JPH1064882A - ポリマ硬化前駆体材料の熱源を有するプラズマリアクタ - Google Patents

ポリマ硬化前駆体材料の熱源を有するプラズマリアクタ

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JPH1064882A
JPH1064882A JP9122676A JP12267697A JPH1064882A JP H1064882 A JPH1064882 A JP H1064882A JP 9122676 A JP9122676 A JP 9122676A JP 12267697 A JP12267697 A JP 12267697A JP H1064882 A JPH1064882 A JP H1064882A
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Michael Rice
ライス マイケル
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ダブリュー． グルーケル デイヴィッド
Gerald Zheyao Yin
ジェアウ イン ジェラルド
Jon Mohn
モーン ジョン
Craig A Roderick
エー． ロデリック クレイグ
Douglas Buchberger
ブクバーガー ダグラス
Chan-Lon Yang
ヤン チャン−ロン
Yuen-Kui Wong
ウォン エン−クイ
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マークス ジェフリー
Peter Keswick
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリマ強度の増加と捕集体からのシリコン除
去速度の低減を図り、所望のエッチング選択性を得るこ
と。 【解決手段】 本発明の基本的な方法は、ポリマ硬化前
駆体部品（例えばシリコン、炭素、炭化珪素又は窒化シ
リコン、ただしシリコンが望ましい）を、炭化フッ素又
はフッ化炭化水素ガスによるエッチング処理中にリアク
タチャンバ内に提供し、前記ポリマ硬化前駆体部品を加
熱して重合温度を十分に上回るようにして、シリコンに
対する酸化物のエッチング選択性の所望の増加をさせ
る。基本的に、ポリマ硬化前駆体すなわちシリコン部品
が、リアクタチャンバ１０の壁部１２及び／又は天井部
１４と一体の一部分であっても、迅速に取外し可能な別
体の消耗部品であってもよく、加熱／冷却装置はシリコ
ン部品を伝導により又は遠隔方式により加熱する装置を
含む任意の適当なタイプでもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハ等の
加工物を、ポリマ前駆体ガスなどのエッチング選択性向
上前駆体材料(etch selectivity-enhancing precursor
material)を用いる処理でもって処理するためのプラズ
マリアクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】二酸化シリコン層を通って下地のポリシ
リコン導体層及び／又は半導体ウェハのシリコン基板ま
で、コンタクト開口部をエッチングで形成するための高
密度ＲＦプラズマリアクタが開示されている。理想的に
は、コンタクト開口部が形成されるべきいかなる場所に
おいても、そのようなリアクタではエッチング処理が実
行され、二酸化シリコン被覆層を迅速にエッチングする
が、いかなる場所においても下地のポリシリコン又はシ
リコン材料（又は窒化シリコンのような他の非酸素含有
材料）が露出されるとすぐに、エッチング処理が速やか
に停止し、それによって処理の酸化物のシリコンに対す
るエッチング選択性(oxide-to-silicon etch selectivi
ty)が高くなるのが理想的である。典型的には、そのよ
うなリアクタは、真空チャンバ、チャンバ内のウェハ支
持体、チャンバへの処理ガス入口部、通常はプラズマ源
電力を供給するＲＦ電源に接続され、チャンバに隣接し
たプラズマ源コイル、及び、通常はプラズマバイアス電
力を供給するためウェハ支持体に接続されたもう一つの
ＲＦ電源を含む。酸化シリコンエッチング処理の場合
は、フッ素含有物質のようなエッチャントを含む処理ガ
スがチャンバへ導入される。処理ガス中のフッ素は普通
の条件下で自由に解離するので、エッチング処理は、コ
ンタクト開口部がエッチングして形成されるべき酸化シ
リコン層を攻撃するだけでなく、下地のポリシリコン材
料すなわちシリコン材料がエッチング処理によって露出
されるや否や、それを攻撃する。したがって、上述のリ
アクタによって行われる典型的なエッチング処理は、必
要とされる理想の処理ではなく、酸化物に対するシリコ
ンエッチング選択性が低い。「エッチング選択性」とい
う用語が本明細書中で用いられるが、２つの異なる材
料、例えば二酸化シリコンとシリコンとの間のエッチン
グ速度の比を意味する（以下、結晶シリコン或いは多結
晶シリコンを、「ポリシリコン」と呼ぶ）。選択性が低
いと穿孔(punch through)が生じる可能性がある。下地
のシリコン基板に達する深いコンタクト開口部をエッチ
ングして形成すると同時に、中間のポリシリコン層に達
する浅いコンタクト開口部をエッチングして形成する場
合、エッチング処理は、シリコン基板に達する前に、ま
ず中間のポリシリコン層に達してこれに穿孔する。穿孔
の防止には、極めて高い酸化物のシリコンに対するエッ
チング選択性が必要であるが、これは酸化シリコンを貫
くシリコン基板の深さと中間ポリシリコン層の深さとの
比に依存する。例えば、もし（ａ）酸化物を貫いて基板
に至る深いコンタクト開口部の深さが１．０ミクロンで
あって、５０％のオーバエッチングが行われる場合、
（ｂ）中間のポリシリコン層の深さが（酸化物層の上面
の下から）０．４ミクロンである場合、及び、（ｃ）除
去すべき中間のポリシリコン層の厚さが（穿孔防止のた
め）０．０１ミクロン以下である場合には、酸化物に対
するシリコンのエッチング選択性が少なくとも１１０：
１であることが必要とされる。
【０００３】酸化物に対するシリコンのエッチング選択
性をポリマフィルムが高め、二酸化シリコン又は他の酸
素含有層上よりも、シリコン及びポリシリコン又は非酸
素含有層上に容易に形成されうることが知られている。
そのような選択性向上ポリマフィルムを形成するため
に、処理ガス中のフッ素含有物質は、炭化フッ素（fluo
ro-carbon）又はフッ化炭化水素（fluoro-hydrocarbo
n）である。ウェハ上の二酸化シリコン層を化学エッチ
ングする際には、処理ガス中のフッ素が消費されたりす
る。更に、フッ素は処理ガス中に含まれている炭素等の
他の核種（species）と反応してウェハ面上にポリマを
形成したりする。このポリマは、露出したシリコン及び
ポリシリコン表面（又は他の非酸素含有面）上に、二酸
化シリコン（又は他の酸素含有表面）上よりも急速かつ
強力に形成されるので、シリコン及びポリシリコンをエ
ッチャントから保護し、エッチング選択性を高める。更
に、エッチング選択性は、ポリシリコン上に形成される
ポリマ強度を改善することにより改善される。ポリマ
は、フッ素に対するポリマ中の炭素の比率を増すことに
よって強化されるが、このことは、プラズマ中の遊離し
たフッ素の量を減らすことにより達成される。この目的
のために、シリコン部品などのフッ素捕集体(flouorine
scavenger)をリアクタチャンバ内に設け、加熱するこ
とによってポリマの被覆を避け、更にシリコンイオン、
ラジカル及び／又は中性核種（neutral species）をそ
こから除去してプラズマ中へ取り入れることを許容す
る。捕集体により除去されたシリコン原子はプラズマ中
の遊離フッ素の一部と化合し、重合に利用され得るフッ
素量を減少させ、ウェハ上に形成されるポリマ中の炭素
比を高める。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】リアクタチャンバ内に
おいて加熱シリコン部品のようなフッ素捕集体を用いる
と、ウェハ上に形成されるポリマが強化されることによ
り、エッチング選択性が高まるが、そのようにして高め
られたエッチング選択性でさえ、深さが非常に異なる複
数のコンタクトホールの同時エッチングのような特定の
用途には比較的不十分なことがあり得る。従って、ポリ
マ強度を高めて、上述された改善された捕集技術によっ
て達成されるものを超えることが望ましい。
【０００５】もう一つの問題は、ポリマ強度をかなり高
めるために必要な捕集部品からのシリコンの除去速度が
非常に大きく、そのためシリコン部品の消耗が急速であ
り、その結果、交換の代償として、生産性の低下とコス
ト上昇をもたらす。典型的には、捕集部品は、リアクタ
チャンバの天井部や壁部にあるシリコン部品又はリアク
タチャンバの天井部付近のシリコンの部品である。ＲＦ
バイアス電圧がシリコン部品へ印加されるが、このと
き、その温度がポリマの堆積の防止に合わせて慎重に制
御され、シリコンの除去速度が制御されることによっ
て、捕集部品からのシリコンの除去速度が高められる。
出願番号が08/543,067の米国特許出願に開示されている
ように、シリコンは、印加されるＲＦバイアスと捕集部
品の加熱との組合せによってプラズマ中へ加えられる。
温度制御装置がシリコン部品と一体になっているので、
シリコン部品（すなわちシリコンの天井部）の交換コス
トは比較的高くつく。出願番号が08/597,577の米国特許
出願には、全シリコンリアクタチャンバが開示され、そ
こでは壁部と天井部がシリコンであって、フッ素捕集は
シリコンの天井部や壁部を消耗しながら行われ、それら
は定期交換が必要であって、それに伴ないコストは上昇
し、生産性が低下する。このように、所望のエッチング
選択性を達成するためには、ポリマ強度の増加のみなら
ず、捕集体からのシリコン除去速度の低減も望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、リアクタチャ
ンバ内で、シリコンのようなポリマ硬化前駆体材料の温
度を上げて、単にフッ素を捕集するのに必要とされる温
度よりも高く、すなわち、より高い温度範囲にすること
により、露出したシリコン及びポリシリコンの表面上
に、より耐久性のある異種ポリマが形成されて、単にフ
ッ素を捕集するだけの場合よりも、高い耐エッチング性
を有していることを見出した。この点に関して、「ポリ
マ硬化前駆体材料」という用語は、チャンバ内の材料で
あって、その温度が上昇したときに、その温度上昇に応
じてウェハ上に形成されるポリマの耐エッチング性が増
加するものをいう。高い温度範囲でポリマ硬化前駆体材
料を保持することにより形成されるポリマは、他の方法
で形成されたポリマよりも耐久性があって、シリコン及
びポリシリコン面を極めて良好に保護して、シリコンに
対する酸化物のエッチング選択性が、これまで得られて
いたものよりも実質的に高められる。加熱されたポリマ
硬化前駆体（例えば、シリコン）部品の材料は、フッ素
に対する炭素の処理ガス成分比、フッ素に対する水素の
処理ガス成分比、及び、フッ素に対する炭素の処理ガス
成分比を温度増加の関数として変化させることによっ
て、重合に有利に関与し、その結果として生じるポリマ
が実質的に強化される。リアクタチャンバ内のポリマ硬
化前駆体材料部品が加熱されて、重合温度（ポリマ前駆
体材料が表面上に凝縮することができる温度）を超えて
より高い温度範囲までに達したとき、エッチング選択性
は温度上昇とともに高まる。このように、本発明の基本
的な方法は、（シリコン、炭素、炭化珪素又は窒化珪
素、とりわけ好適にはシリコンのような）ポリマ硬化前
駆体材料部品を、エッチング処理中に、炭化フッ素、フ
ッ化炭化水素ガスと共にリアクタチャンバに提供し、当
該ポリマ硬化前駆体材料部品を加熱して、重合温度を十
分に上回る温度（すなわち、より高い温度範囲）にし
て、これまで得られたシリコンに対する酸化物のエッチ
ング選択性が所望の増加をすることが達成されることで
ある。
【０００７】本発明の他の実施形態によると、本発明
は、ポリマ硬化前駆体材料の温度を増して、ポリマの硬
度が更に高くなる最高温度範囲にまで高めることができ
ることを見出した。このことは、ポリマ表面の光沢のあ
る外観によって分かる場合がある。かかる最高温度範囲
においては、ポリマ硬化前駆体部品の材料がポリマに入
って極めて硬いポリマを実現するものと考えられる。例
えば、ポリマ硬化前駆体材料がシリコンであって、最高
温度範囲に維持された場合には、その結果として生じる
ウェハ上のポリマにはシリコンが含まれている。
【０００８】第１実施形態の高温度範囲と第２実施形態
の最高温度範囲は、ポリマ硬化前駆体部品に印加される
ＲＦバイアスに依存する。結晶シリコンのポリマ硬化前
駆体部品に外部から印加されるＲＦバイアスすなわちＲ
Ｆの電位がない場合には、当該高温度範囲は約１００℃
〜約２２０℃であり、一方、当該最高温度範囲は約２２
０℃、好ましくは３００℃〜７００℃であった。しか
し、直接又は間接に印加される任意のＲＦバイアス電力
により、上述の温度範囲は急速に低い方へ移動する。
【０００９】ポリマ硬化前駆体（例えばシリコン）部品
は、リアクタチャンバの壁部及び／又は天井部の一部と
一体となっていてもよい。しかしながら、それは、でき
れば別体の迅速取外し可能消耗部品であるものが好まし
く、また、加熱／冷却装置は、伝導又は遠隔方式でポリ
マ硬化前駆体部品を加熱する任意の適当なタイプのもの
でよい。或いは、ポリマ硬化前駆体部品のプラズマ加熱
が十分であれば、所望の効果が、少なくとも高温度範囲
（すなわち重合温度を超える温度範囲）に維持するた
め、ポリマ硬化前駆体部品を冷却することを防止するこ
とにより得られる。このような態様において、ポリマ硬
化前駆体部品の必要な加熱は、ポリマ硬化前駆体部品に
機械的に結合された伝導加熱装置の代わりに、プラズマ
加熱を利用することによって達成される。
【００１０】本発明の好適な実施形態によれば、加熱装
置がポリマ硬化前駆体部品に直接すなわち機械的に結合
されていないので、この部品を廉価に製作でき、リアク
タチャンバから迅速に取外すことができる。このような
形態において、ポリマ硬化前駆体部品は、壁部や天井部
のようなチャンバの構造特徴部分と別体であって、リア
クタチャンバ内における形状が単純となった消耗部品で
あり、加熱装置等の他の装置への接続用の機械的特徴部
分を有していない。加熱装置は、伝導方式よりもむしろ
放射又は誘導方式によりポリマ硬化前駆体部品を加熱し
て、機械的結合を回避し、消耗部品の取外しや交換によ
る影響を受けず、且つ、機械的結合に対する温度敏感性
をなくすことが望ましい。また、シリコン部品の冷却が
必要とされる場合、放射冷却を用いて機械的結合を避け
ることが望ましい。同様に、温度制御も、遠隔的に（例
えば、光高温プローブによる再放射又は蛍光(fluoro-op
tical)温度プローブによる誘導放出により）シリコン部
