▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-07
(45)【発行日】2023-04-17
(54)【発明の名称】半導体構造をエッチングするための方法及び装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20230410BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20230410BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 105A
H05H1/46 A
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2021546684
(86)(22)【出願日】2020-01-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-29
(86)【国際出願番号】 US2020015155
(87)【国際公開番号】W WO2020163100
(87)【国際公開日】2020-08-13
【審査請求日】2021-10-05
(31)【優先権主張番号】16/270,803
(32)【優先日】2019-02-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】清水 大亮
(72)【発明者】
【氏名】畠山 大輝
(72)【発明者】
【氏名】カン， ショーン エス．
(72)【発明者】
【氏名】川崎 勝正
(72)【発明者】
【氏名】チャン， チュンレイ
【審査官】高柳 匡克
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－１３３６３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００７－５３７６０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１１２３５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０５０５２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０２８０００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０２２１３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０４８７７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１０７３６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０８４８７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１１４４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１９９２４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０２３０００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１１－５１１４３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００４／００９７０７７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０５Ｈ １／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板をエッチングするための方法であって、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物をプロセスチャンバに流すことと、
前記基板の上の上部電極に接続されたＲＦ電源と、前記基板の下の下部電極に接続された少なくとも１つのＲＦバイアス電源とを使用して、前記ガス混合物からプラズマを形成することと、
パターンマスクを使用し、前記プラズマを介して、前記基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層の異方性エッチングを実行することと、
前記基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層の上にパッシベーション層を堆積するために、前記少なくとも１つのＲＦバイアス電源の電力を低減させることと、
プラズマ形成を停止するために、前記ＲＦ電源を遮断しながら前記プロセスチャンバを排気することと、
マイクロ秒のオーダーで前記プロセスチャンバへのＲＦ電力供給を調節するために、前記ＲＦ電源を前記少なくとも１つのＲＦバイアス電源及びそれぞれのインピーダンス整合ネットワークにリンクすることと、
を含む方法。
【請求項2】
前記プラズマを形成するために、前記ＲＦ電源をパルス化することと、前記基板へのイオンの誘引を支援するために、前記少なくとも１つのＲＦバイアス電源をパルス化することと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
１００ＭＨｚから２００ＭＨｚの周波数で動作する前記ＲＦ電源で前記プラズマを形成することと、６ＭＨｚ未満の周波数で動作する前記少なくとも１つのＲＦバイアス電源で前記異方性エッチングを実行することと
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記ＲＦ電源は、前記少なくとも１つのＲＦバイアス電源よりも小さいピーク電力レベルを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項5】
少なくとも１つのプロセスパラメータを動的に変化させることを更に含み、前記少なくとも１つのプロセスパラメータは、ガス流量、ＲＦ電源、バイアス電源、又は前記プロセスチャンバの圧力を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
処理時間又はエッチング深さに基づいて、前記少なくとも１つのプロセスパラメータを動的に変化させることを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記コンパニオンガスは、Ｃ３Ｆ６のフッ化炭素ガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
１：１の酸化物対窒化物の選択性を有するＣ３Ｈ２Ｆ４と前記コンパニオンガスとの前記ガス混合物を用いて、前記基板上の酸化物と窒化物の交互層をエッチングすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
基板をエッチングするための方法であって、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物をプロセスチャンバに流すことであって、前記ガス混合物は、１：１の酸化物対窒化物のエッチング選択性を有する、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物をプロセスチャンバに流すことと、
