JP2001527160A - 遷移金属含有層をエッチングするための技術 - Google Patents

遷移金属含有層をエッチングするための技術

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の上に配置されるとともにエッチングマスクの下に配置されている遷移金属含有層を、少なくとも部分的にエッチングするための方法を開示する。 【解決手段】 この方法は、プラズマ処理チャンバを有するプラズマ処理システムを提供する工程と、前記プラズマ処理チャンバを、前記遷移金属含有層をエッチングするように構成する工程とを備える。プラズマ処理チャンバを構成する工程は、前記プラズマ処理チャンバを、HClおよびArを含有するソースガスを受け取るように構成する工程と、前記プラズマ処理チャンバに関する電源を、前記ソースガスからプラズマを発生させるためのエネルギを供給するように構成する工程とを含有する。プラズマ処理チャンバを構成する工程はさらに、プラズマ処理チャンバを、前記プラズマで前記遷移金属含有層を少なくとも部分的にエッチングするように構成する工程を含有する。

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、電子デバイスの製造に関し、特に、電子デバイスの製造の際に遷
移金属含有層をエッチングするための改良技術に関する。
【0002】
【発明の背景】
特定タイプの電子デバイス−−例えばコンピュータディスクドライブの読取り
書込みヘッド、集積回路、フラットパネルディスプレイ等−−の製造には、遷移
金属含有層を利用することができる。ここで言う遷移金属含有層は、一般に、1
種若しくはそれ以上の遷移金属、または1種若しくはそれ以上の遷移金属の合金
を含有する。一般に、遷移金属は、銅および/または周期表のIIIA族およびII B族のあらゆる金属はもちろんのこと、例えば鉄、白金、コバルト、ニッケルを
も含む。遷移金属を含有する合金の一例として挙げられるパーマロイは、鉄/ニ
ッケル/コバルト化合物であり、薄膜状の読取り/書込みヘッドの製造に利用さ
れるのが典型的である。
【0003】 アルミニウム金属層をエッチングするための従来の技術では、遷移金属含有層
を上手くエッチングすることができないので、遷移金属含有層の使用は、プロセ
スエンジニアに重大なチャレンジを提起することになった。例えば、アルミニウ
ム層のエッチングはCl2を使用して実施されるが、これは、Cl2が高エッチン
グ速度を達成できるためである。さらに、塩化アルミニウムは高揮発性であるた
め、副生物として容易にエッチングチャンバから送出または排出することができ
る。しかしながら、塩化ニッケルや塩化白金等の遷移金属塩化物は低揮発性であ
るため、エッチングの最中に基板表面上に再堆積される傾向がある。これは、エ
ッチングプロフィルやエッチング均一性に有害な結果をもたらす。例えば、基板
表面上に存在する遷移金属塩化物は好ましくない残渣に相当するため、エッチン
グに続くマスク除去の困難およびデバイス性能の低下(例えば、橋絡が原因で短
絡が生じる等)を招く。
【0004】 論議の促進のため、図1に積層体100を示す。これは、遷移金属含有層を含
有した代表的な積層体である。図中、積層体100には数層のみが示されている
が、示されている各層の上、下、または間に追加の層が存在しても良い。図中に
は、簡単のため各層間が直接接しているように描かれているが、1層またはそれ
以上の他の層で分離されていても良く、以後使用する「上」または「下」等の用
語は、層間が直接接していることを必要とするものではない。
【0005】 図1に示されるように、積層体100は、遷移金属層の下に横たわるあらゆる
層または構造に相当する下地層102を含有する。下地層102の厳密な組成お
よび構造は、製作したい電子デバイスに依存しており、例えば基板そのものであ
る場合(例えば、シリコンウェーハまたはガラスパネルの場合)もある。下地層
102の上には、遷移金属含有層104が示されている。
【0006】 遷移金属含有層104は、上述したように、1種若しくはそれ以上の遷移金属
、または1種若しくはそれ以上の遷移金属の合金を含有する。エッチングを促進
するため、遷移金属含有層104の上にはフォトレジスト層106を堆積させ、
マスクを形成するのが典型的である。フォトレジスト層106は、エッチングさ
れて代表的な開口部108および110を形成する。これら開口部からは、遷移
