(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクを通して基板上のエッチングされるべき誘電体レイヤに高アスペクト比フィーチャをエッチングする方法であって、
２ＭＨｚである第１周波数において電力を供給する第１電源と、２７ＭＨｚである第２周波数において電力を供給する第２電源と、６０ＭＨｚである第３周波数において電力を供給する第３電源と、を使用して、前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数において、底部中央電極と、前記底部中央電極を取り囲む底部リング電極と、上部中央電極と、前記上部中央電極を取り囲む上部リング電極と、を備える電極アセンブリに、ＲＦ電力を与えることができる処理チャンバ内に前記基板を置く工程と、
エッチャントガスを前記処理チャンバに供給する工程と、
エッチングされるフィーチャの深さに基づいて、前記異なる周波数のＲＦ電力のレベルを制御することにより前記フィーチャをエッチングする工程と、を備え、
前記エッチングする工程が、
前記エッチングされるべきレイヤに前記フィーチャを第１深さまでエッチングする第１エッチングステップであって、前記第１周波数が第１電力レベルであり、前記第２周波数が第２電力レベルであり、前記第３周波数が第３電力レベルであり、前記第１電力レベルと、前記第２電力レベルおよび前記第３電力レベルの少なくとも１つの電力レベルと、がゼロより大きい、第１エッチングステップを実行する工程と、
前記エッチングされるべきレイヤにさらに前記フィーチャを前記第１深さより大きい第２深さまでエッチングする第２エッチングステップであって、前記第１周波数が第４電力レベルであり、前記第２周波数が第５電力レベルであり、前記第３周波数が第６電力レベルであり、前記第５電力レベルと、前記第４電力レベルおよび前記第６電力レベルの少なくとも１つの電力レベルと、がゼロより大きく、さらに、前記第１電力レベルが前記第４電力レベルと等しくない、および、前記第３電力レベルが前記第６電力レベルと等しくない、からなる群から条件が選択される、第２エッチングステップを実行する工程と、を備え、
さらに、前記各エッチングステップにおいて、
制御信号に応じて、前記底部中央電極に、前記第１周波数の電力を選択的に供給する工程と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第２周波数の電力を選択的に供給する工程と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第３周波数の電力を選択的に供給する工程と、を備え、
前記第２エッチングステップにおける前記第１周波数の前記第４電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第１周波数の前記第１電力レベルよりも高く、
前記第２エッチングステップにおける前記第３周波数の前記第６電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第３周波数の前記第３電力レベルよりも低い、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記エッチングされるべきレイヤにさらに前記フィーチャを前記第２深さよりも大きい第３深さまでエッチングする第３エッチングステップであって、前記第１周波数が第７電力レベルであり、前記第２周波数が第８電力レベルであり、前記第３周波数が第９電力レベルであり、前記第７電力レベル、前記第８電力レベル、および前記第９電力レベルの少なくとも２つの電力レベルがゼロよりも大きい、第３エッチングステップを実行する工程をさらに備え、
前記第７電力レベルが前記第４電力レベルと等しくない、前記第８電力レベルが前記第５電力レベルと等しくない、および、前記第９電力レベルが前記第６電力レベルと等しくない、からなる群から条件が選択される、方法。
【請求項３】
基板上の誘電体レイヤに高アスペクト比フィーチャをエッチングする方法であって、
２ＭＨｚである第１周波数において電力を供給する第１電源と、２７ＭＨｚである第２周波数において電力を供給する第２電源と、６０ＭＨｚである第３周波数において電力を供給する第３電源と、を使用して、前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数において、底部中央電極と、前記底部中央電極を取り囲む底部リング電極と、上部中央電極と、前記上部中央電極を取り囲む上部リング電極と、を備える電極アセンブリに、ＲＦ電力を与えることができる処理チャンバ内に前記基板を置く工程と、
エッチャントガスを前記処理チャンバに供給する工程と、
エッチングされるフィーチャの深さに基づいて、前記異なる周波数のＲＦ電力のレベルを制御することにより前記フィーチャをエッチングする工程と、を備え、
前記エッチングする工程が、
前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記エッチングされるレイヤに前記フィーチャを第１深さまでエッチングする第１エッチングステップを実行する工程と、
前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記エッチングされるレイヤにさらに前記フィーチャを前記第１深さより大きい第２深さまでエッチングする第２エッチングステップであって、前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数の少なくとも１つの周波数が、前記第１エッチングステップで用いられる電力レベルと異なる電力レベルである、第２エッチングステップを実行する工程と、
前記エッチングされるレイヤにさらに前記フィーチャを前記第２深さより大きい第３深さまでエッチングする第３エッチングステップを実行する工程と、を備え、
さらに、前記各エッチングステップにおいて、
制御信号に応じて、前記底部中央電極に、前記第１周波数の電力を選択的に供給する工程と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第２周波数の電力を選択的に供給する工程と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第３周波数の電力を選択的に供給する工程と、を備え、
前記第２エッチングステップにおける前記第１周波数の電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第１周波数の電力レベルよりも高く、
前記第２エッチングステップにおける前記第３周波数の電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第３周波数の電力レベルよりも低い、方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法であって、
１つ以上の電極に前記第２周波数の電力を選択的に供給する前記工程が、
前記底部中央電極のみ、
前記上部中央電極のみ、
前記底部中央電極と前記上部中央電極、
前記底部リング電極のみ、
前記上部リング電極のみ、
前記底部リング電極と前記上部中央電極、
前記底部リング電極と前記上部リング電極、および、
前記底部中央電極と前記上部リング電極
からなる群から電極の組み合わせを選択する工程を備える、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記第２周波数の電力が、前記選択された電極の組み合わせに同時に印加される、方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法であって、
１つ以上の電極に前記第３周波数の電力を選択的に供給する前記工程が、
前記底部中央電極のみ、
前記上部中央電極のみ、
前記底部中央電極と前記上部中央電極、
前記底部リング電極のみ、
前記上部リング電極のみ、
前記底部リング電極と前記上部中央電極、
前記底部リング電極と前記上部リング電極、および、
前記底部中央電極と前記上部リング電極
からなる群から電極の組み合わせを選択する工程を備える、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記第３周波数の電力が、前記選択された電極の組み合わせに同時に印加される、方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の方法であって、
前記誘電体レイヤは単一のレイヤである、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記単一のレイヤは均質なレイヤである、方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法であって、
前記エッチャントガスは、フルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボンからなる群から選択される成分ガスを備える、方法。
【請求項１１】
マスクを通して基板上の誘電体レイヤにフィーチャをエッチングする装置であって、
（Ａ）プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバエンクロージャを形成するチャンバ壁、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内で基板を支持する基板支持体、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内の圧力を制御する圧力レギュレータ、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャに電力を供給する電極アセンブリであって、底部中央電極と、前記底部中央電極を取り囲む底部リング電極と、上部中央電極と、前記上部中央電極を取り囲む上部リング電極と、を備える電極アセンブリ、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内にガスを供給するガス吸気口、および、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャからガスを排気するガス出口、
を備えるプラズマ処理チャンバと、
（Ｂ）前記ガス吸気口と流体連通するガス源と、
（Ｃ）２ＭＨｚである第１周波数において電力を供給する第１電源と、
（Ｄ）２７ＭＨｚである第２周波数において電力を供給する第２電源と、
（Ｅ）６０ＭＨｚである第３周波数において電力を供給する第３電源と、
（Ｆ）前記ガス吸気口、前記第１電源、前記第２電源、および前記第３電源に制御可能に接続されるコントローラであって、
少なくとも１つのプロセッサ、および、
コンピュータ読み取り可能な媒体を有するコントローラと、
を備え、
前記コンピュータ読み取り可能な媒体は、
前記ガス吸気口を介してエッチャントガスを導入するコンピュータ読み取り可能なコードと、
エッチングされるフィーチャの深さに基づいて、前記異なる周波数のＲＦ電力のレベルを制御することにより、前記フィーチャをエッチングするコンピュータ読み取り可能なコードと、を備え、
前記フィーチャをエッチングするコンピュータ読み取り可能なコードは、
（ａ）前記エッチングレイヤに前記フィーチャを第１深さまでエッチングする第１エッチングステップであって、
第１電力レベルで前記第１電源からエネルギーを供給し、
第２電力レベルで前記第２電源からエネルギーを供給し、
第３電力レベルで前記第３電源からエネルギーを供給し、
前記第１電力レベルと、前記第２電力レベルおよび前記第３電力レベルの少なくとも１つの電力レベルと、がゼロより大きい、第１エッチングステップを実行するコンピュータ読み取り可能なコード、および、
（ｂ）前記エッチングレイヤにさらに前記フィーチャを前記第１深さより大きい第２深さまでエッチングする第２エッチングステップであって、
第４電力レベルで前記第１電源からエネルギーを供給し、
第５電力レベルで前記第２電源からエネルギーを供給し、
第６電力レベルで前記第３電源からエネルギーを供給し、
前記第５電力レベルと、前記第４電力レベルおよび前記第６電力レベルの少なくとも１つの電力レベルと、がゼロより大きく、さらに、
前記第１電力レベルが前記第４電力レベルと等しくない、および、前記第３電力レベルが前記第６電力レベルと等しくない、からなる群から条件が選択される、第２エッチングステップを実行するコンピュータ読み取り可能なコード、を含み、
前記装置は、さらに、
制御信号に応じて、前記底部中央電極に、前記第１電源を選択的に接続する第１電源接続手段と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第２電源を選択的に接続する第２電源接続手段と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第３電源を選択的に接続する第３電源接続手段と、
