JP2014528181A - 組み合わされたシリコン酸化膜エッチング及び汚染物除去プロセス - Google Patents
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Abstract
半導体装置を形成する方法。第１及び第２の材料を有する基板が提供され、第２の材料は、第１の材料によって吸蔵される。前記基板は、第１のノンプラズマエッチングプロセスを使用してエッチングされ、前記プロセスは、第２の材料をエッチングする速度と比較してより速い速度で第１の材料をエッチングする。第１のノンプラズマエッチングプロセスは、第１の材料の少なくとも一部の上に重なる第２の材料を曝露する。第２の材料は、次に、反応性ガスを含有するプラズマを使用してエッチングされ、第１の材料の少なくとも一部を曝露する。第２の材料をエッチングすることにより曝露された第１の材料の少なくとも一部を含む第１の材料が、第２のノンプラズマエッチングプロセスを使用してエッチングされる。
Description
本発明は、基板を処理するためのシステム及び方法に関し、特に、基板の化学的及び熱的処理のためのシステム及び方法に関する。
リプレースメントメタルゲート（「ＲＭＧ」）の展開中、残留する炭素質の汚染物質がフォトレジストステップの間に形成され得る。従来の残留レジスト除去は、別の所望される箇所においてレジストを残す必要があるために、実行可能な選択肢ではない場合がある。
多くは、炭素質の汚染物質は、トレンチ酸化物（ｔｒｅｎｃｈ ｏｘｉｄｅ）（「ＴＯ」）の空いた領域内に埋め込まれ、例えば化学的酸化物除去（「ＣＯＲ」）プロセス等の従来のエッチング手順による除去を困難にしている。実際、炭素質の汚染物質の存在は、完全な酸化物除去を阻止する。
従って、フォトレジスト層等、基板上の他の層若しくは構造物にダメージを与えるか又は与えることなく、炭素質の汚染物質の存在下で酸化物材料が選択的に除去され得るプロセスの必要性がある。
本発明は、装置の他の構造物又は層にダメージを与えることなく炭素質の汚染物質を除去する方法を提供する。本発明の一実施形態によると、半導体装置を形成する方法は、第１及び第２の材料を有する基板を提供するステップを含み、第２の材料は、第１の材料によって吸蔵される。第１の材料は第１のノンプラズマエッチングプロセスを使用してエッチングされ、該プロセスは、第２の材料をエッチングする速度と比較してより速い速度で第１の材料をエッチングする。第１の材料をエッチングすることによって、第１の材料の少なくとも一部の上に重なる第２の材料が曝露される。第２の材料は、次に、反応性ガスを含有するプラズマを使用してエッチングされ、残留する第１の材料を曝露する。第２の材料をエッチングすることによって、前記第１の材料の少なくとも一部が曝露される。第２の材料をエッチングすることによって曝露された前記第１の材料の少なくとも一部を含む第１の材料は、第２のノンプラズマエッチングプロセスを使用してエッチングされる。
本発明の一実施形態によると、半導体装置を形成する方法は、酸化物材料、及び、酸化物材料によって吸蔵される炭素材料を有する基板を提供するステップを含む。酸化物材料は第１の化学的酸化物除去プロセスを使用してエッチングされ、該プロセスは、炭素材料をエッチングする速度と比較してより速い速度で酸化物材料をエッチングするように構成される。酸化物材料をエッチングすることによって、酸化物材料の少なくとも一部の上に重なる炭素材料が曝露される。炭素材料は、反応性ガスを含有するプラズマを使用してエッチングされ、前記酸化物材料の少なくとも一部を曝露する。前記曝露された酸化物材料の少なくとも一部を含む酸化物材料は、第２の化学的酸化物除去プロセスを使用してエッチングされる。
本発明のさらに別の実施形態は、酸化物材料及び炭素材料を有する基板を提供するステップを含む、半導体装置を形成する方法を対象とする。酸化物材料はノンプラズマエッチングプロセスを使用してエッチングされ、該プロセスは、炭素材料をエッチングする速度よりも速い速度で酸化物材料をエッチングするように構成される。ノンプラズマエッチングはさらに炭素材料を曝露する。炭素材料は、反応性ガスを含有するプラズマを使用してエッチングされる。酸化物材料は、次に、ノンプラズマエッチングプロセスを用いてさらにエッチングされる。酸化物層の厚さが決定され、さらに、所定の厚さと決定された厚さとの比較に基づき、エッチングは停止するか、又は、決定された厚さがほぼ所定の厚さになるまで、プラズマ及びノンプラズマエッチングプロセスが繰り返される。
