JP2007300102A - 異なるエッチング及び重合体堆積速度の重合エッチングガスを異なる半径方向ガス噴射区域において時間変調で用いるプラズマエッチング処理 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の同心円状ガス噴射区域を備えた処理領域上に横たわる天井電極110を有するプラズマ反応装置内で行われる。本プラズマエッチング処理は、異なるガス噴射区域を通して異なる化学種組成の処理ガスを噴射して、複数のガス噴射区域間に化学種を分布することを含む。処理ガスは、高エッチング速度を促進するフッ素リッチ重合エッチングガス、高重合体堆積速度を促進する炭素リッチ重合エッチングガス、重合体堆積速度を遅延させる重合体管理ガス(例えば、酸素又は窒素)、エッチングプロファイルの先細りを軽減する不活性希釈ガスを含む。
【選択図】図1A
Description
一般に、エッチングが高アスペクト比のトレンチ又は高アスペクト比の接触開口部深くに進行するにつれ、時間の経過とともにエッチング速度は低下し、エッチング停止が発生、エッチングプロファイルは先細りとなる。この問題は、内側及び外側ガス噴射区域120、115に対応するウェハのその他の環状区域で起こる可能性もあるが、ウェハ中央部に近いほど最も起こりやすい。典型的には、エッチング速度の低下又はエッチングプロファイル先細りの増大がウェハ中央部で高い率で起こり、ウェハの中間環状区域(例えば、内側ガス噴射区域120の下)で若干低い率で起こり、ウェハ周縁部(外側ガス噴射区域115に対応)ではごくわずかである。しかしながら、エッチング速度又はエッチング停止及び先細りエッチングプロファイルの分布はこの典型パターンとは異なる場合がある。この問題は本発明において以下のように解決される。つまり、この問題が生じるこのような区域において、a)高フッ素含有エッチングガス、(b)希釈(不活性)ガス、(c)O2、(d)N2のいずれか1つ又は全ての流量を高炭素含有エッチングガスよりも速く上昇させる。高フッ素含有ガスによりエッチング速度は上昇し、エッチング停止は未然に防がれ得る。高フッ素含有ガスという用語は、分子成分が高フッ素/炭素比のフッ化炭素又はフッ化炭化水素ガスを示す。高炭素含有ガスという用語は、分子成分が高炭素/フッ素比のフッ化炭素又はフッ化炭化水素ガスを示す。エッチング速度は若干損なわれるものの、希釈ガスによりエッチングプロファイルの先細りは軽減される。O2又はN2ガスにより重合体の堆積は減速されてエッチング停止は防止され、エッチング速度は促進される。典型的なケースにおいては、エッチングプロファイルは時間の経過(エッチング深さ)とともにウェハ中央部付近でより先細りとなるため、本発明では、以下の(a)高フッ素含有エッチングガス、(b)希釈ガス、(c)O2(又はN2)のいずれか1つ又は全ての流量を、時間の経過に従って、高炭素含有エッチングガスの流量に相対して上昇させる。この具体例においては、こういった上昇は内側区域で他の区域よりも早い速度で行う。別の例としては、ウェハのいずれの特定環状区域(中央区域以外である)で時間の経過とともにエッチングプロファイルがより先細りになる場合は、その特定区域において、以下の(a)高フッ素含有エッチングガス、(b)希釈ガス、(c)O2(又はN2)のいずれか1つ又は全ての流量を、時間の経過と共に、高炭素含有エッチングガスの流量に相対して上昇させる。この上昇は、その問題がその特定区域で最も重度の場合、その他の区域より速い速度で行う。同様の上昇は、必要に応じて1つ以上のその他の区域でも行ってもよいが、異なる区域における問題の相対重症度に応じて遅めの速度で行う。
Claims (20)
- 部品上方に横たわる天井電極と部品を支持する静電チャックを有する反応装置において部品上の誘電体膜に高アスペクト比の開口部をエッチングするためのプラズマエッチング方法であって、
天井電極のガス噴射口の複数の同心円状区域の少なくとも第1選択区域を通して第1重合エッチング処理ガスを噴射し、
部品の縁部を取り巻く排気環体を通して該反応装置から排気し、
(a)VHF源電力、(b)HF、及び(c)LFバイアス電力の少なくとも1つを(a)天井及び(b)該静電チャック内の1つに位置する電極に印加して反応装置内にプラズマを発生させることで、部品上にエッチング処理ガス由来の重合体を堆積する一方、エッチング処理ガス由来のエッチング種でもって誘電体膜に高アスペクト比開口部をエッチングし、
天井電極の複数の同心円状ガス噴射区域の少なくとも第2選択区域を通して酸素又は窒素ガスを噴射し、エッチング処理中の該酸素又は窒素ガスのガス流量を時間の経過と共に増大することで重合体の堆積速度を減速することを含むプラズマエッチング方法。 - 酸素又は窒素ガスを主に該第2選択ガス噴射区域を通して、あるいはこの区域のみを通して噴射し、
