JP2024509747A - 高アスペクト比プラズマエッチングのための金属系ライナー保護 - Google Patents

高アスペクト比プラズマエッチングのための金属系ライナー保護 Download PDF

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ムコッパッダーエ・アミット
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Abstract

【解決手段】高アスペクト比フィーチャは、エッチング及び成膜プロセスを使用して基板に形成される。部分的にエッチングされたフィーチャは、プラズマエッチングチャンバ内でプラズマへの曝露により形成される。その後、金属系ライナーが、同じプラズマエッチングチャンバを使用して部分的にエッチングされたフィーチャに成膜される。金属系ライナーは、堅牢であり、かつその後のエッチング動作において横方向のエッチングを防止する。金属系ライナーは、エッチングプロセスの温度又は圧力と同等の温度又は圧力で成膜されてもよい。金属系ライナーは、部分的にエッチングされたフィーチャのある部分に局在化してもよい。エッチングは、金属系ライナーが成膜された領域において横方向のエッチングなしに、成膜後にフィーチャ内で進行してもよい。【選択図】図７

Description

［関連出願」
ＰＣＴ出願願書が、本出願の一部として、本明細書と同時に提出されている。同時に提出されたＰＣＴ出願願書に特定され、本出願がその利益又は優先権を主張する各出願は、その全体が全ての目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
半導体デバイスの製造中に頻繁に採用される１つのプロセスは、エッチングされたフィーチャの形成である。このようなプロセスが生じ得る文脈の例として、限定されないが、メモリ用途が挙げられる。半導体産業が発展し、デバイスの寸法が小さくなるにつれて、特に狭い幅及び／又は深い深度を有する高アスペクト比のフィーチャに関して、このようなフィーチャを均一な方法でエッチングすることがますます困難になる。
ここで提供される背景技術の説明は、本開示の文脈を大まかに提示することを目的とする。現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究は、この背景技術の欄で説明される範囲内において、出願時に先行技術として別途みなされ得ない説明の態様と同様に、明示又は暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
本明細書において、フィーチャの側壁上に保護膜を成膜する方法が提供される。方法は、（ａ）プラズマエッチングチャンバ内で第１のプラズマを生成し、かつ基板を第１のプラズマに曝露して、基板にフィーチャを部分的にエッチングすることと、（ｂ）（ａ）の後に、１つ又は複数の成膜反応物を使用して、プラズマエッチングチャンバ内でフィーチャの側壁上に保護膜を成膜することであって、保護膜が金属を含む、ことと、（ｃ）（ｂ）の後に、プラズマエッチングチャンバ内で第２のプラズマを生成し、かつ基板を第２のプラズマに曝露して、基板にさらにフィーチャをエッチングすることであって、保護膜が成膜されている領域において、保護膜は（ｃ）の間、フィーチャの横方向のエッチングを実質的に防止する、ことと、を含む。
いくつかの実施態様において、成膜は、約１００℃以下の成膜温度で発生する。成膜温度は、約－１００℃から約－１０℃の間であってもよい。基板を第１のプラズマに曝露している間のエッチング温度は、成膜温度と同じであるか、又は実質的に同じであってもよい。いくつかの実施態様では、金属はタングステンを含む。いくつかの実施態様では、フィーチャは、（ｃ）の後に約５以上のアスペクト比を有する。いくつかの実施態様では、１つ又は複数の成膜反応物は、金属含有ガスと、還元剤と、不活性ガスと、フッ素含有ガスとを含む。金属含有ガスは、六フッ化タングステン（ＷＦ6）、六フッ化レニウム（ＲｅＦ6）、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ6）、五フッ化タンタル（ＴａＦ5）、及びフッ化バナジウム（ＶＦ5）からなる群より選択されてもよい。還元剤は、水素（Ｈ2）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、メタン（ＣＨ4）、シラン（ＳｉＨ4）、ボラン（ＢＨ3）、及びアンモニア（ＮＨ3）からなる群より選択されてもよい。フッ素含有ガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、四フッ化炭素（ＣＦ4）、及び四フッ化ケイ素（ＳｉＦ4）からなる群より選択されてもよい。いくつかの実施態様では、フィーチャの側壁上の保護膜の局在化は、フッ素含有ガスの濃度及びＲＦ電力の一方又は両方に少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施態様では、フィーチャの側壁上の保護膜の局在化及び厚さの一方又は両方は、曝露時間、圧力、温度、合計流量、ＲＦ電力、還元剤の濃度、不活性ガスの濃度、及び金属含有ガスの濃度のうちの１つ又は複数の成膜条件に少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施態様では、保護膜を成膜することは、１つ又は複数の成膜反応物を含む第３のプラズマを生成することと、基板を第３のプラズマに曝露して、フィーチャの側壁上に保護膜を成膜することとを含む。第３のプラズマは、低周波ＲＦ成分を使用して、約１００ｋＨｚから約２ＭＨｚの間の低周波数で生成されてもよい。第１のプラズマは、１つ又は複数の第１のエッチング反応物を含んでもよく、第３のプラズマの１つ又は複数の成膜反応物は、第１のプラズマの１つ又は複数の第１のエッチング反応物とは異なる。基板を第３のプラズマに曝露するときのＲＦ電力及び曝露時間は、基板を第１のプラズマに曝露するときのＲＦ電力及び曝露時間とは異なってもよい。いくつかの実施態様では、基板は、基板にエッチングされる材料の１つ又は複数の層の上にマスクを含み、保護膜は、フィーチャの側壁のかなりの部分に沿ってコンフォーマルに成膜され、かつマスクの上には成膜されない。いくつかの実施態様では、保護膜は、フィーチャの側壁の中間部分に沿ってコンフォーマルに成膜される。いくつかの実施態様では、方法は、（ｄ）フィーチャの最終深さに達するまで、（ｂ）～（ｃ）を繰り返すことをさらに含む。
本明細書において、フィーチャの側壁上に保護膜を成膜する方法がさらに提供される。方法は、（ａ）プラズマエッチングチャンバ内で第１のプラズマを生成し、かつ基板を第１のプラズマに曝露して、基板にフィーチャを部分的にエッチングすることと、（ｂ）（ａ）の後に、１つ又は複数の成膜反応物を使用して、プラズマエッチングチャンバ内でフィーチャの側壁上に保護膜を成膜することであって、１つ又は複数の成膜反応物が、金属含有ガスと、還元剤と、不活性ガスと、フッ素含有ガスとを含む、ことと、（ｃ）（ｂ）の後に、プラズマエッチングチャンバ内で第２のプラズマを生成し、かつ基板を第２のプラズマに曝露して、基板にさらにフィーチャをエッチングすることであって、保護膜が成膜されている領域において、保護膜は（ｃ）の間、フィーチャの横方向のエッチングを実質的に防止する、ことと、を含む。いくつかの実施態様では、金属含有ガスは、六フッ化タングステン（ＷＦ6）、六フッ化レニウム（ＲｅＦ6）、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ6）、五フッ化タンタル（ＴａＦ5）、及びフッ化バナジウム（ＶＦ5）からなる群より選択される。いくつかの実施態様では、還元剤は、水素（Ｈ2）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、メタン（ＣＨ4）、シラン（ＳｉＨ4）、ボラン（ＢＨ3）、及びアンモニア（ＮＨ3）からなる群より選択される。いくつかの実施態様では、フッ素含有ガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、四フッ化炭素（ＣＦ4）、及び四フッ化ケイ素（ＳｉＦ4）からなる群より選択される。いくつかの実施態様では、フィーチャの側壁上の保護膜の局在化は、フッ素含有ガスの濃度及びＲＦ電力の一方又は両方に少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施態様では、保護膜を成膜するときの成膜温度は、約１００℃以下である。いくつかの実施態様では、フィーチャは、（ｃ）の後に約５以上のアスペクト比を有する。
本明細書において、フィーチャの側壁上に保護膜を成膜するための装置がさらに提供される。装置は、プラズマエッチングチャンバと、基板を支持するためのプラズマエッチングチャンバ内の基板支持体と、コントローラとを含む。コントローラは、以下の動作を実行するための命令で構成される：（ａ）プラズマエッチングチャンバ内で第１のプラズマを生成し、かつ基板を第１のプラズマに曝露して、基板にフィーチャを部分的にエッチングする、（ｂ）（ａ）の後に、１つ又は複数の成膜反応物を使用して、プラズマエッチングチャンバ内でフィーチャの側壁上に保護膜を成膜し、ここで保護膜は金属を含む、かつ（ａ）の後に、１つ又は複数の成膜反応物を使用して、プラズマエッチングチャンバ内でフィーチャの側壁上に保護膜を成膜し、ここで保護膜は金属を含む。
いくつかの実施態様において、保護膜を成膜するための命令で構成されたコントローラは、約１００℃以下の成膜温度で保護膜を成膜するための命令で構成される。いくつかの実施態様では、１つ又は複数の成膜反応物は、金属含有ガスと、還元剤と、不活性ガスと、フッ素含有ガスとを含む。いくつかの実施態様では、保護膜を成膜するための命令で構成されたコントローラは、１つ又は複数の成膜反応物を含む第３のプラズマを生成し、かつ基板を第３のプラズマに曝露して、フィーチャの側壁上に保護膜を成膜するための命令で構成される。いくつかの実施態様では、フィーチャは、（ｃ）の後に約５以上のアスペクト比を有する。
本明細書において、フィーチャの側壁上に保護膜を成膜するための装置がさらに提供される。装置は、プラズマエッチングチャンバと、基板を支持するためのプラズマエッチングチャンバ内の基板支持体と、コントローラとを含む。コントローラは、以下の動作を実行するための命令で構成される：（ａ）プラズマエッチングチャンバ内で第１のプラズマを生成し、かつ基板を第１のプラズマに曝露して、基板にフィーチャを部分的にエッチングする、（ｂ）（ａ）の後に、１つ又は複数の成膜反応物を使用して、プラズマエッチングチャンバ内でフィーチャの側壁上に保護膜を成膜し、ここで１つ又は複数の成膜反応物は、金属含有ガスと、還元剤と、不活性ガスと、フッ素含有ガスとを含み、保護膜は金属を含む、かつ（ｂ）の後に、プラズマエッチングチャンバ内で第２のプラズマを生成し、かつ基板を第２のプラズマに曝露して、基板にさらにフィーチャをエッチングし、ここで（ｂ）で成膜された保護膜は、保護膜が成膜されている領域において、（ｃ）の間、フィーチャの横方向のエッチングを実質的に防止する。
図１は、側壁のオーバーエッチングによる望ましくない弓部を有するエッチングされたフィーチャの断面概略図を示す。
図２は、基板にエッチングされたフィーチャを形成する方法のフロー図を示す。
図３Ａは、基板にエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。 図３Ｂは、基板にエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。 図３Ｃは、基板にエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。 図３Ｄは、基板にエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。 図３Ｅは、基板にエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。
図４は、いくつかの実施態様に係る、基板にエッチングされたフィーチャを形成する方法の一例のフロー図を例示する。
図５Ａは、いくつかの実施態様に係る、金属系ライナーを使用してエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。 図５Ｂは、いくつかの実施態様に係る、金属系ライナーを使用してエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。 図５Ｃは、いくつかの実施態様に係る、金属系ライナーを使用してエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。 図５Ｄは、いくつかの実施態様に係る、金属系ライナーを使用してエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。
図６Ａは、いくつかの実施態様に係る、改善されたテーパのために金属系ライナーを使用してエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。 図６Ｂは、いくつかの実施態様に係る、改善されたテーパのために金属系ライナーを使用してエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。
図７は、いくつかの実施態様に係る、エッチングされたフィーチャの側壁上に形成された金属系ライナーを有するエッチングされたフィーチャの断面概略図を示す。
図８Ａは、いくつかの実施態様に係る、本明細書に記載されるプラズマエッチング及びプラズマ蒸着プロセスを実施するために使用され得る反応チャンバを例示する。 図８Ｂは、いくつかの実施態様に係る、本明細書に記載されるプラズマエッチング及びプラズマ蒸着プロセスを実施するために使用され得る反応チャンバを例示する。 図８Ｃは、いくつかの実施態様に係る、本明細書に記載されるプラズマエッチング及びプラズマ蒸着プロセスを実施するために使用され得る反応チャンバを例示する。
図９は、いくつかの実施態様に係る、本明細書に記載されるプラズマエッチング及びプラズマ蒸着プロセスを実施するために使用され得る反応チャンバを例示する。
図１０は、本明細書に記載される様々なプラズマエッチング及びプラズマ蒸着処理動作の実施に適したマルチステーション処理ツールの一例の概略図を示す。
図１１は、本明細書に記載されるプロセスの実施に適した、搬送モジュールと接続するプラズマエッチングモジュールを有する半導体プロセスクラスタツールアーキテクチャの一例の概略図を示す。
本開示において、「半導体ウェハ」、「ウェハ」、「基板」、「ウェハ基板」、及び「部分的に製造された集積回路」という用語は、同じ意味で使用される。当業者であれば、「部分的に製造された集積回路」という用語が、集積回路製造の多くの段階のいずれかの間のシリコンウェハを指すことができることを理解するだろう。半導体デバイス産業で使用されるウェハ又は基板は、通常、２００ｍｍ、又は３００ｍｍ、又は４５０ｍｍの直径を有する。以下の詳細な説明では、本開示がウェハ上で実装されることを想定している。ただし、本開示はそれほど限定的ではない。ワークピースは、様々な形状、サイズ、及び材料のものであってもよい。半導体ウェハに加えて、本発明を利用し得る他のワークピースとして、プリント回路基板、磁気記録媒体、磁気記録センサ、ミラー、光学素子、マイクロメカニカルデバイスなどの様々な物品が挙げられる。
