特許 7577115 原子層エッチングおよびイオンビームエッチングのパターニング

(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】2024-10-24

(45)【発行日】2024-11-01

(54)【発明の名称】原子層エッチングおよびイオンビームエッチングのパターニング

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20241025BHJP

   H01L 21/302 20060101ALI20241025BHJP

   H01L 29/82 20060101ALI20241025BHJP

   H10B 61/00 20230101ALI20241025BHJP

   H10N 50/10 20230101ALI20241025BHJP

   H10N 50/20 20230101ALI20241025BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

H01L21/302 101C

H01L21/302 104C

H01L21/302 201B

H01L29/82 Z

H10B61/00

H10N50/10 Z

H10N50/20

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2022515725

(86)(22)【出願日】2020-09-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-16

(86)【国際出願番号】 US2020049871

(87)【国際公開番号】W WO2021055197

(87)【国際公開日】2021-03-25

【審査請求日】2023-07-26

(31)【優先権主張番号】62/901,702

(32)【優先日】2019-09-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】タン・サマンサ・シャンファ

(72)【発明者】

【氏名】ムカージー・タマル

(72)【発明者】

【氏名】ヤン・ウェンビン

(72)【発明者】

【氏名】ディキシット・ギリシュ

(72)【発明者】

【氏名】パン・ヤン

【審査官】長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１５７８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０８０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３５０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４３３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１１６１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０５４６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２９／８２

Ｈ１０Ｂ ６１／００

Ｈ１０Ｎ ５０／１０

Ｈ１０Ｎ ５０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マスクに対して積層を選択的にエッチングするための方法であって、
前記積層を少なくとも部分的にエッチングするために原子層エッチングを提供する工程であって、前記原子層エッチングは、少なくともいくらかの残留物を形成する、工程と、
前記積層のイオンビームエッチングを提供する工程であって、前記イオンビームエッチングは、前記原子層エッチングからの前記残留物の少なくともいくらかを除去する、工程と、
を含む、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、
前記原子層エッチングを提供する前記工程は、複数のサイクルを含み、各サイクルは、
改質段階であって、
シリコン、ゲルマニウム、炭素、チタン、およびスズからなる群より選択された元素を含むハロゲン含有ガスを含む改質ガスを提供する工程と、
前記改質ガスをプラズマ化する工程であって、前記プラズマの成分は、前記積層の表面の一部を改質して改質表面を形成する、工程と、を含む、改質段階と、
活性化段階であって、前記積層の前記改質表面をエッチングする、活性化段階と、
を含む、方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法であって、
前記ハロゲン含有ガスは、ヨードシラン類、ブロモシラン類、クロロシラン類、ヒドロクロロシラン類、およびフルオロシラン類からなる群より選択される、方法。

【請求項4】

請求項２に記載の方法であって、
前記活性化段階は、
活性化ガスを提供する工程と、
前記活性化ガスを活性化する工程と、
を含む、方法。

【請求項5】

請求項４に記載の方法であって、
前記活性化段階は、さらに、バイアスを印加する工程を含む、方法。

【請求項6】

請求項２に記載の方法であって、
前記活性化段階は、金属テトレルハロゲン分子を生成する、方法。

【請求項7】

請求項６に記載の方法であって、
前記金属テトレルハロゲン分子は、金属、シリコン、およびハロゲンを含む、方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法であって、
前記積層は、少なくとも１つの金属含有層を含む、方法。

【請求項9】

請求項１に記載の方法であって、
前記積層は、少なくとも１つの遷移金属含有層を含む、方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法であって、
前記イオンビームエッチングを提供する前記工程は、ガスイオンを連続的に異なる角度で前記積層に向ける工程を含む、方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法であって、
前記イオンビームエッチングは、前記積層のテーパ部を除去する、方法。

【請求項12】

請求項１０に記載の方法であって、
前記イオンビームエッチングは、前記積層の金属含有層に含浸したハロゲンを除去する、方法。

【請求項13】

請求項１０に記載の方法であって、
前記イオンビームエッチングは、前記積層の金属含有層の一部をエッチングすることなく、前記積層の前記金属含有層に含浸した塩素を除去する、方法。

【請求項14】

請求項１に記載の方法であって、
前記原子層エッチングを提供する前記工程は、複数のサイクルを含み、各サイクルは、
改質段階であって、
ハロゲン含有ガスを含む改質ガスを提供する工程と、
前記改質ガスをプラズマ化する工程であって、前記プラズマの成分は、前記積層の表面の一部を改質して改質表面を形成する、工程と、を含む、改質段階と、
活性化段階であって、前記積層の前記改質表面をエッチングする、活性化段階と、
を含む、方法。

【請求項15】

請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記原子層エッチングを提供する前に、イオンビーム開口エッチングを提供する工程を含む、方法。

【請求項16】

マスクに対して積層を選択的にエッチングするための装置であって、
真空搬送モジュールと、
前記真空搬送モジュールに接続された原子層エッチングチャンバと、
前記真空搬送モジュールに接続されたイオンビームエッチングチャンバと、
前記真空搬送モジュールに接続された封入チャンバと、
前記真空搬送モジュール、前記原子層エッチングチャンバ、前記イオンビームエッチングチャンバ、および前記封入チャンバに制御可能に接続されたコントローラであって、
前記積層を前記原子層エッチングチャンバに移すように前記真空搬送モジュールを制御し、
前記積層の原子層エッチングを提供するように前記原子層エッチングチャンバを制御し、
前記積層を前記原子層エッチングチャンバから前記イオンビームエッチングチャンバに移すように前記真空搬送モジュールを制御し、
前記積層のイオンビームエッチングを提供して前記原子層エッチングにより形成された残留物の少なくとも一部を除去するように前記イオンビームエッチングチャンバを制御し、
前記積層を前記イオンビームエッチングチャンバから前記封入チャンバに移すように前記真空搬送モジュールを制御し、
前記積層の封入を提供するように前記封入チャンバを制御するように構成されている、コントローラと、
を備える、装置。

【請求項17】

請求項１６に記載の装置であって、
前記コントローラは、さらに、
改質ガスを提供するように前記原子層エッチングチャンバを制御し、
前記改質ガスをプラズマ化するように前記原子層エッチングチャンバを制御し、前記プラズマの成分は、前記積層の表面の一部を改質して改質表面を形成するように構成されている、装置。

【請求項18】

請求項１７に記載の装置であって、
前記コントローラは、さらに、
活性化ガスを提供するように前記原子層エッチングチャンバを制御し、
前記活性化ガスを活性化するように前記原子層エッチングチャンバを制御するよう構成されている、装置。

【請求項19】

請求項１８に記載の装置であって、
前記コントローラは、さらに、バイアスを印加するように前記原子層エッチングチャンバを制御するように構成されている、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により本明細書に援用される、２０１９年９月１７日出願の米国出願第６２／９０１，７０２号の優先権の利益を主張する。

【背景技術】

【0002】

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のものである。本背景技術欄、および潜在的には本明細書の態様に記載される全てのことは、本願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。

