特表 2024-533354 帯電誘起欠陥を低減するためのサイクリングレシピにおける多状態ＲＦパルシング

(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】2024-09-12

(54)【発明の名称】帯電誘起欠陥を低減するためのサイクリングレシピにおける多状態ＲＦパルシング

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515308

(86)(22)【出願日】2022-08-12

(85)【翻訳文提出日】2024-05-08

(86)【国際出願番号】 US2022040266

(87)【国際公開番号】W WO2023038763

(87)【国際公開日】2023-03-16

(31)【優先権主張番号】63/242,454

(32)【優先日】2021-09-09

(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】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チャン・ヒー

(72)【発明者】

【氏名】リー・チェン

(72)【発明者】

【氏名】レイ・ケヴィン

(72)【発明者】

【氏名】マッキー・ニール・マカラエグ

【テーマコード（参考）】

5F004

【Ｆターム（参考）】

5F004BA09

5F004BA20

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB24

5F004BC06

5F004BD04

5F004BD05

5F004BD06

5F004CA03

5F004CA06

5F004DA00

5F004DA03

5F004DA15

5F004DA16

5F004DB03

5F004DB07

5F004EA28

5F004EA37

5F004EB01

5F004EB04

(57)【要約】

プラズマチャンバ内のプラズマ処理におけるエッチングのための方法は、マスク基板にフィーチャをエッチングするためにある期間の間第１のエッチングサイクルと第２のエッチングサイクルとの間を継続的に循環することを含む。方法は、第１のサブ期間の間第１のエッチング化学反応を使用してマスク基板に対して第１のエッチングサイクルを実行することを含む。第１のエッチングサイクルは、パッシベーションのために構成された第１の状態と、第２の状態と、マスク基板をエッチングするために構成された第３の状態と、の間を継続的に循環される。第１のエッチングサイクルの第２の状態の間に、拡張されたパッシベーションをマスク基板内のフィーチャに提供するために、第１のエッチング化学反応と、高周波ＲＦパワーと、低周波ＲＦパワーと、を調整することによって、第１の調整ステップが実行される。方法は、第２のサブ期間の間第２のエッチング化学反応を使用してマスク基板に対して第２のエッチングサイクルを実行することを含む。第２のエッチングサイクルは、放電のために構成された第１の状態と、第４の状態と、マスク基板にフィーチャをエッチングするために構成された第３の状態と、の間を継続的に循環される。第２のエッチングサイクルの第４の状態の間に、マスク基板内のフィーチャにパンチスルーエッチングを提供するために、第２のエッチング化学反応と、高周波ＲＦパワーと、低周波ＲＦパワーと、を調整することによって、第２の調整ステップが実行される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマチャンバ内のプラズマ処理におけるエッチングのための方法であって、
マスク基板にフィーチャをエッチングするために、ある期間の間、第１のエッチングサイクルと第２のエッチングサイクルとの間を継続的に循環することと、
第１のサブ期間の間、第１のエッチング化学反応を使用して前記マスク基板に対して前記第１のエッチングサイクルを実行することであって、前記第１のエッチングサイクルは、パッシベーションのために構成された第１の状態と、第２の状態と、前記マスク基板をエッチングするために構成された第３の状態と、の間を継続的に循環され、前記第１のエッチングサイクルの前記第２の状態の間に、拡張されたパッシベーションを前記マスク基板内の前記フィーチャに提供するために、前記第１のエッチング化学反応と、高周波ＲＦパワーと、低周波ＲＦパワーと、を調整することによって、第１の調整ステップが実行される、前記第１のエッチングサイクルを実行することと、
第２のサブ期間の間、第２のエッチング化学反応を使用して前記マスク基板に対して前記第２のエッチングサイクルを実行することであって、前記第２のエッチングサイクルは、パッシベーションのために構成された前記第１の状態と、第４の状態と、前記マスク基板に前記フィーチャをエッチングするために構成された前記第３の状態と、の間で継続的に循環される、前記第２のエッチングサイクルを実行すること、を含み、
前記第２のエッチングサイクルの前記第４の状態の間に、前記マスク基板内の前記フィーチャにパンチスルーエッチングを提供するために、前記第２のエッチング化学反応と、前記高周波ＲＦパワーと、前記低周波ＲＦパワーと、を調整することによって、第２の調整ステップが実行される、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１のエッチングサイクルの前記第２の状態における前記追加的なパッシベーションは、エッチングされているフィーチャの上部に対して実行される、方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１のエッチングサイクルの前記第２の状態と、前記第２のエッチングサイクルの前記第４の状態と、の間に、前記低周波ＲＦパワーと前記高周波ＲＦパワーとのパワー比を増大させること、
をさらに含む、方法。

【請求項4】

請求項３に記載の方法であって、
前記第１のエッチングサイクルの前記第２の状態において適用される前記低周波ＲＦパワーと前記高周波ＲＦパワーとの第１の全パワーは、前記第２のエッチングサイクルの前記第４の状態において適用される前記低周波ＲＦパワーと前記高周波ＲＦパワーとの第２の全パワーにおよそ等しい、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１の化学反応は、前記第２の化学反応におけるよりも高いフルオロカーボンガス濃度を有し、
前記第１の化学反応は、前記第２の化学反応におけるよりも低い炭化水素フッ素ガス濃度を有する、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１のエッチングサイクルおよび前記第２のエッチングサイクルの前記第１の状態において、前記マスク基板への前記低周波ＲＦパワーの供給を防止するために、低周波ＲＦ発電器を第１のオフ状態に設定することと、
前記第１のエッチングサイクルおよび前記第２のエッチングサイクルの前記第１の状態において、前記マスク基板への前記高周波ＲＦパワーの供給を防止するために、高周波ＲＦ発電器を第２のオフ状態に設定することと、
をさらに含む、方法。

【請求項7】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１のエッチングサイクルの前記第２の状態において、前記第１の調整ステップを補完するために第３の調整ステップを追加することであって、前記第３の調整ステップは、前記マスク基板内の前記フィーチャにパンチスルーエッチングを提供するために、前記第２の第１のエッチング化学反応と、前記高周波ＲＦパワーと、前記低周波ＲＦパワーと、を調整することを含む、第３の調整ステップを追加することと、
前記第２のエッチングサイクルの前記第４の状態において、前記第２の調整ステップを補完するために第４の調整ステップを追加することであって、前記第４の調整ステップは、前記マスク基板内の前記フィーチャに追加的なパッシベーションを提供するために、前記第２のエッチング化学反応と、前記高周波ＲＦパワーと、前記低周波ＲＦパワーと、を調整することを含む、第４の調整ステップを追加すること、
をさらに含む、方法。

【請求項8】

請求項７に記載の方法であって、
前記第３の調整ステップは、前記第１の調整ステップの後に実行され、
前記第４の調整ステップは、前記第２の調整ステップの後に実行される、方法。

【請求項9】

請求項７に記載の方法であって、
前記第３の調整ステップは、前記第１の調整ステップの前に実行され、
前記第４の調整ステップは、前記第２の調整ステップの前に実行される、方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１のエッチングサイクルにおいて、前記第３の状態の前に第３の調整ステップを追加することであって、前記第３の調整ステップは、前記マスク基板内の前記フィーチャにパンチスルーエッチングを提供するために、前記高周波ＲＦパワーおよび前記低周波ＲＦパワーを調整することを含む、第３の調整ステップを追加することと、
前記第２のエッチングサイクルにおいて、前記第３の状態の前に第４の調整ステップを追加することであって、前記第４の調整ステップは、前記マスク基板内の前記フィーチャにパッシベーションを提供するために、前記高周波ＲＦパワーおよび前記低周波ＲＦパワーを調整することを含む、第４の調整ステップを追加すること、
をさらに含む、方法。

【請求項11】

請求項１に記載の方法であって、
前記第１のエッチングサイクルにおいて、前記第３の状態の後に第３の調整ステップを追加することであって、前記第３の調整ステップは、前記マスク基板内の前記フィーチャにパンチスルーエッチングを提供するために、前記高周波ＲＦパワーおよび前記低周波ＲＦパワーを調整することを含む、第３の調整ステップを追加することと、
前記第２のエッチングサイクルにおいて、前記第３の状態の後に第４の調整ステップを追加することであって、前記第４の調整ステップは、前記マスク基板内の前記フィーチャにパッシベーションを提供するために、前記高周波ＲＦパワーおよび前記低周波ＲＦパワーを調整することを含む、第４の調整ステップを追加すること、
をさらに含む、方法。

【請求項12】

プラズマ処理における多状態ＲＦパルシングのための方法であって、
プラズマチャンバにエッチング化学反応を提供することと、
フィーチャの電荷中和のための陰イオン輸送のために構成された第１の状態と、第２の状態と、複数の層のスタックと前記スタックの上にパターニングされたマスク層とを含むマスク基板に前記フィーチャをエッチングするように構成された第３の状態と、の間を継続的に循環することと、
を含み、
前記第２の状態の間に、前記マスク基板内の前記フィーチャにパッシベーションを提供するために、前記エッチング化学反応と、高周波無線周波数（ＲＦ）パワーと、低周波ＲＦバイアスパワーと、が調整され、
前記第３の状態の間に、前記マスク基板に前記フィーチャをエッチングするために、前記エッチング化学反応と、前記高周波ＲＦパワーと、前記低周波ＲＦバイアスパワーと、が調整され、
前記第１の状態の間に、前記マスク基板への前記低周波ＲＦパワーの供給を防止するために、低周波ＲＦ発電器が第１のオフ状態に設定され、
前記第１の状態の間に、前記マスク基板への前記高周波ＲＦパワーの供給を防止するために、高周波ＲＦ発電器が第２のオフ状態に設定される、方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法であって、
パッシベーションは、前記第２の状態の間にのみ実行される、方法。

【請求項14】

請求項１３に記載の方法であって、
前記エッチング化学反応と、高周波ＲＦパワーと、低周波ＲＦバイアスパワーとは、前記第２の状態において前記フィーチャにわずかなエッチングを提供するように調整される、方法。

【請求項15】

請求項１２に記載の方法であって、前記継続的に循環することは、
前記フィーチャの電荷中和のための追加的な陰イオン輸送のために構成された第４の状態を追加することと、
第１のサブ期間の間、前記第１の状態と、前記第２の状態と、前記第３の状態と、前記第４の状態と、の間を継続的に循環すること、
を含む、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、
前記第１の状態と、前記第２の状態と、前記第３の状態と、前記第４の状態と、の間で前記継続的に循環することに関連づけられたデューティサイクルは、５から８０の範囲である、方法。

【請求項17】

請求項１２に記載の方法であって、
前記第１の状態と、前記第２の状態と、前記第３の状態と、の間で前記継続的に循環することに関連づけられたデューティサイクルは、５から８０の範囲である、方法。

【請求項18】

プラズマ処理における多状態ＲＦパルシングのための方法であって、
プラズマチャンバにエッチング化学反応を提供することと、
フィーチャの電荷中和のための陰イオン輸送のために構成された第１の状態と、第２の状態と、マスク基板に前記フィーチャをエッチングするように構成された第３の状態と、前記フィーチャの電荷中和のための追加的な陰イオン輸送のために構成された第４の状態と、の間を継続的に循環することと、
を含み、
前記第２の状態の間に、複数の層のスタックと前記スタックの上にパターニングされたマスク層とを含む前記マスク基板内の前記フィーチャにパッシベーションを提供するために、前記エッチング化学反応と、高周波無線周波数（ＲＦ）パワーと、低周波ＲＦバイアスパワーと、が調整され、
前記第３の状態の間に、前記マスク基板に前記フィーチャをエッチングするために、前記エッチング化学反応と、前記高周波ＲＦパワーと、前記低周波ＲＦバイアスパワーと、が調整され、
前記第１の状態（Ｓ０）の間に、前記マスク基板への前記低周波ＲＦパワーの供給を防止するために、低周波ＲＦ発電器が第１のオフ状態に設定され、
前記第１の状態（Ｓ０）または前記第４の状態の間に、前記マスク基板への前記高周波ＲＦパワーの供給を防止するために、高周波ＲＦ発電器が第２のオフ状態に設定される、方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の方法であって、
パッシベーションは、前記第２の状態の間にのみ実行される、方法。

【請求項20】

請求項１９に記載の方法であって、
前記エッチング化学反応と、高周波ＲＦパワーと、低周波ＲＦバイアスパワーとは、前記第２の状態において前記フィーチャにわずかなエッチングを提供するように調整される、方法。

【請求項21】

請求項１８に記載の方法であって、
前記第１の状態と、前記第２の状態と、前記第３の状態と、前記第４の状態と、の間で前記継続的に循環することに関連づけられたデューティサイクルは、５から８０の範囲である、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、半導体デバイスを製造するための方法および装置に関し、より詳細には、３次元ＮＡＮＤメモリスリットエッチング中のフィーチャ内帯電誘起欠陥を低減するためのサイクリングレシピにおける混合モード多状態無線周波数パルシングを使用して誘電体含有材料に高アスペクト比フィーチャをエッチングするための方法および装置に関し、多状態ＲＦパルシングは、フィーチャ内二次電子発生および電荷中和のための１つまたは２つのプラズマオフ状態を有する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造は、誘電体含有材料のスタックにおけるくぼんだフィーチャ（例えば、エッチングされたシリンダ、ヴィア、トレンチ、スリットなど）の形成を含む。例えば、これらのフィーチャは、トランジスタの３Ｄ垂直積層を含む３次元（３Ｄ）ＮＡＮＤメモリ構造体の製造中に形成されてもよい。より高い３次元トランジスタ密度およびより良好な性能（例えば、より速く、より低い電力消費など）を達成するために、デバイス寸法が小さくなり、スタック寸法が大きくなる（例えば、スタック層が増加する）につれて、高アスペクト比を有するフィーチャは、フィーチャ内欠陥を導入せずに一様にエッチングすることがますます困難となる。

【0003】

例えば、フィーチャ内電荷蓄積は、高アスペクト比（ＨＡＲ）誘電体エッチングに対する共通の課題であり、ここでＨＡＲは、対応するフィーチャの深さと幅との比として定義されてもよい（例えば、ＨＡＲは２０よりも大きい）。ＨＡＲが５０以上を超えて増大すると、フィーチャ内電荷は、例えば高イオンエネルギー／フラックスのプラズマエッチング中に解放されることが困難である。プラズマエッチング中のこの帯電蓄積は、フィーチャのプロファイルねじれ、プロファイル傾斜、ディンプル歪み、不均一な横方向エッチング、および表面粗化を含むエッチングプロファイル歪みを引き起こし得る。フィーチャ表面の帯電はまた、パターン間の干渉につながる可能性があり、これは（例えば、遷移エリアにおける）パターン依存歪みを引き起こす。３Ｄ ＮＡＮＤスリットエッチングは、誘電体エッチングワークフローにおける最終ステップのうちの１つであるため、メモリホールなどの既存フィーチャの相互作用（クリッピング）を防止するために、非常に厳格な臨界寸法（ＣＤ）公差を有する。フィーチャ内電荷は、スリットディンプルにおけるエッチング欠陥を引き起こす可能性があり、これは、スリット（例えば、スリットディンプル）の点欠陥につながり得るメモリホール付近の電荷蓄積、およびスリット遷移エリア波打ちを生じ得るメモリホール密度変化エリア（例えば、コアとダミーエリアとの間の遷移位置）における電荷を含む。

【0004】

スリットディンプル欠陥を除去するためのいくつかの既存の方法は、グローバルイオン傾斜の低減を含む。これらの方法は、ディンプル欠陥をある程度除去し得るが、電荷蓄積の増大を含むトレードオフが存在する。例えば、高いフィーチャ内電荷蓄積により、イオン軌跡は偏向する可能性があり、これにより、グローバルイオン傾斜調節、および／または他の調節を行うための処理ウィンドウがずっと狭くなる。

【0005】

本明細書で提供される背景説明は、開示の文脈を一般的に提示する目的のためである。この背景技術のセクションに記載される限りでの本出願の発明者の仕事は、さもなければ出願時に従来技術として適格でない可能性のある記載の態様とともに、本開示に対する従来技術としては明示的にも暗黙的にも認められない。

【0006】

開示の実施形態が生じるのはこの文脈においてである。

【発明の概要】

【0007】

本実施形態は、基板上で３Ｄ積層半導体（例えば、ＮＡＮＤ）構造体の製造中にスタックへのエッチング（例えば、スリットエッチング）を実行するときなどに、誘電体材料を含むスタックに高アスペクト比フィーチャをエッチングするための方法および装置に関する。本開示のいくつかの発明実施形態が以下に記載される。

【0008】

本開示の実施形態は、プラズマチャンバ内のプラズマ処理におけるエッチングのための方法を提供する。方法は、マスク基板にフィーチャをエッチングするためにある期間の間第１のエッチングサイクルと第２のエッチングサイクルとの間を継続的に循環することを含む。例えば、マスク基板は、複数の誘電体層のスタックと、スタックの上にパターニングされたマスク層と、を含んでもよい。方法は、第１のサブ期間の間第１のエッチング化学反応を使用してマスク基板に対して第１のエッチングサイクルを実行することを含む。第１のエッチングサイクルは、パッシベーションのために構成された第１の状態（Ｓ０）と、第２の状態（Ｓ２）と、マスク基板をエッチングするために構成された第３の状態（Ｓ１）と、の間を継続的に循環される。第１のエッチングサイクルの第２の状態（Ｓ２）の間に、拡張されたパッシベーションをマスク基板内のフィーチャに提供するために、第１のエッチング化学反応と、高周波ＲＦパワーと、低周波ＲＦパワーと、を調整することによって、第１の調整ステップが実行される。方法は、第２のサブ期間の間第２のエッチング化学反応を使用してマスク基板に対して第２のエッチングサイクルを実行することを含む。第２のエッチングサイクルは、放電のために構成された第１の状態（Ｓ０）と、第４の状態（Ｓ２）と、マスク基板にフィーチャをエッチングするために構成された第３の状態（Ｓ１）と、の間を継続的に循環される。第２のエッチングサイクルの第４の状態（Ｓ２）の間に、マスク基板内のフィーチャにパンチスルーエッチングを提供するために、第２のエッチング化学反応と、高周波ＲＦパワーと、低周波ＲＦパワーと、を調整することによって、第２の調整ステップが実行される。

