JP2003504864A - チャンバ状態の処理感度を減じる新しい方法論 - Google Patents
チャンバ状態の処理感度を減じる新しい方法論Info
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Abstract
(57)【要約】
チャンバ状態の半導体処理の感度を減少させる方法および装置が提供される。一般の処理の処理再現性は、チャンバ表面に対する処理化学薬品の再結合速度を変える表面状態を変えることによって影響を及ぼされる。本発明の１つの態様では、１つあるいはそれ以上のエッチング液の成分は、エッチング性能を最適化し、チャンバ表面上の堆積を減らすように選択される。１つあるいはそれ以上のエッチング液は、チャンバ表面上の堆積を減らすように選択され、それによって異なる表面状態との自由ラジカルの異なる再結合速度によるエッチングレートの変化を最少にし、エッチング再現性を得るようにチャンバ表面状態を制御する。
Description
【０００１】
本発明は、プラズマ処理する装置および方法に関するものである。より詳細に
は、本発明は、エッチング処理中、処理チャンバ状態の処理感度を最少にする方
法および装置に関するものである。
は、本発明は、エッチング処理中、処理チャンバ状態の処理感度を最少にする方
法および装置に関するものである。
【０００２】
集積回路および他の電子装置の製造では、導電材料、半導体材料および絶縁材
料の複数層は、製造工程中基板に堆積され、この基板から取り除かれる。材料を
基板から取り除くために装置製造で使用される基板エッチング方法および装置は
周知である。典型的なエッチング技術はウェットエッチングおよびドライエッチ
ングである。しかしながら、ウェットエッチングは、一般的にはミクロンあるい
はそれ以上の横方向寸法を有する部品の製造に限定される。固体装置および集積
回路は、現在サブミクロンあるいは均一のナノメートルスケール部品で日常的に
製造されている。したがって、ドライエッチングは現在好ましいエッチング方法
である。
料の複数層は、製造工程中基板に堆積され、この基板から取り除かれる。材料を
基板から取り除くために装置製造で使用される基板エッチング方法および装置は
周知である。典型的なエッチング技術はウェットエッチングおよびドライエッチ
ングである。しかしながら、ウェットエッチングは、一般的にはミクロンあるい
はそれ以上の横方向寸法を有する部品の製造に限定される。固体装置および集積
回路は、現在サブミクロンあるいは均一のナノメートルスケール部品で日常的に
製造されている。したがって、ドライエッチングは現在好ましいエッチング方法
である。
【０００３】
１つのドライエッチング技術は、一般にプラズマ増速エッチング（「プラズマ
エッチング」）として知られている。プラズマエッチングは、ナノメートルサイ
ズの装置の製造に非常に最適である。従来のプラズマエッチング反応器は、反応
器室およびこの反応器チャンバ内でプラズマを発生する装置を含んでいる。この
プラズマは、例えば誘導高周波コイルを使用して誘導的におよび／または例えば
平行プレートグロー放電反応器を使用して容量的に生成されてもよい。一般的に
は、プラズマが、容量的および誘導的の両方で衝突させられ、保持される。
エッチング」）として知られている。プラズマエッチングは、ナノメートルサイ
ズの装置の製造に非常に最適である。従来のプラズマエッチング反応器は、反応
器室およびこの反応器チャンバ内でプラズマを発生する装置を含んでいる。この
プラズマは、例えば誘導高周波コイルを使用して誘導的におよび／または例えば
平行プレートグロー放電反応器を使用して容量的に生成されてもよい。一般的に
は、プラズマが、容量的および誘導的の両方で衝突させられ、保持される。
【０００４】
一般に、プラズマエッチングは、マスクを上部基板表面上に置き、エッチング
される基板の露光部を規定することを含む。次に、基板あるいは一群の基板は反
応器室に置かれる。エッチングガスが、反応器室に導入され、プラズマが衝突さ
せられる。処理中、プラズマの反応化学種は、基板の露光部に接触させることに
よって金属、誘電体あるいは半導体材料の露光部をエッチングする。
される基板の露光部を規定することを含む。次に、基板あるいは一群の基板は反
応器室に置かれる。エッチングガスが、反応器室に導入され、プラズマが衝突さ
せられる。処理中、プラズマの反応化学種は、基板の露光部に接触させることに
よって金属、誘電体あるいは半導体材料の露光部をエッチングする。
【０００５】
分子レベルで、エッチング処理はプラズマの反応化学種と基板の露光表面層と
の反応である。この化学種は、自由ラジカル、イオンおよび他の粒子を含んでい
る。基板と自由ラジカルとの反応は本質的に実際化学的であるけれども、この反
応は、エッチングに寄与し、活性化エネルギーを表面反応に与えるイオン衝撃で
高められる。プラズマと基板との反応は、エッチング副産物、すなわちこの表面
から脱離し、その後反応器室の中に拡散される小さい揮発性分子を生じる。次に
、揮発性副産物の大部分は反応室からくみ出される。
の反応である。この化学種は、自由ラジカル、イオンおよび他の粒子を含んでい
る。基板と自由ラジカルとの反応は本質的に実際化学的であるけれども、この反
応は、エッチングに寄与し、活性化エネルギーを表面反応に与えるイオン衝撃で
高められる。プラズマと基板との反応は、エッチング副産物、すなわちこの表面
から脱離し、その後反応器室の中に拡散される小さい揮発性分子を生じる。次に
、揮発性副産物の大部分は反応室からくみ出される。
【０００６】
材料の単一層のエッチングは、通常２つの主要ステップ、すなわち主エッチン
グ処理およびオーバエッチングを含む。この主エッチング処理は、材料のバルク
を露光基板表面から取り除き、所望の形体を形成する。オーバエッチング処理は
、残留材料を基板から取り除くと同時にポリシリコン／酸化膜界面のような界面
層間の選択性をなくすこと（すなわち、等方性エッチング）およびこの選択性の
過度の消失を回避するために必要である。各ステップのための化学反応および処
理パラメータは、異方性、常数、好ましくは高エッチングレート、均一性、高選
択性、および生産性を得るために選択される。
グ処理およびオーバエッチングを含む。この主エッチング処理は、材料のバルク
を露光基板表面から取り除き、所望の形体を形成する。オーバエッチング処理は
、残留材料を基板から取り除くと同時にポリシリコン／酸化膜界面のような界面
層間の選択性をなくすこと（すなわち、等方性エッチング）およびこの選択性の
過度の消失を回避するために必要である。各ステップのための化学反応および処
理パラメータは、異方性、常数、好ましくは高エッチングレート、均一性、高選
択性、および生産性を得るために選択される。
【０００７】
成功したエッチングは、各個別基板ならびに基板毎に対して制御され、一定の
速度で均一エッチングを保証するために制御処理を必要とする。制御されないエ
ッチングレートの変化は、装置の幾何学的形状および寸法の変化をもたらし得る
。好ましくは、特定の基板および基板毎のためのエッチングレート変化は約１０
％よりも小さい。
速度で均一エッチングを保証するために制御処理を必要とする。制御されないエ
ッチングレートの変化は、装置の幾何学的形状および寸法の変化をもたらし得る
。好ましくは、特定の基板および基板毎のためのエッチングレート変化は約１０
％よりも小さい。
【０００８】
処理安定性は、業界で一般的に使用されるいろいろの方法および技術によって
影響を及ぼされる。例えば、エッチングレートのかなりの変化が洗浄処理後観測
される。洗浄処理は、処理中内部チャンバ表面上に形成する副産物の堆積を取り
除くことが周期的に必要である。エッチング中形成される大部分の揮発性副産物
は処理チャンバからくみ出される。しかしながら、この副産物は、酸素添加剤の
ようなハロゲンプラズマとともにシリコンエッチングで使用されるいろいろのガ
ス成分としばしば反応し、あまり揮発しない副産物を形成し得る。他の場合、副
産物そのものは、エッチングされる材料およびエッチング化学反応に応じてあま
り揮発し得ない。これらのあまり揮発しない化学種は、チャンバ壁およびチャン
バ内に取り囲まれた他の露光表面上に堆積できる。そのうちに、堆積は、薄片に
裂け、微粒子汚染の主要源を生じるチャンバ表面から薄くはがれ得る。微粒子は
、しばしばマスクの中あるいは基板表面上に留まるようになり、欠陥装置を生じ
る。エッチングされた形体のサイズがより小さくなるにつれて、微粒子の影響は
より顕著になる。
影響を及ぼされる。例えば、エッチングレートのかなりの変化が洗浄処理後観測
される。洗浄処理は、処理中内部チャンバ表面上に形成する副産物の堆積を取り
除くことが周期的に必要である。エッチング中形成される大部分の揮発性副産物
は処理チャンバからくみ出される。しかしながら、この副産物は、酸素添加剤の
ようなハロゲンプラズマとともにシリコンエッチングで使用されるいろいろのガ
ス成分としばしば反応し、あまり揮発しない副産物を形成し得る。他の場合、副
産物そのものは、エッチングされる材料およびエッチング化学反応に応じてあま
り揮発し得ない。これらのあまり揮発しない化学種は、チャンバ壁およびチャン
バ内に取り囲まれた他の露光表面上に堆積できる。そのうちに、堆積は、薄片に
裂け、微粒子汚染の主要源を生じるチャンバ表面から薄くはがれ得る。微粒子は
、しばしばマスクの中あるいは基板表面上に留まるようになり、欠陥装置を生じ
る。エッチングされた形体のサイズがより小さくなるにつれて、微粒子の影響は
より顕著になる。
【０００９】
したがって、汚染堆積を調節するために、このチャンバ表面は周期的に洗浄さ
れる。ドライ洗浄として知られているチャンバを洗浄する１つの方法は、このチ
ャンバにダミー基板を置き、次にプラズマを点火することを含む。プラズマ化学
反応は、このチャンバ上の堆積と化学的および物理的の両方に反応するように選
択され、それによって堆積にチャンバからくみ出すことができる副産物を形成さ
せる。しかしながら、チャンバ洗浄に関連する問題は、その後の処理のエッチン
グレートが悪影響を及ぼされるということである。典型的なシリコンプラズマエ
ッチングでは、チャンバ洗浄実行に続く３３％を上回るエッチングレートの減少
を受けた。エッチングレートの変化は、結果として生じる処理生産性、あるいは
再現性の消失のために、望ましくない。エッチング処理はしばしば予めプログラ
ムされたレシピに従って調時されるために、各エッチングレートの変動は、オー
バエッチングされた基板あるいはアンダーエッチングされた基板を生じる。した
がって、基板の再現性は消失される。
れる。ドライ洗浄として知られているチャンバを洗浄する１つの方法は、このチ
ャンバにダミー基板を置き、次にプラズマを点火することを含む。プラズマ化学
反応は、このチャンバ上の堆積と化学的および物理的の両方に反応するように選
択され、それによって堆積にチャンバからくみ出すことができる副産物を形成さ
せる。しかしながら、チャンバ洗浄に関連する問題は、その後の処理のエッチン
グレートが悪影響を及ぼされるということである。典型的なシリコンプラズマエ
ッチングでは、チャンバ洗浄実行に続く３３％を上回るエッチングレートの減少
を受けた。エッチングレートの変化は、結果として生じる処理生産性、あるいは
再現性の消失のために、望ましくない。エッチング処理はしばしば予めプログラ
ムされたレシピに従って調時されるために、各エッチングレートの変動は、オー
バエッチングされた基板あるいはアンダーエッチングされた基板を生じる。した
がって、基板の再現性は消失される。
【００１０】
洗浄処理後のエッチングレート変動の有害な影響を最少にするために、最新の