金属含有層104内にトレンチまたはヴァイアをエッチングするためのエッチャ
ントを浸入させることができる。
【0007】 従来技術では、衝撃剤として例えばアルゴンを利用したスパッタリング工程に
より、遷移金属含有層のエッチングを達成することができる。スパッタリングは
、基本的に物理的エッチング工程の1種であり、適切な制御を行うことにより、
遷移金属含有層104に対して十分なエッチング速度を実現することができる。
しかしながら、スパッタリングされた遷移金属が、フォトレジスト層106を含
む基板表面上に再堆積し、続くフォトレジスト除去の工程における困難の原因と
なることが発見された。さらに、純粋な物理的エッチング工程は、フォトレジス
トに対して低選択性の傾向にある。すなわち、フォトレジスト層106の保護領
域を、不必要に損傷させる恐れがある。フォトレジストの損傷は、現代における
高密度電子デバイスの製造に特有の問題点である。これは、高密度電子デバイス
が互いに接近して集積されており、その製造には比較的薄いフォトレジスト層1
06が必要なためである。ジオメトリが小さくアスペクト比が大きいこともまた
、高密度電子デバイスにチャージング等を引き起こし、スパッタ率を低下させる
原因となる。
【0008】 遷移金属含有層104をエッチングするもう1つの従来工程に、Ar/Cl2 化学剤をプラズマエッチングチャンバ−−典型的にはダイオード式エッチングチ
ャンバ等の高圧/低密度プラズマエッチングチャンバ−−内で使用する工程があ
る。ここで言う高圧処理チャンバは、一般に、動作圧力が約100ミリトールよ
りも大きい処理チャンバを指す。Cl2が選択されるのは、金属塩化物への転化 に必要なイオンを提供できるためである。エッチング速度は主にスパッタ率の制
御を受けるが、このスパッタ率は、高圧/低密度プラズマリアクタでは低いのが
典型的である。塩素の反応種は、スパッタされた遷移金属と結合し、水溶性の遷
移金属塩化物を形成する。エッチング後、脱イオン水によるリンスを行うことに
より、遷移金属塩化物の大部分が除去される。
【0009】 しかしながら、Ar/Cl2化学剤ですら、高圧/低密度プラズマ処理チャン バ内で使用する場合は、遷移金属に対して十分なエッチング速度を実現できない
ことが発見された。Ar/Cl2化学剤はさらに、フォトレジストに対して低選 択性の傾向にある。現代の高密度電子デバイスを製造するにあたって、フォトレ
ジストに対するこの低選択性の特質が、従来技術のAr/Cl2化学剤が遷移金 属含有層のエッチャントとして不適当である所以である。このため多くのメーカ
では、フォトレジストに対する低選択性に対応するため、ハードマスクの使用を
余儀なくされている。
【0010】 以上から、遷移金属含有層をエッチングするための改良技術が望まれているこ
とがわかる。この改良技術は、遷移金属含有層へのエッチング速度を改良すると
同時に、フォトレジストに対する選択性を向上させて、現代の高密度電子デバイ
スが遷移金属含有層を利用できるようにすることが好ましい。
【0011】
【発明の概要】
本発明の1つの実施形態は、基板の上に配置された遷移金属含有層を、少なく
とも部分的にエッチングするための方法に関する。遷移金属含有層は、エッチン
グマスク−−例えばフォトレジストマスクまたはハードマスク−−の下に配置さ
れる。この方法は、プラズマ処理チャンバを有したプラズマ処理システムを提供
する工程と、遷移金属含有層をエッチングするように該プラズマ処理チャンバを
構成する工程とを含む。プラズマ処理チャンバを構成する工程は、HClおよび
Arを含有するソースガスを受け取るようにプラズマ処理チャンバを構成する工
程と、ソースガスからプラズマを発生させるために、プラズマ処理チャンバに関
する高周波(RF)電源またはその他のパワーソース(例えばマイクロ波)を、
RFまたはその他の形態のエネルギーを供給するように構成する工程とを含む。
プラズマ処理チャンバを構成する工程はさらに、遷移金属含有層を少なくとも部
分的にエッチングするようにプラズマ処理チャンバを構成する工程を含む。
【0012】 本発明のもう1つの実施形態は、基板の上に配置された遷移金属含有層を、プ
ラズマ処理チャンバ内でエッチングするための方法に関する。遷移金属含有層は
、フォトレジストマスクの下に配置される。この方法は、HClおよびArを含
有するソースガスをプラズマ処理チャンバ内に流す工程と、プラズマ処理チャン