【0003】

本開示は、半導体ウエハ上に半導体デバイスを形成する方法に関する。本開示は特に、半導体デバイスの選択的エッチングに関する。

【0004】

半導体デバイスの形成において、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）は、パターン転写プロセスを用いて形成されてよい。そのようなパターン転写プロセスは、エッチングプロセスを用いる。ＭＲＡＭ積層は、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、およびウェット化学物質による複雑な手法を用いることなしにパターニングすることが極めて難しい、不揮発性の強磁性材料（コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、およびルテニウム（Ｒｕ）など）を含む。長年の開発にもかかわらず、現在のパターニング技術は未だ多くの欠点に悩まされており、それらはテーパ形状、および固定層に対する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）の短絡を引き起こす側壁の再堆積、ならびに、ＭＴＪ層の損傷を引き起こす腐食などである。いくつかの従来技術では、金属エッチングに塩素含有化学物質が用いられるが、エッチング後の副生成物は非揮発性化合物を含む。非揮発性化合物はその後、フィーチャの側壁に再堆積する可能性がある。しかし、デバイスが小型化し、様々な種類の構造の製造がより複雑になるにつれて、いくらかのエッチング副生成物は基板の他の露出領域にも再堆積して不良を引き起こし、最終的にはデバイスの欠陥を引き起こしうる。

【0005】

広ピッチを有する大きい限界寸法（ＣＤ）構造については、一段階または複数段階のＩＢＥレシピで十分かもしれない。しかし、１００ｎｍ未満の小さいＣＤまたは密ピッチのフィーチャについては、ＩＢＥによるパターニングは難しい。具体的な制限は、マスクによるイオン入射の遮断であり、効果的なＭＲＡＭ積層のエッチングおよびトリミングを妨ぐ。

【発明の概要】

【0006】

本開示の目的により前記を実現するために、マスクに対して積層を選択的にエッチングするための方法が提供される。原子層エッチングは、積層を少なくとも部分的にエッチングするために提供され、少なくともいくらかの残留物を形成する。イオンビームエッチングは、積層をエッチングするために提供され、原子層エッチングからの残留物を少なくともいくらか除去する。

【0007】

別の実施形態では、マスクに対して積層を選択的にエッチングするための装置が提供される。真空搬送モジュールが提供される。真空搬送モジュールに原子層エッチングチャンバが接続される。真空搬送モジュールにイオンビームエッチングチャンバが接続される。真空搬送モジュールに封入チャンバが接続される。コントローラは、真空搬送モジュール、原子層エッチングチャンバ、イオンビームエッチングチャンバ、および封入チャンバに制御可能に接続される。コントローラは、真空搬送モジュールから原子層エッチングチャンバに積層を移すように真空搬送モジュールを制御し、積層の原子層エッチングを提供するように原子層エッチングチャンバを制御し、イオンビームエッチングチャンバに積層を移すように真空搬送モジュールを制御し、積層のイオンビームエッチングを提供するようにイオンビームエッチングチャンバを制御し、イオンビームエッチングチャンバから封入チャンバに積層を移すように真空搬送モジュールを制御し、積層の封入を提供するように封入チャンバを制御するように構成されている。

【0008】

本開示のこれらの特徴および他の特徴は、次の図面と共に、以下の本開示を実施するための形態においてより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示は、添付の図面の図において限定ではなく例示のために示される。同じ参照番号は、同一の要素を意味する。

【0010】

【図1】実施形態の高レベルフローチャート。

【0011】

【図2A】実施形態により処理された積層の略断面図。

【図2B】実施形態により処理された積層の略断面図。

【図2C】実施形態により処理された積層の略断面図。

【0012】

【図3】原子層エッチングプロセスのより詳細なフローチャート。

【0013】

【図4】改質段階のより詳細なフローチャート。

【0014】

【図5A】実施形態により処理された金属層のより詳細な断面図。

【図5B】実施形態により処理された金属層のより詳細な断面図。

【図5C】実施形態により処理された金属層のより詳細な断面図。

【0015】

【図6】原子層エッチングチャンバシステムの概略図。

【0016】

【図7】イオンビームエッチングチャンバの概略図。

【0017】

【図8】実施形態で用いられうる処理ツールの上面概略図。

【0018】

【図9】実施形態を実行するときに用いられうるコンピュータシステムの概略図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本開示はここで、添付の図面に示されたように、そのいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明される。以下の説明において、本開示の十分な理解を提供するためにいくつかの特定の詳細が記載される。しかし、当業者には、本開示がこれら特定の詳細の一部または全てなしに実施されてよいことが明らかだろう。他の例では、本開示を必要以上に分かりにくくしないように、周知のプロセス工程および／または構造は詳細には説明されていない。

【0020】

半導体ウエハ処理の間に、フィーチャは、金属含有層を介してエッチングされてよい。磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）の形成において、磁性トンネル接合の積層を形成するために、複数の薄金属の層または膜が連続してエッチングされてよい。

【0021】

磁性トンネル接合（ＭＴＪ）は、２つの磁性材料間にある薄誘電体バリア層から構成されている。電子は、量子トンネリングのプロセスによってバリアを通過する。これは、スピン注入トルクを用いる磁気メモリの基礎として機能できる。

【0022】

スピン注入トルクは、スピン偏極電流を用いてＭＴＪ内の磁性層の配向が変更できる効果である。電荷キャリア（例えば、電子）は、スピンとして知られる特性を有する。スピンは、キャリアに固有のわずかな角運動量である。電流は一般に、無偏極状態である（５０％のスピンアップ電子、５０％のスピンダウン電子）。厚い磁性層（通常、「固定層」と呼ばれる）に電流を通すことにより、より多くのいずれかのスピンの電子を有するスピン偏極電流が生成されうる。このスピン偏極電流が第２のより薄い磁性層（「自由層」）に向けられた場合、角運動量はこの層に伝達され、その配向を変更できる。この効果は、振動を励起するため、または磁石の配向を反転させるためにも用いられうる。

【0023】

スピン注入トルクは、磁気ランダムアクセスメモリの能動素子を反転させるために用いられうる。スピン注入磁気ランダムアクセスメモリ（ＳＴＴ－ＲＡＭまたはＳＴＴ－ＭＲＡＭ）は、従来の磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）に対して、低い電力消費および優れたスケーラビリティという利点を有する。ＭＲＡＭは、能動素子を反転させるための磁界を用いる。

【0024】

スピン注入メモリ（ＳＴＴ－ＲＡＭ）デバイスのパターニングは、反応性イオンエッチングに続いて、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）または完全不活性ガス角度ＩＢＥ法によって実施される。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスは通常、テーパ形状およびエッチング副生成物の大量の側壁再堆積をもたらす。またＲＩＥは、ＭｇＯ層への化学損傷により、ＭＲＡＭパターニング向けのプロセスのみに限定される。

【0025】

ＩＢＥ技術は、反応種によって引き起こされるＭＴＪの損傷を最小限にしながらＭＲＡＭパターンを転写するために開発された。一般的な手法は、まず垂直入射でＩＢＥを実施してＭＴＪを成形し、フッティングを最小限にし、そして斜入射でＩＢＥを提供することにより側壁洗浄を提供して、初期工程による再堆積を除去する。ＩＢＥは不活性イオンのスパッタリングによるため、側壁再堆積はパターン転写時に存在する。ＩＢＥおよび酸化のサイクルは一般に、短絡経路を除去し、ＭｇＯトンネル障壁で止まるために実施され、スピン輸送のために初期状態の連続した自由層を保護する。

