(57)【要約】【解決手段】本明細書の様々な実施形態は、基板にフィーチャをエッチングするための方法、装置、およびシステムに関する。通常、フィーチャは誘電体含有積層にエッチングされる。エッチングプロセスは、周期的にフィーチャをエッチングすることと、部分的にエッチングされたフィーチャの側壁に保護膜を堆積させることと、を含む。これらの工程は、フィーチャがその最終深さに達するまで繰り返される。保護膜は、例えば炭窒化タングステン、硫化タングステン、スズ、スズ含有化合物、モリブデン、モリブデン含有化合物、炭窒化ルテニウム、硫化ルテニウム、炭窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、ジルコニウム、およびジルコニウム含有化合物のうちの少なくとも１つを含むなど、特定の成分を有してよい。例えばマスク層の浸漬、堆積前の基板の前処理、側壁からの保護膜の除去、および残留保護膜の酸化、を含むいくつかの選択的な工程が行われてよい。【選択図】図２
2021534589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の誘電体含有積層にエッチングフィーチャを形成する方法であって、
（ａ）エッチング反応物を含む第１のプラズマに前記基板を暴露することにより、前記誘電体含有積層に前記フィーチャを部分的にエッチングする工程と、
（ｂ）（ａ）の後に、前記フィーチャの側壁に保護膜を堆積させる工程であって、前記保護膜は、炭窒化タングステン、硫化タングステン、スズ、スズ含有化合物、モリブデン、モリブデン含有化合物、炭窒化ルテニウム、硫化ルテニウム、炭窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、ジルコニウム、およびジルコニウム含有化合物のうちの少なくとも１つを含む、工程と、
（ｃ）前記フィーチャが最終深さにエッチングされるまで（ａ）〜（ｂ）を繰り返す工程と、を含み、
（ｂ）で堆積された前記保護膜は、（ａ）の間に前記フィーチャの側面エッチングを実質的に防止し、前記フィーチャは、その最終深さにおいて約５以上のアスペクト比を有する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンまたは硫化タングステンを含む、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンを含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、スズ、酸化スズ、窒化スズ、炭化スズ、炭窒化スズ、または硫化スズを含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記保護膜は、酸化スズを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、モリブデン、酸化モリブデン、炭化モリブデン、窒化モリブデン、炭窒化モリブデン、または硫化モリブデンを含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、金属硫化物を含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化ルテニウムまたは硫化ルテニウムを含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化アルミニウムまたは硫化アルミニウムを含む、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭窒化ジルコニウム、または硫化ジルコニウムを含む、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
（ｂ）は、原子層堆積反応により前記保護膜を堆積させる工程を含み、前記原子層堆積反応は、
（ｉ）前記基板を第１の堆積反応物に暴露し、前記第１の堆積反応物を前記フィーチャの前記側壁に吸着させる工程と、
（ｉｉ）（ｉ）の後に、前記基板を第２の堆積反応物に暴露し、表面反応で前記第１の堆積反応物と前記第２の堆積反応物とを反応させることで、前記フィーチャの前記側壁に前記保護膜を形成する工程と、
を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
（ｂ）は、化学蒸着反応により前記保護膜を堆積させる工程を含み、前記化学蒸着反応は、前記基板を第１の堆積反応物および第２の堆積反応物に同時に暴露する工程を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
（ａ）の前に、前記誘電体含有積層上のマスク層を浸漬する工程を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、
（ａ）は、前記フィーチャの前記側壁へのフッ化炭素系被膜の形成をもたらし、
前記方法は、さらに、（ａ）の後であって（ｂ）の前に、前記基板を前処理することで前記フッ化炭素系被膜を除去するまたは変質させる工程を含み、
前記基板を前処理する前記工程は、（ｉ）Ｎ2およびＨ2を含むガス、または（ｉｉ）Ｏ2および不活性ガスを含むガスのいずれかから生成されたプラズマに前記基板を暴露する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、
（ａ）は、前記フィーチャの前記側壁へのフッ化炭素系被膜の形成をもたらし、前記保護膜は酸化スズを含み、前記酸化スズ保護膜は（ｂ）において、（ａ）で形成された前記フッ化炭素系被膜に直接堆積される、方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記フィーチャが完全にエッチングされた後に、前記保護膜を前記側壁から除去する工程を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンを含み、Ｈ2Ｏ2、ＳＣｌ、またはＣｌ2Ｏ2を含むガスから生成されたプラズマに前記基板を暴露することにより除去される、方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記フィーチャが完全にエッチングされた後に前記基板を酸化条件に暴露することで、前記フィーチャの前記側壁上のあらゆる残留保護膜を酸化させる工程を含む、方法。
【請求項２０】
半導体基板上の誘電体含有積層にエッチングフィーチャを形成するための装置であって、
１つ以上の反応チャンバであって、少なくとも１つの反応チャンバはエッチングを実施するように設計または構成され、少なくとも１つの反応チャンバは堆積を実施するように設計または構成され、各反応チャンバは、
前記反応チャンバにプロセスガスを導入するための導入口と、
前記反応チャンバから材料を除去するための導出口と、を備える１つ以上の反応チャンバと、
コントローラであって、
（ａ）エッチング反応物を含む第１のプラズマに前記基板を暴露することにより、前記誘電体含有積層に前記フィーチャを部分的にエッチングさせるための命令であって、（ａ）は、エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバで実施される、命令と、
（ｂ）（ａ）の後に、前記フィーチャの側壁に保護膜を堆積させるための命令であって、前記保護膜は、炭窒化タングステン、硫化タングステン、スズ、スズ含有化合物、モリブデン、モリブデン含有化合物のうちの少なくとも１つを含み、（ｂ）は、堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバで実施される、命令と、
（ｃ）前記フィーチャが最終深さにエッチングされるまで（ａ）〜（ｂ）を繰り返し行わせるための命令であって、（ｂ）で堆積された前記保護膜は、（ａ）の間に前記フィーチャの側面エッチングを実質的に防止し、前記フィーチャは、その最終深さにおいて約５以上のアスペクト比を有する、命令と、を有するコントローラと、
を備える、装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、
（ａ）および（ｂ）が同じ反応チャンバで起こるように、エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバは、堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバと同じである、装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の装置であって、
エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバは、堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバと異なり、前記コントローラは、さらに、エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバと堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバとの間で、真空条件下で前記基板を搬送するための命令を有する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、全ての目的のために参照として本明細書に援用される、２０１８年８月２４日付けの米国出願第６２／７２２，３３７号の優先権の利益を主張する。
【０００２】
本明細書の実施形態は、誘電材料にフィーチャをエッチングすることに関して説明される。このフィーチャは、例えば円筒形またはトレンチであってよい。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスの製造時によく用いられる１つのプロセスは、誘電材料におけるエッチングされた円筒形またはトレンチの形成である。かかるプロセスが生じうる例示的な状況は、ＤＲＡＭおよび３Ｄ  ＮＡＮＤ構造などのメモリ応用を含むが、それに限定されない。半導体産業が発展し、デバイス寸法が小さくなるにつれて、かかるフィーチャ、特に幅狭および／または深い深度を有する高アスペクト比フィーチャについては、均一にエッチングすることがますます困難になる。
【０００４】
本明細書に記載の背景技術の説明は、本開示の内容を一般的に提示するためである。現在名前が挙げられている発明者の発明は、本背景技術欄、および出願時の先行技術に該当しない説明の態様において記載される範囲で、本開示に対する先行技術として明示的にも黙示的にも認められない。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書の特定の実施形態は、基板上の誘電体含有積層にエッチングフィーチャを形成するための方法および装置に関する。
【０００６】
本明細書の実施形態の一態様では、基板上の誘電体含有積層にエッチングフィーチャを形成する方法が提供される。この方法は、（ａ）エッチング反応物を含む第１のプラズマに基板を曝すことで、誘電体含有積層にフィーチャを部分的にエッチングする工程と、（ｂ）（ａ）の後に、フィーチャの側壁に保護膜を堆積させる工程であって、保護膜は、炭窒化タングステン、硫化タングステン、スズ、スズ含有化合物、モリブデン、モリブデン含有化合物、炭窒化ルテニウム、硫化ルテニウム、炭窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、ジルコニウム、およびジルコニウム含有化合物のうちの少なくとも１つを含む、工程と、（ｃ）フィーチャが最終深さにエッチングされるまで（ａ）〜（ｂ）を繰り返す工程であって、（ｂ）で堆積された保護膜は、（ａ）の間にフィーチャの側面のエッチングを実質的に防ぎ、フィーチャは最終深さで約５以上のアスペクト比を有する、工程と、を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、保護膜は、炭窒化タングステンまたは硫化タングステンを含んでよい。例えば、保護膜は炭窒化タングステンを含んでよい。いくつかの場合では、保護膜は、スズ、酸化スズ、窒化スズ、炭化スズ、炭窒化スズ、または硫化スズを含んでよい。例えば、保護膜は酸化スズを含んでよい。いくつかの実施形態では、保護膜は、モリブデン、酸化モリブデン、炭化モリブデン、窒化モリブデン、炭窒化モリブデン、または硫化モリブデンを含んでよい。様々な実施形態では、保護膜は金属硫化物を含んでよい。特定の場合では、保護膜は、炭窒化ルテニウムまたは硫化ルテニウムを含んでよい。いくつかの実施形態では、保護膜は、炭窒化アルミニウムまたは硫化アルミニウムを含んでよい。いくつかの実施形態では、保護膜は、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭窒化ジルコニウム、または硫化ジルコニウムを含んでよい。
【０００８】
様々な実施形態では、（ｂ）は、（ｉ）基板を第１の堆積反応物に暴露し、第１の堆積反応物がフィーチャの側壁に吸着するようにする工程と、（ｉｉ）（ｉ）の後に、基板を第２の堆積反応物に暴露し、第１の堆積反応物および第２の堆積反応物を表面反応で反応させることで、フィーチャの側壁に保護膜を形成する工程と、を含む原子層堆積反応によって保護膜を堆積させる工程を含む。いくつかの他の実施形態では、（ｂ）は、基板を第１の堆積反応物および第２の堆積反応物に同時に暴露する工程を含む化学蒸着反応によって保護層を堆積させる工程を含む。
【０００９】
この方法はさらに、（ａ）より前に誘電体含有積層上のマスク層を浸漬する工程を含む。いくつかの実施形態では、（ａ）は、フィーチャの側壁へのフッ化炭素系被膜の形成をもたらしてよく、この方法はさらに、（ａ）の後であって（ｂ）の前に基板を前処理することで、フッ化炭素系被膜を除去するまたは変質させる工程であって、基板の前処理は、（ｉ）Ｎ２およびＨ２を含むガス、または（ｉｉ）Ｏ２および不活性ガスを含むガスのいずれかから生成されたプラズマに基板を暴露することを含む、工程を含む。いくつかのかかる場合では、保護膜は炭窒化タングステンを含んでよい。いくつかの実施形態では、（ａ）は、フィーチャの側壁へのフッ化炭素系被膜の形成をもたらしてよく、保護膜は酸化スズを含んでよく、酸化スズ保護膜は（ｂ）において（ａ）で形成されたフッ化炭素系被膜に直接堆積される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、この方法はさらに、フィーチャが完全にエッチングされた後に保護膜を側壁から除去する工程を含んでよい。様々な実施形態では、保護膜は炭窒化タングステンを含んでよく、基板をＨ２Ｏ２、ＳＣｌ、またはＣｌ２Ｏ２を含むガスから生成されたプラズマに暴露することにより除去されてよい。いくつかの場合では、この方法はさらに、フィーチャが完全にエッチングされた後に基板を酸化条件に暴露することで、フィーチャの側壁上の残留保護膜を酸化させる工程を含んでよい。
【００１１】
本明細書の実施形態の別の態様では、本明細書に記載のあらゆる方法を行わせるように構成されたコントローラを備える装置が提供される。例えば、半導体基板上の誘電体含有積層にエッチングフィーチャを形成するための装置が提供される。この装置は、１つ以上の反応チャンバであって、少なくとも１つの反応チャンバはエッチングを行うように設計または構成され、少なくとも１つの反応チャンバは堆積を行うように設計または構成され、各反応チャンバは、反応チャンバにプロセスガスを導入するための導入口と、反応チャンバから材料を除去するための導出口と、を備える、１つ以上の反応チャンバと、コントローラであって、（ａ）エッチング反応物を含む第１のプラズマに基板を暴露することにより、誘電体含有積層にフィーチャを部分的にエッチングさせるための命令であって、（ａ）は、エッチングを行うように設計または構成された反応チャンバで実施される、命令と、（ｂ）（ａ）の後にフィーチャの側壁に保護膜を堆積させるための命令であって、保護膜は、炭窒化タングステン、硫化タングステン、スズ、スズ含有化合物、モリブデン、およびモリブデン含有化合物のうちの少なくとも１つを含み、（ｂ）は、堆積を行うように設計または構成された反応チャンバで実施される、命令と、（ｃ）フィーチャが最終深さにエッチングされるまで（ａ）〜（ｂ）を繰り返し行わせるための命令であって、（ｂ）で堆積された保護膜は、（ａ）の間にフィーチャの側面のエッチングを実質的に防ぎ、フィーチャは最終深さで約５以上のアスペクト比を有する、命令と、を有するコントローラと、を備える。
【００１２】
特定の実施形態では、（ａ）および（ｂ）の両方が同じ反応チャンバで起こるように、エッチングを行うように設計または構成された反応チャンバは、堆積を行うように設計または構成された反応チャンバと同じであってよい。他の実施形態では、エッチングを行うように設計または構成された反応チャンバは、堆積を行うように設計または構成された反応チャンバと異なってよく、コントローラはさらに、エッチングを行うように設計または構成された反応チャンバと堆積を行うように設計または構成された反応チャンバとの間で基板を真空条件下で搬送するための命令を含んでよい。
【００１３】
これらの特徴および他の特徴は、関連図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】側壁のオーバエッチングによる望ましくないたわみを有するエッチングされた円筒形。
【００１５】
【図２】特定の実施形態による誘電材料にフィーチャをエッチングする方法を説明するフローチャート。
【００１６】
【図３Ａ】特定の実施形態により経時的にフィーチャがエッチングされる部分的に製造された半導体デバイス。
【図３Ｂ】特定の実施形態により経時的にフィーチャがエッチングされる部分的に製造された半導体デバイス。
【図３Ｃ】特定の実施形態により経時的にフィーチャがエッチングされる部分的に製造された半導体デバイス。
【００１７】
【図４Ａ】特定の実施形態により本明細書に記載のエッチングプロセスを実施するのに用いられうる反応チャンバ。
