JPH06295886A - 塩化水素、塩素含有エッチャントおよび窒素を使用するアルミニウムおよびその合金のエッチング方法 - Google Patents
塩化水素、塩素含有エッチャントおよび窒素を使用するアルミニウムおよびその合金のエッチング方法Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 良好な選択比、減少されたエッチング断面形
状の細密充填(microloading)、および実質的に異方性エ
ッチングをもたらすアルミニウムおよびその合金のエッ
チング方法を提供すること。 【構成】 アルミニウム部がレジスト材料によって保護
されている基板からアルミニウムをエッチングする方
法。基板は、チャンバの中に置かれ、HCl、塩素含有
エッチャントおよびN2 を含むプロセスガスが該チャン
バ中に導入される。プラズマがこのチャンバ内に発生
し、この基板からアルミニウムを高速でエッチングする
エッチングガスがこのプロセスガスから発生し、良好な
選択比と、減少されたエッチング断面形状の細密充填
と、実質的に異方性エッチングとを提供する。
状の細密充填(microloading)、および実質的に異方性エ
ッチングをもたらすアルミニウムおよびその合金のエッ
チング方法を提供すること。 【構成】 アルミニウム部がレジスト材料によって保護
されている基板からアルミニウムをエッチングする方
法。基板は、チャンバの中に置かれ、HCl、塩素含有
エッチャントおよびN2 を含むプロセスガスが該チャン
バ中に導入される。プラズマがこのチャンバ内に発生
し、この基板からアルミニウムを高速でエッチングする
エッチングガスがこのプロセスガスから発生し、良好な
選択比と、減少されたエッチング断面形状の細密充填
と、実質的に異方性エッチングとを提供する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板からアルミニウム
をエッチングする方法に関する。
をエッチングする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】リアクティブイオンエッチングする方法
は、例えば集積回路チップのようなサブミクロン寸法で
作られた造作(features)を有する半導体デバイスおよび
その他のデバイスの製造に使われている。これらの方法
は、シリコンウエーハの表面からアルミニウム合金をエ
ッチングする(etch)ために使われ、そのアルミニウムの
一部(portions)は、フォトレジストあるいは酸化物の硬
質マスク等のエッチング耐性を有する「レジスト」材料
のパターンによって保護されている。保護されたアルミ
ニウム部は、ウエーハ上に処理された(processed) 集積
回路の部分を形成するためにシリコンウエーハに残され
た造作を形成する。エッチングは、プロセスガス(proce
ss gas) をチャンバ内に導入し、該チャンバ内でプラズ
マを発生させて、基板からアルミニウムをエッチングし
AlCl3 等の揮発性のアルミニウム含有化合物を創出
する(create)エッチングガスを創り、該チャンバからそ
の揮発性のアルミニウム含有化合物を除去することによ
って行われる。
は、例えば集積回路チップのようなサブミクロン寸法で
作られた造作(features)を有する半導体デバイスおよび
その他のデバイスの製造に使われている。これらの方法
は、シリコンウエーハの表面からアルミニウム合金をエ
ッチングする(etch)ために使われ、そのアルミニウムの
一部(portions)は、フォトレジストあるいは酸化物の硬
質マスク等のエッチング耐性を有する「レジスト」材料
のパターンによって保護されている。保護されたアルミ
ニウム部は、ウエーハ上に処理された(processed) 集積
回路の部分を形成するためにシリコンウエーハに残され
た造作を形成する。エッチングは、プロセスガス(proce
ss gas) をチャンバ内に導入し、該チャンバ内でプラズ
マを発生させて、基板からアルミニウムをエッチングし
AlCl3 等の揮発性のアルミニウム含有化合物を創出
する(create)エッチングガスを創り、該チャンバからそ
の揮発性のアルミニウム含有化合物を除去することによ
って行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】典型的には、プロセス
ガスはBCl3 およびCl2 から成り、必要に応じてN
2 を含む。このプロセスガスについての問題は、Al,
Cl,BおよびNを含む比較的厚い残渣ないし堆積物(r
esidues or deposits)が、チャンバ壁上およびレジスト
材料上に形成されることである。チャンバ壁上の堆積物
は、ウエーハを汚染するパーティクル(particles) を形
成する可能性がある。さらに、レジスト材料上には、過
度の量の残渣が形成され、これにより、レジスト材料に
よって保護されるエリア(area)が好ましくなく増加する
可能性がある。これらの問題は、処理されたウエーハを
使用不向き(unsuitable for use)にしうる。
ガスはBCl3 およびCl2 から成り、必要に応じてN
2 を含む。このプロセスガスについての問題は、Al,
Cl,BおよびNを含む比較的厚い残渣ないし堆積物(r
esidues or deposits)が、チャンバ壁上およびレジスト
材料上に形成されることである。チャンバ壁上の堆積物
は、ウエーハを汚染するパーティクル(particles) を形
成する可能性がある。さらに、レジスト材料上には、過
度の量の残渣が形成され、これにより、レジスト材料に
よって保護されるエリア(area)が好ましくなく増加する
可能性がある。これらの問題は、処理されたウエーハを
使用不向き(unsuitable for use)にしうる。
【0004】堆積層はまたアルミニウム含有層内に新た
にエッチングされた溝(channels)の側壁(sidewalls) 上
に形成されうる。この堆積層は、継続されるエッチング
を妨害する不動態化(passivating)障壁として働き、こ
れにより「等方性」エッチングあるいはアンダーカッテ
ィング(undercutting)を阻止する。等方性エッチング
は、被覆されていない部分を通じて垂直方向に(vertica
lly)進行する代わりに、レジスト層下においては、これ
が水平方向に(horizontally)進行する時に生じ、その結
果、この造作の下部(lower portions)が内方に傾斜され
た(inwardly sloped) ものになる。垂直異方性エッチン
グが望ましいが、側壁上の過度の不動態化層をその後に
取り除くことは困難である。典型的な「BCl3 に基づ
く系」(BCl3 based systems) に関しては、側壁上の堆
積物の量を制御することは困難である。
にエッチングされた溝(channels)の側壁(sidewalls) 上
に形成されうる。この堆積層は、継続されるエッチング
を妨害する不動態化(passivating)障壁として働き、こ
れにより「等方性」エッチングあるいはアンダーカッテ
ィング(undercutting)を阻止する。等方性エッチング
は、被覆されていない部分を通じて垂直方向に(vertica
lly)進行する代わりに、レジスト層下においては、これ
が水平方向に(horizontally)進行する時に生じ、その結
果、この造作の下部(lower portions)が内方に傾斜され
た(inwardly sloped) ものになる。垂直異方性エッチン
グが望ましいが、側壁上の過度の不動態化層をその後に
取り除くことは困難である。典型的な「BCl3 に基づ
く系」(BCl3 based systems) に関しては、側壁上の堆
積物の量を制御することは困難である。
【0005】さらにまた、典型的な「BCl3 に基づく
系」は、増大された断面形状の細密充填(profile micro
loading)に帰着し、これは、アルミニウム含有層に形成
された造作の断面形状(cross-sectional profile) が該
造作間の間隔(spacing) の一関数として変化する時に起
