(57)【要約】  いくつかの実施形態では、銅をエッチングするプラズマエッチング装置であって、（１）基板を受け取るように適合されたプロセスチャンバを有するチャンバ本体と、（２）ＲＦ電極に結合されたＲＦ源と、（３）処理チャンバ内に配置されたペデスタルであり、基板を支持するように適合されたペデスタルと、（４）プラズマエッチング装置内で実行されるエッチングプロセスの少なくとも一部分の間、処理チャンバにＵＶ光を送達するように構成されたＵＶ源とを含むプラズマエッチング装置が提供される。他の多数の態様も提供される。【選択図】図５
2016511551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅をエッチングするプラズマエッチング装置であって、
基板を受け取るように適合されたプロセスチャンバを有するチャンバ本体と、
ＲＦ電極に結合されたＲＦ源と、
前記処理チャンバ内に配置されたペデスタルであり、基板を支持するように適合されたペデスタルと、
前記プラズマエッチング装置内で実行されるエッチングプロセスの少なくとも一部分の間、前記処理チャンバにＵＶ光を送達するように構成されたＵＶ源と
を備えるプラズマエッチング装置。
【請求項２】
処理の間、前記基板に接触し前記基板を支持するように適合された複数の導電性ピンと、
前記複数の導電性ピンに結合されたＤＣバイアス源と
をさらに備える、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記複数の導電性ピンが前記ペデスタルを通り抜け、前記ペデスタルが動かない、請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
制御装置を備え、前記制御装置が、
前記ＲＦ源に結合されたＲＦパルス発生装置であり、ＲＦパルスを生成するように適合されたＲＦパルス発生装置と、
前記ＤＣバイアス源に結合されたＤＣパルス発生装置であり、ＤＣバイアスパルスを生成するように適合されたＤＣパルス発生装置と
を有する、請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記ＲＦパルス発生装置および前記ＤＣパルス発生装置のそれぞれを主刻時機構によって同期させる、請求項４に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】
前記ＲＦパルス発生装置および前記ＤＣパルス発生装置がそれぞれ、主刻時機構に対する遅延を含むことができる、請求項４に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項７】
前記ＤＣバイアス源が、約１０Ｗから約２，０００Ｗの間のバイアス電力を生成する、請求項４に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】
銅のプラズマエッチング方法であって、
プロセスチャンバ内に基板を供給することと、
前記プロセスチャンバにプロセスガスを供給することと、
前記プロセスチャンバ内の前記プロセスガスをＲＦパルスに曝すことと、
前記プロセスチャンバ内の前記基板をプラズマエッチングすることと、
前記プラズマエッチングの少なくとも一部分の間、前記プロセスガスと前記基板のうちの少なくとも一方をＵＶ光に曝すことと
を含む方法。
【請求項９】
前記基板に導電性接触した導電性ピンを通して前記基板にＤＣバイアスパルスを供給することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＤＣバイアスパルスの周波数を変化させることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＲＦパルスの周波数および前記ＤＣバイアスパルスの周波数を変化させることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＤＣバイアスパルスのデューティサイクルを変化させることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板から銅残留物を除去することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＤＣバイアスパルスが約１０Ｗから約２，０００Ｗの間のバイアス電力を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
銅のプラズマエッチング方法であって、
プロセスチャンバ内に基板を供給することと、
前記プロセスチャンバにプロセスガスを供給することと、
前記プロセスチャンバ内の前記プロセスガスをＲＦエネルギーに曝して、前記プロセスチャンバ内でプラズマを発生させることと、
前記プロセスチャンバ内の前記基板をプラズマエッチングすることと、
前記プラズマエッチングの少なくとも一部分の間、前記プロセスガスと前記基板のうちの少なくとも一方をＵＶ光に曝すことと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年３月１３日に出願した「ＰＵＬＳＥＤ  ＤＣ  ＰＬＡＳＭＡ  ＥＴＣＨＩＮＧ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」という名称の米国特許仮出願第６１／７７９，２９６号（代理人事件整理番号Ｎｏ．１７７５８／Ｌ）および２０１３年３月１５日に出願した「ＵＶ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＲＥＡＣＴＩＶＥ  ＩＯＮ  ＥＴＣＨ  ＦＯＲ  ＣＯＰＰＥＲ」という名称の米国特許仮出願第６１／７８７，２４３号（代理人事件整理番号Ｎｏ．１７８１８／Ｌ）の優先権を主張するものである。これらの出願はそれぞれ、あらゆる目的のために参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は一般に半導体デバイスの製造に関し、より詳細には、プラズマプロセスおよびプラズマ装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体基板製造では、１つもしくは複数の材料層もしくは材料フィルムを除去するため、または基板にパターンなどを形成する（例えばパターン形成されたシリコンウエハを形成する）ために、プラズマエッチングプロセスが使用されることがある。限界寸法が縮小し続けると、良好なトレンチプロファイル、面内均一性（ｗｉｔｈｉｎ  ｗａｆｅｒ  ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）およびより精密な限界寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：ＣＤ）制御を達成するために、エッチングプロセスをより厳密に制御することが望ましくなる。
【０００４】
