KR20020010728A - 탄소-도프된 유기 규산염 유리를 에칭하기 위한 방법 및장치 - Google Patents

탄소-도프된 유기 규산염 유리를 에칭하기 위한 방법 및장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 개시되었듯이, 반도체 장비 위의 탄소-도프된 유기 규산염 유리(OSG) 절연 층을 에칭하기 위한 방법은 탄소-도프된 OSG 절연 층이 있는 기재 및 구멍이 있는 상부 마스크 층을 프로세스 챔버로 도입하는 것으로 이루어진다. 계속해서, 산화 가스 및 고 선택성 가스로부터 챔버 내에서 플라즈마를 형성한다. 고 선택성 가스는 브롬 함유 가스 또는 염소 함유 가스 또는 둘 모두인 것이 바람직하다. 고 선택성 가스에 대한 산화 가스의 비율은 바람직하게는 4:1 이상이다. 부가적으로, 불활성 가스를 또한 공급할 수 있다. 계속하여 플라즈마는 마스크 층을 통해서 유기 규산염 유리 절연 층을 에칭하기 위해 사용되어서 하부 질화규소 베리어 층이 본질적으로 손상되지 않는 유기 규산염 유리 절연 층 내의 바이아를 형성한다.

Description

탄소-도프된 유기 규산염 유리를 에칭하기 위한 방법 및 장치{A method and apparatus for etching carbon-doped organic silicate glass}
현재 반도체 산업은 장치 규모를 감소시키고, 장치 패킹 밀도를 증가시켜서 장치 성능을 증대하기 위해 부단히 노력하고 있다. 주어진 칩 크기에 대해서, 장치 패킹 밀도를 증가시키는 것은 작동하는 장치를 분리하는 수직 및 수평축을 감소시켜서 달성될 수 있으며, 층 사이의 유전성(誘電性) 두께(종종 금속-사이 산소 또는 IMO로 간주되는)에서 감소를 야기한다. 불행하게도, 유전성 두께의 감소는 층 사이 정전 용량을 증가시켜서 집적 회로의 고주파 성능의 감소를 야기한다.
집적 회로에서, 이산화규소 및 질화규소 같은 통상적인 절연 층은 일반적으로 약 3.9 이상의 유전 상수 "k"를 갖는다. 예를 들어, 이산화규소의 유전 상수는 약 3.9이고, 질화규소의 유전 상수는 약 9.0이다. IC 장치에서 특징 규모 (feature scale)가 감소함에 따라, 층-사이 정전 용량을 감소시키기 위해서 절연 층의 유전 상수를 감소시키는 것이 바람직하게 된다.
저-k 유전성 층 구조의 한 유형은 Si3N4베리어(barrier) 층위에 배치된 탄소-도프된 유기 규소 유리(Organic Silicate Glass, OSG) 절연 층이다. 탄소-도프된 OSG 절연 층은 3.0 미만의 유전 상수 "k"를 갖고, 집적 회로 제조를 위한 저-k 유전성 절연 층으로서 사용하기에 매우 적합하게 된다. 그러나, 탄소-도프된 OSG 절연 층은 통상적인 에칭 공정 중에 문제점들을 제공한다. 가장 현저하게, 탄소-도프된 OSG 절연 층의 통상적인 에칭은 질화규소의 하부 베리어 층에 대해 매우 불량한 선택성을 야기한다.
도 1A는 플라즈마 에칭 이전에 종전 기술의 집적 회로 구조(10)의 단면도를 나타내는 예시도이다. 집적 회로 구조(10)는 이산화규소 유전성 절연 층(12), 이산화규소 층(12) 아래에 배치된 질화규소 베리어 층(14) 및 이산화규소 층(12) 위에 형성된 유기 저항 마스크(16)로 이루어진다. 도 1B는 이산화규소 층(12)을 에칭한 후에 종전 기술의 집적 회로 구조(10)의 단면도를 나타내는 예시도이다. 전형적으로, 이산화규소 층(12)은 CF4같은 불소-계열 가스를 사용하여 에칭된다. 이산화규소 절연 층의 에칭에 적합한 다른 가스들에는 CF4F8, C2F6, CHF3및 SF6이 포함된다.
비등방성 에칭 중, 절연 층은 에칭되고, 에칭될 절연 층 밑의 하부 베리어 층은 에칭제(etchant)에 의해 공격받는다. 다양한 층에서 사용되는 다른 물질을 에칭하는 속도의 비율은 에칭 공정의 선택성으로 알려져 있다. 따라서, 기재 물질에 대한 선택성은 에칭 공정의 중요한 특성이다.
