JP2001007094A - 誘電エッチングプロセスのための総合エッチング後処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電層をエッチングすることにより形成され
たコンタクトビアの側壁形状を改善し、プロセスチャン
バの状態を、望ましくない残留物やポリマー副産物の低
減された状態に維持する。 【解決手段】 上層のパタニングされたフォトレジスト
層と、該パタニングされたフォトレジスト層の下に配さ
れエッチングにより開口が形成された誘電層と、該誘電
層の下に配される抗反射層と、該抗反射層の下に配され
る導体層とを含む半導体構造の、誘電エッチングプロセ
スに続いて、半導体構造を、酸素と、窒素含有ガスと、
水素、炭素およびフッ素からなる反応性ガスとから生成
されるプラズマに晒し、フォトレジスト層および抗反射
層を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造プロ
セスに関するものである。特に、この発明は、エッチン
グ処理後に誘電表面上に残っているフォトレジストおよ
び副産物を除去するため、および誘電層のしたに配され
ている抗反射（ＡＲＣ）層を除去するために、誘電表面
のエッチング後に行われる総合エッチング後処理方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最初の集積回路装置の開発以来、半導体
製造の技術は、半導体装置のフィーチャーの大きさを最
小化することに向けられてきた。堆積、リソグラフィ、
エッチングおよび熱処理のような処理技術における進歩
によって、集積回路チップの集積密度は、飛躍的に向上
した。この半導体製造技術を使用して製造された単一の
チップは、トランジスタまたはキャパシタのような装置
を百万から１０億個も含んでいる。したがって、集積回
路装置のフィーチャーの大きさは、製造されたチップの
高い集積密度を達成するために、サブミクロンレベルに
までスケールダウンされてきた。

【０００３】単一の集積回路チップにおいては、種々の
装置が、導電性の相互接続を介して接続されている。一
般に、水平および垂直の配線を有する複数層の導電構造
が、設計された回路接続を形成するために、基板上に設
けられる。導体層は、誘電材料を用いて相互に絶縁され
ている。相互接続の配線層は、一般に、主として、所定
の水平配線部材と、「プラグ」と呼ばれる下方に延びる
垂直配線部材とを有する誘電層を具備している。

【０００４】相互接続を形成するために現在の金属被覆
技術を使用すると、誘電層が、基板上に最初に形成さ
れ、その後、下方の基板と接触するようになる導体材料
を堆積するための空間を設けるために、開口が画定され
る。導体材料は、通常、「コンタクトビア」と呼ばれる
開口内に、垂直配線を形成するために堆積される。配線
パターンが導体層上に画定された後に、水平配線が、他
の導体層を堆積することにより形成される。２回の金属
蝕刻技術が使用されると、水平配線は、誘電層内に画定
され、それによって、導体材料が垂直コンタクトビアお
よび誘電層内に予め画定されていた水平溝内に堆積され
るときに、垂直および水平配線が同時に形成される。

【０００５】当業者に公知の一般的な構造を示す図１を
参照すると、相互接続層１２が、半導体基板１０上に形
成され、パターンの画定精度および解像度を向上するた
めに、抗反射層（ＡＲＣ）１４が相互接続層１２上に形
成されている。このＡＲＣ層１４は、一般に、窒化チタ
ンのような材料から構成されている。誘電層１６が、相
互接続層１２およびＡＲＣ層１４の上に形成されてい
る。垂直接続プラグを形成するための必要な開口を画定
するために、露光されかつ現像される設計パターンを有
するフォトレジスト層１８が、誘電層１６の上に形成さ
れている。誘電層１６は、その後、図２に示されるよう
に、フォトレジスト層１８を、層間コンタクトビア２０
を画定するためのマスクとして用いてエッチングされ
る。一般に、エッチング処理中には、いくらかの残留物
が残り、コンタクトビア２０の側壁並びにプロセスチャ
ンバの周壁上に形成されるポリマー２２のようないくら
かの副産物が生成される。いくつかのエッチングされた
領域において、下に配される相互接続層１２およびＡＲ
Ｃ層１４の存在によって、堆積したポリマー２２は金属
イオンまたは分子を含んでいる。