先行技術の１つのエッチングプロセスは、プラズマ高周波（ＲＦ）源のパルシングを使用する。ＲＦ源の制御が、プロセス窓を広げるようなイオン（反応性エッチャント（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｅｔｃｈａｎｔ））密度およびエネルギー分布の比較的に独立した制御につながることがある。このパルシングを同期させて、ＲＦの正／負のサイクルの改良されたプロセス制御を提供することができる。しかしながら、ＲＦパルシング技法は、複雑な実装および精密な制御を得ることの難しさに関する欠点を有することがある。
【０００５】
他の実施態様では、エッチャントエネルギーを制御するためにペデスタルにＤＣバイアスを印加することができる。しかしながら、このようなＤＣバイアスプロセスには、プロセス窓が狭いという短所がある。
【０００６】
したがって、ＣＤ制御を改良する改良されたエッチング方法およびエッチング装置が望まれている。
【発明の概要】
【０００７】
いくつかの実施形態では、銅をエッチングするプラズマエッチング装置であって、（１）基板を受け取るように適合されたプロセスチャンバを有するチャンバ本体と、（２）ＲＦ電極に結合されたＲＦ源と、（３）処理チャンバ内に配置されたペデスタルであり、基板を支持するように適合されたペデスタルと、（４）プラズマエッチング装置内で実行されるエッチングプロセスの少なくとも一部分の間、処理チャンバにＵＶ光を送達するように構成されたＵＶ源とを含むプラズマエッチング装置が提供される。
【０００８】
いくつかの実施形態では、銅のプラズマエッチング方法であって、（１）プロセスチャンバ内に基板を供給することと、（２）プロセスチャンバにプロセスガスを供給することと、（３）プロセスチャンバ内のプロセスガスをＲＦパルスに曝すことと、（４）プロセスチャンバ内の基板をプラズマエッチングすることと、（５）プラズマエッチングの少なくとも一部分の間、プロセスガスと基板のうちの少なくとも一方をＵＶ光に曝すこととを含む方法が提供される。
【０００９】
いくつかの実施形態では、銅のプラズマエッチング方法であって、（１）プロセスチャンバ内に基板を供給することと、（２）プロセスチャンバにプロセスガスを供給することと、（３）プロセスチャンバ内のプロセスガスをＲＦエネルギーに曝して、プロセスチャンバ内でプラズマを発生させることと、（４）プロセスチャンバ内の基板をプラズマエッチングすることと、（５）プラズマエッチングの少なくとも一部分の間、プロセスガスと基板のうちの少なくとも一方をＵＶ光に曝すこととを含む方法が提供される。他の多数の態様も提供される。
【００１０】
本発明の他の特徴および態様は、実施形態の例の以下の詳細な説明、添付された特許請求の範囲および添付図面からより完全に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書に記載された実施形態に基づく基板エッチング装置の部分側平面図である。
【図２Ａ】本明細書に記載された実施形態に基づくＤＣバイアス導体ピンアセンブリの部分上面図であり、ＤＣバイアス導体ピンの可能な位置を示す図である。
【図２Ｂ】本明細書に記載された実施形態に基づくＤＣバイアス導体ピンアセンブリの側面図である。
【図３】本明細書に記載された実施形態に基づくＲＦパルスおよびＤＣバイアスパルスを主刻時機構パルスに対して示す図グラフである。
【図４】本明細書に記載された実施形態に基づくプラズマエッチング方法の流れ図である。
【図５】本明細書に記載された実施形態に基づく基板エッチング装置の部分側平面図である。
【図６】本明細書に記載された実施形態に基づくＣｕエッチングプロセスの異方性成分および等方性成分を示す略図である。
【図７Ａ】デュアルダマシンプロセスによって形成された相互接続の略断面図である。
【図７Ｂ】ブランケット銅層をエッチングして相互接続を形成する本明細書に記載された実施形態に基づくドライエッチングによって形成された相互接続の略断面図である。
【図８Ａ】本明細書に記載されたいくつかの実施形態に基づくトロイド形（ｔｏｒｏｉｄａｌ）プラズマチャンバの例の断面図である。
【図８Ｂ】本明細書に記載されたいくつかの実施形態に基づくトロイド形（ｔｏｒｏｉｄａｌ）プラズマチャンバの例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
半導体デバイスの相互接続材料としてアルミニウムの代わりに銅を使用することが広まっている。これは、銅の低い抵抗率および高いエレクトロマイグレーション抵抗性のためである。しかしながら、アルミニウムとは違い、銅のエッチングは難しい。銅のエッチング中には不揮発性のエッチング副生物が発生し、効果的なエッチング後洗浄技法がないためである。
【００１３】
上記の欠点を回避するために、誘電体層内に線、トレンチおよびバイアを形成し、銅充填の前に１つまたは複数のバリア層でこれらのフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）を内張りするダマシンプロセスが使用されている。このバリア層は、銅の拡散バリアの働きをし、誘電体層およびその下のシリコン基板内への銅の侵入を防ぐ。バルク銅エッチングは使用されない。
【００１４】
デバイス寸法が小さくなるにつれて、特にデバイス寸法が約２０ナノメートル未満になると、バリア層の使用は難しくなる。銅を充填するフィーチャの大部分をバリア層の厚さが消費してしまうことがあるためである。さらに、２０ナノメートル以下のノードサイズ、特に約１０ナノメートル以下のノードサイズでは、側壁／結晶粒界での散乱およびエレクトロマイグレーションがＲＣ遅延に影響を及ぼし、デバイス性能を低下させる。
【００１５】
本明細書に記載された実施形態は、銅をドライエッチングする装置および方法に関する。銅をドライエッチングすることができると、銅の線および相互接続を直接にパターン形成することができる（例えばダマシンプロセスの必要性を排除することができる）。ドライエッチングされた銅フィーチャをブランケット銅層から形成すると、このようなエッチングされた銅フィーチャの結晶粒径は大きくなり、抵抗率はずっと小さくなる。低ｋ誘電体の充填を使用して銅フィーチャを分離することができる。低ｋ材料の誘電体充填を使用すると、（ダマシンプロセスを用いて銅充填を実行するのに比べて）低ｋ材料に対する損傷が低減し、その結果、抵抗およびＲＣ特性が低下する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、銅のドライエッチングプロセスを強化するために、紫外（ＵＶ）照射を使用した銅のドライエッチングプロセスが提供される。このＵＶ照射は、より低いプロセス温度でエッチングプロセスを駆動し、エッチング残留物除去を容易にする補足のエネルギー源を提供する。より低いエッチング温度の使用は、エッチング速度と均一性およびプロファイルの考慮との間の釣合いをとることによってエッチング中の制御を強化することを可能にし、ＵＶによって支援された残留物除去は、等方性反応の制御を強化することおよびプロセス窓を広げることを可能にする。
