JP2005508078A - 高アスペクト比形態のエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
【解決手段】
高アスペクトシリコン形態の効果的なエッチングに対し、改善されたエッチング化学物質の使用方法と、そのための装置。プロセス化学物質は、フッ素／塩素エッチング化学物質を生成する為に的確なプリカーサーガスを使用し、同じく、十分な側壁形態を形成するための十分な強度の化学的結合を形成するために的確なプリカーサーガスも使用する。改善されたプロセス化学物質はＳＯ２／ＳＦ４／ＳｉＣｌ４，ＳＯ２／ＳＦ４／Ｃｌ２、ＳＯ２／ＳｉＦ４／ＳｉＣｌ４、ＳＯ２ＳｉＦ４／Ｃｌ２，Ｏ２／Ｆ２／Ｃｌ２，Ｏ２／Ｆ２，Ｎ２Ｏ／Ｆ２／Ｃｌ２，ＮＯ２／Ｆ２／Ｃｌ２ベースの化学物質。
【解決手段】
高アスペクトシリコン形態の効果的なエッチングに対し、改善されたエッチング化学物質の使用方法と、そのための装置。プロセス化学物質は、フッ素／塩素エッチング化学物質を生成する為に的確なプリカーサーガスを使用し、同じく、十分な側壁形態を形成するための十分な強度の化学的結合を形成するために的確なプリカーサーガスも使用する。改善されたプロセス化学物質はＳＯ２／ＳＦ４／ＳｉＣｌ４，ＳＯ２／ＳＦ４／Ｃｌ２、ＳＯ２／ＳｉＦ４／ＳｉＣｌ４、ＳＯ２ＳｉＦ４／Ｃｌ２，Ｏ２／Ｆ２／Ｃｌ２，Ｏ２／Ｆ２，Ｎ２Ｏ／Ｆ２／Ｃｌ２，ＮＯ２／Ｆ２／Ｃｌ２ベースの化学物質。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング化学物質に関するものであり、特に高アスペクト比形態にエッチングするために改善されたエッチング化学物質を利用する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業において、一般に集積回路の、特にメモリーデバイスの、速度の増加に対する需要がある。これらの需要は、半導体メーカーに、半導体ウェハー上により更に微細なデバイスを作ることを強制する。したがって、半導体チップを製造するのに用いられるますます小さな上部臨界精度（ＣＤｓ）は深いトレンチキャパシター（それはメモリーに対し電荷を蓄積するのに用いられ、同じ内部表面積、すなわち同じ静電容量を保持するためにシリコン内部に、より深く形成されなければならない）を必要とする。これらのより小さい上部臨界精度は、エッチャント種がエッチング中に、このように深くエッチングされた穴に入ること、および廃棄種がシリコンウェハーのより深くエッチングされた形態から排気されることを、より困難とさせている。この相互作用は、より遅いエッチングと、それゆえより長いエッチング時間となり、そして、それは次には、ますます長いエッチング時間を残存するマスク提供の問題となる。現在の技術は、深いトレンチエッチングに対し、現在の化学物質で効果的となる現在のマスクの限界に近づいている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在の深いトレンチエッチング化学物質はフッ素を有するガスとＯ２でＨＢｒの解離に頼る。これらの反応の副生成物はＳｉＯ２、ＨＦ、および他のＳｉ−Ｆ−Ｂｒ種を含んでいる。臭素は、化学的成分に加えて強い物理的成分を持つ反応で、シリコン面をエッチングする。この物理的成分は、まっすぐな照準線がシリコンエッチング面とプラズマの間に存在するところで、シリコンがより容易にエッチングされることを意味する。二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は、エッチングされた表面からのシリコンとプラズマからの酸素（Ｏ２）の反応で生成され、エッチングに対し物理的成分がより少ないところの前記トレンチの垂直表面上に形成される。一般に、ＳｉＯ２形成のプロセス操作は、最終的なトレンチの形態と幅をコントロールするために利用される。しかし、いくつかの限界は、現状のエッチング化学物質に関する深いトレンチエッチングに対し、挙げられる。例えば、特に形態の入口付近の、マスクエロージョンは、現在のプロセスで恐るべき問題を引き起こした。現在、マスクエロージョンは、ＨＢｒとＮＦ３の間の相互作用によってつくられるＨＦによる化学浸食のものであると考えられる。その上、マスクエロージョンは、高エネルギーイオンによる物理的スパッタリングと、より微細な（高アスペクト比）形態からの低いシリコン入手可能性に起因するＳｉＯ２表面保護の減少によるものと考えられる。
【０００４】
マスクエロージョンに加え、現在のプロセス化学物質は０．１３ミクロンから０．１０ミクロン形状に対し５ミクロンを越える深さ、又更に一般にはＬ／ｄが５０を越えるところで、低いエッチング速度に悩む。この形態アスペクト比を越えたところで、シリコンエッチングは、主に物理的エッチングよりむしろ化学的エッチングに依存する（図１参照）。
【０００５】
そして、最後には、現在のプロセス化学物質は、上部形態のコントロールと、平行側壁を有する異極的エッチングを維持することが出来ない。
【０００６】
要約すると、臭素化学物質、特にＨＢｒとしてプラズマに導入されたそれらは、フッ素化学物質とともに使われるとき、副生成物としてＨＦを生成する。処理プラズマ中のＨＦの存在は、酸化膜マスクの積極的な浸食を引き起こす。ゆえに、プラズマから水素を取り除く改善された化学物質は、現在の実務の前記欠点を軽減するために必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、高アスペクト比形態の効果的なエッチングの為に、改善されたエッチング化学物質を利用する方法と、利用のためのプラズマ処理システムを提供する。プロセス化学は、安定な形態側壁を作るため十分な強度の化学結合を形成するための適切な前駆体ガスに加え、フッ素／塩素エッチング化学物質の生成に対し適切な前駆体ガスを使用する。
【０００８】
本発明は、酸素を有する第１のガスと、フッ素を有する第２のガスと、塩素を有する第３のガスとを持っているプロセスガスを供給する工程と、プロセスガスからプラズマを生成する工程と、を含む基板処理方法を有利に提供する。
【０００９】
本発明は、少なくとも１つの堆積ガスと少なくとも１つのエッチングガスを持っているプロセスガスを供給する工程と、プロセスガスからプラズマを生成する工程と、を含む基板処理方法を、さらに有利に提供する。
【００１０】
さらに、本発明は、プロセスチャンバと、プロセスチャンバ内にプロセスガスを導入するように構成されたガス導入システムと、プロセスガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマソースと、を含むプラズマ処理システムを有利に提供する。プロセスガスは、酸素を有する第１のガスと、フッ素を有する第２のガスと、塩素を有する第３のガスと、を有利に含む。
【００１１】
本発明は、プロセスチャンバと、プロセスチャンバ内にプロセスガスを導入するように構成されたガス導入システムと、プロセスガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマソースと、を含むプラズマ処理システムをさらに有利に提供する。プロセスガスは、堆積ガスと、エッチングガスと、を有利に含んでいる。
【００１２】
当該発明の、より完全な理解とその付随する優位性の多くは、詳細な説明により、特に添付図面と連携して考慮するときに容易に明瞭になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