こる。造作間の間隔にかかわらず、均一な断面を有する
造作を与えるエッチング方法を得ることが望ましい。
系」は、増大された断面形状の細密充填(profile micro
loading)に帰着し、これは、アルミニウム含有層に形成
された造作の断面形状(cross-sectional profile) が該
造作間の間隔(spacing) の一関数として変化する時に起
こる。造作間の間隔にかかわらず、均一な断面を有する
造作を与えるエッチング方法を得ることが望ましい。
【0006】処理効能(process efficacy)に対しては、
高エッチングレート(etching rate)および高いアルミニ
ウムのレジストに対するエッチング選択比(etching sel
ectivity ratio) を得ることもまた望ましい。
高エッチングレート(etching rate)および高いアルミニ
ウムのレジストに対するエッチング選択比(etching sel
ectivity ratio) を得ることもまた望ましい。
【0007】したがって、チャンバおよび基板の汚染を
最小限にし、実質的に異方性(anisotropic) だけであ
り、寸法超過の(oversized) 造作の形成に帰着せず、減
少された断面形状の細密充填(reduced profile microlo
ading)を与え、エッチングされた溝(channels)の側壁上
に過度の堆積物を形成しない、アルミニウム含有材料を
エッチングする方法が要求される。高エッチングレート
およびアルミニウムのレジストに対する高い選択比を得
ることもまた望ましい。
最小限にし、実質的に異方性(anisotropic) だけであ
り、寸法超過の(oversized) 造作の形成に帰着せず、減
少された断面形状の細密充填(reduced profile microlo
ading)を与え、エッチングされた溝(channels)の側壁上
に過度の堆積物を形成しない、アルミニウム含有材料を
エッチングする方法が要求される。高エッチングレート
およびアルミニウムのレジストに対する高い選択比を得
ることもまた望ましい。
【0008】
【課題を解決する手段および作用】本発明は、これらの
要求を満足する方法に向けられたものである。特に、本
発明は、エッチング可能な(etchable)アルミニウム含有
層の少くとも一部を基板から除去する方法を提供する。
本方法によれば、基板はチャンバ内に置かれ、HCl、
塩素含有エッチャント(etchant) およびN2 を含むプロ
セスガスが該チャンバ内に導入される。「塩素含有エッ
チャント」という用語は、HClを除外し、換言すれ
ば、プロセスガスはHClおよびN2 だけを含むことは
できない。塩素含有エッチング試薬は、Cl2 ,SiC
l4 、CCl4 、BCl3 、およびこれらの混合物を包
含することができる。プラズマは、基板からアルミニウ
ムをエッチングするエッチングガス(etch gas)を発生す
るためにチャンバ内に生成され、これにより、揮発性の
アルミニウム含有化合物を創り出し、これはその後(sub
sequently)チャンバから除去される。
要求を満足する方法に向けられたものである。特に、本
発明は、エッチング可能な(etchable)アルミニウム含有
層の少くとも一部を基板から除去する方法を提供する。
本方法によれば、基板はチャンバ内に置かれ、HCl、
塩素含有エッチャント(etchant) およびN2 を含むプロ
セスガスが該チャンバ内に導入される。「塩素含有エッ
チャント」という用語は、HClを除外し、換言すれ
ば、プロセスガスはHClおよびN2 だけを含むことは
できない。塩素含有エッチング試薬は、Cl2 ,SiC
l4 、CCl4 、BCl3 、およびこれらの混合物を包
含することができる。プラズマは、基板からアルミニウ
ムをエッチングするエッチングガス(etch gas)を発生す
るためにチャンバ内に生成され、これにより、揮発性の
アルミニウム含有化合物を創り出し、これはその後(sub
sequently)チャンバから除去される。
【0009】典型的には、基板はシリコンウエーハ(sil
icon wafer) であり、エッチング可能なアルミニウム層
は、その上にレジスト材料のパターンを有しており、そ
のパターン下のアルミニウム含有材料のエッチングを阻
止する。エッチング可能な層とシリコンウエーハとの間
には複数の障壁層が存在してもよく、アルミニウム含有
層の上に(on top of) 、反射防止被覆(antireflective
coating)のような層が存在してもよい。
icon wafer) であり、エッチング可能なアルミニウム層
は、その上にレジスト材料のパターンを有しており、そ
のパターン下のアルミニウム含有材料のエッチングを阻
止する。エッチング可能な層とシリコンウエーハとの間
には複数の障壁層が存在してもよく、アルミニウム含有
層の上に(on top of) 、反射防止被覆(antireflective
coating)のような層が存在してもよい。
【0010】基板は、典型的には、エッチングチャンバ
(etch chamber)内のカソード上に置かれ、エッチング処
理中に形成される、AlCl3 等のエッチング副産物を
揮発させるために充分に高い温度まで該カソードは加熱
される。カソードが加熱されるべき温度は、エッチング
されたアルミニウム上に形成された不動態化堆積物の薄
い層が揮発されないように、充分低いものである。
(etch chamber)内のカソード上に置かれ、エッチング処
理中に形成される、AlCl3 等のエッチング副産物を
揮発させるために充分に高い温度まで該カソードは加熱
される。カソードが加熱されるべき温度は、エッチング
されたアルミニウム上に形成された不動態化堆積物の薄
い層が揮発されないように、充分低いものである。
【0011】典型的には、プロセスガスは、本質的にH
Cl、塩素含有エッチャントおよびN2 から成る(consi
sts essentially of) 。塩素含有エッチャントは、本質
的にCl2 ,SiCl4 ,CCl4 ,BCl3 又はこれ
らの混合物を含むことができる。好ましくは、該塩素含
有エッチャントはCl2 である。好ましくは、プロセス
ガスは、レジスト下のアルミニウム含有材料が実質的に
エッチングされず、且つ実質的にアルミニウムの異方性
エッチングのみが起こるのに充分なN2 を含む。
Cl、塩素含有エッチャントおよびN2 から成る(consi
sts essentially of) 。塩素含有エッチャントは、本質
的にCl2 ,SiCl4 ,CCl4 ,BCl3 又はこれ
らの混合物を含むことができる。好ましくは、該塩素含
有エッチャントはCl2 である。好ましくは、プロセス
ガスは、レジスト下のアルミニウム含有材料が実質的に
エッチングされず、且つ実質的にアルミニウムの異方性
エッチングのみが起こるのに充分なN2 を含む。
【0012】プロセスガスの組成の適切なコントロール
によって、アルミニウムのレジストに対する選択比(alu
minum to resist selectivity ratio)は4よりも大きく
することができ、エッチングレート(エッチング速度)
は5000Å/minよりも大きくすることができ、さ
らには10,000Å/minよりも大きくすることが
できる。典型的には、塩素含有エッチング試薬のHCl
に対する体積流量比(volumetric flow ratio) は約1
0:1から約0.1:1までであり、塩素含有エッチャ
ントのN2 に対する体積流量比は約10:1から約0.
1:1までである。
によって、アルミニウムのレジストに対する選択比(alu
minum to resist selectivity ratio)は4よりも大きく
することができ、エッチングレート(エッチング速度)
は5000Å/minよりも大きくすることができ、さ
らには10,000Å/minよりも大きくすることが
できる。典型的には、塩素含有エッチング試薬のHCl
に対する体積流量比(volumetric flow ratio) は約1
0:1から約0.1:1までであり、塩素含有エッチャ
ントのN2 に対する体積流量比は約10:1から約0.
