JP2023531687A - 半導体構造エッチング用ヨウ素含有フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボン化合物 - Google Patents

半導体構造エッチング用ヨウ素含有フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボン化合物 Download PDF

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Abstract

パターン化された構造を形成するためのケイ素含有膜のエッチング方法、パターン化された構造を形成する一方でパターン化されたマスク層を補強する及び／又は強化する及び／又はその損傷を最小限にする方法、並びにパターン化された構造を形成するプロセスにおいてパターン化されたマスク層のエッチング耐性を増加させる方法が開示される。方法は、エッチングガスとして式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有する活性化されたヨウ素含有エッチング化合物を使用することを含む。活性化されたヨウ素含有エッチング化合物は、パターン化されたハードマスク層に注入されるヨウ素イオンを生成し、それによってパターン化されたマスク層を強化する。【選択図】なし

Description

関連出願への相互参照
本出願は、全ての目的に関して、参照によって全体として本明細書に組み込まれる、２０２０年６月２６日出願の米国特許出願第１６／９１３，６９６号の利益を主張する。
パターン化された構造を形成するためのケイ素含有膜のエッチング方法、パターン化された構造を形成する一方でパターン化されたマスク層を補強する及び／又は強化する及び／又はその損傷を最小限にする方法、並びにパターン化された構造をヨウ素含有エッチング化合物を使用して形成するプロセスにおいてパターン化されたマスク層のエッチング耐性を増加させる方法が開示される。ヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有する。
半導体産業においては、３ＤＮＡＮＤに関して、複数のＳｉＯ／ＳｉＮ又はＳｉＯ／ポリケイ素（ｐ－Ｓｉ）層のスタックのエッチングは重要である。例えば、Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．への米国特許出願公開第２０１１／０１８０９４１号明細書を参照されたい。マスクとエッチングされる層との間の高い選択性を有するエッチング剤が不可欠である。さらに、エッチングされた構造は、歪曲を有さないストレートな垂直プロファイル及び低いラインエッチ粗さ（ＬＥＲ）を有するべきである。
従来のエッチングガスとしては、オクタフルオロシクロブタン（ｃＣ４Ｆ８）、ヘキサフルオロ－１，３－ブタジエン（Ｃ４Ｆ６）、ＣＦ４、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ及び／又はＣＨＦ３が含まれる。Ｃ：Ｆの比率が増加すると（すなわち、Ｃ４Ｆ６＞Ｃ４Ｆ８＞ＣＦ４）、選択性及びポリマー堆積速度が増加することは周知である。例えば、Ｈｕｎｇらへの米国特許第６３８７２８７号明細書を参照されたい。加えて、Ａｒ、Ｋｒ又はＸｅなどの不活性ガスなどの他のガスをプラズマに添加し、そこでそれらのガスはイオン化され、そしてウエハ表面へと加速し、表面に衝撃を与え、そしてエッチングプロセスを補助する。それらが不活性ガスであるため、それらはエッチングプロセスの化学反応に直接関与しない。
しかしながら、従来のエッチングの化学的性質は、少なくとも、プラズマエッチングプロセスの間の側壁上の不十分なエッチング抵抗ポリマー堆積のため、新規用途（例えば、３ＤＮＡＮＤ）で必要とされる２０：１より高いアスペクト比を有するホール又はトレンチなどのフィーチャを提供することが不可能であり得る。側壁－ＣｘＦｙ－ポリマー（式中、ｘは０．０１～１の範囲であり、かつｙは０．０１～４の範囲である）は、エッチングに影響され得る。結果として、エッチングされたパターンは垂直ではあり得ず、かつエッチング構造は歪曲、寸法の変化、パターン崩壊及び／又は増加した粗さを示し得る。
歪曲は、しばしば非晶質炭素（ａ－Ｃ）材料であり得るマスク層の側壁エッチングに起因し得る。ａ－Ｃ材料は、マスクの開口の増加を引き起こし得、そして歪曲様又は角度のある／湾曲したエッチング構造をもたらす、プラズマ中の酸素ラジカルによってエッチングされ得る。
ヨウ素含有化合物は、エッチングガスとして及び／又は地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低減に使用されてきた。例えばＧｕｐｔａら（米国特許第１０，６０７，８５０号明細書）は、式ＣａＨｘＦｙＩｚ（式中、ａ＝１～３であり、ｘ＝０～６であり、ｙ＝１～７であり、ｚ＝１～２であり、ａ＝１である場合ｘ＋ｙ＋ｚ＝４であり、ａ＝２である場合ｘ＋ｙ＋ｚ＝４又は６であり、ａ＝３である場合ｘ＋ｙ＋ｚ＝６又は８である）を有するヨウ素含有エッチング化合物を開示している。Ｃｈｕｎｇ（米国特許第９，４６０，９３５号明細書）は、中でも、１，１，２，２－テトラフルオロ－１－ヨード－エタンを使用して生成したプラズマ下で第１及び第２のエッチング層をエッチングすることを開示している。Ｋａｒｅｃｋｉら、“Ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ ｎｏｖｅｌ ｉｏｄｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ ｃｈｅｍｉｓｔｒｉｅｓ：ｉｏｄｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ ａｎｄ １－ｉｏｄｏｈｅｐｔａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ”，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ １６，７５５（１９９８）；特開２００６／１０８４８４号公報；ＴＷＩ３４３６０１号明細書も参照されたい。ヨウ素含有エッチング化合物は、パーフルオロカーボン化合物と比較して地球温暖化排出物を大幅に低減することが示されている（Ｓ．Ｋａｒｅｃｋｉ，Ｌ．Ｐｒｕｅｔｔｅ，ａｎｄ Ｒ．Ｒｅｉｆ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１４５，４３０５（１９９８））を参照）。
歪曲を最小化すること、及び本用途（例えば、コンタクトエッチング又は３Ｄ ＮＡＮＤ）のために必要な高アスペクト比（すなわち、最高２００：１）を達成することは重要である。さらに、エッチングは、フォトレジストマスクへの選択性に限定されない。ａ－Ｃ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ、ＳｉＣ又は他の形態のＳｉａＣｂＯｃＨｄＮｅ材料（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ及びｅ≧０）などの他の材料の間で高い選択性を得ることは等しく重要である。
したがって、広範囲のプロセス条件に対して選択性及び高いアスペクト比を維持する、プラズマエッチング用途における使用のために適切なエッチングガス組成物が必要とされている。
パターン化された構造を形成する方法が開示され、この方法は：
基板上に配置されたケイ素含有膜と、ケイ素含有層上に配置されたパターン化されたマスク層とを有する基板が入っている反応チャンバー中に、式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有するヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入すること；
プラズマを活性化して、活性化されたヨウ素含有エッチング化合物を生成すること；及び
活性化されたヨウ素含有エッチング化合物とケイ素含有膜との間でエッチング反応を進行させて、パターン化されたマスク層からケイ素含有膜を選択的にエッチングし、それによってパターン化された構造を形成すること；
を含む。開示された方法は、次の態様の１つ又はそれ以上を含み得る：
・酸化剤を反応チャンバー中に導入することをさらに含む；
・酸化剤が、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯＳ、ＳＯ２、及びそれらの組合せから選択される；
・酸化剤がＯ２である；
・不活性ガスを反応チャンバーに導入することをさらに含む；
・不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ及びＮ２からなる群から選択される；
・不活性ガスがＡｒである；
・不活性ガスがＸｅである；
・不活性ガスがＫｒである；
・ヨウ素含有エッチング化合物がハイドロフルオロカーボン化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が有機フッ素化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物がフッ素含有炭化水素化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物がフルオロカーボン化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が炭化水素化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が水素を含まない；
・ヨウ素含有エッチング化合物が水素を含む；
・ヨウ素含有エッチング化合物がフッ素を含む；
・ヨウ素含有エッチング化合物がフッ素を含まない；
・ヨウ素含有エッチング化合物がＣ４Ｆ９Ｉ、Ｃ５Ｆ１１Ｉ、Ｃ６Ｆ１３Ｉ、Ｃ７Ｆ１５Ｉ、Ｃ８Ｆ１７Ｉ、Ｃ９Ｆ１９Ｉ、Ｃ１０Ｆ２１Ｉ、又はそれらの異性体である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、Ｃ４ＨＦ８Ｉ、Ｃ５ＨＦ１０Ｉ、Ｃ６ＨＦ１２Ｉ、Ｃ７ＨＦ１４Ｉ、Ｃ８ＨＦ１６Ｉ、Ｃ９ＨＦ１８Ｉ、Ｃ１０ＨＦ２０Ｉ、Ｃ４ＨＦ６Ｉ、Ｃ５ＨＦ８Ｉ、Ｃ６ＨＦ１０Ｉ、Ｃ７ＨＦ１２Ｉ、Ｃ８ＨＦ１４Ｉ、Ｃ９ＨＦ１６Ｉ、Ｃ１０ＨＦ１８Ｉ、Ｃ４ＨＦ４Ｉ、Ｃ５ＨＦ６Ｉ、Ｃ６ＨＦ８Ｉ、Ｃ７ＨＦ１０Ｉ、Ｃ８ＨＦ１２Ｉ、Ｃ９ＨＦ１４Ｉ、Ｃ１０ＨＦ１６Ｉ，Ｃ４ＨＦ７Ｉ２、Ｃ５ＨＦ９Ｉ２、Ｃ６ＨＦ１１Ｉ２、Ｃ７ＨＦ１３Ｉ２、Ｃ８ＨＦ１５Ｉ２、Ｃ９ＨＦ１７Ｉ２、Ｃ１０ＨＦ１９Ｉ２、Ｃ４ＨＦ５Ｉ２、Ｃ５ＨＦ７Ｉ２、Ｃ６ＨＦ９Ｉ２、Ｃ７ＨＦ１１Ｉ２、Ｃ８ＨＦ１３Ｉ２、Ｃ９ＨＦ１５Ｉ２、Ｃ１０ＨＦ１７Ｉ２、Ｃ４ＨＦ３Ｉ２、Ｃ５ＨＦ５Ｉ２、Ｃ６ＨＦ７Ｉ２、Ｃ７ＨＦ９Ｉ２、Ｃ８ＨＦ１１Ｉ２、Ｃ９ＨＦ１３Ｉ２、Ｃ１０ＨＦ１５Ｉ２、Ｃ４ＨＦ６Ｉ３、Ｃ５ＨＦ８Ｉ３、Ｃ６ＨＦ１０Ｉ３、Ｃ７ＨＦ１２Ｉ３、Ｃ８ＨＦ１４Ｉ３、Ｃ９ＨＦ１６Ｉ３、Ｃ１０ＨＦ１８Ｉ３、Ｃ４ＨＦ４Ｉ３、Ｃ５ＨＦ６Ｉ３、Ｃ６ＨＦ８Ｉ３、Ｃ７ＨＦ１０Ｉ３、Ｃ８ＨＦ１２Ｉ３、Ｃ９ＨＦ１４Ｉ３、Ｃ１０ＨＦ１６Ｉ３、Ｃ４ＨＦ５Ｉ４、Ｃ５ＨＦ７Ｉ４、Ｃ６ＨＦ９Ｉ４、Ｃ７ＨＦ１１Ｉ４、Ｃ８ＨＦ１３Ｉ４、Ｃ９ＨＦ１５Ｉ４、Ｃ１０ＨＦ１７Ｉ４、Ｃ４ＨＦ３Ｉ４、Ｃ５ＨＦ５Ｉ４、Ｃ６ＨＦ７Ｉ４、Ｃ７ＨＦ９Ｉ４、Ｃ８ＨＦ１１Ｉ４、Ｃ９ＨＦ１３Ｉ４、Ｃ１０ＨＦ１５Ｉ４、Ｃ４ＨＦＩ４、Ｃ５ＨＦ３Ｉ４、Ｃ６ＨＦ５Ｉ４、Ｃ７ＨＦ７Ｉ４、Ｃ８ＨＦ９Ｉ４、Ｃ９ＨＦ１１Ｉ４、Ｃ１０ＨＦ１３Ｉ４、又はそれらの異性体である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、Ｃ４Ｈ２Ｆ７Ｉ、Ｃ５Ｈ２Ｆ９Ｉ、Ｃ６Ｈ２Ｆ１１Ｉ、Ｃ７Ｈ２Ｆ１３Ｉ、Ｃ８Ｈ２Ｆ１５Ｉ、Ｃ９Ｈ２Ｆ１７Ｉ、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１９Ｉ、Ｃ４Ｈ２Ｆ５Ｉ、Ｃ５Ｈ２Ｆ７Ｉ、Ｃ６Ｈ２Ｆ９Ｉ、Ｃ７Ｈ２Ｆ１１Ｉ、Ｃ８Ｈ２Ｆ１３Ｉ、Ｃ９Ｈ２Ｆ１５Ｉ、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１７Ｉ、Ｃ４Ｈ２Ｆ６Ｉ２、Ｃ５Ｈ２Ｆ８Ｉ２、Ｃ６Ｈ２Ｆ１０Ｉ２、Ｃ７Ｈ２Ｆ１２Ｉ２、Ｃ８Ｈ２Ｆ１４Ｉ２、Ｃ９Ｈ２Ｆ１６Ｉ２、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１８Ｉ２、Ｃ４Ｈ２Ｆ４Ｉ２、Ｃ５Ｈ２Ｆ６Ｉ２、Ｃ６Ｈ２Ｆ８Ｉ２、Ｃ７Ｈ２Ｆ１０Ｉ２、Ｃ８Ｈ２Ｆ１２Ｉ２、Ｃ９Ｈ２Ｆ１４Ｉ２、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１６Ｉ２、Ｃ４Ｈ２Ｆ５Ｉ３、Ｃ５Ｈ２Ｆ７Ｉ３、Ｃ６Ｈ２Ｆ９Ｉ３、Ｃ７Ｈ２Ｆ１１Ｉ３、Ｃ８Ｈ２Ｆ１３Ｉ３、Ｃ９Ｈ２Ｆ１５Ｉ３、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１７Ｉ３、Ｃ４Ｈ２Ｆ３Ｉ３、Ｃ５Ｈ２Ｆ５Ｉ３、Ｃ６Ｈ２Ｆ７Ｉ３、Ｃ７Ｈ２Ｆ９Ｉ３、Ｃ８Ｈ２Ｆ１１Ｉ３、Ｃ９Ｈ２Ｆ１３Ｉ３、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１５Ｉ３、Ｃ４Ｈ２Ｆ４Ｉ４、Ｃ５Ｈ２Ｆ６Ｉ４、Ｃ６Ｈ２Ｆ８Ｉ４、Ｃ７Ｈ２Ｆ１０Ｉ４、Ｃ８Ｈ２Ｆ１２Ｉ４、Ｃ９Ｈ２Ｆ１４Ｉ４、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１６Ｉ４、Ｃ４Ｈ２Ｆ２Ｉ４、Ｃ５Ｈ２Ｆ４Ｉ４、Ｃ６Ｈ２Ｆ６Ｉ４、Ｃ７Ｈ２Ｆ８Ｉ４、Ｃ８Ｈ２Ｆ１０Ｉ４、Ｃ９Ｈ２Ｆ１２Ｉ４、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１４Ｉ４、又はそれらの異性体である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、Ｃ４Ｈ３Ｆ６Ｉ、Ｃ５Ｈ３Ｆ８Ｉ、Ｃ６Ｈ３Ｆ１０Ｉ、Ｃ７Ｈ３Ｆ１２Ｉ、Ｃ８Ｈ３Ｆ１４Ｉ、Ｃ９Ｈ３Ｆ１６Ｉ、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１８Ｉ、Ｃ４Ｈ３Ｆ４Ｉ、Ｃ５Ｈ３Ｆ６Ｉ、Ｃ６Ｈ３Ｆ８Ｉ、Ｃ７Ｈ３Ｆ１０Ｉ、Ｃ８Ｈ３Ｆ１２Ｉ、Ｃ９Ｈ３Ｆ１４Ｉ、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１６Ｉ、Ｃ４Ｈ３Ｆ５Ｉ２、Ｃ５Ｈ３Ｆ７Ｉ２、Ｃ６Ｈ３Ｆ９Ｉ２、Ｃ７Ｈ３Ｆ１１Ｉ２、Ｃ８Ｈ３Ｆ１３Ｉ２、Ｃ９Ｈ３Ｆ１５Ｉ２、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１７Ｉ２、Ｃ４Ｈ３Ｆ３Ｉ２、Ｃ５Ｈ３Ｆ５Ｉ２、Ｃ６Ｈ３Ｆ７Ｉ２、Ｃ７Ｈ３Ｆ９Ｉ２、Ｃ８Ｈ３Ｆ１１Ｉ２、Ｃ９Ｈ３Ｆ１３Ｉ２、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１５Ｉ２、Ｃ４Ｈ３Ｆ４Ｉ３、Ｃ５Ｈ３Ｆ６Ｉ３、Ｃ６Ｈ３Ｆ８Ｉ３、Ｃ７Ｈ３Ｆ１０Ｉ３、Ｃ８Ｈ３Ｆ１２Ｉ３、Ｃ９Ｈ３Ｆ１４Ｉ３、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１６Ｉ３、Ｃ４Ｈ３Ｆ２Ｉ３、Ｃ５Ｈ３Ｆ４Ｉ３、Ｃ６Ｈ３Ｆ６Ｉ３、Ｃ７Ｈ３Ｆ８Ｉ３、Ｃ８Ｈ３Ｆ１０Ｉ３、Ｃ９Ｈ３Ｆ１２Ｉ３、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１４Ｉ３、Ｃ４Ｈ３Ｆ３Ｉ４、Ｃ５Ｈ３Ｆ５Ｉ４、Ｃ６Ｈ３Ｆ７Ｉ４、Ｃ７Ｈ３Ｆ９Ｉ４、Ｃ８Ｈ３Ｆ１１Ｉ４、Ｃ９Ｈ３Ｆ１３Ｉ４、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１５Ｉ４、Ｃ４Ｈ３Ｆ１Ｉ４、Ｃ５Ｈ３Ｆ３Ｉ４、Ｃ６Ｈ３Ｆ５Ｉ４、Ｃ７Ｈ３Ｆ７Ｉ４、Ｃ８Ｈ３Ｆ９Ｉ４、Ｃ９Ｈ３Ｆ１１Ｉ４、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１３Ｉ４、又はそれらの異性体である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、Ｃ４Ｈ４Ｆ５Ｉ、Ｃ５Ｈ４Ｆ７Ｉ、Ｃ６Ｈ４Ｆ９Ｉ、Ｃ７Ｈ４Ｆ１１Ｉ、Ｃ８Ｈ４Ｆ１３Ｉ、Ｃ９Ｈ４Ｆ１５Ｉ、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１７Ｉ、Ｃ４Ｈ４Ｆ３Ｉ、Ｃ５Ｈ４Ｆ５Ｉ、Ｃ６Ｈ４Ｆ７Ｉ、Ｃ７Ｈ４Ｆ９Ｉ、Ｃ８Ｈ４Ｆ１１Ｉ、Ｃ９Ｈ４Ｆ１３Ｉ、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１５Ｉ、Ｃ４Ｈ４Ｆ４Ｉ２、Ｃ５Ｈ４Ｆ６Ｉ２、Ｃ６Ｈ４Ｆ８Ｉ２、Ｃ７Ｈ４Ｆ１０Ｉ２、Ｃ８Ｈ４Ｆ１２Ｉ２、Ｃ９Ｈ４Ｆ１４Ｉ２、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１６Ｉ２、Ｃ４Ｈ４Ｆ２Ｉ２、Ｃ５Ｈ４Ｆ４Ｉ２、Ｃ６Ｈ４Ｆ６Ｉ２、Ｃ７Ｈ４Ｆ８Ｉ２、Ｃ８Ｈ４Ｆ１０Ｉ２、Ｃ９Ｈ４Ｆ１２Ｉ２、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１４Ｉ２、Ｃ４Ｈ４Ｆ３Ｉ３、Ｃ５Ｈ４Ｆ５Ｉ３、Ｃ６Ｈ４Ｆ７Ｉ３、Ｃ７Ｈ４Ｆ９Ｉ３、Ｃ８Ｈ４Ｆ１１Ｉ３、Ｃ９Ｈ４Ｆ１３Ｉ３、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１５Ｉ３、Ｃ４Ｈ４ＦＩ３、Ｃ５Ｈ４Ｆ３Ｉ３、Ｃ６Ｈ４Ｆ５Ｉ３、Ｃ７Ｈ４Ｆ７Ｉ３、Ｃ８Ｈ４Ｆ９Ｉ３、Ｃ９Ｈ４Ｆ１１Ｉ３、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１３Ｉ３、Ｃ４Ｈ４Ｆ２Ｉ４、Ｃ５Ｈ４Ｆ４Ｉ４、Ｃ６Ｈ４Ｆ６Ｉ４、Ｃ７Ｈ４Ｆ８Ｉ４、Ｃ８Ｈ４Ｆ１０Ｉ４、Ｃ９Ｈ４Ｆ１２Ｉ４、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１４Ｉ４、Ｃ４Ｈ４Ｉ４、Ｃ５Ｈ４Ｆ２Ｉ４、Ｃ６Ｈ４Ｆ４Ｉ４、Ｃ７Ｈ４Ｆ６Ｉ４、Ｃ８Ｈ４Ｆ８Ｉ４、Ｃ９Ｈ４Ｆ１０Ｉ４、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１２Ｉ４、又はそれらの異性体である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、Ｃ４Ｆ９Ｉ又はその異性体である；
