JP2002510878A - 低ｋ誘電体をエッチングする方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
本開示は、低ｋ材料、特に、有機のポリマーベース低ｋ材料をプラズマエッチングするための方法に関係する。方法は、エッチャントプラズマを採用し、主要なエッチャント種は、フッ素以外のハロゲン、および酸素から生成される。好ましいハロゲンは塩素である。プラズマソースガスでのハロゲン：酸素の体積（流量レート）比または原子数比は、約１：２０から約２０：１の範囲にわたる。ハロゲンが塩素である場合、好ましい塩素：酸素の原子数比は、約１：１０から約５：１の範囲にわたる。塩素：酸素に対するこの原子数比が使用される場合、隣接する酸素含有または窒素含有の層に対しての低ｋ材料のエッチング選択性は、普通には、約１０：１を超え、有利である。プラズマソースガスは、体積で１５％以下の量で添加剤を含有でき、それは、例えば、隣接する材料に対しての低ｋ材料の選択性を改善するよう、より良いエッチングプロファイルを提供するよう、または、より良い重要な寸法の制御を提供するよう、設計される。
Description
【０００１】
本発明は、低「ｋ」(低ｋ)誘電体材料をエッチングする方法に関係する。本方
法は、パターン化エッチングに対して、またはエッチバック用途に対して使用で
きる。本方法は、重量で少なくとも約８０％のポリマー材料を含む低ｋ材料をエ
ッチングするために特に有用である。普通には、ポリマー材料は、有機ベース材
料である。加えて、本方法は、塩素および酸素の種を含むプラズマに影響され易
い無機の成分を有する低ｋ材料のエッチングに対して使用されることができる。
法は、パターン化エッチングに対して、またはエッチバック用途に対して使用で
きる。本方法は、重量で少なくとも約８０％のポリマー材料を含む低ｋ材料をエ
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料である。加えて、本方法は、塩素および酸素の種を含むプラズマに影響され易
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【０００２】 背景技術の簡単な説明 半導体デバイス製造の分野では、デバイスのフィーチャサイズが０．１８μ以
下に縮小するのに従い、配線のＲＣ遅延がデバイス速度の主要な制限要因になる
ことが、良く認知されている。この問題に焦点を当てる２つの開発領域がある。
配線の導体抵抗が、導体配線材料に対する業界標準であったアルミニウムより低
い抵抗（Ｒ）を有する、銅と他の導体との使用によって低減されている。焦点の
第２の領域は、業界標準の誘電体であった２酸化ケイ素より低い誘電定数（ｋ）
を有する誘電体材料の使用である。低ｋ誘電体の存在は、静電容量（Ｃ）への配
線の寄与を低減する。
下に縮小するのに従い、配線のＲＣ遅延がデバイス速度の主要な制限要因になる
ことが、良く認知されている。この問題に焦点を当てる２つの開発領域がある。
配線の導体抵抗が、導体配線材料に対する業界標準であったアルミニウムより低
い抵抗（Ｒ）を有する、銅と他の導体との使用によって低減されている。焦点の
第２の領域は、業界標準の誘電体であった２酸化ケイ素より低い誘電定数（ｋ）
を有する誘電体材料の使用である。低ｋ誘電体の存在は、静電容量（Ｃ）への配
線の寄与を低減する。
【０００３】 半導体配線構造の形成に使用される２つの代替技術がある。第１の技術は、ダ
マシン技術として知られる。この技術では、０．２５ミクロン（μｍ）以下の範
囲でのフィーチャサイズに対して銅を導体材料として使用する多層 (multi-leve
l) 構造を作出するための典型的なプロセスは：誘電体材料のブランケット堆積
；開口を形成するよう誘電体材料のパターン化；拡散バリア層と、普通には、開
口を配線する濡れ層との堆積；開口を充填するのに充分な厚さでの、基板上への
銅層堆積；および、ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）技術を使用して
基板表面からの余剰な導体材料の除去；を含むであろう。この方法は、誘電体材
料のパターン化エッチングを必要とする。ダマシンプロセスは、C. Steinbruche
l によって、「多層配線 (multilevel metallization) のための銅のパターン化
：反応性イオンエッチングとケミカルメカニカルポリッシング (Patterning of
copper for multilevel metallization: reactive ion etching and chemical-m
echanical polishing)」、Applied Surface Science 91 (1995) 139-146 で詳細
に記述されている。
マシン技術として知られる。この技術では、０．２５ミクロン（μｍ）以下の範
囲でのフィーチャサイズに対して銅を導体材料として使用する多層 (multi-leve
l) 構造を作出するための典型的なプロセスは：誘電体材料のブランケット堆積
；開口を形成するよう誘電体材料のパターン化；拡散バリア層と、普通には、開
口を配線する濡れ層との堆積；開口を充填するのに充分な厚さでの、基板上への
銅層堆積；および、ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）技術を使用して
基板表面からの余剰な導体材料の除去；を含むであろう。この方法は、誘電体材
料のパターン化エッチングを必要とする。ダマシンプロセスは、C. Steinbruche
l によって、「多層配線 (multilevel metallization) のための銅のパターン化
：反応性イオンエッチングとケミカルメカニカルポリッシング (Patterning of
copper for multilevel metallization: reactive ion etching and chemical-m
echanical polishing)」、Applied Surface Science 91 (1995) 139-146 で詳細
に記述されている。
【０００４】 競合する技術は、導体銅層のパターン化エッチングを伴うものである。この技
術では、典型的なプロセスは、所望（普通には、その表面にバリア層を有する誘
電体材料）の基板上への銅層の堆積；銅層上へのハードマスク材料とフォトレジ
ストとの適用；湿式または乾式エッチング技術を使用して、フォトレジストと、
ハードマスク材料と、銅層とのパターンエッチング；および、パターン化された
銅層の表面の上への誘電体材料の堆積；を含み、種々の集積回路を含む導体の配
線およびコンタクトの絶縁を提供する。誘電体材料の適用の後に、普通には、導
体の配線とコンタクトとの上にコンタクト点を露出させるために誘電体材料をエ
ッチバックする必要がある。
術では、典型的なプロセスは、所望（普通には、その表面にバリア層を有する誘
電体材料）の基板上への銅層の堆積；銅層上へのハードマスク材料とフォトレジ
ストとの適用；湿式または乾式エッチング技術を使用して、フォトレジストと、
ハードマスク材料と、銅層とのパターンエッチング；および、パターン化された
銅層の表面の上への誘電体材料の堆積；を含み、種々の集積回路を含む導体の配
線およびコンタクトの絶縁を提供する。誘電体材料の適用の後に、普通には、導
体の配線とコンタクトとの上にコンタクト点を露出させるために誘電体材料をエ
ッチバックする必要がある。
【０００５】 １９９７年１月に Shin-Pun Jeng に付与された米国特許第５，５９１，６７
７号は、埋込まれた低誘電定数絶縁体を有する多層配線構造、および構造を作成
する方法を記載している。詳細には、構造の誘電体部分は、二酸化ケイ素の層と
組合せて使用される低誘電定数の有機ポリマーの層を含む。この特許は、熱安定
性問題とエッチングの困難さが原因で、有機ポリマーを誘電体として使用するこ
とに固有の問題を記述している。しかし、本発明者は、複数の配線の上部表面を
露出させるよう、有機の低ｋ誘電体材料をエッチバックする方法を開発した。詳
細には、エッチングは、少量のＣＦ4の存在で酸素プラズマエッチングを使用し
て行われる。本方法での使用に推奨される低ｋ誘電体は、ポリテトラフルオロエ
チレン (polytetrafluoro-ethylene) 「テフロン (Teflon)」（Du Pont Corpora
tion の商標）；ベンゾシクロブチレン (benzocyclobutene)（ＢＣＢ）；パリレ
ン (parylene)；ポリイミド (polyimide)；または、誘電定数３．９未満を有す
る他の材料；である、パリレンが好ましい実施の形態で使用される。
７号は、埋込まれた低誘電定数絶縁体を有する多層配線構造、および構造を作成
する方法を記載している。詳細には、構造の誘電体部分は、二酸化ケイ素の層と
組合せて使用される低誘電定数の有機ポリマーの層を含む。この特許は、熱安定
性問題とエッチングの困難さが原因で、有機ポリマーを誘電体として使用するこ
とに固有の問題を記述している。しかし、本発明者は、複数の配線の上部表面を
露出させるよう、有機の低ｋ誘電体材料をエッチバックする方法を開発した。詳
細には、エッチングは、少量のＣＦ4の存在で酸素プラズマエッチングを使用し
て行われる。本方法での使用に推奨される低ｋ誘電体は、ポリテトラフルオロエ
チレン (polytetrafluoro-ethylene) 「テフロン (Teflon)」（Du Pont Corpora
tion の商標）；ベンゾシクロブチレン (benzocyclobutene)（ＢＣＢ）；パリレ
ン (parylene)；ポリイミド (polyimide)；または、誘電定数３．９未満を有す
る他の材料；である、パリレンが好ましい実施の形態で使用される。
【０００６】 １９９６年１０月１５日発行の Havemann への米国特許第５，５６５，３８４
号は、低誘電率誘電体を使用する自己位置合わせバイアを記載する。低誘電率誘
電体は、配線層で隣接する導体間の静電容量を低減することに使用される。バイ
アを製作する方法は、パターン化された導体間の水平方向間隙を有機含有誘電体
材料（Allied Signal 500 Series）で充填すること、有機含有誘電体材料の上に
無機の誘電体層を形成すること、および、フルオロカーボン (fluorocarbon) を
含む高密度プラズマを使用して有機含有誘電体材料を認められる程までにエッチ
ングしない間に、二酸化ケイ素をエッチングすること、を含む。有機含有誘電体
材料は、デバイス静電容量を低減する一方で、エッチストップ (etch stop) と
して作用し、バイアとパターン化導体との間の位置合わせ不良、または半導体デ
バイスにわたる非平坦トポグラフィを原因とする過剰エッチングを阻止する。大
部分の層間誘電体は、良好な熱移動と構造的の特性を持つ酸化物または他の通例
の誘電体から構成される。
号は、低誘電率誘電体を使用する自己位置合わせバイアを記載する。低誘電率誘
電体は、配線層で隣接する導体間の静電容量を低減することに使用される。バイ
アを製作する方法は、パターン化された導体間の水平方向間隙を有機含有誘電体
材料（Allied Signal 500 Series）で充填すること、有機含有誘電体材料の上に
無機の誘電体層を形成すること、および、フルオロカーボン (fluorocarbon) を
含む高密度プラズマを使用して有機含有誘電体材料を認められる程までにエッチ
ングしない間に、二酸化ケイ素をエッチングすること、を含む。有機含有誘電体
材料は、デバイス静電容量を低減する一方で、エッチストップ (etch stop) と
して作用し、バイアとパターン化導体との間の位置合わせ不良、または半導体デ
バイスにわたる非平坦トポグラフィを原因とする過剰エッチングを阻止する。大
部分の層間誘電体は、良好な熱移動と構造的の特性を持つ酸化物または他の通例
の誘電体から構成される。
【０００７】 １９９７年１０月２１日付けでCheung らに付与した米国特許第５，６７９，
６０８号は、金属配線の上へのスピンオン誘電体 (spin on dielectric) として
、ベンゾシクロブチレンまたはその誘導体のような低誘電定数材料の使用を開示
する。詳細には、低誘電定数材料は、二酸化ケイ素のそれ（約４．０未満）より
小さい誘電定数を有するものと定義される。
６０８号は、金属配線の上へのスピンオン誘電体 (spin on dielectric) として
、ベンゾシクロブチレンまたはその誘導体のような低誘電定数材料の使用を開示
する。詳細には、低誘電定数材料は、二酸化ケイ素のそれ（約４．０未満）より
小さい誘電定数を有するものと定義される。
【０００８】 Lauterbach 他 のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＤＥ９６／０２１０８号は、構成要素
