特表 2022-506456 エッチング層をエッチングするための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-17

(54)【発明の名称】エッチング層をエッチングするための方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20220107BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20220107BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20220107BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

H01L21/31 C

H01L21/302 101B

H01L21/302 101C

H01L21/316 X

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021523848

(86)(22)【出願日】2019-10-29

(85)【翻訳文提出日】2021-06-28

(86)【国際出願番号】 US2019058487

(87)【国際公開番号】W WO2020096808

(87)【国際公開日】2020-05-14

(31)【優先権主張番号】62/755,707

(32)【優先日】2018-11-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】特許業務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

【テーマコード（参考）】

5F004

5F045

5F058

【Ｆターム（参考）】

5F004AA04

5F004AA05

5F004BA04

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004CA02

5F004CA03

5F004CA04

5F004CA06

5F004DA26

5F004DB03

5F004EA03

5F004EA13

5F004EA28

5F004EB01

5F045AA08

5F045AA15

5F045AB31

5F045AB32

5F045AC11

5F045AC12

5F045AC15

5F045AC16

5F045AD04

5F045AD05

5F045AE15

5F045AE17

5F045BB02

5F045BB19

5F045DP03

5F045EE14

5F045EE19

5F045EF05

5F045EH05

5F045EH11

5F045EH14

5F045EJ02

5F045EM05

5F058BC03

5F058BE04

5F058BF04

5F058BF29

5F058BF37

5F058BF39

5F058BH12

5F058BJ05

5F058BJ06

5F058BJ07

(57)【要約】

【解決手段】基板上の誘電材料を含む積層にフィーチャをエッチングする方法が提供される。工程（ａ）では、エッチングガスからエッチングプラズマが生成され、エッチングプラズマに積層を暴露し、積層にフィーチャを部分的にエッチングする。工程（ｂ）では、工程（ａ）の後に原子層堆積プロセスが提供されて、側壁に保護膜が堆積する。原子層堆積プロセスは複数のサイクルを含み、各サイクルは、ＷＦ₆を含む第１の反応ガスに積層を暴露することであって、第１の反応ガスは積層に吸着されることと、第２の反応ガスから形成されたプラズマに積層を暴露することであって、第２の反応ガスから形成されたプラズマは吸着した第１の反応ガスと反応して、積層の上に保護膜を形成することと、を含む。工程（ｃ）では、工程（ａ）～（ｂ）が少なくとも１回繰り返される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上の誘電材料を含む積層にフィーチャをエッチングする方法であって、
（ａ）エッチングガスからエッチングプラズマを生成し、前記エッチングプラズマに前記積層を暴露し、前記積層にフィーチャを部分的にエッチングする工程と、
（ｂ）（ａ）の後に原子層堆積プロセスを提供して側壁に保護膜を堆積させる工程であって、前記原子層堆積プロセスは複数のサイクルを含み、各サイクルは、
（ｉ）ＷＦ₆を含む第１の反応ガスに前記積層を暴露することであって、前記第１の反応ガスは前記積層に吸着されることと、
（ｉｉ）第２の反応ガスから形成されたプラズマに前記積層を暴露することであって、前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマは吸着した第１の反応ガスと反応して、前記積層の上に前記保護膜を形成することと、を含む、工程と、
（ｃ）（ａ）～（ｂ）を少なくとも１回繰り返す工程と、
を含む、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、さらに、積層温度を１５０℃未満に維持することを含む、方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法であって、
前記第２の反応ガスは、酸素含有成分および窒素含有成分の少なくともいずれかを含む、方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法であって、
前記第２の反応ガスは、ＣＯＳ、ＣＯ₂、ＣＯ、ＳＯ₂、Ｏ₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、およびＯ₃の少なくとも１つを含む、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法であって、
前記積層はＳｉＯ₂を含む、方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、
前記積層は、さらに、ハードマスクを含む、方法。

【請求項7】

請求項６に記載の方法であって、
前記ハードマスクは、非晶質炭素、ホウ素ドープ炭素、ホウ素ドープシリコン、金属ドープ炭素、およびポリシリコンの１つ以上を含む、方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、２～１００サイクル実施される、方法。

【請求項9】

請求項１に記載の方法であって、
各サイクルは、さらに、
前記第１の反応ガスに前記積層を暴露した後であって、前記第２の反応ガスによって形成された前記プラズマに前記積層を暴露する前に、前記第１の反応ガスをパージすることと、
前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマに前記積層を暴露した後に、前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマをパージすることと、
を含む、方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１の反応ガスに前記積層を暴露する前記工程は、無プラズマの工程である、方法。