【0009】

本開示の他の実施形態は、プラズマ処理における多状態ＲＦパルシングのための方法を提供する。方法は、プラズマチャンバにエッチング化学反応を提供することを含む。方法は、フィーチャの電荷中和のための陰イオン輸送のために構成された第１の状態（Ｓ０）と、第２の状態（Ｓ２）と、複数の誘電体層のスタックとスタックの上にパターニングされたマスク層とを含むマスク基板にフィーチャをエッチングするように構成された第３の状態（Ｓ１）と、の間を継続的に循環することを含む。第２の状態（Ｓ２）の間に、マスク基板内のフィーチャにパッシベーションを提供するために、エッチング化学反応と、高周波無線周波数（ＲＦ）パワーと、低周波ＲＦバイアスパワーと、が調整される。第１の状態（Ｓ０）の間に、マスク基板への低周波ＲＦパワーの供給を防止するために、低周波ＲＦ発電器が第１のオフ状態に設定される。第１の状態（Ｓ０）の間に、マスク基板への高周波ＲＦパワーの供給を防止するために、高周波ＲＦ発電器が第２のオフ状態に設定される。

【0010】

本開示のさらに他の実施形態は、プラズマ処理における多状態ＲＦパルシングのための方法を提供する。方法は、プラズマチャンバにエッチング化学反応を提供することを含む。方法は、フィーチャの電荷中和のための陰イオン輸送のために構成された第１の状態（Ｓ０－Ａ）と、第２の状態（Ｓ２）と、マスク基板にフィーチャをエッチングするように構成された第３の状態（Ｓ１）と、フィーチャの電荷中和のための追加的な陰イオン輸送のために構成された第４の状態（Ｓ０－Ｂ）と、の間を継続的に循環することを含む。第２の状態（Ｓ２）の間に、複数の誘電体層のスタックとスタックの上にパターニングされたマスク層とを含むマスク基板内のフィーチャにパッシベーションを提供するために、エッチング化学反応と、高周波無線周波数（ＲＦ）パワーと、低周波ＲＦバイアスパワーと、が調整される。第１の状態（Ｓ０）の間に、マスク基板への低周波ＲＦパワーの供給を防止するために、低周波ＲＦ発電器が第１のオフ状態に設定される。第１の状態（Ｓ０－Ａ）または第４の状態（Ｓ０－Ｂ）の間に、マスク基板への高周波ＲＦパワーの供給を防止するために、高周波ＲＦ発電器が第２のオフ状態に設定される。

【0011】

これらおよび他の利点は、明細書全体および特許請求の範囲を読んだ当業者によって理解されるであろう。

【0012】

実施形態は、添付図面とともに以下の説明を参照することによって最も良く理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1A】本開示の一実施形態による、例えばエッチングを実行するための、ウェハを処理するために使用される基板処理システムを示す図である。

【0014】

【図1B】本開示の一実施形態による、例えばその上に膜を形成するために、ウェハを処理するために使用される基板処理システムを示す図である。

【0015】

【図2A】一実施形態による、４つの処理ステーションが設けられた、マルチステーション処理ツールの上面図である。

【0016】

【図2B】一実施形態による、入ロードロックおよび出ロードロックを有するマルチステーション処理ツールの実施形態の概略図である。

【0017】

【図3A】フィーチャの下部における不要な横方向エッチングに寄与する垂直帯電モードを示す図である。

【0018】

【図3B】フィーチャの下部における傾斜、および／またはフィーチャのプロファイル全体にわたる歪みねじれにつながるイオン軌跡の不要な偏向を有する平行帯電モードを示す図である。

【0019】

【図4】本開示の一実施形態による、複数のサイクリングレシピを使用した特別仕様の多状態ＲＦパルシングを示すダイヤグラムである。

【0020】

【図5】本開示の一実施形態による、混合モード多状態パルシングを含む、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための方法を示す流れ図である。

【0021】

【図6A】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための混合モード多状態パルシングプロセスで使用される、各々３つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する異なるサイクリングレシピを有する２つのサイクリング段階を示すダイヤグラムである。

【0022】

【図6B】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図６Ａの混合モード多状態パルシングプロセス中に適用されるパワーレベルを示すダイヤグラムである。

【0023】

【図6C】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図６Ａの混合モード多状態パルシングプロセスで使用される異なるサイクリングレシピを有する２つのサイクリング段階中のＲＦ状態のパルシングを示すダイヤグラムである。

【0024】

【図7A】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための混合モード多状態パルシングプロセスで使用される、各々４つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する異なるサイクリングレシピを有する２つのサイクリング段階を示し、サイクリング段階の各々における２つの拡張状態を含む、ダイヤグラムである。

【0025】

【図7B】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図７Ａの混合モード多状態パルシングプロセス中に適用されるパワーレベルを示すダイヤグラムである。

【0026】

【図8A】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための混合モード多状態パルシングプロセスで使用される、各々４つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する異なるサイクリングレシピを有する２つのサイクリング段階を示し、各サイクリング段階において２つの拡張状態が低ＲＦパワー状態にまたがる、別のダイヤグラムである。

【0027】

【図8B】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図８Ａの混合モード多状態パルシングプロセス中に適用されるパワーレベルを示すダイヤグラムである。

【0028】

【図9】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための混合モード多状態パルシングプロセスで使用される、各々４つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する異なるサイクリングレシピを有する２つのサイクリング段階で使用されるサイクリングレシピのさまざまな組合せを示すテーブルである。

【0029】

【図10】本開示の一実施形態による、１つまたは２つのプラズマオフ状態を有する多状態パルシングを含む、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための方法を示す流れ図である。

【0030】

【図11A】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための１つのプラズマＯＦＦ状態を含む３つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する多状態パルシングプロセスにおけるサイクリングレシピを示すダイヤグラムである。

【0031】

【図11B】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図１１Ａの多状態パルシングプロセス中に適用されるパワーレベルを示すダイヤグラムである。

【0032】

【図12A】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための２つのプラズマＯＦＦ状態を含む４つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する多状態パルシングプロセスにおけるサイクリングレシピを示すダイヤグラムである。

【0033】

【図12B】本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図１２Ａの多状態パルシングプロセス中に適用されるパワーレベルを示すダイヤグラムである。

【0034】

【図13】上記のシステムを制御するための制御モジュールを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下の詳細な説明は、例示の目的のための多くの具体的な詳細を含むが、当業者は理解するように、以下の詳細に対する多くの変形例および変更例が、本開示の範囲内にある。したがって、以下に記載される本開示の態様は、本明細書に続く特許請求の範囲に対する一般性を全く失うことなく、それに対する限定を課すこともなく、記載される。

【0036】

概して、本開示のさまざまな実施形態は、半導体デバイスを製造するときに誘電体含有材料に高アスペクト比フィーチャをエッチングするための方法および装置を記述する。エッチングプロセスは、３次元ＮＡＮＤメモリスリットエッチング中のフィーチャ内帯電誘起欠陥を低減するためのフィーチャ内二次電子発生および電荷中和のために、２つのサイクリング段階における混合モード多状態ＲＦパルシング、および／または、１つまたは２つのプラズマオフ状態を有する多状態ＲＦパルシング、を使用して実行される。特に、異なる低周波対高周波ＲＦパワー比が、１つまたは複数のフラックスおよび電圧拡張状態の間に異なるサイクリング段階および／またはレシピに適用され、多状態ＲＦパルシングが、サイクリング段階の各々において実行される。異なるサイクリング段階の間に適用される混合モード多状態ＲＦパルシングレシピは、フラックスおよび／または電圧拡張状態を適用することの間のトレードオフを破る。すなわち、多状態ＲＦパルシングをサイクリングすることは、化学サイクリング（すなわち、異なるサイクリング段階において異なるエッチング化学反応を使用すること）とともに、ＮＡＮＤ半導体デバイスの製造時にスリットエッチングを実行するときなどのエッチングプロセス中に有効な制御調整機構またはノブを提供する。これは、フィーチャにおける帯電誘起欠陥（例えば、プロファイルねじれ、ディンプル歪みなど）を低減することにより、フィーチャの臨界寸法の低減と、下部／ボーイング比の改善と、を達成する側壁修飾を可能にする。さらに、別のエッチングプロセスが、フィーチャ内二次電子発生および電荷中和（例えば、フィーチャ内蓄積電荷を解放すること）のために１つまたは２つのプラズマオフ状態を有する多状態ＲＦパルシングを使用して実行され、これはディンプル点欠陥を抑制し、スリット遷移エリア波打ちを最小化する。これは、高アスペクト比誘電体プラズマエッチングを実行するときに、ディンプル欠陥を生成する電荷蓄積の影響を低減する。特に、多状態ＲＦパルシングにおいて１つまたは２つのプラズマＯＦＦ状態を追加することは、フィーチャ内電荷蓄積を最小化し、ポリマー調整のためのより大きな処理ウィンドウを可能にし、スリットネック開口を可能にし、フィーチャ内二次電子発生を支援し、プラズマＯＦＦ状態の間の電荷中和の効率を増大させる（例えば、電荷中和を増大させる）。これらは、点欠陥およびスリット波打ちをさらに低減し、これらのすべての結果としてスリットディンプルが一様にエッチングされる。

【0037】

２つのサイクリング段階における混合モード多状態ＲＦパルシング、および／または、１つまたは２つのプラズマオフ状態を有する多状態ＲＦパルシング、を使用して半導体デバイスを製造するときに誘電体含有材料に高アスペクト比フィーチャをエッチングするための方法および装置を開示するさまざまな実施形態の利点の結果として、スリットフィーチャ内電荷を最小化するため、および電荷誘起欠陥（例えば、プロファイルねじれ、ディンプル歪み、横方向エッチングなど）を低減するための二次電子の発生および輸送の最良の組合せが得られる。特に３Ｄ ＮＡＮＤデバイスにおけるスリットフィーチャに対する高アスペクト比が増大し続けているので、本開示の実施形態を通じて達成されるような非常に効率的な二次電子生成およびフィーチャ内輸送は、電荷蓄積の悪影響を最小化するために必要とされる。

【0038】

さまざまな実施形態の上記の一般的理解のもとで、実施形態の例示的な詳細が、さまざまな図面を参照して次に説明される。１つまたは複数の図中で同様に番号づけられた要素および／またはコンポーネントは、同じ構成および／または機能を一般的に有することが意図される。さらに、図は縮尺通りに描かれないことがあり、新規な概念を例示および強調することが意図される。明らかなように、本実施形態は、これらの具体的詳細の一部または全部なしに実施され得る。他の実例では、本実施形態を不要にわかりにくくしないために、周知のプロセス動作は詳細に記載されていない。

【0039】

図１Ａは、本開示の一実施形態による、高アスペクト比誘電体エッチングを実行するときなどに、マスク基板内にフィーチャをエッチングすることを含むように、ウェハを処理するために使用され得る例示的な基板処理または反応器システム１００Ａを示す。例えば、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときに、フィーチャは、誘電体材料を含むスタックにエッチングされてもよい。より詳細には、基板処理システム１００は、ウェハ１０１のプラズマ処理を実行することなどによってウェハ１０１を処理するために使用され、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、電極の代わりにプラズマを励起するために使用される誘導コイルを含む誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）などを含むさまざまな方法を通じてプラズマを発生させるために、設計に応じて修正されてもよい。

【0040】

図示のように、システム１００Ａは、プラズマチャンバ１７２を含み、これはＣＣＰチャンバである。プラズマチャンバ１７２は、静電チャック（ＥＳＣ）、または磁気チャックなどの基板サポートまたはペデスタル１４０を含む。下部電極１４６が、ペデスタル１４０内に埋め込まれてもよい。基板１０１が、処理のためにペデスタル１４０上に配置されてもよく、基板１０１は、１つまたは複数の半導体チップを作成するために処理される。ペデスタルに対向して、プラズマチャンバ１７２の上部電極１７１がある。上部電極１７１と下部電極１４６との間に、処理ボリュームを形成するギャップがあり、その中でプラズマ１７８が形成され得る。プラズマチャンバ１７２からガスおよび副生成物を除去するために、ガスポンプ１８１が使用される。

【0041】

制御モジュール１１０は、プロセス入力・制御１０８を実行することによって、基板処理システム１００Ａを動作させるように構成される。実行されている処理に応じて、制御モジュール１１０は、設計された処理条件を達成するために、ガス源１８２から供給されるプロセスガスの供給を制御する。そして、選択されたガスは、上部電極１７１と、ペデスタル１４０上に載っているウェハ１０１と、の間に画定された空間ボリューム内に分配される。特に、プロセス入力・制御１０８は、ウェハ１０１のスタック構造体にフィーチャをエッチングし、および／または、ウェハ１０１上に膜を堆積もしくは形成する、などのために、パワーレベル、タイミングパラメータ、プロセスガス、ウェハ１０１の機械的移動などのプロセスレシピを含んでもよい。特に、制御モジュール１１０は、さまざまなサイクリング段階におけるエッチング化学反応の組成、ならびにＲＦ電源１８４（例えば、ソース発電器）およびバイアスＲＦ電源１７４のパルシングパラメータを調整することを含むように、マスク基板のスタックにおける高アスペクト比フィーチャのエッチングを実行するために基板処理システム１００を動作させるように構成されてもよい。

【0042】

ソースＲＦ電源１８４（例えば、ソース発電器）は、インピーダンス整合回路網１８６に結合され、これはプラズマチャンバ１７２にさらに結合され、整合回路網は、負荷（例えば、プラズマチャンバおよび任意の接続ケーブル）と、ソース（例えば、ソースＲＦ電源および任意の接続ケーブル）と、の間のインピーダンスを整合させる。特に、インピーダンス整合回路網１８６は、プラズマチャンバ１７２内に配置された上部電極１７１に結合される。ソースＲＦ電源１８４は、典型的には、ガス源１８２から供給されるプロセスガスを使用してプラズマ１７８を発生させるために使用される。

【0043】

システム１００Ａは、バイアスＲＦ電源１７４（例えば、バイアス発電器）を含み、これはインピーダンス整合回路網１７６に結合され、これはプラズマチャンバ１７２にさらに結合され、整合回路網は、負荷（例えば、プラズマチャンバおよび任意の接続ケーブル）と、ソース（例えば、バイアスＲＦ電源および任意の接続ケーブル）と、の間のインピーダンスを整合させる。特に、インピーダンス整合回路網１７６は、プラズマチャンバ１７２内に（例えば、ペデスタル１４０内に）配置された下部電極１４６に結合される。バイアスＲＦ電源１７４は、典型的には、イオン分布を制御するために（例えば、異方性エッチングを実行するために、より高い垂直エッチングレートを達成するための基板のより多くの垂直イオンボンバード）使用される。

【0044】

例示として、バイアスＲＦ電源１７４は、約２０キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１３メガヘルツ（ＭＨｚ）までの周波数で動作してもよく、ある特定の場合には、４００ｋＨｚで、基板あたり約０ワットから４０キロワット（ｋＷ）までのＲＦパワーレベルで、動作する。さらなる例として、ソースＲＦ電源１８４は、約１３ＭＨｚから約１００ＭＨｚまでの周波数で動作してもよく、ある特定の場合には、６０ＭＨｚで、約０ワット（Ｗ）から１５キロワット（ｋＷ）までのパワーレベルで、動作する。

【0045】

図示のように、基板処理システム１００Ａは、ＲＦ電源１８４から調達されるある周波数（例えば、プラズマ発生のための励起周波数）でのＲＦパワーと、バイアスＲＦ電源１７４から調達される別の周波数でのＲＦバイアスパワーと、を含むように、２つの周波数でＲＦパワーを供給するように構成されてもよい。２つのＲＦパワーの供給は、１つまたは複数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どを含むプロセスガスからプラズマを発生させるために実行される。一般的に、より高い周波数で供給されるＲＦパワーは、チャンバ１７２内にプラズマを発生させるために使用され、より低い周波数でのＲＦバイアスパワーは、イオン分布を制御するために（例えば、異方性エッチングを実行するために、より高い垂直エッチングレートを達成するための基板のより多くの垂直イオンボンバード）使用される。例えば、プラズマは、マスク基板（例えば、高アスペクト比フィーチャがエッチングされるべき開口を有するパターニングされたマスク層）のスタックにおけるフィーチャのエッチングを実行するために発生され、チャンバ１０２内のマスク基板に曝露されてもよい。さらに、本開示の実施形態では、以下の図でより完全に後述されるように、両方のＲＦパワーの供給は、マスク基板のスタック内のフィーチャのプロファイル全体にわたってより一様なエッチングを達成するために、異なるサイクリング段階でさまざまなパターンでパルシングされてもよく、それにより、プロファイルねじれ、ボーイング、プロファイル傾斜、ディンプル歪み、および不均一な横方向エッチングの効果を低減する。

【0046】

別の実施形態では、システム１００Ａは、下部電極１４６にソースＲＦパワーを提供するように構成されてもよい。その場合、ソースＲＦ電源１８４（例えば、ソース発電器）は、インピーダンス整合回路網１８６に結合され、これは下部電極１４６にさらに結合される。また、上部電極は、ＲＦエネルギーの戻りを容易にするためにグランドに結合されてもよい。残りのコンポーネントは、バイアスＲＦ電源１７４（例えば、バイアス発電器）がインピーダンス整合回路網１７６に結合され、これが下部電極１４６にさらに結合されるなど、前述したのと同様に構成される。