の面が、異なる基板上に作出され、ベンゾシクロブチレンの接続層によって接続
される、垂直に集積された半導体構成要素を記載している。種々の有機含有層が
ＣＦ4／Ｏ2プラズマを含むプラズマを使用してプラズマエッチングされるという
。
の面が、異なる基板上に作出され、ベンゾシクロブチレンの接続層によって接続
される、垂直に集積された半導体構成要素を記載している。種々の有機含有層が
ＣＦ4／Ｏ2プラズマを含むプラズマを使用してプラズマエッチングされるという
。
【０００９】 １９９４年９月２９日に公開されたLauterbach のドイツ特許出願第ＤＥ４４
３４８９１ Ａ１号は、ＣＦ4ベースプラズマを使用して導体要素を露出させる
ようエッチバックされ得る、スピンオン誘電体として、ビスベンゾシクロブチレ
ン (bisbenzocyclobutene) の使用を記載している。
３４８９１ Ａ１号は、ＣＦ4ベースプラズマを使用して導体要素を露出させる
ようエッチバックされ得る、スピンオン誘電体として、ビスベンゾシクロブチレ
ン (bisbenzocyclobutene) の使用を記載している。
【００１０】 高密度半導体用途のために多層回路で使用する無機低ｋ誘電体材料も、既知で
ある。一般に、そのような材料は、鉛フリーのアモルファスのホウケイ酸ガラス
(borosilicate glass) を含む。
ある。一般に、そのような材料は、鉛フリーのアモルファスのホウケイ酸ガラス
(borosilicate glass) を含む。
【００１１】 上記のプラズマエッチングプロセスは、プラズマソースガスにフッ素含有成分
の存在を含んでいた。しかし、フッ素含有エッチャントの使用は、環境にとり有
害である。更に、フルオロカーボンのエッチャントが使用される場合、普通には
、デバイス表面上への大量のポリマー堆積がある。用途によっては、低ｋ誘電体
材料の下地に二酸化ケイ素層（または、フッ素によって容易にエッチングされる
他の層）がある。フッ素が低ｋ誘電体をエッチングすることに使用される場合、
隣接する下地層に対する低ｋ誘電体のエッチング選択性は、容認できないもので
ある。例えば、低ｋ誘電体層がエッチングされる時点で、下地の（二酸化ケイ素
、および窒化ケイ素のような）ハードマスクは、無くなるかもしれない。更に、
膜表面組成の約５原子数％を超える量での、エッチングされた低ｋ誘電体膜の表
面上に残留するエッチングプロセスのフッ素の存在は、後のプロセス統合で問題
を引起す。
の存在を含んでいた。しかし、フッ素含有エッチャントの使用は、環境にとり有
害である。更に、フルオロカーボンのエッチャントが使用される場合、普通には
、デバイス表面上への大量のポリマー堆積がある。用途によっては、低ｋ誘電体
材料の下地に二酸化ケイ素層（または、フッ素によって容易にエッチングされる
他の層）がある。フッ素が低ｋ誘電体をエッチングすることに使用される場合、
隣接する下地層に対する低ｋ誘電体のエッチング選択性は、容認できないもので
ある。例えば、低ｋ誘電体層がエッチングされる時点で、下地の（二酸化ケイ素
、および窒化ケイ素のような）ハードマスクは、無くなるかもしれない。更に、
膜表面組成の約５原子数％を超える量での、エッチングされた低ｋ誘電体膜の表
面上に残留するエッチングプロセスのフッ素の存在は、後のプロセス統合で問題
を引起す。
【００１２】 フッ素含有プラズマエッチャントに関し上で説明した不具合を被らない化学薬
品を採用する、有機ベースの（および、ある場合には無機の）低ｋ誘電体材料を
エッチングするための方法を有することは、非常に有利であろう。好ましくは、
エッチング化学薬品は、多数の異なる種類の低ｋ材料をエッチングするために好
適であり；高エッチレートを示し（約８，０００Å／分より大）；隣接する酸化
物および窒化物に関しての低ｋ材料の高選択性を示し；良好なエッチングプロフ
ァイルと重要な寸法の制御とを提供し；最少の放出ガスを作出し；および、コス
トが安い。
品を採用する、有機ベースの（および、ある場合には無機の）低ｋ誘電体材料を
エッチングするための方法を有することは、非常に有利であろう。好ましくは、
エッチング化学薬品は、多数の異なる種類の低ｋ材料をエッチングするために好
適であり；高エッチレートを示し（約８，０００Å／分より大）；隣接する酸化
物および窒化物に関しての低ｋ材料の高選択性を示し；良好なエッチングプロフ
ァイルと重要な寸法の制御とを提供し；最少の放出ガスを作出し；および、コス
トが安い。
【００１３】 発明の概要 本発明は、半導体プロセスに関し、低誘電定数（低ｋ）材料、特にポリマーベ
ース低ｋ材料をプラズマエッチングする方法に関係する。ポリマーベース材料は
、ケイ素またはフッ素またはその組合せを含むことがでできる。好ましくは、ポ
リマーの低ｋ材料は、約１０原子数％未満のケイ素と約５原子数％未満のフッ素
を含有する。方法は、プラズマエッチングを採用し、プラズマの主要なエッチャ
ント種は、フッ素以外のハロゲン、および酸素を含む。好ましくは、ハロゲンは
塩素である。エッチングプラズマにおけるハロゲン種のソースは、Ｃｌ2、Ｂｒ2 、Ｉ2、ＩＣｌ、ＩＢｒ、ＢｒＣｌ、または、ＨＣｌ、ＢＣｌ3、ＣＨＣｌ3、Ｃ
Ｈ2Ｃｌ2、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｈ3Ｃｌ3、Ｃ2Ｈ4Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4、ＨＢｒ、ＣＨ3Ｂ
ｒ、Ｃ2Ｈ2Ｂｒ2Ｃｌ2、ＨＩ、ＣＣｌ2Ｏ、ＣＣｌ3ＮＯ2、のようなハロゲン含
有化合物、または、有害なまたは非実用的な様式では反応しないそれらの組合せ
でよい。（非実用的は、安全性とプロセスの有効性に影響する悪影響の反応が起
ることを意味する）。エッチングプラズマにおける酸素種のソースは、上に記載
した酸素含有化合物のひとつ、または、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＣＨ4Ｏ、Ｃ2Ｈ6Ｏ
、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、または、ハロゲン含有材料と酸素含有材料とが有
害なまたは非実用的な様式で反応しない限り、それらの組合せである。
ース低ｋ材料をプラズマエッチングする方法に関係する。ポリマーベース材料は
、ケイ素またはフッ素またはその組合せを含むことがでできる。好ましくは、ポ
リマーの低ｋ材料は、約１０原子数％未満のケイ素と約５原子数％未満のフッ素
を含有する。方法は、プラズマエッチングを採用し、プラズマの主要なエッチャ
ント種は、フッ素以外のハロゲン、および酸素を含む。好ましくは、ハロゲンは
塩素である。エッチングプラズマにおけるハロゲン種のソースは、Ｃｌ2、Ｂｒ2 、Ｉ2、ＩＣｌ、ＩＢｒ、ＢｒＣｌ、または、ＨＣｌ、ＢＣｌ3、ＣＨＣｌ3、Ｃ
Ｈ2Ｃｌ2、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｈ3Ｃｌ3、Ｃ2Ｈ4Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4、ＨＢｒ、ＣＨ3Ｂ
ｒ、Ｃ2Ｈ2Ｂｒ2Ｃｌ2、ＨＩ、ＣＣｌ2Ｏ、ＣＣｌ3ＮＯ2、のようなハロゲン含
有化合物、または、有害なまたは非実用的な様式では反応しないそれらの組合せ
でよい。（非実用的は、安全性とプロセスの有効性に影響する悪影響の反応が起
ることを意味する）。エッチングプラズマにおける酸素種のソースは、上に記載
した酸素含有化合物のひとつ、または、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＣＨ4Ｏ、Ｃ2Ｈ6Ｏ
、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、または、ハロゲン含有材料と酸素含有材料とが有
害なまたは非実用的な様式で反応しない限り、それらの組合せである。
【００１４】 エッチングプラズマのためのソースガスが、酸素と組合せて使用される塩素、
または臭素、またはヨー素ガスを含む場合、ハロゲンガス：酸素の体積（流量レ
ート）比は、約１：２０から約２０：１の範囲にわたる。ハロゲン種のソースが
ハロゲン含有化合物である場合、ハロゲン：酸素の原子数比は、約１：２０から
約２０：１の範囲にわたる。ハロゲンが塩素である場合、好ましくは、塩素の酸
素に対する原子数比は、約１：１０から約５：１の範囲にわたり、それによって
、隣接する酸素含有または窒素含有の層に対しての低ｋ材料のエッチング選択性
は有利である。
または臭素、またはヨー素ガスを含む場合、ハロゲンガス：酸素の体積（流量レ
ート）比は、約１：２０から約２０：１の範囲にわたる。ハロゲン種のソースが
ハロゲン含有化合物である場合、ハロゲン：酸素の原子数比は、約１：２０から
約２０：１の範囲にわたる。ハロゲンが塩素である場合、好ましくは、塩素の酸
素に対する原子数比は、約１：１０から約５：１の範囲にわたり、それによって
、隣接する酸素含有または窒素含有の層に対しての低ｋ材料のエッチング選択性
は有利である。
【００１５】 プラズマソースガスは、例えば、隣接する材料に対しての低ｋ材料のエッチン
グ選択性を改善するよう、または、より良いエッチングプロファイルを提供する
よう、設計された添加剤を含有できる。添加剤ガスが存在する場合、そのような
ガスの配合は、普通には、全プラズマソースガス供給の約１５体積パーセント未
満である。主要なプラズマソースガスと組合され得る添加剤の例は、Ｎ2、Ｈ2、
ＣxＨy（ｘは普通には約３未満であり、ｙは普通には約８未満である）ＣＦ4、
およびＮＦ3であり、添加剤は上記で説明された種類のハロゲン含有と酸素含有
のプラズマソースガスと両立できるよう選択される。ヘリウム、ネオン、アルゴ
ン、クリプトン、キセノンのような希ガスも、添加剤として使用され得る。
グ選択性を改善するよう、または、より良いエッチングプロファイルを提供する
よう、設計された添加剤を含有できる。添加剤ガスが存在する場合、そのような
ガスの配合は、普通には、全プラズマソースガス供給の約１５体積パーセント未
満である。主要なプラズマソースガスと組合され得る添加剤の例は、Ｎ2、Ｈ2、
ＣxＨy（ｘは普通には約３未満であり、ｙは普通には約８未満である）ＣＦ4、
およびＮＦ3であり、添加剤は上記で説明された種類のハロゲン含有と酸素含有
のプラズマソースガスと両立できるよう選択される。ヘリウム、ネオン、アルゴ
ン、クリプトン、キセノンのような希ガスも、添加剤として使用され得る。
【００１６】 一般には、塩素／酸素含有プラズマソースガスを使用する低ｋ誘電体材料に対
するエッチレートは、少なくとも約８，０００Å／分である。このエッチレート
は、他のプラズマプロセスパラメータに依存して、約１：１０から約５：１の範
囲にわたるハロゲン：酸素の原子数比に対して、期待される。好ましくは、Ｓｉ 3 Ｎ4等の窒素含有材料の隣接する層、または、ＳｉＯ2等の酸素含有材料の隣接
する層に対しての低ｋ誘電体材料の選択性は、少なくとも約１０：１である。こ
の選択性は、他のプラズマプロセスパラメータに依存して、プラズマ種ハロゲン
：酸素の原子数比が約１：１０から約５：１の範囲にわたる場合に、得られる。
するエッチレートは、少なくとも約８，０００Å／分である。このエッチレート
は、他のプラズマプロセスパラメータに依存して、約１：１０から約５：１の範
囲にわたるハロゲン：酸素の原子数比に対して、期待される。好ましくは、Ｓｉ 3 Ｎ4等の窒素含有材料の隣接する層、または、ＳｉＯ2等の酸素含有材料の隣接
する層に対しての低ｋ誘電体材料の選択性は、少なくとも約１０：１である。こ
の選択性は、他のプラズマプロセスパラメータに依存して、プラズマ種ハロゲン
：酸素の原子数比が約１：１０から約５：１の範囲にわたる場合に、得られる。
【００１７】 一般に、低ｋ誘電体材料は、窒化ケイ素または二酸化ケイ素のような材料を含
む、上に置くパターン化「ハード」マスクを使用してパターン化される。ハード
マスクでのパターンは、フォトレジストを使用して生成されることが多い。場合
によっては、低ｋ誘電体材料は、ハードマスクとフォトレジストの組合せを使用
してパターン化される。パターン化ハードマスクが二酸化ケイ素を含む場合、フ
ッ素含有プラズマソースガスが、ハードマスクのパターン化のために使用でき、
塩素／酸素含有プラズマソースガスが、低ｋ誘電体層までパターンを転写する
ために、それに引続き使用され得る。塩素／酸素含有ガスを使用して、少なくと
も約１，０００Å／分のエッチレートで均等に（ウェーハ表面にわたり表面高さ
で１０％以下の偏差内で）エッチングされ得る材料でパターン化マスクが構成さ
れる場合、エッチングプラズマを形成するためにフッ素含有ガスソースの使用を
回避することが好ましい。
む、上に置くパターン化「ハード」マスクを使用してパターン化される。ハード
マスクでのパターンは、フォトレジストを使用して生成されることが多い。場合
によっては、低ｋ誘電体材料は、ハードマスクとフォトレジストの組合せを使用