品の温度を検知することにより得られ、温度検知装置が
シリコン部品に機械的に結合しないようになる。したが
って、好ましい実施形態では、ポリマ硬化前駆体部品の
放射（又は誘導）加熱、放射冷却及び遠隔温度検知が用
いられ、機械的結合に対して温度制御の敏感性が排除さ
れる。
【００１１】ポリマ硬化前駆体部品の遠隔温度検知は、
光高温プローブ又は蛍光温度プローブを用いて実施され
うる。後者の利点としては、それが被測定物の熱放射率
(thermal emissivity)に無関係であるということであ
る。
【００１２】本発明の一態様では、シリコン部品が、ポ
リマ硬化前駆体部品としてだけでなく、熱源とプラズマ
源領域との間のシールドとして機能し、熱源（例えば放
射又は誘導ヒータ）がプラズマを発生することを防止し
ている。更に、それは熱源（又はその窓部）を遮蔽し
て、プラズマ又はその腐食効果に対して露出しないよう
にしている。
【００１３】好ましい実施形態において、ポリマ硬化前
駆体消耗部品は、ウェハ支持体すなわちウェハチャック
の周縁部から、半径方向外向きにチャンバ側壁部に向か
って延びる平らなシリコン環状体又はベースプレートで
ある。（更に、もし必要ならば、シリコンベースプレー
トはシールドにも役立ち、ある種のプラズマリアクタに
用いられるウェハペデスタル上のウェハを保持する下の
セラミッククランプ（又は静電チャック）が、プラズマ
から保護されることができる。）好ましい実施形態にお
いて、シリコンベースプレートは、下にあるコイルによ
って誘導加熱されるが、他の任意の適当な遠隔加熱技
術、例えば赤外線放射加熱を用いることができる。この
目的のために、適当な抵抗率を有するシリコン材料が、
加熱シリコン部品用として選択されて、その下にあるコ
イルによる効率的な誘導加熱と少なくともほぼ完全な誘
導磁界の吸収が確保され、シリコン部品が熱シールドだ
けでなく、プラズマシールドとしても機能するようにな
る。温度制御システムは、シリコン部品に対向する放射
温度センサを用い、放射に対して透明な窓部、又は、少
なくとも温度センサが応答する波長領域においてほぼ透
明な窓部を介して、シリコンベースプレートの温度をモ
ニタする。ある実施形態では、放射に対して透明な窓部
を石英とし、センサを光高温計（optical pyrometer）
とし、また、窒化シリコンからなる小部品のような黒体
放射部品又は灰色体放射部品を、温度センサから見える
シリコンベースプレート上の位置に接着して、センサ性
能を高めている。
【００１４】本発明が、出願番号が08/597,577である米
国特許出願の全シリコンリアクタチャンバで、（放射加
熱されるシリコンベースプレートの形態で）用いられる
場合には、全シリコンリアクタチャンバの壁部はエッチ
ングモードではなく「少量堆積」モードで作動され、シ
リコンの側壁部すなわちスカート部及びシリコンの天井
部が消耗しないよう（すなわち、少なくともそれらの消
耗速度が低減するよう）にする。従って、主として消耗
するものは、廉価で速やかに交換可能なシリコンベース
プレートである。このようなことは、シリコンの側壁部
すなわちスカート部及びシリコンの天井部の温度を下
げ、且つ、印加されるＲＦバイアスを低減又は除去する
ことにより（例えば壁部すなわちスカート部及び／又は
天井部を接地することにより）最良に達成される。シリ
コン壁部とシリコン天井部の温度、及び、それらへ印加
されるＲＦバイアスは、ポリマが少量だけ堆積すること
を許容することにより、消耗が最小になる点までで、し
かも、それらの上へのポリマ堆積が稠密になって除去困
難になる点を超えないように低減されることが好まし
い。このように少量だけ堆積したポリマは、プラズマ清
浄化ステップによって迅速かつ容易に除去できる。これ
により、上記出願に記載されているように、頻度の高い
チャンバクリーンニングの必要性を回避したり最小化し
たりする際に、全シリコンリアクタチャンバ主要な利点
が維持される。或いは、好ましくはないが、シリコンの
壁部と天井部へ大量のポリマ堆積を許容する「大量堆積
モード」を選んでもよい。
【００１５】本発明の他の実施形態によれば、互いに独
立したシリコン消耗部品が、被処理ウェハに対して別の
半径方向の位置において、ウェハの半径方向の部分上で
エッチング選択性を独立に制御することを可能にするた
めに配設されている。本実施形態を、出願番号が08/59
7,577である米国特許出願に開示されている各半径方向
位置において、別々に制御可能なコイルの特徴部分、及
び、各半径方向位置において別々に制御可能な電極の特
徴部分に組合わせることができる。
【００１６】更に、本発明では、上述のように高い温度
を必要とするシリコン部品によって実行されるポリマ硬
化前駆体の機能が、高い消耗速度を付随していることを
意味しないことが見出された。シリコン部品がリアクタ
内において消耗部品でない場合（たとえ消耗部品であっ
ても）、その消耗速度を低減してコストを節約すると
き、重合温度を上回る温度においてそのポリマ硬化機能
を保持しつつことができる。これは、シリコン部品に印
加されるＲＦバイアスを低減し、そのとき、温度を更に
高めてＲＦバイアスの低減を補償することにより達成さ
れて、ポリマ硬化が処理に寄与することを維持する。一
実施形態によれば、ＲＦバイアスを１／４に減らし消耗
速度を劇的に減らし、そのとき、シリコン部品温度を約
２５％だけ増してポリマ硬化機能を維持することができ
る。印加したＲＦバイアスが完全に除去されるまで、温
度を上げることが望ましい。
【００１７】以上説明したポリマ硬化前駆体の種々の実
施形態に用いられる好ましい材料はシリコンであるが、
リアクタ内のその部品を加熱することによって、ポリマ
の硬度に対する寄与することができる他の任意の適当な
材料が前述の実施形態に用いられてもよい。シリコン以
外の適当なポリマ硬化前駆体材料としては、炭化珪素、
炭素、及び窒化珪素がある。このように、本発明は、シ
リコンを含むタイプのポリマ硬化前駆体材料を、少なく
とも（重合温度を上回る）高い温度範囲まで加熱するこ
とについて述べられいることがより基本的である。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、出願番号が08
/580,026である米国特許出願には、プラズマリアクタチ
ャンバ１０が開示されており、円筒形の側壁部１２と、
平坦な天井部(flat ceiling)１４と、半導体ウェハ等の
被処理加工物１７を支持するためのウェハ支持ペデスタ
ル１６と、円筒形側壁部１２の周りに巻かれた側部誘導
コイル１８と、天井部１４、ペデスタル１６及び誘導コ
イル１８にそれぞれ接続された独立ＲＦ電源２０，２
２，２４とを有する。特に、コリンズ等の出願には、天
井部１４がフッ素捕集体を設けるためのシリコンを備え
ることができることが開示されている。このような目的
のため、ＲＦ電源２０により、シリコン天井部１４にＲ
Ｆ電力を印加してそこからのシリコン除去速度を高めて
いる。
【００１９】図２を参照すると、ライス(Rice)他による
出願には、側壁部１２が石英であり、また、石英製側壁
部１２とシリコンの天井部１４との温度を制御するため
の温度制御システムが設けられていることが開示されて
いる。温度制御システムは、石英製側壁部１２に接続さ
れた冷熱源３０及び加熱源３２と、シリコン天井部１４
に接続された冷熱源３４及び加熱源３６とを含む。側壁
部１２と天井部１４とにそれぞれ接続された温度センサ
３８，４０はそれぞれコントローラ４２，４４によって
モニタされる。コントローラ４２が石英製側壁部１２の
冷熱源３０と加熱源３２とを制御する一方、コントロー
ラ４４はシリコン製天井部１４の冷熱源３４と加熱源３
６とを制御する。シリコン製天井部１４の温度を制御す
る目的により、少なくとも部分的には、天井部１４にポ
リマが集積するのが防止され、天井部１４がプラズマに
捕集シリコンを与えることを防止する。従って、コント
ローラ１４は、処理条件によって、天井部の温度をポリ
マの凝縮（すなわち重合）温度、すなわち約１７０℃よ
りやや高く維持する。同時に、ＲＦ電源２０は、ウェハ
上に形成されるポリマ中の炭素含有量を増すため、所望
量のフッ素捕集をするのに十分な速度で、プラズマによ
るシリコン天井部１４からのシリコン除去を促進するた
め、ＲＦ電力をシリコン天井部１４に供給し、エッチン
グ選択性を高める。実際、高い温度とＲＦ電力の印加を
と組合わせにより、エネルギ閾値が改善され、その下で
はプラズマと天井部１４の相互作用によりポリマ堆積が
生じ、それを超えるとこの相互作用により天井部１４が
エッチングされる。
【００２０】図３を参照すると、出願番号が08/597,577
であって、ケネス・エス・コリンズ(Kenneth S. Colli
ns)他による米国特許出願には、天井部１４と側壁部１
２がともにシリコン等の半導体であり、両者は窓部とし
て作用し、それら自身を介してＲＦ電源とプラズマとの
誘導結合を可能にすることが開示されている。この理由
により、側部コイル１８と上部コイル５０のいずれか一
方又は両者を用いて、シリコン側壁部１２とシリコン天
井部１４を介して、ＲＦ電源をプラズマに結合すること
ができる。出願番号が08/597,577である米国特許出願に
は、平坦な上部コイルが開示されており、そのようなも
のは本発明の実施に適していると思われる。しかし、図
３の実施形態の上部コイル５０には、（発明の名称が
「上部ソレノイドアンテナを有する誘導的に結合された
ＲＦプラズマリアクタ」であり、出願番号が
であって、ケネス・エス・コリンズ他による米国特許
出願に開示されているタイプの）内側ソレノイドと外側
ソレノイド５０ａ，５０ｂとが含まれており、これらに
は、独立のＲＦ電源５２ａ、５２ｂから別々に電力が供
給され、処理制御の均一性が容易となっている。更に、
天井部１４と側壁部１２を別々の電極として用い、別の
ＲＦ電源５４からシリコン側壁部１２へＲＦ電力を供給
することができる。フッ素を捕集するためのシリコン天
井部１４とシリコン側壁部１２からのシリコンの除去を
促進するために十分なＲＦ電力が、シリコン天井部１４
とシリコン側壁部１２のどちらか一方又は両者に供給さ
れる。側壁部１２と天井部１４はポリマ凝縮温度を超え
て維持されて、シリコン捕集前駆体としてのそれらの使
用が許容され、また、ポリマや関連堆積物除去のため
に、チャンバの通常のクリーニングが頻繁に行われる必
要性が回避されることが望ましい。
【００２１】本発明の第１実施形態は、炭素・フッ素ポ
リマの炭素含有量を増すだけでなく、実際に、下部にあ
るシリコン面、ポリシリコン面又は類似の非酸素含有面
に、より強力に付着する異なった種類のポリマを形成す
る処理である。その結果はエッチング選択性に革命的な
改善をもたらす。シリコン、炭化珪素、黒鉛（グラファ
イト）、窒化珪素を含むクラス内のある種の材料は、高
い温度範囲（例えばポリマ凝縮温度より十分に高い温
度）に加熱されると、ポリマ硬化前駆体となり、それら
がポリマの化学構造を変化させ、エッチングに対して
は、従来技術のものよりはるかに抵抗力のあるポリマが
できることを、本発明が見出した。この処理は、リアク
タチャンバ内のポリマ硬化前駆物質の温度を、より高い
温度範囲（例えば、電位が浮動しており、いずれにして
も適用可能なポリマ凝縮温度を実質的に超えるシリコン
前駆物質に関しては、１８０℃ないし２２０℃）に維持
することによって行われる。この高い温度範囲は、ポリ
マ硬化前駆物質に印加されるＲＦバイアス電位と材料自
体の選択とによって大幅に変化する。
【００２２】本発明の第２実施形態においては、ポリマ
硬化前駆物質が最高温度範囲に維持され、そこでは更に
高いポリマ硬度が達成される。浮動電位に維持されるシ
リコン前駆物質のための最高温度範囲は２２０℃を超え
るが、好適には約３００℃〜約７００℃の範囲にある。
この最高温度範囲は、ポリマ硬化前駆物質に印加される
ＲＦバイアスによって大幅に変化する。本明細書におい
て必ずしも特定の理論に同意する訳ではないが、以下の
ように感じられる。すなわち、必ずしもすべての場合で
はないいくつかの場合において、ポリマ硬化前駆物質の
最高温度範囲では、そこから除去されるポリマ硬化前駆
（例えばシリコン）材料は、それらが重合するにつれて
フッ素、炭素及び水素の各原子と結合し（フッ化炭化水
素を用いると仮定する）、このようにして追加された材
料（例えばシリコン）が、エッチングに対して最適の抵
抗を持った異種のポリマを提供する。場合によっては、
この第２実施形態によってできたポリマは、表面につや
があるので区別することができる。
【００２３】より高い温度範囲においては、加熱された
ポリマ硬化前駆体材料は、（例えば本発明におけるシリ
コン天井部１４において、）（１）捕集フッ素をプラズ
マに供給することによってプラズマ内の遊離フッ素を低
減し、（２）プラズマでのフッ素と水素に対する炭素の
相対濃度を変化させ、（３）ウェハ面近傍でのプラズマ
におけるエッチャント核種とポリマ前駆核種の相対濃度
を変化させる。最高温度範囲においては、加熱されたポ
リマ硬化前駆物質は上記（１）〜（３）を実行し、
（４）ポリマ内部へポリマ硬化前駆体（シリコン）材料
を提供し、当該技術によって従来提供されていたものよ
りもエッチングに対する抵抗の大きいポリマが作り出さ
れる。
【００２４】同様の改良がシリコン酸化物に対するシリ
コン選択性において達成されるが、本発明の有効性は、
本発明によって達成されるフォトレジスト選択性に見ら
れる（後で本明細書において述べられる）。ポリマ硬化
前駆体材料を３００℃に加熱すると、フォトレジスト切
子面(facet)すなわちフォトレジストで被覆される特徴
部（features）の周縁部においてスパッタリング効果が
観察され、フォトレジストに対する酸化物の選択性
（「フォトレジスト選択性」）は約３：１に過ぎない。
ポリマ硬化前駆体材料を更に約４００℃に加熱すると、
「フォトレジスト選択性」は約５：１に飛躍し、著しい
改善となる。ポリマ硬化前駆体材料を更に約５６０℃に
加熱すると、「フォトレジスト選択性」は約６：１に増
加する。
【００２５】図１、図２又は図３のリアクタチャンバ内
における本発明の実施は、シリコン天井部１４又はシリ
コン側壁部すなわちシリコンスカート部１２を、ポリマ
硬化前駆体材料として用い、且つ、図１、図２又は図３
のシリコン天井部１４（及び／又は図３のシリコン側壁
部１２）の温度を増加させることにより達成される。シ
リコン天井部１４（及び／又はシリコン側壁部１２）
は、本発明の最高温度範囲にまで加熱されると、ポリマ
硬化前駆体材料となる。
【００２６】シリコン天井部１４（又はシリコン側壁部
１２）をフッ素捕集体前駆体として用いるときの一つの
問題は、少なくとも部分的に、それに結合されているＲ
Ｆ電力量によって決定される消耗速度でそれが消費さ
れ、従って、より頻繁に交換を要することである。（Ｒ
Ｆ電源から直接的に、或いは、ＲＦ電力が直接印加され
ている他のチャンバ面から誘導結合によって間接的に、
ＲＦ電力をスカベンジャ前駆体に接続してもよい。）天
井部１４（及び／又は側壁部１２）は、上記温度制御シ