【図４Ｂ】特定の実施形態により本明細書に記載のエッチングプロセスを実施するのに用いられうる反応チャンバ。
【図４Ｃ】特定の実施形態により本明細書に記載のエッチングプロセスを実施するのに用いられうる反応チャンバ。
【００１８】
【図５】特定の実施形態により本明細書に記載の堆積プロセスを実施するのに用いられる反応チャンバ。
【００１９】
【図６】特定の実施形態において堆積プロセスを実施するのに用いられうるマルチステーション装置。
【００２０】
【図７】特定の実施形態により堆積およびエッチングの両方を実行するのに用いられうるクラスタツール。
【００２１】
【図８】本明細書に記載の保護膜に関する利点を示す実験結果。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
Ｉ．誘電材料に高アスペクト比のフィーチャをエッチングするための技術
特定の半導体デバイスの製造は、誘電材料へのフィーチャのエッチングを含む。誘電材料は、材料の単層または材料の積層であってよい。いくつかの場合では、積層は誘電材料の交互層（例えば、窒化シリコンおよび酸化シリコン）を含む。エッチングフィーチャの一例は、高アスペクト比を有しうる円筒形である。かかるフィーチャのアスペクト比が増加し続けるにつれて、誘電材料にフィーチャをエッチングすることはますます困難となっている。高アスペクト比フィーチャのエッチング時に生じる１つの問題は、不均一なエッチングプロファイルである。つまり、フィーチャは直下方向にエッチングされない。その代わり、フィーチャの側壁は、エッチングフィーチャの中央部がフィーチャの上部および／または底部よりも広くなる（すなわち、より多くエッチングされている）ようにたわむことが多い。フィーチャの中央部付近におけるこのオーバエッチングは、残留材料の構造的および／または電子的完全性の欠陥をもたらしうる。例えば、フィーチャのたわみおよびねじれは、隣接するメモリストリング間で短絡または干渉を引き起こしうる。
【００２３】
動作の理論または機構に制約されることなく、円筒形または他のフィーチャの中央部でオーバエッチングが起こるのは、少なくとも部分的に、フィーチャの側壁がエッチングから十分に保護されていないことが原因と考えられる。従来のエッチング化学物質は、誘電材料にフィーチャを形成するためにフッ化炭素エッチング液を用いる。フッ化炭素エッチング液はプラズマ暴露によって励起され、例えばＣＦ、ＣＦ2、およびＣＦ3を含む様々なフッ化炭素フラグメントの形成をもたらす。反応性フッ化炭素フラグメントは、イオンの助けを伴ってフィーチャ底部の誘電材料をエッチングする。他のフッ化炭素フラグメントは、エッチングされるにつれてフィーチャの側壁に堆積することで、高分子フッ化炭素系保護側壁被膜を形成する。この保護側壁被膜は、フィーチャの側壁に対するフィーチャの底部の優先的なエッチングを促す。この側壁保護がないと、フィーチャは、側壁保護が不十分な箇所でより広いエッチング／フィーチャ幅を有する不均一なプロファイルになり始める。
【００２４】
高アスペクト比フィーチャにおいて、側壁保護は特に実現することが難しい。この難しさの一因は、既存のフッ化炭素に基づくプロセスが、エッチングされる円筒形の深くに高分子保護側壁被膜を形成できないことである。図１は、パターンマスク層１０６で被覆された誘電材料１０３にエッチングされている円筒形１０２の図を表す。以下の説明は円筒形について言及することがあるが、その概念は、トレンチ、長方形、および他の多角形など他のフィーチャ形状にも当てはまる。高分子保護側壁被膜１０４は、円筒形１０２の上部付近に集中している。ＣxＦy化学物質は、円筒形を垂直にエッチングするためのエッチング反応物、および、高分子保護側壁被膜１０４を形成する反応物の両方を提供する。高分子保護側壁被膜１０４は円筒形の深くまで伸びない（すなわち、側壁への堆積が不十分）ため、円筒形１０２の中央部は円筒形１０２の上部よりも広くなる。円筒形１０２の広い中央部は、たわみ１０５と呼ばれる。たわみは、たわみ領域（比較的広い領域）におけるフィーチャの限界寸法と、たわみ領域より下のフィーチャの限界寸法との比較の点から数値的に説明されうる。たわみは、距離（例えば、フィーチャの最も広い部分の限界寸法−たわみより下のフィーチャの最も狭い部分の限界寸法）の点から、または、比率／割合（フィーチャの最も広い部分の限界寸法÷たわみより下のフィーチャの最も狭い部分の限界寸法）の点から数値的に報告されてよい。このたわみ１０５および関連する不均一なエッチングプロファイルは望ましくない。この種のエッチングプロセスでは高イオンエネルギが用いられることが多いため、高アスペクト比の円筒形をエッチングするときにたわみが生じやすい。いくつかの適用では、たわみは約５の低いアスペクト比でさえ生じる。そのため、従来のフッ化炭素エッチング化学物質は通常、誘電材料に比較的低いアスペクト比の円筒形を形成することに限定される。いくつかの現在の用途では、従来のエッチング化学物質で実現されうる円筒形よりも高いアスペクト比を有するものが必要とされる。
ＩＩ．状況および適用
【００２５】
本明細書の様々な実施形態では、フィーチャは表面に誘電材料を有する基板（通常、半導体ウエハ）にエッチングされる。エッチングプロセスは一般に、プラズマによるエッチングプロセスである。全フィーチャ形成プロセスは段階的に生じてよく、１つの段階は誘電材料のエッチングに向けられ、別の段階は誘電材料を実質的にエッチングしない保護側壁被膜の形成に向けられる。保護側壁被膜は側壁を不動態化し、フィーチャがオーバエッチングされるのを防ぐ（すなわち、側壁被膜はフィーチャの側面エッチングを防ぐ）。これらの２つの段階は、フィーチャが最終深さにエッチングされるまで繰り返されうる。これらの２つの段階を繰り返すことにより、フィーチャの深さ全体にわたるフィーチャの直径が制御されることで、より均一な直径／向上したプロファイルを有するフィーチャが形成されうる。追加の段階は、フィーチャを部分的にエッチングした後であって保護側壁被膜を堆積させる前に側壁面を処理することと、フィーチャが完全にエッチングされた後に保護側壁被膜を除去または処理することと、を含んでよい。いくつかの場合では、マスク層は浸漬されてよい、またはフィーチャのエッチング前に処理されてよい。
【００２６】
本明細書のいくつかの実施形態では、保護側壁被膜は特定の成分を有する金属含有膜である。本明細書に記載されたような金属含有膜は、他の種類の膜（酸化シリコン、窒化ボロン、炭化水素重合体、および特定の他の種類の金属または金属含有層など）と比べて向上したエッチング耐性／側壁保護を提供することが示された。向上したエッチング結果を示す実験結果は、以下の実験項に示されている。
【００２７】
いくつかの特定の金属含有膜は誘電膜よりも高い導電性を有するため、保護側壁被膜のように有益でありうる。以下の説明に限定されることなく、より高い導電性は、エッチングプロセス中に部分的にエッチングされたフィーチャにおいて望まない帯電の影響を受ける危険性を低減する。エッチングプロセス中に、部分的にエッチングされたフィーチャの上部と底部との間で電位差が生じうる。この電位差は、一定割合のイオンがフィーチャの底部に望み通り進まないようにイオンを跳ね返すよう作用する可能性がある。例えば、フィーチャの底部まで進むイオンは、（ａ）フィーチャをエッチングしないようにフィーチャから跳ね返されて、または（ｂ）側壁がオーバエッチングされるようにフィーチャの側壁に跳ね返されて、フィーチャに望ましくないたわみおよび垂直エッチング速度の低減をもたらす可能性がある。その一方で、より大きい導電性の金属含有膜が保護側壁被膜として用いられる場合、より大きい導電性の膜は、エッチング中に凹状フィーチャの異なる部分の間の電位差がないように（または、電位差が最小限であるように）フィーチャ内の帯電が消散することを可能にするだろう。これにより、イオンが望ましくないように反発する可能性が低減し、向上したプロファイルおよび／または垂直エッチング速度の増加がもたらされる。
【００２８】
様々な実施形態で特定の金属含有膜が有利になりうる別の要因は、他の種類の側壁保護膜と比べてエッチング動作中に異なる側壁面を提供できることである。これは、エッチング中の側壁面における異なる表面化学反応性および触媒作用をもたらす可能性がある。結果の１つとして、フィーチャの底部に到達する種のセットは、他の種類の保護側壁膜を用いてフィーチャの底部に到達する種のセットとは異なってよい。例えば、金属含有膜はフィーチャの底部に到達する中性原子および中性分子の異なる種分化をもたらし、エッチング速度、エッチングプロファイル、ストリエーション、および歪みの点で良い影響を与えてよい。
【００２９】
さらに、特定の金属含有膜は、多くの場合に所望の程度の共形性で堆積されてよい。様々な金属含有膜は、酸化シリコンならびに多くの他のシリコン含有膜およびボロン含有膜よりも高い共形性で堆積することができる。この向上した共形性は、少なくとも堆積段階にフィーチャの上部がブロックされる可能性を低減するため有利である。さらに、かかる膜の共形性は、保護側壁被膜の所望の深さまでの堆積を目指すように調節されうる。この調節は、保護側壁被膜がたわみ領域で形成されることで、確実に最初からたわみが生じることを防ぐことができる。これは、保護側壁被膜が非常に深い深度（例えば、フィーチャの底部付近、たわみ領域より下）では比較的薄いまたは存在しないため、確実にフィーチャを継続して誘電材料まで垂直下向きにエッチングすることを可能にする。
【００３０】
本明細書の実施形態は、より深いエッチングを可能にすることについて特に有効である。以前は、実現可能な最大エッチング深さは、エッチング中に生じるたわみに制限されていた。本明細書に記載の保護膜は、かかるたわみを低減または排除することでより深いフィーチャのエッチングを可能にする。さらに、本明細書の実施形態はデバイス実装密度の増加を可能にする、すなわち、個々の半導体基板上に形成されるデバイスの数が最大限になりうる。たわみの減少または排除は、構造的および電気的な完全性を維持しながらフィーチャが互いにより近接して形成されることを可能にする。
【００３１】
フィーチャとは、基板の表面における凹所である。フィーチャは、円筒形、長方形、四角形、他の多角形の凹所、トレンチなどを含むが、それらに限定されない多くの異なる形状を有しうる。
【００３２】
アスペクト比とは、フィーチャの深さと限界寸法（幅／直径であることが多い）との比較である。例えば、２μｍの深さおよび５０ｎｍの幅を有する円筒形は４０：１（より簡略して４０と記載されることが多い）のアスペクト比を有する。フィーチャは深さに対して不均一な限界寸法を有する可能性があるため、アスペクト比は測定される箇所に応じて異なりうる。例えば、エッチングされた円筒形は、上部および底部よりも広い中間部を有することがあるだろう。このより広い中間部は、上記のようにたわみと呼ばれてよい。円筒形の上部（例えば、ネック）の限界寸法に基づいて測定されたアスペクト比は、円筒形のより広い中間部／たわみ部の限界寸法に基づいて測定されたアスペクト比よりも高くなるだろう。本明細書においてアスペクト比は、特記されない限りフィーチャの開口部付近の限界寸法に基づき測定される。
【００３３】
本開示の方法により形成されたフィーチャは、高アスペクト比のフィーチャであってよい。いくつかの適用では、高アスペクト比フィーチャは少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも約２０、少なくとも約３０、少なくとも約４０、少なくとも約５０、少なくとも約６０、少なくとも約８０、または少なくとも約１００のアスペクト比を有するフィーチャである。本開示の方法により形成されたフィーチャの限界寸法は、約２００ｎｍ以下（例えば、約１００ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、または約２０ｎｍ以下）であってよい。いくつの場合では、フィーチャは全体を通じて約８０〜１００ｎｍの限界寸法を有する。
【００３４】
フィーチャがエッチングされる材料は、様々な場合では誘電材料であってよい。例示的な材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、酸窒化物、酸炭化物、炭窒化物、これらのドープ型材料（例えば、ボロン、リンなどによるドープ型材料）、および、これら材料の組み合わせの積層を含むが、これらに限定されない。特定の例示的な材料は、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣＮなどの定比および不定比の調合形態を含む。エッチングされる材料は、他の元素（例えば、様々な場合では水素）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、エッチングされる窒化物材料および／または酸化物材料は、水素を含む成分を有する。本明細書では、酸化ケイ素材料、窒化ケイ素材料などは定比および不定比の両方の型を含み、かかる材料は上記のように他の元素を含んでよいことが理解される。
【００３５】
本開示の方法の１つの適用は、ＤＲＡＭデバイスの形成に関する。この場合、フィーチャは主に酸化シリコンにエッチングされてよい。基板は、例えば１枚、２枚、またはそれ以上の層の窒化シリコンを含んでもよい。一例では、基板は２つの窒化シリコン層の間に挟まれた酸化シリコン層を含み、酸化シリコン層は約８００〜１２００ｎｍの厚さであり、１つ以上の窒化シリコン層は約３００〜４００ｎｍの厚さである。エッチングフィーチャは、約１〜３μｍ（例えば、約１．５〜２μｍ）の最終深さを有する円筒形であってよい。円筒形は、２０〜５０ｎｍ（例えば、約２５〜３０ｎｍ）の幅を有してよい。円筒形がエッチングされた後に、その中にキャパシタメモリセルが形成されうる。
【００３６】
本開示の方法の別の適用は、垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ、３Ｄ  ＮＡＮＤとも呼ばれる）デバイスの形成に関する。この場合は、フィーチャがエッチングされる材料は繰り返しの層構造を有してよい。例えば、材料は酸化物（例えば、ＳｉＯ2）および窒化物（例えば、ＳｉＮ）の交互層、または酸化物（例えば、ＳｉＯ2）およびポリシリコンの交互層を含んでよい。交互層は材料の組を形成する。いくつかの場合では、組の数は少なくとも約２０、少なくとも約３０、少なくとも約４０、少なくとも約６０、または少なくとも約７０であってよい。酸化物層は、約２０〜５０ｎｍ（例えば、約３０〜４０ｎｍ）の厚さを有してよい。窒化物層またはポリシリコン層は、約２０〜５０ｎｍ（例えば、約３０〜４０ｎｍ）の厚さを有してよい。交互層にエッチングされたフィーチャは、約２〜６μｍ（例えば、約３〜５μｍ）の深さを有してよい。フィーチャは、約５０〜１５０ｎｍ（例えば、約５０〜１００ｎｍ）の幅を有してよい。
ＩＩＩ．エッチング／堆積プロセス
【００３７】
図２は、半導体基板にエッチングフィーチャを形成する方法のフローチャートを表す。図２に示された動作は、フィーチャがエッチングされるに伴い部分的に製造された半導体基板を示す図３Ａ〜３Ｃに関して説明されている。基板は、マスク層３０６で覆われた誘電材料３０３を含む。誘電材料３０３は、上述のように材料の交互層（例えば、酸化シリコンおよび窒化シリコンの交互層、または酸化シリコンおよびポリシリコンの交互層）を含んでよい。
【００３８】
動作２０１では、必要に応じてマスク層３０６が浸漬される。多くの場合、マスク層３０６は炭素（例えば、非晶質炭素）であってよい。様々な場合では、マスク層３０６は金属に浸漬されてよい。例示的なドーパントは、タングステン、ボロン、スズ、モリブデン、ルテニウム、アルミニウム、ジルコニウム、およびこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、マスク層３０６は、保護側壁被膜で用いられた金属と同じ金属に浸漬される。一例では、マスク層３０６はタングステンに浸漬され、後に堆積される保護側壁膜（例えば、図３Ｂおよび図３Ｃに示される保護膜３１０）は炭窒化タングステン（ＷＣＮ）または硫化タングステン（ＷＳ）である。別の例では、マスク層３０６はスズに浸漬され、後に堆積される保護側壁膜（例えば、図３Ｂおよび図３Ｃに示される保護膜３１０）はスズ（Ｓｎ）、酸化スズ（ＳｎＯx）、窒化スズ（ＳｎＮ）、炭化スズ（ＳｎＣ）、炭窒化スズ（ＳｎＣＮ）、硫化スズ（ＳｎＳ）、またはこれらの組み合わせである。別の例では、マスク層３０６はモリブデンに浸漬され、後に堆積される保護側壁膜（例えば、図３Ｂおよび図３Ｃに示される保護膜３１０）はモリブデン（Ｍｏ）、酸化モリブデン（ＭｏＯx）、炭化モリブデン（ＭｏＣ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、炭窒化モリブデン（ＭｏＣＮ）、硫化モリブデン（ＭｏＳ）、またはこれらの組み合わせである。
【００３９】
マスク層３０６の浸漬は、マスク層がエッチングに対してより耐性があるようにしてよい。これにより、より薄いマスク層および／またはより深いフィーチャの形成が可能になってよい。多くの場合、フィーチャの深さは、エッチング中にマスク層３０６が浸食される速度によって制限される。ひとたびマスク層３０６が十分に浸食されると、残りの構造に損傷を与えずにフィーチャをより深くエッチングすることはできない。従ってマスク層３０６のエッチング耐性の増加は、マスク層がより遅く浸食され、エッチングがより長期間に継続されうるため、より深いフィーチャの形成を可能にする。
【００４０】
次に動作２０３では、図３Ａに示されるようにフィーチャ３０２は第１の深さまでエッチングされる。この第１の深さは、フィーチャの所望の最終深さのうちのわずかでしかない。フィーチャをエッチングするのに用いられる化学物質は、フッ化炭素系化学物質（ＣxＦy）であってよい。他のエッチング化学物質が用いられてもよい。このエッチング動作２０１は、フッ化炭素系被膜３０４の形成をもたらしてよい。フッ化炭素系被膜３０４は、図１に関して説明されたように高分子側壁被膜であってよい。フッ化炭素系被膜３０４は第１の深さまで伸びるが、多くの場合、フッ化炭素系被膜３０４は実際にフィーチャ３０２の底部に到達しない。基板をエッチングするための例示的な処理条件は、以下にさらに説明される。