特定の半導体デバイスの製造は、材料の１つ又は複数の層にフィーチャをエッチングすることを含む。１つ又は複数の層は、材料の単層、又は材料のスタックであってもよい。場合によっては、スタックは、窒化ケイ素と酸化ケイ素の交互層などの、誘電体材料の交互層を含む。エッチングされたフィーチャは、高アスペクト比を有してもよい。エッチングされたフィーチャの一例は、円筒である。このようなエッチングされたフィーチャのアスペクト比が増加し続けると、材料の１つ又は複数の層のフィーチャのエッチングがますます困難になる。高アスペクト比フィーチャのエッチング中に生じる１つの問題は、不均一なエッチングプロファイルである。言い換えれば、フィーチャは、まっすぐ下向きにはエッチングされない。代わりに、フィーチャの側壁はしばしば弓状になり、エッチングされたフィーチャの中間部分がフィーチャの上部分及び／又は底部分よりも広くなる（すなわち、さらにエッチングされる）。フィーチャの中間部分付近のこのようなオーバーエッチングは、結果として、残りの材料の構造的かつ／又は電子的完全性を損なう可能性がある。外側に弓状に曲がったフィーチャの部分は、全フィーチャ深さの比較的小さな部分、又は比較的大きな部分を占めることもある。外側に弓状に曲がった部分は、フィーチャの限界寸法（ＣＤ）が最大となる部分である。限界寸法は、任意の箇所におけるフィーチャの直径に相当する。一般に、フィーチャの最大ＣＤは、フィーチャの他の部分、例えばフィーチャの底部又はその近傍のＣＤとほぼ同じであることが望ましい。
いかなる理論又は作用メカニズムにも縛られるものではないが、円筒又は他のフィーチャの中間部分におけるオーバーエッチングは、少なくとも部分的には、円筒の側壁がエッチングから十分に保護されていないために発生すると考えられる。以下の議論では、円筒に言及することもあるが、この概念は、長方形及び他の多角形などの他のフィーチャ形状にも適用される。従来のエッチング化学物質は、材料の１つ又は複数の層にフィーチャを形成するために、しばしばフルオロカーボンエッチング液を使用する。フルオロカーボンエッチング液は、プラズマ曝露によって励起され、例えばＣＦ、ＣＦ2、及びＣＦ3を含む様々なフルオロカーボンフラグメントの形成をもたらす。反応性フルオロカーボンフラグメントは、イオンの助けを借りて、フィーチャの底部の材料の１つ又は複数の層をエッチングして除去する。他のフルオロカーボンフラグメントは、エッチングされているフィーチャの側壁上に堆積し、それによって保護ポリマー側壁コーティングを形成する。この保護側壁コーティングは、フィーチャの側壁とは対照的に、フィーチャの底部での優先的なエッチングを促進する。この側壁保護がないと、フィーチャは不均一なプロファイルになり始め、側壁保護が不十分なところではエッチング／円筒幅がより広くなる。
側壁保護は、高アスペクト比のフィーチャで実現するのは特に困難である。この困難の１つの理由は、既存のフルオロカーボンベースのプロセスでは、エッチングされているフィーチャの深くに保護ポリマー側壁コーティングを形成できないことである。
図１は、側壁のオーバーエッチングによる望ましくない弓部を有するエッチングされたフィーチャの断面概略図を示す。フィーチャ１０２は、パターニングされたマスク層１０６で被覆された基板層１０３にエッチングされている。保護ポリマー側壁コーティング１０４は、フィーチャ１０２の上部分付近に集中している。ＣxＦy化学物質は、フィーチャ１０２を垂直にエッチングするためのエッチング反応物（複数可）と、保護ポリマー側壁コーティング１０４を形成する反応物（複数可）の両方を提供する。保護ポリマー側壁コーティング１０４は、フィーチャ１０２の奥深くまで延びない（すなわち、側壁への成膜が不十分である）ため、フィーチャ１０２の中間部分は、フィーチャ１０２の上部分よりも広くなる。フィーチャ１０２のより広い中間部分は、弓部１０５と呼ばれる。弓部１０５は、弓部領域におけるフィーチャ１０２の限界寸法と、弓部領域の下のフィーチャ１０２の限界寸法との比較の観点から、数値的に記述できる。弓部１０５は、距離（例えば、フィーチャ１０２の最も広い部分における限界寸法から、弓部の下のフィーチャ１０２の最も狭い部分における限界寸法を引いたもの）、又は比率／パーセント（フィーチャ１０２の最も広い部分における限界寸法を、弓部１０５の下のフィーチャ１０２の最も狭い部分における限界寸法で割ったもの）の観点から数値的に報告されてもよい。この弓部１０５及び関連する不均一なエッチングプロファイルは、望ましくない。この種のエッチングプロセスでは高イオンエネルギーが使用されることが多いため、高アスペクト比のフィーチャをエッチングする際にしばしば弓部が形成される。いくつかの用途では、弓部は、約５と低いアスペクト比で形成されることさえある。そのため、従来のフルオロカーボンエッチング化学物質は、通常、材料の１つ又は複数の層に比較的低いアスペクト比のフィーチャを形成することに限定される。最新の用途の中には、従来のエッチング化学物質で実現可能なものよりも高いアスペクト比を有するフィーチャを必要とするものもある。
基板へのフィーチャのエッチングは、一般にプラズマベースのエッチングプロセスを含む。フィーチャ形成は、材料の１つ又は複数の層をエッチングするための１つの段階と、材料の１つ又は複数の層を実質的にエッチングすることなく保護側壁コーティングを形成するための別の段階とで発生してもよい。保護側壁コーティングは、側壁を不動態化し、かつフィーチャがオーバーエッチングされるのを防止する。言い換えれば、保護側壁コーティングは、フィーチャの横方向のエッチングを防止する。
２つの主要な処理段階（エッチングと成膜）は、フィーチャがその最終深さまでエッチングされるまで繰り返されてもよい。これらの２つの段階を周期的に行うことにより、フィーチャの直径をフィーチャの深さ全体にわたって制御でき、それにより、より均一な直径と改善されたプロファイルを有するフィーチャを形成できる。
フィーチャは、基板表面の凹部である。フィーチャは、限定されないが、円筒、長方形、正方形、その他の多角形の凹部、トレンチ、穴、溝などを含む多くの異なる形状とすることができる。
アスペクト比とは、あるフィーチャの深さとそのフィーチャの限界寸法（幅又は直径であることが多い）を比較したものである。例えば、深さ２μｍ、幅５０ｎｍの円筒のアスペクト比は４０：１であり、より単純に４０と表記されることが多い。フィーチャは、フィーチャの深さにわたって不均一な限界寸法を有する場合があるため、アスペクト比は、測定場所に応じて変化する可能性がある。例えば、エッチングされた円筒は、時には、上部分及び底部分よりも広い中間部分を有することもある。このより広い中間部は、弓部と呼ばれることもある。円筒の上部（すなわち、ネック）での限界寸法に基づいて測定されたアスペクト比は、円筒のより広い中間部／弓部での限界寸法に基づいて測定されたアスペクト比よりも高くなる。本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、アスペクト比は、フィーチャの開口部近くの限界寸法に基づいて測定される。
本開示の方法を通じて形成されるフィーチャは、高アスペクト比フィーチャであってもよい。いくつかの用途において、高アスペクト比フィーチャは、少なくとも約５：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約３０：１、少なくとも約４０：１、少なくとも約５０：１、少なくとも約６０：１、少なくとも約８０：１、又は少なくとも約１００：１のアスペクト比を有するものである。本開示の方法を通じて形成されるフィーチャの限界寸法は、約２００ｎｍ以下、例えば、約１００ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、又は約２０ｎｍ以下であってもよい。
フィーチャが形成される材料の１つ又は複数の層は、誘電体材料、導電性材料、及び／又は半導体材料を含んでもよい。誘電体材料の非限定的な例として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化物、酸炭化物、炭窒化物、これらの材料のドープ版（例えば、ボロン、リンなどでドープ）、及びこれらの材料の任意の組み合わせからの積層物が挙げられる。特定の材料例として、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣＮなどの定比及び不定比配合物が挙げられる。本開示の方法の１つの応用は、ＤＲＡＭデバイスの形成の文脈におけるものである。フィーチャは、酸化ケイ素、又は２つの窒化ケイ素層の間に挟まれた酸化ケイ素層に主としてエッチングされてもよい。本開示の方法の別の応用は、垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ、３Ｄ ＮＡＮＤとも呼ばれる）デバイスの形成の文脈におけるものである。フィーチャは、酸化物（例えば、ＳｉＯ2）と窒化物（例えば、ＳｉＮ）の交互層、又は酸化物（例えば、ＳｉＯ2）とポリシリコンの交互層にエッチングされてもよい。
図２は、基板にエッチングされたフィーチャを形成する方法のフロー図を示す。ブロック２０１において、フィーチャは、材料の１つ又は複数の層とパターニングされたマスク層とを有する基板に、第１の深さまでエッチングされる。この第１の深さは、フィーチャの所望の最終深さのほんの一部に過ぎない。いくつかの実施態様では、フィーチャをエッチングするために使用される化学物質は、フルオロカーボン系化学物質（ＣxＦy）であってもよい。ただし、他のエッチング化学物質が使用されてもよい。ブロック２０１におけるエッチング動作は、結果として第１の側壁コーティングの形成をもたらしてもよい。第１の側壁コーティングは、図１に関連して説明したように、ポリマー側壁コーティングであってもよい。第１の側壁コーティングは、第１の深さに向かって延びてもよいが、第１の側壁コーティングは、通常、実際にフィーチャの底部に達することはない。
第１の側壁コーティングは、フィーチャの側壁上の特定のフルオロカーボン種／フラグメント堆積物として、フルオロカーボン系化学物質から形成されてもよい（すなわち、特定のフルオロカーボン種は、第１の側壁コーティングのための前駆体である）。いかなる理論にも制限されるものではないが、第１の側壁コーティングがフィーチャの底部に到達しない１つの理由は、第１の側壁コーティングを形成する前駆体の付着係数に関連する場合がある。特定のエッチング液では、第１の側壁コーティング前駆体の付着係数は高すぎるため、前駆体分子の圧倒的多数が、フィーチャに入ってすぐに側壁に付着すると考えられる。そのため、側壁保護が有益であるフィーチャの奥深くに侵入できる側壁コーティング前駆体分子はほとんどない。したがって、第１の側壁コーティングは、フィーチャの側壁のオーバーエッチングに対して、部分的な保護のみを提供する。
エッチングに使用される反応チャンバは、例えば、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な２３００（商標）Ｆｌｅｘ（商標）製品ファミリからのＦｌｅｘ（商標）反応チャンバであってもよい。
プロセス２００はブロック２０３に続き、ここでエッチングプロセスが停止される。エッチングが停止された後、第２の側壁コーティングがブロック２０５において成膜される。場合によっては、第２の側壁コーティングは、第１の側壁コーティングよりも効果的であることもある。成膜は、限定されないが、化学蒸着（ＣＶＤ）及び原子層堆積（ＡＬＤ）法（いずれかはプラズマアシストであっても、なくてもよい）を含む様々な反応メカニズムを通じて行われてもよい。ＡＬＤ法は、フィーチャの側壁に沿うコンフォーマル膜の形成に特に適している場合がある。例えば、ＡＬＤ法は、そのような方法の吸着駆動の性質により、反応物をフィーチャの奥深くに送達するのに有用である。第２の側壁コーティングを成膜するために選択される方法は、エッチングされたフィーチャの奥深くへの保護膜の形成を可能にする必要がある。
様々な場合において、第２の側壁コーティングは、周期的プロセスを通じて形成され、コンフォーマル膜をもたらしてもよい。第２の側壁コーティングがプラズマアシストＡＬＤにより成膜されるいくつかの実施形態では、ブロック２０５における成膜は、（ａ）低い付着係数の反応物を反応チャンバ内に流し、かつ反応物を基板表面上に吸着させることで、吸着前駆体層を形成することと、（ｂ）任意選択で反応チャンバをパージすること（例えば、パージガスで一掃する、反応チャンバを排気する、又はその両方によって）と、（ｃ）酸素含有及び／又は窒素含有反応物から生成されたプラズマに基板を曝露することによって表面反応を引き起こし、第２の側壁コーティングの層を形成することと、（ｄ）任意選択で反応チャンバをパージすることと、（ｅ）（ａ）～（ｄ）を繰り返して、第２の側壁コーティングの追加の層を形成することと、を含んでもよい。前駆体吸着及び膜形成は、所望の厚さを有する膜を形成するために何度も周期的に行われてもよい。
他の場合では、第２の側壁コーティングは、ＣＶＤにより成膜されてもよい。そのような場合、ブロック２０５における成膜は、任意選択で共反応物（例えば、酸素含有反応物、窒素含有反応物、炭素含有反応物、ボロン含有反応物など）と共に、反応物を反応チャンバ内に流し、同時に任意選択で基板をプラズマに曝露することを含んでもよい。プラズマは、第２の側壁コーティングの成膜をもたらすガス相反応を引き起こしてもよい。
第２の側壁コーティングを成膜するために使用される１つ又は複数の反応物は、特に低い付着係数及び／又は損失係数を有してもよい。従来のエッチングプロセスで採用されるようなフルオロカーボン種は、比較的高い付着係数を有し、したがって最初に側壁に衝突するフィーチャの上部付近により集中する。これに対し、より低い付着係数を有する種は、側壁の上部付近の表面に衝突したとしても、各衝撃中に吸着する可能性は低く、したがって、フィーチャの底部分に到達する可能性がより高くなる。
吸着ベースのＡＬＤ法は、エッチングされたフィーチャの底部に達する第２の側壁コーティングの形成に特に適している。なぜなら、フィーチャの側壁全体を実質的に覆うまで、反応物を送達できるからである。反応物の単層のみが、通常は各サイクル中に表面上に吸着するため、反応物はフィーチャの上部付近には蓄積しない。さらに、（プラズマ蒸着法に対して）熱蒸着法は、一般に基板全体にわたりより均一な成膜結果を達成し、かつフィーチャ内によりコンフォーマルな結果をもたらすため、有利である。
成膜のために使用される反応チャンバは、共にＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＶｅｃｔｏｒ（登録商標）製品ファミリ又はＡｌｔｕｓ（登録商標）製品ファミリからのチャンバであってもよい。第２の側壁コーティングを成膜するために使用される反応チャンバは、ＡＬＴＵＳ（登録商標）プロダクトファミリ（限定されないが、ＡＬＴＵＳ（登録商標）ＤｉｒｅｃｔＦｉｌｌ（商標）Ｍａｘ又はＡＬＴＵＳ（登録商標）ＩＣＥを含む）からのリアクタであってもよい。
プロセス２００はブロック２０７に続き、ここで成膜プロセスが停止される。プロセス２００は次いで、ブロック２１１において基板にフィーチャを部分的にエッチングする動作（ブロック２０１に類似）と、ブロック２１３においてエッチングを停止する動作（ブロック２０３に類似）と、ブロック２１５において部分的にエッチングされたフィーチャの側壁上に保護コーティングを成膜する動作（ブロック２０５に類似）と、ブロック２１７において成膜を停止する動作（ブロック２０７に類似）とを繰り返す。次に、ブロック２１９において、フィーチャが完全にエッチングされたかどうかが判定される。フィーチャが完全にエッチングされていない場合、プロセス２００は、追加のエッチング及び保護コーティングの成膜を伴ってブロック２１１の動作から繰り返す。フィーチャが完全にエッチングされると、プロセス２００が完了する。
ブロック２０１でのエッチング及びプロック２０５での保護側壁コーティングの成膜は、周期的に何度も繰り返されてもよい。例えば、これらの動作は、各々少なくとも２回、例えば、少なくとも３回、又は少なくとも約５回、発生してもよい。エッチング動作が発生するたびに、エッチング深さが増す。各成膜動作において成膜された第２の側壁コーティングの厚さは、サイクル間で均一であってもよく、或いはそのようなコーティングの厚さが変動してもよい。各サイクル中の第２の側壁コーティングの厚さの例は、約１ｎｍから約１０ｎｍの範囲であってもよい。いくつかの実施態様では、第２の側壁コーティングは、二重層として成膜されてもよく、二重層の副層は異なる組成を有してもよい。
