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課題・解決手段

プラズマ処理システムにおける、半導体基板上の所定の層を介して機能をエッチングするための方法。本方法は、上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室基板を置くことを含む。また本方法は、上記プラズマ処理室内エッチャント混合気流し込むことも含み、上記エッチャント混合気は所定の層をエッチングするように構成されている。本方法はさらに、エッチャント・ソースガスからのプラズマ打撃することを含む。さらに本方法は、上記基板にバイアスRF信号印加しながら、上記機能を少なくとも部分的に所定の層を介してエッチングすることを含む。上記バイアスRF信号は約27MHz乃至約75MHzの範囲のバイアスRF周波数と、バイアスRF電力成分とを有し、上記バイアスRF電力成分は、エッチ機能を、基板の第2の層への、予め決められた選択性しきい値より高いエッチング選択性でエッチングさせるように構成され、または上記機能を、バイアスRF周波数における予め決められたエッチ速度パラメータ及びエッチ・プロファイル・パラメータに従ってエッチングさせるように構成される。

概要

背景

例えば半導体ウェーハ、またはフラットパネルディスプレイの製造に使用されるもの等のガラス・パネルである基板の処理においては、プラズマがよく使用される。例えば基板処理化学的気相成長法プラズマ化学気相成長法物理的気相成長法、他)の一部として、基板は複数のダイまたは矩形エリアに分割され、その各々が集積回路になる。次に基板は一連のステップにおいて処理され、これらのステップにおいて材料が選択的に除去(エッチング)されかつ堆積蒸着)されて基板上に電気コンポーネントが形成される。

集積回路は、基板上の誘電層導電パターンを形成することによって順次生成される。ある例示的なプラズマ処理では、基板は、エッチングに先立って硬化エマルジョン薄膜(即ち、フォトレジストマスク等)で被覆される。次に、硬化エマルジョンの領域が選択的に除去され、基底層の一部が露出された状態にされる。次に基板は、プラズマ処理室において、単極電極または双極電極を備えるチャックと呼ばれる基板支持構造体上へ置かれる。適切なエッチャントソースガス(例えば、C4F8、C4F6、CHF3、CH2F3、CF4、CH3F、C2F4、N2、O2、Ar、Xe、He、H2、NH3、SF6、BCl3、Cl2、他)は次に上記室へと流入され、RF周波数セット打撃されて基板の露出された領域をエッチングするプラズマが形成される。RF周波数セットの調節を介してプラズマ内イオンエネルギー量を制御することにより、エッチ・プロセスは最適化される。

デュアルダマシンとして知られる通常の基板製造方法では、誘電層同士はバイアホールを満たす導電プラグによって電気的に接続される。概して、誘電層内には開口が形成され、これは次に、2つの導電パターン・セット間電気接触を可能にする導電材料(例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)他)で充填される。これにより、基板上にソース/ドレイン領域等の2つのアクティブ領域間に電気接触が確立される。誘電層の表面上の過剰な導電材料は、典型的には化学機械的研磨(CMP)によって除去される。

概して、デュアル・ダマシン基板を製造する手法には、バイア・ファースト及びトレンチ・ファーストの2つがある。バイア・ファースト方法論の一例では、基板がまずフォトレジストでコーティングされ、次にバイアがリソグラフィパターン転写される。次に、異方性エッチが表面のキャップ材料カットし、基板の低K層を介して下方へとエッチし、窒化珪素バリア上の基底金属層の真上で止まる。次に、バイアのフォトレジスト層剥離され、トレンチのフォトレジストが貼付されてリソグラフィ式にパターン転写される。バイアの底には幾分かのフォトレジストが残り、トレンチのエッチ・プロセスの間に下部のバイアがエッチされ過ぎないように防止する。次に、第2の異方性エッチ表面のキャップ材料をカットし、低K材料を下方へ所望される深度までエッチングする。このエッチが、トレンチを形成する。次に、フォトレジストは剥離され、バイアの底の窒化珪素バリアが、基底の銅のバイアへのスパッタリングを引き起こさない超ソフトな低エネルギー・エッチによって開放される。先に述べたように、トレンチ及びバイアは導電材料(例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)他)で充填され、化学機械的研磨(CMP)によって研磨される。バイア・ファースト手法は、バイアより先にトレンチが形成される場合に発生するフォトレジストのプーリング効果を回避することから小さいジオメトリデバイスに広く採用されているが、フォトレジスト被毒にもなりやすい。

これに変わる方法論が、トレンチ・ファーストである。その一例では、基板がフォトレジストでコーティングされ、トレンチ・リソグラフィ・パターン転写される。次に、異方性ドライエッチが表面のハードマスク(この場合も典型的にはSiN、TiNまたはTaN)をカットし、続いてフォトレジストが剥離される。トレンチ・ハードマスク上には別のフォトレジストが貼付され、次いでバイアがリソグラフィ式にパターン転写される。次に、第2の異方性エッチがキャップ層をカットし、降下して低K材料の一部をエッチングする。このエッチングが、部分バイアを形成する。次に、フォトレジストは剥離され、ハードマスクを有するバイア上がトレンチ・エッチされる。トレンチ・エッチは次にキャップ層をカットし、低K材料の一部を下方へ所望される深度までエッチングする。このエッチングは、バイアの底に位置決めされる最終バリアで止まると同時に、バイア・ホールも清浄化する。次に、底部バリアが特別なエッチングにより開放される。フォトレジスト被毒は、実質的にバイア・ファースト方法論よりは少なくなる可能性がある。

概要

プラズマ処理システムにおける、半導体基板上の所定の層を介して機能をエッチングするための方法。本方法は、上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室に基板を置くことを含む。また本方法は、上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気流し込むことも含み、上記エッチャント混合気は所定の層をエッチングするように構成されている。本方法はさらに、エッチャント・ソース・ガスからのプラズマを打撃することを含む。さらに本方法は、上記基板にバイアスRF信号印加しながら、上記機能を少なくとも部分的に所定の層を介してエッチングすることを含む。上記バイアスRF信号は約27MHz乃至約75MHzの範囲のバイアスRF周波数と、バイアスRF電力成分とを有し、上記バイアスRF電力成分は、エッチ機能を、基板の第2の層への、予め決められた選択性しきい値より高いエッチング選択性でエッチングさせるように構成され、または上記機能を、バイアスRF周波数における予め決められたエッチ速度パラメータ及びエッチ・プロファイル・パラメータに従ってエッチングさせるように構成される。

