JP5608157B2 - Substrate etching system and process method and apparatus - Google Patents
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Description
(分野)
本発明の実施形態は概して基板処理システム及び関連する基板プロセス、例えばエッチング/堆積プロセスに関する。一態様において、本発明は、改善されたシリコンエッチングシステムに関する。別の態様において、本発明は高速ガス交換システムに関する。更に別の態様において、本発明は、デュアルエッチング/堆積プロセスを提供することに関する。更に別の態様において、本発明は、処理チャンバ及びガス送出システムを含むシステムを使用して、チャンバ内で基板を処理しながら迅速なガス移行プロセスを提供することに関する。
(Field)
Embodiments of the present invention generally relate to substrate processing systems and related substrate processes, such as etching / deposition processes. In one aspect, the present invention relates to an improved silicon etching system. In another aspect, the invention relates to a fast gas exchange system. In yet another aspect, the present invention relates to providing a dual etch / deposition process. In yet another aspect, the present invention relates to providing a rapid gas migration process using a system including a processing chamber and a gas delivery system while processing a substrate in the chamber.
(関連技術の説明)
ミクロ電子デバイスの製造には多数の異なるステージがあり、各ステージには様々なプロセスが含まれる。あるステージでは、ある特定のプロセスにより、シリコン基板等の基板の表面をプラズマに暴露することによって基板の物理的及び材料特性を変化させる。このプロセスはエッチングとして知られており、材料を除去してホール、ビア及び/又はその他の開口部(本明細書においては「トレンチ」と称される)を基板に形成することを伴う。
(Description of related technology)
There are many different stages in the manufacture of microelectronic devices, and each stage involves various processes. At one stage, a specific process changes the physical and material properties of the substrate by exposing the surface of the substrate, such as a silicon substrate, to plasma. This process is known as etching and involves removing material to form holes, vias and / or other openings (referred to herein as “trenches”) in the substrate.
プラズマエッチリアクタは一般に、半導体基板にトレンチをエッチングするために使用される。これらのリアクタは、基板がその内部で支持されるところのチャンバを備える。少なくとも1つの反応ガスをチャンバに供給し、高周波信号をこの反応ガスに結合させてプラズマを形成する。このプラズマによって、リアクタ内に位置決めされた基板をエッチングする。基板も高周波信号に結合させることによって、エッチングプロセス中、この基板にバイアスを印加してエッチング性能及びトレンチプロファイルを向上させる場合もある。 Plasma etch reactors are commonly used to etch trenches in a semiconductor substrate. These reactors comprise a chamber in which the substrate is supported. At least one reactive gas is supplied to the chamber and a high frequency signal is coupled to the reactive gas to form a plasma. With this plasma, the substrate positioned in the reactor is etched. The substrate may also be coupled to a high frequency signal to apply a bias to the substrate during the etching process to improve etching performance and trench profile.
これらのトレンチプロファイルは、異なる限界寸法を必要とすることが多い。限界寸法には幅、深さ、アスペクト比、レジスト選択性、側壁の粗さ及び側壁の平坦性が含まれる。これらの限界寸法は様々な要素によって制御することができ、そのうちの2つがエッチング時間とエッチング速度であり、これらは更にエッチング対象となる材料及び使用するエッチングシステムのタイプに左右される。 These trench profiles often require different critical dimensions. Critical dimensions include width, depth, aspect ratio, resist selectivity, sidewall roughness, and sidewall flatness. These critical dimensions can be controlled by various factors, two of which are etch time and etch rate, which further depend on the material being etched and the type of etching system used.
特に重要な材料の1つがシリコンである。TSV(through silicon via:シリコン貫通電極)エッチングは、シリコン基板に深いトレンチを形成するために低周波バイアス電力及び低温環境を必要とする独特の技法である。しかしながら、製造中、シリコンは一般にシリコン以外の材料の複数の層(シリコン上に堆積される酸化物層、金属層等)によって被覆される。酸化物及び金属には、高周波バイアス電力等のシリコンの場合とは異なるエッチング要件がある。加えて、堆積ステップ中、エッチングステップに先立ってトレンチの側壁を保護するためにトレンチ形成中に基板の層上に薄膜ポリマー層を堆積する場合がある。このポリマー層に、酸化物、金属又はシリコン層とは異なる更に別のエッチング要件がある場合がある。これらの全く異なる要件が、使用するエッチングシステムのタイプの複雑度に影響し、またその複雑度を上げる。 One particularly important material is silicon. TSV (Through Silicon Via) etching is a unique technique that requires low frequency bias power and a low temperature environment to form deep trenches in a silicon substrate. However, during manufacturing, silicon is generally covered by multiple layers of materials other than silicon (oxide layers, metal layers, etc. deposited on the silicon). Oxides and metals have different etching requirements than silicon, such as high frequency bias power. In addition, during the deposition step, a thin film polymer layer may be deposited over the substrate layer during trench formation to protect the trench sidewalls prior to the etching step. This polymer layer may have additional etching requirements that are different from the oxide, metal or silicon layers. These completely different requirements affect and increase the complexity of the type of etching system used.
エッチングシステムのタイプの1つに、インシチュ(in-situ)のプラズマエッチングが含まれる。この第1のタイプのエッチングシステムを使用し、除去プラズマ及び堆積プラズマを使用して単一のリアクタ内で基板からの材料の除去と基板への材料の堆積を交互に行うことによって、トレンチを形成することが可能である。別のタイプのエッチングシステムには、遠隔プラズマエッチング含まれる。この2番目のタイプのエッチングシステムを利用すると、トレンチをインシチュシステムの場合と同様に形成することができるが、ただしプラズマを、1次リアクタ内に位置する基板上に導入する前に遠隔リアクタ内で発生させる。エッチングシステムのタイプに加え、各システムを使用してのエッチングのプロセスも変化し得る。一部のエッチングプロセスでは時分割ガスモジュレーション(TMGM)システム又はBoschシステム等の多段階方式を採用しており、この方式には、エッチング/堆積ステップ又はエッチング/フラッシュ/堆積ステップ等のいくつかのレシピステップが含まれる。TMGMプロセスでは、材料をある期間にわたってエッチングし、次に保護膜を事前にエッチングした表面上に堆積することによって表面、典型的にはトレンチの側壁を更なるエッチングから保護する。これら2つのステップを、より深いトレンチを形成するにしたがって繰り返す。異なるタイプのエッチングシステム及びプロセスには、異なる材料層に異なるトレンチプロファイルを形成するにあたって特定の利点及び欠点がある。 One type of etching system includes in-situ plasma etching. Using this first type of etching system, trenches are formed by alternately removing material from the substrate and depositing material on the substrate in a single reactor using removal and deposition plasmas. Is possible. Another type of etching system includes remote plasma etching. Using this second type of etching system, the trench can be formed as in the in-situ system, except that in the remote reactor before the plasma is introduced onto the substrate located in the primary reactor. To generate. In addition to the type of etching system, the process of etching using each system can also vary. Some etching processes employ a multi-stage scheme such as a time-sharing gas modulation (TMGM) system or a Bosch system, which includes several recipes such as an etch / deposition step or an etch / flash / deposition step. Steps are included. In the TMGM process, the surface, typically the sidewalls of the trench, is protected from further etching by etching the material for a period of time and then depositing a protective film on the pre-etched surface. These two steps are repeated as the deeper trench is formed. Different types of etching systems and processes have certain advantages and disadvantages in forming different trench profiles in different material layers.
トレンチを形成する時に特に重要となる限界寸法の1つである側壁の粗さを適切に制御しない限り、ミクロ電子デバイスが欠陥品となる。エッチングサイクル中、トレンチを形成する間、材料は堆積され、除去され続ける。これに対応して、「スカラップ形成(scallopping)」として知られる現象である、一連の山及び谷を含む縞模様が、トレンチの側壁に沿って生じる。数多くの大きな山及び谷によって、トレンチの側壁の粗さが上昇する。 Unless the sidewall roughness, which is one of the critical dimensions particularly important when forming the trench, is not properly controlled, the microelectronic device becomes a defective product. During the etching cycle, material continues to be deposited and removed while forming the trench. Correspondingly, a striped pattern including a series of peaks and valleys occurs along the sidewalls of the trench, a phenomenon known as “scalloping”. Numerous large peaks and valleys increase the roughness of the trench sidewalls.
従って、基板のエッチングを制御し、また基板に形成されるプロファイルの粗さを軽減するためのエッチングシステム及びプロセスの改善された方法及び装置が必要とされる。 Accordingly, there is a need for improved methods and apparatus for etching systems and processes for controlling substrate etching and reducing the roughness of the profile formed on the substrate.
一実施形態において、チャンバ内で基板をエッチングする方法は、保護層を、エッチングリアクタ内の基板上に配置された第1層上に堆積し、この保護層をエッチングリアクタ内でエッチングし、保護層のエッチング中、第1バイアス電力が印加され、第1層をエッチングリアクタ内でエッチングし、第1層のエッチング中、第2バイアス電力が印加され、堆積プロセス及びエッチングプロセスを繰り返すことによって基板にプロファイルを形成することを含む。 In one embodiment, a method for etching a substrate in a chamber includes depositing a protective layer on a first layer disposed on the substrate in the etch reactor, etching the protective layer in the etch reactor, The first bias power is applied during the etching of the first layer, the first layer is etched in the etching reactor, the second bias power is applied during the etching of the first layer, and the substrate is profiled by repeating the deposition process and the etching process. Forming.
一実施形態において、チャンバ内で基板をエッチングする方法は、堆積プロセス中に基板上に高分子膜を堆積し、基板上に堆積されたこの高分子膜を第1エッチングプロセス中にエッチングし、第2エッチングプロセス中に基板をエッチングすることによって基板にプロファイルを形成することを含み、第1バイアス電力が第1プロセス中に基板に印加され、第2バイアス電力が第2エッチングプロセス中に基板に印加される。 In one embodiment, a method of etching a substrate in a chamber includes depositing a polymer film on the substrate during the deposition process, etching the polymer film deposited on the substrate during the first etching process, Forming a profile in the substrate by etching the substrate during a two-etching process, wherein a first bias power is applied to the substrate during the first process and a second bias power is applied to the substrate during the second etching process Is done.
