特許 7620021 高アスペクト比の３Ｄ ＮＡＮＤエッチングのための側壁のノッチ低減

(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】2025-01-14

(45)【発行日】2025-01-22

(54)【発明の名称】高アスペクト比の３Ｄ ＮＡＮＤエッチングのための側壁のノッチ低減

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20250115BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

H01L21/302 101B

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022550129

(86)(22)【出願日】2020-02-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-07

(86)【国際出願番号】 US2020020363

(87)【国際公開番号】W WO2021173154

(87)【国際公開日】2021-09-02

【審査請求日】2023-02-20

(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】ドール・ニキル

(72)【発明者】

【氏名】柳川 匠

(72)【発明者】

【氏名】ソン・アンキ

【審査官】小▲高▼ 孔頌

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３９３０４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０４６９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００７４１９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第１０３６１０９２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第０９６７３０５８（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３Ｄ ＮＡＮＤ構造を製作する際に誘電体材料を含む積層体にフィーチャをエッチングする方法であって、
反応チャンバ内で基板支持体上に基板を受け取り、前記基板は前記積層体と前記積層体の上部にパターニングされるマスク層とを含み、前記積層体は（ａ）酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層、または（ｂ）酸化シリコンとポリシリコンとの交互層のいずれかを含み、
前記反応チャンバ内で前記基板をプラズマに曝露し、それによって前記基板上で前記積層体に前記フィーチャをエッチングすることを備え、
前記プラズマは、ＷＦ₆、１つ以上のフルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボン、ならびに１つ以上の酸化体を含むプラズマ発生ガスから発生し、ＷＦ₆の流量は０．１～１０ｓｃｃｍであり、前記プラズマ発生ガスはさらに、Ｋｒを含み、前記Ｋｒの流量は、３０～１２０ｓｃｃｍであり、
前記プラズマは容量結合プラズマであり、
前記基板は、２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚの周波数、基板あたり５００Ｗ～２０ｋＷのＲＦ電力レベルでバイアスされ、
前記ＷＦ₆および前記フルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボンは、エッチング過程で前記フィーチャの側壁にタングステンベースのポリマー膜を形成し、前記タングステンベースのポリマー膜は酸化シリコンと窒化シリコンとの前記交互層の間、または酸化シリコンとポリシリコンとの前記交互層の間における均一なエッチング速度を促進して、エッチング過程で前記フィーチャの前記側壁がノッチ化されないようにする、
方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、エッチング過程において、前記ＷＦ₆は、解離してタングステン含有断片とフッ素含有断片になり、前記タングステン含有断片は、前記フッ素含有断片と比較して前記フィーチャの上部近くで比較的集中したままであり、前記フッ素含有断片は、前記タングステン含有断片と比較して前記フィーチャの中深くに浸透する、方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法であって、前記タングステンベースのポリマー膜は、前記フィーチャの上部近くの前記タングステンベースのポリマー膜のタングステンの割合が、前記フィーチャの下部近くの前記タングステンベースのポリマー膜と比較して多くなるように、前記フィーチャの前記側壁に沿って組成が不均一である、方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法であって、前記プラズマは、２０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの励起周波数かつ６．３ｋＷ以下のＲＦ電力で発生する、方法。

【請求項5】

請求項４に記載の方法であって、前記酸化体はＯ₂であり、前記Ｏ₂の流量は２０～１５０ｓｃｃｍである、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法であって、前記プラズマ発生ガスはさらに、ＳＦ₆を含み、前記ＳＦ₆の流量は、１～２０ｓｃｃｍである、方法。

【請求項7】

請求項１に記載の方法であって、前記プラズマ発生ガスはさらに、ＮＦ₃を含み、前記ＮＦ₃の流量は、３０ｓｃｃｍ以下である、方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法であって、前記フルオロカーボンまたはハイドロフルオロカーボンは、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₆、およびＣＨ₂Ｆ₂のうちの１つ以上を含み、前記フルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボンの総流量は、３０～２４０ｓｃｃｍである、方法。

【請求項9】

請求項１に記載の方法であって、前記基板をエッチングする間、前記基板支持体は、２０～８０℃の温度に維持される、方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法であって、前記基板をエッチングする間、前記反応チャンバ内の圧力は、１０～８０ｍＴｏｒｒに維持される、方法。

【請求項11】

請求項１に記載の方法であって、前記フィーチャは、酸化シリコンと窒化シリコンとの前記交互層にエッチングされる、方法。

【請求項12】

請求項１に記載の方法であって、ＷＦ₆の前記流量は、前記プラズマ発生ガスの総流量の０．０２％～１０％である、方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法であって、ＷＦ₆の前記流量は、前記プラズマ発生ガスの総流量の０．０２％～１％である、方法。

【請求項14】

請求項１３に記載の方法であって、ＷＦ₆の前記流量は、前記プラズマ発生ガスの総流量の０．０２％～０．５％である、方法。

【請求項15】

請求項１に記載の方法であって、前記基板は、３００ｋＨｚ～６００ｋＨｚのＲＦ周波数でバイアスされる、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、前記基板は、４００ｋＨｚのＲＦ周波数でバイアスされる、方法。

【請求項17】

請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、前記タングステンベースのポリマー膜は、酸化シリコンの前記層に第１の厚みで形成され、窒化シリコンまたはポリシリコンの前記層に第２の厚みで形成され、前記第１の厚みと前記第２の厚みとは異なる、方法。

【請求項18】

基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造を製作する際に誘電体材料を含む積層体にフィーチャをエッチングする装置であって、
その中に基板支持体を有する反応チャンバと、
容量結合プラズマ発生器と、
材料を前記反応チャンバに導入するための入口と、
前記反応チャンバから材料を取り出すための出口と、
コントローラと、を備え、前記コントローラは、
前記反応チャンバ内で前記基板支持体上に前記基板を受け取り、前記基板は前記積層体と前記積層体の上部にパターニングされるマスク層とを含み、前記積層体は、ａ）酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層、または（ｂ）酸化シリコンとポリシリコンとの交互層のいずれかを含み、
ＷＦ₆、１つ以上のフルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボン、ならびに１つ以上の酸化体を含むプラズマ発生ガスからプラズマを発生させ、ＷＦ₆の流量は０．１～１０ｓｃｃｍであり、前記プラズマ発生ガスはさらに、Ｋｒを含み、前記Ｋｒの流量は、３０～１２０ｓｃｃｍであり、
前記基板を２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚの周波数で５００Ｗ～２０ｋＷのＲＦ電力レベルでバイアスし、
前記反応チャンバ内で前記基板を前記プラズマに曝露し、それによって前記基板上で前記積層体に前記フィーチャをエッチングし、
前記ＷＦ₆および前記フルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボンは、エッチング過程で前記フィーチャの側壁にタングステンベースのポリマー膜を形成し、前記タングステンベースのポリマー膜は、酸化シリコンと窒化シリコンとの前記交互層の間、または酸化シリコンとポリシリコンとの前記交互層の間における均一なエッチング速度を促進して、エッチング過程で前記フィーチャの前記側壁がノッチ化されないようにする
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】

参照による援用
本出願の一部としてＰＣＴ願書様式を本明細書と同時に提出する。同時に提出したＰＣＴ願書様式に記載されている通りの利益または記載されているものに対する優先権を本出願が主張している各出願を、あらゆる目的のために参照によりその全容を本願に援用する。

【0002】

本明細書の実施形態は、半導体デバイスを製造する方法および装置に関し、さらに詳細には、側壁のノッチを低減し、プロファイルのトレードオフなしで、高アスペクト比のフィーチャを誘電体含有材料にエッチングする方法および装置に関する。

