JP2000315685A - 高アスペクト比開口部の反応性プラズマエッチクリーニング - Google Patents
高アスペクト比開口部の反応性プラズマエッチクリーニングInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高アスペクト比の開口部の底部又は側部から
自然酸化物を除去し、酸化物が再堆積しない方法。 【解決手段】 反応性ハロゲン含有ガスとヘリウム等の
キャリヤガスのプラズマガス先駆物質混合物を使用し
て、高アスペクト比の開口部を有する基板から、自然酸
化物を除去する。プラズマ中に発生した軽量のイオンが
酸素と反応して、揮発性の酸素含有核種を生じ、これを
プラズマチャンバの排気システムから除去することが出
来、開口部の側壁又は底部上に酸化物が再度堆積するの
を防止する。基板の上にプラズマを形成でき、また基板
にバイアスを与えられる二重電源を有するプラズマチャ
ンバ内に基板を取付けると、テーパ付き開口部が迅速に
形成され、これはボイドを形成せずに容易に充填するこ
とが出来る。
自然酸化物を除去し、酸化物が再堆積しない方法。 【解決手段】 反応性ハロゲン含有ガスとヘリウム等の
キャリヤガスのプラズマガス先駆物質混合物を使用し
て、高アスペクト比の開口部を有する基板から、自然酸
化物を除去する。プラズマ中に発生した軽量のイオンが
酸素と反応して、揮発性の酸素含有核種を生じ、これを
プラズマチャンバの排気システムから除去することが出
来、開口部の側壁又は底部上に酸化物が再度堆積するの
を防止する。基板の上にプラズマを形成でき、また基板
にバイアスを与えられる二重電源を有するプラズマチャ
ンバ内に基板を取付けると、テーパ付き開口部が迅速に
形成され、これはボイドを形成せずに容易に充填するこ
とが出来る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自然酸化物を除去
する改善された方法に関し、より詳しくは、本発明は、
高アスペクト比の開口部からに自然酸化物を除去するこ
とに関する。
する改善された方法に関し、より詳しくは、本発明は、
高アスペクト比の開口部からに自然酸化物を除去するこ
とに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造において、シリコ
ンウェハ等の1つの半導体基板上により多くのデバイス
を設けようとして、誘電体層で分離された幾つかのデバ
イスの層が作られた。誘電体層に開口部が作られ、次に
それに導電性材料を充填し、異なる層にあるデバイス間
の電気接触するようにした。これらの開口部は小さく保
たれるが、比較的厚い誘電体層を通過しなければならな
い。深さと幅の比はアスペクト比(AR)と呼ばれ、直
径が小さく深い開口部は、高アスペクト比の開口部とい
われる。より小さいデバイスが作られるようになると、
このような開口部のARは増加する。
ンウェハ等の1つの半導体基板上により多くのデバイス
を設けようとして、誘電体層で分離された幾つかのデバ
イスの層が作られた。誘電体層に開口部が作られ、次に
それに導電性材料を充填し、異なる層にあるデバイス間
の電気接触するようにした。これらの開口部は小さく保
たれるが、比較的厚い誘電体層を通過しなければならな
い。深さと幅の比はアスペクト比(AR)と呼ばれ、直
径が小さく深い開口部は、高アスペクト比の開口部とい
われる。より小さいデバイスが作られるようになると、
このような開口部のARは増加する。
【0003】材料を非常に少量の酸素に晒すことによ
り、開口部の底部に自然酸化物が容易に形成される。薄
い「自然酸化物(native oxide)」層が形成される反応は
自発性である。シリコン、アルミニウム、銅等の材料
は、開口部をエッチングするのに使用するチャンバ内に
存在しうるあらゆる酸素から容易に自然酸化物を形成す
る。これは、基板を空気に、又はエッチングステップ中
に発生しえる任意の酸素を含有する核種に晒すことによ
る。酸化物は誘電性なので、シリコン、アルミニウム、
銅等の導電性材料が酸化してそれらの酸化物が形成され
ると、堆積された導電性層の導電率が減少し、次に堆積
される導電性薄膜との間に接触抵抗の高い界面を生じ
る。このため、デバイスの性能が低下する。従って、デ