前記プロセスチャンバにおいてプラズマを形成するために、前記基板の上の上部電極に接続されたＲＦ電源の第１のＲＦ電力パルスを生成することと、
パターンマスクを使用して、前記プラズマを介して、前記基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層の異方性エッチングを実行するために、前記第１のＲＦ電力パルス中に前記基板の下の下部電極に接続された少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第１のＲＦバイアス電力パルスを生成することであって、前記第１のＲＦバイアス電力パルスの持続時間は、前記第１のＲＦ電力パルスの持続時間よりも短い、前記第１のＲＦバイアス電力パルスを生成することと、
前記第１のＲＦバイアス電力パルスが完了したときに、前記第１のＲＦ電力パルス中に前記基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層の上にパッシベーション層を堆積させることと、
前記第１のＲＦ電力パルスが完了したときに、前記プロセスチャンバを排気することと
を含む方法。
【請求項10】
４００ｋＨｚの周波数で前記少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第１のＲＦバイアス電源、及び２ＭＨｚの周波数で前記少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第２のＲＦバイアス電源を用いて、前記第１のＲＦバイアス電力パルスを生成することを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
後続のＲＦ電力パルスのために、前記第１のＲＦ電力パルスの電力レベルを、毎秒１キロワット～毎秒２キロワットの速度で、３ｋＷ～４ｋＷのピーク電力まで上昇させることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
後続のＲＦバイアス電力パルスのために、前記第１のＲＦバイアス電力パルスの電力レベルを、毎秒１キロワット～毎秒２キロワットの速度で、１０ｋＷ～１５ｋＷのピーク電力まで上昇させることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項13】
深さによる選択的反応性イオンエッチングにおいてアスペクト比に依存したエッチングの能動的な制御を提供するために、１又は複数のプロセスパラメータを動的に変化させることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項14】
実行されると、基板処理システムを操作する方法を実行させる命令が格納されている非一過性コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物をプロセスチャンバに流すことであって、１：１の酸化物対窒化物のエッチング選択性を有する前記ガス混合物をプロセスチャンバに流すことと、
前記プロセスチャンバにおいてプラズマを形成するために、基板の上の上部電極に接続されたＲＦ電源の第１のＲＦ電力パルスを生成することと、
パターンマスクを使用して、前記プラズマを介して、前記基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層の異方性エッチングを実行するために、前記第１のＲＦ電力パルス中に前記基板の下の下部電極に接続された少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第１のＲＦバイアス電力パルスを生成することであって、前記第１のＲＦバイアス電力パルスの持続時間は、前記第１のＲＦ電力パルスの持続時間よりも短い、前記第１のＲＦバイアス電力パルスを生成することと、
前記第１のＲＦバイアス電力パルスが完了したときに、前記第１のＲＦ電力パルス中に、前記基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層の上にパッシベーション層を堆積させることと、
前記第１のＲＦ電力パルスが完了したときに、前記プロセスチャンバを排気することと
を含む、非一過性コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［０００１］本原理の実施形態は、概して、半導体処理に関する。
【背景技術】
【0002】
［０００２］集積回路の複雑さが進化するにつれ、性能を改善するために回路特徴の密度を増加させる要求がますます高くなる。密度を上げるには、メーカーが、所与の空間により多くの特徴を収めるために、個々の特徴サイズを縮小し続ける必要がある。更に、三次元の特徴を使用して、半導体製造中に基板の所与の領域の密度を更に向上させることができる。基板の所与の領域に対してますます多くの特徴を可能にするために、複数の回路層を構築することもできる。三次元の特徴及び多層回路の追加はまた、回路の部分を相互接続するために基板の多くの層を通して形成され得る高いアスペクト比を有する特徴を必要とし得る。アスペクト比が大きくなると、エッチング等の製造技法によって特徴に欠陥が生じたときに、特徴の信頼性が低下し得る。穴やトレンチ等の特徴が適切に形成されていないと、密度や信頼性が低下し得る。したがって、本発明者らは、適正に形成された限界寸法（ＣＤ）を備えた特徴を生成することが、増え続ける回路密度の要求を満たすために重要であることを発見した。更に、ＯＮＯＮフィルムスタック等、酸化ケイ素と窒化ケイ素の交互層を使用する多層基板において高アスペクト比の特徴を生成することは、資源と時間の両方において困難でコストがかかることであることがわかる。
【0003】
［０００３］したがって、本発明者らは、基板上の半導体構造をエッチングするための改良された方法及び装置を提供した。
【発明の概要】
【0004】
［０００４］半導体構造をエッチングするための方法及び装置が本明細書で提供される。
【0005】
［０００５］幾つかの実施形態では、基板をエッチングするための方法は、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物をプロセスチャンバに流すことと、基板の上の上部電極に接続されたＲＦ電源と、基板の下の下部電極に接続された少なくとも１つのＲＦバイアス電源とを使用して、ガス混合物からプラズマを形成することと、パターンマスクを使用して、プラズマを介して、基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層の異方性エッチングを実行することと、基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層にパッシベーション層の堆積を生成するために、少なくとも１つのＲＦバイアス電源の電力を低減させることと、プラズマ形成を停止するために、ＲＦ電源を遮断しながらプロセスチャンバを排気することとを含む。
【0006】
