JP4548873B2 - Dry ashing method for ashing TiN layer without isotropic etching - Google Patents

Dry ashing method for ashing TiN layer without isotropic etching Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスのバイアをアッシングする方法、特に、バイア又はビア(via)のベース層を過度にエッチングすることなくバイアをアッシングする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
タングステンプラグの相互連結に用いるバイアのベース層としてTiNを使用することがだんだんと一般に認められるようになっている。このバイア又はビアとは、凹部(孔や溝)を含む構造を意味している。しかしながら、TiNを使用する場合の一つの問題は、バイアをエッチングした後、バイアの周囲からレジストを除去しなければならないということと、バイアのベース部及びバイアの側壁に沿って生じるポリマー残渣を除去しなければならないという点である。とはいえ、通常のアッシングプロセスでは、TiN層は等方性にエッチングされ、そのためにバイアの抵抗値は望ましくないほど高い。
【0003】
バイア内のレジストに由来して形成されるポリマ−を可溶性にするプロセスでは、一般に、プラズマ環境でハロゲン(フッ素或いは塩素のようなハロゲン)を使用して、金属及びポリマ−をハロゲン化することが必要である。しかし、フッ素が存在する状態で、特にエッチングレートが急速に増加する50℃より高い温度では、TiNは急速に等方性にエッチングされる。この急速なエッチングは少量のフッ素ガスを使用した時でさえ生じる。エッチングにより生じるポリマー及び他の残渣を可溶性にすることが望まれるプロセスでは、通常、相当量のフッ素含有ガス(例えば、CF4或いはNF3)が使用される。高温下、レジストを可溶性にするのに一般に必要とされる高濃度のフッ素を用いると、TiNのエッチング程度は受け入れられないほど高い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、TiNベース層に入り込んでエッチングすることなく、バイアのベース部と側壁とからポリマーを除去し、また、バイア周囲からレジストを除去するために、ストリッピング/アッシングプロセスを用いる方法を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アッシングプロセスを含み、このプロセスには、RIEプラズマアッシングプロセスの間に、水蒸気を使用して、バイア内のベース層を等方性にエッチングすることなく、レジスト及び側壁のポリマーをアッシングすることが含まれている。このプロセスには、好ましくは、酸素、フッ素ガス(好ましくはNF3)及び水蒸気並びに随意N22のような化成ガス(forming gas)が含まれる。
該プロセスは、窒化チタン(TiN)ベース層を有するバイアのために使用することが好ましい。そのようなバイアの場合、上記プロセスにより、残渣は脱イオン(DI)水の中で可溶性になるので、アッシング後、さらにリンスプロセスを用いてウェハをクリーニングすることができる。水蒸気は、該アッシングプロセスの間に、TiN層のエッチングを抑制すること、その際、温度が高ければ高いほど使用する水蒸気量が多いことがわかった。例えば、約200℃の温度では、バイア内のTiNベース層を約40%以下エッチングする間に、約12%の水蒸気を使用して、レジストと残渣とを可溶性にした。
【0006】
本発明の方法によれば、入手にコストがかかりかつ処分が困難である湿式化学溶媒を使用することなくアッシングでき、また、良好なTiN選択性、良好な接触抵抗値が与えられ、過度の等方性エッチングによるTiNロスが解消され、そしてポリマー及びレジストを完全に除去できる。その他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、並びに図面及び特許請求の範囲の記載から明らかになる。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1を参照すれば、積層体10を形成した後、バイアをエッチングする。この積層体10は、アルミニウムのような導電性層12、窒化チタン(TiN)のような反射防止膜(ARC)14、TEOS、PSG或いはポリアミドのような誘電性層16、及び露光、現像して、開口部20を形成せしめたフォトレジスト層18を含む。エッチングプロセス、例えば一般に知られたフッ素ベースのエッチングプロセスを行って、バイア開口部を形成し、図2に示すようなバイアを形成した。エッチング深さは、使用するプロセス、エッチング装置及びその装置の制御に依存して変化し得る。TiNベース層は数百オングストロームの厚さだけエッチング除去されたか、又は、図示のようにTiNが実質的にひとつもエッチング除去されなかったか、又は、エッチングプロセスにより、TiNを貫通して導電性層に入り込んで穿孔してしまったことがありうる。
【0008】
