(57)【要約】      基板の選択的エッチングの方法が記載される。本方法は、シリコン上にシリコン窒化物（ＳｉＮｙ）を含む基板をプラズマエッチングシステムに導入すること；プラズマエッチングプロセスを用いて前記シリコン窒化物へパターンを転写することを含み、前記プラズマエッチングプロセスが、最初の成分として、Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガス、及びＣＯ２を含む添加ガスを含むプロセスガス組成物を使用することを含む。本方法は、さらに、前記プラズマエッチングプロセスで前記添加ガスの量を、（１）前記シリコンに形成されるシリコン凹部が１０ナノメートル（ｎｍ）未満の深さであり、及び（２）前記パターンの側壁プロフィルが９０度からの偏差が２度未満であるように選択されることを含む方法である。
2013529858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を選択的にエッチングするための方法であり、前記方法は：
シリコン上にシリコン窒化物（ＳｉＮｙ）を含む基板をプラズマエッチングシステムに導入すること；
プラズマエッチングプロセスを用いて前記シリコン窒化物へパターンを転写することを含み、前記プラズマエッチングプロセスが、最初の成分として、Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガス、及びＣＯ２を含む添加ガスを含むプロセスガス組成物を使用し；及び
前記プラズマエッチングプロセスで前記添加ガスの量を、（１）前記シリコンに形成されるシリコン凹部が１０ナノメートル（ｎｍ）未満の深さであり、及び（２）前記パターンの側壁プロフィルが９０度からの偏差が２度未満であるように選択される、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であり、さらに、前記基板上に前記シリコン窒化物へ前記パターンを均一に転写するためにオーバーエッチング期間前記プラズマエッチングプロセスを延長する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であり、前記Ｃ、Ｈ及びＦを含む前記プロセスガスが、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ又はＣＨ２Ｆ２又はこれらの２以上の全ての組み合わせを含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であり、前記Ｃ，Ｈ及びＦを含むプロセスガスが、ＣＨＦ３からなる、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であり、前記プロセスガス組成物がさらに希ガスを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であり、前記プロセスガス組成物がさらに、酸素含有ガスを含み、前記酸素含有ガスが酸素、ＣＯ、ＮＯ、Ｎ２Ｏ又はＮＯ２又はそれらの組み合わせを含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であり、前記プロセスガス組成物が、ＣＨＦ３、ＣＯ２及びＡｒからなる、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であり、前記角度偏差が８ｎｍ未満である、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であり、前記角度偏差が１ｎｍ未満である、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であり、前記プラズマエッチングプロセスが、３０ｍＴｏｒｒから６０ｍＴｏｒｒの範囲に前記プラズマエッチングシステムの圧力を設定することを含む、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であり、前記Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスの流速が、約１０ｓｃｃｍから約５０ｓｃｃｍである、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であり、前記添加ガスの流速が、約１ｓｃｃｍから約１０ｓｃｃｍである、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であり、前記プラズマエッチングプロセスが、前記基板が前記プラズマエッチングシステムで置かれる基板ホルダーへの第１の周波数で第１のラジオ周波数（ＲＦ）パワー結合し、かつ前記基板ホルダー上の前記基板に対抗する上部電極へ第２の周波数で第２のラジオ波（ＲＦ）パワー結合することを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であり、前記第１のラジオ周波数（ＲＦ）パワーが５００Ｗまでであり、かつ前記第２のラジオ周波数（ＲＦ）パワーが５００Ｗまでである、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であり、前記添加ガスの流速と、前記Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスの流速の比が、５％から２５％の範囲である、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であり、前記添加ガスの流速と、前記Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスの流速の比が、１５％から２０％の範囲である、方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法であり、前記Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスがＣＨＦ３からなり、前記ＣＯ２の流速と前記ＣＨＦ３の流速の比が、１５％から２０％の範囲である、方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法であり、前記基板が、前記プラズマエッチングシステム内の温度制御基板ホルダー上に置かれ、
前記温度制御基板ホルダーが：
支持ベースを含み、前記支持ベース内を温度制御された熱流体を循環するための流体チャンネルを持ち、
前記支持ベースの上部へ断熱体を介して接続される基板支持体を含み、
前記基板支持体が：
前記基板支持体内に埋め込まれる１又はそれ以上の加熱要素、
上部表面を含み、前記上部表面と前記基板の裏面との間が接触することで前記基板を支持し、及び
前記基板支持体の前記上部表面上の前記基板を保持するための静電クランプ電極を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であり、前記温度制御基板ホルダーがさらに：
裏面ガス供給システムを含み、それにより、前記基板支持体の前記上部表面に配置された複数のオリフィス又はチャンネルの少なくとも１つを通じて、前記基板の裏面へ熱伝達ガスを供給し、