実践は、その間洗浄実行に続いてチャンバが条件付けられるシーズニングサイク
ルを使用する。シーズニングは、チャンバ表面上の膜の堆積を可能にするチャン
バの動作を示す。回復期間中、シーズニングコーティングは、チャンバでプラズ
マを衝突させ、チャンバで内部露光表面上に形成することが可能とされる。予洗
浄エッチングレートが完全に回復されるまで、チャンバシーズニングは続けられ
る。回復期間は、基板が全然処理されないために、時間がかかり、非生産的であ
る。したがって、システムのスループットは著しく減少される。
実践は、その間洗浄実行に続いてチャンバが条件付けられるシーズニングサイク
ルを使用する。シーズニングは、チャンバ表面上の膜の堆積を可能にするチャン
バの動作を示す。回復期間中、シーズニングコーティングは、チャンバでプラズ
マを衝突させ、チャンバで内部露光表面上に形成することが可能とされる。予洗
浄エッチングレートが完全に回復されるまで、チャンバシーズニングは続けられ
る。回復期間は、基板が全然処理されないために、時間がかかり、非生産的であ
る。したがって、システムのスループットは著しく減少される。
【００１１】
処理安定性に関連する他の問題は、高濃度の腐食性化学薬品が使用される場合
、生じる。例えば、問題が、フッ素が主エッチング液である場合、例えば平面化
および凹部エッチングにある。フッ素は、表面のトポロジーの変化を生じおよび
／またはＡｌ2Ｏ3の場合のＡｌＦxのような副産物の堆積を生じるチャンバ表面
を侵す非常に腐食性のエッチング液である。前述のように、プラズマ洗浄のよう
な非直感的な洗浄方法によって取り除くことができるＳｉＯ2の堆積と違って、
フッ素エッチングのエッチングは、チャンバを開き、チャンバ表面を新しくする
ことによって処理されねばならない。したがって、スループットは実質的に影響
を及ぼされる。さらに、洗浄処理に続いて、エッチングレート安定性を禁止する
エッチングレートの変動が観測される。
、生じる。例えば、問題が、フッ素が主エッチング液である場合、例えば平面化
および凹部エッチングにある。フッ素は、表面のトポロジーの変化を生じおよび
／またはＡｌ2Ｏ3の場合のＡｌＦxのような副産物の堆積を生じるチャンバ表面
を侵す非常に腐食性のエッチング液である。前述のように、プラズマ洗浄のよう
な非直感的な洗浄方法によって取り除くことができるＳｉＯ2の堆積と違って、
フッ素エッチングのエッチングは、チャンバを開き、チャンバ表面を新しくする
ことによって処理されねばならない。したがって、スループットは実質的に影響
を及ぼされる。さらに、洗浄処理に続いて、エッチングレート安定性を禁止する
エッチングレートの変動が観測される。
【００１２】
チャンバ状態の感度は、予洗浄以外の状態で発明者達によっても観測された。
例えば、同じチャンバが交互に変わる化学反応を含む異なる用途を実行するため
に使用される場合、いろいろのエッチングレートが観測される。したがって、フ
ッ素を基にした化学反応と非フッ素を基にした化学反応との間で交互に変わる処
理は、各サイクル間でエッチングレートの激しい変動を受ける。一例として、チ
ャンバは、最初に覆いのないハードマスクあるいは凹部エッチングのようなフッ
素を基にした処理中多数の基板を処理するために使用されてもよい。その後、こ
のチャンバは、キャパシタエッチングのようなフッ素の使用を含まない第２の処
理を実行するために使用されてもよい。これまで理解されなかった理由のために
、このような状態の下でのエッチングレートは、処理再現性の消失をもたらす変
動を受ける。
例えば、同じチャンバが交互に変わる化学反応を含む異なる用途を実行するため
に使用される場合、いろいろのエッチングレートが観測される。したがって、フ
ッ素を基にした化学反応と非フッ素を基にした化学反応との間で交互に変わる処
理は、各サイクル間でエッチングレートの激しい変動を受ける。一例として、チ
ャンバは、最初に覆いのないハードマスクあるいは凹部エッチングのようなフッ
素を基にした処理中多数の基板を処理するために使用されてもよい。その後、こ
のチャンバは、キャパシタエッチングのようなフッ素の使用を含まない第２の処
理を実行するために使用されてもよい。これまで理解されなかった理由のために
、このような状態の下でのエッチングレートは、処理再現性の消失をもたらす変
動を受ける。
【００１３】
したがって、チャンバ表面状態の処理チャンバの処理感度を減らす要求がある
。
。
【００１４】
本発明は、一般にチャンバ状態のエッチング処理感度を最少にする方法および
装置を提供する。エッチング処理感度は、エッチング化学反応、処理パラメータ
を変え、および／またはチャンバ材料を変えることを含むいろいろの方法によっ
て制御できる。
装置を提供する。エッチング処理感度は、エッチング化学反応、処理パラメータ
を変え、および／またはチャンバ材料を変えることを含むいろいろの方法によっ
て制御できる。
【００１５】
本発明の１つの態様では、１つあるいはそれ以上のエッチング液の成分は、エ
ッチング性能を最適化し、チャンバ表面上の堆積を減らすために選択される。１
つあるいはそれ以上のエッチング液は、チャンバ表面上の堆積を最少にする選択
され、それによって異なる表面状態との自由ラジカルの異なる再結合速度による
各エッチングの変化を最少にするようにチャンバ表面状態を制御し、それによっ
てエッチング再現性を可能にする。一実施形態では、少なくとも１つのエッチン
グ液は、チャンバに導入し、プラズマが、第１のエッチング液から少なくとも第
１の自由ラジカル密度を形成するように衝突させられる。このエッチング液は、
自由ラジカル密度がチャンバの内部表面上に堆積を生じるように反応する速度を
最少にするように選択され、このチャンバで、内部表面上に形成された堆積の自
由ラジカル密度の再結合速度は内部表面上の自由ラジカル密度の再結合速度と実
質的に異なる。他の実施形態では、塩素および臭素は、それぞれ第１および第２
の流量でチャンバに導入され、それにおいて、第１の流量は第２の流量よりも大
きい。好ましくは、塩素対臭素の比は約３：１よりも大きい。
ッチング性能を最適化し、チャンバ表面上の堆積を減らすために選択される。１
つあるいはそれ以上のエッチング液は、チャンバ表面上の堆積を最少にする選択
され、それによって異なる表面状態との自由ラジカルの異なる再結合速度による
各エッチングの変化を最少にするようにチャンバ表面状態を制御し、それによっ
てエッチング再現性を可能にする。一実施形態では、少なくとも１つのエッチン
グ液は、チャンバに導入し、プラズマが、第１のエッチング液から少なくとも第
１の自由ラジカル密度を形成するように衝突させられる。このエッチング液は、
自由ラジカル密度がチャンバの内部表面上に堆積を生じるように反応する速度を
最少にするように選択され、このチャンバで、内部表面上に形成された堆積の自
由ラジカル密度の再結合速度は内部表面上の自由ラジカル密度の再結合速度と実
質的に異なる。他の実施形態では、塩素および臭素は、それぞれ第１および第２
の流量でチャンバに導入され、それにおいて、第１の流量は第２の流量よりも大
きい。好ましくは、塩素対臭素の比は約３：１よりも大きい。
【００１６】
本発明の他の態様では、第１および第２のエッチング液は、この第１のエッチ
ング液がチャンバの内部表面を洗浄し、それの上の副産物の堆積を防止すると同
時に基板をエッチングするように構成されるエッチングチャンバに流れ込む。ほ
ぼ一定のチャンバ表面プロフィールは、チャンバ表面とのプラズマ成分のほぼ一
定の再結合速度を保持するために保持される。好ましくは、第１のエッチング液
は、フッ素含有流体であり、第２のエッチング液は、好ましくは、塩素あるいは
臭素のようなハロゲンである。
ング液がチャンバの内部表面を洗浄し、それの上の副産物の堆積を防止すると同
時に基板をエッチングするように構成されるエッチングチャンバに流れ込む。ほ
ぼ一定のチャンバ表面プロフィールは、チャンバ表面とのプラズマ成分のほぼ一
定の再結合速度を保持するために保持される。好ましくは、第１のエッチング液
は、フッ素含有流体であり、第２のエッチング液は、好ましくは、塩素あるいは
臭素のようなハロゲンである。
【００１７】
本発明のさらにもう一つの態様では、エッチング化学反応はチャンバ表面の腐
食を最少にするために選択される。腐食性特性を有する第１のエッチング液は、
第２のエッチング液で希釈され、それにおいて第２のエッチング液は、好ましく
は、非腐食性あるいは第１のエッチング液よりもあまり腐食性でない。第１のエ
ッチング液は、内部チャンバ表面と接触する場合、腐食性の影響を示す流体であ
る。第２のエッチング液は、チャンバ表面上の第１のエッチング液の腐食性の影
響を減らすために第１のエッチング液と組合される。結果として生じる混合物は
、好ましくはチャンバ表面上の減少された腐食性の影響を示し、ほぼ同じチャン
バ表面状態の下で複数の基板の連続処理を可能にする。一実施形態では、第１の
エッチング液は、ＣＦ4、ＳＦ6あるいはＮＦ3のようなフッ素含有流体である。
第２のエッチング液は好ましくはＣｌ2のような塩素含有流体である。
食を最少にするために選択される。腐食性特性を有する第１のエッチング液は、
第２のエッチング液で希釈され、それにおいて第２のエッチング液は、好ましく
は、非腐食性あるいは第１のエッチング液よりもあまり腐食性でない。第１のエ
ッチング液は、内部チャンバ表面と接触する場合、腐食性の影響を示す流体であ
る。第２のエッチング液は、チャンバ表面上の第１のエッチング液の腐食性の影
響を減らすために第１のエッチング液と組合される。結果として生じる混合物は
、好ましくはチャンバ表面上の減少された腐食性の影響を示し、ほぼ同じチャン
バ表面状態の下で複数の基板の連続処理を可能にする。一実施形態では、第１の
エッチング液は、ＣＦ4、ＳＦ6あるいはＮＦ3のようなフッ素含有流体である。
第２のエッチング液は好ましくはＣｌ2のような塩素含有流体である。
【００１８】
本発明のさらにもう一つの態様では、チャンバ圧力は、チャンバ表面状態のエ
ッチング処理の感度を減らすために制御される。このチャンバ圧力は、イオン対
自由ラジカルの比を増加させるようにオーバエッチング処理中制御され、それに
よってイオンアシストエッチングを増加させ、純自由ラジカルエッチングを減ら
す。一実施形態では、ポリシリコン層のオーバエッチング中の圧力は、好ましく
は約３０ミリトルよりも小さい。エッチング処理は好ましくは、臭素を基にする
かあるいは塩素を基にする。
ッチング処理の感度を減らすために制御される。このチャンバ圧力は、イオン対
自由ラジカルの比を増加させるようにオーバエッチング処理中制御され、それに
よってイオンアシストエッチングを増加させ、純自由ラジカルエッチングを減ら
す。一実施形態では、ポリシリコン層のオーバエッチング中の圧力は、好ましく
は約３０ミリトルよりも小さい。エッチング処理は好ましくは、臭素を基にする
かあるいは塩素を基にする。
【００１９】
本発明のさらにもう一つの態様は、チャンバ圧力およびチャンバの酸素濃度は
、チャンバ表面状態のエッチング処理の感度を減らすために制御される。チャン
バ圧力は、イオン対自由ラジカルの比を増加させるようにオーバエッチング処理
中に制御され、それによってイオンアシストエッチングを増加させ、自由ラジカ
ルエッチングを減らす。酸素濃度は、エッチングされる基板表面の酸化を減らす
ように制御される。一実施形態では、ポリシリコン層のオーバエッチング中の圧
力は、好ましくは、約１０ミリトルよりも小さく、酸素濃度は、チャンバへのガ
スの全流量の約２５％である。このエッチング処理は、臭素を基にするかあるい
は塩素を基にする。
、チャンバ表面状態のエッチング処理の感度を減らすために制御される。チャン