ステムと一体になっているので、その取り替えは、温度
制御装置に接続可能な新しいシリコン天井部１４を得る
ための費用だけでなく、取外しと取り替えに要する総労
力により、生産性の低下を伴う。本発明は、この問題を
解決するが、なぜならば、本発明の処理方法は、更に、
ＲＦ電源２０から天井部１４に印加するＲＦバイアスを
低減（又はＲＦ電源２２から図３のシリコン側壁部に印
加するＲＦ電力を低減）するときに、シリコン天井部１
４（及び／又は側壁部１２）の温度を更に高めてＲＦ電
力の低減を補償していることを含むことができるからで
ある。この後者の特徴の有利なところは、シリコン天井
部１４（及び／又は側壁部１２）からのシリコン除去速
度が、天井部に印加されるＲＦ電力の減少とともに減少
することである。一例として、ＲＦ電源２０から天井部
１４に印加するＲＦ電力を１／４に低減するときに、天
井部１４の加熱温度を加減してわずか約２００℃〜約２
４０℃とすることができる。このように、本発明では、
（ａ）ポリマの耐エッチング性の革命的改善、及び
（ｂ）天井部又は側壁部におけるシリコン消耗速度の低
減という２つの利点が提供される。増加したポリマの耐
久性は、エッチング選択性の改善に帰着し、同時に、シ
リコン消耗速度の低減は運転コストの低減と生産性の向
上に帰着する。
【００２７】本発明は、ポリマ硬化前駆体部品（例えば
シリコン天井部）の消耗速度を低減するものの、その交
換は相変わらず高コストで時間がかかるが、その理由と
して、少なくとも部分的には、それが温度制御装置と一
体化して、本発明のポリマ硬化処理に従って当該部品が
必要温度に維持されるからである。しかし、本発明は、
チャンバの天井部や側壁部のような、リアクタチャンバ
の一体部分の消耗を避けるため、別体の低コストで製作
可能であって迅速交換可能なポリマ硬化前駆体部品を用
いて実施することが望ましい。そのような交換可能なポ
リマ硬化前駆体部品は、容易に作成可能な任意の形状
（例えば平面環状、平面リング状、中実リング状、円筒
状、板状等々）とすることができ、リアクタチャンバ内
の任意の場所に置くことができる。しかし、図４（Ａ）
の実施形態では、ポリマ硬化前駆体消耗部品が、ウェハ
ペデスタル１６の周辺を取り囲む（シリコンのような）
ポリマ硬化前駆体材料からなる薄い平らな環状リング６
０になっている。このリング６０は、チャンバ内の任意
の適当な平面に置くことができるが、従来のウェハ搬送
機構によるアクセスを可能にするため、このシリコンリ
ング６０はウェハペデスタル１６上に保持されたウェハ
１７の面のやや下方又は近傍に置かれる。
【００２８】ポリマ硬化前駆体リング６０と温度直接制
御装置との一体化又は機械的結合の必要性を排除するた
め、直接伝導以外の（例えば放射又は誘導）加熱方法を
用いることが望ましい。タングステンハロゲンランプ又
は放電ランプ等の放射熱源を用いることができる。放射
又は誘導熱源は例えば、リング６０から離さずに内部
に、或いは、例えば透明窓部を介してリング６０から離
して外部に置くことができる。図４（Ａ）の実施形態に
おいては、外部誘導ヒータを用いて、少なくとも誘導結
合の目的のためにはほぼ透明である石英のような材料製
の窓部６４によってポリマ硬化前駆体リング６０から離
した誘導コイル６２を構成している。最も効率のよい誘
導加熱を行うためは、ポリマ硬化前駆体リング６０を、
抵抗率が十分に低い、例えば０．０１Ω-ｃｍ程度のシ
リコンで形成する。シリコンリング６０の抵抗率の選び
方を以下に説明する。もし、（ａ）リング６０の厚さＴ
が構造力学的目的のため約０．６ｃｍ（０．２５イン
チ）必要であり、（ｂ）誘導加熱コイル６２が１．８Ｍ
Ｈｚで駆動され、（ｃ）光学的最適吸収効率のためＲＦ
スキン深さδ＝ГＴ（例えばΓ＝１）が必要であり、
（ｄ）シリコンリング６０の透磁率がμであるとすれ
ば、シリコンリング６０の最大抵抗率は次式で与えられ
る。
【００２９】ρ＝δ2・π・£・μ これは上記例においては０．０２９Ω-ｃｍである。本
発明は０．０１Ω-ｃｍシリコンを用いて実施された。
シリコンのような半導体の場合、最小抵抗率に及ばない
恐れはないので、ここでは最小抵抗率の計算を示さな
い。
【００３０】図４（Ａ）の実施形態に対応する作動例に
おいては、２．０ＭＨｚで４０００ワットの電源電力を
誘導コイル１８に印加し、１．８ＭＨｚで１４００ワッ
トのバイアス電力をウェハペデスタル１６に印加し、Ｃ
ＨＦ3とＣＯ2の処理ガスをそれぞれ流量１２０ｓｃｃｍ
と４６ｓｃｃｍでリアクタチャンバに導入し、そのと
き、チャンバ圧力を５０ｍＴｏｒｒに維持し、天井部の
温度を２００℃に維持し、側壁部の温度を２２０℃に維
持した。ポリマ硬化前駆体リング６０は結晶シリコンと
し、その温度が２４０℃ないし５００℃の範囲に達する
ようにした。ウェハ１７上のシリコン又はポリシリコン
表面に堆積したポリマは、本発明の処理によって硬化さ
れたポリマの有する光沢のある外観により特徴づけられ
た。
【００３１】この作動例において処理された半導体ウェ
ハ１７には、図４（Ｂ）に例示される多層導体構造が備
えられ、シリコン基板１７ａ、二酸化珪素層１７ｂ、及
びポリシリコン導線１７ｃからなっており、エッチング
処理は、開口部１７ｇ，１７ｈを画成するマスク開口部
１７ｅ，１７ｆを、二酸化珪素層１７ｂを通って下方の
ポリシリコン導体１７ｃと基板１７ａのそれぞれに至る
までエッチングするフォトレジスト層１７ｄによって促
進される。シリコン基板の厚さと中間ポリシリコン層の
厚さの比によっては、二酸化珪素層を通る穿孔(punchth
rough）を防ぐために、シリコンに対する酸化物の極め
て高いエッチング選択性が必要となる。酸化物を通って
基板に至る深いコンタクト開口部１７ｈの深さが１．０
ミクロンであって５０％オーバエッチングされるべきも
のである場合、ポリシリコン層への中間コンタクト開口
部１７ｇの深さが０．４ミクロンであり、中間のポリシ
リコン導体層１７ｃは０．０１ミクロンを超えて除去し
てはならず（穿孔を回避するため）、それから、シリコ
ンに対する酸化物のエッチング選択性が少なくとも１１
０：１であることが必要とされる。
【００３２】ウェハの連続処理中に、シリコンリング６
０の温度を上げると、温度上昇に伴ってシリコンに対す
る酸化物のエッチング選択性が、図５（Ａ）のグラフ図
のように全体として高まることが見いだされた。図５
（Ａ）の２つのデータポイントＡ，Ｂは、温度２４０℃
及び５００℃におけるポリシリコンのエッチング速度
を、オングストローム／分で表した半径方向の分布を示
す図５（Ｂ）の曲線Ａ，Ｂに対応している。図５（Ａ）
のデータポイントＡ，Ｂのエッチング選択性は、２４０
℃においては３０：１、５００℃においては１５０：１
のエッチング選択性のときの２つの温度において観測さ
れた９０００オングストローム／分の酸化物のエッチン
グ速度から計算した。このように、温度を５００℃まで
上げることにより、選択性が前記図４（Ｂ）の作動例に
おいて必要とされる１１０：１の最小選択性を十分に上
回っている。
【００３３】図４（Ａ）の実施形態においては、ポリマ
硬化前駆体リング６０の温度は、シリコンリング６０に
取り付けられていない温度検知装置６６によって検知さ
れる。ポリマ硬化前駆体リング６０の温度を所望の温度
に維持するため、コイル６２中を流れる電流又は電力潮
流を調整するコントローラ６８により、温度検知装置６
６の出力がモニタされる。温度検知装置６６は、特定の
波長範囲においてリング６０からの放射に応答する放射
温度センサであることが望ましい。そのような放射温度
センサは、熱放射に応答する光高温計、又は、光パルス
励起放射（optical pulse-stimulated emission）に応
答する蛍光プローブでもよい。この目的のため、窓部(w
indow)６４は、リング６０の温度制御を可能にするため
に十分な光学的なＳＮ比を提供するよう、センサ６６の
波長範囲内において少なくとも十分に透明な材料からな
っている。更に、窓部６４の材料が（その全作動温度範
囲にわたって）センサ６６の波長範囲内で、（シリコン
リング６０からの放射に比して）強く熱放射せず、窓部
６４からの放射がセンサ６６に対して事実上不可視とな
って、センサによるシリコンリング温度の測定を妨げな
いことが望ましい。
【００３４】ポリマ硬化前駆体リング６０の材料がシリ
コンである場合には、更に、その温度を光高温計によっ
て測定する際の問題として、シリコンの熱放射率が温度
によって変化することがある。（ここで取り上げるのは
放射率の温度依存性であるが、シリコンの放射率は波長
とドーピングレベルによっても変化する。）この問題の
一解決方法には、窒化シリコンのような黒体又は灰色体
の放射材料の小部品７０をリング６０に接着することが
ある。（破線で示した）光ファイバ７２を、その一端部
７２ａがセンサ６６の検知部７４に面し、他端部７２ｂ
が、リング６０に接着された灰色体放射部品に面した状
態で、配置することが望ましい。（黒体又は灰色体の放
射材料を付加しない場合には、光ファイバ７２の材料が
通常の石英でなく、サファイアやセレン化亜鉛のような
長波長材料であると、シリコンリング６０が発する長波
長放射が、低温（例えば室温）において光ファイバ７２
によって運ばれる可能性がある。）センサ６６による温
度測定はプラズマからの背景放射（background radiati
on）によって劣化する可能性があるので、リング６０に
座ぐり穴部(counter-bore)６０ａを設け、光ファイバの
端部７２ｂを（例えば加熱されたチャンバ面及びプラズ
マ自体からの）背景放射に対して、光ファイバ７２とリ
ング６０との間の接触を必要とせずに、遮蔽することが
望ましい。光ファイバの端部７２ｂをプラズマ又は背景
放射から遮蔽するため、座ぐり穴部６０ａを設けること
に加えて、或いはその代わりに、センサ６６の波長を、
プラズマ放射帯域（４ミクロン〜８ミクロン）外にある
ように選ぶことができる。光ファイバ７２を灰色体放射
部品７０ともに又は灰色体放射部品７０を備えることな
く用いてもよい。窓部６４が熱をリング６０へ通過させ
るとき、光ファイバ７２はリング６０からの放射を温度
センサ６６へ通過させる。
【００３５】温度測定をシリコンから直接（すなわち介
在する灰色体放射部品７０を備えることなく）行う場
合、光ファイバ７２に対しては、シリコンの放射波長に
おいて高い透過率を持つサファイアのような材料を用
い、且つ、光ファイバ７２を不透明シールドによって遮
蔽することが望ましい。更に、シリコンの放射率が温度
とともに変化するという問題は、図４（Ｃ）に示すよう
に、アスペクト比が（例えば５：１と）高くなって、比
較的深く且つ狭くなっている穴部６０ｂを、座ぐり穴部
６０ａに合わせて(in registration with couter-bore)
設け、光ファイバ７２を座ぐり穴部６０ａに埋めて背景
の光学的ノイズがファイバ端部と、光ファイバ７２の残
部を囲む不透明シールド７２ｃとに入らないようにする
ことにより、改善することができる。そのような深い穴
は、シリコンリング６０内の軸方向に延びてもよいが、
それは、シリコンリング６０の周縁部から半径方向へ延
びていることが望ましい。このような実施形態において
は、ヒータランプ又はプラズマ自体からの光放射は、事
実上全く光ファイバ７２には入らず、温度測定に影響を
及ぼさない。
【００３６】光ファイバ７２を備えることなく、窓部６
４を介してリング温度を検知しようとする場合には、シ
リコンリング６０の温度測定に伴うさらなるもう一つの
問題は、２００℃未満ではそのピーク熱放射波長が極め
て長い波長へ移動し、窓部６４用に使用され得る石英等
の基本的な材料の光学的通過帯域外にあることである。
基本的には、石英は３００ナノメートルから３ミクロン
までの間で透明であり、一方、シリコンの最大熱放射波
長は、４００℃から室温まで変化があるときに、４ミク
ロンから１０ミクロンまで変化する。従って、約２００
℃未満においてシリコンは石英の光学的通過帯域内で検
知可能な放射をしないので、シリコンリングが直接測定
できる温度範囲には限度がある。図４（Ｄ）に示す一の
解決方法は、石英窓部６４内に小ポート部６４ａを用い
ることであり、このポート６４ａの材料は室温までの比
較的低温においてシリコンが発する長波長に対して透明
なものである。小ポート部６４ａの材料は、サファイア
又はセレン化亜鉛であるのがよい。放射温度センサ６６
は、小ポート部６４ａを透過する比較的長い波長に応答
するように選ばれる。或いは、窓部６４内の長波長小ポ
ート部６４ａの代わりに、窓部６４の外側には図４
（Ｅ）に示す別の長波長ポート部６５が用いられて、サ
ファイア又はセレン化亜鉛からなっているのがよい。長
波長ポート部６５は、それと等価であって、サファイア
光ファイバ(sapphire optical fiber)のような光ファイ
バ７２の有する長波長の変形例によって代用することが
できる。
【００３７】センサ６６が蛍光プローブの場合には、そ
れはリング６０の熱放射率の影響を受けない。かかる場
合、蛍光物質すなわち粉体を、光ファイバの端部７２ｂ
と整列したリング６０の小領域の表面につける。光パル
スを周期的にファイバの他端部７２ａに印加すると、結
果として、（リング６０内の）蛍光粉体から発生する光
パルス励起放射(optical pulse-stimulated emission)
が、ファイバの端部７２ｂから端部７２ａへ移動し、セ
ンサ６６によって解析されてリング温度を決定する。リ
ング６０内の座ぐり穴部は、背景放射から光ファイバの
端部７２ｂを遮蔽する。
【００３８】リング６０を放射冷却するため、窓部６４
を従来の手段によって、例えばポリマ硬化前駆体リング
６０の放射冷却用の冷熱源を設けることによって冷却し
てもよい。この場合、ポリマ硬化前駆体リング６０の冷
却速度は、[Tring]4−[Twindow]4の関数であり、ここで
TringとTwindowはそれぞれ、ポリマ硬化前駆体リング６
０と、冷却される窓部６４の絶対温度（ケルビン）であ
る。リング６０の効率的な放射冷却は、シリコンリング
６０と窓部６４との間の温度差を２００℃に維持するこ
とにより達成されるが、このことは、リング６０が好ま
しい温度範囲である３００℃〜７００℃に維持された場
合に、窓部６４に接触する従来技術の液体又はガスの冷
却装置によって容易に達成される。しかしながら、リン
グは、多くの従来技術のいずれかを用い、代わりに冷却
することができる。例えば、ウェハを基本的に冷却する
態様でそれを冷却してもよい。
【００３９】リング６０を従来の冷却板によって伝導的
に冷却したり、或いは、窓部６４によって放射的に冷却
したりしても、（タングステンハロゲンランプのよう
な）熱源を備える必要がない場合がある。むしろ、プラ
ズマ自体による加熱が、リング６０を加熱し、伝導的又
は放射的な冷却と結合して、必要な温度範囲内でリング
６０の安定した温度制御が維持されるために非常に十分
になっている。従って、他の実施形態では熱源は設けら
れていない。
【００４０】図６の実施形態では、誘導加熱コイル６２