【背景技術】

【0003】

半導体デバイスの製造過程で頻繁に用いられる１つのプロセスが、誘電体含有材料の積層体に、エッチングしたシリンダまたはその他の凹んだフィーチャを形成することである。例えば、このようなプロセスは、３Ｄ ＮＡＮＤ（垂直ＮＡＮＤまたはＶ－ＮＡＮＤとも呼ばれる）構造の製造などのメモリ用途で広く使用されている。半導体産業が進歩し、デバイスの寸法が小さくなるにつれて、特に幅が狭く、かつ／または深さが深い高アスペクト比のシリンダの場合、そのようなフィーチャを均一にエッチングすることがますます困難になっている。

【0004】

本明細書に記載している背景説明は、本開示の状況を全体的に提示することを目的としている。この背景の項に記載している範囲で、現在明記している発明者の研究、および出願時に先行技術として適格ではない可能性がある説明の側面は、明示的にも黙示的にも本開示に対抗する先行技術であるとは認められない。

【発明の概要】

【0005】

本明細書の特定の実施形態は、誘電体材料を含む積層体にフィーチャをエッチングする方法および装置に関するものである。通常、フィーチャは、基板に３Ｄ ＮＡＮＤ構造を製作する際に積層体にエッチングされる。

【0006】

本明細書の実施形態の１つの態様では、３Ｄ ＮＡＮＤ構造を製作する際に誘電体材料を含む積層体にフィーチャをエッチングする方法を提供し、本方法は、反応チャンバ内で基板支持体上に基板を受け取り、基板は、積層体と、積層体の上部にパターニングされるマスク層とを含み、積層体は、（ａ）酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層、または（ｂ）酸化シリコンとポリシリコンとの交互層のいずれかを含み、反応チャンバ内で基板をプラズマに曝露し、それによって基板上で積層体にフィーチャをエッチングすることとを含み、プラズマは、ＷＦ₆、１つ以上のフルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボン、ならびに１つ以上の酸化体を含むプラズマ発生ガスから発生し、ＷＦ₆の流量は約０．１～１０ｓｃｃｍであり、プラズマは容量結合プラズマであり、基板は、約２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚの周波数、基板あたり約５００Ｗ～２０ｋＷのＲＦ電力レベルでバイアスされ、ＷＦ₆およびフルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボンは、エッチング過程でフィーチャの側壁にタングステンベースのポリマー膜を形成し、タングステンベースのポリマー膜は、酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層の間、または酸化シリコンとポリシリコンとの交互層の間における均一なエッチング速度を促進してエッチング過程でフィーチャの側壁がノッチ化されないようにする。

【0007】

特定の実施形態では、エッチング過程で、ＷＦ₆は、解離してタングステン含有断片とフッ素含有断片になることがあり、タングステン含有断片は、フッ素含有断片と比較して、フィーチャの上部近くで比較的集中したままであり、フッ素含有断片は、タングステン含有断片と比較して、フィーチャの中深くに浸透する。いくつかのこのような実施形態では、タングステンベースのポリマー膜は、フィーチャの上部近くのタングステンベースのポリマー膜のタングステンの割合が、フィーチャの下部近くのタングステンベースのポリマー膜と比較して多くなるように、フィーチャの側壁に沿って組成が不均一である。

【0008】

場合によっては、処理過程で特定の条件を用いてよい。例えば、プラズマは、約２０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの励起周波数かつ約６．３ｋＷ以下のＲＦ電力で発生するとしてよい。これらの事例または他の事例では、酸化体はＯ₂であってよく、Ｏ₂の流量は約２０～１５０ｓｃｃｍであってよい。これらの事例または他の事例では、プラズマ発生ガスはさらに、ＳＦ₆を含んでいてよく、ＳＦ₆の流量は約１～２０ｓｃｃｍであってよい。これらの事例または他の事例では、プラズマ発生ガスはさらに、Ｋｒを含んでいてよく、Ｋｒの流量は約３０～１２０ｓｃｃｍであってよい。これらの事例または他の事例では、プラズマ発生ガスはさらに、ＮＦ₃を含んでいてよく、ＮＦ₃の流量は約３０ｓｃｃｍ以下であってよい。これらの事例または他の事例では、フルオロカーボンまたはハイドロフルオロカーボンは、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₆、およびＣＨ₂Ｆ₂のうちの１つ以上を含んでいてよく、フルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボンの総流量は約３０～２４０ｓｃｃｍであってよい。これらの事例または他の事例では、基板支持体は、基板をエッチングする間、約２０～８０℃の温度に維持されてよい。これらの事例または他の事例では、基板をエッチングする間、反応チャンバ内の圧力は、約１０～８０ｍＴｏｒｒに維持されてよい。これらの事例または他の事例では、フィーチャは、酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層にエッチングされてよい。これらの事例または他の事例では、ＷＦ₆の流量は、プラズマ発生ガスの総流量の約０．０２％～１０％であってよい。これらの事例または他の事例では、ＷＦ₆の流量は、プラズマ発生ガスの総流量の約０．０２％～１％であってよい。これらの事例または他の事例では、ＷＦ₆の流量は、プラズマ発生ガスの総流量の約０．０２％～０．５％であってよい。これらの事例または他の事例では、基板は、約３００ｋＨｚ～６００ｋＨｚのＲＦ周波数でバイアスされてよい。例えば、基板は、約４００ｋＨｚのＲＦ周波数でバイアスされてよい。これらの事例または他の事例では、タングステンベースのポリマー膜は、酸化シリコンの層に第１の厚みで形成され、窒化シリコンまたはポリシリコンの層に第２の厚みで形成されてよく、第１の厚みと第２の厚みとは異なる。

【0009】

開示した実施形態の別の態様では、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造を製作する際に誘電体材料を含む積層体にフィーチャをエッチングする装置を提供し、本装置は、中に基板支持体を有する反応チャンバと、容量結合プラズマ発生器と；材料を反応チャンバに導入するための入口と、反応チャンバから材料を取り出すための出口と。本明細書に記載のいずれかの方法を行うように構成されているコントローラとを含む。

【0010】

例えば、開示した実施形態の特定の態様では、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造を製作する際に誘電体材料を含む積層体にフィーチャをエッチングする装置を提供し、本装置は、中に基板支持体を有する反応チャンバと、容量結合プラズマ発生器と、材料を反応チャンバに導入するための入口と、反応チャンバから材料を取り出すための出口と、コントローラであって、反応チャンバ内で基板支持体上に基板を受け取り、基板は、積層体と、積層体の上部にパターニングされるマスク層とを含み、積層体は、（ａ）酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層、または（ｂ）酸化シリコンとポリシリコンとの交互層のいずれかを含み、ＷＦ₆、１つ以上のフルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボン、ならびに１つ以上の酸化体を含むプラズマ発生ガスからプラズマを発生させ、ＷＦ₆の流量は約０．１～１０ｓｃｃｍであり、基板を約２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚの周波数で約５００Ｗ～２０ｋＷのＲＦ電力レベルでバイアスし、反応チャンバ内で基板をプラズマに曝露し、それによって基板上で積層体にフィーチャをエッチングし、ＷＦ₆およびフルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボンは、エッチング過程でフィーチャの側壁にタングステンベースのポリマー膜を形成し、タングステンベースのポリマー膜は、酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層の間、または酸化シリコンとポリシリコンとの交互層の間における均一なエッチング速度を促進して、エッチング過程でフィーチャの側壁がノッチ化されないようにするように構成されている、コントローラとを含む。

【0011】

これらの特徴およびその他の特徴を、関連する図面を参照して以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】材料を交互に重ねた積層体を示す図である。

