(57)【要約】プラズマ加工システムで利用するプラズマ加工ステップの調整方法が開示されている。この方法はプラズマ加工システムのプラズマ反応器内で中性分子とイオンとを含んだ第１プラズマをストライク処理するステップを含んでいる。この方法はさらに、基板上の複数層を第１エッチングステップでエッチングするステップと、基板周囲に可動均一リングを設置するステップとを含んでいる。均一性リングの底面は基板の上面とほぼ同じ高さである。方法はさらに、プラズマ加工システムのプラズマ反応器内で本質的に中性分子で成る第２プラズマをストライク処理するステップを含んでいる。方法はさらに、基板上の複数層を第２エッチングステップでエッチングするステップを含んでいる。第１ステップのエッチングと第２ステップのエッチングとは実質的に均等である。
2008515193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ加工システムで利用するプラズマ加工ステップを調整する方法であって、
プラズマ加工システムのプラズマ反応器内で中性分子とイオンとを含んだ第１プラズマをストライク処理するステップと、
基板上の複数層を第１エッチングステップでエッチングするステップと、
前記基板周囲に可動均一リングを、該均一リングの底面が前記基板の上面と略同一の高さとなるように設置するステップと、
前記プラズマ加工システムの前記プラズマ反応器内で本質的には中性分子で成る第２プラズマをストライク処理するステップと、
前記基板上の前記複数層を第２エッチングステップでエッチングするステップと、
を含んで構成され、前記第１ステップのエッチングと前記第２ステップのエッチングとは実質的に均等であることを特徴とする方法。
【請求項２】
プラズマ反応器を洗浄するステップが第１プラズマのストライク処理ステップに先立って実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
プラズマ反応器を洗浄するステップは無ウェハ自動洗浄プロセスを含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
可動均一リングはプラズマ攻撃に対して抵抗性である材料を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
材料は水晶を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
材料はＹ2Ｏ3を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
材料はイットリウムを含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項８】
材料はＣｅＯ2を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項９】
材料はセリウムを含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１０】
材料はＡｌＯ3を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１１】
材料はアルミニウムを含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１２】
材料はＺｒＯ2を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１３】
材料はジルコニウムを含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１４】
可動均一リングは、第１プラズマと第２プラズマとに曝露されたとき、揮発性エッチング生成物を発生させる材料を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
材料はテフロンを含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１６】
材料はベスペルを含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１７】
材料は実質的に純粋なプラスチックを含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
材料はセラミックを含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１９】
可動均一リングは加熱されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２０】
プラズマ反応器を含んだプラズマ加工システムで利用するプラズマ加工ステップを調整する方法であって、
基板周囲に可動均一リングを、該均一リングの上面がプラズマ反応器上方の第１高となるように設置するステップと、
前記プラズマ反応器内で中性分子とイオンとを含んだ第１プラズマをストライク処理するステップと、
前記基板上の複数層を第１エッチングステップでエッチングし、前記基板上で第１量のエッチング均一性を達成するステップと、
