JP5086090B2 - 水素流量傾斜化によるフォトレジストプラズマコンディショニング工程を含むエッチング方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイス製造におけるフォトレジストマスクの使用に関し、特に、半導体デバイス製造中のフォトレジストマスクを介したエッチングに関する。

半導体ウェーハプロセス中、半導体デバイスの要素（feature）は、周知のパターン形成及びエッチングプロセスを使用して、ウェーハ内に形成される。こうしたプロセスでは、フォトレジスト（ＰＲ）材料をウェーハ上に堆積させてよく、その後、レチクルでフィルタリングした光で露光する。レチクルは、一般に、光がレチクルを伝播するのを遮断する典型的な要素形状によりパターン形成されたガラス板である。

レチクル通過後、光は、フォトレジスト材料の表面に到達する。光は、現像剤によりフォトレジスト材料の一部を除去できるようにフォトレジスト材料の化学組成を変化させる。ポジティブフォトレジスト材料の場合には、露光領域が除去され、ネガティブフォトレジスト材料の場合には、非露光領域が除去される。その後、ウェーハをエッチングし、フォトレジスト材料により保護されなくなった領域から下層材料を除去し、これにより、ウェーハ内で所望の要素を製造する。

密度を向上させるために、要素サイズが低減される。これは、要素の限界寸法（ＣＤ）を低減することで達成し得るものであり、フォトレジストの分解能の改善が必要となる。フォトレジストの分解能を改善する一方法は、より薄いフォトレジストマスクを提供することである。

フォトレジストにおいて小さなＣＤサイズを生成するために、新たなフォトレジスト材料（１９３及び１５７ｎｍ ＰＲ）が追求されているが、こうしたレジストは、以前のＤＩＶ及び２４８ｎｍフォトレジストのマスクと比べ、プラズマによる損傷に対する抵抗性が低い。更に、現在の単一層のアプローチでは、次第に薄いレジストを使用して、要素の分解能と一致させる必要がある。これは、酸化物エッチングにとって十分なレジストを提供し得ない場合があり、ストリーエーション等、他の複合的問題を発生させ得る。縮小する要素寸法に対応するために、業界では、複数のプロセス工程を含む多層的アプローチ等、新たな技術の研究を行ってきた。新たな技術への切り替えは、間違いなく多くの費用と時間とを要する。

上記を達成するために、本発明の目的に従って、基板上においてフォトレジストマスクを介して、エッチング層内で要素をエッチングする方法を提供する。フォトレジストマスクの下にエッチング層が配置された基板を、処理チャンバ内に配置する。フォトレジストマスクのコンディショニングを行い、このコンディショニングは、或る流量の水素含有ガスと、或る流量のフルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの少なくとも一方とを含むコンディショニングガスを処理チャンバへ提供するステップと、コンディショニングプラズマを形成するためにコンディショニングガスを活性化させるステップとを含む。コンディショニングプラズマを停止する。エッチングプラズマを処理チャンバに提供するが、このエッチングプラズマはコンディショニングプラズマとは異なるものとする。要素は、エッチングプラズマにより、エッチング層にエッチングされる。

本発明の別の実施例では、基板上において反射防止膜及びフォトレジストマスクを介して、エッチング層内で要素をエッチングする方法を提供する。反射防止膜及びフォトレジストマスクの下にエッチング層が配置された基板を、処理チャンバ内に配置する。反射防止膜を開口させ、この開口処理は、或る流量の水素含有ガスと、或る流量のフルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの少なくとも一方とを含むコンディショニングガスを処理チャンバへ提供するステップと、コンディショニングプラズマを形成するためにコンディショニングガスを活性化させるステップとを含む。コンディショニングプラズマは、反射防止膜を開口させた後、停止する。エッチングプラズマを処理チャンバに提供するが、このエッチングプラズマはコンディショニングプラズマとは異なる。要素は、エッチングプラズマにより、反射防止膜及びフォトレジストマスクを介して、エッチング層にエッチングされる。

