KR20010033102A - 전이금속함유층 엣칭방법 - Google Patents

전이금속함유층 엣칭방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010033102A
KR20010033102A KR1020007006465A KR20007006465A KR20010033102A KR 20010033102 A KR20010033102 A KR 20010033102A KR 1020007006465 A KR1020007006465 A KR 1020007006465A KR 20007006465 A KR20007006465 A KR 20007006465A KR 20010033102 A KR20010033102 A KR 20010033102A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transition metal
plasma processing
processing chamber
etching
containing layer
Prior art date
Application number
KR1020007006465A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100595862B1 (ko
Inventor
로버트제이. 오도넬
그레고리제이. 골드스프링
Original Assignee
로브그렌 리차드 에이치.
램 리서치 코포레이션
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로브그렌 리차드 에이치., 램 리서치 코포레이션 filed Critical 로브그렌 리차드 에이치.
Publication of KR20010033102A publication Critical patent/KR20010033102A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100595862B1 publication Critical patent/KR100595862B1/ko

Links

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3343—Problems associated with etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

기질위에 배치된 전이금속함유층 엣칭 방법이 발표된다. 전이금속함유층은 엣칭 마스크 아래에 배치된다. 본 방법은 플라즈마 처리 챔버를 갖는 플라즈마 처리 시스템을 제공하고 전이금속함유층을 엣칭하도록 플라즈마 처리 챔버를 구성하는 단계를 포함한다. 플라즈마 처리 챔버 구성공정은 HCl 및 Ar 을 포함한 소스가스를 받아들이도록 플라즈마 처리 챔버를 구성하고 에너지를 공급하여 소스가스에서 나온 플라즈마를 강타하도록 플라즈마 처리 챔버와 조합된 전원을 구성하는 단계를 포함한다. 플라즈마 처리 챔버 구성공정은 플라즈마로 전이금속함유층을 엣칭하도록 플라즈마 처리 챔버를 구성하는 단계를 더욱 포함한다.