［０００６］幾つかの実施形態では、本方法は、プラズマを形成するために、ＲＦ電源をパルス化することと、基板へのイオンの誘引を支援するために、少なくとも１つのＲＦバイアス電源をパルス化することと、マイクロ秒のオーダーでプロセスチャンバへのＲＦ電力供給を調節するために、ＲＦ電源を少なくとも１つのＲＦバイアス電源及びそれぞれのインピーダンス整合ネットワークにリンクすることと、約１００ＭＨｚから約２００ＭＨｚの周波数で動作するＲＦ電源でプラズマを形成することと、約６ＭＨｚ未満の周波数で動作する少なくとも１つのＲＦバイアス電源で異方性エッチングを実行することであって、ＲＦ電源は、少なくとも１つのＲＦバイアス電源よりも小さいピーク電力レベルを有する、約６ＭＨｚ未満の周波数で動作する少なくとも１つのＲＦバイアス電源で異方性エッチングを実行することと、基板の一部を露出させるために、基板上の複数の交互の酸化物及び窒化物層を通して少なくとも１つの穴を形成するために本方法を繰り返し行うことと、少なくとも１つのプロセスパラメータのダイナミックランピングを実行することであって、少なくとも１つのプロセスパラメータは、ガス流量、ＲＦ電源、バイアス電源、又はプロセスチャンバの圧力である、少なくとも１つのプロセスパラメータのダイナミックランピングを実行することと、処理時間又はエッチング深さに基づいて、少なくとも１つのプロセスパラメータのダイナミックランピングを行うことであって、コンパニオンガスは、Ｃ３Ｆ６のフッ化炭素ガスである、処理時間又はエッチング深さに基づいて、少なくとも１つのプロセスパラメータのダイナミックランピングを行うこと、及び／又は約１：１の酸化物対窒化物の選択性を有するＣ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物を用いて、基板上の酸化物と窒化物の交互層をエッチングすることとを更に含み得る。
【0007】
［０００７］幾つかの実施形態では、基板をエッチングするための方法は、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物をプロセスチャンバに流すことであって、ガス混合物は、約１：１の酸化物対窒化物のエッチング選択性を有する、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物をプロセスチャンバに流すことと、プロセスチャンバにおいてプラズマを形成するために、基板の上の上部電極に接続されたＲＦ電源の第１のＲＦ電力パルスを生成することと、パターンマスクを使用して、プラズマを介して、基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層の異方性エッチングを実行するために、第１のＲＦ電力パルス中に基板の下の下部電極に接続された少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第１のＲＦバイアス電力パルスを生成することであって、第１のＲＦバイアス電力パルスの持続時間は、第１のＲＦ電力パルスの持続時間よりも短い、第１のＲＦ電力パルス中に基板の下の下部電極に接続された少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第１のＲＦバイアス電力パルスを生成することと、第１のＲＦバイアス電力パルスが完了したときに、第１のＲＦ電力パルス中に基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層にパッシベーション層を堆積させることと、第１のＲＦ電力パルスが完了したときに、プロセスチャンバを排気することとを含む。
【0008】
［０００８］幾つかの実施形態では、本方法は、約４００ｋＨｚの周波数で少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第１のＲＦバイアス電源、及び約２ＭＨｚの周波数で少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第２のＲＦバイアス電源を用いて、第１のＲＦバイアス電力パルスを生成すること、約１２１ＭＨｚの周波数でＲＦ電源を用いて、第１のＲＦ電力パルスを生成すること、後続のＲＦ電力パルスのために、第１のＲＦ電力パルスの電力レベルを、毎秒約１キロワットから毎秒約２キロワットの速度で、約３ｋＷから約４ｋＷのピーク電力まで上昇させること、後続のＲＦバイアス電力パルスのために、第１のＲＦバイアス電力パルスの電力レベルを、毎秒約１キロワットから毎秒約２キロワットの速度で、約１０ｋＷから約１５ｋＷのピーク電力まで上昇させること、処理時間又はエッチング深さに基づいて、ガス混合物の流量を下降させること、処理時間又はエッチング深さに基づいて、ＲＦ電源又はＲＦバイアス電源のパルスの電力レベルを上昇させること、及び／又は深さによる選択的反応性イオンエッチングにおいてアクティブアスペクト比依存のエッチング制御を提供するために、１又は複数のプロセスパラメータのダイナミックランピングを行うこととを更に含み得る。
【0009】
［０００９］幾つかの実施形態では、実行されると、基板処理システムを操作する方法を実行させる命令が格納された非一過性コンピュータ可読媒体であり、本方法は、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物をプロセスチャンバに流すことであって、ガス混合物は、約１：１の酸化物対窒化物のエッチング選択性を有する、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガスとのガス混合物をプロセスチャンバに流すことと、プロセスチャンバにおいてプラズマを形成するために、基板の上の上部電極に接続されたＲＦ電源の第１のＲＦ電力パルスを生成することと、パターンマスクを使用して、プラズマを介して、基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層の異方性エッチングを実行するために、第１のＲＦ電力パルス中に基板の下の下部電極に接続された少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第１のＲＦバイアス電力パルスを生成することであって、第１のＲＦバイアス電力パルスの持続時間は、第１のＲＦ電力パルスの持続時間よりも短い、第１のＲＦ電力パルス中に基板の下の下部電極に接続された少なくとも１つのＲＦバイアス電源の第１のＲＦバイアス電力パルスを生成することと、第１のＲＦバイアス電力パルスが完了したときに、第１のＲＦ電力パルス中に、基板上の酸化物又は窒化物の少なくとも１つの層にパッシベーション層を堆積させることと、第１のＲＦ電力パルスが完了したときに、プロセスチャンバを排気することとを含む。
【0010】
［００１０］他の及び更なる実施形態を以下に開示する。
【0011】
［００１１］添付の図面に示す本原理の例示の実施形態を参照することで、上記に要約し、以下により詳細に説明する本原理の実施形態を理解することができる。ただし、添付の図面は本原理の典型的な実施形態を単に示すものであり、したがって、範囲を限定するものと見なすべきではなく、本原理は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】本原理の幾つかの実施形態に係るプラズマリアクタを示す図である。