前記裏面ガス供給システムの前記複数のオリフィスが、前記基板支持体の前記上部表面上に複数の領域に設けられ、それにより、前記基板の裏面の実質的に中心領域と前記基板の裏面の実質的に端部領域との間の半径方向への裏面圧力を変更させるように構成される、方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の方法であり、前記シリコン層が、トランジスタゲートのための絶縁スペーサーの部分である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国特許出願第１１／２２６４５２号「シリコンに対して高選択的にシリコン酸化物及びシリコン窒化物をエッチングするための方法及びシステム」（２００５年９月１５日出願、現在は放棄）；及び米国特許出願第１１／３５０７６５１１号「シリコンに対して選択的に誘電材料をエッチングするための方法及びシステム」（２００６年２月１０日出願、現在米国特許第７３９３７８８号）に関連し、これらの内容は参照されて本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、誘電体材料の選択的エッチングのための方法及びシステムに関し、より具体的には、シリコンに対して高選択的に、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）又は窒化物（ＳｉＮｙ）を、低減されたシリコン凹部を持つ異方性エッチングプロフィルを達成するプラズマエッチングプロセスを用いて、均一にエッチングする方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
通常、集積回路（ＩＣ）製造の際に、半導体装置製造装置は、半導体基板上にパターン化された微細線に沿って又はビア又はコンタクト内部の材料を除去又はエッチングするために（ドライ）プラズマエッチングプロセスを用いる。前記プラズマエッチングプロセスでは、エッチング化学成分が、ひとつの材料を選択的にエッチングするが、他の材料は実質的にエッチングしない化学的反応種を含むことが必要とされる。
【０００４】
例えば、半導体基板上で、保護層に形成されたパターンは、プラズマエッチングプロセスを用いて選択された材料の下部層へ転写され得る。前記保護層は、リソグラフィープロセスを用いて形成されたパターンを持つフォトレジスト層などの感光性層を含み得る。
【０００５】
前記パターンが形成されると、前記半導体基板はプラズマエッチングプロセスチャンバ内に導入され、前記保護層は最小限にエッチングしかつ選択的に前記下層をエッチングする化学種が形成される。このエッチング化学種は、前記保護層は最小限にエッチングしかつ前記下層と反応し得る分子成分を含む親分子を含むイオン化可能な、解離性ガスを導入することで生成され得る。前記エッチング化学種の生成は、前記ガス混合物の導入と、前記存在するガス種の一部がイオン化され、続いて高エネルギー電子と衝突させてプラズマを形成することを含む。さらには、加熱電子が、前記ガス混合物のいくつかの種を解離させ、（親分子の）化学成分の反応性混合物を生成する。
【０００６】
その後、前記イオン化ガス種及び化学成分の反応性混合物は、前記基板の露出領域で種々の構造（例えば、トレンチ、ビア、コンタクトなど）のエッチングを行う。エッチングが必要とされるこのような基盤材料には、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ）、多結晶性シリコン（ポリシリコン）及び単結晶シリコン（シリコン）が含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、誘電体材料の選択的エッチングのための方法及びシステムに関し、より具体的には、シリコンに対して高選択的に、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）又は窒化物（ＳｉＮｙ）を、低減されたシリコン凹部を持つ異方性エッチングプロフィルを達成するプラズマエッチングプロセスを用いて、均一にエッチングする方法及びシステムに関する。
【課題を解決するための形態】
【０００８】
１つの実施態様によると、基板を選択的にエッチングする方法が記載される。前記方法は、シリコン上にシリコン窒化物（ＳｉＮｙ）を含む基板をプラズマエッチングシステム内に導入し；及びプラズマエッチングプロセスを用いて前記シリコン窒化物層にパターンを転写することを含み、前記プラズマエッチングプロセスが、初期成分として、Ｃ，Ｈ，及びＦを含むプロセスガス及びＣＯ２を含む添加ガスとを含むプロセスガス組成物を使用する、方法である。前記方法はさらに：前記プラズマエッチングプロセスでの前記添加ガスの量を：（１）前記シリコンに形成されるシリコン凹部が、１０ナノメートル（ｎｍ）未満の深さであること、及び（２）前記パターンの側壁が、９０度からの偏差が２度未満であること、を達成するように選択することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、シリコン基板に形成された構造を模式的に表す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、シリコン基板に形成された構造を模式的に表す。
【図２】図２は、１つの実施態様による基板の選択的エッチングの方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、他の実施態様による基板上の層に形成されたパターンを模式的に示す。
【図４】図４は、１つの実施態様によるプラズマエッチングシステムを模式的に示す。
【図５】図５は、他の実施態様によるプラズマエッチングシステムを模式的に示す。
【図６】図６は、他の実施態様によるプラズマエッチングシステムを模式的に示す。
【図７】図７は、他の実施態様によるプラズマエッチングシステムを模式的に示す。
【図８】図８は、他の実施態様によるプラズマエッチングシステムを模式的に示す。
【図９】図９は、他の実施態様によるプラズマエッチングシステムを模式的に示す。
【図１０】図１０は、他の実施態様によるプラズマエッチングシステムを模式的に示す。
【図１１】図１１は、他の実施態様によるプラズマエッチングシステムを模式的に示す。
【図１２】図１２は、他の実施態様によるプラズマエッチングシステムで使用するための基板ホルダーを模式的に示す。
【図１３】図１３は、他の実施態様による、膜スタックを模式的に示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは、プラズマエッチングプロセスを用いたパターン化の結果のＳＥＭ写真を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、プラズマエッチングプロセスを用いたパターン化の結果のＳＥＭ写真を示す。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、プラズマエッチングプロセスを用いたパターン化の結果のＳＥＭ写真を示す。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、プラズマエッチングプロセスを用いたパターン化の結果のＳＥＭ写真を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、１つの実施態様によるプラズマエッチングプロセスを用いたパターン化の結果のＳＥＭ写真を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、１つの実施態様によるプラズマエッチングプロセスを用いたパターン化の結果のＳＥＭ写真を示す。
【図１６Ａ】図１６Ａは、他の実施態様によるプラズマエッチングプロセスを用いたパターン化の結果のＳＥＭ写真を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、他の実施態様によるプラズマエッチングプロセスを用いたパターン化の結果のＳＥＭ写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の記載においては、説明目的であって、なんらを限定する目的ではなく、詳細な説明がなされ、特にプロセスシステム、種々の部品の説明及びここで使用されるプロセスについて説明がなされる。しかし理解されるべきことは、本発明はこの具体的な詳細から離れて他の実施態様でも実施され得る、ということである。
