JPH1032191A - マルチコンポーネントアロイのエッチングのためのプラズマプロセス - Google Patents
マルチコンポーネントアロイのエッチングのためのプラズマプロセスInfo
- Publication number
- JPH1032191A JPH1032191A JP9058241A JP5824197A JPH1032191A JP H1032191 A JPH1032191 A JP H1032191A JP 9058241 A JP9058241 A JP 9058241A JP 5824197 A JP5824197 A JP 5824197A JP H1032191 A JPH1032191 A JP H1032191A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- substrate
- ions
- gas
- decomposed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000012545 processing Methods 0.000 title abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 124
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 121
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 145
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 119
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 98
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 98
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 57
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 22
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 12
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 12
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 claims description 5
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 5
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 148
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 10
- 229910001203 Alloy 20 Inorganic materials 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- -1 CuCl Chemical compound 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 241000894007 species Species 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N titanium tungsten Chemical compound [Ti].[W] MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014036 Castanea Nutrition 0.000 description 1
- 241001070941 Castanea Species 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- LFYJSSARVMHQJB-QIXNEVBVSA-N bakuchiol Chemical compound CC(C)=CCC[C@@](C)(C=C)\C=C\C1=CC=C(O)C=C1 LFYJSSARVMHQJB-QIXNEVBVSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013386 optimize process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 エッチャント残留物を実質的に形成すること
なく、基板上の多成分アロイををエッチングする。 【解決手段】 (i)プラズマジェネレータに第1の電力
レベルでRF電流を与え、(ii)プラズマ電極に第2の電
力レベルでRF電流を与えることにより、プロセスガス
をイオン化してプラズマイオンを生成し、これを基板に
エネルギーをもって衝突させる。 (i)プロセスガスの体積流量比Vrと、(ii)第1の電力
レベル 対 第2の電力レベルの電力比Prとの組み合わ
せを選択して、塩素含有ガスがイオン化して分解Cl+
プラズマイオンと非分解Cl2 +イオンとを数の比が少な
くとも約0.6:1となるように生成する。非分解Cl
2 +イオンとに較べて分解Cl+プラズマイオンの量が高
くなれば、これが基板上の多成分アロイを少なくとも約
500nm/min.のエッチレイトでエッチングし、
同時に基板上のエッチャント残留物の実質的全部が除去
される。
なく、基板上の多成分アロイををエッチングする。 【解決手段】 (i)プラズマジェネレータに第1の電力
レベルでRF電流を与え、(ii)プラズマ電極に第2の電
力レベルでRF電流を与えることにより、プロセスガス
をイオン化してプラズマイオンを生成し、これを基板に
エネルギーをもって衝突させる。 (i)プロセスガスの体積流量比Vrと、(ii)第1の電力
レベル 対 第2の電力レベルの電力比Prとの組み合わ
せを選択して、塩素含有ガスがイオン化して分解Cl+
プラズマイオンと非分解Cl2 +イオンとを数の比が少な
くとも約0.6:1となるように生成する。非分解Cl
2 +イオンとに較べて分解Cl+プラズマイオンの量が高
くなれば、これが基板上の多成分アロイを少なくとも約
500nm/min.のエッチレイトでエッチングし、
同時に基板上のエッチャント残留物の実質的全部が除去
される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上のマルチコ
ンポーネントアロイ(ないし多成分の合金)をエッチン
グするためのプロセスに関する。
ンポーネントアロイ(ないし多成分の合金)をエッチン
グするためのプロセスに関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路の製造工程では、図1(a)に
示されるように、導電性の表面形状10を用いて、半導
体基板11上に形成された電子部品間を相互に接続す
る。導電性表面形状10は代表的には、バリア層と、多
成分(マルチコンポーネント)のアロイ(合金)を有す
る導電層と、反射防止層とを有している。導電表面形状
10の形成は、(i)基板11上に複数の別々の層12を
続けて堆積し、(ii)この堆積層の上にパターニングをも
つレジスト13を形成し、(iii)堆積層の露出部分をエ
ッチングして、表面形状を形成する。代表的には、堆積
層12のエッチングには塩素系エッチングガス、例えば
Cl2やCCl4などのプラズマを用いて行われ、これは
概説的に、S. Wolf 及び R.N. Tauber 著の"Silicon Pr
ocessing forthe VLSI Era, Vol.1, Chap. 16: Dry Etc
hing for VLSI", (「VLSI時代のシリコン処理,第
1巻16章:VLSIのためのドライエッチング」)La
ttice Press, Sunset Beach, California(1986) に記
載されている。
示されるように、導電性の表面形状10を用いて、半導
体基板11上に形成された電子部品間を相互に接続す
る。導電性表面形状10は代表的には、バリア層と、多
成分(マルチコンポーネント)のアロイ(合金)を有す
る導電層と、反射防止層とを有している。導電表面形状
10の形成は、(i)基板11上に複数の別々の層12を
続けて堆積し、(ii)この堆積層の上にパターニングをも
つレジスト13を形成し、(iii)堆積層の露出部分をエ
ッチングして、表面形状を形成する。代表的には、堆積
層12のエッチングには塩素系エッチングガス、例えば
Cl2やCCl4などのプラズマを用いて行われ、これは
概説的に、S. Wolf 及び R.N. Tauber 著の"Silicon Pr
ocessing forthe VLSI Era, Vol.1, Chap. 16: Dry Etc
hing for VLSI", (「VLSI時代のシリコン処理,第
1巻16章:VLSIのためのドライエッチング」)La
ttice Press, Sunset Beach, California(1986) に記
載されている。
【0003】従来技術によるエッチングプロセスの問題
点の1つに、エッチング選択比を制御する能力が相対的
にないことであり、このエッチング選択比とは、導電層
12のエッチング速度とレジストのエッチング速度との
比のことである。レジスト13がその下の導電層を効果
的に保護するためには、導電層のエッチレイトをレジス
トのエッチレイトよりも大きくする必要がある。更に、
エッチャントガスはレジスト層13と反応してポリマー
副生成物を生成し、エッチングが済んだばかりの表面形
状の側壁にこれが堆積して「パッシベーション」層14
を形成し、側壁のエッチングを制限してエッチングが
「等方的」となることを防止する。等方的なエッチング
が生じるのは、表面形状10の側壁のエッチングが過剰
となるかあるいは不十分となるときであり、その結果、
側壁が内向き又は外向きに傾斜する。垂直方向に「異方
的」なエッチングが望ましいのであるが、側壁のパッシ
ベーション堆積物14が過剰となれば、クリーニングが
困難になる。更に、チャンバ壁へポリマー副生成物が堆
積すれば、これが剥がれ落ちて基板11をポリマー副生
成物の堆積物で汚染し得る。従って、このエッチングプ
ロセスのエッチング選択比は少なくとも約2.5である
ことが好ましく、更に好ましくは少なくとも約3であ
る。
点の1つに、エッチング選択比を制御する能力が相対的
にないことであり、このエッチング選択比とは、導電層
12のエッチング速度とレジストのエッチング速度との
比のことである。レジスト13がその下の導電層を効果
的に保護するためには、導電層のエッチレイトをレジス
トのエッチレイトよりも大きくする必要がある。更に、
エッチャントガスはレジスト層13と反応してポリマー
副生成物を生成し、エッチングが済んだばかりの表面形
状の側壁にこれが堆積して「パッシベーション」層14
を形成し、側壁のエッチングを制限してエッチングが
「等方的」となることを防止する。等方的なエッチング
が生じるのは、表面形状10の側壁のエッチングが過剰
となるかあるいは不十分となるときであり、その結果、
側壁が内向き又は外向きに傾斜する。垂直方向に「異方
的」なエッチングが望ましいのであるが、側壁のパッシ
ベーション堆積物14が過剰となれば、クリーニングが
困難になる。更に、チャンバ壁へポリマー副生成物が堆
積すれば、これが剥がれ落ちて基板11をポリマー副生
成物の堆積物で汚染し得る。従って、このエッチングプ
ロセスのエッチング選択比は少なくとも約2.5である
ことが好ましく、更に好ましくは少なくとも約3であ
る。
【0004】従来技術のエッチングプロセスについての
別の問題点は、マルチコンポーネントアロイを用いて導
電性層12を形成する場合に生じるものである。ここで
典型的なアロイは、アルミニウム97%に、2%の珪素
と銅を不純物として備えている。アルミニウムは塩素含
有エッチャントガスにより容易に除去されるが、珪素及
び銅不純物はエッチングが困難であり、これらは基板上
に残留するエッチャント残留物15を形成する。エッチ
ャント残留物が形成することは、いくつかの理由があ
る。第1に、珪素と銅の不純物のエッチングはアルミニ
ウムのエッチレイトよりも低いエッチレイトで生じるた
め、基板上に銅と珪素を含んだ残留物が形成されること
が挙げられる。第2に、銅及び珪素から形成されるエッ
チャント副生成物、例えばCuCl等の蒸気圧は、通常
のエッチング条件の下では、AlCl3 の蒸気圧と比較
して低いことが挙げられる。また、残留物の形成が生じ
るのは、銅と珪素の不純物がアルミニウムの粒界に蓄積
するからであり、また、アルミニウム層とバリア層(T
iO2 等)との界面に形成される非反応性拡散層をエ
ッチングすることは困難だからである。
別の問題点は、マルチコンポーネントアロイを用いて導
電性層12を形成する場合に生じるものである。ここで
典型的なアロイは、アルミニウム97%に、2%の珪素
と銅を不純物として備えている。アルミニウムは塩素含
有エッチャントガスにより容易に除去されるが、珪素及
び銅不純物はエッチングが困難であり、これらは基板上
に残留するエッチャント残留物15を形成する。エッチ
ャント残留物が形成することは、いくつかの理由があ