【0026】

ＭＲＡＭ積層をプラズマドライエッチングする方法は、全ての目的のために参照により援用される、２０１７年１０月３１日発行の、Ｔａｎ等による「Ｄｒｙ Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈ Ｍｅｔｈｏｄ Ｔｏ Ｐａｔｔｅｒｎ ＭＲＡＭ Ｓｔａｃｋ」と題した米国特許第９，８０６，２５２号に記載されている。イオンビームエッチングを提供するための方法は、全ての目的のために参照により援用される、２０１６年２月９日発行の、Ｓｉｎｇｈ等による「Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」と題した米国特許第９，２５７，２９５号に記載されている。

【0027】

広ピッチを有する大きい限界寸法（ＣＤ）構造については、一段階または複数段階のＩＢＥレシピで十分かもしれない。しかし、１００ｎｍ未満の小さいＣＤまたは密ピッチのフィーチャについては、ＩＢＥによるパターニングは難しい。具体的な制限は、マスクによるイオン入射の遮断である。この制限は、効果的なＭＲＡＭ積層のエッチングおよびトリミングを妨げる。

【0028】

実施形態において、一次パターン転写は、原子層エッチング（ＡＬＥ）によって実現される。ＡＬＥプロセスは、コバルト（Ｃｏ）および鉄（Ｆｅ）含有材料の揮発性エッチング副生成物を形成するためにＳｉ種を取り込む。化学エッチングの機構は、最小限の側壁再堆積を可能にする。そのためＡＬＥは、アスペクト比による制限なしに密ピッチをパターニングできる。ハロゲンプラズマが含まれたが、ＡＬＥサイクルのＡｒ工程は反応種を除去およびパージするため、ＡＬＥプロセスは、ＲＩＥよりもＭｇＯの損傷を最小化する。ＡＬＥプロセスはＭＲＡＭ積層を開口し、全体の形状を規定する。

【0029】

この実施形態では、ＩＢＥ処理の第２工程は、ＡＬＥによって規定されたＭＲＡＭピラーに施される。ＩＢＥ工程は、ハロゲン種を吸収した表面からの潜在的な損傷を最小限にする側壁残留物の除去に寄与する。ＩＢＥはさらに、ＭＲＡＭ側壁を垂直形状に向けてトリミングする。ＡＬＥは、揮発性副生成物を形成するＭＴＪ積層をエッチングするのに用いられるため、ＩＢＥ工程は、ＭＲＡＭをパターニングするために入射角モードで用いられるのではなく、むしろ積層の残留物および／またはフッティングを除去するためにかすめ角での洗浄に用いられる。

【0030】

ＡＬＥとＩＢＥとの統合プロセスは、２つの態様において利点を有する。１）ＩＢＥ工程は、ＭＲＡＭ積層の表面および側壁上のハロゲン種を効率的に除去する。ＡＬＥパターニングにとって、チャンバ壁からなどの残留ハロゲン種は、塩素化表面層を残すという懸念がある。側壁の残留物は電気特質を悪化させ、デバイスの短絡または電気信号の劣化を引き起こす。また、不活性イオンはさらに、最小限のハロゲン残留物を残したままハロゲン化表面層を除去する。２）統合フローは、高アスペクト比構造または密ピッチ構造へのパターニングについてのＩＢＥの制限を回避する。ＡＬＥによる化学エッチングは、主にＭＲＡＭピラーを規定するため、パターニングへの制限は、もはやＩＢＥによるイオン入射角によって制限されない。実施形態で用いられる統合は、ＭＴＪ側壁にわたる再堆積または腐食なしに高密度のＭＲＡＭアレイをパターニングするための解決策を提供する。

【0031】

図１は、理解を容易にするための、実施形態の高レベルフローチャートである。この実施形態において、積層は原子層エッチング（工程１０４）が施される。積層は、異なる材料の複数の層を含んでよい。例えば積層は、通常のＭＲＡＭで用いられる１つ以上の磁性材料層を含んでよい。図２Ａは、図１に示されたプロセスを用いて処理されうる例示的な積層２００の略断面図である。積層２００は、シリコンまたは酸化シリコン（Ｓｉ／ＳｉＯ₂）層２０４を有する基板の上にある。第１のタンタル（Ｔａ）層２０８は、Ｓｉ／ＳｉＯ₂層２０４の上にある。プラチナ（Ｐｔ）層２１２は、第１のＴａ層２０８の上にある。コバルトプラチナ合金（ＣｏＰｔ）層２１６は、Ｐｔ層２１２の上にある。酸化マグネシウム（ＭｇＯ）層２２０は、ＣｏＰｔ層２１６の上にある。コバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）層２２４は、ＭｇＯ層２２０の上にある。第２のＴａ層２２８は、ＣｏＦｅＢ層２２４の上にある。ルテニウム（Ｒｕ）層２３２は、第２のＴａ層２２８の上にある。パターンマスクは、積層２００の上に形成される。この実施形態では、パターンマスクは、Ｒｕ層２４４の下のＳｉＯ₂層２４０の下に窒化チタン層２３６を備える。この実施形態では、原子層エッチング（工程１０４）の前に、必要に応じてＲｕ層２４４開口エッチングが提供される。Ｒｕ層２４４開口エッチングは、酸素含有プラズマを用いて提供される。

【0032】

図３は、原子層エッチング（工程１０４）のより詳細なフローチャートである。原子層エッチングは複数のサイクルを含み、各サイクルは改質段階（工程３０４）および活性化段階（工程３０８）を含む。図４は、改質段階のより詳細なフローチャートである。改質ガスが提供される（工程４０４）。改質ガスは、活性化段階を促進するために表面を改質できる任意の適したガスであってよい。例えば、改質ガスはハロゲン含有ガスであってよい。一実施形態では、改質ガスは、５～２００ｓｃｃｍの四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）を含む。改質ガスがプラズマ化される（工程４０８）。いくつかの例示的な条件として、プラズマは、約１００～９００Ｗ（ワット）のプラズマ電力を用いて生成されてよい。この動作中の温度は、約６０～約２００℃であってよい。この動作中のチャンバ圧は、約１～約５００ミリトル（ｍＴｏｒｒ）であってよい。特定の論理に縛られるものではないが、プラズマはＳｉＣｌ₄分子を解離して、塩素およびＳｉ－Ｃｌ種を生成するとされる。いくつかの例では、パルス化バイアスが印加されてよい。Ｓｉ－Ｃｌ種は、金属層に吸着されるＳｉ－Ｃｌ成分の改質層を形成する。異なる層における異なる金属Ｍについて、塩素およびＳｉ－Ｃｌ成分種は異なる金属Ｍに吸着して、ＭＳｉＣｌ_xの原子層が形成される（ｘは１から３を含む整数）。この原子層は、単層であってよい、または単層よりも厚くてよい、または不完全な単層であってよい。