【0013】

【図2】図１の基板をエッチング処理した後に側壁にかなりのノッチができているのを示す図である。

【0014】

【図3】図１の基板に本明細書の実施形態によるエッチング処理をした後の図である。

【0015】

【図4】本明細書の様々な実施形態によるエッチング方法を説明するフローチャートである。

【0016】

【図5A】特定の実施形態に従って本明細書に記載したエッチング処理を実施するために使用してよい反応チャンバの図である。

【図5B】特定の実施形態に従って本明細書に記載したエッチング処理を実施するために使用してよい反応チャンバの図である。

【図5C】特定の実施形態に従って本明細書に記載したエッチング処理を実施するために使用してよい反応チャンバの図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１および図２は、第１の材料１０４と第２の材料１０５との交互層を含む積層体１０３に高アスペクト比のフィーチャ１０２をエッチングして部分的に製作した３Ｄ ＮＡＮＤ構造を含む基板１０１を示している。図１は、エッチング前の構造を示し、図２は、高アスペクト比のフィーチャ１０２をエッチングした後の構造を示している。１つの例では、第１の材料は酸化シリコンで、第２の材料は窒化シリコンである。別の例では、第１の材料は酸化シリコンで、第２の材料はポリシリコンである。交互層は、材料ペアを形成する。明確にするために、図１および図２は、エッチングしたフィーチャを少数の材料ペアのみで示している。ただし、エッチング動作は、通常これよりも多くの材料ペアでエッチングすることが理解される。場合よっては、材料ペアの数は、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７５であってよい。積層体１０３の各層の厚みは、約２０～５０ｎｍ、例えば約３０～４０ｎｍであってよい。積層体１０３の上にあるのはマスク層１０６である。マスク層１０６は、高アスペクト比のフィーチャ１０２をエッチングする場所に開口がある状態でパターニングされる。マスク材料の例として、非晶質炭素、ポリシリコン、およびその他の一般的なマスク材料があるが、これに限定されない。エッチング前のマスク層の厚みは、約１～２．５μｍであってよい。積層体１０３にエッチングした高アスペクト比のフィーチャ１０２の深さは、約３～１０μｍ、例えば約５～１０μｍであってよい。高アスペクト比のフィーチャ１０２の幅／直径は約５０～１５０ｎｍ、例えば約６０～１１０ｎｍであってよい。場合によっては、フィーチャの幅は約１００ｎｍ以下であってよい。隣接するフィーチャ間のピッチは、約１００～２００ｎｍ、例えば約１２０～１７０ｎｍであってよい。

【0018】

図１に示した基板１０１は、エッチングするために半導体処理装置に用意されている。以下に適切な装置を説明する。基板１０１を処理装置に導入した後、処理装置内でプラズマが発生し、基板１０１がプラズマに曝露される。一定時間経過後、このプラズマへの曝露により、マスク層１０６で保護されていない基板１０１の領域にエッチングが行われ、それによって図２に示したように高アスペクト比のフィーチャ１０２が形成される。マスク層１０６はエッチング化学物質に対して耐性があるが、通常はエッチングプロセス中にいくらかの浸食を受ける。そのため、図２に示したマスク層１０６は、図１に示したマスク層１０６よりも薄い。積層体１０３がエッチングされると、高アスペクト比のフィーチャ１０２の側壁にパッシベーション層１０７形成される。パッシベーション層１０７は、積層体１０３の材料とエッチング化学物質から生じた１つ以上の材料とが合わさったものから形成される混合層である。そのため、パッシベーション層１０７の組成は、形成される層の組成によって異なる。例えば、酸化シリコン層の側壁を形成しているパッシベーション層１０７の一部は、通常、少なくともシリコン、酸素、および炭素を含む組成を有するが、窒化シリコン層の側壁を形成しているパッシベーション層１０７の一部は、通常、少なくともシリコン、窒素、および炭素を含む組成物を有する。同じように、ポリシリコン層の側壁を形成しているパッシベーション層１０７の一部は、通常、少なくともシリコンおよび炭素を含む組成を有する。多くの場合、パッシベーション層は、フルオロカーボン膜であり、これはポリマーであってよい。

【0019】

図２は、パッシベーション層１０７が比較的同一形状で均一に堆積されていることを示しているが、そうではない場合もある。場合によっては、パッシベーション層１０７は、高アスペクト比のフィーチャ１０２の上部近くに集中し、フィーチャの底部近くにはパッシベーション層１０７がほとんどないかまったくないことがある。場合によっては、パッシベーション層１０７は、以下でさらに考察するように、第１の材料の層１０４と第２の材料の層１０５との間に不均一に形成されることがある。

【0020】

図２に示したように、交互層の積層体をエッチングするときに生じ得る１つの問題は、２つの異なる層の間でエッチング速度が不均一になることである。多くの場合、酸化シリコン材料は、窒化シリコンまたはポリシリコン材料よりも速く垂直方向にエッチングされる。酸化物材料の垂直方向のエッチング速度がこのように速いと、酸化物層の水平方向のエッチングが比較的少なくなる。これとは対照に、窒化物層は、垂直方向にはゆっくりとエッチングされ、水平方向には広くエッチングされる。このようにエッチング速度が一致していない結果、窒化シリコン材料（またはポリシリコン材料）の側壁には、過剰エッチングされた領域が形成される可能性があり、それによってノッチ化された（ノッチを有する）ある側壁になる。図２の例では、第１の材料１０４（例えば酸化シリコン）の層は、水平方向のエッチングが第２の材料１０５（例えば窒化シリコンまたはポリシリコン）の層よりも少ない。時間の経過に伴い、この不均一なエッチングの結果、図２に示したようにノッチ化された側壁になる。このノッチは望ましくない。図２には示していないが、ノッチは、かなりのイオン散乱を引き起こす可能性があり、これは大きな湾曲の形成につながる可能性がある（例えばフィーチャの中央部分がフィーチャの上部に比べて過剰エッチングされる場合）。ノッチは、積層体の材料の誘電特性にも悪影響を及ぼす可能性がある。

【0021】

図２は、積層体１０３の各層が垂直方向の側壁を有するものとして示しているが、必ずしもこうであるとは限らない。様々な実装形態では、水平方向に過剰エッチングされた材料の層（例えば酸化物と窒化物との積層体内の窒化シリコン、または酸化物とポリシリコンとの積層体内のポリシリコン）は、層の上部近くで最も大きく過剰エッチングされるため、他の材料層のすぐ下にアンダーカットが形成される。過剰エッチングされた層の下部は、過剰エッチングの度合いが小さいことがあるか、まったく過剰エッチングされないことがある。そのため、過剰エッチングされた層の側壁は、傾斜しているか、湾曲しているか、あるいは垂直でないことがある。

【0022】

理論または作用機構に束縛されることを望むものではないが、側壁のノッチは、積層体１０３の異なる材料にパッシベーション層１０７が不均一に形成されることによって引き起こされる可能性があると考えられる。例えば、パッシベーション層１０７は、第２の材料１０５（例えば、窒化シリコンまたはポリシリコン）の層の側壁と比較して、第１の材料１０４（例えば、酸化シリコン）の層の側壁の方が大きい厚みで形成されるとしてよい。パッシベーション層１０７が厚いほど、横方向のエッチングに対する保護が大きくなる。よって第１の材料の層は、薄いパッシベーション層１０７が上にある第２の材料の層よりも横方向のエッチングが少ない。

【0023】

代わりに、またはこれに加えて、側壁のノッチは、２つの異なる材料の不均一なエッチング速度によって引き起こされることがある。場合によっては、これにより特に、最初の速度でエッチングされる上の層と、それとは異なる速度でエッチングされる下の層との間の交差部に角が形成されることがある。このような角は、イオン衝撃に曝露され、これは、特に過剰エッチングされた層の上部領域で、アンダーカットの形成を引き起こす可能性がある。

【0024】

側壁のノッチは、２つの別種類の層の間の応力の差によって引き起こされることもある。１つまたは複数の原因に関係なく、側壁のノッチが生じていることは明らかである。

【0025】

側壁のノッチを低減するために特定の技術が開発されてきた。多くの場合、これらの技術には、エッチング化学物質の組成を調整することが含まれる。さらに詳細には、エッチング化学物質は、基板をエッチングするプラズマ中の窒素含有種、酸素含有種、炭素含有種、およびフッ素含有種の比率を制御することによって調整されてきた。しかし、これらの技術は通常、エッチングされたフィーチャのプロファイルに関わるトレードオフをもたらす。例えば、このような技術によって、湾曲が形成されたり（例えばフィーチャの上部に比べてフィーチャの中央部分が過剰エッチングされる場合）、選択性が低下したり、キャッピングが増加したり、エッチング速度が低下したりすることがある。このような結果はいずれも望ましくない。