の代わりにタングステンランプ又は放電ランプのような
放射ヒータ８０が用いられ、（窓部６４の加熱を避ける
ために）石英窓部６４の光透過帯域内と、ポリマ硬化前
駆体リング６０の吸収帯域内との波長を持った電磁放射
を発生する。光高温計６６を用いて行う温度測定への影
響を避けるため、放射ヒータ８０からの放射の波長は、
ポリマ硬化前駆体リング６０からの放射の波長と異なる
ことが望ましい。しかし、光ファイバ７２が光高温計６
６に埋め込まれ、且つ、光ファイバが不透明な座ぐり穴
部６０ａの上面に向かって下方から延びるシールド７２
ｃによって完全に遮蔽される場合には、放射ヒータの放
射は温度測定に影響を及ぼす可能性がなく、従って、こ
の場合には、放射ヒータの放射波長は（シリコン）リン
グ６０の放射波長と異なることが必要とされない。実際
に、このことが有利になっているが、光ファイバの出力
端部に取り付けることができる多くの市販の検知器が、
シリコンの放射による短かい波長領域（１−２ミクロ
ン）の近傍において更に安定しているからである。この
場合、温度測定が比較的短い波長において行われ、長波
長ポート部６４ａ若しくは６５、又は、長波長（例えば
サファイア）光ファイバが必要とされないようになる。
【００４１】最適な放射加熱及び放射温度検知に対する
上記要件の要点を述べると、（ａ）窓部６４の材料が、
放射ヒータ８０の波長で高い透過率を有し、且つ、温度
センサ６６が反応するがそのとき自ら放射しない波長に
おいて、それが通る窓部６４自身若しくはそれの小さな
割り当て部分又は光ファイバが、放射ヒータ８０の波長
では高い透過率を有し、（ｂ）ポリマ硬化前駆体リング
６０が、放射ヒータ８０の波長で高い吸収率を有し、且
つ、リング自身又はそれに埋められた材料が、センサが
反応する温度で放射し、（ｃ）放射ヒータ８０の波長
が、センサ６６が応答する波長と一致せず、更に、ポリ
マ硬化前駆体リング６０の吸収スペクトル内にあって、
且つ、窓部６４の吸収スペクトル外にある。
【００４２】前述の要件は種々の方法により、例えば、
まずポリマ硬化前駆体リング６０の材料を特定し、次に
窓部６４に適する材料を選び、最後に消去法によって放
射ヒータとセンサ６６の波長を選ぶことにより、或い
は、センサ６６及び放射ヒータの波長を特定し、次に消
去法によって材質を選ぶことにより、満足することがで
きる。上記の要件は、必要とされる温度測定の感度及び
温度制御の精度に応じた程度まで、緩和してもよい。
【００４３】放射冷却が望ましい場合は、更に窓部６４
には要件が課せられる。すなわち、（ａ）センサ６６が
リング６０を観測する窓部６４の一部において、窓部６
４が（上記のように）加熱されるリング６０によって発
せられる放射の波長に対して、少なくともほとんど透明
になっており、一方では、（ｂ）リング６０を観測する
ためにセンサ６６が使用しない窓部６４の他の部分にお
いて、窓部６４が放射加熱されるポリマ硬化前駆体リン
グ６０の再放射波長を含む吸収スペクトルを有し、そこ
からの熱を吸収して放射冷却を行う。
【００４４】窓部６４の材料上の同時制約の数を減らす
一つの方法としては、窓部６４がリング６０への熱とリ
ングの熱放射の両方をセンサ６６へ伝達することを要求
しないことである。このことは、長波長（セレン化亜鉛
又はサファイア）の小ポート６４ａ又はセンサ６６専用
の補助窓部６５を用いることにより、又は、センサ６６
専用の光ファイバ７２を用いることにより達成され、い
ずれの場合も、熱源からの放射の透過することについて
のみ、窓部６４の機能が低下する。かかる場合に、放射
冷却が必要とされるとき、窓部に対するもう一つだけの
制約としては、それがリング６０からの放射を吸収する
ことである。これは、熱源８０とリングの放射波長が相
違する限り可能である。更に、センサ６０が放射熱源８
０からの放射波長で応答しないことが望ましい。
【００４５】一つの作動例において、ポリマ硬化前駆体
リング６０は、抵抗率が０．０１Ω−ｃｍ、平均放射率
が０．３〜０．７の結晶性シリコンとなっており、窓部
６４は、光透過帯域が３００ナノメータ〜３ミクロンの
石英となっており、センサ６６は、波長範囲が４〜１０
ミクロンにおいて（光ファイバ７２に対応して）光ファ
イバを通る放射を検知する光高温計となっており、放射
ヒータ８０は、最大出力放射波長範囲が０．９〜１．０
ミクロンの３０００°Ｋタングステンハロゲンランプと
なっていた。本発明の実施する際に可視、非可視いずれ
の波長範囲においても、光高温計を用いることができる
ことは留意すべきである。
【００４６】次に、図７に示した好ましい実施形態を参
照すると、シリコンのポリマ硬化前駆体消耗リング６０
が、図３の全半導体（シリコン）リアクタチャンバに追
加され、誘導式又は放射式ヒータである加熱装置９０に
よって加熱される。更に付け加えると、別のＲＦバイア
ス源４００がリング６０に接続されて、リング６０の加
熱と共に、プラズマと反応し易いリング６０を維持し、
且つ、ポリマ硬化前駆体材料をプラズマ内へと提供する
ようにすることができる。そのような利点として、シリ
コン窓部電極（例えばシリコン側壁部１２又はシリコン
天井部１４）のいずれもが、高分子化学にシリコンを提
供するために用いられず、従って、それらが加熱され、
ポリマ硬化前駆体が加熱される必要のある高温（例えば
７００℃）にする必要がないことがある。更に、シリコ
ン側壁部１２及びシリコン天井部１４に印加されるＲＦ
バイアス電力は、それらのシリコン材料の消耗を促進す
るほど高くする必要がない。実際、好適には、側壁部及
び天井部にバイアスを印加しない方がよい。シリコン側
壁部１２及びシリコン天井部１４の温度と、それらに印
加されるＲＦ電力とが選択され、エッチング、スパッタ
リング又はイオン衝撃による消耗を最小にするように
し、一方では、比較的ポリマ堆積のないそれら表面が維
持され、頻繁なチャンバクリーニング操作を避けること
が望ましい。これを達成するのに最良の形態は、本明細
書で後述する少量堆積の形態(light deposition mode)
である。２分間のプラズマエッチング／ポリマ堆積処理
中に行われる少量堆積モードでは、シリコン壁部の温度
は１００℃〜１５０℃の近傍に維持し、結果として生じ
るポリマ堆積物は十分少量であり、ウェハのエッチング
の後に続いたチャンバ内に一時的に発生する高密度酸素
プラズマに対し、１０秒〜２０秒間の露出により、引き
続いてそれを除去することができる。或いは、余り好ま
しくはないが、エッチング処理中シリコンチャンバ壁部
が（例えば）室温に維持される大量堆積モードも用いる
ことができる。
【００４７】図８（Ａ）を参照すると、独立制御可能な
別々のポリマ硬化前駆体リング６１，６３が、ウェハに
対して別々の半径方向位置に配置され、半径方向に不均
一な処理条件を補償することができる。図８（Ａ）の別
々の外側ポリマ硬化前駆体リング及び内側ポリマ硬化前
駆体リング６１，６３は、それぞれの温度コントローラ
６８ａ，６８ｂによって、本明細書で以下説明する方法
で独立制御される。ウェハ１７上の半径方向に異なる位
置において、異なるエッチング選択性を引き起こす処理
条件を補償するため、使用者は、温度コントローラ６８
ａ，６８ｂによって維持すべき異なるポリマ硬化前駆体
リング温度を選ぶことができる。
【００４８】別々に独立制御されるポリマ硬化前駆体リ
ング６１，６３を有する実施形態には、適当な任意のリ
アクタ構成を用いることができるが、図８（Ａ）の実施
形態では、出願番号が で、発明の名
称が「オーバヘッドソレノイダルアンテナを有する誘導
結合ＲＦプラズマリアクタ」であって、ケネス・エス・
コリンズ他による米国特許出願に開示されたタイプの加
熱された半導体窓部電極天井部の上方のソレノイダルア
ンテナを有するリアクタが用いられている。特に、本発
明の好適な本実施形態では、上記米国特許出願のリアク
タが用いられ、外側ポリマ硬化前駆体リング６１のみを
備えている。上記出願のリアクタには、円筒形チャンバ
１４０が備えられ、円筒形チャンバ１４０の中心軸１４
６の近傍には、巻き線１４４が非平面状に密集している
非平面状コイルアンテナ１２を有している。図示の実施
形態では、巻き線１４４は対称であって、チャンバの中
心軸に一致する対称軸を有しているが、本発明は別途実
施してもよい。例えば、巻き線は対称でなく、及び／又
は、それらの対称軸がチャンバ又は加工物の中心軸に一
致しないようにすることができる。中心軸１４６の周り
に巻き線１４４を密集させることは、各巻き線１４４を
ソレノイドのように縦に重ね、それらがそれぞれチャン
バ中心軸１４６から最短距離となるようにすることによ
って達成される。これによって、天井部に対する加工物
の少ない高さの比に対して、プラズマイオン密度が最も
小さいチャンバ中心軸１４６の周りに近接して、電流
（Ｉ）とコイル巻き数（Ｎ）との積が増加する。結果と
して、非平面コイルアンテナ１４２に印加されたＲＦ電
力は、チャンバ中心軸１４６の近傍には（周縁領域に比
べて）より強い誘導[d/dt][N・I]を発生し、従って、そ
の領域に、より強いプラズマイオン密度を生じ、その結
果、天井部に対する加工物の高さの比が小さいにもかか
わらず、より均等に近いプラズマイオン密度を生じる。
従って、本発明は、処理の均等性を損なうことなく、処
理性能を高めつつ天井部の高さを低くする方法を提供す
る。
【００４９】円筒形チャンバ１４０は、円筒形側壁部１
５０と、側壁部１５０と一体形成される円形天井部１５
２とから成り、側壁部１５０と天井部１５２をシリコン
などの材料からなる単一部品とすることができる。しか
し、図８（Ａ）に示す実施形態では、別々の部品として
形成された側壁部１５０と天井部１５２がある。円形天
井部１５２は、平面形の任意の断面形状、ドーム形、円
錐形、円錐台形、円筒形又は上記形状の任意の組合せ、
又は曲線回転体とすることができる。基本的には、ソレ
ノイドアンテナ１４２の垂直ピッチ（すなわち、垂直高
さを水平幅で除した商）は、ドーム形、円錐形、円錐台
形等の３次元表面を画成する天井部においても、天井部
１５２の垂直ピッチを超える。例えば、ソレノイドアン
テナ１４２の垂直ピッチは、基本的なドーム型天井部の
垂直ピッチの数倍である。もちろん、図８（Ａ）の平ら
な天井部１５２の垂直ピッチはゼロである。天井部のピ
ッチより大きいピッチを有するソレノイドを、ここでは
ノンコンフォーマル（非沿面、非形状適合）・ソレノイ
ド(non-conformal solenoid)と呼ぶが、その意味は、基
本的には、その形状が天井部の形状に一致せず、より詳
細に述べると、その垂直ピッチが天井部の垂直ピッチよ
り大きいものである。
【００５０】チャンバ１４０の底部にあるペデスタル１
５４は、半導体ウェハ等の被処理加工物１５６を支持す
る。チャンバ１４０は（図示されない）ポンプにより、
環状通路１５８を介し、チャンバ１４０の下部を取り巻
くポンピング環状体１６０向かって真空排気される。ポ
ンピング環状体１６０の内部は、交換可能な金属製ライ
ナ１６０ａによって覆われてもよい。環状通路１５８
は、円筒形側壁部１５０の底縁部１５０ａと周囲の外側
シリコンリング６１の上面とによって画成される。処理
ガスは、種々のガス供給源の任意の一つ又は全てによっ
て、チャンバ１４０内に供給される。加工物の中央部近
傍の処理ガスの流れを制御するため、中央部ガス供給源
１６４ａが天井部１５２の中央部を貫いて、加工物１５
６の中央部に向かって下方へ延びることができる。加工
物周縁部におけるガスの流れを制御するため、中央部ガ
ス供給源１６４ａからは独立して制御可能な複数の半径
方向ガス供給源１６４ｂが、側壁部１５０から加工物周
縁部に向かって半径方向内側へ延び、又は、ベース軸方
向ガス供給源１６４ｃが、ペデスタル１５４の近傍から
上へ加工物周縁部に向かって延びており、或いは、天井
部軸方向ガス供給源１６４ｄが、天井部１５２から下へ
加工物周縁部に向かって延びることができる。加工物の
中心部と周縁部における各エッチング速度が相互に独立
して調節されて、中央部ガス供給源１６４ａと外部ガス
供給源１６４ｂ〜１６４ｄのそれぞれを通り、加工物の
中心部と周縁部へ向かう処理ガスの流量を制御すること
により、半径方向のエッチング速度分布を、加工物全体
にわたってより均等にすることができる。本発明のこの
特徴は、中央部ガス供給源１６４ａと、周縁部ガス供給
源１６４ｂ〜１６４ｄのうちの一つとで実現することが
できる。
【００５１】ソレノイドコイルアンテナ１４２は、中央
部ガス供給源１６４ａを取り囲む筐体１６６の周りに巻
回されている。プラズマ源ＲＦ電源１６８がコイルアン
テナ１４２全体にわたって接続され、バイアスＲＦ電源
１７０がペデスタル１５４に接続されている。
【００５２】巻き線１４４が加工物１５６の面に対して
少なくともほぼ平行になるように、巻き線は従来の螺旋
状ではないことが好ましく、各巻き付け部が、段部すな
わち（一の平面からその隣の平面までの）巻き付け部間
の遷移部を除き、加工物１５６の（水平な）面に対して
平行になるように、巻き線が巻かれていることが好まし
い。
【００５３】オーバヘッドコイルアンテナ１４２を、天
井部１５２の中央領域に閉じこめることにより、天井部
の上面の大部分が非占有領域となり、従って、例えばタ
ングステンハロゲンランプ等の放射ヒータ１７２と、例
えば銅やアルミニウムで形成可能で冷却材通路１７４ａ
が延在している水冷冷却板１７４とを含む温度制御装置
と直接接触することに役立つことができる。冷却材通路
１７４ａには公知の種類の冷却材が含まれ、高い熱伝導
性を有しているが導電性が低くなって、アンテナ又はソ
レノイド１４２へ電気的に負荷を与えることを避けるこ
とが望ましい。冷却板１７４が常に天井部１５２を冷却
しているが、そのとき、必要に応じて、冷却板１７４に
よる冷却に打ち勝ち、天井部１５２の安定且つ敏感な温
度制御を容易にすることができるよう、放射ヒータ１７
２の最大電力を選択する。ヒータ１７２による放射を受
ける大面積の天井領域は、温度制御の均等性と効率を高
める。（放射加熱は、本発明の実施の際に必ずしも必要
とされず、当業者はむしろ、後述のように電気加熱要素
を用いることがあることに留意すべきである。）出願番
号が08/597,577であって、出願日が1996年2月2日であ
る、ケネス・エス・コリンズ他による米国特許出願に開
示されているように、天井部１５２がシリコンであれ
ば、天井部全体にわたる温度制御の均等性と効率が向上
することにより得られる著しい利益がある。詳細に述べ
ると、ポリマ前駆体とエッチャント前駆体ガス（例えば
炭化フッ素ガス）を用いて、エッチャント（例えばフッ
素）を捕集する必要がある場合、天井部１５２全体にわ
たるポリマの堆積速度、及び／又は、天井部１５２がプ
ラズマ内へフッ素エッチャント捕集材料（シリコン）を
供給する速度は、天井部１５２の温度制御ヒータ１７２
との接触面積を増すことによって良好に制御可能とな
る。ソレノイドアンテナ１４２により、天井部１５２上
に利用可能接触面積が増加しているが、ソレノイド巻き
線１４４が天井部１５２の中心軸に集中しているからで
ある。