【0033】

図５Ａ～５Ｃは、積層が処理されている間の分子間相互作用を表す。図５Ａ～５Ｃは特に、図２Ａの積層が処理されているところを示す。図５Ａは、ＣｏＦｅＢ層２２４の一部の拡大概略図である。ＳｉＣｌ₄の改質ガスは、Ｓｉ５０８およびＣｌ５１２を含む種のプラズマにされる。プラズマ中の種はＳｉＣｌ_xである（ｘは１から３を含む整数）。加えて、個々の塩素イオンがあってよい。バイアスは、ＳｉＣｌ_x種をＣｏＦｅＢ層２２４に加速させる。ＳｉＣｌ_xは、ＣｏＦｅＢ層２２４の露出上面に結合し、単層を形成する。

【0034】

この実施形態では、単層が形成された後に改質段階（工程３０４）は停止する。図５Ｂは、ＣｏＦｅＢ層２２４の表面上にＳｉＣｌ_xの単層が形成されて、ＣｏＦｅＢ層２２４の一部の改質表面が形成された後の、ＣｏＦｅＢ層２２４の一部の拡大概略図である。バイアス、および／または改質ガス流、および／またはプラズマ電力は停止されてよい。

【0035】

原子層が形成され、改質段階（工程３０４）が完了した後に、積層２００は活性化段階（工程３０８）が施される。活性化段階は、プラズマが生成されうるガスなどの活性化されうるガスを提供する工程を含んでよい。例えば、活性化ガスは希ガスであってよい。この実施形態では、積層２００は、活性化段階（工程３０８）を提供するためにアルゴン（Ａｒ）プラズマに曝される。この実施形態では、Ａｒを含む活性化ガスが提供される。活性化ガスが活性化される。活性化ガスは、活性化ガスをプラズマ化することによって活性化されてよい。プラズマは、約１００～９００Ｗのプラズマ電力を用いて生成されてよい。この動作中の温度は、約６０～約３００℃であってよい。この動作中のチャンバ圧は、約１～約５００ｍＴｏｒｒであってよい。Ａｒプラズマは、ＭＳｉＣｌ_x分子を揮発させ、ＭＳｉＣｌ_x分子を除去できる。その結果、金属層の改質表面は、マスクに対して選択的にエッチングされる。そのため表面改質は、積層２００をエッチングするのに用いられる。他の実施形態では、活性化ガスを活性化するために熱活性化が用いられてよい。

【0036】

図５Ｃは、活性化段階時のＣｏＦｅＢ層２２４の一部の拡大概略図である。アルゴンイオン５１６は、バイアスによってＣｏＦｅＢ層２２４に向けて加速される。Ａｒイオン５１６は、ＭＳｉＣｌ_x錯体を活性化し（Ｍはこの場合、ＣｏＦｅＢである金属を表す）、揮発性ＭＳｉＣｌ_x錯体５２０が形成される。バイアスは、ＭＳｉＣｌ_x錯体５２０を揮発させるのに十分だが、再堆積した残留物をエッチングするのには十分でないエネルギをＡｒイオン５１６に提供する。改質段階（工程３０４）および活性化段階（工程３０８）を提供する工程は、周期的に複数回繰り返されて、積層２００の原子層エッチング（工程１０４）が提供される。

【0037】

図２Ｂは、ＡＬＥ（工程１０４）が提供された後の積層２００の略断面図である。再堆積した残留材料の残留物層２４８が積層２００の側壁に形成される。残留物層２４８は、金属材料、シリコン、および塩素の残留物を含む。いくらかの塩素は、ＭｇＯ層２２０などの特定の層に移行し、その層を腐食して、塩素２５２が含浸したＭｇＯ領域を形成する可能性がある。積層２００の側壁への残留物層２４８の堆積は、積層２００のエッチングを非垂直面で示されたようなテーパ状にする。

【0038】

積層２００のＡＬＥ（工程１０４）が完了した後に、積層２００はＩＢＥ（工程１０８）が施される。イオンビームエッチングは、不活性ガスを用いる物理スパッタリングによる原子の除去を意味する。物理スパッタンリングは、不活性ガスのイオンとイオン同士の衝突によってエッチングされる材料との間の運動量交換によって提供される。実施形態において、チャンバ圧は２０ｍＴｏｒｒ未満に維持される。低圧はガスとのイオン衝突を低減し、プラズマ形成の可能性を低減する。この実施形態では、イオンはアルゴンイオンである。他の実施形態では、活性化ガスによって提供されるイオンとは異なる他のイオンが用いられてよい。イオンは、５０～１８００ボルト（Ｖ）の範囲のエネルギを有するように加速される。イオンは、残留物層２４８およびＭ原子またはＭ分子をスパッタリングするのに十分なエネルギを有する。

【0039】

図２Ｃは、ＩＢＥ（工程１０８）が提供された後の積層２００の略断面図である。ＩＢＥ（工程１０８）は、残留物層２４８およびＭｇＯ層２２０に含浸した塩素２５２を除去する。またＩＢＥ（工程１０８）は、テーパ部を除去または低減する。この例では、積層２００の側壁は、ＩＢＥ（工程１０８）によるテーパ部除去によって垂直である。

【0040】

ＡＬＥ（工程１０４）は、ＩＢＥプロセスのみよりも高いアスペクト比のフィーチャをエッチングできる。また、上記の実施形態によって提供されたフィーチャは、ＩＢＥプロセスのみで形成されたフィーチャよりも高いピッチを有することができる。ＡＬＥプロセスのみでは、側壁堆積を伴うよりテーパ形状の積層をもたらしうる。ＩＢＥプロセス（工程１０８）が提供されない場合は、ＭｇＯ層２２０に含浸して腐食する塩素２５２は、ＭｇＯ層２２０の一部をエッチングするだろう。ＩＢＥプロセス（工程１０８）は、テーパ部および残留物層２４８を低減または除去できる。ＩＢＥプロセス（工程１０８）は、ＭｇＯ層２２０の一部をエッチングすることなく、ＭｇＯ層２２０に含浸した塩素２５２を除去できる。

【0041】

この実施形態において、ＡＬＥ（工程１０４）は、１つのレシピで積層２００の全ての層をエッチングできる。積層２００は比較的薄い（例えば、３０ｎｍ未満の厚さ）であるため、ＡＬＥ（工程１０４）は１５分未満で実施される。ＩＢＥプロセス（工程１０８）は、積層２００の底面のフッタも除去または低減できる。他の実施形態では、ＡＬＥ（工程１０４）は、積層２００を少なくとも部分的にエッチングする。

【0042】

様々な実施形態において、積層２００はＭＲＡＭの積層であってよい。様々な実施形態において、積層２００は、２つの磁性材料間にある薄誘電体バリア層から構成されている磁性トンネル接合（ＭＴＪ）であってよい。様々な実施形態において、積層２００は少なくとも１つの金属含有層を含む。金属含有層は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、およびＰｔのうちの少なくとも１つを含んでよい。例では、積層は少なくとも１つのＭｇＯ層を含む。他の積層は、第１、第２、および第３の列にＣｕなどの金属を含む他の遷移金属（例えば、第ＩＶ族遷移金属、第Ｖ族遷移金属、および第ＶＩ遷移金属）を有してよい。