【０００６】コンタクトビアを画定するための主なエッ
チングステップが完了した後に、残留しているフォトレ
ジスト１８および堆積残留物および／または副産物２２
を除去するために、一連のプロセスが実施される。この
一連のプロセスまたは処理ステップは、しばしば、コン
タクトビア画定処理と呼ばれる。一般に、コンタクトビ
ア２０のベース下方のＡＲＣ層１４も、接触導電性を向
上するために除去される。従来の製造処理において、コ
ンタクトビアの画定を終了するためのエッチングプロセ
スは、一般には、図４に示されたような３つのエッチン
グ後処理ステップを含んでいる。主たるエッチング３０
が行われた後に、フォトレジスト１８および残留物また
は堆積されたポリマー２２のような副産物を除去するた
めの単一のステップまたは一連のサブステップを含む、
第１段階のエッチング後処理（ＰＥＴ）３２が行われ
る。その後、残留ＡＲＣ層１４を除去するための第２の
エッチングステップが実施される。最後に、チャンバの
状態を安定させるために、ＡＲＣ層エッチングステップ
３４後に基板１０およびプロセスチャンバ内壁に残って
いる残留物を清掃すべく、第２段階のエッチング後処理
３６が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】エッチング後処理の早
期のアプローチは、１９９８年１０月３０日に出願され
た、"Method Of Reducing Stop Layer Loss In A Photo
resist Stripping Process Using Hydrogen As aFluori
ne Scavenger"と題された出願係属中の米国特許出願第
０９／１８３７７８号に開示されている。この特許出願
第０９／１８３７７８号は、この発明の出願人に譲渡さ
れ、参照により、その内容全体が、この明細書中に組み
込まれている。この早期のアプローチにおいて、第１段
階のエッチング後処理３２は、一般に、高流速酸素プラ
ズマに基板を晒すステップと、その後、低流速酸素プラ
ズマに晒すステップと、その後の洗浄ステップとからな
る３つのステップを含んでいる。しかしながら、この方
法は、いくつかの欠点を有している。例えば、第１段階
のエッチング後処理において、酸素プラズマは、堆積し
たポリマー２２、特に、主たるエッチングステップ３０
の間に生じた金属含有ポリマーを除去するためには非効
率かつ無効であることがわかった。そのような残留する
金属含有ポリマーがコンタクトビア内に存在すると、そ
の後に堆積された導体材料と下方の相互接続層１２との
間の接触が損なわれる。金属含有ポリマーの堆積は、潜
在的に、安定した予測可能なプロセスチャンバの状態の
維持を妨げるものである。プロセスの制御可能性は、不
安定なチャンバ状態では低下し、低いプロセスウインド
ウおよび生産物の歩留まりに帰結する。さらに、従来の
酸素プラズマ処理は、誘電層１６の側壁を攻撃し、コン
タクトビア２０の形状を変化させるものである。

【０００８】（窒化チタンのような）ＡＲＣ層１４を除
去するためのＡＲＣエッチング３４中には、誘電層１６
および下方のアルミニウム相互接続材料１２に対するＡ
ＲＣ層１４のエッチングの選択性が低くなり、深刻な誘
電損および／またはアルミニウムスパッタリングを生ず
る。図３は、ＡＲＣエッチングステップ３４中にしばし
ば生ずる、下方のアルミニウム相互接続層１２のこの種
のスパッタリングを示している。主たるエッチング３０
に続く多ステップのエッチング後処理は、処理時間を増
加させ、コンタクトビアのエッチングプロセスにおける
ウェハーの処理量を低減することになる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、エッチング
処理後に残っている残留フォトレジストおよび副産物を
除去するために、誘電エッチング処理後に行われる総合
エッチング後処理に関するものである。この発明の処理
および化学的作用によれば、誘電層をエッチングするこ
とにより形成されたコンタクトビアが、側壁形状を改良
され、プロセスチャンバ状態を、望ましくない残留物が
少なく、コンタクトビア側壁およびプロセスチャンバ内
面に生成されるポリマー副産物が低減された状態に、容
易に維持することができる。さらに、この発明に係る総
合エッチング後処理方法は、従来のアプローチにおいて
使用された処理ステップよりも少ないステップを使用し
て相互接続層の下に配される抗反射層をも除去する。

【００１０】この発明によれば、コンタクトビアまたは
相互接続溝のような、充填するためのパターンまたは空
間を画定するための誘電材料のエッチング後に、少なく
とも１回のエッチング後処理ステップが、エッチングさ
れた半導体構造表面上に残っている残留物を除去するた
めに行われる。酸素含有および／または金属含有ＡＲＣ
層が存在するときには、このエッチング後処理ステップ
は、相互接続層プラグの形成のための下層のＡＲＣ層を
除去するためにも使用されてもよい。この処理は、誘電
エッチングと同じプロセスチャンバ内において行われる
ことが好ましい。このエッチング後処理ステップは、コ
ンタクトビアの壁面上の残留物およびポリマー堆積物を
除去すると同時に、残留するフォトレジストを除去する
ことが好ましい。

【００１１】この発明の方法によれば、誘電エッチング
プロセスに続き、半導体構造がエッチング後処理ステッ
プにかけられ、そこで、該構造が、酸素を含むソースガ
スと、窒素含有ガスと、水素、炭素およびフッ素を含む
反応性ガスとから生成されたプラズマと接触させられ
る。窒素含有ガスおよび反応性ガスを酸素含有プラズマ
ソースガスに加えることにより、生成されたエッチング
液種が、誘電エッチング後にコンタクトビア内に残って
いる残留物およびポリマーを効果的に除去する。

