(57)【要約】【解決課題】プラズマ処理システムで利用する基板エッチング最適化方法が開示されている。【解決手段】この方法は、第１可変処理要素を含んだ第１プラズマ処理処方を選択させるステップを含み、第１可変処理要素を第１量だけ変更させることにより第１基板エッチング特性を最適化させ、第２基板エッチング特性を低下させる。この方法はさらに第２可変処理要素を含んだ第２プラズマ処理処方を選択させるステップを含み、第２可変処理要素を第２量だけ変更させることにより第１基板エッチング特性を低下させ、第２基板エッチング特性を最適化させる。方法はさらに基板をプラズマ処理チャンバ内のチャック上に配置するステップと、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを照射するステップとを含む。方法はさらに第１プラズマ処理処方と第２プラズマ処理処方とを交互実行するステップを含み、交互実行の終了時には第１基板エッチング特性と第２基板エッチング特性とは実質的に最適化されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システムで利用する基板のエッチングを最適化する方法であって、
第１可変処理要素を含んだ第１プラズマ処理処方を選択させるステップであって、該第１可変処理要素を第１量だけ変更させることにより第１基板エッチング特性を最適化させ、第２基板エッチング特性を低下させるステップと、
第２可変処理要素を含んだ第２プラズマ処理処方を選択させるステップであって、該第２可変処理要素を第２量だけ変更させることにより前記第１基板エッチング特性を低下させ、前記第２基板エッチング特性を最適化させるステップと、
基板をプラズマ処理チャンバ内のチャック上に配置するステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを照射するステップと、
前記第１プラズマ処理処方と前記第２プラズマ処理処方とを交互実行するステップであって、該交互実行の終了時には前記第１基板エッチング特性と前記第２基板エッチング特性とは実質的に最適化されているステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
第１基板エッチング特性はエッチ速度、均等度、選択度及びエッチプロファイルの中から選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
第２基板エッチング特性はエッチ速度、均等度、選択度及びエッチプロファイルの中から選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
第１可変処理要素は処理時間、ＲＦ電力、チャンバ内圧、ガス組成、ガス流、基板バイアス及びＲＦ周波数の中から選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
第２可変処理要素は処理時間、ＲＦ電力、チャンバ内圧、ガス組成、ガス流、基板バイアス及びＲＦ周波数の中から選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
基板は半導体ウェハーであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
基板はガラスパネルであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
交互実行は数秒ごとに反復されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
プラズマ処理システムで利用する基板のエッチングを最適化する方法であって、
第１可変処理要素を含んだ第１セットのプラズマ処理処方を選択させるステップであって、該第１可変処理要素を第１量だけ変更させることにより第１基板エッチング特性を最適化させ、第２基板エッチング特性を低下させるステップと、
第２可変処理要素を含んだ第２セットのプラズマ処理処方を選択させるステップであって、該第２可変処理要素を第２量だけ変更させることにより前記第１基板エッチング特性を低下させ、前記第２基板エッチング特性を最適化させるステップと、
基板をプラズマ処理チャンバ内のチャック上に配置するステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを照射するステップと、
前記第１セットのプラズマ処理処方のプラズマ処理処方と前記第２セットのプラズマ処理処方のプラズマ処理処方とを交互実行するステップであって、該交互実行の終了時には前記第１基板エッチング特性と前記第２基板エッチング特性とは実質的に最適化されているステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１０】
第１基板エッチング特性はエッチ速度、均等度、選択度及びエッチプロファイルの中から選択されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