【0043】

上記の実施形態において、改質ガスはＳｉＣｌ₄を含む。他の実施形態では、改質ガスはハロシランを含む。ハロシラン類の例は、ヨードシラン類、ブロモシラン類、クロロシラン類、ヒドロクロロシラン類、およびフルオロシラン類である。特定のクロロシラン類は、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、クロロアリルシラン、クロロメチルシラン、ジクロロメチルシラン、クロロジメチルシラン、クロロエチルシラン、ｔ－ブチルクロロシラン、ジ－ｔ－ブチルクロロシラン、クロロイソプロピルシラン、クロロ－ｓｅｃ－ブチルシラン、ｔ－ブチルジメチルクロロシラン、テキシルジメチルクロロシラン、ＳｉＨＣｌ－（Ｎ（ＣＨ₃）₂）₂などである。いくつかの実施形態において、改質ガス中のシリコンは、ゲルマニウム、炭素、チタン、またはスズに置き換えられてよい。様々な実施形態では、改質ガスは、シリコン、ゲルマニウム、炭素、チタン、およびスズからなる群より選択される元素を含むハロゲン含有ガスを含む。他の実施形態において、金属シリコンおよび塩素分子（ＭＳｉＣｌ_x）は、より一般的には金属テトレルハロゲン分子として記載されてよい。本明細書および特許請求の範囲において、金属テトレルハロゲン分子は、少なくとも１つの金属原子、少なくとも１つのハロゲン原子、ならびに、シリコン、ゲルマニウム、シリコン、チタン、およびスズのうちの少なくとも１つの第１４族元素を有する分子として定義される。金属テトレルハロゲン分子がシリコンを含むときは、金属テトレルハロゲン分子は揮発性金属サイロ錯体である。別の実施形態では、Ｍ（ＳｉＣｌ₃）（ＣＯ）を生成するためにＳｉＣｌ₄およびＣＯの前駆体が用いられてよい。別の実施形態では、ＭＣｌ_x（Ｈ₂Ｏ）_yを形成するためにＣｌ₂およびＨ₂Ｏの前駆体が用いられてよい。別の実施形態では、メタノール（ＣＨ₃ＯＨ）前駆体が用いられてよい。

【0044】

他の実施形態において、反応ガスはＡｒではない別の希ガスであってよい。他の実施形態において、反応ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水（Ｈ₂Ｏ）、ＣＨ₃ＯＨ、またはアンモニア（ＮＨ₃）のうちの１つ以上であってよい。反応ガスは、反応ガスイオンに変換される。

【0045】

いくつかの実施形態において、ＡＬＥ（工程１０４）は、オーバエッチングを提供するのに用いられてよい。オーバエッチングは、シリコンまたは酸化シリコン（Ｓｉ／ＳｉＯ₂）層２０４の一部をエッチングする。オーバエッチングは、ＡＬＥ（工程１０４）によってエッチングされた積層２００のテーパ部を低減する。オーバエッチングのシリコンまたは酸化シリコン（Ｓｉ／ＳｉＯ₂）層２０４のエッチング中は、再堆積される材料は少ないため、残留物層２４８はエッチングされ、テーパ部は減少してよい。オーバエッチングは、積層フッタを低減または除去するために用いられてもよい。

【0046】

上記の実施形態における上記の工程の前、最中、または後に、１つ以上の追加プロセスが積層に実施されてよい。例えば、ＡＬＥ（工程１０４）の前に、積層２００を部分的に開口するために追加のＩＢＥ開口工程が用いられてよい。かかる工程は、ＣｏＦｅＢ層を開口し、ＣｏＦｅＢをハロゲンに曝すことなくＣｏＦｅＢ層の開口を可能にしてよい。別の実施形態では、ＡＬＥ（工程１０４）およびＩＢＥ（工程１０８）は、少なくとも２サイクルにわたって周期的に提供されてよい。かかるプロセスは、遅いスループットを有してよい。

【0047】

さらに、上記の例示的プロセスの順序は、任意の有益な方法で修正されてよい。例えば他の実施形態は、ＡＬＥの前にＩＢＥを提供して層をエッチングし、次にＡＬＥ後にＩＢＥを用いて残留物を除去してよい。さらに他の実施形態は、ＩＢＥを用いて１つ以上の層をエッチングし、次にＡＬＥを用いて１つ以上の層をエッチングし、次にＩＢＥを用いて１つ以上の層をエッチングし、そしてＡＬＥを用いて１つ以上の層をエッチングしてよい。

【0048】

図６は、ＡＬＥプロセス（工程１０４）に用いられうる処理チャンバの実施形態を提供するために、ＡＬＥプロセスに用いられうるＡＬＥチャンバシステム６００の例を概略的に示す。ＡＬＥチャンバシステム６００は、内部にプラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４を有するプラズマリアクタ６０２を備える。プラズマ整合ネットワーク６０８によって調節されるプラズマ電源６０６は、誘電体誘導電力窓６１２付近に位置するトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）コイル６１０に電力を供給して、誘導結合電力を提供することによりプラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４においてプラズマ６１４を生成する。ピナクル６７２（ピナクルは登録商標）は、プラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４のチャンバ壁６７６から誘電体誘導電力窓６１２に伸びて、ピナクルリングを形成する。ピナクル６７２は、ピナクル６７２とチャンバ壁６７６との内角、およびピナクル６７２と誘電体誘導電力窓６１２との内角が各々、９０°よりも大きく１８０°よりも小さくなるように、チャンバ壁６７６および誘電体誘導電力窓６１２に対して曲げられている。ピナクル６７２は、図のようにプラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４の上部付近に、角度の付いたリングを提供する。ＴＣＰコイル（上部電源）６１０は、プラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４内で均一な拡散プロファイルを生成するように構成されてよい。例えばＴＣＰコイル６１０は、プラズマ６１４においてトロイダル配電を生成するように構成されてよい。誘電体誘導電力窓６１２は、エネルギがＴＣＰコイル６１０からプラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４に通過することを可能にしながら、プラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４からＴＣＰコイル６１０を離隔するように設けられている。ＴＣＰコイル６１０は、プラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４に高周波（ＲＦ）電力を提供するための電極として機能する。バイアス整合ネットワーク６１８によって調節されるウエハバイアス電圧電源６１６は、基板６６６のバイアス電圧を設定するために電極６２０に電力を提供する。基板６６６は電極６２０に支持されているため、電極は基板支持体として機能する。コントローラ６２４は、プラズマ電源６０６およびウエハバイアス電圧電源６１６を制御する。

【0049】

プラズマ電源６０６およびウエハバイアス電圧電源６１６は、特定の無線周波数（例えば、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）、２７ＭＨｚ、２ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、４００キロヘルツ（ｋＨｚ）、２．５４ギガヘルツ（ＧＨｚ）、またはこれらの組み合わせ）で動作するように構成されてよい。プラズマ電源６０６およびウエハバイアス電圧電源６１６は、所望のプロセス性能を実現するために、一定範囲の電力を供給するように適宜サイズ決めされてよい。例えば一実施形態において、プラズマ電源６０６は、５０～５０００ワットの範囲の電力を供給してよく、ウエハバイアス電圧電源６１６は、２０～２０００Ｖの範囲のバイアス電圧を供給してよい。また、ＴＣＰコイル６１０および／または電極６２０は、２つ以上の補助コイルまたは補助電極を備えてよい。補助コイルまたは補助電極は、単一電源または複数電源によって給電されてよい。