기재에 관한 선택성(Sfs)은 성능 및 수율에 영향을 끼칠 수 있다. 필름 두께및 에칭 속도 비-균일성은 Sfs의 요구 값을 증가시키는데, 이는 평균 필름 두께가 완전히 에칭되는(제거되는) 지점 위에서 에칭 공정이 계속될 필요가 있기 때문이다. 이러한 부가적인 에칭을 과에칭(overetch)이라고 한다. 과에칭 필요에 의해, 접촉 구멍이 이산화규소로 에칭되는 경우, 에칭 속도는 규소 기재에 도달할 때 감소하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 기재에 대해 높은 선택성을 갖는 공정이 필요하다.
통상적인 이산화규소 에칭 공정에서 사용되는 불소-계열 가스는 각 에칭 표면에서 폴리머 필름을 분해하고 형성한다. 이 폴리머 필름은 질화규소 층(14)의 에칭을 크게 저하시킨다. 따라서, 질화규소 층(14)에 대한 이산화규소 층(12)의 우수한 선택성이 달성된다. 도 1B에 나타내었듯이, 하부 질화규소 베리어 층(14)이 본질적으로 손상되지 않는 이산화규소 바이아(via)가 결과로 얻어진다. 따라서, 기술 분야의 당업자들에게 주지된 바와 같이, 하부 베리어 층에 대한 절연 층의 바람직한 선택성을 이산화규소 절연 층으로 달성할 수 있다.
그러나, 불소-계열 가스는 탄소-도프된 OSG 절연 층을 에칭하기 위해 사용될 때 합당한 선택성을 달성할 수 없다. 도 1C는 불소-계열 가스를 사용하여 탄소-도프된 OSG 절연 층(22)을 에칭한 후 종전 기술의 집적 회로 구조(20)의 단면도를 나타낸 예시도이다. 집적 회로 구조(20)에는 탄소-도프된 OSG 절연 층(22), 탄소-도프된 OSG 절연 층(22)의 밑에 배치된 질화규소 베리어 층(14) 및 탄소-도프된 OSG 절연 층(22)의 위에 형성된 유기 저항 마스크(16)가 포함된다. 탄소-도프된 OSG 절연 층은 3.0 미만의 작은 유전 상수 "k"를 갖기 위해 상당한 양의 탄소를 함유한다. 통상적인 이산화규소 유전성 층 에칭에 사용되는 불소-계열 가스는 탄소-도프된 OSG 층을 단독으로 에칭할 수 없다. 따라서, O2또는 CO같은 가스가 탄소를 에칭하기 위한 에칭제에 첨가되어야 한다. 그러나, OSG 절연 층 및 폴리머 필름 모두 탄소를 함유하기 때문에, O2또는 CO가 첨가된 불소-계열 가스는 OSG 절연 층(22)을 에칭하는 동시에 폴리머 필름을 공격한다. 폴리머 필름이 없다면, 불소-계열 가스는 하부 질화규소 층(14)을 매우 빠르게 에칭한다. 따라서, 통상적인 유전성 물질 에칭 화학 작용은 질화규소 베리어 층(14)에 대한 합당한 선택성을 달성할 수 없다. 도 1C에 나타내었듯이, 질화규소 베리어 층(14)의 과에칭(24)이 결과로 나타난다.
상기 논의된 통상적인 유전성 물질 에칭 화학 작용은 탄소-도프된 OSG 절연 층을 에칭할 수 없다. O2또는 CO를 에칭제에 첨가하는 것 같은 종래의 접근은 질화규소의 하부 기재에 대한 합당한 선택성을 달성하지 못한다. 따라서, 질화규소에 대한 탄소-도프된 OSG의 우수한 에칭 선택성을 달성하는 탄소-도프된 OSG 에칭 공정에 대한 요구가 있다.
본 발명은 일반적으로 반도체 공정에 관한 것이고, 더욱 자세하게는 탄소-도프된(doped) 유기 규산염 유리 절연 층을 에칭하기 위한 방법에 관한 것이다.
수반되는 도면에 연결하여 다음의 설명을 참조하여서 본 발명은 다른 장점과 함께 최대한 이해될 것이다.