本明細書に組み込まれ且つ本明細書の一部を構成する付随の図面は、本発明の実施形態を例示し、さらに、上記の本発明の概略な説明及び以下の詳細な説明と共に、本発明を説明するのに役立つ。
次に、図を参照、特に、図１及び２Ａを参照すると、本発明の一実施形態による、基板１２を有する装置１１を処理する方法１０が記載されている。基板１２は、埋め込まれた汚染物質１４を有するシリコン酸化膜を含んでもよい。汚染物質１４は、いかなる炭素副産物を含めた事実上の炭素質、又は、従来のノンプラズマエッチング手順に抵抗性である他の構造体であってもよい。汚染物質１４は、フォトレジストステップから残る人工産物、二酸化ケイ素の堆積の間に組み込まれる１つ又は複数の不純物、又は、ノンプラズマエッチングプロセス自体の間に形成される副産物であってもよい。
方法１０は、図３Ａにおいて示されているもの等のノンプラズマ処理システム１８において行ってもよい酸化炭素除去（「ＣＯＲ」）プロセスを用いる１６において開始されてもよい。処理システム１８は、処理チャンバ２０、及び、そこに流体的に連結されるガスアセンブリ２２を含む。ガスアセンブリ２２は、複数のプロセスガス供給２４、２６、２８、３０をさらに含み、各ガス供給２４、２６、２８、３０は、処理チャンバ２０に流体的に連結され、さらに、１つ又は複数の反応物又は触媒を含有する。反応物又は触媒は、例えば、無水のＨＦ及びＮＨ３を含んでもよい。希釈ガスを使用してもよく、さらに、Ｈｅ、Ｎｅ及びＡｒ等の不活性ガスを含んでもよい。図示されていないけれども、ガスアセンブリ２２は、１つ又は複数の圧力制御装置、１つ又は複数の流れ制御装置、１つ又は複数のフィルター、１つ又は複数の弁、及び／又は、１つ又は複数の流れセンサーをさらに含んでもよい。流れ制御装置は、処理チャンバ２０内に１つ又は複数のプロセスガスを入れるために迅速に開かれるように構成される空気式駆動弁（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｄｒｉｖｅｎ ｖａｌｖｅｓ）、電気機械（ソレノイド）弁、及び／又は、ハイレートパルスガス噴射弁を含んでもよい。
基板支持物３２は、処理チャンバ２０内に置かれ、その上にある基板１２を支持し、さらに、例えばサーモスタット等、１つ又は複数の基板のパラメータを制御するように構成された基板制御システム３４を含んでもよい。
圧力制御システム３６は、ダクト３８を介して処理チャンバ２０に連結され、さらに、真空ポンプシステム４０及び弁４２を含み、圧力制御システムは３６は、ＣＯＲプロセスに適した圧力まで処理チャンバ２０を制御可能に真空排気するように構成される。真空ポンプシステム４０は、１秒あたり約５０００リットル（及びそれ以上）までのポンプ速度の能力を持つターボ分子真空ポンプ（「ＴＭＰ」）又は低温ポンプを含んでもよく、さらに、弁４２は、チャンバ圧力を調整するためのゲート弁を含んでもよい。さらに、チャンバプロセスをモニターするための装置（図示せず）が処理チャンバ２０に連結されてもよく、例えば、ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（Ａｎｄｏｖｅｒ、ＭＡ）から商業的に入手可能なＴｙｐｅ６２８Ｂ Ｂａｒａｔｒｏｎ絶対圧キャパシタンスマノメータを含んでもよい。
或いは又は加えて、制御装置４４を、１つ又は複数のさらなる制御装置／コンピュータ（図示せず）に連結させてもよく、そのさらなる制御装置／コンピュータから仕組み及び／又は構成の情報を得てもよい。制御装置４４を使用して、いかなる数のプロセスガス供給を構成してもよく、そこからのデータを収集、提供、処理、記憶及び／又は表示してもよい。制御装置４４は、プロセスガス供給２４、２６、２８、３０のうち１つ又は複数のプロセスガス供給を制御するための多くのアプリケーションを含んでもよく、さらに、所望される場合、プロセスガス供給２４、２６、２８、３０のうち１つ又は複数のプロセスガス供給をモニター及び／又は制御するためのユーザーにとって使いやすいインターフェースを提供することができるグラフィカルユーザーインターフェース（「ＧＵＩ」、図示せず）を含んでもよい。