バ内でソースガスからプラズマを発生させる工程とを含む。この方法はさらに、
プラズマで遷移金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする工程を含む。
【0013】 本発明のもう1つの実施形態は、基板の上に配置された遷移金属含有層を、高
密度プラズマ処理チャンバ内でエッチングするための方法に関する。ここで、遷
移金属含有層はフォトレジストマスクの下に配置される。この方法は、主として
HClおよびArよりなるソースガスをプラズマ処理チャンバ内に流す工程を含
む。この方法はさらに、高周波(RF)またはその他の形態のエネルギを、プラ
ズマ処理チャンバの少なくとも1つの電極に供給し、プラズマ処理チャンバ内で
ソースガスからプラズマを発生させる工程を含む。この方法はさらに、プラズマ
で遷移金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする工程を含む。
【0014】 本発明の上記およびその他の特徴を、以下に続く発明の詳細な説明において、
図と関連させながらさらに詳しく説明する。
【0015】
【発明の実施の形態】
添付の図面に示される本発明のいくつかの好ましい実施形態に関し、詳しい説
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多くの項目を特定
している。しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの項目
の一部または全てを特定しなくても実施することができる。また、本発明を不必
要に不明瞭化するのを避けるため、周知の処理工程および/または構造の説明は
省略した。
【0016】 本発明のある実施形態にもとづいて、遷移金属のエッチャントとしてHCl/
Arを利用した遷移金属含有層の改良エッチング技術を提供する。主要な塩素含
有ソースガスとしてCl2を利用する従来の遷移金属エッチング工程と異なり、 HClを主要な塩素含有エッチャントとして利用することにより、エッチング最
中に存在する塩素種の密度を小さくし、これによってエッチングマスクの浸食を
軽減している。このような使用方法により、例えばフォトレジストの浸食を軽減
することができる(同時に、フォトレジストに対する選択性を向上させることと
なる)。
【0017】 同程度あるいはそれ以上に重要な点は、エッチング最中に、各HCl分子が各
塩素原子に対して1つの水素原子を提供することにある。厳密なメカニズムは知
られていないが、水素が、遷移金属含有層のエッチング最中に特定の役割を果た
しており、その役割が、フォトレジストに対する選択性および/または遷移金属
含有層に対するエッチング速度を向上させられることがわかった。この認識に関
しては、遷移金属のエッチング最中における各種のプラズマスペクトル図を使用
し、後にさらなる論議を行うこととする。
【0018】 本発明のもう1つの特徴によれば、遷移金属の改良エッチング技術は、高密度
・低圧プラズマ処理システムにおいてHCl/Ar化学剤を利用することが好ま
しい。高密度とは、イオン密度が1e13を越える場合を一般に指し、低圧とは圧
力が100ミリトールより小さい場合を一般に指す。例えば本発明では、遷移金
属含有層のエッチングの最中に、誘導結合したプラズマ処理システム(TCP[ 商標]の誘導プラズマ処理システム等:例えば、カリフォルニア州フリーモント 市に所在のラム・リサーチ・コーポレーションから入手できるTCP[商標]96
00)を利用することが好ましい。しかしながら、電子サイクロトロン共鳴(E
CR)リアクタ、ヘリコン波(AMAT)、MORI(PMT−トリコン)、お
よびマイクロ波等のその他の高密度・低圧プラズマ処理システムを利用しても良
いことが推測される。エッチング後は、エッチングされた基板を適切なリンス液
(例えば脱イオン水)でリンスし、遷移金属の可溶性塩化物を除去することが好
ましい。
【0019】 議論の促進を図るため、代表的な誘導結合プラズマ処理システムの概略図を図
2に示した。図2のプラズマ処理システムは、HCl/Ar化学剤を使用して遷
移金属含有層をエッチングするのに適した、本発明のある実施形態にもとづく低
圧・高密度プラズマ処理システムである。図2に示されるように、プラズマ処理
システム200は、プラズマ処理チャンバ202を含有する。チャンバ202の
上方には電極204が配置されている。電極204は、図2の例ではコイルで具