1:1までである。
【0013】エッチングは、プラズマプロセス又は励起
された(enhanced)プラズマプロセスで行うことができ
る。この励起は、電子サイクロトロン共鳴、磁気的に励
起された反応器(reactor) 、あるいは誘導的に結合され
たプラズマ(inductively coupled plasma)等の磁界又は
誘導結合(inductive coupling)によって得られることが
できる。好ましくは、磁気励起のリアクティブイオン反
応装置が用いられる。
された(enhanced)プラズマプロセスで行うことができ
る。この励起は、電子サイクロトロン共鳴、磁気的に励
起された反応器(reactor) 、あるいは誘導的に結合され
たプラズマ(inductively coupled plasma)等の磁界又は
誘導結合(inductive coupling)によって得られることが
できる。好ましくは、磁気励起のリアクティブイオン反
応装置が用いられる。
【0014】後述する実験的作業は、本発明による方法
が、高いエッチングレート、アルミニウムのレジストに
対する良好な選択比および減少された断面形状の細密充
填を有するだけでなく、先行技術のBCl3 /Cl3 /
N2 プロセスに比較して、パーティクルおよび堆積物汚
染は減少しており、清浄で、実質的に異方性のプロセス
であることを明らかにするものである。
が、高いエッチングレート、アルミニウムのレジストに
対する良好な選択比および減少された断面形状の細密充
填を有するだけでなく、先行技術のBCl3 /Cl3 /
N2 プロセスに比較して、パーティクルおよび堆積物汚
染は減少しており、清浄で、実質的に異方性のプロセス
であることを明らかにするものである。
【0015】本発明の上述した特徴および他の特徴、態
様(aspects) 、および利点は、以下の記載および請求の
範囲の記載により、より良好に理解される。
様(aspects) 、および利点は、以下の記載および請求の
範囲の記載により、より良好に理解される。
【0016】本発明は、イオン励起プラズマプロセス(i
on enhanced plasma process) で、基板からアルミニウ
ムをエッチングするプロセスに向けられたものであり、
該プロセスにおいて、プロセスガスはエッチングチャン
バ内へ導入され、このプロセスガスは、HClと、塩素
含有エッチャントと、N2 とを含む。「塩素含有エッチ
ャント」という用語は、HClを排除している。すなわ
ち、プロセスガスはHClおよびN2 だけを含むことは
できない。塩素含有エッチャントは、Cl2 ,SiCl
4 、CCl4 、BCl3 、又はこれらの混合物を含み得
る。
on enhanced plasma process) で、基板からアルミニウ
ムをエッチングするプロセスに向けられたものであり、
該プロセスにおいて、プロセスガスはエッチングチャン
バ内へ導入され、このプロセスガスは、HClと、塩素
含有エッチャントと、N2 とを含む。「塩素含有エッチ
ャント」という用語は、HClを排除している。すなわ
ち、プロセスガスはHClおよびN2 だけを含むことは
できない。塩素含有エッチャントは、Cl2 ,SiCl
4 、CCl4 、BCl3 、又はこれらの混合物を含み得
る。
【0017】基板は、アルミニウム含有層が堆積される
ものでならば何でもよい。より具体的には、シリコンウ
エーハ、ガラス、および金属基板が例示される。典型的
には、基板は多層(multiple layers) を含むシリコンウ
エーハであり、該多層のうちの一つは、アルミニウム含
有層である。シリコンウエーハとアルミニウム含有層と
の間には、TiN、TiW、W、シリコン酸化物等、あ
るいはこれらの混合物から成るベース(base)ないし障壁
層(barrier layer) が存在していてもよい。該アルミニ
ウム含有層は、TiN、TiW、W等の反射防止被覆で
被覆されていてもよい。
ものでならば何でもよい。より具体的には、シリコンウ
エーハ、ガラス、および金属基板が例示される。典型的
には、基板は多層(multiple layers) を含むシリコンウ
エーハであり、該多層のうちの一つは、アルミニウム含
有層である。シリコンウエーハとアルミニウム含有層と
の間には、TiN、TiW、W、シリコン酸化物等、あ
るいはこれらの混合物から成るベース(base)ないし障壁
層(barrier layer) が存在していてもよい。該アルミニ
ウム含有層は、TiN、TiW、W等の反射防止被覆で
被覆されていてもよい。
【0018】アルミニウム含有層は、実質的に純粋なア
ルミニウムであってもよく、あるいは、より典型的に
は、アルミニウム合金、例えば、アルミニウムと、銅、
シリコンおよび/またはチタンのうちの一つないしそれ
以上の材質との合金であってもよい。
ルミニウムであってもよく、あるいは、より典型的に
は、アルミニウム合金、例えば、アルミニウムと、銅、
シリコンおよび/またはチタンのうちの一つないしそれ
以上の材質との合金であってもよい。
【0019】典型的には、アルミニウム含有層の一部
は、レジスト材料のパターン化された上敷き(patterned
overlay) によって保護されているため、アルミニウム
含有層の一部はエッチングにより除去されず、したがっ
て、半導体デバイスの部分を形成する造作(features)が
残る。これらの造作は約10ミクロンから、約0.5な
いし0.6ミクロン以下までのサイズを有することがで
き、接近した間隔(spacing) に関しては、0.5〜0.
6ミクロンオーダの繰り返し(again on the order of
0.5 to micron) となる。
は、レジスト材料のパターン化された上敷き(patterned
overlay) によって保護されているため、アルミニウム
含有層の一部はエッチングにより除去されず、したがっ
て、半導体デバイスの部分を形成する造作(features)が
残る。これらの造作は約10ミクロンから、約0.5な
いし0.6ミクロン以下までのサイズを有することがで
き、接近した間隔(spacing) に関しては、0.5〜0.