目的

しかしながら、サブミクロン級のバイア・コンタクト及びトレンチが高いアスペクト比を有する現行のプラズマ処理技術の使用では、ますます増大する基板上の高い回路密度要件満足させることは困難である可能性がある。新たな低K膜及び積層複合膜の使用は、誘電エッチのプロセス及び機器に関して新たな課題セットを提供する。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
5件

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請求項1

プラズマ処理システムにおける、半導体基板上の所定の層を少なくとも部分的に介して機能をエッチングするための方法であって、上記基板を上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室内へ置くことと、上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気を流入すること、を含み、上記エッチャント混合気は上記所定の層をエッチングするように構成され、上記エッチャント・ソースガスからのプラズマ打撃することと、上記所定の層を少なくとも部分的に介して上記機能をエッチングし、同時に上記基板へバイアスRF信号印加すること、を含み、上記バイアスRF信号は約45MHz乃至約75MHzの範囲のバイアスRF周波数を有し、上記バイアスRF信号はさらに、上記エッチ機能を、上記基板の第2の層への、予め決められた選択性しきい値より高いエッチング選択性でエッチングさせるように構成されるバイアスRF電力成分を有する方法。

請求項2

上記バイアスRF周波数は約60MHzである請求項1記載の方法。

請求項3

上記プラズマ処理システムは、単一周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項1記載の方法。

請求項4

上記プラズマ処理システムは、二周波三極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項1記載の方法。

請求項5

上記プラズマ処理システムは、二周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項1記載の方法。

請求項6

上記プラズマ処理システムは、誘導式に結合されるプラズマ・システムを表す請求項1記載の方法。

請求項7

上記プラズマ処理システムは、ECR電子サイクロトロン共鳴)システムを表す請求項1記載の方法。

請求項8

上記所定の層は低K層を表す請求項1記載の方法。

請求項9

上記所定の層はデュアルダマシン積層の一部であり、上記デュアル・ダマシン積層は銅を含む層を含む請求項1記載の方法。

請求項10

上記機能はデュアル・ダマシン・プロセスにおいて使用するトレンチを表す請求項1記載の方法。

請求項11

上記所定の層はSiNを含むバリア層を表す請求項1記載の方法。

請求項12

上記所定の層はSiCを含むバリア層を表す請求項1記載の方法。

請求項13

プラズマ処理システムにおける、半導体基板上の誘電層を介して機能をエッチングするための方法であって、上記基板を上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室内へ置くことと、上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気を流入すること、を含み、上記エッチャント混合気は上記誘電層をエッチングするように構成され、上記エッチャント・ソース・ガスからのプラズマを打撃することと、上記誘電層を介して上記機能をエッチングし、同時に上記基板へバイアスRF信号を印加すること、を含み、上記バイアスRF信号は約27MHz乃至約90MHzの範囲のバイアスRF周波数を有し、上記バイアスRF信号はさらに、バイアスRF周波数における予め決められたエッチ速度パラメータ及びエッチ・プロファイル・パラメータに従って上記機能をエッチングさせるように構成されるバイアスRF電力成分を有する方法。

請求項14

上記バイアスRF電力成分は約200W乃至約1,500Wの範囲である請求項13記載の方法。

請求項15

上記バイアスRF周波数は約30MHz乃至約80MHzの範囲である請求項13記載の方法。

請求項16

上記バイアスRF電力成分は約200W乃至約1,200Wの範囲である請求項15記載の方法。

請求項17

上記バイアスRF周波数は約45MHz乃至約75MHzの範囲である請求項13記載の方法。

請求項18

上記バイアスRF電力成分は約200W乃至約1,200Wの範囲である請求項17記載の方法。

請求項19

上記バイアスRF周波数は約60MHzである請求項13記載の方法。

請求項20

上記プラズマ処理システムは、単一周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項19記載の方法。

請求項21

上記電力成分は約200W乃至約1,500Wの範囲である請求項19記載の方法。

請求項22

上記電力成分は約400W乃至約1,000Wの範囲である請求項19記載の方法。

請求項23

上記電力成分は約400Wである請求項19記載の方法。

請求項24

上記プラズマ処理システムは、単一周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項13記載の方法。

請求項25

上記プラズマ処理システムは、二周波三極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項13記載の方法。

請求項26

上記プラズマ処理システムは、二周波二極管構成を有する容量的に結合されるシステムを表す請求項13記載の方法。

請求項27

上記プラズマ処理システムは、誘導式に結合されるプラズマ・システムを表す請求項13記載の方法。

請求項28

上記プラズマ処理システムは、ECR(電子サイクロトロン共鳴)システムを表す請求項13記載の方法。

請求項29

上記誘電層は低K層を表す請求項13記載の方法。

請求項30

上記誘電層はデュアル・ダマシン積層の一部であり、上記デュアル・ダマシン積層は銅を含む層を含む請求項13記載の方法。

請求項31

上記機能はデュアル・ダマシン・プロセスにおいて使用するトレンチを表す請求項13記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、概して基板製造技術に関し、特には、プラズマ処理システムにおけるイオンエネルギー制御を最適化する方法と装置に関する。

背景技術

0002

例えば半導体ウェーハ、またはフラットパネルディスプレイの製造に使用されるもの等のガラス・パネルである基板の処理においては、プラズマがよく使用される。例えば基板処理化学的気相成長法プラズマ化学気相成長法物理的気相成長法、他)の一部として、基板は複数のダイまたは矩形エリアに分割され、その各々が集積回路になる。次に基板は一連のステップにおいて処理され、これらのステップにおいて材料が選択的に除去(エッチング)されかつ堆積蒸着)されて基板上に電気コンポーネントが形成される。

0003

集積回路は、基板上の誘電層導電パターンを形成することによって順次生成される。ある例示的なプラズマ処理では、基板は、エッチングに先立って硬化エマルジョン薄膜(即ち、フォトレジストマスク等)で被覆される。次に、硬化エマルジョンの領域が選択的に除去され、基底層の一部が露出された状態にされる。次に基板は、プラズマ処理室において、単極電極または双極電極を備えるチャックと呼ばれる基板支持構造体上へ置かれる。適切なエッチャントソースガス(例えば、C4F8、C4F6、CHF3、CH2F3、CF4、CH3F、C2F4、N2、O2、Ar、Xe、He、H2、NH3、SF6、BCl3、Cl2、他)は次に上記室へと流入され、RF周波数セット打撃されて基板の露出された領域をエッチングするプラズマが形成される。RF周波数セットの調節を介してプラズマ内のイオン・エネルギー量を制御することにより、エッチ・プロセスは最適化される。