・プラズマにより活性化されたヨウ素含有エッチング化合物がケイ素含有膜と反応して、揮発性の副生成物を形成する；
・揮発性副生成物が反応チャンバーから除去される；
・ケイ素含有膜が、酸素、窒素、炭素、水素、炭素又はそれらの組合せを含む；
・ケイ素含有膜が、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、結晶Ｓｉ、ポリシリコン（ｐ－Ｓｉ）、多結晶シリコン、非晶質シリコン、低誘電率ＳｉＣＯＨ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、及びＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０であり；ｂ、ｃ、ｄ、及びｅ≧０である）、交互のＳｉＯとＳｉＮ（ＯＮＯＮ）との層、交互のＳｉＯとｐ－Ｓｉ（ＯＰＯＰ）との層を含む；
・ケイ素含有膜が、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及び／又はＧｅ、又はそれらの組合せなどのドーパントを任意選択的に含む；
・ケイ素含有膜が、酸素、窒素、炭素、水素、又はそれらの組合せを含む；
・ケイ素含有膜が、ＳｉＯｘＮｙＨｚＣｋ（式中、ｘは０～２の範囲であり、ｙは０～４の範囲であり、ｚは０～約１の範囲であり、ｋは０～１の範囲である）である；
・ケイ素含有膜がＳｉＯ層を含む；
・ケイ素含有膜がＳｉＮ層である；
・ケイ素含有膜が、交互のＳｉＯとＳｉＮ（ＯＮＯＮ）との層を含む；
・ケイ素含有膜が、交互のＳｉＯとｐ－Ｓｉ（ＯＰＯＰ）との層を含む；
・ケイ素含有膜が、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及び／又はＧｅなどのドーパントを含む；
・交互の層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、結晶シリコン、ＳｉＯＣＨ、ＳｉＯＮ、ＳｉａＯｂＣｃＮｄＨｅ（ａ＞０であり；ｂ、ｃ、ｄ及びｅ≧０である）又はそれらの組合せの層を含む；
・交互の層が、酸素原子、窒素原子、炭素原子、水素原子又はそれらの組合せを含む；
・交互の層が、ケイ素含有膜である；
・交互の層が、酸化ケイ素の層と窒化ケイ素の層とを含む；
・交互の層が、酸化ケイ素と窒化ケイ素の交互の層を含む；
・交互の層が、酸化ケイ素と窒化ケイ素の交互の層である；
・交互の層が、酸化ケイ素の層とポリシリコンの層を含む；
・交互の層が、酸化ケイ素とポリシリコンの交互の層を含む；
・交互の層が、酸化ケイ素とポリシリコンの交互の層である；
・ハードマスク層が、ケイ素含有層の上に配置される；
・ハードマスク層が、パターン化されたハードマスク層である；
・ハードマスク層が、非晶質カーボン層、ドープされた非晶質カーボン層、フォトレジスト層、反射防止層、有機平坦化層又はそれらの組合せである；
・ハードマスク層が、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ又はスピンオン堆積（ＳＯＤ）非晶質炭素又はドープされた非晶質炭素、ケイ素含有スピンオンマスク、又は炭素含有スピンオンマスクの層である；
・ハードマスク層が、非晶質炭素（ａ－Ｃ）層である；
・ハードマスク層が、ドープされたカーボン層である；
・ドープされた非晶質カーボン層が、ホウ素がドープされたａ－Ｃ層である；
・ドープされた非晶質カーボン層が、タングステンがドープされたａ－Ｃ層である；
・交互の層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・交互の層が、ａ－Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・交互の層が、ドープされたカーボン層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素と窒化ケイ素の交互の層が、ａ－Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素と窒化ケイ素の交互の層が、ドープされたカーボン層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素とポリシリコンの交互の層が、ａ－Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素とポリシリコンの交互の層が、ドープされたカーボン層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ａ－Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ドープされたカーボン層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ａ－Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ドープされたカーボン層から選択的にエッチングされる；
・ポリシリコン層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・ポリシリコン層が、ａ－Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・ポリシリコン層が、ドープされたカーボン層から選択的にエッチングされる；
・ケイ素含有膜が、非晶質カーボン層、ドープされた非晶質カーボン層、フォトレジスト層、反射防止層又は有機平坦化層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、非晶質カーボン層、ドープされた非晶質カーボン層、フォトレジスト層、反射防止層又は有機平坦化層から選択的にエッチングされる；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、高いエッチング速度で酸化ケイ素層と窒化ケイ素層の両方をエッチングする；
・酸化ケイ素層と窒化ケイ素層の両方をエッチングするヨウ素含有エッチング化合物の選択性が、約１：２～約２：１の範囲である；
・交互のＳｉＯとＳｉＮ（ＯＮＯＮ）の層をエッチングするヨウ素含有エッチング化合物のプラズマが、ＳｉＯ層対ＳｉＮ層に関して約１：２～約２：１の選択性を有する；
・交互のＳｉＯとＳｉＮ（ＯＮＯＮ）の層をエッチングするヨウ素含有エッチング化合物のプラズマが、ＳｉＯ層対ＳｉＮ層に関して約１：１の選択性を有する；
・酸化ケイ素層と窒化ケイ素層の両方をエッチングするヨウ素含有エッチング化合物の選択性が、約１：１である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、高いエッチング速度で酸化ケイ素層とポリシリコン層の両方をエッチングする；
・酸化ケイ素層とポリシリコン層の両方をエッチングするヨウ素含有エッチング化合物の選択性が、約１：２～約２：１の範囲である；
・交互のＳｉＯとｐ－Ｓｉ（ＯＰＯＰ）の層をエッチングするヨウ素含有エッチング化合物のプラズマが、ＳｉＯ層対ｐ－Ｓｉ層に関して約１：２～約２：１の選択性を有する；
・交互のＳｉＯとｐ－Ｓｉ（ＯＰＯＰ）の層をエッチングするヨウ素含有エッチング化合物のプラズマが、ＳｉＯ層対ｐ－Ｓｉ層に関して約１：１の選択性を有する；
・酸化ケイ素層とポリシリコン層の両方をエッチングするヨウ素含有エッチング化合物の選択性が、約１：１である；
・ヨウ素含有エッチング化合物を使用して酸化ケイ素層をエッチングするエッチング速度が、従来のエッチングガスｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＦ３Ｈ、ＣＨ２Ｆ２、又はそれらの組合せを使用して酸化ケイ素層をエッチングするエッチング速度よりも高い；
・ヨウ素含有エッチング化合物を使用する酸化ケイ素層のエッチング速度が、約６４０ｎｍ／分である；
・ヨウ素含有エッチング化合物を使用して酸化ケイ素層をエッチングするエッチング速度が、従来のエッチングガスｃＣ４Ｆ８を使用して酸化ケイ素層ＳｉＯ２をエッチングするエッチング速度よりも高い；
・ヨウ素含有エッチング化合物を使用して酸化ケイ素層をエッチングするエッチング速度が、従来のエッチングガスＣ４Ｆ６を使用して酸化ケイ素層ＳｉＯ２をエッチングするエッチング速度よりも高い；
・Ｃ４Ｆ９Ｉを使用する酸化ケイ素層のエッチング速度が、凝縮を回避するためにプラズマエッチング用のヨウ素含有エッチング化合物を加熱しながらエッチングガスｃＣ４Ｆ８又はＣ４Ｆ６を使用して酸化ケイ素層ＳｉＯ２をエッチングするエッチング速度よりも高い；
・Ｃ４Ｆ９Ｉを使用する酸化ケイ素層のエッチング速度が、凝縮を回避するためにプラズマエッチング用のヨウ素含有エッチング化合物を加熱しながらエッチングガスｃＣ４Ｆ８を使用して酸化ケイ素層ＳｉＯ２をエッチングするエッチング速度よりも高い；
・Ｃ４Ｆ９Ｉを使用する酸化ケイ素層のエッチング速度が、凝縮を回避するためにプラズマエッチング用のヨウ素含有エッチング化合物を加熱しながらエッチングガスＣ４Ｆ６を使用して酸化ケイ素層ＳｉＯ２をエッチングするエッチング速度よりも高い；
・凝縮を回避するためにプラズマエッチング用のヨウ素含有エッチング化合物を加熱する；
・ケイ素含有膜に形成されたパターン化された構造が、約１：１～約２００：１の間のアスペクト比を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物の目標流量を維持するために、プラズマエッチング用のヨウ素含有エッチング化合物を加熱する；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、エッチングされるケイ素含有膜の底部に位置するランディング層からケイ素含有膜を選択的にエッチングする；
・ランディング層が、エッチングされる構造の底部に位置する埋め込み型ランディング層である；
・ランディング層がエッチング停止層である；
・ランディング層がシリコン層である；
・ランディング層が金属層である；
・ランディング層が３Ｄ ＮＡＮＤ構造のタングステン金属ワールドライン及び／又はＷ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｖ、Ａｕ、Ａｇ又はそれらの組合せなどの別の金属である；
・ランディング層が、金属酸化物又は金属窒化物の層である；
・ランディング層が、ＡｌＯ、ＷＯ、ＴｉＮ、又はＴａＮの層である；
・金属層が、Ｗ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏから選択される、又はＡｌＯ、ＷＯ、ＴｉＮ、ＴａＮから選択されるエッチング停止層である；
・ランディング層が、ＡｌＯ、ＷＯ、ＨｆＯ、ＴｉＯ、ＴａＯ、ＩｎＯ、ＷＯ、ＣｒＯ、ＲｕＯ、ＣｏＯ、ＭｏＯ、ＺｒＯ、ＳｎＯ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＡｌＮ、ＷＮ、ＭｏＮ、ＮｉＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、ＲｕＮ、ＣｏＮ、ＺｒＮ、ＳｒＮ、又はそれらの組合せから選択される金属酸化物層又は金属窒化物層である；
・酸素含有ガスを、ヨウ素含有エッチング化合物に添加する；
・酸素含有ガスが、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＳＯ２、ＣＯＳ、Ｈ２Ｏ及びそれらの組合せからなる群から選択される；
・酸素含有ガスがＯ２である；
・チャンバーに導入する前にヨウ素含有エッチング化合物と酸素含有ガスとを混合して混合物を生成する；
・ヨウ素含有エッチング化合物を酸素含有ガスとは別に導入する；
・酸素含有ガスを連続的に導入し、ヨウ素含有エッチング化合物を導入する；
・酸素含有ガスが、ヨウ素含有エッチング化合物と酸素含有ガスの総体積の約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９％ｖ／ｖを占める；
・酸素含有ガスが、ヨウ素含有エッチング化合物と酸素含有ガスの総体積の約０．０１％ｖ／ｖ～約１０％ｖ／ｖを占める；
・チャンバーに導入する前に、ヨウ素含有エッチング化合物と不活性ガスを混合して混合物を生成する；
・ヨウ素含有エッチング化合物を不活性ガスとは別に導入する；
・不活性ガスを連続的に導入し、ヨウ素含有エッチング化合物をパルスで導入する；
・不活性ガスが、ヨウ素含有エッチング化合物の蒸気と不活性ガスの総体積の約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９％ｖ／ｖを占める；
・不活性ガスが、ヨウ素含有エッチング化合物の蒸気と不活性ガスの総体積の約９０％ｖ／ｖ～約９９％ｖ／ｖを占める；
・基板がＳｉウエハである；
・基板が結晶シリコン層である；
・パターン化された構造を形成する；
・パターン化された構造が３Ｄ ＮＡＮＤアパーチャーである；
・パターン化された構造がコンタクトホールである；
・パターン化された構造が３Ｄ ＮＡＮＤコンタクトホールである；
・パターン化された構造がＤＲＡＭコンタクトである；
・パターン化された構造がチャネルホールである；
・パターン化された構造が３Ｄ ＮＡＮＤチャネルホールである；
・パターン化された構造が３Ｄ ＮＡＮＤスリットコンタクトである；
・アパーチャーが階段状コンタクトである；
・アパーチャーが自己整合コンタクトである；
・アパーチャーが自己整合ビアである；
・アパーチャーがスーパービアである；
・追加のエッチングガスをヨウ素含有エッチング化合物に導入することをさらに含む；
・追加のエッチングガスが、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ｃＣ５Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＦ３Ｈ、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３ＨＦ７、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ４、Ｃ３Ｈ３Ｆ５、Ｃ４ＨＦ７、Ｃ５ＨＦ９、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、Ｃ３Ｆ７Ｉ、１－ヨードヘプタフルオロプロパン（１－Ｃ３Ｆ７Ｉ）、２－ヨードヘプタフルオロプロパン（２－Ｃ３Ｆ７Ｉ）、Ｃ３ＨＦ７、ＣＯＳ、ＦＮＯ、Ｆ－Ｃ≡Ｎ、ＣＳ２、ＳＯ２、ＳＦ６、トランス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｔｒａｎｓ－Ｃ４Ｈ２Ｆ６）、シス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｃｉｓ－Ｃ４Ｈ２Ｆ６）、ヘキサフルオロイソブテン（Ｃ４Ｈ２Ｆ６）、トランス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（ｔｒａｎｓ－Ｃ４Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３－ペンタフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｈ３Ｆ５）、１，１，２，２－テトラフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｈ４Ｆ４）、及びシス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（シス－Ｃ４Ｈ２Ｆ６）又はそれらの組合せからなる群からなる群から選択される；
・ヨウ素含有エッチング化合物を追加のエッチングガスとは別に導入する；
・約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９９％ｖ／ｖの追加のエッチングガスをヨウ素含有エッチング化合物に添加する；
・ＲＦ電力を印加してプラズマを活性化する；
・約２５Ｗ～約１００，０００Ｗの範囲のＲＦ電力によってプラズマを活性化する；
・エッチング圧力が約１ｍＴｏｒｒ～約１０Ｔｏｒｒの範囲である；
・エッチング圧力が３０ｍＴｏｒｒである；
・約０．１ｓｃｃｍ～約１ｓｌｍの範囲の流量でヨウ素含有エッチング化合物を導入する；
・基板を約－１９６℃～約５００℃の範囲の温度に維持する；
・基板を約－１２０℃～約３００℃の範囲の温度に維持する；
・基板を約－１００℃～約５０℃の範囲の温度に維持する；
・基板を約－１０℃～約４０℃の範囲の温度に維持する；そして
・四重極質量分析装置、光学発光分光器、ＦＴＩＲ、又は他のラジカル／イオン測定ツールによって、プラズマ下でヨウ素含有エッチング化合物を測定する。
また、基板にパターン化された構造を形成する一方でパターン化されたマスク層を補強する、強化する、及びその損傷を最小限にする方法も開示され、この方法は：
基板上に堆積されたケイ素含有膜と、ケイ素含有層上に堆積されたパターン化されたマスク層とを有する基板が入っている反応チャンバー中に、式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有するヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入すること；
