JP2024521903A - 繰り返しプラズマ処理 - Google Patents

Abstract

基板を処理するための方法は、複数のサイクルを含む繰り返しのプラズマプロセスを実施することを含み、複数のサイクルの各サイクルは、炭素を含む第１の堆積ガスを用いて、基板を含むプラズマ処理チャンバをパージすることを含む。基板は、ケイ素を含む第１の層、及び金属酸化物を含む第２の層を含む。この方法は、第１の堆積ガスから生成された第１のプラズマに基板をさらして、第２の層に比べて第１の層上に第１のポリマー膜を選択的に堆積させることと、フッ素を含むエッチングガスを用いてプラズマ処理チャンバをパージすることと、エッチングガスから生成された第２のプラズマに基板をさらして第２の層をエッチングすることと、を更に含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に援用される、２０２１年６月４日に出願された米国非仮特許出願第１７／３３９，４９５号明細書の利益を主張するものである。

本発明は、全般的には半導体デバイスを処理するシステム及び方法に関し、特定の実施形態では、繰り返しプラズマ処理のためのシステム及び方法に関する。

一般に、集積回路（ＩＣ）などの半導体デバイスは、基板上に誘電材料、導電材料、及び半導体材料の層を順次堆積させ、パターニングして、モノリシック構造で一体化された電子部品及び相互接続素子（例えば、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、金属線、接点、及びビア）のネットワークを形成することによって製造される。半導体デバイスの構成構造を形成するのに使用される処理フローには、様々な材料を堆積させること及び取り除くことが含まれる。これらの目的のために、半導体デバイスの製造では、しばしば、様々なプラズマプロセスが使用される。

プラズマプロセスの一種であるプラズマエッチングは、荷電種、中性種、又はそれらの組み合わせを含むガスのプラズマに材料をさらすことによりその材料をエッチングする一般的な技法である。プラズマエッチングでは、エッチングの選択性及び指向性（異方性又は等方性）は、プロセス性能を決める重要な主要特性である。半導体業界におけるイノベーションにより、新しい材料及びデバイスアーキテクチャが導入され続けるにつれて、半導体デバイス製造における増大する要件を満足するために、特に選択性及び指向性を改善するための、プラズマエッチングプロセスにおける更なる発展が望まれている。

本発明の好ましい実施形態によれば、基板を処理するための方法であって、複数のサイクルを含む繰り返しのプラズマプロセスを実施することを含み、複数のサイクルの各サイクルは、炭素を含む第１の堆積ガスを用いて、基板を含むプラズマ処理チャンバをパージすることであって、基板はケイ素を含む第１の層及び金属酸化物を含む第２の層を含むことと、第１の堆積ガスから生成された第１のプラズマに基板をさらして、第２の層に比べて第１の層上に第１のポリマー膜を選択的に堆積させることと、フッ素を含むエッチングガスを用いてプラズマ処理チャンバをパージすることと、エッチングガスから生成された第２のプラズマに基板をさらして第２の層をエッチングすることと、を含む、方法。

本発明の好ましい実施形態によれば、基板を処理する方法であって、複数のサイクルを含む繰り返しのプラズマプロセスを実施することを含み、複数のサイクルのうちの１サイクルは、第１の時間間隔中に、第１のソース電力をプラズマ処理チャンバのソース電極に印加し、第１のバイアス電力をプラズマ処理チャンバのバイアス電極に印加し、炭素を含む堆積ガスをプラズマ処理チャンバに流して、金属酸化物層に比べてケイ素含有層上にポリマー膜を選択的に堆積させることと、第２の時間間隔中に、フッ素を含むエッチングガスを用いてプラズマ処理チャンバをパージすることと、第３の時間間隔中に、第２のソース電力をソース電極に印加し、第２のバイアス電力をバイアス電極に印加し、エッチングガスをプラズマ処理チャンバに流して金属酸化物層をエッチングすることであって、第１の層は第３の間隔中にポリマー膜の下に覆われていることと、を含む、方法。

本発明の好ましい実施形態によれば、基板を処理するための方法であって、複数のサイクルを含む繰り返しのプラズマプロセスを実施することを含み、複数のサイクルの各サイクルは、炭素を含む堆積ガスを用いて基板を含むプラズマ処理チャンバをパージすることであって、基板は、金属線を覆う金属酸化物エッチストップ層（ＥＳＬ）上のパターン付与された層間誘電体（ＩＬＤ）層及びハードマスクを含み、ハードマスク、ＩＬＤ層、及び金属酸化物ＥＳＬは、外側の露出した表面を含むことと、堆積ガスから生成された第１のプラズマに基板をさらして、金属酸化物ＥＳＬに比べてハードマスク及びＩＬＤ層上に優先的にポリマー膜を堆積させることにより、エリア選択的プラズマ堆積プロセスを実施することと、フッ素を含むエッチングガスを用いてプラズマ処理チャンバをパージすることと、エッチングガスから生成された第２のプラズマに基板をさらして、ハードマスク及びＩＬＤ層に比べて金属酸化物ＥＳＬを優先的にエッチングすることにより、エッチングプロセスを実施することと、を含む、方法。

本発明及びその利点のより完全な理解のために、ここで、以下の記載を添付図面と併せて参照する。

様々な実施形態による、繰り返しのプラズマプロセス（図１Ｇ～１Ｉ）を受けるデュアルダマシン配線工程（ＢＥＯＬ）処理フローにおける製造の様々な中間段階における基板の断面図を示す。図１Ａは、到来する基板を示す。図１Ｂは、トレンチエッチング後を示す。図１Ｃは、トレンチ再充填後を示す。図１Ｄは、フォトレジストパターン付与後を示す。図１Ｅは、ビアエッチング後を示す。図１Ｆは、頂部遮断層の除去後を示す。図１Ｇは、エリア選択的プラズマ堆積プロセス後を示す。図１Ｈは、エッチストップ層（ＥＳＬ）のエッチング後を示す。図１Ｉは、繰り返しのプラズマプロセスの完了後を示す。図１Ｊは、底部遮断層の除去後を示す。図１Ｋは、拡散バリア層堆積後を示す。図１Ｌは、金属被覆後を示す。図１Ｍは、平坦化後を示す。 代替の実施形態による、繰り返しのプラズマプロセスを受けるデュアルダマシンＢＥＯＬ処理フローにおける製造の様々な中間段階における基板の断面図を示す。図２Ａは、到来する基板を示す。図２Ｂは、ビアエッチング後を示す。図２Ｃは、ビア再充填後を示す。図２Ｄは、フォトレジストパターン付与後を示す。図２Ｅは、トレンチエッチング後を示す。 異なる実施形態による、繰り返しのプラズマプロセスを受ける基板の断面図を示す。図３Ａは、第１のエリア選択的プラズマ堆積プロセス後の基板を示す。図３Ｂは、第２のエリア選択的プラズマ堆積プロセス後を示す。図３Ｃは、エッチストップ層（ＥＳＬ）をエッチングした後を示す。 様々な実施形態による、繰り返しのプラズマプロセスのフロー図を示す。図４Ａは、図１Ｇ～図１Ｉに記載した実施形態による、繰り返しのプラズマプロセスを示す。 図４Ｂは、図１Ａ～図１Ｍに記載した例示的な実施形態による、繰り返しのプラズマプロセス（トレンチファースト）を含むデュアルダマシンＢＥＯＬプロセスを示す。 図４Ｃは、図２Ａ～図２Ｅ及び図１Ｆ～図１Ｍに記載した代替の実施形態による、繰り返しのプラズマプロセス（ビアファースト）を含む別のデュアルダマシンＢＥＯＬプロセスを示す。 図４Ｄは、図３Ａ～図３Ｃに記載した他の代替の実施形態による、繰り返しのプラズマプロセスを示す。 プラズマ処理ツールにおける繰り返しのプラズマプロセスの実施形態方法を示す。図５Ａは、繰り返しのプラズマプロセスの時間多重化された実施態様の１サイクルのタイミング図を示す。 図５Ｂは、図５Ａの実施形態による、繰り返しのプラズマプロセスのフロー図を示す。 図４Ａ～図４Ｄ及び図５Ａ～図５Ｂのフロー図に示す繰り返しのプラズマエッチングプロセスの時間多重化された実施態様を実施するためのプラズマシステムの断面図を示す。 図４Ａ～図４Ｄ及び図５Ａ～図５Ｂのフロー図に示した繰り返しのプラズマプロセスの空間的に分離された実施態様を実施するためのプラズマシステムを示す。図７Ａは上面図を示す。 図４Ａ～図４Ｄ及び図５Ａ～図５Ｂのフロー図に示した繰り返しのプラズマプロセスの空間的に分離された実施態様を実施するためのプラズマシステムを示す。図７Ｂは断面図を示す。

本開示は、腐食性のエッチングガスで見られるような金属の腐食を引き起こすことなく、フッ素を含むエッチングガスを使用して、ケイ素含有材料又は他の材料に比べて金属酸化物材料を選択的に除去するための、繰り返しのプラズマプロセス方法の実施形態について説明する。以下で更に説明するように、繰り返しのプラズマプロセスを使用して、半導体デバイス製造のダマシン配線工程（ＢＥＯＬ）プロセスの一環として、酸化アルミニウムなどの金属酸化物を含むエッチストップ層（ＥＳＬ）を選択的に除去してもよい。本明細書に記載する実施形態は、金属酸化物材料を効率的に除去しながら、ケイ素含有ハードマスク材料及び層間誘電体（ＩＬＤ）材料などの他の材料の損失を低減し、金属の腐食を回避する、という利点を提供する。この革新的な方法は、以下で更に詳細に説明するように、ケイ素含有材料などの上に保護層を形成するエリア選択的プラズマ堆積と、保護層を殆ど又は全く有さないターゲット金属酸化物材料を選択的に除去する、フッ素含有非腐食性ガスを使用した後続のエッチングと、を組み合わせることにより、この利点を実現する。この開示では、銅デュアルダマシンプロセスの文脈で説明しているが、この繰り返しのプラズマプロセスを、当業者に知られているような、他の構造における他のプロセスフローに適用してもよい。