一実施形態において、ガス送出システムは、基板を処理するためのチャンバと、第1ガス送出ラインによってチャンバと連通している第1ガスパネルを備え、第1ガス送出ラインは複数の第1フローコントローラを含み、送出システムは更に第2ガス送出ラインによってチャンバと連通している第2ガスパネルを備え、第2ガス送出ラインは複数の第2フローコントローラを含み、複数の第1及び第2フローコントローラは、第1及び第2パネルからのガスをそれぞれチャンバ並びに第1及び第2ガス送出ラインと連通した1つ以上の排出部に選択的に方向付けすることができる。 In one embodiment, a gas delivery system includes a chamber for processing a substrate and a first gas panel in communication with the chamber by a first gas delivery line, the first gas delivery line comprising a plurality of first flow controllers. And the delivery system further comprises a second gas panel in communication with the chamber by a second gas delivery line, the second gas delivery line comprising a plurality of second flow controllers, and a plurality of first and second flow controllers Can selectively direct gas from the first and second panels to one or more exhausts in communication with the chamber and the first and second gas delivery lines, respectively.
一実施形態において、ガスをチャンバに供給する方法は、第1ガスをチャンバへと第1ガスパネルから第1ガス送出ラインを通して供給し、第1ガスをチャンバに供給しながら第2ガスを排出部に第2ガスパネルから第2ガス送出ラインを通して方向付けし、第1ガスを排出部へと方向付けし、第2ガスをチャンバに供給することを含み、第2ガスをチャンバに導入するに先立って、第1ガスはチャンバから除去される。 In one embodiment, a method for supplying gas to a chamber includes supplying a first gas to the chamber from a first gas panel through a first gas delivery line and discharging a second gas while supplying the first gas to the chamber. Directing the second gas panel through a second gas delivery line, directing the first gas to the discharge, and supplying the second gas to the chamber prior to introducing the second gas into the chamber. Thus, the first gas is removed from the chamber.
本発明の上記の構成が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約した本発明のより具体的な説明を実施形態を参照して行う。実施形態の一部は添付図面に図示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態しか図示しておらず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得ることから、本発明の範囲を限定すると解釈されないことに留意すべきである。 In order that the above-described structure of the present invention may be understood in detail, a more specific description of the invention briefly summarized above will be given by way of example. Some of the embodiments are illustrated in the accompanying drawings. It should be noted, however, that the accompanying drawings depict only typical embodiments of the invention and that the invention may include other equally effective embodiments and therefore should not be construed as limiting the scope of the invention. Should.
本発明は概して、基板エッチングシステム及びプロセスの装置及び方法に関する。本明細書に記載されるように、本発明をシリコンエッチングシステム及びプロセスに関連するものとして説明する。しかしながら、本発明の態様はシリコンエッチングでの利用に限定されず、その他のタイプの材料のエッチングにも応用可能であることに留意すべきである。本発明の装置及びその使用方法の新規性をより良く理解できるように、以下、添付の図面を参照する。 The present invention generally relates to substrate etching systems and process apparatus and methods. As described herein, the present invention is described as relating to a silicon etching system and process. However, it should be noted that aspects of the present invention are not limited to use in silicon etching and are applicable to etching other types of materials. For a better understanding of the novelty of the device of the invention and its method of use, reference will now be made to the accompanying drawings.
酸化物層及び金属層を堆積させたシリコン基板に深いトレンチ等のプロファイルをエッチングするための方法及び装置が提供され、ここでエッチングサイクルは、単一の完全に自動化されたリアクタ内でインシチュで行われる複数のプラズマプロセスを含む。このようなエッチングサイクルのそれぞれは、堆積ステップ、第1エッチングステップ、第2エッチングステップを含む。これらのステップのそれぞれは、基板を支持するリアクタのチャンバ内に供給されるガス混合物の組成物によって定義される個々のプラズマプロセスである。各ステップ中、ガス混合物の異なる組成物をチャンバに供給することができる。リアクタは通常、プラズマを発生させ維持するための電源(本明細書において「ソース電力」と称する)及び基板にバイアスを印加するための電源(本明細書において「バイアス電力」と称する)を備え、独立して制御される。 A method and apparatus are provided for etching a profile such as a deep trench in a silicon substrate having an oxide layer and a metal layer deposited thereon, wherein the etching cycle is performed in situ in a single fully automated reactor. A plurality of plasma processes. Each such etching cycle includes a deposition step, a first etching step, and a second etching step. Each of these steps is an individual plasma process defined by the composition of the gas mixture fed into the chamber of the reactor that supports the substrate. During each step, a different composition of the gas mixture can be supplied to the chamber. The reactor typically includes a power source for generating and maintaining plasma (referred to herein as “source power”) and a power source for applying a bias to the substrate (referred to herein as “bias power”), Independently controlled.
バイアス電力はパルス化することができ(例えば、エネルギーを繰り返し放出する)、一方、ソース電力は連続的に印加することができる。特に、バイアス電力は、コントロールシステムによって設定された「デューティサイクル」と称されるところの電力がONとなる時間の割合を決定するためのジェネレータパルス化能を利用してパルス化することができる。一実施形態において、パルス化されたバイアス電力のON/OFF時間は、エッチングサイクルを通じて一定である。例えば、電力が約3ミリ秒にわたってONであり約15ミリ秒にわたってOFFの場合、デューティサイクルは約16.67%となる。パルス周波数(サイクル/秒、すなわちヘルツ(Hz))は、1.0をON/OFF時間(秒)の合計で割ったものに等しい。例えば、バイアス電力が約3ミリ秒にわたってONであり約15ミリ秒にわたってOFFの場合(全部で約18ミリ秒)、パルス周波数(サイクル/秒)は約55.55Hzである。一実施形態においては、エッチングサイクル中にON/OFFタイミングが変化する特殊なパルスプロファイルを使用する。一実施形態においては、基板に印加するバイアス電力を変化させることによって、エッチングサイクルを堆積ステップ及び/又はエッチングステップ間で切り替える。バイアス電力をパルス化することによって、トレンチ側壁のスカラップ化の軽減を促し、レジスト選択性を改善し、エッチング速度を改善し、また材料の界面でのアンダーカットを防止する。 The bias power can be pulsed (eg, repeatedly releasing energy) while the source power can be applied continuously. In particular, the bias power can be pulsed using the generator pulsing capability to determine the percentage of time that the power is turned on, referred to as the “duty cycle” set by the control system. In one embodiment, the ON / OFF time of the pulsed bias power is constant throughout the etch cycle. For example, if the power is on for about 3 milliseconds and off for about 15 milliseconds, the duty cycle is about 16.67%. The pulse frequency (cycles / second, or hertz (Hz)) is equal to 1.0 divided by the sum of the ON / OFF times (seconds). For example, if the bias power is ON for about 3 milliseconds and OFF for about 15 milliseconds (total about 18 milliseconds), the pulse frequency (cycles / second) is about 55.55 Hz. In one embodiment, a special pulse profile is used whose ON / OFF timing changes during the etching cycle. In one embodiment, the etching cycle is switched between the deposition step and / or the etching step by changing the bias power applied to the substrate. By pulsing the bias power, the trench sidewall scalloping is reduced, resist selectivity is improved, etching rate is improved, and undercutting at the material interface is prevented.
