JP6325448B2 - プラズマ処理システムにおける不活性物優勢パルス化 - Google Patents

プラズマ処理システムにおける不活性物優勢パルス化 Download PDF

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Description

優先権の主張
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下、Ｋｅｒｅｎ Ｊａｃｏｂｓ Ｋａｎａｒｉｋによって２０１１年１１月１５日に出願された、本願の権利者が所有する発明の名称を「ＩＮＴＥＲ−ＤＯＭＩＮＡＮＴ ＰＵＬＳＩＮＧ ＩＮ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ（プラズマ処理システムにおける不活性物優勢パルス化）」とする米国仮特許出願第６１／５６０，００５号に基づく優先権を主張し、この仮出願は参照によって全てが本明細書に組み込まれる。
基板（例えば、ウエハまたは平面パネルまたはＬＣＤパネル）を処理して集積回路またはその他の電子製品を形成するために、プラズマ処理システムが長い間用いられてきた。一般的なプラズマ処理システムは、特に、容量結合プラズマ処理システム（ＣＣＰ）または誘電結合プラズマ処理システム（ＩＣＰ）を備えうる。
一般に、プラズマ基板処理には、イオンおよびラジカル（中性種ともいう）のバランスが関係する。例えば、イオンよりも多くのラジカルを有するプラズマを用いると、エッチングは、より化学的および等方性になる傾向がある。ラジカルよりも多くのイオンを有するプラズマを用いると、エッチングは、より物理的になる傾向があり、選択比が悪化する傾向がある。従来のプラズマチャンバでは、イオンおよびラジカルが、密に結合する傾向にある。したがって、（処理パラメータに関する）プロセスウィンドウは、イオンが優勢のプラズマまたはラジカルが優勢のプラズマを独立的に達成するための制御ノブ（ｃｏｎｔｒｏｌ ｋｎｏｂｓ）が限られているという事実により、かなり狭くなる傾向がある。
電子デバイスが、より小さくおよび／または複雑になるにつれて、選択比、均一性、高アスペクト比、アスペクト依存エッチングなど、エッチング要件が増えている。圧力、ＲＦバイアス、電力などの特定のパラメータを変更することにより、現行世代の製品に対してエッチングを実行することが可能になったが、より小型および／または精密な次世代の製品には、異なるエッチング能力が必要になる。イオンおよびラジカルをより効果的に分離して独立的に制御できないことが、一部のプラズマ処理システムで上述のようなより小型および／または精密な電子デバイスを製造するためにいくつかのエッチング処理を実行する制限となり、一部の例では、その実行を困難にしていた。
従来技術では、エッチング中の異なる時にイオン対ラジカル比を調節するためのプラズマ条件を得る試みがなされてきた。従来のスキームでは、パルスサイクルの或る位相（例えば、パルスオン位相）中に通常のイオン対中性子の流束比を有するプラズマと、パルスサイクルの別の位相（例えば、パルスオフ位相）中により低いイオン対中性子の流束比を有するプラズマとを得るために、ソースＲＦ信号がパルス化されうる（例えば、オンおよびオフ）。ソースＲＦ信号は、バイアスＲＦ信号と同期してパルス化されうることが周知である。
しかしながら、従来技術のパルス化は、或る程度まで、異なる時点に通常のイオン対中性子の流束比のプラズマの交互の位相をもたらし、いくつかの処理のための動作ウィンドウ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗｓ）を開いたが、より大きい動作ウィンドウが望まれていることが認められた。
添付の図面では、限定ではなく例示を目的として本発明を図示する。なお、これらの添付図面においては、同様の構成要素には同様の符号が付されている。
本発明の１または複数の実施形態に従って、入力ガス（反応ガスおよび／または不活性ガスなど）およびソースＲＦ信号が共にパルス化されるが、異なるパルス周波数でパルス化される複合型パルス化スキームの一例を示す図。
本発明の１または複数の実施形態に従って、複合型パルス化スキームの別の例を示す図。
本発明の１または複数の実施形態に従って、複合型パルス化スキームのさらに別の例を示す図。
本発明の１または複数の実施形態に従って、複合型パルス化スキームの他の可能な組み合わせを示す図。
本発明の１または複数の実施形態に従って、複合型パルス化を実行するための工程を示す図。
本発明の１または複数の実施形態に従って、ガスのパルス化を実行するための工程を示す図。
本発明の実施形態に従って、図６に関連して説明したガスパルス化スキームの別の例を示す図。 本発明の実施形態に従って、図６に関連して説明したガスパルス化スキームの別の例を示す図。
以下では、添付図面に例示されているいくつかの実施形態を参照しつつ、本発明の詳細な説明を行う。以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の処理工程および／または構造については、詳細な説明を省略した。
以下では、方法および技術を含め、様々な実施形態について説明する。本発明は、本発明の技術の実施形態を実行するためのコンピュータ読み取り可能な命令を格納するコンピュータ読み取り可能な媒体を含む製品も含みうることに留意されたい。コンピュータ読み取り可能な媒体としては、例えば、コンピュータ読み取り可能な暗号を格納するための半導体、磁気、光磁気、光学、または、その他の形態のコンピュータ読み取り可能な媒体が挙げられる。さらに、本発明は、本発明の実施形態を実施するための装置も含んでよい。かかる装置は、本発明の実施形態に関するタスクを実行するために、専用および／またはプログラム可能な回路を備えてよい。かかる装置の例は、汎用コンピュータおよび／または適切にプログラムされた専用コンピュータデバイスを含み、本発明の実施形態に関する様々なタスクに適合したコンピュータ／コンピュータデバイスおよび専用／プログラム可能回路を組み合わせたものを含んでもよい。
本発明の実施形態は、第１のパルス周波数で入力ガス（例えば、反応ガスおよび／または不活性ガス）をパルス化し、異なった第２のパルス周波数でソースＲＦ信号をパルス化する複合型パルス化スキームに関する。本明細書の例においては、説明のために誘導結合プラズマ処理システムおよび誘導ＲＦ電源を用いているが、本発明の実施形態は、容量結合プラズマ処理システムおよび容量ＲＦ電源にも同様に適用されることを理解されたい。
１または複数の実施形態において、入力ガスは、より遅いパルス周波数でパルス化され、誘導ソースＲＦ信号は、誘導結合プラズマ処理システム内で、異なったより速いパルス周波数でパルス化される。例えば、誘導ソースＲＦ信号が１３．５６ＭＨｚである場合、例えば、１００Ｈｚでパルス化されてよく、ガスは、異なるパルスレート（１Ｈｚなど）でパルス化される。
したがって、この例においては、ガスの全パルスサイクルは１秒である。ガスパルス化のデューティサイクルが７０％である場合、ガスは、１秒間のガスパルス周期の７０％でオンであり、１秒間のガスパルス周期の３０％でオフでありうる。ソースＲＦ信号のパルスレートが１００Ｈｚであるので、ＲＦ信号の全パルス周期は１０ｍｓである。ＲＦパルス化のデューティサイクルが４０％である場合、ＲＦオン位相（１３．５６ＭＨｚ信号がオンである時）は、１０ｍｓのＲＦパルス周期の４０％であり、ＲＦオフ位相（１３．５６ＭＨｚ信号がオフである時）は、１０ｍｓのＲＦパルス周期の６０％である。
１または複数の実施形態において、誘導ソースＲＦ信号は、２つの異なる周波数でパルス化されてもよく、一方、ガスは、独自のガスパルス周波数でパルス化される。例えば、上述の１３．５６ＭＨｚのＲＦ信号は、１００Ｈｚの周波数ｆ１でパルス化されるだけでなく、周波数ｆ１のオン位相中に、異なったより高い周波数でパルス化されてもよい。例えば、ＲＦパルスのデューティサイクルがｆ１パルスの４０％である場合、ｆ１のオン位相は、１０ｍｓの４０％すなわち４ｍｓである。しかしながら、ｆ１の４ｍｓのオン位相中に、ＲＦ信号は、さらに、異なったより高い周波数ｆ２（４００Ｈｚなど）でパルス化されてよい。
本発明の実施形態は、ガスパルスおよびＲＦパルスが同期（すなわち、パルス信号の立ち上がりエッジおよび／または立ち下がりエッジが一致する）または非同期であってよいことを想定する。デューティサイクルは、一定であってもよいし、他のパルス周波数から独立してまたは他のパルス周波数に依存して変化してもよい。
１または複数の実施形態において、周波数チャーピングが用いられてもよい。例えば、ＲＦ信号は、パルス周期のいずれか（例えば、ＲＦ信号またはガスのパルス周期の内のいずれか）の位相または位相の一部の間に、異なる周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚに対して６０ＭＨｚ）を利用できるように、周期的または非周期的に基本周波数を変更してもよい。同様に、ガスパルス周波数が、必要に応じて、周期的または非周期的に時間と共に変更されてもよい。