6ミクロンオーダの繰り返し(again on the order of
0.5 to micron) となる。
【0020】基板は、典型的には、エッチングチャンバ
のカソード上に置かれ、該カソードは、エッチングプロ
セスの間に形成されるAlCl3 等のエッチング副産物
を揮発させるために充分高い温度に加熱されるが、新た
にエッチングされた溝の側壁上に形成される不動態化堆
積層が揮発されないように、充分低い温度に加熱され
る。典型的には、カソードは少なくとも70°Cの温度
に加熱され、より典型的には、約70°Cから約100
°Cまでの温度、そして好ましくは約80°Cから約9
0°Cの温度まで加熱される。
のカソード上に置かれ、該カソードは、エッチングプロ
セスの間に形成されるAlCl3 等のエッチング副産物
を揮発させるために充分高い温度に加熱されるが、新た
にエッチングされた溝の側壁上に形成される不動態化堆
積層が揮発されないように、充分低い温度に加熱され
る。典型的には、カソードは少なくとも70°Cの温度
に加熱され、より典型的には、約70°Cから約100
°Cまでの温度、そして好ましくは約80°Cから約9
0°Cの温度まで加熱される。
【0021】好ましくは、上記プロセスガスは、本質的
にHClと、塩素含有エッチャントと、N2 とから成
る。該塩素含有エッチャントは、本質的にCl2 ,Si
Cl4,CCl4 ,BCl3 あるいはこれらの混合物か
ら成り得る。好ましくは、塩素含有エッチャントはCl
2 である。塩素含有エッチャントのHClに対する体積
流量比は、約10:1から約0.1:1までとすること
ができる。この割合があまりにも高い、すなわち、塩素
含有エッチャントがあまりにも多すぎるならば、レジス
ト材料下のアルミニウムがエッチされる可能性がある。
この割合が、あまりにも低い、すなわち、塩素含有エッ
チャントが不十分であるならば、エッチングレートは業
務目的(commercial purposes) に対してあまりにも低
い。これらの理由により、好ましくは、塩素含有エッチ
ャントのHClに対する体積流量比は、約8:1から約
1:1までであり、より好ましくは、少なくとも約4:
1である。
にHClと、塩素含有エッチャントと、N2 とから成
る。該塩素含有エッチャントは、本質的にCl2 ,Si
Cl4,CCl4 ,BCl3 あるいはこれらの混合物か
ら成り得る。好ましくは、塩素含有エッチャントはCl
2 である。塩素含有エッチャントのHClに対する体積
流量比は、約10:1から約0.1:1までとすること
ができる。この割合があまりにも高い、すなわち、塩素
含有エッチャントがあまりにも多すぎるならば、レジス
ト材料下のアルミニウムがエッチされる可能性がある。
この割合が、あまりにも低い、すなわち、塩素含有エッ
チャントが不十分であるならば、エッチングレートは業
務目的(commercial purposes) に対してあまりにも低
い。これらの理由により、好ましくは、塩素含有エッチ
ャントのHClに対する体積流量比は、約8:1から約
1:1までであり、より好ましくは、少なくとも約4:
1である。
【0022】塩素含有エッチャントの窒素に対する割合
は、エッチングレート、チャンバ壁上に形成される堆積
物の量、およびエッチングされた溝の側壁上の堆積物の
量をコントロールすると信じられている。あまりにも少
ない窒素は、アンターカッティング、すなわちレジスト
材料下のアルミニウムのエッチングに帰着する。あまり
にも多い窒素は、遅いエッチングレート、チャンバ壁上
および溝側壁上の堆積物の過度な量の形成に帰着する。
プロセスガスに含まれている窒素の量は、充分多いの
で、レジスト下のアルミニウムは実質的にエッチングさ
れず、実質的にアルミニウムの異方性エッチングのみが
起こる。これらの理由から、典型的には、塩素含有エッ
チング試薬の窒素に対する体積流量比は、約10:1か
ら約0.1:1までであり、好ましくは約5:1から約
2:1までであり、そして最も好ましくは、約4:1以
下(no more than 4:1)である。
は、エッチングレート、チャンバ壁上に形成される堆積
物の量、およびエッチングされた溝の側壁上の堆積物の
量をコントロールすると信じられている。あまりにも少
ない窒素は、アンターカッティング、すなわちレジスト
材料下のアルミニウムのエッチングに帰着する。あまり
にも多い窒素は、遅いエッチングレート、チャンバ壁上
および溝側壁上の堆積物の過度な量の形成に帰着する。
プロセスガスに含まれている窒素の量は、充分多いの
で、レジスト下のアルミニウムは実質的にエッチングさ
れず、実質的にアルミニウムの異方性エッチングのみが
起こる。これらの理由から、典型的には、塩素含有エッ
チング試薬の窒素に対する体積流量比は、約10:1か
ら約0.1:1までであり、好ましくは約5:1から約
2:1までであり、そして最も好ましくは、約4:1以
下(no more than 4:1)である。
【0023】「体積流量比」という用語によって、
(i)あるガスの単位時間あたりの体積の(ii)第2
のガスの単位時間あたりの体積に対する割合が意味され
る。
(i)あるガスの単位時間あたりの体積の(ii)第2
のガスの単位時間あたりの体積に対する割合が意味され
る。
【0024】プラズマ条件下において、導入されるプロ
セスガスは、アルミニウムおよびその合金をエッチング
除去することができるエッチングガスを形成し、チャン
バからガスとして取り除かれる、AlCl3 等の揮発性
のアルミニウム含有材料を生成する。レジスト材料は、
この下にあるアルミニウムを保護し、その結果、エッチ
ングされない領域にアルミニウムの造作(features)が形
成される。プラズマを発生させるために必要とされる出
力量(amount of power) は、典型的には、100〜10
00[W]であり、更には500〜1000[W]、最
も典型的には、約600〜約850[W]である。
セスガスは、アルミニウムおよびその合金をエッチング
除去することができるエッチングガスを形成し、チャン
バからガスとして取り除かれる、AlCl3 等の揮発性
のアルミニウム含有材料を生成する。レジスト材料は、
この下にあるアルミニウムを保護し、その結果、エッチ
ングされない領域にアルミニウムの造作(features)が形
成される。プラズマを発生させるために必要とされる出
力量(amount of power) は、典型的には、100〜10
00[W]であり、更には500〜1000[W]、最
も典型的には、約600〜約850[W]である。
【0025】エッチングは、励起されたプラズマプロセ
スにおいて行うことができる。その励起は、磁界ないし
誘導結合によって得られることができる。例えば、その
励起は、電子サイクロトロン共鳴、磁気励起反応器(rea
ctor) 、または誘導結合プラズマによって得られること
ができる。好ましくは、磁気励起されたリアクティブイ
オン反応器が用いられている。
スにおいて行うことができる。その励起は、磁界ないし
誘導結合によって得られることができる。例えば、その
励起は、電子サイクロトロン共鳴、磁気励起反応器(rea
ctor) 、または誘導結合プラズマによって得られること
ができる。好ましくは、磁気励起されたリアクティブイ
オン反応器が用いられている。
【0026】この反応器中の磁界は、プラズマ内に形成
されるイオンの密度を増加させるために充分強くなけれ
ばならないが、CMOSゲートのような造作を破壊する
ようなチャージアップダメージを誘導するほど、強くな
い。一般には、ウエーハ表面上の磁界は500gaus
s以下であり、典型的には、約20〜約80gauss
であり、最も好ましくは、約40〜約60gaussで
ある。磁気励起反応器では、ゲートへのチャージアップ
ダメージの可能性を減少させるために、60gauss
の最大限界が好ましい。
されるイオンの密度を増加させるために充分強くなけれ
ばならないが、CMOSゲートのような造作を破壊する
ようなチャージアップダメージを誘導するほど、強くな
い。一般には、ウエーハ表面上の磁界は500gaus
s以下であり、典型的には、約20〜約80gauss
であり、最も好ましくは、約40〜約60gaussで
ある。磁気励起反応器では、ゲートへのチャージアップ
ダメージの可能性を減少させるために、60gauss
の最大限界が好ましい。
【0027】典型的には、チャンバは約1mTorrか
ら約300mTorrの圧力で保持されており、好まし