図1は、様々な基板を処理し且つ様々な基板サイズに対応するリアクタ100等のシステムの断面図である。一実施形態において、リアクタ100は、ソース電力15、整合回路17、バイアス電力20、整合回路21、チャンバ25、ポンプ30、バルブ35、セラミック静電チャック40、冷却装置45、蓋50、ガスノズル55及びガス送出システム102を含む。一実施形態において、ガス送出システム102は、チャンバ25に直接隣接して(例えば、その下に)配置されたハウジング105内に位置している。ガス送出システム102は、1つ以上のガスパネル104内に位置する1つ以上のガス供給源をガスノズル55に選択的に連結して処理ガスをチャンバ25に供給する。ハウジング105をチャンバ25に近接して配置することによってガスを変更する際のガス移行時間を短縮し、ガス利用を最小限に抑え、ガスの無駄を最小限に抑える。リアクタ100は更に、基板をチャンバ25内で支持するチャック40を上下させるための昇降装置27を含むことができる。チャンバ25は更に、下方ライナ22、上方ライナ23及び扉24を有する本体を更に含む。バルブ35は、ポンプ30とチャンバ25との間に配置することができ、またチャンバ25内の圧力を制御可能であってもよい。セラミック静電チャック40は、チャンバ25内に配置することができる。蓋50は、チャンバ25上に配置することができる。ガスノズル55は、ガス送出システム102からチャンバ25へとガス流を選択的に方向付けするための1つ以上のアウトレットを有する調節可能なガスノズルを含むことができる。ガスノズル55は、ガス流をチャンバ25内の異なる領域(チャンバ25の中心領域及び/又は側方領域等)へと方向付け可能であってもよい。一実施形態において、ガスノズル55は、チャンバ25におけるガスの分配を選択的に制御するために、ガスをチャンバ25の上部から導入する第1アウトレットと、ガスをチャンバ25の側部から導入する第2アウトレットを含むことができる。ガス送出システム102を利用することによって、少なくとも2種類のガス混合物をチャンバ25へと以下で更に詳しく説明するように同速度で供給することができる。任意の実施形態において、リアクタ100は、エッチングされたトレンチの深さ及び堆積した膜の厚さを、チャンバ25におけるトレンチ形成中に、リアクタの状態を求めるために他のスペクトル特性を利用する能力でもって測定可能なスペクトルモニタを含む。リアクタ100は、様々な基板サイズ、例えば最高約300mmの基板直径に対応できるように構成することができる。運転中、本明細書中において説明するように、リアクタ100は、約85〜約92度の範囲で先細りする角度を有するエッチング基板トレンチ側壁プロファイル及び約10マイクロメートル〜約500マイクロメートルの深さを有するエッチング基板トレンチを形成するように構成可能である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a system such as a
一実施形態において、リアクタ100は、金属エッチングリアクタ及び、任意で、後金属エッチングパッシベーションチャンバを含むシステムに連結される。
In one embodiment,
一実施形態において、プラズマプロセス用のプラズマを発生させ維持するためのソース電力15は、チャンバ25上に配置されたハウジング11内の電力発生装置を介してチャンバ25に結合される。ソース電力15は、パルス化能を有する約12MHz〜約13.5MHz、電力約10ワット〜約5000ワットの高周波を発生可能であってもよく、また更に、動的整合回路17を含むことができる。一例において、ソース電力15はパルス化能を有する13MHzの高周波を発生可能である。高周波をエッチングサイクル中に変更できるように、ソース電力15がデュアルチューナブルソースを含んでいてもよい。一実施形態において、ソース電力15は、リアクタ100に取り付け可能な、高いレベルのプラズマ電離を生じさせることが可能な遠隔プラズマ源を備える。遠隔プラズマ源を使用する場合、リアクタ100は更に、プラズマの基板への分配を促すために、チャンバ25上に配置された1枚又は複数のプラズマ分配プレートを含むことができる。一実施形態において、リアクタ100は、インシチュのソース電力及び遠隔プラズマソース電力の両方を含み、プラズマは遠隔プラズマソース電力を使用して遠隔プラズマチャンバ内で発生させられ、リアクタチャンバ25へと運ばれ、インシチュのソース電力15が、発生したプラズマをチャンバ25内で維持する。一実施形態において、エッチングサイクルは、その最中に電力範囲、すなわち電源15のワット数を増減させながら行われる。ソース電力15を、エッチングサイクル中にパルス化してもよい。
In one embodiment,
一実施形態において、基板にバイアスを印加するためのバイアス電力20はチャンバ25及びチャック40に結合される。バイアス電力20は、パルス化能を有する約2MHz、約10ワット〜約500ワットの低電力の高周波を発生させることができ、更に動的整合回路21を含むことができる。一実施形態において、バイアス電力20は、パルス化能を有する、約10ワット〜約500ワットの低電力の約400kHzから約2MHz、約100kHz〜約2MHz及び約100kHz〜約13.56MHzの選択可能な高周波を発生可能であり、更に動的整合回路又は固定整合回路及び周波数チューナを含む。一実施形態において、エッチングサイクルは、電力範囲、すなわちバイアス電力20のワット数をその最中に増減させながら行われる。一実施形態において、エッチングサイクルは、堆積ステップ、第1エッチングステップ、第2エッチングステップを含み、第1エッチングステップ中にバイアス電力20を使用し、第2エッチングステップ中にバイアス電力20を増減させる。例えば、バイアス電力の高周波を第1エッチングステップから第2エッチングステップにかけて増減させる。
In one embodiment,
バイアス電力20を、エッチングサイクル中にパルス化してもよい。バイアス電力20をパルス化するために、高周波電力をエッチングサイクル中にON/OFFで切り替える。バイアス電力20のパルス周波数は約10Hz〜約1000Hzであってもよく、約50Hz〜約180Hzであってもよい。一実施形態において、電力のON/OFF切り替えは、エッチングサイクルを通じて均等に時間配分される。一実施形態において、パルス化のタイミングプロファイルはエッチングサイクルを通じて変化し、基板の組成に左右される。バイアス電力20をONに切り替える時間の割合、すなわち上述したようなデューティサイクルは、パルス周波数に直接関係している。一実施形態において、パルス周波数が約10Hz〜約1000Hzの場合、デューティサイクルは約2%〜約40%である。一実施形態において、パルス化周波数が約50Hz〜約180Hzの場合、デューティサイクルは約5%〜約30%である。バイアス電力周波数及びパルス周波数は、処理対象である基板の材料に応じて調節することができる。
The
一実施形態において、冷却装置45は、チャンバ25及びチャンバ25内の基板の温度を制御可能である。冷却装置45は、チャンバ25に近接した位置で連結することができる。冷却装置45は、低温冷却装置(零下用熱電冷却装置等)を含むことができ、更に超低温用の直接冷却機構を含むことができる。冷却装置45は、約−20℃〜約80℃の範囲の温度を実現可能であり、より速い反応時間を達成するためにチャンバ25近くに位置しており、ある程度の制御によるエッチング速度の改善を可能にするランピング能を含んでいてもよい。一実施形態において、冷却装置45は、約−10℃〜約60℃の温度を実現可能であり、より速い反応時間を達成するためにチャンバ25近くに位置している。一実施形態において、冷却装置45は、チャンバ25において温度を約−10℃〜約−20℃に低下させることができる。
In one embodiment, the
一実施形態において、リアクタ100は、チャンバ圧約10mTorr〜約1000mTorrを、ポンプ30及びバルブ35でもって維持可能であり、バルブ35はチャンバ25に連結される。チャンバ圧をエッチングサイクル中に調節することによってトレンチプロファイルを更に改善することが可能である。例えば、堆積ステップからエッチングステップへと切り替える際、チャンバ圧を急速に低下又は上昇させる。ポンプ30は、約100sccm〜約1000sccmの流量をチャンバ25全体を通して処理可能なターボポンプ(例えば、2600L/秒ターボポンプ)を含むことができる。ポンプ30と共に、バルブ35が、反応時間が速い、プロセス流れ及び圧力変化の制御を促進するための絞りゲートバルブを含んでいてもよい。リアクタ100は更に、チャンバ25内の圧力を測定するためのデュアルマノメータを含むことができる。一実施形態において、リアクタ100は、約10mTorr〜約250mTorrの動圧をエッチングサイクル中に維持可能である。任意で、自動絞りゲートバルブ制御装置又はあらかじめ制御点が設定されたバルブを利用してもよく、動圧を、フローパラメータを変化させながら設定された点で維持することができる。
In one embodiment, the
図2は、高速ガス交換機200を有するガス送出システム102の一実施形態の概略図である。高速ガス交換機200は、第1フローコントローラ240、第2フローコントローラ230、多数の任意のフローリストリクタ260及び選択的にガスをチャンバ25(図1に図示)へとアウトレット270、280を介して方向付けするためのバルブ250を収容するハウジング205(上述したハウジング105等)並びにポンプ30の下流のチャンバ排出部へとガスを廃棄するための排出部290を含む。具体的には、4つのフローリストリクタ260及び8つのバルブ250が図2に図示されているが、フローリストリクタ260及びバルブ250の数は変更してもよい。第1フローコントローラ240はフローライン272を介してアウトレット270と連通しており、フローライン272はアウトレットフローライン273と連通している。第2フローコントローラ230はフローライン271を介してアウトレット270と連通しており、フローライン271もアウトレットフローライン273と連通している。第1及び第2フローコントローラのそれぞれは、フローライン272、271のそれぞれを介して排出部290と連通しており、フローライン272、271は各自、排出フローライン291に連結されている。第1フローコントローラ240はまた、フローライン282を介して別にアウトレット280と連通しており、フローライン282はアウトレットフローライン283と連通している。第2フローコントローラ230もまた、フローライン281を介して別にアウトレット280と連通しており、フローライン281もアウトレットフローライン283と連通している。第1及び第2フローコントローラのそれぞれは、フローライン282、281のそれぞれを介して排出部290と連通しており、フローライン282、281は各自、排出フローライン291に連結されている。第1及び第2フローコントローラから排出部290に続くフローライン271、272、281、282、291を介した流路の1つ以上がそれぞれ、以下で更に詳しく説明するように、プレフローガス経路を画成することができる。1つ以上の任意のフローリストリクタ260及びバルブ250を、第1及び第2フローコントローラ240、230間、アウトレット270、280と排出部290との間に位置させて処理ガスのアウトレット270、280及び排出部290への送出を制御することができる。アウトレット270、280を、(上述の)ガスノズル55の1つ以上のアウトレットと連通させることによってガスのチャンバ25内への分配を選択的に制御してもよい。高速ガス交換機200、特に第1及び第2フローコントローラ240、230は、処理ガスを高速ガス交換機200を使用して供給するために、第1ガスパネル220及び第2ガスパネル210にそれぞれ連結される。第1及び第2ガスパネル210、220は、第1フローライン217及び第2フローライン227を介して高速ガス交換機200に連結することができる。第1及び第2ガスパネルはそれぞれ1つ以上のガス供給源215、225を含むことができ、また1種以上のガスを第1及び第2フローライン217、227を介して高速ガス交換機200、ひいてはチャンバ25に供給可能である。シリコンエッチング用に構成する場合、高速ガス交換機200は第1ガス(六フッ化硫黄(SF6)等)を第1エッチングステップ及び第2エッチングステップ中に第1ガスパネル210からチャンバ25に供給し、また第2ガス(パーフルオロシクロブタン(C4F8)等)をチャンバ25へと堆積ステップ中に第2ガスパネル220から供給する。一例において、第1ガスパネル210及び第2ガスパネル220は、SF6及びC4F8を約1000sccmで、ヘリウムを約500sccmで、酸素(O2)及びアルゴンを約200sccmで送出可能である。一実施形態においては、プラズマ維持ガス(アルゴン等)を有する第3ガスパネルを高速ガス交換機200に連結し、このガスパネルは、エッチング及び堆積ステップ中、ガスをチャンバ25に連続的に供給可能である。
FIG. 2 is a schematic diagram of one embodiment of a gas delivery system 102 having a
運転中、第1ガスパネル210からのガスがチャンバ25に供給されるにあたって、第1フローコントローラ240は、ガスをアウトレット280へとフローライン282を介して、アウトレット270へとフローライン272を介して又は両方のアウトレットへと方向付けすることができる。任意のフローリストリクタ260を利用することによって、高速ガス交換機200内のガスの流れを制御することができる。ガスがチャンバ25に供給されている間、バルブ250はチャンバ25への流路を開放し、また排出フローライン291、ひいては排出部290への流路を閉鎖可能である。エッチングサイクルの切り替えステップ時、第2ガスパネル220からのガスをチャンバ25へと第1ガスパネル210と同様のやり方で供給することができる。第2ガスパネル220からのガスをチャンバ25に供給している間、バルブ250は、第1ガスパネル210からチャンバ25への流路を閉鎖し、排出フローライン291、ひいては排出部290への流路を開放してフローライン内のガスを廃棄することができる。一例において、ガスは、第1ガスパネル210からチャンバ250へと堆積ステップ中に供給され、またガスは第2ガスパネル220からチャンバ25へとエッチングステップ中に供給される。両方のガスパネル220、210を、堆積及びエッチングステップの両方に使用することができる。
During operation, as the gas from the
