JP2020529739A - Ｔｃｐエッチングチャンバ内での統合原子層パッシベーションおよびインサイチュエッチング−ａｌｐ方法 - Google Patents

Ｔｃｐエッチングチャンバ内での統合原子層パッシベーションおよびインサイチュエッチング−ａｌｐ方法 Download PDF

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Abstract

【課題】【解決手段】基板をエッチングするための方法が、プラズマチャンバ内で、プラズマエッチング処理を用いて基板材料の第１エッチングを実行する工程を備える。第１エッチングは、材料内に第１深さまでフィーチャを形成する。第１エッチングの後、方法は、チャンバから基板を取り出すことなしにプラズマチャンバ内で、マスクと、第１エッチング中に形成されたフィーチャとの上に、共形パッシベーション膜を堆積させるために、原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を実行する工程を備える。ＡＬＰ処理は、液体前駆体からの蒸気を用いて、フィーチャおよびマスクの上にパッシベーションを形成する。方法は、さらに、プラズマチャンバ内で、プラズマエッチング処理を用いて材料の第２エッチングを実行する工程を備える。共形パッシベーション膜は、第２エッチング中に、マスクとフィーチャの側壁とを保護するよう構成されている。プラズマ処理システムも開示されている。【選択図】図１

Description

半導体製造では、高アスペクト比プラズマエッチングのために、例えば、フラッシュおよびエッチング副生成物再蒸着の形態のプラズマパッシベーションが、側壁プロファイルを維持すると共にデバイス領域への横方向エッチングを回避するために、利用されてきた。これらのプラズマパッシベーション技術は、アスペクト比依存（結果として、孤立したフィーチャと密度の高いフィーチャとの間のローディングが生じる）だけではなく、材料依存（結果として、異なる材料の間のローディングが生じる）でもある。また、プラズマパッシベーション（例えば、Ｏ２フラッシュ）は、酸化により目標フィーチャ上の材料を消費することにより、クリティカルディメンション（ＣＤ）ロスを引き起こす。
現在の半導体製造処理では、エッチングおよび原子層堆積（ＡＬＤ）処理が、別個のプラットフォームで実行される。或るチャンバから別のチャンバへのウエハの移動は、真空の中断を伴い、望ましくない粒子がウエハと接触する可能性を高めることから、問題になりうる。さらに、洗浄処理は、通例は、希ＨＦ酸性洗浄であり、マスクに影響することにより、性能に悪影響を及ぼす。別個のチャンバの利用も、スループットに悪影響を及ぼす。
実施形態は、この文脈に起因する。
一実施形態例において、プラズマチャンバ内で基板をエッチングするための方法が、プラズマチャンバ内で下部電極上に基板を受け入れる工程を備える。基板は、フィーチャを形成するためにエッチングされる材料を有しており、マスクが、エッチングされるフィーチャの位置を規定するために基板の上に提供される。方法は、さらに、プラズマチャンバ内で、プラズマエッチング処理を用いて材料の第１エッチングを実行する工程を備える。第１エッチングは、プラズマエッチングガスを用いて、材料内に第１深さまでフィーチャを形成する。第１エッチングの後、方法は、プラズマチャンバ内で、マスクと、第１エッチング中に形成されたフィーチャとの上に、共形パッシベーション膜を堆積させるために、原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を実行する工程を備える。ＡＬＰ処理は、（ａ）マスクおよびフィーチャの上に或る量の前駆体をコーティングするために、液体前駆体の蒸気をプラズマチャンバ内に導入する工程と、（ｂ）共形パッシベーション層の単原子層を形成するために、或る量の前駆体を硬化させる工程と、（ｃ）プラズマチャンバから基板を取り出すことなしに、目標厚さを有する共形パッシベーション膜が形成されるまで、（ａ）において液体前駆体の蒸気を導入する工程および（ｂ）において或る量の前駆体を硬化させる工程を繰り返す工程と、を含む。ＡＬＰ処理の後に、方法は、さらに、プラズマチャンバ内で、プラズマエッチング処理を用いて材料の第２エッチングを実行する工程を備える。第２エッチングは、プラズマエッチングガスを用いて材料内に第２深さまでフィーチャを形成し、共形パッシベーション膜は、第２エッチング中にマスクとフィーチャの側壁とを保護するよう構成されている。
一実施形態において、共形パッシベーション膜は、ａ）最小限のクリティカルディメンションロス、ｂ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のＣＤ（クリティカルディメンション）ローディング、もしくは、ｃ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のプロファイルローディング、のいずれかで、第２深さまでフィーチャをエッチングすることを可能にするよう構成されている。
一実施形態において、前駆体の蒸気は、液体供給システムを用いてプラズマチャンバ内に導入され、プラズマエッチングガスは、エッチングガス供給システムを用いてプラズマチャンバ内に導入される。液体供給システムおよびエッチングガス供給システムは、材料の第１エッチングおよび第２エッチング中にプラズマエッチングガスを導入し、ＡＬＰ処理中に液体前駆体の蒸気を導入するように、コントローラによって制御されるマニホルドに接続されている。
一実施形態において、ＡＬＰ処理中に、或る量の前駆体を硬化させる工程は、プラズマフラッシュ処理を実行するために、酸素ガスと共にプラズマチャンバの電極に高周波（ＲＦ）電力を印加する工程を含む。プラズマフラッシュ処理は、約０．５秒〜約４秒の期間にわたって処理されてよく、ＲＦ電力は、約２００ワット〜約３，０００ワットの電力レベルで印加されてよい。
一実施形態において、ＡＬＰ処理中、工程（ａ）および（ｂ）の実行後に、プラズマチャンバのパージが実行され、工程（ａ）および（ｂ）が繰り返されるごとに、１回のＡＬＰサイクルが完了する。一実施形態において、各ＡＬＰサイクルは、１つの単原子層を生成し、特定の目標厚さを有する共形膜が、特定の回数のＡＬＰサイクルを実行することによって形成されうる。一実施形態において、ＡＰＬ処理中、工程（ａ）および（ｂ）が繰り返されるごとに、共形パッシベーション膜の１つの単原子層が形成され、共形パッシベーション膜の厚さは、１つの単原子層または複数の単原子層によって規定される。
一実施形態において、方法は、さらに、第２エッチングの後に、１または複数回のさらなるエッチングを実行する工程を備え、それぞれのさらなるエッチングが実行される前に、それぞれの共形パッシベーション膜を形成するために、ＡＬＰ処理が実行される。共形パッシベーション膜は、工程（ａ）および（ｂ）を複数回繰り返して共形パッシベーション膜の目標厚さに到達することによって規定される。一実施形態において、共形パッシベーション膜は、フィーチャの側壁の材料の有意な量を消費することなしに、フィーチャの側壁とマスクとの上に堆積される。一実施形態において、エッチングされる材料は、シリコン、シリコンゲルマニウム、または、ゲルマニウムで構成され、共形パッシベーション膜は、フィーチャの側壁の材料の有意な量を消費せず、異なる材料の上に実質的に同質のパッシベーションを形成する。
別の実施形態例において、プラズマ処理システムが、処理領域を含むチャンバと、チャンバ内で処理領域の下に配置された下部電極と、処理領域の上かつ下部電極の上方に配置された誘電体窓と、を備える。コイルが、処理領域に高周波（ＲＦ）電力を供給するために誘電体窓の上方に配置されている。プラズマ処理システムは、さらに、下部電極の上に配置された時に基板の材料の第１エッチングを実行してフィーチャを形成するために用いられる１または複数のガス源に接続されたエッチングガス供給システムを備える。エッチングガス供給システムは、マニホルドに接続された出力を有する。プラズマ処理システムは、さらに、液体前駆体源と、液体前駆体源に接続された液体流量コントローラと、液体流量コントローラに接続された蒸発器と、を備えた液体供給システムを備える。液体供給システムは、マニホルドに接続された出力を有し、マニホルドは、コントローラによって制御される。コントローラは、第１エッチングを実行するために、エッチングガス供給システムを作動させるよう構成され、第１エッチングの後に原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を実行して、第１エッチング中に形成されたフィーチャを共形パッシベーション膜でコーティングするために、少なくとも液体供給システムを作動させるよう構成される。ＡＬＰ処理は、１または複数回実行されてよく、各回で、共形パッシベーション膜の１つの単原子層が形成される。コントローラは、さらに、フィーチャの第２エッチングを実行するために、エッチングガス供給システムを作動させるよう構成されており、共形パッシベーション膜は、第２エッチング中にマスクとフィーチャの側壁とを保護するよう構成されている。