【００４１】
フッ化炭素系被膜３０４は、特定のフッ化炭素種／フラグメントがフィーチャの側壁に堆積するにつれてＣxＦyエッチング化学物質から間接的に形成される（例えば、特定のフッ化炭素種は、フッ化炭素系被膜３０４の前駆体である）。フッ化炭素系被膜３０４がフィーチャ３０２の底部に到達しない一因は、被膜を形成する前駆体の付着係数に関係するだろう。とりわけ特定のエッチャントについては、フッ化炭素フラグメントの付着係数が高すぎることで、相当な大多数のフッ化炭素フラグメントがフィーチャに入ってすぐに側壁に付着すると思われる。そのため、結果として生じたフッ化炭素系被膜３０４は、側壁保護が必要なフィーチャに（例えば、たわみが形成される領域に）深く浸透できない。よって、フッ化炭素系被膜３０４は、フィーチャ３０２の側壁のオーバエッチングに対して単に部分的な保護を提供する。いくつかの実施形態では、エッチング条件は、あったとしても側壁保護をほとんど提供しない。
【００４２】
次に動作２０５では、フッ化炭素系被膜３０４を除去する、そうでなければ処理するために、フィーチャの側壁は必要に応じて前処理される。図３Ｂおよび図３Ｃは側壁に残ったフッ化炭素系被膜３０４を示すが、いくつかの場合ではフッ化炭素系被膜３０４は除去されてよいことが理解される。いくつかの場合、側壁の前処理は基板のプラズマへの暴露を含む。特定の例では、プラズマはＮ2／Ｈ2の混合物を含む。かかるプラズマは、フッ化炭素皮膜３０４の除去、または最低でもこの材料からのフッ素の除去に有効であってよい。他の例示的な前処理は、アルゴンなどの不活性ガスとＯ2との混合物から生成されたプラズマへの基板の暴露を含んでよい。フッ化炭素系被膜３０４を除去するための例示的な処理条件は以下に提供される。
【００４３】
驚くべきことに、いくつかの場合では、フッ化炭素系被膜３０４の除去が実際に後のエッチング工程において向上した側壁保護をもたらす。この保護の向上は、保護膜３１０（以下にさらに説明される）がフッ化炭素系被膜３０４のフッ化炭素系材料の上でうまく核形成しないためだろう。その場合、保護膜３１０が形成するより望ましい表面を提供するために、フッ化炭素皮膜３０４を除去することが有効である。他の場合では、第１の側壁被膜３１０が側壁に残るようにすることで側壁保護が最適化されてよい。これらの場合には、フッ化炭素系被膜３０４の上に直接第２の側壁被膜が堆積される。いくつかのかかる場合には、フッ化炭素系被膜３０４および保護膜３１０は共に、いずれの材料単体よりも硬くエッチング耐性の高い材料を形成する。
【００４４】
フッ化炭素系被膜３０４が除去されない一例では、保護膜３１０はスズを含んでよい。例えば保護膜３１０は、スズ、酸化スズ、窒化スズ、炭化スズ、炭窒化スズ、硫化スズ、またはこれらの組み合わせであってよい。いくつかのかかる材料（例えば、酸化スズ）は、フッ化炭素系被膜３０４のフッ化炭素系材料と相乗的に作用して、高品質の側壁パッシベーションおよびエッチング結果を提供することが示されている。フッ化炭素系被膜３０４が除去される別の例では、保護膜３１０はタングステンを含んでよい。例えば、保護膜３１０は、タングステン、炭窒化タングステン、窒化タングステン、炭化タングステン、酸化タングステン、硫化タングステン、またはこれらの組み合わせであってよい。特定の例では、保護膜３１０は炭窒化タングステンである。
【００４５】
次に動作２０７では、部分的にエッチングされたフィーチャの側壁（場合によっては、フッ化炭素系被膜３０４）の上に保護膜３１０が堆積される。この堆積は、化学蒸着（ＣＶＤ）法および原子層堆積（ＡＬＤ）法（いずれもプラズマ支援型であってよい、またはプラズマ支援型でなくてよい）を含むがそれらに限定されない様々な反応機構によって生じてよい。ＡＬＤ法は、所望の深さの保護膜３１０を堆積するために調節可能な共形性の膜を形成するのに特に適している。例えばＡＬＤ法は、その吸着主導の本質から、所望の深さまで反応物を送達するのに役立つ。ＣＶＤおよび他の堆積プロセスは、様々な実施形態、特に堆積が調節可能な共形性で実行されうる場合に適しうる。保護膜３１０を堆積させるための処理条件は以下に提供される。
【００４６】
上述のようにいくつかの実施形態では、保護膜３１０は特定の成分を有する金属含有膜であってよい。特定の金属含有膜は、酸化シリコンなどの他の種類の膜と比べて向上したエッチング耐性／側壁保護を提供することが示されている。金属含有膜に含まれてよい例示的な金属は、タングステン、スズ、モリブデン、ルテニウム、アルミニウム、ジルコニウム、およびこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。金属含有膜はさらに、窒素、炭素、ボロン、酸素、硫黄、および水素のうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、金属含有膜は、金属元素（例えば、タングステン元素、スズ元素、モリブデン元素、ルテニウム元素、アルミニウム元素、ジルコニウム元素）同様に金属製である。
【００４７】
いくつかの例では、保護膜３１０はタングステンを含んでよい。特定の例は、タングステン（Ｗ）、炭窒化タングステン（ＷＣＮ）、炭化タングステン（ＷＣ）、酸化タングステン（ＷＯx）、硫化タングステン（ＷＳ）、およびこれらの組み合わせを含む。一例では、保護膜はＷＣＮ、ＷＳ、またはこれらの組み合わせである。特定の例では、保護膜はＷＳである。いくつかの例では、保護膜３１０はスズを含んでよい。特定の例は、スズ（Ｓｎ）、酸化スズ（ＳｎＯx）、窒化スズ（ＳｎＮ）、炭化スズ（ＳｎＣ）、炭窒化スズ（ＳｎＣＮ）、硫化スズ（ＳｎＳ）、およびこれらの組み合わせを含む。特定の例では、保護膜３１０はモリブデンを含んでよい。特定の例は、モリブデン（Ｍｏ）、酸化モリブデン（ＭｏＯx）、炭化モリブデン（ＭｏＣ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、硫化モリブデン（ＭｏＳ）、炭窒化モリブデン（ＭｏＣＮ）、およびこれらの組み合わせを含む。いくつかの例では、保護膜３１０はルテニウムを含んでよい。特定の例は、ルテニウム（Ｒｕ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯx）、炭化ルテニウム（ＲｕＣ）、窒化ルテニウム（ＲｕＮ）、硫化ルテニウム（ＲｕＳ）、炭窒化ルテニウム（ＲｕＣＮ）、およびこれらの組み合わせを含む。特定の例では、保護膜３１０はＲｕＣＮまたはＲｕＳである。一例では、保護膜３１０はＲｕＳである。いくつかの例では、保護膜３１０はアルミニウムを含んでよい。特定の例は、アルミニウム（Ａｌ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯx）、炭化アルミニウム（ＡｌＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、硫化アルミニウム（ＡｌＳ）、炭窒化アルミニウム（ＡｌＣＮ）、およびこれらの組み合わせを含む。特定の例では、保護膜３１０はＡｌＣＮまたはＡｌＳである。一例では、保護膜３１０はＡｌＳである。いくつかの例では、保護膜３１０はジルコニウムを含んでよい。特定の例は、ジルコニウム（Ｚｒ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯx）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭窒化ジルコニウム（ＺｒＣＮ）、硫化ジルコニウム（ＺｒＳ）、およびこれらの組み合わせを含む。
【００４８】
上記の様々な材料は、エッチング中に優れた側壁保護を提供することが示されている。これらの材料は、様々な他の金属含有膜より優れた側壁保護を提供することが期待される。
【００４９】
次に動作２０９では、フィーチャが完全にエッチングされたかどうかが決定される。動作２０１〜動作２０９の第１の繰り返し後にフィーチャが完全にエッチングされないと、この方法は動作２０３からの開始を繰り返す。動作２０３〜動作２０９は、フィーチャが完全にエッチングされるまで繰り返される。
【００５０】
様々な実施形態では、１つ以上の動作の別の繰り返しの間に１つ以上の処理条件は変更されてよい。例えば、動作２０３の別の繰り返しは、異なるエッチング化学物質、異なるプラズマ条件（例えば、より高ＲＦ電力またはより低ＲＦ電力、より高周波またはより低周波、より高プラズマデューティサイクルまたはより低プラズマデューティサイクル）、異なるタイミング、異なる圧力、異なる基板温度、および／または、異なる反応物気化温度などを用いてよい。同様に、動作２０５の別の繰り返しは、異なる前処理化学物質、異なるプラズマ条件（例えば、より高ＲＦ電力またはより低ＲＦ電力、より高周波またはより低周波、より高プラズマデューティサイクルまたはより低プラズマデューティサイクル）、異なるタイミング、異なる圧力、および／または、異なる基板温度などを用いてよい。場合によっては、動作２０５はいくつかの繰り返しで実行されてよいが、他の繰り返しでは省かれてよい。動作２０７の別の繰り返しも同様に、異なる堆積化学物質、異なる蒸着機構、異なるプラズマ条件（例えば、より高ＲＦ電力またはより低ＲＦ電力、より高周波またはより低周波、より高プラズマデューティサイクルまたはより低プラズマデューティサイクル）、異なるタイミング、異なる圧力、異なる基板温度、および／または、異なる反応物気化温度などを用いてよい。
【００５１】
別々の繰り返しの間で１つ以上の処理条件を変更する１つの理由は、保護膜３１０の共形性を調節するためである。フィーチャの形状は、誘電材料により深くエッチングされるにつれて変化する。その結果、保護膜の最適位置／最適深さも変化する。たわみが形成し始める（または、機会があれば形成し始めるだろう）領域における保護膜を目指すことには利点がある。たわみ領域では保護膜は比較的厚く堆積されてよく、たわみ領域よりも下の深さでは保護膜は比較的薄い、または存在しない可能性がある。この厚み差は、フィーチャの底部が望み通りにエッチングされる／開かれることで、より垂直な側壁の形成が可能になる。この結果を実現するために、保護膜が堆積するごとに所望の深さまで保護膜が形成するように、堆積条件は動作２０７の各繰り返しの間に調節されうる。
【００５２】
原子層堆積によって保護膜が堆積される一例では、保護膜が形成される深さは前駆体の投与量を制御することにより調節されてよい。例えば、より少ない前駆体流量、より短い前駆体投与時間、より低い圧力、およびより低い気化器温度（例えば、送達より前に気化する液相反応物向け）は、各々、基板への吸着に利用可能な比較的少ない前駆体をもたらし、それによりフィーチャに深く伸びない保護膜をもたらす。その一方で、より多い前駆体流量、より長い前駆体投与時間、より高い圧力、およびより高い気化器温度は、各々、基板への吸着に利用可能な比較的多くの前駆体をもたらし、それによりフィーチャに深く伸びる保護膜をもたらす。化学蒸着によって保護膜が堆積される別の例では、保護膜が形成される深さはＲＦ電力などのプラズマ条件を制御することにより調節されてよい。より高いＲＦ電力では、より多くの前駆体種の解離が生じうるため、保護膜はより深くより共形に形成される。これに対して、より低いＲＦ電力では、保護膜はより浅くより低い共形性で形成される。ＡＬＤおよびＣＶＤ以外の蒸着機構は、様々な場合に用いられてよい。様々な実施形態では、追加の繰り返しが実施され、フィーチャが誘電材料３０３により深くエッチングされるため、保護膜はフィーチャ内でより一層深い深度に形成される。
【００５３】
様々な実施形態では、エッチング動作２０３および保護膜堆積動作２０７は、上述のように周期的に何度か繰り返される。例えば、これらの動作は各々少なくとも２回（例えば、少なくとも３回、少なくとも５回）起こってよい。いくつかの場合、サイクル数（各サイクルは、エッチング動作２０３および保護膜堆積動作２０７を含む）は約２〜１０回（例えば、約２〜５回）である。エッチング動作が起こる度にエッチング深さは増加する。サイクル間でエッチングされる距離は均一であってよい、または不均一であってよい。特定の実施形態では、追加のエッチングが実施されるにつれて各サイクルでエッチングされる距離は減少する（例えば、後で実施されたエッチング動作は、先に実施されたエッチング動作よりも狭くエッチングしてよい）。各堆積動作２０７で堆積される保護膜３１０の厚さはサイクル間で均一であってよい、またはかかる被膜の厚さは変化してよい。各サイクルにおける保護膜３１０の例示的な厚さは、約１〜１０ｎｍ（例えば、約３〜５ｎｍ）であってよい。さらに、形成される被膜の種類は、サイクル間で均一であってよい、または異なってよい。
【００５４】
図２に戻ると、ひとたびフィーチャが完全にエッチングされると、この方法は動作２１１に続き、保護膜が必要に応じてフィーチャの側壁から除去される。保護膜は、ウェット洗浄法またはドライ洗浄法（例えば、プラズマ洗浄法）によって除去されてよい。保護膜の除去は、特定の実施形態では有効でありうる。様々な場合では、フィーチャに残る導電性材料がほとんどない、または全くないことを確実にすることが有利になるだろう。かかる導電性材料は、例えばデバイスの異なる層の間で望ましくない短絡を引き起こす可能性がある。さらにかかる材料は、ラインに持って行かれるおよび／または所望の材料でフィーチャを充填するその後の処理工程で問題となる可能性がある。保護膜を除去するための例示的な処理条件は、以下にさらに説明される。
【００５５】
動作２１３では、フィーチャ内のあらゆる残留保護膜は必要に応じて酸化されてよい。この工程は、側壁に電気絶縁性金属酸化物（例えば、ＷＯx、ＳｎＯx、ＭｏＯx、ＲｕＯx、ＡｌＯx、またはＺｒＯx）を形成してよい。動作２１１に関して説明されたように、様々な実施形態では、エッチング後にフィーチャに残る導電性材料がないことを確実にすることが有利になりうる。残留保護膜材料の電気絶縁性金属酸化物への転換は、フィーチャに残る導電性材料がないことを確実にする。残留保護膜を酸化させるための例示的な処理条件は、以下にさらに説明される。この方法は動作２１３の後に終了する。
【００５６】
エッチング動作２０３および堆積動作２０７は、同じ反応チャンバまたは異なる反応チャンバで起こってよい。一例では、エッチング動作２０３は第１の反応チャンバで起こり、堆積動作２０７は第２の反応チャンバで起こり、第１の反応チャンバおよび第２の反応チャンバは共に、クラスタツールなどのマルチチャンバ処理装置を形成する。特定の場合では、関連するチャンバの間で基板を搬送するためにロードロックおよび他の適切な真空シールが設けられてよい。基板は、ロボットアームまたは他の機械構造によって搬送されてよい。エッチングに用いられる反応チャンバは、例えば、カリフォルニア州フレモントに所在するラム・リサーチ・コーポレーションから入手可能な２３００（登録商標）ＦｌｅｘTM製品ファミリからのＦｌｅｘTM反応チャンバであってよい。堆積に用いられる反応チャンバは、共にラム・リサーチ・コーポレーションから入手可能なＶｅｃｔｏｒ（登録商標）製品ファミリまたはＡｌｔｕｓ（登録商標）製品ファミリからのチャンバであってよい。エッチングおよび堆積の両方のための複合チャンバの使用は、基板を搬送する必要性が避けられるため特定の実施形態では有利であってよい。エッチングおよび堆積のための異なるリアクタの使用は、リアクタが各動作のために特別に最適化されることが望ましい他の実施形態において有利であってよい。関連する反応チャンバについては以下にさらに説明される。
【００５７】
上記のように堆積動作は、所望の共形性および深さの保護膜であって、エッチング動作中のフィーチャ側面のエッチングを最小限にするもしくは防止する保護膜を形成することにより、エッチング動作を最適化するのに役立つ。これにより、ほとんどまたは全くたわみのない非常に直立した側壁を有するエッチングフィーチャの形成が促進される。特定の実施形態では、少なくとも約８０のアスペクト比を有する最終エッチングフィーチャは、約６０％（最も広い限界寸法−それよりも下の最も狭い限界寸法／それよりも下の最も狭い限界寸法×１００で測定）未満のたわみを有する。例えば、５０ｎｍの最も広い限界寸法および４０ｎｍの最も狭い限界寸法（４０ｎｍの限界寸法は、フィーチャの５０ｎｍの限界寸法より下に位置する）を有するフィーチャは、２５％（１００×（５０ｎｍ−４０ｎｍ）／４０ｎｍ＝２５％）のたわみを有する。
ＩＶ．材料およびプロセス動作のパラメータ
Ａ．基板
【００５８】
本明細書に開示の方法は、その上に誘電材料を有する半導体基板をエッチングするのに特に有効である。例示的な誘電材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、酸窒化物、酸炭化物、炭窒化物、これらのドープ型材料（例えば、ボロン、リンなどで浸漬された材料）、およびこれらの材料の組み合わせによる積層を含む。特定の例示的な材料は、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣＮなどの定比および不定比の調合形態を含む。上記のように、エッチングされる誘電材料は、１種類／１層より多い材料を含んでよい。特定の場合には、誘電材料はＳｉＮおよびＳｉＯ2の交互層、またはポリシリコンおよびＳｉＯ2の交互層に設けられてよい。さらなる詳細は上記に記載されている。基板は、エッチングされるべきフィーチャの箇所を規定するマスク層を上に有してよい。特定の場合には、マスク層は炭素またはシリコンである。マスクの例示的な厚さは、約５００〜１５００ｎｍであってよい。
Ｂ．エッチングプロセス
【００５９】
