JPH0855839A - 窒化チタンのエッチング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 基板上の窒化チタン層をエッチング出来る反
応性イオンエッチングプロセスを提供する。 【構成】 窒化チタン層２４ｃと絶縁性酸化物層２６と
を有する基板２０が、プロセスチャンバ内に置かれる。
このプロセスの一段階又は多段階の態様が行われて、絶
縁性酸化物層と窒化チタン層とをエッチングする。一段
階の態様では、炭素−弗化物ガスたとえばＣＦ₃ 等と炭
素−酸化物ガスたとえばＣＯ，ＣＯ₂ とを含むエッチャ
ントガスがプロセスチャンバ内に導入されて、絶縁性酸
化物層２６と窒化チタン層２４ｃとは１つの段階でエッ
チングされる。多段階の態様では、炭素−弗化物ガスを
含むエッチャントガスから発生されるプラズマにより絶
縁性酸化物層２６をエッチングする第１の段階と、炭素
−酸化物ガスを含むエッチャントガスから発生されるプ
ラズマにより窒化チタン層２４ｃをエッチングする第２
の段階とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上の窒化チ
タンのエッチングの方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】導電性の造作（ぞうさく、features）
は、半導体基板上に形成されるデバイスを電気的に接続
させることに用いられる。この導電性の造作は、代表的
には以下を備える；（ｉ）底部バリア層、（ｉｉ）造作
の中ほどのアルミニウム合金等の導電性の金属含有層、
そして（ｉｉｉ）窒化チタン等のトップの反射防止層(a
ntireflective layer)とである。絶縁性の酸化物層と窒
化チタン層とをエッチングで貫通させて穴を開けて、ア
パーチャーが形成される。この穴には導電性の金属が充
填されて、垂直方向に導電性の相互接続(interconnects
)が形成され、これは一般にバイアス(vias)として知ら
れている。

【０００３】絶縁性酸化物層と窒化チタン層とを貫くア
パーチャーは、多段階のプロセスでエッチングされる。
先ず、絶縁性酸化物層が、弗素含有エッチャントガスを
用いた反応性イオンエッチングによりエッチングされ
る。絶縁性酸化物層のエッチングの後、湿式化学エッチ
ングプロセスを用いて造作の窒化チタン層をエッチング
する。導電性の金属含有層を電気的に接触させる導電性
相互接続のためには、窒化チタン層のエッチングが不可
欠である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この多段階のエッチン
グプロセスには、いくつかの問題点がある。まず、酸化
層のエッチングに用いられる反応性イオンエッチングプ
ロセスのエッチング選択比(etch selectivity ratio)は
しばしば不適当なことがある。エッチング選択比は、エ
ッチングされる層のエッチング速度とレジストエッチン
グ速度との比で定義される。絶縁性酸化物層と窒化チタ
ン層とが両方ともエッチングされる場合、レジスト層が
その下の酸化物層と窒化チタン層とを効果的に保護する
ためには、絶縁性酸化物層と窒化チタン層との合せたエ
ッチング速度がレジストエッチング速度よりも大きくな
ければならない。また、レジスト層を過剰にエッチング
する事は望ましいことではなく、その理由は、この事に
より重合物のレジストエッチャント副生成物が、基板上
やエッチング装置の壁面上に過剰に堆積することになる
からである。このような過多な堆積物を除去することは
困難である。従って、反応性イオンエッチングプロセス
のエッチング選択比は、好ましくは少なくとも約３、更
に好ましくは少なくとも約４である。

【０００５】現在の技術での別の問題は、窒化チタン層
のエッチングに用いられる湿式化学エッチングプロセス
に関するものである。湿式化学エッチングプロセスを行
うためには、基板を反応性イオンエッチング装置から取
り出して、湿式化学エッチングの装置(station )に移送
しなければならない。この移送の操作が、プロセスのス
ループットの効率を制限している。更に、移送中に基板
が雰囲気に暴露される際に、基板上のエッチング済みの
層は腐食されて、基板上に汚染物を形成することがあ
る。また、湿式化学エッチャントプロセスは、しばし
ば、基板上に汚染物の化学的残留物を残す。これらの汚
染物は、ウエハが完全に処理されてその価値が５０，０
００ドル〜１００，０００ドルの価値を有する最終処理
段階に至って初めて発見され、しばしば、ウエハ全体を
廃棄しなければならない。