プラズマを活性することによって形成された活性化されたヨウ素含有エッチング化合物を使用して、パターン化されたマスク層からケイ素含有膜をエッチングし、パターン化された構造を形成すること；
を含み、
活性化されたヨウ素含有エッチング化合物は、パターン化されたハードマスク層に注入されるヨウ素イオンを生成し、それによってパターン化されたマスク層が強化される。開示された方法は、次の態様の１つ又はそれ以上を含み得る：
・ヨウ素含有エッチング化合物がフッ素含有炭化水素化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物がフルオロカーボン化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が有機フッ素化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が炭化水素化合物である；
・活性化されたヨウ素含有エッチング化合物が、パターン化されたマスク層を強化するヨウ素イオンを生成する；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、Ｃ４Ｆ９Ｉ、Ｃ５Ｆ１１Ｉ、Ｃ６Ｆ１３Ｉ、Ｃ７Ｆ１５Ｉ、Ｃ８Ｆ１７Ｉ、Ｃ９Ｆ１９Ｉ、Ｃ１０Ｆ２１Ｉ、又はそれらの異性体である；そして
・ヨウ素含有エッチング化合物が、Ｃ４Ｆ９Ｉ又はその異性体である。
また、基板にパターン化された構造を形成するプロセスにおいて、パターンマスク層をヨウ素でドープすることによって、及び／又はパターンマスク層の表面をヨウ素で改質することによって、パターンマスク層のエッチング耐性を高める方法が開示され、この方法は：
ヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を、上に配置されたケイ素含有膜と、ケイ素含有層上に配置されたパターン化されたマスク層とを有する基板が入っている反応チャンバー中に、式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有するヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入すること；
プラズマを活性化して、パターン化されたマスク層にヨウ素をドープすることができる活性化されたヨウ素含有エッチング化合物を生成し、それによってパターン化されたマスク層をヨウ素で改質してパターン化されたマスク層のエッチング耐性を高めること；及び
パターン化されたマスク層からケイ素含有膜をエッチングしてパターン化された構造を形成する一方で、活性化されたヨウ素含有エッチング化合物からヨウ素イオンをパターン化されたマスク層に注入すること；
を含む。開示された方法は、次の態様の１つ又はそれ以上を含み得る：
・ヨウ素含有エッチング化合物がフッ素含有炭化水素化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物がフルオロカーボン化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が炭化水素化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が有機フッ素化合物である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、Ｃ４Ｆ９Ｉ、Ｃ５Ｆ１１Ｉ、Ｃ６Ｆ１３Ｉ、Ｃ７Ｆ１５Ｉ、Ｃ８Ｆ１７Ｉ、Ｃ９Ｆ１９Ｉ、Ｃ１０Ｆ２１Ｉ、又はそれらの異性体である；
・ヨウ素含有エッチング化合物が、Ｃ４Ｆ９Ｉ又はその異性体である；
・基板からケイ素含有膜をエッチングしてパターン化された構造を形成する一方で、活性化されたヨウ素含有エッチング化合物からヨウ素イオンをパターン化されたマスク層の表面及び／又はバルクに注入する；
・基板からケイ素含有膜をエッチングしてパターン化された構造を形成する一方で、活性化されたヨウ素含有エッチング化合物からヨウ素イオンをパターン化されたマスク層の表面に注入する；
・基板からケイ素含有膜をエッチングしてパターン化された構造を形成する一方で、活性化されたヨウ素含有エッチング化合物からヨウ素イオンをパターン化されたマスク層のバルクに注入する。
表示法及び命名法
以下の詳細な説明及び請求の範囲では、一般に、当該技術において周知である多数の略語、記号及び用語が利用される。定義は典型的にそれぞれの頭字語によって提供されるが、便宜上、表１に、それらのそれぞれの定義と一緒に、使用された略語、記号及び用語の一覧を示す。
本明細書で使用される不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、１つ又は複数を意味する。
本明細書で使用される、文章中又は特許請求の範囲中の「約」又は「ほぼ」又は「およそ」は、記載された値の±１０％を意味する。
本明細書で使用される、文章中又は特許請求の範囲中の「室温」は、約２０℃～約２５℃を意味する。
「周囲温度」という用語は、約２０℃～約２５℃の環境温度を意味する。
「基板」という用語は、その上でプロセスが行われる１つ以上の材料を指す。基板は、その上でプロセスが行われる１つ以上の材料を有するウエハを指す場合がある。基板は、半導体、太陽光発電、フラットパネル、又はＬＣＤ－ＴＦＴデバイスの製造に使用される任意の適切なウエハであってよい。基板は、その前の製造ステップからその上に既に堆積された異なる材料の１つ以上の層も有し得る。例えば、ウエハは、シリコン層（例えば結晶性、非晶質、多孔性など）、ケイ素含有層（例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＣＯＨなど）、金属含有層（例えば銅、コバルト、ルテニウム、タングステン、マンガン、白金、パラジウム、ニッケル、ルテニウム、金など）、又はこれらの組合せを含み得る。さらに、基板は平坦であっても、又はパターン化されていてもよい。基板は、有機物でパターン化されたフォトレジスト膜であってもよい。基板は、ＭＥＭＳ、３Ｄ ＮＡＮＤ、ＭＩＭ、ＤＲＡＭ、又はＦｅＲａｍデバイス用途で誘電体材料として使用される酸化物の層（例えばＺｒＯ２ベースの材料、ＨｆＯ２ベースの材料、ＴｉＯ２ベースの材料、希土類酸化物ベースの材料、三元酸化物ベースの材料など）又は電極として使用される窒化物ベースの膜（例えばＴａＮ、ＴｉＮ、ＮｂＮ）を含み得る。当業者は、本明細書で使用される「膜」又は「層」という用語が、表面上に配置されているか広がっている何らかの材料の厚さを指し、その表面はトレンチ又はラインであってよいことを認識するであろう。本明細書及び特許請求の範囲全体を通して、ウエハ及びその上の関連する層は、基板と呼ばれる。
「ウエハ」又は「パターン化されたウエハ」という用語は、基板上のケイ素含有膜のスタックと、パターンエッチングのために形成されたケイ素含有膜のスタック上のパターン化されたハードマスク層とを有するウエハを指す。
「パターンエッチング」又は「パターン化されたエッチング」という用語は、ケイ素含有膜のスタック上のパターン化されたマスク層などの非平坦構造をエッチングすることを指す。
本明細書で使用される場合、「エッチ」又は「エッチング」という用語は、プラズマを使用して、イオン衝撃、リモートプラズマ、又はエッチングガスと基板との間の化学気相反応によって材料を除去することを意味し、等方性エッチングプロセス及び／又は異方性エッチングプロセスを指す。等方性エッチングプロセスは、エッチング化合物と基板との間の化学反応を伴い、基板上の材料の一部が除去される。このタイプのエッチングプロセスには、ケミカルドライエッチング、気相ケミカルエッチング、サーマルドライエッチングなどが含まれる。等方性エッチングプロセスは、基板に横方向又は水平方向のエッチングプロファイルを生成する。等方性エッチングプロセスは、基板に予め形成されたアパーチャーの側壁にリセス又は水平方向のリセスを生成する。異方性エッチングプロセスには、イオン衝撃によって化学反応が垂直方向に加速され、その結果マスクされたフィーチャのエッジに沿って基板に対して直角に垂直な側壁が形成されるプラズマエッチングプロセス（すなわちドライエッチングプロセス）が含まれる（Ｍａｎｏｓ ａｎｄ Ｆｌａｍｍ，Ｔｈｅｒｍａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ ａｎ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．１９８９ ｐｐ．１２－１３）。プラズマエッチングプロセスは、基板に垂直エッチングプロファイルを生成する。プラズマエッチングプロセスは、基板に、垂直ビア、アパーチャー、トレンチ、チャネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、コンデンサーホール、コンタクトホール、スリットエッチング、自己整合コンタクト、自己整合ビア、スーパービアなどを生成する。
「マスク」という用語は、エッチングに抵抗する層を指す。マスク層は、エッチングされる層の上に配置することができる。マスク層は、ハードマスク層も指す。
「エッチング停止」という用語は、下の層を保護する、エッチングされる層の下の層を意味する。
「デバイスチャネル」という用語は、実際のデバイスの一部である層を意味し、そしてそれに対するいずれのダメージもデバイス性能に影響するであろう。
「アスペクト比」という用語は、トレンチの幅（又はビアの直径）に対するトレンチ（又はビア）の高さの比率を意味する。
「選択性」という用語は、別の材料のエッチング速度に対する１つの材料のエッチング速度の比率を意味する。「選択性エッチング」又は「選択的エッチング」という用語は、別の材料よりも１つの材料をエッチングすることを意味するか、或いは換言すれば、２つの材料間のエッチング選択性が１：１より高いか、又はそれ未満であることを意味する。
「独立して」という用語は、Ｒ基の記載に関して使用される場合、対象のＲ基が、同一又は異なる下付き文字又は上付き文字を有する他のＲ基に対して独立して選択されるのみならず、同一Ｒ基のいずれかの追加の種に対しても独立して選択されることも意味するものとして理解されるべきである。例えば、Ｍが原子であり、ｘが２又は３である式ＭＲ１ ｘ（ＮＲ２Ｒ３）（４－ｘ）において、２個又は３個のＲ１基は、互いに、又はＲ２若しくはＲ３と同一であってもよいが、同一である必要はない。さらに、他に特記されない限り、Ｒ基の値は、異なる式で使用される場合、互いに独立していることは理解されるべきである。
本明細書中、「膜」及び「層」という用語は、互換的に使用され得ることに留意されたい。膜は層に相当し得るか、又は層に関連し得ること、及び層が膜と呼ばれてもよいことが理解される。さらに、当業者は、「膜」又は「層」という用語が、本明細書で使用される場合、表面上に適用されたか、又は延展されたいくつかの材料の厚さを意味し、かつ表面が、ウエハ全体と同程度の大きいものからトレンチ又はライン程度の小さいものまでの範囲であり得ることを認識するであろう。
本明細書中、「エッチング化合物」及び「エッチングガス」という用語は互換的に使用されてもよいことに留意されたい。エッチング化合物がエッチングガスに相当するか、又は関連し得ること、及びエッチングガスがエッチング化合物を意味し得ることは理解される。
「ビア」、「アパーチャー」、「トレンチ」、及び「ホール」という用語は、互換的に使用される場合があり、一般的に層間絶縁体の開口部を意味する。
本明細書で使用される「ＮＡＮＤ」という略語は、「Ｎｅｇａｔｅｄ ＡＮＤ」又は「Ｎｏｔ ＡＮＤ」ゲートを指し、「２Ｄ」という略語は、平坦基板上の２次元ゲート構造を指し、「３Ｄ」という略語は、ゲート構造が垂直方向にスタックされた３次元又は垂直ゲート構造を指す。
本明細書中、元素周期表からの元素の標準的な略語が使用される。元素がこれらの略語によって示され得ることは理解されるべきである（例えば、Ｓｉはケイ素を意味し、Ｎは窒素を意味し、Ｏは酸素を意味し、Ｃは炭素を意味し、Ｈは水素を意味し、Ｆはフッ素を意味する、など）。
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｅｒｖｉｃｅによって割り当てられたユニークなＣＡＳ登録番号（すなわち、「ＣＡＳ」）は、開示された分子をよりよく識別するのを助けるために提供される。
窒化ケイ素及び酸化ケイ素などのケイ素含有膜が、それらの適切な化学量論を示さずに明細書及び請求の範囲全体に列挙されることに留意されたい。ケイ素含有膜には、結晶質Ｓｉ、ポリケイ素（ｐ－Ｓｉ若しくは多結晶質Ｓｉ）又は非晶質ケイ素などの純粋なケイ素（Ｓｉ）層；窒化ケイ素（ＳｉｋＮｌ）層；酸化ケイ素（ＳｉｎＯｍ）層；又はその混合物が含まれてよく、ここで、ｋ、ｌ、ｍ及びｎは、全てを含めて０．１～６の範囲である。好ましくは、窒化ケイ素は、ｋ及びＩがそれぞれ０．５～１．５の範囲であるＳｉｋＮｌである。より好ましくは、窒化ケイ素はＳｉ３Ｎ４である。好ましくは、酸化ケイ素は、ｎが０．５～１．５の範囲であり、かつｍが１．５～３．５の範囲であるＳｉｎＯｍである。より好ましくは、酸化ケイ素はＳｉＯ２である。本明細書中、以下の明細書中のＳｉＮ及びＳｉＯは、それぞれＳｉｋＮｌ及びＳｉｎＯｍ含有層を表すのに使用される。ケイ素含有膜は、ＳｉＯＣＨを有する、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によるＢｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ ＩＩ又はＩＩＩ材料などの、有機ベース又は酸化ケイ素ベースの低誘電率誘電体材料などの酸化ケイ素ベースの誘電体材料であることも可能である。ケイ素含有膜は、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが０．１～６の範囲であるＳｉａＯｂＣｃＮｄＨｅを含み得る。ケイ素含有膜は、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及び／又はＧｅなどのドーパントも含み得る。
範囲は、本明細書において、約ある特定の値から、及び／又は約別の特定の値までとして表現される場合がある。そのような範囲が表現される場合、別の実施形態は、前記範囲内の全ての組合せとともに、ある特定の値から、及び／又は別の特定の値までのものであることが理解されるべきである。
本明細書における「一実施形態」又は「ある実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載されている特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意味する。本明細書の様々な場所における「一実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すわけではなく、また別の又は代替の実施形態は、必ずしも他の実施形態と相互に排他的ではない。同じことが「実装」という用語にも当てはまる。
本発明の特性及び目的のさらなる理解のために、以下の詳細な説明は、添付の図面と関連して参照されるべきである。図面中、同様の要素は、同一又は類似の参照番号が与えられる。
３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。 ３Ｄ ＮＡＮＤスタックのエッチングの間に側壁上に堆積したポリマーを示す３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。 ３Ｄ ＮＡＮＤスタックの交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層エッチングの間に生じた粒子を示す３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。 ３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の側壁上に暴露されたＳｉＮの選択的エッチングを示す３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。 ＤＲＡＭスタックの模範的な層の断面図である。 トランジスタ構造を作成するための典型的なトランジスタデバイス領域の周囲のＳｉＯ絶縁層上のフォトレジストパターンを示す模範的な層の断面図である。 ＳｉＯ絶縁層のエッチング後の図３ａの模範的な層の断面図である。 １－Ｃ３Ｆ７Ｉ、Ｏ２及びＡｒによるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。 Ｃ３Ｆ７Ｉの種の濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。 １－Ｃ４Ｆ９Ｉ、Ｏ２、及びＡｒによるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。 ａ－Ｃ基板上の１－Ｃ４Ｆ９Ｉ深さ方向プロファイルである。 ａ－Ｃ（Ｂ）基板上の１－Ｃ４Ｆ９Ｉ深さ方向プロファイルである。 ａ－Ｃ（Ｗ）基板上の１－Ｃ４Ｆ９Ｉ深さ方向プロファイルである。 ｃＣ４Ｆ８によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。 Ｃ４Ｆ６によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。
