JPH08339989A - ホトレジストに対する高選択性と金属エッチ残余物の除去を伴う集積回路構造における金属エッチングの方法と装置 - Google Patents
ホトレジストに対する高選択性と金属エッチ残余物の除去を伴う集積回路構造における金属エッチングの方法と装置Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板がエッチングされる間に、基板支持部に
RFバイアスパワーを供給する、振幅変調器を提供する
ことにより、ホトレジストマスクの侵食を防止、排除し
ながら金属エッチ残余物の除去を行う、集積回路構造の
為の金属相互接合層を形成する為にマスクされた金属層
をパターニングする方法およb装置を提供すること。 【解決手段】 RFパワーの振幅変調器は、エッチング
プロセスにおいて、金属層のパターニングに逆に衝撃を
与えるほどホトレジストマスクを侵食することなく、エ
ッチングプロセスの際に形成される金属エッチ残余物の
除去に効果的な規模(パルス高)および効果的な継続時
間(パルス幅)のRFパワーの、ショートパルスを重ね
合わせる。
RFバイアスパワーを供給する、振幅変調器を提供する
ことにより、ホトレジストマスクの侵食を防止、排除し
ながら金属エッチ残余物の除去を行う、集積回路構造の
為の金属相互接合層を形成する為にマスクされた金属層
をパターニングする方法およb装置を提供すること。 【解決手段】 RFパワーの振幅変調器は、エッチング
プロセスにおいて、金属層のパターニングに逆に衝撃を
与えるほどホトレジストマスクを侵食することなく、エ
ッチングプロセスの際に形成される金属エッチ残余物の
除去に効果的な規模(パルス高)および効果的な継続時
間(パルス幅)のRFパワーの、ショートパルスを重ね
合わせる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路構造の形成に有
効である、金属をエッチングするための方法と装置に関
する。特に本発明は、ホトレジストマスクの材料に対し
高選択性を示し、一方金属エッチ残余物に良好な除去効
果を示す、集積回路構造の金属部分のエッチングの方法
と装置に関する。
効である、金属をエッチングするための方法と装置に関
する。特に本発明は、ホトレジストマスクの材料に対し
高選択性を示し、一方金属エッチ残余物に良好な除去効
果を示す、集積回路構造の金属部分のエッチングの方法
と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路構造の製造において、相互に接
続する1層またはそれ以上の層の金属層は、基板上に形
成された個々の半導体デバイスを電気的に接続し、所望
の電子回路を形成する為に使用される。慣例的に、その
ような金属接続は、最初に基板上方に金属層を蒸着さ
せ、次に金属層の上方にホトレジストマスクを形成する
ことによりパターニングし、さらに金属層の露光された
部分をエッチングすることにより製造される。金属層は
通常アルミニウムを含み、塩素ベースの化学を用いる低
圧プラズマエッチがアルミニウム金属をエッチングする
為に一般的に用いられる。しかし、該アルミニウム金属
相互接続を形成するために用いられるアルミニウム金属
は、通常10%またはそれ以下の、少量の銅などの他の
金属を含んでいるアルミ合金であり、さらに微量の不純
物も含んでいる可能性もある。このような合金化してい
る物質や不純物は、金属層のパターニングの際にエッチ
残余物を生成する可能性があり、該残余物は集積回路構
造の表面から除去されなくてはならない。
続する1層またはそれ以上の層の金属層は、基板上に形
成された個々の半導体デバイスを電気的に接続し、所望
の電子回路を形成する為に使用される。慣例的に、その
ような金属接続は、最初に基板上方に金属層を蒸着さ
せ、次に金属層の上方にホトレジストマスクを形成する
ことによりパターニングし、さらに金属層の露光された
部分をエッチングすることにより製造される。金属層は
通常アルミニウムを含み、塩素ベースの化学を用いる低
圧プラズマエッチがアルミニウム金属をエッチングする
為に一般的に用いられる。しかし、該アルミニウム金属
相互接続を形成するために用いられるアルミニウム金属
は、通常10%またはそれ以下の、少量の銅などの他の
金属を含んでいるアルミ合金であり、さらに微量の不純
物も含んでいる可能性もある。このような合金化してい
る物質や不純物は、金属層のパターニングの際にエッチ
残余物を生成する可能性があり、該残余物は集積回路構
造の表面から除去されなくてはならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来において、このよ
うな残余物の効果的な除去は、エッチングプロセス中に
基板が載置される基板支持部へ高バイアスパワーを印加
することにより得られる高エネルギーイオン衝撃を使用
することが必要であった。高パワーとは、直径6インチ
のシリコン基板上の金属層がエッチングされる場合、少
なくとも200ワットのバイアスパワーと等価のバイア
スパワーを意味し、この等価パワーレベルは1000ワ
ットに達することもある。このような高バイアスパワー
の使用は、金属層へのパターニング中に生成されたエッ
チ残余物の除去に効果的である一方、該ホトレジストマ
スクの侵食という更なる間題をひきおこす。ホトレジス
トエッチマスクの侵食は金属を必要以上にエッチングす
る可能性があり、不要な金属配線の薄細化(thinning)
やアンダーカット、また極端な場合は金属配線をすぺて
エッチングする結果となり、基板配線上に閉回路が作ら
