JP7330954B2 - 金属酸化物の原子層エッチング - Google Patents

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Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、全ての目的のために参照として本明細書に援用される、２０１７年９月２７日付けの米国出願第１５／７１７，０７６号の優先権の利益を主張する。
本開示は、半導体デバイスを半導体ウエハ上に形成する方法に関する。特に、本開示は、半導体デバイスの形成時における金属酸化物層のエッチングに関する。
半導体デバイスの形成時に、半導体デバイスは、金属酸化物層をエッチングするプロセスによって形成されてよい。金属酸化物のエッチングは、金属酸化物層をエッチングするためにハロゲンプラズマを用いる化学エッチングを用いてよい。
前述を本開示の目的に従って達成するために、複数のサイクルを提供することを含む、半導体基板上の金属酸化物層をエッチングするための方法が提供される。各サイクルは、金属酸化物層を反応性水素含有ガスまたはプラズマに曝露して金属酸化物層の少なくとも一部を金属水素化物層に変換することと、金属酸化物層を反応性水素含有ガスまたはプラズマに曝露することを停止することと、金属水素化物層を少なくとも昇華温度まで加熱して金属水素化物層を昇華させることと、金属酸化物層を昇華温度より低い温度まで冷却することとを含む。
別の実施形態では、半導体基板上の金属酸化物のエッチング層をエッチングするための装置が提供される。反応性水素含有ガス源またはプラズマ源は、反応性水素含有ガスまたはプラズマをエッチング層に提供する。エッチング層加熱器は、エッチング層を加熱することができる。エッチング層冷却器は、エッチング層を冷却することができる。コントローラは、反応性水素含有ガス源またはプラズマ源、エッチング層加熱器、およびエッチング層冷却器に制御可能に接続されている。コントローラは、複数のサイクルを提供するためのコンピュータ可読コードを含む、少なくとも１つのプロセッサおよびコンピュータ可読媒体を備える。各サイクルは、エッチング層を反応性水素含有ガス源またはプラズマ源からの反応性水素含有ガスまたはプラズマに曝露して、エッチング層の少なくとも一部を金属水素化物層に変換することと、反応性水素含有ガスまたはプラズマのエッチング層への曝露を停止することと、金属水素化物層を少なくとも昇華温度まで加熱して金属水素化物層を昇華させることと、エッチング層を昇華温度より低い温度まで冷却することとを含む。
本開示のこれらの特徴および他の特徴は、以下の発明を実施するための形態において、次の図と併せてより詳細に説明されるだろう。
本開示は、付随の図面の図において限定としてではなく例として表され、類似の参照番号は、類似の要素を表す。
実施形態の高レベルフローチャート。
実施形態に従って処理された構造物の概略断面図。 実施形態に従って処理された構造物の概略断面図。 実施形態に従って処理された構造物の概略断面図。 実施形態に従って処理された構造物の概略断面図。
実施形態で用いられうるプラズマ処理チャンバの概略図。
実施形態の実施時に用いられうるコンピュータシステムの概略図。
別の実施形態で用いられうる別のプラズマ処理チャンバの概略図。
これより本開示は、付随の図面で表されるいくつかの好ましい実施形態を参照にして詳細に説明される。以下の説明では、本開示の十分な理解を提供するために、多くの特定の詳細が記載される。しかし、それらの特定の詳細の一部または全てなしに本開示が実施されよいことは当業者には明らかだろう。他の例では、本開示を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス工程および／または構造は詳細には説明されていない。
図１は、実施形態の高レベルフローチャートである。この実施形態では、金属酸化物層の積層などの構造を有する基板が処理チャンバに設置される（工程１０４）。周期的原子層エッチングを用いる金属酸化物層の選択的なエッチングが提供される（工程１０８）。原子層エッチングプロセスの各サイクルは、金属水素化物形成段階（工程１１２）、加熱段階（工程１１４）、水素化物昇華段階（工程１１６）、および冷却段階（工程１２０）を含む。この構造を有する基板が処理チャンバから除去される（工程１２４）。
例：
例では、構造物を有する基板が処理チャンバに設置される（工程１０４）。図２Ａは、金属酸化物層２１２の下の中間層２０８の下に半導体基板２０４を有する積層などの構造物２００の概略断面図である。この例では、金属酸化物層は、酸化アルミニウムである。金属酸化物層２１２の上に、パターニングされた開口部２２０を有するパターニングされたマスク２１６が形成される。構造物２００は、処理チャンバ内に設置される。