プラズマ処理装置１は図２に記載され、チャンバ１０と、その上には処理される基板２５が装着される基板ホルダー２０と、ガス導入システム４０と、真空排気システム５０と、を含んでいる。チャンバ１０は、基板２５の表面に隣接する処理領域４５にプラズマ生成が容易になるように構成されている、ここでプラズマは、加熱された電子とイオン化可能なガスとの衝突を通し、形成される。イオン化可能な、ガス又は混合ガスは、ガス導入システム４０を通し導入され、プロセス圧力は調節される。たとえば、ゲート弁（図示せず）は真空排気システム５０の排気を抑えるのに用いられる。望ましく、プラズマは、予め定められた材料プロセスに、材料特性を創り出し、基板２５の露出した表面に材料の堆積、又は、露出した表面から材料の除去のどちらか促進する為に利用される。
【００１４】
基板２５は、基板ホルダー２０内部に収納されている基板リフトピン（示されなくて）によって受け取られて、収納されている機器によって機械的に移送されるロボット基板移送システムによって、スロット弁（図示せず）とチャンバフィードスルー（図示せず）を通ってチャンバ１０内部に、そして外部に移動される。一旦基板２５が基板移送システムから受け取られるならば、それは基板ホルダー２０の上面まで降ろされる。
【００１５】
代わりの実施形態として、基板２５は静電クランプ（図示せず）によって、基板ホルダー２０に密着される。さらに、基板ホルダー２０は、冷却システムを更に含む。冷却システムは再循環クーラントフローを含み、基板ホルダー２０から熱を受け取り、熱交換システム（図示せず）へ熱を移動する。加熱する場合には、熱交換システムから熱を移動する。さらに、基板２５と基板ホルダー２０の間のガスギャップ熱伝導性を改善するため基板の裏面にガスを供給しても良い。基板の温度コントロールは、上昇、又は低下した温度で必要とされるとき、このようなシステムは利用される。たとえば、基板の温度コントロールは、プラズマから基板２５に供給される熱流と基板ホルダー２０に伝導によって基板２５から取り除かれる熱流のバランスによって、達成される定常状態温度を上回る温度で有効であろう。他の実施例で、発熱体、例えば抵抗発熱体、または熱電式ヒーター／冷却器は、含まれる。
【００１６】
第１の実施形態（図２に示す）で、基板ホルダー２０はさらに処理領域４５でプラズマに結合するラジオ周波数（ＲＦ）パワーを通す電極として用いられる。たとえば、基板ホルダー２０は、ＲＦ電源からインピーダンス整合ネットワーク３２を通し基板ホルダー２０へのＲＦパワーの伝達を通して、ＲＦ電圧で電気的にバイアスされる。ＲＦバイアスは、電子を加熱する為に、そしてそれゆえ、プラズマを形成し、維持するために役立つ。この構成で、システムは反動的なイオンエッチング（ＲＩＥ）として、原子炉（チャンバと上部ガス注射電極が地面面として用いられるその中に）を動かす。この構成で、システムは反応性イオンエッチングレアクターとして使用される。ここでチャンバと上部ガス導入電極が接地面としての役割を持っている。ＲＦバイアスのための典型的周波数は、１ＭＨｚないし１００ＭＨｚの範囲であり、望ましくは１３．５６ＭＨｚである。
【００１７】
代わりの実施形態で、ＲＦパワーは、マルチプル周波数で基板ホルダー電極に印加される。さらに、インピーダンス整合ネットワーク３２は、反射されたパワーを最小にすることによって処理チャンバ１０でプラズマにＲＦパヲーの移送を最大にするのに役立つ。整合ネットワークトポロジー（例えばＬタイプ、πタイプ、Ｔタイプ、その他）と自動コントロール法は技術的に知られている。
【００１８】
引き続き図２を参照し、プロセスガス４２は、ガス導入システムを通し、処理領域４２に導入される。ガス導入システム４０は、シャワーヘッドを含むことが出来る。ここでシャワーヘッドにあっては、プロセスガス４２を、ガス供給システム（図示せず）から処理領域４５へ、ガス導入充填空間（ｐｌｅｎｕｍ）（図示せず）、一連のバッフル板（図示せず）、マルチオリフィスシャワーヘッドガス導入板（図示せず）を通し、供給するものである。
【００１９】
真空排気システム５０は、望ましくは、１秒間に５０００リットル（それ以上）まで排気速度が可能なターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）と、チャンバ圧を抑えるためのゲート弁とを含む。ドライプラズマエッチングに対し使用される従来のプラズマ処理装置は、１秒間に１０００から３０００リットルのＴＭＰが使用されている。ＴＭＰは、概して５０ｍＴｏｒｒより低い、低圧処理には有効である、高い圧力では、ＴＭＰの排気速度は劇的に低下する。高圧処理（すなわち１００ｍＴｏｒｒを超える圧力）のために、機械のブースターポンプとドライ粗引きポンプが、使われる。コンピュータ５５は、マイクロプロセッサーと、メモリーと、プラズマ処理システムに対し通信し、入力をアクティブにするのに十分な制御電圧を生成することが可能なデジタルＩ／Ｏポートと、を含んでいる。さらに、コンピュータ５５は、ＲＦ電源３０、インピーダンス整合ネットワーク３２，ガス導入システム、真空排気システム５０と結合し、情報を交換する。メモリーに保存されたプログラムは、保存されたプロセスレシピに応じて、プラズマ処理システム１の前記構成要素に入力をアクティブにするために使用される。コンピュータ５５の一例として、ＤＥＬＬ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＷＯＲＫＤＴＡＳＴＩＯＮ（登録商標）、がＤＥＬＬ、Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓから購入可能である。
【００２０】
第２の実施形態として（図３に示す）、プラズマ処理システム１は、図２の参照で記述されたそれら構成要素に加えて、機械的又は電気的のどちらかの回転直流磁場システム６０を、さらに含む。それは潜在的にプラズマ密度を増加するため、そして／またはプラズマ処理の均一性を改善するためである。さらに、コンピュータ５５は、回転速度と磁場強度を調整するために回転磁場システム６０に結合する。
【００２１】
第３の実施形態として（図４に示す）、図２のプラズマ処理システム１は、ＲＦ電源７２からインピーダンス整合ネットワーク７４を通しＲＦパワーが結合する上部電極板を、さらに含む。上部電極へのＲＦパワーの印加に対し、典型的な周波数は、１０ＭＨｚないし２００ＭＨｚの範囲であり、望ましくは、６０ＭＨｚである。加えて、下部電極へのパワーの印加に対し、典型的な周波数は、０．１ＭＨｚないし３０ＭＨｚの範囲であり、望ましくは、２ＭＨｚである。さらに、コンピュータ５５は、上部電極７０へのＲＦパワーの印加をコントロールするために、ＲＦ電源７２とインピーダンス整合ネットワーク７４とに結合する。
【００２２】
第４の実施形態として（図５に示す）、図２のプラズマ処理システムは、インピーダンス整合ネットワーク８４を通し、ＲＦ電源８２によってＲＦパワーが結合する誘導コイル８０を、さらに含む。ＲＦパワーは、誘導コイル８０から、誘電体窓（図示せず）を通し、プラズマ処理領域４５に、誘導的に結合する。誘導コイル８０へのＲＦパワーの印加に対し、典型的な周波数は１０ＭＨｚないし１００ＭＨｚの範囲であり、望ましくは、１３．５６ＭＨｚである。同様に、チャック電極へのパワーの印加に対する典型的な周波数範囲は、０．１ＭＨｚないし３０ＭＨｚの範囲であり、そして望ましくは１３．５６ＭＨｚである。それに加えて、スロットファラデーシールド（図示せず）は、誘導コイル８０とプラズマの間で容量結合を減らすために使用される。さらに、コンピュータ５５は誘導コイル８０にパワーの印加をコントロールするためにＲＦ電源８２とインピーダンス整合ネットワーク８４に結合する。
【００２３】
代わりの実施形態で、プラズマは電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を使ってつくられる。さらにもう一つの実施形態で、プラズマはヘリコン波の発生から作られる。さらにもう一つの実施形態で、プラズマは伝搬表面波から作られる。
【００２４】
