(57)【要約】【課題】  製品の品質の許容レベルを維持しつつ、エッチング速度の増加を与えるエッチング方法の提供。【解決手段】  少なくともいくつかの実施形態においては、本発明は、ＣＦ4、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を適用するステップと、高密度低衝撃エネルギープラズマを形成するステップとを含むプラズマエッチング法である。高密度低衝撃エネルギープラズマは、高供給源低バイアス電力設定を用いることにより形成される。ガス混合物は、更に、Ｈ2、ＮＨ3、ヒドロフルオロカーボンガス及び/又はフルオロカーボンガスを含むことができる。ヒドロフルオロカーボンは、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ；及び/又はＣＨＦ3を含むことができる。フルオロカーボンガスは、Ｃ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6及び/又はＣ5Ｆ8を含むことができる。【選択図】  図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ＣＦ4、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を適用するステップと、
ｂ）高密度低衝撃エネルギープラズマを形成するステップと、
を含む、プラズマエッチング法。
【請求項２】
該高密度低衝撃エネルギープラズマが高供給電力と低バイアス電力によって形成される、請求項１記載のプラズマエッチング法。
【請求項３】
該高供給電力が約０ワット〜約２０００ワットであり、該低バイアス電力が約１０００ワット〜約３０００ワットである、請求項２記載のプラズマエッチング法。
【請求項４】
該高密度低衝撃エネルギープラズマの電子密度が約５×１０10電子/ｃｍ3である、請求項１記載のプラズマエッチング法。
【請求項５】
該高密度低衝撃エネルギープラズマの電子密度が約５×１０10電子/ｃｍ3より大きい、請求項１記載のプラズマエッチング法。
【請求項６】
該高密度低衝撃エネルギープラズマの電子密度が約1×１０11電子/ｃｍ3より大きい、請求項５記載のプラズマエッチング法。
【請求項７】
該ガス混合物がＨ2を更に含んでいる、請求項１記載のプラズマエッチング法。
【請求項８】
該ガス混合物がフルオロカーボンガスを更に含んでいる、請求項７記載のプラズマエッチング法。
【請求項９】
該フルオロカーボンガスが（１）Ｃ4Ｆ8；（２）Ｃ4Ｆ6；又はＣ5Ｆ8の少なくとも１つを含んでいる、請求項８記載のプラズマエッチング法。
【請求項１０】
該ガス混合物が、ヒドロフルオロカーボンガスを更に含んでいる、請求項１記載のプラズマエッチング法。
【請求項１１】
該ヒドロフルオロカーボンガスが、（１）ＣＨ2Ｆ2；（２）ＣＨ3Ｆ；又は（３）ＣＨＦ3の少なくとも１つを含んでいる、請求項１０記載のプラズマエッチング法。
【請求項１２】
該ガス混合物がＮＨ3を更に含んでいる、請求項１記載のプラズマエッチング法。
【請求項１３】
該ガス混合物がヒドロフルオロカーボンガスを更に含んでいる、請求項１２記載のプラズマエッチング法。
【請求項１４】
該ヒドロフルオロカーボンガスが、（１）ＣＨ2Ｆ2；（２）ＣＨ3Ｆ；又は（３）ＣＨＦ3の少なくとも１つを含んでいる、請求項１３記載のプラズマエッチング法。
【請求項１５】
該ガス混合物がフルオロカーボンガスを更に含んでいる、請求項１３記載のプラズマエッチング法。
【請求項１６】
該フルオロカーボンガスが（１）Ｃ4Ｆ8；（２）Ｃ4Ｆ6；又はＣ5Ｆ8の少なくとも１つを含んでいる、請求項１５記載のプラズマエッチング法。
【請求項１７】
半導体ウエハをエッチングするステップを更に含む、請求項１記載のプラズマエッチング法。
【請求項１８】
該半導体ウエハが誘電物質を含み、該半導体ウエハをエッチングするステップが該誘電物質をエッチングする工程を含んでいる、請求項１７記載のプラズマエッチング法。
【請求項１９】
該誘電物質をエッチングする工程が、７０００オングストローム/ｍｉｎより速いエッチング速度である、請求項１８記載のプラズマエッチング法。
【請求項２０】
プラズマリアクタ内で特徴部をエッチングする方法であって、
ａ）半導体ウエハを準備するステップと、
ｂ）該半導体ウエハ上にＣＦ4、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を適用するステップと、
ｃ）高密度低衝撃エネルギープラズマを形成するステップと、
ｄ）該半導体ウエハをエッチングして該半導体ウエハ内に特徴部を形成するステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２１】
該高密度低衝撃エネルギープラズマの電子密度が約５×１０10電子/ｃｍ3である、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