【００１２】反応性ガスは、好ましくは、ＣＨＦ_３，Ｃ
Ｈ_２Ｆ_２，ＣＨ_３Ｆ，Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_６およびこれらの組合
せからなるグループから選択される、少なくとも１つの
水素含有炭化フッ素ガスを具備することが好ましい。こ
れに代えて、反応性ガスは、少なくとも１つの炭化水素
ガスおよび水素を含んでいてもよい。炭化水素ガスは、
Ｃ_２Ｆ_６，Ｃ_３Ｆ_６，Ｃ_３Ｆ_８，Ｃ_４Ｆ_６，Ｃ_４Ｆ_８お
よびこれらの組合せからなるグループから選択されるこ
とが好ましい。

【００１３】窒素含有ガスは、好ましくはＮ_２である。
窒素を加えることにより、酸素および他のガス種の解離
を改善し、残留物除去を促進することができる。

【００１４】この方法を使用して、相互接続層の導電性
を改善するために、相互接続層の上に配されている酸素
含有および／または金属含有ＡＲＣ層の露出部分が除去
されてもよい。

【００１５】この発明の方法を使用することにより、残
留している側壁のポリマー、特に、誘電エッチング処理
後に残留している任意の金属含有ポリマーをきれいに除
去することができる。

【００１６】この発明に係る方法の特に好ましい態様
は、２つの追加のステップ、すなわち、上述したエッチ
ング後処理ステップの前に行われるフラッシングステッ
プと、エッチング後処理ステップに続いて行われる洗浄
ステップとを含んでいる。フラッシングステップは、誘
電エッチングプロセス後にチャンバ内に残っているフッ
素核種を洗い流すために、高流速酸素系プラズマを使用
する。前記洗浄ステップは、プロセスチャンバを洗浄す
る中流速酸素系プラズマを使用し、以後のプロセスのた
めに、望ましくない残留ガスのない安定したチャンバ条
件を提供する。これに代えて、この洗浄ステップは、半
導体基板をプロセスチャンバから取り除いた後に行われ
てもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、従来の半導体構造の縦断
面図であり、上から下に向かって複数の層、すなわち、
フォトレジストマスキング層１８、誘電層１６、ＡＲＣ
材料（例えば、窒化チタン）層１４、導体材料（例え
ば、アルミニウム）層１２および半導体基板１０を有す
る。図２は、エッチングされたコンタクトビア２０の側
壁におけるエッチング副産物２２の蓄積を示す図１の構
造の縦断面図である。図３は、従来のＡＲＣ層エッチン
グプロセス中における、下のアルミニウム層１２のスパ
ッタリングを示す、図２に示された構造の縦断面図であ
る。図４は、誘電エッチングプロセスに続くエッチング
後処理のための従来技術のプロセスを示す処理流れ図で
ある。図５は、この発明の一実施形態に係る処理流れ図
である。図６は、この発明の方法を実施するための最初
の半導体構造を示す縦断面図である。この構造は、上か
ら下に向かって、複数の層、すなわち、フォトレジスト
マスキング層５８、誘電層５６、ＡＲＣ材料（例えば、
窒化チタン）層５４、導体（例えば、アルミニウム）層
５２および半導体基板５０を含んでいる。図７は、エッ
チングされたコンタクトビア６０の側壁における、エッ
チング副産物６２の蓄積を示す、図６の構造の縦断面図
である。図８は、この発明の方法によるエッチング後処
理、および、その後のＡＲＣ層５４の除去後のエッチン
グされたコンタクトビア６０を示す、図７の構造の縦断
面図である。図９は、この発明の実施に好適な、誘導結
合した高密度プラズマ反応器を示す、部分的に断面をと
った概略図である。

【００１８】この発明は、誘電エッチングプロセスに続
く、半導体構造の総合エッチング後処理方法である。こ
のエッチング後処理方法は、半導体構造を、酸素、窒素
含有ガス、および、水素、炭素、フッ素を含む反応性ガ
スからなるソースガスから生成されたプラズマに晒すこ
とを含んでいる。誘電エッチング中に生成されたポリマ
ーおよび／または金属含有ポリマーのような側壁の副産
物は、この方法を用いて効率的に除去することができ、
そのようなポリマーのプロセスチャンバ表面の蓄積を低
減しまたは回避することができる。チャンバの状態は、
改善された安定性および制御可能性を伴って維持するこ
とができる。抗反射層を除去するために効果的に使用さ
れ得るこの発明のエッチング後処理方法は、アルミニウ
ムスパッタリング、酸化物欠損、および、エッチング後
処理中のコンタクトビアの側壁の側壁線紋(sidewall st
riation)の問題をも低減し、または、解消するものであ
る。この発明の総合エッチング後処理方法は、より少な
い処理ステップを含み、従来の多重ステップエッチング
後処理方法よりも短い処理時間で済み、ウェハーのスル
ープットを向上するものである。