0004

デュアルダマシンとして知られる通常の基板製造方法では、誘電層同士はバイアホールを満たす導電プラグによって電気的に接続される。概して、誘電層内には開口が形成され、これは次に、2つの導電パターン・セット間電気接触を可能にする導電材料(例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)他)で充填される。これにより、基板上にソース/ドレイン領域等の2つのアクティブ領域間に電気接触が確立される。誘電層の表面上の過剰な導電材料は、典型的には化学機械的研磨(CMP)によって除去される。

0005

概して、デュアル・ダマシン基板を製造する手法には、バイア・ファースト及びトレンチ・ファーストの2つがある。バイア・ファースト方法論の一例では、基板がまずフォトレジストでコーティングされ、次にバイアがリソグラフィパターン転写される。次に、異方性エッチが表面のキャップ材料カットし、基板の低K層を介して下方へとエッチし、窒化珪素バリア上の基底金属層の真上で止まる。次に、バイアのフォトレジスト層剥離され、トレンチのフォトレジストが貼付されてリソグラフィ式にパターン転写される。バイアの底には幾分かのフォトレジストが残り、トレンチのエッチ・プロセスの間に下部のバイアがエッチされ過ぎないように防止する。次に、第2の異方性エッチ表面のキャップ材料をカットし、低K材料を下方へ所望される深度までエッチングする。このエッチが、トレンチを形成する。次に、フォトレジストは剥離され、バイアの底の窒化珪素バリアが、基底の銅のバイアへのスパッタリングを引き起こさない超ソフトな低エネルギー・エッチによって開放される。先に述べたように、トレンチ及びバイアは導電材料(例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)他)で充填され、化学機械的研磨(CMP)によって研磨される。バイア・ファースト手法は、バイアより先にトレンチが形成される場合に発生するフォトレジストのプーリング効果を回避することから小さいジオメトリデバイスに広く採用されているが、フォトレジスト被毒にもなりやすい。

0006

これに変わる方法論が、トレンチ・ファーストである。その一例では、基板がフォトレジストでコーティングされ、トレンチ・リソグラフィ・パターン転写される。次に、異方性ドライエッチが表面のハードマスク(この場合も典型的にはSiN、TiNまたはTaN)をカットし、続いてフォトレジストが剥離される。トレンチ・ハードマスク上には別のフォトレジストが貼付され、次いでバイアがリソグラフィ式にパターン転写される。次に、第2の異方性エッチがキャップ層をカットし、降下して低K材料の一部をエッチングする。このエッチングが、部分バイアを形成する。次に、フォトレジストは剥離され、ハードマスクを有するバイア上がトレンチ・エッチされる。トレンチ・エッチは次にキャップ層をカットし、低K材料の一部を下方へ所望される深度までエッチングする。このエッチングは、バイアの底に位置決めされる最終バリアで止まると同時に、バイア・ホールも清浄化する。次に、底部バリアが特別なエッチングにより開放される。フォトレジスト被毒は、実質的にバイア・ファースト方法論よりは少なくなる可能性がある。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、サブミクロン級のバイア・コンタクト及びトレンチが高いアスペクト比を有する現行のプラズマ処理技術の使用では、ますます増大する基板上の高い回路密度要件満足させることは困難である可能性がある。新たな低K膜及び積層複合膜の使用は、誘電エッチのプロセス及び機器に関して新たな課題セットを提供する。

0008

論考を容易にするために、図1Aに、リソグラフィ・ステップより前の例示的半導体ICの層を表す積層100を示す。以下の論考において、本明細書では層間の空間的関係論議する際に使用する可能性のある「の上」及び「の下」等の用語は、必ずしもそうではないが関連する層間の直接的接触を示す可能性がある。示されている層の上、下または間に他の追加的な層が存在する可能性もあることは、留意されるべきである。さらに、図示されている層は必ずしも全てが存在する必要はなく、その幾つか、または全てを他の異なる層に置換してもよい。

0009

積層100の底部には、SiO2を含む層108が示されている。層108の上には、典型的には窒化物または炭化物(SiNまたはSiC)を含むバリア層104が配置される。デュアル・ダマシン基板はさらに、典型的にはアルミニウムまたは同を含むM1 109a−bを含む1組の金属層を備える。バリア層104の上には、低K材料(例えば、SiOC他)を含む中間誘電(IMD)層106)が配置される。IMD層106の上には、典型的にはSiO2を含むキャップ層103を置いてもよい。キャップ層103の上には、典型的にはTiN、SiNまたはTaNを含むトレンチ・マスク層102を置いてもよい。

0010

図1Bは、さらにフォトレジスト層110及びBARC層112が追加された後の、図1Aに示す積層100の幾分か理想化された断面図を示す。図1Cは、フォトレジスト層110及びBARC層112がリソグラフィにより処理された後の、図1Bに示す積層100の幾分か理想化された断面図を示す。本例では、フォトレジスト・マスク・パターンが1組のトレンチ114a−bを伴って生成される。

0011

図1Dは、トレンチ・マスク層101がプラズマ・システムにおいて処理され、トレンチ114a−bが層103をキャップするまでさらに伸長した後の、図1Cに示す積層100の断面図を示す。図1Eは、フォトレジスト層110及びBARC層112が除去された後の、図1Dに示す積層100の断面図を示す。

0012

図1Fは、第2の金属層及びこれを第1の金属層109a−bへ接続するためのバイアを生成するために第2のフォトレジスト層116及びBARC層118が置かれた後の、図1Eに示す積層100の断面図を示す。図1Gは、フォトレジスト層が開放され、エッチが実行されてバイアを生成するためにIMD層106が部分的にエッチングされた後の、図1Fに示す積層100の断面図を示す。図1Hは、フォトレジスト層110及びBARC層112が剥離され、追加のエッチ・プロセスが実行されてトレンチが所望される深度まで伸長されかつバイアがバリア層104で止まるまでエッチングされた後の、図1Gに示す積層100の断面図を示す。図1Iでは、バリア層104が、例えばCH2F2、CH3F2、CH3F他の使用によりエッチングされている。図1Jでは、化学機械的研磨処理が実行されて積層100がキャップ層103まで研磨され、導電材料(例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)他)が蒸着されて既存のM1金属材料に接触している。

0013

ある典型的なプラズマ処理システムでは、基板を処理するためのイオン・クラウドを生成するために、第1のRFエネルギー・ソースを使用してもよい。一般に、この第1のRFエネルギー・ソースは、イオンを解離するためのソースRF信号を生成していると言うことができる。さらに、プラズマでバイアスを生成し、かつプラズマをプラズマ処理システム内の構造物から離して基板方向配向するための別のRFエネルギー・ソースも存在する。一般に、この第2のRFエネルギー・ソースは、イオン・エネルギーを制御するためのバイアスRF信号を生成していると言うことができる。

