JP2003188155A - 有機シリカガラスのビアエッチング方法 - Google Patents
有機シリカガラスのビアエッチング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 有機シリカガラスのビアエッチングにおい
て、確実にエッチングを行い、しかもオーバーエッチン
グにより銅が誘電体層に拡散することがないようにする
必要がある。 【解決手段】 基板、エッチストッパ層、有機シリカガ
ラス層、フォトレジスト層を有するウエーハをプラズマ
エッチングするにあたり、混合原料ガスの成分を１段階
目と２段階目で変えることにより、１段目で高速のエッ
チングを行い、２段階目のガスの材料に対する選択性を
大きくして、オーバーエッチングを防ぎ、全体として、
ビアエッチングを確実に実施することが出来る。
て、確実にエッチングを行い、しかもオーバーエッチン
グにより銅が誘電体層に拡散することがないようにする
必要がある。 【解決手段】 基板、エッチストッパ層、有機シリカガ
ラス層、フォトレジスト層を有するウエーハをプラズマ
エッチングするにあたり、混合原料ガスの成分を１段階
目と２段階目で変えることにより、１段目で高速のエッ
チングを行い、２段階目のガスの材料に対する選択性を
大きくして、オーバーエッチングを防ぎ、全体として、
ビアエッチングを確実に実施することが出来る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的には半導体デ
バイスの分野に関し、さらに具体的には有機シリカガラ
ス（ＯＳＧ）のビアエッチング方法（ｍｅｔｈｏｄ ｆ
ｏｒ ｖｉａ ｅｔｃｈｉｎｇ ｉｎ）に関する。 【０００２】 【従来の技術】テレビジョン、電話、ラジオ及びコンピ
ューターのような電子装置は、集積回路及びマイクロプ
ロセッサーのような半導体部品を用いて製造されること
が多い。マイクロプロセッサーの速度を上げる努力の中
で、半導体部品製造業者は配線のＲＣ時間遅延に強い関
心を持つに至った。よく知られている変化の中にはアル
ミニュームから銅への配線の変更が含まれているが、こ
の方法だけでは速度を上げる要求に応えられない。さら
に効果的な方法は同時に線抵抗と線容量を減らすことで
ある。これは低誘電率誘電材料（すなわち低誘電率で高
電気抵抗の誘電材料）を高誘電率のシリカ誘電体に代え
て導入することで達成出来る。加えて、加工中に銅を露
出しないよう働き、同時にビアエッチングのエッチスト
ッパ層として働く付随するエッチストッパ及び絶縁層も
また、高誘電率材料から、低誘電率材料に切りかえるこ
とが出来る。たとえば、この業界は窒化ケイ素エッチス
トッパ層から炭化ケイ素エッチストッパ層に移行してき
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】これら低誘電率誘電材
料（ｌｏｗ−ｋ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ）を使用しているのでビアエッチングは細心の注
意を払って実行しなければならない。すなわち、エッチ
ング工程が終わる前に、エッチストッパ層は下の銅層に
到達するまでエッチングされる可能性がある。その結
果、ある量の銅が低誘電率誘電体層に拡散し、配線層間
の短絡をもたらしこれがマイクロプロセッサーを壊して
しまう可能性がある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明の一つの実施例に
よると、ビアエッチングの一つの方法は、基板、該基板
から外側へ付着したエッチストッパ層、該エッチストッ
パ層から外側へ付着した有機シリカガラス層、及び該有
機シリカガラス層から外側に付着したフォトレジスト層
を有するウェーハを準備すること、及び該ウエーハを加
工室に置くことを包含している。この方法はさらに、有
機シリカガラス層の第１の一部をエッチングするために
第１の混合原料ガスを加工室に導入すること及び有機シ
リカガラス層の第２の部分をエッチストッパ層に達する
まで所定の時間、下へエッチングするために第２の混合
原料ガスを加工室に導入することを包含している。第２
の混合原料ガスはフルオロカーボン、希ガス、一酸化炭
素及び窒素を含んでいる。 【０００５】本発明の実施例には多数の技術的な利点が
示されている。本発明の諸実施例はこれらの利点のすべ
て、いくつかを包含していてもよいし、あるいは全く包
含していなくてもよい。プラズマエッチング工程におい
て反応ガスのある種の組合せを用いることにより、高い
エッチング速度及び適正なビア形状の形成を保ちなが
ら、エッチストッパ層に対しては高い選択性を得ること
が出来る。この高い選択性により、ＯＳＧ層へ銅が拡散
する危険性を実質的に低減するとともに、すべてのビア
を高速であけること（ｈｉｇｈｅｒ ｃｌｅａｒｉｎ
ｇ）が保証される。より薄いエッチストッパ層も得るこ
とが出来、線抵抗と線容量の低減が助けられ、配線のＲ
Ｃ時間遅延が減少する。 【０００６】他の技術的な利点は、当業者には添付図
面、説明及び特許請求の範囲の記述から容易に明瞭とな
る。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明及びその特徴と利点をより
完全に理解するために、添付の図面と共に以下の詳細な
説明を参照すべきである。本発明の実施例と利点は図１
〜図３を参照することにより最もよく理解出来る。図中
同一の数字は同一の部品を表す。 【０００８】図１は、本発明の一つの実施例による、１
個または２個以上のウェーハ２００をエッチングするた
めのプラズマエッチング装置１００の略図である。プラ
ズマエッチング装置１００は原料ガス供給装置１０２、
反応装置１０４及びガス排気装置１０６を包含してもよ
い。一般に原料ガス供給装置１０２は、混合原料ガス１
１０を反応装置１０４に供給するように作動し、反応装
置１０４では、ウェーハ２００をエッチングするために
用いられる反応性プラズマ１０８を形成するために混合
原料ガス１１０が利用され、排気装置１０６で排気ガス
１１２が除かれる。混合原料ガス１１０の化学組成はウ
ェーハ２００の種々の構成材料を選択的にエッチングす
るために変化させることが出来る。排気ガス１１２の組
成はエッチングされる材料の指標となり、あるいは混合
原料ガス１１０がいつ定常状態に到達したかの指標とな
る。制御システム（明示してない）でプラズマエッチン
グ装置１００のそれぞれの構成要素の操作を制御し所望
の方法でウェーハ２００をエッチングしてもよい。プラ
ズマエッチング装置１００は、本発明の範囲から逸脱す
ることなく、他の適当な構成要素又は装置を包含するこ
とが出来る。 【０００９】原料ガス供給装置１０２には酸素、窒素、
フルオロカーボン、一酸化炭素、アルゴン、キセノン及
び他の適当なガス類のような個別の原料ガス類が包含さ
れている。原料ガス供給装置１０２の原料ガス制御器は
個別の原料ガス類を受入れ、これらガスを混合し反応装
