(57)【要約】基板処理チャンバ（１１０）は、ガスをチャンへ供給するためのガス供給源（５６）、ガスを活性化するために電気的にバイアスされる第１と第２の電極（１１５、１０５）及びガスを排気するための排気装置（１０）を有し、該第２の電極（１１５）は、少なくとも１０ワット／ｃｍ２の電力密度にチャージ可能にされ、更に、第２の電極（１１５）は、基板（１０）を受取るための受取り面（１４７）を有する。
2004529486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理チャンバであって、
ガスを前記チャンバへ供給するガス源；
前記ガスを活性化するために電気的にバイアスされる第１と第２の電極；前記第２の電極は、少なくとも約１０ワット／ｃｍ２の電力密度にチャージ可能なようにされ、且つ前記第２の電極は、基板を受取る受取り面を有しており、及び
ガスを排気するための排気装置；
を有することを特徴とする基板処理チャンバ。
【請求項２】
前記第２の電極は、約２００ｍｍの直径を有する基板に対して少なくとも約３２００ワットの電力に相当する電力にチャージ可能なようにされていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理チャンバ。
【請求項３】
前記チャンバにおいて少なくとも約１００ガウスの磁界を与えるようにされている磁界発生器を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理チャンバ。
【請求項４】
前記磁界発生器はジャケットを有する電磁石を有し、その中に熱伝達流体を循環することを特徴とする請求項３に記載の基板処理チャンバ。
【請求項５】
第１と第２の電極、磁界発生器、及び温度制御システムを制御するようにされたコントローラを有し、少なくとも約３０のアスペクト比を有する基板フィーチャをエッチングするようにプロセス条件を設定することを特徴とする請求項１に記載の基板処理チャンバ。
【請求項６】
約０．１４μｍより小さな開口寸法または少なくとも約８μｍの深さを有する基板フィーチャをエッチングするためにプロセス条件を設定するようにされたコントローラを有することを特徴とする請求項５に記載の基板処理チャンバ。
【請求項７】
前記チャンバにおいて温度を制御するようにされた温度制御システムを有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理チャンバ。
【請求項８】
約２４０℃以下の温度に、または約５℃より少なく変化する温度に基板を維持するようにされた温度制御システムを有することを特徴とする請求項７に記載の基板処理チャンバ。
【請求項９】
前記温度制御システムは、
（ａ） 基板の処理中、熱伝達ガスがいろいろな圧力に保たれる複数のゾーンを有する基板受取り表面；
（ｂ） 第２の電極の下にある導体；前記導体はチャネルを有し、その中を熱伝達流体を循環させ、
（ｃ） 滑らかな表面を有するライナー；
（ｄ） 通路を有し、その中を熱伝達流体が循環するチャンバ壁、またはチャンバ壁を加熱するようにされたヒータ；
の１つまたはそれ以上を有することを特徴とする請求項７に記載の基板処理チャンバ。
【請求項１０】
前記温度制御システムは、熱伝達流体を循環するために、前記導体より下のベースに導管を有することを特徴とする請求項９に記載の基板処理チャンバ。
【請求項１１】
前記第１とだ２の電極は、約１ｃｍ〜約５ｃｍの距離を離して開けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理チャンバ。
【請求項１２】
前記ガス源は、前記電極の一方にガスの出口を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理チャンバ。
【請求項１３】
前記第２の電極は導体を覆う誘電体を有し、前記誘電体は約１×１０９〜約１×１０１３Ω−ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理チャンバ。
【請求項１４】
前記誘電体は、約１×１０１０〜約１×１０１２Ω−ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項１３に記載の基板処理チャンバ。
【請求項１５】
前記誘電体は、約０．０２〜約２ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項１３に記載の基板処理チャンバ。
【請求項１６】
基板の処理方法であって、
（ａ） プロセスゾーンに基板を備えるステップ；
（ｂ） 前記プロセスゾーンにガスを導入するステップ；
（ｃ） 少なくとも約１０ワット／ｃｍ２の電力密度で基板の下にある電極へ電気エネルギーを与えることによってガスを活性化するステップ；及び
（ｄ） 前記ガスを排気するステップ；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記プロセスゾーンに少なくとも約１００ガウスの磁界を与えるステップを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
約２４０℃以下の温度に、または約５℃より少なく変化する温度に基板を維持するステップを有することを特徴とする請求項１６に記載の基板処理チャンバ。
【請求項１９】
少なくとも約３０のアスペクト比及び約０．１４μｍより小さな開口寸法を有する基板フィーチャをエッチングするために、ガスを活性化するステップ、磁界を維持するステップ、及び基板温度を制御するステップを有するプロセス条件を設定するステップを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
基板エッチングチャンバであって、
基板支持体；
ガスをチャンバヘ与えるガス源及びチャンバ内のガスを排気する排気装置；
前記ガスを活性化するために電気的にバイアスされる第１と第２の電極を有するガスエナジャイザー、前記第２の電極は、約２００ｍｍの直径を有する基板に対して少なくとも約３２００ワットの電力に相当する電力にチャージするようにされており；
チャンバ内に少なくとも約１００ガウスの磁界を与えるようにされた磁界発生器；及び
前記基板及びチャンバ表面の温度を制御するようにされた温度制御システム；
を有することを特徴とする基板エッチングチャンバ。
【請求項２１】
前記磁界発生器は、チャンバ内に少なくとも約１２０ガウスの磁界を与えるようにされることを特徴とする請求項２０に記載の基板エッチングチャンバ。
【請求項２２】
前記温度制御システムは、約２４０℃以下の温度に、または約５℃より少なく変化する温度に基板を維持するようにされることを特徴とする請求項２０に記載の基板エッチングチャンバ。
【請求項２３】
プロセス条件を設定し、少なくとも約３０のアスペクト比及び約０．１４μｍより小さな開口寸法を有する基板フィーチャをエッチングするために、前記第１と第２の電極、磁界発生器、及び温度制御システムの１つまたはそれ以上を制御するコントローラを有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記温度制御システムは、滑らかな表面を有するライナーを有することを特徴とする請求項２０に記載の基板エッチングチャンバ。
【請求項２５】
前記第２の電極は、導体を覆う誘電体を有し、前記誘電体は、約１×１０９〜約１×１０１３Ω−ｃｍの抵抗率を有することを特徴とする請求項２０に記載の基板処理チャンバ。
【請求項２６】
基板エッチング方法であって、
（ａ） チャンバのプロセスゾーンに基板を設けるステップ；
（ｂ） ガスを前記プロセスゾーンに導入するステップ；
（ｃ） 約２００ｍｍの直径を有する基板に対して少なくとも約３２００ワット／ｃｍ２の電力に相当する電力で前記ガスに電気エネルギーを結合することによって前記ガスを活性化するステップ；
（ｄ） 前記チャンバ内に少なくとも約１００ガウスの磁界を加えるステップ；
（ｅ） 前記基板とチャンバ表面の温度を制御するステップ；及び
（ｆ） 前記ガスを排気するステップ；
を有する方法。
【請求項２７】
前記チャンバ内に少なくとも約１２０ガウスの磁界を加えるステップを有することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ガスは、約１×１０９〜約１×１０１３Ω−ｃｍの抵抗率を有する誘電体で覆われた電極をチャージすることによって活性化されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記基板を約２４０℃以下の温度に、または約５℃より少なく変化する温度に維持するステップを有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
少なくとも約３０のアスペクト比および約０．１４Μｍより小さい開口寸法を有するエッチングされたフィーチャを有する基板。
【請求項３１】
少なくとも４５のアスペクト比を有するエッチングされたフィーチャを有することを特徴とする請求項３０に記載の基板。
【請求項３２】
約０．１０μｍより小さい開口寸法を有するエッチングされたフィーチャを有することを特徴とする請求項３０に記載の基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、基板をエッチングするチャンバおよび基板をエッチングする方法に関する。
【０００２】
（従来の技術）
基板の製造において、プロセスガスまたはプロセスガスのプラズマがチャンバ内で基板を処理するためにしばしば使用される。一般に、材料が、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、イオン注入、酸化または窒化処理によって基板上に形成される。その後、一般に層の形態であるが、他の形状を有することもできる幾つかの基板材料が、キャビティ、チャネル、ホールまたはトレンチとしてエッチングされたフィーチャを形成するために、例えばエッチングによって処理される。
【０００３】