一般に、デュアルダマシンＢＥＯＬプロセスは、銅（Ｃｕ）の相互接続を形成するための集積回路製造における重要なステップである。デュアルダマシンＢＥＯＬプロセスでは、ビア又はトレンチなどの第１の凹部が形成され、この第１の凹部は、一時的な充填材料で充填される。次に、第２の凹部が形成され、次いで、形成されたこれらの凹部全体が銅金属で充填され、これに続いて平坦化が行われる。ビア及びトレンチを形成するプロセスには、エッチストップ層（ＥＳＬ）の除去が含まれてもよい。ＥＳＬは、異なる金属層を分離するために、２つの遮断層の間に配置されてもよい。これらの複数の層の積層体が集合的にエッチストップ層と呼ばれることがあるが、本開示では、それらの層は個別に頂部遮断層、エッチストップ層（ＥＳＬ）、及び底部遮断層と呼ばれる。従来のＥＳＬ材料としては、炭化ケイ素及び窒化ケイ素が使用されてきたが、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）が、ＥＳＬ用に好ましくてもよく、これは、酸化アルミニウムの誘電率が低く（薄膜として、約４～６のｋ値）密度が高いためである。しかしながら、酸化アルミニウムＥＳＬの除去は難題であり、酸化アルミニウムＥＳＬをエッチングするための従来の方法は満足のいくものではない。例えば、ウェットエッチングプロセスは、等方性になる傾向があり、これにより下端の限界寸法が増加し、結果的にビア間又はビアとトレンチ間が短絡する危険性がある。塩素－（Ｃｌ）又は臭素－（Ｂｒ）含有ガス、例えばＢＣｌ_３、ＨＢｒ、及びＣｌ_２など、を使用したドライプラズマエッチングは、金属線の腐食を引き起こすことがある。一方、フッ化炭素などの非腐食性のガスがプラズマエッチングプロセスで使用されることがあるが、ハードマスク（ＨＭ）及び層間誘電体（ＩＬＤ）材料に対するＥＳＬエッチングの選択性が低くなることがある。本開示の様々な実施形態では、本方法は、エリア選択的プラズマ堆積プロセスと、１種以上のフッ素含有エッチングガスを使用したプラズマエッチングプロセスとを含む繰り返しのプラズマプロセスに基づいており、本方法は、ＥＳＬ材料のより優れたエッチング選択性を有利にも提供することができる。そのような利点は、製造中の、半導体デバイスの限界寸法の精密な制御を向上させることにつながることがある。

様々な実施形態では、金属酸化物層を選択的に除去するための繰り返しのプラズマプロセスは、半導体製造におけるデュアルダマシン配線工程（ＢＥＯＬ）プロセスの一部として実施される。本開示の繰り返しのプラズマプロセスは、デュアルダマシンＢＥＯＬプロセスのステップとして説明されることがあるが、繰り返しのプラズマプロセスは、シングルダマシンＢＥＯＬプロセス又は他の製造プロセスに適用されてもよい。

まず、図１Ａ～図１Ｍには、様々な実施形態による、ＥＳＬ除去のために繰り返しのプラズマプロセスを受けるデュアルダマシンＢＥＯＬプロセスフロー（トレンチファースト）が示されている。図２Ａ～図２Ｅには、代替実施形態のデュアルダマシンＢＥＯＬプロセスフロー（ビアファースト）が示されている。更に、図３Ａ～図３Ｃには、他の代替の実施形態による、２つのエリア選択的プラズマ堆積プロセスステップを有する繰り返しのプラズマプロセスが示されている。異なる実施形態に関して、図４Ａ～図４Ｄを参照して、繰り返しのプラズマプロセスの幾つかのプロセスフローについて更に説明する。繰り返しのプラズマプロセスのステップは、時間的に又は空間的に分離されていてもよい。時間的／空間的分離を説明するために、図５Ａに、繰り返しのプラズマプロセスの時間多重化の実施態様の１サイクルのタイミング図を示しており、図５Ｂには、対応するプロセスフローチャートを示している。図６には、例示的なプラズマ処理システムを示している。図７Ａ及び図７Ｂには、代替のプラズマ処理システム及び対応する空間分離方法を示している。

図１Ａは、到来する基板９０の断面図を示す。様々な実施形態では、基板９０は、半導体デバイスの一部であってもよく、例えば、従来のプロセスの後に続くいくつかの処理ステップを受けていてもよい。従って、基板９０は、様々な超小型電子技術において有用な半導体の層を含んでいてもよい。例えば、半導体構造は、様々なデバイス領域が形成される基板９０を含んでいてもよい。

１つ以上の実施形態では、基板９０は、シリコンウェーハ又はシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハであってもよい。特定の実施形態では、基板９０は、シリコンゲルマニウムウェーハ、炭化ケイ素ウェーハ、砒化ガリウムウェーハ、窒化ガリウムウェーハ、又は他の複合半導体を含んでもよい。他の実施形態では、基板９０は、シリコンオンシリコンの層又はＳＯＩ基板と同様に、シリコンゲルマニウムオンシリコン、窒化ガリウムオンシリコン、シリコンカーボンオンシリコンなどの異種層を含む。様々な実施形態では、基板９０は、半導体デバイスの他のコンポーネントにパターニングされて又は埋め込まれている。

図１Ａに示すように、基板９０は、基板上に金属層１００を更に備えることがある。実施形態によっては、基板９０と金属層１００との間には誘電体層などの１つ以上の層が存在してもよい。様々な実施形態では、金属層１００は、基板９０上のパターン付与された金属相互接続の一部として形成されてもよい。様々な実施形態では、金属層１００は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ドープされた多結晶シリコン、タングステン、窒化チタン、窒化タンタル、ルテニウム、及び他の金属を含むことがある。金属層１００は、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）を使用した堆積により形成されてもよい。

誘電体層は、金属層１００上に底部遮断層１１５として堆積されてもよい。特定の実施形態では、底部遮断層１１５は、窒化ケイ素及び窒化炭素ケイ素（ＳｉＣＮ）などのケイ素ベースの誘電体材料を含んでもよい。底部遮断層１１５は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）を含む蒸着、並びにプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、及び他のプロセスなどの他のプラズマプロセス、などの堆積技術を使用して、堆積されてもよい。

底部遮断層１１５上のエッチストップ層（ＥＳＬ）１２０として、別の誘電体層が更に堆積されてもよい。様々な実施形態では、ＥＳＬ１２０は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、又は酸化ジルコニウムを含んでもよい。ＥＳＬ１２０は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）を含む蒸着、並びにプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、及び他のプロセスなどの他のプラズマプロセス、などの堆積技術を使用して、堆積されてもよい。特定の実施形態では、ＥＳＬ１２０の厚さは、２ｎｍ～５ｎｍの間であってもよい。

依然として図１Ａを参照すると、頂部遮断層１２５は、ＥＳＬ１２０上に形成されてもよい。特定の実施形態では、頂部遮断層１２５は、窒化ケイ素及び窒化炭素ケイ素（ＳｉＣＮ）などのケイ素ベースの誘電体材料を含んでもよい。頂部遮断層１２５は、通常、底部遮断層１１５と同じ材料であってもよい。頂部遮断層１２５は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）を含む蒸着、並びにプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、及び他のプロセスなどの他のプラズマプロセス、などの堆積技術を使用して、堆積されてもよい。

頂部遮断層１２５の上に、層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０として別の誘電体層が形成されてもよい。ＩＬＤ層１３０は、有機ケイ酸塩ガラス（ＳｉＣＯＨ）、高密度ＳｉＣＯＨ、多孔質ＳｉＣＯＨ、及び他の多孔質誘電材料などの、低誘電率（即ち、低ｋ値）を有するケイ素ベースの誘電材料を含んでもよい。ＩＬＤ層１３０は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）を含む蒸着、並びにプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、及び他のプロセスなどの他のプラズマプロセス、などの堆積技術を使用して、堆積されてもよい。

図１Ａに更に示すように、第１のハードマスク１４０が、層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０の上に形成されてもよい。特定の実施形態では、第１のハードマスク１４０は、窒化ケイ素を含んでもよい。代替の実施形態では、第１のハードマスク１４０は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）又は窒化チタンを含んでもよい。更に、第１のハードマスク１４０は、例えば、２つの異なる材料を使用した２つ以上の層を含む、積層されたハードマスクであってもよい。第１のハードマスク１４０の第１の層は、窒化チタン、チタン、窒化タンタル、タンタル、タングステンベースの化合物、ルテニウムベースの化合物、又はアルミニウムベースの化合物、などの金属ベースの層を含んでもよく、第１のハードマスク１４０の第２の層は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、非晶質シリコン、又は多結晶シリコンなどの誘電体層を含んでもよい。第１のハードマスク１４０は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）を含む蒸着、並びにプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、及び他のプロセスなどの他のプラズマプロセス、などの堆積技術を使用して、堆積されてもよい。

第１のフォトレジスト１５０が、例えばコーティングプロセス又はスピンオンプロセスを使用して、第１のハードマスク１４０の上に堆積されてもよい。様々な実施形態では、第１のフォトレジスト１５０は、感光性有機材料を含んでもよく、例えば、従来のスピンコーティング技術により、溶液から第１のハードマスク１４０上に塗布されてもよい。図１Ａに示すように、第１のフォトレジスト１５０は、従来のフォトリソグラフィ技術を使用して、あるパターンでパターン付与されてもよい。様々な実施形態では、第１のフォトレジスト１５０のパターンは、第１の凹部形成のために使用されてもよい。特定の実施形態では、図１Ｂに示すように、第１のパターンがトレンチ形成のために使用されてもよい。

図１Ｂは、トレンチフィーチャを形成するためのトレンチエッチング後の基板９０を示す。図１Ａの第１のフォトレジスト１５０はマスク層として機能し、第１のフォトレジスト１５０のパターンが転写される。トレンチエッチングにより、第１のフォトレジスト１５０によってマスクされなかった第１のハードマスク１４０及び層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０の部分が異方的に除去される。図１Ｂに示すように、トレンチエッチングは、後のステップでビアを形成するためのスペースを残すように、頂部遮断層１２５が露出される前に、停止されてもよい。エッチストップ層を使用してトレンチエッチングを止めてもよいが、実施形態によっては、時限式のエッチングを使用してもよい。特定の実施形態では、トレンチエッチングには、１つ以上のウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセス、又はこれらの若しくは他のエッチングプロセスの組み合わせ、が含まれる。トレンチエッチング後に残っている第１のフォトレジスト１５０は、例えば、従来のプラズマアッシング技術により、基板９０から除去されてもよい。

図１Ｃは、トレンチ再充填、並びに第２のハードマスク１４２及び第２のフォトレジスト１５２の堆積後の基板９０を示す。トレンチ再充填では、残っている第１のハードマスク１４０を除去した後、隙間充填材料又は有機底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）と呼ばれる充填材料１６０が、前のステップで形成されたトレンチフィーチャを充填する。充填材料１６０は、有機溶媒の溶液からスピン塗布されてもよい。実施形態によっては、充填材料１６０は、蒸着を含む他の堆積技術を使用して、堆積されてもよい。化学機械平坦化プロセスなどの平坦化プロセスを使用して、充填材料１６０の表面が、ＩＬＤ層１３０の主表面と同一平面になるようにしてもよい。