れる結果となる。このようなホトレジストマスクの侵食
は100ワット以上の等価バイアスパワーが用いられた
ときに発生し始める可能性があり、200ワットの高さ
の等価バイアスパワーが用いられると不満足なレベルに
なる。
うな残余物の効果的な除去は、エッチングプロセス中に
基板が載置される基板支持部へ高バイアスパワーを印加
することにより得られる高エネルギーイオン衝撃を使用
することが必要であった。高パワーとは、直径6インチ
のシリコン基板上の金属層がエッチングされる場合、少
なくとも200ワットのバイアスパワーと等価のバイア
スパワーを意味し、この等価パワーレベルは1000ワ
ットに達することもある。このような高バイアスパワー
の使用は、金属層へのパターニング中に生成されたエッ
チ残余物の除去に効果的である一方、該ホトレジストマ
スクの侵食という更なる間題をひきおこす。ホトレジス
トエッチマスクの侵食は金属を必要以上にエッチングす
る可能性があり、不要な金属配線の薄細化(thinning)
やアンダーカット、また極端な場合は金属配線をすぺて
エッチングする結果となり、基板配線上に閉回路が作ら
れる結果となる。このようなホトレジストマスクの侵食
は100ワット以上の等価バイアスパワーが用いられた
ときに発生し始める可能性があり、200ワットの高さ
の等価バイアスパワーが用いられると不満足なレベルに
なる。
【0004】従って、金属層のエッチング時に生成され
るエッチ残余物がパターニングプロセス中に除去され、
一方ホトレジストマスクの侵食が防止、排除される、集
積回路構造の製造における金属層のパターニングの方法
や装置が望まれる。
るエッチ残余物がパターニングプロセス中に除去され、
一方ホトレジストマスクの侵食が防止、排除される、集
積回路構造の製造における金属層のパターニングの方法
や装置が望まれる。
【0005】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、エ
ッチングされる基板に供拾されるRFバイアスパワーの
振幅変調器を供給することにより、金属残余物を除去し
かつホトレジストマスクの侵食を防止または排除する、
集積回路構造の金属相互接続を行なう金属層を形成する
ためのマスクされた金属層をパターニングする方法と装
置を供給する。RFパワーの振幅変調器は、エッチング
プロセスにおいて、金属層のパターニングに逆に衡撃を
与える程ホトレジストエッチマスクを侵食することな
く、エッチングプロセスの際に形成される金属エッチ残
余物の除去に効果的な規模(パルス高)と効果的な継続
時間(パルス幅)のRFパワーのショートパルスを重ね
合わせる。
ッチングされる基板に供拾されるRFバイアスパワーの
振幅変調器を供給することにより、金属残余物を除去し
かつホトレジストマスクの侵食を防止または排除する、
集積回路構造の金属相互接続を行なう金属層を形成する
ためのマスクされた金属層をパターニングする方法と装
置を供給する。RFパワーの振幅変調器は、エッチング
プロセスにおいて、金属層のパターニングに逆に衡撃を
与える程ホトレジストエッチマスクを侵食することな
く、エッチングプロセスの際に形成される金属エッチ残
余物の除去に効果的な規模(パルス高)と効果的な継続
時間(パルス幅)のRFパワーのショートパルスを重ね
合わせる。
【0006】
【実施の形態】図1を参考にすると、慣例のプラズマエ
ッチ装置は、基板10を上部に載置した基板支持構造4
を内部に備えたエッチチャンバ2を有する。エッチチャ
ンバ2は、エッチガスの供給源20を備えている。図1
に示すように、チャンバ2内部のシャワーヘヅド6に接
続されているRFプラズマパワー源24からRFプラズ
マパワーのソースかシャワーヘッド6に供給されること
によってプラズマがチャンバ2に直接形成されるとき、
エッチガスはシャワーヘッド6を通してチャンバ2に直
接供給され、その場合シャワーヘッド6は一つの電極と
しての役目をはたし、一方接地されたチャンバ2はもう
一方の電極の役目をはたす。また、プラズマは、例えば
誘導プラズマ電源のような遠隔プラズマ発生源としての
役目をはたす隣接チャンバ(図示せず)から発生される
場合もあり、この場合、エッチガスはエッチチャンバ2
に入る前にイオン化が行なわれるように該隣接チャンバ
に流入される。
ッチ装置は、基板10を上部に載置した基板支持構造4
を内部に備えたエッチチャンバ2を有する。エッチチャ
ンバ2は、エッチガスの供給源20を備えている。図1
に示すように、チャンバ2内部のシャワーヘヅド6に接
続されているRFプラズマパワー源24からRFプラズ
マパワーのソースかシャワーヘッド6に供給されること
によってプラズマがチャンバ2に直接形成されるとき、
エッチガスはシャワーヘッド6を通してチャンバ2に直
接供給され、その場合シャワーヘッド6は一つの電極と
しての役目をはたし、一方接地されたチャンバ2はもう
一方の電極の役目をはたす。また、プラズマは、例えば
誘導プラズマ電源のような遠隔プラズマ発生源としての
役目をはたす隣接チャンバ(図示せず)から発生される
場合もあり、この場合、エッチガスはエッチチャンバ2
に入る前にイオン化が行なわれるように該隣接チャンバ
に流入される。
【0007】さらに図1に従って説明すると、基板支持
構造4上には、ライン39を通し、RFパワ一発生器3
2、電圧制御滅衰器34、パワー増幅器36およびフィ
ードバック制御ループ37により構成されるRF供給源
30へと接続された電気配線によって、基本RFバイア
スが供給され、このフィードバックループ37は、コン