一実施形態において、共形パッシベーション膜は、ａ）最小限のクリティカルディメンションロス、ｂ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のＣＤローディング、もしくは、ｃ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のプロファイルローディング、のいずれかで、第２深さまでフィーチャをエッチングすることを可能にするよう構成されている。
一実施形態において、ＡＬＰ処理中に、コントローラは、液体流量コントローラおよび蒸発器を作動させ、次いで、蒸発器によって生成されてフィーチャ上に塗布された或る量の前駆体を硬化させるために、コイルにＲＦ電力を印加するよう構成されており、ＲＦ電力は、酸素ガスと共に印加される。
一実施形態において、チャンバは、ＡＬＰ処理が完了した各回の後に、コントローラによって作動されうる真空システムを備える。一実施形態において、バイアス電力が、第１エッチングおよび第２エッチング中、ならびに、蒸発器によって生成されてフィーチャ上に塗布された或る量の前駆体の硬化中に、下部電極に結合される。バイアス電力は、第１エッチング、第２エッチング、および、ＡＬＰ処理を処理するために、コントローラに結合される。
一実施形態において、インジェクタが、誘電体窓に配置される。インジェクタは、マニホルドの出力をチャンバに接続する経路を提供する。一実施形態において、１または複数のサイドインジェクタが、チャンバの側壁に配置され、１または複数のサイドインジェクタは、マニホルドの出力１または複数の経路に接続される。一実施形態において、マニホルドは、第１エッチングおよび第２エッチング中に供給されるガスならびにＡＬＰ処理中に供給される蒸気を切り替えるための複数のバルブを備える。
一実施形態において、第１エッチング、第２エッチング、および、ＡＬＰ処理は、第２エッチング中にフィーチャの側壁を保護する共形パッシベーション膜を形成するために、チャンバから基板を取り出すことなしに、チャンバ内で実行される。
さらに別の実施形態例において、プラズマチャンバ内で基板をエッチングするための方法が、プラズマチャンバ内で下部電極上に基板を受け入れる工程を備える。基板は、フィーチャを形成するためにエッチングされる材料を有しており、マスクが、エッチングされるフィーチャの位置を規定するために基板の上に提供される。方法は、さらに、プラズマチャンバ内で、プラズマエッチング処理を用いて材料の第１エッチングを実行する工程を備える。第１エッチングは、プラズマエッチングガスを用いて、材料内に第１深さまでフィーチャを形成する。第１エッチングの後、方法は、プラズマチャンバから基板を取り出すことなしにプラズマチャンバ内で、マスクと、第１エッチング中に形成されたフィーチャとの上に、共形パッシベーション膜を堆積させるために、原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を実行する工程を備える。ＡＬＰ処理は、液体前駆体からの蒸気を用いて、フィーチャおよびマスクの上に共形パッシベーション膜を形成する。ＡＬＰ処理の後に、方法は、プラズマチャンバ内で、プラズマエッチング処理を用いて材料内に第２深さまでフィーチャを形成する材料の第２エッチングを実行する工程を備え、共形パッシベーション膜は、第２エッチング中にマスクとフィーチャの側壁とを保護するよう構成されている。
一実施形態において、ＡＬＰ処理は：（ａ）マスクおよびフィーチャの上に或る量の前駆体をコーティングするために、液体前駆体の蒸気をプラズマチャンバ内に導入する工程と、（ｂ）共形パッシベーション層の原子層を形成するために、或る量の前駆体を硬化させる工程と、（ｃ）目標厚さを有する共形パッシベーション膜が形成されるまで、（ａ）において液体前駆体の蒸気を導入する工程および（ｂ）において或る量の前駆体を硬化させる工程を繰り返す工程と、を含む。
一実施形態において、前駆体の蒸気は、液体供給システムを用いてプラズマチャンバ内に導入され、プラズマエッチングガスは、エッチングガス供給システムを用いてプラズマチャンバ内に導入される。液体供給システムおよびエッチングガス供給システムは、材料の第１エッチングおよび第２エッチング中にプラズマエッチングガスを導入し、ＡＬＰ処理中に液体前駆体の蒸気を導入するように、コントローラによって制御されるマニホルドに接続されている。
一実施形態において、ＡＬＰ処理中、工程（ａ）および（ｂ）の実行後に、プラズマチャンバのパージが実行され、工程（ａ）および（ｂ）が繰り返されるごとに、１回のＡＬＰサイクルが完了する。一実施形態において、各ＡＬＰサイクルは、１つの単原子層を生成し、特定の目標厚さを有する共形膜が、特定の回数のＡＬＰサイクルを実行することによって、異なる材料および異なるアスペクト比において実質的に同じ厚さおよび実質的に同じ質で形成されうる。一実施形態において、ＡＬＰ処理中、工程（ａ）および（ｂ）が繰り返されるごとに、共形パッシベーション膜の１つの単原子層が形成され、共形パッシベーション膜の厚さは、１つの単原子層または複数の単原子層によって規定される。
本開示のその他の態様および利点については、本発明の原理を例示した添付図面を参照しつつ行う以下の詳細な説明から明らかになる。
一実施形態に従って、エッチング動作に利用されるプラズマ処理を示す概略断面図。
一実施形態に従って、ガスインジェクタの断面図を示す図。 一実施形態に従って、ガスインジェクタの底面図を示す図。
一実施形態に従って、エッチング動作に利用されるプラズマ処理を示す概略断面図。
一実施形態に従って、液体供給システムのさらなる詳細を示す概略図。
一実施形態例に従って、基板のエッチングで実行される方法の動作を示すフローチャート。
一実施形態例に従って、基板のエッチングで実行される原子層パッシベーション（ＡＬＰ）動作に関するさらなる詳細を示すフローチャート。
一実施形態に従って、同じチャンバ内で、ＳＴＩフィーチャがエッチングされ、ＡＬＰ膜が堆積された、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）フィーチャの上に堆積された共形原子層パッシベーション（ＡＬＰ）膜を有するＳＴＩフィーチャの一例を示す図。
エッチング処理のためのパッシベーションとして、従来の処理技術に従って、同じエッチングチャンバ内で実行されるＯ２フラッシュの利用を示し、それにより、アスペクト比依存およびパッシベーション依存のパッシベーションの形成がどのように起きるのかを示す図。
エッチング処理のためのインサイチュ原子層パッシベーション（ＡＬＰ）の利用を示し、一実施形態に従って、それにより、アスペクト比非依存および材料非依存のパッシベーションの形成がどのように起きるのかを示す図。
本発明の実施形態を実施するためのコンピュータシステムを示す概略図。
以下の説明では、実施形態例の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、実施形態例は、これらの具体的な詳細事項の一部がなくとも実施することが可能である。また、処理動作および実装の詳細については、すでに周知であれば、詳述していない。
本発明の実施形態は、プラズマエッチングチャンバ内での原子層パッシベーション（ＡＬＰ）の利用を提供する。１）別個のチャンバで実行される原子層堆積（ＡＬＤ）でも、２）プラズマを用いたパッシベーションでもなく、インサイチュ原子層パッシベーション（ＡＬＰ）を利用することにより、高アスペクト比の異なる材料の同時エッチングに対するプロセスウィンドウが広くなる。さらに、ＡＬＰにおいて、パッシベーション材料は、制御された化学組成で供給され、その結果、有意な量の材料がエッチング構造から消費されることがない。対照的に、プラズマパッシベーションスキームでは、パッシベーション材料は、基板材料を消費する酸化または窒化のいずれかによって形成される。さらに、パッシベーション材料がエッチング副生成物によって形成された場合、化学組成の制御が欠如する。さらにまた、ＡＬＰ処理は、共形であるため、高アスペクト比に依存しないが、プラズマパッシベーションは、アスペクト比に依存する。
図１は、一実施形態に従って、エッチング動作に利用されるプラズマ処理を示す概略断面図である。システムは、チャンバ本体１１４と、チャック１１６と、誘電体窓１０６とを備えたチャンバ１３２を備える。チャンバ１３２は、処理領域を含み、誘電体窓１０６は、処理領域の上に配置されている。チャック１１６は、基板１１２を支持するための静電チャックであってよく、チャンバ内で処理領域の下に配置されている。いくつかの実施形態において、内部ファラデーシールド（図示せず）が、チャンバ１００内で誘電体窓１０６の下に配置される。ＴＣＰコイル１３４が、誘電体窓１０６の上に配置され、整合回路１０２に接続されている。
システムは、バイアスＲＦ発生器１２０を備えており、バイアスＲＦ発生器１２０は、１または複数の発生器から規定されうる。複数の発生器が提供される場合、異なる周波数を用いて、様々な同調特性を達成することができる。バイアス整合回路１１８が、ＲＦ発生器１２０と、チャック１１６を規定するアセンブリの導電板との間に接続されている。チャック１１６は、ウエハのチャックおよびデチャックを可能にするために、静電電極も備える。概して、フィルタおよびＤＣクランプ電源が提供されうる。ウエハをチャック１１６から持ち上げるための他の制御システムが提供されてもよい。