【0026】

エッチング化学物質に六フッ化タングステン（ＷＦ₆）を含めることで、湾曲、選択性、キャッピング、またはエッチング速度に関わるトレードオフを伴うことなく側壁のノッチがなくなるか実質的に低減されることがわかった。その結果、エッチングされたフィーチャの側壁は遥かに滑らかになる。この結果は極めて望ましいものである。

【0027】

理論または作用機構に束縛されることを望むものではないが、ＷＦ₆は、第１の材料（例えば酸化シリコン）と第２の材料（例えば窒化シリコンまたはポリシリコン）との垂直方向および／または水平方向のエッチング速度をより等しくする可能性があると考えられる。例えば、ＷＦ₆は、第１の材料垂直方向のエッチング速度を下げ（例えばそれによって第１の材料の水平方向のエッチング速度が上がる）、かつ／または第２の材料の垂直方向のエッチング速度を上げるとしてよい（例えばそれによって第２の材料の水平方向のエッチング速度が下がる）。代わりに、またはこれに加えて、ＷＦ₆は、第１の材料（例えば酸化シリコン）の側壁にあるパッシベーション層の形成速度を下げ、かつ／または第２の材料（例えば窒化シリコンまたはポリシリコン）の側壁にあるパッシベーション層の形成速度を上げるとしてよい。代わりに、またはこれに加えて、ＷＦ₆は、２つの異なる種類の層間の膜の応力またはその他の特性の差に対抗するとしてよい。

【0028】

ＷＦ₆は、プラズマ内にＦ＊が過剰にある結果、第１の材料と第２の材料とのエッチング速度をより均一にするとしてよい。代わりに、またはこれに加えて、ＷＦ₆は、図２のパッシベーション層１０７と同じように、タングステンベース（例えば場合によっては酸化タングステンベース）の側壁ポリマー膜を生成するとしてよい。タングステンベースの側壁ポリマー膜は、様々な層の側壁の上に滑らかに堆積するとしてよく、それによってノッチの形成を防止する。

【0029】

ＷＦ₆は、タングステンベースの膜を堆積させるのに広く使用されている。ただし、ＷＦ₆は、エッチング化学物質の一部としては一般に使用されていない。エッチング化学物質にＷＦ₆を添加することに関して側壁のノッチの改善が観察されたことは予想外であった。

【0030】

図３は、本明細書の一実施形態によるエッチングプロセスの後の図１の基板１０１を示している。この場合、エッチング化学物質はＷＦ₆を含んでいる。その結果、第１の材料１０４と第２の材料１０５とは、均一な速度でエッチングされ、生じる側壁は滑らかである。パッシベーション層１０７は、図３では同一形状で均一であるように示されている。ただし、必ずしもこうであるとは限らない。パッシベーション層１０７は、厚みおよび／または組成が均一でなくてもよい。例えば、フィーチャの上部近くでは比較的厚く、フィーチャの下部近くでは比較的薄いか存在しなくてもよい（またはこの逆）。１つの事例では、パッシベーション層１０７は、フィーチャの上部近くでは比較的タングステンが多く、フィーチャの下部近くでは比較的タングステンが少ない（またはその逆）組成であってよい。これらの事例または他の事例では、パッシベーション層１０７は、フィーチャの上部では比較的炭素が少なく、フィーチャの下部では比較的炭素が多い（またはその逆）組成であってよい。特定の実施形態では、パッシベーション層１０７は、２つのパッシベーション層を含んでいてよく、そのうちの１つは、タングステンベースのもので、もう１つは炭素ベースのものである。２つのパッシベーション層は、互いに重なっていてよく（例えば別々の層として、または混ざりあった層として）、かつ／またはフィーチャ内の垂直方向の異なる位置に形成されてよい（例えばタングステンベースのパッシベーション層は、炭素ベースのパッシベーション層と比較して、フィーチャの上部またはフィーチャの下部の方に近い）。図２に関して前述したように、パッシベーション層１０７の組成は、それに接して形成される層の組成にも左右されるとしてよい。

【0031】

１つの特定の実施形態では、パッシベーション層内のタングステンは、フィーチャの下部と比較して、フィーチャの上部に向かって集中していてよい。換言すると、ＷＦ₆からのタングステンの多くは、フィーチャの上部近くに留まっている。これは、場合によってはマスク層を保持するのに役立つ可能性がある。フィーチャの上部近くのタングステンの濃度は、タングステンおよびタングステン含有種の付着係数が高い結果であるとしてよい。このような付着係数が高い種が側壁に接触すると、跳ね返らずに「付着する」可能性が非常に高くなってフィーチャの奥深くまで入っていく。ＷＦ₆からのフッ素は、付着係数が遥かに低く、フィーチャの下部にさらに容易に浸透することができ、その場合はエッチング速度の上昇に加担する。これらの要因の両方（例えばタングステン含有種がフィーチャの上部近くに留まることと、フッ素含有種がフィーチャの下部に移動して積層体をさらにエッチングすること）により、エッチング選択性が望ましい通りに高いままになる。

【0032】

図４は、本発明の様々な実施形態による、誘電体材料を含む積層体のフィーチャをエッチングする方法を記載しているフローチャートである。本方法は、基板を反応チャンバに用意する操作４０１から始まる。基板は、例えば図１に関して記載した基板であってよい。次に操作４０３で、プラズマ発生ガスからプラズマが発生する。プラズマ発生ガスは、少なくともＷＦ₆を含む。プラズマ発生ガスは、積層体の材料をエッチングに適したエッチング化学物質も含む。様々な例では、エッチング化学物質は、例えば１つ以上の酸素含有種、１つ以上の炭素含有種、および１つ以上のフッ素含有種を含む。エッチング化学物質に一般に使用される材料の例として、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₆、ＣＨ₂Ｆ₂、ＣＨ₃Ｆ、ＣＨＦ₃、Ｃ₅Ｆ₈、Ｃ₆Ｆ₆などのフルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボン、Ｏ₂、Ｏ₃、ＣＯ、ＣＯ₂、ＣＯＳなどの酸化体、およびＮＦ₃があるが、これに限定されない。不活性種もプラズマ発生ガスに提供されてよい。

【0033】

プラズマ発生ガス中のＷＦ₆の流量は、少なくとも約０．１ｓｃｃｍ、または少なくとも約０．２ｓｃｃｍ、または少なくとも約０．５ｓｃｃｍ、または少なくとも約１ｓｃｃｍであってよい。これらの事例または他の事例では、ＷＦ₆の流量は、約２０ｓｃｃｍ以下、例えば約１０ｓｃｃｍ以下、または約５ｓｃｃｍ以下、または約２ｓｃｃｍ以下、または約１ｓｃｃｍ以下、または約０．５ｓｃｃｍ以下であってよい。特定の実施形態では、ＷＦ₆の流量は、約０．１～１０ｓｃｃｍであってよい。プラズマ発生ガスの全体の流量は、少なくとも約１ｓｃｃｍ、少なくとも約１０ｓｃｃｍ、少なくとも約５０ｓｃｃｍ、または少なくとも約８０ｓｃｃｍであってよい。これらの事例または他の事例では、プラズマ発生ガスの全体の流量は、約６００ｓｃｃｍ以下、または約５００ｓｃｃｍ以下、または約３００ｓｃｃｍ以下、または約２００ｓｃｃｍ以下、または約１００ｓｃｃｍ以下、または約５０ｓｃｃｍ以下であってよい。場合によっては、１つ以上のフルオロカーボン源を（反応チャンバに送給する前または後に）混合して、例えば所望の割合の炭素およびフッ素を供給してよい。いくつかの例では、Ｃ₄Ｆ₈および／またはＣ₃Ｆ₈および／またはＣ₄Ｆ₆の流量が約２０～１２０ｓｃｃｍであってよい。これらの例または他の例では、ＣＨ₂Ｆ₂の流量が約１０～１２０ｓｃｃｍであってよい。様々な実施形態では、フルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボンの総流量が約３０～２４０ｓｃｃｍであってよい。これらの例または他の例では、ＮＦ₃の流量が約０～３０ｓｃｃｍであってよい。これらの例または他の例では、Ｏ₂の流量が約２０～１５０ｓｃｃｍであってよい。これらの例または他の例では、ＳＦ₆の流量が約１～２０ｓｃｃｍであってよい。これらの例または他の例では、Ｋｒの流量が約３０～１２０ｓｃｃｍであってよい。様々な事例では、ＷＦ₆は、プラズマ発生ガスの体積流量の少なくとも約０．０２％、または少なくとも約０．０５％、または少なくとも約０．１％、または少なくとも約０．５％、または少なくとも約１％、または少なくとも約３％を占めていてよい。これらの事例または他の事例では、ＷＦ₆は、プラズマ発生ガスの体積流量の約１０％以下、または約５％以下、または約１％以下、または約０．５％以下を占めていてよい。