別の実施形態においては、図3に示されるように、高速ガス交換機を利用する。高速ガス交換機300は、ガスをチャンバ310(図1に図示のリアクタ100のチャンバ25等)へと選択的に方向付けするために互いに連通している第1フローコントローラ340、第2フローコントローラ345及び第3フローコントローラ347を収容したハウジング305(上述したハウジング105等)、第1排出部360並びに/又は第2排出部370を含む。高速ガス交換機300、特に第1フローコントローラ340を、第1ガスパネル320へとフローライン341を介して連結することができる。ある実施形態においては、シリコンのエッチングに合わせて、第1ガスパネル320は複数のガス供給源322を含み、六フッ化硫黄、酸素、アルゴン、トリフルオロメタン(CHF3)及び/又はヘリウムが含まれるが、これらに限定されない。フローコントローラ340、345、347のそれぞれが、ガスを排出部360、370及び/又はチャンバ310へと方向付け可能なフローコントロールバルブを含むことができる。フローコントロールバルブは、迅速な応答を可能にし、また多くのフロー構成を提供するための空気操作用空気圧アクチュエータを含むことができる。加えて、フローコントローラ340、345、347は、バルブの動作を制御しモニタするためのオペレーティングシステムと通信してもよい。フローリストリクタ346、348を、任意で、第3フローコントローラ347に連結することによって第2排出部370及び/又はチャンバ310への流れを制限してもよい。
In another embodiment, a high speed gas exchanger is utilized, as shown in FIG. The high-
一実施形態において、第1フローコントローラ340は、ガスを第1排出部360へとフローライン343(以下でより詳しく説明するように高速排気経路が画成される)を介して及び/又はフローライン342を介して第2フローコントローラ345へと方向付けするように構成される。第2フローコントローラ345を、ガスをチャンバ310へとフローライン325を介して及び/又はフローライン344を介して第3フローコントローラ347へと方向付けするように構成してもよい。第3フローコントローラ347を、ガスを第2排出部370へと任意のフローリストリクタ348を通してフローライン349を介して方向付けするように構成してもよく(以下でより詳しく説明するプレフローガス経路が画成される)及び/又はチャンバ310へと任意のフローリストリクタ346を通してフローライン321を介して方向付けするように構成してもよく、フローライン321はフローライン325と連通していてもよい。
In one embodiment, the
高速ガス交換機300は、また、ハウジング305内に配置され且つ互いに連通した、ガスをチャンバ310、第1排出部360及び/又は第2排出部370へと方向付けするための第1フローコントローラ350、第2フローコントローラ355及び第3フローコントローラ357も含むことができる。高速ガス交換機300、特に第1フローコントローラ350を、第2ガスパネル330にフローライン351を介して連結することができる。ある実施形態において、シリコンのエッチングに合わせて、第2ガスパネル330は複数のガス供給源332を含み、パーフルオロシクロブタン、酸素、アルゴン、トリフルオロメタン及び/又はヘリウムが含まれるがこれらに限定はされない。フローコントローラ350、355、357のそれぞれはガスを排出部360、370及び/又はチャンバ310に方向付け可能なフローコントロールバルブを含むことができる。フローコントロールバルブは、迅速な応答を可能にし、また多くのフロー構成を提供するための空気操作を含むことができる。加えて、フローコントローラ350、355、357は、バルブの動作を制御しモニタするためのオペレーティングシステムと通信してもよい。フローリストリクタ356、358を、任意で、第3フローコントローラ347に連結することによって第2排出部370及び/又はチャンバ310への流れを制限することができる。
The
一実施形態において、第1フローコントローラ350は、ガスを第1排出部360へとフローライン353を介して(以下でより詳しく説明するように高速排気経路が画成される)及び/又はフローライン352を介して第2フローコントローラ355へと方向付けするように構成される。第2フローコントローラ355は、ガスをチャンバ310へとフローライン335を介して及び/又はフローライン354を介して第3フローコントローラ357へと方向付けするように構成することができる。第3フローコントローラ357を、ガスを第2排出部370へと任意のフローリストリクタ358を通してフローライン359を介して方向付けするように構成してもよく(以下でより詳しく説明するプレフローガス経路が画成される)及び/又はチャンバ310へと任意のフローリストリクタ356を通してフローライン331を介して方向付けするように構成してもよく、フローライン331はフローライン335と連通していてもよい。
In one embodiment, the
運転中、平行なフローライン325、335は、ガスを独立してチャンバ310へと一連のフローコントローラ及び任意の制流部(フローコントローラ340、345、347、350、355、357及び任意のフローリストリクタ346、356等)を通して送出するように構成されており、迅速なガス交換が可能になる。フローライン325、335は、任意のフローリストリクタ346、356を通して観察されたガスの遅延を排除するために、独立して及び/又は直接的にガスを高速でチャンバ310に送出可能でもある。別の実施形態において、フローライン325、335は、チャンバ310内への進入に先立って合流する。高速ガス交換機300では、数多くのガスの送り出し方法及び構成が考えられる。一実施形態においては、第1ガス(又はガスの組み合わせ)をチャンバ310に直接送出し(例えば、フローライン341、342、325を通して)、第2ガス(又はガスの組み合わせ)を、フローライン354、352、351を介して、フローライン331のフローリストリクタ356を通してパルス化してチャンバ310への送出を制御するという選択肢が得られる。高速ガス交換機300の各バルブは、フローラインを通して送られるガスの逆拡散を防止するためのチェックバルブを含んでいてもよい。フローコントローラ340、350は、フローライン343、353を通してガスを方向付け可能であり、これらのフローラインは第1排出部360と連通している。フローコントローラ347、357は、ガスをフローライン349、359を通して方向付け可能であり、これらのフローラインは第2排出部370と連通している。
During operation,
一実施形態において、高速ガス交換機300は、フローライン341、351のいずれか又は両方と連通した任意のフローライン386を含む。フローライン386は、任意のフローコントローラ384及び/又は任意のフローリストリクタ382を含むことができる。フローライン386は、全てのフローラインからのガスを廃棄するためにガスを排出部380に方向付け可能であってもよく、以下で更に詳しく説明する高速排気経路が画成される。排出部360、370、380は真空環境を含んでいてもよく、この真空環境に向かってガスが方向付けされる。
In one embodiment, the high-
一実施形態においては、高速ガス交換機300を任意のガスパネル390に連結して、フローライン395を介したチャンバ310へのガス供給源392(パージガス等)とすることもでき、フローライン395は、本明細書に記載の実施形態と組み合わされてフローライン335と連通している。ガスパネル390は、処理ガス混合物間での移行前にチャンバ310内の残留ガスを除去して処理ガス混合物への残留ガスの混ざりこみを防止するための急速廃棄バルブとして動作することができる。ガスパネル390は、エッチングサイクル中に、第1及び第2ガスパネルのいずれか又は両方からのガスとの処理用のガスを供給するためのチャンバ310への高速ダイレクトラインも提供することができる。フローライン395は、ガス390からチャンバ310への流れを制御するためのフローコントローラ及び/又はリストリクタを含むことができる。ガス供給源392は、チャンバ310及びフローライン内に残留している残留ガス混合物をパージ可能であってもよい。一実施形態においては、フローコントローラの1つ以上を開放位置へと作動させ、残留ガス混合物を、排出部360、370、380の1つ以上へとフローライン325、335のいずれか又は両方を通して、ガスパネル390から供給されるガス供給源392を使用してパージする。同様のガスパネル設備を、フローライン325と連通させて設置することができる。
In one embodiment, the high-
一実施形態において、基板は、プロセス中に基板にプロファイルを形成するためにチャンバ300内に配置される。このプロセスは1つ以上のステップを含むことができ(エッチングステップ、堆積ステップ等)、これらのステップを交互又は連続的に様々な順番で繰り返すことによってプロファイルを形成する。第1ガスパネル320のガス供給源322から供給された1種以上のガスを含む第1ガス混合物を、第1ガスパネル320からチャンバ310へと第1及び第2フローコントローラ340、354を経由させフローライン341、342、325を通して並びに/又は第1、第2及び第3フローコントローラ340、345、347を経由させフローライン341、342、344、321、325を通してプロセスステップの1つ以上の最中に供給することができる。第2ガスパネル330のガス供給源332から供給された1種以上のガスを含む第2ガス混合物を、第2ガスパネル330からチャンバ310へと第1及び第2フローコントローラ350、355を経由させてフローライン351、352、335を通して並びに/又は第1、第2、第3フローコントローラ350、355、357を経由させてフローライン351、352、354、321、335を通してプロセスステップの1つ以上の最中に供給することができる。第1及び第2ガス混合物を、プロセスステップを切り替える際に、迅速に切り替えてチャンバ310に供給することができる。第1及び第2ガス混合物を、プロセススイッチを切り替える際に、またその他のガス混合物をチャンバ310に供給している最中に、各フローライン325、335から排出部360、370、380へと方向付けすることもできる。加えて、ガス混合物の組成を切り換えプロセスステップ中に変更し、あるプロセスステップ中に別のガス混合物をチャンバに供給することができる。第1及び第2ガス混合物を、あるプロセスステップ中にチャンバ310へと同時に供給することもできる。フローコントローラは、制流されていないチャンバ310への流路を提供することができる。
In one embodiment, the substrate is placed in
一実施形態において、高速ガス交換システムは、第1エッチングステップから第2エッチングステップ及び/又は堆積ステップへと切り替える際に、基板をチャンバ内で処理しながら、1つ以上のバルブを使用して(フローコントローラの組み合わせ等。例えば、3方バルブ。迅速な応答作動が得られる空気圧式アクチュエータを含み得る)、チャンバ内でのガス混合物の連続的で迅速な切り替えが可能である。例えば、堆積ステップ中、第1ガス混合物をチャンバに供給し、一方、堆積ステップに続くエッチングステップ中のチャンバへの導入に備えて第2ガス混合物をチャンバに送り出す。各ステップの持続時間は1秒未満であってもよい。例えば、堆積ステップは約0.5秒続き、エッチングステップは約0.75秒続き、これらのステップを、それぞれのガス混合物を代表するステップ中に供給しながら、連続的に及び交互に繰り返して基板をチャンバ内で処理する。1つ以上のセンサをバルブに取り付けることによって、チャンバに供給されるガス混合物の性能をモニタすることができる。 In one embodiment, the fast gas exchange system uses one or more valves while processing the substrate in the chamber when switching from the first etching step to the second etching step and / or the deposition step ( Combinations of flow controllers, etc. For example, a three-way valve, which may include a pneumatic actuator that provides a quick responsive action), allows continuous and rapid switching of the gas mixture within the chamber. For example, during the deposition step, a first gas mixture is supplied to the chamber while a second gas mixture is delivered to the chamber in preparation for introduction into the chamber during the etching step following the deposition step. The duration of each step may be less than 1 second. For example, the deposition step lasts about 0.5 seconds, the etching step lasts about 0.75 seconds, and these steps are repeated continuously and alternately while feeding during the steps representative of the respective gas mixture. Is processed in the chamber. By attaching one or more sensors to the valve, the performance of the gas mixture supplied to the chamber can be monitored.