る。第1に、珪素と銅の不純物のエッチングはアルミニ
ウムのエッチレイトよりも低いエッチレイトで生じるた
め、基板上に銅と珪素を含んだ残留物が形成されること
が挙げられる。第2に、銅及び珪素から形成されるエッ
チャント副生成物、例えばCuCl等の蒸気圧は、通常
のエッチング条件の下では、AlCl3 の蒸気圧と比較
して低いことが挙げられる。また、残留物の形成が生じ
るのは、銅と珪素の不純物がアルミニウムの粒界に蓄積
するからであり、また、アルミニウム層とバリア層(T
iO2 等)との界面に形成される非反応性拡散層をエ
ッチングすることは困難だからである。
【0005】エッチャント残留物15除去のための従来
技術による方法の1つでは、塩素エッチャントの濃度を
下げてアルミニウムのエッチレイトを低下させ、珪素と
銅のエッチング又はスパッタを、アルミニウムのエッチ
ングと同じ速度で行うようにしている。しかし、これら
のエッチレイトを正確にバランスさせていても、不純物
の存在等でアロイの組成が少し変化しただけでこのバラ
ンスは簡単に損なわれる。その結果、アロイの組成とプ
ロセス条件が狭い範囲に限って、エッチングプロセスを
効率よく行うことができる。また、塩素エッチャントの
濃度を下げることにより、多成分のアロイに対するエッ
チレイトを低下させ、プロセスのスループットが低下し
てしまう。
技術による方法の1つでは、塩素エッチャントの濃度を
下げてアルミニウムのエッチレイトを低下させ、珪素と
銅のエッチング又はスパッタを、アルミニウムのエッチ
ングと同じ速度で行うようにしている。しかし、これら
のエッチレイトを正確にバランスさせていても、不純物
の存在等でアロイの組成が少し変化しただけでこのバラ
ンスは簡単に損なわれる。その結果、アロイの組成とプ
ロセス条件が狭い範囲に限って、エッチングプロセスを
効率よく行うことができる。また、塩素エッチャントの
濃度を下げることにより、多成分のアロイに対するエッ
チレイトを低下させ、プロセスのスループットが低下し
てしまう。
【0006】エッチャント残留物15を除去するための
また別の方法では、基板に電気的バイアスを与えエネル
ギーを有するプラズマイオンを基板11上に衝突させる
ために電界が用いられるが、この電界を高めて、高いエ
ネルギーのプラズマイオンがエッチャント残留物15を
スパッタして基板11から取り去るようにする。しか
し、この高いエネルギーのプラズマイオンは、エッチン
グしたばかりの表面形状10の側壁に形成されたパッシ
ベーション堆積物14もスパッタしエッチングする。間
隔が近接する表面形状10の側壁上にあるパッシベーシ
ョン堆積物14の方が高い速度でエッチングされ、何故
なら、プラズマイオンは間隔が近接する表面形状の側壁
で「流路形成」しバウンドするからである。対称的に、
間隔が開いた表面形状10の側壁上にあるパッシベーシ
ョン堆積物14のエッチングの速度は高くない。このこ
とにより、プロファイルマイクロローディングが高くな
り、表面形状10の断面プロファイルが表面形状10同
士の間隔ないし距離に関連して変化する。表面形状10
同士の間隔ないし距離に関わりなく全ての表面形状10
が均一な断面を有することが望ましい。チャンバ内で基
板に近接した(すなわち、基板から6〜9cmの距離を
もつ)天井部を有するプラズマ電極やインダクタコイル
に比較的高いレベルのRF電流を印加することにより、
プラズマを基板11に近接した限られたスペースの中に
形成したときに、このプロファイルマイクロローディン
グの問題は更に悪くなる。このような問題を防止するた
めには、このような従来技術のチャンバのプラズマRF
バイアス又はソース電力が最高出力で約900ワットに
制限されることがしばしばであり、この制限により基板
11上のエッチャント残留物15の除去が制限を受け、
プロセスのウインドウが狭くなる。
また別の方法では、基板に電気的バイアスを与えエネル
ギーを有するプラズマイオンを基板11上に衝突させる
ために電界が用いられるが、この電界を高めて、高いエ
ネルギーのプラズマイオンがエッチャント残留物15を
スパッタして基板11から取り去るようにする。しか
し、この高いエネルギーのプラズマイオンは、エッチン
グしたばかりの表面形状10の側壁に形成されたパッシ
ベーション堆積物14もスパッタしエッチングする。間
隔が近接する表面形状10の側壁上にあるパッシベーシ
ョン堆積物14の方が高い速度でエッチングされ、何故
なら、プラズマイオンは間隔が近接する表面形状の側壁
で「流路形成」しバウンドするからである。対称的に、
間隔が開いた表面形状10の側壁上にあるパッシベーシ
ョン堆積物14のエッチングの速度は高くない。このこ
とにより、プロファイルマイクロローディングが高くな
り、表面形状10の断面プロファイルが表面形状10同
士の間隔ないし距離に関連して変化する。表面形状10
同士の間隔ないし距離に関わりなく全ての表面形状10
が均一な断面を有することが望ましい。チャンバ内で基
板に近接した(すなわち、基板から6〜9cmの距離を
もつ)天井部を有するプラズマ電極やインダクタコイル
に比較的高いレベルのRF電流を印加することにより、
プラズマを基板11に近接した限られたスペースの中に
形成したときに、このプロファイルマイクロローディン
グの問題は更に悪くなる。このような問題を防止するた
めには、このような従来技術のチャンバのプラズマRF
バイアス又はソース電力が最高出力で約900ワットに
制限されることがしばしばであり、この制限により基板
11上のエッチャント残留物15の除去が制限を受け、
プロセスのウインドウが狭くなる。
【0007】別の従来技術のプロセスチャンバは、遠隔
にあるプラズマソース、例えばマイクロ波プラズマソー
ス等を有してプラズマを発生させ、このプラズマが基板
11へとガイドされる。この遠隔のプラズマプロセスチ
ャンバはプラズマの発生のために非常に高いソース電力
を用いることができ、低電力のプラズマに関する問題点
のいくつかを緩和することができる。しかし、プラズマ
発生ソースから基板11までの比較的長い距離を移動す
る場合は、プラズマ中の分解イオンの大部分が再結合し
てしまい、非分解プラズマ種を生成してしまう。このこ
とにより、プロセスのウインドウが更に狭くなり、エッ
チレイトや残留物の制御等のプロセスパラメータの最適
化を容易ならざるものとしてしまう。
にあるプラズマソース、例えばマイクロ波プラズマソー
ス等を有してプラズマを発生させ、このプラズマが基板
11へとガイドされる。この遠隔のプラズマプロセスチ
ャンバはプラズマの発生のために非常に高いソース電力
を用いることができ、低電力のプラズマに関する問題点
のいくつかを緩和することができる。しかし、プラズマ
発生ソースから基板11までの比較的長い距離を移動す
る場合は、プラズマ中の分解イオンの大部分が再結合し
てしまい、非分解プラズマ種を生成してしまう。このこ
とにより、プロセスのウインドウが更に狭くなり、エッ
チレイトや残留物の制御等のプロセスパラメータの最適
化を容易ならざるものとしてしまう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、エッチレイト
を高め且つエッチャント残留物の形成を低減するような
エッチングプロセスに対する要求がある。また、エッチ
ングされた表面形状の側壁上に形成されるパッシベーシ
ョン堆積物の量を制御することにより、プロファイルマ
イクロローディングを小さくし且つ実質的に異方的なエ
ッチングを提供するようなエッチングプロセスが望まれ
る。更に、エッチング選択比の高いエッチングプロセス
が望まれる。また、分解プラズマイオンを大量に含有す
る高い電力のプラズマを基板に十分近接して発生して優
れたエッチング特性を与えることが望ましい。
を高め且つエッチャント残留物の形成を低減するような
エッチングプロセスに対する要求がある。また、エッチ
ングされた表面形状の側壁上に形成されるパッシベーシ
ョン堆積物の量を制御することにより、プロファイルマ
イクロローディングを小さくし且つ実質的に異方的なエ
ッチングを提供するようなエッチングプロセスが望まれ
る。更に、エッチング選択比の高いエッチングプロセス
が望まれる。また、分解プラズマイオンを大量に含有す
る高い電力のプラズマを基板に十分近接して発生して優
れたエッチング特性を与えることが望ましい。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、エッチャント
残留物を実質的に形成することなく、基板上の多成分
(マルチコンポーネント)アロイををエッチングするた
めの方法に関する。本発明の1態様では、プラズマジェ
ネレータとプラズマ電極とを備えたプロセスチャンバの
中に基板が置かれる。(i)電界で分解して分解イオンと
非分解イオンとを生成することができるエッチャントガ
スと、(ii)エッチャントガスの分解を促進することがで
きる不活性なガスとを備えるプロセスガスが、プロセス
チャンバ内に導入される。好ましくは、プロセスガス
は、(i)分解Cl+プラズマイオンと非分解Cl2 +イオン
とを生成するイオン化可能な塩素含有ガスと、(ii)塩素
含有ガスの分解を促進することが可能な不活性なガス、
との体積流量比Vrを備えている。(i)プラズマジェネ
レータに第1の電力レベルでRF電流を与え、(ii)プラ
ズマ電極に第2の電力レベルでRF電流を与えることに
より、プロセスガスをイオン化してプラズマイオンを生
成し、これが基板にエネルギーをもって衝突する。(i)
プロセスガスの体積流量比Vrと、(ii)第1の電力レベ
ル 対 第2の電力レベルの電力比Prとの組み合わせを
選択して、塩素含有ガスがイオン化して分解Cl+プラ
ズマイオンと非分解Cl2 +イオンとを数の比が少なくと
も約0.6:1となるように生成する。非分解Cl2 +イ
オンとに較べて分解Cl+プラズマイオンの量が高くな
れば、これが基板上の多成分アロイを少なくとも約50
0nm/min.のエッチレイトでエッチングし、同時
に基板上のエッチャント残留物の実質的全部が除去され
る。
残留物を実質的に形成することなく、基板上の多成分
(マルチコンポーネント)アロイををエッチングするた
めの方法に関する。本発明の1態様では、プラズマジェ
ネレータとプラズマ電極とを備えたプロセスチャンバの
中に基板が置かれる。(i)電界で分解して分解イオンと
非分解イオンとを生成することができるエッチャントガ
スと、(ii)エッチャントガスの分解を促進することがで
きる不活性なガスとを備えるプロセスガスが、プロセス
チャンバ内に導入される。好ましくは、プロセスガス
は、(i)分解Cl+プラズマイオンと非分解Cl2 +イオン
とを生成するイオン化可能な塩素含有ガスと、(ii)塩素
含有ガスの分解を促進することが可能な不活性なガス、
との体積流量比Vrを備えている。(i)プラズマジェネ
レータに第1の電力レベルでRF電流を与え、(ii)プラ
ズマ電極に第2の電力レベルでRF電流を与えることに
より、プロセスガスをイオン化してプラズマイオンを生
成し、これが基板にエネルギーをもって衝突する。(i)
プロセスガスの体積流量比Vrと、(ii)第1の電力レベ
ル 対 第2の電力レベルの電力比Prとの組み合わせを
選択して、塩素含有ガスがイオン化して分解Cl+プラ
ズマイオンと非分解Cl2 +イオンとを数の比が少なくと
も約0.6:1となるように生成する。非分解Cl2 +イ
オンとに較べて分解Cl+プラズマイオンの量が高くな
れば、これが基板上の多成分アロイを少なくとも約50
0nm/min.のエッチレイトでエッチングし、同時
に基板上のエッチャント残留物の実質的全部が除去され
る。
【0010】本発明の別の特徴では、(i)基板からの高
さHが、直径Dが約150mm〜約304mmの基板に
対して100mm〜170mmであるような頂部を有す
る天井部と、(ii)天井部の下方且つ基板の上方にプラズ
マを形成することが可能なプラズマジェネレータとを備
えるプロセスチャンバの疑似遠隔プラズマ領域に、基板
が置かれる。プロセスガスは、(i)塩素含有ガスと(ii)
不活性なガスとの体積流量比Vrを有している。プロセ
スガスは疑似遠隔プラズマ領域内でイオン化し、塩素含
有ガスが基板のほぼ真上でイオン化して、分解Cl+プ
ラズマイオンと非分解Cl2 +イオンとを少なくとも0.
6:1の数比で生成することにより、エッチャント残留
物を実質的に生成することなく、基板上の多成分アロイ
をエッチングする。疑似遠隔プラズマソースが、基板の
すぐ隣接且つ真上に比較的大きな体積でプラズマを発生
させるため、基板をエッチングするプラズマは、非分解
Cl2 +イオンと比較して分解Cl+プラズマイオンの量
が多く含有するようになる。疑似遠隔プラズマ領域内に
プラズマを発生させるため、大量の分解Cl+プラズマ
イオンが非分解Cl2 +イオンと再結合する前に、基板の
エッチングを行うことが可能となる。
さHが、直径Dが約150mm〜約304mmの基板に
対して100mm〜170mmであるような頂部を有す
る天井部と、(ii)天井部の下方且つ基板の上方にプラズ
マを形成することが可能なプラズマジェネレータとを備
えるプロセスチャンバの疑似遠隔プラズマ領域に、基板
が置かれる。プロセスガスは、(i)塩素含有ガスと(ii)
不活性なガスとの体積流量比Vrを有している。プロセ
スガスは疑似遠隔プラズマ領域内でイオン化し、塩素含
有ガスが基板のほぼ真上でイオン化して、分解Cl+プ
ラズマイオンと非分解Cl2 +イオンとを少なくとも0.