【請求項11】

請求項１に記載の方法であって、
工程（ａ）～（ｃ）は、インサイチュで実施される、方法。

【請求項12】

積層にフィーチャをエッチングするための装置であって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の基板支持体と、
前記処理チャンバにガスを提供するためのガス入口と、
前記ガス入口に前記ガスを提供するためのガス源であって、
エッチングガス源と、
ＷＦ₆ガス源と、
反応ガス源と、を含む、ガス源と、
前記処理チャンバからガスを排出するための排気ポンプと、
前記処理チャンバにＲＦ電流を提供するための電極と、
前記電極に電力を提供するための少なくとも１つの電源と、
前記ガス源および前記少なくとも１つの電源に制御可能に接続されたコントローラであって、前記コントローラは、
少なくとも１つのプロセッサと、
第１の複数のサイクルによって積層のエッチングをもたらすためのコンピュータコードを備えるコンピュータ可読媒体であって、前記第１の複数のサイクルの各々は、
前記積層を部分的にエッチングすることと、
第２の複数のサイクルを提供することにより、前記積層に原子層堆積で層を堆積させることと、を含み、前記第２の複数のサイクルの各サイクルは、
前記ＷＦ₆ガス源からＷＦ₆含有ガスを流すことと、
前記積層に前記ＷＦ₆含有ガスを吸着させることと、
前記ＷＦ₆含有ガスの前記流れを停止することと、
前記反応ガス源からの反応ガスのプラズマに前記積層を暴露することであって、前記プラズマは、吸着した前記ＷＦ₆含有ガスを原子層堆積層に変換することと、を含むコンピュータ可読媒体と、を含むコントローラと、
を備える、装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の装置であって、さらに、
前記基板支持体を冷却するためのチラーを備える、装置。

【請求項14】

請求項１２に記載の装置であって、
前記コンピュータ可読媒体は、さらに、前記基板支持体を１５０℃以下の温度まで冷却するためのコンピュータコードを備える、装置。

【請求項15】

請求項１２に記載の装置であって、
ＷＦ₆含有ガスを流す前記工程は、無プラズマの工程である、装置。

【請求項16】

請求項１２に記載の装置であって、
前記反応ガス源は、ＣＯＳ、ＣＯ₂、ＣＯ、ＳＯ₂、Ｏ₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、およびＯ₃の少なくとも１つの源である、装置。

【請求項17】

請求項１２に記載の装置であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、２～１００サイクル実施される、装置。

【請求項18】

請求項１２に記載の装置であって、
前記第２の複数のサイクルの各サイクルは、さらに、
前記ＷＦ₆含有ガスの前記流れを停止した後であって、前記第２の反応ガスによって形成された前記プラズマに前記積層を暴露する前に、前記第１の反応ガスをパージすることと、
前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマに前記積層を暴露した後に、前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマをパージすることと、
を含む、装置。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【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、２０１８年１１月５日出願の米国出願第６２／７５５，７０７号の優先権の利益を主張する。

【0002】

本開示は、半導体ウエハ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、積層のエッチング層に凹状フィーチャをエッチングすることに関する。

【0003】

半導体デバイスの形成において、エッチング層はコンタクトホールまたはトレンチを形成するためにエッチングされてよい。いくつかの半導体デバイスは、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）系層をエッチングすることにより形成されてよい。

【発明の概要】

【0004】

前記を実現するため、および本開示の目的に従い、基板に誘電材料を備える積層にフィーチャをエッチングする方法が提供される。工程（ａ）では、エッチングプラズマがエッチングガスから生成され、積層をエッチングプラズマに暴露し、積層にフィーチャを部分的にエッチングする。工程（ｂ）では、工程（ａ）の後に原子層堆積プロセスが提供されて、側壁に保護膜を堆積させる。原子層堆積プロセスは複数のサイクルを含み、各サイクルは、ＷＦ₆を含む第１の反応ガスに積層を暴露することであって、第１の反応ガスは積層に吸着されることと、第２の反応ガスから形成されたプラズマに積層を暴露することであって、第２の反応ガスから形成されたプラズマは吸着した第１の反応ガスと反応して、積層の上に保護膜を形成することと、を含む。工程（ｃ）では、工程（ａ）～（ｂ）が少なくとも１回繰り返される。

【0005】

別の実施形態では、積層にフィーチャをエッチングするための装置が提供される。プロセスチャンバが提供される。基板支持体はプロセスチャンバ内部にある。ガス入口は、プロセスチャンバにガスを提供する。ガス源はガス入口にガスを提供し、エッチングガス源、ＷＦ₆ガス源、および反応ガス源を含む。排気ポンプは、プロセスチャンバからガスを排出するために提供される。電極は、プロセスチャンバにＲＦ電力を提供する。少なくとも１つの電源は、電極に電力を提供する。コントローラは、ガス源および少なくとも１つの電源に制御可能に接続されており、少なくとも１つのプロセッサおよびコンピュータ可読媒体を備える。コンピュータ可読媒体は、第１の複数のサイクルによって積層のエッチングをもたらすためのコンピュータコードを備え、第１の複数のサイクルの各々は、積層を部分的にエッチングすることと、第２の複数のサイクルを提供することにより原子層堆積で積層上に層を堆積させることとを含む。第２の複数のサイクルの各サイクルは、ＷＦ₆ガス源からＷＦ₆含有ガスを流すことと、積層にＷＦ₆含有ガスを吸着させることと、ＷＦ₆含有ガスの流れを停止することと、反応ガス源からの反応ガスのプラズマに積層を暴露することであって、プラズマは吸着したＷＦ₆含有ガスを原子層堆積層に変換することと、を含む。