【０００６】従って、基板上の窒化チタン層をエッチン
グすることが可能な反応性イオンエッチングプロセスが
必要である。このようなプロセスは、既存の湿式化学エ
ッチングプロセスと比較して、プロセスの効率を非常に
高め、集積回路チップの収率を高めることを可能にす
る。また、エッチングプロセスが高いエッチング選択比
を持つことと、従来からのエッチング装置内で集積回路
のマスプロダクションを容易にすることとが望ましい。
基板上の絶縁性酸化層と窒化チタン層の両方を除去でき
るエッチングプロセスであれば、更に望ましい。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、これらの要求
を満たして湿式エッチングプロセスを用いる必要性を取
り除く、窒化チタンをエッチングするための反応性イオ
ンエッチングプロセスを提供する。このプロセスでは、
窒化チタン層を自身の上に有しその窒化チタン層の上に
絶縁酸化層を有する基板がプロセスチャンバ内に置かれ
る。そして、一段階のプロセス又は多段階のプロセスの
どちらか片方が実施されて、絶縁酸化層と窒化チタン層
とをエッチングする。どちらのプロセスの形態でも、基
板はプロセスチャンバ内に残るため、部分的エッチング
済みの基板が装置間を移送されることによる制限を克服
する。

【０００８】一段階のプロセスの形態では、炭素−弗化
物ガスと炭素−酸化物ガスとを備えたエッチャントガス
をプロセス区域に導入し、エッチャントガスのプラズマ
を発生させることにより、絶縁酸化層及び窒化チタン層
は一段階でエッチングされる。このプラズマは、基板上
の絶縁酸化層と窒化チタン層とを両方ともエッチングす
る。

【０００９】多段階のプロセスの形態は、炭素−弗化物
ガスから発生されるプラズマを用いて絶縁酸化層をエッ
チングする第１の段階と、炭素−弗化物ガスと炭素−酸
化物ガスとを備えるエッチャントガスから発生されるプ
ラズマを用いて窒化チタン層をエッチングする第２の段
階とを備える。

【００１０】適切な炭素−弗化物ガスは、ＣＦ₃ 、ＣＦ
₄ 、ＣＨ₃ Ｆ、ＣＨＦ₃ 、Ｃ₂ Ｈ₂Ｆ₂ 、Ｃ₂ Ｆ₆ 、Ｃ
₃ Ｆ₈ 、Ｃ₄ Ｆ₈ あるいはＣ₄ Ｆ₁₀を含み、適切な炭素
−酸化物ガスは、ＣＯあるいはＣＯ₂ を含む。一段階の
プロセスのためのガスの好ましい組合わせは、Ｃ₂ Ｆ₆
とＣＯとを備え、多段階のプロセスの第２段階のための
ガスの好ましい組合わせは、ＣＨ₃ ＦとＣＯ₂ とを備え
る。

【００１１】

【実施例】図１に示されるように、本発明に従ったプロ
セスは、基板２０上で行われるが、この基板２０はウエ
ハ２２を備え、ウエハ２２の上にはパターン化された導
電性の造作（ぞうさく）２４の水平層と、造作２４を覆
う絶縁性酸化物層２６とを有する。ウエハ２２はどの材
質でもよく、例えば、半導体、ガラス、セラミクス、金
属又はポリマー等である。代表的には、ウエハ２２は、
シリコン又はガリウムヒ素ウエハ等の半導体ウエハであ
る。ウエハ２２上の造作２４は、代表的には複数の層を
備え、例えば、（ｉ）チタン、タングステン、チタン−
タングステン又は窒化チタンを備えるベース拡散バリア
層２４ａと；（ｉｉ）アルミニウム合金シリコン及び銅
等の中間導電性層２４ｂと；（ｉｉｉ）窒化チタン等の
上部反射防止層２４ｃとを備える。窒化チタン層２４ｃ
は、典型的には、厚さが約１００オングストローム〜約
１０００オングトロームであり、更に典型的には、厚さ
が約２５０オングストロームである。層２４ａ、２４ｂ
及び２４ｃは、典型的には、物理気相堆積法（ＰＶＤ）
により堆積される。酸化珪素層等の連続的な絶縁性酸化
物層２６は、造作２４上及び造作２４の間に堆積され
る。絶縁性酸化物層２６は、典型的には厚さが約０．５
μｍ〜約３μｍであり、更に典型的には、厚さが約１．
５μｍである。酸化物層２６は、典型的には化学気相堆
積法（ＣＶＤ）により堆積される。

