JP2014239210A5

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Publication number: JP2014239210A5
Application number: JP2014076598A
Authority: JP
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2034-04-03

Description

様々な実験によって、プラズマグリッドを使用した結果、極めて良好な選択性、プロファイル角、Ｉ／Ｄローディング、中心からエッジへの均一性を伴うエッチングプロセスが得られることが示された。いくつかの例において、選択性（すなわち、Ｓｉのエッチング速度：酸化物のエッチング速度）は、約１０より大きいか、または約１００よりも大きい。実際に、いくつかの例では、プラズマグリッドを用いることで、無限大の選択性が得られる場合がある。このような場合、酸化物材料がエッチングされることは実質的になく、むしろ、酸化物表面に少量の堆積が生じることがある。多くのケースにおいて得られるプロファイル角は、略垂直（例えば、約８９度超）である。いくつかの実現形態において、Ｉ／Ｄローディングは、約２度未満であることが示された。また、いくつかの実現形態における中心からエッジへの均一性は、約２ｎｍ未満であった。
この他、本発明は、以下の適用例としても実施可能である。
［適用例１］基板上のフィーチャをエッチングするための装置であって、
プラズマを施すことが可能な内部を画成するチェンバと、
エッチング中に前記チェンバ内で基板を保持するための基板ホルダと、
前記チェンバ内でプラズマを生成するためのプラズマ発生器と、
前記プラズマチェンバの内部を、前記プラズマ発生器に近接した上部サブチェンバと、前記基板ホルダに近接した下部サブチェンバと、に分割するグリッドアセンブリと、
を備え、
前記上部サブチェンバは、前記下部サブチェンバの高さの少なくとも約１／６の高さを有し、
前記グリッドアセンブリは、２つ以上のグリッドを含み、それらは、前記チェンバ内でプラズマが生成されるときに該グリッドに誘導電流が発生することを実質的に防止する複数のスロットを有する
装置。
［適用例２］前記上部サブチェンバ内で上部ゾーン・プラズマを生成し、前記下部サブチェンバ内で下部ゾーン・プラズマを生成するという条件で、前記チェンバ内でプラズマを発生させるように設計または構成されたコントローラをさらに備え、
前記下部ゾーン・プラズマの実効電子温度は、約１ｅＶ以下であって、前記上部ゾーン・プラズマの実効電子温度よりも低く、
前記下部ゾーン・プラズマの電子密度は、約５×１０ ^９ｃｍ ^−３以下であって、前記上部ゾーン・プラズマの電子密度よりも低い
適用例１に記載の装置。
［適用例３］前記コントローラは、さらに、前記下部サブチェンバ内でイオン・イオンプラズマを発生させるように設計または構成される適用例２に記載の装置。
［適用例４］前記グリッドアセンブリの少なくとも１つのグリッドは、約１〜５０ｍｍの間の平均厚さを有する適用例１に記載の装置。
［適用例５］前記グリッドアセンブリの前記グリッドの少なくとも１つにおける前記スロットは、幅に対する高さのアスペクト比が、約０．０１〜５の間である適用例１に記載の装置。
［適用例６］前記スロットは、方位隣接スロットから約６０度以下によって隔てられている適用例１に記載の装置。
［適用例７］前記グリッドアセンブリは、第１のグリッドと第２のグリッドとを含む適用例１に記載の装置。
［適用例８］前記第１と第２のグリッドは、略同一のスロットパターンを有する適用例７に記載の装置。
［適用例９］前記第１と第２のグリッドは、相互に異なるスロットパターンを有する適用例７に記載の装置。
［適用例１０］前記第１と第２のグリッドのうち少なくとも一方は、前記基板ホルダの上面に垂直な軸に関して回転可能である適用例７に記載の装置。
［適用例１１］前記第１のグリッドおよび前記第２のグリッドは、前記下部サブチェンバにおけるプラズマ条件を径方向に調整することを可能にするスロットパターンを有する適用例１０に記載の装置。
［適用例１２］前記第１のグリッドと前記第２のグリッドとの間の距離を可変とするように、前記第１と第２のグリッドのうち少なくとも一方は可動である適用例７に記載の装置。
［適用例１３］前記グリッドアセンブリの少なくとも１つのグリッドは、ガスを供給するための１つまたは複数の入口を有する適用例１に記載の装置。
［適用例１４］基板上のフィーチャをエッチングする方法であって、
プラズマ発生器とグリッドアセンブリとを備えるチェンバであって、前記グリッドアセンブリは、該プラズマチェンバの内部を前記プラズマ発生器に近接した上部サブチェンバと基板ホルダに近接した下部サブチェンバとに分割し、少なくとも２つのグリッドを有するものであって、前記上部サブチェンバは、前記下部サブチェンバの高さの少なくとも約１／６の高さを有する、チェンバ内の、前記基板ホルダに基板を供給し、