置１０４に供給される混合原料ガス１１０を調製する。
混合原料ガス１１０には、混合原料ガス１１０中で使用
される個別の原料ガス及びその量によって定まる付随す
る化学組成がある。詳細は後述するように、混合原料ガ
ス１１０の化学組成により、種々の材料に対する反応性
プラズマ１０８の選択性が定まる。原料ガス供給装置１
０２は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の適当
なデバイス又は装置を包含することが出来る。 【００１０】反応装置１０４はプラズマ室１１４を包含
し、プラズマ室１１４は上部電極１１６、回転台１１８
及び回転台１１８に結合した下部電極１２０を包含す
る。電力供給装置１２２は上部電極１１６及び下部電極
１２０に結合している。エッチングされるウェーハ２０
０は普通、エッチング工程の間、回転台１１８上で回転
することが出来る。電極１１６及び１２０を起動する
と、プラズマ室１１４を流れる混合原料ガス１１０をイ
オン化するように作動し、混合原料ガス１１０に放電を
開始し反応性プラズマ１０８が形成される。反応装置１
０４は本発明の範囲から逸脱することなく、他の適当な
デバイス又は装置を包含することが出来る。 【００１１】排気装置１０６は終点検知器又はポンプ装
置ような装置を包含してもよい。ポンプ装置はプラズマ
室１１４中の圧力を許容出来る減圧度に維持するように
運転される。終点検知器は排気ガス１１２の組成を測定
するように働く。終点検知器はウェーハ２００のどの材
料がエッチング工程中に消費されたかを感知出来る。排
気装置１０６は本発明の範囲から逸脱することなく、他
の適当なデバイス又は装置を包含することが出来る。 【００１２】プラズマエッチング装置１００の通常の操
作ではウェーハ２００はプラズマ室１１４中に置かれ
る。プラズマ室１１４は次いで真空シールされ、プラズ
マエッチング装置１００を運転する。制御装置により排
気装置１０６中のポンプ装置及び原料ガス供給装置１０
２が起動される。混合原料ガス１１０は最初特定の時
間、プラズマ室１１４をパージするガスだけを流しても
よい。プラズマ室１１４をパージした後、混合原料ガス
１１０は所定のエッチング化学組成に変えられる。適当
なエッチング化学組成が安定した後、電力供給装置１２
２を起動する。電力供給装置１２２から電極１１６及び
１２０に高周波電力（ＲＦ ｐｏｗｅｒ）が供給される
ことにより、混合原料ガス１１０はイオン化され、放電
が開始され反応性プラズマ１０８が形成される。反応性
プラズマ１０８はウェーハ２００の方向に向けられてい
る。反応性プラズマ１０８によりウェーハ２００の露出
表面は異方性エッチングされる。反応性プラズマ１０８
によりエッチングされるべき材料を貫通してエッチング
され次の材料にエッチングが始まると、排気装置１０６
中の終点検知器がエッチングを受けている材料が変わっ
たことを感知する。実行するエッチング工程にもよる
が、制御装置はエッチングされる材料の変化に対応して
電力供給装置１２２を停止させることが出来、あるいは
制御装置は混合原料ガス１１０の化学組成を変えること
により反応性プラズマ１０８の組成を変えて、新しい材
料に異方性エッチングを行わせてもよい。 【００１３】本発明の教えるところでは、混合原料ガス
１１０は、有機シリカガラス（ＯＳＧ）にビアエッチン
グをするための高選択性が得られ、他方エッチング速度
及び均一性のような他の重要な基準も維持している、１
種又は２種以上の所定の化学組成を包含している。誘電
材料に対するビアエッチングの一つの方法が図２Ａ〜２
Ｄで示されている。 【００１４】図２Ａ〜２Ｄは、本発明の一つの実施例に
よるＯＳＧのビアエッチングの方法を説明するためのウ
ェーハ２００の部分立面図である。ウェーハ２００は基
板２０２、誘電体層２０４、緩衝層２０６、金属層２０
８、エッチストッパ層２１０およびＯＳＧ層２１２、緩
衝層２１４及びフォトレジスト層２１６を包含すること
が出来る。ウェーハ２００を構成する層はより少なくて
も、より多くてもよく、又は上述した以外の材料で出来
た層があってもよい。ウェーハ２００は種々の層を有す
る半導体ウエーハの一つの例に過ぎない。 【００１５】ウェーハ２００は、シリコン，ゲルマニウ
ムのような半導体チップの製造に用いられる適当な材料
のいずれかから形成することが出来る。図２Ａには示さ
れていないが、基板２０２はトランジスタ類、ダイオー
ド類、抵抗類、キャパシタ類のような種々のマイクロ電
子デバイスのいずれかを有している。基板２００は適当
な任意の厚さに出来る。 【００１６】誘電体層２０４は酸化物又は窒化物のよう
な適当な種類の誘電体のいずれかを包含し、半導体製造
工程で用いられる適当な成長技術及び／又は付着技術の
いずれかを使用して形成される。誘電体層２０４は必須
のものではないが、一つの実施例では誘電体層２０４は
基板２０２中に形成されたマイクロ電子デバイス類を金
属層２０８から電気的に絶縁する。誘電体層２０４はま
た、基板２０２から外側へ堆積しているゲートを形成す
るのにも用いられる。誘電体層２０４は適当な任意の厚
さに出来る。 【００１７】緩衝層２０６は、窒化シリコン又は炭化ケ
イ素のような適当な種類の誘電体のいずれかを包含し、
半導体製造工程で用いられる適当な成長技術及び／又は
付着技術のいずれかを使用して形成される。一つの実施
例では緩衝層２０６は金属層２０８のエッチングのエッ
チストッパとして用いられる。緩衝層２０６は適当な任
意の厚さに出来るが、代表的厚さは３００〜１０００オ
ングストロームである。 【００１８】金属層２０８は銅、アルミニウムのような
適当な種類の導電材料のいずれかで出来ており、半導体
製造工程で用いられる適当な成長技術及び／又は付着技
術のいずれかを使用して形成される。金属層２０８は、
全体としてか又は部分的に、基板２０２に形成された一
つ又は２つ以上のマイクロ電子デバイスから基板２０２
上の他のマイクロ電子デバイスに通じる導電路として機
能する。一つの実施例では金属層２０８は約５０００オ
ングストロームの厚さに形成されるが、他の適当な厚さ
も用いることが出来る。 【００１９】エッチストッパ層２１０は窒化シリコン又
は炭化ケイ素のような適当な種類の誘電体のいずれかで
出来ており、半導体製造工程で用いられる任意の適当な
成長技術及び／又は付着技術のいずれかを使用して形成
される。後に詳細を述べるように、ビアエッチングの
際、ＯＳＧ層２１２のエッチングで金属層２０８の金属
の一部がＯＳＧ層２１２中に拡散しないように、エッチ
ストッパ層２１０は使用される。エッチストッパ層２１
０の代表的な厚さは３００オングストローム〜１０００
オングストロームである。しかし、他の適当な厚さを用
いることも出来る。一つの実施例ではエッチストッパ層
２１０は約５００オングストローム以下に形成される。 【００２０】一つの実施例ではＯＳＧ層２１２は有機シ
リカガラス（ＯＳＧ）で形成される。しかし、他の適当
な有機誘電材料をＯＳＧ層２１２として使用してもよ