0014

例えば、二周波三極管構成は、室の頂上におけるソースRF発生器と、バイアスRF信号を基板へ供給するために結合されるバイアスRF発生器とを有する可能性がある。次に図2Aを参照すると、二周波三極管プラズマ処理システム200の略図が示されている。ある典型的な配置は、対応するソースRF信号を上位の電極へ供給する実質上の高周波ソースRF発生器202(例えば、27MHz、60MHzまたは100MHz)と、対応するバイアスRF信号を、基板に結合される下位の電極へ供給する実質上の低周波バイアスRF発生器204(例えば、8KHz、2MHzまたは3MHz)とを使用するというものである。

0015

二周波二極管構成は、ソース及びバイアスRF信号の双方を基板へ供給するように結合されるソース及びバイアスRF発生器の双方を保有してもよい。次に図2Bを参照すると、二周波二極管プラズマ処理システム250が示されている。プラズマ206は基板より上に形成されて基板内へと下方へ加速され、基板のシリコンまたは他の材料を物理的に衝撃してプラズマと負に帯電したウェーハとの間に形成される電界によりこれをエッチングする。ある典型的な配置は、ソースRF信号及びバイアスRF信号の双方を基板に結合される下位の電極へ供給する実質上の高周波ソースRF発生器252(例えば、27MHz、60MHzまたは100MHz)及び実質上の低周波バイアスRF発生器254(例えば、8KHz、2MHzまたは3MHz)の双方を供給するというものである。

0016

単一周波二極管構成は、バイアスRF信号を基板へ供給するように結合される単一のバイアスRFソースを有してもよい。次に図2Cを参照すると、単一周波二極管プラズマ処理システム270が示されている。プラズマ206は基板より上に形成されて基板内へと下方へ加速され、基板のシリコンまたは他の材料を物理的に衝撃してプラズマと負に帯電したウェーハとの間に形成される電界によりこれをエッチングする。ある典型的な配置は、バイアスRF信号を基板に結合される下位の電極へ供給する単一周波バイアスRF発生器252(例えば、13.56MHz)を供給するというものである。

0017

理論に拘束されることを望まないまでも、プラズマ内の高速で移動する電子は概して壁または他の境界によって吸収される傾向がある。プラズマ内の荷電平衡を維持するためには、各壁または境界の近くに基板に近接するもの等の正の薄いイオン・シースを形成してもよい。これは、プラズマ内のイオンをかなりの量のエネルギーで壁または境界内へと加速させる傾向のある電界を生成する。プラズマが適正に最適化されなければ、基板表面にファセッティングまたはコーナ・スパッタリング(または壊食)が発生する。ファセットは、トレンチの側壁におけるように、基板内の非線形プロファイルの結果である。コーナ・スパッタリングは、追加材料の、特にはエッチングされるべき機能の上側のコーナにおける材料の望ましくない除去の結果である。

0018

ファセッティング及び望まれないコーナ・スパッタリングの精確な制御は、デュアル・ダマシン・エッチにおいて、特には、プラグまたは複数のハードマスクが使用されない銅デュアル・ダマシン・エッチ(例えば、トレンチ・ファーストのデュアル・ダマシン誘電エッチ)において極めて重要となる。今日まで、ファセッティング及び望まれないコーナ・スパッタリングを最小限に抑え、プロセス・ウィンドウ最大化しかつ所望される垂直エッチ・プロファイルを達成する目的で、RF構成、特にはバイアスRF発生器のRF構成を使用する試みは行われていない。

課題を解決するための手段

0019

ある実施形態では、本発明は、プラズマ処理システムにおいて、少なくとも部分的に半導体基板上の所定の層を介して機能をエッチングするための方法に関する。本方法は、上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室に基板を置くことを含む。また本方法は、上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気流し込むことも含み、上記エッチャント混合気は所定の層をエッチングするように構成されている。本方法はさらに、エッチャント・ソース・ガスからのプラズマを打撃することを含む。さらに本方法は、上記基板にバイアスRF信号を印加しながら、上記機能を少なくとも部分的に所定の層を介してエッチングすることを含み、上記バイアスRF信号は約45MHz乃至約75MHzの範囲のバイアスRF周波数を有する。上記バイアスRF信号はさらに、エッチ機能を、基板の第2の層への、予め決められた選択性しきい値より高いエッチング選択性でエッチングさせるように構成されるバイアスRF電力成分を有する。

0020

別の実施形態では、本発明は、プラズマ処理システムにおいて、半導体基板上の誘電層を介して機能をエッチングするための方法に関する。本方法は、上記プラズマ処理システムのプラズマ処理室に基板を置くことと、上記プラズマ処理室内へエッチャント混合気を流し込むことを含み、上記エッチャント混合気は所定の層をエッチングするように構成されている。本方法はさらに、エッチャント・ソース・ガスからのプラズマを打撃することを含む。さらに本方法は、上記基板にバイアスRF信号を印加しながら、上記誘電層を介して上記機能をエッチングすることを含み、上記バイアスRF信号は約27MHz乃至約90MHzの範囲のバイアスRF周波数を有する。上記バイアスRF信号はさらに、バイアスRF周波数における予め決められたエッチ速度パラメータ及びエッチ・プロファイル・パラメータに従って上記機能をエッチングさせるように構成されるバイアスRF電力成分を有する。

発明を実施するための最良の形態

0021

以下、本発明の詳細な説明において、かつ下記の図面に関連して本発明のこれらの、または他の特徴をより詳細に説明する。

0022

添付の図面内の諸図に示す本発明は例示的であって限定的なものではなく、諸図における類似の参照番号は類似のエレメントを指す。

0023

次に、添付の図面に示すその幾つかの好適な実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。下記の説明においては、多くの特定の詳細事項は本発明の完全な理解をもたらすために述べるものである。しかしながら当業者には、これらの特定の詳細事項の幾つか、または全てがなくとも実施可能であることが明らかであろう。他の例では、周知のプロセス・ステップ及び/または構成は、本発明を不必要に分りにくくしないように詳述を避けている。

0024

理論に拘束されることを望まないまでも、本明細書において本件発明者は、プラズマ処理システムにおいては、上記ファセッティング及び/またはコーナ・スパッタリング(総称的にはエッチ・プロファイル)がイオン・エネルギーによって強く影響されることを確信している。イオン・エネルギーはと言えば、バイアスRF信号のRF構成によって、特にはバイアスRF信号の周波数成分によって強く影響される。イオン・エネルギーは、バイアスRF信号の電力成分によっても影響される。従って本発明は、プラズマ処理システムにおける、ファセッティング及び/またはスパッタリングを最小限に抑え、かつ/または誘電エッチにおける、特には低K層を介してエッチングされる誘電体における垂直エッチ・プロファイルを向上させるためのバイアスRF信号構成の使用を扱うものである。