【００１１】
同様に、説明の目的で、具体的な数、材料及び構成は、本発明の完全な理解を提供するために定められている。それにも拘わらず、本発明は具体的な詳細がなくても実施され得る。さらに、理解されるべきことは、図に示される種々の実施態様は、説明のために表されており、必ずしも寸法通りには描かれているものではない。
【００１２】
種々の操作は、多数の区別される操作として説明されるが、これは本発明を理解する最も助けとなるように説明されているものである。しかし説明での順番は、これらの操作が順番に依存するものであることを意味するものと解釈されるべきではない。特にこれらの操作は表されている順番で実施されることは必須ではない。記載される操作は、記載される実施態様とは異なる順で実施され得る。種々の追加の操作が実施され得るし、及び／又は記載された操作はさらなる実施態様では省略され得る。
【００１３】
ここで「基板」とは、一般に、本発明により処理される対象物を意味する。前記基板には、装置、特に半導体装置やその他の電子装置の全ての材料部分又は構造を含み、及び例えば、半導体ウェハなどのベース基板構造、又は薄膜などのベース基板構造を覆う又はその上にある層を含む。従って、基板は、いかなる特定のベース構造、下層又は上層、パターン化又は非パターン化された構造に限定されるものではなく、むしろ、全てのそのような層やベース構造及び層及び／又はベース構造の全ての組み合わせを含むことが意図されている。以下の記載は、基板の特定のタイプを参照するが、これは説明するためのものであり何らを限定するものではない。
【００１４】
材料処理方法において、ドライプラズマエッチングは、１つの材料は選択的にエッチングするが他の材料は実質的にエッチングしない適切な化学反応種を持つプラズマ化学成分を使用する。ひとつの例では、絶縁（誘電性）材料の層が、多結晶性シリコン（ポリシリコン）構造を持つゲートスタック上に堆積される（図１Ａ参照）。例えば、前記絶縁層はシリコン酸化物（例えば、ＳｉＯｘ）又はシリコン窒化物（例えば、ＳｉＮｙ）又はその両方を含み得る。
【００１５】
その後、前記絶縁層はプラズマエッチングプロセスの対象とされ、前記絶縁層は、前記ゲートスタックの側壁に沿った位置以外の全ての位置で除去される（図１Ｂ参照）。残された絶縁材料は半導体装置の製造においてスペーサーとして作用する。装置の操作及び／又は信頼性にとって重要なことは、前記スペーサーが、実質的にポリシリコンゲート材料を減少させることなく、かつ前記シリコン基板内の凹部形成を最小化しつつ、形成される、ということである。さらに重要なことは、異方性プロフィルを達成しつつ前記条件を満たすことである。
【００１６】
従って、エッチング化学種は、好ましくは、前記絶縁材料をエッチングする一方で、下層（単結晶）シリコン基板のエッチングは最小にし、同様にポリシリコンのエッチングも最小にするように選択される。更に、生産性ついて重要なことは、例えば、前記のスペーサーエッチングプロセスが基板全体に均一である、ということである。前記のように、プラズマエッチングプロセスは、前記ＩＣでの正確な寸法と強固な電子構造を達成するために厳しい要求項目に従って実施される必要がある。他の適用はまた、コンタクトアラインとデュアルストレスライナー形成を含む。
【００１７】
従って、１つの実施態様では、プラズマエッチングプロセスにおいて、シリコン及びポリシリコンに対してシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）及び／又はシリコン窒化物（ＳｉＮｙ）を選択的にかつ均一にエッチングするための方法及びシステムが記載される。図２及び３に記載のように、前記方法は、シリコン上のシリコン窒化物（ＳｉＮｙ）層２２０を含む基板２１０をプラズマエッチングシステムに導入する１１０から開始されるフローチャート１００を含む。前記基板２１０は、１又はそれ以上の層（例えば、リソグラフィーマスク層、ソフトマスク層、ハードマスク層、反射防止コーティング（ＡＲＣ）、有機平坦化層（ＯＰＬ）など）を持つパターン化マスク層２３０を含む。
【００１８】
図３に示されるように、パターン２４０はプラズマエッチングプロセスを用いて前記シリコン窒化物層２２０へ転写され、ここでプラズマエッチングプロセスは最初の成分として、Ｃ，Ｈ及びＦを含むプロセスガス及びＣＯ２を含む添加ガスを含むプロセスガスを用いる。一例として、前記Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ、ＣＨ２Ｆ２又はこれらの２以上のあらゆる組み合わせを含む。他の例として、前記Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスは、ＣＨＦ３を含む。他の例として、前記Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスは、ＣＨＦ３からなる。前記プロセスガス組成物はさらに、Ｈｅ，Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ又はＸｅなどの希ガスを含み得る。さらに、前記プロセスガス組成物は、Ｏ２、ＣＯ、ＮＯ、Ｎ２Ｏ又はＮＯ２などの酸素含有ガスを含み得る。さらに他の例として、前記プロセスガスが、ＣＦ３，ＣＯ２及びＡｒを含み得る。さらに他の例として、前記プロセスガスは、ＣＦ３，ＣＯ２及びＡｒからなる。
【００１９】
さらに、１３０で、図３で示されるように、プラズマエッチングプロセスでの添加ガスの量は：（１）前記シリコン中に形成される凹部２４２が、１０ナノメートル（ｎｍ）未満であり、かつ（２）前記パターンの側壁が９０度からの偏差が２度未満であるように達成するように選択される。又は、前記シリコンに形成される凹部２４２は、８ナノメートル（ｎｍ）未満であり、かつ９０度からの偏差が１度未満である。
【００２０】
前記のように、前記プロセスガス組成物は、ＣＨ２Ｆ２及びＣＨＦ３などのフッ化炭化水素物を含むガスの使用を含む。高エッチング選択性及び許容される均一性は、圧力、ＣＨＦ３の流速及び前記プラズマエッチングシステムに結合されるラジオ周波数（ＲＦ）パワーを含むプロセス条件の設定を、活性エッチング分子又は原子とポリマー形成分子がエッチングプラズマ内に形成されるように選択することで達成され得る。
【００２１】
例えば、本発明者によれば、Ｃ、ＨおよびＦを共に含むエッチング化学種の使用は、前記エッチングプラズマの存在下で、炭化水素及びフッ素化炭素分子の形成を促進し、これらはポリシリコン及びシリコン表面に吸収され、シリコン酸化物及びシリコン窒化物表面をエッチングを可能としつつ、エッチングプロセスの間これらの表面を保護する。Ｃ、Ｈ及びＦを共に含むエッチング化学種は、活性エッチング分子又は原子及びポリマー形成分子のバランスを生成し得る。この化学種の保護性は、しかし、エッチングプロフィルを悪化させ、前記プラズマエッチングプロセスの異方性を低減させる。従って、シリコン凹部（以下説明される）を低減させつつ異方性を改善するためにＣＯ２を含む添加ガスが導入される。本発明者は、酸素（Ｏ２）を研究したが、Ｏ２添加は実質的に前記エッチング化学種の保護性を低減させ、許容できないシリコン凹部の原因となることが見出された。
【００２２】
低減されたシリコン凹部を持つ異方性エッチングプロフィルを得るために、Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスの流速は、約１０ｓｃｃｍ（標準立法センチメートル／分）から約５０ｓｃｃｍの範囲から選択され、前記添加ガスの流速は、約１ｓｃｃｍから約１０ｓｃｃｍの範囲で選択される。前記プラズマエッチングシステムでの圧力は、１ｍＴｏｒｒ（ミリトール）から２００ｍＴｏｒｒ、例えば３０ｍＴｏｒｒから６０ｍＴｏｒｒの範囲で選択される。
【００２３】