6:1の数比で生成することにより、エッチャント残留
物を実質的に生成することなく、基板上の多成分アロイ
をエッチングする。疑似遠隔プラズマソースが、基板の
すぐ隣接且つ真上に比較的大きな体積でプラズマを発生
させるため、基板をエッチングするプラズマは、非分解
Cl2 +イオンと比較して分解Cl+プラズマイオンの量
が多く含有するようになる。疑似遠隔プラズマ領域内に
プラズマを発生させるため、大量の分解Cl+プラズマ
イオンが非分解Cl2 +イオンと再結合する前に、基板の
エッチングを行うことが可能となる。
【0011】本発明のまた別の特徴では、プロセスチャ
ンバの周りのインダクタコイルに印加するRF電流の周
波数は、約6MHz未満の低い周波数に下げられ、更に
好ましくは約1〜約3MHzに下げられる。この低い周
波数では、インダクタコイルからの容量結合が低減し、
プラズマ電力レベルを750ワットよりも高いレベル、
更に好ましくは1000ワットより高いレベルに上げる
ことが可能であり、プラズマイオンの運動衝突エネルギ
ーを高めることなく、高密度誘導結合プラズマを提供
し、高いエッチレイトとエッチャント残留物の低減とプ
ロファイルマイクロローディングの低減を実現する。
ンバの周りのインダクタコイルに印加するRF電流の周
波数は、約6MHz未満の低い周波数に下げられ、更に
好ましくは約1〜約3MHzに下げられる。この低い周
波数では、インダクタコイルからの容量結合が低減し、
プラズマ電力レベルを750ワットよりも高いレベル、
更に好ましくは1000ワットより高いレベルに上げる
ことが可能であり、プラズマイオンの運動衝突エネルギ
ーを高めることなく、高密度誘導結合プラズマを提供
し、高いエッチレイトとエッチャント残留物の低減とプ
ロファイルマイクロローディングの低減を実現する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は、基板25上にエッチャ
ント残留物を実質的に形成することなく、基板25上の
多成分アロイ層20ををエッチングするための方法に関
する。図16は、本発明に従って処理された基板25の
一部を示す。多成分アロイ20は典型的には、第1の成
分と第2の成分とを備え、第1の成分は第2の成分に比
べて、エッチャントプラズマに対して実質的に反応性が
高く、あるいは蒸気圧が高い。この多成分アロイはエッ
チングが困難であり、何故なら、第1の成分は第2の成
分よりも高い速度でエッチングされ、あるいは蒸気圧が
高いためより早く気化するからである。このことによ
り、従来技術のエッチングプロセスでは、第2の成分が
基板25上にエッチャント残留物を形成する。
ント残留物を実質的に形成することなく、基板25上の
多成分アロイ層20ををエッチングするための方法に関
する。図16は、本発明に従って処理された基板25の
一部を示す。多成分アロイ20は典型的には、第1の成
分と第2の成分とを備え、第1の成分は第2の成分に比
べて、エッチャントプラズマに対して実質的に反応性が
高く、あるいは蒸気圧が高い。この多成分アロイはエッ
チングが困難であり、何故なら、第1の成分は第2の成
分よりも高い速度でエッチングされ、あるいは蒸気圧が
高いためより早く気化するからである。このことによ
り、従来技術のエッチングプロセスでは、第2の成分が
基板25上にエッチャント残留物を形成する。
【0013】エッチングプロセスは、典型的には、半導
体シリコンやガリウムヒ素の基板25に行われる。導電
表面形状30は、基板25上に堆積した導電層からエッ
チングにより形成されるが、この導電層は、典型的に
は、(i)チタン、タングステン、チタン−タングステン
あるいは窒化チタン等の拡散バリア層35と、(ii)アル
ミニウム等の第1の成分と銅及び珪素等の第2の成分と
を備える導電性多成分アロイ20と、(iii)珪素、窒化
チタン又はチタン−タングステンを備える反射防止層4
0とを有している。層はそれぞれ、典型的には約100
0nm〜100000nmの厚さを有している。フォト
レジスト等のエッチングレジスト45を導電層の上に形
成し、フォトリソグラフィーの方法を用いてパターニン
グを行い導電層のこの下にある部分がエッチングされる
ことを防止する。エッチング済みの表面形状30は典型
的には約0.2〜約10ミクロンのサイズを有し、表面
形状30同士の間の間隔は典型的には約0.2ミクロン
〜10ミクロンである。
体シリコンやガリウムヒ素の基板25に行われる。導電
表面形状30は、基板25上に堆積した導電層からエッ
チングにより形成されるが、この導電層は、典型的に
は、(i)チタン、タングステン、チタン−タングステン
あるいは窒化チタン等の拡散バリア層35と、(ii)アル
ミニウム等の第1の成分と銅及び珪素等の第2の成分と
を備える導電性多成分アロイ20と、(iii)珪素、窒化
チタン又はチタン−タングステンを備える反射防止層4
0とを有している。層はそれぞれ、典型的には約100
0nm〜100000nmの厚さを有している。フォト
レジスト等のエッチングレジスト45を導電層の上に形
成し、フォトリソグラフィーの方法を用いてパターニン
グを行い導電層のこの下にある部分がエッチングされる
ことを防止する。エッチング済みの表面形状30は典型
的には約0.2〜約10ミクロンのサイズを有し、表面
形状30同士の間の間隔は典型的には約0.2ミクロン
〜10ミクロンである。
【0014】本発明に従ったプロセスの実施に適するプ
ロセスチャンバ50が図2に示されており、これは米国
カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル
ズ社から商品名DPSプロセスチャンバで商業的に入手
可能である。ここに示されるプロセスチャンバ50の特
定の具体例は、半導体基板25の処理に適しているが、
本発明の例示のためだけに与えられるものであり、本発
明の範囲を制限するために用いられるべきではない。例
えば、本発明のエッチングプロセスは、あらゆる基板2
5に用いることができ、また、半導体の製造以外の製造
プロセスに用いることができる。
ロセスチャンバ50が図2に示されており、これは米国
カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル
ズ社から商品名DPSプロセスチャンバで商業的に入手
可能である。ここに示されるプロセスチャンバ50の特
定の具体例は、半導体基板25の処理に適しているが、
本発明の例示のためだけに与えられるものであり、本発
明の範囲を制限するために用いられるべきではない。例
えば、本発明のエッチングプロセスは、あらゆる基板2
5に用いることができ、また、半導体の製造以外の製造
プロセスに用いることができる。
【0015】エッチングプロセスでは、基板25はプロ
セスチャンバ50内に置かれる。塩素含有ガス 対 不活
性なガスの体積流量比がVrであるプロセスガスをプロ
セスチャンバ50に導入する。塩素含有ガスは、プラズ
マ中で分解して分解Cl+プラズマイオンと非分解Cl
2+イオンとを生成することができ、不活性なガスは塩
素含有ガスの分解を促進することができる。プラズマイ
オンは、プロセスチャンバ50に隣接するプラズマジェ
ネレータ55にRF電流を第1の電力レベルで与えるこ
とにより、プラズマが生成する。プロセスチャンバ内の
プラズマ電極60にRF電流を第2のレベルで与えるこ
とにより、プラズマイオンが基板に引きつけられる。
(i)プロセスガスの体積流量比Vrと(ii)第1の電力レ
ベルと第2の電力レベルの電力比Prとの組み合わせを
選択して、塩素含有ガスがイオン化して、Cl+イオン
とCl2 +イオンとを、その数の比が少なくとも0.6:
1となるよう生成する。非分解Cl2 +イオンと比較した
分解Cl+プラズマイオンの量が増加することにより、
多成分アロイ20の第1の成分を高速(約500nm/
min.を越えるエッチレイト)でエッチングすること
ができると考えられており、このとき、第2の成分のエ
ッチレイトを犠牲にすることはなく、また、基板25上
にエッチャント残留物を実質的に形成することはないと
考えられている。
セスチャンバ50内に置かれる。塩素含有ガス 対 不活
性なガスの体積流量比がVrであるプロセスガスをプロ
セスチャンバ50に導入する。塩素含有ガスは、プラズ
マ中で分解して分解Cl+プラズマイオンと非分解Cl
2+イオンとを生成することができ、不活性なガスは塩
素含有ガスの分解を促進することができる。プラズマイ
オンは、プロセスチャンバ50に隣接するプラズマジェ
ネレータ55にRF電流を第1の電力レベルで与えるこ
とにより、プラズマが生成する。プロセスチャンバ内の
プラズマ電極60にRF電流を第2のレベルで与えるこ
とにより、プラズマイオンが基板に引きつけられる。
(i)プロセスガスの体積流量比Vrと(ii)第1の電力レ
ベルと第2の電力レベルの電力比Prとの組み合わせを
選択して、塩素含有ガスがイオン化して、Cl+イオン
とCl2 +イオンとを、その数の比が少なくとも0.6:
1となるよう生成する。非分解Cl2 +イオンと比較した
分解Cl+プラズマイオンの量が増加することにより、
多成分アロイ20の第1の成分を高速(約500nm/
min.を越えるエッチレイト)でエッチングすること
ができると考えられており、このとき、第2の成分のエ
ッチレイトを犠牲にすることはなく、また、基板25上
にエッチャント残留物を実質的に形成することはないと
考えられている。
【0016】チャンバ内で遂行されるエッチングプロセ
スに対して最適な性能を得るために、疑似遠隔プラズマ
領域60を有するプロセスチャンバ50を用いることが
好ましい。プロセスチャンバ50の疑似遠隔プラズマ領
域60は、(i)基板からの高さHが、直径Dが約150
mm〜約304mm(6〜12インチ)の基板に対して
100mm〜170mm(4〜7インチ)であるような
頂部を有する天井部62と、(ii)天井部62の下方且つ
基板25の上方にプラズマを形成することが可能なプラ
ズマジェネレータ55とを備えている。更に好ましく
は、プロセスチャンバの疑似遠隔プラズマ領域60は、
基板に隣接する側壁63によって包囲されており、少な
くとも約10000cm3、更に好ましくは約1000
0〜50000cm3の体積を備えている。最も好まし
くは、疑似遠隔プラズマ領域60は、基板25の真上約
50〜150mmの距離のところに配置された中心64
を有し、更に好ましくは、この距離は基板から約75m
m以上約125mm以下である。プロセスガスは、基板
25の周縁に配置されたガスディストリビュータ65を
用いて散布される。
スに対して最適な性能を得るために、疑似遠隔プラズマ
領域60を有するプロセスチャンバ50を用いることが
好ましい。プロセスチャンバ50の疑似遠隔プラズマ領
域60は、(i)基板からの高さHが、直径Dが約150
mm〜約304mm(6〜12インチ)の基板に対して
100mm〜170mm(4〜7インチ)であるような
頂部を有する天井部62と、(ii)天井部62の下方且つ
基板25の上方にプラズマを形成することが可能なプラ
ズマジェネレータ55とを備えている。更に好ましく
は、プロセスチャンバの疑似遠隔プラズマ領域60は、
基板に隣接する側壁63によって包囲されており、少な
くとも約10000cm3、更に好ましくは約1000
0〜50000cm3の体積を備えている。最も好まし
くは、疑似遠隔プラズマ領域60は、基板25の真上約
50〜150mmの距離のところに配置された中心64
を有し、更に好ましくは、この距離は基板から約75m
m以上約125mm以下である。プロセスガスは、基板
25の周縁に配置されたガスディストリビュータ65を
用いて散布される。
【0017】疑似遠隔プラズマ領域60では塩素含有ガ
スを分解して、Cl+イオンとCl2 +イオンとを、その
数の比が少なくとも0.6:1、好ましくは少なくとも
約1:1、最も好ましくは約5:1以上となるよう生成
して、基板25上にエッチャント残留物を形成すること
なく高いエッチレイトで基板25上の多成分アロイ20
をエッチングすることができることが、見出されてい
る。基板をエッチングするプラズマは、非分解Cl2 +イ
オンと比較して分解Cl+プラズマイオンの量を多く含
有すると考えられており、何故なら、プラズマの発生は
基板25にすぐ隣接した体積の比較的大きな空間で発生
し、これにより、大量の分解Cl+プラズマイオンが非
分解Cl2 +イオンと再結合する前に、基板25のエッチ
ングを行うことが可能となる。プラズマ領域60の中心
64が基板と離れているとき、例えば約30cmを超え
る距離がある場合は、分解プラズマイオンは、遠隔プラ
ズマソースから基板へと移動する間に、再結合して非分
解イオンを生成する。これとは逆に、プラズマ領域60
の中心64が基板25に近すぎたとき、即ち約10cm
未満であったような場合は、プラズマソースにより高い
電流が印加され、プラズマイオンの分解が促進され、プ
ラズマイオンが非常に高い運動エネルギーをもつように
なり、エッチングの性能が下がってしまう。同様に、プ
ラズマ領域60の体積が非常に大きい場合は、プラズマ
領域内の分解イオンが再結合して非分解種を生成してし
まう。また、プラズマ領域60の体積が小さすぎる場合
は、分解イオンを生成することが困難となり、何故な
ら、エネルギーを得た不活性なガスのイオンの平均自由
行程が非常に小さくなり、その結果不活性なガスのイオ
ンとエッチャントガスの分子の衝突がほとんどなくなる
からである。このような理由で、疑似遠隔プラズマ領域
60を用いることが好ましい。
スを分解して、Cl+イオンとCl2 +イオンとを、その
数の比が少なくとも0.6:1、好ましくは少なくとも
約1:1、最も好ましくは約5:1以上となるよう生成
して、基板25上にエッチャント残留物を形成すること
なく高いエッチレイトで基板25上の多成分アロイ20
をエッチングすることができることが、見出されてい
る。基板をエッチングするプラズマは、非分解Cl2 +イ
オンと比較して分解Cl+プラズマイオンの量を多く含
有すると考えられており、何故なら、プラズマの発生は
基板25にすぐ隣接した体積の比較的大きな空間で発生
し、これにより、大量の分解Cl+プラズマイオンが非
分解Cl2 +イオンと再結合する前に、基板25のエッチ
ングを行うことが可能となる。プラズマ領域60の中心
64が基板と離れているとき、例えば約30cmを超え
る距離がある場合は、分解プラズマイオンは、遠隔プラ
ズマソースから基板へと移動する間に、再結合して非分
解イオンを生成する。これとは逆に、プラズマ領域60
の中心64が基板25に近すぎたとき、即ち約10cm
未満であったような場合は、プラズマソースにより高い