Description

전이금속함유층 엣칭방법{TECHNIQUES FOR ETCHING A TRANSITION METAL-CONTAINING LAYER}
본 발명은 전자 장치 제조에 관계한다. 특히 본 발명은 전자장치 제조동안 전이금속함유층을 엣칭시키는 개선된 방법에 관계한다.
컴퓨터 디스크 드라이브 읽기/쓰기 헤드, 집적회로, 평판 디스플레이와 같은 전자장치의 제조에 있어서 전이금속함유층이 사용될 수 있다. 전이금속함유층은 하나 이상의 전이금속 또는 그 합금을 포함한다. 일반적으로 전이금속은 철, 백금, 코발트, 니켈 및 구리뿐만 아니라 주기율표 ⅢA 족 및 ⅡB 족 금속을 포함한다. 전이금속함유 합금의 한가지 예는 얇은 읽기/쓰기 필름 헤드 제조에 사용되는 철/니켈/코발트 합금인 퍼말로이(permalloy)이다.
알루미늄금속층을 엣칭시키는 전통적인 방법은 전이금속함유층을 엣칭시키는데 적합하지 않으므로 전이금속함유층 사용은 공정 엔지니어에게 상당한 의욕을 제공한다. 예컨대 Cl2는 신속한 엣칭속도를 제공하기 때문에 알루미늄층의 엣칭은 보통 Cl2를 사용하여 수행된다. 그러나 염화니켈, 염화백금과 같은 전이금속 염화물은 비교적 비휘발성이어서 엣칭 동안 기질 표면에 재침전되는 경향이 있는데, 이것은 엣칭 프로파일 및 엣칭 균일성에 치명적인 결과를 가져온다. 예컨대 기질표면상에 전이금속 염화물의 존재는 원치 않는 잔류물을 남기며 엣칭 후 마스킹 제거에 곤란을 초래하며 장치 성능을 불량하게 만든다(예, 브리징으로 인한 전기적 단락).
도 1 은 전이금속함유층을 포함하는 예시적인 층스택을 보여주는 층스택(100)을 도시한다. 단지 수 개의 층스택(100)이 도시되지만 도시된 층 위, 아래 또는 사이에 다른 추가층이 존재할 수 있다. 따라서, 층들이 서로 직접 접촉하는 것으로 도시될지라도 주어진 층스택에서 하나 이상의 다른 층에 의해 분리될 수 있으며 사용된 "위" 또는 "아래"와 같은 용어는 층 간 직접적 접촉을 반드시 요구하지는 않는다.
도 1 에서 층스택(100)은 전이금속함유층 아래에 놓이는 층 또는 구조물을 나타낼 수 있는 기저층(102)을 포함한다. 기저층(102)의 정확한 조성 및 구조는 제조될 전자장치에 달려 있으며 일례로 기질자체(예, 실리콘웨이퍼 또는 유리패널)일 수 있다. 기저층(102)위에 전이금속함유층(104)이 도시된다.
전이금속함유층(104)은 언급된 바와 같이 하나 이상의 전이금속 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 엣칭을 촉진하기 위해서 포토레지스트층(106)이 전이금속함유층(104)위에 배치되어서 마스크를 형성한다. 포토레지스트층(106)은 패턴화되어서 전이금속 엣칭제가 들어가서 전이금속함유층(104)에 도랑 또는 경로를 엣칭하도록 하는 구멍(108, 110)을 형성한다.
공지기술에서 전이금속함유층의 엣칭은 예컨대 폭격제로서 아르곤을 사용하는 스퍼터링 공정을 사용하여 수행될 수 있다. 스퍼터링은 물리적 엣칭공정으로서 제대로 제어된다면 전이금속함유층(104)을 통해 만족스러운 엣칭속도를 가져올 수 있다. 그러나, 스퍼터링된 전이금속은 포토레지스트층(106)을 포함한 기질표면상에 재침전되어서 후속 포토레지스트 제거단계를 곤란하게 만든다는 것이 발견되었다. 게다가 순수한 물리적 엣칭공정은 포토레지스트에 대해 낮은 선택성을 갖는 경향이 있다. 즉, 포토레지스트층(106) 내 보호영역을 손상시킬 수 있다. 포토레지스트 손상은 최신 고밀도 전자장치 제조에서 특히 문제가 되는데, 그 이유는 이들 장치가 서로 밀접하게 패킹되어서 제조동안 비교적 얇은 포토레지스트층(106)을 필요로 하기 때문이다. 이들 최신 고밀도 장치에서 소형 크기 및 높은 가로세로비는 또한 충전으로 인해 스퍼터링 효율을 감소시킨다.