トロールユニット増幅器38からアウトプットパワーの
一部をフィードバックしさらに電圧制御減衰器34に接
続されている。基板支持部にRFバイアスパワーを供給
する為に慣例的に使用されている市販のRFバイアスパ
ワー供給源としては、ENI Model OEM一12AMと、ENI M
odel OEM一l2B一02 RFパワー供給源がある。
構造4上には、ライン39を通し、RFパワ一発生器3
2、電圧制御滅衰器34、パワー増幅器36およびフィ
ードバック制御ループ37により構成されるRF供給源
30へと接続された電気配線によって、基本RFバイア
スが供給され、このフィードバックループ37は、コン
トロールユニット増幅器38からアウトプットパワーの
一部をフィードバックしさらに電圧制御減衰器34に接
続されている。基板支持部にRFバイアスパワーを供給
する為に慣例的に使用されている市販のRFバイアスパ
ワー供給源としては、ENI Model OEM一12AMと、ENI M
odel OEM一l2B一02 RFパワー供給源がある。
【0008】図2は、基板10上のアルミニウム層など
の金属層を有する従来技術による断面図を示し、金属層
12の上方にはホトレジストマスク14が蒸着されてい
る。約10ミリトールから250ミリトールの圧力のC
l2ガスと、BCl3ガスの混合気体のような塩素の化学
作用で説明される従来技術の方法と装置を用いて、金属
層12がホトレジストマスク14を通してエッチングさ
れる場合、金属層12をエッチングしている間レジスト
マスクを侵食したり損傷を与えたりしない基板支持部バ
イアスバワーレベル、例えば6インチ直径の基板の場合
には約100ワット程度の基本バイアスパワーレベルの
使用は、エッチング中に基板10上に堆積する金属エッ
チ残余物を除去するには十分でない。しかし、図3で示
されるように、基本バイアスパワーレベルがエッチ残余
物を除去するのに十分なレベル、例えば6インチ直径の
基板に対し約200ワットと等価の基本バイアスパワー
レベルに上昇すると、ホトレジストマスク14はエッチ
ング中に徐々に侵食され、その結果、12a’に示され
るように、マスク14’下の金属層12の部分のアンダ
ーカットを許容するのに十分な程度に侵食されたマスク
14’を備えた、図3に示される構造になる。つまり
(図5に示されるように)エッチングされずに残存すぺ
きであり、金属層12から形成されるべき所望の金属配
線や、ワイヤリングハーネスの部分を形成する、金属層
12の部分12aが、図3の従来技術構造において、部
分的にエッチングされていることが示されている。
の金属層を有する従来技術による断面図を示し、金属層
12の上方にはホトレジストマスク14が蒸着されてい
る。約10ミリトールから250ミリトールの圧力のC
l2ガスと、BCl3ガスの混合気体のような塩素の化学
作用で説明される従来技術の方法と装置を用いて、金属
層12がホトレジストマスク14を通してエッチングさ
れる場合、金属層12をエッチングしている間レジスト
マスクを侵食したり損傷を与えたりしない基板支持部バ
イアスバワーレベル、例えば6インチ直径の基板の場合
には約100ワット程度の基本バイアスパワーレベルの
使用は、エッチング中に基板10上に堆積する金属エッ
チ残余物を除去するには十分でない。しかし、図3で示
されるように、基本バイアスパワーレベルがエッチ残余
物を除去するのに十分なレベル、例えば6インチ直径の
基板に対し約200ワットと等価の基本バイアスパワー
レベルに上昇すると、ホトレジストマスク14はエッチ
ング中に徐々に侵食され、その結果、12a’に示され
るように、マスク14’下の金属層12の部分のアンダ
ーカットを許容するのに十分な程度に侵食されたマスク
14’を備えた、図3に示される構造になる。つまり
(図5に示されるように)エッチングされずに残存すぺ
きであり、金属層12から形成されるべき所望の金属配
線や、ワイヤリングハーネスの部分を形成する、金属層
12の部分12aが、図3の従来技術構造において、部
分的にエッチングされていることが示されている。
【0009】図4と5に示される本発明に従うと、RF
基本バイアスパワー供給源30は、図4に示されるよう
に、ホトレジストマスクのいかなる実質的侵食もなく金
属配線や相互接続12aを形成するため、基板10上の
アルミニウム層のような金属層をエッチングするに十分
であるがエッチング中に基板10の表面上に堆積する金
属エッチ残余物を除去するには不十分な基板の基本バイ
アスパワー信号を基板支持構造6に伝えるように、設定
されている。基本バイアスパワー信号は6インチ直径の
基板に対して約100ワットの基本バイアスパワーレペ
ルに相当し、また、基本“等価バイアスパワーレベル”
として言及され、該用語は以下のように定義される。該
基本“等価バイアスパワーレペル”信号は、本発明によ
ると、形成される金属エッチ残余物の望まれる除去を達
成するのに十分な規模(パルス高)であるが、エッチン
グされる金属層の上方にあるホトレジストマスクに損傷
を与えるほどの継続時間(パルス幅)ではない周期的な
より高いバイアスパワーパルスを重ね合わせることによ
り調整されるものである。
基本バイアスパワー供給源30は、図4に示されるよう
に、ホトレジストマスクのいかなる実質的侵食もなく金
属配線や相互接続12aを形成するため、基板10上の
アルミニウム層のような金属層をエッチングするに十分
であるがエッチング中に基板10の表面上に堆積する金
属エッチ残余物を除去するには不十分な基板の基本バイ
アスパワー信号を基板支持構造6に伝えるように、設定