【００１７】
いくつかの実施形態では、約１５０〜４００ナノメートルの波長または約３ｅＶ〜８ｅＶのエネルギー、および／または約１×１０１５〜１×１０１８光子／（ｃｍ２・分）のフラックスレート（ｆｌｕｘ  ｒａｔｅ）を有するＵＶ光が採用され得る。他の波長、エネルギーおよび／またはフラックスレートを採用することもできる。
【００１８】
銅のドライエッチングに適した１つのガスはＨ２である。水素プラズマ中では、分子状水素源から原子状水素および水素イオンが形成され、それらの原子状水素および水素イオンが、銅の水素化物（ＣｕＨ）および銅の二水素化物（ＣｕＨ２）の形成を通して銅の表面をエッチングすることがある。
（１）２Ｃｕ＋Ｈ２→２ＣｕＨ
（２）Ｃｕ＋Ｈ２→ＣｕＨ２
反応（１）および（２）を起こすために、水素プラズマから原子状水素を供給することができる。ＤＣバイアスは、方向性のある高エネルギー水素イオンを提供して、より異方性の高いエッチングを可能にする。しかしながら、Ｃｕ−Ｃｕ結合を切って、エッチングされている銅との銅−水素結合を可能にするためには、十分な表面エネルギーが供給されなければならない。このエネルギーは例えば熱によって供給することができる。いくつかの実施形態では、ＵＶ光（以下では「ｈν」で表す）を使用して、揮発性の２ＣｕＨおよびＣｕＨ２の形成を促進するエネルギーを供給する。
（３）Ｃｕ（固）＋ｈν→Ｃｕ＋＋ｅ
【００１９】
Ｃｕ−Ｃｕ表面結合を切る目的にＵＶ光を使用すると、エッチング中に低い基板温度を使用することが可能になることがあり、これにより、エッチング速度の低減を介したエッチング制御の強化が可能になることがある。いくつかの実施形態では、約２００℃よりも低い基板エッチング温度が採用され、いくつかの実施形態では、約１００℃以下の基板エッチング温度が採用され得る。低い基板エッチング温度は、細いトレンチ、バイアなどの繊細な表面構造物に対する熱損傷も防ぐ。他の基板エッチング温度を使用することもできる。
【００２０】
他の実施形態では、Ｃｌ２を使用して銅をドライエッチングする。塩素プラズマ中では、分子状塩素から原子状塩素および塩素イオンが形成され、それらの原子状塩素および塩素イオンが、以下に示す塩化銅（ＣｕＣｌまたはＣｕＣｌ２）および他のさまざまな銅−塩素種の形成を通して、銅の表面をエッチングすることがある。
（４）ｘＣｌ（気）＋ｅ→ｘＣｌ−（気）
（５）Ｃｕ（固）＋Ｃｌ−（気）→ＣｕＣｌ（固）
（６）３ＣｕＣｌ（固）＋ｈν→Ｃｕ３Ｃｌ３（気）
（７）ＣｕＣｌ（固）＋ｈν→ＣｕＣｌ（気）
（８）ＣｕＣｌ２（気）＋ｅ→ＣｕＣｌ２−（気）
（９）ＣｕＣｌ（気）＋Ｃｌ（気）→ＣｕＣｌ２（気）
（１０）ＣｕＣｌ−（気）＋Ｃｌ（気）→ＣｕＣｌ２（気）＋ｅ
（１１）ＣｕＣｌ２−（気）＋Ｃｕ（気）＋Ｃｌ（気）→Ｃｕ２Ｃｌ３（気）＋ｅ
（１２）Ｃｕ２Ｃｌ２−（気）＋Ｃｌ（気）→Ｃｕ２Ｃｌ３（気）
（１３）３ＣｕＣｌ２（固）＋３Ｈ（気）→Ｃｕ３Ｃｌ３（気）＋３ＨＣｌ（気）
【００２１】
固体銅−塩素副生物の形成蓄積を低減させるため、エッチングチャンバからポンプによって排出することができる気体副生物を形成することが望ましい。いくつかの実施形態では、上式（６）および（７）によって示されているように、ＵＶ光を使用して、ＣｕＣｌなどの固体銅−塩素副生物を、気体副生物（例えばＣｕ３Ｃｌ３（気）およびＣｕＣｌ（気）に転化させる。
【００２２】
前述のとおり、Ｃｕ−Ｃｕ表面結合を切る目的にＵＶ光を使用することもできる。これは、エッチング中に低い基板温度を使用することを可能にすることがあり、それによって、エッチング速度の低減を介したエッチング制御の強化を可能にすることがある。いくつかの実施形態では、約２００℃よりも低い基板エッチング温度が使用され、いくつかの実施形態では、約１００℃以下の基板エッチング温度が使用され得る。他の基板エッチング温度を使用することもできる。
【００２３】
ＵＶ照射が有益である可能性があるエッチング種は他にもある。例えば、いくつかの実施形態では、ＵＶ光によって支援された酸素エッチングを使用して銅をドライエッチングすることができる。ＵＶ光は、銅表面における酸化温度を低下させることがあり、これによってエッチング中の基板の加熱を低減させることができる可能性がある。ＵＶ照射が有益である可能性がある他の例のエッチング種には例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８などがある。他のエッチング種を使用することもできる。
【００２４】
適当なエッチングチャンバを、本発明に基づくＵＶ照射を含むように改造することができる。エッチングチャンバの例は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバ、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバなどである。ＵＶ照射を含むように改造することができるＩＣＰチャンバの一例が、あらゆる目的のためにその全体が参照によって本明細書に組み込まれる「Ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ  Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｔｏｒｒｏｉｄａｌ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｇａｓ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｐｌａｔｅ」という名称の米国特許第６，４５３，８４２号に記載されている。以下では、エッチングチャンバおよび／またはエッチングプロセスの例を、図１〜８Ｂを参照して説明する。
【００２５】
図５は、本明細書に記載された実施形態に基づく基板エッチング装置５００の部分側平面図を示す。このエッチング装置はチャンバ５０２を含み、チャンバ５０２は、１種または数種のプロセスガスをチャンバ５０２に供給するための頂部ガス入口５０４および側部ガス入口５０６を有する。チャンバ５０２は、エッチングの間基板５１０を支持する基板支持体５０８を含む。いくつかの実施形態では、複数の導電ピン５１２が、エッチングの間基板５１０に接触し、かつ／または基板５１０を支持することができる。例えば、導電ピン５１２は、ＤＣ供給源５１４およびパルス制御機構５１６を使用することによってエッチングの間基板５１０をバイアスすることを可能にするために、基板５１０にパルスＤＣバイアスを供給することができる。
【００２６】
チャンバ５０２はさらに、チャンバ５０２にＲＦエネルギーを誘導的に供給してプラズマを発生させるＲＦコイル５１８を含む。このＲＦエネルギーはＲＦ源５２０によって供給することができ、いくつかの実施形態ではこのＲＦエネルギーが、（例えばパルス発生装置５２２を使用して）パルスとして供給される。シャワーヘッド５２４が、入口５０４に供給されたガスを均一に分配するのを助けることができる。