【図2】本原理の幾つかの実施形態に係る、基板上の酸化物又は窒化物層をエッチングする方法である。
【図3】本原理の幾つかの実施形態に係る、酸化物及び／又は窒化物の層及びエッチングマスクを備えた基板の断面図である。
【図7】本原理の幾つかの実施形態に係るダイナミックにランピングされたパラメータのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
［００２０］理解を容易にするために、可能な限り、図面に共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。図面は縮尺どおりに描かれておらず、わかりやすくするために簡略化されている場合がある。一実施形態の要素及び特徴は、更に詳述することなく、他の実施形態に有益に組み込まれ得る。
【0014】
［００２１］方法及び装置は、酸化物及び窒化物の層状基板の高アスペクト比の特徴の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）における増加した臨界寸法（ＣＤ）均一性を提供するものである。プロセスシーケンスは大幅に簡素化され、オペレータの仕事が大幅に削減され、処理時間が約８００秒未満に短縮され得る。パターンマスクの整合性も大幅に改善され、特徴の反りからの保護が強化され、穴の歪みが排除され、信頼性と特徴密度の両方が向上する。本原理のプロセスはまた、特徴へのイオン偏向（ｉｏｎ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）、及び偏向されたイオンエッチングによって引き起こされる特徴側壁の、結果として生じる反りを排除する。穴の下部ＣＤの反りは、約５ナノメートル未満に改善される。エッチング中の特徴の入口の目詰まり（ネッキング）が大幅に減少し、トリムプロセスの必要性がなくなり、処理時間が短くなり、コストが削減される。共形ライナ材料を堆積させるために化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバを使用する必要性もまた有利に排除される。
【0015】
［００２２］本原理の方法及び装置は、エッチング選択性制御及び側壁反り制御等における課題を克服することによって、接触用途及びブリッジ用途のための最高のアスペクト比を有利に可能にする。約５０：１を超えるアスペクト比が実現可能である。本方法と装置により、プロセスのマイクロ秒制御調整が可能になるため、基板上の酸化物及び窒化物材料の多層スタックに形成された特徴は、滑らかな側壁と高いアスペクト比を有し、性能と信頼性の両方を向上させる。複数のリンクされた（例えば、マスター／スレーブ）ＲＦ電源は、プラズマ電源及び少なくとも１つのバイアス電源の個別の制御を提供するために使用される。ＲＦ電源は、処理タイミング及び／又はエッチング深さに基づいてほぼ瞬時に調整できる、サイクル中の様々な時点での電源のパルシングを可能にする制御スキーマを使用する。プロセスはまた、Ｃ３Ｈ２Ｆ４ガスとコンパニオンガス（例えば、Ｃ３Ｆ６等のフッ化炭素ガス等）とのプロセスガス混合物を利用する。ガス混合物は、酸化物材料対窒化物材料の約１：１のエッチング選択性を提供する。ガス混合物と他のガスの化学的性質は、エッチングされた材料が酸化物と窒化物の間で交互になる場合でも、エッチングプロセスを正確に制御して、高アスペクト比の特徴のための滑らかな側壁を生成するのに役立つ。
【0016】
［００２３］本方法はまた、ダイナミックパラメータランピング（ＤＰＲ：パラメータの動的な変化）を利用して、タイミング及び／又はエッチング深さに応じてパラメータ値の増減（すなわち、上向き／下向きランピング）を正確かつスムーズに制御する。ＤＰＲは、例えば、プロセスチャンバ圧力、ＲＦプラズマ電力、ＲＦバイアス電力、プロセスガス流量、及び／又は不活性ガス流量等を制御するために使用され得る。ＤＰＲは、エッチングプロセス中にパラメータを調整することにより、特に上部領域でのパターンマスクの目詰まり（ネッキング）を回避するために調整を行うことを可能にする。更に、ＤＰＲは、エッチングプロセスの初期段階中にパターンマスクの過剰エッチング及び側壁の反りを回避するために、Ｏ２等のエッチング補助ガスを制御することができる（例えば、エッチング深さが増加するにつれてＯ２ガスを増加させて、初期のエッチング段階でパターンマスクを過度に使い果たすことなく、エッチング深さに基づく能動的制御を提供する）。プロセスの正確な制御により、エッチング中の特徴の上部の閉鎖（ネッキング）が回避され、よりスムーズで迅速なエッチングプロセスが促進される。ネッキングを回避することにより、エッチングプロセスを中断することなく継続することができ、特徴の側壁を攻撃するイオンの偏向（つまり、反り）が回避される。従来のＲＩＥプロセスでは、側壁の保護ライナを別のＣＶＤチャンバで堆積させる前に、ネッキングを除去するためのトリミングが必要である。本原理の方法及び装置は、トリムプロセスを完全に排除し、単一のプロセスチャンバのみを使用し、大幅なコスト及び処理時間の両方を節約する。
【0017】
［００２４］本原理の方法は、エッチングモード、堆積モード、及び排気モードを含む。全体的な時間多重化エッチングプロセスは、３つのモード間で交互に繰り返される複数のＲＦパルス周波数のインピーダンス調整によって実行され、ほぼ垂直なプロファイル（エッチング中の表面に約８０度から約９０度垂直な特徴側壁）を備えた高アスペクト比の構造を実現する。ＲＦ電源パルス制御は、マイクロ秒のオーダーでプロセス調整を行うことができる。プロセス調整速度と、酸化物対窒化物の選択性が約１：１の特殊なガス混合物、並びにＤＰＲ制御により、ネッキングと側壁の反り（例えば、特徴側壁へのイオンの偏向）の管理が可能になる。反りの制御を支援し、パターンマスクの上部エッジに保護キャップを提供して、イオンが特徴の側壁に偏向するのを防ぐために、エッチング後に保護堆積層も基板に適用される。堆積モードの後、ガスと副生成物が、排気モードの一部としてプロセスチャンバからポンプで排出される。パターンマスクへの入り口がクリアに保たれているため、保護層を特徴の奥深くまで送り込むことができ、イオン及びエッチング反応ガスが特徴の奥深くまで入り込むことができ、非常にスムーズなエッチングが可能になる。また、本技法により、生産ラインのオペレータがいかなる問題のトラブルシューティングも簡単に行い、影響を受ける場所とモードを決定して、ダウンタイムとコストを削減することが可能になる。
【0018】
［００２５］図１Ａは、本明細書に開示の方法を実行するために利用され得るプラズマリアクタを示す図である。本方法は、（例えば、図１Ａに示すような）容量結合プラズマリアクタ又は誘導結合プラズマリアクタ等の他のいずれかの適切なプラズマリアクタで実行され得る。図１Ａのプラズマリアクタは、円筒形の側壁１０２、床１０３、及びリッド１０４によって囲まれたプロセスチャンバ１００を含む。幾つかの実施形態では、リッド１０４は、ガス分配プレート１０８を通して形成されたオリフィス１０９を有するガス分配プレート１０８の上にあるガスマニホールド１０６を含むガス分配シャワーヘッドであり得る。ガスマニホールド１０６は、ガス供給入口１１１を有するマニホールドエンクロージャ１１０によって囲まれている。ガス分配シャワーヘッド（すなわち、リッド１０４）は、絶縁リング１１２によって円筒形側壁１０２から電気的に絶縁されている。ターボ分子ポンプ等の真空ポンプ１１４は、プロセスチャンバ１００からガス及び副生成物を排出して、プロセスチャンバ１００内の圧力を維持することができる。ガスパネル１２０は、ガス供給入口１１１への異なるプロセスガスの個々の流量を制御する。プロセスチャンバ１００の床１０３を通して支持された支持ペデスタル１３６は、絶縁上面及び内部電極１３８を有し得る。内部電極１３８は、例えば、処理中にバイアス電力を供給するために使用され得る。