図2に示すように、エッチングプロセスにより、汚染されたレジスト18aと側壁のポリマー22とが残される。この側壁のポリマー22は、バイアのエッチングプロセスによるエッチング深さに依るが、フッ素及び多分少量のチタン或いはアルミニウムで汚染されたフォトレジストを含んでいる。TiN層を貫通するエッチングの場合には、側壁のポリマーは、下層の導電性層に由来するアルミニウム及び合成物AlF4のような追加的でかつより取扱いにくい汚染物質を有している。
【0009】
上述のように、湿式(ウェット「wet」)エッチングには相当な実用上かつ環境上の欠点がある一方で、フッ素を使用した一般的なドライアッシングでは、TiN層のエッチングが受け入れがたいとともに、バイアのべース部におけるTiN層の全てを除去した後、レジストと残渣とを可溶性にするのが一般的である。
【0010】
水蒸気を添加してRIEアッシングプロセスを行うと、TiN層のエッチングを大いに抑制することができるが、それでもレジストと残渣との良好なアッシングレートが与えられることがわかった。図3には、台(その上にウェハーが載置されている)の温度200℃において、O2ガス流量を800sccm、NF3ガス流量を120sccm、及びH2O流量を150sccmとしたガス流を用いて行ったプロセスによるTiNのエッチングレートが示されている。グラフ中の縦線は、28秒において残渣が実質上除去されたことを示している。エッチングに起因するポリマー残渣を実質上完全に可溶性にすることが30秒以内で容易に達成される場合のフッ素濃度において、エッチングレートはほぼ200Å/minである。この例では、ポリマー残渣を完全に可溶性にするのに必要な時間で、TiNのロスは約80Åだけであることが観測された。水を添加することなく、低濃度のNF3を使用して、該残渣を完全に可溶性にすることはできるが、TiN層は過度にエッチングされてしまう。従って、このプロセスによれば、O2、フッ素、化成ガス及び水蒸気を使用するRIEアッシングプロセスにおいて、バルク表面(bulk surface)のレジストをストリップすること、また側壁のポリマーを可溶性にすることの両方が可能になる。
【0011】
上記プロセスは、TiN全体のエッチングを排除するものではなく、かかるTiNエッチングを、容認できるレベル、例えば約50%以下のロス(また、好ましくはそれより低いロス)まで減じるものである。水蒸気を使用しないとすると、TiNを完全にエッチング除去した後に、酸素及びフッ素ガスでレジスト及び残渣を可溶性にする。
【0012】
アッシングチャンバーは専らRIEプロセスに使用するか、或いは米国特許第5,226、056号(Kikuchi)中に記載されているようなマイクロ波−RFの組み合わせた装置であってもよい。この米国特許の記載は、全ての目的のための引用としてこの明細書中に特に援用される。水蒸気はその他のガスとは別個に注入口を介してチャンバ内に供給される。水蒸気は、ウェハーの中央部に一つの流れで導入されるべきではなくて、むしろ、水蒸気は、チャンバの周囲に供給され、また、好ましくは加工されるウェハーの周囲に均等に分配されるような方法で供給され、どんな位置においても水蒸気が過度の濃度になることを避けるようにすることが好ましい。
【0013】
上述した方法において、H2Oが存在する状態では、原子フッ素が非常に少量であるか、又は全く検出されないことが分光分析によりわかった。しかしながら、非常に強いHピークが存在する。これは、放電中に放出されたフッ素が水と反応し、HFを形成するために生じるものと考えられ、水を添加することでHFが豊富な環境が存在することを意味している。水を存在させずに同様のプラズマを使用すると、高濃度のフッ素原子が検出される。しかしながら、可溶性にすることはHF或いはFとの反応によって行われる。何故ならば、プラズマ内にかつポリマー残渣の領域内に一時的に存在するフッ素原子がきわめて急速に反応して、スペクトル中に、非常に低い、また、検出できない濃度のフッ素原子が保持されてしまうからである。どんな特別の理論にも限定されたくないとはいえ、このようにフッ素がHFへ転化するので、添加されたH2OがTiNのエッチングを抑制することを可能にすると考えられる。
【0014】
マイクロ波放電は、上述したタイプの装置のデュアルプラズマ可能なプロセスチャンバのマイクロ波アプリケータ内で同時に生じさせることができる。この場合、スペクトル中に多量のフッ素の発生が見られるが、これは、マイクロ波放電で発生する追加のフッ素原子が水濃度より多く、そのため十分な量の遊離フッ素がデュアルプラズマ状態で存在していることを示唆している。HFはTiN表面に吸着することができ、それによってTiNのエッチングプロセスが抑制される。
【0015】
バイアのエッチングプロセスにおいて、数百オングストロームのTiNがエッチングされ、そしてTiF4とスパッタされたTiNとがウェハー面上に堆積するようになった場合には、バイア内部の側壁のポリマーが完全に水溶性であるにもかかわらず、表面材料はRIEプラズマとは異なって反応し、完全には水溶性でない残渣を生じる。表面に対するこのような問題を処理するため、O2を用いる最初のショートRIEプラズマアッシングにより、エッチングプロセスに由来する表面のポリマーを除去すると、次いで少量の可溶性でない残渣が残っている表面上で残留レジストのアッシングが容易になることがわかった。O2を使用した(好ましくはハロゲンを含有していない)上記ショートRIEプラズマプロセスに続けて、上記したようなO2、ハロゲン及び水蒸気を用いるバルク(bulk)RIEアッシングプロセスを行う。次いで、第2番目のバルクストリッププロセスにおけるガスと同じガスを利用するが、多量の遊離フッ素が表面処理のために利用できるマイクロ波モードの第3番目のアッシングプロセスにより、完全な表面清浄度を得ることができる。この例では、バルクRIEアッシングプロセスにより、バイアの側壁における残渣を可溶性にするのに成功した。