さらに、図３Ａを参考にすると、制御装置４４は、マイクロプロセッサ、メモリ、及び、ノンプラズマ処理システム１８に対してインプットを伝える及び作動させる、並びに、ノンプラズマ処理システム１８からのアウトプットをモニターするのに十分な制御電圧を生じる能力を持つデジタルＩ／Ｏポートを含んでもよい。さらに、制御装置４４は、処理チャンバ２０、基板支持物３２、ガスアセンブリ２２、プロセスガス供給２４、２６、２８、３０、基板制御システム３４及び圧力制御システム３６に連結させてもよく、さらに、それらと情報を交換してもよい。例えば、制御装置４４のメモリにおいて記憶されるプログラムを利用して、プロセスレシピに従って上記の処理システム１８の構成要素に対してインプットを作動させ、ＣＯＲエッチングプロセスを行ってもよい。制御装置４４の１つの例は、Ｄｅｌｌ社（Ａｕｓｔｉｎ、Ｔｅｘａｓ）から商業的に入手可能なＤＥＬＬ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ ６１０ＴＭである。
しかし、制御装置４４は、メモリ内に含有される１つ又は複数の一連の１つ又は複数の指示を実行するプロセッサに応じて本発明のマイクロプロセッサベースの処理ステップの一部又は全てを行う汎用コンピュータシステムとして実行してもよい。そのような指示は、ハードディスク又は可換型メディアドライブ等、別のコンピュータ読取可能媒体から制御装置メモリ内に読み込まれてもよい。マルチプロセシング配置における１つ又は複数のプロセッサも、制御装置マイクロプロセッサとして利用して、メインメモリに含有される一連の指示を実行することができる。別の実施形態において、コンピュータに組み込まれている回路を、ソフトウェアの指示の代わりに、又は、それと組み合わせて使用してもよい。このように、実施形態は、いかなる特定のハードウェア回路とソフトウェアとの組み合わせにも限定されない。
制御装置４４は、本発明の教えに従ってプログラムされた指示を保存するため、及び、本発明を実行するのに必要であり得るデータ構造、テーブル、記録、又は他のデータを含有するために少なくとも１つのコンピュータ読取可能媒体又は制御装置メモリ等のメモリを含む。コンピュータ読取可能媒体の例は、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、若しくは、いかなる他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ等）、若しくは、いかなる他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、若しくは、ホールパターンを有した他の物理媒体、搬送波（以下に記載）、又は、コンピュータが読み取ることができるいかなる他の媒体でもある。
コンピュータ読取可能媒体のいずれか又はその組み合わせに記憶されるものには、制御装置を制御するため、本発明を実行する１つ又は複数の装置を駆動させるため、及び／又は、制御装置がヒューマンユーザーと相互作用するのを可能にするためのソフトウェアがある。そのようなソフトウェアは、装置ドライバ、オペレーティングシステム、開発ツール及びアプリケーションソフトウェアを含んでもよいが、それに限定されない。そのようなコンピュータ読取可能媒体は、本発明の実行において行われる処理の全て又は（処理が分配されている場合には）一部を行うための本発明のコンピュータプログラムプロダクトをさらに含む。
コンピュータコード装置は、それだけに限定されないが、スクリプト、解釈可能なプログラム、ダイナミックリンクライブラリ（「ＤＬＬ」）、ジャバクラス及び完全な実行可能プログラムを含むいかなる解釈可能又は実行可能なコード機構であってもよい。さらに、本発明の処理の一部は、より優れたパフォーマンス、信頼性及び／又はコストのために分配されてもよい。