を備え、
前記第２エッチングステップにおける前記第１電源の前記第４電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第１電源の前記第１電力レベルよりも高く、
前記第２エッチングステップにおける前記第３電源の前記第６電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第３電源の前記第３電力レベルよりも低い、装置。
【請求項１２】
マスクを通して基板上の誘電体レイヤにフィーチャをエッチングする装置であって、
（Ａ）プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバエンクロージャを形成するチャンバ壁、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内で基板を支持する基板支持体、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内の圧力を制御する圧力レギュレータ、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャに電力を供給する電極アセンブリであって、底部中央電極と、前記底部中央電極を取り囲む底部リング電極と、上部中央電極と、前記上部中央電極を取り囲む上部リング電極とを備える電極アセンブリ、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内にガスを供給するガス吸気口、および、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャからガスを排気するガス出口、
を備えるプラズマ処理チャンバと、
（Ｂ）前記ガス吸気口と流体連通するガス源と、
（Ｃ）２ＭＨｚである第１周波数において電力を供給する第１電源と、
（Ｄ）２７ＭＨｚである第２周波数において電力を供給する第２電源と、
（Ｅ）６０ＭＨｚである第３周波数において電力を供給する第３電源と、
（Ｆ）前記ガス吸気口、前記第１電源、前記第２電源、および前記第３電源に制御可能に接続されるコントローラであって、
少なくとも１つのプロセッサ、および、
コンピュータ読み取り可能な媒体を有するコントローラと、
を備え、
前記コンピュータ読み取り可能な媒体は、
前記ガス吸気口を介してエッチャントガスを導入するコンピュータ読み取り可能なコードと、
エッチングされるフィーチャの深さに基づいて、前記異なる周波数のＲＦ電力のレベルを制御することにより、前記フィーチャをエッチングするコンピュータ読み取り可能なコードと、を備え、
前記フィーチャをエッチングするコンピュータ読み取り可能なコードは、
（ａ）前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記エッチングレイヤに前記フィーチャを第１深さまでエッチングする第１エッチングステップを実行するコンピュータ読み取り可能なコード、
（ｂ）前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記エッチングレイヤにさらに前記フィーチャを前記第１深さより大きい第２深さまでエッチングする第２エッチングステップであって、前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数の少なくとも１つの周波数が、前記第１エッチングステップで用いられる電力レベルと異なる電力レベルである、第２エッチングステップを実行するコンピュータ読み取り可能なコード、および、
（ｃ）前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記エッチングレイヤにさらに前記フィーチャを前記第２深さより大きい第３深さまでエッチングする第３エッチングステップであって、前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数の少なくとも１つの周波数が、前記第２エッチングステップで用いられる電力レベルと異なる電力レベルである、第３エッチングステップを実行するコンピュータ読み取り可能なコード、
を含み、
前記装置は、さらに、
制御信号に応じて、前記底部中央電極に、前記第１電源を選択的に接続する第１電源接続手段と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第２電源を選択的に接続する第２電源接続手段と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第３電源を選択的に接続する第３電源接続手段と、
を備え、
前記第２エッチングステップにおける前記第１電源の電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第１電源の電力レベルよりも高く、
前記第２エッチングステップにおける前記第３電源の電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第３電源の電力レベルよりも低い、装置。
【請求項１３】
請求項１１および１２のいずれかに記載の装置であって、
さらに、前記制御信号を出力して、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極を駆動する設定手段を備える、装置。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれかに記載の装置であって、
前記底部中央電極のみ、
前記上部中央電極のみ、
前記底部中央電極と前記上部中央電極、
前記底部リング電極のみ、
前記上部リング電極のみ、
前記底部リング電極と前記上部中央電極、
前記底部リング電極と前記上部リング電極、および、
前記底部中央電極と前記上部リング電極
からなる群から選択される電極の組み合わせに、前記第２電源接続手段が、前記第２電源を選択的に接続する、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、
前記第２周波数の電力が、前記選択された電極の組み合わせに同時に印加される、装置。
【請求項１６】
請求項１１ないし１５のいずれかに記載の装置であって、
前記底部中央電極のみ、
前記上部中央電極のみ、
前記底部中央電極と前記上部中央電極、
前記底部リング電極のみ、
前記上部リング電極のみ、
前記底部リング電極と前記上部中央電極、
前記底部リング電極と前記上部リング電極、および、
前記底部中央電極と前記上部リング電極
からなる群から選択される電極の組み合わせに、前記第３電源接続手段が、前記第３電源を選択的に接続する、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、
前記第３周波数の電力が、前記選択された電極の組み合わせに同時に印加される、装置。
【請求項１８】
基板上の誘電体レイヤにフィーチャをエッチングする方法であって、
２ＭＨｚである第１周波数において電力を供給する第１電源と、２７ＭＨｚである第２周波数において電力を供給する第２電源と、６０ＭＨｚである第３周波数において電力を供給する第３電源と、を使用して、前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数において、底部中央電極と、前記底部中央電極を取り囲む底部リング電極と、上部中央電極と、前記上部中央電極を取り囲む上部リング電極と、を備える電極アセンブリに、ＲＦ電力を与えることができる処理チャンバ内に前記基板を置く工程と、
エッチャントガスを前記処理チャンバに供給する工程と、
前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記エッチャントガスから生成されるプラズマによりフィーチャをエッチングする工程と、を備え、
前記フィーチャをエッチングする工程は、
前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記エッチングされるレイヤに前記フィーチャを第１深さまでエッチングする第１エッチングステップを実行する工程と、
前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記エッチングされるレイヤにさらに前記フィーチャを前記第１深さより大きい第２深さまでエッチングする第２エッチングステップを実行する工程と、を備え、
前記第２エッチングステップにおける前記第１周波数の電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第１周波数の電力レベルよりも高く、
前記第２エッチングステップにおける前記第３周波数の電力レベルは、前記第１エッチングステップにおける前記第３周波数の電力レベルよりも低く、
前記各エッチングステップが、
制御信号に応じて、前記底部中央電極に、前記第１周波数の電力を選択的に供給する工程と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第２周波数の電力を選択的に供給する工程と、
前記制御信号に応じて、前記底部中央電極、前記底部リング電極、前記上部中央電極、および前記上部リング電極から選択される１つ以上の電極に、前記第３周波数の電力を選択的に供給する工程と、を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高アスペクト比のフィーチャのようなエッチングフィーチャをエッチングレイヤ中にエッチングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、半導体デバイスの形成に関する。
【０００３】
ワークピースをプラズマ処理するために真空チャンバのある領域に２つの異なる周波数におけるプラズマ励起界（plasma excitation fields）を印加することが知られており、ここでその領域は、その電磁界が処理プラズマに変換するガスに結合される。このワークピースは、ふつうは半導体ウェーハ、または誘電体板であり、プラズマは、ワークピース上に集積回路フィーチャを形成することに関わる。典型的には、２つの異なる周波数におけるプラズマ励起界は、チャンバ中の間隔が置かれた電極のペア、またはチャンバ内の１つの電極およびチャンバの外に位置するコイルの形態のリアクタンスによってその領域に供給される。励起されたプラズマは典型的にはワークピースをドライエッチするが、場合によってはワークピース上に材料が堆積されることもある。高い周波数のＲＦ電力（約１０ＭＨｚを超える周波数を有する）は、典型的にはプラズマの密度、すなわちプラズマ流束を制御し、一方、低周波数〜中周波数（１００ｋＨｚから約１０ＭＨｚの範囲）を有するＲＦ電力は、プラズマ中の、およびワークピース上に入射するイオンのエネルギーを典型的には制御する。
【０００４】
フィーチャのサイズが小さくなり続けるにつれて、ワークピースをプラズマ処理するさまざまなパラメータの精密な制御のための要件が増してくる。精密な制御を要求するプラズマパラメータの中には、プラズマ化学物質（すなわちイオンおよびラジカル種のタイプ）、プラズマ流束および基板に入射するプラズマのイオンエネルギーがある。集積回路の製造においてますます小さくなるフィーチャサイズおよび新しい材料の使用に伴い、ワークピースを処理するのに伴うウィンドウもサイズが小さくなり、一方、現在入手可能なプラズマ処理機、特にエッチングのための処理機に限界を課している。このますます小さくなるフィーチャサイズおよび新材料の要件は、同じリアクタ、すなわち真空処理チャンバを異なるエッチング応用例に使用することを制限する。
【０００５】
高アスペクト比（ＨＡＲ）開口は、開口直径に対して高い開口深さの比を有する。フォトレジストマスクまたはハードマスクのようなマスクは、開口パターンを提供するために用いられる。本明細書および特許請求の範囲において、高アスペクト比フィーチャは、１０：１より大きい直径に対する深さの比を持つフィーチャとして定義される。
【０００６】
