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(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】2025-02-21
(45)【発行日】2025-03-04
(54)【発明の名称】無限選択性を有する高アスペクト比エッチング
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20250225BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 105A
H01L21/302 101B
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2022549012
(86)(22)【出願日】2021-01-29
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-03
(86)【国際出願番号】 US2021015650
(87)【国際公開番号】W WO2021162871
(87)【国際公開日】2021-08-19
【審査請求日】2024-01-24
(31)【優先権主張番号】62/975,899
(32)【優先日】2020-02-13
(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】ベラウ・レオニド
(72)【発明者】
【氏名】ハドソン・エリック・エー．
【審査官】長谷川 直也
(56)【参考文献】
【文献】特開平０５－０９４９７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２１１１３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００３／００９６５０４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１０５４６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０７３０９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１７６８６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－３１１８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１６９７４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０５３８８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１７８８９９（ＵＳ，Ａ１）
(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】
基板を処理する方法であって、前記基板が、下地材料とマスクとを含み、前記下地材料が、少なくとも１層の酸化ケイ素を含み、前記マスクが、前記下地材料の上に配置され、かつ前記下地材料にフィーチャがエッチングされる位置を画定するようにパターニングされており、前記方法は、ａ．反応チャンバ内でプラズマを生成することと、
ｂ．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て、
（ｉ）前記下地材料に前記フィーチャをエッチングすることと、
（ｉｉ）前記マスク上に上部マスクプロテクタ層を堆積することであって、前記上部マスクプロテクタ層が、選択的な垂直方向の指向性堆積で前記マスクの上に形成されることと
を同時に行うことと、
を含み、
前記上部マスクプロテクタ層は、グラファイト型カーボンリッチポリマーを含む、方法。
【請求項2】
基板を処理する方法であって、前記基板が、下地材料とマスクとを含み、前記下地材料が、少なくとも１層の酸化ケイ素を含み、前記マスクが、前記下地材料の上に配置され、かつ前記下地材料にフィーチャがエッチングされる位置を画定するようにパターニングされており、前記方法は、
ａ．反応チャンバ内でプラズマを生成することと、
ｂ．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て、
（ｉ）前記下地材料に前記フィーチャをエッチングすることと、
（ｉｉ）前記マスク上に上部マスクプロテクタ層を堆積することであって、前記上部マスクプロテクタ層が、選択的な垂直方向の指向性堆積で前記マスクの上に形成されることと
を同時に行うことと、
を含み、
前記上部マスクプロテクタ層は、Ｃ x Ｂｒ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｃｌ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｉ y Ｆ z 系材料、又はそれらの組み合わせを含む、方法。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記上部マスクプロテクタ層は、前記マスクと比較して、前記下地材料に関するエッチング選択性が無限大となるように、エッチング中の浸食から前記マスクを保護する、方法。
【請求項4】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記反応チャンバ内で前記プラズマを生成することは、前記反応チャンバ内に反応混合物を流すことと、前記反応混合物から前記プラズマを生成することとを含み、
前記反応混合物は、（１）水素（Ｈ2）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ3Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ3）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含む、方法。
【請求項5】
請求項４に記載の方法であって、前記反応混合物は、非フッ素ハロゲン源をさらに含む、方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法であって、前記非フッ素ハロゲン源は、ＨＢｒ、Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4、及びＣＦ3Ｉからなる群より選択される少なくとも１つの反応物を含む、方法。
【請求項7】
請求項４に記載の方法であって、前記反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ3）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ4Ｆ6）、オクトフルオロプロパン（Ｃ3Ｆ8）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、及びメタン（ＣＨ4）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤をさらに含む、方法。
【請求項8】
請求項４に記載の方法であって、（ｉ）前記反応チャンバ内の圧力は、（ｂ）の間、１０～８０ｍＴに維持され、
（ｉｉ）前記基板は、（ｂ）の間、０℃から－１００℃の温度に維持される基板ホルダ上で支持され、
（ｉｉｉ）イオンエネルギーは、（ｂ）の間、前記基板の表面において１～１０ｋＶであり、
（ｉｖ）前記プラズマを生成するために使用されるＲＦエネルギーは、３～５０ｋＷの電力レベルで（ｂ）の間にパルス化され、かつ
（ｖ）前記プラズマは、容量結合プラズマである、
方法。
【請求項9】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記プラズマは、容量結合プラズマである、方法。
【請求項10】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記マスクは、前記上部マスクプロテクタ層が前記マスクの上に形成される前に、３５００ｎｍ以下の厚さを有する、方法。
【請求項11】
請求項１０に記載の方法であって、（ｂ）でエッチングされる前記フィーチャは、２０以上の深さ対幅のアスペクト比を有し、かつ１００ｎｍ以上の最終深さを有する、方法。
【請求項12】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、（ｂ）でエッチングされる前記フィーチャは、凹型円筒及び凹型トレンチの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項13】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記選択的な垂直方向の指向性堆積は、前記下地材料に前記フィーチャがエッチングされる前記位置の上に前記上部マスクプロテクタ層を形成せずに、前記マスクが存在する領域において前記上部マスクプロテクタ層の形成をもたらす、方法。
【請求項14】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記下地材料は、前記少なくとも１層の酸化ケイ素と少なくとも１層の窒化ケイ素とを含む、方法。
【請求項15】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記下地材料が、酸化ケイ素とポリシリコンの交互層を含み、前記少なくとも１層の酸化ケイ素が酸化ケイ素の前記交互層のうちの１つである、方法。
【請求項16】
基板を処理するための装置であって、前記装置は、
ａ．反応チャンバと、
ｂ．前記反応チャンバ内に配置された基板支持体と、
ｃ．前記反応チャンバ内でプラズマを生成するように構成されたプラズマ発生装置と、
ｄ．前記反応チャンバへの１つ又は複数の入口と、
ｅ．少なくとも１つのプロセッサを有するコントローラと、
を含み、
前記コントローラは、
ｉ．前記基板が前記反応チャンバ内に配置され、前記基板が下地材料と前記下地材料の上に配置されたマスクとを含んでおり、前記下地材料には誘電体材料が含まれ、
ｉｉ．前記反応チャンバ内で前記プラズマが生成され、
ｉｉｉ．前記反応チャンバ内で前記基板を前記プラズマに曝露することにより、
（ｉ）前記基板上の前記下地材料にフィーチャをエッチングするとともに
（ｉｉ）前記マスク上に上部マスクプロテクタ層が堆積され、前記上部マスクプロテクタ層が選択的な垂直方向の指向性堆積により、前記マスクの上に形成される、
よう構成されており、
前記コントローラは、前記上部マスクプロテクタ層がグラファイト型カーボンリッチポリマーを含むように（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されている、装置。
【請求項17】
基板を処理するための装置であって、
前記装置は、
ａ．反応チャンバと、
ｂ．前記反応チャンバ内に配置された基板支持体と、
ｃ．前記反応チャンバ内でプラズマを生成するように構成されたプラズマ発生装置と、
ｄ．前記反応チャンバへの１つ又は複数の入口と、
ｅ．少なくとも１つのプロセッサを有するコントローラと、
を含み、
前記コントローラは、
ｉ．前記基板が前記反応チャンバ内に配置され、前記基板が下地材料と前記下地材料の上に配置されたマスクとを含んでおり、前記下地材料には誘電体材料が含まれ、
ｉｉ．前記反応チャンバ内で前記プラズマが生成され、
ｉｉｉ．前記反応チャンバ内で前記基板を前記プラズマに曝露することにより、
（ｉ）前記基板上の前記下地材料にフィーチャをエッチングするとともに
（ｉｉ）前記マスク上に上部マスクプロテクタ層が堆積され、前記上部マスクプロテクタ層が選択的な垂直方向の指向性堆積により、前記マスクの上に形成される、
よう構成されており、
前記コントローラは、前記上部マスクプロテクタ層がＣ x Ｂｒ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｃｌ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｉ y Ｆ z 系材料、又はそれらの組み合わせを含むように（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されている、装置。
【請求項18】
請求項１６または請求項１７に記載の装置であって、前記プラズマ発生装置は、容量結合プラズマを生成するように構成されている、装置。
【請求項19】
請求項１６に記載の装置であって、前記コントローラは、前記プラズマが反応混合物から生成されるように、前記反応混合物を前記反応チャンバ内に流すことによって（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されており、
前記反応混合物は、（１）水素（Ｈ2）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ3Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ3）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含む、装置。
【請求項20】
請求項１９に記載の装置であって、前記反応混合物は、非フッ素ハロゲン源をさらに含む、装置。
【請求項21】
請求項２０に記載の装置であって、前記非フッ素ハロゲン源は、ＨＢｒ、Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4、及びＣＦ3Ｉからなる群より選択される少なくとも１つの反応物を含む、装置。
【請求項22】