バ圧力は、イオン対自由ラジカルの比を増加させるようにオーバエッチング処理
中に制御され、それによってイオンアシストエッチングを増加させ、自由ラジカ
ルエッチングを減らす。酸素濃度は、エッチングされる基板表面の酸化を減らす
ように制御される。一実施形態では、ポリシリコン層のオーバエッチング中の圧
力は、好ましくは、約１０ミリトルよりも小さく、酸素濃度は、チャンバへのガ
スの全流量の約２５％である。このエッチング処理は、臭素を基にするかあるい
は塩素を基にする。
【００２０】
さらにもう一つの態様では、チャンバ圧力、チャンバの酸素濃度、電源電力は
、チャンバ表面状態のエッチング処理の感度を減らすように制御される。チャン
バ圧力は、イオン対自由ラジカルの比を増加させるように制御され、それによっ
てイオンアシストエッチングを増加させ、自由ラジカルエッチングを減らす。酸
素濃度は、エッチングされる基板表面の酸化を減らすために制御される。誘導コ
イルに供給された電源電力は、基板表面酸化およびエッチングを制御するために
調整される。一実施形態では、ポリシリコン層のオーバエッチング処理中の圧力
は、好ましくは約１０ミリトルよりも小さく、酸素濃度は、チャンバへのガスの
全流量の約２５％よりも小さく、電源電力は約１００〜５００Ｗである。好まし
くは、酸素濃度および電源電力は、酸素濃度が増加される場合、電源電力が増加
され、またその逆であるように逆に調整される。エッチング処理は、好ましくは
臭素を基にされるかあるいは塩素を基にされる。
、チャンバ表面状態のエッチング処理の感度を減らすように制御される。チャン
バ圧力は、イオン対自由ラジカルの比を増加させるように制御され、それによっ
てイオンアシストエッチングを増加させ、自由ラジカルエッチングを減らす。酸
素濃度は、エッチングされる基板表面の酸化を減らすために制御される。誘導コ
イルに供給された電源電力は、基板表面酸化およびエッチングを制御するために
調整される。一実施形態では、ポリシリコン層のオーバエッチング処理中の圧力
は、好ましくは約１０ミリトルよりも小さく、酸素濃度は、チャンバへのガスの
全流量の約２５％よりも小さく、電源電力は約１００〜５００Ｗである。好まし
くは、酸素濃度および電源電力は、酸素濃度が増加される場合、電源電力が増加
され、またその逆であるように逆に調整される。エッチング処理は、好ましくは
臭素を基にされるかあるいは塩素を基にされる。
【００２１】
本発明のさらにもう一つの態様では、チャンバ材料は、チャンバ表面状態のエ
ッチング処理の感度を減らすように選択される。この材料は、それとの自由ラジ
カルの再結合速度に従って選択される。好ましくは、選択された材料との自由ラ
ジカルの再結合速度は、エッチング処理中形成され、チャンバ表面上に堆積され
た副産物との自由ラジカルの再結合速度にほぼ等しい。したがって、エッチング
レートは、堆積がチャンバ表面上に形成される場合さえ時がたつにつれてほぼ一
定である。一実施形態では、チャンバ本体およびチャンバドーム／蓋のようなシ
リコンエッチングチャンバの処理環境にさらされたチャンバ構成要素は実質的に
石英を含む。このチャンバ構成要素は、石英で構成されてもよいしあるいはそれ
とは別に石英で内側を覆われてもよい。
ッチング処理の感度を減らすように選択される。この材料は、それとの自由ラジ
カルの再結合速度に従って選択される。好ましくは、選択された材料との自由ラ
ジカルの再結合速度は、エッチング処理中形成され、チャンバ表面上に堆積され
た副産物との自由ラジカルの再結合速度にほぼ等しい。したがって、エッチング
レートは、堆積がチャンバ表面上に形成される場合さえ時がたつにつれてほぼ一
定である。一実施形態では、チャンバ本体およびチャンバドーム／蓋のようなシ
リコンエッチングチャンバの処理環境にさらされたチャンバ構成要素は実質的に
石英を含む。このチャンバ構成要素は、石英で構成されてもよいしあるいはそれ
とは別に石英で内側を覆われてもよい。
【００２２】
本発明のさらにもう一つの態様では、チャンバ温度は、チャンバ表面状態のエ
ッチング処理の感度を減らすように制御される。この温度は、好ましくは、露出
されたチャンバ表面上の堆積を減らすのに十分高い。一実施形態では、ポリシリ
コン層は、少なくとも約２００℃のチャンバ温度でエッチングされる。
ッチング処理の感度を減らすように制御される。この温度は、好ましくは、露出
されたチャンバ表面上の堆積を減らすのに十分高い。一実施形態では、ポリシリ
コン層は、少なくとも約２００℃のチャンバ温度でエッチングされる。
【００２３】
本発明の上記の特徴、長所および目的が達成され、上記に簡単に要約される本
発明のより詳細な説明を詳細に理解できることが、添付された図面に示されたそ
の実施形態を参照することによって明らかとなる。
発明のより詳細な説明を詳細に理解できることが、添付された図面に示されたそ
の実施形態を参照することによって明らかとなる。
【００２４】
しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態だけを示しているので
、その範囲の制限とみなされるべきでないことに注目すべきである。というのは
、本発明は他の同様な有効な実施形態をも認めてもよいためである。
、その範囲の制限とみなされるべきでないことに注目すべきである。というのは
、本発明は他の同様な有効な実施形態をも認めてもよいためである。
【００２５】
本発明は、一般にチャンバ状態のエッチング処理感度を最少にする方法に関す
るものである。エッチング処理は、エッチング化学反応および／または処理パラ
メータを変え、チャンバ材料を変えることを含むいろいろの方法によって制御で
きる。
るものである。エッチング処理は、エッチング化学反応および／または処理パラ
メータを変え、チャンバ材料を変えることを含むいろいろの方法によって制御で
きる。
【００２６】
説明を明らかにし、容易にするために、下記の説明は、主にシリコンエッチン
グシステムおよびポリシリコンエッチングを含み、それで実行される処理を示す
。しかしながら、本発明は、基板上に材料を堆積するかあるいは基板からエッチ
ングするために化学薬品を利用し、表面状態の変更に応答する他の種類の処理に
同様に応用可能である。例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理は、利益をもたら
すために本発明を使用してもよい。
グシステムおよびポリシリコンエッチングを含み、それで実行される処理を示す
。しかしながら、本発明は、基板上に材料を堆積するかあるいは基板からエッチ
ングするために化学薬品を利用し、表面状態の変更に応答する他の種類の処理に
同様に応用可能である。例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理は、利益をもたら
すために本発明を使用してもよい。
【００２７】
本発明とともに利益をもたらすために使用されてもよい１つのチャンバ１０の
概略が図１に示されている。このチャンバ１０は、好ましくは陽極酸化処理され
たアルミニウムのような金属で作られている本体１２と、好ましくはセラミック
のような誘電体で作られているドームシーリング１３とを含む。このチャンバ１
０は、その中に配置された支持部材１６を有するプラズマゾーン１４を規定する
。この支持部材１６は、ヘリウムのような冷却材が処理中支持部材１６上に配置
された基板２０の温度を制御するように保持される溝を有する機械チャックある
いは静電チャックであってもよい。支持部材の少なくとも一部は、導電性であり
、処理陰極として役立つ。この支持部材１６は、陽極として役立ちプラズマゾー
ン１４に処理電極を形成する電気的に接地された本体１２と協働する。
概略が図１に示されている。このチャンバ１０は、好ましくは陽極酸化処理され
たアルミニウムのような金属で作られている本体１２と、好ましくはセラミック
のような誘電体で作られているドームシーリング１３とを含む。このチャンバ１
０は、その中に配置された支持部材１６を有するプラズマゾーン１４を規定する
。この支持部材１６は、ヘリウムのような冷却材が処理中支持部材１６上に配置
された基板２０の温度を制御するように保持される溝を有する機械チャックある
いは静電チャックであってもよい。支持部材の少なくとも一部は、導電性であり
、処理陰極として役立つ。この支持部材１６は、陽極として役立ちプラズマゾー
ン１４に処理電極を形成する電気的に接地された本体１２と協働する。
【００２８】
処理ガスは、支持部材１６の周りの周辺に配置されたガス分配器２２を通って
チャンバ１０に導入される。プラズマは、プラズマゾーン１４の中で電磁界を結
合するプラズマ発生器を使用して処理ガスから形成される。このプラズマ発生器
は、処理チャンバ１０のドーム天井１３に隣接して配置されたインダクタコイル
２６を含み得る。好ましくは、インダクタコイル２６は、ドーム天井１３の周り
に巻き付けられ、コイル電源２７によって電力が供給される場合、チャンバに誘
導性電界を形成できる。
チャンバ１０に導入される。プラズマは、プラズマゾーン１４の中で電磁界を結
合するプラズマ発生器を使用して処理ガスから形成される。このプラズマ発生器
は、処理チャンバ１０のドーム天井１３に隣接して配置されたインダクタコイル
２６を含み得る。好ましくは、インダクタコイル２６は、ドーム天井１３の周り
に巻き付けられ、コイル電源２７によって電力が供給される場合、チャンバに誘
導性電界を形成できる。
【００２９】
インダクタコイル２６に加えて、支持部材１６は、処理チャンバ１０に容量性
電界を生成するために電極電源２８によって電力を供給される。一般的には、高
周波電圧は、支持部材１６に印加されるが、本体１２は電気的に接地される。容
量性電界は、支持部材１６の平面に垂直であり、誘導的に形成されたプラズマ化
学種を基板２０の方へ加速し、基板２０のより垂直方向に向けられた異方性エッ
チングを行う。
電界を生成するために電極電源２８によって電力を供給される。一般的には、高
周波電圧は、支持部材１６に印加されるが、本体１２は電気的に接地される。容
量性電界は、支持部材１６の平面に垂直であり、誘導的に形成されたプラズマ化
学種を基板２０の方へ加速し、基板２０のより垂直方向に向けられた異方性エッ
チングを行う。
【００３０】
消費された処理ガスおよびエッチング液副産物は、排気システム３０を通して
処理チャンバ１０から排出される。スロットルバルブ３２は、チャンバ１０内の
圧力を制御するために排出ポート３４に備えられている。さらに、光端点測定技
術は、検出可能なガス化学種に対応する特定の波長の光放出の変化を測定するこ
とによって特定の層に対するエッチング処理の完了を決定するために使用されて
もよい。検出可能な化学種量の急激な増減は、一方の層のエッチングの完了およ
び他方の層のエッチングの開始を示している。
処理チャンバ１０から排出される。スロットルバルブ３２は、チャンバ１０内の
圧力を制御するために排出ポート３４に備えられている。さらに、光端点測定技
術は、検出可能なガス化学種に対応する特定の波長の光放出の変化を測定するこ
とによって特定の層に対するエッチング処理の完了を決定するために使用されて
もよい。検出可能な化学種量の急激な増減は、一方の層のエッチングの完了およ
び他方の層のエッチングの開始を示している。
【００３１】
後述された処理は、図１に関して前述されたチャンバのようなチャンバで実行
された。しかしながら、使用される特定の処理チャンバは本発明を限定するもの
ではない。他のチャンバは利益をもたらすために使用されてもよい。
された。しかしながら、使用される特定の処理チャンバは本発明を限定するもの
ではない。他のチャンバは利益をもたらすために使用されてもよい。