更に、依然として図１Ｃを参照すると、第２のハードマスク１４２及び第２のフォトレジスト１５２が、パターン付与の次のステップのために塗布される。第２のハードマスク１４２は、以前に説明した第１のハードマスク１４０と似ていてもよいが、実施形態によっては、異なる組成を有していてもよい。第２のハードマスク１４２は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）を含む蒸着、並びにプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、及び他のプロセスなどの他のプラズマプロセス、などの堆積技術を使用して、堆積されてもよい。第２のフォトレジスト１５２は、以前に説明した第１のフォトレジスト１５０と似ていてもよいが、実施形態によっては、異なる組成を有していてもよい。第２のフォトレジスト１５２は、例えば、従来のスピンコーティング技術により、溶液から第２のハードマスク１４２上に塗布される。

図１Ｄは、１つ以上のリソグラフィプロセスにより、第２のフォトレジスト１５２のパターンを規定した後の基板９０を示す。様々な実施形態では、第２のフォトレジスト１５２のパターンは、第２の凹部形成のために使用されてもよい。特定の実施形態では、図１Ｅに示すように、第２のフォトレジスト１５２のパターンは、ビア形成のために使用されてもよい。

図１Ｅは、ビアエッチング後に充填材料１６０を除去した後の基板９０を示す。図１Ｄの第２のフォトレジスト１５２はマスク層として機能し、第２のフォトレジスト１５２のパターンが転写される。ビアエッチングにより、第２のフォトレジスト１５２によってマスクされなかった第２のハードマスク１４２、充填材料１６０、及び層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０の部分が異方的に除去される。残っている第２のフォトレジスト１５２及び充填材料１６０は、例えば、従来のプラズマアッシング技術により除去されてもよい。この除去ステップでは、充填材料１６０上に隔離された第２のハードマスク１４２の部分も除去されてもよい。特定の実施形態では、ビアエッチングプロセスには、１つ以上のウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセス、又はこれらの若しくは他のエッチングプロセスの組み合わせ、が含まれる。

図１Ｆは、形成されたビアの底部にある頂部遮断層１２５を除去した後の基板９０を示す。様々な実施形態では、後続の繰り返しのプラズマプロセス（例えば、図１Ｇ～図１Ｉ）の前に、頂部遮断層の除去がエッチングプロセスにより行われてもよく、エッチストップ層（ＥＳＬ）１２０の一部分が露出する。特定の実施形態では、頂部遮断層１２５のエッチングには、１つ以上のウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセス、又はこれらの若しくは他のエッチングプロセスの組み合わせ、が含まれる。特定の実施形態では、ビアエッチング及び頂部遮断層１２５のエッチングは、単一のエッチングステップとして行われてもよい。特定の実施形態では、以下に説明する繰り返しのプラズマプロセスは、ビアエッチング又は頂部遮断層１２５のエッチングの目的の少なくとも一部分を達成するような態様で、行われてもよい。

特定の実施形態では、繰り返しのプラズマプロセスを行う前に、以降の繰り返しのプラズマプロセスの選択性を高めるために、基板９０上にある層（例えば、図１Ｆの第２のハードマスク１４２及び層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０）の表面終端基の組成を化学的に若しくは物理的に改質するように、オプションの前処置を実施してもよい。例えば、オプションの前処置は、水素含有還元剤を使用したプラズマ処置であってもよい。一実施形態では、分子の水素（Ｈ_２）を使用したプラズマ処置を実施してもよい。

図１Ｇは、ポリマー膜１６５を形成するためのエリア選択的プラズマ堆積プロセス後の基板９０を示す。ポリマー膜１６５の形成は、様々な実施形態では繰り返しのプラズマプロセスの第１のプラズマステップである。様々な実施形態では、基板９０を堆積ガスのプラズマにさらすことにより、ポリマー膜１６５が、ＥＳＬ１２０に比べて第２のハードマスク１４２及び層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０上に選択的に形成されてもよい。様々な実施形態では、ＥＳＬ１２０に比べた第２のハードマスク１４２又は層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０上での堆積速度は、５：１～１０００：１であってもよく、その結果、ＥＳＬ１２０上にはポリマー膜が殆ど又は全く形成されなくてもよい。従って、ポリマー膜１６５は、ＥＳＬ１２０よりも第２のハードマスク１４２又は層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０上ではるかに厚くなる。

様々な実施形態では、堆積ガスは、炭素を含むポリマー膜前駆体と希釈剤との混合物を含む。例えば、様々な実施形態では、ポリマー膜前駆体は、アルカンである。特定の実施形態では、堆積ガスは、メタン（ＣＨ_４）とアルゴン（Ａｒ）との任意の比率の混合物である。実施形態によっては、堆積ガスは、水素（Ｈ_２）又は窒素（Ｎ_２）を更に含んでもよい。実施形態によっては、堆積ガスは、エタン、エチレン、及び他の炭化水素を更に含んでもよい。

一実施形態では、エリア選択的プラズマ堆積プロセスは、２０℃～１２０℃の間のプロセス温度でＣＨ_４とＡｒとの混合ガスを使用して実施されてもよく、ポリマー膜１６５は、酸化アルミニウムを含むエッチストップ層（ＥＳＬ）１２０と比べて、窒化ケイ素、酸化ケイ素、及び有機ケイ酸塩ガラス（ＳｉＣＯＨ）などのケイ素含有材料を含む層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０及び第２のハードマスク１４２上に優先的に形成される。酸化ケイ素は、例えば、前駆体としてオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を使用して、プラズマＣＶＤ又は流動性ＣＶＤにより、用意されてもよい。異なる実施形態では、ポリマー膜１６５は、酸化アルミニウムを含むＥＳＬ１２０に対して、窒化チタンを含む第２のハードマスク１４２上に優先的に形成されてもよい。

図１Ｈは、繰り返しのプラズマプロセスの第２のプラズマステップにおいて、フッ素を含むガスを使用したＥＳＬ１２０のエッチング後の基板９０を示す。ＥＳＬ１２０の露出部分が異方的にエッチングされている間、上記の図１Ｇ以前のステップにおける第１のプラズマステップ（エリア選択的プラズマ堆積プロセス）によって形成されたポリマー膜１６５は、第２のハードマスク１４２及びＩＬＤ層１３０を保護する保護層として機能する。第２のハードマスク１４２又は層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０上に形成されたより厚いポリマー膜１６５は、下にある材料をエッチングから保護し、非選択性の又はより少ないエッチング液ですら使用可能にする。ＥＳＬ１２０上にポリマー膜１６５が存在する場合、このポリマー膜１６５はより薄いので、最初にエッチングされ、次いで露出したＥＳＬ１２０がエッチングされることになる。

様々な実施形態では、フッ素含有エッチングガスは、銅を含む金属に対して腐食性ではないガスを含んでもよい。様々な実施形態では、フッ素含有ガスは、塩素又は臭素を含んでおらず、長期間にわたって、金属線の金属腐食を引き起こさないことがある。これは、製品寿命中に銅の腐食を引き起こし製品の故障をもたらすことがある塩素又は臭素含有ガスとは異なっている。

様々な実施形態では、フッ素含有エッチングガスは、テトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、フルオロホルム（ＣＨＦ_３）、ジフルオロメタン（ＣＨ_２Ｆ_２）、フルオロメタン（ＣＨ_３Ｆ）、及びそれらの組み合わせを含む。フッ素含有エッチングガスは、上述のような塩素又は臭素と同様に、金属線の金属腐食を引き起こすことがある硫黄を含まないように選択されてもよい。特定の実施形態では、エッチングガスは、任意の比率で酸素（Ｏ_２）を更に含む。１つ以上の実施形態では、エッチングガスは、０．１体積％～１０体積％の酸素を更に含む。エッチングガスは、任意の比率でアルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ_２）などの希釈剤を更に含んでもよい。様々な実施形態では、目標量の選択的なＥＳＬ除去を達成するために、エリア選択的プラズマ堆積（第１のプラズマステップ）及び後続のエッチングプラズマプロセス（第２のプラズマステップ）が繰り返される。繰り返しのプラズマプロセスの様々な実施形態について、図４Ａ～図４Ｄを参照して更に説明する。

特定の実施形態では、エッチングプラズマプロセス（第２のプラズマステップ）は、ポリマー膜で保護された第２のハードマスク１４２と窒化ケイ素、酸化ケイ素、及び有機ケイ酸塩ガラス（ＳｉＣＯＨ）などのケイ素含有材料を含む層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０とに比べて、酸化アルミニウムを含むＥＳＬ１２０を、テトラフルオロメタン（ＣＦ_４）のプラズマを使用して、６０℃～１２０℃の間のプロセス温度で、優先的に除去する。異なる実施形態では、酸化アルミニウムを含むＥＳＬ１２０は、窒化チタンを含むポリマー膜で保護された第２のハードマスク１４２に比べて、優先的にエッチングされてもよい。

図１Ｉは、繰り返しのプラズマプロセスの完了後の基板９０を示す。様々な実施形態によれば、図１Ｄで規定された第２のフォトレジスト１５２のパターンに対応するＥＳＬ１２０の部分が除去されて、底部遮断層１１５までビアが拡張される。図１Ｉに示した実施形態では、繰り返しのプラズマプロセスのプロセスパラメータは、ＥＳＬ１２０だけでなく、ポリマー膜１６５も、第２のハードマスク１４２及びＩＬＤ層１３０から完全に除去するように最適化されてもよい。

様々な実施形態では、繰り返しのプラズマプロセスの後、デュアルダマシン配線工程（ＢＥＯＬ）プロセスの更なるステップを実施して、金属相互接続を形成してもよい。図１Ｊは、底部遮断層１１５の一部分を除去するためのエッチング後の基板９０を示しており、形成されたビアのパターンに応じて金属層１００の一部分が露出している。特定の実施形態では、底部遮断層１１５のエッチングには、１つ以上のウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセス、又はこれらの若しくは他のエッチングプロセスの組み合わせ、が含まれる。特定の実施形態では、底部遮断層１１５のエッチングの少なくとも一部分、又はデュアルダマシンＢＥＯＬプロセスの任意の他の後続のステップが、上述の繰り返しのプラズマプロセスの一部として統合されてもよい。