い。ＯＳＧ層２１２に使用される代表的な誘電材料は高
抵抗、低誘電率の（ｌｏｗ−Ｋ）誘電材料である。ＯＳ
Ｇ層２１２は好ましくは高抵抗、低誘電率の誘電材料で
作られるが、これは半導体製造業者が、たとえばマイク
ロプロセッサーの処理速度を上げるために、配線抵抗と
配線容量を低減することを望むためである。一つの実施
例ではＯＳＧ層２１２は約８０００〜１２０００オング
ストロームに形成されるが、他の適当な厚さも使用出来
る。 【００２１】緩衝層２１４は緩衝層２０６と同様のもの
であり、窒化シリコン又は炭化ケイ素のような適当な種
類の誘電体のいずれかで出来ており、半導体製造工程で
用いられる任意の適当な成長技術及び／又は付着技術の
いずれかを使用して形成される。緩衝層２１４もエッチ
ストッパ層として、緩衝層２１４から外側へ付着した金
属層（図示せず）のエッチングのためのエッチストッパ
層として用いられる。緩衝層２１４の代表的な厚さは３
００オングストローム〜１０００オングストロームであ
る。しかし、他の適当な厚さを用いることも出来る。 【００２２】フォトレジスト２１６は、慣用のフォトリ
ソグラフィーの技術で作られる。フォトレジスト２１６
の作成には適当なフォトレジスト材料のいずれかを用い
ることが出来る。フォトレジスト２１６は一つ又は２つ
以上の窓２１８を包含しているが、これは半導体製造技
術で知られている適当なフォトリソグラフィーの技術を
用いて形成される。窓２１８は、詳細を後述するように
ウェーハ２００中にビアを設けるべき場所に存在する。 【００２３】ウェーハ２００におけるビアの形成につい
ては詳細は、図２Ｂ〜２Ｄの関連付けて、図１を付随的
に参照しながら以下に説明する。図２Ｂ〜２Ｄには示し
ていないが、下記の説明はウェーハ２００がプラズマ室
１１４（図１）に置かれている工程についてのものであ
る。しかし、エッチング工程は他の工程室で一つ又は二
つ以上の種々の技術を用いて実施してもよい。 【００２４】図２Ｂは、緩衝層２１４の一部及びＯＳＧ
層２１２の第１の部分２２０のエッチングを説明してい
る。このエッチングプロセスは適当なエッチングプロセ
スのいずれかを用いて実施すればよいが、しかし、一つ
の実施例では、低選択性で、重合性の低い、主エッチン
グが、フルオロカーボンと窒素を含むイオン化した混合
原料ガス１１０から形成される反応性プラズマ１０８に
より行われる。好ましくは、大部分のＯＳＧ層２１２
が、この相対的に高速のエッチングプロセスによりエッ
チングされ除かれる。たとえば、ＯＳＧ層２１２が約８
０００オングストロームの厚さであるとすると、第１の
部分２２０のエッチング深さは約７０００オングストロ
ームとなる。しかし、ＯＳＧ層２１２は適当なエッチン
グ技術のいずれかを用いて、任意の適当な深さにエッチ
ングすることが出来る。 【００２５】図２Ｃは、ＯＳＧ層２１２の第２の部分２
２２から下へエッチストッパ層２１０に達するエッチン
グを説明しているが、ここでは上述の図２Ｂの主エッチ
ングで用いられたイオン化した混合原料ガス１１０とは
異なるイオン化した混合原料ガス１１０から形成される
反応性プラズマ１０８が用いられている。図２Ｂ及び２
Ｃで示された二つのプロセスにおいて混合原料ガス１１
０が異なる理由は、ビアのエッチングが金属層２０８表
面に段々近づいているからである。金属層２０８からの
ＯＳＧ層２１２への金属の拡散が起こると、ウェーハ２
００中に組み込まれた一つ又は二つ以上のマイクロ電子
デバイスを破壊することになるおそれがあるので、ビア
エッチングのこの段階ではオーバーエッチングはどのよ
うなものも避けなければならない。第２の部分２２２の
エッチングは３０〜９０秒といったようなあらかじめ決
めた時間実施される。しかし、他の適当な時間であって
もよい。 【００２６】反応性プラズマ１０８を形成するために使
用する混合原料ガス１１０は一つの実施例においては、
フルオロカーボン、希ガス、一酸化炭素及び窒素を包含
する。他の実施例では酸素も混合原料ガス１１０に加え
られる。フルオロカーボン、希ガス、一酸化炭素及び窒
素の体積流量は、好ましくは、ＯＳＧ層２１２の材料に
対する選択性と、エッチストッパ層２１０の材料に対す
る選択性が１５：１以上になるようにする。例示する
と、フルオロカーボンの体積流量が２〜２０ｓｃｃｍ、
希ガスの体積流量が１００〜４００ｓｃｃｍ、一酸化炭
素の体積流量が５０〜２００ｓｃｃｍ、窒素の体積流量
が９０〜２５０ｓｃｃｍであり、酸素を加えた場合、酸
素の体積流量が約１０ｓｃｃｍ未満である。酸素が混合
原料ガス１１０の一部となる一つの実施例では、一酸化
炭素と酸素の体積流量の比は約２０：１である。 【００２７】ＯＳＧはＣＨ3有機基を持っているので、
重合が進み、エッチングプロセスの間に出来るポリマー
量が増加する。これにより、もし窒素を使用しないと、
エッチストップが起こる可能性がある。そこで、ＯＳＧ
のＣＨ3有機基を攻撃するために窒素の体積流量を相対
的に高くすることが要求され、これによりエッチストッ
プを防ぐことが出来る。上述のように一つの実施例では
窒素の十分な体積流量は９０〜２５０ｓｃｃｍである。
さらに有利な窒素の体積流量は９５〜１８０ｓｃｃｍで
あり、ＯＳＧのＣＨ3有機基を攻撃するのに卓越した結
果が得られる窒素の特定の体積流量は１００〜１１０ｓ
ｃｃｍである。他の実施例では、少なくともＯＳＧのシ
リカ基を除去する速度と同等の速度でＯＳＧのエチル基
を除去するのに十分な窒素の体積流量である。 【００２８】エッチングされる材料並びにプロセスと品
質のパラメーターによって、第２の部分２２２をエッチ
ングする混合原料ガス１１０を構成する複数のガスは、
望みの結果が得られるように調整される。重要な結果は
すべての孔があけられ（ａｌｌ ｖｉａｓ ａｒｅ ｃ
ｌｅａｒｅｄ）、一方ＯＳＧ層２１２に金属が少しでも
拡散したりしないように、金属層２０８の金属に対する
オーバーエッチングを避けることである。これが高い選
択性が必要とされる理由である。高い選択性を達成する
ことによりエッチストッパ層２１０をより薄く出来、そ
れにより結線によるＲＣ遅延が軽減される点で、ウェー
ハ２００に組み込まれた１個または複数のデバイスが改
善される。ビアの形成を完成するにはエッチストッパ層
２１０は除去されなければならない。これが図２Ｄに示
されている。 【００２９】図２Ｄはビア形成を完成するためのエッチ
ストッパ層２１０の一部の除去を説明している。適当な
よく知られたエッチング技術のいずれかをエッチストッ
パ層２１０を除去するために使用出来る。このようによ
く知られた技術の一つはｅ−ストップエッチングと呼ば
れており、この技術では、たとえばアルゴンボンバード
メント（ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）２２６によりエッチ
ストッパ層２１０の一部が除去される前に、側壁２２４
が適当なパシベーション技術（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いて形成される。エッチス