今、図５を介し図２に言及すると、プロセスガス４２は、ガス導入システム４０を通し、処理領域４５に導入される。加熱された電子の存在で、プロセスガス４２は、シリコンのエッチング対し十分な化学反応物を有するプロセス化学物質を生成するために特に選択された１つ以上のガス種を含む。それは、側壁形態に安定な膜を形成するために十分な化学物質を形成するのと、同様である。プロセス化学物質は、以下で記載するように、安定な形態を維持し、不必要なＨＦ副生成物によってフォトレジストマスクの過剰な浸食を防止する間、効果的にシリコンをエッチングする為に使用される。
【００２５】
形態側壁安定性は、高い結合強度の化学結合を形成する種を含むプロセス化学物質を選ぶことによって達成される。図６に示した表を使用し、フッ素／塩素のエッチング化学物質を有する硫黄及び／又は酸素を有するガスの使用は、側壁安定性に対し優れた候補であるＳｉ−Ｓ結合及び／又はＳｉ−Ｏ結合を含有する形態側壁膜を生じる。従ってプロセスガス４２は、例えばＳＯ２，Ｏ２，Ｎ２Ｏ，ＮＯ２の様な堆積（すなわち膜形成）ガスのセットと、例えばＳＦ６，ＳＦ４，Ｆ２，ＳｉＦ４，ＳｉＣｌ４，Ｃｌ２のようなエッチングガスのセットから選ばれる。
【００２６】
好ましい実施形態として、プロセスガス４２は、酸素を有する第１のガスと、フッ素を有する第２のガスと、塩素を有する第３のガスと、を含む。例えば、第１のガスはＳＯ２を含み、第２のガスはＳＦ４を含み、第３のガスはＳｉＣｌ４を含む。ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの第１流量は、１ないし２００ｓｃｃｍの範囲であり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし３００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は５ないし４００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１０ないし１５０ｓｃｃｍである。
【００２７】
代わりの実施形態として、もしＳｉの十分な量が利用できれば（例えば基板２５の表面から）、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＳＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＳＦ４を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし３００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００２８】
代わりの実施形態として、もしＳｉが不十分な量しか利用出来なければ、（例えば基板２５の表面から）、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＳＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＳｉＦ４を、塩素を有する第３のガスとしてＳｉＣｌ４を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの第１流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし３００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は５ないし４００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１０ないし１５０ｓｃｃｍである。
【００２９】
代わりの実施形態として、もしＳｉが不十分な量しか利用出来なければ、（例えば基板２５の表面から）、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＳＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＳｉＦ４を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし３００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００３０】
代わりの実施形態として、もしプロセス化学物質から硫黄（Ｓ）が除かれることを希望されたら、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＦ２を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。プロセス化学物質において硫黄の使用は、Ｓｉ−Ｓ結合の形成のポテンシャルに対し、そしてそれゆえ、形態の側壁膜保護に対し大変安定な膜を有利に提供する。しかしながら、硫黄の存在は、次に示す可能性を有している。
【００３１】
（１）エッチング後処理中にシリコン表面から（または、そのクリーニングで）除去が困難、（２）硫黄の除去（すなわちクリーニング）工程無しで、エッチング後処理中に基板に、硫黄／湿気化学物質はダメージを与え得る。（３）チャンバ構成部品上の硫黄／湿気化学物質の形成は時間と共にチャンバ表面に重大なダメージを与え得る。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし１５００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし６００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００３２】
代わりの実施形態として、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＮＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＦ２を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし１５００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし６００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００３３】
代わりの実施形態として、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＮ２Ｏを、フッ素を有する第２のガスとしてＦ２を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし４００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１から２００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし１５００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１から６００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００３４】
代わりの実施形態として、プロセス化学物質は、堆積ガスとしての第１のガスＯ２を、エッチングガスとして第２のガスＦ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし１５００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし６００ｓｃｃｍである。
【００３５】
最後に、代わりの実施形態として、不活性ガスは前記プロセスガス化学物質のどの１つにでも加えられる。不活性ガスはアルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、窒素のうち、少なくとも１つである。たとえば、プロセス化学物質への不活性ガスの追加ははプロセスガスの希釈、またはガス分圧の調節に使用される。さらに、例えば不活性ガスの追加は、形態エッチングの物理的成分を促進することが出来る。