【0047】

図１Ｂは、膜を堆積することを含むように、ウェハを処理するために使用され得る基板処理または反応器システム１００Ｂを示す。例えば、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときに、フィーチャは、誘電体材料を含むスタックにエッチングされてもよい。より詳細には、基板処理システム１００は、ウェハ１０１のプラズマ処理を実行することなどによってウェハ１０１を処理するために使用され、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）などを含むさまざまな方法を通じてプラズマを発生させるために、設計に応じて修正されてもよい。

【0048】

特に、システム１００Ｂは、下側チャンバ部分１０２ｂおよび上側チャンバ部分１０２ａを有するチャンバ１０２を含む。中央カラムは、ペデスタル１４０を支持するように構成され、ペデスタル１４０は、一実施形態では、電源供給された電極である。

【0049】

制御モジュール１１０は、プロセス入力・制御１０８を実行することによって、基板処理システム１００Ｂを動作させるように構成される。実行されている処理に応じて、制御モジュール１１０は、設計された処理条件を達成するために、プロセスガス１１４（例えば、施設からのガス化学供給）に接続されたガス供給マニホルド１１２を介してプロセスガス１１４の供給を制御する。そして、選択されたガスは、シャワーヘッド１５０に流入し、ウェハ１０１に対向するシャワーヘッド１５０の面と、ペデスタル１４０上に載っているウェハと、の間に画定された空間ボリューム内に分配される。特に、プロセス入力・制御１０８は、ウェハ１０１のスタック構造体にフィーチャをエッチングし、および／または、ウェハ１０１上に膜を堆積もしくは形成する、などのために、パワーレベル、タイミングパラメータ、プロセスガス、ウェハ１０１の機械的移動などのプロセスレシピを含んでもよい。特に、制御モジュール１１０は、さまざまなサイクリング段階における堆積化学の組成と、ＲＦ電源１９４およびＲＦバイアス電源１０４のパルシングパラメータと、を調整することを含むように、基板上の膜の堆積を実行するために基板処理システム１００を動作させるように構成されてもよい。

【0050】

さらに、ガスは、予混合されてもされなくてもよい。正確なガスがプロセスの堆積およびプラズマ処置フェーズの間に供給されることを保証するために、適切なバルブ調節およびマスフロー制御機構が使用されてもよい。プロセスガスは、出口を介してチャンバを出る。真空ポンプ（例えば、１段または２段の機械式ドライポンプおよび／またはターボ分子ポンプ）が、プロセスガスを引き出し、スロットルバルブまたは振子式バルブなどの閉ループ制御されたフロー制限デバイスによって、反応器内に適切に低い圧力を維持する。

【0051】

図示のように、基板処理システム１００Ｂは、ＲＦ電源１９４から調達されるある周波数（例えば、プラズマ発生のための励起周波数）でのＲＦパワーと、ＲＦ電源１０４から調達される別の周波数でのＲＦバイアスパワーと、を含むように、２つの周波数でＲＦパワーを供給するように構成されてもよい。２つのＲＦパワーの供給は、１つまたは複数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どを含むプロセスガス１１４からプラズマを発生させるために実行される。一般的に、より高い周波数で供給されるＲＦパワーは、チャンバ１０２内にプラズマを発生させるために使用され、より低い周波数でのＲＦバイアスパワーは、イオン分布を制御するために（例えば、異方性エッチングを実行するために、より高い垂直エッチングレートを達成するための基板のより多くの垂直イオンボンバード）使用される。例えば、プラズマは、堆積プロセスを実行するために発生され、チャンバ１０２内のマスク基板に曝露されてもよい。さらに、本開示の実施形態では、両方のＲＦパワーの供給は、異なるサイクリング段階でさまざまなパターンでパルシングされてもよい。

【0052】

特に、シャワーヘッド１５０は、ＲＦ整合回路網１９６を介してＲＦ電源１９４に電気的に結合される。ＲＦ電源１９４は、シャワーヘッド１５０にＲＦパワーを印加するために制御モジュール１１０（例えば、コントローラ）によって制御される。例えば、シャワーヘッド１５０に提供されるプラズマＲＦパワーは、約２０～１００ＭＨｚ（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）の周波数で、約０ワット（Ｗ）から１５キロワット（ｋＷ）までのパワーレベルで供給されてもよい。

【0053】

また、ペデスタル１４０が、整合回路網１０６を介して電源１０４に電気的に結合される。電源は、ペデスタル１４０にＲＦバイアスパワーを印加するために制御モジュール１１０（例えば、コントローラ）によって制御される。例えば、基板は、約２０ｋＨｚと１．５ＭＨｚとの間の周波数で、基板あたり約０ワットから４０キロワット（ｋＷ）までのＲＦパワーレベルでバイアスされてもよい。

【0054】

中央カラム（例えば、中央シャフトまたはスピンドルとしても知られる）１６０は、リフトピン（図示せず）と接続してもよく、リフトピンの各々は、リフトピン制御１２２によって制御されるように、対応するリフトピン作動リング１２０によって作動される。リフトピンは、ロボットアーム（例えば、エンドエフェクタなど）がプロセスチャンバにウェハを供給（例えば、ロード）すること、および／または、プロセスチャンバ２５０からウェハを除去（例えば、アンロード）すること、を可能にするために、ペデスタル１４０からウェハ１０１を上昇させるために使用される。

【0055】

基板処理システム１００Ｂは、複数の処理ステーションを含んでもよい。例えば、チャンバ１０２は、複数の処理ステーションを含んでもよく、各ステーションは、ウェハ１０１を支持するためのペデスタルを有する。ＲＦ整合回路網１０６は、システム１００Ｂにパワーを供給するＲＦ分配システム４２０に結合されてもよい。例えば、整合回路網１０６によって供給されるＲＦパワーおよび周波数は、分配システム４２０によって分割され、ステーションの各々に分配される。また、ステーションに供給されるＲＦパワーは、動作中にシャワーヘッドの電圧を検知するためのＶＩプローブ４１７に通される。そのようにして、ＲＦパワーは、均衡化されたパワー供給のため、または所望のパワー供給のために、各ステーションで調節されてもよい。

【0056】

また、ペデスタル１４０の外側領域を取り囲むキャリアリング２００が示されている。キャリアリング２００は、ペデスタル１４０の中心でウェハ支持領域から１段下がったキャリアリング支持領域の上に位置するように構成される。キャリアリングは、そのディスク構造の外側エッジサイド、例えば、外径と、ウェハ１０１が位置する場所に最も近いそのディスク構造のウェハエッジサイド、例えば、内径と、を含む。キャリアリングのウェハエッジサイドは、キャリアリング２００がスパイダフォーク１８０によって持ち上げられるときにウェハ１０１を持ち上げるように構成される複数の接触支持構造体を含む。したがって、キャリアリング２００は、ウェハ１０１とともに持ち上げられ、例えば、マルチステーションシステムにおいて、別のステーションに回転されることができる。他の実施形態では、チャンバはシングルステーションチャンバである。

【0057】

図２Ａは、マルチステーション処理ツールの上面図を示し、４つの処理ステーションが設けられている。この上面図は、下側チャンバ部分１０２ｂのものであり（例えば、上側チャンバ部分１０２ａは図示のために除去されている）、４つのステーションはスパイダフォーク２２６によってアクセスされる。各スパイダフォーク、またはフォークは、第１および第２のアームを含み、その各々は、ペデスタル１４０の各々の側の一部の周りに配置される。この図では、スパイダフォーク２２６は、それらがキャリアリング２００の下方にあることを伝えるために、破線で描かれている。スパイダフォーク２２６は、係合・回転機構２２０を使用して、ステーションから同時にキャリアリング２００を（すなわち、キャリアリング２００の下面から）上昇させ持ち上げた後、キャリアリング２００を（キャリアリングのうちの少なくとも１つはウェハ１０１を支持する）次の位置に下降させる前に少なくとも１つまたは複数のステーションを回転させることにより、さらなるプラズマ処理、処置および／または膜堆積が、それぞれのウェハ１０１に対して行われ得るようにする。他の実施形態では、リングなしのウェハシステムが、キャリアリングを使用せずに、ステーション間のウェハ移送のために構成されてもよい。

【0058】

図２Ｂは、入ロードロック２５２および出ロードロック２５４を有するマルチステーション処理ツール２００Ｂの実施形態の概略図を示す。ロボット２５６は、大気圧で、ポッド２５８を通じてロードされたカセットから大気ポート２６０を介して入ロードロック２５２内に基板を移動させるように構成される。入ロードロック２５２は、大気ポート２６０が閉じているときに入ロードロック２５２が減圧され得るように、真空源（図示せず）に結合される。入ロードロック２５２はまた、処理チャンバ１０２ｂと接続されたチャンバ移送ポート２６６を含む。したがって、チャンバ移送２６６が開いているとき、別のロボット（図示せず）が、処理のために入ロードロック２５２から第１のプロセスステーションのペデスタル１４０に基板を移動させてもよい。

【0059】

図示された処理チャンバ１０２ｂは、４つのプロセスステーションを備え、図３に示される実施形態では１から４までで番号付けされている。いくつかの実施形態では、基板が真空破壊および／または空気曝露を受けることなくプロセスステーション間でキャリアリング２００を使用して移送され得るように、処理チャンバ１０２ｂは、低圧環境を維持するように構成されてもよい。図３に図示される各プロセスステーションは、プロセスステーション基板ホルダ（ステーション１について２６８で示される）およびプロセスガス供給ライン入口を含む。

【0060】

また、処理チャンバ１０２ｂ内に基板を移送するために構成されたスパイダフォーク２２６も示されている。スパイダフォーク２２６は、回転し、あるステーションから別のステーションへのウェハの移送を可能にする。移送は、スパイダフォーク２２６がキャリアリング２００を外側下面から持ち上げることを可能にすることによって行われ、これはウェハを持ち上げ、ウェハおよびキャリアを次のステーションへと一緒に回転する。一構成では、スパイダフォーク２２６は、処理中の高レベルの熱に耐えるように、セラミック材料からなる。

【0061】

図３Ａおよび図３Ｂは、マスク基板のスタック内のフィーチャのエッチングプロセス中に実行される異なるサイクリング段階のためのさまざまなパターンの下で複数のパワーソースをパルシングするときに起こる垂直および平行帯電モード／メカニズムが、フィーチャのプロファイル（例えば、穴、スリットなど）にどのように悪影響を及ぼすかを示す。例えば、帯電メカニズムは、補正されなければ、反応性のエッチャントおよび／または電荷粒子のフロー（例えば、フィーチャの上部または下部における電荷の蓄積）を変化させる可能性があり、その結果として、フィーチャのプロファイルねじれ、プロファイル傾斜、ディンプル歪み、不均一な横方向エッチング、および表面粗化を含むエッチングプロファイル歪みを引き起こす。作用の理論またはメカニズムに拘束されることを望まなくても、平行および垂直帯電の存在があり、スリットフィーチャのさまざまな性能観測結果（例えば、エッチングプロファイル歪み）を引き起こすと考えられている。例えば、平行帯電は、イオンを偏向させる可能性があり、垂直帯電は、イオンを低速にし、エッチングプロファイル歪みを引き起こす。本開示の実施形態は、フィーチャ（例えば、スリット、チャネル穴など）におけるディンプル欠陥を制御するためなど、エッチングプロファイル歪みの効果を低減するために、フィーチャ内電荷蓄積の電荷解放を提供することによって、帯電欠陥の効果を軽減する。

【0062】

特に、図３Ａは、フィーチャの下部における不要な横方向エッチングに寄与する垂直帯電メカニズムを示す。図示のように、フィーチャ（例えば、スリット、チャネル穴など）の上部における負電荷の蓄積と、フィーチャの下部における正電荷の蓄積と、がある。一部の寄与電荷はまた、材料に捕捉され得る。このフィーチャ内電荷蓄積により、イオンボンバードのために発生されたイオンは低速になり、特にフィーチャの下部における望ましくない横方向エッチング（すなわち、垂直エッチングの低減）に寄与する可能性があり、また、プラズマからの（例えば、シースで発生する）イオンボンバードの全体的効率を低下させ得る。例えば、コアアレイエリアからダミーチャネル穴（ＣＨ）エリアへのスリット遷移は、容易に波打ち、または破断し得る（例えば、「マウスバイト」）。これは、遷移（例えば、ＣＨ密度が変化するエリア）における電荷誘起の不均一電場分布に由来し得る。また、チャネル穴付近のフィーチャ内電荷蓄積はまた、スリットとコアアレイエリア（例えば、チャネル穴の位置）との間の境界における（例えばスリット内の）点欠陥に寄与し得る。さらに、フィーチャ内電荷蓄積は、グローバルイオン傾斜およびポリマー分布制御のための不要な、望ましくない、より狭いプロセスウィンドウをもたらし得る。

【0063】

図３Ｂは、イオン軌跡の望ましくない偏向を有する平行帯電メカニズムを示す。図示のように、ある場合には、フィーチャの片側（例えば、左側）に負電荷の蓄積があり、反対側（例えば、フィーチャの右側）に、フィーチャの下部に集中した正電荷の蓄積がある。別の場合には、フィーチャの片側に負電荷の蓄積があり、反対側に、フィーチャの上部に集中した正電荷の蓄積がある。一部の寄与電荷はまた、材料に捕捉され得る。両方の場合に、イオンボンバードのために発生されたイオンの軌跡は、フィーチャ内電荷蓄積の帯電した表面により偏向され、これは、フィーチャの下部における傾斜、および／または、フィーチャのプロファイル全体にわたる歪みねじれ、につながり得る。特に、下部優勢の平行帯電メカニズムでは、偏向したイオン軌跡は、系統的およびランダムなねじれ、酸化物コンタクト扁平率、および／または非対称ポリマー堆積に寄与する可能性があり、これは隣接するフィーチャの合併を促進し、「マウスバイト」、ディンプルねじれなどにつながる。さらに、上部に一般的に影響を及ぼす平行帯電メカニズムでは、偏向したイオン軌跡は、系統的ねじれ（例えば、短ループＳＬＩＴねじれ）に寄与し得る。また、電荷の時間依存性はまた、マスクの消費および型とともに変化し得る。

【0064】

混合モード多状態パルシング
図４は、本開示の一実施形態による、多重サイクリングレシピを使用した特別仕様の混合モード多状態ＲＦパルシングを示すダイヤグラム４００である。従来、パルシングは、スタックの誘電体含有材料内のフィーチャのエッチングを実行するときに、低パワー状態（すなわち、フィーチャの側壁を不動態化するために実行され得るＲＦソース電源からのより高周波数の信号のための低ＲＦパワーを用いて構成されたＲＦ状態［Ｓ０］）と、ピークパワー状態（すなわち、フィーチャのイオンボンバードのために実行され得るＲＦバイアス電源からのより低周波数の信号のための低ＲＦパワーを用いて構成されたＲＦ状態［Ｓ１］）と、を含む２つのＲＦパワー状態間で実行される。本開示の実施形態では、混合モード多状態ＲＦパルシングは、２つのエッチングサイクル（サイクリング段階とも称される）にわたって実行され、各エッチングサイクルは、ＲＦ状態Ｓ０およびＳ１を含む複数のＲＦ状態と、１つまたは複数の拡張状態（例えば、Ｓ２ＡおよびＳ２Ｂ）と、を含む。

【0065】

特に、エッチングサイクルＭＥ１ ４１０は、エッチングのために使用される混合モード多状態ＲＦパルシング技術の１つのモードである。エッチングサイクルＭＥ１は、ＲＦ状態Ｓ０およびＳ１と、増大したイオンフラックスをエッチング化学反応に提供するように調整された少なくとも拡張状態Ｓ２Ａと、を含む。ＲＦ状態の各々は、以下の図でさらに説明されるように、１つまたは複数のパターンにわたってエッチングサイクルＭＥ１で繰り返しパルシングされる。一般に、イオン種のフラックスは、プラズマ密度に関係（例えば、比例など）する。特に、エッチングサイクルＭＥ１は、より高密度のプラズマと、プラズマを発生させるために使用されるＲＦ電源（例えば、ソースパワー）によって提供されるより高周波数の信号におけるイオンの増大したフラックスと、を提供するように構成されたフラックス拡張状態Ｓ２Ａを含む。また、イオンフラックスは、イオンの速度にも関係する可能性があり、単位期間にわたり単位面積を通過するイオンの数としてさらに記述され得る。例えば、より高周波数の信号のためにＲＦパワーを増大させると、フラックスおよび／またはプラズマ密度が増大し得る。フラックス拡張状態Ｓ２Ａは、フィーチャの側壁のパッシベーションを提供し、パッシベーションは、フィーチャの上部に集中する。これは、フィーチャの上部がエッチングプロセス中に過剰に拡大すること（例えば、ＲＦ状態Ｓ１におけるより高いエッチングレートは、フィーチャにおける欠陥につながり得る）に対する保護を提供するが、特に、エッチングは、高アスペクト比を達成するためにフィーチャ内にますます深く実行されるためである。

【0066】

さらに、エッチングサイクルＭＥ２ ４２０は、エッチングのために使用される混合モード多状態ＲＦパルシング技術の別のモードである。エッチングサイクルＭＥ２は、ＲＦ状態Ｓ０およびＳ１と、フィーチャの追加的なイオンボンバードを提供するように調整された少なくとも電圧拡張状態Ｓ２Ｂと、を含む。ＲＦ状態の各々は、以下の図でさらに説明されるように、１つまたは複数のパターンにわたってエッチングサイクルＭＥ１で繰り返しパルシングされる。特に、電圧拡張状態Ｓ２Ｂは、フィーチャの下部に集中した追加的なイオンボンバードを提供するように構成された、より低いフラックスだがより高いＲＦバイアスパワーを提供し、これは、高アスペクト比を有するフィーチャをエッチングするときに有益であり得る。すなわち、電圧拡張状態Ｓ２Ｂは、イオンボンバードのためのフィーチャの下部へのイオンのより良い指向性を提供する。特に、電圧拡張状態Ｓ２Ｂを実施するために、パワーは、ＲＦバイアス電源によって供給されるより低周波数の信号のために増大され得る（すなわち、ＲＦバイアスパワーが増大される）。