【0006】

本開示のこれらおよび他の特徴は、次の図と併せて以下の本開示の発明を実施するための形態においてより詳細に説明されるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本開示は限定ではなく例示のために示され、添付の図面の図では同じ参照符号は同じ要素を意味する。

【0008】

【図1】一実施形態の高レベルフローチャート。

【0009】

【図2A】一実施形態により処理された積層の概略図。

【図2B】一実施形態により処理された積層の概略図。

【図2C】一実施形態により処理された積層の概略図。

【図2D】一実施形態により処理された積層の概略図。

【図2E】一実施形態により処理された積層の概略図。

【図2F】一実施形態により処理された積層の概略図。

【図2G】一実施形態により処理された積層の概略図。

【0010】

【図3】一実施形態で用いられうるエッチングチャンバの概略図。

【0011】

【図4】一実施形態を実施する際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】

【0012】

ここで本開示は、添付の図面に示すようないくつかの例示的実施形態を参照して詳細に説明されるだろう。以下の説明では、本開示の十分な理解を提供するために多くの特定の詳細が記載される。しかし、本開示がこれらの特定の詳細の一部または全てなしで実施されてよいことは当業者には明らかだろう。他の例では、周知のプロセス工程および／または構造は、本開示を必要以上に分かりにくくしないように詳細には説明されていない。

【0013】

高アスペクト比エッチングは、最小横方向ＣＤ（限界寸法）成長（ＣＤ湾曲）を有する垂直プロファイルの維持を必要とする。また、マスク選択比の低下、エッチング速度の低下、またはフィーチャのキャッピング／目詰まりなどのプロファイルのトレードオフは避けなければならない。ＣＤ湾曲は、フィーチャの側壁のエッチングによって生じる。ＣＤ湾曲を低減するために、側壁にパッシベーション層が設置されてよい。いくつかの方法は、均一なパッシベーションを提供するために、２５０℃よりも高温で側壁パッシベーションを堆積させる。そのような高温は、半導体デバイスを損傷する可能性がある。

【0014】

一実施形態の例では、図１は一実施形態の高レベルフローチャートである。この実施形態は、図２Ａに示すように積層２００を処理するのに用いられてよい。図２Ａは、基板２０４がマスク２１２の下に配置されたエッチング層２０８の下に配置されている状態の積層２００の断面図である。この例ではマスク２１２は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）非晶質炭素マスクなどのハードマスクである。この例ではエッチング層２０８は、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）などの誘電材料で作られた誘電体層である。基板２０４とエッチング層２０８との間には、１つ以上の層（図示せず）が配置されてよい。エッチング層２０８とマスク２１２との間にも１つ以上の層（図示せず）が配置されてよい。

【0015】

フィーチャは、エッチング層２０８に部分的にエッチングされる（工程１０４）。エッチング層２０８にフィーチャを部分的にエッチングする（工程１０４）ためのレシピの例は、５～５０ｍＴｏｒｒの圧力を提供する。高周波（ＲＦ）電力は、５００ワット（Ｗ）～１０キロワット（ｋＷ）の電力で６０メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数、および、１ｋＷ～３０ｋＷの電力で４００キロヘルツ（ｋＨｚ）の周波数で提供される。ＲＦ電力は、これらの電力レベルの間でパルス化される。エッチングガスが提供される。エッチングガスは、酸素（Ｏ₂）、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を含む。エッチングガスは、ＲＦ電力によってプラズマ化される。プラズマは、高アスペクト比エッチングを担うラジカルイオンを提供する。かかるプラズマは、本明細書および特許請求の範囲ではエッチングプラズマと呼ばれる。部分エッチングが完了すると、エッチンガスの流れは停止される。ＲＦ電力は、プラズマが生成されないように停止される、または低減される。図２Ｂは、フィーチャ２１６が部分的にエッチングされた後の積層２００の断面図である。

【0016】

部分エッチング（工程１０４）の後に、フィーチャ２１６の側壁に保護膜を堆積させるために原子層堆積プロセスが提供される（工程１０８）。原子層堆積プロセス（工程１０８）は、複数サイクルによる周期的プロセスを含む。１サイクルの原子層堆積プロセス（工程１０８）の第１段階では、六フッ化タングステン（ＷＦ₆）を含む第１の反応ガスに積層２００が暴露される（工程１１２）。０．５～２００ｓｃｃｍのＷＦ₆を含むガス流が提供される。この実施形態では、第１の反応ガスはプラズマ化されない。その結果、この工程は無プラズマである。積層温度は、４０℃～８０℃の温度で維持される。第１の反応ガスは、積層２００の表面に吸着する。第１の反応ガスの流れは、３秒後に停止される。