【0050】

図６に示されるように、ＡＬＥチャンバシステム６００はさらに、ガス源／ガス供給機構６３０を備える。ガス源６３０は、ガス入口（例えば、ガス注入器６４０）を通じてプラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４と流体接続している。ガス注入器６４０は、プラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４の任意の有益な位置に設置されてよく、ガスを注入するために任意の形態を取ってよい。しかし、ガス入口は、「調節可能な」ガス注入プロファイルを生成するように構成されうることが好ましい。調節可能なガス注入プロファイルは、プラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４の複数ゾーンへのそれぞれのガス流を独立して調節できる。ガス注入器は、誘電体誘導電力窓６１２に取り付けられることがより好ましい。ガス注入器は、電力窓に取り付けられてよい、電力窓内に取り付けられてよい、または電力窓の一部を形成してよい。処理ガスおよび副生成物は、圧力制御弁６４２およびポンプ６４４を通じてプラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４から除去される。圧力制御弁６４２およびポンプ６４４は、プラズマ処理閉じ込めチャンバ６０４の内部を特定の圧力に維持するようにも機能する。圧力制御弁６４２は、処理の間、１Ｔｏｒｒ未満の圧力を維持できる。基板６６６の周囲にエッジリング６６０が設置されている。ガス源／ガス供給機構６３０は、コントローラ６２４によって制御される。実施形態を実行するために、カリフォルニア州フレモントのラム・リサーチ・コーポレーションによるＫｉｙｏが用いられてよい。

【0051】

図７は、イオンビームエッチングチャンバの実施形態を示すために、特定の方法によりイオンビームエッチングを実施するためのイオンビームエッチングチャンバ７００の簡易断面図を表す。この例において、基板７０１は基板支持体７０３の上に載っている。イオンビームエッチングチャンバ７００は、電気接続および流体接続を提供するためのハードウェア（図示せず）を備えてよい。電気接続は、基板支持体７０３、または場合によっては、基板支持体７０３の上もしくは内部に位置する静電チャックに電気を供給するために用いられてよく、流体接続は、基板７０１および基板支持体７０３の温度を制御するために用いられる流体を提供するのに用いられてよい。基板支持体７０３は、ヒータ（図示せず）によって加熱されてよい、および／または、冷却機構（図示せず）によって冷却されてよい。任意の適した冷却機構が用いられてよい。一例では、冷却機構は、基板支持体７０３内の配管、または基板支持体７０３に隣接する配管を通じて冷却流体を流すことを伴ってよい。基板支持体７０３は、図７において両矢印で示されたように、様々な速度および角度で回転および傾くことができてよい。回転および傾斜は、イオンビームを連続して異なる角度で入射させる。様々な角度のＩＢＥは、より多くの残留物層２４８をＩＢＥに曝し、残留物層２４８をより速く除去する。

【0052】

プラズマ生成ガスは、一次プラズマ生成領域７０５に供給される。プラズマ生成ガスは、プラズマ源７０７によって励起される。図７の状況では、プラズマ源７０７は、誘導結合プラズマ源として機能するコイルである。容量結合源、マイクロ波源、または放電源などの他のソースは、適切に設計されたリアクタにおいて用いられてよい。プラズマは、一次プラズマ生成領域７０５で形成される。引出電極７０９は、イオンが引き出される一連の開口７１０を備える。

【0053】

開口７１０は、約０．５～１ｃｍの直径と、電極の厚さに規定される高さとを有してよい。開口７１０は、約０．０１～１００．０の高さ対幅アスペクト比（ＡＲ）を有してよい。いくつかの場合では、開口７１０は六角形に、四角格子状に、または渦巻き状に配置されるが、他のパターンが用いられてもよい。隣接する開口間の中心から中心の距離は、約１ｍｍ～１０ｃｍであってよい。この開口は、電極の一面（上面または底面）のみを考えたとき、電極の表面積の約０．１～９５％である全開口面積（すなわち、各開口面積の合計）を得るように構成されてよい。例えば、４０ｃｍの直径を有する電極および各々１ｃｍの直径を有する５００の孔は、約３１％の開口面積を有するだろう（３９３ｃｍ²の開口面積÷１２５７ｃｍ²の全面積）。開口７１０は、異なる電極では異なる直径を有してよい。いくつかの場合では、開口の直径は上部電極では小さく、下部電極では大きい。一実施形態では、下部電極７１３の開口は、集束電極７１１の開口よりも大きい（例えば、約０～３０％大きい）。これらの場合または他の場合では、集束電極７１１の開口は、引出電極７０９の開口よりも大きい（例えば、約０～３０％大きい）。

【0054】

基板７０１に対する、引出電極７０９に印加されるバイアスＶ₁は、基板に対するイオンに運動エネルギを提供するように機能する。このバイアスは一般に正であり、約２０～１０，０００ボルト以上であってよい。特定の場合には、引出電極のバイアスは約２０～２，０００ボルトである。引出電極７０９上方のプラズマにおける正イオンは、電極７０９と電極７１３との間の電位差によって下部電極７１３に引きつけられる。集束電極７１１が追加されてイオンを集束し、必要に応じて電子をはね返す。この電極のバイアスＶ₂は、引出電極７０９に対して正または負でありうるが、一般に負にバイアスされる。集束電極７１１のバイアス電位は、集束電極７１１のレンズ特性によって決定される。集束電極７１１のバイアス電圧は、約１．１～２０×引出電極の電位Ｖ₁の正電圧を含み、約０．００１～０．９５×Ｖ₁の電位の大きさを有する負電圧を含む。異なる電極に異なる電位が印加されるため、電位勾配が存在する。電位勾配は、約１０００Ｖ／ｃｍ程度であってよい。隣接する電極間の例示的な離隔距離は、約０．１～１０ｃｍ（例えば、約１ｃｍ）に収まる。

【0055】

イオンは、接地された下部電極７１３の底部から離れた後、集束電極７１１の電圧が平行ビームを生成するように設定された場合は、平行集束ビームで進む。あるいは、集束電極電圧がイオンビームを不足焦点または過焦点とするように調節される場合は、ビームは発散されうる。多くの場合（全ての場合ではない）において、下部電極７１３は接地される。接地基板７０１と共に接地下部電極７１３を用いることは、実質的にフィールドフリーな基板処理領域７１５をもたらす。フィールドフリー領域に位置する基板を有することは、反応チャンバにおけるイオンビームと残留ガスまたは表面との間の衝突によって生じる電子または二次イオンが、基板に向けて加速されることを防ぎ、それにより望まない損傷または二次反応が起こるリスクを最小限にする。

【0056】

また、基板７０１がイオンビーム自体から、または基板とのイオンビーム衝突の間に生じた放出二次電子から帯電するのを防ぐことが重要である。中和は通常、基板７０１付近に低エネルギ電子源（図示せず）を追加することにより達成される。イオンおよび放出二次電子の両方の正電荷は、基板を正に帯電するため、基板付近の低エネルギ電子は正帯電表面に引きつけられ、この電荷を中和させることができる。この中和の実施は、フィールドフリー領域ではずっと簡単である。

