JPH09172005A - 窒化物に対して高い選択性を示すことができる、酸化物をプラズマエッチングする方法 - Google Patents
窒化物に対して高い選択性を示すことができる、酸化物をプラズマエッチングする方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上の平坦でない表面、例えば集積回路構
造上の段の側壁に形成された窒化物をも含む窒化物に対
する高い選択性を有して、酸化物をエッチングするプラ
ズマエッチングプロセスを提供する。 【解決手段】 窒化物よりもむしろ酸化物をエッチング
するプラズマエッチングプロセスにおいて、Ｃ4 Ｆ8 又
はＣ2 Ｆ6 エッチングガスとフッ素スカベンジャに、水
素を含んだガスを加えることによって、窒化物に対する
高い選択性を生じさせ、基板表面上の窒化物部の形状に
関わりなく窒化物が保護される。
造上の段の側壁に形成された窒化物をも含む窒化物に対
する高い選択性を有して、酸化物をエッチングするプラ
ズマエッチングプロセスを提供する。 【解決手段】 窒化物よりもむしろ酸化物をエッチング
するプラズマエッチングプロセスにおいて、Ｃ4 Ｆ8 又
はＣ2 Ｆ6 エッチングガスとフッ素スカベンジャに、水
素を含んだガスを加えることによって、窒化物に対する
高い選択性を生じさせ、基板表面上の窒化物部の形状に
関わりなく窒化物が保護される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物に対して高
い選択性を示す酸化物エッチングプロセスに関し、特
に、窒化物に対して高い選択性を示すＣ4 Ｆ8 またはＣ
2 Ｆ6 をベースとして、平らでない形状の表面に利用す
ることができる酸化物エッチングプロセスに関する。
い選択性を示す酸化物エッチングプロセスに関し、特
に、窒化物に対して高い選択性を示すＣ4 Ｆ8 またはＣ
2 Ｆ6 をベースとして、平らでない形状の表面に利用す
ることができる酸化物エッチングプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程における大きな挑戦は、
シリコン窒化物の存在下で窒化物をエッチングせずにシ
リコン酸化物をエッチングすること、すなわち窒化物に
対する高い選択性を維持することである。例えば、窒化
物層上に酸化物層がある場合、酸化物材料と窒化物材料
の両方が典型的なフルオロカーボンエッチングプラズマ
においてほぼ同じ速度でエッチングされるため、窒化物
に対する選択性を高めるプロセスが発見されなければな
らない。Ｃ3 Ｆ8 のようなフッ素置換ヒドロカーボンが
エッチャントとして用いられ、フルオロカーボンのラジ
カルが、プラズマ中で反応し、エッチングされる材料上
に形成するカーボン−フッ素ポリマの不活性化コーティ
ングを形成する。しかしながら、このポリマは、露出し
た酸化物部分のエッチング中に形成された酸化物原子に
より解離される。従って、シリコン酸化物がエッチング
され続けるとき、露出するシリコン窒化物の部分が、不
活性化コーティングがあることにより非常に遅い速度で
エッチングされる。しかしながら、不活性化層は、プラ
ズマ中に存在するフリーなフッ素原子により浸食され、
その結果、窒化物はエッチングされ続ける。結果とし
て、シリコン酸化物対シリコン窒化物のおよそ８：１を
超える選択性は、プラズマ中のフリーなフッ素原子の存
在により、従来のエッチングプロセスでは達成されてい
ない。サブミクロンの寸法を有する従来の装置の状態
は、10：１を超える選択性、また時には30：１となる選
択性を必要とするため、10：１を超える選択性を有し
て、窒化物に優先して酸化物をエッチングするエッチン
グプロセスが非常に望ましい。
シリコン窒化物の存在下で窒化物をエッチングせずにシ
リコン酸化物をエッチングすること、すなわち窒化物に
対する高い選択性を維持することである。例えば、窒化
物層上に酸化物層がある場合、酸化物材料と窒化物材料
の両方が典型的なフルオロカーボンエッチングプラズマ
においてほぼ同じ速度でエッチングされるため、窒化物
に対する選択性を高めるプロセスが発見されなければな
らない。Ｃ3 Ｆ8 のようなフッ素置換ヒドロカーボンが
エッチャントとして用いられ、フルオロカーボンのラジ
カルが、プラズマ中で反応し、エッチングされる材料上
に形成するカーボン−フッ素ポリマの不活性化コーティ
ングを形成する。しかしながら、このポリマは、露出し
た酸化物部分のエッチング中に形成された酸化物原子に
より解離される。従って、シリコン酸化物がエッチング
され続けるとき、露出するシリコン窒化物の部分が、不
活性化コーティングがあることにより非常に遅い速度で
エッチングされる。しかしながら、不活性化層は、プラ
ズマ中に存在するフリーなフッ素原子により浸食され、
その結果、窒化物はエッチングされ続ける。結果とし
て、シリコン酸化物対シリコン窒化物のおよそ８：１を
超える選択性は、プラズマ中のフリーなフッ素原子の存
在により、従来のエッチングプロセスでは達成されてい
ない。サブミクロンの寸法を有する従来の装置の状態
は、10：１を超える選択性、また時には30：１となる選
択性を必要とするため、10：１を超える選択性を有し
て、窒化物に優先して酸化物をエッチングするエッチン
グプロセスが非常に望ましい。
【０００３】米国特許第 5,423,945号は、シリコン又は
炭素源のようなフッ素スカベンジャが、フッ素置換ヒド
ロカーボンエッチングガスと組み合わせて用いられると
きに、窒化物表面上で解離しないカーボンを多く含んだ
ポリマを形成することについて開示する。このことによ
り、プラズマ中のフリーなフッ素の含有量が減るか、ま
たはポリマ中のフッ素含有量が減るか、またはこれらの
いずれもが生じることになるのが明らかである。いずれ
にしても、フッ素スカベンジャをフッ素置換ヒドロカー
ボンエッチングガスと組み合わせて使用することによ
り、10：１を超える窒化物に対する選択性、またほとん
ど無限に近いほど高い（すなわち窒化物のロスが測定不
能である）選択性を有する酸化物エッチングが可能とな
る。最近では、エッチングされる窒化物／酸化物構造の
少なくとも窒化物表面が、例えば窒化物コーティングさ
れたポリシリコンラインなどのスロット又は***した段
の側壁のように平らでない場合には、更なる問題が発見
されてきた。
炭素源のようなフッ素スカベンジャが、フッ素置換ヒド
ロカーボンエッチングガスと組み合わせて用いられると
きに、窒化物表面上で解離しないカーボンを多く含んだ
ポリマを形成することについて開示する。このことによ
り、プラズマ中のフリーなフッ素の含有量が減るか、ま
たはポリマ中のフッ素含有量が減るか、またはこれらの
いずれもが生じることになるのが明らかである。いずれ
にしても、フッ素スカベンジャをフッ素置換ヒドロカー
ボンエッチングガスと組み合わせて使用することによ
り、10：１を超える窒化物に対する選択性、またほとん
ど無限に近いほど高い（すなわち窒化物のロスが測定不
能である）選択性を有する酸化物エッチングが可能とな
る。最近では、エッチングされる窒化物／酸化物構造の
少なくとも窒化物表面が、例えば窒化物コーティングさ
れたポリシリコンラインなどのスロット又は***した段
の側壁のように平らでない場合には、更なる問題が発見
されてきた。
【０００４】このタイプの構造は、図１に例示されてお
り、基板２の上方に形成される***したポリシリコンラ
イン１０および１２が、窒化物の共形層２０でコーティ
ングされ、その上方に酸化物層３０およびホトレジスト
マスク４０が形成される。酸化物層３０がホトレジスト
マスク４０のマスク開口部４２を通じて、下方の共形窒
化物層２０に向かってエッチングされるとき、***した
ポリシリコンライン１０および１２の側壁面上の窒化物
部２２が、少なくとも部分的にエッチングされ、上述の
保護ポリマが、ほぼ垂直な表面（下層基板２に対してほ
ぼ垂直であるか、少なくとも平らではない表面）上に形
成していないか、保護ポリマが、***したポリシリコン
ライン１０と１２の間の窒化物部２６のような水平表面
（下層基板２に対してほぼ平坦な表面）上に形成される
対応するポリマ部よりも平坦でない表面上でエッチャン
トガスによって容易に浸食されているかを示す。