【0017】

理論に縛られることなく、ＷＦ₆はＳｉＯ₂と化学的に反応して、酸化ケイ化タングステン（ＳｉＯＷ）の層を形成するとされる。図２Ｃは、フィーチャ２１６の表面（側壁を含む）にＳｉＯＷ層２２０が形成された後の積層２００の断面図である。ＳｉＯＷ層２２０は正確な縮尺率で描かれていないが、ＳｉＯＷ層２２０をより分かりやすくするためにより厚く示されている。

【0018】

第１の反応ガスが吸着した（工程１１２）後に、第１の反応ガスをパージするために第１のパージが提供される（工程１１６）。この例では第１のパージは、プラズマ処理チャンバにＯ₂を流すことにより提供される。他の実施形態は、純窒素（Ｎ₂）、またはＮ₂およびアルゴン（Ａｒ）の混合物、または純Ａｒのパージガスを有してよい。Ｏ₂のパージガスは、第１のパージの直後にプラズマを生成できる。パージガス流は５秒後に停止される。第１のパージは、次の工程でプラズマが形成される前に、吸着されなかったタングステン（Ｗ）を完全に除去する。

【0019】

第１のパージが完了した（工程１１６）後に、積層２００は第２の反応ガスから形成されたプラズマに暴露される（工程１２０）。積層２００およびチャンバは、１５０℃未満の温度で維持される。第２の反応ガスが提供される。この例では、第２の反応ガスはＯ₂である。第２の反応ガスは、２００Ｗ～２０ｋＷの電力および６０ＭＨｚの周波数で励起エネルギを提供することによりプラズマ化される。バイアスＲＦ信号は、２００Ｗ～５０ｋＷの電力および１００ｋＨｚ～２７ＭＨｚの周波数で提供される。プラズマは３秒後に消滅する。

【0020】

第２の反応ガスから形成されたプラズマに積層２００が暴露された（工程１２０）後に、残留するプラズマイオンラジカルをパージするために第２のパージが提供される（工程１２４）。この例では第２のパージは、プラズマを形成するのに十分なＲＦ電力なしでプラズマ処理チャンバに第２の反応ガスを流すことにより提供される。第２の反応ガスは、残留するプラズマをパージするのに用いられる。他の実施形態は、他のパージガスを有してよい。いくつかの実施形態は、ＲＦ電力を停止してよい。パージガス流は５秒後に停止される。第２のパージは、プラズマ処理チャンバからプラズマイオンラジカルを完全に除去する。その後、原子層堆積サイクルは繰り返される。この例では、原子層堆積プロセス（工程１０８）は３～１００サイクル実施される。

【0021】

図２Ｄは、フィーチャ２１６の側壁に保護膜２２４を形成するために複数サイクルの原子層堆積プロセス（工程１０８）が提供された後の積層２００の断面図である。この例では、保護膜２２４は酸化タングステンを含む。保護膜２２４は正確な縮尺率で描かれていない。原子層堆積プロセス（工程１０８）は無プラズマの熱処理ではなくプラズマを用いるため、保護膜２２４は無プラズマの熱処理を用いて堆積された膜ほど共形ではない。また保護膜２２４は、無プラズマの熱処理を用いて堆積された膜ほど高品質ではないかもしれない。保護膜２２４は共形でないため、この実施形態では保護膜２２４はフィーチャ２１６の底部まで伸びない。

【0022】

原子層堆積プロセス（工程１０８）が完了した後に、フィーチャ２１６はさらにエッチングされる（工程１２８）。エッチング層２０８にフィーチャをさらにエッチングするためのレシピの例は、５～５０ｍＴｏｒｒの圧力を提供する。ＲＦ電力は、２ｋＷ～８ｋＷの電力で６０ＭＨｚの周波数、および、４ｋＷ～２５ｋＷの電力で４００ｋＨｚの周波数で提供される。ＲＦ電力は、これらの電力レベルの間でパルス化する。エッチングガスが提供される。エッチングガスは、Ｏ₂、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を含む。エッチングガスは、ＲＦ電力によってエッチングプラズマ化される。図２Ｅは、フィーチャ２１６がさらにエッチングされた後の積層２００の断面図である。

【0023】

フィーチャのエッチングが完了しない（工程１３２）（すなわち、フィーチャが最終深さまでエッチングされない）場合は、プロセスは原子層堆積プロセス（工程１０８）に戻る。原子層堆積プロセス（工程１０８）が繰り返される。図２Ｆは、原子層堆積プロセス（工程１０８）が繰り返され、新しい保護膜２２８が形成された後の積層２００の断面図である。新しい保護膜２２８は、プラズマを用いて形成されたため共形ではない。

【0024】

フィーチャ２１６はさらにエッチングされる（工程１２８）。原子層堆積プロセス（工程１０８）のサイクルおよびさらなるエッチング（工程１２８）は、フィーチャ２１６のエッチングが完了するまで繰り返される（工程１３２）。図２Ｇは、フィーチャ２１６のエッチングが最終深さまでエッチングされた後の積層２００の断面図である。