ケイ素含有膜中のチャネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、コンデンサーホール、コンタクトホール高アスペクト比構造、３Ｄ ＮＡＮＤ、スリットトレンチ、自己整合コンタクト、自己整合ビア、スーパービアなどの半導体構造のプラズマエッチングのための方法が開示される。開示された方法は、ｉ）基板上のケイ素含有膜を含む反応チャンバー中に、式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有するヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入するステップと；ｉｉ）反応チャンバー中に不活性ガスを導入するステップと；ｉｉｉ）プラズマを活性化して、基板からケイ素含有膜をエッチングすることが可能である活性化されたヨウ素含有エッチング化合物を生成するステップとを含む。ここでの不活性ガスは、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ２、Ｈｅ又はＮｅであってよい。
以下の例において示されるように、開示されたヨウ素含有エッチング化合物のヨウ化物イオンは、低エネルギー（ｅＶ）（すなわち、＜２０ｅＶ）において化合物から解離する。結果として、出願人らは、開示されたエッチング化合物は、それらがより低いプラズマエネルギーにおいて実行可能であるため、下の基材へのダメージが少ない乾式プラズマエッチングプロセスにおいて使用され得ると考える。例えば、より低いプラズマエネルギーによって、エッチングサイトを包囲する多孔性低誘電率材料へのダメージが少ないため、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ダメージが特に懸念される低誘電率エッチングプロセスに特に適切であり得る。低誘電率材料への低いダメージは、ヨウ素含有エッチング化合物によって与えられるＵＶ光子及びＦラジカルの発生が低減されることに起因し得る。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、臨界寸法の損失も防ぎ、そして低誘電率表面粗さを減少させ得る。加えて、２個のヨウ素原子を有する分子は、これらの利点を強化し得るが、ヨウ素原子の大きさのために揮発性が失われる。
ヨウ素（１０．５ｅＶ）は、フッ素（１７．４ｅＶ）並びに不活性ガス：Ａｒ（１５．８ｅＶ）、Ｘｅ（１２．１ｅＶ）、及びＫｒ（１４ｅＶ）より低いイオン化閾値を有する。したがって、ヨウ素は、フッ素よりも容易にプラズマによってイオン化することができ、ヨウ素含有エッチング化合物は、プラズマ密度を増加させることができる。ヨウ素は、重い元素（質量１２７ａｍｕ）であり、プラズマ中の不活性ガス（８８ａｍｕのＫｒ、１３１ａｍｕのＸｅなど）と同様の挙動も示すことができ、ウエハに向かって加速する。高アスペクト比構造のエッチングの間、イオンが深く浸透するほどイオンのエネルギーが弱くなるため、多くのイオンがトレンチの底部に到達することはできない。しかしながら、重いヨウ素イオンは、プラズマエッチングプロセス中に印加される電圧によってウエハに向かって加速されて深く浸透することができ、高アスペクト比の深いパターン化された構造をエッチングすることができる。フッ素のイオン化閾値は中性化学種としてそれを維持するために有用である。結果として、フッ素は、典型的に化学反応によるエッチングプロセスに関与する。ヨウ素はフッ素より低い化学反応性を示し、そしてプラズマエッチングプロセスの間にイオン化され、そして表面に衝撃を与える。またＣ－Ｉの結合エネルギーはＣ－Ｆの結合エネルギーより低く、それによって、Ｃ－Ｆ結合と比較して、Ｃ－Ｉ結合は、プラズマ中でより容易に破壊される。したがって、ヨウ素イオンは、ａ－Ｃマスク層に容易にドープされ得る。ヨウ素は重い元素であるため、軽い元素よりもマスク層の中に注入しやすく、深く浸透しやすい。加えて、Ｃ－Ｉ結合が弱く、ヨウ素のイオン化閾値が低いという事実のため、ヨウ素含有エッチング化合物の大気中における寿命は短いか無視できる程度であり、そのためこれはパーフルオロカーボン化合物によって引き起こされる地球温暖化係数を低減するための優れた候補である。
以下の比較例において言及されるように、ヨウ化物イオンは、低いｅＶ（すなわち＜２０ｅＶ）において、開示されたエッチング化合物から解離する。しかしながら、表面及び／又は本体／バルクなどのマスクフィーチャへヨウ化物イオンが注入される可能性はある。この注入は、マスクフィーチャの強化、損傷の最小化、エッチング耐性の向上、及びエッチングプロセス中の形状の維持に役立ち得る。以下の実施例で示されるように、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用した後、パターンマスクの組成が変更される。出願人らは、ヨウ素イオンが表面を改質し、有機マスク層（非晶質炭素マスクなど）との架橋を増加させることによってパターンマスク層のバルクに組み込まれると考えている。ヨウ素イオンのドーピング、並びに炭素、ヨウ素、水素及びフッ素の原子間、好ましくは炭素とヨウ素と間の架橋のため、パターンマスク層の密度が増加し、それによりパターンマスク層がより強くなる。以下の実施例では、ヨウ素イオンによる強化効果及びエッチング耐性の改善は、ヨウ素含有エッチング化合物でエッチングした場合にｃＣ４Ｆ８やＣ４Ｆ６などの従来のエッチングガスでエッチングした場合よりもパターンマスク層のエッチング速度が低くなることを示すことによって証明されている。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有する。ｘ＝０の場合、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣｎＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４であり、ｙ＋ｚ≦２ｎ＋２である）を有し、水素を含まなくてよい。ｎ＝４の場合、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ４ＦｙＩｚ（式中、１≦ｚ≦４であり、ｙ≦１０－ｚである）を有する。Ｈを含まない例示的なＣ４ヨウ素含有エッチング化合物としては、Ｃ４Ｆ９Ｉ、Ｃ５Ｆ１１Ｉ、Ｃ６Ｆ１３Ｉ、Ｃ７Ｆ１５Ｉ、Ｃ８Ｆ１７Ｉ、Ｃ９Ｆ１９Ｉ、Ｃ１０Ｆ２１Ｉ、Ｃ４Ｆ７Ｉ、Ｃ５Ｆ９Ｉ、Ｃ６Ｆ１１Ｉ、Ｃ７Ｆ１３Ｉ、Ｃ８Ｆ１５Ｉ、Ｃ９Ｆ１７Ｉ、Ｃ１０Ｆ１９Ｉ、Ｃ４Ｆ５Ｉ、Ｃ５Ｆ７Ｉ、Ｃ６Ｆ９Ｉ、Ｃ７Ｆ１１Ｉ、Ｃ８Ｆ１３Ｉ、Ｃ９Ｆ１７Ｉ、Ｃ１０Ｆ１７Ｉ、Ｃ４Ｆ８Ｉ２、Ｃ５Ｆ１０Ｉ２、Ｃ６Ｆ１２Ｉ２、Ｃ７Ｆ１４Ｉ２、Ｃ８Ｆ１６Ｉ２、Ｃ９Ｆ１８Ｉ２、Ｃ１０Ｆ２０Ｉ２、Ｃ４Ｆ６Ｉ２、Ｃ５Ｆ８Ｉ２、Ｃ６Ｆ１０Ｉ２、Ｃ７Ｆ１２Ｉ２、Ｃ８Ｆ１４Ｉ２、Ｃ９Ｆ１６Ｉ２、Ｃ１０Ｆ１８Ｉ２、Ｃ４Ｆ４Ｉ２、Ｃ５Ｆ６Ｉ２、Ｃ６Ｆ８Ｉ２、Ｃ７Ｆ１０Ｉ２、Ｃ８Ｆ１２Ｉ２、Ｃ９Ｆ１４Ｉ２、Ｃ１０Ｆ１６Ｉ２、Ｃ４Ｆ７Ｉ３、Ｃ５Ｆ９Ｉ３、Ｃ６Ｆ１１Ｉ３、Ｃ７Ｆ１３Ｉ３、Ｃ８Ｆ１５Ｉ３、Ｃ９Ｆ１７Ｉ３、Ｃ１０Ｆ１９Ｉ３、Ｃ４Ｆ４Ｉ３、Ｃ５Ｆ６Ｉ３、Ｃ６Ｆ８Ｉ３、Ｃ７Ｆ１０Ｉ３、Ｃ８Ｆ１２Ｉ３、Ｃ９Ｆ１４Ｉ３、Ｃ１０Ｆ１６Ｉ３、Ｃ４Ｆ３Ｉ３、Ｃ５Ｆ５Ｉ３、Ｃ６Ｆ７Ｉ３、Ｃ７Ｆ９Ｉ３、Ｃ８Ｆ１１Ｉ３、Ｃ９Ｆ１３Ｉ３、Ｃ１０Ｆ１５Ｉ３、Ｃ４Ｆ６Ｉ４、Ｃ５Ｆ８Ｉ４、Ｃ６Ｆ１０Ｉ４、Ｃ７Ｆ１２Ｉ４、Ｃ８Ｆ１４Ｉ４、Ｃ９Ｆ１６Ｉ４、Ｃ１０Ｆ１８Ｉ４、Ｃ４Ｆ４Ｉ４、Ｃ５Ｆ６Ｉ４、Ｃ６Ｆ８Ｉ４、Ｃ７Ｆ１０Ｉ４、Ｃ８Ｆ１２Ｉ４、Ｃ９Ｆ１４Ｉ４、Ｃ１０Ｆ１６Ｉ４、Ｃ４Ｆ２Ｉ４、Ｃ５Ｆ４Ｉ４、Ｃ６Ｆ６Ｉ４、Ｃ７Ｆ８Ｉ４、Ｃ８Ｆ１０Ｉ４、Ｃ９Ｆ１２Ｉ４、Ｃ１０Ｆ１４Ｉ４、及びそれらの異性体が挙げられる。
一般式ＣｎＦ２ｎ＋１Ｉ（式中、４≦ｎ≦１０である）を有する、Ｈを含まない例示的な開示されたヨウ素含有エッチング化合物が表２に列挙されている。これらの分子は商業的に入手可能であるか、又は当該技術で既知の方法によって合成され得る。それらの構造式、ＣＡＳ番号、及び沸点が表２に含まれる。開示された一般式：ＣｎＦ２ｎ＋１Ｉ（式中、４≦ｎ≦１０である）を有する、Ｈを含まない開示されたヨウ素含有エッチング化合物にはそれらの異性体も含まれる。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、結晶Ｓｉ、ポリシリコン（ｐ－Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ）、非晶質シリコンなどの純シリコン（Ｓｉ）、低誘電率ＳｉＣＯＨ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０であり；ｂ、ｃ、ｄ及びｅ≧０である）又はそれらの組合せの層を含むケイ素含有膜のエッチングに適している。ケイ素含有膜は、交互のＳｉＯとＳｉＮ（ＯＮＯＮ）の層又は交互のＳｉＯとｐ－Ｓｉ（ＯＰＯＰ）の層を含んでいてもよい。ケイ素含有膜は、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及び／又はＧｅなどのドーパントも含んでいてもよい。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物がＨを含む場合、マスク層に対する高い選択性を維持しながらＳｉＮのエッチング速度を高めることができるが、これに限定されない。ｘ＝１の場合に１つのＨを有する開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣｎＨＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０、０≦ｙ≦２０、１≦ｚ≦４、ｙ＋ｚ≦２ｎ＋１である）を有する。例示的な化合物としては、Ｃ４ＨＦ８Ｉ、Ｃ５ＨＦ１０Ｉ、Ｃ６ＨＦ１２Ｉ、Ｃ７ＨＦ１４Ｉ、Ｃ８ＨＦ１６Ｉ、Ｃ９ＨＦ１８Ｉ、Ｃ１０ＨＦ２０Ｉ、Ｃ４ＨＦ６Ｉ、Ｃ５ＨＦ８Ｉ、Ｃ６ＨＦ１０Ｉ、Ｃ７ＨＦ１２Ｉ、Ｃ８ＨＦ１４Ｉ、Ｃ９ＨＦ１６Ｉ、Ｃ１０ＨＦ１８Ｉ、Ｃ４ＨＦ４Ｉ、Ｃ５ＨＦ６Ｉ、Ｃ６ＨＦ８Ｉ、Ｃ７ＨＦ１０Ｉ、Ｃ８ＨＦ１２Ｉ、Ｃ９ＨＦ１４Ｉ、Ｃ１０ＨＦ１６Ｉ，Ｃ４ＨＦ７Ｉ２、Ｃ５ＨＦ９Ｉ２、Ｃ６ＨＦ１１Ｉ２、Ｃ７ＨＦ１３Ｉ２、Ｃ８ＨＦ１５Ｉ２、Ｃ９ＨＦ１７Ｉ２、Ｃ１０ＨＦ１９Ｉ２、Ｃ４ＨＦ５Ｉ２、Ｃ５ＨＦ７Ｉ２、Ｃ６ＨＦ９Ｉ２、Ｃ７ＨＦ１１Ｉ２、Ｃ８ＨＦ１３Ｉ２、Ｃ９ＨＦ１５Ｉ２、Ｃ１０ＨＦ１７Ｉ２、Ｃ４ＨＦ３Ｉ２、Ｃ５ＨＦ５Ｉ２、Ｃ６ＨＦ７Ｉ２、Ｃ７ＨＦ９Ｉ２、Ｃ８ＨＦ１１Ｉ２、Ｃ９ＨＦ１３Ｉ２、Ｃ１０ＨＦ１５Ｉ２、Ｃ４ＨＦ６Ｉ３、Ｃ５ＨＦ８Ｉ３、Ｃ６ＨＦ１０Ｉ３、Ｃ７ＨＦ１２Ｉ３、Ｃ８ＨＦ１４Ｉ３、Ｃ９ＨＦ１６Ｉ３、Ｃ１０ＨＦ１８Ｉ３、Ｃ４ＨＦ４Ｉ３、Ｃ５ＨＦ６Ｉ３、Ｃ６ＨＦ８Ｉ３、Ｃ７ＨＦ１０Ｉ３、Ｃ８ＨＦ１２Ｉ３、Ｃ９ＨＦ１４Ｉ３、Ｃ１０ＨＦ１６Ｉ３、Ｃ４ＨＦ５Ｉ４、Ｃ５ＨＦ７Ｉ４、Ｃ６ＨＦ９Ｉ４、Ｃ７ＨＦ１１Ｉ４、Ｃ８ＨＦ１３Ｉ４、Ｃ９ＨＦ１５Ｉ４、Ｃ１０ＨＦ１７Ｉ４、Ｃ４ＨＦ３Ｉ４、Ｃ５ＨＦ５Ｉ４、Ｃ６ＨＦ７Ｉ４、Ｃ７ＨＦ９Ｉ４、Ｃ８ＨＦ１１Ｉ４、Ｃ９ＨＦ１３Ｉ４、Ｃ１０ＨＦ１５Ｉ４、Ｃ４ＨＦＩ４、Ｃ５ＨＦ３Ｉ４、Ｃ６ＨＦ５Ｉ４、Ｃ７ＨＦ７Ｉ４、Ｃ８ＨＦ９Ｉ４、Ｃ９ＨＦ１１Ｉ４、Ｃ１０ＨＦ１３Ｉ４及びそれらの異性体が挙げられる。
ｘ＝２の場合に２つの水素を有する開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣｎＨ２ＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０、０≦ｙ≦１９、１≦ｚ≦４、ｙ＋ｚ≦２ｎである）を有する。例示的な化合物としては、Ｃ４Ｈ２Ｆ７Ｉ、Ｃ５Ｈ２Ｆ９Ｉ、Ｃ６Ｈ２Ｆ１１Ｉ、Ｃ７Ｈ２Ｆ１３Ｉ、Ｃ８Ｈ２Ｆ１５Ｉ、Ｃ９Ｈ２Ｆ１７Ｉ、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１９Ｉ、Ｃ４Ｈ２Ｆ５Ｉ、Ｃ５Ｈ２Ｆ７Ｉ、Ｃ６Ｈ２Ｆ９Ｉ、Ｃ７Ｈ２Ｆ１１Ｉ、Ｃ８Ｈ２Ｆ１３Ｉ、Ｃ９Ｈ２Ｆ１５Ｉ、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１７Ｉ、Ｃ４Ｈ２Ｆ６Ｉ２、Ｃ５Ｈ２Ｆ８Ｉ２、Ｃ６Ｈ２Ｆ１０Ｉ２、Ｃ７Ｈ２Ｆ１２Ｉ２、Ｃ８Ｈ２Ｆ１４Ｉ２、Ｃ９Ｈ２Ｆ１６Ｉ２、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１８Ｉ２、Ｃ４Ｈ２Ｆ４Ｉ２、Ｃ５Ｈ２Ｆ６Ｉ２、Ｃ６Ｈ２Ｆ８Ｉ２、Ｃ７Ｈ２Ｆ１０Ｉ２、Ｃ８Ｈ２Ｆ１２Ｉ２、Ｃ９Ｈ２Ｆ１４Ｉ２、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１６Ｉ２、Ｃ４Ｈ２Ｆ５Ｉ３、Ｃ５Ｈ２Ｆ７Ｉ３、Ｃ６Ｈ２Ｆ９Ｉ３、Ｃ７Ｈ２Ｆ１１Ｉ３、Ｃ８Ｈ２Ｆ１３Ｉ３、Ｃ９Ｈ２Ｆ１５Ｉ３、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１７Ｉ３、Ｃ４Ｈ２Ｆ３Ｉ３、Ｃ５Ｈ２Ｆ５Ｉ３、Ｃ６Ｈ２Ｆ７Ｉ３、Ｃ７Ｈ２Ｆ９Ｉ３、Ｃ８Ｈ２Ｆ１１Ｉ３、Ｃ９Ｈ２Ｆ１３Ｉ３、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１５Ｉ３、Ｃ４Ｈ２Ｆ４Ｉ４、Ｃ５Ｈ２Ｆ６Ｉ４、Ｃ６Ｈ２Ｆ８Ｉ４、Ｃ７Ｈ２Ｆ１０Ｉ４、Ｃ８Ｈ２Ｆ１２Ｉ４、Ｃ９Ｈ２Ｆ１４Ｉ４、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１６Ｉ４、Ｃ４Ｈ２Ｆ２Ｉ４、Ｃ５Ｈ２Ｆ４Ｉ４、Ｃ６Ｈ２Ｆ６Ｉ４、Ｃ７Ｈ２Ｆ８Ｉ４、Ｃ８Ｈ２Ｆ１０Ｉ４、Ｃ９Ｈ２Ｆ１２Ｉ４、Ｃ１０Ｈ２Ｆ１４Ｉ４、及びそれらの異性体が挙げられる。
ｘ＝３の場合に３つの水素を有する開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣｎＨ３ＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０、０≦ｙ≦１８、１≦ｚ≦４、ｙ＋ｚ≦２ｎ－１である）を有する。例示的な化合物としては、Ｃ４Ｈ３Ｆ６Ｉ、Ｃ５Ｈ３Ｆ８Ｉ、Ｃ６Ｈ３Ｆ１０Ｉ、Ｃ７Ｈ３Ｆ１２Ｉ、Ｃ８Ｈ３Ｆ１４Ｉ、Ｃ９Ｈ３Ｆ１６Ｉ、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１８Ｉ、Ｃ４Ｈ３Ｆ４Ｉ、Ｃ５Ｈ３Ｆ６Ｉ、Ｃ６Ｈ３Ｆ８Ｉ、Ｃ７Ｈ３Ｆ１０Ｉ、Ｃ８Ｈ３Ｆ１２Ｉ、Ｃ９Ｈ３Ｆ１４Ｉ、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１６Ｉ、Ｃ４Ｈ３Ｆ５Ｉ２、Ｃ５Ｈ３Ｆ７Ｉ２、Ｃ６Ｈ３Ｆ９Ｉ２、Ｃ７Ｈ３Ｆ１１Ｉ２、Ｃ８Ｈ３Ｆ１３Ｉ２、Ｃ９Ｈ３Ｆ１５Ｉ２、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１７Ｉ２、Ｃ４Ｈ３Ｆ３Ｉ２、Ｃ５Ｈ３Ｆ５Ｉ２、Ｃ６Ｈ３Ｆ７Ｉ２、Ｃ７Ｈ３Ｆ９Ｉ２、Ｃ８Ｈ３Ｆ１１Ｉ２、Ｃ９Ｈ３Ｆ１３Ｉ２、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１５Ｉ２、Ｃ４Ｈ３Ｆ４Ｉ３、Ｃ５Ｈ３Ｆ６Ｉ３、Ｃ６Ｈ３Ｆ８Ｉ３、Ｃ７Ｈ３Ｆ１０Ｉ３、Ｃ８Ｈ３Ｆ１２Ｉ３、Ｃ９Ｈ３Ｆ１４Ｉ３、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１６Ｉ３、Ｃ４Ｈ３Ｆ２Ｉ３、Ｃ５Ｈ３Ｆ４Ｉ３、Ｃ６Ｈ３Ｆ６Ｉ３、Ｃ７Ｈ３Ｆ８Ｉ３、Ｃ８Ｈ３Ｆ１０Ｉ３、Ｃ９Ｈ３Ｆ１２Ｉ３、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１４Ｉ３、Ｃ４Ｈ３Ｆ３Ｉ４、Ｃ５Ｈ３Ｆ５Ｉ４、Ｃ６Ｈ３Ｆ７Ｉ４、Ｃ７Ｈ３Ｆ９Ｉ４、Ｃ８Ｈ３Ｆ１１Ｉ４、Ｃ９Ｈ３Ｆ１３Ｉ４、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１５Ｉ４、Ｃ４Ｈ３Ｆ１Ｉ４、Ｃ５Ｈ３Ｆ３Ｉ４、Ｃ６Ｈ３Ｆ５Ｉ４、Ｃ７Ｈ３Ｆ７Ｉ４、Ｃ８Ｈ３Ｆ９Ｉ４、Ｃ９Ｈ３Ｆ１１Ｉ４、Ｃ１０Ｈ３Ｆ１３Ｉ４及びそれらの異性体が挙げられる。
ｘ＝４の場合に４つの水素を有する開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣｎＨ４ＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０、０≦ｙ≦１７、１≦ｚ≦４、ｙ＋ｚ≦２ｎ－２である）を有する。例示的な化合物としては、Ｃ４Ｈ４Ｆ５Ｉ、Ｃ５Ｈ４Ｆ７Ｉ、Ｃ６Ｈ４Ｆ９Ｉ、Ｃ７Ｈ４Ｆ１１Ｉ、Ｃ８Ｈ４Ｆ１３Ｉ、Ｃ９Ｈ４Ｆ１５Ｉ、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１７Ｉ、Ｃ４Ｈ４Ｆ３Ｉ、Ｃ５Ｈ４Ｆ５Ｉ、Ｃ６Ｈ４Ｆ７Ｉ、Ｃ７Ｈ４Ｆ９Ｉ、Ｃ８Ｈ４Ｆ１１Ｉ、Ｃ９Ｈ４Ｆ１３Ｉ、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１５Ｉ、Ｃ４Ｈ４Ｆ４Ｉ２、Ｃ５Ｈ４Ｆ６Ｉ２、Ｃ６Ｈ４Ｆ８Ｉ２、Ｃ７Ｈ４Ｆ１０Ｉ２、Ｃ８Ｈ４Ｆ１２Ｉ２、Ｃ９Ｈ４Ｆ１４Ｉ２、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１６Ｉ２、Ｃ４Ｈ４Ｆ２Ｉ２、Ｃ５Ｈ４Ｆ４Ｉ２、Ｃ６Ｈ４Ｆ６Ｉ２、Ｃ７Ｈ４Ｆ８Ｉ２、Ｃ８Ｈ４Ｆ１０Ｉ２、Ｃ９Ｈ４Ｆ１２Ｉ２、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１４Ｉ２、Ｃ４Ｈ４Ｆ３Ｉ３、Ｃ５Ｈ４Ｆ５Ｉ３、Ｃ６Ｈ４Ｆ７Ｉ３、Ｃ７Ｈ４Ｆ９Ｉ３、Ｃ８Ｈ４Ｆ１１Ｉ３、Ｃ９Ｈ４Ｆ１３Ｉ３、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１５Ｉ３、Ｃ４Ｈ４ＦＩ３、Ｃ５Ｈ４Ｆ３Ｉ３、Ｃ６Ｈ４Ｆ５Ｉ３、Ｃ７Ｈ４Ｆ７Ｉ３、Ｃ８Ｈ４Ｆ９Ｉ３、Ｃ９Ｈ４Ｆ１１Ｉ３、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１３Ｉ３、Ｃ４Ｈ４Ｆ２Ｉ４、Ｃ５Ｈ４Ｆ４Ｉ４、Ｃ６Ｈ４Ｆ６Ｉ４、Ｃ７Ｈ４Ｆ８Ｉ４、Ｃ８Ｈ４Ｆ１０Ｉ４、Ｃ９Ｈ４Ｆ１２Ｉ４、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１４Ｉ４、Ｃ４Ｈ４Ｉ４、Ｃ５Ｈ４Ｆ２Ｉ４、Ｃ６Ｈ４Ｆ４Ｉ４、Ｃ７Ｈ４Ｆ６Ｉ４、Ｃ８Ｈ４Ｆ８Ｉ４、Ｃ９Ｈ４Ｆ１０Ｉ４、Ｃ１０Ｈ４Ｆ１２Ｉ４及びそれらの異性体が挙げられる。
