(57)【要約】本発明により、ピラーの形成を減少させる、改良された基板のエッチング方法が提供される。本方法により、処理において使用されるエッチング・ガスの滞留時間が少なくなり、エッチング・ガスを解離するために使用される誘導結合プラズマ源の電力が増加する。低バイアスＲＦ電圧が、エッチング処理の間に提供される。ＲＦバイアス電圧は、エッチング処理の間に使用される異なるバイアス・レベル間でランプされる。誘導結合プラズマ閉じ込めリングは、誘導結合プラズマ源において生成された反応種を基板の表面上に押しやるために使用される。これらの工程により、エッチング処理の間のピラーの形成は減少あるいは排除される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内にバイア・ホールを形成するための改良された方法であって、
上記基板上にマスク層を形成するステップと、
上記基板を誘導結合プラズマ処理装置内に置くステップと、
高Ｃｌ2流を上記処理装置内に導入するステップと、
上記高Ｃｌ２流をより完全に解離するために、上記誘導結合プラズマ処理装置の電力レベルを上げることによって、上記基板にバイア・ホールをエッチングするステップと、
上記基板を上記プラズマ処理装置から取り除くステップと、
上記基板から上記マスク層を剥離するステップ、
を含む、上記方法。
【請求項２】
上記処理装置は誘導結合プラズマ閉じ込めリングを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、低ＲＦバイアス電力を使用して上記エッチングを開始するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
さらに、ピラーの形成を防ぐために、エッチング処理の間に使用されるエッチング・ガスの滞留時間を減少させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記エッチング処理の間のピラー形成を排除するために、処理ステップ間の異なるレベル間で上記ＲＦ電力をランプするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記エッチング処理はさらにイオン援用エッチング処理を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
誘導結合プラズマ源を使用するガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板内にバイア・ホールを形成するための改良された方法であって、
上記ガリウムヒ素基板上にマスク層を形成するステップと、
上記ガリウムヒ素基板を誘導結合プラズマ処理装置内に置くステップと、
低ＲＦバイアス電力を使用して上記エッチングを開始することにより上記ガリウムヒ素基板にバイア・ホールをエッチングするステップと、
上記ガリウムヒ素基板を上記プラズマ処理装置から取り除くステップと、
上記ガリウムヒ素基板から上記マスク層を剥離するステップ、
を含む、上記方法。
【請求項８】
上記処理装置は誘導結合プラズマ閉じ込めリングを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
さらに高Ｃｌ2流を上記処理装置内に導入するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、上記高Ｃｌ2流をより完全に解離するために、上記誘導結合プラズマ処理装置の電力レベルを上げるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
さらに、ピラーの形成を防ぐために、エッチング処理の間に使用されるエッチング・ガスの滞留時間を減少させるステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
上記エッチング処理の間のピラー形成を排除するために、処理ステップ間の異なるレベル間で上記ＲＦ電力をランプするステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
上記エッチング処理はさらにイオン援用エッチング処理を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
基板内にバイア・ホールを形成するための改良された方法であって、
上記基板上にマスク層を形成するステップと、