【0025】

上記の実施形態は、原子層堆積プロセス（工程１０８）時にプラズマを用いることにより、フィーチャの湾曲を防ぐまたは低減する側壁パッシベーションを提供する。タングステンを堆積させるために熱原子層堆積プロセスが用いられる場合は、２５０℃よりも高い積層温度またはチャンバ温度が用いられるだろう。２５０℃よりも高い温度は、形成される半導体デバイスを損傷する可能性がある。タングステン含有保護膜を堆積させるためにプラズマを用いる原子層堆積プロセス（工程１０８）は、低い共形性を有する低品質の保護膜を提供する。しかし、タングステン含有非共形保護膜は、側壁の湾曲を防ぐまたは低減するのに十分であることが分かっている。

【0026】

様々な実施形態では、原子層堆積プロセス（工程１０８）は、１００℃未満の積層温度またはチャンバ温度で実施される。様々な実施形態では、第２の反応ガスによって形成されたプラズマは、酸化または窒化のいずれかを提供する。第２の反応ガスによるプラズマが酸化を提供する場合は、様々な実施形態では、第２の反応ガスは酸素含有成分（例えば、酸素（Ｏ₂）、オゾン（Ｏ₃）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、二酸化硫黄（ＳＯ₂）、および一酸化炭素（ＣＯ）のうちの少なくとも１つ）を含む。また、アルゴン（Ａｒ）またはクリプトン（Ｋｒ）がキャリアガスとして用いられてよい。第２の反応ガスによるプラズマが窒化を提供する場合は、第２の反応ガスは窒素含有成分（例えば、窒素（Ｎ₂）およびアンモニア（ＮＨ₃）の少なくともいずれか）を含む。また、ＡｒまたはＫｒがキャリアガスとして用いられてよい。第２の反応ガスがＮ₂を含む場合は、第２の反応ガスはＨ₂をさらに含んでよい。

【0027】

様々な実施形態では、ハードマスクは、非晶質炭素、ホウ素ドープ炭素、ホウ素ドープシリコン、金属ドープ炭素、またはポリシリコンから形成されてよい。様々な実施形態では、エッチング層２０８は、酸化シリコン系誘電体層である。様々な実施形態では、エッチング層２０８は異なる材料層の積層である。様々な実施形態では、エッチング層２０８の少なくとも一層は誘電材料の層である。様々な実施形態では、原子層堆積プロセス（工程１０８）は、非共形でフィーチャ２１６の底部に達しない保護膜２２８を提供する。様々な実施形態では、ＲＦ電力は連続波であってよい。他の実施形態では、ＲＦ電力はパルス電力であってよい。様々な実施形態では、パルスＲＦ電力は１００Ｈｚから５ｋＨｚの間のパルス繰り返し率を有してよい。様々な実施形態では、パルスＲＦ電力は５％から９５％の間のデューティサイクルを有してよい。

【0028】

また原子層堆積プロセス（工程１０８）は、熱処理ではなくプラズマを用いるため、エッチングプロセス（工程１２８）と同じプラズマ処理チャンバにおいてインサイチュ（ｉｎ－ｓｉｔｕ）で実施されてよい。全工程が同じプラズマ処理チャンバで実施されるため、インサイチュ原子層堆積プロセス（工程１０８）が提供されることによりスループットがより高くなる。

【0029】

例示的実施形態では、図３は、一実施形態で用いられうるエッチングリアクタの概略図である。１つ以上の実施形態では、プラズマ処理チャンバ３００は、チャンバ壁３５２に囲まれたエッチングチャンバ３４９の内部に、ガス入口を提供するガス分配プレート３０６および静電チャック（ＥＳＣ）３０８を備える。エッチングチャンバ３４９の内部では、積層２００はＥＳＣ３０８の上に設置されている。ＥＳＣ３０８は基板支持体でもある。エッジリング３０９はＥＳＣ３０８を囲む。ガス源３１０は、ガス分配プレート３０６を通じてエッチングチャンバ３４９に接続されている。この例ではガス源３１０は、エッチングガス源３１２、ＷＦ₆ガス源３１６、および反応ガス源３１８を含む。ＥＳＣ温度コントローラ３５０は、チラー３１４に接続されている。この実施形態では、チラー３１４は、ＥＳＣ３０８を冷却するために、ＥＳＣ３０８の内部または付近の流路３１５に冷媒を提供する。高周波（ＲＦ）源３３０は、下部電極にＲＦ電力を提供する。この実施形態では、ＥＳＣ３０８は下部電極である。例示的実施形態では、４００ｋＨｚおよび６０ＭＨｚの電源がＲＦ源３３０を構成する。この実施形態では、上部電極およびガス分配プレート３０６は接地されている。この実施形態では、各周波数に１つの発生器が設けられる。他の実施形態では、ＲＦ源および電極の他の配置が用いられてよい。コントローラ３３５は、ＲＦ源３３０、排気ポンプ３２０、およびガス源３１０に制御可能に接続されている。かかるエッチングチャンバの例は、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って製造されたＦｌｅｘ（商標）エッチングシステムである。処理チャンバは、ＣＣＰ（容量結合プラズマ）リアクタまたはＩＣＰ（誘導結合プラズマ）リアクタである。