도 1A는 플라즈마 에칭 이전에 이산화규소 절연 층을 갖는 종전 기술의 집적 회로 구조의 단면도를 나타낸 예시도이다.
도 1B는 불소-계열 가스를 사용하여 이산화규소 절연 층을 에칭한 후에 종전 기술의 집적 회로 구조의 단면도를 나타낸 예시도이다.
도 1C는 불소-계열 가스를 사용하여 탄소-도프된 OSG 층을 에칭한 후에 탄소-도프된 OSG 절연 층을 갖는 종전 기술의 집적 회로 구조의 단면도를 나타낸 예시도이다.
도 2A는 본 발명의 한 구현예에 따른 탄소-도프된 OSG 절연 층을 에칭하기전의 집적 회로 구조의 단면도를 나타낸 예시도이다.
도 2B는 본 발명의 한 구현예에 따른 브롬 및 염소-계열 화학 작용을 사용하여 탄소-도프된 OSG 필름 층을 에칭한 후에 집적 회로 구조의 단면도를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따라 마스크 층에서 구멍을 통하여 유기 규산염 절연 층을 에칭하기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 한 구현예에 따라 유기 규산염 유리 층 에칭 시스템을 나타낸 예시도이다. 그리고
도 5는 본 발명의 한 구현예에 따라 다수의 가스 입구를 갖는 유기 규산염 유리 에칭 시스템을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 브롬 및 염소-계열 화학 작용을 갖는 우수한 선택성 가스를 사용하여 탄소-도프된 OSG 절연 층을 에칭하는 방법을 제공함으로써 상기 언급된 요구사항을 만족시킨다. 우수한 선택성 가스에서 브롬 및 염소 원자는 탄소-도프된 OSG층내의 탄소, 규소 및 수소와 반응하여 탄소-도프된 OSG 절연 층의 우수한 에칭을 달성한다. 동시에, 브롬 및 염소-계열 화학 작용은 하부 질화규소 베리어 층을 매우 천천히 에칭함에 의해서 탄소-도프된 OSG 절연 층과 질화규소 베리어 층간의 우수한 선택성을 달성한다. 하부 질화규소 베리어 층이 본질적으로 손상되지 않은탄소-도프된 OSG 절연 층 바이아가 결과로 얻어진다.
본 발명의 한 측면은 마스크 층에서 구멍을 통해서 유기 규산염 절연 층을 비등방성으로 에칭하는 방법을 가르친다. 유기 규산염 절연 층 및 구멍을 갖는 상부 마스크 층이 있는 기재를 프로세스 챔버(chamber)에 도입한다. 그리고 나서, 챔버 내에서 산화 가스 및 고 선택성 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 고 선택성 가스는 바람직하게는 브롬 함유 가스나 염소 함유 가스 또는 둘 모두이다. 부가적으로, 고 선택성 가스에 대한 산화 가스의 비율은 바람직하게는 4:1 이상이다. 추가로, 불활성 운반 가스가 제공될 수 있다. 마지막으로, 마스크 층을 통해서 유기 규산염 절연 층을 에칭하기 위하여 플라즈마를 사용한다.
본 발명의 또 다른 측면은 유기 규산염 층에 대한 에칭 시스템을 가르친다. 유기 에칭 시스템은 에칭될 유기 규산염 절연 층에 제공된 기재를 수용하는 챔버를 포함한다. 또한, 산화 가스 및 고 선택성 가스원과 연결된 가스 유입 메카니즘을 포함한다. 고 선택성 가스는 브롬 함유 가스 및 염소 함유 가스를 함유하는 그룹으로부터 유도된다. 고 선택성 가스에 대한 산화 가스의 비율은 바람직하게는 4:1 이상이다. 시스템에는 챔버 내에 배치된 한 쌍의 전극이 포함되어 있고, 전극 쌍에 연결된 RF 발생기가 포함되어 산화 가스 및 고 선택성 가스로부터 유도된 플라즈마가 형성되고, 유기 규산염 층의 노출된 부분을 에칭한다.
본 발명을 이용하여 질화규소에 대한 높은 탄소-도프된 OSG 선택성이 달성되어, 하부 질화규소 베리어 층이 본질적으로 손상되지 않은 탄소-도프된 OSG 절연 층 바이아, 트렌치(trench) 등의 결과를 낳는다. 하부 베리어 층이 본질적으로 손상되지 않은 탄소-도프된 OSG 절연 층에서 바이아를 생산할 수 있는 능력은 집적 회로 제조에서 저-k OSG 절연 층의 사용을 가능하게 한다. 저-k OSG 절연 층은 층간의 정전 용량을 낮추고, 그로 인해 집적 회로의 고 주파 성능을 증가시킨다.