本発明の上記その他の特徴は、以下の本発明の詳細な説明において、添付図面に基づき更に詳細に説明する。

同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面の図は、本発明を限定としてではなく一例として示す。

以下、本発明について、添付図面に例示した幾つかの好適な実施形態を参照して、詳細に説明する。以下の説明では、本発明を完全に理解するために、多数の具体的な詳細について述べる。しかしながら、こうした具体的な詳細の一部又は全部が無くとも、本発明を実施し得ることは、当業者には明らかとなろう。別の事例において、周知のプロセスステップ及び／又は構造については、本発明の不必要に曖昧にしないために、詳細な説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態の高レベルフローチャートである。エッチング層とマスクとを有する基板を、処理チャンバに提供する（ステップ１０４）。図２Ａは、ウェーハの一部又はウェーハ上の層となり得る基板２０４の断面概略図である。エッチング層２０８は、基板２０４の上に形成される。エッチング層２０８は基板２０４の上にある状態で図示されているが、他の実施形態では、一枚以上の層が、エッチング層２０８と基板２０４との間に存在してもよい。マスク２１２は、エッチング層２０８上に形成される。この例では、ＢＡＲＣ（底面反射防止膜）２１０をエッチング層２０８とマスク２１２との間に配置する。好適な実施形態において、エッチング層２０８は、単層である。好ましくは、単層は、エッチング層を形成する単層の厚さ全体で均一となる。

図３は、本発明の好適な実施形態において使用し得る処理チャンバ３００の概略図である。この実施形態において、プラズマ処理チャンバ３００は、カリフォルニア州フレモントのＬａｍR Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐの２００ｎｍ ２３００Ｅｘｅｌａｎであり、閉じ込めリング３０２と、上部電極３０４と、底部電極３０８と、ガスソース３１０と、排出ポンプ３２０とを備える。ガスソース３１０は、第一のガスソース３１２と、第二のガスソース３１４と、第三のガスソース３１６とを備えてよい。プラズマ処理チャンバ３００内では、上にエッチング層を堆積させた基板ウェーハ２０４を、下部電極３０８上に位置決めする。下部電極３０８には、基板ウェーハ２０４を保持するために適切な基板チャック機構（静電、機械クランプ等）が組み込まれている。リアクタ最上部３２８には、下部電極３０８の正反対に設置された上部電極３０４が組み込まれている。上部電極３０４、下部電極３０８、及び閉じ込めリング３０２は、閉じ込めプラズマ容積３４０を定める。ガスは、ガスソース３１０により、ガス入口３４３を介して閉じ込めプラズマ容積へ供給され、排出ポンプ３２０により、閉じ込めリング３０２と排出ポートとを介して、閉じ込めプラズマ容積から排出される。排出ポンプ３２０は、プラズマ処理チャンバのガス出口を形成する。この実施形態において、上部電極３０４は接地される。ＲＦソース３４８は、下部電極３０８に電気的に接続される。チャンバ壁３５２は、プラズマエンクロージャを定め、その内部に閉じ込めリング３０２、上部電極３０４、及び下部電極３０８が設置される。ＲＦソース３４８は、２７ＭＨｚ電源と２ＭＨｚ電源とを備えてよい。ＲＦ電力を電極に接続する異なる組み合わせも可能である。コントローラ３３５は、ＲＦソース３４８、排出ポンプ３２０、閉じ込めリング３０２、第一のガスソース３１２に接続された第一の制御バルブ３３７、第二のガスソース３１４に接続された第二の制御バルブ３３９、及び第三のガスソース３１６に接続された第三の制御バルブ３４１と制御可能に接続される。ガス入口３４３は、ガスソース３１２、３１４、３１６からのガスをプラズマ処理エンクロージャへ提供する。ガス入口３４３にシャワヘッドを接続してもよい。ガス入口３４３は、各ガスソースに対する単一の入口にしてよく、或いは各ガスソースに対して異なる入口にしてもよく、或いは各ガスソースに対して複数の入口にしてもよく、或いは他の可能な組み合わせにしてもよい。本発明の他の実施形態では、Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ製の２３００Ｅｘｅｌａｎ等、他の種類のプラズマ処理チャンバを使用してもよい。