現在の側壁パッシベーション技術は、特定のアスペクト比までに限定される場合があり、かつ望ましくないスキャロップ又は界面のノッチングをもたらすこともある。上述したように、側壁コーティング（例えば、第１の側壁コーティング）の成膜は、エッチングプロセス中（例えば、ブロック２０１）に発生してもよい。側壁コーティングは、エッチングされたフィーチャの側壁上にポリマー種又はフルオロカーボン系の種を含んでもよく、これは特定のアスペクト比までしか効果的でない場合がある。前駆体分子はフィーチャの上部分付近に吸着し、フィーチャの中間部分及び／又は底部分ではほとんど保護を提供しない。したがって、ポリマー種及び／又はフルオロカーボン系の種の堆積は、より高いアスペクト比が望まれる場合には、ボーイングに対する適切な保護を提供しない。さらに、現在のエッチングプロセスを用いると、特定の界面でノッチ欠陥の形成が進み、デバイスの歩留まりが悪化する可能性がある。
現在の側壁パッシベーション技術は、マルチステップの処理及び追加の装置又はチャンバを必要とする場合があり、したがって統合の複雑さが増す。上述したように、側壁コーティング（例えば、第２の側壁コーティング）は、成膜プロセス中（例えば、ブロック２０５）に発生してもよい。側壁コーティングは、ＣＶＤ又はＡＬＤプロセスを使用して形成されてもよい。この側壁コーティングは、ポリマー種又はフルオロカーボン種／フラグメントに基づく側壁コーティングよりも弾力性がある場合もあるが、この側壁コーティングは、通常は高い温度と圧力で形成され、一般にエクスサイチュで形成される。エクスサイチュ側壁コーティングは、エッチングチャンバとは別個の反応チャンバで形成される。言い換えれば、この側壁コーティングの成膜は成膜チャンバで行われるが、エッチングはエッチングチャンバで行われ、したがって複数のチャンバと搬送が必要になる。成膜とエッチングに別個のチャンバを使用することで、処理時間、処理ステップ、及びコストが増加し、したがってスループットに悪影響を及ぼす。さらに、別個のチャンバの使用は、あるチャンバから別のチャンバへの移送を必要とし、これは真空破壊を伴い、大気への曝露の可能性が増し、表面特性の改質をもたらす。この結果、基板上の材料の機能性と完全性が損なわれる場合がある。
インサイチュ金属系ライナー成膜
高アスペクト比フィーチャのプラズマベースのエッチング中にいくつかの問題が生じる場合がある。生じる１つの問題は、不均一なエッチングプロファイルである。言い換えれば、フィーチャは、まっすぐ下向きにはエッチングされない。代わりに、エッチングプロファイルはねじれ、かつストリエーションを有し、結果的にフィーチャの底部に向かってより顕著になる不均一なプロファイルをもたらす。生じる別の問題は、局所的な限界寸法の不均一性に関する。ねじれ、ストリエーション、うねり、表面粗さ、及びボーイングを伴う不均一なエッチングプロファイルは、局所的な限界寸法に変動をもたらすこともある。上記に示した現在のパッシベーション法は、保護側壁コーティングを成膜することによってエッチングプロファイルを「凍結」し、かつオーバーエッチングの効果を限定することで、前述の問題を解決しようと試みる。しかしながら、現在のパッシベーション法は、このような問題を緩和するのに効果的ではないこともあり、問題のいくつかを悪化させることさえあり得る。
図３Ａ～３Ｅは、基板にエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。図３Ａ～３Ｅは、現在のパッシベーション法でさえ、依然として不均一なエッチングプロファイルと局所的な限界寸法の不均一性をもたらす可能性があることを示す。図３Ａでは、基板３００は、パターニングされたマスク層３０２を含む。図３Ｂでは、部分的にエッチングされたフィーチャ３０４は、エッチング後に形成される。エッチングが比較的等方性である場合、スキャロップが発生することもある。エッチフロントが異なる材料の界面に近づき、局在化したアンダカットをもたらす場合、界面のノッチングが発生することもある。図３Ｃでは、保護膜３０６は、部分的にエッチングされたフィーチャ３０４の側壁に沿って、かつパターニングされたマスク層３０２の露出表面に沿って成膜されている。概して、保護膜３０６は、その後のエッチング動作に使用されるエッチング化学物質に耐性のある材料で作られ、それによって保護膜３０６は、不要な材料に比べてはるかにゆっくりとエッチングされる。図３Ｄでは、保護膜３０６の一部が、エッチングの結果として、パターニングされたマスク層３０２の上面と、部分的にエッチングされたフィーチャ３０４の底部分とで除去されてもよい。エッチングは、比較的異方性（垂直方向）のエッチングであってもよく、保護膜３０６を部分的にエッチングされたフィーチャの側壁上とパターニングされたマスク層３０２の側壁上とに残す。図３Ｅでは、エッチングは、基板３００の部分的にエッチングされたフィーチャ３０４を通って進む。保護膜３０６は、下地材料のシャドーイングを引き起こすこともあり、それによって部分的にエッチングされたフィーチャ３０４の不均一なエッチングプロファイルを強調する。
本開示の態様は、側壁パッシベーションにインサイチュ金属系ライナーを使用する高アスペクト比フィーチャのプラズマベースのエッチングに関する。インサイチュ金属系ライナーは、別個の成膜チャンバの代わりに、プラズマエッチングチャンバで成膜される。同じプラズマエッチングチャンバが、高アスペクト比フィーチャをエッチングし、かつ金属系ライナーを成膜するために使用される。金属系ライナーは、フィーチャの側壁の一部に沿ってコンフォーマルに成膜され、かつ横方向のエッチングに耐性があってもよい。金属系ライナーは、エッチングを実行するための温度と同等の温度で成膜されてもよい。いくつかの実施態様では、金属系ライナーは、約１００℃以下の温度で、又は極低温でも成膜されてよい。金属系ライナーの局在化は、１つ又は複数の成膜条件を調節することによって制御されてもよい。例えば、金属系ライナーの局在化は、フッ素含有ガスの濃度及び／又はＲＦ電力（複数可）に少なくとも部分的に基づいてもよい。いくつかの実施態様では、金属系ライナーはタングステンを含む。金属系ライナーのエッチングとインサイチュ成膜のサイクルは、フィーチャの所望の深さに達するまで繰り返されてもよい。
図４は、いくつかの実施態様に係る、基板にエッチングされたフィーチャを形成する方法の一例のフロー図を例示する。プロセス４００の動作は、異なる順序で、かつ／又は異なる動作、より少ない動作、若しくは追加の動作と共に実施されてもよい。プロセス４００の動作は、図８Ａ～８Ｃ及び図９に示すように、プラズマエッチング装置又はプラズマエッチングチャンバを使用して行われてもよく、プラズマエッチングチャンバは、図１０及び図１１に示されたツールアーキテクチャのいずれかにおいて実装することもできる。いくつかの実施態様では、プロセス４００の動作は、少なくとも部分的に、１つ又は複数の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェアに従って実施されてもよい。
プロセス４００のブロック４１０において、第１のプラズマが任意選択でプラズマエッチングチャンバ内で生成され、基板が第１のプラズマに曝露されて、基板にフィーチャを部分的にエッチングする。フィーチャは、達成されるべき最終深さのほんの一部に過ぎない第１の深さまでエッチングされる。基板は、エッチングされる材料の１つ又は複数の層を有してもよい。そのような材料は、誘電体材料、導電性材料、半導体材料、又はそれらの組み合わせを含んでもよい。例えば、材料の１つ又は複数の層は、酸素と窒素の交互層、又は酸素とポリシリコンの交互層を含んでもよい。基板は、フィーチャがエッチングされる場所を画定する重ね合わせマスク層を有してもよい。いくつかの実施態様では、マスク層は、シリコンマスクなどのケイ素含有マスクである。いくつかの実施態様では、マスク層は、非晶質炭素マスクなどの炭素含有マスクである。いくつかの実施態様では、マスク層は、タングステン含有マスクなどの金属含有マスクである。
第１のプラズマは、フッ素系化学物質から生成されてもよい。或いは、第１のプラズマは、フッ素系化学物質を含まなくてもよい。
エッチングは、エッチャント化合物（複数可）をプラズマエッチングチャンバ内に流すこと（シャワーヘッドを介することが多い）と、エッチャント化合物（複数可）から第１のプラズマを生成することとを含む反応性イオンエッチングプロセスであってもよい。いくつかの実施態様では、第１のプラズマは、エッチャント化合物（複数可）を中性種とイオン種（例えば、ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3などの帯電物質又は中性物質）に解離させる。第１のプラズマは、容量結合プラズマであってもよいが、他の種類のプラズマを適宜使用してもよい。第１のプラズマ中のイオンは、基板に向けられ、衝撃に際し材料の１つ又は複数の層のエッチング除去を引き起こす。第１のプラズマのイオンは、材料の１つ又は複数の層を通る垂直方向のエッチングを促進する。
一例では、エッチング化学物質は、１つ又は複数のフルオロカーボン及び／又は水素を含む。従来のものではない化学物質と同様に、他の従来のエッチング化学物質が使用されてもよい。フルオロカーボンは、約１０ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍの間など、約０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍの間の速度で流されてもよい。水素は、約１００ｓｃｃｍから約３００ｓｃｃｍの間など、約０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍの間の速度で流されてもよい。本明細書における流量は、異なるサイズのエッチングチャンバごとに適宜スケールされてもよく、かつ異なるサイズの基板ごとに基板面積に基づいて線形にスケールされてもよい。
いくつかの実施態様では、エッチング中の基板温度は、約１００℃未満、約０℃未満、又は約－１５０℃から約１００℃の間である。いくつかの実施態様では、エッチング中の圧力は、約５ｍＴｏｒｒから約４００ｍＴｏｒｒの間、又は約１０ｍＴｏｒｒから約１００ｍＴｏｒｒの間である。様々な場合において、第１のプラズマを生成するために２周波ＲＦ電力が使用される。したがって、ＲＦ電力は、低周波成分（例えば、４００ｋＨｚ）と高周波成分（例えば、６０ＭＨｚ）とを含んでもよい。異なる電力が、各周波数成分で提供されてもよい。例えば、低周波成分（例えば、４００ｋＨｚ）は、約０ｋＷから約１００ｋＷの間、又は約２ｋＷから約５０ｋＷの間の電力で提供されてもよく、高周波成分（例えば、６０ＭＨｚ）は、約０ｋＷから約８０ｋＷの間、又は約１ｋＷから約１０ｋＷの間の電力などの、より低い電力で提供されてもよい。これらの電力レベルは、ＲＦ電力が単一の３００ｍｍウェハに送達されることを想定している。電力レベルは、追加の基板及び／又は他のサイズの基板のために、基板面積に基づいて線形にスケール可能である（それにより、基板に送達される均一な電力密度を維持する）。
エッチングプロセスの各サイクルは、材料の１つ又は複数の層をある程度までエッチングする。各サイクル中にエッチングされる距離は、約１０ｎｍから約２０００ｎｍの間、又は約５０ｎｍから約５００ｎｍの間であってもよい。
エッチングプロセスは、場合によっては、ポリマー側壁コーティングなどの初期側壁コーティングを生成してもよい。そのようなポリマー側壁コーティングは上述されている。初期側壁コーティングは、エッチングプロセスと同時に成膜されてもよい。初期側壁コーティングは、フィーチャの側壁の一部に沿って成膜されてもよく、初期側壁コーティングは、吸着したフルオロカーボン種／フラグメントから形成されてもよい。ただし、初期側壁コーティングの深さは、フィーチャのより上部分近くの領域に限定されてもよく、又はエッチングされたフィーチャの特定の長さをカバーしない領域に限定されてもよい。初期側壁コーティングは、金属系ライナーほど様々なエッチング化学物質に対して耐性がなくてもよい。
図５Ａは、第１のエッチング後の基板の部分的にエッチングされたフィーチャの断面概略図を示す。部分的にエッチングされたフィーチャ５０２は、基板５００を通じて形成されてもよい。部分的にエッチングされたフィーチャ５０２は、高アスペクト比を有してもよく、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２は、約５：１以上、約１０：１以上、約２０：１以上、約５０：１以上、又は約１００：１以上のアスペクト比を有する。部分的にエッチングされたフィーチャ５０２は、プラズマエッチングチャンバ内でプラズマベースのエッチングプロセスを使用して形成されてもよい。プラズマベースのエッチングは、フッ素系化学物質を使用してもよい。いくつかの実施態様では、エッチング副生成物５０４は、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２の側壁の一部に沿って形成されてもよい。エッチング副生成物５０４は、フッ素化ポリマーなどの１つ又は複数のポリマーを含んでもよい。エッチング副生成物５０４は、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２の側壁に沿って不均一に堆積されてもよい。ただし、エッチング副生成物５０４が側壁に沿って堆積されていない、又はエッチング副生成物が十分に側壁を保護していないいくつかの部分では、ボーイングが発生することもある。図５Ａに示すように、エッチング副生成物５０４は、側壁コーティングを形成して、側壁の上部分及び底部分に沿ったエッチングに抵抗してもよい。弓部５０６が側壁の中間部分に形成されて、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２が上部分及び底部分よりも中間部分でより広くなることもある。部分的にエッチングされたフィーチャ５０２は、側壁の底部分で先細りしてもよい。部分的にエッチングされたフィーチャ５０２は、基板５００内のコンタクトプラグ５０８に達するまで延びることはない。
図４を参照すると、いくつかの実施態様では、プロセス４００は継続し、ここでポリマー側壁コーティングが任意選択で除去される。ブロック４１０におけるフィーチャの形成のためのエッチャント化学物質とは異なるエッチャント化学物質が、ポリマー側壁コーティングを除去するために適用される。エッチャント化学物質は、基板の材料の１つ又は複数の層を除去することなく、フルオロカーボン種／フラグメントを選択的に除去してもよい。フィーチャが、プラズマエッチングチャンバ内でプラズマに曝露されて、選択的にポリマー側壁コーティングを除去してもよい。ただし、いくつかの実施態様では、プロセス４００は、ポリマー側壁コーティングの除去の動作、又はブロック４１０に例示される第１のプラズマを使用する部分的エッチングの動作とポリマー側壁コーティングの除去の動作とを含まなくてもよいことが理解されよう。むしろ、プロセス４００は、基板がプラズマエッチングチャンバに提供されたところで開始されてもよく、基板は、達成されるべき最終深さのほんの一部である第１の深さまでくぼんだフィーチャを含む。凹型フィーチャを有する基板は、入ってくる前処理された基板としてプラズマエッチングチャンバによって受け取られてもよい。
図５Ｂは、各副生成物除去後の部分的にエッチングされたフィーチャの断面概略図を示す。図５Ｂでは、エッチング副生成物５０４は、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２内での金属系ライナーの成膜前に、任意選択で除去される。エッチング副生成物５０４は、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２の側壁から選択的に除去されてもよい。エッチング副生成物５０４の選択的除去の間、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２がさらにエッチングされることはない。