バイスの低下を防止するため、高アスペクト比の開口部
は、導電性コンタクト材料を充填する前に、これらの自
然酸化物を清掃しなければならない。
り、開口部の底部に自然酸化物が容易に形成される。薄
い「自然酸化物(native oxide)」層が形成される反応は
自発性である。シリコン、アルミニウム、銅等の材料
は、開口部をエッチングするのに使用するチャンバ内に
存在しうるあらゆる酸素から容易に自然酸化物を形成す
る。これは、基板を空気に、又はエッチングステップ中
に発生しえる任意の酸素を含有する核種に晒すことによ
る。酸化物は誘電性なので、シリコン、アルミニウム、
銅等の導電性材料が酸化してそれらの酸化物が形成され
ると、堆積された導電性層の導電率が減少し、次に堆積
される導電性薄膜との間に接触抵抗の高い界面を生じ
る。このため、デバイスの性能が低下する。従って、デ
バイスの低下を防止するため、高アスペクト比の開口部
は、導電性コンタクト材料を充填する前に、これらの自
然酸化物を清掃しなければならない。
【0004】これまでは、HFとフッ化アンモニウム等
の緩衝性酸化物エッチング液、即ち「BOE」エッチン
グ液に基板を浸漬することにより、及び/又はアルゴン
でスパッタエッチングすることにより、自然酸化物は、
事前清掃ステップで除去されてきた。しかし、自然酸化
物を除去した後、基板をあらゆる酸素、又は酸素を含有
するガスに晒すことは出来なかった。そうでないと、自
然酸化物が再度形成されるからである。
の緩衝性酸化物エッチング液、即ち「BOE」エッチン
グ液に基板を浸漬することにより、及び/又はアルゴン
でスパッタエッチングすることにより、自然酸化物は、
事前清掃ステップで除去されてきた。しかし、自然酸化
物を除去した後、基板をあらゆる酸素、又は酸素を含有
するガスに晒すことは出来なかった。そうでないと、自
然酸化物が再度形成されるからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、真空中で自然
酸化物を有効に事前に清掃し、即ち除去し、高アスペク
ト比の開口部の底部又は側部に沿って酸化物が再度堆積
しない方法が求められていた。さらに、このような方法
は、ARが4又はそれ以上の高アスペクト比の開口部の
底部から、自然酸化物を完全に除去し、開口部の側壁に
沿って自然酸化物が再度堆積しないように出来なければ
ならない。
酸化物を有効に事前に清掃し、即ち除去し、高アスペク
ト比の開口部の底部又は側部に沿って酸化物が再度堆積
しない方法が求められていた。さらに、このような方法
は、ARが4又はそれ以上の高アスペクト比の開口部の
底部から、自然酸化物を完全に除去し、開口部の側壁に
沿って自然酸化物が再度堆積しないように出来なければ
ならない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、高アスペクト
比の開口部の底部から、自然酸化物(native oxide)を完
全に除去し、再堆積がない、即ち開口部の側壁に沿って
酸素含有材料が堆積しない方法を提供する。高アスペク
ト比の開口部をプラズマでエッチングし、これにより、
チャンバに存在する酸素を揮発性の酸素含有、又はハロ
ゲン含有ガスに変え、これらのガスは、真空チャンバの
排気システムを通って容易に又完全に除去することが出
来る。
比の開口部の底部から、自然酸化物(native oxide)を完
全に除去し、再堆積がない、即ち開口部の側壁に沿って
酸素含有材料が堆積しない方法を提供する。高アスペク
ト比の開口部をプラズマでエッチングし、これにより、
チャンバに存在する酸素を揮発性の酸素含有、又はハロ
ゲン含有ガスに変え、これらのガスは、真空チャンバの
排気システムを通って容易に又完全に除去することが出
来る。
【0007】特に、ヘリウムとハロゲン含有ガスのプラ
ズマは、好適なプラズマエッチングチャンバ内で形成さ
れる。このエッチング液混合物が、存在する自然酸化物
を元素状態の酸素と揮発性のハロゲン含有ガスに変え
る。これらのガスは、容易に完全にチャンバから排気
し、高アスペクト比の開口部の底部又は側壁上に酸素含
有化合物が再堆積するのを防止する。エッチングチャン
バの壁面と固定物に再堆積した材料は、良く固着しない
ので、壁面と固定物から微粒子が落下し、それが基板上
