способ плазменного травления с использованием периодической модуляции газообразных реагентов

Формула изобретения

1. Способ травления топологического элемента в слое через маску для травления над подложкой, содержащий этап выполнения циклического процесса модуляции газов на протяжении более чем трех циклов, причем каждый цикл содержит этапы:

выполнения операции формирования защитного слоя с использованием первого газообразного реагента с исходным газообразным реагентом, причем операцию формирования защитного слоя выполняют в течение приблизительно 0,0055-7 с для каждого цикла, и эта операция формирования защитного слоя содержит этапы: подачи исходного газа; и формирования плазмы из исходного газа;

и выполнения операции травления для травления топологического элемента через маску для травления с использованием второго газообразного реагента, использующего реактивный газообразный реагент-травитель, где первый газообразный реагент отличается от второго газообразного реагента, причем операцию травления выполняют в течение приблизительно 0,005-14 с для каждого цикла, и эта операция травления содержит этапы: подачи реактивного газа-травителя; и формирования плазмы из реактивного газа-травителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в результате проведения операции формирования защитного слоя получают слой толщиной менее 100 Å.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в результате проведения операции формирования защитного слоя получают слой толщиной приблизительно 1-10 Å.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция травления содержит этап прикладывания к подложке энергии бомбардирующих ионов, превышающей 200 эВ.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй газообразный реагент содержит полимеробразующий компонент и компонент, инициирующий травление.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что операцию формирования защитного слоя и операцию травления выполняют в общей камере плазменной обработки.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе проведения операции формирования защитного слоя используют ненаправленное осаждение, а в процессе проведения операции травления используют направленное травление.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что ненаправленное осаждение осуществляют путем химического осаждения из паровой фазы и/или распыления.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что маска для травления представляет собой фоторезистную маску, полученную методом фотолитографии с длиной излучения 193 нм или менее.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап выполнения циклического процесса модуляции газов дополнительно содержит третью операцию.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что при каждом проведении операции формирования защитного слоя получают субмонослой.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап регулирования продолжительностей операции формирования защитного слоя и операции травления, осуществляемый для настройки циклического процесса модуляции газов.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что циклический процесс модуляции газов проводят на протяжении более чем 20 циклов.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что циклический процесс модуляции газов проводят на протяжении по меньшей мере 100 циклов.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этапы: прерывания циклического процесса модуляции газов до завершения травления слоя; и проведения нециклического травления для завершения травления слоя.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый цикл имеет период, составляющий приблизительно 0,01-21 с.

17. Установка для травления топологического элемента в слое через маску для травления над подложкой, содержащая:

камеру обработки, внутри которой может быть размещена подложка;

первый источник газообразного реагента для подачи первого газообразного реагента в составе исходного газообразного реагента;

второй источник газообразного реагента для подачи второго газообразного реагента в составе реактивного газообразного реагента-травителя;

контроллер, подключенный к первому источнику газообразного реагента и второму источнику газообразного реагента с возможностью управления этими источниками, причем контроллер содержит компьютерно-читаемый носитель информации для выполнения циклического процесса модуляции газов на протяжении более чем трех циклов, при этом компьютерно-читаемый носитель информации содержит компьютерные команды для выполнения операции формирования защитного слоя с использованием первого газообразного реагента с исходным газообразным реагентом, причем операция формирования защитного слоя выполняется в течение приблизительно 0,0055-7 с для каждого цикла, а компьютерные команды для выполнения операции формирования защитного слоя содержат:

компьютерные команды для подачи исходного газа;

компьютерные команды для формирования плазмы из исходного газа;

и компьютерные команды для выполнения операции травления для травления топологического элемента через маску для травления с использованием второго газообразного реагента, использующего реактивный газообразный реагент-травитель, где первый газообразный реагент отличается от второго газообразного реагента, причем операцию травления выполняют в течение приблизительно 0,005-14 с для каждого цикла, а компьютерные команды для выполнения операции травления содержат компьютерные команды для подачи реактивного газа-травителя; и компьютерные команды для формирования плазмы из реактивного газа-травителя.

18. Установка по п.17, отличающаяся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один источник ВЧ мощности, управляемый контроллером; по меньшей мере один регулятор давления, управляемый контроллером; и по меньшей мере один регулятор температуры, управляемый контроллером, причем контроллер дополнительно содержит компьютерные команды для изменения мощности от источника ВЧ мощности во время проведения различных операций циклического процесса модуляции.

19. Установка по п.17, отличающаяся тем, что компьютерные команды для выполнения операции травления для травления топологического элемента дополнительно содержат компьютерные команды для подачи на подложку энергии бомбардирующих ионов, превышающей 200 эВ.

20. Установка по п.17, отличающаяся тем, что компьютерные команды для выполнения операции формирования защитного слоя с использованием первого газообразного реагента путем осаждения обеспечивают выполнение операции формирования защитного слоя в течение 0,25-2,5 с для каждого цикла.

21. Установка по п.17, отличающаяся тем, что компьютерные команды для выполнения операции травления для травления топологического элемента через маску для травления с использованием второго газообразного реагента, использующего реактивный газообразный реагент-травитель, обеспечивают выполнение операции травления в течение 0,05-7 с для каждого цикла.

22. Установка по п.17, отличающаяся тем, что второй газообразный реагент содержит полимеробразующий компонент и компонент, инициирующий травление.

23. Установка по п.17, отличающаяся тем, что компьютерно-читаемый код для выполнения операции формирования защитного слоя обеспечивает ненаправленное осаждение, а компьютерно-читаемый код для выполнения операции травления обеспечивает направленное травление.

24. Установка по п.23, отличающаяся тем, что ненаправленное осаждение осуществляют путем химического осаждения из паровой фазы и/или распыления.

25. Установка по п.17, отличающаяся тем, что маска для травления представляет собой фоторезистную маску, полученную методом фотолитографии с длиной излучения 193 нм или менее.

26. Установка по п.17, отличающаяся тем, что компьютерно-читаемый носитель информации для выполнения циклического процесса модуляции дополнительно содержит компьютерные команды для выполнения третьей операции.

27. Установка по п.17, отличающаяся тем, что компьютерно-читаемый носитель информации для выполнения циклического процесса модуляции газов обеспечивает выполнение циклического процесса модуляции газов на протяжении более чем 20 циклов.

28. Установка по пп.17 и 27, отличающаяся тем, что компьютерно-читаемый носитель информации для выполнения циклического процесса модуляции газов обеспечивает выполнение циклического процесса модуляции газов на протяжении более, чем 100 циклов.

29. Установка для травления топологического элемента в слое диэлектрика через маску для травления над подложкой, содержащая:

камеру обработки, внутри которой может быть размещена подложка;

первый источник газообразного реагента для подачи первого газообразного реагента в составе исходного газообразного реагента;

второй источник газообразного реагента для подачи второго газообразного реагента в составе реактивного газообразного реагента-травителя;

контроллер, подключенный к первому источнику газообразного реагента и второму источнику газообразного реагента с возможностью управления этими источниками, при этом контроллер содержит компьютерно-читаемый носитель информации для выполнения циклического процесса модуляции газов на протяжении более чем двенадцати циклов, а компьютерно-читаемый носитель информации содержит:

компьютерные команды для выполнения операции формирования защитного слоя с использованием первого газообразного реагента с исходным газообразным реагентом, причем операция формирования защитного слоя выполняется в течение приблизительно 0,25-2,5 с для каждого цикла, а компьютерные команды для выполнения операции формирования защитного слоя содержат компьютерные команды для подачи исходного газа; и компьютерные команды для формирования плазмы из исходного газа;

а также компьютерные команды для выполнения операции травления для травления топологического элемента в слое диэлектрика через маску для травления с использованием второго газообразного реагента, использующего реактивный газообразный реагент-травитель, где первый газообразный реагент отличается от второго газообразного реагента, причем операция травления выполняется в течение приблизительно 0,05-7 с для каждого цикла, при этом компьютерные команды для выполнения операции травления содержат: компьютерные команды для подачи реактивного газа-травителя, содержащего полимеробразующий компонент и компонент, инициирующий травление; компьютерные команды для формирования плазмы из реактивного газа-травителя; и компьютерные команды для подачи на подложку энергии бомбардирующих ионов, превышающей 200 эВ.

30. Установка по п.29, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

по меньшей мере один источник ВЧ мощности, управляемый контроллером;

по меньшей мере один регулятор давления, управляемый контроллером;

и по меньшей мере один регулятор температуры, управляемый контроллером, причем контроллер дополнительно содержит компьютерные команды для изменения мощности от источника ВЧ мощности во время проведения различных операций циклического процесса модуляции.

31. Установка по п.29, отличающаяся тем, что компьютерные команды для выполнения этапа формирования защитного слоя обеспечивают ненаправленное осаждение, а компьютерные команды для выполнения операции травления обеспечивают направленное травление.

32. Установка по п.31, отличающаяся тем, что ненаправленное осаждение осуществляется путем химического осаждения из паровой фазы и/или распыления.

33. Установка по п.29, отличающаяся тем, что маска для травления представляет собой фоторезистную маску, полученную методом фотолитографии с длиной излучения 193 нм или менее.

34. Установка для травления топологического элемента в слое диэлектрика через маску для травления над подложкой, содержащая: камеру обработки, внутри которой может быть размещена подложка;

первый источник газообразного реагента-травителя для подачи первого газообразного реагента-травителя;

второй источник газообразного реагента-травителя для подачи второго газообразного реагента-травителя;

контроллер, подключенный к первому источнику газообразного реагента-травителя и второму источнику газообразного реагента-травителя с возможностью управления этими источниками, где контроллер содержит компьютерно-читаемый носитель информации для выполнения циклического процесса модуляции газов на протяжении по меньшей мере трех циклов, при этом компьютерно-читаемый носитель информации содержит:

компьютерные команды для выполнения первой операции травления, причем первая операция травления выполняется в течение приблизительно 0,0055-14 с для каждого цикла, а компьютерные команды для выполнения первой операции травления содержат компьютерные команды для подачи первого газа-травителя; и компьютерные команды для формирования плазмы из первого газа-травителя;

а также компьютерные команды для выполнения второй операции травления, причем вторая операцию травления выполняется в течение приблизительно 0,0055-14 с для каждого цикла, а компьютерные команды для выполнения второй операции травления содержат компьютерные команды для подачи второго газа-травителя, где первый газ-травитель отличается от второго газа-травителя; и компьютерные команды для формирования плазмы из второго газа-травителя.