１つの実施態様では、前記添加ガスの流速と、Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスの流速との比は、５％から２５％の範囲で選択される。他の実施態様では、前記添加ガスの流速と、Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスの流速との比は、１０％から２０％の範囲で選択される。他の実施態様では、前記添加ガスの流速と、Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガスの流速との比は、１５％から２０％の範囲で選択される。さらに他の実施態様では、ＣＯ２の流速とＣＨＦ３の流速との間の比は、１５％から２０％の範囲で選択される。
【００２４】
以下より詳細に説明されるように、前記基板温度は、前記プラズマエッチングシステム内の温度制御基板ホルダーを用いて温度制御スキームに従い制御され得る。前記プラズマエッチングシステムの温度制御基板ホルダーを用いることで、基板温度は前記プラズマエッチングプロセスを改善するために空間的及び時間的に制御され得る。
【００２５】
前記温度制御基板ホルダーは、支持ベースを有し、この中に温度制御熱流体を循環させる流体チャンネルを持ち、及び熱絶縁体を介して前記支持ベースの上部部分へ接続される基板支持体を持つ。前記基板支持体はさらに、前記基板支持体内部に設けられた１又はそれ以上の加熱要素と、前記基板を前記上部表面と前記基板の裏側との間で接触することで支持する上部表面と、及び前記基板を前記基板支持体の上部表面に支持するために静電クランプ電極を含む。前記１又はそれ以上の加熱要素は、前記基板の実質的に中心領域に位置する第１の加熱要素と、前記基板の実質的に端部領域に位置する第２の加熱要素を含み、前記第１及び第２加熱要素は同心円状に配置されている。
【００２６】
加えて、前記温度制御基板ホルダーは、裏面ガス供給システムを有してよく、これは、前記基板支持体の上部表面に露出された少なくとも１つの複数のオリフィス又はチャンネルを通じて基板の裏面に熱伝達ガスを供給するように設けられている。前記裏面ガス供給システムのオリフィスは、前記基板支持体の上部表面の複数の領域に設けられてよく、これにより前記基板の裏面の実質的に中心領域と実質的に端部領域との間の半径方向での裏面圧力を変更する。例えば、前記基板の裏面への熱伝達ガス供給を制御するための複数の領域は、前記第１及び第２の加熱要素が位置する領域に対応させることができる。
【００２７】
前記プロセス圧力は、プラズマエッチングプロセスの間に変更され得る。加えて、プラズマエッチングプロセスの間、プラズマ生成パワーも変更され得るか、又は一定に維持され得る。さらに、前記プラズマエッチングプロセスは、前記膜スタックでのシリコン窒化物層２２０を部分的又は完全にエッチングするために十分な持続時間で実施され得る。前記持続時間は、終点検出を用いてその場で決定され得るし、又はそれぞれのプラズマエッチングプロセスを実行する前に決定され得る。エッチングの均一性、エッチングプロフィル制御及び／又は臨界寸法（ＣＤ）制御に対処するために、プラズマエッチングプロセスの持続時間がオーバーエッチングプロセスにより延長され得る。
【００２８】
前記のプラズマエッチングプロセスは、図４から図１１に示されたようなプラズマエッチングシステムを用いて実施し得る。さらに、前記のプラズマエッチングプロセスは、図１２で示されるようなプラズマエッチングシステム内に温度制御基板ホルダーを用いて実施し得る。
【００２９】
１つの実施態様によると、プラズマエッチングシステム１は図４に示され、プラズマプロセスチャンバ２、前記プラズマプロセスチャンバ２へ接続された診断システム３、及び前記診断システム３と前記プラズマプロセスチャンバ２へ接続された制御装置４を含む。
【００３０】
前記制御装置４は、シリコン及び／又はポリシリコンに対してシリコン酸化物又はシリコン窒化物を選択的かつ均一にエッチングするために、初期プロセスガスとしてＣ、Ｈ及びＦを含むプロセスガス及びＣＯ２を含む添加ガスとを含むプロセスガス組成物を含むプロセスレシプを実施するように構成される。又は、前記制御装置４は、シリコン及び／又はポリシリコンに対してシリコン酸化物又はシリコン窒化物を選択的かつ均一にエッチングするために、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、二酸化炭素（ＣＯ２）及び希ガスを含むプロセスレシピを実施するように構成される。さらには、制御装置４は、前記診断システム３からの少なくとも１つ終点信号を受け取り、前記少なくとも１つ終点信号を前記プラズマエッチングプロセスについての終点を正確に決定するために後処理するように構成される。図示された実施態様では、図４に示されるプラズマエッチングシステム１は、材料処理のためのプラズマを使用する。
【００３１】
他の実施態様によると、前記の同定されたプロセス条件を実施するように構成されたプラズマエッチングシステム１が図５に示されており、これはプラズマプロセスチャンバ１０上で処理される基板２５が固定される基板ホルダー２０及び真空ポンプシステム５０を含む。基板２５は半導体基板、ウェハ、フラットパネル表示又は液晶表示であり得る。プラズマプロセスチャンバ１０は、基板２５の表面の近くのプロセス領域４５にプラズマを生成させるように構成され得る。プロセスガスのイオン化可能ガス又は混合物がガス供給システム４０を介して導入される。所与のプロセスガス流速について、プロセス圧力が真空ポンプシステム５０を用いて調節される。プラズマは、既定の材料プロセスに特異的な材料を生成するため、及び／又は基板２５の露出表面からの材料除去を補助するために使用され得る。前記プラズマエッチングシステム１は、全ての望ましいサイズ、例えば２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板又はそれを超えるサイズの基板を処理するように構成され得る。
【００３２】
基板２５は、基板ホルダー２０にクランプシステム２８を介して固定され、前記クランプシステム２８は機械的クランプシステム又は電子的クランプシステム（例えば静電クランプシステム）などである。さらに、基板ホルダー２０は、加熱システム（図示されていない）又は冷却システム（図示されていない）を含み、これは基板ホルダー２０及び基板２５の温度を調節及び／又は制御するように構成され得る。前記加熱及び冷却システムは、熱伝達流体の再循環流を含み、これは熱を基板ホルダー２０から受け取り、冷却の際には熱を熱交換システム（図示されていない）へ伝達し、又は加熱の際には前記熱交換システムから熱を基板ホルダー２０へ伝達し得る。他の実施態様では、抵抗加熱要素又は熱電加熱／冷却装置などの加熱／冷却要素が、基板ホルダー２０内、同じく前記プラズマプロセスチャンバ１０のチャンバ壁、及び前記プラズマエッチングシステム１ａ内の他のいかなる部品内に導入され得る。
【００３３】
さらに、熱伝達ガスは、裏面ガス供給システム２６を介して基板２５の裏面へ輸送され、これにより基板２５と基板ホルダー２０との間のガスギャップ熱伝導性を改善することができる。かかるシステムは、基板の温度制御が高温又は低温度で必要とされる場合に使用され得る。例えば、裏面ガス供給システムは、２領域ガス分配システムを含み、基板２５の中心及び端部の間のヘリウムガスギャップ圧力を独立して変更することができる。
【００３４】
図５に示される実施態様では、基板ホルダー２０は、ＲＦパワーがプロセス領域４５で処理プラズマへ結合される電極２２を含み得る。例えば、基板ホルダー２０は、場合によりインピーダンスマッチングネットワーク３２を通じて、ＲＦ発生装置３０から基板ホルダー２０へのＲＦパワーの伝達を介してＲＦ電圧で電気的にバイアスされ得る。前記ＲＦバイアスは、電子を加熱してプラズマを維持するように作用する。この構成では、前記システムは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）反応装置として操作され、前記チャンバ及び上部ガス注入電極が接地表面として作用する。ＲＦバイアスの通常の周波数は、約０．１ＫＨｚから約１００ＭＨｚである。プラズマエッチングプロセスのＲＦシステムは当業者によく知られている。