１または複数の実施形態において、上述のガスおよびソースＲＦのパルス化は、別のパラメータの１または複数のパルス化または変動と組み合わせてもよい（バイアスＲＦ信号のパルス化、電極へのＤＣバイアスのパルス化、異なるパルス周波数の複数のＲＦ周波数のパルス化、パラメータの内のいずれかの位相の変更など）。
本発明の実施形態の特長および利点は、図面と以下の説明を参照すれば、よりよく理解できる。
図１は、本発明の一実施形態に従って、入力(導入)ガス（反応ガスおよび／または不活性ガスなど）およびソースＲＦ信号が共にパルス化されるが、異なるパルス周波数でパルス化される複合型パルス化スキームの一例を示す。図１の例において、入力ガス１０２は、約２秒／パルスまたは２ＭＨｚのガスパルスレート（１／Ｔｇｐと定義され、Ｔｇｐはガスパルスの周期）でパルス化される。
１３．５６ＭＨｚのＴＣＰソースＲＦ信号１０４は、ＲＦパルスレート（１／Ｔｒｆｐと定義され、ＴｒｆｐはＲＦパルスの周期）でパルス化される。本明細書でのＲＦパルス化の概念を明確にすると、ＲＦ信号は、期間１２０中にオン（１３．５６ＭＨｚＲＦ信号など）であり、期間１２２中にオフである。ガスパルスレートおよびＲＦパルスレートの各々は、独自のデューティサイクルを有してよい（パルスオンの時間を全パルス周期で割ったものとして定義される）。パルス信号のいずれに対してもデューティサイクルが５０％でなければならないという要件はなく、デューティサイクルは、特定の処理のために必要に応じて変化してもよい。
一実施形態において、ガスパルス化およびＲＦ信号パルス化は、同じデューティサイクルで行われる。別の実施形態において、ガスパルス化およびＲＦ信号パルス化は、最大限に詳細な制御を行うために、独立して制御可能な（そして、異なってもよい）デューティサイクルで行われる。１または複数の実施形態において、ガスパルス信号およびＲＦパルス信号の立ち上がりエッジおよび／または立ち下がりエッジは同期してよい。１または複数の実施形態において、ガスパルス信号およびＲＦパルス信号の立ち上がりエッジおよび／または立ち下がりエッジは非同期的であってよい。
図２において、ガス入力２０２は、独自のガスパルス周波数でパルス化される。ただし、ソースＲＦ信号２０４は、２つの異なる周波数でパルス化されうるが、ガスは、独自のガスパルス周波数（１／Ｔｇｐと定義され、Ｔｇｐはガスパルスの周期である）でパルス化される。例えば、ＲＦ信号は、周波数ｆ１（図から１／Ｔｆ１と定義される）でパルス化されるだけでなく、ｆ１パルス化のオン位相中に、異なったより高い周波数でさらにパルス化されうる。例えば、ｆ１パルス化のこのオン位相中に、ＲＦ信号は、異なるパルス周波数ｆ２（図から１／Ｔｆ２と定義される）でパルス化されてよい。
図３において、ガス入力３０２は、独自のガスパルス周波数でパルス化される。ただし、ソースＲＦ信号３０４は、３つの異なる周波数でパルス化されうるが、ガスは、独自のガスパルス周波数でパルス化される。例えば、ＲＦ信号は、周波数ｆ１（図から１／Ｔｆ１と定義される）でパルス化されるだけでなく、ｆ１パルス化のオン位相中に、異なったより高い周波数でさらにパルス化されうる。このように、ｆ１パルス化のこのオン位相中に、ＲＦ信号は、異なるパルス周波数ｆ２（図から１／Ｔｆ２と定義される）でパルス化されてよい。ｆ１パルス化のオフ位相中に、ＲＦ信号は、異なるパルス周波数ｆ３（図から１／Ｔｆ３と定義される）でパルス化されてよい。
追加的または代替的に、デューティサイクルは、図１〜図３の例では一定として図示されているが、デューティサイクルは、周期的または非周期的に、および、パルス信号（ガスパルス信号、ＲＦパルス信号、または、その他の信号）の内の１信号の位相に独立してまたは依存して変化してもよい。さらに、デューティサイクルの変化は、パルス信号（ガスパルス信号、ＲＦパルス信号、または、その他の信号）の内の任意の１信号の位相に関して同期または非同期的であってよい。
一実施形態において、ＲＦパルスのデューティサイクルは、ガスパルスのオン位相（例えば、図１の１５４）中に或る値に設定され、ガスパルスのオフ位相（例えば、図１の１５６）中には別の異なる値に設定されることが有利である。好ましい実施形態において、ＲＦパルスのデューティサイクルは、ガスパルスのオン位相（例えば、図１の１５４）中に或る値に設定され、ガスパルスのオフ位相（例えば、図１の１５６）中にはより低い値に設定されることが有利である。デューティサイクルがガスパルスのオン位相中に高く、ガスパルスのオフ位相中に低いこのＲＦパルスデューティサイクルの実施形態は、一部のエッチングに対して有利であると考えられる。デューティサイクルがガスパルスのオン位相中に低く、ガスパルスのオフ位相中に高いこのＲＦパルスデューティサイクルの変動は、一部のエッチングに対して有利であると考えられる。本明細書で用いられるように、信号がパルス化された場合、デューティサイクルは、信号がパルス化された期間中には１００％以外である（すなわち、パルス化および「常にオン」は、２つの異なる概念である）。
追加的または代替的に、パルス信号（ガスパルス信号、ＲＦパルス信号、または、その他の信号）のいずれかに、周波数チャーピングが用いられてもよい。以下では、周波数チャーピングについて、図４のＲＦパルス信号と関連して詳述する。
１または複数の実施形態において、ガスは、ガスパルスのオン位相中に、反応ガスおよび不活性ガス（アルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、ネオンなど）がレシピによって指定された通りになるようにパルス化される。ガスパルスのオフ位相中、反応ガスおよび不活性ガスの両方の少なくとも一部が除去されてよい。他の実施形態では、ガスパルスのオフ位相中に、反応ガスの少なくとも一部が除去され、不活性ガスに置き換えられる。有利な実施例において、チャンバ圧を実質的に同じに保つために、ガスパルスのオフ位相中に、反応ガスの少なくとも一部が除去され、不活性ガスに置き換えられる。
１または複数の実施形態において、ガスパルスのオフ位相中、チャンバ内に流される全ガス中の不活性ガスの割合は、約Ｘ％から約１００％まで変化してよく、ここで、Ｘは、ガスパルスのオン位相中に用いられる全ガス流中の不活性ガスの割合である。より好ましい実施形態において、チャンバ内に流される全ガス中の不活性ガスの割合は、約１．１Ｘ％から約１００％まで変化してよく、ここで、Ｘは、ガスパルスのオン位相中に用いられる全ガス流中の不活性ガスの割合である。好ましい実施形態において、チャンバ内に流される全ガス中の不活性ガスの割合は、約１．５Ｘ％から約１００％まで様々であってよく、ここで、Ｘは、ガスパルスのオン位相中に用いられる全ガス流中の不活性ガスの割合である。
ガスパルスレートは、チャンバ内のガスの滞留時間によって上限（周波数上限）に制限される。この滞留時間の概念は、当業者に周知であり、チャンバ設計によって様々である。例えば、滞留時間は、通例、容量結合チャンバでは数十ミリ秒の範囲にある。別の例において、滞留時間は、通例、誘導結合チャンバでは数十ミリ秒から数百ミリ秒の範囲にある。
１または複数の実施形態において、ガスのパルス周期は、１０ミリ秒から５０秒の範囲、より好ましくは５０ミリ秒から約１０秒の範囲、好ましくは約５００ミリ秒から約５秒の範囲であってよい。
ソースＲＦのパルス周期は、本発明の実施形態によると、ガスのパルス周期よりも短い。ＲＦのパルス周波数は、ＲＦ信号の周波数によって上限に制限される（例えば、ＲＦ周波数が１３．５６ＭＨｚである場合、１３．５６ＭＨｚが、ＲＦパルス周波数に上限を課す）。
図４は、本発明の１または複数の実施形態に従って、他の可能な組み合わせを示す。図４において、別の信号４０６（バイアスＲＦまたは任意の他の周期的なパラメータなど）が、ガスパルス信号４０２およびソースＲＦパルス信号４０４（４３０および４３２で示すようにパルス化されている）と共にパルス化されてよい。信号４０６のパルス化は、システムにおける任意の他の信号と同期または非同期にされてよい。
代替的または追加的に、別の信号４０８（ＤＣバイアスまたは温度または圧力または任意の他の非周期的なパラメータなど）が、ガスパルス信号４０２およびソースＲＦパルス信号４０４と共にパルス化されてもよい。信号４０８のパルス化は、システムにおける任意の他の信号と同期または非同期にされてよい。
代替的または追加的に、別の信号４１０（ＲＦソースまたはＲＦバイアスまたは任意の他の非周期的なパラメータなど）が、ガスパルス信号４０２と共にチャーピングおよびパルス化されてもよい。例えば、信号４１０がパルスしている時に、信号４１０の周波数は、信号４１０または別の信号（ガスパルス信号など）の位相に応じて、または、ツール制御コンピュータからの制御信号に応答して、変化してよい。図４の例において、符号４２２は、符号４２０と関連した周波数よりも高い周波数の領域を指している。低い方の周波数４２２の一例は、２７ＭＨｚであってよく、高い方の周波数４２０は、６０ＭＨｚであってよい。信号４１０のパルス化および／またはチャーピングは、システムにおける任意の他の信号と同期または非同期にされてよい。
図５は、本発明の一実施形態に従って、複合型パルス化を実行するための工程を示す。図５の工程は、例えば、１または複数のコンピュータの制御下でソフトウェアによって実行されうる。ソフトウェアは、コンピュータ読み取り可能な媒体（１または複数の実施形態では非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体など）に格納されてよい。
