(57)【要約】  プラズマ処理システムにおける、半導体基板上の所定の層を介して機能をエッチングするための方法。本方法は、上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室に基板を置くことを含む。また本方法は、上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気を流し込むことも含み、上記エッチャント混合気は所定の層をエッチングするように構成されている。本方法はさらに、エッチャント・ソース・ガスからのプラズマを打撃することを含む。さらに本方法は、上記基板にバイアスＲＦ信号を印加しながら、上記機能を少なくとも部分的に所定の層を介してエッチングすることを含む。上記バイアスＲＦ信号は約２７ＭＨｚ乃至約７５ＭＨｚの範囲のバイアスＲＦ周波数と、バイアスＲＦ電力成分とを有し、上記バイアスＲＦ電力成分は、エッチ機能を、基板の第２の層への、予め決められた選択性しきい値より高いエッチング選択性でエッチングさせるように構成され、または上記機能を、バイアスＲＦ周波数における予め決められたエッチ速度パラメータ及びエッチ・プロファイル・パラメータに従ってエッチングさせるように構成される。
2007516622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システムにおける、半導体基板上の所定の層を少なくとも部分的に介して機能をエッチングするための方法であって、
上記基板を上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室内へ置くことと、
上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気を流入すること、を含み、上記エッチャント混合気は上記所定の層をエッチングするように構成され、
上記エッチャント・ソース・ガスからのプラズマを打撃することと、
上記所定の層を少なくとも部分的に介して上記機能をエッチングし、同時に上記基板へバイアスＲＦ信号を印加すること、を含み、上記バイアスＲＦ信号は約４５ＭＨｚ乃至約７５ＭＨｚの範囲のバイアスＲＦ周波数を有し、上記バイアスＲＦ信号はさらに、上記エッチ機能を、上記基板の第２の層への、予め決められた選択性しきい値より高いエッチング選択性でエッチングさせるように構成されるバイアスＲＦ電力成分を有する方法。
【請求項２】
上記バイアスＲＦ周波数は約６０ＭＨｚである請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記プラズマ処理システムは、単一周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項１記載の方法。
【請求項４】
上記プラズマ処理システムは、二周波三極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項１記載の方法。
【請求項５】
上記プラズマ処理システムは、二周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項１記載の方法。
【請求項６】
上記プラズマ処理システムは、誘導式に結合されるプラズマ・システムを表す請求項１記載の方法。
【請求項７】
上記プラズマ処理システムは、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）システムを表す請求項１記載の方法。
【請求項８】
上記所定の層は低Ｋ層を表す請求項１記載の方法。
【請求項９】
上記所定の層はデュアル・ダマシン積層の一部であり、上記デュアル・ダマシン積層は銅を含む層を含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
上記機能はデュアル・ダマシン・プロセスにおいて使用するトレンチを表す請求項１記載の方法。
【請求項１１】
上記所定の層はＳｉＮを含むバリア層を表す請求項１記載の方法。
【請求項１２】
上記所定の層はＳｉＣを含むバリア層を表す請求項１記載の方法。
【請求項１３】
プラズマ処理システムにおける、半導体基板上の誘電層を介して機能をエッチングするための方法であって、
上記基板を上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室内へ置くことと、
上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気を流入すること、を含み、上記エッチャント混合気は上記誘電層をエッチングするように構成され、
上記エッチャント・ソース・ガスからのプラズマを打撃することと、
上記誘電層を介して上記機能をエッチングし、同時に上記基板へバイアスＲＦ信号を印加すること、を含み、上記バイアスＲＦ信号は約２７ＭＨｚ乃至約９０ＭＨｚの範囲のバイアスＲＦ周波数を有し、上記バイアスＲＦ信号はさらに、バイアスＲＦ周波数における予め決められたエッチ速度パラメータ及びエッチ・プロファイル・パラメータに従って上記機能をエッチングさせるように構成されるバイアスＲＦ電力成分を有する方法。
【請求項１４】
上記バイアスＲＦ電力成分は約２００Ｗ乃至約１，５００Ｗの範囲である請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
上記バイアスＲＦ周波数は約３０ＭＨｚ乃至約８０ＭＨｚの範囲である請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
上記バイアスＲＦ電力成分は約２００Ｗ乃至約１，２００Ｗの範囲である請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
上記バイアスＲＦ周波数は約４５ＭＨｚ乃至約７５ＭＨｚの範囲である請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
上記バイアスＲＦ電力成分は約２００Ｗ乃至約１，２００Ｗの範囲である請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
上記バイアスＲＦ周波数は約６０ＭＨｚである請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
上記プラズマ処理システムは、単一周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
上記電力成分は約２００Ｗ乃至約１，５００Ｗの範囲である請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
上記電力成分は約４００Ｗ乃至約１，０００Ｗの範囲である請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
上記電力成分は約４００Ｗである請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
上記プラズマ処理システムは、単一周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項１３記載の方法。
【請求項２５】
上記プラズマ処理システムは、二周波三極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項１３記載の方法。