【0030】

図４は、実施形態で用いられるコントローラ３３５を実装するのに適したコンピュータシステム４００を示す高レベルブロック図である。このコンピュータシステムは、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のスーパーコンピュータに至る多くの物理形的形状を有してよい。コンピュータシステム４００は、１つ以上のプロセッサ４０２を備え、さらに電子表示装置４０４（画像、文章、および他のデータを表示するため）、メインメモリ４０６（例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ））、記憶装置４０８（例えば、ハードディスクドライブ）、リムーバブル記憶装置４１０（例えば、光ディスクドライブ）、ユーザ・インタフェース・デバイス４１２（例えば、キーボード、タッチ画面、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）、および通信インタフェース４１４（例えば、ワイヤレス・ネットワーク・インタフェース）を備えうる。通信インタフェース４１４は、リンクを通じてソフトウェアおよびデータをコンピュータシステム４００と外部装置との間で転送できるようにする。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ストラクチャ４１６（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）を備えてもよい。

【0031】

通信インタフェース４１４を通じて転送された情報は、信号を伝送する通信リンクを通じて通信インタフェース４１４が受信できる電子信号、電磁信号、光信号、または他の信号などの信号形式であってよく、配線またはケーブル、光ファイバ、電話線、携帯電話リンク、無線周波数リンク、および／または他の通信路を用いて実現されてよい。かかる通信インタフェースにより、１つ以上のプロセッサ４０２は、上記の方法の工程を実施する過程で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、単独でプロセッサにおいて実行されてよい、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介して実行されてよい。

【0032】

「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（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、および他の形態の永続メモリ）を意味し、搬送波または信号などの一時的対象を含むと解釈されるべきではない。コンピュータコードの例は、コンパイラによって生成されるマシンコード、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なコードを含むファイルを含む。コンピュータ可読媒体は、搬送波において具現化され、プロセッサによって実行可能な命令の配列を表すコンピュータデータ信号によって送信されるコンピュータコードであってもよい。

【0033】

本開示はいくつかの例示的実施形態の観点から説明されたが、本開示の範囲に該当する変更、修正、並べ換え、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多くの別の方法があることにも注意されたい。よって以下の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かかる変更、修正、並べ換え、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ている。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2021-07-01

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上の誘電材料を含む積層にフィーチャをエッチングする方法であって、
（ａ）プラズマ処理チャンバにおいてエッチングガスからエッチングプラズマを生成し、前記エッチングプラズマに前記積層を暴露し、前記積層にフィーチャを部分的にエッチングする工程と、
（ｂ）（ａ）の後に、前記プラズマ処理チャンバにおいてインサイチュで実施される原子層堆積プロセスを提供して側壁に保護膜を堆積させる工程であって、前記原子層堆積プロセスは複数のサイクルを含み、各サイクルは、
（ｉ）ＷＦ₆を含む第１の反応ガスに前記積層を暴露することであって、前記第１の反応ガスは前記積層に吸着されることと、
（ｉｉ）第２の反応ガスから形成されたプラズマに前記積層を暴露することであって、前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマは吸着した第１の反応ガスと反応して、前記積層の上に前記保護膜を形成することと、を含む、工程と、
（ｃ）前記プラズマ処理チャンバにおいてインサイチュで（ａ）～（ｂ）を少なくとも１回繰り返す工程と、
を含む、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、さらに、積層温度を１５０℃未満に維持することを含み、前記第１の反応ガスに前記積層を暴露する前記工程は、前記第１の反応ガスが無プラズマのときに前記第１の反応ガスに前記積層を暴露する、方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法であって、
前記第２の反応ガスは、酸素含有成分の少なくとも１つを含む、方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法であって、
前記第２の反応ガスは、ＣＯＳ、ＣＯ₂、ＣＯ、ＳＯ₂、Ｏ₂ 、およびＯ₃の少なくとも１つを含む、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法であって、
前記積層はＳｉＯ₂を含む、方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、
前記積層は、さらに、ハードマスクを含む、方法。

【請求項7】

請求項６に記載の方法であって、
前記ハードマスクは、非晶質炭素、ホウ素ドープ炭素、ホウ素ドープシリコン、金属ドープ炭素、およびポリシリコンの１つ以上を含む、方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、２～１００サイクル実施される、方法。

【請求項9】

請求項１に記載の方法であって、
各サイクルは、さらに、
前記第１の反応ガスに前記積層を暴露した後であって、前記第２の反応ガスによって形成された前記プラズマに前記積層を暴露する前に、前記第１の反応ガスをパージすることと、
前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマに前記積層を暴露した後に、前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマをパージすることと、
を含む、方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１の反応ガスに前記積層を暴露する前記工程は、無プラズマの工程である、方法。

