特表 2025-504952 プラズマエッチング用側壁パッシベーション

(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】2025-02-19

(54)【発明の名称】プラズマエッチング用側壁パッシベーション

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20250212BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024544927

(86)(22)【出願日】2023-01-24

(85)【翻訳文提出日】2024-09-25

(86)【国際出願番号】 US2023011474

(87)【国際公開番号】W WO2023150043

(87)【国際公開日】2023-08-10

(31)【優先権主張番号】17/590,084

(32)【優先日】2022-02-01

(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】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ヤオ， チョンホア

(72)【発明者】

【氏名】フー， チーアン

(72)【発明者】

【氏名】エプラー， アーロン

(72)【発明者】

【氏名】スリニバサン， ムクン

【テーマコード（参考）】

5F004

【Ｆターム（参考）】

5F004AA09

5F004BA20

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB29

5F004BC05

5F004BC06

5F004CA02

5F004CA03

5F004CA04

5F004CA06

5F004DA00

5F004DA04

5F004DA11

5F004DA15

5F004DA16

5F004DA17

5F004DA24

5F004DA25

5F004DA26

5F004DA28

5F004DB02

5F004DB03

5F004DB07

5F004EA03

5F004EA06

5F004EA07

5F004EA13

5F004EA30

(57)【要約】

例示的な半導体処理方法は、基板にホウ素含有材料を堆積させることを含み得る。ホウ素含有材料は、基板の１又は複数のフィーチャーの側壁に沿って延在し得る。本方法は、酸素含有前駆体のプラズマを形成することと、基板を酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることとを含み得る。接触により、基板の１又は複数のフィーチャーの一部がエッチングされ得る。接触により、ホウ素含有材料が酸化され得る。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体処理方法であって、
基板にホウ素含有材料を堆積させることであって、前記ホウ素含有材料は、前記基板の１又は複数のフィーチャーの側壁に沿って延在する、基板にホウ素含有材料を堆積させることと、
酸素含有前駆体のプラズマを形成することと、
前記基板を前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることであって、接触により前記基板の１又は複数のフィーチャーの一部がエッチングされ、接触により前記ホウ素含有材料が酸化される、前記基板を前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることと
を含む方法。

【請求項2】

前記酸素含有前駆体は二原子酸素を含む、
請求項１に記載の半導体処理方法。

【請求項3】

前記基板を前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させる間、及び前記基板に前記ホウ素含有材料を堆積させる間、温度は約５０℃以下に維持される、
請求項１に記載の半導体処理方法。

【請求項4】

前記基板を前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させる間、前記基板に前記ホウ素含有材料を堆積させる間、圧力は約５ｍＴｏｒｒから約１００ｍＴｏｒｒに維持される、
請求項１に記載の半導体処理方法。

【請求項5】

ホウ素含有前駆体のプラズマを形成すること
を更に含む、請求項１に記載の半導体処理方法。

【請求項6】

酸素含有前駆体のプラズマは、約３０００Ｗ以上のプラズマ出力で生成される、
請求項５に記載の半導体処理方法。

【請求項7】

前記基板に第２の量のホウ素含有材料を堆積させることを更に含み、前記第２の量のホウ素含有材料は、前記基板の１又は複数のフィーチャーの側壁に沿って更に延在する、
請求項１に記載の半導体処理方法。

【請求項8】

ホウ素含有前駆体を供給することを更に含み、前記ホウ素含有前駆体は三塩化ホウ素を含む、
請求項１に記載の半導体処理方法。

【請求項9】

炭素含有マスクが前記基板の少なくとも一部に沿って配置される、
請求項１に記載の半導体処理方法。

【請求項10】

フッ素含有前駆体を供給することと、
前記基板の少なくとも一部に沿って配置されたシリコン含有材料を前記フッ素含有前駆体で処理することであって、前記シリコン含有材料を前記フッ素含有前駆体で処理することにより、前記シリコン含有材料に画定された開口部が維持される、前記基板の少なくとも一部に沿って配置されたシリコン含有材料を前記フッ素含有前駆体で処理することと
を更に含む、請求項１に記載の半導体処理方法。

【請求項11】

前記フッ素含有前駆体は有機ハロゲン化合物を含む、
請求項１０に記載の半導体処理方法。

【請求項12】

半導体処理方法であって、
ｉ）酸素含有前駆体のプラズマ放出物により、半導体処理チャンバの処理領域内に配置された基板の１又は複数のフィーチャーをエッチングすることと、
ｉｉ）前記基板にホウ素含有材料を堆積させることであって、前記ホウ素含有材料は、前記基板の１又は複数のフィーチャーの少なくとも一部に沿って延在する、前記基板にホウ素含有材料を堆積させることと、
前記基板の１又は複数のフィーチャーを反復的にエッチングするために、工程ｉ及びｉｉを繰り返すことであって、工程ｉ及びｉｉを実行している間、前記半導体処理チャンバ内の温度は約５０℃以下に維持される、前記基板の１又は複数のフィーチャーを反復的にエッチングするために、工程ｉ及びｉｉを繰り返すことと
を含む方法。

【請求項13】

前記ホウ素含有材料はホウ素－酸素含有材料を含む、
請求項１２に記載の半導体処理方法。

【請求項14】

エッチング中に、前記基板の少なくとも一部に沿ってシリコン含有材料が形成され、
前記方法は、ｉｉｉ）前記シリコン含有材料をフッ素含有前駆体で処理することを更に含み、前記シリコン含有材料を前記フッ素含有前駆体で処理することにより、前記基板に画定された開口部が維持される、
請求項１２に記載の半導体処理方法。

【請求項15】

工程ｉ）～ｉｉｉ）は少なくとも３回繰り返され、ホウ素含有材料は合計約６０秒以下の期間堆積される、
請求項１４に記載の半導体処理方法。

【請求項16】

半導体処理方法であって、
酸素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流すことであって、前記酸素含有前駆体は二原子酸素を含み、基板は前記半導体処理チャンバの処理領域内に配置される、酸素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流すことと、
前記処理領域内に前記酸素含有前駆体のプラズマを形成することと、
前記基板を前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることであって、接触により前記基板の１又は複数のフィーチャーの第１の部分がエッチングされる、前記基板を前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることと、
ホウ素含有前駆体を前記半導体処理チャンバの処理領域に流すことと、
基板にホウ素含有材料を堆積させることであって、前記ホウ素含有材料は前記基板の１又は複数のフィーチャーの少なくとも一部に沿って延在し、前記ホウ素含有材料は酸素を含む、基板にホウ素含有材料を堆積させることと、
酸素含有前駆体を前記半導体処理チャンバの処理領域に流すことと、
前記処理領域内に前記酸素含有前駆体のプラズマを形成することと、
前記基板を前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることであって、接触により前記基板の１又は複数のフィーチャーの第２の部分がエッチングされ、接触により前記ホウ素含有材料が酸化される、前記基板を前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることと
を含む方法。

【請求項17】

前記ホウ素含有前駆体の流量は、約５０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍである、
請求項１６に記載の半導体処理方法。

【請求項18】

前記ホウ素含有前駆体は、キャリアガスなしで前記半導体処理チャンバの処理領域に流される、
請求項１６に記載の半導体処理方法。

【請求項19】

前記ホウ素含有前駆体のプラズマを形成することであって、前記酸素含有前駆体のプラズマは、前記ホウ素含有前駆体のプラズマよりも高いプラズマ出力で生成される、前記ホウ素含有前駆体のプラズマを形成すること
を更に含む、請求項１６に記載の半導体処理方法。