【0067】

図５および図６Ａ～図６Ｃは、２つのサイクリング段階またはエッチングサイクルにわたって実行される混合モード多状態ＲＦパルシング方法を示し、エッチングサイクルの各々は、エッチング化学反応と、ＲＦ電源（例えば、ソースＲＦパワー）によって提供される高周波信号のためのＲＦパワーレベルと、ＲＦバイアス電源によって提供される低周波信号と、パルシング周波数、パルシング周期、パルシングパターンなどと、を含む制御パラメータを調整することができる。

【0068】

特に、図５は、本開示の一実施形態による、混合モード多状態パルシング技術がフィーチャをエッチングするために実施される、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための方法を示す流れ図５００である。図４のダイヤグラム４００は、流れ図５００の実施態様を示す。流れ図５００の方法は、流れ図５００の動作を実行するために、図１の制御モジュール１００および／または図１３の制御モジュール１３００によってアクセス可能なメモリにコンピュータ可読形態で記憶されてもよい。

【0069】

一般的に、流れ図５００の方法は、プラズマチャンバに提供され得る基板に対して実行される。誘電体材料のスタックが基板上に形成され、パターニングされるマスク層が、誘電体材料のスタックに重なる。マスク層は、パターニングされ、開口を含み、それを通して、スタックのエッチングが、高アスペクト比フィーチャを形成するために行われる。プラズマが、プラズマチャンバ内に含まれるプラズマ発生ガスから発生される。プラズマ発生ガスはまた、対応するエッチングサイクルにおいてスタック内の材料をエッチングするために適切であるように選択的に調整され得るエッチング化学反応を含む。例示の目的のみのために、エッチング化学反応は、部分的に、１つまたは複数の炭素含有種、１つまたは複数のフッ素含有種などを含んでもよい。例えば、エッチング化学反応で通常使用される材料は、以下のものに限定されないが、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、ＣＨＦ３、Ｆ５Ｆ８、Ｃ６Ｆ６などのようなフルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボンを含む。

【0070】

５１０で、方法は、マスク基板にフィーチャをエッチングするために、ある期間の間、第１のエッチング化学反応を使用して適用される第１のエッチングサイクル（すなわち、サイクリング段階）と第２のエッチングサイクル（すなわち、サイクリング段階）との間を継続的に循環することを含む。例えば、第１のエッチングサイクルおよび第２のエッチングサイクルは、誘電体材料のスタックにフィーチャをエッチングするために使用される混合モード多状態ＲＦパルシング技術における２つのモードを提供する。各エッチングサイクルは、図４のダイヤグラム４００に示されるように、ＲＦ状態Ｓ０、Ｓ１と、１つまたは複数の拡張状態（例えば、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂなど）と、を含む複数のＲＦ状態を含む。

【0071】

５２０で、方法は、第１のサブ期間の間、第１のエッチング化学反応を使用してマスク基板に対して第１のエッチングサイクルを実行することを含む。例えば、第１のエッチングサイクルは、図４に示されるように、ＭＥ１ ４１０によって表されてもよく、第１のエッチング化学反応の下で適用される複数のＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１と、拡張状態Ｓ２Ａと、を含む。重要なことであるが、エッチングサイクルＭＥ１における各ＲＦパワー状態について、前述のように、パワーレベルが、ＲＦ電源（例えば、ソースＲＦ電源）によって発生される高周波ＲＦ信号と、ＲＦバイアス電源によって発生される低周波ＲＦ信号と、の各々に割り当てられる。

【0072】

第１のエッチングサイクルは、前述のように、パッシベーションのために構成された第１のＲＦパワー状態（Ｓ０）と、拡張状態である第２のＲＦパワー状態（Ｓ２）と、マスク基板をエッチングするために構成された第３のＲＦパワー状態（Ｓ１）と、の間を継続的に循環される。第１のＲＦパワー状態（Ｓ０）は、エッチングされているフィーチャの側壁を不動態化するために構成された低パワー状態であり、第３のＲＦパワー状態（Ｓ１）は、エッチングされているフィーチャのイオンボンバードのために構成されたピークパワー状態である。第１のＲＦパワー状態（Ｓ０）と、第２のＲＦパワー状態または拡張状態（Ｓ２Ａ）と、第３のＲＦパワー状態（Ｓ１）と、の間でのパルシングは、第１のエッチングサイクル（例えば、ＭＥ１）における第１のサブ期間の間、実行される。

【0073】

第１のエッチングサイクルの第２の状態（Ｓ２Ａ）（すなわち、拡張状態）の間に、方法は、拡張されたパッシベーションをマスク基板内のフィーチャに提供するために、第１のエッチング化学反応と、（例えば、ソースＲＦ電源によって発生される高周波信号のための）高周波ＲＦパワーと、（例えば、ＲＦバイアス電源によって発生される低周波信号のための）低周波ＲＦパワーと、を調整することによって、第１の調整ステップを実行することを含む。例えば、第１のエッチング化学反応は、第１のエッチングサイクルの間に使用される適当なガス組成を選択することによって調整される。さらに、制御パラメータの追加的な調整は、第１のエッチングサイクル内のＲＦ状態の各々における高周波ＲＦパワーのための適当なパワーレベルの選択と、低周波ＲＦパワーのための適当なパワーレベルの選択と、を含んでもよい。拡張状態（Ｓ２Ａ）における低周波ＲＦパワーと高周波ＲＦパワーとのための、またはその逆の、パワーレベル間のパワー比が、第１の各サイクルに対して規定されてもよい。

【0074】

５３０で、方法は、第２のサブ期間の間、第２のエッチング化学反応を使用してマスク基板に対して第２のエッチングサイクルを実行することを含む。例えば、第２のエッチングサイクルは、図４に示されるように、ＭＥ２ ４２０によって表されてもよく、複数のＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１と、拡張状態Ｓ２Ｂと、を含む。前に導入されたように、エッチングサイクルＭＥ２における各ＲＦパワー状態について、パワーレベルが、ＲＦ電源（例えば、ソースＲＦ電源）によって発生される高周波ＲＦ信号と、ＲＦバイアス電源によって発生される低周波ＲＦ信号と、の各々に割り当てられる。

【0075】

一般的に、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２におけるＲＦパワー状態Ｓ０およびＳ１の各々について、ＲＦ電源（例えば、ソースＲＦ電源）によって発生される高周波ＲＦ信号と、ＲＦバイアス電源によって発生される低周波ＲＦ信号と、に割り当てられるパワーレベルは、実質的に等しい。すなわち、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２の各々において実行される第１のＲＦ状態（Ｓ０）のためのＲＦ電源によって発生される高周波ＲＦ信号に割り当てられるパワーレベルは、およそ等しい。また、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２の各々において実行される第１のＲＦ状態（Ｓ０）のためのＲＦバイアス電源によって発生される低周波ＲＦ信号に割り当てられるパワーレベルは、およそ等しい。また、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２の各々において実行される第３のＲＦ状態（Ｓ１）のためのＲＦ電源によって発生される高周波ＲＦ信号に割り当てられるパワーレベルは、およそ等しい。さらに、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２の各々において実行される第３のＲＦ状態（Ｓ１）のためのＲＦバイアス電源によって発生される低周波ＲＦ信号に割り当てられるパワーレベルは、およそ等しい。

【0076】

しかし、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２における拡張状態（すなわち、Ｓ２ＡおよびＳ２Ｂ）の間に、ＲＦ電源によって発生される高周波ＲＦ信号に割り当てられるパワーレベルと、ＲＦバイアス電源によって発生される低周波ＲＦ信号に割り当てられるパワーレベルとは、異なってもよい。すなわち、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２の各々について、低周波ＲＦパワーおよび高周波ＲＦパワー、またはその逆、のためのパワーレベル間のパワー比は、異なってもよい。

【0077】

放電のために構成された第１のＲＦパワー状態（Ｓ０）と、拡張状態であるＲＦパワーの第４の状態（Ｓ２Ｂ）と、マスク基板にフィーチャをエッチングするために構成された第３の状態（Ｓ１）と、の間の第２のエッチングサイクル。前述のように、第１のＲＦパワー状態（Ｓ０）は、エッチングされているフィーチャの側壁を不動態化するために構成された低パワー状態であり、第３のＲＦパワー状態（Ｓ１）は、エッチングされているフィーチャのイオンボンバードのために構成されたピークパワー状態である。第１のＲＦパワー状態（Ｓ０）と、第４のＲＦパワー状態または拡張状態（Ｓ２Ｂ）と、第３のＲＦパワー状態（Ｓ１）と、の間でのパルシングは、第２のエッチングサイクル（例えば、ＭＥ２）における第２のサブ期間の間、実行される。

【0078】

第２のエッチングサイクルの第４の状態（Ｓ２Ｂ）（すなわち、拡張状態）の間に、パンチスルーエッチングをマスク基板内のフィーチャに提供するために、第２のエッチング化学反応と、（例えば、ソースＲＦ電源によって発生される高周波信号のための）高周波ＲＦパワーと、（例えば、ＲＦバイアス電源によって発生される低周波信号のための）低周波ＲＦパワーと、を調整することによって、第２の調整ステップが実行される。例えば、第２のエッチング化学反応は、第２のエッチングサイクルの間に使用される適切なガス組成を選択することによって調整される。さらに、制御パラメータの追加的な調整は、第２のエッチングサイクル内のＲＦ状態の各々における高周波ＲＦパワーのための適当なパワーレベルの選択と、低周波ＲＦパワーのための適当なパワーレベルの選択と、を含んでもよい。拡張状態（Ｓ２Ｂ）における低周波ＲＦパワーと高周波ＲＦパワーとのための、またはその逆の、パワーレベル間のパワー比が、第２のエッチングサイクルに対して規定されてもよい。

【0079】

さらに、ある期間後に、フィーチャがスタック内に形成し始める。フィーチャがその最終エッチング深さに到達した後に、基板はプラズマチャンバから取り出されてもよい。

【0080】

図６Ａは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための混合モード多状態パルシングプロセスで使用される、各々３つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する異なるサイクリングレシピを有する２つのエッチングサイクルおよび／またはサイクリング段階（例えば、ＭＥ１およびＭＥ２）を示すダイヤグラム６００Ａである。図６Ａに示される動作は、本開示の一実施形態による、マスク基板上に形成された誘電体材料のスタック内のフィーチャのエッチングを実行するときに、複数のサイクリングレシピを使用して混合モード多状態ＲＦパルシングの一実施態様を形成する。例えば、図６Ａに示される動作は、流れ図５００の方法の一実施態様であってもよい。

【0081】

図示のように、ダイヤグラム６００Ａは、ＭＥ１とラベルされた第１のエッチングサイクル（すなわち、サイクリング段階）を含む。第１のエッチングサイクルは、フィーチャ６１０のエッチングを実行するために、第１のエッチング化学反応を使用して適用される複数のＲＦパワー状態Ｓ０（例えば、低パワー状態）、Ｓ１（ピークパワー状態）と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ（６３０）と、を含む。一般に、エッチングプロセスは、基板（図示せず）上に形成された誘電体材料のスタック６２０（例えば、酸化物－窒化物－酸化物層、酸化物層など）と、スタック６２０に重なるマスク層６０５と、に対して実行される。第１のエッチングサイクルＭＥ１で使用されるＲＦパワー状態の各々について高周波ＲＦ信号（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）および低周波ＲＦバイアス信号（例えば、特定の場合には４００ｋＨｚ）の各々のためのパワーレベルを示すパワーダイヤグラム６５０もまた、ダイヤグラム６００Ａに示され、より詳細には図６Ｂに示される。

【0082】

第１のエッチングサイクルＭＥ１におけるＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ（６３０）とは、第１のサブ期間の間、継続的に循環される。第１のエッチングサイクルＭＥ１におけるＲＦパワー状態の順序は選択可能であり、ある特定の場合には、ＲＦパワー状態は、ＲＦパワー状態Ｓ０がＲＦパワー状態Ｓ１に続き、ＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２ＡがＲＦパワー状態Ｓ０に続く、という順序でパルシングされる。

【0083】

ピークパワーＲＦパワー状態Ｓ１のための制御パラメータは、フィーチャ６１０のイオンボンバードを提供するために、エッチングサイクルＭＥ１において調整される。一般に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、第１のエッチング化学反応を使用してエッチングを実行するために、比較的高い。すなわち、高周波ＲＦ信号のためのパワーレベルは、ピークプラズマ密度を提供するために比較的高く、低周波ＲＦバイアス信号のためのパワーレベルもまた、ピークイオンボンバードを提供するために比較的高い。例えば、側壁６２１を下方に掃引しフィーチャ６１０の下部６２５をボンバードするイオン６１５が示されている。側壁６２１上のわずかなパッシベーションも生じ得る。したがって、ＲＦパワー状態Ｓ１は、フィーチャ６２０をエッチングするために使用される。

【0084】

低パワーＲＦパワー状態Ｓ０のための制御パラメータは、フィーチャ６１０のパッシベーションを提供するために、エッチングサイクルＭＥ１において調整される。一般に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、第１のエッチング化学反応を使用してフィーチャエッチングのパッシベーションを実行するために、比較的低い。パワーレベルが比較的低いため、パッシベーションは、図示のように、フィーチャ６１０の上部６２６で主として実行される。

【0085】

ＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ（６３０）のための制御パラメータは、フィーチャ６１０の追加的なパッシベーションを提供するために、エッチングサイクルＭＥ１において調整される。すなわち、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、より高いイオンフラックス（すなわち、より高いプラズマ密度を提供するために、高周波ＲＦ信号のためのより高いＲＦパワーおよび低周波ＲＦ信号のためのより低いＲＦバイアスパワー）を提供するように調整され、その結果として、フィーチャ６１０の側壁６２１のパッシベーションが行われる。具体的には、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号のためのパワーレベルは、フィーチャ６１０の上方中間部６２７付近など、側壁上のより高いところで堆積および／またはパッシベーションを提供するように調整される。そのようにして、フィーチャ６１０のエッチングがより多く実行されるにつれて、上部における開口は、フィーチャ６１０の上方中間部および上部に適用されるパッシベーション層のために、過剰に拡大しない。

【0086】

さらに、エッチングサイクルＭＥ１のためのエッチング化学反応は、ＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ（６３０）を実行するときなどに、フィーチャ６１０の追加的なパッシベーションを提供するように調整される。具体的には、エッチング化学反応は、エッチングサイクルＭＥ２で使用されるエッチング化学反応と比較した場合、より高レベルの炭素－フッ素ガス（すなわち、フルオロカーボンガス）と、より少ない炭化水素フッ素ガスと、を有してもよい。これに対応して、エッチングサイクルＭＥ２で使用されるエッチング化学反応は、エッチングサイクルＭＥ１で使用されるエッチング化学反応のガス組成と比較した場合、より低い炭素－フッ素ガスと、より高レベルの炭化水素フッ素ガスと、を有してもよい。

【0087】

したがって、スタック６２０がエッチングされると、パッシベーション層が、エッチングサイクルＭＥ１の間に高アスペクト比フィーチャ６１０の側壁６２１上に形成する。例えば、パッシベーション層は、エッチングサイクルＭＥ１で使用されるエッチング化学反応からの１つまたは複数の材料と組み合わされた、スタック内の材料から形成される。追加的なプロセスがなければ、このパッシベーション層は、非一様な厚さを有する可能性があり、フィーチャ６１０の上部６２６に集中し得ることにより、フィーチャ６１０内により深くエッチングする能力を阻害し、および／または、フィーチャ６１０の高アスペクト比を所望されるよりも低く保持する。例えば、不動態化層は、非一様な厚さおよび／または組成を有する可能性があり、フィーチャの上部付近に集中し得る。本開示の実施形態では、第１のエッチングサイクルＭＥ１は、以下に記載されるように、フィーチャのより深い、向上したイオンエッチングを提供するために、第２のエッチングサイクルＭＥ２とサイクリングおよび／またはループされる。

【0088】

特に、ダイヤグラム６００Ａは、ＭＥ２とラベルされた第２のエッチングサイクル（すなわち、サイクリング段階）を含む。第２のエッチングサイクルは、第２のエッチング化学反応を使用して適用される複数のＲＦパワー状態Ｓ０（例えば、低パワー状態）、Ｓ１（ピークパワー状態）と、バイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ（６３５）と、を含む。前に導入されたように、エッチングプロセスは、基板（図示せず）上に形成された誘電体材料のスタック６２０（例えば、酸化物－窒化物－酸化物層、酸化物層など）と、スタック６２０に重なるマスク層６０５と、に対して実行される。第２のエッチングサイクルＭＥ２で使用されるＲＦパワー状態の各々について高周波ＲＦ信号（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）および低周波ＲＦバイアス信号（例えば、特定の場合には４００ｋＨｚ）の各々のためのパワーレベルを示すパワーダイヤグラム６６０もまた、ダイヤグラム６００Ａに示され、より詳細には図６Ｂに示される。

【0089】

第２のエッチングサイクルＭＥ２におけるＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１と、フラックス拡張状態Ｓ２Ｂ（６３５）とは、第２のサブ期間の間、継続的に循環される。第１のエッチングサイクルＭＥ１におけるＲＦパワー状態の順序は選択可能であり、ある特定の場合には、ＲＦパワー状態は、ＲＦパワー状態Ｓ０がＲＦパワー状態Ｓ１に続き、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２ＢがＲＦパワー状態Ｓ０に続く、という順序でパルシングされる。