【００３６】
この発明の特定の典型的な実施形態だけを上記に詳細に記載したが、当業者は容易に、この発明の新しい教示と長所から離れることなく、典型的な実施形態において多くの修正が可能であることを認識する。したがって、全てのそのような修正は、この発明の範囲内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、基板形態の図解の横断面図を示す。
【図２】図２は、本発明の第１の実施態様によるプラズマ処理システムを示す。
【図３】図３は、本発明の第２の実施態様によるプラズマ処理システムを示す。
【図４】図４は、本発明の第３の実施態様によるプラズマ処理システムを示す。
【図５】図５は、本発明の第４の実施態様によるプラズマ処理システムを示す。
【図６】図６は、複数の化学結合に対する結合強度の表を示す。
【０００１】
本発明は、エッチング化学物質に関するものであり、特に高アスペクト比形態にエッチングするために改善されたエッチング化学物質を利用する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業において、一般に集積回路の、特にメモリーデバイスの、速度の増加に対する需要がある。これらの需要は、半導体メーカーに、半導体ウェハー上により更に微細なデバイスを作ることを強制する。したがって、半導体チップを製造するのに用いられるますます小さな上部臨界精度（ＣＤｓ）は深いトレンチキャパシター（それはメモリーに対し電荷を蓄積するのに用いられ、同じ内部表面積、すなわち同じ静電容量を保持するためにシリコン内部に、より深く形成されなければならない）を必要とする。これらのより小さい上部臨界精度は、エッチャント種がエッチング中に、このように深くエッチングされた穴に入ること、および廃棄種がシリコンウェハーのより深くエッチングされた形態から排気されることを、より困難とさせている。この相互作用は、より遅いエッチングと、それゆえより長いエッチング時間となり、そして、それは次には、ますます長いエッチング時間を残存するマスク提供の問題となる。現在の技術は、深いトレンチエッチングに対し、現在の化学物質で効果的となる現在のマスクの限界に近づいている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在の深いトレンチエッチング化学物質はフッ素を有するガスとＯ２でＨＢｒの解離に頼る。これらの反応の副生成物はＳｉＯ２、ＨＦ、および他のＳｉ−Ｆ−Ｂｒ種を含んでいる。臭素は、化学的成分に加えて強い物理的成分を持つ反応で、シリコン面をエッチングする。この物理的成分は、まっすぐな照準線がシリコンエッチング面とプラズマの間に存在するところで、シリコンがより容易にエッチングされることを意味する。二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は、エッチングされた表面からのシリコンとプラズマからの酸素（Ｏ２）の反応で生成され、エッチングに対し物理的成分がより少ないところの前記トレンチの垂直表面上に形成される。一般に、ＳｉＯ２形成のプロセス操作は、最終的なトレンチの形態と幅をコントロールするために利用される。しかし、いくつかの限界は、現状のエッチング化学物質に関する深いトレンチエッチングに対し、挙げられる。例えば、特に形態の入口付近の、マスクエロージョンは、現在のプロセスで恐るべき問題を引き起こした。現在、マスクエロージョンは、ＨＢｒとＮＦ３の間の相互作用によってつくられるＨＦによる化学浸食のものであると考えられる。その上、マスクエロージョンは、高エネルギーイオンによる物理的スパッタリングと、より微細な（高アスペクト比）形態からの低いシリコン入手可能性に起因するＳｉＯ２表面保護の減少によるものと考えられる。
【０００４】
マスクエロージョンに加え、現在のプロセス化学物質は０．１３ミクロンから０．１０ミクロン形状に対し５ミクロンを越える深さ、又更に一般にはＬ／ｄが５０を越えるところで、低いエッチング速度に悩む。この形態アスペクト比を越えたところで、シリコンエッチングは、主に物理的エッチングよりむしろ化学的エッチングに依存する（図１参照）。
【０００５】
そして、最後には、現在のプロセス化学物質は、上部形態のコントロールと、平行側壁を有する異極的エッチングを維持することが出来ない。
【０００６】
要約すると、臭素化学物質、特にＨＢｒとしてプラズマに導入されたそれらは、フッ素化学物質とともに使われるとき、副生成物としてＨＦを生成する。処理プラズマ中のＨＦの存在は、酸化膜マスクの積極的な浸食を引き起こす。ゆえに、プラズマから水素を取り除く改善された化学物質は、現在の実務の前記欠点を軽減するために必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、高アスペクト比形態の効果的なエッチングの為に、改善されたエッチング化学物質を利用する方法と、利用のためのプラズマ処理システムを提供する。プロセス化学は、安定な形態側壁を作るため十分な強度の化学結合を形成するための適切な前駆体ガスに加え、フッ素／塩素エッチング化学物質の生成に対し適切な前駆体ガスを使用する。
【０００８】
本発明は、酸素を有する第１のガスと、フッ素を有する第２のガスと、塩素を有する第３のガスとを持っているプロセスガスを供給する工程と、プロセスガスからプラズマを生成する工程と、を含む基板処理方法を有利に提供する。
【０００９】
本発明は、少なくとも１つの堆積ガスと少なくとも１つのエッチングガスを持っているプロセスガスを供給する工程と、プロセスガスからプラズマを生成する工程と、を含む基板処理方法を、さらに有利に提供する。
【００１０】
さらに、本発明は、プロセスチャンバと、プロセスチャンバ内にプロセスガスを導入するように構成されたガス導入システムと、プロセスガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマソースと、を含むプラズマ処理システムを有利に提供する。プロセスガスは、酸素を有する第１のガスと、フッ素を有する第２のガスと、塩素を有する第３のガスと、を有利に含む。
【００１１】
本発明は、プロセスチャンバと、プロセスチャンバ内にプロセスガスを導入するように構成されたガス導入システムと、プロセスガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマソースと、を含むプラズマ処理システムをさらに有利に提供する。プロセスガスは、堆積ガスと、エッチングガスと、を有利に含んでいる。
【００１２】
当該発明の、より完全な理解とその付随する優位性の多くは、詳細な説明により、特に添付図面と連携して考慮するときに容易に明瞭になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
プラズマ処理装置１は図２に記載され、チャンバ１０と、その上には処理される基板２５が装着される基板ホルダー２０と、ガス導入システム４０と、真空排気システム５０と、を含んでいる。チャンバ１０は、基板２５の表面に隣接する処理領域４５にプラズマ生成が容易になるように構成されている、ここでプラズマは、加熱された電子とイオン化可能なガスとの衝突を通し、形成される。イオン化可能な、ガス又は混合ガスは、ガス導入システム４０を通し導入され、プロセス圧力は調節される。たとえば、ゲート弁（図示せず）は真空排気システム５０の排気を抑えるのに用いられる。望ましく、プラズマは、予め定められた材料プロセスに、材料特性を創り出し、基板２５の露出した表面に材料の堆積、又は、露出した表面から材料の除去のどちらか促進する為に利用される。
【００１４】