【請求項20】

フッ素含有前駆体を前記半導体処理チャンバの処理領域に供給することであって、前記フッ素含有前駆体は炭素を含む、フッ素含有前駆体を前記半導体処理チャンバの処理領域に供給することと、
前記基板の少なくとも一部に沿って配置されたシリコン含有マスクを前記フッ素含有前駆体で処理することであって、前記シリコン含有マスクを前記フッ素含有前駆体で処理することにより、前記シリコン含有マスクに画定された開口部が維持される、前記基板の少なくとも一部に沿って配置されたシリコン含有マスクを前記フッ素含有前駆体で処理することと
を更に含む、請求項１６に記載の半導体処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０２２年２月１日出願の米国非仮出願第１７／５９０，０８４号の利益及び優先権を主張するものであり、その内容を全て、参照により本明細書に援用する。

【0002】

［０００２］本技術は、半導体システム、プロセス、及び機器に関する。より具体的には、本技術は、エッチング工程中に側壁を不動態化し、フィーチャー寸法を維持するプロセス及びシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

［０００３］集積回路は、基板表面に複雑にパターニングされた材料層を形成するプロセスによって可能になる。基板にパターニングされた材料を形成するには、材料を形成及び除去するための制御された方法が必要である。デバイスのサイズが縮小するにつれて、集積回路内のフィーチャーが小さくなる可能性があり、構造のアスペクト比が大きくなる可能性があり、処理工程中にこれらの構造の寸法を維持することが課題となる場合がある。処理によっては、材料に凹みが生じ、側壁が不均一になったり、先細りになったりすることがある。いかなるアンダーカットもない垂直フィーチャーを有する材料を開発することは、より困難なものになり得る。

【0004】

［０００４］従って、高品質のデバイス及び構造を製造するために使用できる改良されたシステム及び方法が必要とされている。これら及び他のニーズは、本技術によって対処される。

【発明の概要】

【0005】

［０００５］例示的な半導体処理方法は、基板にホウ素含有材料を堆積させることを含み得る。ホウ素含有材料は、基板の１又は複数のフィーチャーの側壁に沿って延在し得る。本方法は、酸素含有前駆体のプラズマを形成することと、基板を酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることとを含み得る。接触により、基板の１又は複数のフィーチャーの一部がエッチングされ得る。接触により、ホウ素含有材料が酸化され得る。

【0006】

［０００６］幾つかの実施形態では、酸素含有前駆体は、二原子酸素であってよい、又は二原子酸素を含んでいてよい。基板を酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させる間、及び基板にホウ素含有材料を堆積させる間、温度は約５０℃以下に維持され得る。基板を酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させる間、及び基板にホウ素含有材料を堆積させる間、圧力は約５ｍＴｏｒｒから約１００ｍＴｏｒｒに維持され得る。本方法は、ホウ素含有前駆体のプラズマを形成することを含み得る。酸素含有前駆体のプラズマは、約３０００Ｗ以上のプラズマ出力で生成され得る。本方法は、基板に第２の量のホウ素含有材料を堆積させることを含み得る。第２の量のホウ素含有材料は、基板の１又は複数のフィーチャーの側壁に沿って更に延在し得る。本方法は、ホウ素含有前駆体を供給することを含み得る。ホウ素含有前駆体は、三塩化ホウ素であってよい、又は三塩化ホウ素を含んでいてよい。炭素含有マスクが基板の少なくとも一部に沿って配置され得る。本方法は、フッ素含有前駆体を供給することを含み得る。本方法は、基板の少なくとも一部に沿って配置されたシリコン含有材料をフッ素含有前駆体で処理することを含み得る。シリコン含有材料をフッ素含有前駆体で処理することにより、シリコン含有材料に画定された開口部が維持され得る。フッ素含有前駆体は、有機ハロゲン化合物であってよい、又は有機ハロゲン化合物を含んでいてよい。

【0007】

［０００７］本技術の幾つかの実施形態は、半導体処理方法を包含する。本方法は、ｉ）酸素含有前駆体のプラズマ放出物により、半導体処理チャンバの処理領域内に配置された基板の１又は複数のフィーチャーをエッチングすることを含み得る。本方法は、ｉｉ）基板にホウ素含有材料を堆積させることを含み得る。ホウ素含有材料は、基板の１又は複数のフィーチャーの少なくとも一部に沿って延在し得る。本方法は、基板の１又は複数のフィーチャーを反復的にエッチングするために、工程ｉ及びｉｉを繰り返すことを含み得る。工程ｉ及びｉｉを実行している間、半導体処理チャンバ内の温度は約５０℃以下に維持され得る。

【0008】

［０００８］幾つかの実施形態では、ホウ素含有材料は、ホウ素－酸素含有材料を含み得る。エッチング中に、基板の少なくとも一部に沿ってシリコン含有材料が形成され得る。本方法は、ｉｉｉ）シリコン含有材料をフッ素含有前駆体で処理することを含み得る。シリコン含有材料をフッ素含有前駆体で処理することにより、基板に画定された開口部が維持され得る。工程ｉ）～ｉｉｉ）は少なくとも３回繰り返すことができる。ホウ素含有材料は、合計約６０秒以下の期間堆積され得る。

【0009】

［０００９］本技術の幾つかの実施形態は、半導体処理方法を包含する。本方法は、酸素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流すことを含み得る。酸素含有前駆体は、二原子酸素であってよい、又は二原子酸素を含んでいてよい。基板は、半導体処理チャンバの処理領域内に配置され得る。本方法は、処理領域内に酸素含有前駆体のプラズマを形成することを含み得る。本方法は、基板を酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることを含み得る。接触により、基板の１又は複数のフィーチャーの第１の部分がエッチングされ得る。本方法は、ホウ素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流すことを含み得る。本方法は、基板にホウ素含有材料を堆積させることを含み得る。ホウ素含有材料は、基板の１又は複数のフィーチャーの少なくとも一部に沿って延在し得る。ホウ素含有材料は酸素を含み得る。本方法は、酸素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に流すことを含み得る。本方法は、処理領域内に酸素含有前駆体のプラズマを形成することを含み得る。本方法は、基板を酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることを含み得る。接触により、基板の１又は複数のフィーチャーの第２の部分がエッチングされ得る。接触により、ホウ素含有材料が酸化され得る。

【0010】

［００１０］幾つかの実施形態では、ホウ素含有前駆体の流量は、約５０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍであってよい。ホウ素含有前駆体は、キャリアガスなしで半導体処理チャンバの処理領域に流され得る。本方法は、ホウ素含有前駆体のプラズマを形成することを含み得る。酸素含有前駆体のプラズマは、ホウ素含有前駆体のプラズマよりも高いプラズマ出力で生成され得る。本方法は、フッ素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に供給することを含み得る。フッ素含有前駆体は炭素を含み得る。本方法は、基板の少なくとも一部に沿って配置されたシリコン含有マスクをフッ素含有前駆体で処理することを含み得る。シリコン含有マスクをフッ素含有前駆体で処理することにより、シリコン含有マスクに画定された開口部が維持され得る。

【0011】

［００１１］上記技術は、従来の方法及び技術に優る多数の利点を提供し得る。例えば、本プロセスは、基板を単一の処理チャンバに維持することを可能にしながら、形成されるフィーチャーの側壁を不動態化することができる。更に、本プロセスは、フィーチャー寸法を維持することにより、フィーチャーを均一にエッチングすることができ、これにより、より深く均一なフィーチャーを形成することが可能になる。パッシベーション材料の形成は、従来の原子層堆積（ＡＬＤ）よりも迅速である可能性があり、より良いスループット及び単一チャンバ処理が可能になる。これら及び他の実施形態を、その多くの利点及び特徴と共に、以下の説明及び添付図と併せてより詳細に説明する。

【0012】

［００１２］明細書の残りの部分及び図面を参照することによって、開示される技術の性質及び利点を更に理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な処理システムを示す概略上面図である。