されている。基本バイアスパワー信号は6インチ直径の
基板に対して約100ワットの基本バイアスパワーレペ
ルに相当し、また、基本“等価バイアスパワーレベル”
として言及され、該用語は以下のように定義される。該
基本“等価バイアスパワーレペル”信号は、本発明によ
ると、形成される金属エッチ残余物の望まれる除去を達
成するのに十分な規模(パルス高)であるが、エッチン
グされる金属層の上方にあるホトレジストマスクに損傷
を与えるほどの継続時間(パルス幅)ではない周期的な
より高いバイアスパワーパルスを重ね合わせることによ
り調整されるものである。
【0010】周期的なより高いバイアスパワーパルス
は、後に述ぺる第2RFパワー発生器50が所望のパル
ス高、パルス継続時間および周波数にセットされた状態
で、結合コンデンサ54を通し基本パワー供給源30の
電圧制御減衰器34に連結される第2又はパルス化パワ
ー発生器50から、電圧制御滅衰器34にパルス化信号
を与えることにより基板支持部4に供給される。
は、後に述ぺる第2RFパワー発生器50が所望のパル
ス高、パルス継続時間および周波数にセットされた状態
で、結合コンデンサ54を通し基本パワー供給源30の
電圧制御減衰器34に連結される第2又はパルス化パワ
ー発生器50から、電圧制御滅衰器34にパルス化信号
を与えることにより基板支持部4に供給される。
【0011】基本バイアスパワー信号を基板支持部に供
給するために用いられた、高パワーレベルのパルスを供
給するために用いられた、RFパワー供給源30内のR
Fパワー発生器32および高バワーレペルのパルスを供
給するのに用いられた、第2RFパワー発生器50は、
通常のRFの範囲である2〜10mHz内のいかなる周
波数にも伝送可能なRF発生器をそれぞれ有する。便宜
上、13.54mHzのRFパワー発生器は、両方のR
F信号発生器に利用されてもよいる。一般的な市販の第
2RFパワー発生器のソースで、調整可能なパルス高、
調整可能なパルス輻、および調整可能な周波数を供拾で
きるものとしては、Wavetec の Model395波形発生器
がある。
給するために用いられた、高パワーレベルのパルスを供
給するために用いられた、RFパワー供給源30内のR
Fパワー発生器32および高バワーレペルのパルスを供
給するのに用いられた、第2RFパワー発生器50は、
通常のRFの範囲である2〜10mHz内のいかなる周
波数にも伝送可能なRF発生器をそれぞれ有する。便宜
上、13.54mHzのRFパワー発生器は、両方のR
F信号発生器に利用されてもよいる。一般的な市販の第
2RFパワー発生器のソースで、調整可能なパルス高、
調整可能なパルス輻、および調整可能な周波数を供拾で
きるものとしては、Wavetec の Model395波形発生器
がある。
【0012】RFパワー発生器50により伝送される高
パワーバルスのパルス速度または繰り返し速度は、約5
kHzから約20kHzに変化する。低い繰り返し速度ま
たは周波数速度は、マスク下の金属層のアンダーカツト
を引き起こす可能性かあり、これは金属層12がエッチ
ングされるときに、マスク14の下に形成されている金
属配線の側壁に形成される不適当な量のポリマーのため
に起こると信じられている。周波数の範囲の高限界は、
プロセスの限界によるものより、むしろ回路の応答時間
で制限されていて、適当な回路が利用可能存在であれ
ば、より高い周波数は使用可能である。
パワーバルスのパルス速度または繰り返し速度は、約5
kHzから約20kHzに変化する。低い繰り返し速度ま
たは周波数速度は、マスク下の金属層のアンダーカツト
を引き起こす可能性かあり、これは金属層12がエッチ
ングされるときに、マスク14の下に形成されている金
属配線の側壁に形成される不適当な量のポリマーのため
に起こると信じられている。周波数の範囲の高限界は、
プロセスの限界によるものより、むしろ回路の応答時間
で制限されていて、適当な回路が利用可能存在であれ
ば、より高い周波数は使用可能である。
【0013】高パワーのRFパルスのピークレベルまた
は高さは、最小約200Wの“等価バイアスパワーレベ
ル”から、最大約1000Wの“等価バイアスバワーレ
ベル”に変化しなければならなず、最小ワット数は、パ
ターンプロセス中に形成される金属エッチ残余物の所望
の除去に効果を与えるために必要な最小パワーによって
制御される。ここで使われる“等価バイアスパワーレペ
ル”という用語は、6インチ直径の基板に対して要求さ
れる基本バイアスパワーレベルと、パルス化したバイア
スパワーレベルのピークで定義したものを意味してい
て、他の基板サイズが利用される場合、実際の基本バイ
アスパワーレベルとパルス化したバイアスパワーレベル
は、このような“等価バイアスパワーレベル”から調整
される必要があることを理解しなければならない。パル
スの最大パルス高さまたはピークパワーレベルは、ホト
レジストマスクの損傷を避ける必要性により調整され
る。最適のパルス化等価バイアスパワーレベルの範囲
は、約200から約500ワットに変化し、最適のパル
ス化等価バイアスパワーピークレペルは以下に述ぺるよ
うに、パルスの継続時間又は輻に関係している。
は高さは、最小約200Wの“等価バイアスパワーレベ
ル”から、最大約1000Wの“等価バイアスバワーレ
ベル”に変化しなければならなず、最小ワット数は、パ
ターンプロセス中に形成される金属エッチ残余物の所望
の除去に効果を与えるために必要な最小パワーによって
制御される。ここで使われる“等価バイアスパワーレペ
