JP2002519841A - アルミニウム含有層のエッチング方法 - Google Patents
アルミニウム含有層のエッチング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】
【解決手段】 基板上に配置された層スタックのアルミニウム含有層の選択された部分をエッチングする方法。このアルミニウム含有層は、上にパターンを有するフォトレジストマスクの下に配置される。この方法は、プラズマ処理室を提供すること、及びアルミニウム含有層及びフォトレジストマスクを含む層スタックを上に有する基板をプラズマ処理室内に配置することを含む。この方法は更に、Ｈｃｌと、塩素含有ソースガスと、酸素含有ソースガスとを含むエッチングソースガスをプラズマ処理室内に流入させることを含む。酸素含有ソースガスの流量は、エッチングソースガスの合計流量の２０パーセント未満である。更に、エッチングソースガスからプラズマを発生させることを含み、このプラズマはアルミニウム含有層を少なくとも部分的にエッチングするのに使用される。
Description
【０００１】
本発明は半導体基板の処理に関し、特に、アルミニウム含有層をエッチングす
る際のエッチング結果を改善する方法に関する。
る際のエッチング結果を改善する方法に関する。
【０００２】
半導体処理では、構成要素であるトランジスタ等のデバイスを、通常はシリコ
ンから形成される半導体ウェーハ又は基板上に形成することがある。このとき、
通常は基板上に配置されたアルミニウム含有層からエッチングされる金属相互接
続線が、各デバイスを互いに結合させて所望の回路を形成するのに利用される。
ンから形成される半導体ウェーハ又は基板上に形成することがある。このとき、
通常は基板上に配置されたアルミニウム含有層からエッチングされる金属相互接
続線が、各デバイスを互いに結合させて所望の回路を形成するのに利用される。
【０００３】 説明を容易にするために、図１は層スタック２０の断面図を示しており、これ
は代表的な半導体集積回路の製造中に形成される層の一部を表している。ここで
は容易な理解を促進するために、半導体集積回路（ＩＣ）について説明している
が、ここでの説明は、フラットパネルディスプレイの製造に利用されるグラスパ
ネル等、その他の電子部品の製造に利用される基板にも関係する。表示した層の
上、下、又は中間には、他の追加の層が存在しても構わない点に注意すべきであ
る。更に、表示した層のすべてが存在する必要はなく、一部又はすべてを他の異
なる層で代用することもできる。
は代表的な半導体集積回路の製造中に形成される層の一部を表している。ここで
は容易な理解を促進するために、半導体集積回路（ＩＣ）について説明している
が、ここでの説明は、フラットパネルディスプレイの製造に利用されるグラスパ
ネル等、その他の電子部品の製造に利用される基板にも関係する。表示した層の
上、下、又は中間には、他の追加の層が存在しても構わない点に注意すべきであ
る。更に、表示した層のすべてが存在する必要はなく、一部又はすべてを他の異
なる層で代用することもできる。
【０００４】 層スタック２０の最下部には、基板１００が表示されている。酸化層１０２は
、通常ＳｉＯ2 を含み、基板１００の上に形成することができる。バリア層１０
４は、通常、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、又はその他の適切なバリア材料といったチ
タン含有層で形成され、酸化層１０２と、続いて付着させる金属化層１０６との
間に配置することができる。図１の場合、バリア層１０４は二層構造を示し、Ｔ
ｉＮ層の下のＴｉ層を含む。バリア層１０４は、設けられたとき、酸化層１０２
からアルミニウム含有層へのシリコン原子の拡散を防止する働きをする。
、通常ＳｉＯ2 を含み、基板１００の上に形成することができる。バリア層１０
４は、通常、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、又はその他の適切なバリア材料といったチ
タン含有層で形成され、酸化層１０２と、続いて付着させる金属化層１０６との
間に配置することができる。図１の場合、バリア層１０４は二層構造を示し、Ｔ
ｉＮ層の下のＴｉ層を含む。バリア層１０４は、設けられたとき、酸化層１０２
からアルミニウム含有層へのシリコン原子の拡散を防止する働きをする。
【０００５】 アルミニウム含有層１０６は、純粋なアルミニウムの層を表すか、若しくはＡ
ｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ、又はＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉといった既知のアルミニウム合金
の一つで形成される層を表す。図１の残りの二層、つまり反射防止膜（ＡＲＣ）
層１０８及び上に重なるフォトレジスト（ＰＲ）層１１０は、その後、アルミニ
ウム含有層１０６の上に形成できる。ＡＲＣ層１０８は、通常、ＴｉＮ又はＴｉ
Ｗといった別のチタン含有層を備え、アルミニウム含有層１０６の表面での（フ
ォトレジストにパターンを焼き付けるリソグラフィステップ等による）光の反射
及び散乱防止を促進できる。
ｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ、又はＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉといった既知のアルミニウム合金
の一つで形成される層を表す。図１の残りの二層、つまり反射防止膜（ＡＲＣ）
層１０８及び上に重なるフォトレジスト（ＰＲ）層１１０は、その後、アルミニ
ウム含有層１０６の上に形成できる。ＡＲＣ層１０８は、通常、ＴｉＮ又はＴｉ
Ｗといった別のチタン含有層を備え、アルミニウム含有層１０６の表面での（フ
ォトレジストにパターンを焼き付けるリソグラフィステップ等による）光の反射
及び散乱防止を促進できる。
【０００６】 フォトレジスト層１１０は従来のフォトレジスト材料の層を表し、これには例
えば紫外線への露光により、エッチングのためのパターンを焼き付けることがで
きる。明らかであるように、本発明で特に関心のある層はアルミニウム含有層１
０６及びフォトレジスト層１１０で、他のすべての層は任意に選択される。層ス
タック２０の層は、当業者にとって容易に認識可能であり、任意の数多くの適切
かつ既知である付着処理を使用して形成可能であり、これには化学気相堆積（Ｃ
ＶＤ）、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング等の物理気相堆
積が含まれる。
えば紫外線への露光により、エッチングのためのパターンを焼き付けることがで
きる。明らかであるように、本発明で特に関心のある層はアルミニウム含有層１
０６及びフォトレジスト層１１０で、他のすべての層は任意に選択される。層ス
タック２０の層は、当業者にとって容易に認識可能であり、任意の数多くの適切
かつ既知である付着処理を使用して形成可能であり、これには化学気相堆積（Ｃ
ＶＤ）、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング等の物理気相堆
積が含まれる。
【０００７】 前記の金属相互接続線を形成するために、アルミニウム含有層１０６を含む、
層スタックの層の一部を、適切なフォトレジスト手法を使用してエッチングでき
る。例えば、こうしたフォトレジスト手法の一つは、コンタクト又はステッパリ
ソグラフィシステム内でのフォトレジスト材料の露光によるフォトレジスタ層の
パターン形成と、その後のエッチングを促進するマスクを形成するためのフォト
レジスト材料の現像とを含む。適切なエッチング物質を使用することで、マスク
によって保護されていないアルミニウム含有層のエリアを、その後、適切なエッ
チングソースガスを使って取り除くことが可能で、後にはアルミニウム含有相互
接続線又は特徴が残る。例えば、アルミニウム層をエッチングするプラズマとし
て一般に利用されるエッチング物質は、ｃｌ2 とＢｃｌ3 （塩化ホウ素）との混