0025

プラズマは、概して、弱くイオン化されたプラズマから成ると思われる。プラズマ放電はRF駆動されかつ弱くイオン化されることから、プラズマ内の電子はイオンと熱平衡状態にない。即ち、より重いイオンは衝突によって背景ガス(例えば、アルゴン他)と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。電子はイオンより遙かに少ない質量を有することから、電子の熱運動速度はイオンの熱運動速度より遙かに高い。これは、より速く移動する電子をプラズマ処理システム内の表面へと失わせ、実質的にプラズマと上記表面との間に正に帯電されたイオン・シースを生成させる傾向がある。

0026

シース内へと進入するイオンは、次に上記表面内へと加速される。より低いバイアスRF周波数は、プラズマ・イオンに1RFサイクル未満でシースを横断させる傾向がある。一般に、より低いバイアスRF周波数はより高いイオン・エネルギーを生じさせる傾向があり、これは、RFバイアス信号が最適化されなければファセッティング及び/またはコーナ・スパッタリングに繋がる。同様に、より高いバイアスRF周波数は、プラズマ・イオンに幾つかのRFサイクルでシースを横断させる傾向がある。一般に、より高いバイアスRF周波数はより低いイオン・エネルギーを生じさせる傾向があり、これは、RFバイアス信号が最適化されなければ不十分なエッチングまたは非異方性エッチングに繋がる。

0027

イオン・エネルギーが適正に最適化されなければ、エッチングは、エッチ速度が効率的製造にとって不当に遅くなるポイントまでスローダウンされると思われる。或いは、かつ/またはさらには、ファセッティング及び/またはコーナ・スパッタリングが発生する。

0028

図3は、第2の金属層を生成しかつバイア・ホールを介するエッチングによりバリア層104へ接触するために使用されるIMDトレンチ・エッチの間にイオン・エネルギーが最適化されず、コーナ・スパッタリング/ファセッティングが生じた状況を示している。図1Hにおけるエッチ・プロファイル118に比較すると、エッチ・プロファイル416は過剰なイオン・エネルギーに起因して(例えば、不当に低い周波数を有するバイアスRF信号の使用により)実質的に崩されていて、重大なファセッティング及び/またはコーナ・スパッタリングが引き起こされている。このコーナ・スパッタリングは、マスク層102及びIMD層106における角領域から過剰な材料が除去されていることにより、明らかに確認することができる。

0029

図4は、第2の金属層を生成しかつバイア・ホールを介するエッチングによりバリア層104へ接触するために使用されるIMDトレンチ・エッチの間にイオン・エネルギーが最適化されず、テーパ状のトレンチ・プロファイル及び不完全なバイア・エッチが生じた状況を示している。

0030

次に図5を参照する。これは、所定の電力レベルにおけるバイアスRF周波数の関数(軸506上に示す)としてのファセッティング(軸502に対する測定値点線で表示)と、低K層を介するエッチ速度(軸504に対する測定値を実線で表示)とを比較した略図である。ファセッティングは、従来のファセッティング測定方法を使用して測定することができる。図5は、バイアスRF周波数が増大するにつれて、(例えば、本例では約2MHzから約60MHzまでは)エッチ速度は増大し、ファセッティング/コーナ・スパッタリングの量は低減することを示そうとするものである。特に、エッチ速度の増大は約30MHzまで急激であり、次にはやや急激に約60MHzまで増大し、エッチ速度はここから約70MHzまで事実上横ばいになる。約70MHzからは、エッチ速度は劇的にスローダウンし始め(例えば、約70MHzから約100MHzまで)、その時点でイオン・エネルギー・レベルは効率的なエッチに必要なレベルより下であることが示されている。

0031

バイアスRF周波数60MHz512において、本件発明者は、エッチ速度はその最大値にあるが、ファセッティングはその最低値に近いことを観察している。しかしながら、効果的なプロセス・ウィンドウはバイアスRF信号が約30MHz乃至約80MHzであるときに存在し、かつより効果的なプロセス・ウィンドウは、バイアスRF信号が約45MHz乃至約75MHzであって、エッチ速度が高値でありファセッティング/コーナ・スパッタリングが低値であるときに存在する。

0032

一般に、バイアスRF周波数の所定の設定値におけるバイアスRF電力の増大は、エッチ速度及びファセッティング/コーナ・スパッタリング量の双方の増加を引き起こす。過剰なバイアスRF電力は過剰な量のファセッティング/コーナ・スパッタリングを引き起こし、少なすぎるバイアスRF電力はエッチ速度を不当に下げる。従って電力の設定は、プロセスがエッチ速度パラメータとファセッティング/コーナ・スパッタリング・パラメータとの所望される関係内にあり続けるように制御するための別のノブである。

0033

本発明の一実施形態によれば、プラズマ処理システムにおいてプラズマのエッチ速度を最適化すると同時にファセッティングを最小限に抑えるために、低K誘電層を介するデュアル・ダマシン・トレンチ・エッチに約27MHz乃至約90MHzの周波数範囲のバイアスRF信号を使用してもよい。バイアス周波数は、イオン・エネルギー分布を制御する点で重要である。より高いバイアス周波数ではイオン・エネルギー分布は狭く、コーナ・スパッタリング/ファセッティング問題の軽減に寄与する。バイアスRF信号は好適には、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持すると同時にイオン・エネルギーが最適化されかつ最小及び/または商業的に受容可能なファセッティング及びコーナ・スパッタリングが達成されるような、バイアスRF周波数/バイアスRF電力の最適な組合わせによって選択される。本明細書で使用しているように、商業的な受容可能性という用語は、製造中の最終半導体製品が満足に動作するための仕様の範囲内にある結果が得られることを指す。試験基板のバイアス周波数/バイアス電力の最適な組合わせは経験的に決定してもよく、発見される最適パラメータを製造中に使用してもよい。当然ながら、バイアス周波数/バイアス電力の最適な組合わせは、使用される化学及びエッチングされている層の組成に依存して変わる。

0034

例えば、約27MHzのバイアス周波数においては、RF電力の設定は約100W乃至約1500Wの範囲であってもよく、より好適には約200W乃至約1200Wの範囲、好適には約400Wであってもよい。例えば、約90MHzのバイアス周波数においては、RF電力の設定は約200W乃至約2000Wの範囲であってもよく、より好適には約400W乃至約1500Wの範囲、好適には約1000Wであってもよい。