第１ガスインジェクタ１０４が、処理ガスまたは液体前駆体（蒸気の形態）の２つの別個の流れをチャンバの上部からチャンバへ注入するための２つの異なる流路を提供する。様々なタイプの動作（ウエハに対する処理動作、ウエハレス自動洗浄（ＷＡＣ）、および、その他の動作など）のために、チャンバに異なるガスを供給するための複数のガス供給部が提供されてよいことを理解された。第２ガスインジェクタ１１０が、上部からではなく、側面を通してチャンバに入る別のガス流を提供する。
供給システム１２８が、一実施形態において、エッチングガス供給システム１２７および液体供給システム１２９を備える。マニホルド１２２が、それぞれの供給システムからの出力を選択、切り替え、および／または、混合するために利用される。後に詳述するように、エッチングガス供給システムは、基板の１または複数の材料層のエッチングに最適化されたエッチャントガスを出力するよう構成される。マニホルド１２２は、原子層パッシベーション（ＡＬＰ）を実行するために、コントローラ１０８からの制御に応答して、さらに最適化される。原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理は、一実施形態において、１または複数のサイクルで実行され、ここで、各サイクルは、基板上でエッチングされるフィーチャ上に自己制限的な単原子層を生成する。ＡＬＰ処理では、液体前駆体が蒸気化され、蒸気の形態でチャンバ１３２内に供給され、飽和するまでウエハ表面にドーズする。飽和するまでウエハ表面にドーズすることは、飽和するまでウエハ表面を「浸漬」することとしても知られる。ウエハに前駆体がドーズされると、蒸気の供給が、マニホルド１２２によって停止される。ドーズされたウエハは、フラッシュ処理を受け、その処理は、前駆体を硬化させるために、ＲＦ発生器１２１および１２０を用いてチャンバに電力供給すると共に、チャンバに酸素（Ｏ２）を供給することを含む。このフラッシュ処理は、ＲＦ電力が供給される時間が比較的短いので（例えば、約０．５秒〜約４秒の間）、「Ｏ２フラッシュ」動作と呼ばれる。Ｏ２フラッシュ動作が完了すると、チャンバがパージされる。
ＡＬＰ処理では、共形原子層を形成できる任意の適切な液体前駆体を利用できる。非限定的な例において、液体前駆体は、一般型Ｃ（ｘ）Ｈ（ｙ）Ｎ（ｚ）Ｏ（ａ）Ｓｉ（ｂ）の組成を有しうる。いくつかの実施形態において、液体前駆体は、以下の組成の内の１つを有する：Ｃ６Ｈ１９Ｎ３Ｓｉ、Ｃ８Ｈ２２Ｎ２Ｓｉ、Ｃ９Ｈ２３ＮＯ３Ｓｉ、および、Ｃ１２Ｈ２８Ｏ４Ｓｉ。
各サイクルがそれぞれの自己制限的なＡＬＰ層を形成する複数回のサイクルが処理されると、エッチング動作が再開される。概して、エッチングガスは、基板のフィーチャをエッチングするのに必要な種のソースである反応ガスとも呼ばれる。反応ガスの例は、塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、および、六フッ化硫黄（ＳＦ６）を含むが、その他の反応ガスが用いられてもよい。
図１の実施形態では、独立したガス流が、チャンバに供給されてよい。１つの流れが、インジェクタ１０４の中心を通して注入されうる。第２の流れも、インジェクタ１０４を通して注入されうるが、インジェクタ１０４の中心を取り巻く別の流路を通る。第３の流れが、サイドインジェクタ１１０を介してチャンバのサイドに注入されうる。一実施形態において、ガスインジェクタ１０４は、例えば、光アクセス窓を通して処理チャンバの外側の診断エンドポイントから軸方向通路に沿って、処理チャンバへの光アクセスも提供する。チャンバへの光アクセスの詳細については、２０１１年４月１９日発行の米国特許第７，９２８，３６６号「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ａｃｃｅｓｓｉｎｇ ａ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｈａｍｂｅｒ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｄｕａｌ Ｚｏｎｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ」に記載されており、その開示は参照によって本明細書に組み込まれる。
エッチングガスおよび／または液体前駆体を様々な位置からチャンバ内に供給できることを説明するために、チャンバへガスを注入する様々な方法について記載した。一部の例では、インジェクタ１０４のみが利用される。他の例では、サイドインジェクタ１１０のみが利用される。他の例では、インジェクタ１０４およびサイドインジェクタ１１０の両方が利用されてもよい。一構成において、マニホルド１２２は、どのガスが３つの異なるガスラインの各々に供給されるのかを制御する。マニホルド１２２は、任意のタイプのガス（反応ガス、調製ガス、前駆体、など）を、３つの異なるガスラインのいずれかに提供することを可能にする。いくつかの実施形態において、調製ガスは、酸素（Ｏ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、および、メタン（ＣＨ４）などのガスを含みうる。ガスは、混合せずにチャンバに送られてもよいし、チャンバへの導入前に他のガスと混合されてもよい。
図２Ａおよび図２Ｂは、一実施形態に従って、ガスインジェクタ１０４の断面図および底面図をそれぞれ示す。インジェクタ１０４は、以下の２つの異なるガスチャネルを備える：中心を通してチャンバに第１流れを導入するための第１ガスチャネル３０４、および、外側チャネル（例えば、エッジチャネル）を通して第２ガス流を導入するための第２ガスチャネル３０６。第２ガスチャネル３０６は、インジェクタ１０４の底部に規定された複数の流出口を備えてよい。図２Ｂに示す実施形態において、第２ガスチャネル３０６は、インジェクタ１０４の底部に規定された８つの流出口を有し、流出口は、インジェクタの底部の外周に沿って約４５度ずつ離間されている。
図１に戻ると、動作プラズマ処理中、真空圧制御、および、チャンバからのガス副生成物の除去を可能にするために、真空ポンプ１３０がチャンバ１３２に接続されている。バルブ１２６が、チャンバに印加される真空吸引の量を制御するために、排気口１２４と真空ポンプ１３０との間に配置されている。
誘電体窓１０６は、セラミック材料またはセラミックタイプの材料から規定されうる。半導体エッチングチャンバの条件に耐えうる限りは、その他の誘電体材料も可能である。通例、チャンバは、０℃〜約２００℃の範囲の高温で動作する。温度は、エッチング処理動作および個々のレシピに依存する。また、チャンバ１３２は、約１ｍＴｏｒｒ（ｍＴ）〜約５００ｍＴｏｒｒ（ｍＴ）の範囲の真空条件で動作する。本明細書で用いられている「約」および「およそ」という用語は、特定のパラメータが合理的な許容範囲内（例えば、±２０％）で変更されうることを意味する。
すべてが具体的に図示されてはいないが、チャンバ１３２は、通例、クリーンルームまたは製造施設のいずれかの中に設置される時に、設備に接続される。設備は、特に、処理ガス、真空、温度制御、および、環境粒子制御を提供する配管を備える。これらの設備は、対象となる製造施設に設置される時に、チャンバ１３２に接続される。さらに、チャンバ１３２は、オートメーションを用いてロボット技術により半導体ウエハをチャンバ１３２の内外に移送することを可能にする移送チャンバに接続されてよい。
プログラム可能なコントローラ１０８が、チャンバ１３２およびその関連構成要素の動作の制御を提供する。概して、コントローラ１０８は、レシピによって規定されたチャンバ動作を実行するようプログラムできる。所与のレシピが、ＴＣＰコイルへの電力の印加、チャンバへのガスの流量、および、真空の印加など、動作のための様々なパラメータを指定してよい。タイミング、持続期間、大きさ、もしくは、任意のその他の調節可能パラメータまたは制御可能な特性が、チャンバ１３２およびその関連構成要素の動作を制御するために、レシピによって規定され、コントローラによって実行されうることを理解されたい。さらに、一連のレシピが、コントローラ１０８へプログラムされてもよい。一実施形態において、レシピは、エッチング動作を処理するために構成され、各エッチング動作の合間に実行される１または複数サイクルの原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を含む。