これらのフィーチャは、特に小さな開口寸法を有する場合、基板材料に高アスペクト比を有するフィーチャをエッチングすることは困難である。一般に、速くまたはより効率のよい回路を得るために、技術の進歩がより接近した間隔のフィーチャを必要とするので、フィーチャ、例えばトレンチ、ホールまたはビアのアスペクト比は比例して増大する。高アスペクト比のフィーチャは、少なくとも約２０のアスペクト比を有し、これらのフィーチャの開口寸法は、約０．１８ミクロンかまたはそれ以下である。しかし、フィーチャの側壁を制御することができない等方性エッチングを伴わずに高アスペクト比または小さな開口フィーチャをエッチングすることは困難である。等方性エッチングによって、エッチングされたフィーチャの側壁は、フィーチャのエッチングの垂直速度に対して大きなエッチング速度で水平方向にエッチングされ、その結果、望ましくない形状のフィーチャとなる。
【０００４】
したがって、高アスペクト比または小さな開口を有するフィーチャを異方性にエッチングすることが望ましい。また、基板にわたって制御でき、しかも同じ寸法を有するフィーチャをエッチングすることが望ましい。さらに、生産するに足るエッチング速度で基板をエッチングすることが望ましい。
【０００５】
（発明の概要）
本発明は、これらのニーズを満足するものである。１つの特徴として、本発明は、ガスをチャンバに供給するガス源；該ガスを活性化するために電気的にバイアスされる第１と第２の電極、第２の電極は、少なくとも約１０ワット／ｃｍ２の電力密度にチャージすることができるようにされており、また第２の電極は基板を受取る受取り面を有しており；及び該ガスを排気する排気装置を含む基板処理チャンバを有する。
【０００６】
本発明の他の特徴は、プロセスゾーン（処理ゾーン）に基板を与え、ガスをプロセスゾーンに導入し、少なくとも約１０ワット／ｃｍ２の電力密度で基板の下にある電極に電気エネルギーを加えることによってガスを活性化し、且つガスを排気するステップを有する基板処理方法である。
【０００７】
本発明の他の特徴において、基板エッチングチャンバは、基板支持体；ガスをチャンバに与えるガス源；チャンバのガスを排気する排気装置；ガスを活性化するために電気的にバイアスされる第１と第２の電極を有するガスエナジャイザー、第２の電極は、約２００ｍｍの直径を有する基板に対して少なくとも約３２００ワットの電力に相当するパワーにチャージすることができるようにされており；チャンバ内に少なくとも約１００ガウスの磁界を与えるようにされた磁界発生器；及び基板とチャンバの表面の温度を制御するようにされた温度制御システムを有する。
【０００８】
本発明の他の特徴は、チャンバのプロセスゾーンに基板を設け、該プロセスゾーンにガスを導入し、約２００ｍｍの直径を有する基板に対して少なくとも約３２００ワットの電力に相当する電力で電気エネルギーをガスに結合することによってガスを活性化し、チャンバ内に少なくとも約１００ガウスの磁界を与え、基板とチャンバ表面の温度を冷却し、及びガスを排気するステップを有する基板エッチング方法である。
【０００９】
本発明の他の特徴は、少なくとも約３０のアスペクト比および約０．１４μｍ小さい開口寸法を有するエッチングされたフィーチャを有する基板である。
【００１０】
（発明の実施の形態）
本発明は、図１Ａに示さるように、シリコン、化合物半導体、または誘電体を有する下層の基体１２；及びこの基体１２上に１またはそれ以上の材料２２、２４、２６、例えばポリシリコン、誘電体または導体材料を有する基板１０を処理するのに有用である。基板１０は、図１Ｂに示されるように材料２２、２６に高アスペクト比のフィーチャ、例えばトレンチ、ホールまたはビアを形成するためにエッチングされる。例えば、ホール及びビアはシリコン、ポリシリコン、または誘電体材料にエッチングされ、そして他の例として、トレンチは、導電性材料、例えば金属、または金属間化合物、例えばアルミニウム、銅、及び金属シリサイド；または誘電体材料、例えば二酸化シリコン、窒化シリコン、または低ｋ誘電体材料にエッチングされる。ホトレジスト材料２８のような材料は、エッチングが必要でない基板１０の領域を保護するために用いられる。
【００１１】
本発明は、特にフィーチャ２９が高アスペクト比を有する基板１０にフィーチャ２９をエッチングするのに特に有用である。例えば、基体１２上に１つまたはそれ以上の材料を有する基板１０が少なくとも約３０及び更に少なくとも４５のアスペクト比を有するフィーチャ２９を形成するためにエッチングされる。約０．１７ミクロンより小さい、そして更に、約０．１４ミクロンまたは０．１０ミクロンの開口の大きさを有するフィーチャ２９もエッチングされる。小さな開口寸法のフィーチャ２９のエッチングは、開口寸法がエッチングされたフィーチャの臨界寸法である場合特に有用である。また、このフィーチャ２９は、少なくとも約８ミクロンの深さまでエッチングされることができる。エッチングプロセス中に形成される保護壁の堆積３０は、等方性エッチングからフィーチャ２９を保護する。フィーチャがエッチングされる速度は、少なくとも約０．８μｍ／分である。
【００１２】
基板１０を処理するのに適している本発明による適例の装置５０が図２に示される。一般に、装置５０は、チャンバ容積１１０を画定する１つまたはそれ以上の壁５２、例えば管状側壁１０６を有する壁５２、底壁１０８、蓋アッセンブリ１０２、そして１つまたはそれ以上のライナー１０４を有するプロセスチャンバ１００を有する。一般に、チャンバ容積１１０は、プロセスゾーン１１２とポンピングゾーン１１４に分けられる。ロボット５３（図２において点線で示される）は、チャンバ１００の連続した管状表面を備え、空気モータ（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｍｏｔｏｒ）７２よって垂直に作動されるスリットバルブドア７０を有するスリット開口１３９を通してチャンバ１００内へ、及びチャン１００外へ基板１０を移送するために用いられる。本発明は、適例な装置５０を参照して説明されるけれども、その説明は、他の基板をエッチングするため、物理又は化学気相堆積によって基板１０上に材料を堆積するため、または基板１０上に材料を注入するために用いることができる他の装置構成に適用できることを理解するべきである。
【００１３】
ガス、例えばプロセスガスは、ガス源９７、バルブ１０１を有する１つまたはそれ以上のガスライン１０３、及びガス分配器１１１を有するガス供給装置５６によってチャンバ１００に導入される。ガス分配器１１１は、ガスがガス分配器１１１を出るガスの出口９８を有するガス分配プレート１１３を有し、このガス分配プレート１１３は、また電極としても働く。コントローラ（制御器）１６０は、プロセスガスの流速、ガス圧、及び他のプロセスチャンバの機能を制御するために用いられる。消費されたプロセスガス及び副産物は、チャンバ１００のガス圧を、一般に約５ｍＴｏｒｒから約１０００ｍＴｏｒｒまでの適切なレベルに制御するために用いられる、スロットバルブ６０を介して１つまたはそれ以上の排気ポンプ１０９に接続された排気装置１１４によって排気される。
【００１４】
本発明の１つの特徴として、ポンピング速度は、エッチングされたフィーチャ（一般に側壁ポリマーとして知られている）の側壁及びチャンバ壁上に形成されたプロセス残留物の形状に影響し、更には、基板１０の高アスペクト比のフィーチャのエッチングの質に影響することが発見された。高いポンピング速度は、チャンバ容量内に過剰な残留物を形成する種を効果的に除去し、それによりエッチングされたフィーチャの側壁上の過剰なプロセス残留の形成を減少すると考えられる。新しくエッチングされたフィーチャの側壁上のプロセス残留物の最適な厚さの堆積によって、エッチングがフィーチャの側壁の過剰な等方性エッチングを伴わずに基板に垂直に進行するのを可能にする。
【００１５】
しかし、過剰な残留物の形成は、特に、小さな開口寸法を有し、極く深い高アスペクト比のフィーチャに対するエッチングを妨げ、即ち停止することができる。したがって、１つの形態では、排気装置１１４は、基板１０及びチャンバ１００の他の表面上のプロセス残留物の過剰な堆積を減少させるために、充分高いポンピング速度を有する１つまたはそれ以上のポンプを有することができる。例えば、排気装置１１４は、約２５リットルのチャンバ容積に対して少なくとも約１６００リットル／秒の速度に相当する速度でチャンバ１００からガスを排気することができる。例えば、１つの形態では、ポンプ１０９は、約２５リットルのチャンバ容積に対して約１６００〜約１８００リットル／秒のポンピング速度に相当する全ポンピング能力または速度を有する。
【００１６】
活性化したガス、例えばプラズマは、電磁エネルギー、例えばＲＦまたはマイクロ波エネルギーをガスに結合するガスエナジャイザー１４１によって生成される。例えば、ガスエナジャイザー１４１は、チャンバ１００内のガスを活性化するために互いに関して電気的にバイアスされる第１と第２の電極を１１５、１０５を有する。第１の電極１１５はチャンバ１００の天井または側壁である。第２の電極１０５は、一般に、電気的導電性材料、例えば金属、例えばアルミニウム、銅、金、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、及びそれらの合金から作られる。モリブデンは、良好な熱伝導性と非酸化環境において耐腐蝕性を有する。一般に、第２の電極１０５は平らであり、基板１０の形状と大きさにしたがって形成される。例えば、第２の電極１０５は、全体の基板１０の実質的に広がる電気導電性ワイヤ（図示せず）のメッシュであることができる。第２の電極１０５は、電磁エネルギー、例えばＲＦエネルギーに対して透過性の誘電体５５によって覆われ、電極１０５に供給されたエネルギーをチャンバ１００内のガスに結合するようにして、ガスのプラズマを活性化しまたは維持する。誘電体の少なくとも一部は電極１０５を覆い、他の部分は電極１０５を部分的に囲むか全体的に包むことができる。
【００１７】