図4Aに示されるように、トレンチ400を基板の1つ以上の層410、420、430にエッチングすると、多数のスカラップ415がトレンチの側壁に沿って形成される。スカラップ415は側壁に沿って一連の山411及び谷412として現れ得る。スカラップ測定値413には、図4Bに示されるように、谷412の深さ、すなわち谷412の底中央からの測定が含まれ得る。一実施形態においては、谷412の長さ(すなわち、ある山の先端から隣接する山の先端までの垂直距離)及び山411及び谷412の数を、高速ガス交換機200又は300をリアクタ100と共に利用することによって増減させる。スカラップ測定値413が増大するにつれ、側壁の粗さが上昇する。一例においては、高速ガス交換機200又は300を利用し、トレンチを約10マイクロメートル/分のエッチング速度で、約0.1マイクロメートルのスカラップ測定値413で形成する。スカラップ測定値413は、トレンチを基板全体に形成する間、側壁に沿って妥当な公差内に維持され、例えば、スカラップ測定値413は、トレンチの上部で約0.1マイクロメートル以上であり、トレンチの底部で約0.025マイクロメートル以下である。一実施形態において、トレンチは約20マイクロメートル/分のエッチング速度で、約0.1マイクロメートルのスカラップ測定値413で形成される。一実施形態において、トレンチは、持続時間が約1秒〜約2秒の堆積ステップ及び持続時間が約2秒〜約4秒のエッチングステップで約10マイクロメートル/分のエッチング速度で形成される。エッチングステップには、第1エッチングステップ及び第2エッチングステップが含まれ得る。
As shown in FIG. 4A, when the
高速ガス交換機200又は300を利用し、エッチング後のトレンチプロファイル上に残留するフォトレジストの量を増加させることができる。また、より深いトレンチプロファイルを形成するにあたって、高速ガス交換機200又は300によってレジスト選択性を改善することができる。
By using the high-
高速ガス交換機200又は300によって、より高いエッチング性能が得られる。高速ガス交換機200又は300によって、以下の利点が得られる。すなわち、マスフローコントローラからチャンバへのガスの遅延が軽減され、複数のガス種の混合が解消され、ガス交換時間が短縮され、プロセスステップ間のガス送出遅れが軽減され、ガス種のオーバーラップが可能になり、複数のゾーンにわたってのガス送出が可能になり、また遠隔、ローカルのガスパネル位置が可能になる。これらの利点により、全体としてより高いエッチング速度が得られ、トレンチ側壁の粗さが軽減され、トレンチプロファイルを制御する能力が上昇する。高速ガス交換機200又は300を、マルチステッププロセスを採用しているエッチングシステム(TMGMシステム、Boschシステム等)と共に利用することができる。
A higher etching performance is obtained by the high-
一実施形態において、チャンバ内の基板をエッチングする方法は、第1ガスパネルからの第1ガスを堆積ステップ中にチャンバに供給し、第2ガスパネルからの第2ガスを第1エッチングステップ及び第2エッチングステップ中にチャンバに供給し、基板に第1バイアス電力を第1エッチングステップ中に印加し、第2バイアス電力を第2エッチングステップ中に印加することを含み、第1バイアス電力は第2バイアス電力より大きい。 In one embodiment, a method of etching a substrate in a chamber supplies a first gas from a first gas panel to the chamber during the deposition step, and a second gas from the second gas panel is supplied to the first etching step and the first gas. Supplying the chamber during the second etching step, applying a first bias power to the substrate during the first etching step, and applying a second bias power during the second etching step, the first bias power being the second Greater than bias power.
一実施形態において、任意で複数の層(酸化物、金属及び/又は堆積された保護高分子膜等。保護高分子膜は少なくとも1つのポリマー、コポリマー、オリゴマー、その誘導体又は組み合わせを含有する(ハードマスク、レジストマスク等))が堆積されたシリコン基板等の基板をエッチングする方法が提供される。本方法は、堆積ステップ、第1エッチングステップ、第2エッチングステップを有するエッチングサイクルを含む。このプロセスは、第1エッチングステップ中に高バイアス電力及び低圧を採用し、第2エッチングステップ中に低バイアス電力及び高圧を採用して基板にトレンチを形成することを含むことができ、高バイアス電力は複数層のエッチングに使用され(酸化物、金属及び/又は高分子膜等)、低バイアス電力は基板のエッチングに使用される(シリコン基板等)。このプロセスによって改善されたレジスト選択性が得られ、トレンチ側壁の粗さが軽減される。 In one embodiment, optionally multiple layers (such as oxides, metals and / or deposited protective polymer films, etc. The protective polymer film contains at least one polymer, copolymer, oligomer, derivative or combination thereof (hard A method is provided for etching a substrate, such as a silicon substrate, on which a mask, resist mask, etc.) is deposited. The method includes an etching cycle having a deposition step, a first etching step, and a second etching step. The process can include employing a high bias power and low pressure during the first etch step and employing a low bias power and high pressure during the second etch step to form a trench in the substrate. Is used for etching multiple layers (such as oxides, metals and / or polymer films), and low bias power is used for etching substrates (such as silicon substrates). This process provides improved resist selectivity and reduces trench sidewall roughness.
一例においては、慣用のシリコンエッチングシステム下、エッチングステップで、シリコンの等方的な貫通及びエッチングに先立つ表面ポリマーの除去にその時間の約40%が費やされる。バイアス電力はポリマー層の貫通に必要だが、シリコンエッチングは発熱性であり、結果的にバイアス電力を必要としない。約5秒の堆積ステップを約10秒のエッチングステップと共に利用して最適な限界寸法及びエッチング速度を得ることができる。バイアス電力がエッチングステップの10秒間全体にわたってONであり且つポリマー表面を約4秒後にエッチングする場合、バイアス電力をかけながらシリコンを残りの約6秒間にわたってエッチングすることによってレジスト選択性が低下し、トレンチ側壁の粗さが上昇する。この同じ例において、本発明の実施形態は、エッチングステップを、低圧/約4秒の高バイアス電力を含む第1エッチングステップとそれに続く高圧/残りの約6秒の低バイアス電力を含む第2エッチングステップとに分割することによってこの問題に対処しており、レジスト選択性が上昇する。一実施形態において、堆積ステップの時間は約1秒〜約20秒であり、エッチングステップの時間は約2秒〜約30秒以内である。 In one example, an etch step under a conventional silicon etch system spends about 40% of that time in the isotropic penetration of silicon and removal of the surface polymer prior to etching. Bias power is required to penetrate the polymer layer, but silicon etching is exothermic and consequently does not require bias power. A deposition step of about 5 seconds can be utilized with an etching step of about 10 seconds to obtain optimum critical dimensions and etch rates. If the bias power is ON for the entire 10 seconds of the etch step and the polymer surface is etched after about 4 seconds, etching the silicon for the remaining about 6 seconds with bias power reduces resist selectivity and The side wall roughness is increased. In this same example, embodiments of the present invention provide an etch step comprising a first etch step that includes a low voltage / high bias power of about 4 seconds followed by a second etch that includes a high voltage / remaining low bias power of about 6 seconds. This problem is addressed by dividing it into steps, which increases resist selectivity. In one embodiment, the deposition step time is about 1 second to about 20 seconds and the etching step time is within about 2 seconds to about 30 seconds.
図5Aは、約5秒の堆積ステップ510及び約10秒のエッチングステップ530を含む、シリコン基板をエッチングするためのステップ間での切り換えの際にステップの重複部520を有する従来のエッチングサイクル500を示す。図5Bは、従来のサイクル500と同じ基板に行う、本発明の一実施形態によるエッチングサイクル550を示す。図5Bは、堆積ステップ560中に薄膜高分子層を約3秒にわたって堆積し、第1エッチングステップ570中に約3秒にわたって高分子層をエッチングし、第2エッチングステップ580中に約5秒にわたってシリコン層をエッチングすることを含むシリコン基板のエッチング方法を示し、第1バイアス周波数がシリコン基板に第1ステップ中に印加され、第2バイアス周波数がシリコン基板に第2エッチングステップ中に印加され、第2バイアス周波数は第1周波数より小さい。図示のように、エッチングサイクル550は従来のエッチングサイクル500より約4秒速く、実質的に同様のトレンチプロファイルを形成し得る。高速ガス交換機200又は300を使用することによって、堆積ステップからエッチングステップに切り換える際のガスの重複を排除することもできる。
FIG. 5A illustrates a
一実施形態において、本方法は、エッチングサイクルの第1エッチングステップ中にバイアス電力を使用し、第2エッチングステップ中にゼロバイアス電力を使用することによってレジスト選択性を上昇させることを含む。 In one embodiment, the method includes increasing resist selectivity by using bias power during the first etching step of the etching cycle and using zero bias power during the second etching step.
一実施形態において、本方法は、第1エッチングステップ中に金属及び酸化物層を周波数約2MHzのバイアス電力でエッチングし、次に第2エッチングステップ中に周波数約400kHzのバイアス電力に切り換えてシリコン層をエッチングすることを含む。本方法は、複数の周波数のバイアス電力整合を更に含むことができる。 In one embodiment, the method etches the metal and oxide layers with a bias power having a frequency of about 2 MHz during the first etching step and then switches to a bias power with a frequency of about 400 kHz during the second etching step. Etching. The method may further include multiple power bias power matching.
図6Aは、従来法を使用して形成したエッチング特徴部又はプロファイル(トレンチプロファイル600等)を示す。図6Bは、本発明の一実施形態による方法を使用して形成したトレンチプロファイル650を示す。図示のように、従来法を使用して形成したトレンチプロファイル600は側壁に沿ってより高い度合いの粗さを有しており、例えばスカラップ測定値はエッチング速度約6.7マイクロメートル/分で約2マイクロメートルより大きい。高速ガス交換機200又は300及びリアクタ100を使用して形成したトレンチプロファイル650によって側壁の粗さは軽減され、またより滑らかなプロファイルが得られ、例えばスカラップ測定値はエッチング速度約5.8マイクロメートル/分で約1.5マイクロメートル未満である。トレンチプロファイル650はまた、滑らかで丸みのあるエッチング前面を含み得る。加えて、2つのステップから成るこのエッチングプロセスを利用して、より小さいスカラップ測定値を更に達成することができる。
FIG. 6A shows an etching feature or profile (such as trench profile 600) formed using conventional methods. FIG. 6B shows a
一実施形態において、エッチングサイクルは更に、エッチングされた材料表面上及び/又はトレンチ表面に沿って残ったフォトレジストマスク又は保護高分子膜の除去を含む除去プロセスを含む。一例において、この除去プロセスは、シリコン系基板の場合、酸素含有プラズマを使用して完了する。この除去プロセスは、トレンチプロファイルを本発明の実施形態を使用してエッチングした後に行うことができる。 In one embodiment, the etching cycle further includes a removal process that includes removal of the remaining photoresist mask or protective polymer film on the etched material surface and / or along the trench surface. In one example, the removal process is completed using an oxygen-containing plasma for silicon-based substrates. This removal process can be performed after the trench profile is etched using embodiments of the present invention.