【図2】本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な処理システムを示す概略断面図である。

【図3】本技術の幾つかの実施形態に係る半導体処理方法における選択された工程を示す図である。

【図4】Ａ～Ｄは、材料層が含まれ、本技術の幾つかの実施形態に従って形成される例示的な概略断面構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［００１７］図の幾つかは概略図として含まれている。図は説明のためのものであり、縮尺が具体的に記載されていない限り縮尺通りとみなすべきではないことを理解されたい。更に、概略図として、図は理解を助けるために提供されており、現実的な表現と比較して、全ての態様又は情報を含まない場合があり、説明のために誇張された材料を含む場合がある。

【0015】

［００１８］添付の図では、同様の構成要素及び／又は特徴には、同じ参照ラベルが付いている場合がある。更に、同じ種類の様々な構成要素は、参照ラベルの後に類似の構成要素を区別する文字を付けることで区別され得る。本明細書で第１の参照ラベルのみを使用した場合、その説明は、文字に関係なく、同じ第１の参照ラベルを有する類似の構成要素のいずれか１つに適用される。

【0016】

［００１９］デバイスのサイズが縮小し続けるにつれて、多くの材料層は、デバイスをスケーリングするために厚さ及びサイズが縮小される可能性がある。半導体構造内部のフィーチャーは、サイズが縮小され、フィーチャーのアスペクト比が増加する可能性がある。フィーチャーのアスペクト比が増加するにつれて、エッチング工程により、フィーチャーの側壁をテーパ化することなく、又はフィーチャーの寸法又は完全性を損なうことなく、フィーチャーを均一にエッチングすることが困難になり得る。

【0017】

［００２０］従来技術では、ＡＬＤを使用して、エッチングプロセス中にフィーチャーの側壁に材料の薄い保護層を断続的に堆積させている。しかしながら、これらのＡＬＤ工程は、フィーチャーを形成するためにかなりの時間を必要とし、これにより待ち時間が増加し、スループットが低下する。更に、ＡＬＤを使用して形成された材料の層の導入は、様々な前駆体を供給するためにチャンバ上に追加のハードウェアを必要とする場合がある、又は、ＡＬＤを介して堆積を実行するために真空を破壊し、構造を別のチャンバに移送する必要がある場合がある。この移送は、待ち時間を増加させ、スループットを低下させるだけでなく、処理中に望ましくない汚染又は大気曝露を許す可能性があり得る。従って、多くの従来技術では、最終デバイスの構造的欠陥を防止する能力に限界があった。

【0018】

［００２１］本技術は、エッチング工程中にフィーチャーの側壁をコーティングするのに役立つパッシベーション材料を形成するための堆積前駆体を供給することによって、これらの問題を克服する。堆積プロセスは、エッチングプロセスと同じチャンバで実行することができ、これにより待ち時間を制限し、スループットを向上させることができる。パッシベーション材料を供給することにより、本技術は、フィーチャー寸法を保護しながらフィーチャーのエッチングを継続し、フィーチャーの上部に向かって側壁がエッチングされて、側壁がテーパ状になる、あるいは重なっている材料がアンダーカットされてフィーチャー寸法が広がるのを制限することができる。パッシベーション層を堆積させることにより、本技術は、最終デバイスにおけるピッチ損失及び／又は欠陥に起因する、後続の全ての集積プロセスにおける問題を防止することができる。

【0019】

［００２２］残りの開示は、開示された技術を利用する特定のエッチングプロセス及び堆積プロセスを常に特定するが、システム及び方法は、記載されたチャンバで行われ得るような他の様々なプロセスにも同様に適用可能であることが容易に理解されるであろう。従って、本技術は、記載されたエッチング又は堆積プロセスのみで使用するように限定されると考えるべきではない。本開示は、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的なプロセスシーケンスのシステム及び方法又は工程を説明する前に、本技術と共に使用され得る１つの可能なシステム及びチャンバについて説明する。本技術は、記載された機器に限定されるものではなく、説明するプロセスは、任意の数の処理チャンバ及びシステムにおいて実行され得ることを理解されたい。

【0020】

［００２３］図１は、実施形態に係る堆積、エッチング、焼成、及び／又は硬化チャンバの処理システム１０の一実施形態を示す上面図である。図１に示すツール又は処理システム１０は、複数のプロセスチャンバ２４ａ～ｄ、移送チャンバ２０、サービスチャンバ２６、統合計測チャンバ２８、及び一対のロードロックチャンバ１６ａ～ｂを含み得る。プロセスチャンバは、任意の数の構造又は構成要素、ならびに任意の数又は組み合わせのプロセスチャンバを含み得る。

【0021】

［００２４］移送チャンバ２０は、チャンバ間で基板を輸送するためのロボット輸送機構２２を含み得る。輸送機構２２は、延伸可能なアーム２２ｂの遠位端にそれぞれ取り付けられた一対の基板輸送ブレード２２ａを有していてよい。ブレード２２ａを使用して、個々の基板をプロセスチャンバの内外へ送ることできる。工程中、輸送機構２２のブレード２２ａ等の基板輸送ブレードの１つは、チャンバ１６ａ～ｂ等のロードロックチャンバの１つから基板Ｗを取り出し、基板Ｗをチャンバ２４ａ～ｄにおいて後述するような第１の処理段階、例えば処理プロセスに送ることができる。チャンバは、記載された技術の個々の又は組み合わされた工程を実行するために含まれ得る。例えば、１又は複数のチャンバを、堆積又はエッチング工程を実行するように構成することができ、１又は複数の他のチャンバを、記載される前処理工程及び／又は１又は複数の後処理工程を実行するように構成することができる。任意の数の構成が本技術に包含され、本技術はまた、半導体処理において通常行われる任意の数の追加の製造工程を実行することができる。

【0022】

［００２５］チャンバが占有されている場合、ロボットは、処理が完了するまで待機し、次に、処理された基板を１つのブレード２２ａを用いてチャンバから取り出すことができ、第２のブレードを用いて新たな基板を挿入することができる。基板が処理されると、次に、第２の処理段階に移動させることができる。各移動のために、輸送機構２２は、概して、基板を送る１つのブレードと、基板の交換を実行するための空の１つのブレードを有していてよい。輸送機構２２は、交換が達成されるまで各チャンバで待機することができる。

【0023】

［００２６］一旦プロセスチャンバ内で処理が完了すると、輸送機構２２は、基板Ｗを最後のプロセスチャンバから移動させ、基板Ｗをロードロックチャンバ１６ａ～ｂ内のカセットに輸送することができる。基板はロードロックチャンバ１６ａ～ｂからファクトリインターフェース１２内に移動し得る。ファクトリインターフェース１２は、概して、大気圧のクリーンな環境にあるポッドローダ１４ａ～ｄとロードロックチャンバ１６ａ～ｂとの間で基板を移送するように動作し得る。ファクトリインターフェース１２のクリーンな環境は、一般に、例えばＨＥＰＡ濾過等の空気濾過プロセスを通じて得ることができる。ファクトリインターフェース１２はまた、処理前に基板を適切に位置合わせするために使用され得る基板オリエンタ／アライナも含み得る。ロボット１８ａ～ｂ等の少なくとも１つの基板ロボットが、ファクトリインターフェース１２内の様々な位置／場所間、及びそれに連結された他の場所へ基板を輸送するために、ファクトリインターフェース１２に位置決めされ得る。ロボット１８ａ～ｂは、ファクトリインターフェース１２内のトラックシステムに沿って、ファクトリインターフェース１２の第１の端部から第２の端部まで移動するように構成され得る。