35. Способ травления слоя над подложкой, содержащий этап выполнения циклического процесса на протяжении, по меньшей мере, 3 циклов, причем каждый цикл содержит этапы:

выполнения первой операции травления, причем первую операцию травления выполняют в течение приблизительно 0,0055-14 с для каждого цикла, содержащую этапы: подачи первого газообразного травителя; и формирования плазмы из первого газообразного травителя;

и выполнения второй операции травления, причем вторую операцию травления выполняют в течение приблизительно 0,0055-14 с для каждого цикла, содержащую этапы: подачи второго газообразного травителя, причем первый газообразный травитель отличается от второго газообразного травителя; и формирования плазмы из второго газообразного травителя.

Описание изобретения к патенту

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение касается способа получения структуры на полупроводниковой пластине путем травления через структуры, определяемые маской типа фоторезистной маски, жесткой маски или комбинированной маски, с использованием плазмы.

2. Обзор состояния техники, к которой относится данное изобретение

При применении плазменного травления в полупроводниках установку для плазменного травления обычно используют для переноса рисунка маски в рисунок схемы и линий из соответствующей тонкой пленки и/или пленочной структуры (проводников или используемых для изоляции диэлектриков) на полупроводниковой пластине. Перенос осуществляют путем травления пленки (и пленочных структур) под фоторезистными материалами на открытых участках рисунка маски. Такая реакция травления может быть инициирована химически активными веществами и электрически заряженными частицами (ионами), генерируемыми в результате возбуждения электрического разряда в смеси реагентов в вакуумной камере, называемой также реактором или камерой обработки. Ионы могут быть также подвергнуты дополнительному ускорению в направлении движения к материалам полупроводниковой пластины посредством электрического поля, создаваемого между газовой смесью и материалами полупроводниковой пластины, что обеспечивает направленное удаление материалов, подвергаемых травлению, вдоль направления траектории ионов и носит название анизотропного травления. В конце последовательности травления маскирующие материалы удаляют путем снятия и в результате оставляют на их месте точную копию горизонтальных рисунков маски, использованных в качестве оригиналов. Такой способ травления иллюстрирован на фиг.1А-С. В этом способе процесс плазменного травления используют для прямого переноса рисунка 104 фоторезистной маски на нижележащую тонкую диэлектрическую пленку 108 оксида, как показано на фиг.1А. В результате травления вскрывается контактное окно 112 и происходит, как показано на фиг.1В, разрушение и повреждение фоторезиста 104. Далее, как показано на фиг.1С, фоторезист удаляется, а в оксиде 108 остается контактное окно 112. В процессе травления и переноса рисунка обычно происходит разрушение и/или повреждение материалов маски. Следовательно, повреждение и эрозия до некоторой степени могут также переноситься на нижележащие слои и вызывать такие нежелательные искажения рисунка, как бороздчатость, увеличение критического размера, фасетирование и т.д.

Поэтому в задачи методологии травления может входить уменьшение эрозии маски для обеспечения повышения точности переноса рисунка с рисунков маски. С этой целью было предложено включить в состав смеси для реактивного травления пассивирующий газ. Этот пассивирующий газ может быть выбран таким образом, чтобы его присутствие обеспечивало избирательное уменьшение повреждения и эрозии маскирующих материалов при травлении относительно скорости удаления материалов тонкой пленки, подвергаемых травлению. Пассивирующий газ можно выбрать так, чтобы на поверхности маскирующих материалов образовывалось покрытие, тормозящее травление и действующее как барьер для снижения скорости реакции травления. Специально пассивирующий газ выбирают так, чтобы дополнительно обеспечить формирование покрытия, тормозящего травление, на вертикальных поверхностях пленочных структур, подвергаемых травлению, и предотвратить развитие реакции травления в отсутствие бомбардирующих ионов. Так как заряженные частицы имеют вертикальную траекторию движения, травление может развиваться только в вертикальном направлении и практически не развиваться в горизонтальном направлении, что обеспечивает получение анизотропного профиля травления. Следовательно, присутствие пассивирующего газа в смеси для травления имеет очень важное значение с точки зрения улучшения защиты маски для травления и получения высокоанизотропного профиля травления при помощи направленной бомбардировки ионами с относительно высокой энергией.

Ранее было предложено, чтобы реактивная газовая смесь содержала газы-травители и полимеробразующие компоненты, в которой полимеробразующие компоненты используют в качестве пассивирующего газа. В этом случае газы-травители выделяют высокореактивные вещества под действием возбуждаемого электрического разряда, который в свою очередь обеспечивает травление тонкопленочных материалов, подвергаемых травлению так же как и маскирующие материалы посредством механизма спонтанной реакции. По характеру спонтанных реакций реакция травления развивается как в вертикальной, так и в горизонтальной поверхностях и в результате создаются изотропные профили травления. Присутствие полимеробразующего компонента в результате осаждения полимера на поверхности как структур, подвергаемых травлению, так и маскирующих материалов может быть использовано для одновременного обеспечения высокой избирательности травления по отношению к маскирующим материалам и анизотропии травления при ионной бомбардировке.

Также ранее было предложено, чтобы реактивная газовая смесь содержала полимеробразующие газы и газ, инициирующий травление. Роль газа, инициирующего травление, состоит в обеспечении возможности выделения высокореактивных веществ в результате взаимодействия с полимеробразующими газами при возбуждении электрического разряда. В другом варианте изобретения покрытие, тормозящее травление, как на материалах, подвергаемых травлению, так и на маскирующих материалах, может быть также сформировано в результате химической реакции соответствующим образом выбранного пассивирующего газа непосредственно с поверхностями этих материалов.

Общим недостатком вышеупомянутых способов является то, что оптимальные условия для различных аспектов требований к травлению обычно не совпадают между собой, и при смешивании газов некоторые из уникальных свойств каждых газов-предшественников могут быть утрачены вследствие взаимодействий. Оптимизация условий травления почти всегда сопряжена с принятием сложных компромиссных решений в пользу отдельного условия травления, которое может не быть оптимальным и при котором требуется разделение различных реагентов, используемых при травлении.

Вариант методологии травления предложен в патенте США №5501893 под названием "Способ анизотропного травления кремния", выданном Лермеру (Laermer) с соавторами 26 марта 1996 г. В этом способе предполагается разделение газов-травителей и полимеробразующих газов между двумя различными этапами, на каждом из которых используется только один тип химикатов и не используется другой. На этапе осаждения Лермер предлагает формировать тефлоноподобный полимерный слой толщиной приблизительно 50 нм в процессе проведения этапа осаждения длительностью в одну минуту. Это позволяет получить высокую скорость травления при низких энергиях бомбардирующих ионов, так как при низких энергиях бомбардирующих ионов может быть достигнута высокая избирательность к маскирующим материалам для некоторых спонтанных реакций травления, если энергия активации для реакции на поверхности материалов, подвергаемых травлению, несколько ниже, чем для реакции на поверхности маскирующих материалов.

Исключение полимеробразующего компонента из процесса травления, как полагают, приводит к изотропности травления во время его проведения ввиду отсутствия слоя, тормозящего травление, для предотвращения травления в горизонтальном направлении. Кроме того, отсутствие пассивирующего газа в смеси для травления может затруднить получение достаточной избирательности травления к маскирующим материалам в случае желания использовать ионы с более высокими энергиями. Во многих случаях использование бомбардирующих ионов с высокой энергией обеспечивает процессу травления преимущество в получении структур с высоким отношением высоты к ширине, например в случае структур с очень малыми размерами. Также полагают, что такие процессы сопровождаются появлением нежелательной бороздчатости и фасетирования.

Другие предложенные способы предполагают использование схемы комбинированного маскирования для повышения общей стойкости маскирующих материалов к травлению. Это иллюстрируют фиг.2A-F. На фиг.2А изображен слой 204 оксида. На фиг.2В - слой 208 жесткой маски, нанесенный на слой оксида. Фоторезистная маска 212 выполнена, как показано на фиг.2С, поверх слоя 208 жесткой маски. Фоторезистную маску 212 используют для формирования рисунка по слою 208 жесткой маски и получения слоя 214 жесткой маски, после чего слой 212 фоторезиста, как показано на фиг.2D, может быть удален. Далее, как показано на фиг.2Е, используя слой 214 жесткой маски в качестве маски, в слое 204 оксида путем травления вскрывают контактное окно 216. Затем, как показано на фиг.2F, жесткая маска удаляется, а в слое 204 оксида остается контакт 216.

Преимущества этого способа состоят в том, что наличие более инертной жесткой маски для переноса рисунков (схем и линий) на нижележащие пленки позволяет значительно улучшить характеристики травления, а также значительно снизить требования к травлению и фотолитографии. Недостатки способа связаны с тем, что введение новых технологических этапов и новых комплектов приспособлений в последовательность технологического процесса сопровождается увеличением затрат и снижением общей производительности. Кроме того, повышенная сложность процесса также добавляет трудностей. Например, снять жесткую маску из Si, используемую для травления контактов в диэлектриках, не так легко, как фоторезистную маску.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для достижения указанных целей и в соответствии с настоящим изобретением предлагается способ травления топологического элемента в слое через маску для травления над подложкой. Циклический процесс модуляции газов выполняют на протяжении более чем трех циклов. Каждый цикл содержит этап выполнения операции формирования защитного слоя с использованием первого газообразного реагента с исходным газообразньм реагентом, причем операцию формирования защитного слоя выполняют в течение приблизительно 0,0055-7 секунд для каждого цикла. Операция формирования защитного слоя содержит этап подачи исходного газа и этап формирования плазмы из исходного газа. Каждый цикл дополнительно содержит этап выполнения операции травления для травления топологического элемента через маску для травления с использованием второго газообразного реагента, использующего реактивный газообразный реагент-травитель, где первый газообразный реагент отличается от второго газообразного реагента, причем операцию травления выполняют в течение приблизительно 0,005-14 секунд для каждого цикла. Каждая операция травления содержит этап подачи реактивного газа-травителя и этап формирования плазмы из реактивного газа-травителя.