トッパ層２１０の一部が除去された後、ウェーハ２００
を半導体製造技術で知られている適当な清浄化技術のい
ずれかを用いて清浄にする。その後、金属層２０８は第
２の金属層２２８及びプラグ２３０と、図３に示すよう
に結合することが出来る。 【００３０】図３は金属層２０８と第２の金属層２２８
をプラグ２３０を用いて結合することを説明している。
第２の金属層２２８及びプラグ２３０は好ましくは金属
層２１０と同じ材料で形成し、半導体製造に用いられる
適当な成長技術及び／又は付着技術のいずれかを使用し
て形成される。図示はされてないが、第２の金属層２２
８から外側にウェーハ２００上に、基板内の他のマイク
ロ電子デバイスを結合するように他の金属層を加えるよ
うな、さらなる加工を行うことが出来る。 【００３１】本発明の実施例と利点について詳細に記述
したが、当業者は請求項に定義された本発明の精神と範
囲から逸脱することなく、種々の改変、付加あるいは除
去を行うことが出来るであろう。 【００３２】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１） 基板、該基板から外側へ付着した約５００オン
グストローム以下の厚さの炭化ケイ素層、該炭化ケイ素
層から外側へ付着した有機シリカガラス層、及び該有機
シリカガラス層から外側に付着したフォトレジスト層、
を有するウェーハを準備すること；該ウエーハを加工室
に置くこと；第１の混合原料ガスを該加工室に導入する
こと；該第１の混合原料ガスを用いて有機シリカガラス
層の第１部分をエッチングすること；フルオロカーボ
ン、アルゴン、一酸化炭素、窒素及び酸素を含む第２の
混合原料ガスを該加工室に導入すること；フルオロカー
ボンの体積流量が２〜２０ｓｃｃｍ、アルゴンの体積流
量が１００〜４００ｓｃｃｍ、一酸化炭素の体積流量が
５０〜２００ｓｃｃｍ及び酸素の体積流量が約１０ｓｃ
ｃｍ未満であり、少なくとも有機シリカガラスからシリ
カ基を除去する速度と同等の速度で有機シリカガラスの
エチル基を除去するのに十分な窒素の体積流量の該第２
の混合原料ガスを用いて、約３０〜９０秒の間、該有機
シリカガラスの第２の部分を該炭化ケイ素層に達するま
で下にエッチングすること；エッチストッパ層をエッチ
ングすること；及び該ウエーハを清浄化すること；を包
含する誘電材料のビアエッチング方法。 （２） 一酸化炭素：酸素の体積流量の比が約２０：１
である第１項記載の方法。 （３） 窒素の体積流量が９０〜２５０ｓｃｃｍである
第１項記載の方法。 （４） 窒素の体積流量が９５〜１８０ｓｃｃｍである
第１項記載の方法。 （５） 窒素の体積流量が１００〜１１０ｓｃｃｍであ
る第１項記載の方法。 （６） 基板、該基板から外側へ付着したエッチストッ
パ層、該エッチストッパ層から外側へ付着した有機シリ
カガラス層、及び該有機シリカガラス層から外側に付着
したフォトレジスト層、を有するウェーハを準備するこ
と；該ウエーハを加工室に置くこと；第１の混合原料ガ
スを該加工室に導入すること；該第１の混合原料ガスを
用いて該有機シリカガラス層の第１部分をエッチングす
ること；フルオロカーボン、希ガス、一酸化炭素、窒素
及び酸素を含み、窒素ガスの体積流量が有機シリカガラ
スのエチル基を攻撃するために９０〜２５０ｓｃｃｍで
ある第２の混合原料ガスを、該加工室に導入すること；
フルオロカーボン、希ガス、一酸化炭素、窒素及び酸素
の体積流量が、有機シリカガラスと炭化ケイ素との選択
性が約１５対１以上であるような該第２の混合原料ガス
を用いて、所定の時間、該有機シリカガラスの第２の部
分をエッチストッパ層に達するまで下にエッチングする
こと；エッチストッパ層を除去すること；及び該ウエー
ハを清浄化すること；を包含する誘電材料のビアエッチ
ング方法。 （７） 前記のウェーハを準備することが、炭化ケイ素
及び窒化ケイ素から成る群から選ばれた材料から形成さ
れたエッチストッパ層を有するウェーハを準備すること
を包含し、該エッチストッパ層が約５００オングストロ
ーム以下の厚さで形成される、第６項記載の方法。 （８） フルオロカーボンの体積流量が２〜２０ｓｃｃ
ｍ、希ガスの体積流量が１００〜４００ｓｃｃｍ、一酸
化炭素の体積流量が５０〜２００ｓｃｃｍ及び酸素の体
積流量が約１０ｓｃｃｍ未満である第６項記載の方法。 （９） 一酸化炭素：酸素の体積流量の比が約２０：１
である第６項記載の方法。 （１０） 混合原料ガスを用いて有機シリカガラスの第
２の部分をエッチストッパ層に達するまで所定の時間下
にエッチングすることが、約３０〜９０秒の間エッチン
グすることを包含する第６項記載の方法。 （１１） 本発明の一つの実施例によると、誘電材料の
ビアエッチング方法の一つは、基板（２０２）、基板か
ら外側へ付着したエッチストッパ層（２１０）、エッチ
ストッパ層（２１０）から外側へ付着した有機シリカガ
ラス層（２１２）及び有機シリカガラス層（２１２）か
ら外側に付着したフォトレジスト層（２１６）を有する
ウェーハ（２００）を準備すること及び該ウエーハを加
工室（１１４）に置くことを包含している。この方法は
さらに最初の混合原料ガス（１１０）を用いて有機シリ
カガラス層（２１２）の第１の部分をエッチングするた
めに、第１の混合原料ガス（１１０）を加工室（１１
４）に導入すること及び有機シリカガラス層（２１２）
の第２の部分をエッチストッパ層（２１０）に達するま
で下に所定の時間エッチングするために第２の混合原料
ガス（１１０）を加工室（１１４）に導入することを包
含している。第２の混合原料ガス（１１０）はフルオロ
カーボン、希ガス、一酸化炭素及び窒素を含んでいる。
バイスの分野に関し、さらに具体的には有機シリカガラ
ス（ＯＳＧ）のビアエッチング方法（ｍｅｔｈｏｄ ｆ
ｏｒ ｖｉａ ｅｔｃｈｉｎｇ ｉｎ）に関する。 【０００２】 【従来の技術】テレビジョン、電話、ラジオ及びコンピ
ューターのような電子装置は、集積回路及びマイクロプ
ロセッサーのような半導体部品を用いて製造されること
が多い。マイクロプロセッサーの速度を上げる努力の中
で、半導体部品製造業者は配線のＲＣ時間遅延に強い関
心を持つに至った。よく知られている変化の中にはアル
ミニュームから銅への配線の変更が含まれているが、こ
の方法だけでは速度を上げる要求に応えられない。さら
に効果的な方法は同時に線抵抗と線容量を減らすことで
ある。これは低誘電率誘電材料（すなわち低誘電率で高
電気抵抗の誘電材料）を高誘電率のシリカ誘電体に代え
て導入することで達成出来る。加えて、加工中に銅を露
出しないよう働き、同時にビアエッチングのエッチスト
ッパ層として働く付随するエッチストッパ及び絶縁層も
また、高誘電率材料から、低誘電率材料に切りかえるこ
とが出来る。たとえば、この業界は窒化ケイ素エッチス
トッパ層から炭化ケイ素エッチストッパ層に移行してき
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】これら低誘電率誘電材
