JP2006514783A - プラズマエッチングのパフォーマンスを改善する方法 - Google Patents
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- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
- H01L21/76831—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers in via holes or trenches, e.g. non-conductive sidewall liners
Abstract
【解決手段】 前記エッチングマスクの曝露された表面、および前記フィーチャの垂直側壁上に保護コーティングが保護膜形成ガス混合物で形成される。前記フィーチャは、前記エッチングマスクを通して、少なくとも1つのエッチング化学物質および少なくとも1つの保護膜形成化学物質を含む反応性エッチング混合物でエッチングされる。
Description
底部反射防止コーティング(BARC)層1228は、低k誘電体層1220上を覆いえる(spun over)。このようなBARC上の覆い(spun)は、ビア1240、1244を少なくとも部分的に埋める傾向があり、ビア中に側壁およびプラグを形成する。一般に、より細いビアは、広いビアが埋められるよりも、より高い深さまでBARCで埋められる。またより広がって離れたビアは、より接近して集中したビアよりも高くまで埋められえる。その結果、ビアを均一な高さまで埋めることが困難でありえる。
Claims (55)
- エッチングマスクを通して層内にフィーチャをエッチングする方法であって、
前記エッチングマスクの曝露された表面、および前記フィーチャの垂直側壁上に保護コーティングを保護膜形成ガス混合物で形成すること、および
前記フィーチャを前記エッチングマスクを通して、少なくとも1つのエッチング化学物質および少なくとも1つの保護膜形成化学物質を含む反応性エッチング混合物でエッチングすること
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記エッチングは、200電子ボルトより大きいイオン衝突エネルギーを前記基板に供給することを含む方法。
- 請求項1から2のいずれかに記載の方法であって、前記エッチング化学物質は、ポリマーフォーマーおよびエッチングイネーブラーを含む方法。
- 請求項1から3のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成およびエッチングは、共通のプラズマ処理チャンバ内で実行される方法。
- 請求項1から4のいずれかに記載の方法であって、前記堆積は非方向性堆積を用い、前記エッチングステップは方向性エッチングを用いる方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成は非エッチングまたは無視できる程度のエッチング堆積である方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の方法であって、前記堆積プロセスは、化学気相成長およびスパッタリングのうちの少なくとも1つから選択される方法。
- 請求項1から7のいずれかに記載の方法であって、前記層は、単一の層だけであり、前記フィーチャは、前記保護コーティングを形成し、前記フィーチャをエッチングするあいだに前記単一の層内でだけエッチングされ、前記保護コーティングを形成し、エッチングすることは、順次交互に少なくとも4回実行される方法。
- 請求項1から8のいずれかに記載の方法であって、前記エッチングマスクは、193nmまたはそれより下の世代のフォトレジストマスクである方法。
- 請求項1から9のいずれかに記載の方法であって、前記保護コーティングは、前記エッチングマスクの前記曝露された領域および前記フィーチャの前記垂直側壁上に優先的に形成される方法。
- 請求項1から10のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成ガス混合物は、前記層に対し前記マスク材料よりも化学的反応性がより高い重合化物質を放出する方法。
- 請求項10から11のいずれかに記載の方法であって、方向性エネルギーを持つイオンは、前記保護コーティングの前記形成の前記ステップのあいだ、堆積が前記層の前記水平表面において蓄積することを前記層の前記表面上のコーティングを選択的に除去するメカニズムを起動することによって優先的に防ぐ方法。
- 請求項1から12のいずれかに記載の方法であって、保護膜形成ガス混合物は、F:C比が2:1より小さいフルオロ置換炭化水素である方法。
- 請求項1から13のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成化学物質のうちの少なくとも1つは、CH3F、CH2F2、C2H5F、C2H4F2、C3H7F、C3H6F2、C2H3F、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2のうちの1つである方法。
- 請求項1から14のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成ガス混合物は、ArおよびCH3Fの混合物である方法。
- 請求項1から15のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成ステップにおいて供給される前記イオンエネルギーは、100電子ボルトより大きい方法。
- 請求項1から16のいずれかに記載の方法であって、前記エッチング化学物質のうちの少なくとも1つはC4F6である方法。
- 請求項1から17のいずれかに記載の方法であって、前記放電のために用いられる前記RF周波数のうちの少なくとも1つは、2MHz、27MHzおよび60MHzのうちの1つである方法。