り、基板２の上方に形成される***したポリシリコンラ
イン１０および１２が、窒化物の共形層２０でコーティ
ングされ、その上方に酸化物層３０およびホトレジスト
マスク４０が形成される。酸化物層３０がホトレジスト
マスク４０のマスク開口部４２を通じて、下方の共形窒
化物層２０に向かってエッチングされるとき、***した
ポリシリコンライン１０および１２の側壁面上の窒化物
部２２が、少なくとも部分的にエッチングされ、上述の
保護ポリマが、ほぼ垂直な表面（下層基板２に対してほ
ぼ垂直であるか、少なくとも平らではない表面）上に形
成していないか、保護ポリマが、***したポリシリコン
ライン１０と１２の間の窒化物部２６のような水平表面
（下層基板２に対してほぼ平坦な表面）上に形成される
対応するポリマ部よりも平坦でない表面上でエッチャン
トガスによって容易に浸食されているかを示す。
【０００５】米国特許出願第08/145,894号が、窒化物に
優先して酸化物をエッチングするプラズマエッチングプ
ロセス中に、１種以上の水素含有ガス、好ましくは１種
以上のヒドロフルオロカーボンガスを、１種以上のフッ
素置換ヒドロカーボンエッチングガスに、フッ素用スカ
ベンジャと接触させて加え、基板表面の窒化物部分の形
態に関わらず保護される窒化物に対する高い選択性を生
成することを開示する。１種以上の酸素原子を有するガ
スも加えられ、チャンバ表面上およびエッチングされる
べき表面上にポリマが堆積する全体の割合を減らすこと
が好ましい。本出願は、Ｃ3 Ｆ8 、ＣＨ3 ＦおよびＣＯ
エッチング成分をベースとするプロセス例を開示する。
優先して酸化物をエッチングするプラズマエッチングプ
ロセス中に、１種以上の水素含有ガス、好ましくは１種
以上のヒドロフルオロカーボンガスを、１種以上のフッ
素置換ヒドロカーボンエッチングガスに、フッ素用スカ
ベンジャと接触させて加え、基板表面の窒化物部分の形
態に関わらず保護される窒化物に対する高い選択性を生
成することを開示する。１種以上の酸素原子を有するガ
スも加えられ、チャンバ表面上およびエッチングされる
べき表面上にポリマが堆積する全体の割合を減らすこと
が好ましい。本出願は、Ｃ3 Ｆ8 、ＣＨ3 ＦおよびＣＯ
エッチング成分をベースとするプロセス例を開示する。
【０００６】
【発明の概要】ある特定のエッチング状況下で、Ｃ4 Ｆ
8 ＋Ｈ2 、Ｃ4 Ｆ8 ＋ＣＨ3 Ｆ、Ｃ4Ｆ8 ＋ＣＨＦ3 ＋
Ｈ2 およびＣ2 Ｆ6 ＋Ｃ2 Ｈ2 から選択したエッチング
ガス混合物を使用することが、基板表面の形状に関係な
く窒化物に対して高い選択性を示すプロセスを形成する
ことを我々は発見した。本発明によるプロセスは、フッ
素スカベンジャの存在下で、Ｃ4 Ｆ8 およびＣ 2 Ｆ6 お
よび１種以上の水素原子を有するガスから選択されるフ
ッ素置換ヒドロカーボンエッチングガスを含んだガス混
合物に、酸化物を接触させるステップを含む。本発明の
原理が用いられる例示的な実施例を説明する以下の実施
例および添付図面を参照すると、本発明の特徴および利
点がよく理解される。
8 ＋Ｈ2 、Ｃ4 Ｆ8 ＋ＣＨ3 Ｆ、Ｃ4Ｆ8 ＋ＣＨＦ3 ＋
Ｈ2 およびＣ2 Ｆ6 ＋Ｃ2 Ｈ2 から選択したエッチング
ガス混合物を使用することが、基板表面の形状に関係な
く窒化物に対して高い選択性を示すプロセスを形成する
ことを我々は発見した。本発明によるプロセスは、フッ
素スカベンジャの存在下で、Ｃ4 Ｆ8 およびＣ 2 Ｆ6 お
よび１種以上の水素原子を有するガスから選択されるフ
ッ素置換ヒドロカーボンエッチングガスを含んだガス混
合物に、酸化物を接触させるステップを含む。本発明の
原理が用いられる例示的な実施例を説明する以下の実施
例および添付図面を参照すると、本発明の特徴および利
点がよく理解される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、平坦でない形状に使用
するのに適した、窒化物に対して高い選択性を有する酸
化物プラズマエッチングプロセスを改良することを目的
とする。このプロセスは、ある選択された状況下で、フ
ッ素用スカベンジャに接触して水素原子を有するガスと
ともにＣ4 Ｆ8 およびＣ2 Ｆ6 から選択されるフッ素置
換ヒドロカーボンを含んだエッチャントガス混合物を用
いる。上述されたフッ素置換ヒドロカーボンエッチャン
トガスに加えて、１種以上の水素原子を有するガスが、
水素及び／又は１種以上の水素含有フルオロカーボンを
含む。水素（Ｈ2 ）を使用することは本発明の範囲内で
あるが、燃えにくい水素源が用いられるのが好ましい。
好適な実施例においては、１種以上の水素原子を有する
ガスが、本質的に化学式ＣＨX Ｆ4-X （ｘは１〜３）で
表される１種以上のヒドロフロオロカーボンからなる。
水素原子を有するガスが、モノフルオロメタン（ＣＨ3
Ｆ）であることがより好ましい。
するのに適した、窒化物に対して高い選択性を有する酸
化物プラズマエッチングプロセスを改良することを目的
とする。このプロセスは、ある選択された状況下で、フ
ッ素用スカベンジャに接触して水素原子を有するガスと
ともにＣ4 Ｆ8 およびＣ2 Ｆ6 から選択されるフッ素置
換ヒドロカーボンを含んだエッチャントガス混合物を用
いる。上述されたフッ素置換ヒドロカーボンエッチャン
トガスに加えて、１種以上の水素原子を有するガスが、
水素及び／又は１種以上の水素含有フルオロカーボンを
含む。水素（Ｈ2 ）を使用することは本発明の範囲内で
あるが、燃えにくい水素源が用いられるのが好ましい。
好適な実施例においては、１種以上の水素原子を有する
ガスが、本質的に化学式ＣＨX Ｆ4-X （ｘは１〜３）で
表される１種以上のヒドロフロオロカーボンからなる。
水素原子を有するガスが、モノフルオロメタン（ＣＨ3
Ｆ）であることがより好ましい。
【０００８】水素原子を有するガス又は１種以上のフッ
素置換ヒドロカーボンエッチャントガスに加えられるガ
スの量が、１種以上のフッ素置換ヒドロカーボンエッチ
ャントガスの少なくとも１体積％（vol.％）から、多け
れば 100体積％（vol.％）の範囲をとりうる。好ましく
は、フッ素置換ヒドロカーボンエッチャントガスに加え
られる水素原子を有するガスの量は、フッ素置換ヒドロ
カーボンエッチャントガスのおよそ１体積％から30体積
％の範囲である。体積がおよそ８〜１０リットルである
エッチングチャンバに流れるフッ素置換ヒドロカーボン
エッチャントガス、すなわちＣ4 Ｆ8 又はＣ2 Ｆ6 の流
量は、Ｃ 4 Ｆ8 の場合はおよそ毎分６〜20立方センチメ
ートル、Ｃ2 Ｆ6 の場合はおよそ毎分５〜25立方センチ
メートルの範囲である。当業者は、流れ速度がエッチン
グチャンバの体積に相関的であり、エッチングチャンバ
が大きいか又は小さい場合や、例えばソースパワーおよ
びバイアスパワーのような別のプロセスパラメータによ
り、流れ速度が、上げたり下げたり調節されるべきであ
ることを理解するだろう。
素置換ヒドロカーボンエッチャントガスに加えられるガ
スの量が、１種以上のフッ素置換ヒドロカーボンエッチ
ャントガスの少なくとも１体積％（vol.％）から、多け
れば 100体積％（vol.％）の範囲をとりうる。好ましく
は、フッ素置換ヒドロカーボンエッチャントガスに加え
られる水素原子を有するガスの量は、フッ素置換ヒドロ
カーボンエッチャントガスのおよそ１体積％から30体積
％の範囲である。体積がおよそ８〜１０リットルである
エッチングチャンバに流れるフッ素置換ヒドロカーボン
エッチャントガス、すなわちＣ4 Ｆ8 又はＣ2 Ｆ6 の流
量は、Ｃ 4 Ｆ8 の場合はおよそ毎分６〜20立方センチメ
ートル、Ｃ2 Ｆ6 の場合はおよそ毎分５〜25立方センチ
メートルの範囲である。当業者は、流れ速度がエッチン
グチャンバの体積に相関的であり、エッチングチャンバ
が大きいか又は小さい場合や、例えばソースパワーおよ
びバイアスパワーのような別のプロセスパラメータによ
り、流れ速度が、上げたり下げたり調節されるべきであ
ることを理解するだろう。
【０００９】エッチングされる基板の温度は、およそ10
から 110℃の範囲に維持され、80から 100℃の範囲であ
ることが好ましい。およそ10℃より低い温度は、（エッ
チングプロセス中に基板の温度が上がる傾向にあるた