【0034】

様々な事例では、プラズマを発生させるために以下の条件を用いてよい。プラズマは、容量結合プラズマであってよい。プラズマは、約１３～１６９ＭＨｚ、例えば約２０～１００ＭＨｚ（例えば特定の事例では６０ＭＨｚ）の励起周波数で、３００ｍｍ基板あたり約０ワット～６．３ｋＷの電力レベルで発生するとしてよい。様々な事例では、プラズマを発生させるために使用する電力レベルは、特に高いことがあり、例えば３００ｍｍ基板あたり約５ｋＷ以上、または約６ｋＷ以上である。例えば垂直方向の高速のエッチング速度を促進するために、基板に比較的高いバイアスを印加してよい。バイアスは、約２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約２００ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約３００ｋＨｚ～６００ｋＨｚ（例えば特定の事例では約４００ｋＨｚ）の周波数で、３００ｍｍ基板あたり約５００Ｗ～２０ｋＷ、または３００ｍｍ基板あたり約２～１０ｋＷの電力レベルで基板に印加されてよい。特定の実施形態では、基板は、４００ｋＨｚで、約５００Ｗ～２０ｋＷの電力レベルでバイアスされる。反応チャンバ内の圧力は、少なくとも約１０ｍＴｏｒｒまたは少なくとも約３０ｍＴｏｒｒであってよい。これらの事例または他の事例では、反応チャンバ内の圧力は、約５００ｍＴｏｒｒ以下、例えば１００ｍＴｏｒｒ以下、または約８０ｍＴｏｒｒ以下、または約３０ｍＴｏｒｒ以下であってよい。場合によっては、圧力は、エッチング中は比較的低いままであってよいが（例えば１０～８０ｍＴｏｒｒ）、反応チャンバの内壁を洗浄するための洗浄動作ではそれよりも高い圧力（例えば１００～５００ｍＴｏｒｒ、または３００～５００ｍＴｏｒｒ、または４００～５００ｍＴｏｒｒ）まで上がるとしてよい。用意する基板の下にある基板支持体は、（例えば加熱および／または冷却によって）約－８０℃～１３０℃の温度に維持されてよい。場合によっては、基板支持体は、少なくとも約－８０℃、または少なくとも約－５０℃、または少なくとも約－２０℃、または少なくとも約０℃、または少なくとも約２０℃、または少なくとも約５０℃、または少なくとも約７０℃の温度に維持される。これらの事例または他の事例では、基板支持体は、約１３０℃以下、または約１２０℃以下、または約１００℃以下、または約８０℃以下、または約５０℃以下、または約２０℃以下、または約０℃以下、または約－２０℃以下、または約－５０℃以下の温度に維持されてよい。特定の事例では基板支持体は、約２０～８０℃の温度に維持されてよい。これらの温度は、基板がプラズマに曝露されている間に制御されている基板支持体の温度に関するとしてよい。

【0035】

一定時間経過後、積層体にフィーチャが形成され始める。図３に示したように、フィーチャが最終エッチング深さに達した後、基板は、操作４０５で反応チャンバから取り除かれる。従来の手法と比較して、図４に関して記載した方法では、ノッチが比較的少ない（またはない）深いフィーチャを形成することが可能である。プラズマ発生ガス中にＷＦ₆を含めることにより、適切な流量かつ適切なプラズマ条件下で供給した場合は、側壁のノッチが実質的に低減するかなくなる。有利なことに、側壁のノッチがこのように低減することで、フィーチャの湾曲、選択性、キャッピング、またはエッチング速度に関してトレードオフがもたらされることはない。

【0036】

装置
本明細書に記載した方法は、任意の適切な装置で実施されてよい。適切な装置は、本実施形態による処理動作を制御する命令を含む処理動作およびシステムコントローラを実現するためのハードウェアを含む。例えば、いくつかの実施形態では、ハードウェアは、処理ツールに含まれる処理ステーションを１つ以上有していてよい。

【0037】

図５Ａ～図５Ｃは、本明細書に記載のエッチング動作を実施するために使用してよい調整可能なギャップがある容量結合閉じ込めＲＦプラズマ反応器５００の実施形態を示している。図示したように、真空チャンバ５０２は、下方電極５０６を収容する内部空間を取り囲んでいるチャンバハウジング５０４を有する。チャンバ５０２の上部では、上方電極５０８が下方電極５０６から垂直方向に離れている。上方電極と下方電極５０８、５０６の平坦面は、実質的に平行で、電極間の垂直方向に対して直角である。上方電極および下方電極５０８、５０６は円形で、垂直軸に対して同軸であることが好ましい。上方電極５０８の下面は、下方電極５０６の上面に対向している。離れて対向している電極の面は、両面の間に調整可能なギャップ５１０を画定している。動作中、下方電極５０６にはＲＦ電源（整合）５２０によってＲＦ電力が供給される。ＲＦ電力は、ＲＦ供給管５２２、ＲＦストラップ５２４およびＲＦ電力部材５２６を介して下方電極５０６に供給される。下部電極５０６により均一なＲＦ場を実現するために、接地シールド５３６がＲＦ電力部材５２６を取り囲んでよい。共同所有されている米国特許出願第７，７３２，７２８号（同文献の全容を参照により本願に援用する）に記載されているように、ウエハがウエハポート５８２を介して挿入され、処理のために下方電極５０６の上のギャップ５１０で支持され、処理ガスがギャップ５１０に供給され、ＲＦ電力によって励起されてプラズマ状態になる。上方電極５０８には給電するか接地することができる。

【0038】

図５Ａ～図５Ｃに示した実施形態では、下方電極５０６は、下方電極支持プレート５１６上で支持される。下方電極５０６と下方電極支持プレート５１６との間に介在する絶縁リング５１４が、下方電極５０６を支持プレート５１６から絶縁する。

【0039】

ＲＦバイアスハウジング５３０が下方電極５０６をＲＦバイアスハウジングボウル５３２上で支持している。ボウル５３２は、ＲＦバイアスハウジング５３０のアーム５３４によって、チャンバ壁プレート５１８の開口を介して導管支持プレート５３８に結合されている。好適な実施形態では、ＲＦバイアスハウジングボウル５３２とＲＦバイアスハウジングアーム５３４は、１つの構成要素として一体に形成されているが、アーム５３４とボウル５３２は、ボルト固定されるか接合された２つの別個の構成要素とすることもできる。