現化されているが、プラズマ処理チャンバ内でRFエネルギをプラズマに結合で
きる他のメカニズムを利用しても良い。電極204は、整合回路網208を介し
て高周波(RF)ジェネレータ206により通電される。図2の例では、RFジ
ェネレータ206は、周波数が約13.56MHzのRFエネルギを供給するが
、その他の適切な周波数を利用しても良い。
【0020】 プラズマ処理チャンバ202にはシャワーヘッド210が示されている。これ
は、ガス状のエッチャント材料−−例えば本発明による遷移金属ソースガス−−
を、自身と基板214の間に位置するRF誘導プラズマ領域212に放出するた
めの、ガス分布装置を表している。しかしながら、ガス分布リングまたはチャン
バ側壁に配置される単なるポート等の、その他のガス分布装置を使用しても良い
。上に遷移金属含有層を有した基板214は、プラズマ処理チャンバ202に導
入され、チャック216上に配置される。このチャック216は第2の電極とし
て作用し、整合回路網220を介して高周波ジェネレータ218によりバイアス
をかけられることが好ましい。RFジェネレータ206と同様に、図2の例のR
Fジェネレータ218もまた、周波数が約13.56MHzのRFエネルギを供
給するが、RFジェネレータ206から供給されるものとは異なる周波数を含む
、その他の適切な周波数を利用しても良い。
【0021】 ヘリウム等の熱交換ガスを、(例えばある実施形態では約2〜10トールの)
圧力下でチャック216と基板214の間の領域に導入し、基板とチャックの間
の熱伝導を制御して、均一で反復性のあるエッチング結果を確保する。エッチン
グを促進するため、ソースガスをシャワーヘッド210から流入させ、RFジェ
ネレータ206,218から供給されるRFエネルギで点火する。遷移金属含有
層のエッチングの最中は、チャンバ202内の圧力を低く−−例えばある実施形
態では約0.5〜500ミリトールに−−維持することが好ましい。エッチング
の副生物であるガスは、(例えば適切なターボポンプ構成を使用して)排気ポー
ト222を経てチャンバ202から排出される。
【0022】 エッチング後は、プラズマ処理チャンバ202から基板214を取り除き、さ
らに、エッチング最中に基板上に形成された遷移金属塩化物を除去するため、適
切なリンス装置内でリンスを行う。上述したTCP(商標)9600SEシステ
ムでは、エッチングに続くリンスの工程を、TCP(商標)9600エッチング
システムのモジュールの1つである大気中パッシベーションモジュール(APM
)内で実施するのが有利である。
【0023】 上述したように、本発明では、HClおよびArを含有したソースガスを利用
して遷移金属含有層をエッチングする。塩素含有エッチャントの主要成分ガスと
して、Cl2の替わりにHClを使用することにより、エッチングマスク(すな わち、フォトレジストマスクまたはハードマスク)の浸食を軽減し、同時にマス
ク材料−−例えばフォトレジスト−−に対する選択性を向上させることができる
【0024】 自明でなく未だ完全に解明されていないが、水素種の存在は、エッチング工程
に貢献すると考えられている。水素種の存在は、本発明で達成可能な、遷移金属
に対する高エッチング速度および/またはフォトレジストに対する高選択性に貢
献すると推測される。理論に縛られることは望まないが、水素は、フォトレジス
ト内の炭化水素結合を不活性化させることにより、フォトレジストに対する選択
性を向上させることができると推測される。
【0025】 水素が果たす役割を説明するため、ニッケル含有層のエッチング最中およびそ
の後における光学発光スペクトルを、図3Aおよび3Bにそれぞれ示した。図3
Aおよび3Bの例では、エッチングされる層は、ゲルマニウムの上にニッケル、
ニッケルの上にタングステンが横たわるようなサンドイッチ構造を有する。タン
グステン層の厚さは約2,500オングストロームであり、ニッケル層およびゲ
ルマニウム層の厚さはそれぞれ約350オングストロームおよび約400オング
ストロームである。フォトレジスト層の厚さは約10,000オングストローム
である。図3Aおよび3Bの例における3層のサンドイッチ構造は、4インチの
GaAs基板の上に配置される。
【0026】 図3Aからわかるように、ニッケルのエッチングの最中は、水素のピークが欠
落している。通常の水素のピークは約656.285nmである(E.G&G.