【００２７】
いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数のＵＶ源５２６ａおよび／または５２６ｂからチャンバ５０２にＵＶ光が供給される。いくつかの実施形態では、約１５０〜４００ナノメートルの波長または約３ｅＶ〜８ｅＶのエネルギー、および／または約１×１０１５〜１×１０１８光子／（ｃｍ２・分）のフラックスレートを有するＵＶ光が使用される。他の波長、エネルギーおよび／またはフラックスレートを使用することもできる。ＵＶ光は、エッチングプロセスの一部分の間、またはエッチングプロセスの全期間にわたって与えることができる。
【００２８】
ポンピングシステム５２８を使用して、エッチングの間、チャンバを所望の圧力に排気し、かつ／またはエッチング中に発生した揮発性エッチング種を除去することができる。
【００２９】
（例えば導電性ピン５１２、ＤＣ供給源５１４およびパルス制御機構５１６を使用した）基板５１０のパルスＤＣバイアスおよびＵＶ曝露の使用は、エッチング装置５００内でのＣｕエッチングの間、強化されたエッチング異方性および強化されたｉｎ−ｓｉｔｕ副生物脱離を提供することができる。例えば、ＵＶ光源５２６ａおよび／または５２６ｂは、前述の（１）〜（１３）および／または他のＵＶ支援反応などの反応を介した副生物除去を支援することによってエッチング装置５００内でのＣｕエッチングプロセス中の等方性エッチング反応を調節する、独立したパラメータを提供する。前述のとおり、ＵＶ光は、Ｃｕ−Ｃｕ表面結合を切るのを支援することができ、固体銅−塩素副生物を、ポンピングシステム５２８によって除去することができる揮発性の気体副生物に転化させることができる。基板のＤＣバイアスは、プラズマエッチング中にイオン衝撃（ｉｏｎ  ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）／方向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を増大させ、またはこれらを他の態様で調節して、エッチングプロセスの異方性成分を個別に制御することができる。ＵＶ照射およびＤＣバイアス制御の使用は、明瞭な側壁プロファイルの形成およびより低温でのエッチング副生物の除去を可能にすることができる。例えば図６を参照されたい。図６は、ケミストリ（例えばＵＶ光）およびプラズマ源（例えばＤＣバイアス）を用いた調節によるＣｕエッチングプロセスの異方性成分および等方性成分の制御を概略的に示している。異方性相互作用の例には、矢印６０２によって全体的に表されたイオン支援反応、イオン衝撃などがあり、これらは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、ＤＣバイアス、ユーティリティガス（ｕｔｉｌｉｔｙ  ｇａｓ）および／またはその他などによって制御される。等方性化学反応の例には、側壁６０４などにおけるラジカル反応、分子反応などがあり、これらは、反応動力学（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｋｉｎｅｔｉｃｓ）、温度、ＵＶ光および／またはその他などによって制御される。
【００３０】
図７Ａは、デュアルダマシンプロセスによって形成された相互接続７００ａの略断面図を示す。前述のとおり、フィーチャサイズが小さくなると、側壁効果および結晶粒界効果は重大になる。相互接続７００ａは、金属バリア層７０２を使用して、誘電体層または領域７０６（例えば低ｋ誘電体材料または他の誘電体材料）から金属層または領域７０４（例えば銅または他の導体）を分離することができる。図７Ｂは、ブランケット金属（例えば銅）層をエッチングして相互接続を形成するドライエッチングによって形成された相互接続７００ｂの略断面図を示す。相互接続７００ｂは、ある領域（例えば線領域）において、誘電体バリア層７０８を使用して、誘電体層または領域７０６（例えば低ｋ誘電体材料または他の誘電体材料）から金属層または領域７０４（例えば銅または他の導体）を分離することができる。ドライエッチングプロセスを使用すると、（例えば、図７Ｂの結晶粒７１０ｂに対する図７Ａの結晶粒７１０ａによって示されているように、ブランケット層が、充填領域よりも大きな結晶粒径を有するため）側壁および結晶粒界からの散乱がずっと少なくなり、誘電体損傷が最小になる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、ＵＶ照射が、ＲＦパルス源および基板に印加されるパルスＤＣバイアスの使用と組み合わされ得る。このパルスＤＣバイアスは、基板に直接に電気接触するように配置された導電性ＤＣバイアスピンを通して供給することができる。この導電性ＤＣバイアスピンは、ＤＣバイアス導体アセンブリの部分とすることができる。ＤＣバイアス導体アセンブリは、基板を持ち上げ、さらに、改良された基板エッチングを達成するためにＤＣバイアスパルスを基板に供給する。次に、本明細書の図１〜４を参照して、本発明の実施形態のこれらの態様およびその他の態様を説明する。
【００３２】
図１は、ＵＶ照射を使用して銅のエッチングを改良することができる基板エッチング装置１００およびその構成要素の部分断面側面図を示す。後にさらに説明するが、いくつかの実施形態では、エッチング装置１００のリッド（ｌｉｄ）１０７上に置かれたＵＶ源１０１からＵＶ光が照射され得る。
【００３３】
基板エッチング装置１００は、メインフレームセクション１０４に結合するように適合されており、さらに、装置１００の本体１０６内に形成されたプロセスチャンバ１０５内に基板１０２を受け取り、基板１０２上でエッチングプロセスを実行するように構成および適合されている。基板１０２は、ドープされたまたは無ドープのシリコン基板、ＩＩＩ−Ｖ複合基板、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）基板、エピ基板、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板、ディスプレイ基板、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）基板、プラズマディスプレイ基板、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ランプディスプレイ基板、発光ダイオード（ＬＥＤ）基板、太陽電池アレイ基板、ソーラパネル基板など、エッチングするのに適した任意の基板とすることができる。他の基板を処理することもできる。いくつかの実施形態では、基板１０２が、その上にパターンまたはマスクが形成された半導体ウエハであり得る。
【００３４】
いくつかの実施形態では、基板１０２が、その上に配置された１つまたは複数の層を有することができる。この１つまたは複数の層は、電気メッキ、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）など適当な任意の方法で堆積させることができる。この１つまたは複数の層は、製造している特定のデバイスに対して適当な任意の層とすることができる。