工程５０２で、基板が、プラズマ処理チャンバ内に準備される。工程５０４で、基板は、ＲＦソースおよび入力ガスの両方をパルス化した状態で処理される。１または複数の他の信号（ＲＦバイアスまたは別の信号など）の任意選択的なパルス化が工程５０６に示されている。工程５０８で、ＲＦソースおよび入力ガスをパルス化する際に、周波数、デューティサイクル、ガスの割合などが、任意選択的に変更されてもよい。
１または複数の実施形態において、ガスは、サイクル当たり少なくとも２つの位相が存在し、サイクルが周期的に繰り返すようにパルス化される。ＲＦソース信号を含むその他のパラメータは、パルス化されないままであってよい。第１の位相中、反応ガス（複数の異なるエッチングおよび／またはポリマ形成ガスを含みうる）対不活性ガス（アルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、ネオンなどの内の１または複数のガスなど）の比は、第１の比である。第２の位相中、反応ガス対不活性ガスの比は、第１の比とは異なる第２の比である。第２の位相中に、チャンバへの総ガス流量に対する反応ガス流量の比が減少された場合（すなわち、チャンバへの総ガス流量に対する不活性ガスの比が増大された場合）、チャンバは、第２の位相中には第１の位相よりも高い割合の不活性ガスを含む。この場合、イオン優勢プラズマが生じ、エッチングを実行するために、主に不活性ガスによってプラズマイオン束が形成される。
これは、ガスをパルス化するために反応ガスを追加する従来技術の状況とは異なる。チャンバへの反応ガスの流量を増やすことなしにチャンバ内の不活性ガスの割合を高くすることにより、本発明の実施形態は、エッチングの不均一性、方向性、および／または、選択比を向上させるために、イオンリッチなプラズマを実現する。
一実施形態において、比は、任意の反応ガス（エッチャントまたはポリマ形成ガスなど）をチャンバに追加するのではなく、反応ガスに対する不活性ガスの流量の割合が増大するように、反応ガスの流量を減少させることによって、変更される。この実施形態において、チャンバ圧は、第２の位相中に本質的に減少する。
代替的または追加的に、反応ガス対不活性ガスの比は、（チャンバへの反応ガスの流量を増やすのではなく）、チャンバへの反応ガスの流量を一定に保つかまたは反応ガスの流量を減らしつつ、チャンバへの不活性ガスの流量を増やすことによって、変更されてもよい。一実施形態において、不活性ガスの流量は、反応ガスの流量の減少を補うように増やされる。この実施形態において、チャンバ圧は、第１および第２の位相中、実質的に同じままである。別の実施形態において、不活性ガスの流量は増やされるが、反応ガスの流量の減少を完全に補うには不十分である。この実施形態において、チャンバ圧は、第２の位相中に減少する。別の実施形態において、不活性ガスの流量は、反応ガスの流量の減少を十分に補うよりも多く増やされる。この実施形態において、チャンバ圧は、第２の位相中に増加する。
上述のように、１または複数の実施形態において、ガスパルスの第２の位相中、チャンバ内に流される全ガス中の不活性ガスの割合は、約Ｘ％から約１００％まで様々であってよく、ここで、Ｘは、プラズマチャンバが処理に向けて安定化された時に存在する全ガス流量に対する不活性ガスの割合、または、第１の位相中に存在する全ガス流量に対する不活性ガスの割合である。より好ましい実施形態において、チャンバに流される全ガスに対する不活性ガスの割合は、約１．１Ｘから約１００％まで様々であってよい。好ましい実施形態において、チャンバに流される全ガスに対する不活性ガスの割合は、第２の位相中、約１．５Ｘから約１００％まで様々であってよい。
ガスパルスレートは、チャンバ内のガスの滞留時間によって上限（周波数上限）に制限される。上述のように、例えば、滞留時間は、通例、容量結合チャンバでは数十ミリ秒の範囲にある。別の例において、滞留時間は、通例、誘導結合チャンバでは数十ミリ秒から数百ミリ秒の範囲にある。また、上述のように、１または複数の実施形態において、ガスのパルス周期は、１０ミリ秒から５０秒の範囲、より好ましくは５０ミリ秒から約１０秒の範囲、好ましくは約５００ミリ秒から約５秒の範囲であってよい。
１または複数の実施形態において、周期的パルスの第２の位相中に追加される不活性ガスは、同じ不活性ガスであってもよいし、異なる化学組成および／または異なる構成ガスを有する別の不活性ガスであってもよい。代替的または追加的に、ガスパルスレートのデューティサイクルは、１％から９９％まで様々であってよい。代替的または追加的に、ガスパルスレートはチャーピングされてよく、すなわち、処理中に変化してよい。例えば、ガスのパルス化が、４０％のデューティサイクルを有する５秒のガスパルス周期で行われた後に、同じ４０％のデューティサイクルまたは異なるデューティサイクルのいずれかを有する９秒のガスパルス周期に切り替えられてよい。チャーピングは、チャーピング周波数（ガスパルス周波数が２０秒ごとに変更されうる２０秒のチャーピング周波数など）に従って周期的になされてよい。
図６は、本発明の１または複数の実施形態に従って、ガスのパルス化を実行するための工程を示す。図６の工程は、例えば、１または複数のコンピュータの制御下でソフトウェアによって実行されうる。ソフトウェアは、コンピュータ読み取り可能な媒体（１または複数の実施形態では非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体など）に格納されてよい。
工程６０２で、基板が、プラズマ処理チャンバ内に準備される。工程６０４で、プラズマが、チャンバ内で生成され、反応ガス流量に対する不活性ガス流量のベースライン比で安定化される。工程６０６で、不活性ガス流量対反応ガス流量の比は、チャンバへの反応ガス流量を増やすことなしにガスパルスの１位相中に増大される。工程６０８で、不活性ガス流量対反応ガス流量の比は、チャンバへの反応ガス流量を増やすことなしに、ガスパルスの別の位相中に、工程６０６の不活性ガス流量対反応ガス流量の比に比べて減少される。様々な実施形態において、工程６０８における不活性ガス流量対反応ガス流量の比は、工程６０４（プラズマ安定化工程）の不活性ガス流量対反応ガス流量の比と実質的に同じであってもよいし、安定化工程６０４の不活性ガス流量対反応ガス流の比よりも高いかまたは低くてもよい。工程６１０で、基板は、上述の不活性物対反応物の流量比を工程６０６および６０８の比と共に周期的に変動させることによってガスがパルス化されている間に処理される。
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の実施形態に従って、図６に関連して説明したガスパルス化スキーム別の例を示す。図７Ａの例において、ケースＡ、Ｂ、Ｃ、および、Ｄは、不活性ガスの反応ガスに対する様々な比を表している。ケースＡでは、不活性ガス（Ｉ）対反応ガス（Ｒ）の比は、例えば３：７である。ケースＢでは、不活性ガス対反応ガスの比は、例えば８：１である。ケースＣでは、不活性ガス対反応ガスの比は、例えば１：９である。ケースＤでは、チャンバへのガス流は、基本的にすべて不活性ガスである。比の値の例が与えられているが、比の正確な値は例示にすぎない；これらのケースすべてが互いに異なる比を有することが重要な点で或る。
図７Ｂにおいて、パルス化の例７０２は、好ましい実施形態においてＡＤＡＤであってよく、ガスパルスは、図７ＡのケースＡおよびケースＤの間で周期的に変動して繰り返しうる。
別のパルス化の例７０４は、ＡＢＡＢＡＢ／ＡＤＡＤ／ＡＢＡＢＡＢ／ＡＤＡＤ であってよく、ガスパルスは、図７ＡのケースＡおよびケースＢの間、そして、図７ＡのケースＡおよびＤの間で周期的に変動して、その後、図７ＡのケースＡおよびＢに戻って繰り返しうる。
別のパルス化の例７０６は、ＡＢＡＢＡＢ／ＡＣＡＣ／ＡＢＡＢＡＢ／ＡＣＡＣであってよく、ガスパルスは、図７ＡのケースＡおよびケースＢの間、そして、図７ＡのケースＡおよびＣの間で周期的に変動して、その後、図７ＡのケースＡおよびＢに戻って繰り返しうる。
別のパルス化の例７０８は、ＡＢＡＢＡＢ／ＣＤＣＤ／ＡＢＡＢＡＢ／ＣＤＣＤであってよく、ガスパルスは、図７ＡのケースＡおよびケースＢの間、そして、図７ＡのケースＣおよびＤの間で周期的に変動して、その後、図７ＡのケースＡおよびＢに戻って繰り返しうる。
別のパルス化の例７１０は、ＡＢＡＢＡＢ／ＣＤＣＤ／ＡＤＡＤ／ＡＢＡＢＡＢ／ＣＤＣＤ／ＡＤＡＤであってよく、ガスパルスは、図７ＡのケースＡおよびケースＢの間、その後、図７ＡのケースＣおよびＤの間、その後、図７ＡのケースＡおよびＤの間で周期的に変動して、その後、図７ＡのケースＡおよびＢに戻って繰り返しうる。
他の例は、ＡＢＡＢ／ＣＤＣＤ／ＡＤＡＤ／ＡＣＡＣのような４位相を含んで、繰り返してもよい。複合パルス化は、例えば、その場エッチング後洗浄（ｉｎ−ｓｉｔｕ ｅｔｃｈ−ｔｈｅｎ−ｃｌｅａｎ）またはマルチステップエッチングなどを含む処理にとって非常に有利である。