第１と第２の電極１１５、１０５は、電源１５０のインピーダンスを選択された周波数範囲で第２の電極１０５の負荷インピーダンスにほぼ一致させるインピーダンス整合回路を介して電極電源１５０によって与えられたＲＦ電圧によって電気的にバイアスされる。第１と第２の電極１１５、１０５に与えられたＲＦ電圧の周波数は、約５０ＫＨｚ〜約６０ＭＨｚであることができる。電源１５０は、またＤＣチャック電圧を電極１０５に与えるために使用され、基板１０を保持する電極に静電荷を形成する。ＤＣ電圧は、一般に約１０〜約２０００ボルトである。電源１５０は、また電極１０５の動作を制御するコントローラ１６０によっても制御される。適例なガスエナジャイザーが当業者に明らかである他のチャンバ形態に示されているけれども、ガスエナジャイザー１４１は他の形態、例えば、ＲＦエネルギーをチャンバに誘導的に結合する１つまたはそれ以上のコイルを有する誘導アンテナ（図示せず）、またはマイクロ波導波管（図示せず）によってチャンバに結合されたマイクロ波発生器を有する。第２の電極１０５は、また一般にＤＣ電圧によって基板１０を静電的に保持するために電気的にチャージ（帯電）可能なようにされる。
【００１８】
本発明の他の特徴において、第２の電極１０５及び被膜誘電体５５は、基板１４に高アスペクト比のフィーチャの良好なエッチングを行なうために、第２の電極が基板１４の単位面積当たり電極１０５に加えられる電力である高電力密度にチャージされることができるようにする。電気的にバイアスされた第２の電極１０５は、基板１０の面に対して実質的に垂直な少なくとも幾らかの電界ベクトル成分を発生する。活性化されたガスの帯電されたプラズマイオンは、これらの垂直に向う電界成分によって加速され、基板上に衝突する。第２の電極１０５の電力密度が大きければ大きいほど、運動エネルギー及びチャージされたプラズマイオンに衝突される指向性は明らかに大きい。大きな運動エネルギーのプラズマは、高いアスペクト比のフィーチャ２９を効率的に、しかもフィーチャ２９の寸法を良好に制御してエッチングすることができる。１つの形態において、第２の電極及び被膜誘電体５５は、少なくとも約１０ワット／ｃｍ２の電力密度を維持するようにされている。約２０ｃｍ（２００ｍｍ）の直径を有する基板１０に対して、第２の電極１０５に加えられるべき適切な電力レベルは、少なくとも約３２００ワットの電力レベルに相当し、約３０ｃｍ（３００ｍｍ）の直径を有する基板１０に対して適切な電力レベルは、少なくとも約７０００ワットである。
【００１９】
第２の電極１０５を被覆する誘電体５は、その構成及び厚さを調整することによって、周囲のプラズマに対してまたは他のチャンバ要素に対して電流の過剰な漏洩がなくこれらの高い電力レベルを維持するようにされる。例えば、１つの形態において、誘電体５５は、約１×１０９〜約１×１０１３Ω−ｃｍ、または更に約１×１０１０〜約１×１０１２Ω−ｃｍの室温の抵抗率を与えるように製造される。これらの抵抗値は、特に約５０〜約９０℃の上昇された処理温度で誘電体の５５の能力を増し、第２の電極１０５に与えられる高い電力レベルを維持する。そしてそれらのいずれもが高いアスペクト比のエッチン処理にとって望ましい。誘電体５５に対する好適な厚さは、約０．０２ｍｍ〜約２．００ｍｍに決められ、さらに約０．０５〜約１．００ｍｍにすることができる。
【００２０】
誘電体５５は、セラミック材料、例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭素、コーディエライト（ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ）、酸化セリウム、ダイアモンド、ムライト（ｍｕｌｌｉｔｅ）、シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化チタン、ホウ化チタン、炭化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、及びこれらの混合物及び化合物から作られる。例えば、窒化アルミニウムは、約８０〜約２４０ワット／ｍＫの高い熱伝導度、良好な熱伝達速度、及び良好な耐腐蝕性を与える。窒化アルミニウムの抵抗率は、ドーパント材料、例えば酸化セリウムまたは酸化イットリウムの少量、たとえば約０．５〜約５重量％を加えることによって所望のレベルに調整される。また、誘電体５５は、冷凍鋳造（フリーズキャスティング）、射出成形、圧縮成形、溶射、または燒結によって第２の電極１０５を囲むモノリス（ｍｏｎｏｌｉｔｈ）として製造される。例えば、セラミック材料は、上昇した温度で圧力を加えることによって約１０％より少ない多孔を有するコヒーレントマス（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｍａｓｓ）に形成される。オートクレーブ（ａｕｔｏｃｌａｖｅｓ）、段プレス、及び等圧プレスを含む適切な圧力形成装置が１９９７年１１月６日に出願された米国特許出願番号０８／９６５，６９０に例として記載され、ここにレファレンスによって取り込まれる。
【００２１】
プロセスゾーン１１２におけるプラズマイオン密度とイオンエネルギーは、第１と第２の電極１１５、１０５を接近することによってさらに増大される。第２の電極１０５が第１の電極から比較的近い距離に配置されると、２つの電極間の電界ベクトルの大きさは、それらの間のガス通路に殆ど抵抗がないので、比較的強くなる。その結果、近づけて配置された電極１１５、１０５は、チャンバ１００内のガスにエネルギーを効率よく結合する。さらに、プラズマイオンの見かけ上の運動エネルギーは、電極１１５、１０５間の短い間隔のために高くなる。また、小さな電極間隔は、プロセスガスの多くの層流と少ない乱流を与え、それによって、基板表面の均一な処理を達成する。したがって、１つの形態では、第１と第２の電極１１５、１０５は、それらの間に実質的に層流のガスを維持するのに十分小さな距離を離して配置される。この間隔の距離は、約５ｃｍより小さく、さらに約１ｃｍ〜約３ｃｍである。これは、所望の間隔ギャップを達成するために、第２の電極１０５を上げ、第１の電極１１５を下げることによってなされる。
【００２２】
チャンバ１００内の磁界の強さを増加することによって、更に、基板１０における高アスペクト比のフィーチャ２９のエッチングを増大することができる。磁界の強さは、基板１０に新しくエッチングされたフィーチャ２９上に形成された側壁の保護堆積物３０に影響を及ぼすと考えられている。例えば、あるプロセスにおいて、磁界の強さが増大するに従って、エッチンプロセスにおいて形成される側壁の保護堆積物３０は厚くなり、それによって、エッチングされたフィーチャ２９のプロフィールが殆ど弓状にならない。したがって、エッチングされるフィーチャ２９のプロフィールを最適にするために、特に、フィーチャ２９の深さが増加するか、それらの開口寸法が小さくなるに従って、磁界の強さを制御することができる。例えば、フィーチャ、例えばトレンチのエッチングにおいて、少なくとも約１００ガウス、または少なくとも約１２０ガウスの磁界の強さを有する高い磁界を与えることが望ましいことを発見した。
【００２３】
磁界発生器２９２は、電磁コイルまたは永久磁石を有することができる。例えば、図２と図３は、チャンバ１００に隣接している電磁石２９５、３００、３０５、３１０を有する磁界発生器２９２の形態を概略示している。チャンバ内に形成された磁界は、プロセスゾーン１１２に対する電磁石の位置及び各電磁石に与えられたエネルギーに依存する電磁石２９５、３００、３０５、３１０によって生成された磁界のベクトル和である。磁界発生器２９２は、基板１０上のプロセスゾーン１１２、基板表面に平行な磁界、またはプロセスゾーン１１２におけるプラズマイオンを“掻き回す”ために回転される磁界にプラズマを閉じ込めるために、基板の面に実質的に垂直な磁界を与えるようにされる。
【００２４】
さらに、磁界発生器は、ジャケット３０７、３０９を有し、図１０に示されるようにその中で流体を循環する。例えば、熱伝達流体がライナー流体源１２１、導管流体源６１または他の流体源から供給される。流体は、磁石の温度を制御するために、電磁石２９５、３００、３０５、３１０の周りの流体ジャケット３０７、３０９に供給される。熱伝達流体は、電磁石２９５、３００、３０５、３１０を一定の温度に保ち、大電流が電磁石に流れたとき、流体の循環によって電磁石のオーバヒートを減少する。これは大電流を維持する電磁石の能力を増加し、これにより高磁界強度をチャンバに与えることができる。増大した磁界強度は、基板１０においてエッチングされるフィーチャ２９に増大したエッチングを与えるのに望ましい。
【００２５】
１つの形態において、磁界発生器２９２は、時間と共に変化する角度方向及び大きさを有する多重方向磁界を発生する。このような磁界は、チャンバに接近して配置された複数の電磁石２９５、３００、３０５、３１０（または回転する永久磁石）によって発生される。電磁石の電源は、プラズマゾーンに多重方向磁界を発生するために、電磁石２９５、３００、３０５、３１０に加えられた電流を変化する。電磁石は互いに組にされ、基板の面に実質的に平らな磁界を発生するように配置される。電源は、角度方向及び大きさを独立して変化する磁界を発生するために所定のシーケンスで組になった電磁石を活性化する。チャンバ１００の側壁１０６に接近して配置される代わりに、磁界発生器２９２は、チャンバの天井の上及び／またはチャンバ内の第２の電極１０５を有する誘電体５５の下に配置されてもよく、これらのことは、例えば、米国特許５，２５５，０２４に開示されており、レファレンスによってここに取り込まれる。
【００２６】
代わりに、磁界発生器２９２は、チャンバ１００の側壁１０６に近接して配置された複数の可動永久磁石を有することができる。これらの磁石は、円形または楕円軌道で、及び／またはプロセスゾーン１１２内の多重方向性磁界を発生するリニアな方法で回転されるアマチュア（図示せず）上に取付けられることができる。適切な永久磁石は、強磁性材料、例えば、ニッケルフェライト、コバルトフェライト、またはバリウムフェライトを有する。
【００２７】