に堆積する場合がある。本発明により、このような再堆
積も防止することが出来る。
ズマは、好適なプラズマエッチングチャンバ内で形成さ
れる。このエッチング液混合物が、存在する自然酸化物
を元素状態の酸素と揮発性のハロゲン含有ガスに変え
る。これらのガスは、容易に完全にチャンバから排気
し、高アスペクト比の開口部の底部又は側壁上に酸素含
有化合物が再堆積するのを防止する。エッチングチャン
バの壁面と固定物に再堆積した材料は、良く固着しない
ので、壁面と固定物から微粒子が落下し、それが基板上
に堆積する場合がある。本発明により、このような再堆
積も防止することが出来る。
【0008】
【発明の実施の形態及び実施例】図1に、本発明に有用
な二重電力エッチングチャンバを示す。このチャンバ
は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリ
アルズ社からプレクリーンIIチャンバとして商業的に
入手できる。一般に、エッチング/プレクリーン(前洗
浄)チャンバ40は、囲壁72と、チャンバ40内に配置され
た基板支持具42と、囲壁72に接続されたガス入口76と、
囲壁72に接続されたガス出口78と、ガス入口76を通って
チャンバ内に入ったガスから囲壁72内にプラズマを発生
するため、誘導コイル98に接続されたRF電源74と、基
板支持具42に接続された電源80とを備える。
な二重電力エッチングチャンバを示す。このチャンバ
は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリ
アルズ社からプレクリーンIIチャンバとして商業的に
入手できる。一般に、エッチング/プレクリーン(前洗
浄)チャンバ40は、囲壁72と、チャンバ40内に配置され
た基板支持具42と、囲壁72に接続されたガス入口76と、
囲壁72に接続されたガス出口78と、ガス入口76を通って
チャンバ内に入ったガスから囲壁72内にプラズマを発生
するため、誘導コイル98に接続されたRF電源74と、基
板支持具42に接続された電源80とを備える。
【0009】囲壁72は、側壁82と、底部84と、頂部86と
を備える。取外し可能なアルミナ(Al2O3)ドーム88
が、頂部86の下で処理領域90の上に取り付けられてい
る。誘導コイル98が、アルミナドーム88の周りに配置さ
れ、RF電源74に接続されて、処理領域90内にプラズマ
を誘導結合する。ガス入口76は、処理ガス供給源92に接
続され、処理中、処理ガス混合物をチャンバ40内に導入
する。ガス出口78は、サーボ制御スロットル弁94と、真
空ポンプ96とを備えるのが好ましい。真空ポンプ96は、
処理前と処理中チャンバ40を真空排気し、真空ポンプ96
とスロットル弁94とにより、チャンバ40内を所望の圧力
を保持する。
を備える。取外し可能なアルミナ(Al2O3)ドーム88
が、頂部86の下で処理領域90の上に取り付けられてい
る。誘導コイル98が、アルミナドーム88の周りに配置さ
れ、RF電源74に接続されて、処理領域90内にプラズマ
を誘導結合する。ガス入口76は、処理ガス供給源92に接
続され、処理中、処理ガス混合物をチャンバ40内に導入
する。ガス出口78は、サーボ制御スロットル弁94と、真
空ポンプ96とを備えるのが好ましい。真空ポンプ96は、
処理前と処理中チャンバ40を真空排気し、真空ポンプ96
とスロットル弁94とにより、チャンバ40内を所望の圧力
を保持する。
【0010】基板支持具42は、一般にアルミナ絶縁プレ
ート48の上面の凹部46内に配置されたペデスタルプレー
ト44を備える。ペデスタルプレート44の上面は、絶縁プ
レート48の上面52より少し上まで延び、基板54の底面即
ち裏面58の中央部分と接触している。ペデスタルプレー
ト44は、アルミナで出来ていて、電源80に接続され、基
板54にバイアスを与えるのが好ましい。基板54の外辺部
は、絶縁プレート48の上側環状表面52の上に延び、基板
54の裏面58と絶縁プレート48の上面52との間にギャップ
56形成する。ギャップ56の高さは、約5ミルから約15
ミルで、プラズマが基板54の裏面58にプラズマが到達し
ないようにするのが好ましい。絶縁プレート48の上面52
の外縁部の直径は、少なくとも基板54の外縁部の直径と