【0016】
任意の応用に最適なプロセスはまたバイアの構成にも依存する。例えば、アスペクト比が高くかつ直径が小さいバイアでは、エネルギーがより低くなる傾向があるとともに、ウェハー表面に対するチャージング効果のためにポリマー表面のイオン衝撃がそれほど激しくないという傾向がある。側壁のポリマーとベース部のポリマーとを適切に処理する場合、プロセス圧力をより低く保持することができ、かつRF電力をより高くすることができ、これにより、イオンエネルギーを増加せしめ、かつ表面に対するチャージング効果を低減することができる。バイアの下方部分には、多量のポリマーがあり、またバイアのベース部に由来する多量のスパッタされたTiN或いはAlが含まれているので、これらの下方部分を処理するために最適なプラズマ状態は、バイア表面近傍の場合とは多少異なっている。
【0017】
本発明のストリッピングプロセスにおいては、パラメータを調節することにより、バイアの全内表面上にある残渣のみならず、酸化物の表面上にある残渣をも完全に可溶性にすることを請け合うことができる。
【0018】
一般化された例では、ガス流量は次のような範囲にある。
【0019】
2 : 400−800sccm
22 : 10−60sccm
NF3 : 100−300sccm
2O : 100−300sccm
従って、百分率では以下のようになる。
【0020】
2 : 30−80%
22 : 1−10%
NF3 : 8−37%
2O : 8−37%
これらを種々組み合わせた工程は、バイアの直径の寸法に影響されやすく、それ故、変化せしめてもよく、また、特別のバイアやエッチングプロセスに対して、必要に応じて、圧力、電力、温度及び時間を全て調節してもよい。ウェハーが載置された台の温度は240℃周辺の温度である。温度がさらに高い場合、より多量の水蒸気が使用される一方で、温度がより低い場合、より少ない割合の水蒸気が使用される。通常、圧力は1Torr以下であり、電力は少なくとも100Wである。
【0021】
プラズマアッシング用にCF4及びS26のような種々のハロゲンを使用することが知られているが、NF3を使用することにより、必要とされる電力量をその他のハロゲンに比して50%だけ低減できること、またアッシングレートを30%以上高くし得ることがわかった。
【0022】
【実施例】
この実施例では、第1番目のプロセスはO2RIEアッシングプロセスであり、電力を500W、圧力を0.2Torr、時間を20秒、そしてO2の流量を800sccmとして行った。このプロセスは、レジスト表面上にある重合残渣を除去するとともに、表面材料を除去するが、基板までは達しない部分的なストリップとしての役割を果たした。この部分的なストリップによれば、望ましくない酸化物を形成してしまう酸素による最終残渣のイオン衝撃が回避される。
【0023】
第2番目のRIEアッシングプロセスは、以下のガス流量のガスを組合わせて行った。
【0024】
(1)O2 :800sccm(73%)
(2)NF3 :135sccm(12%)
(3)H2O :135sccm(12%)
(4)H22 :30sccm(3%)
ウェハー台を50℃に、電力を500Wに、圧力を0.45Torrに設定し、時間を90秒とした。
【0025】
特に典型的なこのプロセスは、6インチ(150mm)ウェハー用のものであるが、ガス流量や電力密度を増加することで、200mm或いは300mmのようなその他のウェハーサイズのものに対し、修正して使用できる。
【0026】
この第2番目の工程は、高酸素流中で行われるので、比較的高いストリップレート(>1μ/min)でバルクレジストをストリップする工程としての役割を果たす。このプロセスにより、レジストと残渣とがアッシングされると同時に可溶性にされるので、このプロセスは、先ずアッシングされ、次いでアッシング工程を用いずに残った残渣を可溶性にするプロセスとは異なる。
【0027】
該プロセスに使用したエッチング装置は、初期厚さが約1200ÅであるTiNに対し選択性が乏しかった。約500ÅのTiNがエッチングされた(約40%)。上記プロセスにより、全残渣を水溶性にすることに成功した。
【0028】
特別の実施の形態を記載し、かつ実施例により本発明の方法を説明したが、特許請求の範囲の記載によって規定したような発明の範囲内から逸脱することなく変形することができるということは明らかである。例えば、上述のように、CF4及びS26のようなその他のハロゲンを使用することができ、またその他のパラメータを特別のプロセスのために変化せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】バイアをエッチングする前の積層体の断面図。
【図2】エッチングされたバイアの断面図。