図３は、一実施形態に従って構造物２００を処理するために用いられうるプラズマ処理システム３００の例を概略的に表す。プラズマ処理システム３００は、チャンバ壁３６２によって囲まれたプラズマ処理チャンバ３０４を有するプラズマリアクタ３０２を備える。整合ネットワーク３０８によって調節されるプラズマ電源３０６は、パワーウィンド３１２の近くに位置するＴＣＰコイル３１０に電力を供給して、誘導結合電力を提供することによってプラズマ処理チャンバ３０４においてプラズマ３１４を生成する。ＴＣＰコイル（上部電源）３１０は、プラズマ処理チャンバ３０４内部で均一な拡散プロファイルを生成するように構成されてよい。例えば、ＴＣＰコイル３１０は、プラズマ３１４においてトロイダル配電を生成するように構成されてよい。パワーウィンド３１２は、エネルギをＴＣＰコイル３１０からプラズマ処理チャンバ３０４に流しながら、ＴＣＰコイル３１０をプラズマ処理チャンバ３０４から分離するように設けられる。整合ネットワーク３１８によって調節されるウエハバイアス電圧電源３１６は、電力を電極３２０に提供して、電極３２０の上に支持されている基板２０４上のバイアス電圧を設定する。基板温度制御装置３６６は、ペルチェ加熱器／冷却器３６８に制御可能に接続されている。コントローラ３２４は、プラズマ電源３０６、基板温度制御装置３６６、およびウエハバイアス電圧電源３１６の地点を設定する。
プラズマ電源３０６およびウエハバイアス電圧電源３１６は、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、２ＭＨｚ、４００ｋＨｚ、またはそれらの組み合わせなどの特定の周波数で動作するように構成されてよい。プラズマ電源３０６およびウエハバイアス電圧電源３１６は、所望のプロセス性能を達成するために、幅広い電力を供給するように適切な大きさにされてよい。例えば、一実施形態では、プラズマ電源３０６は、５０ワットから５０００ワットの範囲の電力を供給してよく、ウエハバイアス電圧電源３１６は、２０Ｖから２０００Ｖの範囲のバイアス電圧を供給してよい。また、ＴＣＰコイル３１０および／または電極３２０は、単一電源によって給電されうる、または複数の電源によって給電されうる２つ以上のサブコイルまたは副電極で構成されてよい。
図３に示されるように、プラズマ処理システム３００は、さらに、反応性水素含有ガス源３３０を備える。反応性水素含有ガス源３３０は、ガスまたはリモートプラズマをノズル状の供給口３３６に提供する。プロセスガスおよび副生成物は、圧力制御弁３４２およびポンプ３４４を介してプラズマ処理チャンバ３０４から除去され、圧力制御弁３４２およびポンプ３４４は、プラズマ処理チャンバ３０４内部で特定の圧力を維持するようにも機能する。反応性水素含有ガス源３３０は、コントローラ３２４によって制御される。実施形態を実行するためにカリフォルニア州フレモントのラム・リサーチ・コーポレーションによるＫｉｙｏが用いられてよい。
図４は、実施形態で用いられるコントローラ３２４を実装するのに適したコンピュータシステム４００を示す高レベルブロック図である。コンピュータシステムは、集積回路、プリント回路基板、および小型ハンドヘルドデバイスから大型スーパーコンピュータに至る多くの物理的形態を有してよい。コンピュータシステム４００は、１つ以上のプロセッサ４０２を備え、さらに、電子ディスプレイデバイス４０４（画像、文章、および他のデータの表示用）、メインメモリ４０６（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、記憶装置４０８（例えば、ハードディスクドライブ）、リムーバブル記憶装置４１０（例えば、光ディスクドライブ）、ユーザインタフェースデバイス４１２（例えば、キーボード、タッチスクリーン、キーパッド、マウスまたは他のポインティングデバイスなど）、および通信インタフェース４１４（例えば、ワイヤレスネットワークインタフェース）を備えうる。通信インタフェース４１４は、ソフトウェアおよびデータがコンピュータシステム４００と外部デバイスとの間でリンクを介して送信されるようにする。システムは、前述のデバイス／モジュールが接続される通信インフラ４１６（例えば、通信バス、クロスオーバーバー、またはネットワーク）も備えることができる。
