JP2023530562A - ルテニウム含有材料の選択的除去 - Google Patents

ルテニウム含有材料の選択的除去 Download PDF

Info

Publication number
JP2023530562A
JP2023530562A JP2022563897A JP2022563897A JP2023530562A JP 2023530562 A JP2023530562 A JP 2023530562A JP 2022563897 A JP2022563897 A JP 2022563897A JP 2022563897 A JP2022563897 A JP 2022563897A JP 2023530562 A JP2023530562 A JP 2023530562A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ruthenium
containing precursor
oxygen
substrate
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022563897A
Other languages
English (en)
Inventor
パイウェイ ワン，
シアオリン シー． チェン，
ロハン プリゴル レッディ，
オリバー ジャン，
ジェンジアン ツイ，
アンチョアン ワン，
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JP2023530562A publication Critical patent/JP2023530562A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
    • C23F4/02—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00 by evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02414—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching

Abstract

例示的なエッチング方法は、半導体処理チャンバの処理領域に酸素含有前駆体を流入させることを含みうる。本方法は、処理領域内に収納された基板を酸素含有前駆体と接触させることを含みうる。基板は、ルテニウムの露出領域を含み、接触させることにより四酸化ルテニウムが生成されうる。本方法は、ルテニウムの露出領域の表面から、四酸化ルテニウムを蒸発させることを含みうる。ある量の酸化ルテニウムが残りうる。本方法は、酸化ルテニウムを水素含有前駆体と接触させることを含みうる。本方法は、酸化ルテニウムを除去することを含みうる。【選択図】図４