В другом примере осуществления предлагается установка для травления топологического элемента в слое через маску для травления над подложкой. Предлагается камера обработки, внутри которой может быть размещена подложка. Предлагается первый источник газообразного реагента для подачи первого газообразного реагента в составе исходного газообразного реагента. Предлагается второй источник газообразного реагента для подачи второго газообразного реагента в составе реактивного газообразного реагента-травителя. Предлагается контроллер, подключенный к первому источнику газообразного реагента и второму источнику газообразного реагента с возможностью управления этими источниками, где контроллер содержит компьютерно-читаемый носитель информации для выполнения циклического процесса модуляции газов на протяжении более чем трех циклов. Компьютерно-читаемый носитель информации содержит компьютерные команды для выполнения операции формирования защитного слоя с использованием первого газообразного реагента с исходным газообразным реагентом, причем операция формирования защитного слоя выполняется в течение приблизительно 0,0055-7 секунд для каждого цикла, содержащие компьютерные команды для подачи исходного газа и компьютерные команды для формирования плазмы из исходного газа. Компьютерно-читаемый носитель информации дополнительно содержит компьютерные команды для выполнения операции травления для травления топологического элемента через маску для травления с использованием второго газообразного реагента, использующего реактивный газообразный реагент-травитель, где первый газообразный реагент отличается от второго газообразного реагента, причем операция травления выполняется в течение приблизительно 0,005-14 секунд для каждого цикла, содержащие компьютерные команды для подачи реактивного газа-травителя и компьютерные команды для формирования плазмы из реактивного газа-травителя.

В другом примере осуществления настоящего изобретения предлагается способ травления топологического элемента в слое через маску для травления над подложкой. Циклический процесс модуляции газов выполняют на протяжении более чем трех циклов. Каждый цикл содержит этап выполнения первой операции травления, причем первую операцию травления выполняют в течение приблизительно 0,0055-14 секунд для каждого цикла. Первая операция травления содержит этап подачи первого газообразного травителя и этап формирования плазмы из первого газообразного травителя. Каждый цикл дополнительно содержит этап выполнения второй операции травления, причем вторую операцию травления выполняют в течение приблизительно 0,005-14 секунд для каждого цикла. Каждая вторая операция травления содержит этап подачи второго газообразного травителя, который отличается от первого газообразного травителя, и этап формирования плазмы из второго газообразного травителя.

Более подробное описание этих и других признаков настоящего изобретения, сопровождаемое ссылками на прилагаемые фигуры, приводится ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В качестве примера, а не для ограничения существа, настоящее изобретение иллюстрировано на прилагаемых чертежах, на которых одни и те же позиции относятся к одинаковым элементам и на которых:

фиг.1А-С - схематические изображения этапов процесса формирования топологического элемента с контактным окном в прототипе;

фиг.2A-F - схематические изображения этапов процесса формирования топологического элемента с контактным окном в другом прототипе;

фиг.3 - схема последовательности операций в примере осуществления изобретения;

фиг.4A-F - схематические изображения этапов патентуемого процесса формирования контактного окна;

фиг.5 - схематическое изображение системы, которая может быть использована при осуществлении изобретения;

фиг.6 - полученная на сканирующем электронном микроскопе микрофотография с видом сверху, демонстрирующим результаты травления матрицы контактов высокой плотности с использованием примера изобретения;

фиг.7 - полученная на сканирующем электронном микроскопе микрофотография с видом сбоку, демонстрирующим результаты травления матрицы контактов высокой плотности с использованием примера изобретения;

фиг.8А-Е - схематические иллюстрации процесса наращивания материала на поверхность в патентуемом режиме быстрого циклирования с использованием субмонослоев;

фиг.9A-D - схематические иллюстрации процесса наращивания материала на поверхность в режиме более медленного циклирования;

фиг.10А и 10В иллюстрируют компьютерную систему, соответствующую требованиям для реализации контроллера, используемого в примерах осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее приводится подробное описание настоящего изобретения со ссылками на некоторые предпочтительные примеры осуществления, иллюстрированные на прилагаемых чертежах. Рассмотрение многочисленных частностей в следующем ниже описании имеет своей целью обеспечение полного понимания настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено без некоторых или без всех этих частностей. В других случаях подробное описание известных технологических операций и/или структур было опущено, чтобы излишне не затруднять понимания предмета изобретения.

Полагают, что формирование защитных слоев типа слоев, пассивирующих боковые стенки, толщиной порядка 10 нм или более и последующее травление при использовании защитных слоев в качестве пассивирующего слоя может приводить к бороздчатости и фасетированию. Не принимая во внимание ограничений со стороны теории, полагают, что слои такой толщины не являются достаточно конформными для обеспечения требуемой защиты против бороздчатости. Полагают, что тонкие защитные слои, предлагаемые в соответствии с изобретением, значительно уменьшают бороздчатость. Такой тонкий защитный слой позволяет также уменьшить фасетирование. Кроме того, полагают, что это позволяет уменьшить увеличение критического размера и обеспечивает регулирование критического размера или регулирование систематической погрешности критического размера, где систематическая погрешность критического размера определяется как изменение критического размера в процессе травления.

Изобретение представляет собой новый способ травления, в котором используется циклический процесс травления с модуляцией газов in-situ, проводимый с чередованием операции формирования защитного слоя и операции травления для улучшения общих характеристик травления без чрезмерных потерь с точки зрения простоты и соотношения между затратами и эффективностью. Модуляция, в частности, включает в себя циклическое изменение состава и/или отношений скоростей потоков подаваемых технологических газов и может также включать в себя синхронизированные изменения ВЧ мощности, давления газа и температуры. Циклический процесс характеризуется полной длительностью цикла и отношением между длительностями отдельных периодов цикла, представляющим собой отношение между длительностью операции формирования защитного слоя и длительностью операции травления.

Заявка на патент США №10/295601 под названием "Способ улучшения характеристик плазменного травления", поданная Хуаном (Huang) с соавторами 14 ноября 2002 г. и включенная в качестве ссылки для всех целей, раскрывает то, что плазменная обработка in-situ может использоваться для усовершенствования и/или восстановления маски и/или вертикальных боковых стенок топологических элементов в процессе развития травления. В таком процессе этап плазмохимической обработки инициируют на короткое время до и/или после того как полупроводниковая пластина была подвергнута плазменному травлению в течение требуемой продолжительности.

В настоящем изобретении этот подход модифицирован так, что этап обработки, обеспечивающий защиту маски и боковых стенок, введен как одна операция циклического процесса модуляции газов, чередующаяся с сочетающейся с ней операцией травления.

Процесс формирования защитного слоя может быть выбран таким образом, чтобы тонкая пленка материала формировалась на поверхностях маски и/или боковых стенках пленки, подвергаемых травлению, для предотвращения эрозии, фасетирования и бороздчатости при травлении. Это тонкое покрытие может быть выполнено из материала, сочетающегося с проводимым позднее процессом снятия для простоты проведения конечной операции удаления, но имеющего более высокую стойкость к травлению, чем материалы маски. Например, тонкая пленка с высоким содержанием углерода и очень низким содержанием или полным отсутствием других элементов может быть использована для покрытия фоторезистной маски, чтобы защищенные топологические элементы маски не подвергались беспрепятственному разрушению при последующем процессе травления. Другими словами, это может изменить поверхностный состав рисунка маски так, что маска будет вести себя подобно псевдожесткой маске, имеющей определенные полезные характеристики травления жесткой маски из аморфного углерода. В другом варианте изобретения процесс формирования слоя может быть также использован таким образом, что формирование тонкого покрытия на рисунке маски в значительной степени компенсирует и/или восстанавливает рисунки маски, поврежденные/разрушенные во время проведения предшествующего процесса травления. Преимущество относительной инертности покрытия к последующей реакции травления заключается в том, что позволяет не менять конечный баланс, получаемый на этапе травления. В другом варианте изобретения тонкое покрытие может быть сформировано с использованием условий процесса, которые обеспечивают получение на боковых стенках гладкого конформного покрытия, предотвращающего появление бороздчатостей, возникающих из-за неровных и/или морщинистых полимерных покрытий на боковых стенках.

Смесь газов-травителей может содержать частицы травителя и частицы пассивирующего вещества, чтобы не утратить преимуществ, связанных с пассивирующим газом в реагенте для травления. Соотношение между компонентами-травителями и пассивирующими компонентами наряду с множеством других условий обработки точно балансируют для достижения оптимальных результатов обработки, таких как избирательность фоторезиста, анизотропия травления, скорость травления и т.д. Мощность электрического разряда можно сохранять высокой, и энергию заряженных частиц также сохраняют высокой, чтобы получить высокую скорость травления и хорошую анизотропию травления в структурах с малыми размерами. Цикл формирования защитного слоя и травления повторяют большое число раз до выполнения задачи травления.

Для облегчения понимания изобретения на фиг.3 представлена схема последовательности операций в примере осуществления изобретения. На слое, подвергаемом травлению, формируют маску (этап 304). Это может быть фоторезистная маска, жесткая маска или комбинированная маска. Фиг.4A-F являются схематическими иллюстрациями процесса. Фиг.4А показывает фоторезистную маску 404, сформированную на подвергаемом травлению слое 408 оксида на подложке. Подложку размещают в камере обработки (этап 306).

На фиг.5 представлено схематическое изображение камеры 500 обработки, которая может быть использована в предпочтительном примере осуществления изобретения. В этом примере осуществления камера 500 плазменной обработки содержит ограничительные кольца 502, верхний электрод 504, нижний электрод 508, источник 510 газа и откачивающий насос 520. Источник 510 газа содержит источник 512 газа для защитного слоя, источник 514 газа-травителя и дополнительный источник 516 газа. Внутри камеры 500 плазменной обработки используемую в качестве подложки полупроводниковую пластину 580 с осажденным слоем оксида устанавливают на нижний электрод 508. Нижний электрод 508 снабжен соответствующим механизмом фиксации подложки (например, электростатическим или механическим подложкодержателем или т.п.) для крепления полупроводниковой пластины 580, используемой в качестве подложки. Верхняя часть 528 реактора включает в себя верхний электрод 504, расположенный непосредственно напротив нижнего электрода 508. Верхний электрод 504, нижний электрод 508 и ограничительные кольца 502 определяют границы области 540 локализации плазмы. Газ подают к области локализации плазмы с помощью источника 510 газа через впускное отверстие 543, а откачивают из области локализации плазмы через ограничительные кольца 502 и выпускной канал откачивающим насосом 520. Откачивающий насос 520 формирует газоотвод для камеры плазменной обработки. ВЧ источник 548 электрически соединен с нижним электродом 508. Стенки 552 камеры определяют границы плазменного отсека, в котором установлены ограничительные кольца 502, верхний электрод 504 и нижний электрод 508. ВЧ источник 548 может включать в свой состав источник мощности с частотой 27 МГц и источник мощности с частотой 2 МГц. Возможны различные комбинации подключения ВЧ мощности к электродам.