磁界発生器２９２は、各々の電磁石または永久磁石によって生成される磁界のベクトル和であり、チャンバ１００及びそれらの動作モードに関してそれらの位置に依存する磁界を発生する。図２に示された形態において、磁界発生器２９２は、基板１０の表面に実質的に平行で、基板表面に直交する軸の周りに対称な成分を有する磁界を与えるようにされる。この形態において、プラズマ中の電子に与えられるＥ×Ｂドリフト速度は、方位角方向であり、基板１０の処理面に平行で、直接上の円形通路内を動くようにプラズマシースの電子に強く働く。磁界発生器２９２は、支持体及び基板１０にほぼ平行な、相互に垂直な磁界ベクトルＢｙとＢｘをそれぞれ備えており、これは、例えば、米国特許５，２１５，６１９に開示されており、レファレンスによってここに取り込まれる。
【００２８】
磁界発生器２９２は、ライン３１５、３２０、３２５、３３０を介して制御信号を従来の電源システム３３５、３４０、３４５、３５０に加えるコントローラ１６０によって作動され、導体３３５、３６０、３６５、３７０によって、それぞれ電磁石２９５、３００、３０５、３１０に供給される電流の大きさ及び方向を制御する。関連した電流は、各々の電磁石によって発生される磁界の方向及び大きさを決定する。代わりに、コントローラ１６０は、円形／楕円形状で回転され、またはリニアな方向に発振されるアーマチュアに配置された強磁性材料の永久磁石の組の発振を制御するために用いることができる。磁界発生器２９２によって発生された直交する磁界ベクトルＢｙとＢｘは、関数Ｂｘ＝Ｂｃｏｓθ；及びＢｙ＝Ｂｓｉｎθによって求められる。必要な磁界の値Ｂ及びその角度方向θが与えられれば、コントローラ１６０は、独立して式を解いて、磁界及び方向の所望の強さを与える関連した磁界ベクトルＢｙとＢｘを得て、その後、所望の磁界ベクトルＢｙとＢｘを与えるために、磁石へ与える必要な電流を制御するか、または永久磁石の運動を制御する。
【００２９】
従って、磁界の角度方向及び大きさは、磁石２９５、３００、３０５、３１０の電流を変えることによって、または磁石の回転運動によって必要とされるだけ速くまたはゆっくりと独立して変えられる。コントローラ１６０は、磁界がそれぞれの角度位置にある時間、角度のステップ関数の方向、または磁界の強さを変えることができる。従って、磁界は、選ばれた向き及び時間増分を用いて、基板１０の周りでステップされる。必要であれば、合成磁界Ｂ２の大きさは、もし、プロセス条件またはチャンバ構成が一定の磁界の強さを必要とするならば、変えることができる。例えば、磁界は、基板１０の周り３６０度エッチングの均一性を増すために、２〜５秒／回転の遅い速度で回転される。
【００３０】
他の実施の形態において、磁界発生器２９２は、基板の面に実質的に直交している磁界成分を有する磁界を与えるようにされている。更に、他の実施の形態においては、磁界発生器２９２は、プロセスゾーン１１２の空間または容積にある角度で、または空間または容積を横切って曲げられ、及び基板１０の面上に成分を有する磁界を与えるようにされている。
【００３１】
本発明の他の特徴において、高アスペクト比のフィーチャの良好なエッチングを達成するために、温度制御システム４００が基板１０及びチャンバ１００の面、例えば、内壁５２及び基板支持体１２４の周りの表面を横切って実質的に均一な温度を維持するために用いられる。エッチングプロフィール及び高アスペクト比のフィーチャ２９をエッチングするためのエッチング速度のいずれもが著しく温度に依存し、基板を横切って、チャンバ１００の要素を横切って、または１つのチャンバから他のチャンバへ温度が均一でない、即ち一様でないと、著しく変わってしまうことが判った。一様でない深さまたは異なる形状を有するエッチングされたフィーチャ２９は、このような温度変化から生じる。適例のエッチングプロセスにおいて、適切な基板温度は約２４０℃より低く、保持されている基板を横切る温度の変化は約５℃より小さく、例えば、基板１０は、約２００〜約２４０℃の好適な開口温度範囲を伴って、約−４０〜約２４０℃の間の温度範囲に維持される。
【００３２】
１つの形態において、温度制御システム４００は、基板１０の下に複数のガス圧で熱伝達ガス、例えばヘリウムを与えることによって、基板１０を横切って均一な熱伝達速度を維持する。例えば、図１０に示されるように、熱伝達ガスは、熱伝達ガス源１０７から誘電体５５の受取り面上の異なるゾーン９９ｉ、ｏにある複数の熱伝達ガス出口１１７ｉ、ｏへ与えられる。熱伝達ガスは基板１０と誘電体５５間の熱伝達を容易にする。１つの形態において、基板１０の裏側及び誘電体５５の受取り面１４７の間の空間は、内側ゾーン９９ｉと外側ゾーン９９ｏの２つのゾーンに分けられる。別々の流れコントローラ（制御装置）１０７ｏと１０７ｉは、外側と内側のゾーンにそれぞれガスの流速の独立した制御を与えるために用いられる。さらに、この別々の流れコントローラ１０７ｏと１０７ｉによって、各々のゾーンにおけるガスが同じ圧力または異なる圧力に維持されることを可能にする。例えば、内側ゾーンは１０−１６Ｔｏｒｒに維持され、一方外側ゾーンは２０Ｔｏｒｒに維持される。処理の間、基板１０は、チャンバ１００内のプラズマによって不均一に加熱され、そして２つのゾーンの熱伝達ガス制御は、基板１０を横切って基板の温度をより均一にするために用いられる。例えば、内側と外側ゾーンの熱伝達ガスの圧力は、基板の中央から周辺端への温度差が約５℃より小さく、即ちほぼ一定に維持されるように調整される。
【００３３】
内側と外側の熱伝達ガスゾーン９９ｉ、ｏは、処理の間基板１０を横切って形成される熱勾配を導くために動作することができる。例えば、内側と外側のゾーン９９ｉ、ｏの熱伝達のガス圧は、基板１０の中央の温度が基板１０の周辺端の温度より大きいか、または小さいように調整される。この形態では、例えば、基板１０が基板周辺より中央において速くエッチングされる場合、または、基板１０がその周辺より中央において熱い場合が望ましい。
【００３４】
温度制御システム４００は、さらに、基板１０と基板支持体１２４間の熱伝達速度を、更に制御するために、誘電体５５の下で、支持体の基体２００の上に配置された導体６２を有する。この導体６２は、基板１０と導体６２の双方に熱接触している電極１０５を覆う誘電体５５を介して、熱エネルギーを基板１０へ、または基板１０から伝達することができる電気的に導電性の素子である。例えば、図１０に示されるように、導体６２は、１つまたはそれ以上の流体入口６３を介して導体の流体源６１から温度が制御された熱伝達流体を供給することができる１つまたはそれ以上のチャネル７１を有する。熱伝達流体、例えば、エチレングリコール及び脱イオン水の混合体が導体６２のチャネルを通して循環し、導体６２の温度を一定レベルに維持する。例えば、導体６２が基板の処理中にかなり高温に加熱されると、チャネル７１に供給される熱伝達流体がその温度を下げるために導体６２を冷却し、それにより基板１０から均一な熱伝達速度を与える。熱伝達流体は、また、それが導体６２に供給される前にコントローラ１６０によって温度制御され、基板を所望の温度、例えばポリシリコンにおけるトレンチのエッチングの間約８０〜約１００℃の温度に維持する。
【００３５】
導体６２は、また、図２に示されるように、高く、均一な熱伝導率を有する材料から作られるボンド層７３によって誘電体５５に結合または接合される。誘電体５５を導体６２に取付けることによって、誘電体５５から導体６２のチャネル７１にある流体への熱伝達速度を最大にする。ボンド層７３は、例えば金属、例えば、アルミニウム、銅、インジウムまたは錫−鉛合金を有する。ボンド層７３は、基板１０を横切って一様な熱伝達速度を与える均質な組成物を有し、導体６２と誘電体５５間の境界面に熱インピーダンスの変化を減少する。ボンド層７３は、また、誘電体５５を損傷することなく誘電体と５５と導体６２間の熱膨張の不一致から生じる熱ストレスを吸収することができる延性境界面を与えるには都合がいい。
【００３６】
金属で結合された接合は、均一な熱伝達速度を与えるけれども、異なる材料の熱膨張係数の差から生じる熱ストレスに耐えることは、このような接合にとって困難である。従って、ボンド層７３は熱ストレスを吸収することができる都合のいい材料から作られる。好ましい都合のいいボンド材料は、Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓ， Ｉｎｃ．から商業的に利用できるＴｈｅｒｍａｔｔａｃｈ Ｔ４１２ＴＭを有する。Ｔｈｅｒｍａｔｔａｃｈ Ｔ４１２は、高い結合力、圧力に敏感な、二フッ化チタン（チタンジボライド）と共に混合され、拡張されたアルミニウムのキャリアに与えられる、アクリル接着剤を有する。ボンド層７３の熱的性能は、充填剤、膨張した金属及び型押しされた表面の組合せによって増大される。
【００３７】
温度制御システム４００は、更に、図４に示されるように、チャンバ壁５２の少なくとも一部を覆う１つまたはそれ以上のライナーを有することができる。１つの形態において、チャンバのライナー１０４は、第１の（上部の）ライナー１３４、第２の（下部の）ライナー１１８または第１のライナー１３４と第２のライナー１１８の双方を有する。温度制御された、流体源装置、例えば、ライナーの流体源１２１によって与えられる熱伝達流体を保持するために、通路１１９がそれぞれのチャンバのライナー１０４内に設けられる。このライナー１０４は、また、ライナー１０４のクリーニングまたは取り換えを容易にするために，まとまった、または取り換え可能な構造である。下部のチャンバ壁１０８は、チャンバ１００の外側から第２のライナー１１８へのアクセスを可能にする複数の開口１１６（図４には、その１つのみが示されている）を有する。溝１２０に配置されたＯ−リング１２２がそれぞれの開口１１６を取り囲んでいる。
【００３８】
ライナー１０４は、また、ライナー１０４上のプロセス残留物の堆積を減少するために加熱され、基板１０における高アスペクト比のフィーチャのエッチングの質に影響を与える、チャンバ１００に存在するプロセス残留物の量を制御する。１つの形態において、ライナー流体源１２１からの熱伝達流体がライナーを加熱するためにライナー１０４に通され、それによりライナー１０４上のプロセス残留物の形成を減少する。チャンバのライナー１０４上の残留物の堆積を減少することによって、ライナー１０４が剥がれ落ちて基板１０上に堆積するプロセス残留物の量を減少することができる。