め）エッチングプロセスの実際の動作に対して低すぎる
と考えられ、一方で 110℃を超える温度は、例えばホト
レジストマスクのように基板上にある別のコンポーネン
トを損傷する可能性がある。当業者は、上限温度が、プ
ロセス中に用いるホトレジストによって定まるであろう
ことを理解するだろう。プラズマエッチングプロセス中
のエッチングチャンバにおける圧力は、Ｃ4 Ｆ 8 エッチ
ング機構の場合は、およそ２〜10ミリトルの範囲であ
り、Ｃ2 Ｆ6 エッチング機構の場合は、およそ７〜50ミ
リトルの範囲をとる。
から 110℃の範囲に維持され、80から 100℃の範囲であ
ることが好ましい。およそ10℃より低い温度は、（エッ
チングプロセス中に基板の温度が上がる傾向にあるた
め）エッチングプロセスの実際の動作に対して低すぎる
と考えられ、一方で 110℃を超える温度は、例えばホト
レジストマスクのように基板上にある別のコンポーネン
トを損傷する可能性がある。当業者は、上限温度が、プ
ロセス中に用いるホトレジストによって定まるであろう
ことを理解するだろう。プラズマエッチングプロセス中
のエッチングチャンバにおける圧力は、Ｃ4 Ｆ 8 エッチ
ング機構の場合は、およそ２〜10ミリトルの範囲であ
り、Ｃ2 Ｆ6 エッチング機構の場合は、およそ７〜50ミ
リトルの範囲をとる。
【００１０】本発明のプロセスにフッ素スカベンジャを
加える必要性に関して、本プロセスの正確な機構を完全
に理解せず、また特定の動作理論によって制限されるこ
とを意図するものではないが、Ｃ4 Ｆ8 又はＣ2 Ｆ6 な
どのフルオロカーボンエッチングガスがプラズマに曝さ
れるとき、フリーなフッ素原子、ＣＦ、ＣＦ2 およびＣ
Ｆ3 ラジカル等の様々なフラグメントがプラズマ中に生
成される。フッ素は、基板上のシリコン酸化物をエッチ
ングするのに有用である。しかしながら、上述のよう
に、エッチングプロセスの間に、カーボンおよびフッ素
のポリマが、形成され、基板上に堆積する。すなわち、
酸化物および窒化物表面の上方に不活性化層を形成す
る。ポリマは、およそ30重量％のカーボンと、およそ60
重量％のフッ素を含む。このようなポリマは、酸素原子
により浸食され、従って酸化物層からの酸素原子が、酸
化物のエッチングに干渉することなく、形成されるポリ
マを解離する。しかしながら、酸素非含有層が生成され
るとき、すなわち窒化物層のように、酸素が存在しない
ときには、シリコン酸化物はエッチングされ続けるが、
不活性窒化物層が、ゆっくりとした速度でエッチングさ
れる。
加える必要性に関して、本プロセスの正確な機構を完全
に理解せず、また特定の動作理論によって制限されるこ
とを意図するものではないが、Ｃ4 Ｆ8 又はＣ2 Ｆ6 な
どのフルオロカーボンエッチングガスがプラズマに曝さ
れるとき、フリーなフッ素原子、ＣＦ、ＣＦ2 およびＣ
Ｆ3 ラジカル等の様々なフラグメントがプラズマ中に生
成される。フッ素は、基板上のシリコン酸化物をエッチ
ングするのに有用である。しかしながら、上述のよう
に、エッチングプロセスの間に、カーボンおよびフッ素
のポリマが、形成され、基板上に堆積する。すなわち、
酸化物および窒化物表面の上方に不活性化層を形成す
る。ポリマは、およそ30重量％のカーボンと、およそ60
重量％のフッ素を含む。このようなポリマは、酸素原子
により浸食され、従って酸化物層からの酸素原子が、酸
化物のエッチングに干渉することなく、形成されるポリ
マを解離する。しかしながら、酸素非含有層が生成され
るとき、すなわち窒化物層のように、酸素が存在しない
ときには、シリコン酸化物はエッチングされ続けるが、
不活性窒化物層が、ゆっくりとした速度でエッチングさ
れる。
【００１１】しかしながら、不活性ポリマがフッ素によ
り解離され、プラズマ中にフッ素イオンおよびラジカル
を連続的に形成することによって、ポリマ層が衝撃さ
れ、さもなければ浸食されて、窒化物層がプラズマによ
りエッチングされる。従って、米国特許第 5,423,945号
に記載されたプロセス以前に達成されが酸化物と窒化物
の最大の選択性は、およそ８：１であった。しかしなが
ら、不活性ポリマのフッ素含有量を減らし、プラズマ中
のフリーなフッ素の量を減らすことは、不活性ポリマの
解離を減らす。従って、シリコン原子またはカーボン原
子のソースのようなフッ素用スカベンジャがプラズマに
接触する場合には、シリコン原子またはカーボン原子が
フッ素原子と結合し、例えばＳｉＦX を形成し、従っ
て、プラズマ中のフリーなフッ素イオンの数を減らすこ
とができる。窒化物層上に堆積したポリマは、フッ素原
子をより少なくし、またはカーボン原子をより多くした
ものであって、結果として「カーボンを多く含んだ」ポ
リマを生成する。カーボンを多く含んだポリマは、およ
そ40重量％より少ないフッ素とおよそ50重量％を超える
カーボンを含有し、フッ素含有プラズマエッチャントに
不活性である。従って、カーボンを多く含んだポリマが
窒化物層上に堆積されるとき、カーボンを多く含んだポ
リマの分解すなわち反応はほとんど生じず、酸化物と窒
化物のほとんど無限の選択性を提供する。
り解離され、プラズマ中にフッ素イオンおよびラジカル
を連続的に形成することによって、ポリマ層が衝撃さ
れ、さもなければ浸食されて、窒化物層がプラズマによ
りエッチングされる。従って、米国特許第 5,423,945号
に記載されたプロセス以前に達成されが酸化物と窒化物
の最大の選択性は、およそ８：１であった。しかしなが
ら、不活性ポリマのフッ素含有量を減らし、プラズマ中
のフリーなフッ素の量を減らすことは、不活性ポリマの
解離を減らす。従って、シリコン原子またはカーボン原
子のソースのようなフッ素用スカベンジャがプラズマに
接触する場合には、シリコン原子またはカーボン原子が
フッ素原子と結合し、例えばＳｉＦX を形成し、従っ
て、プラズマ中のフリーなフッ素イオンの数を減らすこ
とができる。窒化物層上に堆積したポリマは、フッ素原
子をより少なくし、またはカーボン原子をより多くした
ものであって、結果として「カーボンを多く含んだ」ポ
リマを生成する。カーボンを多く含んだポリマは、およ
そ40重量％より少ないフッ素とおよそ50重量％を超える
カーボンを含有し、フッ素含有プラズマエッチャントに
不活性である。従って、カーボンを多く含んだポリマが
窒化物層上に堆積されるとき、カーボンを多く含んだポ
リマの分解すなわち反応はほとんど生じず、酸化物と窒
化物のほとんど無限の選択性を提供する。
【００１２】シリコン源はいくつかの方法によって提供
され、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）、またジエチルシラン
（ＳｉＨ2 （Ｃ2 Ｈ4 ）2 ）、ＳｉＦ4 のような置換シ
ラン等のシリコン含有ガスにより提供され、テトラエチ
ルオルトシリケート（以後ＴＥＯＳ）がプラズマに加え
られてもよい。シリコン含有ガスは分解し、フリーなフ
ッ素原子を取り除くフリーなシリコンを形成して、結果
として、エッチングプロセス中に外見上浸食されない窒
化物層上をコーティングするカーボンを多く含んだカー
ボンフッ素ポリマを形成し、エッチングプロセスの窒化
物に対する非常に高い選択性を生じさせる。このように
カーボンを多く含んだカーボンフッ素ポリマを形成する
別の方法は、例えばシリコンメッシュ又は非孔質表面の
固体エレメントカーボン又はシリコン源を、カーボン又
はシリコンが別の電極として機能するプラズマ領域中に
提供する。
され、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）、またジエチルシラン
（ＳｉＨ2 （Ｃ2 Ｈ4 ）2 ）、ＳｉＦ4 のような置換シ
ラン等のシリコン含有ガスにより提供され、テトラエチ
ルオルトシリケート（以後ＴＥＯＳ）がプラズマに加え
られてもよい。シリコン含有ガスは分解し、フリーなフ
ッ素原子を取り除くフリーなシリコンを形成して、結果
として、エッチングプロセス中に外見上浸食されない窒
化物層上をコーティングするカーボンを多く含んだカー
ボンフッ素ポリマを形成し、エッチングプロセスの窒化
物に対する非常に高い選択性を生じさせる。このように
カーボンを多く含んだカーボンフッ素ポリマを形成する
別の方法は、例えばシリコンメッシュ又は非孔質表面の