【００１２】エッチングに対しての抵抗になるフォトレ
ジスト等のレジスト層２８は、絶縁性酸化物層２６の上
に塗布され、エッチングプロセス中の絶縁性酸化物層２
６の保護部分にパターン化される。典型的には、パター
ン化されたレジスト層２８は、直径約０．３μｍ〜約１
μｍの穴３０を有する。以下に述べるエッチングプロセ
スでは、エッチングされた穴内に導電性相互接続を形成
するために、穴３０の底部でバイアス(vias)がエッチン
グされる。

【００１３】本発明のエッチングプロセスの実施に適し
たエッチング装置４０の概略は図４に示されるが、これ
は、ライスらの１９９３年１０月１５日米国特許庁に出
願の米国特許出願通し番号０８／１３８０６０号（この
出願を基礎として日本国特許庁に特願平６−２４６２４
０号を出願）及びコリンズらによる欧州特許第０５２０
５１９号に更に詳細に記載されている。

【００１４】一般的には、エッチング装置４０は、プロ
セス領域４４を有するプロセスチャンバ４２を備える。
ウエハの周辺部のガスマニホールド４６を用いてプロセ
ス領域４４内にプロセスガスが導入される。典型的に
は、コンピューター制御のフローコントローラー（図示
されず）を介して、１つ以上の加圧ガスソースを用いて
プロセスガスがマニホールド４６に供給される。

【００１５】プロセスチャンバ４２の側壁５２を取り囲
んで、円筒アンテナコイル５０が巻かれている。コイル
５０は、ＲＦ電流ソース５４に接続される。ＲＦ電流が
コイル５０に通じれば、コイル５０はチャンバ４２にエ
ネルギーを誘導的に結合し、プロセス領域４４内にプロ
セスガスからのプラズマを発生させる。側壁５２とコイ
ル５０との間に誘導結合が生じないように、チャンバ４
２の側壁５２はクオーツやセラミクス等の誘電材料製で
ある。側壁５２附近に従来型の加熱要素が具備され、側
壁５２を充分高い温度まで加熱して、側壁５２上に凝縮
エッチャント副生成物の堆積を防止する。

【００１６】プロセス領域の頂部には、結晶性シリコン
材料のスラブ５６が具備される。シリコンスラブ５４が
従来型の加熱要素（図示されず）が加熱されれば、スラ
ブの表面の反応性の珪素原子がプロセス領域４４内のガ
ス状種と反応する。例えば、チャンバ４２内に炭素−弗
化物ガスが導入され、プラズマが発生すれば、珪素原子
がプラズマの弗素種を捕捉又は結合して、ＳｉＦ₄ 等の
ガスを生成する。この捕捉のプロセスは、プロセス領域
４４内の弗素の量を低減するので、プラズマ内の炭素対
弗素の比を増加させる。基板２０の新たにエッチングさ
れた部分の上に堆積されてパッシベートするための、炭
素リッチのポリマーを生成するためには、高い炭素比が
望ましい。この捕捉プロセスの詳細な説明は、前述のラ
イスらの米国特許に開示されている。

【００１７】基板２０は、チャンバ４２内のカソード６
０上に置かれ、チャンバ４２の頂部に電気的接地された
アノード６２が形成される。エッチングプロセスの間、
基板はグルーブ６６を用いた機械的チャック６４を使い
適所に保持され、ヘリウムガス等のクーラントガスはこ
のグルーブ６６内で保持されて基板２０の温度を制御す
る。別の方法として、コリンズらの米国特許出願通し番
号０８／１３７２７９号（１９９３年１０月１４日出
願）に記載されているような静電チャックを用いること
も可能である。ＲＦソース６８を用いてアノード６２に
対してカソード６０が電気的にバイアスされれば、チャ
ンバ４２内のプラズマが基板２０に衝突し、その結果の
プラズマ活性化反応が基板２０をエッチングする。随
意、電場（図示されず）を用いてプラズマの密度又は均
一度を向上させてもよい。

【００１８】使われたプロセスガスとエッチャント副生
成物は、排気口７０を介してプロセスチャンバ４２から
排気され、排気口７０は、プロセスチャンバ４２に約１
０^-3ミリトールの圧力にすることができる排気システム
７２に接続される。排気口７０には、チャンバ４２の圧
力を制御するためのスロットルバルブ７４が具備され
る。