図４に戻ると、プロセス４００のブロック４２０において、保護膜が、１つ又は複数の成膜反応物を使用してプラズマエッチングチャンバ内でフィーチャの側壁上に成膜され、保護膜は金属を含む。いくつかの実施態様では、成膜は、約１００℃以下の成膜温度で発生してもよい。いくつかの例では、成膜温度は、エッチング温度と同じ、又は同様であってもよい。例えば、成膜温度は、約－１００℃から約０℃の間でさえあってもよい。「成膜温度」は、成膜中に維持される基板支持体温度、台座温度、又は静電チャック温度を指すことが理解されよう。フィーチャをエッチングするために使用されるプラズマエッチングチャンバは、保護膜成膜用のプラズマエッチングチャンバと同じものである。したがって、エッチングと成膜はインサイチュで行われ、成膜とエッチングが同じ反応チャンバで行われることを意味する。保護膜はまた、インサイチュ保護膜、保護側壁コーティング、金属系ライナー、又はインサイチュ金属系ライナーと呼ばれることもある。保護膜のインサイチュ成膜は、追加の基板搬送と洗浄時間に関連する処理時間とコストを減らす。保護膜のインサイチュ成膜は、基板を不要な材料、大気、及び／又は水分に曝露することもある基板搬送間での真空破壊を回避する。独立型の成膜及び洗浄ツールもまた、保護膜のインサイチュ成膜により、高アスペクト比エッチングにおいて排除されてもよい。
保護膜の成膜に先立ち、基板は、プラズマエッチングチャンバで受け取られてもよい。基板は、第１の深さまでくぼんだフィーチャを含んでもよい。或いは、基板は、保護膜の成膜前に、ブロック４１０で説明したように、プラズマエッチングチャンバ内で部分的エッチングを受けてもよい。
保護膜は、金属含有膜である。金属含有膜は、酸化ケイ素、窒化ホウ素、及び炭化水素ポリマーなどの他の種類の膜と比較して、エッチング耐性／側壁保護の向上をもたらすことがわかっている。保護膜に含まれてもよい金属の例として、限定されないが、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）、バナジウム（Ｖ）、及びタンタル（Ｔａ）が挙げられる。いくつかの実施態様では、保護膜はタングステンを含む。場合によっては、保護膜は、窒素、炭素、ケイ素、酸素、水素、又はそれらの組み合わせをさらに含んでもよい。したがって、保護膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属シリサイド、又は金属酸化物であってもよい。場合によっては、保護膜は金属製である。保護膜が金属製である場合、保護膜は、元素金属を実質的に含み、保護膜の少なくとも９５原子％は、元素金属である。
金属含有膜は、多くの場合、高度のコンフォーマル性で成膜されてもよい。様々な金属含有膜が、酸化ケイ素並びに他のケイ素含有及びボロン含有膜よりも高いコンフォーマル性で成膜可能である。改善されたコンフォーマル性は、フィーチャの上部が成膜／エッチング段階中に塞がる可能性を少なくとも減少させるため、有利である。
典型的には、保護側壁コーティングとして機能する金属系ライナーは、エクスサイチュで形成される。エクスサイチュで形成される場合、金属系ライナーは、プラズマエッチングチャンバとは別個の成膜チャンバを使用して成膜される。エクスサイチュ金属系ライナーは、しばしば、原子層堆積プロセス又は化学蒸着プロセスによって形成される。そのような成膜プロセスは、高い温度で動作し、そのような成膜温度は、通常、少なくとも１５０℃、少なくとも１８０℃、少なくとも２００℃、又は少なくとも２５０℃である。例えば、エクスサイチュ成膜プロセスは、しばしば、約２００℃から約６００℃の間、又は約２００℃から約４００℃の間で行われる。そのようなエクスサイチュ成膜プロセスは、基板加熱制御を必要とする場合があり、ハードウェアのコストと複雑性が増す可能性がある。
エッチング温度は一般に、成膜温度よりも低い。本開示では、保護膜は、エッチング温度と同等の温度で、プラズマエッチングチャンバ内で形成されてもよい。そのような温度は、追加の基板加熱制御の支援なしに実現されてもよい。保護膜は、約１５０℃以下、約１００℃以下、約４０℃以下、又は約０℃未満の温度で、プラズマエッチングチャンバ内で形成される。上述したように、そのような温度は、基板を支持する基板支持体、台座、又は静電チャックにおいて維持された温度に従い測定されてもよい。いくつかの実施態様では、保護膜は、極低温で、プラズマエッチングチャンバ内で形成される。例えば、保護膜は、約－１００℃から約－１０℃の間の温度で形成される。
一般に、エクスサイチュで形成される金属系ライナーは、インサイチュで形成される金属系ライナーよりも高いチャンバ圧力を必要とすることがある。エクスサイチュで形成される金属系ライナーは、少なくとも約４００ｍＴｏｒｒの圧力で成膜されることもある。ただし、本開示の金属系ライナーは、エッチングプロセスと同等の圧力で、インサイチュで形成される。いくつかの実施態様では、保護膜のインサイチュ成膜中の圧力は、約５ｍＴｏｒｒから約４００ｍＴｏｒｒの間、約５ｍＴｏｒｒから約３００ｍＴｏｒｒの間、約５ｍＴｏｒｒから約２００ｍＴｏｒｒの間、又は約１０ｍＴｏｒｒから約５０ｍＴｏｒｒの間である。
本開示の保護膜は、１つ又は複数の成膜反応物又は成膜前駆体を使用して、フィーチャの側壁上に成膜される。成膜は、プラズマベースのプロセスであってもよい。結果として、保護膜を成膜することは、１つ又は複数の成膜反応物のプラズマを生成することと、基板をプラズマに曝露してフィーチャの側壁上に保護膜を成膜することとを含んでもよい。いくつかの実施態様では、プラズマは、容量結合プラズマであってもよい。いくつかの他の実施態様では、プラズマは、誘導結合プラズマ、遠隔発生プラズマ、マイクロ波プラズマなどであってもよい。いくつかの実施態様では、プラズマは、低周波（ＬＦ）成分と高周波（ＨＦ）成分などの２周波数成分を使用して生成されてもよい。第１のエッチングが第１のプラズマを用いて行われ、かつ側壁パッシベーション後の第２のエッチングが第２のプラズマを用いて行われる場合、保護膜の成膜用に形成されたプラズマは、「第３のプラズマ」と呼ばれることもある。
ブロック４２０における成膜化学物質は、ブロック４１０におけるエッチング化学物質とは異なる。第１のプラズマが、１つ又は複数のエッチング反応物を含む場合、保護膜の成膜用のプラズマの１つ又は複数の成膜反応物は、１つ又は複数のエッチング反応物とは異なる。いくつかの実施態様では、１つ又は複数の成膜反応物は、金属フッ化物などの金属含有ガスを含む。金属含有ガスの例は、限定されないが、六フッ化タングステン（ＷＦ6）、六フッ化レニウム（ＲｅＦ6）、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ6）、五フッ化タンタル（ＴａＦ5）、及びフッ化バナジウム（ＶＦ5）を含み得る。いくつかの実施態様では、金属含有ガスは、六フッ化タングステンなどのタングステン含有ガスである。開示された金属含有ガスは、限定を意図するものではない。他の反応物もまた、当業者に既知のように使用されてよい。
いくつかの実施態様では、１つ又は複数の成膜反応物は還元剤を含む。いかなる理論にも制限されるものではないが、還元剤は、金属含有ガスを「重合可能な」モノマー源に変える働きをする。還元剤は、金属含有ガスを還元して中間体ラジカルを形成し、中間体ラジカルはさらに還元されて、元素金属及び／又は金属含有窒化物、シリサイド、酸化物、若しくは炭化物を形成する。一例として、六フッ化タングステンは、タングステン金属に還元されてもよい。還元剤の例は、限定されないが、水素（Ｈ2）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、メタン（ＣＨ4）、シラン（ＳｉＨ4）、ボラン（ＢＨ3）、及びアンモニア（ＮＨ3）を含み得る。いくつかの実施態様では、還元剤は水素を含む。開示された還元剤は、限定を意図するものではない。他の還元剤もまた、当業者に既知のように使用されてよい。
いくつかの実施態様では、１つ又は複数の成膜反応物は、不活性ガス種を含む。不活性ガス種は、金属含有ガス及び還元剤と共に流されてもよい。いくつかの実施態様では、保護膜の成膜は、不活性ガス種なしに発生してもよいことが理解されよう。イオン化不活性ガス種は、保護膜の成膜用のプラズマ内で発生する。イオン化不活性ガス種は、保護膜のイオンアシスト蒸着を促進する場合がある。不活性ガス種の例は、限定されないが、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、及びキセノン（Ｘｅ）を含み得る。いくつかの実施態様では、不活性ガス種はアルゴンを含む。開示された不活性ガス種は、限定を意図するものではない。他の不活性ガス種もまた、当業者に既知のように使用されてよい。
いくつかの実施態様では、１つ又は複数の成膜反応物は、フッ素含有ガスを含む。フッ素含有ガスは、金属含有ガス及び還元剤と共に流されてもよい。いくつかの実施態様では、保護膜の成膜は、フッ素含有ガスなしに発生してもよいことが理解されよう。いくつかの例では、フッ素含有ガスの濃度の調整は、保護膜がフィーチャ内でどれぐらい深く、又はフィーチャのどこに形成されるかに影響する。フッ素含有ガスの例は、限定されないが、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、四フッ化炭素（ＣＦ4）、及び四フッ化ケイ素（ＳｉＦ4）を含み得る。いくつかの実施態様では、フッ素含有ガスは、三フッ化窒素を含む。開示されたフッ素含有ガスは、限定を意図するものではない。他のフッ素含有ガスもまた、当業者に既知のように使用されてよい。
１つ又は複数の成膜反応物の流量は、プラズマエッチングチャンバ内での保護膜の成膜を最適化するように調整されてもよい。保護膜のインサイチュ成膜の間、金属含有ガスの流量は、約０．１ｓｃｃｍから約２０ｓｃｃｍの間、又は約０．５ｓｃｃｍから約１０ｓｃｃｍの間であってもよい。還元剤の流量は、約１０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍの間、又は約２０ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍの間であってもよい。不活性ガス種の流量は、約０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍの間、又は約０ｓｃｃｍから約１００ｓｃｃｍの間であってもよい。フッ素含有ガスの流量は、約０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍの間、又は約０ｓｃｃｍから約５０ｓｃｃｍの間であってもよい。
本明細書で使用される場合、１つ又は複数の成膜反応物の流量は、１つ又は複数の成膜反応物の濃度と同じ意味で使用される場合がある。
フッ素含有ガスの濃度は、保護膜の局在化を制御するように調整されてもよい。言い換えれば、フィーチャの側壁上の保護膜の局在化は、フッ素含有ガスの濃度に少なくとも部分的に基づいてもよい。局在化は、フィーチャの側壁に沿った保護膜の深さ又は位置を指す場合がある。場合によっては、保護膜は、横方向のエッチングによりボーイングが発生した側壁の部分に沿って成膜されてもよい。そうすれば、保護膜は、さらなる横方向のエッチングを防ぐために、フィーチャの領域内に位置付けられ／局在化されてもよい。場合によっては、フッ素含有ガスの濃度は、マスク層上への保護膜の成膜を可能にするように制御されてもよい。
プラズマエッチングチャンバ内での保護膜の成膜を最適化するために、様々なプラズマパラメータが調整されてもよい。ＲＦ電源の整合ネットワークに供給される電力及び周波数は、１つ又は複数の成膜反応物用のプラズマを生成するのに十分であり得る。プラズマは、少なくとも高周波成分を使用して生成されてもよく、高周波成分は、概ね、約２ＭＨｚから約６０ＭＨｚの間、又は約５ＭＨｚから約６０ＭＨｚの間であってもよい。いくつかの実施態様では、プラズマはまた、低周波成分を使用して生成されてもよく、低周波成分は、約１００ｋＨｚから約２ＭＨｚの間、又は約２００ｋＨｚから約１ＭＨｚの間である。いくつかの実施態様では、プラズマは、高周波成分と低周波成分の両方を使用して生成される。いくつかの実施態様では、低周波成分のＲＦ電力は、約０Ｗから約１０，０００ｋＷの間、約０Ｗから約１００ｋＷの間、又は約５００Ｗから約１０ｋＷの間である。いくつかの実施態様では、高周波成分のＲＦ電力は、約０Ｗから約８０００ｋＷの間、約５００Ｗから約１００ｋＷの間、又は約５００Ｗから約１０ｋＷの間である。これらの電力レベルは、ＲＦ電力が単一の３００ｍｍウェハに送達されることを想定している。電力レベルは、追加の基板及び／又は他のサイズの基板のために、基板面積に基づいて線形にスケール可能である（それにより、基板に送達される均一な電力密度を維持する）。ＲＦ電源から、生成されたプラズマは、パルスプラズマ又は連続波プラズマであってもよい。いくつかの実施態様では、基板は、保護膜を成膜するのに充分な持続時間、プラズマに曝露されてもよい。いくつかの実施態様では、基板をプラズマに曝露するための曝露時間は、約０．５秒から約１０００秒の間、約２秒から約５００秒の間、又は約５秒から約３００秒の間であってもよい。成膜中に基板をプラズマに曝露するためのＲＦ電力（複数可）及び曝露時間は、エッチング中に基板をプラズマに曝露するためのＲＦ電力（複数可）及び曝露時間とは異なってもよい。
いくつかの実施態様では、保護膜の局在化は、ＲＦ電力（複数可）によって少なくとも部分的に制御されてもよい。言い換えれば、フィーチャの側壁上の保護膜の局在化は、プラズマを生成するために印加されたＲＦ電力（複数可）に少なくとも部分的に基づいてもよい。ＲＦ電力（複数可）の調整は、保護膜の局在化に影響を与えるために、フッ素含有ガスの濃度の調整に加えて、又はその代わりとして使用されてもよい。
いくつかの実施態様では、１つ又は複数の共反応物は、任意選択で１つ又は複数の成膜反応物と共に流されてもよい。保護膜の成膜用のプラズマは、１つ又は複数の共反応物と１つ又は複数の成膜反応物とを含んで生成されてもよい。プラズマは、保護膜の成膜をもたらす化学反応を引き起こし得る。共反応物の例として、限定されないが、メタン（ＣＨ4）、窒素（Ｎ2）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ4）、及びシラン（ＳｉＨ4）が挙げられる。１つ又は複数の共反応物を組み込むことによって、成膜された保護膜は、金属炭化物、金属窒化物、又は金属シリサイドとなり得る。
保護膜の成膜の長さ及び厚さは、様々な成膜パラメータによって制御されてもよい。フィーチャの側壁上に成膜された保護膜の長さ及び厚さは、曝露時間、圧力、温度、合計流量、ＲＦ電力（複数可）、還元剤の濃度、不活性ガス種の濃度、及び金属含有ガスの濃度のうちの１つ又は複数の成膜条件に少なくとも部分的に基づいてもよい。これらのノブは、保護膜の様々な長さ及び厚さを実現するように調整されてもよい。いくつかの実施態様では、保護膜の長さは、約０．１μｍから約８μｍの間、又は約０．５μｍから約５μｍの間である。いくつかの実施態様では、保護膜の平均厚さは、約１ｎｍから約５ｎｍの間、又は約２ｎｍから約５ｎｍの間である。保護膜の厚さは、フィーチャの下に向かってさらに先細りしてもよい。いくつかの実施態様では、保護膜の平均厚さは、テーパを付ける前に計算される。
保護膜のコンフォーマル性は、様々な成膜パラメータによって制御されてもよい。本明細書で使用される場合、コンフォーマル性は、Ｔ1／Ｔ2として計算されてもよく、式中、Ｔ1は、保護膜のある長さの中間点での膜の厚さであり、Ｔ2は、保護膜の最も厚い部分での膜の厚さである（両方の厚さが、側壁に沿って測定される）。保護膜の長さは、深さ範囲に応じて測定されてもよく、したがってコンフォーマル性は、異なる深さの範囲では異なってもよい。例えば、保護膜は、０μｍ～３．５μｍの深さ範囲に対して少なくとも約９０％のコンフォーマル性を有してもよく、かつ保護膜は、３．５μｍ～４μｍの間では少なくとも約５０％のコンフォーマル性を有してもよい。いくつかの実施態様では、保護膜は、フィーチャの側壁のかなりの部分に沿ってコンフォーマルに成膜され、かつマスク層の上には成膜されない。いくつかの実施態様では、保護膜は、フィーチャの側壁の中間部分に沿ってコンフォーマルに成膜される。フィーチャの側壁上に成膜された保護膜のコンフォーマル性は、曝露時間、圧力、温度、合計流量、ＲＦ電力（複数可）、還元剤の濃度、不活性ガス種の濃度、金属含有ガスの濃度、及びフッ素含有ガスの濃度のうちの１つ又は複数の成膜条件に少なくとも部分的に基づいてもよい。これらのノブは、保護膜の様々なコンフォーマル性の度合いを実現するように調整されてもよい。