電流が印加され、プラズマイオンの分解が促進され、プ
ラズマイオンが非常に高い運動エネルギーをもつように
なり、エッチングの性能が下がってしまう。同様に、プ
ラズマ領域60の体積が非常に大きい場合は、プラズマ
領域内の分解イオンが再結合して非分解種を生成してし
まう。また、プラズマ領域60の体積が小さすぎる場合
は、分解イオンを生成することが困難となり、何故な
ら、エネルギーを得た不活性なガスのイオンの平均自由
行程が非常に小さくなり、その結果不活性なガスのイオ
ンとエッチャントガスの分子の衝突がほとんどなくなる
からである。このような理由で、疑似遠隔プラズマ領域
60を用いることが好ましい。
【0018】プロセスチャンバ50の天井部62は、平
坦でも、方形でも、弓状でも、円錐状でも、ドーム状で
も、多半径ドーム状でもよい。好ましくは、プロセスチ
ャンバ50は、基板25の上方に多半径ドーム状の天井
部62を有して、プラズマ領域60の全体積にわたって
均一なプラズマソース電力分布を与え、エッチャントガ
スの分解を促進する。ドーム状の天井部62は、基板2
5の近くでの分解イオン再結合によるロスが、平坦な天
井部でみられるよりも少ないため、プラズマイオン密度
が基板25全体に均一になるという利点を提供する。こ
のことは、イオン再結合のロスが天井部62が近接する
ことによって影響を受け、また、ドーム状天井部は平坦
な天井部よりも、基板中心から遠いからである。
坦でも、方形でも、弓状でも、円錐状でも、ドーム状で
も、多半径ドーム状でもよい。好ましくは、プロセスチ
ャンバ50は、基板25の上方に多半径ドーム状の天井
部62を有して、プラズマ領域60の全体積にわたって
均一なプラズマソース電力分布を与え、エッチャントガ
スの分解を促進する。ドーム状の天井部62は、基板2
5の近くでの分解イオン再結合によるロスが、平坦な天
井部でみられるよりも少ないため、プラズマイオン密度
が基板25全体に均一になるという利点を提供する。こ
のことは、イオン再結合のロスが天井部62が近接する
ことによって影響を受け、また、ドーム状天井部は平坦
な天井部よりも、基板中心から遠いからである。
【0019】プラズマジェネレータ55は、プロセスチ
ャンバ50の側壁66の周りに巻かれるインダクタコイ
ルを備えていることが好ましい。インダクタコイルプラ
ズマジェネレータ55は、RF電源68に接続される。
第1の電力レベルを有するRF電流をコイルに与えれ
ば、コイルはチャンバ内にエネルギーを誘導結合して、
プロセス領域60内のプロセスガスからプラズマを生成
する。好ましくは、プラズマジェネレータ55は、多半
径のドーム状のインダクタコイルを備え、このインダク
タコイルは図2に示されるような「平坦化した」多半径
のドーム状天井部を備え、これにより、プラズマソース
電力を更に有効に用いることができまた基板中心の上の
プラズマイオン密度が更に高くなるといった利点を提供
する。このことは、イオン密度がインダクタコイルの局
所的なイオン化により影響を受けるからであり、また、
多半径インダクタコイルは半球コイルに比べて、基板中
心により近くなるからである。別の好適な具体例では、
天井部62は、少なくとも中心半径Rと、中心半径Rよ
りも小さなコーナー半径rとを有し、R/rが約2〜約
10程度の範囲にある。
ャンバ50の側壁66の周りに巻かれるインダクタコイ
ルを備えていることが好ましい。インダクタコイルプラ
ズマジェネレータ55は、RF電源68に接続される。
第1の電力レベルを有するRF電流をコイルに与えれ
ば、コイルはチャンバ内にエネルギーを誘導結合して、
プロセス領域60内のプロセスガスからプラズマを生成
する。好ましくは、プラズマジェネレータ55は、多半
径のドーム状のインダクタコイルを備え、このインダク
タコイルは図2に示されるような「平坦化した」多半径
のドーム状天井部を備え、これにより、プラズマソース
電力を更に有効に用いることができまた基板中心の上の
プラズマイオン密度が更に高くなるといった利点を提供
する。このことは、イオン密度がインダクタコイルの局
所的なイオン化により影響を受けるからであり、また、
多半径インダクタコイルは半球コイルに比べて、基板中
心により近くなるからである。別の好適な具体例では、
天井部62は、少なくとも中心半径Rと、中心半径Rよ
りも小さなコーナー半径rとを有し、R/rが約2〜約
10程度の範囲にある。
【0020】この誘導結合RFプロセスチャンバ50で
は、エッチングの選択性が向上し、イオンダメージが低
減し、エッチングプロファイルが向上し、プラズマイオ
ン密度又はソース電力効率を最適化しつつイオン密度の
均一性が改善する。この結果は、基板に対する天井部ド
ーム頂上部の特定の高さを含む、コイルとドームの幾何
的関係を特に共形となるように守ることにより実現され
る。エッチング選択性は、プラズマからパッシベーショ
ン種を基板25の上に堆積することにより与えられる。
例えば、ポリシリコン層の上の二酸化珪素層をエッチン
グする場合、ポリマーを含むパッシベーション種の方が
二酸化珪素に比べて強くポリシリコンに接着するため、
ポリシリコンの方が二酸化珪素よりもゆっくりとエッチ
ングされ、所望のエッチング選択性を提供する。二酸化
シリコンエッチングプロセスでは、プラズマ中のフルオ
ロカーボンガスからポリマー類が生成する。アルミニウ
ムエッチングプロセスでは、とりわけ、基板25からプ
ラズマ中へスパッタされたフォトレジストからポリマー
が生成する。ここで問題点は、コイルのドーム形状を平
坦にするか、あるいはコイルを基板に近接させて、基板
25中心での局所的イオン化を促進し、他方で基板中心
上方のイオン密度を促進すれば、基板中心近くでのポリ
マーの堆積や形成が制限されることである。このような
ポリマーの形成がなされなければ、エッチングの選択性
は低下し、またはなくなってしまう。逆に、基板中心の
局所イオン化を低下(ドーム状コイルを平坦ではなくす
ることにより)させてエッチング選択性を促進すれば、
基板中心のイオン密度が低下し、イオン密度の均一性が
損なわれる。
は、エッチングの選択性が向上し、イオンダメージが低
減し、エッチングプロファイルが向上し、プラズマイオ
ン密度又はソース電力効率を最適化しつつイオン密度の
均一性が改善する。この結果は、基板に対する天井部ド
ーム頂上部の特定の高さを含む、コイルとドームの幾何
的関係を特に共形となるように守ることにより実現され
る。エッチング選択性は、プラズマからパッシベーショ
ン種を基板25の上に堆積することにより与えられる。
例えば、ポリシリコン層の上の二酸化珪素層をエッチン
グする場合、ポリマーを含むパッシベーション種の方が
二酸化珪素に比べて強くポリシリコンに接着するため、
ポリシリコンの方が二酸化珪素よりもゆっくりとエッチ
ングされ、所望のエッチング選択性を提供する。二酸化
シリコンエッチングプロセスでは、プラズマ中のフルオ
ロカーボンガスからポリマー類が生成する。アルミニウ
ムエッチングプロセスでは、とりわけ、基板25からプ
ラズマ中へスパッタされたフォトレジストからポリマー
が生成する。ここで問題点は、コイルのドーム形状を平
坦にするか、あるいはコイルを基板に近接させて、基板
25中心での局所的イオン化を促進し、他方で基板中心
上方のイオン密度を促進すれば、基板中心近くでのポリ
マーの堆積や形成が制限されることである。このような
ポリマーの形成がなされなければ、エッチングの選択性
は低下し、またはなくなってしまう。逆に、基板中心の
局所イオン化を低下(ドーム状コイルを平坦ではなくす
ることにより)させてエッチング選択性を促進すれば、
基板中心のイオン密度が低下し、イオン密度の均一性が
損なわれる。
【0021】エッチングプロセスでは、基板25はチャ
ンバ50内のカソードプラズマ電極57aの上に置か
れ、チャンバ50の壁63は電気的に接地されアノード
プラズマ電極57bを形成する。エッチングプロセス中
は、基板25を機械的ないし静電的なチャック73を用
いて保持することができる。カソード電極57にRF電
圧を印加することによりカソード電極57にアノード電
極57bに対する電気的バイアスを与えれば、チャンバ
50内に生成するプラズマは、基板25の方に引き寄せ
られ、基板にエネルギーをもって入射し、基板をエッチ
ングする。プラズマ電極57a、57bに印加するRF
電圧は、約100〜約500ワットの第2の電力レベル
を有し、これは更に典型的には100〜250ワットで
ある。随意、磁場(図示せず)を用いてプラズマの密度
や均一性を高めてもよい。疑似遠隔プラズマ領域60の
中のプラズマは、(i)プロセスチャンバ50を取り囲む
インダクタコイルプラズマジェネレータ55にRF電流
を印加することによる誘導的な形成か、(ii)プロセスチ
ャンバ50内のプラズマ電極57a、57bにRF電流
を印加することによる容量的な形成か、あるいは(iii)
誘導的な形成と容量的な形成の両方により、形成され
る。
ンバ50内のカソードプラズマ電極57aの上に置か
れ、チャンバ50の壁63は電気的に接地されアノード
プラズマ電極57bを形成する。エッチングプロセス中
は、基板25を機械的ないし静電的なチャック73を用
いて保持することができる。カソード電極57にRF電
圧を印加することによりカソード電極57にアノード電
極57bに対する電気的バイアスを与えれば、チャンバ
50内に生成するプラズマは、基板25の方に引き寄せ
られ、基板にエネルギーをもって入射し、基板をエッチ
ングする。プラズマ電極57a、57bに印加するRF
電圧は、約100〜約500ワットの第2の電力レベル
を有し、これは更に典型的には100〜250ワットで
ある。随意、磁場(図示せず)を用いてプラズマの密度
や均一性を高めてもよい。疑似遠隔プラズマ領域60の
中のプラズマは、(i)プロセスチャンバ50を取り囲む
インダクタコイルプラズマジェネレータ55にRF電流
を印加することによる誘導的な形成か、(ii)プロセスチ
ャンバ50内のプラズマ電極57a、57bにRF電流
を印加することによる容量的な形成か、あるいは(iii)
誘導的な形成と容量的な形成の両方により、形成され
る。
【0022】インダクタコイルに印加されるRF電流の
第1の電力レベルとプラズマ電極57a、57bに印加
されるRF電流の第2の電力レベルとの比Prについて
は、プラズマイオンの全数又は衝突エネルギーを増加さ
せずに分解イオンの数を増加するように、この比Prを
選択する。電力比Prが過剰に高くなれば、基板25の
過剰なスパッタリングが生じ得ることとなり、その結
果、エッチングが非均一になりプロファイルマイクロロ
ーディングが高くなってしまう。逆に、電力比Prが非
常に低ければ、エッチャントガスが分解して分解イオン
となることが不充分となることがあり、その結果、基板
25上にエッチャント残留物が形成されることになる。
従って、電力費Prは少なくとも約4:1であることが
好ましく、更に好ましくは少なくとも約7:1、最も好
ましくは約4:1〜約10:1である。
第1の電力レベルとプラズマ電極57a、57bに印加
されるRF電流の第2の電力レベルとの比Prについて
は、プラズマイオンの全数又は衝突エネルギーを増加さ
せずに分解イオンの数を増加するように、この比Prを
選択する。電力比Prが過剰に高くなれば、基板25の
過剰なスパッタリングが生じ得ることとなり、その結
果、エッチングが非均一になりプロファイルマイクロロ
ーディングが高くなってしまう。逆に、電力比Prが非
常に低ければ、エッチャントガスが分解して分解イオン
となることが不充分となることがあり、その結果、基板
25上にエッチャント残留物が形成されることになる。
従って、電力費Prは少なくとも約4:1であることが
好ましく、更に好ましくは少なくとも約7:1、最も好
ましくは約4:1〜約10:1である。
【0023】エッチングプロセスを行うため、チャンバ
50を脱気して約1ミリトールとし、真空に維持された
移送チャンバ(図示せず)からチャンバ50へ基板25
を移送する。ガスディストリビュータ65を介してエッ
チャントプロセスガスをチャンバ50内へ導入し、チャ
ンバ50の圧力を、約1〜約1000ミリトール、更に
典型的には10〜30トールに維持する。インダクタコ
イルにRF電流を流してプロセスガスに電界束Efを有
する電界をプロセスガスに印加することにより、プラズ
マイオンを生成する。基板25の下のカソード電極57
bにRFバイアス電圧を印加して、誘導により生成した
プラズマイオンを基板にエネルギーをもって入射させ基
板をエッチングする。使用済みのプロセスガスとエッチ
ング副生成物のプロセスチャンバからの排気は、プロセ
スチャンバ50内に約10−3ミリトールの最小圧力を
実現することが可能な排気システム74によって行われ
る。チャンバ50内の圧力を調節するため、スロットル
バルブ76が排気部に具備される。
50を脱気して約1ミリトールとし、真空に維持された
移送チャンバ(図示せず)からチャンバ50へ基板25
を移送する。ガスディストリビュータ65を介してエッ
チャントプロセスガスをチャンバ50内へ導入し、チャ
ンバ50の圧力を、約1〜約1000ミリトール、更に
典型的には10〜30トールに維持する。インダクタコ
イルにRF電流を流してプロセスガスに電界束Efを有
する電界をプロセスガスに印加することにより、プラズ
マイオンを生成する。基板25の下のカソード電極57
bにRFバイアス電圧を印加して、誘導により生成した
プラズマイオンを基板にエネルギーをもって入射させ基
板をエッチングする。使用済みのプロセスガスとエッチ
ング副生成物のプロセスチャンバからの排気は、プロセ
スチャンバ50内に約10−3ミリトールの最小圧力を
実現することが可能な排気システム74によって行われ
る。チャンバ50内の圧力を調節するため、スロットル
バルブ76が排気部に具備される。
【0024】(i)電界の印加によりイオン化して分解イ
オンと非分解イオンとを生成することができる塩素含有
エッチャントガスと、(ii)不活性なガスとを備えるプロ
セスガスが、プロセスチャンバ50内に導入される。
(i)エッチャントガス 対 不活性なガスの体積流量比V
rと、(ii)プラズマ生成に用いる電流とプラズマにエネ
ルギーを与えるために用いる電流との電力比Prとを選
択して、エッチャントガスの分解イオンへの分解を向上
させて、プラズマ中の全イオン数のうちで、分解イオン
の数が少なくとも約60%、更に好ましくは少なくとも
80%となるようにする。好ましくは、プロセスガスの
体積流量比Vrと電力比Prを選択して、エッチャント
ガスをイオン化して、分解Cl+プラズマイオンと非分
解Cl2 +イオンとを生成する質量比を少なくとも約0.