図８Ａ及び８Ｂは、本発明の実施形態において使用されるコントローラ３３５を実現するのに適したコンピュータシステム８００を例示している。図８Ａは、コンピュータシステムの可能な物理的形態の一つを示している。当然ながら、コンピュータシステムは、集積回路、プリント回路基板、及び小型ハンドヘルドデバイスから巨大なスーパコンピュータまでの多数の物理的形態を有し得る。コンピュータシステム８００は、モニタ８０２と、ディスプレイ８０４と、ハウジング８０６と、ディスクドライブ８０８と、キーボード８１０と、マウス８１２とを含む。ディスク８１４は、コンピュータシステム８００との間でのデータの転送に使用されるコンピュータ読み取り可能な媒体である。

図８Ｂは、コンピュータシステム８００のブロック図の例である。システムバス８２０には、広範なサブシステムが取り付けられる。プロセッサ（群）８２２（中央演算処理装置又はＣＰＵとも呼ばれる）は、メモリ８２４を含む記憶装置に結合される。メモリ８２４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）とを含む。この技術において周知であるように、ＲＯＭは、データ及び命令を単方向でＣＰＵへ転送する役割を果たし、ＲＡＭは、通常、データ及び命令を双方向で転送するのに使用される。こうした種類のメモリは、両方とも、以下説明する任意のコンピュータ読み取り可能な媒体を適宜含んでよい。固定ディスク８２６も、ＣＰＵ８２２に双方向で結合され、追加的なデータ記憶容量を提供し、同じく以下説明する任意のコンピュータ読み取り可能な媒体を含んでよい。固定ディスク８２６は、プログラム、データ等を格納するのに使用してよく、通常は、一次記憶装置より低速な二次記憶媒体（ハードディスク等）である。固定ディスク８２６内に保持された情報は、適切である場合には、標準的な方法で、仮想メモリとしてメモリ８２４に組み込んでもよいことは理解されよう。リムーバブルディスク８１４は、以下説明する任意のコンピュータ読み取り可能な媒体の形態をとり得る。

ＣＰＵ８２２は、ディスプレイ８０４、キーボード８１０、マウス８１２、及びスピーカ８３０等の様々な入出力デバイスにも結合される。一般に、入出力デバイスは、ビデオディスプレイ、トラックボール、マウス、キーボード、マイクロフォン、タッチセンシティブディスプレイ、トランスデューサカードリーダ、磁気又は紙テープリーダ、タブレット、スタイラス、音声又は手書き認識装置、生体認証リーダ、又は他のコンピュータのいずれかにしてよい。ＣＰＵ８２２は、随意的に、ネットワークインタフェース８４０を使用して、別のコンピュータ又は電気通信ネットワークに結合され得る。こうしたネットワークインタフェースにより、ＣＰＵは、上記の方法ステップを実行する過程で、ネットワークから情報を受領すること、或いはネットワークへ情報を出力することが考えられる。更に、本発明の方法の実施形態は、ＣＰＵ８２２単独で実行し得るものであり、或いは、処理の一部を共有するリモートＣＰＵと連動して、インターネット等のネットワーク上で実行し得る。

加えて、本発明の実施形態は、更に、コンピュータにより実現される様々な動作を実行するためにコンピュータコードを有するコンピュータ読み取り可能な媒体を備えたコンピュータストレージ製品に関する。媒体及びコンピュータコードは、本発明のために特別に設計及び構築されたものにしてよく、或いは、コンピュータソフトウェア技術に関する当業者に周知であり利用可能な種類のものにしてよい。コンピュータ読み取り可能な媒体の例には、一部として、ハードディスク、フレキシブルディスク、及び磁気テープといった磁気媒体と、ＣＤ−ＲＯＭ及びホログラフィックデバイスといった光学媒体と、フロプティカルディスク等の光磁気媒体と、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、及びＲＯＭ及びＲＡＭデバイスといった、プログラムコードを格納及び実行するために特別に構成されたハードウェアデバイスとが含まれる。コンピュータコードの例には、コンパイラによって生成されるようなマシンコードと、インタプリタを使用してコンピュータで実行される高レベルコードを含むファイルとが含まれる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号によって送信され、プロセッサによって実行可能な命令のシーケンスを表すコンピュータコードにしてもよい。

