JP7122422B2 - プラズマ処理システム - Google Patents
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Description
[適用例1]半導体製造において標的材料をプラズマエッチングするための方法であって、
(a)標的材料を覆うマスク材料を含み、前記標的材料の少なくとも一部分は、前記マスク材料内の開口を通して露出している基板を、プロセスモジュール内で基板ホルダの上に配置し、
(b)前記基板を覆っているプラズマ生成領域に二様態プロセスガス組成を供給し、
(c)前記基板に浴びせるプラズマを生成するために、第1の期間にわたり、前記プラズマ生成領域内の前記二様態プロセスガス組成に第1の高周波数電力を、前記第1の高周波数電力の供給を通じて生成されたプラズマが、エッチング優位の効果を前記基板に対して引き起こすように、供給し、
(d)前記基板に浴びせるプラズマを生成するために、前記第1の期間の終了後の第2の期間にわたり、前記プラズマ生成領域内の前記二様態プロセスガス組成に供給される第2の高周波数電力であって、前記第2の高周波数電力を、前記第1の高周波数電力に代わって、前記第2の高周波数電力の供給を通じて生成されたプラズマが、堆積優位の効果を前記基板に対して引き起こすように、供給し、
(e)前記基板上で露出している前記標的材料を所要の量だけ除去するために必要とされる全期間にわたり、動作(c)と動作(d)とを交互に且つ連続して繰り返す、
方法。
[適用例2]適用例1に記載の方法であって、
前記二様態プロセスガス組成は、エッチャント種と堆積種とを含み、前記エッチャント種は、動作(c)の前記第1の期間中に前記エッチング優位の効果を前記基板に対して提供するように構成され、前記堆積種は、動作(d)の前記第2の期間中に前記堆積優位の効果を前記基板に対して提供するように構成される、方法。
[適用例3]適用例2に記載の方法であって、
前記二様態プロセスガス組成は、動作(c)の前記第1の期間中は前記エッチャント種の解離速度が前記堆積種の解離速度よりも高いように構成され、前記二様態プロセスガス組成は、動作(d)の前記第2の期間中は前記堆積種の解離速度が前記エッチャント種の解離速度よりも高いように構成される、方法。
[適用例4]適用例1に記載の方法であって、
動作(c)の前記第1の期間中に供給される前記第1の高周波数電力は、動作(d)の前記第2の期間中に供給される前記第2の高周波数電力よりも小さい、方法。
[適用例5]適用例1に記載の方法であって、
動作(c)の前記第1の期間中に供給される前記第1の高周波数電力は、動作(d)の前記第2の期間中に供給される前記第2の高周波数電力よりも大きい、方法。
[適用例6]適用例1に記載の方法であって、
前記第1の高周波数電力及び前記第2の高周波数電力のうちの低い方は、約100ワット(W)から約1000Wに及ぶ範囲内である、又は約300Wから約600Wに及ぶ範囲内である、又は約500Wである、方法。
[適用例7]適用例6に記載の方法であって、
前記第1の高周波数電力及び前記第2の高周波数電力のうちの高い方は、約750ワット(W)から約6000Wに及ぶ範囲内である、又は約1000Wから約4000Wに及ぶ範囲内である、又は約2500Wである、方法。
[適用例8]適用例1に記載の方法であって、
前記第1の期間の持続時間は、前記第2の期間の持続時間よりも短い、方法。
[適用例9]適用例1に記載の方法であって、
前記第1の期間の持続時間は、前記第2の期間の持続時間の約3分の1である、方法。
[適用例10]適用例1に記載の方法であって、
前記プラズマへの前記第1の高周波数電力の供給によって引き起こされる前記基板に対する前記エッチング優位の効果は、前記マスク材料内の前記開口を通して露出している前記標的材料の前記少なくとも一部分のエッチングと、前記マスク材料の一部の除去とを含み、前記プラズマへの前記第2の高周波数電力の供給によって引き起こされる前記基板に対する前記堆積優位の効果は、前記マスク材料上へのポリマ材料の堆積を含む、方法。
[適用例11]半導体製造において標的材料をプラズマエッチングするための方法であって、
(a)標的材料を覆うマスク材料を含み、前記標的材料の少なくとも一部分は、前記マスク材料内の開口を通して露出している基板を、プロセスモジュール内で基板ホルダの上に配置し、
(b)前記基板を覆っているプラズマ生成領域に二様態プロセスガス組成を供給し、
(c)前記基板に浴びせるプラズマを生成するために、第1の期間にわたり、前記プラズマ生成領域内の前記二様態プロセスガス組成に第1の高周波数電力を供給し、かつ高いバイアス電圧レベルに対応する第1のバイアス電圧設定で、前記基板ホルダにバイアス電圧を印加することで、前記第1の高周波数電力の供給を通じて生成されたプラズマが、エッチング優位の効果を前記基板に対して引き起こすようにし、
(d)前記基板に浴びせるプラズマを生成するために、前記第1の期間の終了後の第2の期間にわたり、前記プラズマ生成領域内の前記二様態プロセスガス組成に第2の高周波数電力を供給し、かつ前記基板ホルダにおける前記バイアス電圧を、低いバイアス電圧レベルに対応する第2のバイアス電圧設定に引き下げることにより、前記第2の高周波数電力が、前記第1の高周波数電力に代わって供給されて、前記第2の高周波数電力の供給を通じて生成されたプラズマが、堆積優位の効果を前記基板に対して引き起こすようにし、