【００３９】
温度制御システム４００は、また、ライナー１１８、１３４に隣接し、接触して、例えば、図１と図４に示されるように、チャンバの天井に接触して１つまたはそれ以上のヒータを有することもできる。ヒータ６７は、天井６８の温度を調整するために、ライナー１１８、１３４を通過する熱伝達流体に加えて、または熱伝達流体の代わりとして用いることもできる。１つの形態において、ヒータ６７は、例えば、コイルまたは加熱素子、例えば蓋アッセンブリー１０２上に取り付けられた加熱コイル６７を有することもできる。ヒータ６７は、天井６８またはライナ１１８、１３４を基板の処理前または処理中に高温に加熱するために作動され、チャンバ１００内の温度変動を減少させる。天井５２内のチャネル５９によって熱伝達流体を循環することによってヒータ６７を有する天井５２を加熱し、天井の温度を更に制御することは特に有利であることが判った。この形態において、天井５２の温度は、−−その温度は、基板１０がチャンバ１００内で処理され、活性化されたガスが天井５２を加熱する間か、または基板１０が処理ステップの間でチャンバ１００から取り出されるとき−−二重のヒータ及び流体制御方法を用いてより正確に調整される。
【００４０】
天井５２とライナー１０４は代わりの形態を有する。例えば１つの形態において、図５と図６に示されるように、チャンバの天井５２は第１のライナー１３４と蓋２０２を有する動作可能な蓋アッセンブリー１０２を有する。第１のライナー１３４は、側壁１０６上にある外方に延びるフランジ３４２を有する。蓋アッセンブリー１０２は、１対のクランプ２０６によって側壁１０６にクランプされる。側壁及び第１のライナー間に配置された第１のシール（例えば、側壁１０６における溝３０４に配置されたＯリングシール３０２）は、第１のライナー１３４と側壁１０６間に真空シールを与える。さらに、蓋２０２と第１のライナー１３４間の第２のシール（例えば、蓋２０２の溝に設けられたＯリング３０６）は、これらの要素間にガスの気密シールを与える。蓋アッセンブリー１０２は、蓋２０２が正しくクランプされると、下方にバイアスされるので、蓋アッセンブリー１０２は、処理チャンバ１００にインストールされると、第２のライナー１１８上の下向きの圧力に影響を及ぼす。
【００４１】
第１のライナー１３４は、熱伝導性材料、例えば、陽極酸化したアルミニウム（アルマイト）、ステンレススチール、セラミックまたは他のこれに匹敵する材料から作られる。第１のライナー１３４は、皿状に形成された上面３１２と下面３１６を有する中央区分３４１を有する。この皿状に形成された上面３１２は、外方に延びるフランジ３４２に結合された周辺部３１４を有する。円筒上の壁３１８が下面３１６から延びている。下面３１６及び壁３１８は、プロセス容積（ゾーン）１１２に露出した表面３４３を有する。
【００４２】
本発明の他の特徴において、第１のライナー１３４上のプロセス残留物の堆積物は、約３２より小さなピーク・ツー・ピークのＲＭＳ表面粗さを有する比較的滑らかな表面を有する。比較的滑らかな表面は、ライナー１３４上の過剰なプロセス残留物の形成を減少するためにライナー１３４上に堆積したプロセス材料の量を減少し、それによって基板１０における高アスペクト比のフィーチャのエッチングを改善するので、比較的滑らかな表面は望ましいことが判った。基板１０近くのプロセス残留物の過剰な累積は、基板にエッチングされるフィーチャ上に過剰なプロセス残留物の量の堆積を生じる基板１０の周りにプロセス残留物を形成する種の高い濃度の発生につながる。過剰な残留物は、好ましくない高アスペクト比のフィーチャのエッチングを生じる。
【００４３】
図５及び図６は、第１のライナー１３４における流体通路の形態を示す。この形態において、中央区分３４１の周辺部３１４は、プラグ２１０によって各々がシールされる多くの交差する孔２０８を鋳型でつくるか、孔開けすることによって形成される。流体の通路３２２の各々の端部は、ボア３２４によって上面３１２に接続される。２つのボス３２６（その１つのみが図６に示されている）は、中央区分３４１の上面３１２から突出している。各々のボス３２６は、それぞれのボア３２４を介して流体通路３２２へ流体的に接続される中央の孔３２８を有する。流体の通路３２２は、ライナーの流体源１２１から流体を受取り、その流体は流体から第１のライナー１３４へ熱を伝達することによって、第１のライナー１３４の温度を調節する。流体がライナーの流体源１２１から第１のライナー１３４を通して循環されるに従って、第１のライナー１３４に与えられる熱の量が制御され、従って、第１のライナー１３４が所定の温度に維持されるようにする。第１のライナー１３４の温度を制御するために、液状及び／またはガス状の流体である流体が流体通路３２２を通して流される。流体は、液体、例えば脱イオン水及び／またはエチレンクリコール、または流体、例えば液状またはガス状の窒素またはフレオンＴＭ（Ｄｕｐｏｎ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ， Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌａｗａｒｅ）である。
【００４４】
この分野の当業者はここで与えられた技術を用いて他の構成を考えることができる。例えば、図７に示されたように、蓋アッセンブリー２０２は、第１の流体通路３２２ａと第２の流体通路３２２ｂを有することができる。第１の流体通路３２２ａと第２の流体通路３２２ｂは、図７に示された共通の入口３３０ｉと共通の出口３３０ｏを共有することができる。任意に、追加の入口と出口を用いてもよい。第１の流体通路３２２ａと第２の流体通路３２２ｂは、また、２つのチューブ通路構成において元来た通路を引き返すこともできる。代わりに、追加のチューブ通路が用いられてもよい。
【００４５】
図５と図６に戻って、ライナー流体源１２１と第１のライナー１３４を流体的に接続して、チャンバ１００から第１のライナー１３４の素早い取り外しや置き換えを容易にするために、クイック接続流体接続子が用いられる。一般に、オスパイプのネジ形状を有するクイック接続３３６がボス３２６の中央の孔３２８にある雌ネジ形状にねじ込まれる。組合せ結合子３３２は流体源ライン３３４の終端に取付けられる。流体源ライン３３４は、通路３２２をライナー流体源１２１に結合する。この構成の１つの利点は、第１のライナ１３４を取り換えるとき、流体源ライン３３４を容易に外すことができることである。しかし、第１のライナー１３４を流体源ライン３３４に接続する方法、例えばパイプのネジ、バーブドニップル（ｂａｒｂｅｄ ｎｉｐｐｌｅ）、口金コネクター（ｃｏｌｌｅｔ ｃｏｎｎ℃ｔｏｒ）などを用いることもできる。クイック接続は、一般に、利用することができるし、ポートの寸法（ネジの形状、及び流れの容量）に基づいて選択される。
【００４６】
ライナーの壁３１８は、最小のクリアランスで側壁１０６の内側をスリップする大きさにされる。ライナーの壁３１８は高さを変えることができ、第２のライナーを使用しない場合、チャンバの底１０８まで延長することができる。一般に、第１のライナー１３４と第２のライナー１１８の両方が図４に示されるように使用される場合、これらのライナーは、チャンバ１００の内側にフィットするように形成され、蓋アッセンブリ１０２が正しくクランプされると、開口１１６の周りのチャンバの底１０８に第２のライナー１１８をシールするためにＯリング１２２によって必要とされる圧縮力を与える。ライナー３１８は、更にいろいろな目的のために多くの他のポートを含んでもよい。この他のポートの例は、チャンバ１００のスリット開口と整列する基板アクセスポートである。
【００４７】
図４に戻ると、第２のライナー１１８は、チャンバ容積１１０の下部を少なくとも部分的に囲んでいる。更に、第２のライナーは、ライナー１１８上のプロセス材料の堆積を減少するために、３２のピーク・ツー・ピーク表面ＲＭＳ粗さを有する、チャンバ容積１１０内に比較的熱い、滑らかな表面を与えるようにされる。第２のライナー１１８は、導管１２３によってライナー流体源１２１から設けられる流体通路１１９を有している。流体は、流体から第２のライナー１１８へ熱を伝達することによって第２のライナー１１８の温度を調節する。流体が、ライナー流体源１２１から第２のライナー１１８を通して循環するに従って、第２のライナー１１８に与えられた熱の量が制御され、従って、第２のライナー１１８が所定の温度に維持されることを可能にする。
【００４８】
図８及び図９は、ベース区分５０２と外側の壁５０６を有する第２のライナー１１８の形態を示す。ベース区分５０２と外側の壁５０６の内面５０８はポンピング容積１１４に曝されている。第２のライナー１１８は、熱伝導性材料、例えば陽極酸化アルミニウム、ステンレススチール、または他の匹敵する材料から作られる。ベース区分５０２は、例えば、溝を鋳造するかプレスした後開口部分をふさいで作られる流体通路１１９を含む。代わりに、流体通路１１９は図８に示されたように交差する行き止まりの孔を開け、孔の開口端を塞ぐことによって形成される。１つの実施の形態において、流体通路１１９は、第２のライナー１１８を通して配置された排気ポート５２０に隣接して実質的に円形の始まりと終わりを有している。流体通路１１９の各端は、ベース５０２の外側表面から突出するボス５１０において終端している。ボス５１０は、底壁１０８にある開口１１６に接続しており、チャンバ１００における第２のライナー１１８の正しい向きを確実にする（即ち、全てのポートが調節される）。第２のライナー１１８からの急速な変化を容易にするために、クイック接続流体結合子が通路１１９をライナー流体源１２１に流体的に接続する導管と第２のライナー１１８間に用いられる。一般に、ボス５１０における雌ネジ形状にねじ込まれる雄パイプネジ形状を有するクイック接続子５１２、またはＯリングに結合されるＳＡＥポートが用いられる。組合せ結合子５１４が流体源１２１に結合される導管１２３の終端に取付けられる。従って、第２のライナー１１８が交換または取りはずしされる場合、導管１２３は容易に切り離される。しかし、代わりに、第２のライナーをライナー流体源に結合する他の手段を用いることもできる。
