(57)【要約】【課題】【解決手段】    深度制御及び再現性を向上させた、ウェーハにおいて特徴部をエッチングする装置及び方法を開示する。特徴部は、第１のエッチング速度でエッチングされ、その後、第１のエッチング速度より遅い第２のエッチング速度でエッチングされる。工学終点デバイスを使用して、エッチング深度を決定し、特徴部が所望の深度を有するようにエッチングが停止される。二種類のエッチング速度は、良好な深度制御及び再現性と共に、高いスループットを提供する。
2006500781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの層において特徴部深度を有する特徴部をエッチングする方法であって、
第１のエッチング速度で、前記特徴部の第１の深度までエッチングする工程と、
前記第１のエッチング速度より遅い第２のエッチング速度で、前記第１の深度から第２の深度までエッチングする工程と、
前記第２の深度が前記特徴部深度に達した時期を光学的に決定する工程と、
前記特徴部のエッチングを停止する工程と、
を備える方法。
【請求項２】
前記第１の深度までエッチングする工程は、前記特徴部の望ましい形状を形成する工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の深度から前記第２の深度までエッチングする工程は、前記特徴部の前記望ましい形状を実質的に維持する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１のエッチング深度は、前記特徴部深度の約６５乃至８５パーセントの範囲内である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記特徴部は、トレンチである、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記層は、結晶シリコン層である、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記エッチング深度は、前記方法の全体を通して光学的に決定される、請求項１記載の方法。
【請求項８】
更に、前記第１の深度に達した時期を光学的に決定する工程を備える、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記エッチング速度は、エッチャントの組成を変化させることで変更される、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記層は、関連するエッチング停止インジケータを有していない、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記層は、エッチング停止層を有していない、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記光学的決定は、光学終点手法を使用して実施される、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記光学終点手法は、干渉法終点及び広帯域反射率測定に基づく終点を含んだグループから選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記方法は、リセスと浅いトレンチの分離とを含むグループから選択されたプロセスの一部である、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
絶対特徴部深度が光学的に決定される、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
ウェーハのシリコン層において終点を有するトレンチをエッチングする方法であって、
第１のエッチング速度でエッチングする工程と、
前記第１のエッチング速度より低い第２のエッチング速度でエッチングする工程と、
現在のエッチング深度を光学的に決定する工程と、
前記トレンチ深度が前記終点に達するようにエッチングを停止する工程と、
を備える方法。
【請求項１７】
第１の速度でエッチングする工程は、望ましいトレンチ形状を形成する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のエッチングでエッチングする工程は、前記望ましいエッチング形状を実質的に維持する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