【００３５】
又は、ＲＦパワーは複数の周波数で基板ホルダー電極に供給される。さらに、インピーダンスマッチングネットワーク３２は、反射されるパワーを低減することで、ＲＦパワーのプラズマプロセスチャンバ１０のプラズマへの伝達を改善し得る。マッチングネットワークのトポロジー（例えば、Ｌ−タイプ、π−タイプ、Ｔ−タイプなど）及び自動制御方法は、当業者によく知られている。
【００３６】
ガス分配システム４０は、プロセス混合物を導入するためにシャワーヘッド設計を含む。又は、ガス分配システム４０は、基板２５上にプロセスの混合物を導入し、プロセスガス混合物の分配を調節するためにマルチゾーンのシャワーヘッド設計を含み得る。例えば、前記マルチゾーンシャワーヘッド設計は、基板２５の実質的に中心領域へのプロセスガス流又は組成物に対する、基板２５上に実質的に周辺領域へのプロセスガス流又は組成物を調節するように構成され得る。
【００３７】
真空ポンプシステム５０は、ポンプ速度が約５０００リットル／秒（およびそれ以上）が可能であるターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）を含み、及び前記チャンバ圧力を絞るためのゲートバルブを含み得る。ドライプラズマエッチングのために使用される従来のプラズマプロセス装置には、１０００から３０００リットル／秒ＴＭＰが適用され得る。ＴＭＰは、通常約５０ｍＴｏｒｒ未満低圧プロセスにとって有用である。高圧プロセス（即ち、約１００ｍＴｏｒｒを超える）にとっては、機械的ブースターポンプ及びドライ粗引きポンプが使用され得る。さらに、チャンバ圧力をモニタするための装置（図示されていない）が前記プラズマプロセスチャンバ１０へ接続され得る。
【００３８】
制御装置５５は、マイクロプロセッサー及び、プラズマエッチングシステム１ａへと交信し及び入力を開始し、同様にプラズマエッチングシステム１ａからの出力をモニタするために十分な電圧を生成し得るデジタルＩ／Ｏポートを含む。さらには、制御装置５５は、ＲＦ生成装置３０、インピーダンスマッチングネットワーク３２、ガス分配システム４０、真空ポンプシステム５０、同様に基板加熱／冷却システム（図示されていない）、裏面ガス供給システム２６及び／又は静電クランプシステム２８と接続され、情報を交換し得る。例えば、基板２５上にプラズマエッチングプロセスを実施するためのプロセスレシピに従って、前記メモリに記憶されたプログラムが前記プラズマエッチングシステム１ａの前記の部品への入力を開始するために使用され得る。
【００３９】
制御装置５５は、プラズマエッチングシステム１ａに対して局所的に配置され、又はプラズマエッチングシステム１ａに対して離れて配置され得る。例えば制御装置５５は、プラズマエッチングシステム１ａと直接接続、イントラネット及び／又はインターネットを使用してデータを交換することができる。制御装置５５は、例えばイントラネットで顧客サイト（即ち、デバイス製造者など）へ接続され、又は例えばイントラネットで購入者（即ち装置製造者）へ接続され得る。これに代えて、又は加えて、制御装置５５はインターネットに接続され得る。さらに、他のコンピューター（即ち制御装置、サーバなど）は迅速にアクセスして、直接、イントラネット経由、及び／又はインターネット経由でデータを交換することができる。
【００４０】
図６に示された実施態様では、プラズマエッチングシステム１ｂは、図５の実施態様と類似であり、図５に記載される部品に加えて、さらに、静的磁場又は機械的又は電気的な回転磁場６０のいずれかを、プラズマ密度を大きく増加させ、及び／又はプラズマプロセス不均一性を改善するために含む。さらには、制御装置５５が、前記回転速度及び磁場強度を制御するために前記磁場システム６０と接続され得る。回転磁場の設計及び実施は当業者によく知られている。
【００４１】
図６に示される実施態様では、プラズマエッチングシステム１ｃは図５又は図６の実施態様と類似するが、さらに上部電極７０を含み、これはＲＦパワーへＲＦ発生装置７２から、場合によりインピーダンスマッチングネットワーク７４を通じて接続され得る。前記上部電極へのＲＦパワー供給の周波数は、約０．１ＭＨｚから約２００ＭＨｚの範囲である得る。さらに、前記下部電極へのパワー供給の周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲であり得る。さらには、制御装置５５は、ＲＦ発生装置７２及びインピーダンスマッチングと接続され、これにより上部電極７０へのＲＦパワー供給を制御する。前記上部電極の設計及び実施は当業者によく知られている。前記上部電極７０及び前記ガス分配システム４０は、示されるように、同じチャンバ組み立て物内に設けられるように設計され得る。
【００４２】
図８に示される実施態様では、プラズマエッチングシステム１ｃ’は図７の実施態様と類似し、さらに、基板２５と対抗する前記上部電極７０に接続される直流（ＤＣ）パワー供給９０を含み得る。前記上部電極７０は電極プレートを含み得る。前記電極プレートは、シリコン含有電極プレートを含み得る。さらに、前記電極プレートはドープされたシリコン電極プレートを含み得る。前記ＤＣパワー供給９０は可変ＤＣパワー供給を含み得る。さらに、前記ＤＣパワー供給は、バイポーラＤＣパワー供給を含み得る。前記ＤＣパワー供給９０はさらに、前記ＤＣパワー供給９０の、モニタ、極性の調節又は制御、電流、電圧、又はオン／オフ状態の少なくとも１つを実施するように構成されるシステムを含み得る。プラズマが形成されると、前記ＤＣパワー供給９０は、弾道電子ビームの形成を促進する。電気的フィルタ（図示されていない）が、ＲＦパワーを前記ＤＣパワーパワー供給９０と脱接続させるために使用され得る。
【００４３】
例えば、前記ＤＣパワー供給９０により前記上部電極７０へ供される前記ＤＣ電圧は、約２０００ボルト（Ｖ）から約１０００Ｖの範囲であり得る。望ましくは、前記ＤＣ電圧の絶対値は、約１００Ｖ以上であり、より好ましくは前記ＤＣ電圧の絶対値は約５００Ｖ以上である。さらに、望ましくは、前記ＤＣ電圧が負極性を持つことである。さらに望ましくは、前記ＤＶ電圧が、負電圧であり、前記上部電極７０の表面で生成される自己バイアス電圧よりも大きい絶対値を持つことである。前記基板ホルダーに面する上部電極７０の表面はシリコン含有材料からなってよい。
【００４４】
図９に示される実施態様において、プラズマエッチングシステム１ｄは図５及び図６の実施態様と類似するが、さらに、誘導コイル８０を含み、これはＲＦパワーへＲＦ発生装置８２を介して場合によりインピーダンスマッチングネットワーク８４を通じて接続されている。ＲＦパワーは誘導コイル８０と、プラズマプロセス領域４５への絶縁窓（図示されていない）を通じて誘導的に結合される。前記誘導コイル８０へＲＦパワーを適用するための周波数は、約１０ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲である。同様に、前記チャック電極へのパワーの適用のための周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲である。さらに、スロット付きファラディーシールド（図示されていない）が適用されて、それにより前記プロセス領域４５での前記誘導コイル８０とプラズマの容量的結合を低減させる。さらに、制御装置５５がＲＤ発生装置８２とインピーダンスマッチングネットワーク８４に接続されて、誘導コイル８０へのパワー供給を制御する。
【００４５】