固体エレメントカーボン又はシリコン源を、カーボン又
はシリコンが別の電極として機能するプラズマ領域中に
提供する。
【００１３】このことを実現する好適な方法が、1992年
９月８日にコリンズ等により共同出願された米国特許出
願第07/941,507号に記載されており、その開示は、本願
の一部として組み込まれる。この出願において、フリー
なシリコン源を含んだＲＦ電力プラズマエッチングチャ
ンバが開示されており、それは例えば、シリコンで構成
された、又はプラズマと接触する別のフリーなシリコン
源で構成された、チャンバ壁のシリコンライナのような
第３電極となる。この第３電極は、フッ素を取り除くカ
ーボン原子のソースとしてグラファイトで構成されても
よい。このような補助電極の温度は、およそ 200℃から
300℃の範囲に維持されるのが好ましい。加熱された石
英側壁と同様にエッチング反応器内で別に加熱されたシ
リコン源を提供することは、所望のカーボンフッ素ポリ
マの形成を促進するものであって、1993年10月15日にラ
イス等により共同出願された米国特許出願第08/138,060
号に更に詳しく説明されており、その開示は、本願の一
部として組み込まれる。
９月８日にコリンズ等により共同出願された米国特許出
願第07/941,507号に記載されており、その開示は、本願
の一部として組み込まれる。この出願において、フリー
なシリコン源を含んだＲＦ電力プラズマエッチングチャ
ンバが開示されており、それは例えば、シリコンで構成
された、又はプラズマと接触する別のフリーなシリコン
源で構成された、チャンバ壁のシリコンライナのような
第３電極となる。この第３電極は、フッ素を取り除くカ
ーボン原子のソースとしてグラファイトで構成されても
よい。このような補助電極の温度は、およそ 200℃から
300℃の範囲に維持されるのが好ましい。加熱された石
英側壁と同様にエッチング反応器内で別に加熱されたシ
リコン源を提供することは、所望のカーボンフッ素ポリ
マの形成を促進するものであって、1993年10月15日にラ
イス等により共同出願された米国特許出願第08/138,060
号に更に詳しく説明されており、その開示は、本願の一
部として組み込まれる。
【００１４】本発明の酸化物プラズマエッチングプロセ
ス中に生成されたプラズマは、例えば接地電極とＲＦ電
源に接続される第２電極を設けることによって、プラズ
マチャンバ又は隣接するチャンバで生成される従来の方
法によるプラズマであってもよい。しかしながら、好適
な実施例において、本発明の酸化物プラズマエッチング
プロセスで用いられるプラズマは、従来の容量結合され
たプラズマ発生器とは対照的に、電磁結合されたプラズ
マ発生器により生成されるプラズマである高密度プラズ
マである。この電磁結合されたプラズマ発生器の様々な
例が、1992年１月24日にマークス等により共同出願され
た米国特許出願第07/826,310号に記載されており、この
開示は、本願の一部として組み込まれる。
ス中に生成されたプラズマは、例えば接地電極とＲＦ電
源に接続される第２電極を設けることによって、プラズ
マチャンバ又は隣接するチャンバで生成される従来の方
法によるプラズマであってもよい。しかしながら、好適
な実施例において、本発明の酸化物プラズマエッチング
プロセスで用いられるプラズマは、従来の容量結合され
たプラズマ発生器とは対照的に、電磁結合されたプラズ
マ発生器により生成されるプラズマである高密度プラズ
マである。この電磁結合されたプラズマ発生器の様々な
例が、1992年１月24日にマークス等により共同出願され
た米国特許出願第07/826,310号に記載されており、この
開示は、本願の一部として組み込まれる。
【００１５】上述のマークス等による出願第07/826,310
号に記載されているように、用語「電磁結合プラズマ発
生器」は、容量結合された発生器ではなく、プラズマを
発生するために電磁界を用いるプラズマ発生器のタイプ
を定めるべく意図されている。この電磁結合プラズマ発
生器は、ここで「高密度」として特徴づける立方センチ
メートル当たり約1010イオンより大きいイオン密度を有
するプラズマを発生し、それは、本発明のプロセスで使
用するプラズマ密度として好ましい。松尾等による米国
特許第 4,401,054号、米国特許第 4,492,620号およびガ
ンバリ(Ghanbari)による米国特許第 4,778,561号（ここ
で３つの特許を相互参照されたい）、同じく1986年７月
／８月号であるJournal of Vacuum Science Technology
B, Vol.4, No.4 の 818-821ページに発表された"SiO2
Planarization Technology With Biasing and Electron
Cyclotron Resonance Plasma Deposition forSubmicro
n Interconnections"に開示された電子サイクロトロン
共鳴（ＥＣＲ）型プラズマ発生器は、用語「電磁結合プ
ラズマ発生器」に含まれる。
号に記載されているように、用語「電磁結合プラズマ発
生器」は、容量結合された発生器ではなく、プラズマを
発生するために電磁界を用いるプラズマ発生器のタイプ
を定めるべく意図されている。この電磁結合プラズマ発
生器は、ここで「高密度」として特徴づける立方センチ
メートル当たり約1010イオンより大きいイオン密度を有
するプラズマを発生し、それは、本発明のプロセスで使
用するプラズマ密度として好ましい。松尾等による米国
特許第 4,401,054号、米国特許第 4,492,620号およびガ
ンバリ(Ghanbari)による米国特許第 4,778,561号（ここ
で３つの特許を相互参照されたい）、同じく1986年７月
／８月号であるJournal of Vacuum Science Technology
B, Vol.4, No.4 の 818-821ページに発表された"SiO2
Planarization Technology With Biasing and Electron
Cyclotron Resonance Plasma Deposition forSubmicro
n Interconnections"に開示された電子サイクロトロン
共鳴（ＥＣＲ）型プラズマ発生器は、用語「電磁結合プ
ラズマ発生器」に含まれる。
【００１６】また、スタインバーグ等による米国特許第
4,368,092号またはフラム等による米国特許第 4,918,0
31号で記載された誘導結合ヘリカルすなわち円筒形状共
鳴器は、用語「電磁結合プラズマ発生器」に含まれ、こ
れらの両方の特許を相互参照されたい。また、ボスウェ
ルによる米国特許第 4,810,935号に記載されたヘリコン
拡散共鳴器も、用語「電磁結合プラズマ発生器」に含ま
れ、これも参照されたい。オグルによる米国特許第 4,9
48,458号は、変圧器に結合されたプラズマ発生器からな
る電磁結合プラズマ発生器の別のタイプについて開示し
ており、参照されたい。このような高密度プラズマのＲ
Ｆ源パワーレベルは、およそ 500ワットから５キロワッ
ト（ｋｗ）の範囲を変動し、プラズマ発生器のタイプ、
チャンバのサイズ、所望のエッチング速度等に依存す
る。例えば、およそ６リットルのエッチングチャンバ
と、１分当たりおよそ5000オングストロームの所望のエ
ッチング速度に関するＥＣＲ型電磁結合プラズマ発生器
を用いると、典型的に電力はおよそ２から３ｋｗの範囲
をとる。２リットルのエッチングチャンバと１分当たり
およそ5000オングストロームの所望のエッチング速度に
関して用いられる誘導型電磁結合プラズマ発生器に対し
ては、典型的に電力はおよそ１から３ｋｗの範囲をと
る。高密度プラズマが発生されるべきであるとき、パワ
ー密度、すなわちプラズマ発生チャンバの体積に対する
パワーレベルが、４リットルのプラズマ発生チャンバに
おいておよそ1000ワットのパワーレベルに相当すべきで
ある。ＲＦバイアスパワーは典型的に、チャンバ壁をグ
ランドとして用い及び／又は別の電極をグランドとして
用いて、エッチングされるべき基板が存在する電極に与
えられる。バイアスパワーは、エッチングされる基板上
に数百ボルトの負のＤＣバイアスを生成するように調節