本明細書において使用される場合、「コンピュータ読取可能媒体」という用語は、実行のために制御装置４４のプロセッサに対して指示を提供することに関与するいかなる媒体も意味する。従って、コンピュータ読取可能媒体は、それに限定されないが、不揮発性媒体、揮発性媒体及び伝送媒体を含む多くの形をとってもよい。不揮発性媒体は、例えば、ハードディスク若しくは可換型メディアドライブ等、光学、磁気ディスク、及び、光磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ等のダイナミックメモリを含む。さらに、種々の形状のコンピュータ読取可能媒体は、実行のための制御装置４４のプロセッサに対する１つ又は複数の一連の１つ又は複数の指示を実行することに関与し得る。例えば、指示は最初に、遠隔コンピュータの磁気ディスク上に保有されていてもよい。遠隔コンピュータは、本発明の全て又は一部を離れて実行するための指示を、ダイナミックメモリ内にロードし、さらに、その指示をネットワーク上で制御装置まで送ることができる。
制御装置４４は、処理システム１８に対して近くに置かれてもよく、又は、処理システム１８に対して離して置かれてもよい。例えば、制御装置４４は、直接接続、イントラネット、インターネット又は無線接続のうち少なくとも１つを使用して処理システム１８とデータを交換してもよい。制御装置４４は、例えばカスタマーサイト（すなわちデバイスメーカー等）にてイントラネットに連結させてもよく、又は、例えばベンダーサイト（すなわち、機器製造業者）にてイントラネットに連結させてもよい。加えて、例えば、制御装置４４は、インターネットに連結させてもよい。さらに、別のコンピュータ（すなわち、制御装置、サーバー等）は、例えば制御装置４４にアクセスして、直接接続、イントラネット又はインターネットのうち少なくとも１つを介してデータを交換してもよい。当業者にはまた正しく理解されるように、制御装置４４は、無線接続を介して堆積システムとデータを交換してもよい。
使用中、ＣＯＲプロセスは、処理チャンバ２０内へのプロセスガスの迅速な吸気を含む。チャンバの圧力は、圧力制御システム３６によって、基板温度でのプロセスガスに対する凝縮圧力を超える圧力にて維持される。チャンバの圧力は、約１ｍトルから約１トルに及んでもよい。プロセスガスの流速は、各化学種に対して約１ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍに及んでもよい。処理チャンバ２０は、約３０℃から約１００℃に及ぶ温度まで加熱されてもよく、例えば、その温度は４０℃であってもよい。ガスアセンブリ２２及びプロセスガス供給２４、２６、２８、３０は、約４０℃から約１００℃に及ぶ温度まで加熱されてもよく、例えば、その温度は、８０℃であってもよい。
いかなる理論にも束縛されることを望むことなく、反応性ガスは、基板１２の曝露された表面４６上で凝縮されると信じられている。凝縮された反応性ガスは、エッチングプロセスを開始する。凝縮されていない反応性ガス及びエッチング副産物は、ダクト３８及び真空ポンプシステム４０を介して処理チャンバ２０から取り除くことができる。
ＣＯＲプロセスは、６０秒あたり約１０ｎｍの熱酸化に対する化学的処理を超過する、基板１２の曝露された表面のエッチング速度、１８０秒あたり約２５ｎｍの熱酸化に対する化学的処理を超過する曝露された表面のエッチング速度、及び、１８０秒あたり約１０ｎｍのテトラエチルオルソシリケート（「ＴＥＯＳ」）に対する化学的処理を超過する曝露された表面のエッチング速度を生じ得る。ＣＯＲプロセスは、約２．５％未満の基板１２にわたるエッチングのばらつきも生じてよい。
ＣＯＲ後のプロセスを適用してもよく、さらに、ＣＯＲプロセスの間に基板上で形成された材料を昇華させる後熱処理（「ＰＨＴ」）を含んでもよい。ＰＨＴステップは、例えば約１００℃から約１０００℃までの温度範囲にわたって、及び、約１ｍトルから約１トルのチャンバの圧力範囲にわたって実行されてもよい。ＰＨＴプロセスの間に、例えばＮ２を含むスイープガスを使用して昇華を促進してもよい。
図１及び２Ａを再度参考にすると、ＣＯＲプロセスは続き、さらに、走査型電子顕微鏡（「ＳＥＭ」）を介して評価して、４８において、エッチングが停止したかどうかを決定してもよい。図２Ｂにおいて示されているように、基板の曝露された表面４６が、汚染物質１４を曝露するように十分にエッチングされると、ＳＥＭを介して観測されるエッチング速度は遅くなり、さらに、停止し得る。
４８における決定が「ＹＥＳ」であるようにエッチング速度が十分に遅くなるか又は停止した場合に、基板１２をノンプラズマ処理システム１８から、図３Ｂにおいて一例が示されているプラズマ処理システム５０まで運ぶことができる。