集積回路の寸法が小さくなるにつれて、ＣＤおよびプロファイル制御は、高アスペクト比コンタクトホールのエッチングにおけるエッチストップと共に、誘電体エッチングにおいて非常に困難な問題になる。コンタクト／ビアホールのさまざまなフィーチャ（トップおよびボトムＣＤ、プロファイル角、ソリおよびネッキング）は、プラズマ特性（例えばプラズマ化学物質、中性粒子に対するイオンの比、イオンエネルギー分布など）および基板特性（誘電体材料のドープレベル、基板の温度など）に依存する。しかし、同じ基板特性についても、高アスペクト比コンタクトエッチングが進むにつれて、プラズマ特性（中性粒子に対するイオンの比、総流束など）は変化する。このため、より低いエッチングレートを生じるが、それはホールのアスペクト比が増すにつれてエッチストップまたはテーパープロファイルなどにつながるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１１０７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、エッチング条件は、改善されたエッチングを提供するエッチング深さおよび必要とされるプロファイルのために調整されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述のことを達成するために、本発明の目的によれば、マスクを通して基板上のエッチングされるべきレイヤ内へ高アスペクト比フィーチャをエッチングする方法が提供される。ＲＦ電力を第１周波数、前記第１周波数とは異なる第２周波数、および前記第１および第２周波数とは異なる第３周波数において与えることができる処理チャンバ内に前記基板が置かれる。エッチャントガスが前記処理チャンバに供給される。前記第１周波数が第１電力レベルであり、前記第２周波数が第２電力レベルであり、前記第３周波数が第３電力レベルであり、ここで前記第１電力および前記第２または前記第３電力のうちの少なくとも１つはゼロより大きく、ここで前記第１エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さまでエッチングする、第１エッチングステップが行われる。前記第１周波数が第４電力レベルであり、前記第２周波数が第５電力レベルであり、前記第３周波数が第６電力レベルであり、ここで前記第４および前記第６電力のうちの少なくとも１つはゼロより大きく、前記第５電力はゼロより大きく、条件は、第１電力が第４電力と等しくないこと、および第３電力が第６電力と等しくないことからなるグループから選択され、ここで前記第２エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さより大きい第２深さまでエッチングする、第２エッチングステップが行われる。
【００１０】
本発明の他の実施形態においては、マスクを通して基板上のエッチングレイヤ内へフィーチャをエッチングする装置が提供される。プラズマ処理チャンバは、プラズマ処理チャンバエンクロージャを形成するチャンバ壁、基板を前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内で支持する基板支持、前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内の圧力を制御する圧力レギュレータ、プラズマを維持するために前記プラズマ処理チャンバエンクロージャに電力を供給する少なくとも１つの電極、前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内にガスを供給するガス吸気口、および前記プラズマ処理チャンバエンクロージャからガスを排気するガス出口を備える。ガスソースは、前記ガス吸気口と流体連通する。第１電力ソースは第１周波数において前記チャンバ壁内に電力を供給する。第２電力ソースは前記第１周波数とは異なる第２周波数において前記チャンバ壁内に電力を供給する。第３電力ソースは前記第１周波数および前記第２周波数とは異なる第３周波数において前記チャンバ壁内に電力を供給する。コントローラは、前記ガス吸気口、前記第１電力ソース、前記第２電力ソース、および前記第３電力ソースに制御可能に接続される。このコントローラは、少なくとも１つのプロセッサ、およびコンピュータで読み取り可能な媒体であって、エッチャントガスを前記ガス吸気口を通して導入するコンピュータで読み取り可能なコード、第１エッチングステップを実行するコンピュータで読み取り可能なコード、および第２エッチングステップを実行するコンピュータで読み取り可能なコードを含むコンピュータで読み取り可能な媒体を備える。第１エッチングステップは、前記第１電力ソースから第１電力レベルにおいてエネルギーを供給すること、前記第２電力ソースから第２電力レベルにおいてエネルギーを供給すること、前記第３電力ソースから第３電力レベルにおいてエネルギーを供給することであって、前記第１電力レベルおよび前記第３電力レベルはゼロより大きく、前記第１エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さまでエッチングする、エネルギーを供給することを含む。第２エッチングステップは、前記第１電力ソースから第４電力レベルにおいてエネルギーを供給すること、前記第２電力ソースから第５電力レベルにおいてエネルギーを供給すること、前記第３電力ソースから第６電力レベルにおいてエネルギーを供給することであって、前記第１電力レベルおよび前記第３電力レベルはゼロより大きく、前記第１エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さまでエッチングするよう用いられ、前記第４および第６電力レベルのうちの少なくとも１つはゼロより大きく、前記第５電力レベルはゼロより大きく、条件は、第１電力が第４電力と等しくないこと、および第３電力が第６電力と等しくないことからなるグループから選択され、前記第２エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さより大きい第２深さまでエッチングする。
【００１１】
本発明のこれらおよび他の特徴は、本発明の詳細な説明において、添付の図を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい実施形態による真空プラズマ処理機の部分概略図である。
【図２】図１に示される真空処理機チャンバの電気部分の概略図と組み合わせた図１のコントローラ中に含まれる電子回路のブロック図である図２Ａ〜図２Ｃの配置図である。
【図２Ａ】図１に示される真空処理機チャンバの電気部分の概略図と組み合わせた図１のコントローラ中に含まれる電子回路のブロック図である。
【図２Ｂ】図１に示される真空処理機チャンバの電気部分の概略図と組み合わせた図１のコントローラ中に含まれる電子回路のブロック図である。
【図２Ｃ】図１に示される真空処理機チャンバの電気部分の概略図と組み合わせた図１のコントローラ中に含まれる電子回路のブロック図である。
【図３】本発明の他の実施形態による真空プラズマ処理機の部分概略図である。
【図４】本発明の実施形態において用いられたプロセスの高レベルフロー図である。
【図５Ａ】高アスペクト比フィーチャがエッチングされるエッチングレイヤを持つ基板の概略断面図である。
【図５Ｂ】高アスペクト比フィーチャがエッチングされるエッチングレイヤを持つ基板の概略断面図である。
【図５Ｃ】高アスペクト比フィーチャがエッチングされるエッチングレイヤを持つ基板の概略断面図である。
【図５Ｄ】高アスペクト比フィーチャがエッチングされるエッチングレイヤを持つ基板の概略断面図である。
【図６Ａ】エッチングプロセスが進むにつれフィーチャのアスペクト比を増す基板の概略断面図である。
【図６Ｂ】エッチングプロセスが進むにつれフィーチャのアスペクト比を増す基板の概略断面図である。
【図６Ｃ】エッチングプロセスが進むにつれフィーチャのアスペクト比を増す基板の概略断面図である。
【図７】供給されたＲＦ周波数の関数として同じ化学物質および同じ電力についてのプラズマ種形成を示す図である。
【図８Ａ】異なる周波数におけるさまざまな電力におけるイオンエネルギーおよび分布のグラフである。
【図８Ｂ】異なる周波数におけるさまざまな電力におけるイオンエネルギーおよび分布のグラフである。
【図９Ａ】コントローラを実現するのに適切なコンピュータシステムを示す図である。
【図９Ｂ】コントローラを実現するのに適切なコンピュータシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、添付図面の図中で限定によってではなく例示によって示され、同様の番号は同様の要素を示す。
【００１４】
本発明は、添付の図面に示されるように、そのいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明される。以下の記載において、本発明の完全な理解を提供するために多くの具体的な詳細が述べられる。しかし当業者には、本発明はこれら具体的な詳細の一部または全てがなくても実施できることが明らかだろう。他の場合には、本発明の趣旨を不必要にぼかさないために、よく知られたプロセスステップおよび／または構成は詳細に記載されていない。
【００１５】
ここで図面の図１が参照され、ここでは長手方向軸（すなわち中心線）１１を有するプラズマ処理機真空チャンバ１０が、電気的伝導性のある金属壁１２、底部電極アセンブリ１３および上部電極アセンブリ１４を含むよう示される。壁１２は、軸１１と同軸の円形内側周辺部を有する。壁１２は接地され、すなわちＤＣおよびＲＦレファレンス電位においてグラウンドされる。真空ポンプ９は、処理のあいだ、チャンバ１０の内側を０．００１から５００トールのオーダーの真空に維持する。チャンバ１０の内側は、底部電極アセンブリ１３の上部面の近くの底部境界および上部電極アセンブリ１４の底部面に近い上部境界の間の閉じ込めプラズマ領域８を含み、閉じ込め領域８の側部境界は壁１２から間隔が置かれる。
【００１６】
底部電極アセンブリ１３は、底部電極としばしば呼ばれるが、これは軸１１と同軸であり、電気的絶縁リング１７に固定され、これは今度はチャンバ１０の金属の接地された基台１９に固定される。電極アセンブリ１３は、軸１１と同軸で、金属電極１６の直径と実質的に等しい直径を有する、典型的には半導体ウェーハである円形ワークピース１８を受け入れる上部表面を有する円形の中央金属電極１６を含む。ワークピース１８が適切に置かれるとき、その中心は軸１１と一致する。電極１６は、静電力を用いてワークピース１８を電極１６にクランプするためにＤＣチャッキング電圧源（不図示）に接続されえる。電極１６およびワークピース１８の温度は、ヘリウム源２０を電極１６のある領域（不図示）に導管２１およびバルブ２２によって接続することによって、コントローラ２４が（１）セットポイント源２５によってコントローラに供給される温度セットポイントと、（２）電極１６に埋め込まれた温度モニタ２６によって導かれる信号によって示される電極中の温度の計測とに応答して導く電気的信号に応答し、当業者に知られるやり方で制御される。
【００１７】
底部電極アセンブリ１３は、典型的には水晶で作られる電極絶縁リング２８も含む。リング２８は、絶縁リング１７の上部面に固定され、軸１１と同軸であり、ワークピース１８の直径と実質的に同じ内側直径を有することによって、ワークピース適切に置かれるとき、ワークピース１８の円周がリング２８の内側円周にほとんど接する。リング２８の外側のリング１７の上部面の一部およびリング１７の側壁は、絶縁リング３３および接地された金属リング３２によってそれぞれ覆われる。絶縁リング３３は、誘電体または伝導性材料のレイヤ（不図示）で覆われ、またはコーティングされえる金属電極リング３４によってオーバレイされる。電気的に伝導性のリング３４およびそれを覆う、またはコーティングするレイヤは、領域８中のプラズマの化学物質を汚染しない材料からできている。そのような材料は、適切な比較的高い伝導性を持つ半導体、例えば真性シリコンである。代替として、リング３４は、適切な非汚染材料によって覆われた金属である。リング３４は、接地された金属リング３２から誘電体によって電気的に絶縁され、ある状況下ではリング３３を絶縁し、他の状況下では接地されたリング３２に電気的に接続される。リング３３および３４は、軸１１と同軸であり、底部電極アセンブリ１３の外側エッジおよびリング２８の間で水平に延びる。
【００１８】
上部電極アセンブリ１４は、軸１１と同軸である中央電極３６を含み、領域８中のプラズマの化学物質を汚染しない電気的に伝導性の真性シリコンからできた底部面３６ａを有する。電極３６は、内部通路（不図示）および多くのシャワーヘッド開口（不図示）を含み、これら両方は、ガスがワークピース１８を処理するプラズマに変換される領域８にシャワーヘッド開口を通して流れる適切な処理ガスのソース３７に流体的に連通して接続される。電極３６は、アセンブリ１４中に埋め込まれた温度ゲージ３９によって導かれる電極３６の温度を表す信号と共に、セットポイント２５によってコントローラに供給されるセットポイント信号に応答してコントローラ２４がリード３５を介して構成４５に供給する電気的信号に応答する加熱および／または冷却構成４５を含む。
【００１９】