【0040】

ＲＦバイアスハウジングアーム５３４は、ＲＦ電力ならびに設備（気体冷却剤、液体冷却剤、ＲＦエネルギー、リフトピン制御用のケーブル、電気で監視し作動させる信号など）を、下側電極５０６の後ろ側の空間で、真空チャンバ５０２の外側から真空チャンバ５０２の内側に通すための１つ以上の中空の通路を有する。ＲＦ供給管５２２は、ＲＦバイアスハウジングアーム５３４から絶縁されており、ＲＦバイアスハウジングアーム５３４は、ＲＦ電力がＲＦ電源５２０へ戻る帰路となる。設備管路５４０が設備要素のための通路となる。設備要素のこれ以上の詳細は、米国特許第５，９４８，７０４号および第７，７３２，７２８号に記載されており、説明を簡略化するため本明細書には提示しない。ギャップ５１０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）で取り囲まれることが好ましく、その詳細については、共同所有されている米国特許公報第７，７４０，７３６号に見ることができ、同文献を参照により本願に援用する。真空チャンバ５０２の内部は、真空入口５８０を通って真空ポンプに接続することで低圧に維持されている。

【0041】

導管支持プレート５３８は、作動機構５４２に装着されている。作動機構の詳細は、共同所有されている米国特許第７，７３２，７２８号に記載されており、同文献を上記により本願に援用する。サーボ機械モータ、ステッピングモータなどの作動機構５４２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ねじ歯車５４６によって垂直リニアベアリング５４４に装着される。ギャップ５１０のサイズを調整する動作で、作動機構５４２は、垂直リニアベアリング５４４に沿って移動する。図５Ａは、作動機構５４２がリニアベアリング５４４上の高位置にあり、それによって小さいギャップ５１０ａが生じているときの構成を示している。図５Ｂは、作動機構５４２がリニアベアリング５４４上の中間位置にあるときの構成を示している。図示したように、下方電極５０６、ＲＦバイアスハウジング５３０、導管支持プレート５３８、ＲＦ電源５２０がすべて、チャンバハウジング５０４および上方電極５０８に対して下の方に移動している結果、中間サイズのギャップ５１０ｂになっている。

【0042】

図５Ｃは、作動機構５４２がリニアベアリング上の低位置にあるときの大きいギャップ５１０ｃを示している。好ましくは、上方電極および下方電極５０８、５０６は、ギャップを調整する間は同軸のままで、ギャップ全体にわたって上方電極と下方電極とが対向している面は平行のままである。

【0043】

この実施形態では、例えば３００ｍｍウエハやフラットパネルディスプレイなどの直径の大きい基板全体にわたって均一なエッチングを維持するために、多工程の処理レシピ（ＢＡＲＣ、ＨＡＲＣおよびＳＴＲＩＰなど）の過程で、ＣＣＰチャンバ５０２内の下方電極５０６と情報電極５０８との間のギャップ５１０を調整することが可能である。特に、このチャンバは、下方電極５０６と上方電極５０８との間に調整可能なギャップを実現するのに必要な直線運動を可能にする機械的配置に関係している。

【0044】

図５Ａは、近位端で導管支持プレート５３８に封止され、遠位端でチャンバ壁プレート５１８の段状フランジ５２８に封止されている、横方向に撓んだベローズ５５０を示している。段状フランジの内径は、チャンバ壁プレート５１８の開口５１２を画定し、この開口をＲＦバイアスハウジングアーム５３４が通る。ベローズ５５０の遠位端は、クランプリング５５２でクランプされている。

【0045】

横方向に撓んだベローズ５５０は、真空封止を実現するとともに、ＲＦバイアスハウジング５３０、導管支持プレート５３８および作動機構５４２が垂直方向に動くのを可能にする。ＲＦバイアスハウジング５３０、導管支持プレート５３８および作動機構５４２をカンチレバーアセンブリと称することができる。好ましくは、ＲＦ電源５２０は、カンチレバーアセンブリと一緒に動き、導管支持プレート５３８に装着できる。図５Ｂは、カンチレバーアセンブリが中間位置にあるときにベローズ５５０が中立位置にあるのを示している。図５Ｃは、カンチレバーアセンブリが低位置にあるときにベローズ５５０が横方向に撓んでいるのを示している。

【0046】

ラビリンスシール５４８が、ベローズ５５０とプラズマ処理チャンバハウジング５０４の内部との間で粒子バリアとなる。固定シールド５５６が、チャンバ壁プレート５１８でチャンバハウジング５０４の内壁の内側に動かないように装着されてラビリンス溝５６０（スロット）ができ、ラビリンス溝の中で可動シールドプレート５５８が垂直方向に移動してカンチレバーアセンブリの垂直方向の動きを受け入れる。可動シールドプレート５５８の外側部分は、下方電極５０６のあらゆる垂直位置でスロット内に留まる。

【0047】

図示した実施形態では、ラビリンスシール５４８は、ラビリンス溝５６０を画定しているチャンバ壁プレート５１８にある開口５１２の周囲に、チャンバ壁プレート５１８の内面に装着された固定シールド５５６を有する。可動シールドプレート５５８は、ＲＦバイアスハウジングアーム５３４に装着され、そこから、アーム５３４がチャンバ壁プレート５１８の開口５１２を通る場所で径方向に延在する。可動シールドプレート５５８は、ラビリンス溝５６０の中に延在するが、固定シールド５５６からは第１のギャップ分だけ離れ、チャンバ壁プレート５１８の内面からは第２のギャップ分だけ離れ、カンチレバーアセンブリが垂直方向に動けるようになっている。ラビリンスシール５４８は、ベローズ５５０から剥離した粒子が移動して真空チャンバの内部５０５に入るのを阻止し、処理ガスプラズマからのラジカルがベローズ５５０に移動するのを阻止する。ベローズではラジカルが堆積物を形成するおそれがあり、これは後に剥離される。

【0048】

図５Ａは、カンチレバーアセンブリが高位置にあるときに（小さいギャップ５１０ａ）、ＲＦバイアスハウジングアーム５３４の上で可動シールドプレート５５８がラビリンス溝５６０の高位置にあるのを示している。図５Ｃは、カンチレバーアセンブリが低位置にあるときに（大きいギャップ５１０ｃ）、ＲＦバイアスハウジングアーム５３４の上で可動シールドプレート５５８がラビリンス溝５６０の低位置にあるのを示している。図５Ｂは、カンチレバーアセンブリが中間位置にあるときに（中位のギャップ５１０ｂ）、可動シールドプレート５５８がラビリンス溝５６０内の中立位置または中間位置にあるのを示している。ラビリンスシール５４８は、ＲＦバイアスハウジングアーム５３４を中心に対称であるものとして示されているが、他の実施形態では、ラビリンスシール５４８は、ＲＦバイアスアーム５３４を中心に非対称であってよい。

【0049】

図６は、様々なモジュールが真空搬送モジュール６３８（ＶＴＭ）とインターフェース接続している半導体プロセスクラスタアーキテクチャを描いている。複数の格納設備および処理モジュールの中で基板を「搬送」するための搬送モジュールの構成は、「クラスタツールアーキテクチャ」システムと呼ばれることがある。ロードロックまたは搬送モジュールとしても知られているエアロック６３０が、４つの処理モジュール６２０ａ～６２０ｄを有するＶＴＭ６３８内に示されており、処理モジュールは、様々な製造プロセスを実施するように個別に最適化されてよい。例として、処理モジュール６２０ａ～６２０ｄ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／またはその他の半導体プロセスのほか、レーザ計測およびその他の欠陥を検知し、欠陥を特定する方法も実施するように実装されてよい。１つ以上の処理モジュール（６２０ａ～６２０ｄのいずれか）を本明細書で開示した通りに、すなわち基板に陥凹のあるフィーチャをエッチングするために実装してよい。エアロック６３０および処理モジュール６２０ａ～６２０ｄを「ステーション」と呼ぶことがある。各ステーションは、ステーションをＶＴＭ６３８にインターフェース接続する小面６３６を有する。小面の内側では、それぞれのステーション間を移動するときに基板６２６が通過するのを検知するためにセンサ１～１８を使用する。