0035

本発明の別の実施形態によれば、二周波三極管プラズマ処理システムにおいてプラズマのエッチ速度を最適化すると同時にファセッティングを最小限に抑えるために、約30MHz乃至約80MHzの周波数範囲のバイアスRF信号を使用してもよい。バイアスRF信号は好適には、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持すると同時にイオン・エネルギーが制御されかつ最小及び/または商業的に受容可能なファセッティング及びコーナ・スパッタリングが達成されるような、バイアスRF周波数/バイアスRF電力の最適な組合わせによって選択される。例えば、約30MHzのバイアス周波数においては、RF電力の設定は約100W乃至約1500Wの範囲であってもよく、より好適には約200W乃至約1200Wの範囲、好適には約400Wであってもよい。例えば、約80MHzのバイアス周波数においては、RF電力の設定は約200W乃至約1800Wの範囲であってもよく、より好適には約400W乃至約1200Wの範囲、好適には約800Wであってもよい。

0036

本発明の別の実施形態によれば、二周波三極管プラズマ処理システムにおいてプラズマのエッチ速度を最適化すると同時にファセッティングを最小限に抑えるために、約45MHz乃至約75MHzの周波数範囲のバイアスRF信号を使用してもよい。バイアスRF信号は好適には、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持すると同時にイオン・エネルギーが制御されかつ最小及び/または商業的に受容可能なファセッティング及びコーナ・スパッタリングが達成されるような、バイアスRF周波数/バイアスRF電力の最適な組合わせによって選択される。例えば、約45MHzのバイアス周波数においては、RF電力の設定は約100W乃至約1500Wの範囲であってもよく、より好適には約200W乃至約1200Wの範囲、好適には約400Wであってもよい。例えば、約75MHzのバイアス周波数においては、RF電力の設定は約200W乃至約1800Wの範囲であってもよく、より好適には約400W乃至約1200Wの範囲、好適には約800Wであってもよい。

0037

本発明の別の実施形態によれば、二周波三極管プラズマ処理システムにおいてプラズマのエッチ速度を最適化すると同時にファセッティングを最小限に抑えるためには、約60MHzのバイアスRF信号が特に適することが発見されている。バイアスRF信号は好適には、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持すると同時にイオン・エネルギーが制御されかつ最小及び/または商業的に受容可能なファセッティング及びコーナ・スパッタリングが達成されるような、バイアスRF周波数/バイアスRF電力の最適な組合わせによって選択される。例えば、約60MHzのバイアス周波数においては、RF電力の設定は約200W乃至約1500Wの範囲であってもよく、より好適には約400W乃至約1000Wの範囲、好適には約600Wであってもよい。

0038

上述のガイドラインに関連して、図5に類似するグラフは、プロセス・エンジニアが特定の誘電エッチ・プロセスを特定のプラズマ処理室構成に合わせて調整する方法も提供している。関心のあるバイアスRF周波数の範囲及び/または関心のあるRF電力設定値の範囲についてエッチ速度とファセッティング/コーナ・スパッタリングとの関係に関するデータ・セットが経験的に取得されれば、プロセス・エンジニアは、特定の誘電エッチ・プロセス及び/または特定のプラズマ処理システムに関するバイアスRF周波数ノブ及びバイアスRF電力ノブを使用して所望されるプロセス・ウィンドウをより精確に取得すると同時に、エッチ速度及びファセッティング/コーナ・スパッタリング(総称的にはエッチ・プロファイル)に関する所望されるパラメータを(即ち特定の値で、または受容可能な値範囲内で)獲得することができる。

0039

上述の論考に関して、プラズマ処理室が二周波設計であってもよいこと、即ち分離されたソースRF信号と、分離されたバイアスRF信号とを有するものであってもよいことは留意される。上記ソースRF信号及びバイアスRF信号は、二周波二極管構成(ソースRF信号及びバイアスRF信号の双方が、カリフォルニアフレモント所在ラムリサーチコーポレーションが市販するExcelan(登録商標シリーズマシン等の基板へ印加される)、二周波三極管構成(RFバイアス信号のみが基板へ印加される)で供給されてもよい。

0040

さらに、プラズマ処理室は単一周波設計、即ち分離されたソースRF信号のないRFバイアス信号だけの設計であってもよい。バイアスRF信号はイオン・エネルギーを制御することから、バイアスRF信号の適切な制御は、商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持しながら所望されるファセッティング及びコーナ・スパッタリングの最小化をもたらす。単一周波設計の使用では、上述の商業的に受容可能な垂直プロファイルを維持しながらファセッティング及び/またはコーナ・スパッタリングを最小限に抑える上で、約45MHz乃至約75MHzの範囲のバイアスRF周波数信号が特に有益であることが発見されている。特に、約60MHzのバイアスRF信号で動作される場合の単一周波設計は、上述の商業的に受容可能なデュアル・ダマシン・トレンチ・エッチの垂直プロファイルを維持しながらファセッティング及び/またはコーナ・スパッタリングを最小限に抑えることに特に適することが発見されている。

0041

さらに、プラズマ処理室は容量的に結合されるプラズマ設計である必要がない。例えば、一番上のRFソースは誘導コイル(カリフォルニア州フレモント所在のラム・リサーチ・コーポレーションが市販するTCP(登録商標)プラズマ・エッチャにおけるもの等)であってもよく、バイアスRF信号はやはり基板へ供給されてエッチングの間に制御されてもよい。同様に、一番上のRFソースはECR電子サイクロトロン共鳴)であってもよく、バイアスRF信号はやはり基板へ供給されてエッチングの間に制御されてもよい。実際、本発明は、所望されるエッチ速度及び低いファセッティング/コーナ・スパッタリング・パラメータを獲得するためのバイアスRF周波数及び/またはバイアスRF電力の制御に関連するものであることから、ソースRF信号は、任意のRF信号発生装置を使用して供給されてもよいことが企図されている。

0042

本発明の優位点には、最適な周波数セット及び最適な電力設定値セットがファセッティングの実質上の制御に使用される、プラズマ処理システムにおけるRF構成の最適化が含まれる。追加の優位点には、デュアル・ダマシン・プラズマ処理アプリケーションにおける、ファセッティングを実質的に制御するためのRF構成の最適化が含まれる。

0043

本明細書において、本件発明者はさらに、各選択性は、RF周波数とRFバイアス電力との適切な組合わせを選択することによりさらに微調整され得ることを認識した。より特定的には、狭いイオン・エネルギー分布を有するRF周波数を選択することにより、バイアスRF電力にダイアルして別の層より遙かに高い速度で1つの層を選択的にエッチングすることができる。