【００３５】
例えば、いくつかの実施形態では、この１つまたは複数の層が１つまたは複数の誘電体層を含む。このような実施形態では、この１つまたは複数の誘電体層が、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、低ｋもしくは高ｋ材料などを含むことができる。本明細書で使用されるとき、低ｋ材料は、概ね酸化シリコン（ＳｉＯ２）の誘電率よりも低い誘電率を有する。したがって、高ｋ材料は、酸化シリコンよりも高い誘電率を有する。この誘電体層が低ｋ材料を含むいくつかの実施形態では、その低ｋ材料が、炭素がドープされた酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、有機ポリマー（例えばポリイミド、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）など）、有機物がドープされたシリコンガラス（ＯＳＧ）、フッ素がドープされたシリコンガラス（ＦＳＧ）などの炭素ドープ誘電体材料であり得る。誘電体層が高ｋ材料である実施形態では、その高ｋ材料を、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、ケイ酸ハフニウム（ＨｆＳｉＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などとすることができる。いくつかの実施形態では、この１つまたは複数の層が、例えば金属などの導電性材料の１つまたは複数の層を含むことができる。このような実施形態では、この金属が、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、これらの合金、これらの組合せなどを含むことができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、基板１０２が、パターン形成されたマスク層を含み、このパターン形成されたマスク層は、基板１０２上でエッチングする１つまたは複数のフィーチャを画定していてもよい。いくつかの実施形態では、エッチングするこの１つまたは複数のフィーチャが高アスペクト比フィーチャであり、この１つまたは複数のフィーチャは、約１０：１よりも大きいアスペクト比を有する。このパターン形成されたマスク層は、ハードマスク、フォトレジスト層、またはこれらの組合せなど、適当な任意のマスク層とすることができる。適当な任意のマスク層組成物を使用することができる。このマスク層は、基板１０２の１つまたは複数の層にエッチングするフィーチャを画定する適切なテンプレートを提供し得る適当な任意の形状を有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、このパターン形成されたマスク層がエッチングプロセスによって形成され得る。いくつかの実施形態では、このパターン形成されたマスク層を利用して、先進のまたは非常に小さなノードデバイス（ｎｏｄｅ  ｄｅｖｉｃｅ）（例えば約２０ｎｍ以下のノード）を画定することができる。このパターン形成されたマスク層は、スペーサマスクパターン形成技法など、適当な任意の技法によって形成することができる。
【００３７】
基板エッチング装置１００はさらに、本体１０６の一部分を構成するリッド１０７であって、プロセスチャンバ１０５のサービス作業のために取り外すことができるリッド１０７を含む。ＵＶ光源１０１は、基板１０２および／またはプロセスチャンバ１０５のバルクプラズマ領域にＵＶ光を照射することができる。例えば、プロセスチャンバ１０５内へＵＶ光を透過させることを可能にするため、リッド１０７に１つまたは複数のポートまたは窓を形成することができる。ＵＶ光は、プロセスチャンバ１０５の側壁を通して供給するなど、他の位置から供給してもよい。
【００３８】
本体１０６は、エッチングプロセスにかけるために、基板１０２を、移送チャンバ１１１から、プロセスチャンバ１０５に、ロボット（図示せず）のエンドエフェクタ１０９によって挿入することを可能にするスリット開口１０８を含む。エンドエフェクタ１０９は、プロセスチャンバ１０５でのエッチングプロセスの完了後に、プロセスチャンバ１０５から基板１０２を取り出すことができる。スリット開口１０８は、このプロセスの間、スリット弁装置１１０によって密閉することができる。スリット弁装置１１０は、開口１０８を覆うスリット弁扉を有することができる。スリット弁１１０は、米国特許第６，１７３，９３８号、同６，３４７，９１８号および同７，００７，９１９号に教示されているものなど、適当な任意のスリット弁構造体を含むことができる。いくつかの実施形態では、スリット弁１１０が例えばＬモーション（Ｌ−ｍｏｔｉｏｎ）スリット弁であり得る。
【００３９】
基板エッチング装置１００はさらに、プロセスチャンバ１０５内にプロセスガス１１３を供給するように構成および適合されたガス供給アセンブリ１１２を含む。ガス供給アセンブリ１１２は、プロセスガス源１１４と、１つもしくは複数の質量流量制御装置（ｍａｓｓ  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１１６および／または１つもしくは複数の流量制御弁１１８などの１つまたは複数の流量制御デバイスとを含むことができる。プロセスガス源１１４は、１種または数種のプロセスガスを含む１つまたは複数の加圧容器を備えることができる。
【００４０】
図示の実施形態では、本体１０６の側壁に形成された第１の入口１２２を通して前チャンバ（ｐｒｅ−ｃｈａｍｂｅｒ）１２０に第１のプロセスガス１１３を供給することができる。複数の通路が形成されたシャワーヘッド１２４が、前チャンバ１２０をプロセスチャンバ１０５から分離している。シャワーヘッド１２４は、第１のプロセスガス１１３がプロセスチャンバ１０５に流入するときに、第１のプロセスガス１１３を均等に分配するように機能する。時折、第２の入口１２３からプロセスチャンバ１０５に第２のガスを直接に導入することもできる。この第２のプロセスガスは、第１のガス１１３と相乗効果を生むように反応することによってこのプロセスを支援または強化するように機能し、また、プロセスチャンバ１０５の洗浄を助けるように機能することができる。
【００４１】
第１のプロセスガス１１３は、１つもしくは複数の層および／または基板１０２をエッチングするためのプラズマを形成するのに適した１種または数種のガスを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、この１種または数種の第１のプロセスガスが、ヒドロフルオロカーボン（ＣｘＨｙＦｚ）、塩素（Ｃｌ２）または臭素（Ｂｒ２）などのハロゲン含有ガス、酸素（Ｏ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、水素ガス（Ｈ２）などのうちの少なくとも１つを含むことができる。この第１のプロセスガスは、例えば約１０ｓｃｃｍから約１，０００ｓｃｃｍなど、適当な任意の流量で供給することができる。