特に、プラズマ処理システム５０は処理チャンバ５２を含み、処理チャンバ５２はその中に基板支持物５４を有し、基板支持物５４はその上で基板１２を支持する。先に記載したものと類似の真空ポンプシステム５８を有する排気ポート５６は、処理チャンバ５２の部分的排出のために処理チャンバ５２に連結され、チャンバの温度は約４０℃未満で、チャンバの圧力は約１５０ｍトル未満であり、異方性処理を可能にしてもよく、さらに、存在する場合いかなるフォトレジスト層の横への引き戻しに抵抗してもよい。少なくとも１つの反応性ガスを含むガス供給６０は、反応性ガスを処理チャンバ５２に供給する。反応性ガスは、Ｎ２、Ｈ２、Ｏ２、ＣＯ２及びＮＨ３を含むいかなる酸化又は還元ストリップ化学物質（すなわち、酸化還元剤）であってもよい。ガス供給６０は、１つ又は複数の不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ等）及び／又はフッ化ガス（ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２及びＣ３Ｆ等）をさらに含んでもよいが、フルオロカーボンガスに限定するべきではない。プラズマ処理システム５０は、処理チャンバ５２に高周波（「ＲＦ」）エネルギーを供給するＲＦ電源等の電源６２をさらに含む。ＲＦエネルギーは、処理チャンバ５２内及び基板支持物５４上の基板１２上で反応性ガスをプラズマ６４に化学変化させるまで加熱するように操作可能である。一般的に、ＲＦエネルギーを、例えば約２００Ｗ未満等、最小限にしてフラグメンテーションを減らすことができる。
基板支持物５４は電源６６に電気的に連結されてもよく、電源６６は、基板支持物５４、従って基板１２を電気的にバイアスするように構成される。基板１２を電気的にバイアスすることで、曝露された基板１２の表面まで及び存在する場合は基板１２内部の特徴物までの実質的に垂直の方向におけるプラズマ６４からのイオンの１つ又は複数の種類の加速による異方性エッチング状態が達成される。入射の角度、イオンエネルギー及び種々の他の要因に応じて、曝露された表面４６に影響を与えるイオンは、基板１２の曝露された表面４６にて汚染物質１４をエッチングする（図２Ｂ）。一般的に、バイアスの力を（約２００Ｗ未満等）最小限にして、所望されるフォトレジスト層等を含む基板１２の鋭敏な領域からのスパッタリングを制限する。
このように、汚染物質が曝露された基板１２が、プラズマ処理システム５０の基板支持物５４上に置かれると、プラズマエッチングプロセスが６８（図１）において、反応性ガスを注入する、及び、プラズマ６４に化学変化させるまで加熱することによって始まり得る。図２Ｃにおいて示されているように、プラズマエッチング処理が継続されると、汚染物質１４は除去され、さらに、くぼみ７０が残る。プラズマエッチングプロセスが完了し、さらに、プラズマ６４が消えた後、基板１２をプラズマ処理システム５０から抽出し、さらに、さらなるノンプラズマエッチング処理のためにノンプラズマ処理システム１８内に再度挿入してもよい。ノンプラズマエッチングプロセスは、７２において、別のＣＯＲプロセス、又は、当業者には既知のいかなる他のエッチング若しくは処理方法を含んでもよい。
すでに述べたように、ＣＯＲプロセスが十分に遅いか又は停止したと観測される場合、従って、７４における決定は「ＹＥＳ」であり、プロセスは、さらなる汚染除去のために基板１２をプラズマ処理システム５０（図３Ｂ）まで戻してもよい。さもなければ、７４における決定は「ＮＯ」であり、さらに、プロセスは続けられる。図２Ｄにおいて示されているようにプロセスが完了するように所望の厚さまで基板１２がエッチングされた場合、従って、７６における決定は「ＹＥＳ」であり、さらに、当該方法は終了し、さもなければ、７６における決定は「ＮＯ」であり、さらに、プロセスは、７２におけるさらなるＣＯＲ処理のために戻る。図示されてはいないけれども、所望であれば、別のＰＴＨプロセスが、７２におけるＣＯＲ処理の完了後に続いてもよい。
次に、図４Ａから４Ｆに戻ると、本発明の別の実施形態による装置８０の処理の一連の断面図が示されている。特に、装置８０は、エッチングプロセスが完了した後にも残るよう所望される材料から形成された土台８２を含む。適した土台の材料は、例えば、Ｔｉ、Ｔａ及びＡｌ含有材料等の金属材料、炭化ケイ素、窒化ケイ素及びＳｉＣＯＨ等の絶縁材料、並びに、Ｈｆ、Ｚｒ及びＡｌ含有誘電体等の高ｋ誘電材料を含んでもよい。装置８０は、例えばＴＥＯＳベースのＳｉＯ２、流動性酸化物、低温酸化物、プラズマベース酸化物等の充填用酸化物材料８６、及び、そこに吸蔵される少なくとも１つの汚染物質８８を含む少なくとも１つの特徴８４を含む。