ル”という用語は、6インチ直径の基板に対して要求さ
れる基本バイアスパワーレベルと、パルス化したバイア
スパワーレベルのピークで定義したものを意味してい
て、他の基板サイズが利用される場合、実際の基本バイ
アスパワーレベルとパルス化したバイアスパワーレベル
は、このような“等価バイアスパワーレベル”から調整
される必要があることを理解しなければならない。パル
スの最大パルス高さまたはピークパワーレベルは、ホト
レジストマスクの損傷を避ける必要性により調整され
る。最適のパルス化等価バイアスパワーレベルの範囲
は、約200から約500ワットに変化し、最適のパル
ス化等価バイアスパワーピークレペルは以下に述ぺるよ
うに、パルスの継続時間又は輻に関係している。
【0014】基本またはパルス化等価バイアスパワーレ
ベルは、単位平方センチメートル当たりのワット数(W
/cm2)でも表されることができることに注意しなけ
ればならない。6インチ直径の基板では、基本バイアス
パワーレベルは約1.72W/cm2で表され、パルス化
バイアスパワーピークレベルは、約8.62W/cm2の
パワーレペルを有するパルスの最適の最大パワーレペル
にて約3.45W/cm2から約17.24W/cm2の範
囲で表される。
ベルは、単位平方センチメートル当たりのワット数(W
/cm2)でも表されることができることに注意しなけ
ればならない。6インチ直径の基板では、基本バイアス
パワーレベルは約1.72W/cm2で表され、パルス化
バイアスパワーピークレベルは、約8.62W/cm2の
パワーレペルを有するパルスの最適の最大パワーレペル
にて約3.45W/cm2から約17.24W/cm2の範
囲で表される。
【0015】高パワーパルスの継続時間またはパルス輻
は、デューティサイクルの約5%から約40%の間で変
化し、約5%未満では所望の金属エッチ残余物の除去に
不十分であり、約40%を越える継続時間は、ホトレジ
ストマスクの過剰な侵食を引き起こすと考えられてい
る。最適と考えられる約25%の継続時間にて、デュー
ティサイクルの約20から約30%の継続時間か好まし
い。しかしパルスの継続時間または幅はそれぞれのデュ
ーティサイクルの中で基板支持部に伝えられる付加的バ
イアスパワーの総量を決定する為に、逆比例の関係で、
高パワーパルスのレベルすなわちパルス高に関係してい
る。このように各パルス間においてパワーレベルすなわ
ちパルス高が高くなると継続時間すなわちパルス幅は短
くなり、前述したようにパルス高とパルス輻の限界内で
なければならず、また逆の場合も同様である。
は、デューティサイクルの約5%から約40%の間で変
化し、約5%未満では所望の金属エッチ残余物の除去に
不十分であり、約40%を越える継続時間は、ホトレジ
ストマスクの過剰な侵食を引き起こすと考えられてい
る。最適と考えられる約25%の継続時間にて、デュー
ティサイクルの約20から約30%の継続時間か好まし
い。しかしパルスの継続時間または幅はそれぞれのデュ
ーティサイクルの中で基板支持部に伝えられる付加的バ
イアスパワーの総量を決定する為に、逆比例の関係で、
高パワーパルスのレベルすなわちパルス高に関係してい
る。このように各パルス間においてパワーレベルすなわ
ちパルス高が高くなると継続時間すなわちパルス幅は短
くなり、前述したようにパルス高とパルス輻の限界内で
なければならず、また逆の場合も同様である。
【0016】本発明の方法と装置をさらに詳細に説明す
ると、数枚の6インチ直径のシリコンウエハーが1ミク
ロンの厚さのアルミニウム層で被覆され、1.5ミクロ
ンの厚さのホトレジストマスクが、各金属層の上に形成
された。
ると、数枚の6インチ直径のシリコンウエハーが1ミク
ロンの厚さのアルミニウム層で被覆され、1.5ミクロ
ンの厚さのホトレジストマスクが、各金属層の上に形成
された。
【0017】続いて、それぞれの被覆されたウエハー
は、ウエハー保持部上で維持された約40℃の温度で、
12ミリトールの圧力で保たれた電気的に接地された1
6リットルのチャンバ内のウエハー保持部に載置され
た。それぞれの被覆されたウエハーは、次に1200ワ
ットのパワーレベルでチャンバ内でプラズマか維持され
る間に、チャンバ内への180標準cm3/分(scc
m)のCl2と60sccmのBCl3の流れからなるエ
ッチング工程によりパターニングされる。それぞれの場
合、エッチングは総時間約1分の間に行なわれた。
は、ウエハー保持部上で維持された約40℃の温度で、
12ミリトールの圧力で保たれた電気的に接地された1
6リットルのチャンバ内のウエハー保持部に載置され
た。それぞれの被覆されたウエハーは、次に1200ワ
ットのパワーレベルでチャンバ内でプラズマか維持され
る間に、チャンバ内への180標準cm3/分(scc
m)のCl2と60sccmのBCl3の流れからなるエ
ッチング工程によりパターニングされる。それぞれの場
合、エッチングは総時間約1分の間に行なわれた。
【0018】被覆されたウエハー1枚は、約100ワッ
トのレペルでウエハー保持部に基本RFバイアスパワー
を印加することにより、金属パターン中に被覆ウエハー
の慣例(従来技術)のRFバイアスをかけた。パターニ
ングステップの後、ウエハー上のエッチングされた金属
層と、その上に存在するホトレジストマスクは、レジス
トマスクの侵食と、マスク下に残る金属層の残存部分の
アンダーカットのために、走査型顕微鏡(SEM)を用い
て検査された。重大なマスクの侵食や金属層のアンター
カットは見い出せなかった。しかし、金属エッチ残余物
はエッチングされたウエハーの表面上に存在し、この基