一実施形態において、コントローラは、第１エッチングを実行するためにエッチングガス供給システムを作動させるよう構成される。この実施形態において、コントローラは、さらに、第１エッチング後に原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を実行することで、第１エッチング中に形成されたフィーチャを共形パッシベーション膜で被覆するために、少なくとも液体供給システムを作動させるよう構成される。一実施形態において、フィーチャは、パッシベーション膜を形成するために、前駆体で飽和するまでウエハ表面に最初にドーズを行った後に前駆体を硬化させることによって被覆される。ＡＬＰ処理は、１または複数回実行されてよく、各回で、共形パッシベーション膜の１つの単原子層が形成される。一実施形態において、コントローラは、さらに、フィーチャの第２エッチングを実行するためにエッチングガス供給システムを作動させるよう構成される。第２エッチング中、共形パッシベーション膜は、フィーチャのマスクおよび側壁を保護することで、最小限のクリティカルディメンション（ＣＤ）ロス、異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のＣＤローディング、ならびに、異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のプロファイルローディングで、第２エッチング中にフィーチャを規定することを可能にする。一実施形態において、コントローラは、またさらに、液体流量コントローラおよび蒸発器を作動させ、その後、蒸発器によって生成されフィーチャに適用された或る量の前駆体を硬化させるためにコイルへＲＦ電力を印加するよう構成される。この実施形態において、ＲＦ電力は、酸素ガスと共に印加され、酸素ガスは、エッチングガス供給システムを用いて供給されてよい。一実施形態において、コントローラは、チャンバをパージするために、ＡＬＰ処理が完了するたびに真空システムまたはターボポンプを作動させるよう構成される。
図３Ａは、一実施形態に従って、エッチング動作に利用されるプラズマ処理を示す概略断面図である。図３Ａに示すように、チャック１１６は、チャンバ本体１１４内に配置され、チャンバ本体１０４には、誘電体窓１０６が備えられている。一実施形態において、チャック１１６は、基板１１２を支持するための静電チャックである。ＴＣＰコイル１３４が、誘電体窓１０６の上に配置され、整合回路１０２に接続されており、整合回路１０２は、ＲＦ発生器１２１に接続されている。図３Ａの実施形態において、供給システム１２８は、エッチングガス供給システム１２７および液体供給システム１２９を備える。エッチングガス供給システム１２７は、導管３０３を介してマニホルド１２２にエッチングガスを供給する。液体供給システム１２９は、図３Ｂを参照して以下でより詳細に説明するように、導管３０１を介してマニホルド１２２に液体前駆体を（蒸気の形態で）供給する。マニホルド１２２は、コントローラ１０８からの制御に応答して、例えばガスおよび／または蒸気の間の切り替えのための複数のバルブを用いて、出力を選択、切り替え、および／または、混合することにより、適切な時に、それぞれの供給システムからの出力が導管３０５を介してチャンバ本体１１４に流れることを可能にする。それぞれの供給システムからの出力は、チャンバ本体の上部に配置されたガスインジェクタ１０４を介して導管３０５からチャンバ本体１１４へ流れ込む。チャンバのパージを容易にするために、チャンバ本体１１４のベースには、流出口１１５が設けられており、流出口１１５は、ポンプ１１７と流体連通するように接続されている。一実施形態では、ポンプ１１７は、ターボポンプである。当業者であれば、チャンバ本体１１４のベースには、適切なポンプに各々が接続された複数の流出口が設けられてもよいことがわかる。
図３Ｂは、一実施形態に従って、液体供給システムのさらなる詳細を示す概略図である。図３Ｂに示すように、液体供給システム１２９は、液体前駆供給源体３０８、液体流量コントローラ３１０、および、蒸発器３１２を備える。液体前駆体供給源３０８は、適切な液体前駆体を提供する施設と流体連通するように接続されうる。上述のように、共形単原子層を形成できる任意の液体前駆体が利用されてよい。液体前駆体は、供給源３０８から液体流量コントローラ３１０へ流れ、液体流量コントローラ３１０は、コントローラ１０８（例えば、図３Ａ参照）から受信した命令に基づいて流量を調節する。一実施形態において、液体前駆体の量は、約５０マイクロリットル〜約１，０００マイクロリットルの範囲である。液体前駆体は、液体流量コントローラ３１０から蒸発器３１２へ流れ、蒸発器３１２は、液体前駆体を液体状体から蒸気状態へ変換する。蒸気化された前駆体は、マニホルド１２２へ流れ、マニホルド１２２は、コントローラ１０８から受信した制御に基づいて、蒸気前駆体を適切な時にガスインジェクタ１０４（例えば、図１を参照）へ供給する。蒸気前駆体は、ガスインジェクタ１０４を通して、チャンバ本体１１４（例えば、図１を参照）によって規定されたチャンバ１３２へ流れる。
図４Ａは、一実施形態例に従って、基板のエッチングで実行される方法の動作を示すフローチャートである。動作４００において、基板（例えば、ウエハ）が、周知の技術に従ってエッチングされる。一実施形態において、基板は、プラズマチャンバ（例えば、ＴＣＰエッチングチャンバ）において下部電極上に受け入れられる。基板は、材料内にフィーチャを形成するためにエッチングされる材料（例えば、導電体）を有しており、マスクが、エッチングされるフィーチャの位置を規定するために基板の上に提供される。プラズマエッチング処理は、プラズマエッチングガスを用いて、材料内にフィーチャを形成する。一実施形態において、第１エッチングが、第１深さまで材料内にフィーチャを形成するために実行される。第１深さは、最終深さの任意の適切な割合（例えば、２０％、３０％、４０％、５０％など）でありうる。後に詳細に説明するように、次に、第２エッチングが、第２深さまで材料内にフィーチャを形成するために実行されてよい。一実施形態において、第２深さは、最終深さであるが、最終深さまでフィーチャを規定するために、３回以上のエッチング処理が実行されてもよいことが、当業者には理解される。エッチング動作（例えば、第１エッチング）の完了後、動作４０２で、チャンバはパージされる。図３Ａに戻ると、一実施形態において、チャンバは、ポンプ１１７と流体連通するよう接続された流出口１１５を介してパージされる。
チャンバがパージされると、動作４０４で、原子層パッシベーション（ＡＬＰ）が、プラズマチャンバ内で実行される。ＡＬＰ動作では、共形パッシベーション層が、マスクと、エッチング動作（例えば、第１エッチング）中に形成されたフィーチャとの上に堆積される。ＡＬＰ動作に関するさらなる詳細を、図４Ｂを参照して以下に記載する。ＡＬＰ動作（単一の単原子層よりも大きい厚さを有するパッシベーション膜を形成するために複数回繰り返されうる）の完了後、動作４００−２で、プラズマエッチング処理を用いた材料の第２エッチングが、第２深さまで材料内にフィーチャを規定するために実行される。第２エッチング中、共形パッシベーション層は、フィーチャのマスクおよび側壁を保護して、第２深さまでのフィーチャのエッチングを可能にする。
図４Ｂは、一実施形態例に従って、基板のエッチングで実行される原子層パッシベーション（ＡＬＰ）動作に関するさらなる詳細を示すフローチャートである。一実施形態において、ＡＬＰ動作（図４Ａの動作４０４を参照）は、動作４０４−１、４０４−２、４０４−３、および、４０４−４を含む。動作４０４−１において、液体前駆体が、飽和するまで基板表面にドーズするように基板の表面に供給される。適切な前駆体の例については、図１の記載と関連して上で列挙した。一実施形態において、液体供給システム（ＬＤＳ）が、チャンバに液体前駆体を供給するために利用される。例として、例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示した液体供給システム（ＬＤＳ）１２９が、チャンバに液体前駆体を供給するために利用されてよい。上述のように、ＬＤＳ１２９は、液体前駆体を蒸気化して、蒸気化した前駆体をチャンバに供給する。基板（例えば、ウエハ）が前駆体をドーズされると、動作４０４−２において、前駆体を硬化させて、マスクと、プラズマエッチング処理（例えば、第１エッチング）中に材料に形成されたフィーチャとの上に共形パッシベーション単原子層を形成するために、Ｏ２フラッシュが実行される。Ｏ２フラッシュは、プラズマチャンバのＲＦ発生器（例えば、図１に示したＲＦ発生器１２１および１２０）に電力供給しつつチャンバに酸素（Ｏ２）を導入することによって実行される。例として、酸素は、例えば図１および図３Ａに示したエッチングガス供給システム１２７を用いてチャンバに導入されうる。一実施形態において、酸素は、約５００ｓｃｃｍ〜約２，５００ｓｃｃｍの範囲の流量でチャンバに導入される。一実施形態において、ＲＦ電力は、約２００ワット〜約３，０００ワットの間の電力レベルで印加される。通例、約０．５秒〜約４秒掛かるＯ２フラッシュの完了後、動作４０４−３において、チャンバがパージされる。チャンバは、チャンバの流出口と流体連通する適切なポンプを用いてパージされうる。例として、流出口１１５と流体連通する様子が図示されたポンプ１１７（図３Ａ参照）が、チャンバをパージするために用いられてよい。一実施形態において、ポンプ１１７は、ターボポンプである。一実施形態において、パージ動作は、約２秒かかり、ＡＬＰ動作の１サイクルは、約４秒〜約１５秒の範囲の期間にわたって持続する。