【0050】

ロボット６２２は、ステーション間で基板を搬送する。１つの実装形態では、ロボットは、アームを１つ有していてよく、別の実装形態では、ロボットはアームを２つ有していてよく、この場合、各アームは基板を取って運搬するためのエンドエフェクタ６２４を有する。ロードポートモジュール（ＬＰＭ）６４２内のカセットまたはＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）６３４からエアロック６３０に基板を搬送するために、大気搬送モジュール（ＡＴＭ）６４０にあるフロントエンドロボット６３２を使用してよい。処理モジュール６２０ａ～６２０ｄの内部にあるモジュールセンター６２８は、基板を配置するための１つの場所であってよい。基板を整列させるためにＡＴＭ６４０内のアライナ６４４を使用してよい。

【0051】

ある例示的な処理方法では、ＬＰＭ６４２内のＦＯＵＰ６３４のうちの１つに基板を配置する。フロントエンドロボット６３２がその基板をＦＯＵＰ６３４からアライナ６４４に搬送し、それによって基板６２６をエッチング前に正しく中心に配置するか、上に堆積させるか、あるいは処理することが可能になる。位置合わせした後、基板は、フロントエンドロボット６３２によってエアロック６３０に移動する。エアロックモジュールは、ＡＴＭとＶＴＭとの間の環境を適合させる機能があるため、基板は、２つの圧力環境の間を損傷せずに移動することが可能になる。基板は、エアロックモジュール６３０からロボット６２２によってＶＴＭ６３８を通って処理モジュール６２０ａ～６２０ｄのうちの１つ、例えば処理モジュール６２０ａに移動する。この基板の動きを実現するために、ロボット６２２は、各アームでエンドエフェクタ６２４を使用する。処理モジュール６２０ａでは、基板は、記載した通りにエッチングを受ける。次に、ロボット６２２は、基板を処理モジュール６２０ａから次の所望の位置に動かす。

【0052】

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のローカルとするか、製造現場でクラスタアーキテクチャの外部に位置付けるか、遠隔地にあってネットワーク経由でクラスタアーキテクチャに接続することが可能であることに留意されたい。

【0053】

いくつかの実装形態では、コントローラはシステムの一部であり、システムは上記の例の一部であってよい。このようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、処理用の１つまたは複数のプラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハのペデスタル、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板を処理する前、その間、およびその後にシステムの動作を制御する電子機器と一体化していてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてよく、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素またはサブパーツを制御してよい。コントローラは、システムの処理要件および／または種類に応じて、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、高周波（ＲＦ）発生ツールの設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給の設定、電位および動作の設定、ツールおよびその他の移送ツールの中へ、またはそこからのウエハ移送および／または特定のシステムに接続されているか、特定のシステムの境界となっているロードロックなど、本明細書に開示したいずれかの処理を制御するようにプログラムされてよい。

【0054】

概して、コントローラは、命令を受け、命令を発し、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を行う、様々な集積回路、論理回路、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器であると定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を保存するファームウェア形態のチップ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と定義されるチップ、および／または１つ以上のマイクロプロセッサ、またはプログラム命令（例えばソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを備えていてよい。プログラム命令は、半導体ウエハ上で、もしくは半導体ウエハ用に、またはシステムに対して、特定の処理を実行する動作パラメータを定義する様々な個別の設定（またはプログラムファイル）の形態でコントローラへと伝達される命令としてよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、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／またはウエハのダイを製造する過程で１つ以上の処理工程を達成するために処理エンジニアによって定義されたレシピの一部としてよい。

【0055】

コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと一体化して接続しているか、システムとネットワーク接続されているか、これらを組み合わせた状態であるコンピュータの一部であってもよいし、このコンピュータに接続していてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」にあってもよいし、あるいはウエハ処理の遠隔アクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全体または一部であってもよい。コンピュータは、製造動作の現在の進捗を監視し、過去の製造動作の履歴を調査し、複数の製造動作から傾向または性能メトリックを調査し、現在の処理のパラメータを変更し、処理ステップを設定して現在の処理に従い、または新しい処理を始めるために、システムへの遠隔アクセスを可能にしてよい。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、ネットワークを介してシステムに処理レシピを提供でき、このネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザ境界を含んでいてよく、それらのパラメータおよび設定はその後、リモートコンピュータからシステムへ伝達される。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行される各々の処理工程に対するパラメータを指定するデータ形態の命令を受け取る。パラメータは、実行される処理の種類、およびコントローラがインターフェース接続するか制御するように構成されているツールの種類に対して固有のものとしてよいと理解すべきである。そのため、前述したように、一緒にネットワーク化され、本明細書に記載した処理および制御などの共通の目的に向かって機能する１つ以上の別個のコントローラを備えることなどによってコントローラを分散してよい。このようにするために分散したコントローラの例が、（例えばプラットホームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔地に位置する１つ以上の集積回路と通信するチャンバ上にあって、組み合わさってこのチャンバ上の処理を制御する１つ以上の集積回路であろう。

【0056】

非限定的に、例としてのシステムには、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、析出チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの製造および／または生産に関連するか使用されてよい任意のその他の半導体処理システムがあってよい。

【0057】

上記のように、ツールによって実行される１つまたは複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、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、近隣のツール、工場全体に位置するツール、主要コンピュータ、別のコントローラ、または、ウエハの容器を、半導体製造工場内のツール位置および／または搭載ポートへ運び、そこから運び出す材料輸送に使用されるツールのうちの１つ以上のツールと通信することがあってよい。

【0058】

追加の実施形態
前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、ディスプレイ、ＬＥＤ、光起電性パネルなどの製作または製造のために、リソグラフィパターニングのツールまたはプロセスと併せて使用してよい。通常このようなツール／プロセスは、必ずではないが、共通の製造施設で一緒に使用または実施される。

【0059】

膜のリソグラフィパターニングは、通常、以下の工程の一部またはすべてを含み、各工程は、可能性のある多くのツールで実現できる。（１）ワークピースに、例えば窒化シリコン膜が上に形成されている基板に、スピンオンツールまたはスプレーオンツールを使用してフォトレジストを塗布する。（２）ホットプレートもしくは炉またはその他の適切な硬化ツールを使用してフォトレジストを硬化させる。（３）ウエハステッパなどのツールを用いてフォトレジストを可視光線またはＵＶ線またはＸ線光に露光する。（４）レジストを現像して、レジストを選択的に除去し、それによってウェットベンチまたはスプレー現像機などのツールを使用してレジストをパターニングする。（５）レジストのパターンを、ドライエッチングまたはプラズマアシストエッチングツールを使用して下の膜またはワークピースに転写する。そして（６）ＲＦまたはマイクロ波のプラズマレジストストリッパーなどのツールを使用してレジストを除去する。いくつかの実施形態では、フォトレジストを塗布する前に、アッシャブルハードマスク層（アモルファスカーボン層など）および別の適切なハードマスク（反射防止層など）を堆積させてよい。

【0060】

本明細書に記載した構成および／または手法は、例示的な性質のものであり、多くの変形例が可能であることから、これらの特定の実施形態または例を限定的な意味に解釈すべきではないことを理解されたい。本明細書に記載した特定の手順または方法は、任意の数の処理戦略のうちの１つ以上を表すとしてよい。そのため、図示した様々な行為を、図示した順序で、他の順序で、並行して、または場合によっては省略して実行してよい。同じように、上記の処理の順序は変更してよい。特定の参考文献を参照して本明細書に援用している。このような参考文献に記載されている否定または否認は、本明細書に記載した実施形態に必ずしも当てはまらないことが理解される。同様に、このような参考文献で必要に応じて記載されている特徴は、本明細書の実施形態では省略されていることがある。

【0061】

本明細書では、「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」という用語は、入れ替えて使用することができる。当業者は、「部分的に製造された集積回路」という用語が、多くの集積回路製造段階のいずれかの段階でのシリコンウエハを指し得ることを理解するであろう。半導体デバイス産業で使用されるウエハまたは基板の直径は、通常２００ｍｍ、または３００ｍｍ、または４５０ｍｍである。上記の詳細な説明では、実施形態がウエハ上に実現されると仮定している。ただし、実施形態はそれに限定されない。ワークピースの形状、サイズおよび材料は、様々であってよい。半導体ウエハに加えて、開示した実施形態を利用し得る他のワークピースとして、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、様々な物品がある。特定のパラメータについて特に明記しない限り、本明細書で使用する「約」および「およそ」という用語は、関連する値に対して±１０％を意味することを意図している。