第２基板エッチング特性はエッチ速度、均等度、選択度及びエッチプロファイルの中から選択されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
第１可変処理要素は処理時間、ＲＦ電力、チャンバ内圧、ガス組成、ガス流、基板バイアス及びＲＦ周波数の中から選択されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１３】
第２可変処理要素は処理時間、ＲＦ電力、チャンバ内圧、ガス組成、ガス流、基板バイアス及びＲＦ周波数の中から選択されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１４】
基板は半導体ウェハーであることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１５】
基板はガラスパネルであることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１６】
交互実行は数秒ごとに反復されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１７】
プラズマ処理システムで利用する基板のエッチングを最適化する装置であって、
第１可変処理要素を含んだ第１セットのプラズマ処理処方を選択させる手段であって、該第１可変処理要素を第１量だけ変更させることにより第１基板エッチング特性を最適化させ、第２基板エッチング特性を低下させる手段と、
第２可変処理要素を含んだ第２セットのプラズマ処理処方を選択させる手段であって、該第２可変処理要素を第２量だけ変更させることにより前記第１基板エッチング特性を低下させ、前記第２基板エッチング特性を最適化させる手段と、
基板をプラズマ処理チャンバ内のチャック上に配置させる手段と、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを照射させる手段と、
前記第１セットのプラズマ処理処方のプラズマ処理処方と前記第２セットのプラズマ処理処方のプラズマ処理処方とを交互実行させる手段であって、該交互実行の終了時には前記第１基板エッチング特性と前記第２基板エッチング特性とは実質的に最適化されている手段と、
を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項１８】
第１基板エッチング特性はエッチ速度、均等度、選択度及びエッチプロファイルの中から選択されることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
第２基板エッチング特性はエッチ速度、均等度、選択度及びエッチプロファイルの中から選択されることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
第１可変処理要素は処理時間、ＲＦ電力、チャンバ内圧、ガス組成、ガス流、基板バイアス及びＲＦ周波数の中から選択されることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２１】
第２可変処理要素は処理時間、ＲＦ電力、チャンバ内圧、ガス組成、ガス流、基板バイアス及びＲＦ周波数の中から選択されることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２２】
基板は半導体ウェハーであることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２３】
基板はガラスパネルであることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２４】
交互実行は数秒ごとに反復されることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に基板製造技術に関し、特に基板最適化のためにプラズマ処理ステップを交互実行させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板あるい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等の基板の処理にはプラズマが多用される。例えば基板処理の一環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を形成する。その後、基板は一連のステップで処理され、材料が選択的に除去（エッチング）及び堆積される。
【０００３】
一般的に、可変処理要素は、エッチ速度、均等度、選択度、エッチプロファイル等の好適プラズマ処理特性を維持するために頻繁に調整される。エッチ速度とはエッチング処理における材料除去速度のことである。これはプラズマ処理では重要な特性である。なぜならエッチ速度はエッチング処理の処理量に直接的に影響を及ぼすからである。エッチ速度はエッチング処理前後に膜厚を測定し、その膜厚差を処理時間で割ることで得られる。