図１を参考にして記載したように、装置８０は、ノンプラズマプロセスシステム１８（図３Ａ）内に置かれてもよく、さらに、図４Ｂにおいて示されているように、エッチングプロセスによって充填剤８６は、汚染物質８８が曝露されるまでエッチングされる。そのような曝露は、エッチング速度の有意な低下又は完全な停止として観測される。
汚染物質８８が曝露されると、上記のプロセス等のプラズマエッチングプロセスは、汚染物質８８を選択的にエッチングし始めてもよい。図４Ｃは、プラズマエッチングプロセスが完了した後の、充填剤８６内に形成されたくぼみ９０を含む装置８０を例示している。しかし、特定の汚染物質８８の形状は、完全な汚染物質材料の除去を防ぎ、さらに、少なくとも一つの残部９２が残っている。特定の実例となる例において、残部９２は、充填剤９２の曝露された表面の一部の下の、くぼみ９０の側壁に沿って、及び、プラズマエッチング処理の間に異方に向けられたイオンが影響を与えない箇所に残る。
当該方法は、図１において提供したように、続けられてもよく、さらに、第２のノンプラズマエッチングプロセスを含む。ここでも、ＣＯＲプロセスは、そのような酸化物エッチングに適した１つの例証的なプロセスである。このさらなるノンプラズマエッチングプロセスの後、さらに、図４Ｄにおいて示されているように、残部９２は、充填剤８６の曝露された表面から接近できる。プラズマエッチングプロセスは、次に、再度ノンプラズマエッチングプロセスに戻る前に、図４Ｅにおいて示されているように、残部９２を除去するために繰り返されてもよい。当該方法は、所望の充填剤８６の厚さが達成されるまで、図４Ｆにおいて示されているように、プラズマエッチング処理とノンプラズマエッチング処理とを交互に続けてもよい。
次に、図５Ａから５Ｃに戻ると、別の装置１００の処理が、より詳細に記載されている。特に、図５Ａにおいて示されているように、装置１００は、上記の土台８２（図４Ａ）と類似の土台１０２を含んでもよい。例えばテトラエチルオルソシリケート（「ＴＥＯＳ」）層等の酸化物ベースの充填剤１０４は、土台１０２内の少なくとも１つの特徴１０６を充填し、さらに、その中で分散した炭素ベースの汚染物質１０８を含む。
上記のように、当該プロセスは、先に記載したＣＯＲ、ノンプラズマ処理等の酸化物エッチングプロセスと共に始まってもよい。しかし、図５Ｂにおいて、ＴＥＯＳ層１０４がエッチングされるに従い、分散した汚染物質は、ＴＥＯＳ層１０４の表面上の炭素質の膜１１０の中に集められる。従って、先に記載したように、ＴＥＯＳ層１０４のエッチング速度は有意に低下し、及び／又は、炭素質の膜１１０の形成と共に停止する。
炭素質の膜１１０を除去するために、装置１００は、先により詳細に記載した様式でプラズマエッチングされてもよい。プラズマエッチング処理によって、さらなるノンプラズマ処理のために炭素質の膜１１０が除去される。当該方法は、さらなる炭素質の膜１１０の集中状態を除去するため、さらに、所望のＴＥＯＳ層１０４の厚さが達成されるまで（図５Ｃ）、交互のプラズマエッチングプロセス及びノンプラズマエッチングプロセスを続ける。
本明細書において特に示されてはいないけれども、単一の処理チャンバを、ノンプラズマエッチングプロセスに対してもプラズマエッチングプロセスに対しても使用してもよい。この方法で、基板は、処理チャンバ間で交換されない。この様式における使用に適した１つのシステムは、Ｔｏｋｙｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ社（Ｍｉｎａｔｏ−ｋｕ、Ｔｏｋｙｏ）から商業的に入手可能なＴＥＬＩＵＳエッチングシステムを含んでもよく、最低でも、プラズマ発電機、酸化物エッチングプロセスを完了するためのプロセスガス供給、プラズマ汚染除去のための反応性ガス供給、及び、温度制御を有したアクティブ基板支持制御システムを含むであろう。