してパターン化される。パターン化ハードマスクが二酸化ケイ素を含む場合、フ
ッ素含有プラズマソースガスが、ハードマスクのパターン化のために使用でき、
塩素／酸素含有プラズマソースガスが、低ｋ誘電体層までパターンを転写する
ために、それに引続き使用され得る。塩素／酸素含有ガスを使用して、少なくと
も約１，０００Å／分のエッチレートで均等に（ウェーハ表面にわたり表面高さ
で１０％以下の偏差内で）エッチングされ得る材料でパターン化マスクが構成さ
れる場合、エッチングプラズマを形成するためにフッ素含有ガスソースの使用を
回避することが好ましい。
【００１８】 好ましい実施の形態の詳細な説明 低ｋ材料、特に、ポリマーベース低ｋ材料のエッチングのための方法が開示さ
れる。方法は、プラズマエッチングを採用し、プラズマの主要なエッチャント種
は塩素と酸素を含む。プラズマソースガスは、例えば、隣接する材料に対しての
低ｋ材料のエッチング選択性を改善するよう、または、より良いエッチングプロ
ファイルを提供するよう、設計された添加剤を含有できる。好ましくは、塩素／
酸素含有プラズマソースガスを使用する低ｋ誘電体材料に対するエッチレートは
、少なくとも約８，０００Å／分である。好ましくは、窒素含有材料の隣接する
層に対しての低ｋ材料の選択性は、少なくとも約１０：１であり、酸素含有材料
の隣接する層に対しての低ｋ材料の選択性は、少なくとも約１０：１である。
れる。方法は、プラズマエッチングを採用し、プラズマの主要なエッチャント種
は塩素と酸素を含む。プラズマソースガスは、例えば、隣接する材料に対しての
低ｋ材料のエッチング選択性を改善するよう、または、より良いエッチングプロ
ファイルを提供するよう、設計された添加剤を含有できる。好ましくは、塩素／
酸素含有プラズマソースガスを使用する低ｋ誘電体材料に対するエッチレートは
、少なくとも約８，０００Å／分である。好ましくは、窒素含有材料の隣接する
層に対しての低ｋ材料の選択性は、少なくとも約１０：１であり、酸素含有材料
の隣接する層に対しての低ｋ材料の選択性は、少なくとも約１０：１である。
【００１９】 本明細書に説明される好ましい実施の形態の材料をエッチングするために使用
される設備は、結合分離 (decouple) されたプラズマソースの センチュラ統合
処理システム（Centura(登録商標）Integrated Processing System）であったと
はいえ、プラズマが、誘導結合、または静電容量結合、または共鳴結合、または
その組合せにより生成される他の種類のエッチング処理設備もまた使用されるこ
とができる。好ましい設備の幾つかの実施例は：その装置が誘導結合によりプラ
ズマ生成を援助する、基板表面の上に配置された内部装置を有するプロセスチャ
ンバ；遠隔で生成されたソースからプラズマを供給されるプロセスチャンバ；誘
導結合によりプラズマ生成を支援するチャンバの外部に配置された装置を有する
プロセチャンバ；および、静電容量結合によりプラズマ生成を支援する平行プレ
ート装置を利用するプロセスチャンバ；を含む。
される設備は、結合分離 (decouple) されたプラズマソースの センチュラ統合
処理システム（Centura(登録商標）Integrated Processing System）であったと
はいえ、プラズマが、誘導結合、または静電容量結合、または共鳴結合、または
その組合せにより生成される他の種類のエッチング処理設備もまた使用されるこ
とができる。好ましい設備の幾つかの実施例は：その装置が誘導結合によりプラ
ズマ生成を援助する、基板表面の上に配置された内部装置を有するプロセスチャ
ンバ；遠隔で生成されたソースからプラズマを供給されるプロセスチャンバ；誘
導結合によりプラズマ生成を支援するチャンバの外部に配置された装置を有する
プロセチャンバ；および、静電容量結合によりプラズマ生成を支援する平行プレ
ート装置を利用するプロセスチャンバ；を含む。
【００２０】 I. 定義 詳細な説明の前置きとして、本明細書および付帯する特許請求の範囲で使用さ
れる場合、単数形「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が他であると明確に
指示しない限り、複数対象物を含むことに注意されたい。従って、例えば、用語
「半導体」は、半導体の性向特性を持つことが知られる種々の異なる材料を含み
、「導体材料」は、アルミニウム、銅、白金、銀、イリジウム、ルビジウム、お
よびその組合せと合金、のような金属と、同様に記載の用途に適切であろう他の
導体材料とを含む。
れる場合、単数形「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が他であると明確に
指示しない限り、複数対象物を含むことに注意されたい。従って、例えば、用語
「半導体」は、半導体の性向特性を持つことが知られる種々の異なる材料を含み
、「導体材料」は、アルミニウム、銅、白金、銀、イリジウム、ルビジウム、お
よびその組合せと合金、のような金属と、同様に記載の用途に適切であろう他の
導体材料とを含む。
【００２１】 本発明の説明にとり特に重要な特定の術語を、以下に定義する。
【００２２】 用語「結合分離 (decoupled) プラズマソース」すなわち「ＤＰＳ」は、本明
細書で使用される際に、主としてプラズマ密度を制御するＲＦ電力（ソース電力
）の誘導結合と、主として基板表面のイオンボンバードエネルギーを制御するバ
イアス電力とに対する別々の制御装置を持つプラズマエッチング装置を称する。
細書で使用される際に、主としてプラズマ密度を制御するＲＦ電力（ソース電力
）の誘導結合と、主として基板表面のイオンボンバードエネルギーを制御するバ
イアス電力とに対する別々の制御装置を持つプラズマエッチング装置を称する。
【００２３】 用語「フィーチャ」は、金属配線、トレンチと誘電体層での開口、および、基
板表面のトポグラフィを構成する他の構造を称する。フィーチャサイズは、ウェ
ーハ上の最小のフィーチャの大きさを指すことが多い。
板表面のトポグラフィを構成する他の構造を称する。フィーチャサイズは、ウェ
ーハ上の最小のフィーチャの大きさを指すことが多い。
【００２４】 用語「イオンボンバード」は、イオンの表面との衝突を称する。イオンは、プ
ラズマに曝された表面の近傍での電界によって表面方向へ加速される。
ラズマに曝された表面の近傍での電界によって表面方向へ加速される。
【００２５】 用語「低ｋ誘電体」は、二酸化ケイ素のｋ値（ｋ：約４．０）より低いｋ値を
有するいずれかの材料を称する。
有するいずれかの材料を称する。
【００２６】 用語「ポリマーベース低ｋ誘電体」は、少なくとも重量で約８０％のポリマー
成分を有する低ｋ誘電体を称する。
成分を有する低ｋ誘電体を称する。
【００２７】 用語「プラズマ」は、ほぼ同数の正と負の電荷と、同様にイオン化されていな
いガス種の幾らか他の数と、を含有する部分的にイオン化されたガスを称する。
いガス種の幾らか他の数と、を含有する部分的にイオン化されたガスを称する。
【００２８】 用語「選択性」は、ａ）２つの材料のエッチレートの比；および、ｂ）ひとつ
の材料のエッチレートが別の材料に比較して増大される場合にエッチング中に達
成される状態、を称することに使用される。
の材料のエッチレートが別の材料に比較して増大される場合にエッチング中に達
成される状態、を称することに使用される。
【００２９】 用語「ソース電力」は、チャンバで中性粒子の種をイオン化するエネルギーの
主要部分を供給することによってプラズマの持続を担う電力のことでる。
主要部分を供給することによってプラズマの持続を担う電力のことでる。
【００３０】 用語「スタック」すなわち「エッチスタック」は、エッチングプロセス中に少
なくともその一部分がエッチングされる、次々に堆積された異なる材料の層の集
合を称する。
なくともその一部分がエッチングされる、次々に堆積された異なる材料の層の集
合を称する。
【００３１】 用語「基板」は、半導体材料、ガラス、セラミック、ポリマー材料、および、
半導体業界で使用される他の材料を含む。
半導体業界で使用される他の材料を含む。
【００３２】 用語「垂直プロファイル」は、フィーチャの断面が、フィーチャが立つ表面に
対して垂直である側壁を示す、フィーチャのプロファイルを称する。代替として
、「正のプロファイル (positive profile)」は、フィーチャの断面の幅が、表
面から離れたところより、フィーチャが立つ表面での方が大きいものを称する。
対して垂直である側壁を示す、フィーチャのプロファイルを称する。代替として
、「正のプロファイル (positive profile)」は、フィーチャの断面の幅が、表
面から離れたところより、フィーチャが立つ表面での方が大きいものを称する。
【００３３】 II．本発明を実施するための装置 ここで記載のエッチングプロセスの好ましい実施の形態は、カリフォルニア州
サンタクララのApplied Materials, Inc. から提供されるセンチュラ統合処理シ
ステム（Centura（登録商標）Integrated Processing System）で実行されたも
のである。このシステムは米国特許第５，１８６，７１８号に示されて、記載さ
れており、この開示は参照によって本明細書に組み込まれる。ここで呈示された
実施例で使用されるエッチングプロセスチャンバは、図１で略示されているが、
当業界で利用可能ないずれのエッチングプロセッサも、他のプロセスパラメータ
へ何らかの調整を加えることにより、ここで記載のエッチング化学作用の利点を
持つことができる。図１に略示した設備は、１９９６年５月７日の第１１回国際
プラズマ処理シンポジウムの会報(Proceedings of the Eleventh International
Symposium of Plasma Processing, May 7, 1996)で、Yan Ye他が述べ、電気化学学会会報(
Electrochemical Society Proceedings) Ｖｏｌ．９６−１２、ｐｐ．２２２−
２３３（１９９６）で公けになった種類の解離プラズマソース（ＤＰＳ）を含む
。このプラズマ処理チャンバは、直径８インチ（２００ｍｍ）のウェハの処理が
可能である。
サンタクララのApplied Materials, Inc. から提供されるセンチュラ統合処理シ
ステム（Centura（登録商標）Integrated Processing System）で実行されたも
のである。このシステムは米国特許第５，１８６，７１８号に示されて、記載さ
れており、この開示は参照によって本明細書に組み込まれる。ここで呈示された
実施例で使用されるエッチングプロセスチャンバは、図１で略示されているが、
当業界で利用可能ないずれのエッチングプロセッサも、他のプロセスパラメータ
へ何らかの調整を加えることにより、ここで記載のエッチング化学作用の利点を
持つことができる。図１に略示した設備は、１９９６年５月７日の第１１回国際
プラズマ処理シンポジウムの会報(Proceedings of the Eleventh International
Symposium of Plasma Processing, May 7, 1996)で、Yan Ye他が述べ、電気化学学会会報(
Electrochemical Society Proceedings) Ｖｏｌ．９６−１２、ｐｐ．２２２−
２３３（１９９６）で公けになった種類の解離プラズマソース（ＤＰＳ）を含む
。このプラズマ処理チャンバは、直径８インチ（２００ｍｍ）のウェハの処理が
可能である。
【００３４】 処理チャンバ１０は図１Ａで示されるように、エッチングプロセスチャンバ１
０の外側に配置され、無線周波（ＲＦ）パワー発生器１８（異なるプラズマ条件
でもインピーダンス整合がとれるように、およそ２ＭＨｚに同調可能な周波数を
持つソースパワー発生器）に接続される、少なくともひとつの誘導コイルアンテ
ナセグメント１２を含んで構成される。プロセスチャンバ内には、基板１４の支
持ペデスタル（カソード）１６があり、インピーダンス整合ネットワーク２４を
介してＲＦ周波パワー発生器２２（１３．５６ＭＨｚの固定周波数のバイアスパ
ワー発生器）へ接続されている。また、プロセスチャンバ内には、オフセットバ
イアスのための電気的接地３４として働く導体チャンバ壁３０があり、このオフ
セットバイアスは、基板支持ペデスタル１６へ加えられるＲＦパワーの結果とし
て基板１４上に蓄積する。
０の外側に配置され、無線周波（ＲＦ）パワー発生器１８（異なるプラズマ条件
でもインピーダンス整合がとれるように、およそ２ＭＨｚに同調可能な周波数を
持つソースパワー発生器）に接続される、少なくともひとつの誘導コイルアンテ
ナセグメント１２を含んで構成される。プロセスチャンバ内には、基板１４の支
持ペデスタル（カソード）１６があり、インピーダンス整合ネットワーク２４を
介してＲＦ周波パワー発生器２２（１３．５６ＭＨｚの固定周波数のバイアスパ