【0024】

［００２７］処理システム１０は、処理チャンバで実行されているプロセスのいずれかに対する適応制御を提供し得る、制御信号を提供するための統合計測チャンバ２８を更に含み得る。統合計測チャンバ２８は、厚さ、粗さ、組成等の様々な膜特性を測定するための様々な計測デバイスのいずれかを含んでいてよく、計測デバイスは、更に、自動化された方法で、真空下で、臨界寸法、側壁角度、及びフィーチャー高さ等の格子パラメータを特徴付けることが可能であり得る。

【0025】

［００２８］処理チャンバ２４ａ～ｄの各々は、半導体構造の製造における１又は複数のプロセスステップを実行するように構成されていてよく、任意の数の処理チャンバ及び処理チャンバの組み合わせが、マルチチャンバ処理システム１０上で使用され得る。例えば、処理チャンバのいずれかが、周期的層堆積、原子層堆積、化学気相堆積、物理気相堆積、ならびにエッチング、前洗浄、前処理、後処理、アニール、プラズマ処理、ガス抜き、配向、及び他の基板プロセスを含む他の工程を含む任意の数の堆積プロセスを含む多数の基板処理工程を実行するように構成され得る。チャンバのいずれか、又はチャンバの任意の組み合わせにおいて実行され得るある具体的なプロセスとしては、金属堆積、表面洗浄及び前処理、急速熱処理等の熱アニール、プラズマ処理等があり得る。当業者であれば容易に理解できるように、マルチチャンバ処理システム１０内に組み込まれた特定のチャンバにおいて、以下に説明する任意のプロセスを含む他の任意のプロセスを同様に実行することができる。

【0026】

［００２９］図２は、処理チャンバ１００内の基板３０２に配置された材料層をパターニングするのに適した例示的な処理チャンバ１００を示す概略断面図である。例示的な処理チャンバ１００は、パターニングプロセスを実行するのに適しているが、本技術の態様は、任意の数のチャンバで実行することができ、本技術に係る基板支持体は、エッチングチャンバ、堆積チャンバ、処理チャンバ、又は任意の他の処理チャンバに含まれ得ることを理解されたい。プラズマ処理チャンバ１００は、基板が処理され得るチャンバ領域１０１を画定するチャンバ本体１０５を含み得る。チャンバ本体１０５は、グラウンド１２６に結合された側壁１１２及び底部１１８を有していてよい。側壁１１２は、側壁１１２を保護し、プラズマ処理チャンバ１００の保守サイクル間の時間を延長するライナ１１５を有していてよい。プラズマ処理チャンバ１００のチャンバ本体１０５及び関連構成要素の寸法は限定されず、一般に、その中で処理される基板３０２のサイズよりも比例して大きくてよい。基板サイズの例としては、中でもとりわけ、ディスプレイ基板や太陽電池基板等と同様に、直径２００ｍｍ、直径２５０ｍｍ、直径３００ｍｍ、及び直径４５０ｍｍが挙げられる。

【0027】

［００３０］チャンバ本体１０５は、チャンバ領域１０１を囲むチャンバリッドアセンブリ１１０を支持し得る。チャンバ本体１０５は、アルミニウム又は他の適切な材料から作製され得る。基板アクセスポート１１３が、チャンバ本体１０５の側壁１１２を貫通して形成されていてよく、プラズマ処理チャンバ１００の内外への基板３０２の移送を容易にする。アクセスポート１１３は、前述したように、基板処理システムの移送チャンバ及び／又は他のチャンバに結合され得る。ポンピングポート１４５が、チャンバ本体１０５の側壁１１２を貫通して形成され、チャンバ領域１０１に接続され得る。ポンピングポート１４５を介してポンピング装置をチャンバ領域１０１に結合させ、処理領域内の圧力を排気し、制御することができる。ポンピング装置は、１又は複数のポンプ及びスロットルバルブを含み得る。

【0028】

［００３１］プロセスガスをチャンバ領域１０１内に供給するために、ガスパネル１６０がガスライン１６７によってチャンバ本体１０５に結合され得る。ガスパネル１６０は、１又は複数のプロセスガス源１６１、１６２、１６３、１６４を含んでいてよく、任意の数のプロセスに用いられ得るように、不活性ガス、非反応性ガス、及び反応性ガスを追加的に含み得る。ガスパネル１６０によって供給され得るプロセスガスの例としては、メタン、六フッ化硫黄、塩化ケイ素、四フッ化炭素、臭化水素、炭化水素含有ガス、アルゴンガス、塩素、窒素、ヘリウム、又は酸素ガスを含む炭化水素含有ガス、ならびに任意の数の追加材料が挙げられるが、これらに限定されない。更に、プロセスガスには、窒素、塩素、フッ素、酸素、及びＢＣｌ_３、Ｃ_２Ｆ_４、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ、ＮＦ_３、ＮＨ_３、ＣＯ_２、ＳＯ_２、ＣＯ、Ｎ_２、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、及びＨ_２等の水素含有ガス、ならびに任意の数の追加の前駆体が含まれ得る。

【0029】

［００３２］バルブ１６６は、ガスパネル１６０の供給源１６１、１６２、１６３、１６４からのプロセスガスの流れを制御することができ、コントローラ１６５によって管理され得る。ガスパネル１６０からチャンバ本体１０５に供給されるガスの流れは、１又は複数の供給源からのガスの組み合わせを含み得る。リッドアセンブリ１１０は、ノズル１１４を含み得る。ノズル１１４は、ガスパネル１６０の供給源１６１、１６２、１６４、１６３からのプロセスガスをチャンバ領域１０１内に導入するための１又は複数のポートであってよい。プロセスガスがプラズマ処理チャンバ１００内に導入された後、ガスに電圧が印加されてプラズマが形成され得る。１又は複数のインダクタコイル等のアンテナ１４８がプラズマ処理チャンバ１００に隣接して設けられ得る。アンテナ電源１４２は、ＲＦエネルギー等のエネルギーをプロセスガスに誘導結合させて、プラズマ処理チャンバ１００のチャンバ領域１０１のプロセスガスから形成されたプラズマを維持するために、整合回路１４１を介してアンテナ１４８に電力を供給し得る。代替的に、又はアンテナ電源１４２に加えて、基板３０２の下方及び／又は基板３０２の上方のプロセス電極を使用して、ＲＦ電力をプロセスガスに容量結合させて、チャンバ領域１０１内にプラズマを維持することができる。電源１４２の動作は、プラズマ処理チャンバ１００の他の構成要素の動作も制御するコントローラ１６５等のコントローラによって制御され得る。

【0030】

［００３３］処理中に基板３０２を支持するために、基板支持ペデスタル１３５がチャンバ領域１０１内に配置され得る。基板支持ペデスタル１３５は、処理中に基板３０２を保持するための静電チャック１２２を含み得る。静電チャック（「ＥＳＣ」）１２２は、静電引力を利用して基板３０２を基板支持ペデスタル１３５に保持することができる。ＥＳＣ１２２は、整合回路１２４と一体化されたＲＦ電源１２５によって電力が供給される場合がある。ＥＳＣ１２２は、誘電体内に埋め込まれた電極１２１を含み得る。電極１２１は、ＲＦ電源１２５に結合され、チャンバ領域１０１のプロセスガスによって形成されたプラズマイオンを、ＥＳＣ１２２及びペデスタルに着座した基板３０２に引き付けるバイアスを供給し得る。ＲＦ電源１２５は、基板３０２の処理中にオンとオフを繰り返す、又はパルスを供給する。ＥＳＣ１２２は、ＥＳＣ１２２の保守寿命を延ばすために、ＥＳＣ１２２の側壁にプラズマが引き付けられないようにする目的で、アイソレータ１２８を有し得る。更に、基板支持ペデスタル１３５は、基板支持ペデスタル１３５の側壁をプラズマガスから保護し、プラズマ処理チャンバ１００の保守間隔を長くするために、カソードライナ１３６を有していてよい。