【００３２】
上記のように、処理安定性がエッチング結果の再現性を保証するためにエッチ
ング中所望される。さらに、チャンバ洗浄のようなエッチングチャンバで使用さ
れるいろいろの一般的な手順が許容できないエッチングレート変化のレベルを生
じたことが上記に示された。本発明者らは、処理安定性がチャンバ壁表面状態の
ような受動チャンバ状態によって決まることを発見した。しばしば、これらのチ
ャンバ状態は、その後のエッチング処理に及ぼす結果として生じる影響に対して
関係なくあるいはこの影響を認識しないで変更される。
ング中所望される。さらに、チャンバ洗浄のようなエッチングチャンバで使用さ
れるいろいろの一般的な手順が許容できないエッチングレート変化のレベルを生
じたことが上記に示された。本発明者らは、処理安定性がチャンバ壁表面状態の
ような受動チャンバ状態によって決まることを発見した。しばしば、これらのチ
ャンバ状態は、その後のエッチング処理に及ぼす結果として生じる影響に対して
関係なくあるいはこの影響を認識しないで変更される。
【００３３】
本発明者らは、エッチングレートの変動の少なくとも１つの原因は異なるチャ
ンバ表面上の反応自由ラジカルの異なる再結合速度によると仮定する。例えば、
シリコンエッチングの場合、ＳｉＯx（ここでｘ＝１〜２）化合物として識別さ
れる副産物は内部チャンバ表面上に堆積される。洗浄サイクル後、この副産物は
取り除かれ、下にあるチャンバ表面は現される。副産物とのラジカルの再結合速
度がセラミックあるいは陽極酸化処理されたアルミニウムのような典型的なチャ
ンバ材料とのラジカルの再結合速度よりも低い場合、プラズマの自由ラジカル密
度は、チャンバ表面が副産物で被覆されるとき増加する。したがって、洗浄サイ
クルの直後のようなチャンバ表面が堆積がない場合、自由ラジカルは、第１の速
度でチャンバ表面と再結合する。ある時間にわたって、副産物の層は、チャンバ
表面との自由ラジカルの第２の再結合速度で生じるチャンバ表面上に形成され、
ここで、第２の速度は第１の速度よりも小さい。一旦副産物堆積の厚さが許容レ
ベルを超えると、このチャンバは、下にあるチャンバ表面を露出するために洗浄
され、それによってその後の処理のための自由ラジカルの再結合速度を生じる。
光学化学光量測定を使用して、発明者達は、洗浄実行に続いてＣｌを基にしたエ
ッチングおよびＢｒを基にしたエッチングの自由ラジカル密度の５０％〜７０％
増加を観測した。いろいろな再結合速度は、基板をエッチングするのに役立つプ
ラズマの自由ラジカルの変動を生じ、エッチングレートは、チャンバ表面成分お
よび状態の関数として時がたつにつれて変更される。
ンバ表面上の反応自由ラジカルの異なる再結合速度によると仮定する。例えば、
シリコンエッチングの場合、ＳｉＯx（ここでｘ＝１〜２）化合物として識別さ
れる副産物は内部チャンバ表面上に堆積される。洗浄サイクル後、この副産物は
取り除かれ、下にあるチャンバ表面は現される。副産物とのラジカルの再結合速
度がセラミックあるいは陽極酸化処理されたアルミニウムのような典型的なチャ
ンバ材料とのラジカルの再結合速度よりも低い場合、プラズマの自由ラジカル密
度は、チャンバ表面が副産物で被覆されるとき増加する。したがって、洗浄サイ
クルの直後のようなチャンバ表面が堆積がない場合、自由ラジカルは、第１の速
度でチャンバ表面と再結合する。ある時間にわたって、副産物の層は、チャンバ
表面との自由ラジカルの第２の再結合速度で生じるチャンバ表面上に形成され、
ここで、第２の速度は第１の速度よりも小さい。一旦副産物堆積の厚さが許容レ
ベルを超えると、このチャンバは、下にあるチャンバ表面を露出するために洗浄
され、それによってその後の処理のための自由ラジカルの再結合速度を生じる。
光学化学光量測定を使用して、発明者達は、洗浄実行に続いてＣｌを基にしたエ
ッチングおよびＢｒを基にしたエッチングの自由ラジカル密度の５０％〜７０％
増加を観測した。いろいろな再結合速度は、基板をエッチングするのに役立つプ
ラズマの自由ラジカルの変動を生じ、エッチングレートは、チャンバ表面成分お
よび状態の関数として時がたつにつれて変更される。
【００３４】
一般に、ポリシリコンエッチング処理の場合、エッチングレートは、ＳｉＯx
（ここでｘ＝１〜２）がチャンバ表面上に形成されるのにつれて増加される。し
かしながら、エッチング処理の整合性および再現性を著しくそこなうエッチング
レートのいかなる変化も有害とみなされる。いろいろな自由ラジカル密度の影響
は、この処理がエッチング処理のオーバエッチング処理のような自由ラジカル濃
度によって支配される反応を含む場合に特に有害である。上記に示されるように
、オーバエッチング処理は、基板からの残留材料が非常に制御された状態の下で
基板の形体を形成するように選択的に取り除かれる。
（ここでｘ＝１〜２）がチャンバ表面上に形成されるのにつれて増加される。し
かしながら、エッチング処理の整合性および再現性を著しくそこなうエッチング
レートのいかなる変化も有害とみなされる。いろいろな自由ラジカル密度の影響
は、この処理がエッチング処理のオーバエッチング処理のような自由ラジカル濃
度によって支配される反応を含む場合に特に有害である。上記に示されるように
、オーバエッチング処理は、基板からの残留材料が非常に制御された状態の下で
基板の形体を形成するように選択的に取り除かれる。
【００３５】
本発明の一実施形態では、チャンバ表面上に堆積される材料とのラジカルの再
結合速度がチャンバ表面材料との再結合速度とはほぼ異なる。主要エッチング液
は、チャンバ表面上に副産物を堆積するエッチング液のポテンシャルに従って選
択される。主要エッチング液は、チャンバに流入される化学混合物の個別成分の
各々に対して最高容積流量を有するエッチング液として規定され、いくつかの場
合に使用される唯一のエッチングであってもよい。好ましくは、主要エッチング
液は、チャンバ表面上に堆積される副産物の形成を最少にするように選択される
。
結合速度がチャンバ表面材料との再結合速度とはほぼ異なる。主要エッチング液
は、チャンバ表面上に副産物を堆積するエッチング液のポテンシャルに従って選
択される。主要エッチング液は、チャンバに流入される化学混合物の個別成分の
各々に対して最高容積流量を有するエッチング液として規定され、いくつかの場
合に使用される唯一のエッチングであってもよい。好ましくは、主要エッチング
液は、チャンバ表面上に堆積される副産物の形成を最少にするように選択される
。
【００３６】
本発明の１つの例は、表１および２に関して示される。表１は、シリコンの主
エッチング処理およびオーバエッチング処理のための従来の「ベースライン」処
理レシピを示している。主エッチング処理は、比例してより高いＢｒ含有量を有
するＣｌ混合物およびＢｒ混合物のようなハロゲンからなる。オーバエッチング
処理は、Ｂｒを基にした化学反応からなり、主エッチング処理に対してより高い
圧力で実行される。主エッチング処理ならびにオーバエッチング処理のためのＢ
ｒ含有プラズマの使用は、高選択性異方性ポリエッチングをもたらす。Ｃｌと比
較すれば、Ｂｒは、ポリ：酸化膜選択性を増加させ、エッチングプロファイルの
より大きい制御を可能にすることが分かった。表１に示された処理パラメータは
、基板上のポリシリコン層をエッチングするために典型的である。
エッチング処理およびオーバエッチング処理のための従来の「ベースライン」処
理レシピを示している。主エッチング処理は、比例してより高いＢｒ含有量を有
するＣｌ混合物およびＢｒ混合物のようなハロゲンからなる。オーバエッチング
処理は、Ｂｒを基にした化学反応からなり、主エッチング処理に対してより高い
圧力で実行される。主エッチング処理ならびにオーバエッチング処理のためのＢ
ｒ含有プラズマの使用は、高選択性異方性ポリエッチングをもたらす。Ｃｌと比
較すれば、Ｂｒは、ポリ：酸化膜選択性を増加させ、エッチングプロファイルの
より大きい制御を可能にすることが分かった。表１に示された処理パラメータは
、基板上のポリシリコン層をエッチングするために典型的である。
【表１】
【００３７】
本発明者らは、傾向的な予想および一般的な予想とは反対に、Ｃｌのより高い
割合は、エッチングが自由ラジカルによって支配される場合、オーバエッチング
の速度変動のようなチャンバ表面状態を変える有害な影響を最少にすると決定し
た。図２は、３０００ÅのポリシリコンのＨＢｒエッチングに対する堆積曲線お
よびＣｌ2エッチングに対する堆積曲線を示す比較のグラフである。この曲線は
、Ｏ2濃度を変える際のチャンバ表面上のＳｉＯx（ここでｘ＝１〜２）の堆積の
厚さをプロットする。両方の曲線に対するパラメータは、ほぼ同じであり、次の
ようになる。Ｃｌ2ベース：５０℃、１００ｓｃｃｍ（Ｃｌ2およびＯ2）、３ミ
リトル、４００Ｗ（コイル）、６０Ｗ（バイアス）。ＨＢｒベース：５０℃、１
００ｓｃｃｍ（ＨＢｒおよびＯ2）、６ミリトル、４００Ｗ（コイル）、６０Ｗ
（バイアス）。
割合は、エッチングが自由ラジカルによって支配される場合、オーバエッチング
の速度変動のようなチャンバ表面状態を変える有害な影響を最少にすると決定し
た。図２は、３０００ÅのポリシリコンのＨＢｒエッチングに対する堆積曲線お
よびＣｌ2エッチングに対する堆積曲線を示す比較のグラフである。この曲線は
、Ｏ2濃度を変える際のチャンバ表面上のＳｉＯx（ここでｘ＝１〜２）の堆積の
厚さをプロットする。両方の曲線に対するパラメータは、ほぼ同じであり、次の
ようになる。Ｃｌ2ベース：５０℃、１００ｓｃｃｍ（Ｃｌ2およびＯ2）、３ミ
リトル、４００Ｗ（コイル）、６０Ｗ（バイアス）。ＨＢｒベース：５０℃、１
００ｓｃｃｍ（ＨＢｒおよびＯ2）、６ミリトル、４００Ｗ（コイル）、６０Ｗ
（バイアス）。
【００３８】
図２は、ＨＢｒのようなＢｒを基にした化学薬品の使用がＣｌ2のようなＣｌ
を基にした化学薬品から生じた堆積に比べてチャンバにより高いレベルの堆積を
生じることを示している。この結果は、ポリエッチング中ＳｉＣｌ化合物および
ＳｉＢｒ化合物が形成されるという事実による。ＳｉＣｌは、揮発性であり、チ
ャンバからくみ出される。しかしながら、ＳｉＢｒは、あまり揮発性でなく、Ｏ 2 と反応し、チャンバ表面上に堆積されるＳｉＯx化合物を生成する。
を基にした化学薬品から生じた堆積に比べてチャンバにより高いレベルの堆積を
生じることを示している。この結果は、ポリエッチング中ＳｉＣｌ化合物および
ＳｉＢｒ化合物が形成されるという事実による。ＳｉＣｌは、揮発性であり、チ
ャンバからくみ出される。しかしながら、ＳｉＢｒは、あまり揮発性でなく、Ｏ 2 と反応し、チャンバ表面上に堆積されるＳｉＯx化合物を生成する。
【００３９】
上記のように、プラズマの自由ラジカルの密度はチャンバ表面状態に直接関連
している。ＳｉＯxとのラジカルの再結合速度はセラミックおよび陽極酸化処理
されたアルミニウムのような典型的なチャンバ材料とのラジカルの再結合速度よ
りも低いために、プラズマの自由ラジカル密度は、チャンバ表面がＳｉＯxで被
覆されるつれて、増加する。したがって、チャンバ表面状態は時がたつにつれて
変わるので、エッチングレートはそれに応じて変わる。特に、自由ラジカルはポ
リシリコンのエッチングに寄与しているために、エッチングは、エッチング表面
上の増加する堆積に対して増加する。エッチング再現性は弱められるために、エ
ッチングレートのこのような変動は望ましくない。自由ラジカル密度は、オーバ
エッチング処理のような事実上化学的である処理中に特に重要であり、従来は所
望のエッチングレートを保持するラジカルの高濃度による。自由ラジカルの密度
の変化は、いろいろなオーバエッチングレート、したがって再現性の消失を生じ