同じ大きさであり、裏面58はペデスタルプレート44に接
触するようになっている。
ート48の上面の凹部46内に配置されたペデスタルプレー
ト44を備える。ペデスタルプレート44の上面は、絶縁プ
レート48の上面52より少し上まで延び、基板54の底面即
ち裏面58の中央部分と接触している。ペデスタルプレー
ト44は、アルミナで出来ていて、電源80に接続され、基
板54にバイアスを与えるのが好ましい。基板54の外辺部
は、絶縁プレート48の上側環状表面52の上に延び、基板
54の裏面58と絶縁プレート48の上面52との間にギャップ
56形成する。ギャップ56の高さは、約5ミルから約15
ミルで、プラズマが基板54の裏面58にプラズマが到達し
ないようにするのが好ましい。絶縁プレート48の上面52
の外縁部の直径は、少なくとも基板54の外縁部の直径と
同じ大きさであり、裏面58はペデスタルプレート44に接
触するようになっている。
【0011】アルミナの絶縁プレート48の斜面部分60
は、絶縁プレートの上面52の外縁部から下向きの傾斜で
延びる。斜面部分60の傾斜は、水平面から約10〜60
°が好ましい。図1に示すように、傾斜は約45°であ
る。オプションとして、基板支持具42は、温度制御器又
はヒーター(図示せず)を備え、処理中基板の温度を制
御する。
は、絶縁プレートの上面52の外縁部から下向きの傾斜で
延びる。斜面部分60の傾斜は、水平面から約10〜60
°が好ましい。図1に示すように、傾斜は約45°であ
る。オプションとして、基板支持具42は、温度制御器又
はヒーター(図示せず)を備え、処理中基板の温度を制
御する。
【0012】動作において、基板支持具42の上に基板54
を置き、チャンバ40を真空排気して、真空環境をつく
る。キャリヤガスとしてのヘリウムと、ハロゲン含有ガ
スからなる処理ガスを、ガス入口76から処理領域90へ導
入する。反応性ガスのガスの流速は、後述するように調
節される。反応を開始するため、誘導結合、及び/又は
容量結合により、処理領域90内で処理ガス混合物のプラ
ズマを発生する。初期のプラズマは、約1Wから約50
0W、好ましくは50から300Wの電力を、約100
kHzから約100MHzの周波数で約3秒間等の短時
間、基板支持具42に供給することにより生成される。初
期のプラズマは、また誘導コイル98に電力をかけること
によっても発生させることができる。処理中、約1Wか
ら約1000W、好ましくは100から400Wの電力
を、約100kHzから約60MHzの周波数でかける
と、誘導により処理領域90内にプラズマが維持される。
チャンバ40内のプラズマは、誘導結合のみによっても、
又は容量結合のみによっても維持できるが、この2つの
組合わせによるのが好ましい。
を置き、チャンバ40を真空排気して、真空環境をつく
る。キャリヤガスとしてのヘリウムと、ハロゲン含有ガ
スからなる処理ガスを、ガス入口76から処理領域90へ導
入する。反応性ガスのガスの流速は、後述するように調
節される。反応を開始するため、誘導結合、及び/又は
容量結合により、処理領域90内で処理ガス混合物のプラ
ズマを発生する。初期のプラズマは、約1Wから約50
0W、好ましくは50から300Wの電力を、約100
kHzから約100MHzの周波数で約3秒間等の短時
間、基板支持具42に供給することにより生成される。初
期のプラズマは、また誘導コイル98に電力をかけること
によっても発生させることができる。処理中、約1Wか
ら約1000W、好ましくは100から400Wの電力
を、約100kHzから約60MHzの周波数でかける
と、誘導により処理領域90内にプラズマが維持される。
チャンバ40内のプラズマは、誘導結合のみによっても、
又は容量結合のみによっても維持できるが、この2つの
組合わせによるのが好ましい。
【0013】基板の開口部の底部から自然酸化物を除去
するように、エッチング時間を調節する。開口部の底部
から約100〜500オングストロームの材料を除去す
ると、自然酸化物は全て除去されるが、開口部の側壁上
には酸素含有核種はなにもスパッタリングされない。導
電性層を堆積する前に、バリヤー層を使用して開口部を
満たせば、公知のように、側壁に存在する酸化物のた
め、バリヤー層とデバイスの品質が劣化する。上述のプ