В предпочтительном примере осуществления изобретения может быть использована предназначенная для диэлектриков травильная система 2300 Exelan производства Лам Рисерч Корпорейшн (Lam Research Corporation ) (Фримонт, Калифорния), модифицированная для обеспечения требуемой в соответствии с изобретением длительностью цикла. Контроллер 535 подключен к ВЧ источнику 548, откачивающему насосу 520, первому регулирующему клапану 537, соединенному с источником 512 исходного газа, второму регулирующему клапану 539, соединенному с источником 514 газообразного травителя, и третьему регулирующему клапану 541, соединенному с дополнительным источником 516 газа, с возможностью управления работой этих устройств. Впускное отверстие 543 может быть соединено с распылительной головкой. Впускное отверстие 543 может быть общим для всех источников газа, или каждый источник газа может иметь свое впускное отверстие или множество впускных отверстий, или могут быть использованы другие комбинации.

Далее осуществляют подготовку структуры для травления с модуляцией (этап 308). Такая подготовка может включать в себя этапы типа вскрытия слоя противоотражающего покрытия на донной поверхности.

Затем выполняют циклический процесс травления с модуляцией газов (этап 312). Во время циклического процесса травления с модуляцией газов в камере 500 обработки с чередованием проводится по меньшей мере две операции. Одна операция - это этап, оптимизированный для формирования защитного слоя (этап 316). Другая операция - этап, оптимизированный для травления (этап 326). Чередование этих операций достигается путем синхронизированной модуляции скоростей потоков газа и, в случае возможности, ВЧ мощности, поверхностной температуры, а также давления газа. В предпочтительном примере осуществления полная длительность цикла не превышает приблизительно 21 секунды. В более предпочтительном варианте полное время цикла составляет 0,01-10 секунд. В наиболее предпочтительном варианте полное время цикла варьируется в диапазоне 0,5-5 секунд. В предпочтительном варианте отношение между длительностями периодов цикла (защита: травление) составляет 0,01-20. В более предпочтительном варианте отношение между длительностями периодов цикла (защита: травление) варьируется в диапазоне 0,05-5. В наиболее предпочтительном варианте отношение между длительностями периодов цикла (защита: травление) составляет 0,2-1. В предпочтительном варианте модуляцию газов выполняют на протяжении приблизительно 3-50000 циклов. В более предпочтительном варианте длительность выполнения модуляции газов составляет приблизительно 20-1000 циклов. В наиболее предпочтительном варианте модуляцию газов выполняют, по меньшей мере, на протяжении приблизительно 100 циклов.

Во время проведения операции, оптимизированной для формирования защитного слоя (этап 316), защитный слой осаждают на боковых стенках топологических элементов, подвергаемых травлению, и, в случае возможности, на верхней поверхности маски для травления. Осаждение может быть асимметричным, так что количество материала, осаждаемого на маскирующем материале, будет больше, чем на боковых стенках. Этому может способствовать размещение источника исходного реагента на линии визирования, а также избирательность выбранного процесса осаждения. Другими словами, исходный реагент может быть выбран таким образом, что покрытие будет преимущественно формироваться на маскирующих материалах вследствие различий в химической реакционной способности материалов. Как можно видеть на фиг.4В, на верхней поверхности фоторезистной маски 404 сформирован более толстый защитный слой 412, чем на вскрытой поверхности оксида на дне фоторезистной маски и на боковых стенках фоторезистной маски. Следует отметить, что другие соотношения между размерами на чертежах могут быть выполнены не в масштабе. Например, толщина защитных слоев может не соответствовать по масштабу толщине маски и слоя, подвергаемого травлению, и такие защитные слои могут быть вычерчены для ясности более толстыми. В предпочтительном примере осуществления осаждение выполняют in-situ в камере травления с использованием процесса, стимулируемого плазмой химического осаждения из паровой фазы (ПФХО), позволяющего осаждать тонкий защитный слой на боковой стенке фоторезиста. В процессе осаждения может быть использована энергия некоторых бомбардирующих ионов, обеспечивающих избирательность такого осаждения. В таком процессе толщина боковых стенок может достигать приблизительно двух третей толщины слоя на верхней поверхности маски.

В других примерах осуществления условия обработки могут быть изменены при продвижении фронта травления через материал, подвергаемый травлению, чтобы варьировать толщину и пространственное распределение защитного слоя. Например, может быть желательным формирование более толстого покрытие на боковой стенке пленки, подвергаемой травлению, при продолжении травления на большую глубину, чтобы защитить боковые стенки от дальнейшей деформации при последующем травлении. Для этого может быть предусмотрено изменение условий циклической обработки при продолжении травления. Так как формирование слоя и травление являются отдельными операциями цикла, условия обработки для операции формирования слоя могут быть оптимизированы для этого результата и не оказывать влияния на операцию травления. В другом варианте изобретения полная длительность цикла и/или отношение между длительностями периодов цикла могут быть отрегулированы при продолжении травления с целью обеспечения этого изменения без какого-либо варьирования параметров обработки для отдельных операций. В другом предпочтительном примере осуществления защитный слой может быть осажден на только боковых стенках.

Во время выполнения операции формирования защитного слоя отношение фтора к углероду в исходном газе не превышает 2:1. Среди примеров исходных реагентов, которые могут быть использованы для стимулируемого плазмой ПФХО, можно назвать СН₃F, CH ₂F₂, C₂H ₅F, С₃Н₇F, C₂H₃F, CH ₄, С₂Н₄, С ₂Н₆, С₂Н ₂, С₃Н₈, а также SiH₄, Si(СН₃ )₄, Si(C₂H ₅)₄ и др. Предпочтительным является то, что эти реагенты не содержат галогенов или отношение содержания галогена к углероду не превышает 2:1. Не принимая во внимание ограничений со стороны теории, полагают, что реагент на основе углерода формирует тонкий слой аморфного кремния, стойкий к травлению. Силан SiH₄ используют для формирования слоя аморфного кремния (или слоя поликристаллического кремния) по фоторезисту. Кроме этого, защитный слой может быть модифицирован некоторыми компонентами, содержащими F и Н. Присутствие других элементов типа F может быть использовано для обеспечения избирательной активности на поверхностях различных материалов, при которой осаждение будет происходить преимущественно на одном, а не на других материалах, например на материалах фоторезистной маски, а не на слое SiO₂, под действием соответствующей ионной бомбардировки. Другие способы типа распыления могут быть также использованы для формирования защитного слоя.

Для выполнения циклической обработки с модуляцией газов синхронизированное регулирование параметров системы травления может быть осуществлено следующим образом. Для инициирования этапа формирования защитного слоя в начале цикла контроллер 535 может вырабатывать команду, в соответствии с которой первый клапан 537 обеспечивает поступление исходного газа от источника 512 исходного газа в камеру 500 обработки, а второй клапан 539 блокирует поступление газа-травителя от источника 514 газа-травителя в камеру обработки. Контроллер 535 может также регулировать мощность, подаваемую ВЧ источником 548, и управлять откачивающим насосом 520 в синхронизации со средствами управления клапаном. Контроллер может быть также использован для регулирования давления газа в области полупроводниковой пластины, давления Не, используемого для охлаждения обратной стороны полупроводниковой пластины, смещения на подложке и различных температур в синхронизации со средствами управления клапаном. В таблице I представлены некоторые из параметров, которые могут быть использованы в операции формирования защитного слоя при проведении циклического процесса в предпочтительном примере осуществления изобретения.

Таблица I
	Предпочтительный диапазон	Более предпочтительный диапазон	Наиболее предпочтительный диапазон
Напряжение смещения	>50 вольт	>100 вольт	>300 вольт
Энергия смещения	>50 эВ	>100 эВ	>300 эВ

Смещение можно обеспечивать путем приложения постоянного напряжения между верхним электродом над подложкой и нижним электродом под подложкой. В предпочтительном примере осуществления на подложкодержателе с полупроводниковой пластиной под действием ВЧ напряжения, прикладываемого генератором ВЧ мощности, может быть сформирован электроотрицательный потенциал (который таким образом обеспечивает подачу смещения на полупроводниковую пластину). Результатом этого является притяжение положительно заряженных частиц к электрически смещенной подложке с энергией, определяемой электроотрицательностью, регулируемой амплитудой ВЧ напряжения. Поэтому появляется возможность подачи и варьирования энергии бомбардирующих ионов путем регулирования ВЧ мощности (и, следовательно, ВЧ напряжения), прикладываемой к подложкодержателю.

Операция 316 формирования защитного слоя является независимой операцией в циклическом процессе 312 травления, который может включать в себя различные комбинации исходных газов, требуемых для различных приложений травления применительно к различным материалам, где в результате осаждения можно получить защитное покрытие вокруг топологических элементов, подвергаемых травлению, включая маскирующие топологические элементы. В предпочтительном варианте длительность периода цикла, выделяемого на эту операцию, составляет приблизительно 0,005-7 секунд. В более предпочтительном варианте длительность периода цикла, выделяемого на эту операцию, варьируется приблизительно в диапазоне 0,05-5 секунд. В наиболее предпочтительном варианте длительность периода цикла, выделяемого на эту операцию, составляет приблизительно 0,25-2,5 секунд. В предпочтительном варианте во время проведения единичной операции формирования защитного слоя на верхней поверхности и/или боковых стенках формируется слой с толщиной менее чем 100 Å. В более предпочтительном варианте во время проведения единичной операции формирования защитного слоя на верхней поверхности и/или боковых стенках формируется слой, толщина которого варьируется приблизительно в диапазоне 0,1-50 Å. В наиболее предпочтительном варианте во время проведения единичной операции формирования защитного слоя на верхней поверхности и/или боковых стенках формируется слой, толщина которого варьируется приблизительно в диапазоне 1-10 Å. В случае слоя толщиной менее, чем приблизительно 10 Å, более точным является описание покрытия как фрагмента монослоя. В одном примере осуществления защитный слой образует единичный монослой во время проведения единичной операции формирования защитного слоя. В другом примере осуществления защитный слой образует субмонослой, являющийся слоем, который покрывает поверхность с единичным атомным или молекулярным слоем не полностью, но вместо этого может обеспечивать определенный процент (например 75%) покрытия поверхности во время проведения единичной операции формирования защитного слоя.