上記基板を誘導結合プラズマ処理装置内に置くステップと、
ピラーの形成を防ぐために、エッチング処理の間に使用されるエッチング・ガスの滞留時間を減少させるステップと、
上記エッチング・ガスをより完全に解離するために、上記誘導結合プラズマ処理装置の電力レベルを上げることによって、上記基板にバイア・ホールをエッチングするステップと、
上記基板を上記プラズマ処理装置から取り除くステップと、
上記基板から上記マスク層を剥離するステップ、
を含む、上記方法。
【請求項１５】
上記処理装置は誘導結合プラズマ閉じ込めリングを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、高Ｃｌ2流を上記処理装置内に導入するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、低ＲＦバイアス電力を使用して上記エッチングを開始するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
上記エッチング処理の間のピラー形成を排除するために、処理ステップ間の異なるレベル間で上記ＲＦ電力をランプするステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
上記エッチング処理はさらにイオン援用エッチング処理を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
基板内にバイア・ホールを形成するための改良された方法であって、
上記基板上にマスク層を形成するステップと、
上記基板を誘導結合プラズマ処理装置内に置くステップと、
低ＲＦバイアス電力を使用してエッチングを開始するステップと、
上記エッチング処理の間のピラー形成を排除するために、処理ステップ間の異なるレベル間で上記ＲＦ電力をランプすることによって、上記基板にバイア・ホールをエッチングするステップと、
上記基板を上記プラズマ処理装置から取り除くステップと、
上記基板から上記マスク層を剥離するステップ、
を含む、上記方法。
【請求項２１】
上記処理装置は誘導結合プラズマ閉じ込めリングを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
さらに、高Ｃｌ2流を上記処理装置内に導入するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、上記高Ｃｌ2流をより完全に解離するために、上記誘導結合プラズマ処理装置の電力レベルを上げるステップを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
さらに、ピラーの形成を防ぐために、エッチング処理の間に使用されるエッチング・ガスの滞留時間を減少させるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
上記エッチング処理はさらにイオン援用エッチング処理を含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連する出願への相互参照）
本出願は、所有者同一の、２００２年４月９日出願の米国仮特許出願第６０／３７１，０５６、題名：バイアをエッチングするための改良された方法、からの優先権を主張し、この出願に関連するものである。この仮特許出願は参照によりここに取り入れられる。
【０００２】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は一般に、基板のプラズマ処理に関する。特に本発明は、プラズマ処理チャンバ内のガリウムヒ素基板の裏側においてバイアをエッチングするための改良された方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景技術の説明）
ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）素子は、無線通信産業において非常によく使用されている。この産業において、ガリウムヒ素はその高電子移動度により、高周波、低雑音、高利得応用に非常に適している。ガリウムヒ素は、非常に優れた電気的特性を有する反面比較的質の劣る熱伝導体であり、このことにより電力素子から熱を効率的に除去することが難しくなっている。この問題に対する一般的に使用される解決法は、ウェハの裏側から表側回路へバイアを形成することである。このようなバイアは、ＲＦ（ラジオ周波数）素子に対する低インピーダンス接地接続と同様に、熱除去のための適切な熱経路を提供する。