【００１９】プロセスを行うに当たり、チャンバ４２は
１ミリトール(mTorr )未満に脱気され、基板２０は真空
に維持されているロードロック移送チャンバ（図示され
ず）からチャンバ４２に移送される。チャンバ内にエッ
チャントプロセスガスが導入され、チャンバ４２は、１
０〜５０ミリトールの範囲の圧力、更に好適には約２０
ミリトールの圧力に維持される。エッチャントガスは、
ガスマニホールド４６を介してチャンバ４２内に導入さ
れる。このエッチャントガスは、炭素−弗化物と炭素−
酸化物ガスを備える。ここで炭素−弗化物ガスとは、炭
素と、弗素と、随意ハロゲンとを含有するガス状種をい
い、例えば、ＣＦ₃ 、ＣＦ₄ 、ＣＨ₃ Ｆ、ＣＨＦ₃ 、Ｃ
₂ Ｈ₂ Ｆ₂ 、Ｃ₂ Ｆ₆ 、Ｃ₃ Ｆ₈ 、Ｃ₄ Ｆ₈ あるいはＣ
₄ Ｆ₁₀等である。好ましくは、炭素−弗化物ガスは、
Ｃ、Ｆ及びＨ以外の要素を含まない。炭素−酸化物ガス
とは、炭素と、酸素とを含有するガス状種をいい、例え
ば、ＣＯ及びＣＯ₂ 等である。好ましくは、炭素−酸化
物ガスは、Ｃ及びＯのみを含有する。

【００２０】本発明のプロセスは、一段階又は多段階で
実施することができる。このプロセスの一段階の態様で
は、絶縁性酸化物層２６と窒化チタン層２４ｃとの両方
が、一段階でエッチングされる。両方の層とも一段階で
エッチングされるため、レジスト層がエッチングされる
前に、絶縁性酸化物層の全てと窒化チタン層の全てとが
エッチングされるように、炭素−弗化物と炭素−酸化物
ガスの組成が選択される。従って、絶縁性酸化物層及び
窒化チタン層のエッチング速度の和と、レジストのエッ
チング速度との比で定義されるエッチング選択比が、少
なくとも約３、更に好ましくは少なくとも約４、の値を
与えるように、ガスの組成が選択される。一段階しか含
まないため、プロセスの効率の点からは一段階のプロセ
スが好ましい。

【００２１】このプロセスの多段階の態様は、絶縁性酸
化物層２６がエッチングされる第１の段階と、窒化チタ
ン層２４ｃがエッチングされる第２の段階とを含む。更
に、従来からのアッシング方法を用いて基板上の残存レ
ジストをアッシングする中間の段階が、１つ以上用いら
れていてもよい。プロセスの第１の段階では、絶縁性酸
化物層は、炭素−弗化物ガスを用いる従来の酸化物エッ
チングプロセスを用いてエッチングされる。第２の段階
では、窒化チタン層は、炭素−弗化物と炭素−酸化物ガ
スを用いてエッチングされる。好ましくは、少なくとも
約１μｍ／分の高い窒化チタンエッチング速度を与える
ように、炭素−弗化物及び炭素−酸化物ガスが選択され
るので、酸化物層がエッチングされる以前に、窒化チタ
ン層全体をエッチングすることが可能となる。

【００２２】このプロセスの一段階の態様及び多段階の
態様は、以下に詳細が説明される。

【００２３】（一段階のプロセス）このプロセスの一段
階の態様を実施するに適したガス組成物はＣ₂ Ｆ₆ 及び
ＣＯを備え、これらの体積流量比は、約１：５〜約１：
４０、更に好ましくは約１：１〜１：３、最も好ましく
は約１：２である。ガスのこの組成物が与えるエッチン
グ選択比は、少なくとも約３、更に典型的には少なくと
も約４である。２２リットルのプロセスチャンバＣ₂ Ｆ
₆ の適当な流量は、典型的には約２０〜約４０ｓｃｃ
ｍ、更に典型的には約２５ｓｃｃｍ；適切なＣＯの流量
は典型的には約１〜約１００ｓｃｃｍ、更に典型的には
約５０ｓｃｃｍである。

【００２４】エッチングプロセス中においては、チャン
バ４２は典型的には、約１〜約１０ミリトール、更に典
型的には約４ミリトールの圧力に維持される。約２ＭＨ
ｚの周波数のＲＦ電流を誘導コイル５０に流すことによ
り、エッチャントガスからプラズマが発生する。典型的
には、コイルに流されるＲＦ電流の出力レベルは、約１
０００〜約３０００ワット、更に典型的には約２５００
ワットである。また、誘導コイル５０によって発生され
るプラズマが生じて基板２０に衝突して基板２０をエッ
チングするために充分な出力レベルで、ＲＦバイアス電
流がカソード６０に通される。適当なＲＦ電流の出力レ
ベルは、約１０００〜約２０００ワット、更に好ましく
は約１５００ワットである。