【００４２】
任意選択で、第１のプロセスガス１１３と一緒にキャリアガスを供給してもよく、またはキャリアガスが第１のプロセスガス１１３の働きをしてもよい。このキャリアガスは、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの１種または数種の不活性ガスとすることができる。いくつかの実施形態では、このキャリアガスが、約１０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍの流量で供給され得る。
【００４３】
図示の実施形態では、前チャンバ１２０内にＲＦ電極１２６があり、ＲＦ電極１２６は、前チャンバ１２０内において第１の周波数で動作可能であり、処理チャンバ１０５内でプラズマを生成するように適合されている。ＲＦ電極１２６は、従来通り、電圧支持（ｖｏｌｔａｇｅ  ｕｐｈｏｌｄｉｎｇ）用の導電性金属プレートと、セラミックの分離片とを備えることができる。ＲＦ電極１２６は、ＲＦ源１２７に電気的に結合され、ＲＦ源１２７によって駆動される。ＲＦ源１２７は、後にさらに説明するＲＦパルス発生装置１２８からの信号に応答して駆動される。
【００４４】
基板エッチング装置１００はさらに、プロセスチャンバ１０５内に配置されたペデスタル１２９であり、時に基板１０２を支持するように適合されたペデスタル１２９を含む。ペデスタル１２９は、本体１０６に、動かないように装着することができる。ペデスタル１２９は、エッチングプロセスを始める前に基板１０２を加熱するヒータ１３０（図２Ｂ）を含むことができる。ヒータ１３０は、抵抗ヒータなどの適当なヒータとすることができ、例えば摂氏約３０度から摂氏約２５０度の間の温度またはそれよりも高い温度にペデスタル１２９を加熱するように動作可能とすることができる。他の温度を使用することもできる。処理中、複数の導電性ピン１３１（いくつかのピンには符号が付けられている）が、基板１０２を持ち上げ、基板１０２に接触し、エッチングプロセスの間、基板１０２を、図１に示されているようにプロセスチャンバ１０５内の定められた高さに支持するように構成および適合される。複数の導電性ピン１３１は、導電性ピンアセンブリ１３２の部分とすることができ、導電性ピンアセンブリ１３２は、導電性ピン１３１がそこから延びるベース１３３を備える。導電性ピン１３１の数は４以上とすることができる。いくつかの実施形態では、導電性ピン１３１の数が例えば５以上であり、または９以上とすることもできる。これよりも多数の導電性ピン１３１またはこれよりも少数の導電性ピン１３１を使用することもできる。ピン１３１は、Ｗ／Ｔｉ合金などの導電性金属製とすることができ、ピン１３１の長さは約３０ｍｍから約６０ｍｍの間、直径は約５ｍｍから約１５ｍｍの間とすることができる。いくつかの実施形態では、プラズマ処理の間、導電性ピン１３１によって、基板１０２が、シャワーヘッド１２４から約１０ｍｍから約５０ｍｍの間の範囲内に置かれ得る。他の寸法、間隔および／または導電性材料を使用することもできる。処理中のこの導電性ピン電気接続によって、電荷によって誘起されるパルシング中のランプアップ（ｒａｍｐ−ｕｐ）／ランプダウン（ｒａｍｐ−ｄｏｗｎ）を回避することができる。
【００４５】
図２Ａおよび２Ｂは、導電性ピンアセンブリ１３２および導電性ピンアセンブリ１３２への電気接続を示す。ベース１３３に結合されたアクチュエータ１３４を作動させて、処理中のさまざまな時点において導電性ピン１３１を垂直方向に上昇または下降させること、したがって基板１０２を上昇または下降させることができる。第１および第２の電気ケーブル１３６、１３８がアセンブリ１３２に電気的に接続する。ベース１３３は、鋼、銅、アルミニウムなどの導電性金属とすることができる。図示の実施形態では、導電性ベース１３３に結合された電気ケーブル１３６によって、複数の導電性ピン１３１にＤＣバイアス源１４０が電気的に結合されている。ＤＣパルス発生装置１４２（図１）がＤＣバイアス源１４０にパルス駆動信号を送り、パルスＤＣバイアスが導電性ピン１３１に供給される。アクチュエータ１３４を絶縁するため、ベース１３３への接続部は絶縁コネクタ１４４を備えることができる。
【００４６】
ペデスタル１２９は、複数の穴１４５が形成された、ガラスセラミック、金属炭化物などのセラミック材料を含むことができる。導電性ピン１３１は穴１４５に受け取られ、穴１４５を通り抜け、アクチュエータ１３４の作動に応答して穴１４５の中で往復運動する。いくつかの実施形態では、導電性ピン１３１が穴１４５を通り抜けて、例えば約１０ｍｍから約３０ｍｍの間の距離だけ延出する。他の値を使用することもできる。ペデスタル１２９の下に抵抗ヒータなどのヒータ１３０を受け取ることができ、または別の方法でヒータ１３０をペデスタル１２９に熱的に結合することができる。ヒータ１３０は、第２のケーブル１３８によりヒータ制御機構１４８から供給された電力によってペデスタル１２９を加熱するように構成され、そのように動作可能である。
【００４７】
動作について説明する。最初にピン１３１を持ち上げて、移送チャンバ１１１に収容されたロボットのエンドエフェクタ１０９に載せて開口１０８から挿入された基板１０２を受け取ることができる。スリット弁装置１１０を閉じ、アクチュエータ１３４によってピン１３１を降下させて、基板１０２を、加熱されたペデスタル１２９に熱的に密接させることができる。真空ポンプなどのポンプ１４９によって、プロセスチャンバ１０５を、エッチングに適した真空レベルまで排気することができる。いくつかの実施形態では、ベース真空レベルを、約１×１０−２ミリトル未満の圧力に維持し、処理圧力を、約１０ミリトル未満から約１トル未満の範囲のレベルに維持することができる。他の真空圧力を使用することもできる。
【００４８】
基板１０２が十分に加熱され、適当なチャンバ圧力が与えられた後、アクチュエータ１３４は、導体ピン１３１に、基板１０２を持ち上げ、基板１０２に接触し、プロセスチャンバ１０５内の所定の位置まで基板１０２を持ち上げることを実行させる。第１のプロセスガス１１３をプロセスガス源１１４から入口１２２に流入させ、ＲＦ電極１２６にＲＦパルスを印加する。同様に、ＤＣバイアス源１４０からのＤＣバイアスパルスを導電ピン１３１に印加する。ＵＶ光源１０１を使用してプロセスチャンバ１０５にＵＶ光を供給する。
【００４９】