次に、マスクのコンディショニングが行われる（ステップ１０８）。図４は、水素の傾斜（hydrogen ramp）によるマスクコンディショニング（ステップ１０８）の実施形態の更に詳細なフローチャートである。これはフォトレジストコンディショニングガスを処理チャンバ３００へ提供することで行われる（ステップ４０４）。フォトレジストコンディショニングガスは、Ｈ₂等の水素含有ガスと、この例ではＣＦ₄である、フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの少なくとも一方とを含む。アルゴン等の希釈剤を、フォトレジストコンディショニングガスに追加してもよい。そこで、この例では、第一のガスであるＨ₂を第一のガスソース３１２から提供し、第二のガスであるＣＦ₄を第二のガスソース３１４から提供している。フォトレジストコンディショニングガスは、その後、フォトレジストコンディショニングプラズマに転換し得る（ステップ４０８）。好ましくは、フォトレジストコンディショニングプラズマは、処理チャンバ内において、その場（in situ）で形成される。上記の処理チャンバ３００において、これは、ＲＦ電力をＲＦ電源３４８から下部電極３０８へ供給し、この下部電極がコンディショニングガスを活性化させてコンディショニングプラズマに転換することで行われる。

リアクタでは、コンディショニングガスを傾斜させることでコンディショニングを最適化する（ステップ４１２）。コンディショニングガスは、フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンガスの少なくとも一方に対する水素含有ガスの流量の比を有する。コンディショニングガスの傾斜中には、フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンガスの少なくとも一方に対する水素含有ガスの流量比を減少させる。一例において、これは、フルオロハイドロカーボン又はハイドロカーボンの流量をほぼ一定に保ちながら、Ｈ₂ガス等の水素含有ガスの流量を傾斜的に減少させることで行われる。図５は、コンディショニングガス中のＨ₂流量とコンディショニングプロセス中の時間とを対比したグラフである。グラフに図示したように、Ｈ₂流量５０４は、当初、ｔ₀においてｘから始まり、その後、ｔ₁においてＨ₂がゼロとなり、図示したように、コンディショニングガスがＣＦ₄のみとなるように傾斜的に減少させる。一般に、Ｈ₂の流量の傾斜的減少は、コンディショニングガスにおけるＨ₂濃度の傾斜的減少を発生させる。この実施形態において、フォトレジストコンディショニングプラズマは、ＢＡＲＣ２１０の露出部分を最後までエッチングし、一方、エッチングに対する耐性を高めた硬化フォトレジストマスク２１２を残す。図２Ｂは、ＢＡＲＣ２１０を開口させるフォトレジストコンディショニング後の基板２０４、エッチング層２０８、マスク２１２、及びＢＡＲＣ２１０の断面概略図である。コンディショニングプロセス完了後には、フォトレジストマスク内のアパーチャのＣＤが減少したことが分かった。

別の実施形態では、Ｈ₂の流量を一定に保持し、ＣＦ₄の流量を傾斜的に増加させてよい。こうした実施形態でも、ハイドロフルオロカーボン又はフルオロカーボン（ＣＦ₄）の流量に対する水素含有ガス（Ｈ₂）の流量の比は、時間と共に傾斜的に減少する。

理論による拘束を望むものではないが、コンディショニングプロセスでは、フォトレジスト２１２上に保護層２１４が形成され、フォトレジストマスクの硬化に加え、ＣＤの減少が生じると考えられる。ＢＡＲＣ２１０の開口処理中、エッチングマスクの厚さは実際に増加するため、本発明は、無限大に近いレジスト選択性をＢＡＲＣ開口部に提供する。好ましくは、コンディショニングにより、ＢＡＲＣを開口させる時に少なくとも１００：１のフォトレジスト選択性が提供される。一方、コンディショニングプラズマ中の水素の存在により、保護層の形成の代わりに、或いは保護層の形成と併せて、エッチングマスクを硬化させる化学反応を発生させることも可能となり得る。