レクリーンIIチャンバは、マルチチャンバシステムの
一部として使用することが出来る。マルチチャンバシス
テムでは、基板を真空中から取出さずに、従って基板を
酸素に晒さずに、基板を1つの処理チャンバから他へ移
送することが出来る。このようなシステムは、メイダン
らの米国特許第4,951,601号に開示されていて、この特
許をここに参照する。
するように、エッチング時間を調節する。開口部の底部
から約100〜500オングストロームの材料を除去す
ると、自然酸化物は全て除去されるが、開口部の側壁上
には酸素含有核種はなにもスパッタリングされない。導
電性層を堆積する前に、バリヤー層を使用して開口部を
満たせば、公知のように、側壁に存在する酸化物のた
め、バリヤー層とデバイスの品質が劣化する。上述のプ
レクリーンIIチャンバは、マルチチャンバシステムの
一部として使用することが出来る。マルチチャンバシス
テムでは、基板を真空中から取出さずに、従って基板を
酸素に晒さずに、基板を1つの処理チャンバから他へ移
送することが出来る。このようなシステムは、メイダン
らの米国特許第4,951,601号に開示されていて、この特
許をここに参照する。
【0014】本発明によれば、反応性ハロゲン含有ガス
をヘリウム等のキャリヤガスと混合した、非常に反応性
のエッチングガスを用いて、酸化珪素等の自然酸化物を
除去する。好適な反応性ハロゲン含有ガスには、三フッ
化窒素、四フッ炭素、六フッ化硫黄、四塩化炭素、三塩
化ホウ素等がある。上述したチャンバのプラズマ領域で
は、ハロゲン含有ガスが軽量のイオンとラジカルに分解
し、それが自然酸化物と迅速に反応する。ヘリウム原子
はまた、プラズマ中でイオン化し、ハロゲン含有分子を
ますます励起し、解離を促進する。1例として、三フッ
化窒素とヘリウム等の本発明のエッチング混合物と酸化
珪素の間のプラズマ中で起こる反応は、下記の反応に要
約することが出来る。
をヘリウム等のキャリヤガスと混合した、非常に反応性
のエッチングガスを用いて、酸化珪素等の自然酸化物を
除去する。好適な反応性ハロゲン含有ガスには、三フッ
化窒素、四フッ炭素、六フッ化硫黄、四塩化炭素、三塩
化ホウ素等がある。上述したチャンバのプラズマ領域で
は、ハロゲン含有ガスが軽量のイオンとラジカルに分解
し、それが自然酸化物と迅速に反応する。ヘリウム原子
はまた、プラズマ中でイオン化し、ハロゲン含有分子を
ますます励起し、解離を促進する。1例として、三フッ
化窒素とヘリウム等の本発明のエッチング混合物と酸化
珪素の間のプラズマ中で起こる反応は、下記の反応に要
約することが出来る。
【0015】1) NFn+e → NFn-1+F− 2) F−+e− → F+2e− 3) 4F+SiO2 → SiF4↑+O↑2 従って、全体の反応は、 4) 3SiO2+4NF3 → 3SiF4↑+2N2↑+
3O2↑
3O2↑
【0016】エッチング混合物からプラズマ中に形成さ
れたイオンは軽量なので、スパッタリングは殆ど起こら
ず、プレクリーンステップでは、ハロゲン含有プラズマ
中のイオン及びとラジカルと、基板上の酸化珪素の間で
反応が起こる。三フッ化窒素等の反応性ハロゲン含有ガ
スの相対的な量は、低く、一般に約20%より低く保た
れ、低いエッチング速度を保ち、自然酸化物を除去する
のに必要なより多く材料を除去することがないようにす
る。ハロゲン含有ガスとヘリウム分子が軽量なので、ス
パッタリングは殆ど起こらない。
れたイオンは軽量なので、スパッタリングは殆ど起こら
ず、プレクリーンステップでは、ハロゲン含有プラズマ
中のイオン及びとラジカルと、基板上の酸化珪素の間で
反応が起こる。三フッ化窒素等の反応性ハロゲン含有ガ
スの相対的な量は、低く、一般に約20%より低く保た
れ、低いエッチング速度を保ち、自然酸化物を除去する
のに必要なより多く材料を除去することがないようにす
る。ハロゲン含有ガスとヘリウム分子が軽量なので、ス
パッタリングは殆ど起こらない。
【0017】しかし、上述のプロセスを更に助けるた
め、a)アルゴン、b)ハロゲンガスとアルゴンの混合物を
追加すると、酸化物、及び/又は酸化物のスパッタリン
グを減少することが出来、急速に反応するようにし、非
常に高アスペクト比の開口部の底部と側壁から除去する