エッチング速度を変化させる時期を光学的に決定する工程を備える、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
ウェーハの層において特徴部深度を有する特徴部をエッチングする装置であって、
前記ウェーハを保持するチャックを含むエッチングツールと、
前記エッチングツールに隣接し、エッチングされるべき前記特徴部のエッチング深度を測定するために位置決めされる光学終点デバイスと、
前記光学終点デバイス及びエッチングツールと通信し、前記特徴部深度未満の第１のエッチング深度で前記エッチングツールのエッチング速度を低減させ、前記エッチング深度が前記特徴部深度に達するように前記エッチングツールがエッチングするのを停止させるために構成された電子コントローラと、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造プロセスの一部として特徴部をエッチングする装置及び方法に関し、特に、エッチングされる特徴部の深度の正確な制御を可能にする、光学的に制御された方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造には多数の競合する圧力が存在する。デバイスの欠陥を回避するために、或いはウェーハ上で故障するデバイスの数を減らすために、デバイスは正確に製造することが重要である。更に、故障していないとしても、デバイスが正確に動作する状態を確保するために、デバイスが製造仕様を満たすことも重要である。異なるウェーハから製造されたデバイスが全て製造仕様を満たすような再現性の要件も存在する。許容可能なレベルの再現性が実際に満たされたとしても、更に、知覚される再現性が存在する可能性があり、その中でデバイスの設計者には、製造仕様が常に充足可能であり、単に運良く充足されているのではないという安心感が必要となる。
【０００３】
更に、競合するスループットの圧力も存在し、半導体デバイス製造ツールは、デバイスの必要なスループットを提供するために迅速に動作することが求められる。しかしながら、製造のスピードは、デバイス製造の再現性及び正確さにとって不利に働く傾向にある。
【０００４】
半導体デバイスの製造における共通の工程は、ウェーハの層への特徴部のエッチングである。特徴部の深度は、デバイスの正しい動作又は欠陥、或いはその他の主要な製造仕様にとって、決定的要素となる場合が多い。
【０００５】
正確な深度を有する特徴部がエッチングされる状態を確保するために試みられてきたメカニズムの一つは、エッチングの前に、ウェーハにエッチング停止層を提供することである。エッチング停止層の存在は、特徴部がエッチング停止層より深くエッチングされるのを防止する方法を提供するが、入り組んだウェーハ構造が最初に必要となるため、複雑でコストのかかるものとなる。更に、一部のデバイスでは、デバイスの正しい動作を妨げるため、エッチング停止層は使用できない。更に、エッチング停止層を含まないウェーハ基板へのエッチングが必要となる可能性もある。
【０００６】
エッチングプロセスを制御するために、様々な光学的手法も使用されてきた。例えば、ゲート製造プロセスでは、発光分析を使用して、多結晶シリコンの層をエッチングで通過した時期を決定することができる。ゲート酸化層が露出し、エッチングが始まった時には、発光スペクトルが変化するため、ゲート酸化層は、検出可能となる。しかしながら、ここでも、ウェーハ内でエッチング停止インジケータとして効果的に機能する特殊な層の存在が必要となる。更に、発光スペクトルの変化を発生させるためには、ある程度のゲート酸化層のエッチングを発生させる必要があるため、ポリシリコン層を通過するエッチングの深度は、綿密に制御できない。
【０００７】