アセンブリ１４は、絶縁リング３８および金属リング４０も含む。リング３８は、軸１１と同軸であり、好ましくは水晶でできており、リング２８とほぼアラインされる。リング３８は、中央電極３６の外側円周に接する内側円周を有する。軸１１と同軸である金属リング４０は、それぞれ絶縁リング３８の外側円周および側壁１２の内側円周と接する内側および外側円周を有することによって、リング４０がＲＦおよびＤＣグラウンド電位にある。金属リング４０の下部内側面は、電気的に伝導性の電極リング４２を備える電気的絶縁リング４１によって覆われる。電極リング４２は、領域８中のプラズマの化学物質を汚染しない伝導性または絶縁性の材料（不図示）でコーティングされるか、または覆われる。リング４２は、リング４１およびリング４１の下向きに従属するフランジ（不図示）によって、ある状況下ではリング４０および壁１２から電気的に絶縁され、他の状況下ではリング４０および壁１２に電気的に接続される。
【００２０】
前述のことから、閉じ込め領域８は、（１）電極３６の底部面３６ａ、（２）絶縁リング３８の底部面、および（３）電極リング４２の底部面によって定義される上部境界と、（１）ワークピース１８の上部面（ワークピースが置かれているとき）、（２）絶縁リング２８の上部面、および（３）電極リング３４の上部面によって決定される底部境界を有する。モータ４３は、上部電極アセンブリ１４の底部面を底部電極アセンブリ１３の上部面に対して上下に動かすことによって、領域８の上部および底部境界の間の間隔を制御する。モータ４３は、コントローラ２４からの信号に応答して、セットポイント源５０から導かれるように、応答電極アセンブリ１３および１４の面間の間隔を、ワークピース１８のプラズマ処理を励起する特定の周波数について実験的に決定された最適な値に設定する。
【００２１】
閉じ込めプラズマ領域８の側部は、間隔の置かれた垂直に重ねられた、領域８中のプラズマの化学物質を汚染しない材料でできたルーバ４４によって境界付けられる。ルーバ４４は、電気的に絶縁性である（好ましくは水晶のような誘電体）、またはある程度電気的に伝導性のある（例えばシリコンカーバイド）材料で作られ、それによりルーバは電気的に電力が加えられるか、または電気的にフローティングであるか、または電気的に接地される。ルーバ４４は、ルーバ４４の間の隙間を通して実質的にプラズマが流れないようにする。しかし、領域８中のイオン化されないガスは、ルーバ４４間の隙間を通って、壁１２およびリング３２間のチャンバ１０中の領域４６へ逃げ、基台１９中の適切な開口を通してポンプ９によってチャンバ１０の内部からポンプで引かれる。
【００２２】
ルーバ４４は、適切な間隔構成（不図示）によって垂直方向において互いに間隔が置かれて固定され、閉じ込めプラズマ領域８中の圧力を制御するためにモータ４７によって、互いに対して、かつ底部アセンブリ１３に対して上下に駆動される。領域８中の圧力は、セットポイント源２５がコントローラ２４に供給する圧力セットポイントおよび領域８中の圧力ゲージ４８の出力信号によって制御される。コントローラ２４は、圧力セットポイントおよび圧力ゲージ４８の出力信号に応答して、モータ４７を制御し、それによって下部ルーバ４４の底部面および電極アセンブリ１３の上部面の間の間隔を変化させる。その結果、領域８中の圧力は、圧力セットポイントにおいて維持される。ルーバ４４は、ルーバがモータ４３の起動に応答して動かないように構成され、それにより閉じ込め領域８中の圧力は、電極アセンブリ１３および１４の間の間隔とは独立に制御される。
【００２３】
コントローラ２４は、ソース構成５１から電極１６、３４、３６および４２へのいくつかの異なるＲＦ周波数のさまざまな組み合わせの結合を制御するために、セットポイントソース５０に応答する。電極１６、３４、３６および４２へ印加される異なるＲＦ周波数は、異なる電力を有しえ、閉じ込め領域８中のプラズマの異なる現象を制御する。図１の実施形態において、コントローラ２４は、ソース構成５１からの最大３つの周波数を電極１６、３４、３６および４２へ選択的に印加する。ソース構成５１は、固定された周波数ソースでありえるが、好ましくは低電力の可変周波数発振器である３つの別個のソース５２、５４および５６を含むように示される。代替としてソース構成５１は、３つの選択された周波数を駆動しえる単一の低電力シンセサイザを含む。低電力源は、特定の増幅器に関連付けられるソースの周波数が変化されるときに変化される可変周波数パスバンドを有する関連付けられる可変電力利得ＲＦ電力増幅器を駆動する。この目的のために、ソース５２、５４および５６のそれぞれは、関連付けられる周波数および電力設定５８および５９を有する。典型的には、ソース５２の周波数は、約１００ｋＨｚおよび１０ＭＨｚの間の比較的低い範囲にあり、ソース５４の周波数は、約１０ＭＨｚおよび１５０ＭＨｚの間の中間範囲にあり、ソース５６の周波数は、約２７ＭＨｚおよび３００ＭＨｚの間の比較的高い範囲にある。ある実際に試験された構成においては、ソース５２、５４および５６の周波数は、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚにそれぞれ設定される。領域８に印加されるＲＦエネルギーの周波数および電力のさまざまな組み合わせは、領域８に閉じ込められたプラズマのプラズマ密度の分布、イオンエネルギーおよびＤＣバイアス電圧、および領域８中のプラズマの化学物質に影響する。
【００２４】
ソース５４および５６の周波数は、プラズマの化学物質を制御するが、これは、もし全ての他の重要なプラズマ励起パラメータが一定であるなら、プラズマがより多く解離することは、プラズマ励起周波数が増すときに起こるからである。特に、周波数が増すと、プラズマ中のより軽いエッチャント分子のパーセンテージが増す。プラズマに印加される高い周波数は、分子がより多く分裂することになる。
【００２５】
ソース５２、５４および５６からの周波数および電力のさまざまな組み合わせで電極１６、３４、３６および４２を駆動することは、さまざまな目的のために、例えば均一な、または不均一なプラズマ密度、イオンエネルギーおよび分子分裂を提供するために、プラズマが調節されることを可能にする。
【００２６】
コントローラ２４は、セットポイント５０からの出力信号およびソース構成５１のＲＦ出力に応答して、さまざまな組み合わせおよび順列において、ソース構成５１から電極１６、３４、３６および４２へのいくつかの周波数の印加を制御する。具体的な実施形態において、セットポイント５０は、コントローラ２４をアクティベートし、（１）ソース５２、５４および５６からの少なくとも１つの周波数が、しかし最大で３つ全ての周波数が、電極１６を駆動し、一方、電極３４、３６、および４２は接地され、（２）ソース５２、ソース５４および５６からの少なくとも２つの周波数が電極１６および３６を駆動し、一方、電極３４および４２は接地され、（３）ソース５４または５６のうちの１つだけが電極１６または３６のいずれかを駆動し、またはソース５２だけが電極１６を駆動し、一方、電極３４および４２が接地され、（４）電極３４は、ソース５２および／またはソース５４によって駆動され、またはソース５２および／またはソース５４の周波数（すなわち周波数Ｆ２およびＦ３）についてのパスバンドを有するフィルタを介して接地され、一方、残りの電極１６、３６、および４２は、ソース５２、５４、および５６へのさまざまな接続を有し、（５）電極４２は、ソース５２および／またはソース５４によって駆動され、またはソース５２および／またはソース５４の周波数（すなわち周波数Ｆ２およびＦ３）についてのパスバンドを有するフィルタを介して接地され、一方、残りの電極１６、３４、および３６は、ソース５２、５４、および５６へのさまざまな接続を有する。
【００２７】
図面の図２への参照がここでなされ、ここでブロック図は、ソース５２、５４および５６の出力を電極１６、３４、３６および４２へ選択的に結合するコントローラ２４の回路を含む。
【００２８】
低い周波数ソース５２は、周波数Ｆ１を有し、底部電極アセンブリ１３の中心電極１６だけを駆動する。この目的のために、ソース５２の出力は、スイッチ６２および６４と共に電圧、電流および位相角センサ６０を介して、整合／同調可能なグラウンドネットワーク５８に結合される。ネットワーク５８は、ソース５２の周波数についてのソース５２の出力インピーダンスおよび領域８中のプラズマの予想されるインピーダンスの間のおおまかな整合を提供するためにプリセットされる値を有する可変リアクタンスを含む。センサ６０は、ソース５２および整合／同調可能なグラウンドネットワーク５８の間に流れる電流、ソース５２の出力およびグラウンド５８の間の電圧、および検出された電圧および電流の間の位相角を表す出力信号を導く。センサ６０は、これらの電流、電圧、および位相角信号をコントローラ６６に与え、このコントローラは、それらに応答してソース５２の周波数を制御し、当業者に知られるやり方で、ソース５２の出力インピーダンスおよびソース５２の周波数におけるプラズマのインピーダンスの間の実質的に正確なインピーダンス整合を維持する。加えて、もしソース５２の周波数が固定されるなら、センサ６０は、これらの電流、電圧および位相角信号を供給し、これらに応答して整合ネットワーク５８の可変リアクタンスを制御し、それにより当業者に知られるやり方で、ソース５２の出力インピーダンスおよびソース５２の周波数におけるプラズマのインピーダンスの間の実質的に正確なインピーダンス整合を維持する。整合されるとき、ネットワーク５８の可変リアクタンスは、ソース５２の周波数にほぼ同調されることによって、両方向においてソース５２の周波数について低インピーダンスを提供し、ソース５４および５６の周波数について高インピーダンスを提供し、その結果、ソース５４および５６の周波数が実質的に減衰され、すなわちネットワーク５８によって阻止される。ソース５２の周波数が、操作者によるそのセットポイントの変更に応答して変化するとき、コントローラ６６は、対応してネットワーク５８のリアクタンスを変化させることによって、ソース５２の周波数について低インピーダンスパス、およびソース出力インピーダンスおよびソース５２の周波数についてのプラズマのインピーダンスの間のおおまかな整合を維持する。
【００２９】
ソース５２の周波数における電界のためにソース５２が電極１６を駆動するとき、電極１６および３６の間で動作することがふつうは望ましい。この目的のために、電極３６は、スイッチ６５および操作者によって設定されるソース５２の定格周波数に等しい中心周波数を有するバンドパスフィルタ６７を通してグラウンドに選択的に接続される。その結果、ソース５２の周波数における電流は、電極３６からグラウンドへフィルタ６７を通して流れ、このフィルタは、ソース５４および５６の周波数には大きなインピーダンスを有し、したがってソース５４および５６の周波数における電流を実質的に阻止する。この状況下では、電極３４および４２をＤＣおよびＲＦグラウンドへ接続することがしばしば望ましく、コントローラ２４によって達成される結果は、それぞれ電極３４および４２およびグラウンドの間に接続されるスイッチ６９および７１を閉じる。他の目的のためには、コントローラ２４は、電極１６およびグラウンドの間に接続されるスイッチ７２を閉じることによって、電極１６をＲＦおよびＤＣについてグラウンドする。
【００３０】
通常の動作において、ソース５２が電極１６を駆動する一方、スイッチ６２および６４は、示されるように接続される。しかし他の状況下では、ソース５２が電極１６から分離される一方、スイッチ６２および６４は、コントローラ２４によってアクティベートされ、スイッチ６２および６４は、それぞれ抵抗６８および７０の第１端子に結合し、これら抵抗の両方は、ソース５２の出力インピーダンスに等しい値を有する。抵抗６８および７０の第２端子は、グラウンドに接続され、ソース５２が電極１６から分離されるとき、ソース５２の出力がソース５２の出力インピーダンスに整合した負荷を駆動するようにする。これらの状況下で、ネットワーク５８の入力端子は、抵抗７０の両端に接続され、ネットワーク５８の出力端子に戻って見る電極１６からのインピーダンスが、ソース５２が電極１６に結合されるときと同じになるようにする。加えてネットワーク５８がほぼソース５８の周波数に同調されているので、ネットワーク５８は、電極１６からネットワーク５８の同調された回路を通して抵抗７０を通してグラウンドまでソース５２の周波数において低インピーダンスを与え、電極１６からネットワーク５８の同調された回路を通して抵抗７０を通してグラウンドまでソース５４および５６の周波数において高インピーダンスを与える。
【００３１】
中周波数ソース５４は、周波数Ｆ２を有し、（１）電極１６だけ、（２）電極３６だけ、（３）両方の電極１６および３６を同時に、（４）電極３４だけ、（５）電極４２だけ、（６）両方の電極３４および３６を同時に、（７）両方の電極３４および４２を同時に、および（８）両方の電極１６および４２を同時に駆動できる。