前記基板周囲で前記可動均一リングを、該均一リングの上面が前記プラズマ反応器の下面上方の第２高に提供されるように再設置するステップと、
本質的に中性分子で成る第２プラズマをストライク処理するステップと、
前記基板上の複数層を第２エッチングステップでエッチングし、前記基板上で第２量のエッチング均一性を達成するステップと、
を含んで構成され、前記第１量のエッチング均一性と前記第２量のエッチング均一性とは実質的に均等であることを特徴とする方法。
【請求項２１】
プラズマ反応器を洗浄するステップが第１プラズマのストライク処理ステップに先立って実施されることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
プラズマ反応器を洗浄するステップは無ウェハ自動洗浄プロセスを含んでいることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
可動均一リングはプラズマ攻撃に対して抵抗性である材料を含んでいることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
材料は水晶を含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
２５．材料はＹ2Ｏ3を含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
材料はイットリウムを含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
２７．材料はＣｅＯ2を含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
材料はセリウムを含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２９】
材料はＡｌＯ3を含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項３０】
材料はアルミニウムを含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項３１】
材料はＺｒＯ2を含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項３２】
材料はジルコニウムを含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項３３】
可動均一リングは、第１プラズマと第２プラズマとに曝露されたとき、揮発性エッチング生成物を発生させる材料を含んでいることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項３４】
材料はテフロンを含んでいることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
材料はベスペルを含んでいることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
材料は実質的に純粋なプラスチックを含んでいることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３７】
材料はセラミックを含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項３８】
可動均一リングは加熱されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３９】
プラズマ加工システムで利用するプラズマ加工ステップを調整する装置であって、
プラズマ加工システムのプラズマ反応器内で中性分子とイオンとを含んだ第１プラズマをストライク処理する手段と、
基板上の複数層を第１エッチングステップでエッチングする手段と、
前記基板周囲に可動均一リングを、該均一リングの底面が前記基板の上面と略同一の高さとなるように設置する手段と、
前記プラズマ反応器内で本質的には中性分子で成る第２プラズマをストライク処理する手段と、
前記基板上の前記複数層を第２エッチングステップでエッチングする手段と、
を含んで構成され、前記第１ステップのエッチングと前記第２ステップのエッチングとは実質的に均等であることを特徴とする装置。
【請求項４０】
プラズマ反応器を洗浄する手段が第１プラズマのストライク処理ステップに先立って実施されることを特徴とする請求項３９記載の装置。
【請求項４１】
プラズマ反応器を洗浄する手段は無ウェハ自動洗浄手段を含んでいることを特徴とする請求項４０記載の装置。
【請求項４２】
可動均一リングはプラズマ攻撃に対して抵抗性である材料を含んでいることを特徴とする請求項３９記載の装置。
【請求項４３】
材料は水晶を含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項４４】
材料はＹ2Ｏ3を含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項４５】