Description

関連出願の相互参照
［０００１］ 本出願は、２０２１年４月２６日に出願され、「ルテニウム含有材料の選択的除去（ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＲＥＭＯＶＡＬ ＯＦ ＲＵＴＨＥＮＩＵＭ－ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ）」と題された米国特許出願第１７／２４０，１４９号の利益及び優先権を主張し、その内容は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
［０００２］ 本技術は、半導体プロセス及び機器に関する。より具体的には、本技術は、ルテニウム含有構造を選択的にエッチングすることに関する。
［０００３］ 集積回路は、基板表面上に複雑にパターニングされた材料層を生成するプロセスによって可能になる。基板上にパターニングされた材料を生成するには、露出した材料を除去するための制御された方法が必要である。化学エッチングは、様々な目的に使用されており、それには、フォトレジストのパターンを下層に転写すること、層を薄くすること、又は表面上にすでに存在するフィーチャの横寸法を細くすることが含まれる。多くの場合、ある材料を他の材料よりも速くエッチングして、例えば、パターン転写プロセスを促進するエッチングプロセスを行うことが望ましい。このようなエッチングプロセスは、第１の材料に対して選択的であると言われている。材料、回路、及び処理には多様性があるため、様々な材料に対して選択性を有するエッチングプロセスが開発されてきた。
［０００４］ エッチングプロセスは、プロセスで使用される材料に基づいて、湿式又はドライ（ｗｅｔ ｏｒ ｄｒｙ）と呼ばれることがある。例えば、湿式エッチングは、他の誘電体及び材料よりも一部の酸化物誘電体を優先的に除去しうる。しかしながら、湿式プロセスは、いくつかの制約されたトレンチに浸透することが困難であり、また時には残りの材料を変形させることがある。ドライエッチングは、基板の処理領域内に形成された局所プラズマにおいて行われるが、より制約のあるトレンチに浸透することができ、壊れやすい残りの構造の変形がより少なくなる。しかしながら、局所プラズマは、それらが放電する際に、電気アークの生成を通して基板に損傷を与えることがある。
［０００５］ したがって、高品質のデバイス及び構造を製造するために使用することができる改良されたシステム及び方法が必要とされている。本技術は、これらの必要及びその他の必要に対処する。
［０００６］ 例示的なエッチング方法は、半導体処理チャンバの処理領域に酸素含有前駆体を流入させることを含みうる。本方法は、処理領域内に収納された基板を酸素含有前駆体と接触させることを含みうる。基板は、ルテニウムの露出領域を含み、接触させることにより四酸化ルテニウムが生成されうる。本方法は、ルテニウムの露出領域の表面から、四酸化ルテニウムを蒸発させることを含みうる。ある量の酸化ルテニウムが残りうる。本方法は、酸化ルテニウムを水素含有前駆体と接触させることを含みうる。本方法は、酸化ルテニウムを除去することを含みうる。
［０００７］ いくつかの実施形態では、本方法は、酸素含有前駆体からプラズマを形成することを更に含みうる。処理領域には、プラズマ放出物が流入される。処理領域内の温度は約１００℃以上に維持されうる。処理領域内の温度は約１５０℃以下に維持されうる。水素含有前駆体は、二原子水素でありうるか又はこれを含みうる。本方法は、酸素含有前駆体を流入させる前に、基板を水素含有前駆体と接触さることを含みうる。水素含有前駆体は、ルテニウムの領域を露出させうる。処理領域は、エッチング方法全体にわたってプラズマを含まない状態（ｐｌａｓｍａ ｆｒｅｅ）に維持されうる。酸化されたルテニウムを除去することにより、追加のルテニウムが露出されうる。この方法は、追加のサイクルにわたって繰り返されうる。ルテニウムは、酸化ケイ素、酸化チタン又は酸化タングステンの露出領域に対して選択的に除去されうる。半導体処理チャンバ内の圧力は、約１Ｔｏｒｒ以上に維持されうる。
［０００８］ 本技術のいくつかの実施形態は、エッチング方法を包含しうる。本方法は、半導体処理チャンバの処理領域に酸素含有前駆体を流入させることを含みうる。本方法は、処理領域内に収納された基板を酸素含有前駆体と接触させることを含みうる。基板は、ルテニウムの露出領域を含みうる。接触させることにより、四酸化ルテニウムが生成されうる。本方法は、半導体処理チャンバの処理領域内で不活性前駆体を用いて粒子処理を実行することを含みうる。本方法は、四酸化ルテニウムを不活性前駆体と接触させることを含みうる。本方法は、四酸化ルテニウムを除去することを含みうる。
［０００９］ いくつかの実施形態では、本方法は、半導体処理チャンバの処理領域又は遠隔プラズマ領域で酸素含有前駆体からプラズマを形成することを含みうる。半導体処理チャンバ内の圧力は約２５℃以下に維持されうる。不活性前駆体からプラズマが形成されうる。不活性前駆体からプラズマを形成するために使用されるプラズマ出力は、約５００Ｗ以下に維持されうる。四酸化ルテニウムを除去することにより、更なるルテニウムが露出されうる。この方法は、追加のサイクルにわたって繰り返されうる。本方法は、酸素含有前駆体を流入させる前に、基板を水素含有前駆体と接触さることを含みうる。水素含有前駆体は、ルテニウムの領域を露出させうる。
［００１０］ 本技術のいくつかの実施形態は、エッチング方法を包含しうる。本方法は、半導体処理チャンバの処理領域内に配置された基板を水素含有前駆体と接触させることを含みうる。接触させることにより、基板上のルテニウム金属が露出されうる。本方法は、半導体処理チャンバの処理領域に酸素含有前駆体を流入させることとを含みうる。本方法は、基板上に露出したルテニウム金属を酸素含有前駆体と接触させることを含みうる。接触させることにより、四酸化ルテニウムが生成されうる。本方法は、ルテニウム金属の表面から四酸化ルテニウムを蒸発させることを含みうる。いくつかの実施形態では、処理領域内の温度は、約１５０℃以下に維持されうる。本方法は、半導体処理チャンバ内で酸素含有前駆体からプラズマを形成することを含みうる。本方法は、少なくとも１つの追加のサイクルにわたって本方法を繰り返すことを含みうる。
［００１１］ このような技術は、従来のシステム及び技術よりも多くの利益をもたらしうる。例えば、本プロセスは、正確に制御されたドライエッチングを実行可能にし、ルテニウム含有材料の目立たない（ｄｉｓｃｒｅｅｔ）層を除去しうる。加えて、本プロセスは、基板上の他の露出された材料に対してルテニウム含有膜を選択的に除去しうる。これらの実施形態及び他の実施形態は、それらの利点及び特徴の多くと共に、以下の説明及び添付の図面と併せてより詳細に説明される。
［００１２］ 開示された技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによって更に理解を深めることができる。
［００１３］ 本技術のいくつかの実施形態による例示的な処理システムの１つの実施形態の上面図を示す。 ［００１４］ 本技術のいくつかの実施形態による例示的な処理チャンバの概略断面図を示す。 ［００１５］ 本技術のいくつかの実施形態による、図２Ａに示される処理チャンバの一部の詳細図を示す。 ［００１６］ 本技術のいくつかの実施形態による例示的なシャワーヘッドの底面図を示す。 ［００１７］ 本技術のいくつかの実施形態による方法の例示的な工程を示す。 ［００１８］ Ａ～Ｃは、本技術のいくつかの実施形態によるエッチングされる材料の概略断面図を示す。 ［００１９］ 本技術のいくつかの実施形態による方法の例示的な工程を示す。 ［００２０］ Ａ～Ｃは、本技術のいくつかの実施形態によるエッチングされる材料の概略断面図を示す。
［００２１］ いくつかの図面は、概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺どおりであると明記されていない限り、縮尺どおりであるとみなしてはならないと理解すべきである。更に、概略図として、図面は、理解を助けるために提供されており、現実的な描写に比べてすべての態様又は情報を含まないことがあり、例示を目的として追加又は強調された材料を含むことがある。
［００２２］ 添付の図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同じ参照符号を有しうる。更に、同じ種類の様々な構成要素は、類似の構成要素間を区別する文字により、参照符号に従って区別されうる。本明細書において第１の参照符号のみが使用される場合、その記載は、文字に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちのいずれかに適用可能である。