出願人らは、４つ以上の炭素原子を有する分子が、４つ未満の炭素の分子よりも、エッチングプロセス中に、例えば真っ直ぐなプロファイルであること、湾曲がないこと、先細りがないこと、ねじれがないこと、不完全なエッチングがないこと、エッチングされた構造の上部から底部までの限界寸法の変動がないことなど、より良好なエッチング速度及び側壁保護を提供できると考えている。出願人らは、４つ以上の炭素原子を有する分子が、４つ未満の炭素の分子よりも、湾曲、先細り、ねじれ、及び不完全なエッチング、又はエッチングされた構造の上部から底部までの限界寸法の変動がない、より真っ直ぐなプロファイルを提供することができるとも考えている。出願人らは４個以上の炭素の分子がより厚いパッシベーション層を生成すると考えているため、側壁保護のためにはそれらが好ましい。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、マスク層、フォトレジスト、エッチング停止層及びデバイスチャネル材料に対して高い選択性を提供し得、かつＤＲＡＭ及び３Ｄ ＮＡＮＤ構造などの１：１～２００：１の範囲のアスペクト比を有するものなどの高アスペクト比構造（ＨＡＲ）におけるプロファイル歪みを提供し得ない。代わりに、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、コンタクトエッチング用途において１：１～２００：１の範囲のアスペクト比を有するものなどのマスク層又はケイ素含有膜に対して高い選択性を提供し得る。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、エッチングの広範なプロセス条件に関する無数の選択性を提供し得る。本明細書中、選択性とは、２つの異なる層のエッチング速度比を示す。例えば、ＳｉＯ層対ａ－Ｃ層に関する選択性は、ａ－Ｃ層のエッチング速度で割られたＳｉＯのエッチング速度である。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ケイ素含有膜とマスク材料との間の改善された選択性、低減されたチャネル領域へのダメージ、改善された臨界寸法均一性、及び低減された湾曲、ねじれ、先細り、ノッチ、アンダーカットなどのプロファイル歪みを提供することができ、またエッチングされた構造の上部から底部までの同じ限界寸法及びパターン高アスペクト比構造でのアーキングを維持することができる。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ｐ－Ｓｉ、ＳｉＯ、及び／又はＳｉＮの交互の層を通してエッチングすることもでき、垂直エッチングプロファイルが得られる（すなわち、交互の層の間に２：１～１：２の範囲の選択性を示す）。開示されたヨウ素含有エッチング化合物のプラズマは、ＳｉＯ層対ＳｉＮ層に関して約１：２～約２：１の選択性を有して交互のＳｉＯとＳｉＮ（ＯＮＯＮ）の層をエッチングする。好ましくは、開示されたヨウ素含有エッチング化合物のプラズマは、ＳｉＯ層対ＳｉＮ層に関して約１：１の選択性を有して交互のＳｉＯとＳｉＮ（ＯＮＯＮ）の層をエッチングする。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、９５％ｖ／ｖより高い純度で、好ましくは、９９．９９％ｖ／ｖより高い純度で、より好ましくは、９９．９９９％ｖ／ｖより高い純度で提供される。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、５体積％未満の微量ガス不純物を含有し、微量ガス不純物中には、体積で１５０ｐｐｍ未満のＮ２及び／又はＨ２Ｏ及び／又はＣＯ２などの不純物ガスが含まれる。好ましくは、プラズマエッチングガス中の含水量は、重量で２０ｐｐｍ未満である。精製された生成物は、蒸留、及び／又は４Åモレキュラーシーブなどの適切な吸着剤を通してガス又は液体を通過させることによって製造され得る。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは、１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは、０．１％ｖ／ｖ未満、さらにより好ましくは、０．０１％ｖ／ｖ未満のいずれかのその異性体を含有し、これは、異性体を除去するためのガス又は液体の蒸留によって精製され得、かつより良好なプロセス繰返し性を提供し得る。
代わりに、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、特に異性体混合物が改善されたプロセスパラメーターを提供する場合、又は標的異性体の単離が非常に困難であるか、若しくは高価である場合、０．０１％ｖ／ｖ～９９．９９％ｖ／ｖのその異性体を含有し得る。例えば、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、約５０％ｖ／ｖ～約７５％ｖ／ｖの１－ヨードノナフルオロブタンと、約２５％ｖ／ｖ～約５０％ｖ／ｖの２－ヨードノナフルオロブタンと、約２５％ｖ／ｖ～約５０％ｖ／ｖのヨードノナフルオロ－ｔ－ブタンとを含み得る。異性体の混合物は、反応チャンバーへの２つ以上のガスラインの必要性も低減させ得る。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物のいくつかは、室温及び気圧においてガス状である。非ガス状（すなわち、液体又は固体）化合物に関して、それらのガス形態は、直接蒸発などの従来的な蒸発ステップによって化合物を蒸発させることによって、又は不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅなど）によるバブリングによって生成され得る。非ガス状化合物は、それを反応器中に導入する前にそれを蒸発させる蒸発器に液体形態で提供され得る。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ケイ素含有膜中のチャネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、スリット、コンデンサーホール、コンタクトホール、自己整合コンタクト、自己整合ビア、スーパービアなどの半導体構造のプラズマエッチングに適切である。開示されたヨウ素含有エッチング化合物が、高アスペクト比構造の良好なプロファイルとともにマスク上にダメージを誘発しないか、又はわずかのみ誘発するため、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、現在入手可能なマスク材料と適合性があるのみならず、次世代のマスク材料とも適合性がある。換言すれば、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、最小限の歪曲、パターン崩壊又は粗さを有するか、又は有さない垂直エッチングパターンを作成し得る。これらの特性を達成するために、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、エッチングプロセスの間に酸素及びフッ素ラジカルの直接的な影響を減少させることの補助とするため、エッチングの間にエッチング抵抗ポリマー層を堆積してもよい。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、エッチングの間のｐ－Ｓｉ又は結晶質Ｓｉチャネル構造に対するダメージを減少させ得る。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ほとんどの用途でエッチングされる構造の底部に位置する金属層である埋め込み型ランディング層又は材料からケイ素含有層を選択的にエッチングする。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、金属ランディング層をエッチングしない。埋め込み型ランディング層は、エッチング停止層又は拡散バリア層であってもよい。金属ランディング層の材料は、３Ｄ ＮＡＮＤ構造のタングステン金属ワールドライン、及び／又はＷ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｖ、Ａｕ、Ａｇ若しくはそれらの組合せなどの別の金属、及び／又は金属若しくは金属酸化物若しくは窒化物層などのエッチング停止層（ＡｌＯ、ＷＯ、ＨｆＯ、ＴｉＯ、ＴａＯ、ＩｎＯ、ＣｒＯ、ＲｕＯ、ＣｏＯ、ＭｏＯ、ＺｒＯ、ＳｎＯ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＡｌＮ、ＷＮ、ＭｏＮ、ＮｉＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、ＲｕＮ、ＣｏＮ、ＺｒＮ、ＳｎＮ又はそれらの組合せなど）であってよい。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、コンタクトホール、階段状及びスリット状の底部の材料（３Ｄ ＮＡＮＤ構造のタングステン金属ワールドライン及び／又はＷ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｖ、Ａｕ、Ａｇ若しくはそれらの組合せなどの別の金属など）、及び／又は金属若しくは金属酸化物若しくは窒化物層などのエッチング停止層（ＡｌＯ、ＷＯ、ＨｆＯ、ＴｉＯ、ＴａＯ、ＩｎＯ、ＣｒＯ、ＲｕＯ、ＣｏＯ、ＭｏＯ、ＺｒＯ、ＳｎＯ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＡｌＮ、ＷＮ、ＭｏＮ、ＮｉＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、ＲｕＮ、ＣｏＮ、ＺｒＮ、ＳｎＮ、又はそれらの組合せなど）にほとんど又は全くダメージを誘発しない。当業者は、Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ、ＴｉＺｒＮ、Ｔａ／ＴａＮ、ＴａＮ／Ｃｕ／ＴａＮ、ＴａＮ／Ｒｕ／ＴａＮなどであるバリア層が前述した金属及び金属酸化物及び窒化物の組合せから構成することもできることを認識するであろう。バリアには、シリサイド（ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＳｉ２、ＭｎＳｉＯなど）、リン化物（ＣｕＷＰ、ＮｉＭｏＰ、ＮｉＰなど）、炭化物（ＴａＣ、ＴａＣＮ、ＷＣＮなど）、ホウ化物（ＮｉＭｏＢ、ＮｉＢなど）又はそれらの組合せも含まれ得る。好ましくは、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、反応器／チャンバー中への送達のため、エッチングプロセスの間、適切に揮発性及び安定性である。
材料適合性試験は、いずれかの開示されたヨウ素含有エッチング化合物がチャンバー材料と反応して、そして短期又は長期使用によってチャンバーの性能を低下させるかどうかを決定するために重要である。チャンバー、バルブなどの一部に関連する重要な材料としては、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＰ、ｋａｌｒｅｚ、ｖｉｔｏｎ並びに他の金属及びポリマーが含まれる。時には、これらの材料は、それらの低下を強化し得る、高温、例えば、２０℃より高い温度、及び高圧、例えば、１ａｔｍより高い圧力に暴露される。測定方法には、目視検査、重量測定、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）におけるナノメートルスケールでの変化の測定、引張強度、硬度などが含まれ得る。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、基材上にケイ素含有膜をプラズマエッチングするために使用され得る。開示されたプラズマエッチング法は、ＮＡＮＤ又は３Ｄ ＮＡＮＤゲートなどの半導体デバイス、或いはフィン型電界効果トランジスタ（ｆｉｎ－ｓｈａｐｅｄ ｆｉｅｌｄ－ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（ＦｉｎＦＥＴ）、ゲートオールアラウンド（ＧＡＡ）ＦＥＴ、ナノワイヤＦＥＴ、ナノシートＦＥＴ、フォークシートＦＥＴ、相補型ＦＥＴ（ＣＦＥＴ）、バルク相補型金属酸化物半導体（バルクＣＭＯＳ）、ＭＯＳＦＥＴ、完全空乏シリコンオンインシュレータ（ＦＤ－ＳＯＩ）構造などのフラッシュ又はＤＲＡＭメモリ又はトランジスタの製造において有用であり得る。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、異なるフロントエンド（ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｎｅ）（ＦＥＯＬ）及びバックエンド（ｂａｃｋ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｎｅ）（ＢＥＯＬ）エッチング用途などの他の領域の用途において有用であり得る。さらに、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、基材上のロジックにメモリを相互連結させるため、３Ｄ Ｓｉ貫通電極（ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｌｉｃｏｎ ｖｉａ）（ＴＳＶ）エッチング用途においてＳｉをエッチングするために、及びＭＥＭＳ用途において使用され得る。
プラズマエッチング法は、その中に配置された基材を有する反応チャンバーを提供することを含む。反応チャンバーは、限定されないが、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、単一又は複数周波数ＲＦ源による容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、又はマイクロ波プラズマ反応器、或いは選択的にケイ素含有膜の一部を除去することが可能であるか、又は活性種を生成することが可能である他の種類のエッチングシステムなどのその中でエッチング法が実行されるデバイス中のいずれかのエンクロージャ又はチャンバーであり得る。当業者は、異なるプラズマ反応チャンバー設計によって異なる電子温度制御が提供されることを認識するであろう。適切な商業的に入手可能なプラズマ反応チャンバーとしては、限定されないが、ｅＭＡＸ（商標）の商標で販売されるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ磁気強化反応性イオンエッチャー、又は２３００（登録商標）Ｆｌｅｘ（商標）の商標名で販売されるＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｕａｌ ＣＣＰ反応性イオンエッチャー誘電体エッチング製品系統が含まれる。それらの中のＲＦ電力は、プラズマ特性を制御し、それによって、エッチング性能（選択性及びダメージ）をさらに改善するために断続的であってもよい。
代わりに、プラズマ処理された反応物は、反応チャンバーの外部で生成され得る。ＭＫＳ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＡＳＴＲＯＮｉ（登録商標）反応性ガス発生機は、反応チャンバー中への通過の前に反応物を処理するために使用され得る。２．４５ＧＨｚ、７ｋＷプラズマ電力及び約０．５Ｔｏｒｒ～約１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で作動させると、反応物Ｏ２は２つのＯ・ラジカルに分解し得る。好ましくは、リモートプラズマは、約１ｋＷ～約１０ｋＷ、より好ましくは、約２．５ｋＷ～約７．５ｋＷの範囲の電力で生成され得る。
反応チャンバーは、１つ又は１つより多くの基材を含有し得る。例えば、反応チャンバーは、２５．４ｍｍ～４５０ｍｍの直径を有する１～２００のケイ素ウエハを含有し得る。基材は、半導体、光起電、フラットパネル又はＬＣＤ－ＴＦＴデバイス製造において使用されるいずれかの適切な基材であってよい。適切な基材の例としては、ケイ素、シリカ、ガラス、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧｅＳｎ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ又はＧａＡｓウエハなどのウエハが含まれる。ウエハは、ケイ素含有膜又は層を含む、以前の製造ステップからのその上の複数の膜又は層を有するであろう。層はパターン化されていても、又はされていなくてもよい。適切な層の例としては、限定されないが、シリコン（非晶質シリコン、ｐ－Ｓｉ、結晶シリコン、これらのいずれもＢ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及び／又はＧｅによってさらにｐ－ドープ又はｎ－ドープされていてもよい）、シリカ、窒化ケイ素、酸化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０であり；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０である）、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧｅＳｎ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ；ドーパントを含む又は含まない非晶質炭素、反射防止コーティング、フォトレジスト材料、金属酸化物、例えばＡｌＯ、ＴｉＯ、ＨｆＯ、ＺｒＯ、ＳｎＯ、ＴａＯ、又は金属窒化物層、例えばＡｌＮ、ＺｒＮ、ＳｎＮ、ＨｆＮ、窒化チタン、窒化タンタルなど、又はそれらの組合せなどのマスク層材料；窒化シリコン、ポリシリコン、結晶シリコン、炭化ケイ素、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮ又はそれらの組合せ、デバイスチャネル材料、例えば結晶シリコン、エピタキシャルシリコン、ドープされたシリコン、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０であり；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０である）又はそれらの組合せなどのエッチング停止層材料；が挙げられる。酸化ケイ素層は、有機ベースか、又は酸化ケイ素ベースの低誘電率誘電体材料（例えば、多孔性ＳｉＣＯＨ膜）などの誘電体材料を形成し得る。模範的な低誘電率誘電体材料は、商標名Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ ＩＩ又はＩＩＩでＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓによって販売される。さらに、タングステン又は貴金属（例えば、白金、パラジウム、ロジウム又は金）を含む層が使用されてもよい。さらに、ケイ素含有膜の例は、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０）であり得る。明細書及び請求の範囲全体で、ウエハ及びそのいずれかの関連層は基材と記載される。