6:1、更に好ましくは少なくとも約1:1となるよう
にする。分解Cl+プラズマイオン 対 非分解Cl2 +イ
オンとの比が高くなれば、良好なエッチレイトを与えつ
つ、基板25上のエッチャント残留物の実質的に全てを
取り除くことが見出された。塩素含有ガスが過剰にある
場合は、多成分アロイ20の第1の成分(例えばアルミ
ニウム)が、第2の成分(例えば珪素及び銅)よりも高
い速度でエッチングを受け、その結果、基板25上にエ
ッチャント残留物を形成する。不活性なガスが過剰にあ
る場合は、基板25上のレジスト過剰にスパッタリング
してしまい、その結果、レジストのファセティングが生
じ、酸化物が失われ、プロファイルマイクロローディン
グが高くなってしまう。体積流量比Vrと電力比Prと
を選択して組み合わせることにより、プラズマイオンの
全数又は運動衝突エネルギーを増加させずに、形成され
る分解イオンの数を増加させると考えられている。この
プラズマの化学により、多成分アロイ20の第1の成分
のエッチングを、第2の成分のエッチングの速度と実質
的に等しいエッチレイトで行うことが可能となり、これ
により、基板25上にエッチャント残留物を形成するこ
となく、高いエッチレイトで多成分アロイ20エッチン
グできるようになる。
オンと非分解イオンとを生成することができる塩素含有
エッチャントガスと、(ii)不活性なガスとを備えるプロ
セスガスが、プロセスチャンバ50内に導入される。
(i)エッチャントガス 対 不活性なガスの体積流量比V
rと、(ii)プラズマ生成に用いる電流とプラズマにエネ
ルギーを与えるために用いる電流との電力比Prとを選
択して、エッチャントガスの分解イオンへの分解を向上
させて、プラズマ中の全イオン数のうちで、分解イオン
の数が少なくとも約60%、更に好ましくは少なくとも
80%となるようにする。好ましくは、プロセスガスの
体積流量比Vrと電力比Prを選択して、エッチャント
ガスをイオン化して、分解Cl+プラズマイオンと非分
解Cl2 +イオンとを生成する質量比を少なくとも約0.
6:1、更に好ましくは少なくとも約1:1となるよう
にする。分解Cl+プラズマイオン 対 非分解Cl2 +イ
オンとの比が高くなれば、良好なエッチレイトを与えつ
つ、基板25上のエッチャント残留物の実質的に全てを
取り除くことが見出された。塩素含有ガスが過剰にある
場合は、多成分アロイ20の第1の成分(例えばアルミ
ニウム)が、第2の成分(例えば珪素及び銅)よりも高
い速度でエッチングを受け、その結果、基板25上にエ
ッチャント残留物を形成する。不活性なガスが過剰にあ
る場合は、基板25上のレジスト過剰にスパッタリング
してしまい、その結果、レジストのファセティングが生
じ、酸化物が失われ、プロファイルマイクロローディン
グが高くなってしまう。体積流量比Vrと電力比Prと
を選択して組み合わせることにより、プラズマイオンの
全数又は運動衝突エネルギーを増加させずに、形成され
る分解イオンの数を増加させると考えられている。この
プラズマの化学により、多成分アロイ20の第1の成分
のエッチングを、第2の成分のエッチングの速度と実質
的に等しいエッチレイトで行うことが可能となり、これ
により、基板25上にエッチャント残留物を形成するこ
となく、高いエッチレイトで多成分アロイ20エッチン
グできるようになる。
【0025】インダクタコイルプラズマジェネレータに
与えられるRF電流の周波数は、約400kHz〜1
3.56MHzであってもよい。低い周波数の電流を用
いることが好ましく、この周波数は約6MHz未満であ
り、更に好ましくは約1〜3MHzであり、最も好まし
くは約2MHzであり、これは米国特許出願第08/3
07,870号に記載される通りである。このような低
い周波数では、プラズマ電源からの容量結合が低減し、
プラズマソース電力レベルを約750ワット以上に、更
に好ましくは1000〜1600ワットに上げることが
できるようになる。これにより、プラズマイオンの運動
衝突エネルギーをさほど上げずに、高密度誘導結合プラ
ズマが与えられる。また、この様な条件では、エッチャ
ントガスの濃度を約80%に上げることにより、高いエ
ッチレイトと、良好なエッチング均一性と、プロファイ
ルマイクロローディングの低減と、基板25上のエッチ
ャント残留物の低減とを提供することができる。本発明
のこの特徴に従い、低いRF周波数の電流を、高い電力
レベルでインダクタコイルプラズマジェネレータ55に
印加することにより、プラズマイオンの運動エネルギー
を上げずに、プラズマソース電力が少なくとも1.5倍
上がる。更に好ましくは、6MHzより高い周波数、更
に典型的には約13.56MHzの周波数を有するRF
電圧をプラズマ電極57a、57bに印加することによ
り、インダクタコイルとプラズマ電極とが全く異なる周
波数で動作するため、RFの干渉とRF整合の不安定性
とが防止される。
与えられるRF電流の周波数は、約400kHz〜1
3.56MHzであってもよい。低い周波数の電流を用
いることが好ましく、この周波数は約6MHz未満であ
り、更に好ましくは約1〜3MHzであり、最も好まし
くは約2MHzであり、これは米国特許出願第08/3
07,870号に記載される通りである。このような低
い周波数では、プラズマ電源からの容量結合が低減し、
プラズマソース電力レベルを約750ワット以上に、更
に好ましくは1000〜1600ワットに上げることが
できるようになる。これにより、プラズマイオンの運動
衝突エネルギーをさほど上げずに、高密度誘導結合プラ
ズマが与えられる。また、この様な条件では、エッチャ
ントガスの濃度を約80%に上げることにより、高いエ
ッチレイトと、良好なエッチング均一性と、プロファイ
ルマイクロローディングの低減と、基板25上のエッチ
ャント残留物の低減とを提供することができる。本発明
のこの特徴に従い、低いRF周波数の電流を、高い電力
レベルでインダクタコイルプラズマジェネレータ55に
印加することにより、プラズマイオンの運動エネルギー
を上げずに、プラズマソース電力が少なくとも1.5倍
上がる。更に好ましくは、6MHzより高い周波数、更
に典型的には約13.56MHzの周波数を有するRF
電圧をプラズマ電極57a、57bに印加することによ
り、インダクタコイルとプラズマ電極とが全く異なる周
波数で動作するため、RFの干渉とRF整合の不安定性
とが防止される。
【0026】好ましくは、エッチャントガス 対 不活性
なガスの体積流量比Vrと電力比Prとを選択して、エ
ッチングした表面形状30の側壁がスムーズな表面を有
し且つ基板25に対して少なくとも約85゜の角度
(α)を形成するようにし、また、多成分アロイ20エ
ッチングの速度とレジスト45のエッチング速度との比
が約2.5より高く、更に好ましくは3より高くなるよ
うにする。また、バリア層35が多成分層20の下に堆
積している場合は、体積流量比Vrと電力比Prとを選
択して、多成分アロイ層20のエッチレイトがバリア層
35のエッチレイトの少なくとも約5倍となるようにす
る。バリア層35のエッチレイトが低いため、エッチン
グがバリア層35を貫くことなく、バリア層35へのエ
ッチングを停止することができる。従って、多成分層2
0のエッチレイトが約500nm/min.である場合
は、バリア層35のエッチレイトは約100nm/mi
n.よりも低くあるべきである。
なガスの体積流量比Vrと電力比Prとを選択して、エ
ッチングした表面形状30の側壁がスムーズな表面を有
し且つ基板25に対して少なくとも約85゜の角度
(α)を形成するようにし、また、多成分アロイ20エ
ッチングの速度とレジスト45のエッチング速度との比
が約2.5より高く、更に好ましくは3より高くなるよ
うにする。また、バリア層35が多成分層20の下に堆
積している場合は、体積流量比Vrと電力比Prとを選
択して、多成分アロイ層20のエッチレイトがバリア層
35のエッチレイトの少なくとも約5倍となるようにす
る。バリア層35のエッチレイトが低いため、エッチン
グがバリア層35を貫くことなく、バリア層35へのエ
ッチングを停止することができる。従って、多成分層2
0のエッチレイトが約500nm/min.である場合
は、バリア層35のエッチレイトは約100nm/mi
n.よりも低くあるべきである。
【0027】適切な塩素含有エッチャントガスの選択
は、エッチングしようとする多成分アロイ層20の組成
に依存する。多成分アロイ層20に対しては、適切な塩
素含有エッチャントガスには、Cl2、HCl、BC
l3、HBr、CCl4、SiCl4及びこれらの混合物
が含まれる。エッチャントガスは、印加された電界の中
でイオン化して分解Cl+プラズマイオンと非分解Cl2
+イオンとを生成し、これらがアルミニウムと反応して
揮発性の塩化アルミニウムを生成し、これはチャンバ5
0から排気される。本発明は、アルミニウム含有層のエ
ッチングのために用いる塩素含有エッチャントガスを用
いて例示しているが、エッチャントガスは、分解して分
解イオンを生成しこれが多成分アロイ層20と化学反応
を生じて、プロセスチャンバ50から排気可能な揮発性
種を生成するようなあらゆるエッチャントガスを用いる
ことができることが理解されるべきである。例えば、エ
ッチャントガスは、F、NF3、HF、CHF3、COH
2F2、CH3F、CF2Cl2、SF6、CFCl3、CF4
又はSiCl4等の、他のハロゲン含有ガスを備えてい
てもよい。従って、本発明は、発明の例示に用いた塩素
含有エッチャントガスに限定されるものではない。ま
た、エッチャントガスは、(i)基板25の表面の「自
然」酸化物膜のエッチングと、(ii)基板25上のエッチ
ングされた表面形状30の側壁上にパッシベーション層
を形成して表面形状30の等方的エッチングを防止する
こととに、適していることが好ましい。N2、HCl、
CHF3、CF4、CH4及びこれらの混合物等のガスパ
ッシベータをプロセスガスに添加してエッチレイトを制
御することも可能である。
は、エッチングしようとする多成分アロイ層20の組成
に依存する。多成分アロイ層20に対しては、適切な塩
素含有エッチャントガスには、Cl2、HCl、BC
l3、HBr、CCl4、SiCl4及びこれらの混合物
が含まれる。エッチャントガスは、印加された電界の中
でイオン化して分解Cl+プラズマイオンと非分解Cl2
+イオンとを生成し、これらがアルミニウムと反応して
揮発性の塩化アルミニウムを生成し、これはチャンバ5
0から排気される。本発明は、アルミニウム含有層のエ
ッチングのために用いる塩素含有エッチャントガスを用
いて例示しているが、エッチャントガスは、分解して分
解イオンを生成しこれが多成分アロイ層20と化学反応
を生じて、プロセスチャンバ50から排気可能な揮発性
種を生成するようなあらゆるエッチャントガスを用いる
ことができることが理解されるべきである。例えば、エ
ッチャントガスは、F、NF3、HF、CHF3、COH
2F2、CH3F、CF2Cl2、SF6、CFCl3、CF4
又はSiCl4等の、他のハロゲン含有ガスを備えてい
てもよい。従って、本発明は、発明の例示に用いた塩素
含有エッチャントガスに限定されるものではない。ま
た、エッチャントガスは、(i)基板25の表面の「自
然」酸化物膜のエッチングと、(ii)基板25上のエッチ
ングされた表面形状30の側壁上にパッシベーション層
を形成して表面形状30の等方的エッチングを防止する
こととに、適していることが好ましい。N2、HCl、
CHF3、CF4、CH4及びこれらの混合物等のガスパ
ッシベータをプロセスガスに添加してエッチレイトを制
御することも可能である。
【0028】適切な不活性なガスには、アルゴン、キセ
ノン、クリプトン及びネオンが含まれる。不活性なガス
は印加された電界の中でイオン化して、一次エッチャン
トの分解を促進する役割を果たす多数のイオン化準安定
状態を形成する事が好ましい。また、不活性なガスが広
い範囲の励起エネルギーを有して、エッチャントガスお
分解を促進するエネルギー移動反応が励起不活性ガスと
一次エッチャントガスとの間に生じることができるよう
にすることが望ましい。
ノン、クリプトン及びネオンが含まれる。不活性なガス
は印加された電界の中でイオン化して、一次エッチャン
トの分解を促進する役割を果たす多数のイオン化準安定
状態を形成する事が好ましい。また、不活性なガスが広
い範囲の励起エネルギーを有して、エッチャントガスお
分解を促進するエネルギー移動反応が励起不活性ガスと
一次エッチャントガスとの間に生じることができるよう
にすることが望ましい。
【0029】プロセスガスは塩素とアルゴンとを、体積
流量比Vrが約4:1〜約1:4で備えていることが好
ましく、更に好ましくは1.5:1〜1:1である。こ
のプロセスガスの組成は、高いエッチレイトを提供し、
基板25上に残留する残留物がほとんどないし全くなく
なり、3より高いエッチング選択比を提供する。エッチ
ャントガスは、Cl2とBCl3とを、体積流量比が1
0:1〜1:1で有している事が更に好ましい。このプ
ロセスガスの組成では、500〜1000nm/mi
n.の高いエッチレイトを提供し、側壁の角度が85゜
〜90゜の実質的に垂直な表面形状30を提供し、2.