くは、少なくとも約100mTorrに保持され、最も
好ましくは、約200mTorr〜約250mTorr
に保持される。
ら約300mTorrの圧力で保持されており、好まし
くは、少なくとも約100mTorrに保持され、最も
好ましくは、約200mTorr〜約250mTorr
に保持される。
【0028】プロセス条件はエッチングプロセスの間に
変えられてもよい。保護被覆または上敷き層(over laye
r)を有するアルミニウム含有層に対しては、典型的に
は、該プロセスは三つの段階(stages)を有する。最初
の、比較的遅い(slow)段階においては、プロセス条件は
反射防止被覆を効果的にエッチング除去してアルミニウ
ム含有層へとエッチングが至る(etch into) ように選択
される。次いで、該プロセスは第2の主たるエッチング
段階において、より厳しい条件下で加速され、アルミニ
ウム層を迅速にエッチング除去する。アルミニウム層が
完全にエッチング除去されたちょうどその時、あるいは
そのアルミニウム層がエッチング除去され、エッチング
がアルミニウム層下の層に進行した後、該プロセスは三
番目の段階において、より厳しくない条件下で完了され
る。エッチング後、レジスト材料、およびウエーハ上に
残されている側壁堆積物(sidewall deposits) のような
いかなる堆積物をも除去するために、基板はクリーニン
グされる。このような多段階プロセスのプロセスパラメ
ータは、後述する実施例1〜12の中に与えられてい
る。
変えられてもよい。保護被覆または上敷き層(over laye
r)を有するアルミニウム含有層に対しては、典型的に
は、該プロセスは三つの段階(stages)を有する。最初
の、比較的遅い(slow)段階においては、プロセス条件は
反射防止被覆を効果的にエッチング除去してアルミニウ
ム含有層へとエッチングが至る(etch into) ように選択
される。次いで、該プロセスは第2の主たるエッチング
段階において、より厳しい条件下で加速され、アルミニ
ウム層を迅速にエッチング除去する。アルミニウム層が
完全にエッチング除去されたちょうどその時、あるいは
そのアルミニウム層がエッチング除去され、エッチング
がアルミニウム層下の層に進行した後、該プロセスは三
番目の段階において、より厳しくない条件下で完了され
る。エッチング後、レジスト材料、およびウエーハ上に
残されている側壁堆積物(sidewall deposits) のような
いかなる堆積物をも除去するために、基板はクリーニン
グされる。このような多段階プロセスのプロセスパラメ
ータは、後述する実施例1〜12の中に与えられてい
る。
【0029】第1の段階の間中、典型的には1000Å
/minより小さいエッチングレートが適している。主
たるエッチングは商業的に量産実行可能なプロセスに対
して、好ましくは、少なくとも5000Å/minであ
り、より好ましくは約10,000Å/min以上であ
る。15,000Å/minを超過する(in excess of)
レートでエッチングすることは困難である。何故なら
ば、このような高いレートでは、その層上に残るアルミ
ニウム含有層に含まれているエッチングされない不純物
の量が増大するからである。最終エッチング段階の間の
エッチングレートは、典型的には約3000〜5000
Å/minである。
/minより小さいエッチングレートが適している。主
たるエッチングは商業的に量産実行可能なプロセスに対
して、好ましくは、少なくとも5000Å/minであ
り、より好ましくは約10,000Å/min以上であ
る。15,000Å/minを超過する(in excess of)
レートでエッチングすることは困難である。何故なら
ば、このような高いレートでは、その層上に残るアルミ
ニウム含有層に含まれているエッチングされない不純物
の量が増大するからである。最終エッチング段階の間の
エッチングレートは、典型的には約3000〜5000
Å/minである。
【0030】本発明による方法は効果的である。主たる
エッチング中において5000Å/minを超えるエッ
チングレートを達成することが可能であり、実質的にア
ンダーカットなしで、すなわち、レジスト下のアルミニ
ウムはエッチングされず、実質的にアルミニウム含有層
の異方性エッチングだけを起こさせることができる。チ
ャンバの汚染物量が著しく減少されたという結果がもた
らされ、新しくエッチングされた溝の側壁上の不動態化
堆積物層を取り除くことが比較的容易となる。さらにま
た、アルミニウム含有層のエッチングのレジスト層のエ
ッチングに対する比率、すなわち、アルミニウムのレジ
ストに対する選択比(selectivity ration)は6よりも大
きくなり得る。
エッチング中において5000Å/minを超えるエッ
チングレートを達成することが可能であり、実質的にア
ンダーカットなしで、すなわち、レジスト下のアルミニ
ウムはエッチングされず、実質的にアルミニウム含有層
の異方性エッチングだけを起こさせることができる。チ
ャンバの汚染物量が著しく減少されたという結果がもた
らされ、新しくエッチングされた溝の側壁上の不動態化
堆積物層を取り除くことが比較的容易となる。さらにま
た、アルミニウム含有層のエッチングのレジスト層のエ
ッチングに対する比率、すなわち、アルミニウムのレジ
ストに対する選択比(selectivity ration)は6よりも大
きくなり得る。
【0031】さらにまた、HClによる腐食(corrosio
n) に対してより耐性を有する材料を使用するという修
正(possible modification) を施すだけで、BCl3 /
Cl2/N2 系のプロセスに対して使われている現在あ
る設備を使うことができる。これらの耐食(corrosion r
esistant) 材料としてはクロムまたはモルブデンの含浸
スチール(chrome or molybdenum impregnated steel)を
用いることができる。
n) に対してより耐性を有する材料を使用するという修
正(possible modification) を施すだけで、BCl3 /
Cl2/N2 系のプロセスに対して使われている現在あ
る設備を使うことができる。これらの耐食(corrosion r
esistant) 材料としてはクロムまたはモルブデンの含浸
スチール(chrome or molybdenum impregnated steel)を
用いることができる。
【0032】以下の例は本発明の効能を明示する。
【0033】
【実施例】実施例1〜4 これらの実施例は、本発明による方法は高いエッチング
レート(5000Å/minより大)を有し、アルミニ
ウムのレジストに対する良好な選択比を有し、レジスト
下に形成された造作に対して満足した側壁形状(sidewal
l profile)を有する。
レート(5000Å/minより大)を有し、アルミニ
ウムのレジストに対する良好な選択比を有し、レジスト
下に形成された造作に対して満足した側壁形状(sidewal
l profile)を有する。
【0034】テストは、磁気励起リアクティブイオン反
応装置、特に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(Applied Materials,Inc, Santa Cla
ra,California) から入手できるプレシジョン5000
(商標)マークIIシステム(Precision 5000 (TM) Mark
II system) を使用し、同様にアプライドマテリアルズ
社から入手できるアルミニウムエッチフェイズIIプロセ
スキット(Aluminumetch Phase II process kit) を利
用して行った。使用したウエーハは、5000Å酸化物
層、1000Åのチタニウム層、0.5%の銅を含む
1.0ミクロンのアルミニウム層、4000Åのチタン
ナイトライド(TiN) 層、および選択されたエリアにおい
て厚さ1.45ミクロンのレジストで連続的に(success
ively)被覆された直径200mmのシリコンウエーハで
あった。G線(G line)のフォトレジスト材料が使われ
た。該レジストは、ウエーハ表面エリアの約50%に置
かれ、間隔と寸法とを変える造作を与えた。最も高い密
度の造作は、0.8ミクロン間隙で離して置かれ、その
造作は、0.6ミクロン幅であった。
応装置、特に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(Applied Materials,Inc, Santa Cla