【０００４】
均等度とは基板表面全体におけるエッチ速度の安定度のことである。均等度はエッチング処理前後における複数の所定箇所の厚みにより測定され、それら測定箇所でのエッチ速度を計算することで得られる。選択度とは異なる材料間のエッチ速度比のことである。特にエッチング除去対象材料とエッチング除去非対象材料との間が比較される。エッチプロファイルとはエッチング垂直度のことである。一般的に加工壁部の表面均等度が大きければ大きいほどエッチプロファイルは良好となる。
【０００５】
調整可能な可変処理要素のセットには処理時間、ＲＦ電力、チャンバ圧、ガス組成、ガス流、基板バイアス、ＲＦ周波数、等々が含まれる。理論的にはそれぞれのプラズマ処理特性のためにそれぞれの可変要素を最適化することが有利であるが、実際には達成が困難である。多くの場合、最適処理条件は狭いウィンドーのパラメータ内でのみ維持可能であり、製造性の観点からは現実的ではない。１特性を改善させるために１可変要素を調整することで別特性が低下することがある。
【０００６】
一般的に基板上の種々な層をエッチングするために三種類のエッチング処理法が存在する。それらは純化学エッチング、純物理エッチング及び反応性イオンエッチングである。
【０００７】
純化学エッチングは一般的に物理的衝撃が介在せず、基板の材料（例えばアルミニウム）との中性分子（中性物質）の化学反応が介在する。処理法によっては化学反応速度は非常に高速あるいは非常に低速となる。例えばフッ素系の分子は基板の誘電材料と化学的に反応する傾向があり、酸素系分子はフォトレジストのごとき基板の有機材料と化学的に反応する傾向がある。
【０００８】
純イオンエッチングはスパッタリングとも呼称され、基板から材料（例えば酸化物）を弾き出すのに使用される。普通、アルゴン等の不活性ガスがプラズマ内でイオン化され、その後に負荷電された基板に向けて加速される。純イオンエッチングは異方性（すなわち主に単方向性）であり、非選択性である。すなわち、特定材料に対する選択度は非常に低い傾向にある。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。さらに一般的にはイオン衝撃の束密度及びエネルギーに影響されるものの、純イオンエッチングのエッチ速度は共通して低い。
【０００９】
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）はイオン強化エッチングとも呼称され、基板から材料（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とイオン処理とを組み合わせたものである。一般的にプラズマ内のイオンは基板表面を打撃し、その後の化学処理で分子とさらに容易に反応するように基板表面の原子の化学結合を破壊して化学処理を支援する。イオンエッチングは急勾配性が勝り、化学エッチングは急勾配性及び垂直性の両方が関与するため、急勾配エッチ速度は水平方向のエッチ速度よりもずっと速い傾向にある。さらにＲＩＥは異方性プロファイルを有する傾向にある。
【００１０】
しかし純化学エッチング及びＲＩＥエッチングが抱える１つの問題は非均等エッチ速度であった。エッチ速度とは一般的にエッチング処理による物質除去速度を表す測定値である。これは一般的にエッチング処理前後の厚みを測定し、厚みの差異をエッチング処理時間で割ることで得られる。
【００１１】
一般的にエッチ速度は典型的には基板の縁部で大きい。局部エッチ速度は基板表面の化学反応によって、または基板表面への限定されたエチャント運搬量によって左右される。すなわち与えられたエチャント量に対してエッチングに利用できる基板表面の面積が狭ければ狭いほど、速いエッチ速度が得られる。
【００１２】
図１ではプラズマ処理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、好適セットのガスがガス供給システム１２２から供給口１０９を通ってチャンバ１０２内に流入する。これらプラズマ処理ガスはインジェクタ１０８でイオン化されてプラズマ１１０が形成され、静電チャック１１６上でエッジリング１１５と共に設置された半導体基板またはガラス板等の基板１１４の露出領域を処理（例えばエッチングまたは堆積）する。さらに裏打ち材１１７はプラズマとプラズマ処理チャンバとの間に熱バリアを提供し、さらに基板１１４上のプラズマ１１０を最良化させる手助けをする。
【００１３】
誘導コイル１３１は誘電ウィンドー１０４によってプラズマから分離されており、一般的にプラズマ処理ガス内に経時変動電流を誘導し、プラズマ１１０を生成する。誘電ウィンドー１０４はプラズマ１１０から誘導コイルを保護し、生成ＲＦフィールドをプラズマ処理チャンバ内に侵入させる。リード１３０ａ及び１３０ｂでは誘導コイル１３１に整合ネットワーク１３２がさらに結合されている。整合ネットワーク１３２はＲＦ生成器１３８にさらに結合することができる。整合ネットワーク１３２は、典型的には１３．５６ＭＨｚ、５０オームで作動するＲＦ生成器１３８のインピーダンスをプラズマ１１０のインピーダンスに整合させる。