5より高いエッチング選択性を提供する。ここに説明し
たプロセスチャンバ50に対して、適切な塩素の流量
は、約40sccm〜約250sccm、好ましくは7
0〜185sccmであり;アルゴンの適切な流量は、
約10〜約150sccm、好ましくは50〜100s
ccmであり、BCl3の適切な流量は、約10〜約1
50sccm、好ましくは10〜60sccmである。
実際のプロセスガスの流量はチャンバ50の容量に依存
し、従って本発明の範囲はここに列挙した流量に制限さ
れるものではないことが理解されるべきである。
流量比Vrが約4:1〜約1:4で備えていることが好
ましく、更に好ましくは1.5:1〜1:1である。こ
のプロセスガスの組成は、高いエッチレイトを提供し、
基板25上に残留する残留物がほとんどないし全くなく
なり、3より高いエッチング選択比を提供する。エッチ
ャントガスは、Cl2とBCl3とを、体積流量比が1
0:1〜1:1で有している事が更に好ましい。このプ
ロセスガスの組成では、500〜1000nm/mi
n.の高いエッチレイトを提供し、側壁の角度が85゜
〜90゜の実質的に垂直な表面形状30を提供し、2.
5より高いエッチング選択性を提供する。ここに説明し
たプロセスチャンバ50に対して、適切な塩素の流量
は、約40sccm〜約250sccm、好ましくは7
0〜185sccmであり;アルゴンの適切な流量は、
約10〜約150sccm、好ましくは50〜100s
ccmであり、BCl3の適切な流量は、約10〜約1
50sccm、好ましくは10〜60sccmである。
実際のプロセスガスの流量はチャンバ50の容量に依存
し、従って本発明の範囲はここに列挙した流量に制限さ
れるものではないことが理解されるべきである。
【0030】
【実施例】以下の実施例は、半導体基板25の処理のた
めの本発明の装置及び方法を用いて例示する。しかし、
この装置及び方法は、当業者に自明な他の用途に用いる
こともできる。従って、本発明の範囲は、ここに記載す
る例示の実施例に限定されるべきではない。
めの本発明の装置及び方法を用いて例示する。しかし、
この装置及び方法は、当業者に自明な他の用途に用いる
こともできる。従って、本発明の範囲は、ここに記載す
る例示の実施例に限定されるべきではない。
【0031】(実施例1)実施例1では、電力比Prが
約8.3で一定でアルゴン 対 塩素の流量比を上げるこ
とにより、プラズマ中のイオンの総数を増加させること
なく、分解塩素イオン(Cl+)の数が非分解塩素イオ
ン(Cl2 +)に対して増加することを例証する。この実
施例では、アルミニウム、塩素とアルゴンを様々なプロ
セスガス流量比で用いて、珪素及び銅を備える多成分ア
ロイ層20のエッチングを行った。塩素の流量はこれら
の実施例では、体積流量比Vrが約1のときに塩素の流
量を75sccmに維持したのを除いて、100scc
mに維持された。プロセスチャンバ50は、圧力10ミ
リトールに維持された。電力レベル約1000ワットの
RF電流をインダクタコイルプラズマジェネレータ55
に印加し、電力レベル約120ワットのRF電流をプラ
ズマ電極57a、57bに印加した。
約8.3で一定でアルゴン 対 塩素の流量比を上げるこ
とにより、プラズマ中のイオンの総数を増加させること
なく、分解塩素イオン(Cl+)の数が非分解塩素イオ
ン(Cl2 +)に対して増加することを例証する。この実
施例では、アルミニウム、塩素とアルゴンを様々なプロ
セスガス流量比で用いて、珪素及び銅を備える多成分ア
ロイ層20のエッチングを行った。塩素の流量はこれら
の実施例では、体積流量比Vrが約1のときに塩素の流
量を75sccmに維持したのを除いて、100scc
mに維持された。プロセスチャンバ50は、圧力10ミ
リトールに維持された。電力レベル約1000ワットの
RF電流をインダクタコイルプラズマジェネレータ55
に印加し、電力レベル約120ワットのRF電流をプラ
ズマ電極57a、57bに印加した。
【0032】図3は、(i)プラズマ中の分解Cl+プラズ
マイオンと非分解Cl2 +イオンとの比の変化と、(ii)プ
ラズマのイオン総数の変化を、塩素 対 アルゴンの体積
流量比の増加量の関数として示すグラフである。ここ
で、イオンとは、電子を失ったり得たりすることにより
正味の電荷を得た原子又は分子を意味する。電力比Pr
約8.3でアルゴン 対 塩素の体積流量比を増加するこ
とにより、チャンバ50内のイオンの総数を増加させる
ことなく、分解塩素イオン(Cl+)の数が非分解塩素
イオン(Cl2 +)に対して増加することがわかる。アル
ゴン 対 塩素の流量比を0から1に上げることにより、
分解塩素Cl+イオンの量が非分解塩素Cl2 +イオンに
対して0.4〜1に増加し、イオンの総数は4X10+6
c/sで実質的に一定のままである。
マイオンと非分解Cl2 +イオンとの比の変化と、(ii)プ
ラズマのイオン総数の変化を、塩素 対 アルゴンの体積
流量比の増加量の関数として示すグラフである。ここ
で、イオンとは、電子を失ったり得たりすることにより
正味の電荷を得た原子又は分子を意味する。電力比Pr
約8.3でアルゴン 対 塩素の体積流量比を増加するこ
とにより、チャンバ50内のイオンの総数を増加させる
ことなく、分解塩素イオン(Cl+)の数が非分解塩素
イオン(Cl2 +)に対して増加することがわかる。アル
ゴン 対 塩素の流量比を0から1に上げることにより、
分解塩素Cl+イオンの量が非分解塩素Cl2 +イオンに
対して0.4〜1に増加し、イオンの総数は4X10+6
c/sで実質的に一定のままである。
【0033】分解Cl+プラズマイオンの数と非分解C
l2 +イオンの数の測定は、"The EQPMass Spectrometer
for Plasma Diagnosis and Reserch," (「プラズマ診
断及び研究のためのEQP質量分析器」)、Hiden Anal
ytical(1995)に記載されるように、英国ウォーリントン
の Hiden Analytical 社から商業的な入手可能であるE
QP質量分析器を用いて行われた。このEQP質量分析
器は、静電セクタエネルギーアナライザに四重のフィル
タを組み合わせたものである。正イオン又は負イオンの
動作のために構成することができるパルスカウンティン
グ電子マルチプライヤを、イオン検出のために用いる。
この分析器は、プラズマイオン及び中性子に対して高い
ダイナミックレンジ、典型的には106 を与える。
l2 +イオンの数の測定は、"The EQPMass Spectrometer
for Plasma Diagnosis and Reserch," (「プラズマ診
断及び研究のためのEQP質量分析器」)、Hiden Anal
ytical(1995)に記載されるように、英国ウォーリントン
の Hiden Analytical 社から商業的な入手可能であるE
QP質量分析器を用いて行われた。このEQP質量分析
器は、静電セクタエネルギーアナライザに四重のフィル
タを組み合わせたものである。正イオン又は負イオンの
動作のために構成することができるパルスカウンティン
グ電子マルチプライヤを、イオン検出のために用いる。
この分析器は、プラズマイオン及び中性子に対して高い
ダイナミックレンジ、典型的には106 を与える。
【0034】(実施例2及び3)実施例2及び3は、体
積流量比Vr及び電力比Prを選択することにより、平
均プラズマイオン流束が増加し、プラズマDC電圧が一
定に維持され、プラズマイオンの平均エネルギーがより
低い値に実際に移行することを例証する。
積流量比Vr及び電力比Prを選択することにより、平
均プラズマイオン流束が増加し、プラズマDC電圧が一
定に維持され、プラズマイオンの平均エネルギーがより
低い値に実際に移行することを例証する。
【0035】これら両方の実施例では、基板25上にア
ルミニウムと珪素と銅とを備える多成分アロイ20をエ
ッチングした。チャンバ50は、圧力10ミリトールに
維持された。電力が約1000ワットのRF電流をイン
ダクタコイルプラズマジェネレータ55に印加し、12
0ワットのRF電流をプラズマ電極57a、57bに印
加した。
ルミニウムと珪素と銅とを備える多成分アロイ20をエ
ッチングした。チャンバ50は、圧力10ミリトールに
維持された。電力が約1000ワットのRF電流をイン
ダクタコイルプラズマジェネレータ55に印加し、12
0ワットのRF電流をプラズマ電極57a、57bに印
加した。
【0036】実施例2では、塩素100sccmと、B
Cl3 45sccmと、アルゴン13sccmとを備え
るプロセスガスを用い、チャンバ50を10ミリトール
の圧力に維持した。電力が約1000ワットのRF電流
をインダクタコイル64に印加し、100ワットのRF
電流をプラズマ電極70、72に印加した。図4には、
アルゴン 対 塩素の体積流量比を上げれば、プラズマの
平均イオン流束が約1.8 mÅ/cm2 から2.3 m
Å/cm2 まで上昇したことが示される。
Cl3 45sccmと、アルゴン13sccmとを備え
るプロセスガスを用い、チャンバ50を10ミリトール
の圧力に維持した。電力が約1000ワットのRF電流
をインダクタコイル64に印加し、100ワットのRF
電流をプラズマ電極70、72に印加した。図4には、
アルゴン 対 塩素の体積流量比を上げれば、プラズマの
平均イオン流束が約1.8 mÅ/cm2 から2.3 m
Å/cm2 まで上昇したことが示される。
【0037】実施例3では、2つの異なるプロセスガス
組成が用いられた。第1のガス組成(図5の黒丸に対
応)は、塩素100sccmとBCl3 45sccmを
備え、アルゴンは含んでいないものであった。第2のガ
ス組成(図5の白四角に対応)は、塩素100sccm
と、BCl3 45sccmと、アルゴン13sccmと
を備えたものであった。図5は、2つの異なるプロセス
ガス組成に対するプラズマイオンエネルギー分布の変化
を示し、体積流量比Vrと電界束Efとを選択すること
により、エッチャントプラズマが、イオンエネルギーの
メディアン値が低い方へ移行するような分布を有するよ
うになる。
組成が用いられた。第1のガス組成(図5の黒丸に対
応)は、塩素100sccmとBCl3 45sccmを
備え、アルゴンは含んでいないものであった。第2のガ
ス組成(図5の白四角に対応)は、塩素100sccm
と、BCl3 45sccmと、アルゴン13sccmと
を備えたものであった。図5は、2つの異なるプロセス
ガス組成に対するプラズマイオンエネルギー分布の変化
を示し、体積流量比Vrと電界束Efとを選択すること
により、エッチャントプラズマが、イオンエネルギーの
メディアン値が低い方へ移行するような分布を有するよ
うになる。
【0038】(実施例4〜6)インダクタコイルプラズ
マジェネレータ55へ印加するRF電流の周波数の重要
性が、図6及び7で例証される。図6は、インダクタコ
イルに印加するRF電流の周波数を変えることによるア
ルゴンスパッタリング速度の変化を示すグラフである。
図6は、基板25上のシリコン酸化物層のアルゴンスパ
ッタリング速度が、以下の2つの方法で低くなる:(i)
第1に、スパッタリング速度は、プラズマソース電力の
全てのレベルで、2MHzの場合の方が13.56MH
zの場合よりも低い;(ii)第2に、2MHzでのスパッ
タリング速度は、プラズマソース電力レベルが約750
ワットよりも高く上昇すれば、低下する。
マジェネレータ55へ印加するRF電流の周波数の重要
性が、図6及び7で例証される。図6は、インダクタコ
イルに印加するRF電流の周波数を変えることによるア
ルゴンスパッタリング速度の変化を示すグラフである。
図6は、基板25上のシリコン酸化物層のアルゴンスパ
ッタリング速度が、以下の2つの方法で低くなる:(i)
第1に、スパッタリング速度は、プラズマソース電力の
全てのレベルで、2MHzの場合の方が13.56MH
zの場合よりも低い;(ii)第2に、2MHzでのスパッ
タリング速度は、プラズマソース電力レベルが約750
ワットよりも高く上昇すれば、低下する。
【0039】図7は、インダクタコイルプラズマジェネ
レータ55に印加するRF電流の周波数を変えることに
よるレジストエッチレイトの変化を示すグラフである。
従来技術では、プラズマ電力レベルが1000ワットを
越えて上昇すれば、レジストエッチング速度が有害なほ
どに上昇することが予想されるが、2MHzという低い
RF周波数ではこの様なレジストエッチレイトはみられ
ず、何故なら、この周波数ではプラズマの容量結合は低
いからである。図7では、2MHzでのレジストエッチ
レイトは、広い範囲のプラズマソース電力レベルで、1
3.56MHzでのエッチレイトよりも低いことがわか
る。
レータ55に印加するRF電流の周波数を変えることに
よるレジストエッチレイトの変化を示すグラフである。
従来技術では、プラズマ電力レベルが1000ワットを
越えて上昇すれば、レジストエッチング速度が有害なほ
どに上昇することが予想されるが、2MHzという低い
RF周波数ではこの様なレジストエッチレイトはみられ
ず、何故なら、この周波数ではプラズマの容量結合は低
いからである。図7では、2MHzでのレジストエッチ
レイトは、広い範囲のプラズマソース電力レベルで、1
3.56MHzでのエッチレイトよりも低いことがわか
る。
【0040】ここまで本発明を好ましい態様に関して説
明してきたが、他の態様も可能である。例えば、塩素含
有ガスや不活性なガスと機能が等価であるようなガスを
用いることも可能である。従って、添付の特許請求の範
囲は、ここにある好ましい態様の説明に限定されるべき
でない。
明してきたが、他の態様も可能である。例えば、塩素含
有ガスや不活性なガスと機能が等価であるようなガスを
用いることも可能である。従って、添付の特許請求の範
囲は、ここにある好ましい態様の説明に限定されるべき
でない。
【図1】(a)(従来技術)は、傾斜する側壁を有する
エッチングされた表面形状と基板上へのエッチャント残
留物の形成とを示す、従来技術の基板の縦断面図であ
る。(b)は、基板上にエッチャント残留物が実質的に
なく実質的に異方的にエッチングされた表面形状を示
す、本発明に従った基板の縦断面図である。
エッチングされた表面形状と基板上へのエッチャント残
留物の形成とを示す、従来技術の基板の縦断面図であ
る。(b)は、基板上にエッチャント残留物が実質的に
なく実質的に異方的にエッチングされた表面形状を示
す、本発明に従った基板の縦断面図である。
【図2】本発明のプロセスを実施するために適するプロ
セスチャンバの縦断面図である。
セスチャンバの縦断面図である。
【図3】(i)分解塩素イオンの数 対 非分解塩素イオン
の数の比と、(ii)アルゴン 対塩素の体積流量比を上げ
るための、プラズマ中の全イオン数と、を示すグラフで
ある。
の数の比と、(ii)アルゴン 対塩素の体積流量比を上げ
るための、プラズマ中の全イオン数と、を示すグラフで
ある。
【図4】(i)プラズマ中のイオン流束の変化と、(ii)ア
ルゴン 対 塩素の体積流量比を上げるための、プラズマ
の電圧の変化と、を示すグラフである。
ルゴン 対 塩素の体積流量比を上げるための、プラズマ
の電圧の変化と、を示すグラフである。
【図5】アルゴン 対 塩素の体積流量比を上げるため
の、プラズマのイオンエネルギーの分布の変化を示すグ
ラフである。
の、プラズマのイオンエネルギーの分布の変化を示すグ
ラフである。
【図6】インダクタコイルプラズマジェネレータに与え
られるRF電流の周波数が異なる場合の、アルゴンスパ
ッタリング速度の変化を示すグラフである。
られるRF電流の周波数が異なる場合の、アルゴンスパ
ッタリング速度の変化を示すグラフである。
【図7】インダクタコイルプラズマジェネレータに与え
られるRF電流の周波数が異なる場合の、レジストエッ
チレイトの変化を示すグラフである。
られるRF電流の周波数が異なる場合の、レジストエッ
チレイトの変化を示すグラフである。
10…導電性表面形状、11…半導体基板、12…層、
13…レジスト、14…パッシベーション層、15…エ
ッチャント残留物、20…多成分アロイ層、25…基
板、30…導電表面形状、35…拡散バリア層、40…
反射防止層、45…エッチングレジスト、50…プロセ
スチャンバ、55…プラズマジェネレータ、57…電
極、60…プラズマ電極、62…天井部、63…側壁、
64…中心、65…ガスディストリビュータ、66…側
壁、68…RF電源、70,72…プラズマ電極、74
…排気システム、76…スロットルバルブ。
13…レジスト、14…パッシベーション層、15…エ
ッチャント残留物、20…多成分アロイ層、25…基
板、30…導電表面形状、35…拡散バリア層、40…