【００１９】（この発明を実施する装置）図９は、この
発明を実施するために使用するのに適した誘導結合され
た高密度プラズマ反応器を示す概略図である。図９に示
された特殊な反応器は、カリフォルニア州サンタクララ
のアプライドマテリアルズインコーポレイテッドから入
手可能であり、１９９６年１０月２１日に出願された、
Collins 他の米国特許出願第０９／７３３５４４号に記
載されているＩＰＳ（誘導プラズマソース）酸化エッチ
ング反応器である。

【００２０】一般的な反応器の構造および特殊な付属機
器は、図９に部分的に破断して概略的に示されている。
処理されるべき半導体基板８０は、第１のＲＦ電源８４
からＲＦ電力を供給される陰極ペデスタル８２上に支持
されている。シリコンリング８６がペデスタル８２を取
り囲み、ヒータランプ８８の配列によって制御可能に加
熱される。シリコンまたはシリコンカーバイドのような
他のシリコン含有材料からなるルーフおよび壁を具備す
るチャンバ９０は、プラズマ処理領域を取り囲んでい
る。シリコンルーフ９２はプラズマ処理領域の上方を覆
っている。ランプ９４および水冷チャネル９６がシリコ
ンルーフ９２の温度を調節する。温度制御されたシリコ
ンリング８６は、フッ化炭素またはフッ素系プラズマか
らフッ素を除去するために使用される。シリコン（また
は、シリコン含有）チャンバ９０は、フッ素を除去する
ために使用されてもよいが、あまり好ましいものではな
い。プロセスガスは、マスフローコントローラ９７を介
して１以上の底部ガス供給部９５から供給される。これ
に代えて、シリコンルーフ９２の中央に小さいシャワー
ヘッドのような上部ガス供給部が形成されていてもよ
い。チャンバの下部を取り囲むポンピングチャネル９８
に接続された真空ポンプシステム（図示略）が、チャン
バ内部を予め選択された圧力に維持する。システムコン
トローラ１００が、反応器およびその付属機器の運転を
制御する。

【００２１】この発明の方法の開発中に使用された装置
構成において、チャンバ９０のルーフ部分に使用された
材料は、予め選択されたレベルの抵抗を提供するように
ドーピングされた。チャンバ９０のルーフ部分の抵抗レ
ベルおよび厚さは、ＲＦ磁場がルーフを通過することを
可能としながら、同時に電極として機能するように選択
された。図９に示された装置において、ＲＦ磁場は、ほ
ぼ軸方向に配され、それぞれのＲＦ電源１１０，１１２
によって電力を供給された内部誘導コイルスタック１０
６および外部誘導コイルスタック１０８によって生起さ
れた。これに代えて、単一のＲＦ電源が、選択可能な電
源スプリッタと組み合わせて使用されてもよい。さら
に、ペデスタル８２は、該ペデスタル８２が接地された
ルーフ９２と組み合わせて、所望のプラズマ挙動の特徴
を提供すべく作動するように、ＲＦ電源８４によって電
力供給された。他のコイル構成、例えば、ルーフ９２の
上を覆う、平坦な、螺旋状誘導コイルを有するＴＣＰ
（トランス結合プラズマ）反応器等も可能である。

【００２２】システムコントローラ１００は、マスフロ
ーコントローラ９７、ヒータランプ８８，９４、冷却チ
ャネル９６への冷却水の供給、真空ポンプへのスロット
ル弁（図示略）、および電源８４，１１０，１１２を制
御する。これらの調節された機能の全ては、特定のプロ
セスレシピに応じたエッチング化学作用を制御する。プ
ロセスレシピは、コントローラ１００内に、従来技術に
おいて公知の、磁気メモリ、光メモリ、または、半導体
メモリに格納され、該コントローラ１００は、該コント
ローラに挿入された記録媒体からレシピを読み出す。機
器の供給元は、フロッピディスクのような磁気媒体また
はＣＤＲＯＭのような光媒体でレシピを提供することが
一般的であり、その後、該レシピはコントローラ１００
内に読み込まれる。

【００２３】図９に示された誘導結合プラズマ反応器の
主な利点は、制御可能に異なる電力量を誘導コイル１０
６，１０８および容量ペデスタル８２に供給することが
できるということである。

【００２４】（誘電エッチング処理に続くエッチング後
処理のためのプロセス）図６は、この発明の方法を実施
するための、最初の半導体構造を示す縦断面図である。
この構造は、上から下に向けて、フォトレジストマスキ
ング層５８，誘電層５６，ＡＲＣ材料（例えば、窒化チ
タン）層５４，導電材料（例えば、アルミニウム）層５
２，および、半導体基板５０の複数の層を具備してい
る。