【０００４】
表側処理の完了後、ウェハはキャリア・ウェハの上に素子面を下にして取付けられ、約１００ミクロンの厚さに機械的に薄くされる。ウェハの裏側はそれからフォトレジストを使用してパターン形成され、バイアは薄くされた基板を通してプラズマ・エッチングされ、表側金属上で止まる。レジスト除去の後バイアは、熱シンク／接地接続として機能するように、通常金シード層のスパッタリングおよびそれに続く金メッキ工程によって金属処理される。
【０００５】
裏側のエッチング処理によって、なだらかに傾斜した壁を有するバイアが形成される結果となることが理想的である。しかし実際には、多くのバイアにおいてしばしばピラー（グラスとしても知られる）が形成される。図１は、典型的なピラー形成２を示している。これらのピラー形成２は、基板６においてエッチングされたバイア４の信頼できる金属処理に対して害となる可能性がある。ピラー形成は、多くの原因から生じる可能性がある。例えば、薄くする処理からの残余物、あるいは、エッチングに先立つあるいはエッチングの間に露出された基板における不純物のようなエッチングされた表面上の汚染が、マイクロマスクとして働くかもしれない。加えて、このマイクロマスクの作用は、サンプル・ローディングの間の水の導入、不揮発性マスク材料のスパッタリングおよび再付着、反応室構成要素からのスパッタリングおよび再付着、および、低揮発性エッチング生成物（ＧａＣｌ2対ＧａＣｌ3）の形成、に起因する場合もある。
【０００６】
ナムその他は、最近の雑誌記事においてピラー形成について言及している。このグループは、ピラー形成は、研磨処理後のウェハの表面状態によると結論付けている。加えてこのグループは、以下に示される物理的条件が満たされた場合にピラーはより容易に形成されることを発見した。
より低いバイアス電力          ＜１００Ｗ
より低いＩＣＰ電力            ＜７００Ｗ
より高い圧力                  ＞１３ｍｔｏｒｒ
より低いＢＣｌ3構成          ＜６６％  ＢＣｌ3
【０００７】
彼らの観察に基づき、ナムその他のグループは、以下の処理条件を推薦している。
ＢＣｌ3                ４０ｓｃｃｍ
Ｃｌ2                  ２０ｓｃｃｍ
圧力                  ８ｍｔｏｒｒ
ＲＦバイアス電力      ５０Ｗ
ＩＣＰ電力            ７００Ｗ
【０００８】
加えて、ナムその他のグループは、研磨処理からのどんな残余物も物理的に除去するために、Ａｒスパッタリング・プレエッチングを推薦した。それにもかかわらず、本発明の発明者による実験により、提案された処理条件に従った場合においても、ピラー形成は起こりうることが示された。加えて、ナムその他により提案された処理条件は、ガリウムヒ素に対する比較的遅いエッチング速度（毎分３ミクロン未満）となる結果となり、このことにより、通常の１００ミクロンの深さのバイアに対して３０分より長い処理時間がかかる結果となる。この問題は、ナムその他によって使用された３インチの基板と比較して、１５０ｍｍの基板に対してはより厳しいものとなると予想される。
【０００９】
従来技術に関する上記の問題を鑑みて、必要とされているのは、傾斜したバイア・プロファイルという結果となり、ピラーを形成しない、高速のガリウムヒ素バイア・エッチング処理である。さらに、処理に対する操作パラメタは、処理が製造価値のある処理として実行することができるように特定されなければならない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（発明の概要）
本発明の好ましい実施例は、イオン援用エッチング処理の間に基板内にバイア・ホールを形成するための改良された方法に関する。本方法は、基板上にマスク層を形成することから開始する。基板はそれから、誘導結合プラズマ閉じ込めリングを有する誘導結合プラズマ処理装置内に置かれる。高Ｃｌ2流が処理装置内に導入され、プラズマが低ＲＦバイアス・エッチングを使用して発生される。誘導結合プラズマ処理装置の電力レベルは、高Ｃｌ2流をより完全に解離するために上げられる。ＲＦプラズマは、高速でエッチングし、エッチング処理の間のピラー形成を排除するために、段階的にランプされる。ＲＦプラズマのランピングは、アナログＲＦバイアス設定値と一致するＲＣ回路を置くことによって達成することができる。あるいは、ＲＦプラズマのランピングは、エッチング処理を制御するために使用される操作ソフトウェア内に組み込んでもよい。エッチング処理が完了すると、基板はプラズマ処理装置から取り除かれ、マスク層は基板から剥離される。マスクは、傾斜のついたプロファイルを有するバイアを形成するために腐食されてもよい。