通信インタフェース４１４を介して送信される情報は、電子、電磁気、光などの信号形態、または、信号を搬送する通信リンクを介して通信インタフェース４１４によって受信されることができる他の信号であってよく、配線またはケーブル、光ファイバ、電話線、携帯電話リンク、無線周波数リンク、および／または、他の通信経路を用いて実行されてよい。そのような通信インタフェースによって、１つ以上のプロセッサ４０２は、上述の方法の工程を実施する過程で、情報をネットワークから受信できる、または、情報をネットワークに出力できると考えられる。さらに、方法の実施形態は、プロセッサによってのみ実行されてよい、または、処理の一部を共有するリモートプロセッサと協働して、インターネットなどのネットワークによって実行されてよい。
用語「非一時的コンピュータ可読媒体」は、一般に、メインメモリ、補助メモリ、リムーバブルストレージ、ならびに記憶装置（ハードディスク、フラッシュメモリ、ディスクドライブメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、および他の形態の永続メモリ）などの媒体を指すのに用いられ、搬送波または信号などの一時的対象を網羅するように解釈されるべきではない。コンピュータコードの例は、コンパイラによって生成されるコードなどのマシンコード、および、インタプリタを用いてコンピュータによって実行されるより高レベルなコードを含むファイルを含む。コンピュータ可読媒体は、搬送波に具現化されたコンピュータデータ信号によって送信され、プロセッサによって実行される一連の命令を表すコンピュータコードであってもよい。
半導体基板２０４を有する構造物２００がプラズマ処理チャンバ３０４に設置された後に、周期的な原子層エッチングが提供される（工程１０８）。本実施形態の原子層エッチングプロセスの各サイクルは、金属水素化物形成段階（工程１１２）、加熱段階（工程１１４）、水素化物昇華段階（工程１１６）、および冷却段階（工程１２０）を含む。金属水素化物形成段階（工程１１２）では、金属酸化物層は、金属酸化物層を金属水素化物に変換する反応性水素含有ガスまたはプラズマに曝露される。この例の反応性水素含有ガスは、プラズマ電源３０６によって提供されたＲＦ電力によってプラズマに形成された水素である。例のレシピは、２００ｓｃｃｍの水素を有するプロセスガスを提供する。ＲＦ電力は、１００Ｗから１０００Ｗの間の電力で提供される。ＲＦ電力は、約２５０Ｗで提供されることが好ましい。半導体基板は、水素化物形成のために１００℃より低い温度で維持される。十分な金属水素化物層が形成されると、反応性水素含有ガスまたはプラズマの流れは停止される。図２Ｂは、水素化物形成段階が完了した後の構造物２００の概略断面図である。図のように、開口部分には金属水素化物薄層２２４が形成されている。
金属水素化物は、金属水素化物の昇華温度より高い温度まで加熱される（工程１１４）。この例では、水素化アルミニウム層が１５０℃から２００℃の間の温度に加熱される。この例では、基板２００を加熱するためのエッチング層加熱器として図３のペルチェ加熱器／冷却器３６８が用いられる。
水素化アルミニウムが昇華する（工程１１６）。図２Ｃは、昇華段階が完了した後の構造物２００の概略断面図である。金属水素化物層は、エッチングされたフィーチャ２２８を残して昇華している。
冷却段階（工程１２０）は、金属酸化物層を昇華温度より低い温度まで冷却する。この例では、金属酸化物層は、１００℃より低い温度まで冷却される。
周期的プロセスは、何度も繰り返される。この例では、プロセスは、１０回から１０００回まで繰り返される。図２Ｄは、原子層エッチングが複数サイクル実施された後の構造物２００の概略断面図である。原子層エッチングは、パターニングされたマスク２１６に対して金属酸化物層２１２を選択的にエッチングして、完全にエッチングされたフィーチャ２２８を形成した。
金属水素化物を形成する前に、金属酸化物を昇華温度より低い温度まで冷却する冷却工程を提供することによって、金属水素化物形成は、原子層エッチングに要求される自己制御的である。自己制御的な原子層エッチングは、向上したエッチング制御を提供する。この原子層エッチングの自己制御的態様は、各サイクルでエッチングされるエッチング層の厚さを０．１ｎｍ未満にする。
金属水素化物を除去するのに昇華が用いられるため、化学エッチングは要求されない。よって、ハロゲンおよび酸素などの化学エッチング液は必要とされない。これらの理由から、反応性水素含有ガスまたはプラズマは、無ハロゲンおよび無酸素であることが好ましい。金属酸化物のエッチングプロセスは、無ハロゲンおよび無酸素であり、各エッチングサイクルは、無ハロゲンおよび無酸素のプロセスであることがより好ましい。