図３に示された実施形態には、主刻時機構パルス３５０、ＲＦ電極１２６に印加されるＲＦパルス３５２、および導電性ピン１３１に印加されるＤＣバイアスパルス３５４のさまざまなパルストレース３００がそれぞれ、同じ時間軸に対して示されている。いくつかの実施形態では、ＲＦパルス発生装置１２８とＤＣパルス発生装置１４２を、主刻時機構１５５によって同期させることができ、それぞれは電圧信号である。さらに、ＲＦパルス発生装置１２８およびＤＣパルス発生装置１４２はともに、主刻時機構１５５によって生成された主刻時機構信号３５０に対して設定された時間遅延を有することができる。ＲＦ遅延３５８およびＤＣバイアス遅延３６０（例えば遅延１および遅延２）は独立に調整可能とすることができ、これらの遅延は、実験的なエッチング操作に基づいてプロセス制御機構１５６が決定および設定することができる。ＲＦパルス３５２およびＤＣバイアスパルス３５４の周波数はそれぞれ、例えば主刻時機構１５５の周波数を調整することによって調整することができる。周波数逓倍器を使用することができる。したがって、いくつかの実施形態では、ＲＦパルス３５２の周波数が、ＤＣバイアスパルス３５４の周波数（例えば周波数の倍数）とは異なり得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＲＦパルス３５２を、ＤＣバイアスパルス３５４の２倍の周波数で動作させることができる。他の倍数を使用することもできる。
【００５０】
ＤＣバイアスパルス３５４は、例えば約１ＭＨｚから約６０ＭＨｚの間の周波数を有する方形波パルスを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＤＣバイアスパルス３５４の周波数を変化させることができる。ＤＣバイアスパルス３５４は、例えば約１０％から約９０％のパルシングデューティサイクル（ｐｕｌｓｉｎｇ  ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）を有することができる。本明細書では、デューティサイクルを、１回の完全周期に占めるオンタイム（ピーク電力）の割合と定義する。ＤＣバイアスパルス３５４は、例えば約１０Ｗから約２，０００Ｗの間のピーク電力を有することができる。いくつかの実施形態では、ＤＣバイアスパルス３５４が、正電圧（オン状態）から負電圧（オフ状態）にパルシングすることができる。他の実施形態では、ＤＣバイアスパルス３５４が、重ね合わされたパルス電圧を有する正電圧だが、ピン１３１に印加される電圧は常に正であり、オン状態ではこの電圧がピーク電圧であり、オフ状態ではそれよりも低い電圧である。ＤＣバイアスパルス３５４のピーク振幅は、パルスごとに、任意の所望のパターンで、またはランダムに変調することができる。
【００５１】
印加ＲＦパルス３５２は、例えば約２ＭＨｚから約１２０ＭＨｚの間の周波数を有することができる。ＲＦパルス３５２は、約１００Ｗから約３，０００Ｗの間の印加ピークＲＦ電力を有することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦパルス３５２の周波数を変化させることができる。他の実施形態では、ＲＦパルス３５２の周波数およびＤＣバイアスパルス３５４の周波数を変化させる。ＲＦがオフ状態に戻った後にそれぞれのパルスにある時間を与えて、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）段階後に残ったプロセス残留物との残留物反応を可能にするように、バイアス遅延３６０を調整することができる。ＲＦ遅延３５８およびバイアス遅延３６０は、主刻時機構の１％から約８０％の間で調整することができる。他の遅延を使用することもできる。
【００５２】
このエッチングプロセスの制御を容易にするため、さまざまな装置構成要素に制御装置１６２を結合することができる。制御装置１６２は、さまざまな機能を制御する目的に使用することができる汎用コンピュータ処理装置またはマイクロプロセッサの形態で提供することができる。制御装置１６２は、処理装置と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、他の形態のディジタル記憶機構などのローカルまたはリモートの記憶装置とを含むことができる。さまざまな電気回路が、プロセス制御機構１５６、主刻時機構１５５、ＲＦパルス発生装置１２８、ＤＣパルス発生装置１４２、ならびにＲＦ源１２７およびＤＣバイアス源１４０を実現することができる。これらの回路は、キャッシュ、電源、刻時回路、増幅器、変調器、比較器、フィルタ、信号発生装置、入出力回路およびサブシステム、ならびに／またはその他の回路を含むことができる。制御装置１６２はさらに、ＵＶ源１０１の動作を制御することができる。例えば、制御装置１６２は、エッチングプロセス中の任意の時刻（例えば始め、中間および／または終わり）にプロセスチャンバ１０５にＵＶ光を照射するようＵＶ源１０１に指示することができる。いくつかの実施形態では、約１５０〜４００ナノメートルの波長ないし約３ｅＶ〜８ｅＶのエネルギー、および／または約１×１０１５〜１×１０１８光子／（ｃｍ２・分）のフラックスレートを有するＵＶ光が採用される。他の波長、エネルギーおよび／またはフラックスレートを採用することもできる。
【００５３】
本明細書に開示された発明の方法は一般に、記憶装置またはコンピュータ可読媒体にソフトウェアルーチンとして記憶され、そのソフトウェアルーチンは、処理装置によって実行されたときに、プロセスチャンバ１０５に、本発明の実施形態に基づくエッチングプロセスを基板１０２上で実行させる。
【００５４】
図４は、基板（例えば基板１０２）をエッチングするように適合されたプラズマエッチング方法４００を示す。プラズマエッチング方法４００は、４０２で、プロセスチャンバ（例えばプロセスチャンバ１０５）内に基板を供給すること、および、４０４で、プロセスチャンバに、１種または数種のプロセスガス（例えばプロセスガス１１３）を供給することを含む。方法４００はさらに、４０６で、プロセスチャンバ内のプロセスガスをＲＦパルス（例えばＲＦパルス３５２）に曝すこと、および、４０８で、基板に導電性接触した導電性ピン（例えば導電性ピン１３１）を通して、基板に、ＤＣバイアスパルス（例えばＤＣバイアスパルス３５４）を供給することを含む。方法４００はさらに、４１０で、エッチング方法４００の少なくとも一部分の間、基板および／またはプロセスチャンバに（例えばＵＶ源１０１から）ＵＶ光を照射することを含む。いくつかの実施形態では、ＤＣバイアス、プロセスガスおよび／またはＵＶ光が循環的にかつ／または別の順序で供給され得る。ＵＶ光は、より低いプロセス温度でエッチングプロセスを駆動し、エッチング残留物除去を容易にする補足のエネルギー源を提供する。より低いエッチング温度の使用はさらに、エッチング速度と均一性およびプロファイルの考慮との間の釣合いをとることによってエッチング中の制御を強化することを可能にし、ＵＶによって支援された残留物除去は、等方性反応の制御を強化することおよびプロセス窓を広げることを可能にする。いくつかの実施形態では、約１５０〜４００ナノメートルの波長ないし約３ｅＶ〜８ｅＶのエネルギー、および／または約１×１０１５〜１×１０１８光子／（ｃｍ２・分）のフラックスレートを有するＵＶ光が採用され得る。他の波長、エネルギーおよび／またはフラックスレートを採用することもできる。