【００２５】図６および図７を参照すると、半導体基板
５０上に形成され、かつ、該基板５０を覆う相互接続層
５２およびＡＲＣ層５４を覆う誘電層５６をパタニング
するために、パタニングされたフォトレジストマスク５
８を使用して、従来から公知の方法によって、誘電エッ
チングプロセス（主エッチングステップ）が行われる。
誘電層５６は、その後導体材料によって充填されること
になるコンタクトホール、一般には、コンタクトビアを
設けるために、開口６０を形成すべくエッチングされ
る。誘電層５６は、通常は、二酸化珪素またはボロホス
ホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）のようなシリコン系酸
化物層からなっている。相互接続層５２は、一般には、
ポリシリコンまたは、アルミニウムまたはアルミニウム
合金（例えば、アルミニウム−銅合金またはアルミニウ
ム−シリコン−銅合金）のような金属等の導体材料から
構成されている。ＡＲＣ層５４は、例えば、窒化チタ
ン、または、シリコンオキシニトライドからなり、一般
には、パターン形成精度および導体材料の解像度を向上
する目的で、相互接続層５２を覆うように形成されてい
る。

【００２６】誘電エッチング処理は、一般に、公知の技
術を用いて、図７に示されるように、誘電層５６にコン
タクトビア６０をエッチングするために、フッ素系プラ
ズマを用いてプラズマプロセスチャンバ内で行われる。
上述したように、誘電エッチング処理中には、ビアホー
ル６０の側壁並びにプロセスチャンバの周壁上に、いく
らかの残留物が残り、ポリマーおよび／または金属含有
ポリマー６２のような、いくらかの副産物が生成され
る。

【００２７】誘電エッチング処理は、上述した図９に一
例が示されている、誘導結合された高密度プラズマ（Ｈ
ＤＰ）エッチング反応器を用いて行うことが好ましい。
ここで使用されているように、「高密度プラズマ」の語
句は、少なくとも１０^１１ｅ ⁻／ｃｍ^３の電離密度を有
するプラズマのことをいう。図９に示された反応器は、
誘電エッチングプロセス中に有益な選択性およびプロセ
スのフレキシビリティの両方を提供する。そのような反
応器は、以下の発明のエッチング後処理方法の実行にお
いて有利に使用することができる。当業者に公知のリモ
ートプラズマ源（ＲＰＳ）反応器、電子サイクロトロン
共鳴（ＥＣＲ）反応器、および、容量結合平行平板反応
器を含む他の形式の反応器も誘電エッチングプロセスお
よびエッチング後処理方法のために使用することができ
る。図５に示すように、誘電エッチングプロセス４０の
後に、単一処理プロセス４４あるいはステップ４２ない
し４４からなるエッチング後処理を行う。このエッチン
グ後処理は誘電エッチングプロセスと同じチャンバで行
うのが好ましい。

【００２８】この発明の方法の好ましい一実施形態で
は、フラッシングステップ４２が、誘電エッチングプロ
セス４０後のエッチング後処理ステップ４４前に、誘電
エッチングプロセス後のチャンバ内に残っているフッ素
核種を洗浄するために行われる。フラッシングステップ
４２は、誘電エッチングプロセス４０と同じプロセスチ
ャンバ内で行われることが好ましい。フラッシングステ
ップ４２は、高流速酸素系プラズマを使用して行われ
る。誘導結合された高密度プラズマエッチング反応器が
使用される場合には、このステップ中の酸素の流量は、
一般に、約７５０ｓｃｃｍ〜約１２５０ｓｃｃｍの範囲
内にあり、最も好ましくは、約１０００ｓｃｃｍであ
る。電源動力は、一般には、約２５００Ｗ〜約３５００
Ｗの範囲内にあり、最も好ましくは、約３０００Ｗであ
る。

【００２９】この発明の、特に好ましい実施形態では、
図９に示されるアプライドマテリアルズ社のＩＰＳ酸化
エッチング反応器が使用されるときに、高流速酸素系プ
ラズマのフラッシングステップ４２が、約５００Ｗ〜約
１０００Ｗの範囲、最も好ましくは約７５０Ｗの内部リ
ング電源動力、約２０００Ｗ〜約２５００Ｗの範囲、最
も好ましくは約２２５０Ｗの外部リング電源動力を用い
て行われる。フラッシングステップ中は、バイアス電力
は印加されない。上述したように、内部リング電源動力
は、内部誘導コイルスタック１０６に印加されるＲＦ電
力であり、外部リング電源動力は、外部誘導コイルスタ
ック１０８に印加されるＲＦ電力である。

【００３０】フラッシングステップ４２は、誘電エッチ
ングプロセス４０後にプロセスチャンバ内に残っている
フッ素核種を、高流速酸素系プラズマを用いてチャンバ
の外に洗い出す。これに代えて、酸素系プラズマを形成
するために、または、これに加えて、酸素含有ガスを使
用してもよい。フォトレジスト層５８は、全体的に、ま
たは、少なくとも部分的に、フラッシングステップ４２
中に除去される。フラッシングステップ４２中に、プロ
セスチャンバ圧力は、フッ素核種の放出とともに大きく
変化する。プロセスチャンバ圧力は、一般には、約３０
ミリトル〜約１２０ミリトルの範囲である。