動作４０４−４において、さらなるＡＬＰ単原子層が形成されるべきか否かに関して決定がなされる。さらなるＡＬＰ単原子層が必要ない場合、基板をエッチングする方法は、図４Ａに示したように、ＡＬＰ動作４００からエッチング動作４００−２へ進む。さらなるＡＬＰ単原子層が形成される場合、別のＡＬＰ単原子層を形成するために、動作４０４−１、４０４−２、および、４０４−３が繰り返される。動作４０４−１、４０４−２、および、４０４−３を実行することによるＡＬＰ単原子層の形成は、特定の応用例に対して十分なレベルのパッシベーションを達成するために、複数サイクルにわたって繰り返されてよい。各ＡＬＰ単原子層は、通例、約１．０オングストローム〜約１．３オングストロームの範囲の厚さを有するので、ＡＬＰ動作は、所望の目標厚さ（例えば、５オングストローム、１０オングストローム、２０オングストロームなど）を有するパッシベーション膜全体を形成するために複数回のサイクルを含みうる。一実施形態において、ＡＬＰ動作は、１〜１００サイクルを含む。別の実施形態において、ＡＬＰ動作は、１〜１０サイクル、１０〜６０サイクル、２０〜３０サイクルなどを含みうる。
図５は、一実施形態に従って、同じチャンバ内で、ＳＴＩフィーチャがエッチングされ、ＡＬＰ膜が堆積された、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）フィーチャの上に堆積された共形原子層パッシベーション（ＡＬＰ）膜を有するＳＴＩフィーチャの一例を示す。図５に示すように、ＳＴＩフィーチャは、複数の構造５０４を規定するために導電材料（例えば、シリコン）にエッチングされた複数のトレンチ５０２を含む。エッチング処理中に利用されるマスク５０６は、構造５０４の各々の上部領域上に残る。一実施形態において、マスク５０６は、窒化シリコンで形成されるが、その他の適切なマスク材料が利用されてもよい。ＡＬＰ膜５０８は、共形にトレンチ５０２および構造５０４の表面を覆う。図５の下側の厚さの表示で示すように、トレンチ５０２の底部付近の領域にある共形ＡＬＰ膜５０８ａは、約５２オングストロームの厚さを有する。図５の中間の厚さの表示で示すように、構造５０４の側壁に沿った領域にある共形ＡＬＰ膜５０８ｂも、約５２オングストロームの厚さを有する。図５の上側の厚さの表示で示すように、マスク５０６を囲む領域にある共形ＡＬＰ膜５０８ｃは、約５６オングストロームの厚さを有する。したがって、構造の上部に位置する、構造の側壁に沿って位置する、および、構造の底部付近に位置する厚さの表示は、構造上に堆積されたＡＬＰ膜の共形の性質を示す。ＡＬＰは、異なるアスペクト比でも同じ量を堆積し、基板（例えば、ウエハ）にわたって一様に堆積することに注意されたい。
上述のように、典型的なＡＬＰ単原子層は、約１．０オングストローム〜約１．３オングストロームの範囲の厚さを有する。したがって、図５の例に示したように約５０オングストロームの厚さを有する共形ＡＬＰ膜を堆積するためには、ＡＬＰ動作を少なくとも３５〜４０サイクル繰り返す必要がある（ＡＬＰ単原子層が約１．３オングストロームの厚さを有すると仮定する）。
図６Ａは、エッチング処理のためのパッシベーションとして、従来の処理技術に従って、同じエッチングチャンバ内で実行されるＯ２プラズマフラッシュの利用を示し、それにより、アスペクト比依存およびパッシベーション依存のパッシベーションの形成がどのように起きるのかを示す図である。図６Ａは、第１エッチング処理が、プラズマエッチングチャンバ内で基板に実行された後に基板６００に規定された複数の構造６０２および６０３を示す。２つのタイプのトランジスタ（例えば、ｎ型およびｐ型）の形成を可能にするために、構造６０２（左側の２つの構造）は、基板材料とは異なる化学組成を有する材料（例えば、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ））から形成され、構造６０３（右側の２つの構造）は、基板材料（例えば、シリコン）で形成される。エッチング処理中に利用されるマスク６０４の一部は、構造６０２および６０３の各々の上に配置される。第１エッチングは、基板６００の材料内に第１深さまで伸び、第１深さは、１または複数のさらなるエッチング処理で到達するエッチング処理全体の最終深さよりも浅い。第１エッチングが実行された後、Ｏ２プラズマフラッシュが、同じプラズマエッチングチャンバ内でパッシベーションのために利用される。ＲＦ電力が酸素ガスの存在下で印加されるＯ２プラズマフラッシュ中、こうして形成されたプラズマ内の酸素が、基板に酸化を起き起こす。例えば、構造６０３は、シリコンで形成されており、酸素と反応することで、ＳｉＯｘパッシベーション膜６０３−１を形成する。同様に、構造６０２は、異なる材料（例えば、ＳｉＧｅ）で形成されており、酸素と反応することで、パッシベーション膜６０２−１（例えば、ＳｉＧｅＯｘ）を形成する。
Ｏ２フラッシュが実行された後、第２エッチング処理が、第２深さまで構造６０２および６０３を規定するために用いられる。第２エッチング中、パッシベーション膜６０２−１および６０３−１がエッチング除去される。Ｏ２フラッシュ中のこれらのパッシベーション膜の生成が、構造６０２および６０３から材料を消費したので、高密度領域における構造６０２、６０２−２（シリコンで形成されている）、および、６０３は、材料の喪失および側壁のエッチングにより、エッチング処理後には湾曲した側壁の構成を有する。特に、Ｏ２フラッシュから形成されたＳｉＧｅＯｘパッシベーションは、ＳｉＯｘパッシベーションよりも弱く、第２エッチング中にＳｉＯｘよりも早く腐食する。結果的に、第２エッチング後にプロファイルの差がある。例えば、図６Ａにおいて、例えばＳｉＧｅで形成された領域６０２は、例えばＳｉで形成された領域６０２−２よりも湾曲している。これらの湾曲プロファイルは、ＦｉｎＦＥＴトランジスタでは許容できないので問題になる。分離（「ｉｓｏ」）領域に隣接して位置する構造６０３（右端の構造６０３）は、酸素ラジカルへの暴露が多いので、テーパ状のプロファイルを持つ厚い領域６０３−２を有する。特に、分離（「ｉｓｏ」）領域の比較的開けた性質は、より多くの酸素ラジカルが構造に到達することを可能にし、より多くのパッシベーションの形成を引き起こす。このパッシベーションのレベルの増大は、第２エッチング後の「ｉｓｏ」領域におけるよりテーパ状のシリコンプロファイルにつながる。
図６Ｂは、エッチング処理のためのインサイチュ原子層パッシベーション（ＡＬＰ）の利用を示し、一実施形態に従って、それにより、アスペクト比非依存および材料非依存のパッシベーションの形成がどのように起きるのかを示す図である。図６Ａと同様に、図６Ｂは、第１エッチング処理が、プラズマエッチングチャンバ内で基板に実行された後に基板６００に規定された複数の構造６０２および６０３を示す。構造６０２（左側の２つの構造）は、基板材料とは異なる化学組成を有する材料（例えば、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ））から形成され、構造６０３（右側の２つの構造）は、基板材料（例えば、シリコン）で形成される。エッチング処理中に利用されるマスク６０４の一部は、構造６０２および６０３の各々の上に配置される。第１エッチングは、基板６００の材料内に第１深さまで伸び、第１深さは、１または複数のさらなるエッチング処理で到達するエッチング処理全体の最終深さよりも浅い。第１エッチングが実行された後、基板６００は、プラズマエッチングチャンバ内に残り、インサイチュ原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を受ける。本明細書に記載のように、基板６００は、液体前駆体の蒸気からの自己制限的な単原子層でコーティングされ、その後、前駆体は、プラズマフラッシュ処理を実行するために、酸素ガスと共にプラズマチャンバの電極にＲＦ電力を印加することによって硬化される。ＡＬＰ処理は、結果として、構造６０２および６０３ならびにマスク６０４を均一にコーティングするパッシベーション膜６０５−Ａの形成を引き起こし、膜の厚さは、実行されたＡＬＰサイクル回数の関数である。ＡＬＰ処理が完了して、プラズマエッチングチャンバがパージされると、プラズマエッチングチャンバから基板を取り出すことなしに、構造６０２および６０３を第２深さまで規定するために、第２エッチング処理が基板６００に実行される。第２エッチング中、パッシベーション膜６０５−Ａがエッチング除去される。図６Ａに示したパッシベーション膜と対照的に、ＡＬＰ処理が、外部のパッシベーション源、すなわち、蒸気の形態でプラズマエッチングチャンバに供給される液体前駆体、を提供するので、パッシベーション膜６０５−Ａの除去は、重要な材料の損失を全く伴わない。したがって、クリティカルディメンション（ＣＤ）のすべてのロスが最小限であるため、高密度領域にある構造６０２および６０３は、エッチング後に実質的に均一な構成を有する。この最小限のＣＤロスは、半導体製造処理中に満たす必要のある設計ルール違反を減少させる。分離（「ｉｓｏ」）領域に隣接して位置する構造６０３（右端の構造６０３）は、領域６０３−Ｂを含む。図６Ａに示した領域６０３−２の厚さが増したのと対照的に、「ｉｓｏ」フィーチャ上に形成されたパッシベーションの量は、ＡＬＰで高密度フィーチャ上に形成されたパッシベーションの量と同じであるので、図６Ｂに示す領域６０３−Ｂは、実質的に均一な構成を有する。