料（ｌｏｗ−ｋ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ）を使用しているのでビアエッチングは細心の注
意を払って実行しなければならない。すなわち、エッチ
ング工程が終わる前に、エッチストッパ層は下の銅層に
到達するまでエッチングされる可能性がある。その結
果、ある量の銅が低誘電率誘電体層に拡散し、配線層間
の短絡をもたらしこれがマイクロプロセッサーを壊して
しまう可能性がある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明の一つの実施例に
よると、ビアエッチングの一つの方法は、基板、該基板
から外側へ付着したエッチストッパ層、該エッチストッ
パ層から外側へ付着した有機シリカガラス層、及び該有
機シリカガラス層から外側に付着したフォトレジスト層
を有するウェーハを準備すること、及び該ウエーハを加
工室に置くことを包含している。この方法はさらに、有
機シリカガラス層の第１の一部をエッチングするために
第１の混合原料ガスを加工室に導入すること及び有機シ
リカガラス層の第２の部分をエッチストッパ層に達する
まで所定の時間、下へエッチングするために第２の混合
原料ガスを加工室に導入することを包含している。第２
の混合原料ガスはフルオロカーボン、希ガス、一酸化炭
素及び窒素を含んでいる。 【０００５】本発明の実施例には多数の技術的な利点が
示されている。本発明の諸実施例はこれらの利点のすべ
て、いくつかを包含していてもよいし、あるいは全く包
含していなくてもよい。プラズマエッチング工程におい
て反応ガスのある種の組合せを用いることにより、高い
エッチング速度及び適正なビア形状の形成を保ちなが
ら、エッチストッパ層に対しては高い選択性を得ること
が出来る。この高い選択性により、ＯＳＧ層へ銅が拡散
する危険性を実質的に低減するとともに、すべてのビア
を高速であけること（ｈｉｇｈｅｒ ｃｌｅａｒｉｎ
ｇ）が保証される。より薄いエッチストッパ層も得るこ
とが出来、線抵抗と線容量の低減が助けられ、配線のＲ
Ｃ時間遅延が減少する。 【０００６】他の技術的な利点は、当業者には添付図
面、説明及び特許請求の範囲の記述から容易に明瞭とな
る。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明及びその特徴と利点をより
完全に理解するために、添付の図面と共に以下の詳細な
説明を参照すべきである。本発明の実施例と利点は図１
〜図３を参照することにより最もよく理解出来る。図中
同一の数字は同一の部品を表す。 【０００８】図１は、本発明の一つの実施例による、１
個または２個以上のウェーハ２００をエッチングするた
めのプラズマエッチング装置１００の略図である。プラ
ズマエッチング装置１００は原料ガス供給装置１０２、
反応装置１０４及びガス排気装置１０６を包含してもよ
い。一般に原料ガス供給装置１０２は、混合原料ガス１
１０を反応装置１０４に供給するように作動し、反応装
置１０４では、ウェーハ２００をエッチングするために
用いられる反応性プラズマ１０８を形成するために混合
原料ガス１１０が利用され、排気装置１０６で排気ガス
１１２が除かれる。混合原料ガス１１０の化学組成はウ
ェーハ２００の種々の構成材料を選択的にエッチングす
るために変化させることが出来る。排気ガス１１２の組
成はエッチングされる材料の指標となり、あるいは混合
原料ガス１１０がいつ定常状態に到達したかの指標とな
る。制御システム（明示してない）でプラズマエッチン
グ装置１００のそれぞれの構成要素の操作を制御し所望
の方法でウェーハ２００をエッチングしてもよい。プラ
ズマエッチング装置１００は、本発明の範囲から逸脱す
ることなく、他の適当な構成要素又は装置を包含するこ
とが出来る。 【０００９】原料ガス供給装置１０２には酸素、窒素、
フルオロカーボン、一酸化炭素、アルゴン、キセノン及
び他の適当なガス類のような個別の原料ガス類が包含さ
れている。原料ガス供給装置１０２の原料ガス制御器は
個別の原料ガス類を受入れ、これらガスを混合し反応装
置１０４に供給される混合原料ガス１１０を調製する。
混合原料ガス１１０には、混合原料ガス１１０中で使用
される個別の原料ガス及びその量によって定まる付随す
る化学組成がある。詳細は後述するように、混合原料ガ
ス１１０の化学組成により、種々の材料に対する反応性
プラズマ１０８の選択性が定まる。原料ガス供給装置１
０２は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の適当
なデバイス又は装置を包含することが出来る。 【００１０】反応装置１０４はプラズマ室１１４を包含
し、プラズマ室１１４は上部電極１１６、回転台１１８
及び回転台１１８に結合した下部電極１２０を包含す
る。電力供給装置１２２は上部電極１１６及び下部電極
１２０に結合している。エッチングされるウェーハ２０
０は普通、エッチング工程の間、回転台１１８上で回転
することが出来る。電極１１６及び１２０を起動する
と、プラズマ室１１４を流れる混合原料ガス１１０をイ
オン化するように作動し、混合原料ガス１１０に放電を
開始し反応性プラズマ１０８が形成される。反応装置１
０４は本発明の範囲から逸脱することなく、他の適当な
デバイス又は装置を包含することが出来る。 【００１１】排気装置１０６は終点検知器又はポンプ装
置ような装置を包含してもよい。ポンプ装置はプラズマ
室１１４中の圧力を許容出来る減圧度に維持するように
運転される。終点検知器は排気ガス１１２の組成を測定
するように働く。終点検知器はウェーハ２００のどの材
料がエッチング工程中に消費されたかを感知出来る。排
気装置１０６は本発明の範囲から逸脱することなく、他
の適当なデバイス又は装置を包含することが出来る。 【００１２】プラズマエッチング装置１００の通常の操
作ではウェーハ２００はプラズマ室１１４中に置かれ
る。プラズマ室１１４は次いで真空シールされ、プラズ
マエッチング装置１００を運転する。制御装置により排
気装置１０６中のポンプ装置及び原料ガス供給装置１０
２が起動される。混合原料ガス１１０は最初特定の時
間、プラズマ室１１４をパージするガスだけを流しても
よい。プラズマ室１１４をパージした後、混合原料ガス
１１０は所定のエッチング化学組成に変えられる。適当
なエッチング化学組成が安定した後、電力供給装置１２
２を起動する。電力供給装置１２２から電極１１６及び
１２０に高周波電力（ＲＦ ｐｏｗｅｒ）が供給される
ことにより、混合原料ガス１１０はイオン化され、放電
が開始され反応性プラズマ１０８が形成される。反応性
プラズマ１０８はウェーハ２００の方向に向けられてい
る。反応性プラズマ１０８によりウェーハ２００の露出
表面は異方性エッチングされる。反応性プラズマ１０８
によりエッチングされるべき材料を貫通してエッチング
され次の材料にエッチングが始まると、排気装置１０６