【００１４】
図２はエッチング処理を概略的に示す。一般的にはプラズマエッチング処理は相当に複雑であり、多くの要因に影響を受ける。例えばＲＦフィールドはプラズマ１１０内に、高エネルギー電子、正イオン、負イオン、中性イオン及びイオン基等の幾種類かの物質を生成する。正イオンはガス分子またはガス原子から電子が完全に取り除かれたときに生成される。同様に負イオンは稀ではあるがガス分子またはガス原子に電子が追加されたときに生成される。
【００１５】
イオン基は電子衝突が分子をばらばらに分解したときに生成される。イオン基は結果的に不充分な化学結合を有し、化学的には反応性となる。イオン基は正味電荷を有さず、電場によって加速されず、荷電粒子によって引き付けられないため、荷電粒子よりも一般的に長寿命を有する。中性イオンは安定しており、正にも負にも荷電されておらず、化学的に活性でもない。一般的に２つの最も重要なパラメータは電子の数密度及びエネルギー分布であり、プラズマ生成及びプラズマ維持において中心的な役割を果たす。
【００１６】
一般的にプラズマエッチング処理では方向性エッチングがしばしばエッチ前部でのポリマー形成２２４を経由して側壁不活性化により達成される。側壁不活性化の程度はエッチ生成物量とマスク面積により変動し、集積回路の隔離加工部から高密度部分へ移動する際に大きく変動する。側壁不活性化材料の量は構造物のプロファイルを決定する。
【００１７】
プラズマ内の反応物質の一部は基板表面２０２に運ばれ、物理吸着あるいは化学吸着２０４等の反応２０１が起きる。化学吸着では強力“化学結合”が吸着された原子あるいは分子と基板との間で提供される。物理吸着は弱く、化学相互作用を介在させていないと考えられることが多い。
【００１８】
その後に他の反応物質がエッチ前部２１４に運ばれる。あるいはイオン２０８で構成されていれば進路を逸らされる。基板温度制御２１６とバイアス形成２１８とを組み合わせると、それら要素は結果的にプロファイル２１０及び表面品質２１２に影響を及ぼす。前述したようにイオンはエッチング反応２２０に多用され、材料（例えば酸化物）を基板から物理的に弾き出す。一方、中性イオン及びイオン基は化学エッチング反応２２０に使用できる。反応副生成物はしばしば主プラズマガス流内に拡散して戻り、その後にプラズマチャンバ２３０から排出２２８される。
【００１９】
図３はプラズマエッチング処理におけるエッチング速度とＲＦ電力との関係を示す概略グラフである。他の全処理特性が一定に保たれると、低ＲＦ電力では基板表面を打撃することで化学処理させるプラズマ内の利用可能なイオン数は非常に少なくなる。ＲＦ電力が増加すると一般的にはエッチ速度を増加させる追加イオンが生成される。しかしながら、ＲＦ電力の増加はエッチ速度を安定化させる。なぜならイオンで飽和したプラズマの平均自由進路は短くなるからである。平均自由進路（ＭＦＰ）とはイオンが別粒子と衝突するまでに移動できる平均距離のことである。一般的にＭＦＰが短ければ短いほど基板表面に到達するイオン量は少なくなる。
【００２０】
図４はプラズマエッチング処理におけるエッチ速度を圧力との関係を示す概略グラフである。図３とは異なり、他の全プラズマ処理特性が一定ならば一般的には物理的特性が支配的なエッチング処理で圧力の増加は平均自由進路を短縮させ、エッチングに利用できるイオン数を減少させる傾向にある。すなわち圧力を増加させることでさらに多いイオンの衝突によってイオンエネルギーは減少する。
【００２１】
図５はプラズマエッチング処理における均等度とＲＦ電力との関係を示す概略グラフである。他の全プラズマ処理特性が一定に保たれるなら、一般的に低ＲＦ電力では基板表面を打撃することで化学処理を可能ならしめるプラズマ内のイオン数は少なくなる。ＲＦ電力が増加するとイオンが追加的に生成され、一般的にはエッチ速度は増加する。しかし基板の中央部よりも縁部により多くのエチャントが存在するため、縁部でのエッチ速度は中央部のエッチ速度よりも速い傾向があり、基板の均等度を低下させる。ＲＦ電力の増加はプラズマをイオンでさらに飽和させ、平均自由進路を短縮させる。
【００２２】
図６はプラズマエッチング処理における均等度と圧力との関係を示す概略グラフである。図５とは異なり、他の全プラズマ処理特性が一定であれば、一般的に当初の圧力増加は基板表面へのエチャント運搬量を増加させ、基板の縁部と中央部との間のエッチ速度を均衡させる。しかし前述のように、圧力の増加は基板をイオンでさらに飽和させ、平均自由進路を短縮し、基板表面に到達できるイオン量を減少させる。
【００２３】
図７はプラズマエッチング処理における選択度とＲＦ電力との関係を示す概略グラフである。他の全プラズマ処理特性が一定であれば、一般的にＲＦ電力の増加はエッチ選択度を低下させる。なぜならエッチング処理は物理的特性（すなわちスパッタリング）が強化され、化学的特性が弱化するからである。前述のように選択度とは異なる材料間のエッチ速度比のことである。特に除去対象材料と非対象材料とが比較される。