一実施形態において、エッチングサイクルは更に、追加のエッチング又は除去プロセス(側壁平滑化プロセスと記載する場合もある)を含み、このプロセスは、エッチングによって生じた表面粗さ(例えば、スカラップの発生)をトレンチプロファイルに沿って更に平滑化することを含む。側壁平滑化プロセスは、上述の除去プロセス後に実行することができる。側壁平滑化プロセスによって、反応性プラズマフライスプロセスを使用して、エッチングされたトレンチの側壁表面に形成されたスカラップの深さを更に軽減することができる。除去プロセス及び反応性プラズマフライスプロセスの例示的な実施形態は、2008年8月27日に「Post Etch Reactive Plasma Milling to Smooth Through Substrate Via Sidewalls and Other Deeply Etched Features」の名称で出願された継続中の米国特許出願に開示されており、この文献は参照により全て本明細書に組み込まれる。 In one embodiment, the etching cycle further includes an additional etching or removal process (sometimes referred to as a sidewall smoothing process) that reduces the surface roughness (eg, occurrence of scallops) caused by the etching. Further smoothing along the trench profile. The sidewall smoothing process can be performed after the removal process described above. With the sidewall smoothing process, a reactive plasma milling process can be used to further reduce the depth of the scallop formed on the sidewall surface of the etched trench. An exemplary embodiment of the removal process and reactive plasma milling process was continued on August 27, 2008 in “Post Etch Reactive Plasma Milling to Smooth Through Substrate Via Sidewalls and Other Deep Etch”. Which is disclosed in U.S. Patent Application, which is hereby incorporated by reference in its entirety.
一実施形態においては、反応性プラズマフライスプロセスを使用して、トレンチプロファイルのスカラップが生じた表面をプラズマ源ガスから形成した反応性プラズマに暴露する。このガスは、SF6、NF3、CF4、CHF3、CIF3、BrF3、IF3又はこれらの誘導体を含むがこれらに限定されない反応物を含み、この反応物はトレンチプロファイルの表面で材料と反応する。プラズマ源ガスは不活性ガスを含んでいてもよく、不活性ガスはトレンチプロファイルと反応しないが、トレンチプロファイルに衝撃を与えることができる衝撃力として作用し、材料を分解し、スカラップから材料を除去する。一実施形態においては、残留高分子材料を基板のトレンチプロファイルから除去した後、トレンチプロファイルを、基板にバイアス電力を印加しながら、プラズマ源ガスから発生させた反応性プラズマで処理する。バイアス電力をパルス化してもよく、すなわち基板処理中にRF電力をON/OFF切り替えすることができる。反応性プラズマフライスプロセスは、本明細書で説明の本発明の実施形態を使用して、プラズマ源ガスの組成、基板温度、処理チャンバ内の圧力、バイアス電力及び/又はソース電力に関する高周波電力等のプロセス変数を調節することによって構成可能である。 In one embodiment, a reactive plasma milling process is used to expose a trench profile scalloped surface to a reactive plasma formed from a plasma source gas. This gas includes reactants including but not limited to SF 6 , NF 3 , CF 4 , CHF 3 , CIF 3 , BrF 3 , IF 3 or derivatives thereof, and the reactants are material at the surface of the trench profile. React with. The plasma source gas may contain an inert gas, which does not react with the trench profile, but acts as an impact force that can impact the trench profile, decomposing the material and removing the material from the scallop To do. In one embodiment, after the residual polymeric material is removed from the trench profile of the substrate, the trench profile is treated with a reactive plasma generated from a plasma source gas while applying bias power to the substrate. The bias power may be pulsed, that is, the RF power can be switched on and off during substrate processing. The reactive plasma milling process uses the embodiments of the present invention described herein, such as plasma source gas composition, substrate temperature, pressure in the processing chamber, high frequency power with respect to bias power and / or source power, etc. Configurable by adjusting process variables.
一実施形態においては、プレフローガス経路をチャンバ(リアクタ100のチャンバ25等)に、高速ガス交換システム200及び300等のガス送出システムを使用して設置する。プレフローガス経路は、ガス送出源からバルブを通ってチャンバとは別の真空環境へと続く接続部であってもよい。ガスをチャンバに送る前に、ガスをプレフローガス経路に流してガスの要求前に流れを安定化させることが可能である。加えて、いずれのフローコントロール装置(フローコントローラ等)もその放出物をプレフローガス経路に送ることができることから、ガス流の一部を、チャンバにガス流を送る前に安定化させることができる。
In one embodiment, the preflow gas path is installed in a chamber (such as
一実施形態においては、高速排気経路をチャンバ(リアクタ100のチャンバ25等)から排出部又は廃棄部へとガス送出システム(高速ガス交換システム200及び300等)を使用して設置する。高速排気経路は、ガス送出源及びチャンバ送出経路からチャンバへの、チャンバから別の真空環境へのバルブを経由した接続部であってもよい。1つ以上のバルブを各チャンバ送出経路接続部に使用することができ、これは高速排気経路を複数の場所で接続可能だからであり、いずれの2つのフローコントロール装置及び/又は制流部間にも少なくとも1つの接続部がある。チャンバ内のガスの変更が必要な場合、真空環境へのバルブを開放し、過剰なガスをチャンバ送出経路から除去する。
In one embodiment, a high speed exhaust path is installed from a chamber (such as
一実施形態においては、チャンバ(リアクタ100のチャンバ25等)への実際のガス流が可能な限り迅速に望ましい状態に到達するように、時間の経過と共にガス送出システム(高速ガス交換システム200及び300等)を通してガス流を制御することが提供される。チャンバ送出経路にガスがないなら、ガス送出システムが考えられ得る最短時間で平衡に到達するように、ガス送出システムが望ましいガスのそれぞれの流量を上昇させることができる。チャンバへのガスの流れが望ましい化学物質混合物及び流量に近づくにつれ、ガス送出システムを流れるガスの流量を、チャンバ内への望ましい流量が維持されるようなやり方で望ましいレベルにまで減量する。ガス送出システムが先行のプロセスからのガスで満たされている場合、ガス送出システムを流れる流量を変更(望ましい効果に応じて減量又は増量する)することができ、これによってチャンバへの望ましい流れは可能な限り迅速に望ましい値に到達する。チャンバへのガス流が望ましい化学物質混合物及び流量に近づくにつれ、ガス流を望ましい流量へと、チャンバへの望ましい流量が維持されるようなやり方で調節する。
In one embodiment, the gas delivery system (fast
一実施形態において、可変制流部、固定制流部又は一連の選択固定制流部を使用しての高速排気経路の制流制御が提供される。チャンバに送出される化学物質混合物を変更するが、変更時の流量を制御する必要がある場合、チャンバ送出経路と高速排気経路との間の1つ以上のバルブを絞って排気速度を制御することができる。場合によっては、ガスの一部が高速排気経路へと排気され、一部がチャンバへと送出されるようにとチャンバ送出経路に沿ったバルブを絞ることによって、チャンバへの望ましい化学物質混合物及び流量をより迅速に達成することが可能である。 In one embodiment, flow control of the high speed exhaust path is provided using a variable flow control, a fixed flow control, or a series of selective fixed flow control. If the chemical mixture delivered to the chamber is changed but the flow rate at the time of change needs to be controlled, one or more valves between the chamber delivery path and the high speed exhaust path are throttled to control the exhaust rate. Can do. In some cases, the desired chemical mixture and flow rate to the chamber by squeezing a valve along the chamber delivery path so that a portion of the gas is evacuated to the high speed exhaust path and a portion is delivered to the chamber. Can be achieved more quickly.
一実施形態において、チャンバへのガス送出は、ある化学物質混合物及び流量から別の化学物質混合物及び流量へと変更する際、チャンバ送出経路内の残留ガスを利用して途切れることなく継続する。1つ以上のバルブをチャンバ送出経路で閉鎖することによって、バルブ下流のガスはチャンバ内に流入し続け、バルブ上流のガスは別の場所に送られる。閉鎖したバルブの上流のガス流は、バルブが閉鎖されている間、チャンバには到達しない。このようにして、チャンバは、バルブ下流のガス(残留ガス)に邪魔されることなく稼動し続け、バルブ上流のガスは、次の望ましい化学物質混合物及び流量に変更される。チャンバ送出経路のバルブ下流のガスが全てチャンバ内へと送られてしまう前に、バルブを開放して、次の望ましい化学物質混合物を望ましい流量でチャンバに導入する。 In one embodiment, gas delivery to the chamber continues uninterrupted utilizing residual gas in the chamber delivery path when changing from one chemical mixture and flow rate to another chemical mixture and flow rate. By closing one or more valves in the chamber delivery path, gas downstream of the valve continues to flow into the chamber and gas upstream of the valve is routed elsewhere. The gas flow upstream of the closed valve does not reach the chamber while the valve is closed. In this way, the chamber continues to operate uninterrupted by the gas downstream of the valve (residual gas), and the gas upstream of the valve is changed to the next desired chemical mixture and flow rate. Before all the gas downstream of the valve in the chamber delivery path has been sent into the chamber, the valve is opened to introduce the next desired chemical mixture into the chamber at the desired flow rate.
一実施形態においては、チャンバ送出経路、プレフロー経路及び高速排気経路の1つ以上のバルブを一定の順序で配列する。バルブを時系列で作動させることによって、望ましい化学物質混合物を望ましい流量でチャンバへと望ましいタイミングで送出することができる。新しい化学物質混合物及び流量がチャンバで必要とされる前に、バルブを作動させて新しい化学物質混合物の流れを新しい流量でチャンバ送出経路を通して開始させることができる。同時に、バルブをチャンバ送出経路、プレフロー経路及び高速排気経路に向けて作動させて新しい化学物質混合物及び流量の流れをチャンバ送出経路を通して安定化させ、化学物質のチャンバへの送出をチャンバ送出経路内の残留ガスから継続し、チャンバ送出経路の隠れた部位から残留化学物質を除去する。化学物質の切り替えを、化学物質送出源に最も近い位置で最短時間で起こすことができる。高速排気経路、プレフロー経路、チャンバ送出経路用の、チャンバ送出経路に沿って化学物質送出源からチャンバへと離間された一連のバルブの時限切り替えを利用して、新しい化学物質混合物を新しい流量で、可能な限り要求された時間に近い時間でもってチャンバに次元的に送出することができる。 In one embodiment, one or more valves in the chamber delivery path, preflow path, and fast exhaust path are arranged in a certain order. By actuating the valves in chronological order, the desired chemical mixture can be delivered to the chamber at the desired timing at the desired flow rate. Before a new chemical mixture and flow rate is required in the chamber, the valve can be actuated to start a new chemical mixture flow through the chamber delivery path at the new flow rate. At the same time, the valves are actuated towards the chamber delivery path, the preflow path and the high speed exhaust path to stabilize the flow of new chemical mixture and flow rate through the chamber delivery path, and the delivery of chemicals into the chamber within the chamber delivery path. Continue from the residual gas and remove residual chemicals from hidden parts of the chamber delivery path. Chemical switching can occur in the shortest time at the location closest to the chemical delivery source. Utilizing a timed switch of a series of valves spaced from the chemical delivery source to the chamber along the chamber delivery path for the fast exhaust path, preflow path, and chamber delivery path, a new chemical mixture at a new flow rate, The chamber can be delivered dimensionally with a time as close as possible to the required time.