【0090】

ピークパワーＲＦパワー状態Ｓ１のための制御パラメータは、前述のように、フィーチャ６１０のイオンボンバードを提供するために、エッチングサイクルＭＥ１において調整される。一般に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、第２のエッチング化学反応を使用してエッチングを実行するために、比較的高い。すなわち、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号のためのパワーレベルは、フィーチャ６１０の下部６２５などのピークイオンボンバードを提供するために、第１のエッチングサイクルＭＥ１においてＲＦパワー状態Ｓ１で使用されるパワーレベルにおよそ等しい。側壁６２１のわずかなパッシベーションも生じ得る。

【0091】

また前述のように、低パワーＲＦパワー状態Ｓ０のための制御パラメータは、フィーチャ６１０のパッシベーションを提供するために、エッチングサイクルＭＥ２において調整される。一般に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、第１のエッチング化学反応を使用してフィーチャエッチングのパッシベーションを実行するために、比較的低い。パワーレベルが比較的低いため、パッシベーションは、図示のように、フィーチャ６１０の上部６２６で主として実行される。

【0092】

ＲＦパワーバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ（６３５）のための制御パラメータは、フィーチャ６１０の異方性の下縁イオンボンバードを提供するために、エッチングサイクルＭＥ１において調整される。すなわち、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、より大きいＲＦバイアス電圧（すなわち、高周波ＲＦ信号のためのより低いＲＦパワーおよび低周波ＲＦ信号のためのより高いＲＦバイアスパワー）を提供するように調整され、その結果として、フィーチャ６１０の下縁または下部６２５の追加的な非異方性イオンボンバードが行われる。

【0093】

特に、エッチングサイクルＭＥ２のためのエッチング化学反応は、ＲＦパワーバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ（６３５）を実行するときなどに、フィーチャ６１０の下部の追加的な異方性イオンボンバードを提供するように調整される。具体的には、エッチングサイクルＭＥ２で使用されるエッチング化学反応は、エッチングサイクルＭＥ１で使用されるエッチング化学反応のガス組成と比較した場合、より低い炭素－フッ素ガスと、より高レベルの炭化水素フッ素ガスと、を有してもよい。

【0094】

図６Ｂは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための例示的な混合モード多状態パルシングプロセス中に適用されるＲＦパワーレベルを示すダイヤグラム６００Ｂである。ダイヤグラム６００Ｂは、図６ＡのエッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２を実行するときに適用されるＲＦパワーレベルの例示であってもよいが、エッチングのために使用されるいくつかの混合モード多状態プッシング技術のうちのいずれかを実行するときに適用されるＲＦパワーレベルも例示している。より詳細には、ＲＦパワーレベルは、高周波ＲＦ信号６４５（実線で示す）を含み、これは、プラズマを制御および／または発生するために一般的に使用され、特定の場合には、６０ＭＨｚで発生される。また、ＲＦパワーレベルは、低周波ＲＦバイアス信号６４０（破線で示す）を含み、これは、フィーチャのイオンボンバードを制御するために一般的に使用され、特定の場合には、４００ｋＨｚで発生される。

【0095】

さまざまな実施態様では、以下の条件が、プラズマを発生させるために適用されてもよい。プラズマは、約１３～１６９ＭＨｚ、例えば約２０～１００ＭＨｚ（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）の周波数で、約０ワット（Ｗ）から１５キロワット（ｋＷ）まで、または約０Ｗから１０ｋＷまで、または約２５０Ｗから１０ｋＷまで、または約５００Ｗから１０ｋＷまでのパワーレベルでの、ＲＦパワーソースを使用して発生される高周波ＲＦ信号６４５を使用して発生されてもよい。一実施形態では、プラズマは、６０ＭＨｚの周波数で、約５００Ｗ～１０ｋＷのパワーレベルでの高周波ＲＦ信号６４５を使用して発生される。

【0096】

さらに、バイアス（例えば、ＲＦバイアスパワー）は、例えば高い垂直エッチングレートを促進するために、低周波ＲＦバイアス信号６４０を使用して基板に印加されてもよい。ＲＦバイアスパワーは、約２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約２００ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約３００ｋＨｚ～６００ｋＨｚ（例えば、特定の場合には約４００ｋＨｚ）の周波数で、約０ワット（Ｗ）から５０キロワット（ｋＷ）まで、約２５０Ｗから４５ＫＷまで、約５００Ｗから３５ｋＷまでのパワーレベルで、基板に印加されてもよい。さまざまな場合に、プラズマを発生させるために使用されるＲＦバイアスパワーのパワーレベルは、特に高くてもよく、例えば、約５ｋＷ以上、または６ｋＷ以上、または１０ｋＷ以上、または２０ｋＷ以上、または３０ｋＷ以上であってもよい。一実施形態では、基板は、４００ｋＨｚで、約５００Ｗ～３５ｋＷのパワーレベルでバイアスされる。

【0097】

図示のように、パワーダイヤグラム６５０は、第１のエッチングサイクルＭＥ１のためのＲＦパワーレベルを示し、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は（例えば、ワット単位で表される）パワーレベルである。前述のように、エッチングサイクルＭＥ１におけるＲＦパワー状態（例えば、Ｓ０、Ｓ１、およびフラックス拡張状態Ｓ２Ａ）は、第１のサブ期間の間、継続的に循環される。各ＲＦパワー状態は、数十から数百ミリ秒まで持続またはパルシングされてもよい。例えば、ＲＦパワー状態Ｓ１のためのパルシング期間は、０～３００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ０のためのパルシング期間は、０～４００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ２Ａのための期間は、０～３００マイクロ秒であってもよい。第１のサブ期間は、４００から８００マイクロ秒まで持続してもよい。

【0098】

また、パワーダイヤグラム６６０は、第２のエッチングサイクルＭＥ２のためのＲＦパワーレベルを示し、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は（例えば、ワット単位で表される）パワーレベルである。前述のように、エッチングサイクルＭＥ２におけるＲＦパワー状態（例えば、Ｓ０、Ｓ１、およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ）は、第２のサブ期間の間、継続的に循環される。各ＲＦパワー状態は、数十から数百ミリ秒まで持続してもよい。図示のように、ＲＦパワー状態Ｓ１のためのパルシング期間は、０～３００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ０のためのパルシング期間は、０～４００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ２Ａのための期間は、０～３００マイクロ秒であってもよい。第２のサブ期間は、４００から８００マイクロ秒まで持続してもよい。

【0099】

パワーダイヤグラム６５０および６６０に示されるように、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、ＭＥ１のためのＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１、およびフラックス拡張状態Ｓ２Ａと、ｍｅ２のためのバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂと、の各々について示されている。一般に、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２におけるＲＦピークパワー状態Ｓ１の各々における低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、およそ等しく、対応するフィーチャにイオンボンバードを提供するように構成される。例えば、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５の各々は、いずれかのエッチングサイクルＭＥ１またはＭＥ２におけるすべての状態についてピークパワーレベルで発生される。

【0100】

また、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２におけるＲＦ低パワー状態Ｓ０の各々における低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、およそ等しく、対応するフィーチャにパッシベーションを提供するように構成される。例えば、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５の各々は、いずれかのエッチングサイクルＭＥ１またはＭＥ２におけるすべての状態についてそれらの最低パワーレベルで発生される。

【0101】

重要なことであるが、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５の各々のためのパワーレベルは、所望の結果を達成するために、エッチングサイクルＭＥ１の拡張状態Ｓ２ＡおよびエッチングサイクルＭＥ２のＳ２Ｂの各々において調整される。特に、エッチングサイクルＭＥ１について、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、前述のように、拡張状態Ｓ２Ａにおけるより高いイオンフラックス、および／または、より大きいプラズマ密度、を達成するように調整される。例えば、高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、エッチングサイクルＭＥ２のバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂにおいて適用される高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルと比較した場合のように、フラックス拡張状態Ｓ２Ａにおいて比較的高くてもよい。また、低周波ＲＦパワー信号６４０のためのパワーレベルは、エッチングサイクルＭＥ２のバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂにおいて適用される低周波ＲＦパワー信号６４０のためのパワーレベルと比較した場合のように、フラックス拡張状態Ｓ２Ａにおいて比較的低くてもよい。

【0102】

これに対応して、エッチングサイクルＭＥ２について、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、特に、対応するフィーチャの下縁および／または下部に向けられた、拡張状態Ｓ２Ｂ（６３５）における異方性イオンボンバードを提供するように調整される。例えば、高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、エッチングサイクルＭＥ１のフラックス拡張状態Ｓ２Ａにおいて適用される高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルと比較した場合のように、エッチングサイクルＭＥ２のバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂにおいて比較的低くてもよい。また、低周波ＲＦパワー信号６４０のためのパワーレベルは、エッチングサイクルＭＥ１のフラックス拡張状態Ｓ２Ａにおいて適用される低周波ＲＦパワー信号６４０のためのパワーレベルと比較した場合のように、エッチングサイクルＭＥ２のバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂにおいて比較的高くてもよい。

【0103】

図示のように、および前述のように、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２における拡張状態Ｓ２ＡおよびＳ２Ｂの間に低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５に割り当てられるパワーレベルは、異なってもよい。対応するエッチングサイクルのためのＲＦパワーレベルは、低周波ＲＦパワー信号６４０のＲＦパワーと、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、の間の関係を規定するパワー比（例えば、［低周波ＲＦパワー信号６４０のＲＦパワー］／［高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワー］）によって例示されてもよい。一実施形態では、エッチングサイクルＭＥ２のためのパワー比は、対応する拡張状態におけるエッチングサイクルＭＥ１のためのパワー比よりも高い。すなわち、エッチングサイクルＭＥ２のための拡張状態Ｓ２Ｂ（６３５）における低周波ＲＦパワー信号６４０と、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、の間のパワー比は、エッチングサイクルＭＥ１のためのフラックス拡張状態Ｓ２Ａ（６３０）における低周波ＲＦパワー信号６４０と、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、の間のパワー比よりも大きい。換言すれば、パワー比は、第１のエッチングサイクルＭＥ１と、第２のエッチングサイクルＭＥ２と、の間で増大され、第１のエッチングサイクルＭＥ１におけるパワー比は、第２のエッチングサイクルＭＥ２のパワー比よりも小さい。

【0104】

さらに、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２における拡張サイクルのための低周波ＲＦパワー信号６４０と、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、の間のパワー比がたとえ異なっても、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２の拡張状態において適用される全パワーレベルは、一実施形態では、およそ等しい。すなわち、エッチングサイクルＭＥ１のフラックス拡張状態Ｓ２Ａ（６３０）において適用される、低周波ＲＦパワー信号６４０と、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、のための全パワーレベル（例えば、合計されたパワーレベル）は、エッチングサイクルＭＥ２のバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ（６３５）において適用される、低周波ＲＦパワー信号６４０と、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、のための全パワーレベル（例えば、合計されたパワーレベル）におよそ等しい。

【0105】

図６Ｃは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための、例えば、図６Ａの混合モード多状態パルシングプロセスで使用される、異なるサイクリングレシピを有する２つのエッチングサイクル（例えば、サイクリング段階）中のＲＦ状態のパルシングを示すダイヤグラム６００Ｃである。図示のように、エッチングサイクルＭＥ１は、ＲＦ低パワー状態Ｓ０と、ＲＦピークパワー状態Ｓ１と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａと、を含む。また、エッチングサイクルＭＥ２は、ＲＦ低パワー状態Ｓ０と、ＲＦピークパワー状態Ｓ１と、バイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂと、を含む。ＲＦパワー状態は、特定の順序（例えば、ＭＥ１では、Ｓ０、次にＳ２Ａ、次にＳ１、次にＳ０に戻るなど、ＭＥ２では、Ｓ０、次にＳ２Ｂ、次にＳ２１、次にＳ０に戻るなど）で実行されるように示されているが、ＲＦパワー状態は、他の順序またはパターン（例えば、ＭＥ１では、Ｓ０、次にＳ１、次にＳ２Ａ、次にＳ０に戻るなど、ＭＥ２では、Ｓ０、次にＳ１、次にＳ２Ｂ、次にＳ０に戻るなど）でサイクリングされてもよい。

【0106】

前述のように、エッチングサイクルＭＥ１におけるＲＦパワー状態（例えば、Ｓ０、Ｓ１、およびフラックス拡張状態Ｓ２Ａ）は、第１のサブ期間６７０の間、継続的に循環および／またはパルシングされる。また、ＲＦパワー状態（例えば、Ｓ０、Ｓ１、およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ）は、第２のサブ期間６７５の間、継続的に循環および／またはパルシングされる。組合せ期間６８５は、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２のための両方のサブ期間６７０および６７５を含む。

【0107】

図示のように、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２は、全期間６８０の間、継続的にループされる。実質上、拡張状態Ｓ２ＡおよびＳ２Ｂは、残りのＲＦパワー状態（例えば、Ｓ０およびＳ１）がエッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２の各々の中で同様に実行されると仮定して、エッチングサイクルＭＥ１とＭＥ２との間でサイクリングされる。

【0108】

図７Ａは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための混合モード多状態パルシングプロセスで使用される、各々４つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する異なるサイクリングレシピを有する２つのエッチングサイクル（すなわち、サイクリング段階）を示し、サイクリング段階の各々における２つの拡張状態を含む、ダイヤグラムである。

【0109】

図７Ａに示される動作は、本開示の一実施形態による、マスク基板上に形成された誘電体材料のスタック内のフィーチャのエッチングを実行するときに、複数のサイクリングレシピを使用して混合モード多状態ＲＦパルシングの一実施態様を形成する。例えば、図７Ａに示される動作は、一実施形態では、修正付きで、流れ図５００の方法の一実施態様であってもよい。特に、２つ以上の拡張ＲＦパワー状態が、対応するフィーチャをエッチングするときに誘電体のスタックに適用されてもよい。図９に関してさらに説明されるように、ＲＦパワー状態の異なるパターンおよび／または構成が、エッチングを実行するときに実施されてもよい。

【0110】

図示のように、ダイヤグラム７００Ａは、ＭＥ１－Ａとラベルされた第１のエッチングサイクル（すなわち、サイクリング段階）を含む。第１のエッチングサイクルは、フィーチャ６１０のエッチングを実行するために、第１のエッチング化学反応を使用して適用される複数のＲＦパワー状態Ｓ０（例えば、低パワー状態）、Ｓ１（ピークパワー状態）と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）などの少なくとも２つの拡張状態と、を含む。一般に、エッチングプロセスは、基板（図示せず）上に形成された誘電体材料のスタック６２０（例えば、酸化物－窒化物－酸化物層、酸化物層など）と、スタック６２０に重なるマスク層６０５と、に対して実行される。第１のエッチングサイクルＭＥ１－Ａで使用されるＲＦパワー状態の各々について高周波ＲＦ信号（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）および低周波ＲＦバイアス信号（例えば、特定の場合には４００ｋＨｚ）の各々のためのパワーレベルを示すパワーダイヤグラム７５０もまた、ダイヤグラム７００Ａに示され、より詳細には図７Ｂに示される。

【0111】

第１のエッチングサイクルＭＥ１－ＡにおけるＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）と、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）とは、第１のサブ期間の間、継続的に循環される。第１のエッチングサイクルＭＥ１－ＡにおけるＲＦパワー状態の順序は選択可能であり、ある特定の場合には、ＲＦパワー状態は、ＲＦパワー状態Ｓ０がＲＦパワー状態Ｓ１に続き、ＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）がＲＦパワー状態Ｓ０に続き、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）がＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）に続く、という順序でパルシングされる。

【0112】

ピークパワーＲＦパワー状態Ｓ１のための制御パラメータは、図６Ａに関して前述したように、フィーチャ６１０のイオンボンバードを提供するために、エッチングサイクルＭＥ１において調整される。特に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦ信号のためのパワーレベルは、ピークプラズマ密度およびピークイオンボンバードをそれぞれ提供するために比較的高い。例えば、フィーチャのエッチングを実行するための、側壁６２１を下方に掃引しフィーチャ６１０の下部６２５をボンバードするイオン６１５が示されている。側壁６２１上のわずかなパッシベーションも生じ得る。

【0113】

低パワーＲＦパワー状態Ｓ０のための制御パラメータは、前述のように、フィーチャ６１０のパッシベーションを提供するために、エッチングサイクルＭＥ１において調整される。一般に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、第１のエッチング化学反応を使用してフィーチャエッチングのパッシベーションを実行するために、比較的低い。パワーレベルが比較的低いため、パッシベーションは、図示のように、フィーチャ６１０の上部６２６で主として実行される。

【0114】

さらに、ＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）のための制御パラメータは、フィーチャ６１０の追加的なパッシベーションを提供するために、エッチングサイクルＭＥ１－Ａにおいて調整される。一般に、ＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）は、図６Ａ～図６ＢのＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ（６３０）と同様に機能する。例えば、高周波ＲＦ信号のためのパワーレベルは、より高いイオンフラックスのために調整され、低周波ＲＦバイアス信号は、より高いプラズマ密度を提供するように調整され、その結果として、フィーチャの側壁のパッシベーションが起こる（例えば、フィーチャ６１０の上方中間部６２７に向けられる）。そのようにして、フィーチャ６１０のエッチングがより多く実行されるにつれて、上部における開口は、フィーチャ６１０の上方中間部および上部に適用されるパッシベーション層がそのエリアをオーバーエッチングから保護するために、過剰に拡大しない。

【0115】

また、ＲＦパワーバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）のための制御パラメータは、第１のエッチング化学反応を使用してフィーチャ６１０の異方性の下縁イオンボンバードを提供するために、エッチングサイクルＭＥ１－Ａにおいて調整される。一般に、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）は、図６Ａ～図６ＢのＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ（６３５）と同様に機能する。すなわち、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、より大きいＲＦバイアス電圧（すなわち、高周波ＲＦ信号のためにより低いＲＦパワー、および低周波ＲＦ信号のためにより高いＲＦバイアスパワー）を提供するように調整され、その結果として、フィーチャ６１０の下縁または下部６２５の追加的な異方性イオンボンバード（例えば、パンチスルーエッチング）が起こる。