【請求項11】

請求項１に記載の方法であって、
工程（ａ）～（ｃ）は、インサイチュで実施される、方法。

【請求項12】

積層にフィーチャをエッチングするための装置であって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の基板支持体と、
前記処理チャンバにガスを提供するためのガス入口と、
前記ガス入口に前記ガスを提供するためのガス源であって、
エッチングガス源と、
ＷＦ₆ガス源と、
反応ガス源と、を含む、ガス源と、
前記処理チャンバからガスを排出するための排気ポンプと、
前記処理チャンバにＲＦ電流を提供するための電極と、
前記電極に電力を提供するための少なくとも１つの電源と、
前記ガス源および前記少なくとも１つの電源に制御可能に接続されたコントローラであって、前記コントローラは、
少なくとも１つのプロセッサと、
第１の複数のサイクルによって積層のエッチングをもたらすためのコンピュータコードを備えるコンピュータ可読媒体であって、前記第１の複数のサイクルの各々は、
前記積層を部分的にエッチングすることと、
第２の複数のサイクルを提供することにより、前記積層に原子層堆積で層を堆積させることと、を含み、前記第２の複数のサイクルの各サイクルは、
前記ＷＦ₆ガス源からＷＦ₆含有ガスを流すことと、
前記積層に前記ＷＦ₆含有ガスを吸着させることと、
前記ＷＦ₆含有ガスの前記流れを停止することと、
前記反応ガス源からの反応ガスのプラズマに前記積層を暴露することであって、前記プラズマは、吸着した前記ＷＦ₆含有ガスを原子層堆積層に変換することと、を含むコンピュータ可読媒体と、を含むコントローラと、
を備える、装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の装置であって、さらに、
前記基板支持体を冷却するためのチラーを備える、装置。

【請求項14】

請求項１２に記載の装置であって、
前記コンピュータ可読媒体は、さらに、前記基板支持体を１５０℃未満の温度まで冷却するためのコンピュータコードを備え、前記積層に前記ＷＦ ₆ 含有ガスを吸着させることは、無プラズマで行われることである、装置。

【請求項15】

請求項１２に記載の装置であって、
ＷＦ₆含有ガスを流す前記工程は、無プラズマの工程である、装置。

【請求項16】

請求項１２に記載の装置であって、
前記反応ガス源は、ＣＯＳ、ＣＯ₂、ＣＯ、ＳＯ₂、Ｏ₂ 、およびＯ₃の少なくとも１つの源である、装置。

【請求項17】

請求項１２に記載の装置であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、２～１００サイクル実施される、装置。

【請求項18】

請求項１２に記載の装置であって、
前記第２の複数のサイクルの各サイクルは、さらに、
前記ＷＦ₆含有ガスの前記流れを停止した後であって、前記第２の反応ガスによって形成された前記プラズマに前記積層を暴露する前に、前記第１の反応ガスをパージすることと、
前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマに前記積層を暴露した後に、前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマをパージすることと、
を含む、装置。

【請求項19】

請求項１２に記載の装置であって、
前記コンピュータ可読媒体は、さらに、前記基板支持体を８０℃以下の温度まで冷却するためのコンピュータコードを備え、前記積層に前記ＷＦ ₆ 含有ガスを吸着させることは、無プラズマで行われることである、装置。

【請求項20】

請求項１に記載の方法であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、さらに、積層温度を８０℃未満に維持することを含み、前記第１の反応ガスに前記積層を暴露する前記工程は、前記第１の反応ガスが無プラズマのときに前記第１の反応ガスに前記積層を暴露する、方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0033】