のを助ける。本発明は、次の実施例により示されるが、
本発明はここに記載したことに限定することを意図する
ものではない。
め、a)アルゴン、b)ハロゲンガスとアルゴンの混合物を
追加すると、酸化物、及び/又は酸化物のスパッタリン
グを減少することが出来、急速に反応するようにし、非
常に高アスペクト比の開口部の底部と側壁から除去する
のを助ける。本発明は、次の実施例により示されるが、
本発明はここに記載したことに限定することを意図する
ものではない。
【0018】実施例 図1に示した反応器で、自然酸化物層を有し、上面に1
2:1の高アスペクト比の開口部を有するシリコン基板
が、プラズマに晒された。このプラズマは、10原子%
濃度の三フッ化窒素と90原子%濃度のヘリウムの混合
物から形成され、この混合物は50sccmの流速でチ
ャンバ内に導入された。チャンバの圧力は、50ミリト
ールであった。基板へのバイアスを変化させ、基板から
500オングストロームの材料を除去するまでエッチン
グを継続した。酸化物を除去するのに必要な時間を測定
した。その結果を表Iに示す。
2:1の高アスペクト比の開口部を有するシリコン基板
が、プラズマに晒された。このプラズマは、10原子%
濃度の三フッ化窒素と90原子%濃度のヘリウムの混合
物から形成され、この混合物は50sccmの流速でチ
ャンバ内に導入された。チャンバの圧力は、50ミリト
ールであった。基板へのバイアスを変化させ、基板から
500オングストロームの材料を除去するまでエッチン
グを継続した。酸化物を除去するのに必要な時間を測定
した。その結果を表Iに示す。
【0019】表I *アルゴンガスのみ
【0020】従って、本発明の反応性エッチング混合物
を使用すると、エッチング時間は殆ど半分に減少し、開
口部の頂部からと開口部の底部から除去された材料の量
は、エッチングガスとしてアルゴンのスパッタリングガ
スを使用したときと比較して、はるかに等しかった。
を使用すると、エッチング時間は殆ど半分に減少し、開
口部の頂部からと開口部の底部から除去された材料の量
は、エッチングガスとしてアルゴンのスパッタリングガ
スを使用したときと比較して、はるかに等しかった。
【0021】図2は、実施例1で形成された深さ2.8
ミクロン、開口部の底部で直径0.25mm、ARが1
2:1のテーパ付きで清浄化された開口部を示す。この
テーパ付きの形状のために、開口部に、ボイドを形成せ
ずに、導電性材料を充填することが出来る。全ての酸化
物又は誘電性材料が、開口部の底部から除去され、開口
部の側壁上に材料の堆積がないことは明らかである。
ミクロン、開口部の底部で直径0.25mm、ARが1
2:1のテーパ付きで清浄化された開口部を示す。この
テーパ付きの形状のために、開口部に、ボイドを形成せ
ずに、導電性材料を充填することが出来る。全ての酸化
物又は誘電性材料が、開口部の底部から除去され、開口
部の側壁上に材料の堆積がないことは明らかである。
【0022】基板の上面から除去された材料の量(オン
グストロームで表す)(フィールドエッチング量とい
う)と、開口部の底面から除去された材料の量(底部エ
ッチング量という)もまた、上述の例と対照標準につい
て測定した。データは、表IIに要約される。
グストロームで表す)(フィールドエッチング量とい
う)と、開口部の底面から除去された材料の量(底部エ
ッチング量という)もまた、上述の例と対照標準につい
て測定した。データは、表IIに要約される。
【0023】表II
【0024】従って、開口部の底部でのエッチング除去
は、実施例のエッチング混合物を使用してかなり改善さ
れた。図3Aは、対照標準として酸化珪素に形成された
開口部の輪郭を示す。図3Bは、酸化珪素に形成され、
スパッタエッチングされて自然酸化物が除去された開口
部の輪郭を示す。図3Cと3Dは、本発明により清浄化
された反応性エッチングされた開口部を示す(それぞ
れ、例の1と2)。図3Cと3Dのテーパ付き側壁は、
導電性材料を充填するのがずっと容易である。
は、実施例のエッチング混合物を使用してかなり改善さ
れた。図3Aは、対照標準として酸化珪素に形成された
開口部の輪郭を示す。図3Bは、酸化珪素に形成され、
スパッタエッチングされて自然酸化物が除去された開口
部の輪郭を示す。図3Cと3Dは、本発明により清浄化