図６Ｂに示すように、ＡＬＰは、パッシベーションが材料非依存なので、ＳｉとＳｉＧｅとの間で同じクリティカルディメンション（ＣＤ）を可能にする。すなわち、ＳｉおよびＳｉＧｅの両方の上のＡＬＰが、後続のエッチング工程中に同じ腐食速度を有する。さらに、ＡＬＰは、ＳｉとＳｉＧｅとの間のプロファイルの差をなくし、すなわち、これらの異なる材料で形成されたフィーチャの間にはテーパ／湾曲の差がない。
ＡＬＰ処理は、プラズマエッチングチャンバ内にある間に基板へのパッシベーション膜の堆積を伴うので、プラズマエッチングチャンバは、定期的に洗浄されることが好ましい。一実施形態において、プラズマエッチングチャンバは、ウエハ処理の合間に実行されるウエハレス自動洗浄（ＷＡＣ）を用いて洗浄される。一実施形態において、ＷＡＣ処理は、各ウエハが処理された後に実行される。別の実施形態において、ＷＡＣ処理は、各ロットのウエハが処理された後に実行される。当業者であれば、ＷＡＣ処理が、特定の応用例のニーズを満たすのに適した任意の間隔（例えば、各ウエハ後、１ウエハおきに、１０ウエハごと、ウエハのロットごと、など）で実行されうることがわかる。
いくつかの実施例において、コントローラは、システムの一部であり、システムは、上述の例の一部であってよい。かかるシステムは、１または複数の処理ツール、１または複数のチャンバ、処理のための１または複数のプラットフォーム、および／または、特定の処理構成要素（ウエハペデスタル、ガスフローシステムなど）など、半導体処理装置を備えうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および、処理後に、システムの動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてもよく、システムの様々な構成要素または副部品を制御しうる。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ならびに、ツールおよび他の移動ツールおよび／または特定のシステムと接続または結合されたロードロックの内外へのウエハ移動など、本明細書に開示の処理のいずれを制御するようプログラムされてもよい。
概して、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、エンドポイント測定を可能にすることなどを行う様々な集積回路、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定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、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または複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含みうる。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形態でコントローラに伝えられて、半導体ウエハに対するまたは半導体ウエハのための特定の処理を実行するための動作パラメータ、もしくは、システムへの動作パラメータを定義する命令であってよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態において、ウエハの１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、ダイの加工中に１または複数の処理工程を達成するために処理エンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
コントローラは、いくつかの実施例において、システムと一体化されるか、システムに接続されるか、その他の方法でシステムとネットワーク化されるか、もしくは、それらの組み合わせでシステムに結合されたコンピュータの一部であってもよいし、かかるコンピュータに接続されてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全部または一部であってもよい。コンピュータは、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に従って処理工程を設定する、または、新たな処理を開始するために、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の現在の進捗を監視する、過去の製造動作の履歴を調べる、もしくは、複数の製造動作からの傾向または性能指標を調べうる。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（ローカルネットワークまたはインターネットを含みうる）を介してシステムに処理レシピを提供してよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを備えてよく、パラメータおよび／または設定は、リモートコンピュータからシステムに通信される。一部の例において、コントローラは、データの形式で命令を受信し、命令は、１または複数の動作中に実行される処理工程の各々のためのパラメータを指定する。パラメータは、実行される処理のタイプならびにコントローラがインターフェース接続するまたは制御するよう構成されたツールのタイプに固有であってよいことを理解されたい。したがって、上述のように、コントローラは、ネットワーク化されて共通の目的（本明細書に記載の処理および制御など）に向けて動作する１または複数の別個のコントローラを備えることなどによって分散されてよい。かかる目的のための分散コントローラの一例は、チャンバでの処理を制御するために協働するリモートに配置された（プラットフォームレベルにある、または、リモートコンピュータの一部として配置されるなど）１または複数の集積回路と通信するチャンバ上の１または複数の集積回路である。
限定はしないが、システムの例は、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属メッキチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの加工および／または製造に関連するかまたは利用されうる任意のその他の半導体処理システムを含みうる。
上述のように、ツールによって実行される１または複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近くのツール、工場の至る所に配置されるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、もしくは、半導体製造工場内のツール位置および／またはロードポートに向かってまたはそこからウエハのコンテナを運ぶ材料輸送に用いられるツール、の内の１または複数と通信してもよい。
図７は、本発明の実施形態を実施するためのコンピュータシステムを示す概略図である。本明細書に記載の方法は、従来の汎用コンピュータシステムなどのデジタル処理システムを用いて実行されてよいことを理解されたい。あるいは、１つの機能のみを実行するよう設計またはプログラムされた専用コンピュータが用いられてもよい。コンピュータシステム１０００は、中央処理装置（ＣＰＵ）１００４を備えており、ＣＰＵは、バス１０１０を介して、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０２８、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１０１２、および、マスストレージデバイス１０１４に接続されている。システムコントローラプログラム１００８が、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０２８に格納されているが、マスストレージデバイス１０１４に格納されてもよい。
マスストレージデバイス１０１４は、フロッピーディスクドライブまたは固定ディスクドライブなどの永続データ記憶装置であり、ローカルであってもリモートであってもよい。ネットワークインターフェース１０３０が、ネットワーク１０３２を介して接続を提供し、他のデバイスとの通信を可能にする。ＣＰＵ１００４は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、または、特別にプログラムされた論理デバイスとして実装されうることを理解されたい。入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１０２０が、様々な周辺機器との通信を提供しており、バス１０１０を介して、ＣＰＵ１００４、ＲＡＭ１０２８、ＲＯＭ１０１２、および、マスストレージデバイス１０１４に接続されている。周辺機器の例は、ディスプレイ１０１８、キーボード１０２２、カーソルコントロール１０２４、リムーバブルメディアデバイス１０３４などである。
ディスプレイ１０１８は、本明細書に記載のユーザインターフェースを表示するよう構成される。キーボード１０２２、カーソルコントロール（マウス）１０２４、リムーバブルメディアデバイス１０３４、および、その他の周辺機器は、ＣＰＵ１００４に命令選択の情報を通信するために、Ｉ／Ｏインターフェース１０２０に接続される。外部デバイスとのデータのやりとりは、Ｉ／Ｏインターフェース１０２０を介して通信されてよいことを理解されたい。実施形態は、有線または無線ネットワークを通して接続された遠隔処理デバイスによってタスクが実行される分散コンピューティング環境で実施されてもよい。