전이금속함유층(104)을 엣칭시키는 또 다른 공지공정은 플라즈마 엣칭 챔버, 특히 다이오드 기초 엣칭 챔버와 같은 고압/저밀도 플라즈마 엣칭 챔버에서 Ar/Cl2를 사용한다. 고압처리챔버는 작동압력이 100 mTorr 이상인 처리 챔버를 말한다. Cl2는 금속염화물로 전환시키는 이온을 제공하기 때문에 선택된다. 엣칭속도는 고압/저밀도 플라즈마 반응기에서 낮은 스퍼터링 효율에 의해서 주로 조절된다. 염소 반응종은 스퍼터링된 전이금속과 조합되어서 수용성인 전이금속 염화물을 형성한다. 엣칭 후 탈이온수에서 헹구면 전이금속 염화물의 대부분이 제거되는 경향이 있다.
그러나 Ar/Cl2조차도 고압/저밀도 플라즈마 처리챔버에서 사용될 때 만족스럽지 못한 전이금속 엣칭속도를 가져옴이 발견되었다. 게다가 Ar/Cl2는 포토레지스트에 대해 낮은 선택성을 갖는다. 최신 고밀도 전자장치의 제조에 있어서 포토레지스트에 대해 이렇게 낮은 선택성은 전자장치 제조 시 전이금속함유층 엣칭제로서 공지기술의 Ar/Cl2를 사용하는데 부적합하게 만든다. 따라서 이렇게 낮은 포토레지스트 선택성 문제 때문에 많은 제조업자는 하드 마스크를 사용해야 한다.
상기에 비추어서 전이금속함유층을 엣칭하는 개선된 기술이 필요하다. 이 기술은 전이금속함유층이 최신 고밀도 전자 장치에 사용될 수 있도록 포토레지스트에 대한 선택성을 증가시키면서 전이금속함유층 엣칭속도를 향상시킨다.
발명의 요약
본 발명은 기질위에 배치된 전이금속함유층을 적어도 부분적으로 엣칭하는 방법에 관계한다. 전이금속함유층은 엣칭 마스크, 예컨대 포토레지스트 마스크나 하드 마스크 아래에 배치된다. 본 방법은 플라즈마 처리 챔버를 갖는 플라즈마 처리시스템을 제공하고 전이금속함유층을 엣칭하도록 플라즈마 처리 챔버를 구성하는 단계를 포함한다. 플라즈마 처리 챔버 구성공정은 HCl 및 Ar 을 포함한 소스 가스를 수용하도록 플라즈마 처리 챔버를 구성하고, 소스가스에서 나온 플라즈마를 강타하도록 고주파(RF) 전원 또는 RF 나 다른 형태의 에너지를 공급하기 위해서 플라즈마 처리 챔버와 조합된 다른 전원(예, 마이크로파)을 구성하는 단계를 포함한다. 플라즈마 처리 챔버 구성공정은 추가로 플라즈마로 전이금속함유층을 적어도 부분적으로 엣칭하도록 플라즈마 처리 챔버를 구성하는 단계를 포함한다.
또 다른 구체예에서 본 발명은 플라즈마 처리 챔버에서 기질위에 배치된 전이금속함유층을 엣칭하는 방법에 관계한다. 전이금속함유층은 포토레지스트 마스크 아래에 배치된다. 이 방법은 HCl 및 Ar 을 포함한 소스 가스를 플라즈마 처리 챔버에 흐르게 하고 플라즈마 처리 챔버에서 소스가스로부터 나오는 플라즈마를 강타하는 단계를 포함한다. 또한 플라즈마 전이금속함유층은 적어도 부분적으로 엣칭시키는 단계를 포함한다.
또 다른 구체예에서 본 발명은 고밀도 플라즈마 처리 챔버에서 기질위에 배치된 전이금속함유층을 엣칭시키는 방법에 관계하며, 전이금속함유층은 포토레지스트 마스크 아래에 배치된다. 이 방법은 HCl 및 Ar 으로 구성된 소스 가스를 플라즈마 처리 챔버에 흐르게 하는 단계를 포함한다. 또한 고주파(RF) 또는 다른 형태의 에너지를 플라즈마 처리 챔버의 적어도 하나의 전극에 공급하여 플라즈마 처리 챔버에서 소스 가스에서 나오는 플라즈마를 강타하게 하는 단계를 포함한다. 또한 플라즈마는 전이금속함유층을 적어도 부분적으로 엣칭시키는 단계를 포함한다.
도 1 은 전이금속함유층을 포함하는 층스택을 보여준다.
도 2 는 본 발명에 따라서 전이금속함유층을 엣칭하는데 사용된 저압, 고밀도 플라즈마 처리시스템(유도쌍 플라즈마 처리시스템)을 간략하게 보여준다.
도 3a 및 3b 는 니켓 엣칭 전후 수소 광학 방출 스펙트럼을 보여준다.
도 4 는 기질상의 전이금속함유층을 엣칭하는데 사용되는 단계를 보여준다.
* 부호설명
100 층스택 102 기저층
104 전이금속함유층 106 포토레지스트층