【００５４】好ましい実施形態においては、熱的接触の
ために利用可能な天井部１５２の面積の増加分を、底面
が天井部１５２上に載って上面には冷却板１７４が支持
され、（窒化アルミニウム、酸化アルミニウム若しくは
窒化珪素、又は、少量のドープがなされた若しくはドー
プがないシリコンのような非セラミックから形成され
る）熱伝導性の高いトーラス１７５が利用する。トーラ
ス１７５の一の特徴は、それが冷却板１７４をソレノイ
ド１４２の上部よりかなり上方まで変位させることであ
る。このような特徴により、他の方法では冷却板１７４
の導電面がソレノイド１４２に近接していることが原因
で発生するソレノイド１４２とプラズマとの間の誘導結
合の低下が、実質的に抑制又はほとんど解消される。誘
導結合のそのような低下を防ぐため、冷却板１７４とソ
レノイド１４２の巻き付け上部との間の距離が、ソレノ
イド１４２の全高に対し、いずれにせよかなりの割合
（例えば１／２）になっていることが望ましい。トーラ
ス１７５を通って延びる複数の軸方向孔１７５ａが、二
つの同心円に沿って間隔を空けて配置され、複数の放射
ヒータすなわちランプ１７２を保持し、それらが天井部
１５２へ直接放射することを可能にする。ランプの効率
を最大に高めるために、孔の内面が反射層（例えばアル
ミニウム）で覆われている。天井部の温度は、ランプヒ
ータ１７２が配置されていない孔１７５ａを通って延び
る熱電対１７６のようなセンサによって検知する。熱的
接触をよくするため、熱伝導度の高い、窒化硼素を含浸
させたシリコンゴムのような導体エラストマ１７３を、
セラミックのトーラス１７５と銅の冷却板１７４との
間、及び、セラミックのトーラス１７５とシリコンの天
井部１５２との間に配置する。
【００５５】図８（Ａ）の実施形態では、チャンバ１４
０は、天井部１５２と側壁部１５０がともにシリコンな
どの半導体材料から成る全半導体チャンバとすることが
できる。ＲＦバイアス電力は、各ＲＦ電源１２１０，１
２１２によって別々に半導体天井部１５２と半導体側壁
部１５０に印加される。天井部１５２と側壁部１５０の
何れか一方の温度と、天井部１５２と側壁部１５０に印
加されるＲＦバイアス電力とが制御され、天井部１５２
又は側壁部１５０により、プラズマへフッ素捕集前駆体
材料（シリコン）がそれにより供給される程度、又は、
代わりに、ポリマでそれが被覆される程度が調節され
る。天井部１５２の材料をシリコンに限定せずに、炭化
珪素、二酸化珪素（石英）又は窒化シリコン等のセラミ
ックとすることができる。
【００５６】チャンバの壁部や天井部１５０，１５２
は、フッ素捕集材料源として用いなくてもよい。その代
わりに、使い捨て可能なシリコン部材をチャンバ１４０
内に配置し、その上へのポリマの凝縮を防止するのに十
分な温度に維持することができて、シリコン材料をフッ
素捕集材料としてプラズマ中へ除去することができる。
この場合、壁部１５０と天井部１５２は、必ずしもシリ
コンである必要はないが、それらがもしシリコンであれ
ば、それらをポリマ凝縮温度（及び／又はポリマ凝縮Ｒ
Ｆバイアス閾値）の近傍又はそれ以下の温度（及び／又
はＲＦバイアス）に維持して、それらがプラズマからの
ポリマで被覆され、消耗に対して保護されるようにする
ことができる。使い捨てシリコン部材は適当な任意の形
状でよいが、図８（Ａ）の実施形態では、外側シリコン
リング及び内側シリコンリング部品６１，６３が取外し
可能で使い捨て可能な高純度シリコンの消耗部材であっ
て、電気的又は光学的特性を変えるためにドープされて
もよい。シリコンリング６１，６３の温度を、それらが
プラズマ処理に有利に関与する（例えば、フッ素捕集の
ためにシリコン材料がプラズマへ寄与する）ために十分
な温度に維持するため、複数の放射ヒータ（例えばタン
グステンハロゲンランプ）の各組１７７ａ，１７７ｂを
それぞれシリコンリング６１の下方と、シリコンリング
６３の上方とに配置し、各石英窓部１７８ａ，１７８ｂ
を介して各リング６１，６３を加熱する。ヒータの各組
１７７ａ，１７７ｂは、それぞれ光高温計又は蛍光プロ
ーブなどの遠隔センサである温度センサ１７９ａ，１７
９ｂによって検知されるシリコンリング６１，６３の温
度に応じて制御される。センサ１７９ａ，１７９ｂは、
部分的に各リング６１，６３の深い孔の中へ延びている
が、その孔の狭さ及び深さが、シリコンリング６１，６
３の熱放射率の温度依存した変動を少なくとも部分的に
マスクする傾向があり、そのため、それらが更に灰色放
射体に近い状態になり、温度測定の信頼性を高める。
【００５７】特許出願番号が08/597,577である上記米国
特許出願に記載されているように、全半導体チャンバの
利点は、例えば、金属のような汚染物質発生材料がプラ
ズマに接触しないことである。この目的のため、環状開
口部１５８に隣接したプラズマ閉じこめマグネット１８
０，１８２により、プラズマがポンピング環状体１６０
内への流れることが阻止又は低減される。ポリマ前駆体
及び／又は活性核種がポンピング環状体１６０へうまく
進入する程度に応じて、その結果発生する交換可能内側
ライナ１６０ａ上にポリマ又は汚染物質が堆積したもの
が、プラズマチャンバ１４０へ再侵入することが、例え
ば引用出願に開示されているように、ポリマ凝縮温度よ
りもはるかに低い温度でライナ１６０ａを維持すること
によって防止されるようになる。
【００５８】ポンピング環状体１６０の外壁を貫くウェ
ハスリットバルブ１８４により、ウェハの出し入れが提
供される。円筒形側壁部１５０の底縁部１５０ａが傾斜
しているので、チャンバ１４０とポンピング環状体１６
０との間の環状開口部１５８は、ウェハスリットバルブ
１８４近傍で大きく、反対側で最小になり、そのため、
ポンプポート部位置が非対称でも、チャンバ圧力分布は
より対称に近くなる。
【００５９】外側の位置（すなわち熱伝導性トーラス１
７５の外周面に対向する位置）にある巻き線１１２２の
第２垂直外部スタック又はソレノイド１１２０は、ソレ
ノイド巻き線１４４の垂直内部スタックから半径方向に
距離δＲだけ変位している。特に、内側ソレノイドアン
テナ１４２を中央部に閉じ込め、外側ソレノイドアンテ
ナ１１２０を周縁部に閉じ込めることにより、天井部１
５２の上面の大部分が温度制御装置１７２，１７４，１
７５と直接接触することに利用できるようになっている
点に留意すべきである。天井部１５２と温度制御装置と
の間の接触面積が大きいので、天井部１５２の温度制御
がより効率的かつ均等になるという利点がある。
【００６０】例えば内径が１２．６インチ（３２ｃｍ）
であって、側壁部と天井部が単一のシリコンで形成され
ているリアクタの場合、ウェハから天井部までの間隙が
３インチ（７．５ｃｍ）であり、内側ソレノイドの平均
直径が３．７５インチ（９．３ｃｍ）であり、一方、外
側ソレノイドの平均直径が１１．７５インチ（９．３ｃ
ｍ）であって、直径３／１６インチで厚さ０．０３のテ
フロン絶縁層で被覆した中空銅チューブが用いられて、
各ソレノイドの巻き数は４回、各ソレノイドの高さは１
インチ（２．５４ｃｍ）であった。外部スタック又はソ
レノイド１１２０は、第２の独立制御可能なプラズマ源
のＲＦ電源１９６から通電される。このようにする目的
は、加工物つまりウェハ１５６に対して、半径方向に別
々の位置に、使用者が選ぶことができる別々のプラズマ
源電力レベルを印加することができ、ウェハ面全体にわ
たって公知の処理の不均一性の補償を可能にすることで
あって、大きな利点になっている。独立制御可能な中央
部ガス供給源１６４ａを周縁部ガス供給源１６４ｂ〜ｄ
と組み合わせる際に、内側ソレノイド１４２に印加され
るＲＦ電力を外側ソレノイド１１２０に対して調節し、
且つ、中央部ガス供給源１６４ａによるガス流量を、周
縁部ガス供給源１６４ｂ〜ｄによるガス流量に対して調
節することにより、加工物の中央部におけるエッチング
性能を、縁部におけるエッチング性能に対して調節する
ことができる。本発明は、上記のように、誘導場(induc
tance field)中央部の欠如(center null)すなわち凹部
(dip)の問題を解消又は少なくとも緩和しているが、一
方で、他のプラズマ処理における不均一性の問題のある
おそれがあるが、これらを、内側アンテナ及び外側アン
テナに印加するＲＦ電力レベルを相対的に変化させるこ
とによって、図８（Ａ）の様々な実施形態において補償
することができる。この目的を更に都合よく達成するた
め、内側ソレノイドと外側ソレノイド１４２，１１２０
用の各ＲＦ電源１６８，１９６に取って代わって、共通
の電源と可変電力スプリッタが用いられ、内側ソレノイ
ド及び外側ソレノイド１４２，１１２０の間で、使用者
が相対的電力配分を変化させることを許容し、同時に、
内側ソレノイド及び外側ソレノイド１４２，１１２０間
の位相関係が不変に維持されることができる。このこと
は、両ソレノイド１４２，１１２０が同じ周波数でＲＦ
電力を受ける場合、特に重要である。他の方法では、２
つの独立電源１６８，１９６を用いる場合、それらは別
々のＲＦ周波数で電力供給されてもよいが、このとき、
２つのソレノイド間の結合による周波数外フィードバッ
ク(off-frequency feedback)を避けるために、各ＲＦ電
源１６８，１９６の出力部にＲＦフィルタを設けること
が望ましい。この場合、周波数差が、２つのソレノイド
間のカップリングを時間平均する(time-average out)た
めに十分となるべきであり、且つ、ＲＦフィルタの除去
帯域幅を超えるべきである。或いは、各周波数が独立し
て各ソレノイドと共鳴的に整合されるべきであって、従
来のインピーダンス整合技術の代わりに、各周波数を変
化させ、プラズマインピーダンスの変化に（それによっ
て共鳴を維持した状態で）従うようにすることができ
る。上述の実施形態では、２つのソレノイドの周波数範
囲は相互に排他的とすべきである。しかし、２つのソレ
ノイドは同一のＲＦ周波数で駆動されることが望まし
く、この場合、両者の位相関係は、建設的相互作用を生
じるもの、すなわち２つのソレノイド１４２、１１２０
の場の重ね合わせとなることが望ましい。この要件は、
２つのソレノイドが同方向に巻かれていれば、両ソレノ
イドに印加される信号間の位相角をゼロにすれば満たさ
れることが基本的である。他の方法では、２つのソレノ
イドが反対方向に巻かれている場合、位相角は１８０°
であることが望ましい。いずれにしても、内側ソレノイ
ド及び外側ソレノイド間の結合は、内側ソレノイド及び
外側ソレノイド１４２，１１２０間に比較的大きな空間
を設けることによって最小化又は取り除くことができ
る。
【００６１】両ソレノイド１４２，１１２０の効果を加
工物の中央部と周縁部それぞれにより多く閉じ込めるよ
う、上記のような調整によって達成可能な範囲を、外側
ソレノイド１１２０の半径を増し、内側ソレノイド及び
外側ソレノイド間の空間を大きくすることにより広げて
いる。これにより、両ソレノイド１４２，１１２０の効
果を重ね合わせる際に、制御範囲の拡大が可能となる。
例えば、内側ソレノイド１４２の半径は、加工物の半径
の約半分以下とすべきであり、できれば約１／３以下が
望ましい。（内側ソレノイド１４２の最少半径は、ソレ
ノイド１４２を形成する導体の直径により幾分影響を受
け、また、インダクタンスを生み出すために湾曲した、
例えば円形の電流通路を作るために、有限のゼロでない
円周を設ける必要性によって幾分影響を受ける。）外側
ソレノイド１１２０の半径は、少なくとも加工物の半径
と等しく、できれば加工物の半径の１．５倍以上が望ま
しい。そのような構成であれば、内側ソレノイド及び外
側ソレノイド１４２，１１２０の各中心部効果及び縁部
効果は著しくなり、内側ソレノイドへの電力を増加させ
ることによって、チャンバ圧力が数百ｍＴに上昇し、こ
のとき、均等なプラズマを提供することができ、また、
外側ソレノイド１１２０への電力を増加させることによ
って、チャンバ圧力が０．０１ｍＴ程度に低下し、この
とき、均等なプラズマを提供することができる。外側ソ
レノイド１１２０の半径がそのように大きいことのもう
一つの利点は、それによって両ソレノイド１４２，１１
２０間のカップリングを最少にできることである。
【００６２】図８（Ａ）の実施形態では、天井部１５２
と側壁部１５０は別々の半導体（すなわちシリコン）部
品であって、相互に絶縁され、それぞれのＲＦ電源から
別々に制御可能なＲＦバイアス電力レベルを印加され
て、縁部に対する中央部のエッチング速度と選択性の制
御を改善している。上記で引用され、出願番号が08/59
7,577であって、出願日が１９９６年２月２日であるケ
ネス・エス・コリンズ他による米国特許出願に極めて詳
細に記載されているように、天井部１５２は、ドープさ
れた半導体（例えばシリコン）材料とすることができ、
その結果、チャンバ内部でそれに印加されたＲＦバイア
ス電力と容量的に結合する電極として働き、また、同時
に、ソレノイド１４２に印加されたＲＦ電力が誘導的に
チャンバ内部で結合することができる窓部としても働く
ようになる。そのような窓部電極の利点は、（例えばイ
オンエネルギを制御するために）ＲＦ電位をウェハの直
上に発生させることができ、同時に、ウェハの直上にＲ
Ｆ電力が誘導的に結合されうることである。後者のこの
特徴は、別々に制御される内側ソレノイド及び外側ソレ
ノイド１４２，１１２０と中央部ガス供給源と周縁部ガ
ス供給源１６４ａ，１６４ｂとを組み合わせる際に、イ
オン密度、イオンエネルギ、エッチング速度及び加工物
縁部に対する加工物中央部のエッチング選択性等、種々
のプラズマ処理パラメータの調節能力を著しく高めて、
最適の均等性が達成可能となることである。このような
組合せでは、個々のガス供給源を通る各ガス流量を、分
離独立して制御して、プラズマ処理パラメータの最適な
均等性を達成することができる。
【００６３】ランプヒータ１７２は電気加熱要素に換え
ることができる。
【００６４】図８（Ｂ）には、他の変形例が示されてお
り、このとき、天井部１５２自体が、互いに電気絶縁さ
れるとともに、単一の別途制御されるＲＦ電源のうちの
２つの出力部とすることができる独立したＲＦ電源１２
１４，１２１６によって、別々にバイアスがかけられる
内側円板１５２ａと外側環状体１５２ｂとに分割されて
いる。
【００６５】他の実施形態によれば、例えば従来型のマ
イクロプロセッサとメモリとを含むプログラム可能な電
子コントローラのように、図８（Ａ）と図８（Ｂ）に示
され、使用者がアクセス可能な中央コントローラ３００
が、中央部及び周縁部のガス供給源１６４ａ，１６４ｂ
を通るガス流量と、内側及び外側アンテナ１４２，１１
２０に印加されるＲＦプラズマ電源レベルと、（図８
（Ａ）の）天井部１５２及び側壁部１５０にそれぞれ印
加されるＲＦバイアス電力レベルと、（図８（Ｂ）の）
内側及び外側の天井部分１５２ａ，１５２ｂにそれぞれ
印加されるＲＦバイアス電力レベルと、天井部１５２の
温度、及び、シリコンリング６１，６３の温度を直接的
に制御するよう接続されている。
【００６６】天井部温度コントローラ１２１８が、天井