該高密度低衝撃エネルギープラズマの電子密度が約５×１０10電子/ｃｍ3より大きい、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
該高密度低衝撃エネルギープラズマの電子密度が約1×１０11電子/ｃｍ3より大きい、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
該高密度低衝撃エネルギープラズマが高供給電力と低バイアス電力によって形成される、請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
該半導体ウエハの直径が約３００ｍｍである、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
該高供給電力が約０ワット〜約２０００ワットであり、該低バイアス電力が約１０００ワット〜約３０００ワットである、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
該高供給電力が約５００ワット〜約２０００ワットである、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
該高供給電力が約１０００ワットであり、該低バイアス電力が約２８００ワットである、請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
該高供給電力が約１５００ワットであり、該低バイアス電力が約２８００ワットである、請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
該半導体ウエハの直径が約２００ｍｍである、請求項２４記載の方法。
【請求項３１】
該高供給電力が約０ワット〜約２０００ワットであり、該低バイアス電力が約５００ワット〜約１５００ワットである、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
該高供給電力が約５００ワット〜約２０００ワットである、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
該高供給電力が約１５００ワットであり、該低バイアス電力が約１４００ワットである、請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
該半導体ウエハが誘電物質であり、該半導体ウエハをエッチングするステップが誘電体をエッチングして該誘電物質中に特徴部を形成する工程を含んでいる、請求項２０記載の方法。
【請求項３５】
該誘電物質が低ｋ誘電物質である、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
該誘電物質が誘電率を有し、該誘電率が約２〜約３．７である、請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
該半導体ウエハ上にガス混合物を適用するステップが、該ＣＦ4を約６５ｓｃｃｍの流量で適用する工程と、該Ｎ2を約１７０ｓｃｃｍの流量で適用する工程と、該Ａｒを約５００ｓｃｃｍの流量で適用する工程と、を含む、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
該誘電物質が７０００オングストローム/ｍｉｎより大きい流量である、請求項３４記載の方法。
【請求項３９】
該誘電物質が約９０００オングストローム/ｍｉｎより大きい流量である、請求項３４記載の方法。
【請求項４０】
該誘電物質をエッチングするステップが約９０００オングストローム/ｍｉｎ〜約２００００オングストローム/ｍｉｎのエッチング速度である、請求項３４記載の方法。
【請求項４１】
該特徴部が側壁を含み、該側壁がほぼ垂直である、請求項３８記載の方法。
【請求項４２】
該誘電体をエッチングするステップがほぼ第一方向に沿い、該特徴部が側壁を備え、該側壁が誘電体の該エッチングの該第一方向とほぼ整列している、請求項３８記載の方法。
【請求項４３】
該ガス混合物がＨ2を更に含んでいる、請求項２０記載の方法。
【請求項４４】
該Ｈ2が約２０ｓｃｃｍの流速で適用される、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
該ガス混合物が（１）Ｃ4Ｆ8；（２）Ｃ4Ｆ6；又はＣ5Ｆ8の少なくとも１つを更に含んでいる、請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
該ガス混合物が、約１０ｓｃｃｍの流量で適用されたＣ4Ｆ8を更に含んでいる、請求項４３記載の方法。
【請求項４７】
該ガス混合物が、（１）ＣＨ2Ｆ2；（２）ＣＨ3Ｆ；又は（３）ＣＨＦ3の少なくとも１つを更に含んでいる、請求項２０記載の方法。