図５Ｃは、金属系ライナーの成膜後の部分的にエッチングされたフィーチャの断面概略図を示す。図５Ｃでは、金属系ライナー５１０は、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２の中間部分に成膜される。金属系ライナー５１０は、インサイチュで成膜されてもよく、金属系ライナー５１０は、基板５００をエッチングするためのものと同じプラズマエッチングチャンバを使用して成膜される。いくつかの実施態様では、金属系ライナー５１０は、エッチングと同等の温度及び／又は圧力で成膜される。例えば、金属系ライナー５１０は、約１５０℃以下、約１００℃以下、約０℃以下、又は約－１００℃から約－１０℃の間の温度で成膜されてもよく、かつ金属系ライナー５１０は、約５ｍＴｏｒｒから約４００ｍＴｏｒｒの間、又は約１０ｍＴｏｒｒから約５０ｍＴｏｒｒの間の圧力で成膜されてもよい。金属系ライナー５１０は、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２に弓部５０６が形成されている場所に成膜されてもよい。金属系ライナー５１０の局在化は、成膜中にフッ素含有ガスの濃度を調整することによって、かつ／又はＲＦ電力（複数可）を調整することによって制御されてもよい。例えば、金属系ライナー５１０は、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２の上部分から離れて、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２のより奥深くへと形成されてもよい。いくつかの実施態様では、金属系ライナー５１０は、タングステンなどの元素金属を含む。金属系ライナー５１０は、堅牢であり、かつ様々なエッチング化学物質に対して高耐性であってもよい。金属系ライナー５１０は、少なくとも金属系ライナー５１０が成膜された領域において、部分的にエッチングされたフィーチャ５０２における横方向のエッチングを防止する、又は実質的に防止する働きをする。これにより確実に、側壁又は側壁の少なくとも一部を保護でき、かつエッチングプロセスは、基板５００のより奥深くへエッチングを続けることができる。
図４に戻ると、プロセス４００のブロック４３０において、第２のプラズマがプラズマエッチングチャンバ内で生成され、基板が第２のプラズマに曝露されて、基板にさらにフィーチャをエッチングし、保護膜が成膜された領域において、保護膜はエッチング中にフィーチャの横方向のエッチングを実質的に防止する。いくつかの実施態様では、フィーチャは、エッチング後に約５以上、エッチング後に約１０以上、エッチング後に約３０以上、エッチング後に約４０以上、エッチング後に約５０以上、エッチング後に約６０以上、エッチング後に約８０以上、又はエッチング後に約１００以上のアスペクト比を有する。第２のプラズマを生成するためのプラズマエッチングチャンバは、保護膜を成膜し、かつ第１のプラズマを生成するためのプラズマエッチングチャンバと同じものである。成膜動作とエッチング動作の間に真空破壊は導入されない。基板を第２のプラズマに曝露することは、基板へのフィーチャのさらなるエッチングを継続する。フィーチャが所望の最終深さまで完全にエッチングされていない場合、次に、エッチングと保護膜の成膜の追加の動作が繰り返されてもよい。そうでない場合、フィーチャの所望の最終深さに達すると、エッチングは停止されてもよい。
第２のプラズマは、材料の１つ又は複数の層を通ってエッチングを継続してもよい。エッチングは、材料の１つ又は複数の層に対して選択的であってもよく、かつマスク層及び保護膜に対して非選択的であってもよい。第２のプラズマを用いたエッチングは、約７：１よりも大きい、約１０：１よりも大きい、又は約５０：１よりも大きい、保護膜に対する材料の１つ又は複数の層の選択性を有してもよい。材料の１つ又は複数の層が保護膜よりも大幅に速い速度でエッチングされるように、保護膜は、第２のプラズマを用いたエッチングに対して強い耐性がある。
エッチングは、エッチャント化合物（複数可）をプラズマエッチングチャンバ内に流すこと（シャワーヘッドを介することが多い）と、エッチャント化合物（複数可）から第２のプラズマを生成することとを含む反応性イオンエッチングプロセスであってもよい。第２のプラズマは、エッチャント化合物（複数可）を中性種とイオン種に解離させる。第２のプラズマのイオンは、基板に向けられ、衝撃に際し材料の１つ又は複数の層のエッチング除去を引き起こす。第２のプラズマのイオンは、材料の１つ又は複数の層を通る垂直方向のエッチングを促進する。
保護膜はエッチングに対して強い耐性があるため、第２のプラズマを使用するエッチングは、高い腐食性であってもよい。これは、保護膜の成膜後のエッチングのためのプロセスウィンドウをより大きく開く。したがって、第２のプラズマを使用するエッチングは、第１のプラズマを使用するエッチングよりも、より腐食性の高い化学物質、より高い温度、より高い圧力、かつ／又はより高いＲＦ電力（複数可）を有してもよい。
第２のプラズマは、フッ素系化学物質から生成されてもよい。例えば、第２のプラズマは、１つ又は複数のフルオロカーボン、１つ又は複数の共反応物、水素含有反応物、又はそれらの組み合わせから生成されてもよい。いくつかの実施態様では、第２のプラズマのエッチャント化学物質は、第１のプラズマのエッチャント化学物質とは異なってもよい。或いは、第２のプラズマのエッチャント化学物質は、第１のプラズマのエッチャント化学物質と同じでもよい。付加的又は代替的に、第２のプラズマのエッチャント化学物質は、より高い濃度のより腐食性の高い反応物を有してもよい。例えば、第２のプラズマのエッチャント化学物質は、より高い濃度のより腐食性の高い反応物を含んでもよく、かつ／又は、第２のプラズマのエッチャント化合物（複数可）の流量は、第１のプラズマのエッチャント化合物（複数可）の流量と異なってもよい。第２のプラズマは、より大きな垂直方向のエッチング速度を提供するようにバイアスされてもよく、かつマスク層が比較的遅い速度でエッチングされるように、マスク層に対して高度に選択的であってもよい。
いくつかの実施態様では、第２のプラズマを用いたエッチング中の基板支持体温度は、第１のプラズマを用いたエッチング中と同じか、異なっていてもよい。例えば、基板支持体温度は、第２のプラズマを用いたエッチング中、より高くてもよい。いくつかの実施態様では、第２のプラズマを用いたエッチング中の圧力は、第１のプラズマを用いたエッチング中と同じか、異なっていてもよい。例えば、圧力は、第２のプラズマを用いたエッチング中、より高くてもよい。いくつかの実施態様では、第２のプラズマを用いたエッチング中のＲＦ電力（複数可）は、第１のプラズマを用いたエッチング中と同じか、異なっていてもよい。具体的には、低周波成分と高周波成分の両方に対するＲＦ電力（複数可）は、第２のプラズマを用いたエッチング中、より高くてもよい。
いくつかの実施態様では、第２のプラズマを用いたエッチングは、所望の最終深さまでフィーチャを延ばしてもよい。第２のプラズマを用いてエッチングされた距離は、第１のプラズマを用いてエッチングされた距離より大きくてもよい。総エッチング深さは、特定の用途に依存する場合がある。ＤＲＡＭの場合、総エッチング深さは、約１μｍから約３μｍの間であってもよい。ＶＮＡＮＤの場合、総エッチング深さは、約２μｍから約７μｍの間、又はそれ以上であってもよい。
いくつかの実施態様では、第２のプラズマを用いたエッチングは、所望の最終深さに達することなく、部分的にフィーチャを延ばしてもよい。したがって、プロセス４００は、フィーチャの最終深さに達するまで、ブロック４２０での成膜とブロック４３０でのエッチングを繰り返すことによって、ブロック４４０を進めてもよい。いくつかの実施態様では、成膜とエッチングのサイクルは、フィーチャの最終深さに達するまで、少なくとも１回、少なくとも２回、又は少なくとも３回繰り返される。いくつかの実施態様では、第２のプラズマを用いたエッチングは、エッチストップなどの材料の追加の層を通じたオーバーエッチングを含んでもよい。いくつかの実施態様では、第２のプラズマを用いたエッチングは、フィーチャのより深いエッチングを促進してもよく、さらに保護膜が成膜されていない領域においていくらかの横方向のエッチングを促進してもよい。このような例では、フィーチャの底部又は他の部分におけるＣＤは、増加することもある。
図５Ｄは、第２のエッチング後の基板の完全にエッチングされたフィーチャの断面概略図を示す。フィーチャ５１２は、基板５００を通って所望の深さまで形成されてもよい。フィーチャ５１２は、約１０：１以上、約２０：１以上、約５０：１以上、又は約１００：１以上の高アスペクト比フィーチャを実現するために、アスペクト比を拡大してもよい。フィーチャ５１２は、プラズマエッチングチャンバ内で、プラズマベースのエッチングプロセスを使用して、図５Ａ～５Ｃの部分的にエッチングされたフィーチャ５０２から拡大されることによって形成される。金属系ライナー５１０は、プラズマベースのエッチングプロセスに耐性があり、かつフィーチャ５１２における横方向のエッチングを制限する。金属系ライナー５１０は、フィーチャ５１２のプロファイルを効果的に「凍結」して、平滑な壁を有するフィーチャの形成を可能にする。金属系ライナー５１０は、第２のエッチングが進むにつれて、スキャロップ、ボーイング、及び界面のノッチングが発生するのを防ぎ、そうでなければ制限してもよい。図５Ｄに示されるように、第２のエッチングは、コンタクトプラグ５０８に達し、それによりコンタクトプラグ５０８がフィーチャ５１２の底部で露出する。金属系ライナー５１０は、選択的エッチストップ層又はコンタクトプラグ５０８上でオーバーエッチング中に、テーパプロファイルを改善する。金属系ライナー５１０が成膜される場合、横方向のエッチングは制限され、又は実質的に防止される。これにより、第２のエッチングがフィーチャ５１２のより奥深くに進むことが可能になり、同時に金属系ライナー５１０が成膜されていない場所での横方向のエッチングも可能になる。いくつかの実施態様では、フィーチャ５１２の横方向のエッチングは、底部で進行して、フィーチャ５１２の底部におけるＣＤを広げてもよいことが理解されよう。
図６Ａ～６Ｂは、いくつかの実施態様に係る、改善されたテーパのために金属系ライナーを使用してエッチングされたフィーチャを形成する様々な処理段階の断面概略図を示す。図６Ａでは、インサイチュライナー６１０が、部分的にエッチングされたフィーチャ６０２の側壁に沿って成膜されている。インサイチュライナー６１０は、部分的にエッチングされたフィーチャ６０２をエッチングするためのものと同じチャンバを使用して成膜される。したがって、従来のプラズマエッチング動作範囲を超えて温度範囲を広げる必要はなく、かつ追加の微細加工ステップ、搬送、又は洗浄を導入する必要はない。インサイチュライナー６１０は、エッチング副生成物６０４のフルオロカーボンポリマー堆積物よりも、より堅牢であり、かつ横方向のエッチングにより耐性がある。これにより、スキャロップ、ボーイング、又は界面のノッチングなしにより高いアスペクト比のエッチングが可能になる。インサイチュライナー６１０の局在化及びコンフォーマル性は、成膜ガス化学物質又は他の条件を調整することによって制御されてもよい。これにより、部分的にエッチングされたフィーチャ６０２の上部付近での目詰まり又は過剰な成膜なしに、より均一な成膜が可能になる。インサイチュライナー６１０は、タングステンなどの金属を含んでもよい。インサイチュライナー６１０は、部分的にエッチングされたフィーチャ６０２の側壁に沿ってコンフォーマルに成膜されてもよく、かつその後のエッチング中に保護側壁コーティングとして機能する。図６Ｂでは、オーバーエッチングが行われて、基板６００を通ってエッチングが続き、コンタクトプラグ６０８を露出させる。高アスペクト比フィーチャ６１２は、オーバーエッチング後に形成される。インサイチュライナー６１０は、オーバーエッチング中に横方向のエッチングを制限する。これは、改善されたテーパと、インサイチュライナー６１０なしに別の方法で形成されるフィーチャよりも、高アスペクト比フィーチャ６１２においてより均一に垂直である改善されたプロファイルとを提供する。
図７は、いくつかの実施態様に係る、エッチングされたフィーチャの側壁上に形成された金属系ライナーを有するエッチングされたフィーチャの断面概略図を示す。エッチングされたフィーチャ７０２は、その限界寸法（例えば、幅又は直径）よりも実質的に大きな深さを有する高アスペクト比フィーチャである。エッチングされたフィーチャ７０２は、少なくとも２μｍの深さ、かつ約１００ｎｍ未満の限界寸法であってもよい。エッチングされたフィーチャ７０２は、マスク７０４によって画定されたパターンに従い基板７００に形成される。金属系ライナー７１０は、エッチングされたフィーチャ７０２の側壁に沿って形成される。図７に示すように、金属系ライナー７１０は、マスク７０４の上には成膜されない。ただし、成膜化学物質、ＲＦ電力（複数可）、又は他の成膜パラメータが、金属系ライナー７１０をマスク７０４上に成膜するために調整されてもよく、これによりマスク保護が提供される。金属系ライナー７１０の成膜は、エッチングプロセスと共にインサイチュで行われてもよい。金属系ライナー７１０は、タングステンなどの金属を含んでもよい。金属系ライナー７１０の局在化は、フッ素含有ガスなどの１つ又は複数の成膜反応物の濃度を調整することによって制御されてもよい。金属系ライナー７１０の局在化は、付加的又は代替的に、ＲＦ電力（複数可）を調整することによって制御されてもよい。金属系ライナー７１０の深さ、厚さ、及びコンフォーマル性は、エッチング時間と、圧力、温度、合計流量、ＲＦ電力（複数可）、還元剤の流量、不活性ガス種の流量、金属含有ガスの流量、及びフッ素含有ガスの流量などの他の成膜パラメータとによって制御されてもよい。金属系ライナー７１０は、ほぼコンフォーマルであるが、金属系ライナー７１０の厚さは、ある深さの後に先細りしてもよい。
装置
本明細書に記載される方法は、任意の適切な装置、又は装置の組み合わせによって実行されてもよい。適切な装置は、プロセス動作を実現するためのハードウェアと、本発明に従いプロセス動作を制御するための命令を有するシステムコントローラとを含む。例えば、いくつかの実施形態では、ハードウェアは、プロセスツールに含まれる１つ又は複数のプロセスステーションを含んでもよい。少なくとも１つのプロセスステーションは、エッチングステーションである。エッチング及び成膜は、本開示において単一のステーション／チャンバで発生してもよい。
図８Ａ～８Ｃは、いくつかの実施態様に係る、本明細書に記載されるプラズマエッチング及びプラズマ蒸着プロセスを実施するために使用され得る反応チャンバを例示する。反応チャンバは、本明細書に記載のエッチング動作と成膜動作を実行するために使用され得る調整可能ギャップ容量結合閉込めＲＦプラズマリアクタ８００であってもよい。描かれているように、真空チャンバ８０２は、下部電極８０６を収容する内部空間を取り囲むチャンバハウジング８０４を含む。チャンバ８０２の上部分では、上部電極８０８が、下部電極８０６から垂直に間隔を空けて配置されている。上部電極８０８及び下部電極８０６の平らな表面は、実質的に平行であり、かつ電極間の垂直方向に対して直交している。好ましくは、上部電極８０８及び下部電極８０６は円形であり、かつ垂直軸と同軸である。上部電極８０８の下面は、下部電極８０６の上面に面している。間隔を空けて対向する電極表面は、その間に調整可能なギャップ８１０を画定する。動作中、下部電極８０６には、ＲＦ電源（マッチ）８２０によってＲＦ電力が供給される。ＲＦ電力は、ＲＦ供給導管８２２と、ＲＦストラップ８２４と、ＲＦ電力部材８２６とを介して下部電極８０６に供給される。接地シールド８３６は、より均一なＲＦフィールドを下部電極８０６に提供するために、ＲＦ電力部材８２６を取り囲んでもよい。その全内容が参照により本明細書に組み込まれる共有の米国特許第７，７３２，７２８号に記載されているように、ウェハは、ウェハポート８８２から挿入され、処理のために下部電極８０６上のギャップ８１０内で支持され、プロセスガスがギャップ８１０に供給されて、ＲＦ電力によってプラズマ状態に励起される。上部電極８０８に電力を供給したり、或いは上部電極８０８を接地させることもできる。