【００２５】（多段階のプロセス）このプロセスの多段
階の態様は、基板２０上の絶縁性酸化物層２６がエッチ
ングされる第１の段階と、窒化チタン層２４ｃがエッチ
ングされる第２の段階とを備える。更に、このプロセス
は、第１の段階と第２の段階との間に、従来のアッシン
グ方法を用いて基板２０上の残留レジストがアッシング
される中間の段階を備えていてもよい。

【００２６】（第１の段階）第１の段階では、絶縁性酸
化物層２６は、従来のエッチングプロセスを用いてエッ
チングされる。適当なエッチングプロセスは、Ｃ₂ Ｆ₆
等の炭素−弗化物ガスを、約２０〜４０ｓｃｃｍ、更に
典型的には約２５ｓｃｃｍの流速で、チャンバ４２内に
導入する工程を備える。チャンバ４２は、約４ミリトー
ルの圧力に維持される。約２５００ワットの出力レベル
のＲＦ電流が誘導コイル５０に流れて、Ｃ₂ Ｆ₆ のプラ
ズマが発生する。約１５００ワットのの出力レベルのＲ
Ｆバイアス電流がカソード６０に流れ、プラズマが発生
して基板２０上の絶縁性酸化物層２６をエッチングす
る。

【００２７】（中間の段階）典型的には、中間のアッシ
ングの段階を用いて、絶縁性酸化物のエッチングの後
に、基板２０上の残留レジストをアッシングする。この
段階では、従来からのアッシングの方法を用いることが
可能である。適当なアッシングの技術は、約８０ｓｃｃ
ｍの流量で酸素をチャンバ内４２に流す工程と、チャン
バを約１０ミリトールの圧力に維持する工程とを備え
る。誘導コイル５０に約２５００ワットの出力レベルを
有するＲＦ電流を通じて、酸素のプラズマが発生する。
約２５００ワットからの出力レベルを有するＲＦバイア
ス電流がカソード６０に通じてプラズマが発生し、基板
２０上のレジスト層をアッシングする。

【００２８】（第２の段階）この段階では窒化チタン層
２４ｃがエッチングされる。窒化チタン層２４ｃをエッ
チングするに適当なエッチャントガスはＣＨＦ₃ とＣＯ
₂ とを備え、その流速比は、約１：６〜約２：１、更に
好ましくは約１：１〜約１：３、最も好ましくは約１：
２である。このガス組成は、充分に高い窒化チタンのエ
ッチング速度を与えるので、酸化物層２６全てをエッチ
ングすることなく、窒化チタン層２４ｃの全てを実質的
にエッチングすることができる。２２リットルのプロセ
スチャンバでは、ＣＨ₃ Ｆの適切な流量は、約２０〜約
８０ｓｃｃｍ、更に典型的には、約４０ｓｃｃｍ；適切
なＣＯ₂ の流量は、約４０〜１２０ｓｃｃｍ、更に好適
には約８０ｓｃｃｍである。

【００２９】チャンバ４２は、典型的には約１０〜約５
０ミリトール、更に典型的には約２０ミリトールの圧力
に維持される。約１２００〜約２５００ワットの出力レ
ベル、更に典型的には約１８００ワットの出力レベルを
有するＲＦ電流を誘導コイル５０に通じることにより、
エッチャントガスからプラズマが発生する。カソード６
０に通じるＲＦバイアス電流は、約５０〜約５００ワッ
ト、更に典型的には約２００ワットの出力レベルを有す
る。

【００３０】このエッチングプロセスの一段階の態様及
び多段階の態様の双方では、装置５０のクオーツ側壁５
２が約２００〜約２４０℃、更に好適には約２１５〜約
２２０℃に加熱されて、凝縮性のエッチャント副生成物
が側壁に堆積することを防止する。装置５０のシリコン
スラブ５６は、典型的には、約２００℃〜約２５０℃、
更に典型的には約２１５℃に維持されて、珪素種を捕捉
するに充分な弗素の量を提供し、プロセス領域４４の炭
素対弗素の比を望ましいように維持する。また、このプ
ロセスの双方の態様では、エッチャントガスから生成す
るプラズマが基板２０を約５℃〜約１００℃の温度に加
熱する。チャック６４のグルーブ６６内部にヘリウムを
通じることにより、基板２０の温度は実質的に一定のレ
ベルに維持される。ヘリウムは、典型的には約１２〜約
１６ミリトールの圧力、更に典型的には約１４ミリトー
ルの圧力で流される。