様々な実施形態では、エッチングプロセスは、化学エッチング液を反応チャンバに（多くの場合シャワーヘッドを通じて）流す工程と、特にエッチング液からプラズマを生成する工程と、基板をプラズマに暴露する工程と、を含む反応性イオンエッチングプロセスである。プラズマは、エッチング液化合物を中性種およびイオン種（例えば、ＣＦ、ＣＦ2、およびＣＦ3などの電荷物質または中性物質）に解離する。多くの場合、プラズマは容量結合プラズマであるが、必要に応じて他の種類のプラズマも用いられてよい。プラズマ中のイオンはウエハに向けられ、衝突に際して誘電材料のエッチングを行わせる。
【００６０】
エッチングプロセスを実施するのに用いられうる例示的な装置は、カリフォルニア州フレントに所在するラム・リサーチ・コーポレーションから入手可能な反応性イオンエッチングリアクタの２３００（登録商標）ＦｌｅｘTM製品ファミリを含む。この種類のエッチングリアクタについては、各々がその全てにおいて参照として本明細書に援用される、米国特許第８，５５２，３３４号および米国特許第６，８４１，９４３号でより詳細に記載されている。
【００６１】
誘電材料にフィーチャをエッチングするためには様々な反応物のオプションが利用可能である。特定の場合では、エッチング化学物質は１つ以上のフッ化炭素を含む。これらの場合または他の場合では、エッチング化学物質はＮＦ3などの他のエッチング液を含んでよい。１つ以上の共反応物が提供されてもよい。いくつかの場合では、酸素（Ｏ2）または別の酸化体が共反応物として提供される。酸素は、高分子保護側壁被膜（例えば、図３Ａ〜図３Ｃのフッ化炭素系被膜３０４）の適度な形成に役立ちうる。
【００６２】
特定の実施形態では、エッチング化学物質は、フッ化炭素および酸素の組み合わせを含む。例えば一例では、エッチング化学物資はＣ4Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、ＮＦ3、ＣＯ、ＣＦ4、およびＯ2を含む。他の従来型エッチング化学物質も非従来型化学物質と同様に用いられてよい。フッ化炭素は、約０〜５００ｓｃｃｍ（例えば、約１０〜２００ｓｃｃｍ）の速度で流れてよい。Ｃ4Ｆ6およびＣ4Ｆ8が用いられる場合は、Ｃ4Ｆ6の流量は約１０〜２００ｓｃｃｍであってよく、Ｃ4Ｆ8の流量は約１０〜２００ｓｃｃｍであってよい。酸素の流量は、約０〜５００ｓｃｃｍ（例えば、約１０〜２００ｓｃｃｍ）であってよい。ＮＦ3の流量は、約０〜５００ｓｃｃｍ（例えば、約１０〜２００ｓｃｃｍ）であってよい。テトラフルオロメタンの流量は、約０〜５００ｓｃｃｍ（例えば、約１０〜２００ｓｃｃｍ）であってよい。一酸化炭素の流量は、０〜５００ｓｃｃｍ（例えば、約１０〜２００ｓｃｃｍ）であってよい。これらの流量は、１枚の３００ｍｍのウエハを処理するのに用いられる約５０リットルのリアクタ容積に適している。本明細書の流量は、異なる大きさのリアクタについて適宜変更されてよく、他の大きさの基板の基板面積に基づき比例して変更されてよい。
【００６３】
いくつかの実施形態では、エッチング中の基板温度は約０〜１００℃である。いくつかの実施形態では、エッチング中の圧力は約１０〜５０ｍＴｏｒｒである。イオンエネルギは比較的高くてよい（例えば、約１〜１０ｋＶ）。イオンエネルギは、印加されるＲＦ電力によって決定される。様々な場合では、プラズマを生成するために２周波ＲＦ電力が用いられる。よってＲＦ電力は、第１の周波数成分（例えば、約２ＭＨｚ）および第２の周波数成分（例えば、６０ＭＨｚ）を含んでよい。各周波数成分で異なる電力が提供されてよい。例えば、第１の周波数成分（例えば、約２ＭＨｚ）は、約３〜１５ｋＷ（例えば、約１０ｋＷ）の電力で提供されてよく、第２の周波数成分（例えば、約６０ＭＨｚ）は、約０．５〜６ｋＷなど（例えば、約４ｋＷ）の低電力で提供されてよい。これらの電力レベルは、ＲＦ電力が１枚の３００ｍｍウエハに供給されることを前提としている。電力レベルは、追加の基板および／または他の大きさの基板の基板面積に基づき比例して変更されうる（それにより、基板に供給される均一な電力密度を維持する）。
【００６４】
エッチングプロセスの各サイクルは、誘電材料をある程度までエッチングする。各エッチングサイクル中にエッチングされる距離は、約１０〜５００ｎｍ（例えば、約５０〜２００ｎｍ）であってよい。全エッチング深さは、特定の適用に依存するだろう。いくつかの場合（例えば、ＤＲＡＭ）では、全エッチング深さは約１．５〜２μｍであってよい。他の場合（例えば、ＶＮＡＮＤ）では、全エッチング深さは少なくとも約３μｍ（例えば、少なくとも約４μｍ、または少なくとも約８μｍ、または少なくとも約１０μｍ）であってよい。これらまたは他の場合では、全エッチング深さは約１５μｍ以下であってよい。
【００６５】
図３Ａ〜図３Ｃについての説明で記載されたように、エッチングプロセスはフッ化炭素系被膜３０４を生成しうる。しかし、このフッ化炭素系被膜の深さはフィーチャの上部付近の領域に限定され、側壁保護が最も必要なフィーチャの内部に伸びない可能性がある。よって、本明細書に記載のように別の堆積動作が実施されて、たわみが形成される領域を狙って保護膜が形成される。
Ｃ．堆積プロセス
【００６６】
堆積プロセスは主に、エッチングフィーチャ内の側壁に保護層を堆積させるために実施される。この保護層は、高アスペクト比フィーチャであってもフィーチャ内の所望の深さまで伸びなければならない。フィーチャ内の所望の位置における保護層の形成は、比較的低い付着係数を有する反応物によって可能になってよい、および／または、前駆体投与因子を制御することにより可能になってよい。さらに、吸着制限堆積（例えば、ＡＬＤ反応）に依存する反応機構は、フィーチャ内の所望の位置における保護層の形成を促進しうる。保護層の堆積は、フィーチャが部分的にエッチングされた後に始まる。図２の説明で記載されたように、堆積動作は、フィーチャが誘電材料に深くエッチングされるにつれて追加の側壁保護を形成するように、エッチング動作と共に繰り返されてよい。
【００６７】
いくつかの場合では、保護層の堆積は、フィーチャが最終深さの少なくとも約１／３までエッチングされた時点またはその後に始まる。いくつかの実施形態では、保護層の堆積は、フィーチャが少なくとも約２、少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも約１５、少なくとも約２０、または少なくとも約３０のアスペクト比に達すると始まる。これらの場合または他の場合では、堆積はフィーチャが約４、約１０、約１５、約２０、約３０、約４０、または約５０のアスペクト比に達する前に始まってよい。いくつかの実施形態（例えば、最終フィーチャ深さが３〜４μｍのＶＮＡＮＤの実施形態）では、堆積はフィーチャが少なくとも約１μｍの深さ、または少なくとも約１．５μｍの深さになった後に始まる。他の実施形態（例えば、最終フィーチャ深さが１．５〜２μｍのＤＲＡＭの実施形態）では、堆積はフィーチャが少なくとも約６００ｎｍの深さ、または少なくとも約８００ｎｍの深さになった後に始まる。保護層の堆積を開始する最適時間は、側壁がオーバエッチングされてたわみが形成される直前である。この発生の的確なタイミングは、エッチングされるフィーチャの形状、エッチングされる材料、エッチングおよび保護層の堆積に用いられる化学物質、ならびに関連材料のエッチングおよび堆積に用いられるプロセス条件に依存する。
【００６８】
堆積プロセス中に形成される保護層は、特定の成分を有してよい。上述のように、保護層はエッチングフィーチャに深く浸透し、フィーチャをエッチングするのに用いられるエッチング化学物質に比較的耐性がなければならない。様々な場合では、保護層は、タングステン、スズ、および／またはモリブデンを含むなどの金属含有層であってよい。保護層に特に期待できる材料は、ＷＣＮ、ＷＳ、Ｓｎ、ＳＮＯx、ＳｎＮ、ＳｎＣ、ＳｎＣＮ、ＳｎＳ、Ｍｏ、ＭｏＯx、ＭｏＣ、ＭｏＮ、ＭｏＣＮ、ＭｏＳ、ＲｕＣＮ、ＲｕＳ、ＡｌＣＮ、ＡｌＳ、Ｚｒ、ＺｒＣ、ＺｒＮ、ＺｒＣＮ、ＺｒＯx、およびＺｒＯを含む。これらの材料は、エッチング中にフィーチャの側壁に存在するときは、約２００：１から約１０００：１のエッチング選択率を示してよい。つまり、エッチング中に誘電材料は保護膜よりも２００〜１０００倍早い速度で除去されてよい。様々な場合では、保護膜は少なくとも約５００：１のエッチング選択率を示す。
【００６９】
保護膜が酸素を含む場合は、酸素含有反応物が用いられてよい。酸素含有反応物の例は、酸素（Ｏ2）、オゾン（Ｏ3）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、三酸化二窒素（Ｎ2Ｏ3）、四酸化二窒素（Ｎ2Ｏ4）、五酸化二窒素（Ｎ2Ｏ5）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、硫黄酸化物（ＳＯ）、二酸化硫黄（ＳＯ2）、酸素含有炭化水素（ＣxＨyＯz）、水（Ｈ2Ｏ）、ホルムアルデヒド（ＣＨ2Ｏ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、これらの混合物などを含むが、これらに限定されない。
【００７０】
保護膜が窒素を含む場合は、窒素含有反応物が用いられてよい。窒素含有反応物は、少なくとも１つの窒素を含み、例えば、窒素（Ｎ2）、アンモニア（ＮＨ3）、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）、アミン類（例えば、炭素を含むアミン）（メチルアミン（ＣＨ5Ｎ）、ジメチルアミン（（ＣＨ3）2ＮＨ）、エチルアミン（Ｃ2Ｈ5ＮＨ2）、イソプロピルアミン（Ｃ3Ｈ9Ｎ）、ｔ−ブチルアミン（Ｃ4Ｈ11Ｎ）、ジ−ｔ−ブチルアミン（Ｃ8Ｈ19Ｎ）、シクロプロピルアミン（Ｃ3Ｈ5ＮＨ2）、ｓｅｃ−ブチルアミン（Ｃ4Ｈ11Ｎ）、シクロブチルアミン（Ｃ4Ｈ7ＮＨ2）、イソアミルアミン（Ｃ5Ｈ13Ｎ）、２−メチルブタン−２−アミン（Ｃ5Ｈ13Ｎ）、トリメチルアミン（Ｃ3Ｈ9Ｎ）、ジイソプロピルアミン（Ｃ6Ｈ15Ｎ）、ジエチルイソプロピルアミン（Ｃ7Ｈ17Ｎ）、ジ−ｔ−ブチルヒドラジン（Ｃ8Ｈ20Ｎ2）、含芳香族アミン（アニリン、ピリジン、およびベンジルアミン））を含む。アミン類は、一級、二級、三級、または四級であってよい（例えば、テトラアルキルアンモニウム化合物）。窒素含有反応物は、窒素以外にヘテロ原子（例えば、ヒドロキシルアミン、ｔ−ブチルオキシカルボニルアミン）を含むことができ、Ｎ−ｔ−ブチルヒドロキシルアミンは窒素含有反応物である。他の例は、ＮxＯy化合物（亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、三酸化二窒素（Ｎ2Ｏ3）、四酸化二窒素（Ｎ2Ｏ4）、および／または五酸化二窒素（Ｎ2Ｏ5）など）を含む。
【００７１】
保護膜が炭素を含む場合は、炭素含有反応物が用いられてよい。炭素含有反応物の例は、炭化水素（ＣxＨy）、酸素含有炭化水素（ＣxＨyＯz）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、二硫化炭素（ＣＳ2）、フッ化炭素（ＣxＦy）、ハイドロフッ化炭素（ＣxＨyＦz）などを含むが、これらに限定されない。
【００７２】
保護膜が硫黄を含む場合は、硫黄含有反応物が用いられてよい。硫黄含有反応物の例は、硫化水素（Ｈ2Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）などを含むが、これらに限定されない。
【００７３】
保護膜が金属を含む場合は、金属含有反応物が用いられてよい。例示的な金属は、タングステン、スズ、モリブデン、ジルコニウム、アルミニウム、およびルテニウムを含むが、これらに限定されない。
【００７４】
例示的なタングステン含有反応物は、ビス（ブチルシクロペンタジエニル）タングステン（ＩＶ）ジヨージド（Ｃ18Ｈ26Ｉ2Ｗ）、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルイミノ）ビス（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）タングステン（（Ｃ4Ｈ9ＮＨ）2Ｗ（Ｃ4Ｈ9Ｎ）2）、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルイミノ）ビス（ジメチルアミノ）タングステン（ＶＩ）（（（ＣＨ３）３ＣＮ）2Ｗ（Ｎ（ＣＨ３）2）2、ビス（シクロペンタジエニル）タングステン（ＩＶ）ジクロリド（Ｃ10Ｈ10Ｃｌ2Ｗ）、ビス（シクロペンタジエニル）タングステン（ＩＶ）二水素化物（Ｃ10Ｈ12Ｗ）、ビス（イソプロピルシクロペンタジエニル）タングステン（ＩＶ）二水素化物（（Ｃ5Ｈ4ＣＨ（ＣＨ3）2）2ＷＨ2）、シクロペンタジエニルタングステン（ＩＩ）トリカルボニル水素化物（Ｃ８Ｈ６Ｏ３Ｗ）、テトラカルボニル（１，５−シクロオクタジエン）タングステン（０）（Ｃ12Ｈ12Ｏ4Ｗ）、トリアミンタングステン（ＩＶ）トリカルボニル（（ＮＨ3）3Ｗ（ＣＯ）3）、タングステンヘキサカルボニル（Ｗ（ＣＯ）6）などを含むが、これらに限定されない。
【００７５】
例示的なスズ含有反応物は、ビス［ビス（トリメチルシリル）アミノ］スズ（ＩＩ）（［［（ＣＨ３）３Ｓｉ］2Ｎ］2Ｓｎ）、ヘキサフェニルジスズ（ＩＶ）（［（Ｃ6Ｈ5）3Ｓｎ］2）、テトラアリルスズ（（Ｈ2Ｃ＝ＣＨＣＨ2）４Ｓｎ）、テトラキス（ジエチルアミド）スズ（ＩＶ）（［（Ｃ2Ｈ5）2Ｎ］4Ｓｎ）、テトラキス（ジメチルアミド）スズ（ＩＶ）（［（ＣＨ3）2Ｎ］4Ｓｎ）、テトラメチルスズ（Ｓｎ（ＣＨ3）4）、テトラビニルスズ（Ｓｎ（ＣＨ＝ＣＨ2）4、スズ（ＩＩ）アセチルアセトネート（Ｃ10Ｈ14Ｏ4Ｓｎ）、トリメチル（フェニルエチニル）スズ（Ｃ6Ｈ5Ｃ≡ＣＳｎ（ＣＨ3）3）、トリメチル（フェニル）スズ（Ｃ6Ｈ5Ｓｎ（ＣＨ3）3）などを含むが、これらに限定されない。
【００７６】
例示的なモリブデン含有反応物は、（ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２，５−ジエン）テトラカルボニルモリブデン（０）（Ｃ11Ｈ8ＭｏＯ4）、ビス（シクロペンタジエニル）モリブデン（ＩＶ）ジクロリド（Ｃ10Ｈ10Ｃｌ2Ｍｏ）、シクロペンタジエニルモリブデン（ＩＩ）トリカルボニル（Ｃ16Ｈ10Ｍｏ2Ｏ6）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）6）、（プロピルシクロペンタジエニル）モリブデン（Ｉ）トリカルボニル（Ｃ22Ｈ22Ｍｏ2Ｏ6）などを含むが、これらに限定されない。
【００７７】
例示的なルテニウム含有反応物は、ビス（シクロペンタジエニル）ルテニウム（ＩＩ）（Ｃ10Ｈ10Ｒｕ）、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（ＩＩ）（Ｃ7Ｈ9ＲＵＣ7Ｈ9）、トリルテニウムドデカカルボニル（ＲＵ3（ＣＯ）12）などを含むが、これらに限定されない。
【００７８】
例示的なアルミニウム含有反応物は、アルミニウムトリス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）（Ａｌ（ＯＣＣ（ＣＨ3）3ＣＨＣＯＣ（ＣＨ3）3）3）、トリイソブチルアルミニウム（［（ＣＨ3）2ＣＨＣＨ2］3Ａｌ）、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ）、トリス（ジメチルアミド）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌ（Ｎ（ＣＨ3）2）3）などを含むが、これらに限定されない。
【００７９】
例示的なジルコニウム含有反応物は、ビス（シクロペンタジエニル）ジルコニウム（ＩＶ）二水素化物（Ｃ10Ｈ12Ｚｒ）、ビス（メチル−η５−シクロペンタジエニル）メトキシメチルジルコニウム（Ｚｒ（ＣＨ3Ｃ5Ｈ4）2ＣＨ3ＯＣＨ3）、ジメチルビス（ペンタメチルシクロペンタジエニル）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｃ22Ｈ36Ｚｒ）、テトラキス（ジエチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）（［（Ｃ2Ｈ5）2Ｎ］4Ｚｒ）、テトラキス（ジメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）（［（ＣＨ3）2Ｎ］4Ｚｒ）、テトラキス（ジメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）（［（ＣＨ3）2Ｎ］4Ｚｒ）、テトラキス（エチルメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）（Ｚｒ（ＮＣＨ3Ｃ2Ｈ5）4）、ジルコニウム（ＩＶ）ジブトキシド（ビス−２，４−ペンタンジオナート）（Ｃ18Ｈ32Ｏ6Ｚｒ）、ジルコニウム（ＩＶ）２−エチルヘキサン酸（Ｚｒ（Ｃ8Ｈ15Ｏ2）4）、ジルコニウムテトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）（Ｚｒ（ＯＣＣ（ＣＨ3）３ＣＨＣＯＣ（ＣＨ3）3）4）などを含むが、これらに限定されない。
【００８０】
開示の前駆体は、限定する意図はない。当業者には周知のように、他の反応物が用いられてもよい。酸素は、１つ以上の反応物と共に提供されることが多い。いくつかの実施形態では、基板上のフィーチャを規定するのに用いられるマスク層は、酸化の影響を受けやすいだろう。炭素系マスク材料は、堆積工程の間の酸化により生じる損傷に特に影響を受けやすいだろう。本明細書の特定の実施形態では、金属酸化物保護層は、金属含有反応物および硫化カルボニル（ＣＯＳ）の組み合わせを用いて形成されてよい。硫化カルボニルは、酸化感受性マスク材料を損傷することなく酸化物を形成することが示されている。
【００８１】