合物である。
層スタックの層の一部を、適切なフォトレジスト手法を使用してエッチングでき
る。例えば、こうしたフォトレジスト手法の一つは、コンタクト又はステッパリ
ソグラフィシステム内でのフォトレジスト材料の露光によるフォトレジスタ層の
パターン形成と、その後のエッチングを促進するマスクを形成するためのフォト
レジスト材料の現像とを含む。適切なエッチング物質を使用することで、マスク
によって保護されていないアルミニウム含有層のエリアを、その後、適切なエッ
チングソースガスを使って取り除くことが可能で、後にはアルミニウム含有相互
接続線又は特徴が残る。例えば、アルミニウム層をエッチングするプラズマとし
て一般に利用されるエッチング物質は、ｃｌ2 とＢｃｌ3 （塩化ホウ素）との混
合物である。
【０００８】 より高い回路密度を達成するために、現代の半導体装置は、徐々に狭いエッチ
ング形状を有する設計になっている。その結果、特徴のサイズ、つまり相互接続
線の幅又は隣接する相互接続線との間隔（トレンチ等）は、確実に減少している
。例えば、４メガビット（Ｍｂ）ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡ
Ｍ）ＩＣにおいて、約０．８ミクロン（μｍ）の線の幅が許容可能とみなされる
時、２５６Ｍｂ ＤＲＡＭ ＩＣでは、好ましくは、０．２５ミクロン又はそれ
以下の細さの相互接続線が利用される。
ング形状を有する設計になっている。その結果、特徴のサイズ、つまり相互接続
線の幅又は隣接する相互接続線との間隔（トレンチ等）は、確実に減少している
。例えば、４メガビット（Ｍｂ）ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡ
Ｍ）ＩＣにおいて、約０．８ミクロン（μｍ）の線の幅が許容可能とみなされる
時、２５６Ｍｂ ＤＲＡＭ ＩＣでは、好ましくは、０．２５ミクロン又はそれ
以下の細さの相互接続線が利用される。
【０００９】
しかし、縮小を続けるエッチング形状は、プロセスエンジニアに多くの課題を
提示している。特徴が小さくなり、フォトレジストマスクが徐々に薄くなるに従
って、満足できるエッチング結果を生み出せるエッチング処理を案出することの
重要性が増している。これは、特徴のサイズが特定のポイントを下回る時、従来
技術であるｃｌ2 ／Ｂｃｌ3 エッチング処理のエッチング結果が劣化する傾向に
あるためである。
提示している。特徴が小さくなり、フォトレジストマスクが徐々に薄くなるに従
って、満足できるエッチング結果を生み出せるエッチング処理を案出することの
重要性が増している。これは、特徴のサイズが特定のポイントを下回る時、従来
技術であるｃｌ2 ／Ｂｃｌ3 エッチング処理のエッチング結果が劣化する傾向に
あるためである。
【００１０】 例えば、フォトレジスト選択性は、プロセスエンジニアが常に改善の努力を続
けているエッチング結果である。フォトレジスト選択性とは、一定のエッチング
処理が、エッチングされるターゲット層（この場合はアルミニウム含有層）とフ
ォトレジストマスクとを区別する能力を指す。フォトレジスト選択性は、ターゲ
ット層でのエッチング速度対フォトレジストマスクのエッチング速度という観点
で頻繁に表現される。現代の半導体装置の製造で利用されるフォトレジストマス
クは非常に薄いため、フォトレジスト選択性は非常に重要である。選択したエッ
チング処理が有するフォトレジスト選択性が低すぎる場合、エッチングが完了す
る前にフォトレジストマスクが取り除かれ、下のエッチングを望まないアルミニ
ウム含有層の領域において、エッチングによる損傷が発生する恐れがある。
けているエッチング結果である。フォトレジスト選択性とは、一定のエッチング
処理が、エッチングされるターゲット層（この場合はアルミニウム含有層）とフ
ォトレジストマスクとを区別する能力を指す。フォトレジスト選択性は、ターゲ
ット層でのエッチング速度対フォトレジストマスクのエッチング速度という観点
で頻繁に表現される。現代の半導体装置の製造で利用されるフォトレジストマス
クは非常に薄いため、フォトレジスト選択性は非常に重要である。選択したエッ
チング処理が有するフォトレジスト選択性が低すぎる場合、エッチングが完了す
る前にフォトレジストマスクが取り除かれ、下のエッチングを望まないアルミニ
ウム含有層の領域において、エッチングによる損傷が発生する恐れがある。
【００１１】 マイクロマスキング残留物は、注意が必要な、もう一つの重要なエッチング結
果である。一般には、選択したエッチング処理が、エッチング後、不要な残留物
又はエッチング副産物を基板方面に残さないことが望ましい。これは、不要な残
留物の存在が、その後の処理ステップ及び又は結果として生じる半導体装置の適
切な性能を妨害する可能性があるためである。他の重要なエッチングパラメータ
は、アルミニウム含有層でのエッチング速度である。高いアルミニウムエッチン
グ速度は所有者のコスト（基板当たりの製造コスト）の観点から有利であるため
、一般に、高いアルミニウムエッチング速度が望ましい。
果である。一般には、選択したエッチング処理が、エッチング後、不要な残留物
又はエッチング副産物を基板方面に残さないことが望ましい。これは、不要な残
留物の存在が、その後の処理ステップ及び又は結果として生じる半導体装置の適
切な性能を妨害する可能性があるためである。他の重要なエッチングパラメータ
は、アルミニウム含有層でのエッチング速度である。高いアルミニウムエッチン
グ速度は所有者のコスト（基板当たりの製造コスト）の観点から有利であるため
、一般に、高いアルミニウムエッチング速度が望ましい。
【００１２】 更に別の重要なエッチング結果は、プロフィールマイクロローディングである
。プロフィールマイクロローディングは、狭い間隔で発生するエッチングが、間
隔の空いた領域で発生するものと異なる場合があるために発生する。この相違に
よって、密な領域にある特徴の側壁断面が、間隔の空いた領域にある特徴の側壁
断面とは異なる形状を呈する場合がある。図２を参考にすると、例えば、ここで
はプロフィールマイクロローディングによって、間隔の空いた領域にある側壁２
０２及び側壁２０６は、密な領域にあるより垂直な側壁２０４よりも、先細な断
面を呈している。この例において、図２は、図１の層スタックを従来技術のｃｌ 2 ／Ｂｃｌ3 エッチングソースガスにより、プラズマ処理室においてエッチング
した後の結果をあらわしている。プロフィールマイクロローディングは、エッチ
ングされた特徴の決定的な寸法における収差を表すため、一般にはプロフィール
マイクロローディングを最小化することが望まれる。前記その他のエッチング結
果は、現代の高密度な半導体装置の製造における課題を満たすために、プロセス
エンジニアが常に最適化の努力を続けているエッチング結果を表している。
。プロフィールマイクロローディングは、狭い間隔で発生するエッチングが、間
隔の空いた領域で発生するものと異なる場合があるために発生する。この相違に
よって、密な領域にある特徴の側壁断面が、間隔の空いた領域にある特徴の側壁
断面とは異なる形状を呈する場合がある。図２を参考にすると、例えば、ここで
はプロフィールマイクロローディングによって、間隔の空いた領域にある側壁２
０２及び側壁２０６は、密な領域にあるより垂直な側壁２０４よりも、先細な断
面を呈している。この例において、図２は、図１の層スタックを従来技術のｃｌ 2 ／Ｂｃｌ3 エッチングソースガスにより、プラズマ処理室においてエッチング
した後の結果をあらわしている。プロフィールマイクロローディングは、エッチ
ングされた特徴の決定的な寸法における収差を表すため、一般にはプロフィール
マイクロローディングを最小化することが望まれる。前記その他のエッチング結
果は、現代の高密度な半導体装置の製造における課題を満たすために、プロセス
エンジニアが常に最適化の努力を続けているエッチング結果を表している。
【００１３】
本発明は、実施形態の一つにおいて、基板上に配置された層スタックのアルミ