図８Ａ～８Ｃに示す実施態様では、下部電極８０６は、下部電極支持プレート８１６上で支持される。下部電極８０６と支持プレート８１６の間に介在する絶縁体リング８１４は、下部電極８０６を支持プレート８１６から絶縁する。
ＲＦバイアスハウジング８３０は、下部電極８０６をＲＦバイアスハウジングボウル８３２上で支持する。ボウル８３２は、ＲＦバイアスハウジング８３０のアーム８３４によって、チャンバ壁プレート８１８の開口部を介して導管支持プレート８３８に接続される。一実施態様では、ＲＦバイアスハウジングボウル８３２及びＲＦバイアスハウジングアーム８３４は、１つのコンポーネントとして一体的に形成されるが、アーム８３４及びボウル８３２は、共にボルト止め又は接合された２つの別個のコンポーネントとすることもできる。
ＲＦバイアスハウジングアーム８３４は、下部電極８０６の裏側の空間において、真空チャンバ８０２の外側から真空チャンバ８０２の内部に、気体冷却剤、液体冷却剤、ＲＦエネルギー、リフトピン制御用ケーブル、電気的な監視及び動作信号などの、ＲＦ電力及び設備を通すための１つ又は複数の中空通路を含む。ＲＦ供給導管８２２は、ＲＦバイアスハウジングアーム８３４から絶縁されており、ＲＦバイアスハウジングアーム８３４は、ＲＦ電源８２０へのＲＦ電力の戻り経路を提供する。設備導管８４０は、設備コンポーネントのための通路を提供する。設備コンポーネントのさらなる詳細は、米国特許第５，９４８，７０４号及び第７，７３２，７２８号に記載されており、説明を簡潔にするためにここでは示さない。ギャップ８１０は、好ましくは、閉込めリングアセンブリ又はシュラウド（図示せず）によって囲まれ、その詳細は、参照により本明細書に組み込まれる共有の公開された米国特許第７，７４０，７３６号に見出すことができる。真空チャンバ８０２の内部は、真空ポータル８８０を介した真空ポンプへの接続により、低圧に維持される。
導管支持プレート８３８は、作動機構８４２に取り付けられている。作動機構の詳細は、上記により本明細書に組み込まれた共有の米国特許第７，７３２，７２８号に記載されている。サーボ機械モータ、ステッピングモータなどの作動機構８４２は、例えば、ボールねじなどのねじ歯車８４６と、ボールねじを回転させるためのモータとによって、垂直リニアベアリング８４４に取り付けられている。ギャップ８１０の大きさを調整するための動作中、作動機構８４２は、垂直リニアベアリング８４４に沿って移動する。図８Ａは、作動機構８４２がリニアベアリング８４４に対して高い位置にあり、その結果、ギャップ８１０ａが小さくなっている配置を例示する。図８Ｂは、作動機構８４２がリニアベアリング８４４に対して中間位置にあるときの配置を例示する。示されるように、下部電極８０６、ＲＦバイアスハウジング８３０、導管支持プレート８３８、ＲＦ電源８２０はすべて、チャンバハウジング８０４及び上部電極８０８に対してより低く移動しており、その結果、ギャップ４１０ｂは中程度の大きさになる。
図８Ｃは、作動機構８４２がリニアベアリングに対して低い位置にあるときの、大きなギャップ８１０ｃを例示する。好ましくは、上部電極８０８及び下部電極８０６は、ギャップ調整の間、同軸のままであり、ギャップを横切る上部電極及び下部電極の対向表面は、平行のままである。
この実施態様は、例えば、３００ｍｍウェハ又はフラットパネルディスプレイなどの大径基板にわたって均一なエッチングを維持するために、マルチステップのプロセスレシピ（ＢＡＲＣ、ＨＡＲＣ、及びＳＴＲＩＰなど）中に、ＣＣＰチャンバ８０２内の下部電極８０６と上部電極８０８の間のギャップ８１０を調整することを可能にする。特に、このチャンバは、下部電極８０６と上部電極８０８の間に調整可能なギャップを提供するのに必要な線形運動を可能にする機械的配置に関係する。
図８Ａは、近位端で導管支持プレート８３８に、遠位端でチャンバ壁プレート８１８の段付きフランジ８２８にシールされた、横方向にたわんだベローズ８５０を例示する。段付きフランジの内径は、ＲＦバイアスハウジングアーム８３４が通過するチャンバ壁プレート８１８の開口部８１２を画定する。ベローズ８５０の遠位端は、クランプリング８５２によって固定される。
横方向にたわんだベローズ８５０は、真空シールを提供し、同時にＲＦバイアスハウジング８３０、導管支持プレート８３８、及び作動機構４４２の垂直移動を可能にする。ＲＦバイアスハウジング８３０、導管支持プレート８３８、及び作動機構８４２は、カンチレバーアセンブリと呼ぶことができる。好ましくは、ＲＦ電源８２０は、カンチレバーアセンブリと共に移動し、導管支持プレート８３８に取り付け可能である。図８Ｂは、カンチレバーアセンブリが中間位置にあるときのニュートラル位置にあるベローズ８５０を示す。図８Ｃは、カンチレバーアセンブリが低位置にあるときに、横方向にたわんだベローズ８５０を示す。
ラビリンスシール８４８は、ベローズ８５０とプラズマ処理チャンバハウジング８０４の内部との間に粒子バリアを提供する。固定シールド８５６は、ラビリンス溝８６０（スロット）を提供するように、チャンバ壁プレート８１８においてチャンバハウジング８０４の内側内壁に不動に取り付けられており、可動シールドプレート８５８は、カンチレバーアセンブリの垂直移動に対応するためにラビリンス溝８６０（スロット）内を垂直に移動する。可動シールドプレート８５８の外側部分は、下部電極８０６の全ての垂直位置でスロット内に留まる。
示された実施態様では、ラビリンスシール８４８は、ラビリンス溝８６０を画定するチャンバ壁プレート８１８の開口部８１２の周縁で、チャンバ壁プレート８１８の内面に取り付けられた固定シールド８５６を含む。可動シールドプレート８５８は、ＲＦバイアスハウジングアーム８３４に取り付けられ、かつそこから半径方向に延びており、ハウジングアーム８３４は、チャンバ壁プレート８１８の開口部８１２を通過する。可動シールドプレート８５８は、固定シールド８５６から第１のギャップだけ離間し、かつチャンバ壁プレート８１８の内面から第２のギャップだけ離間しながら、ラビリンス溝８６０内に延び、カンチレバーアセンブリの垂直移動を可能にする。ラビリンスシール８４８は、ベローズ８５０から剥離された粒子の真空チャンバ内部８０５への移動を阻止し、かつプロセスガスプラズマからのラジカルがベローズ８５０に移動するのを阻止する。ベローズ８５０において、ラジカルは、その後に剥離される堆積物を形成する可能性がある。
図８Ａは、カンチレバーアセンブリが高い位置にあるとき（小さなギャップ８１０ａ）に、ＲＦバイアスハウジングアーム８３４の上方のラビリンス溝８６０内でより高い位置にある可動シールドプレート８５８を示す。図８Ｃは、カンチレバーアセンブリが低い位置にあるとき（大きなギャップ８１０ｃ）に、ＲＦバイアスハウジングアーム８３４の上方のラビリンス溝８６０内でより低い位置にある可動シールドプレート８５８を示す。図８Ｂは、カンチレバーアセンブリが中間位置にあるとき（中程度のギャップ８１０ｂ）の、ラビリンス溝８６０内でニュートラル又は中間位置にある可動シールドプレート８５８を示す。ラビリンスシール８４８は、ＲＦバイアスハウジングアーム８３４に対して対称であるように示されているが、他の実施態様では、ラビリンスシール８４８は、ＲＦバイアスハウジングアーム８３４に対して非対称であってもよい。
図９は、本明細書に記載されるエッチング及び成膜の方法を実施するために配置された様々なリアクタコンポーネントを描く単純なブロック図を提供する。示されるように、リアクタ９００は、リアクタの他のコンポーネントを取り囲み、かつ接地されたヒータブロック９２０と連動して動作するシャワーヘッド９１４を含む容量放電式システムによって生成されたプラズマを含有する働きをするプロセスチャンバ９２４を含む。高周波（ＨＦ）ＲＦ（無線周波）発生器９０４及び低周波（ＬＦ）ＲＦ発生器９０２は、整合ネットワーク９０６とシャワーヘッド９１４とに接続されてもよい。整合ネットワーク９０６によって供給された電力及び周波数は、プロセスチャンバ９２４に供給されたプロセスガスからプラズマを生成するのに十分なものであり得る。例えば、整合ネットワーク９０６は、５０Ｗから５００Ｗ（例えば、７００～７，１００Ｗ／ｍ2）のＨＦＲＦ電力を提供してもよい。いくつかの例では、整合ネットワーク９０６は、１００Ｗから５０００Ｗ（例えば、１，４００～７１，０００Ｗ／ｍ2）のＨＦＲＦ電力及び１００Ｗから５０００Ｗ（例えば、１，４００～７１，０００Ｗ／ｍ2）のＬＦＲＦ電力総エネルギーを提供してもよい。典型的なプロセスでは、ＨＦＲＦ成分は、概ね５ＭＨｚから６０ＭＨｚの間、例えば、場合によっては１３．５６ＭＨｚ、約２７ＭＨｚ、又は約６０ＭＨｚであってもよい。ＬＦ成分が存在する動作では、ＬＦ成分は、約１００ｋＨｚから２ＭＨｚ、例えば、場合によっては約４３０ｋＨｚ又は約２ＭＨｚであってもよい。
ウェハ台座９１８は、リアクタ内で基板９１６を支持してもよい。ウェハ台座９１８は、特定の動作中又は動作間に基板を保持し、かつ搬送するために、チャック、フォーク、又はリフトピン（図示せず）を含んでもよい。チャックは、静電チャック、メカニカルチャック、又は業界での使用及び／又は研究のために使用可能な様々な他の種類のチャックであってもよい。
様々なプロセスガスが、入口９１２を介して導入されてもよい。複数のソースガスライン９１０が、マニホールド９０８に接続される。ガスは、予め混合されても、されなくてもよい。プロセスの成膜段階及びプラズマエッチング段階中に正しいプロセスガスが送達されることを保証するために、適切な弁メカニズム及び質量流量制御メカニズムが採用されてもよい。化学前駆体（複数可）が液体の形態で送達される場合には、液体流制御メカニズムが採用されてもよい。このような液体は、その後、成膜チャンバに到達する前に、液体の形態で供給される化学前駆体の気化点より高く加熱されたマニホールド内で、輸送中に気化され、プロセスガスと混合されてもよい。
プロセスガスは、出口９２２を介してプロセスチャンバ９２４から出てもよい。真空ポンプ、例えば、１段又は２段の機械式ドライポンプ及び／又はターボ分子ポンプ９４０が、プロセスチャンバ９２４からプロセスガスを引き出すために、かつ、絞り弁又は振り子バルブなどの閉ループ制御の流量制限デバイスを使用することによってプロセスチャンバ９２４内で適切に低圧力を維持するために、使用されてもよい。
上述したように、本明細書で論じられる成膜及びエッチングのための技術は、マルチステーションのツール又は単一のステーションのツールで実施されてもよい。具体的な実施態様では、４ステーションの成膜スキームを有する３００ｍｍ Ｌａｍ Ｖｅｃｔｏｒ（商標）ツール、又は６ステーションの成膜スキームを有する２００ｍｍ Ｓｅｑｕｅｌ（商標）ツールが使用されてもよい。いくつかの実施態様では、４５０ｍｍウェハを処理するためのツールが使用されてもよい。様々な実施態様では、ウェハは、全ての成膜及び／又は成膜後のプラズマ処理の後にインデックス送りされてもよく、又はエッチングチャンバ若しくはステーションも同じツールの一部である場合はエッチング動作後にインデックス送りされてもよく、又は複数の成膜と処理が、ウェハのインデックス送り前に単一のステーションで行われてもよい。
いくつかの実施態様では、本明細書に記載される技術を実行するように構成された装置が提供されてもよい。適切な装置は、様々なプロセス動作を実行するためのハードウェアと、開示された実施形態に従いプロセス動作を制御するための命令を有するシステムコントローラ９３０とを含んでもよい。システムコントローラ９３０は通常、１つ又は複数のメモリデバイスと、１つ又は複数のプロセッサとを含み、プロセッサは、様々なプロセス制御機器、例えば、バルブ、ＲＦ発生器、ウェハ処理システムなどと通信可能に接続されており、かつ装置が開示された実施形態に従い技術を実行するように命令を実行するように構成されている。本開示に従いプロセス動作を制御するための命令を含む機械可読媒体は、システムコントローラ９３０に接続されてもよい。システムコントローラ９３０は、様々なハードウェアデバイス、例えば、質量流量コントローラ、バルブ、ＲＦ発生器、真空ポンプなどと通信可能に接続されて、本明細書に記載される成膜動作及びエッチング動作に関連する様々なプロセスパラメータの制御を促進してもよい。
いくつかの実施態様では、システムコントローラ９３０は、リアクタ９００の活動の全てを制御してもよい。システムコントローラ９３０は、大容量記憶装置に記憶され、メモリデバイスにロードされ、かつプロセッサ上で実行されるシステム制御ソフトウェアを実行してもよい。システム制御ソフトウェアは、ガスの流れ、ウェハの移動、ＲＦ発生器の起動などのタイミングを制御するための命令と、ガスの混合、チャンバ及び／又はステーションの圧力、チャンバ及び／又はステーションの温度、ウェハ支持体温度、目標電力レベル、ＲＦ電力レベル、基板台座、チャック、及び／又はサセプタの位置を制御するための命令と、リアクタ装置９００によって実行される特定のプロセスの他のパラメータとを含んでもよい。システム制御ソフトウェアは、任意の適切な方法で構成されてもよい。例えば、様々なプロセスツールのプロセスを実施するために必要なプロセスツールコンポーネントの動作を制御するために、様々なプロセスツールコンポーネントのサブルーチン又は制御オブジェクトが書き込まれてもよい。システム制御ソフトウェアは、任意の適切なコンピュータ可読プログラミング言語でコーディングされてもよい。
システムコントローラ９３０は、典型的には、１つ又は複数のメモリデバイスと、装置が本開示に従い技術を実行するように命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサとを含んでもよい。開示された実施形態に従いプロセス動作を制御するための命令を含む機械可読媒体は、システムコントローラ９３０に接続されてもよい。
１つ又は複数のプロセスステーションが、マルチステーションの処理ツールに含まれてもよい。図１０は、インバウンドロードロック１００２とアウトバウンドロードロック１００４とを有するマルチステーション処理ツール１０００の一実施形態の概略図を示し、インバウンドロードロック１００２とアウトバウンドロードロック１００４のいずれか又は両方がリモートプラズマ源を含んでもよい。ロボット１００６は、大気圧で、ポッド１００８を介して装填されたカセットから大気ポート１０１０を介してインバウンドロードロック１００２にウェハを移動するように構成される。ウェハは、ロボット１００６によってインバウンドロードロック１００２内の台座１０１２に置かれ、大気ポート１０１０が閉じられ、ロードロックがポンプダウンされる。インバウンドロードロック１００２がリモートプラズマ源を含む場合、ウェハは、処理チャンバ１０１４に導入される前に、ロードロック内でリモートプラズマ処理に曝露されてもよい。さらに、ウェハはまた、例えば、水分及び吸着ガスを除去するために、同様にインバウンドロードロック１００２内で加熱されてもよい。次に、処理チャンバ１０１４へのチャンバ移送ポート１０１６が開かれ、別のロボット（図示せず）が、ウェハをリアクタ内に入れ、処理のためにリアクタ内に示された第１のステーションの台座にウェハを置く。描かれた実施形態はロードロックを含むが、いくつかの実施態様では、ウェハがプロセスステーションに直接進入するようにしてもよいことが理解されよう。