【００３２】
これらの目的のために、ソース５４の出力は、３ポジション同軸ＲＦスイッチ７４に結合され、このスイッチは、整合／同調可能グラウンドネットワーク７６および７８を別個のときに駆動するよう選択的に接続された第１および第２出力端子を有する。ネットワーク７６および７８は、互いに同じであり、ネットワーク６６に似ているが、ネットワーク７６および７８は、ソース５４の周波数について整合および同調可能なグラウンドを提供する点が異なる。そのためネットワーク７６および７８は、ソース５４の周波数における電流および電圧を通すが、ソース５２および５６の周波数における電流および電圧は阻止する。スイッチ７４は、電力スプリッタ８０の入力ポートに接続された第３端子を含み、これはソース５４の周波数において位相が反対の電力が導かれる第１および第２出力ポートを有する。スプリッタ８０の出力ポートにおける電力は、スプリッタの設計および設定に依存して同じであっても異なっていてもよく、スプリッタ８０の設定は、操作者によって手動で設定されえ、またはコントローラ２４によってコントローラのメモリが記憶するレシピプログラムに応答して自動で設定されえる。スプリッタ８０の第１および第２出力ポートにおける電力は、ネットワーク７６および７８にそれぞれ同時に供給される。電力は、スイッチ７４の第１出力端子またはスプリッタ８０の第１出力ポートからネットワーク７６の入力端子へ電圧、電流および位相角センサ８２と共にスイッチ８４および８６を介して供給され、これらはそれぞれ抵抗８８および９０を通してグラウンドに選択的に接続される。電力は、スイッチ７４の第２出力端子またはスプリッタ８０の第２出力端子からネットワーク７８の入力端子へ電圧、電流および位相角センサ９２と共にスイッチ９４および９６を介して供給され、これらはそれぞれ抵抗９８および１００を通してグラウンドに接続される。コントローラ１０２および１０４は、それぞれネットワーク７６および７８と共にセンサ８２および９２と関連付けられる。コントローラ１０２および１０４は、センサ８２および９２の出力および操作者入力に応答し、ネットワーク７６および７８のリアクタンスの値およびソース５４の周波数をコントローラ６６について上で記載されたのと同じやり方で制御する。
【００３３】
３ポジション同軸ＲＦスイッチ１０６は、コントローラ２４からの制御信号に応答し、ネットワーク７６の出力を電極１６または電極３４に選択的に接続し、またはネットワーク７６の出力を開放回路にする。３ポジション同軸ＲＦスイッチ１０８は、コントローラ２４からの制御信号に応答することによってスイッチ１０６と併せて動作し、ネットワーク７８の出力を電極３６または電極４２に選択的に接続し、またはネットワーク７８の出力を開放回路にする。コントローラ２４は、スイッチ７４をアクティベートし、ソース５４の出力をネットワーク７６に結合する一方、コントローラは、スイッチ１０６をアクティベートし、ネットワーク７６の出力を電極１６または電極３４のいずれかに接続する。もしコントローラ２４が、スイッチ７４をスイッチ７４の第１出力端子に結合するようにすることによってネットワーク７６の出力が電極１６に結合されるようにするなら、コントローラは、（１）スイッチ７２を開放し、電極１６が接地されることを防ぎ、（２）スイッチ６９を開放または閉路にし、それぞれ電極３４をグラウンドから分離し、または電極３４を接地する。もしコントローラ２４が、スイッチ７４をスイッチ７４の第１出力端子に結合するようにすることによってネットワーク７６の出力が電極３４に結合されるようにするなら、コントローラは、（１）スイッチ６９を開放し、電極３４が接地されることを防ぎ、（２）スイッチ７２を開放または閉路にし、それぞれ電極１６をグラウンドから分離し、または電極１６を接地する。もしコントローラ２４が、スイッチ７４をスイッチ７４の第２出力端子に結合するようにすることによってネットワーク７８の出力が電極３６に結合されるようにするなら、コントローラは、（１）閉じるときに電極３６をＲＦおよびＤＣグラウンドするスイッチ１１０を開放し、（２）スイッチ７１を開放または閉路にし、それぞれ電極４２をグラウンドから分離し、または電極４２を接地する。もしコントローラ２４が、スイッチ７４をスイッチ７４の第２出力端子に結合するようにすることによってネットワーク７８の出力が電極４２に結合されるようにするなら、コントローラは、（１）スイッチ７１を開放し、電極４２からグラウンドを分離し、（２）スイッチ１１０を開放または閉路にし、それぞれ電極３６をグラウンドから分離し、または電極３６を接地する。もしコントローラ２４がスイッチ７４をアクティベートすることによって、スプリッタ８０が同時に電力をネットワーク７６および７８に供給するなら、コントローラ２４は、スイッチ６９、７１、７２および１１０をアクティベートし、ネットワーク７６および／または７８の出力端子に接続される電極１６、３４、３６または４２のいずれかがグラウンドされることを防ぐ。
【００３４】
高周波数ソース５６は、周波数Ｆ３を有し、（１）電極１６だけ、（２）電極３６だけ、（３）両方の電極１６および３６を同時に、（４）電極３４だけ、（５）電極４２だけ、（６）両方の電極３４および３６を同時に、（７）両方の電極３４および４２を同時に、および（８）両方の電極１６および４２を同時に駆動できる。
【００３５】
これらの目的のために、ソース５６の出力は、ソース５６と関連付けられる整合／同調可能なグラウンドネットワーク１１２および１１４がソース５６の定格周波数に同調されるようプリセットされることによって、ネットワーク１１２および１１４がソース５６からの電流および電圧を通すが、ソース５２および５４の電流および電圧を阻止することを除いて、ソース５４が駆動する回路と同一である回路を駆動する。よって、ソース５６の出力は、３ポジション同軸ＲＦスイッチ１１６に結合され、これはネットワーク１１２および１１４およびスプリッタ１１８を駆動するようそれぞれ接続された第１、第２および第３出力端子を有し、ネットワーク１１２および１１４の入力端子を駆動するよう接続された第１および第２出力端子を有する。スイッチ１１６およびスプリッタ１１８の第１出力端子は、整合ネットワーク１１２の入力端子に電圧、電流および位相角センサ１２０と共に、スイッチ１２２および１２４を介して選択的に接続される一方、スイッチ１１６およびスプリッタ１１８の第２出力端子は、整合ネットワーク１１４の入力端子に電圧、電流および位相角センサ１２６と共にスイッチ１２８および１３０を介して選択的に接続される。スイッチ１２２、１２４、１２８および１３０は、抵抗１３１〜１３４によってグラウンドにそれぞれ選択的に接続され、これらのそれぞれは、ソース５６の出力インピーダンスと等しい値を有する。コントローラ１３６および１３８は、センサ１２０および１２６と共にネットワーク１１２および１１４とそれぞれ関連付けられることによって、ソース５６の周波数と共にネットワーク１１２および１１４を制御する。
【００３６】
コントローラ２４は、（１）ネットワーク１１２の出力を電極１６または電極３４のいずれかに選択的に接続するために、または電極１６または電極３４のいずれにも接続しないために３ポジション同軸ＲＦスイッチ１４０を、および（２）ネットワーク１１４の出力を電極３６または電極４２のいずれかに選択的に接続するために、または電極３６または電極４２のいずれにも接続しないために３ポジション同軸ＲＦスイッチ１４２をアクティベートする。コントローラ２４は、ソース５４に関連付けられる回路について上述のように、スイッチ１１６および１４２のアクティベートと併せて、スイッチ６９、７２および１１０をアクティベートすることによって、ネットワーク１１２および１１４の出力端子に接続される電極１６、３４、３６または４２のいずれかが接地されることを防ぐ。
【００３７】
コントローラ２４は、図２のさまざまなスイッチをアクティベートすることによって、電極１６、３４、３６および４２に印加されえるさまざまな周波数の組み合わせおよび順列に対して大きな融通性を提供する。例えば、ソース５２、５４および５６の低、中および高周波数は、電極１６に同時に印加されえる一方、スイッチ６９、７１および１１０が閉じられることによって電極３４、３６および４２を接地する。この状況下においては、ソース５２、５４および５６の周波数のそれぞれにおけるエネルギーの異なる部分は、電極１６から電極３４、３６および４２のグラウンド電位への電界結合の結果、プラズマ閉じ込め領域８中でグラウンドにシャントされる。電極１６から電極３４、３６および４２のグラウンド電位へ結合された周波数Ｆ１、Ｆ２およびＦ３のそれぞれにおけるエネルギーの量は、（１）３つの周波数のそれぞれに関連付けられる波長、（２）電極１６および３６の間の距離、（３）電極１６および３４の間の距離、（４）電極３６および４２の間の距離の関数である。チャンバ１０内の電極のさまざまな組み合わせの間の距離は、とりわけ電極の幾何学的形状によっておよびモータ４７によって制御される。
【００３８】
第２例示的状況は、低および中周波数を底部電極１６に印加する一方、高周波数を上部電極３６に印加する一方、電極３４および４２を接地し、スイッチ６５を閉じることによって低インピーダンスパスが電極３６からグラウンドに低周波数についてだけバンドパスフィルタ６７を通して提供されることを伴う。加えて、電極３６をネットワーク７８の出力端子に接続し、ネットワーク７８の入力端子を抵抗１００を通してグラウンドに接地することによって、ソース５４の中周波数について電極３６からネットワーク７８を通してグラウンドに低インピーダンスパスを生むために、スイッチ９６および１４２は、アクティベートされる。ソース５６の高周波数および電極３６および４２間の比較的近い間隔のために、高周波数における電界は、領域８の上部部分に主に残り、ソース３７から領域８に流れ込むガスに解離目的での比較的大きな電界密度を提供する傾向を有する。高周波数における電界は、電極１６に結合される傾向を有しないが、それは高周波数において電極１６からグラウンドへの低インピーダンスパスが存在しないからである。ネットワーク５８および７６は、実効的に高周波数における電流を阻止する低および中周波数についてのバンドパスフィルタである。ネットワーク５８および７６は高周波数に対して高インピーダンスを有するため、ネットワーク５８および７６は、電極１６から高周波数を分離する。
【００３９】
周波数Ｆ３に関連付けられる電界に比較して、ソース５２の低周波数Ｆ１に関連付けられる電界は、電極１６から（１）電極３４、（２）電極３６および（３）電極４２に延びる。電極３６での周波数Ｆ１における結果として生じる電流は、フィルタ６７の低インピーダンスパスを通ってグラウンドに流れる。その結果、周波数Ｆ１に関連付けられる電界は、領域８全体にわたるイオンエネルギーに影響を与える。
【００４０】
ソース５４の中周波数Ｆ２に関連付けられる電界は、電極３６と共に主に電極１６から電極３４に延び、電極４２にはそれほど延びない。電極３６での周波数Ｆ２における結果として生じる電流は、ネットワーク７８の低インピーダンスパスを通ってグラウンドにスイッチ１０８および９６および抵抗１００を介して流れる。
【００４１】
第３例示的状況は、低および中周波数を底部電極１６に印加し、中周波数を上部電極３６に印加する一方、電極３４および４２を接地し、スイッチ６５を閉じることによって低インピーダンスパスが電極３６からグラウンドに低周波数についてだけバンドパスフィルタ６７を通して提供されることを伴う。それによって、第２例示的状況について上述のようにソース５２の低周波数は、領域８中のプラズマに結合される。ソース５６の高周波数は、第３例示的状況についてのファクタではないが、これはコントローラ２４がスイッチ１４０および１４２をその開放回路端子に係合させるようにするからである。ソース５４の中周波数は、その第３出力端子を係合するスイッチ７４によって電極１６および３４に結合され、それによりスプリッタ８０はソース５４からの電力に応答する。コントローラ２４は、スイッチ１０６および１０８をアクティベートし、それによってネットワーク７６および７８の出力は、それぞれ電極１６および３６を駆動する。結果として、中周波数における電界は、（１）電極１６および３６、（２）電極１６および３４、および（３）電極３６および４２の間で結合される。その結果、中周波数における電界は、領域８の全体にわたってイオンエネルギー、プラズマ密度および分子解離に影響する。
【００４２】