ニウム含有層の選択された部分をエッチングする方法に関係している。このアル
ミニウム含有層は、上にパターンを有するフォトレジストの下に配置される。こ
の方法は、プラズマ処理室を提供すること、及びこのプラズマ処理室内にアルミ
ニウム含有層及びフォトレジストマスクを含む層スタックを上に有する基板を配
置することを含む。この方法は更に、Ｈｃｌと、塩素含有ソースガスと、酸素含
有ソースガスとを含むエッチングソースガスをプラズマ処理室内に流入させるこ
とを含む。酸素含有ソースガスの流量は、エッチングソースガスの合計流量の約
２０パーセント未満である。更に、エッチングソースガスからプラズマを発生さ
せることを含み、このプラズマはアルミニウム含有層を少なくとも部分的にエッ
チングするのに利用される。
ニウム含有層の選択された部分をエッチングする方法に関係している。このアル
ミニウム含有層は、上にパターンを有するフォトレジストの下に配置される。こ
の方法は、プラズマ処理室を提供すること、及びこのプラズマ処理室内にアルミ
ニウム含有層及びフォトレジストマスクを含む層スタックを上に有する基板を配
置することを含む。この方法は更に、Ｈｃｌと、塩素含有ソースガスと、酸素含
有ソースガスとを含むエッチングソースガスをプラズマ処理室内に流入させるこ
とを含む。酸素含有ソースガスの流量は、エッチングソースガスの合計流量の約
２０パーセント未満である。更に、エッチングソースガスからプラズマを発生さ
せることを含み、このプラズマはアルミニウム含有層を少なくとも部分的にエッ
チングするのに利用される。
【００１４】 別の実施形態において、本発明は、層スタックのアルミニウム含有層の選択さ
れた部分をエッチングする方法に関係している。この層スタックは基板上に配置
され、アルミニウム含有層は上にパターンを有するフォトレジストマスクの下に
配置される。この方法は、誘導結合作用により高密度プラズマを形成するように
構成されたプラズマ処理室を提供することを含む。更に、このプラズマ処理室内
にアルミニウム含有層及びフォトレジストマスクを含む層スタックを上に有する
基板を配置することを含む。更に、Ｈｃｌと、ｃｌ2 と、ＣＯ2 とを含むエッチ
ングソースガスをプラズマ処理室に流入させることを含み、ＣＯ2 の流量はエッ
チングソースガスの合計流量の約２０パーセント未満である。加えて、エッチン
グソースガスからプラズマを発生させることを含み、このプラズマはアルミニウ
ム含有層を少なくとも部分的にエッチングするのに利用される。更に、エッチン
グ中、プラズマ処理室内を約６ｍＴｏｒｒないし約１４ｍＴｏｒｒの圧力に維持
することを含む。
れた部分をエッチングする方法に関係している。この層スタックは基板上に配置
され、アルミニウム含有層は上にパターンを有するフォトレジストマスクの下に
配置される。この方法は、誘導結合作用により高密度プラズマを形成するように
構成されたプラズマ処理室を提供することを含む。更に、このプラズマ処理室内
にアルミニウム含有層及びフォトレジストマスクを含む層スタックを上に有する
基板を配置することを含む。更に、Ｈｃｌと、ｃｌ2 と、ＣＯ2 とを含むエッチ
ングソースガスをプラズマ処理室に流入させることを含み、ＣＯ2 の流量はエッ
チングソースガスの合計流量の約２０パーセント未満である。加えて、エッチン
グソースガスからプラズマを発生させることを含み、このプラズマはアルミニウ
ム含有層を少なくとも部分的にエッチングするのに利用される。更に、エッチン
グ中、プラズマ処理室内を約６ｍＴｏｒｒないし約１４ｍＴｏｒｒの圧力に維持
することを含む。
【００１５】 本発明の前記その他の利点は、以下の詳細な説明を読み、図面の様々な図を検
討することで明らかになろう。
討することで明らかになろう。
【００１６】
次に、添付の図面に例示されたいくつかの好適な実施形態に基づき、本発明を
詳細に説明する。以下の説明において、本発明の好適な実施形態の完全な理解を
提供するために、数多くの具体的な詳細を説明する。しかしながら、当業者には
、こうした具体的な詳細の一部又は全部がなくとも本発明を実施し得ることは明
らかであろう。場合によっては、本発明を不必要に曖昧にしないために、よく知
られた処理ステップ及び又は構造については詳細に説明していない。
詳細に説明する。以下の説明において、本発明の好適な実施形態の完全な理解を
提供するために、数多くの具体的な詳細を説明する。しかしながら、当業者には
、こうした具体的な詳細の一部又は全部がなくとも本発明を実施し得ることは明
らかであろう。場合によっては、本発明を不必要に曖昧にしないために、よく知
られた処理ステップ及び又は構造については詳細に説明していない。
【００１７】 本発明の一態様によれば、アルミニウム含有層のエッチングは、Ｈｃｌと、塩
素含有ソースガスと、酸素含有ソースガスとを含むエッチングソースガスを使用
して、プラズマ処理室内で基板をエッチングすることで最適化される。ここで使
用される用語として、塩素含有ソースガスは、例えばｃｌ2 、Ｃｃｌ4 その他（
Ｈｃｌ以外）といった任意の塩素含有ガスを表す。酸素含有ソースガスは、ＣＯ
、ＣＯ2 、ＮＯ2 、Ｏ2 その他を（単独で又はＮ2 、Ａｒ、若しくは好ましくは
Ｈｅその他といった希釈ガスと組み合わせて）含むことができる。好適な実施形
態において、利用されるエッチングソースガスは、Ｈｃｌと、ｃｌ2 と、Ｏ2 と
を含み、Ｏ2 の流入は、プラズマ処理室へのガス流入合計の約２０％未満に制限
される。開示するエッチングパラメータの形態において、露出したアルミニウム
が存在する時、驚くべきことにＯ2 の追加はフォトレジストエッチング速度を減
少させることが分かった。
素含有ソースガスと、酸素含有ソースガスとを含むエッチングソースガスを使用
して、プラズマ処理室内で基板をエッチングすることで最適化される。ここで使
用される用語として、塩素含有ソースガスは、例えばｃｌ2 、Ｃｃｌ4 その他（
Ｈｃｌ以外）といった任意の塩素含有ガスを表す。酸素含有ソースガスは、ＣＯ
、ＣＯ2 、ＮＯ2 、Ｏ2 その他を（単独で又はＮ2 、Ａｒ、若しくは好ましくは
Ｈｅその他といった希釈ガスと組み合わせて）含むことができる。好適な実施形
態において、利用されるエッチングソースガスは、Ｈｃｌと、ｃｌ2 と、Ｏ2 と
を含み、Ｏ2 の流入は、プラズマ処理室へのガス流入合計の約２０％未満に制限
される。開示するエッチングパラメータの形態において、露出したアルミニウム
が存在する時、驚くべきことにＯ2 の追加はフォトレジストエッチング速度を減
少させることが分かった。
【００１８】 フォトレジストエッチング速度の減少が驚くべきことなのは、フォトレジスト
マスクが通常は有機物をベースとしており、そのため酸素プラズマを解離し形成
する酸素含有ガスの追加がフォトレジストの焼却又は除去を加速すると言われて
いるためである。実際に、酸素は、ダウンストリーム型フォトレジスト剥離処理
、つまりフォトレジストマスクを素早くエッチングし除去するために設計された
プロセスで利用されるソースガスの一つとして、従来技術において広く利用され
ている。したがって、当業者は、酸素含有ガスの追加が実際にフォトレジストエ
ッチング速度を減少させることを全く期待しないだろう。
マスクが通常は有機物をベースとしており、そのため酸素プラズマを解離し形成
する酸素含有ガスの追加がフォトレジストの焼却又は除去を加速すると言われて
いるためである。実際に、酸素は、ダウンストリーム型フォトレジスト剥離処理
、つまりフォトレジストマスクを素早くエッチングし除去するために設計された
プロセスで利用されるソースガスの一つとして、従来技術において広く利用され
ている。したがって、当業者は、酸素含有ガスの追加が実際にフォトレジストエ
ッチング速度を減少させることを全く期待しないだろう。
【００１９】 本発明者も、フォトレジストのみが付着したブランケットである（つまり下の
アルミニウム含有層がない）テストウェーハにおいて、Ｈｃｌ／ｃｌ2 混合物へ
のＯ2 の追加が実際にフォトレジストエッチング速度を加速するのを確認してい
る。この期待される結果を図４Ａに示しており、ここではＩラインフォトレジス