【図3】一実施例のTiNエッチングレートを示すグラフ。
【符号の説明】
10 積層体 12 導電性層
14 反射防止膜 16 誘電性層
18 レジスト層 18a 汚染レジスト層
20 開口部 22 ポリマー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for ashing a via in a semiconductor device, and more particularly to a method for ashing a via without excessive etching of a via or via base layer.
[0002]
[Prior art]
The use of TiN as a base layer for vias used to interconnect tungsten plugs is becoming increasingly common. This via or via means a structure including a recess (hole or groove). However, one problem with using TiN is that after etching the vias, the resist must be removed from the periphery of the vias, and the polymer residues that occur along the via base and via sidewalls are removed. It is a point that must be done. Nevertheless, in a normal ashing process, the TiN layer is isotropically etched, so that the via resistance is undesirably high.
[0003]
In the process of solubilizing polymers formed from resists in vias, halogens (halogens such as fluorine or chlorine) are generally used in a plasma environment to halogenate metals and polymers. is necessary. However, TiN is rapidly isotropically etched in the presence of fluorine, especially at temperatures higher than 50 ° C. where the etching rate increases rapidly. This rapid etching occurs even when a small amount of fluorine gas is used. In processes where it is desired to solubilize the polymer and other residues resulting from etching, a substantial amount of fluorine-containing gas (eg, CF 4 or NF 3 ) is typically used. With the high concentration of fluorine generally required to solubilize the resist at high temperatures, the TiN etch rate is unacceptably high.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a method of using a stripping / ashing process to remove polymer from the via base and sidewalls and to remove resist from the via periphery without penetrating and etching into the TiN base layer. The task is to do.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes an ashing process that ashes resist and sidewall polymer during the RIE plasma ashing process using water vapor without isotropically etching the base layer in the via. To be included. This process preferably includes oxygen, fluorine gas (preferably NF 3 ) and water vapor and optionally a forming gas such as N 2 H 2 .