第４例示的状況は、低周波数を電極１６に、高周波数を電極３６に印加する一方、電極３４および４２は接地される。この状況において、コントローラ２４は、（１）スイッチ７４および１１６をその第２位置に、（２）スイッチ１０８および１４２をネットワーク７８および１１４の出力端子が電極３６に接続されるように、（３）スイッチ９４および９６をネットワーク７８の入力端子がセンサ９２に接続されるように、（４）スイッチ１２８および１３０をネットワーク１１４の入力端子がセンサ１２６に接続されるように、（５）スイッチ１０６および１４０をネットワーク７６および１１２の出力端子がそれぞれ電極１６に接続され開放回路にされるように、および（６）スイッチ８６および１２４をネットワーク７６および１１２の入力端子がそれぞれ抵抗９０および１３２を通してグラウンドに接続されるようにアクティベートする。結果として、ソース５２の低周波数は、電極３６からグラウンドへバンドパスフィルタ６７を通して低インピーダンスパスを有するが、ソース５４および５６の周波数は、そのような低インピーダンスパスを電極３６からグラウンドに有しない。その結果、ソース５２の低周波数は、第２例示的状況について上述したのと同じやり方で、領域８中のプラズマに結合される。低インピーダンスパスは、ネットワーク７８の出力端子からスイッチ１０８を通して電極３６に存在し、したがって領域８中のプラズマを通して（１）ネットワーク７６、スイッチ８６および抵抗９８を通して電極１６からグラウンドへ、および（２）電極４２からグランドへ存在する。結果として、中周波数における大部分の電界は、電極１６および３６の間と共に電極３６および４２の間の領域８内にある。その結果、電極１６および３６の間の領域８の中央部分にわたってと共に、領域８の上部部分におけるイオン分布の主要な制御が存在する。この状況についてのソース５６の高周波数についての唯一の低インピーダンスパスは、電極３６および４２の間にある。ソース５６の高周波数について電極１６および３６の間には低インピーダンスパスは存在しないが、これは電極１６が、開放回路にされているスイッチ１４０によってネットワーク１１２の出力端子から分離されているからである。ソース５６の高周波数についての電極３６および３４の間の間隔は、電極３４および３６の間のプラズマを通しての高周波数についてのインピーダンスが電極３６および４２の間のインピーダンスよりも実質的に大きいようにされる。結果として、ソース５６の高周波数は、第２例示的状況について上述されたのと同一のやり方で領域８中のプラズマに影響する。
【００４３】
第５例示的状況においては、ソース５２および５４の低および中周波数は、底部電極１６に印加される一方、電極３４、３６および４２は接地される。この目的のために、コントローラ２４は、スイッチ１０６をアクティベートして、ネットワーク７６の出力を電極１６に接続する一方、スイッチ６９、７１および１１０のそれぞれを閉じる。それによって領域８中のプラズマは、第１例示的状況のために低および中周波数について記載されたのと同じやり方でソース５２および５４の低および中周波数によって影響される。領域８中のプラズマは、第３例示的状況において述べられたのと同じ理由でソース５６の高周波数によっては影響されない。
【００４４】
他の例示的状況において、コントローラ２４は、ソース５２の低周波数だけが電極１６に接続され、ソース５４およびソース５６のいずれもが電極のいずれにも接続されないように図２のさまざまなスイッチを制御しえる。そのような状況においては、コントローラ２４は、スイッチ１１０を閉じ、チャンバ１０は、ワークピースをある程度、基本的なやり方で処理する。代替として、コントローラ２４は、ソース５４および５６のいずれかまたは両方の出力を電極１６、３４、３６または４２のいずれかに接続しえる。例えば、ソース５６の高周波数を電極１６および３６の間に結合する一方でソース５４の中周波数を電極３６および３４の間に結合することが望ましいかもしれない。そのような状況においては、コントローラ２４は、（１）スイッチ６９、７１、７２および１１０を開き、（２）スイッチ７４、９４および９６およびスイッチ１１６、１２８および１３０をアクティベートして、ソース５４および５６の出力がネットワーク７８および１１４の入力端子に選択的に印加されるようにし、（３）スイッチ１０８および１４２をアクティベートして、ネットワーク７８および１１４の出力が電極３６に接続されるようにし、（４）スイッチ１０６および８６をアクティベートして、電極３４からグラウンドへネットワーク７６および抵抗９４を通してソース５４の中周波数について低インピーダンスパスが存在するようにし、および（５）スイッチ１４０および１２４をアクティベートして、電極１６からグラウンドへネットワーク１１２および抵抗１３２を通してソース５６の高周波数について低インピーダンスパスが存在するようにする。結果として、（１）電極１６および３６の間にソース５６の高周波数だけ、および（２）電極３４および３６の間にソース５４の中周波数だけについて領域８中で電界が確立される。グラウンドへ電極１６からソース５４の中周波数についての低インピーダンスパスが存在しないので、中周波数については電極１６および３６の間で領域８においては実質的に電界が確立されない。グラウンドへ電極３４からソース５６の高周波数についての低インピーダンスパスが存在しないので、高周波数については電極３４および３６の間で領域８においては実質的に電界が確立されない。また記載され図示されたのと同様な適切なバンドパスフィルタ回路がソース５６の高周波数についてだけ電極３６および４２の間に低インピーダンスパスを提供するために採用されえることが理解されよう。
【００４５】
ここで図面の図３が参照され、これはチャンバ１０の第２実施形態の概略図である。図３の実施形態は、図１の実施形態に似ているが、図３の実施形態は、チャンバ壁１２および基台１９を超えるより大きな容積のプラズマ閉じ込め領域を有する。結果として、図３の実施形態は、ルーバ４４を含まず、プラズマ処理ワークピース１８の圧力は、真空ポンプ９についての圧力制御を用いることによってのみ制御される。金属リング４０の底部表面全体、リング３２の側壁および側壁１２の内部表面は、全て接地され、図３の実施形態におけるプラズマ閉じ込め領域の境界の部分を定義する。金属リング４０の底部面、リング３２の側壁、または側壁１２の内部表面のいずれかのプラズマによる化学汚染を防ぐために、これら表面の全ては、真性シリコンのような領域８中のプラズマの化学物質を汚染しない電気的に伝導性のある、または誘電体の材料で作られたプレート１００で覆われる。側壁１２は図３の実施形態においてプラズマ閉じ込め領域の一部であるので、側壁の温度は、図１の実施形態において電極アセンブリ１４の制御について記載されたのと同様のやり方で制御される。
【００４６】
図３の実施形態における電極は、いくつかのＲＦ周波数に応答し、図１および２について上述のように制御される。図３のチャンバにおける電界は、図１のチャンバにおける電界とは大きく異なるが、それは図３の実施形態におけるプラズマ閉じ込め領域の大きな体積および複雑な形状による。しかし図３の実施形態におけるプラズマ上の電界効果は、図１および２の実施形態に関して記載されたものとある程度似ている。
【００４７】
図９Ａおよび９Ｂは、本発明の実施形態において用いられるコントローラ２４を実現するのに適したコンピュータシステム８００を示す。図９Ａは、このコンピュータシステムの一つの可能な物理的形態を示す。もちろんコンピュータシステムは、集積回路、プリント基板、および小型携帯機器から、大型のスーパーコンピュータに至るまで多くの物理的形態をとりえる。コンピュータシステム８００は、モニタ８０２、ディスプレイ８０４、筐体８０６、ディスクドライブ８０８、キーボード８１０、およびマウス８１２を含む。ディスク８１４は、データをコンピュータシステム８００に転送し、かつデータをコンピュータシステム８００から転送するために用いられるコンピュータ読み取り可能な媒体である。
【００４８】
図９Ｂは、コンピュータ８００のブロック図の例である。システムバス８２０に接続されているのは、さまざまなサブシステムである。プロセッサ（群）８２２（中央処理装置、すなわちＣＰＵとも呼ばれる）は、メモリ８２４を含む記憶装置に結合されている。メモリ８２４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含む。この技術ではよく知られるようにＲＯＭは、データおよび命令を単一方向にＣＰＵおよびＲＡＭに転送するようにはたらき、ＲＡＭは、典型的にはデータおよび命令を双方向に転送するのに用いられる。メモリのこれら両方のタイプは、以下に述べるコンピュータ読み出し可能な適当な媒体を含みえる。固定ディスク８２６はまた、双方向でＣＰＵ８２２に結合され、追加のデータ記憶容量を提供し、また以下に述べるコンピュータ読み出し可能な適当な媒体を含みえる。固定ディスク８２６は、プログラム、データなどを記憶するのに用いられえて、典型的には一次記憶よりも低速な二次記憶媒体（ハードディスクのような）である。固定ディスク８２６内に保持された情報は、適切な場合においては、メモリ８２４の仮想メモリとして標準的なかたちで統合されえることが理解されよう。取り外し可能なディスク８１４は、以下に説明するコンピュータ読み出し可能な媒体のいかなる形態をも取りえる。
【００４９】
ＣＰＵ８２２はまた、ディスプレイ８０４、キーボード８１０、マウス８１２およびスピーカ８３０のようなさまざまな入力／出力装置に結合される。一般に入力／出力装置は、ビデオディスプレイ、トラックボール、マウス、キーボード、マイク、タッチパネルディスプレイ、トランスデューサカードリーダ、磁気または紙テープリーダ、タブレット、スタイラス、音声または手書き認識機、生体情報読み取り機、または他のコンピュータのいずれでもよい。ＣＰＵ８２２は追加で、ネットワークインタフェース８４０を用いて他のコンピュータまたは通信ネットワークに結合されてもよい。そのようなネットワークインタフェースによりＣＰＵは、上述の方法ステップを実行する過程で、ネットワークから情報を受け取り、または情報をネットワークに出力してもよい。さらに本発明の方法の実施形態は、ＣＰＵ８２２上だけで実行されてもよく、またはインターネットのようなネットワーク上で、処理の一部を担当する遠隔地にあるＣＰＵと協働して実行されてもよい。
【００５０】
さらに本発明の実施形態は、コンピュータによって実現できるさまざまな操作を実行するコンピュータコードを格納した、コンピュータによって読み出し可能な媒体を持つコンピュータ記憶製品に関する。媒体およびコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計され構築されたものでもよく、またはコンピュータソフトウェア技術の当業者に既知の利用可能なものであってもよい。コンピュータ読み出し可能な媒体の例としては、これらに限定はされないが、ハードディスク、フレキシブルディスク、および磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤおよびホログラフィックデバイスのような光媒体、フロプティカルディスクのような光磁気媒体、特定アプリケーション向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能な論理デバイス（ＰＬＤ）、およびＲＯＭおよびＲＡＭデバイスのように、プログラムコードを記憶し実行するために特別に構成されたハードウェアデバイスが挙げられる。コンピュータコードの例としては、コンパイラによって生成される機械語、およびインタープリタを用いてコンピュータによって実行可能なより高いレベルのコードを含むファイルが挙げられる。コンピュータで読み取り可能な媒体は、搬送波中で実現される、プロセッサによって実行される一連の命令を表すコンピュータデータ信号によって搬送されるコンピュータコードでありえる。
【００５１】
図４は、本発明の実施形態において用いられるプロセスの高レベルフロー図である。エッチレイヤおよびエッチレイヤ上のマスクを持つ基板がプロセスチャンバ中に置かれる（ステップ４０４）。プロセスチャンバは、図１または図３に示されるチャンバのいずれかでありえ、これは、同時に少なくとも３つの異なる周波数においてＲＦ電力を与えることができる。図５Ａは、マスク５１２がその上に置かれたエッチングされるべきレイヤ５０８を持つ基板５０４の概略断面図である。エッチングされるべきマスク材料は、さまざまな種類のフォトレジスト（例えばＤＵＶ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍ）または異なるハードマスク材料（例えばポリシリコン、窒化チタンなど）である。
【００５２】