【００３１】（実施例）以下の実施例が、本発明に従っ
たプロセスの有効性を例証する。これらの実施例では、
アプライドマテリアルズ社が販売する「５３００ ＨＤ
Ｐ ＯＸＩＤＥＥＴＣＨＥＲ」が用いられた。

【００３２】これら実施例では、８インチ（２００ｍ
ｍ）直径のシリコンウエハで実施された。ウエハは、バ
リア層２４ａと、アルミニウム合金を含む導電性層２４
ｂと、厚さ約２５０オングストロームの反射防止層２４
ｃを有していた。厚さ１．５μｍの酸化珪素の絶縁性酸
化物層２６が，窒化チタン層を覆って堆積された。

【００３３】（実施例１、２）表１には、実施例１及び
２のプロセス条件を示す。この両方の実施例は、Ｃ₂Ｆ
₆ とＣＯとを含むエッチャントガスが用いられた一段階
のプロセスを例示する。

【００３４】エッチング速度は、エッチングされたウエ
ハの断面を従来技術の走査型電子顕微鏡で評価すること
により測定された。このエッチング速度は、窒化チタン
層と絶縁性酸化物層との両方のエッチング速度の和を反
映している。実施例２は、最も高いエッチング速度を与
え、接点上に残留窒化チタンは残っていなかった。

【００３５】

【表１】

【００３６】（実施例３）実施例３は、多段階プロセス
の好ましい態様を与え、これは、基板上の絶縁性酸化物
層をエッチングする第１段階と、中間のレジストアッシ
ングの段階と、窒化チタン層をエッチングする第２の段
階とを備える。

【００３７】表２は、実施例３の各段階に用いられたプ
ロセス条件を示す。この実施例では、エッチャントガス
はＣＨ₃ ＦとＣＯ₂ とを備える。

【００３８】

【表２】

【００３９】本発明は、好適な態様に関して詳細に説明
してきたが、多の態様も可能である。例えば、炭素と弗
素と酸素とを含むガス、例えば、ＣＯＦ₂ も使用が可能
である。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
のプロセスによれば、基板上の絶縁性酸化層と窒化チタ
ン層の両方を除去できるエッチングプロセスが提供され
る。

【００４１】従って、基板を反応性イオンエッチング装
置から取り出す必要がなくなるため、スループットが著
しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】窒化チタン層と絶縁性酸化物層とレジスト層と
を有する基板の断面図である。

【図２】図１に示される基板の絶縁性酸化物層のエッチ
ング後の断面図である。

【図３】図２に示される基板の窒化チタン層のエッチン
グ後の断面図である。

【図４】本発明の実施に適したエッチング装置の断面図
である。

【符号の説明】

２０…基板、２２…ウエハ、２４ａ…バリア層、２４ｂ
…導電性層、２４ｃ…反射防止層、２６…絶縁性酸化物
層、２８…レジスト層、３０…穴、４０…エッチング装
置、４２…プロセスチャンバ、４４…プロセス領域、４
６…マニホールド、５０…コイル、５２…側壁、５４…
ＲＦ電流ソース、５６…シリコンスラブ、６０…カソー
ド、６２…アノード、６４…チャック、６６…グルー
ブ、６８…ＲＦ電流ソース、７０…排気口、７２…排気
システム、７４…スロットルバルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー マークス アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95129， サン ノゼ， シエロ ヴィス タ ウェイ 4730