様々な実施形態では、エッチング層の加熱は、ＬＥＤランプアセンブリまたはフラッシュランプなどの加熱ランプアセンブリを用いて行われてよい。いくつかの実施形態では、ウエハは、加熱の間はピンで持ち上げられ、次にウエハ支持部に降ろされてよく、ウエハ支持部は、エッチング層を冷却するためのエッチング層冷却器として用いられる。液体または気体のいずれかの流体は、エッチング層を加熱もしくは冷却するため、または、エッチング層を加熱および冷却するために、基板支持部を通って流れてよい。加熱器は、エッチング層の温度が１８秒未満に３０℃以上上昇するように金属水素化物層を加熱できることが好ましい。加熱器は、エッチング層の温度が１０秒未満に３０℃以上上昇するように金属水素化物層を加熱できることがより好ましい。加熱器は、金属水素化物層の温度が３秒未満に３０℃以上上昇するように金属水素化物層を加熱できることが最も好ましい。加熱器は、金属水素化物層を１００℃より高く５００℃以下の温度に加熱することが好ましい。冷却器は、エッチング層の温度が１８秒未満に３０℃以上低下するようにエッチング層を冷却できることが好ましい。冷却器は、エッチング層の温度が１０秒未満に３０℃以上低下するようにエッチング層を冷却できることがより好ましい。冷却器は、エッチング層の温度が３秒未満に３０℃以上低下するようにエッチング層を冷却できることが最も好ましい。より速い温度変化は、より速い処理時間を可能にする。
他の実施形態では、エッチング層は、様々な金属酸化物であってよい。エッチング層は、１５０℃の融点を有するＡｌＨ3に形成されうる酸化アルミニウム、４５０℃の融点を有するＴｉＨ2に形成されうる酸化チタン、３２７℃の融点を有するＭｇＨ2に形成されうる酸化マグネシウム、酸化クロム、および、４００℃の融点を有するＨｆＨ2に形成されうる酸化ハフニウムのうちの少なくとも１つであることが好ましい。
他の実施形態では、ヒドラジン含有ガスまたはアンモンニア含有ガスが提供される。また、窒素、ヘリウム、またはアルゴンなどの不活性ガスは、水素、ヒドラジン、またはアンモニアと共に提供されてよい。実施形態では、反応性水素含有ガス源３３０は、リモート水素含有プラズマを提供してよい。別の実施形態では、水素を反応的にするために紫外光が用いられてよい。反応性水素は、金属水素化物を金属酸化物から除去するのに必要な活性化障壁を乗り越えるのに十分なエネルギを有する水素として定義される。金属水素化物の組成物の厚さは、自己制御的である。この例では、酸化アルミニウムの一部は水酸化アルミニウムになる。一定期間の後、反応性水素含有ガスまたはプラズマへの金属酸化物層の曝露は停止される。この停止は、水素化物形成プロセスの自己制御的特性によって引き起こされる。他の実施形態では、停止は時間に基づく。
図５は、別の実施形態で用いられる処理システム５００の概略平面図である。処理システム５００は、マルチステーションチャンバ５０４を備える。マルチステーションチャンバ５０４は、第１の基板ステーション５０８、第２の基板ステーション５１２、第３の基板ステーション５１６、第４の基板ステーション５２０を備える。第１の基板ステーション５０８、第２の基板ステーション５１２、第３の基板ステーション５１６、および第４の基板ステーション５２０を分離するために内部壁５４４が提供される。運搬装置５２４は、第１の基板ステーション５０８、第２の基板ステーション５１２、第３の基板ステーション５１６、および第４の基板ステーション５２０の間で複数の基板２０４を移動させることができる。この実施形態では、第１の基板ステーション５０８は、搬送ステーション５２８に結合されている。搬送ステーション５２８は、基板をマルチステーションチャンバ５０４に対して搬入出するために用いられる。他の実施形態では、基板が１つの基板ステーションに加えられ、別の基板ステーションから除去されるように、追加の基板ステーションが加えられてよい。別の実施形態では、基板をマルチステーションチャンバに対して搬入出するための基板ステーションは、基板を処理するためにも用いられてよい。運搬装置５２４は、基板２０４を第１の基板ステーション５０８から第２の基板ステーション５１２に移動させる。この実施形態では、運搬装置が基板２０４を第１の基板ステーション５０８から第２の基板ステーション５１２に移動させる間に、運搬装置５２４は、別の基板２０４を第２の基板ステーション５１２から第３の基板ステーション５１６に、また別の基板２０４を第３の基板ステーション５１６から第４の基板ステーション５２０に、さらに別の基板２０４を第４の基板ステーション５２０から第１の基板ステーション５０８にも移動させている。