【００１１】
本発明の上記の実施態様は、従来技術に対して多くの利点を提供する。例えば、閉じ込めリングを備えることにより、生成された反応種が基板の表面上に押しやられる。このことは、高エッチング速度を達成しピラーの形成を妨げるために基板の表面に十分な反応種が存在することを保証する。加えて、反応性ガスの速められた流速度および誘導結合プラズマの高められた電力レベルが、ガスがより完全に解離されることを保証し、基板の表面における過剰なエッチング・ガスを提供する。その結果、本発明は、エッチング処理の間のピラー形成を実質的に減少させる。
【００１２】
本発明の他の実施例は、誘導結合プラズマ源を使用する、ガリウムヒ素基板内にバイア・ホールを形成するための改良された方法に関する。本方法は、ピラーの形成を防ぐためにエッチング処理の間に使用されるエッチング・ガスの滞留時間を減少させ、より完全にエッチング・ガスを反応種に解離するために誘導結合プラズマ源の電力を増加することを中心とする。エッチング処理は、低ＲＦバイアス電圧で開始する。ＲＦバイアス電圧は、エッチング処理における異なる工程の間に使用される異なるＲＦバイアス電圧レベル間でランプされる。ガスの滞留時間は、ガス分子が吸い出される前に反応室内に残っている平均時間である。滞留時間は、以下の公式により計算することができる。
ｔ＝ｐＶ／Ｑ
ここで、ｔは秒単位の滞留時間であり、ｐはトル単位の圧力であり、Ｖはリットル単位のチャンバ容積であり、そしてＱはトル・リットル／秒で測定されるガス流速度である。固定容積を有する反応室に対して、滞留時間は、処理圧力を減少させることあるいはガス流速度を増加させることによって、減少させることができる。エッチング・ガスの滞留時間は、エッチング処理の間に高Ｃｌ2流をより低い圧力において導入し過剰な反応性Ｃｌを提供することによって、（好ましくは１秒未満に）減少される。誘導結合プラズマ源において生成された反応性Ｃｌを基板の表面上に押しやるために、誘導結合プラズマ源と基板表面との間に開口が置かれる。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように、エッチング・ガスの滞留時間を減少させ、誘導結合プラズマ源の電力を増加させることにより、ピラー形成が実質的に制限される。加えて、ＲＦバイアス電圧を異なるレベル間でステッピングではなくランプすることによっても、バイアス電圧における急な変化によって生じる電圧スパイクによるピラー形成を排除することができる。従って、本発明は、従来技術に対する実質的な改良を提示する。
【００１４】
（発明の詳細な説明）
本発明の好ましい実施例は、高Ｃｌ2流（短い滞留時間）、高誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）電力、ＩＣＰ閉じ込めリング、低ＲＦバイアス・エッチング開始およびＲＦランピングのうちの少なくとも１つを使用する、ガリウムヒ素バイアのエッチング方法に関する。以下により詳細に説明されるように、これらの処理変更により、ピラーを形成しない、高速の（＞毎分６μｍ）バイア・エッチング処理が達成される。加えて、傾斜のあるフォトレジスト・マスクの腐食を通して、傾斜のあるバイア・プロファイルを実現することができる。
【００１５】
ガリウムヒ素バイアのドライ・エッチングは、金属エッチング止め（通常金である）で終わる、薄くされたガリウムヒ素基板の中への比較的深い（１００μｍまで）形状特徴をエッチングすることを必要とする。ドライ・エッチング処理は、表１に示されるようなエッチング生成物の比較的高い揮発性により、通常塩素に基づく（つまり、ＢＣｌ3／Ｃｌ2、Ａｒ／Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4／Ｃｌ2、等）。フッ素プラズマはガリウムヒ素を化学的にはエッチングしないけれども、少量のフッ素を含む前駆物質（ＣＦ4、等）を、プロファイル制御を支援するために処理に加えてもよい。
【表１】
2005522872.tif 000002