ra,California) から入手できるプレシジョン5000
(商標)マークIIシステム(Precision 5000 (TM) Mark
II system) を使用し、同様にアプライドマテリアルズ
社から入手できるアルミニウムエッチフェイズIIプロセ
スキット(Aluminumetch Phase II process kit) を利
用して行った。使用したウエーハは、5000Å酸化物
層、1000Åのチタニウム層、0.5%の銅を含む
1.0ミクロンのアルミニウム層、4000Åのチタン
ナイトライド(TiN) 層、および選択されたエリアにおい
て厚さ1.45ミクロンのレジストで連続的に(success
ively)被覆された直径200mmのシリコンウエーハで
あった。G線(G line)のフォトレジスト材料が使われ
た。該レジストは、ウエーハ表面エリアの約50%に置
かれ、間隔と寸法とを変える造作を与えた。最も高い密
度の造作は、0.8ミクロン間隙で離して置かれ、その
造作は、0.6ミクロン幅であった。
【0035】ウエーハは三段階、すなわち、予備エッチ
ング、主エッチングおよび最終エッチングでエッチング
された。最終エッチングとしては二つの異なるタイプが
使われた。予備および最終エッチングに対するプロセス
条件は表1に要約されている。
ング、主エッチングおよび最終エッチングでエッチング
された。最終エッチングとしては二つの異なるタイプが
使われた。予備および最終エッチングに対するプロセス
条件は表1に要約されている。
【0036】実施例1〜4に対するプロセス条件
【0037】
【表1】
【0038】予備エッチングは、突破(breakthrough)
に至るように、すなわち、TiNの上敷き層が貫いてエ
ッチングされ(etched through)、アルミニウム層がエッ
チングされ始めるように時間が定められた(timed) 。主
エッチングは、アルミニウム合金が貫いてエッチングさ
れ、TiNの下敷き層のエッチングが始まるまで行われ
た。最終エッチングは、TiNの下敷き層が貫いてエッ
チングされ、エッチングが基板に入り込むように、時間
が定められた。エッチングの進行は光学的放射技術(opt
ical emission technique)を使い、チャンバから回収さ
れた(withdrawn) ガスの組成をモニタすることによって
モニタされた。
に至るように、すなわち、TiNの上敷き層が貫いてエ
ッチングされ(etched through)、アルミニウム層がエッ
チングされ始めるように時間が定められた(timed) 。主
エッチングは、アルミニウム合金が貫いてエッチングさ
れ、TiNの下敷き層のエッチングが始まるまで行われ
た。最終エッチングは、TiNの下敷き層が貫いてエッ
チングされ、エッチングが基板に入り込むように、時間
が定められた。エッチングの進行は光学的放射技術(opt
ical emission technique)を使い、チャンバから回収さ
れた(withdrawn) ガスの組成をモニタすることによって
モニタされた。
【0039】主たるエッチングの間中、壁温度は65°
Cに保持され、ヘリウム10Torrの圧力で、温度コ
ントロールのためにウエハ裏面に保持された。
Cに保持され、ヘリウム10Torrの圧力で、温度コ
ントロールのためにウエハ裏面に保持された。
【0040】エッチング形状、レジストの残り具合、側
壁の滑らかさ、および残っている残さ量は、エッチング
されたウエーハのSEM写真から評価された。アルミニ
ウムのエッチングレートは、部分的にエッチングされた
ウエーハ内の造作の深さを測定することにより、計算さ
れた。レジストの剥離能力(stripability)(ウエーハか
ら、残っているレジストを剥離する能力)、および側壁
堆積物除去(アルミニウム造作の側壁上の堆積物を除去
する能力)は、ドライ剥離だけ、またはウェット処理と
の組合わせによって試験された。ドライ剥離は、ブラン
ソン(Branson)レジストアッシャ中で、75分のアッシ
ング時間、または、ガソニックス(Gasonics) のレジス
ト剥離装置において2分間、行われた。このウェット処
理は、「ACT−150」の商品名で売られている既成
の剥離製品の中で、90℃で10分間の浸漬(dip) また
は、「ASHLAND ROA」の商品名で売られてい
るエチレングリコールをベースとした既成の剥離溶媒中
で、室温で3分間の浸漬で行われうる。
壁の滑らかさ、および残っている残さ量は、エッチング
されたウエーハのSEM写真から評価された。アルミニ
ウムのエッチングレートは、部分的にエッチングされた
ウエーハ内の造作の深さを測定することにより、計算さ
れた。レジストの剥離能力(stripability)(ウエーハか
ら、残っているレジストを剥離する能力)、および側壁
堆積物除去(アルミニウム造作の側壁上の堆積物を除去
する能力)は、ドライ剥離だけ、またはウェット処理と
の組合わせによって試験された。ドライ剥離は、ブラン
ソン(Branson)レジストアッシャ中で、75分のアッシ
ング時間、または、ガソニックス(Gasonics) のレジス
ト剥離装置において2分間、行われた。このウェット処
理は、「ACT−150」の商品名で売られている既成
の剥離製品の中で、90℃で10分間の浸漬(dip) また
は、「ASHLAND ROA」の商品名で売られてい
るエチレングリコールをベースとした既成の剥離溶媒中
で、室温で3分間の浸漬で行われうる。
【0041】実験結果は表2に与えられている。
【0042】実施例1〜4*1に対する結果およびプロセ
ス条件
ス条件
【0043】
【表2】
【0044】*1: 全てのプロセス条件は主エッチン
グに対するものである。予備エッチングおよび最終エッ
チングの条件は、表1にリストされている。
グに対するものである。予備エッチングおよび最終エッ
チングの条件は、表1にリストされている。
【0045】*2: フォトレジスト層 *3: 1.0ミクロンよりも大きく間隔が開けられた
側壁ラインが、全てのラン(run) において滑らかであっ
たので、側壁の滑らかさは0.6ミクロン密ラインで評
価された。0の滑らかさを有する側壁は、非常に滑らか
であることを意味する。
側壁ラインが、全てのラン(run) において滑らかであっ
たので、側壁の滑らかさは0.6ミクロン密ラインで評
価された。0の滑らかさを有する側壁は、非常に滑らか
であることを意味する。
【0046】これらの結果は、4よりも大きいアルミニ
ウムのレジストに対するエッチング比が実施例4におい
て達成されたことを示す。密に詰まった(densely packe
d)造作と、孤立された造作との両方に対して残っている
アルミニウムの側壁形状の満足すべき形状が得られ、且
つ非常に滑らかな側壁が実施例3および4において達成
された。側壁堆積物は、特に、造作が互いに接近してい
る領域において見られた。目に見える「うさぎの耳」(v
isible rabbit ear)は、認められなかった。側壁堆積物
およびレジスト残さは、90℃、10分間の「ACT1
50」浸漬か、「ASHLAND ROA」の室温3分
間浸漬のいずれかによって完全に除去されうる。
ウムのレジストに対するエッチング比が実施例4におい
て達成されたことを示す。密に詰まった(densely packe
d)造作と、孤立された造作との両方に対して残っている
アルミニウムの側壁形状の満足すべき形状が得られ、且
つ非常に滑らかな側壁が実施例3および4において達成
された。側壁堆積物は、特に、造作が互いに接近してい
る領域において見られた。目に見える「うさぎの耳」(v
isible rabbit ear)は、認められなかった。側壁堆積物
およびレジスト残さは、90℃、10分間の「ACT1
50」浸漬か、「ASHLAND ROA」の室温3分
間浸漬のいずれかによって完全に除去されうる。
【0047】実施例5〜10 これらの実施例は、本発明による方法は、チャンバ壁上
の堆積物に関して、先行技術のBCl3 /Cl2 /N2
プロセスよりも、より清浄であることを明示している。
の堆積物に関して、先行技術のBCl3 /Cl2 /N2
プロセスよりも、より清浄であることを明示している。
【0048】使われたウエーハは、実施例1〜4に用い
られたものと同じであった。使われたプロセス条件は、
表3に示される。
られたものと同じであった。使われたプロセス条件は、
表3に示される。
【0049】実施例5〜10に対するプロセス条件