プリンストン応用リサーチにより編集され、D.S.マルチョウの著作による、
「持続輝線のスペクトルライブラリ」[1990]を参照のこと)。図3Bに示さ
れるように、ニッケルのエッチング後の光学発光スペクトルには、水素のピーク
が存在する。図3Aおよび3Bから、水素が、上述したようにその厳密なメカニ
ズムはまだ完全に解明されていないものの、遷移金属含有層のエッチングにおい
て一定の役割を果たしていることがわかる。
【0027】 ベース化学剤はHClおよびArを含有するが、アルゴン、塩素、および水素
が遷移金属含有層をエッチングするのに貢献できる添加物を、エッチャントの基
本的特質を実質的に変化させない範囲で加えることも可能である。例えばCl2 は、エッチング最中におけるプラズマ領域内の塩素種の数を増加させる目的で、
エッチャントとして添加することができる。塩素種の数の増加は、副生物の転化
率を向上させる(すなわち、スパッタされた遷移金属のうちのより多くのものを
遷移金属塩化物に転化することができる)。しかしながら、塩素はフォトレジス
トを攻撃する傾向にあることから、塩素種の存在数を(Cl2あるいはHClの 流量を減らすことにより)加減して、フォトレジストに対する選択性に有害な効
果がおよばないようにすることが好ましい。さらなる例として、1種またはそれ
以上の不活性ガス(例えばHe、Ne、およびXe等)を添加しても良い。さら
にまた、1種またはそれ以上の水素含有化学剤−−例えば、HBr、HI、NH 3 、H2、H2O、H22、CH4、C26、C24、C22、Cxx+4、Cxx+2 、およびSiH4−−を添加しても良い。また、例えばSiCl4、CCl4、C HCl3、Cl2、CH2Cl2、およびCHCl3等の、あらゆる塩素含有化学剤 を添加しても良い。
【0028】
【実施例】
以下では、代表的な遷移金属エッチングを詳細に説明する。ただし、以下で使
用するパラメータおよび処理工程は、例示のみを目的とするものであって、本発
明の概念全体を制限するものではない。次に挙げる実施例では、4インチのガリ
ウム砒素基板上にある、上述したタングステン、ニッケル、およびゲルマニウム
の3層サンドイッチ構造を、上述したTCP(商標)9600SEプラズマ処理
システムでエッチングする。
【0029】 本実施例では、3層のサンドイッチ構造を、約10sccm(標準立方センチ
メートル毎分)のHCl流量と約50sccmのAr流量を含む工程を使用して
エッチングする。プラズマ処理チャンバ内の圧力は約5ミリトールであり、冷却
のためのヘリウム圧力は約2トールである。電極の温度は約40度である。上部
電極の電力は250ワットに設定し、下部電極の電力もまた同様に設定した。
【0030】 しかしながら圧力は、同一または異なる基板に対して0.5〜500ミリトー
ル、好ましくは1〜100ミリトールの間で変化しても良い。同様にして、上述
した実施例におけるAr流量は流量全体の約83%を占めるが、同一または異な
る基板に対して約1〜99パーセント、好ましくは約5〜95パーセントの間で
変化しても良い。厳密なAr:HCl比は、遷移金属の除去(衝撃剤としてAr
を使用)、塩化物の転化率(チャンバ内の塩素種の密度に影響される)、および
フォトレジストの浸食率の、三者間におけるトレードオフにより決定される。A
r:HClの比が大きいほどスパッタリングによる除去は増すが、Cl種の密度
が減少するため塩化物の転化率が下がる。逆に、Ar:HCl比が小さいほど、
Cl種の密度が増すため塩化物の転化率が上がるが、フォトレジストの機能を不
当に攻撃するというリスクを生じる。ここで開示された分野の当業者には明らか
なように、Ar:HCl比の厳密な値は、特定のエッチチャンバの構成はもちろ
んのこと、望ましいエッチング結果(エッチング速度、フォトレジストの保持等
で表される)にも依存して広い範囲で変化する。当業者には明らかなように、各
エッチングで必要とする具体的なパラメータは、望ましいスループット、エッチ
ング速度、フォトレジストに対する選択性、エッチングされる層の組成、基板の
サイズ、プラズマ処理システムの設計、および/またはその他のパラメータに依
存して決定される。
【0031】 エッチング後、TCP(商標)9600プラズマ処理システムの大気中パッシ
ベーションモジュール(APM)内で、脱イオン水を使用して基板をリンスする
。リンスは、脱イオン水を使用し、室温〜約90℃の範囲で行われる。基板は、
必要な長さだけ−−例えば、場合によっては約30〜120分−−リンスすれば
良い。
【0032】 図4は、本発明の実施形態にもとづいて、基板上の遷移金属含有層をエッチン
グする工程を示した図である。工程402では、上に遷移金属含有層を有したエ
ッチング予定の基板を、プラズマエッチングチャンバ内に配置する。遷移金属含
有層は、エッチングを促進するため通常はフォトレジストマスクの下に配置され
る。工程404では、HClおよびArを含有したソースガスを使用して、基板
の遷移金属含有層の少なくとも一部を、プラズマエッチングチャンバ内でエッチ
ングする。工程404の最中には、遷移金属塩化物を含むエッチャント副生物の
一部が、プラズマエッチングチャンバから排出される。
【0033】 工程404のエッチング終了後、工程406で水で基板をリンスし、基板表面
から遷移金属塩化物を除去する。遷移金属の塩化物は、工程404で形成される
。利用される水の温度は、塩化物の除去を最適化するように変化させる。脱イオ
ン水の温度の上昇は、一般に、塩化物の溶解と除去を改善する傾向にある。工程
408では従来の処理後の工程が実施され、望ましい電子デバイスの製造が完了
する。例えば、基板をさらに加工することにより、望ましい集積回路、フラット
パネルディスプレイ、または読取り/書込みヘッドを形成し、コンピュータを含