本開示はいくつかの例示的実施形態の観点から説明されたが、本開示の範囲に該当する変更、修正、並べ換え、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多くの別の方法があることにも注意されたい。よって以下の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かかる変更、修正、並べ換え、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ている。本開示は以下の適用例としても実現できる。
［適用例１］
基板上の誘電材料を含む積層にフィーチャをエッチングする方法であって、
（ａ）エッチングガスからエッチングプラズマを生成し、前記エッチングプラズマに前記積層を暴露し、前記積層にフィーチャを部分的にエッチングする工程と、
（ｂ）（ａ）の後に原子層堆積プロセスを提供して側壁に保護膜を堆積させる工程であって、前記原子層堆積プロセスは複数のサイクルを含み、各サイクルは、
（ｉ）ＷＦ ₆ を含む第１の反応ガスに前記積層を暴露することであって、前記第１の反応ガスは前記積層に吸着されることと、
（ｉｉ）第２の反応ガスから形成されたプラズマに前記積層を暴露することであって、前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマは吸着した第１の反応ガスと反応して、前記積層の上に前記保護膜を形成することと、を含む、工程と、
（ｃ）（ａ）～（ｂ）を少なくとも１回繰り返す工程と、
を含む、方法。
［適用例２］
適用例１に記載の方法であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、さらに、積層温度を１５０℃未満に維持することを含む、方法。
［適用例３］
適用例１に記載の方法であって、
前記第２の反応ガスは、酸素含有成分および窒素含有成分の少なくともいずれかを含む、方法。
［適用例４］
適用例１に記載の方法であって、
前記第２の反応ガスは、ＣＯＳ、ＣＯ ₂ 、ＣＯ、ＳＯ ₂ 、Ｏ ₂ 、Ｎ ₂ 、ＮＨ ₃ 、およびＯ ₃ の少なくとも１つを含む、方法。
［適用例５］
適用例１に記載の方法であって、
前記積層はＳｉＯ ₂ を含む、方法。
［適用例６］
適用例５に記載の方法であって、
前記積層は、さらに、ハードマスクを含む、方法。
［適用例７］
適用例６に記載の方法であって、
前記ハードマスクは、非晶質炭素、ホウ素ドープ炭素、ホウ素ドープシリコン、金属ドープ炭素、およびポリシリコンの１つ以上を含む、方法。
［適用例８］
適用例１に記載の方法であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、２～１００サイクル実施される、方法。
［適用例９］
適用例１に記載の方法であって、
各サイクルは、さらに、
前記第１の反応ガスに前記積層を暴露した後であって、前記第２の反応ガスによって形成された前記プラズマに前記積層を暴露する前に、前記第１の反応ガスをパージすることと、
前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマに前記積層を暴露した後に、前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマをパージすることと、
を含む、方法。
［適用例１０］
適用例１に記載の方法であって、
前記第１の反応ガスに前記積層を暴露する前記工程は、無プラズマの工程である、方法。
［適用例１１］
適用例１に記載の方法であって、
工程（ａ）～（ｃ）は、インサイチュで実施される、方法。
［適用例１２］
積層にフィーチャをエッチングするための装置であって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の基板支持体と、
前記処理チャンバにガスを提供するためのガス入口と、
前記ガス入口に前記ガスを提供するためのガス源であって、
エッチングガス源と、
ＷＦ ₆ ガス源と、
反応ガス源と、を含む、ガス源と、
前記処理チャンバからガスを排出するための排気ポンプと、
前記処理チャンバにＲＦ電流を提供するための電極と、
前記電極に電力を提供するための少なくとも１つの電源と、
前記ガス源および前記少なくとも１つの電源に制御可能に接続されたコントローラであって、前記コントローラは、
少なくとも１つのプロセッサと、
第１の複数のサイクルによって積層のエッチングをもたらすためのコンピュータコードを備えるコンピュータ可読媒体であって、前記第１の複数のサイクルの各々は、
前記積層を部分的にエッチングすることと、
第２の複数のサイクルを提供することにより、前記積層に原子層堆積で層を堆積させることと、を含み、前記第２の複数のサイクルの各サイクルは、
前記ＷＦ ₆ ガス源からＷＦ ₆ 含有ガスを流すことと、
前記積層に前記ＷＦ ₆ 含有ガスを吸着させることと、
前記ＷＦ ₆ 含有ガスの前記流れを停止することと、
前記反応ガス源からの反応ガスのプラズマに前記積層を暴露することであって、前記プラズマは、吸着した前記ＷＦ ₆ 含有ガスを原子層堆積層に変換することと、を含むコンピュータ可読媒体と、を含むコントローラと、
を備える、装置。
［適用例１３］
適用例１２に記載の装置であって、さらに、
前記基板支持体を冷却するためのチラーを備える、装置。
［適用例１４］
適用例１２に記載の装置であって、
前記コンピュータ可読媒体は、さらに、前記基板支持体を１５０℃以下の温度まで冷却するためのコンピュータコードを備える、装置。
［適用例１５］
適用例１２に記載の装置であって、
ＷＦ ₆ 含有ガスを流す前記工程は、無プラズマの工程である、装置。
［適用例１６］
適用例１２に記載の装置であって、
前記反応ガス源は、ＣＯＳ、ＣＯ ₂ 、ＣＯ、ＳＯ ₂ 、Ｏ ₂ 、Ｎ ₂ 、ＮＨ ₃ 、およびＯ ₃ の少なくとも１つの源である、装置。
［適用例１７］
適用例１２に記載の装置であって、
前記原子層堆積プロセスを提供する前記工程は、２～１００サイクル実施される、装置。
［適用例１８］
適用例１２に記載の装置であって、
前記第２の複数のサイクルの各サイクルは、さらに、
前記ＷＦ ₆ 含有ガスの前記流れを停止した後であって、前記第２の反応ガスによって形成された前記プラズマに前記積層を暴露する前に、前記第１の反応ガスをパージすることと、
前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマに前記積層を暴露した後に、前記第２の反応ガスから形成された前記プラズマをパージすることと、
を含む、装置。

【国際調査報告】