トが付着したブランケットの層のみを上に有するテストウェーハのフォトレジス
トエッチング速度を、酸素の流量（Ｈｃｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量に占
めるパーセンテージとして表現される）と比較して示している。図４Ａで確認で
きるように、この状況においては、酸素の流量を増やすことで、フォトレジスト
エッチング速度は増加する。
アルミニウム含有層がない）テストウェーハにおいて、Ｈｃｌ／ｃｌ2 混合物へ
のＯ2 の追加が実際にフォトレジストエッチング速度を加速するのを確認してい
る。この期待される結果を図４Ａに示しており、ここではＩラインフォトレジス
トが付着したブランケットの層のみを上に有するテストウェーハのフォトレジス
トエッチング速度を、酸素の流量（Ｈｃｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量に占
めるパーセンテージとして表現される）と比較して示している。図４Ａで確認で
きるように、この状況においては、酸素の流量を増やすことで、フォトレジスト
エッチング速度は増加する。
【００２０】 しかし、開示する処理状態全体では、本発明の開示するエッチング形態におい
てＯ2 ガスの流量を増加させることは、アルミニウム含有層がエッチングされる
ターゲット層である時、実際にフォトレジストエッチング速度の減少を促進する
。これは図４Ｂのグラフにおいて確認することができ、ここでは本発明のＨｃｌ
／ｃｌ2 ／Ｏ2 配合法を利用したエッチングの例の一つについて、アルミニウム
エッチング速度とフォトレジストエッチング速度とを記している。図４Ｂの例で
は、酸素流量が転換点（図４Ｂの例においては合計流量の約５％）を上回る時、
アルミニウムエッチング速度とフォトレジストエッチング速度とは期待通りの反
応を示す。つまり、酸素流入の増加により、アルミニウムエッチング速度が減少
し（比較的安定しているＡｌ2 Ｏ3 の生成による）、フォトレジストエッチング
速度が増加する。不思議なことに、酸素流入が転換点（図４Ｂの例においては合
計流量の約５％）を下回る時、アルミニウムエッチング速度とフォトレジストエ
ッチング速度とは、全く予想しない形で反応する。つまり、酸素流量が転換点を
下回る形態において、アルミニウムエッチング速度は減少せず、フォトレジスト
エッチング速度は実際に減少する。
てＯ2 ガスの流量を増加させることは、アルミニウム含有層がエッチングされる
ターゲット層である時、実際にフォトレジストエッチング速度の減少を促進する
。これは図４Ｂのグラフにおいて確認することができ、ここでは本発明のＨｃｌ
／ｃｌ2 ／Ｏ2 配合法を利用したエッチングの例の一つについて、アルミニウム
エッチング速度とフォトレジストエッチング速度とを記している。図４Ｂの例で
は、酸素流量が転換点（図４Ｂの例においては合計流量の約５％）を上回る時、
アルミニウムエッチング速度とフォトレジストエッチング速度とは期待通りの反
応を示す。つまり、酸素流入の増加により、アルミニウムエッチング速度が減少
し（比較的安定しているＡｌ2 Ｏ3 の生成による）、フォトレジストエッチング
速度が増加する。不思議なことに、酸素流入が転換点（図４Ｂの例においては合
計流量の約５％）を下回る時、アルミニウムエッチング速度とフォトレジストエ
ッチング速度とは、全く予想しない形で反応する。つまり、酸素流量が転換点を
下回る形態において、アルミニウムエッチング速度は減少せず、フォトレジスト
エッチング速度は実際に減少する。
【００２１】 本発明の別の態様に従って、絶対に必要ではないものの、エッチングソースガ
スがＢｃｌ3 をほとんど含んでいないことが好ましい。言い換えれば、アルミニ
ウムエッチング速度、フォトレジスト選択性、プロフィールマイクロローディン
グ、マイクロマスキング残留物、及びその他に関する優れたエッチング結果は、
開示するエッチング形態を使用したＯ2 の追加と、Ｂｃｌ3 の欠如とによって達
成された。これは、従来技術のｃｌ2 ／Ｂｃｌ3 エッチングの場合のように、Ｂ
ｃｌ3 がエッチング特徴を不活性化するために存在しなくても同じである。
スがＢｃｌ3 をほとんど含んでいないことが好ましい。言い換えれば、アルミニ
ウムエッチング速度、フォトレジスト選択性、プロフィールマイクロローディン
グ、マイクロマスキング残留物、及びその他に関する優れたエッチング結果は、
開示するエッチング形態を使用したＯ2 の追加と、Ｂｃｌ3 の欠如とによって達
成された。これは、従来技術のｃｌ2 ／Ｂｃｌ3 エッチングの場合のように、Ｂ
ｃｌ3 がエッチング特徴を不活性化するために存在しなくても同じである。
【００２２】 酸化アルミニウム残留物の欠如も、本発明のエッチング処理におけるもう一つ
の驚くべき発見である。一般に、酸化アルミニウムは非常に安定した化合物であ
る。半導体エリアの外では、酸化アルミニウムがアルミニウム成分を腐食による
損傷に非常に強くすることが広く知られており、これはアルミニウムが周囲の環
境の酸素と反応することで形成される酸化アルミニウムの耐久性のある被覆が、
アルミニウム表面を覆い、腐食の進行を停止させるからである。酸素含有ソース
ガスがエッチングソース混合ガスに入っているため、相対的に不揮発性である酸
化アルミニウムが形成され、エッチング後、ウェーハ表面に酸化アルミニウム残
留物が残ることが予想される。ところが、ここで開示するエッチング形態におい
ては、エッチング後の基板表面で形成される残留物は、存在したとしても、驚く
ほどにわずかである。
の驚くべき発見である。一般に、酸化アルミニウムは非常に安定した化合物であ
る。半導体エリアの外では、酸化アルミニウムがアルミニウム成分を腐食による
損傷に非常に強くすることが広く知られており、これはアルミニウムが周囲の環
境の酸素と反応することで形成される酸化アルミニウムの耐久性のある被覆が、
アルミニウム表面を覆い、腐食の進行を停止させるからである。酸素含有ソース
ガスがエッチングソース混合ガスに入っているため、相対的に不揮発性である酸
化アルミニウムが形成され、エッチング後、ウェーハ表面に酸化アルミニウム残
留物が残ることが予想される。ところが、ここで開示するエッチング形態におい
ては、エッチング後の基板表面で形成される残留物は、存在したとしても、驚く
ほどにわずかである。
【００２３】 アルミニウムが存在しないとフォトレジストエッチング速度が増加し、アルミ
ニウムが存在すると減少する理由は完全に理解されていないが、本発明者は、酸
化アルミニウム残留物の驚くほどの欠如は、酸素含有ソースガスの比較的低い流
入（酸化アルミニウム残留物の形成量を制限する）と、チャック電極バイアスの
適切な設定（エッチング中に基板表面がボンバードされる量を制御する）とによ
って説明できると推測する。酸化アルミニウム（及びその他の残留物）の形成量
と残留物が基板表面からスパッタリングされる量の的確なバランスを見つけるこ
とで、ほぼ残留物の存在しないエッチング結果を得られる。
ニウムが存在すると減少する理由は完全に理解されていないが、本発明者は、酸
化アルミニウム残留物の驚くほどの欠如は、酸素含有ソースガスの比較的低い流
入（酸化アルミニウム残留物の形成量を制限する）と、チャック電極バイアスの
適切な設定（エッチング中に基板表面がボンバードされる量を制御する）とによ
って説明できると推測する。酸化アルミニウム（及びその他の残留物）の形成量
と残留物が基板表面からスパッタリングされる量の的確なバランスを見つけるこ
とで、ほぼ残留物の存在しないエッチング結果を得られる。
【００２４】 実際に、酸素含有ソースガスの流量は、アルミニウムエッチングの成功におい
て決定的な役割を果たすと考えられる。エッチング後の残留物の存在を回避する
ために、酸素含有ソースガスの流量は、好ましくは、エッチングソースガスの合
計流量の約２０％未満（０％を除く）とし、更に好ましくは約１０％未満（０％
を除く）とし、最も好ましくは約２％ないし約４％とする。
て決定的な役割を果たすと考えられる。エッチング後の残留物の存在を回避する