【0031】

［００３４］電極１２１は、電源１５０に結合されていてよい。電源１５０は、約２００ボルトから約２０００ボルトのチャッキング電圧を電極１２１に供給することができる。電源１５０はまた、基板３０２をチャッキング及びデチャッキングするための直流電流を電極１２１に送ることによって電極１２１の動作を制御するためのシステムコントローラを含み得る。ＥＳＣ１２２は、ペデスタル内に配置され、基板を加熱するための電源に接続されたヒータを含んでいてよく、ＥＳＣ１２２を支持する冷却ベース１２９は、熱伝達流体を循環させて、ＥＳＣ１２２及びその上に配置された基板３０２の温度を維持するための導管を含み得る。ＥＳＣ１２２は、基板３０２上に作製されるデバイスの熱収支が要求する温度範囲で動作するように構成することができる。例えば、ＥＳＣ１２２は、実行されるプロセスに応じて、基板３０２を約－１５０℃以下から約５００℃以上の温度に維持するように構成することができる。

【0032】

［００３５］冷却ベース１２９は、基板３０２の温度制御を支援するために設けられ得る。プロセスドリフト及び時間を緩和するために、基板３０２の温度は、基板３０２が洗浄チャンバ内にある間中、冷却ベース１２９によって実質的に一定に維持され得る。幾つかの実施形態では、基板３０２の温度は、その後の洗浄プロセスの間中、任意の温度を用いることができるが、約－１５０℃から約５００℃の温度に維持され得る。カバーリング１３０が、ＥＳＣ１２２上及び基板支持ペデスタル１３５の周辺に沿って配置されていてよい。カバーリング１３０は、基板支持ペデスタル１３５の上面をプラズマ処理チャンバ１００内のプラズマ環境から遮蔽しながら、エッチングガスを基板３０２の露出した上面の所望の部分に閉じ込めるように構成され得る。リフトピンが、基板支持ペデスタル１３５を貫通して選択的に平行移動し、基板３０２を基板支持ペデスタル１３５の上方に持ち上げて、前述のように、移送ロボット又は他の適切な移送機構による基板３０２へのアクセスを容易にすることができる。

【0033】

［００３６］コントローラ１６５は、プロセスシーケンスを制御し、ガスパネル１６０からプラズマ処理チャンバ１００内へのガスの流れ及び他のプロセスパラメータを調節するために用いることができる。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵによって実行されると、ＣＰＵを、プロセスが本開示に従って実行されるようにプラズマ処理チャンバ１００を制御し得るコントローラ等の特定目的のコンピュータに変換する。ソフトウェアルーチンはまた、プラズマ処理チャンバ１００に関連し得る第２のコントローラによって記憶及び／又は実行され得る。

【0034】

［００３７］上述した処理チャンバは、本技術の実施形態に係る方法中に使用され得る。図３は、半導体処理方法３００を示しており、その工程は、例えば、前述したように、マルチチャンバ処理システム１０に組み込まれた１又は複数のチャンバ１００において実行され得る。記載のいずれかの方法又はプロセスの１又は複数の工程を実行することができる任意の他のチャンバを用いることもできる。方法３００は、フロントエンド処理、堆積、エッチング、研磨、洗浄、又は記載の工程の前に実行され得る任意の他の工程を含む、記載された方法工程の開始前の１又は複数の工程を含み得る。本方法は、本技術に係る方法に特に関連していてよい、又は関連していなくてよい、図に示す多数のオプションの工程を含み得る。例えば、工程の多くは、半導体プロセスのより広い範囲を提供するために記載されているが、本技術に必須ではない、あるいは、更に後述するように、代替の方法論によって実行することができる。

【0035】

［００３８］方法３００は、異なる処理工程で開始することを含む等、多数の変形で実行され得る多数の工程を含み得る。方法３００は、概して、堆積プロセスが実行され得るチャンバで行われ得るエッチング工程を含み得る。多くの場合、堆積は、エッチングに続いて、又はエッチング中に実行され得る。従って、方法３００を特定の順序で説明するが、本方法は、本技術の実施形態に従って多数の異なる変形で実行され得ることを理解されたい。方法３００は、図４Ａ～図４Ｄに概略的に示す工程で示され、その図示を、方法３００の工程と併せて説明する。図４Ａ～図４Ｄの構造４００は、部分的な概略図のみを示しており、基板４０５は、図示したような態様を有する任意の数の構造部分、ならびにこれもまた本技術の工程から利益を得ることができる代替的な構造態様を含み得ることを理解されたい。

【0036】

［００３９］図４Ａに示すように、構造４００は、基板４０５を含み得る。基板４０５は、実施形態では、実質的に平坦な表面又は凹凸のある表面を有し得る。基板４０５は、結晶シリコン、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウエハ、パターニングされた又はパターニングされていないウエハ、シリコンオンインシュレータ、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、又はサファイア等の材料であってよい。基板４０５は、直径２００ｍｍ又は３００ｍｍのウエハ、並びに長方形又は正方形のパネル等、様々な寸法を有していてよい。基板４０５は、半導体処理チャンバの処理領域内に配置され得る。平面基板として図示したが、基板４０５は、ウエハ又は他の基板上に任意の数の層又はフィーチャーを含み、その上に以下に説明するようなマスクを形成することができる下層構造を表すためにのみ含まれていることを理解されたい。

【0037】

［００４０］基板４０５は、炭素含有マスク４１０を含み得る。炭素含有マスク４１０は、基板４０５の少なくとも一部又は全部に沿って配置され得る。炭素含有マスク４１０は、炭素ハードマスク又は任意の他の炭素含有マスク材料であってよい、又はそれを含み得る。炭素含有マスクのパターニングを容易にするために、幾つかの実施形態では、シリコン含有材料４１５、フォトレジスト、又は任意の他のマスク材料が、炭素含有マスク４１０に沿って配置され得る。シリコン含有材料４１５は、結晶シリコン、アモルファスシリコン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は任意の他のシリコン材料であってよい、又はそれらを含み得る。

【0038】

［００４１］図４Ｂに示すように、シリコン含有材料４１５にパターンをエッチング又は形成することができる。材料４１５をシリコン含有と称するが、本技術の実施形態に従って炭素含有マスク４１０をパターニングするために、上述のような任意のマスク材料を使用することができることを理解されたい。パターンは、任意のエッチングプロセス及び任意のエッチング試薬を用いてシリコン含有材料４１５にエッチングすることができる。シリコン含有材料４１５のパターンにより、シリコン含有材料４１５にフィーチャー又は間隙が形成され得る。パターンは、炭素含有マスク４１０が少なくとも部分的に露出するように、シリコン含有材料４１５の厚さ全体を通して延在していてよい。

【0039】

［００４２］工程３０５において、方法３００は、半導体処理チャンバの処理領域に酸素含有前駆体を供給すること、又はそれを流すことを含み得る。工程３０５において使用され得る酸素含有前駆体は、任意の数の酸素含有前駆体であってよい、又は任意の数の酸素含有前駆体を含み得る。例えば、炭素材料をエッチングして、二酸化炭素の揮発性物質等の揮発性物質を生成するために、任意の酸素含有前駆体を使用することができる。非限定的な例として、本技術の実施形態では、酸素含有前駆体は、二原子酸素、オゾン、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化硫黄、又は任意の他の酸素含有前駆体であってよい、又はそれらを含み得る。実施形態では、酸素含有前駆体と共に、追加の酸素源が供給され得る。例えば、二原子酸素が、１又は複数の他の酸素含有前駆体と共に供給され得る。