0044

以下の表及び図を参照すれば、この態様をよりよく理解することができる。周知のように、異なる材料は、構成要素であるその原子及び分子間に個々の異なる化学結合エネルギーを有する。下記の表1に、幾つかの例示的材料化学的結合エネルギー値を示す。

表1
┌──────────┬───────────┬──────────┐
│ 材料 │D゜298/KJ分子−1電子ボルト(eV)│
├──────────┼───────────┼──────────┤
│ Si−Si │ 325 │ 3.26 │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│ O−Si │ 799 │ 8.28 │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│ F−Si │ 553 │ 5.73 │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│ Cl−Si │ 406 │ 4.21 │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│ C−Si │ 451 │ 4.67 │
├──────────┼───────────┼──────────┤
│ N−Si │ 470 │ 4.87 │
└──────────┴───────────┴──────────┘

図から分るように、酸化物(Si−O)はSi−Cの化学結合(4.67電子ボルト)より強い化学結合(8.28電子ボルト)を有する。炭化珪素(Si−C)はと言えば、シリコン(Si−Si、3.26電子ボルト)より強い化学結合を有する。

0045

相応して、これらの材料のエッチングに要するイオン・エネルギーのしきい値は異なる。図6は、仮想材料1及び材料2の各エッチしきい値を示す。材料2のイオン・エネルギーしきい値602は、実質的に材料1のイオン・エネルギーしきい値604より高いことに留意されたい。イオン・エネルギーを、大部分のイオン・エネルギーが604乃至602の領域内に集中されてポイント602より右の領域にはほとんど、または全く集中しないように調整することができれば、材料1の高度に選択的なエッチを達成することができる。

0046

本件発明者が実行した調査は、RF周波数が低減するにつれて、2つの現象、即ち1)イオン・エネルギー分布はより広くなる傾向があり、2)RF電力設定値に対する感受性は高まる傾向がある、という現象が観察されることを示唆している。逆に、RF周波数が増大するにつれて、イオン・エネルギー分布は狭まる傾向があり、RF電力設定値に対する感受性は下がる傾向がある。

0047

図7は、2MHz、60MHz及び100MHzのRF信号に関する幾つかの例示的なイオン・エネルギー分布を示す。図から分るように、2MHzのRF信号のイオン・エネルギー分布(702)は、60MHzのRF信号(704)または100MHzのRF信号(706)の何れかに関連づけられるものより実質的に広い。100MHzのRF信号は、60MHzのRF信号より僅かに狭いイオン・エネルギー分布を有する。

0048

図7からは、RF信号の周波数が高いほどイオン・エネルギー分布は狭くなり、故にエッチは、利用可能な最も高いRF周波数を選択することによってより選択的に実行され得ることが予期される。この予期は、イオン・エネルギーの大部分を材料2のエッチしきい値のすぐ左の領域(参照番号606が示すロケーション等)に狭く集中させることができれば、SiCのエッチ速度が最も高く、SiO2のエッチングはあるとしても極く僅かであるという結果になる、即ち高度に選択的かつ効果的、他であるエッチングがもたらされる、というものである。

0049

しかしながら、本件発明者は、所定のRF周波数範囲を超えると、応答飽和状態になることを発見している。この現象を例証するため、以下、単純化された(但し、論考を容易にするために正確な縮尺ではない)図面について考察する。図8Aは、800WのバイアスRF電力における60MHzのRF信号の応答(802)をベース信号として示す。本図には、25Wバイアスのベース信号へ2MHz・RF電力を追加した応答(804)、50Wバイアスのベース信号へ2MHz・RF電力を追加した応答(806)、100Wバイアスのベース信号へ2MHz・RF電力を追加した応答(808)、200Wバイアスのベース信号へ2MHz・RF電力を追加した応答(810)及び400Wバイアスのベース信号へ2MHz・RF電力を追加した応答(812)が各々示されている。800Wのバイアス電力における60MHzのベース信号は、プラズマの発生を促進させるために供給される。イオン・エネルギー分布の幅(WIDTH)は広くなる傾向がありかつ中間値は右に移動し、よってイオン・エネルギーは400WのバイアスRF電力で(例えば50WのバイアスRF電力よりも)高くなる傾向がある点に留意されたい。

0050

図8Bは、100WのバイアスRF電力(852)、200WのバイアスRF電力(854)、400WのバイアスRF電力(856)、800WのバイアスRF電力(858)及び1,100WのバイアスRF電力(860)における60MHz・RF信号の各応答を示す。イオン・エネルギー分布の幅(WIDTH)は、より高いバイアスRF電力において僅かに広がる傾向がある(但し、図8Aの2MHz信号ほどではない)ことに留意されたい。より重大な点は、中間値が左へ移動し、よってイオン・エネルギーは1,100WのバイアスRF電力において(例えば200WのバイアスRF電力よりも)高くなる傾向があることである。

0051

図8Cは、200WのバイアスRF電力(882)、400WのバイアスRF電力(884)800WのバイアスRF電力(858)及び1,100WのバイアスRF電力(860)における60MHz・RF信号の各応答を示す。イオン・エネルギー分布の幅(WIDTH)は実質的に同じままであるが、中間値はバイアスRF電力の設定値に依存して左右へ僅かに移動していることに留意されたい。図8C、8B及び8Aを比較すると、100MHzにおいて応答は飽和状態となり、バイアスRF電力レベルの変化に応答する平均のイオン・エネルギー値の移動は遙かに少ないことが明らかになる。

0052

従って、エッチングによっては、100MHzの使用が選択的に高いエッチ速度をもたらすことはあっても最高のエッチ速度をもたらすことはできない。図9Aはこれを示し、バイアスRF電力は各々200W(902)、400W(904)及び800W(906)に設定され、結果的に生じるエッチは材料1では比較的スローなエッチである。ある極端ケースでは、イオン・エネルギー分布は、バイアスRF電力の設定値に関わらずポイント604の左に留まる可能性がある。この場合は、材料1のエッチングは不可能であると言える。

0053

図9Bは他の極端なケースを示し、2MHzのRF信号912が、バイアスRF電力の設定値に関わらず材料2のエッチングを引き起こしている。これは、2MHz・RF信号のイオン・エネルギー分布が比較的広く、ポイント602乃至604の領域内へのイオン・エネルギーの精確な集束が達成され得ないことに起因する。バイアスRF電力の変更により2MHz・RF信号のイオン・エネルギー分布が左右へ移動されることはないが、問題は、材料2に対するエッチングが満足のいく選択性で実行され得ないことにある。