請求項２１に記載の装置であって、前記反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ3）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ4Ｆ6）、オクトフルオロプロパン（Ｃ3Ｆ8）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、及びメタン（ＣＨ4）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤をさらに含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
参照による援用
ＰＣＴ願書が、本出願の一部として、本明細書と同時に提出されている。同時に提出されたＰＣＴ願書に特定されるように、本出願がその利益又は優先権を主張する各出願は、その全体がすべての目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
ＰＣＴ願書が、本出願の一部として、本明細書と同時に提出されている。同時に提出されたＰＣＴ願書に特定されるように、本出願がその利益又は優先権を主張する各出願は、その全体がすべての目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの製造中にしばしば利用されるプロセスの１つは、誘電体材料へのエッチングされた円筒や他の凹型フィーチャの形成である。このようなプロセスが行われ得る文脈例として、限定されるものではないが、ＤＲＡＭ及び３Ｄ ＮＡＮＤ構造体などのメモリ用途が挙げられる。半導体産業が発展し、デバイスの寸法が小さくなるにつれて、特に狭い幅及び/又は深い深度を有する高アスペクト比のフィーチャゆえに、このようなフィーチャを均一な方法でエッチングすることがますます困難になる。
【0003】
ここで提供される背景技術の説明は、本開示の文脈を大まかに提示することを目的とする。この背景技術の項で説明される範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、並びに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示又は暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
【発明の概要】
【0004】
基板を処理するための方法及び装置が本明細書に記載される。特に、本明細書における実施形態は、基板をエッチングし、同時に、選択的な垂直方向の指向性堆積で形成される上部マスクプロテクタ層を堆積することに関する。
【0005】
本明細書における実施形態の一態様では、基板を処理する方法が提供され、基板は、誘電体材料とマスクとを含み、誘電体材料は、少なくとも１層の酸化ケイ素を含み、マスクは、誘電体材料の上に配置され、かつ誘電体材料にフィーチャがエッチングされる位置を画定するようにパターニングされており、前記方法が、（ａ）反応チャンバ内でプラズマを生成することと、（ｂ）反応チャンバ内で基板をプラズマに曝露して、（ｉ）誘電体材料にフィーチャをエッチングすることと、（ｉｉ）マスク上に上部マスクプロテクタ層を堆積することとを同時に行うことを含み、上部マスクプロテクタ層は、選択的な垂直方向の指向性堆積でマスクの上に形成される。
【0006】
様々な実施形態において、マスクはエッチング中に消費されず、それにより誘電体材料に関するエッチング選択性は、マスクと比較して、無限大となる。様々な実施形態において、上部マスクプロテクタ層は、マスクと比較して、誘電体材料に関するエッチング選択性が無限大となるように、エッチング中の浸食からマスクを保護する。上部マスクプロテクタ層は、いくつかの構成物のうちの１つを有してもよい。場合によっては、上部マスクプロテクタ層は、グラファイト型カーボンリッチポリマーを含む。これら又は他の場合では、上部マスクプロテクタ層は、ＣxＢｒyＦz系材料、ＣxＣｌyＦz系材料、ＣxＩyＦz系材料、又はそれらの組み合わせを含んでもよい。
【0007】
プラズマを生成することは、反応チャンバ内に反応混合物を流し、反応混合物からプラズマを生成することを含んでもよい。様々な実施形態において、反応混合物は、（１）水素（Ｈ2）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ3Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ3）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含んでもよい。これら又は他の実施形態では、非フッ素ハロゲン源をさらに含んでもよい。非フッ素ハロゲン源は、ＨＢｒ、Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4、及びＣＦ3Ｉからなる群より選択される１つ又は複数の反応物を含んでもよい。これら又は他の実施形態では、反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ3）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ4Ｆ6）、オクトフルオロプロパン（Ｃ3Ｆ8）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、及びメタン（ＣＨ4）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤をさらに含んでもよい。
【0008】
特定の場合において、特定の反応条件が使用されてもよい。例えば、反応チャンバ内の圧力は、（ｂ）の間、約１０～８０ｍＴに維持されてもよい。これら又は他の実施形態では、基板は、（ｂ）の間、約０℃から－１００℃の温度に維持される基板ホルダ上で支持されてもよい。これら又は他の実施形態では、イオンエネルギーは、（ｂ）の間、基板の表面において約１～１０ｋＶであってもよい。これら又は他の実施形態では、プラズマを生成するために使用されるＲＦエネルギーは、約３～５０ｋＷの電力レベルで（ｂ）の間にパルス化されてもよい。これら又は他の実施形態では、プラズマは容量結合プラズマであってもよい。
【0009】
様々な実施形態において、マスクは、特定の厚さを有してもよい。一例では、マスクは、上部マスクプロテクタ層がマスクの上に形成される前に、約３５００ｎｍ以下の厚さを有してもよい。これら又は他の実施形態では、（ｂ）でエッチングされるフィーチャは、約２０以上の深さ対幅のアスペクト比を有し、かつ約１００ｎｍ以上の最終深さを有してもよい。いくつかの場合では、（ｂ）でエッチングされるフィーチャは、凹型円筒を含む。いくつかの場合では、（ｂ）でエッチングされるフィーチャは凹型トレンチを含む。いくつかの場合では、（ｂ）でエッチングされるフィーチャは、凹型円筒及び凸型トレンチの少なくとも１つを含む。
【0010】
様々な実施形態において、選択的な垂直方向の指向性堆積は、誘電体材料にフィーチャがエッチングされる位置の上に上部マスクプロテクタ層を形成せずに、マスクが存在する領域において上部マスクプロテクタ層の形成をもたらす。
【0011】
誘電体材料は、用途に応じていくつかの異なる形態で提供されてもよい。一例では、誘電体材料は、少なくとも１層の酸化ケイ素と少なくとも１層の窒化ケイ素とを含む。酸化ケイ素及び窒化ケイ素は、交互層内に設けられてもよい。この構造は、ＯＮＯＮスタックと呼ばれることもあり、特定の実装において３Ｄ ＮＡＮＤデバイスを作成する際に使用される場合がある。他の場合では、酸化ケイ素は、２つ以上の窒化ケイ素層の間に挟まれていてもよい。この構造は、ＤＲＡＭデバイスを作成する際に使用される場合がある。いくつかの他の場合では、誘電体材料は、ポリシリコンの層と交互になった酸化ケイ素の層として提供されてもよい。この構造は、特定の実装に従い３Ｄ ＮＡＮＤデバイスを作成する際に使用される場合がある。
【0012】
本明細書の実施形態の他の態様では、基板を処理するための装置が提供され、装置は、（ａ）反応チャンバと、（ｂ）反応チャンバ内に配置された基板支持体と、（ｃ）反応チャンバ内でプラズマを生成するように構成されたプラズマ発生装置と、（ｄ）反応チャンバへの１つ又は複数の入口と、（ｅ）少なくとも１つのプロセッサ及び１つのメモリを有するコントローラとを含み、少なくとも１つのコントローラ及び１つのメモリは、互いに通信可能に接続されており、メモリは、（ｉ）基板が反応チャンバ内に配置され、（ｉｉ）反応チャンバ内でプラズマが生成され、（ｉｉｉ）反応チャンバ内で基板をプラズマに曝露することにより、（ｉ）基板上の誘電体材料にフィーチャをエッチングするとともに、（ｉｉ）誘電体材料の上に配置されたマスク上に上部マスクプロテクタ層が堆積され、上部マスクプロテクタ層が選択的な垂直方向の指向性堆積によりマスクの上に形成されるよう、少なくとも１つのコントローラを制御するためのコンピュータ実行命令を記憶する。
【0013】
いくつかの実施形態において、プラズマ発生装置は、容量結合プラズマを生成するように構成されてもよい。様々な場合では、コントローラは、上部マスクプロテクタ層がグラファイト型カーボンリッチポリマーを含むように（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されてもよい。これら又は他の実施形態では、上部マスクプロテクタ層は、ＣxＢｒyＦz系材料、ＣxＣｌyＦz系材料、ＣxＩyＦz系材料、又はそれらの組み合わせを含んでもよい。これら又は他の実施形態では、コントローラは、プラズマが反応混合物から生成されるように、反応混合物を反応チャンバ内に流すことによって（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されてもよく、反応混合物は、（１）水素（Ｈ2）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ3Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ3）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含む。これら又は他の実施形態では、反応混合物は、非フッ素ハロゲン源をさらに含んでもよい。非フッ素ハロゲン源は、ＨＢｒ、Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4、及びＣＦ3Ｉからなる群より選択される少なくとも１つの反応物を含んでもよい。これら又は他の実施形態では、反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ3）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ4Ｆ6）、オクトフルオロプロパン（Ｃ3Ｆ8）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、及びメタン（ＣＨ4）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤をさらに含んでもよい。
【0014】
これら及び他の態様は、図面を参照して以下でさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下の説明において、多くの具体的詳細が、提示される実施形態の十分な理解を提供するために明記される。開示される実施形態は、これらの具体的詳細の一部又は全てを用いずに実施されてもよい。他の例では、周知のプロセス動作は、開示される実施形態を不必要に不明瞭にすることのないように、詳細には説明されない。開示される実施形態が具体的な実施形態と共に説明される一方で、開示される実施形態に限定することを意図していないことが理解されよう。
【0021】
Ｉ．誘電体材料に高アスペクト比フィーチャをエッチングする技術
ある種の半導体デバイスの製造は、基板上に設けられた１つ又は複数の誘電体材料にフィーチャをエッチングすることを含む。誘電体材料は、１つの材料の単層又は複数の材料のスタックである場合もある。場合によっては、スタックは、誘電体材料（例えば、窒化ケイ素と酸化ケイ素、又は酸化ケイ素とポリシリコン）の交互層を含む。エッチングされたフィーチャの一例は、円筒であり、これは高アスペクト比を有する場合がある。エッチングされたフィーチャの他の例は、トレンチであり、これも同様に高アスペクト比を有する。このようなフィーチャのアスペクト比が増加し続けるにつれて、誘電体材料へのフィーチャのエッチングがますます困難になる。
ある種の半導体デバイスの製造は、基板上に設けられた１つ又は複数の誘電体材料にフィーチャをエッチングすることを含む。誘電体材料は、１つの材料の単層又は複数の材料のスタックである場合もある。場合によっては、スタックは、誘電体材料（例えば、窒化ケイ素と酸化ケイ素、又は酸化ケイ素とポリシリコン）の交互層を含む。エッチングされたフィーチャの一例は、円筒であり、これは高アスペクト比を有する場合がある。エッチングされたフィーチャの他の例は、トレンチであり、これも同様に高アスペクト比を有する。このようなフィーチャのアスペクト比が増加し続けるにつれて、誘電体材料へのフィーチャのエッチングがますます困難になる。
【0022】
基板上に高アスペクト比のフィーチャをエッチングするために、まず基板を特定の用途に望ましい状態に調製する。これは、以下にさらに記載されるように、基板上に誘電体材料の１つ又は複数の層を堆積することを含んでもよい。このような誘電体層は、フィーチャがエッチングされる層を含む。誘電体材料が基板上に堆積された後、マスク層が堆積され、その後基板上にパターニングされる。パターニングされたマスク層は、基板上にフィーチャがエッチングされる場所を画定する役割を果たす。とりわけ、フィーチャは、マスク層が除去された領域にエッチングされる。一方、マスクが残っている領域は、エッチングの間、保護される。