むあらゆる種類の電子システムに組み込むことができる。
【0034】 上述の事柄からわかるように、本発明では、HClおよびArを含有したソー
スガスを有利に利用することにより、遷移金属含有層をエッチングする。本発明
では、主要な塩素含有ガスとしてCl2の替わりに、非自明的且つ反直観的にH Clを使用して、金属が金属塩化物に転化するための塩素種を提供する。主要な
塩素含有ガスとしてCl2よりもHClを使用することが反直観的であるのは、 低密度の塩素種が、金属塩化物の転化率および続くその除去率を低下させると考
えられてきたためである。それにもかかわらず、HClソースガスの使用による
塩素種密度の低下は、フォトレジストに対する選択性の改良に有利に貢献し、ひ
いては本発明の工程を、現代の高密度電子デバイスの製造への使用により適した
ものとすることができる。
【0035】 HClはさらに、プラズマエッチング環境における水素種にも寄与する。上述
したように、水素種は、フォトレジストへの選択性および/または遷移金属含有
層へのエッチング速度の向上に寄与すると考えられる。また、高密度(例えば、
約1e13より大きいイオン密度)で、任意的には低圧であるプラズマエッチング
チャンバを使用して遷移金属含有層をエッチングすることにより、遷移金属に対
するエッチング速度を、(従来の遷移金属エッチングで利用される)高圧/低密
度プラズマエッチングチャンバで達成されるエッチング速度と比較して、有利に
向上させることができる。
【0036】 以上、本発明をいくつかの好ましい実施形態にもとづいて説明したが、本発明
の範囲内における他の選択肢、変形、および同等物を実施することも可能である
。また、本発明による方法および装置は、代替の方式により具現化しても良い。
このため、添付した請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲を逸脱しない全
ての選択肢、変形、および同等物を含むものとして解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 遷移金属含有層を含む代表的な積層体を描いた図である。
【図2】 代表的な誘導結合プラズマ処理システムの概略図であり、遷移金属含有層をエ
ッチングするのに適した、本発明の実施形態にもとづく低圧/高密度のプラズマ
処理システムを示した図である。
【図3A】 ニッケルのエッチング前における、水素の光学発光スペクトル図である。
【図3B】 ニッケルのエッチング後における、水素の光学発光スペクトル図である。
【図4】 基板上の遷移金属含有層をエッチングするのに利用される、本発明の実施形態
にもとづく工程の流れ図である。
【符号の説明】
100…積層体 102…下地層 104…遷移金属含有層 106…フォトレジスト層 108…開口部 110…開口部 200…低圧・高密度プラズマ処理システム 202…プラズマ処理チャンバ 204…電極 206…RFジェネレータ 208…整合回路網 210…シャワーヘッド 212…RF誘導プラズマ領域 214…基板 216…チャック 218…RFジェネレータ 220…整合回路網 222…排気ポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴールドスプリング・グレゴリー・ジェ イ. アメリカ合衆国 カリフォルニア州94501 アラメダ,チェスター・ストリート, 2521 Fターム(参考) 4K057 DA12 DB01 DB02 DB03 DC10 DD01 DE01 DE02 DE14 DM05 DN01 5F004 AA02 AA03 BA04 BB13 DA04 DA05 DA13 DA22 DA23 DA29 DB08 DB10 EB02

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の上に配置されているとともにエッチングマスクの下に
    配置されている遷移金属含有層を、少なくとも部分的にエッチングするための方
    法であって、 プラズマ処理チャンバを有するプラズマ処理システムを提供する工程と、 前記プラズマ処理チャンバを、前記遷移金属含有層をエッチングするように構
    成する工程と、 を備え、前記プラズマ処理チャンバを構成する工程は、 前記プラズマ処理チャンバを、HClおよびArを含有するソースガスを受
    け取るように構成する工程と、 前記プラズマ処理チャンバに関する電源を、前記ソースガスからプラズマを
    発生させるためのエネルギを供給するように構成する工程と、 前記プラズマ処理チャンバを、前記プラズマで前記遷移金属含有層を少なく
    とも部分的にエッチングするように構成する工程と、 を備える方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法であって、 前記電源は高周波(RF)電源であり、前記エネルギは高周波(RF)エネル
    ギである、方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の方法であって、 前記プラズマ処理チャンバは高密度プラズマ処理チャンバである、方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の方法であって、 前記ソースガスは主として前記HClおよび前記Arよりなる、方法。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の方法であって、 前記プラズマ処理システムはさらに、水で前記基板をリンスするように構成さ
    れたリンスモジュールを備えており、前記方法はさらに、前記プラズマ処理チャ
    ンバ内で前記ソースガスによりエッチングされた後に前記基板をリンスするよう