본 발명의 이러한 장점 및 다른 장점은 다음의 설명을 읽고 도면의 다양한 형태를 연구하면 기술 분야의 당업자들에게 명백해질 것이다.
도 1A 내지 1C는 종전 기술의 관점에서 설명된 것이다. 본 발명의 바람직한 구현예는 도 2A 및 도 2B를 참조로 하여 설명될 것이다. 도 2A는 본 발명의 한 구현예에 따라 플라즈마 에칭 이전의 집적 회로 구조(30)의 단면도를 나타낸 예시도이다. 집적 회로 구조(30)는 카본-도프된 OSG 절연 층(32), 카본-도프된 OSG 절연 층(32) 아래에 배치된 질화규소 베리어 층(34) 및 카본-도프된 OSG 절연 층(32) 위에 형성된 유기 저항 마스크(36)를 포함한다.
높은 등급의 선택성은 미세한 특징 패턴화(patterning)를 위한 에칭 공정의 바람직한 특징인데, 이는 이러한 응용에서 매우 적은 에칭 편향(bias)이 용인되기 때문이다. 하부 물질에 대한 높은 등급의 선택성은 회로의 사전에 처리된 부분의제거를 방지하기 위해 필요하다. 기재에 대한 필요한 선택성(Sfs)은 최악의 경우의 조건을 고려하여 계산된다. 즉, 가장 높은 에칭 속도를 경험하는 기재의 영역에 놓여 있는 필름의 가장 얇은 부분을 가정하는 것이다. 이 가정은 균일성 인자(Ufs)를 계산하기 위해 사용된다. 균일성 인자(Ufs)는 hf/hs(여기서 hf는 평균 필름 두께, hs는 기재 층의 최대 허용 침투 깊이)의 비율을 곱하여 요구되는 Sfs에 도달한다:
Sfs= Ufs(hf/hs) (1)
그리고
Ufs= [Φf(2+Δ+Δδ+δ(2 + Δ)+Δ]/(1-Φf 2) (2)
여기서 Φf는 0≤Φf<1의 값인 무차원 매개 변수이고, Δ는 비율적인 과에칭 시간, 그리고 δ는 0≤δ<1의 값인 무차원 매개 변수이다. 필름이 완전히 균일하고(δ=Φf=0), 과에칭이 필요 없다면(Δ=0) 이 경우에서 Ufs는 0이므로, 기재에 대한 선택성은 관심의 초점이 아니라는 것이 식 1에서 얻어진다. 그러나 이러한 조건들은 실제 조건을 나타내는 것이 아니므로, 식 1은 실제적인 Sfs값을 정하는데 유용하다.
본 발명은 카본-도프된 OSG 유전성 절연 층을 에칭하기 위하여 브롬 및 염소-계열 화학 작용을 사용하여 우수한 선택성을 달성한다. 본 발명에 따른 제조는 도 2B에 나타내었듯이, 마스크 층(36) 내의 구멍을 통해서 유기 규산염 절연층(32)을 비등방성으로 에칭하기 위한 플라즈마에 형성된 고 선택성 가스 및 산화 가스의 혼합물을 사용하여 유기 규산염 절연 층(32)의 산화물 에칭을 제공한다. 고 선택성 가스는 Cl2같은 염소-계열 가스, HBr 같은 브롬-계열 가스 또는 HBr, Cl2또는 BCl3같은 염소 및 브롬-계열 가스의 조합이 될 수 있다.