一実施形態においては、チャンバ送出経路、高速排気経路及びプレフロー経路における化学物質の送出のフィードバックを利用する。化学物質混合物及び流量を、様々な経路において、圧力センサ、流量センサ、化学物質センサ及び/又は経路内の状態をモニタするその他のセンサで測定することが可能である。化学物質混合物及び流量を上記の方法のいずれかを利用して変更する際、これらのセンサの測定結果を使用して、化学物質の送出の制御を改善し、バルブ設定(すなわち、開放、閉鎖、比例状態)を決定することが可能である。化学物質混合物の移行及び定常性能並びに流量をセンサを使用して測定及び調節し、バルブの動作設定又は状態の変更に使用するタイミングを制御することが可能である。 In one embodiment, feedback of chemical delivery in the chamber delivery path, fast exhaust path, and preflow path is utilized. The chemical mixture and flow rate can be measured in various paths with pressure sensors, flow sensors, chemical sensors and / or other sensors that monitor conditions in the path. When changing the chemical mixture and flow rate using any of the methods described above, these sensor measurements can be used to improve control of chemical delivery and valve settings (ie, open, closed, It is possible to determine the proportional state). It is possible to measure and adjust the chemical mixture transition and steady state performance and flow rate using sensors to control the timing used to change the valve operating settings or states.
一実施形態においては、チャンバ内への化学物質送出のフィードバックを利用する。圧力センサ、光学センサ、チャンバからのフィードバックを提供するその他のセンサを使用して、チャンバ内への実際の化学物質混合物及び流量を決定することが可能である。チャンバへの化学物質混合物及び流量を変更する際、測定値を使用して化学物質の送出の制御を改善し、バルブ設定を決定することが可能である。測定値を使用して、化学物質混合物の移行及び定常性能並びに流量を測定及び決定することも可能である。 In one embodiment, feedback of chemical delivery into the chamber is utilized. Pressure sensors, optical sensors, and other sensors that provide feedback from the chamber can be used to determine the actual chemical mixture and flow rate into the chamber. When changing the chemical mixture and flow rate to the chamber, measurements can be used to improve control of chemical delivery and to determine valve settings. Measurements can also be used to measure and determine chemical mixture migration and steady state performance and flow rates.
一実施形態においては、予測的なフロー制御法を使用してガス移行時間を最小限に抑える。この方法は、化学物質混合物を望ましい流量以外の流量で流し、次に望ましい流量へと収束させて平衡ガスライン圧、ひいてはチャンバ内への実際の望ましい流れを考えられ得る最短時間で達成することを含み得る。 In one embodiment, predictive flow control methods are used to minimize gas transition times. This method allows the chemical mixture to flow at a flow rate other than the desired flow rate and then converges to the desired flow rate to achieve the equilibrium gas line pressure and thus the actual desired flow into the chamber in the shortest possible time. May be included.
一実施形態において、フローシステムのモデルを使用して予測的にバルブを一定の順序で配列する方法が提供される。この方法は、流量、ガス送出システムの容量、ガス送出ラインの容量、チャンバシャワーヘッドの容量、ガス送出システムの制流、チャンバシャワーヘッドの制流、ガス送出システムのある流れでの平衡圧、バルブ作動時間、チャンバ圧、フォラライン(foreline)圧及び/又はガス種を利用してシステムのバルブを一定の順序で配列し、特定のエッチング/堆積プロセスのために処理チャンバに最適なガス送出を行うことを含み得る。 In one embodiment, a method for predictively arranging valves in a certain order using a model of a flow system is provided. This method consists of flow rate, gas delivery system capacity, gas delivery line capacity, chamber shower head capacity, gas delivery system control, chamber shower head control, equilibrium pressure in the flow of gas delivery system, valve System valves are arranged in a certain order using operating time, chamber pressure, foreline pressure and / or gas species to provide optimal gas delivery to the processing chamber for a particular etching / deposition process. Can be included.
一実施形態において、システムは1つ以上のガス送出システムを有していることから、少なくとも1つのガス送出システムが、特定のプロセス条件専用となる。専用ガス送出システム、ひいてはシステムはより少ない数の化学物質を必要とする場合がある。専用ガス送出システムは、基板の全処理に必要とされるフローコントローラの小集団によって構成することができ、これによってコストを大幅に削減し、またシステムの複雑性を低下させることができる。 In one embodiment, since the system has one or more gas delivery systems, at least one gas delivery system is dedicated to specific process conditions. A dedicated gas delivery system, and thus the system, may require a smaller number of chemicals. A dedicated gas delivery system can be configured with a small group of flow controllers required for the entire processing of the substrate, which can greatly reduce costs and reduce system complexity.
図7A〜Cは、本明細書に記載のシステム100、200及び300を使用したガス移行プロセスを図示したものである。第1ガス710のチャンバ750への送出が停止され、第2ガス720の送出が開始される。第2ガス720がライン760に流れ込むにつれ、ガス流の先端部がライン760内の第1ガス710の残留分と混ざる。第2ガス720は残留第1ガス710をライン760内を通してチャンバ750内へと押し出す。一実施形態において、ガス切り替え命令が出されてから第2ガス720がチャンバ750に送出されるまでの遅延は、約8秒〜約25秒である。ガス移行タイミングは、本明細書に記載の測定方法及び予測的制御方法を使用してガス流を変化させることによってチャンバ750への特定のエッチング/堆積プロセスに合わせた最適なガス送出を迅速に行うことによって改善することが可能である。
7A-C illustrate a gas migration process using the
図8A〜Cは、本明細書に記載したシステム100、200及び300を使用したガス移行プロセスを示す。第1ガス810のチャンバ850への(ライン860を介した)送出は、バルブ865を閉鎖し、バルブ875を開放することによって停止され、第1ガス810は例えばフォアライン870を使用して排出される。同時に、第1ガス810を遮断すると、第2ガス820のライン860を通した送出が開始する。第2ガス820がライン860内を流れるにつれて、ガス流の先端部がライン870内の第1ガス810の残留分と混じり合い、逸れる。第2ガス820は残留する第1ガス810をライン860を通してフォアライン870内へと押し出す。チャンバ850は、チャンバ内の別の第1ガス810残留分を使用して運転を継続することができる。次にバルブ875を閉鎖位置へと作動させ、またバルブ865を開放位置へと作動させて、汚染されていない第2ガス820流をチャンバ850に送出することができる。ガス移行タイミングは、約5〜約10秒内に起こり得る。ライン860は第1ガス810の廃棄中に排気されたため、第2ガス820の安定した流れを得るためには、ガス移行命令から約10秒〜約30秒が必要とされる。
8A-C illustrate a gas migration process using the
図9A〜Dは、本明細書に記載のシステム100、200及び300を使用したガス移行プロセスを示す。このガス移行プロセスは、ライン960を通したチャンバ950への第1ガス910の送出に関して図8A〜Cについて上述したプロセスであってもよい。バルブ965は開放位置にあり、その他全てのバルブ967、975、985、987は閉鎖位置にある。ライン980に第2ガス920を予備充填すると、ライン980をチャンバ950に接続した場合に、必要な量の第2ガス920が既にライン980内にあることからチャンバ950への流れが安定する。一実施形態においては、単一の移行ガスをライン980で使用する。次にバルブ975を開放位置に作動させ、その他のバルブを閉鎖位置に作動させる又は閉鎖位置で維持し、処理ガス930(残留第1ガス910等)をチャンバ950から排出部へと例えばフォアライン970を通して排出する。フローコントローラを使用して、ガス移行前にフォアライン970を通した流れを安定化させることができる。次にバルブ985及び967を開放位置に作動させ、その他のバルブを閉鎖位置に作動させる又は閉鎖位置で維持することができる。第2ガス920をチャンバ950へとライン980を介して送出し、第1ガス910をフォアライン970を使用して排出することができる。ガス移行はバルブのタイミングに左右され得る。ガスの移行は、比較的きれいな指数関数的上昇及び減衰を有する。第2ガス920の流れを完全に安定化するには、ガス移行命令から約2秒〜約5秒のガス移行時間を必要とし得る。正確な移行時間は、1つ以上のセンサ990から得られる情報に基づいて、上記の直接測定及び/又は予測的制御方法を利用して計算することができる。
9A-D illustrate a gas migration process using the
図10は、本明細書に記載の実施形態と利用し得るガス送出システム1000を示す。システム1000は、可能な限りチャンバ及び/又はチャンバ1050に連結されたシャワーヘッドに近接させて1つ以上の切り換えバルブ1065、1075、1085を格納し且つ配置するための、チャンバに連結されたハウジング1040(接地エンクロージャ等)を含むことができる。切り替えバルブ1065、1075、1085は、ガス源アセンブリ内部の接地エンクロージャ内に格納することができる。一実施形態において、ライン1080は、1種類のガスしか必要としない特定のガス移行プロセス専用である。
FIG. 10 illustrates a
従って、高速排気経路を有するガス送出システムは、有利には、ガス送出システムから処理システムへと処理ガスを安定したガス流及び最低限の変動で供給することを可能にする。高速排気経路を利用して、ガス送出システムからのガス流を別のやり方で検証及び/又は較正し、処理チャンバに供給されるガス流を良好に制御する。 Accordingly, a gas delivery system having a high-speed exhaust path advantageously allows a process gas to be supplied from the gas delivery system to the processing system with a stable gas flow and minimal fluctuations. A high-speed exhaust path is utilized to verify and / or calibrate the gas flow from the gas delivery system in another manner and to better control the gas flow supplied to the processing chamber.
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明のその他及び更に別の実施形態を創作することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。 While the above is directed to embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be made without departing from the basic scope of the invention and the scope of the invention is subject to the following patents: It is determined based on the scope of claims.