十分に正確なエッチング深度制御を提供しない別の方法は、干渉分析に基づく手法の使用である。単一工程のエッチングを使用して特徴部をエッチングし、干渉法終点（ＩＥＰ）デバイスを使用して、ウェーハにエッチングされた特徴部の深度の相対的変化を測定する。エッチング深度における所望の相対的変化が測定された時に、エッチングを停止する。しかしながら、エッチング速度の高いプロセスは、即座に、再現性のある形で、エッチングを停止できないため、エッチングされる実際の深度に大幅な変動が存在する傾向がある。エッチング深度の制御の欠如、及び再現性の欠如は、デバイスの欠陥、或いは製造仕様の充足の失敗、或いはデバイス設計者の要件を充足しないウェーハ毎の変動につながる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、エッチング深度を正確に制御する一方で、十分な処理スループットを依然として提供する、単純で再現可能な方法の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ウェーハにおいて所望の深度まで特徴部をエッチングする方法を開示する。方法は、第１のエッチング速度で特徴部をエッチングする工程を含む。特徴部は、その後、第１のエッチング速度より遅い第２のエッチング速度でエッチングされる。エッチング深度は、光学的に決定され、エッチングは、特徴部が所望の深度を有するように停止される。二種類のエッチング速度を使用することで、良好な深度制御と共に、高スループットを提供する。第１のエッチング速度より遅い第２のエッチング速度を使用することで、光学的な終点の決定の改善を容易にする。
【００１０】
別の態様によれば、本発明は、ウェーハのシリコン層にトレンチをエッチングする方法を提供する。方法は、第１のエッチング速度でエッチングする工程と、その後、第１のエッチング速度より遅い第２のエッチング速度でエッチングする工程とを含む。現在のエッチング深度は、光学的に決定され、エッチングは、トレンチ深度が望ましい終点に達するように停止される。
【００１１】
更なる態様によれば、本発明は、ウェーハに特徴部をエッチングする装置を提供する。装置は、ウェーハを保持するチャックを含んだエッチングツールを含む。光学終点デバイスは、エッチング深度を測定するために提供及び位置決めされる。電子コントローラは、光学終点デバイス及びエッチングツールと通信する。コントローラは、ツールを制御して、特徴部のエッチングの途中でエッチング速度を低減し、エッチングツールを停止させて、特徴部が所望の深度までエッチングされるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、半導体デバイスの製造中にウェーハにエッチングされる特徴部の深度を制御する方法及び装置に関する。
【００１３】
図１は、プラズマ処理ツール１０１を含むプラズマ処理システム１００の概略図である。プラズマ処理ツール１０１は、誘導結合プラズマエッチングツールであり、プラズマ処理チャンバ１０４を内部に有するプラズマ反応器１０２を含む。トランス結合電力（ＴＣＰ）コントローラ１５０及びバイアス電力コントローラ１５５は、プラズマチャンバ１０４内部で生成されるプラズマ１２４に影響を与えるＴＣＰ電源１５１及びバイアス電源１５６をそれぞれ制御する。
【００１４】
ＴＣＰ電力コントローラ１５０は、プラズマチャンバ１０４近くに位置するＴＣＰコイル１５３に、ＴＣＰマッチングネットワーク１５２によって調整された１３．５６ＭＨｚの高周波信号を供給するように構成された、ＴＣＰ電源１５１の設定点を設定する。ＲＦ透過窓１５４は、エネルギがＴＣＰコイル１５３からプラズマチャンバ１０２へ伝わるのを可能にしつつ、ＴＣＰコイル１５３をプラズマチャンバ１０４から分離するために設けられる。光透過窓１６５は、ＲＦ透過窓１５４のアパーチャに位置する直径約２．５ｃｍ（１インチ）の円形のサファイアによって提供される。
【００１５】
バイアス電力コントローラ１５５は、処理中の半導体ウェーハワーク等の基板１０６を受領するのに適した電極１０８上方に直流（ＤＣ）バイアスを形成する、プラズマチャンバ１０４内部に位置したチャック電極１０８へ、バイアスマッチングネットワーク１５７によって調整されたＲＦ信号を供給するように構成された、バイアス電源１５６の設定点を設定する。
【００１６】
ガス供給メカニズム又はガスソース１１０は、エッチング処理に必要となる適切な化学反応をプラズマチャンバ１０４の内部に供給するために、ガスマニホルド１１７を介して取り付けられた、エッチャントガス又はガス群のソース又はソース群１１６を含む。ガス排出メカニズム１１８は、圧力制御バルブ１１９と排出ポンプ１２０とを含み、プラズマチャンバ１０４内部から粒子を除去し、プラズマチャンバ１０４内部を特定の圧力に維持する。
【００１７】
温度コントローラ１８０は、ヒータ電源１８４を制御することで、チャック１０８内部に設けられたヒータ１８２の温度を制御する。
【００１８】