ために、酸素含有ソースガスの流量は、好ましくは、エッチングソースガスの合
計流量の約２０％未満（０％を除く）とし、更に好ましくは約１０％未満（０％
を除く）とし、最も好ましくは約２％ないし約４％とする。
【００２５】 図５ないし８は、誘導結合する低圧高密度プラズマ処理室においてＨｃｌ／ｃ
ｌ2 混合物及びＯ2 を利用したエッチングの例に関するいくつかのエッチング結
果を示している。図５は、配合法の一例について、残った残留物（Ｙ軸線上の任
意の目盛りで表示）と酸素の流量（Ｘ軸上の合計流量のパーセンテージで表現）
との関係を表している。表示のように、酸素流量が増加する時、残留物は大幅に
増加する。しかし、特定の流量（図５の例では４％）を下回ると、残留物は驚く
べきことに存在しなくなる。図６は、フォトレジストエッチング速度（分当たり
のオングストローム）と酸素の流量（同じく合計流量のパーセンテージで表現）
との関係を表している。図６の例で確認できるように、表示した形態において酸
素流量が増加すると（例えば、図６の例において約２％ないし約６％）、フォト
レジストエッチング速度は驚くべきことに減少している。
ｌ2 混合物及びＯ2 を利用したエッチングの例に関するいくつかのエッチング結
果を示している。図５は、配合法の一例について、残った残留物（Ｙ軸線上の任
意の目盛りで表示）と酸素の流量（Ｘ軸上の合計流量のパーセンテージで表現）
との関係を表している。表示のように、酸素流量が増加する時、残留物は大幅に
増加する。しかし、特定の流量（図５の例では４％）を下回ると、残留物は驚く
べきことに存在しなくなる。図６は、フォトレジストエッチング速度（分当たり
のオングストローム）と酸素の流量（同じく合計流量のパーセンテージで表現）
との関係を表している。図６の例で確認できるように、表示した形態において酸
素流量が増加すると（例えば、図６の例において約２％ないし約６％）、フォト
レジストエッチング速度は驚くべきことに減少している。
【００２６】 図７は、フォトレジスト選択性（フォトレジストエッチング速度と比較したア
ルミニウムエッチング速度）と酸素の流量（同じく合計流量のパーセンテージで
表現）との関係を表している。図７の例が示す通り、図の形態の例において酸素
流量が増加すると（約２％ないし約６％）、フォトレジスト選択性は増加してい
る。
ルミニウムエッチング速度）と酸素の流量（同じく合計流量のパーセンテージで
表現）との関係を表している。図７の例が示す通り、図の形態の例において酸素
流量が増加すると（約２％ないし約６％）、フォトレジスト選択性は増加してい
る。
【００２７】 図８は、プロフィールマイクロローディングと酸素の流量（同じく合計流量の
パーセンテージで表現）との関係を表している。図８の例が示す通り、図の形態
の例において酸素流量が増加すると（約２％ないし約６％）、プロフィールマイ
クロローディングは減少している。開示するエッチング形態におけるプロフィー
ルマイクロローディングの減少は、本発明のエッチングプロセスのもう一つの利
点である。
パーセンテージで表現）との関係を表している。図８の例が示す通り、図の形態
の例において酸素流量が増加すると（約２％ないし約６％）、プロフィールマイ
クロローディングは減少している。開示するエッチング形態におけるプロフィー
ルマイクロローディングの減少は、本発明のエッチングプロセスのもう一つの利
点である。
【００２８】 エッチングの例の一つでは、深いＵＶフォトレジストマスクの下にあるアルミ
ニウム層を上に有する、厚さ約８，０００オングストロームの２００ｍｍウェー
ハを、カリフォルニア州フレモントのラム・リサーチ社から入手可能な９６００
ＰＴＸとして知られる高密度低圧誘導結合プラズマ処理室内でエッチングする。
ここで使用する用語として、高密度とは約１０11イオン／ｃｍ3 を超えるプラズ
マ密度を指し、低圧とはプラズマ室内の圧力がエッチング中に約１００ｍＴｏｒ
ｒ未満である事実を指す。本発明は当然ながら、特定のタイプのフォトレジスト
材料又はウェーハサイズに限定されず、本発明は、高い圧力及び中又は低密度プ
ラズマを有するものを含め、他のタイプのプラズマ処理リアクタにおいても十分
に実施できると考えられる。
ニウム層を上に有する、厚さ約８，０００オングストロームの２００ｍｍウェー
ハを、カリフォルニア州フレモントのラム・リサーチ社から入手可能な９６００
ＰＴＸとして知られる高密度低圧誘導結合プラズマ処理室内でエッチングする。
ここで使用する用語として、高密度とは約１０11イオン／ｃｍ3 を超えるプラズ
マ密度を指し、低圧とはプラズマ室内の圧力がエッチング中に約１００ｍＴｏｒ
ｒ未満である事実を指す。本発明は当然ながら、特定のタイプのフォトレジスト
材料又はウェーハサイズに限定されず、本発明は、高い圧力及び中又は低密度プ
ラズマを有するものを含め、他のタイプのプラズマ処理リアクタにおいても十分
に実施できると考えられる。
【００２９】 前記９６００ＰＴＸプラズマ処理システムにおいて、ベース電極電力は約８０
ワットないし約３００ワットにすることが可能で、更に好ましくは約１００ワッ
トないし約２２０ワットであり、好ましくは１６０ワットである。ベース電極電
力は、前記の通り、残留物のスパッタリングを制御するため、決定的なパラメー
タである。この値、及びここで開示する他の値は、特定のプラズマ処理システム
、特定の基板サイズ、又は特定のフォトレジスト及び又はアルミニウム含有層の
タイプの要件に合わせて最適化できると考えられる。こうした最適化は、この開
示を与えられた当業者の能力の範囲に入る。
ワットないし約３００ワットにすることが可能で、更に好ましくは約１００ワッ
トないし約２２０ワットであり、好ましくは１６０ワットである。ベース電極電
力は、前記の通り、残留物のスパッタリングを制御するため、決定的なパラメー
タである。この値、及びここで開示する他の値は、特定のプラズマ処理システム
、特定の基板サイズ、又は特定のフォトレジスト及び又はアルミニウム含有層の
タイプの要件に合わせて最適化できると考えられる。こうした最適化は、この開
示を与えられた当業者の能力の範囲に入る。
【００３０】 トップ電極電力は、約４００ワットないし約１，２００ワットにすることが可
能で、更に好ましくは約６００ワットないし１，０００ワットであり、好ましく
は約８００ワットである。エッチング中のプラズマ室の圧力は、約２ｍＴｏｒｒ
ないし約２０ｍＴｏｒｒにすることが可能で、更に好ましくは約８ｍＴｏｒｒな
いし約１２ｍＴｏｒｒであり、好ましくは１０ｍＴｏｒｒである。この圧力は、
プラズマの在留時間に影響を与えるため、決定的なパラメータである。
能で、更に好ましくは約６００ワットないし１，０００ワットであり、好ましく
は約８００ワットである。エッチング中のプラズマ室の圧力は、約２ｍＴｏｒｒ
ないし約２０ｍＴｏｒｒにすることが可能で、更に好ましくは約８ｍＴｏｒｒな
いし約１２ｍＴｏｒｒであり、好ましくは１０ｍＴｏｒｒである。この圧力は、
プラズマの在留時間に影響を与えるため、決定的なパラメータである。
【００３１】 Ｈｃｌ／塩素含有ソースガス／酸素含有ソースガス（例えばＨｃｌ／ｃｌ2 ／
Ｏ2 ）によるエッチングソースガスの合計流量は、約５０標準立方センチメート
ル／分（ｓｃｃｍ）ないし約３００ｓｃｃｍにすることが可能で、更に好ましく
は１００ｓｃｃｍないし約２００ｓｃｃｍであり、好ましくは約１５０ｓｃｃｍ
である。塩素含有ソースガス（ｃｌ2 等）対Ｈｃｌの割合は約０．１：１ないし
約１０：１にすることが可能で、更に好ましくは約０．２５：１ないし約４：１
であり、好ましくは約２：１である。合計流量のパーセンテージとしての酸素含
有ガス（Ｏ2 等）の流量は、約０％（ただし０％を除く）ないし約２０％にする
ことが可能で、更に好ましくは約０％（ただし０％を除く）ないし約１０％であ
り、更にこれよりも好ましくは約２％ないし約４％である。前記の通り、酸素流
量は、開示するエッチング形態におけるフォトレジストエッチング速度の低下と
いう驚くべき結果と、存在したとしても驚くほど僅かな残留物の形成とを生み出