    に前記リンスモジュールを構成する工程を備える、方法。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の方法であって、 前記遷移金属含有層は、周期表のIIIA族からIIB族までの元素よりなる群か ら選択される遷移金属を備える、方法。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の方法であって、 前記遷移金属含有層は、主として鉄、白金、コバルト、およびニッケルよりな
    る群から選択される遷移金属を備える、方法。
  8. 【請求項8】 請求項7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高密度プラズマ処理チャンバである、方
    法。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の方法であって、 前記HClの前記Arに対する流量比は約1:99から約99:1の間である
    、方法。
  10. 【請求項10】 基板の上に配置されるとともにエッチングマスクの下に配
    置されている遷移金属含有層を、プラズマ処理チャンバ内でエッチングするため
    の方法であって、 HClおよびArを含有するソースガスを前記プラズマ処理チャンバ内に流す
    工程と、 前記プラズマ処理チャンバ内で前記ソースガスからプラズマを発生させる工程
    と、 前記遷移金属含有層を前記プラズマで少なくとも部分的にエッチングする工程
    と、 を備える方法。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の方法であって、 前記遷移金属含有層は、周期表のIIIA族からIIB族までの元素よりなる群か ら選択される遷移金属を備える、方法。
  12. 【請求項12】 請求項10記載の方法であって、 前記遷移金属含有層は、主として鉄、白金、コバルト、およびニッケルよりな
    る群から選択される遷移金属を備える、方法。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の方法であって、 前記プラズマ処理チャンバは高密度プラズマ処理チャンバである、方法。
  14. 【請求項14】 請求項13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る、方法。
  15. 【請求項15】 請求項14記載の方法であって、 前記ソースガスは主として前記HClおよび前記Arよりなる、方法。
  16. 【請求項16】 請求項15記載の方法であって、さらに、 前記エッチングの工程の後に脱イオン水で前記基板をリンスし、前記遷移金属
    の塩化物を除去する工程を備える、方法。
  17. 【請求項17】 請求項12記載の方法であって、 前記HClの前記Arに対する流量比は約95:5から約5:95の間である
    、方法。
  18. 【請求項18】 基板の上に配置されるとともにエッチングマスクの下に配
    置さている遷移金属含有層を、高密度プラズマ処理チャンバ内でエッチングする
    ための方法であって、 主としてHClおよびArよりなるソースガスを前記プラズマ処理チャンバ内
    に流す工程と、 前記プラズマ処理チャンバの少なくとも1つの電極に高周波(RF)エネルギ
    を供給し、前記プラズマ処理チャンバ内で前記ソースガスからプラズマを発生さ
    せる工程と、 前記遷移金属含有層を前記プラズマで少なくとも部分的にエッチングする工程
    と、 を備える方法。
  19. 【請求項19】 請求項18記載の方法であって、 前記遷移金属含有層は、周期表のIIIA族からIIB族までの元素よりなる群か ら選択される遷移金属を備える、方法。
  20. 【請求項20】 請求項18記載の方法であって、 前記遷移金属含有層は、主として鉄、白金、コバルト、およびニッケルよりな
    る群から選択される遷移金属を備える、方法。
  21. 【請求項21】 請求項20記載の方法であって、 前記プラズマ処理チャンバは、前記少なくとも1つの電極がコイルである誘導
    結合プラズマ処理チャンバである、方法。
  22. 【請求項22】 請求項21記載の方法であって、 前記HClの前記Arに対する流量比は約90:10から約10:90の間で
    ある、方法。
  23. 【請求項23】 請求項21記載の方法であって、さらに、 前記エッチングの工程の後に脱イオン水で前記基板をリンスし、前記遷移金属
    の塩化物を除去する工程を備える、方法。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6849153B2 (en) * 1998-04-16 2005-02-01 Siemens Aktiengesellschaft Removal of post-rie polymer on A1/CU metal line
US6821907B2 (en) * 2002-03-06 2004-11-23 Applied Materials Inc Etching methods for a magnetic memory cell stack
US6972265B1 (en) * 2002-04-15 2005-12-06 Silicon Magnetic Systems Metal etch process selective to metallic insulating materials
US20050164504A1 (en) * 2004-01-26 2005-07-28 Mirkarimi Laura W. Method for etching high aspect ratio features in III-V based compounds for optoelectronic devices