【0040】

［００４３］１又は複数の酸素含有前駆体が処理領域に供給されると、方法３００は、工程３１０において、処理領域内に酸素含有前駆体のプラズマを形成することを含み得る。酸素含有前駆体のプラズマは、約２０００Ｗ以上のプラズマ出力で生成することができ、約２２５０Ｗ以上、約２５００Ｗ以上、約２７５０Ｗ以上、約３０００Ｗ以上、約３２５０Ｗ以上、約３５００Ｗ以上、約３７５０Ｗ以上、約４０００Ｗ以上、約４２５０Ｗ以上、約４５００Ｗ以上、約４７５０Ｗ以上、約５０００Ｗ以上、又はそれを上回るプラズマ出力で生成することができる。実施形態では、酸素含有前駆体のプラズマは、約６０００Ｗ以上のプラズマ出力で生成することができ、約５７５０Ｗ以下、約５５００Ｗ以下、約５２５０Ｗ以下、約５０００Ｗ以下、又はそれ未満のプラズマ出力で生成することができる。ソース電力とバイアス電力の両方を含むプラズマ出力が約３０００Ｗ以上であると、酸素含有前駆体の送達の指向性が高まる可能性がある。この指向性により、後述するように、基板４０５又は炭素含有マスク４１０が存在する場合に、基板４０５又は炭素含有マスク４１０のより異方性のエッチングを行う垂直エッチングが増加して、高アスペクト比のフィーチャー４２０が形成され得る。

【0041】

［００４４］なお図４Ｂを参照すると、工程３１５において、方法３００は、基板４０５又は炭素含有マスク４１０が存在する場合、基板４０５又は炭素含有マスク４１０を酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることを含み得る。この接触により、基板４０５又は炭素含有マスク４１０の１又は複数のフィーチャー４２０の第１の部分がエッチングされ得る。基板４０５又は炭素含有マスク４１０から材料をエッチングするために、あらゆる種類のエッチングプロセスを用いることができる。酸素含有前駆体と基板４０５又は炭素含有マスク４１０とが反応して二酸化炭素等の揮発性物質が形成され得、この揮発性物質はその後半導体処理チャンバからパージされ得る。酸素含有前駆体はシリコン含有材料４１５をエッチングしない場合がある。酸素含有前駆体の一部がシリコン含有材料４１５と反応して、シリコン含有材料４１５を酸化させる場合がある。更に、イオン相互作用により、一定量のシリコン含有材料がスパッタリングされ得、シリコン又は酸化された材料として再堆積する場合があり、エッチングされるフィーチャー４２０の開口部に沿って形成される可能性がある。

【0042】

［００４５］フィーチャー４２０の第１の部分は、基板４０５又は炭素含有マスク４１０内に、膜の完全な厚さよりも小さい距離だけ延在し得る。フィーチャー４２０の第１の部分がエッチングされた後、基板又は炭素含有マスク４１０の上にパッシベーション層を形成することができる。パッシベーション層は、基板４０５又は炭素含有マスク４１０の側壁の継続的な露出及びエッチングが制限され得るように、その後のエッチング工程から下地の基板４０５又は炭素含有マスク４１０を保護する役割を果たし得、これは、より高いアスペクト比のフィーチャーが形成されるにつれて実質的に垂直な形状を保持するのに役立ち得る。本明細書で使用する「実質的に垂直」とは、垂線から１０°以内を意味し得る。例えば、本技術は、高アスペクト比形成のための改善されたフィーチャー完全性を促進することができ、約２：１以上の高さ対幅比等のアスペクト比によって特徴付けられ、約３：１以上、約４：１以上、約５：１以上、約８：１以上、約１０：１以上、約１５：１以上、約２０：１以上、約２５：１以上又はそれを上回るアスペクト比によって特徴付けられるフィーチャーの側壁プロファイルを改善し得る。実施形態では、図４Ｂに示すように、フィーチャー４２０の第１の部分は、基板４０５又は炭素含有マスク４１０内へ約１μｍ以下延在し得、約０．９μｍ以下、約０．８μｍ以下、約０．７μｍ以下、約０．６μｍ以下、約０．５μｍ以下又はそれ未満延在し得る。フィーチャー４２０の第１の部分は、形成されるフィーチャー４２０の全深さの約４０％以下であってよく、所望のフィーチャー深さの約３５％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１０％以下、又はそれ未満であってよい。フィーチャー４２０の第１の部分が、１μｍ超又はフィーチャー４２０の全深さの４０％超に延在する場合、フィーチャーの側壁は、酸素含有プラズマのプラズマ放出物によってエッチングされ続け、実質的に垂直なプロファイルを保持しない可能性がある。

【0043】

［００４６］オプションの工程３２０において、方法３００は、酸素含有前駆体の流れを停止させることを含み得る。実施形態では、方法３００は、代わりに、酸素含有前駆体の流量を減少させることを含み得る。酸素含有前駆体の流量が低減又は停止されない場合、酸素含有前駆体は、以降の工程で説明するように、基板４０５に到達する前に、処理領域において、ホウ素又は他の堆積化合物等の他の前駆体と相互作用し始める可能性がある。酸素含有前駆体の後にホウ素化合物が供給される場合、ホウ素化合物が基板４０５に到達する前に、酸素含有前駆体がホウ素化合物の解離を起こし始め、望ましくない中間体又は副生成物を形成する可能性がある。

【0044】

［００４７］方法３００は、工程３２５において堆積前駆体を供給することを含み得る。任意の数の堆積前駆体が使用され得るが、本技術の幾つかの実施形態では、堆積前駆体は、残留酸素と相互作用する能力によって特徴付けられ得る。例えば、前述のエッチングプロセスが進行するにつれ、酸素が基板４０５又は炭素含有マスク４１０内に取り込まれ得、露出した表面を飽和させる可能性がある。堆積前駆体は、残留酸素と容易に相互作用し、炭素マスクの露出表面に沿って材料を形成する能力によって特徴付けられ得る。例えば、材料は、荷電酸素種との結合をより容易に許容又は形成し、形成されるフィーチャーの側壁に沿って表面層を形成し得る、ルイス酸又は他のアクセプタ材料もしくはラジカルであってよい、又はそれを含み得る。アルミニウム含有材料又はホウ素含有材料等を含む任意のルイス酸材料が、本技術の実施形態において使用され得ることを理解されたい。幾つかの実施形態では、導電性形成又は形成される構造の特性を変化させる可能性のある他の相互作用を制限し得るホウ素含有材料を使用する場合がある。

【0045】

［００４８］工程３１０において使用され得るホウ素含有前駆体は、任意のホウ素含有ルイス酸を含む任意の数のホウ素含有前駆体であってよい、又はそれを含み得る。実施形態では、ホウ素含有前駆体は、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）、三臭化ホウ素（ＢＢｒ_３）、三フッ化ホウ素（ＢＦ_３）、又はこれらの組み合わせであってよい、又はこれらを含み得る。ホウ素含有前駆体の流量は、約５０ｓｃｃｍ以上であってよく、約６０ｓｃｃｍ以上、約７０ｓｃｃｍ以上、約８０ｓｃｃｍ以上、約９０ｓｃｃｍ以上、約１００ｓｃｃｍ以上、約１１０ｓｃｃｍ以上、約１２０ｓｃｃｍ以上、約１３０ｓｃｃｍ以上、約１４０ｓｃｃｍ以上、約１５０ｓｃｃｍ以上、約１６０ｓｃｃｍ以上、約１７０ｓｃｃｍ以上、約１８０ｓｃｃｍ以上、約１９０ｓｃｃｍ以上、又はそれを上回ってよい。実施形態では、ホウ素含有前駆体の流量は、約５０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍであってよい。ホウ素含有前駆体の流量は、所望の成長速度に応じて調整することができる。更に、ホウ素含有前駆体の流量は、フィーチャー４２０のアスペクト比に応じて調整することができる。より高いアスペクト比のフィーチャー４２０では、流量はより高くてよく、より低いアスペクト比のフィーチャー４２０では、流量はより低くてよい。幾つかの実施形態では、ホウ素含有前駆体を送達するためにキャリアガスが使用されない場合がある。