【００３１】次に、酸素、窒素含有ガスおよび水素、炭
素およびフッ素を含有する反応性ガスから生成されたプ
ラズマに、半導体構造を晒すことからなる、エッチング
後処理ステップが行われる。窒素含有ガスおよび反応性
ガスを添加すると、酸素系プラズマは、図７に示される
ように誘電エッチング後にコンタクトビア６０内に残っ
ている残留物およびポリマー６２を効率的に除去する。

【００３２】誘導結合された高密度プラズマエッチング
反応器が使用される場合には、このステップ中の酸素の
流量は、一般には約５０ｓｃｃｍ〜約２００ｓｃｃｍの
範囲、最も好ましくは、約１００ｓｃｃｍである。他の
酸素含有ガスが使用され、または、酸素系プラズマに添
加されてもよい。

【００３３】反応性ガスは、好ましくは、ＣＨＦ_３，Ｃ
Ｈ_２Ｆ_２，ＣＨ_３Ｆ，Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_６およびこれらの組合
せからなるグループから選択される少なくとも１つの水
素含有炭化フッ素ガスからなる。誘導結合された高密度
プラズマエッチング反応器が使用される場合には、水素
含有炭化フッ素ガスの流量は、一般には、約３０ｓｃｃ
ｍ〜約６０ｓｃｃｍの範囲である。ＣＨ_２Ｆ_２（好まし
くは、水素含有炭化フッ素ガス）が使用される場合に
は、好ましい流量は約４５ｓｃｃｍである。

【００３４】これに代えて、反応性ガスは、少なくとも
１つの炭化フッ素ガスおよび水素からなっていてもよ
い。炭化フッ素ガスは、Ｃ_２Ｆ_６，Ｃ_３Ｆ_６，Ｃ
_３Ｆ_８，Ｃ_４Ｆ_６，Ｃ_４Ｆ_８およびこれらの組合せから
なるグループから選択されることが好ましい。誘導結合
された高密度プラズマエッチング反応器が使用されると
きには、炭化フッ素ガスの流量は、約１０ｓｃｃｍ〜約
３０ｓｃｃｍの範囲、最も好ましくは、約２０ｓｃｃｍ
である。水素の流量は、約１０ｓｃｃｍ〜約３０ｓｃｃ
ｍの範囲、最も好ましくは、約２０ｓｃｃｍである。

【００３５】窒素含有ガスは、Ｎ_２であることが好まし
い。プラズマソースガスへの窒素の添加は、酸素または
他のガス核種の解離を改善し、残留物の除去をも促進す
る。さらに、窒素の存在により、金属含有ポリマーの成
長が抑制され、従来のエッチング後処理が使用される場
合に発生する側壁の線紋を低減または防止することがで
きる。誘導結合された高密度プラズマエッチング反応器
が使用される場合には、窒素の流量は、一般には、約１
０ｓｃｃｍ〜約２０ｓｃｃｍの範囲、最も好ましくは、
約１５ｓｃｃｍである。

【００３６】誘導結合された高密度プラズマエッチング
反応器が使用される場合には、エッチング後処理ステッ
プ４４が、一般には、約２１００Ｗ〜約３１００Ｗの範
囲の電源動力を使用して行われる。このステップ中に
は、典型的な例では約１５０Ｗ〜約３００Ｗの範囲のバ
イアス電力が印加される。

【００３７】この発明の、特に好ましい実施形態におい
て、アプライドマテリアルズ社のＩＰＳ酸化エッチング
反応器が使用される場合には、エッチング後処理ステッ
プは、約４００Ｗ〜約９００Ｗの範囲、最も好ましく
は、約６５０Ｗの内部リング電源動力および約１７００
Ｗ〜約２２００Ｗの範囲、最も好ましくは、約１９５０
Ｗの外部リング電源動力を使用して行われる。約１５０
Ｗ〜約３００Ｗの範囲のバイアス電力が、一般に印加さ
れる。プロセスチャンバ圧力は、一般には、約２０ミリ
トル〜５０ミリトルの範囲である。

【００３８】エッチング後処理中には、一般には窒化チ
タンのような金属含有化合物またはシリコンオキシニト
ライドのような酸素含有化合物からなる抗反射層の露出
部分も、図８に示されるように、下層のアルミニウム層
５２の欠損を最小限に抑えて除去される。図７を参照す
ると、エッチング後処理ステップ中に、残留している側
壁ポリマーおよび／または金属含有ポリマー６２が、炭
素−フッ素基によってさらに攻撃され、かつ、この攻撃
の反応生成物は、水素核種と組み合わせて、完全に除去
され得る揮発性の成分を構成する。フラッシングステッ
プ４２後に残っているいくらかの残留フォトレジスト５
８も、エッチング後処理ステップ中に除去される。さら
に、好ましい実施形態において使用される高いチャンバ
圧力の補助により、コンタクトビア６０の側壁および底
部のポリマー堆積物が除去される。このステップ中にお
ける高いチャンバ圧力およびバイアス電力の印加によ
り、低い全体ガス流、および、より長い滞在時間を利用
することが可能となり、それによって、さらに、ポリマ
ー除去効果が増大する。