基板２５は、基板ホルダー２０内部に収納されている基板リフトピン（示されなくて）によって受け取られて、収納されている機器によって機械的に移送されるロボット基板移送システムによって、スロット弁（図示せず）とチャンバフィードスルー（図示せず）を通ってチャンバ１０内部に、そして外部に移動される。一旦基板２５が基板移送システムから受け取られるならば、それは基板ホルダー２０の上面まで降ろされる。
【００１５】
代わりの実施形態として、基板２５は静電クランプ（図示せず）によって、基板ホルダー２０に密着される。さらに、基板ホルダー２０は、冷却システムを更に含む。冷却システムは再循環クーラントフローを含み、基板ホルダー２０から熱を受け取り、熱交換システム（図示せず）へ熱を移動する。加熱する場合には、熱交換システムから熱を移動する。さらに、基板２５と基板ホルダー２０の間のガスギャップ熱伝導性を改善するため基板の裏面にガスを供給しても良い。基板の温度コントロールは、上昇、又は低下した温度で必要とされるとき、このようなシステムは利用される。たとえば、基板の温度コントロールは、プラズマから基板２５に供給される熱流と基板ホルダー２０に伝導によって基板２５から取り除かれる熱流のバランスによって、達成される定常状態温度を上回る温度で有効であろう。他の実施例で、発熱体、例えば抵抗発熱体、または熱電式ヒーター／冷却器は、含まれる。
【００１６】
第１の実施形態（図２に示す）で、基板ホルダー２０はさらに処理領域４５でプラズマに結合するラジオ周波数（ＲＦ）パワーを通す電極として用いられる。たとえば、基板ホルダー２０は、ＲＦ電源からインピーダンス整合ネットワーク３２を通し基板ホルダー２０へのＲＦパワーの伝達を通して、ＲＦ電圧で電気的にバイアスされる。ＲＦバイアスは、電子を加熱する為に、そしてそれゆえ、プラズマを形成し、維持するために役立つ。この構成で、システムは反動的なイオンエッチング（ＲＩＥ）として、原子炉（チャンバと上部ガス注射電極が地面面として用いられるその中に）を動かす。この構成で、システムは反応性イオンエッチングレアクターとして使用される。ここでチャンバと上部ガス導入電極が接地面としての役割を持っている。ＲＦバイアスのための典型的周波数は、１ＭＨｚないし１００ＭＨｚの範囲であり、望ましくは１３．５６ＭＨｚである。
【００１７】
代わりの実施形態で、ＲＦパワーは、マルチプル周波数で基板ホルダー電極に印加される。さらに、インピーダンス整合ネットワーク３２は、反射されたパワーを最小にすることによって処理チャンバ１０でプラズマにＲＦパヲーの移送を最大にするのに役立つ。整合ネットワークトポロジー（例えばＬタイプ、πタイプ、Ｔタイプ、その他）と自動コントロール法は技術的に知られている。
【００１８】
引き続き図２を参照し、プロセスガス４２は、ガス導入システムを通し、処理領域４２に導入される。ガス導入システム４０は、シャワーヘッドを含むことが出来る。ここでシャワーヘッドにあっては、プロセスガス４２を、ガス供給システム（図示せず）から処理領域４５へ、ガス導入充填空間（ｐｌｅｎｕｍ）（図示せず）、一連のバッフル板（図示せず）、マルチオリフィスシャワーヘッドガス導入板（図示せず）を通し、供給するものである。
【００１９】
真空排気システム５０は、望ましくは、１秒間に５０００リットル（それ以上）まで排気速度が可能なターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）と、チャンバ圧を抑えるためのゲート弁とを含む。ドライプラズマエッチングに対し使用される従来のプラズマ処理装置は、１秒間に１０００から３０００リットルのＴＭＰが使用されている。ＴＭＰは、概して５０ｍＴｏｒｒより低い、低圧処理には有効である、高い圧力では、ＴＭＰの排気速度は劇的に低下する。高圧処理（すなわち１００ｍＴｏｒｒを超える圧力）のために、機械のブースターポンプとドライ粗引きポンプが、使われる。コンピュータ５５は、マイクロプロセッサーと、メモリーと、プラズマ処理システムに対し通信し、入力をアクティブにするのに十分な制御電圧を生成することが可能なデジタルＩ／Ｏポートと、を含んでいる。さらに、コンピュータ５５は、ＲＦ電源３０、インピーダンス整合ネットワーク３２，ガス導入システム、真空排気システム５０と結合し、情報を交換する。メモリーに保存されたプログラムは、保存されたプロセスレシピに応じて、プラズマ処理システム１の前記構成要素に入力をアクティブにするために使用される。コンピュータ５５の一例として、ＤＥＬＬ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＷＯＲＫＤＴＡＳＴＩＯＮ（登録商標）、がＤＥＬＬ、Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓから購入可能である。
【００２０】
第２の実施形態として（図３に示す）、プラズマ処理システム１は、図２の参照で記述されたそれら構成要素に加えて、機械的又は電気的のどちらかの回転直流磁場システム６０を、さらに含む。それは潜在的にプラズマ密度を増加するため、そして／またはプラズマ処理の均一性を改善するためである。さらに、コンピュータ５５は、回転速度と磁場強度を調整するために回転磁場システム６０に結合する。
【００２１】
第３の実施形態として（図４に示す）、図２のプラズマ処理システム１は、ＲＦ電源７２からインピーダンス整合ネットワーク７４を通しＲＦパワーが結合する上部電極板を、さらに含む。上部電極へのＲＦパワーの印加に対し、典型的な周波数は、１０ＭＨｚないし２００ＭＨｚの範囲であり、望ましくは、６０ＭＨｚである。加えて、下部電極へのパワーの印加に対し、典型的な周波数は、０．１ＭＨｚないし３０ＭＨｚの範囲であり、望ましくは、２ＭＨｚである。さらに、コンピュータ５５は、上部電極７０へのＲＦパワーの印加をコントロールするために、ＲＦ電源７２とインピーダンス整合ネットワーク７４とに結合する。
【００２２】
第４の実施形態として（図５に示す）、図２のプラズマ処理システムは、インピーダンス整合ネットワーク８４を通し、ＲＦ電源８２によってＲＦパワーが結合する誘導コイル８０を、さらに含む。ＲＦパワーは、誘導コイル８０から、誘電体窓（図示せず）を通し、プラズマ処理領域４５に、誘導的に結合する。誘導コイル８０へのＲＦパワーの印加に対し、典型的な周波数は１０ＭＨｚないし１００ＭＨｚの範囲であり、望ましくは、１３．５６ＭＨｚである。同様に、チャック電極へのパワーの印加に対する典型的な周波数範囲は、０．１ＭＨｚないし３０ＭＨｚの範囲であり、そして望ましくは１３．５６ＭＨｚである。それに加えて、スロットファラデーシールド（図示せず）は、誘導コイル８０とプラズマの間で容量結合を減らすために使用される。さらに、コンピュータ５５は誘導コイル８０にパワーの印加をコントロールするためにＲＦ電源８２とインピーダンス整合ネットワーク８４に結合する。
【００２３】
代わりの実施形態で、プラズマは電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を使ってつくられる。さらにもう一つの実施形態で、プラズマはヘリコン波の発生から作られる。さらにもう一つの実施形態で、プラズマは伝搬表面波から作られる。
【００２４】
今、図５を介し図２に言及すると、プロセスガス４２は、ガス導入システム４０を通し、処理領域４５に導入される。加熱された電子の存在で、プロセスガス４２は、シリコンのエッチング対し十分な化学反応物を有するプロセス化学物質を生成するために特に選択された１つ以上のガス種を含む。それは、側壁形態に安定な膜を形成するために十分な化学物質を形成するのと、同様である。プロセス化学物質は、以下で記載するように、安定な形態を維持し、不必要なＨＦ副生成物によってフォトレジストマスクの過剰な浸食を防止する間、効果的にシリコンをエッチングする為に使用される。
【００２５】