Операция 320 травления является независимой операцией в циклическом процессе 312 травления, который выполняют для продвижения фронта 460 травления и получения, как показано на фиг.4С, топологического элемента 416, подвергаемого травлению (этап 320). Среди областей применения травления можно назвать травление контактов в диэлектриках, в том числе контакта с высоким отношением высоты к ширине (HARC), травление при дамаскировании, травление канавок (мелких или глубоких) в диэлектриках, травление самосовмещенных контактов, травление масок для вскрытия окон под затворы, вытравление сквозных отверстий в диэлектриках, двойное дамаскирование посредством травления, травление канавок при двойном дамаскировании, травление проводников затворов, травление глубоких канавок в проводниках, травление мелких изолирующих канавок, вскрытие окон в жестких масках и т.п.

В предпочтительном варианте при операции травления для обеспечения направленного травления используют высокую энергию ионов. Операция травления, как показано, позволяет удалить некоторые участки или весь защитный слой 412 во время проведения единичной операции травления. На некоторых поверхностях во время проведения единичной операции травления может быть удален весь защитный слой. В этом примере защитный слой, формирующий боковую стенку на фоторезисте 404, и на донной поверхности топологического элемента был удален. Другие участки защитного слоя могут быть удалены только частично. В этом примере только участок защитного слоя 412 на верхней поверхности фоторезиста 404 был удален. В других примерах осуществления может быть осуществлено частичное или полное стравливание других участков защитного слоя. При операции травления удаляют некоторый участок слоя, подвергаемого травлению, и продвигают фронт 460 травления.

Для проведения операции травления в составе цикла контроллер 535 может вырабатывать команду, в соответствии с которой второй клапан 539 обеспечивает поступление газа-травителя от источника 514 газа-травителя в камеру 500 обработки, а первый клапан 537 блокирует поступление исходного газа от источника 512 исходного газа в камеру обработки. Контроллер 535 может также регулировать мощность, подаваемую ВЧ источником 548, и управлять откачивающим насосом 520 в синхронизации со средствами управления клапаном. Контроллер может быть также использован для регулирования давления газа в области полупроводниковой пластины, давления Не, используемого для охлаждения обратной стороны полупроводниковой пластины, смещения на подложке и различных температур в синхронизации со средствами управления клапаном. Продолжением цикла является возврат к операции формирования защитного слоя, описанной выше, и повторение чередования между операциями цикла до тех пор, пока требуется проведение циклического процесса травления. Контроллер 535 может вырабатывать команду, в соответствии с которой третий клапан 541 обеспечивает поступление общих газов от источника 516 общих газов в камеру обработки во время проведения обеих операций цикла, если имеется общий газ или смесь газов, необходимых при проведении и операции формирования защитного слоя в составе цикла и операции травления.

Так как при проведении операции травления в циклическом процессе используются ионы с высокой энергией для обеспечения направленного травления, то при этой операции может быть осуществлена подача полимеробразующего газа. Среди полимеробразующих газов можно назвать, например, углеводороды, фторуглероды и фторуглеводороды типа С₄F₆, C ₄F₈, СН₃F, CH₂F₂, CH ₄, C₃F₆, C ₃F₈, и CHF₃ . Эти полимеробразующий газы формируют полимерный слой, который непрерывно осаждается и подвергается травлению во время проведения операции травления.

Таблица II является таблицей некоторых параметров, которые могут быть использованы при операции травления в составе циклического процесса в предпочтительном примере осуществления изобретения.

Таблица II
	Предпочтительный диапазон	Более предпочтительный диапазон	Наиболее предпочтительный диапазон
Напряжение смещения	>200 вольт	>300 вольт	>400 вольт
Энергия смещения	>200 эВ	>300 эВ	>400 эВ

В предпочтительном варианте длительность периода цикла, выделяемого на эту операцию, составляет приблизительно 0,005-14 секунд. В более предпочтительном варианте длительность периода цикла, выделяемого на эту операцию, варьируется приблизительно в диапазоне 0,05-7 секунд. В наиболее предпочтительном варианте длительность периода цикла, выделяемого на эту операцию, составляет приблизительно 0,25-2,5 секунд. В предпочтительном варианте во время проведения единичной операции травления глубина травления увеличивается менее чем на 500 Å. В более предпочтительном варианте во время проведения единичной операции травления глубина травления увеличивается приблизительно в диапазоне 5-250 Å. В наиболее предпочтительном варианте во время проведения единичной операции травления глубина травления увеличивается приблизительно в диапазоне 10-50 Å. В случае изменения глубины травления менее чем приблизительно на 10 Å более точным является описание этого изменения как фрагмента монослоя из материала, удаляемого во время проведения единичной операции травления. В одном примере осуществления количество материала, удаляемого во время проведения единичной операции травления, соответствует приблизительно одному монослою. В другом примере осуществления количество материала, удаляемого во время проведения единичной операции травления, соответствует менее одному монослою.

Глубина топологического элемента на фигурах может не соответствовать масштабу. Например, глубина травления может быть показана намного больше фактической глубины травления, так как иллюстрировать малые изменения глубины травления за цикл может быть затруднительным.

Циклический процесс повторяют на протяжении многих циклов. Как показано на фиг.4D, на фоторезистную маску осаждают дополнительный защитный слой 418. В этом примере остающаяся часть старого защитного слоя становится частью нового защитного слоя 418. Затем, как показано на фиг.4Е, топологический элемент подвергают дополнительному травлению через фоторезистную маску (этап 312), в результате чего получают более глубокое контактное окно 416. В предпочтительном варианте этот цикл или эта схема модуляции газов с обеспечением чередования операций осаждения и травления повторяется более чем 3 раза. В предпочтительном варианте этот цикл повторяется более чем 20 раз. В наиболее предпочтительном варианте этот цикл повторяется по меньшей мере 100 раз.

В отсутствие необходимости проведения дальнейшего травления циклический процесс модуляции газов (этап 312) завершается. В последнем цикле при операции травления может быть осуществлено полное стравливание защитного слоя, как показано на фиг.4Е. Однако и последующий этап обработки после циклического процесса травления может быть также использован для удаления защитного слоя и/или завершения травления слоя 408 оксида. Для получения слоя 408 оксида с контактным окном 416, как показано на фиг.4F, могут быть выполнены дополнительные этапы обработки типа снятия фоторезистной маски. Снятие фоторезистной маски может быть осуществлено в камере 500 обработки или после извлечения из камеры 500 обработки. Дополнительные этапы обработки могут также потребоваться для удаления пленки на донной поверхности контактного окна.

В альтернативном примере осуществления циклический процесс модуляции газов может быть окончен до завершения травления оксида, что позволяет объединить этап обычного травления с этапом завершения травления. Это может быть желательным как средство управления избирательностью к слою, препятствующему травлению, расположенному под слоем оксида.

Среди примеров материалов для фоторезистной маски можно назвать такие фоторезисты нового поколения как фоторезист для дальнего УФ, фоторезист для излучения с длиной волны 193 нм, фоторезист для излучения с длиной волны 157 нм, фоторезист для сверхдальнего УФ, электронорезист, рентгенорезист и др. Разработанные фоторезистные полимерные материала старого поколения содержат ненасыщенные связи С-С типа двойных связей С-С и фенольные группы, обеспечивающие требуемую высокую стойкость к травлению, а именно химическую инертность к смеси газов-травителей. Эти связи являются сильными и для их разрушения требуется высокая энергия активации и поэтому при относительно низких энергиях ионов фоторезист старого поколения может иметь исключительно низкую скорость травления в смеси газов-травителей. Фоторезисты более нового поколения, включая фоторезисты для излучения с длиной волны 193 нм и 157 нм, могут не содержать этих ненасыщенных связей, потому что эти ненасыщенные связи поглощают на длине волны экспонирующего излучения при литографии. Отсутствие этих ненасыщенных связей ведет к сильному снижению стойкости фоторезистов к травлению. Формирование защитных покрытий на фоторезисте при проведении циклического процесса травления позволяет значительно повысить стойкость фоторезиста к травлению даже при высокой энергии бомбардирующих ионов. Высокие энергии бомбардирующих ионов, при которых изобретение позволяет повысить стойкость фоторезиста к травлению, составляют 50-2000 эВ. В предпочтительном варианте энергия бомбардирующих ионов может варьироваться в пределах 200-1500 эВ. В предпочтительном варианте энергия бомбардирующих ионов составляет 500-1000 эВ.

Не принимая во внимание ограничений со стороны теории, полагают, что циклическая обработка обеспечивает отличный (от других) режим обработки, так как свойства чрезвычайно тонких пленок, осаждаемых и подвергаемых травлению в короткие масштабы времени, отличаются от свойств более толстых пленок. Согласно методу циклической обработки с модуляцией газов и короткими длительностями периодов цикла осаждают чрезвычайно тонкий защитный слой типа пленки на боковой стенке или пленки на верхней поверхности фоторезиста. Эту пленку и пленку оксида впоследствии подвергают травлению в очень маленьких количествах во время проведения следующей операции цикла. Толщина тонкого защитного слоя может варьироваться в диапазоне значений толщины монослоев (например, субмонослоев, монослоев или слоев из нескольких атомов или молекул).