【0023】
図１Ａ－１Ｃは共に、高アスペクト比フィーチャのエッチング中に生じ得る１つの課題を例示する。図１Ａは、エッチング前の基板１００を示す。基板１００は、その上に下地材料１０２及びマスク１０４を有する。下地材料１０２は、酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素などの誘電体材料の１つ又は複数の層を含んでもよい。特定の例では、下地材料１０２は、以下でさらに議論されるように、酸化ケイ素と窒化ケイ素との交互層を含む。別の特定の例では、下地材料１０２は、酸化ケイ素とポリシリコンとの交互層を含む。他の層及び／又は構造が、場合によってはさらに存在してもよい。マスク１０４は、非晶質炭素などの灰化可能なハードマスク材料であってもよい。図１Ａに示すように、マスク１０４はパターニングされている。図１Ｂは、フィーチャ１０６が下地材料１０２にエッチングされているときの基板１００を例示する。上述したように、フィーチャ１０６は、マスク１０４が存在しない領域で形成される。しかしながら、マスク１０４は、エッチング条件の厳しさにより、エッチング中に実質的に侵食される。そのため、図１Ｂのマスク１０４は、図１Ａのマスク１０４よりもかなり薄い。図１Ｃは、エッチング後の（又は図１Ｂと比較してエッチングのさらに進んだ）基板１００を例示する。ここでは、マスク１０４は完全に侵食されてなくなっている。この時点で、マスク１０４が侵食されてなくなった後のエッチング状態に対して下地材料１０２の上部が露出しているため、フィーチャ１０６をこれ以上深くエッチングすることは困難であるか、又は不可能である。このように、さらなるエッチングは、フィーチャ１０６の底部と下地材料１０２の上部／露出部分との両方を侵食することになり、フィーチャ１０６がこれ以上深くなることを防止する。
【0024】
図１Ａ－１Ｃに関連して記載される問題は、エッチング選択性に関する。エッチング選択性は、ある材料は他の材料よりも素早くエッチングされるという事実に関係している。図１Ａ－１Ｃの文脈では、マスク１０４と比較して、下地材料１０２が選択的にエッチングされることが望ましい。言い換えれば、下地材料１０２がマスク１０４よりも速くエッチングされることが望ましい。
【0025】
特定のエッチングプロセスと材料のセットとに対するエッチング選択性は、次のように数値的に定義できる。すなわち、（材料Ａを通してエッチングされた厚さ）／（材料Ｂを通してエッチングされた厚さ）。例えば、２μｍの下地材料と０．５μｍのマスクをエッチングすることになるエッチングプロセスは、エッチング選択性４（例えば、２μｍ／０．５μｍ＝４）を有すると理解され、これはエッチング選択性４：１として表されることもある。エッチング選択性が十分に高くない場合、フィーチャが所望の最終深さに達する前にマスク層が侵食されてなくなる。
【0026】
高アスペクト比のフィーチャのエッチング中に発生する別の問題は、不均一なエッチングプロファイルである。言い換えれば、フィーチャは、まっすぐ下向きに、又は垂直方向にエッチングされない。代わりに、フィーチャの側壁はしばしば弓状になり、エッチングされたフィーチャの中間部分がフィーチャの上部及び／又は下部よりも広くなる（すなわち、横方向にさらにエッチングされる）。このようにフィーチャの中間部分付近が過剰にエッチングされると、残りの材料の構造的及び／又は電子的完全性が損なわれ得る。外側に弓状に曲がったフィーチャの部分は、全フィーチャ深さの比較的小さな部分、又は比較的大きな部分を占めることもある。外側に弓状に曲がったフィーチャの部分は、フィーチャの限界寸法が最大となる部分である。一般に、フィーチャの最大ＣＤは、フィーチャの他の部分、例えばフィーチャの底部又はその近傍のＣＤとほぼ同じであることが望ましい。残念ながら、アスペクト比が約５と低い場合でも、弓型形状の形成が見られる。
【0027】
これら及び他の制限により、従来のエッチング法は、実際には、比較的低いアスペクト比のフィーチャの形成に限られていた。しかし、いくつかの最近の用途では、従来の技術で実現できるものよりも高いアスペクト比の円筒又は他の凹型フィーチャを必要とする。
【0028】
ＩＩ．文脈及び応用
本明細書における様々な実施形態において、フィーチャは、表面上に誘電体材料を有する基板（典型的には半導体ウェハ）にエッチングされる。エッチングプロセスは通常はプラズマベースのエッチングプロセスである。
本明細書における様々な実施形態において、フィーチャは、表面上に誘電体材料を有する基板（典型的には半導体ウェハ）にエッチングされる。エッチングプロセスは通常はプラズマベースのエッチングプロセスである。
【0029】
フィーチャは、基板表面の凹部である。フィーチャは、限定されないが、円筒、楕円、長方形、正方形、その他の多角形の凹部、トレンチなどを含む多くの異なる形状を有することができる。
【0030】
アスペクト比とは、あるフィーチャの深さとそのフィーチャの限界寸法（通常は幅又は直径）とを比較したものである。例えば、深さ２μｍ、幅５０ｎｍの円筒のアスペクト比は４０：１であり、単に４０と表記されることが多い。フィーチャは、その深さに対して不均一な限界寸法を持つことがあるため、アスペクト比は、測定場所によって変化し得る。例えば、エッチングされた円筒は、時には、上部及び底部よりも広い中間部を有することもある。このより広い中間部は、前述のように弓型形状と呼ばれることもある。円筒の上部（すなわちネック）での限界寸法に基づいて測定されたアスペクト比は、円筒のより広い中間部／弓型形状での限界寸法に基づいて測定されたアスペクト比より高くなる。本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、アスペクト比はフィーチャの開口部に近い限界寸法に基づいて測定される。
【0031】
本開示の方法を通じて形成されるフィーチャは、高アスペクト比のフィーチャであってもよい。いくつかの用途において、高アスペクト比のフィーチャは、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、又は少なくとも約１００のアスペクト比を有するフィーチャである。開示される方法を通じて形成される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、又は約２０ｎｍ以下であってもよい。
【0032】
フィーチャがエッチングされる下地材料は、様々な場合において誘電体材料を含んでもよい。材料の例として、限定されないが、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭窒化ケイ素、及びこれらの材料の任意の組み合わせからの積層物が挙げられる。特定の材料例として、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮなどの定比及び不定比配合物が挙げられる。エッチングされる１つ又は複数の材料は、他の元素、例えば、様々な場合において水素をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、エッチングされる窒化物材料及び／又は酸化物材料は、水素を含む組成を有する。本明細書で使用される場合、酸化ケイ素材料、窒化ケイ素材料などは、そのような材料の定比バージョンと不定比バージョンとの両方を含み、そのような材料は、上記のように、他の元素を含んでもよいことが理解される。場合によっては、下地材料は、限定されないがポリシリコンを含む、他の材料の層を含んでもよい。
【0033】
開示される方法の１つの応用は、ＤＲＡＭデバイスの形成の文脈におけるものである。この場合、フィーチャは、主に酸化ケイ素にエッチングされてもよい。基板は、例えば、１層、２層、又はそれ以上の窒化ケイ素層をさらに含んでもよい。一例では、基板は、２つの窒化ケイ素層の間に挟まれた酸化ケイ素層を含み、酸化ケイ素層の厚さは約８００～１８００ｎｍであり、窒化ケイ素層の１つ又は複数は約２０～６００ｎｍの厚さである。エッチングされたフィーチャは、約１～３μｍの間、例えば約１．５～２μｍの最終深さを有する円筒であってもよい。円筒は、約１０～５０ｎｍの間、例えば約１５～３０ｎｍの幅を有してもよい。円筒がエッチングされた後、そこにキャパシタメモリセルを形成できる。
【0034】
開示される方法の別の応用は、垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ、３Ｄ ＮＡＮＤとも呼ばれる）デバイスの形成の文脈におけるものである。この場合、フィーチャがエッチングされる材料は、反復層構造を有してもよい。例えば、材料は、酸化物（例えば、ＳｉＯ2）と窒化物（例えば、ＳｉＮ）との交互層、又は酸化物（例えば、ＳｉＯ2）とポリシリコンとの交互層を含んでもよい。交互層は、材料のペアを形成する。場合によっては、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、少なくとも約７０、少なくとも約１２０、少なくとも約２４０、又は少なくとも約３８０であってもよい。様々な場合において、ペアの数は、約１０～６０（例えば、約２０～１２０の個別層）、又は約１００～２００、又は約２００～４００であってもよい。現在のデバイス寸法に基づき、酸化物層は、約２０～５０ｎｍの間、例えば約３０～４０ｎｍの厚さであってもよい。窒化物層又はポリシリコン層は、約２０～５０ｎｍの間、例えば約３０～４０ｎｍの厚さであってもよい。デバイスの寸法が縮小し続けるにつれて、これらの層はより薄くなり、例えば、各層の厚さが１０ｎｍ未満にさえ達することもある。本明細書に記載される技術は、これらの実施形態においても、無限の選択性を達成することが期待される。交互層にエッチングされたフィーチャは、約２～１５μｍの間、例えば約４～７μｍの深さを有してもよい。フィーチャは、約５０～４５０ｎｍの間、例えば約５０～１００ｎｍの幅を有してもよい。高さ、アスペクト比、厚さ、幅、及び深さなどの、本明細書で提供される寸法／パラメータの詳細は、例示及び説明のみのためのものである。本明細書に記載される開示に基づき、様々な寸法／パラメータがさらに適用又は使用されてもよいことを理解されたい。
【0035】
ＩＩＩ．エッチングプロセス
様々な実施形態において、エッチングプロセスは、（多くの場合、シャワーヘッドを介して）化学エッチング剤を反応チャンバに流し、特にエッチング剤からプラズマを生成し、基板をプラズマに曝露するこ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、エッチング剤化合物を中性種とイオン種（例えば、ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3などの帯電物質又は中性物質）とに分離する。プラズマは、多くの場合、容量結合プラズマであるが、他のタイプのプラズマを適宜使用してもよい。プラズマ中のイオンは基板に向けられ、衝撃又はイオン誘起化学反応によって下地材料をエッチング除去させる。
様々な実施形態において、エッチングプロセスは、（多くの場合、シャワーヘッドを介して）化学エッチング剤を反応チャンバに流し、特にエッチング剤からプラズマを生成し、基板をプラズマに曝露するこ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、エッチング剤化合物を中性種とイオン種（例えば、ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3などの帯電物質又は中性物質）とに分離する。プラズマは、多くの場合、容量結合プラズマであるが、他のタイプのプラズマを適宜使用してもよい。プラズマ中のイオンは基板に向けられ、衝撃又はイオン誘起化学反応によって下地材料をエッチング除去させる。
【0036】
エッチングプロセスを行うのに使用され得る装置の例として、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な反応性イオンエッチングリアクタのＦＬＥＸ（商標）及びＶＡＮＴＥＸ（商標）製品ファミリが挙げられる。
【0037】
本明細書に開示される方法は、その上に誘電体材料を有する半導体基板をエッチングするのに特に有用である。上述したように、誘電体材料の例として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭窒化ケイ素、及びこれらの材料の任意の組み合わせからの積層物が挙げられる。特定の材料例として、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮなどの定比及び不定比配合物が挙げられる。上述のように、エッチングされる下地材料は、材料の複数の種類／層を含んでもよい。特定の場合において、下地材料は、ＳｉＮとＳｉＯ2との交互層、又はポリシリコンとＳｉＯ2との交互層として提供されてもよい。基板は、典型的には、フィーチャがエッチングされる場所を画定する、重ね合わせマスク層を有する。本明細書の様々な実施形態において、マスク層は、非晶質炭素などの灰化可能なハードマスク材料である。
【0038】
上述したように、エッチング選択性と弓型形状の形成に関する問題は、典型的には、凹型フィーチャをエッチングするときに達成可能なアスペクト比を制限する。しかしながら、本発明者らは、高アスペクト比のフィーチャが、無限の選択性で、かつ実質的な弓型形状を形成することなく、うまくエッチング可能であることを発見した。例えば、本明細書の方法は、従来の方法のようにエッチング中にマスク層を侵食するのではなく、マスク層の上に選択的な垂直方向の指向性堆積を行うので、無限の選択性を提供する。その結果、マスク層は侵食から保護され、それにより、下地材料におけるフィーチャのエッチングを所望の深さまで継続できる。本明細書で使用される場合、選択的な垂直方向の指向性堆積は、露出した水平面（例えば、マスク層の水平上面）に選択的に材料を堆積させる堆積プロセスであり、材料は水平面に垂直な垂直方向に蓄積される。エッチングされるフィーチャの下面は、露出した水平面とはみなされない。