【0046】

［００４９］工程３３０において、方法３００は、処理領域内にホウ素含有前駆体のプラズマを形成することを含んでいてよい、又は含んでいなくてよい。ホウ素含有前駆体のプラズマは、約２５００Ｗ未満のプラズマ出力で生成することができ、約２２５０Ｗ未満、約２０００Ｗ未満、約１７５０Ｗ未満、約１５００Ｗ未満、約１２５０Ｗ未満、約１０００Ｗ未満、約７５０Ｗ未満、約５００Ｗ未満、約２５０Ｗ未満、又はそれ未満のプラズマ出力で生成することができる。２５００Ｗを超えるプラズマ出力は、イオン相互作用を増加させ、より多くの散乱及び堆積される材料の除去を引き起こす可能性がある。約２５００Ｗ以下のプラズマ出力では、散乱が低減又は制限される可能性があり、その結果、後述するようなホウ素材料がフィーチャー４２０上に共形堆積する可能性がある。エッチング工程と比較して、酸素含有前駆体のプラズマは、ホウ素含有前駆体のプラズマよりも高いプラズマ出力で生成され得る。より高いエッチングプラズマ出力は、幾つかの実施形態では、高アスペクト比フィーチャーを通る送達を容易にし、材料との物理的相互作用を増加させて、エッチングを改善し得る。

【0047】

［００５０］図４Ｃに示すように、方法３００は、工程３３５においてホウ素含有材料４２５を堆積させることを含み得る。ホウ素含有材料４２５は、基板４０５又は炭素含有マスク４１０の１又は複数のフィーチャー４２０の少なくとも一部に沿って延在し得る。ホウ素含有材料４２５は、フィーチャー４２０の側壁及び底部に沿って共形堆積させることができる。上記で説明したように、ホウ素含有前駆体は、工程３１５におけるエッチングから保持された残留酸素と会合する可能性がある。ホウ素含有材料４２５は、ホウ素－酸素含有材料であってよい。例えば、ホウ素含有前駆体がルイス酸である場合、ホウ素含有前駆体のプラズマ放出物は、残留酸素とより容易に相互作用し、基板４０５又は炭素含有マスク４１０上にホウ素含有材料４２５を形成し得る。実施形態では、ホウ素含有材料４２５が形成されるのに十分な残留酸素がフィーチャー４２０の基板４０５又は炭素含有マスク４１０上に存在しない場合、二原子酸素等の追加の酸素を、工程３３５において処理領域に供給することができると想定される。

【0048】

［００５１］ホウ素含有前駆体のプラズマ放出物は、基板４０５又は炭素含有マスク４１０上に、約６０秒以下の期間堆積させることができる。６０秒を超える期間では、ホウ素含有材料の厚さが増加する場合があり、材料の性能に変化をもたらす可能性があり、堆積された材料のベース部分を通してフィーチャーの深さを更に増加させるための後続のエッチング工程が失敗する可能性がある。従って、ホウ素含有前駆体のプラズマ放出物は、基板４０５又は炭素含有マスク４１０上に、約５０秒以下、約４０秒以下、約３５秒以下、約３０秒以下、約２５秒以下、約２０秒以下、約１５秒以下、約１０秒以下、又はそれ未満の期間堆積され得る。後述するように、方法３００がホウ素含有材料４２５を反復的に堆積させることを含む実施形態では、材料を堆積させる合計時間は、上述のように、約６０秒以下、又はそれより短い期間であってよい。

【0049】

［００５２］ホウ素含有前駆体は、キャリアガスなしで半導体処理チャンバの処理領域に流すことができる。キャリアガスは、ホウ素含有前駆体が工程３１５におけるエッチングからの残留酸素と反応できるようになる前に、ホウ素含有前駆体の解離を増加させる可能性がある。ホウ素含有前駆体が基板４０５又は炭素含有マスク４１０上の残留酸素と反応する前に過度に解離させられると、ホウ素含有材料４２５が基板４０５又は炭素含有マスク４１０上に形成されないことがあり、有害なエッチング液副生成物が形成されることがある。例えば、ＢＣｌ_３等のホウ素含有前駆体がアルゴン又は窒素キャリアガスと共に供給される場合、ＢＣｌ_３はより完全に解離し、結果として生じる塩化物イオンが基板４０５又は炭素含有マスク４１０及び／又はシリコン含有材料４１５、ならびに基板４０５上に存在する他の全ての層を不必要にエッチングする可能性がある。上記で詳述したように、２５００Ｗ未満のプラズマ出力は、残留酸素と反応する前にホウ素含有前駆体を解離させる可能性があるが、解離の速度は、ホウ素含有材料４２５の成長を抑制するには不十分である可能性がある。

【0050】

［００５３］実施形態では、方法３００は、基板４０５上にホウ素含有材料４２５を堆積させる間に、半導体処理チャンバ内の圧力を低下させることを含み得る。この圧力の低下により、低下したプラズマ出力と共に、ホウ素含有前駆体のプラズマ放出物の送達を改善し、従って、フィーチャー４２０における堆積の適合性を高めることができる。全プロセスを、約１００ｍＴｏｒｒ以下の処理圧力で実行することができ、約８０ｍＴｏｒｒ以下、約５０ｍＴｏｒｒ以下、約４０ｍＴｏｒｒ以下、約３０ｍＴｏｒｒ以下、約２０ｍＴｏｒｒ以下、約１０ｍＴｏｒｒ以下、又はそれ未満の圧力で実行することができる。更に、幾つかの実施形態では、堆積は、エッチング中の圧力よりも少なくとも約２ｍＴｏｒｒ低い圧力で実行することができ、堆積は、エッチング中の圧力よりも少なくとも約３ｍＴｏｒｒ低い、エッチング中の圧力よりも少なくとも約４ｍＴｏｒｒ低い、エッチング中の圧力よりも少なくとも約５ｍＴｏｒｒ低い、エッチング中の圧力よりも少なくとも約６ｍＴｏｒｒ低い、エッチング中の圧力よりも少なくとも約７ｍＴｏｒｒ低い、エッチング中の圧力よりも少なくとも約８ｍＴｏｒｒ低い、エッチング中の圧力よりも少なくとも約９ｍＴｏｒｒ低い、エッチング中の圧力よりも少なくとも約１０ｍＴｏｒｒ低い、又はそれを上回って低い圧力で実行することができる。

【0051】

［００５４］図４Ｄに示すように、方法３００は、フィーチャー４２０の第２の部分をエッチングすることを含み得る。このエッチングにより、フィーチャー４２０の底部のホウ素含有材料を除去し、基板４０５又は炭素含有マスク４１０の側壁に堆積したホウ素含有材料４２５の下方の基板４０５又は炭素含有マスク４１０をエッチングし続けることができる。工程３４０において、方法３００は、酸素含有前駆体を供給すること、又は酸素含有前駆体の流れを再開することを含み得る。工程３４０は、工程３０５と同じように又は類似して実行され得る。方法３００は、工程３４５において、酸素含有前駆体のプラズマを形成することを含み得る。工程３４５は、工程３１０と同じように又は類似して実行され得る。方法３００は、工程３５０において、基板４０５又は炭素含有マスク４１０を酸素含有前駆体のプラズマ放出物と接触させることを含み得る。工程３５０は、工程３１５と同じように又は類似して実行され得る。工程３５０において、接触により、基板４０５又は炭素含有マスク４１０の１又は複数のフィーチャー４２０の第２の部分がエッチングされ得る。基板４０５又は炭素含有マスク４１０のフィーチャー４２０の第２の部分をエッチングすることで、基板４０５又は炭素含有マスク４１０の第２の部分を更に除去する前に、ホウ素含有材料４２５の底部から材料を選択的に除去することができる。バイアスエッチングを実行することで、酸素含有前駆体のプラズマ放出物の指向性により、ホウ素含有材料４２５の側壁を除去することなく、ホウ素含有材料４２５の底部を除去することができる。堆積材料の物理的相互作用又はスパッタリングにより、フィーチャーの基部での限定された形成に基づく材料を容易に除去し、その後、異方性エッチングを継続することができる。工程３１５と同様に、任意の種々のエッチングプロセスを用いて、ホウ素含有材料４２５及び／又は基板４０５又は炭素含有マスク４１０の底部から材料をエッチングすることができ、基板４０５又は炭素含有マスク４１０の側壁に沿ってホウ素含有材料４２５を維持しながら、ホウ素含有材料４２５の下面全体にわたる材料を除去する指向性エッチングを含み得る。更に、ホウ素含有材料４２５はパッシベーション層として機能するため、基板４０５又は炭素含有マスク４１０の側壁を更なるエッチングから保護することができる。