別の実施形態において、図６、図７Ａ、および、図７Ｂのガスパルス化は、電力供給された電極に供給されるＲＦバイアス信号の非同期的または同期的なパルス化と組み合わされてもよい。一例では、ガスがガスパルスサイクルの１位相中に高い不活性ガスの割合すなわち１００％またはほぼ１００％にパルスされた時に、ＲＦバイアス信号は、ハイにパルスされる。ガスがガスパルスサイクルの別の位相中により低い不活性ガスの割合にパルスされた時に、ＲＦバイアス信号は、ローすなわちゼロにパルスされる。様々な実施形態において、ＲＦバイアス信号のパルス周波数は、ガスパルスのパルス周波数と比べて、同じであっても異なっていてもよい。様々な実施形態において、ＲＦバイアス信号のデューティサイクルは、ガスパルスのデューティサイクルと比べて、同じであっても異なっていてもよい。必要に応じて、ＲＦバイアス信号パルス化およびガスパルス化の一方または両方と共に、チャーピングが用いられてもよい。
ガスパルス化の各例において、パルス周波数、パルス数、デューティサイクルなどは、必要に応じて、エッチングを通して変更されても一定に維持されてもよく、また、周期的または非周期的に変化してもよい。
上記からわかるように、本発明の実施形態は、エッチング処理のためのプロセスウィンドウを広げることができる別の制御ノブを提供する。多くの現行のプラズマチャンバが、パルス化バルブまたはパルス化マスフローコントローラをすでに備えているので、図６〜図７Ａ／７Ｂおよび本明細書の説明に従ったガスパルス化の実施は、高価なハードウェアの改造を必要とせずに達成されうる。さらに、ＲＦパルス化がガスパルス化と同時に必要とされる場合、多くの現行のプラズマチャンバは、パルス可能なＲＦ電源をすでに備えている。したがって、高価なハードウェアの改造を必要とすることなく、ガス／ＲＦ電力のパルス化によって、より広いプロセスウィンドウを達成できる。現行のツールの所有者は、既存のエッチング処理システムを利用することで、小さいソフトウェアアップグレードおよび／または小さいハードウェアの変更により、エッチングの向上を達成できる。さらに、イオン束対ラジカル束の比の向上した制御および／またはより細かい制御によって、選択比および均一性および逆ＲＩＥラグ効果が改善されうる。例えば、ラジカル束に比べてイオン束を増大させることにより、一部の例では、基板上の或る層の別の層に対する選択比が改善しうる。イオン対ラジカルのかかる向上された制御により、原子層エッチング（ＡＬＥ）がより効率的に達成されうる。
以上、いくつかの好ましい実施形態を参照しつつ本発明を説明したが、本発明の範囲内で、種々の代替物、置換物、および、等価物が可能である。例えば、図面に記載したパルス化技術は、特定の処理の要件を満たすために、任意の組み合わせで組み合わされてよい。例えば、デューティサイクルの変動は、図面の内の任意の１図面（または任意の１図面の一部または複数図面の組み合わせ）で説明された技術と共に実施されてよい。同様に、周波数チャーピングは、図面の内の任意の１図面（または任意の１図面の一部または複数図面の組み合わせ）で説明された技術および／またはデューティサイクルの変動と共に実施されてよい。同様に、不活性ガスの置換が、図面の内の任意の１図面（または任意の１図面の一部または複数図面の組み合わせ）で説明された技術および／またはデューティサイクルの変動および／または周波数チャーピングと共に実施されてよい。重要なのは、個々におよび／または具体的な図面と関連して技術を説明しているが、特定の処理を実行するために、任意の組み合わせで様々な技術を組み合わせることができる点である。
本明細書では様々な例を提供したが、これらの例は、例示を目的としたものであり、本発明を限定するものではない。また、発明の名称および発明の概要は、便宜上、本明細書で提供されているものであり、特許請求の範囲を解釈するために用いられるべきものではない。「セット（組）」という用語が用いられている場合には、かかる用語は、一般的に理解される数学的な意味を持ち、０、１、または、２以上の要素を網羅するよう意図されている。また、本発明の方法および装置を実施する他の態様が数多く存在することにも注意されたい。
適用例１：プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内で基板を処理するための方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、少なくとも１つのプラズマ発生源と、前記プラズマ処理チャンバの内部領域にプロセスガスを供給するための少なくとも１つのガス源とを有し、前記方法は、
ＲＦ周波数を有するＲＦ信号で前記プラズマ発生源を励起し、
第１のプロセスガスが、第１のガスパルス周波数に関連するガスパルス周期の第１の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入されると共に、第２のプロセスガスが、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期の第２の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入されるように、少なくとも前記第１のガスパルス周波数を用いて前記ガス源をパルス化すること、
を備え、
前記第２のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスの反応ガス対不活性ガスの比よりも低い反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第２のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスから反応ガスの流れの少なくとも一部を除去することによって形成される、方法。
適用例２：適用例１に記載の方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、誘導結合プラズマ処理チャンバであり、前記少なくとも１つのプラズマ発生源は、少なくとも１つの誘導アンテナである、方法。
適用例３：適用例１に記載の方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、容量結合プラズマ処理チャンバであり、前記少なくとも１つのプラズマ発生源は、電極である、方法。
適用例４：適用例１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、前記反応ガスの流れの前記少なくとも一部を除去することによって引き起こされる圧力低下を少なくとも部分的に補うように、前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間の不活性ガスの流量よりも高い流量の前記不活性ガスを前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間に流すことを備える、方法。
適用例５：適用例１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、前記反応ガスの流れの前記少なくとも一部を除去することによって引き起こされる圧力低下を完全に補うように、前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間の不活性ガスの流量よりも高い流量の前記不活性ガスを前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間に流すことを備える、方法。
適用例６：適用例１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、前記反応ガスの流れの前記少なくとも一部を除去することによって引き起こされる圧力低下を完全に補って余るように、前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間の不活性ガスの流量よりも高い流量の前記不活性ガスを前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間に流すことを備える、方法。
適用例７：適用例１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、前記ガスパルス周期に関連する前記ガスパルス周期の第３の部分の間に第３のプロセスガスを前記プラズマ処理チャンバ内に流すことを備え、前記第３のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスに関連する反応ガス対不活性ガスの比と異なる反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第２のプロセスガスに関連する反応ガス対不活性ガスの比とも異なる前記反応ガス対不活性ガスの比を有する、方法。