【0062】

以上の説明では、本実施形態を完全に理解してもらうために多くの特定の詳細を記載している。開示した実施形態は、これらの特定の詳細の一部または全部がなくとも実施され得る。他の場合では、開示した実施形態を不必要に不明瞭にしないように、公知の処理動作は詳細には説明していない。開示した実施形態は、具体的な実施形態と併せて記載されているが、開示した実施形態を限定する意図はないことが理解される。本開示の主題は、本明細書に開示した様々なプロセス、システムおよび構成、ならびにその他の特徴、機能、作用、および／または特性のすべての新規かつ自明ではないコンビネーションおよびサブコンビネーション、ならびにその任意の均等物およびすべての均等物を含む。
［適用例１］３Ｄ ＮＡＮＤ構造を製作する際に誘電体材料を含む積層体にフィーチャをエッチングする方法であって、
反応チャンバ内で基板支持体上に基板を受け取り、前記基板は前記積層体と前記積層体の上部にパターニングされるマスク層とを含み、前記積層体は（ａ）酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層、または（ｂ）酸化シリコンとポリシリコンとの交互層のいずれかを含み、
前記反応チャンバ内で前記基板をプラズマに曝露し、それによって前記基板上で前記積層体に前記フィーチャをエッチングすることを備え、
前記プラズマは、ＷＦ ₆ 、１つ以上のフルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボン、ならびに１つ以上の酸化体を含むプラズマ発生ガスから発生し、ＷＦ ₆ の流量は約０．１～１０ｓｃｃｍであり、
前記プラズマは容量結合プラズマであり、
前記基板は、約２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚの周波数、基板あたり約５００Ｗ～２０ｋＷのＲＦ電力レベルでバイアスされ、
前記ＷＦ ₆ および前記フルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボンは、エッチング過程で前記フィーチャの側壁にタングステンベースのポリマー膜を形成し、前記タングステンベースのポリマー膜は酸化シリコンと窒化シリコンとの前記交互層の間、または酸化シリコンとポリシリコンとの前記交互層の間における均一なエッチング速度を促進して、エッチング過程で前記フィーチャの前記側壁がノッチ化されないようにする、
方法。
［適用例２］適用例１に記載の方法であって、エッチング過程において、前記ＷＦ ₆ は、解離してタングステン含有断片とフッ素含有断片になり、前記タングステン含有断片は、前記フッ素含有断片と比較して前記フィーチャの上部近くで比較的集中したままであり、前記フッ素含有断片は、前記タングステン含有断片と比較して前記フィーチャの中深くに浸透する、方法。
［適用例３］適用例２に記載の方法であって、前記タングステンベースのポリマー膜は、前記フィーチャの上部近くの前記タングステンベースのポリマー膜のタングステンの割合が、前記フィーチャの下部近くの前記タングステンベースのポリマー膜と比較して多くなるように、前記フィーチャの前記側壁に沿って組成が不均一である、方法。
［適用例４］適用例１に記載の方法であって、前記プラズマは、約２０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの励起周波数かつ約６．３ｋＷ以下のＲＦ電力で発生する、方法。
［適用例５］適用例４に記載の方法であって、前記酸化体はＯ ₂ であり、前記Ｏ ₂ の流量は約２０～１５０ｓｃｃｍである、方法。
［適用例６］適用例５に記載の方法であって、前記プラズマ発生ガスはさらに、ＳＦ ₆ を含み、前記ＳＦ ₆ の流量は、約１～２０ｓｃｃｍである、方法。
［適用例７］適用例６に記載の方法であって、前記プラズマ発生ガスはさらに、Ｋｒを含み、前記Ｋｒの流量は、約３０～１２０ｓｃｃｍである、方法。
［適用例８］適用例７に記載の方法であって、前記プラズマ発生ガスはさらに、ＮＦ ₃ を含み、前記ＮＦ ₃ の流量は、約３０ｓｃｃｍ以下である、方法。
［適用例９］適用例８に記載の方法であって、前記フルオロカーボンまたはハイドロフルオロカーボンは、Ｃ ₄ Ｆ ₈ 、Ｃ ₃ Ｆ ₈ 、Ｃ ₄ Ｆ ₆ 、およびＣＨ ₂ Ｆ ₂ のうちの１つ以上を含み、前記フルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボンの総流量は、約３０～２４０ｓｃｃｍである、方法。
［適用例１０］適用例９に記載の方法であって、前記基板をエッチングする間、前記基板支持体は、約２０～８０℃の温度に維持される、方法。
［適用例１１］適用例１０に記載の方法であって、前記基板をエッチングする間、前記反応チャンバ内の圧力は、約１０～８０ｍＴｏｒｒに維持される、方法。
［適用例１２］適用例１１に記載の方法であって、前記フィーチャは、酸化シリコンと窒化シリコンとの前記交互層にエッチングされる、方法。
［適用例１３］適用例１１に記載の方法であって、ＷＦ ₆ の前記流量は、前記プラズマ発生ガスの総流量の約０．０２％～１０％である、方法。
［適用例１４］適用例１３に記載の方法であって、ＷＦ ₆ の前記流量は、前記プラズマ発生ガスの総流量の約０．０２％～１％である、方法。
［適用例１５］適用例１４に記載の方法であって、ＷＦ ₆ の前記流量は、前記プラズマ発生ガスの総流量の約０．０２％～０．５％である、方法。
［適用例１６］適用例１に記載の方法であって、前記基板は、約３００ｋＨｚ～６００ｋＨｚのＲＦ周波数でバイアスされる、方法。
［適用例１７］適用例１６に記載の方法であって、前記基板は、約４００ｋＨｚのＲＦ周波数でバイアスされる、方法。
［適用例１８］適用例１から１７のいずれか一項に記載の方法であって、前記タングステンベースのポリマー膜は、酸化シリコンの前記層に第１の厚みで形成され、窒化シリコンまたはポリシリコンの前記層に第２の厚みで形成され、前記第１の厚みと前記第２の厚みとは異なる、方法。
［適用例１９］基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造を製作する際に誘電体材料を含む積層体にフィーチャをエッチングする装置であって、
その中に基板支持体を有する反応チャンバと、
容量結合プラズマ発生器と、
材料を前記反応チャンバに導入するための入口と、
前記反応チャンバから材料を取り出すための出口と、
コントローラと、を備え、前記コントローラは、
前記反応チャンバ内で前記基板支持体上に前記基板を受け取り、前記基板は前記積層体と前記積層体の上部にパターニングされるマスク層とを含み、前記積層体は、ａ）酸化シリコンと窒化シリコンとの交互層、または（ｂ）酸化シリコンとポリシリコンとの交互層のいずれかを含み、
ＷＦ ₆ 、１つ以上のフルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボン、ならびに１つ以上の酸化体を含むプラズマ発生ガスからプラズマを発生させ、ＷＦ ₆ の流量は約０．１～１０ｓｃｃｍであり、
前記基板を約２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚの周波数で約５００Ｗ～２０ｋＷのＲＦ電力レベルでバイアスし、
前記反応チャンバ内で前記基板を前記プラズマに曝露し、それによって前記基板上で前記積層体に前記フィーチャをエッチングし、
前記ＷＦ ₆ および前記フルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボンは、エッチング過程で前記フィーチャの側壁にタングステンベースのポリマー膜を形成し、前記タングステンベースのポリマー膜は、酸化シリコンと窒化シリコンとの前記交互層の間、または酸化シリコンとポリシリコンとの前記交互層の間における均一なエッチング速度を促進して、エッチング過程で前記フィーチャの前記側壁がノッチ化されないようにする
ように構成されている、装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】