- 請求項1から18のいずれかに記載の方法であって、前記RF放電周波数は、400kHzから13.56MHzの範囲のより低い周波数、および27MHzから120MHzの範囲のより高い周波数の組み合わせからなる方法。
- エッチングマスク下の層をエッチングする装置であって、前記層は基板によって支持され、
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバ容器を形成するチャンバ壁、
前記プラズマ処理チャンバ容器内で基板を支持する基板支持部、
前記プラズマ処理チャンバ容器内の圧力を制御する圧力レギュレータ、
プラズマを維持するために電力を前記プラズマ処理チャンバ容器に供給する少なくとも1つの電極、
前記プラズマ処理チャンバ容器へガスを供給するガス入り口、および
前記プラズマ処理チャンバ容器からガスを排気するガス出口
を備えるプラズマ処理チャンバ、
堆積ガス源、
エッチング剤ガス源、
前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記堆積ガス源間で流体的に接続された第1制御バルブ、
前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記エッチング剤ガス源間で流体的に接続された第2制御バルブ、
前記第1制御バルブ、前記第2制御バルブ、および前記少なくとも1つの電極に制御可能に接続されたコントローラであって、
少なくとも1つのプロセッサ、および
コンピュータで読み取り可能な媒体であって、
少なくとも1つの堆積ステップのあいだ前記第1制御バルブを開いて、前記堆積ガス源から堆積ガスを前記プラズマ処理チャンバ容器に供給するコンピュータによって読み取り可能なコード、
前記少なくとも1つの堆積ステップのあいだ前記第2制御バルブを閉じて、前記エッチング剤ガス源からエッチングガスが前記プラズマ処理チャンバ容器に入ることを防ぐコンピュータによって読み取り可能なコード、
少なくとも1つのエッチングステップのあいだ前記第2制御バルブを開いて、前記エッチングガス源からエッチングガスを前記プラズマ処理チャンバに供給するコンピュータによって読み取り可能なコード、および
前記少なくとも1つの電極に電力を供給して、前記少なくとも1つのエッチングステップのあいだ前記基板上に250ボルトより大きいバイアスを供給するコンピュータによって読み取り可能なコード
を含むコンピュータで読み取り可能な媒体
を備えるコントローラ
を備える装置。 - 請求項20に記載の装置であって、
保護膜形成ガス源、および
前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記保護膜形成ガス源間で流体的に接続された第3制御バルブ
をさらに備え、
前記コンピュータで読み取り可能な媒体は、前記少なくとも1つのエッチングステップのあいだ第3制御バルブを開いて、前記保護膜形成ガス源から保護膜形成ガスを前記プラズマ処理チャンバに供給するコンピュータによって読み取り可能なコードをさらに含む
装置。 - 請求項20から21のいずれかに記載の装置であって、前記コンピュータで読み取り可能な媒体は、前記少なくとも1つの堆積ステップ、および少なくとも1つのエッチングステップを交互に複数回実行するコンピュータによって読み取り可能なコードをさらに含む装置。
- デュアルダマシンフィーチャを形成する方法であって、
エッチング層内にビアを形成すること、
前記エッチング層上にトレンチパターン付きマスクを作ること、
トレンチをエッチングすることであって、前記トレンチを前記エッチングすることは、
前記ビアの前記側壁上に保護側壁を形成すること、および
前記トレンチパターン付きマスクを通してエッチングすること
のサイクルを含む、トレンチをエッチングすること、および
前記マスクを剥離すること
を含む方法。 - 請求項23に記載の方法であって、前記トレンチサイクルは、少なくとも3回反復される方法。
- 請求項23に記載の方法であって、前記トレンチエッチングサイクルは少なくとも5回反復される方法。
- 請求項23から25のいずれかに記載の方法であって、前記保護側壁を形成すること、およびエッチングは、共通のプラズマ処理チャンバ内で実行される方法。
- 請求項23から26のいずれかに記載の方法であって、前記保護側壁を形成することは非方向性堆積を用い、前記エッチングステップは方向性エッチングを用いる方法。
- 請求項23から27のいずれかに記載の方法であって、前記ウェーハは、前記堆積ステップのあいだ100eVより大きいイオンエネルギーを持つエネルギー性イオンによって衝突される方法。
- 請求項23から28のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成は非エッチングまたは無視できる程度のエッチング堆積である方法。
- 請求項23から29のいずれかに記載の方法であって、前記堆積は、H2、CH3F、CH2F2、CHF3、C4F6、C4F8のうちの少なくとも1つを前記ポリマーフォーマーとして含み、CF4、C2F6、およびNF3のうちの少なくとも1つを前記エッチングガスとして含むガス混合物を用いる方法。
- 請求項23から30のいずれかに記載の方法であって、前記堆積ステップは、CF4およびH2を含む混合物を用いる方法。
- 請求項31に記載の方法であって、前記CF4対H2のガスフロー比は、体積フロー比で0.6:1から1.4:1の範囲にある方法。
- 請求項23から32のいずれかに記載の方法であって、前記保護側壁を形成することは、化学気相成長およびスパッタリングのうちの少なくとも1つから選択される方法。
- 請求項23から33のいずれかに記載の方法であって、前記エッチング層は、低k誘電体材料である方法。
- 請求項23から34のいずれかに記載の方法であって、前記ビアホールは、前記トレンチプラズマエッチングプロセスの開始の前に犠牲フィラー材料で埋められない方法。
- 請求項23から35に記載の方法であって、前記トレンチプラズマエッチングプロセスの開始の前に前記ビアホールは、前記ビアホール高の50%より大きくないフィラー材料で埋められる方法。