材料はイットリウムを含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項４６】
材料はＣｅＯ2を含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項４７】
材料はセリウムを含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項４８】
材料はＡｌＯ3を含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項４９】
材料はアルミニウムを含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項５０】
材料はＺｒＯ2を含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項５１】
材料はジルコニウムを含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項５２】
可動均一リングは、第１プラズマと第２プラズマとに曝露されたとき、揮発性エッチング生成物を発生させる材料を含んでいることを特徴とする請求項３９記載の装置。
【請求項５３】
材料はテフロンを含んでいることを特徴とする請求項５２記載の装置。
【請求項５４】
材料はベスペルを含んでいることを特徴とする請求項５２記載の装置。
【請求項５５】
材料は実質的に純粋なプラスチックを含んでいることを特徴とする請求項５２記載の装置。
【請求項５６】
材料はセラミックを含んでいることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項５７】
可動均一リングは加熱されることを特徴とする請求項３９記載の装置。
【請求項５８】
プラズマ反応器を含んだプラズマ加工システムで利用するプラズマ加工ステップを調整する装置であって、
基板周囲に可動均一リングを、該均一リングの上面がプラズマ反応器上方の第１高となるように設置する手段と、
前記プラズマ反応器内で中性分子とイオンとを含んだ第１プラズマをストライク処理する手段と、
前記基板上の複数層を第１エッチングステップでエッチングし、前記基板上で第１量のエッチング均一性を達成する手段と、
前記基板周囲で前記可動均一リングを、該均一リングの上面が前記プラズマ反応器の下面上方の第２高に提供されるように再設置する手段と、
本質的に中性分子で成る第２プラズマをストライク処理する手段と、
前記基板上の複数層を第２エッチングステップでエッチングし、前記基板上で第２量のエッチング均一性を達成する手段と、
を含んで構成され、前記第１量のエッチング均一性と前記第２量のエッチング均一性とは実質的に均等であることを特徴とする装置。
【請求項５９】
プラズマ反応器を洗浄する手段が第１プラズマのストライク処理ステップに先立って実施されることを特徴とする請求項５９記載の装置。
【請求項６０】
プラズマ反応器を洗浄する手段は無ウェハ自動洗浄手段を含んでいることを特徴とする請求項５９記載の装置。
【請求項６１】
可動均一リングはプラズマ攻撃に対して抵抗性である材料を含んでいることを特徴とする請求項５８記載の装置。
【請求項６２】
材料は水晶を含んでいることを特徴とする請求項６１記載の装置。
【請求項６３】
材料はＹ2Ｏ3を含んでいることを特徴とする請求項６１記載の装置。
【請求項６４】
材料はイットリウムを含んでいることを特徴とする請求項６１記載の装置。
【請求項６５】
材料はＣｅＯ2を含んでいることを特徴とする請求項６１記載の装置。
【請求項６６】
材料はセリウムを含んでいることを特徴とする請求項６１記載の装置。
【請求項６７】
材料はＡｌＯ3を含んでいることを特徴とする請求項６１記載の装置。
【請求項６８】
材料はアルミニウムを含んでいることを特徴とする請求項６１記載の装置。
【請求項６９】
材料はＺｒＯ2を含んでいることを特徴とする請求項６１記載の装置。
【請求項７０】
材料はジルコニウムを含んでいることを特徴とする請求項６１記載の装置。
【請求項７１】
可動均一リングは、第１プラズマと第２プラズマとに曝露されたとき、揮発性エッチング生成物を発生させる材料を含んでいることを特徴とする請求項５８記載の装置。
【請求項７２】
材料はテフロンを含んでいることを特徴とする請求項６５記載の装置。
【請求項７３】
材料はベスペルを含んでいることを特徴とする請求項６５記載の装置。
【請求項７４】
材料は実質的に純粋なプラスチックを含んでいることを特徴とする請求項６５記載の装置。
【請求項７５】
材料はセラミックを含んでいることを特徴とする請求項６５記載の装置。
【請求項７６】
可動均一リングは加熱されることを特徴とする請求項５８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には基板製造技術に関し、特にはプラズマ加工ステップセットの調整方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体またはフラットパネル表示器製造に使用されるガラスパネルのごとき基板の加工にはプラズマが多用される。例えば、基板の加工の一部として基板は複数のダイスまたは方形領域に分割され、それぞれが集積回路となる。電気コンポーネントの形成のために基板は一連のステップで加工され、材料が選択的に除去（エッチング）及び堆積される。