部温度センサ１７６によって測定した温度を、天井部１
５２に関する（プログラム可能コントローラ３００から
受けた）目標とされたターゲット温度と比較して、天井
ヒータランプ１７２に印加される電力を調節する。同様
に、外側シリコンリング温度コントローラ６８ａが、外
側リング温度センサ１７９ａによって測定した温度を、
外側リング６１の（プログラム可能コントローラ３００
から受けた）目標とされたターゲット温度と比較して、
外側シリコンリング６１の下にあるヒータランプ１７７
ａの温度を調節する。更に、内側シリコンリング温度コ
ントローラ６８ｂが、内側リング温度センサ１７９ｂに
よって測定した温度を、内側シリコンリング６３に関す
る（プログラム可能コントローラ３００から受けた）コ
マンドされるターゲット温度と比較して、内側シリコン
リング６３の上方にあるヒータランプ１７７ｂの温度を
調節する。プログラム可能コントローラ３００が、シリ
コンリング温度コントローラ６８ａ，６８ｂ、天井部温
度コントローラ１２１８のターゲット温度、ソレノイド
電源１６８，１９６のＲＦ電力レベル、バイアス電源１
２１０，１２１２（図８（Ａ））又は１２１４，１２１
６（図８（Ｂ））のＲＦ電力レベル、ＲＦ電源１７０に
よって印加されるウェハバイアスレベル、及び、種々の
ガス供給源（又は別々のバルブ）からガスインレット１
６４ａ〜ｄへ供給されるガス流量を調節する。ウェハバ
イアスレベルを制御するための鍵は、ウェハペデスタル
１５４と天井部１５２との間のＲＦ電位差である。従っ
て、ペデスタルＲＦ電源１７０又は天井部ＲＦ電源１２
１２はＲＦ接地へ短絡させてもよい。プログラム可能コ
ントローラ３００を用いて、使用者は、加工物の周縁部
に対する加工物の中央部の、ＲＦ電源、ＲＦバイアス電
力、シリコン放出、及びガス流量を容易に最適配分し、
加工物の表面全体にわたって、中心部から周辺部まで処
理の最大均一性（例えば、エッチング速度とエッチング
選択性が半径方向にわたって均等に分布されること）が
達成されることができる。また、（コントローラ３００
を介して）ペデスタル１５４と天井部１５２の間のＲＦ
電力差に対して、ソレノイド１４２，１１２０に印加さ
れるＲＦ電力を調節することにより、使用者が、主とし
て誘導的結合モードで、又は、主として容量的結合モー
ドのいずれかでリアクタを作動することができる。
【００６７】図８（Ａ）においては、ソレノイド１４
２，１１２０、天井部１５２、側壁部１５０、或いは、
図８（Ｂ）においては、内側及び外側天井部分１５２
ａ，１５２ｂに接続され、ＲＦ周波数において作動する
電源を以上に説明したが、本発明は特定の周波数に限定
さるものではなく、本発明の実施にあたっては、当業者
はＲＦ以外の周波数を選ぶことができる。
【００６８】本発明の好ましい実施形態では、熱伝導率
の高いスペーサー１７５、天井部１５２及び側壁部１５
０が、単一の結晶シリコンから一体形成される。
【００６９】ポリマ硬化前駆体消耗部品を、ウェハ支持
ペデスタルの上面の平らなリング（図６、図７の６０、
図８（Ａ）、図８（Ｂ）の６１）として説明したが、熱
源によって効率的に加熱されるべく熱源から離れすぎて
おらず、また、（熱源からの出力がチャンバ内のプラズ
マ発生へ分岐しないように）チャンバのプラズマ処理領
域を熱源から遮蔽する場合は、部品の形状と位置は任意
でよい。好ましい実施形態では、（シリコンリング６０
自体による遮蔽に加えて）熱源のエネルギからプラズマ
をある程度遮蔽することを、一対のマグネットリング１
００，１０２が行い、チャンバのプラズマ処理領域とポ
ンピング環状体との間のプラズマ流を阻止する。
【００７０】必要な遮蔽がなされ、ポリマ硬化前駆体消
耗部品が遠隔熱源へ近接している他の実施形態が、図９
に示されているが、このとき、消耗部品が、円筒形チャ
ンバ側壁部内面に接する円筒形シリコンライナ２１０で
ある。円筒形側壁部外面に隣接した周辺熱源２１５が、
側壁部を介してシリコンライナ２１０を加熱する。周辺
熱源２１５は誘導ヒータでよく、その場合、円筒形チャ
ンバ壁部は、石英のような絶縁体であっても、シリコン
のような半導体であってもよく、吸収を最小にするとと
もに、熱源２１５の誘導フィールドのライナ２１０への
伝達を最大にする十分に高い抵抗率を持つ。或いは、周
辺熱源２１５は、タングステンランプ又は放電ランプの
ような放射ヒータである。周辺ヒータ２１５の作動を調
節する温度センサ２６６と温度コントローラ２６８によ
り温度制御を行う。図９の実施形態においては、マスタ
コントローラ３００により、温度コントローラ１６８を
制御する。
【００７１】図１０のグラフ図には、図６の実施形態に
おいて使用した温度制御システムの性能が示されてい
る。横軸は、命令を受けて温度コントローラ６８が維持
するシリコンリング６０の定常状態の温度（セ氏）であ
り、縦軸は選ばれたリング温度の維持に必要な印加電力
（ワット）である。図１１のグラフ図には、図６のシス
テムの閉ループの温度応答が示されており、横軸には時
間（秒）が示され、縦軸にはリング温度（セ氏）が示さ
れている。図１１のグラフ図においては、リング６０は
室温付近の初期温度から始まり、約３０秒後に、リング
温度を４４０℃にするよう、コントローラ６８に命令が
与えられる。約３１０秒後に当該温度に達し、オーバシ
ュートはなく、ノイズはごくわずかである。約５５０秒
後にチャンバ内でプラズマが点火され、約１０００秒後
に消され、リング温度への影響は、図１１においてはほ
とんど観測されない。この後者の事象は温度制御システ
ムの安定性とその応答性を実証している。図１２は、図
１１のグラフ図の３０１秒（オーバシュートがなくター
ゲット温度に達した時点）から５５０秒（プラズマが一
時的についた時点）までを含む時間窓(time window)近
傍における部分拡大図である。プラズマが３．２ｋＷの
電力の場合には５５０秒の時点で点火されるが、図１２
の拡大図では、この事象（点火）と同時に、リング温度
に短いスパイクが見られる。このデータは蛍光プローブ
型センサ６６と光ファイバ７２を用いて得られた。
【００７２】ポリマ硬化前駆体部品（例えばシリコンリ
ング６０）の代わりに、ＲＦバイアス電力を、電源４０
０からシリコンリング６０に印加して（図７の破線参
照）、ポリマのエッチング耐性を向上させる際における
所望の効果を達成させることができる。当業者は、部品
（例えばシリコンリング６０）へのＲＦバイアス電力
を、部品上にポリマがもはや堆積しなくなって、部品面
がプラズマとの相互作用ができる自由状態のままである
閾値レベルまで増加させることにより、必要なＲＦバイ
アス電力レベルを容易に確認することができる。更に、
部品（例えばシリコンリング６０）へ印可するＲＦバイ
アス電力を、この閾値レベルを超えて増加させると、ウ
ェハ上におけるポリマの硬度が実際に増加し、その結
果、エッチング選択性が、ＲＦバイアス電力の閾値レベ
ルにおいて達成される値を超えて増加する。これは、本
発明の別態様として実施することができるが、以下の理
由により最も好ましい態様ではない。すなわち、（ａ）
ポリマ硬化前駆体部品の消耗が多くなり、及び、（ｂ）
ポリマ硬化前駆体部品に必要なＲＦバイアス電力が印加
されるためには、当該部品への何らかの電気的（ＲＦ）
結合が行われる必要があり、その構造が複雑になるから
である。更に別の態様では、ポリマ硬化前駆体部品の加
熱とバイアスすることとを組み合わせることができる。
【００７３】本発明を、別々の複数のＲＦ電源を用いて
実施するものとして説明したが、本明細書に説明したＲ
Ｆ電源のいくつか或いは全部は、別の複数のＲＦジェネ
レータ又は共通のＲＦジェネレータから、可変パワーデ
ィバイダ(power divider)、周波数多重化装置(frequenc
ies multipliers)、及び／又は、フェーズディレイをも
って合成される種々のＲＦ電力レベル、周波数、位相で
もって、適当に種々の出力を得るようにすることができ
る。更に、本発明を、複数の別々の処理ガス供給源をも
って実施するものとして説明したが、処理ガス供給源の
いくつか或いは全部を、複数の独立制御されるインレッ
ト６４で分離されることのできる共通ガス供給源から得
るようにしてもよい。
【００７４】本発明を特定の実施形態を参照して詳細に
説明したが、本発明の真の精神と範囲から逸脱すること
なく変更や修正がなし得るものと解釈するべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】引用した出願の第１番目に開示されたタイプの
プラズマリアクタの切断側面略図である。
【図２】引用した出願の第２番目に開示されたタイプの
プラズマリアクタの切断側面略図である。
【図３】引用した出願の第３番目に開示されたタイプの
プラズマリアクタの切断側面略図である。
【図４】（Ａ）は、ポリマ硬化前駆体消耗部品の誘導加
熱を用いた本発明の好ましい実施形態によるプラズマリ
アクタの切断側面図である。（Ｂ）は、加工物の多層導
体構造が示され、（Ａ）の実施形態の動作例において処
理される加工物の拡大断面図である。（Ｃ）は、光ファ
イバが挿入される座ぐり穴部とスリーブが示される、
（Ａ）に対応する拡大図である。（Ｄ）は、熱透明窓部
内の長波長オプティカル窓部が示される、（Ａ）に対応
する拡大図である。（Ｅ）は、熱透明窓部から隔てた長
波長窓部が示される、（Ａ）に対応する拡大図である。
【図５】（Ａ）は、酸化物に対するシリコンエッチング
選択性を、ポリマ硬化前駆体リングの温度の関数として
示すグラフ図である。（Ｂ）は、２４０℃と５００℃に
おけるポリシリコンエッチング速度の半径方向分布をオ
ングストローム／分単位で示すグラフ図である。
【図６】ポリマ硬化前駆体消耗部品の放射、すなわち赤
外線加熱を用いた本発明の別の好ましい実施形態による
プラズマリアクタの切断図である。
【図７】ポリマ硬化前駆体消耗部品が全半導体リアクタ
チャンバ内において加熱される本発明の好ましい実施形
態によるプラズマリアクタの切断図である。
【図８】（Ａ）は、被処理ウェハに対して半径方向に別
々の位置において加熱されるポリマ硬化前駆体部品を用
いる、好ましい実施形態によるプラズマリアクタの切断
図である。（Ｂ）は、天井部が内側部分と外側部分に分
割されているもので、図８（Ａ）の実施形態に対応す
る。
【図９】図９は、ポリマ硬化前駆体消耗部品が、円筒形
のチャンバ側壁部に接する取外し可能なライナである、
本発明の一実施形態を示す。
【図１０】図１０は、本発明を実施したリアクタ内の温
度制御システムの作動例の性能を示すグラフ図である。
【図１１】図１０に示した性能を持つ温度システムの閉
ループ応答を示すグラフ図である。
【図１２】図１１のグラフの拡大部分図である。
【符号の説明】
１０…リアクタチャンバ、１２…側壁部、１４…天井
部、１６…ウェハ支持ペデスタル、１７…被処理加工
物、１８…誘導コイル、２０，２２，２４…ＲＦ電源、
３０，３４…冷熱源、３２，３６…加熱源、３８，４０
…温度センサ、４２，４４…温度コントローラ、５０…
上部コイル、５２ａ，５２ｂ，５４…ＲＦ電源、６０…
環状リング、６２…誘導コイル、６４…窓部、６６…温
度検知装置、６８…コントローラ、７０…小部品、７２
…光ファイバ、７４…検知部、９０…加熱装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ライス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， プレザントン， クラレット コート 1675 (72)発明者 デイヴィッド ダブリュー． グルーケル アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス アルトス ヒルズ， ヴィア ヴェ ンタナ 27985 (72)発明者 ジェラルド ジェアウ イン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， ビリッチ プレイス 10132 (72)発明者 ジョン モーン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， パセオ プレサダ 13179 (72)発明者 クレイグ エー． ロデリック アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， パインヴュー ドライヴ 776 (72)発明者 ダグラス ブクバーガー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， トレイシー， ジャーニー ストリート 421 (72)発明者 チャン−ロン ヤン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス ガトス， レロイ アヴェニュー 16788 (72)発明者 エン−クイ ウォン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， クガー サークル 44994 (72)発明者 ジェフリー マークス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， シエロ ヴィスタ ウェイ 4730 (72)発明者 ピーター ケスウィック アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， キャサリン コート 4850

Claims (103)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマエッチング処理の方法であっ
    て、 前記プラズマエッチング処理を実行するためのチャンバ
    を提供するステップと、 前記チャンバ内の支持体上に、処理されるべき物品を支
    持するステップと、 少なくともエッチャントとポリマ前駆体材料とを含む処
    理ガスを供給するステップと、 前記処理ガスに加えて、シリコン又は炭素の原料物質を
    前記チャンバ内に提供するステップと、 前記チャンバ内でプラズマを発生させるステップと、 前記原料物質の加熱を十分に行い、前記原料物質の表面
    を前記プラズマと反応するように少なくとも維持するス
    テップと、を備えることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記加熱のステップが、少なくともポリ
    マ凝縮温度まで、前記原料物質を加熱することを有して
    いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記物品上の異なる第１材料と第２材料
    を、第１エッチング速度と第２エッチング速度でそれぞ
    れエッチングし、 前記第１エッチング速度が、前記第１エッチング速度及
    び前記第２のエッチング速度の関数になっている、前記
    第２材料に対する前記第１材料のエッチング選択性に対
    応して、前記第２エッチング速度より大きくなってお
    り、且つ、 前記加熱のステップが、前記原料物質の温度を前記ポリ