本バイアスパワーレベルはこのようなエッチ残余物の除
去に不十分であることを示していた。
トのレペルでウエハー保持部に基本RFバイアスパワー
を印加することにより、金属パターン中に被覆ウエハー
の慣例(従来技術)のRFバイアスをかけた。パターニ
ングステップの後、ウエハー上のエッチングされた金属
層と、その上に存在するホトレジストマスクは、レジス
トマスクの侵食と、マスク下に残る金属層の残存部分の
アンダーカットのために、走査型顕微鏡(SEM)を用い
て検査された。重大なマスクの侵食や金属層のアンター
カットは見い出せなかった。しかし、金属エッチ残余物
はエッチングされたウエハーの表面上に存在し、この基
本バイアスパワーレベルはこのようなエッチ残余物の除
去に不十分であることを示していた。
【0019】二番目の被覆されたウエハーもまた、ウエ
ハー上の金属層のパターニング中、ウエハーの慣例(従
来技術)であるRFバイアスをかけたものであるが、ウ
エハー保持部に印加した基本バイアスパワーレペルは、
200ワツトに高められている。エッチングされた金属
層とその上のホトレジストマスクを含むウエハーは、上
述した方法と同様の方法で検査されたとき、金属エッチ
ング残余物の形跡は発見されなかったが、レジストマス
クは、ひどく侵食されていて下のパターニングされた金
属層のアンダーカットは明らかであった。
ハー上の金属層のパターニング中、ウエハーの慣例(従
来技術)であるRFバイアスをかけたものであるが、ウ
エハー保持部に印加した基本バイアスパワーレペルは、
200ワツトに高められている。エッチングされた金属
層とその上のホトレジストマスクを含むウエハーは、上
述した方法と同様の方法で検査されたとき、金属エッチ
ング残余物の形跡は発見されなかったが、レジストマス
クは、ひどく侵食されていて下のパターニングされた金
属層のアンダーカットは明らかであった。
【0020】3番目の被覆ウエハー上の金属層は、それ
それのパルスサイクルの約30%のパルス継続時間又は
パルス幅および5kHzの繰り返し速度又はパルス周波
数で、200ワットのパワーレベルすなわちパルス高で
の重ね合わせパルスで、100ワットの基本ウエハー支
持部バイアスパワーレベル搬送信号を有する、ウエハー
支持部へのパルス化又は調整されたバイアス信号を供給
することによる本発明の方法又は装置に応じてパターニ
ングされたものである。
それのパルスサイクルの約30%のパルス継続時間又は
パルス幅および5kHzの繰り返し速度又はパルス周波
数で、200ワットのパワーレベルすなわちパルス高で
の重ね合わせパルスで、100ワットの基本ウエハー支
持部バイアスパワーレベル搬送信号を有する、ウエハー
支持部へのパルス化又は調整されたバイアス信号を供給
することによる本発明の方法又は装置に応じてパターニ
ングされたものである。
【0021】金属層のパターニング完了後、該ウエハー
は上記方法と同様に検査された。レジストマスクは侵食
なく、パターニングされた金属層の明らかなアンダーカ
ットの形跡もなく、ウエハー上に存在する明らかな金属
エッチの残余物は存在しなかった。
は上記方法と同様に検査された。レジストマスクは侵食
なく、パターニングされた金属層の明らかなアンダーカ
ットの形跡もなく、ウエハー上に存在する明らかな金属
エッチの残余物は存在しなかった。
【0022】このように、本発明による方法と装置は、
ホトレジストマスクの侵食の抑制又は防止を効果的なバ
イアスパワーをウエハーに供給する。
ホトレジストマスクの侵食の抑制又は防止を効果的なバ
イアスパワーをウエハーに供給する。
【0023】
【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
は、エッチングプロセスにおいて、金属層のパターニン
グに衝撃を与えるほどホトレジストマスクを侵食するこ
となく、エッチングプロセスの際に形成される金属エッ
チ残余物の除去に効果的な規模(パルス高)と効果的な
継続時間(パルス輻)のRFパワーを重ね合わせること
が可能な、エッチングされる基板に供給されるRFパワ
ーの振輻変調器を供給するため、金属エッチ残余物を除
去し、かつホトレジストマスクの侵食を防止又は排除し
ながら、集積回路の金属相互接続を行なう金属層を形成
するためにマスクされた金属層をパターニングすること
ができる。
は、エッチングプロセスにおいて、金属層のパターニン
グに衝撃を与えるほどホトレジストマスクを侵食するこ
となく、エッチングプロセスの際に形成される金属エッ
チ残余物の除去に効果的な規模(パルス高)と効果的な
継続時間(パルス輻)のRFパワーを重ね合わせること
が可能な、エッチングされる基板に供給されるRFパワ
ーの振輻変調器を供給するため、金属エッチ残余物を除
去し、かつホトレジストマスクの侵食を防止又は排除し
ながら、集積回路の金属相互接続を行なう金属層を形成
するためにマスクされた金属層をパターニングすること
ができる。
【図1】図1は、ブロック線図で表した従来技術のエッ
チングチャンバで、一般的な従来のプラズマエッチプロ
セスが行なわれている間、基板上にバイアスをかけるた
めにエッチングチャンバ内の基板支持部にバイアスパワ
ーを供給する、従来技術のRFバイアスパワー供給源の
構成部分である。
チングチャンバで、一般的な従来のプラズマエッチプロ
セスが行なわれている間、基板上にバイアスをかけるた
めにエッチングチャンバ内の基板支持部にバイアスパワ
ーを供給する、従来技術のRFバイアスパワー供給源の
構成部分である。
【図2】図2は、基板の垂直断面図の一部分で、基板上