前記上部サブチェンバ内で上部ゾーン・プラズマを生成し、前記下部サブチェンバ内で下部ゾーン・プラズマを生成するという条件で、前記チェンバ内でプラズマを発生させ、
前記下部ゾーン・プラズマと前記基板との相互作用によって、前記基板のフィーチャをエッチングし、
前記下部ゾーン・プラズマの実効電子温度は、約１ｅＶ以下であって、前記上部ゾーン・プラズマの実効電子温度よりも低く、
前記下部ゾーン・プラズマの電子密度は、約５×１０ ^９ｃｍ ^−３以下であって、前記上部ゾーン・プラズマの電子密度よりも低い
方法。
［適用例１５］前記グリッドアセンブリにバイアスを印加することをさらに含む適用例１４に記載の方法。
［適用例１６］前記基板ホルダにバイアスを印加することをさらに含む適用例１４に記載の方法。
［適用例１７］前記下部ゾーン・プラズマは、イオン・イオンプラズマである適用例１４に記載の方法。
［適用例１８］前記グリッドアセンブリの少なくとも１つのグリッドを、前記基板ホルダの上面に垂直な軸に関して回転させることをさらに含む適用例１４に記載の方法。
［適用例１９］前記グリッドアセンブリにおける前記グリッド間の距離を変更することをさらに含む適用例１４に記載の方法。
［適用例２０］前記上部サブチェンバと前記下部サブチェンバには、異なる処理ガスが供給される適用例１４に記載の方法。
［適用例２１］前記コントローラは、さらに、前記グリッドアセンブリにバイアスを印加するように設計または構成される適用例１から適用例１３のいずれか一項に記載の装置。
［適用例２２］前記コントローラは、さらに、前記基板ホルダにバイアスを印加するように設計または構成される適用例１から適用例１３のいずれか一項に記載の装置。
［適用例２３］前記コントローラは、さらに、前記チェンバにエッチャントガスを供給するように設計または構成される適用例１から適用例１３のいずれか一項に記載の装置。
［適用例２４］前記コントローラは、さらに、前記プラズマにより前記基板をエッチングする間、前記チェンバ内の圧力を約２０００ミリトール未満とするように設計または構成される適用例１から適用例１３のいずれか一項に記載の装置。
［適用例２５］前記グリッドアセンブリの各グリッドの厚さの和は、約２〜５０ｍｍの間である適用例４に記載の装置。
［適用例２６］前記グリッドアセンブリの前記グリッドのうち少なくとも１つにおける前記複数のスロットは、径方向に向いているか、または略径方向に向いている適用例１から適用例１３のいずれか一項に記載の装置。
［適用例２７］前記スロットは、方位隣接スロットから少なくとも約１５度で隔てられている適用例６に記載の装置。
［適用例２８］前記基板ホルダは、静電チャックである適用例１から適用例１３のいずれか一項に記載の装置。
［適用例２９］処理ガス注入口をさらに備える適用例１から適用例１３のいずれか一項に記載の装置。
［適用例３０］前記プラズマを発生させる際に、前記グリッドアセンブリに電流は実質的に生じない適用例１４から適用例２０のいずれか一項に記載の方法。
［適用例３１］前記チェンバにエッチャントガスを供給することをさらに含む適用例１４から適用例２０のいずれか一項に記載の方法。
［適用例３２］前記エッチングは、約２０００ミリトール未満のチェンバ圧力で実施される適用例１４から適用例２０のいずれか一項に記載の方法。
［適用例３３］前記グリッドアセンブリの少なくとも１つのグリッドを、前記グリッドアセンブリの少なくとも１つの他のグリッドに対して動かすことをさらに含み、前記少なくとも１つのグリッドを動かすことによって、前記グリッドアセンブリを通過して前記下部サブチェンバに入るイオンおよび中性種の相対量を変更する適用例１４から適用例２０のいずれか一項に記載の方法。

Claims

基板上のフィーチャをエッチングするための装置であって、
プラズマを施すことが可能な内部を画成するチェンバと、
エッチング中に前記チェンバ内で基板を保持するための基板ホルダと、
前記チェンバ内でプラズマを生成するためのプラズマ発生器と、
前記チェンバの内部を、前記プラズマ発生器に近接した上部サブチェンバと、前記基板ホルダに近接した下部サブチェンバと、に分割するグリッドアセンブリと、
前記上部サブチェンバ内で上部ゾーン・プラズマを生成し、前記下部サブチェンバ内でイオン・イオンプラズマである下部ゾーン・プラズマを生成するために前記グリッドアセンブリを用いるという条件で、前記チェンバ内で前記プラズマを生成するように構成されるコントローラと、
を備え、
前記グリッドアセンブリは、少なくとも第１のグリッドおよび第２のグリッドを含み、各グリッドは、前記チェンバ内でプラズマが生成されるときに該グリッドに誘導電流が発生することを実質的に防止する複数のスロットを有するし、
前記グリッドアセンブリの前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つにおける前記複数のスロットのうち少なくとも１つは、約０．５〜１の間の幅に対する高さのアスペクト比を有する
装置。