【請求項２６】
上記プラズマ処理システムは、二周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項１３記載の方法。
【請求項２７】
上記プラズマ処理システムは、誘導式に結合されるプラズマ・システムを表す請求項１３記載の方法。
【請求項２８】
上記プラズマ処理システムは、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）システムを表す請求項１３記載の方法。
【請求項２９】
上記誘電層は低Ｋ層を表す請求項１３記載の方法。
【請求項３０】
上記誘電層はデュアル・ダマシン積層の一部であり、上記デュアル・ダマシン積層は銅を含む層を含む請求項１３記載の方法。
【請求項３１】
上記機能はデュアル・ダマシン・プロセスにおいて使用するトレンチを表す請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して基板製造技術に関し、特には、プラズマ処理システムにおけるイオン・エネルギー制御を最適化する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウェーハ、またはフラット・パネル・ディスプレイの製造に使用されるもの等のガラス・パネルである基板の処理においては、プラズマがよく使用される。例えば基板処理（化学的気相成長法、プラズマ化学気相成長法、物理的気相成長法、他）の一部として、基板は複数のダイまたは矩形のエリアに分割され、その各々が集積回路になる。次に基板は一連のステップにおいて処理され、これらのステップにおいて材料が選択的に除去（エッチング）されかつ堆積（蒸着）されて基板上に電気コンポーネントが形成される。
【０００３】
集積回路は、基板上の誘電層に導電パターンを形成することによって順次生成される。ある例示的なプラズマ処理では、基板は、エッチングに先立って硬化エマルジョンの薄膜（即ち、フォトレジスト・マスク等）で被覆される。次に、硬化エマルジョンの領域が選択的に除去され、基底層の一部が露出された状態にされる。次に基板は、プラズマ処理室において、単極電極または双極電極を備えるチャックと呼ばれる基板支持構造体上へ置かれる。適切なエッチャント・ソース・ガス（例えば、Ｃ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ3、ＣＦ4、ＣＨ3Ｆ、Ｃ2Ｆ4、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｈ2、ＮＨ3、ＳＦ6、ＢＣｌ3、Ｃｌ2、他）は次に上記室へと流入され、ＲＦ周波数セットで打撃されて基板の露出された領域をエッチングするプラズマが形成される。ＲＦ周波数セットの調節を介してプラズマ内のイオン・エネルギー量を制御することにより、エッチ・プロセスは最適化される。
【０００４】
デュアル・ダマシンとして知られる通常の基板製造方法では、誘電層同士はバイア・ホールを満たす導電プラグによって電気的に接続される。概して、誘電層内には開口が形成され、これは次に、２つの導電パターン・セット間の電気接触を可能にする導電材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）他）で充填される。これにより、基板上にソース／ドレイン領域等の２つのアクティブな領域間に電気接触が確立される。誘電層の表面上の過剰な導電材料は、典型的には化学機械的研磨（ＣＭＰ）によって除去される。
【０００５】
概して、デュアル・ダマシン基板を製造する手法には、バイア・ファースト及びトレンチ・ファーストの２つがある。バイア・ファースト方法論の一例では、基板がまずフォトレジストでコーティングされ、次にバイアがリソグラフィでパターン転写される。次に、異方性エッチが表面のキャップ材料をカットし、基板の低Ｋ層を介して下方へとエッチし、窒化珪素バリア上の基底金属層の真上で止まる。次に、バイアのフォトレジスト層が剥離され、トレンチのフォトレジストが貼付されてリソグラフィ式にパターン転写される。バイアの底には幾分かのフォトレジストが残り、トレンチのエッチ・プロセスの間に下部のバイアがエッチされ過ぎないように防止する。次に、第２の異方性エッチ表面のキャップ材料をカットし、低Ｋ材料を下方へ所望される深度までエッチングする。このエッチが、トレンチを形成する。次に、フォトレジストは剥離され、バイアの底の窒化珪素バリアが、基底の銅のバイアへのスパッタリングを引き起こさない超ソフトな低エネルギー・エッチによって開放される。先に述べたように、トレンチ及びバイアは導電材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）他）で充填され、化学機械的研磨（ＣＭＰ）によって研磨される。バイア・ファースト手法は、バイアより先にトレンチが形成される場合に発生するフォトレジストのプーリング効果を回避することから小さいジオメトリのデバイスに広く採用されているが、フォトレジスト被毒にもなりやすい。
【０００６】
これに変わる方法論が、トレンチ・ファーストである。その一例では、基板がフォトレジストでコーティングされ、トレンチ・リソグラフィ・パターンが転写される。次に、異方性ドライエッチが表面のハードマスク（この場合も典型的にはＳｉＮ、ＴｉＮまたはＴａＮ）をカットし、続いてフォトレジストが剥離される。トレンチ・ハードマスク上には別のフォトレジストが貼付され、次いでバイアがリソグラフィ式にパターン転写される。次に、第２の異方性エッチがキャップ層をカットし、降下して低Ｋ材料の一部をエッチングする。このエッチングが、部分バイアを形成する。次に、フォトレジストは剥離され、ハードマスクを有するバイア上がトレンチ・エッチされる。トレンチ・エッチは次にキャップ層をカットし、低Ｋ材料の一部を下方へ所望される深度までエッチングする。このエッチングは、バイアの底に位置決めされる最終バリアで止まると同時に、バイア・ホールも清浄化する。次に、底部バリアが特別なエッチングにより開放される。フォトレジスト被毒は、実質的にバイア・ファースト方法論よりは少なくなる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、サブミクロン級のバイア・コンタクト及びトレンチが高いアスペクト比を有する現行のプラズマ処理技術の使用では、ますます増大する基板上の高い回路密度要件を満足させることは困難である可能性がある。新たな低Ｋ膜及び積層複合膜の使用は、誘電エッチのプロセス及び機器に関して新たな課題セットを提供する。
【０００８】
論考を容易にするために、図１Ａに、リソグラフィ・ステップより前の例示的半導体ＩＣの層を表す積層１００を示す。以下の論考において、本明細書では層間の空間的関係を論議する際に使用する可能性のある「の上」及び「の下」等の用語は、必ずしもそうではないが関連する層間の直接的接触を示す可能性がある。示されている層の上、下または間に他の追加的な層が存在する可能性もあることは、留意されるべきである。さらに、図示されている層は必ずしも全てが存在する必要はなく、その幾つか、または全てを他の異なる層に置換してもよい。
【０００９】