いくつかの実施形態では、保護膜は、炭窒化タングステン、硫化タングステン、スズ、酸化スズ、窒化スズ、炭化スズ、炭窒化スズ、硫化スズ、モリブデン、酸化モリブデン、炭化モリブデン、窒化モリブデン、炭窒化モリブデン、硫化モリブデン、炭窒化ルテニウム、硫化ルテニウム、炭窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、炭窒化ジルコニウム、硫化ジルコニウム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された材料で作られてよい。
【００８２】
上記のように、保護層を形成するのに用いられる前駆体およびそのフラグメントは比較的低い付着係数を有しうるため、前駆体をエッチングフィーチャ内の所望の深さまで浸透させることができる。いくつかの場合では、（適切な堆積条件における）前駆体の付着係数は、約０．０５以下（例えば、約０．００１以下）であってよい。同様に、保護層を形成するのに用いられる前駆体およびそのフラグメントは、比較的低い再結合率を有してよい。低い再結合率を有する種は、反応性を保ちながらフィーチャのより深くに浸透できる。損失係数は、基板上の再結合および吸着の両方による反応物種の損失を計算する。いくつかの実施形態では、反応物種が反応性を維持しながら高アスペクト比のフィーチャに深く浸透して残存できるように、損失係数は比較的低い。これにより、部分的にエッチングされたフィーチャの実質的な長さ／深さ部分に沿って保護被膜が堆積できる。特定の場合では、被膜はフィーチャの全長さに沿って堆積してよい。様々な場合では、損失係数は約０．００５未満であってよい。
【００８３】
保護膜を形成するための反応機構は、周期的（例えば、ＡＬＤ）または連続的（例えば、ＣＶＤ）であってよい。高アスペクト比の保護膜の形成をもたらすあらゆる方法が用いられてよい。上述のように、ＡＬＤ反応は、その調節可能な共形性および吸着制限特性からこの目的に特に適しているだろう。しかし、エッチングフィーチャ深くの側壁を保護するために膜が所望の深さで形成できさえすれば、他の種類の反応が用いられてもよい。
【００８４】
端的に言うと、ＡＬＤ反応は、（ａ）吸着前駆体層を形成するために第１の反応物を供給する動作、（ｂ）未吸着の第１の反応物を反応チャンバから除去するために追加のパージを行う動作、（ｃ）第２の反応物を供給し、基板上で第１の反応物と第２の反応物とを反応させる動作、（ｄ）過剰な反応物および副生成物を除去するために追加のパージを行う動作、ならびに（ｅ）膜が所望の厚さに達するまで（ａ）〜（ｄ）を繰り返す動作、を周期的に実施することを含む。反応物は別々の時間に供給され、反応は表面反応であるため、この方法はある程度に制限された吸着であってよい。これにより、所望の側壁位置で凹状フィーチャを補強できる調節可能な共形膜が形成され、たわみの形成が防止される。その一方で、ＣＶＤ法は通常、反応物が基板に連続して（非周期的に）供給される気相反応を含む。いくつかのＣＶＤ法は、比較的高レベル／所望レベルの共形性で実行されうる。
【００８５】
以下の反応条件は、プラズマ支援ＡＬＤ法によって堆積反応が起こる特定の実施形態において用いられてよい。基板温度は、約０〜５００℃（例えば、約２０〜２００℃）に維持されてよい。圧力は、約１００ｍＴｏｒｒまたは約２００ｍＴｏｒｒ（例えば、それぞれ約１３Ｐａまたは２６Ｐａ）の低さに、および、約１Ｔｏｒｒ、約２Ｔｏｒｒ、または約３Ｔｏｒｒ（例えば、それぞれ約１３０Ｐａ、約２７０Ｐａ、約４００Ｐａ）の高さに維持されてよい。イオンエネルギは、比較的低くてよい（例えば、約１ｋＶ未満）。プラズマを生成するのに用いられるＲＦ周波数は約６０ＭＨｚであってよいが、他の周波数が用いられてもよい。ＲＦ電力は、数百ワット（例えば、約５００Ｗ以下（例えば、約７１００Ｗ／ｍ2以下）、約４００Ｗ以下（例えば、約７１００Ｗ／ｍ2以下）、または約３００Ｗ以下（例えば、約７１００Ｗ／ｍ2以下））であってよい。報告された電力レベルは、電力が１枚の３００ｍｍのウエハに供給され、追加の基板または異なる大きさの基板の基板面積に基づき比例して変更されたことを前提とする。各ＡＬＤサイクルの間、吸着反応物は約０．５〜２０秒の期間に、約５０〜１０００ｓｃｃｍの流量で供給されてよい。第１のパージは、約０〜６０秒の期間を有してよい。プラズマは、約０．５〜１２０秒の期間に、約５０〜１０００ｓｃｃｍの反応物（反応物と共に供給される不活性ガスを除く）の流量で基板に暴露されてよい。プラズマ暴露の間の水素の流量は、約０〜１０００ｓｃｃｍであってよい。ポストＲＦパージは、約０〜６０秒の期間であってよい。これらの条件は、フィーチャ内の所望の深さにおける保護膜の堆積を目指すために各堆積中に調整されうる。
【００８６】
以下の反応条件は、熱（非プラズマ）ＡＬＤ法によって堆積反応が起こる様々な実施形態において用いられてよい。基板温度は、約１５０〜５００℃（例えば、約２５０〜４００℃）に維持されてよい。圧力は、約１００ｍＴｏｒｒまたは約２００ｍＴｏｒｒ（例えば、それぞれ約１３Ｐａまたは２６Ｐａ）の低さに、および、約１Ｔｏｒｒ、約２Ｔｏｒｒ、または約３Ｔｏｒｒ（例えば、それぞれ約１３０Ｐａ、約２７０Ｐａ、または約４００Ｐａ）の高さに維持されてよい。各ＡＬＤサイクルの間、吸着反応物は約０．１５〜２０秒の期間に、約５０〜１０００ｓｃｃｍの流量で供給されてよい。第１のパージは、約０〜６０秒の期間であってよい。プラズマは、約０．１５〜１２０秒の期間に、約５０〜１０００ｓｃｃｍの反応物（反応物と共に供給される不活性ガスを除く）の流量で基板に暴露されてよい。第２のパージは、約０〜６０秒の期間であってよい。これらの条件は、フィーチャ内の所望の深さにおける保護膜の堆積を目指すために各堆積中に調整されうる。
【００８７】
以下の反応条件は、プラズマ支援ＣＶＤ法によって堆積反応が起こる特定の実施形態において用いられてよい。基板温度は、約０〜５００℃（例えば、約２０〜２００℃）に維持されてよい。圧力は、約１００〜３０００ｍＴ（例えば、１３〜４００Ｐａ）に維持されてよい。プラズマを生成するのに用いられるＲＦ周波数は、２〜６０ＭＨｚであってよい。プラズマを生成するのに用いられるＲＦ電力は、約１００〜８００Ｗ（例えば、約１，４００〜１１，３００Ｗ／ｍ2）など約５０〜２０００Ｗ（例えば、約７００〜２８，０００Ｗ／ｍ2）であってよい。反応物の供給およびプラズマ暴露の期間は、約１〜１８０秒であってよい。流量は特定の反応物に依存する。これらの条件は、フィーチャ内の所望の深さにおける保護膜の堆積を目指すために各堆積中に調整されうる。
【００８８】
以下の反応条件は、熱（非プラズマ）ＣＶＤ法によって堆積反応が起こる特定の実施形態において用いられてよい。基板温度は、約−１０〜５００℃（例えば、約２０〜３００℃）に維持されてよい。圧力は、約１００〜３０００ｍＴ（例えば、１３〜４００Ｐａ）に維持されてよい。反応物の供給期間は、約１〜１８０秒であってよい。流量は特定の反応物に依存する。ＡＬＤ反応条件およびＣＶＤ反応条件は指針として提供され、限定する意図はない。これらの条件は、フィーチャ内の所望の深さにおける保護膜の堆積を目指すために各堆積中に調整されうる。
【００８９】
プラズマが用いられる特定の実施形態では、プラズマは容量結合プラズマであってよい。いくつかの他の実施形態では、プラズマは誘導結合プラズマ、遠隔生成プラズマ、マイクロ波プラズマなどであってよい。いくつかの実施形態では、プラズマは、上述のように１つ以上の周波数で生成された容量結合プラズマである。プラズマを生成するのに用いられた周波数は、低周波（ＬＦ）成分および／または高周波（ＨＦ）成分を含んでよい。いくつかの場合では、プラズマが存在する特定の処理工程の間にＨＦ周波数のみが用いられる。
Ｄ．マスク浸漬プロセス
【００９０】
図２の動作２０１に関して説明されたように、マスク層は必要に応じて１つ以上の材料に浸漬されてよい。多くの場合、マスク層は炭素またはシリコンである。マスク層は、様々な実施形態では１つ以上の金属に浸漬されてよい。マスク層が浸漬される金属は、側壁に堆積した保護膜に存在する金属と同じであってよい。あるいはまたは加えて、マスク層はボロンに浸漬されてよい。
【００９１】
特定の例では、マスク層はタングステンに浸漬された炭素である。これらの場合または他の場合では、保護膜は、炭窒化タングステンまたは硫化タングステンなどのタングステン含有金属を含んでよい。別の例では、マスク層はスズに浸漬された炭素である。これらの場合または他の場合では、保護膜は、スズ、酸化スズ、窒化スズ、炭化スズ、炭窒化スズ、または硫化スズなどのスズ含有材料を含んでよい。別の例では、マスク層はモリブデンに浸漬された炭素である。これらの場合または他の場合では、保護膜は、モリブデン、酸化モリブデン、炭化モリブデン、窒化モリブデン、炭窒化モリブデン、または硫化モリブデンなどのモリブデン含有材料を含んでよい。別の例では、マスク層はルテニウムに浸漬された炭素である。これらの場合または他の場合では、保護膜は、炭窒化ルテニウムまたは硫化ルテニウムなどのルテニウム含有材料を含んでよい。別の例では、マスク層はアルミニウムに浸漬された炭素である。これらの場合または他の場合では、保護膜は、炭窒化アルミニウムまたは硫化アルミニウムなどのアルミニウム含有材料を含んでよい。別の例では、マスク層はジルコニウムに浸漬された炭素である。これらの場合または他の場合では、保護膜は、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、炭窒化ジルコニウム、または硫化ジルコニウムなどのジルコニウム含有材料を含んでよい。
【００９２】
マスク層を浸漬するためにあらゆる利用可能な方法が用いられてよい。特定の実施形態では、イオン注入が用いられる。イオンは浸漬プラズマから生じてよい。イオンの注入深さは、イオンの注入エネルギに依存する。いくつかの他の実施形態では、ガス源または液体源からの拡散によってドーパントがマスク層に導入されてよい。
【００９３】
浸漬後、マスク層（または、その一部）は約２０〜７０（原子）％のドーパント濃度を有してよい。
Ｅ．前処理プロセス
【００９４】
図２の動作２０５に関して説明されたように、基板は必要に応じてフッ化炭素系被膜を除去または変質するために前処理されてよい。フッ化炭素系被膜は、様々な場合に基板をプラズマに暴露することにより処理されてよい。例えば、Ｎ2／Ｈ2プラズマへの暴露は、フッ化炭素系被膜からフッ素を除去してよい。いくつかの場合では、Ｎ2／Ｈ2プラズマへの暴露は、実質的に全てのフッ化炭素系被膜を除去してよい。これらまたは他の場合では、（例えば、Ｈ2、Ｈｅ、Ｏ2、またはこれらの組み合わせなどのガスを用いる）プラズマ前処理は、図２の動作２０７で堆積された保護膜の核形成を可能にするまたは促進するのに用いられてよい。
Ｆ．保護膜除去プロセス
【００９５】
フィーチャがエッチングされた後、図２の動作２１１に関して説明されたように、保護膜は必要に応じてフィーチャの側壁から除去されてよい。保護膜は、ウェット洗浄法またはドライ洗浄法によって除去されてよい。
【００９６】
いくつかの場合では、保護膜はウェット化学洗浄法によって除去される。特定の例では、保護膜を除去するのに過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）が用いられる。Ｈ2Ｏ2は、Ｈ2Ｏ2炭窒化タングステンまたは硫化タングステンで作られたものなどタングステン系保護膜を除去するのに特に有効である。ウェット洗浄法に用いられうる他の種は二塩化硫黄（ＳＣｌ）を含むが、これに限定されない。ウェット洗浄が用いられる場合は、全てもしくはほぼ全ての保護膜を除去する（または、保護膜中に存在する全てのもしくはほぼ全ての金属を除去する）のに十分な期間に化学洗浄剤が基板上に導入されてよい。
【００９７】
いくつかの場合では、保護膜はドライ洗浄法によって除去される。その場合には、基板は、保護膜（または、その中の金属）をフィーチャの側壁から取り除くプラズマに暴露されてよい。一例では、基板がＣｌ2Ｏ2から生成されたプラズマに暴露されることで、保護膜が除去される。Ｃｌ2Ｏ2プラズマは、炭窒化タングステンまたは硫化タングステンで作られたものなどタングステン系保護膜を除去するのに特に有効である。例示的なプラズマ発生周波数は約１〜１３ＭＨｚであってよく、例示的なプラズマ発生電力は約５００〜６０００Ｗであってよく、例示的な基板支持体温度は約２００〜５００℃であってよく、例示的な圧力は約１００〜４０００ｍＴｏｒｒであってよく、例示的なプラズマ暴露期間は約１〜５分であってよい。
Ｇ．酸化プロセス
【００９８】
様々な実施形態では、図２の動作２１３に関して説明されたように、残留保護膜はフィーチャが完全にエッチングされた後に酸化されてよい。酸化は、基板を例えば酸化ガスまたはプラズマに暴露することにより実施されてよい。プラズマによる酸化が用いられる場合は、プラズマは酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）などの酸素含有種、および／または、上述の様々な酸素含有種から生成されてよい。例示的なプラズマ発生周波数は約１〜１３．５６ＭＨｚであってよく、例示的なプラズマ発生電力は約１００〜５０００Ｗであってよく、例示的な基板支持体温度は約４０〜１２０℃であってよく、例示的な圧力は約１０ｍＴｏｒｒ〜約１Ｔｏｒｒであってよく、例示的なプラズマ暴露期間は約１０秒〜約２分であってよい。
【００９９】
この酸化工程は、フィーチャ内の残留保護膜を酸化させることで、かかる材料が電気絶縁性であることを確実にする。
Ｖ．装置
【０１００】
本明細書に記載の方法は、任意の適した装置または複合装置によって実施されてよい。適した装置は、プロセス動作を実施するためのハードウェアと、本発明によりプロセス動作を制御するための命令を有するシステムコントローラとを備える。例えばいくつかの実施形態では、ハードウェアはプロセスツールに備えられた１つ以上のプロセスステーションを備えてよい。１つのプロセスステーションはエッチングステーションであってよく、別のプロセスステーションは堆積ステーションであってよい。別の実施形態では、エッチングおよび堆積は単一のステーション／チャンバで起こる。
【０１０１】
図４Ａ〜図４Ｃは、本明細書に記載のエッチング動作を実施するのに用いられうる、ギャップの調節が可能な容量結合密閉ＲＦプラズマリアクタ４００の実施形態を表す。図のように真空チャンバ４０２は、下部電極４０６を収容する内部空間を取り囲むチャンバハウジング４０４を備える。チャンバ４０２の上部には、上部電極４０８が下部電極４０６から垂直に離れて位置する。上部電極４０８および下部電極４０６の平面はほぼ平行であり、電極間の垂直方向に直交している。上部電極４０８および下部電極４０６は円形で、垂直軸に対して同心であることが好ましい。上部電極４０８の下面は、下部電極４０６の上面に対向する。離れて対向する電極面は、その間に調節可能なギャップ４１０を規定する。動作中に下部電極４０６は、ＲＦ電源（整合器）４２０からＲＦ電力が供給される。ＲＦ電力は、ＲＦ供給管路４２２、ＲＦストラップ４２４、およびＲＦ電力部材４２６を通じて下部電極４０６に供給される。下部電極４０６により均一なＲＦ電界を提供するために、アースシールド４３６がＲＦ電力部材４２６を取り囲んでよい。全ての内容が参照として本明細書に援用される、所有者共通の米国特許第７，７３２，７２８号に記載されているように、ウエハはウエハポート４８２を通じて挿入されて、処理のためにギャップ４１０で下部電極４０６の上に支持され、プロセスガスがギャップ４１０に供給されて、ＲＦ電力によってプラズマ状態に励起される。上部電極４０８は給電されうる、または接地されうる。
【０１０２】
図４Ａ〜図４Ｃに示された実施形態では、下部電極４０６は下部電極支持板４１６に支持されている。下部電極４０６と下部電極支持板４１６との間にあるインシュレータリング４１４は、下部電極４０６を支持板４１６から分離する。
【０１０３】
ＲＦバイアスハウジング４３０は、ＲＦバイアスハウジングボウル４３２の上に下部電極４０６を支持する。ボウル４３２は、ＲＦバイアスハウジング４３０のアーム４３４によって、チャンバ壁板４１８の開口部を通じて管路支持板４３８に接続されている。好ましい実施形態では、ＲＦバイアスハウジングボウル４３２およびＲＦバイアスハウジングアーム４３４は１つの構成部品として一体成形されているが、アーム４３４およびボウル４３２はボルト接合された、または結合された２つの異なる構成部品であってもよい。
【０１０４】
ＲＦバイアスハウジング４３４は、ＲＦ電力、ならびに、ガス冷媒、液体冷媒、ＲＦエネルギ、リフトピン制御や電気的モニタリングや動作信号のためのケーブルなどの設備を、下部電極４０６の裏側空間で真空チャンバ４０２の外部から真空チャンバ４０２の内部に通すための１つ以上の中空路を備える。ＲＦ供給管路４２２は、ＲＦ電源４２０へのＲＦ電力の復路を提供するＲＦバイアスハウジングアーム４３４から分離されている。設備管路４４０は、設備部品のための通路を提供する。設備部品についてのさらなる詳細は、米国特許第５，９４８，７０４号および第７，７３２，７２８号に記載され、ここでは説明を簡潔にするために示されていない。ギャップ４１０は、閉じ込めリングアセンブリまたはシュラウド（図示せず）によって囲まれていることが好ましく、その詳細は、本明細書に参照として援用される所有者共通の公開米国特許第７，７４０，７３６号に見ることができる。真空チャンバ４０２の内部は、真空ポータル４８０を通じて真空ポンプへの接続により低圧力に維持される。
【０１０５】
管路支持板４３８は、作動機構４４２に取り付けられる。作動機構の詳細は、それにより本明細書に援用される所有者共通の米国特許第７，７３２，７２８号に記載されている。サーボ機構モータ、ステッパモータなどの作動機構４４２は、例えばボールねじ、およびボールねじを回転させるモータなどのスクリューギヤ４４６によって垂直直動軸受４４４に取り付けられている。ギャップ４１０の大きさを調節する動作の間に、作動機構４４２は垂直直動軸受４４４に沿って進む。図４Ａは、作動機構４４２が直動軸受４４４の高位置にあって小ギャップ４１０ａが生じるときの配置を表す。図４Ｂは、作動機構４４２が直動軸受４４４の中間位置にあるときの配置を表す。図のように、下部電極４０６、ＲＦバイアスハウジング４３０、管路支持板４３８、ＲＦ電源４２０は全て、チャンバハウジング４０４および上部電極４０８よりも下に移動し、中型ギャップ４１０ｂが生じる。