【0039】
エッチング中にマスク層の上に蓄積される材料は、上部マスクプロテクタと呼ばれることもあり、エッチング中に形成されるそのような材料の層は、上部マスクプロテクタ層と呼ばれることもある。この材料は、エッチングプロセス中に形成され、マスク層、及びマスク層の下の下地材料を保護するように作用する。
【0040】
上部マスクプロテクタ層は、例えば関連する層の位置が異なるため、フィーチャの側壁上に形成される可能性のある保護側壁層とは異なる。例えば、保護側壁層はフィーチャの側壁上に形成されるが、上部マスクプロテクタ層はマスク層の上に形成される。側壁への堆積は、特に、フィーチャを閉じたり狭めたりし、かつさらなるエッチングを妨げるのに十分なほど広範囲に及ぶ場合、問題になり得る。有利なことに、本明細書に記載される選択的な垂直方向の指向性堆積は、マスク又は下地材料の垂直面（例えば、側壁）上に堆積しないので、エッチングプロセスを停止しかねない程度にフィーチャを狭めるリスクを回避する。
【0041】
さらに、基板が能動的かつ連続的にエッチングされている間に、上部マスクプロテクタ層が形成されることを強調する必要がある。対照的に、保護側壁層が存在する多くの場合では、保護側壁層は、エッチングステップとは別の堆積ステップで堆積される（例えば、堆積ステップとエッチングステップは同時に行われない）。同様に、上部マスクプロテクタ層は、マスク層上に追加の材料を堆積するために別の堆積ステップで堆積される場合もあるマスクシュリンク層とは別である。上部マスクプロテクタ層はまた、特定のエッチングプロセス中に側壁に蓄積される場合もある従来のＣxＦy系の側壁ポリマーとは別のものである。そのような従来のＣxＦy系の側壁ポリマーは、上部マスクプロテクタ層が堆積されるのと同時にエッチング中に蓄積される場合もある。ただし、従来のＣxＦy系の側壁ポリマーは、本明細書に記載の上部マスクプロテクタ層と比較して異なる位置に堆積される。具体的には、従来のＣxＦy系の側壁ポリマーは、フィーチャの側壁に堆積されるが、上部マスクプロテクタ層は、マスク層の上面のみに堆積される。言い換えれば、従来のＣxＦy系の側壁ポリマーは、典型的に、垂直面に堆積するが、上部マスクプロテクタ層はマスク層の水平上面にのみに堆積する。多くの場合、従来のＣxＦy系の側壁ポリマーは、フィーチャの側壁に沿って（例えば、フィーチャの深さ全体に沿って、又は少なくともフィーチャの上部／開口部付近に沿って）コンフォーマルに堆積される。
【0042】
とりわけ、上部マスクプロテクタ層が選択的な垂直方向の指向性堆積プロセス（エッチング中に行われる）で堆積されるため、マスク層に設けられたパターンが維持される。言い換えれば、上部マスクプロテクタ層は、マスクが存在する領域では、マスク層の水平上面に垂直に蓄積される。上部マスクプロテクタは、側壁などの垂直面には蓄積されない。このように、堆積プロセスは、水平なマスク表面にのみ堆積するという点で選択的である。マスクが存在しない領域（例えば、フィーチャがエッチングされる場所を画定するためのパターンの一部としてマスクが除去された領域）では、上部マスクプロテクタ層は形成されない。マスク層の水平上面へのこの選択的な堆積は、エッチングされるフィーチャが開いたままで、エッチング中に閉鎖されることがないことを保証する。さらに、本明細書に記載される方法は、エッチングされたフィーチャ内に大きな弓型形状を形成しない。
【0043】
図２Ａ－２Ｃは、本明細書に記載される実施形態に係る、エッチングを受けるときの部分的に製造された半導体基板を示す。図２Ａは、エッチング前の基板２００を示す。基板２００は、下地材料２０２とマスク２０４とを含む。図１Ａ－１Ｃと比較して、下地材料２０２は下地材料１０２に類似しており、マスク２０４はマスク１０４に類似している。一つの違いは、マスク２０４がマスク１０４より薄くてもよいことである。本明細書の方法は無限の選択性を提供するので、マスクは、エッチング結果を損なうことなく非常に薄くすることができる。図２Ｂは、フィーチャ２０６を形成するために実行される、本明細書に記載されるエッチングプロセス中の基板２００を例示する。図２Ａ及び２Ｂを比較することによって、マスク２０４がエッチングプロセス中に侵食されていないことが分かる。代わりに、図２Ｂに例示されるように、上部マスクプロテクタ層２０８がマスク２０４の上に形成され、それによって、エッチング中にマスク２０４が侵食されるのを防ぐ。図２Ｃは、エッチング後の（又は図２Ｂと比較してエッチングプロセスのさらに進んだ）基板２００を示す。ここで、マスク２０４は、エッチング前とエッチング中とを比較して、依然として同じ厚さであることが分かる。図２Ｃに示すように、フィーチャ２０６がより深くエッチングされるにつれて、上部マスクプロテクタ層２０８の厚さが大きくなっている。このプロセスは、下地材料２０２が特定の深さまでエッチングされる一方で、マスク２０４はエッチングされないので、無限のエッチング選択性を示す。ここで、選択性は次のように計算される。（下地材料のエッチング深さ）／（マスクのエッチング深さ、これは０である）。分母が０であり、０で割った数値は無限大となるため、エッチング選択性は無限大と見なされる。
【0044】
いくつかの場合では、例えば、上部マスクプロテクタ層が完全に形成される前のエッチングのごく初期に、エッチング中にマスクの僅少量が消費されることがある。しかし、このようなマスクの消費は、マスク層上の上部マスクプロテクタ層の成長によって速やかに緩和され、一旦、上部マスクプロテクタ層が形成されると、その下のマスク層のさらなるエッチングはない。さらに、形成される上部マスクプロテクタ層の量／厚さは、除去され得る元のマスクの僅少な量／厚さよりも大きい。図２Ｃに示すように、上部マスクプロテクタ層は、本質的に上部マスクプロテクタ層の上端までマスクの高さを拡張する。このように、（ａ）エッチング中に消費されるマスクの厚さが開始時のマスクの厚さの２０％未満であり、（ｂ）エッチング後、最終的な上部マスクプロテクタ層とマスクとを合わせた厚さが開始時のマスクの厚さと少なくとも同じである限り、エッチング中に生じるマスクの任意の僅少のエッチングは、エッチング選択性の算出時に考慮されるべきではない。例えば、エッチング前に５００ｎｍの厚さのマスクで始まり、エッチング後に１０ｎｍ以上の厚さの上部マスクプロテクタ層を有する４９０ｎｍの厚さのマスクで終わる基板は、無限のエッチング選択性を有すると理解される。この例では、マスクのエッチングが僅少（１０ｎｍ、すなわち２％）であったが、マスクとして機能する１０ｎｍ以上の厚さの上部マスクプロテクタ層の形成により、そのようなマスク消費は緩和された。この例では、エッチング中に消費されたマスクの厚さ（１０ｎｍ）は、エッチング中に堆積された上部マスクプロテクタ層の厚さ（１０ｎｍ）に等しかったが、本明細書のほとんどの実施形態では、エッチング中に堆積される上部マスクプロテクタ層の厚さは、上記のように、少なくとも部分的には、行われるエッチングが僅少であるので、エッチング中に消費されるマスクの厚さよりも大きい。このような場合、下地材料上の材料の終了時の厚さ（例えば、最終的なマスクと上部マスクプロテクタ層とを合わせた厚さ）は、下地材料上の材料の開始時の厚さ（例えば、エッチング前のマスクの厚さ）よりも厚い。このような無限の選択性は、高アスペクト比のフィーチャをエッチングするのに非常に有利である。
【0045】
図３は、本明細書の様々な実施形態に係る高アスペクト比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を例示する。方法は、動作３０１で始まり、ここで基板が反応チャンバに入れられる。反応チャンバの一例は、図４Ａ－４Ｃを参照して以下に説明される。基板は、場合によっては、静電チャックなどの基板支持体に搭載されてもよい。方法は動作３０３に続き、ここで反応混合物がチャンバに流される。反応混合物は、それぞれが１つ又は複数の目的を果たし得る様々な反応物を含んでもよい。反応混合物は、以下でさらに議論されるエッチングの化学作用を含む。
【0046】
次に、動作３０５において、プラズマをチャンバ内で衝突させる。プラズマは、典型的には、容量結合プラズマである。基板はプラズマに曝露されてもよい。動作３０７において、基板がエッチングされる。基板は、プラズマ中のイオン及び／又はラジカルによりエッチングされてもよい。次に、動作３０９において、プラズマが消され、基板がチャンバから取り出される。基板は、反応チャンバからの除去後、さらなる処理に供されてもよい。例えば、基板は灰化リアクタに移送されてもよく、灰化リアクタにおいて、上部マスクプロテクタ層及びマスクが灰化手順で基板から除去されてもよい。動作３１１において、反応チャンバは随意に洗浄されてもよい。洗浄は、基板が存在しない間に行われてもよい。洗浄は、例えば、プラズマの形態で提供されることもある洗浄化学作用にチャンバ表面を曝露することを含んでもよい。動作３１３において、処理すべき追加の基板があるかどうかが判定される。もしある場合は、方法は、新しい基板上で動作３０１から繰り返される。そうでなければ、方法は完了する。
【0047】
図３に示された動作は、必ずしも示された順序で行われるとは限らない。一部の動作は時間的に重なってもよく、又は、一部の動作は図示されたものと比較して早い時間若しくは遅い時間に行われてもよい。
【0048】
ＩＶ．処理条件
本明細書に記載される実施形態を実施する際に制御され得る処理条件が多数存在する。例えば、反応チャンバに提供される反応混合物は、特定の反応物を含んでもよい。様々な実施形態において、反応混合物は、（１）水素（Ｈ2）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ3Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ3）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含む。様々な実施形態において、反応混合物は、１つ又は複数の非フッ素ハロゲン源（例えば、ＨＢｒなどの臭素源；Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4などの塩素源；ＣＦ3Ｉなどのヨウ素源）をさらに含んでもよい。反応混合物はまた、１つ又は複数の不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｋｒなど）を含んでもよい。場合によっては、反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ3）、オクトフルオロプロパン（Ｃ3Ｆ8）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ4Ｆ6）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、及びメタン（ＣＨ4）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤を含んでもよい。プラズマは反応混合物から形成され、得られた種が、エッチングされる下地材料（例えば、多くの場合では酸化ケイ素と窒化ケイ素、又は酸化ケイ素とポリシリコン）と相互作用する。この相互作用により、本明細書で上部マスクプロテクタ層として記載される材料が形成され、上部マスクプロテクタ層は、エッチングプロセス中に選択的な垂直方向の指向性堆積で形成される。上部マスクプロテクタ層は、グラファイト型カーボンリッチポリマーであってもよい。上部マスクプロテクタ層のカーボンリッチポリマーは、フッ素を含んでもよく、反応混合物中の非フッ素ハロゲン源に由来する非フッ素ハロゲンをさらに含んでもよい。例えば、非フッ素ハロゲン源が臭素を含む場合、上部マスクプロテクタ層は、ＣxＢｒyＦz系材料を含んでもよい。非フッ素ハロゲン源が塩素を含む場合、上部マスクプロテクタ層は、ＣxＣｌyＦz系材料を含んでもよい。非フッ素ハロゲン源がヨウ素を含む場合、上部マスクプロテクタ層は、ＣxＩyＦz系材料を含んでもよい。