【0052】

［００５５］エッチングプロセスの後、フィーチャー４２０の深さは、約１．０μｍ以上、約１．５μｍ以上、約２．０μｍ以上、約２．５μｍ以上、約３．０μｍ以上、約３．５μｍ以上、約４．０μｍ以上、又はそれを上回るものであってよい。アスペクト比が増加するにつれて、フィーチャー４２０を基板４０５又は炭素含有マスク４１０に一貫した直径で継続的にエッチングすることが困難になる可能性がある。すなわち、基板４０５又は炭素含有マスク４１０は、フィーチャー４２０の上部に向かっての方が、フィーチャー４２０の底部に向かってよりも、高い速度でエッチングされる可能性がある。この結果、フィーチャー４２０に不均一性が生じる場合がある。しかしながら、本技術の実施形態は、ホウ素含有材料４２５のパッシベーション層を提供し、その結果、フィーチャー４２０がより均一な方法でエッチングされ得る。

【0053】

［００５６］オプションの工程３３５において、方法３００は、半導体処理チャンバの処理領域にフッ素含有前駆体を供給すること、又は流すことを含み得る。工程３５５において使用され得るフッ素含有前駆体は、任意の数のフッ素含有前駆体であってよい、又は任意の数のフッ素含有前駆体を含み得る。例えば、フッ素含有前駆体は、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ_４Ｆ_６）等の有機ハロゲン化合物であってよい、又は有機ハロゲン化合物を含み得る。実施形態では、フッ素含有前駆体のプラズマは、処理領域において形成され得る。

【0054】

［００５７］オプションの工程３４０において、本方法は、基板４０５又は炭素含有マスクの少なくとも一部に沿って配置されたシリコン含有材料４１５をフッ素含有前駆体で処理することを含み得る。シリコン含有材料をフッ素含有前駆体で処理することにより、基板４０５又は炭素含有マスクに画定された開口部を維持することができる。エッチング工程中、酸素含有前駆体がシリコン含有材料４１５と反応し得る。この酸素含有前駆体とシリコン含有材料４１５との反応により、前述したように、フィーチャー４２０内に酸化ケイ素等の追加材料が形成される場合がある。このような追加材料の形成により、フィーチャー４２０によって画定された開口部が狭くなり、後続のエッチング及び／又は堆積工程中に下層のフィーチャー４２０へのアクセスが困難になる可能性がある。従って、オプションの工程３４０におけるフラッシングにより、追加材料を除去し、シリコン含有材料４１５に画定された開口部を維持することができる。

【0055】

［００５８］方法３００は、フィーチャー４２０を反復的にエッチングし、基板４０５又は炭素含有マスク４１０の側壁を不動態化して、フィーチャー４２０の均一性を高めるために、上記の工程を繰り返すことを含み得る。例えば、方法３００は、工程３０５～３１５のような反復的エッチングと、工程３２５～３３５のようなパッシベーション層の堆積とを含み得る。工程が繰り返されるにつれて、追加材料が、フィーチャー４２０によって画定された開口部を狭める可能性がある。従って、方法３００は、工程３５５～３６０のフラッシュ手順を断続的に繰り返すことを含み得る。例えば、方法３００は、エッチング、堆積、エッチング、及びフラッシングを含む第１のシーケンスの複数のループ又は反復を含み得る。十分な堆積、又は十分な深さまでの堆積に続いて、本方法を、特定のエッチングプロセスとして進めることができ、フィーチャーが所望の深さに形成されるまで、エッチング及びフラッシングの複数のループ又は反復を更に含み得る。方法３００は、いずれかのシーケンスの任意の数のループ又は反復を含んでいてよく、２つのループ、３つのループ、４つのループ、又はそれ以上を含み得る。各ループは、前のループと同じ順序であってよい、又は前のループとは異なっていてよい。例えば、幾つかのループでは、フラッシング工程は必要ない場合がある。

【0056】

［００５９］方法３００中又はいずれかの工程３０５～３６０中、基板支持体温度、又は基板温度等の半導体処理チャンバ１００内の温度は、約５０℃以下に維持され得る。従って、半導体処理チャンバ１００内の温度は、約４０℃以下、約３０℃以下、約２５℃以下、約１０℃以下、約５℃以下、約０℃以下、約－５℃以下、約－１０℃以下、約－２５℃以下、－３０℃以下、約－４０℃以下、又はそれ未満に維持され得る。工程３０５～３６０は、半導体処理チャンバ１００等の単一のチャンバで実行され得るため、方法３００全体を通して温度を維持して、スループットを増加させ、待ち時間を短縮することができる。温度が低下すると、エッチング工程中のエッチング速度が上昇する可能性がある。エッチング速度を制御するために、温度は約－５０℃以上に維持され得る。更に、約０℃以下等の低い温度では、ホウ素含有材料４２５がより強固なパッシベーション層として機能し得る。

【0057】

［００６０］前述の説明では、説明の目的で、本技術の様々な実施形態の理解を提供するために、多数の詳細が記載されている。しかしながら、当業者には、特定の実施形態が、これらの詳細の一部を伴わずに、又は追加の詳細を伴って実施され得ることが明らかであろう。

【0058】

［００６１］幾つかの実施形態を開示したが、実施形態の主旨から逸脱することなく、様々な修正、代替構造、及び同等物を使用できることが当業者によって認識されるであろう。更に、本技術を不必要に曖昧にすることを避けるために、幾つかの周知のプロセス及び要素は説明していない。従って、上記の記述は、本技術の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【0059】

［００６２］値の範囲が提供される場合、文脈が明確に別段の指示をしていない限り、その範囲の上限と下限との間の、下限の単位の最小部分までの各介在値もまた、具体的に開示されることを理解されたい。いずれかの記載された値又は記載された範囲の記載されていない介在値と、その記載された範囲の他のいずれかの記載された値又は介在値との間のいかなるより狭い範囲も含まれる。これらのより小さい範囲の上限と下限は、独立して範囲に含まれる又は除外される場合があり、より小さい範囲に一方、又は両方の限界値が含まれる、又はどちらも含まれない各範囲も、記載された範囲におけるいずれかの具体的に除外された限界値に従って、本技術内に含まれる。記載された範囲に限界値の一方又は両方が含まれる場合、それら含まれる限界値の一方又は両方を除外する範囲も含まれる。

【0060】

［００６３］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確に別段の指示をしていない限り、複数形の参照を含む。従って、例えば、「炭素含有前駆体」への言及は、複数の上記前駆体を含み、「炭素含有材料」への言及は、当業者に公知の１又は複数の材料及びその等価物等への言及を含む。

【0061】

［００６４］また、本明細書及び以下の特許請求の範囲で使用する「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、記載された特徴、整数、構成要素、又は工程の存在を指定するものであるが、１又は複数の他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又は群の存在又は追加を排除するものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】