第２の基板ステーション５１２は、基板２０４を冷却するために用いられる冷却器５３２に接続されている。冷却器５３２は、運搬装置５２４が基板２０４を移動させる冷却板を備えてよく、冷却板は、基板２０４を冷却するために基板２０４に接触する。その場合、冷却器５３２は、板を冷却するための冷却システムを備えてもよいだろう。反応性水素含有ガス源またはプラズマ源５３６は、第３の基板ステーション５１６に接続されている。反応性水素含有ガス源またはプラズマ源５３６は、水素含有ガスをプラズマに形成するためのｉｎ－ｓｉｔｕプラズマ励起源を備えるリモートプラズマ源または水素含有ガス源であってよい。加熱器５４０は、第４の基板ステーション５２０に接続されている。加熱器５４０は、基板２０４が第４の基板ステーション５２０に移されたときに基板２０４に接触する加熱板の形態であってよい。
運搬装置５２４は、基板２０４を第１の基板ステーション５０８から、基板２０４を冷却する第２の基板ステーション５１２に移動させ、次に、水素含有ガスまたはプラズマが金属酸化物層を金属水素化物層に形成する第３の基板ステーション５１６に移動させ、次に、金属水素化物層が加熱されて昇華される第４の基板ステーション５２０に移動させる。運搬装置５２４は、複数のエッチングサイクルを提供するために、各基板２０４をマルチステーションチャンバ５０４の周りを複数回循環させてよい。複数サイクルの後に、基板２０４は、第１の基板ステーション５０８で除去されてよく、新しい基板２０４が第１の基板ステーション５０８に加えられてよい。内部壁５４４は、異なる基板ステーション間のガスの流れを低減し、異なる基板ステーション間の温度差を可能にしてもよい。
本開示は、いくつかの好ましい実施形態の点から説明されたが、本開示の範囲内における変更、修正、並べ替え、および様々な代替同等物がある。本開示の方法および装置を実施する多くの代替方法があることにも注意されたい。よって、以下の添付の請求項は、本開示の真の精神および範囲内における全てのそのような変更、修正、並べ替え、および様々な代替同等物を含むと解釈されることが意図される。本開示は、以下の形態によって実現されてもよい。
［形態１］
複数のサイクルを提供することを含む、半導体基板上の金属酸化物層をエッチングするための方法であって、
各サイクルは、
前記金属酸化物層を反応性水素含有ガスまたはプラズマに曝露して、前記金属酸化物層の少なくとも一部を金属水素化物層に変換することと、
前記反応性水素含有ガスまたはプラズマへの前記金属酸化物層の前記曝露を停止することと、
前記金属水素化物層を少なくとも昇華温度まで加熱して前記金属水素化物層を昇華させることと、
前記金属酸化物層を前記昇華温度より低い温度まで冷却することと、
を含む、方法。
［形態２］
形態１に記載の方法であって、
前記反応性水素含有ガスまたはプラズマは、無ハロゲンおよび無酸素である、方法。
［形態３］
形態１に記載の方法であって、
前記複数のサイクルの各サイクルは、無ハロゲンのプロセスである、方法。
［形態４］
形態１に記載の方法であって、
前記金属酸化物層の金属酸化物は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、および酸化ハフニウムのうちの少なくとも１つである、方法。
［形態６］
形態１に記載の方法であって、
前記金属水素化物層の前記加熱は、前記金属水素化物層を５００℃以下の温度まで加熱する、方法。
［形態７］
形態１に記載の方法であって、
前記金属水素化物層の厚さは、０．１ｎｍ未満である、方法。
［形態８］
形態１に記載の方法であって、
前記金属水素化物層の前記加熱および前記金属酸化物層の前記冷却は、同じ反応チャンバで実施される、方法。
［形態９］
形態１に記載の方法であって、
前記金属水素化物層の前記加熱は、第１の基板ステーションで実施され、前記金属酸化物層の前記冷却は、第２の基板ステーションで実施される、方法。
［形態１０］
形態１に記載の方法であって、
前記金属酸化物層の前記エッチングは、化学的除去工程なしで実施され、前記金属水素化物層の前記昇華は、化学的除去工程なしで実施される、方法。
［形態１１］
半導体基板上の金属酸化物のエッチング層をエッチングするための装置であって、
反応性水素含有ガスまたはプラズマを前記エッチング層に提供するための反応性水素含有ガス源またはプラズマ源と、
前記エッチング層を加熱するためのエッチング層加熱器と、
前記エッチング層を冷却するためのエッチング層冷却器と、
前記反応性水素含有ガス源またはプラズマ源、前記エッチング層加熱器、および前記エッチング層冷却器に制御可能に接続されたコントローラであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