一般的に言って、プラズマチャンバ１０４において、基板のエッチングは、基板１０６を真空下でイオン化ガス化合物（プラズマ）に晒すことにより達成される。エッチングプロセスは、ガスをプラズマチャンバ１０４内へ運ぶ時に開始される。ＴＣＰコイル１５３により送給され、ＴＣＰマッチングネットワーク１１０によって調整されたＲＦ電力は、ガスをイオン化する。電極１０８によって送給される電力は、基板１０６上でＤＣバイアスを誘導し、基板１０６のイオン衝撃の方向及びエネルギを制御する。エッチングプロセス中、プラズマは、基板１０６の表面と化学的に反応し、フォトレジストマスクに覆われていない材料を除去する。
【００１９】
本発明の好適な一実施形態において、適切なプラズマ処理ツールは、カリフォルニア州フレモントのＬａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが提供する２３００  Ｖｅｒｓｙｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｅｔｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍである。
【００２０】
一実施形態において、エッチングシステムは、プラズマ処理チャンバ１０４の外部に位置した単一波長干渉法終点デバイス１６０を含む。プラズマ処理チャンバへの光学的アクセスは、ＲＦ透過窓１５４のアパーチャ内の直径約２．５ｃｍ（１インチ）のサファイア挿入部を備える窓１６５によって提供される。終点デバイス１６０は、窓１６５に隣接して位置決めされ、ウェーハの平面に対して実質的に垂直な方向でウェーハ１０６にエッチングされた特徴部の深度を測定できるように位置決めされる。終点デバイス１６０は、実質的に単一の波長又は狭帯域（帯域幅≦１０ｎｍ）の光を生成及び伝播させ、下で更に詳細に説明するように、光はウェーハ表面から反射され、エッチングプロセス中にリアルタイムでモニタされる。本発明の一実施形態において、終点デバイス１６０は、プラズマ処理チャンバ１０４又はエッチングツール１０１の一体部分として提供される。
【００２１】
エッチングシステム１００は、更に、終点デバイス１６０及びエッチングツール１０１と通信する電子制御回路１７０を含む。電子制御回路は、電気及び光学デバイスを含み、終点デバイスからの光信号を処理して、エッチングされた特徴部の現在の深度を示す電気信号を提供し、更にエッチングツールの動作を制御する電気信号を提供する。電子制御回路１７０は、適切にプログラムされた汎用デジタルコンピュータの形態にできる。電子制御回路１７０は、ウェーハでエッチングされている特徴部の深度における変化を常時モニタし、下で説明するエッチング方法によるエッチングツールのエッチング動作を制御できる。
【００２２】
本発明の別の実施形態では、上記の単一狭波長帯域の手法及びデバイスの代わりに、広帯域（スペクトル域約１９０乃至１０００ｎｍ）の反射率測定に基づく手法及びデバイスを使用して、エッチングプロセスの終点を光学的に決定する。広帯域測定デバイス及び手法は、特徴部深度の絶対測定を提供できる。手法は、任意の瞬間にモデル及び測定広帯域スペクトルを一致させて特徴部深度をパラメータ的に推定するために、決定論的アプローチを使用することを含む。適切な広帯域反射率測定手法は、Ｖｉｊａｙｋｕｍａｒ  Ｃ  Ｖｅｎｕｇｏｐａｌ及びＡｎｄｒｅｗ  Ｊ  Ｐｅｒｒｙ名義の２００２年８月１３日提出の米国仮特許出願第６０／４０３，２１３号「リセス及びディープトレンチエッチングプロセスの原位置制御のための終点戦略」と、Ｖｉｊａｙｋｕｍａｒ  Ｃ  Ｖｅｎｕｇｏｐａｌ及びＡｎｄｒｅｗ  Ｊ  Ｐｅｒｒｙ名義の２００２年９月６日提出の米国仮特許出願第６０／４０８，６１９号「プラズマエッチングプロセスにおけるエッチング深度の原位置モニタリングのための反射率測定に基づくアプローチ」と、において説明されており、両方とも、参照により、全体をあらゆる目的で本明細書に組み込むものとする。
【００２３】
図４は、図１に示したものと類似するが、広帯域終点測定デバイス４６０を含んだエッチングシステム４００の概略断面図を示している。広帯域終点測定デバイス４６０は、ＵＶグレードの光ファイバ４６２の長さでサファイア窓４６５に隣接するコリメータ４６４に接続された広帯域放射ソース４６１を含む。コリメータ４６４は、別のＵＶグレード光ファイバの長さで１９０乃至１０００ｎｍスペクトルグラフ４６８に接続され、スペクトルグラフ４６８は制御回路４７０に接続される。制御回路４７０は、この実施形態において、広帯域終点４６０デバイスからの信号を処理し、エッチング深度を決定するのに適する。