描かれた処理チャンバ１０１４は、図１０に示された実施形態では１～４の番号を付された４つのプロセスステーションを含む。各ステーションは、加熱された台座（ステーション１については１０１８で示される）と、ガスライン入口とを有する。いくつかの実施態様では、各プロセスステーションは、異なる又は複数の目的を有してもよいことが理解されよう。例えば、プロセスステーション１～４の各々は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、ＣＦＤ、又はエッチング（これらのいずれかは、プラズマアシストによるものであってもよい）の１つ又は複数を実行するためのチャンバであってもよい。一実施態様では、プロセスステーションの少なくとも１つは、図８Ａ～８Ｃ又は図９に示すように反応チャンバを有する成膜・エッチングステーションである。描かれた処理チャンバ１０１４は４つのステーションを含むが、本開示に係る処理チャンバは、任意の適切な数のステーションを有してもよいことが理解されよう。例えば、いくつかの実施態様では、処理チャンバは、５つ以上のステーションを有してもよく、他の実施態様では、処理チャンバは、３つ以下のステーションを有してもよい。
図１０はまた、処理チャンバ１０１４内でウェハを搬送するためのウェハ処理システム１００９の一実施態様を描いている。いくつかの実施態様では、ウェハ処理システム１００９は、様々なプロセスステーション間、及び／又はプロセスステーションとロードロックの間で、ウェハを搬送してもよい。任意の適切なウェハ処理システムが採用されてよいことが理解されよう。非限定的な例として、ウェハカルーセル及びウェハ処理ロボットが挙げられる。図１０はまた、プロセスツール１０００のプロセス条件及びハードウェア状態を制御するために採用されるシステムコントローラ１０５０の一実施形態を描いている。システムコントローラ１０５０は、１つ又は複数のメモリデバイス１０５６と、１つ又は複数の大容量記憶装置１０５４と、１つ又は複数のプロセッサ１０５２とを含んでもよい。プロセッサ１０５２は、ＣＰＵ又はコンピュータ、アナログ及び／又はデジタル入力／出力接続、ステッピングモータコントローラボードなどを含んでもよい。
いくつかの実施態様では、コントローラはシステムの一部であり、システムは上述の例の一部であり得る。このようなシステムは、１つ又は複数の処理ツール、１つ又は複数のチャンバ、１つ又は複数の処理用プラットフォーム、及び／又は特定の処理コンポーネント（ウェハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウェハ又は基板の処理前、処理中、及び処理後にそれらの動作を制御するための電子機器と統合されてもよい。電子機器は「コントローラ」と呼ばれることもあり、１つ又は複数のシステムの様々なコンポーネント又は子部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件及び／又はシステムの種類に応じて、処理ガスの送達、温度設定（例えば、加熱及び／又は冷却）、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、液体送達設定、位置及び動作設定、ツールへのウェハの搬入出、並びに、特定のシステムに接続又は連動する他の搬送ツール及び／又はロードロックへのウェハの搬入出を含む、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。
大まかに言えば、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの、様々な集積回路、論理、メモリ、及び／又はソフトウェアを有する電子機器として定義され得る。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰｓ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）として定義されるチップ、及び／又はプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ又は複数のマイクロプロセッサ若しくはマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、半導体ウェハに対して、半導体ウェハのために、又はシステムに対して、特定のプロセスを実行するための動作パラメータを定義する、様々な個々の設定（又はプログラムファイル）の形態でコントローラに通信される命令であってもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態において、１つ又は複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、及び／又はウェハのダイの製造中に１つ又は複数の処理動作を達成するためにプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。
コントローラは、いくつかの実施態様において、システムに統合された、システムに接続された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、又はそれらの組み合わせであるコンピュータの一部であり、又はそのような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」、すなわちファブホストコンピュータシステムの全体又は一部であってもよく、これによりウェハ処理の遠隔アクセスが可能になる。コンピュータは、製造動作の現在の進行状況を監視し、過去の製造動作の履歴を調査し、複数の製造動作から傾向又は性能基準を調査し、現在の処理のパラメータを変更し、処理動作を設定して現在の処理を追跡し、又は新たなプロセスを開始するために、システムへの遠隔アクセスを可能にしてもよい。いくつかの例では、遠隔コンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを介してシステムにプロセスレシピを提供でき、ネットワークはローカルネットワーク又はインターネットを含んでもよい。遠隔コンピュータは、パラメータ及び／又は設定の入力又はプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでもよく、パラメータ及び／又は設定は次いで遠隔コンピュータからシステムへと伝達される。いくつかの例では、コントローラは、１つ又は複数の動作中に実施される処理動作のそれぞれのパラメータを指定する、データの形式の命令を受け取る。パラメータは、実施されるプロセスの種類と、コントローラがインタフェース接続する又は制御するように構成されたツールの種類とに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、共にネットワーク化され、本明細書に記載のプロセス及び制御などの共通の目的にむけて動作する１つ又は複数の個別のコントローラを含むことなどにより、分散されてもよい。そのような目的のための分散型コントローラの一例は、遠隔地に設置され（プラットフォームレベルで、又は遠隔コンピュータの一部としてなど）、チャンバでのプロセスを協同で制御する１つ又は複数の集積回路と通信するチャンバ上の１つ又は複数の集積回路を含む。
システムの例は、プラズマエッチングチャンバ又はモジュール、成膜チャンバ又はモジュール、スピンリンスチャンバ又はモジュール、金属メッキチャンバ又はモジュール、洗浄チャンバ又はモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバ又はモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ又はモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ又はモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ又はモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ又はモジュール、イオン注入チャンバ又はモジュール、トラックチャンバ又はモジュール、並びに半導体ウェハの製作及び／又は製造に関連する、又は使用され得る任意の他の半導体処理システムを含み得るが、これらに限定されない。
上述のように、ツールによって実行される１つ又は複数の動作に応じて、コントローラは、他のツール回路又はモジュール、他のツールコンポーネント、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接ツール、近隣ツール、工場全体に配置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、又は半導体製造工場内のツール位置及び／又はロードポートへウェハの容器を搬入出する材料搬送に用いられるツールの、１つ又は複数と通信してもよい。
特定の実施態様では、コントローラは、図４に関連して示し説明した動作を実行するための命令を有する。例えば、コントローラは、周期的又は非周期的に、（ａ）プラズマエッチングチャンバを使用してエッチング動作を実行して、基板上にフィーチャを部分的にエッチングし、（ｂ）基板を実質的にエッチングすることなく、同じプラズマエッチングチャンバを使用してエッチングされたフィーチャに保護側壁コーティングを成膜するための、命令を有してもよい。保護側壁コーティングは、タングステンなどの金属を含んでもよい。命令は、開示された反応条件を使用してこれらのプロセスを実行することに関するものであり得る。いくつかの実施態様では、側壁保護コーティングの成膜は、約１５０℃以下、約１００℃以下、約０℃以下、又は約－１００℃から約－１０℃の間の温度で発生してもよい。いくつかの実施態様では、側壁保護コーティングの成膜は、金属含有ガスと、還元剤と、不活性ガスと、フッ素含有ガスとを含む１つ又は複数の成膜反応物を使用して発生してもよい。
図１０の実施形態に戻ると、いくつかの実施形態では、システムコントローラ１０５０は、プロセスツール１０００の活動の全てを制御する。システムコントローラ１０５０は、大容量記憶装置１０５４に記憶され、メモリデバイス１０５６にロードされ、かつプロセッサ１０５２上で実行されるシステム制御ソフトウェア１０５８を実行する。或いは、制御論理は、システムコントローラ１０５０にハードコーディングされてもよい。特定用途向け集積回路、プログラマブルロジックデバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はＦＰＧＡｓ）などがこれらの目的のために使用されてもよい。以下の議論では、「ソフトウェア」又は「コード」が使用される場合は常に、機能的に同等のハードコーディングされた論理がその代わりに使用されてもよい。システム制御ソフトウェア１０５８は、タイミング、ガスの混合、チャンバ及び／又はステーションの圧力、チャンバ及び／又はステーションの温度、ウェハ支持体温度、目標電力レベル、ＲＦ電力レベル、ＲＦ曝露時間、基板台座、チャック及び／又はサセプタの位置、並びにプロセスツール１０００によって実行される特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令を含んでもよい。システム制御ソフトウェア１０５８は、任意の適切な方法で構成されてもよい。例えば、様々なプロセスツールのプロセスを実施するために必要なプロセスツールコンポーネントの動作を制御するために、様々なプロセスツールコンポーネントのサブルーチン又は制御オブジェクトが書き込まれてもよい。システム制御ソフトウェア１０５８は、任意の適切なコンピュータ可読プログラミング言語でコーディングされてもよい。
いくつかの実施形態では、システム制御ソフトウェア１０５８は、上述の様々なパラメータを制御するための入力／出力制御（ＩＯＣ）順序付け命令を含んでもよい。例えば、成膜／エッチングプロセスの各段階は、システムコントローラ１０５０による実行のための１つ又は複数の命令を含んでもよい。
システムコントローラ１０５０に関連付けられた大容量記憶装置１０５４及び／又はメモリデバイス１０５６に記憶された他のコンピュータソフトウェア及び／又はプログラムが、いくつかの実施形態で採用されてもよい。この目的のためのプログラム又はプログラムのセクションの例として、基板位置決めプログラム、プロセスガス制御プログラム、圧力制御プログラム、ヒータ制御プログラム、及びプラズマ制御プログラムが挙げられる。
基板位置決めプログラムは、基板を台座１０１８に搭載し、かつ基板とプロセスツール１０００の他の部品との間の間隔を制御するために用いられるプロセスツールコンポーネントのためのプログラムコードを含んでもよい。
プロセスガス制御プログラムは、ガス組成と流量とを制御するための、かつ任意選択でプロセスステーション内の圧力を安定させるために成膜前に１つ又は複数のプロセスステーション内にガスを流すためのコードを含んでもよい。いくつかの実施形態では、コントローラは、周期的又は非周期的に（ａ）凹型フィーチャをエッチングし、かつ（ｂ）部分的にエッチングされたフィーチャの側壁上に金属含有保護層をインサイチュ成膜するための命令を含み、様々なプロセスガスの流れに関する適切な命令を含む。
圧力制御プログラムは、例えば、プロセスステーションの排気システムの絞り弁、プロセスステーション内へのガス流などを調整することによって、プロセスステーション内の圧力を制御するためのコードを含んでもよい。いくつかの実施形態では、圧力制御プログラムは、本明細書に記載されたエッチング／成膜方法の様々な段階中に適切な圧力レベルで反応チャンバ（複数可）を維持するための命令を含んでもよい。
ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するために使用される加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含んでもよい。或いは、ヒータ制御プログラムは、熱伝達ガス（ヘリウムなど）の基板への送達を制御してもよい。特定の実施態様では、コントローラは、第１の温度で基板をエッチングし、かつ第２の温度で保護金属含有側壁コーティングを成膜するための命令を含む。いくつかの実施態様では、第１の温度は、第２の温度と同じであるか、ほぼ同様であってもよい。
プラズマ制御プログラムは、本明細書の実施態様に従い１つ又は複数のプロセスステーションにおけるＲＦ電力レベル及び曝露時間を設定するためのコードを含んでもよい。いくつかの実施態様では、コントローラは、エッチング及び／又は金属含有保護側壁コーティングの成膜中のプラズマ特性を制御するための命令を含む。命令は、適切な電力レベル、周波数、デューティサイクルなどに関するものであってもよい。
いくつかの実施形態では、システムコントローラ１０５０に関連づけられたユーザインタフェースが存在してもよい。ユーザインタフェースは、ディスプレイスクリーン、装置及び／又はプロセス条件のグラフィカルソフトウェアディスプレイ、並びに、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなどのユーザ入力デバイスを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、システムコントローラ１０５０によって調整されるパラメータは、プロセス条件に関するものであってもよい。非限定的な例として、プロセスガス組成及び流量、温度、圧力、プラズマ条件（ＲＦバイアス電力レベル及び曝露時間など）などが挙げられる。これらのパラメータは、レシピの形態でユーザに提供されてもよく、ユーザインタフェースを利用して入力されてもよい。
プロセスを監視するための信号は、様々なプロセスツールセンサから、システムコントローラ１０５０のアナログ及び／又はデジタル入力接続によって提供されてもよい。プロセスを制御するための信号は、プロセスツール１０００のアナログ及びデジタル出力接続で出力されてもよい。監視され得るプロセスツールセンサの非限定的な例として、質量流量コントローラ、圧力センサ（マノメータなど）、熱電対などが挙げられる。適切にプログラムされたフィードバック及び制御アルゴリズムが、プロセス条件を維持するために、これらのセンサからのデータと共に使用されてもよい。