【0019】
［００２６］電力は、複数のＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８から処理チャンバ１００に印加され得る。複数のＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８は、マスターＲＦジェネレータ１４０及び１又は複数のスレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８を含む。プラズマ源電力は、インピーダンス整合ネットワーク１４２を介して、マスターＲＦジェネレータ１４０からリッド１０４（本明細書ではガス分配シャワーヘッドとも呼ばれる）に印加される。リッド１０４又はガス分配シャワーヘッドは、例えばアルミニウム等の導電性材料で形成されており、したがって、リッド電極として機能する。幾つかの実施形態では、マスターＲＦジェネレータ１４０は、約１００ＭＨｚから約２００ＭＨｚの範囲等、ＶＨＦスペクトルの高い部分でＶＨＦ電力を生成し得る。マスターＲＦジェネレータ１４０は、所望のパルスレート及びデューティサイクルで生成された電力をパルス化する能力を有する。例えば、マスターＲＦジェネレータ１４０は、マスターＲＦジェネレータ１４０によって生成される各パルスの位相だけでなく、パルスレート及び／又はデューティサイクルを定義する１又は複数の制御信号を受信するためのパルス制御入力１４０ａを有する。マスターＲＦジェネレータ１４０は、高速リンクケーブル１５３及びＲＦケーブル１５５を介してインピーダンス整合ネットワーク１４２に接続され得る。マスターＲＦジェネレータ１４０は、高速リンクケーブル１７２を介して第１のスレーブＲＦジェネレータ１４４に接続され得る。マスターＲＦジェネレータ１４０は、高速リンクケーブル１７４を介して第２のスレーブＲＦジェネレータ１４８に接続され得る。マスターＲＦジェネレータ１４０は、高速リンクケーブル１５３、１８２、及び１８４をそれぞれ介して、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９に接続され得る。
【0020】
［００２７］図１Ａに示す幾つかの実施形態では、バイアス電力は、インピーダンス整合ネットワーク１４６を介して第１のスレーブＲＦジェネレータ１４４から、及びインピーダンス整合ネットワーク１４９を介して第２のスレーブＲＦジェネレータ１４８から内部電極１３８に印加される。幾つかの実施形態では、第１のスレーブＲＦジェネレータ１４４及び第２のスレーブＲＦジェネレータ１４８は、バイアス電力を印加し得、マスターＲＦジェネレータ１４０は、プラズマ源電力を印加する。１又は複数のスレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８は、ＬＦスペクトルからＨＦスペクトルの低い部分において、約３０ｋＨｚから約６ＭＨｚの範囲等の高周波（ＨＦ）又は低周波（ＬＦ）電力を生成し得る。例えば、第１のスレーブＲＦジェネレータ１４４及び第２のスレーブＲＦジェネレータ１４８は、それぞれ、約２ＭＨｚ及び約４００ｋＨｚで電力を生成し得る。１又は複数のスレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８は、所望のパルスレート及びデューティサイクルで生成された電力をパルス化する能力を有する。例えば、１又は複数のスレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８は、パルスレート及び／又はデューティサイクル、ならびに１又は複数のスレーブＲＦジェネレータ１４４，１４８によって生成される各パルスの位相を定義する１又は複数の制御信号を受信するためのパルス制御入力１４４ａ、１４８ａを有する。１又は複数のスレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８は、独立してパルス化、位相調整、及び／又はデューティサイクル制御され得る。更に、１又は複数のスレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８は、同期的又は非同期的にパルス化され得る。
【0021】
［００２８］幾つかの実施形態では、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９は、１又は複数のキャパシタ及び／又はインダクタによって形成され得る。キャパシタの値は、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９のそれぞれの整合を調節するために電子的又は機械的に調整され得る。低電力システムでは、１又は複数のキャパシタは機械的に調整されるのではなく電子的に調整され得る。幾つかの実施形態では、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９は、調整可能なインダクタを有し得る。幾つかの実施形態では、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９で使用される１又は複数のキャパシタは、１又は複数の固定キャパシタ又は直列キャパシタであり得る。他の実施形態では、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９で使用されるキャパシタの１又は複数は、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９の整合を調節するために電子的又は機械的に調整され得る可変キャパシタであり得る。幾つかの実施形態では、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９の１又は複数は、接地への容量シャントを有し得る。
【0022】
［００２９］コントローラ１６０は、複数のＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８のパルス制御入力１４０ａ、１４４ａ、１４８ａのそれぞれにパルス制御信号を適用して、マスターＲＦジェネレータ１４０とスレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８のパルス間の所望の位相進み又は遅れ関係及び／又はデューティサイクル関係を生成するようにプログラム可能である。コントローラ１６０はまた、ツール／プロセスチャンバの他の態様を制御し得る。図１Ａでは別個の構成要素として示したが、幾つかの実施形態では、コントローラ１６０は、各ＲＦジェネレータの内部に配置され得る。同期信号は、マスターＲＦジェネレータ（例えば、マスターＲＦジェネレータ１４０）で生成され、他のスレーブジェネレータ（例えば、スレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８）に送信される。コントローラ１６０はまた、前処理、特徴のエッチング、及び後処理で使用されるガスレシピをロード及び実行し得る。コントローラ１６０は、プロセスシーケンスを制御し、ガスパネル１２０からのガス流を調整するために使用され得る。