Claims (3)
基板上に配置された前記少なくとも1つの層内の開口部を第1エッチングプロセス中にエッチングし、
第2エッチングプロセス中に基板をエッチングすることによって基板上に配置された前記少なくとも1つの層内にプロファイルを形成することを含み、
前記少なくとも1つの層をエッチングする第1エッチングプロセス中に第1バイアス電力が基板に印加され、基板をエッチングする第2エッチングプロセス中に第2バイアス電力が基板に印加され、第1バイアス電力が第2バイアス電力よりも大きい、チャンバ内で基板をエッチングする方法。 Depositing a polymer film on at least one layer comprising a metal disposed on a substrate during the deposition process;
Etching an opening in the at least one layer disposed on the substrate during a first etching process;
Forming a profile in the at least one layer disposed on the substrate by etching the substrate during a second etching process;
A first bias power is applied to the substrate during a first etching process that etches the at least one layer, a second bias power is applied to the substrate during a second etching process that etches the substrate, and the first bias power is A method of etching a substrate in a chamber greater than 2 bias power.
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Families Citing this family (38)
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| US8133349B1 (en) | 2010-11-03 | 2012-03-13 | Lam Research Corporation | Rapid and uniform gas switching for a plasma etch process |
| JP6068462B2 (en) * | 2011-06-30 | 2017-01-25 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Method and apparatus for fast gas exchange, fast gas switching, and programmable gas delivery |
| US9023227B2 (en) | 2011-06-30 | 2015-05-05 | Applied Materials, Inc. | Increased deposition efficiency and higher chamber conductance with source power increase in an inductively coupled plasma (ICP) chamber |
| CN103159163B (en) * | 2011-12-19 | 2016-06-08 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | Substrate lithographic method and substrate processing equipment |
| US9679751B2 (en) | 2012-03-15 | 2017-06-13 | Lam Research Corporation | Chamber filler kit for plasma etch chamber useful for fast gas switching |
| US20130255784A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Applied Materials, Inc. | Gas delivery systems and methods of use thereof |
| US9887095B2 (en) | 2013-03-12 | 2018-02-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | System and method for an etch process with silicon concentration control |
| US9488315B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-11-08 | Applied Materials, Inc. | Gas distribution apparatus for directional and proportional delivery of process gas to a process chamber |
| JP6101227B2 (en) * | 2014-03-17 | 2017-03-22 | 株式会社東芝 | Plasma dicing method and plasma dicing apparatus |
| US10100407B2 (en) * | 2014-12-19 | 2018-10-16 | Lam Research Corporation | Hardware and process for film uniformity improvement |
| US10658222B2 (en) | 2015-01-16 | 2020-05-19 | Lam Research Corporation | Moveable edge coupling ring for edge process control during semiconductor wafer processing |
| TW201634738A (en) * | 2015-01-22 | 2016-10-01 | 應用材料股份有限公司 | Improved injector for spatially separated atomic layer deposition chamber |
| TWI701357B (en) * | 2015-03-17 | 2020-08-11 | 美商應用材料股份有限公司 | Pulsed plasma for film deposition |
| JP6444794B2 (en) * | 2015-03-30 | 2018-12-26 | Sppテクノロジーズ株式会社 | Semiconductor device manufacturing method and plasma etching apparatus used for manufacturing the same |
| US10957561B2 (en) * | 2015-07-30 | 2021-03-23 | Lam Research Corporation | Gas delivery system |
| US10192751B2 (en) | 2015-10-15 | 2019-01-29 | Lam Research Corporation | Systems and methods for ultrahigh selective nitride etch |
| US10825659B2 (en) * | 2016-01-07 | 2020-11-03 | Lam Research Corporation | Substrate processing chamber including multiple gas injection points and dual injector |
| US10256075B2 (en) | 2016-01-22 | 2019-04-09 | Applied Materials, Inc. | Gas splitting by time average injection into different zones by fast gas valves |
| US10651015B2 (en) | 2016-02-12 | 2020-05-12 | Lam Research Corporation | Variable depth edge ring for etch uniformity control |
| US10699878B2 (en) | 2016-02-12 | 2020-06-30 | Lam Research Corporation | Chamber member of a plasma source and pedestal with radially outward positioned lift pins for translation of a substrate c-ring |
| US10147588B2 (en) | 2016-02-12 | 2018-12-04 | Lam Research Corporation | System and method for increasing electron density levels in a plasma of a substrate processing system |
| US10438833B2 (en) | 2016-02-16 | 2019-10-08 | Lam Research Corporation | Wafer lift ring system for wafer transfer |
| JP6378234B2 (en) * | 2016-03-22 | 2018-08-22 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
| JP6392266B2 (en) * | 2016-03-22 | 2018-09-19 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
| JP6541596B2 (en) * | 2016-03-22 | 2019-07-10 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma treatment method |
| US10410832B2 (en) | 2016-08-19 | 2019-09-10 | Lam Research Corporation | Control of on-wafer CD uniformity with movable edge ring and gas injection adjustment |
| CN118380374A (en) | 2017-11-21 | 2024-07-23 | 朗姆研究公司 | Bottom edge ring and middle edge ring |
| KR102722170B1 (en) * | 2018-05-22 | 2024-10-28 | 이티엑스 코포레이션 | Method and device for transferring two-dimensional materials |
| SG11202006623YA (en) | 2018-08-13 | 2020-08-28 | Lam Res Corp | Replaceable and/or collapsible edge ring assemblies for plasma sheath tuning incorporating edge ring positioning and centering features |
| JP7218226B2 (en) * | 2019-03-22 | 2023-02-06 | 株式会社アルバック | Plasma etching method |
| US20210118734A1 (en) * | 2019-10-22 | 2021-04-22 | Semiconductor Components Industries, Llc | Plasma-singulated, contaminant-reduced semiconductor die |
| WO2021194470A1 (en) | 2020-03-23 | 2021-09-30 | Lam Research Corporation | Mid-ring erosion compensation in substrate processing systems |
| KR20230088869A (en) * | 2020-10-23 | 2023-06-20 | 램 리써치 코포레이션 | Integration of the vapor deposition process into the plasma etch reactor |
| US11342195B1 (en) | 2021-02-04 | 2022-05-24 | Tokyo Electron Limited | Methods for anisotropic etch of silicon-based materials with selectivity to organic materials |
| US11940819B1 (en) * | 2023-01-20 | 2024-03-26 | Applied Materials, Inc. | Mass flow controller based fast gas exchange |
| CN119905397A (en) * | 2023-10-27 | 2025-04-29 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | A plasma processing method and plasma processing equipment |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE4241045C1 (en) * | 1992-12-05 | 1994-05-26 | Bosch Gmbh Robert | Process for anisotropic etching of silicon |
| US6507155B1 (en) * | 2000-04-06 | 2003-01-14 | Applied Materials Inc. | Inductively coupled plasma source with controllable power deposition |
| US6685798B1 (en) * | 2000-07-06 | 2004-02-03 | Applied Materials, Inc | Plasma reactor having a symmetrical parallel conductor coil antenna |
| US6409933B1 (en) * | 2000-07-06 | 2002-06-25 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor having a symmetric parallel conductor coil antenna |
| US6462481B1 (en) * | 2000-07-06 | 2002-10-08 | Applied Materials Inc. | Plasma reactor having a symmetric parallel conductor coil antenna |
| US6414648B1 (en) * | 2000-07-06 | 2002-07-02 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor having a symmetric parallel conductor coil antenna |
| US6694915B1 (en) * | 2000-07-06 | 2004-02-24 | Applied Materials, Inc | Plasma reactor having a symmetrical parallel conductor coil antenna |
| US6593244B1 (en) * | 2000-09-11 | 2003-07-15 | Applied Materials Inc. | Process for etching conductors at high etch rates |
| FR2834382B1 (en) * | 2002-01-03 | 2005-03-18 | Cit Alcatel | METHOD AND DEVICE FOR ANISOTROPIC SILICON ETCHING WITH HIGH ASPECT FACTOR |
| TWI241868B (en) * | 2002-02-06 | 2005-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Plasma processing method and apparatus |
| US6846746B2 (en) * | 2002-05-01 | 2005-01-25 | Applied Materials, Inc. | Method of smoothing a trench sidewall after a deep trench silicon etch process |
| US6849554B2 (en) * | 2002-05-01 | 2005-02-01 | Applied Materials, Inc. | Method of etching a deep trench having a tapered profile in silicon |
| FR2842387B1 (en) * | 2002-07-11 | 2005-07-08 | Cit Alcatel | HEATING SHIELD FOR PLASMA ENGRAVING REACTOR, ETCHING METHOD FOR ITS IMPLEMENTATION |
| US7074723B2 (en) * | 2002-08-02 | 2006-07-11 | Applied Materials, Inc. | Method of plasma etching a deeply recessed feature in a substrate using a plasma source gas modulated etchant system |
| US6924235B2 (en) * | 2002-08-16 | 2005-08-02 | Unaxis Usa Inc. | Sidewall smoothing in high aspect ratio/deep etching using a discrete gas switching method |
| US6900133B2 (en) * | 2002-09-18 | 2005-05-31 | Applied Materials, Inc | Method of etching variable depth features in a crystalline substrate |
| US20040097077A1 (en) * | 2002-11-15 | 2004-05-20 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for etching a deep trench |
| US20040157457A1 (en) * | 2003-02-12 | 2004-08-12 | Songlin Xu | Methods of using polymer films to form micro-structures |
| US7144521B2 (en) * | 2003-08-22 | 2006-12-05 | Lam Research Corporation | High aspect ratio etch using modulation of RF powers of various frequencies |
| US7405521B2 (en) * | 2003-08-22 | 2008-07-29 | Lam Research Corporation | Multiple frequency plasma processor method and apparatus |
| KR100549204B1 (en) * | 2003-10-14 | 2006-02-02 | 주식회사 리드시스템 | Silicon anisotropic etching method |
| US20050112891A1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-05-26 | David Johnson | Notch-free etching of high aspect SOI structures using a time division multiplex process and RF bias modulation |
| JP4593402B2 (en) * | 2005-08-25 | 2010-12-08 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Etching method and etching apparatus |
| KR100655445B1 (en) * | 2005-10-04 | 2006-12-08 | 삼성전자주식회사 | Plasma processing apparatus and method, and semiconductor manufacturing equipment |
| US8088248B2 (en) * | 2006-01-11 | 2012-01-03 | Lam Research Corporation | Gas switching section including valves having different flow coefficients for gas distribution system |
| JP2008205436A (en) * | 2007-01-26 | 2008-09-04 | Toshiba Corp | Manufacturing method of fine structure |
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