すため、決定的なパラメータである。電極温度は、約２０°Ｃないし約８０°Ｃ
にすることが可能で、更に好ましくは約４０°Ｃないし約６０°Ｃであり、好ま
しくは約５０°Ｃである。
Ｏ2 ）によるエッチングソースガスの合計流量は、約５０標準立方センチメート
ル／分（ｓｃｃｍ）ないし約３００ｓｃｃｍにすることが可能で、更に好ましく
は１００ｓｃｃｍないし約２００ｓｃｃｍであり、好ましくは約１５０ｓｃｃｍ
である。塩素含有ソースガス（ｃｌ2 等）対Ｈｃｌの割合は約０．１：１ないし
約１０：１にすることが可能で、更に好ましくは約０．２５：１ないし約４：１
であり、好ましくは約２：１である。合計流量のパーセンテージとしての酸素含
有ガス（Ｏ2 等）の流量は、約０％（ただし０％を除く）ないし約２０％にする
ことが可能で、更に好ましくは約０％（ただし０％を除く）ないし約１０％であ
り、更にこれよりも好ましくは約２％ないし約４％である。前記の通り、酸素流
量は、開示するエッチング形態におけるフォトレジストエッチング速度の低下と
いう驚くべき結果と、存在したとしても驚くほど僅かな残留物の形成とを生み出
すため、決定的なパラメータである。電極温度は、約２０°Ｃないし約８０°Ｃ
にすることが可能で、更に好ましくは約４０°Ｃないし約６０°Ｃであり、好ま
しくは約５０°Ｃである。
【００３２】 下の表１において、Ｈｃｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 化学反応を使用したアルミニウムエ
ッチングに関するいくつかのエッチング例の結果を示している。比較の目的から
、同様の処理パラメータを使用したが、ｃｌ2 ／Ｂｃｌ3 をエッチングソースガ
スとして利用した場合のエッチング結果も示している。両方の処理は、エッチン
グ後に残留物がほとんど残らないように調整した。
ッチングに関するいくつかのエッチング例の結果を示している。比較の目的から
、同様の処理パラメータを使用したが、ｃｌ2 ／Ｂｃｌ3 をエッチングソースガ
スとして利用した場合のエッチング結果も示している。両方の処理は、エッチン
グ後に残留物がほとんど残らないように調整した。
【００３３】
【表１】
【００３４】 本発明の別の実施形態に従って、エッチングソースガスはｃｌ2 ／Ｈｃｌ／Ｃ
Ｏ2 を含み、ＣＯ2 は酸素含有ガスを表す。アルミニウム含有層のｃｌ2 ／Ｈｃ
ｌ／ＣＯ2 エッチングにおいて、酸素含有ガスとしてＣＯ2 を利用する時、更に
広い処理機会が実現可能になり、つまり、より幅広いパラメータを可能にする一
方で、特に残留物の問題に関して、優れた結果を生み出すことで、この処理は許
容範囲が広くなる。好適な実施形態において、エッチングソースガスは、好まし
くは、前記のｃｌ2 ／Ｈｃｌ／ＣＯ2 構成ガスを基本的に含み、Ｂｃｌ3 をほと
んど含まないか、若しくは前記のｃｌ2 ／Ｈｃｌ／ＣＯ2 構成ガスと希釈ガス（
Ｎ2 、Ａｒ、又は好ましくはＨｅ等）とを基本的に含み、Ｂｃｌ3 をほとんど含
まない。エッチングの例に関して、低圧、高密度のＰＴＸＴＭプラズマ処理シス
テムが利用されるが、本発明は、高い圧力及び中又は低密度プラズマを有するも
のを含め、他のタイプのプラズマ処理リアクタにおいても十分に実施できると考
えられる。
Ｏ2 を含み、ＣＯ2 は酸素含有ガスを表す。アルミニウム含有層のｃｌ2 ／Ｈｃ
ｌ／ＣＯ2 エッチングにおいて、酸素含有ガスとしてＣＯ2 を利用する時、更に
広い処理機会が実現可能になり、つまり、より幅広いパラメータを可能にする一
方で、特に残留物の問題に関して、優れた結果を生み出すことで、この処理は許
容範囲が広くなる。好適な実施形態において、エッチングソースガスは、好まし
くは、前記のｃｌ2 ／Ｈｃｌ／ＣＯ2 構成ガスを基本的に含み、Ｂｃｌ3 をほと
んど含まないか、若しくは前記のｃｌ2 ／Ｈｃｌ／ＣＯ2 構成ガスと希釈ガス（
Ｎ2 、Ａｒ、又は好ましくはＨｅ等）とを基本的に含み、Ｂｃｌ3 をほとんど含
まない。エッチングの例に関して、低圧、高密度のＰＴＸＴＭプラズマ処理シス
テムが利用されるが、本発明は、高い圧力及び中又は低密度プラズマを有するも
のを含め、他のタイプのプラズマ処理リアクタにおいても十分に実施できると考
えられる。
【００３５】 前記９６００ＰＴＸプラズマ処理システムにおいて、ベース電極電力は約５０
ワットないし約３００ワットにすることが可能で、更に好ましくは約５０ワット
ないし約２５０ワットであり、好ましくは約１００ワットないし約２００ワット
であり、約１５０ワットが好適な値である。選択的又は追加的に、シース電圧を
制御することが可能で、このシース電圧は、約−８５ボルトないし約−１４５ボ
ルトにすることが可能で、好適な値は約−１１５ボルトである。ベース電極電圧
及び又はシース電圧は、残留物のスパッタリング量を（共に又は個別に）制御す
るため、重要である。これらの値、及びここで開示したその他の値は、ここで開
示したパラメータの相対的な比率により、特定のプラズマ処理システム、特定の
基板サイズ、又は特定のタイプのフォトレジスト及び又はアルミニウム含有層の
要件に合わせて、最適化できると考えられる。
ワットないし約３００ワットにすることが可能で、更に好ましくは約５０ワット
ないし約２５０ワットであり、好ましくは約１００ワットないし約２００ワット
であり、約１５０ワットが好適な値である。選択的又は追加的に、シース電圧を
制御することが可能で、このシース電圧は、約−８５ボルトないし約−１４５ボ
ルトにすることが可能で、好適な値は約−１１５ボルトである。ベース電極電圧
及び又はシース電圧は、残留物のスパッタリング量を（共に又は個別に）制御す
るため、重要である。これらの値、及びここで開示したその他の値は、ここで開
示したパラメータの相対的な比率により、特定のプラズマ処理システム、特定の
基板サイズ、又は特定のタイプのフォトレジスト及び又はアルミニウム含有層の
要件に合わせて、最適化できると考えられる。
【００３６】 トップ電極電圧は、約３００ワットないし約９００ワットにすることが可能で
、好ましくは約６００ワットである。エッチング中のプラズマ室内の圧力は、約
６ｍＴｏｒｒないし約１４ｍＴｏｒｒにすることが可能で、好ましくは約１０ｍ
Ｔｏｒｒである。この圧力は、プラズマの在留時間に影響を与えるため決定的な
パラメータである。
、好ましくは約６００ワットである。エッチング中のプラズマ室内の圧力は、約
６ｍＴｏｒｒないし約１４ｍＴｏｒｒにすることが可能で、好ましくは約１０ｍ
Ｔｏｒｒである。この圧力は、プラズマの在留時間に影響を与えるため決定的な
パラメータである。
【００３７】 Ｈｃｌ／塩素含有ソースガス／酸素含有ソースガス（例えばＨｃｌ／ｃｌ2 ／
ＣＯ2 ）によるエッチングソースガスの合計流量は、約５０標準立方センチメー
トル／分（ｓｃｃｍ）ないし約３００ｓｃｃｍにすることが可能で、更に好まし
くは１００ｓｃｃｍないし約２００ｓｃｃｍであり、好ましくは約１５０ｓｃｃ
ｍである。塩素含有ソースガス（ｃｌ2 等）対Ｈｃｌの割合は約０．１：１ない
し約１０：１にすることが可能で、更に好ましくは約０．２５：１ないし約４：
１であり、好ましくは約２：１である。合計流量のパーセンテージとしての酸素
含有ガス（ＣＯ2 等）の流量は、約０％（ただし０％を除く）ないし約５０％に
することが可能で、更に好ましくは約０％（ただし０％を除く）ないし約２０％
であり、更にこれよりも好ましくは約１％ないし約１２％、更にこれよりも好ま
しくは約５％ないし約７％で、約６％が好適な中間点である。前記の通り、ＣＯ
2 の流量は、開示するエッチング形態におけるフォトレジストエッチング速度の
低下という驚くべき結果と、存在したとしても驚くほど僅かな残留物の形成とを
生み出すため、決定的なパラメータである。電極温度は、約２０°Ｃないし約８
０°Ｃにすることが可能で、更に好ましくは約４０°Ｃないし約６０°Ｃであり
、好ましくは約５０°Ｃである。チェンバ温度は、実施形態の一つにおいて約７
０°Ｃで、Ｈｅクランプ圧力は約１０Ｔｏｒｒである。
ＣＯ2 ）によるエッチングソースガスの合計流量は、約５０標準立方センチメー