Получение тонких защитных слоев в диапазоне значений толщины монослоев зависит от скорости осаждения, умноженной на продолжительность осаждения. Различные комбинации скоростей осаждения и продолжительностей осаждения могут быть использованы для получения тонкого защитного слоя в диапазоне значений толщины монослоев. Например, процесс осаждения, обеспечивающий скорость осаждения на боковой стенке приблизительно 1 нм/с и скорость осаждения на верхней поверхности приблизительно 2 нм/с, позволяет сформировать тонкий защитный слой в диапазоне значений толщины монослоев порядка 0,5 нм, когда длительность этапа осаждения составляет в цикле 0,25-0,5 секунд (например, скорость осаждения 1 нм/с × продолжительность осаждения 0,5 секунд = слой толщиной 0,5 нм). Такой же диапазон значений толщины монослоев можно получить при повышении скорости осаждения и уменьшении длительности цикла или при снижении скорости осаждения и увеличении длительности цикла. Эта гибкость обеспечивает дополнительные переменные управления.

Не принимая во внимание ограничений со стороны теории, дополнительно полагают, что поскольку толщина защитной пленки приближается к размерам составляющих молекул, например при приближении к монослойному покрытию, пленка может приобретать химические и физические свойства, отличные от объемных свойств защитной пленки. В этом режиме концепция тонкой пленки больше не может быть применена и, возможно, более точным является рассмотрение смеси химических частиц на поверхности и в приповерхностной области материала. Такие частицы могут присутствовать в виде свободно связанных физически сорбированных частиц, в виде более сильно связанных хемисорбированных частиц или в виде части больших структур, например молекул полимеров, стекол или объемных кристаллов. Эти поверхностные и приповерхностные частицы будут включать в свой состав защитные частицы, осажденные во время проведения операции формирования защитного слоя в процессе циклической обработки, но могут также включать в свой состав частицы, осажденные или выделенные во время проведения операции травления в процессе циклической обработки, а также другие частицы от исходной подложки или частицы, появившиеся в результате химических реакций между различными частицами. Уникальные свойства в режиме приближения к монослою могут следовать из взаимодействия этих отличных от других поверхностных и приповерхностных частиц одной с другими и с материалом подложки. Эти взаимодействия подавляются в случае более толстой защитной пленки, которая покрывает подложку несколькими или более многочисленными монослоями при каждой операции формирования защитного слоя и в случае которой поэтому ко времени начала следующей операции травления открытой остается только поверхность защитного материала.

Не принимая во внимание ограничений со стороны теории, дополнительно полагают, что в предельном случае, когда до поверхности при каждом цикле доходит ограниченный поток, соответствующий субмонослойному покрытию, во время проведения каждой отдельной операции защиты и травления реализуется несомненно новый режим обработки. В этом случае концепция чередующихся этапов обработки становится неточной в микроскопическом масштабе, даже притом, что это фактически используется для управления процессом. В микроскопическом масштабе развитие поверхностных реакций происходит в соответствии с подводом и отводом частиц и с химическими реакциями этих частиц. Реакции протекают непрерывно, но могут быть прерваны случайным воздействием частиц с высокой энергией типа иона, которое может вызывать высокотемпературные реакции. Большинство критических реакций протекает во время этих кратких моментов возбуждения. В режиме формирования субмонослоя при проведении цикла поверхность демонстрирует квазиустойчивое состояние, когда поток реагентов, достигающих поверхности, представляет собой, по существу, среднее из двух различных состояний плазмы с реакциями, протекающими между смесью этих частиц.

Полагают, что этот режим существенно отличается от традиционного одноэтапного травления при устойчивом состоянии, так как смесь частиц, достигающих поверхности, получают из двух различных состояний плазмы. Если условия обработки при проведении операций циклического процесса модуляции газов объединить в единичном этапе с поддержанием устойчивого состояния, результирующий усредненный во времени поток частиц, достигающих поверхности, будет модифицироваться вследствие взаимодействия различных газов в плазме. Полагают, что разделение состояний плазмы во времени при циклической обработки с модуляцией газов может позволить довести управляемость полной смесью веществ, достигающих поверхности, до рекордной степени. Условия для двух различных операций цикла могут значительно различаться одно от другого вследствие возможности модуляции газообразного реагента. В результате этого можно получить самые различные химические частицы при различных операциях цикла и создать смесь, которую невозможно получить в случае проведения одноэтапного процесса при устойчивом состоянии. Эта смесь является линейной комбинацией интегральных плотностей потоков из двух дискретных состояний плазмы, создаваемых путем чередования операций цикла. Отношение этих интегральных плотностей потока регулируется отношением длительностей периодов цикла. Поэтому отношение между длительностями периодов цикла становится дополнительной переменной управления процессом.

Использование метода циклической обработки с модуляцией газов позволяет обеспечить режим формирования покрытия в виде слоя, приближающегося к монослою, и субмонослоя (диапазон значений толщины монослоев), который может быть реализован в режиме коротких длительностей периодов цикла. Путем достаточного увеличения длительностей периодов цикла можно реализовать также режим формирования объемных защитных слоев со значениями толщины порядка многих монослоев, чередующийся с поддержанием условий травления. Между этими двумя крайними случаями длительностей периодов цикла может быть реализовано большое разнообразие режимов для обеспечения возможности балансирования характеристики желательных и нежелательных результатов в двух крайних случаях метода. Поэтому патентуемая циклическая обработка с модуляцией газов предоставляет гибкость для обеспечения всех этих режимов в этом большом разнообразии. Полная длительность цикла поэтому становится дополнительной переменной управления процессом.

На фиг.8А-Е представлены схематические иллюстрации процесса наращивания материала на поверхность в патентуемом режиме быстрого циклирования с использованием субмонослоев. В этом примере при каждой операции циклического процесса к участкам поверхности присоединяются частицы, причем различные частицы присоединяются при различных операциях. Это показано чередованием черных и белых кружков над поверхностью для различных операций. Кружки представляют молекулы осаждаемого вещества в газовой фазе и на поверхности. На фиг.8А показана исходная поверхность 804 боковой стенки с незанятыми участками 806 поверхности. Фиг.8В демонстрирует результат первой операции циклического процесса, во время проведения которой первые частицы 808 из молекул осаждаемого вещества, полученные в условиях плазмы при первой операции, осаждаются на участки 806 поверхности 804. Следует обратить внимание, что не все участки 806 поверхности занимаются во время проведения первой операции. Фиг.8С демонстрирует результат второй операции, во время проведения которой осаждаются вторые частицы 812 из молекул осаждаемого вещества, полученные в условиях плазмы при второй операции, которые отличаются от первых частиц 808 из молекул осаждаемого вещества, используемых во время проведения первой операции, вследствие модуляции газообразного реагента и, возможно, других параметров процесса. В результате проведения второй операции к поверхностному покрытию добавляется менее одного монослоя. Фиг.8D демонстрирует результат проведения первой операции циклического процесса в следующий раз. На этом этапе формирование монослоя завершается и начинается формирование второго слоя. На фиг.8Е, демонстрирующем результат проведения нескольких циклов, представлена смешанная пленка, каждый слой которой состоит из различных частиц 808, 812, полученных при первой и второй операциях.

На фиг.9A-D представлены схематические иллюстрации процесса наращивания материала на поверхность в режиме более медленного циклирования. Такое наращивание осуществляется при тех же условиях, что и в примере, проиллюстрированном на фиг.8А-Е, с той только разницей, полная длительность цикла увеличена приблизительно в десять раз. На фиг.9А показана исходная поверхность 904 с незанятыми участками 906. Фиг.9В демонстрирует результат первой операции циклического процесса, во время проведения которой первые частицы 908 из молекул осаждаемого вещества, полученные в условиях плазмы при первой операции, осаждаются на участки 906 поверхности 904 боковой стенки. В этом случае несколько монослоев поверхностного покрытия добавляются во время проведения первой операции в первый раз. Фиг.9С демонстрирует результат второй операции циклического процесса, во время проведения которой вторые частицы 912 из молекул осаждаемого вещества, полученные в условиях плазмы при второй операции, осаждаются на слое, сформированном первыми частицами 908 из молекул осаждаемого вещества. Во время проведения второй операции в первый раз к поверхностному покрытию добавляется несколько монослоев. На фиг.9D, демонстрирующей результат проведения полутора циклов, представлена структура из двух различных чередующихся пленок, образующих многослойную пленку, составленную из слоев первых частиц 908 и вторых частиц 912, каждые из которых получены во время проведения единичной операции циклического процесса.

Представленные примеры демонстрируют качественно различные микроскопические результаты, которые могут быть достигнуты, когда полная длительность цикла становится сопоставимой со временем, требуемым для осаждения единичного монослоя поверхности. Полагают, что различные поверхностные пленки, формируемые в этих двух примерах, могут соответствовать результатам различных процессов на структурах полупроводниковой пластины, основанных исключительно на варьировании полной длительности цикла. Это является простым примером с осаждением как единственным поверхностным механизмом, но подобные аргументы могут быть применены к более сложной комбинации поверхностных механизмов. Например, поверхность, которая поочередно подвергается воздействию осаждаемого вещества и частицам травителя в результате чередования операций циклического процесса, может также демонстрировать модифицирование своих свойств, когда полная длительность цикла становится сопоставимой со временем, требуемым для осаждения или травления единичного монослоя поверхности.

Как было указано выше, полагают, что использование чередования этапов защиты и травления позволяет уменьшить бороздчатость и фасетирование и обеспечивает улучшение управляемости процессом травления. Не принимая во внимание ограничений со стороны теории, полагают, что для получения уникальных свойств покрытия, способствующих уменьшению бороздчатости и фасетирования и обеспечению улучшения контроля над процессом травления, можно управлять и модифицировать режим формирования защитного покрытия в виде слоя, приближающегося к монослою, и субмонослоя, получение которого обеспечивается циклическим процессом модуляции газов, и возможности защиты при использовании метода чередования этапов обработки.

Слой, подвергаемый травлению, может быть слоем диэлектрика (типа оксида кремния), слоем проводника (типа металла и кремния или полупроводников другого типа), слоем жесткой маски (например, из нитрида или оксинитрида кремния) или барьерным слоем (например, из нитрида или карбида кремния). Для травления слоя проводника на этапе травления могут быть использованы галогены типа хлора, фтора или брома, где осажденный материал может содержать химикаты, используемые для осаждения тонкой пленки с высоким содержанием углерода или тонкой пленки, содержащей Si. В предпочтительном варианте слой, подвергаемый травлению, выполняют из материала диэлектрика типа оксида кремния, легированного силикатного стекла или в виде пленки диэлектрика с низкой диэлектрической проницаемостью типа органосиликатного стекла или SiLK.