前記下部ゾーン・プラズマの実効電子温度は、約１ｅＶ以下であって、前記上部ゾーン・プラズマの実効電子温度よりも低く、
前記下部ゾーン・プラズマの電子密度は、約５×１０^９ｃｍ^−３以下であって、前記上部ゾーン・プラズマの電子密度よりも低い
請求項１に記載の装置。
前記グリッドアセンブリの少なくとも１つのグリッドは、約１〜５０ｍｍの間の平均厚さを有する請求項１に記載の装置。
前記スロットは、方位隣接スロットから約６０度以下によって隔てられている請求項１に記載の装置。
前記第１と第２のグリッドは、略同一のスロットパターンを有する請求項１に記載の装置。
前記第１と第２のグリッドは、相互に異なるスロットパターンを有する請求項１に記載の装置。
前記第１と第２のグリッドのうち少なくとも一方は、前記基板ホルダの上面に垂直な軸に関して回転可能である請求項１に記載の装置。
前記第１のグリッドおよび前記第２のグリッドは、前記下部サブチェンバにおけるプラズマ条件を径方向に調整することを可能にするスロットパターンを有する請求項７に記載の装置。
前記第１のグリッドと前記第２のグリッドとの間の距離を可変とするように、前記第１と第２のグリッドのうち少なくとも一方は可動である請求項１に記載の装置。
前記グリッドアセンブリの少なくとも１つのグリッドは、ガスを供給するための１つまたは複数の入口を有する請求項１に記載の装置。
基板上のフィーチャをエッチングする方法であって、
プラズマ発生器とグリッドアセンブリとを備えるチェンバであって、前記グリッドアセンブリは、該チェンバの内部を前記プラズマ発生器に近接した上部サブチェンバと基板ホルダに近接した下部サブチェンバとに分割し、少なくとも２つのグリッドを有するものであって、チェンバ内の、前記基板ホルダに基板を供給し、
前記上部サブチェンバ内で上部ゾーン・プラズマを生成し、前記下部サブチェンバ内で下部ゾーン・プラズマを生成するという条件で、前記チェンバ内でプラズマを発生させ、
前記下部ゾーン・プラズマと前記基板との相互作用によって、前記基板のフィーチャをエッチングし、
前記下部ゾーン・プラズマの実効電子温度は、約１ｅＶ以下であって、前記上部ゾーン・プラズマの実効電子温度よりも低く、
前記下部ゾーン・プラズマの電子密度は、約５×１０^９ｃｍ^−３以下であって、前記上部ゾーン・プラズマの電子密度よりも低い
方法。
前記グリッドアセンブリにバイアスを印加することをさらに含む請求項１１に記載の方法。
前記基板ホルダにバイアスを印加することをさらに含む請求項１１に記載の方法。
前記下部ゾーン・プラズマは、イオン・イオンプラズマである請求項１１に記載の方法。
前記グリッドアセンブリの少なくとも１つのグリッドを、前記基板ホルダの上面に垂直な軸に関して回転させることをさらに含む請求項１１に記載の方法。
前記グリッドアセンブリにおける前記グリッド間の距離を変更することをさらに含む請求項１１に記載の方法。
前記上部サブチェンバと前記下部サブチェンバには、異なる処理ガスが供給される請求項１１に記載の方法。
前記グリッドアセンブリの各グリッドは、プラズマが前記チェンバ内で生成されるときに該グリッドに誘導電流が発生することを実質的に防止する複数のスロットを有し、
前記グリッドアセンブリの第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つにおける前記複数のスロットのうち少なくとも１つは、約０．５〜１の間の幅に対する高さのアスペクト比を有する請求項１４に記載の方法。
上方にプラズマ源を、下方に基板支持部を備える、プラズマ処理を実施するように構成される反応チェンバ用のグリッドアセンブリであって、
前記グリッドアセンブリの上方で生成されたイオンが通過することを可能にする穿孔部を有する第１のグリッドと、
前記グリッドアセンブリの上方で生成されたイオンが通過することを可能にする穿孔部を有する第２のグリッドと、を備え、
前記第１および第２のグリッドは、前記反応チェンバ内で用いられるように構成され、
前記第１および第２のグリッドは、前記反応チェンバに設置されたときに前記第１のグリッドが前記第２のグリッドの上方になるように、相互に略平行および略垂直に位置が揃えられ、相互に対して可動であり、
前記第１および第２のグリッドが第１の相対位置に配置されるときは、前記グリッドアセンブリは、第１のグリッドアセンブリ開口領域を有し、前記第１および第２のグリッドが第２の相対位置に配置されるときは、前記グリッドアセンブリは、第２のグリッドアセンブリ開口領域を有し、
前記グリッドアセンブリの上方で生成されたプラズマは、前記第１および第２のグリッドが前記第１の相対位置に配置されるときは、前記第１のグリッドアセンブリ開口領域を通る第１のイオン束分布をもたらし、前記第１および第２のグリッドが前記第２の相対位置に配置されるときは、前記第２のグリッドアセンブリ開口領域を通る第２のイオン束分布をもたらし、前記第２のイオン束分布は、前記第１のイオン束分布に比べて、前記グリッドアセンブリの中心とは対照的に、前記グリッドアセンブリの周囲付近に比較的より集中する、グリッドアセンブリ。