【0023】
［００３０］幾つかの実施形態では、ＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９、及び／又はコントローラ１６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３０、複数の支援回路１３４、及び／又はメモリ１３２を含む。複数のＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９、及びコントローラ１６０の本例示的な実施形態を、ＣＰＵ、支援回路、及びメモリを有するコンピュータに関して説明しているが、当業者は、複数のＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９、及びコントローラ１６０が、特定用途向けインターフェース回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、システムオンチップ（ＳＯＣ）等を含む様々な方法で実装され得ることを認識するであろう。コントローラ１６０の様々な実施形態はまた、当技術分野で周知の、対応する入力／出力インターフェースを備えた他のプロセスツールコントローラ内に統合され得る。
【0024】
［００３１］支援回路１３４は、ＣＰＵ１３０の機能を支援するためのディスプレイデバイスならびに他の回路を含み得る。上記回路は、クロック回路、キャッシュ、電源、ネットワークカード、ビデオ回路等を含み得る。メモリ１３２は、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、リムーバブルメモリ、ディスクドライブ、光学ドライブ、及び／又は他の形態のデジタルストレージを含み得る。メモリ１３２は、オペレーティングシステム、及びサブファブ制御モジュールを格納するように構成される。オペレーティングシステムは、本明細書に記載の方法を実行するために、１又は複数のＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８又はインピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９を制御して、様々なプロセス、アプリケーション、及びモジュールの実行を促進することを含む、複数のＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８、インピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９、及びコントローラ１６０の一般的な動作を制御するように実行される。
【0025】
［００３２］更に、ＤＣジェネレータ１６２は、内部電極１３８及びリッド１０４のいずれか（又は両方）に結合され得る。幾つかの実施形態では、ＤＣジェネレータ１６２は、連続的及び／又は可変のＤＣを供給し得る。幾つかの実施形態では、ＤＣジェネレータ１６２は、パルスＤＣ電力を提供し得る。ＤＣジェネレータのパルス繰り返し率、位相及びデューティサイクルは、コントローラ１６０によって制御される。ＤＣ絶縁キャパシタ１６４、１６６は、各スレーブＲＦジェネレータ１４８、１４４をそれぞれＤＣジェネレータ１６２から絶縁するために配設され得る。ＤＣジェネレータによって生成されたＤＣ信号は、ＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８によって生成されたＲＦ信号と同期され得、基板１３７上の帯電の低減又はプラズマリアクタで形成されたプラズマを使用する基板の改善されたエッチング速度制御等の利点を提供する。
【0026】
［００３３］ＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８は、マイクロ秒のオーダーで調節され得る。ＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８の高速制御は、本原理の方法の正確な制御を可能にする。幾つかの実施形態では、図１Ｂに示すように、ＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８は、グラフ１００Ｂに従って制御され得る。マスター／スレーブ関係にあるＲＦジェネレータ１４０、１４４、１４８のトランジスタートランジスターロジック（ＴＴＬ）信号とそれぞれのインピーダンス整合ネットワーク１４２、１４６、１４９との相互リンクにより、それぞれのＲＦジェネレータによって生成されるパルスのマイクロ秒のタイミング合わせが可能になる。ＲＦマスター又はスレーブジェネレータは、ＲＦ整合器に同期するためのＴＴＬ信号を提供する。ターゲットインピーダンスは、各間隔又は期間で検出された複数のインピーダンスから平均化することによって計算され、インピーダンスの不一致によるＲＦ電力損失なしで高速ＲＦ電力変更を可能にする。
【0027】
［００３４］マスターＲＦジェネレータ１４０は、第１のサイクル１９４の第１の持続時間でプラズマパルス１８７を生成し得る。第１のサイクル１９４の間、スレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８は、第１の持続時間よりも短い第２の持続時間の間、バイアスパルス１８８を生成する。幾つかの実施形態では、エッチング期間１９６は、プラズマパルス１８７とバイアスパルス１８８とのオーバーラップ期間中に生じ得る。幾つかの実施形態では、バイアスパルス１８８のないプラズマパルス１８７の第１の持続時間の一部において、堆積期間１９７がプロセスチャンバ１００内で生じ得る。幾つかの実施形態では、チャンバ洗浄期間１９８（例えば、チャンバガス及び副生成物の排出）は、プラズマパルス１８７及びバイアスパルス１８８のない第１のサイクル１９４の期間に生じ得る。
【0028】
［００３５］幾つかの実施形態では、プラズマパルス１８７の電力レベルは、プロセスにおける所与の時間にわたって、又は所与の量のエッチング深さにわたって、各パルスについて増加（矢印１９０）又は減少し得る。幾つかの実施形態では、バイアスパルス１８８の電力レベルは、プロセスにおける所与の時間にわたって各パルスに対して、又は所与の量のエッチング深さに対して増加（矢印１９２）又は減少し得る。幾つかの実施形態では、バイアス電力を供給するスレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８のそれぞれは、同相又は異相の異なるレベルで独立してパルス化され得る。幾つかの実施形態では、バイアス電力は、バイアス電圧レベルを調節することによって調節され得る。
【0029】