トル／分（ｓｃｃｍ）ないし約３００ｓｃｃｍにすることが可能で、更に好まし
くは１００ｓｃｃｍないし約２００ｓｃｃｍであり、好ましくは約１５０ｓｃｃ
ｍである。塩素含有ソースガス（ｃｌ2 等）対Ｈｃｌの割合は約０．１：１ない
し約１０：１にすることが可能で、更に好ましくは約０．２５：１ないし約４：
１であり、好ましくは約２：１である。合計流量のパーセンテージとしての酸素
含有ガス（ＣＯ2 等）の流量は、約０％（ただし０％を除く）ないし約５０％に
することが可能で、更に好ましくは約０％（ただし０％を除く）ないし約２０％
であり、更にこれよりも好ましくは約１％ないし約１２％、更にこれよりも好ま
しくは約５％ないし約７％で、約６％が好適な中間点である。前記の通り、ＣＯ
2 の流量は、開示するエッチング形態におけるフォトレジストエッチング速度の
低下という驚くべき結果と、存在したとしても驚くほど僅かな残留物の形成とを
生み出すため、決定的なパラメータである。電極温度は、約２０°Ｃないし約８
０°Ｃにすることが可能で、更に好ましくは約４０°Ｃないし約６０°Ｃであり
、好ましくは約５０°Ｃである。チェンバ温度は、実施形態の一つにおいて約７
０°Ｃで、Ｈｅクランプ圧力は約１０Ｔｏｒｒである。
【００３８】 本発明を、いくつかの好適な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲に入
る変形例、置換例、及び等価物が存在する。例えば、酸素含有ソースガス流にＨ
ｅ等の希釈ガスを加えることが可能であり、実際にも一般的である。こうした混
合物又は類似する混合物は本発明の範囲に入る。その他の例として、この例は誘
導結合プラズマ処理システムを参考に提示したが、本発明のエッチング手法は、
他のタイプのプラズマ処理システム（例えば、ＥＣＲベース、ＭＯＲＩベース、
又はダイオードベース）にも応用されることが予想される。更に、本発明の方法
及び装置を実施する代替方法が数多く存在することにも注意すべきである。した
がって、前記特許請求の範囲は、こうした変形例、置換例、及び等価物を本発明
の本来の趣旨及び範囲に入るものとして含むと解釈されるべきである。
る変形例、置換例、及び等価物が存在する。例えば、酸素含有ソースガス流にＨ
ｅ等の希釈ガスを加えることが可能であり、実際にも一般的である。こうした混
合物又は類似する混合物は本発明の範囲に入る。その他の例として、この例は誘
導結合プラズマ処理システムを参考に提示したが、本発明のエッチング手法は、
他のタイプのプラズマ処理システム（例えば、ＥＣＲベース、ＭＯＲＩベース、
又はダイオードベース）にも応用されることが予想される。更に、本発明の方法
及び装置を実施する代替方法が数多く存在することにも注意すべきである。した
がって、前記特許請求の範囲は、こうした変形例、置換例、及び等価物を本発明
の本来の趣旨及び範囲に入るものとして含むと解釈されるべきである。
本発明は、説明を簡単にするために正確な縮尺率では描かれておらず同じ参照
符号が同様の要素を示す添付図面の各図において、例示的且つ非制限的に説明さ
れている。
符号が同様の要素を示す添付図面の各図において、例示的且つ非制限的に説明さ
れている。
【図１】 代表的な半導体ＩＣの製造中に形成される層を表す層スタックの断面図である
。
。
【図２】 ｃｌ2 ／Ｂｃｌ3 化学作用を使用してアルミニウム含有層をエッチングした後
の図１の層スタックの断面図である。
の図１の層スタックの断面図である。
【図３】 Ｈｃｌと、塩素含有ソースガスと、酸素含有ソースガスとを含む本発明の化学
作用を使用してアルミニウム含有層をエッチングした後の図１の層スタックの断
面図である。
作用を使用してアルミニウム含有層をエッチングした後の図１の層スタックの断
面図である。
【図４Ａ】 アルミニウムが存在しない時、フォトレジストエッチング速度と酸素流量（Ｈ
ｃｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量に占めるパーセンテージとして表現される
）との関係を示す図である。
ｃｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量に占めるパーセンテージとして表現される
）との関係を示す図である。
【図４Ｂ】 アルミニウムがエッチングされる時、アルミニウムエッチング速度と、フォト
レジストエッチング速度と、酸素流量（Ｈｃｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量
に占めるパーセンテージとして表現される）との関係を示す図である。
レジストエッチング速度と、酸素流量（Ｈｃｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量
に占めるパーセンテージとして表現される）との関係を示す図である。
【図５】 本発明の開示する形態を利用したエッチングの例の一つでのアルミニウム含有
層のエッチングにおける、残留物と酸素流量（Ｈｃｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合
計流量に占めるパーセンテージとして表現される）との関係を示す図である。
層のエッチングにおける、残留物と酸素流量（Ｈｃｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合
計流量に占めるパーセンテージとして表現される）との関係を示す図である。
【図６】 本発明の開示する形態を利用したエッチングの例の一つでのアルミニウム含有
層のエッチングにおける、フォトレジストエッチング速度と酸素流量（Ｈｃｌ／
ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量に占めるパーセンテージとして表現される）との
関係を示す図である。
層のエッチングにおける、フォトレジストエッチング速度と酸素流量（Ｈｃｌ／
ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量に占めるパーセンテージとして表現される）との
関係を示す図である。
【図７】 本発明の開示する形態を利用したエッチングの例の一つでのアルミニウム含有
層のエッチングにおける、フォトレジスト選択性と酸素流量（Ｈｃｌ／ｃｌ2 ／
Ｏ2 混合物の合計流量に占めるパーセンテージとして表現される）との関係を示
す図である。
層のエッチングにおける、フォトレジスト選択性と酸素流量（Ｈｃｌ／ｃｌ2 ／
Ｏ2 混合物の合計流量に占めるパーセンテージとして表現される）との関係を示
す図である。
【図８】 本発明の開示する形態を利用したエッチングの例の一つでのアルミニウム含有
層のエッチングにおける、プロフィールマイクロローディングと酸素流量（Ｈｃ
ｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量に占めるパーセンテージとして表現される）
との関係を示す図である。
層のエッチングにおける、プロフィールマイクロローディングと酸素流量（Ｈｃ
ｌ／ｃｌ2 ／Ｏ2 混合物の合計流量に占めるパーセンテージとして表現される）
との関係を示す図である。
２０…層スタック １００…基板 １０２…酸化層 １０４…バリア層 １０６…アルミニウム含有層 １０８…反射防止膜（ＡＲＣ）層 １１０…フォトレジスト層 ２０２…側壁 ２０４…側壁 ２０６…側壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 DA11 DA13 DA16 DB05 DC10 DD01 DE01 DE20 DG12 DG13 DG15 DG20 DM28 DN01 5F004 AA05 AA09 AA16 BA20 CA02 CA03 DA00 DA04 DA05 DA22 DA23 DA25 DA26 DA28 DA29 DB08 DB09 DB12 EB02
Claims (25)
- 【請求項１】 基板上に積層された層スタックのアルミニウム含有層の上に