The process is preferably used for vias having a titanium nitride (TiN) base layer. For such vias, the process makes the residue soluble in deionized (DI) water, so that after ashing, the wafer can be further cleaned using a rinse process. It has been found that water vapor suppresses the etching of the TiN layer during the ashing process, and the higher the temperature, the more water vapor is used. For example, at a temperature of about 200 ° C., about 12% water vapor was used to make the resist and residue soluble while etching about 40% or less of the TiN base layer in the via.
[0006]
According to the method of the present invention, ashing can be performed without using a wet chemical solvent that is costly to obtain and difficult to dispose, and provides good TiN selectivity, good contact resistance value, excessive TiN loss due to isotropic etching is eliminated and the polymer and resist can be completely removed. Other features and advantages will be apparent from the following detailed description, as well as from the drawings and claims.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Referring to FIG. 1, vias are etched after the stack 10 is formed. The laminated body 10 includes a conductive layer 12 such as aluminum, an antireflection film (ARC) 14 such as titanium nitride (TiN), a dielectric layer 16 such as TEOS, PSG or polyamide, and exposure and development. And a photoresist layer 18 having an opening 20 formed therein. An etching process, such as a commonly known fluorine-based etching process, was performed to form the via opening and form a via as shown in FIG. The etch depth can vary depending on the process used, the etching equipment and the control of the equipment. The TiN base layer has been etched away by a thickness of several hundred angstroms, or substantially no TiN has been etched away as shown, or the etching process penetrates the TiN into a conductive layer. It may have entered and perforated.
[0008]
As shown in FIG. 2, the etching process leaves contaminated resist 18a and sidewall polymer 22. The sidewall polymer 22 includes a photoresist contaminated with fluorine and possibly a small amount of titanium or aluminum, depending on the etch depth of the via etch process. In the case of etching through the TiN layer, the sidewall polymer has additional and more difficult to handle contaminants such as aluminum from the underlying conductive layer and the composite AlF 4 .
[0009]
As noted above, wet (wet "wet") etching has considerable practical and environmental drawbacks, while typical dry ashing using fluorine is unacceptable for etching TiN layers, It is common to make the resist and residue soluble after removing all of the TiN layer in the via base.
[0010]
It has been found that when the RIE ashing process is performed by adding water vapor, the etching of the TiN layer can be greatly suppressed, but still a good ashing rate between the resist and the residue can be provided. FIG. 3 shows a gas flow with an O 2 gas flow rate of 800 sccm, an NF 3 gas flow rate of 120 sccm, and an H 2 O flow rate of 150 sccm at a temperature of 200 ° C. of the table (on which the wafer is placed). The etching rate of TiN according to the process performed is shown. The vertical line in the graph indicates that the residue was substantially removed at 28 seconds. At fluorine concentrations where the polymer residue resulting from etching is readily achieved within 30 seconds, the etching rate is approximately 200 liters / min. In this example, it was observed that the loss of TiN was only about 80% in the time required to make the polymer residue completely soluble. Without adding water, a low concentration of NF 3 can be used to make the residue completely soluble, but the TiN layer will be over-etched. Thus, according to this process, both stripping bulk surface resist and solubilizing the sidewall polymer in an RIE ashing process using O 2 , fluorine, chemical gas and water vapor. It becomes possible.
[0011]
The above process does not eliminate etching of the entire TiN, but reduces such TiN etching to an acceptable level, for example, a loss of about 50% or less (and preferably a lower loss). If water vapor is not used, the resist and residue are made soluble with oxygen and fluorine gas after TiN is completely etched away.
[0012]
The ashing chamber may be used exclusively for the RIE process or it may be a microwave-RF combined device as described in US Pat. No. 5,226,056 (Kikuchi). The description of this US patent is specifically incorporated herein by reference for all purposes. Water vapor is supplied into the chamber through the inlet separately from the other gases. The water vapor should not be introduced in a single stream into the center of the wafer, but rather the water vapor is supplied around the chamber and preferably evenly distributed around the wafer being processed. It is preferable to avoid excessive concentrations of water vapor supplied at any location.