図１Ｋは、拡散バリア層１７０の堆積後の基板９０を示す。特定の実施形態では、拡散バリア層１７０は、タンタル、窒化タンタル、チタン、又は窒化チタンを含んでもよい。拡散バリア層は、金属層１００中の金属が、製造中に他の構成要素に拡散するのを防ぐように意図されている。拡散バリア層１７０は、スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）を含む蒸着、並びにプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）及び他のプロセスなどの他のプラズマプロセス、などの堆積技術を使用して、堆積されてもよい。

図１Ｌは、金属堆積後の基板９０を示す。金属堆積は、スパッタリング又は物理蒸着（ＰＶＤ）技術を使用した金属（例えば、銅）のシード層堆積に続いて電気メッキを行うことにより、実施されてもよい。金属堆積のこのステップでは、ビア及びトレンチは、金属で充填される。図１Ｌに示すように、様々な実施形態では、金属堆積のために、通常、金属層１００と同じ金属が使用されてもよい。

最後に、図１Ｍは、平坦化後の基板９０を示しており、余分な金属が、例えば化学機械平坦化（ＣＭＰ）法により除去されている。

図１Ａ～図１Ｍに示す例示的な実施形態では、トレンチエッチング（図１Ｂ）が、ビアエッチング（図１Ｅ）の前に行われる。このシーケンスは、トレンチファーストと呼ばれる。しかしながら、他の実施形態では、以下で図２Ａ～図２Ｅに示すように、トレンチエッチングの前にビアエッチングが行われてもよい（ビアファースト）。

図２Ａでは、到来する基板９０は、上述した以前の（トレンチファーストの）実施形態と似た構造を有しており、金属層１００、底部遮断層１１５、エッチストップ層（ＥＳＬ）１２０、頂部遮断層１２５、層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０を含む層積層体を備えている。ＩＬＤ層１３０の上には、第１のハードマスク２４０が形成されている。第１のフォトレジスト２５０が、第１のハードマスク２４０上に、図１Ｄのパターンと似たビアエッチング用のパターンを伴って形成されてもよい。第１のハードマスク２４０及び第１のフォトレジスト２５０は、それぞれ図１Ａの第１のハードマスク１４０及び第１のフォトレジスト１５０と似ていてもよいが、実施形態によっては、それらは異なる組成を有していてもよい。

図２Ｂは、ビアエッチング後の基板９０を示す。図２Ａの第１のフォトレジスト２５０はマスク層として機能し、第１のフォトレジスト２５０のパターンが転写される。以前の実施形態と共に以前に説明したように、ビアエッチングを、適切なエッチングプロセスを使用して実施して、第１のフォトレジスト２５０によってマスクされなかった第１のハードマスク２４０及び層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０の部分を異方的に除去し、形成されたビアの底部において頂部遮断層１２５を露出させ得る。

図２Ｃは、ビア再充填、並びに第２のハードマスク２４２及び第２のフォトレジスト２５２の堆積後の基板９０を示す。ビア再充填では、残っている第１のハードマスク２４０を除去した後、以前のステップで形成されたビアフィーチャを充填材料２６０が充填する。充填材料２６０は、充填材料１６０と似ていてもよいが、実施形態によっては、異なる組成を有していてもよい。充填材料２６０は、有機溶媒の溶液からスピン塗布されてもよい。実施形態によっては、充填材料２６０は、蒸着を含む他の堆積技術を使用して、堆積されてもよい。化学機械平坦化プロセスなどの平坦化プロセスを使用して、充填材料２６０の表面が、ＩＬＤ層１３０の主表面と同一平面になるようにしてもよい。

更に図２Ｃでは、図１Ｃと同様に、ＩＬＤ層１３０及び充填材料２６０上に、第２のハードマスク２４２及び第２のフォトレジスト２５２が形成されている。第２のハードマスク２４２及び第２のフォトレジスト２５２は、それぞれ第１のハードマスク２４０及び第１のフォトレジスト２５０と似ていてもよいが、それらは異なる組成を有していてもよい。第２のハードマスク２４２は、図１Ｃの第２のハードマスク１４２と同様に、適切な堆積技術を使用して堆積されてもよい。第２のフォトレジスト２５２は、例えば、従来のスピンコーティング技術により、溶液から第２のハードマスク２４２上に塗布されてもよい。

図２Ｄは、１つ以上のリソグラフィプロセスにより、第２のフォトレジスト２５２のパターンを規定した後の基板９０を示す。第２のフォトレジスト２５２のパターンは、トレンチ形成のために使用されてもよい。

図２Ｅは、トレンチエッチング後の基板９０を示す。図２Ｄのパターン付与された第２のフォトレジスト２５２はマスク層として機能し、第２のフォトレジスト２５２のパターンが転写される。以前の実施形態と共に以前に説明したように、適切なエッチングプロセスを使用してトレンチエッチングを実施して、第２のフォトレジスト２５２によってマスクされなかった第２のハードマスク２４２、充填材料２６０、及び層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０の部分を異方的に除去してもよい。図２Ｅに示すように、トレンチエッチングは、充填材料２６０を完全に除去してビアの底部において頂部遮断層を露出させるように実施されてもよいが、第２のフォトレジスト２５２によってマスクされなかったＩＬＤ層１３０の部分が完全に除去される前に停止してもよい。エッチストップ層を使用してトレンチエッチングを止めてもよいが、実施形態によっては、時限式のエッチングを使用してもよい。残っている第２のフォトレジスト２５２は、例えば、従来のプラズマアッシング技術により除去してもよい。この段階で、基板９０は、トレンチファーストの実施形態により形成された図１Ｅに示す構造と同様の、トレンチ及びビアフィーチャを備えた構造を有する。

続いて、頂部遮断層１２５の除去、繰り返しのプラズマプロセス、及び後続のプロセスを、以前の実施形態と同様に（例えば、それぞれ図１Ｆ、図１Ｇ～図１Ｉ、及び図１Ｊ～図１Ｍと同様に）、実施してもよい。

以前の実施形態は、デュアルダマシン配線工程（ＢＥＯＬ）プロセスの一部として説明されているが、本開示の繰り返しのプラズマプロセスは、デュアルダマシンＢＥＯＬプロセスに限定はされず、他の製造プロセスに適用して、特定の材料（例えば、酸化アルミニウム）を、他の材料（例えば、ケイ素含有材料）上に選択的に形成された１つ以上の保護層を用いることで選択的に除去してもよい。一実施形態では、繰り返しのプラズマプロセスは、シングルダマシンＢＥＯＬプロセスに適用されてもよい。シングルダマシンＢＥＯＬプロセスの１サイクルでは、デュアルダマシンＢＥＯＬプロセスにおける２つの凹部の代わりに、トレンチ又はビアなどの１つの凹部のみが形成されてもよい。例えば、ビア形成（例えば、図２Ｂ）の後に、繰り返しのプラズマエッチングが実施されてもよい。

様々な実施形態では、繰り返しのプラズマプロセスは、２つの別個のエリア選択的プラズマ堆積プロセスステップを含んでもよい。この実施形態の方法では、２種類より多くの材料を含む表面からのターゲット材料の選択的エッチングが改善されてもよい。繰り返しのプラズマプロセスの前のトレンチ及びビアの形成は、トレンチファースト方法（例えば、図１Ａ～図１Ｅ）又はビアファースト方法（例えば、図２Ａ～図２Ｅ）により実施されてもよく、図１Ｆに示したのと同じ構造が得られる。これらの実施形態による後続の繰り返しのプラズマプロセスのステップが、図３Ａ～図３Ｃに示されている。

図３Ａには、第１の堆積ガスを使用した第１のエリア選択的プラズマ堆積プロセス（第１のプラズマステップ）後の基板９０が示されている。第１の堆積ガスは、図１Ｇを参照して以前に説明した堆積ガスと同様であってもよい。図示するように、第１のポリマー膜３６０が、層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０及びエッチストップ層（ＥＳＬ）１２０に比べて第２のハードマスク１４２上に優先的に形成されてもよい。第１のポリマー膜３６０は、上述したポリマー膜１６５と組成が似ていてもよく、同様に形成されてもよい。この段階では、例えば、第１の堆積ガスの組成及び他のプロセスパラメータは、第２のハードマスク１４２に関して高い堆積速度及び／又は選択性を達成するように選択されてもよい。

次に、図３Ｂには、第２の堆積ガスを使用した第２のエリア選択的プラズマ堆積プロセス（第２のプラズマステップ）後の基板９０が示されている。第１のポリマー膜３６０とは組成が異なる第２のポリマー膜３６２が、第２のハードマスク１４２及びＥＳＬ１２０に比べて、優先的にＩＬＤ層１３０上に形成されてもよい。第１のポリマー膜３６０、第２のポリマー膜３６２、又はその両方とも、ポリマー膜１６５に組成が似ていてもよい。一実施形態では、第１及び第２のポリマー膜３６０及び３６２は、組成が同じであってもよいが、第１及び第２のプラズマステップについて異なるプロセスパラメータを選択することにより、異なる速度で形成されてもよい。第２の堆積ガスは、図１Ｇを参照して以前に説明した堆積ガスと同様であってもよい。例えば、第２の堆積ガスは、炭素を含む第２のポリマー膜前駆体と希釈剤との混合物を含む。特定の実施形態では、第２のポリマー膜前駆体はアルカンである。特定の実施形態では、堆積ガスは、メタン（ＣＨ_４）とアルゴン（Ａｒ）との任意の比率の混合物である。実施形態によっては、堆積ガスは、水素（Ｈ_２）又は窒素（Ｎ_２）を更に含んでもよい。第２の堆積ガスは、第１のエリア選択的プラズマ堆積プロセスの第１の堆積ガスと同じであっても又は同じでなくてもよい。第２の堆積ガスの組成及び他のプロセスパラメータは、層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０に関して高い堆積速度及び／又は選択性を達成するように選択されてもよい。

一実施形態では、第１のプラズマステップのプロセスパラメータは、ケイ素を含むハードマスク上での第１のポリマー膜３６０の形成に向けて最適化されていてもよく、一方、第２のプラズマステップのプロセスパラメータは、ＳｉＣＯＨなどの低ｋ誘電体を含むＩＬＤ層１３０上での第２のポリマー膜３６２の形成に向けて最適化されていてもよく、両方の状態とも、酸化アルミニウムを含むエッチストップ層（ＥＳＬ）１２０に比べて依然として選択性がある。