本明細書に記載される実施形態を実施する際に制御され得る処理条件が多数存在する。例えば、反応チャンバに提供される反応混合物は、特定の反応物を含んでもよい。様々な実施形態において、反応混合物は、（１）水素（Ｈ2）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ3Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ3）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含む。様々な実施形態において、反応混合物は、１つ又は複数の非フッ素ハロゲン源（例えば、ＨＢｒなどの臭素源；Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4などの塩素源；ＣＦ3Ｉなどのヨウ素源）をさらに含んでもよい。反応混合物はまた、１つ又は複数の不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｋｒなど）を含んでもよい。場合によっては、反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ3）、オクトフルオロプロパン（Ｃ3Ｆ8）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ4Ｆ6）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、及びメタン（ＣＨ4）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤を含んでもよい。プラズマは反応混合物から形成され、得られた種が、エッチングされる下地材料（例えば、多くの場合では酸化ケイ素と窒化ケイ素、又は酸化ケイ素とポリシリコン）と相互作用する。この相互作用により、本明細書で上部マスクプロテクタ層として記載される材料が形成され、上部マスクプロテクタ層は、エッチングプロセス中に選択的な垂直方向の指向性堆積で形成される。上部マスクプロテクタ層は、グラファイト型カーボンリッチポリマーであってもよい。上部マスクプロテクタ層のカーボンリッチポリマーは、フッ素を含んでもよく、反応混合物中の非フッ素ハロゲン源に由来する非フッ素ハロゲンをさらに含んでもよい。例えば、非フッ素ハロゲン源が臭素を含む場合、上部マスクプロテクタ層は、ＣxＢｒyＦz系材料を含んでもよい。非フッ素ハロゲン源が塩素を含む場合、上部マスクプロテクタ層は、ＣxＣｌyＦz系材料を含んでもよい。非フッ素ハロゲン源がヨウ素を含む場合、上部マスクプロテクタ層は、ＣxＩyＦz系材料を含んでもよい。
【0049】
様々な実施形態において、反応混合物中の様々な反応物の流量が制御されてもよい。様々な場合において、Ｈ2の流量は、約１０～４００ｓｃｃｍであってもよく、又は約２０～４００ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、ＣＨ3Ｆの流量は、約０～２００ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、ＣＨ2Ｆ2の流量は、約０～２００ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、ＣＨＦ3の流量は、約０～２００ｓｃｃｍであってもよい。ＣＨ3Ｆ＋ＣＨ2Ｆ2＋ＣＨＦ3の合計流量は、約２０～３００ｓｃｃｍであってもよい。場合によっては、ＮＦ3の流量は、約０～１００ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、ＳＦ6の流量は、約０～２０ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、ＣＦ4の流量は、約０～１００ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、非フッ素ハロゲン源の流量は、約０～１００ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、Ｃ3Ｆ8の流量は、約０～５０ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、Ｃ4Ｆ8の流量は、約０～５０ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、Ｃ4Ｆ6の流量は、約０～５０ｓｃｃｍであってもよい。Ｃ3Ｆ8＋Ｃ4Ｆ8＋Ｃ4Ｆ6の合計流量は、約０～５０ｓｃｃｍであってもよい。これら又は他の場合において、ＣＨ4の流量は、約０～１００ｓｃｃｍであってもよい。本明細書に記載される反応物／添加剤のいずれも、少なくとも約１ｓｃｃｍ、又は少なくとも約５ｓｃｃｍ、又は少なくとも約１０ｓｃｃｍの速度で流されてもよい。本明細書に記載の流量範囲の多くは最小０ｓｃｃｍを含むが、これらの種は反応混合物中に存在してもしなくてもよく、存在する場合には、少なくとも約１ｓｃｃｍ、又は少なくとも約５ｓｃｃｍ、又は少なくとも約１０ｓｃｃｍの速度で流れてもよいことが理解される。これらの速度は、約５０リットルのリアクタ容積において適切であり、適宜調整できる。
【0050】
反応チャンバ内の圧力がエッチング中に制御されてもよい。様々な実施形態において、圧力は、約１０～８０ｍＴｏｒｒ、又は約１５～４０ｍＴｏｒｒであってもよい。反応チャンバ内で基板を支持するために使用される基板ホルダの温度は、制御されてもよい。そのような基板ホルダの温度は、エッチング中の基板の温度に影響を与えるが、基板の実際の温度は、プラズマ条件などの追加の要因によっても影響を受ける。特定の実施形態では、基板ホルダは、プラズマへの曝露前及び／又は曝露中に低温に冷却されてもよい。この低温は、約０°C以下であってもよい。いくつかの実施形態において、この低温は、約－１００°Cと低くてもよい。
【0051】
反応チャンバに提供される基板は、図１Ａ－１Ｃ及び図２Ａ－２Ｃに関連して上述したように、下地材料（典型的には１つ又は複数の誘電体材料を含む）及び上を覆うマスクを含む特定の構造を有する。様々な実施形態において、下地材料は、上述したＤＲＡＭ又は３Ｄ ＮＡＮＤ構造を含んでもよい。本明細書に記載される方法は、エッチング中にマスクが侵食されないため、無限のエッチング選択性をもたらし、したがってマスクは、これらの用途で典型的に使用される従来のマスクよりも実質的に薄くすることができる。様々な実施形態において、マスクは、約１００～１０００ｎｍの厚さを有してもよい。場合によっては、マスクは、少なくとも約１００ｎｍの厚さ、又は少なくとも約３００ｎｍの厚さ、又は少なくとも約５００ｎｍの厚さである。これら又は他の場合、マスクは、約１０００ｎｍ以下、又は約５００ｎｍ以下、又は約３００ｎｍ以下の厚さを有してもよい。このようなマスクの厚さは、少なくとも約３０００ｎｍ、又は少なくとも約１５０００ｎｍの最終深さ、及び／又は少なくとも約２０、又は少なくとも約２００のアスペクト比を有するフィーチャをエッチングするのに適切である場合がある。もちろん、従来の厚さ（例えば、＞３μｍのマスク厚）を有するマスクも、場合によっては使用できる。
【0052】
プラズマ生成条件は、基板表面で特定の条件を提供するように制御されてもよい。様々な実施形態において、基板における最大イオンエネルギーは、例えば約１～１０ｋＶなど、比較的高くてもよい。最大イオンエネルギーは、電極サイズ、電極配置、及びチャンバ形状の詳細と組み合わせて、印加されるＲＦ電力によって決定される。様々な場合において、２周波ＲＦ電力が、プラズマを生成するために使用される。したがって、ＲＦ電力は、第１の周波数成分（例えば、約４００ｋＨｚ）と第２の周波数成分（例えば、約６０ＭＨｚ）とを含んでもよい。各周波数成分で異なる電力が提供されてもよい。例えば、第１の周波数成分（例えば、約４００ｋＨｚ）は、約３～５０ｋＷの間又は約３～１５ｋＷの間、例えば約５ｋＷの電力で提供されてもよく、第２の周波数成分（例えば、約６０ＭＨｚ）は、異なる電力で、例えば約０．５～５ｋＷの間、例えば約４ｋＷの電力で提供されてもよい。これらの電力レベルは、ＲＦ電力が単一の３００ｍｍウェハに供給されることを想定している。電力レベルは、追加の基板及び／又は他のサイズの基板に対して、基板面積に基づいて線形に調整できる（それによって、基板に供給される電力密度が均一に維持される）。他の態様では、３周波ＲＦ電力が、プラズマを生成するために使用されてもよい。様々な態様において、印加されたＲＦ電力は、１～２０，０００Ｈｚの繰り返し率でパルス化されてもよい。ＲＦ電力は、２つの非ゼロ値間（例えば、より高い電力状態とより低い電力状態との間）又はゼロと非ゼロ値との間（例えば、オフ状態とオン状態との間）でパルス化されてもよい。ＲＦ電力が２つの非ゼロ値間でパルス化される場合、上述の電力は、より高い電力状態に関連し、より低い電力状態は、約６００Ｗ以下のＲＦ電力に対応し得る。
【0053】
タイミングは、異なる実施形態間で異なる場合がある。典型的には、より深く、より高いアスペクト比を有するフィーチャは、より浅く、より低いアスペクト比を有するフィーチャと比較して、エッチングに時間がかかる。このように、基板がプラズマに曝露される持続時間は、フィーチャの所望の深さに依存する場合があり、より深いフィーチャは、より長いプラズマ曝露持続時間を必要とする。様々な実施形態において、基板は、約１０～１２０分の持続時間の間、プラズマに曝露されてもよい。同様に、総エッチング深さは、特定の用途に依存する。いくつかの場合（例えば、ＤＲＡＭ）では、総エッチング深さは、約１．５～２μｍであってもよい。他の場合（例えば、ＶＮＡＮＤ）では、総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であってもよい。これら又は他の場合では、総エッチング深さは、約１５μｍ以下であってもよい。
【0054】
Ｖ．利点
本明細書に記載される実施形態は、多くの利点をもたらす。例えば、上部マスクプロテクタ層の選択的な垂直方向の指向性堆積は、無限のエッチング選択性をもたらす。これは、エッチング中にマスクが消費されないことを意味する。むしろ、上部マスクプロテクタ層がマスクの上に形成され、それによって、エッチングの間、マスクはその完全な開始時の厚さで、無傷のままであることが保証される。
本明細書に記載される実施形態は、多くの利点をもたらす。例えば、上部マスクプロテクタ層の選択的な垂直方向の指向性堆積は、無限のエッチング選択性をもたらす。これは、エッチング中にマスクが消費されないことを意味する。むしろ、上部マスクプロテクタ層がマスクの上に形成され、それによって、エッチングの間、マスクはその完全な開始時の厚さで、無傷のままであることが保証される。
【0055】
特に、無限のエッチング選択性により、従来の方法でこれまで達成可能であったよりも、より深く、高いアスペクト比のフィーチャを形成できる。エッチング中にマスク層が消費されるリスクがないため、より深いフィーチャが形成され得る。マスク消費の問題及び高アスペクト比のフィーチャの形成に対するその限界は、上記で図１Ａ－１Ｃに関連して議論されている。そのような問題は、開示された方法では発生しない。
【0056】
開示された実施形態によって達成される無限のエッチング選択性の別の利点は、マスク材料の量（例えば、マスクの厚さ）を、従来のエッチング技術に必要なものと比較して減らすことができることである。マスク材料のこの減少は、実質的な時間及びコストの節約につながるため、有益である。例えば、より薄いマスクはより厚いマスクよりも早く形成され、同様に、より早くパターニング／現像することができる。そのため、より薄いマスクは、マスクの調製に使用される特定の処理装置のスループットの増加をもたらす。さらに、より薄いマスクは、必要な材料が少ないため、堆積にかかるコストが低い。これらの利点は併せて、従来のエッチング技術に対する大きな予想外の改善を意味する。
【0057】
ＶＩ．装置
本明細書に記載される方法は、任意の好適な装置によって実行されてもよい。好適な装置は、プロセス動作を達成するためのハードウェアと、本実施形態に従って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含む。例えば、いくつかの実施形態では、ハードウェアは、プロセスツールに含まれる１つ又は複数のプロセスステーションを含んでもよい。
本明細書に記載される方法は、任意の好適な装置によって実行されてもよい。好適な装置は、プロセス動作を達成するためのハードウェアと、本実施形態に従って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含む。例えば、いくつかの実施形態では、ハードウェアは、プロセスツールに含まれる１つ又は複数のプロセスステーションを含んでもよい。
【0058】
図４Ａ－４Ｃは、本明細書に記載されるエッチング動作を実行するために使用され得る、調節可能なギャップ容量結合閉込めＲＦプラズマリアクタ４００の実施形態を例示する。示されるように、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を含む。チャンバ４０２の上部では、上部電極４０８が下部電極４０６から垂直に間隔を空けて配置されている。上部電極４０８及び下部電極４０６の平面表面は、実質的に平行であり、かつ電極間の垂直方向に対して直交している。好ましくは、上部電極４０８及び下部電極４０６は、円形であり、垂直軸と同軸である。上部電極４０８の下面は、下部電極４０６の上面に面している。間隔をおいて対向する電極表面は、その間に調節可能なギャップ４１０を画定する。動作中、下部電極４０６は、ＲＦ電源（整合）４２０によってＲＦ電力を供給される。ＲＦ電力は、ＲＦ供給導管４２２、ＲＦストラップ４２４、及びＲＦ電力部材４２６を介して下部電極４０６に供給される。接地シールド４３６は、より均一なＲＦフィールドを下部電極４０６に提供するために、ＲＦ電力部材４２６を取り囲んでもよい。ウェハは、ウェハポート４８２から挿入されて、処理のために下部電極４０６上のギャップ４１０内で支持され、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に電力を供給する、或いは上部電極４０８を接地させることもできる。
【0059】
図４Ａ－４Ｃに示す実施形態では、下部電極４０６は、下部電極支持プレート４１６上で支持される。下部電極４０６と下部電極支持プレート４１６との間に介在する絶縁体リング４１４は、下部電極４０６を支持プレート４１６から絶縁する。
【0060】
ＲＦバイアスハウジング４３０は、下部電極４０６をＲＦバイアスハウジングボウル４３２上に支持する。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、チャンバ壁プレート４１８の開口部を介して導管支持プレート４３８に接続される。好ましい実施形態では、ＲＦバイアスハウジングボウル４３２及びＲＦバイアスハウジングアーム４３４は、１つの構成要素として一体的に形成されるが、アーム４３４及びボウル４３２は、共にボルト止め又は接合された２つの別個の構成要素とすることもできる。