された反応性エッチングされた開口部を示す(それぞ
れ、例の1と2)。図3Cと3Dのテーパ付き側壁は、
導電性材料を充填するのがずっと容易である。
【0025】本発明を特定の反応チャンバと反応性ガス
について記述したが、当業者は、他のプレクリーンチャ
ンバと、他のエッチング混合物で置き換えることが出来
ることを理解でき、これらは本発明に含まれる。
について記述したが、当業者は、他のプレクリーンチャ
ンバと、他のエッチング混合物で置き換えることが出来
ることを理解でき、これらは本発明に含まれる。
【図1】 本発明のクリーニングステップを実行できる
プラズマ真空チャンバの断面図。
プラズマ真空チャンバの断面図。
【図2】 本発明により深いテーパの付いた開口部が清
掃されることを示す図。
掃されることを示す図。
【図3A】 開口部の底部に自然酸化物がある開口部を
示す図。
示す図。
【図3B】 従来技術によりスパッタエッチングされた
開口部を示す図。
開口部を示す図。
【図3C】 本発明のプロセスにより反応性エッチング
された開口部を示す図。
された開口部を示す図。
【図3D】 本発明のプロセスにより反応性エッチング
された開口部を示す図。
された開口部を示す図。
40 エッチング/プレクリーンチャンバ 42 基板支持具 44 ペデスタルプレート 48 絶縁プレート 52 上面 54 基板 58 裏面 60 斜面 72 囲壁 74 RF電源 76 ガス入口 78 ガス出口 80 電源 82 側壁 84 底部 86 頂部 88 アルミナドーム 90 処理領域 92 ガス源 94 スロットル弁 96 真空ポンプ 98 誘導コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) (72)発明者 バーニー エム コーエン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95051 サンタ クララ マリエッタ ド ライヴ 2931 (72)発明者 インガン スー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94087 サニーヴェイル クレッセント アベニュー 455 アパートメント 23 (72)発明者 ケニー キン タイ ンガン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94539 フリーモント カメロン ヒルズ ドライヴ 43793
Claims (17)
- 【請求項1】 高アスペクト比コンタクト開口部の底部
から、自然酸化物材料を除去する方法において、 真空チャンバ内で、反応性ハロゲン含有ガスとキャリヤ
ガスの先駆物質混合物から形成された反応性プラズマに
より、開口部をエッチングし、軽量の酸素含有反応生成
物を形成し、 前記酸素含有反応生成物を前記チャンバから排気するす
ることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記ハロゲン含有ガスは、三フッ化窒
素、四フッ炭素、六フッ化硫黄、四塩化炭素、三塩化ホ
ウ素からなる群から選択される請求項1に記載した方
法。 - 【請求項3】 前記ハロゲン含有ガスは、三フッ化窒素
である請求項2に記載した方法。 - 【請求項4】 前記プラズマは、ヘリウムキャリヤガス
中の約1から約50原子%のハロゲン含有ガスから形成
される請求項1に記載した方法。 - 【請求項5】 前記プラズマ先駆物質ガスは、水素を含
む請求項1に記載した方法。 - 【請求項6】 前記プラズマ先駆物質ガスは、アルゴン
を含む請求項3に記載した方法。 - 【請求項7】 高アスペクト比コンタクト開口部の底部
から、自然酸化物材料を除去する方法において、 a) プラズマチャンバ内の基板支持具上に、高アスペク
ト比の開口部を有する基板を取り付け、該プラズマチャ
ンバは、前記プラズマチャンバにプラズマを発生するた
めRF電源に接続された外部コイルと、前記基板にバイ
アスを与えるため前記基板支持具に接続された電源と、
排気システムとを備え、 b) ハロゲン含有ガスとキャリヤガスからなるプラズマ
先駆物質ガス混合物を前記チャンバへ入れ、 c) 前記酸素含有反応生成物を前記チャンバから排気す