積層１００の底部には、ＳｉＯ2を含む層１０８が示されている。層１０８の上には、典型的には窒化物または炭化物（ＳｉＮまたはＳｉＣ）を含むバリア層１０４が配置される。デュアル・ダマシン基板はさらに、典型的にはアルミニウムまたは同を含むＭ１  １０９ａ−ｂを含む１組の金属層を備える。バリア層１０４の上には、低Ｋ材料（例えば、ＳｉＯＣ他）を含む中間誘電（ＩＭＤ）層１０６）が配置される。ＩＭＤ層１０６の上には、典型的にはＳｉＯ2を含むキャップ層１０３を置いてもよい。キャップ層１０３の上には、典型的にはＴｉＮ、ＳｉＮまたはＴａＮを含むトレンチ・マスク層１０２を置いてもよい。
【００１０】
図１Ｂは、さらにフォトレジスト層１１０及びＢＡＲＣ層１１２が追加された後の、図１Ａに示す積層１００の幾分か理想化された断面図を示す。図１Ｃは、フォトレジスト層１１０及びＢＡＲＣ層１１２がリソグラフィにより処理された後の、図１Ｂに示す積層１００の幾分か理想化された断面図を示す。本例では、フォトレジスト・マスク・パターンが１組のトレンチ１１４ａ−ｂを伴って生成される。
【００１１】
図１Ｄは、トレンチ・マスク層１０１がプラズマ・システムにおいて処理され、トレンチ１１４ａ−ｂが層１０３をキャップするまでさらに伸長した後の、図１Ｃに示す積層１００の断面図を示す。図１Ｅは、フォトレジスト層１１０及びＢＡＲＣ層１１２が除去された後の、図１Ｄに示す積層１００の断面図を示す。
【００１２】
図１Ｆは、第２の金属層及びこれを第１の金属層１０９ａ−ｂへ接続するためのバイアを生成するために第２のフォトレジスト層１１６及びＢＡＲＣ層１１８が置かれた後の、図１Ｅに示す積層１００の断面図を示す。図１Ｇは、フォトレジスト層が開放され、エッチが実行されてバイアを生成するためにＩＭＤ層１０６が部分的にエッチングされた後の、図１Ｆに示す積層１００の断面図を示す。図１Ｈは、フォトレジスト層１１０及びＢＡＲＣ層１１２が剥離され、追加のエッチ・プロセスが実行されてトレンチが所望される深度まで伸長されかつバイアがバリア層１０４で止まるまでエッチングされた後の、図１Ｇに示す積層１００の断面図を示す。図１Ｉでは、バリア層１０４が、例えばＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ2、ＣＨ3Ｆ他の使用によりエッチングされている。図１Ｊでは、化学機械的研磨処理が実行されて積層１００がキャップ層１０３まで研磨され、導電材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）他）が蒸着されて既存のＭ１金属材料に接触している。
【００１３】
ある典型的なプラズマ処理システムでは、基板を処理するためのイオン・クラウドを生成するために、第１のＲＦエネルギー・ソースを使用してもよい。一般に、この第１のＲＦエネルギー・ソースは、イオンを解離するためのソースＲＦ信号を生成していると言うことができる。さらに、プラズマでバイアスを生成し、かつプラズマをプラズマ処理システム内の構造物から離して基板方向へ配向するための別のＲＦエネルギー・ソースも存在する。一般に、この第２のＲＦエネルギー・ソースは、イオン・エネルギーを制御するためのバイアスＲＦ信号を生成していると言うことができる。
【００１４】
例えば、二周波三極管構成は、室の頂上におけるソースＲＦ発生器と、バイアスＲＦ信号を基板へ供給するために結合されるバイアスＲＦ発生器とを有する可能性がある。次に図２Ａを参照すると、二周波三極管プラズマ処理システム２００の略図が示されている。ある典型的な配置は、対応するソースＲＦ信号を上位の電極へ供給する実質上の高周波ソースＲＦ発生器２０２（例えば、２７ＭＨｚ、６０ＭＨｚまたは１００ＭＨｚ）と、対応するバイアスＲＦ信号を、基板に結合される下位の電極へ供給する実質上の低周波バイアスＲＦ発生器２０４（例えば、８ＫＨｚ、２ＭＨｚまたは３ＭＨｚ）とを使用するというものである。
【００１５】
二周波二極管構成は、ソース及びバイアスＲＦ信号の双方を基板へ供給するように結合されるソース及びバイアスＲＦ発生器の双方を保有してもよい。次に図２Ｂを参照すると、二周波二極管プラズマ処理システム２５０が示されている。プラズマ２０６は基板より上に形成されて基板内へと下方へ加速され、基板のシリコンまたは他の材料を物理的に衝撃してプラズマと負に帯電したウェーハとの間に形成される電界によりこれをエッチングする。ある典型的な配置は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号の双方を基板に結合される下位の電極へ供給する実質上の高周波ソースＲＦ発生器２５２（例えば、２７ＭＨｚ、６０ＭＨｚまたは１００ＭＨｚ）及び実質上の低周波バイアスＲＦ発生器２５４（例えば、８ＫＨｚ、２ＭＨｚまたは３ＭＨｚ）の双方を供給するというものである。
【００１６】
単一周波二極管構成は、バイアスＲＦ信号を基板へ供給するように結合される単一のバイアスＲＦソースを有してもよい。次に図２Ｃを参照すると、単一周波二極管プラズマ処理システム２７０が示されている。プラズマ２０６は基板より上に形成されて基板内へと下方へ加速され、基板のシリコンまたは他の材料を物理的に衝撃してプラズマと負に帯電したウェーハとの間に形成される電界によりこれをエッチングする。ある典型的な配置は、バイアスＲＦ信号を基板に結合される下位の電極へ供給する単一周波バイアスＲＦ発生器２５２（例えば、１３．５６ＭＨｚ）を供給するというものである。
【００１７】
理論に拘束されることを望まないまでも、プラズマ内の高速で移動する電子は概して壁または他の境界によって吸収される傾向がある。プラズマ内の荷電平衡を維持するためには、各壁または境界の近くに基板に近接するもの等の正の薄いイオン・シースを形成してもよい。これは、プラズマ内のイオンをかなりの量のエネルギーで壁または境界内へと加速させる傾向のある電界を生成する。プラズマが適正に最適化されなければ、基板表面にファセッティングまたはコーナ・スパッタリング（または壊食）が発生する。ファセットは、トレンチの側壁におけるように、基板内の非線形プロファイルの結果である。コーナ・スパッタリングは、追加材料の、特にはエッチングされるべき機能の上側のコーナにおける材料の望ましくない除去の結果である。
【００１８】
ファセッティング及び望まれないコーナ・スパッタリングの精確な制御は、デュアル・ダマシン・エッチにおいて、特には、プラグまたは複数のハードマスクが使用されない銅デュアル・ダマシン・エッチ（例えば、トレンチ・ファーストのデュアル・ダマシン誘電エッチ）において極めて重要となる。今日まで、ファセッティング及び望まれないコーナ・スパッタリングを最小限に抑え、プロセス・ウィンドウを最大化しかつ所望される垂直エッチ・プロファイルを達成する目的で、ＲＦ構成、特にはバイアスＲＦ発生器のＲＦ構成を使用する試みは行われていない。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
ある実施形態では、本発明は、プラズマ処理システムにおいて、少なくとも部分的に半導体基板上の所定の層を介して機能をエッチングするための方法に関する。本方法は、上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室に基板を置くことを含む。また本方法は、上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気を流し込むことも含み、上記エッチャント混合気は所定の層をエッチングするように構成されている。本方法はさらに、エッチャント・ソース・ガスからのプラズマを打撃することを含む。さらに本方法は、上記基板にバイアスＲＦ信号を印加しながら、上記機能を少なくとも部分的に所定の層を介してエッチングすることを含み、上記バイアスＲＦ信号は約４５ＭＨｚ乃至約７５ＭＨｚの範囲のバイアスＲＦ周波数を有する。上記バイアスＲＦ信号はさらに、エッチ機能を、基板の第２の層への、予め決められた選択性しきい値より高いエッチング選択性でエッチングさせるように構成されるバイアスＲＦ電力成分を有する。