【００３９】エッチング後処理ステップ４４に続いて、
中程度の流速の酸素系プラズマを用いて、洗浄ステップ
４６を行ってもよい。誘導結合された高密度プラズマエ
ッチング反応器が使用される場合には、このステップ中
の酸素の流量は、一般には、約２５０ｓｃｃｍ〜約７５
０ｓｃｃｍの範囲、最も好ましくは、約５００ｓｃｃｍ
である。洗浄ステップにおいて使用される酸素の流量
は、一般には、フラッシングステップにおいて使用され
る酸素の流量の約５０％である。他の酸素含有ガスが使
用され、または、酸素系プラズマに添加されてもよい。
誘導結合された高密度プラズマエッチング反応器が使用
される場合には、洗浄ステップ４６は、一般には、約２
５００Ｗ〜約３５００Ｗの範囲、最も好ましくは、約３
０００Ｗの電源動力を使用して行われる。

【００４０】この発明の特に好ましい実施形態では、ア
プライドマテリアルズ社製のＩＰＳ酸化エッチング反応
器が使用される場合には、洗浄ステップは、約５００Ｗ
〜約１０００Ｗの範囲、最も好ましくは、約７５０Ｗの
内部リング電源動力、および、約２０００Ｗ〜約２５０
０Ｗの範囲、最も好ましくは、約２２５０Ｗの外部リン
グ電源動力を用いて行われる。洗浄ステップ中には、一
般に、バイアス電力は印加されない。プロセスチャンバ
圧力は、一般に、約１５ミリトル〜約３０ミリトルの範
囲である。

【００４１】洗浄ステップ４６によれば、中程度の流速
の酸素系プラズマの補助により、前のステップの実行後
に残る任意のガスが反応チャンバから除去され、望まし
くない残留核種を存在させずに、その後の処理の実行の
ための安定したチャンバ状態を提供する。

【００４２】随意のフラッシングステップ４２が行われ
ない場合には、洗浄ステップは、高流速酸素系プラズマ
を使用して行われることが好ましい。この場合には、洗
浄ステップ中の酸素の流量は、一般には、フラッシング
ステップ４２が使用されない場合に、洗浄効果を高める
ために、約７５０ｓｃｃｍ〜約１２５０ｓｃｃｍの範
囲、最も好ましくは、約１０００ｓｃｃｍであることが
好ましい。高流速酸素系プラズマ洗浄ステップの実施に
使用される動力条件は、基本的には、中程度の流速の酸
素系プラズマ洗浄ステップについて上述したものと同じ
である。

【００４３】この発明のエッチング後処理方法の全体を
通して、基板５０（一般には、シリコンウェハー）の温
度は、異なる処理レシピおよび適用される電力に従って
大きく変化する。しかしながら、望ましくない反応また
は半導体構造に対する損傷を回避するために、基板温度
は、誘電エッチングプロセス中は、せいぜい、約１２０
℃、エッチング後処理方法の実施中は、せいぜい、約８
０℃に維持されることが好ましい。

【００４４】図８に示されるように、コンタクトビア６
０の下に配されるＡＲＣ層５４を除去するために、一般
には、この発明のエッチング後処理方法の終了後に、Ａ
ＲＣ層エッチングおよび第２段階のエッチング後処理
が、当業者に公知の方法を用いて行われる。

【００４５】上述した好ましい実施形態は、この発明の
範囲を限定しようとするものではなく、当業者であれ
ば、この発明の開示の観点から、そのような実施形態を
特許請求の範囲に記載された事項に対応して拡張するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の半導体構造の縦断面図である。