(e)前記基板上で露出している前記標的材料を所要の量だけ除去するために必要とされる全期間にわたり、動作(c)と動作(d)とを交互に且つ連続して繰り返す
方法。
[適用例12]適用例11に記載の方法であって、
前記高いバイアス電圧レベルに対応する前記第1のバイアス電圧設定は、最大で約5000ボルト(V)に及ぶ範囲内である、又は最大で約3000Vに及ぶ範囲内である、又は約100Vから約5000Vに及ぶ範囲内である、又は約200Vから約3000Vに及ぶ範囲内である、方法。
[適用例13]適用例12に記載の方法であって、
前記低いバイアス電圧レベルに対応する前記第2のバイアス電圧設定は、前記マスク材料の除去に必要とされる閾値バイアス電圧未満である、方法。
[適用例14]適用例12に記載の方法であって、
前記低いバイアス電圧レベルに対応する前記第2のバイアス電圧設定は、ゼロである、方法。
[適用例15]適用例11に記載の方法であって、更に、
前記二様態プロセスガス組成は、エッチャント種と堆積種とを含み、前記エッチャント種は、動作(c)の前記第1の期間中に前記エッチング優位の効果を前記基板に対して提供するように構成され、前記堆積種は、動作(d)の前記第2の期間中に前記堆積優位の効果を前記基板に対して提供するように構成される、方法。
[適用例16]適用例15に記載の方法であって、
前記二様態プロセスガス組成は、動作(c)の前記第1の期間中は前記エッチャント種の解離速度が前記堆積種の解離速度よりも高いように構成され、前記二様態プロセスガス組成は、動作(d)の前記第2の期間中は前記堆積種の解離速度が前記エッチャント種の解離速度よりも高いように構成される、方法。
[適用例17]適用例11に記載の方法であって、
動作(c)の前記第1の期間中に供給される前記第1の高周波数電力は、動作(d)の前記第2の期間中に供給される前記第2の高周波数電力よりも小さい、方法。
[適用例18]適用例11に記載の方法であって、
動作(c)の前記第1の期間中に供給される前記第1の高周波数電力は、動作(d)の前記第2の期間中に供給される前記第2の高周波数電力よりも大きい、前記方法。
[適用例19]適用例11に記載の方法であって、
前記第1の期間の持続時間は、前記第2の期間の持続時間よりも短い、方法。
[適用例20]適用例11に記載の方法であって、
前記プラズマへの前記第1の高周波数電力の供給によって引き起こされる前記基板に対する前記エッチング優位の効果は、前記マスク材料内の前記開口を通して露出している前記標的材料の前記少なくとも一部分のエッチングと、前記マスク材料の一部の除去とを含み、前記プラズマへの前記第2の高周波数電力の供給によって引き起こされる前記基板に対する前記堆積優位の効果は、前記マスク材料上へのポリマ材料の堆積を含む、方法。
Claims (20)
- 半導体デバイス製造のためのプラズマ処理システムであって、
処理チャンバ内に設置された基板ホルダであって、前記基板ホルダは、前記処理チャンバ内のプラズマ生成領域に面して基板を保持するように構成された基板サポート面を含み、前記プラズマ生成領域は、二様態プロセスガス組成を受け取るように構成される、基板ホルダと、
前記二様態プロセスガス組成を含むプロセスガス供給部であって、前記プロセスガス供給部は、前記二様態プロセスガス組成を前記処理チャンバ内の前記プラズマ生成領域に送るように接続され、前記二様態プロセスガス組成は、エッチャント種及び堆積種を含み、前記エッチャント種は、前記二様態プロセスガス組成が第1の高周波数電力を浴びるときにエッチング優位の効果を前記基板に提供するように構成され、ここで前記二様態プロセスガス組成は、前記二様態プロセスガス組成が前記第1の高周波数電力に曝されたときに、前記基板上のエッチングフロントでの第1の活性化エネルギが基本的にゼロであるようように構成されており、前記堆積種は、前記二様態プロセスガス組成が第2の高周波数電力を浴びるときに堆積優位の効果を前記基板に提供するように構成され、ここで前記二様態プロセスガス組成は、前記二様態プロセスガス組成が第2の高周波数電力に曝されたときに、前記基板上の前記エッチングフロントに前記第1の活性化エネルギよりも大きい第2の活性化エネルギが提供されるように構成されており、プロセスガス供給部と、
高周波数電源であって、前記プラズマ生成領域内で前記基板にエッチング優位の効果を引き起こさせるプラズマを生成するために、前記プラズマ生成領域内に存在するときに第1の期間にわたり前記第1の高周波数電力を前記二様態プロセスガス組成に供給するように構成され、前記プラズマ生成領域内で前記基板に堆積優位の効果を引き起こさせるプラズマを生成するために、前記プラズマ生成領域内に存在するときに第2の期間にわたり前記第2の高周波数電力を前記二様態プロセスガス組成に供給するように構成され、前記第1の高周波数電力に代わって前記第2の高周波数電力を供給するように構成され、前記第1の期間にわたる前記第1の高周波数電力の供給と、前記第2の期間にわたる前記第2の高周波数電力の供給とを、指定の全期間にわたり交互にかつ連続して繰り返すように構成される、高周波数電源と、