108,110 구멍 200 플라즈마 처리 시스템
202 플라즈마 처리 챔버 204 전극
206 고주파 발생기 208 동조 네트워크
210 샤워헤드 212 RF 유도 플라즈마 지역
214 기질 216 척
218 고주파 발생기 220 동조 네트워크
222 배출구
본 발명의 한 구체예에 따르면 전이금속 엣칭제로서 HCl/Ar 을 사용하는 전이금속함유층 엣칭을 위한 개선된 방법이 제공된다. 염소함유 소스가스로서 Cl2를 사용하는 공지기술의 전이금속 엣칭공정과 다르게 본 발명은 염소함유 엣칭제로서 HCl 을 사용하여 엣칭동안 존재하는 염소종의 밀도를 감소시킴으로써 엣칭 마스크 부식을 감소시킨다. 예컨대 이러한 사용은 포토레지스트 부식을 감소시키며 포토레지스트에 대한 선택성을 증가시킨다.
각 HCl 분자는 엣칭동안 염소원자마다 하나의 수소원자를 제공한다. 정확한 메카니즘은 알려져 있지 않지만 수소가 전이금속함유층 엣칭동안 역할을 하며, 수소는 포토레지스트에 대한 선택성을 증가시키며 전이금속함유층 엣칭속도를 증가시키는 것으로 판단된다. 이러한 인식에 대한 추가 설명은 전이금속 엣칭동안 플라즈마의 다양한 스펙트럼 곡선에서 행해질 것이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서 개선된 전이금속 엣칭방법은 고밀도, 저압 플라즈마 처리 시스템에서 HCl/Ar 조성물을 사용한다. 일반적으로 고밀도는 1e13이상의 이온 밀도를 말하며, 저압은 100 mT 미만의 압력을 말한다. 예컨대 본 발명은 전이금속함유층 엣칭동안 유도쌍 플라즈마 처리시스템(TCPTM9600 과 같은 TCP 브랜드 유도 플라즈마 처리시스템, LAM Research Corp. Fremont, California)을 사용한다. 그러나 전자 사이클로트론 공명(ECR) 반응기, Helicon Wave(AMAT), MORI(PMT-Tricon) 및 마이크로파와 같은 다른 고밀도 저압 플라즈마 처리시스템도 사용될 수 있다. 엣칭 후 엣칭된 기질은 적절한 헹굼액(예, 탈이온수)을 사용하여 헹구어져서 가용성 전이금속 염화물을 제거한다.
도 2 는 본 발명에서 HCl/Ar 조성물을 사용하여 전이금속함유층을 엣칭하는데 사용되는 저압, 고밀도 플라즈마 처리시스템(유도쌍 플라즈마 처리시스템)을 보여준다. 도 2 에서 플라즈마 처리시스템(200)은 플라즈마 처리 챔버(202)를 포함한다. 챔버(202)위에 도 2 에서 코일로 도시된 전극(204)이 배치된다. 그러나 플라즈마 처리 챔버내의 플라즈마에 RF 에너지를 공급하는 다른 장치가 사용될 수 있다. 전극(204)은 동조 네트워크(208)을 통해 고주파(RF)발생기(206)에 의해 여자된다. 도 2 에서 RF 발생기(206)는 13.56 MHz 주파수의 RF 에너지원이다. 그러나 다른 적절한 주파수가 사용될 수 있다.
플라즈마 처리 챔버(202) 내에 가스 엣칭물질을 샤워헤드와 기질사이에 있는 RF 유도 플라즈마 지역(212)에 방출시키기 위한 가스 분배장치인 샤워헤드(210)가 있다. 그러나 챔버벽에 배치되는 가스분배링 또는 포트와 같은 다른 가스 분배장치가 사용될 수 있다. 전이금속함유층이 위에 배치된 기질(214)이 플라즈마 처리 챔버(202)에 도입되고, 제 2 전극으로 작용하며 동조 네트워크(220)를 통해 고주파 발생기(218)에 의해 바이어스되는 척(216)상에 배치된다. RF 발생기(206)처럼 RF 발생기(218) 역시 주파수가 13.56 MHz 인 RF 에너지원이다. 그러나 RF 발생기(206)와 상이한 주파수를 포함한 다른 적합한 주파수가 사용될 수도 있다.