【００１６】
塩素に基づく化学における異方性ガリウムヒ素エッチングは、イオン援用化学エッチング方法に従う。純粋に化学的なエッチング処理において、反応性エッチング生成物は、表面から自発的に脱着するのに十分な揮発性を有する。イオン援用処理においては、エッチング生成物の脱着はイオン衝撃によって支援される。イオン援用化学エッチング処理は、不揮発性エッチング生成物の形成および除去を含むかも知れず、このことは、エッチングが進むにつれ表面形態を荒くするかもしれない。
【００１７】
Ｃｌ2プラズマが容易にガリウムヒ素をエッチングするのに対し、Ｃｌ2のみのプラズマはしばしば何らかのもともとの酸化物をエッチングするのに問題があり、その結果表面が荒くなってしまう。（ＢＣｌ3あるいはＳｉＣｌ4のような）酸素捕捉剤は、何らかのもともとの酸化物を除去するために、しばしば処理ガス混合物に加えられる。
【００１８】
塩素に基づくプラズマにおいてガリウムヒ素をエッチングするための提案される方法は、以下に説明されるようないくつかの工程から成ることが望ましい。
イオン化
ｅ＋Ｃｌ2＝Ｃｌ2＋＋２ｅ
エッチング用試薬形成
ｅ＋Ｃｌ2＝２Ｃｌ＋ｅ
エッチング用試薬の基板上への吸着
Ｃｌ＝ＧａＡｓｓｕｒｆ−ｎＣｌ
エッチング生成物の形成
ＧａＡｓ−ｎＣｌ＝ＧａＣｌｘ（ａｄｓ）＋ＡｓＣｌｙ（ａｄｓ）
蒸発による生成物の脱着
ＧａＣｌｘ（ａｄｓ）＝ＧａＣｌｘ（ｇａｓ）
ＡｓＣｌｙ（ａｄｓ）＝ＡｓＣｌｙ（ｇａｓ）
イオン援用脱着による生成物の脱着
ｉｏｎｓ
ＧａＣｌｘ（ａｄｓ）    ＝    ＧａＣｌｘ（ｇａｓ）
ｉｏｎｓ
ＡｓＣｌｙ（ａｄｓ）    ＝    ＡｓＣｌｙ（ｇａｓ）
【００１９】
ガリウムヒ素エッチングの間のピラー形成の１つの可能性のある機構は、亜塩化物（ＧａＣｌ2、ＧａＣｌ、ＡｓＣｌ2あるいはＡｓＣｌ）の形成を通してである。より低い揮発性の亜塩化物（つまり、ＧａＣｌ2−沸騰点５３５℃）は一旦形成されると、ピラー形成を開始するエッチング・マスクとして作用するかもしれない。亜塩化物形成は、塩素欠乏処理状況においては好ましい。このように亜塩化物形成、従ってピラー形成は、Ｃｌ過剰環境においては減少される。ウェハ表面において過剰な反応性Ｃｌを供給するために、多様な処理変更を以下により詳細に説明されるように実行することができる。
【００２０】
所定の反応室容積および処理圧力に対して、処理ガス流全体を増加させるとガス滞留時間は減少する。滞留時間を減少させると塩素の効率的な使用が減少され、ウェハ表面において反応性塩素が過剰になるという結果となる。図２は、ガリウムヒ素バイア・エッチング処理に対するＣｌ2使用効率１０対処理ガス滞留時間１２を示している。図２に見られるように、より短いガス滞留時間１２はより低いＣｌ2効率１０、および挿入１４および１６に示されるようにピラー密度が低くなるという結果となる。従って、本発明の好ましい実施態様は、ピラー形成を最少にするために短いガス滞留時間を使用する。
【００２１】
反応室内により高い処理ガス流を導入することにより滞留時間が減少するが、このことは、全ての状況においてガリウムヒ素エッチングの間のピラー形成を最少にするために要求される反応Ｃｌ種のより高い集中という結果とはならないかも知れない。従って、より高いＣｌ2流２８と共に、比較的より高いＩＣＰ電力２６が、比較的より多い量のＣｌ2を反応Ｃｌ種に効果的に解離するために使用されることが望ましい。このことは、より高いＣｌ2流２８（短滞留時間）においてさえ、より大きいＩＣＰ電力２６がない場合ピラー形成２４はまだ起こり得ると示す実験において確認されている。例えば、図３（ａ）および３（ｂ）は、ピラー２４密度は、５００ｓｃｃｍを超過する流２８においてさえ、より低いＩＣＰ電力２６において増加することを示している。従って、より大きいＩＣＰ電力２６が、エッチング・ガスを完全に解離しピラー形成を防ぐために、本発明の好ましい実施態様と共に使用される。
【００２２】
ＩＣＰにおいて生成された反応種をウェハの表面上に押しやるために、ＩＣＰとウェハ表面との間に開口を置くことによっても、ピラー密度は減少する。このことは図４に示され、図４は、形状特徴３４および３６を形成するために７インチの開口および形状特徴３８および４０を形成するために８インチの開口を使用する処理に対する、閉じ込めリングを持たない処理において構築された形状特徴３０および３２上のピラー４２密度における相違を示している。最も多いピラー４２は、開口を持たない基板上に構築された形状特徴３０において形成される。反対に、最も少ないピラーは、８インチの開口が使用された場合に基板上に構築された形状特徴４０において形成される。従って図４に示されるように、閉じ込めリングは、ピラー４２の形成をさらに減少させるために使用することができる。