【０００３】
例示的プラズマ加工プロセスでは基板はエッチングに先立って硬化エマルジョン（フォトレジストマスク等）の薄膜で被膜される。硬化エマルジョンの領域は選択的に除去され、下側層のコンポーネントを露出させる。その後に基板はチャックと呼称される単極または双極電極を含んだ基板支持構造体上のプラズマ加工チャンバに入れられる。続いて基板上の様々な露出層をエッチングするために適したプラズマがストライク処理される(strike)。
【０００４】
プラズマは一般的には部分的にイオン化されたガス体を含んで成る。プラズマ放電はＲＦ駆動で弱イオン化されているため、プラズマ内の電子はイオンと熱平衡していない。すなわち重イオンは背景ガス（例えばアルゴン）との衝突で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。電子はイオンよりも相当に少ない質量であるため、電子熱運動速度はイオンの熱運動速度よりもずっと大きい。この特徴によって速く移動する電子はプラズマ加工システム内において表面から奪われ、プラズマと表面との間で正荷電したイオン鞘を発生させる。イオン鞘に入るイオンは表面内に加速される。
【０００５】
低ＲＤ周波数は１ＲＦサイクル以内にてプラズマイオンにイオン鞘を横断させ、イオンエネルギーに大きなバリエーションを与える。同様に、高ＲＦ周波数は数ＲＦサイクルにてプラズマイオンにイオン鞘を横断させ、さらに安定したイオンエネルギーのセットを創出する。高周波数は類似電力レベルで低周波信号によって励起されるときよりも低いイオン鞘電圧をもたらす。
【０００６】
図１にはプラズマ加工システムコンポーネントの概略図が図示されている。一般的に、適したガスセットがガス供給システム１２２から入口１０８を通過してチャンバ１０２内に流入する。その後、これらプラズマ加工ガスは、静電チャック１１６上に配置されたエッジリング１１５と共に設置された半導体基板またはガラス板のごとき基板１１４の露出領域を加工（例えばエッチングまたは堆積処理）するプラズマ１１０を形成するためにイオン化される。さらに裏打材１１７はプラズマとプラズマ加工チャンバとの間にバリアを提供し、基板１１４上のプラズマ１１０の最良化を助ける。
【０００７】
通常、ガス供給システム１２２はプラズマ加工ガス（例えばＣ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ3、ＣＦ4、ＨＢｒ、ＣＨ3Ｆ、Ｃ2Ｆ2、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｈ2、ＮＨ3、ＳＦ6、ＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＷＦ6等々）を含む圧縮ガスシンリンダ１２４aから１２４fを含む。ガスシリンダ１２４aから１２４fは局部排気換気を提供する収容器１２８でさらに保護ができる。流量制御装置１２６aから１２６fは普通は自己完結装置（トランスジューサ、制御バルブ及び信号処理電子機器で構成）であり、半導体産業において普通に使用され、プラズマ加工システムへのガス流量を測定及び規制する。インジェクタ１０９はプラズマ加工ガス１２４をチャンバ１０２内に送る。
【０００８】
誘導コイル１３１は誘電窓１０４でプラズマから分離されており、一般的にプラズマ１１０を発生させるためにプラズマ処理ガスに経時変動電流を誘導する。誘電窓は誘導コイルをプラズマ１１０から保護し、発生したＲＦ界をプラズマ加工チャンバ内へ浸通させる。さらに、リード１３０aと１３０bで誘導コイル１３１に結合されているのは、ＲＦ発生器１３８にさらに結合できる整合ネットワーク１３２である。整合ネットワーク１３２は、典型的には１３．５６ＭＨｚと５０オームで作動するＲＦ発生器１３８のインピーダンスとプラズマ１１０のインピーダンスとの整合を図る。
【０００９】
一般的に、プラズマ点火後に熱平衡を達成するために冷却システムがチャックに結合される。冷却システム自体はチャックの空隙部を通過させてクーラントを送り込む冷却器と、チャックと基板との間に送られるヘリウムガスとを含んでいる。発生熱を取り除くことに加えて、ヘリウムガスは冷却システムに熱放散の迅速制御を行わせる。すなわちヘリウム圧の増加は結果的に熱移動速度をも増加させる。大抵のプラズマ加工システムはさらに操作ソフトウェアプログラムを含んだ複雑なコンピュータで制御されている。典型的な稼動環境では製造工程パラメータ（例えば電圧、ガス混合流、ガス流速、ガス圧、等々）は一般的に特定プラズマ加工システム及び特定製法のために設計されている。
【００１０】
一般的に、基板の様々な層をエッチングするのに使用される３種のエッチングプロセスが存在する。すなわち純粋化学エッチング、純粋物理エッチング及び反応イオンエッチングである。
【００１１】