［００３６］図２に、幾つかの実施形態に係る、基板上の酸化物及び／又は窒化物層をエッチングする方法２００を示す。幾つかの実施形態では、基板温度は、プロセス中、摂氏約５０度から摂氏約１００度であり得る。ブロック２０２に示すように、少なくとも１つのプロセスパラメータが、エッチングプロセス中に動的にランピング（変化）される。プロセスパラメータは、所与のプロセス中に上昇し、及び／又は下降し得る。プロセスパラメータのダイナミックパラメータランピング（ＤＰＲ）は、所与の期間（例えば、プロセスを完了する時間、５００秒等の所与の時間）にわたって生じ得る、又はエッチング深さに基づいて生じ得る。ランピングは、開始値からの変化のプラス又はマイナスのパーセンテージ等、時間又は深さに対するデルタ変化によって示され得る。ＤＰＲは、アクティブアスペクト比依存エッチング（ＡＲＤＥ）制御（アスペクト比に依存したエッチングの能動的な制御）のためにランピング勾配（上向き又は下向き）を促進し、深さごとの選択的なＲＩＥを生じさせ得る。
【0030】
［００３７］プロセスパラメータのダイナミックランピングにより、基板上の高アスペクト比の特徴に対してより高品質のエッチングプロセスが得られる。幾つかの実施形態では、上記のように、ダイナミックランピングは、マイクロ秒のオーダーでパルスごとに調節可能である、及び／又は経時的に連続的に行われ得る。幾つかの実施形態では、プラズマ源電力及び／又はバイアス電力等のプロセス電力要件は、エッチング深さが増加するにつれて、上昇及び／又は下降し得る。バイアス電力が増加すると、例えば、穴の深さが増すにつれ、穴の底部でのより良い異方性エッチングが可能になる。幾つかの実施形態では、プロセスガス流量及び／又は不活性ガス流量もまた、動的に上昇及び／又は下降させることができる。幾つかの実施形態では、不活性ガスの流量は一定のままである。
【0031】
［００３８］方法２００により、単一のチャンバが、所与のガス混合物を用いてエッチング及び堆積プロセスを実行することが可能になる。エッチングにより、基板上の酸化物及び／又は窒化物層に穴及び／又はトレンチ等の特徴が作られる。堆積は、基板上に保護層又は化学的に不活性なパッシベーション層を提供して、基板上の特徴のパターンマスク及び側壁を保護する。図３は、酸化物又は窒化物層３０４（窒化物層３０４はまた、酸化物及び窒化物材料の複数の交互層から構成され得る）を有する、図１Ａの基板１３７等の基板３０２を示す断面図３００である。開口部３０８を有する酸化物又は窒化物層３０４上に、パターンマスク３０６が形成されている。パターンマスク３０６は、フォトレジストマスク又はハードマスクであり得る。
【0032】
［００３９］ブロック２０４において、Ｃ３Ｈ２Ｆ４とコンパニオンガス（付随ガス）とのガス混合物がプロセスチャンバ１００に流される。ガス混合物は、単層及び／又は酸化物－窒化物マルチスタックをエッチングするためのより高いパターンマスク選択性を提供する選択的高アスペクト比プロセスを提供する。幾つかの実施形態では、ガス混合物は、不活性ガス及び他のプロセスガスに加えて、Ｏ２等のキャリアガスと共にプロセスチャンバに配置され得る。幾つかの実施形態では、ガスは、０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍを超える流量で、別々に又は一緒にプロセスチャンバに流され得る。幾つかの実施形態では、プロセスチャンバは、約５ｍＴｏｒｒから約５０ｍＴｏｒｒの圧力を有する。ガス混合物は、約１：１の酸化物と窒化物のエッチング選択比を提供するイオンとラジカルの基礎を提供する。幾つかの実施形態では、コンパニオンガスは、ＣｘＦｙの式を有するフッ素系ガスであり、各ｘ及びｙは少なくとも１である。他のガスをガス混合物に加えて、例えば、水素を含まないフッ化炭素等の酸化物及び／又は窒化物のエッチング速度を改善又は制御することができる。幾つかの実施形態では、ガス混合物及び／又は流量は、パターンマスクと比較した酸化物／窒化物のエッチング選択性が約５：１から約７：１であり得るように制御され得る。
【0033】
［００４０］幾つかの実施形態では、ガス混合物は、約１００ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍの流量を有する。幾つかの実施形態では、例えば、アルゴン、クリプトン、及び／又は窒素等の不活性ガスもまた、約１００ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍの流量でチャンバに流される。幾つかの実施形態では、Ｏ２等のキャリアガスは、１００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバに導入され得、ＤＰＲ制御の対象となり得る。一部の半導体では、酸化物の層が窒化物の層と交互になっている。約１：１の選択比で、酸化物と窒化物を単一のガス混合物で同じ速度でエッチングできる。幾つかの実施形態では、ガス混合物の流量は、時間とともに、又はエッチング深さが増加するにつれて、動的に下降する。
【0034】
［００４１］ブロック２０６において、ガス混合物からプラズマが生成される。ガス混合物はイオン化され、酸化物又は窒化物材料をエッチングできるイオンとラジカルを生成する。幾つかの実施形態では、ガス混合物は、Ｏ２の存在下でイオン化されて、複数のイオン、ラジカル、及び様々な分子を有するプラズマを生成する。幾つかの実施形態では、ガスは、約８０：２０から約３０：７０までのガス混合物（Ｃ３Ｈ２Ｆ４及びコンパニオンガス）対キャリアガスの容量パーセント比でプロセスチャンバに存在し得る。幾つかの実施形態では、ガスは、約１５：８５から約２５：７５までのガス混合物（Ｃ３Ｈ２Ｆ４及びコンパニオンガス）対キャリアガスの容量パーセント比でプロセスチャンバに存在し得る。幾つかの実施形態では、プロセスチャンバのＣ３Ｈ２Ｆ４対キャリアガスの容量パーセント比は、約０：１００から約９０：１０、又は約１５：８５から約２５：７５である。Ｏ２をキャリアガスとして使用する幾つかの実施形態では、Ｃ３Ｈ２Ｆ４は、エッチャントの容量パーセントの約１５容量パーセントから約４５容量パーセントまでを構成し、コンパニオンガスは、エッチャントの容量パーセントの約１５容量パーセントから５０容量パーセントまでを構成し、Ｏ２は、エッチャントの容量パーセントの約１０容量パーセントから約４０容量パーセントまでを構成する。イオン化可能なガス混合物とＯ２の比率は、約９０：１０から約６０：４０である。
【0035】
［００４２］幾つかの実施形態では、プラズマは、図１Ａに示すように、スレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８等の少なくとも１つのＲＦバイアス源と併せて、マスターＲＦジェネレータ１４０等のＲＦプラズマ電源によって生成される。マスターＲＦジェネレータ１４０は、マスターＲＦジェネレータ１４０とスレーブＲＦジェネレータ１４４、１４８との間のパルスを同期させるために使用することができるトランジスタ－トランジスタロジック（ＴＴＬ）信号を提供する。幾つかの実施形態では、ＲＦプラズマ電源は、約１００ＭＨｚから約２００ＭＨｚの超短波（ＶＨＦ）で動作し得る。幾つかの実施形態では、ＲＦプラズマ電源は、約１００ＭＨｚ、約１２１ＭＨｚ、及び／又は約１６２ＭＨｚ等の周波数で動作し得る。幾つかの実施形態では、ＲＦプラズマ電源は、毎秒約１キロワットから毎秒約２キロワットのランピング速度で、約３ｋＷのピーク電力から約４ｋＷのピーク電力までランピングされ得る。