【０１０６】
図４Ｃは、作動機構４４２が直動軸受の低位置にあるときの大ギャップ４１０ｃを表す。上部電極４０８および下部電極４０６はギャップ調整中に同軸のままで、ギャップ全体にわたる上部電極および下部電極の対向面は平行のままであることが好ましい。
【０１０７】
この実施形態は、例えば３００ｍｍのウエハやフラットパネルディスプレーなどの大きい直径の基板全体で均一なエッチングを維持するために、複数工程のプロセスレシピ（ＢＡＲＣ、ＨＡＲＣ、およびＳＴＲＩＰなど）の間にＣＣＰチャンバ４０２の内部の下部電極４０６と上部電極４０８との間のギャップ４１０が調節されることを可能にする。特にこのチャンバは、下部電極４０６と上部電極４０８との間で調節可能なギャップを提供するのに必要な直動を可能にする機械配置に適している。
【０１０８】
図４Ａは、近位端で管路支持板４３８にシールされ、先端でチャンバ壁板４１８の段付フランジ４２８にシールされた、横方向に偏向されたベローズ４５０を表す。段付フランジの内径は、ＲＦバイアスハウジングアーム４３４が通るチャンバ壁板４１８の開口４１２を規定する。ベローズ４５０の先端は、クランプリング４５２によってクランプされている。
【０１０９】
横方向に偏向されたベローズ４５０は、ＲＦバイアスハウジング４３０、管路支持板４３８、および作動機構４４２の垂直移動を可能にしながら真空シールを提供する。ＲＦバイアスハウジング４３０、管路支持板４３８、および作動機構４４２は、カンチレバーアセンブリと呼ばれうる。ＲＦ電源４２０はカンチレバーアセンブリと共に移動し、管路支持板４３８に取り付けられることが好ましい。図４Ｂは、カンチレバーアセンブリが中間位置にあるときの中立位置のベローズ４５０を示す。図４Ｃは、カンチレバーアセンブリが低位置にあるときに横方向に偏向されたベローズ４５０を示す。
【０１１０】
ラビリンスシール４４８は、ベローズ４５０とプラズマ処理チャンバハウジング４０４の内部との間に粒子バリアを提供する。カンチレバーアセンブリの垂直移動に応じるように可動シールド板４５８が垂直に移動するラビリンス溝４６０（スロット）を提供するために、固定シールド４５６はチャンバ壁板４１８においてチャンバハウジング４０４の内壁内部に固定されている。可動シールド板４５８の外側部分は、下部電極４０６の全ての垂直位置でスロット内に留まる。
【０１１１】
図の実施形態では、ラビリンスシール４４８は、ラビリンス溝４６０を規定するチャンバ壁板４１８の開口４１２の周辺でチャンバ壁板４１８の内面に取り付けられた固定シールド４５６を備える。ＲＦバイアスハウジングアーム４３４が開口４１２を通ってチャンバ壁板４１８に伸びる場合に、可動シールド板４５８はアーム４３４から径方向に伸びて取り付けられる。可動シールド板４５８は、固定シールド４５６から第１のギャップだけ離れ、チャンバ壁板４１８の内面から第２のギャップだけ離れてラビリンス溝４６０に伸びることで、カンチレバーアセンブリが垂直に動くことを可能にする。ラビリンスシール４４８は、ベローズ４５０からの破砕粒子の移動が真空チャンバ内部４０５に入らないようにし、プロセスガスプラズマからのラジカルが後に破砕される堆積を形成する可能性があるベローズ４５０に移動しないようにする。
【０１１２】
図４Ａは、カンチレバーアセンブリが高位置（小ギャップ４１０ａ）にあるときにＲＦバイアスハウジングアーム４３４上方のラビリンス溝４６０の高位置にある可動シールド板４５８を示す。図４Ｃは、カンチレバーアセンブリが低位置（大ギャップ４１０ｃ）にあるときにＲＦバイアスハウジングアーム４３４上方のラビリンス溝４６０の低位置にある可動シールド板４５８を示す。図４Ｂは、カンチレバーアセンブリが中間位置（中ギャップ４１０ｂ）にあるときにラビリンス溝４６０の中立位置または中間位置にある可動シールド板４５８を示す。ラビリンスシール４４８はＲＦバイアスハウジングアーム４３４について対照的に示されているが、他の実施形態では、ラビリンスシール４４８はＲＦバイアスアーム４３４について非対称であってよい。
【０１１３】
図５は、本明細書に記載の堆積方法を実施するために配置された様々なリアクタ構成部品を描いた簡単なブロック図である。図のようにリアクタ５００は、リアクタの他の構成部品を囲み、接地されたヒータブロック５２０と協働するシャワーヘッド５１４を備える容量放電式システムにより生成されたプラズマを含むように機能するプロセスチャンバ５２４を備える。高周波（ＨＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器５０４および低周波（ＬＦ）ＲＦ発生器５０２は、整合ネットワーク５０６およびシャワーヘッド５１４に接続されてよい。整合ネットワーク５０６によって供給される電力および周波数は、プロセスチャンバ５２４に供給されるプロセスガスからプラズマを生成するのに十分であってよい。例えば、整合ネットワーク５０６は５０〜５００Ｗ（例えば、７００〜７，１００Ｗ／ｍ2）のＨＦＲＦ電力を提供してよい。いくつかの例では、整合ネットワーク５０６は１００〜５０００Ｗ（例えば、１，４００〜７１，０００Ｗ／ｍ2）のＨＦＲＦ電力、および、１００〜５０００Ｗ（例えば、１，４００〜７１，０００Ｗ／ｍ2）のＬＦＲＦ電力の総エネルギを提供してよい。通常のプロセスでは、ＨＦＲＦ成分は一般に５ＭＨｚから６０ＭＨｚ（例えば、１３．５６ＭＨｚ、約２７ＭＨｚ、または場合によっては６０ＭＨｚ）であってよい。ＬＦ成分が存在する動作では、ＬＦ成分は約１００ｋＨｚから２ＭＨｚ（例えば、約４３０ｋＨｚ、または場合によっては２ＭＨｚ）であってよい。
【０１１４】
ウエハ台座５１８は、リアクタ内で基板５１６を支持してよい。ウエハ台座５１８は、堆積反応および／またはプラズマ処理反応の最中または間に基板を保持および搬送するためのチャック、フォーク、またはリフトピン（図示せず）を備えてよい。チャックは、静電チャック、機械チャック、または、この業界における使用のためおよび／または研究のために利用可能な他の種類のチャックであってよい。
【０１１５】
様々なプロセスガスは、導入口５１２を通じて導入されてよい。複数のソースガスライン５１０がマニホルド５０８に接続されている。ガスは予混合されてよい、またはされなくてよい。プロセスの堆積段階およびプラズマ処理段階の間に正しいプロセスガスが供給されることを確実にするために、適切な弁機構およびマスフロー制御機構が用いられてよい。化学前駆体が液状で供給される場合は、液体流制御機構が用いられてよい。かかる液体は次に、堆積チャンバに到達する前に、液状で供給された化学前駆体の蒸発点より高い温度に加熱されたマニホルドにおいて気化され、移送時にプロセスガスと混合されてよい。
【０１１６】
プロセスガスは、導出口５２２を通じてチャンバ５２４から抜けてよい。スロットル弁または振り子弁などの閉ループ制御された流量制限装置を用いて、プロセスガスをプロセスチャンバ５２４から引き出し、プロセスチャンバ５２４の内部を適度な低圧に維持するために、真空ポンプ（例えば、一段階式もしくは二段階式の機械ドライポンプ、および／または、ターボ分子ポンプ５４０）が用いられてよい。
【０１１７】
上述のように、本明細書に記載の堆積のための技術は、マルチステーションツールまたは単一ステーションツールで実施されてよい。特定の実施形態では、４つのステーションの蒸着機構を有する３００ｍｍ用Ｌａｍ  ＶｅｃｔｏｒTMツール、または、６つのステーションの蒸着機構を有する２００ｍｍ用ＳｅｑｕｅｌTMツールが用いられてよい。いくつかの実施形態では、４５０ｍｍのウエハを処理するためのツールが用いられてよい。様々な実施形態では、堆積ごとに、および／もしくは、堆積後のプラズマ処理後にウエハはインデキシングされてよい、または、エッチングチャンバもしくはエッチングステーションが同じツールの一部である場合は、ウエハはエッチング動作後にインデキシングされてよい、または、ウエハをインデキシングする前に単一ステーションで処理が実行されてよい。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の技術を実施するように構成された装置が提供されてよい。適した装置は、様々なプロセス動作を実施するためのハードウェアと、開示の実施形態によるプロセス動作を制御するための命令を有するシステムコントローラ５３０と、を備えてよい。システムコントローラ５３０は通常、１つ以上のメモリデバイスと、様々なプロセス制御装置（例えば、弁、ＲＦ発生器、ウエハハンドリングシステム）と通信可能に接続され、装置が本開示の実施形態による技術を実施できるように命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサと、を備えるだろう。本開示によるプロセス動作を制御するための命令を含む機械可読媒体は、システムコントローラ５３０に接続されてよい。コントローラ５３０は、様々なハードウェア装置（例えば、マスフローコントローラ、弁、ＲＦ発生器、真空ポンプ）と通信可能に接続されて、本明細書に記載の堆積動作に関連する様々なプロセスパラメータの制御を容易にしてよい。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ５３０はリアクタ５００の全ての動作を制御してよい。システムコントローラ５３０は、大容量記憶装置に格納され、メモリデバイスにロードされ、プロセッサで実行されるシステム制御ソフトウェアを実行してよい。システム制御ソフトウェアは、ガス流のタイミング、ウエハの動き、ＲＦ発生器の起動などを制御するための命令と、ガスの混合、チャンバ圧および／またはステーション圧、チャンバ温度および／またはステーション温度、ウエハ温度、目標電力レベル、ＲＦ電力レベル、基板台座位置、チャック位置、および／または、サセプタ位置、ならびに、リアクタ装置５００によって実施される特定プロセスの他のパラメータを制御するための命令と、を含んでよい。システム制御ソフトウェアは、任意の適した方法で構成されてよい。例えば、様々なプロセスツール部品のサブルーチンまたは制御対象は、様々なプロセスツールのプロセスを実行するのに必要なプロセスツール部品の動作を制御するように書き込まれてよい。システム制御ソフトウェアは、任意の適したコンピュータ可読プログラミング言語でコード化されてよい。
【０１２０】
システムコントローラ５３０は通常、１つ以上のメモリデバイスと、装置が本開示による技術を実施するように命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサと、を備えてよい。本開示の実施形態によるプロセス動作を制御するための命令を含む機械可読媒体は、システムコントローラ５３０に接続されてよい。
【０１２１】
マルチステーション処理ツールには、１つ以上のプロセスステーションが含まれてよい。図６は、搬入ロードロック６０２および搬出ロードロック６０４を備えるマルチステーション処理ツール６００の実施形態の概略図を示す。搬入ロードロック６０２および搬出ロードロック６０４のいずれかまたは両方は、リモートプラズマ源を備えてよい。ロボット６０６は、大気圧でウエハを、ポッド６０８によって装着されたカセットから大気口６１０を通じて搬入ロードロック６０２に移動させるように構成されている。ウエハはロボット６０６によって搬入ロードロック６０２の台座６１２に設置され、大気口６１０が閉じられ、ロードロックがポンプダウンされる。搬入ロードロック６０２がリモートプラズマ源を備える場合は、ウエハは処理チャンバ６１４に導入される前にロードロック内でリモートプラズマ処理に曝されてよい。さらにウエハは、例えば水分および吸着ガスを除去するために搬入ロードロック６０２内で加熱されてもよい。次に、処理チャンバ６１４へのチャンバ移送ポート６１６が開かれ、別のロボット（図示せず）がウエハを処理のためにリアクタに示された第１のステーションの台座に設置する。図の実施形態はロードロックを含むが、いくつかの実施形態ではプロセスステーションへのウエハの直接搬入が提供されてよいことが理解されるだろう。
【０１２２】
図の処理チャンバ６１４は、図６に示された実施形態では１から４の番号が付けられた４つのプロセスステーションを備える。各ステーションは、加熱台座（ステーション１では６１８）およびガスライン導入口を有する。いくつかの実施形態では、各プロセスステーションは異なるまたは複数の目的を有してよいことが理解されるだろう。例えば、プロセスステーション１〜４の各々は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、ＣＦＤ、またはエッチング（いずれもプラズマ支援型であってよい）の１つ以上を実施するためのチャンバであってよい。一実施形態では、少なくとも１つのプロセスステーションは図５に示された反応チャンバを有する堆積ステーションであり、少なくとも１つの他のプロセスチャンバは図４Ａ〜図４Ｃに示された反応チャンバを有するエッチングステーションである。図の処理チャンバ６１４は４つのステーションを備えるが、本開示による処理チャンバは任意の適した数のステーションを有してよいことが理解されるだろう。例えば、いくつかの実施形態では処理チャンバは５つ以上のステーションを有してよく、他の実施形態では処理チャンバは３つ以下のステーションを有してよい。
【０１２３】
図６は、処理チャンバ６１４の内部でウエハを搬送するためのウエハハンドリングシステム６９０の実施形態も表す。いくつかの実施形態では、ウエハハンドリングシステム６９０はウエハを様々なプロセスステーション間、および／または、プロセスステーションとロードロックとの間で搬送してよい。任意の適したウエハハンドリングシステムが採用されてよいことが理解されるだろう。非限定的な例は、ウエハカルーセルおよびウエハハンドリングロボットを含む。図６は、プロセスツール６００のプロセス条件およびハードウェア状態を制御するのに用いられるシステムコントローラ６５０の実施形態も表す。システムコントローラ６５０は、１つ以上のメモリデバイス６５６、１つ以上の大容量記憶装置６５４、および１つ以上のプロセッサ６５２を備えてよい。プロセッサ６５２は、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタルの入出力接続、ステッパモータコントローラ基板などを含んでよい。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、コントローラは、上記の例の一部でありうるシステムの一部である。かかるシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理構成部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を含む。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のそれらの動作を制御するための電子機器と統合されてよい。この電子機器は「コントローラ」と呼ばれ、システムの様々な構成部品または副部品を制御してよい。コントローラは、処理条件および／またはシステムの種類に応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、ツールおよび他の搬送ツールに対するウエハ搬入出、ならびに／または、特定のシステムに接続もしくは結合されたロードロックに対するウエハ搬入出など、本明細書に開示されたプロセスを制御するようにプログラムされてよい。
【０１２５】
概して、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェア形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（または、プログラムファイル）の形式でコントローラに伝達される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ向けに、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ウエハダイの製造中における１つ以上の処理動作を実現するために、プロセスエンジニアによって定義されたレシピの一部であってよい。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、コントローラは、システムと統合または結合された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であってよい、またはそのコンピュータに結合されてよい。例えばコントローラは、「クラウド」内にあって、または、ファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であって、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にしてよい。コンピュータはシステムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の進捗状況を監視し、過去の製造動作の経歴を調査し、複数の製造動作から傾向または性能基準を調査して、現在の処理のパラメータを変更、現在の処理に続く処理工程を設定、または、新しいプロセスを開始する。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含みうるネットワークを通じてシステムにプロセスレシピを提供できる。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを備えてよい。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の動作中に実施される各処理動作のパラメータを特定するデータ形式の命令を受信する。パラメータは、実施されるプロセスの種類、および、コントローラが接続するまたは制御するように構成されたツールの種類に固有であってよいことを理解されたい。よって、上述のようにコントローラは、例えば互いにネットワーク接続される１つ以上の個別のコントローラを含むことと、本明細書に記載のプロセスおよび制御などの共通の目的のために協働することとによって分散されてよい。かかる目的で分散されたコントローラの例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、または、リモートコンピュータの一部として）設置され、協働してチャンバにおけるプロセスを制御する１つ以上の集積回路と連通するチャンバの１つ以上の集積回路だろう。