中の終点検知器がエッチングを受けている材料が変わっ
たことを感知する。実行するエッチング工程にもよる
が、制御装置はエッチングされる材料の変化に対応して
電力供給装置１２２を停止させることが出来、あるいは
制御装置は混合原料ガス１１０の化学組成を変えること
により反応性プラズマ１０８の組成を変えて、新しい材
料に異方性エッチングを行わせてもよい。 【００１３】本発明の教えるところでは、混合原料ガス
１１０は、有機シリカガラス（ＯＳＧ）にビアエッチン
グをするための高選択性が得られ、他方エッチング速度
及び均一性のような他の重要な基準も維持している、１
種又は２種以上の所定の化学組成を包含している。誘電
材料に対するビアエッチングの一つの方法が図２Ａ〜２
Ｄで示されている。 【００１４】図２Ａ〜２Ｄは、本発明の一つの実施例に
よるＯＳＧのビアエッチングの方法を説明するためのウ
ェーハ２００の部分立面図である。ウェーハ２００は基
板２０２、誘電体層２０４、緩衝層２０６、金属層２０
８、エッチストッパ層２１０およびＯＳＧ層２１２、緩
衝層２１４及びフォトレジスト層２１６を包含すること
が出来る。ウェーハ２００を構成する層はより少なくて
も、より多くてもよく、又は上述した以外の材料で出来
た層があってもよい。ウェーハ２００は種々の層を有す
る半導体ウエーハの一つの例に過ぎない。 【００１５】ウェーハ２００は、シリコン，ゲルマニウ
ムのような半導体チップの製造に用いられる適当な材料
のいずれかから形成することが出来る。図２Ａには示さ
れていないが、基板２０２はトランジスタ類、ダイオー
ド類、抵抗類、キャパシタ類のような種々のマイクロ電
子デバイスのいずれかを有している。基板２００は適当
な任意の厚さに出来る。 【００１６】誘電体層２０４は酸化物又は窒化物のよう
な適当な種類の誘電体のいずれかを包含し、半導体製造
工程で用いられる適当な成長技術及び／又は付着技術の
いずれかを使用して形成される。誘電体層２０４は必須
のものではないが、一つの実施例では誘電体層２０４は
基板２０２中に形成されたマイクロ電子デバイス類を金
属層２０８から電気的に絶縁する。誘電体層２０４はま
た、基板２０２から外側へ堆積しているゲートを形成す
るのにも用いられる。誘電体層２０４は適当な任意の厚
さに出来る。 【００１７】緩衝層２０６は、窒化シリコン又は炭化ケ
イ素のような適当な種類の誘電体のいずれかを包含し、
半導体製造工程で用いられる適当な成長技術及び／又は
付着技術のいずれかを使用して形成される。一つの実施
例では緩衝層２０６は金属層２０８のエッチングのエッ
チストッパとして用いられる。緩衝層２０６は適当な任
意の厚さに出来るが、代表的厚さは３００〜１０００オ
ングストロームである。 【００１８】金属層２０８は銅、アルミニウムのような
適当な種類の導電材料のいずれかで出来ており、半導体
製造工程で用いられる適当な成長技術及び／又は付着技
術のいずれかを使用して形成される。金属層２０８は、
全体としてか又は部分的に、基板２０２に形成された一
つ又は２つ以上のマイクロ電子デバイスから基板２０２
上の他のマイクロ電子デバイスに通じる導電路として機
能する。一つの実施例では金属層２０８は約５０００オ
ングストロームの厚さに形成されるが、他の適当な厚さ
も用いることが出来る。 【００１９】エッチストッパ層２１０は窒化シリコン又
は炭化ケイ素のような適当な種類の誘電体のいずれかで
出来ており、半導体製造工程で用いられる任意の適当な
成長技術及び／又は付着技術のいずれかを使用して形成
される。後に詳細を述べるように、ビアエッチングの
際、ＯＳＧ層２１２のエッチングで金属層２０８の金属
の一部がＯＳＧ層２１２中に拡散しないように、エッチ
ストッパ層２１０は使用される。エッチストッパ層２１
０の代表的な厚さは３００オングストローム〜１０００
オングストロームである。しかし、他の適当な厚さを用
いることも出来る。一つの実施例ではエッチストッパ層
２１０は約５００オングストローム以下に形成される。 【００２０】一つの実施例ではＯＳＧ層２１２は有機シ
リカガラス（ＯＳＧ）で形成される。しかし、他の適当
な有機誘電材料をＯＳＧ層２１２として使用してもよ
い。ＯＳＧ層２１２に使用される代表的な誘電材料は高
抵抗、低誘電率の（ｌｏｗ−Ｋ）誘電材料である。ＯＳ
Ｇ層２１２は好ましくは高抵抗、低誘電率の誘電材料で
作られるが、これは半導体製造業者が、たとえばマイク
ロプロセッサーの処理速度を上げるために、配線抵抗と
配線容量を低減することを望むためである。一つの実施
例ではＯＳＧ層２１２は約８０００〜１２０００オング
ストロームに形成されるが、他の適当な厚さも使用出来
る。 【００２１】緩衝層２１４は緩衝層２０６と同様のもの
であり、窒化シリコン又は炭化ケイ素のような適当な種
類の誘電体のいずれかで出来ており、半導体製造工程で
用いられる任意の適当な成長技術及び／又は付着技術の
いずれかを使用して形成される。緩衝層２１４もエッチ
ストッパ層として、緩衝層２１４から外側へ付着した金
属層（図示せず）のエッチングのためのエッチストッパ
層として用いられる。緩衝層２１４の代表的な厚さは３
００オングストローム〜１０００オングストロームであ
る。しかし、他の適当な厚さを用いることも出来る。 【００２２】フォトレジスト２１６は、慣用のフォトリ
ソグラフィーの技術で作られる。フォトレジスト２１６
の作成には適当なフォトレジスト材料のいずれかを用い
ることが出来る。フォトレジスト２１６は一つ又は２つ
以上の窓２１８を包含しているが、これは半導体製造技
術で知られている適当なフォトリソグラフィーの技術を
用いて形成される。窓２１８は、詳細を後述するように
ウェーハ２００中にビアを設けるべき場所に存在する。 【００２３】ウェーハ２００におけるビアの形成につい
ては詳細は、図２Ｂ〜２Ｄの関連付けて、図１を付随的
に参照しながら以下に説明する。図２Ｂ〜２Ｄには示し
ていないが、下記の説明はウェーハ２００がプラズマ室
１１４（図１）に置かれている工程についてのものであ
る。しかし、エッチング工程は他の工程室で一つ又は二
つ以上の種々の技術を用いて実施してもよい。 【００２４】図２Ｂは、緩衝層２１４の一部及びＯＳＧ
層２１２の第１の部分２２０のエッチングを説明してい
る。このエッチングプロセスは適当なエッチングプロセ
スのいずれかを用いて実施すればよいが、しかし、一つ
の実施例では、低選択性で、重合性の低い、主エッチン
グが、フルオロカーボンと窒素を含むイオン化した混合
原料ガス１１０から形成される反応性プラズマ１０８に
より行われる。好ましくは、大部分のＯＳＧ層２１２
が、この相対的に高速のエッチングプロセスによりエッ
チングされ除かれる。たとえば、ＯＳＧ層２１２が約８
０００オングストロームの厚さであるとすると、第１の
部分２２０のエッチング深さは約７０００オングストロ
ームとなる。しかし、ＯＳＧ層２１２は適当なエッチン
グ技術のいずれかを用いて、任意の適当な深さにエッチ