複数のサイクルを提供するためのコンピュータ可読コードを含むコンピュータ可読媒体であって、各サイクルは、
前記エッチング層を前記反応性水素含有ガス源または前記プラズマ源からの反応性水素含有ガスまたはプラズマに曝露して、前記エッチング層の少なくとも一部を金属水素化物層に変換することと、
前記反応性水素含有ガスまたはプラズマへの前記エッチング層の前記曝露を停止することと、
前記金属水素化物層を少なくとも昇華温度まで加熱して前記金属水素化物層を昇華させることと、
前記エッチング層を前記昇華温度より低い温度まで冷却することと、を含む、コンピュータ可読媒体と、を備えるコントローラと、
を備える、装置。
［形態１２］
形態１１に記載の装置であって、
前記エッチング層加熱器および前記エッチング層冷却器は、各々、前記エッチング層の温度を少なくとも３秒以内に少なくとも３０℃ずつ変化させることができる、装置。
［形態１３］
形態１１に記載の装置であって、
前記エッチング層加熱器は、前記エッチング層を５００℃以下の温度まで加熱する、装置。
［形態１４］
形態１１に記載の装置であって、
前記エッチング層加熱器および前記エッチング層冷却器は、同じ反応チャンバに設置される、装置。
［形態１５］
形態１１に記載の装置であって、
前記エッチング層加熱器および前記エッチング層冷却器は、異なる基板ステーションに設置される、装置。
［形態１６］
形態１１に記載の装置であって、
前記エッチング層加熱器および前記エッチング層冷却器は、ペルチェ加熱器およびペルチェ冷却器を含む、装置。

Claims (16)

  1. 複数のサイクルを提供することを含む、半導体基板上の金属酸化物層をエッチングするための方法であって、
    各サイクルは、
    前記金属酸化物層を反応性水素含有ガスまたはプラズマに曝露して、前記金属酸化物層の少なくとも一部を金属水素化物層に変換することと、
    前記反応性水素含有ガスまたはプラズマへの前記金属酸化物層の前記曝露を停止することと、
    前記金属水素化物層を少なくとも昇華温度まで加熱して前記金属水素化物層を昇華させることと、
    前記金属酸化物層を前記昇華温度より低い温度まで冷却することと、
    を含む、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記反応性水素含有ガスまたはプラズマは、無ハロゲンおよび無酸素である、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    前記複数のサイクルの各サイクルは、無ハロゲンのプロセスである、方法。
  4. 請求項１に記載の方法であって、
    前記金属酸化物層の金属酸化物は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、および酸化ハフニウムのうちの少なくとも１つである、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記金属水素化物層の前記加熱は、前記金属水素化物層を１００℃より高い温度まで加熱し、前記金属酸化物層の前記冷却は、前記金属酸化物層を１００℃より低い温度まで冷却する、方法。
  6. 請求項５に記載の方法であって、
    前記金属水素化物層の前記加熱は、前記金属水素化物層を５００℃以下の温度まで加熱する、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、
    前記金属水素化物層の厚さは、０．１ｎｍ未満である、方法。
  8. 請求項１に記載の方法であって、
    前記金属水素化物層の前記加熱および前記金属酸化物層の前記冷却は、同じ反応チャンバで実施される、方法。
  9. 請求項１に記載の方法であって、
    前記金属水素化物層の前記加熱は、第１の基板ステーションで実施され、前記金属酸化物層の前記冷却は、第２の基板ステーションで実施される、方法。
  10. 請求項１に記載の方法であって、
    前記金属酸化物層の前記エッチングは、化学的除去工程なしで実施され、前記金属水素化物層の前記昇華は、化学的除去工程なしで実施される、方法。
  11. 半導体基板上の金属酸化物のエッチング層をエッチングするための装置であって、
    反応性水素含有ガスまたはプラズマを前記エッチング層に提供するための反応性水素含有ガス源またはプラズマ源と、
    前記エッチング層を加熱するためのエッチング層加熱器と、