【０１２７】
制限するのではなく、例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバまたは堆積モジュール、スピンリンスチャンバまたはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバまたは金属めっきモジュール、洗浄チャンバまたは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはベベルエッジエッチングモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバまたはイオン注入モジュール、トラックチャンバまたはトラックモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連するもしくは使用される他の半導体処理システムを含んでよい。
【０１２８】
上記のように、ツールにより実施されるプロセス工程に応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはツールモジュール、他のツール構成部品、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１つ以上と連通してよい。
【０１２９】
特定の実施形態では、コントローラは図２Ａに関して示され説明された動作を実施するための命令を有する。例えば、コントローラは周期的に（ａ）基板上にフィーチャを部分的にエッチングするためのエッチング動作を実施し、（ｂ）実質的に基板をエッチングすることなくエッチングフィーチャに保護側壁被膜を堆積させるための命令を有してよい。命令は、本開示の反応条件を用いてこれらのプロセスを実施することに関してよい。命令は、いくつかの実施形態では、エッチングチャンバと堆積チャンバとの間で基板を搬送することに関してもよい。
【０１３０】
図６の実施形態に戻ると、いくつかの実施形態では、システムコントローラ６５０はプロセスツール６００の全ての動作を制御する。システムコントローラ６５０は、大容量記憶装置６５４に格納され、メモリデバイス６５６にロードされ、プロセッサ６５２で実行されるシステム制御ソフトウェア６５８を実行する。あるいは、制御ロジックはコントローラ６５０でハードコードされてよい。これらの目的のために、特定用途向け集積回路、プログラマブルロジックデバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはＦＰＧＡ）などが用いられてよい。以下の説明において「ソフトウェア」または「コード」が用いられる場合は、機能的に相当するハードコードされたロジックがその部分に用いられてよい。システム制御ソフトウェア６５８は、タイミング、ガスの混合、チャンバ圧および／またはステーション圧、チャンバ温度および／またはステーション温度、ウエハ温度、目標電力レベル、ＲＦ電力レベル、ＲＦ暴露時間、基板台座位置、チャック位置および／またはサセプタ位置、ならびに、プロセスツール６００で実施される特定プロセスの他のパラメータを制御するための命令を含んでよい。システム制御ソフトウェア６５８は、任意の適した方法で構成されてよい。例えば、様々なプロセスツール部品のサブルーチンまたは制御対象は、様々なプロセスツールのプロセスを実行するのに必要なプロセスツール部品の動作を制御するように書き込まれてよい。システム制御ソフトウェア６５８は、任意の適したコンピュータ可読プログラミング言語でコード化されてよい。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、システム制御ソフトウェア６５８は、上述の様々なパラメータを制御するための入出力制御（ＩＯＣ）配列命令を含んでよい。例えば、ＣＦＤプロセスの各段階は、システムコントローラ６５０による実行のための１つ以上の命令を含んでよい。ＡＬＤプロセス段階のプロセス条件を設定するための命令は、対応するＡＬＤレシピ段階に含まれてよい。いくつかの実施形態では、ＡＬＤプロセス段階のための全ての命令がそのプロセス段階と同時に実行されるように、ＡＬＤレシピ段階は連続して配置されてよい。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ６５０に関連付けられた大容量記憶装置６５４および／もしくはメモリデバイス６５６に格納された他のコンピュータソフトウェアならびに／または他のプログラムが用いられてよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムセクションの例は、基板位置決めプログラム、プロセスガス制御プログラム、圧力制御プログラム、ヒータ制御プログラム、およびプラズマ制御プログラムを含む。
【０１３３】
基板位置決めプログラムは、基板を台座６１８に積載するのに用いられ、基板とプロセスツール６００の他の部品との間の空間を制御するのに用いられるプロセスツール部品のためのプログラムコードを含んでよい。
【０１３４】
プロセスガス制御プログラムは、プロセスステーション内の圧力を安定させるために、ガス成分および流量を制御し、必要に応じて堆積前に１つ以上のプロセスステーションにガスを流すためのコードを含んでよい。いくつかの実施形態では、コントローラは、周期的に（ａ）凹状フィーチャをエッチングし、（ｂ）部分的にエッチングされたフィーチャの側壁に（本明細書に記載の成分を有する）金属含有保護層を堆積させるための命令を含み、様々なプロセスガスの流れに関する適切な命令を含む。
【０１３５】
圧力制御プログラムは、例えばプロセスステーションの排気システムにおけるスロットル弁、プロセスステーションへのガス流などを調節することにより、プロセスステーション内の圧力を制御するためのコードを含んでよい。いくつかの実施形態では、圧力制御プログラムは、本明細書に記載のエッチング法／堆積法の様々な段階において反応チャンバを適切な圧力レベルに維持するための命令を含んでよい。
【０１３６】
ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するのに用いられる加熱装置への電流を制御するためのコードを含んでよい。あるいは、ヒータ制御プログラムは、基板への伝熱ガス（ヘリウムなど）の供給を制御してよい。特定の実施形態では、コントローラは第１の温度で基板をエッチングし、第２の温度で金属含有保護側壁被膜を堆積させるための命令を含む。
【０１３７】
プラズマ制御プログラムは、本明細書の実施形態による１つ以上のプロセスステーションのＲＦ電力レベルおよび暴露時間を設定するためのコードを含んでよい。いくつかの実施形態では、コントローラは、金属含有保護側壁被膜のエッチング中および／または堆積中のプラズマ特性を制御するための命令を含む。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ６５０に関連付けられたユーザインタフェースがあってよい。ユーザインタフェースは、表示画面、装置および／またはプロセス条件の画像ソフトウェア表示、ならびにユーザ入力装置（ポインティング装置、キーボード、タッチ画面、マイクなど）を含んでよい。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、システムコントローラ６５０に調整されたパラメータは、プロセス条件に関係してよい。非限定的な例は、プロセスガスの成分および流量、温度、圧力、プラズマ条件（例えば、ＲＦバイアス電力レベルおよび暴露時間）などを含む。これらのパラメータは、ユーザインタフェースを用いて入力されうるレシピの形式でユーザに提供されてよい。
【０１４０】
プロセスを監視するための信号は、システムコントローラ６５０のアナログおよび／またはデジタルの入力接続によって様々なプロセスツールセンサから提供されてよい。プロセスを制御するための信号は、プロセスツール６００のアナログおよびデジタルの出力接続で出力されてよい。監視されうるプロセスツールセンサの非限定的な例は、マスフローコントローラ、圧力センサ（圧力計など）、熱電対などを含む。プロセス条件を維持するために、適切にプログラムされたフィードバックおよび制御アルゴリズムがこれらのセンサからのデータと共に用いられてよい。
【０１４１】
システムコントローラ６５０は、上述の堆積プロセスを実施するためのプログラム命令を提供してよい。プログラム命令は、様々なプロセスパラメータ（ＤＣ電力レベル、ＲＦバイアス電力レベル、圧力、温度など）を制御してよい。これらの命令は、本明細書に記載の様々な実施形態による膜積層のｉｎ−ｓｉｔｕの堆積を動作するようにパラメータを制御してよい。
【０１４２】
システムコントローラは通常、１つ以上のメモリデバイスと、装置が本開示の実施形態による方法を実施するように命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサとを備えるだろう。本開示の実施形態によるプロセス動作を制御するための命令を含む機械可読非一時的媒体は、システムコントローラに接続されてよい。
【０１４３】
上記の様々なハードウェアおよび方法の実施形態は、例えば半導体デバイス、表示画面、ＬＥＤ、太陽電池パネルなどの製作または製造のためのリソグラフィパターニングツールまたはリソグラフィパターニングプロセスと併せて用いられてよい。通常、必ずではないが、かかるツール／プロセスは共通の製造施設で一緒に用いられる、または実行されるだろう。
【０１４４】
図７は、真空搬送モジュール（ＶＴＭ）７３８と連結する様々なモジュールを備える半導体プロセスクラスタアーキテクチャを表す。複数の格納設備と処理モジュールとの間で基板を「搬送する」ための搬送モジュールの配置は、「クラスタツールアーキテクチャ」システムと呼ばれてよい。ロードロックまたは搬送モジュールとしても知られるエアロック７３０は、処理モジュール７２０ａ〜７２０ｄの４つの処理モジュールを備えるＶＴＭ７３８に示されている。処理モジュール７２０ａ〜７２０ｄはそれぞれ、様々な製造プロセスを実施するように最適化されてよい。例として、処理モジュール７２０ａ〜７２０ｄは、基板エッチング、堆積、イオン注入、基板洗浄、スパッタリング、および／または、他の半導体プロセスだけでなく、レーザ計測、他の欠陥検出法、および欠陥識別法を実施するために実装されてよい。１つ以上の処理モジュール（７２０ａ〜７２０ｄのいずれか）は、本明細書に開示されたように、すなわち基板への凹状フィーチャのエッチング、凹状フィーチャの側壁への保護膜（または、その副層）の堆積、および本開示の実施形態による他の適した機能のために実装されてよい。エアロック７３０および処理モジュール７２０ａ〜７２０ｄは「ステーション」と呼ばれてよい。各ステーションは、ステーションをＶＴＭ７３８に連結するファセット７３６を有する。ファセット内のセンサ１〜１８は、基板７２６がそれぞれのステーションの間を移動したときに基板の通過を検出するのに用いられる。
【０１４５】
一例では、処理モジュール７２０ａはエッチング用に構成され、処理モジュール７２０ｂは堆積用に構成されてよい。別の例では、処理モジュール７２０ａはエッチング用に構成され、処理モジュール７２０ｂは保護側壁被膜の第１の副層を堆積させるように構成され、処理モジュール７２０ｃは保護側壁被膜の第２の副層を堆積させるように構成されてよい。
【０１４６】
ロボット７２２はステーション間で基板を搬送する。一実施形態ではロボットは１つのアームを有してよく、別の実施形態ではロボットは２つのアームを有してよい。各アームは、移送のために基板を取り上げるエンドエフェクタ７２４を有する。大気搬送モジュール（ＡＴＭ）７４０のフロントエンドロボット７３２は、ロードポートモジュール（ＬＰＭ）７４２のカセットまたは全面開閉式ウエハポッド（ＦＯＵＰ）７３４からエアロック７３０に基板を搬送するのに用いられてよい。処理モジュール７２０ａ〜７２０ｄ内部のモジュール中央部７２８は、基板を設置するための１つの位置であってよい。ＡＴＭ７４０のアライナ７４４は、基板を位置合わせするのに用いられてよい。
【０１４７】
例示的な処理方法では、基板はＬＰＭ７４２のＦＯＵＰ７３４の１つに設置される。フロントエンドロボット７３２が基板をＦＯＵＰ７３４からアライナ７４４に搬送することで、基板７２６がエッチングされる前に、または堆積される前に、そうでなければ処理される前に正しく中心に置かれることができる。基板は位置合わせ後に、フロントエンドロボット７３２によってエアロック７３０に移動される。エアロックモジュールはＡＴＭとＶＴＭとの間の環境を一致させる能力を有するため、基板は損傷されずに２つの圧力環境の間を移動することができる。基板は、ロボット７２２によってエアロックモジュール７３０からＶＴＭ７３８を通って処理モジュール７２０ａ〜７２０ｄの１つ（例えば、処理モジュール７２０ａ）に移動される。この基板の動きを実現するために、ロボット７２２は各アームのエンドエフェクタ７２４を用いる。処理モジュール７２０ａでは、基板は部分的にエッチングされたフィーチャを形成するために本明細書に記載されたようにエッチングが施される。次にロボット７２２は、基板を処理モジュール７２０ａからＶＴＭ７３８に移動させ、次に異なる処理モジュール７２０ｂに移動させる。処理モジュール７２０ｂでは、部分的にエッチングされたフィーチャの側壁に保護膜が堆積される。次にロボット７２２は、基板を処理モジュール７２０ｂからＶＴＭ７３８に移動させ、処理モジュール７２０ａに移動させて、そこで部分的にエッチングされたフィーチャはさらにエッチングされる。エッチング／堆積は、フィーチャが完全にエッチングされるまで繰り返されうる。
【０１４８】
基板の動きを制御するコンピュータは、クラスタアーキテクチャに固有であってよい、または、製造現場のクラスタアーキテクチャの外部に設置されてよい、または、遠隔地においてネットワークを通じてクラスタアーキテクチャに接続されてよいことに注意されたい。
実験
【０１４９】
図８は、フィーチャが保護膜の堆積と共にエッチングされた場合と堆積なしでエッチングされた場合とを比較した、深さ対限界直径を示す実験データを表す。保護膜が堆積されなかったときは、フィーチャがエッチングされるにつれて実質的なたわみが形成された。例えば限界直径は、フィーチャの底部付近では約６０ｎｍ、フィーチャの実質的に中間部分にわたっては約１３５ｎｍ、フィーチャの上部では約１００ｎｍに及んだ。その一方で、保護膜が用いられたときは、たわみはそれほど存在しなかった。この場合、限界直径はフィーチャの底部付近で約８０ｎｍ、フィーチャの実質的に中間部分にわたっては約１００ｎｍ、フィーチャの上部付近では約９０ｎｍに及んだ。限界直径は、保護膜が用いられた場合により均一である。この例では、保護膜は酸化スズで作られた。
【０１５０】
別の実験では、本明細書に記載の技術を用いて７．３μｍのフィーチャが誘電積層にエッチングされた。フィーチャ底部の限界寸法は７２ｎｍであり、たわみ領域の限界寸法は１０７ｎｍであった。
追加の実施形態
【０１５１】
上述の様々なハードウェアおよび方法の実施形態は、例えば半導体デバイス、表示画面、ＬＥＤ、太陽電池パネルなどの製作または製造のためのリソグラフィパターニングツールまたはリソグラフィパターニングプロセスと併せて用いられてよい。通常、必ずではないが、かかるツール／プロセスは共通の製造施設で一緒に用いられる、または実行されるだろう。
【０１５２】
膜のリソグラフィパターニングは通常、（１）スピンオンツールまたはスプレーオンツールを用いてワークピース（例えば、上に窒化シリコン膜が形成された基板）にフォトレジストを塗布する工程、（２）ホットプレートまたは炉または他の適した硬化ツールを用いてフォトレジストを硬化させる工程、（３）ウエハステッパなどのツールにより可視光またはＵＶ光またはＸ線光にフォトレジストを露光する工程、（４）ウェットベンチまたはスプレー現像剤などのツールを用いて、レジストを現像してレジストを選択的に除去することでレジストをパターニングする工程、（５）ドライエッチングツールまたはプラズマ支援エッチングツールを用いて、下地膜またはワークピースにレジストパターンを転写する工程、（６）ＲＦプラズマレジスト剥離剤またはマイクロ波プラズマレジスト剥離剤などのツールを用いてレジストを除去する工程、のいくつかまたは全ての工程を含み、各工程はいくつかの可能なツールで実行される。いくつかの実施形態では、フォトレジストの塗布前に、アッシング可能なハードマスク層（非晶質炭素層など）および別の適したハードマスク（反射防止層など）が堆積されてよい。
【０１５３】
この適用では、「半導体ウエハ」、「ウエハ」、「基板」、「ウエハ基板」、および「部分的に製造された集積回路」の用語は同義で用いられる。当業者は、「部分的に製造された集積回路」の用語が、多くの集積回路製造段階のあらゆる段階におけるシリコンウエハを意味しうることを理解するだろう。半導体デバイス業界で用いられるウエハまたは基板は通常、２００ｍｍ、または３００ｍｍ、または４５０ｍｍの直径を有する。上記の発明を実施するための形態は、実施形態がウエハ上で実施されることを前提としているが、それほど限定されない。ワークピースは、様々な形状、大きさ、および材料で構成されてよい。半導体ウエハに加えて、本開示の実施形態を利用できる他のワークピースは、プリント回路基板、磁気記録媒体、磁気記録センサ、ミラー、光学素子、マイクロメカニカルデバイスなどの様々な物品を含む。