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の窒化チタンをエッチングするプ
   ロセスであって、 （ａ）窒化チタン層を自身の上に有する基板をプロセス
   領域内に置くステ ップと、（ｂ）炭素−弗化物ガスと炭素−酸化物ガスと
   を含むエッチャントガスを前記プロセス領域に導入する
   ステップと、 （ｃ）前記エッチャントガスからプラズマを発生させて
   前記基板上の該窒化チタン層をエッチングするステップ
   とを備えるエッチングプロセス。
2. 【請求項２】 前記炭素−弗化物ガスが、ＣＦ₃ と、Ｃ
   Ｆ₄ と、ＣＨ₃ Ｆと、ＣＨＦ₃ と、Ｃ₂ Ｆ₆ と、Ｃ₃ Ｆ
   ₈ と、Ｃ₄ Ｆ₈ と、Ｃ₄ Ｆ₁₀とから成る群より選択され
   る１つのガスを含む請求項１に記載のエッチングプロセ
   ス。
3. 【請求項３】 前記炭素−酸化物ガスが、ＣＯとＣＯ₂
   とから成る群より選択される１つのガスを含む請求項１
   に記載のエッチングプロセス。
4. 【請求項４】 前記基板が絶縁性酸化物層を前記窒化チ
   タン層の上に更に備え、前記絶縁性酸化物層と前記窒化
   チタン層との双方がプラズマによってエッチングされる
   請求項１に記載のエッチングプロセス。
5. 【請求項５】 前記基板が前記絶縁性酸化物層の部分を
   覆うレジスト層を更に備え、且つ、酸化物及び窒化チタ
   ンのエッチング速度の和とレジストエッチング速度との
   比が少なくとも約３になるように、炭素−弗化物ガスと
   炭素−酸化物ガスとの体積流量比が選択される請求項４
   に記載のエッチングプロセス。
6. 【請求項６】 酸化物及び窒化チタンのエッチング速度
   の和とレジストエッチング速度との前記比が少なくとも
   約４になるように、炭素−弗化物ガスと炭素−酸化物ガ
   スとの前記体積流量比が選択される請求項５に記載のエ
   ッチングプロセス。
7. 【請求項７】 炭素−弗化物ガスがＣ₂ Ｆ₆ を含み、且
   つ、炭素−酸化物ガスがＣＯを含む請求項１に記載のエ
   ッチングプロセス。
8. 【請求項８】 Ｃ₂ Ｆ₆ とＣＯとの体積流量比が、約
   １：５〜約１：４０である請求項７に記載のエッチング
   プロセス。
9. 【請求項９】 Ｃ₂ Ｆ₆ とＣＯとの体積流量比が、約
   １：１〜約１：３である請求項７に記載のエッチングプ
   ロセス。
10. 【請求項１０】 前記プロセス領域が約１ミリトール(m
    Torr )〜約１０ミリトールの圧力に維持される請求項７
    に記載のエッチングプロセス。
11. 【請求項１１】 前記プロセス領域を誘導コイルが囲
    い、且つ、該エッチャントガスからプラズマを発生させ
    る前記ステップが、約１０００〜約３０００ワット(Wat
    ts )の出力レベルを有するＲＦ電流を前記誘導コイルに
    通じる工程を備える請求項７に記載のエッチングプロセ
    ス。
12. 【請求項１２】 前記基板が前記プロセス領域内のカソ
    ード上に置かれ、且つ、約１０００〜約２０００ワット
    の出力レベルを有するＲＦ電流が前記カソードに通じる
    請求項１１に記載のエッチングプロセス。
13. 【請求項１３】 前記炭素−弗化物ガスがＣＨ₃ Ｆを含
    み、且つ、前記炭素−酸化物ガスがＣＯ₂ を含む請求項
    １に記載のエッチングプロセス。
14. 【請求項１４】 ＣＨ₃ ＦとＣＯ₂ との体積流量比が約
    １：６〜約２：１である請求項１３に記載のエッチング
    プロセス。
15. 【請求項１５】 ＣＨ₃ ＦとＣＯ₂ との前記体積流量比
    が約１：１〜約１：３である請求項１４に記載のエッチ
    ングプロセス。
16. 【請求項１６】 前記プロセス領域が、約１０ミリトー
    ル〜約５０ミリトールの圧力に維持される請求項１３に
    記載のエッチングプロセス。
17. 【請求項１７】 前記プロセス領域を誘導コイルが囲
    い、且つ、該エッチャントからプラズマを発生させる前
    記ステップが、約１２００〜約２５００ワット(Watts )
    の出力レベルを有するＲＦ電流を前記誘導コイルに通じ
    る工程を備える請求項１３に記載のエッチングプロセ
    ス。
18. 【請求項１８】 前記基板が前記プロセス領域内のカソ
    ード上に置かれ、且つ、約５０〜約５００ワットの出力
    レベルを有するＲＦ電流が前記カソードに通じる請求項
    １７に記載のエッチングプロセス。
19. 【請求項１９】 エッチャントガスから発生される該プ
    ラズマが複数の異なるガス種を含み、且つ、内部壁を有