【００２４】
図８はプラズマエッチング処理における選択度と圧力との関係を示す概略グラフである。図７とは異なり、他の全プラズマ処理特性が一定であれば、一般的に圧力の増加は選択度を増加させる傾向にある。なぜならイオンで飽和したプラズマはそのＭＦＰ（平均自由進路）が短いからである。基板表面に到達するイオン数は少なくなるので、エッチング処理は物理性が低下し、化学性が強化される。
【００２５】
図９はプラズマエッチング処理におけるエッチプロファイルの垂直方向性とＲＦ電力との関係を示す概略グラフである。他の全プラズマ処理特性が一定に保たれれば、一般的にＲＦ電力の増加はイオン数を増加させる傾向にあり、垂直方向エッチ速度及び続く垂直プロファイルを増強する。前述のようにイオンエッチング処理は基板に対して主として直角方向性（急勾配）であり、化学エッチング処理は急勾配性及び垂直方向性の両方である。
【００２６】
図１０はプラズマエッチング処理におけるエッチプロファイルの垂直方向性と圧力との関係を示す概略グラフである。図９とは異なり、他の全プラズマ処理特性が一定に保たれれば、一般的に圧力の増加によってエッチプロファイルの垂直方向性は低減する。なぜならイオンで飽和したプラズマのＭＦＰは短いからである。基板表面に到達するイオンの数は少ないので、エッチング処理は物理性が低下し、化学性が増強される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
前述に鑑み、基板を最適化するためにプラズマ処理ステップを交互実行させる改良方法と装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は１プラズマ処理システムの１実施例においては基板エッチングを最適化する方法に関する。この方法は第１可変処理要素を含んだ第１プラズマ処理処方を選択するステップを含んでおり、第１量による第１可変処理要素の変更は第１基板エッチング特性を最適化し、第２基板エッチング特性を低下させる。この方法はまた第２可変処理要素を含んだ第２プラズマ処理処方を選択するステップを含み、第２量による第２可変処理要素の変更は第１基板エッチング特性を低下させ、第２基板エッチング特性を最適化させる。この方法はさらにプラズマ処理チャンバ内のチャック上に基板を設置し、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを照射させるステップを含む。この方法はさらに第１プラズマ処方ステップと第２プラズマ処方ステップとを交互実行させるステップも含み、この交互実行の終了によって第１基板エッチング特性と第２基板エッチング特性は実質的に最適化される。
【００２９】
本発明は１プラズマ処理システムの別実施例において基板エッチングを最適化する方法に関する。この方法は第１可変処理要素を含んだ第１セットのプラズマ処理処方を選択するステップを含んでおり、第１量による第１可変処理要素の変更は第１基板エッチング特性を最適化し、第２基板エッチング特性を低下させる。この方法はまた第２可変処理要素を含んだ第２セットのプラズマ処理処方を選択するステップを含み、第２量による第２可変処理要素の変更は第１基板エッチング特性を低下させ、第２基板エッチング特性を最適化させる。この方法はさらにプラズマ処理チャンバ内のチャック上に基板を設置し、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを照射させるステップを含む。この方法はさらに第１プラズマ処方ステップと第２プラズマ処方ステップとを交互実行させるステップも含み、この交互実行の終了によって第１基板エッチング特性と第２基板エッチング特性は実質的に最適化される。
【００３０】
本発明は１プラズマ処理システムの１実施例において基板エッチングを最適化する装置に関する。この装置は第１可変処理要素を含んだ第１プラズマ処理処方を選択する手段を含んでおり、第１量による第１可変処理要素の変更は第１基板エッチング特性を最適化し、第２基板エッチング特性を低下させる。この装置はまた第２可変処理要素を含んだ第２プラズマ処理処方を選択する手段を含み、第２量による第２可変処理要素の変更は第１基板エッチング特性を低下させ、第２基板エッチング特性を最適化させる。この装置はさらにプラズマ処理チャンバ内のチャック上に基板を設置し、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを照射させる手段を含む。この装置はさらに第１プラズマ処方ステップと第２プラズマ処方ステップとを交互実行させる手段も含み、この交互実行の終了によって第１基板エッチング特性と第２基板エッチング特性は実質的に最適化される。
【００３１】
本発明のこれら及び他の特徴を添付図面を利用して以下でさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明を添付の図面を利用した実施例に基づいて詳細に説明する。実施例の細部の一部を省略しても本発明は実施可能であろう。