［００２３］ 電子デバイスのサイズが縮小し続け、将来のテクノロジーノードへの移行により、半導体材料のスケーリングに関する課題が明らかになった。例えば、金属の比較的低い抵抗に基づく相互接続又は配線材料として、銅が使用されてきた。しかしながら、臨界寸法が縮小し続けるにつれて、銅の抵抗が増加することが示されてきた。比較的大きな線幅について、銅は、デバイス性能を維持するために低い抵抗を維持しうる。配線が５０ｎｍを下回るまで縮小するにつれて、表面散乱のために銅の抵抗が劇的に増加しうる。散乱は、電流の流れを伴って移動する電子に関係しうる。電子は、側壁に達すると、ある意味で運動量を失うことがあり、実効抵抗が増加し始める。より低い線幅では、実効電子平均自由行程が減少し、散乱が増加し、銅については、抵抗は標準バルク抵抗を超えて５倍を上回るまで増加しうる。
［００２４］ 銅は低い抵抗によって特徴付けられるため、材料は、依然として、より大きな線幅で他の材料を上回りうる。より小さな線幅に移行する場合、銅の抵抗が劇的に増加するため、他の材料が銅よりも優れた性能を発揮し始める可能性がある。例えば、ルテニウムは、デバイススケーリング中の抵抗の劇的な増加が少ないことにより特徴付けられ、特定の線幅で銅よりも小さくなりうる。しかしながら、ルテニウムは、塩素系エッチングプロセスで処理されることが多く、ルテニウムの表面粗さを増加させうる。材料界面では、この粗さの増加は、散乱を更に増加させることにより、抵抗に悪影響を与える可能性がある。
［００２５］ 本技術は、個別層中のルテニウムを除去し、いくつかの酸化物材料を含む周囲の材料に対して選択的に実行されうるエッチングプロセスを実行することによって、これらの問題を克服しうる。酸化された材料を発生又は放出することでルテニウムを除去することによって、本技術は、多くの従来の化学エッチングと比較して、より滑らかな界面表面を提供するエッチングプロセスを提供しうる。残りの開示は、開示された技術を利用して、特定の材料及び半導体構造をルーチン的に識別することになるが、システム、方法、及び材料は、本技術の態様から利益を得ることができるいくつかの他の構造に等しく適用可能であることが容易に理解されよう。したがって、本技術は、任意の特定のプロセス又は材料単独での使用に限定されるものと見なされるべきではない。更に、本技術の基礎を提供するために、例示的チャンバが記載されているが、本技術は、記載された工程を可能にしうる事実上どんな半導体処理チャンバにおいても実行可能であると理解されたい。
［００２６］ 図１は、実施形態による、堆積チャンバ、エッチングチャンバ、ベーキングチャンバ、及び硬化チャンバの処理システム１００の１つの実施形態の上面図を示す。図において、一対の前方開口型統一ポッド１０２は、ロボットアーム１０４によって受け取られ、タンデムセクション１０９ａ～１０９ｃに位置付けられた、基板処理チャンバ１０８ａ～１０８ｆのうちの１つに配置される前に低圧保持領域１０６に配置される様々なサイズの基板を供給する。基板ウエハを保持領域１０６から基板処理チャンバ１０８ａ～１０８ｆに搬送したり戻したりするために、第２のロボットアーム１１０が使用されうる。各基板処理チャンバ１０８ａ～１０８ｆは、周期的層堆積、原子層堆積、化学気相堆積、物理的気相堆積、エッチング、前洗浄、ガス抜き、配向、及び他の基板プロセスに加えて、本明細書に記載されるドライエッチングプロセスを含むいくつかの基板処理工程を実行するために装備することができる。
［００２７］ 基板処理チャンバ１０８ａ～ｆは、基板ウエハ上で誘電体膜を堆積し、アニーリングし、硬化し、及び／又はエッチングするための１つ又は複数のシステム構成要素を含みうる。１つの構成では、２対の処理チャンバ（例えば、１０８ｃ～ｄ及び１０８ｅ～ｆ）が、誘電体材料を基板上に堆積させるために使用され、第３の対の処理チャンバ（例えば、１０８ａ～ｂ）が、堆積された誘電体をエッチングするために使用されうる。別の構成では、３対全てのチャンバ（例えば１０８ａ～ｆ）が、基板上の誘電体膜をエッチングするよう構成されうる。記載されるプロセスのうちの任意の１つ又は複数は、異なる実施形態に示される製造システムから分離された１つ又は複数のチャンバ内で実行されうる。システム１００によって、誘電体膜のための堆積チャンバ、エッチングチャンバ、アニーリングチャンバ、及び硬化チャンバという更なる構成が想定されると認識されよう。
［００２８］ 図２Ａは、処理チャンバ内に分割されたプラズマ生成領域を有する、例示的な処理チャンバシステム２００の断面図を示す。膜（例えば、窒化チタン、窒化タンタル、タングステン、シリコン、ポリシリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭化ケイ素等）のエッチング中に、プロセスガスが、ガス注入アセンブリ２０５を通って第１のプラズマ領域２１５に流入されうる。遠隔プラズマシステム２０１は、オプションで、システムに含まれ、次いでガス注入アセンブリ２０５を通って進む第１のガスを処理しうる。注入アセンブリ２０５は、２つ以上の別個のガス供給チャネルを含んでもよく、含まれる場合、第２のチャネルは、遠隔プラズマシステム２０１を迂回しうる。
［００２９］ 冷却プレート２０３、面板２１７、イオンサプレッサ２２３、シャワーヘッド２２５、及び基板２５５が配置されるペデスタル２６５又は基板支持体が示されており、実施形態によれば、各々が含まれうる。ペデスタル２６５は、基板の温度を制御するために熱交換流体が流れる熱交換チャネルを有しうる。熱交換チャネルは、処理動作中に基板又はウエハを加熱及び／又は冷却するように動作しうる。アルミニウム、セラミック、又はこれらの組み合わせを含みうるペデスタル２６５のウエハ支持プラッタはまた、埋め込み抵抗加熱素子を使用して、最大約１００℃から約１１００℃以上といった比較的高温に達するように、抵抗加熱されてもよい。
［００３０］ 面板２１７は、上部が狭く、底部に向けて拡張して広くなっているピラミッド形、円錐形、又は別の類似構造でありうる。面板２１７は、図示されたように、更に平坦であってもよく、プロセスガスを分配するために使用される複数の貫通チャネルを含んでもよい。プラズマ生成ガス及び／又はプラズマ励起種は、遠隔プラズマシステム２０１の使用に応じて、第１のプラズマ領域２１５へのより均一な供給のために、面板２１７内の図２Ｂに示される複数の孔を通過しうる。
［００３１］ 例示的な構成は、ガス／種が面板２１７の孔を通って、第１のプラズマ領域２１５に流入するように、ガス注入アセンブリ２０５が、面板２１７によって第１のプラズマ領域２１５から区切られたガス供給領域２５８の中へ開かれていることを含みうる。第１のプラズマ領域２１５から、供給領域２５８、ガス注入アセンブリ２０５、及び流体供給システム２１０へのプラズマの大量逆流を防止するために、構造的及び動作的特徴が選択されうる。面板２１７（又はチャンバの導電性上部）及びシャワーヘッド２２５は、それらの特徴の間に絶縁リング２２０が配置されているように示されており、それにより、シャワーヘッド２２５及び／又はイオンサプレッサ２２３に対する面板２１７にＡＣ電位を印加することが可能となる。絶縁リング２２０は、面板２１７とシャワーヘッド２２５及び／又はイオンサプレッサ２２３との間に配置することができ、第１のプラズマ領域に容量結合プラズマを形成することができる。加えて、バッフルが、第１のプラズマ領域２１５内に配置されうるか、又は別の方法でガス注入アセンブリ２０５に連結されうる。これにより、ガス注入アセンブリ２０５を通ってこの領域に流入する流体の流れに影響が与えられる。
［００３２］ イオンサプレッサ２２３は、構造体全体にわたって複数の開孔を画定するプレート又はその他の形状寸法を含みうる。この複数の開孔は、非荷電中性種又はラジカル種がイオンサプレッサ２２３を通過し、サプレッサとシャワーヘッドとの間の活性化されたガス供給領域内に進入できるようにしつつ、第１のプラズマ領域２１５から出るイオン帯電種の移動を抑制するように構成されている。実施形態では、イオンサプレッサ２２３は、様々な開孔構成を有する孔の開いたプレートを備えうる。これらの非荷電種には、開孔を通して反応性がより低いキャリアガスと共に搬送される反応性の高い種が含まれうる。上述したように、孔を介したイオン種の移動を減らすことができ、場合によっては、完全に抑制されうる。イオンサプレッサ２２３を通過するイオン種の量を制御することにより、有利には、下位のウエハ基板と接触させられる混合ガスに対する制御を向上させることができ、それにより、混合ガスの堆積特性及び／又はエッチング特性の制御を向上させることができる。例えば、混合ガスのイオン濃度の調整は、そのエッチング選択性、例えば、ＳｉＮｘ：ＳｉＯｘエッチング比、Ｓｉ：ＳｉＯｘエッチング比などを著しく変更することができる。堆積が実行される代替的な実施形態では、誘電体材料に対する共形型から流動可能型の堆積のバランスをシフトさせることもできる。
［００３３］ イオンサプレッサ２２３の複数の開孔は、イオンサプレッサ２２３を通る活性ガス（すなわち、イオン種、ラジカル種、及び／又は中性種）の通過を制御するように構成されうる。例えば、イオンサプレッサ２２３を通過する活性ガスの中のイオン帯電種の流量を減らすように、孔のアスペクト比（すなわち、孔の長さに対する直径）及び／又は孔の形状寸法が制御されうる。イオンサプレッサ２２３の孔は、プラズマ励起領域２１５に面しているテーパ部と、シャワーヘッド２２５に面している円筒部とを含みうる。円筒部は、シャワーヘッド２２５へと通過するイオン種の流れを制御するように成形及び寸法形成されうる。イオンサプレッサ２２３を通るイオン種の流れを制御するための追加の手段として、調整可能な電気バイアスがイオンサプレッサ２２３に印加されてもよい。