【００４９】
外側の壁５０６は、ほぼ円筒形であり、チャンバの壁と最小のギャップを規定するように大きさが決められる。外側の壁５０６は、特に、第１のライナー１３４が上述のように用いられる場合、高さが変わる。更に、外側の壁５０６は、ポンプポート１３８と整列する排気ポート５２０を有する。排気ポート５２０はベースの壁１０８の一部を部分的に含む。排気ポート５２０は、スロットルバルブ６０とポンプ１０９へポンプピング容積１１４におけるガスの流体アクセスを与える。外側の壁５０６は、さらに、いろいろな目的のために多くの他のポートを有することができる。これらの他のポートの例は、チャンバ１００内に及びチャンバから基板１０の移送を可能にするために、側壁１０６におけるスリット開口１３９と整列する基板アクセスポート５２６である。
【００５０】
上述したライナー形状の利点は、ライナーをクリーニングするためのチャンバの停止時間が一対のライナー１３４、１１８を用いることによって最小になることである。ライナーの取替えが必要とされる場合、クランプ２０６が開けあれ、蓋アッセンブリー１０２を外す。それぞれのライナーは、それぞれのクイック接続を切り離すことによって流体源１２１から切り離される。蓋２０２およびガス供給路２１２は第１のライナ１３４から離され、第１のライナー１３４は、チャンバ１００から持ち上げられる。第１のライナー１３４が取出されると、第２のライナー１１８も同様に取出される。チャンバの停止時間は、ライナー１３４、１１８を取り換えることによって最小にされる。蓋２０２とガスの供給路２１２は取り換えられた第１のライナー１３４上に配置される。クランプ２０６が閉じられ、従って、シールを圧縮し、チャンバ容積１１０を気密にする。それぞれの置きかえられたライナーは流体源１２１に再接続され、ライナーの交換手順が完了する。取りはずされたライナーは、累積された副産物を除去するためにクリーニングされ、その後ライナーの取り換えが必要とされる次回にチャンバ１００に再据えつけするために準備される。
【００５１】
温度制御システム４００の他の特徴において、支持体１２４のベース２００は、チャンバ内の温度を制御するために熱伝達流体が流れる１つまたはそれ以上の熱伝達流体導管２０１を有する。例えば、導管２０１は、支持体１２４の表面と導管２０１内の熱伝達流体間で熱を伝達するために、ベース２００の周囲の周りに配置される。プロセスチャンバ内の温度を制御するのに加えて、温度制御されたベース２０１は、表面上へのプロセス残留物の堆積を実質的に避けるために、基板１２４の周りの表面温度が充分高いままであることを保証する。
【００５２】
本発明による温度制御されたライナー１０４と支持体のベース２００の動作が図１０に示される。動作において、第１のライナー１３４と第２のライナー１１８の温度は、ライナー流体源１２１からそれぞれのライナー１１９と１３４内の通路１１９と３２２を通して流体を流すことによって制御される。通路１１９と３２２から出ると、熱伝達流体は、支持体のベース２００内の熱伝達流体導管２０１へ流し、ライナー流体源１２１に戻る前に単一導管へ結合される。熱伝達流体は、ライナー１１８、１３４とベース２００と流体間で熱を伝達することによって、ライナー１１８、１３４とベース２００の温度を調節するように働く。ライナー流体源１２１からの流体の温度及び流速は、ライナー１１８、１３４とベース２００への熱伝達流体によって伝達された熱を調整するために制御される。１つの形態において、ユーザは、例えば、ライナーの壁１１８、１３４とベース２００の温度に対する設定ポイントを、ユーザの入力した設定ポイントを維持するためにライナー流体源１２１によって出力される流体の量及び温度を調整するコントローラ１６０へ与えることができる。ライナー１０４上のプロセス残留物の堆積を減少する適切なライナー温度は、約５０〜約７０℃である。
【００５３】
多重ゾーンの裏側熱伝達ガスを有する誘電体５５、熱伝達流体導管２０１、導体６２及び結合層７３を有する支持体ベース２００、流体循環ライナー１０４、及びヒータ６７を含む温度制御システム４００の要素は、基板１０とチャンバ１００の表面の温度を制御することができるばかりでなく、例えば、基板１０のプラズマ処理中に生成される熱を除去することによって、均一な温度で基板１０を維持することができる。この温度制御システム４００によって与えられる熱伝達効率は、３２００ワットまたはそれ以上のＲＦ電力レベル及び１００ガウスより大きな磁界に対してさえも、チャンバ内に与えられる高ＲＦ電力レベルと磁界が長い時間の間維持されることを保証するために用いられる。
【００５４】
従って、本願のチャンバ１００の特徴は、良好なエッチング速度で基板１０に高アスペクト比のフィーチャを設けることである。例えば、ガスエナジャイザー１４１は、フィーチャーが非常に力強くエッチングされるように充分な高電力密度を提供する。磁界発生器２９２は、チャンバ１００内に充分高い磁界強度を与えることによって良好なフィーチャプロフィールを維持する。温度制御システム４００は、例えば基板１０の温度を制御することによって良好なエッチング速度で基板１０上に高アスペクト比のフィーチャをエッチングするためチャンバ内に適切な温度を提供する。温度制御システム４００は、また、チャンバ１００の表面上に堆積されたプロセス残留物の量を減少することによって良好なエッチング速度で高アスペクト比のフィーチャ２９のエッチングを増大する。例えば、温度制御システム４００は、ライナー１０４を加熱して、ライナー１０４の表面上へのプロセス残留物の堆積を減少する。ライナー１０４は、また、ライナー１０４の表面にプロセス残留物の付着を促進しない比較的滑らかな表面を有することもできる。さらに、排気装置１１４は、チャンバ１００の表面上へのプロセス残留物の堆積を減少するために充分な高速でチャンバ１００からプロセス残留物を除去することによって、良好なエッチング速度で高アスペクト比のフィーチャ２９のエッチングを援助する。チャンバの表面へのプロセス残留物の減少した堆積は、表面からの薄片の剥がれ落ちや基板１０上へ再堆積するプロセス残留物の量を減少することによって良好なエッチング速度で高アスペクト比のエッチングを提供する。チャンバ１００の要素は、良好なエッチング速度で基板１０上への高アスペクト比のフィーチャのエッチングが行われる好適なチャンバ環境を提供するように協働する。
【００５５】
チャンバ１００は、図２に示されるようにメモリ１９３及び周辺のコンピュータ要素に結合される中央処理装置（ＣＰＵ）１７４、例えば、カリフォルニア州のＳｙｎｅｒｇｙ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓから商業的に利用可能な６８０４０マイクロプロセッサ、またはカリフォルニア州、サンタクララのＩｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商業的に利用可能なＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標） Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒを有するコントローラ１６０によって動作される。メモリ１９３は、メモリ内に組込まれたコンピュータの読み取り可能なプログラム１８９を有するコンピュータの読み取り可能な媒体を有する。好ましくは、メモリ１９３は、ハードドライブ装置１８７、ＣＤまたはフレキシブルドライブ装置１８８、及びランダムアクセスメモリ１７２を含む。コントローラ１６０は、更に例えば、アナログ及びディジタル入出力ボード、インタフェースボード、及びモータコントローラボードを含む複数のインタフェースカードを有することができる。オペレータとコントローラ１６０間のインタフェースは、例えば、ディスプレイ１９０やライトペン１９４を介することができる。ライトペン１９４は、ライトペン１９４の先端にある光センサーを有するモニターディスプレイ１９０によって放射された光を検知する。特定のスクリーンまたは機能を選択するために、オペレータは、モニター１９０上のスクリーンの指定された領域を触るか、ライトペン１９４のボタンを押す。特に触られた領域はいろを変えるか、または新しいメニューが表示されて、ユーザとコントローラ１６０間の通信を確認する。
【００５６】
コンピュータの読取可能なプログラム１８９は、メモリ１９３に蓄積されるか、またはそれはＣＤまたはフレキシブルディスクドライブ装置１８８または他の適当なドライブ装置に蓄積され、またはハードドライブ装置１８７に蓄積されたコンピュータプログラム製品である。このコンピュータ読取可能なプログラム１８９は、例えばず１１に示されるように、一般にチャンバ１００及びその要素を動作するプログラムコード、チャンバ１００内で行われているプロセスをモニターするプロセスモニターソフトウエア、安全システムソフトウエア、及び他の制御ソフトウエアを含むプロセス制御ソフトウエア５３３を有する。コンピュータの読取可能なプログラム１９８は、あらゆる従来のコンピュータの読取可能なプログラム言語、例えば、アッセンブリ言語、Ｃ＋＋、パスカル、またはフォートランで書かれることができる。適切なプログラムコードは、メモリ１９３のコンピュータの利用可能な媒体に蓄積され、または組込まれた従来のテキストエディターを用いて、単一ファイルまたはマルチファイルに入力される。もし、入力されたコードテキストが高レベル言語であれば、そのコードはコンパイルされ、その結果のコンパイラーコードは、予めコンパイルされたライブラリールーティンのオブジェクトコードとリンクされる。リンクされ、コンパイルされたオブジェクトコードを実行するために、ユーザーはオブジェクトコードを呼び出し、ＣＰＵ１７４にそのコードを読み取らせ、そして実行させてプログラムにおける識別されたタスクを行う。
【００５７】