単一の処理チャンバシステムを用いて基板を処理する１つの方法が、図６の流れ図において示されている。より明確には、基板が単一の処理チャンバ内に置かれた後、基板の表面を、先に記載したように１１８においてプラズマエッチングしてもよい。最初のプラズマエッチングプロセスは、基板の曝露された表面をきれいにし、或いは、図１において提供されているノンプラズマエッチングプロセスを始めてもよい。プラズマエッチングプロセスの後、処理チャンバは１２０においてパージされ、さらに、ＣＯＲノンプラズマエッチングプロセスが１２２において始まる。ＣＯＲプロセスを終わらせて、さらに、１２４において処理チャンバを再度パージした後、１２６においてＰＨＴプロセスを使用して、基板の曝露された表面上に形成された材料を昇華させてもよい。１２８における最後の処理チャンバのパージの後、１３０において、所望の酸化物層の深さが達成されたかどうか決定される。１３０における決定が「ＮＯ」であるように酸化物層が厚すぎて残る場合、従って、さらなる１１８におけるプラズマエッチングプロセスのためにプロセスは戻る。さもなければ、１３０における決定は「ＹＥＳ」であり、さらに、プロセスは終了し得る。
本明細書において特に例示されてはいないけれども、本発明の実施形態による酸化物層の処理は、酸化物層を含有するいかなる装置、及び、他の特徴、ビアス（ｖｉａｓ）、ゲート及びレジスト層等を含み得る装置で行ってもよいということが理解されるであろう。
本発明は、その１つ又は複数の実施形態の説明によって例示され、さらに、実施形態はかなり詳細に記載されてきたけれども、そのような詳細に付随の特許請求の範囲を制限するようには意図されないか、又は、そのような詳細に付随の特許請求の範囲を限定するいかなる方法においても意図されない。さらなる利点及び修正が当業者には容易に明らかになる。本発明は、従ってそのより広い態様において、特定の詳細、描写される装置及び方法、並びに、示され且つ記載された実例となる例に限定されない。従って、概略の発明の概念の範囲から逸脱することなく、そのような詳細から離れてもよい。
Claims (19)
- 半導体装置を形成する方法であって、
第１の材料、及び、該第１の材料によって吸蔵される第２の材料を含有する基板を提供するステップ、
第１のノンプラズマエッチングプロセスを使用して前記第１の材料をエッチングするステップであり、前記プロセスは、前記第２の材料をエッチングする速度と比較してより速いエッチング速度で前記第１の材料をエッチングして、前記第１の材料の少なくとも一部の上に重なる前記第２の材料を曝露する、ステップ、
反応性ガスを含有するプラズマを使用して前記第２の材料をエッチングして、前記第１の材料の少なくとも一部を曝露するステップ、及び、
第２のノンプラズマエッチングプロセスによって、前記第２の材料をエッチングすることにより曝露された前記第１の材料の少なくとも一部を含む前記第１の材料をエッチングするステップ、
を含む方法。 - 前記第２の材料が、前記第１の材料内で埋め込まれるか又は分散される、請求項１に記載の方法。
- 前記第２の材料が、前記第１の材料内で分散され、さらに、前記第１のノンプラズマエッチングの間に表面膜の中で集まる、請求項１に記載の方法。
- 前記第１のノンプラズマエッチングプロセス及び／又は前記第２のノンプラズマエッチングプロセスが、化学的酸化物除去プロセスである、請求項１に記載の方法。
- 前記反応性ガスが酸化還元剤を含み、該酸化還元剤は、Ｎ２、Ｈ２、Ｏ２、ＣＯ２及びＮＨ３、並びにその組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
- 前記反応性ガスが、不活性ガス及び／又はフッ化ガスをさらに含む、請求項５に記載の方法。
- 前記不活性ガスが、Ａｒ、Ｎｅ及びＮｅ、並びにその組み合わせから成る群から選択され、さらに、前記フッ化ガスが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２及びＣＨ３Ｆ、並びにその組み合わせから成る群から選択される、請求項６に記載の方法。
- 前記基板を加熱して、前記第１のノンプラズマエッチングプロセス及び／又は前記第２のノンプラズマエッチングプロセス間に前記基板の表面、及び／又は、前記第１の材料の表面上で形成された１つ又は複数の副産物材料を昇華させるステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 前記第１の材料の深さを決定するステップ、及び