図３Ｃは、繰り返しのプラズマプロセスの第３のプラズマステップにおいて、フッ素を含むガスを使用したＥＳＬ１２０のエッチング後の基板９０を示す。図１Ｈで以前に説明したように、ＥＳＬ１２０の露出した部分は、異方的にエッチングされる。上記の第１及び第２のエリア選択的プラズマ堆積プロセスステップ（第１及び第２のプラズマステップ）によって形成された第１及び第２のポリマー膜３６０及び３６２は、保護層として機能して、それぞれ第２のハードマスク１４２及びＩＬＤ層１３０を保護する。

上記で説明した実施形態（例えば、図３Ａ～図３Ｃ）は、２つのエリア選択的プラズマ堆積プロセスステップを含むが、代替の実施形態では、繰り返しのプラズマプロセスは、任意の数のエリア選択的プラズマ堆積プロセスステップ及び１つ以上のエッチングプロセスを含んでもよい。

以下では、図４Ａ～図４Ｄは、前述した実施形態に対応する繰り返しのプラズマプロセスのプロセスフローチャートを示し、それぞれ、図４Ａは図１Ｇ～図１Ｉに対応し、図４Ｂは図１Ａ～図１Ｍに対応し、図４Ｃは図２Ａ～図２Ｅ及び図１Ｆ～図１Ｍに対応し、図４Ｄは図３Ａ～図３Ｃに対応する。

様々な実施形態では、例えば、図１Ｇ～図１Ｉに対応する、繰り返しのプラズマプロセスの全てのステップは、プラズマ処理ツールの内部で実施されてもよい。

図４Ａには、様々な実施形態に従い、繰り返しのプラズマプロセスのプロセスフローが示されている。繰り返しのプラズマプロセス（ブロック４５０Ａ）は、以下の４つの主要なステップを含む：炭素を含む堆積ガスを用いてプラズマ処理ツールのプラズマ処理チャンバをパージするステップ（ブロック４５１）、堆積ガスから生成されたプラズマに基板をさらすステップ（ブロック４５２）（例えば、図１Ｇ）、フッ素を含むエッチングガスを用いてプラズマ処理チャンバをパージするステップ（ブロック４５５）、及びエッチングガスのプラズマに基板をさらすステップ（ブロック４５６）（例えば、図１Ｈ）。繰り返しのプラズマプロセスの各ステップは、時間的に又は空間的に分離されていてもよい。特定の実施形態では、繰り返しのプラズマプロセスは、図５及び図６に詳細に示す時間多重化処理により、プラズマ処理チャンバの単一の区画内で実施されてもよい。他の実施形態では、図７Ａ及び図７Ｂを参照して示すように、繰り返しのプラズマプロセスは、プラズマ処理チャンバの分離された複数の区画内で実施されてもよく、基板は、次のステップへ移行するために、ある区画から別の区画へ運ばれてもよい。

ブロック４５１では、繰り返しのプラズマプロセスの第１のステップとして、プラズマ処理チャンバは、メタン（ＣＨ_４）などの炭素を含む堆積ガスを用いてパージされ、基板温度は、あるプロセス温度で平衡状態にされてもよい。様々な実施形態では、基板温度は、例えば、ヒーターによって上昇され、且つ、水冷又は液体ヘリウム冷却によって冷却されてもよく、それらは温度コントローラによって制御される。

第二に、ブロック４５２では、繰り返しのプラズマプロセスの第１のプラズマステップ（エリア選択的プラズマ堆積）が、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）ツールなどのプラズマ堆積ツールにより、実施される（例えば、図１Ｇ）。１つ以上のプラズマ電源からプラズマソースエネルギーを供給することにより、堆積ガスのプラズマがプラズマ処理チャンバ内で生成され、基板は、この堆積ガスのプラズマにさらされる。ポリマー膜１６５の前駆体種が、プラズマによってエネルギー付与されて、ラジカルを形成することができる。これらのラジカルは、表面上に吸着され、プラズマ重合プロセスにおいて互いにランダムに反応して、ポリマー膜１６５を形成してもよい（例えば、図１Ｇ）。異なる材料間の吸着量の差により、プラズマ重合の速度が異なることになり、それによって、異なる膜成長速度をもたらすことができる。従って、ソース電力、バイアス電力、ガス流量、プロセス圧力、プロセス温度、プロセス時間、及びガス組成などのプロセスパラメータを最適化して、ポリマー膜のエリア選択的形成を実現することができる。

次に、ブロック２３５では、プラズマソース電力をオフにすることにより第１のプラズマステップを終了させた後、プラズマ処理チャンバは、フッ素を含むエッチングガスを用いてパージされる。様々な実施形態では、基板温度は、第１のプラズマステップと同じに保たれてもよく、又は、別のプロセス温度での平衡状態にされてもよい。様々な実施形態では、基板温度は、例えば、ヒーターによって上昇され、且つ、水冷又は液体ヘリウム冷却によって冷却されてもよく、それらは温度コントローラによって制御される。

ブロック４５６では、第２のプラズマステップが実施されて、金属酸化物（例えば、図１ＨのＥＳＬ１２０）がエッチングされる。図１Ｈに示すように、ポリマー膜１６５も、このステップ中に部分的に又は完全に除去されてもよい。エッチングガスのプラズマがプラズマ処理チャンバ内で生成され、基板は、このエッチングガスのプラズマにさらされる。特定の実施形態では、ポリマー膜１６５及び酸化アルミニウムを含むＥＳＬ１２０は、異方的にエッチングされ、その間、他の材料（例えば、図１Ｈの第２のハードマスク１４２及び層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０）は保護される。

一部の従来の方法では、非腐食性のガスを使用したプラズマエッチングは、非選択的なエッチングにつながる傾向がある。酸化アルミニウムなどの金属酸化物材料を除去するための一般的な状態は、ハードマスク及び層間誘電体（ＩＬＤ）層として使用されることがあるケイ素含有材料などの他の材料を損傷する場合が多い。しかしながら、本開示の実施形態の方法では、第１のプラズマステップにおけるエリア選択的堆積中にそのような材料の上に形成されたポリマー膜が存在するおかげで、そのような損傷は有利にも最小限に抑えられるか又は完全に解消されてもよい。ソース電力、バイアス電力、ガス流量、プロセス圧力、プロセス温度、プロセス時間、及びガス組成などのプロセスパラメータを最適化してターゲットの金属酸化物材料を効果的にエッチングすることができ、同時に、ポリマー膜の除去も達成されてもよい。

特定の実施形態では、パージステップ（例えば、ブロック４５１及び４５５）の何れかの前に、プラズマ処理チャンバを真空まで排気してもよい。更に、実施形態によっては、ステップの間に１つ以上の追加の処置ステップを挿入してもよい。追加の処置は、真空化での熱処置、湿式プロセス、前処置（ブロック４４５）に似たプラズマ処置、又は他のプロセスであってもよい。

様々な実施形態では、４つのステップ（ブロック４５１、４５２、４５５、及び４５６）のこのサイクルを繰り返して、所望のプロセス性能を達成してもよい。サイクルは、これら４つのステップのうちの何れのステップで開始してもよい。

図４Ｂでは、特定の実施形態によれば、繰り返しのプラズマプロセスを使用して、トレンチファースト法（例えば、図１Ａ～図１Ｍ）を用いたデュアルダマシン配線工程（ＢＥＯＬ）プロセスの一部として、基板からエッチストップ層（ＥＳＬ）を選択的に除去してもよい。

基板は、様々な製造ステップを経ていてもよく、第１のハードマスク１４０及び第１のフォトレジスト１５０を含む層積層体を有していてもよい（ブロック４００）（例えば、図１Ａ）。まず、トレンチエッチング（ブロック４１０）（例えば、図１Ｂ）を実施して、前述のようにトレンチフィーチャを形成する。次に、トレンチ再充填、第２のハードマスク１４２及び第２のフォトレジスト１５２の堆積、第２のフォトレジスト１５２のパターン付与、が実施される（ブロック４２０）（例えば、図１Ｃ及び図１Ｄ）。続いて、ビアエッチングが実施される（ブロック４３０）（例えば、図１Ｅ）。次に、頂部遮断層１２５が任意選択的に除去されてもよい（ブロック４４０）（例えば、図１Ｆ）。実施形態によっては、頂部遮断層１２５を除去するこのステップは、後続の繰り返しのプラズマプロセス（ブロック４５０Ｂ）に統合されてもよい（例えば、図１Ｇ～図１Ｉ）。更に、以降の繰り返しのプラズマプロセスの選択性を高めるために、オプションの前処置（ブロック４４５）を実施して、基板９０上に存在する層（例えば、図１Ｆの第２のハードマスク１４２及び層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０）の表面終端基の組成を化学的に又は物理的に改質してもよい。次に、図４Ａのブロック４５０Ａを参照して前述したように、繰り返しのプラズマプロセス（ブロック４５０Ｂ）（例えば、図１Ｇ～図１Ｉ）を実施してもよい。

依然として図４Ｂを参照すると、繰り返しのプラズマプロセス（ブロック４５０Ｂ）の完了後、底部遮断層１１５を任意選択的に除去してもよい（ブロック４６０）（例えば、図１Ｊ）。実施形態によっては、底部遮断層１１５を除去するこのステップは、以前の繰り返しのプラズマプロセス（ブロック４５０Ｂ）（例えば、図１Ｇ～図１Ｉ）に統合されてもよい。続いて、拡散バリア層１７０の堆積、金属堆積、及び平坦化を実施して、金属相互接続の形成サイクルを完了する（ブロック４７０）（例えば、図１Ｋ～図１Ｍ）。

図４Ｃは、代替の実施形態による、ビアファースト方法を用いたデュアルダマシン配線工程（ＢＥＯＬ）プロセスの例示的なプロセスフローチャートを示す（例えば、図２Ａ～図２Ｅ及び図１Ｆ～図１Ｍ）。