反射防止層、45…エッチングレジスト、50…プロセ
スチャンバ、55…プラズマジェネレータ、57…電
極、60…プラズマ電極、62…天井部、63…側壁、
64…中心、65…ガスディストリビュータ、66…側
壁、68…RF電源、70,72…プラズマ電極、74
…排気システム、76…スロットルバルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 大輔 日本国千葉県成田市新泉14−3野毛平工業 団地内 アプライド マテリアルズ ジャ パン 株式会社内 (72)発明者 アレン ザオ アメリカ合衆国, カリフォルニア州, マウンテン ヴュー, カリフォルニア ストリート 1900, ナンバー6 (72)発明者 ピーター ケー. ローヴェンハート アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サンタ クララ, ペッパー ツリー レ ーン 812−900 (72)発明者 ティモシー アール. ウェッブ アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン フランシスコ, チェスナット ス トリート 1207, ナンバー5
Claims (35)
- 【請求項1】 基板上にエッチャント残留物を実質的に
形成せずに基板上の多成分アロイをエッチングする方法
であって、 (a)プラズマジェネレータとプラズマ電極とを備える
プロセスチャンバ内に基板を配置するステップと、 (b)(i)イオン化して分解Cl+プラズマイオンと非分
解Cl2 + プラズマイオンとを生成することが可能な塩
素含有ガスと、(ii)塩素含有ガスの分解を促進すること
が可能な不活性なガスとの体積流量比Vrを備えるプロ
セスガスを、プロセスチャンバ内に導入するステップ
と、 (c)(i)プラズマジェネレータに第1の電力レベルで
RF電流を与え、(ii)プラズマ電極に第2の電力レベル
でRF電流を与えることにより、プロセスガスをイオン
化して、基板にエネルギーをもって入射するプラズマイ
オンを生成するステップとを有し、(i)第1の電力レベ
ル 対 第2の電力レベルの電力比Prと(ii)プロセスガ
スの体積流量比Vrとを選択して、塩素含有エッチャン
トガスがイオン化して分解Cl+プラズマイオンと非分
解Cl2 +イオンとを数の比が少なくとも約0.6:1と
なるように生成し、これにより、基板上のエッチャント
残留物を実質的に形成することなく、基板上の多成分ア
ロイを少なくとも約500nm/min.のエッチレイ
トでエッチングする方法。 - 【請求項2】基板上の多成分アロイが、第2の成分と、
第2の成分よりも反応性が実質的に高い第1の成分とを
備え、また、第2の成分のエッチングの速度と実質的に
等価なエッチレイトで第1の成分がエッチングされるよ
うに、体積流量比Vrと電力比Prとが選択される請求
項1に記載の方法。 - 【請求項3】 多成分アロイがエッチングを受けて側壁
を有する表面形状を形成し、ここで、表面形状の側壁が
基板と少なくとも約85゜の角度を形成するように、体
積流量比Vrと電力比Prとが選択される請求項1に記
載の方法。 - 【請求項4】 多成分アロイが自身の上にレジストを備
え、多成分アロイのエッチング速度 対 レジストのエッ
チング速度の比が少なくとも約2.5となるように、体
積流量比Vrと電力比Prとを選択する請求項1に記載
の方法。 - 【請求項5】 塩素含有ガスがイオン化して、分解Cl
+プラズマイオンと非分解Cl2 +イオンとを数の比が少
なくとも約1:1となるように生成する請求項1に記載
の方法。 - 【請求項6】 基板が多成分アロイの下にバリア層を備
え、バリア層のエッチレイトが約100nm/分未満と
なるように、体積流量比Vrと電力比Prとが選択され
る請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 塩素含有ガス 対 不活性なガスの体積流
量比Vrが、約4:1〜約1:4である請求項1に記載
の方法。 - 【請求項8】 第1の電力レベル 対 第2の電力レベル
の電力比Prが少なくとも約4:1である請求項1に記
載の方法。 - 【請求項9】 第1の電力レベル 対 第2の電力レベル
の電力比Prが少なくとも約7:1である請求項8に記
載の方法。 - 【請求項10】 第1の電力レベルが少なくとも約75
0ワットである請求項1に記載の方法。 - 【請求項11】 第2の電力レベルが約500ワット未
満である請求項1に記載の方法。 - 【請求項12】 インダクタコイルに印加するRF電流
の周波数が約6MHz未満である請求項1に記載の方
法。 - 【請求項13】 プラズマ電極に印加するRF電流の周
波数が約6MHzよりも高い請求項1に記載の方法。 - 【請求項14】 塩素含有ガスが、Cl2、HCl、B
Cl3、HBr、CCl4、SiCl4及びこれらの混合
物から成る群より選択される請求項1に記載の方法。 - 【請求項15】 不活性なガスが、アルゴンと、キセノ
ンと、ネオンとから成る群より選択される請求項1に記
載の方法。 - 【請求項16】 プロセスガスが、Cl2と、BCl
3と、アルゴンとから本質的に成る請求項1に記載の方
法。 - 【請求項17】 基板上にエッチャント残留物を実質的
に形成せずに基板上の多成分アロイをプラズマエッチン
グする方法であって、 (a)(i)基板からの高さHが、直径Dが約150mm
〜約304mmの基板に対して100mm〜170mm
であるような頂部を有する天井部と、(ii)天井部の下方
且つ基板の上方にプラズマを形成することが可能なプラ
ズマジェネレータとを備えるプロセスチャンバの疑似遠
隔プラズマ領域に、基板を配置するステップと、 (b)(i)イオン化して分解Cl+プラズマイオンと非分
解Cl2 + プラズマイオンとを生成することが可能な塩
素含有ガスと、(ii)塩素含有ガスの分解を促進すること
が可能な不活性なガスとの体積流量比Vrを備えるプロ
セスガスを、プロセスチャンバ内に導入するステップ
と、 (c)疑似遠隔プラズマ領域内でプロセスガスをイオン
化して、塩素含有ガスがイオン化して分解Cl+プラズ
マイオンと非分解Cl2 +イオンとを数の比が少なくとも
約0.6:1となるように生成し、これにより、エッチ
ャント残留物を実質的に形成することなく、基板上の多
成分アロイをエッチングするステップとを有する方法。 - 【請求項18】 ステップ(a)において、プロセスチ
ャンバの疑似遠隔プラズマ領域が、基板と隣接する側壁
に包囲され、且つ、少なくとも約10000cm3 の容
量を有する請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】 ステップ(a)において、プロセスチ
ャンバの疑似遠隔プラズマ領域が、基板から約50〜約
150mmの距離に位置する中心を有する請求項18に
記載の方法。 - 【請求項20】 ステップ(a)において、プロセスチ
ャンバの疑似遠隔プラズマ領域の天井部が、 (a)平坦状と、 (b)円錐状と、 (c)弓状と、 (d)多半径ドーム状との少なくとも1つの形状を有す
る請求項18に記載の方法。 - 【請求項21】 疑似遠隔プラズマ領域内で塩素含有ガ
スがイオン化して、分解Cl+プラズマイオンと非分解
Cl2 +イオンとを数の比が少なくとも約1:1となるよ
うに生成する請求項17に記載の方法。 - 【請求項22】 塩素含有ガス 対 不活性なガスの体積
流量比Vrが、約1:1〜約10:1である請求項17
に記載の方法。 - 【請求項23】 疑似遠隔プラズマ領域に隣接するイン
ダクタコイルを備えるプラズマジェネレータに、少なく
とも約750ワットの第1の電力レベルを有するRF電
流を印加することにより、疑似遠隔プラズマ領域内でプ
ロセスガスがイオン化される請求項17に記載の方法。 - 【請求項24】 疑似遠隔プラズマ領域内のプラズマ電
極に、約500ワット未満の第2の電力レベルを有する
RF電流を印加することにより、疑似遠隔プラズマ領域
内の分解Cl+プラズマイオンと非分解Cl2 +イオンと
が基板に引き寄せられる請求項23に記載の方法。 - 【請求項25】 第1の電力レベル 対 第2の電力レベ
ルの電力比Prが少なくとも約4:1である請求項24
に記載の方法。 - 【請求項26】 第1の電力レベル 対 第2の電力レベ
ルの電力比Prが少なくとも約7:1である請求項25
に記載の方法。 - 【請求項27】 インダクタコイルに印加するRF電流
の周波数が約6MHz未満である請求項23に記載の方
法。 - 【請求項28】 プラズマ電極に印加するRF電流の周
波数が約6MHzよりも高い請求項24に記載の方法。 - 【請求項29】 塩素含有ガスが、Cl2、HCl、B
Cl3、HBr、CCl4、SiCl4及びこれらの混合
物から成る群より選択される請求項17に記載の方法。 - 【請求項30】 不活性なガスが、アルゴンと、キセノ
ンと、ネオンとから成る群より選択される請求項17に
記載の方法。 - 【請求項31】 エッチャント残留物を実質的に形成す
ることなく多成分アロイを備える基板をエッチングする
ための方法であって、 (a)基板をプロセスチャンバ内に配置するステップ
と、 (b)(i)電界中で分解して分解イオンと非分解イオン
とを生成することが可能なエッチャントガスと、(ii)エ
ッチャントガスの分解を促進することが可能な不活性な
ガスとを備えるプロセスガスをプロセスチャンバ内に導
入するステップと、 (c)プロセスチャンバを包囲するインダクタコイル
に、少なくとも約750ワットの電力レベルと、約6M
Hz未満のRF周波数とを有するRF電流を維持するこ
とによりプロセスガスに電界を印加して、基板上にエッ
チャント残留物を実質的に形成することなく、高いエッ
チレイトで基板上の多成分アロイをエッチングするため
に十分な、分解イオン 対 非分解イオンの高い比を得る
ステップとを備える方法。 - 【請求項32】 エッチャントガス 対 不活性なガスの
体積流量比Vrが、約1:1〜約10:1である請求項
31に記載の方法。 - 【請求項33】 電界の形成が、約1〜3MHzの周波
数でRF電流をインダクタコイルに印加することにより
行われる請求項31に記載の方法。 - 【請求項34】 インダクタコイルに印加される電力
が、少なくとも約1000ワットである請求項31に記
載の方法。 - 【請求項35】 プロセスチャンバが、プラズマを基板
に引き寄せるためのプラズマ電極を備え、プロセスが更
に6MHzよりも高い周波数でRF電圧をプラズマ電極
に印加するステップを備える請求項31に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/596,960 US5779926A (en) | 1994-09-16 | 1996-02-05 | Plasma process for etching multicomponent alloys |
US08/596960 | 1996-02-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1032191A true JPH1032191A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=24389459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9058241A Withdrawn JPH1032191A (ja) | 1996-02-05 | 1997-02-05 | マルチコンポーネントアロイのエッチングのためのプラズマプロセス |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5779926A (ja) |
EP (1) | EP0788147A3 (ja) |
JP (1) | JPH1032191A (ja) |
KR (1) | KR100443118B1 (ja) |
TW (1) | TW316324B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002510841A (ja) * | 1998-03-31 | 2002-04-09 | ラム リサーチ コーポレーション | 並列アンテナ・トランスフォーマー・カップルド・プラズマ発生システム |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6090717A (en) * | 1996-03-26 | 2000-07-18 | Lam Research Corporation | High density plasma etching of metallization layer using chlorine and nitrogen |
US6008139A (en) * | 1996-06-17 | 1999-12-28 | Applied Materials Inc. | Method of etching polycide structures |
US5866483A (en) * | 1997-04-04 | 1999-02-02 | Applied Materials, Inc. | Method for anisotropically etching tungsten using SF6, CHF3, and N2 |
US6087266A (en) * | 1997-06-27 | 2000-07-11 | Lam Research Corporation | Methods and apparatus for improving microloading while etching a substrate |
US6071820A (en) * | 1997-09-30 | 2000-06-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for patterning integrated circuit conductors |
JPH11176805A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-07-02 | Siemens Ag | 半導体装置の製造方法 |
US6177337B1 (en) * | 1998-01-06 | 2001-01-23 | International Business Machines Corporation | Method of reducing metal voids in semiconductor device interconnection |
US6177353B1 (en) * | 1998-09-15 | 2001-01-23 | Infineon Technologies North America Corp. | Metallization etching techniques for reducing post-etch corrosion of metal lines |
JP2002530844A (ja) * | 1998-11-12 | 2002-09-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 残渣を残さずにアルミニウム及びその合金を異方性エッチングするための方法 |
US6797189B2 (en) | 1999-03-25 | 2004-09-28 | Hoiman (Raymond) Hung | Enhancement of silicon oxide etch rate and nitride selectivity using hexafluorobutadiene or other heavy perfluorocarbon |
US6544429B1 (en) | 1999-03-25 | 2003-04-08 | Applied Materials Inc. | Enhancement of silicon oxide etch rate and substrate selectivity with xenon addition |
US20020003126A1 (en) * | 1999-04-13 | 2002-01-10 | Ajay Kumar | Method of etching silicon nitride |
US6383938B2 (en) | 1999-04-21 | 2002-05-07 | Alcatel | Method of anisotropic etching of substrates |