形態側壁安定性は、高い結合強度の化学結合を形成する種を含むプロセス化学物質を選ぶことによって達成される。図６に示した表を使用し、フッ素／塩素のエッチング化学物質を有する硫黄及び／又は酸素を有するガスの使用は、側壁安定性に対し優れた候補であるＳｉ−Ｓ結合及び／又はＳｉ−Ｏ結合を含有する形態側壁膜を生じる。従ってプロセスガス４２は、例えばＳＯ２，Ｏ２，Ｎ２Ｏ，ＮＯ２の様な堆積（すなわち膜形成）ガスのセットと、例えばＳＦ６，ＳＦ４，Ｆ２，ＳｉＦ４，ＳｉＣｌ４，Ｃｌ２のようなエッチングガスのセットから選ばれる。
【００２６】
好ましい実施形態として、プロセスガス４２は、酸素を有する第１のガスと、フッ素を有する第２のガスと、塩素を有する第３のガスと、を含む。例えば、第１のガスはＳＯ２を含み、第２のガスはＳＦ４を含み、第３のガスはＳｉＣｌ４を含む。ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの第１流量は、１ないし２００ｓｃｃｍの範囲であり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし３００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は５ないし４００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１０ないし１５０ｓｃｃｍである。
【００２７】
代わりの実施形態として、もしＳｉの十分な量が利用できれば（例えば基板２５の表面から）、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＳＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＳＦ４を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし３００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００２８】
代わりの実施形態として、もしＳｉが不十分な量しか利用出来なければ、（例えば基板２５の表面から）、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＳＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＳｉＦ４を、塩素を有する第３のガスとしてＳｉＣｌ４を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの第１流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし３００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は５ないし４００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１０ないし１５０ｓｃｃｍである。
【００２９】
代わりの実施形態として、もしＳｉが不十分な量しか利用出来なければ、（例えば基板２５の表面から）、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＳＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＳｉＦ４を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし３００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００３０】
代わりの実施形態として、もしプロセス化学物質から硫黄（Ｓ）が除かれることを希望されたら、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＦ２を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。プロセス化学物質において硫黄の使用は、Ｓｉ−Ｓ結合の形成のポテンシャルに対し、そしてそれゆえ、形態の側壁膜保護に対し大変安定な膜を有利に提供する。しかしながら、硫黄の存在は、次に示す可能性を有している。
【００３１】
（１）エッチング後処理中にシリコン表面から（または、そのクリーニングで）除去が困難、（２）硫黄の除去（すなわちクリーニング）工程無しで、エッチング後処理中に基板に、硫黄／湿気化学物質はダメージを与え得る。（３）チャンバ構成部品上の硫黄／湿気化学物質の形成は時間と共にチャンバ表面に重大なダメージを与え得る。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし１５００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし６００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００３２】
代わりの実施形態として、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＮＯ２を、フッ素を有する第２のガスとしてＦ２を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし１５００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし６００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００３３】
代わりの実施形態として、プロセス化学物質は、酸素を有する第１のガスとしてＮ２Ｏを、フッ素を有する第２のガスとしてＦ２を、塩素を有する第３のガスとしてＣｌ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、塩素を有する第３のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし４００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１から２００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし１５００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１から６００ｓｃｃｍである。塩素を有する第３のガスの第３流量の範囲は１０ないし７５０ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、２５ないし３００ｓｃｃｍである。
【００３４】
代わりの実施形態として、プロセス化学物質は、堆積ガスとしての第１のガスＯ２を、エッチングガスとして第２のガスＦ２を含む。同様に、ガス導入システム４０は、コンピュータ５５に記憶されたプロセスレシピによって酸素を有する第１のガスの流量、フッ素を有する第２のガスの流量、の調整をコントロールされる。例えば、酸素を有する第１のガスの流量の範囲は１ないし２００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし１００ｓｃｃｍである。フッ素を有する第２のガスの第２流量の範囲は１ないし１５００ｓｃｃｍであり、好ましい範囲は、１ないし６００ｓｃｃｍである。
【００３５】
最後に、代わりの実施形態として、不活性ガスは前記プロセスガス化学物質のどの１つにでも加えられる。不活性ガスはアルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、窒素のうち、少なくとも１つである。たとえば、プロセス化学物質への不活性ガスの追加ははプロセスガスの希釈、またはガス分圧の調節に使用される。さらに、例えば不活性ガスの追加は、形態エッチングの物理的成分を促進することが出来る。
【００３６】