【００２０】
別の実施形態では、本発明は、プラズマ処理システムにおいて、半導体基板上の誘電層を介して機能をエッチングするための方法に関する。本方法は、上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室に基板を置くことと、上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気を流し込むことを含み、上記エッチャント混合気は所定の層をエッチングするように構成されている。本方法はさらに、エッチャント・ソース・ガスからのプラズマを打撃することを含む。さらに本方法は、上記基板にバイアスＲＦ信号を印加しながら、上記誘電層を介して上記機能をエッチングすることを含み、上記バイアスＲＦ信号は約２７ＭＨｚ乃至約９０ＭＨｚの範囲のバイアスＲＦ周波数を有する。上記バイアスＲＦ信号はさらに、バイアスＲＦ周波数における予め決められたエッチ速度パラメータ及びエッチ・プロファイル・パラメータに従って上記機能をエッチングさせるように構成されるバイアスＲＦ電力成分を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の詳細な説明において、かつ下記の図面に関連して本発明のこれらの、または他の特徴をより詳細に説明する。
【００２２】
添付の図面内の諸図に示す本発明は例示的であって限定的なものではなく、諸図における類似の参照番号は類似のエレメントを指す。
【００２３】
次に、添付の図面に示すその幾つかの好適な実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。下記の説明においては、多くの特定の詳細事項は本発明の完全な理解をもたらすために述べるものである。しかしながら当業者には、これらの特定の詳細事項の幾つか、または全てがなくとも実施可能であることが明らかであろう。他の例では、周知のプロセス・ステップ及び／または構成は、本発明を不必要に分りにくくしないように詳述を避けている。
【００２４】
理論に拘束されることを望まないまでも、本明細書において本件発明者は、プラズマ処理システムにおいては、上記ファセッティング及び／またはコーナ・スパッタリング（総称的にはエッチ・プロファイル）がイオン・エネルギーによって強く影響されることを確信している。イオン・エネルギーはと言えば、バイアスＲＦ信号のＲＦ構成によって、特にはバイアスＲＦ信号の周波数成分によって強く影響される。イオン・エネルギーは、バイアスＲＦ信号の電力成分によっても影響される。従って本発明は、プラズマ処理システムにおける、ファセッティング及び／またはスパッタリングを最小限に抑え、かつ／または誘電エッチにおける、特には低Ｋ層を介してエッチングされる誘電体における垂直エッチ・プロファイルを向上させるためのバイアスＲＦ信号構成の使用を扱うものである。
【００２５】
プラズマは、概して、弱くイオン化されたプラズマから成ると思われる。プラズマ放電はＲＦ駆動されかつ弱くイオン化されることから、プラズマ内の電子はイオンと熱平衡状態にない。即ち、より重いイオンは衝突によって背景ガス（例えば、アルゴン他）とエネルギーを効率的に交換するが、電子は熱エネルギーを吸収する。電子はイオンより遙かに少ない質量を有することから、電子の熱運動速度はイオンの熱運動速度より遙かに高い。これは、より速く移動する電子をプラズマ処理システム内の表面へと失わせ、実質的にプラズマと上記表面との間に正に帯電されたイオン・シースを生成させる傾向がある。
【００２６】
シース内へと進入するイオンは、次に上記表面内へと加速される。より低いバイアスＲＦ周波数は、プラズマ・イオンに１ＲＦサイクル未満でシースを横断させる傾向がある。一般に、より低いバイアスＲＦ周波数はより高いイオン・エネルギーを生じさせる傾向があり、これは、ＲＦバイアス信号が最適化されなければファセッティング及び／またはコーナ・スパッタリングに繋がる。同様に、より高いバイアスＲＦ周波数は、プラズマ・イオンに幾つかのＲＦサイクルでシースを横断させる傾向がある。一般に、より高いバイアスＲＦ周波数はより低いイオン・エネルギーを生じさせる傾向があり、これは、ＲＦバイアス信号が最適化されなければ不十分なエッチングまたは非異方性エッチングに繋がる。
【００２７】
イオン・エネルギーが適正に最適化されなければ、エッチングは、エッチ速度が効率的製造にとって不当に遅くなるポイントまでスローダウンされると思われる。或いは、かつ／またはさらには、ファセッティング及び／またはコーナ・スパッタリングが発生する。
【００２８】
図３は、第２の金属層を生成しかつバイア・ホールを介するエッチングによりバリア層１０４へ接触するために使用されるＩＭＤトレンチ・エッチの間にイオン・エネルギーが最適化されず、コーナ・スパッタリング／ファセッティングが生じた状況を示している。図１Ｈにおけるエッチ・プロファイル１１８に比較すると、エッチ・プロファイル４１６は過剰なイオン・エネルギーに起因して（例えば、不当に低い周波数を有するバイアスＲＦ信号の使用により）実質的に崩されていて、重大なファセッティング及び／またはコーナ・スパッタリングが引き起こされている。このコーナ・スパッタリングは、マスク層１０２及びＩＭＤ層１０６における角領域から過剰な材料が除去されていることにより、明らかに確認することができる。
【００２９】
図４は、第２の金属層を生成しかつバイア・ホールを介するエッチングによりバリア層１０４へ接触するために使用されるＩＭＤトレンチ・エッチの間にイオン・エネルギーが最適化されず、テーパ状のトレンチ・プロファイル及び不完全なバイア・エッチが生じた状況を示している。
【００３０】
次に図５を参照する。これは、所定の電力レベルにおけるバイアスＲＦ周波数の関数（軸５０６上に示す）としてのファセッティング（軸５０２に対する測定値を点線で表示）と、低Ｋ層を介するエッチ速度（軸５０４に対する測定値を実線で表示）とを比較した略図である。ファセッティングは、従来のファセッティング測定方法を使用して測定することができる。図５は、バイアスＲＦ周波数が増大するにつれて、（例えば、本例では約２ＭＨｚから約６０ＭＨｚまでは）エッチ速度は増大し、ファセッティング／コーナ・スパッタリングの量は低減することを示そうとするものである。特に、エッチ速度の増大は約３０ＭＨｚまで急激であり、次にはやや急激に約６０ＭＨｚまで増大し、エッチ速度はここから約７０ＭＨｚまで事実上横ばいになる。約７０ＭＨｚからは、エッチ速度は劇的にスローダウンし始め（例えば、約７０ＭＨｚから約１００ＭＨｚまで）、その時点でイオン・エネルギー・レベルは効率的なエッチに必要なレベルより下であることが示されている。
【００３１】
バイアスＲＦ周波数６０ＭＨｚ５１２において、本件発明者は、エッチ速度はその最大値にあるが、ファセッティングはその最低値に近いことを観察している。しかしながら、効果的なプロセス・ウィンドウはバイアスＲＦ信号が約３０ＭＨｚ乃至約８０ＭＨｚであるときに存在し、かつより効果的なプロセス・ウィンドウは、バイアスＲＦ信号が約４５ＭＨｚ乃至約７５ＭＨｚであって、エッチ速度が高値でありファセッティング／コーナ・スパッタリングが低値であるときに存在する。