図１０に示されるように他の実施態様では、プラズマエッチングシステム１ｅは図９の実施態様と類似であるが、さらに、誘導コイル８０’を持ち、これは「スパイラル」コイル又は「パンケーキ」コイルであり、変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）反応装置のように、前記プラズマプロセス領域４５と交信する。誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源又は変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）源は当業者にはよく知られている。
【００４６】
又はプラズマは、電子サクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を用いて形成され得る。さらに他の実施態様では、プラズマはヘリコン波の放出からも形成される。さらに他の実施態様では、プラズマは、表面波の伝播から形成され得る。前記のそれぞれのプラズマ源は当業者によく知られている。
【００４７】
図１１に示される実施態様では、プラズマエッチングシステム１ｆは図５の実施態様と類似するが、さらに、表面波プラズマ（ＳＷＰ）源８０’を含む。前記ＳＷＰ源８０’は、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）などのスロットアンテナを含み、これにマイクロ波パワーがマイクロ波発生装置８２’を介して場合によりインピーダンスマッチングネットワーク８４’を通じて接続される。
【００４８】
図１２を参照すると、図４から図１１で示されるプラズマエッチングシステムのいずれかで使用するための温度制御基板ホルダー５００が、他の実施態様により記載される。前記基板ホルダー５００は、基板支持体５３０を含み、これは第１の温度を持ち、かつ基板５１０を支持するように構成され；温度制御支持ベース５２０を含み、これは基板支持体５３０の下に位置され、かつ前記第１の温度よりも低い第２の温度（例えば基板５１０の望ましい温度よりも低い）となるように構成され；及び熱絶縁体５４０を含み、これは前記基板支持体５３０と前記温度制御支持ベース５２０との間に位置される。さらに、前記基板支持体５３０は、それに接続され基板支持体５３０の温度を上げるように構成された、中心加熱要素５３３（基板５１０の実質的に下部中心領域に位置される）及び端部加熱要素（基板５１０の実質的に下部周辺領域に位置される）を含む。さらに、前記支持ベース５２０は、それに接続された１又はそれ以上の冷却要素５２１を含み、基板支持体５３０の温度を、基板支持体５３０から前記熱絶縁体５４０を通じて熱除去を介して低減させる。
【００４９】
図１２に示されるように、前記中心加熱要素５３３及び端部加熱要素５３１は加熱要素制御ユニット５３２へ接続される。加熱要素制御ユニット５３２は、それぞれの加熱要素をそれぞれ独立に又はそれぞれに依存して制御し、及び制御装置５５０と情報を交換するように構成される。前記中心加熱要素５３３及び端部加熱要素５３１は、前記ウェハに熱を伝達するようにバイアスされた少なくとも１つの加熱流体チャンネル、抵抗加熱要素又は熱電要素を含む。
【００５０】
例えば、前記中心加熱要素５３３及び端部加熱要素５３１は、１又はそれ以上の加熱チャンネルを含み、それを通じて、水、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴ、ＧＡＬＤＥＮ  ＨＴ−１３５などの流体の流れを可能とし熱交換装置を介して前記流体温度が上げられた伝導性対流加熱を与えることができる。前記流体流速及び流体温度は、例えば前記加熱要素制御ユニット５３２により、設定、モニタ、調節及び制御がされ得る。
【００５１】
又は、例えば、前記中心加熱要素５３３及び端部加熱要素５３１は、タングステン、ニッケル−クロム合金、アルミニウム−鉄合金、アルミニウム窒化物フィラメントなどの１又はそれ以上の抵抗加熱要素を含み得る。抵抗加熱要素の製造のための市販材料の例は、登録商標名Ｋａｎｔｈａｌ、Ｎｉｋｒｏｔｈａｌ、Ａｋｒｏｔｈａｌ（Ｋａｎｔｈａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｅｔｈｅｌ、ＣＴから入手）が挙げられる。
Ｋａｎｔｈａｌにはフェライト系合金（ＦｅＣｒＡｌ）が含まれ、及びＮｉｋｒｏｔｈａｌにはオーステナイト系合金（ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ）が含まれる。例えば前記加熱要素には、Ｗａｔｌｏｗ（１３１０  Ｋｉｎｇｓｌａｎｄ  Ｄｒ．、Ｂａｔａｖｉａ、ＩＬ、６０５１０）から入手可能な操作温度４００から４５０℃の鋳込みヒーター、又は同じくＷａｔｌｏｗから入手可能な操作温度３００℃まで及び電力密度が２３．２５Ｗ／ｃｍ２のフィルムヒーターが含まれる。さらに、例えば、前記加熱要素は、１４００Ｗ（又は電力密度５Ｗ／ｉｎ２）のシリコーンゴムヒーター（１．０ｍｍ厚さ）が含まれ得る。電流が前記フィラメントを通過すると、電力は熱として消費され、従って前記加熱要素制御ユニット５３２は、例えば制御可能なＤＣパワー供給を含む。低温度及び低電力密度のために適切な加熱のさらなる選択肢は、Ｋａｐｔｏｎヒーターであり、Ｋａｐｔｏｎ（例えばポリイミド）シートに埋め込まれたフィラメントからなるものであり、これはＭｉｎｃｏ、Ｉｎｃ．（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ、ＭＮ）から市販されている。
【００５２】
又は、例えば、前記中心加熱要素５３３及び端部加熱要素５３１は、熱電要素の配列を含み、これによりそれぞれの要素を通る電流の方向に依存して基板を加熱又は冷却することができる。従って、前記中心加熱要素５３３及び端部加熱要素５３１が、「加熱要素」として参照される場合には、これらの要素は温度間を迅速に変化させるために冷却する能力を含めることができる。さらに、加熱及び冷却機能は、基板支持体５３０内に別々の要素により設けられてよい。１つの例示的熱電要素は、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃから入手可能な、Ｍｏｄｅｌ  ＳＴ−１２７−１．４−８．５Ｍ（４０ｍｍｘ４０ｍｍｘ３．４ｍｍの熱電装置であり、最大熱移動は７２Ｗ）である。従って、前記加熱制御ユニット５３２は、例えば、制御可能な電流源を含み得る。
【００５３】
前記１又はそれ以上の加熱又は冷却要素５２１は少なくとも１つ冷却チャンネル又は熱電要素を持つ。さらに図１２に示されるように、前記少なくとも１つの冷却要素５２１は冷却要素制御ユニット５２２に接続される。冷却制御ユニット５２２は、それぞれの冷却要素５２１を独立に又は依存して制御を与え、及び制御装置５５０と情報を交換するように構成される。
【００５４】
例えば、前記１又はそれ以上の冷却要素５２１は、１又はそれ以上の冷却チャンネルを含み、これにより、水、ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴ、ＧＡＬＤＥＮ  ＨＴ−１３５などの流体であって前記流体温度が熱交換装置を介して下げられた流体がそこを流れて伝導性対流性冷却を与えることができる。前記流体流速は、例えば前記冷却要素制御ユニット５２２により設定、モニタ、調節及び制御され得る。又は、例えば加熱の際に、前記１又はそれ以上の冷却要素５２１を通る流体流れの流体温度は、前記中心加熱要素５３３と端部加熱要素５３１による加熱を補完するために増加され得る。
又は、例えば冷却の際に、前記１又はそれ以上の冷却要素５２１を通る流体流れの流体温度は、減少され得る。
【００５５】