【0116】

第１のエッチングサイクルＭＥ１－Ａに示されるように、両方の拡張状態（例えば、Ｓ２Ａ’［６３０－Ａ］およびＳ２Ｂ’［６３５－Ａ］）は、エッチングサイクルＭＥ１－Ａのためのエッチング化学反応を使用しながら、フィーチャ６１０の中上部６２７への追加的なパッシベーションと、フィーチャ６１０の下縁または下部６２５の異方性イオンボンバードと、を提供するように実行される。一実施形態では、エッチング化学反応は、エッチングサイクルＭＥ２－Ａで使用されるエッチング化学反応と比較した場合、より高レベルの炭素－フッ素ガス（すなわち、フルオロカーボンガス）と、より少ない炭化水素フッ素ガスと、を有してもよい。これに対応して、エッチングサイクルＭＥ２－Ａで使用されるエッチング化学反応は、エッチングサイクルＭＥ１－Ａで使用されるエッチング化学反応のガス組成と比較した場合、より低い炭素－フッ素ガスと、より高レベルの炭化水素フッ素ガスと、を有してもよい。

【0117】

さらに、ダイヤグラム７００Ａは、ＭＥ２－Ａとラベルされた第２のエッチングサイクル（すなわち、サイクリング段階）を含む。第２のエッチングサイクルは、基板（図示せず）上に形成された誘電体材料のスタック６２０（例えば、酸化物－窒化物－酸化物層、酸化物層など）と、スタック６２０に重なるマスク層６０５と、におけるフィーチャ６１０のエッチングを実行するために、第２のエッチング化学反応を使用して適用される複数のＲＦパワー状態Ｓ０（例えば、低パワー状態）、Ｓ１（ピークパワー状態）と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）などの少なくとも２つの拡張状態と、を含む。第２のエッチングサイクルＭＥ２－Ａで使用されるＲＦパワー状態の各々について高周波ＲＦ信号（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）および低周波ＲＦバイアス信号（例えば、特定の場合には４００ｋＨｚ）の各々のためのパワーレベルを示すパワーダイヤグラム７６０もまた、ダイヤグラム７００Ａに示され、より詳細には図７Ｂに示される。

【0118】

第２のエッチングサイクルＭＥ２－ＡにおけるＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）と、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）とは、第２のエッチング化学反応を使用して第２のサブ期間の間、継続的に循環される。第２のエッチングサイクルＭＥ２－ＡにおけるＲＦパワー状態の順序は選択可能であり、ある特定の場合には、ＲＦパワー状態は、ＲＦパワー状態Ｓ０がＲＦパワー状態Ｓ１に続き、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）がＲＦパワー状態Ｓ０に続き、ＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）がＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）に続く、という順序でパルシングされる。より詳細には、エッチングサイクルＭＥ１－Ａにおける拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびＳ２Ｂ’（６３５－Ａ）の構成は、エッチングサイクルＭＥ２－Ａにおける拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびＳ２Ｂ’（６３５－Ａ）の構成とは異なる。特に、第２のエッチングサイクルＭＥ２－ＡにおけるＲＦパワー拡張状態の順序（Ｓ２Ａ’の次にＳ２Ｂ’）は、第１のエッチングサイクルＭＥ１－ＡにおけるＲＦパワー拡張状態の順序（Ｓ２Ｂ’の次にＳ２Ａ’）とは逆に実行される。

【0119】

ピークパワーＲＦパワー状態Ｓ１のため、および、低パワーＲＦパワー状態Ｓ０のため、の制御パラメータは、エッチングサイクルＭＥ１－Ａにおいて調整される場合と同様に、エッチングサイクルＭＥ２－Ａにおいて調整される。例えば、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、ピークパワーＲＦパワー状態Ｓ１において第２のエッチング化学反応を使用してエッチングを実行するために、比較的高い。また、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、第２のエッチング化学反応を使用してフィーチャエッチングのパッシベーションを実行するために、比較的低い。

【0120】

図７Ｂは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図７Ａの混合モード多状態パルシングプロセス中に適用されるパワーレベルを示すダイヤグラムである。ダイヤグラム７００Ｂは、図７ＡのエッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－Ａを実行するときに適用されるＲＦパワーレベルの例示であってもよいが、エッチングのために使用されるいくつかの混合モード多状態プッシング技術のうちのいずれかを実行するときに適用されるＲＦパワーレベルも例示している。より詳細には、ＲＦパワーレベルは、高周波ＲＦ信号６４５（実線で示す）を含み、これは、プラズマを制御および／または発生するために一般的に使用され、特定の場合には、６０ＭＨｚで発生される。また、ＲＦパワーレベルは、低周波ＲＦバイアス信号６４０（破線で示す）を含み、これは、フィーチャのイオンボンバードを制御するために一般的に使用され、特定の場合には、４００ｋＨｚで発生される。

【0121】

前述のように、さまざまな条件が、プラズマを発生させるために適用されてもよく、これは、約１３～１６９ＭＨｚ、例えば約２０～１００ＭＨｚ（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）の周波数で、約０ワット（Ｗ）から１５キロワット（ｋＷ）まで、または約０Ｗから１０ｋＷまで、または約２５０Ｗから１０ｋＷまで、または約５００Ｗから１０ｋＷまでのパワーレベルでの、高周波ＲＦ信号６４５を使用することを含む。また、バイアス（例えば、ＲＦバイアスパワー）は、例えば高い垂直エッチングレートを促進するために、低周波ＲＦバイアス信号６４０を使用して基板に印加されてもよい。ＲＦバイアスパワーは、約２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約２００ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約３００ｋＨｚ～６００ｋＨｚ（例えば、特定の場合には約４００ｋＨｚ）の周波数で、約０ワット（Ｗ）から５０キロワット（ｋＷ）まで、約２５０Ｗから４５ＫＷまで、約５００Ｗから３５ｋＷまでのパワーレベルで、基板に印加されてもよい。

【0122】

図示のように、パワーダイヤグラム７５０は、第１のエッチングサイクルＭＥ１－ＡのためのＲＦパワーレベルを示し、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は（例えば、ワット単位で表される）パワーレベルである。前述のように、エッチングサイクルＭＥ１－ＡにおけるＲＦパワー状態（例えば、Ｓ０、Ｓ１、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’、およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’）は、第１のサブ期間の間、継続的に循環される。各ＲＦパワー状態は、数十から数百ミリ秒まで持続してもよい。例えば、ＲＦパワー状態Ｓ１のためのパルシング期間は、０～３００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ０のためのパルシング期間は、０～５００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）のための期間は、０～３００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）のための期間は、０～３００マイクロ秒であってもよい。第１のサブ期間は、５００マイクロ秒から１５００マイクロ秒超まで持続してもよい。

【0123】

また、パワーダイヤグラム７５０は、第２のエッチングサイクルＭＥ２－ＡのためのＲＦパワーレベルを示し、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は（例えば、ワット単位で表される）パワーレベルである。前述のように、エッチングサイクルＭＥ２－ＡにおけるＲＦパワー状態（例えば、Ｓ０、Ｓ１、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’、およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’）は、第２のサブ期間の間、継続的に循環される。第２のエッチングサイクルＭＥ２－ＡにおけるＲＦパワー状態のためのパルシング期間は、上記のように、第１のエッチングサイクルＭＥ１－ＡにおけるＲＦパワー状態のためのパルシング期間と同様である。

【0124】

パワーダイヤグラム７５０および７６０に示されるように、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、エッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－ＡのためのＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）と、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ｂ）と、の各々について示されている。一般に、エッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－ＡにおけるＲＦピークパワー状態Ｓ１の各々における低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、前述のように、およそ等しく、対応するフィーチャにイオンボンバードを提供するように構成される。また、エッチングサイクルＭＥ１およびＭＥ２におけるＲＦ低パワー状態Ｓ０の各々における低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、前述のように、およそ等しく、対応するフィーチャにパッシベーションを提供するように構成される。

【0125】

さらに、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５の各々のためのパワーレベルは、所望の結果を達成するために、エッチングサイクルＭＥ１－Ａ ＭＥ２－Ａの拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびＳ２Ｂ’（６３５－Ａ）の各々において調整される。特に、エッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－Ａの各々において、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）におけるより高いイオンフラックス、および／または、より大きいプラズマ密度、を達成するように同様に調整される。また、エッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－Ａの各々において、低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５のためのパワーレベルは、特に、バイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）における対応するフィーチャの下縁および／または下部に向けられた、異方性イオンボンバードを提供するように同様に調整される。

【0126】

フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）のための低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５に割り当てられるパワーレベルは、エッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－Ａにおいて同様であってもよい。また、ＲＦバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）のための低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５に割り当てられるパワーレベルは、エッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－Ａにおいて同様であってもよい。しかし、エッチングサイクルＭＥ１－ＡまたはＭＥ２－Ａにおける拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびＳ２Ｂ’（６３５－Ａ）の間に低周波ＲＦパワー信号６４０および高周波ＲＦパワー信号６４５に割り当てられるパワーレベルは、異なってもよい。前述のように、エッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－Ａの各々において、バイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）のための低周波ＲＦパワー信号６４０と、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、の間のパワー比は、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）のための低周波ＲＦパワー信号６４０と、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、の間のパワー比よりも大きい。

【0127】

さらに、一実施形態では、エッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－Ａの各々において、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）において適用される、低周波ＲＦパワー信号６４０と、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、のための全パワーレベルは、バイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）において適用される、低周波ＲＦパワー信号６４０と、高周波ＲＦパワー信号６４５のＲＦパワーと、のための全パワーレベルにおよそ等しい。

【0128】

図８Ａおよび図８Ｂは、本開示の一実施形態による、マスク基板上に形成された誘電体材料のスタック内のフィーチャのエッチングを実行するときに、複数のサイクリングレシピを使用して混合モード多状態ＲＦパルシングの別の実施態様を示す。例えば、図７Ａに示される動作は、一実施形態では、修正付きで、流れ図５００の方法の一実施態様であってもよい。特に、２つ以上の拡張ＲＦパワー状態が、対応するフィーチャをエッチングするときに誘電体のスタックに適用されてもよい。図９に関してさらに説明されるように、ＲＦパワー状態の異なるパターンおよび／または構成が、エッチングを実行するときに実施されてもよい。

【0129】

特に、図８Ａは、本開示の一実施形態による、誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための混合モード多状態パルシングプロセスで使用される、各々４つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する異なるサイクリングレシピを有する２つのエッチングサイクル（すなわち、サイクリング段階）を示し、各エッチングサイクルにおいて２つの拡張状態が低パワーＲＦパワー状態（すなわち、ＲＦパワー状態Ｓ０）にまたがる、別のダイヤグラム８００Ａである。

【0130】

図示のように、ダイヤグラム８００Ａは、ＭＥ１－Ｂとラベルされた第１のエッチングサイクルと、ＭＥ２－Ｂとラベルされた第２のエッチングサイクルと、を含む。ダイヤグラム７００ＡにおけるＲＦパワー状態と同様に、第１および第２のエッチングサイクルＭＥ１－ＢおよびＭＥ２－Ｂは、複数のＲＦパワー状態Ｓ０（例えば、低パワー状態）、Ｓ１（ピークパワー状態）と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）などの少なくとも２つの拡張状態と、を含む。ＲＦパワー状態は、エッチングサイクルＭＥ１－Ｂにおいて第１のエッチング化学反応を使用して適用され、エッチングサイクルＭＥ２－Ｂにおいて第２のエッチング化学反応を使用して適用される。また、第１のエッチングサイクルＭＥ１－ＢにおけるＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）と、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）とは、第１のサブ期間の間、継続的に循環される。さらに、第２のエッチングサイクルＭＥ２－ＢにおけるＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）と、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）とは、第２のサブ期間の間、継続的に循環される。

【0131】

ＲＦパワー状態Ｓ０（例えば、低パワー状態）、Ｓ１（ピークパワー状態）と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）などの少なくとも２つの拡張状態と、の各々のための制御パラメータは、図７Ａにおける対応するＲＦパワー状態と同様に構成され、これは、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦ信号のための同様に構成されたパワーレベルを含む。また、拡張状態（フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’［６３０－Ａ］およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’［６３５－Ａ］）の各々のための、低周波ＲＦパワー信号のパワーレベルと、高周波ＲＦパワー信号のパワーレベルと、の間で定義されるパワー比は、同様に構成される。

【0132】

しかし、エッチングサイクルＭＥ１－ＢおよびＭＥ２－Ｂの各々についてダイヤグラム８００ＡにおいてＲＦパワー状態を実行する順序は、前に導入されたようにダイヤグラム７００ＡにおいてＲＦパワー段階を実行する順序とは異なる。例えば、各エッチングサイクルＭＥ１－ＢおよびＭＥ２－Ｂは、低パワーＲＦパワー状態（すなわち、ＲＦパワー状態Ｓ０）にまたがる２つの拡張状態を含む。特に、第１のエッチングサイクルＭＥ２－ＡにおけるＲＦパワー状態の順序は選択可能であり、ある特定の場合には、ＲＦパワー状態は、ＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）がＲＦパワー状態Ｓ１に続き、ＲＦパワー状態Ｓ０がＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）に続き、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）がＲＦパワー状態Ｓ０に続く、という順序でパルシングされる。

【0133】

エッチングサイクルＭＥ１－Ｂにおける拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびＳ２Ｂ’（６３５－Ａ）の構成は、エッチングサイクルＭＥ２－Ｂにおける拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびＳ２Ｂ’（６３５－Ａ）の構成とは異なる。特に、ＲＦパワー状態Ｓ０にまたがるときに第２のエッチングサイクルＭＥ２－ＢにおけるＲＦパワー拡張状態の順序は、第１のエッチングサイクルＭＥ１－ＢにおけるＲＦパワー拡張状態の順序とは逆に実行される。特に、第２のエッチングサイクルＭＥ２－ＢにおけるＲＦパワー状態の順序は選択可能であり、ある特定の場合には、ＲＦパワー状態は、ＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）がＲＦパワー状態Ｓ１に続き、ＲＦパワー状態Ｓ０がＲＦバイアスパワー拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）に続き、ＲＦパワーフラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）がＲＦパワー状態Ｓ０に続く、という順序でパルシングされる。

【0134】

図８Ｂは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図８Ａの混合モード多状態パルシングプロセス中に適用されるパワーレベルを示すダイヤグラム８００Ｂである。より詳細には、ＲＦパワーレベルは、高周波ＲＦ信号６４５（実線で示す）を含み、これは、プラズマを制御および／または発生するために一般的に使用され、特定の場合には、６０ＭＨｚで発生される。また、ＲＦパワーレベルは、低周波ＲＦバイアス信号６４０（破線で示す）を含み、これは、フィーチャのイオンボンバードを制御するために一般的に使用され、特定の場合には、４００ｋＨｚで発生される。ダイヤグラム８００Ｂは、図８ＡのエッチングサイクルＭＥ１－ＢおよびＭＥ２－Ｂを実行するときに適用されるＲＦパワーレベルの例示であってもよいが、エッチングのために使用されるいくつかの混合モード多状態プッシング技術のうちのいずれかを実行するときに適用されるＲＦパワーレベルも例示している。

【0135】

特に、図８Ｂに示されるＲＦパワーレベル条件は、図７ＢにおけるエッチングサイクルＭＥ１－ＡおよびＭＥ２－Ａの各々においてＲＦパワー状態を実行する順序と、図８ＢにおけるエッチングサイクルＭＥ１－ＢおよびＭＥ２－Ｂの各々においてＲＦパワー状態を実行する順序と、を除いては、図７Ｂに示されるＲＦパワーレベル条件と同様である。したがって、図７Ｂに記載されたＲＦパワーレベル条件の説明は、図８Ｂに示されるＲＦパワーレベル条件に同様に当てはまり、参照のために使用されてもよい。

【0136】

図９は、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための混合モード多状態パルシングプロセスで使用される、各々４つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する異なるサイクリングレシピを有する２つのエッチングサイクルで使用されるサイクリングレシピのさまざまな組合せを示すテーブル９００である。例えば、図７Ａ～図７Ｂおよび図８Ａ～図８Ｂに示されるＲＦパワー状態の組合せおよび構成は、テーブル９００に含まれる。

【0137】

第１のエッチングサイクルＭＥ１’および第２のエッチングサイクルＭＥ２’の各々は、４つのＲＦパワー状態Ｓ０（例えば、低パワー状態）、Ｓ１（ピークパワー状態）と、フラックス拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびバイアス電圧拡張状態Ｓ２Ｂ’（６３５－Ａ）などの少なくとも２つの拡張状態と、を含む。拡張状態Ｓ２Ａ’（６３０－Ａ）およびＳ２Ｂ’（６３５－Ａ）の各々は、前に導入されている。エッチングサイクルＭＥ１’およびＭＥ２’の各々において４つのＲＦパワー状態を実行するさまざまな順序が、系列１～１０に示されている。テーブル９００に提供されるリストは、網羅的であることを意図しておらず、エッチングサイクルＭＥ１’およびＭＥ２’の各々におけるＲＦパワー状態の、示されていない他の組合せがあってもよい。

【0138】

１つまたは２つのプラズマオフ状態を有する多状態ＲＦパルシング
図１０、図１１Ａ～図１１Ｂ、および図１２Ａ～図１２Ｂは、半導体デバイスを製造するときに誘電体含有材料に高アスペクト比フィーチャをエッチングするための方法を説明し、エッチングプロセスは、３Ｄ ＮＡＮＤメモリスリットエッチングのエッチングを実行するときに形成されるものなどの、フィーチャ内帯電誘起欠陥を低減するために、フィーチャ内二次電子発生および／または電荷中和のために１つまたは２つのプラズマオフ状態を有する多状態ＲＦパルシング技術を使用して実行される。