図１１は、本発明によるコンピュータの読取可能なプログラム１８９の特定の実施の形態の階層的な制御構造の概略ブロック図である。ライトペンインタフェースを用いて、ユーザーは、ＣＲＴ端末上に表示されたメニューまたはスクリーンに応答してプロセスセットやチャンバの番号をプロセス・セレクター・プログラム５３０に入力する。プロセスチャンバプログラム５３３はプログラムコードを含み、タイミング、ガス組成物、ガスの流速、チャンバ圧力、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、支持体の位置、ヒータ温度、磁界発生、及び特定プロセスの他のパラメータを設定する。プロセス設定は、特定されたプロセスを実行するのに必要なプロセスパラメータの所定のグループである。プロセスパラメータは、ガス組成物、ガスの流速、温度、圧力、例えばＲＦまたはマイクロ波電力レベルを設定するガスエナジャイザー、磁界発生、熱伝達ガスの圧力、及び壁の温度を含むがこれに限定されないプロセス条件である。
【００５８】
プロセス・シーケンサー・プログラム５３１は、プログラムコードを有し、プロセスセレクタープログラム５３０からプロセスパラメータのチャンバ形式及びセットを受け、そしてその動作を制御する。このシーケンサー・プログラム５３１は、特定のプロセスパラメータをプロセスチャンバ１００におけるマルチ処理タスクを制御するチャンバ・マネジャー・プログラムへ通すことによってプロセスセットの実行を開始する。一般に、プロセス・チャンバ・プログラム５３３は、基板位置決めプログラム５３４、がス流量制御プログラム５３５、がス圧力制御プログラム５３６、がスエナジャイザー制御プログラム５３７、温度制御装置の制御プログラム５４３、及び磁界発生器プログラム５４４を有する。一般に、基板位置決めプログラム５３４は、基板支持体１２４上に基板１０をロードするために、そして選択的にチャンバ内の所望の高さに基板１０を上昇するために用いられるチャンバ要素を制御するためのプログラムコードを有する。プロセスガス制御プログラム５３５は、プロセスガスのいろいろな成分要素の流速を制御するためのプログラムコードを有する。プロセスガス制御プログラム５３５は、安全遮断弁の開閉位置を制御し、そしてまた所望のガス流速を得るためにガス流量コントローラ１０７ｏ、１０７ｉをランプアップ／ダウンする。圧力制御プログラム５３６は、チャンバ１００の排気装置１１０にあるスロットルバルブ６０の開口の大きさを調整することによってチャンバ内の圧力を制御するためのプログラムコードを有する。ガスエナジャイザー制御プログラム５３７は、チャンバ１００内のプロセス電極１１５、１０５に加えるＲＦ電力レベルを設定するためのプログラムコードを有する。温度制御システム制御プログラムは、チャン１０６内の温度を制御するためのプログラムコードを有する。例えば、温度制御システム制御プログラムは、チャンバ要素、例えばチャンバライナー１０４または支持体１２４の所望の、所定の温度を得るために、熱伝達流体及び熱伝達ガスの温度または流速を設定する。磁界発生器プログラム５４４は、例えばチャンバ１００に加えられる磁界の強度を設定するために、磁界発生器２９２を制御するためのプログラムコードを有する。
【００５９】
コントローラ１６０によって受信され及び／または評価されたデータ信号は、工場のオートメーション・ホスト・コンピュータ１９１に送られる。工場のオートメーション・ホスト・コンピュータ１９１のいろいろなシステム、プラットフォームまたはチャンバ１００からのデータ、及び基板１０のバッチのためのデータまたは拡張された時間期間を越えたデータを評価するホストソフトウエアを有し、（ｉ）基板１０上で行われるプロセス、（ｉｉ）単一基板１０についての統計的な関係が変化する特性、または（ｉｉｉ）基板１００のバッチについての統計的な関係が変化する特性の統計的なプロセス制御パラメータを識別する。ホストソフトウェアプログラム１９２は、また、現在進行中の、その場所でのプロセス評価のため、または他のプロセスパラメータの制御のためのデータを使用することもできる。好ましいホストソフトウェアプログラムは、前述のアプライドマテリアルズ社から利用可能なＷＯＲＫＳＴＲＥＡＭＴＭソフトウエアプログラムを有する。工場のオートメーション・ホスト・コンピュータ１９１は、さらに、（ｉ）例えば、基板特性が不適当であるか、または統計的に決められた角度内にない場合、またはプロセスパラメータが許容できる範囲からずれている場合、プロセスシーケンスから特定の基板１０を取り除くため、（ｉｉ）特定のチャンバ１００における処理を停止するため、（ｉｉｉ）基板１０またはプロセスパラメータの不適当な特性の決定に関するプロセス条件をチュ製するために、命令信号を与えるようにされる。工場のオートメーションホストコンピュータ１９１は、また、ホストソフトウェアプログラム１９２によるデータの評価に応答して、基板１０の処理の開始または終了時に命令信号を与えることもできる。
【００６０】
例
以下の例は、本発明の有効性を示すが、本発明は当業者に明らかな他のプロセス及び他の用途に対しても用いることができ、本発明はここに与えられた例に限定されない。これらの例において、本発明による単一ウエハのプロセスチャンバは、約２００ｍｍの直径を有するシリコンウエハ上に二酸化シリコンを有する基板１０をエッチングするために用いらた。
【００６１】
基板１０は、基板支持体１２４上に置かれ、基板支持体１２４は、支持体１２４の導体６２のチャネル１７１に熱伝達流体を通すことによって加熱され、または冷却された。基板１０は、チャンバ１００の温度に均衡を保つようにされ、チャンバ１０内の圧力は、排気装置１１０のスロットルバルブ６０の開口の大きさを調整することによって設定された。エッチングプロセスにおいて、約２５リットルのチャンバ容積に対してＨＢｒの１００ｓｃｃｍ、ＮＦ３の１８ｓｃｃｍ、及びＨｅＯ２の３６ｓｃｃｍの同等物を有するプロセスガスがチャンバ１００に導入された。その後、ＲＦ電圧がＲＦ電力レベルで電極１０５に印加された。磁界発生器２９２がチャンバ１００内に磁界を加えた。基板１０は、いろいろな圧力で熱伝達ガスコントローラ１０７ｉと１０７ｏによって基板受取り面１４７に導入したヘリウム熱伝達ガス１０７によって冷却された。
【００６２】
例１−３
これらの例は、基板１０のエッチング中に電極１０５の温度に関するＲＦ電力連ベルの影響を決めるために行われた。支持体１２４は９０℃の温度に加熱され、チャンバ１００内の圧力は２３０ｍＴｏｒｒに維持された。その後、エッチングガス配合物がチャンバ１００に供給され、ＲＦ電力レベルは１８００、２６００、または３４９０ワットのいずれかに設定され、そして１００ガウスの磁界が加えられた。熱伝達ガスコントローラ１０７ｉと１０７ｏは、基板１０の裏側に１６と２０ｍＴｏｒｒの圧力でヘリウムガスを供給した。基板１０は２４０分間エッチングされた。
【００６３】
図１２は、電極１０５に印加されたＲＦ電力を増加した場合の電極１０５の温度変化を示している。電極温度の上昇は、１８００ワットのＲＦ電力レベルで６．８℃、２６００ワットで８．５℃、及び３４９０ワットで１３．６℃であった。電極温度、従って基板温度はＲＦ電力レベルの関数として上昇することが決まった。この関数を示す式は、電極１０５、１１８に印加されたＲＦ電力レベルの多項関数であるように決められた。これらの例は、基板温度が電極１０５、１１８に印加されたＲＦ電力に強く依存していることを示しており、基板１０にエッチンされているエッチング速度及びフィーチャ２９のプロフィールに影響を及ぼす。
【００６４】
例４−６
図１３Ａ乃至図１３Ｃは、エッチングされたフィーチャ２９のプロフィール及びフィーチャ２９がエッチングされる速度に関するＲＦ電力レベルの影響を示す。エッチングプロセスは、１７０ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力、１００ガウスの磁界強度、９０℃の電極温度、及び１２５０、１４５０と１６００ワットのＲＦ電力レベルについて、上述の基板１０上で行われた。図１３Ａは増大するＲＦ電力レベルに対して得られたトレンチ幅及び臨界的な大きさを示す。ＲＦ電力レベルを増加することは、一般にエッチングされたフィーチャの上部の平均のプロフィール幅及び平均の臨界的な大きさを増大した。０．１６μｍの平均の幅及び０．１８μｍの開口寸法の臨界的な大きさが１２５０ワットのＲＦ電力レベルで得られた。一方、０．２３Μｍの平均の幅と開口寸法の臨界的な大きさが１６００ワットのＲＦ電力レベルで得られた。図３Ｂは、増加するＲＦ電力レベルに対して得られたエッチング速度とアスペクト比を示している。増加するＲＦ電力レベルに対して、エッチング速度は増加し、アスペクト比は減少した。平均のエッチング速度は、１２５０ワットでの０．７２μｍ／分から１６００ワットでの０．８２μｍ／分ヘ増加した。一方、３３．２の平均のアスペクト比は１６００ワットのＲＦ電力レベルで生成された。図１３Ｃは、増加するＲＦ電力レベルに対して得られたエッチング速度と選択性を示している。平均的な選択性は、１２５０ワットでの９．８から１６００ワットでの１１．２へ増加した。これらの結果は、一般に、ＲＦ電力を増加することは平均のエッチング速度を増加するが、以前として良好なエッチング選択性を維持していることを示している。しかし、ＲＦレベルの増加は、望ましくない大きなトレンチ幅と低いアスペクト比を生じ、これはＲＦ電力レベルに関していくらかウエハ温度の依存性によると考えられる。従って、エッチング速度を増加するために、エッチングプロセスにおいて増加するＲＦ電力レベルを使用することが望ましい。しかし、高アスペクト比のフィーチャ２９を得るために、他のプロセスパラメータは、選ばれたＲＦ電力レベルで最適化されなければならない。
【００６５】
例７−８