더욱 자세하게, 플라즈마 에칭 중, 고 선택성 가스내의 브롬 및 염소 원자는 탄소-도프된 OSG 절연 층 내의 탄소, 규소 및 수소와 반응하여 SiBrx, SiClx, HCl 및 CClx같은 휘발성 에칭 생성물을 형성하고, 따라서 탄소-도프된 OSG 절연 층(32)의 우수한 에칭을 달성한다. 동시에, 브롬 및 염소-계열 화학 작용은 질화규소 베리어 층(34)을 매우 천천히 에칭하여서 탄소-도프된 OSG 절연 층(32)과 질화규소 베리어 층(34) 사이에서 우수한 선택성을 달성한다. 도 2B에 나타내었듯이, 하부 질화규소 베리어 층(34)이 본질적으로 손상되지 않은 탄소-도프된 OSG 층 바이아(via)(38)가 결과로 나타난다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 한 구현예에 따라 마스크 층 내의 구멍을 통해서 유기 규산염 절연 층을 에칭하기 위한 공정(100)을 하기에 설명할 것이다. 조업 개시(102)에서, 유기 규산염 필름 에칭 공정(100)을 위하여 집적 회로가 제조된다. 유기 규산염 필름 에칭 공정(100)을 위한 제조시에, 저항 층이 탄소-도프된 OSG 절연 층위의 IC 상에 형성된다. IC는 일반적으로 AZ-1370, KODAK 820같은 여과된 광학성 감광저항체(photoresist)나 PMMA 또는 COP 같은 e-광선으로 회전 코팅된다. 부가적으로, 개선된 라인 크기 조절이 요구되거나 더 나은 분해능(resolution)이요구되느냐에 따라서 두꺼운 저항 코팅 또는 더 얇은 저항 코팅이 적용될 수 있다. 두꺼운 저항 코팅(~0.5 ㎛)은 개선된 라인 크기 조절 및 핀홀(pinhole) 예방을 야기하는 반면에, 얇은 코팅(0.2-0.3 ㎛)은 더 나은 분해능을 야기한다.
IC 제조 후에, 고 선택성 가스 및 산화 가스의 혼합물을 사용하여 작업(104)에서 탄소-도프된 OSG 절연 층을 에칭한다. 고 선택성 가스는 Cl2같은 염소-계열 가스, HBr 같은 브롬-계열 가스 또는 HBr, Cl2또는 BCl3같은 염소 및 브롬-계열 가스의 조합이 될 수 있다. 에칭 공정시, 고 선택성 가스는 플라즈마인 산화 가스와 조합되고, 여기서 고 선택성 가스에 대한 산화 가스의 비율은 바람직하게는 4:1 이상이다. 본 발명의 또 다른 구현예는 고 선택성 가스에 대하여 산화 가스가 10:1 이상의 비율로 사용되고, 본 발명의 다른 구현예에서는 고 선택성 가스에 대하여 산화 가스가 50:1 이상의 비율로 사용된다.
본 발명에 사용된 "산화 가스"는 산소를 포함하는 가스이다. 그런 가스는 탄소 도프된 OSG 층으로부터 탄소의 제거를 도와서 에칭 속도의 증가를 야기한다. 부가적으로 그런 가스는 Cl, Br 및 다른 반응성 가스때문에 하부 층의 에칭 속도를 감소시킨다.
더욱 명확하게, 플라즈마 에칭 중, 고 선택성 가스 내의 브롬 및 염소 원자는 탄소-도프된 OSG 절연 층 내의 탄소, 규소 및 수소와 반응하여 SiBrx, SiClx, HCl 및 CClx를 형성하여서 탄소-도프된 OSG 절연 층의 우수한 에칭을 야기한다. 동시에, 브롬 및 염소-계열 화학 작용은 질화규소 베리어 층(34)을 매우 천천히 에칭하여서 탄소-도프된 OSG 절연 층(32)과 질화규소 베리어 층(34) 사이에서 우수한 선택성을 달성한다. 도 2B에 나타내었듯이, 하부 질화규소 베리어 층(34)이 본질적으로 손상되지 않은 탄소-도프된 OSG 층 바이아가 결과로 나타난다.
마지막으로, 작업(106)에서, 에칭이 종말 점에 도달할 때 탄소-도프된 OSG 절연 층 에칭 공정(100)은 중지된다. 전형적인 반도체 생산 환경에서 사용되는 건조 에칭 장치는 효과적인 진단 가용성 및 에칭 종말 점 탐지 기구가 필요하다. 레이저 반사력; 광학적 배출 분광법; 작업자에 의한 챔버상의 관찰 포트(port)를 통한 에칭된 표면의 직접 관찰; 및 질량 분광법 같은 건조 에칭 공정의 종말 점을 결정하기 위한 네가지 통상적인 방법이 있다.