【0139】

特に、図１０は、本開示の一実施形態による、１つまたは２つのプラズマオフ状態を有する多状態パルシングを含む、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための方法を示す流れ図１０００である。流れ図１０００の方法は、流れ図１０００の動作を実行するために、図１の制御モジュール１００および／または図１３の制御モジュール１３００によってアクセス可能なメモリにコンピュータ可読形態で記憶されてもよい。

【0140】

一般的に、流れ図１０００の方法は、プラズマチャンバに提供され得る基板に対して実行される。誘電体材料のスタックが基板上に形成され、パターニングされるマスク層が、誘電体材料のスタックに重なる。マスク層は、パターニングされ、開口を含み、それを通して、スタックのエッチングが、高アスペクト比フィーチャを形成するために行われる。基板上に形成されマスク層に重ねられた誘電体材料のスタック内のフィーチャのエッチングを実行する目的のために、プラズマが、プラズマチャンバ内に含まれるプラズマ発生ガスから発生される。ある期間後に、フィーチャがスタック内に形成し始める。フィーチャがその最終エッチング深さに到達した後に、基板はプラズマチャンバから取り出されてもよい。エッチング中に実行される動作は、以下でより完全に説明される。

【0141】

特に、１０１０で、方法は、プラズマチャンバにエッチング化学反応を提供することを含む。プラズマ発生ガスはまた、対応するエッチングサイクルにおいてスタック内の材料をエッチングするために適切であるように選択的に調整され得るエッチング化学反応を含む。例示の目的のみのために、エッチング化学反応は、部分的に、１つまたは複数の炭素含有種、１つまたは複数のフッ素含有種などを含んでもよい。例えば、エッチング化学反応で通常使用される材料は、以下のものに限定されないが、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、ＣＨＦ３、Ｆ５Ｆ８、Ｃ６Ｆ６などのようなフルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボンを含む。

【0142】

１０２０で、方法は、エッチング化学反応の下で複数のＲＦパワー状態を継続的に循環することを含む。特に、循環は、フィーチャの電荷中和のための陰イオン輸送のために構成された第１のＲＦパワー状態（Ｓ０）と、第２のＲＦパワー状態（Ｓ２）と、複数の誘電体層のスタックと、スタックの上にパターニングされたマスク層と、を含むマスク基板にフィーチャをエッチングするように構成された第３のＲＦパワー状態（Ｓ１）と、の間で実行される。ＲＦパワー状態の各々のための制御パラメータは、高周波ＲＦ発電器（例えば、ソースＲＦ電源）によって発生される高周波ＲＦ信号と、低周波ＲＦ発電器（例えば、ＲＦバイアス電源）によって発生される低周波ＲＦ信号と、の各々にＲＦパワーレベルを調整することを含む。

【0143】

１０２０ａで、第２のＲＦパワー状態（Ｓ２）の間に、エッチング化学反応と、高周波無線周波数（ＲＦ）パワーと、低周波ＲＦバイアスパワーとは、マスク基板内のフィーチャにパッシベーションを提供するように調整される。特に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号のパワーレベルは、フィーチャにパッシベーションを提供するように調整される。第２のＲＦパワー状態（Ｓ２）は、実施形態では、フィーチャの一次パッシベーションを実行する。一実施形態では、第２のＲＦパワー状態（Ｓ２）は、フィーチャのパッシベーションのみを実行する。この理由は、オフ状態（Ｓ０）で、プラズマシースが崩壊する（すなわち、ＲＦ発電器がオフ状態に設定される）ことにより、二次電子がフィーチャに流入し、蓄積された電荷を中和する（すなわち、放電を提供する）ことを可能にするためである。追加的に、第２のＲＦパワー状態（Ｓ２）の間に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の調整されたパワーレベルに基づいて、わずかなエッチングが実行されてもよい。

【0144】

１０２０ｂで、第３の状態（Ｓ１）の間に、エッチング条件のエッチング化学反応と、高周波ＲＦパワーと、低周波ＲＦパワーとは、マスク基板にフィーチャをエッチングするように調整される。特に、（高周波ＲＦ信号を発生させる）高周波ＲＦパワーおよび（低周波ＲＦバイアス信号を発生させる）低周波ＲＦパワーの各々のためのパワーレベルは、エッチング化学反応を使用してフィーチャのエッチングを実行するために、比較的（すなわち、他のＲＦパワー状態の各々におけるパワーレベルと比較した場合に）高く設定される。

【0145】

１０２０ｃで、第１の状態（Ｓ０）の間に、低周波ＲＦ発電器は、マスク基板への低周波ＲＦパワーの供給を防止するために第１のオフ状態に設定される。また、１０２０ｄで、第１の状態（Ｓ０）の間に、高周波ＲＦ発電器は、マスク基板への高周波ＲＦパワーの供給を防止するために第２のオフ状態に設定される。したがって、低周波ＲＦパワーも高周波ＲＦパワーもプラズマチャンバに供給されないため、プラズマシースは効果的に（例えば、完全に、または部分的に）崩壊する。さらに、ＲＦパワー状態の各々のパルシング期間は、プラズマシースがその間に再始動および／または再点火される必要がないように構成される（例えば、タイミングは、プラズマシースの全崩壊があってもプラズマシースの再点火を排除するため、および／または、プラズマシースの全崩壊を防止するため、に十分なだけ短い）。

【0146】

流れ図１０００のための上記の動作は、（例えば、第１の状態［Ｓ０］の間に発生されるプラズマオフ状態に加えて）追加的なプラズマオフ状態を提供するように修正されてもよい。特に、１０６０で、方法は、フィーチャの電荷中和のために利用される追加的な陰イオン輸送のために構成された第４の状態（Ｓ０’）を追加することを含む。さらに、１０７０で、方法は、第１の状態（Ｓ０）と、第２の状態（Ｓ２）と、第３の状態（Ｓ１）と、第４の状態（Ｓ０’）と、の間を継続的に循環することを含む。複数のオフ状態を使用することのさらに詳細な説明は、図１２Ａ～図１２Ｂに関して以下で提供される。

【0147】

図１１Ａは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための１つのプラズマオフ状態を含む３つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する多状態パルシングプロセスにおけるサイクリングレシピを示すダイヤグラムである。図１１Ａに示される動作は、本開示の一実施形態による、マスク基板上に形成された誘電体材料のスタック内のフィーチャのエッチングを実行するときに、１つのプラズマオフ状態を有する混合モード多状態ＲＦパルシングの一実施態様を形成する。例えば、図１１Ａに示される動作は、流れ図１０００の方法の一実施態様であってもよい。

【0148】

図示のように、ダイヤグラム１１００Ａは、フィーチャ１１１０のエッチングを実行するためにエッチング化学反応を使用して適用される複数のＲＦパワー状態Ｓ１（ピークパワー状態）と、Ｓ０（プラズマオフ状態）と、Ｓ２（パッシベーション状態）と、を含む。一般に、エッチングプロセスは、基板（図示せず）上に形成された誘電体材料のスタック１１２０（例えば、酸化物－窒化物－酸化物層、酸化物層など）と、スタック１１２０に重なるマスク層１１０５と、に対して実行される。エッチングを実行するための１つのプラズマＯＦＦ状態を含む３つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する多状態パルシングプロセスで実行されるＲＦパワー状態のために使用されるＲＦパワー状態の各々について高周波ＲＦ信号（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）および低周波ＲＦバイアス信号（例えば、特定の場合には４００ｋＨｚ）の各々のためのパワーレベルを示すパワーダイヤグラム１１５０と、より詳細には図１１Ｂに。

【0149】

ＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２は、ある期間の間、継続的に循環される。ＲＦパワー状態の順序は選択可能であり、ある特定の場合には、ＲＦパワー状態は、ＲＦパワー状態Ｓ０がＲＦパワー状態Ｓ１に続き、ＲＦパワー状態Ｓ２がＲＦパワー状態Ｓ０に続く、という順序でパルシングされる。

【0150】

ピークパワーＲＦパワー状態Ｓ１のための制御パラメータは、フィーチャ１１１０のイオンボンバードを提供するように調整される。一般に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、エッチング化学反応を使用してエッチングを実行するために、比較的（すなわち、他のＲＦパワー状態において適用されるパワーレベルと比較した場合に）高い。すなわち、高周波ＲＦ信号のためのパワーレベルは、ピークプラズマ密度を提供するために比較的高く、低周波ＲＦバイアス信号のためのパワーレベルもまた、ピークイオンボンバードを提供するために比較的高い。例えば、側壁１１２１を下方に掃引しフィーチャ１１１０の下部１１２５をボンバードするイオン１１１５が示されている。

【0151】

ＲＦパワー状態Ｓ２のための制御パラメータは、フィーチャ１１１０のパッシベーションを提供するように調整される。すなわち、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、より高いイオンフラックス（すなわち、より高いプラズマ密度を提供するために、高周波ＲＦ信号のためのより高いＲＦパワーおよび低周波ＲＦ信号のためのより低いＲＦバイアスパワー）を提供するように調整され、その結果として、フィーチャ１１１０の側壁１１２１のパッシベーションが行われる。さらに、二次イオン発生が、ＲＦパワー状態Ｓ２の動作中にフィーチャ１１１０内で起こり得る。具体的には、側壁１１２１をたたくイオンおよび／または電子が、二次放出を通じて追加的および／または二次的な電子１１３０を発生させ得る。これらの二次電子は、フィーチャ１１１０内にとどまってもよく、または、プラズマに向かって逆行して加速されてもよい。

【0152】

ＲＦパワー状態Ｓ０のための制御パラメータは、プラズマから、フィーチャ１１１０の下部１１２５に向かってなど、フィーチャ内の下方への電子輸送軌跡および／または陰イオン輸送を提供するように調整される。特に、電子輸送軌跡および／または陰イオン輸送は、前述のように、プラズマの崩壊によって起こる。電子輸送軌跡および／または陰イオン輸送の存在は、ＲＦパワー状態Ｓ０内の破線１１３５によって示され、プラズマおよび／または二次（すなわち、二次放出を通じて発生された）電子からの電子および／または陰イオンが、フィーチャ１１１０を通って上部１１２６から下部１１２５にどのように流れ下るかを示す。さらに、フィーチャ内に存在し得るＲＦパワー状態Ｓ２の間に発生される二次電子もまた、フィーチャ１１１０の下部１１２５に向かって輸送される。

【0153】

電子がフィーチャ１１１０を通って輸送されると、プラズマおよび／または二次（例えば、二次放出を通じて発生された）電子からの電子および／または陰イオンは、フィーチャに蓄積している電荷（例えば、正電荷）を中和し得る。例えば、フィーチャ１１１０のエッチング中にフィーチャの上部１１２６付近に蓄積し得る電荷、および／または、フィーチャ内に蓄積している任意の他の電荷は、中和されることにより、フィーチャ内の欠陥（例えば、マウスバイト、ライン波打ちなど）を低減する。従来のプロセスの間に通常は起こるようなパッシベーションは、ＲＦパワー状態Ｓ０の間にはほとんどまたは全く起こらず、パッシベーションは、前述のように、ＲＦパワー状態Ｓ２の間に起こる。

【0154】

図１１Ｂは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図１１Ａの多状態パルシングプロセス中に適用されるパワーレベルを示すダイヤグラム１１５０である。パワーレベルダイヤグラム１１５０は、図１１Ａのエッチングサイクルを実行するときに適用されるＲＦパワーレベルの例示であってもよいが、エッチングのために使用される１つまたは複数のプラズマオフ状態を有するいくつかの多状態プッシング技術のうちのいずれかを実行するときに適用されるＲＦパワーレベルも例示している。より詳細には、ＲＦパワーレベルは、高周波ＲＦ信号６４５（実線で示す）を含み、これは、プラズマを制御および／または発生するために一般的に使用され、特定の場合には、６０ＭＨｚで発生される。また、ＲＦパワーレベルは、低周波ＲＦバイアス信号６４０（破線で示す）を含み、これは、フィーチャのイオンボンバードを制御するために一般的に使用され、特定の場合には、４００ｋＨｚで発生される。

【0155】

さまざまな実施態様では、以下の条件が、プラズマを発生させるために適用されてもよい。プラズマは、約１３～１６９ＭＨｚ、例えば約２０～１００ＭＨｚ（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）の周波数で、約０ワット（Ｗ）から１５キロワット（ｋＷ）まで、または約０Ｗから１０ｋＷまで、または約２５０Ｗから１０ｋＷまで、または約５００Ｗから１０ｋＷまでのパワーレベルでの、ＲＦパワーソースを使用して発生される高周波ＲＦ信号６４５を使用して発生されてもよい。一実施形態では、プラズマは、６０ＭＨｚの周波数で、約５００Ｗ～１０ｋＷのパワーレベルでの高周波ＲＦ信号６４５を使用して発生される。

【0156】

さらに、バイアス（例えば、ＲＦバイアスパワー）は、例えば高い垂直エッチングレートを促進するために、低周波ＲＦバイアス信号６４０を使用して基板に印加されてもよい。ＲＦバイアスパワーは、約２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約２００ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約３００ｋＨｚ～６００ｋＨｚ（例えば、特定の場合には約４００ｋＨｚ）の周波数で、約０ワット（Ｗ）から５０キロワット（ｋＷ）まで、約２５０Ｗから４５ＫＷまで、約５００Ｗから３５ｋＷまでのパワーレベルで、基板に印加されてもよい。さまざまな場合に、プラズマを発生させるために使用されるＲＦバイアスパワーのパワーレベルは、特に高くてもよく、例えば、約５ｋＷ以上、または６ｋＷ以上、または１０ｋＷ以上、または２０ｋＷ以上、または３０ｋＷ以上であってもよい。一実施形態では、基板は、４００ｋＨｚで、約５００Ｗ～４０ｋＷのパワーレベルでバイアスされる。

【0157】

パワーダイヤグラム１１５０は、対応するエッチングサイクルのためのＲＦパワーレベルを示し、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は（例えば、ワット単位で表される）パワーレベルである。前述のように、エッチングサイクルにおけるＲＦパワー状態（例えば、Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２）は、ある期間の間、継続的に循環される。各ＲＦパワー状態は、数十から数百ミリ秒まで持続またはパルシングされてもよい。例えば、ＲＦパワー状態Ｓ１のためのパルシング期間は、０～３００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ０のためのパルシング期間は、０～４００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ２のための期間は、０～３００マイクロ秒であってもよい。エッチングのための期間は、４００から８００マイクロ秒まで持続してもよい。一実施形態では、ＲＦパワー状態Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２の間の継続的なサイクリングおよび／または循環に関連づけられるデューティサイクルは、５から８０までにわたる。

【0158】

図１２Ａは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための２つのプラズマオフ状態を含む４つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する多状態パルシングプロセスにおけるサイクリングレシピを示すダイヤグラムである。前述のように、流れ図１０００における動作は、追加的な（例えば、図１１Ａの第１の状態［Ｓ０］の間に発生されるプラズマオフ状態に加えて）プラズマＯＦＦ状態を提供するように修正されてもよい。図１２Ａに示される動作は、本開示の一実施形態による、マスク基板上に形成された誘電体材料のスタック内のフィーチャのエッチングを実行するときに、２つのプラズマオフ状態を有する混合モード多状態ＲＦパルシングの一実施態様を形成する。例えば、図１２Ａに示される動作は、流れ図１０００の方法の一実施態様であってもよい。

【0159】

図示のように、ダイヤグラム１２００Ａは、フィーチャ１２１０のエッチングを実行するためにエッチング化学反応を使用して適用される複数のＲＦパワー状態Ｓ１（ピークパワー状態）と、Ｓ０－ＡおよびＳ０－Ｂ（プラズマオフ状態）と、Ｓ２（パッシベーション状態）と、を含む。一般に、エッチングプロセスは、基板（図示せず）上に形成された誘電体材料のスタック１２２０（例えば、酸化物－窒化物－酸化物層、酸化物層など）と、スタック１２２０に重なるマスク層１２０５と、に対して実行される。エッチングを実行するための２つのプラズマオフ状態を含む３つのパルシングされたＲＦパワー状態を有する多状態パルシングプロセスで実行されるＲＦパワー状態のために使用されるＲＦパワー状態の各々について高周波ＲＦ信号（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）および低周波ＲＦバイアス信号（例えば、特定の場合には４００ｋＨｚ）の各々のためのパワーレベルを示すパワーダイヤグラム１２５０と、より詳細には図１２Ｂに。

【0160】

ＲＦパワー状態Ｓ０－Ａ、Ｓ０－Ｂ、Ｓ１、およびＳ２は、ある期間の間、継続的に循環される。ＲＦパワー状態の順序は選択可能であり、ある特定の場合には、ＲＦパワー状態は、ＲＦパワー状態Ｓ０－ＡがＲＦパワー状態Ｓ１に続き、ＲＦパワー状態Ｓ２がＲＦパワー状態Ｓ０－Ａに続き、ＲＦパワー状態Ｓ０－ＢがＲＦパワー状態Ｓ２に続く、という順序でパルシングされる。

【0161】

前述のように、ピークパワーＲＦパワー状態Ｓ１のための制御パラメータは、フィーチャ１１１０のイオンボンバードを提供するように調整される。一般に、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、エッチング化学反応を使用してエッチングを実行するために、比較的（すなわち、他のＲＦパワー状態において適用されるパワーレベルと比較した場合に）高い。すなわち、高周波ＲＦ信号のためのパワーレベルは、ピークプラズマ密度を提供するために比較的高く、低周波ＲＦバイアス信号のためのパワーレベルもまた、ピークイオンボンバードを提供するために比較的高い。例えば、側壁１２２１を下方に掃引しフィーチャ１２１０の下部１２２５をボンバードするイオン１２１５が示されている。