適用例８：適用例７に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、前記ガスパルス周期に関連する前記ガスパルス周期の第４の部分の間に第４のプロセスガスを前記プラズマ処理チャンバ内に流すことを備え、前記第４のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスに関連する前記反応ガス対不活性ガスの比と異なる反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第２のプロセスガスに関連する前記反応ガス対不活性ガスの比とも異なる前記反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第３のプロセスガスに関連する前記反応ガス対不活性ガスの比とも異なる前記反応ガス対不活性ガスの比を有する、方法。
適用例９：適用例７に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、第２のガスパルス周波数を用いて前記第２のガス源をパルス化することを備え、前記第２のガスパルス周波数に関連するパルス周期中のガスパルス化は、前記第１のガスパルス周波数に関連するガスパルス周期とは異なる、方法。
適用例１０：適用例１に記載の方法であって、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期は、約１０ミリ秒から約５０秒の間である、方法。
適用例１１：適用例１に記載の方法であって、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期は、約５０ミリ秒から約１０秒の間である、方法。
適用例１２：適用例１に記載の方法であって、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期は、約５００ミリ秒から約５秒の間である、方法。
適用例１３：適用例１に記載の方法であって、前記第１のプロセスガス中の不活性ガスの割合は、約１．１Ｘから約１００％であり、Ｘは、前記第２のプロセスガス中の不活性ガスの割合を表す、方法。
適用例１４：適用例１に記載の方法であって、前記第１のプロセスガス中の不活性ガスの割合は、約１．５Ｘから約１００％であり、Ｘは、前記第２のプロセスガス中の不活性ガスの割合を表す、方法。
適用例１５：適用例１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間に不活性ガスの流れを供給することを備え、前記不活性ガスは、前記第１のプロセスガス中に存在する不活性ガスとは異なる、方法。
適用例１６：適用例１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、一定のデューティサイクルを用いる、方法。
適用例１７：適用例１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、変化するデューティサイクルを用いる、方法。
適用例１８：適用例１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、周波数チャーピングを用いる、方法。
適用例１９：適用例１に記載の方法であって、さらに、前記プラズマ処理チャンバのＲＦソースに提供されるＲＦ信号をパルス化することを備え、前記ＲＦ信号のパルス化は、前記ガス源をパルス化する間に実行され、前記ＲＦ信号のパルス化は、前記第１のガスパルス周波数とは異なるＲＦ信号パルス周波数を用いる、方法。
適用例２０：適用例１９に記載の方法であって、さらに、前記ＲＦ信号をパルス化する間および前記ガス源をパルス化する間に、前記ＲＦ信号パルス周波数および前記第１のガスパルス周波数とは異なる別のパルス周波数を用いて、前記ＲＦ信号および前記ガス源以外の別のパラメータをパルス化することを備える、方法。
適用例２１：プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内で基板を処理するための方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、少なくとも１つのプラズマ発生源と、前記プラズマ処理チャンバの内部領域にプロセスガスを供給するための少なくとも１つのガス源とを有し、前記方法は、
ａ）ＲＦ周波数を有するＲＦ信号で前記プラズマ発生源を励起し、
ｂ）第１の反応ガス対不活性ガスの比を有する第１のプロセスガスで第１のプラズマを形成することによって前記基板を処理し、
ｃ）第２の反応ガス対不活性ガスの比を有する第２のプロセスガスで第２のプラズマを形成することによって前記基板を処理すること、
を備え、
前記第２の反応ガス対不活性ガスの比は、前記第１のプロセスガスに反応ガスを追加することなしに実現され、前記第１の反応ガス対不活性ガスの比は、前記第２のプロセスガスに反応ガスを追加することなしに実現される、方法。
適用例２２：適用例２１に記載の方法であって、前記第２の反応ガス対不活性ガスの比は、前記第１のプロセスガスに不活性ガス流を追加することによって実現される、方法。

Claims (22)

  1. プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内で基板を処理するための方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、少なくとも１つのプラズマ発生源と、前記プラズマ処理チャンバの内部領域にプロセスガスを供給するための少なくとも１つのガス源とを有し、前記方法は、
    ＲＦ周波数を有するＲＦ信号で前記プラズマ発生源を励起し、
    第１のプロセスガスが、第１のガスパルス周波数に関連するガスパルス周期の第１の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入されると共に、第２のプロセスガスが、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期の第２の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入されるように、少なくとも前記第１のガスパルス周波数を用いて前記ガス源をパルス化すること、
    を備え、
    前記ガス源のパルス化は、さらに、前記反応ガスの流れの前記少なくとも一部を除去することによって引き起こされる圧力低下を少なくとも部分的に補うように、前記ガスパルス周期の前記第１の部分の間の不活性ガスの流量よりも高い流量の前記不活性ガスを前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間に流すことを備え、
    前記第２のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスの反応ガス対不活性ガスの比よりも低い反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第２のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスから反応ガスの流量を減少させることによって形成される、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、誘導結合プラズマ処理チャンバであり、前記少なくとも１つのプラズマ発生源は、少なくとも１つの誘導アンテナである、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、容量結合プラズマ処理チャンバであり、前記少なくとも１つのプラズマ発生源は、電極である、方法。
  4. プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内で基板を処理するための方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、少なくとも１つのプラズマ発生源と、前記プラズマ処理チャンバの内部領域にプロセスガスを供給するための少なくとも１つのガス源とを有し、前記方法は、
    ＲＦ周波数を有するＲＦ信号で前記プラズマ発生源を励起し、
    第１のプロセスガスが、第１のガスパルス周波数に関連するガスパルス周期の第１の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入されると共に、第２のプロセスガスが、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期の第２の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入されるように、少なくとも前記第１のガスパルス周波数を用いて前記ガス源をパルス化すること、
    を備え、
    前記ガス源のパルス化は、さらに、前記反応ガスの流れの前記少なくとも一部を除去することによって引き起こされる圧力低下を完全に補うように、前記ガスパルス周期の前記第１の部分の間の不活性ガスの流量よりも高い流量の前記不活性ガスを前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間に流すことを備え、
    前記第２のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスの反応ガス対不活性ガスの比よりも低い反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第２のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスから反応ガスの流量を減少させることによって形成される、方法。