【００２３】
上記のようにより高い処理ガス流およびより大きいＩＣＰ電力を使用することに加えて、本発明者は、エッチング開始の間に低ＲＦバイアス電圧を使用することも、ガリウムヒ素バイア・エッチングの間のピラーの密度を減少させることを発見した。ガリウムヒ素バイア・エッチング処理に入る前に、基板は堅いキャリア（通常サファイア）に取り付けられ、１００ミクロンまで薄くされる。薄くする操作の間に、ガリウムヒ素の表面は劣化する（例えば、研磨材料を埋め込まれる、結晶構造において損傷を受ける、等）。エッチングされた表面上の汚染を克服する１つの方法は、揮発性および不揮発性双方のエッチング生成物を除去することができる物理的エッチングを使用して、エッチングを開始することである。ナムその他は、この目的のためにＡｒスパッタ・エッチングを推薦している。
【００２４】
設計された実験を通して、我々は、より化学的に駆動されたエッチング開始（高Ｃｌ2流、高ＩＣＰ電力、低ＲＦバイアス）はより低いピラー密度という結果となることを発見した。このことは図５に示され、図５は、異なるレベルの最初の反応性イオン・エッチング電力５２に対して形成されたピラー５０の数の曲線である。最初のバイアス電力５２が増加するにつれ、ピラー形成５０の量もまた増加する。従って、本発明の方法の好ましい実施態様は、低い最初の反応性イオン・エッチング・バイアス・レベルを使用する。
【００２５】
通常のガリウムヒ素バイア・エッチング処理は、複数の工程から成っている（例えば、エッチング開始、主エッチング、オーバ・エッチング、その他）。これらの異なる工程は、しばしば異なるＲＦバイアス電力を必要とする。異なるＲＦバイアス電力を使用する２つの処理工程の間を移行する間、整合ネットワークが応答するのに必要な時間のために、しばしばＲＦバイアス電力において一時的な減少が起こる。このＲＦバイアスの減少は、ＲＦバイアス反射電力における対応する“スパイク”を伴う。実験により、これらのＲＦバイアスの減少によりピラー密度が増加する場合があることが示されている。処理工程間のＲＦバイアスの変化は通常工程の作用である（ディジタル変化）。従って、これらのＲＦバイアスの減少（および付随する反射電力スパイク）は、工程間でＲＦバイアスをランプすることにより排除することができ、これにより、整合ネットワークが変化についてくる時間を与えることができる。あるいはＲＦインピーダンス整合の応答時間は、機械的ＲＦインピーダンス整合ネットワークの代わりに可変ＲＦ周波数（つまり、周波数整合）を使用することによって改良することができる。
【００２６】
上記の反射電力スパイクは、図６および７に示されている。これらの図は、同一の処理に対するＲＦバイアス反射電力６０対時間６２を示している。図６において、第１の処理はディジタルＲＦバイアス電力変化（５０Ｗ−１７０Ｗ）を使用し、ＲＦバイアス電力が５０Ｗから１７０Ｗに変化する場合の、ＲＦバイアス反射電力における一時的スパイク６４を示している。このことは、プラズマが発生した時（６６）およびプラズマが終了した時（６８）発生するより小さいスパイク６６および６８に加えてである。しかし、主に望ましくないピラーを生成するのは、電力における移行の間のスパイク６４である。
【００２７】
図６に示される設定値における工程変化は、アナログＲＦバイアス設定値に一致するＲＣ回路を置くことによってランプすることができる。図７に示されるように、この第２の処理はランプされたＲＦバイアス電力変化（２秒時間定数を伴う５０Ｗ−１７０Ｗ）を使用し、ＲＦバイアス反射電力におけるかなりより小さいスパイク６４を示す。あるいは、アナログ設定値ラインにおけるＲＣ回路を使用する代わりに、設定値ランピングは、操作ソフトウェア内に実現することができる。いずれの方法においても、概念は、ＲＦバイアス電圧における急な変化を排除することによりピラー形成を最少にすることを含む。
【００２８】
図８は、プラズマ処理チャンバ７２内の閉じ込めリング７０を示している。閉じ込めリング７０は、基板７４の上に置かれている。本実施態様において、基板７４はＩＣＰ源７８内の電極７６の上に置かれているように示されている。
【００２９】