トレンチファースト方法を用いた以前の実施形態と同様に、基板は、様々な製造ステップを経ていてもよく、第１のハードマスク２４０及び第１のフォトレジスト２５０を含む層積層体を有していてもよい（ブロック４０２）（例えば、図２Ａ）。まず、ビアエッチング（ブロック４０２）（例えば、図２Ｂ）を実施して、前述のようにビアフィーチャを形成する。次に、ビア再充填、第２のハードマスク２４２及び第２のフォトレジスト２５２の堆積、第２のフォトレジスト２５２のパターン付与、が実施される（ブロック４２２）（例えば、図２Ｃ及び図２Ｄ）。次いで、トレンチエッチングが実施される（ブロック４３２）（例えば、図２Ｅ）。後続のプロセスは、以前に説明したトレンチファーストの実施形態（例えば、図１Ｆ～図１Ｍ及び図４Ｂ）のプロセスフローと似ていてもよい。頂部遮断層１２５が任意選択的に除去されてもよい（ブロック４４２）（例えば、図１Ｆ）が、実施形態によっては、頂部遮断層１２５を除去するこのステップは、後続の繰り返しのプラズマプロセス（ブロック４５０Ｂ）（例えば、図１Ｇ～図１Ｉ）に統合されてもよい。更に、以降の繰り返しのプラズマプロセスの選択性を高めるために、オプションの前処置（ブロック４４７）を実施して、基板９０上に存在する層（例えば、図１Ｆの第２のハードマスク１４２及び層間誘電体（ＩＬＤ）層１３０）の表面終端基の組成を化学的に又は物理的に改質してもよい。繰り返しのプラズマプロセス（ブロック４５０Ｃ）及び後続のプロセスは、上述した以前の実施形態（例えば、図４Ｂのブロック４５０Ｂ、４６０、及び４７０）に似ていてもよい。繰り返しのプラズマプロセス（ブロック４５０Ｃ）の完了後、底部遮断層１１５が任意選択的に除去されてもよい（ブロック４６２）（例えば、図１Ｊ）が、実施形態によっては、底部遮断層１１５を除去するこのステップは、以前の繰り返しのプラズマプロセス（ブロック４５０Ｃ）（例えば、図１Ｇ～図１Ｉ）に統合されてもよい。最後に、拡散バリア層１７０の堆積、金属堆積、及び平坦化が実施される（ブロック４７２）（例えば、図１Ｋ～図１Ｍ）。

図４Ｄは、異なる実施形態（例えば、図３Ａ～図３Ｃ）による、２つのエリア選択的プラズマ堆積プロセスステップ及び１つのエッチングプロセスを含む繰り返しのプラズマプロセスの例示的なプロセスフローチャートを示す。前述のように、特定の実施形態では、２つのエリア選択的プラズマ堆積プロセスステップを含む繰り返しのプラズマプロセスを使用して、ターゲットのエッチング材料に比べて２つの異なる材料上に２つのポリマー膜をプラズマ堆積させるための２つの最適化された状態を可能にしてもよい。

これらの実施形態では、繰り返しのプラズマプロセスは、６つのステップを含んでもよい。以前に説明した４つのステップ（例えば、図４Ａ～図４Ｃのブロック４５１、４５２、４５５、及び４５６）に加えて、第１のエリア選択的プラズマ堆積ステップ（ブロック４５２）の後に、第２の堆積ガスを用いたパージステップ（ブロック４５３）、及び第２の堆積ガスを用いたエリア選択的プラズマ堆積プロセス（ブロック４５４）が挿入されている。

本開示では、繰り返しのプラズマプロセス及び代替の実施形態の詳細については、主要な４つのステップ、即ち、２つのパージステップ及びエリア選択的プラズマ堆積及びエッチング（例えば、図４Ａのブロック４５０Ａ）に焦点をあてて説明する。しかしながら、そのような詳細は、任意の数のプラズマ堆積及びエッチングプロセスを含む繰り返しのプラズマプロセス（例えば、２つの堆積プロセスステップ及び１つのエッチングプロセスを有する一例としてのブロック４５０Ｄ）に適用可能であり得ることが想定されている。

図５Ａは、例えば図４Ａのフロー図に示すような繰り返しのプラズマプロセスの時間多重化された実施態様の１つのサイクルにおける４つのステップのタイミング図を示す。図５Ａの６本の横軸は、時間の進行を表す。繰り返しのプラズマエッチングプロセス２３０の１つのサイクルの４つのステップに対する４つの時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４を、１本の時間軸に隣接する４つの二重矢印で概略的に示す。図４Ａを参照すると、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４はそれぞれ、堆積ガスを用いたパージ（ブロック４５１）、エリア選択的プラズマ堆積プロセス（ブロック４５２）、エッチングガスを用いたパージ（ブロック４５５）、及びプラズマエッチング（ブロック４５６）に対応する。時間軸と交差する４本の垂直な点線が、重なり合わない時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４の境界を定めている。特定の実施形態では、Ｔ１は約５～約６０秒であってもよく、Ｔ２は約１～約５秒であってもよく、Ｔ３は約５～約６０秒であってもよく、Ｔ４は約１～５秒であってもよい。時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４の持続時間は、それぞれのプロセスレシピに従って、等しくなくてもよい。６本の時間軸は、図４Ａに示すような例示的な繰り返しのプラズマエッチングプロセス４５０Ａの複数のサイクルのうちの１つのサイクルについて、６つのプロセスパラメータと時間との関係のプロットを概略的に示すために使用されている。図５Ａにプロットされた６つのプロセスパラメータとは、ソース電力、バイアス電力、プロセス圧力、堆積ガスのガス流量、エッチングガスのガス流量、及び希釈ガスのガス流量である。

図５Ａには特に記載していないが、それぞれのプロセスレシピに従って、温度などの他の任意のプロセスパラメータが、繰り返しのプラズマプロセスの各ステップにおいて独立して制御されてもよい。特定の実施形態では、時間間隔Ｔ１及びＴ３は、それぞれＴ２及びＴ４の間プロセス温度を安定させるように調節されてもよい。

様々な実施形態では、基板は、５℃～１２０℃の間の温度に保たれる。実施形態によっては、温度は、繰り返しのプラズマプロセスの各ステップにおいて変化してもよく、プラズマを生成する前にシステムを安定化させるためにパージステップが使用される。代替の実施形態では、温度は、プラズマステップ、即ち時間間隔Ｔ２及びＴ４の間に、上昇するか又は冷却されるようにプログラムされてもよい。

図５Ａに示す時間間隔Ｔ１の間、ソース電力及びバイアス電力がオフになっている間に、堆積ガスを導入してプラズマ処理チャンバをパージする。特定の実施形態では、希釈ガスも任意選択的に使用される。様々な実施形態では、総ガス流量は、２０～１０００ｓｃｃｍの間であってもよい。プロセス圧力は、５～１００ｍＴｏｒｒの間であってもよい。実施形態によっては、ＣＨ_４／Ａｒガス流量は３０／１５０ｓｃｃｍであり、プロセス圧力は１０ｍＴｏｒｒである。

エリア選択的プラズマ堆積のための時間間隔Ｔ１から次の時間間隔Ｔ２への切り替えは、ソース電力及びバイアス電力をオンにすることにより実施される。このステップでは、ポリマー膜を形成するために、ラジカルが豊富な状態が望ましい。ラジカルが豊富な環境を実現するために、十分に高いソース電力が印加されてもよい。様々な実施形態では、ソース電力は５０Ｗ～１０００Ｗの間であってもよく、バイアス電力は０Ｗ～２００Ｗの間であってもよい。総ガス流量は、２０～１０００ｓｃｃｍの間であってもよい。プロセス圧力は、５～１００ｍＴｏｒｒの間であってもよい。実施形態によっては、ソース電力は５００Ｗでありバイアス電力は１００Ｗである。ＣＨ_４／Ａｒガス流量は３０／１５０ｓｃｃｍである。プロセス圧力は、１０ｍＴｏｒｒである。特定の実施形態では、希釈ガスのガス流量はＴ１とＴ２との間で変化してもよい。

次に、時間間隔Ｔ３が、ソース電力及びバイアス電力をオフにすることにより開始される。同時に、ガス流も堆積ガスからエッチングガスに切り替わって、プラズマ処理チャンバをパージする。ガス流量は、Ｔ１及びＴ２での状態とは独立して選択される。様々な実施形態では、総ガス流量は、２０～１０００ｓｃｃｍの間であってもよい。プロセス圧力は、５～１００ｍＴｏｒｒの間であってもよい。実施形態によっては、ＣＦ_４／ＣＨＦ_３／Ａｒガス流量は６０／６０／５２０ｓｃｃｍであり、プロセス圧力は１０ｍＴｏｒｒである。

エッチングガスを用いたプラズマ処理チャンバのパージの完了後、時間間隔Ｔ４が、ソース電力及びバイアス電力をオンにすることにより開始されて、エッチングガスが放出されてプラズマが生成される。このエッチングステップでは、ビアの底部にある材料を十分にエッチングしながら、側壁には殆ど又は全く損傷を引き起こさないように、異方的にエッチングするための条件を達成することが重要である。異方的エッチングの条件のために、堆積ステップに比べて比較的に高いバイアス電力が望ましい。様々な実施形態では、ソース電力は１０～１０００Ｗの間であってもよく、バイアス電力は５０～５００Ｗの間であってもよい。総ガス流量は、２０～１０００ｓｃｃｍの間であってもよい。プロセス圧力は、５～１００ｍＴｏｒｒの間であってもよい。実施形態によっては、ソース電力は５０Ｗでありバイアス電力は６００Ｗである。ＣＦ_４／ＣＨＦ_３／Ａｒガス流量は６０／６０／５２０ｓｃｃｍであり、プロセス圧力は１０ｍＴｏｒｒである。

時間間隔Ｔ４の後、４つの時間間隔の次のサイクルが実施されてもよい。このサイクルを、任意の回数繰り返して、所望のプロセス性能を達成してもよい。図５Ａは、繰り返しのプラズマプロセスの１サイクルの状態の単一の組を示しているが、様々な実施形態では、各サイクルは、第１のサイクルとは異なるプロセスパラメータの状態を有してもよく、プロセスパラメータには、時間間隔（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４）、ガス流量、ガス組成、プロセス圧力、プロセス温度、ソース電力、及びバイアス電力のうちの任意のものが含まれる。

更に、図５Ａのプロットは、単に例示を目的としていることに留意されたい。例えば、これらのプロットは、プロセスパラメータがステップ関数として変化している様子を示すが、プロセスパラメータの瞬間的な変化が実現可能ではないこと、及び物理的パラメータが安定するまでの有限の応答時間を考慮に入れるべきであることが理解される。更に、上述のように、時間間隔（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４）のうちの任意のものの後に、１つ以上の追加の処置ステップ、例えば真空排気、真空下での熱処置、湿式プロセス、プラズマ処置等、を挿入してもよい。