される。代表的なバイアスパワーは、 200ミリメートル
径の基板に対して 600〜1400ワットであり、100 〜300
ボルトのＤＣバイアスを生成する。
4,368,092号またはフラム等による米国特許第 4,918,0
31号で記載された誘導結合ヘリカルすなわち円筒形状共
鳴器は、用語「電磁結合プラズマ発生器」に含まれ、こ
れらの両方の特許を相互参照されたい。また、ボスウェ
ルによる米国特許第 4,810,935号に記載されたヘリコン
拡散共鳴器も、用語「電磁結合プラズマ発生器」に含ま
れ、これも参照されたい。オグルによる米国特許第 4,9
48,458号は、変圧器に結合されたプラズマ発生器からな
る電磁結合プラズマ発生器の別のタイプについて開示し
ており、参照されたい。このような高密度プラズマのＲ
Ｆ源パワーレベルは、およそ 500ワットから５キロワッ
ト（ｋｗ）の範囲を変動し、プラズマ発生器のタイプ、
チャンバのサイズ、所望のエッチング速度等に依存す
る。例えば、およそ６リットルのエッチングチャンバ
と、１分当たりおよそ5000オングストロームの所望のエ
ッチング速度に関するＥＣＲ型電磁結合プラズマ発生器
を用いると、典型的に電力はおよそ２から３ｋｗの範囲
をとる。２リットルのエッチングチャンバと１分当たり
およそ5000オングストロームの所望のエッチング速度に
関して用いられる誘導型電磁結合プラズマ発生器に対し
ては、典型的に電力はおよそ１から３ｋｗの範囲をと
る。高密度プラズマが発生されるべきであるとき、パワ
ー密度、すなわちプラズマ発生チャンバの体積に対する
パワーレベルが、４リットルのプラズマ発生チャンバに
おいておよそ1000ワットのパワーレベルに相当すべきで
ある。ＲＦバイアスパワーは典型的に、チャンバ壁をグ
ランドとして用い及び／又は別の電極をグランドとして
用いて、エッチングされるべき基板が存在する電極に与
えられる。バイアスパワーは、エッチングされる基板上
に数百ボルトの負のＤＣバイアスを生成するように調節
される。代表的なバイアスパワーは、 200ミリメートル
径の基板に対して 600〜1400ワットであり、100 〜300
ボルトのＤＣバイアスを生成する。
【００１７】図２は、本発明の酸化物プラズマエッチン
グプロセスの実践に使用するのに適したエッチング装置
を示し、反応器システム１００が、陽極酸化されたアル
ミニウム又は別に適した材料で形成される真空チャンバ
ハウジング１１０を備え、このハウジングは、側壁１２
０、頂壁１３０および底壁１４０を有する。頂壁１３０
は、側壁１２０−１２０の間に形成される下部チャンバ
基板処理部１６０Ｂと、ドーム側壁１７Ｗ及びドーム頂
壁１７０Ｔからなるドームにより形成される上部チャン
バプラズマソース部１６０Ａの間に中央開口部１５０を
備える。ドーム頂壁１７０Ｔは、石英のような絶縁体で
形成される単一のまたは二重に壁をつけた逆向きのカッ
プとして構成される。チャンバハウジング１１０内部
（チャンバ１６０）の排気が、真空ライン１９０のスロ
ットルバルブ１８０により制御され、真空ライン１９０
は、底壁１４０に差し込まれ、１つ以上の真空ポンプか
らなる真空ポンプシステム２１０と連通する。
グプロセスの実践に使用するのに適したエッチング装置
を示し、反応器システム１００が、陽極酸化されたアル
ミニウム又は別に適した材料で形成される真空チャンバ
ハウジング１１０を備え、このハウジングは、側壁１２
０、頂壁１３０および底壁１４０を有する。頂壁１３０
は、側壁１２０−１２０の間に形成される下部チャンバ
基板処理部１６０Ｂと、ドーム側壁１７Ｗ及びドーム頂
壁１７０Ｔからなるドームにより形成される上部チャン
バプラズマソース部１６０Ａの間に中央開口部１５０を
備える。ドーム頂壁１７０Ｔは、石英のような絶縁体で
形成される単一のまたは二重に壁をつけた逆向きのカッ
プとして構成される。チャンバハウジング１１０内部
（チャンバ１６０）の排気が、真空ライン１９０のスロ
ットルバルブ１８０により制御され、真空ライン１９０
は、底壁１４０に差し込まれ、１つ以上の真空ポンプか
らなる真空ポンプシステム２１０と連通する。
【００１８】プロセスガスが、３つのマニホールド射出
ソースＧ１、Ｇ２およびＧ３によりチャンバ１１０に供
給される。この３つのマニホールド射出ソースは、それ
ぞれソース領域１６０Ａの底部、ドーム頂部１７０Ｔ、
およびエッチングされる基板５の周囲に位置する。全体
のガス流は、経路３４に沿って、チャンバソース領域１
６０Ａから基板５の方向へ、また経路３６に沿って基板
５から出口マニホールド３３０の方向へ、そして経路３
７に沿って出口マニホールド３３０から真空システム２
１０の方向へ流れる。ＲＦエネルギは、ドームに隣接す
るドーム側壁１７Ｗに、少なくとも１巻きのアンテナ３
００すなわちコイルからなるソースにより供給され、こ
のコイルは、ＲＦ供給部および整合ネットワーク３１０
により電力を供給される。アンテナ３００は、プラズマ
ソースと効果的に誘導結合するために、共鳴するように
同調され、すなわち例えばコンデンサなどの集中エレメ
ントを用いて共鳴される。プラズマは、コイルアンテナ
３００内に形成される体積に集中するドームにおいて発
生される。イオン、電子、フリーなラジカルおよび励起
した中性のものを含んだ活性種が、ガスマニホールドシ
ステムＧ１、Ｇ２およびＧ３により発生されるガス流に
よる拡散およびバルク流でエッチングされる基板５の方
向に流れる。ソース４２０およびバイアス整合ネットワ
ーク４３０を備えるバイアスエネルギ入力装置４１０
は、基板支持電極３２０にＲＦエネルギを結合し、プラ
ズマシース電圧を基板で選択的に上昇させ、基板のイオ
ンエネルギを選択的に上昇する。
ソースＧ１、Ｇ２およびＧ３によりチャンバ１１０に供
給される。この３つのマニホールド射出ソースは、それ
ぞれソース領域１６０Ａの底部、ドーム頂部１７０Ｔ、
およびエッチングされる基板５の周囲に位置する。全体
のガス流は、経路３４に沿って、チャンバソース領域１
６０Ａから基板５の方向へ、また経路３６に沿って基板
５から出口マニホールド３３０の方向へ、そして経路３
７に沿って出口マニホールド３３０から真空システム２
１０の方向へ流れる。ＲＦエネルギは、ドームに隣接す
るドーム側壁１７Ｗに、少なくとも１巻きのアンテナ３
００すなわちコイルからなるソースにより供給され、こ
のコイルは、ＲＦ供給部および整合ネットワーク３１０
により電力を供給される。アンテナ３００は、プラズマ
ソースと効果的に誘導結合するために、共鳴するように
同調され、すなわち例えばコンデンサなどの集中エレメ
ントを用いて共鳴される。プラズマは、コイルアンテナ
３００内に形成される体積に集中するドームにおいて発
生される。イオン、電子、フリーなラジカルおよび励起
した中性のものを含んだ活性種が、ガスマニホールドシ
ステムＧ１、Ｇ２およびＧ３により発生されるガス流に
よる拡散およびバルク流でエッチングされる基板５の方
向に流れる。ソース４２０およびバイアス整合ネットワ
ーク４３０を備えるバイアスエネルギ入力装置４１０
は、基板支持電極３２０にＲＦエネルギを結合し、プラ
ズマシース電圧を基板で選択的に上昇させ、基板のイオ
ンエネルギを選択的に上昇する。
【００１９】例示した実施例において、チャンバ１１０
は、上述のプラズマに関してフッ素スカベンジャを提供
する独自の３電極構成を備える。基板支持電極３２０は
カソードを備え、チャンバ側壁１２０はアノードを備
え、第３の電極はドーム頂部プレート１７０Ｔの下方に
位置する犠牲電極１７Ｓを備える。この第３電極は、浮
動していてもよいが、好ましくは接地されるか又はＲＦ
パワー供給部４００に連結されるかのいずれかであり、
シリコンもしくはシリコン含有合金またはグラファイト
のようなカーボンで生成されるのが好ましい。過剰なフ
ッ素イオンは、この第３電極と相互作用し、ある場合に
はＳｉＦX 又はＣＦX を形成し、それによってプラズマ
中のフッ素イオンの総数を減らす。
は、上述のプラズマに関してフッ素スカベンジャを提供
する独自の３電極構成を備える。基板支持電極３２０は
カソードを備え、チャンバ側壁１２０はアノードを備
え、第３の電極はドーム頂部プレート１７０Ｔの下方に
位置する犠牲電極１７Ｓを備える。この第３電極は、浮
動していてもよいが、好ましくは接地されるか又はＲＦ