    前記エッチング層を冷却するためのエッチング層冷却器と、
    前記反応性水素含有ガス源またはプラズマ源、前記エッチング層加熱器、および前記エッチング層冷却器に制御可能に接続されたコントローラであって、
    少なくとも１つのプロセッサと、
    複数のサイクルを提供するためのコンピュータ可読コードを含むコンピュータ可読媒体であって、各サイクルは、
    前記エッチング層を前記反応性水素含有ガス源または前記プラズマ源からの反応性水素含有ガスまたはプラズマに曝露して、前記エッチング層の少なくとも一部を金属水素化物層に変換することと、
    前記反応性水素含有ガスまたはプラズマへの前記エッチング層の前記曝露を停止することと、
    前記金属水素化物層を少なくとも昇華温度まで加熱して前記金属水素化物層を昇華させることと、
    前記エッチング層を前記昇華温度より低い温度まで冷却することと、を含む、コンピュータ可読媒体と、を備えるコントローラと、
    を備える、装置。
  12. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記エッチング層加熱器および前記エッチング層冷却器は、各々、前記エッチング層の温度を少なくとも３秒以内に少なくとも３０℃ずつ変化させることができる、装置。
  13. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記エッチング層加熱器は、前記エッチング層を５００℃以下の温度まで加熱する、装置。
  14. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記エッチング層加熱器および前記エッチング層冷却器は、同じ反応チャンバに設置される、装置。
  15. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記エッチング層加熱器および前記エッチング層冷却器は、異なる基板ステーションに設置される、装置。
  16. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記エッチング層加熱器および前記エッチング層冷却器は、ペルチェ加熱器およびペルチェ冷却器を含む、装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008078618A (ja) 2006-08-24 2008-04-03 Fujitsu Ltd 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体
JP2015019064A (ja) 2013-07-08 2015-01-29 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ イオンビームエッチングシステム
JP2017157836A (ja) 2016-03-01 2017-09-07 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ プラズマおよび蒸気処理の組み合わせを用いたａｌ２ｏ３の原子層エッチング

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361461A (en) * 1981-03-13 1982-11-30 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Hydrogen etching of semiconductors and oxides
JPH0487321A (ja) * 1990-07-31 1992-03-19 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 真空処理装置の被処理物保持装置
JPH077169A (ja) * 1992-11-16 1995-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 化合物半導体の製造方法
JPH0717800A (ja) * 1993-07-05 1995-01-20 Fuji Electric Co Ltd 気相化学反応エッチング方法ならびにその装置
KR100275534B1 (ko) * 1998-07-31 2000-12-15 정선종 실리콘 기판 표면위의 금속 오염물 제거방법
JP2000353780A (ja) * 1999-06-11 2000-12-19 Sony Corp 容量素子の製造方法及び容量素子