実施形態は、ハンドヘルドデバイス、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家電、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなど、様々なコンピュータシステム構成で実施されてもよい。実施形態は、ネットワークを通して接続された遠隔処理デバイスによってタスクが実行される分散コンピューティング環境で実施されてもよい。
上述の実施形態を念頭に置いて、本実施形態は、コンピュータシステムに格納されたデータを含め、コンピュータに実装された様々な動作を利用できることを理解されたい。これらの動作は、物理量の物理操作を必要とするものである。本実施形態の一部を形成する本明細書で説明した動作はいずれも、有用な機械動作である。本実施形態は、さらに、これらの動作を実行するためのデバイスまたは装置に関する。装置は、専用コンピュータなど、必要とされる目的向けに特別に構築されてよい。専用コンピュータとして規定された場合、コンピュータは、特殊目的に含まれない他の処理、プログラム実行、または、ルーチンも実行しつつ、特殊目的のために動作することができる。あるいは、動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに格納されたまたはネットワークを介して取得された１または複数のコンピュータプログラムによって選択的にアクティベートまたは構成された汎用コンピュータで処理されてもよい。データがネットワークを介して取得されると、そのデータは、ネットワーク（例えば、コンピューティングリソースのクラウド）上の他のコンピュータによって処理されてもよい。
１または複数実施形態は、コンピュータ読み取り可能な媒体上にコンピュータ読み取り可能なコードとして製造されてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータシステムによって読み出し可能であるようにデータを格納できる任意のデータ記憶装置である。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、および、その他の光学および非光学式のデータ記憶装置が挙げられる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ読み取り可能なコードが分散的に格納および実行されるように、ネットワーク接続されたコンピュータシステム上に分散されたコンピュータ読み取り可能なタンジブル媒体を含みうる。
方法の動作は特定の順番で記載されているが、オーバーレイ動作の処理が望ましく実行される限りは、他のハウスキーピング動作が動作の合間に実行されてもよいし、動作が若干異なる時間に実行されるように調整されてもよいし、処理に関連した様々な間隔で処理動作が起きることを許容するシステムに分散されてもよいことを理解されたい。
したがって、実施形態例の開示は、以下の請求項およびそれらの等価物に記載される開示の範囲の例示を意図するものであるが、それらを限定するものではない。理解を深めるために、開示の実施形態例について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更および変形を行ってもよいことは明らかである。以下の特許請求の範囲において、要素および／または工程は、請求項の中で特に言及せず、また、本開示によって暗に求められていない限り、全く特定の動作順序を示すものではない。

Claims (27)

  1. プラズマチャンバ内で基板をエッチングするための方法であって、
    前記プラズマチャンバ内で下部電極上に前記基板を受け入れる工程であって、前記基板は、フィーチャを形成するためにエッチングされる材料を有し、エッチングされる前記フィーチャの位置を規定するために、マスクが前記基板の上に提供されている、工程と、
    前記プラズマチャンバ内で、プラズマエッチング処理を用いて前記材料の第１エッチングを実行する工程であって、前記第１エッチングは、プラズマエッチングガスを用いて、前記材料内に第１深さまでフィーチャを形成する、工程と、
    前記プラズマチャンバ内で、前記マスクと、前記第１エッチング中に形成された前記フィーチャとの上に、共形パッシベーション膜を堆積させるために、原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を実行する工程であって、前記ＡＬＰ処理は、
    （ａ）前記マスクおよび前記フィーチャの上に或る量の前駆体をコーティングするために、液体前駆体の蒸気を前記プラズマチャンバ内に導入する工程と、
    （ｂ）前記共形パッシベーション層の単原子層を形成するために、前記或る量の前駆体を硬化させる工程と、
    （ｃ）前記プラズマチャンバから前記基板を取り出すことなしに、目標厚さを有する共形パッシベーション膜が形成されるまで、（ａ）において前記液体前駆体の前記蒸気を導入する工程および（ｂ）において前記或る量の前駆体を硬化させる工程を繰り返す工程と、を含む、工程と、
    前記プラズマチャンバ内で、前記プラズマエッチング処理を用いて前記材料の第２エッチングを実行する工程であって、前記第２エッチングは、プラズマエッチングガスを用いて、前記材料内に第２深さまでフィーチャを形成し、前記共形パッシベーション膜は、前記第２エッチング中に前記マスクと前記フィーチャの側壁とを保護するよう構成されている、工程と、
    を備える、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、前記共形パッシベーション膜は、ａ）最小限のクリティカルディメンションロス、ｂ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のＣＤローディング、もしくは、ｃ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のプロファイルローディング、のいずれかで、前記第２深さまで前記フィーチャをエッチングすることを可能にするよう構成されている、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、液体前駆体の前記蒸気は、液体供給システムを用いて前記プラズマチャンバ内に導入され、前記プラズマエッチングガスは、エッチングガス供給システムを用いて前記プラズマチャンバ内に導入され、前記液体供給システムおよび前記エッチングガス供給システムは、前記材料の前記第１エッチングおよび第２エッチング中に前記プラズマエッチングガスを導入し、前記ＡＬＰ処理中に前記液体前駆体の前記蒸気を導入するように、コントローラによって制御されるマニホルドに接続されている、方法。
  4. 請求項１に記載の方法であって、前記ＡＬＰ処理中に、前記或る量の前駆体を硬化させる工程は、プラズマフラッシュ処理を実行するために、酸素ガスと共に前記プラズマチャンバの電極に高周波（ＲＦ）電力を印加する工程を含み、前記プラズマフラッシュ処理は、約０．５秒〜約４秒の期間にわたって処理され、前記ＲＦ電力は、約２００ワット〜約３，０００ワットの電力レベルで印加される、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、前記ＡＬＰ処理中、工程（ａ）および（ｂ）の実行後に、前記プラズマチャンバのパージが実行され、工程（ａ）および（ｂ）が繰り返されるごとに、１回のＡＬＰサイクルが完了する、方法。
  6. 請求項４に記載の方法であって、各ＡＬＰサイクルは、１つの単原子層を生成し、特定の目標厚さを有する共形膜が、特定の回数の前記ＡＬＰサイクルを実行することによって形成されうる、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、前記ＡＰＬ処理中、工程（ａ）および（ｂ）が繰り返されるごとに、前記共形パッシベーション膜の１つの単原子層が形成され、前記共形パッシベーション膜の厚さは、前記１つの単原子層または複数の単原子層によって規定される、方法。
  8. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
    前記第２エッチングの後に、１または複数回のさらなるエッチングを実行する工程を備え、
    それぞれのさらなるエッチングが実行される前に、それぞれの共形パッシベーション膜を形成するために、ＡＬＰ処理が実行され、
    前記共形パッシベーション膜は、工程（ａ）および（ｂ）を複数回繰り返して前記共形パッシベーション膜の前記目標厚さに到達することによって規定される、方法。
  9. 請求項１に記載の方法であって、前記共形パッシベーション膜は、前記フィーチャの前記側壁の材料の有意な量を消費することなしに、前記フィーチャの前記側壁と前記マスクとの上に堆積される、方法。
  10. 請求項９に記載の方法であって、エッチングされる前記材料は、シリコン、シリコンゲルマニウム、または、ゲルマニウムで構成され、前記共形パッシベーション膜は、前記フィーチャの前記側壁の材料の有意な量を消費せず、異なる材料の上に実質的に同質のパッシベーションを形成する、方法。