【図２】 エッチングされたコンタクトビアの側壁にお
けるエッチング副産物の蓄積を示す図１の構造の縦断面
図である。

【図３】 従来のＡＲＣ層エッチングプロセス中におけ
る、下のアルミニウム層のスパッタリングを示す図２に
示された構造の縦断面図である。

【図４】 誘電エッチングプロセスに続くエッチング後
処理のための従来技術のプロセスを示す処理流れ図であ
る。

【図５】 この発明の一実施形態に係る処理流れ図であ
る。

【図６】 この発明の方法を実施するための最初の半導
体構造を示す縦断面図である。

【図７】 エッチングされたコンタクトビアの側壁にお
けるエッチング副産物の蓄積を示す、図６の構造の縦断
面図である。

【図８】 この発明の方法によるエッチング後処理、お
よび、その後のＡＲＣ層の除去後のエッチングされたコ
ンタクトビアを示す、図７の構造の縦断面図である。

【図９】 この発明の実施に好適な、誘導結合した高密
度プラズマ反応器を示す、部分的に断面をとった概略図
である。

【符号の説明】

５６ 誘電層 ６０ コンタクトビア（開口）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オウ−ヤン， フイ 台湾 シンチュウ市 サイエンス−ベース ド インダストリアル パーク， アール アンド ディー ロード ２， 32号 (72)発明者 ヤン， チー−ピン 台湾 シンチュウ市 サイエンス−ベース ド インダストリアル パーク， アール アンド ディー ロード ２， 32号 (72)発明者 イエー， リン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94591 ヴァレホ， スターフィッシュ ドライブ 283 (72)発明者 ウー， ロバート アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94566 プレザントン， パセオ グラン デ 3112 (72)発明者 チェン， チー−パン 台湾 シンチュウ市 サイエンス−ベース ド インダストリアル パーク， アール アンド ディー ロード ２， 32号 (72)発明者 ユー−ネン， チェン 台湾 シンチュウ市 サイエンス−ベース ド インダストリアル パーク， アール アンド ディー ロード ２， 32号 (72)発明者 チャン−ロン， ヤン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95032 ロス ガトス， ル ロイ アヴ ェニュー 16788 (72)発明者 チェン， トン−ユー 台湾 シンチュウ市 サイエンス−ベース ド インダストリアル パーク， アール アンド ディー ロード ２， 32号

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上層のパタニングされたフォトレジスト
   層と、該パタニングされたフォトレジスト層の下に配さ
   れエッチングにより開口が形成された誘電層と、該誘電
   層の下に配される抗反射層と、該抗反射層の下に配され
   る導体層とを含む半導体構造の、誘電エッチングプロセ
   スに続く総合エッチング後処理方法であって、前記半導
   体構造を、酸素と、窒素含有ガスと、水素、炭素および
   フッ素からなる反応性ガスとを含むソースガスから生成
   されるプラズマに晒し、それによって、前記フォトレジ
   スト層および前記抗反射層を除去することを特徴とする
   方法。
2. 【請求項２】 前記反応性ガスが、少なくとも１つの水
   素含有炭化フッ素ガスを含むことを特徴とする請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】 前記水素含有炭化フッ素ガスが、ＣＨＦ
   _３，ＣＨ_２Ｆ_２，ＣＨ_３Ｆ，Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_６およびこれら
   の組合せからなるグループから選択されることを特徴と
   する請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記反応性ガスが、少なくとも１つの炭
   化フッ素ガスおよび水素を含むことを特徴とする請求項
   １記載の方法。
5. 【請求項５】 前記炭化フッ素ガスが、Ｃ_２Ｆ_６，Ｃ_３
   Ｆ_６，Ｃ_３Ｆ_８，Ｃ _４Ｆ_６，Ｃ_４Ｆ_８およびこれらの組
   合せからなるグループから選択されることを特徴とする
   請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 前記窒素含有ガスがＮ_２であることを特
   徴とする請求項１または請求項２または請求項４のいず
   れかに記載の方法。
7. 【請求項７】 前記エッチング後処理の前に行われるフ
   ラッシングステップをさらに具備することを特徴とする
   請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 前記フラッシングステップが、前記半導
   体構造を、酸素を含有する高流速プラズマに晒すことを
   含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 前記エッチング後処理の後に行われる洗
   浄ステップをさらに具備することを特徴とする請求項１
   または請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記洗浄ステップは、前記半導体構造
    が、前記プロセスチャンバ内に配されている間に行われ
    ることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記洗浄ステップは、前記半導体構造
    が、前記プロセスチャンバから取り外された後に行われ
    ることを特徴とする請求項１記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記導体層が、アルミニウムからなる
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記抗反射層が、窒化チタンからなる
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
14. 【請求項１４】 上層のパタニングされたフォトレジス
    ト層と、該パタニングされたフォトレジスト層の下に配
    されエッチングにより開口が形成された誘電層と、該誘
    電層の下に配される抗反射層と、該抗反射層の下に配さ
    れる導体層とを含む半導体構造の、誘電エッチングプロ
    セスに続く総合エッチング後処理方法であって、 ａ） 前記半導体構造を、酸素を含有する高流速プラズ
    マに晒すフラッシングステップと、 ｂ） 酸素と、窒素含有ガスと、水素、炭素およびフッ
    素からなる反応性ガスとを含むソースガスから生成され
    たプラズマに、前記半導体構造を晒すことからなるエッ
    チング後処理ステップと、 ｃ） 前記誘電エッチングプロセスが行われた少なくと
    も１つのプロセスチャンバを、酸素を含有する中流速プ
    ラズマに晒すことからなる洗浄ステップとを具備し、 それによって、前記フォトレジスト層および前記抗反射
    層を除去することを特徴とする方法。
15. 【請求項１５】 請求項１または請求項１４記載の方法
    を実行するようにプログラムされたことを特徴とする制
    御装置。
16. 【請求項１６】 制御装置に、請求項１または請求項１
    ４記載の方法を実行させることを可能とするデータを記
    憶したコンピュータ読取り可能な記憶媒体。