る。したがって、成功したエッチングは、エッチングレートが制御され、そのう
ちにほぼ一定であることを必要とする。
している。ＳｉＯxとのラジカルの再結合速度はセラミックおよび陽極酸化処理
されたアルミニウムのような典型的なチャンバ材料とのラジカルの再結合速度よ
りも低いために、プラズマの自由ラジカル密度は、チャンバ表面がＳｉＯxで被
覆されるつれて、増加する。したがって、チャンバ表面状態は時がたつにつれて
変わるので、エッチングレートはそれに応じて変わる。特に、自由ラジカルはポ
リシリコンのエッチングに寄与しているために、エッチングは、エッチング表面
上の増加する堆積に対して増加する。エッチング再現性は弱められるために、エ
ッチングレートのこのような変動は望ましくない。自由ラジカル密度は、オーバ
エッチング処理のような事実上化学的である処理中に特に重要であり、従来は所
望のエッチングレートを保持するラジカルの高濃度による。自由ラジカルの密度
の変化は、いろいろなオーバエッチングレート、したがって再現性の消失を生じ
る。したがって、成功したエッチングは、エッチングレートが制御され、そのう
ちにほぼ一定であることを必要とする。
【００４０】
本発明者らは、Ｂｒに対してより高い割合のＣｌからなるようにエッチング化
学反応を調整することはエッチング中チャンバ表面上のＳｉＯxの堆積を減少さ
せることができることを決定した。チャンバ表面上の堆積堆積を最少にすること
は、エッチングプラズマの自由ラジカルのほぼ一定の密度、したがってほぼ一定
のエッチングレートを生じる。
学反応を調整することはエッチング中チャンバ表面上のＳｉＯxの堆積を減少さ
せることができることを決定した。チャンバ表面上の堆積堆積を最少にすること
は、エッチングプラズマの自由ラジカルのほぼ一定の密度、したがってほぼ一定
のエッチングレートを生じる。
【００４１】
表２は本発明による処理レシピを示す。
【表２】
【００４２】
表１および表２の比較は、従来のレシピからの著しい変更を示している。本発
明の処理レシピは、好ましくは約３：１〜５：１のＣｌ：Ｂｒ比を含む。より好
ましくは、表２に示されるようにＣｌ：Ｂｒの比は約４：１である。
明の処理レシピは、好ましくは約３：１〜５：１のＣｌ：Ｂｒ比を含む。より好
ましくは、表２に示されるようにＣｌ：Ｂｒの比は約４：１である。
【００４３】
表１による処理は、短い時間に内部チャンバ表面上にかなりの堆積をもたらす
。ＳｉＯx化合物の堆積速度は５０〜１００Å／分として測定された。それに反
して、表２の処理レシピは、１０〜３０Å／分だけの堆積速度を生じた。減少さ
れた堆積速度はＢｒに対してより高い割合のＣｌによる。
。ＳｉＯx化合物の堆積速度は５０〜１００Å／分として測定された。それに反
して、表２の処理レシピは、１０〜３０Å／分だけの堆積速度を生じた。減少さ
れた堆積速度はＢｒに対してより高い割合のＣｌによる。
【００４４】
Ｂｒは表２のオーバエッチング処理中使用される主要エッチング液であるが、
その結果生じるチャンバ表面上の副産物堆積は無視できる。オーバエッチング処
理は、主エッチング処理中実質的に形成される装置形体から残留材料を取り除く
だけに役立つ。したがって、望ましくないチャンバ表面堆積は、主エッチング処
理中主に形成されるが、オーバエッチング処理はチャンバ表面上の無視できる堆
積量だけに寄与する。
その結果生じるチャンバ表面上の副産物堆積は無視できる。オーバエッチング処
理は、主エッチング処理中実質的に形成される装置形体から残留材料を取り除く
だけに役立つ。したがって、望ましくないチャンバ表面堆積は、主エッチング処
理中主に形成されるが、オーバエッチング処理はチャンバ表面上の無視できる堆
積量だけに寄与する。
【００４５】
しかしながら、Ｃｌを基にしたエッチングおよびＢｒを基にしたエッチングは
、本発明により利益をもたらすために使用されてもよい処理の単なる１例である
。本発明は、自由ラジカルの再結合速度の変化に影響を及ぼすチャンバ表面上の
副産物の堆積を生じるいかなるプラズマ処理にも応用できる。このような処理は
、例えばプラズマＣＶＤを含む。さらに、表１および２に関する下記の説明はオ
ーバエッチングに及ぼすシリコン主エッチングの影響を示しているけれども、本
発明は、チャンバ表面状態を変えるいかなるステップに対する用途も意図する。
、本発明により利益をもたらすために使用されてもよい処理の単なる１例である
。本発明は、自由ラジカルの再結合速度の変化に影響を及ぼすチャンバ表面上の
副産物の堆積を生じるいかなるプラズマ処理にも応用できる。このような処理は
、例えばプラズマＣＶＤを含む。さらに、表１および２に関する下記の説明はオ
ーバエッチングに及ぼすシリコン主エッチングの影響を示しているけれども、本
発明は、チャンバ表面状態を変えるいかなるステップに対する用途も意図する。
【００４６】
エッチング化学反応に加えて、圧力のような処理パラメータもエッチングレー
トに影響を及ぼす。再度表１を参照すると、ベースラインオーバエッチングレシ
ピの処理圧力は５０ミリトルである。従来は、オーバエッチング処理の処理圧力
は、より高い圧力がより高いポリ：酸化膜選択性をもたらすために、５０ミリト
ルあるいはそれより高い。５０ミリトル以上の圧力で、ラジカル対イオン比はよ
り低い圧力に比べてより高いために、エッチングは一般的には事実上より化学的
である。圧力が減少するにつれて、イオン支配エッチングあるいはイオン支援エ
ッチングを生じるラジカル対イオン比も減少する。イオン支援エッチングは、自
由ラジカルによって行われるエッチングを示し、それにおいてイオン衝撃は表面
反応の活性化エネルギーに寄与する。イオン支援エッチングは、自由ラジカル密
度のエッチング処理の感度を減少させ、それによって変化するチャンバ壁状態に
対する自由ラジカル密度変動のエッチング感度を減少させる。
トに影響を及ぼす。再度表１を参照すると、ベースラインオーバエッチングレシ
ピの処理圧力は５０ミリトルである。従来は、オーバエッチング処理の処理圧力
は、より高い圧力がより高いポリ：酸化膜選択性をもたらすために、５０ミリト
ルあるいはそれより高い。５０ミリトル以上の圧力で、ラジカル対イオン比はよ
り低い圧力に比べてより高いために、エッチングは一般的には事実上より化学的
である。圧力が減少するにつれて、イオン支配エッチングあるいはイオン支援エ
ッチングを生じるラジカル対イオン比も減少する。イオン支援エッチングは、自
由ラジカルによって行われるエッチングを示し、それにおいてイオン衝撃は表面
反応の活性化エネルギーに寄与する。イオン支援エッチングは、自由ラジカル密
度のエッチング処理の感度を減少させ、それによって変化するチャンバ壁状態に
対する自由ラジカル密度変動のエッチング感度を減少させる。
【００４７】
図３は、Ｂｒを基にしたエッチングに対する圧力の関数としてのオーバエッチ
ングレートの低下および自由ラジカル密度の低下を示す。エッチングレート／密
度低下は、ドライ洗浄処理前のオーバエッチングレート／密度に比べてドライ洗
浄処理後のオーバエッチングレート／密度の百分率減少として計算される。図３
のオーバエッチングに対する処理レシピは次の通りであった。１５０ｓｃｃｍＨ
Ｂｒおよび１０ＨｅＯ2ｓｃｃｍ、５０℃、１０００Ｗ（電源電力）、１００Ｗ
（バイアス電力）。約４ミリトルの圧力で、対応するエッチングレートの低下は
、約１％だけであり、Ｂｒ密度の低下は約５０％である。圧力が増加されるにつ
れて、エッチングレートの低下および密度の低下も増加する。５０ミリトルの圧
力で、エッチングレートの低下は約３３％であり、自由ラジカル密度の低下は約
５８％である。図４は、Ｃｌ2を基にしたエッチングに対する圧力の関数として
のエッチングレートの低下および自由ラジカル密度を示している。さらに、増加
する圧力で、エッチングレートの低下および密度の低下の両方は、エッチングは
自由ラジカルにより依存するようになるので増加する圧力とともに増加する。
ングレートの低下および自由ラジカル密度の低下を示す。エッチングレート／密
度低下は、ドライ洗浄処理前のオーバエッチングレート／密度に比べてドライ洗
浄処理後のオーバエッチングレート／密度の百分率減少として計算される。図３
のオーバエッチングに対する処理レシピは次の通りであった。１５０ｓｃｃｍＨ
Ｂｒおよび１０ＨｅＯ2ｓｃｃｍ、５０℃、１０００Ｗ（電源電力）、１００Ｗ
（バイアス電力）。約４ミリトルの圧力で、対応するエッチングレートの低下は
、約１％だけであり、Ｂｒ密度の低下は約５０％である。圧力が増加されるにつ
れて、エッチングレートの低下および密度の低下も増加する。５０ミリトルの圧
力で、エッチングレートの低下は約３３％であり、自由ラジカル密度の低下は約
５８％である。図４は、Ｃｌ2を基にしたエッチングに対する圧力の関数として
のエッチングレートの低下および自由ラジカル密度を示している。さらに、増加
する圧力で、エッチングレートの低下および密度の低下の両方は、エッチングは
自由ラジカルにより依存するようになるので増加する圧力とともに増加する。
【００４８】
本発明者らは、より高い圧力でのかなりのエッチングレートの低下が内部チャ
ンバ表面とのラジカルの再結合速度によると仮定する。洗浄処理後、チャンバ表
面とのラジカルの再結合速度は、予洗浄処理中より高い、それにおいて下にある
チャンバ表面は堆積によって被覆される。洗浄の結果として、下にあるチャンバ
表面は露出される。下にあるチャンバ表面との自由ラジカルの再結合速度はチャ
ンバ堆積との再結合速度よりも高いために、オーバエッチング処理のような、ラ
ジカルの高濃度による処理ステップのエッチングレートの低下を生じるプラズマ
の使用可能なラジカルの密度は減少される。しかしながら、より低い温度で、エ
ッチングは、イオン支配になり、自由ラジカルによる化学エッチングは減少され
る。圧力を減少することは自由ラジカル対イオン比を減少し、それによってイオ
ンエッチングを増加させ、自由ラジカルエッチングを減少させる。結果として、
この処理は、自由ラジカル密度にあまり依存しないようになる。
ンバ表面とのラジカルの再結合速度によると仮定する。洗浄処理後、チャンバ表
面とのラジカルの再結合速度は、予洗浄処理中より高い、それにおいて下にある
チャンバ表面は堆積によって被覆される。洗浄の結果として、下にあるチャンバ
表面は露出される。下にあるチャンバ表面との自由ラジカルの再結合速度はチャ
ンバ堆積との再結合速度よりも高いために、オーバエッチング処理のような、ラ
ジカルの高濃度による処理ステップのエッチングレートの低下を生じるプラズマ
の使用可能なラジカルの密度は減少される。しかしながら、より低い温度で、エ
ッチングは、イオン支配になり、自由ラジカルによる化学エッチングは減少され
る。圧力を減少することは自由ラジカル対イオン比を減少し、それによってイオ
ンエッチングを増加させ、自由ラジカルエッチングを減少させる。結果として、
この処理は、自由ラジカル密度にあまり依存しないようになる。
【００４９】
したがって、オーバエッチング処理に及ぼすチャンバの洗浄の影響は本発明に
より軽減される。好ましい実施形態では、ポリシリコンに対するオーバエッチン
グ処理レシピは、約３０ミリトルよりも小さい圧力を含み、最も好ましくは約１
０ミリトルの圧力を含む。この圧力は、特定のエッチング化学反応および処理パ
ラメータに対して最適化されてもよい。好ましくは、洗浄処理後のエッチングレ
ート変化は約１０％よりも小さい。したがって、従来の実施とは反対に、本発明
は、チャンバ壁状態の影響を最少にするオーバエッチングの低圧力方法を提供す
る。この解決策は、圧力が低下されるにつれて選択性が犠牲にされるために、普
通人には信じられない。しかしながら、本発明のより低い圧力の選択性は、他の