【００２４】
使用中、エッチングツール１０１は、ウェーハ１０６に所望の特徴部をエッチングするために使用されるプラズマチャンバ１０４においてプラズマ１２４を発生させて維持するように制御される。次に、エッチング方法について、図２及び３を特に参照して説明する。図２は、方法に従ってエッチングされたウェーハ２００の一部の概略断面図を示しており、図３は、エッチング方法を例示するフローチャート３００を示している。方法の実施形態については、浅いトレンチの分離（ＳＴＩ）プロセスの一部である、ウェーハのシリコン基板層におけるトレンチのエッチングを参照して説明する。
【００２５】
図２は、エッチングプロセスが実施された後のウェーハ２００を図示している。ウェーハは、結晶シリコン基板層２０２と、パッド酸化層２０４と、エッチングされるべきトレンチ特徴部２１０の位置を定めるために事前にパターン形成された窒化ケイ素ハードマスク層２０６とを含む。
【００２６】
方法３０２の開始時には、第１の高エッチング速度でのトレンチのエッチングが実施される３０４。高エッチング速度は、約４０００Å／分より高いエッチング速度になると考えられる。約５０００乃至８０００Å／分のエッチング速度を、第１の高速エッチング３０４に使用できる。エッチングされている特徴部の深度は、特徴部に望まれる目標終点深度２１４へ実質的に向かう途中の第１の深度２１２に特徴部が到達したかを判断するためにモニタされる３０６。第１の深度２１２は、終点深度２１４の約６５％より大きく、好ましくは終点深度の約７０％より大きく、更に好ましくは終点深度の約８０％より大きくすることができる。第１の深度２１２は、終点深度２１４の約６５乃至８５％の範囲にすることが可能であり、更には、終点深度２１４の約８０乃至８５％の範囲にすることができる。
【００２７】
高エッチング速度でのエッチングは、以下の動作条件及び製法を使用して実施できる：約１０乃至７０ｍＴの範囲のプラズマ圧力、約５００乃至１４００Ｗの範囲のＴＣＰ電力、約０乃至８００Ｗの範囲の底部電極バイアス、Ａｒ、Ｃｌ2、ＨＢｒ、ＣＦ4、Ｏ2、ＳＦ6、及びＨｅを含むエッチャントガス組成。必要な高エッチング速度でのウェーハ２００における特徴部のエッチングを提供する、任意の適切なエッチャントガス混合物及びエッチングツール動作パラメータを使用できる。
【００２８】
エッチングの進捗は、光学終点デバイス１６０及び制御回路１７０によって原位置でモニタ３０６され、第１の高速度エッチング３０４は、現在のトレンチ深度が第１の深度２１２に到達したと判断３０６されるまで継続される３０７。高エッチング速度のプロセスは、平滑で丸い底面を含め、トレンチ２１６の底部に良好な形状を提供する。これは、トレンチに酸化物材料を充填する時に空洞の形成を回避するのに役立ち、したがってデバイスの欠陥を防ぐのに役立つため有利である。
【００２９】
その後、第１のエッチングより低いエッチング速度を有する第２の低速エッチングが実施される３０８。約３０００Å／分を下回るエッチング速度は、ＳＴＩプロセスにとって低速と考えられる。しかしながら、第２のエッチング工程の速度は、トレンチ底部の平滑で丸い形状を実質的に維持し、完成したトレンチが望ましい形状を有するように選択される。
【００３０】
光学終点デバイス及び制御回路がクロスオーバ深度２１２に達したと判断した時、エッチングツールは、エッチング速度を低減するために制御され、トレンチは、望ましい終点深度２１４まで低速でエッチングされる。これは、ＨＢｒがエッチャント化学種のソースとして使用されるようにエッチャントガスの組成を変化させ、エッチングツールの動作パラメータを変化させることで達成可能だが、その他の方法を使用して望ましい低エッチング速度を提供することもできる。以下のエッチングガス組成及びエッチングツール動作パラメータを使用して、約１０００乃至３０００Å／分のエッチング速度を提供できる：約１０乃至８０ｍＴの範囲のプラズマ圧力、約２００乃至１２００Ｗの範囲のＴＣＰ電力、約０乃至５００Ｗの範囲の底部電極バイアス、Ａｒ、Ｃｌ2、ＨＢｒ、ＣＦ4、Ｏ2、ＳＦ6、及びＨｅを含むエッチャントガス組成。
【００３１】