ワー発生器）へ接続されている。また、プロセスチャンバ内には、オフセットバ
イアスのための電気的接地３４として働く導体チャンバ壁３０があり、このオフ
セットバイアスは、基板支持ペデスタル１６へ加えられるＲＦパワーの結果とし
て基板１４上に蓄積する。
【００３５】 半導体基板１４は支持ペデスタル１６に載置され、ガス成分要素が入口ポート
２６を通じてプロセスチャンバに送りこまれる。プラズマは、プロセスチャンバ
１０で、ＲＦパワー１８と２２を印加することによって点火される。エッチング
プロセスチャンバ１０内の圧力は、真空ポンプ（不図示）と、プロセスチャンバ
１０と真空ポンプ間に置かれたスロットルバルブ２７とを使用して制御される。
エッチングチャンバ壁の表面温度は、エッチングチャンバ１０の壁内に配置され
た液体収容導管（不図示）を使用して制御される。半導体基板の温度は、支持ペ
デスタルの温度を安定化させることによって、そして基板背部と、ペデスタル１
６の表面にある溝（不図示）とによって形成されるチャンネルに、ヘリウムガス
を流すことによって制御される。ヘリウムガスは、基板とペデスタルの間の熱伝
達を促進するために使用される。エッチングプロセスの間、プロセス条件に依存
はするが、基板表面は、プラズマによって基板支持プラテンの温度よりも高い略
２５〜４５℃の定常温度まで次第に加熱される。本発明者のほとんどの実験の間
、基板表面温度は典型的には７５℃付近であったと予測される。エッチングチャ
ンバ１０の壁の表面温度は、先に記載の冷却導管を用いて約８０℃に維持された
。
２６を通じてプロセスチャンバに送りこまれる。プラズマは、プロセスチャンバ
１０で、ＲＦパワー１８と２２を印加することによって点火される。エッチング
プロセスチャンバ１０内の圧力は、真空ポンプ（不図示）と、プロセスチャンバ
１０と真空ポンプ間に置かれたスロットルバルブ２７とを使用して制御される。
エッチングチャンバ壁の表面温度は、エッチングチャンバ１０の壁内に配置され
た液体収容導管（不図示）を使用して制御される。半導体基板の温度は、支持ペ
デスタルの温度を安定化させることによって、そして基板背部と、ペデスタル１
６の表面にある溝（不図示）とによって形成されるチャンネルに、ヘリウムガス
を流すことによって制御される。ヘリウムガスは、基板とペデスタルの間の熱伝
達を促進するために使用される。エッチングプロセスの間、プロセス条件に依存
はするが、基板表面は、プラズマによって基板支持プラテンの温度よりも高い略
２５〜４５℃の定常温度まで次第に加熱される。本発明者のほとんどの実験の間
、基板表面温度は典型的には７５℃付近であったと予測される。エッチングチャ
ンバ１０の壁の表面温度は、先に記載の冷却導管を用いて約８０℃に維持された
。
【００３６】 III．低ｋ誘電体材料のエッチングングの実施例 特殊プラズマのエッチング化学作用は、多くの低ｋ材料のエッチングングに利
点をもたらすことが実証されている。一般のエッチングング（エッチングバック
技術で例証される）と、０．２５μ幅のフィーチャーサイズのパターンエッチン
グングは、共に実証されている。エッチング化学作用は、塩素と酸素のプラズマ
種を組合せて用いることをベースとしている。エッチングレート、隣接材料に対
するエッチング選択性、および優れたエッチング形状が約束されている。先に説
明したように、エッチングプロセスは200mmDPS センチュウラ金属エッチングシ
ステム（Centura(登録商標） Metal Etch System）で実行された。そのカソード
温度は約３０℃に設定され、その結果、典型的には約７５℃のエッチング基板表
面温度が得られた。基板背面への熱伝達剤としてヘリウムガスを使用して、基板
温度が維持され、カソードと基板背面間のヘリウム圧力は、約７Ｔｏｒｒであっ
た。
点をもたらすことが実証されている。一般のエッチングング（エッチングバック
技術で例証される）と、０．２５μ幅のフィーチャーサイズのパターンエッチン
グングは、共に実証されている。エッチング化学作用は、塩素と酸素のプラズマ
種を組合せて用いることをベースとしている。エッチングレート、隣接材料に対
するエッチング選択性、および優れたエッチング形状が約束されている。先に説
明したように、エッチングプロセスは200mmDPS センチュウラ金属エッチングシ
ステム（Centura(登録商標） Metal Etch System）で実行された。そのカソード
温度は約３０℃に設定され、その結果、典型的には約７５℃のエッチング基板表
面温度が得られた。基板背面への熱伝達剤としてヘリウムガスを使用して、基板
温度が維持され、カソードと基板背面間のヘリウム圧力は、約７Ｔｏｒｒであっ
た。
【００３７】 次の４種類の低ｋ材料が詳細に評価された。すなわち、ジビニルシロキサンビ
スベンゾシクロブチレン（ＢＣＢ）であり、これはミシガン州ミドランドのDow
Chemical Co.のCYCLOTENT（商標名）として入手でき、約５原子％のシリコンを
含む；SILK（商標名）であり、これもDow Chemical Co.から入手でき、ＢＣＢに
極めて類似しているがシリコンを含まない；FLARE2.0（商標名）、カリフォルニ
ア州サニーベールのAllied Signal Advanced Microelectronic Materials から
入手可能な独占材料であるが、その名称にもかかわらずフッ素を含んではいない
；そして、デラウェア州ウィルミントンのDuPont Companyから入手可能なフッ化
ポリイミド、FPI-136M、である。後者の２種類の材料はシリコンを含んではいな
い。
スベンゾシクロブチレン（ＢＣＢ）であり、これはミシガン州ミドランドのDow
Chemical Co.のCYCLOTENT（商標名）として入手でき、約５原子％のシリコンを
含む；SILK（商標名）であり、これもDow Chemical Co.から入手でき、ＢＣＢに
極めて類似しているがシリコンを含まない；FLARE2.0（商標名）、カリフォルニ
ア州サニーベールのAllied Signal Advanced Microelectronic Materials から
入手可能な独占材料であるが、その名称にもかかわらずフッ素を含んではいない
；そして、デラウェア州ウィルミントンのDuPont Companyから入手可能なフッ化
ポリイミド、FPI-136M、である。後者の２種類の材料はシリコンを含んではいな
い。
【００３８】 ＢＣＢ，SILK(商標名）、FLARE2.0（商標名）、およびＦＰＩは、ここで詳細
に検討されるが、本発明の方法に従って、ここに記載のエッチング化学作用を使
用してエッチングされたとき、同じように振舞うことが期待される多くの他の低
ｋ材料がある。これらの他の低ｋ材料にはポリ（アリレン）エーテル；ポリ（ア
リレン）エーテルオキサゾール；フッ化ポリ（アリレン）エーテル（ＦＬＡＲＥ
）；パリレン−Ｎ；パリレン−Ｆ；パリレン−ＡＦ４；ポリイミド；ポリナフタ
レン−Ｎ；ポリナフタレン−Ｆ；ペルフルオルシクロブタン（ＰＦＣＢ）；ポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；ポリフェニル−キノキサリン(PPQ)；ポ
リベンゾクサゾール；ポリインダン；ポリノルボレン；ポリスチレン；ポリフェ
ニレンオキサイド；ポリエチレン；ポリプロピレン；および類似材料がある。
に検討されるが、本発明の方法に従って、ここに記載のエッチング化学作用を使
用してエッチングされたとき、同じように振舞うことが期待される多くの他の低
ｋ材料がある。これらの他の低ｋ材料にはポリ（アリレン）エーテル；ポリ（ア
リレン）エーテルオキサゾール；フッ化ポリ（アリレン）エーテル（ＦＬＡＲＥ
）；パリレン−Ｎ；パリレン−Ｆ；パリレン−ＡＦ４；ポリイミド；ポリナフタ
レン−Ｎ；ポリナフタレン−Ｆ；ペルフルオルシクロブタン（ＰＦＣＢ）；ポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；ポリフェニル−キノキサリン(PPQ)；ポ
リベンゾクサゾール；ポリインダン；ポリノルボレン；ポリスチレン；ポリフェ
ニレンオキサイド；ポリエチレン；ポリプロピレン；および類似材料がある。
【００３９】 詳細に評価された４種類の低ｋ材料は、熱酸化物基板上の単一層としてエッチ
ングされた。これら誘電体材料の厚さは約１０，０００Åであった。
ングされた。これら誘電体材料の厚さは約１０，０００Åであった。
【００４０】 実施例１ BCBをエッチングするための適切なエッチング化学作用、すなわち、適切なプ
ラズマソースガス含有量を開発する間、エッチングレートに最大の効果を持つと
知られている他のプロセスパラメータは一定値に保たれた。プラズマソースガス
の全流量は、約１００ｓｃｃｍに維持された。ＲＦプラズマソースパワーは約１
、２００Ｗであり、バイアスパワーは約２００Ｗであった。プロセスチャンバ圧
力は約１２ｍＴ、基板支持プラテン（カソード）温度は約３０℃に維持され、エ
ッチング時間は略３０秒であった。
ラズマソースガス含有量を開発する間、エッチングレートに最大の効果を持つと
知られている他のプロセスパラメータは一定値に保たれた。プラズマソースガス
の全流量は、約１００ｓｃｃｍに維持された。ＲＦプラズマソースパワーは約１
、２００Ｗであり、バイアスパワーは約２００Ｗであった。プロセスチャンバ圧
力は約１２ｍＴ、基板支持プラテン（カソード）温度は約３０℃に維持され、エ
ッチング時間は略３０秒であった。
【００４１】 下に示す表１に、エッチングレートの結果と、ＢＣＢ基板表面横断方向のエッ
チングレートの均一性を、プラズマソースガス含有量の関数として示す。
チングレートの均一性を、プラズマソースガス含有量の関数として示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】 最良のＢＣＢエッチングレート性能が得られたのは、塩素と酸素だけをプラズ
マソースガスとして使用した場合であることを、表１のデータが明瞭に示してい
る。Ｎ2またはＣＨＦ3の付加は、エッチングレートをわずかに減少させたが、エ
ッチング基板表面の横断方向のエッチングレート均一性を向上することとなった
。Ｃｌ2／Ｏ2へ、Ｎ2またはＣＨＦ3の限られた量を添加すると、パターン化され
た基板をエッチングングする間、形状と限界寸法の調節を支援する。
マソースガスとして使用した場合であることを、表１のデータが明瞭に示してい
る。Ｎ2またはＣＨＦ3の付加は、エッチングレートをわずかに減少させたが、エ
ッチング基板表面の横断方向のエッチングレート均一性を向上することとなった
。Ｃｌ2／Ｏ2へ、Ｎ2またはＣＨＦ3の限られた量を添加すると、パターン化され
た基板をエッチングングする間、形状と限界寸法の調節を支援する。
【００４４】 Ｏ2／Ｎ2化学作用で得られたエッチングレートは極端に低かった。これは驚く
べき結果であった。というのは、誘電エッチャーはこの化学作用を用いて良好な
結果を示したからである。更に調べてみると、プロセスチャンバ内のフッ素の存
在によりＯ2／Ｎ2化学作用を用いて得られる良好な結果が実際に得られる、とい
うことが判った。フッ素は硬質マスクオープニングプロセスステップで使用され
た、前エッチングプロセスでの残留フッ素であった。
べき結果であった。というのは、誘電エッチャーはこの化学作用を用いて良好な
結果を示したからである。更に調べてみると、プロセスチャンバ内のフッ素の存
在によりＯ2／Ｎ2化学作用を用いて得られる良好な結果が実際に得られる、とい
うことが判った。フッ素は硬質マスクオープニングプロセスステップで使用され
た、前エッチングプロセスでの残留フッ素であった。
【００４５】 実施例２ 表１に示す予備データに基いて、重要なプロセスパラメータの変化から生ずる
傾向を探るために、Ｌ４直交マトリックスが設計された。特に、図２Ａ，３Ａお
よび４Ａは、プラズマソースガスのＣｌ2：Ｏ2容積比変化に寄与するＢＣＢエッ
チングレートに与える効果；基板支持プラテンへのＲＦバイアスパワー変化の、
エッチングレートに与える効果；および、プラズマへのＲＦソースパワー変化の
、エッチングレートに与える効果、をそれぞれ示す。対応する図２Ｂ、３Ｂ、お
よび４Ｂはそれぞれ、同じプロセス変数の関数としての、ＢＣＢエッチングレー
トの非均一性を示す。
傾向を探るために、Ｌ４直交マトリックスが設計された。特に、図２Ａ，３Ａお
よび４Ａは、プラズマソースガスのＣｌ2：Ｏ2容積比変化に寄与するＢＣＢエッ
チングレートに与える効果；基板支持プラテンへのＲＦバイアスパワー変化の、
エッチングレートに与える効果；および、プラズマへのＲＦソースパワー変化の
、エッチングレートに与える効果、をそれぞれ示す。対応する図２Ｂ、３Ｂ、お
よび４Ｂはそれぞれ、同じプロセス変数の関数としての、ＢＣＢエッチングレー
トの非均一性を示す。
【００４６】 図２Ａと２Ｂを参照すると、図２Ａの曲線２０２は、プラズマソースガス中の