  5. プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内で基板を処理するための方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、少なくとも１つのプラズマ発生源と、前記プラズマ処理チャンバの内部領域にプロセスガスを供給するための少なくとも１つのガス源とを有し、前記方法は、
    ＲＦ周波数を有するＲＦ信号で前記プラズマ発生源を励起し、
    第１のプロセスガスが、第１のガスパルス周波数に関連するガスパルス周期の第１の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入されると共に、第２のプロセスガスが、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期の第２の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入されるように、少なくとも前記第１のガスパルス周波数を用いて前記ガス源をパルス化すること、
    を備え、
    前記ガス源のパルス化は、さらに、前記反応ガスの流れの前記少なくとも一部を除去することによって引き起こされる圧力低下を完全に補って余るように、前記ガスパルス周期の前記第１の部分の間の不活性ガスの流量よりも高い流量の前記不活性ガスを前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間に流すことを備え、
    前記第２のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスの反応ガス対不活性ガスの比よりも低い反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第２のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスから反応ガスの流量を減少させることによって形成される、方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、前記ガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期の第３の部分の間に第３のプロセスガスを前記プラズマ処理チャンバ内に流すことを備え、前記第３のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスに関連する反応ガス対不活性ガスの比と異なる反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第２のプロセスガスに関連する反応ガス対不活性ガスの比とも異なる前記反応ガス対不活性ガスの比を有する、方法。
  7. 請求項６に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、前記ガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期の第４の部分の間に第４のプロセスガスを前記プラズマ処理チャンバ内に流すことを備え、前記第４のプロセスガスは、前記第１のプロセスガスに関連する前記反応ガス対不活性ガスの比と異なる反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第２のプロセスガスに関連する前記反応ガス対不活性ガスの比とも異なる前記反応ガス対不活性ガスの比を有し、前記第３のプロセスガスに関連する前記反応ガス対不活性ガスの比とも異なる前記反応ガス対不活性ガスの比を有する、方法。
  8. 請求項６に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、第２のガスパルス周波数を用いて第２のガス源をパルス化することを備え、前記第２のガスパルス周波数に関連するパルス周期は、前記第１のガスパルス周波数に関連するガスパルス周期とは異なる、方法。
  9. 請求項１に記載の方法であって、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期は、約１０ミリ秒から約５０秒の間である、方法。
  10. 請求項１に記載の方法であって、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期は、約５０ミリ秒から約１０秒の間である、方法。
  11. 請求項１に記載の方法であって、前記第１のガスパルス周波数に関連する前記ガスパルス周期は、約５００ミリ秒から約５秒の間である、方法。
  12. 請求項１に記載の方法であって、前記第２のプロセスガス中の不活性ガスの割合は、約１．１Ｘから約１００％であり、Ｘは、前記第１のプロセスガス中の不活性ガスの割合を表す、方法。
  13. 請求項１に記載の方法であって、前記第２のプロセスガス中の不活性ガスの割合は、約１．５Ｘから約１００％であり、Ｘは、前記第１のプロセスガス中の不活性ガスの割合を表す、方法。
  14. 請求項１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、さらに、前記ガスパルス周期の前記第２の部分の間に不活性ガスの流れを供給することを備え、前記不活性ガスは、前記第１のプロセスガス中に存在する不活性ガスとは異なる、方法。
  15. 請求項１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、一定のデューティサイクルを用いる、方法。
  16. 請求項１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、変化するデューティサイクルを用いる、方法。
  17. 請求項１に記載の方法であって、前記ガス源のパルス化は、周波数チャーピングを用いる、方法。
  18. 請求項１に記載の方法であって、さらに、前記プラズマ処理チャンバのＲＦソースに提供されるＲＦ信号をパルス化することを備え、前記ＲＦ信号のパルス化は、前記ガス源をパルス化する間に実行され、前記ＲＦ信号のパルス化は、前記第１のガスパルス周波数とは異なるＲＦ信号パルス周波数を用いる、方法。
  19. プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内で基板を処理するための方法であって、前記プラズマ処理チャンバは、少なくとも１つのプラズマ発生源と、前記プラズマ処理チャンバの内部領域にプロセスガスを供給するための少なくとも１つのガス源とを有し、前記方法は、
    ａ）ＲＦ周波数を有するＲＦ信号で前記プラズマ発生源を励起し、
    ｂ）第１の反応ガス対不活性ガスの比を有する第１のプロセスガスで第１のプラズマを形成することによって前記基板を処理し、
    ｃ）第２の反応ガス対不活性ガスの比を有する第２のプロセスガスで第２のプラズマを形成することによって前記基板を処理すること、
    を備え、
    前記第２の反応ガス対不活性ガスの比は、前記第１のプロセスガスに反応ガスを追加することなしに実現され、前記第１の反応ガス対不活性ガスの比は、前記第２のプロセスガスに反応ガスを追加することなしに実現され、
    前記第１のプロセスガスはガスパルス周期の第１の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入され、前記第２のプロセスガスは前記ガスパルス周期の第２の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内に流入される、方法。
  20. 請求項１９に記載の方法であって、前記第２の反応ガス対不活性ガスの比は、前記第１のプロセスガスに不活性ガス流を追加することによって実現される、方法。
  21. 請求項１に記載の方法であって、少なくとも前記ガスパルス周期の前記第１の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内にプラズマが存在する、方法。
  22. 請求項１に記載の方法であって、前記ガスパルス周期の前記第１の部分の間および前記第２の部分の間に前記プラズマ処理チャンバ内にプラズマが存在する、方法。
JP2014540631A 2011-11-15 2012-11-12 プラズマ処理システムにおける不活性物優勢パルス化 Active JP6325448B2 (ja)

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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8808561B2 (en) * 2011-11-15 2014-08-19 Lam Research Coporation Inert-dominant pulsing in plasma processing systems