純粋化学エッチングは一般的に物理的衝突は関与せず、基板上の材料（例えばアルミニウム等）との中性分子の化学反応が関与する。その化学反応速度はプロセスによっては非常に速いことも遅いこともある。例えば、フッ素系分子は基板上の誘電材料と化学反応する傾向にあり、酸素系分子はフォトレジストのごとき基板上の有機材料と化学反応する傾向にある。
【００１２】
スパッタリングと呼称される純粋イオンエッチングは基板から材料（酸化物等）を除去するのに使用される。普通、アルゴンのごとき不活性ガスがプラズマでイオン化され、負荷電された基板に向かって加速される。純粋イオンエッチングは異方性（すなわち主として単方向）及び非選択的である。すなわち特定材料に対する選択性は非常に劣る傾向にある。なぜなら大抵の材料のスパッタリング速度は類似しているからである。さらにイオン衝突の束密度及びエネルギーによっては純粋イオンエッチングのエッチング速度は遅いのが普通である。
【００１３】
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）はイオン支援エッチングとも呼称され、基板から材料（例えばフォトレジスト、ＢＡＲＣ、ＴｉＮ、酸化物、等々）を除去するために化学処理及びイオン処理を組み合わせている。一般的にプラズマ内のイオンは基板表面に衝突することで化学プロセスを増強し、化学プロセスの分子との反応を促進するために表面原子の化学結合を破壊する。化学エッチングが垂直及び軸方向であるのに対して、イオンエッチングは主として垂直であるので、垂直エッチング速度は水平方向よりもずっと速い。さらにＲＩＥは異方性プロフィールを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし純粋化学エッチング並びにＲＩＥエッチングの両方に関わる１つの問題はそれらも非均一エッチング速度であった。エッチング速度とは一般的に材料がエッチングによってどれだけ素早く除去されるかを表す測定値である。エッチング速度は一般的にエッチングプロセス前後の厚みを測定し、それらの厚み差をエッチング時間で割り算することで算出される。
【００１５】
エッチング前の厚み−エッチング後の厚み
エッチング速度＝ 
エッチング時間
図１
均一性は一般的にエッチングプロセス前後の選択ポイントで厚みを測定することによる基板厚マッピングと、これら選択ポイントでのエッチング速度の計算により測定される。測定平均値は次の式で表される。
【００１６】
【数１】
2008515193.tif 000003
【００１７】
図２
ｘは基板上の特定ポイントのエッチング速度であり、Ｎは全ポイント数である。
【００１８】
最大マイナス最低非均一度は次の式で表される。
【００１９】
【数２】
2008515193.tif 000004
【００２０】
図３
例えば、基板の１領域は他の領域よりも速くエッチングされる。一般的に、非均一エッチングはトレンチ側壁のアンダーカットを引き起こす。典型的にはアンダーカットは導電線の太さを減少させ、場合によっては導電線破断を引き起こし、装置を故障させる。さらに非均一エッチングは一般的にエッチングプロセス時間を長くし、プロセス効率を低下させる。
【００２１】
この問題は異なるタイプの連続エッチングプロセス化学作用によって増幅される。例えば、化学エッチングプロセスまたはＲＩＥエッチングプロセス中にしばしばエッチング速度は基板エッジで高くなる。基板エッジでは局部エッチング速度は表面化学反応あるいは基板表面への限定エチャント移動によって支配される。
【００２２】
図２Ａから図２Ｃでは基板上にイオンと中性分子とを含むプラズマが概略的に図示されている。１回のプロセスセッション中（すなわち現位置）に可能な限り多くの基板層をエッチングすることは基板処理には有利である。例えば、現位置プロセスは各基板の扱いを最小限とし、作業効率を高め、生産量を増加させ、必要なプラズマ処理チャンバの数も最小にする。従って中性分子密度並びにイオン密度が様々なタイプのプラズマ化学作用で実質的に均一であるようにプラズマ加工チャンバを設計することが望ましい。なぜなら実質的に均一なプラズマ密度は一般的に実質的に均一なエッチングを提供するからである。図２Ａはプラズマ加工チャンバの概略図であり、中性分子密度１１０aとイオン密度１１０bは基板１１４の表面で実質的に均一である。
【００２３】
さらに、基板エッジを越えて延び出るプラズマ部分は基板中央ではなく基板エッジをエッチング加工するのに利用可能な大容量の中性分子を発生させる。図２Ｂはプラズマ加工チャンバの概略図であり、中性分子密度１１０aは実質的に均一ではなく、基板１１４の表面で非均一なエッチングプロフィールを創出する。
【００２４】
別な解決策は基板上で中性分子の量を実質的に均衡させるため、プラズマチャンバの直径を小さくすることである。しかし実質的にイオンを使用するプロセスではチャンバを狭くすることはさらに多くのイオンをチャンバ壁との衝突で消費させることになる。これはイオン密度を減少させ、基板エッジでのエッチング速度を低下させる。図２Ｃはプラズマ加工チャンバの概略図であり、そこではイオン密度１１０bは実質的に均一ではなく、基板１１４の表面で非均一エッチングプロフィールを創出する。