Ｃｌ2：Ｏ2容積比の関数としての、ＢＣＢのエッチングレートを示す。エッチン
グレートはスケール２０４上でÅ/分.で示され、Ｃｌ2：Ｏ2比はスケール２０８
上で示されている。直ぐに分かるように、評価された範囲にわたり、比が増加す
るとともにエッチングレートが減少する。加えて後でより詳しく検討するように
、基板エッチング停止、およびバリアの層等の隣接材料に対する、ＢＣＢエッチ
ングレートを最適化するために、Ｃｌ2：Ｏ2比は注意深く平衡させなければなら
ない。
Ｃｌ2：Ｏ2容積比の関数としての、ＢＣＢのエッチングレートを示す。エッチン
グレートはスケール２０４上でÅ/分.で示され、Ｃｌ2：Ｏ2比はスケール２０８
上で示されている。直ぐに分かるように、評価された範囲にわたり、比が増加す
るとともにエッチングレートが減少する。加えて後でより詳しく検討するように
、基板エッチング停止、およびバリアの層等の隣接材料に対する、ＢＣＢエッチ
ングレートを最適化するために、Ｃｌ2：Ｏ2比は注意深く平衡させなければなら
ない。
【００４７】 基板表面にわたるエッチングレート均一性の変動を図２Bに示す。スケール２
１４は、エッチング前後のウェーハの厚さの差における１σ偏差の％値を示す（
４９点測定に基く標準偏差）。エッチングレート均一性の変動を最少に維持する
のが望ましい。工業規格で通常に要件とする点は、このような偏差を約５％未満
に維持することである。
１４は、エッチング前後のウェーハの厚さの差における１σ偏差の％値を示す（
４９点測定に基く標準偏差）。エッチングレート均一性の変動を最少に維持する
のが望ましい。工業規格で通常に要件とする点は、このような偏差を約５％未満
に維持することである。
【００４８】 図３Aおよび３Bを参照すると、図３Aの曲線２３２は、基板支持プラテンにた
いするＲＦバイアスパワーの関数としてのＢＣＢのエッチングレートを示す。エ
ッチングレートはスケール２３４にÅ/分.で示され、バイアスパワーはスケール
２３６上で示す。明らかに、示された範囲にわたってバイアスパワーの増加は、
ＢＣＢエッチングレートに非常に大きな効果をもたらす。評価された３つの変数
のうち、バイアスパワーがエッチングレートに最も大きな効果を持つ。バイアス
パワーの関数としてのＢＣＢ基板にわたるエッチングレート均一性の偏差は、曲
線２４２として図３Bに示す。エッチング前後のウェーハ厚の差の１σ偏差％が
スケール２４４で示され、バイアスパワーがスケール２４６で示されている。示
された範囲にわたるバイアスパワーの増加、つまり１５０Wから２５０Wまでの増
加、は、エッチング基板表面の非均一性を、約４％から約５．６％まで増加させ
た。
いするＲＦバイアスパワーの関数としてのＢＣＢのエッチングレートを示す。エ
ッチングレートはスケール２３４にÅ/分.で示され、バイアスパワーはスケール
２３６上で示す。明らかに、示された範囲にわたってバイアスパワーの増加は、
ＢＣＢエッチングレートに非常に大きな効果をもたらす。評価された３つの変数
のうち、バイアスパワーがエッチングレートに最も大きな効果を持つ。バイアス
パワーの関数としてのＢＣＢ基板にわたるエッチングレート均一性の偏差は、曲
線２４２として図３Bに示す。エッチング前後のウェーハ厚の差の１σ偏差％が
スケール２４４で示され、バイアスパワーがスケール２４６で示されている。示
された範囲にわたるバイアスパワーの増加、つまり１５０Wから２５０Wまでの増
加、は、エッチング基板表面の非均一性を、約４％から約５．６％まで増加させ
た。
【００４９】 図４Aおよび４Bを参照すると、図４Aの曲線２５２は、プラズマに対するＲＦ
ソースパワーの関数としてのＢＣＢエッチングレートを示す。エッチングレート
はスケール２５４でÅ/分.で示され、ソースパワーはスケール２５６で示される
。示された範囲にわたる、ソースパワーの増加は、ＢＣＢエッチングレートの大
きな増加をもたらすことが明らかである。ＲＦソースパワーの関数としてのエッ
チングレート均一性の偏差は図４Bに示される。エッチング前後のウェーハ厚の
差の１σ偏差％がスケール２６４で、ソースパワーがスケール２６６で示される
。示された範囲にわたるソースパワーの増加、つまり８００Wから１、６００Wの
増加は、エッチング基板表面の非均一性を約４．２％から約５．４％まで増加さ
せた。
ソースパワーの関数としてのＢＣＢエッチングレートを示す。エッチングレート
はスケール２５４でÅ/分.で示され、ソースパワーはスケール２５６で示される
。示された範囲にわたる、ソースパワーの増加は、ＢＣＢエッチングレートの大
きな増加をもたらすことが明らかである。ＲＦソースパワーの関数としてのエッ
チングレート均一性の偏差は図４Bに示される。エッチング前後のウェーハ厚の
差の１σ偏差％がスケール２６４で、ソースパワーがスケール２６６で示される
。示された範囲にわたるソースパワーの増加、つまり８００Wから１、６００Wの
増加は、エッチング基板表面の非均一性を約４．２％から約５．４％まで増加さ
せた。
【００５０】 実施例３ Ｃｌ2：Ｏ2容積比が１：１（Ｃｌ2の５０ｓｃｃｍ超、Ｏ2を５０ｓｃｃｍ以下
）を超えて増加した時に観察されたＢＣＢエッチングレート減少に鑑み、我々は
低いＣｌ2：Ｏ2比を調べることとした。我々は、０．７：１．０（Cｌ2を７０ｓ
ｃｃｍ、Ｏ2を１００ｓｃｃｍ）のＣｌ2：Ｏ2比を評価した。しかし十分な酸素
リッチプラズマソースガスが使用されたとき、エッチングされた表面のトポグラ
フィが許容できなくなることを発見した。図５は作られた３次元のエッチングＢ
ＣＢ表面の略図を示す。１σ偏差％は３３．６％であった。エッチング表面を注
意深く観察すると、ＢＣＢ表面の幾つかの場所でエッチングが起きなかったこと
が分かった。酸素がＢＣＢフィルムのシリコンと反応して酸化物硬質マスクが形
成され、それがエッチングプロセスを停止させたと考える。
）を超えて増加した時に観察されたＢＣＢエッチングレート減少に鑑み、我々は
低いＣｌ2：Ｏ2比を調べることとした。我々は、０．７：１．０（Cｌ2を７０ｓ
ｃｃｍ、Ｏ2を１００ｓｃｃｍ）のＣｌ2：Ｏ2比を評価した。しかし十分な酸素
リッチプラズマソースガスが使用されたとき、エッチングされた表面のトポグラ
フィが許容できなくなることを発見した。図５は作られた３次元のエッチングＢ
ＣＢ表面の略図を示す。１σ偏差％は３３．６％であった。エッチング表面を注
意深く観察すると、ＢＣＢ表面の幾つかの場所でエッチングが起きなかったこと
が分かった。酸素がＢＣＢフィルムのシリコンと反応して酸化物硬質マスクが形
成され、それがエッチングプロセスを停止させたと考える。
【００５１】 実施例４ 酸素リッチプラズマがＢＣＢエッチングの問題を起すであろうという判断に基
き、１：１のＣｌ2：Ｏ2比を使用して他の基板材料上でＢＣＢに対する選択性を
評価することを決定した。図６Ａと６Ｂは１.０：１.０（Cｌ2を６０ｓｃｃｍ、
Ｏ2を６０ｓｃｃｍ）のＣｌ2：Ｏ2比を使用してエッチングされた３次元のＢＣ
Ｂ表面の略図を示す。他のプロセス条件は以下の通りである：ソースパワーは１
、２００Ｗ；バイアスパワーは３５０Ｗ；プロセス容器圧力は１２ｍＴ；基板背
面の熱伝達ヘリウム圧力は７Ｔ；ＢＣＢ基板を支持するカソードの温度は約３０
℃；エッチング時間は約４０秒であった。１σ偏差％を図６Ａと６Ｂに示すエッ
チング表面プロファイルの左側スケールで示す。プロセスチャンバガスフローパ
ターンの調整は、図６Ａと６Ｂとの間で示されるエッチングレート均一性の向上
に導いた。
き、１：１のＣｌ2：Ｏ2比を使用して他の基板材料上でＢＣＢに対する選択性を
評価することを決定した。図６Ａと６Ｂは１.０：１.０（Cｌ2を６０ｓｃｃｍ、
Ｏ2を６０ｓｃｃｍ）のＣｌ2：Ｏ2比を使用してエッチングされた３次元のＢＣ
Ｂ表面の略図を示す。他のプロセス条件は以下の通りである：ソースパワーは１
、２００Ｗ；バイアスパワーは３５０Ｗ；プロセス容器圧力は１２ｍＴ；基板背
面の熱伝達ヘリウム圧力は７Ｔ；ＢＣＢ基板を支持するカソードの温度は約３０
℃；エッチング時間は約４０秒であった。１σ偏差％を図６Ａと６Ｂに示すエッ
チング表面プロファイルの左側スケールで示す。プロセスチャンバガスフローパ
ターンの調整は、図６Ａと６Ｂとの間で示されるエッチングレート均一性の向上
に導いた。
【００５２】 エッチング化学作用は、エッチング表面の均一性に及ぼす効果だけではなく、
エッチングレートに及ぼす効果、そして熱堆積された酸化シリコン、窒化シリコ
ン、およびＩ−ラインフォトレジストと比較されたＢＣＢに対するエッチング選
択性についても評価された。このデータを下の表２に示す。
エッチングレートに及ぼす効果、そして熱堆積された酸化シリコン、窒化シリコ
ン、およびＩ−ラインフォトレジストと比較されたＢＣＢに対するエッチング選
択性についても評価された。このデータを下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】 このエッチング化学作用を使用して、高いＢＣＢエッチングレートと同時に、
酸化シリコンと窒化シリコンの両方に対する高いＢＣＢ選択性を達成できた。エ
ッチングレートパターンが斜めになっている−プロセスチャンバのポンプポート
側で低くなっている−ことに注目すべきである。この不具合欠陥を解決するため
に、ハードウェアの修正を行っている。
酸化シリコンと窒化シリコンの両方に対する高いＢＣＢ選択性を達成できた。エ
ッチングレートパターンが斜めになっている−プロセスチャンバのポンプポート
側で低くなっている−ことに注目すべきである。この不具合欠陥を解決するため
に、ハードウェアの修正を行っている。
【００５５】 実施例５ 窒化物に対するＢＣＢ選択性とエッチング表面均一性を改善するために、プロ
セスチャンバ圧力は１４ｍＴまで増加された。チャンバ圧力の増加がＢＣＢエッ
チングレートへネガティブな影響を与えることが観察されたので、ＢＣＢ基板へ
向けてイオンを更に強く引きつけるように、ＲＦバイアスパワーを３５０Ｗから
４５０Ｗへと増加した。その他のプロセス変数は、表３を参照して上で与えられ
た値をそのまま維持した。プロセス変数のこの修正に関する性能データを下の表
３に示す。
セスチャンバ圧力は１４ｍＴまで増加された。チャンバ圧力の増加がＢＣＢエッ
チングレートへネガティブな影響を与えることが観察されたので、ＢＣＢ基板へ
向けてイオンを更に強く引きつけるように、ＲＦバイアスパワーを３５０Ｗから
４５０Ｗへと増加した。その他のプロセス変数は、表３を参照して上で与えられ
た値をそのまま維持した。プロセス変数のこの修正に関する性能データを下の表
３に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】 窒化シリコン（ナイトライド）に対するＢＣＢ選択性は期待通りに改善された
。
。
【００５８】 ＢＣＢをエッチングングする実験に基いて、２種類の低ｋ誘電体材料がエッチ
ングされた。これらの材料は、ＳＩＬＫとＦＬＡＲＥ２．０である。
ングされた。これらの材料は、ＳＩＬＫとＦＬＡＲＥ２．０である。
【００５９】 実施例６ 図７Ａから７Ｆは、ＳＩＬＫ低ｋ誘電材料のエッチングデータを示す。図７Ａ
、７Ｂ、および７Ｃは、プラズマソースガスのＣｌ2：Ｏ2容積比の変化に寄与す
るＳＩＬＫエッチングレートに及ぼす効果；基板支持プラテンへのＲＦバイアス
パワー変化のエッチングレートに及ぼす効果；および、プラズマへのＲＦソース
パワー変化のエッチングレートに及ぼす効果をそれぞれ示す。対応する図７Ｄ，
７Ｅ，および７Ｆは、ＳＩＬＫエッチングレートの非均一性を、同じプロセス変
数の関数としてそれぞれ示す。
、７Ｂ、および７Ｃは、プラズマソースガスのＣｌ2：Ｏ2容積比の変化に寄与す
るＳＩＬＫエッチングレートに及ぼす効果；基板支持プラテンへのＲＦバイアス
パワー変化のエッチングレートに及ぼす効果；および、プラズマへのＲＦソース
パワー変化のエッチングレートに及ぼす効果をそれぞれ示す。対応する図７Ｄ，
７Ｅ，および７Ｆは、ＳＩＬＫエッチングレートの非均一性を、同じプロセス変
数の関数としてそれぞれ示す。
【００６０】 図７Ａと７Ｄを参照すると、図７Ａの曲線７０２は、プラズマソースガスにお
けるＣｌ2：Ｏ2の流量比の関数として、ＳＩＬＫエッチングレートを示す。この
エッチングレートはスケール７０６でÅ/分.で示され、Ｃｌ2：Ｏ2比はスケール
７０８に示される。図７Ａの曲線７０４は、１σ偏差の％をＣｌ2：Ｏ2比の関数
として、スケール７１０で示される１σの％で示す。容易に分かるように、評価
範囲にわたり、比の増加とともに、エッチングレートと１σ偏差の両方が減少す
る。図７Ｄの曲線７１２は、２酸化シリコン上で優先するＳＩＬＫの選択比をＣ
ｌ2：Ｏ2比の関数として示す。選択性はスケール７１４で示され、Ｃｌ2：Ｏ2比
はスケール７１６で示される。図示のＣｌ2：Ｏ2比の全範囲にわたって、選択性
は、約９５：１（ＳＩＬＫ：２酸化シリコン）から約３０：１に減少している。
けるＣｌ2：Ｏ2の流量比の関数として、ＳＩＬＫエッチングレートを示す。この