【0036】
［００４３］幾つかの実施形態では、少なくとも１つのＲＦバイアス電源は、約６ＭＨｚ未満の周波数で動作し得る。幾つかの実施形態では、第１のＲＦバイアス電源は、約４００ｋＨｚの周波数で動作し得、第２のＲＦバイアス電源は、約２ＭＨｚの周波数で動作し得る。幾つかの実施形態では、第１のＲＦバイアス電源及び第２のＲＦバイアス電源は一緒にパルス化される。幾つかの実施形態では、第１のＲＦバイアス電源及び第２のＲＦバイアス電力は、独立してパルス化される。幾つかの実施形態では、第１のＲＦバイアス電源の周波数及び第２のバイアス電源の周波数は、約２ＭＨｚの第２のＲＦバイアス電源周波数のピーク電圧出力よりも約６０％から約８０％高い電圧出力を有する約４００ｋＨｚの第１のＲＦバイアス電源周波数と混合される。幾つかの実施形態では、少なくとも１つのＲＦバイアス電源は、毎秒約１キロワットから毎秒約２キロワットのランピング速度で、約１０ｋＷのピーク電力から約１５ｋＷのピーク電力までランピングされ得る。
【0037】
［００４４］ブロック２０８において、層又は酸化物及び／又は窒化物は、少なくとも１つのバイアス電源の支援によりエッチングされる。酸化物のエッチングは、フッ素Ｆを含むイオンの数を制御することによって調整され、窒化物のエッチングは、水素Ｈを含むイオンの数を制御することによって調整される。Ｆを含むイオンの比率とＨを含むイオンの比率により、酸化物対窒化物のエッチング選択比も得られる。それに応じてエッチングガス種を制御することにより、酸化物及び窒化物に対して約１：１のエッチング選択比が達成される。
【0038】
［００４５］１又は複数のバイアス電源は、プロセスチャンバ１００の内部電極１３８等のバイアス電極に向かってイオンを加速させる（図１Ａ）。バイアス電源は、主に酸化物又は窒化物層３０４に垂直な垂直方向に異方性エッチングを生じさせるのに役立つ。異方性エッチングは、他の方向よりも垂直方向のエッチングが速く、酸化物又は窒化物層のエッチングされた特徴の側壁の反りが最小限に抑えられる。図４の断面図４００に示すように、ガス混合物はまた、パターンマスク３０６もエッチングする。エッチングプロセスは、パターンマスク３０６の開口部３０８のエッジ４１０を侵食する。エッチングが続くと、イオンが特徴の側壁に偏向され（矢印４１２によって示す偏向経路）、側壁の反り４１４及び特徴の変形が引き起こされ得る。エッチングは、以下で説明するように、特徴及びパターンマスク５１６を保護するのを助けるために、エッチングモード間の堆積モードを用いて、短いパルスで制御される。
【0039】
［００４６］ブロック２１０において、化学的に不活性なパッシベーション層５１６が基板３０２に堆積される。プラズマを維持している間、少なくとも１つのバイアス電源がオフにされる、又はプラズマによって提供されるイオンにもはや影響を及ぼさないレベルまで電力が低減される。幾つかの実施形態では、電力の低減は、ゼロより大きく、バイアス電力の約５０パーセント未満である。堆積モードでは、プラズマは、図５の断面図５００に示すように、ガス混合物を使用して、基板３０２に化学的に不活性なパッシベーション層５１６の共形層を生成する。化学的に不活性なパッシベーション層５１６は、エッチングモード中に特徴の側壁を保護し、側壁の反りを低減する。化学的に不活性なパッシベーション層５１６は、開口部３０８の間にパッシベーション層「キャップ」５１８を用いて、パターンマスク３０６の開口部３０８のエッジも保護する。エッチングは、パターンマスク３０６ならびに酸化物又は窒化物層３０４に影響を及ぼすため、化学的に不活性なパッシベーション層５１６は、後続のエッチングモード中にパターンマスク３０６が時期尚早に消耗されるのを防ぐのにも役立つ。幾つかの実施形態では、化学的に不活性なパッシベーション層５１６は、フッ化炭素ベースのポリマー又は炭化水素ベースのポリマー等を含み得る。
【0040】
［００４７］ブロック２１２において、プラズマ電源をオフにすることによって、プラズマが遮断され、ガス混合物がプロセスチャンバ１００に流され続けている間、プロセスチャンバ１００のガス及び／又は副生成物が、真空ポンプ１１４によってポンプで排出される。ブロック２１４において、このプロセスは、エッチング結果が達成されるまで繰り返される。エッチング結果は、所与のエッチング深さ、所与のエッチング時間、及び／又は酸化物又は窒化物層３０４の下の基板３０２へのタッチダウンであり得る。
【0041】
［００４８］方法２００の利点の１つは、図６の断面図６００に示すように、パッシベーション層キャップ５１８が、後続のエッチングモード中に開口部３０８のエッジを保護することである。異方性エッチングにより、パターンマスク３０６の上部が、主にパターンマスク３０６の表面に垂直な垂直方向に、及び開口部３０８の底部にエッチングされている。化学的に不活性なパッシベーション層５１６は、エッチングのために薄くなっているが、エッチングされたキャップ６２０は、エッチングモード中（イオン偏向経路６２４によって示すように）、いまだイオン偏向防止を提供する。イオン偏向経路６２４は、より鋭角を有し、開口部３０８の側壁６２２ではなく、パターンマスク３０６の側壁に偏向され、偏向されたイオンによる側壁の反りを防止する。
【0042】
［００４９］図７のグラフ７００に、方法２００で使用される様々なプロセスパラメータのダイナミックランピングを示す。幾つかの実施形態では、不活性ガス７０２が、ガス混合物と共に、一定の速度（ゼロランピング）でプロセスチャンバ１００に流される。幾つかの実施形態では、圧力は増加する、一定に保たれる、又は図７のように、プロセスチャンバ１００の圧力７０４が、時間又はエッチング深さとともにゆっくりと減少する。幾つかの実施形態では、圧力のランピング速度は非常に小さく、例えば、１０００秒あたり約１ｍＴｏｒｒ等である。ガス混合物の流量７０６は、時間又はエッチングの深さとともに減少する。プラズマ源電力７０８は、時間又はエッチング深さとともにゆっくりと減少する。バイアス源電圧７１０は、時間又はエッチング深さとともに増加し、ある時点又はエッチング深さで一定のままであり得る。Ｏ２等のエッチング補助ガス７１２もまた、ネッキングによって影響を受ける領域をきれいにするのを助けるために、経時的に又はエッチング深さにわたって上昇させることができる。Ｏ２はパターンマスク全体に影響を与えるため、Ｏ２の流量は、最初はパターンマスクを維持するのを助けるために減少させ、その後、時間又はエッチング深度とともに増加させて、特徴へのより深い浸透を可能にすることができる。幾つかの実施形態では、Ｏ２流量のランピングは、毎秒約０．０１ｓｃｃｍから毎秒約０．１ｓｃｃｍであり得る。幾つかの実施形態では、プラズマ源電力又はバイアス源電力は、毎秒約１ワットから毎秒約２ワットのランピング速度を有し得る。
【0043】
［００５０］上記は本原理の実施形態を対象としているが、本原理の他の及び更なる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され得る。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】