この発明の特定の典型的な実施形態だけを上記に詳細に記載したが、当業者は容易に、この発明の新しい教示と長所から離れることなく、典型的な実施形態において多くの修正が可能であることを認識する。したがって、全てのそのような修正は、この発明の範囲内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、基板形態の図解の横断面図を示す。
【図２】図２は、本発明の第１の実施態様によるプラズマ処理システムを示す。
【図３】図３は、本発明の第２の実施態様によるプラズマ処理システムを示す。
【図４】図４は、本発明の第３の実施態様によるプラズマ処理システムを示す。
【図５】図５は、本発明の第４の実施態様によるプラズマ処理システムを示す。
【図６】図６は、複数の化学結合に対する結合強度の表を示す。
Claims (76)
- 酸素を含む第１のガスと、フッ素を含む第２のガスと、塩素を含む第３のガスと、を有するプロセスガスを供給する工程と、
そのプロセスガスからプラズマを生成する工程と、を具備する基板処理方法。 - 酸素を含む前記第１のガスは、Ｏ２、ＳＯ２、Ｎ２Ｏ、およびＮＯ２の少なくとも１つを有する請求項１に記載の基板処理方法。
- フッ素を含む前記第２のガスはＳＦ４、ＳＦ６、ＳｉＦ４、およびＦ２の少なくとも１つを有する請求項１に記載の基板処理方法。
- 塩素を含む前記第３のガスはＳｉＣｌ４、およびＣｌ２の少なくとも１つを含む請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記プロセスガスはＳＯ２、ＳＦ４、およびＳｉＣｌ４を含む請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記プロセスガスはＳＯ２、ＳＦ４，およびＣｌ２を含む請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記プロセスガスはＳＯ２、ＳｉＦ４，およびＳｉＣｌ４を含む請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記プロセスガスはＳＯ２、ＳｉＦ４，およびＣｌ２を含む請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記プロセスガスはＯ２、Ｆ２，およびＣｌ２を含む請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記プロセスガスはＮＯ２、Ｆ２，およびＣｌ２を含む請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記プロセスガスはＮ２Ｏ、Ｆ２，およびＣｌ２を含む請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍの範囲である請求項５に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＦ４の流量は１ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項５に記載の基板処理方法。
- 前記ＳｉＣｌ４の流量は５ないし４００ｓｃｃｍの範囲である請求項５に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍ、前記ＳＦ４の流量は１ないし７５０ｓｃｃｍ、および前記ＳｉＣｌ４の流量は５ないし４００ｓｃｃｍの範囲である請求項５に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし１００ｓｃｃｍ、前記ＳＦ４の流量は１ないし３００ｓｃｃｍ、および前記ＳｉＣｌ４の流量は１０ないし１５０ｓｃｃｍの範囲である請求項５に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍの範囲である請求項６に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＦ４の流量は１ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項６に記載の基板処理方法。
- 前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項６に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍ、前記ＳＦ４の流量は１ないし７５０ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項６に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし１００ｓｃｃｍ、前記ＳＦ４の流量は１ないし３００ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は２５ないし３００ｓｃｃｍの範囲である請求項６に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍの範囲である請求項７に記載の基板処理方法。
- 前記ＳｉＦ４の流量は１ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項７に記載の基板処理方法。
- 前記ＳｉＣｌ４の流量は５ないし４００ｓｃｃｍの範囲である請求項７に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍ、前記ＳｉＦ４の流量は１ないし７５０ｓｃｃｍ、および前記ＳｉＣｌ４の流量は５ないし４００ｓｃｃｍの範囲である請求項７に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし１００ｓｃｃｍ、前記ＳｉＦ４の流量は１ないし３００ｓｃｃｍ、および前記ＳｉＣｌ４の流量は１０ないし１５０ｓｃｃｍの範囲である請求項７に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍの範囲である請求項８に記載の基板処理方法。
- 前記ＳｉＦ４の流量は１ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項８に記載の基板処理方法。
- 前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項８に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍ、前記ＳｉＦ４の流量は１ないし７５０ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項８に記載の基板処理方法。
- 前記ＳＯ２の流量は１ないし１００ｓｃｃｍ、前記ＳｉＦ４の流量は１ないし３００ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は２５ないし３００ｓｃｃｍの範囲である請求項８に記載の基板処理方法。
- 前記Ｏ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍの範囲である請求項９に記載の基板処理方法。
- 前記Ｆ２の流量は１ないし１５００ｓｃｃｍの範囲である請求項９に記載の基板処理方法。
- 前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項９に記載の基板処理方法。
- 前記Ｏ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍ、前記Ｆ２の流量は１ないし１５００ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項９に記載の基板処理方法。