エッチングレートはスケール７０６でÅ/分.で示され、Ｃｌ2：Ｏ2比はスケール
７０８に示される。図７Ａの曲線７０４は、１σ偏差の％をＣｌ2：Ｏ2比の関数
として、スケール７１０で示される１σの％で示す。容易に分かるように、評価
範囲にわたり、比の増加とともに、エッチングレートと１σ偏差の両方が減少す
る。図７Ｄの曲線７１２は、２酸化シリコン上で優先するＳＩＬＫの選択比をＣ
ｌ2：Ｏ2比の関数として示す。選択性はスケール７１４で示され、Ｃｌ2：Ｏ2比
はスケール７１６で示される。図示のＣｌ2：Ｏ2比の全範囲にわたって、選択性
は、約９５：１（ＳＩＬＫ：２酸化シリコン）から約３０：１に減少している。
【００６１】 図７Ｂと７Ｅを参照すると、図７Ｂの曲線７２２は、基板支持プラテン（カソ
ード）へのＲＦバイアスパワーの関数として、ＳＩＬＫエッチングレートを示す
。エッチングレートはスケール７２６にÅ/分.で、ＲＦバイアスパワーはスケー
ル７２８で示される。図７Ｂの曲線７２４は、ＲＦバイアスパワーの関数として
１σ偏差％を示す。１σ％はスケール７３０で示される。容易に分かるように、
評価された全範囲にわたって、バイアスパワーの増加とともにエッチングレート
と１σ偏差の両方に増加が見られる。図７Ｅの曲線７３２は、ＲＦバイアスパワ
ーの関数として、２酸化シリコン上で優先するＳＩＬＫの選択比を示す。選択性
はスケール７３４で、バイアスパワーはスケール７３６で示す。選択性はＲＦバ
イアスパワー範囲にわたって、約７５：１（ＳＩＬＫ：２酸化シリコン）から約
５５：１に減少している。
ード）へのＲＦバイアスパワーの関数として、ＳＩＬＫエッチングレートを示す
。エッチングレートはスケール７２６にÅ/分.で、ＲＦバイアスパワーはスケー
ル７２８で示される。図７Ｂの曲線７２４は、ＲＦバイアスパワーの関数として
１σ偏差％を示す。１σ％はスケール７３０で示される。容易に分かるように、
評価された全範囲にわたって、バイアスパワーの増加とともにエッチングレート
と１σ偏差の両方に増加が見られる。図７Ｅの曲線７３２は、ＲＦバイアスパワ
ーの関数として、２酸化シリコン上で優先するＳＩＬＫの選択比を示す。選択性
はスケール７３４で、バイアスパワーはスケール７３６で示す。選択性はＲＦバ
イアスパワー範囲にわたって、約７５：１（ＳＩＬＫ：２酸化シリコン）から約
５５：１に減少している。
【００６２】 図７Ｃと７Ｆを参照すると、図７Ｃの曲線７４２は、ＲＦプラズマソースパワ
ーの関数として、ＳＩＬＫエッチングレートを示す。エッチングレートはスケー
ル７４６にÅ/分.で示され、ＲＦバイアスパワーはスケール７４８で示される。
図７Ｃの曲線７４４は、１σ偏差％をＲＦソースパワーの関数として、スケール
７５０で示される１σ％で示す。容易に分かるように、評価された範囲にわたっ
てソースパワーの増加とともにエッチングレートと１σ偏差の両方に増加が見ら
れる。図７Ｆの曲線７５２は、ＲＦソースパワーの関数として、２酸化シリコン
上で優先するＳＩＬＫの選択比を示す。選択性はスケール７５４に、ソースパワ
ーはスケール７５６に示す。選択性は、図示のＲＦソースパワーにわたって比較
的一定値に留まっている。
ーの関数として、ＳＩＬＫエッチングレートを示す。エッチングレートはスケー
ル７４６にÅ/分.で示され、ＲＦバイアスパワーはスケール７４８で示される。
図７Ｃの曲線７４４は、１σ偏差％をＲＦソースパワーの関数として、スケール
７５０で示される１σ％で示す。容易に分かるように、評価された範囲にわたっ
てソースパワーの増加とともにエッチングレートと１σ偏差の両方に増加が見ら
れる。図７Ｆの曲線７５２は、ＲＦソースパワーの関数として、２酸化シリコン
上で優先するＳＩＬＫの選択比を示す。選択性はスケール７５４に、ソースパワ
ーはスケール７５６に示す。選択性は、図示のＲＦソースパワーにわたって比較
的一定値に留まっている。
【００６３】 実施例７ 図８Ａから８Ｆは、低ｋ誘電体材料ＦＬＡＲＥ２．０のエッチングデータを示
す。特に図８Ａ，図８Ｂ，および図８Ｃは、プラズマソースガスのＣｌ2：Ｏ2容
積比の変化に及ぼすＦＬＡＲＥ２．０のエッチングレート効果；基板支持プラテ
ンへのＲＦバイアスパワーの変化によるエッチングレートに及ぼす効果；および
、プラズマへのＲＦソースパワーの変化によるエッチングレートに及ぼす効果を
、それぞれ示す。対応する図８Ｄ，８Ｅ，および８Ｆは、ＦＬＡＲＥ２．０のエ
ッチングレートの非均一性を、同じプロセス変数の関数として、それぞれ示す。
す。特に図８Ａ，図８Ｂ，および図８Ｃは、プラズマソースガスのＣｌ2：Ｏ2容
積比の変化に及ぼすＦＬＡＲＥ２．０のエッチングレート効果；基板支持プラテ
ンへのＲＦバイアスパワーの変化によるエッチングレートに及ぼす効果；および
、プラズマへのＲＦソースパワーの変化によるエッチングレートに及ぼす効果を
、それぞれ示す。対応する図８Ｄ，８Ｅ，および８Ｆは、ＦＬＡＲＥ２．０のエ
ッチングレートの非均一性を、同じプロセス変数の関数として、それぞれ示す。
【００６４】 図８Ａと８Ｄを参照すると、図８Ａの曲線８０２は、プラズマソースガスにお
けるＣｌ2：Ｏ2の流量比の関数として、ＦＬＡＲＥ２．０エッチングレートを示
す。エッチングレートはスケール８０６にÅ/分.で示され、Ｃｌ2：Ｏ2比はスケ
ール８０８で示される。図８Ａの曲線８０４は、１σ偏差％をＣｌ2：Ｏ2の関数
として、スケール８１０で示される１σの％で示す。容易に分かるように、評価
の範囲にわたり、エッチングレートの減少が見られ、１σ偏差に予期せぬ増加が
見られる。ＢＣＢは、Ｃｌ2：Ｏ2比の減少と共に１σ偏差の増加を示すが、ＢＣ
Ｂは約５重量％のシリコンを含んでいて、ＦＬＡＲＥ２．０はシリコンを含んで
いない。図８Ｄの曲線８１２は、２酸化シリコン上での選択におけるＦＬＡＲＥ
２．０の選択比を、Ｃｌ2：Ｏ2比の関数として示す。選択性はスケール８１４で
、Ｃｌ2：Ｏ2比はスケール８１６で示される。図示のＣｌ2：Ｏ2比の全範囲にわ
たって、選択性は約１２５：１（ＦＬＡＲＥ２．０：２酸化シリコン）から約３
０：１に減少することを示される。
けるＣｌ2：Ｏ2の流量比の関数として、ＦＬＡＲＥ２．０エッチングレートを示
す。エッチングレートはスケール８０６にÅ/分.で示され、Ｃｌ2：Ｏ2比はスケ
ール８０８で示される。図８Ａの曲線８０４は、１σ偏差％をＣｌ2：Ｏ2の関数
として、スケール８１０で示される１σの％で示す。容易に分かるように、評価
の範囲にわたり、エッチングレートの減少が見られ、１σ偏差に予期せぬ増加が
見られる。ＢＣＢは、Ｃｌ2：Ｏ2比の減少と共に１σ偏差の増加を示すが、ＢＣ
Ｂは約５重量％のシリコンを含んでいて、ＦＬＡＲＥ２．０はシリコンを含んで
いない。図８Ｄの曲線８１２は、２酸化シリコン上での選択におけるＦＬＡＲＥ
２．０の選択比を、Ｃｌ2：Ｏ2比の関数として示す。選択性はスケール８１４で
、Ｃｌ2：Ｏ2比はスケール８１６で示される。図示のＣｌ2：Ｏ2比の全範囲にわ
たって、選択性は約１２５：１（ＦＬＡＲＥ２．０：２酸化シリコン）から約３
０：１に減少することを示される。
【００６５】 図８Ｂと８Ｅを参照すると、図８Ｂの曲線８２２は、基板支持プラテン（カソ
ード）へのＲＦバイアスパワーの関数として、ＦＬＡＲＥ２．０エッチングレー
トを示す。エッチングレートはスケール８２６にÅ/分.で示され、ＲＦバイアス
パワーはスケール８２８で示される。図８Ｂの曲線８２４は、ＲＦバイアスパワ
ーの関数として１σ偏差％を示す。１σ％はスケール８３０で示される。容易に
分かるように、評価された範囲にわたってバイアスパワーの増加とともにエッチ
ングレートに大きな増加が見られ、１σ偏差に僅かな増加が見られる。図８Ｅの
曲線８３２は、ＲＦバイアスパワーの関数として、２酸化シリコン上で優先する
ＦＬＡＲＥ２．０の選択比を示す。選択性はスケール８３４で示され、バイアス
パワーはスケール８３６で示される。選択性は示された範囲全体にわたって、非
常に僅かに減少している。
ード）へのＲＦバイアスパワーの関数として、ＦＬＡＲＥ２．０エッチングレー
トを示す。エッチングレートはスケール８２６にÅ/分.で示され、ＲＦバイアス
パワーはスケール８２８で示される。図８Ｂの曲線８２４は、ＲＦバイアスパワ
ーの関数として１σ偏差％を示す。１σ％はスケール８３０で示される。容易に
分かるように、評価された範囲にわたってバイアスパワーの増加とともにエッチ
ングレートに大きな増加が見られ、１σ偏差に僅かな増加が見られる。図８Ｅの
曲線８３２は、ＲＦバイアスパワーの関数として、２酸化シリコン上で優先する
ＦＬＡＲＥ２．０の選択比を示す。選択性はスケール８３４で示され、バイアス
パワーはスケール８３６で示される。選択性は示された範囲全体にわたって、非
常に僅かに減少している。
【００６６】 図８Ｃと８Ｆを参照すると、図８Ｃの曲線８４２は、ＲＦプラズマソースパワ
ーの関数として、ＦＬＡＲＥ２．０エッチングレートを示す。エッチングレート
はスケール８４６にÅ/分で、ＲＦバイアスパワーはスケール８４８で示される
。図８Ｃの曲線８４４は、１σ偏差％をＲＦソースパワーの関数として、スケー
ル８５０に示されている１σ％で示す。容易に分かるように、評価された範囲に
わたってソースパワーの増加の結果として、エッチングレートの増加が見られ、
また１σ偏差に予期せぬ減少が見られる。図８Ｆの曲線８５２は、ＲＦソースパ
ワーの関数として、２酸化上で優先するＦＬＡＲＥ２．０の選択比を示す。選択
性はスケール８５４に、バイアスパワーはスケール８５６で示される。選択性は
図示のＲＦソースパワーにわたって約６５：１（ＦＬＡＲＥ２．０：２酸化シリ
コン）から約９０：１に増加している。
ーの関数として、ＦＬＡＲＥ２．０エッチングレートを示す。エッチングレート
はスケール８４６にÅ/分で、ＲＦバイアスパワーはスケール８４８で示される
。図８Ｃの曲線８４４は、１σ偏差％をＲＦソースパワーの関数として、スケー
ル８５０に示されている１σ％で示す。容易に分かるように、評価された範囲に
わたってソースパワーの増加の結果として、エッチングレートの増加が見られ、
また１σ偏差に予期せぬ減少が見られる。図８Ｆの曲線８５２は、ＲＦソースパ
ワーの関数として、２酸化上で優先するＦＬＡＲＥ２．０の選択比を示す。選択
性はスケール８５４に、バイアスパワーはスケール８５６で示される。選択性は
図示のＲＦソースパワーにわたって約６５：１（ＦＬＡＲＥ２．０：２酸化シリ
コン）から約９０：１に増加している。
【００６７】 実施例８ 上に呈示したデータは、熱酸化物基板表面上のＢＣＢ，またはＳＩＬＫ、また
はＦＬＡＲＥ２．０の単一層のデータであった。次のステップは低ｋ誘電体層表
面のパターンエッチングングの評価であった。
はＦＬＡＲＥ２．０の単一層のデータであった。次のステップは低ｋ誘電体層表
面のパターンエッチングングの評価であった。
【００６８】 図９Ａから９Ｃは、ＢＣＢ基板と、それに伴うＢＣＢ基板のパターンエッチン
グングでの一連のプロセスステップによるエッチングスタックプログレッシング
の略図を示す。図の寸法は正確ではない。図９Ａを参照すると、基板上のエッチ
ングスタックは構造９００として示されている。下層の基板９０２はシリコンウ
ェーハである。エッチングスタックはパターン化された厚さ０．８μのフォトレ
ジスト９１２の厚い層を含む。パターンは溝の連続であり、溝のフィーチャーサ
イズはおよそ０．２５μである。フォトレジスト９１２の下層は、有機物ベース
の反射阻止膜（ＡＲＣ）９１０の０．０７μ厚の層である。ＡＲＣ９１０の下層
は、０．１μ厚の２酸化シリコンの硬質マスキング材料９０８の層である。酸化
シリコン下層の硬質マスキング材料９０８は１．０μ厚のＢＣＢ９０６の層であ
る。ＢＣＢ層９０６の下層は０．５μ厚のＴＥＯＳ９０４の層である。また、Ｔ
ＥＯＳ９０４の下層はシリコンウェーハ基板９０２である。ＡＲＣ層７１０と酸
化硬質マスク層７０８はまだ開かれていないので、ＣＨＦ3／Ｃｌ2ベースのプラ
ズマソースガス化学作用は、図９Ｂに示す構造を作り出すように、これら２層を
貫通するエッチングに使用される。プラズマエッチング条件は次の通りであった
：５０ｓｃｃｍのＣＨＦ3と３０ｓｃｃｍのＣｌ2；ソースパワー１，４００Ｗ；
バイアスパワー１００Ｗ；プロセスチャンバ圧力１０ｍＴ；基板背後へのヘリウ
ム背圧７Ｔｏｒｒ；カソード温度３０℃；およびエッチング時間６５秒。
グングでの一連のプロセスステップによるエッチングスタックプログレッシング
の略図を示す。図の寸法は正確ではない。図９Ａを参照すると、基板上のエッチ
ングスタックは構造９００として示されている。下層の基板９０２はシリコンウ
ェーハである。エッチングスタックはパターン化された厚さ０．８μのフォトレ
ジスト９１２の厚い層を含む。パターンは溝の連続であり、溝のフィーチャーサ
イズはおよそ０．２５μである。フォトレジスト９１２の下層は、有機物ベース
の反射阻止膜（ＡＲＣ）９１０の０．０７μ厚の層である。ＡＲＣ９１０の下層