[0013]
In the above-described method, it was found by spectroscopic analysis that in the presence of H 2 O, atomic fluorine is very little or not detected at all. However, there is a very strong H peak. This is considered to occur because fluorine released during discharge reacts with water to form HF, and means that an environment rich in HF exists by adding water. When a similar plasma is used without water present, a high concentration of fluorine atoms is detected. However, solubilization is performed by reaction with HF or F. This is because the fluorine atoms that are temporarily present in the plasma and in the region of the polymer residue react very rapidly, keeping very low and undetectable concentrations of fluorine atoms in the spectrum. Because. Although not wishing to be limited to any particular theory, it is believed that the added H 2 O can suppress the etching of TiN because fluorine is thus converted to HF.
[0014]
The microwave discharge can occur simultaneously in a microwave applicator of a dual plasma capable process chamber of an apparatus of the type described above. In this case, a large amount of fluorine is observed in the spectrum. This is because the amount of additional fluorine atoms generated in the microwave discharge is higher than the water concentration, so that a sufficient amount of free fluorine is present in the dual plasma state. Suggests that HF can be adsorbed on the TiN surface, thereby inhibiting the TiN etching process.
[0015]
If the via etch process etches hundreds of angstroms of TiN and deposits TiF 4 and sputtered TiN on the wafer surface, the sidewall polymer inside the via is completely water soluble. Nevertheless, the surface material reacts differently from RIE plasma, resulting in a residue that is not completely water soluble. To address such problems for the surface, the initial short RIE plasma ashing with O 2 removes the surface polymer from the etching process and then a residual resist on the surface where a small amount of insoluble residue remains. It has been found that ashing becomes easier. The short RIE plasma process using O 2 (preferably containing no halogen) is followed by a bulk RIE ashing process using O 2 , halogen and water vapor as described above. The third ashing process in microwave mode then uses the same gas as the gas in the second bulk strip process, but a large amount of free fluorine is available for surface treatment to obtain complete surface cleanliness be able to. In this example, the bulk RIE ashing process succeeded in solubilizing the residue on the via sidewalls.
[0016]
The optimal process for any application also depends on the via configuration. For example, vias with high aspect ratios and small diameters tend to have lower energy and tend to have less intense ion bombardment on the polymer surface due to the charging effect on the wafer surface. When properly processing the sidewall polymer and the base polymer, the process pressure can be kept lower and the RF power can be higher, thereby increasing the ion energy and relative to the surface. The charging effect can be reduced. The lower part of the via contains a large amount of polymer and contains a large amount of sputtered TiN or Al derived from the base of the via, so the optimum plasma state for processing these lower parts is This is slightly different from the case near the via surface.
[0017]
In the stripping process of the present invention, it can be guaranteed that by adjusting the parameters, not only the residue on the entire inner surface of the via, but also the residue on the surface of the oxide will be completely soluble. it can.
[0018]
In a generalized example, the gas flow rate is in the following range.
[0019]
O 2: 400-800sccm
H 2 N 2: 10-60sccm
NF 3: 100-300sccm
H 2 O: 100-300sccm
Therefore, the percentage is as follows.
[0020]
O 2: 30-80%
H 2 N 2 : 1-10%
NF 3 : 8-37%
H 2 O: 8-37%
These combined steps are sensitive to via diameter dimensions and may therefore vary, and for specific vias and etching processes, pressure, power, temperature and You may adjust all the time. The temperature of the table on which the wafer is placed is around 240 ° C. If the temperature is higher, a greater amount of water vapor is used, whereas if the temperature is lower, a lower proportion of water vapor is used. Typically, the pressure is 1 Torr or less and the power is at least 100W.
[0021]
It is known to use various halogens such as CF 4 and S 2 F 6 for plasma ashing, but by using NF 3 , the required electric energy can be compared with other halogens. It was found that it can be reduced by 50%, and the ashing rate can be increased by 30% or more.
[0022]
【Example】
In this example, the first process was an O 2 RIE ashing process, with power of 500 W, pressure of 0.2 Torr, time of 20 seconds, and O 2 flow rate of 800 sccm. This process removed the polymerization residue on the resist surface and served as a partial strip that removed the surface material but did not reach the substrate. This partial strip avoids ion bombardment of the final residue with oxygen which forms undesirable oxides.