［００３４］ イオンサプレッサ２２３は、プラズマ生成領域から基板まで移動するイオン帯電種の量を減らすか、又はなくすように機能しうる。非荷電中性種及びラジカル種は、基板と反応するように、更にイオンサプレッサの開口部を通過しうる。実施形態では、基板を取り囲む反応領域におけるイオン荷電種の完全な除去を実施しなくてもよいことに留意されたい。特定の場合では、イオン種は、エッチング及び／又は堆積プロセスを行うために基板に到達することが意図されている。これらの場合、イオンサプレッサは、反応領域中のイオン種の濃度を、プロセスを補助するレベルで制御するのに役立ちうる。
［００３５］ シャワーヘッド２２５は、イオンサプレッサ２２３との組み合わせにより、第１のプラズマ領域２１５内に存在するプラズマが、基板処理領域２３３内のガスの直接励起を回避できるようにしうるが、更に励起種がチャンバプラズマ領域２１５から基板処理領域２３３内へ移動できるようにする。このようにして、チャンバは、エッチングされている基板２５５にプラズマが接触することを防止するように構成されうる。これにより、有利には、基板上にパターニングされた様々な複雑な構造及び膜が保護される。これらの複雑な構造及び膜は、生成されたプラズマが直接接触すると、損傷、位置ずれ、又は歪みが生じることがある。加えて、プラズマが基板に接触するか、又は基板レベルに近づくことが可能であるとき、酸化物種のエッチング速度は増加しうる。したがって、材料の露出領域が酸化物である場合、この材料は、プラズマを基板から遠隔に維持することによって更に保護されうる。
［００３６］ 処理システムは、処理チャンバに電気的に結合された電源２４０を更に含みうる。電源２４０は、第１のプラズマ領域２１５又は処理領域２３３でプラズマを生成するために、面板２１７、イオンサプレッサ２２３、シャワーヘッド２２５、及び／又はペデスタル２６５に電力を供給する。電源は、実行されるプロセスに応じて、チャンバに調節可能な量の電力を供給するように構成されうる。このような構成により、実行されるプロセスにおいて調節可能なプラズマを使用することが可能となりうる。オン又はオフ機能が提示されることが多い遠隔プラズマユニットとは異なり、調節可能なプラズマは、特定の量の電力をプラズマ領域２１５に供給するように構成されうる。この結果、特定のプラズマ特性の開発を可能にすることができ、これにより、特定の方法で前駆体を分離し、これらの前駆体によって生成されたエッチングプロファイルを強化することができる。
［００３７］ プラズマは、シャワーヘッド２２５の上方のチャンバプラズマ領域２１５又はシャワーヘッド２２５の下方の基板処理領域２３３のいずれかで点火されうる。例えば、フッ素含有前駆体又はその他の前駆体の流入からラジカル前駆体を生成するために、チャンバプラズマ領域２１５の中にプラズマが存在しうる。通常は高周波（「ＲＦ」）範囲内の交流電圧が、面板２１７などの処理チャンバの導電性上部とシャワーヘッド２２５及び／又はイオンサプレッサ２２３との間に印加されて、堆積中にチャンバプラズマ領域２１５内でプラズマが点火される。ＲＦ電源は、１３．５６ＭＨｚの高ＲＦ周波数を発生させうるが、単独で又は１３．５６ＭＨｚの周波数と組み合わせて、他の周波数を発生させてもよい。
［００３８］ 図２Ｂは、面板２１７を通した処理ガス分配に影響を与える特徴の詳細図２５３を示す。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、面板２１７、冷却プレート２０３、及びガス注入アセンブリ２０５が交差することにより、ガス供給領域２５８が画定される。ガス供給領域２５８には、ガス注入アセンブリ２０５からプロセスガスが供給されうる。ガスは、ガス供給領域２５８に充満して、面板２１７の開孔２５９を通って、第１のプラズマ領域２１５まで流れうる。開孔２５９は、流れを実質的に一方向へ導くように構成されうる。これにより、プロセスガスは、処理領域２３３に流入しうるが、面板２１７を横断した後、ガス供給領域２５８内に逆流することが部分的又は完全に防止されうる。
［００３９］ 処理チャンバセクション２００で使用されるシャワーヘッド２２５などのガス供給アセンブリは、デュアルチャネルシャワーヘッドとも称されることがあり、図３に記載される実施形態で更に詳しく示される。デュアルチャネルシャワーヘッドは、処理領域２３３の外のエッチャントの分離を可能にし、処理領域内に送る前に、チャンバ部品及び互いの限られた相互作用をもたらすエッチング処理を提供しうる。
［００４０］ シャワーヘッド２２５は、上方プレート２１４と下方プレート２１６とを含みうる。プレートを互いに連結させて、プレート間の空間２１８を画定することができる。プレートを連結することにより、上方プレートと下方プレートを通る第１の流体チャネル２１９と、下方プレート２１６を通る第２の流体チャネル２２１とを設けることができる。形成されたチャネルは、第２の流体チャネル２２１のみを介して空間２１８から下部プレート２１６を通る流体アクセスを提供するように構成され、第１の流体チャネル２１９は、プレートと第２の流体チャネル２２１との間の空間２１８から流体的に分離されうる。空間２１８は、シャワーヘッド２２５の側面を通して流体的にアクセス可能でありうる。
［００４１］ 図３は、実施形態による、処理チャンバで使用するためのシャワーヘッド３２５の底面図である。シャワーヘッド３２５は、図２Ａに示されるシャワーヘッド２２５に対応しうる。第１の流体チャネル２１９の図を示す貫通孔３６５は、シャワーヘッド２２５を通る前駆体の流れを制御して影響を与えるための複数の形状及び構成を有しうる。第２の流体チャネル２２１の図を示す小さな孔３７５は、シャワーヘッドの表面上方に、貫通孔３６５の間でさえもほぼ均等に分散されうる。他の構成に比べて、これらの小さな孔３７５は、前駆体がシャワーヘッドから流出する際に、より均一な混合をもたらす助けとなりうる。
［００４２］ 前述のチャンバは、エッチング方法を含む例示的な方法を実行する際に使用されうるが、任意の数のチャンバが、本技術の実施形態において使用される１つ又は複数の態様を実行するように構成されてもよい。図４を参照すると、本技術の実施形態による方法４００における例示的な工程が示されている。方法４００は、方法の開始前に、フロントエンド処理、堆積、エッチング、研磨、洗浄、又は説明された動作の前に実行されうる任意の他の動作を含む１つ又は複数の動作を含みうる。本方法は、いくつかのオプションの工程を含みうる。これらの工程は、本技術の実施形態による方法のいくつかの実施形態に具体的に関連付けられても関連付けられなくてもよい。例えば、実行されるより広い範囲のプロセスを提供するために工程の多くが説明されているが、技術にとって重要ではなく、又は以下で更に説明されるように代替の方法によって実行されてもよい。方法４００は、図５Ａ～５Ｃに概略的に示される工程を説明しうる。その例示は、方法４００の工程と併せて説明されることになる。図は、部分的な概略図のみを示し、基板は、図に示されるような様々な特性及び態様を有する任意の数の追加の材料及び特徴を含みうると理解されたい。
［００４３］ 方法４００は、半導体構造を特定の製造工程に発展させるためのオプションの工程を含んでも含まなくてもよい。方法４００は、ルテニウム含有材料除去工程が実行されうる例示的な構造を含む、任意の数の半導体構造又は基板５０５（図５Ａに示される）上で実行されうると理解されたい。例示的な半導体構造は、トレンチ、ビア、又は１つ又は複数の露出された材料を含みうる他の凹状フィーチャを含みうる。例えば、例示的な基板は、シリコン又は他のいくつかの半導体基板材料、並びに、凹部、トレンチ、ビア、又は分離構造が形成されうる層間誘電体材料を含みうる。エッチングプロセス中の任意の時点で露出される材料は、金属材料、１つ又は複数の誘電体材料、接点材料、トランジスタ材料、又は半導体プロセスで使用されうる任意の他の材料でありうるか又はこれらを含みうる。