Этап обработки в процессе циклической обработки с модуляцией газов может быть выполнен с использованием одного и того же потока газа-носителя как при формировании защитной слоя, так и при травлении, в то время как реагенты для формирования защитного слоя и реагенты для травления подаются с чередованием. Кроме того, ВЧ мощность, температура и/или давление могут пульсировать в синхронизации с потоками газа для обеспечения оптимальных условий при проведении каждой операции в циклическом процессе модуляции газов.

В другом примере осуществления с чередованием осуществляется подача всей газовой смеси из газов-носителей и реагентов. ВЧ мощность, температура и/или давление могут также пульсировать в синхронизации с потоками газа для обеспечения оптимальных условий при проведении каждого этапа в циклическом процессе модуляции газов. В другом примере осуществления одни и те же газы могут быть использованы при проведении обоих этапов, но отношения скоростей потоков могут меняться на каждом этапе. Поэтому для подачи различных газообразных реагентов при проведении двух различных этапов циклического процесса модуляции газов можно использовать два полностью различных газа или один и тот же газ-носитель и различные активные газы или одни и те же газы с различными отношениями скоростей потоков.

В примере с различными газовыми реагентами и использованием одного и того же потока газа-носителя как при формировании защитного слоя, так и при травлении во время проведения операции формирования защитного слоя подача газа-травителя от источника газа-травителя в камеру плазменной обработки прекращается. Это может быть осуществлено путем прекращения подачи компонента газа-травителя или исходного газа. Например, кислород или кислородсодержащий газ является ключевым компонентом для газа-травителя. Даже в случае использования и С₄F₆ в газе-травителе травление не может быть выполнено в этом примере с помощью С ₄F₆ в отсутствие кислорода. Поэтому прекращение подачи кислорода или кислородсодержащего газа во время проведения операции формирования защитного слоя является способом обеспечения прекращения подачи газа-травителя во время проведения операции формирования защитного слоя, даже если подача С₄F₆ в процессе формирования защитного слоя продолжается. В предпочтительном варианте процесс формирования защитного слоя для получения защитного покрытия не сопровождается травлением или самое большое сопровождается незначительньм травлением (слой, подвергаемый травлению, составляет менее 10%). Такой процесс осаждения может быть осуществлен по методу стимулируемого плазмой ПФХО или распыления, так как ПФХО и распыление не используются для травления.

Если исходный газ является тем же, что и полимеробразующий компонент при проведении этапа травления, то исходный газ можно подавать во время проведения операции травления. Кроме того, для обеспечения направленного травления смещения во время проведения операции травления может быть повышена мощность.

Проведение отдельной операции осаждения и присутствие полимеробразующего компонента для обеспечения полимеризация во время операции травления позволяют для повышения скорости травления и улучшения анизотропии травления использовать ионы травителя с более высокой энергией. Сохранение пассивирующих газов в смеси газов-травителей позволяет избежать недопустимой эрозии и повреждения маски для травления при использовании ионов с более высокой энергией. Кроме того, во время проведения операции травления может проводиться анизотропное травление. Использование циклического процесса с чередованием операций формирования защитного слоя и операций травления обеспечивает оптимизацию защиты маски. Этот метод позволяет избежать взаимодействий газов-травитей и газов, тормозящих травление, в разряде. Например, может быть выбрана смесь исходных химикатов, формирующая более жесткое и более износостойкое покрытие, чем в случае смеси для травления. Кроме того, параметры состояния исходных реагентов типа давления и концентрации могут быть подобраны так, чтобы оптимизировать свойства формируемого защитного слоя, такие как состав и толщина.

Желательным может быть предотвращение смешивания некоторых из компонентов исходного газа с компонентами газообразного травителя, так как некоторое смешивание уменьшает эффективность разделения операций осаждения и травления. В результате в таких случаях контроллер синхронизирует потоки модулируемых газов так, чтобы истощение одного газа наступало до добавления другого газа.

При проведении независимых операций формирования защитного слоя и травления/пассивации условия обработки типа температуры, мощности, давления, энергии ионов и технологических газов можно независимо регулировать и варьировать для обеспечения оптимальных условий при проведении каждой операции.

Аргон или другие инертные газы могут быть использованы в качестве газов-носителей и при формирования защитного слоя и при травлении. Примером другого инертного газа является неон.

В примере осуществления изобретения стенные участки камеры, которые могут контактировать с плазмой (смесью химикатов и заряженных частиц, поддерживаемых электрическим разрядом), выполнены так, чтобы они имели как можно меньшую площадь и чтобы на них можно было поддерживать повышенные температуры. Это позволяет предотвратить возникновение так называемого эффекта памяти камеры, при котором может наблюдаться выделение химических элементов, содержащихся в покрытии на стенных участках камеры, сформированном на одном этапе обработки, и эти химические элементы могут мешать проведению последующих этапов. Путем минимизации полного осаждения на стенных участках камеры этот эффект может быть уменьшен и нежелательные взаимодействия с выделяемыми химическими элементами при проведении двух различных операций, способствующие ухудшению рабочих характеристик, могут быть предотвращены.

Желательным может быть также достижение очень короткого времени прохождения газа от источника предшественника до камеры обработки. При этом время стабилизации потока газа, обозначающее время, необходимое для установления требуемого постоянного потока, и время для полного исчезновения упомянутого газа из камеры обработки, делается очень коротким и переход от одного устойчивого состава газовой смеси к следующему может осуществляться очень быстро. Цель этого состоит в предотвращении возможности смешивания химикатов при проведении двух различных операций, которое может ухудшать рабочие характеристики.

Желательным может быть также достижение высокой скорости реакции электрической системы и сети управления, управляющей преобразованием электроэнергии в электрический разряд, на изменения условий разряда и потребностей в электроэнергии. Кроме того, желательной может быть возможность быстрого изменения и стабилизации других, внешних для камеры обработки условий, типа давления газовой смеси и температуры подложки полупроводниковой пластины. Обеспечение возможности быстрого изменения таких условий обработки позволяет сократить полную длительность цикла и варьировать условия обработки в значительных пределах между операциями для индивидуальной оптимизации каждой из реакций. Поэтому желательным может быть также наличие компьютеризированной системы, способной осуществлять управление и синхронизацию быстрой модуляцию условий обработки. Компьютерную систему используют для пересылки команд на требуемые периодические изменения и синхронизации этих команд с использованием заданных временных задержек для различных устройств, обеспечивающих множество изменений условий в камере обработки.

В других примерах осуществления изобретения в циклический процесс могут быть введены одна или более дополнительных операций. Например, циклический процесс модуляции газов может состоять из шести операций: трех операций осаждения и трех операций травления в единичном цикле. Ограничением на введение дополнительных операций может стать повышение сложности каждого цикла.

В другом примере осуществления операция травления может проводиться без полимеробразующего газа. В другом примере осуществления изобретения может быть две операции травления вместо операции осаждения и операции травления. В таком примере осуществления одна операция травления может проводиться при условии обработки путем травления, обеспечивающем получение конусного профиля, в то время как вторая операция травления может проводиться при условии обработки путем травления, которое обеспечивает получение изогнутого профиля. В режиме коротких длительностей периодов цикла при каждой операции цикла может осуществляться модификация менее одного, приблизительно одного или нескольких монослоев поверхности, подвергаемой травлению. В этом случае чередование двух различных операций травления обеспечивает повышение управляемости процесса. Повторное использование метода циклической модуляции газов позволяет подводить к поверхности смеси частиц, которые не могут быть получены в случае проведения одноэтапного процесса при устойчивом состоянии. Путем изменения отношения между длительностями периодов цикла обеспечивается и простота регулирования соотношения между частицами, получаемыми при каждой операции. В другом примере осуществления изобретения может быть две операции осаждения и единичная операция травления. В другом примере осуществления изобретения может быть одна операция осаждения и две операции травления. В еще одном другом примере осуществления изобретения может проводиться последовательность циклических процессов модуляции газов, причем каждый циклический процесс отличается от других полной длительностью цикла, отношением между длительностями периодов цикла и/или условиями обработки для отдельных операций. Эти условия обработки включают в себя составы газов, скорости потоков газов, ВЧ мощность, давление и/или температуру.

Пример

В конкретном примере применения изобретения в случае травления структуры контакта с высоким отношением высоты к ширине для камеры 500 обработки используют предназначенную для травления диэлектриков систему Exelan® HPT производства Лам Рисерч Корпорейшн (Lam Research Corporation ) (Фримонт, Калифорния). Полупроводниковые пластины, используемые в этом примере, имеют слой SiO₂ толщиной 2,1 мкм, фоторезистную маску с рисунком и противоотражающее покрытие на донной поверхности (BARC) между слоем SiO₂ и фоторезистной маской. Слой SiO₂ в этом примере получают в результате осаждения по методу стимулируемого плазмой ПФХО с использованием тетраэтилортосиликата (TEOS) в качестве предшественника. На фоторезистной маске формируют рисунок по методу фотолитографии с длиной волны излучения 193 нм для получения критического размера контакта 0,16 мкм или менее.

В этом примере подготовка структуры (этап 306) для циклического травления с модуляцией газов является этапом травления BARC. В этом примере этап травления BARC может представлять собой один из многих известных этапов травления BARC.

После завершения этапа травления BARC выполняют циклический процесс в системе Exelan HPT травления диэлектриков. В этом примере, в котором используют систему Exelan HPT травления диэлектриков без модификации, гашение плазмы осуществляют дважды в каждом цикле: в конце операции 316 формирования защитного слоя и в конце операции 320 травления. Гашение плазмы обеспечивает гибкость в переходные периоды. В этом случае несколько секунд требуется, чтобы стабилизировать потоки газа и давления и подготовиться к следующему этапу обработки. Но с погашенной плазмой этот переход оказывает слабое воздействие на результаты процесса или не оказывает никакого воздействия вообще. Для повторного зажигания плазмы в начале каждой операции травления в первые 2 секунды этапа травления используют более высокое давление и более низкую ВЧ мощность, чем в остальное время этой операции. Этот период операции травления, во время которого осуществляется зажигание плазмы, считается частью полной длительности операции травления. При расчете общего времени обработки, полной длительности цикла и отношения между длительностями периодов цикла учитываются только периоды времени горения плазмы. Поэтому выполнение номинально 320-секундного циклического процесса в режиме реального времени фактически длится намного больше. Такое неэффективное использование времени является основным недостатком этого метода. Однако этот метод обеспечивает патентуемые результаты на немодифицированной системе.