を備える、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第1の期間中に供給される前記第1の高周波数電力は、前記第2の期間中に供給される第2の高周波数電力よりも小さい、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第1の期間中に供給される前記第1の高周波数電力は、前記第2の期間中に供給される第2の高周波数電力よりも大きい、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第1の高周波数電力及び前記第2の高周波数電力のうちの低い方は、約100ワット(W)から約1000Wに及ぶ範囲内である、又は約300Wから約600Wに及ぶ範囲内である、又は約500Wである、プラズマ処理システム。 - 請求項4に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第1の高周波数電力及び前記第2の高周波数電力のうちの高い方は、約750ワット(W)から約6000Wに及ぶ範囲内である、又は約1000Wから約4000Wに及ぶ範囲内である、又は約2500Wである、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第1の期間の持続時間は、前記第2の期間の持続時間よりも短い、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第1の期間の持続時間は、前記第2の期間の持続時間の約3分の1である、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、更に、
高周波数信号に対して実質的に透明な構造によって前記プラズマ生成領域から分離されたコイルアセンブリであって、前記高周波数電源は、前記コイルアセンブリを通じて前記第1の高周波数電力及び前記第2の高周波数電力を前記プラズマ生成領域に供給するように接続される、コイルアセンブリを備える、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、更に、
前記プラズマ生成領域に面して配置された電極であって、前記高周波数電源は、前記電極を通じて前記第1の高周波数電力及び前記第2の高周波数電力を前記プラズマ生成領域に供給するように接続される、電極を備える、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、更に、
バイアス高周波数電源であって、前記第1の期間にわたり第1のバイアス電圧を前記基板ホルダに供給するように構成され、前記第2の期間にわたり第2のバイアス電圧を前記基板ホルダに供給するように構成されるバイアス高周波数電源、を備える、プラズマ処理システム。 - 請求項10に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第1のバイアス電圧は、最大で約5000ボルト(V)に及ぶ範囲内である、又は最大で約3000Vに及ぶ範囲内である、又は約100Vから約5000Vに及ぶ範囲内である、又は約200Vから約3000Vに及ぶ範囲内である、プラズマ処理システム。 - 請求項11に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第2のバイアス電圧は、前記第1のバイアス電圧よりも小さい、プラズマ処理システム。 - 請求項12に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第1の期間の持続時間は、前記第2の期間の持続時間よりも短い、プラズマ処理システム。 - 請求項12に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第1の期間の持続時間は、前記第2の期間の持続時間の約3分の1である、プラズマ処理システム。 - 請求項11記載のプラズマ処理システムであって、
前記第2のバイアス電圧は、前記プラズマ生成領域内の前記プラズマの生成中に前記基板からのマスク材料の除去を引き起こすために必要とされる閾値バイアス電圧未満である、プラズマ処理システム。 - 請求項11記載のプラズマ処理システムであって、
前記第2のバイアス電圧は、ゼロである、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、
前記二様態プロセスガス組成は、フッ素ベースのエッチャント種及び炭素ベースの堆積種を含む、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、
前記二様態プロセスガス組成は、酸素ベースのエッチャント種及びケイ素ベースの堆積種を含む、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、
前記高周波数電源は、1kHz(キロヘルツ)から100MHz(メガヘルツ)に及ぶ範囲内、又は400kHzから60MHzに及ぶ範囲内、又は約1MHzから約60MHzに及ぶ範囲内、又は約100kHzから約1MHzに及ぶ範囲内の1つ以上の周波数を有する高周波数信号の生成を通じて、前記第1の高周波数電力及び前記第2の高周波数電力を供給するように構成される、プラズマ処理システム。 - 請求項1に記載のプラズマ処理システムであって、
前記エッチャント種及び前記堆積種は、前記二様態プロセスガス組成に供給される高周波数電力の関数の形で異なる解離速度応答を有する、プラズマ処理システム。
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