【００３２】
一般に、バイアスＲＦ周波数の所定の設定値におけるバイアスＲＦ電力の増大は、エッチ速度及びファセッティング／コーナ・スパッタリング量の双方の増加を引き起こす。過剰なバイアスＲＦ電力は過剰な量のファセッティング／コーナ・スパッタリングを引き起こし、少なすぎるバイアスＲＦ電力はエッチ速度を不当に下げる。従って電力の設定は、プロセスがエッチ速度パラメータとファセッティング／コーナ・スパッタリング・パラメータとの所望される関係内にあり続けるように制御するための別のノブである。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、プラズマ処理システムにおいてプラズマのエッチ速度を最適化すると同時にファセッティングを最小限に抑えるために、低Ｋ誘電層を介するデュアル・ダマシン・トレンチ・エッチに約２７ＭＨｚ乃至約９０ＭＨｚの周波数範囲のバイアスＲＦ信号を使用してもよい。バイアス周波数は、イオン・エネルギー分布を制御する点で重要である。より高いバイアス周波数ではイオン・エネルギー分布は狭く、コーナ・スパッタリング／ファセッティング問題の軽減に寄与する。バイアスＲＦ信号は好適には、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持すると同時にイオン・エネルギーが最適化されかつ最小及び／または商業的に受容可能なファセッティング及びコーナ・スパッタリングが達成されるような、バイアスＲＦ周波数／バイアスＲＦ電力の最適な組合わせによって選択される。本明細書で使用しているように、商業的な受容可能性という用語は、製造中の最終半導体製品が満足に動作するための仕様の範囲内にある結果が得られることを指す。試験基板のバイアス周波数／バイアス電力の最適な組合わせは経験的に決定してもよく、発見される最適パラメータを製造中に使用してもよい。当然ながら、バイアス周波数／バイアス電力の最適な組合わせは、使用される化学及びエッチングされている層の組成に依存して変わる。
【００３４】
例えば、約２７ＭＨｚのバイアス周波数においては、ＲＦ電力の設定は約１００Ｗ乃至約１５００Ｗの範囲であってもよく、より好適には約２００Ｗ乃至約１２００Ｗの範囲、好適には約４００Ｗであってもよい。例えば、約９０ＭＨｚのバイアス周波数においては、ＲＦ電力の設定は約２００Ｗ乃至約２０００Ｗの範囲であってもよく、より好適には約４００Ｗ乃至約１５００Ｗの範囲、好適には約１０００Ｗであってもよい。
【００３５】
本発明の別の実施形態によれば、二周波三極管プラズマ処理システムにおいてプラズマのエッチ速度を最適化すると同時にファセッティングを最小限に抑えるために、約３０ＭＨｚ乃至約８０ＭＨｚの周波数範囲のバイアスＲＦ信号を使用してもよい。バイアスＲＦ信号は好適には、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持すると同時にイオン・エネルギーが制御されかつ最小及び／または商業的に受容可能なファセッティング及びコーナ・スパッタリングが達成されるような、バイアスＲＦ周波数／バイアスＲＦ電力の最適な組合わせによって選択される。例えば、約３０ＭＨｚのバイアス周波数においては、ＲＦ電力の設定は約１００Ｗ乃至約１５００Ｗの範囲であってもよく、より好適には約２００Ｗ乃至約１２００Ｗの範囲、好適には約４００Ｗであってもよい。例えば、約８０ＭＨｚのバイアス周波数においては、ＲＦ電力の設定は約２００Ｗ乃至約１８００Ｗの範囲であってもよく、より好適には約４００Ｗ乃至約１２００Ｗの範囲、好適には約８００Ｗであってもよい。
【００３６】
本発明の別の実施形態によれば、二周波三極管プラズマ処理システムにおいてプラズマのエッチ速度を最適化すると同時にファセッティングを最小限に抑えるために、約４５ＭＨｚ乃至約７５ＭＨｚの周波数範囲のバイアスＲＦ信号を使用してもよい。バイアスＲＦ信号は好適には、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持すると同時にイオン・エネルギーが制御されかつ最小及び／または商業的に受容可能なファセッティング及びコーナ・スパッタリングが達成されるような、バイアスＲＦ周波数／バイアスＲＦ電力の最適な組合わせによって選択される。例えば、約４５ＭＨｚのバイアス周波数においては、ＲＦ電力の設定は約１００Ｗ乃至約１５００Ｗの範囲であってもよく、より好適には約２００Ｗ乃至約１２００Ｗの範囲、好適には約４００Ｗであってもよい。例えば、約７５ＭＨｚのバイアス周波数においては、ＲＦ電力の設定は約２００Ｗ乃至約１８００Ｗの範囲であってもよく、より好適には約４００Ｗ乃至約１２００Ｗの範囲、好適には約８００Ｗであってもよい。
【００３７】
本発明の別の実施形態によれば、二周波三極管プラズマ処理システムにおいてプラズマのエッチ速度を最適化すると同時にファセッティングを最小限に抑えるためには、約６０ＭＨｚのバイアスＲＦ信号が特に適することが発見されている。バイアスＲＦ信号は好適には、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持すると同時にイオン・エネルギーが制御されかつ最小及び／または商業的に受容可能なファセッティング及びコーナ・スパッタリングが達成されるような、バイアスＲＦ周波数／バイアスＲＦ電力の最適な組合わせによって選択される。例えば、約６０ＭＨｚのバイアス周波数においては、ＲＦ電力の設定は約２００Ｗ乃至約１５００Ｗの範囲であってもよく、より好適には約４００Ｗ乃至約１０００Ｗの範囲、好適には約６００Ｗであってもよい。
【００３８】
上述のガイドラインに関連して、図５に類似するグラフは、プロセス・エンジニアが特定の誘電エッチ・プロセスを特定のプラズマ処理室構成に合わせて調整する方法も提供している。関心のあるバイアスＲＦ周波数の範囲及び／または関心のあるＲＦ電力設定値の範囲についてエッチ速度とファセッティング／コーナ・スパッタリングとの関係に関するデータ・セットが経験的に取得されれば、プロセス・エンジニアは、特定の誘電エッチ・プロセス及び／または特定のプラズマ処理システムに関するバイアスＲＦ周波数ノブ及びバイアスＲＦ電力ノブを使用して所望されるプロセス・ウィンドウをより精確に取得すると同時に、エッチ速度及びファセッティング／コーナ・スパッタリング（総称的にはエッチ・プロファイル）に関する所望されるパラメータを（即ち特定の値で、または受容可能な値範囲内で）獲得することができる。
【００３９】
上述の論考に関して、プラズマ処理室が二周波設計であってもよいこと、即ち分離されたソースＲＦ信号と、分離されたバイアスＲＦ信号とを有するものであってもよいことは留意される。上記ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号は、二周波二極管構成（ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号の双方が、カリフォルニア州フレモント所在のラム・リサーチ・コーポレーションが市販するＥｘｃｅｌａｎ（登録商標）シリーズ・マシン等の基板へ印加される）、二周波三極管構成（ＲＦバイアス信号のみが基板へ印加される）で供給されてもよい。
【００４０】