処理パラメータを制御することによって増加されてもよい。例えば、バイアス電
力は、イオンが基板をエッチングする速度を減らすように減少されてもよい。さ
らに、酸素流量は、基板表面の酸化を増加するように増加されてもよい、それに
よってエッチングレートを減少させる。
より軽減される。好ましい実施形態では、ポリシリコンに対するオーバエッチン
グ処理レシピは、約３０ミリトルよりも小さい圧力を含み、最も好ましくは約１
０ミリトルの圧力を含む。この圧力は、特定のエッチング化学反応および処理パ
ラメータに対して最適化されてもよい。好ましくは、洗浄処理後のエッチングレ
ート変化は約１０％よりも小さい。したがって、従来の実施とは反対に、本発明
は、チャンバ壁状態の影響を最少にするオーバエッチングの低圧力方法を提供す
る。この解決策は、圧力が低下されるにつれて選択性が犠牲にされるために、普
通人には信じられない。しかしながら、本発明のより低い圧力の選択性は、他の
処理パラメータを制御することによって増加されてもよい。例えば、バイアス電
力は、イオンが基板をエッチングする速度を減らすように減少されてもよい。さ
らに、酸素流量は、基板表面の酸化を増加するように増加されてもよい、それに
よってエッチングレートを減少させる。
【００５０】
他の実施形態では、低圧オーバエッチングの結果は、より高い選択性を得るた
めに使用されるエッチング化学反応添加剤である酸素の濃度を最適化することに
よってさらに改良される。図５および図６は、ＨＢｒを基にしたエッチングに対
するオーバエッチングレートの低下およびオーバエッチングレートをそれぞれ示
している。図７および図８は、Ｃｌ2を基にしたエッチングに対するオーバエッ
チングレートの低下およびオーバエッチングレートをそれぞれ示している。ＨＢ
ｒを基にしたエッチングおよびＣｌ2を基にしたエッチングの両方は、基板の表
面酸化による酸素の濃度を増加させることによって悪影響を及ぼされた。
めに使用されるエッチング化学反応添加剤である酸素の濃度を最適化することに
よってさらに改良される。図５および図６は、ＨＢｒを基にしたエッチングに対
するオーバエッチングレートの低下およびオーバエッチングレートをそれぞれ示
している。図７および図８は、Ｃｌ2を基にしたエッチングに対するオーバエッ
チングレートの低下およびオーバエッチングレートをそれぞれ示している。ＨＢ
ｒを基にしたエッチングおよびＣｌ2を基にしたエッチングの両方は、基板の表
面酸化による酸素の濃度を増加させることによって悪影響を及ぼされた。
【００５１】
ドライ洗浄処理後、比較的により高い酸素の濃度を生じる自由ラジカルエッチ
ング液、例えばＣｌおよびＢｒの濃度は減少される。この酸素は、エッチングさ
れる基板表面を酸化し、それによってエッチング液と基板表面との反応を禁止す
る。結果、エッチング液は減少される。若干の酸素はより大きい選択性を得るた
めに望ましいが、酸素濃度は、基板表面の過酸化によるエッチングレートに及ぼ
す悪影響を避けるように制御されねばならない。図５および図７に示されるよう
に、好ましい酸素濃度は使用されるエッチング液化学反応にも依存する。図６に
示されるＨＢｒを基にしたエッチングの場合、酸素濃度は、好ましくは約０％〜
５％である。図８に示されたＣｌ2を基にしたエッチングの場合、酸素濃度は、
好ましくは約０％〜１５％である。
ング液、例えばＣｌおよびＢｒの濃度は減少される。この酸素は、エッチングさ
れる基板表面を酸化し、それによってエッチング液と基板表面との反応を禁止す
る。結果、エッチング液は減少される。若干の酸素はより大きい選択性を得るた
めに望ましいが、酸素濃度は、基板表面の過酸化によるエッチングレートに及ぼ
す悪影響を避けるように制御されねばならない。図５および図７に示されるよう
に、好ましい酸素濃度は使用されるエッチング液化学反応にも依存する。図６に
示されるＨＢｒを基にしたエッチングの場合、酸素濃度は、好ましくは約０％〜
５％である。図８に示されたＣｌ2を基にしたエッチングの場合、酸素濃度は、
好ましくは約０％〜１５％である。
【００５２】
しかしながら、最適酸素濃度も、他の処理パラメータに従って変わり、それに
応じて調整されねばならない。例えば、好ましい酸素濃度は、電源電力、すなわ
ち図１に示されたコイル２６のような誘導コイルに供給された誘導コイル電力に
よって決まる。図９は、Ｃｌ2流量が約５０ｓｃｃｍであり、支持部材へのバイ
アス電力は約４０Ｗであり、チャンバ圧力は約３ミリトルにある場合のＣｌ2を
基にしたエッチングに対する２つのグラフを示している。第１のグラフ５０は、
約２００Ｗのオーバエッチングレートに及ぼす酸素濃度の影響をプロットし、第
２のグラフ５２は、約４００Ｗのオーバエッチングレートに及ぼす酸素の濃度の
影響をプロットする。グラフ５０は、約１０％の酸素濃度および約４００Ｗの電
源電力のピークエッチングレートを示している。グラフ５２は、約１５％の酸素
濃度および約２００Ｗの電源電力のピークエッチングレートを示している。
応じて調整されねばならない。例えば、好ましい酸素濃度は、電源電力、すなわ
ち図１に示されたコイル２６のような誘導コイルに供給された誘導コイル電力に
よって決まる。図９は、Ｃｌ2流量が約５０ｓｃｃｍであり、支持部材へのバイ
アス電力は約４０Ｗであり、チャンバ圧力は約３ミリトルにある場合のＣｌ2を
基にしたエッチングに対する２つのグラフを示している。第１のグラフ５０は、
約２００Ｗのオーバエッチングレートに及ぼす酸素濃度の影響をプロットし、第
２のグラフ５２は、約４００Ｗのオーバエッチングレートに及ぼす酸素の濃度の
影響をプロットする。グラフ５０は、約１０％の酸素濃度および約４００Ｗの電
源電力のピークエッチングレートを示している。グラフ５２は、約１５％の酸素
濃度および約２００Ｗの電源電力のピークエッチングレートを示している。
【００５３】
両方のグラフとも、臨界点５４および５６後に酸素濃度が増加するとともに減
少するエッチングレートを示すが、グラフ５２は、より高いエッチングレートを
より高い酸素の濃度に保持する。したがって、約２５％の酸素で、グラフ５０は
、約８００Å／分のエッチングレートを示すのに対して、グラフ５２は約２００
０Å／分のエッチングレートを示している。したがって、本発明によれば、酸素
濃度レベルおよび電源電力レベルはエッチングレートを最適化するために調整さ
れる。より高い酸素レベルが望ましい場合、電源電力レベルは最適エッチングレ
ートを受け入れるために減少される。逆に、より低い酸素レベルが好ましい場合
、より高いレベルの電源電力が最適エッチングレートを得るために使用されても
よい。図９に示されていないけれども、ＨＢｒエッチング液および他のエッチン
グ液は、酸素が存在する場合、電源電力レベルの変化に同様な応答を示す。
少するエッチングレートを示すが、グラフ５２は、より高いエッチングレートを
より高い酸素の濃度に保持する。したがって、約２５％の酸素で、グラフ５０は
、約８００Å／分のエッチングレートを示すのに対して、グラフ５２は約２００
０Å／分のエッチングレートを示している。したがって、本発明によれば、酸素
濃度レベルおよび電源電力レベルはエッチングレートを最適化するために調整さ
れる。より高い酸素レベルが望ましい場合、電源電力レベルは最適エッチングレ
ートを受け入れるために減少される。逆に、より低い酸素レベルが好ましい場合
、より高いレベルの電源電力が最適エッチングレートを得るために使用されても
よい。図９に示されていないけれども、ＨＢｒエッチング液および他のエッチン
グ液は、酸素が存在する場合、電源電力レベルの変化に同様な応答を示す。
【００５４】
しかしながら、上限で、電源電力は、臨界点５４および５６後のグラフ５０お
よび５２の下方傾斜部によって示されるようにエッチングレートの低下を生じる
。エッチングレートの低下は、より高い電源電力レベルの加速表面酸化の結果で
ある。図１０は、約４％の酸素濃度を有するＨＢｒを基にしたエッチング処理に
対するエッチングレートの低下を示す。約６００Ｗの電源電力で、エッチングレ
ートの低下は、基板上の過表面酸化の結果として急激に増加する。したがって、
最適処理レシピは、酸素および電源電力のレベルを制御することによって得られ
る。
よび５２の下方傾斜部によって示されるようにエッチングレートの低下を生じる
。エッチングレートの低下は、より高い電源電力レベルの加速表面酸化の結果で
ある。図１０は、約４％の酸素濃度を有するＨＢｒを基にしたエッチング処理に
対するエッチングレートの低下を示す。約６００Ｗの電源電力で、エッチングレ
ートの低下は、基板上の過表面酸化の結果として急激に増加する。したがって、
最適処理レシピは、酸素および電源電力のレベルを制御することによって得られ
る。
【００５５】
酸素が存在する場合の低圧オーバエッチング処理の２つの実施形態は表３に示
されている。一実施形態では、Ｃｌを基にした化学反応が使用される。他の実施
形態では、Ｂｒを基にした化学反応が使用される。
されている。一実施形態では、Ｃｌを基にした化学反応が使用される。他の実施
形態では、Ｂｒを基にした化学反応が使用される。
【表３】
【００５６】
表３は、シリコンエッチングに対するＣｌを基にした化学反応およびＨＢｒを
基にした化学反応だけを示すが、本発明は、従来は高圧方式で行われ、表面状態
に敏感である他の処理を意図する。所与のエッチング化学反応に対する最適パラ
メータは、ここに開示されているように圧力、酸素濃度、および電源電力との間
の関係に従って決定される。
基にした化学反応だけを示すが、本発明は、従来は高圧方式で行われ、表面状態
に敏感である他の処理を意図する。所与のエッチング化学反応に対する最適パラ
メータは、ここに開示されているように圧力、酸素濃度、および電源電力との間
の関係に従って決定される。
【００５７】
本発明の他の実施形態は、エッチング中洗浄剤の使用を含む。用語「洗浄剤」
は、チャンバ表面を周期的に洗浄するためにしばしば使用される非常に揮発性の
ガスを示す。本発明は、エッチングシーケンス中利益をもたらすためにこのよう
なガスを使用する。したがって、洗浄剤は、エッチングのデュアル機能をもたら
すが、きれいなチャンバ表面も保持する。
は、チャンバ表面を周期的に洗浄するためにしばしば使用される非常に揮発性の
ガスを示す。本発明は、エッチングシーケンス中利益をもたらすためにこのよう
なガスを使用する。したがって、洗浄剤は、エッチングのデュアル機能をもたら
すが、きれいなチャンバ表面も保持する。
【００５８】
主エッチング処理中、利益をもたらすために使用されてもよい１つの洗浄ガス
はフッ素である。表４および表５は本発明の好ましい処理レシピを提供する。
はフッ素である。表４および表５は本発明の好ましい処理レシピを提供する。
【表４】
【表５】
【００５９】
表４は、Ｃｌを基にしたエッチング液化学反応を使用する好ましいレシピを提
供する。表５は、ＨＣｌおよび／またはＨＢｒを基にしたエッチング液化学反応
を使用する好ましいレシピを提供する。両方のレシピは主エッチング処理レシピ
である。本発明による揮発性洗浄剤の使用は、装置形体からの材料の大部分が高
エッチングレートのために取り除かれる主エッチング処理に最適である。より大
きい選択性を必要とするその後のオーバエッチング処理は、任意の従来のレシピ
あるいはここに開示された本発明のレシピに従って実行されてもよい。
供する。表５は、ＨＣｌおよび／またはＨＢｒを基にしたエッチング液化学反応
を使用する好ましいレシピを提供する。両方のレシピは主エッチング処理レシピ
である。本発明による揮発性洗浄剤の使用は、装置形体からの材料の大部分が高
エッチングレートのために取り除かれる主エッチング処理に最適である。より大
きい選択性を必要とするその後のオーバエッチング処理は、任意の従来のレシピ