- 請求項23から36のいずれかに記載の方法によって形成される半導体。
- 請求項23から36のいずれかに記載の方法を実行する装置。
- エッチングマスク下の層をエッチングする装置であって、前記層は基板によって支持され、
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバ容器を形成するチャンバ壁、
前記プラズマ処理チャンバ容器内で基板を支持する基板支持部、
前記プラズマ処理チャンバ容器内の圧力を制御する圧力レギュレータ、
プラズマを維持するために電力を前記プラズマ処理チャンバ容器に供給する少なくとも1つの電極、
前記プラズマ処理チャンバ容器へガスを供給するガス入り口、および
前記プラズマ処理チャンバ容器からガスを排気するガス出口
を備えるプラズマ処理チャンバ、
堆積ガス源、
エッチング剤ガス源、
前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記堆積ガス源間で流体的に接続された第1制御バルブ、
前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記エッチング剤ガス源間で流体的に接続された第2制御バルブ、
前記第1制御バルブ、前記第2制御バルブ、および前記少なくとも1つの電極に制御可能に接続されたコントローラであって、
少なくとも1つのプロセッサ、および
コンピュータで読み取り可能な媒体であって、
少なくとも1つの堆積ステップのあいだ前記第1制御バルブを開いて、前記堆積ガス源から堆積ガスを前記プラズマ処理チャンバ容器に供給するコンピュータによって読み取り可能なコード、
前記少なくとも1つの堆積ステップのあいだ前記第2制御バルブを閉じて、前記エッチング剤ガス源からエッチングガスが前記プラズマ処理チャンバ容器に入ることを防ぐコンピュータによって読み取り可能なコード、
少なくとも1つのエッチングステップのあいだ前記第2制御バルブを開いて、前記エッチングガス源からエッチングガスを前記プラズマ処理チャンバに供給するコンピュータによって読み取り可能なコード
を含むコンピュータで読み取り可能な媒体
を備えるコントローラ
を備える装置。 - 請求項39に記載の装置であって、前記コンピュータで読み取り可能な媒体は、前記少なくとも1つの堆積ステップ、および少なくとも1つのエッチングステップを交互に複数回実行するコンピュータによって読み取り可能なコードをさらに含む装置。
- 請求項39から40のいずれかに記載の装置であって、前記エッチング剤ガス源は、エッチングガス成分源およびポリマーフォーマーガス成分を含む装置。
- 請求項1から19のいずれかに記載の方法であって、前記層は、単一の層だけであり、前記フィーチャは、前記保護コーティングを形成し、前記フィーチャをエッチングするあいだに前記単一の層内でだけエッチングされる方法。
- 請求項1から19および42のいずれかに記載の方法であって、前記保護コーティングを前記形成することは、前記フィーチャの底部上に保護コーティングを作らない方法。
- 請求項1から19、および42から43のいずれかに記載の方法であって、前記保護コーティングを形成することは、選択的化学気相成長を用いて達成され、前記化学気相成長は、前記保護コーティングを前記エッチングマスクの曝露された表面、および前記フィーチャの垂直側壁上に形成するが、前記フィーチャの底部には形成しない方法。
- 請求項1から19、42から44のいずれかに記載の方法であって、前記エッチングマスクはフォトレジストマスクであり、前記保護コーティングを形成することは、前記エッチングマスクよりもよりエッチング耐性のある保護コーティングを形成する方法。
- 請求項45に記載の方法であって、前記保護コーティングを前記形成することは、アモルファスカーボンの保護コーティングを形成する方法。
- 請求項45に記載の方法であって、前記保護コーティングを前記形成することは、ポリアモルファスシリコンの保護コーティングを形成する方法。
- 請求項45に記載の方法であって、前記保護コーティングを前記形成することは、疑似ハードマスクを形成し、前記保護コーティングを前記形成することは、前記フィーチャの底部には保護コーティングを形成しない方法。
- 請求項1から19、および42から48のいずれかに記載の方法であって、
前記層内にビアを形成すること、
前記エッチングマスクを提供すること
をさらに含む方法であって、
前記エッチングマスクは、前記層上のトレンチパターン付きマスクであり、
前記フィーチャはトレンチである
方法。 - 請求項1から19、および42から49のいずれかに記載の方法であって、前記保護側壁を前記形成することは、H2、CH3F、CH2F2、CHF3、C4F6、C4F8のうちの少なくとも1つを前記ポリマーフォーマーとして含み、CF4、C2F6、およびNF3のうちの少なくとも1つを前記エッチングガスとして含むガス混合物を用いる方法。
- 請求項1から19、および42から50のいずれかに記載の方法であって、前記堆積ステップは、CF4およびH2を含む混合物を用いる方法。
- 請求項51に記載の方法であって、前記CF4対H2のガスフロー比は、体積フロー比で0.6:1から1.4:1の範囲にある方法。
- 請求項1から19、および42から52のいずれかに記載の方法であって、前記エッチング層は、低k誘電体材料である方法。
- 請求項1から19、および42から53のいずれかに記載の方法であって、前記ビアホールは、前記トレンチプラズマエッチングプロセスの開始の前に犠牲フィラー材料で埋められない方法。
- 請求項1から19、および42から54に記載の方法であって、前記トレンチプラズマエッチングプロセスの開始の前に前記ビアホールは、前記ビアホール高の50%より大きくないフィラー材料で埋められる方法。
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