エッチャントガスが処理チャンバに与えられる（ステップ４０８）。エッチャントガスは、従来のエッチャントガスでありえる。第１エッチングステップは、第１周波数、第１周波数とは異なる第２周波数、および第１および第２周波数とは異なる第３周波数で行われ、ここで第１エッチングは、第１深さまで誘電体レイヤにおいてフィーチャをエッチングする（ステップ４１２）。図５Ｂは、フィーチャ５１６がエッチングレイヤ５０８中で第１深さ５２０までエッチングされた後のエッチングレイヤ５０８を持つ基板５０４の概略断面図である。ＲＦソースの電力設定は、フィーチャ幅のフィーチャ深さに対するアスペクト比を作って第１深さまでエッチングするよう最適化される。例として、第１周波数は第１電力において、第２周波数は第２電力において、および第３周波数は第３電力において設定され、少なくとも第１電力および第３電力は、ゼロより大きく、第１エッチングは、誘電体レイヤ中のフィーチャを第１深さまでエッチングする。
【００５３】
第２エッチングステップは、第１ステップとは異なる電力において提供され、第２エッチングは、誘電体レイヤ中でフィーチャを第１深さより大きい第２深さまでエッチングする（ステップ４１６）。図５Ｃは、フィーチャ５１６がエッチングレイヤ５０８中に第１深さより深い第２深さ５２４までエッチングされた後のエッチングレイヤ５０８を持つ基板５０４の概略断面図である。ＲＦソースの電力設定は、フィーチャ幅のフィーチャ深さに対するアスペクト比を作って第１深さから第２深さまでエッチングするよう最適化される。上記例で続けるために、第１周波数は第４電力において、第２周波数は第５電力において、および第３周波数は第６電力において設定され、少なくとも第４電力および第６電力のうちの１つはゼロより大きく、第５電力はゼロより大きく、条件は、第１電力が第４電力と等しくないこと、および第３電力が第６電力と等しくないことからなるグループから選択され、ここで第２エッチングは、誘電体レイヤ中のフィーチャを第１深さより大きい第２深さまでエッチングする。
【００５４】
第３エッチングステップは、第２とは異なる電力において行われ、ここで第３エッチングは、誘電体レイヤ中のフィーチャを第２深さより大きい第３深さまでエッチングする（ステップ４１６）。図５Ｄは、フィーチャ５１６がエッチングレイヤ５０８中で第２深さより深い第３深さ５２８までエッチングされた後のエッチングレイヤ５０８を持つ基板５０４の概略断面図である。ＲＦソースの電力設定は、フィーチャ幅のフィーチャ深さに対するアスペクト比を作って第２深さから第３深さまでエッチングするよう最適化される。上記例で続けるために、第１周波数は第７電力において、第２周波数は第８電力において、および第３周波数は第９電力において設定され、少なくとも第７、第８、および第９電力のうちの２つはゼロより大きく、条件は、第７電力が第４電力と等しくないこと、第８電力が第５電力と等しくないこと、および第９電力が第６と等しくないことからなるグループから選択され、ここで第３エッチングは、誘電体レイヤ中のフィーチャを第２深さより大きい第３深さまでエッチングする。高アスペクト比コンタクトエッチングは、３ステップだけに限定されない。ＨＡＲエッチングの制御が必要とされるのに応じて、より多くの、またはより少ないステップ数がエッチングプロセスにわたってプロファイルを制御するために用いられえる。
【００５５】
高アスペクト比コンタクトＨＡＲＣについて、コンタクトはより深くエッチングされるので、エッチングメカニズムは変わる。例えば、エッチング深さが増すに従い、エッチングレートは減る。加えて、反りは増し、マスクに対するエッチング選択性は減りえる。少なくとも３つの周波数を用い、これら周波数の電力をエッチングが進むにつれ変化させることは、結果として生じるプラズマがエッチング深さおよび必要とされるプロファイルに調節されることを可能にし、改善された最適化されたエッチングを提供する。これは、さまざまな周波数の異なるＲＦ電力を用い、同じエッチング反応物質混合物を用いることによってなされえる。ふつう、エッチングにわたってプロファイルを制御するために、異なるエッチング反応物質混合物が用いられる。このアプローチの理由は、それらが異なる種をプラズマ中に作ることに主による。その代わりに本発明では、プラズマ中での種形成の制御は、さまざまな周波数のＲＦ電力を用いることによってなされる。
【００５６】
図６Ａ〜Ｃは、エッチングのあいだの特定の時刻におけるエッチングプロファイルおよびそれぞれのステップについて必要とされる電力条件（前のパラグラフにおいて示された）を要約する。この概略図は、３ステップエッチングプロセスを表し、ここでｄ１は、ステップＳ１の後のエッチング深さであり（図６Ａに示される）、ｄ２は、ステップＳ２の後のエッチング深さであり（図６Ｂに示される）、ｄ３は、ステップＳ３の後のエッチング深さである（図６Ｃに示される）。Ｐ１からＰ９は用いられる電力レベルの表記であり、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は用いられる周波数である。
【００５７】
表１は、３つのステップのそれぞれについて必要とされる電力条件を要約する。
【表１】
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【００５８】
ステップＳ１については図６Ａに示されるように、周波数Ｆ１が電力レベルＰ１に設定され、周波数Ｆ２が電力レベルＰ２に設定され、および周波数Ｆ３が電力レベルＰ３に設定される。(P1>0およびP3>0)または(P1>0およびP2>0)である。
【００５９】
ステップＳ２については図６Ｂに示されるように、周波数Ｆ１が電力レベルＰ４に設定され、周波数Ｆ２が電力レベルＰ５に設定され、および周波数Ｆ３が電力レベルＰ６に設定される。P4≠P1またはP6≠P3またはP5≠P1である。(P4>0および(P5>0またはP6>0))または(P4>0および(P5>0およびP6>0))である。
【００６０】
ステップＳ３については図６Ｃに示されるように、周波数Ｆ１が電力レベルＰ７に設定され、周波数Ｆ２が電力レベルＰ８に設定され、および周波数Ｆ３が電力レベルＰ９に設定される。P7≠P4またはP8≠P5またはP9≠P6である。(P7>0およびP8>0)または(P7>0およびP9>0)または(P8>0およびP9>0)または(P7>0およびP8>0およびP9>0)である。
【００６１】
この場合は、簡単のために特定化されているが、これらステップの組み合わせまたは順列が可能である（例えばステップＳ３の代わりにステップＳ２を、Ｓ２の代わりにＳ３を行う、またはＳ３を除外しさえする）。また、エッチングの困難さに依存して、完全なエッチングプロセスを実行するためにより多くのエッチングステップが追加されえる。またエッチングステップ間で交互に行うことも可能である（例えばＳ２に続いてＳ３を行い、これらのそれぞれはより短い期間であり、その後Ｓ２およびＳ３のランが再び続く）。
【００６２】
好ましくは、第１周波数は１００ｋＨｚから１０ＭＨｚの範囲にある。より好ましくは、第１周波数は約２ＭＨｚである。好ましくは、第２周波数は１０ＭＨｚから３５ＭＨｚの範囲にある。より好ましくは、第２周波数は約２７ＭＨｚである。好ましくは、第３周波数は４０ＭＨｚより高い。より好ましくは、第３周波数は約６０ＭＨｚである。
【００６３】
同じエッチング化学物質についての種形成および同じ電力レベルが図７に表される。それぞれの特定のイオンのイオン流束は、それぞれの特定の周波数について１に正規化されている。第１カーブ６０４は、さまざまな周波数におけるCF3+についての総イオン流束の割合を示す。第２カーブ６０８は、さまざまな周波数におけるC2F4+についての総イオン流束の割合を示す。第３カーブ６１２は、さまざまな周波数におけるCF+についての総イオン流束の割合を示す。第４カーブ６１６は、さまざまな周波数におけるC3F5+についての総イオン流束の割合を示す。第５カーブ６２０は、さまざまな周波数におけるAr+についての総イオン流束の割合を示す。第６カーブ６２４は、さまざまな周波数におけるCHF2+についての総イオン流束の割合を示す。第７カーブ６２８は、さまざまな周波数におけるC2F5+についての総イオン流束の割合を示す。このグラフは、どのようにさまざまな周波数が種形成の割合に影響するかを図示する。したがって、プラズマ中の種形成は、エッチングプロセスにわたってＲＦ周波数を変化させることによって制御されえる。
【００６４】
図８Ａは、同じ周波数（２７ＭＨｚ）についてＲＦ電力の関数としてのイオンエネルギーおよび分布の変化を示す。ハイドロフルオロカーボンプラズマ中の主イオンのうちの１つのイオンエネルギー分布：CHF2+（５１原子単位の質量を有する）がここで表される。カーブ７０４は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで２７ＭＨｚ信号だけが２００Ｗの電力レベルにおいてプラズマに供給される。カーブ７０８は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで２７ＭＨｚ信号が４００Ｗで供給される。第３カーブ７１２は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで２７ＭＨｚ信号が８００Ｗで供給される。第４カーブ７１６は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで２７ＭＨｚ信号が１２００Ｗで供給される。第５カーブ７２０は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで２７ＭＨｚ信号が１６００Ｗで供給される。第６カーブ７２４は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで２７ＭＨｚ信号が２０００Ｗで供給される。
【００６５】
比較として、図８Ｂは、同じ、より高い周波数（６０ＭＨｚ）についてＲＦ電力の関数としてのイオンCHF2+のイオンエネルギーおよび分布の変化を示す。カーブ７４４は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで６０ＭＨｚ信号だけが１００Ｗの電力レベルにおいてプラズマに供給される。カーブ７４８は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで６０ＭＨｚ信号が２００Ｗで供給される。第３カーブ７５２は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで６０ＭＨｚ信号が４００Ｗで供給される。第４カーブ７５６は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで６０ＭＨｚ信号が８００Ｗで供給される。第５カーブ７６０は、イオンCHF2+についてのイオンエネルギーおよび分布を示し、ここで６０ＭＨｚ信号が１１００Ｗで供給される。
【００６６】
図８Ａおよび８Ｂを比較することによって、特定のイオンエネルギーレベル（例えば８０Ｗ程度に低い）は、特定のＲＦ周波数（例えば２７ＭＨｚ）では得られないが、それらはより高い周波数（例えば６０ＭＨｚ）ではアクセス可能である。結論としては、ＲＦ周波数および電力レベルを変化させることによって、プラズマ中の種形成が変えられるだけではなく、イオンエネルギーおよびその分布も変えられる。
【００６７】
高アスペクト比フィーチャのエッチングにおいて、エッチングが進むにつれ、本発明は、異なるエッチング条件（例えば中性に対するイオンの比、イオンエネルギー分布）をエッチングにわたって最適化する。ＨＡＲコンタクトエッチングの初めにおいてはよりアグレッシブではないエッチング条件が用いられえる。これはよいＰＲ選択性、より少ないＰＲファセッティングおよびその結果、より少ない反りを確実にする。これは、より高い周波数（例えば６０ＭＨｚまたはそれより高い）を優先的に用い、より低い周波数（例えば２７および２ＭＨｚ）については比較的低い電力レベルを用いることによって達成されえる。反りの形成は、エッチングが反りレベル（bow level）を超えるまでこのエッチングを用いることによってさらに避けられえる。アスペクト比が増えるにつれ、中性に対するイオンの比は減り、またより明白なイオンエネルギー依存性が見られると期待される。したがって、より高いエネルギーイオンがエッチングを続けることができることが必要とされる。これは、エッチングプロセスの終わりにかけて異なる電力レベルにおいて２７および２ＭＨｚを優先的に用いることによって達成されえる。これは、２７および／または２ＭＨｚ  ＲＦソースからの電力を増し、おそらくは６０ＭＨｚ電力ソースからの電力を減らすことによって達成されえる。２７ＭＨｚ  ＲＦソースからの電力を増すことは、マスク選択性を増しえ、これは高アスペクト比コンタクトがエッチングされるべきときには非常に役に立つ。
【００６８】
反りを減らすためには、適切な量の選択性が必要なこともさらにわかった。多すぎるまたは少なすぎる選択性は反りを増しえる。
【００６９】
本発明の実施形態において用いられえるエッチャントガスは、フルオロカーボンまたはハイドロフルオロカーボン成分を有しえる。アルゴンおよび／またはキセノンおよび／または任意の他の不活性ガスのような不活性ガスがエッチャントガスの成分として追加されえる。酸素はエッチャントガスの他の成分でありえる。