あるいはここに開示された本発明のレシピに従って実行されてもよい。
【００６０】
動作において、内部チャンバ表面は、主エッチング処理中に形成された副産物
およびチャンバ表面上に形成される堆積と反応するが基板の所望の領域もエッチ
ングするフッ素を基にした流体のような洗浄剤にさらされる。フッ素を基にした
流体および副産物は、チャンバから排気される揮発性化合物を形成する。したが
って、チャンバ表面上の堆積は、最少にされ、チャンバ表面はほぼ安定した成分
を保持する。一定のチャンバ表面状態を保持する結果として、チャンバ表面上の
堆積との自由ラジカルの再結合は、従来のエッチング方法の場合に可能であるよ
りも長い時間にわたってほぼ一定に保持される。チャンバは周期的な洗浄を必要
としないために、洗浄サイクル間の稼働時間は、エッチングシステムの改良され
た生産性を可能にするために増加される。
およびチャンバ表面上に形成される堆積と反応するが基板の所望の領域もエッチ
ングするフッ素を基にした流体のような洗浄剤にさらされる。フッ素を基にした
流体および副産物は、チャンバから排気される揮発性化合物を形成する。したが
って、チャンバ表面上の堆積は、最少にされ、チャンバ表面はほぼ安定した成分
を保持する。一定のチャンバ表面状態を保持する結果として、チャンバ表面上の
堆積との自由ラジカルの再結合は、従来のエッチング方法の場合に可能であるよ
りも長い時間にわたってほぼ一定に保持される。チャンバは周期的な洗浄を必要
としないために、洗浄サイクル間の稼働時間は、エッチングシステムの改良され
た生産性を可能にするために増加される。
【００６１】
いくつかのフッ素を含有するガスをかなりの副産物量を生成する処理に加える
ことは、副産物がチャンバ表面上に堆積することを防止するが、ある問題が、平
面化および凹部エッチングにおけるようなフッ素が主要エッチング液である場合
に存在する。フッ素は、チャンバ表面を侵す非常に腐食性エッチング液である。
チャンバ表面の変化は、腐食による副産物の形成を含み得る、それで自由ラジカ
ルは、きれいなチャンバ表面の再結合速度とは異なる再結合速度を示す。さらに
、チャンバ表面変化は、露出された表面積を増加させることができる内部チャン
バ表面の構造の変化を含み、それによって自由ラジカルに対する増加された再結
合場所を提供する。そのうち、チャンバ表面は再仕上げされねばならなく、ある
いは極端な場合、本体およびドームのようなチャンバ構成要素は、廃棄され、交
換されねばならない。特に、エッチング結果は、表面状態が増加するにつれて変
わる。
ことは、副産物がチャンバ表面上に堆積することを防止するが、ある問題が、平
面化および凹部エッチングにおけるようなフッ素が主要エッチング液である場合
に存在する。フッ素は、チャンバ表面を侵す非常に腐食性エッチング液である。
チャンバ表面の変化は、腐食による副産物の形成を含み得る、それで自由ラジカ
ルは、きれいなチャンバ表面の再結合速度とは異なる再結合速度を示す。さらに
、チャンバ表面変化は、露出された表面積を増加させることができる内部チャン
バ表面の構造の変化を含み、それによって自由ラジカルに対する増加された再結
合場所を提供する。そのうち、チャンバ表面は再仕上げされねばならなく、ある
いは極端な場合、本体およびドームのようなチャンバ構成要素は、廃棄され、交
換されねばならない。特に、エッチング結果は、表面状態が増加するにつれて変
わる。
【００６２】
本発明者らは、エッチング化学反応がチャンバ表面に及ぼすフッ素を基にした
エッチングの腐食性影響を減らすために変更されてもよいことを発見した。一実
施形態では、Ｃｌはエッチング化学反応に添加される。表６は、シリコンエッチ
ングを含む本発明の好ましい実施形態を示す。
エッチングの腐食性影響を減らすために変更されてもよいことを発見した。一実
施形態では、Ｃｌはエッチング化学反応に添加される。表６は、シリコンエッチ
ングを含む本発明の好ましい実施形態を示す。
【表６】
【００６３】
一般にＣｌ対Ｆの比、すなわちＣｌ：Ｆは、好ましくは１：２〜２：１であり
、最も好ましくは、約１：１である。ＣｌをＦを基にした化学反応に添加するこ
とは、チャンバ表面に及ぼすフッ素の腐食性影響を減らすことが分かった。した
がって、チャンバ状態は、従来のレシピを使用して可能であるよりも長い時間に
わたってほぼ一定に保持される。結果として、チャンバ表面に対する自由ラジカ
ルの再結合速度は、基板毎と同様に基板の処理中ほぼ一定に保持される。
、最も好ましくは、約１：１である。ＣｌをＦを基にした化学反応に添加するこ
とは、チャンバ表面に及ぼすフッ素の腐食性影響を減らすことが分かった。した
がって、チャンバ状態は、従来のレシピを使用して可能であるよりも長い時間に
わたってほぼ一定に保持される。結果として、チャンバ表面に対する自由ラジカ
ルの再結合速度は、基板毎と同様に基板の処理中ほぼ一定に保持される。
【００６４】
本発明の他の実施形態では、チャンバ壁温度は、チャンバ表面上の副産物の堆
積を減少させるために調整される。一般にチャンバ壁温度は約６０〜８０℃に保
持される。本発明者らは、温度が増加するにつれてチャンバ表面上の副産物の堆
積が増加することを発見した。したがって、温度は、処理中チャンバ表面上の副
産物堆積量を減らすように制御できる。好ましくは、チャンバ壁温度は、約２０
０℃よりも高く、チャンバ表面上の堆積堆積を最少にし、それによって処理中表
面プロフィールの変化を防止する。
積を減少させるために調整される。一般にチャンバ壁温度は約６０〜８０℃に保
持される。本発明者らは、温度が増加するにつれてチャンバ表面上の副産物の堆
積が増加することを発見した。したがって、温度は、処理中チャンバ表面上の副
産物堆積量を減らすように制御できる。好ましくは、チャンバ壁温度は、約２０
０℃よりも高く、チャンバ表面上の堆積堆積を最少にし、それによって処理中表
面プロフィールの変化を防止する。
【００６５】
本発明の他の実施形態では、エッチングチャンバ材料は、表面状態の変化のエ
ッチング処理の感度を減らすように選択される。前述のように、チャンバ洗浄サ
イクル後のエッチングレート変動の１つの原因は、いろいろな表面上の自由ラジ
カル再結合速度である。したがって、自由ラジカルは、アルミニウムあるいはセ
ラミックのような第１の材料を含むチャンバ表面上の第１の再結合速度を有して
もよいが、自由ラジカルは、処理中チャンバ表面上に堆積される処理副産物上の
第２の再結合速度を有してもよい。時がたつにつれて、チャンバ表面材料は、副
産物堆積によって被覆され、それによってエッチング液にさらされる表面を変え
、エッチングレート変化を生じる。
ッチング処理の感度を減らすように選択される。前述のように、チャンバ洗浄サ
イクル後のエッチングレート変動の１つの原因は、いろいろな表面上の自由ラジ
カル再結合速度である。したがって、自由ラジカルは、アルミニウムあるいはセ
ラミックのような第１の材料を含むチャンバ表面上の第１の再結合速度を有して
もよいが、自由ラジカルは、処理中チャンバ表面上に堆積される処理副産物上の
第２の再結合速度を有してもよい。時がたつにつれて、チャンバ表面材料は、副
産物堆積によって被覆され、それによってエッチング液にさらされる表面を変え
、エッチングレート変化を生じる。
【００６６】
従来は、自由ラジカル再結合速度を変える影響は、シーズニングサイクルによ
って最少あるいは除去され、それにおいてエッチング中形成される副産物を含む
膜は、チャンバ表面材料を被覆するようにチャンバ上で堆積される。しかしなが
ら、シーズニングサイクルは、時間がかかり、製造が停止されなければならない
ためにシステムスループットを減少させる。
って最少あるいは除去され、それにおいてエッチング中形成される副産物を含む
膜は、チャンバ表面材料を被覆するようにチャンバ上で堆積される。しかしなが
ら、シーズニングサイクルは、時間がかかり、製造が停止されなければならない
ためにシステムスループットを減少させる。
【００６７】
本発明の方法および装置は、それとの自由ラジカル再結合速度によるチャンバ
材料の選択を必要とする。好ましくは、チャンバ材料との自由ラジカル再結合速
度は、時がたつにつれてチャンバ表面上に形成する副産物堆積材料との再結合速
度にほぼ等しい。したがって、ほぼ一定のエッチングレートは変えるチャンバ表
面状態中保持される。好ましくは、選択された材料はチャンバの内部表面の少な
くとも８０％を含む。
材料の選択を必要とする。好ましくは、チャンバ材料との自由ラジカル再結合速
度は、時がたつにつれてチャンバ表面上に形成する副産物堆積材料との再結合速
度にほぼ等しい。したがって、ほぼ一定のエッチングレートは変えるチャンバ表
面状態中保持される。好ましくは、選択された材料はチャンバの内部表面の少な
くとも８０％を含む。
【００６８】
一実施形態では、ポリエッチングチャンバは、石英のような１つあるいはそれ
以上の材料で作られている内部表面を含む。しかしながら、選択された材料はエ
ッチング化学反応によって決まる。各々の場合、この材料は、チャンバ上に形成
する堆積の再結合速度にほぼ等しいそれの上の自由ラジカル再結合速度を示すよ
うに選択される。図１を参照すると、選択された材料は、好ましくはチャンバ本
体１２および／またはチャンバドーム蓋１３の内部表面を形成するために使用さ
れる。
以上の材料で作られている内部表面を含む。しかしながら、選択された材料はエ
ッチング化学反応によって決まる。各々の場合、この材料は、チャンバ上に形成
する堆積の再結合速度にほぼ等しいそれの上の自由ラジカル再結合速度を示すよ
うに選択される。図１を参照すると、選択された材料は、好ましくはチャンバ本
体１２および／またはチャンバドーム蓋１３の内部表面を形成するために使用さ
れる。
【００６９】
前述の実施形態は、明らかにするために一部は別個に示された。しかしながら
、本発明は、エッチングレート、再現性および選択性を最適化するために組み合
わせた前述された１つあるいはそれ以上の実施形態の使用を意図する。
、本発明は、エッチングレート、再現性および選択性を最適化するために組み合
わせた前述された１つあるいはそれ以上の実施形態の使用を意図する。
【００７０】
前述されたものは本発明の好ましい実施形態に向けられているが、本発明の他
の実施形態および更なる実施形態は、その基本範囲から逸脱しないで案出されて
もよく、その範囲は上記の特許請求の範囲によって決定される。
の実施形態および更なる実施形態は、その基本範囲から逸脱しないで案出されて
もよく、その範囲は上記の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
エッチングチャンバの概略図である。
【図２】
酸素の関数としてエッチング液の堆積速度の線図である。
【図３】
ＨＢｒを基にしたエッチングに対する圧力の関数としてのエッチングレートの
低下および自由ラジカル密度の低下の線図である。
低下および自由ラジカル密度の低下の線図である。
【図４】
Ｃｌ2を基にしたエッチングに対する圧力の関数としてのエッチングレートの
低下および自由ラジカル密度の低下の線図である。
低下および自由ラジカル密度の低下の線図である。
【図５】
ＨＢｒを基にしたエッチングに対する酸素の関数としてのエッチングレート低
下の線図である。
下の線図である。
【図６】
ＨＢｒを基にしたエッチングに対する酸素の関数としてのエッチングレートの
線図である。
線図である。
【図７】
Ｃｌ2を基にしたエッチングに対する酸素の関数としてのエッチングレート低
下の線図である。
下の線図である。
【図８】
Ｃｌ2を基にしたエッチングに対する酸素の関数としてのエッチングレートの
線図である。
線図である。
【図９】