前記グリッドアセンブリの前記第１および／または第２のグリッドは、前記第１の相対位置と前記第２の相対位置との間で相互に対して回転するように構成される請求項１９に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つは、Ｙ ₂ Ｏ ₃ 、ＹＦ ₃ 、ＹＡＧ、窒化チタン、またはＣｅＯ ₂ の層で被覆される請求項１９に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つの表面は、陽極酸化される請求項１９に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つの表面は、不動態化される請求項１９に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッド間の距離は、約５ｍｍ以下である請求項１９に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッド間の距離は、約２ｍｍ以下である請求項２４に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つは、非平面状である請求項１９に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドが第３の相対位置に配置されるときは、前記第１および第２のグリッドの前記穿孔部は、グリッドアセンブリ開口領域がないように位置がずらされる請求項１９に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つの前記穿孔部は、前記第１および／または第２のグリッド内で誘導電流が発生することを防止する、径方向に向いているスロットを含む請求項１９に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドと垂直に位置が揃う第３のグリッドをさらに備える請求項１９に記載のグリッドアセンブリ。
上方にプラズマ源を、下方に基板支持部を備える、プラズマ処理を実施するように構成される反応チェンバ用のグリッドアセンブリであって、
前記グリッドアセンブリの上方で生成されたイオンが通過することを可能にする穿孔部を有する第１のグリッドと、
前記グリッドアセンブリの上方で生成されたイオンが通過することを可能にする穿孔部を有する第２のグリッドと、を備え、
前記第１および第２のグリッドは、前記反応チェンバ内で用いられるように構成され、
前記第１および第２のグリッドは、前記反応チェンバに設置されたときに前記第１のグリッドが前記第２のグリッドの上方になるように相互に垂直に位置が揃えられ、前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つは、横から見たときに非平面状の断面を有する、グリッドアセンブリ。
前記非平面状の断面は、ドーム型または平板型を含む請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。
前記非平面状の断面は、正弦波形状を含む請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。
前記非平面状の断面は、矩形波形状を含む請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。
前記非平面状の断面は、山形状を含む請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。
前記グリッドアセンブリがプラズマ処理を実施するように構成された前記反応チェンバ内に配置されるときに、前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つは、プラズマ処理を実施するように構成された前記反応チェンバ内で処理されている基板に対して傾斜される請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つは、Ｙ ₂ Ｏ ₃ 、ＹＦ ₃ 、ＹＡＧ、窒化チタン、またはＣｅＯ ₂ の層で被覆される請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つの表面は、陽極酸化される請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドのうち少なくとも１つの表面は、不動態化される請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッド間の距離は、約５ｍｍ以下である請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。
前記第１および第２のグリッドと垂直に位置が揃う第３のグリッドをさらに備える請求項３０に記載のグリッドアセンブリ。