ングすることが出来る。 【００２５】図２Ｃは、ＯＳＧ層２１２の第２の部分２
２２から下へエッチストッパ層２１０に達するエッチン
グを説明しているが、ここでは上述の図２Ｂの主エッチ
ングで用いられたイオン化した混合原料ガス１１０とは
異なるイオン化した混合原料ガス１１０から形成される
反応性プラズマ１０８が用いられている。図２Ｂ及び２
Ｃで示された二つのプロセスにおいて混合原料ガス１１
０が異なる理由は、ビアのエッチングが金属層２０８表
面に段々近づいているからである。金属層２０８からの
ＯＳＧ層２１２への金属の拡散が起こると、ウェーハ２
００中に組み込まれた一つ又は二つ以上のマイクロ電子
デバイスを破壊することになるおそれがあるので、ビア
エッチングのこの段階ではオーバーエッチングはどのよ
うなものも避けなければならない。第２の部分２２２の
エッチングは３０〜９０秒といったようなあらかじめ決
めた時間実施される。しかし、他の適当な時間であって
もよい。 【００２６】反応性プラズマ１０８を形成するために使
用する混合原料ガス１１０は一つの実施例においては、
フルオロカーボン、希ガス、一酸化炭素及び窒素を包含
する。他の実施例では酸素も混合原料ガス１１０に加え
られる。フルオロカーボン、希ガス、一酸化炭素及び窒
素の体積流量は、好ましくは、ＯＳＧ層２１２の材料に
対する選択性と、エッチストッパ層２１０の材料に対す
る選択性が１５：１以上になるようにする。例示する
と、フルオロカーボンの体積流量が２〜２０ｓｃｃｍ、
希ガスの体積流量が１００〜４００ｓｃｃｍ、一酸化炭
素の体積流量が５０〜２００ｓｃｃｍ、窒素の体積流量
が９０〜２５０ｓｃｃｍであり、酸素を加えた場合、酸
素の体積流量が約１０ｓｃｃｍ未満である。酸素が混合
原料ガス１１０の一部となる一つの実施例では、一酸化
炭素と酸素の体積流量の比は約２０：１である。 【００２７】ＯＳＧはＣＨ3有機基を持っているので、
重合が進み、エッチングプロセスの間に出来るポリマー
量が増加する。これにより、もし窒素を使用しないと、
エッチストップが起こる可能性がある。そこで、ＯＳＧ
のＣＨ3有機基を攻撃するために窒素の体積流量を相対
的に高くすることが要求され、これによりエッチストッ
プを防ぐことが出来る。上述のように一つの実施例では
窒素の十分な体積流量は９０〜２５０ｓｃｃｍである。
さらに有利な窒素の体積流量は９５〜１８０ｓｃｃｍで
あり、ＯＳＧのＣＨ3有機基を攻撃するのに卓越した結
果が得られる窒素の特定の体積流量は１００〜１１０ｓ
ｃｃｍである。他の実施例では、少なくともＯＳＧのシ
リカ基を除去する速度と同等の速度でＯＳＧのエチル基
を除去するのに十分な窒素の体積流量である。 【００２８】エッチングされる材料並びにプロセスと品
質のパラメーターによって、第２の部分２２２をエッチ
ングする混合原料ガス１１０を構成する複数のガスは、
望みの結果が得られるように調整される。重要な結果は
すべての孔があけられ（ａｌｌ ｖｉａｓ ａｒｅ ｃ
ｌｅａｒｅｄ）、一方ＯＳＧ層２１２に金属が少しでも
拡散したりしないように、金属層２０８の金属に対する
オーバーエッチングを避けることである。これが高い選
択性が必要とされる理由である。高い選択性を達成する
ことによりエッチストッパ層２１０をより薄く出来、そ
れにより結線によるＲＣ遅延が軽減される点で、ウェー
ハ２００に組み込まれた１個または複数のデバイスが改
善される。ビアの形成を完成するにはエッチストッパ層
２１０は除去されなければならない。これが図２Ｄに示
されている。 【００２９】図２Ｄはビア形成を完成するためのエッチ
ストッパ層２１０の一部の除去を説明している。適当な
よく知られたエッチング技術のいずれかをエッチストッ
パ層２１０を除去するために使用出来る。このようによ
く知られた技術の一つはｅ−ストップエッチングと呼ば
れており、この技術では、たとえばアルゴンボンバード
メント（ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）２２６によりエッチ
ストッパ層２１０の一部が除去される前に、側壁２２４
が適当なパシベーション技術（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いて形成される。エッチス
トッパ層２１０の一部が除去された後、ウェーハ２００
を半導体製造技術で知られている適当な清浄化技術のい
ずれかを用いて清浄にする。その後、金属層２０８は第
２の金属層２２８及びプラグ２３０と、図３に示すよう
に結合することが出来る。 【００３０】図３は金属層２０８と第２の金属層２２８
をプラグ２３０を用いて結合することを説明している。
第２の金属層２２８及びプラグ２３０は好ましくは金属
層２１０と同じ材料で形成し、半導体製造に用いられる
適当な成長技術及び／又は付着技術のいずれかを使用し
て形成される。図示はされてないが、第２の金属層２２
８から外側にウェーハ２００上に、基板内の他のマイク
ロ電子デバイスを結合するように他の金属層を加えるよ
うな、さらなる加工を行うことが出来る。 【００３１】本発明の実施例と利点について詳細に記述
したが、当業者は請求項に定義された本発明の精神と範
囲から逸脱することなく、種々の改変、付加あるいは除
去を行うことが出来るであろう。 【００３２】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１） 基板、該基板から外側へ付着した約５００オン
グストローム以下の厚さの炭化ケイ素層、該炭化ケイ素
層から外側へ付着した有機シリカガラス層、及び該有機
シリカガラス層から外側に付着したフォトレジスト層、
を有するウェーハを準備すること；該ウエーハを加工室
に置くこと；第１の混合原料ガスを該加工室に導入する
こと；該第１の混合原料ガスを用いて有機シリカガラス
層の第１部分をエッチングすること；フルオロカーボ
ン、アルゴン、一酸化炭素、窒素及び酸素を含む第２の
混合原料ガスを該加工室に導入すること；フルオロカー
ボンの体積流量が２〜２０ｓｃｃｍ、アルゴンの体積流
量が１００〜４００ｓｃｃｍ、一酸化炭素の体積流量が
５０〜２００ｓｃｃｍ及び酸素の体積流量が約１０ｓｃ
ｃｍ未満であり、少なくとも有機シリカガラスからシリ
カ基を除去する速度と同等の速度で有機シリカガラスの
エチル基を除去するのに十分な窒素の体積流量の該第２
の混合原料ガスを用いて、約３０〜９０秒の間、該有機
シリカガラスの第２の部分を該炭化ケイ素層に達するま
で下にエッチングすること；エッチストッパ層をエッチ
ングすること；及び該ウエーハを清浄化すること；を包
含する誘電材料のビアエッチング方法。 （２） 一酸化炭素：酸素の体積流量の比が約２０：１
である第１項記載の方法。 （３） 窒素の体積流量が９０〜２５０ｓｃｃｍである
第１項記載の方法。 （４） 窒素の体積流量が９５〜１８０ｓｃｃｍである
第１項記載の方法。 （５） 窒素の体積流量が１００〜１１０ｓｃｃｍであ
る第１項記載の方法。 （６） 基板、該基板から外側へ付着したエッチストッ