- 前記Ｏ２の流量は１ないし１００ｓｃｃｍ、前記Ｆ２の流量は１ないし６００ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は２５ないし３００ｓｃｃｍの範囲である請求項９に記載の基板処理方法。
- 前記ＮＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍの範囲である請求項１０に記載の基板処理方法。
- 前記Ｆ２の流量は１ないし１５００ｓｃｃｍの範囲である請求項１０に記載の基板処理方法。
- 前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項１０に記載の基板処理方法。
- 前記ＮＯ２の流量は１ないし２００ｓｃｃｍ、前記Ｆ２の流量は１ないし１５００ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項１０に記載の基板処理方法。
- 前記ＮＯ２の流量は１ないし１００ｓｃｃｍ、前記Ｆ２の流量は１ないし６００ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は２５ないし３００ｓｃｃｍの範囲である請求項１０に記載の基板処理方法。
- 前記Ｎ２Ｏの流量は１ないし４００ｓｃｃｍの範囲である請求項１１に記載の基板処理方法。
- 前記Ｆ２の流量は１ないし１５００ｓｃｃｍの範囲である請求項１１に記載の基板処理方法。
- 前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項１１に記載の基板処理方法。
- 前記Ｎ２Ｏの流量は１ないし４００ｓｃｃｍ、前記Ｆ２の流量は１ないし１５００ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は１０ないし７５０ｓｃｃｍの範囲である請求項１１に記載の基板処理方法。
- 前記Ｎ２Ｏの流量は１ないし２００ｓｃｃｍ、前記Ｆ２の流量は１ないし６００ｓｃｃｍ、および前記Ｃｌ２の流量は２５ないし３００ｓｃｃｍの範囲である請求項１１に記載の基板処理方法。
- 前記プロセスガスは、不活性ガスをさらに有する請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、および窒素の少なくとも１つを有する請求項４７に記載の基板処理方法。
- 少なくとも１つ堆積ガスと、少なくとも１つのエッチングガスとを有するプロセスガスを供給する工程と、
そのプロセスガスからプラズマを生成する工程と、を具備する基板処理方法。 - 前記堆積ガスは、Ｏ２、ＳＯ２、Ｎ２Ｏ、およびＮＯ２の少なくとも１つを有する請求項４９に記載の基板処理方法。
- 前記エッチングガスは、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳｉＦ４、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４およびＦ２の少なくとも１つを有する請求項４９に記載の基板処理方法。
- 前記プロセスガスは、Ｏ２およびＦ２を含む請求項４９に記載の基板処理方法。
- 前記Ｏ２の流量は、１ないし２００ｓｃｃｍの範囲である請求項５２に記載の基板処理方法。
- 前記Ｆ２の流量は、１ないし１５００ｓｃｃｍの範囲である請求項５２に記載の基板処理方法。
- 前記Ｏ２の流量は、１ないし１００ｓｃｃｍ、前記Ｆ２の流量は１ないし６００ｓｃｃｍの範囲である請求項５２に記載の基板処理方法。
- プロセスチャンバと、
プロセスチャンバ内にプロセスガスを導入するように構成されているガス導入システムと、
プロセスガスからプラズマを生成するように構成されているプラズマソースと、を具備し、
前記プロセスガスは、酸素を有する第１のガスと、フッ素を有する第２のガスと、塩素を有する第３のガスとを含む、プラズマ処理システム。 - プラズマソースは誘導コイルを有する請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- プラズマソースは平板電極を有する請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 酸素を含む前記第１のガスは、Ｏ２とＳＯ２の少なくとも１つを有する請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- フッ素を含む前記第２のガスは、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳｉＦ４、およびＦ２の少なくとも１つを有する請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 塩素を含む前記第３のガスは、ＳｉＣｌ４およびＣｌ２の少なくとも１つを有する請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プロセスガスは、ＳＯ２、ＳＦ４、およびＳｉＣｌ４を含む請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プロセスガスは、ＳＯ２、ＳＦ４、およびＣｌ２を含む請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プロセスガスは、ＳＯ２、ＳｉＦ４、およびＳｉＣｌ４を含む請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プロセスガスは、ＳＯ２、ＳｉＦ４、およびＣｌ２を含む請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プロセスガスは、Ｏ２、Ｆ２、およびＣｌ２を含む請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プロセスガスは、ＮＯ２、Ｆ２、およびＣｌ２を含む請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プロセスガスは、Ｎ２Ｏ、Ｆ２、およびＣｌ２を含む請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プロセスガスは、不活性ガスをさらに有する請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
- 前記不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、および窒素の少なくとも１つを有する請求項６９に記載のプラズマ処理システム。
- プロセスチャンバと、
プロセスチャンバ内にプロセスガスを導入するように構成されているガス導入システムと、
プロセスガスからプラズマを生成するように構成されているプラズマソースと、を具備し、
前記プロセスガスは、堆積ガスと、エッチングガスと、を含むものであるプラズマ処理システム。 - 前記プラズマソースは、誘導コイルを有する請求項７１に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プラズマソースは、平板電極を有する請求項７１に記載のプラズマ処理システム。
- 前記堆積ガスは、Ｏ２、ＳＯ２、Ｎ２Ｏ、およびＮＯ２の少なくとも１つを有する請求項７１に記載のプラズマ処理システム。
- 前記エッチングガスは、ＳＦ４、ＳＦ６、ＳｉＦ４、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４およびＦ２の少なくとも１つを有する請求項７１に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プロセスガスは、Ｏ２およびＦ２を含む請求項７５に記載のプラズマ処理システム。
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