【００５５】
印加されたＲＦパルス３５２およびＤＣバイアスパルス３５４によって、プロセスガス１１３からプラズマを形成する。プラズマを形成するためには一般に、プラズマを確立するのに適した条件下で、ＲＦ源１２７からの適当な周波数のＲＦ電力を、プロセスチャンバ１０５内のプロセスガス１１３に結合することによって、プロセスガス１１３に点火してプラズマにすることができる。いくつかの実施形態では、このプラズマ電力源が、前チャンバ１２０内またはプロセスチャンバ１０５内に配置されたＲＦ電極１２６によって提供され得る。任意選択で、このＲＦ電力源を、ＲＦ電極の働きをする、本体１０６内または本体１０６の周囲に配置された１つまたは複数のＲＦ誘導コイルによって提供することもできる。他の実施形態では、ＲＦ源を、Ｆｕ他の米国特許第７，６５８，８０２号に教示されているものなどのリモート源とすることができる。他の適当な源を使用してＲＦパルスを生成してもよい。
【００５６】
本明細書に記載された装置および方法は特に、エッチングプロセス中に形成する不揮発性残留物の除去に有効である。本発明の一態様によれば、ＤＣ電力のダンピング位置（ｄａｍｐｉｎｇ  ｌｏｃａｔｉｏｎ）がパルシング周波数によって制御される。低周波数範囲（例えば＜１０  ＭＨｚ。これは、イオンの走行時間（ｔｒａｎｓｉｔ  ｔｉｍｅ）とパルシング周波数との関係によって異なる）では、ＤＣバイアス電力がプラズマシース（ｐｌａｓｍａ  ｓｈｅａｔｈ）に結合され、これによってイオンエッチャントエネルギーが増大する。より高い周波数範囲（例えば＞１０ＭＨｚ）では、電力結合がバルクプラズマに寄与して、プラズマ密度および電位の制御を向上させる。エッチャントエネルギーは、デューティサイクルおよびＤＣバイアス電力入力によってさらに制御することができる。したがって、エッチング速度およびトレンチプロファイル形状を改良することができる。バイアス振幅を変調して、所望の表面反応（エッチング）を、望ましくないプロセスから切り離すことができる。ＤＣバイアスパルス３５４の「ＤＣバイアス−オン」期間の間、反応性エッチャントは、エネルギーを獲得し、デューティサイクル内において制御されたエッチングを実行する。「ＤＣバイアス−オフ」期間の間、プラズマは、エッチング残留物パージおよび反応性エッチャント循環のための新たな平衡へ移行する。ＤＣバイアスは、ピーク電力の約１０％から約１００％の間で変調することができる。
【００５７】
ＤＣバイアスパルス３５４は、広いプロセス窓、ならびにエッチング深さ、ＣＤ／ＣＤ均一性およびトレンチプロファイルを含む精密な仕様制御が必要な誘電性および／または導電性材料／基板のエッチングプロセスのために印加することができる。本方法および装置は、２０ｎｍテクノロジノードおよびそれを超えるノードに対して有用である可能性がある。
【００５８】
特に、ＵＶ照射および／またはＤＣバイアスパルシングは、不揮発性副生物が発生するエッチングプロセスに対してかなり有益である可能性がある。このようなエッチングプロセスには例えば、ＣｕＸ（Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒなど）および／またはＣｕＯ残留物が生じる銅エッチング、ＴｉＦ、ＴｉＯＦ、ＴｉＯｘ残留物が生じるＴｉＮエッチング、ＳｉＯＮ残留物または酸化された層が生じるＳｉＮエッチング、Ｒｕエッチングおよび関連残留物などがある。本方法の実施形態によっておよび本明細書に記載された装置１００を使用することによって、不揮発性副生物（残留物）をより選択的にかつより効率的に除去することができる。
【００５９】
追加のプロセスパラメータを利用して、プラズマ点火およびプラズマ安定性を助長することができる。例えば、いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１０５が、本体１０６に熱接触したヒータ要素（図示せず）によって加熱され、プラズマ点火の間、摂氏約６０度から摂氏約１００度の間の温度に維持され得る。
【００６０】
図８Ａおよび８Ｂは、いくつかの実施形態に基づくトロイド形プラズマチャンバの例の断面図である。図８Ａは、トロイド形導管８０４と、導管８０４内および主チャンバ領域８０８内でプラズマを励起させるＲＦコイルアンテナ８０６とを有するプラズマチャンバ８０２を含む第１のトロイド形プラズマチャンバ８００ａを示す。導管８０４と主チャンバ領域８０８の両方にプロセスガスを供給することができ、このプロセスガスを、シャワーヘッド８１０で主チャンバ領域８０８内に分散させることができる。チャンバ領域８０８内の例えば加熱されたペデスタル８１４上に基板８１２を支持することができる。ＲＦコイルアンテナ８０６はＲＦ電源８１６によって駆動することができ、ペデスタル８１４は、ＲＦ電源８１８を用いてバイアスすることができる。ポンプシステム８２０を採用して、所望の圧力までチャンバ８０２を排気し、かつ／または揮発性エッチング副生物を除去することができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のＵＶ光源８２２を採用して、エッチングの間、チャンバ領域８０８および／または基板８１２にＵＶ光を照射する。示された実施形態では、ＵＶ源８２２が、チャンバ８０２のリッド上（例えばチャンバ領域８０８にＵＶ光が入ることを可能にするポートまたは窓（この図には示されている）の上方）に配置されている。あるいはまたはそれに加えて、破線のＵＶ源８２２によって示されているように、チャンバ８０２の１つまたは複数の側壁にＵＶ光源を配置することもできる。他の位置を採用することもできる。図８Ｂは、わずかに異なる構成を有する（例えば透磁性コア８２４を含む）第２のトロイド形プラズマチャンバ８００ｂを示す。トロイド形プラズマチャンバは、上で引用した米国特許第６，４５３，８４２号に記載されている。
【００６２】
このＵＶ光は、より低いプロセス温度でエッチングプロセスを駆動し、エッチング残留物除去を容易にする補足のエネルギー源を提供する。例えば、プラズマエッチングプロセスの少なくとも一部分の間、プロセスガスと基板のうちの少なくとも一方をＵＶ光に曝すことができる。より低いエッチング温度の使用はさらに、エッチング速度と均一性およびプロファイルの考慮との間の釣合いをとることによってエッチング中の制御を強化することを可能にし、ＵＶによって支援された残留物除去は、等方性反応の制御を強化することおよびプロセス窓を広げることを可能にする。
【００６３】
したがって、本発明を、その実施形態の例とともに開示したが、その他の実施形態が、以下の特許請求の範囲が定める本発明の範囲に含まれる可能性があることを理解すべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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2016511551.tif 000015