は、０．１μ厚の２酸化シリコンの硬質マスキング材料９０８の層である。酸化
シリコン下層の硬質マスキング材料９０８は１．０μ厚のＢＣＢ９０６の層であ
る。ＢＣＢ層９０６の下層は０．５μ厚のＴＥＯＳ９０４の層である。また、Ｔ
ＥＯＳ９０４の下層はシリコンウェーハ基板９０２である。ＡＲＣ層７１０と酸
化硬質マスク層７０８はまだ開かれていないので、ＣＨＦ3／Ｃｌ2ベースのプラ
ズマソースガス化学作用は、図９Ｂに示す構造を作り出すように、これら２層を
貫通するエッチングに使用される。プラズマエッチング条件は次の通りであった
：５０ｓｃｃｍのＣＨＦ3と３０ｓｃｃｍのＣｌ2；ソースパワー１，４００Ｗ；
バイアスパワー１００Ｗ；プロセスチャンバ圧力１０ｍＴ；基板背後へのヘリウ
ム背圧７Ｔｏｒｒ；カソード温度３０℃；およびエッチング時間６５秒。
【００６９】 図９Ｂは、ＣＨＦ3／Ｃｌ2プラズマエッチング後の基板９０６を示し、酸化硬
質マスク９０８とＡＲＣ９１０の上の層がパターン化されたところである。
質マスク９０８とＡＲＣ９１０の上の層がパターン化されたところである。
【００７０】 その後、ＢＣＢ層は本発明のエッチング化学作用を使用してエッチングされた
。特別なエッチング条件は次の通りであった：６０ｓｃｃｍのＣｌ2と６０ｓｃ
ｃｍのＯ2；ソースパワー１２００Ｗ；バイアスパワー３５０Ｗ；プロセスチャ
ンバ圧力１０ｍＴ；基板背後へのヘリウム背圧７Ｔｏｒｒ；カソード温度３０℃
；およびエッチング時間６０秒。結果として得られた構造は図７Ｃに示されてい
て、そこでは、パターン化されたＢＣＢ層９０６が、シリコンに支持されたＴＥ
ＯＳ層９０４に載っている。
。特別なエッチング条件は次の通りであった：６０ｓｃｃｍのＣｌ2と６０ｓｃ
ｃｍのＯ2；ソースパワー１２００Ｗ；バイアスパワー３５０Ｗ；プロセスチャ
ンバ圧力１０ｍＴ；基板背後へのヘリウム背圧７Ｔｏｒｒ；カソード温度３０℃
；およびエッチング時間６０秒。結果として得られた構造は図７Ｃに示されてい
て、そこでは、パターン化されたＢＣＢ層９０６が、シリコンに支持されたＴＥ
ＯＳ層９０４に載っている。
【００７１】 図１０Ａは、エッチングされたＢＣＢの顕微鏡写真を表す図であって、ウェハ
中心近くに溝が高密度に配置されたパターン化ＢＣＢについて、達成されたエッ
チングプロファイルをより詳細に示す。エッチングされたＢＣＢは１００６とラ
ベル付けをされ、下にある基板のＴＥＯＳは、図１０Ａで１００４とラベル付け
をされている。縦方向のプロファイルは、０．２５μフィーチャーサイズであっ
ても高エッチングレートで達成された。ウェハ横断方向の均一性はブランクのＢ
ＣＢ基板に対するものとほぼ同じである。
中心近くに溝が高密度に配置されたパターン化ＢＣＢについて、達成されたエッ
チングプロファイルをより詳細に示す。エッチングされたＢＣＢは１００６とラ
ベル付けをされ、下にある基板のＴＥＯＳは、図１０Ａで１００４とラベル付け
をされている。縦方向のプロファイルは、０．２５μフィーチャーサイズであっ
ても高エッチングレートで達成された。ウェハ横断方向の均一性はブランクのＢ
ＣＢ基板に対するものとほぼ同じである。
【００７２】 図１０Ｂは、エッチングされたＢＣＢの顕微鏡写真を表す図であり、ウェハ中
心近くの孤立した溝のパターン化ＢＣＢについて達成されたエッチングプロファ
イルをより詳細に示す。再度、エッチングされたＢＣＢは１００６とラベル付け
をされ、ＴＥＯＳ基板は、図１０Ｂで１００４とラベル付けをされている。優れ
た縦方向のプロファイルが達成されている。
心近くの孤立した溝のパターン化ＢＣＢについて達成されたエッチングプロファ
イルをより詳細に示す。再度、エッチングされたＢＣＢは１００６とラベル付け
をされ、ＴＥＯＳ基板は、図１０Ｂで１００４とラベル付けをされている。優れ
た縦方向のプロファイルが達成されている。
【００７３】 高密度の溝パターンと隔離溝に関する、様々なエッチングレートとマイクロロ
ーディングのデータが、下の表４に示される。
ーディングのデータが、下の表４に示される。
【００７４】
【表４】
【００７５】 マイクロローディングは、隔離溝と高密度溝のエッチングレート差に関する。
【式１】 ここでエッチングレートは、ウェーハ横断方向で測定される。
【００７６】 実施例９ 実施例８でエッチングされたＢＣＢは、約５重量％のシリコンを含む。シリコ
ンを含まない有機物ベースの低ｋ誘電体における、本発明のエッチング化学作用
を試験するために、フッ化ポリイミド低ｋ誘電体をエッチングした。エッチング
スタックは実施例８で使用したものと基本的に同一であり、エッチングステップ
もやはり同一であった。ＡＲＣと酸化硬質マスク層は、次のエッチング化学作用
とプロセス条件を使用してパターン化された：５０ｓｃｃｍのＣＨＦ3と３０ｓ
ｃｃｍのＣｌ2；ソースパワー１，４００Ｗ；バイアスパワー１００Ｗ；プロセ
スチャンバ圧力１０ｍＴ；基板背面のヘリウム背圧７Ｔｏｒｒ；カソード温度３
０℃；および、エッチング時間６７秒。
ンを含まない有機物ベースの低ｋ誘電体における、本発明のエッチング化学作用
を試験するために、フッ化ポリイミド低ｋ誘電体をエッチングした。エッチング
スタックは実施例８で使用したものと基本的に同一であり、エッチングステップ
もやはり同一であった。ＡＲＣと酸化硬質マスク層は、次のエッチング化学作用
とプロセス条件を使用してパターン化された：５０ｓｃｃｍのＣＨＦ3と３０ｓ
ｃｃｍのＣｌ2；ソースパワー１，４００Ｗ；バイアスパワー１００Ｗ；プロセ
スチャンバ圧力１０ｍＴ；基板背面のヘリウム背圧７Ｔｏｒｒ；カソード温度３
０℃；および、エッチング時間６７秒。
【００７７】 その後、ＦＰＩ層は本発明のエッチング化学作用を使用してエッチングされた
。使用された特別なエッチング条件は次の通りである：６０ｓｃｃｍのＣｌ2と
６０ｓｃｃｍのＯ2；ソースパワー１，２００Ｗ；バイアスパワー３５０Ｗ；プ
ロセスチャンバ圧力１０ｍＴ；基板背面のヘリウム背圧７Ｔｏｒｒ；カソード温
度３０℃；および、エッチング時間５０秒。
。使用された特別なエッチング条件は次の通りである：６０ｓｃｃｍのＣｌ2と
６０ｓｃｃｍのＯ2；ソースパワー１，２００Ｗ；バイアスパワー３５０Ｗ；プ
ロセスチャンバ圧力１０ｍＴ；基板背面のヘリウム背圧７Ｔｏｒｒ；カソード温
度３０℃；および、エッチング時間５０秒。
【００７８】 図１１は、エッチングされたＦＰＩの顕微鏡写真を表す図であり、ウェハ中心
近くに溝が高密度に配置されたパターン化ＦＰＩについて、達成されたエッチン
グプロファイルをより詳細に示す。エッチングされたＦＰＩは１０１６とラベル
付けをされ、ＴＥＯＳ基板は１０１４とラベル付けをされている。０．２５μフ
ィーチャーサイズでも、縦方向のプロファイルが高エッチングレートで達成され
ている。ＦＰＩ膜のほうが密度が明らかに低いので、ＦＰＩエッチングレートは
ＢＣＢよりも高い。
近くに溝が高密度に配置されたパターン化ＦＰＩについて、達成されたエッチン
グプロファイルをより詳細に示す。エッチングされたＦＰＩは１０１６とラベル
付けをされ、ＴＥＯＳ基板は１０１４とラベル付けをされている。０．２５μフ
ィーチャーサイズでも、縦方向のプロファイルが高エッチングレートで達成され
ている。ＦＰＩ膜のほうが密度が明らかに低いので、ＦＰＩエッチングレートは
ＢＣＢよりも高い。
【００７９】 上記の好ましい実施の形態は、本発明の範囲を制限しようとするものではない
。なぜなら、本開示に鑑み、当該技術に精通する者が、先に請求された本発明の
主題に対応する実施の形態を拡張することができるからである。
。なぜなら、本開示に鑑み、当該技術に精通する者が、先に請求された本発明の
主題に対応する実施の形態を拡張することができるからである。
【図１】 本明細書で説明されたエッチングプロセスを行ううえで使用でき
る種類の、好ましい実施の形態のプラズマ処理装置の略図を示す。
る種類の、好ましい実施の形態のプラズマ処理装置の略図を示す。
【図２Ａ】 塩素：酸素のプラズマソースガスの体積（流量レート）比の関
数として、ベンゾシクロブチレン（ＢＣＢ）のエッチレートを示す。
数として、ベンゾシクロブチレン（ＢＣＢ）のエッチレートを示す。
【図２Ｂ】 塩素：酸素のプラズマソースガスの流量レート比の関数として
、ＢＣＢに対する基板表面のエッチング不均一性を示す。
、ＢＣＢに対する基板表面のエッチング不均一性を示す。
【図３Ａ】 ＲＦバイアス電力の関数として、ＢＣＢのエッチレートを示す
。
。
【図３Ｂ】 ＲＦバイアス電力の関数として、ＢＣＢに対する基板表面のエ
ッチング不均一性を示す。
ッチング不均一性を示す。
【図４Ａ】 ＲＦソース電力の関数として、ＢＣＢのエッチレートを示す。
【図４Ｂ】 ＲＦソース電力の関数として、ＢＣＢに対する基板表面のエッ
チング不均一性を示す。
チング不均一性を示す。
【図５】 塩素対酸素の比が低過ぎた場合の、塩素／酸素プラズマソースガ
スでエッチングされたＢＣＢ表面に対する３次元の基板表面の略図を示す。（Ｂ
ＣＢに関して不適切な性能に拘らず、このプラズマソースガスは、ケイ素を含有
しない幾つかの他の低ｋ誘電体材料で良好に働く。）
スでエッチングされたＢＣＢ表面に対する３次元の基板表面の略図を示す。（Ｂ
ＣＢに関して不適切な性能に拘らず、このプラズマソースガスは、ケイ素を含有
しない幾つかの他の低ｋ誘電体材料で良好に働く。）
【図６Ａ】 塩素対酸素の比がより良好であった場合の（プロセスチャンバ
のポンプポート側でのエッチレートがやや遅かったが）、塩素／酸素プラズマソ
ースガスでエッチングされたＢＣＢ表面に対する３次元の基板表面の略図を示す
。
のポンプポート側でのエッチレートがやや遅かったが）、塩素／酸素プラズマソ
ースガスでエッチングされたＢＣＢ表面に対する３次元の基板表面の略図を示す
。
【図６Ｂ】 塩素対酸素の比がより良好であった場合の（プロセスチャンバ
のポンプポート側でのエッチレートがやや遅かったが）、塩素／酸素プラズマソ
ースガスでエッチングされたＢＣＢ表面に対する３次元の基板表面の略図を示す
。
のポンプポート側でのエッチレートがやや遅かったが）、塩素／酸素プラズマソ
ースガスでエッチングされたＢＣＢ表面に対する３次元の基板表面の略図を示す
。
【図７Ａ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、ＳＩＬＫ低ｋ誘
電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチレート不均
一性とを示す。
電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチレート不均
一性とを示す。
【図７Ｂ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、ＳＩＬＫ低ｋ誘
電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチレート不均
一性とを示す。
電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチレート不均
一性とを示す。
【図７Ｃ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、ＳＩＬＫ低ｋ誘
電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチレート不均
一性とを示す。
電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチレート不均
一性とを示す。
【図７Ｄ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、二酸化ケイ素に
対してのＳＩＬＫ低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
対してのＳＩＬＫ低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
【図７Ｅ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、二酸化ケイ素に
対してのＳＩＬＫ低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
対してのＳＩＬＫ低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
【図７Ｆ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、二酸化ケイ素に
対してのＳＩＬＫ低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
対してのＳＩＬＫ低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
【図８Ａ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、ＦＬＡＲＥ２．