【0050】
【表3】
【0051】カソードは80℃に保持され、壁温度は6
5℃に保持され、ウエーハの裏面はヘリウムの10To
rrにさらされていた。
5℃に保持され、ウエーハの裏面はヘリウムの10To
rrにさらされていた。
【0052】テストの結果は、表4の中に示されてい
る。
る。
【0053】実施例5〜10に対するチャンバ壁上の堆
積物厚さ(単位:Å)
積物厚さ(単位:Å)
【0054】
【表4】
【0055】一般に、BCl3 /Cl2 /N2 系は、H
Cl/Cl2 /N2 系プロセスよりもチャンバ壁上の堆
積物が5.5倍であった。このようにして、HCl/C
l2/N2 系化学は、実質的にチャンバ壁上の堆積物を
減少させ、これによりチャンバ清浄度(cleanliness)を
改善する。
Cl/Cl2 /N2 系プロセスよりもチャンバ壁上の堆
積物が5.5倍であった。このようにして、HCl/C
l2/N2 系化学は、実質的にチャンバ壁上の堆積物を
減少させ、これによりチャンバ清浄度(cleanliness)を
改善する。
【0056】実施例11〜12 実施例11および12は、本発明による方法が、非常に
高いアルミニウムエッチレートを達成できることを示し
ている。
高いアルミニウムエッチレートを達成できることを示し
ている。
【0057】これらの実施例において使われたウエーハ
は、実施例1〜4で用いられたものと同じであった。プ
ロセス条件は表5の中に要約されている。
は、実施例1〜4で用いられたものと同じであった。プ
ロセス条件は表5の中に要約されている。
【0058】実施例11および12のプロセス条件*4
【0059】
【表5】
【0060】*EPB:基部のエンドポイント **EPT:頭部のエンドポイント(end poin
t when top) *4: 予備および最終の同じプロセス条件が、実施例
15および16に対して使用された。
t when top) *4: 予備および最終の同じプロセス条件が、実施例
15および16に対して使用された。
【0061】カソードは80℃に保持され、ヘリウムの
10Torrがウエーハの裏面に使われた。
10Torrがウエーハの裏面に使われた。
【0062】実施例11に対する主エッチングは、実質
的にアルミニウム全体がエッチングされるまで行われ
た。これは表5の中に、「基部でのエンドポイント(end
pointat bottom) 」を表わす「EPB」として示され
ている。
的にアルミニウム全体がエッチングされるまで行われ
た。これは表5の中に、「基部でのエンドポイント(end
pointat bottom) 」を表わす「EPB」として示され
ている。
【0063】実施例12において、主エッチングは「頭
部でのエンドポイント(end point when top) 」を表わ
す「EPT」で停止された。回収されたガス中のアルミ
ニウム量の減少が、最初に観察されたときにエッチング
は、停止された。
部でのエンドポイント(end point when top) 」を表わ
す「EPT」で停止された。回収されたガス中のアルミ
ニウム量の減少が、最初に観察されたときにエッチング
は、停止された。
【0064】実施例11に対するアルミニウムのエッチ
ングレートは、7317Å/minであり、実施例12
に対しては、これは14000Å/minであった。平
均の残りレジストは、実施例11に対しては9426Å
であり、実施例12に対しては、これは13000Å/
minであった。アルミニウムのレジストに対する選択
比は、実施例11に対しては4.58であり、実施例1
2に対しては、6よりも大きかった。ウエーハに残され
た残さは、極めて少なかった(very little) 。双方の実
施例に対して、中心の密な領域においては残さがいくら
か残され、実施例11に対する密な領域においては、少
量の残さがあった。
ングレートは、7317Å/minであり、実施例12
に対しては、これは14000Å/minであった。平
均の残りレジストは、実施例11に対しては9426Å
であり、実施例12に対しては、これは13000Å/
minであった。アルミニウムのレジストに対する選択
比は、実施例11に対しては4.58であり、実施例1
2に対しては、6よりも大きかった。ウエーハに残され
た残さは、極めて少なかった(very little) 。双方の実
施例に対して、中心の密な領域においては残さがいくら
か残され、実施例11に対する密な領域においては、少
量の残さがあった。
【0065】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アルミニウム含有材料の高エッチレート、アルミニウム
のレジストに対する良好な選択比、およびこの断面形状
の細密充填効果が減少する。更に、本発明によれば、汚
染粒子および堆積物による汚染が減少し、清浄で、実質
的に異方性を有するエッチングを実現することができ
る。
アルミニウム含有材料の高エッチレート、アルミニウム
のレジストに対する良好な選択比、およびこの断面形状
の細密充填効果が減少する。更に、本発明によれば、汚
染粒子および堆積物による汚染が減少し、清浄で、実質
的に異方性を有するエッチングを実現することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ スティーヴ ローデス アメリカ合衆国, カリフォルニア州 95032, ロス ガトス, ハーウッド ロード 16494
Claims (40)
- 【請求項1】 (a) アルミニウムを含む(comprising)材
料層をその上に有する基板をチャンバの中に配置するス
テップと、 (b) HClと、塩素含有エッチャントと、N2 とを含む
プロセスガスを前記チャンバ中に導入するステップと、 (c) 前記チャンバ中にプラズマを発生させ、前記基板か
らアルミニウムをエッチングして揮発性のアルミニウム
含有化合物を与えるエッチングガスを、前記プロセスガ
スから発生させるステップと、 (d) 前記揮発性のアルミニウム含有化合物をチャンバか
ら除去するステップとを含む基板からアルミニウム含有
材料を除去する方法。 - 【請求項2】 前記塩素含有エッチャントが、Cl2 、
SiCl4 、CCl4 およびBCl3 から成るグループ
から選ばれる請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記プロセスガスが、本質的にHCl、
Cl2 およびN2 からな成る請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記塩素含有エッチャントが、Cl2 で
ある請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 前記材料層の一部が、その上に前記基板
からのアルミニウムのエッチングを防止するレジストを
有する請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記プロセスガスが、レジスト下のアル
ミニウムがエッチングされないように充分なN2 を含有
する請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 アルミニウムを含む前記材料層が、その
上に反射防止被覆を有しており、その反射防止被覆がア
ルミニウムを含む前記材料層と、前記レジストとの間に
存在する請求項5記載の方法。 - 【請求項8】 前記アルミニウムの異方性エッチングだ
けが実質的に起こるのに充分なN2 を、前記プロセスガ
スが含有している請求項5記載の方法。 - 【請求項9】 不動態化堆積物層(passivating deposit
layer) が前記アルミニウムの前記エッチングされた部
分上に形成されており、前記不動態化堆積物層が前記エ
ッチングされたアルミニウムの更なるエッチングを防止
して、実質的に異方性エッチングを生じさせる請求項5
記載の方法。 - 【請求項10】 前記エッチングされたアルミニウム上
のいかなる保護堆積物も揮発されないように充分に低い
温度に、ウエーハが加熱されている請求項9記載の方
法。 - 【請求項11】 前記チャンバから前記揮発性のアルミ
ニウム含有化合物を揮発させるように充分に高い温度に
前記ウエーハが加熱されている請求項1記載の方法。 - 【請求項12】 前記アルミニウム含有材料層が、その
上に被覆を有する請求項1記載の方法。 - 【請求項13】 前記基板が前記チャンバ内の支持体(s