  11. 請求項１に記載の方法であって、前記ＡＬＰ処理中に、前記或る量の前駆体を硬化させる工程は、プラズマフラッシュ処理を実行するために、酸素ガスと共に前記プラズマチャンバの電極に高周波（ＲＦ）電力を印加する工程を含む、方法。
  12. プラズマ処理システムであって、
    処理領域を含むチャンバと、
    前記チャンバ内で前記処理領域の下に配置された下部電極と、
    前記処理領域の上かつ前記下部電極の上方に配置された誘電体窓と、
    前記処理領域に高周波（ＲＦ）電力を供給するために前記誘電体窓の上方に配置されたコイルと、
    前記下部電極の上に配置された時に基板の材料の第１エッチングを実行してフィーチャを形成するために用いられる１または複数のガス源に接続されたエッチングガス供給システムであって、マニホルドに接続された出力を有する、エッチングガス供給システムと、
    液体前駆体源と、前記液体前駆体源に接続された液体流量コントローラと、前記液体流量コントローラに接続された蒸発器と、を備えた液体供給システムであって、前記液体供給システムは、前記マニホルドに接続された出力を有し、前記マニホルドは、コントローラによって制御される、液体供給システムと、
    を備え、
    前記コントローラは、前記第１エッチングを実行するために、前記エッチングガス供給システムを作動させるよう構成され、前記第１エッチングの後に原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を実行して、前記第１エッチング中に形成された前記フィーチャを共形パッシベーション膜でコーティングするために、少なくとも前記液体供給システムを作動させるよう構成され、前記ＡＬＰ処理は、１または複数回完了され、各回に、前記共形パッシベーション膜の１つの単原子層が形成され、
    前記コントローラは、前記フィーチャの第２エッチングを実行するために、前記エッチングガス供給システムを作動させるよう構成され、前記共形パッシベーション膜は、前記第２エッチング中にマスクと前記フィーチャの側壁とを保護するよう構成されている、プラズマ処理システム。
  13. 請求項１２に記載のプラズマ処理システムであって、前記共形パッシベーション膜は、ａ）最小限のクリティカルディメンションロス、ｂ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のＣＤローディング、もしくは、ｃ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のプロファイルローディング、のいずれかで、第２深さまで前記フィーチャをエッチングすることを可能にするよう構成されている、プラズマ処理システム。
  14. 請求項１２に記載のプラズマ処理システムであって、前記ＡＬＰ処理中に、前記コントローラは、前記液体流量コントローラおよび前記蒸発器を作動させ、次いで、前記蒸発器によって生成されて前記フィーチャ上に塗布された或る量の前駆体を硬化させるために、前記コイルに前記ＲＦ電力を印加するよう構成され、前記ＲＦ電力は、酸素ガスと共に印加される、プラズマ処理システム。
  15. 請求項１２に記載のプラズマ処理システムであって、前記チャンバは、真空システムを備え、前記真空システムは、前記ＡＬＰ処理が完了した各回の後に、前記コントローラによって作動される、プラズマ処理システム。
  16. 請求項１２に記載のプラズマ処理システムであって、バイアス電力が、前記第１エッチングおよび第２エッチング中、ならびに、前記蒸発器によって生成されて前記フィーチャ上に塗布された或る量の前駆体の硬化中に、前記下部電極に結合され、前記バイアス電力は、前記第１エッチング、前記第２エッチング、および、前記ＡＬＰ処理を処理するために前記コントローラに結合される、プラズマ処理システム。
  17. 請求項１２に記載のプラズマ処理システムであって、インジェクタが、前記誘電体窓に配置され、前記インジェクタは、前記マニホルドの出力を前記チャンバに接続する経路を提供する、プラズマ処理システム。
  18. 請求項１７に記載のプラズマ処理システムであって、１または複数のサイドインジェクタが、前記チャンバの側壁に配置され、前記１または複数のサイドインジェクタは、前記マニホルドの出力１または複数の経路に接続されている、プラズマ処理システム。
  19. 請求項１２に記載のプラズマ処理システムであって、前記マニホルドは、前記第１エッチングおよび前記第２エッチング中に供給されるガスならびに前記ＡＬＰ処理中に供給される蒸気を切り替えるための複数のバルブを備える、プラズマ処理システム。
  20. 請求項１２に記載のプラズマ処理システムであって、前記第１エッチング、前記第２エッチング、および、前記ＡＬＰ処理は、前記第２エッチング中に前記フィーチャの前記側壁を保護する前記共形パッシベーション膜を形成するために、前記チャンバから前記基板を取り出すことなしに、前記チャンバ内で実行される、プラズマ処理システム。
  21. プラズマチャンバ内で基板をエッチングするための方法であって、
    前記プラズマチャンバ内で下部電極上に前記基板を受け入れる工程であって、前記基板は、フィーチャを形成するためにエッチングされる材料を有し、エッチングされる前記フィーチャの位置を規定するために、マスクが前記基板の上に提供されている、工程と、
    前記プラズマチャンバ内で、プラズマエッチング処理を用いて前記材料の第１エッチングを実行する工程であって、前記第１エッチングは、プラズマエッチングガスを用いて、前記材料内に第１深さまでフィーチャを形成する、工程と、
    前記プラズマチャンバから前記基板を取り出すことなしに前記プラズマチャンバ内で、前記マスクと、前記第１エッチング中に形成された前記フィーチャとの上に、共形パッシベーション膜を堆積させるために、原子層パッシベーション（ＡＬＰ）処理を実行する工程であって、前記ＡＬＰ処理は、液体前駆体からの蒸気を用いて、前記フィーチャおよび前記マスクの上に共形パッシベーション膜を形成する、工程と、
    前記プラズマチャンバ内で、前記プラズマエッチング処理を用いて前記材料内に第２深さまで前記フィーチャを形成する前記材料の第２エッチングを実行する工程であって、前記共形パッシベーション膜は、前記第２エッチング中に前記マスクと前記フィーチャの側壁とを保護するよう構成されている、工程と、
    を備える、方法。
  22. 請求項２１に記載の方法であって、前記共形パッシベーション膜は、ａ）最小限のクリティカルディメンションロス、ｂ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のＣＤローディング、もしくは、ｃ）異なる材料の間および異なるアスペクト比の間の最小限のプロファイルローディング、のいずれかで、前記第２深さまで前記フィーチャをエッチングすることを可能にするよう構成されている、方法。
  23. 請求項２１に記載の方法であって、前記ＡＬＰ処理は、
    （ａ）前記マスクおよび前記フィーチャの上に或る量の前駆体をコーティングするために、前記液体前駆体の前記蒸気を前記プラズマチャンバ内に導入する工程と、
    （ｂ）前記共形パッシベーション層の原子層を形成するために、前記或る量の前駆体を硬化させる工程と、
    （ｃ）目標厚さを有する共形パッシベーション膜が形成されるまで、（ａ）において前記液体前駆体の前記蒸気を導入する工程および（ｂ）において前記或る量の前駆体を硬化させる工程を繰り返す工程と、
    を含む、方法。
  24. 請求項２１に記載の方法であって、液体前駆体の前記蒸気は、液体供給システムを用いて前記プラズマチャンバ内に導入され、前記プラズマエッチングガスは、エッチングガス供給システムを用いて前記プラズマチャンバ内に導入され、前記液体供給システムおよび前記エッチングガス供給システムは、前記材料の前記第１エッチングおよび前記第２エッチング中に前記プラズマエッチングガスを導入し、前記ＡＬＰ処理中に前記液体前駆体の前記蒸気を導入するように、コントローラによって制御されるマニホルドに接続されている、方法。
  25. 請求項２３に記載の方法であって、前記ＡＬＰ処理中、工程（ａ）および（ｂ）の実行後に、前記プラズマチャンバのパージが実行され、工程（ａ）および（ｂ）が繰り返されるごとに、１回のＡＬＰサイクルが完了する、方法。
  26. 請求項２５に記載の方法であって、各ＡＬＰサイクルは、１つの単原子層を生成し、特定の目標厚さを有する共形膜が、特定の回数の前記ＡＬＰサイクルを実行することによって、異なる材料および異なるアスペクト比において実質的に同じ厚さおよび実質的に同じ質で形成されうる、方法。
  27. 請求項２３に記載の方法であって、前記ＡＬＰ処理中、工程（ａ）および（ｂ）が繰り返されるごとに、前記共形パッシベーション膜の１つの単原子層が形成され、前記共形パッシベーション膜の厚さは、前記１つの単原子層または複数の単原子層によって規定される、方法。
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