次に、コンディショニング済みレジストマスクを介して、エッチング層において要素をエッチングする（ステップ１１２）。この実施形態において、エッチング層２０８は、酸化硅素誘電体である。フォトレジストの一部はエッチング中に除去されるが、コンディショニングによりフォトレジストマスクが硬化するため、エッチング中に除去されるフォトレジストが少なくなることが分かった。硬化は、フォトレジスト上での層の形成、或いはフォトレジスト自体の硬化によるものとなり得る。図２Ｃは、酸化物エッチング完了後の基板２０４、エッチング層２０８、マスク２１２、及びＢＡＲＣ２１０の断面概略図である。

初期Ｈ₂流量又は最終Ｈ₂流量、或いは、傾斜時間又は傾斜プロフィールを変更することで、ＣＤの低減も変更及び制御し得る。図６は、傾斜の初期流量を変更することによるＨ₂傾斜化処理を使用した最終上部ＣＤの低減量が０〜２５ｎｍであることを示すグラフである。データ点及び曲線６０４から確認されるように、Ｈ₂を提供しない場合、上部ＣＤは１３０ｎｍである。Ｈ₂の流量を４０乃至９０ｓｃｃｍで開始し、直線的に減少させた場合、上部ＣＤは約１００ｎｍであり、２５乃至２０ｎｍの減少となる。

他の実施形態では、リニア傾斜ではない他の傾斜プロフィールを使用してもよい。図７は、異なるＨ₂流量傾斜処理のグラフである。リニア傾斜７０８は、図示したように、時間と共に流量が直線的に減少する傾斜である。サブリニア傾斜７１２は、図示したように、時間と共に流量が直線を下回った線に沿って減少する傾斜である。この種の傾斜の例は、指数関数、二次関数、又は双曲線関数だが、更に複雑な他の多数の関数も適切となる。スーパリニア傾斜７０４は、図示したように、時間と共に流量が直線を上回った線に沿って減少する傾斜である。このグラフ内の全ての傾斜は、ソフトウェア、或いは傾斜を模倣する個別の段階の連続により実際に近似可能な連続的傾斜である。

図９は、離散的で不連続な階段関数の傾斜９０４のグラフである。この離散的傾斜９０４では、時間と共に流量を個別の段階で減少させる。点線９１６は、離散的傾斜９０４が経時的に流量の直線的減少をもたらすことを示している。この例では、七つの個別段階を図示している。他の実施形態は、更に多く又は少ない段階を有してよい。好ましくは、階段関数の傾斜は、少なくとも三つの段階を有する。更に好ましくは、階段関数の傾斜は、少なくとも五つの段階を有する。更に好ましくは、階段関数の傾斜は、少なくとも七つの段階を有する。最も好ましくは、階段関数の傾斜は、連続的傾斜を最も密接に模倣するためにソフトウェアが合理的に提供可能な数の段階を有する。個別段階を使用する傾斜について、傾斜の継続時間は、第一の段階の終了から最後の段階の開始までと定義される。こうした定義に基づき、傾斜は、図示したように、時間ｔ₁からｔ₂となる。段階は、個別に手動で入力してよく、或いは、終点を指定した後、コンピュータにより生成してもよい。一般に、コンピュータ読み取り可能な媒体８１４は、離散的又は連続的傾斜を提供することをコントローラ３３５に命令するコンピュータ読み取り可能オブジェクトコードを有する。