［００４４］ 例えば、一般的な層として示されているが、図５Ａは、基板５０５又は何らかの他の半導体材料の上にあるルテニウム５１０の層を示しうる。残りの開示はルテニウムを参照するが、ルテニウム材料５１０はまた、自然酸化物であれ、酸化表面であれ、ルテニウム酸化物でありうると理解されたい。基板５０５は、基板上の１つ又は複数の他の構造の上に重なる誘電体材料を示しうる。図示された構造の下に任意の数の材料が形成されうることを理解されたい。いくつかの実施形態では、誘電体材料は、酸化ケイ素、又はパターニングが起こりうる任意の他の酸化物若しくは窒化物でありうるか又はこれらを含みうる。留意すべき構造は限定を意図するものではなく、ルテニウム含有材料又は他の金属含有材料を含む様々な他の半導体構造のいずれもが同様に包含されると理解されたい。他の例示的な構造は、半導体製造において一般的な二次元及び三次元構造を含みうる。これらの構造では、ルテニウム金属又は酸化ルテニウムなどのルテニウム含有材料が、１つ又は複数の他の材料に対して除去されることになり、本技術は、様々な他の露出された材料の中でも、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化タングステン、及び他の場所で論じられた他の材料のいずれかなどの他の露出された材料に対してルテニウム含有材料を選択的に除去しうる。加えて、高アスペクト比構造は、本技術から利益を得ることができるが、本技術は、より低いアスペクト比及び任意の他の構造に対しても等しく適用可能でありうる。
［００４５］ 方法４００は、本技術の実施形態において、露出したルテニウム含有材料を除去するために実行されうる。本方法は、ルテニウム金属の除去のための特定の工程を含みうる。残りの開示は、ルテニウム及び酸化ルテニウムについてルーチン的に検討するが、他の金属も、本技術のいくつかの実施形態によって同様に処理されうると理解されたい。いくつかの実施形態では、方法は、誘電材料、例えば、酸化ケイ素などの他の露出された材料、並びに１つ又は複数のデバイス構造と結合されうる、構造内で使用される導電性材料などの任意の下にある接触材料に対するルテニウムのエッチングを制御しうる、複数工程のエッチングプロセスを含みうる。
［００４６］ 前述のように、ある量の酸化がルテニウム５１０の表面上に存在し、エッチングプロセスを進める前に除去されてもよい。酸化が自然酸化物であるか、又は方法４００の前のサイクルを含む前の処理からの残留酸化であるかにかかわらず、酸化を除去することは、特定の酸化物種の形成を容易にすることができ、これは、本技術のいくつかの実施形態において、ルテニウムの除去を増大可能にしうる。したがって、いくつかの実施形態では、方法４００は、オプションの工程４０５において、基板を水素含有前駆体と接触させることを含みうる。水素は、チャンバからパージされうる水蒸気を生成する酸化を低減し、基板上に露出されたルテニウムの表面を残しうる。
［００４７］ 方法４００は、工程４１０において、酸素含有前駆体を、説明した基板を収納する半導体処理チャンバに流入させることを含みうる。いくつかの実施形態では、酸素含有前駆体は、基板と接触するように直接流されうるが、いくつかの実施形態では、酸素含有前駆体からプラズマが形成されうる。プラズマは、遠隔に、又は基板が収納される半導体処理チャンバの処理領域内に形成されうる。酸素含有前駆体は、上述の領域２１５などの処理チャンバの遠隔プラズマ領域を通って流されうる。プラズマ放出物を生成するために、酸素含有前駆体からプラズマが形成されうる。基板レベルのプラズマが生成されうるが、いくつかの実施形態では、プラズマは遠隔プラズマであり、基板レベルのプラズマに起因して発生しうるイオン衝撃から露出された基板材料を保護しうる。
［００４８］プラズマ強化かどうかに関わらず、工程４１０において、酸素含有前駆体又は酸素含有前駆体のプラズマ放出物が基板処理領域に供給されうる。工程４１５において、放出物は、ルテニウムの露出領域などの露出されたルテニウム含有材料を含む半導体基板に接触しうる。接触することにより、基板上の露出したルテニウムを変換することなどによって、ルテニウム上の酸化表面又は酸化ルテニウム材料などの酸化材料が生成されうる。いくつかの実施形態では、プラズマが形成されると、その後、酸化が行われ、プラズマが消滅し、チャンバがパージされうる。図５Ａに示されるように、酸素材料、又は酸素プラズマ放出物５１５は、露出されたルテニウム材料５１０と接触するように流されうる。これにより、図５Ｂに示されるように、ルテニウム５１０の露出された表面が酸化ルテニウム材料５２０に変換されうる。
［００４９］ 本技術は、ルテニウムの特定の酸化物種を生成するために、酸化中の１つ又は複数の条件を制御しうる。例えば、本技術のいくつかの実施形態では、基板の表面に沿って一定量の四酸化ルテニウムを生成するために、接触工程が実行されうる。二酸化ルテニウムの代わりに四酸化ルテニウムを生成することにより、本技術は、基板上の多数の他の露出材料上方でルテニウムを選択的に除去可能としうる。例えば、処理中の除去を制限しうる高密度構造を有する二酸化ルテニウムとは異なり、四酸化ルテニウムは、比較的低い沸点により特徴付けられうる。従って、ルテニウムの酸化が四酸化ルテニウムを生成するために実行されうる場合には、生成された材料は、基板の表面から蒸発させることができる。したがって、いくつかの実施形態では、方法４００は、工程４２０において、下位のルテニウム又は基板材料から揮発性材料を除去するために、基板から四酸化ルテニウムの少なくとも一部を蒸発させることを含みうる。図５Ｂに示されるように、加工条件のために、構造の表面から四酸化ルテニウム５２５が蒸発しうる。
［００５０］ 例えば、方法４００は、生成された四酸化ルテニウムを表面から蒸発させるのに十分な温度で実行されうる。したがって、いくつかの実施形態では、方法４００は、約６０℃以上の温度で実行され、約８０℃以上、約１００℃以上、約１１０℃以上、約１２０℃以上、約１３０℃以上、約１４０℃以上、約１５０℃以上、又はこれを上回る温度で実行されうる。しかしながら、温度が上昇するにつれて、酸化プロセスは、より高い密度の二酸化ルテニウムを生成するように移行し、著しく高い沸点のために蒸発しないこともある。従って、いくつかの実施形態では、方法は、約１７０℃未満の温度で実行され、約１６０℃未満、約１５０℃未満、又はこれを下回る温度で実行されうる。四酸化ルテニウムが蒸発可能となるのに十分高い温度をウインドウ内に維持することによって、二酸化ルテニウムの生成を制限又は防止するのに十分低い温度を維持しつつ、本技術は、ルテニウムを基板から除去可能にしうる。
［００５１］ 有利には、例えば、約１００℃と約１５０℃との間などの方法４００の動作温度で多くの他の材料が蒸発しない場合、本方法は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化タングステン、又は他の材料を含む他の露出された材料を本質的に又は完全に維持しつつ、ルテニウムを選択的に除去しうる。露出された金属はまた、方法４００によって維持されてもよく、これは、材料の表面を酸化させるだけであってもいいが、別の方法で材料をエッチングさせなくてもよい。上述のように、いくつかの実施形態では、方法４００は、酸素含有前駆体をプラズマ強化することを含まなくてもよく、本方法は、プラズマを含まない環境を維持しながら実行されてもよい。これは、いくつかの実施形態において、他の露出された材料の損傷又は除去を更に制限しうる。
［００５２］ 酸化工程に続き、酸素材料の供給が停止されうる。ルテニウムの酸化に基づいて、残留酸化ルテニウムは、四酸化ルテニウムの蒸発後に残り、揮発性種ではないことがある。このことは、エッチングが連続的に進行することを制限しうるか、又はエッチングプロセスが遅くなることがある。したがって、いくつかの実施形態では、本方法は、酸素含有前駆体の供給を継続する前に、残留酸化ルテニウムを水素含有前駆体と接触させることを含みうる。これにより、揮発性水蒸気が生成され、これが処理チャンバからパージされ、表面をルテニウムに還元しうる。図５Ｃに示されるように、水素含有材料５２０は、残留酸化ルテニウム材料５２７に流され、図５Ａに示されるように、表面がルテニウムに還元されるか、又は酸化材料が除去されるが、量が少なくなるか、又は除去工程が完了されるかでありうる。接触することは、オプションの工程４０５で前述したように、水素前処理と類似又は同一でありうる。したがって、いくつかの実施形態では、方法は、水素処理で開始及び／又は終了しうる。基板からルテニウムの追加の層を除去するために、本プロセスは、１つ又は複数のサイクルで繰り返されうる。
［００５３］ ２段階工程の各々の間の前駆体は、酸素含有前駆体を含み、いくつかの実施形態では、任意の酸素含有材料を含みうる。例えば、非限定的な酸素含有前駆体は、二原子酸素、オゾン、水、アルコール、過酸化水素、亜酸化窒素、又は任意の他の酸素含有材料を含みうる。水素含有材料は、例えば、酸素又は窒素を含む水素含有材料を含む、二原子水素、又は任意の他の水素含有材料でありうるか又はこれらを含みうる。前駆体はまた、窒素、アルゴン、ヘリウム、又は任意の数の追加の材料を含む任意の数の追加の前駆体又はキャリアガスとともに流されてもよいが、いくつかの実施形態では、前駆体は、副反応又は選択性に影響を及ぼしうる他の態様を制御するように制限されてもよい。
［００５４］ 前述のように、処理条件は、本技術に従い、影響を及ぼし、エッチングを容易にしうる。温度に加えて、チャンバ内の圧力はまた、実行される工程に影響するとともに、四酸化ルテニウムがルテニウム表面からどの温度で発生するかにも影響する可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、圧力は、約１Ｔｏｒｒ以上の圧力に維持され、約２Ｔｏｒｒ以上、約３Ｔｏｒｒ以上、約４Ｔｏｒｒ以上、約５Ｔｏｒｒ以上、約６Ｔｏｒｒ以上、約７Ｔｏｒｒ以上、約８Ｔｏｒｒ以上、約９Ｔｏｒｒ以上、約１０Ｔｏｒｒ以上、又はこれ以上に維持されうる。圧力はまた、これらの範囲内、これらの範囲によって包含されるより小さい範囲内、又はこれらの範囲のいずれかの間の任意の圧力に維持されうる。