    するプロセスチャンバ内の前記プロセス領域が、該プラ
    ズマ内の前記ガス種の一部を捕捉する物質を含む請求項
    １に記載のエッチングプロセス。
20. 【請求項２０】 前記内部壁が、約２００℃〜約２４０
    ℃の範囲の温度に加熱される請求項１９に記載のエッチ
    ングプロセス。
21. 【請求項２１】 基板上の酸化物層と窒化チタン層とを
    エッチングするプロセスであって、 （ａ）窒化チタン層を自身の上に有し且つ絶縁性酸化物
    層を前記窒化チタン層の上に有する基板を、プロセス領
    域に置くステップと、 （ｂ）前記プロセス領域内に、Ｃ₂ Ｆ₆ とＣＯとを含む
    エッチャントガスを導入するステップと、 （ｃ）前記エッチャントガスから発生されるプラズマを
    発生させて、前記基板上の前記絶縁性酸化物層と前記窒
    化チタン層との双方をエッチングするステップとを備え
    るエッチングプロセス。
22. 【請求項２２】 レジスト層が前記酸化物層の部分を覆
    い、且つ、酸化物及び窒化チタンのエッチング速度の和
    とレジストエッチング速度との比が少なくとも約３にな
    るように、Ｃ₂ Ｆ₆ とＣＯとの体積流量比が選択される
    請求項２１に記載のエッチングプロセス。
23. 【請求項２３】 酸化物及び窒化チタンのエッチング速
    度の和とレジストエッチング速度との前記比が少なくと
    も約４になるように、Ｃ₂ Ｆ₆ とＣＯとの前記体積流量
    比が選択される請求項２２に記載のエッチングプロセ
    ス。
24. 【請求項２４】 Ｃ₂ Ｆ₆ とＣＯとの前記体積流量比が
    約１：５〜約１：４０である請求項２１に記載のエッチ
    ングプロセス。
25. 【請求項２５】 前記プロセス領域が、約１ミリトール
    〜約１０ミリトールの圧力に維持される請求項２１に記
    載のエッチングプロセス。
26. 【請求項２６】 前記プロセス領域を誘導コイルが囲
    い、前記基板が前記プロセス領域内のカソード上に置か
    れ、且つ、該エッチャントガスからプラズマを発生させ
    る前記ステップが、約１０００〜約３０００ワットの出
    力レベルを有するＲＦ電流を前記誘導コイルに通じる工
    程と、約１０００〜約２０００ワットの出力レベルを有
    するＲＦ電流を前記カソードに通じる工程とを備える請
    求項２１に記載のエッチングプロセス。
27. 【請求項２７】 基板上の酸化物層と窒化チタン層とを
    エッチングするプロセスであって、 （ａ）窒化チタン層を自身の上に有し且つ絶縁性酸化物
    層を前記窒化チタン層の上に有する基板を、プロセス領
    域に置くステップと、 （ｂ）前記プロセス領域内に炭素−弗化物ガスを導入し
    前記炭素−弗化物ガスからプラズマを発生して、前記基
    板上の前記絶縁性酸化物層をエッチングし、該エッチン
    グ中に生成されたガス状エッチャント副生成物を排気す
    るステップと、 （ｃ）前記プロセス領域にＣＨ₃ ＦとＣＯ₂ とを含むエ
    ッチャントガスを導入し、前記エッチャントからプラズ
    マを発生させて前記基板上の前記窒化チタン層をエッチ
    ングするステップとを備えるエッチングプロセス。
28. 【請求項２８】 前記窒化チタン層が少なくとも約１μ
    ｍ／分の速度でエッチングされるように、ＣＨ₃ ＦとＣ
    Ｏ₂ との体積流量比が選択される請求項２７に記載のエ
    ッチングプロセス。
29. 【請求項２９】 ＣＨ₃ ＦとＣＯ₂ との体積流量比が約
    １：６〜約２：１である請求項２７に記載のエッチング
    プロセス。
30. 【請求項３０】 前記プロセス領域を誘導コイルが囲
    い、前記基板が前記プロセス領域内のカソード上に置か
    れ、且つ、該エッチャントガスからプラズマを発生させ
    る前記ステップが、約５０〜約５００ワットの出力レベ
    ルを有するＲＦ電流を前記誘導コイルに通じる工程と、
    約１００〜約３００ワットの出力レベルを有するＲＦ電
    流を前記カソードに通じる工程とを備える請求項２７に
    記載のエッチングプロセス。
31. 【請求項３１】 前記プロセス領域が、約１０ミリトー
    ル〜約５０ミリトールの圧力に維持される請求項２７に
    記載のエッチングプロセス。
32. 【請求項３２】 前記基板が残留のレジスト層を有し、
    且つ、前記（ｂ）のステップの後に、酸素含有ガスから
    発生されたプラズマを用いて前記基板上の前記残留のレ
    ジスト層がアッシングされる請求項２７に記載のエッチ
    ングプロセス。