Ｈ₂の傾斜はＣＦ₄に対するＨ₂の様々な比における異なった性質を利用することから、処理にとってＨ₂の傾斜は重要な部分となる。ＣＦ₄／Ｈ₂混合物について三種類の性質の処理体系が観察された。ＣＦ₄のみのプラズマは、フォトレジスト、ＢＡＲＣ、及び酸化物をエッチングする。ＢＡＲＣの開口処理のためにＣＦ₄のみを単独で使用するプロセスでは、フォトレジストマスクが半分まで除去され得る。これにより、ＣＤは増加し、フォトレジストは使い尽くされる。ＣＦ₄にＨ₂を少量追加してもエッチングは生じるが、Ｈ₂の流入が十分な場合、混合物は、レジスト上に滑らかな堆積層を生成する。この層は、レジストを保護し、ＢＡＲＣをエッチングするが、酸化物をエッチングせずにエッチングを停止させる。最後に、Ｈ₂の添加が多いと、Ｈ₂のみのプラズマによるエッチングの性質と同様に、フォトレジストはエッチングされるがＢＡＲＣ又は酸化物はエッチングされず、ＣＤが増加し得る。こうした三種類の処理体系間でのクロスオーバ流量は、プラズマ電力とＣＦ₄の流量とによって決まる。例えば、２００乃至４００Ｗ、２７ＭＨｚ、及び６０乃至１００ｓｃｃｍのＣＦ₄の場合、クロスオーバ流量は、７乃至６０ｓｃｃｍまでのＨ₂となる。傾斜がない場合、エッチング処理又は堆積処理間での相殺が生じる。エッチングを停止させずに堆積処理の利点を得るために、混合物は、堆積処理からエッチング処理へ傾斜させる（高Ｈ₂流量から低Ｈ₂流量へ）。

本発明は、１９３及び１５７ｎｍフォトレジスト等の軟質フォトレジストをコンディショニングし、エッチング耐性を高めることで、レジストの損失を低減する。本発明は、より高い分解能を提供する薄いレジストマスクを可能にし、元のマスキングパターンのＣＤよりも小さなＣＤを有する酸化物エッチング要素を提供することで、要素のＣＤを低減できる（一実施形態において、最大３０ｎｍ（２５％）のＣＤ低減）。デバイスの要素が１００ｎｍ未満に縮小すると、ＣＤの許容範囲が次第に厳しくなり、ナノメータスケールでのＣＤ制御がデバイスの性能に直接的に結び付く可能性があるため、こうしたＣＤの低減は、大きな意義を有する。加えて、本発明のプロセスは、ストリーエーションを減少させる。ストリーエーションは、欠陥を増加させる恐れがある。

本発明の傾斜では、初期流量、最終流量、及び傾斜プロフィールといった追加的な調節パラメータが提供され、調節を改善することで様々な所望の結果が得られる。

本発明の他の実施形態では、ＣＨＦ₃、ＣＨ₂Ｆ₂、ＣＨ₃Ｆ、ＣＨ₄といった水素含有成分ガスを傾斜させる。他の実施形態において使用し得るフルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの例は、ＣＨＦ₃、ＣＨ₂Ｆ₂、及びＣＨ₃Ｆである。

本発明の一実施形態において、コンディショニングプラズマを形成するコンディショニングガスは、Ｈ₂及びＣＦ₄を含み、初期Ｈ₂対ＣＦ₄流量比は、１：１０乃至２：１である。更に好ましくは、初期Ｈ₂対ＣＦ₄流量比は、１：８乃至３：２である。最も好ましくは、初期Ｈ₂対ＣＦ₄流量比は、１：２乃至５：４である。傾斜の終了時、好ましくは、最終Ｈ₂対ＣＦ₄流量比は、０乃至１：２０である。

２３００Ｅｘｅｌａｎでは、Ｈ₂の初期流量は、５乃至２００ｓｃｃｍである。更に好ましくは、Ｈ₂の初期流量は、１０乃至１５０ｓｃｃｍである。最も好ましくは、Ｈ₂の初期流量は、１５乃至１００ｓｃｃｍである。好ましくは、ＣＦ₄の初期流量は、２０乃至２００ｓｃｃｍである。更に好ましくは、ＣＦ₄の初期流量は、２０乃至１５０ｓｃｃｍである。最も好ましくは、ＣＦ₄の初期流量は、３０乃至１２０ｓｃｃｍである。好ましくは、コンディショニングプロセス中、５０乃至９００ワットを約２７ＭＨｚで提供する。更に好ましくは、コンディショニングプロセス中、１００乃至８００ワットを約２７ＭＨｚで提供する。好ましくは、０乃至３００ワットを約２ＭＨｚで更に提供する。