【００２５】
以上の観点から、プラズマ加工ステップセットを調整する方法及び装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は１実施例によるプラズマ加工システムを使用したプラズマ加工ステップの調整方法に関する。この方法は中性分子及びイオンを含む第１プラズマをプラズマ加工システムのプラズマ反応器内でストライク処理(strike)するステップを含む。この方法は第１エッチングステップで基板の複数層をエッチングし、基板周囲に可動均一リングを配置するステップを含む。この均一リングの底面は基板の上面とほぼ同一の高さである。方法はさらにプラズマ加工システムのプラズマ反応器内にて本質的に中性分子で成る第２プラズマをストライク処理するステップを含んでいる。方法は基板上の複数層を第２エッチングステップにてエッチングするステップをさらに含んでいる。第１ステップのエッチング並びに第２ステップのエッチングは実質的に均等である。
【００２７】
本発明は別実施例によるプラズマ反応器を含むプラズマ加工システムを使用したプラズマ加工ステップの調整方法にも関する。この方法は基板周囲に可動均一リングを配置するステップを含んでいる。この均一リングの上面はプラズマ反応器の底面上方の第１高に提供されている。この方法はさらにプラズマ反応器内で中性分子とイオンを含む第１プラズマをストライク処理するステップと、基板上の複数層を第１エッチングステップにてエッチングするステップとを含んでいる。これで基板上での第１量のエッチング均一性が達成される。方法はさらに基板周囲に可動均一リングを再設置するステップを含んでいる。この均一性リングの上面はプラズマ反応器の底面上方の第２高に提供されている。方法はさらに本質的に中性分子で成る第２プラズマをストライク処理するステップと、基板上の複数層を第２エッチングステップにてエッチングするステップとを含んでいる。これで基板上での第２量のエッチング均一性が達成される。第１量のエッチング均一性と第２量のエッチング均一性とは実質的に均等である。
【００２８】
本発明は別実施例によるプラズマ加工のためのプラズマ加工ステップを調整する装置に関する。この装置はプラズマ加工システムのプラズマ反応器内で中性分子及びイオンを含んだ第１プラズマをストライク処理する手段を含む。この装置はさらに基板上の複数層を第１エッチングステップにてエッチングする手段と、基板周囲に可動均一リングを配置する手段とを含む。この均一リングの底面は基板の上面とほぼ同一の高さである。装置はさらにプラズマ反応器内で本質的に中性分子で成る第２プラズマをストライク処理する手段を含む。装置はさらに基板上の複数層を第２エッチングステップにてエッチングする手段を含む。第１ステップのエッチングと第２ステップのエッチングとは実質的に均等である。
【００２９】
本発明は別実施例によるプラズマ反応器を含んだプラズマ加工システムで利用するプラズマ加工ステップの調整のための装置に関する。この装置は基板周囲に可動均一リングを設置する手段を含む。この均一リングの上面はプラズマ反応器の底面上方の第１高に提供される。装置はまたプラズマ反応器内で中性分子とイオンとを含んだ第１プラズマをストライク処理する手段を含む。装置は基板上の複数層を第１エッチングステップにてエッチングする手段も含む。これで基板上での第１量のエッチング均一性が達成される。装置は基板周囲に可動均一リングを再配置する手段をさらに含む。均一リングの上面はプラズマ反応器の底面上方の第２高に提供される。装置はさらに本質的に中性分子で成る第２プラズマをストライク処理する手段を含む。装置はさらに基板上の複数層を第２エッチングステップにてエッチングする手段を含む。第１量のエッチング均一性と第２量のエッチング均一性とは実質的に均等である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明のこれら及び他の特徴は添付図面を利用して以下においてさらに詳細に説明する。本発明をいくつかの実施例に基づき、添付図面を利用して詳細に解説する。本発明の完全理解のために多数の細部が記載されているが、それらの一部あるいは全部を省略することも可能である。
【００３１】
基板エッチング均一性を達成するために可動均一リングをプラズマ加工に利用できる。
【００３２】
可動均一性リングは基板エッジ上方でのプラズマ逆拡散を最小とするために基板エッジと基板を越えて延びるプラズマチャンバ部分との間で物理的境界を創出できる。すなわち可動均一リングは壁体により基板を包囲するように設置できる。壁体は中性（化学）反応物質の一部、特に、高密度中性反応物質領域に位置する中性反応物質を基板内に拡散させない。
【００３３】
さらに、均一リングを現位置で調整させることで、まず基板を取り出して均一リングを調整することなく各加工ステップの均一性は最良化できる。すなわち、完全なエッチング適用が、均一リングが必要とされる加工ステップ（すなわち、エッチング速度が表面の化学反応速度により限定）と、均一リングが不要な加工ステップとを含むなら、固定均一リングの使用または均一リングを使用しないことは最良以下である全体的均一性をもたらすであろう。