Ｃｌ2を基にしたエッチングに対するいろいろの電源電力レベルの酸素の関数
としてのエッチングレートの線図である。
としてのエッチングレートの線図である。
【図１０】
電源電力の関数としてのエッチングレートの低下の線図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 サン， ジーウェン
アメリカ合衆国， カリフォルニア州，
サン ノゼ， ディストリー コート
126
(72)発明者 ポードゥルニック， ドラゴン
アメリカ合衆国， カリフォルニア州，
パロ アルト， オーク クリーク ドラ
イヴ 1736
(72)発明者 キアン， シューユ
アメリカ合衆国， カリフォルニア州，
サン ノゼ， スカイヴュー ドライヴ
15300
Ｆターム(参考） 5F004 AA15 BA20 BD04 CA02 DA00
DA01 DA04 DA17 DA18 DA26
DB02 EA28
Claims (29)
- 【請求項１】 内部表面を有するチャンバで基板をエッチングする方法であ
って、 （ａ）少なくとも第１のエッチング液を前記チャンバの中に導入するステップ
と、 （ｂ）前記チャンバの中でプラズマを衝突させ、第１のエッチング液の解離を
生じるステップとを含み、前記第１のエッチング液が、前記内部表面上の材料の
堆積を最少にするように選択され、かつ前記材料上の解離エッチング液の第１の
再結合速度が、前記内部表面上の前記解離エッチング液の第２の再結合速度とは
実質的に異なる、方法。 - 【請求項２】 前記材料が前記内部表面上に形成される堆積速度が約３０Å
／分よりも小さい、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 さらに、 （ｃ） ステップ（ａ）より前に前記内部表面を洗浄するステップを含む、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記第１のエッチング液が塩素を含む、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項５】 さらに、 （ｃ） １つあるいはそれ以上の層をシリコンを含む基板からエッチングする
ステップを含む、請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 内部表面を有するチャンバで基板をエッチングする方法であ
って、 （ａ）第１のエッチング液および第２のエッチング液を前記チャンバに流し込
むステップであって、前記第１のエッチング液の容積流量が前記第２のエッチン
グ液の容積流量よりも大きい、ステップと、 （ｂ）前記チャンバの中でプラズマを衝突させ、第１のエッチング液の解離を
生じるステップとを含み、解離された第１のエッチング液が、材料を前記内部表
面上に第１の速度で堆積し、かつ解離された第２のエッチング液が、材料を前記
内部表面上に前記第１の速度よりも小さい第２の速度で堆積する、方法。 - 【請求項７】 前記第１のエッチング液が塩素を含む、請求項６に記載の方
法。 - 【請求項８】 前記第１のエッチング液が臭素を含む、請求項６に記載の方
法。 - 【請求項９】 前記第１のエッチング液が塩素を含み、かつ前記第２のエッ
チング液が臭素を含む、請求項６に記載の方法。 - 【請求項１０】 さらに、（ｃ）１つあるいはそれ以上の層を前記基板から
エッチングするステップを含み、前記１つあるいはそれ以上の層がシリコンを含
む、請求項６に記載の方法。 - 【請求項１１】 さらに、ステップ（ａ）より前に前記内部表面を洗浄する
ステップを含む、請求項６に記載の方法。 - 【請求項１２】 さらに、酸素を前記チャンバに流し込むステップを含む、
請求項６に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記第１のエッチング液が塩素を含み、かつ前記第２のエ
ッチング液が臭素を含む、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 内部表面を有するチャンバで基板をエッチングし、かつエ
ッチング処理に及ぼす前記内部表面状態の影響を最少にする方法であって、 （ａ）主エッチングレシピに従って前記チャンバで第１の基板を第１の圧力で
エッチングするステップと、 （ｂ）オーバエッチングレシピに従って前記チャンバで前記第１の基板を約３
０ミリトルよりも小さい第２の圧力でエッチングするステップとを含む、方法。 - 【請求項１５】 前記基板が、その上に堆積されたポリシリコン層を含み、
かつオーバエッチングレシピが、１つあるいはそれ以上の臭素含有流体、塩素含
有流体あるいはその組合せを前記チャンバに流し込むステップを含む、請求項１
４に記載の方法。 - 【請求項１６】 ステップ（ｂ）は、臭素含有流体および酸素含有流体を含
む化学混合物を前記チャンバに流し込み、かつ前記酸素含有流体が、前記化学混
合物の容積流量の約１０％あるいはそれよりも小さい、請求項１４に記載の方法
。 - 【請求項１７】 ステップ（ｂ）は、臭素含有流体および酸素含有流体を含
む化学混合物を前記チャンバに流し込み、かつ前記酸素含有流体が、前記化学混
合物の容積流量の約２５％あるいはそれよりも小さい、請求項１４に記載の方法
。 - 【請求項１８】 基板をエッチングする方法であって、 （ａ）内部表面を有するチャンバに前記基板を位置決めするステップと、 （ｂ）化学混合物を前記チャンバに流し込むステップと、 （ｃ）前記チャンバの中の前記化学混合物からのプラズマを衝突させ、１つあ
るいはそれ以上のプラズマ成分を形成させるステップと、 （ｄ）膜を前記内部表面上に堆積するステップとを含み、 前記内部表面との前記１つあるいはそれ以上のプラズマ成分の第１の再結合速
度が、前記膜との前記１つあるいはそれ以上のプラズマ成分の第２の再結合速度
にほぼ等しい、方法。 - 【請求項１９】 前記基板がポリシリコンを含み、かつ前記内部表面が実質
的に石英を含む、請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記内部表面が、チャンバ本体上に配置されたライナーを
含む、請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 基板をエッチングする方法であって、 （ａ）前記基板をチャンバに挿入するステップと、 （ｂ）化学混合物をチャンバに流し込むステップであって、前記化学混合物が
、 （ｉ）１つあるいはそれ以上の臭素含有流体および塩素含有流体と、 （ｉｉ）フッ素含有流体とを含み、 前記１つあるいはそれ以上の臭素含有流体および塩素含有流体の容積流量が前
記化学混合物の少なくとも５０％である、ステップと、 （ｃ）プラズマを衝突させるステップと を含む、方法。 - 【請求項２２】 前記フッ素含有流体が、１つあるいはそれ以上のＳＦ6、
ＮＦ3およびその任意の組合せを含み、かつ前記フッ素含有流体の容積流量が、
前記化学混合物の約２０％よりも小さい、請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記フッ素含有流体が、ＣＦ4およびＯ2を含み、かつ前記
フッ素含有流体の容積流量が、約５０％よりも小さく、かつＣＦ4対Ｏ2の容積流
量比が約４：１である、請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記フッ素含有流体が、１つあるいはそれ以上のＣＦ4を
含み、かつＣＦ4の容積流量が前記化学混合物の５０％よりも小さい、請求項２
１に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記臭素含有流体が臭化水素を含み、かつ前記塩素含有流
体が塩化水素を含む、請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２６】 さらに、 （ｃ）１つあるいはそれ以上の層を前記基板からエッチングするステップを含
み、前記１つあるいはそれ以上の層がシリコンを含む、請求項２１に記載の方法
。 - 【請求項２７】 基板をエッチングする装置であって、 （ａ）内部表面を有するチャンバ本体を含む処理チャンバと、 （ｂ）前記処理チャンバに結合された１つあるいはそれ以上のエッチング液の
１つあるいはそれ以上の供給源と、 （ｃ）前記処理チャンバに隣接して配置され、前記１つあるいはそれ以上のエ
ッチング液を解離することによって前記処理チャンバでプラズマを衝突させる少
なくとも１つのコイルと を備え、前記内部表面との前記解離された１つあるいはそれ以上のエッチング
液の第１の反応速度が、処理中前記内部表面上に形成された材料との前記解離さ
れた１つあるいはそれ以上のエッチング液の第２の反応速度とほぼ同じである、
装置。 - 【請求項２８】 前記基板がポリシリコンを含み、かつ前記内部表面が実質
的に石英を含む、請求項２７に記載の装置。 - 【請求項２９】 前記内部表面が前記処理チャンバ本体上に配置されたライ
ナーを含む、請求項２７に記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US09/352,008 | 1999-07-12 | ||
| US09/352,008 US6808647B1 (en) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Methodologies to reduce process sensitivity to the chamber condition |
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|---|---|
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Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2003504864A (ja) |
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| DE (1) | DE60036215T2 (ja) |
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| JP3169759B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2001-05-28 | 株式会社日立製作所 | プラズマエッチング方法 |
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| KR0171979B1 (ko) * | 1995-08-18 | 1999-03-30 | 김주용 | 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법 |
| US5756400A (en) * | 1995-12-08 | 1998-05-26 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for cleaning by-products from plasma chamber surfaces |
| US5880033A (en) | 1996-06-17 | 1999-03-09 | Applied Materials, Inc. | Method for etching metal silicide with high selectivity to polysilicon |
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