upport) 上に配置されており、前記支持体が70℃より
高い温度に加熱されている請求項1記載の方法。 - 【請求項14】 前記基板が前記チャンバ内の支持体上
に配置されており、前記支持体が約70℃と約100℃
との間の温度に加熱されている請求項1記載の方法。 - 【請求項15】 前記基板がチャンバ内の支持体上に配
置されており、前記支持体が約80℃と約90℃との間
の温度に加熱されている請求項1記載の方法。 - 【請求項16】 塩素含有エッチャントと、HClと、
N2 との体積流量比が、アルミニウムのレジストに対す
る選択比が4よりも大きくなるように選択される請求項
1記載の方法。 - 【請求項17】 前記プロセスガスを導入するステップ
が、エッチレートが一分あたり5000Åよりも大きい
ように充分なプロセスガスを導入するステップを含む請
求項16記載の方法。 - 【請求項18】 前記プロセスガスを導入するステップ
が、エッチレートが一分あたり10000Åよりも大き
いように充分な処理ガスを導入するステップを備える請
求項17記載の方法。 - 【請求項19】 前記チャンバ中の圧力が、1mTor
rよりも大きく保持されている請求項1記載の方法。 - 【請求項20】 前記基板がシリコンウエーハである請
求項1記載の方法。 - 【請求項21】 前記基板が、前記アルミニウム含有材
料層と、前記シリコンウエーハとの間に、複数の障壁層
(barrier layers)を有する請求項20記載の方法。 - 【請求項22】 前記障壁層が、TiN、TiW、W、
およびシリコン酸化物から成るグループから選択された
材料から成る(consist of)請求項21記載の方法。 - 【請求項23】 前記プラズマの密度が、電子サイクロ
トロン共鳴と、磁気励起反応器と、誘導結合プラズマと
から成るグループから選択された方法によって励起され
る請求項1記載の方法。 - 【請求項24】 (a) その上にアルミニウム含有層を有
しており、前記アルミニウム含有層の一部がその上にレ
ジスト材料を有するシリコンウエーハをチャンバの中へ
入れるステップと、 (b) HCl,Cl2 およびN2 を含むプロセスガスを、
Cl2 のHClに対する体積流量比が約10:1から約
0.1:1であり、且つCl2 のN2 に対する体積流量
比が約10:1から約0.1:1であるように前記チャ
ンバの中へ導入するステップと、 (c) 前記チャンバ中にプラズマを発生させ、基板上のア
ルミニウムの部分をエッチングして揮発性のアルミニウ
ム含有化合物を作り出し、且つレジスト材料に優先して
前記アルミニウムをエッチングするエッチングガスを前
記プロセスガスから発生させるステップと、 (d) 前記揮発性のアルミニウム含有化合物を前記チャン
バから除去するステップとを含む基板からアルミニウム
含有材料を除去する方法。 - 【請求項25】 Cl2 のHClに対する体積流量比
が、約8:1から約1:1までである請求項24に記載
の方法。 - 【請求項26】 Cl2 のHClに対する体積流量比
が、4:1よりも大きい請求項25に記載の方法。 - 【請求項27】 Cl2 のN2 に対する体積流量比が、
約5:1から約2:1までである請求項24に記載の方
法。 - 【請求項28】 Cl2 のN2 に対する体積流量比が
4:1よりも大きい請求項27に記載の方法。 - 【請求項29】 前記プロセスガスを導入するステップ
が、約500sccmより小さい体積流量レートで前記
プロセスガスを導入するステップを含む請求項24に記
載の方法。 - 【請求項30】 前記プロセスガスは、レジスト下のア
ルミニウムは実質的にエッチングしないように充分なN
2 を含有する請求項24に記載の方法。 - 【請求項31】 前記プロセスガスは、実質的にアルミ
ニウムの異方性エッチングだけが起こるように充分なN
2 を含む請求項24に記載の方法。 - 【請求項32】 前記プロセスガスを導入するステップ
が、アルミニウムが少なくとも5000Å/minのレ
ートでエッチングされるのに充分なプロセスガスを導入
するステップを含む請求項24に記載の方法。 - 【請求項33】 前記アルミニウム含有層がその上に被
覆を有し、前記被覆が前記アルミニウム含有層と前記レ
ジストとの間に存在する請求項24に記載の方法。 - 【請求項34】 不動態化堆積物層が前記アルミニウム
の前記エッチングされた部分上に形成され、前記不動態
化堆積物層がこのエッチングされたアルミニウムのエッ
チングをさらに防止して実質的に異方性エッチングをも
たらす請求項24に記載の方法。 - 【請求項35】 前記エッチングされたアルミニウム上
のいかなる不動態化堆積物も揮発されないように充分低
い温度に前記ウエーハを加熱する請求項34に記載の基
板からアルミニウム含有材料を除去する方法。 - 【請求項36】 前記ウエーハが前記チャンバ内の支持
体上に置かれ、前記支持体が70℃より高い温度に加熱
されている請求項24に記載の方法。 - 【請求項37】 前記ウエーハから前記チャンバ内の支
持体上に置かれ、前記支持体が約70℃から約100℃
までの間の温度に加熱されている請求項24に記載の方
法。 - 【請求項38】 前記ウエーハが前記チャンバ内の支持
体上に置かれ、前記支持部が約80℃から約90℃まで
の間の温度に加熱されている請求項24に記載の方法。 - 【請求項39】 前記プラズマの密度が電子サイクロト
ロン共鳴、磁気励起反応器および誘導結合プラズマから
成るグループから選択された方法によって励起されてい
る請求項24に記載の方法。 - 【請求項40】 (a) その上にアルミニウム含有層を有
し、前記アルミニウム含有層の一部がその上にレジスト
を有しているシリコンウエーハをチャンバの中に入れる
ステップと、 (b) 本質的にHCl、Cl2 およびN2 から成る処理ガ
スを約500sccmより小さい体積流量レートで、C
l2 のHClに対する前記堆積流量レートが約10:1
から約0.1:1までであり、且つCl2 のN2 に対す
る前記堆積流量レートが約10:1から約0.1:1ま
でであるように前記チャンバの中に導入するステップ
と、 (c) 前記チャンバ内にプラズマを発生させ、基板上のア
ルミニウムをエッチングして、揮発性のアルミニウム含
有化合物を作り出し、且つレジスト材料に優先してアル
ミニウムをエッチングするエッチングガスを前記プロセ
スガスから発生させるステップと、 (d) 前記揮発性のアルミニウム含有化合物を前記チャン
バから除去するステップとを含み、 前記プロセスガスは、前記レジスト下のアルミニウムが
実質的にエッチングされず、且つ実質的に前記アルミニ
ウムの異方性エッチングだけが起こるのに充分なN2 を
有する、シリコンウエーハからアルミニウムを含む材料
を除去する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/021,831 US5387556A (en) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Etching aluminum and its alloys using HC1, C1-containing etchant and N.sub.2 |
US08/021831 | 1993-02-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06295886A true JPH06295886A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=21806398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6020506A Pending JPH06295886A (ja) | 1993-02-24 | 1994-02-17 | 塩化水素、塩素含有エッチャントおよび窒素を使用するアルミニウムおよびその合金のエッチング方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5387556A (ja) |
EP (1) | EP0622477B1 (ja) |
JP (1) | JPH06295886A (ja) |
KR (1) | KR100309617B1 (ja) |
DE (1) | DE69308822T2 (ja) |
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