[0023]
The second RIE ashing process was performed by combining gases having the following gas flow rates.
[0024]
(1) O 2 : 800 sccm (73%)
(2) NF 3 : 135 sccm (12%)
(3) H 2 O: 135 sccm (12%)
(4) H 2 N 2 : 30 sccm (3%)
The wafer stage was set to 50 ° C., the power was set to 500 W, the pressure was set to 0.45 Torr, and the time was 90 seconds.
[0025]
This particularly typical process is for 6 inch (150 mm) wafers, but can be modified for other wafer sizes such as 200 mm or 300 mm by increasing gas flow rate and power density. Can be used.
[0026]
Since the second step is performed in a high oxygen flow, it serves as a step of stripping the bulk resist at a relatively high strip rate (> 1 μ / min). This process is different from the process of first ashing and then making the remaining residue soluble without using an ashing step, because the resist and the residue are made ashable at the same time.
[0027]
The etching apparatus used in the process was poor in selectivity with respect to TiN having an initial thickness of about 1200 mm. About 500% of TiN was etched (about 40%). The above process succeeded in making all the residues water-soluble.
[0028]
Although the particular embodiment has been described and the method of the invention has been described by way of example, it is understood that modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. it is obvious. For example, as described above, other halogens such as CF 4 and S 2 F 6 can be used, and other parameters can be varied for a particular process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a stacked body before a via is etched.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an etched via.
FIG. 3 is a graph showing the TiN etching rate of one example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laminated body 12 Conductive layer 14 Antireflection film 16 Dielectric layer 18 Resist layer 18a Contamination resist layer 20 Opening part 22 Polymer

Claims (14)

導電性ベース層上に、窒化チタン(TiN)ベース層、該TiN層上に誘電性層、及び該誘電体層上にバイアを形成するための開口部を規定するレジストを備えた積層体をTiN層に至るまでエッチングし、酸素、ハロゲン含有ガス及び水蒸気を含むプラズマであって、そのハロゲンの量がバイア内のポリマーの実質上全てを水溶性にするのに十分な量であるプラズマを用いて、反応性イオンエッチング(RIE)アッシングプロセスによってバイア内のレジスト残渣をアッシングし、上記アッシングが、50%を超えない範囲でTiN層をエッチングする間に、レジスト残渣をアッシングすることを含むことを特徴とするドライアッシング方法。A laminate comprising a titanium nitride (TiN) base layer on a conductive base layer, a dielectric layer on the TiN layer, and a resist defining an opening for forming a via on the dielectric layer is formed by TiN. Using a plasma that etches to a layer and contains oxygen, a halogen-containing gas and water vapor, the amount of halogen being sufficient to render substantially all of the polymer in the via water soluble. Ashing the resist residue in the via by a reactive ion etching (RIE) ashing process , the ashing comprising ashing the resist residue while etching the TiN layer in a range not exceeding 50% dry ashing method to. 上記エッチングが、TiN層に至るまでエッチングするが、該TiN層に入り込まないようにエッチングすることを含むことを特徴とする請求項1記載のドライアッシング方法。2. The dry ashing method according to claim 1 , wherein the etching includes etching until reaching the TiN layer, but etching so as not to enter the TiN layer. 上記エッチングが、TiN層の全てではなく、該TiN層のある程度をエッチングすることを含むことを特徴とする請求項1記載のドライアッシング方法。2. The dry ashing method according to claim 1 , wherein the etching includes etching a part of the TiN layer instead of all of the TiN layer. 上記エッチングの後であって、上記アッシングの前に、酸素を使用するが、水蒸気及びハロゲン含有ガスを使用せずにRIEアッシングプロセスを行って半導体デバイスをアッシングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項1記載のドライアッシング方法。  