【0061】
ＲＦバイアスハウジングアーム４３４は、下部電極４０６の裏側の空間において、真空チャンバ４０２の外部から真空チャンバ４０２の内部に、気体冷却剤、液体冷却剤、ＲＦエネルギー、リフトピン制御用ケーブル、電気的な監視及び動作信号などの、ＲＦ電力及び設備を通すための１つ又は複数の中空通路を含む。ＲＦ供給導管４２２は、ＲＦバイアスハウジングアーム４３４から絶縁されており、ＲＦバイアスハウジングアーム４３４は、ＲＦ電源４２０へのＲＦ電力の戻り経路を提供する。設備導管４４０は、設備構成要素のための通路を提供する。ギャップ４１０は、好ましくは、閉込めリングアセンブリ又はシュラウド（図示せず）により囲まれる。真空チャンバ４０２の内部は、真空ポータル４８０を介した真空ポンプへの接続により、低圧に維持される。
【0062】
導管支持プレート４３８は、作動機構４４２に取り付けられている。サーボ機械モータ、ステッピングモータなどの作動機構４４２は、例えば、ボールねじなどのねじ歯車４４６とボールねじを回転させるためのモータとによって垂直リニアベアリング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ための動作中、作動機構４４２は、垂直リニアベアリング４４４に沿って移動する。図４Ａは、作動機構４４２がリニアベアリング４４４に対して高い位置にあり、その結果、ギャップ４１０ａが小さくなっている配置を例示する。図４Ｂは、作動機構４４２がリニアベアリング４４４に対して中間位置にあるときの配置を例示する。示されるように、下部電極４０６、ＲＦバイアスハウジング４３０、導管支持プレート４３８、ＲＦ電源４２０はすべて、チャンバハウジング４０４及び上部電極４０８に対して低く移動しており、その結果、ギャップ４１０ｂは中程度のサイズとなる。
【0063】
図４Ｃは、作動機構４４２がリニアベアリングに対して低い位置にあるときの、大きなギャップ４１０ｃを例示する。好ましくは、上部電極４０８及び下部電極４０６は、ギャップ調節の間、同軸のままであり、かつギャップを横切る上部電極及び下部電極の対向面は、平行のままである。
【0064】
この実施形態は、例えば、３００ｍｍウェハ又はフラットパネルディスプレイなどの大径基板にわたって均一なエッチングを維持するために、マルチステップのプロセスレシピ（ＢＡＲＣ、ＨＡＲＣ、及びＳＴＲＩＰなど）中のＣＣＰチャンバ４０２内の下部電極４０６と上部電極４０８との間のギャップ４１０を調節す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との間に調節可能なギャップを設けるための線形運動を可能にする機械的配置に係るものである。
【0065】
図４Ａは、近位端で導管支持プレート４３８に、遠位端でチャンバ壁プレート４１８の段付きフランジ４２８にシールされた、横方向にたわんだベローズ４５０を例示する。段付きフランジの内径は、ＲＦバイアスハウジングアーム４３４が通過するチャンバ壁プレート４１８の開口部４１２を画定する。ベローズ４５０の遠位端は、クランプリング４５２によって固定される。
【0066】
横方向にたわんだベローズ４５０は真空シールを提供し、同時にＲＦバイアスハウジング４３０、導管支持プレート４３８、及び作動機構４４２の垂直方向の移動を可能にする。ＲＦバイアスハウジング４３０、導管支持プレート４３８、及び作動機構４４２は、カンチレバーアセンブリと呼ぶこともできる。好ましくは、ＲＦ電源４２０は、カンチレバーアセンブリと共に移動し、導管支持プレート４３８への取り付けが可能である。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ニュートラル位置にあるベローズ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、横方向にたわんだベローズ４５０を示す。
【0067】
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。固定シールド４５６は、ラビリンス溝４６０（スロット）を提供するように、チャンバ壁プレート４１８においてチャンバハウジング４０４の内側内壁に不動に取り付けられており、可動シールドプレート４５８が、カンチレバーアセンブリの垂直移動に対応するためにラビリンス溝４６０（スロット）内を垂直方向に移動する。可動シールドプレート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。
【0068】
図示された実施形態では、ラビリンスシール４４８は、ラビリンス溝４６０を画定するチャンバ壁プレート４１８内の開口部４１２の周縁でチャンバ壁プレート４１８の内面に取り付けられた固定シールド４５６を含む。可動シールドプレート４５８は、ＲＦバイアスハウジングアーム４３４に取り付けられ、かつ径方向に延在しており、ＲＦバイアスハウジングアーム４３４は、チャンバ壁プレート４１８の開口部４１２を通過する。可動シールドプレート４５８は、固定シールド４５６から第１のギャップだけ離間し、かつチャンバ壁プレート４１８の内面から第２のギャップだけ離間しながら、ラビリンス溝４６０内に延び、カンチレバーアセンブリの垂直移動を可能にする。ラビリンスシール４４８は、ベローズ４５０から剥離された粒子の移動が真空チャンバ内部４０５に入るのを阻止し、かつプロセスガスプラズマからのラジカルがベローズ４５０に移動するのを阻止する（ベローズ４５０において、ラジカルは、その後に剥離される堆積物を形成し得る）。
【0069】
図４Ａは、カンチレバーアセンブリが高い位置にあるとき（小さなギャップ４１０ａ）に、ＲＦバイアスハウジングアーム４３４の上方のラビリンス溝４６０内で高い位置にある可動シールドプレート４５８を示す。図４Ｃは、カンチレバーアセンブリが低い位置にあるとき（大きなギャップ４１０ｃ）に、ＲＦバイアスハウジングアーム４３４の上方のラビリンス溝４６０内で低い位置にある可動シールドプレート４５８を示す。図４Ｂは、カンチレバーアセンブリが中間位置にあるとき（中程度のギャップ４１０ｂ）の、ラビリンス溝４６０内でニュートラル又は中間位置にある可動シールドプレート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に関して対称であるように示されているが、他の実施形態では、ラビリンスシール４４８は、ＲＦバイアスハウジングアーム４３４に関して非対称であってもよい。
【0070】
本願では、「半導体ウェハ」、「ウェハ」、「基板」、「ウェハ基板」、及び「部分的に製造された集積回路」という用語は、同じ意味で使用される。当業者であれば、「部分的に製造された集積回路」という用語が、シリコンウェハ上への集積回路製造の多くの段階のいずれかの間のシリコンウェハを指すことができ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ェハ又は基板は、典型的に、２００ｍｍ、又は３００ｍｍ、又は４５０ｍｍの直径を有する。以下の詳細な説明は、実施形態がウェハ上で実装されることを想定している。ただし、実施形態はそれほど限定的ではない。ワークピースは、様々な形状、サイズ、及び材料のものであってもよい。半導体ウェハ以外にも、開示され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の様々な物品が挙げられる。
【0071】
ＶＩＩ．システムコントローラ
いくつかの実施形態では、コントローラはシステムの一部であり、システムは、上述の例の一部であり得る。このようなシステムは、１つ又は複数の処理ツール、１つ又は複数のチャンバ、１つ又は複数の処理用プラットフォーム、及び／又は特定の処理コンポーネント（ウェハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウェハ又は基板の処理前、処理中、及び処理後にそれらの動作を制御するための電子機器と統合されてもよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれることもあり、１つ又は複数のシステムの様々なコンポーネント又は子部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件及び／又はシステムの種類に応じて、処理ガスの送達、温度設定（例えば、加熱及び／又は冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、液体送達設定、位置及び動作設定、ツールへのウェハの搬入出、並びに、特定のシステムに接続又は連動する他の移送ツール及び／又はロードロックへのウェハの搬入出を含む、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。
いくつかの実施形態では、コントローラはシステムの一部であり、システムは、上述の例の一部であり得る。このようなシステムは、１つ又は複数の処理ツール、１つ又は複数のチャンバ、１つ又は複数の処理用プラットフォーム、及び／又は特定の処理コンポーネント（ウェハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウェハ又は基板の処理前、処理中、及び処理後にそれらの動作を制御するための電子機器と統合されてもよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれることもあり、１つ又は複数のシステムの様々なコンポーネント又は子部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件及び／又はシステムの種類に応じて、処理ガスの送達、温度設定（例えば、加熱及び／又は冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、液体送達設定、位置及び動作設定、ツールへのウェハの搬入出、並びに、特定のシステムに接続又は連動する他の移送ツール及び／又はロードロックへのウェハの搬入出を含む、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。
【0072】
大まかに言えば、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、論理、メモリ、及び／又はソフトウェアを有する電子機器として定義され得る。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形態のチップ、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、及び／又はプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ又は複数のマイクロプロセッサ若しくはマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、半導体ウェハに対して、半導体ウェハのために、又はシステムに対して、特定のプロセスを実行するための動作パラメータを定義する、様々な個々の設定（又はプログラムファイル）の形態でコントローラに通信される命令であってもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態において、１つ又は複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、及び／又はウェハのダイの製造中に、１つ又は複数の処理ステップを達成するためにプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。
【0073】
いくつかの実装において、コントローラは、システムに統合された、接続された、そうでなければシステムへネットワーク接続された、又はそれらの組み合わせであるコンピュータの一部であってもよく、又はそのようなコンピュータに接続されていてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」、すなわちファブホストコンピュータシステムの全体又は一部であってもよく、これによりウェハ処理の遠隔アクセスが可能になる。コンピュータは、製造動作の現在の進行状況を監視するために、過去の製造動作の履歴を調査するために、複数の製造動作の傾向又は性能基準を調査するために、現在の処理のパラメータを変更するために、処理ステップを設定して現在の処理を追跡するために、又は新たなプロセスを開始するために、システムへの遠隔アクセスを可能にしてもよい。いくつかの例では、遠隔コンピュータ（例えばサーバ）は、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、ネットワークはローカルネットワーク又はインターネットを含んでもよい。遠隔コンピュータは、パラメータ及び／又は設定の入力又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含んでもよく、パラメータ及び／又は設定は次いで遠隔コンピュータからシステムへと伝達される。いくつかの例では、コントローラは、１つ又は複数の動作中に実施される処理ステップのそれぞれのパラメータを指定する、データの形式の命令を受け取る。パラメータは、実施されるプロセスの種類及びコントローラがインタフェース接続する又は制御するように構成されたツールの種類に特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、共にネットワーク化され、本明細書に記載のプロセス及び制御などの共通の目的にむけて動作する１つ又は複数の個別のコントローラを含むことなどにより、分散されてもよい。そのような目的のための分散型コントローラの一例は、遠隔に設置され(プラットフォームレベルで、又は遠隔コンピュータの一部としてなど)、チャンバでのプロセスを協同で制御する１つ又は複数の集積回路と通信するチャンバ上の１つ又は複数の集積回路である。