低エッチング速度でのエッチングの進捗は、光学終点デバイス１６０及び制御回路１７０によって原位置でモニタ３１０し、トレンチが望ましい終点深度２１４に到着するようにエッチングを停止されるか、或いはエッチングを継続３１１させるかを判断する。低速でのトレンチ深度への到着を実施する工程３０８は、より大きな分解能を光学終点測定デバイスによって提供できることを意味し、トレンチ深度が正確になるように、エッチングツールを制御して適切な時点でエッチングを停止するために、多くの時間が利用できることを意味する。そのため、トレンチの深度の測定精度が向上する。終点に達したと判断３１０された時、エッチングツールは、トレンチのエッチングを停止３１２するように制御される。エッチングプロセスは、その後、終了３１４し、エッチングの大部分が高エッチング速度で実施されたため、高スループットレートで、所望の深度２１４と、望ましい形状とを有するエッチング済みトレンチが提供される。
【００３２】
エッチングは、測定深度が望ましい特徴部深度２１４に対応する時、或いは代替として、例えばエッチングプロセスにある程度の「行き過ぎ量」が存在する場合には、測定深度が望ましい特徴部深度に達する前に、停止３１２できる。後者の実施形態は、エッチングを瞬間的に停止するのが不可能な場合に使用できる。こうしたケースにおいて、これは、トレンチが所望の深度を行き過ぎるのではなく所望の深度に実際に到着するように、実際に所望の深度に達する前にエッチングを停止させるためにエッチングツールを制御することで補正される。
【００３３】
高エッチング速度のみを使用した時には、終点トリガ時間と、プラズマ点火と、ＲＦの傾斜と、マッチング調整とにおけるウェーハ毎の変動が、ウェーハを許容可能な再現性の範囲の外に出すのに十分なものとなる可能性がある。実際に、処理時間の一秒未満の変動は、異なるプロセスによるウェーハのトレンチが製造再現性の許容範囲を満たさなくなるのに十分である可能性がある。より低いエッチング速度の工程を追加することで、本発明は、終点を決定可能な分解能したがって精度を改善するだけでなく、終点までの低いエッチング速度のおかげで、遅延により発生する総プロセス時間の何らかの変動、或いはエッチングツールにおける変動がトレンチ深度に同等の大きさの変動を形成しないため、ウェーハ毎のプロセスの再現性も改善する。更に、低いエッチング速度は、望ましいトレンチ形状特性を提供しない場合がある。しかしながら、高いエッチング速度のプロセスを使用することで、望ましいトレンチ形状の生成が可能となり、トレンチ形状を大幅に変更するのに十分な時間の長さに渡って低速エッチングが実施されなければ、通常、望ましいトレンチ形状は、その後、低速エッチングによって伝播できる。更に、高いエッチング速度と低いエッチング速度との組み合わせは、ウェーハの高い製造スループットレートを、高い再現性と共に提供できることを意味する。
【００３４】
単一の狭波長帯域ＩＥＰデバイス及び手法を使用する時、この手法は開始位置（例えば、エッチング開始前のウェーハ表面）との相対的な深度のみを測定できるため、トレンチの深度は、常時モニタされる。広帯域反射率測定手法、或いは絶対深度値を測定可能なその他の光学終点手法を使用する場合、トレンチの深度は、エッチングプロセス全体を通して、常時モニタする必要はなく、終了に向けて、低速を使用してどのくらい先までエッチングするかを決定する必要がある時、或いは追加として、高速エッチングを停止して低速エッチングに切り換える時期を決定する時のみとなる。本発明の一実施形態において、方法は、低エッチング速度へ切り換える時期を決定するためにトレンチの現在の測定深度を使用する工程を含むことが可能であり、エッチングツールを制御して、自動的にエッチング速度を変更できる。代替として、第１の高速度エッチングは、エッチング速度を低減し、トレンチの深度を測定して、所望の深度への到着を確保する前に、固定期間に渡って実施できる。
【００３５】
方法は、二種類のエッチング速度のみの使用に限定されない。例えば、三種類以上のエッチング速度を、対応する数のクロスオーバ深度と共に使用できる。更に、エッチング速度間のクロスオーバは、瞬間的（階段状変化）である必要はなく、エッチング速度の変化が特定の深度ではなく領域に渡って発生するように、エッチング速度の漸進的（連続的）変化にすることができる。
【００３６】