헬륨과 같은 열교환가스가 압력(2 내지 10 Torr)하에서 척(216)과 기질(214)사이의 지역에 도입되어서 기질과 척간에 열교환을 조절하므로 균일하고 재현성있는 엣칭 결과가 보장된다. 엣칭 촉진을 위해서 소스가스는 샤워헤드(210)를 통해 흐르며 RF 발생기(206,218)에 의해 연소된다. 전이금속함유층 엣칭동안 챔버(202) 내 압력이 0.5 내지 500 mTorr 로 낮게 유지된다. 엣칭 부산물 가스의 일부는 배출구(222)를 통해 챔버(202) 밖으로 배기된다(예컨대 터보 펌프를 사용하여).
엣칭 후 기질(214)은 플라즈마 처리 챔버(202)로부터 제거되고 적절한 헹굼장치에서 헹구어져서 엣칭동안 형성된 기질상 전이금속 염화물을 제거한다. TCPTM9600 SE 시스템에서 후속 헴굼과정은 TCPTM9600 엣칭 시스템의 한가지 모듈인 대기 부동태 모듈(APM)에서 수행된다.
본 발명은 전이금속함유층을 엣칭하기 위해서 HCl 및 Ar 을 포함하는 소스가스를 사용한다. 주 염소함유 엣칭제 성분가스로서 Cl2대신에 HCl 을 사용함으로써 엣칭 마스크(즉, 포토레지스트 마스크 또는 하드 마스크)의 부식을 감소시키며 마스킹 재료, 예컨대 포토레지스트에 대한 선택성을 증가시킨다.
수소화학종의 존재는 엣칭 과정에 기여하는 것으로 사료된다. 수소의 존재는 높은 전이금속 엣칭속도와 포토레지스트에 대한 높은 선택성에 기여하는 것으로 판단된다. 수소는 포토레지스트의 탄소-수소 결합을 부동태화함으로써 포토레지스트에 대한 선택성을 증가시킨다.
수소의 역할을 설명하기 위해서 도 3A 와 3B 는 니켈함유층의 엣칭동안 및 후에 광학적 방출 스펙트럼을 도시한다. 도 3A 및 3B 에서 엣칭 될 층은 게르마늄 위에 니켈이 배치되고 그 위에 텅스텐이 배치되는 3층 구조이다. 텅스텐 층은 약 2500 옹스트롬의 두께이며 니켈층 두께는 350 옹스트롬, 게르마늄층 두께는 400 옹스트롬이다. 포토레지스트층의 두께는 약 10,000 옹스트롬이다. 도 3A 및 3B 의 3층구조는 4인치 GaAs 기질위에 배치된다.
도 3a 에서 니켈 엣칭동안 수소피크가 존재하지 않는다. 관련 수소 피크는 약 656.285 nm 이다(Spectral Library of Persistent Emission Lines, D.S. Malchow, ed. E.G.＆ G.Princeton Applied Research Co., 1990). 니켓 엣칭 후 도 3 B 의 광학적 방출 스펙트럼에서 수소피크가 존재한다. 도 3A 와 3B 는 정확한 메카니즘이 완전하게 알려지지 않을지라도 수소가 전이금속함유층의 엣칭에 역할을 함을 보여준다.
기본 조성물이 HCl 및 Ar 을 포함할지라도 엣칭제의 기본 특성을 크게 변화시키지 않는 한 전이금속함유층을 엣칭시키기 위해서 아르곤, 염소 및 수소를 공급하는 첨가제가 가능하다. 예컨대 Cl2는 엣칭동안 플라즈마 지역에서 염소 화학종의 개수를 증가시키는 엣칭제로서 첨가될 수 있다. 염소 화학종 개수의 증가는 부산물 전환속도를 증가시킬 수 있다(즉, 더 많은 스퍼터링된 전이금속이 전이금속 염화물로 전환되었다). 그러나 염소는 포토레지스트를 공격하는 경향이 있으므로 포토레지스트에 대한 선택성에 악영향을 주지 않도록 존재하는 염소화학종의 양을 조절하는 것이 바람직하다. (Cl2또는 HCl 유속을 감소시킴으로써, 하나 이상의 불활성 물질 (He, Ne, Xe) 이 첨가될 수 있다. HBr, HI, NH3, H2, H2O, H2O2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2, CXHX+4, CXHX+2, 및 SiH4와 같은 수소함유 물질이 첨가될 수도 있다. 추가적으로 SiCl4, CCl4, CHCl3, Cl2, CH2Cl2, CHCl3와 같은 염소함유 물질이 첨가될 수 있다.
이 실시예에서 4인치 갈륨 비소 기질상의 텅스텐, 니켈 및 게르마늄으로 된 3층 샌드위치 구조가 TCPTM9600 SE 플라즈마 처리 시스템에서 엣칭된다.