【０１５４】
本明細書で用いられる「約」および「おおよそ」の用語は、特定のパラメータについて定義されない限り、関連値に対して±１０％を意味することを意図している。
【０１５５】
本明細書に記載の構成および／または手法は、多くの変形が可能なため本質的に例示であり、これらの特定の実施形態または例は限定と見なされるべきではないことを理解されたい。本明細書に記載の特定のルーチンまたは方法は、１つ以上の任意の数の処理工程を表してよい。そのため説明された様々な動作は、記載の順序で、他の順序で、または並行して実施されてよく、場合によっては省かれてよい。同様に、上記のプロセスの順番は変更されてよい。特定の参考文献は、本明細書に参照として援用されている。かかる参考文献で行われた権利放棄または拒否は、必ずしも本明細書に記載の実施形態に当てはまらないことが理解される。同様に、かかる参考文献において必要に応じて記載された特徴は、本明細書の実施形態では省かれてよい。
【０１５６】
本開示の主題は、様々なプロセス、システム、および構成、ならびに本明細書に開示の他の特徴、機能、動作、および／または特性の全ての新規で非自明の組み合わせならびに部分的組み合わせを含み、同時にこれら全ての同等物を含む。
【図１】
2021534589.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月19日(2021.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の誘電体含有積層にエッチングフィーチャを形成する方法であって、
（ａ）エッチング反応物を含む第１のプラズマに前記基板を暴露することにより、前記誘電体含有積層に前記フィーチャを部分的にエッチングする工程と、
（ｂ）（ａ）の後に、前記フィーチャの側壁に保護膜を堆積させる工程であって、前記保護膜は、炭窒化タングステン、硫化タングステン、スズ、スズ含有化合物、モリブデン、モリブデン含有化合物、硫化ルテニウム、硫化アルミニウム、ジルコニウム、およびジルコニウム含有化合物のうちの少なくとも１つを含む、工程と、
（ｃ）前記フィーチャが最終深さにエッチングされるまで（ａ）〜（ｂ）を繰り返す工程と、を含み、
（ｂ）で堆積された前記保護膜は、（ａ）の間に前記フィーチャの側面エッチングを実質的に防止し、前記フィーチャは、その最終深さにおいて約５以上のアスペクト比を有する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステン、酸化タングステン、または硫化タングステンを含む、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンを含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、スズ、酸化スズ、窒化スズ、炭化スズ、炭窒化スズ、または硫化スズを含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記保護膜は、酸化スズを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、モリブデン、酸化モリブデン、炭化モリブデン、窒化モリブデン、炭窒化モリブデン、または硫化モリブデンを含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、金属硫化物を含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、硫化ルテニウムを含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、硫化アルミニウムを含む、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭窒化ジルコニウム、または硫化ジルコニウムを含む、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
（ｂ）は、原子層堆積反応により前記保護膜を堆積させる工程を含み、前記原子層堆積反応は、
（ｉ）前記基板を第１の堆積反応物に暴露し、前記第１の堆積反応物を前記フィーチャの前記側壁に吸着させる工程と、
（ｉｉ）（ｉ）の後に、前記基板を第２の堆積反応物に暴露し、表面反応で前記第１の堆積反応物と前記第２の堆積反応物とを反応させることで、前記フィーチャの前記側壁に前記保護膜を形成する工程と、
を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
（ｂ）は、化学蒸着反応により前記保護膜を堆積させる工程を含み、前記化学蒸着反応は、前記基板を第１の堆積反応物および第２の堆積反応物に同時に暴露する工程を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
（ａ）の前に、前記誘電体含有積層上のマスク層を浸漬する工程を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、
（ａ）は、前記フィーチャの前記側壁へのフッ化炭素系被膜の形成をもたらし、
前記方法は、さらに、（ａ）の後であって（ｂ）の前に、前記基板を前処理することで前記フッ化炭素系被膜を除去するまたは変質させる工程を含み、
前記基板を前処理する前記工程は、（ｉ）Ｎ2およびＨ2を含むガス、または（ｉｉ）Ｏ2および不活性ガスを含むガスのいずれかから生成されたプラズマに前記基板を暴露する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、
（ａ）は、前記フィーチャの前記側壁へのフッ化炭素系被膜の形成をもたらし、前記保護膜は酸化スズを含み、前記酸化スズ保護膜は（ｂ）において、（ａ）で形成された前記フッ化炭素系被膜に直接堆積される、方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記フィーチャが完全にエッチングされた後に、前記保護膜を前記側壁から除去する工程を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンを含み、Ｈ2Ｏ2、ＳＣｌ、またはＣｌ2Ｏ2を含むガスから生成されたプラズマに前記基板を暴露することにより除去される、方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記フィーチャが完全にエッチングされた後に前記基板を酸化条件に暴露することで、前記フィーチャの前記側壁上のあらゆる残留保護膜を酸化させる工程を含む、方法。
【請求項２０】
半導体基板上の誘電体含有積層にエッチングフィーチャを形成するための装置であって、
１つ以上の反応チャンバであって、少なくとも１つの反応チャンバはエッチングを実施するように設計または構成され、少なくとも１つの反応チャンバは堆積を実施するように設計または構成され、各反応チャンバは、
前記反応チャンバにプロセスガスを導入するための導入口と、
前記反応チャンバから材料を除去するための導出口と、を備える１つ以上の反応チャンバと、
コントローラであって、
（ａ）エッチング反応物を含む第１のプラズマに前記基板を暴露することにより、前記誘電体含有積層に前記フィーチャを部分的にエッチングさせるための命令であって、（ａ）は、エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバで実施される、命令と、
（ｂ）（ａ）の後に、前記フィーチャの側壁に保護膜を堆積させるための命令であって、前記保護膜は、炭窒化タングステン、硫化タングステン、酸化タングステン、酸化スズ、スズ、スズ含有化合物、モリブデン、モリブデン含有化合物のうちの少なくとも１つを含み、（ｂ）は、堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバで実施される、命令と、
（ｃ）前記フィーチャが最終深さにエッチングされるまで（ａ）〜（ｂ）を繰り返し行わせるための命令であって、（ｂ）で堆積された前記保護膜は、（ａ）の間に前記フィーチャの側面エッチングを実質的に防止し、前記フィーチャは、その最終深さにおいて約５以上のアスペクト比を有する、命令と、を有するコントローラと、
を備える、装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、
（ａ）および（ｂ）が同じ反応チャンバで起こるように、エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバは、堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバと同じである、装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の装置であって、
エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバは、堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバと異なり、前記コントローラは、さらに、エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバと堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバとの間で、真空条件下で前記基板を搬送するための命令を有する、装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５６】
本開示の主題は、様々なプロセス、システム、および構成、ならびに本明細書に開示の他の特徴、機能、動作、および／または特性の全ての新規で非自明の組み合わせならびに部分的組み合わせを含み、同時にこれら全ての同等物を含む。本開示は以下の適用例を含む。
［適用例１］
基板上の誘電体含有積層にエッチングフィーチャを形成する方法であって、
（ａ）エッチング反応物を含む第１のプラズマに前記基板を暴露することにより、前記誘電体含有積層に前記フィーチャを部分的にエッチングする工程と、
（ｂ）（ａ）の後に、前記フィーチャの側壁に保護膜を堆積させる工程であって、前記保護膜は、炭窒化タングステン、硫化タングステン、スズ、スズ含有化合物、モリブデン、モリブデン含有化合物、炭窒化ルテニウム、硫化ルテニウム、炭窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、ジルコニウム、およびジルコニウム含有化合物のうちの少なくとも１つを含む、工程と、
（ｃ）前記フィーチャが最終深さにエッチングされるまで（ａ）〜（ｂ）を繰り返す工程と、を含み、
（ｂ）で堆積された前記保護膜は、（ａ）の間に前記フィーチャの側面エッチングを実質的に防止し、前記フィーチャは、その最終深さにおいて約５以上のアスペクト比を有する、方法。
［適用例２］
適用例１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンまたは硫化タングステンを含む、方法。
［適用例３］
適用例２に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンを含む、方法。
［適用例４］
適用例１に記載の方法であって、
前記保護膜は、スズ、酸化スズ、窒化スズ、炭化スズ、炭窒化スズ、または硫化スズを含む、方法。
［適用例５］
適用例４に記載の方法であって、
前記保護膜は、酸化スズを含む、方法。
［適用例６］
適用例１に記載の方法であって、
前記保護膜は、モリブデン、酸化モリブデン、炭化モリブデン、窒化モリブデン、炭窒化モリブデン、または硫化モリブデンを含む、方法。
［適用例７］
適用例１に記載の方法であって、
前記保護膜は、金属硫化物を含む、方法。
［適用例８］
適用例１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化ルテニウムまたは硫化ルテニウムを含む、方法。
［適用例９］
適用例１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化アルミニウムまたは硫化アルミニウムを含む、方法。
［適用例１０］
適用例１に記載の方法であって、
前記保護膜は、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭窒化ジルコニウム、または硫化ジルコニウムを含む、方法。
［適用例１１］
適用例１に記載の方法であって、
（ｂ）は、原子層堆積反応により前記保護膜を堆積させる工程を含み、前記原子層堆積反応は、
（ｉ）前記基板を第１の堆積反応物に暴露し、前記第１の堆積反応物を前記フィーチャの前記側壁に吸着させる工程と、
（ｉｉ）（ｉ）の後に、前記基板を第２の堆積反応物に暴露し、表面反応で前記第１の堆積反応物と前記第２の堆積反応物とを反応させることで、前記フィーチャの前記側壁に前記保護膜を形成する工程と、
を含む、方法。
［適用例１２］
適用例１に記載の方法であって、
（ｂ）は、化学蒸着反応により前記保護膜を堆積させる工程を含み、前記化学蒸着反応は、前記基板を第１の堆積反応物および第２の堆積反応物に同時に暴露する工程を含む、方法。
［適用例１３］
適用例１に記載の方法であって、さらに、
（ａ）の前に、前記誘電体含有積層上のマスク層を浸漬する工程を含む、方法。
［適用例１４］
適用例１に記載の方法であって、
（ａ）は、前記フィーチャの前記側壁へのフッ化炭素系被膜の形成をもたらし、
前記方法は、さらに、（ａ）の後であって（ｂ）の前に、前記基板を前処理することで前記フッ化炭素系被膜を除去するまたは変質させる工程を含み、
前記基板を前処理する前記工程は、（ｉ）Ｎ2およびＨ2を含むガス、または（ｉｉ）Ｏ2および不活性ガスを含むガスのいずれかから生成されたプラズマに前記基板を暴露する工程を含む、方法。
［適用例１５］
適用例１４に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンを含む、方法。
［適用例１６］
適用例１に記載の方法であって、
（ａ）は、前記フィーチャの前記側壁へのフッ化炭素系被膜の形成をもたらし、前記保護膜は酸化スズを含み、前記酸化スズ保護膜は（ｂ）において、（ａ）で形成された前記フッ化炭素系被膜に直接堆積される、方法。
［適用例１７］
適用例１に記載の方法であって、さらに、
前記フィーチャが完全にエッチングされた後に、前記保護膜を前記側壁から除去する工程を含む、方法。
［適用例１８］
適用例１に記載の方法であって、
前記保護膜は、炭窒化タングステンを含み、Ｈ2Ｏ2、ＳＣｌ、またはＣｌ2Ｏ2を含むガスから生成されたプラズマに前記基板を暴露することにより除去される、方法。
［適用例１９］
適用例１に記載の方法であって、さらに、
前記フィーチャが完全にエッチングされた後に前記基板を酸化条件に暴露することで、前記フィーチャの前記側壁上のあらゆる残留保護膜を酸化させる工程を含む、方法。
［適用例２０］
半導体基板上の誘電体含有積層にエッチングフィーチャを形成するための装置であって、
１つ以上の反応チャンバであって、少なくとも１つの反応チャンバはエッチングを実施するように設計または構成され、少なくとも１つの反応チャンバは堆積を実施するように設計または構成され、各反応チャンバは、
前記反応チャンバにプロセスガスを導入するための導入口と、
前記反応チャンバから材料を除去するための導出口と、を備える１つ以上の反応チャンバと、
コントローラであって、
（ａ）エッチング反応物を含む第１のプラズマに前記基板を暴露することにより、前記誘電体含有積層に前記フィーチャを部分的にエッチングさせるための命令であって、（ａ）は、エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバで実施される、命令と、
（ｂ）（ａ）の後に、前記フィーチャの側壁に保護膜を堆積させるための命令であって、前記保護膜は、炭窒化タングステン、硫化タングステン、スズ、スズ含有化合物、モリブデン、モリブデン含有化合物のうちの少なくとも１つを含み、（ｂ）は、堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバで実施される、命令と、
（ｃ）前記フィーチャが最終深さにエッチングされるまで（ａ）〜（ｂ）を繰り返し行わせるための命令であって、（ｂ）で堆積された前記保護膜は、（ａ）の間に前記フィーチャの側面エッチングを実質的に防止し、前記フィーチャは、その最終深さにおいて約５以上のアスペクト比を有する、命令と、を有するコントローラと、
を備える、装置。
［適用例２１］
適用例２０に記載の装置であって、
（ａ）および（ｂ）が同じ反応チャンバで起こるように、エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバは、堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバと同じである、装置。
［適用例２２］
適用例２０に記載の装置であって、
エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバは、堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバと異なり、前記コントローラは、さらに、エッチングを実施するように設計または構成された前記反応チャンバと堆積を実施するように設計または構成された前記反応チャンバとの間で、真空条件下で前記基板を搬送するための命令を有する、装置。
【国際調査報告】
2021534589.tif 000015
2021534589.tif 000016
2021534589.tif 000017
2021534589.tif 000018
2021534589.tif 000019