JP4649106B2 (ja) * 2003-11-10 2011-03-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US20070010100A1 (en) 2005-07-11 2007-01-11 Matrix Semiconductor, Inc. Method of plasma etching transition metals and their compounds
WO2007077718A1 (ja) * 2006-01-06 2007-07-12 Hitachi Kokusai Electric Inc. 基板処理方法および基板処理装置
US7473908B2 (en) * 2006-07-14 2009-01-06 Asml Netherlands B.V. Getter and cleaning arrangement for a lithographic apparatus and method for cleaning a surface
US8809195B2 (en) * 2008-10-20 2014-08-19 Asm America, Inc. Etching high-k materials
US8058179B1 (en) 2008-12-23 2011-11-15 Novellus Systems, Inc. Atomic layer removal process with higher etch amount
US9835388B2 (en) 2012-01-06 2017-12-05 Novellus Systems, Inc. Systems for uniform heat transfer including adaptive portions
FR3000600B1 (fr) * 2012-12-28 2018-04-20 Commissariat Energie Atomique Procede microelectronique de gravure d'une couche
US9613977B2 (en) 2015-06-24 2017-04-04 Sandisk Technologies Llc Differential etch of metal oxide blocking dielectric layer for three-dimensional memory devices
US9659791B2 (en) 2015-07-16 2017-05-23 Applied Materials, Inc. Metal removal with reduced surface roughness
US10121699B2 (en) * 2015-08-05 2018-11-06 Asm Ip Holding B.V. Selective deposition of aluminum and nitrogen containing material
KR20180081158A (ko) * 2015-12-04 2018-07-13 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 InGaAs(또는 Ⅲ-Ⅴ) 기판들을 세정하기 위한 방법들 및 해법들
US10242885B2 (en) * 2017-05-26 2019-03-26 Applied Materials, Inc. Selective dry etching of metal films comprising multiple metal oxides

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008078618A (ja) 2006-08-24 2008-04-03 Fujitsu Ltd 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体
JP2015019064A (ja) 2013-07-08 2015-01-29 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ イオンビームエッチングシステム
JP2017157836A (ja) 2016-03-01 2017-09-07 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ プラズマおよび蒸気処理の組み合わせを用いたａｌ２ｏ３の原子層エッチング

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