パワー供給部４００に連結されるかのいずれかであり、
シリコンもしくはシリコン含有合金またはグラファイト
のようなカーボンで生成されるのが好ましい。過剰なフ
ッ素イオンは、この第３電極と相互作用し、ある場合に
はＳｉＦX 又はＣＦX を形成し、それによってプラズマ
中のフッ素イオンの総数を減らす。
【００２０】以下の例は、本発明によるプロセスを例示
するのに役立つであろう。例１ ＬＰＣＶＤにより堆積されたシリコン窒化物層上に、お
よそ5000〜 10,000 オングストロームのホトレジストマ
スクと、そのマスクの下方のシリコン酸化物層を有する
シリコンウェハを備え、シリコン窒化物層は、シリコン
ウェハ上の段にわたって形成され、図１に示す構造と同
様の構造を形成している 200ミリメートル径の基板が、
図２に関して上述されたようなアプライドマテリアル社
により商業的に利用可能なCentura TM HDP Dielectric
Etch System であるＲＦエッチングチャンバにおいてエ
ッチングされた。シリコンで作られ、およそ 200℃の温
度でエッチングチャンバで保持された第３接地電極が、
フッ素スカベンジャを含んだシリコン源として用いられ
た。6-15 sccm のＣ4 Ｆ8 がフッ素置換ヒドロカーボン
エッチングガスとして、水素原子を有するガスとしての
0-10 sccm のＣＨ3Ｆとともにチャンバに流される。エ
ッチングチャンバ内の圧力は、エッチング中におよそ2-
10ミリトルに維持され、基板温度は、（ホトレジストの
材料により）およそ80-100℃に維持された。プラズマ発
生器のパワーレベルは、およそ1000-3000 ワットに保た
れた。ＤＣバイアス電圧が、ＲＦバイアスパワーを800-
1800ワットに調節することによって、エッチング中に基
板上に保たれた。エッチングチャンバのルーフおよび壁
温度が、それぞれ100-220 ℃と100-215 ℃に維持され
た。ヘリウム圧は7-15トルであり、チラー温度は10℃で
あった。エッチングはマスクの開口部を通して実行さ
れ、それによってレジストマスクを通して酸化物層のエ
ッチングされた開口の下方の窒化物層を露光する。上述
の各パラメータに対して、好ましい値は、開示された範
囲の中間の値である。段の側壁上の窒化物層の部分を含
んだ酸化物および窒化物層のそれぞれが、ＳＥＭによっ
て検査され、エッチングされた酸化物とエッチングされ
た窒化物との比、すなわち本発明のエッチングプロセス
の平らな領域上の窒化物に対する選択性が、およそ20〜
50：１であることが発見され、段の側壁上の選択性が、
およそ20〜30：１であることが発見された。
するのに役立つであろう。例１ ＬＰＣＶＤにより堆積されたシリコン窒化物層上に、お
よそ5000〜 10,000 オングストロームのホトレジストマ
スクと、そのマスクの下方のシリコン酸化物層を有する
シリコンウェハを備え、シリコン窒化物層は、シリコン
ウェハ上の段にわたって形成され、図１に示す構造と同
様の構造を形成している 200ミリメートル径の基板が、
図２に関して上述されたようなアプライドマテリアル社
により商業的に利用可能なCentura TM HDP Dielectric
Etch System であるＲＦエッチングチャンバにおいてエ
ッチングされた。シリコンで作られ、およそ 200℃の温
度でエッチングチャンバで保持された第３接地電極が、
フッ素スカベンジャを含んだシリコン源として用いられ
た。6-15 sccm のＣ4 Ｆ8 がフッ素置換ヒドロカーボン
エッチングガスとして、水素原子を有するガスとしての
0-10 sccm のＣＨ3Ｆとともにチャンバに流される。エ
ッチングチャンバ内の圧力は、エッチング中におよそ2-
10ミリトルに維持され、基板温度は、（ホトレジストの
材料により）およそ80-100℃に維持された。プラズマ発
生器のパワーレベルは、およそ1000-3000 ワットに保た
れた。ＤＣバイアス電圧が、ＲＦバイアスパワーを800-
1800ワットに調節することによって、エッチング中に基
板上に保たれた。エッチングチャンバのルーフおよび壁
温度が、それぞれ100-220 ℃と100-215 ℃に維持され
た。ヘリウム圧は7-15トルであり、チラー温度は10℃で
あった。エッチングはマスクの開口部を通して実行さ
れ、それによってレジストマスクを通して酸化物層のエ
ッチングされた開口の下方の窒化物層を露光する。上述
の各パラメータに対して、好ましい値は、開示された範
囲の中間の値である。段の側壁上の窒化物層の部分を含
んだ酸化物および窒化物層のそれぞれが、ＳＥＭによっ
て検査され、エッチングされた酸化物とエッチングされ
た窒化物との比、すなわち本発明のエッチングプロセス
の平らな領域上の窒化物に対する選択性が、およそ20〜
50：１であることが発見され、段の側壁上の選択性が、
およそ20〜30：１であることが発見された。
【００２１】例２ ＰＥＣＶＤにより堆積されたシリコン窒化物層上に、お
よそ5000-10,000 オングストロームのホトレジストマス
クと、そのマスクの下方のシリコン酸化物層を有するシ
リコンウェハを備え、シリコン窒化物層は、シリコンウ
ェハ上の段にわたって形成され、図１に示す構造と同様
の構造を形成している 200ミリメートル径の基板が、図
２に関して上述されたようなアプライドマテリアル社に
より商業的に利用可能なCentura TM HDP Dielectric Et
ch System であるＲＦエッチングチャンバにおいてエッ
チングされた。シリコンで作られ、およそ 200℃の温度
でエッチングチャンバで保持された第３接地電極が、フ
ッ素スカベンジャを含んだシリコン源として用いられ
た。5-25 sccm のＣ2 Ｆ6 がフッ素置換ヒドロカーボン
エッチングガスとして、水素原子を有するガスとしての
25-35 sccmのＣ2 Ｈ2とともにチャンバに流される。エ
ッチングチャンバ内の圧力は、エッチング中におよそ7-
50ミリトルに維持され、基板温度は、（ホトレジストの
材料により）およそ50℃に維持された。プラズマ発生器
のパワーレベルは、およそ1600-2400 ワットに保たれ
た。200 ボルトＤＣよりも大きいバイアス電圧が、ＲＦ
バイアスパワーを1100-1600 ワットに調節することによ
って、エッチング中に基板上に保たれた。エッチングチ
ャンバのルーフおよび壁温度が、それぞれ175-210 ℃と
200-220 ℃に維持された。ヘリウム圧は7-10トルであ
り、チラー温度は10℃であった。エッチングはマスクの
開口部を通して約1-2 分間実行され、それによってレジ
ストマスクを通して酸化物層のエッチングされた開口の
下方の窒化物層を露光する。上述の各パラメータに対し
て、好ましい値は、開示された範囲の中間の値である。
よそ5000-10,000 オングストロームのホトレジストマス
クと、そのマスクの下方のシリコン酸化物層を有するシ
リコンウェハを備え、シリコン窒化物層は、シリコンウ
ェハ上の段にわたって形成され、図１に示す構造と同様
の構造を形成している 200ミリメートル径の基板が、図
２に関して上述されたようなアプライドマテリアル社に
より商業的に利用可能なCentura TM HDP Dielectric Et
ch System であるＲＦエッチングチャンバにおいてエッ
チングされた。シリコンで作られ、およそ 200℃の温度
でエッチングチャンバで保持された第３接地電極が、フ
ッ素スカベンジャを含んだシリコン源として用いられ
た。5-25 sccm のＣ2 Ｆ6 がフッ素置換ヒドロカーボン
エッチングガスとして、水素原子を有するガスとしての
25-35 sccmのＣ2 Ｈ2とともにチャンバに流される。エ
ッチングチャンバ内の圧力は、エッチング中におよそ7-
50ミリトルに維持され、基板温度は、（ホトレジストの
材料により）およそ50℃に維持された。プラズマ発生器
のパワーレベルは、およそ1600-2400 ワットに保たれ
た。200 ボルトＤＣよりも大きいバイアス電圧が、ＲＦ
バイアスパワーを1100-1600 ワットに調節することによ
って、エッチング中に基板上に保たれた。エッチングチ
ャンバのルーフおよび壁温度が、それぞれ175-210 ℃と
200-220 ℃に維持された。ヘリウム圧は7-10トルであ