に金属層があり、金属層をパターニングする工程前のホ
トレジストマスクが該金属層上に存在する。
に金属層があり、金属層をパターニングする工程前のホ
トレジストマスクが該金属層上に存在する。
【図3】図3は、マスクを通して金属層をパターニング
した後の図2の状態を示した基板の縦断面図の一部分
で、図1に示された従来の装置と方法が用いられ、該バ
イアスパワーが、バイアスパワーが基板支持部に供給さ
れるとき、エッチング時に生成されるエッチ残余物を除
去するのに十分なレベルに設定されている。
した後の図2の状態を示した基板の縦断面図の一部分
で、図1に示された従来の装置と方法が用いられ、該バ
イアスパワーが、バイアスパワーが基板支持部に供給さ
れるとき、エッチング時に生成されるエッチ残余物を除
去するのに十分なレベルに設定されている。
【図4】図4は、図1に示すRFバイアスパワー供給源
を、本発明に従い、基板支持部に供給されているバイア
スパワーに振幅変調した高RFパワーのパルスを供給す
るために改良したものである。
を、本発明に従い、基板支持部に供給されているバイア
スパワーに振幅変調した高RFパワーのパルスを供給す
るために改良したものである。
【図5】図5は、図4に示すように、ホトレジストマス
クに損傷は与えないがエッチ残余物の除去にも不十分で
あるレベルで基枚保持部に供給される基本バイアスパワ
ー信号と、該バイアスパワ信号の上にエッチング、時に
生成されるエッチ残余物を除去するのに十分な高さであ
るがホトレジストマスクに損傷を与える程持続しないレ
ベルのパワーにセットされている周期的なパルスのバイ
アスパワー信号を加えた本発明の方法、装置を用いて、
マスクを通して金属層のパターニングを終えた後の図2
の状態を示した基板の垂直断面図の一部分である。
クに損傷は与えないがエッチ残余物の除去にも不十分で
あるレベルで基枚保持部に供給される基本バイアスパワ
ー信号と、該バイアスパワ信号の上にエッチング、時に
生成されるエッチ残余物を除去するのに十分な高さであ
るがホトレジストマスクに損傷を与える程持続しないレ
ベルのパワーにセットされている周期的なパルスのバイ
アスパワー信号を加えた本発明の方法、装置を用いて、
マスクを通して金属層のパターニングを終えた後の図2
の状態を示した基板の垂直断面図の一部分である。
【図6】図6は本発明の過程を示したフローシートであ
る。
る。
2…エッチングチヤンバ、4…基板支持部構造、6…シ
ヤワーヘッド、10…基板、12a、12a’…金属
層、14、14a、14a’…ホトレジストマスク、2
0…エッチガス源、24…RFプラズマパワー源、30
…RF供給源、32…RFパワー発生器、34…電圧制
御滅哀器、36…パワー増幅器、37…フィードバック
制御ループ、38…コントロールユニット増輻器、39
…ライン、50…パルス化RFパワー発生器、54…結
合コンデンサ
ヤワーヘッド、10…基板、12a、12a’…金属
層、14、14a、14a’…ホトレジストマスク、2
0…エッチガス源、24…RFプラズマパワー源、30
…RF供給源、32…RFパワー発生器、34…電圧制
御滅哀器、36…パワー増幅器、37…フィードバック
制御ループ、38…コントロールユニット増輻器、39
…ライン、50…パルス化RFパワー発生器、54…結
合コンデンサ
Claims (22)
- 【請求項1】 金属エッチ残余物を除去し、またホトレ
ジストマスクの侵食を防止または排除する、集積回路構
造の金属相互接続の層を形成するためにマスクされた金
属層をパターニングする方法であって、エッチプロセス
の間に形成される金属エッチ残余物を除去し、またホト
レジストエッチマスクの侵食や金属屑のアンダーカット
を最小にするために、効果的な継続時間(duration)と
効果的な規模(magnitude)のRFバイアスパワーのシ
ョートパルスを重ね合わせる工程を含む、エッチングさ
れる基板の保持部へ供給される基本RFバイアスパワー
の振幅変調器を供給する手段を含む方法。 - 【請求項2】 高バイアスパワーの前記パルスの繰り返
し速度(repetitionrate)は、前記金属層のアンダーカ
ットを避けるために有効な最小速度を含む請求項1記載
の方法。 - 【請求項3】 高バイアスパワーの前記パルスの繰り返
し速度は、前記金属層のアンダーカットを最小にするた
めに約5kHzの最小速度を含む請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 RFパワーの前記パルスの前記パルス規
模が、金属エッチ残余物の除去を確実に行なうために少
なくとも約200ワットの最小等価バイアスパワーレベ
ルを含む請求項2記載の方法。 - 【請求項5】 RFパワーの前記パルスの前記パルス規
模が、前記金属層のアンダーカットや前記レジストマス
クの侵食を防ぐために約1000ワットの最大等価バイ
アスパワーレペルを含む請求項2記載の方法。 - 【請求項6】 RFパワーの前記パルスの前記パルス規
模が、金属エッチ残余物の除去を確実に行なうために少
なくとも約200ワットの最小等価バイアスパワーレペ
ルから、前記金属層のアンダーカットや前記レジストマ
スクの侵食を防ぐために約1000ワットの最大等価バ
イアスパワーレベルまでを含む請求項2記載の方法。 - 【請求項7】 RFパワーの前記パルスの前記パルス継
続時間が、前記金属エッチ残余物の十分な除去を確実に
行なうために、最小限度で前記パルスのデューティサイ
クルの少なくとも約5%を含む請求項2記載の方法。 - 【請求項8】 RFパワーの前記パルスの前記パルス継