システムコントローラ１０５０は、上述の成膜プロセスを実施するためのプログラム命令を提供してもよい。プログラム命令は、ＤＣ電力レベル、ＲＦバイアス電力レベル、圧力、温度などの様々なプロセスパラメータを制御してもよい。命令は、本明細書に記載される様々な実施態様に従い保護膜のインサイチュ成膜を作動させるようにパラメータを制御してもよい。
システムコントローラは、典型的には、１つ又は複数のメモリデバイスと、開示された実施形態に従い装置が方法を実行するように命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサとを含む。開示された実施形態に従いプロセス動作を制御するための命令を含む機械可読非一時的媒体は、システムコントローラに接続されてもよい。
上述した様々なハードウェア及び方法の実施形態は、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、ＬＥＤ、太陽電池パネルなどの製造又は生産のために、リソグラフィパターニングツール又はプロセスと共に使用されてもよい。典型的には、必ずしもそうではないが、このようなツール／プロセスは、共通の製造設備で一緒に使用され、又は実施される。
図１１は、真空搬送モジュール１１３８（ＶＴＭ）と接続する様々なモジュールを有する半導体プロセスクラスタアーキテクチャを描く。複数の保管施設及び処理モジュールの間で基板を「搬送」するための搬送モジュールの配置は、「クラスタツールアーキテクチャ」システムと呼ばれることもある。ロードロック又は搬送モジュールとしても知られるエアロック１１３０は、４つの処理モジュール１１２０ａ～１１２０ｄを有するＶＴＭ１１３８内に示され、４つの処理モジュールは、様々な製造プロセスを実行するように個々に最適化されてもよい。例として、処理モジュール１１２０ａ～１１２０ｄは、基板のエッチング、成膜、イオン注入、基板の洗浄、スパッタリング、及び／又は他の半導体プロセス、並びにレーザ計測、他の欠陥検出及び欠陥同定方法を実行するように実装されてもよい。処理モジュールの１つ又は複数（１１２０ａ～１１２０ｄのいずれか）は、本明細書に開示されるように、つまり、基板に凹型フィーチャをエッチングし、凹型フィーチャの側壁上に保護膜（又はその中の副層）を成膜し、かつ開示された実施形態に係る他の適切な機能のために、実装されてもよい。エアロック１１３０及びプロセスモジュール１１２０ａ～１１２０ｄは、「ステーション」と呼ばれることもある。各ステーションは、ステーションをＶＴＭ１１３８に接続するファセット１１３６を有する。ファセット内では、それぞれのステーション間で移動される際に基板１１２６の通過を検出するために、センサ１～１８が使用される。
一例では、処理モジュール１１２０ａは、エッチング用に構成されてもよく、かつ処理モジュール１１２０ｂは、成膜用に構成されてもよい。別の例では、処理モジュール１１２０ａは、エッチング用に構成されてもよく、処理モジュール１１２０ｂは、保護側壁コーティングの第１の副層を成膜するように構成されてもよく、かつ処理モジュール１１２０ｃは、保護側壁コーティングの第２の副層を成膜するように構成されてもよい。
ロボット１１２２は、ステーション間で基板を搬送する。一実施態様では、ロボットは１つのアームを有してもよく、別の実施態様では、ロボットは２つのアームを有してもよく、各アームは、移送のために基板をつかむエンドエフェクタ１１２４を有する。フロントエンドロボット１１３２は、雰囲気搬送モジュール（ＡＴＭ）１１４０内で、基板をロードポートモジュール（ＬＰＭ）１１４２内のカセット又はＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）１１３４からエアロック１１３０へと搬送するために使用されてもよい。プロセスモジュール１１２０ａ～１１２０ｄ内部のモジュールセンタ１１２８は、基板を配置するための１つの場所であってもよい。ＡＴＭ１１４０内のアライナ１１４４は、基板を位置合わせするために使用されてもよい。
処理方法の例において、基板は、ＬＰＭ１１４２内のＦＯＵＰ１１３４の１つに配置される。フロントエンドロボット１１３２は、基板をＦＯＵＰ１１３４からアライナ１１４４に搬送し、これにより、基板１１２６がエッチングされ、その上への成膜を受け、又は他の処理を受ける前に、基板１１２６を適切にセンタリングできる。位置合わせされた後、基板は、フロントエンドロボット１１３２によってエアロック１１３０の中に運ばれる。エアロックモジュールは、ＡＴＭとＶＴＭの間の環境を一致させる能力を有するため、基板は、損傷を受けることなく２つの圧力環境間を移動できる。基板は、エアロックモジュール１１３０から、ロボット１１２２によって、ＶＴＭ１１３８を介してプロセスモジュール１１２０ａ～１１２０ｄの１つ、例えば、プロセスモジュール１１２０ａの中に運ばれる。この基板移動を達成するために、ロボット１１２２は、その各アーム上のエンドエフェクタ１１２４を使用する。プロセスモジュール１１２０ａにおいて、基板は、本明細書に記載されるようにエッチングを受けて、部分的にエッチングされたフィーチャが形成される。基板は、本開示に記載されるように、プロセスモジュール１１２０ａにおいて保護膜の成膜を受けてもよい。部分的にエッチングされたフィーチャは、プロセスモジュール１１２０ａでさらにエッチングされてもよい。或いは、ロボット１１２２は、基板を処理モジュール１１２０ａから出し、ＶＴＭ１１３８内へ、次いで異なる処理モジュール１１２０ｂ内へと移動させ、処理モジュール１１２０ｂにおいて、保護膜が、部分的にエッチングされたフィーチャの側壁上に成膜される。次に、ロボット１１２２は、基板を処理モジュール１１２０ｂから出して、ＶＴＭ１１３８内へ、そして処理モジュール１１２０ａ内へと移動させ、処理モジュール１１２０ａにおいて、部分的にエッチングされたフィーチャがさらにエッチングされる。エッチング／成膜は、フィーチャが完全にエッチングされるまで繰り返すことができる。
基板の移動を制御するコンピュータは、クラスタアーキテクチャに属することができ、又は製造フロアにおいてクラスタアーキテクチャの外部に配置可能であり、又は遠隔地にあって、ネットワークを介してクラスタアーキテクチャに接続可能であることに留意されたい。
膜のリソグラフィパターニングは、典型的には、以下の動作の一部又は全てを含み、各動作はいくつかの可能なツールにより可能になる：（１）スピンオンツール又はスプレーオンツールを用いて、ワークピース、例えばその上に窒化ケイ素膜が形成された基板の上に、フォトレジストを塗布すること、（２）ホットプレート、炉、又は他の好適な硬化ツールを用いて、フォトレジストを硬化させること、（３）ウェハステッパ等のツールを用いて、フォトレジストを可視光、ＵＶ光、又はＸ線光に曝露すること、（４）ウェットベンチ又はスプレー現像装置等のツールを用いて、レジストを現像してレジストを選択的に除去し、それによってパターニングすること、（５）ドライエッチング又はプラズマアシストエッチングツールを用いて、レジストパターンを下層膜又はワークピースに転写すること、及び（６）ＲＦ又はマイクロ波プラズマレジストストリッパなどのツールを用いて、レジストを除去すること。いくつかの実施形態では、アッシャブルハードマスク層（非晶質炭素層など）及び別の好適なハードマスク（反射防止層など）が、フォトレジストを塗布する前に堆積されてもよい。
他の実施形態
前述の説明では、多くの具体的詳細が、提示される実施形態の徹底的な理解を提供するために明記されている。開示された実施形態は、これらの具体的詳細の一部又は全てを用いずに実施されてもよい。他の例では、周知のプロセス動作は、開示された実施形態を不必要に曖昧にすることのないように、詳細には説明されない。開示された実施形態が具体的な実施形態と共に説明される一方で、開示された実施形態に限定することを意図していないことが理解されよう。
前述の実施形態は、理解を明確にする目的である程度詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲の範囲内で特定の変更及び変形が実施されてもよいことは明らかであろう。本実施形態のプロセス、システム、及び装置を実施する多くの代替的な方法があることに留意されたい。したがって、本実施形態は、例示的なものであって制限的なものではないとみなされ、かつ本実施形態は、本明細書で与えられる詳細に限定されるものではない。

Claims (26)

  1. （ａ）プラズマエッチングチャンバ内で第１のプラズマを生成し、かつ基板を前記第１のプラズマに曝露して、前記基板にフィーチャを部分的にエッチングすることと、
    （ｂ）（ａ）の後に、１つ又は複数の成膜反応物を使用して、前記プラズマエッチングチャンバ内で前記フィーチャの側壁上に保護膜を成膜することであって、前記保護膜が金属を含む、ことと、
    （ｃ）（ｂ）の後に、前記プラズマエッチングチャンバ内で第２のプラズマを生成し、かつ前記基板を前記第２のプラズマに曝露して、前記基板にさらに前記フィーチャをエッチングすることであって、前記保護膜が成膜されている領域において、前記保護膜が、（ｃ）の間、前記フィーチャの横方向のエッチングを実質的に防止する、ことと
    を含む、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、成膜が、約１００℃以下の成膜温度で発生する、方法。
  3. 請求項２に記載の方法であって、前記成膜温度が、約－１００℃から約－１０℃の間である、方法。
  4. 請求項２に記載の方法であって、前記基板を前記第１のプラズマに曝露している間のエッチング温度が、前記成膜温度と同じである、又は実質的に同じである、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、前記金属がタングステンを含む、方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、前記フィーチャが、（ｃ）の後に約５以上のアスペクト比を有する、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、前記１つ又は複数の成膜反応物が、金属含有ガスと、還元剤と、不活性ガスと、フッ素含有ガスとを含む、方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、前記金属含有ガスが、六フッ化タングステン（ＷＦ6）、六フッ化レニウム（ＲｅＦ6）、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ6）、五フッ化タンタル（ＴａＦ5）、及びフッ化バナジウム（ＶＦ5）からなる群より選択される、方法。
  9. 請求項７に記載の方法であって、前記還元剤が、水素（Ｈ2）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、メタン（ＣＨ4）、シラン（ＳｉＨ4）、ボラン（ＢＨ3）、及びアンモニア（ＮＨ3）からなる群より選択される、方法。
  10. 請求項７に記載の方法であって、前記フッ素含有ガスが、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、四フッ化炭素（ＣＦ4）、及び四フッ化ケイ素（ＳｉＦ4）からなる群より選択される、方法。
  11. 請求項７に記載の方法であって、前記フィーチャの前記側壁上の前記保護膜の局在化が、前記フッ素含有ガスの濃度及び／又はＲＦ電力に少なくとも部分的に基づく、方法。
  12. 請求項７に記載の方法であって、前記フィーチャの前記側壁上の前記保護膜の局在化及び厚さの一方又は両方が、曝露時間、圧力、温度、合計流量、ＲＦ電力、還元剤の濃度、不活性ガスの濃度、及び金属含有ガスの濃度のうちの１つ又は複数の成膜条件に少なくとも部分的に基づく、方法。
  13. 請求項１に記載の方法であって、前記保護膜を成膜することが、前記１つ又は複数の成膜反応物を含む第３のプラズマを生成することと、前記基板を前記第３のプラズマに曝露して、前記フィーチャの前記側壁上に前記保護膜を成膜することとを含む、方法。
  14. 請求項１３に記載の方法であって、前記第３のプラズマが、低周波ＲＦ成分を使用して、約１００ｋＨｚから約２ＭＨｚの間の低周波数で生成される、方法。
  15. 請求項１３に記載の方法であって、前記第１のプラズマが、１つ又は複数の第１のエッチング反応物を含み、前記第３のプラズマの前記１つ又は複数の成膜反応物が、前記第１のプラズマの前記１つ又は複数の第１のエッチング反応物とは異なる、方法。
  16. 請求項１３に記載の方法であって、前記基板を前記第３のプラズマに曝露するときのＲＦ電力及び曝露時間が、前記基板を前記第１のプラズマに曝露するときのＲＦ電力及び曝露時間とは異なる、方法。
  17. 請求項１に記載の方法であって、前記基板が、前記基板にエッチングされる材料の１つ又は複数の層の上にマスクを含み、前記保護膜が、前記フィーチャの前記側壁のかなりの部分に沿ってコンフォーマルに成膜され、かつ前記マスクの上には成膜されない、方法。
  18. 請求項１に記載の方法であって、前記保護膜が、前記フィーチャの前記側壁の中間部分に沿ってコンフォーマルに成膜される、方法。
  19. 請求項１に記載の方法であって、
    （ｄ）前記フィーチャの最終深さに達するまで、（ｂ）～（ｃ）を繰り返すこと
    をさらに含む、方法。
  20. （ａ）プラズマエッチングチャンバ内で第１のプラズマを生成し、かつ基板を前記第１のプラズマに曝露して、前記基板にフィーチャを部分的にエッチングすることと、
    （ｂ）（ａ）の後に、１つ又は複数の成膜反応物を使用して、前記プラズマエッチングチャンバ内で前記フィーチャの側壁上に保護膜を成膜することであって、前記１つ又は複数の成膜反応物が、金属含有ガスと、還元剤と、不活性ガスと、フッ素含有ガスとを含む、ことと、
    （ｃ）（ｂ）の後に、前記プラズマエッチングチャンバ内で第２のプラズマを生成し、かつ前記基板を前記第２のプラズマに曝露して、前記基板にさらに前記フィーチャをエッチングすることであって、前記保護膜が成膜されている領域において、前記保護膜が、（ｃ）の間、前記フィーチャの横方向のエッチングを実質的に防止する、ことと
    を含む、方法。
  21. 請求項２０に記載の方法であって、前記金属含有ガスが、六フッ化タングステン（ＷＦ6）、六フッ化レニウム（ＲｅＦ6）、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ6）、五フッ化タンタル（ＴａＦ5）、及びフッ化バナジウム（ＶＦ5）からなる群より選択される、方法。
  22. 請求項２０に記載の方法であって、前記還元剤が、水素（Ｈ2）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、メタン（ＣＨ4）、シラン（ＳｉＨ4）、ボラン（ＢＨ3）、及びアンモニア（ＮＨ3）からなる群より選択される、方法。
  23. 請求項２０に記載の方法であって、前記フッ素含有ガスが、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、四フッ化炭素（ＣＦ4）、及び四フッ化ケイ素（ＳｉＦ4）からなる群より選択される、方法。
  24. 請求項２０に記載の方法であって、前記フィーチャの前記側壁上の前記保護膜の局在化が、前記フッ素含有ガスの濃度及び／又はＲＦ電力に少なくとも部分的に基づく、方法。
  25. 請求項２０に記載の方法であって、前記保護膜を成膜するときの成膜温度が、約１００℃以下である、方法。
  26. 請求項２０に記載の方法であって、前記フィーチャが、（ｃ）の後に約５以上のアスペクト比を有する、方法。
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