    マ凝縮温度を超える温度範囲まで高めて、前記エッチン
    グ選択性を高めることを更に備えることを特徴とする請
    求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第１材料が前記第２材料の上にあ
    り、且つ、 前記エッチャントが、前記第１材料を通って前記第２材
    料の露出部分に至る開口部を形成することを特徴とする
    請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記ポリマ前駆体材料が、前記第２材料
    の前記露出部分上にポリマ堆積のための材料を提供し、 前記エッチャント前駆体材料が、前記物品をエッチング
    する材料を提供し、 前記ポリマ堆積が、前記第２材料のエッチングを低減し
    てエッチング選択性を高めることを特徴とする請求項４
    に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第１材料の上のフォトレジストマス
    ク層が、前記開口部を画成する開口部を有し、 前記ポリマ堆積が、前記第２材料と前記フォトレジスト
    材料のエッチングを低減してエッチング選択性を高める
    ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記第１材料が酸素含有材料を備え、前
    記第２材料が非酸素含有材料を含むことを特徴とする請
    求項５に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記加熱のステップが、前記原料物質の
    温度を前記ポリマ凝縮温度を超える温度範囲へ高めるこ
    とを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記温度範囲が、前記ウェハ上に形成さ
    れるポリマが大量の前記原料物質を含むものになってい
    ることを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記第１材料が酸化物を備え、 前記第２材料がシリコン又はポリシリコンを備え、 前記処理ガスのエッチャント前駆体がフッ素を備え、 前記処理ガスのポリマ前駆体が少なくともフッ素と炭素
    を備え、 前記原料物質がシリコンを備える、ことを特徴とする請
    求項３に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記温度範囲が約１００℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項３に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記温度範囲が約２２０℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項３に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記温度範囲が約１００℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項８に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記温度範囲が約２２０℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項８に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記温度範囲が約１００℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項９に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記温度範囲が約２２０℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項９に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記温度範囲が１８０〜２２０℃にあ
    ることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記温度範囲が３００〜７００℃にあ
    ることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記温度範囲が２４０〜５００℃にあ
    ることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記原料物質にＲＦ電力を印加するこ
    とを更に備えることを特徴する請求項１に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記原料物質に印加される前記ＲＦ電
    力と前記原料物質の前記加熱が共に、前記原料物質の表
    面を前記プラズマと反応するように維持するために十分
    になっていることを特徴する請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記原料物質が、前記エッチャント前
    駆体から得られるエッチャント用の捕集体を備え、 前記原料物質に印加される前記ＲＦ電力が、前記エッチ
    ャントの捕集を著しく促進することを特徴とする請求項
    ２０に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記ポリマ凝縮温度近傍で、前記原料
    物質が著しい量のフッ素捕集体材料を前記プラズマ内部
    に供給する基準電力レベルより実質的に低減されたＲＦ
    電力レベルで、ＲＦ電力を前記原料物質に印加し、 ＲＦ電力の前記低減を補償するため前記原料物質の温度
    を高めること、を備えることを特徴とする請求項１０に
    記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記ＲＦ電力レベルが前記基準電力レ
    ベルから少なくとも整数値分低減され、前記ターゲット
    温度が分数値分だけ高められることを特徴する請求項２
    ３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記ＲＦ電力レベルが約１／４に低減
    され、前記ターゲット温度が約２４０℃に高められるこ
    とを特徴とする請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 プラズマエッチング処理の方法であっ
    て、 前記プラズマエッチング処理を実行するためのチャンバ
    を提供するステップと、 前記チャンバ内の支持体上に、処理されるべき物品を支
    持するステップと、 少なくともエッチャントとポリマ前駆体材料とを含む処
    理ガスを供給するステップと、 ポリマ硬化前駆材料を前記チャンバ内に供給するステッ
    プと、 前記チャンバ内でプラズマを発生させるステップと、 前記前駆体材料の加熱を十分に行い、前記前駆体材料の
    表面を反応状態に少なくとも維持するステップと、を備
    えることを特徴とする方法。
  27. 【請求項２７】 前記加熱のステップが、前記前駆体材
    料を少なくともポリマ凝縮温度まで加熱することを備え
    ることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記物品上の異なる第１材料と第２材
    料を、第１エッチング速度と第２エッチング速度でそれ
    ぞれエッチングし、 前記第１エッチング速度が、前記第１エッチング速度と
    前記第２エッチング速度の関数である前記第２材料に対
    する前記第１材料のエッチング選択性に対応して、前記
    第２エッチング速度より大きくなっており、且つ、 前記加熱のステップが、前記ポリマ硬化前駆体材料の温
    度を、前記ポリマ凝縮温度を超える温度範囲まで高め
    て、前記エッチング選択性を対応して高めるようにする
    こと、を更に備えることを特徴する請求項２６に記載の
    方法。
  29. 【請求項２９】 前記第１材料が前記第２材料の上にあ
    り、且つ、 前記エッチャントが、前記第１材料を通って前記第２材
    料の露出部分に至る開口部を形成することを特徴とする
    請求項２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記ポリマ前駆体材料が、前記第２材
    料の前記露出部分上にポリマ堆積のための材料を提供
    し、 前記エッチャント前駆体材料が、前記物品をエッチング
    する材料を提供し、 前記ポリマ堆積が、前記第２材料のエッチングを低減し
    てエッチング選択性を高めることを特徴とする請求項２
    ９に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記第１材料の上のフォトレジストマ
    スク層が、前記開口部を画成する開口部を有し、 前記ポリマ堆積が、前記第２材料と前記フォトレジスト
    材料のエッチングを低減してエッチング選択性を高める
    ことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記第１材料が酸素含有材料を備え、
    前記第２材料が非酸素含有材料を含むことを特徴とする
    請求項３０に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記加熱のステップでは、 前記ポリマ硬化前駆体材料が、前記ポリマ凝縮温度を超
    える温度範囲まで加熱されることを特徴する請求項２７
    に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記温度範囲が、前記ウェハ上に形成
    されるポリマが前記ポリマ硬化前駆体材料からの材料を
    備えるようになっていることを特徴とする請求項３３に
    記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記第１材料が酸化物を備え、 前記第２材料がシリコン又はポリシリコンを備え、 前記処理ガスのエッチャント前駆体がフッ素を備え、 前記処理ガスのポリマ前駆体が少なくともフッ素と炭素
    を備え、 前記ポリマ硬化前駆体材料がシリコンを備える、ことを
    特徴とする請求項３３に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記温度範囲が約１００℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 前記温度範囲が約２２０℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  38. 【請求項３８】 前記温度範囲が約１００℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 前記温度範囲が約２２０℃を上回るこ
    とを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記温度範囲が１８０〜２２０℃にあ
    ることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記温度範囲が３００〜７００℃にあ
    ることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 前記温度範囲が２４０〜５００℃にあ
    ることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 前記ポリマ硬化前駆体材料にＲＦ電力
    を印加することを更に備えることを特徴する請求項２６
    に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 前記ポリマ硬化前駆体材料に印加され
    る前記ＲＦ電力と前記ポリマ硬化前駆体材料の前記加熱
    が共に、前記ポリマ硬化前駆体材料の表面を前記プラズ
    マと反応するように維持するために十分になっているこ
    とを特徴する請求項４３に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記ポリマ硬化前駆体材料が、前記エ
    ッチャント前駆体から得られるエッチャント用の捕集体
    を備え、 前記ポリマ硬化前駆体材料に印加される前記ＲＦ電力
    が、前記エッチャントの捕集を著しく促進することを特
    徴とする請求項４４に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 前記ポリマ硬化前駆体材料にＲＦ電力
    を印加することを更に備えることを特徴する請求項２６
    に記載の方法。
  47. 【請求項４７】 前記ポリマ硬化前駆体材料が、前記ポ
    リマ凝縮温度近傍で著しい量のフッ素捕集体材料を前記
    プラズマ内部に供給する基準電力レベルより実質的に低
    減されたＲＦ電力レベルで、ＲＦ電力が前記ポリマ硬化
    前駆体材料に印加され、 ＲＦ電力の前記低減を補償するため前記ポリマ硬化前駆
    体材料の温度を高めること、を特徴とする請求項４６に
    記載の方法。
  48. 【請求項４８】 前記ＲＦ電力レベルが、前記基準電力
    レベルから少なくとも整数値分低減され、前記ターゲッ
    ト温度が分数値分だけ高められることを特徴する請求項
    ４７に記載の方法。
  49. 【請求項４９】 前記ＲＦ電力レベルが前記基準電力レ
    ベルの約１／４に低減され、前記ターゲット温度が約２
    ４０℃に高められることを特徴とする請求項４７に記載
    の方法。
  50. 【請求項５０】 前記ポリマ硬化前駆体材料が、シリコ
    ン、炭素、炭化珪素、及び窒化シリコンを備える材料の
    クラスのうちのひとつであることを特徴とする請求項２
    ６に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 前記ポリマ硬化前駆体材料を提供する
    ステップが、前記リアクタチャンバの一体構造とは別の
    前記ポリマ硬化前駆体材料の迅速取外し可能部品を提供
    するステップを有することを特徴とする請求項２６に記
    載の方法。
  52. 【請求項５２】 前記加熱のステップが、（ａ）誘導加
    熱及び（ｂ）放射加熱のいずれか一方を備えることを特
    徴とする請求項５１に記載の方法。
  53. 【請求項５３】 前記加熱のステップが、 前記ポリマ硬化前駆体材料からの放射を検知することに
    よって前記ポリマ硬化前駆体材料の温度の測定を行うこ