酸素又は窒素ガスの噴射工程が、酸素又は窒素ガスを複数の同心円状ガス噴射区域のそれぞれを通してそれぞれの流量でもって噴射することを含む請求項1記載の方法。 - 該部品の対応する同心円状区域間における、以下の(a)エッチングプロファイルの先細り、(b)エッチング速度、(c)エッチング停止の少なくとも1つの分布に従って、該流量を振り分けることをさらに含む請求項2記載の方法。
- それぞれの該流量を時間の時間の経過に従ってそれぞれの上昇率でもって上昇させることをさらに含む請求項3記載の方法。
- 該分布に従って、それぞれの該上昇率を振り分けることをさらに含む請求項3記載の方法。
- 該天井の複数の同心円状ガス噴射区域の少なくとも第3選択区域を通して不活性希釈ガスを噴射することをさらに含み、該第3選択区域は該部品のその他の区域よりもエッチングプロファイルの先細り速度が速い該部品の対応する領域上に横たわる請求項1記載の方法。
- エッチング処理中に、時間の経過に従って該不活性希釈ガスの流量を上昇させることをさらに含む請求項6記載の方法。
- 不活性希釈ガスの噴射工程が、複数の同心円状ガス噴射区域のそれぞれを通してそれぞれの希釈ガス流量でもって該希釈ガスを噴射することを含み、
該処理が該部品の対応する同心円状区域間におけるエッチングプロファイルの先細りの分布に従って該希釈ガスの流量を振り分けることを含む請求項6記載の方法。 - 該希釈ガスのそれぞれの該流量を時間の経過に従ってそれぞれの上昇率でもって上昇させることをさらに含む請求項8記載の方法。
- 該部品の同心円状区域間における該先細りエッチングプロファイルの分布に従って希釈ガス流量のそれぞれの該上昇率を振り分けることをさらに含む請求項9記載の方法。
- 該第1重合エッチング処理ガスが第1炭素/フッ素比を有し、
該処理がさらに該天井の複数の同心円状ガス噴射区域の少なくとも第4選択区域を通して第2重合エッチング処理ガスを噴射することを含み、該第2エッチング処理ガスの第2炭素/フッ素比は該第1エッチング処理ガスの該第1炭素/フッ素比よりも高く、該第1及び第4ガス噴射区域は低及び高エッチング速度を該処理中に被っている該ウェハの対応する同心円状区域上に横たわる請求項1記載の方法。 - 該第1及び第2処理ガスの双方を該第1及び第4ガス噴射区域のそれぞれを通して異なる流量で同時に噴射することを含み、該第1及び第2処理ガスの流量比は該第4ガス噴射区域よりも該第1ガス噴射区域のほうが高く、これによりより多くのフッ素リッチなエッチング処理ガスとより少ない炭素リッチ処理ガスとをその他の区域よりもエッチング速度が低い該部品の一区域へと流す請求項11記載の方法。
- 該第4ガス噴射区域が該天井の中央区域であり、該第1ガス噴射区域が該中央区域の半径方向外側の環状区域である請求項12記載の方法。
- エッチング処理ガスの噴射工程が、高及び低フッ素/炭素比をそれぞれ有するエッチング処理ガスの混合物を該天井のガス噴射区域のそれぞれを通して噴射すること、及び該部品の対応する区域間における(a)エッチングプロファイルの先細り、(b)エッチング速度、(c)エッチング停止の少なくとも1つの分布に従って、異なる処理ガスの流量を異なるガス噴射区域に振り分ける請求項1記載の方法。
- 処理チャンバを郭成する筐体と、
処理中にチャンバ内の部品を支持するように構成され、プラズマバイアス電力電極を含むワークピース支持体と、
異なるガス種を格納する複数のガス供給源と、
複数の処理ガス供給口と、
該複数のガス供給源を該複数の処理ガス供給口と、バルブ列を統括し該供給口を通してガス流量を時間の経過に従って変更するようプログラムされた制御装置とに連結可能なバルブ列と、
該複数の処理ガス供給口のそれぞれに連結された複数のガス噴射区域を有する天井プラズマ源電力電極を含むワークピース処理装置。 - 該複数ガス噴射区域の半径方向最内部区域が、該ワークピース支持体の中心上に設置された中央円形ガス分散装置を含み、(a)単一ガス噴射口、(b)円形配列されたガス噴射口の1つである請求項15記載の装置。
- 該天井源電力電極に連結されたVHF源電力発生装置をさらに含む請求項15記載の装置。
- 該複数のガス供給源がフッ化炭素ガス、フッ化炭化水素ガス、純酸素又は窒素ガスの1つ、不活性ガスをそれぞれ含有する供給物を含む請求項15記載の装置。
- 該複数のガス供給源がさらに、フッ化炭素又はフッ化炭化水素種のそれぞれをそれぞれ異なる炭素、フッ素組成比で含有する請求項18記載の装置。
- 該制御装置が、
(a)該複数のガス噴射区域の異なる区域を通して異なる処理ガス種又はその混合物の流れを作り、
(b)該複数のガス噴射区域の異なる区域を通して流れるガスの成分比を時間の経過に従って変化させるようにプログラムされている請求項15記載の装置。
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