【００３４】
一般的に可動均一リングはプラズマ加工において使用されなかった。なぜなら加工中に移動構造物を基板上に置くことにより汚染が発生するからである。すなわちそのような構造物はエッチング副産物（例えばポリマー）を堆積させる表面を提供する。均一リングが移動されると堆積物は基板上に落下し、粒子汚染を引き起こすであろう。しかし本発明はプラズマ攻撃に抵抗性のある物質を使用して汚染を減少させるように設計されている。そのような物質とは酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）及び水晶である。
【００３５】
テフロン、ベスペルその他の純粋プラスチックのごときプラズマ化学物質に曝露されたときに揮発性エッチング生成物のみを発生させる他の物質も可動均一リングの製造に利用が可能である。さらに無ウェハ自動洗浄プロセスを利用したチャンバの洗浄により、落下堆積物の蓄積は最小となる。
【００３６】
本明細書で使用する“エッチング特徴部”とはトレンチ、コンタクト、バイアス等を含む。エッチングは基板がプラズマ加工チャンバ内のチャック上に置かれているときに実施される。
【００３７】
１実施例では、均一リングは基板と実質的に等しい高さ（均一リングの底部が基板に等しい）あるいは基板下方（均一リングの上部が基板の上部に等しいかその下方）へと現位置にて移動される。
【００３８】
１実施例では、均一リングは基板と均一な高さから基板の下方までの範囲で現位置にて移動される。
【００３９】
別実施例では、均一リングは基板の上方（均一リングの底部と基板の上部との間にギャップが存在）から基板底部の位置の範囲で移動される。
【００４０】
別実施例では、可動均一リングは好適にはチャンバ内に存在するプラズマによるエッチングに対して抵抗性である材料（例えば反応性物質に対して不活性）により形成される。可動均一リングは基板をさほど汚染せずにプラズマ環境に耐えることができる材料で形成されるべきである。
【００４１】
別実施例ではセラミック材料が利用される。別実施例では酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）または水晶のごとき材料が使用される。別実施例ではイットリウム、ジルコニウム、アルミニウムまたはセリウムを含む材料が使用される。さらに均一リングは前記の材料を被膜した別材料で形成することもできる。
【００４２】
別実施例では、可動均一リングはテフロン、ベスペル等の揮発性エッチング製品で形成される。
【００４３】
別実施例では、可動均一リングは加熱され、エッチング加工工程全体に均一温度を提供し、均一リングの表面の蓄積ポリマー量を減少させる。一般的にプラズマ加工工程の堆積量は表面温度に関係する。すなわち温度が低いほど洗浄を必要とする堆積物量が多くなる。従って可動均一リングは好適には充分に加熱され、均一リングの側壁でのポリマー堆積が防止される。
【００４４】
例えば可動均一リングは熱伝導あるいは熱輻射で加熱できる。これは均一リングの内側あるいは外側の加熱コイル（例えば電気加熱コイル）、加熱灯、加熱液流等により可能である。別実施例では可動均一リングの温度は自動的に制御される。例えば、プラズマがチャージされたとき、一般的にはチャンバ内の温度は上昇し、コントローラは適切な温度を維持するために加熱電力を低下させるように設計されている。よって熱はプラズマが存在しないときにヒータによって発生する。
【００４５】
図３Ａと図３Ｂは本発明の１実施例による可動均一リングの概略図である。図３Ａで示す可動均一リング３０２は基板３０３の下方に位置する。すなわち可動均一リング３０２は静電チャック３１４から上昇されていない。均一リングはチャック３１４の方向にプラズマの材料を向かわせる形状で提供された開口部３０８をも含む。さらに均一リングは加工工程中に基板に提供される物質の量の制御を助けるべく壁厚及び/又はテーパを有して設計できる。
【００４６】
前述したように、プラズマ３１０a内のイオン密度３２０bと中性分子密度３２０aは基板表面に提供される物質のエッチング均一性を決定する。一般的に、中性反応物質の密度が基板エッジで高いとき、基板中央部と基板エッジとの間に非均一性が現れる。
【００４７】
図３Ｂで示す可動均一リング３０２は基板３０３と実質的に等しい高さで提供されている。すなわち可動均一リング３０２は３１８の量だけチャック３１４から上昇されている（３０４）。図３Ａとは異なり、チャックの上方で基板周囲を包囲するように均一リングを提供することで、基板エッジ周囲の中性反応物質は基板エッジとの反応を実質的に妨害される。基板エッジ周囲の中性反応物質束密度の減少はさらに均一な全体的中性分子密度３２０aを提供し、均一なエッチング速度を提供する。
【００４８】
現位置で可動均一リングの高さを選択的に調整することで、中性分子密度及びイオン密度は１つの加工セッション中に使用される多様なタイプのプラズマ化学反応で実質的に最良化される。この調整は最終的な作業効率を高める。
【００４９】