0054

図9Cは、適切なRF周波数が選択されている状況を示す。このケースでは、イオン・エネルギーは、広いプロセス・ウィンドウを見込むバイアスRF電力設定値へ集束されかつ上記設定値に十分に対応している。図9Cでは、例示的なRF周波数は60MHzである。バイアスRF電力を200W(914)、300W(912)及び400W(910)間で変えることにより、大部分のイオン・エネルギーを材料1のエッチ速度が最も高い領域に集束させることが可能となるが、材料2のエッチングは実質的に生じない。図9Cに示す例では、これは60MHzのRF周波数及び300WのバイアスRF電力を選ぶことによって達成されている。

0055

本発明のこの態様は、高い選択性を達成すべく調整されたRF周波数及び/またはバイアスRF電力設定値を使用して機能をエッチングすることに対処するものであることに留意されたい。周知のように、エッチングには複数の周波数が関係する可能性がある。例えば、バリア層を介するエッチングの間、特定のRF周波数を有する1つのRF信号はバリア層を介するエッチングを担当する可能性があり、別のRF周波数を有する別のRF信号は、フォトレジスト表面またはエッチングされる機能の側壁にポリマの蒸着を発生させ、これによりこれらの領域を不当な打撃から防止することによってエッチングを向上させる可能性がある。

0056

本発明は、第1のコンポーネントに対処する(即ち、エッチング作用を担当する適切なRF信号を選択する)ものであるが、エッチングを向上させる異なるRF周波数を有する追加のRF信号の使用を排除するものではない。さらに、例示目的で60MHzを選んでいるが、適切な周波数は、室の設計、エッチングされかつ/または保護されている特定の材料、使用されるエッチャント及び他の要素に依存する。例示として、選択性の高い低K誘電エッチには、約30MHz乃至約80MHzの範囲の周波数、より好適には約45MHz乃至約75MHzの範囲及び好適には約60MHzの周波数が効果的である可能性のあることが予期される。

0057

ある実施形態では、本発明は、SiN及び/またはSiC層を介するバリア・エッチを供給することにおいて極めて有益であると思われる。適切なRF周波数及び/またはRFバイアス電力を選択することにより、誘電層に対する高い選択性を達成することができる。図1Hを参照すると、バリア層は層104として示され、エッチは、バリア層104を介して基底の金属層109まで(誘電層106の)誘電ショルダを不当に打撃することなくエッチングするように設計することができる。誘電材料に対する選択性の高いバリア・エッチは、既に存在するトレンチを誤って金属層109まで下降伸長させることなくバイアを維持することを確実にする。別の実施形態では、本発明は、誘電層を基板上の別の層に対して選択的である方法でエッチングすることにおいて極めて有益である。

0058

図10は、本発明の一実施形態による、第1の材料を含む第1の層を介してエッチングしながら、第2の材料に対する高い選択性をもたらすエッチ技術を示す。ステップ1002において、RF周波数が確認される。これは、例えば、1つのRF周波数を最も満足するものとして選ぶ様々な方策を使用して、複数の実証的テスト・エッチを制御された環境(例えばファクトリ環境)において実行することを含んでもよい。例えば、第1の層の第1の材料を介して高いエッチ速度をもたらし、第2の材料に対する選択性が高くかつバイアスRF電力設定値に十分に応答するRF周波数が選択される。ステップ1004では、選択されたRF周波数におけるバイアスRF電力が選択される。このバイアスRF電力は、好適には、第1の材料を介して最も高いエッチ速度をもたらすと同時に、第2の層の第2の材料のエッチングはほとんど、または実質上全く発生させないものである。

0059

ある実施形態では、ステップ1002と1004とを逆にしてもよい。言い替えれば、RF電力の範囲はプロセス・エンジニアに提供されてもよく、プロセス・エンジニアは実証的テスト・エッチを実行して、第1の材料を介する最も高いエッチ速度と第2の材料に対する高い選択性との最良の組合わせを提供するRF周波数を決定してもよい。一般に、プロセス・エンジニアは、エッチの選択性が予め決められた選択性しきい値を超えることを可能にするRF周波数とバイアスRF電力との組合わせを選択する。

0060

ステップ1006において、選択されたRF周波数及びバイアスRF電力を含むが、ガス流量、エッチャントの組成、室圧ヘリウム冷却圧力等の他のパラメータも含む、獲得された方策が製造環境へ供給される。製造環境(例えば商業目的、営利目的でウェーハをエッチングする施設)では、次に、この供給された方策を使用してエッチ製品(エッチングされたウェーハ等)を製造することができる。エッチングされた製品は、続いて、コンピュータまたはコンシューマ電子デバイス等の電子デバイス内へ組み込まれるべき集積回路チップへと統合される。

0061

幾つかの好適な実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明の範囲に含まれる代替例、入れ替え及び等価物は存在する。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(登録商標)、Exelan HP(登録商標)、Exelan HPT(登録商標)、Exelan2300(登録商標)他等)に関連して説明されているが、他のプラズマ処理システムを使用してもよい。また、本発明の実装方法には多くの代替方法が存在することも留意されるべきである。

0062

例示的な実施形態及び最良の態様を開示したが、開示された実施形態には、添付の請求の範囲に定義されている本発明の主題及び精神を逸脱することなく修正及び変更を実行することができる。

図面の簡単な説明

0063

デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
デュアル・ダマシン・プロセスを受ける例示的な積層100を示す断面図である。
二周波三極管プラズマ処理システムを示す略図である。
二周波二極管プラズマ処理システムを示す略図である。
単一周波三極管プラズマ処理システムを示す略図である。
不十分なプラズマ最適化に起因してエッチ・プロファイルがファセットされている積層を示す。
不十分なプラズマ最適化に起因してエッチングが不完全である積層を示す。
本発明の一実施形態による、所定の電力レベルにおいてファセッティング及びエッチ速度とRF周波数とを比較した略図を示す。
仮想材料1及び材料2各々のエッチしきい値を示す。
2MHz、60MHz及び100MHzのRF信号の例示的な幾つかのイオン・エネルギー分布を示す。
様々なバイアスRF電力における2MHzRF信号の応答を示す。
様々なバイアスRF電力における60MHzRF信号の応答を示す。
様々なバイアスRF電力における100MHzRF信号の応答を示す。
エッチ選択性は高いがエッチ速度は低い状況を示す。
2MHzのRF信号が、バイアスRF電力の設定に関わらず望ましくない材料2のエッチングを引き起こす状況を示す。
適切なRF周波数が選択されている状況を示す。
本発明の一実施形態による、第1の材料を含む第1の層を介してエッチングしながら第2の材料へ高い選択性を供給するエッチ技術を示す。

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