이 실시예에서 3층 샌드위치 구조가 10 sccm(표준 입방 센티미터/분)의 HCl 유속과 50 sccm 의 Ar 유속을 포함하는 공정을 사용하여 엣칭된다. 플라즈마 처리 챔버내 압력은 약 5 mTorr 이며 냉각용 헬륨 압력은 2 T 이다. 전극 온도는 약 40 ℃ 이다. 상부 전극 전력은 하부 전극의 전력과 같이 약 250 와트로 설정된다.
그러나 동일 또는 상이한 기질에 대해서 압력은 0.5 내지 500 mT, 특히 1 내지 100 mT 로 변할 수 있다. 유사하게 Ar 유량이 총 유량의 약 83% 이지만 Ar 유량이 1 내지 99 %, 특히 5 내지 95 % 로 변할 수 있다. 정확한 Ar:HCl 비율은 전이금속제거(폭격제로서 Ar 을 사용하여), 염화물 전환속도(챔버내 염소화학종의 밀도의 영향을 받는), 및 포토레지스트 부식 속도에 달려있다. Ar:HCl 비율이 높을수록 스퍼터링 제거를 증가시키지만, 감소된 Cl 화학종의 밀도는 염화물 전환속도를 낮추는 경향이 있다. 역으로 더 낮은 Ar:HCl 비율은 포토레지스트를 공격하는 위험에도 불구하고 Cl 화학종의 증가된 밀도 때문에 염화물 전환속도를 증가시키는 경향이 있다. 정확한 Ar:HCl 비율은 필요한 엣칭 결과와 엣칭 챔버의 구성에 달려 있다. 엣칭에 필요한 정확한 매개변수는 필요한 산출량, 엣칭 속도, 포토레지스트에 대한 선택성, 엣칭 될 층의 조성, 기질의 크기, 플라즈마 처리 시스템의 디자인 또는 매개변수에 달려있다.
엣칭 후 TCP 9600 플라즈마 처리 시스템의 대기 부동태화 모듈(APM)에서 탈이온수를 써서 기질이 세척된다. 세척은 상온 내지 90 ℃ 에서 탈이온수를 써서 수행된다. 필요에 따라 기질은 30 내지 120 분간 세척될 수 있다.
도 4 는 기질상의 전이금속함유층 엣칭에 사용되는 단계를 보여준다. 단계(402)에서 엣칭 될 전이금속함유층이 위에 배치된 기질이 플라즈마 엣칭 챔버에 위치된다. 엣칭 촉진을 위해서 전이금속함유층은 대체로 포토레지스트 마스크 아래에 배치된다. 단계(404)에서 기질의 전이금속함유층 적어도 일부는 플라즈마 엣칭 챔버에서 HCl 및 Ar 을 포함한 소스가스를 사용하여 엣칭된다. 단계(404)동안 전이금속 염화물을 포함한 엣칭제 부산물의 일부는 플라즈마 엣칭 챔버로부터 배출된다.
단계(404)의 엣칭 후 단계(406)에서 기질이 물(예, 탈이온수)로 헹구어져서 기질 표면으로부터 전이금속 염화물이 제거된다. 염화물 제거 최적화를 위해서 사용된 물의 온도가 변화될 수 있다. 일반적으로 탈이온수의 온도를 증가시키면 염화물 용해 및 제거율을 향상시킨다. 단계(408)에서 전통적인 후처리 단계가 수행되어서 필요한 전자 장치의 제조를 완료한다. 예컨대 기질은 컴퓨터와 같은 수많은 전자시스템에 포함된 집적회로, 평판 디스플레이, 읽기/쓰기 헤드를 형성하기 위해서 추가 가공된다.
본 발명은 전이금속함유층 엣칭을 위해서 HCl 및 Ar 을 포함하는 소스가스를 유리하게 사용한다. 본 발명은 금속을 금속 염화물로 전환시킬 염소화학종을 제공하기 위해서 주 염소함유 가스로서 Cl2대신에 HCl 을 사용한다. 더 낮은 밀도의 염소화학종은 금속 염화물 전환율과 후속 제거율을 감소시킨다고 생각되었으므로 주 염소함유 소스가스로서 Cl2대신에 HCl 을 사용하는 것은 예측불허의 것이다. 그럼에도 불구하고 HCl 소스 가스 사용으로 인한 염소화학종의 감소된 밀도는 포토레지스트 선택성을 향상시키므로 최신 고밀도 전자장치 제조에 사용하기에 더욱 적합하다.
게다가 HCl 은 플라즈마 엣칭 환경에 수소화학종을 공급한다. 수소 화학종은 포토레지스트 선택성과 전이금속함유층 부식속도를 증가시킨다. 추가로 전이금속함유층 엣칭을 위해 고밀도(예, le13이온 밀도)와 저압 플라즈마 엣칭 챔버의 사용은 고압/저밀도 플라즈마 엣칭 챔버(공지기술의 전이금속 엣칭에 사용되는)에서 달성되는 엣칭 속도에 비해 전이금속 엣칭 속도를 증가시킨다.