上の説明は、ＳＴＩプロセスのコンテクストにおけるものだが、本発明は、こうしたプロセスに限定されない。例えば、本発明は、リセスプロセスにおいても使用できる。リセスプロセスは、通常、メモリセルデバイスの製造に使用される。シリコンの層にトレンチがエッチングされ、トレンチの最上部の周りに誘電体のカラーが製造される。望ましいキャパシタンスを有する容量性デバイスを提供するために、トレンチには、誘電性カラーの量と重複する量のポリシリコンが充填される。しかしながら、トレンチ深度の変動は、誘電性カラーと重複するポリシリコンの量を変化させ、したがってキャパシタンスを変化させる。そのため、慎重なシリコントレンチ深度制御は、こうしたデバイスの製造にとって重要な態様となる。
【００３７】
どのようなものを「高い」及び「低い」又は「速い」及び「遅い」エッチング速度とみなすことが可能かは、エッチングされている特徴部の深度のコンテクストに応じて決まる。深度における５％の変動が許容可能な再現性測定基準である場合、非常に深い特徴部の５％は、非常に浅い特徴部の５％よりも長い距離となるため、エッチングは、これに対応して、より迅速にできる。例えば、上記のＳＴＩプロセスにおいて、代表的なトレンチ深度は、約２０００乃至５０００Åの範囲にすることが可能であり、この場合、高エッチング速度は約４０００Å／分以上、低エッチング速度は約４０００Å／分以下にすることができる。ディープトレンチプロセスでは、１００，０００乃至１５０，０００Åのトレンチ深度が必要となる可能性がある。このコンテクストにおいて、高エッチング速度は１０，０００Å／分以上、低エッチング速度は５，０００Å／分以下にすることができる。
【００３８】
エッチング速度の比（高：低）は、１．３：１より高く、好ましくは１．５：１より高く、更に好ましくは２．５：１より高く、最も好ましくは３．５：１より高くできる。エッチング速度比（高：低）は、約１．５：１乃至２．５：１、好ましくは約２．５：１乃至３．５：１、更に好ましくは３．５：１乃至１０：１の範囲にできる。
【００３９】
したがって、本発明は、トレンチだけでなく、様々な特徴部のエッチングにおいて使用可能であり、更に、改善されたエッチング深度制御とウェーハ毎の再現性とを提供するために、様々な製造プロセスにおいて使用できる。
【００４０】
上記の発明について、明解な理解の目的から、ある程度の詳細さで説明を行ってきたが、付記した特許請求の範囲で特定の変更及び変形を実施し得ることは明白であろう。したがって、説明した実施形態は、限定的ではなく例示的なものと見做されるべきであり、本発明は、本明細書で提示した詳細に限定されるべきではなく、特許請求の範囲と、その等価物の範囲全体とによって定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一態様による、エッチング装置の概略断面図。
【図２】本発明のエッチング方法に従うと共に該方法を例示する、トレンチをエッチングされたウェーハの概略断面図。
【図３】本発明のエッチング方法を例示するフローチャート。
【図４】本発明の一態様によるエッチング装置の別の実施形態の概略断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１００…エッチングシステム
１０１…エッチングツール
１０２…プラズマ反応器
１０４…プラズマ処理チャンバ
１０６…ウェーハ
１０８…チャック電極
１１０…ＴＣＰマッチングネットワーク
１１０…ガスソース
１１６…ソース群
１１７…ガスマニホルド
１１８…ガス排出メカニズム
１１９…圧力制御バルブ
１２０…排出ポンプ
１２４…プラズマ
１５０…ＴＣＰ電力コントローラ
１５１…ＴＣＰ電源
１５２…ＴＣＰマッチングネットワーク
１５３…ＴＣＰコイル
１５４…ＲＦ透過窓
１５５…バイアス電力コントローラ
１５６…バイアス電源
１５７…バイアスマッチングネットワーク
１６０…光学終点デバイス
１６５…光透過窓
１７０…電子制御回路
１８０…温度コントローラ
１８２…ヒータ
１８４…ヒータ電源
２００…ウェーハ
２０２…結晶シリコン基板層
２０４…パッド酸化層
２０６…窒化ケイ素ハードマスク層
２１０…トレンチ特徴部
２１２…クロスオーバ深度
２１４…目標終点深度
２１６…トレンチ
３００…フローチャート
３０２…方法
３０４…第１の高速エッチング
４００…エッチングシステム
４６０…広帯域終点測定デバイス
４６１…広帯域放射ソース
４６２…光ファイバ
４６４…コリメータ
４６５…サファイア窓
４６８…スペクトルグラフ
４７０…制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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