さらに、プラズマ処理室は単一周波設計、即ち分離されたソースＲＦ信号のないＲＦバイアス信号だけの設計であってもよい。バイアスＲＦ信号はイオン・エネルギーを制御することから、バイアスＲＦ信号の適切な制御は、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持しながら所望されるファセッティング及びコーナ・スパッタリングの最小化をもたらす。単一周波設計の使用では、上述の商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持しながらファセッティング及び／またはコーナ・スパッタリングを最小限に抑える上で、約４５ＭＨｚ乃至約７５ＭＨｚの範囲のバイアスＲＦ周波数信号が特に有益であることが発見されている。特に、約６０ＭＨｚのバイアスＲＦ信号で動作される場合の単一周波設計は、上述の商業的に受容可能なデュアル・ダマシン・トレンチ・エッチの垂直プロファイルを維持しながらファセッティング及び／またはコーナ・スパッタリングを最小限に抑えることに特に適することが発見されている。
【００４１】
さらに、プラズマ処理室は容量的に結合されるプラズマ設計である必要がない。例えば、一番上のＲＦソースは誘導コイル（カリフォルニア州フレモント所在のラム・リサーチ・コーポレーションが市販するＴＣＰ（登録商標）プラズマ・エッチャにおけるもの等）であってもよく、バイアスＲＦ信号はやはり基板へ供給されてエッチングの間に制御されてもよい。同様に、一番上のＲＦソースはＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）であってもよく、バイアスＲＦ信号はやはり基板へ供給されてエッチングの間に制御されてもよい。実際、本発明は、所望されるエッチ速度及び低いファセッティング／コーナ・スパッタリング・パラメータを獲得するためのバイアスＲＦ周波数及び／またはバイアスＲＦ電力の制御に関連するものであることから、ソースＲＦ信号は、任意のＲＦ信号発生装置を使用して供給されてもよいことが企図されている。
【００４２】
本発明の優位点には、最適な周波数セット及び最適な電力設定値セットがファセッティングの実質上の制御に使用される、プラズマ処理システムにおけるＲＦ構成の最適化が含まれる。追加の優位点には、デュアル・ダマシン・プラズマ処理アプリケーションにおける、ファセッティングを実質的に制御するためのＲＦ構成の最適化が含まれる。
【００４３】
本明細書において、本件発明者はさらに、各選択性は、ＲＦ周波数とＲＦバイアス電力との適切な組合わせを選択することによりさらに微調整され得ることを認識した。より特定的には、狭いイオン・エネルギー分布を有するＲＦ周波数を選択することにより、バイアスＲＦ電力にダイアルして別の層より遙かに高い速度で１つの層を選択的にエッチングすることができる。
【００４４】
以下の表及び図を参照すれば、この態様をよりよく理解することができる。周知のように、異なる材料は、構成要素であるその原子及び分子間に個々の異なる化学結合エネルギーを有する。下記の表１に、幾つかの例示的材料の化学的結合エネルギー値を示す。
表１
┌──────────┬───────────┬──────────┐
│        材料        │Ｄ゜２９８／ＫＪ分子−１ 電子ボルト（ｅＶ）│
├──────────┼───────────┼──────────┤
│     Ｓｉ−Ｓｉ    │        ３２５        │      ３．２６      │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│      Ｏ−Ｓｉ      │        ７９９        │      ８．２８      │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│      Ｆ−Ｓｉ      │        ５５３        │      ５．７３      │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│     Ｃｌ−Ｓｉ    │        ４０６        │      ４．２１      │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│      Ｃ−Ｓｉ      │        ４５１        │      ４．６７      │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│      Ｎ−Ｓｉ      │        ４７０        │      ４．８７      │
└──────────┴───────────┴──────────┘
図から分るように、酸化物（Ｓｉ−Ｏ）はＳｉ−Ｃの化学結合（４．６７電子ボルト）より強い化学結合（８．２８電子ボルト）を有する。炭化珪素（Ｓｉ−Ｃ）はと言えば、シリコン（Ｓｉ−Ｓｉ、３．２６電子ボルト）より強い化学結合を有する。
【００４５】
相応して、これらの材料のエッチングに要するイオン・エネルギーのしきい値は異なる。図６は、仮想材料１及び材料２の各エッチしきい値を示す。材料２のイオン・エネルギーしきい値６０２は、実質的に材料１のイオン・エネルギーしきい値６０４より高いことに留意されたい。イオン・エネルギーを、大部分のイオン・エネルギーが６０４乃至６０２の領域内に集中されてポイント６０２より右の領域にはほとんど、または全く集中しないように調整することができれば、材料１の高度に選択的なエッチを達成することができる。
【００４６】
本件発明者が実行した調査は、ＲＦ周波数が低減するにつれて、２つの現象、即ち１）イオン・エネルギー分布はより広くなる傾向があり、２）ＲＦ電力設定値に対する感受性は高まる傾向がある、という現象が観察されることを示唆している。逆に、ＲＦ周波数が増大するにつれて、イオン・エネルギー分布は狭まる傾向があり、ＲＦ電力設定値に対する感受性は下がる傾向がある。
【００４７】
図７は、２ＭＨｚ、６０ＭＨｚ及び１００ＭＨｚのＲＦ信号に関する幾つかの例示的なイオン・エネルギー分布を示す。図から分るように、２ＭＨｚのＲＦ信号のイオン・エネルギー分布（７０２）は、６０ＭＨｚのＲＦ信号（７０４）または１００ＭＨｚのＲＦ信号（７０６）の何れかに関連づけられるものより実質的に広い。１００ＭＨｚのＲＦ信号は、６０ＭＨｚのＲＦ信号より僅かに狭いイオン・エネルギー分布を有する。
【００４８】
図７からは、ＲＦ信号の周波数が高いほどイオン・エネルギー分布は狭くなり、故にエッチは、利用可能な最も高いＲＦ周波数を選択することによってより選択的に実行され得ることが予期される。この予期は、イオン・エネルギーの大部分を材料２のエッチしきい値のすぐ左の領域（参照番号６０６が示すロケーション等）に狭く集中させることができれば、ＳｉＣのエッチ速度が最も高く、ＳｉＯ２のエッチングはあるとしても極く僅かであるという結果になる、即ち高度に選択的かつ効果的、他であるエッチングがもたらされる、というものである。
【００４９】