基板均一性の改善は相当なものである。例えば図４に示す例示的基板の層スタックはＴＣＰ２３００プラズマ反応器内で現位置エッチングされている。この反応器は米国カルフォルニア州フレモント市のラム・リサーチコーポレーション製である。
【００５０】
層スタックの底部には酸化ケイ素層４１４が存在する。層４１４上方にはＴｉＮ層４１２が提供されている。層４１２の上方にはアルミニウム層４１０が提供されている。層４１０の上方にはＴｉＮ層４０８が提供されている。層４０８の上方にはＢＡＲＣ層４０６が提供されている。層４０６の上方にはフォトレジスト層４０４が提供されている。
【００５１】
一般的にそれぞれの加工ステップはプラズマ加工条件と、エッチングされる材料のために最良化されたプラズマ加工法とを含む。ステップ１ではフォトレジスト層４０４とＢＡＲＣ層４０６とがフッ素系エッチングプロセスでＲＩＥを使用してエッチングされる（例えば、圧力１０ｍＴ、１０００ワット誘導電力２００ワットバイアス電力、１００ＳＣＣＭのＣＦ4流、基板温度４０℃）。イオンは一般的に化学プロセスを助けるので、可動均一リングは基板と等しい高さに配置される必要がある。
【００５２】
ステップ２ではＴｉＮ層４０８はＲＩＥを使用して（例えば、圧力１０ｍＴ、１０００ワット誘導電力、２００Ｗバイアス電力、１００ＳＣＣＭのＣｌ2、１００ＳＣＣＭのＢＣｌ3、３０ＳＣＣＭ以下の流量の可能な添加物ＣＨ4、Ｎ2及び/又はＣＨＦ3、基板温度４０℃）塩素系エッチング処理によりエッチングされる。ステップ１の場合と同様に、イオンは一般的に化学プロセスを助けるので、可動均一リングは基板とほぼ等しい高さで設置される必要がある。
【００５３】
ステップ３ではＡｌ層４１０は化学処理を使用して（例えば、圧力１０ｍＴ、６００ワット誘導電力、２００ワットバイアス電力、１００ＳＣＣＭのＣｌ2、１００ＳＣＣＭのＢＣｌ3、３０ＳＣＣＭ以下の流量の添加物ＣＨ4、Ｎ2及びＣＨＦ3、基板温度４０℃）エッチングされる。しかし前のステップとは異なり、可動均一リングは均一リングの底部が基板とほぼ同じ高さであるように配置されている。前述したように、可動均一リングは中性分子を基板エッジと反応させないようにしている。可動均一リングが設置されると、最大マイナス最低非均一度の約８％から約１５％が達成される。可動均一リングがないと最大マイナス最低非均一度は約２％から約５％である。
【００５４】
ステップ４ではＴｉＮ層４０８がＲＩＥを使用して塩素系エチャントによりエッチングされる。
【００５５】
最後にステップ５では、可動均一リングを必要とせずに酸化ケイ素層４１４がＲＩＥまたは化学処理を利用して（例えば、圧力１０ｍＴ、８００ワット誘導電力、２００ワットバイアス電力、１００ＳＣＣＭのＣｌ2、１００ＳＣＣＭのＢＣｌ3、基板温度４０℃）エッチングされる。
【００５６】
本発明をいくつかの好適実施例を使用して解説したが、本発明の範囲内でそれらの変更は可能である。例えば本発明はラム・リサーチコーポレーションのプラズマ加工システム（例えば、Ｅｘｅｌａｎ、ＥｘｅｌａｎＨＰ、ＥｘｅｌａｎＨＰＴ、２３００、ＶｅｒｓｙｓＳｔａｒ、等）を使用するが、他のプラズマ加工システムでも利用可能である。本発明は様々な径の基板で利用できる（例えば、２００ｍｍ、３００ｍｍ、液晶表示装置、等）。本発明の方法は様々に利用することが可能である。
【００５７】
本発明の利点にはプラズマ加工システムで利用する最良調整方法と装置の提供が含まれる。さらなる利点には、プラズマチャンバ内でのエッチングプロセスのエッチング均一性、製造に関わる問題の解決及び生産効率の最良化が含まれる。
【００５８】
以上、本発明の例示的実施例を説明した。本発明の範囲内でそれらの改良や変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１はプラズマ加工システムの概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは基板上のイオンと中性分子を含んだプラズマの概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは基板上のイオンと中性分子を含んだプラズマの概略図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは基板上のイオンと中性分子を含んだプラズマの概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは本発明の１実施例による可動均一リングの概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは本発明の１実施例による可動均一リングの概略図である。
【図４】図４は本発明の１実施例によりＴＣＰ２３００プラズマ反応器で現位置エッチングされている例示的基板の層スタックの概略図を図示する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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