又は、例えば、前記１又はそれ以上の冷却要素５２１は、熱電要素の配列を含み、前記それぞれの要素を通る電流の方向に依存して基板を加熱又は冷却することができる。従って、前記要素５２１は「冷却要素」として参照される場合には、これらの要素は、温度間の迅速な変化を与えるために加熱する能力を含むことができる。さらに、加熱及び冷却機能は、前記温度制御支持ベース５２０内に別々に設けることも可能である。熱電要素の一例は、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃから市販されている、Ｍｏｄｅｌ  ＳＴ−１２７−１．４−８．５Ｍ（４０ｍｍｘ４０ｍｍｘ３．４ｍｍの熱電装置、最大熱移動電力は７２Ｗ）である。従って、冷却要素制御ユニット５２２は、例えば、制御可能な電流源を含み得る。
【００５６】
さらに、図１２に示されるように、基板ホルダー５００はさらに、静電クランプ（ＥＳＣ）を含み、これは基板支持体５３０に埋め込まれた１又はそれ以上のクランプ電極５３５を含む。前記ＥＳＣはさらに、高電圧（ＨＶ）ＤＣ電圧供給５３４を持ち、これは電気配線を介してクランプ電極５３５へ接続される。そのようなクランプの設計及び実施は静電クランプシステムの当業者にはよく知られている。さらに、前記ＨＶＤＣ電圧供給５３４は、制御装置５５０へ接続され、かつ制御装置５５０と情報を交換するように構成される。
【００５７】
図１２に示されるように、さらに、基板ホルダー５００は裏面ガス供給システム５３６を含み、これにより、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトンを含む不活性ガスなどの熱伝達ガス、酸素、窒素又は水素を含むプロセスガス又は他のガスを、基板５１０の裏面の中心及び端部領域に、２ガス供給ライン及び少なくとも２つの複数のオリフィス及びチャンネル（図示されていない）を通じて供給する。前記裏面供給システム５３６は、示されるように、２ゾーン（中心／端部）システムを含み、前記裏面圧力は、中心から端部へ半径方向に変化し得る。さらに、前記裏面ガス供給システム５３６は、制御装置５５０と接続され、及び制御装置５５０と情報交換するように構成される。
【００５８】
さらに、図１２に示されるように、基板ホルダー５００はさらに、基板５１０の実質的に下部中心領域での温度を測定するための中心温度センサ５６２及び基板５１０の実質的に下部端部領域の温度を測定するための端部温度センサ５６４を含む。前記中心及び端部温度センサ５６２、５６４は温度モニタシステム５６０に接続される。
【００５９】
前記温度センサは、光ファイバ温度計、光高温計、米国特許第  ６８９１１２４（この全内容は参照されて本明細書に援用される）に記載されるバンド端部温度測定システム、又はＫ−タイプの熱電対（点線で示されるように）を含み得る。光高温計の例は：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｉｅｓ、Ｉｎｃ．から市販されているＭｏｄｅｌ  Ｎｏ．ＯＲ２０００Ｆ；Ｌｕｘｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている光ファイバ温度計Ｍｏｄｅｌ  Ｎｏ．Ｍ６００；又はＴａｋａｏｋａ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｆｇ．から市販されている光ファイバ温度計Ｍｏｄｅｌ  Ｎｏ．ＦＴ−１４２０を含む。
【００６０】
温度モニタシステム５６０は、センサ情報を制御装置５５０へ与えて、加熱要素、冷却要素、裏面ガス供給システム又は、プロセスの前、プロセスの間又は後にＥＳＣにためにＨＶＤＣ電圧供給の少なくとも１つを調節する。
【００６１】
制御装置５５０は、マイクロプロセッサー；メモリ；及びデジタルＩ／Ｏポート（Ｄ／Ａ及び／又はＡ／Ｄ変換可能な）を含み、前記Ｉ／Ｏポートは、基板ホルダー５００からの出力をモニタすると同様に、基板ホルダー５００へ更新し入力を開始するために十分な制御電圧を生成することが可能である。図１２に示されるように、制御装置５５０は、加熱要素制御ユニット５３２，冷却要素制御ユニット５２２、ＨＶＤＣ電圧供給５３４、裏面ガス供給システム５３６及び温度モニタシステム５６０に接続され、情報を交換し得る。前記メモリに記憶されたプログラムが、記憶されたプロセスレシピに応じて前記の基板ホルダー５００の部品と相互作用するために使用される。
【００６２】
制御装置５５０はまた、汎用コンピューター、プロセッサー、デジタル信号プロセッサーなどとして実装され、コンピューター読み取り可能媒体内に含まれる一連の１又はそれ以上の命令を実行する制御装置５５０に応じて基板ホルダーが本発明のプロセスステップの部分又は全部を実施させるようにしてもよい。前記コンピューター読み取り可能媒体又はメモリは、本発明の教示によるプログラムされた命令を保持するように構成され、及びデータ構造、表、記録又はその他のここで記載されたデータを含むことができる。コンピューター読み取り可能媒体の例は、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピーディスク、テープ、磁気光学ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ又は他の全ての磁気媒体、コンパクトディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ）、又はその他の光学媒体、パンチカード、紙テープ又はその他のパターン化孔付き物理媒体、キャリア波又はその他のコンピューター読み取り可能な媒体が挙げられる。
【００６３】
制御装置５５０は基板ホルダー５５０に対して局所的に又はイントラネットやインターネットを介して基板ホルダー５００から離れて位置され得る。従って、制御装置５５０は、基板ホルダー５００と、直接接続、イントラネット又はインターネットの少なくとも１つを用いてデータ交換をすることができる。制御装置５５０は、顧客サイト（即ち、半導体装置メーカなど）でイントラネットへ接続されるか、又は購入者サイト（即ち装置製造者）でイントラネットへ接続され得る。さらに、他のコンピューター（即ち、制御装置、サーバなど）が制御装置５５０に、直接、イントラネット又はインターネットの少なくとも１つを介してアクセスしてデータ交換することが可能である。
【００６４】
場合により、基板ホルダー５００は、基板５１０上のプロセス領域のプラズマと結合させるＲＦパワーを通す電極を含む。例えば、支持ベース５２０は、ＲＦ発生装置からインピーダンスマッチングネットワークを通じて基板ホルダー５００へＲＦパワーの伝達を介してＲＦ電圧で電気的にバイアスされ得る。前記ＲＦバイアスは、電子を加熱してプラズマを形成し維持する作用、又は基板５１０をバイアスして基板５１０へ入射するイオンエネルギーを制御する作用、又はそその両方を作用することができる。この構成では、前記システムは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）反応装置として操作され、前記チャンバ及び上部ガス注入電極は接地表面として作用する。通常のＲＦバイアスのための周波数は、１ＭＨｚから１００ＭＨｚであり、好ましくは１３．５６ＭＨｚである。
【００６５】
又は、ＲＦパワーは、複数の周波数で前記基板ホルダー電極に適用され得る。さらに、インピーダンスマッチングネットワークは、前記プロセスチャンバ内でプラズマへのＲＦパワーの電圧を、反射されるパワーを最小化することで最大化するように作用し得る。種々のマッチングネットワークトポロジ（例えば、Ｌ−タイプ、π−タイプ、Ｔ−タイプなど）及び自動制御方法が使用され得る。
【００６６】
基板温度の迅速かつ均一な制御のために構成される温度制御基板ホルダーの設計のためのさらなる詳細は、米国特許出願公開第２０１０／００７８４２４号；米国特許出願公開第２００８／００８３７２４号；米国特許出願公開第２００８／００７３３３５号；米国特許第７２９７８９４号；米国特許第７５５７３２８号；米国特許出願公開第２００９／０２６６８０９号に記載されている。