しかしながら、本件発明者は、所定のＲＦ周波数範囲を超えると、応答が飽和状態になることを発見している。この現象を例証するため、以下、単純化された（但し、論考を容易にするために正確な縮尺ではない）図面について考察する。図８Ａは、８００ＷのバイアスＲＦ電力における６０ＭＨｚのＲＦ信号の応答（８０２）をベース信号として示す。本図には、２５Ｗバイアスのベース信号へ２ＭＨｚ・ＲＦ電力を追加した応答（８０４）、５０Ｗバイアスのベース信号へ２ＭＨｚ・ＲＦ電力を追加した応答（８０６）、１００Ｗバイアスのベース信号へ２ＭＨｚ・ＲＦ電力を追加した応答（８０８）、２００Ｗバイアスのベース信号へ２ＭＨｚ・ＲＦ電力を追加した応答（８１０）及び４００Ｗバイアスのベース信号へ２ＭＨｚ・ＲＦ電力を追加した応答（８１２）が各々示されている。８００Ｗのバイアス電力における６０ＭＨｚのベース信号は、プラズマの発生を促進させるために供給される。イオン・エネルギー分布の幅（ＷＩＤＴＨ）は広くなる傾向がありかつ中間値は右に移動し、よってイオン・エネルギーは４００ＷのバイアスＲＦ電力で（例えば５０ＷのバイアスＲＦ電力よりも）高くなる傾向がある点に留意されたい。
【００５０】
図８Ｂは、１００ＷのバイアスＲＦ電力（８５２）、２００ＷのバイアスＲＦ電力（８５４）、４００ＷのバイアスＲＦ電力（８５６）、８００ＷのバイアスＲＦ電力（８５８）及び１，１００ＷのバイアスＲＦ電力（８６０）における６０ＭＨｚ・ＲＦ信号の各応答を示す。イオン・エネルギー分布の幅（ＷＩＤＴＨ）は、より高いバイアスＲＦ電力において僅かに広がる傾向がある（但し、図８Ａの２ＭＨｚ信号ほどではない）ことに留意されたい。より重大な点は、中間値が左へ移動し、よってイオン・エネルギーは１，１００ＷのバイアスＲＦ電力において（例えば２００ＷのバイアスＲＦ電力よりも）高くなる傾向があることである。
【００５１】
図８Ｃは、２００ＷのバイアスＲＦ電力（８８２）、４００ＷのバイアスＲＦ電力（８８４）８００ＷのバイアスＲＦ電力（８５８）及び１，１００ＷのバイアスＲＦ電力（８６０）における６０ＭＨｚ・ＲＦ信号の各応答を示す。イオン・エネルギー分布の幅（ＷＩＤＴＨ）は実質的に同じままであるが、中間値はバイアスＲＦ電力の設定値に依存して左右へ僅かに移動していることに留意されたい。図８Ｃ、８Ｂ及び８Ａを比較すると、１００ＭＨｚにおいて応答は飽和状態となり、バイアスＲＦ電力レベルの変化に応答する平均のイオン・エネルギー値の移動は遙かに少ないことが明らかになる。
【００５２】
従って、エッチングによっては、１００ＭＨｚの使用が選択的に高いエッチ速度をもたらすことはあっても最高のエッチ速度をもたらすことはできない。図９Ａはこれを示し、バイアスＲＦ電力は各々２００Ｗ（９０２）、４００Ｗ（９０４）及び８００Ｗ（９０６）に設定され、結果的に生じるエッチは材料１では比較的スローなエッチである。ある極端なケースでは、イオン・エネルギー分布は、バイアスＲＦ電力の設定値に関わらずポイント６０４の左に留まる可能性がある。この場合は、材料１のエッチングは不可能であると言える。
【００５３】
図９Ｂは他の極端なケースを示し、２ＭＨｚのＲＦ信号９１２が、バイアスＲＦ電力の設定値に関わらず材料２のエッチングを引き起こしている。これは、２ＭＨｚ・ＲＦ信号のイオン・エネルギー分布が比較的広く、ポイント６０２乃至６０４の領域内へのイオン・エネルギーの精確な集束が達成され得ないことに起因する。バイアスＲＦ電力の変更により２ＭＨｚ・ＲＦ信号のイオン・エネルギー分布が左右へ移動されることはないが、問題は、材料２に対するエッチングが満足のいく選択性で実行され得ないことにある。
【００５４】
図９Ｃは、適切なＲＦ周波数が選択されている状況を示す。このケースでは、イオン・エネルギーは、広いプロセス・ウィンドウを見込むバイアスＲＦ電力設定値へ集束されかつ上記設定値に十分に対応している。図９Ｃでは、例示的なＲＦ周波数は６０ＭＨｚである。バイアスＲＦ電力を２００Ｗ（９１４）、３００Ｗ（９１２）及び４００Ｗ（９１０）間で変えることにより、大部分のイオン・エネルギーを材料１のエッチ速度が最も高い領域に集束させることが可能となるが、材料２のエッチングは実質的に生じない。図９Ｃに示す例では、これは６０ＭＨｚのＲＦ周波数及び３００ＷのバイアスＲＦ電力を選ぶことによって達成されている。
【００５５】
本発明のこの態様は、高い選択性を達成すべく調整されたＲＦ周波数及び／またはバイアスＲＦ電力設定値を使用して機能をエッチングすることに対処するものであることに留意されたい。周知のように、エッチングには複数の周波数が関係する可能性がある。例えば、バリア層を介するエッチングの間、特定のＲＦ周波数を有する１つのＲＦ信号はバリア層を介するエッチングを担当する可能性があり、別のＲＦ周波数を有する別のＲＦ信号は、フォトレジスト表面またはエッチングされる機能の側壁にポリマの蒸着を発生させ、これによりこれらの領域を不当な打撃から防止することによってエッチングを向上させる可能性がある。
【００５６】
本発明は、第１のコンポーネントに対処する（即ち、エッチング作用を担当する適切なＲＦ信号を選択する）ものであるが、エッチングを向上させる異なるＲＦ周波数を有する追加のＲＦ信号の使用を排除するものではない。さらに、例示目的で６０ＭＨｚを選んでいるが、適切な周波数は、室の設計、エッチングされかつ／または保護されている特定の材料、使用されるエッチャント及び他の要素に依存する。例示として、選択性の高い低Ｋ誘電エッチには、約３０ＭＨｚ乃至約８０ＭＨｚの範囲の周波数、より好適には約４５ＭＨｚ乃至約７５ＭＨｚの範囲及び好適には約６０ＭＨｚの周波数が効果的である可能性のあることが予期される。
【００５７】
ある実施形態では、本発明は、ＳｉＮ及び／またはＳｉＣ層を介するバリア・エッチを供給することにおいて極めて有益であると思われる。適切なＲＦ周波数及び／またはＲＦバイアス電力を選択することにより、誘電層に対する高い選択性を達成することができる。図１Ｈを参照すると、バリア層は層１０４として示され、エッチは、バリア層１０４を介して基底の金属層１０９まで（誘電層１０６の）誘電ショルダを不当に打撃することなくエッチングするように設計することができる。誘電材料に対する選択性の高いバリア・エッチは、既に存在するトレンチを誤って金属層１０９まで下降伸長させることなくバイアを維持することを確実にする。別の実施形態では、本発明は、誘電層を基板上の別の層に対して選択的である方法でエッチングすることにおいて極めて有益である。
【００５８】
図１０は、本発明の一実施形態による、第１の材料を含む第１の層を介してエッチングしながら、第２の材料に対する高い選択性をもたらすエッチ技術を示す。ステップ１００２において、ＲＦ周波数が確認される。これは、例えば、１つのＲＦ周波数を最も満足するものとして選ぶ様々な方策を使用して、複数の実証的テスト・エッチを制御された環境（例えばファクトリ環境）において実行することを含んでもよい。例えば、第１の層の第１の材料を介して高いエッチ速度をもたらし、第２の材料に対する選択性が高くかつバイアスＲＦ電力設定値に十分に応答するＲＦ周波数が選択される。ステップ１００４では、選択されたＲＦ周波数におけるバイアスＲＦ電力が選択される。このバイアスＲＦ電力は、好適には、第１の材料を介して最も高いエッチ速度をもたらすと同時に、第２の層の第２の材料のエッチングはほとんど、または実質上全く発生させないものである。
【００５９】
ある実施形態では、ステップ１００２と１００４とを逆にしてもよい。言い替えれば、ＲＦ電力の範囲はプロセス・エンジニアに提供されてもよく、プロセス・エンジニアは実証的テスト・エッチを実行して、第１の材料を介する最も高いエッチ速度と第２の材料に対する高い選択性との最良の組合わせを提供するＲＦ周波数を決定してもよい。一般に、プロセス・エンジニアは、エッチの選択性が予め決められた選択性しきい値を超えることを可能にするＲＦ周波数とバイアスＲＦ電力との組合わせを選択する。