Операция 316 формирования защитного слоя в циклическом процессе определяется следующими технологическими параметрами. Давление в области полупроводниковой пластины составляет 120 миллиторр, а прикладываемая ВЧ мощность на частотах 27 МГц и 2 МГц - 500 Вт. Скорости технологических газов в стандартных условиях составляют 500 см ³/мин для аргона и 30 см³/мин для СН₃F. Электростатический держатель имеет температуру 35°С. Давление гелия на обратной стороне подложки со стороны держателя составляет 15 Т. В этом примере источник 512 исходного газа поставляет СН₃F, который не подается в процессе травления. Аргон можно подавать от дополнительного источника 516 газа, так как аргон используется и при осаждении и при травлении. Для инициирования операции формирования защитного слоя контроллер 535 открывает первый клапан 537 и закрывает второй клапан 539. Контроллер также управляет потоком аргона от дополнительного источника газа. Кроме того, как было указано выше, контроллер 535 регулирует мощность и другие параметры.

Операция 320 травления циклического процесса 312 определяется следующими технологическими параметрами. Давление в области полупроводниковой пластины составляет 55 миллиторр, а прикладываемая ВЧ мощность на частоте 27 МГц составляет 1000 Вт, а на частоте 2 МГц - 1800 Вт. Скорости технологических газов в стандартных условиях составляют 270 см ³/мин для аргона, 9 см³/мин для С ₄F₆ и 10 см³ /мин для О₂. С₄F ₆ является полимеробразующим газом, который обеспечивает полимеризацию в процессе травления. О₂ является газом, инициирующим травление. Несмотря на использование фтора из С₄F₆ при травлении, фтор в этом примере требует присутствия кислорода для инициирования травления. Держатель имеет температуру 35°С. Давление гелия на обратной стороне подложки со стороны держателя составляет 15 Т. В этом примере источник 514 газа-травителя поставляет С₄F₆ и O ₂, которые не подаются во время проведения операции формирования защитного слоя, однако С₄F ₆ без кислорода может использоваться для осаждения. Для инициирования операции травления контроллер 535 закрывает первый клапан 537 и открывает второй клапан 539. Контроллер также управляет потоком аргона от дополнительного источника газа. Кроме того, как было указано выше, контроллер 535 регулирует мощность и другие параметры.

В этом примере в течение 50 секунд проводят травление BARC (этап 308). Затем в течение 320 секунд выполняют циклический процесс (этап 312), причем периоды погашенной плазма не учитывают в длительности операции или в полной длительности цикла. Продолжительность операции 316 формирования защитного слоя составляет 2 секунды. Продолжительность операции 320 травления - 6 секунд, включая 2 секунды на зажигание плазмы. Поэтому полная длительность цикла составляет 8 секунд, а отношение между длительностями периодов цикла - 1:3 (операция формирования защитного слоя:операция травления). Цикл повторяют 40 раз. После завершении циклического процесса (этап 312) фоторезист удаляют.

На фигурах 6 и 7 представлены полученные на сканирующем электронном микроскопе микрофотографии, демонстрирующие результаты травления матрицы контактов высокой плотности с номинальным критическим размером контактных окон 0,16 мкм. Общая глубина травления была недостаточной для достижения слоя, препятствующего травлению, из нитрида кремния, так что эти результаты представляют частичный процесс травления, часто используемый для оценки характеристики травления.

Следует обратить внимание, что контакты демонстрируют малую степень бороздчатости, наблюдаемой в виде несовершенства формы кружков 604. Отсутствие циклической обработки приводит обычно в этом случае использования травления к появлению намного более сильной бороздчатости.

На фигуре 7 представлен вид сбоку на вытравленные контакты 704 после удаления фоторезиста. Следует обратить внимание, что профиль травления является отчетливо вертикальным с незначительньм изгибом вблизи верхней поверхности. Вблизи донной поверхности топологического элемента имеется конусность, что обычно характерно для частичного травления. Эта конусность обычно устраняется при завершении травления топологического элемента, например при вскрытии слоя, препятствующего травлению. Глубина травления составляет приблизительно 2 мкм. Отсутствуют какие-либо признаки прерывания травления, на которое могла бы указывать намного меньшая глубина травления некоторых контактов по сравнению с другими контактами. Общие результаты этого травления указывают на возможность использования циклического процесса при травлении контакта с высоким отношением высоты к ширине, позволяющего получить приемлемый профиль травления и низкую бороздчатость и избежать прерывания травления. Несмотря на невозможность полной оптимизации, этот пример помогает продемонстрировать, что изобретение позволяет получить превосходные характеристики.

В предпочтительном примере осуществления технологическую установку модифицируют так, чтобы обеспечить возможность выполнения на этой установке предпочтительного варианта процесса, обеспечивающего быструю модуляцию газов со временем стабилизации потока <1 секунды. В таком примере осуществления плазма остается зажженной в течение длительности циклического процесса 312 и гашения плазмы не происходит.

Фиг.10А и 10В иллюстрируют компьютерную систему 1000 с возможностью реализации контроллера 535, используемого в примерах осуществления настоящего изобретения. На фиг.10А представлена одна возможная физическая форма компьютерной системы. Разумеется, компьютерная система может иметь много физических форм в пределах от интегральной схемы, печатной платы и маленького карманного устройства до огромного суперкомпьютера. В состав компьютерной системы 1000 входят монитор 1002, дисплей 1004, корпус 1006, дисковод 1008, клавиатура 1010 и мышь 1012. Диск 1014 является компьютерно-читаемым носителем информации, используемым для переноса данных в компьютерную систему 1000 и из системы.

На фиг.10В представлен пример блок-схемы для компьютерной системы 1000. К системной шине 1020 присоединено множество подсистем. Процессор(ы) 1022 (именуемые также центральными вычислительными блоками или CPU) соединены с запоминающими устройствами, в том числе с памятью 1024. Память 1024 включает в себя оперативную память (RAM) и постоянную память (ROM). Как известно специалистам в данной области техники, память ROM предназначена для переноса данных и команд в одном направлении - к CPU, a RAM обычно используется для переноса данных и команд в двух направлениях. Запоминающие устройства обоих этих типов могут включать в свой состав любой соответствующий компьютерно-читаемый носитель информации, описываемый ниже. Несъемный диск 1026 также соединен с CPU 1022 с возможностью переноса данных в двух направлениях; этот диск обеспечивает дополнительную возможность хранения данных и может также включать в себя любой из компьютерно-читаемых носителей информации, описываемых ниже. Несъемный диск 1026 может использоваться для хранения программ, данных и т.п.и является обычно вторичным носителем данных (типа жесткого диска), который обладает более низким быстродействием в сравнении с первичными носителями. Следует понимать, что информация, хранимая на несъемном диске 1026 в соответствующих случаях, может быть включена стандартным способом в состав виртуальной памяти в памяти 1024. Сменный диск 1014 может принимать форму любого компьютерно-читаемого носителя информации, описываемого ниже.

CPU 1022 также соединен с множеством устройств ввода/вывода, типа дисплея 1004, клавиатуры 1010, мыши 1012 и динамиков 1030. Вообще устройство ввода/вывода может представлять собой видеодисплей, трекбол, мышь, клавиатуру, микрофон, сенсорный дисплей, считыватель карточек с преобразователем, считыватель магнитных или бумажных лент, графический планшет, стилус, устройство распознавания голоса или почерка, считыватель биометрических данных или другой компьютер. С помощью сетевого интерфейса 1040 CPU 1022 по выбору может быть соединен с другим компьютером или сетью передачи данных. Предполагают, что с помощью такого сетевого интерфейса CPU сможет получать информацию из сети или выводить информацию в сеть в ходе выполнения описанных выше этапов способа. Кроме того, примеры осуществления способа, являющегося предметом настоящего изобретения, могут быть реализованы исключительно на CPU 1022 или по сети типа Internet в комбинации с удаленным CPU, который будет выполнять часть обработки.

Кроме того, примеры осуществления настоящего изобретения дополнительно касаются программных продуктов для запоминающих устройств с компьютерно-читаемым носителем информации, на котором хранится компьютерный код для выполнения различных компьютерно-реализуемых операций. Носитель информации и компьютерный код могут быть специально разработаны и созданы для целей реализации настоящего изобретения или они могут быть общеизвестными и доступными специалистам в области программного обеспечения. Среди примеров компьютерно-читаемых носителей информации можно назвать магнитные носители информации типа жестких дисков, дискет и магнитной ленты; оптические носители информации типа CD-ROM и голографических устройств; магнитооптические носители информации типа фотоптических дисков; и аппаратные устройства, специально сконфигурированные для хранения и исполнения программного кода, такие как интегральные схемы прикладной ориентации (ASIC), программируемые логические устройства (PLD), а также запоминающие устройства ROM и RAM; и др. Среди примеров компьютерного кода можно назвать компьютерный код типа кода, вырабатываемого компилятором, и файлы, содержащие код более высокого уровня, которые исполняется компьютером с помощью интерпретатора. Компьютерно-читаемый носители информации могут также хранить компьютерный код, передача которого осуществляется с помощью компьютерного сигнала данных на несущей волне и который представляет последовательности команд, исполнимых процессором.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано в терминах нескольких предпочтительных примеров осуществления, имеются изменения, перестановки, модификации изобретения и различные замещающие эквиваленты, не выходящие за пределы этого изобретения. Необходимо также отметить, что имеются много альтернативных путей осуществления способов и установок, являющихся предметом настоящего изобретения. Поэтому следует иметь в виду, что приводимая ниже формула изобретения должна интерпретироваться с учетом всех таких изменений, перестановок, модификаций изобретения и различных замещающих эквивалентов, как не выходящих за пределы истинного существа и объема настоящего изобретения.