Claims (23)

  1. 기질위에 배치되며 엣칭 마스크 아래에 배치된 전이금속함유층을 적어도 부분적으로 엣칭하는 방법에 있어서, 플라즈마 처리 챔버를 갖는 플라즈마 처리 시스템을 제공하고; 상기 플라즈마 처리 챔버가 전이금속함유층을 엣칭하도록 구성하는 단계를 포함하며, 상기 구성단계는 상기 플라즈마 처리 챔버가 HCl 및 Ar 을 포함하는 소스 가스를 받아들이도록 구성하며; 상기 소스가스에서 나오는 플라즈마를 강타하도록 에너지를 공급하기 위해서 상기 플라즈마 처리 챔버와 조합된 전원을 구성하고; 상기 플라즈마는 상기 전이금속함유층을 적어도 부분적으로 엣칭하도록 상기 플라즈마 처리 챔버를 구성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전원이 고주파(RF) 전원이며 상기 에너지가 고주파(RF)에너지임을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버가 고밀도 플라즈마 처리 챔버임을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 소스가스가 HCl 및 Ar 으로 구성됨을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 시스템이 물로 상기 기질을 헹구도록 구성된 헹굼 모듈을 더욱 포함하고 상기 플라즈마 처리 챔버에서 상기 기질이 상기 소스가스로 엣칭된 후 상기 기질을 헹구도록 상기 헹굼 모듈을 구성하는 단계를 더욱 포함하는 엣칭 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 금속함유층이 주기율표의 ⅢA 족 내지 ⅡB 족 원소에서 선택된 전이금속을 포함함을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속함유층이 철, 백금, 코발트 또는 니켈에서 선택된 전이금속을 포함함을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버가 유도 연결된 고밀도 플라즈마 처리 챔버임을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 Ar 에 대한 상기 HCl 의 유량비율이 1:99 내지 99:1 임을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  10. 플라즈마 처리 챔버에서 기질위에 배치되고 엣칭 마스크 아래에 배치된 전이금속함유층을 엣칭하는 방법에 있어서,
    HCl 및 Ar 을 포함하는 소스 가스를 플라즈마 처리 챔버에 흐르게 하고;
    상기 플라즈마 처리 챔버에서 상기 소스가스에서 나오는 플라즈마를 강타하고;
    상기 전이금속함유층을 상기 플라즈마로 엣칭시키는 단계를 포함하는 엣칭 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전이금속함유층이 주기율표의 ⅢA 족 내지 ⅡB 족 원소에서 선택된 전이금속을 포함함을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 전이금속함유층이 철, 백금, 코발트 또는 니켈에서 선택된 전이금속을 포함함을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버가 고밀도 플라즈마 처리 챔버임을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버가 유도 연결된 플라즈마 처리 챔버임을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 소스가스가 Ar 과 HCl 로 구성됨을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 엣칭 후 상기 전이금속 염화물을 제거하기 위해 탈이온수로 상기 기질을 헹구는 단계를 더욱 포함하는 엣칭 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, Ar 에 대한 HCl 의 유량비율이 95:5 내지 5:95 임을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  18. 고밀도 플라즈마 처리 챔버에서 기질위에 배치되고 엣칭 마스크 아래에 배치된 전이금속함유층을 엣칭하는 방법에 있어서,
    HCl 및 Ar 을 포함하는 소스 가스를 플라즈마 처리 챔버에 흐르게 하고;
    상기 플라즈마 처리 챔버의 적어도 하나의 전극에 고주파(RF)에너지를 공급하여 상기 플라즈마 처리 챔버에서 상기 소스가스에서 나온 플라즈마를 강타하고;
    상기 전이금속함유층을 상기 플라즈마로 엣칭시키는 단계를 포함하는 엣칭 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 전이금속함유층이 주기율표의 ⅢA 족 내지 ⅡB 족 원소에서 선택된 전이금속을 포함함을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 전이금속함유층이 철, 백금, 코발트 또는 니켈에서 선택된 전이금속을 포함함을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 챔버가 유도 연결된 플라즈마 처리 챔버이고 상기 전극이 코일임을 특징으로 하는 엣칭 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 엣칭 후 상기 전이금속 염화물을 제거하기 위해 탈이온수로 상기 기질을 헹구는 단계를 더욱 포함하는 엣칭 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, Ar 에 대한 HCl 의 유량비율이 90:10 내지 10:90 임을 특징으로 하는 엣칭 방법.
KR1020007006465A 1997-12-19 1998-12-11 전이금속 함유층 에칭방법 KR100595862B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/994,797 1997-12-19
US8/994,797 1997-12-19
US08/994,797 US6069035A (en) 1997-12-19 1997-12-19 Techniques for etching a transition metal-containing layer
PCT/US1998/026410 WO1999033086A1 (en) 1997-12-19 1998-12-11 Techniques for etching a transition metal-containing layer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010033102A true KR20010033102A (ko) 2001-04-25
KR100595862B1 KR100595862B1 (ko) 2006-07-03