US6352081B1 (en) | 1999-07-09 | 2002-03-05 | Applied Materials, Inc. | Method of cleaning a semiconductor device processing chamber after a copper etch process |
JP2001035808A (ja) * | 1999-07-22 | 2001-02-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 配線およびその作製方法、この配線を備えた半導体装置、ドライエッチング方法 |
US6402974B1 (en) | 1999-07-27 | 2002-06-11 | Applied Materials, Inc. | Method for etching polysilicon to have a smooth surface |
US6399507B1 (en) * | 1999-09-22 | 2002-06-04 | Applied Materials, Inc. | Stable plasma process for etching of films |
US6613682B1 (en) | 1999-10-21 | 2003-09-02 | Applied Materials Inc. | Method for in situ removal of a dielectric antireflective coating during a gate etch process |
US7013834B2 (en) * | 2002-04-19 | 2006-03-21 | Nordson Corporation | Plasma treatment system |
US7541283B2 (en) * | 2002-08-30 | 2009-06-02 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
US7270761B2 (en) * | 2002-10-18 | 2007-09-18 | Appleid Materials, Inc | Fluorine free integrated process for etching aluminum including chamber dry clean |
US7262137B2 (en) * | 2004-02-18 | 2007-08-28 | Northrop Grumman Corporation | Dry etching process for compound semiconductors |
US20050241671A1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-11-03 | Dong Chun C | Method for removing a substance from a substrate using electron attachment |
US20060075968A1 (en) * | 2004-10-12 | 2006-04-13 | Applied Materials, Inc. | Leak detector and process gas monitor |
TWI333808B (en) * | 2005-05-05 | 2010-11-21 | Himax Tech Inc | A method of manufacturing a film printed circuit board |
US7695633B2 (en) * | 2005-10-18 | 2010-04-13 | Applied Materials, Inc. | Independent control of ion density, ion energy distribution and ion dissociation in a plasma reactor |
KR100831572B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2008-05-21 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 배선 형성방법 |
US7727413B2 (en) * | 2006-04-24 | 2010-06-01 | Applied Materials, Inc. | Dual plasma source process using a variable frequency capacitively coupled source to control plasma ion density |
US20070245958A1 (en) * | 2006-04-24 | 2007-10-25 | Applied Materials, Inc. | Dual plasma source process using a variable frequency capacitively coupled source for controlling ion radial distribution |
US7780864B2 (en) * | 2006-04-24 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Process using combined capacitively and inductively coupled plasma sources for controlling plasma ion radial distribution |
US20070246163A1 (en) * | 2006-04-24 | 2007-10-25 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor apparatus with independent capacitive and inductive plasma sources |
US20070246443A1 (en) * | 2006-04-24 | 2007-10-25 | Applied Materials, Inc. | Process using combined capacitively and inductively coupled plasma process for controlling plasma ion dissociation |
US7645357B2 (en) * | 2006-04-24 | 2010-01-12 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor apparatus with a VHF capacitively coupled plasma source of variable frequency |
US8338273B2 (en) * | 2006-12-15 | 2012-12-25 | University Of South Carolina | Pulsed selective area lateral epitaxy for growth of III-nitride materials over non-polar and semi-polar substrates |
US8476125B2 (en) * | 2006-12-15 | 2013-07-02 | University Of South Carolina | Fabrication technique for high frequency, high power group III nitride electronic devices |
US8076778B2 (en) * | 2009-09-30 | 2011-12-13 | Macronix International Co., Ltd. | Method for preventing Al-Cu bottom damage using TiN liner |
US8796097B2 (en) | 2012-04-26 | 2014-08-05 | University Of South Carolina | Selectively area regrown III-nitride high electron mobility transistor |
JP2015056578A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4256534A (en) * | 1978-07-31 | 1981-03-17 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Device fabrication by plasma etching |
US4579618A (en) * | 1984-01-06 | 1986-04-01 | Tegal Corporation | Plasma reactor apparatus |
GB2171360A (en) * | 1985-02-19 | 1986-08-28 | Oerlikon Buehrle Inc | Etching aluminum/copper alloy films |
JP2673380B2 (ja) * | 1990-02-20 | 1997-11-05 | 三菱電機株式会社 | プラズマエッチングの方法 |
EP0535540A3 (en) * | 1991-10-02 | 1994-10-19 | Siemens Ag | Etching process for aluminium-containing coatings |
US5350488A (en) * | 1992-12-10 | 1994-09-27 | Applied Materials, Inc. | Process for etching high copper content aluminum films |
US5387556A (en) * | 1993-02-24 | 1995-02-07 | Applied Materials, Inc. | Etching aluminum and its alloys using HC1, C1-containing etchant and N.sub.2 |
US5783101A (en) * | 1994-09-16 | 1998-07-21 | Applied Materials, Inc. | High etch rate residue free metal etch process with low frequency high power inductive coupled plasma |
-
1996
- 1996-02-05 US US08/596,960 patent/US5779926A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-19 TW TW085112816A patent/TW316324B/zh active
-
1997
- 1997-01-29 EP EP97300554A patent/EP0788147A3/en not_active Withdrawn
- 1997-02-05 KR KR1019970003470A patent/KR100443118B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-02-05 JP JP9058241A patent/JPH1032191A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002510841A (ja) * | 1998-03-31 | 2002-04-09 | ラム リサーチ コーポレーション | 並列アンテナ・トランスフォーマー・カップルド・プラズマ発生システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100443118B1 (ko) | 2004-11-03 |
KR970062080A (ko) | 1997-09-12 |
US5779926A (en) | 1998-07-14 |
EP0788147A3 (en) | 1997-10-29 |
TW316324B (ja) | 1997-09-21 |
EP0788147A2 (en) | 1997-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH1032191A (ja) | マルチコンポーネントアロイのエッチングのためのプラズマプロセス | |
US5866483A (en) | Method for anisotropically etching tungsten using SF6, CHF3, and N2 | |
US6583065B1 (en) | Sidewall polymer forming gas additives for etching processes | |
US6008139A (en) | Method of etching polycide structures | |
US6110836A (en) | Reactive plasma etch cleaning of high aspect ratio openings | |
US6475920B2 (en) | Plasma etching method using low ionization potential gas | |
US5605601A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2915807B2 (ja) | 六弗化イオウ、臭化水素及び酸素を用いる珪化モリブデンのエッチング | |
US4734157A (en) | Selective and anisotropic dry etching | |
US6143649A (en) | Method for making semiconductor devices having gradual slope contacts | |
US5880033A (en) | Method for etching metal silicide with high selectivity to polysilicon | |
JPH1041274A (ja) | 誘電層のエッチング方法 | |
JP2603217B2 (ja) | 表面処理方法及び表面処理装置 | |
JPH05308062A (ja) | ドライエッチング方法 | |
JPH1056001A (ja) | エッチング方法 | |
Oehrlein et al. | Plasma-based dry etching techniques in the silicon integrated circuit technology | |
JPH06151385A (ja) | SiOx材料をプラズマエッチングするための方法および集積回路内の層間の金属接続部を生成するための方法 | |
US11688650B2 (en) | Etching method and substrate processing apparatus | |
Abraham et al. | Performance of different etch chemistries on titanium nitride antireflective coating layers and related selectivity and microloading improvements for submicron geometries obtained with a high-density metal etcher | |
JP7493378B2 (ja) | エッチング処理方法及び基板処理装置 | |
TWI855094B (zh) | 蝕刻處理方法及基板處理裝置 | |
Seta et al. | Profile Control of SiO2 Trench Etching for Damascene Interconnection Process | |
Panda et al. | Effect of rare gas addition on deep trench silicon etch | |
JPH0892768A (ja) | プラズマエッチング方法 | |
JPH0629257A (ja) | 反応性イオン・エッチング方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040406 |