【００６７】
１つの実施態様では、前記プラズマエッチングプロセスは、次のプロセスパラメータ：約１０００ｍＴｏｒｒ（ミリトール）まで（例えば約２００ｍＴｏｒｒまで、又は約３０ｍＴｏｒｒから６０ｍＴｏｒｒ）の範囲のチャンバ圧力、約２０００ｓｃｃｍ（標準立法センチメートル／分）まで（例えば約１０００ｓｃｃｍまで、又は約１ｓｃｃｍから約１００ｓｃｃｍの範囲、又は約１０ｓｃｃｍから約５０ｓｃｃｍ、又は約３０ｓｃｃｍ）の範囲のプロセスガス流速；約２０００ｓｃｃｍまでの範囲（例えば約１０００ｓｃｃｍまで、又は約１ｓｃｃｍから約２０ｓｃｃｍの範囲、例えば約５ｓｃｃｍ）の添加ガス流速；約２０００Ｗ（ワット）までの範囲（例えば約１０００Ｗまで、又は約５００Ｗまで）の上部電極（例えば図６の要素７０）ＲＦバイアス；及び約１０００Ｗ（ワット）までの範囲（例えば約５００Ｗまで）の下部電極（例えば図６の要素２２）ＲＦバイアス、を含む。また、前記上部電極バイアス周波数は、約０．１ＭＨｚから約２００ＭＨｚ、例えば約６０ＭＨｚの範囲であり得る。さらに、前記下部電極バイアス周波数は、０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚ、例えば約２ＭＨｚの範囲であり得る。
【００６８】
他の実施態様では、ＲＦパワーは、上部電極へ供給され、下部電極ヘは供給されない。他の実施態様では、ＲＦパワーは、下部電極に供給されるが、上部電極変換は供給されない。ＲＦパワー及び／又はＤＣパワーは、図４から図１１に記載されるいずれにおいても結合され得る。
【００６９】
プラズマエッチングプロセスを実施する持続時間は、実験設計（ＤＯＥ）技術又はこれまでの経験で決定され得るが；しかしまた、終点検出を用いて決定され得る。終点検出の１つの可能な方法は、前記プラズマ領域からの発光スペクトルの一部をモニタすることであり、これにより、前記基板から特定の材料層を実質的にほとんど完全に除去され下層の薄膜と接触してプラズマ化学に変化が生じた時を示す。モニタしている波長に対応する発光レベルが特定の閾値（例えば、実質的にゼロへ低下する、特定のレベル以下に低下する、又は特定のレベルを超えて増加する）を超えた後、終点に到達したことが認識され得る。使用されるエッチング化学及びエッチングされる材料層に特異的に、種々の波長が使用され得る。さらに、前記エッチング時間は、オーバーエッチングの期間を含むように延長され得るが、ここでオーバーエッチング期間は、前記エッチングプロセスの開始時間及び終点検出に伴う時間（即ち、１から１００％）を含む。
【００７０】
前記のプラズマエッチングプロセスは、図４から図１１に記載されるプラズマエッチングシステムを用いて実施され得る。さらに、前記のプラズマエッチングプロセスは、図１２で示されるようなプラズマエッチングシステム内に温度制御基板ホルダーを使用して実施され得る。しかし、ここで説明したこれらの方法は、この例示的代表例だけに限定されるものではない。
【００７１】
前記のように、本発明者は、Ｃ、Ｈ及びＦを含むプロセスガス及びＣＯ２を含む添加ガスのバランスを用いることで、シリコン凹部を低減させて異方性エッチングプロフィルを達成できることを見出した。図１３は、前記のプラズマエッチングプロセスを用いてパターン化される膜スタック３００の模式図である。前記膜スタック３００は、基板３１０，高アスペクト比プロセス（ＨＡＲＰ）酸化物層３０５，シリコン窒化物層３２０，非ドープ珪酸塩ガラス（ＵＳＧ）層３３０、有機誘電体層（ＯＤＬ）３４０、シリコン含有反射防止コーティング（ＳｉＡＲＣ）層３４５及びパターン化フォトレジスト層３５０を含む。前記パターン化フォトレジスト層３５０は、パターンエッチングの技術分野の当業者には知られる従来のリソグラフィ技術を用いて製造され得る。
【００７２】
【表１】
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膜スタック３００の層は、一連のエッチングステップを用いてパターン化される。表１は、前記シリコン窒化物３２０をパターン化するための３つの例示的プロセス条件を与える。それぞれのプラズマエッチングプロセスについて、プロセス条件は、プロセス番号、プラズマエッチングシステムでの上部電極（ＵＥＬ）パワー（ワット、Ｗ）、下部電極（ＬＥＬ）パワー（ワット、Ｗ）、ガス圧力（ミリトール、ｍＴｏｒｒ）、プラズマエッチングシステムの部品の設定された温度（℃）（「ＬＥＬ」＝下部電極温度、即ち基板温度、中心「ＬＥＬ−Ｃ」及び端部「ＬＥＬ−Ｅ」）、ＣＦ４流速（標準立法センチメートル／分、ｓｃｃｍ）、ＣＨＦ３流速、ＣＯ２流速、Ａｒ流速、Ｏ２流速及びエッチング時間（秒）である。
【００７３】
【表２】
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図１４Ａから図１４Ｄには、プロセス番号１（ＣＦ４／ＣＨＦ３／Ｏ２プラズマ化学）のパターン化されたシリコン窒化物層のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真及び前記基板の中心及び端部の凹部をそれぞれ拡大した図である。図１５Ａ及び図１５Ｂは、プロセス番号２（ＣＨＦ３／Ａｒプラズマ化学）のパターン化されたシリコン窒化物層のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真及び前記基板の中心及び端部の凹部をそれぞれ拡大した図である。図１６Ａ及び図１６Ｂは、プロセス番号３（ＣＨＦ３／Ａｒ／ＣＯ２プラズマ化学）のパターン化されたシリコン窒化物層のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真及び前記基板の中心及び端部の凹部をそれぞれ拡大した図である。表２は、これら３つのプラズマエッチングプロセスの結果をまとめ、シリコン凹部（ナノメートル，ｎｍ）及び側壁角度を与える。
【００７４】
図１４から図１６及び表２から明らかなように、希ガスとＣＨＦ３のみの使用は、シリコン凹部を改良、即ちシリコン凹部を低減させるが、しかし、エッチング異方性を損う、即ち側壁角度が９０度から減少又は角度偏差が増加する。プロセス番号３で、ＣＨＦ３のみの条件にＣＯ２を導入すると、エッチング異方性が改善、即ちプロセス番号１の結果に見合うものである（ただしプロセス番号１ではシリコン凹部が悪化する）。さらにシリコン凹部はプロセス番号１の結果から低減されている。
【００７５】
ここまで本発明のいくつかの実施態様が詳細に説明されたが、本発明の新規教示及び利点から大きく離れることなく前記実施態様において多くの変更が可能であることは当業者に明らかであろう。例えば、１つの例示的プロセスフローが、スペーサー構造を製造するために与えられたが、他のプロセスも含まれるものである。従って、かかる変更もまた本発明の範囲に含むことを意図する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
2013529858.tif 000007
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ−Ｂ】
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【図１４Ｃ−Ｄ】
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【図１５Ａ−Ｂ】
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【図１６Ａ−Ｂ】
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【国際調査報告】
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