Family

ID=25541061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007006465A KR100595862B1 (ko) 1997-12-19 1998-12-11 전이금속 함유층 에칭방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6069035A (ko)
JP (1) JP2001527160A (ko)
KR (1) KR100595862B1 (ko)
WO (1) WO1999033086A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6849153B2 (en) * 1998-04-16 2005-02-01 Siemens Aktiengesellschaft Removal of post-rie polymer on A1/CU metal line
US6821907B2 (en) * 2002-03-06 2004-11-23 Applied Materials Inc Etching methods for a magnetic memory cell stack
US6972265B1 (en) * 2002-04-15 2005-12-06 Silicon Magnetic Systems Metal etch process selective to metallic insulating materials
US20050164504A1 (en) * 2004-01-26 2005-07-28 Mirkarimi Laura W. Method for etching high aspect ratio features in III-V based compounds for optoelectronic devices
JP4849881B2 (ja) * 2005-12-08 2012-01-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマエッチング方法
JP5694022B2 (ja) 2011-03-22 2015-04-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び記憶媒体

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4838994A (en) * 1987-06-26 1989-06-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for structuring a copper and/or permalloy layer by means of dry etching
JPH0814032B2 (ja) * 1988-06-28 1996-02-14 日電アネルバ株式会社 ドライエッチング装置
US5145554A (en) * 1989-02-23 1992-09-08 Seiko Epson Corporation Method of anisotropic dry etching of thin film semiconductors
EP0386518B1 (en) * 1989-02-23 1999-06-09 Seiko Epson Corporation Etching method for compound semiconductors
US4923828A (en) * 1989-07-07 1990-05-08 Eastman Kodak Company Gaseous cleaning method for silicon devices
US5318664A (en) * 1990-06-25 1994-06-07 General Electric Company Patterning of indium-tin oxide via selective reactive ion etching
JP2757546B2 (ja) * 1990-08-27 1998-05-25 日本電気株式会社 Ｆｅを含む物質のエッチング方法およびエッチング装置
US5304775A (en) * 1991-06-06 1994-04-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of etching a wafer having high anisotropy with a plasma gas containing halogens and in inert element
US5300187A (en) * 1992-09-03 1994-04-05 Motorola, Inc. Method of removing contaminants
US5269878A (en) * 1992-12-10 1993-12-14 Vlsi Technology, Inc. Metal patterning with dechlorinization in integrated circuit manufacture
JPH08222549A (ja) * 1995-02-16 1996-08-30 Sony Corp プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
KR100322695B1 (ko) * 1995-03-20 2002-05-13 윤종용 강유전성캐패시터의제조방법
US5753567A (en) * 1995-08-28 1998-05-19 Memc Electronic Materials, Inc. Cleaning of metallic contaminants from the surface of polycrystalline silicon with a halogen gas or plasma
US5674357A (en) * 1995-08-30 1997-10-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor substrate cleaning process
DE19631622A1 (de) * 1996-08-05 1998-02-12 Siemens Ag Verfahren zum plasmaunterstützten anisotropen Ätzen von Metallen, Metalloxiden und deren Gemische

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999033086A1 (en) 1999-07-01
KR100595862B1 (ko) 2006-07-03
JP2001527160A (ja) 2001-12-25
US6069035A (en) 2000-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100491199B1 (ko) 반도체 웨이퍼 에칭에 의한 집적 회로
KR101029947B1 (ko) 플라즈마 에칭 성능 강화를 위한 방법
US6090717A (en) High density plasma etching of metallization layer using chlorine and nitrogen
US6319842B1 (en) Method of cleansing vias in semiconductor wafer having metal conductive layer
JP5183850B2 (ja) 有機ケイ酸塩誘電体の層を有する半導体ウエハからフォトレジストを剥離する方法
CN1524287B (zh) 用于蚀刻有机低k材料的特殊化学工艺
KR101476435B1 (ko) 다중-레이어 레지스트 플라즈마 에치 방법
US5772906A (en) Mechanism for uniform etching by minimizing effects of etch rate loading
US5883007A (en) Methods and apparatuses for improving photoresist selectivity and reducing etch rate loading
JP2006066408A (ja) ドライエッチング方法
KR20010032913A (ko) 기판으로부터의 유기성 반사 방지 코팅 에칭 시스템 및 방법
KR101075045B1 (ko) 플라즈마 에칭 성능 강화를 위한 방법
KR100743873B1 (ko) 플라즈마 처리 챔버 내에서의 에칭을 개선하기 위한 기술
US5849641A (en) Methods and apparatus for etching a conductive layer to improve yield
US5952244A (en) Methods for reducing etch rate loading while etching through a titanium nitride anti-reflective layer and an aluminum-based metallization layer
KR100595862B1 (ko) 전이금속 함유층 에칭방법
US6921493B2 (en) Method of processing substrates
JP4335441B2 (ja) 有機反射防止膜のエッチングプロセス
JPH10189537A (ja) ドライエッチング方法
JPH0697127A (ja) 配線形成方法
JPH0774147A (ja) ドライエッチング方法およびドライエッチング装置
JP3271373B2 (ja) ドライエッチング方法
JP3104298B2 (ja) ドライエッチング方法
JPH0786249A (ja) ドライエッチング方法
JP2002075967A (ja) 試料の表面加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130611

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140611

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150608

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160613

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170613

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180612

Year of fee payment: 13

EXPY Expiration of term