상기한 바와 같은 종말 점 탐지 장치를 사용하는 플라즈마 에칭 시스템은 몇가지 구성 성분으로 이루어진다. 도 4는 본 발명의 한 구현예에 따른 유기 규산염 층 에칭 시스템(50)을 나타낸 예시도이다. 유기 규산염 에칭 시스템(50)은 에칭될 유기 규산염 절연 층이 제공된 기재(62)를 수용하는 챔버(52), 산화 가스 및 고 선택성 가스원(56)과 연결된 가스 도입 장치(54), 챔버(50) 내에 배치된 한 쌍의 전극(58) 및 전극(58)과 결합된 RF 발생기(60)를 포함한다. 일부 경우에, RF 발생기(60)를 챔버(52)에 접지하여서 상부 전극을 생략할 수 있다.
탄소-도프된 OSG 절연 층 에칭을 위한 기재(62)를 제조한 후, 챔버(52)에 위치시킨다. 계속해서 가스 유입 메카니즘(54)을 사용하여 가스원(56)으로부터 챔버(52) 안으로 산화 가스 및 고 선택성 가스를 유입한다. 에칭 중, 고 선택성 가스에 대하여 산화 가스가 바람직하게는 4:1 이상의 비율로 고 선택성 가스는 산화가스와 챔버안에서 혼합된다. 본 발명의 또 다른 구현예는 고 선택성 가스에 대하여 산화 가스가 10:1 이상의 비율을 사용하고, 본 발명의 다른 구현예는 고 선택성 가스에 대하여 산화 가스가 50:1 이상의 비율을 사용한다. 계속하여 챔버(52)에서 산화 및 고 선택성 가스를 함유한 플라즈마를 형성하기 위해서 RF 발생기(60)를 사용한다. 플라즈마 에칭 중, 고 선택성 가스내의 브롬 및 염소 원자는 탄소-도프된 OSG 절연 층 내의 탄소, 규소 및 수소와 반응하여 SiBrx, SiClx, HCl 및 CClx같은 생성물을 형성하여서 탄소-도프된 OSG 절연 층의 우수한 에칭을 달성한다. 동시에, 브롬 및 염소-계열 화학 작용은 질화규소 베리어 층(34)을 매우 천천히 에칭하여서 탄소-도프된 OSG 절연 층(32)과 질화규소 베리어 층(34) 사이에서 우수한 선택성을 달성한다. 도 2B에 나타내었듯이, 하부 질화규소 베리어 층(34)이 본질적으로 손상되지 않은 탄소-도프된 OSG 층 바이아가 결과로 나타난다.
본 발명의 또 다른 구현예에서 산화 및 고 선택성 가스는 플라즈마 함유 챔버(52)로 유입될 때가지 별도로 유지된다. 도 5는 본 발명의 한 구현예에 따라 다수의 가스 입구를 갖는 유기 규산염 층 에칭 시스템(70)을 나타내는 예시도이다. 유기 규산염 층 에칭 시스템(70)은 에칭될 유기 규산염 절연 층이 제공된 기재(62)를 수용하는 챔버(52), 산화 가스원(56A) 및 고 선택성 가스원(56B)과 연결된 가스 유입 메카니즘(54), 챔버(50) 내에 배치된 한 쌍의 전극(58) 및 전극(58)과 결합된 RF 발생기(60)를 포함한다. 상기한 바와 같이, 일부 경우에, RF 발생기(60)를 챔버(52)에 접지하여서 상부 전극을 생략할 수 있다.
에칭 공정 중, 산화 가스 및 고 선택성 가스를 적절한 비율로 플라즈마 함유 챔버(52) 안으로 유입하기 위해서 일반적으로 자동화된(예를 들어, 컴퓨터) 제어하에 가스 유입 메카니즘(54)을 사용한다. 플라즈마 내에서 고 선택성 가스에 대한 산화 가스의 비율은 바람직하게는 4:1 이상이다. 그러나, 이 비율은 전형적으로 10:1 이상이고, 때로는 50:1 이상이다.