り、チラー温度は10℃であった。エッチングはマスクの
開口部を通して約1-2 分間実行され、それによってレジ
ストマスクを通して酸化物層のエッチングされた開口の
下方の窒化物層を露光する。上述の各パラメータに対し
て、好ましい値は、開示された範囲の中間の値である。
【００２２】段の側壁上の窒化物層の部分を含んだ酸化
物および窒化物層のそれぞれが、ＳＥＭによって検査さ
れ、エッチングされた酸化物とエッチングされた窒化物
との比、すなわち本発明のエッチングプロセスの平らな
領域上の窒化物に対する選択性が、およそ100 〜200 ：
１であることが発見され、段の側壁上の選択性が、およ
そ40〜80：１であることが発見された。従って、本発明
のプロセスは、窒化物層の存在下で、フッ素スカベンジ
ャと一緒に用いられるフッ素置換ヒドロカーボンエッチ
ングガスを加えることによって、下層基板面に対する窒
化物層の位置に独立した窒化物に対する高い選択性を示
す、酸化物層のプラズマエッチングを提供するものであ
る。さらに、エッチングプロセス中に酸素原子を有する
ガスをガス混合物に対して加えることによって、エッチ
ング速度は上がり、チャンバ壁への堆積物は減じられ
る。
物および窒化物層のそれぞれが、ＳＥＭによって検査さ
れ、エッチングされた酸化物とエッチングされた窒化物
との比、すなわち本発明のエッチングプロセスの平らな
領域上の窒化物に対する選択性が、およそ100 〜200 ：
１であることが発見され、段の側壁上の選択性が、およ
そ40〜80：１であることが発見された。従って、本発明
のプロセスは、窒化物層の存在下で、フッ素スカベンジ
ャと一緒に用いられるフッ素置換ヒドロカーボンエッチ
ングガスを加えることによって、下層基板面に対する窒
化物層の位置に独立した窒化物に対する高い選択性を示
す、酸化物層のプラズマエッチングを提供するものであ
る。さらに、エッチングプロセス中に酸素原子を有する
ガスをガス混合物に対して加えることによって、エッチ
ング速度は上がり、チャンバ壁への堆積物は減じられ
る。
【００２３】ここで記載した本発明の実施例は、本発明
を実践する際に様々に変更されることが理解されるであ
ろう。特許請求の範囲に記載した事項は、本発明の範囲
を定めるものであり、その範囲内の発明およびそれに均
等な発明を包含するものである。
を実践する際に様々に変更されることが理解されるであ
ろう。特許請求の範囲に記載した事項は、本発明の範囲
を定めるものであり、その範囲内の発明およびそれに均
等な発明を包含するものである。
【図１】本発明に従ったプロセスによりエッチングされ
る典型的な構造を示した部分的な横断面図であり、エッ
チングされるべき酸化物部と、下層にほぼ垂直な窒化物
部を有した平らでない形状をその構造は有している。
る典型的な構造を示した部分的な横断面図であり、エッ
チングされるべき酸化物部と、下層にほぼ垂直な窒化物
部を有した平らでない形状をその構造は有している。
【図２】本発明に従ったプロセスで使用するのに適した
好適なエッチング装置の横断面図である。
好適なエッチング装置の横断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メイ チャン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95070 サラトガ コーテ デ アーグエ ロ 12881 (72)発明者 ポール アーレオ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94102 エディー ストリート 1154シー (72)発明者 ハオイーアン リー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95117 サン ホセ フェルプス アベニ ュー 1058 (72)発明者 ハイマン レヴェインスタイン アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07922バークレイ ハイツ ロビンス ア ベニュー 132
Claims (18)
- 【請求項１】 平坦でない表面上の窒化物を含む窒化物
の存在下で、窒化物に対して高い選択性を示すことがで
きる、酸化物をプラズマエッチングする方法であって、
酸化物をガス混合物に接触させ、そのガスが、 ａ）Ｃ4 Ｆ8 、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 およびＣ3 Ｆ8 から選
択される１種以上のフッ素置換ヒドロカーボンエッチン
グガスと、 ｂ）１種以上の水素を含んだガスとを、含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項２】 前記フッ素置換ヒドロカーボンエッチン
グガスが、Ｃ4 Ｆ8を含むことを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項３】 前記水素を含んだガスが、ＣＨ3 Ｆを含
むことを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 エッチングチャンバ圧力が、およそ２〜
10ミリトルであることを特徴とする請求項３に記載の方
法。 - 【請求項５】 前記水素を含んだガスが、ＣＨ2 Ｆ2 を
含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項６】 前記ガス混合物が、フッ素スカベンジャ
の存在下で酸化物に接触することを特徴とする請求項１
ないし５のいずれかに記載の方法。 - 【請求項７】 前記フッ素スカベンジャが、シリコンお
よびカーボンから選択されることを特徴とする請求項６
に記載の方法。 - 【請求項８】 前記フッ素スカベンジャが、前記ガス混
合物のプラズマと接触し、前記酸化物および窒化物から
離されたシリコン固体を含むことを特徴とする請求項７
に記載の方法。 - 【請求項９】 前記シリコン固体が接地されることを特
徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記シリコン固体が、およそ 200℃か
ら 280℃の範囲内の温度に維持されることを特徴とする
請求項８に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記水素を含んだガスが、Ｃ2 Ｈ2 を
含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記フッ素置換ヒドロカーボンエッチ
ングガスが、ＣＦ4、Ｃ2 Ｆ6 およびＣ3 Ｆ8 から選択
されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記フッ素置換ヒドロカーボンエッチ
ングガスが、Ｃ2 Ｆ 6 を含むことを特徴とする請求項１
２に記載の方法。 - 【請求項１４】 エッチングチャンバ圧力が、およそ７
〜50ミリトルであることを特徴とする請求項１３に記載
の方法。 - 【請求項１５】 前記ガス混合物が、フッ素スカベンジ
ャの存在下の酸化物に接触することを特徴とする請求項
１１ないし１４のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１６】 前記フッ素スカベンジャが、シリコン
およびカーボンから選択されることを特徴とする請求項
１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記フッ素スカベンジャが、前記ガス
混合物のプラズマに接触し、前記酸化物および窒化物か
ら離されるシリコン固体を含むことを特徴とする請求項
１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記シリコン固体が接地されることを
特徴とする請求項１７に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US56518495A | 1995-11-28 | 1995-11-28 | |