After the etching and before the ashing, the method further includes ashing the semiconductor device by performing an RIE ashing process without using water vapor and a halogen-containing gas, but using oxygen and a gas containing halogen. The dry ashing method according to claim 1. 上記の少なくとも何れかのアッシングの後に、酸素、水蒸気及びハロゲン含有ガスを使用してダウンストリーム型マイクロ波プロセスを行って半導体デバイスをアッシングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項4記載のドライアッシング方法。 5. The dry process according to claim 4 , further comprising the step of ashing the semiconductor device by performing a downstream microwave process using oxygen, water vapor and a halogen-containing gas after at least one of the ashing. Ashing method. 上記アッシングの後に、酸素、水蒸気及びハロゲン含有ガスを使用してダウンストリーム型マイクロ波プロセスを行って半導体デバイスをアッシングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項1記載のドライアッシング方法。  2. The dry ashing method according to claim 1, further comprising a step of ashing the semiconductor device by performing a downstream microwave process using oxygen, water vapor, and a halogen-containing gas after the ashing. 導電性ベース層上に、窒化チタン(TiN)ベース層、該TiN層上に誘電性層、及び該誘電体層上にバイアを形成するための開口部を規定するレジストを備えた積層体に、バイアをエッチングした後、該バイアをアッシングして、半導体デバイスのバイアの側壁から残渣を除去することを含む方法であって、該アッシングが、酸素30〜80%、フッ素含有ガス10〜50%、及び水蒸気10〜50%のRFプラズマを形成することを含み、該アッシングが、バイア内の導電性ベース層を約50%以下だけエッチングする間に、該残渣を実質的に完全に可溶性にするように行われることを特徴とするドライアッシング方法。 A laminate comprising a titanium nitride (TiN) base layer on a conductive base layer, a dielectric layer on the TiN layer, and a resist defining an opening for forming a via on the dielectric layer. Etching the via and then ashing the via to remove residues from the via sidewalls of the semiconductor device, the ashing comprising 30-80% oxygen, 10-50% fluorine-containing gas, And forming a 10-50% water vapor RF plasma so that the ashing substantially completely solubilizes the residue while etching less than about 50% of the conductive base layer in the via. The dry ashing method is characterized by being performed. 上記アッシングが、約73%の酸素、12%のフッ素含有ガス及び12%の水蒸気を使用してアッシングすることを含むことを特徴とする請求項7記載のドライアッシング方法。8. The dry ashing method according to claim 7, wherein the ashing includes ashing using about 73% oxygen, 12% fluorine-containing gas, and 12% water vapor. 上記水蒸気を分配してチャンバ内に導入することを特徴とする請求項7記載のドライアッシング方法。8. The dry ashing method according to claim 7, wherein the water vapor is distributed and introduced into the chamber. 上記アッシングの前に、酸素を使用するが、フッ素含有ガス及び水蒸気を使用せずにRIEアッシングプロセスを行うことをさらに特徴とする請求項7記載のドライアッシング方法。8. The dry ashing method according to claim 7 , wherein oxygen is used before the ashing, but the RIE ashing process is performed without using a fluorine-containing gas and water vapor. 上記第2番目のアッシングプロセスの後に、ダウンストリーム型マイクロ波アッシングプロセスを行うことをさらに特徴とする請求項10記載のドライアッシング方法。The dry ashing method according to claim 10 , further comprising performing a downstream microwave ashing process after the second ashing process. 上記ダウンストリーム型マイクロ波プロセスに、第2番目のRIEアッシングプロセスと同じガスを使用することを特徴とする請求項11記載のドライアッシング方法。12. The dry ashing method according to claim 11 , wherein the downstream microwave process uses the same gas as in the second RIE ashing process. 上記アッシングプロセスの後に、ダウンストリーム型マイクロ波アッシングプロセスを行うことをさらに特徴とする請求項7記載のドライアッシング方法。8. The dry ashing method according to claim 7 , further comprising performing a downstream microwave ashing process after the ashing process. 上記ダウンストリーム型マイクロ波アッシングプロセスに、酸素、フッ素ガス及び水蒸気並びに必要に応じて化成ガスを使用することを特徴とする請求項13記載のドライアッシング方法。14. The dry ashing method according to claim 13 , wherein oxygen, fluorine gas, water vapor and, if necessary, chemical gas are used in the downstream microwave ashing process.
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