【００６０】
ステップ１００６において、選択されたＲＦ周波数及びバイアスＲＦ電力を含むが、ガス流量、エッチャントの組成、室圧、ヘリウム冷却圧力等の他のパラメータも含む、獲得された方策が製造環境へ供給される。製造環境（例えば商業目的、営利目的でウェーハをエッチングする施設）では、次に、この供給された方策を使用してエッチ製品（エッチングされたウェーハ等）を製造することができる。エッチングされた製品は、続いて、コンピュータまたはコンシューマ電子デバイス等の電子デバイス内へ組み込まれるべき集積回路チップへと統合される。
【００６１】
幾つかの好適な実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明の範囲に含まれる代替例、入れ替え及び等価物は存在する。例えば、本発明はラム・リサーチ社のプラズマ処理システム（例えば、Ｅｘｅｌａｎ（登録商標）、Ｅｘｅｌａｎ  ＨＰ（登録商標）、Ｅｘｅｌａｎ  ＨＰＴ（登録商標）、Ｅｘｅｌａｎ２３００（登録商標）他等）に関連して説明されているが、他のプラズマ処理システムを使用してもよい。また、本発明の実装方法には多くの代替方法が存在することも留意されるべきである。
【００６２】
例示的な実施形態及び最良の態様を開示したが、開示された実施形態には、添付の請求の範囲に定義されている本発明の主題及び精神を逸脱することなく修正及び変更を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１Ａ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図１Ｂ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図１Ｃ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図１Ｄ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図１Ｅ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図１Ｆ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図１Ｇ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図１Ｈ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図１Ｉ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図１Ｊ】デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層１００を示す断面図である。
【図２Ａ】二周波三極管プラズマ処理システムを示す略図である。
【図２Ｂ】二周波二極管プラズマ処理システムを示す略図である。
【図２Ｃ】単一周波三極管プラズマ処理システムを示す略図である。
【図３】不十分なプラズマ最適化に起因してエッチ・プロファイルがファセットされている積層を示す。
【図４】不十分なプラズマ最適化に起因してエッチングが不完全である積層を示す。
【図５】本発明の一実施形態による、所定の電力レベルにおいてファセッティング及びエッチ速度とＲＦ周波数とを比較した略図を示す。
【図６】仮想材料１及び材料２各々のエッチしきい値を示す。
【図７】２ＭＨｚ、６０ＭＨｚ及び１００ＭＨｚのＲＦ信号の例示的な幾つかのイオン・エネルギー分布を示す。
【図８Ａ】様々なバイアスＲＦ電力における２ＭＨｚＲＦ信号の応答を示す。
【図８Ｂ】様々なバイアスＲＦ電力における６０ＭＨｚＲＦ信号の応答を示す。
【図８Ｃ】様々なバイアスＲＦ電力における１００ＭＨｚＲＦ信号の応答を示す。
【図９Ａ】エッチ選択性は高いがエッチ速度は低い状況を示す。
【図９Ｂ】２ＭＨｚのＲＦ信号が、バイアスＲＦ電力の設定に関わらず望ましくない材料２のエッチングを引き起こす状況を示す。
【図９Ｃ】適切なＲＦ周波数が選択されている状況を示す。
【図１０】本発明の一実施形態による、第１の材料を含む第１の層を介してエッチングしながら第２の材料へ高い選択性を供給するエッチ技術を示す。
【図１Ａ】
2007516622.tif 000003
【図１Ｂ】
2007516622.tif 000004
【図１Ｃ】
2007516622.tif 000005
【図１Ｄ】
2007516622.tif 000006
【図１Ｅ】
2007516622.tif 000007
【図１Ｆ】
2007516622.tif 000008
【図１Ｇ】
2007516622.tif 000009
【図１Ｈ】
2007516622.tif 000010
【図１Ｉ】
2007516622.tif 000011
【図１Ｊ】
2007516622.tif 000012
【図２Ａ】
2007516622.tif 000013
【図２Ｂ】
2007516622.tif 000014
【図２Ｃ】
2007516622.tif 000015
【図３】
2007516622.tif 000016
【図４】
2007516622.tif 000017
【図５】
2007516622.tif 000018
【図６】
2007516622.tif 000019
【図７】
2007516622.tif 000020
【図８Ａ】
2007516622.tif 000021
【図８Ｂ】
2007516622.tif 000022
【図８Ｃ】
2007516622.tif 000023
【図９Ａ】
2007516622.tif 000024
【図９Ｂ】
2007516622.tif 000025
【図９Ｃ】
2007516622.tif 000026
【図１０】
2007516622.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月29日(2007.1.29)
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2007516622.tif 000028
【図１Ｂ】
2007516622.tif 000029
【図１Ｃ】
2007516622.tif 000030
【図１Ｄ】
2007516622.tif 000031
【図１Ｅ】
2007516622.tif 000032
【図１Ｆ】
2007516622.tif 000033
【図１Ｇ】
2007516622.tif 000034
【図１Ｈ】
2007516622.tif 000035
【図１Ｉ】
2007516622.tif 000036
【図１Ｊ】
2007516622.tif 000037
【図２Ａ】
2007516622.tif 000038
【図２Ｂ】
2007516622.tif 000039
【図２Ｃ】
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【図３】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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