［００５５］ 本技術はまた、半導体基板からルテニウムを除去するための追加の機構を提供しうる。図６を参照すると、本技術の実施形態によるルテニウム含有材料をエッチングするための方法６００が示されている。方法６００は、図７Ａ～７Ｃに概略的に示される工程を説明しうる。これらの図は、方法６００の工程と併せて説明されることになる。図は、部分的な概略図のみを示し、基板は、図に示されるような様々な特性及び態様を有する任意の数の追加の材料及び特徴を含みうると理解されたい。
［００５６］ 方法６００は、半導体構造を特定の製造工程に発展させるためのオプションの工程を含んでも含まなくてもよい。更に、方法６００は、方法４００に関して前述した工程のいずれか又はすべてを含み、前述したプロセス条件のいずれかを含みうる。方法６００は、図７Ａに示すように、また方法４００について上述したように、任意の数の半導体構造又は基板７０５に対して実行されてもよいと理解されたい。基板上に露出されたルテニウム金属などのルテニウム含有材料７１０の層を含む基板については、前述の又は半導体処理に使用される任意の基板が包含されうる。
［００５７］ 方法４００と同様に、ルテニウムは、残留酸化材料、自然酸化物、又はオプションの工程６０５で除去されうる他の態様を有しうる。これは、工程４０５に関して上で論じられたようなものでありうる。工程６１０において、酸素含有前駆体が処理チャンバに流入されうる。工程４１０で上述したように、酸素含有前駆体は、プラズマが強化されてもされなくてもよく、酸素含有前駆体は、先に述べた材料のいずれかであってもよい。酸素含有前駆体、又は酸素含有前駆体のプラズマ放出物は、工程６１５において基板と接触し、露出したルテニウムと接触しうる。図７Ａに示すように、酸素含有材料７１５は、ルテニウム７１０と接触しうる。図７Ｂに示されるように、ルテニウムの表面上に四酸化ルテニウム７２０を生成するために、酸素含有材料が供給されうる。
［００５８］ 方法４００は、揮発性四酸化ルテニウムがルテニウム材料から発生可能とする工程を提供しうるが、方法６００は、図７Ｂに示されているように、基板の表面上に四酸化ルテニウムを維持することによって、制御され分離したルテニウム層を除去するために実行されうる。たとえば、方法６００は、方法４００に関連してなど、上記で説明した処理条件のいずれかにおいて実行されうる。更に、いくつかの実施形態では、方法６００は、四酸化ルテニウムの蒸発温度より低い温度で実行されうる。例えば、方法６００は、約５０℃以下の温度で実行され、約４０℃以下、約３０℃以下、約２５℃以下、約２０℃以下、約１５℃以下、約１０℃以下、約５℃以下、約０℃以下、又はこれを下回る温度で実行されうる。これにより、四酸化ルテニウムの層が形成可能となり、ルテニウムの表面にわたって残りうる。
［００５９］ 工程６２０において、本方法は、不活性前駆体を用いて粒子処理を実行することを含みうる。プラズマは、半導体処理チャンバの遠隔部分に形成されてもよく、又は半導体処理チャンバの処理領域内に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、任意の数の反応性材料が使用されうるが、アルゴン、ヘリウム、又はいくつかの他の材料などの不活性前駆体が使用され、基板に供給されうる。例えば、バイアスは、プラズマ放出物を基板表面に方向付けるように係合され、基板表面は、例えば、チャンバ内のカソードとして動作してもよい。プラズマ放出物は、四酸化ルテニウムと接触しうる。このプラズマ放出物は、ルテニウムの表面から四酸化ルテニウムを放出するのに十分なエネルギーを提供し、かつ工程６２５で材料を除去しうる。図７Ｃに示すように、不活性排出物７２５は、基板表面に接触し、表面から四酸化ルテニウム７３０を放出させ、処理チャンバからパージされうる。これは、基板からルテニウムの層を除去し、追加のルテニウムを露出させうる。
［００６０］ 表面上の四酸化ルテニウムの層を維持することにより、更なる酸化が制御され、層状のエッチングプロセスが可能になりうる。本方法は、所望量のルテニウムを除去するために、任意の回数繰り返されうる。上述のように、四酸化ルテニウムではないこともある追加の酸化材料は、放出工程後に基板表面上に残りうる。表面をルテニウムに還元するために、残留物質を水素又は水素放出物と接触させることを含む追加の工程が上述のように実行されうる。したがって、上述のように、及び本技術による方法のいずれかについて、サイクルは、各サイクル中に水素処理を含んでも含まなくてもよく、又はいくつかのサイクルは、水素処理を含んでもよく、一方、他のサイクルは、追加の酸素曝露で直接進行してもよい。
［００６１］ 酸素含有前駆体及び／又は不活性プラズマ生成のように、工程の一方又は両方の間にプラズマ放出物が利用される場合、プラズマ出力は、約５００Ｗ以下に維持されうる。より低いプラズマ出力を維持することによって、下にあるルテニウムのスパッタリングが制御され、相互作用が表面的な物理的反応に限定され、これは、ルテニウム含有材料を通した除去の程度をより良好に制限しうる。したがって、プラズマが形成される、議論される方法のいずれかのいくつかの実施形態では、プラズマ出力は、約４５０Ｗ以下、約４００Ｗ以下、約３５０Ｗ以下、約３００Ｗ以下、約２５０Ｗ以下、約２００Ｗ以下、約１５０Ｗ以下、約１００Ｗ以下、又はこれを下回って維持されうる。本技術の実施形態によるエッチング工程を実行することによって、ルテニウムを正確に除去するために実質的に自己制御除去工程が実行され、これは、基板にわたって追加的に露出される材料の除去を制限しうる温度で実行されうる。
［００６２］ 前述の説明では、説明の目的のために、本技術の様々な実施形態の理解を提供するために、多数の詳細が記載されてきた。しかしながら、当業者には明らかなように、特定の実施形態は、これらの詳細のうちのいくつかがなくても、又は追加の詳細を伴って実施されうる。
［００６３］ いくつかの実施形態を開示したが、当業者は、実施形態の主旨から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造物、及び均等物が使用されうることを認識されよう。更に、いくつかの周知の処理及び要素は、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために説明されていない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきではない。加えて、方法又はプロセスは、順次又はステップで説明されうるが、工程は、同時に、又は列挙されたものとは異なる順序で実行されうると理解されたい。
［００６４］ 値の範囲が付与されているところでは、文脈上そうでないと明示されていない限り、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限の単位の最小単位まで具体的に開示されている。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意の狭い範囲、そしてその記載範囲のその他任意の記載された値又は介在する値も包含される。これら小さい範囲の上限及び下限は、その範囲に個々に含まれ、又はその範囲から除外される場合があり、小さい範囲に限界値のいずれかが含まれる、どちらも含まれない、又は両方が含まれる各範囲もまた、記載された範囲における明確に除外される任意の限界値を条件として、この技術範囲に包含される。記載された範囲が、限界値の一方又は両方を含む場合、これらの含められた限界値の一方又は両方を除外する範囲も含まれる。
［００６５］ 本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が他のことを明らかに示していない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「ある前駆体（ａ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」への言及は、複数のこのような前駆体を含み、「その層（ｔｈｅ ｌａｙｅｒ）」への言及は、当業者に知られている１つ又は複数の層及びその均等物への言及を含み、その他も同様である。
［００６６］ また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ））」、及び「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を特定することを意図しているが、１つ又は複数のその他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又はグループの存在又は追加を除外するものではない。