【0074】
システムの例は、プラズマエッチングチャンバ又はモジュール、堆積チャンバ又はモジュール、スピンリンスチャンバ又はモジュール、金属メッキチャンバ又はモジュール、洗浄チャンバ又はモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバ又はモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ又はモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ又はモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ又はモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ又はモジュール、イオン注入チャンバ又はモジュール、トラックチャンバ又はモジュール、灰化チャンバ又はモジュール、並びに半導体ウェハの製作及び／又は製造に関連し得る、又は使用し得る任意の他の半導体処理システムを含んでもよいが、これらに限定されない。
【0075】
上述のように、ツールによって実行される１つ又は複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、他のツール回路又はモジュール、他のツールコンポーネント、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接ツール、近隣ツール、工場全体に配置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、又は半導体製造工場内のツール位置及び／又はロードポートへウェハの容器を搬入出する材料搬送に用いられるツールの、１つ又は複数と通信してもよい。
【0076】
上述した様々なハードウェア及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、光起電力パネルなどの製作又は製造のために、リソグラフィパターニングツール又はプロセスと共に使用されてもよい。典型的には、必ずしもそうではないが、そのようなツール／プロセスは、共通の製造設備において一緒に使用されるか、又は実施される。
【0077】
膜のリソグラフィパターニングは、典型的には、以下のステップの一部又は全てを含み、各ステップは、いくつかの可能なツールを用いて実行される。（１）スピンオンツール又はスプレーオンツールを用いて、ワークピース（例えば、その上に形成された窒化ケイ素膜を有する基板）上にフォトレジストを塗布すること、（２）ホットプレート又は炉又は他の適切な硬化ツールを用いて、フォトレジストを硬化すること、（３）ウェハステッパーなどのツールを用いて、フォトレジストを可視光、又は紫外線、又はＸ線に曝露すること、（４）ウェットベンチ又はスプレー現像装置などのツールを使用して、レジストを現像してレジストを選択的に除去し、それによってパターニングすること、（５）ドライエッチング又はプラズマアシストエッチングツールを使用することにより、レジストパターンを下層膜又はワークピースに転写すること、及び（６）ＲＦ又はマイクロ波プラズマレジストストリッパなどのツールを用いて、レジストを除去すること。いくつかの実施形態では、灰化可能なハードマスク層（非晶質炭素層など）及び別の適切なハードマスク（反射防止層など）が、フォトレジストを塗布する前に堆積されてもよい。
【0078】
本明細書に記載された構成及び／又はアプローチは、本質的に例示的であり、多数の変形が可能であるため、これらの特定の実施形態又は実施例は、限定的な意味で考慮されるべきでないことが理解される。本明細書に記載される特定のルーチン又は方法は、任意の数の処理戦略のうちの１つ又は複数を表し得る。そのため、例示した様々な行為は、例示された順序で、他の順序で、並行して、又は場合によっては省略して、実行されてもよい。同様に、上述したプロセスの順序は変更されてもよい。
【0079】
本開示の主題は、本明細書に開示される様々なプロセス、システム及び構成、並びに他の特徴、機能、行為、及び／又は特性の全ての新規かつ非自明な組み合わせ及び部分的組み合わせ、並びにそれらの任意の及び全ての等価物を含む。
【0080】
ＶＩＩＩ．実験
図５Ａ－５Ｃは共に、従来のエッチング技術の欠点と、開示された方法を通じて得られる新しい驚くべき結果との両方を例示する。これらの図は、互いに考慮され、比較されるべきである。図５Ａは、エッチング前の基板を示す。基板は、下地材料５０２と、下地材料５０２の上にパターニングされたマスク５０４とを含む。図５Ｂは、従来の方法によるエッチング後の基板を示す。図５Ｃは、本明細書に記載される方法によるエッチング後の基板を示す。異なる基板の寸法（例えば、下地材料５０２の厚さ、マスク５０４の厚さ、基板直径など）は、処理前は同じであり、そのため、結果を容易に比較できる。さらに、結果はすべて同じ縮尺で示されており、比較をさらに容易にする。水平線５２０は、図５Ａ－５Ｃの全てに渡って延びている。視覚的に明確にするために、図５Ａは線５２０を黒で示し、図５Ｂ及び図５Ｃは線５２０を白で示す。線５２０は、エッチング前のマスク５０４の開始時の高さを表す。
図５Ａ－５Ｃは共に、従来のエッチング技術の欠点と、開示された方法を通じて得られる新しい驚くべき結果との両方を例示する。これらの図は、互いに考慮され、比較されるべきである。図５Ａは、エッチング前の基板を示す。基板は、下地材料５０２と、下地材料５０２の上にパターニングされたマスク５０４とを含む。図５Ｂは、従来の方法によるエッチング後の基板を示す。図５Ｃは、本明細書に記載される方法によるエッチング後の基板を示す。異なる基板の寸法（例えば、下地材料５０２の厚さ、マスク５０４の厚さ、基板直径など）は、処理前は同じであり、そのため、結果を容易に比較できる。さらに、結果はすべて同じ縮尺で示されており、比較をさらに容易にする。水平線５２０は、図５Ａ－５Ｃの全てに渡って延びている。視覚的に明確にするために、図５Ａは線５２０を黒で示し、図５Ｂ及び図５Ｃは線５２０を白で示す。線５２０は、エッチング前のマスク５０４の開始時の高さを表す。
【0081】
図５Ｂにおいて、矢印５２１は、従来の技術に従ってエッチングしたときに消費されたマスク５０４の厚さを示す。この場合、マスク５０４は、エッチング中に著しく侵食され、マスク材料の２５％より多くが失われた。
【0082】
図５Ｃにおいて、矢印５２２は、本明細書に記載の実施形態を実施したときに、エッチング中にマスク５０４の上に堆積された上部マスクプロテクタ層５０８の厚さを示す。ここで、エッチング中にマスク５０４が消費されなかったことが分かる。その代わりに、堆積された上部マスクプロテクタ層５０８は、エッチング中に蓄積され、それによって、下にあるマスク５０４を侵食から保護する。エッチング中にマスクが消費されなかったので、結果として、エッチングの選択性は無限大となる。
【0083】
図５Ｃに示された結果は、驚くべきものであり、予期しないものであった。これまでのエッチング技術では、マスクは常にエッチング中に消費される。これは、エッチング中にある程度の堆積が起こっている場合（例えば、凹型フィーチャの側壁上のフルオロカーボン系ポリマー）であっても同様であった。以前は、いかなるそのような堆積も、図５Ｃに示される垂直方向の指向性堆積を引き起こすには不十分であった。このような以前の事例では、エッチング中の堆積によって、凹型フィーチャが狭くなり、材料が詰まって閉じてしまっただろう。そのような目詰まりは、図５Ｃの結果には見られない。さらに、図５Ｃに示されるエッチングされたフィーチャは、実質的な弓状になることなく、非常に直線的である。
【0084】
さらに、エッチング中の堆積が選択的であり、かつ水平なマスク表面に限定されていたため、この結果は予期しないものである。上述したように、従来のエッチング技術はしばしば、フィーチャの側壁上への材料の堆積をもたらす。そのような側壁への堆積は、図５Ｃの結果では観察されなかった。
【0085】
ＩＸ．結論
前述の実施形態は、理解を明確にする目的である程度詳細に記載されたが、添付の特許請求の範囲の範囲内で特定の変更及び変形が実施され得ることは明らかであろう。本実施形態のプロセス、システム、及び装置を実装する多くの代替的な方法があることに留意されたい。したがって、本実施形態は、例示的なものであって制限的なものではないと考えられ、本実施形態は、本明細書で与えられた詳細に限定されるものではない。本開示は、以下の形態により実現されてもよい。
［形態１］
基板を処理する方法であって、前記基板が、下地材料とマスクとを含み、前記下地材料が、少なくとも１層の酸化ケイ素を含み、前記マスクが、前記下地材料の上に配置され、かつ前記下地材料にフィーチャがエッチングされる位置を画定するようにパターニングされており、前記方法は、
ａ．反応チャンバ内でプラズマを生成することと、
ｂ．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て、
（ｉ）前記下地材料に前記フィーチャをエッチングすることと、
（ｉｉ）前記マスク上に上部マスクプロテクタ層を堆積することであって、前記上部マスクプロテクタ層が、選択的な垂直方向の指向性堆積で前記マスクの上に形成されることと
を同時に行うことと、
を含む方法。
［形態２］
形態１に記載の方法であって、
前記上部マスクプロテクタ層は、前記マスクと比較して、前記下地材料に関するエッチング選択性が無限大となるように、エッチング中の浸食から前記マスクを保護する、方法。
［形態３］
形態１に記載の方法であって、
前記上部マスクプロテクタ層は、グラファイト型カーボンリッチポリマーを含む、方法。
［形態４］
形態１に記載の方法であって、
前記上部マスクプロテクタ層は、Ｃ x Ｂｒ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｃｌ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｉ y Ｆ z 系材料、又はそれらの組み合わせを含む、方法。
［形態５］
形態１に記載の方法であって、
前記反応チャンバ内で前記プラズマを生成することは、前記反応チャンバ内に反応混合物を流すことと、前記反応混合物から前記プラズマを生成することとを含み、
前記反応混合物は、（１）水素（Ｈ 2 ）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ 3 Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ 2 Ｆ 2 ）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ 3 ）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含む、方法。
［形態６］
形態５に記載の方法であって、
前記反応混合物は、非フッ素ハロゲン源をさらに含む、方法。
［形態７］
形態６に記載の方法であって、
前記非フッ素ハロゲン源は、ＨＢｒ、Ｃｌ 2 、ＳｉＣｌ 4 、及びＣＦ 3 Ｉからなる群より選択される少なくとも１つの反応物を含む、方法。
［形態８］
形態５に記載の方法であって、
前記反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ 3 ）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ 4 Ｆ 6 ）、オクトフルオロプロパン（Ｃ 3 Ｆ 8 ）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ 4 Ｆ 8 ）、六フッ化硫黄（ＳＦ 6 ）、テトラフルオロメタン（ＣＦ 4 ）、及びメタン（ＣＨ 4 ）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤をさらに含む、方法。
［形態９］
形態５に記載の方法であって、
（ｉ）前記反応チャンバ内の圧力は、（ｂ）の間、１０～８０ｍＴに維持され、
（ｉｉ）前記基板は、（ｂ）の間、０℃から－１００℃の温度に維持される基板ホルダ上で支持され、
（ｉｉｉ）イオンエネルギーは、（ｂ）の間、前記基板の表面において１～１０ｋＶであり、
（ｉｖ）前記プラズマを生成するために使用されるＲＦエネルギーは、３～５０ｋＷの電力レベルで（ｂ）の間にパルス化され、かつ
（ｖ）前記プラズマは、容量結合プラズマである、
方法。
［形態１０］
形態１に記載の方法であって、前記プラズマは、容量結合プラズマである、方法。
［形態１１］
形態１に記載の方法であって、
前記マスクは、前記上部マスクプロテクタ層が前記マスクの上に形成される前に、３５００ｎｍ以下の厚さを有する、方法。
［形態１２］
形態１１に記載の方法であって、
（ｂ）でエッチングされる前記フィーチャは、２０以上の深さ対幅のアスペクト比を有し、かつ１００ｎｍ以上の最終深さを有する、方法。
［形態１３］
形態１に記載の方法であって、
（ｂ）でエッチングされる前記フィーチャは、凹型円筒及び凹型トレンチの少なくとも１つを含む、方法。
［形態１４］
形態１に記載の方法であって、
前記選択的な垂直方向の指向性堆積は、前記下地材料に前記フィーチャがエッチングされる前記位置の上に前記上部マスクプロテクタ層を形成せずに、前記マスクが存在する領域において前記上部マスクプロテクタ層の形成をもたらす、方法。
［形態１５］
形態１に記載の方法であって、