るすることを特徴とする方法。 - 【請求項8】 前記ハロゲン含有ガスは、三フッ化窒
素、四フッ炭素、六フッ化硫黄、四塩化炭素、三塩化ホ
ウ素からなる群から選択される請求項7に記載した方
法。 - 【請求項9】 前記ハロゲン含有ガスは、三フッ化窒素
である請求項8に記載した方法。 - 【請求項10】 前記キャリヤガスはヘリウムである請
求項7に記載した方法。 - 【請求項11】 かけられる前記バイアス電力は、約1
から500ワットである請求項7に記載した方法。 - 【請求項12】 前記コイルにかけられる前記RF電力
は、約1から1000ワットである請求項7に記載した
方法。 - 【請求項13】 前記プラズマ先駆物質ガスは、水素を
含む請求項7に記載した方法。 - 【請求項14】 前記プラズマ先駆物質ガスは、アルゴ
ンを含む請求項10に記載した方法。 - 【請求項15】 前記プラズマ先駆物質ガスは、アルゴ
ンを含む請求項7に記載した方法。 - 【請求項16】 高アスペクト比コンタクト開口部の底
部から、自然酸化物材料を除去する方法において、 a) プラズマチャンバ内の基板支持具上に、高アスペク
ト比の開口部を有する基板を取り付け、該プラズマチャ
ンバは、前記プラズマチャンバにプラズマを発生するた
めRF電源に接続された外部コイルと、前記基板にバイ
アスを与えるため前記基板支持具に接続された電源と、
排気システムとを備え、 b) ハロゲン含有ガスとキャリヤガスからなるプラズマ
先駆物質ガス混合物を前記チャンバへ入れ、 c) 50から300ワットの電力を前記基板支持具に、
また100から400ワットの電力を前記外部コイルに
かけて、前記チャンバ内にプラズマを形成し、 d) 前記酸素含有反応生成物を前記チャンバから排気す
るすることを特徴とする方法。 - 【請求項17】 ヘリウム中の三フッ化窒素の濃度は、
1から約50%である請求項16に記載した方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/298065 | 1999-04-22 | ||
US09/298,065 US6110836A (en) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Reactive plasma etch cleaning of high aspect ratio openings |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000315685A true JP2000315685A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=23148860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000120310A Withdrawn JP2000315685A (ja) | 1999-04-22 | 2000-04-21 | 高アスペクト比開口部の反応性プラズマエッチクリーニング |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6110836A (ja) |
EP (1) | EP1047123A2 (ja) |
JP (1) | JP2000315685A (ja) |
KR (1) | KR20010049274A (ja) |
SG (1) | SG78415A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR100382725B1 (ko) * | 2000-11-24 | 2003-05-09 | 삼성전자주식회사 | 클러스터화된 플라즈마 장치에서의 반도체소자의 제조방법 |
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US9064815B2 (en) | 2011-03-14 | 2015-06-23 | Applied Materials, Inc. | Methods for etch of metal and metal-oxide films |
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