Claims (20)

  1. 半導体処理チャンバの処理領域に酸素含有前駆体を流入させることと、
    前記処理領域内に収納された基板を前記酸素含有前駆体と接触させることであって、前記基板はルテニウムの露出領域を含み、前記接触させることにより四酸化ルテニウムが生成される、前記処理領域内に収納された基板を前記酸素含有前駆体と接触させることと、
    ルテニウムの前記露出領域の表面から前記四酸化ルテニウムを蒸発させることであって、ある量の酸化されたルテニウムが残る、前記四酸化ルテニウムを蒸発させることと、
    前記酸化されたルテニウムを水素含有前駆体と接触させることと、
    前記酸化されたルテニウムを除去することと
    を含む、エッチング方法。
  2. 前記酸素含有前駆体からプラズマを形成すること
    を更に含み、前記処理領域にプラズマ放出物が流入される、請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記処理領域内の温度は約１００℃以上に維持される、請求項１に記載のエッチング方法。
  4. 前記処理領域内の温度は約１５０℃以下に維持される、請求項３に記載のエッチング方法。
  5. 前記水素含有前駆体は二原子水素を含む、請求項１に記載のエッチング方法。
  6. 前記酸素含有前駆体を流入させる前に、前記基板を前記水素含有前駆体と接触さることであって、前記水素含有前駆体がルテニウムの前記領域を露出させる、
    追加の工程を更に含む、請求項１に記載のエッチング方法。
  7. 前記処理領域は、前記エッチング方法の全体にわたってプラズマを含まない状態に維持される、請求項１に記載のエッチング方法。
  8. 前記酸化されたルテニウムを除去することにより、追加のルテニウムが露出され、前記方法が追加のサイクルにわたって繰り返される、請求項１に記載のエッチング方法。
  9. 前記ルテニウムは、酸化ケイ素、酸化チタン又は酸化タングステンの露出領域に対して選択的に除去される、請求項１に記載のエッチング方法。
  10. 前記半導体処理チャンバ内の圧力は約１Ｔｏｒｒ以上に維持される、請求項１に記載のエッチング方法。
  11. 半導体処理チャンバの処理領域に酸素含有前駆体を流入させることと、
    前記処理領域内に収納された基板を前記酸素含有前駆体と接触させることであって、前記基板はルテニウムの露出領域を含み、前記接触させることにより四酸化ルテニウムが生成される、前記処理領域内に収納された基板を前記酸素含有前駆体と接触させることと、
    前記半導体処理チャンバの前記処理領域内で不活性前駆体を用いて粒子処理を実行することと、
    前記四酸化ルテニウムを前記不活性前駆体と接触させることと、
    前記四酸化ルテニウムを除去することと
    を含む、エッチング方法。
  12. 前記半導体処理チャンバの前記処理領域又は遠隔プラズマ領域で前記酸素含有前駆体からプラズマを形成すること
    を更に含む、請求項１１に記載のエッチング方法。
  13. 前記半導体処理チャンバ内の圧力は約２５℃以下に維持される、請求項１１に記載のエッチング方法。
  14. 前記不活性前駆体からプラズマが形成され、前記不活性前駆体から前記プラズマを形成するために使用されるプラズマ出力が約５００Ｗ以下に維持される、請求項１１に記載のエッチング方法。
  15. 前記四酸化ルテニウムを除去することにより追加のルテニウムが露出され、前記方法が追加のサイクルにわたって繰り返される、請求項１１に記載のエッチング方法。
  16. 前記酸素含有前駆体を流入させる前に、前記基板を水素含有前駆体と接触さることであって、前記水素含有前駆体がルテニウムの前記領域を露出させる、
    追加の工程を更に含む、請求項１１に記載のエッチング方法。
  17. 半導体処理チャンバの処理領域内に配置された基板を水素含有前駆体と接触させることであって、前記接触させることにより前記基板上のルテニウム金属が露出される、半導体処理チャンバの処理領域内に配置された基板を水素含有前駆体と接触させることと、
    前記半導体処理チャンバの前記処理領域に酸素含有前駆体を流入させることと、
    前記基板上に露出した前記ルテニウム金属を前記酸素含有前駆体と接触させることであって、前記接触させることにより四酸化ルテニウムが生成される、前記基板上に露出した前記ルテニウム金属を前記酸素含有前駆体と接触させることと、
    前記ルテニウム金属の表面から前記四酸化ルテニウムを蒸発させることと
    を含む、エッチング方法。
  18. 前記処理領域内の温度は約１５０℃以下に維持される、請求項１７に記載のエッチング方法。
  19. 前記半導体処理チャンバ内で前記酸素含有前駆体からプラズマを形成すること
    を更に含む、請求項１７に記載のエッチング方法。
  20. 前記方法を少なくとも１つの追加サイクルにわたって繰り返すこと
    を更に含む、請求項１７に記載のエッチング方法。
JP2022563897A 2021-04-26 2022-04-07 ルテニウム含有材料の選択的除去 Pending JP2023530562A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/240,149 US11798813B2 (en) 2021-04-26 2021-04-26 Selective removal of ruthenium-containing materials
US17/240,149 2021-04-26
PCT/US2022/023776 WO2022231814A1 (en) 2021-04-26 2022-04-07 Selective removal of ruthenium-containing materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023530562A true JP2023530562A (ja) 2023-07-19