前記下地材料は、前記少なくとも１層の酸化ケイ素と少なくとも１層の窒化ケイ素とを含む、方法。
［形態１６］
形態１に記載の方法であって、前記下地材料が、酸化ケイ素とポリシリコンの交互層を含み、前記少なくとも１層の酸化ケイ素が酸化ケイ素の前記交互層のうちの１つである、方法。
［形態１７］
基板を処理するための装置であって、
前記装置は、
ａ．反応チャンバと、
ｂ．前記反応チャンバ内に配置された基板支持体と、
ｃ．前記反応チャンバ内でプラズマを生成するように構成されたプラズマ発生装置と、
ｄ．前記反応チャンバへの１つ又は複数の入口と、
ｅ．少なくとも１つのプロセッサを有するコントローラと、
を含み、
前記コントローラは、
ｉ．前記基板が前記反応チャンバ内に配置され、前記基板が下地材料と前記下地材料の上に配置されたマスクとを含んでおり、前記下地材料には誘電体材料が含まれ、
ｉｉ．前記反応チャンバ内で前記プラズマが生成され、
ｉｉｉ．前記反応チャンバ内で前記基板を前記プラズマに曝露することにより、
（ｉ）前記基板上の前記下地材料にフィーチャをエッチングするとともに
（ｉｉ）前記マスク上に上部マスクプロテクタ層が堆積され、前記上部マスクプロテクタ層が選択的な垂直方向の指向性堆積により、前記マスクの上に形成される、
よう構成されている、装置。
［形態１８］
形態１７に記載の装置であって、
前記プラズマ発生装置は、容量結合プラズマを生成するように構成されている、装置。
［形態１９］
形態１７に記載の装置であって、
前記コントローラは、前記上部マスクプロテクタ層がグラファイト型カーボンリッチポリマーを含むように（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されている、装置。
［形態２０］
形態１７に記載の装置であって、
前記コントローラは、前記上部マスクプロテクタ層がＣ x Ｂｒ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｃｌ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｉ y Ｆ z 系材料、又はそれらの組み合わせを含むように（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されている、装置。
［形態２１］
形態１９に記載の装置であって、
前記コントローラは、前記プラズマが反応混合物から生成されるように、前記反応混合物を前記反応チャンバ内に流すことによって（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されており、
前記反応混合物は、（１）水素（Ｈ 2 ）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ 3 Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ 2 Ｆ 2 ）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ 3 ）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含む、装置。
［形態２２］
形態２１に記載の装置であって、
前記反応混合物は、非フッ素ハロゲン源をさらに含む、装置。
［形態２３］
形態２２に記載の装置であって、
前記非フッ素ハロゲン源は、ＨＢｒ、Ｃｌ 2 、ＳｉＣｌ 4 、及びＣＦ 3 Ｉからなる群より選択される少なくとも１つの反応物を含む、装置。
［形態２４］
形態２３に記載の装置であって、
前記反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ 3 ）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ 4 Ｆ 6 ）、オクトフルオロプロパン（Ｃ 3 Ｆ 8 ）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ 4 Ｆ 8 ）、六フッ化硫黄（ＳＦ 6 ）、テトラフルオロメタン（ＣＦ 4 ）、及びメタン（ＣＨ 4 ）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤をさらに含む、装置。
前述の実施形態は、理解を明確にする目的である程度詳細に記載されたが、添付の特許請求の範囲の範囲内で特定の変更及び変形が実施され得ることは明らかであろう。本実施形態のプロセス、システム、及び装置を実装する多くの代替的な方法があることに留意されたい。したがって、本実施形態は、例示的なものであって制限的なものではないと考えられ、本実施形態は、本明細書で与えられた詳細に限定されるものではない。本開示は、以下の形態により実現されてもよい。
［形態１］
基板を処理する方法であって、前記基板が、下地材料とマスクとを含み、前記下地材料が、少なくとも１層の酸化ケイ素を含み、前記マスクが、前記下地材料の上に配置され、かつ前記下地材料にフィーチャがエッチングされる位置を画定するようにパターニングされており、前記方法は、
ａ．反応チャンバ内でプラズマを生成することと、
ｂ．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て、
（ｉ）前記下地材料に前記フィーチャをエッチングすることと、
（ｉｉ）前記マスク上に上部マスクプロテクタ層を堆積することであって、前記上部マスクプロテクタ層が、選択的な垂直方向の指向性堆積で前記マスクの上に形成されることと
を同時に行うことと、
を含む方法。
［形態２］
形態１に記載の方法であって、
前記上部マスクプロテクタ層は、前記マスクと比較して、前記下地材料に関するエッチング選択性が無限大となるように、エッチング中の浸食から前記マスクを保護する、方法。
［形態３］
形態１に記載の方法であって、
前記上部マスクプロテクタ層は、グラファイト型カーボンリッチポリマーを含む、方法。
［形態４］
形態１に記載の方法であって、
前記上部マスクプロテクタ層は、Ｃ x Ｂｒ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｃｌ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｉ y Ｆ z 系材料、又はそれらの組み合わせを含む、方法。
［形態５］
形態１に記載の方法であって、
前記反応チャンバ内で前記プラズマを生成することは、前記反応チャンバ内に反応混合物を流すことと、前記反応混合物から前記プラズマを生成することとを含み、
前記反応混合物は、（１）水素（Ｈ 2 ）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ 3 Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ 2 Ｆ 2 ）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ 3 ）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含む、方法。
［形態６］
形態５に記載の方法であって、
前記反応混合物は、非フッ素ハロゲン源をさらに含む、方法。
［形態７］
形態６に記載の方法であって、
前記非フッ素ハロゲン源は、ＨＢｒ、Ｃｌ 2 、ＳｉＣｌ 4 、及びＣＦ 3 Ｉからなる群より選択される少なくとも１つの反応物を含む、方法。
［形態８］
形態５に記載の方法であって、
前記反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ 3 ）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ 4 Ｆ 6 ）、オクトフルオロプロパン（Ｃ 3 Ｆ 8 ）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ 4 Ｆ 8 ）、六フッ化硫黄（ＳＦ 6 ）、テトラフルオロメタン（ＣＦ 4 ）、及びメタン（ＣＨ 4 ）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤をさらに含む、方法。
［形態９］
形態５に記載の方法であって、
（ｉ）前記反応チャンバ内の圧力は、（ｂ）の間、１０～８０ｍＴに維持され、
（ｉｉ）前記基板は、（ｂ）の間、０℃から－１００℃の温度に維持される基板ホルダ上で支持され、
（ｉｉｉ）イオンエネルギーは、（ｂ）の間、前記基板の表面において１～１０ｋＶであり、
（ｉｖ）前記プラズマを生成するために使用されるＲＦエネルギーは、３～５０ｋＷの電力レベルで（ｂ）の間にパルス化され、かつ
（ｖ）前記プラズマは、容量結合プラズマである、
方法。
［形態１０］
形態１に記載の方法であって、前記プラズマは、容量結合プラズマである、方法。
［形態１１］
形態１に記載の方法であって、
前記マスクは、前記上部マスクプロテクタ層が前記マスクの上に形成される前に、３５００ｎｍ以下の厚さを有する、方法。
［形態１２］
形態１１に記載の方法であって、
（ｂ）でエッチングされる前記フィーチャは、２０以上の深さ対幅のアスペクト比を有し、かつ１００ｎｍ以上の最終深さを有する、方法。
［形態１３］
形態１に記載の方法であって、
（ｂ）でエッチングされる前記フィーチャは、凹型円筒及び凹型トレンチの少なくとも１つを含む、方法。
［形態１４］
形態１に記載の方法であって、
前記選択的な垂直方向の指向性堆積は、前記下地材料に前記フィーチャがエッチングされる前記位置の上に前記上部マスクプロテクタ層を形成せずに、前記マスクが存在する領域において前記上部マスクプロテクタ層の形成をもたらす、方法。
［形態１５］
形態１に記載の方法であって、
前記下地材料は、前記少なくとも１層の酸化ケイ素と少なくとも１層の窒化ケイ素とを含む、方法。
［形態１６］
形態１に記載の方法であって、前記下地材料が、酸化ケイ素とポリシリコンの交互層を含み、前記少なくとも１層の酸化ケイ素が酸化ケイ素の前記交互層のうちの１つである、方法。
［形態１７］
基板を処理するための装置であって、
前記装置は、
ａ．反応チャンバと、
ｂ．前記反応チャンバ内に配置された基板支持体と、
ｃ．前記反応チャンバ内でプラズマを生成するように構成されたプラズマ発生装置と、
ｄ．前記反応チャンバへの１つ又は複数の入口と、
ｅ．少なくとも１つのプロセッサを有するコントローラと、
を含み、
前記コントローラは、
ｉ．前記基板が前記反応チャンバ内に配置され、前記基板が下地材料と前記下地材料の上に配置されたマスクとを含んでおり、前記下地材料には誘電体材料が含まれ、
ｉｉ．前記反応チャンバ内で前記プラズマが生成され、
ｉｉｉ．前記反応チャンバ内で前記基板を前記プラズマに曝露することにより、
（ｉ）前記基板上の前記下地材料にフィーチャをエッチングするとともに
（ｉｉ）前記マスク上に上部マスクプロテクタ層が堆積され、前記上部マスクプロテクタ層が選択的な垂直方向の指向性堆積により、前記マスクの上に形成される、
よう構成されている、装置。
［形態１８］
形態１７に記載の装置であって、
前記プラズマ発生装置は、容量結合プラズマを生成するように構成されている、装置。
［形態１９］
形態１７に記載の装置であって、
前記コントローラは、前記上部マスクプロテクタ層がグラファイト型カーボンリッチポリマーを含むように（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されている、装置。
［形態２０］
形態１７に記載の装置であって、
前記コントローラは、前記上部マスクプロテクタ層がＣ x Ｂｒ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｃｌ y Ｆ z 系材料、Ｃ x Ｉ y Ｆ z 系材料、又はそれらの組み合わせを含むように（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されている、装置。
［形態２１］
形態１９に記載の装置であって、
前記コントローラは、前記プラズマが反応混合物から生成されるように、前記反応混合物を前記反応チャンバ内に流すことによって（ｅ）（ｉｉ）を実行させるよう構成されており、
前記反応混合物は、（１）水素（Ｈ 2 ）と、（２）フルオロメタン（ＣＨ 3 Ｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ 2 Ｆ 2 ）、及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ 3 ）からなる群より選択される少なくとも１つの反応物とを含む、装置。
［形態２２］
形態２１に記載の装置であって、
前記反応混合物は、非フッ素ハロゲン源をさらに含む、装置。
［形態２３］
形態２２に記載の装置であって、
前記非フッ素ハロゲン源は、ＨＢｒ、Ｃｌ 2 、ＳｉＣｌ 4 、及びＣＦ 3 Ｉからなる群より選択される少なくとも１つの反応物を含む、装置。
［形態２４］
形態２３に記載の装置であって、
前記反応混合物は、三フッ化窒素（ＮＦ 3 ）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ 4 Ｆ 6 ）、オクトフルオロプロパン（Ｃ 3 Ｆ 8 ）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ 4 Ｆ 8 ）、六フッ化硫黄（ＳＦ 6 ）、テトラフルオロメタン（ＣＦ 4 ）、及びメタン（ＣＨ 4 ）からなる群より選択される１つ又は複数の添加剤をさらに含む、装置。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