【００７０】
好ましくは、エッチングされるべきレイヤは、誘電体レイヤである。より好ましくは、エッチングされるべきレイヤは、シリコン酸化物レイヤである。好ましくは、エッチングされるべきレイヤは、単一のレイヤである。より好ましくは、エッチングされるべきレイヤは、単一の均質なレイヤである。
【００７１】
例
【００７２】
例１：この例では、コンタクトは、基本的なC4F8化学物質を用いて酸化物中にエッチングされる。
【００７３】
エッチングは、２５０ｓｃｃｍのAr、２８ｓｃｃｍのC4F8、および１０ｓｃｃｍのO2のエッチングガスを用い、これがチャンバ内に流された。チャンバ圧力は５０ｍＴｏｒｒに設定される。第１ＲＦ電力ソースは、２ＭＨｚ周波数の第１ＲＦ信号を供給する。第２ＲＦ電力ソースは、２７ＭＨｚ周波数の第２ＲＦ信号を供給する。第３ＲＦ電力ソースは、６０ＭＨｚ周波数の第３ＲＦ信号を供給する。
【００７４】
第１エッチングステップにおいて、第１電力ソースは、２０００ワットを２ＭＨｚにおいて供給し、第２電力ソースは、０ワットを２７ＭＨｚにおいて供給し、第３電力ソースは、１０００ワットを６０ＭＨｚにおいて供給する。このステップは１２０秒のあいだ行われる。
【００７５】
第２エッチングステップにおいて、第１電力ソースは、１４００ワットを２ＭＨｚにおいて供給し、第２電力ソースは、１４００ワットを２７ＭＨｚにおいて供給し、第３電力ソースは、２００ワットを６０ＭＨｚにおいて供給する。このステップは１２０秒のあいだ行われる。
【００７６】
結果として生じるフィーチャは、３．０μｍの深さおよび０．１８μｍのトップＣＤを有する。したがって、フィーチャのアスペクト比は３．０／０．１８であり、ほぼ１６．７である。
【００７７】
例２：この例では、コンタクトは、基本的なC4F6化学物質を用いて酸化物中にエッチングされる。
【００７８】
エッチングは、４００ｓｃｃｍのAr、３０ｓｃｃｍのC4F6、および２４ｓｃｃｍのO2のエッチングガスを用い、これがチャンバ内に流された。チャンバ圧力は３５ｍＴｏｒｒに設定される。第１ＲＦ電力ソースは、２ＭＨｚ周波数の第１ＲＦ信号を供給する。第２ＲＦ電力ソースは、２７ＭＨｚ周波数の第２ＲＦ信号を供給する。第３ＲＦ電力ソースは、６０ＭＨｚ周波数の第３ＲＦ信号を供給する。
【００７９】
第１エッチングステップにおいて、第１電力ソースは、２０００ワットを２ＭＨｚにおいて供給し、第２電力ソースは、２００ワットを２７ＭＨｚにおいて供給し、第３電力ソースは、１０００ワットを６０ＭＨｚにおいて供給する。このステップは１００秒のあいだ行われる。
【００８０】
第２エッチングステップにおいて、第１電力ソースは、２０００ワットを２ＭＨｚにおいて供給し、第２電力ソースは、６００ワットを２７ＭＨｚにおいて供給し、第３電力ソースは、６００ワットを６０ＭＨｚにおいて供給する。このステップは１００秒のあいだ行われる。
【００８１】
第３エッチングステップにおいて、第１電力ソースは、１４００ワットを２ＭＨｚにおいて供給し、第２電力ソースは、１５００ワットを２７ＭＨｚにおいて供給し、第３電力ソースは、１００ワットを６０ＭＨｚにおいて供給する。このステップは８０秒のあいだ行われる。
【００８２】
結果として生じるフィーチャは、２．６μｍの深さおよび０．１６μｍのトップＣＤを有する。したがって、フィーチャのアスペクト比は２．６／０．１６であり、１６．２５である。
【００８３】
本発明は、いくつかの好ましい実施形態について説明されてきたが、本発明の範囲に含まれる変更、組み合わせ、および等価物が存在する。また本発明の方法および装置を実現する多くの代替手段が存在ことにも注意されたい。したがって添付の特許請求の範囲は、全てのそのような変更、組み合わせ、改変、およびさまざまな代替等価物を本発明の真の精神および範囲に含まれるものとして解釈されるべきであることが意図されている。
なお、本願発明は、以下のような態様で実現することもできる。
［適用例１］
マスクを通して基板上のエッチングされるべきレイヤ内へ高アスペクト比フィーチャをエッチングする方法であって、
ＲＦ電力を第１周波数、前記第１周波数とは異なる第２周波数、および前記第１および第２周波数とは異なる第３周波数において与えることができる処理チャンバ内に前記基板を置くこと、
エッチャントガスを前記処理チャンバに供給すること、
前記第１周波数が第１電力レベルであり、前記第２周波数が第２電力レベルであり、前記第３周波数が第３電力レベルであり、ここで前記第１電力および前記第２または前記第３電力のうちの少なくとも１つはゼロより大きく、ここで前記第１エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さまでエッチングする、第１エッチングステップを行うこと、および
前記第１周波数が第４電力レベルであり、前記第２周波数が第５電力レベルであり、前記第３周波数が第６電力レベルであり、ここで前記第４および前記第６電力のうちの少なくとも１つはゼロより大きく、前記第５電力はゼロより大きく、条件は、第１電力が第４電力と等しくないこと、および第３電力が第６電力と等しくないことからなるグループから選択され、ここで前記第２エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さより大きい第２深さまでエッチングする、第２エッチングステップを行うこと
を含む方法。
［適用例２］
適用例１の方法であって、前記エッチングすべきレイヤは誘電体レイヤである方法。
［適用例３］
適用例２の方法であって、前記誘電体レイヤは単一のレイヤである方法。
［適用例４］
適用例３の方法であって、前記単一のレイヤは均質なレイヤである方法。
［適用例５］
適用例１〜４のいずれかの方法であって、第７、第８、および第９電力のうちの少なくとも２つがゼロより大きく、条件は、前記第７電力が前記第４電力と等しくないこと、前記第８電力が前記第５電力と等しくないこと、および前記第９電力が前記第６電力と等しくないことからなるグループから選択され、ここで前記第３エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第２深さより大きい第３深さまでエッチングする、第３エッチングステップを行うことをさらに含む方法。
［適用例６］
適用例１〜５のいずれかの方法であって、前記第１周波数は１００ｋＨｚおよび１０ＭＨｚの間であり、前記第２周波数は１０ＭＨｚから約３５ＭＨｚの間であり、および前記第３周波数は４０ＭＨｚより高い方法。
［適用例７］
適用例１〜５のいずれかの方法であって、前記第１周波数は約２ＭＨｚであり、前記第２周波数は約２７ＭＨｚであり、および前記第３周波数は約６０ＭＨｚである方法。
［適用例８］
適用例１〜７のいずれかの方法であって、前記エッチャントガスは、フルオロカーボンおよびハイドロフルオロカーボンプラズマからなるグループから選択される成分ガスを備える方法。
［適用例９］
適用例１の方法によって形成される半導体デバイス。
［適用例１０］
基板上の誘電体レイヤ内へ高アスペクト比フィーチャをエッチングする方法であって、
ＲＦ電力を第１周波数、前記第１周波数とは異なる第２周波数、および前記第１および第２周波数とは異なる第３周波数において与えることができる処理チャンバ内に前記基板を置くこと、
エッチャントガスを前記処理チャンバに供給すること、
前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて前記エッチングレイヤ中にフィーチャを第１深さまでエッチングする、第１エッチングステップを行うこと、
前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記周波数のうちの少なくとも１つを前記第１エッチングにおいて用いられたのと異なる電力レベルにして、前記エッチングレイヤ中にフィーチャを前記第１深さより大きい第２深さまでエッチングする、第２エッチングステップを行うこと、および
前記第１周波数、前記第２周波数、および前記第３周波数を用いて、前記周波数のうちの少なくとも１つを前記第２エッチングにおいて用いられたのと異なる電力レベルにして、前記エッチングレイヤ中にフィーチャを前記第２深さより大きい第３深さまでエッチングする、第３エッチングステップを行うこと
を含む方法。
［適用例１１］
適用例１０の方法であって、前記エッチングすべきレイヤは誘電体レイヤである方法。
［適用例１２］
適用例１１の方法であって、前記誘電体レイヤは単一のレイヤである方法。
［適用例１３］
適用例１２の方法であって、前記単一のレイヤは均質なレイヤである方法。
［適用例１４］
適用例１０〜１３のいずれかの方法であって、前記第１周波数は１００ｋＨｚおよび１０ＭＨｚの間であり、前記第２周波数は１０ＭＨｚから約３５ＭＨｚの間であり、および前記第３周波数は４０ＭＨｚより高い方法。
［適用例１５］
マスクを通して基板上のエッチングレイヤ内へフィーチャをエッチングする装置であって、
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバエンクロージャを形成するチャンバ壁、
基板を前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内で支持する基板支持、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内の圧力を制御する圧力レギュレータ、
プラズマを維持するために前記プラズマ処理チャンバエンクロージャに電力を供給する少なくとも１つの電極、
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャ内にガスを供給するガス吸気口、および
前記プラズマ処理チャンバエンクロージャからガスを排気するガス出口
を備えるプラズマ処理チャンバと、
前記ガス吸気口と流体連通するガスソースと、
第１周波数において前記チャンバ壁内に電力を供給する第１電力ソース、
前記第１周波数とは異なる第２周波数において前記チャンバ壁内に電力を供給する第２電力ソース、
前記第１周波数および前記第２周波数とは異なる第３周波数において前記チャンバ壁内に電力を供給する第３電力ソース、および
前記ガス吸気口、前記第１電力ソース、前記第２電力ソース、および前記第３電力ソースに制御可能に接続されたコントローラであって、
少なくとも１つのプロセッサ、および
コンピュータで読み取り可能な媒体であって、
エッチャントガスを前記ガス吸気口を通して導入するコンピュータで読み取り可能なコード、
第１エッチングステップを実行するコンピュータで読み取り可能なコードであって、前記ステップは、
前記第１電力ソースから第１電力レベルにおいてエネルギーを供給すること、
前記第２電力ソースから第２電力レベルにおいてエネルギーを供給すること、
前記第３電力ソースから第３電力レベルにおいてエネルギーを供給することであって、前記第１電力レベルおよび前記第３電力レベルはゼロより大きく、前記第１エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さまでエッチングする、エネルギーを供給すること
を含み、
第２エッチングステップを実行するコンピュータで読み取り可能なコードであって、前記ステップは、
前記第１電力ソースから第４電力レベルにおいてエネルギーを供給すること、
前記第２電力ソースから第５電力レベルにおいてエネルギーを供給すること、
前記第３電力ソースから第６電力レベルにおいてエネルギーを供給することであって、前記第１電力レベルおよび前記第３電力レベルはゼロより大きく、前記第１エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さまでエッチングするよう用いられ、前記第４および第６電力レベルのうちの少なくとも１つはゼロより大きく、前記第５電力レベルはゼロより大きく、条件は、第１電力が第４電力と等しくないこと、および第３電力が第６電力と等しくないことからなるグループから選択され、前記第２エッチングは、前記エッチングされるべきレイヤ中にフィーチャを第１深さより大きい第２深さまでエッチングする、エネルギーを供給すること
を含むコントローラ
を備える装置。
［適用例１６］
適用例１５の装置であって、前記第１周波数は１００ｋＨｚおよび１０ＭＨｚの間であり、前記第２周波数は１０ＭＨｚから約３５ＭＨｚの間であり、および前記第３周波数は４０ＭＨｚより高い装置。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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