本発明による処理は、好ましくは、誘電層の上にあるフォトレジストエッチングマスクをコンディショニングするために使用される。誘電層は、酸化硅素、窒化硅素、及び有機珪酸塩ガラスといった、有機又は無機材料にしてよい。

フォトレジストのコンディショニングとＢＡＲＣの開口処理とは、単一の傾斜により完了し、傾斜は反復されず、誘電体のエッチングが開始されるまでに一度のみ実行されることが好ましい。

他の実施形態では、他の反射防止膜（ＡＲＣ）をＢＡＲＣ（底面反射防止膜）の代わりに使用してよく、或いはＡＲＣを全く使用しなくてもよい。

以上、本発明について幾つかの好適な実施形態により説明してきたが、本発明の範囲に含まれる変更、置換、及び様々な代用等価物が存在する。更に、本発明の方法及び装置を実現する数多くの別の方法が存在することにも留意されたい。したがって、添付特許請求の範囲は、本発明の本来の趣旨及び範囲に入る全ての変更、置換、及び様々な代用等価物を含むと解釈されるべきである。

本発明の一実施形態の高レベルフローチャートである。 本発明により処理された基板の断面概略図である。 本発明により処理された基板の断面概略図である。 本発明により処理された基板の断面概略図である。 本発明の好適な実施形態において使用し得る処理チャンバの概略図である。 水素の傾斜によるマスクコンディショニングの実施形態の更に詳細なフローチャートである。 コンディショニングガス中のＨ₂流量とコンディショニングプロセス中の時間とを対比したグラフである。 傾斜の初期流量を変更することによる、本発明の傾斜化処理を使用した最終上部ＣＤのコンディショニング低減のグラフである。 異なるＨ₂流量傾斜体系のグラフである。 本発明の実施形態において使用されるコントローラを実現するのに適したコンピュータシステムを示す図である。 本発明の実施形態において使用されるコントローラを実現するのに適したコンピュータシステムを示す図である。 離散的で不連続な階段関数の傾斜のグラフである。

Claims (18)