    とにより、前記ポリマ硬化前駆体材料の温度をある選定
    温度に制御して、前記ポリマ硬化前駆体材料の前記測定
    温度を前記選定温度の近傍に維持すること、を備えるこ
    とを特徴とする請求項５２に記載の方法。
  54. 【請求項５４】 前記測定のステップが、前記ポリマ硬
    化前駆体材料からの放射をポート部を介して遠隔検知し
    することを備え、 前記加熱のステップが、前記ポリマ硬化前駆体材料を窓
    部を介して加熱することを備えており、 前記ポート部が、（ａ）前記窓部の一部分、（ｂ）前記
    窓部とは別部分のいずれかであることを特徴とする請求
    項５３に記載の方法。
  55. 【請求項５５】 前記加熱のステップが、前記窓部が少
    なくともほぼ透明に近い波長で熱を放射することを備
    え、 前記温度測定のステップが、前記ポート部が少なくとも
    ほぼ透明に近い波長にで前記ポリマ硬化前駆体材料から
    の放射を検知することを備える、ことを特徴とする請求
    項５４に記載の方法。
  56. 【請求項５６】 リアクタチャンバと、 前記チャンバ近傍のプラズマ電源結合装置、及び、前記
    プラズマ電源結合装置にＲＦ電力を供給するためのＲＦ
    電源と、 処理ガスインレット、及び、エッチャントとポリマ前駆
    体とを含む処理ガスを供給するため前記インレットに結
    合されている処理ガス供給源と、 前記リアクタチャンバ内で、処理されるべき物品を保持
    するための支持体と、 前記チャンバ内のポリマ硬化前駆体部品と、を備えるプ
    ラズマリアクタ。
  57. 【請求項５７】 前記ポリマ硬化前駆体部品を十分に加
    熱し、前記チャンバ内で前記ポリマ硬化前駆体部品をプ
    ラズマと十分に反応するようにするためのヒータを更に
    備えることを特徴とする請求項５６に記載のリアクタ。
  58. 【請求項５８】 前記ポリマ硬化前駆体部品が、前記チ
    ャンバの構成要素とは別体の取外し可能消耗部品である
    ことを特徴する請求項５６に記載のリアクタ。
  59. 【請求項５９】 前記ポリマ硬化前駆体部品の放射率が
    温度とともに変化しており、 前記リアクタが、 前記ポリマ硬化前駆体部品の中の孔部と、 温度センサと、 前記温度センサを前記孔部に結合するための光ファイバ
    と、を備え、 前記光ファイバの前記一端部が少なくとも部分的に前記
    孔部の中へ延在し、 前記孔部のアスペクト比が十分に大きくなって、前記セ
    ンサによって観測される温度に伴う前記放射率の明らか
    な変動が低減されることを特徴とする請求項５６に記載
    のリアクタ。
  60. 【請求項６０】 前記ポリマ硬化前駆体部品に結合され
    たＲＦ電源を更に備えることを特徴とする請求項５６に
    記載のリアクタ。
  61. 【請求項６１】 前記ポリマ硬化前駆体材料が、前記ポ
    リマ硬化前駆体部品が維持される温度に応じて、前記物
    品の表面上に形成されるポリマの耐エッチング性を増加
    させることによって、前記表面上での重合に影響を及ぼ
    すことを特徴とする請求項５６に記載のリアクタ。
  62. 【請求項６２】 前記ポリマ硬化前駆体部品の材料が、
    十分に高い温度に維持されたときに材料を前記ポリマへ
    与えるものからなり、 前記ポリマ硬化前駆体によって前記ポリマへ与えられた
    前記材料が、前記処理ガスのエッチャント前駆体から得
    られるエッチャントによるエッチングに対して、前記ポ
    リマの耐エッチング性を高めることを特徴とする請求項
    ６１に記載のリアクタ。
  63. 【請求項６３】 前記ポリマ硬化前駆体材料が、前記処
    理ガスのエッチ前駆体から得られるエッチャント用捕集
    体であることを特徴とする請求項５６に記載のリアク
    タ。
  64. 【請求項６４】 前記処理ガスが少なくともフッ素と炭
    素を含み、 前記ポリマ硬化前駆体部品が、（ａ）シリコン、（ｂ）
    炭素、（ｃ）珪化シリコン、（ｄ）窒化シリコンのいず
    れか一つを備えることを特徴とする請求項５６に記載の
    リアクタ。
  65. 【請求項６５】 前記被処理物品が平らなウェハであ
    り、 前記ポリマ硬化前駆体部品が前記ウェハの周縁部と同心
    若しくは同心に近い平らな環状リングであることを特徴
    とする請求項６４に記載のリアクタ。
  66. 【請求項６６】 前記リングが前記ウェハと少なくとも
    ほぼ同一平面内にあることを特徴とする請求項６５に記
    載のリアクタ。
  67. 【請求項６７】 前記ヒータが前記ポリマ硬化前駆体部
    品から離れ、且つ、（ａ）誘導ヒータ及び（ｂ）放射ヒ
    ータのいずれか一方を備えることを特徴とする請求項５
    ８に記載のリアクタ。
  68. 【請求項６８】 前記ポリマ硬化前駆体部品の温度を測
    定するためにセンサ波長に応答する遠隔温度センサと、 前記遠隔温度センサから信号を受信するために、前記ヒ
    ータのコントロール入力部に接続され、前記遠隔温度セ
    ンサに応答して前記ヒータを調節するコントローラと、
    を更に備えることを特徴とする請求項５８に記載のリア
    クタ。
  69. 【請求項６９】 前記ヒータが、前記ポリマ硬化前駆体
    部品の吸収スペクトル内にあるヒータ波長で発熱する放
    射ヒータであることを特徴とする請求項６８に記載のリ
    アクタ。
  70. 【請求項７０】 前記ヒータ波長と前記センサ波長とが
    異なることを特徴とする請求項６９に記載のリアクタ。
  71. 【請求項７１】 前記ヒータ波長と前記センサ波長と
    が、少なくとも部分的に一致する波長範囲内にあること
    を特徴とする請求項６９に記載のリアクタ。
  72. 【請求項７２】 前記ヒータ及び前記センサを前記ポリ
    マ硬化前駆体部品から分離する窓部を備え、 前記窓部が、少なくとも前記ヒータ周波数において透明
    であることを特徴とする請求項６９に記載のリアクタ。
  73. 【請求項７３】 前記センサと前記ポリマ硬化前駆体部
    品の選択部分との間にあって、前記センサ波長において
    透明な光導波路を更に備えることを特徴とする請求項７
    ２に記載のリアクタ。
  74. 【請求項７４】 前記センサと前記ポリマ硬化前駆体部
    品の選択部分との間にあって、前記センサ波長において
    透明な光導波路を更に備えることを特徴とする請求項６
    ８に記載のリアクタ。
  75. 【請求項７５】 前記ポリマ硬化前駆体部品の前記選択
    部分に設置された感温材料を更に備え、且つ、 前記センサ波長が前記感温材料の放射波長に一致するこ
    とを特徴とする請求項７４に記載のリアクタ。
  76. 【請求項７６】 前記感温材料が蛍光材料を含み、且
    つ、前記センサが蛍光プローブを含むことを特徴とする
    請求項７５に記載のリアクタ。
  77. 【請求項７７】 前記感温材料が、温度とともに放射率
    が少なくともほとんど一定である物質を含み、且つ、前
    記センサが光高温計を備えることを特徴とする請求項７
    ５に記載のリアクタ。
  78. 【請求項７８】 前記感温材料が窒化シリコンを含むこ
    とを特徴とする請求項７７に記載のリアクタ。
  79. 【請求項７９】 前記光導波路が、一端部を前記センサ
    に向くようにし、他端部を前記ポリマ硬化前駆体部品の
    前記選択部分の一部分に向くようにした光ファイバを備
    えることを特徴とする請求項７４に記載のリアクタ。
  80. 【請求項８０】 前記光導波路が、前記窓部内にポート
    部を備えることを特徴とする請求項７３に記載のリアク
    タ。
  81. 【請求項８１】 前記光導波路が第２窓部を備えること
    を特徴とする請求項７３に記載のリアクタ。
  82. 【請求項８２】 前記センサ波長が前記取外し可能消耗
    部品の放射波長に一致し、前記光導波路が長波長に透明
    な材料を含むことを特徴とする請求項７４に記載のリア
    クタ。
  83. 【請求項８３】 前記センサ波長が可視光線の波長より
    長い波長範囲にあることを特徴とする請求項８２に記載
    のリアクタ。
  84. 【請求項８４】 前記透明な材料が、セレン化亜鉛とサ
    ファイアを備える材料クラスのひとつであることを特徴
    とする請求項８２に記載のリアクタ。
  85. 【請求項８５】 前記光導波路の材料が、前記センサ波
    長において加熱に応答して強く放射しないことを特徴と
    する請求項７４に記載のリアクタ。
  86. 【請求項８６】 前記窓部が、前記ポリマ硬化前駆体部
    品の放射冷却のために、前記ポリマ硬化前駆体部品によ
    り発せられる放射を吸収することを特徴とする請求項７
    ２に記載のリアクタ。
  87. 【請求項８７】 前記窓部に結合された冷却器を更に備
    えることを特徴とする請求項８６に記載のリアクタ。
  88. 【請求項８８】 前記ポリマ硬化前駆体部品の前記選択
    部分内に孔部を備え、 前記光ファイバの前記一端部が
    前記孔部に向いていることを特徴とする請求項７９に記
    載のリアクタ。
  89. 【請求項８９】 前記ポリマ硬化前駆体部品の放射率が
    温度とともに変化し、 前記光ファイバの前記一端部が少なくとも部分的に前記
    孔部の中へ向かって延び、 前記孔部が十分に高いアスペクト比を有して、前記セン
    サによって観測される温度に伴う前記放射率の明らかな
    変動を低減していることを特徴とする請求項８８に記載
    のリアクタ。
  90. 【請求項９０】 前記光ファイバが、前記孔部の上部内
    でさら形にされていることを特徴とする請求項８８に記
    載のリアクタ。
  91. 【請求項９１】 前記孔部の外へ延びる前記光ファイバ
    の一部を取り囲む不透明性シールドを更に備えることを
    特徴とする請求項９０のリアクタ。
  92. 【請求項９２】 プラズマエッチング処理の方法であっ
    て、 前記プラズマエッチング処理を実行するためのチャンバ
    を提供するステップと、 前記チャンバ内の支持体上に、処理されるべき物品を支
    持するステップと、 少なくともエッチャントとポリマ前駆体材料とを含む処
    理ガスを供給するステップと、 前記チャンバ内でプラズマを発生させるステップと、 前記処理ガスに加えて、シリコン又は炭素の原料物質を
    前記チャンバ内に提供するステップと、 前記原料物質にＲＦバイアス電力を印加し、前記原料物
    質の表面を前記プラズマと反応するように少なくとも維
    持するステップと、を備えることを特徴とする方法。
  93. 【請求項９３】 前記物品上の異なる第１材料と第２材
    料を、第１エッチング速度と第２エッチング速度でそれ
    ぞれエッチングし、 前記第１エッチング速度が、前記第１エッチング速度及
    び前記第２のエッチング速度の関数になっている、前記
    第２材料に対する前記第１材料のエッチング選択性に対
    応して、前記第２エッチング速度より大きくなっている
    ことを特徴とする請求項９２に記載の方法。
  94. 【請求項９４】 前記第１材料が前記第２材料の上にあ
    り、且つ、 前記エッチャントが、前記第１材料を通って前記第２材
    料の露出部分に至る開口部を形成することを特徴とする
    請求項９３に記載の方法。
  95. 【請求項９５】 前記ポリマ前駆体材料が、前記第２材
    料の前記露出部分上にポリマ堆積のための材料を提供
    し、 前記エッチャント前駆体材料が、前記物品をエッチング
    する材料を提供し、 前記ポリマ堆積が、前記第２材料のエッチングを低減し
    てエッチング選択性を高めることを特徴とする請求項９
    ４に記載の方法。
  96. 【請求項９６】 前記第１材料の上のフォトレジストマ
    スク層が、前記開口部を画成する開口部を有し、 前記ポリマ堆積が、前記第２材料と前記フォトレジスト
    材料のエッチングを低減してエッチング選択性を高める
    ことを特徴とする請求項９５に記載の方法。
  97. 【請求項９７】 前記第１材料が酸素含有材料を備え、
    前記第２材料が非酸素含有材料を含むことを特徴とする
    請求項９５に記載の方法。
  98. 【請求項９８】 プラズマエッチング処理の方法であっ
    て、 前記プラズマエッチング処理を実行するためのチャンバ
    を提供するステップと、 前記チャンバ内の支持体上に、処理されるべき物品を支
    持するステップと、 少なくともエッチャントとポリマ前駆体材料とを含む処
    理ガスを供給するステップと、 前記チャンバ内でプラズマを発生させるステップと、 前記処理ガスに加えて、ポリマ硬化前駆体を前記チャン
    バ内に提供するステップと、 前記原料物質にＲＦバイアス電力を印加し、前記原料物
    質の表面を前記プラズマと反応するように少なくとも維
    持するステップと、を備えることを特徴とする方法。
  99. 【請求項９９】 前記物品上の異なる第１材料と第２材
    料を、第１エッチング速度と第２エッチング速度でそれ
    ぞれエッチングし、 前記第１エッチング速度が、前記第１エッチング速度及
    び前記第２のエッチング速度の関数になっている、前記
    第２材料に対する前記第１材料のエッチング選択性に対
    応して、前記第２エッチング速度より大きくなっている
    ことを特徴とする請求項９８に記載の方法。
  100. 【請求項１００】 前記第１材料が前記第２材料の上に
    あり、且つ、 前記エッチャントが、前記第１材料を通って前記第２材
    料の露出部分に至る開口部を形成することを特徴とする
    請求項９９に記載の方法。
  101. 【請求項１０１】 前記ポリマ前駆体材料が、前記第２
    材料の前記露出部分上にポリマ堆積のための材料を提供
    し、 前記エッチャント前駆体材料が、前記物品をエッチング
    する材料を提供し、 前記ポリマ堆積が、前記第２材料のエッチングを低減し
    てエッチング選択性を高めることを特徴とする請求項１
    ００に記載の方法。
  102. 【請求項１０２】 前記第１材料の上のフォトレジスト
    マスク層が、前記開口部を画成する開口部を有し、 前記ポリマ堆積が、前記第２材料と前記フォトレジスト
    材料のエッチングを低減してエッチング選択性を高める
    ことを特徴とする請求項１０１に記載の方法。
  103. 【請求項１０３】 前記第１材料が酸素含有材料を備
    え、前記第２材料が非酸素含有材料を含むことを特徴と
    する請求項１０１に記載の方法。
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