以下は、開示されたヨウ素含有エッチング化合物がエッチングするために適用され得る基材の模範的な実施形態である。
一実施形態において、図１ａに示されるように、基材１００は、複数の層のスタックを含み得る。図１ａは、３Ｄ ＮＡＮＤゲートを作成するための３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。図１ａにおいて、７つの交互ＳｉＯ／ＳｉＮ（すなわち、１０４ａ／１０４ｂ）層１０４のスタックがケイ素ウエハ１０２上に位置する（すなわち、ＯＮＯＮ又はＴＣＡＴ技術）。いくつかの用途では、ウエハ１０２は、３Ｄ ＮＡＮＤ構造のタングステン金属ワールドライン及び／又はＷ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｖ、Ａｕ、Ａｇ若しくはそれらの組合せなどの別の金属などの埋め込み型ランディング層若しくは材料、並びに／又は金属若しくは金属酸化物若しくは窒化物層などのエッチング停止層若しくは拡散バリア層（ＡｌＯ、ＷＯ、ＨｆＯ、ＴｉＯ、ＴａＯ、ＩｎＯ、ＷＯ、ＣｒＯ、ＲｕＯ、ＣｏＯ、ＭｏＯ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＡｌＮ、ＷＮ、ＭｏＮ、ＮｉＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、ＲｕＮ、ＣｏＮ又はそれらの組合せなど）であってよい。当業者は、Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ、ＴｉＺｒＮ、Ｔａ／ＴａＮ、ＴａＮ／Ｃｕ／ＴａＮ、ＴａＮ／Ｒｕ／ＴａＮなどであるバリア層が前述した金属及び金属酸化物及び窒化物の組合せから構成することもできることを認識するであろう。バリアには、シリサイド（ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＳｉ２、ＭｎＳｉＯなど）、リン化物（ＣｕＷＰ、ＮｉＭｏＰ、ＮｉＰなど）、炭化物（ＴａＣ、ＴａＣＮ、ＷＣＮなど）、ホウ化物（ＮｉＭｏＢ、ＮｉＢなど）又はそれらの組合せも含まれ得る。当業者は、何らかの技術によってＳｉＮ層１０４ｂがｐ－Ｓｉ層によって置き換えられること（例えばＳｉＯ／ｐ－Ｓｉ又はｐ－ＢＩＣＳ技術）を認識するであろう。ハードマスク層１０６は、７つのＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４の上部に位置する。ハードマスク層１０６は、ドーパントあり又はなしの非晶質炭素（ａ－Ｃ）ハードマスク層であってよい。ハードマスク層１０６は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ又はスピンオン堆積（ＳＯＤ）非晶質炭素又はドープされた非晶質炭素、ケイ素含有スピンオンマスク、又は炭素含有スピンオンマスクの層であってよい。ハードマスク層１０６は、ＳｉＯ／ＳｉＮ層エッチング中のエッチング耐性を高めるために、Ｃ及びＨのみならず、ホウ素、窒素、硫黄、塩素、フッ素、又は金属（Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｙ）などの他の元素も含んでいてもよい。この場合、ハードマスク層１０６は、例えば、ホウ素がドープされたａ－Ｃ層、タングステンがドープされたａ－Ｃ層などのドープされたａ－Ｃ層である。反射防止コーティング層１０８は、ハードマスク層１０６の上部に位置する。パターン化されたフォトレジスト層１１０は、反射防止コーティング層１０８の上部に位置する。本明細書中、フォトレジスト層１１０中のパターンをハードマスク層１０６に移して、パターニングされたハードマスク層を形成するために、反射防止コーティング層１０８とハードマスク層１０６との間に（示されない）ＳｉＯＮ層が存在してもよい。当業者は、図１ａ中の基材１００中の層のスタックが、模範的な目的のためのみ提供され、かつ開示されたヨウ素含有エッチング化合物が他の種類の層のスタックをエッチングするために使用されてもよいことを認識するであろう。さらに、当業者は、基材１００のスタック中の交互ＳｉＯ／ＳｉＮ又はＳｉＯ／ｐ－Ｓｉ層１０４の数が変動し得ること（すなわち、記載された７つより多いか、又は７つより少ないＳｉＯ／ＳｉＮ（１０４ａ／１０４ｂ）層を含み得ること）を認識するであろう。
図１ｂは、エッチングにより側壁上に堆積したポリマーを示す、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ケイ素含有膜１０４の異方性エッチング、及び図１ｂに示されるようにエッチングされる構造の側壁上でのＩ含有ポリマーパッシベーション層２１２の堆積のために適切であるプラズマプロセスの間にフラグメントを生じ得る。図１ｂ及び図１ａの間の差異は、図１ｂにおいては、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用するプラズマエッチングによって基材１００中にビア２１４が形成され、それによって、ビア２１４の側壁上にポリマーパッシベーション層２１２も堆積されるということである。また、ポリマーパッシベーション層２１２は、ビア２１４の底部において、より平滑な側壁、より少ない歪曲及びより少ない変形を提供する。しかしながら、ポリマーパッシベーション層２１２は、当該技術において既知の乾式又は湿式エッチング化学薬品によって容易に除去又はクリーニングされ得る。
図１ｃは、３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層エッチングの間に発生した粒子３１６を示す、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。図１ｃに示すように、交互ＳｉＯ／ＳｉＮ（すなわち、１０４ａ／１０４ｂ）層１０４の側壁上に生じた粒子３１６は、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用することによって最小化され得る。図１ｃ及び図１ｂの間の差異は、図１ｃにおいては、交互ＳｉＯ／ＳｉＮ曝露側面が、プラズマエッチングの間に発生した粒子３１６を有するということである。出願人らは、開示されたヨウ素含有エッチング化合物が図１ｃに示される粒子３１６を発生させるとは考えない。
図１ｄは、異方性エッチングプロセス後に３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の側壁上で暴露されたＳｉＮ層１０４ｂの選択的等方性エッチングを示す、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。スタック１００中のＳｉＮ曝露側面は、ＳｉＯ層１０４ａ中のＳｉ－Ｏ結合よりもＳｉＮ層１０４ｂ中のＳｉ－Ｎ結合を選択的に破壊し、ビア２１４中のＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４中のスタック上に選択的側壁ＳｉＮエッチング４１８を形成するように、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用することによって、図１ｄに示されるように選択的にエッチングされ得る。図１ｄ及び図１ｂの間の差異は、図１ｄにおいて、交互ＳｉＯ／ＳｉＮ側壁上に暴露されたＳｉＮが、開示されたヨウ素含有エッチング化合物によって選択的にエッチングされて、選択的側壁ＳｉＮエッチング４１８が形成されるということである。典型的に、選択的側壁ＳｉＮエッチング４１８は、リン酸との混合物を使用する湿式エッチングによって実行される。湿式エッチングは基材を異なる湿式エッチング装置に移動させることを必要とするため、湿式エッチングプロセスを乾式プラズマエッチングプロセスで置き換えることによって、半導体デバイス製作プロセスの経済的側面を非常に改善することが知られている。開示された方法に関して、図１ｄの選択的側壁ＳｉＮエッチングを含む全てのエッチングは、一体型エッチング装置において実行され得、このことは、半導体製作のコストを減少し得る。
別の実施形態において、図２に示されるように、基材１００は、その上に複数の層のスタックを含み得る。図２は、ＤＲＡＭメモリを作成するためのＤＲＡＭスタック中の模範的な層の断面図である。図２において、４層のスタックがケイ素ウエハ１０２上に位置する。ハードマスク層１０６は、大ＳｉＯ層１０４ａの上部に位置する。反射防止コーティング層１０８は、ハードマスク層１０６の上部に位置する。パターンフォトレジスト層１１０は、反射防止コーティング１０８の上部に位置する。フォトレジスト層１１０中のパターンをハードマスク層１０６に移すために、反射防止コーティング層１０８とハードマスク層１０６との間に（示されない）ＳｉＯＮ層が存在してもよい。当業者は、図２中の層のスタックが、模範的な目的のためのみ提供され、かつ開示されたヨウ素含有エッチング化合物が他の層のスタック、例えば、ハードマスク層１０６がＴｉＮ層によって置き換えられたスタックをエッチングするために使用されてもよいことを認識するであろう。さらに、当業者は、スタック中の層の数が変動し得ること（すなわち、記載された層より多いか、又は少ない層を含み得ること）を認識するであろう。
図３ａは、トランジスタ構造を作成するための典型的なトランジスタデバイス領域を包囲するＳｉＯ絶縁層の上のフォトレジストパターンを示す、模範的な層の断面図である。基材６００は、図３ａに示されるように、ケイ素ウエハ６０２上に担持されたトランジスタゲート電極領域を包囲する４層のスタックを含み得る。図３ａに示されるトランジスタ領域には、ソース及びドレインの役割を果たす２つのドープされたケイ素領域６０６が含まれる。トランジスタゲート誘電体６１４は、ゲート電極６１６の下に存在する。トランジスタ全体、すなわち、トランジスタゲート誘電体６１４及びゲート電極６１６は、後にコンタクトエッチングの間にエッチング停止層として作用し得る、ＳｉＮ薄層６０８によって包囲される。それぞれのトランジスタデバイス領域６１６／６０６は、電気的干渉を最小化するため、ケイ素ウエハ６０２中でＳｉＯ単離領域６０４によって分離される。当業者は、層６０２がシリコンオンインシュレータ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）（ＳＯＩ）ウエハの酸化ケイ素層の上部に位置し得ることを認識するであろう。別のＳｉＯ層６１０はトランジスタ上に堆積されて、そしてトランジスタデバイス領域６０６へのいずれの金属接触も絶縁するために使用される。フォトレジストマスク６１２は、ＳｉＯ層６１０をパターン化するために使用される。エッチングは、プラズマ環境において開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用して実行される。図３ｂに示されるように、フォトレジストマスク６１２はＳｉＯ層６１０をエッチングするためのテンプレートとして機能し、そしてエッチングはＳｉＮ層６０８において停止する。
図３ｂは、ＳｉＯ絶縁層のエッチング後の図３ａの模範的な層の断面図である。図３ｂ及び図３ａの間の差異は、図３ｂにおいて、開示されたヨウ素含有エッチング化合物によるエッチングによって、ＳｉＯ層６１０中にビア７１８が形成されるということである。ＳｉＯ層６１０は、マスク層としてのフォトレジスト層６１２を用いてエッチングされ得る。マスク層は、ＴｉＮ、ａ－Ｃなどのいずれかの適切なフォトレジストマスク材料であり得る。エッチングは、下のＳｉＮ層６０８で停止され得る。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、異なるプラズマ条件及び異なる混合物を用いてＳｉＮ層６０８をエッチングするために使用されてもよい。当業者は、図３ａ及び図３ｂの層のスタック及び幾何構造が、模範的な目的のためのみ提供され、かつ開示されたヨウ素含有エッチング化合物が他の種類の層のスタックをエッチングするために使用されてもよいことを認識するであろう。さらに、当業者は、スタック中の層の数が変動し得ること（すなわち、記載された４層より多いか、又は少ない層を含み得ること）を認識するであろう。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物の蒸気は、基材及びケイ素含有膜を含有する反応チャンバー中に導入される。蒸気は、約０．１ｓｃｃｍ～約１ｓｌｍの範囲のフロー速度においてチャンバーに導入され得る。例えば、２００ｍｍのウエハ径に関して、蒸気は約５ｓｃｃｍ～約５０ｓｃｃｍの範囲のフロー速度においてチャンバーに導入され得る。代わりに、４５０ｍｍのウエハ径に関して、蒸気は約２５ｓｃｃｍ～約２５０ｓｃｃｍの範囲のフロー速度においてチャンバーに導入され得る。当業者は、フロー速度がツールによって変動し得ることを認識するであろう。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、そのままの形態で、又はＮ２、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｘｅなどの不活性ガス又は溶媒とのブレンドのいずれかで供給され得る。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ブレンド中、様々な濃度で存在し得る。液体ヨウ素含有エッチング化合物に関して、ヨウ素含有エッチング化合物の蒸気形態は、そのままの、又はブレンドされたヨウ素含有エッチング化合物溶液を、直接蒸留などの従来の蒸発ステップによって蒸発させることによって、又はバブリングによって生成され得る。そのままの、又はブレンドされたヨウ素含有エッチング化合物は、それを反応器中に導入する前にそれを蒸発させる蒸発器へと液体状態で供給され得る。
代わりに、そのままの、又はブレンドされたヨウ素含有エッチング化合物は、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を含有する容器中にキャリアガスを通過させることによって、又は開示されたヨウ素含有エッチング化合物中にキャリアガスをバブリングすることによって蒸発され得る。キャリアガスとしては、限定されないが、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２及びそれらの混合物が含まれる。キャリアガスによるバブリングによって、そのままの、又はブレンドされたヨウ素含有エッチング化合物溶液中に存在するいずれかの溶解酸素が除去され得る。次いで、キャリアガス及び開示されたヨウ素含有エッチング化合物は蒸気として反応器中に導入される。
必要であれば、ヨウ素含有エッチング化合物が液体相となり、かつエッチングツールへの送達のために十分な蒸気圧を有することを可能にする温度まで、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を含有する容器を加熱してもよい。容器は、例えば、約０℃～約１５０℃、好ましくは、約２５℃～約１００℃、より好ましくは、約２５℃～約５０℃の範囲の温度に維持されてもよい。より好ましくは、容器は、エッチングツールへのラインの加熱を避けるために室温（約２５℃）に維持される。当業者は、容器の温度が、蒸発させるヨウ素含有化合物の量を制御するために周知の様式で調整され得ることを認識する。
さらに、ヨウ素含有エッチング化合物は、９５体積％～９９．９９９体積％の範囲の純度で送達され、かつＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＨＦ、Ｈ２Ｓ、ＳＯ２、ハロゲン化物及び他の炭化水素又はヒドロハロカーボンの除去のための周知の標準的精製技術によって精製され得る。
不活性ガスもプラズマを受けるために反応チャンバー中に導入される。不活性ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｎ２、Ｈｅ又はそれらの組合せであり得る。エッチングガス及び不活性ガスは、不活性ガスが、得られた混合物の約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９％ｖ／ｖを構成するように、チャンバーへの導入の前に混合されてもよい。代わりに、不活性ガスは連続的にチャンバーに導入され得るが、エッチングガスは断続的にチャンバーに導入される。