| US08/565184 | 1995-11-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172005A true JPH09172005A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=24257538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8309066A Withdrawn JPH09172005A (ja) | 1995-11-28 | 1996-11-20 | 窒化物に対して高い選択性を示すことができる、酸化物をプラズマエッチングする方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0777267A1 (ja) |
| JP (1) | JPH09172005A (ja) |
| KR (1) | KR970030458A (ja) |
Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
| US5880037A (en) * | 1992-09-08 | 1999-03-09 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch process using a mixture of a fluorine-substituted hydrocarbon and acetylene that provides high selectivity to nitride and is suitable for use on surfaces of uneven topography |
| US6183655B1 (en) | 1997-09-19 | 2001-02-06 | Applied Materials, Inc. | Tunable process for selectively etching oxide using fluoropropylene and a hydrofluorocarbon |
| US6133153A (en) * | 1998-03-30 | 2000-10-17 | Lam Research Corporation | Self-aligned contacts for semiconductor device |
| US6123862A (en) | 1998-04-24 | 2000-09-26 | Micron Technology, Inc. | Method of forming high aspect ratio apertures |
| US6228279B1 (en) * | 1998-09-17 | 2001-05-08 | International Business Machines Corporation | High-density plasma, organic anti-reflective coating etch system compatible with sensitive photoresist materials |
| US6228774B1 (en) | 1998-12-29 | 2001-05-08 | Lam Research Corporation | High aspect ratio sub-micron contact etch process in an inductively-coupled plasma processing system |
| US7547635B2 (en) * | 2002-06-14 | 2009-06-16 | Lam Research Corporation | Process for etching dielectric films with improved resist and/or etch profile characteristics |
| US7875199B2 (en) | 2003-11-11 | 2011-01-25 | Showa Denko K.K. | Radical generating method, etching method and apparatus for use in these methods |
| JP7110034B2 (ja) * | 2018-08-24 | 2022-08-01 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチングする方法及びプラズマ処理装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1159012A (en) | 1980-05-02 | 1983-12-20 | Seitaro Matsuo | Plasma deposition apparatus |
| US4368092A (en) | 1981-04-02 | 1983-01-11 | The Perkin-Elmer Corporation | Apparatus for the etching for semiconductor devices |
| DE3378508D1 (en) | 1982-09-10 | 1988-12-22 | Nippon Telegraph & Telephone | Plasma deposition method and apparatus |
| CA1247757A (en) | 1985-05-03 | 1988-12-28 | The Australian National University | Method and apparatus for producing large volume magnetoplasmas |
| US4778561A (en) | 1987-10-30 | 1988-10-18 | Veeco Instruments, Inc. | Electron cyclotron resonance plasma source |
| US4918031A (en) | 1988-12-28 | 1990-04-17 | American Telephone And Telegraph Company,At&T Bell Laboratories | Processes depending on plasma generation using a helical resonator |
| US4948458A (en) | 1989-08-14 | 1990-08-14 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for producing magnetically-coupled planar plasma |
| US5423945A (en) | 1992-09-08 | 1995-06-13 | Applied Materials, Inc. | Selectivity for etching an oxide over a nitride |
| JP2720763B2 (ja) * | 1993-09-17 | 1998-03-04 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07161702A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-06-23 | Applied Materials Inc | 酸化物のプラズマエッチング方法 |
-
1996
- 1996-10-31 EP EP96117494A patent/EP0777267A1/en not_active Withdrawn
- 1996-11-20 JP JP8309066A patent/JPH09172005A/ja not_active Withdrawn
- 1996-11-28 KR KR1019960061451A patent/KR970030458A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0777267A1 (en) | 1997-06-04 |
| KR970030458A (ko) | 1997-06-26 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040203 |