1. 基板上においてフォトレジストマスクを介してエッチング層内で要素をエッチングする方法であって、
   フォトレジストマスクの下にエッチング層が配置された基板を、処理チャンバ内に配置するステップと、
   前記フォトレジストをコンディショニングするステップであって、
   或る流量の水素含有ガスと、或る流量のフルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの少なくとも一方と、を含むコンディショニングガスを前記処理チャンバへ提供するステップ、及び
   コンディショニングプラズマを形成するために前記コンディショニングガスを活性化するステップと、
   前記フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの前記少なくとも一方の前記流量に対する前記水素含有ガスの前記流量の比が増加することなく傾斜的に減少するように、前記コンディショニングガスを傾斜的に変化させるステップと、
   前記コンディショニングプラズマを停止するステップと、
   を含むコンディションニングステップと、
   前記コンディショニングプラズマを停止した後に、前記コンディショニングプラズマとは異なるエッチングプラズマを前記処理チャンバに提供するステップと、
   前記エッチングプラズマにより前記エッチング層内で要素をエッチングするステップと、
   を備える方法。
2. 前記水素含有ガスはＨ₂である、請求項１に記載の方法。
3. 前記コンディショニングプラズマは、ｉｎ−ｓｉｔｕプラズマである、請求項１又は２に記載の方法。
4. ＢＡＲＣが前記フォトレジストマスクと前記エッチング層との間に配置されており、前記フォトレジストマスクの前記コンディショニングにより前記ＢＡＲＣを開口させる、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記コンディショニングガスを傾斜的に変化させるステップは、非線形傾斜である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記コンディショニングするステップは、前記ＢＡＲＣの開口時に少なくとも１００：１のフォトレジスト選択性を提供する、請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記エッチング層は、誘電層である、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記水素含有ガスはＨ₂であり、前記フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの少なくとも一方はＣＦ₄である、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記コンディショニングガスは、１：１０乃至２：１の初期Ｈ₂対ＣＦ₄流量比を有し、０乃至１：２０の最終Ｈ₂対ＣＦ₄流量比を有する、請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法。
10. 基板上においてフォトレジストマスクを介してエッチング層内で要素をエッチングする方法であって、ＢＡＲＣが前記フォトレジストマスクと前記エッチング層との間に配置されており、前記方法は、
    フォトレジストマスクの下にエッチング層が配置された基板を、処理チャンバ内に配置するステップと、
    前記フォトレジストをコンディショニングするステップであって、
    或る流量の水素含有ガスと、或る流量のフルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの少なくとも一方と、を含むコンディショニングガスを前記処理チャンバへ提供するステップ、及び
    コンディショニングプラズマを形成するために前記コンディショニングガスを活性化する工程であって、前記フォトレジストマスクのコンディショニングが前記ＢＡＲＣを開口するとともに前記ＢＡＲＣの開口時に少なくとも１００：１のフォトレジスト選択性を提供するステップと、
    前記フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの前記少なくとも一方の前記流量に対する前記水素含有ガスの前記流量の比が増加することなく１：２乃至５：４から０乃至１：２０に傾斜的に減少するように、前記コンディショニングガスを傾斜的に変化させるステップと、
    前記コンディショニングプラズマを停止するステップと、
    を含むコンディションニングステップと、
    前記コンディショニングプラズマを停止した後に、前記コンディショニングプラズマとは異なるエッチングプラズマを前記処理チャンバに提供するステップと、
    前記エッチングプラズマにより前記エッチング層内で要素をエッチングするステップと、
    を備える方法。
11. 基板上において反射防止膜及びフォトレジストマスクを介してエッチング層内で要素をエッチングする方法であって、
    反射防止膜及びフォトレジストマスクの下にエッチング層が配置された基板を、処理チャンバ内に配置するステップと、
    前記反射防止膜を開口させるステップであって、
    或る流量の水素含有ガスと、或る流量のフルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの少なくとも一方とを含むコンディショニングガスを前記処理チャンバへ提供するステップ、及び
    コンディショニングプラズマを形成するために前記コンディショニングガスを活性化するステップを含む
    開口ステップと、
    前記フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの前記少なくとも一方の前記流量に対する前記水素含有ガスの前記流量の比が増加することなく傾斜的に減少するように、前記コンディショニングガスを傾斜的に変化させるステップと、
    前記反射防止膜を開口させた後に前記コンディショニングプラズマを停止するステップと、
    前記コンディショニングプラズマを停止した後に、前記コンディショニングプラズマとは異なるエッチングプラズマを前記処理チャンバに提供するステップと、
    前記反射防止膜及びフォトレジストマスクを介して、前記エッチングプラズマにより前記エッチング層内で要素をエッチングするステップと、
    を備える方法。
12. 前記水素含有ガスはＨ₂である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記コンディショニングプラズマは、ｉｎ−ｓｉｔｕプラズマである、請求項１１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記コンディショニングするステップは、ＡＲＣ開口時に少なくとも１００：１のフォトレジスト選択性を提供する、請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の方法。
15. 前記水素含有ガスはＨ₂であり、前記フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンの少なくとも一方はＣＦ₄である、請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の方法。
16. 前記コンディショニングガスは、１：２乃至５：４の初期Ｈ₂対ＣＦ₄流量比を有し、０乃至１：２０の最終Ｈ₂対ＣＦ₄流量比を有する、請求項１１乃至１５の何れか一項に記載の方法。
17. 請求項１乃至１６の何れか一項に記載の方法により形成された半導体チップ。
18. 請求項１乃至１６の何れか一項に記載の方法を実行する装置。

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