본 발명은 여러 가지 바람직한 구현예에 따라서 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 속하는 많은 변경, 치환 및 동등한 것들이 있다. 또한, 본 발명을 수행하는 많은 다른 방식의 방법 및 장치들이 있다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 다음의 청구항은 본 발명의 진정한 취지 및 범위내에 속하는 모든 그러한 변경, 치환 및 동등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 구멍을 갖는 상부 마스크 층 및 하부 베리어 층으로 이루어진 유기 규산염 유리 절연 층이 제공된 기재를 프로세스 챔버로 도입하는 단계; 및
    산화 가스와 고 선택성 가스로부터 유도된 성분을 가지되, 상기 고 선택성 가스는 필수적으로 염소 함유 가스 및 브롬 함유 가스로 이루어진 그룹으로부터 유도되고, 상기 고 선택성 가스에 대한 상기 산화 가스의 비율이 4:1 이상인 상기 프로세스 챔버 내에서 플라즈마를 생성하여 상기 유기 규산염 유리 절연 층이 상기 마스크 층의 상기 구멍을 통해서 에칭되게 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 층의 구멍을 통해서 유기 규산염 유리 절연 층을 에칭하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고 선택성 가스에 대한 상기 산화 가스의 비율이 10:1 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고 선택성 가스에 대한 상기 산화 가스의 비율이 50:1 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고 선택성 가스는 Cl2인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 고 선택성 가스는 HBr인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 고 선택성 가스는 HBr, Cl2를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 고 선택성 가스는 BCl3인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 상부 마스크는 다수의 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 에칭하고자 하는 유기 규산염 절연 층이 제공된 기재를 수용하는 챔버;
    산화 가스와 고 선택성 가스원을 연결하되, 상기 고 선택성 가스는 필수적으로 염소 함유 가스 및 브롬 함유 가스로 이루어진 그룹으로부터 유도되어, 고 선택성 가스에 대한 산화 가스의 비율이 4:1 이상인 가스 유입 메카니즘;
    상기 챔버 내에 배치된 적어도 하나의 전극; 및
    적어도 하나의 전극과 연결되어 있되, 상기 산화 가스 및 고 선택성 가스로 플라즈마가 형성되어 상기 유기 규산염 유리 절연 층의 노출된 부분을 에칭하게 되는 RF 발생기로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 규산염 층을 위한 에칭 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 별개의 산화 가스원과 별개의 고 선택성 가스원을 연결하는 다수의 가스 유입 메카니즘이 추가로 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 가스 유입 메카니즘은 상기 고 선택성 가스에 대한 상기 산화 가스의 비율이 4:1 이상이 되도록 상기 산화 가스와 상기 고 선택성 가스를 상기 챔버 내로 방출하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 고 선택성 가스에 대한 상기 산화 가스의 비율이 10:1 이상인 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 고 선택성 가스에 대한 상기 산화 가스의 비율이 50:1 이상인 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 고 선택성 가스는 Cl2인 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 고 선택성 가스는 HBr인 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 9항에 있어서, 상기 고 선택성 가스는 HBr, Cl2를 함유하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 9항에 있어서, 상기 고 선택성 가스는 BCl3인 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 구멍을 갖는 상부 마스크 층 및 하부 베리어 층으로 이루어진 유기 규산염 유리 절연 층이 제공된 기재를 프로세스 챔버로 도입하는 단계; 및
    산화 가스와 고 선택성 가스로부터 유도된 성분을 가지되, 상기 고 선택성 가스는 필수적으로 염소 함유 가스 및 브롬 함유 가스로 이루어진 그룹으로부터 유도되고, 상기 고 선택성 가스에 대한 상기 산화 가스의 비율이 4:1 이상인 상기 프로세스 챔버 내에서 플라즈마를 생성하여 상기 유기 규산염 유리 절연 층이 상기 마스크 층의 상기 구멍을 통해서 에칭되게 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이아가 제공된 유기 규산염 유리 절연 층을 갖는 집적 회로 구조물의 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 고 선택성 가스에 대한 상기 산화 가스의 비율이 10:1 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 고 선택성 가스에 대한 상기 산화 가스의 비율이 50:1 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4014456B2 (ja) * 2002-06-19 2007-11-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ エッチング処理方法
CN1326791C (zh) * 2005-05-26 2007-07-18 上海交通大学 在硼硅玻璃表面加工微槽阵列的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5356515A (en) * 1990-10-19 1994-10-18 Tokyo Electron Limited Dry etching method
TW363220B (en) * 1996-07-15 1999-07-01 Applied Materials Inc Etching organic antireflective coating from a substrate
EP0911697A3 (en) * 1997-10-22 1999-09-15 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw A fluorinated hard mask for micropatterning of polymers
WO1999052135A1 (en) * 1998-04-02 1999-10-14 Applied Materials, Inc. Method for etching low k dielectrics
US6040248A (en) * 1998-06-24 2000-03-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Chemistry for etching organic low-k materials
US6309801B1 (en) * 1998-11-18 2001-10-30 U.S. Philips Corporation Method of manufacturing an electronic device comprising two layers of organic-containing material

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