開示されたエッチングガスの蒸気及び不活性ガスをプラズマによって活性化し、活性化エッチングガスを生成する。プラズマによってエッチングガスはラジカル型（すなわち、活性化エッチングガス）へと分解する。プラズマは、ＲＦ又はＤＣ電力を適用することによって発生させてもよい。プラズマは、約２５Ｗ～約１００，０００Ｗの範囲のＲＦ電力によって発生させてもよい。プラズマは、遠位で、又は反応器自体の中で発生させてもよい。プラズマは、両電極において適用されたＲＦによって、デュアルＣＣＰ又はＩＣＰモードで発生させてもよい。プラズマのＲＦ周波数は、１００ＫＨｚ～１ＧＨｚの範囲であり得る。異なる周波数における異なるＲＦ源を組み合わせて、そして同一電極において適用されてもよい。分子断片化及び基材における反応を制御するため、さらにプラズマＲＦパルスを使用してもよい。当業者は、そのようなプラズマ処理のために適切な方法及び装置を認識するであろう。
四重極質量分析装置（ＱＭＳ）、光学発光分光器、ＦＴＩＲ又は他のラジカル／イオン測定ツールによって、生成した種の種類及び数を決定するために、チャンバー排出物からの活性化エッチングガスを測定してもよい。必要であれば、エッチングガス及び／又は不活性ガスのフロー速度は、発生したラジカル種の数を増加又は減少させるように調整されてもよい。
開示されたエッチングガスは、反応チャンバー中への導入の前、又は反応チャンバー中のいずれかで、他のガスと混合されてもよい。好ましくは、ガスは、混入ガスの均一な濃度を提供するために、チャンバーへの導入の前に混合されてよい。
別の選択肢において、ヨウ素含有化合物の蒸気は、２種以上のガスが反応するか又は独立して送達するのがより容易である場合など、他のガスから独立してチャンバー中に導入されてよい。
別の選択肢において、エッチングガス及び不活性ガスは、エッチングプロセスの間に使用される２種のみのガスである。
模範的な他のガスとしては、限定されないが、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯＳ、ＳＯ２及びそれらの組合せなどの酸化剤が含まれる。開示されたエッチングガス及び酸化剤は、反応チャンバー中に導入される前に一緒に混合されてもよい。
代わりに、酸化剤は連続的にチャンバーに導入され得、かつエッチングガスは断続的にチャンバーに導入される。酸化剤は、チャンバー中に導入される混合物の約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９９％ｖ／ｖを構成してもよい（９９．９９％ｖ／ｖは、連続導入の選択肢に関して、ほぼ純粋な酸化剤の導入を表す）。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物が使用され得る他の例示的なガスとしては、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ｃＣ５Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＦ３Ｈ、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３ＨＦ７、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ４、Ｃ３Ｈ３Ｆ５、Ｃ４ＨＦ７、Ｃ５ＨＦ９、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、Ｃ３Ｆ７Ｉ、１－ヨードヘプタフルオロプロパン（１－Ｃ３Ｆ７Ｉ）、２－ヨードヘプタフルオロプロパン（２－Ｃ３Ｆ７Ｉ）、Ｃ３ＨＦ７、ＣＯＳ、ＦＮＯ、Ｆ－Ｃ≡Ｎ、ＣＳ２、ＳＯ２、ＳＦ６、トランス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｔｒａｎｓ－Ｃ４Ｈ２Ｆ６）、シス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｃｉｓ－Ｃ４Ｈ２Ｆ６）、ヘキサフルオロイソブテン（Ｃ４Ｈ２Ｆ６）、トランス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（ｔｒａｎｓ－Ｃ４Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３－ペンタフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｈ３Ｆ５）、１，１，２，２－テトラフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｈ４Ｆ４）、及びシス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（ｃｉｓ－Ｃ４Ｈ２Ｆ６）又はそれらの組合せが挙げられる。例えば、約１％ｖ／ｖ～約２５％ｖ／ｖの開示されたヨウ素含有エッチング化合物が使用され得、残りはＣ４Ｆ６又はｃＣ４Ｆ８である。以下の実施例に示されるように、開示されたヨウ素含有エッチング化合物と従来のエッチングガスとの組合せによって、基材と、開示されたヨウ素含有エッチング化合物と関連してエッチングされる層との間のより高い選択性を維持しながら、増加したエッチング速度をもたらし得る。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物の蒸気及びエッチングガスは、反応チャンバーへの導入の前に混合されてもよい。追加のエッチングガスは、チャンバー中に導入される混合物の約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９９％ｖ／ｖを構成してもよい。
１つの非限定的なプラズマエッチングプロセスでは、Ｃ４Ｆ９Ｉなどの開示されたヨウ素含有化合物の蒸気は、制御ガスフローデバイスを使用して、２００ｍｍデュアルＣＣＰプラズマエッチングツールへと導入される。制御ガスフローデバイスは、所望の分子の蒸気を送達するための不活性ガスフローによるマスフロー制御器又はバブラーデザインであり得る。高沸点分子の場合、Ｂｒｏｏｋｓ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（Ｎｏ．ＧＦ１２０ＸＳＤ）、ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓなどからの特別な低圧損失マスフロー制御器が使用され得る。反応チャンバーの圧力は、約３０ｍＴｏｒｒに設定される。蒸気圧が十分である場合、ガス供給源の加熱は必要とされなくてもよい。２つのＣＣＰ電極間の距離は１．３５ｃｍに保持され、かつ上部電極ＲＦ電力は７５０Ｗに固定される。底部電極ＲＦ電力は、分子の性能を分析するために変更される。図１ａに示されるものと同様に、反応チャンバーは、その上にケイ素含有膜を有する基材を含有する。反射防止コーティング層１０８は、フッ化炭化水素（例えば、ＣＦ４及びＣＨ２Ｆ２）並びに酸素含有ガス（例えば、Ｏ２）によってパターン化／エッチングされる。非晶質炭素マスク層は、酸素含有ガスによってパターン化／エッチングされる。ＳｉＯ及びＳｉＮ層１０４は、開示されたヨウ素含有エッチング化合物（例えば、Ｃ４Ｆ９Ｉ）及びアルゴンのプラズマによってパターン化される。アルゴンは、独立して、２５０ｓｃｃｍフロー速度においてチャンバー中に導入される。Ｃ４Ｆ９Ｉは、独立して、１５ｓｃｃｍにおいてチャンバー中に導入される。Ｏ２は、独立して、チャンバー中に導入され、かつ最適エッチング条件を決定するために０ｓｃｃｍ～２０ｓｃｃｍで様々である。１０：１以上のアスペクト比を有するアパーチャーが作製され、それは３Ｄ ＮＡＮＤ中のチャネルホール又はコンタクトホール又は階段状エッチング、スリットエッチングとして使用され得る。類似の例は、図２及び３ａに示されるような他のスタック層に関して使用されてもよい。
別の非限定的な模範的なプラズマエッチングプロセスにおいて、Ｃ４Ｆ９Ｉは、制御ガスフローデバイスを使用して、２００ｍｍデュアルＣＣＰプラズマエッチングツールへと導入される。制御ガスフローデバイスは、マスフロー制御器であり得る。高沸点分子の場合、Ｂｒｏｏｋｓ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（Ｎｏ．ＧＦ１２０ＸＳＤ）、ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓなどからの特別な低圧損失マスフロー制御器が使用され得る。反応チャンバーの圧力は、約３０ｍＴｏｒｒに設定される。蒸気圧力が十分である場合、ガス供給源の加熱は必要とされなくてもよい。２つのＣＣＰ電極間の距離は１．３５ｃｍに保持され、かつ上部電極ＲＦ電力は７５０Ｗに固定される。底部電極ＲＦ電力は、Ｃ４Ｆ９Ｉの性能を分析するために変更される。反応チャンバーは、図２に示される層と同様に、その上にＳｉＯ厚層１０４ａを有する基材１００を含有する。このプロセスの前に、反射防止コーティング層１０８は、フッ化炭化水素（例えば、ＣＦ４）及び酸素含有ガス（例えば、Ｏ２）によって除去され、そしてＡ－ｃマスク層１０６は酸素含有ガスによって除去される。アルゴンは、独立して、２５０ｓｃｃｍフロー速度においてチャンバー中に導入される。Ｃ４Ｆ９Ｉは、独立して、１５ｓｃｃｍにおいてチャンバー中に導入される。Ｏ２は、独立して、最適エッチング条件を決定するために０ｓｃｃｍ～２０ｓｃｃｍにおいてチャンバー中に導入される。１０：１以上のアスペクト比を有するアパーチャーが作成され、それはＤＲＡＭ中のコンタクトホールとして使用され得る。類似の例は、図１ａ及び３ａに示されるような他のスタック層に関して使用されてもよい。
ケイ素含有膜及び活性化ヨウ素含有エッチングガスは反応して、反応チャンバーから除去される揮発性副生成物を形成する。ａ－Ｃマスク、反射防止コーティング及びフォトレジスト層は、活性化エッチングガスに対してそれほど反応性ではない。したがって、活性化エッチングガスはケイ素含有膜と選択的に反応し、揮発性副生成物を形成する。
反応チャンバー中の温度及び圧力は、ケイ素含有膜が活性化エッチングガスと反応するために適切な条件に保持される。例えば、チャンバー中の圧力は、エッチングパラメーターによる必要に応じて、約０．１ｍＴｏｒｒ～約１０００Ｔｏｒｒ、好ましくは、約１ｍＴｏｒｒ～約１０Ｔｏｒｒ、より好ましくは、約１０ｍＴｏｒｒ～約１Ｔｏｒｒ、より好ましくは、約１０ｍＴｏｒｒ～約１００ｍＴｏｒｒに保持され得る。同様に、チャンバー中の基材温度は、約－１９６℃～約５００℃、好ましくは、約－１２０℃～約３００℃、より好ましくは、約－１００℃～約５０℃、そしてより好ましくは、約－１０℃～約４０℃の範囲であり得る。チャンバー壁部温度は、プロセス必要条件次第で、約－１９６℃～約３００℃の範囲であり得る。
ケイ素含有膜と活性化エッチングガスとの間の反応は、基材からのケイ素含有膜の異方性除去をもたらす。窒素、酸素及び／又は炭素原子もケイ素含有膜に存在し得る。除去は、（プラズマによって促進された）プラズマイオンからのケイ素含有膜の物理的スパッタリング及び／又はＳｉを、ｘが１～４の範囲であるＳｉＦｘなどの揮発性種に変換するためのプラズマ種の化学反応による。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物のプラズマ活性化蒸気は、好ましくは、マスクに対して高い選択性を示し、かつＳｉＯ及びＳｉＮの交互層を通してエッチングが生じ、歪曲又は粗さのない垂直エッチングプロファイルが得られる。これは３Ｄ ＮＡＮＤ適用に関して重要である。さらに、プラズマ活性化蒸気は、側壁上にポリマーを堆積させ、フィーチャプロファイル変形を最小化する。ＤＲＡＭ及び２Ｄ ＮＡＮＤなどの他の用途に関して、例えば、異なるプロセス条件下でのプラズマ活性化エッチングガスは、ＳｉＮから選択的にＳｉＯをエッチングし得る。プラズマ活性化エッチングガスは、ａ－Ｃ、フォトレジスト、ｐ－Ｓｉ又は炭化ケイ素などのマスク層から；或いはＣｕ、Ｗ、Ｒｕなどの金属コンタクト層から；或いはＳｉＧｅ又はポリケイ素領域からなるチャネル領域から、選択的にＳｉＯ及び／又はＳｉＮをエッチングし得る。
開示されたエッチングプロセスは、エッチングガスはケイ素含有膜中にチャネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、コンデンサーホール、コンタクトホール、コンタクトエッチ、スリットエッチ、自己整合コンタクト、自己整合ビア、スーパービアなどを作成するため、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用する。結果として生じるアパーチャーは、約１０：１～約２００：１の範囲のアスペクト比及び約５ｎｍ～約５００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ未満の範囲の直径を有し得る。例えば、当業者は、チャネルホールエッチングによって、５０：１より高いアスペクト比を有するケイ素含有膜中のアパーチャーが作成されることを認識するであろう。
エッチングされる必要のある典型的な材料は、ＳｉＯであり得る。ＳｉＯのエッチングプロセスは、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）又は低堆積速度ＴＥＯＳ（ＬＤＴＥＯＳ）にトレンチをエッチングすることに関連し得る。エッチング停止層は、窒化ケイ素又は窒化ケイ素酸素（ＳｉＯＮ）又はポリケイ素であり得る。使用されたマスク材料は、ａ－Ｃ、ｐ－Ｓｉ又はフォトレジスト材料であり得る。本明細書中、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及び／又はａ－Ｃ基材膜をエッチングするために使用される。
以下の実施例に示されるように、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を用いたＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－Ｃ膜のドライエッチングの評価からは、ヨウ素含有ＨＦＣが、先行技術のフルオロカーボンと比較して非晶質炭素、窒化ケイ素及びｐ－Ｓｉに対する酸化ケイ素の選択性を最も高くすることが示される。高い選択性の理由は、エッチングガスのプラズマ解離時に低Ｆ／Ｃのヨウ素含有フラグメントが形成されて基板上に保護ポリマー膜が形成されるためと考えられる。さらに、ヨウ素はイオン化され、Ａｒ、Ｋｒ、及びＸｅなどの不活性ガスと同様に重いＩイオンを表面に衝突させる。また、イオン化されたヨウ素原子は、高アスペクト比のエッチングに有利になるように、有機ハードマスクをドーピングしてエッチング耐性を改善することにより、有機ハードマスクの表面を改質する。活性化されたヨウ素含有エッチング化合物は、パターン化されたマスク層を強化するヨウ素イオンを生成し、これにより、基板にパターン化された構造を形成しながらもパターン化されたマスク層を補強して損傷を最小限に抑える。本明細書で示されるエッチングガスの結果は、コンタクトエッチングプロセスなどのパターン化された構造のエッチングプロセスに期待されるのみならず、低誘電率エッチングプロセスを含むケイ素又は金属含有基板上での他のエッチングプロセスにも有益である可能性があることを示している。加えて、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を用いたエッチングによりパターン化された構造を形成するプロセスでは、パターンマスク層の表面にヨウ素をドーピングして表面を改質することにより、パターンマスク層のエッチング耐性を高めることができる。この場合、活性されたヨウ素含有エッチング化合物からのヨウ素イオンは、基板からケイ素含有膜をエッチングしてパターン化された構造を形成しながら、パターン化されたマスク層（すなわちパターン化されたマスク層の表面及び／又は本体／バルク）に注入される。さらに、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、パーフルオロカーボン化合物に起因する地球温暖化係数の低減に適している。
次の非限定的な実施例は、本発明の実施形態をさらに例示するために提供される。しかしながら、実施例は包括的であるように意図されず、かつ本明細書に記載される本発明の範囲を制限するように意図されない。
以下の実施例では、市販のＬＡＭツール４５２０ＸＬｅ２００ｍｍ（ＣＣＰデュアル周波数プラズマ）を用いて、或いは市販のＡＭＥＣ３００ｍｍＰｒｉｍｏ ＳＳＣ ＨＤ－ＲＩＥエッチャーを用いて実験を行った。平坦ウエハはＡｄｖａｎｔｉｖｅ Ｔｅｃｈから購入した。試験した平坦ウエハは、以下の４枚の異なる基板である。
Ｓｉ基板上に２ｕｍのＰＥＣＶＤ ＴＥＯＳ（ＳｉＯ）；
Ｓｉ基板上に２ｕｍのＰＥＣＶＤ Ｓｉ３Ｎ４（ＳｉＮ）；
Ｓｉ基板上に３００ｎｍのＬＰＣＶＤ ポリシリコン（ポリＳｉ）；及び
Ｓｉ基板上に３５０ ＰＥＣＶＤ 非晶質炭素（ａ－Ｃ）。
平面試験では、エリプソメータ及び／又は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用してエッチング時間の関数としてエッチング厚さの変化を測定することにより、エッチング速度（ＥＲ）を測定した。エッチング実験は、上で列挙したＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－Ｃを含む４つの異なる基板材料を有する４つの１．５×１．５ｃｍ２のクーポンに対して行った。クーポンは、直径２００ｍｍのキャリアウエハ上に配置され、シリコンオイル又はサーマルペーストを使用して接触した状態で保持される。或いは、キャリアウエハ上にクーポンを貼り付けるために２ｓｐｉ製造業者から入手した両面カーボンテープが使用されていてもよい。
エッチング試験は、３０ｍＴｏｒｒの圧力及び７５０Ｗ（２７ＭＨｚ）の電源、１５００Ｗ（２ＭＨｚ）のバイアス電力、及び２０℃の温度で行った。供給混合物は、２５０ｓｃｃｍのＡｒと１５ｓｃｃｍのエッチングガスを含むが、Ｏ２は０～２０ｓｃｃｍの範囲で変化する。