パ層、該エッチストッパ層から外側へ付着した有機シリ
カガラス層、及び該有機シリカガラス層から外側に付着
したフォトレジスト層、を有するウェーハを準備するこ
と；該ウエーハを加工室に置くこと；第１の混合原料ガ
スを該加工室に導入すること；該第１の混合原料ガスを
用いて該有機シリカガラス層の第１部分をエッチングす
ること；フルオロカーボン、希ガス、一酸化炭素、窒素
及び酸素を含み、窒素ガスの体積流量が有機シリカガラ
スのエチル基を攻撃するために９０〜２５０ｓｃｃｍで
ある第２の混合原料ガスを、該加工室に導入すること；
フルオロカーボン、希ガス、一酸化炭素、窒素及び酸素
の体積流量が、有機シリカガラスと炭化ケイ素との選択
性が約１５対１以上であるような該第２の混合原料ガス
を用いて、所定の時間、該有機シリカガラスの第２の部
分をエッチストッパ層に達するまで下にエッチングする
こと；エッチストッパ層を除去すること；及び該ウエー
ハを清浄化すること；を包含する誘電材料のビアエッチ
ング方法。 （７） 前記のウェーハを準備することが、炭化ケイ素
及び窒化ケイ素から成る群から選ばれた材料から形成さ
れたエッチストッパ層を有するウェーハを準備すること
を包含し、該エッチストッパ層が約５００オングストロ
ーム以下の厚さで形成される、第６項記載の方法。 （８） フルオロカーボンの体積流量が２〜２０ｓｃｃ
ｍ、希ガスの体積流量が１００〜４００ｓｃｃｍ、一酸
化炭素の体積流量が５０〜２００ｓｃｃｍ及び酸素の体
積流量が約１０ｓｃｃｍ未満である第６項記載の方法。 （９） 一酸化炭素：酸素の体積流量の比が約２０：１
である第６項記載の方法。 （１０） 混合原料ガスを用いて有機シリカガラスの第
２の部分をエッチストッパ層に達するまで所定の時間下
にエッチングすることが、約３０〜９０秒の間エッチン
グすることを包含する第６項記載の方法。 （１１） 本発明の一つの実施例によると、誘電材料の
ビアエッチング方法の一つは、基板（２０２）、基板か
ら外側へ付着したエッチストッパ層（２１０）、エッチ
ストッパ層（２１０）から外側へ付着した有機シリカガ
ラス層（２１２）及び有機シリカガラス層（２１２）か
ら外側に付着したフォトレジスト層（２１６）を有する
ウェーハ（２００）を準備すること及び該ウエーハを加
工室（１１４）に置くことを包含している。この方法は
さらに最初の混合原料ガス（１１０）を用いて有機シリ
カガラス層（２１２）の第１の部分をエッチングするた
めに、第１の混合原料ガス（１１０）を加工室（１１
４）に導入すること及び有機シリカガラス層（２１２）
の第２の部分をエッチストッパ層（２１０）に達するま
で下に所定の時間エッチングするために第２の混合原料
ガス（１１０）を加工室（１１４）に導入することを包
含している。第２の混合原料ガス（１１０）はフルオロ
カーボン、希ガス、一酸化炭素及び窒素を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施例による１個あるいは２個
以上のウェーハをエッチングするためのプラズマエッチ
ング装置の略図である。 【図２Ａ】本発明の一つの実施例による有機シリカガラ
ス層のビアエッチング方法を説明するためのウェーハの
部分立面図である。 【図２Ｂ】本発明の一つの実施例による有機シリカガラ
ス層のビアエッチング方法を説明するためのウェーハの
部分立面図である。 【図２Ｃ】本発明の一つの実施例による有機シリカガラ
ス層のビアエッチング方法を説明するためのウェーハの
部分立面図である。 【図２Ｄ】本発明の一つの実施例による有機シリカガラ
ス層のビアエッチング方法を説明するためのウェーハの
部分立面図である。 【図３】銅プラグにより結合された２つの金属層につい
て説明する図２Ａ〜図２Ｄのウェーハの部分立面図であ
る。
以上のウェーハをエッチングするためのプラズマエッチ
ング装置の略図である。 【図２Ａ】本発明の一つの実施例による有機シリカガラ
ス層のビアエッチング方法を説明するためのウェーハの
部分立面図である。 【図２Ｂ】本発明の一つの実施例による有機シリカガラ
ス層のビアエッチング方法を説明するためのウェーハの
部分立面図である。 【図２Ｃ】本発明の一つの実施例による有機シリカガラ
ス層のビアエッチング方法を説明するためのウェーハの
部分立面図である。 【図２Ｄ】本発明の一つの実施例による有機シリカガラ
ス層のビアエッチング方法を説明するためのウェーハの
部分立面図である。 【図３】銅プラグにより結合された２つの金属層につい
て説明する図２Ａ〜図２Ｄのウェーハの部分立面図であ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4M104 AA01 AA02 BB02 BB04 CC01
DD04 DD07 DD08 DD15 DD17
DD20 EE08 EE14 EE18 HH16
HH20
5F004 BA04 CA01 CA02 DA01 DA02
DA03 DA23 DA25 DA26 DB00
EA23 EA28 EB01 EB03
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KK11 QQ09 QQ10 QQ13 QQ15
QQ25 QQ37 QQ92 RR01 RR06
RR25 TT07 WW00 WW02 WW06
XX24 XX27 XX28
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 該基板、該基板から外側へ付着した約５
００オングストローム以下の厚さの炭化ケイ素層、該炭
化ケイ素層から外側へ付着した有機シリカガラス層、及
び該有機シリカガラス層から外側に付着したフォトレジ
スト層を有するウェーハを準備すること；該ウエーハを
加工室に置くこと；第１の混合原料ガスを該加工室に導
入すること；該第１の混合原料ガスを用いて有機シリカ
ガラス層の第１部分をエッチングすること；フルオロカ
ーボン、アルゴン、一酸化炭素、窒素及び酸素を含む第
２の混合原料ガスを該加工室に導入すること；フルオロ
カーボンの体積流量が２〜２０ｓｃｃｍ、アルゴンの体
積流量が１００〜４００ｓｃｃｍ、一酸化炭素の体積流
量が５０〜２００ｓｃｃｍ及び酸素の体積流量が約１０
ｓｃｃｍ未満であり、少なくとも有機シリカガラスから
シリカ基を除去する速度と同等の速度で有機シリカガラ
スのエチル基を除去するのに十分な窒素の体積流量の該
第２の混合原料ガスを用いて、約３０〜９０秒の間、該
有機シリカガラスの第２の部分を該炭化ケイ素層に達す
るまで下にエッチングすること；エッチストッパ層をエ
ッチングすること；及び該ウエーハを清浄化すること；
を包含する誘電材料のビアエッチング方法。
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|---|---|---|---|
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