、パターンを含んだフォトレジストマスクを設けることにより該アルミニウム含
有層の選択された部分をエッチングする方法であって、 プラズマ処理室を準備するステップと、 前記アルミニウム含有層及び前記フォトレジストマスクを含む層スタックを担
持した前記基板を、前記プラズマ処理室内に位置決めするステップと、 Ｈｃｌと塩素含有ソースガスと酸素含有ソースガスとを含み、該酸素含有ソー
スガスの流量が全体流量の約２０パーセント未満であるエッチングソースガスを
前記プラズマ処理室内に流入させるステップと、 前記エッチングソースガスからプラズマを発生させて、該プラズマが前記アル
ミニウム含有層の少なくとも一部をエッチングするステップと を備える方法。 - 【請求項２】 前記エッチングソースガスは実質的にＢｃｌ3 を含まないガ
スである請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記酸素含有ソースガスがＣＯ2 である請求項１記載の方法
。 - 【請求項４】 前記酸素含有ソースガスがＣＯ2 と希釈ガスとの混合物であ
る請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記塩素含有ソースガスがｃｌ2 である請求項３記載の方法
。 - 【請求項６】 前記酸素含有ソースガスの前記流量が、前記合計流量の約１
２パーセント未満である請求項３記載の方法。 - 【請求項７】 前記プラズマ処理室が誘導結合プラズマ処理室である請求項
６記載の方法。 - 【請求項８】 前記プラズマ処理室が、低圧高密度プラズマ処理室である請
求項６記載の方法。 - 【請求項９】 前記プラズマが、少なくとも１０11イオン／ｃｍ3 の密度を
有する請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 前記酸素含有ソースガスの流量が、前記合計流量の約５パ
ーセントないし約７パーセントである請求項８記載の方法。 - 【請求項１１】 基板上に積層された層スタックのアルミニウム含有層の上
に、パターンを含んだフォトレジストマスクを設けることにより該アルミニウム
含有層の選択された部分をエッチングする方法であって、 誘導結合作用により高密度プラズマを形成するように構成されたプラズマ処理
室を準備するステップと、 前記アルミニウム含有層及び前記フォトレジストマスクを含む層スタックを担
持する前記基板を、前記プラズマ処理室内に位置決めするステップと、 Ｈｃｌとｃｌ2 とＣＯ2 とを含み、該ＣＯ2 の流量が全体流量の約２０パーセ
ント未満であるエッチングソースガスを前記プラズマ処理室内に流入させるステ
ップと、 前記エッチングソースガスからプラズマを発生させて、該プラズマが前記アル
ミニウム含有層の少なくとも一部をエッチングするステップと、 前記アルミニウム含有層がエッチングされる間、前記プラズマ処理室内を約６
ｍＴｏｒｒないし約１４ｍＴｏｒｒの圧力に維持するステップと を備える方法。 - 【請求項１２】 前記エッチングソースガスは実質的にＢｃｌ3 を含まない
ガスである請求項１１記載の方法。 - 【請求項１３】 前記プラズマ処理室の最大電力設定が約３００Ｗないし約
９００Ｗである請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 前記ＣＯ2 の前記流量が、前記合計流量の約１パーセント
ないし約１２パーセントである請求項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 前記圧力が、約６ｍＴｏｒｒないし約１４ｍＴｏｒｒであ
る請求項１４記載の方法。 - 【請求項１６】 前記プラズマが、少なくとも１０11イオン／ｃｍ3 の密度
を有する請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】 基板上に積層された層スタックのアルミニウム含有層の上
に、パターンを含んだフォトレジストマスクを設けることにより該アルミニウム
含有層の選択された部分をエッチングする方法であって、 プラズマ処理室を準備するステップと、 前記アルミニウム含有層及び前記フォトレジストマスクを含む層スタックを担
持する前記基板を、前記プラズマ処理室内に位置決めするステップと、 Ｈｃｌと塩素含有ソースガスとＯ2 ガスとを含み、該酸素含有ソースガスの流
量が全体流量の約２０パーセント未満であるエッチングソースガスを前記プラズ
マ処理室内に流入させるステップと、 前記エッチングソースガスからプラズマを発生させて、該プラズマが前記アル
ミニウム含有層の少なくとも一部をエッチングするステップと、 を備える方法。 - 【請求項１８】 前記エッチングソースガスは実質的にＢｃｌ3 を含まない
ガスである請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 前記エッチングソースガスの主成分が、Ｈｃｌと塩素含有
ソースガスとＯ2 ガスであるか、あるいはＨｃｌと塩素含有ソースガスとＯ2 ガ
スと希釈ガスである請求項１７又は請求項１８記載の方法。 - 【請求項２０】 前記塩素含有ソースガスがｃｌ2 である請求項１７又は請
求項１８記載の方法。 - 【請求項２１】 前記Ｏ2 の前記流量が前記合計流量の約１０パーセント未
満である請求項１７又は請求項１８記載の方法。 - 【請求項２２】 前記Ｏ2 の前記流量が前記合計流量の約１０パーセント未
満であり、前記プラズマ処理室が誘導結合プラズマ処理室である請求項１７又は
請求項１８記載の方法。 - 【請求項２３】 前記Ｏ2 の前記流量が前記合計流量の約１０パーセント未
満であり、前記プラズマ処理室が誘導結合低圧高密度プラズマ処理室である請求
項１７又は請求項１８記載の方法。 - 【請求項２４】 前記Ｏ2 の前記流量が前記合計流量の約２パーセントない
し約４パーセントである請求項１７又は請求項１８記載の方法。 - 【請求項２５】 前記Ｏ2 の前記流量が前記合計流量の約２パーセントない
し約４パーセントであり、前記プラズマ処理室が誘導結合低圧高密度プラズマ処
理室である請求項１７又は請求項１８記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/103,498 US5994235A (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Methods for etching an aluminum-containing layer |
| US09/103,498 | 1998-06-24 | ||
| PCT/US1999/014026 WO1999067443A1 (en) | 1998-06-24 | 1999-06-22 | Methods for etching an aluminum-containing layer |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000556081A Pending JP2002519841A (ja) | 1998-06-24 | 1999-06-22 | アルミニウム含有層のエッチング方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5994235A (ja) |
| EP (2) | EP1097257B1 (ja) |
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| KR (1) | KR100645908B1 (ja) |
| DE (1) | DE69922658T2 (ja) |
| ES (1) | ES2233055T3 (ja) |
| TW (1) | TW421828B (ja) |
| WO (1) | WO1999067443A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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