【0057】

いくつかの適用では、下部電極７１３と基板７０１との間に電位差があることが望ましいかもしれない。例えば、非常に低いエネルギのイオンが必要な場合、正帯電イオンの相互反発（空間電荷効果）により、高い平行度を有するビームを長距離にわたって低エネルギで維持することは難しい。これに対する１つの解決策は、基板７０１に対する負バイアスを下部電極７１３に印加する（または逆に、下部電極７１３に対して基板７０１を正にバイアスする）ことである。これにより、高エネルギでイオンを引き出し、イオンが基板に近づくにつれてイオンを減速させることができる。

【0058】

電極７０９、電極７１１、および電極７１３は各々、一定の厚さを有する。この厚さは、約０．５ｍｍ～１０ｃｍまたは約１ｍｍ～３ｃｍ（例えば、約５ｍｍ）であってよい。電極７０９、電極７１１、および電極７１３は各々、同じ厚さであってよい、または、異なる厚さを有してよい。さらに、引出電極７０９と集束電極７１１との間の離隔距離は、集束電極７１１と下部電極７１３との間の離隔距離と同じであってよい、それよりも長くてよい、または短くてよい。

【0059】

引出電極７０９、集束電極７１１、および下部電極７１３における開口７１０は、互いに正確に位置合わせされてよい。そうでなければ、イオンは間違って進み、オンウエハエッチングの結果は悪くなるだろう。例えば、集束電極７１１の１つの開口が正しく位置合わせされていない場合、基板７０１の一部分はオーバエッチングされ（過剰なイオンが向けられ）、基板７０１の別部分はアンダエッチングされる（向けられるイオンがない、またはほとんどない）ことになるだろう。そのため開口は、できる限り互いに合わせて配列されなければならない。様々な場合では、垂直に隣接する電極間のずれは、孔径の約１％以下（隣接する開口に対して、開口位置における線形シフトの距離で測定）に制限される。

【0060】

イオンビームエッチングプロセスは通常、低圧で行われる。いくつかの実施形態では、圧力は、約１００ｍＴｏｒｒ以下（例えば、約１ｍＴｏｒｒ以下）であってよく、多くの場合では約０．１ｍＴｏｒｒ以下であってよい。低圧は、イオンと基板処理領域に存在するあらゆるガス種との間の望ましくない衝突を最小限にするのに役立つ。特定の場合では、比較的高い圧力の反応物が他の低圧イオン処理環境に供給される。

【0061】

実施形態において、処理ツールは、ＡＬＥプロセスのためのチャンバ、ＩＢＥプロセスのためのチャンバ、および結果として生じたデバイスを封入するためのチャンバを提供するプラットフォームを提供してよい。図８は、実施形態で用いた処理ツール８００の平面概略図である。カセット８０２は、処理される前の未処理ウエハを収容し、処理ツール８００において全ての処理が完了すると処理済みウエハを保持する。カセット８０２は、多くのウエハを保持することができ、大抵は２５ものウエハを保持できる。ウエハをカセット８０２に対して搬入出するために、大気搬送モジュール（ＡＴＭ）８１４が用いられる。ロードロックステーション８０５は、ＡＴＭ８１４の雰囲気と真空搬送モジュール（ＶＴＭ）８１２の真空との間でウエハを前後に移送するために動作する少なくとも１つの装置を表す。ＶＴＭ８１２は処理ツールの一部であり、複数のチャンバに接続している。異なる種類のチャンバがあってよい。この実施形態では、２つのＡＬＥチャンバ６００、２つのイオンビームエッチングチャンバ７００、および１つの封入チャンバ８２８がある。この実施形態では、ＡＬＥチャンバ６００は、カリフォルニア州フレモントのラム・リサーチによって製造されたＫｉｙｏ（登録商標）である。イオンビームエッチングチャンバ７００は、カリフォルニア州フレモントのラム・リサーチによって製造されたＫｙｂｅｒ（登録商標）である。封入チャンバ８２８は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）チャンバ、または別の誘電体堆積チャンバ（カリフォルニア州フレモントのラム・リサーチにより製造されたＶＥＣＴＯＲ（登録商標）ＰＥＣＶＤチャンバなど）であってよい。真空搬送モジュール８１２内部のロボットシステムは、ロードロックステーション８０５と異なるチャンバ６００、チャンバ７００、およびチャンバ８２８との間で積層ウエハを移動させるためにロボットアームを用いる。ＡＴＭ８１４は、真空環境においてカセット８０２とロードロックステーション８０５との間でウエハを移送するためにロボットシステムを用いる。コントローラ８３５は、処理ツール８００を制御するために用いられてよい。コントローラ８３５は、１つ以上のサブコントローラを備えてよい。１つ以上のサブコントローラを備えうるコントローラ８３５は、真空搬送モジュール８１２、原子層エッチングチャンバ６００、イオンビームエッチングチャンバ７００、および封入チャンバ８２８に制御可能に接続されている。

【0062】

図９は、コンピュータシステム９００を示す高レベルブロック図である。コンピュータシステム９００は、実施形態で用いられるコントローラ８３５を実装するのに適している。コンピュータシステム９００は、集積回路、プリント回路基板、および小型ハンドヘルドデバイスから大型スーパコンピュータに至るまでの多くの物理的形態を有してよい。コンピュータシステム９００は、１つ以上のプロセッサ９０２を備え、さらに、電子表示装置９０４（画像、文章、および他のデータの表示用）、メインメモリ９０６（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、記憶装置９０８（例えば、ハードディスクドライブ）、リムーバブル記憶装置９１０（例えば、光ディスクドライブ）、ユーザインターフェイスデバイス９１２（例えば、キーボード、タッチスクリーン、キーパッド、マウス、または他のポインティングデバイスなど）、および通信インターフェイス９１４（例えば、無線ネットワークインターフェイス）を含みうる。通信インターフェイス９１４は、リンクを通じてコンピュータシステム９００と外部デバイスとの間でソフトウェアおよびデータが転送されることを可能にする。このシステムは、前記のデバイス／モジュールが接続される通信インフラ９１６（例えば、通信バス、クロスオーバーバー、またはネットワーク）を含んでもよい。

【0063】

通信インターフェイス９１４を通じて転送される情報は信号の形であってよく、電子信号、電磁信号、光信号、または、信号を伝達し、配線もしくはケーブル、光ファイバ、電話線、携帯電話リンク、高周波リンク、および／もしくは他の通信回線を用いて提供されうる通信リンクを通じて、通信インターフェイス９１４によって受信されうる他の信号であってよい。そのような通信インターフェイス９１４を用いて、上記方法の工程を実施する過程で１つ以上のプロセッサ９０２がネットワークから情報を受信してよい、または、ネットワークに情報を出力してよい。さらに、方法の実施形態は、プロセッサ単体に対して実行されてよい、または、処理の一部を共有するリモートプロセッサと協働して、インターネットなどのネットワークを通じて実行されてよい。

【0064】

「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は一般に、メインメモリ、二次メモリ、リムーバブルストレージ、ならびに記憶装置（例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、ディスクドライブメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、および他の形の永続メモリ）などの媒体を指すのに用いられ、搬送波またはキャリア信号などの一時的対象を含むと解釈されるべきでない。コンピュータ可読コードの例は、機械語（例えば、コンパイラによって生成されたもの）、および、インタプリタを用いてコンピュータによって実行されるより高レベルのコードを含むファイルを含む。コンピュータ可読媒体は、コンピュータデータ信号によってプロセッサに送信されるコンピュータコードであってもよい。