JP4849881B2 (ja) * 2005-12-08 2012-01-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマエッチング方法
JP5694022B2 (ja) 2011-03-22 2015-04-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び記憶媒体

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH028379A (ja) * 1988-06-28 1990-01-11 Anelva Corp ドライエッチング装置
JPH04107281A (ja) * 1990-08-27 1992-04-08 Nec Corp Feを含む物質のエッチング方法およびエッチング装置
JPH08222549A (ja) * 1995-02-16 1996-08-30 Sony Corp プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JPH1088373A (ja) * 1996-08-05 1998-04-07 Siemens Ag 金属、金属酸化物及びそれらの混合物のプラズマ補助異方性エッチング方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4838994A (en) * 1987-06-26 1989-06-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for structuring a copper and/or permalloy layer by means of dry etching
EP0386518B1 (en) * 1989-02-23 1999-06-09 Seiko Epson Corporation Etching method for compound semiconductors
US5145554A (en) * 1989-02-23 1992-09-08 Seiko Epson Corporation Method of anisotropic dry etching of thin film semiconductors
US4923828A (en) * 1989-07-07 1990-05-08 Eastman Kodak Company Gaseous cleaning method for silicon devices
US5318664A (en) * 1990-06-25 1994-06-07 General Electric Company Patterning of indium-tin oxide via selective reactive ion etching
US5304775A (en) * 1991-06-06 1994-04-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of etching a wafer having high anisotropy with a plasma gas containing halogens and in inert element
US5300187A (en) * 1992-09-03 1994-04-05 Motorola, Inc. Method of removing contaminants
US5269878A (en) * 1992-12-10 1993-12-14 Vlsi Technology, Inc. Metal patterning with dechlorinization in integrated circuit manufacture
KR100322695B1 (ko) * 1995-03-20 2002-05-13 윤종용 강유전성캐패시터의제조방법
US5753567A (en) * 1995-08-28 1998-05-19 Memc Electronic Materials, Inc. Cleaning of metallic contaminants from the surface of polycrystalline silicon with a halogen gas or plasma
US5674357A (en) * 1995-08-30 1997-10-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor substrate cleaning process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH028379A (ja) * 1988-06-28 1990-01-11 Anelva Corp ドライエッチング装置
JPH04107281A (ja) * 1990-08-27 1992-04-08 Nec Corp Feを含む物質のエッチング方法およびエッチング装置
JPH08222549A (ja) * 1995-02-16 1996-08-30 Sony Corp プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JPH1088373A (ja) * 1996-08-05 1998-04-07 Siemens Ag 金属、金属酸化物及びそれらの混合物のプラズマ補助異方性エッチング方法

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