Family

ID=83693472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022563897A Pending JP2023530562A (ja) 2021-04-26 2022-04-07 ルテニウム含有材料の選択的除去

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11798813B2 (ja)
EP (1) EP4331007A1 (ja)
JP (1) JP2023530562A (ja)
KR (1) KR20220157474A (ja)
CN (1) CN115552574A (ja)
WO (1) WO2022231814A1 (ja)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7129170B2 (en) 2000-09-05 2006-10-31 Colonial Metals, Inc. Method for depositing and etching ruthenium layers
US9293319B2 (en) * 2011-03-09 2016-03-22 Micron Technology, Inc. Removal of metal
JP2019169627A (ja) 2018-03-23 2019-10-03 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
KR20210110579A (ko) 2019-01-28 2021-09-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 루테늄의 선택적 제거를 위한 광 보조 화학 기상 에칭
CN113906552A (zh) 2019-04-29 2022-01-07 朗姆研究公司 用于减法式金属蚀刻的原子层蚀刻
JP7330046B2 (ja) * 2019-09-30 2023-08-21 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、及び基板処理装置
US11315801B2 (en) * 2020-05-22 2022-04-26 Beijing E-Town Semiconductor Technology Co., Ltd Processing of workpieces using ozone gas and hydrogen radicals

Also Published As

Publication number Publication date
US20220344172A1 (en) 2022-10-27
TW202247283A (zh) 2022-12-01
CN115552574A (zh) 2022-12-30
WO2022231814A1 (en) 2022-11-03
KR20220157474A (ko) 2022-11-29
US11798813B2 (en) 2023-10-24
EP4331007A1 (en) 2024-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10573527B2 (en) Gas-phase selective etching systems and methods
US9412608B2 (en) Dry-etch for selective tungsten removal
TWI796358B (zh) 選擇性蝕刻的自對準通孔製程
US9190290B2 (en) Halogen-free gas-phase silicon etch
WO2014113177A1 (en) Dry-etch for selective tungsten removal
TW201839849A (zh) 具有選擇性阻隔層的結構
JP7401593B2 (ja) 空隙を形成するためのシステム及び方法
TWI823251B (zh) 用於移除含氮化物膜的系統及方法
KR20240027850A (ko) 금속 산화물 방향성 제거
JP2023530554A (ja) 等方性窒化ケイ素の除去
JP2023530562A (ja) ルテニウム含有材料の選択的除去
KR20240003446A (ko) 고 종횡비 피쳐들에서의 금속 식각
TWI837647B (zh) 含釕材料的選擇性移除法
KR20220154798A (ko) 선택적 금속 화합물 제거를 위한 시스템들 및 방법들
TWI751326B (zh) 自對準通孔處理流程
US10256112B1 (en) Selective tungsten removal
TWI829231B (zh) 過渡金屬氮化材料的選擇性移除
JP7483933B2 (ja) 窒化物含有膜除去のためのシステム及び方法
TWI837885B (zh) 高深寬比特徵中的金屬沉積及蝕刻
TW201903834A (zh) 自對準觸點與閘極處理流程
US11984325B2 (en) Selective removal of transition metal nitride materials
JP2023530814A (ja) タングステン含有膜除去のためのシステム及び方法
TW202336862A (zh) 高深寬比特徵中的金屬沉積及蝕刻

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240116

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240416