US9114666B2 (en) 2012-02-22 2015-08-25 Lam Research Corporation Methods and apparatus for controlling plasma in a plasma processing system
US9197196B2 (en) 2012-02-22 2015-11-24 Lam Research Corporation State-based adjustment of power and frequency
US9462672B2 (en) 2012-02-22 2016-10-04 Lam Research Corporation Adjustment of power and frequency based on three or more states
US10128090B2 (en) 2012-02-22 2018-11-13 Lam Research Corporation RF impedance model based fault detection
US9842725B2 (en) 2013-01-31 2017-12-12 Lam Research Corporation Using modeling to determine ion energy associated with a plasma system
US10157729B2 (en) 2012-02-22 2018-12-18 Lam Research Corporation Soft pulsing
US9362163B2 (en) 2013-07-30 2016-06-07 Lam Research Corporation Methods and apparatuses for atomic layer cleaning of contacts and vias
US9275869B2 (en) 2013-08-02 2016-03-01 Lam Research Corporation Fast-gas switching for etching
US9184029B2 (en) * 2013-09-03 2015-11-10 Lam Research Corporation System, method and apparatus for coordinating pressure pulses and RF modulation in a small volume confined process reactor
US9318304B2 (en) 2013-11-11 2016-04-19 Applied Materials, Inc. Frequency tuning for dual level radio frequency (RF) pulsing
US9594105B2 (en) 2014-01-10 2017-03-14 Lam Research Corporation Cable power loss determination for virtual metrology
US10950421B2 (en) 2014-04-21 2021-03-16 Lam Research Corporation Using modeling for identifying a location of a fault in an RF transmission system for a plasma system
JP6316735B2 (ja) * 2014-12-04 2018-04-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法
US9576811B2 (en) 2015-01-12 2017-02-21 Lam Research Corporation Integrating atomic scale processes: ALD (atomic layer deposition) and ALE (atomic layer etch)
US9806252B2 (en) 2015-04-20 2017-10-31 Lam Research Corporation Dry plasma etch method to pattern MRAM stack
US9870899B2 (en) 2015-04-24 2018-01-16 Lam Research Corporation Cobalt etch back
TWI750120B (zh) 2015-06-05 2021-12-21 美商蘭姆研究公司 GaN及其他Ⅲ-Ⅴ族材料之原子層蝕刻
US9761459B2 (en) 2015-08-05 2017-09-12 Lam Research Corporation Systems and methods for reverse pulsing
US9972504B2 (en) 2015-08-07 2018-05-15 Lam Research Corporation Atomic layer etching of tungsten for enhanced tungsten deposition fill
US10096487B2 (en) 2015-08-19 2018-10-09 Lam Research Corporation Atomic layer etching of tungsten and other metals
US9788405B2 (en) 2015-10-03 2017-10-10 Applied Materials, Inc. RF power delivery with approximated saw tooth wave pulsing
US9741539B2 (en) 2015-10-05 2017-08-22 Applied Materials, Inc. RF power delivery regulation for processing substrates
US9754767B2 (en) 2015-10-13 2017-09-05 Applied Materials, Inc. RF pulse reflection reduction for processing substrates
US10229837B2 (en) 2016-02-04 2019-03-12 Lam Research Corporation Control of directionality in atomic layer etching
US10727073B2 (en) 2016-02-04 2020-07-28 Lam Research Corporation Atomic layer etching 3D structures: Si and SiGe and Ge smoothness on horizontal and vertical surfaces
US9991128B2 (en) 2016-02-05 2018-06-05 Lam Research Corporation Atomic layer etching in continuous plasma
US10269566B2 (en) 2016-04-29 2019-04-23 Lam Research Corporation Etching substrates using ale and selective deposition
US9872373B1 (en) 2016-10-25 2018-01-16 Applied Materials, Inc. Smart multi-level RF pulsing methods
US10566212B2 (en) 2016-12-19 2020-02-18 Lam Research Corporation Designer atomic layer etching
US10559461B2 (en) 2017-04-19 2020-02-11 Lam Research Corporation Selective deposition with atomic layer etch reset
US9997371B1 (en) 2017-04-24 2018-06-12 Lam Research Corporation Atomic layer etch methods and hardware for patterning applications
US10832909B2 (en) 2017-04-24 2020-11-10 Lam Research Corporation Atomic layer etch, reactive precursors and energetic sources for patterning applications
US10494715B2 (en) 2017-04-28 2019-12-03 Lam Research Corporation Atomic layer clean for removal of photoresist patterning scum
US10796912B2 (en) 2017-05-16 2020-10-06 Lam Research Corporation Eliminating yield impact of stochastics in lithography