これらの例において、更に、磁界の強さが増加するＲＦ電力レベルで狭いエッチングフィーチャ幅を維持するために最適化されるパラメータであることを発見した。図１４Ａ乃至図１４Ｃは、エッチングプロセスにおいて磁界の強さを増加することの影響を示している。エッチングプロセスが１３０、１３５、または１４０ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力、１２５０ワットのＲＦ電力レベル、９０℃のカソード温度、及び８０または１００ガウスの磁界強度で行われた。図１４Ａは、増加する磁界の強さに対して得られたトレンチ幅と臨界的な大きさを示す。エッチングされたフィーチャ２９の平均の幅は、８０ガウスでの０．１８μｍの平均の幅から１００ガウスでの０．１６μｍの平均の幅まで減少することがわかった。エッチングされたフィーチャ２９の臨界的な大きさは、８０ガウスでの０．１８μｍの平均の臨界的な大きさから１００ガウスでの０．１６μｍの平均の臨界的な大きさまで減少することがわかった。図１４Ｂは、増加する磁界郷土に対して得られたエッチング速度とアスペクト比を示している。平均のフィーチャのエッチング速度は、８０ガウスでの０．６７μｍ／分から１００ガウスでの０．７３μｍ／分まで増加することがわかった。平均のエッチング速度におけるこの増加は、エッチングされたフィーチャのアスペクト比における減少によって達成された。８０ガウスでの平均のアスペクト比は、３３．０と測定され、一方、１００ガウスでの平均的なアスペクト比は、３２．７と測定された。図１４Ｃは、増加する磁界強度に対して得られたエッチング速度と選択性を示す。平均の選択性は、８０ガウスでの１０．４から１００ガウスでの１１．２へ増加することがわかった。従って、良好なエッチングプロフィール、高アスペクト比、及び狭いトレンチ幅を維持する一方で、高い磁界強度を用いることによって、エッチング速度が増加する。従って、高い磁界強度で高アスペクト比のフィーチャのエッチングプロセスを行なうことが望ましい。
【００６６】
例９−１０
エッチングプロセスにおいて、磁界強度を増加することの影響は、更に、１００と１２０ガウスの磁界強度及び１４５０ワットのＲＦ電力レベルで行われたエッチングプロセスを比較することによってテストされた。チャンバ圧力は１７０ｍＴｏｒｒに維持され、電極温度は９０℃に設定された。１２０ガウスの磁界強度で行われたプロセスの平均エッチング速度は、３４．０の平均アスペクト比を伴って０．７８μｍ／分であることがわかった。これあの値は、１００ガウスの磁界強度で得られた０．７５６の平均のエッチング速度及び３３．５の平均のアスペクト比より実質的により望ましい。高い磁界強度は、エッチングプロセス中保護性側壁種３０の堆積を調整することによって高アスペクト人小さなトレンチ幅を維持すると考えられる。この例は、また、高い磁界強度が高アスペクト比のフィーチャのエッチングを改善することを示している。
【００６７】
例１１−１８
これらの比較例において、高いＲＦ電力を使用するエッチングプロセスが低いＲＦ電力を使用するエッチングプロセスと比較された。各々のプロセスばかりでなくエッチングされたフィーチャの形状に対して得られたエッチング速度が表１に与えられる。
【００６８】
【表１】
表１
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【００６９】
例１１−１３において、エッチングプロセスは９００ワットのＲＦ電力レベルで行われた。一方、電極は９０℃の温度に維持され、チャンバ圧力は２００ｍＴｏｒｒに維持され、ヘリウム圧力は単一の熱伝達ガスゾーン９９を有する支持体１２４上で１４Ｔｏｒｒに維持され、そして磁界は１００ガウスの高いレベルに維持された。
【００７０】
例１４−１６において、エッチングプロセスは１８００ワットのＲＦ電力レベルで行われた。一方、電極は９０℃の温度に維持され、チャンバ圧力は２３０ｍＴｏｒｒに維持され、ヘリウムの内側と外側出口の圧力は１４及び２０Ｔｏｒｒにそれぞれ維持され、そして磁界は１００ガウスの高いレベルに維持された。
【００７１】
例１７において、エッチングプロセスは１８００ワットのＲＦ電力レベルで行われた。一方、電極は９０℃の温度に維持され、チャンバ圧力は２００−２３０ｍＴｏｒｒに維持され、ヘリウムの内側と外側出口の圧力は６−１４及び１５−２０Ｔｏｒｒにそれぞれ維持され、そして磁界は１００ガウスの高いレベルに維持された。
【００７２】
例１８において、エッチングプロセスは２６００ワットのＲＦ電力レベルで行われた。一方、電極は７０℃の温度に維持され、チャンバ圧力は２３０ｍＴｏｒｒに維持され、ヘリウムの内側と外側出口の圧力は１０−１６及び２０Ｔｏｒｒにそれぞれ維持され、そして磁界は１００ガウスの高いレベルに維持された。
【００７３】
これらの例は、高いＲＦ電力レベルを用いるエッチングプロセスは、低いＲＦ電力レベルを用いるエッチングプロセスより速い平均のエッチング速度で、高アスペクト比を有するエッチングされたフィーチャを生じることを示している。
【００７４】
予想例
以下は、本発明による適例なプロセスを示す予想例であり、良好なエッチングプロフィールを伴う高いエッチング速度を提供する。この例において、エッチングプロセスは、５０−６０℃の電極温度、１６Ｔｏｒｒおよび２０Ｔｏｒｒの内側と外側のガスゾーンのヘリウム圧力、３５００ワットのＲＦ電力レベル、及び１００ガウスの磁界強度で行われた。プロセスガスの混合物及びガス圧力は、ここで与えられたものと同じである。これらの最適なパラメータを用いて、良好なエッチングプロフィールを伴う少なくとも約１．３μｍ／分のエッチング速度が達成されることが予想される。これは、１８００ワットのＲＦ電力レベル及び１００ガウスの磁界強度で行ったベースラインのエッチングプロセスに関して実質的な増加を示す。従って、高エッチング速度及び良好なエッチングプロフィールは、ＲＦ電力レベルを増加することによって得られることが期待される。
【００７５】
本発明による装置５０とプロセスは、良好なエッチングプロフィール及びエッチング速度で、基板１０上の高アスペクト比のフィーチャ２９の良好なエッチングを提供する。装置５０は高いＲＦ電力レベルを印加することができ、一方で、高い強度の磁界及び良好な温度制御を提供する。高いＲＦ電力レベルで及び強い磁界の中で基板１０を処理し、一方で基板を所定の温度に維持することによって、良好なエッチング速度で高アスペクト比のフィーチャのエッチングを可能にする。意外にも、高いＲＦ電力は、高アスペクト比のフィーチャに対して良好なエッチング速度を与え、強い磁界強度は高アスペクト比のフィーチャの小さな臨界的寸法及び開口寸法を維持することが発見された。さらに、基板を所定の範囲の温度に維持することは、エッチングされたフィーチャのプロフィール形状を改善する。また、チャンバ１００の表面上へのプロセス残留物の堆積を減少することによって、良好なエッチング速度で高アスペクト比のフィーチャのエッチングを可能にすることを発見した。結果として、本発明によるエッチング装置とプロセスは、エッチングされたフィーチャの小さな開口寸法と良好なプロフィールを維持しつつ、高いエッチング速度で高アスペクト比のフィーチャをエッチングすることができる。
【００７６】
本発明の適例な実施の形態が示され、説明されたが、この分野の当業者は、本発明を含み、また、本発明の範囲内である他の実施の形態を考えることができるであろう。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、いろいろな電力レベルで動作する追加の電極を使用することができる。また、磁界発生器は、当業者に明らかな代替の磁界の源を含むことができる。更に、用語「下方」、「上方」、「下部」、「上部」、「上」、「下」、「第１と第２」、及び他の関連する、または位置の用語は、図面における適例な実施の形態に関して示され、取りかえることができる。従って、請求項は、本発明を示すためにここで説明された好適な形態、材料、または空間配列の説明に限定されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
基板における高アスペクト比のフィーチャをエッチングする前の基板の概略断面側面図である。
【図１Ｂ】
基板における高アスペクト比のフィーチャをエッチングした後の基板の概略断面側面図である。
【図２】
電極、磁界発生器及びコントローラを有するプロセスチャンバを示す本発明による装置の概略全体図である
【図３】
図２の磁界発生器の概略図でである。
【図４】
チャンバの蓋及び流体循環ライナーを示す本発明によるプロセスチャンバの他の実施の形態の概略図である。
【図５】
本発明によるチャンバの蓋の部分断面平面図である。
【図６】
図５のライン６−６に沿うチャンバの蓋の分解側面図である。
【図７】
本発明によるチャンバの蓋の他の形態の部分断面平面図である。
【図８】
本発明によるチャンバライナーの部分断面平面図である。
【図９】
図８のライン９−９に沿うチャンバライナーの部分断面側面図である。
【図１０】
本発明によるプロセスチャンバの他の実施の形態の部分断面概略図である。
【図１１】
本発明によるコンピュータソフトウエアのブロック図である。
【図１２】
エッチングプロセス中に電力を増加に対する第２の電極の温度上昇を示すグラフである。
【図１３Ａ】
電極に加えられた電力の増加に対するエッチングされたフィーチャの幅と臨界的大きさの変化を示すグラフである。
【図１３Ｂ】
電極に加えられた電力の増加に対するエッチングされたフィーチャのエッチング速度とアスペクト比の変化を示すグラフである。
【図１３Ｃ】
電極に加えられた電力の増加に対するエッチングプロセスのエッチング速度とエッチングの選択性の変化を示すグラフである。
【図１４Ａ】
磁界の強さの増加に対するエッチングされたフィーチャの幅と臨界的大きさの変化を示すグラフである。
【図１４Ｂ】
磁界の強さの増加に対するエッチングされたフィーチャのエッチング速度とアスペクト比の変化を示すグラフである。
【図１４Ｃ】
磁界の強さの増加に対するエッチングされたエッチング速度とエッチングの選択性の変化を示すグラフである。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【国際公開パンフレット】
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2004529486.tif 000069
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004529486.tif 000070
2004529486.tif 000071
【国際調査報告】
2004529486.tif 000072
2004529486.tif 000073