図５Ｂは、図５Ａの実施形態による繰り返しのプラズマプロセスのフロー図を示す。第１の時間間隔（Ｔ１）（ブロック５１０）において、ソース電力及びバイアス電力は、オンになっている場合にはオフにされ、炭素及び希釈ガスを含む堆積ガスが、基板を収容しているプラズマ処理チャンバに第１のガス流量で導入されて、プラズマ処理チャンバがパージされる。第２の時間間隔（Ｔ２）（ブロック５２０）において、ソース電力が第１のレベルで印加されて堆積ガスのプラズマが形成され、基板が、この堆積ガスのプラズマにさらされる。第３の時間間隔（Ｔ３）（ブロック５３０）において、ソース電力、第１のバイアス電力、及び堆積ガスがオフにされ、テトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、フルオロホルム（ＣＨＦ_３）、ジフルオロメタン（ＣＨ_２Ｆ_２）、又はフルオロメタン（ＣＨ_３Ｆ）、及び希釈ガスを含むエッチングガスが、プラズマチャンバに第２のガス流量で導入されて、プラズマ処理チャンバがパージされる。最後に、第４の時間間隔（Ｔ４）（ブロック５４０）において、ソース電力が第２のレベルで印加されてエッチングガスのプラズマが形成され、基板が、このエッチングガスのプラズマにさらされる。

図６は、例えば図４Ａ～図４Ｃのフロー図に示す繰り返しのプラズマエッチングプロセスの時間多重化された実施態様を実施するためのプラズマシステム６００を示す。プラズマシステム６００は、基板ホルダ６１０上に装填された基板６０２の直上でプラズマを維持するように構成されたプラズマ処理チャンバ６５０を有する。プロセスガスは、ガス入口６２２を通してプラズマ処理チャンバ６５０内に導入されてもよく、ガス出口６２４を通してプラズマ処理チャンバ６５０からポンプで排出されてもよい。ガス入口６２２及びガス出口６２４は、それぞれ、複数のガス入口及びガス出口の組を含んでもよい。ガス流量及びチャンバ圧力は、ガス入口６２２及びガス出口６２４に結合されたガスフロー制御システム６２０によって制御されてもよい。ガスフロー制御システム６２０は、高圧ガスキャニスター、バルブ（例えば、スロットルバルブ）、圧力センサ、ガス流センサ、真空ポンプ、パイプ、及び電子的にプログラム可能なコントローラなどの様々な構成要素を備えてもよい。ＲＦバイアス電源６３４及びＲＦソース電源６３０は、プラズマ処理チャンバ６５０のそれぞれの電極に結合されてもよい。基板ホルダ６１０も、ＲＦバイアス電源６３４に結合された電極であってもよい。ＲＦソース電源６３０は、誘電体側壁６１６の周りに巻き付けられた螺旋状電極６３２に結合されて示されている。図６では、ガス入口６２２は上部プレート６１２における開口部であり、ガス出口６２４は底部プレート６１４における開口部である。上部プレート６１２及び底部プレート６１４は導電性であってもよく、システムグランド（基準電位）に電気的に接続されていてもよい。

プラズマシステム６００は、単なる例である。様々な代替の実施形態では、プラズマシステム６００は、上部誘電体カバー上の平面コイルに結合されたＲＦソース電力を用いた誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、又はプラズマ処理チャンバ６５０内で円盤型上部電極を使用して維持される容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を維持するように構成されてもよい。ガス入口及びガス出口は、プラズマ処理チャンバの側壁に結合されていてもよく、いくつかの実施形態では、パルス状ＲＦ電源及びパルス状ＤＣ電源も使用されてもよい。

図７Ａ及び図７Ｂは、繰り返しのプラズマプロセスの空間的に分離された実施態様を実施するためのプラズマシステム７００を示しており、図７Ａは上面図であり、図７Ｂは断面図である。プラズマシステム７００では、各サイクルの４つの構成要素は、空間的プラズマ処理チャンバ７４０の４つの空間的に分離された区画内で実施されてもよい。例えば回転可能ステージ７１０を使用して、空間的プラズマ処理チャンバ７４０の４つの空間的に分離された区画を通して基板を移動させることにより、繰り返しのプラズマエッチングプロセスの各サイクルの４つの構成要素が実施されてもよい。

図７Ａに示す上面図では、回転可能ステージ７１０は、４つの区画、即ち、第１のパージ区画７４５、第１のプラズマ区画７５０、第２のパージ区画７５５、及び第２のプラズマ区画７６０に分離されている。これらの４つの区画は、例えば、不活性ガスカーテン７３０によって分離されてもよい。各区画は、１つ以上のガス入口及びガス出口を備えていてもよい。図７Ａでは、第１のプラズマ区画７５０はガス入口７５２及びガス出口７２４を有し、第２のプラズマ区画７６０はガス入口７２３及びガス出口７２５を有し、２つのパージ区画７４５及び７５５は、ガス入口７２０及びガス出口７２６を有する。堆積ガスを用いたパージ（図４Ａ～図４Ｄのブロック４５１）は第１のパージ区画７４５で実施されてもよく、エリア選択的プラズマ堆積（図４Ａ～図４Ｄのブロック４５２）は第１のプラズマ区画７５０で実施されてもよく、エッチングガスを用いたパージ（図４Ａ～図４Ｄのブロック４５５）は第２のパージ区画７５５で実施されてもよく、プラズマエッチング（図４Ａ～図４Ｄのブロック４５６）は第２のプラズマ区画７６０で実施されてもよい。

例えば、図７Ａに示すように、複数の基板が回転可能ステージ７１０上に装填されてもよい。第１のプラズマ区画７５０内で回転可能ステージ７１０上に装填されて示されている第１の基板７０２は、繰り返しのプラズマエッチングプロセスの複数のサイクルのうちの１サイクルの堆積ステップを受けていてもよく、次いで、第２のパージ区画７５５に移動され、その後、次のプラズマエッチングステップが続いてもよい。同時に、別の基板７０４が、プラズマエッチングステップの後、第１のパージ区画７４５に戻り、その後、次のサイクルのプラズマ堆積ステップが続く。従って、複数の基板が、同時に、繰り返しのプラズマプロセスの異なるステップを受けていてもよい。回転可能ステージ７１０の一回転は、繰り返しのプラズマエッチングプロセスの１つのサイクルを実施することと等価である。

図７Ｂに示す断面図では、プラズマ区画７５０及び７６０が見える。例示的な空間的プラズマ処理チャンバ７４０では、プラズマ区画７５０及び７６０は、ＲＦ電源７１４に結合された上部電極７１２を使用して容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を維持するように構成されている。図７Ｂに示す例示的な実施形態では、回転可能ステージ７１０は、グランドに電気的に結合されている。グランドされた回転可能ステージ７１０は、底部電極として機能してもよい。ガス出口７２４、７２５、及び７２６は、ガスフローシステムの真空ポンプに接続され、対応する区画の所望の圧力及びガス流量を維持するように制御されてもよい。不活性ガスカーテン７３０のうちの１つが、破線で概略的に示されている。不活性カーテン７３０は、ガス入口７２０のうちの１つを通して導入された不活性ガス（例えば、アルゴン又はヘリウム）のフローであってもよい。

ここで、本発明の例示的な実施形態を要約する。他の実施形態も、本明細書の全体及び本明細書で出願される特許請求の範囲から理解されよう。

実施例１．基板を処理するための方法であって、複数のサイクルを含む繰り返しのプラズマプロセスを実施することを含み、複数のサイクルの各サイクルは、炭素を含む第１の堆積ガスを用いて、基板を含むプラズマ処理チャンバをパージすることであって、基板はケイ素を含む第１の層及び金属酸化物を含む第２の層を含むことと、第１の堆積ガスから生成された第１のプラズマに基板をさらして、第２の層に比べて第１の層上に第１のポリマー膜を選択的に堆積させることと、フッ素を含むエッチングガスを用いてプラズマ処理チャンバをパージすることと、エッチングガスから生成された第２のプラズマに基板をさらして第２の層をエッチングすることと、を含む、方法。

実施例２．基板は、ケイ素及び酸素を含む第３の層を含み、第３の層は第１の層とは異なる材料であり、第１のポリマー膜は、基板を第１のプラズマにさらしている間に、第２の層に比べて第３の層上に選択的に堆積される、実施例１に記載の方法。

実施例３．炭素を含む第２の堆積ガスから生成された第３のプラズマに基板をさらして、第２の層に比べて第３の層上に第２のポリマー膜を選択的に堆積させることを更に含む、実施例１又は２の何れか１つに記載の方法。

実施例４．繰り返しのプラズマプロセスの前に、前処置ステップを実施して、第１の層又は第２の層の表面終端基の組成を変更することを更に含む、実施例１～３の何れか１つに記載の方法。

実施例５．堆積ガスのプラズマに基板をさらすこと及びエッチングガスのプラズマに基板をさらすことは、プラズマ処理チャンバの固定ゾーン内での時間多重化された処理により、時間的に分離されている、実施例１～４の何れか１つに記載の方法。

実施例６．堆積ガスのプラズマに基板をさらすこと及びエッチングガスのプラズマに基板をさらすことは、プラズマ処理チャンバの複数の分離された区画内で空間的に分離されている、実施例１～５の何れか１つに記載の方法。

実施例７．第１の層は窒化ケイ素又は二酸化ケイ素を含み、第２の層は酸化アルミニウムを含む、実施例１～６の何れか１つに記載の方法。

実施例８．第１のプラズマにさらしている間、基板を第１の温度に維持することと、第２のプラズマにさらしている間、基板を第２の温度に維持することであって、第２の温度は第１の温度とは異なっていることと、を更に含む、実施例１～７の何れか１つに記載の方法。

実施例９．第１の堆積ガスはメタン（ＣＨ_４）を含み、エッチングガスはテトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、フルオロホルム（ＣＨＦ_３）、ジフルオロメタン（ＣＨ_２Ｆ_２）、又はフルオロメタン（ＣＨ_３Ｆ）を含む、実施例１～８の何れか１つに記載の方法。

実施例１０．第１の堆積ガスは、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は窒素（Ｎ２）を含む混合物を更に含む、実施例１～９の何れか１つに記載の方法。

実施例１１．基板を処理する方法であって、複数のサイクルを含む繰り返しのプラズマプロセスを実施することを含み、複数のサイクルの１サイクルは、第１の時間間隔中に、第１のソース電力をプラズマ処理チャンバのソース電極に印加し、第１のバイアス電力をプラズマ処理チャンバのバイアス電極に印加し、炭素を含む堆積ガスをプラズマ処理チャンバに流して、金属酸化物層に比べてケイ素含有層上にポリマー膜を選択的に堆積させることと、第２の時間間隔中に、フッ素を含むエッチングガスを用いてプラズマ処理チャンバをパージすることと、第３の時間間隔中に、第２のソース電力をソース電極に印加し、第２のバイアス電力をバイアス電極に印加し、エッチングガスをプラズマ処理チャンバに流して金属酸化物層をエッチングすることであって、第１の層は第３の間隔中にポリマー膜の下に覆われていることと、を含む、方法。