図９は、本発明の好ましい実施態様の１例である。方法はブロック８０において、基板上にマスク層を形成することにより開始する。基板はそれから、ブロック８２に説明されるように誘導結合プラズマ処理装置内に置かれる。ブロック８４において、処理装置における誘導結合プラズマ源と基板の表面との間に開口が置かれる。先に説明したように、プラズマ源と基板の表面との間に開口を置くことは、ＩＣＰチャンバにおいて生成された反応種をウェハの表面上に押しやり、それにより基板上のピラーの形成を抑制する。加えて、ブロック８６において、高Ｃｌ2流が処理装置内に導入される。この高Ｃｌ2流は、処理チャンバにおける反応剤の量を増加させ、さらにピラーの形成を減少させる。ブロック８８において、プラズマが低バイアス・エッチング電圧を使用して発生される。このバイアス電圧は、ブロック９０において説明されるように、移行の間に発生するかもしれない電圧スパイクを防ぐために異なるレベルの間でランプされる。ブロック９２において、ガリウムヒ素は、高ＩＣＰ電力を使用して要求される深さまでエッチングされる。最後にブロック９４において、基板は処理装置から取り除かれ、マスク層がピラーの無いエッチングされた構造を現すために基板から剥離される。
【００３０】
上記の好ましい方法を使用して、ウェハ表面の１５％を含むパターンの一部として４０ミクロンの直径のバイアの列を伴いパターン形成された１５０ｍｍのガリウムヒ素ウェハが、以下に詳細に示される処理条件を使用してエッチングされた。
工程１（エッチング開始）
ＢＣｌ3          ２５ｓｃｃｍ
Ｃｌ2            ５００ｓｃｃｍ
圧力              １２ミリトル
ＩＣＰ電力        １８００ワット
ＲＦバイアス      ７０ワット
工程２（最終的な深さにエッチングする）
ＢＣｌ3          ２５ｓｃｃｍ
Ｃｌ2            ５００ｓｃｃｍ
圧力              １２ミリトル
ＩＣＰ電力        １２００ワット
ＲＦバイアス      １７０ワット
ウェハは、毎分９ミクロンのエッチング速度で、１３：１より大きいフォトレジストに対する選択率をもってエッチングされ、ウェハ表面全体にわたってピラーを実質的に有しない。
【００３１】
ここに図示され説明される本発明の特定の実施態様は単に例示であることが理解されるであろう。多くの変化、変更、置換えおよび同等のものが、本発明の本質および範囲から逸脱することなく、この分野の技術者には思いつくであろう。従って、ここに説明され付随する図面に示される全ての主題は、単に例示として見なされ限定的意味ではなく、本発明の範囲は付随する請求項によってのみ決定されるよう意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】エッチングされたバイアにおけるピラー形成の写真画像である。
【図２】ガリウムヒ素バイア・エッチング処理に対するＣｌ2使用効率対ガス滞留時間を示す図である。
【図３Ａ】操作パラメタの所定の組に対するピラー密度対ＩＣＰ電力を図表的に示した図である。
【図３Ｂ】操作パラメタの所定の組に対するピラー密度対ＩＣＰ電力を図表的に示した図である。
【図４】閉じ込めリングの異なる大きさに対するピラー密度の相違を示す図である。
【図５】反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）電力の作用としてのピラー形成を示す図である。
【図６】ディジタルＲＦバイアス電力変化（５０Ｗ−１７０Ｗ）を使用する処理に対するＲＦバイアス反射電力対時間を示す図である。
【図７】ランプされたＲＦバイアス電力変化（２秒ＲＣ時間定数がディジタルＲＦバイアス電力変化に適用された５０Ｗ−１７０Ｗ）を使用する処理に対するＲＦバイアス反射電力対時間を示す図である。
【図８】プラズマ処理チャンバ内の閉じ込めリングを示す図である。
【図９】本発明の実施例によるピラー形成を誘発しない、好ましい基板のエッチング方法を示す図である。
【図１】
2005522872.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
2005522872.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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