続時間が、前記金属エッチ残余物の十分な除去を確実に
行なうために、最小限度で前記パルスのデューティサイ
クルの少なくとも約20%を含む請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 RFパワーの前記パルスの前記パルス継
続時間が、前記金属層のアンダーカットや前記ホトレジ
ストマスクの侵食を防ぐために、最大限度で前記パルス
のデューティサイクルの約40%を含む請求項2記載の
方法。 - 【請求項10】 RFパワーの前記パルスの前記パルス
継続時間が、前記金属層のアンダーカットや前記レジス
トマスクの侵食を防ぐために、最大限度前記パルスの衡
撃係数の約30%を含む請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 RFパワーの前記パルスの前記パルス
継続時間が、前記金属エッチ残余物の十分な除去を確実
に行なうために、最小限度で前記パルスのデューティサ
イクルの少なくとも約5%、前記金属層のアンダーカッ
トや前記ホトレジストマスクの侵食を防ぐために最大限
度で前記パルスのデューティサイクルの約40%を含む
請求項2記載の方法。 - 【請求項12】前記基板支持部へ供拾される基本バイア
スパワーの等価バイアスパワーレペルが、約100ワッ
トを含む請求項2記載の方法。 - 【請求項13】 金属エッチ残余物を除去し、またホト
レジストマスクの侵食を抑制または排除する、集積回路
構造の金属相互接続を行なう金属層を形成するためマス
クされた金属層をパターニングする方法であって、エッ
チプロセスの間に形成される金属エッチ残余物を除去
し、また金属層のアンダーカットやホトレジストエッチ
マスクの侵食を最小にするために、約200ワットから
約1000ワットの等価バイアスパワーレペルで、少な
くとも約5kHzの繰り返し速度で、前記パルスのデュ
ーティサイクルの約5%から約40%の継続時間であ
る、RFパワーのショートパルスを重ね合わせる工程を
含む、エッチングされる基板の保持部へ供給される基本
RFバイアスパワーの振幅変調器を供給する手段を含む
方法。 - 【請求項14】 前記基板支持部へ供給される基本バイ
アスパワーの等価バイアスパワーレベルが約100ワッ
トを含む請求項13記載の方法。 - 【請求項15】金属エッチ残余物を除去し、またホトレ
ジストマスクの侵食を防止または排除する、集積回路の
金属相互接続を行なう金属層を形成するためマスクされ
た金属層をパターニングする装置であって、金属層のア
ンダーカットやホトレジストエッチマスクの侵食が行な
われることなく、エッチプロセス中に形成される金属エ
ッチ残余物を除去するための、効果的なバイアスパワー
レペル(パルス高)と効果的な継続時間(パルス幅)の
RFバイアスパワーのショートパルスを重ね合わせるこ
との可能なRFパワー供給源を含む、エッチングされる
基板の基板支持部へ供給される基本RFバイアスパワー
の振幅変調器を供給する手段(apparatus)を含む装
置。 - 【請求項16】 RFバイアスパワーのショートパルス
を重ね合わせることの可能な前記RFパワー供給源が、
前記金属層のアンダーカットを防ぐために有効な最小繰
り返し速度である該パルスを供給することか可能である
請求項15記載の装置。 - 【請求項17】 高パワーバイアスの範囲の前記パルス
の前記繰り返し速度が、前記金属層のアンダーカットを
防ぐ為に約5kHzの最小速度を含む請求項16記載の
装置。 - 【請求項18】 RFパワーの前記パルスの前記パルス
規模が、前記金属エッチ残余物の除去を確実に行なうた
めに少なくとも約200ワットの最小等価バイアスパワ
ーレベルを含む請求項16記載の装置。 - 【請求項19】 RFパワーの前記パルスの前記パルス
規模が、前記金属層のアンダーカットや前記レジストマ
スクの侵食を防ぐために約100ワットの最大等価バイ
アスパワーレベルを含む請求項16記載の装置。 - 【請求項20】 RFパワーの前記パルスの前記パルス
継続時間が、前記金属エッチ残余物の十分な除去を確実
に行なうために、最小限度前記パルスのデューティサイ
クルの少なくとも約5%を含む請求項16記載の装置。 - 【請求項21】 RFパワーの前記パルスの前記パルス
継続時間が、前記金属層のアンダーカットや前記レジス
トマスクの侵食を防ぐために、最大限度で前記パルスの
デューティサイクルの約40%を含む、請求項16記載
の装置。 - 【請求項22】 金属エッチ残余物を除去し、またホト
レジストマスクの侵食を防止または排除する集積回路の
金属相互接続を行なう金属層を形成するためマスクされ
た金属層をパターニングする装置であって、金属層のア
ンダーカットやホトレジストエッチマスクの侵食が行な
われることなく、エッチプロセス中に形成される金属エ
ッチ残余物を除去するため、6インチ直径の基板に対し
て約200ワットから約1000ワットで、少なくとも
約5kHzの繰り返し速度の規模(パルス高)で、前記
パルスの衡撃係数の約5%から約40%の継続時間(パ
ルス幅)のRFバイアスパワーのショートパルスを重ね
合わせることの可能なRFパワー供給源を含む、エッチ
ングされる基板の基板支持部へ供給される基本RFバイ
アスパワーの振幅変調器を供給する手段(apparatus)
を含む装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/409388 | 1995-03-23 | ||
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