実施例１２．複数のサイクルのうちのサイクルは、第４の時間間隔中に、堆積ガスを用いてプラズマ処理チャンバをパージすることを更に含む、実施例１１に記載の方法。

実施例１３．第１のソース電力は第２のソース電力より高く、第２のバイアス電力は第１のバイアス電力より高い、実施例１１又は１２の何れか１つに記載の方法。

実施例１４．複数のサイクルのうちのサイクルは、第１、第２、第３の時間間隔にわたりプラズマ処理チャンバに希釈ガスを流すことを更に含み、希釈ガスの流量は、第１の間隔よりも第２の間隔中により高い、実施例１１～１３の何れか１つに記載の方法。

実施例１５．堆積ガスは炭化水素を含み、希釈ガスはアルゴンを含み、エッチングガスはテトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、フルオロホルム（ＣＨＦ_３）、ジフルオロメタン（ＣＨ_２Ｆ_２）、又はフルオロメタン（ＣＨ_３Ｆ）を含む、実施例１１～１４の何れか１つに記載の方法。

実施例１６．金属酸化物層は酸化アルミニウムを含む、実施例１１～１５の何れか１つに記載の方法。

実施例１７．第３の時間間隔は、ポリマー膜を完全に除去するように選択される、実施例１１～１６の何れか１つに記載の方法。

実施例１８．基板を処理するための方法であって、複数のサイクルを含む繰り返しのプラズマプロセスを実施することを含み、複数のサイクルの各サイクルは、炭素を含む堆積ガスを用いて基板を含むプラズマ処理チャンバをパージすることであって、基板は、金属線を覆う金属酸化物エッチストップ層（ＥＳＬ）上のパターン付与された層間誘電体（ＩＬＤ）層及びハードマスクを含み、ハードマスク、ＩＬＤ層、及び金属酸化物ＥＳＬは、外側の露出した表面を含むことと、堆積ガスから生成された第１のプラズマに基板をさらして、金属酸化物ＥＳＬに比べてハードマスク及びＩＬＤ層上に優先的にポリマー膜を堆積させることにより、エリア選択的プラズマ堆積プロセスを実施することと、フッ素を含むエッチングガスを用いてプラズマ処理チャンバをパージすることと、エッチングガスから生成された第２のプラズマに基板をさらして、ハードマスク及びＩＬＤ層に比べて金属酸化物ＥＳＬを優先的にエッチングすることにより、エッチングプロセスを実施することと、を含む、方法。

実施例１９．金属酸化物ＥＳＬは酸化アルミニウムを含み、堆積ガスはメタンを含み、エッチングガスはテトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、フルオロホルム（ＣＨＦ_３）、ジフルオロメタン（ＣＨ_２Ｆ_２）、又はフルオロメタン（ＣＨ_３Ｆ）を含む、実施例１８に記載の方法。

実施例２０．繰り返しのプラズマプロセスは、デュアルダマシンプロセスの一部である、実施例１８又は１９の何れか１つに記載の方法。

例示的実施形態を参照しながら本発明について説明してきたが、本明細書は、限定的な意味で解釈されることを意図するものではない。当業者には、本明細書を参照することにより、それらの例示的実施形態の様々な修正形態及び組み合わせ、並びに本発明の他の実施形態が明らかであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、そのようなあらゆる修正形態又は実施形態を包含することを意図している。

Claims (20)

1. 基板を処理する方法であって、
   当該方法は、複数のサイクルを含む繰り返しプラズマプロセスを実施するステップを有し、
   前記複数のサイクルの各サイクルは、
   炭素を含む第１の堆積ガスを用いて、前記基板を含むプラズマ処理チャンバをパージするステップであって、前記基板は、ケイ素を含む第１の層及び金属酸化物を含む第２の層を含むステップと、
   前記第１の堆積ガスから生じた第１のプラズマに前記基板を暴露し、前記第２の層に対して、前記第１の層の上に第１のポリマー膜を選択的に堆積させるステップと、
   フッ素を含むエッチングガスを用いて、前記プラズマ処理チャンバをパージするステップと、
   前記エッチングガスから生じた第２のプラズマに前記基板を暴露し、前記第２の層をエッチングするステップと、
   を有する、方法。
2. 前記基板は、ケイ素及び酸素を含む第３の層を有し、前記第３の層は、前記第１の層とは異なる材料であり、
   前記第１のポリマー膜は、前記第１のプラズマに前記基板を暴露するステップの間、前記第２の層に対して、前記第３の層の上に選択的に堆積される、請求項１に記載の方法。
3. さらに、炭素を含む第２の堆積ガスから生じた第３のプラズマに前記基板を暴露し、前記第２の層に対して、第３の層の上に第２のポリマー膜を選択的に堆積させるステップを有する、請求項２に記載の方法。
4. さらに、前記繰り返しプラズマプロセスの前に、前処置ステップを実施して、前記第１の層又は前記第２の層の表面終端基の組成を改質するステップを有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記堆積ガスの前記プラズマに前記基板を暴露するステップ、及び前記エッチングガスの前記プラズマに前記基板を暴露するステップは、前記プラズマ処理チャンバの固定ゾーンでの時間多重処理（time-multiplexed processing）により、時間的に分離される、請求項１に記載の方法。
6. 前記堆積ガスの前記プラズマに前記基板を暴露するステップ、及び前記エッチングガスの前記プラズマに前記基板を暴露するステップは、前記プラズマ処理チャンバの隔離された区画において空間的に分離される、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１の層は、窒化ケイ素又は二酸化ケイ素を含み、前記第２の層は、酸化アルミニウムを含む、請求項１に記載の方法。
8. さらに、
   前記第１のプラズマに暴露するステップの間、前記基板を第１の温度に維持するステップと、
   前記第２のプラズマに暴露するステップの間、前記基板を第２の温度に維持するステップであって、前記第２の温度は、前記第１の温度とは異なるステップと、
   を有する、請求項１に記載の方法。
9. 前記第１の堆積ガスは、メタン（ＣＨ_４）を含み、
   前記エッチングガスは、テトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、フルオロホルム（ＣＨＦ_３）、ジフルオロメタン（ＣＨ_２Ｆ_２）、又はフルオロメタン（ＣＨ_３Ｆ）を含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記第１の堆積ガスは、さらに、水素（Ｈ_２）、アルゴン（Ａｒ）、又は窒素（Ｎ_２）を含む混合物を含む、請求項１に記載の方法。
11. 基板を処理する方法であって、
    当該方法は、複数のサイクルを含む繰り返しプラズマプロセスを実施するステップを有し、
    前記複数のサイクルの一つのサイクルは、
    第１の時間間隔の間、プラズマ処理チャンバのソース電極に第１のソース電力を印加し、前記プラズマ処理チャンバのバイアス電極に第１のバイアス電力を印加し、前記プラズマ処理チャンバに炭素を含む堆積ガスを流し、金属酸化物層に対して、ケイ素含有層の上にポリマー膜を選択的に堆積させるステップと、
    第２の時間間隔の間、フッ素を含むエッチングガスを用いて前記プラズマ処理チャンバをパージするステップと、
    第３の時間間隔の間、前記ソース電極に第２のソース電力を印加し、前記バイアス電極に第２のバイアス電力を印加し、前記プラズマ処理チャンバに前記エッチングガスを流し、前記金属酸化物層をエッチングするステップであって、前記第１の層は、前記第３の間隔の間、前記ポリマー膜の下側で被覆されるステップと、
    を有する、方法。
12. 前記複数のサイクルの前記サイクルは、さらに、
    第４の時間間隔の間、前記堆積ガスを用いて前記プラズマ処理チャンバをパージするステップを有する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１のソース電力は、前記第２のソース電力よりも高く、前記第２のバイアス電力は、前記第１のバイアス電力よりも高い、請求項１１に記載の方法。
14. 前記複数のサイクルの前記サイクルは、さらに、前記第１、前記第２、及び前記第３の時間間隔にわたって、前記プラズマ処理チャンバを介して希釈ガスを流すステップを有し、
    前記希釈ガスの流量は、前記第１の間隔よりも前記第２の間隔の間、より高くされる、請求項１１に記載の方法。
15. 前記堆積ガスは、炭化水素を含み、前記希釈ガスは、アルゴンを含み、前記エッチングガスは、テトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、フルオロホルム（ＣＨＦ_３）、ジフルオロメタン（ＣＨ_２Ｆ_２）、又はフルオロメタン（ＣＨ_３Ｆ）を含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記金属酸化物層は、酸化アルミニウムを含む、請求項１１に記載の方法。
17. 前記第３の時間間隔は、前記ポリマー膜を完全に除去するように選択される、請求項１１に記載の方法。
18. 基板を処理する方法であって、
    当該方法は、複数のサイクルを含む繰り返しプラズマプロセスを実施するステップを有し、
    前記複数のサイクルの各サイクルは、
    炭素を含む堆積ガスを用いて、前記基板を含むプラズマ処理チャンバをパージするステップであって、前記基板は、ハードマスクおよび層間誘電体（ＩＬＤ）層を有し、前記ＩＬＤ層は、金属線を被覆する金属酸化物エッチストップ層（ＥＳＬ）の上部でパターン化され、前記ハードマスク、前記ＩＬＤ層、および前記金属酸化物ＥＳＬは、外側の露出した表面を含む、ステップと、
    前記堆積ガスから生じた第１のプラズマに前記基板を暴露し、前記金属酸化物ＥＳＬに対して、前記ハードマスク及び前記ＩＬＤ層の上部に優先的にポリマー膜を堆積させることにより、エリア選択的プラズマ堆積プロセスを実施するステップと、
    フッ素を含むエッチングガスを用いて、前記プラズマ処理チャンバをパージするステップと、
    前記エッチングガスから生じた第２のプラズマに前記基板を暴露し、前記ハードマスク及び前記ＩＬＤ層に対して、前記金属酸化物ＥＳＬを優先的にエッチングすることにより、エッチングプロセスを実施するステップと、
    を有する、方法。
19. 前記金属酸化物ＥＳＬは、酸化アルミニウムを含み、前記堆積ガスは、メタンを含み、前記エッチングガスは、テトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、フルオロホルム（ＣＨＦ_３）、ジフルオロメタン（ＣＨ_２Ｆ_２）、又はフルオロメタン（ＣＨ_３Ｆ）を含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記繰り返しプラズマプロセスは、デュアルダマシンプロセスの一部である、請求項１８に記載の方法。

Images