【００３３】
実質的に最適なプラズマ処理特性（エッチ速度、均等度、選択度、エッチプロファイル、等々）は、それぞれがプラズマ処理特性に悪影響をもたらす可能性を秘めている相補的エッチング処理処方ステップを交互実行させることで達成可能である。１例を挙げれば、第１エッチング処理処方はエッチ速度を改善するが、選択度を劣化させ、第２エッチング処理処方はその反対の効果を提供する場合にそれらエッチング処理処方ステップを交互に実行する。
【００３４】
エッチング処理処方ステップを交互実行させることで、各処理処方の最適化効果及び低下が平均化され、大抵のプラズマ処理特性にとって実質的最適の結果が得られる。１実施例においては、処理処方ステップは数秒ごとに交互実行される。別実施例では第１処理処方は基板特性に凸化効果を提供し、第２処理処方は基板上に凹化効果を提供する。さらに別な実施例では実質的最適結果はプラズマ処理特性を表す点セットまたは領域の値を提供する。
【００３５】
図１１が示すように、本発明の１実施例によれば実質的最適エッチ速度は相補的エッチング処理処方ステップを交互実行させることで達成されよう。他の全プラズマ処理特性が一定に保たれれば、低ＲＦ電力での第１処理１１０４において、基板表面を打撃することにより化学処理を可能にするイオン数がプラズマ内で少なくなる。ＲＦ電力が増加するに連れてイオン数が増加し、全体的エッチ速度は増加することができる。しかしＲＦ電力の増加はエッチ速度をさらに安定化させる。なぜならイオンで飽和したプラズマは平均自由進路（ＭＦＰ）の距離が短くなるからである。一般的に、ＭＦＰが短くなれば、基板表面に到達するイオン量は少なくなる。
【００３６】
第２処理１１０６では圧力の増加で平均自由進路は短くなり、エッチングに利用されるイオン数は少なくなる傾向がある。エッチング処理処方ステップを交互実行させることで各処理処方の最適化効果及び低下が平均化され、最適化領域１１０２のエッチ速度が得られる。
【００３７】
図１２で示す実質的最適均等度は本発明の１実施例により相補的エッチング処理処方ステップを交互実行させることで達成できよう。他の全処理特性が一定であれば、低ＲＦ電力での第１処理１１０４において基板表面を打撃することで化学処理を可能にするイオン数は少なくなる。ＲＦ電力が増加すると、追加イオンが生成され、エッチ速度が全体的に増加する。しかし基板中央部よりも基板縁部に多量のエチャントが存在するため、基板縁部でのエッチ速度は中央部のエッチ速度よりも速い傾向があり、基板均等度が低下する。ＲＦ電力の増加はプラズマをさらにイオンで飽和させ、平均自由進路を短縮する。
【００３８】
第２処理１２０６において、一般的に当初の圧力増加は基板表面へのエチャント運搬量をも増加させ、基板の縁部と中央部のエッチ速度を均等化させる。しかし圧力増加はプラズマをイオンでさらに飽和させて平均自由進路を短縮させ、基板表面に到達できるイオン数を減少させる。エッチング処理処方ステップを交互実行させることで、それぞれの処理処方の最適化効果及び低下は平均化され、最適化領域１２０２の均等度が得られる。
【００３９】
図１３で示す実質的最適選択度は相補的エッチング処理処方ステップを交互実行させることで達成されよう。他の全プラズマ処理特性が一定に保たれれば、第１処理１３０４において一般的にエッチング処理はさらに物理性（スパッタリング）を帯び、化学性が低減されるため、増加するＲＦ電力はエッチ選択度を低減させる。
【００４０】
第２処理１３０６において、一般的に圧力の増加は選択度を増加させる傾向にある。なぜならイオンで飽和したプラズマはＭＦＰが短いからである。基板表面に到達するイオン数は少なくなるので、エッチング処理は物理性が低減され、化学性が増大するであろう。エッチング処理処方ステップを交互実行させることで、それぞれのエッチング処理処方の最適化効果及び低下は平均化され、最適化領域１３０２の選択度が得られる。
【００４１】
図１４で示す実質的最適エッチプロファイルは、本発明の１実施例により相補的エッチング処理処方ステップを交互実行させることで達成される。他の全プラズマ処理特性が一定であれば、第１処理１４０４において一般的にＲＦ電力の増加はイオン数を増加させ、よって垂直方向エッチ速度を増加させ、垂直方向性プロファイルを増強する傾向にある。
【００４２】
第２処理１４０６において、イオンで飽和されたプラズマは短いＭＦＰを有するため、一般的に圧力が増加するとエッチプロファイルの垂直方向性は低減される。基板表面には少数のイオンが到達するため、エッチング処理は物理性が低減され、化学性が増強される。エッチング処理処方ステップを交互実行させることで各処理処方の最適化効果及び低下は平均化され、最適化領域１４０２のエッチプロファイルが得られる。
【００４３】