前記プラズマを使用して、前記第２の材料を選択的にさらにエッチングする、又は、前記第２のノンプラズマエッチングプロセスによって前記残りの第１の材料及び前記第１の材料を選択的にさらにエッチングするステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 半導体装置を形成する方法であって、
酸化物材料、及び、該酸化物材料によって吸蔵される炭素材料を含有する基板を提供するステップ、
第１の化学的酸化物除去プロセスを使用して前記酸化物材料をエッチングするステップであり、前記プロセスは、前記炭素材料をエッチングする速度と比較してより速い速度で前記酸化物材料をエッチングして、前記酸化物材料の少なくとも一部の上に重なる前記炭素材料を曝露する、ステップ、
反応性ガスを含有するプラズマを使用して前記炭素材料をエッチングして、前記酸化物材料の少なくとも一部を曝露するステップ、及び、
第２の化学的酸化物除去プロセスによって、前記炭素材料をエッチングすることにより曝露された前記酸化物材料の少なくとも一部を含む前記酸化物材料をエッチングするステップ、
を含む方法。 - 前記炭素材料が、前記酸化物材料内で埋め込まれるか又は分散される、請求項１０に記載の方法。
- 前記炭素材料が、前記酸化物材料内で分散され、さらに、前記第１の化学的酸化物除去プロセスの間に前記酸化物材料の表面上の炭素質の膜の中で集まる、請求項１０に記載の方法。
- 前記反応性ガスが酸化還元剤を含み、該酸化還元剤は、Ｎ２、Ｈ２、Ｏ２、ＣＯ２及びＮＨ３、並びにその組み合わせから成る群から選択される、請求項１０に記載の方法。
- 前記反応性ガスが、不活性ガス及び／又はフッ化ガスをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記不活性ガスが、Ａｒ、Ｎｅ及びＮｅ、並びにその組み合わせから成る群から選択され、さらに、前記フッ化ガスが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２及びＣＨ３Ｆ、並びにその組み合わせから成る群から選択される、請求項１４に記載の方法。
- 前記基板を加熱して、前記第１の化学的酸化物除去プロセス及び／又は前記第２の化学的酸化物除去プロセス間に前記基板の表面、及び／又は、前記酸化物層の表面上で形成された１つ又は複数の副産物材料を昇華させるステップ、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。 - 半導体装置を形成する方法であって、
前記酸化物材料の深さを決定するステップ、及び
前記プラズマを使用して、前記炭素材料を選択的にさらにエッチングする、又は、前記第２の化学的酸化物除去プロセスによって前記残りの酸化物材料及び前記酸化物材料を選択的にさらにエッチングするステップ、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。 - 半導体装置を形成する方法であって、
（ａ）酸化物材料、及び、吸蔵された炭素材料を有する基板を提供するステップ、
（ｂ）ノンプラズマエッチングプロセスを使用して前記酸化物材料をエッチングするステップであり、前記プロセスは、前記炭素材料をエッチングする速度よりも速い速度で前記酸化物材料をエッチングして、前記炭素材料を曝露するように構成される、ステップ、
（ｃ）反応性ガスを含むプラズマを使用して、前記曝露された炭素材料をエッチングするステップ、
（ｄ）ノンプラズマエッチングプロセスを使用して、前記酸化物材料をエッチングするステップ、
（ｅ）前記酸化物層の厚さを決定するステップ、並びに
（ｆ）（１）前記決定された厚さが所定の前記酸化物材料の厚さと等しい場合にエッチングを終わらせるか、又は、（２）前記決定された厚さがほぼ前記所定の厚さになるまで（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）を繰り返すステップ、
を含む方法。 - 前記炭素材料が前記酸化物材料内で分散され、さらに、前記ノンプラズマエッチングプロセス間に炭素質の膜の中で集まる、請求項１８に記載の方法。
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