【0065】

いくつかの実施形態において、コンピュータ可読媒体は、ＡＬＥチャンバ６００に積層を移送するためのコンピュータ可読コード、ＡＬＥプロセス（工程１０４）を実施するためのコンピュータ可読コード、イオンビームエッチングチャンバ７００に積層を移送するためのコンピュータ可読コード、イオンビームエッチング（工程１０８）を実施するためのコンピュータ可読コード、封入チャンバ８２８に積層２００を移送するためのコンピュータ可読コード、積層２００を封入するためのコンピュータ可読コード、および、処理ツール８００から雰囲気に積層２００を取り出すためのコンピュータ可読コードを含んでよい。積層２００がエッチングされた後であって、積層２００が雰囲気に曝される前に積層を封入することは、積層の様々な層が酸化することを防ぐ。積層２００の様々な層の酸化は、デバイスの不良を引き起こす可能性がある。ＡＬＥチャンバ６００、イオンビームエッチングチャンバ７００、および封入チャンバ８２８と一体化した処理ツール８００は、エッチング済みＭＲＡＭのより速いスループットを提供する。

【0066】

本開示はいくつかの好ましい実施形態の点から説明されたが、本開示の範囲に該当する変更、修正、並べ替え、および様々な代替同等物がある。本開示の方法および装置を実行するための多くの別の方法があることにも注意されたい。そのため、以下に添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神および範囲に該当する、全てのそのような変更、修正、並べ替え、および様々な代替同等物を含むと解釈されることが意図される。本開示は、以下の形態により実現されてもよい。
［形態１］
マスクに対して積層を選択的にエッチングするための方法であって、
前記積層を少なくとも部分的にエッチングするために原子層エッチングを提供する工程であって、前記原子層エッチングは、少なくともいくらかの残留物を形成する、工程と、
前記積層のイオンビームエッチングを提供する工程であって、前記イオンビームエッチングは、前記原子層エッチングからの前記残留物の少なくともいくらかを除去する、工程と、
を含む、方法。
［形態２］
形態１に記載の方法であって、
前記原子層エッチングを提供する前記工程は、複数のサイクルを含み、各サイクルは、
改質段階であって、
シリコン、ゲルマニウム、炭素、チタン、およびスズからなる群より選択された元素を含むハロゲン含有ガスを含む改質ガスを提供する工程と、
前記改質ガスをプラズマ化する工程であって、前記プラズマの成分は、前記積層の表面の一部を改質して改質表面を形成する、工程と、を含む、改質段階と、
活性化段階であって、前記積層の前記改質表面をエッチングする、活性化段階と、
を含む、方法。
［形態３］
形態２に記載の方法であって、
前記ハロゲン含有ガスは、ヨードシラン類、ブロモシラン類、クロロシラン類、ヒドロクロロシラン類、およびフルオロシラン類からなる群より選択される、方法。
［形態４］
形態２に記載の方法であって、
前記活性化段階は、
活性化ガスを提供する工程と、
前記活性化ガスを活性化する工程と、
を含む、方法。
［形態５］
形態４に記載の方法であって、
前記活性化段階は、さらに、バイアスを印加する工程を含む、方法。
［形態６］
形態２に記載の方法であって、
前記活性化段階は、金属テトレルハロゲン分子を生成する、方法。
［形態７］
形態６に記載の方法であって、
前記金属テトレルハロゲン分子は、金属、シリコン、およびハロゲンを含む、方法。
［形態８］
形態１に記載の方法であって、
前記積層は、少なくとも１つの金属含有層を含む、方法。
［形態９］
形態１に記載の方法であって、
前記積層は、少なくとも１つの遷移金属含有層を含む、方法。
［形態１０］
形態１に記載の方法であって、
前記イオンビームエッチングを提供する前記工程は、ガスイオンを連続的に異なる角度で前記積層に向ける工程を含む、方法。
［形態１１］
形態１０に記載の方法であって、
前記イオンビームエッチングは、前記積層のテーパ部を除去する、方法。
［形態１２］
形態１０に記載の方法であって、
前記イオンビームエッチングは、前記積層の金属含有層に含浸したハロゲンを除去する、方法。
［形態１３］
形態１０に記載の方法であって、
前記イオンビームエッチングは、前記積層の金属含有層をエッチングすることなく、前記積層の前記金属含有層に含浸した塩素を除去する、方法。
［形態１４］
形態１に記載の方法であって、
前記原子層エッチングを提供する前記工程は、複数のサイクルを含み、各サイクルは、
改質段階であって、
ハロゲン含有ガスを含む改質ガスを提供する工程と、
前記改質ガスをプラズマ化する工程であって、前記プラズマの成分は、前記積層の表面の一部を改質して改質表面を形成する、工程と、を含む、改質段階と、
活性化段階であって、前記積層の前記改質表面をエッチングする、活性化段階と、
を含む、方法。
［形態１５］
形態１に記載の方法であって、さらに、
前記原子層エッチングを提供する前に、イオンビーム開口エッチングを提供する工程を含む、方法。
［形態１６］
マスクに対して積層を選択的にエッチングするための装置であって、
真空搬送モジュールと、
前記真空搬送モジュールに接続された原子層エッチングチャンバと、
前記真空搬送モジュールに接続されたイオンビームエッチングチャンバと、
前記真空搬送モジュールに接続された封入チャンバと、
前記真空搬送モジュール、前記原子層エッチングチャンバ、前記イオンビームエッチングチャンバ、および前記封入チャンバに制御可能に接続されたコントローラであって、
前記積層を前記原子層エッチングチャンバに移すように前記真空搬送モジュールを制御し、
前記積層の原子層エッチングを提供するように前記原子層エッチングチャンバを制御し、
前記積層を前記原子層エッチングチャンバから前記イオンビームエッチングチャンバに移すように前記真空搬送モジュールを制御し、
前記積層のイオンビームエッチングを提供するように前記イオンビームエッチングチャンバを制御し、
前記積層を前記イオンビームエッチングチャンバから前記封入チャンバに移すように前記真空搬送モジュールを制御し、
前記積層の封入を提供するように前記封入チャンバを制御するように構成されている、コントローラと、
を備える、装置。
［形態１７］
形態１６に記載の装置であって、
前記コントローラは、さらに、
改質ガスを提供するように前記原子層エッチングチャンバを制御し、
前記改質ガスをプラズマ化するように前記原子層エッチングチャンバを制御し、前記プラズマの成分は、前記積層の表面の一部を改質して改質表面を形成するように構成されている、装置。
［形態１８］
形態１７に記載の装置であって、
前記コントローラは、さらに、
活性化ガスを提供するように前記原子層エッチングチャンバを制御し、
前記活性化ガスを活性化するように前記原子層エッチングチャンバを制御するよう構成されている、装置。
［形態１９］
形態１８に記載の装置であって、
前記コントローラは、さらに、バイアスを印加するように前記原子層エッチングチャンバを制御するように構成されている、装置。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】