再現性を証明するために、各エッチング試験を少なくとも３回繰り返した。３回の測定の平均の標準偏差は、チャート中のエラーバーとして示されている。その後、ポリマーの組成をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって調べた。
比較例
図４は、１－Ｃ３Ｆ７Ｉ（ＣＡＳ Ｎｏ．７５４－３４－７）、Ｏ２及びＡｒによるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。図４中、ｙ軸はエッチング速度を表し；ｘ軸はｓｃｃｍ単位のＯ２流量であり；Ｏ２流量は０～２０ｓｃｃｍで変動するが、１－Ｃ３Ｆ７Ｉの流量は１５ｓｃｃｍに固定され、Ａｒは２５０ｓｃｃｍに固定される。Ｏ２流量が０から２０に上昇すると反比例の傾向が観察され；Ｏ２流量が増加するとＳｉＯ２のＥＲが減少する一方で、Ｏ２流量が増加するとＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－ＣのＥＲが増加する。したがって、最も高い選択性、すなわちＳｉＯのＥＲと他の材料のＥＲ速度の比率は、酸素が流れていないときに示される。Ｏ２が０ｓｃｃｍでは、ＳｉＯ２／ａ－Ｃの選択性は３８．５であり、ＳｉＯ２／ｐ－Ｓｉの選択性は２２であり、ＳｉＯ２／ＳｉＮの選択性は１１である。
図５は、Ｃ３Ｆ７Ｉの種の濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。１０～２０ｅＶで生成する主なフラグメントは、ＣＦ３、Ｃ３Ｆ７、及びＩである。
実施例１
図６は、１－Ｃ４Ｆ９Ｉ、Ｏ２及びＡｒによるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。図６中、ｙ軸はエッチング速度を表し；ｘ軸はｓｃｃｍ単位のＯ２流量であり；Ｏ２流量は０～２０ｓｃｃｍで変動するが、１－Ｃ４Ｆ９Ｉの流量は１５ｓｃｃｍに固定され、Ａｒは２５０ｓｃｃｍに固定される。
Ｏ２の流量が０から２０に上昇すると反比例の傾向が観察され；Ｏ２流量が増加するとＳｉＯ２のＥＲが減少する一方で、Ｏ２流量が増加するとＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－ＣのＥＲが増加する。したがって、最も高い選択性、すなわちＳｉＯのＥＲと他の材料のＥＲ速度の比率は、酸素が流れていないときに示される。Ｏ２が０ｓｃｃｍでは、ＳｉＯ２／ａ－Ｃの選択性は７１であり、ＳｉＯ２／ｐ－Ｓｉの選択性は４７であり、ＳｉＯ２／ＳｉＮの選択性は１７である。図４で示された１－Ｃ３Ｆ７Ｉの結果と比較すると、１－Ｃ４Ｆ９Ｉは１－Ｃ３Ｆ７ＩよりもＳｉＯ２のＥＲとＳｉＯ２の選択性の両方に関して、試験した他の全ての材料よりも優れている。
ヨウ素を添加すると、Ｃ－Ｉ結合がより弱いことに起因して、１－Ｃ３Ｆ７Ｉと１－Ｃ４Ｆ９Ｉの両方のフラグメンテーションが増加する。表面に衝突するヨウ素イオンのイオン化閾値が低いため、ａ－Ｃ、ポリＳｉ、又はＳｉＮと比較して酸化物（ＳｉＯ）のエッチングについての選択性が増加する。表３は、産業界で一般的に使用されているベンチマークの標準エッチングガスであるｃＣ４Ｆ８及びＣ４Ｆ６との比較である。１－Ｃ４Ｆ９Ｉは、ベンチマークガス（ｃＣ４Ｆ８及びＣ４Ｆ６）よりも高いＳｉＯ２／ａ－Ｃ選択性を示し、それぞれ約８８％及び８５％高く、１－Ｃ３Ｆ７Ｉよりも約４６％高い。１－Ｃ４Ｆ９Ｉは、ベンチマークガス（ｃＣ４Ｆ８及びＣ４Ｆ６）よりも高いＳｉＯ２のＥＲを示し、それぞれ８．６％及び１６．４％高く、１－Ｃ３Ｆ７Ｉよりも９％高い。図１０及び図１１は、それぞれｃＣ４Ｆ８及びＣ４Ｆ６によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ及びａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。
実施例２
ドーパントを含む又は含まない異なるａ－Ｃマスク層上での１－Ｃ４Ｆ９Ｉエッチング後のＸＰＳデータ分析。
７５°のサンプルの傾斜及び深さ方向プロファイルでＸＰＳ角度分解を行い、ａ－Ｃマスク上のポリマー組成を分析してＳｉＯ２基板と比較した。
パターンのプラズマ処理エッチング中に上面及び側壁に生じるポリマー層の形成をシミュレートするために、プロセス条件を調整した：ａ－Ｃマスク、ホウ素ドープａ－Ｃ［ａ－Ｃ（Ｂ）］及びタングステンドープａ－Ｃ［ａ－Ｃ（Ｗ）］及びＳｉＯ２（ＴＥＯＳ）クーポンを、３０ｍＴｏｒｒで６０秒間、電源７５０Ｗ（２７ＭＨｚ）、基板のバイアス電力１５００Ｗ（２ＭＨｚ）でエッチングした。プロセスでは、１２５ｓｃｃｍのＡｒと３０ｓｃｃｍの１－Ｃ４Ｆ９Ｉを含み、Ｏ２を含まない混合物が供給される。表面に到達した中性種と活性種は、その付着係数に基づいて表面に付着し、薄いポリマー層を堆積させる。この薄いポリマー層が側壁のパッシベーションに貢献でき、多くの場合、選択性を提供する。表４～表６は、１－Ｃ４Ｆ９Ｉエッチング後の異なるａ－Ｃ層の７５°で分解されたＸＰＳ角度である。
３つの異なるａ－Ｃマスク［ａ－Ｃ、ａ－Ｃ（Ｂ）、ａ－Ｃ（Ｗ）］におけるヨウ素の表面原子濃度は約２％に相当する。
ＸＰＳ深さ方向プロファイルについては、化学的損傷を最小限に抑えるために、及びフッ素樹脂又は非晶質炭素などの有機材料スパッタリング中に起こりうるアルゴンスパッタリング中のヨウ素原子のノックオンの可能性を回避するために、単原子Ａｒ＋の代わりに、５ｋｅＶのイオンエネルギーの大きなクラスターイオンガスであるＡｒ１０００ ＋を使用した。
ａ－Ｃ基板上の深さ方向プロファイル：表面原子濃度（％）は表７及び図７に示されている。ａ－Ｃ（Ｂ）基板上の深さ方向プロファイル：表面原子濃度（％）は表８及び図８に示されている。ａ－Ｃ（Ｗ）基板上の深さ方向プロファイル：表面原子濃度（％）は表９及び図９に示されている。ＳｉＯ２基板上の１－Ｃ４Ｆ９Ｉエッチング後の表面原子濃度は表１０に示されている。
開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、Ｓｉベースの材料のエッチングと比較して、ａ－Ｃマスクエッチング中に興味深い挙動を示す。ＸＰＳデータによれば、ヨウ素はドーピング効果と同様にａ－Ｃマスクに深く浸透し、エッチング中のマスクの保存に役立つ。
・ａ－Ｃ、ａ－Ｃ（Ｂ）及びａ－Ｃ（Ｗ）の全てにおいて、表面で約２％、バルク深部でそれ以下の量でヨウ素が検出された；
・表面のＣｘＦｙＩｚ（ｘ≦４、ｙ≦９、ｚ≦１）ポリマーが全てのａ－Ｃマスクで検出された（最大５０秒のエッチング）；
・異なるａ－Ｃマスクにおけるヨウ素対フッ素の浸透性：
・ａ－Ｃでは：ＩがＦよりも深く浸透する（それぞれ４１０秒対４５０秒）、
・ａ－Ｃ（Ｗ）では：ＩがＦよりも深く浸透する（それぞれ９０秒対４５秒）、
・ａ－Ｃ（Ｂ）では：ＦがＩよりも深く浸透する（それぞれ２１０秒対９０秒）；
・比較すると、ヨウ素はＳｉＯ２基板上ではほとんど検出されず（０．３％）、非常に薄いＦＣポリマーが形成されるのみであった。
この実施例は、ヨウ素イオンがＣｘＦｙＩｚ原子から構成されるポリマー層を堆積することによってパターンマスクの表面を改質し、ヨウ素イオンがパターンマスク層のバルクに深く浸透することを示す。エッチング後のパターンマスクの組成に関するＸＰＳデータを、実施例１で示したエッチングデータと相関させると、ヨウ素イオンの効果を観察することができる。ヨウ素含有エッチング化合物は、有機層との架橋を増加させることによってパターンマスク層の保存を助け、パターンマスクをより強くし、エッチング耐性を向上させる。
本明細書で説明される主題は、ユーザ対話型コンポーネントを有するコンピューティングアプリケーションのための１つ以上のコンピューティングアプリケーション機能／動作を処理するための例示的な実装との関係で説明され得るが、主題はこれらの特定の実施形態に限定されない。むしろ、本明細書に記載の技術は、任意の適切なタイプのユーザ対話型コンポーネント実行管理方法、システム、プラットフォーム、及び／又は装置に適用することができる。
本発明の性質を説明するために本明細書で説明及び図示されたパーツの詳細、材料、ステップ、及び配置における多くの追加の変更が、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の原理及び範囲内で当業者によって行われ得ることは理解されるであろう。したがって、本発明は、上で示した実施例及び／又は添付の図面における具体的な実施形態に限定されることを意図するものではない。
本発明の実施形態が示されて、説明されているが、本発明の精神及び教示から逸脱することなく、当業者によって修正され得る。本明細書に記載の実施形態は、単に模範的なものであり、限定するものではない。組成物及び方法の多くの変形及び修正は可能であり、かつそれらは本発明の範囲内である。したがって、保護の範囲は、本明細書に記載された実施形態に限定されないが、請求の範囲の対象の全ての同等物を含む請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (20)

  1. パターン化された構造を形成する方法であって、
    基板上に配置されたケイ素含有膜と、前記ケイ素含有層上に配置されたパターン化されたマスク層とを有する前記基板が入っている反応チャンバー中に、式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有するヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入すること；
    プラズマを活性化して、活性化されたヨウ素含有エッチング化合物を生成すること；及び
    前記活性化されたヨウ素含有エッチング化合物と前記ケイ素含有膜との間でエッチング反応を進行させて、前記パターン化されたマスク層から前記ケイ素含有膜を選択的にエッチングし、それによって前記パターン化された構造を形成すること；
    を含む方法。
  2. 酸化剤を前記反応チャンバーに導入するステップをさらに含み、前記酸化剤が、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯＳ、ＳＯ２、及びそれらの組合せから選択される、請求項１に記載の方法。
  3. 不活性ガスを前記反応チャンバーに導入するステップをさらに含み、前記不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ及びＮ２からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記ヨウ素含有エッチング化合物がＣ４Ｆ９Ｉ又はその異性体である、請求項１に記載の方法。
  5. 前記ケイ素含有膜が、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、結晶Ｓｉ、ポリシリコン（ｐ－Ｓｉ）、多結晶シリコン、非晶質シリコン、低誘電率ＳｉＣＯＨ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、及びＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０であり；ｂ、ｃ、ｄ、及びｅ≧０である）、交互のＳｉＯ層とＳｉＮ（ＯＮＯＮ）との層、交互のＳｉＯ層とｐ－Ｓｉ（ＯＰＯＰ）との層を含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記ケイ素含有膜が、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及び／又はＧｅ、又はそれらの組合せなどのドーパントを任意選択的に含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記ヨウ素含有エッチング化合物を使用して前記酸化ケイ素層をエッチングするエッチング速度が、代替エッチングガスとしてのｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＦ３Ｈ、ＣＨ２Ｆ２、及びそれらの組合せを使用して前記酸化ケイ素層をエッチングするエッチング速度よりも高い、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記交互のＳｉＯとＳｉＮ（ＯＮＯＮ）との層をエッチングする前記ヨウ素含有エッチング化合物のプラズマが、ＳｉＯ層対ＳｉＮ層に関して約１：２～約２：１の選択性を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記交互のＳｉＯとＳｉＮ（ＯＮＯＮ）との層をエッチングする前記ヨウ素含有エッチング化合物のプラズマが、ＳｉＯ層対ＳｉＮ層に関して約１：１の選択性を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記交互のＳｉＯとｐ－Ｓｉ（ＯＰＯＰ）との層をエッチングする前記ヨウ素含有エッチング化合物のプラズマが、ＳｉＯ層対ｐ－Ｓｉ層に関して約１：２～約２：１の選択性を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記交互のＳｉＯとｐ－Ｓｉ（ＯＰＯＰ）との層をエッチングする前記ヨウ素含有エッチング化合物のプラズマが、ＳｉＯ層対ｐ－Ｓｉ層に関して約１：１の選択性を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記パターン化されたマスク層が、非晶質カーボン層、ドープされた非晶質カーボン層、フォトレジスト層、反射防止層、有機平坦化層、及びそれらの組合せである、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記活性化されたヨウ素含有エッチング化合物が、エッチングされる前記ケイ素含有膜の底部に位置するランディング層から前記ケイ素含有膜を選択的にエッチングする、請求項１に記載の方法。
  14. 前記ランディング層が、Ｗ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｖ、Ａｕ、Ａｇ又はそれらの組合せから選択される、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記ランディング層が、ＡｌＯ、ＷＯ、ＨｆＯ、ＴｉＯ、ＴａＯ、ＩｎＯ、ＷＯ、ＣｒＯ、ＲｕＯ、ＣｏＯ、ＭｏＯ、ＺｒＯ、ＳｎＯ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＡｌＮ、ＷＮ、ＭｏＮ、ＮｉＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、ＲｕＮ、ＣｏＮ、ＺｒＮ、ＳｒＮ又はそれらの組合せから選択される金属酸化物層又は金属窒化物層である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記ケイ素含有膜に形成される前記パターン化された構造が約１：１～約２００：１のアスペクト比を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 基板にパターン化された構造を形成する一方でパターン化されたマスク層を補強する及び／又は強化する及び／又はその損傷を最小限にする方法であって、
    基板上に堆積されたケイ素含有膜と、前記ケイ素含有層上に堆積されたパターン化されたマスク層とを有する前記基板が入っている反応チャンバー中に、式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有するヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入すること；
    プラズマを活性することによって形成された活性化されたヨウ素含有エッチング化合物を使用して、前記パターン化されたマスク層から前記ケイ素含有膜をエッチングし、前記パターン化された構造を形成すること；
    を含み、
    前記活性化されたヨウ素含有エッチング化合物が、前記パターン化されたハードマスク層に注入されるヨウ素イオンを生成し、それによって前記パターン化されたマスク層を強化する、
    方法。
  18. 前記ヨウ素含有エッチング化合物がＣ４Ｆ９Ｉ又はその異性体である、請求項１７に記載の方法。
  19. 基板にパターン化された構造を形成するプロセスにおいて、パターン化されたマスク層のエッチング耐性を高める方法であって、
    ヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を、基板上に配置されたケイ素含有膜と、前記ケイ素含有層上に配置された前記パターン化されたマスク層とを有する前記基板が入っている反応チャンバー中に、式ＣｎＨｘＦｙＩｚ（式中、４≦ｎ≦１０であり、０≦ｘ≦２１であり、０≦ｙ≦２１であり、１≦ｚ≦４である）を有するヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入すること；
    プラズマを活性化して、前記パターン化されたマスク層にヨウ素をドープすることができる活性化されたヨウ素含有エッチング化合物を生成すること；及び
    前記パターン化されたマスク層から前記ケイ素含有膜をエッチングして前記パターン化された構造を形成する一方で、前記活性化されたヨウ素含有エッチング化合物から前記ヨウ素イオンを前記パターン化されたマスク層に注入し、
    それによって前記パターン化されたマスク層をヨウ素で改質して、前記パターン化されたマスク層のエッチング耐性を高めること；
    を含む方法。
  20. 前記ヨウ素含有エッチング化合物がＣ４Ｆ９Ｉ又はその異性体である、請求項１９に記載の方法。
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