CN110731005B (zh) * 2017-06-12 2023-07-28 东京毅力科创株式会社 用于在低k电介质蚀刻中减少反应离子蚀刻滞后的方法
US10763083B2 (en) * 2017-10-06 2020-09-01 Lam Research Corporation High energy atomic layer etching
KR102642011B1 (ko) 2018-03-30 2024-02-27 램 리써치 코포레이션 내화성 금속들 및 다른 고 표면 결합 에너지 재료들의 원자 층 에칭 및 평활화 (smoothing)
KR102678588B1 (ko) 2018-11-14 2024-06-27 램 리써치 코포레이션 차세대 리소그래피에서 유용한 하드 마스크들을 제조하기 위한 방법들
CN112331554B (zh) * 2019-08-05 2022-03-04 长鑫存储技术有限公司 薄膜沉积方法、半导体器件的制作方法及半导体器件
CN112349860B (zh) * 2019-10-15 2023-03-14 广东聚华印刷显示技术有限公司 发光器件及其有机缓冲封装层与制作方法
CN114200776A (zh) 2020-01-15 2022-03-18 朗姆研究公司 用于光刻胶粘附和剂量减少的底层
US11651970B2 (en) 2020-05-19 2023-05-16 Tokyo Electron Limited Systems and methods for selective ion mass segregation in pulsed plasma atomic layer etching

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8516537D0 (en) * 1985-06-29 1985-07-31 Standard Telephones Cables Ltd Pulsed plasma apparatus
US5164040A (en) * 1989-08-21 1992-11-17 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Method and apparatus for rapidly growing films on substrates using pulsed supersonic jets
JPH04137532A (ja) * 1990-04-23 1992-05-12 Toshiba Corp 表面処理方法及びその装置
US6165311A (en) * 1991-06-27 2000-12-26 Applied Materials, Inc. Inductively coupled RF plasma reactor having an overhead solenoidal antenna
JP3084497B2 (ja) * 1992-03-25 2000-09-04 東京エレクトロン株式会社 ＳｉＯ２膜のエッチング方法
US5252178A (en) 1992-06-24 1993-10-12 Texas Instruments Incorporated Multi-zone plasma processing method and apparatus
JPH0621008A (ja) * 1992-07-02 1994-01-28 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造装置及び製造方法及び終点判定装置及び終点判定方法
JPH07226397A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Tokyo Electron Ltd エッチング処理方法
JP3224469B2 (ja) * 1994-02-28 2001-10-29 三菱電機株式会社 薄膜形成法及びその装置
US5710486A (en) * 1995-05-08 1998-01-20 Applied Materials, Inc. Inductively and multi-capacitively coupled plasma reactor
JP2000299461A (ja) * 1999-04-15 2000-10-24 Denso Corp 半導体装置の製造方法
JP4819267B2 (ja) * 1999-08-17 2011-11-24 東京エレクトロン株式会社 パルスプラズマ処理方法および装置
CN100462475C (zh) * 2001-08-29 2009-02-18 东京电子株式会社 用于等离子处理的装置和方法
JP4066332B2 (ja) * 2002-10-10 2008-03-26 日本エー・エス・エム株式会社 シリコンカーバイド膜の製造方法
US6991959B2 (en) * 2002-10-10 2006-01-31 Asm Japan K.K. Method of manufacturing silicon carbide film
US6916746B1 (en) * 2003-04-09 2005-07-12 Lam Research Corporation Method for plasma etching using periodic modulation of gas chemistry
US7081414B2 (en) * 2003-05-23 2006-07-25 Applied Materials, Inc. Deposition-selective etch-deposition process for dielectric film gapfill
WO2008020267A2 (en) * 2006-08-16 2008-02-21 Freescale Semiconductor, Inc. Etch method in the manufacture of an integrated circuit
US8235001B2 (en) * 2007-04-02 2012-08-07 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device
JP5219562B2 (ja) * 2007-04-02 2013-06-26 株式会社日立国際電気 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法
JP5226296B2 (ja) * 2007-12-27 2013-07-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
US8299391B2 (en) * 2008-07-30 2012-10-30 Applied Materials, Inc. Field enhanced inductively coupled plasma (Fe-ICP) reactor
US20100258169A1 (en) * 2009-04-13 2010-10-14 Applied Materials , Inc. Pulsed plasma deposition for forming microcrystalline silicon layer for solar applications
US20110139748A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 University Of Houston Atomic layer etching with pulsed plasmas
JP5466756B2 (ja) * 2010-03-04 2014-04-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法、半導体デバイスの製造方法、及びプラズマエッチング装置
US20120021136A1 (en) * 2010-07-20 2012-01-26 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. System and method for controlling plasma deposition uniformity
US9318341B2 (en) 2010-12-20 2016-04-19 Applied Materials, Inc. Methods for etching a substrate
US8735291B2 (en) * 2011-08-25 2014-05-27 Tokyo Electron Limited Method for etching high-k dielectric using pulsed bias power
US8808561B2 (en) * 2011-11-15 2014-08-19 Lam Research Coporation Inert-dominant pulsing in plasma processing systems

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