【0162】

ＲＦパワー状態Ｓ２のための制御パラメータは、フィーチャ１２１０のパッシベーションを提供するように調整される。すなわち、高周波ＲＦ信号および低周波ＲＦバイアス信号の各々のためのパワーレベルは、より高いイオンフラックス（すなわち、より高いプラズマ密度を提供するために、高周波ＲＦ信号のためのより高いＲＦパワーおよび低周波ＲＦ信号のためのより低いＲＦバイアスパワー）を提供するように調整され、その結果として、フィーチャ１２１０の側壁１２２１のパッシベーションが行われる。さらに、二次イオン発生が、ＲＦパワー状態Ｓ２の動作中にフィーチャ１２１０内で起こり得る。具体的には、側壁１２２１をたたくイオンおよび／または電子が、二次放出を通じて追加的および／または二次的な電子１２３０を発生させ得る。これらの二次電子は、フィーチャ１２１０内にとどまってもよく、または、プラズマに向かって逆行して加速されてもよい。

【0163】

ＲＦパワー状態Ｓ０－ＡおよびＳ０－Ｂの各々のための制御パラメータは、プラズマから、フィーチャ１２１０の下部１２２５に向かってなど、フィーチャ内の下方への電子輸送軌跡および／または陰イオン輸送を提供するように同様に調整される。特に、電子輸送軌跡および／または陰イオン輸送は、前述のように、プラズマの崩壊によって起こる。電子輸送軌跡および／または陰イオン輸送の存在は、ＲＦパワー状態Ｓ０－ＡおよびＳ０－Ｂ内の破線１２３５によって示され、プラズマおよび／または二次（すなわち、二次放出を通じて発生された）電子からの電子および／または陰イオンが、フィーチャ１２１０を通って上部１２２６から下部１２２５にどのように流れ下るかを示す。さらに、フィーチャ内に存在し得るＲＦパワー状態Ｓ２の間に発生される二次電子もまた、フィーチャ１２１０の下部１２２５に向かって輸送される。

【0164】

特に、第４の状態（Ｓ０－Ｂ）または第２のオフ状態は、追加的な陰イオン輸送のために構成される。一実施形態では、図１１ＡにおけるＲＦオフ状態Ｓ０は、ＲＦパワーオフ状態Ｓ０－ＡおよびＳ０－Ｂを作成するために半分に分割されてもよい。より詳細には、電子輸送軌跡および／または陰イオン輸送は、フィーチャの追加的な電荷中和のために利用される。そのようにして、エッチングプロセスの間に一度（すなわち、図１１Ａに示されるように）フィーチャを放電する代わりに、フィーチャは、ＲＦパワーオフ状態Ｓ０－ＡおよびＳ０－Ｂを実行するときに二度放電される。１つまたは複数の追加的なオフ状態を追加することは、エッチングサイクルの間にフィーチャのより多くの放電を提供する。この理由は、たとえＲＦパワーオフ状態Ｓ０のサブ期間が比較的長くなり得るとしても、放電は、サブ期間の小部分内で起きているためである（例えば、放電は、サブ期間の最初の数十ミリ秒で起こる）。別のＲＦパワーＯＦＦ状態Ｓ０－Ｂを追加することによって、これは、エッチングサイクル（Ｓ０－Ａ、Ｓ０－Ｂ、Ｓ１、およびＳ２）の間にフィーチャのより多くの放電を可能にする。

【0165】

前述のように、プラズマオフ状態Ｓ０－ＡおよびＳ０－Ｂにおいて、電子がフィーチャ１２１０を通って輸送されると、プラズマおよび／または二次（例えば、二次放出を通じて発生された）電子からの電子および／または陰イオンは、フィーチャに蓄積している電荷（例えば、正電荷）を中和し得る。従来のプロセスの間に通常は起こるようなパッシベーションは、ＲＦパワー状態Ｓ０－Ａおよび／またはＳ０－Ｂの間にはほとんどまたは全く起こらず、パッシベーションは、前述のように、ＲＦパワー状態Ｓ２の間に起こる。

【0166】

図１２Ｂは、本開示の一実施形態による、基板上に３Ｄ ＮＡＮＤ構造体を製造するときなどに誘電体材料を含むスタックにフィーチャをエッチングするための図１２Ａの多状態パルシングプロセス中に適用されるパワーレベルを示すダイヤグラム１２５０である。パワーレベルダイヤグラム１２５０は、エッチングのために使用される１つまたは複数のプラズマオフ状態を有するいくつかの多状態プッシング技術のうちのいずれかを実行するときに適用されるＲＦパワーレベルを例示してもよい。より詳細には、ＲＦパワーレベルは、高周波ＲＦ信号６４５（実線で示す）を含み、これは、プラズマを制御および／または発生するために一般的に使用され、特定の場合には、６０ＭＨｚで発生される。また、ＲＦパワーレベルは、低周波ＲＦバイアス信号６４０（破線で示す）を含み、これは、フィーチャのイオンボンバードを制御するために一般的に使用され、特定の場合には、４００ｋＨｚで発生される。

【0167】

さまざまな実施態様では、以下の条件が、プラズマを発生させるために適用されてもよい。プラズマは、約１３～１６９ＭＨｚ、例えば約２０～１００ＭＨｚ（例えば、特定の場合には６０ＭＨｚ）の周波数で、約０ワット（Ｗ）から１５キロワット（ｋＷ）まで、または約０Ｗから１０ｋＷまで、または約２５０Ｗから１０ｋＷまで、または約５００Ｗから１０ｋＷまでのパワーレベルでの、ＲＦパワーソースを使用して発生される高周波ＲＦ信号６４５を使用して発生されてもよい。一実施形態では、プラズマは、６０ＭＨｚの周波数で、約５００Ｗ～１０ｋＷのパワーレベルでの高周波ＲＦ信号６４５を使用して発生される。

【0168】

さらに、バイアス（例えば、ＲＦバイアスパワー）は、例えば高い垂直エッチングレートを促進するために、低周波ＲＦバイアス信号６４０を使用して基板に印加されてもよい。ＲＦバイアスパワーは、約２０ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約２００ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ、または約３００ｋＨｚ～６００ｋＨｚ（例えば、特定の場合には約４００ｋＨｚ）の周波数で、約０ワット（Ｗ）から５０キロワット（ｋＷ）まで、約２５０Ｗから４５ＫＷまで、約５００Ｗから３５ｋＷまでのパワーレベルで、基板に印加されてもよい。さまざまな場合に、プラズマを発生させるために使用されるＲＦバイアスパワーのパワーレベルは、特に高くてもよく、例えば、約５ｋＷ以上、または６ｋＷ以上、または１０ｋＷ以上、または２０ｋＷ以上、または３０ｋＷ以上であってもよい。一実施形態では、基板は、４００ｋＨｚで、約５００Ｗ～４０ｋＷのパワーレベルでバイアスされる。

【0169】

パワーダイヤグラム１２５０は、対応するエッチングサイクルのためのＲＦパワーレベルを示し、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は（例えば、ワット単位で表される）パワーレベルである。前述のように、エッチングサイクルにおけるＲＦパワー状態（例えば、Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２）は、ある期間の間、継続的に循環される。各ＲＦパワー状態は、数十から数百ミリ秒まで持続またはパルシングされてもよい。例えば、ＲＦパワー状態Ｓ１のためのパルシング期間は、０～３００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ０－ＡおよびＳ０－Ｂの各々のためのパルシング期間は、０～２００マイクロ秒であってもよく、ここで、ＲＦパワー状態Ｓ０－ＡおよびＳ０－Ｂのための組み合されたパルシング期間は、０～４００マイクロ秒であってもよく、ＲＦパワー状態Ｓ２のための期間は、０～３００マイクロ秒であってもよい。エッチングのための期間は、４００から８００マイクロ秒まで持続してもよい。一実施形態では、ＲＦパワー状態Ｓ０－Ａ、Ｓ０－Ｂ、Ｓ１、およびＳ２の間の継続的なサイクリングおよび／または循環に関連づけられるデューティサイクルは、５から８０までにわたる。

【0170】

図１３は、上記のシステムを制御するための制御モジュール１３００を示す。例えば、制御モジュール１３００は、プロセッサと、メモリと、１つまたは複数のインタフェースと、を含んでもよい。制御モジュール１３００は、検知された値に部分的に基づいて、システム内のデバイスを制御するために使用されてもよい。例としてのみであるが、制御モジュール１３００は、バルブ１３０２と、フィルタヒータ１３０４と、ポンプ１３０６と、検知された値および他の制御パラメータに基づく他のデバイス１３０８と、のうちの１つまたは複数を制御してもよい。制御モジュール１３００は、例としてのみであるが、圧力マノメータ１３１０、流量計１３１２、温度センサ１３１４、および／または他のセンサ１３１６から、検知された値を受信する。制御モジュール１３００はまた、プリカーサ供給および膜の堆積の間にプロセス条件を制御するために使用されてもよい。制御モジュール１３００は、典型的には、１つまたは複数のメモリデバイスと、１つまたは複数のプロセッサと、を含むであろう。一実施態様では、制御モジュール１３００は、図１の制御モジュール１１０を含んでもよい。

【0171】

制御モジュール１３００は、プリカーサ供給システムおよび堆積装置の作用を制御してもよい。制御モジュール１３００は、特定のプロセスのプロセスタイミングと、供給システム温度と、フィルタ両側の圧力差と、バルブ位置と、ガスの混合比と、チャンバ圧力と、チャンバ温度と、基板温度と、ＲＦパワーレベルと、基板チャックまたはペデスタル位置と、パージガスの供給と、他のパラメータと、を制御するための命令のセットを含むコンピュータプログラムを実行する。制御モジュール１３００はまた、圧力差を監視し、１つまたは複数の経路から１つまたは複数の他の経路への蒸気プリカーサ供給を自動的に切り替えてもよい。制御モジュール１３００に関連づけられたメモリデバイスに記憶された他のコンピュータプログラムが、いくつかの実施形態で使用されてもよい。

【0172】

典型的には、制御モジュール１３００に関連づけられたユーザインタフェースが存在するであろう。ユーザインタフェースは、ディスプレイ１３１８（例えば、装置および／またはプロセス条件のディスプレイ画面および／またはグラフィカルソフトウェアディスプレイ）と、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなどのようなユーザ入力デバイス１３２０と、を含んでもよい。

【0173】

プロセス系列におけるプリカーサの供給、堆積および他のプロセスを制御するためのコンピュータプログラムは、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語、例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎなど、で書かれることができる。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトが、プログラム内で識別されるタスクを実行するためにプロセッサによって実行される。

【0174】

制御モジュールパラメータは、例えば、フィルタ圧力差と、プロセスガスの組成および流量と、パージガスの流量、温度、圧力と、ＲＦパワーレベルおよび低周波ＲＦ周波数などのプラズマ条件と、冷却ガス圧力と、チャンバ壁温度と、などのプロセス条件に関する。

【0175】

システムソフトウェアは、多くの異なる仕方で設計または構成され得る。例えば、さまざまなチャンバコンポーネントサブルーチンまたは制御オブジェクトが、パージガスの供給を含む本発明のプロセスを実行するために必要なチャンバコンポーネントの動作を制御するために書かれてもよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムのセクションの例は、基板位置決めコードと、プロセスガス制御コードと、パージガス制御コードと、圧力制御コードと、ヒータ制御コードと、プラズマ制御コードと、を含む。

【0176】

基板位置決めプログラムは、ペデスタルまたはチャック上に基板をロードするため、および、基板と、ガス入口および／またはターゲットなどのチャンバの他の部分と、の間の間隔を制御するため、に使用されるチャンバコンポーネントを制御するためのプログラムコードを含んでもよい。プロセスガス制御プログラムは、ガスの組成および流量を制御するため、および、任意選択的に、チャンバ内の圧力を安定化するために堆積の前にチャンバにガスを流入させるため、のコードを含んでもよい。パージガス制御プログラムは、パージガスの供給を制御するためのコードを含んでもよい。フィルタ監視プログラムは、測定された差を所定の値と比較するコード、および／または、経路を切り替えるためのコード、を含む。圧力制御プログラムは、例えば、チャンバの排気システムにおけるスロットルバルブを調節することによって、チャンバ内の圧力を制御するためのコードを含んでもよい。ヒータ制御プログラムは、プリカーサ供給システム内のコンポーネント、基板および／またはシステムの他の部分を加熱するための加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含んでもよい。代替的に、ヒータ制御プログラムは、ヘリウムなどの伝熱ガスの基板チャックへの供給を制御してもよい。

【0177】

堆積中に監視され得るセンサの例は、以下のものに限定されないが、マスフロー制御モジュールと、圧力マノメータ１３１０などの圧力センサと、供給システム、ペデスタルまたはチャックに配置される熱電対と、状態センサ１３２０と、を含む。適切にプログラムされたフィードバックおよび制御アルゴリズムが、所望のプロセス条件を維持するためにこれらのセンサからのデータとともに使用されてもよい。上記は、シングルまたはマルチチャンバの半導体処理ツールにおける本開示の実施形態の実施態様を説明している。

【0178】

いくつかの実施態様では、コントローラは、システムの一部であり、それは、上記の例の一部であってもよい。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、処理のための１つまたは複数のプラットフォーム、および／または特定の処理コンポーネント（基板ペデスタル、ガスフローシステムなど）を含む、半導体処理機器を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウェハまたは基板の処理の前、間、および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」と称されてもよく、それは、１つまたは複数のシステムのさまざまなコンポーネントまたは下位部分を制御してもよい。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、処理ガスの供給と、パージガスの供給と、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）と、圧力設定と、真空設定と、パワー設定と、無線周波数（ＲＦ）発生器設定と、ＲＦ整合回路設定と、周波数設定と、流量設定と、流体供給設定と、位置および動作設定と、特定のシステムと接続または連携したツールおよび他の移送ツールおよび／またはロードロックとの間の基板移送と、を含む、本明細書に開示されるプロセスのうちの任意のものを制御するようにプログラムされてもよい。

【0179】

概して、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、クリーニング動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなど、を行うさまざまな集積回路、ロジック、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として規定されてもよい。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）として規定されるチップ、および／またはプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、も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、さまざまな個別の設定（またはプログラムファイル）の形態でコントローラに通信され、特定のプロセスを実行するための、または半導体基板のための、またはシステムへの動作パラメータを規定す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では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／またはウェハのダイの製造中に１つまたは複数の処理ステップを遂行するためにプロセスエンジニアによって規定されるレシピの一部であってもよい。

【0180】

コントローラは、いくつかの実施態様では、システムに統合され、結合され、その他のやり方でシステムにネットワーク接続され、またはその組合せであるコンピュータの一部であってもよく、またはそのコンピュータに結合されてもよい。例えば、コントローラは、ファブホストコンピュータシステムの全部または一部の「クラウド」にあってもよく、それは基板処理のリモートアクセスを可能にすることができる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスが、製造動作の現在の進行を監視し、過去の製造動作の履歴を検査し、複数の製造動作からの傾向または性能メトリックを検査し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に従うように処理ステップを設定し、または新しいプロセスを開始することを可能にしてもよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）が、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することができ、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もよい。

【0181】

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インタフェースを含んでもよく、それらは次いでリモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは、データの形態で命令を受信し、それらは、１つまたは複数の動作の間に実行されるべき処理ステップの各々のためのパラメータを指定する。理解されるべきであるが、パラメータは、実行されるべきプロセスの種類と、コントローラが接続または制御するように構成されるツールの種類と、に固有であってもよい。したがって、上記のように、コントローラは、本明細書に記載されるプロセスおよび制御のように、互いにネットワーク接続され共通の目的に向かって作動する１つまたは複数の個別のコントローラを備えるなどによって、分散されてもよい。このような目的のための分散したコントローラの例は、チャンバに対するプロセスを制御するように組み合わされた、（プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として、などの）リモートに配置された１つまたは複数の集積回路と通信するチャンバ上の１つまたは複数の集積回路であろう。

【0182】

限定なしに、例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュールと、堆積チャンバまたはモジュールと、スピンリンスチャンバまたはモジュールと、金属プレーティングチャンバまたはモジュールと、クリーンチャンバまたはモジュールと、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュールと、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュールと、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュールと、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバまたはモジュールと、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュールと、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュールと、イオン注入チャンバまたはモジュールと、トラックチャンバまたはモジュールと、半導体ウェハの製造および／または作製に関連づけられ、または使用され得る任意の他の半導体処理システムと、を含んでもよい。

【0183】

上記のように、ツールによって実行されるべき１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、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、隣接するツール、近隣のツール、工場全体にわたって配置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場でツール位置および／またはロードポートとの間でウェハのコンテナを運ぶ材料輸送で使用されるツールのうちの１つまたは複数と通信してもよい。

【0184】

実施形態の上記の記載は、例示および説明の目的のために提供されている。それは、網羅的であることも、開示を限定することも、意図していない。特定の実施形態の個別の要素または特徴は、一般的にその特定の実施形態に限定されず、たとえ具体的に図示または記載されていなくても、該当する場合には、交換可能であり、選択された実施形態において使用されることができる。それはまた、多くの仕方で変形され得る。このような変形例は、本開示からの逸脱とみなされるべきではなく、すべてのこのような変更例は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

【0185】

上記の実施形態は、理解の明確化の目的のために幾分詳細に記載されているが、明らかなように、特定の改変および変更が、添付の特許請求の範囲内で実施されることができる。したがって、本実施形態は、例示的であって限定的でないとみなされるべきであり、実施形態は、本明細書に与えられる詳細に限定されるべきでなく、特許請求の範囲および均等物において変更され得る。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【国際調査報告】