０ 低ｋ誘電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチ
レート不均一性とを示す。
０ 低ｋ誘電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチ
レート不均一性とを示す。
【図８Ｂ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、ＦＬＡＲＥ２．
０ 低ｋ誘電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチ
レート不均一性とを示す。
０ 低ｋ誘電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチ
レート不均一性とを示す。
【図８Ｃ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、ＦＬＡＲＥ２．
０ 低ｋ誘電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチ
レート不均一性とを示す。
０ 低ｋ誘電体材料に対する、ウェーハ表面にわたる、エッチレートと、エッチ
レート不均一性とを示す。
【図８Ｄ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、二酸化ケイ素に
対してのＦＬＡＲＥ２．０低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
対してのＦＬＡＲＥ２．０低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
【図８Ｅ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、二酸化ケイ素に
対してのＦＬＡＲＥ２．０低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
対してのＦＬＡＲＥ２．０低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
【図８Ｆ】 種々のエッチングプロセス変数の関数として、二酸化ケイ素に
対してのＦＬＡＲＥ２．０低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
対してのＦＬＡＲＥ２．０低ｋ誘電体材料のエッチレート選択性を示す。
【図９Ａ】 ＢＣＢ基板のパターンエッチングにおいて、一連のプロセスス
テップによるＢＣＢ基板と付随するエッチスタックとの進行の略図を示す。
テップによるＢＣＢ基板と付随するエッチスタックとの進行の略図を示す。
【図９Ｂ】 ＢＣＢ基板のパターンエッチングにおいて、一連のプロセスス
テップによるＢＣＢ基板と付随するエッチスタックとの進行の略図を示す。
テップによるＢＣＢ基板と付随するエッチスタックとの進行の略図を示す。
【図９Ｃ】 ＢＣＢ基板のパターンエッチングにおいて、一連のプロセスス
テップによるＢＣＢ基板と付随するエッチスタックとの進行の略図を示す。
テップによるＢＣＢ基板と付随するエッチスタックとの進行の略図を示す。
【図１０Ａ】 ウェーハ中心でのＢＣＢ０．２５μ稠密トレンチのパターン
化エッチングの顕微鏡写真の描写である略図を示す。
化エッチングの顕微鏡写真の描写である略図を示す。
【図１０Ｂ】 ウェーハ中心での隔離されたＢＣＢ０．２５μトレンチのパ
ターン化エッチングの顕微鏡写真の描写である略図を示す。
ターン化エッチングの顕微鏡写真の描写である略図を示す。
【図１１】 ウェーハ中心でのＦＰＩ０．２５μ稠密トレンチのパターン化
エッチングの顕微鏡写真の略図を示す。
エッチングの顕微鏡写真の略図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スエ， ゲイリー， シー． アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ヴェニス ウェイ 4443 (72)発明者 イー， ヤン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， キャンベル， ヴィア サリス 3862 (72)発明者 マー， ダイアナ， キアオビン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， キルト コート 19600 Ｆターム(参考） 5F004 AA05 BA20 BB11 BB13 CA02 CA04 DA00 DA01 DA04 DA17 DA22 DA23 DA26 DA27 DA28 DB23 EB03
Claims (32)
- 【請求項１】 プラズマソースガスの使用を含み、主要なエッチャント種が
、フッ素以外のハロゲンおよび酸素を含む、低ｋ材料をプラズマエッチングする
方法。 - 【請求項２】 前記ハロゲン種のソースが、Ｃｌ2、Ｂｒ2、Ｉ2、ＩＣｌ、
ＩＢｒ、ＢｒＣｌ、ＨＣｌ、ＢＣｌ3、ＣＨＣｌ3、ＣＨ2Ｃｌ2、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｈ 3 Ｃｌ3、Ｃ2Ｈ4Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4、ＨＢｒ、ＣＨ3Ｂｒ、Ｃ2Ｈ2Ｂｒ2Ｃｌ2、Ｈ
Ｉ、ＣＣｌ2Ｏ、ＣＣｌ3ＮＯ2からなる群から選ばれ、或いは、非実用的には反
応しない、それらの組合せである、請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記ハロゲンが塩素である、請求項１または請求項２の方法
。 - 【請求項４】 前記酸素種のソースが、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＣＨ4Ｏ、Ｃ2Ｈ 6 Ｏ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏからなる群から選ばれ、或いは、非実用的には
、前記ハロゲン種の前記ソースが、前記酸素種の前記ソースと反応しない、それ
らの組み合わせである、請求項１の方法。 - 【請求項５】 添加剤が、前記主要なエッチャント種と組合せて使用され、
前記添加剤は、全プラズマソースガス供給の約１５体積パーセント未満である、
請求項１、または請求項２、または請求項４の方法。 - 【請求項６】 前記添加剤が、Ｎ2；Ｈ2；ＣxＨy；ＣＦ4；ＮＦ3；および、
それらの組合せ、から成るグループから選定され、ｘは約３未満であり、ｙは約
８未満である、請求項５の方法。 - 【請求項７】 前記グループは、更に、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリ
プトン、および、キセノンを含む、請求項６の方法。 - 【請求項８】 前記低ｋ材料がポリマーベース材料である、請求項１の方法
。 - 【請求項９】 前記ポリマーベース材料が、有機ベース材料である、請求項
８の方法。 - 【請求項１０】 前記ハロゲンの前記酸素に対する原子数比は、約１：２０
から約２０：１の範囲にわたる、請求項１の方法。 - 【請求項１１】 前記塩素の前記酸素に対する原子数比は、約１：１０から
約５：１の範囲にわたる、請求項３の方法。 - 【請求項１２】 前記プラズマソースガスは、体積で１５％以下の量での添
加剤を含有し、その添加剤は、隣接する材料に対しての前記 低ｋ誘電体の選択
性を改善する、または、エッチングプロファイルを改善する、または、重要な寸
法の制御を改善する、請求項１の方法。 - 【請求項１３】 前記添加剤は、少なくとも３０原子数パーセントの酸素を
含有する酸素含有材料に対しての選択性を改善する、請求項１２の方法。 - 【請求項１４】 前記酸素含有材料がケイ素の酸化物である、請求項１３の
方法。 - 【請求項１５】 前記添加剤は、少なくとも３０原子数パーセントの窒素を
含有する窒素含有材料に対しての選択性を改善する、請求項１２の方法。 - 【請求項１６】 前記窒素含有材料がケイ素の窒化物である、請求項１５の
方法。 - 【請求項１７】 前記窒素含有材料がオキシ窒化ケイ素である。請求項１５
の方法。 - 【請求項１８】 前記低ｋ誘電体材料がケイ素を含有しない、請求項１また
は請求項１２の方法。 - 【請求項１９】 塩素および酸素の種を含む前記ソースガスを使用しての前
記低ｋ誘電体材料に対するエッチレートは、少なくとも約８，０００Å／分であ
る、請求項１の方法。 - 【請求項２０】 前記低ｋ誘電体材料は、ポリ（アリレン）エーテル (Poly
(arylene) ethers)；ポリ（アリレン）エーテルオキサゾル (Poly (arylene) e
thers oxazoles)；フッ化 (fluorinated) ポリ（アリレン）エーテル；パリレン
(Parylene)−Ｎ；パリレン−Ｆ；パリレン−ＡＦ；パリレン−ＡＦ４；ポリイ
ミド；ポリナフタレン (Polynaphthalene) −Ｎ；ポリナフタレン−Ｆ；ペルフ
ルオロシクロブチレン (Perfluorocyclobutene)；ポリテトラフルオロエチレン
(Polytetrafluoroethylene)；ポリフェニル−キノキサリン (Polyphenyl-Qinoxa
lines)；ポリベンゾオキサゾル (Polybenzoxazoles)；ポリインダン (Polyindan
e)；ポリノルボレン (Polynorborene)；ポリスチレン；酸化ポリフェニレン (Po
lyphenyleneoxide)；ポリエチレン；ポリプロピレン；α−カーボン (alpha-car
bons)：ＳＩＬＫTM、および、それらの組合せ、から成るグループから選定され
る、請求項１または請求項１２の方法。 - 【請求項２１】 前記低ｋ誘電体材料は、ＢＣＢ、ＦＰＩ、ＳＩＬＫ、ＦＬ
ＡＲＥ２．０、または、それらの組合せ、から成るグループから選定される、 請求項１または請求項１２の方法。 - 【請求項２２】 前記低ｋ誘電体材料は、ウェーハ表面にわたり１０％以下
の１σ内で均一にエッチングされる、請求項１の方法。 - 【請求項２３】 低ｋ材料をプラズマエッチングするための方法であって：
プラズマソースガスの使用を含み、主体のエッチャント種は、塩素および酸素を
含む、方法。 - 【請求項２４】 前記塩素種のソースは、Ｃｌ2、ＩＣｌ、ＢｒＣｌ、ＨＣ
ｌ、ＢＣｌ3、ＣＨＣｌ3、ＣＨ2Ｃｌ2、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｈ3Ｃｌ3、Ｃ2Ｈ4Ｃｌ2、
ＳｉＣｌ4、ＨＢｒ、Ｃ2Ｈ2Ｂｒ2Ｃｌ2、ＣＣｌ2Ｏ、ＣＣｌ3ＮＯ2、または、非
実用的である様式では反応しない、それらの組合せ、から成るグループから選定
される、請求項２３の方法。 - 【請求項２５】 前記酸素種のソースは、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＣＨ4Ｏ、Ｃ2 Ｈ6Ｏ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、または、その組合せ、からなるグループか
ら選定され、前記塩素種の前記ソースは、前記酸素種の前記ソースと非実用的で
ある様式では反応しない、請求項２３の方法。 - 【請求項２６】 添加剤が、前記主体のエッチャント種と組合せて使用され
、前記添加剤は、全プラズマソースガス供給の約１５体積パーセント未満である
、請求項２３、または請求項２４、または請求項２５の方法。 - 【請求項２７】 前記添加剤は、Ｎ2；Ｈ2；ＣxＨy；ＣＦ4；ＮＦ3；および
、それらの組合せ、から成るグループから選定され、ｘは約３未満であり、ｙは
約８未満である、請求項２６の方法。 - 【請求項２８】 前記グループが、更にヘリウム、ネオン、アルゴン、クリ
プトン、および、キセノンを含む、請求項２７の方法。 - 【請求項２９】 前記低ｋ材料がポリマーべース材料である、請求項２３の
方法。 - 【請求項３０】 前記ポリマーベース材料は、有機ベース材料である、請求
項２９の方法。 - 【請求項３１】 前記塩素の前記酸素に対する原子数比は、約１：２０から
約２０：１の範囲にわたる、請求項２３の方法。 - 【請求項３２】 前記塩素の前記酸素に対する原子数比は、約１：１０から
約５：１の範囲にわたる、請求項３１の方法。
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|---|---|---|---|
| US5428598A | 1998-04-02 | 1998-04-02 | |
| US09/054,285 | 1998-04-02 | ||
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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