例えば、ラムリサーチ社のＡｌｌｉａｎｃｅ９４００ＤＳｉＥ（登録商標）プラズマ処理システムを利用した例示的エッチング処理においては、エッチ速度は２つの処方ステップを交互実行させることで最適化されるであろう。第１処方ステップは、ＳＦ6：５０ｓｃｃｍ、圧力：５０ミリトール、ＴＣＰ電力：５００ワット、バイアス電圧：−１５０ボルト、時間：１０秒の処理条件を含む。第２処方ステップは、Ｃ4Ｆ8：５０ｓｃｃｍ、圧力：６０ミリトール、ＴＣＰ電力：５００ワット、バイアス電圧：１３００ボルト、時間：５秒の処理条件を含む。ステップは必要に応じて反復実行する。
【００４４】
図１５は本発明の１実施例に従った基板最適化のためのプラズマ処理システムを利用したプラズマ処理ステップを交互実行させる方法のフロー図である。当初にステップ１５０２で第１プラズマ処理処方が第１処理可変要素を含んで選択される。第１処理可変要素を第１量だけ変化させると第１基板エッチング特性が最適化され、第２基板エッチング特性が低下する。続いて、ステップ１５０４で第２処理可変要素を含んだ第２プラズマ処理処方が選択され、第２処理可変要素の第２量の変化は第２基板エッチング特性を低下させ、第２基板エッチング特性を最適化する。続いてステップ１５０６で基板はプラズマ処理チャンバ内のチャック上に設置される。ステップ１５０８でプラズマがプラズマ処理チャンバ内で照射される。最後にステップ１５１０で第１プラズマ処方ステップが第２プラズマ処方ステップに置換され、交互実施の完了により第１基板エッチング特性と第２基板エッチング特性とは実質的に最適化される。
【００４５】
以上、本発明をいくつかの実施例を利用して解説した。それら実施例の変更や改良も本発明の範囲内である。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、ＥｘｅｌａｎＨＰ、ＥｘｅｌａｎＨＰＴ、２３００、ＶｅｒｓｙｓＳｔａｒ、等々）の利用を通して解説したが、他のプラズマ処理システムでも利用が可能である。本発明は多様な径サイズ（２００ｎｍ、３００ｎｍ、等々）の基板であっても利用できる。また本発明の方法を実施する多くの別方法も存在する。
【００４６】
本発明の利点には基板の最良化のためにプラズマ処理ステップを交互実行させる方法と装置とが含まれる。追加の利点には２つのステップを使用することで相補的エッチプロファイルにより非均等エッチ速度を補償したり、基板生産量並びに処理量を改善したり、基板精度を維持することが含まれる。
【００４７】
以上、本発明の例示的実施例及び最良態様を解説したが、本発明の範囲内でそれらの改良は可能であろう。本発明は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
本発明を図面を活用した実施例によって例示するが、それらは本発明を限定するものではない。
【図１】図１はプラズマ処理システムコンポーネントの概略図である。
【図２】図２はプラズマエッチング処理の概略図である。
【図３】図３はプラズマエッチング処理におけるエッチ速度とＲＦ電力との関係を示す概略グラフである。
【図４】図４はプラズマエッチング処理におけるエッチ速度と圧力との関係を示す概略グラフである。
【図５】図５はプラズマエッチング処理における均等度とＲＦ電力との関係を示す概略グラフである。
【図６】図６はプラズマエッチング処理における均等度と圧力との関係を示す概略グラフである。
【図７】図７はプラズマエッチング処理における選択度とＲＦ電力との関係を示す概略グラフである。
【図８】図８はプラズマエッチング処理における選択度と圧力との関係を示す概略グラフである。
【図９】図９はプラズマエッチング処理におけるエッチプロファイルの垂直方向性とＲＦ電力との関係を示す概略グラフである。
【図１０】図１０はプラズマエッチング処理におけるエッチプロファイルの垂直方向性と圧力との関係を示す概略グラフである。
【図１１】図１１は本発明の１実施例による相補的エッチング処理処方ステップを交互実行させることで達成可能な実質的最適エッチ速度を示す。
【図１２】図１２は本発明の１実施例による相補的エッチング処理処方ステップを交互実行させることで達成可能な実質的最適均等度を示す。
【図１３】図１３は本発明の１実施例による相補的エッチング処理処方ステップを交互実行させることで達成可能な実質的最適選択度を示す。
【図１４】図１４は本発明の１実施例による相補的エッチング処理処方ステップを交互実行させることで達成可能な実質的最適エッチプロファイルを示す。
【図１５】図１５は本発明の１実施例による基板を最適化させるプラズマ処理システムにおいてプラズマ処理ステップを交互実行させる方法を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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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１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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