【請求項４８】
該ガス混合物が、約１０ｓｃｃｍの流量で適用されたＣＨ2Ｆ2を更に含んでいる、請求項２０記載の方法。
【請求項４９】
該ガス混合物がＮＨ3を更に含んでいる、請求項２０記載の方法。
【請求項５０】
該ガス混合物が、約２０ｓｃｃｍの流量で適用されたＮＨ3を更に含んでいる、請求項２０記載の方法。
【請求項５１】
該ガス混合物が、（１）ＣＨ2Ｆ2；（２）ＣＨ3Ｆ；又は（３）ＣＨＦ3の少なくとも１つを更に含んでいる、請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
該ガス混合物が、約１０ｓｃｃｍの流量で適用されたＣＨ2Ｆ2を更に含んでいる、請求項５０記載の方法。
【請求項５３】
該ガス混合物が（１）Ｃ4Ｆ8；（２）Ｃ4Ｆ6；又はＣ5Ｆ8の少なくとも１つを更に含んでいる、請求項５１記載の方法。
【請求項５４】
該ガス混合物が、ＮＨ3、Ｃ4Ｆ8、ＣＨ2Ｆ2を更に含んでいる、請求項３０記載の方法。
【請求項５５】
該ガス混合物が、ＮＨ3、Ｃ4Ｆ6、ＣＨ2Ｆ2を更に含んでいる、請求項３０記載の方法。
【請求項５６】
該半導体ウエハ上にガス混合物を適用するステップが、該ＣＦ4を約０ｓｃｃｍの流量で適用する工程と、該Ｎ2を約０ｓｃｃｍの流量で適用する工程と、該Ａｒを約０ｓｃｃｍの流量で適用する工程と、該ＮＨ3を約７０ｓｃｃｍの流量で適用する工程と、該Ｃ4Ｆ8を約２５ｓｃｃｍの流量で適用する工程と、該ＣＨ2Ｆ2を約２０ｓｃｃｍの流量で適用する工程と、を含む、請求項５４記載の方法。
【請求項５７】
該半導体ウエハ上にガス混合物を適用するステップが、該ガス混合物を約４０ｍＴの圧力で適用する工程を含んでいる、請求項５６記載の方法。
【請求項５８】
該方法が、オーバーエッチングガス混合物を適用するステップを更に含む、請求項５７記載の方法。
【請求項５９】
オーバーエッチングガス混合物を適用するステップが、Ｃ4Ｆ6、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を適用する工程を含んでいる、請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
該特徴部が、（１）バイア；又は（２）トレンチの少なくとも１つを含んでいる、請求項２０記載の方法。
【請求項６１】
ａ）チャンバ内にウエハを準備するステップであって、該ウエハがＯＳＧ誘電体を含んでいる、前記ステップと、
ｂ）第一ガス混合物を該チャンバに適用するステップであって、該第一ガス混合物がＣＦ4を約６５ｓｃｃｍの流量で、Ｎ2を約１７０ｓｃｃｍの流量で、Ａｒを約５００ｓｃｃｍの流量で、ＣＨ2Ｆ2を約１０ｓｃｃｍの流量で、ＮＨ3を約２０ｓｃｃｍの流量で含み、該第一ガス混合物の圧力が約３０ｍＴである、前記ステップと、
ｃ）約１５００ワットの供給電力と約２８００ワットのバイアス電力でプラズマを形成するステップと、
ｄ）該ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップと、
を含む、エッチング法。
【請求項６２】
該ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップが、該ＯＳＧ誘電体をエッチングして（１）バイア；又は（２）トレンチを形成する工程を更に含んでいる、請求項６１記載のエッチング法。
【請求項６３】
該ＯＳＧ誘電体が誘電率を有し、該誘電率が約２〜約３．７である、請求項６１記載のエッチング法。
【請求項６４】
該ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップが、約２０秒間エッチングする工程を含んでいる、請求項６１記載のエッチング法。
【請求項６５】
該ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップが、約１１，０００オングストローム/ｍｉｎのエッチング速度でエッチングする工程を含んでいる、請求項６１記載のエッチング法。
【請求項６６】
ａ）ウエハをチャンバ内に準備するステップであって、該ウエハがＯＳＧ誘電体を含んでいる、前記ステップと、
ｂ）第一ガス混合物を該チャンバに適用するステップであって、該第一ガス混合物がＮＨ3を約７０ｓｃｃｍの流量で、Ｃ4Ｆ8を約２０ｓｃｃｍの流量で、ＣＨ2Ｆ2を約２５ｓｃｃｍの流量で含み、該第一ガス混合物の圧力が約４０ｍＴである、前記ステップと、
ｃ）約１３００ワットの供給電力と約１０００ワットのバイアス電力でプラズマを形成するステップと、
ｄ）該ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップと、
を含む、エッチング法。
【請求項６７】
該チャンバにＣ4Ｆ6、Ｎ2、Ａｒを含む第二ガス混合物を適用して該ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップを更に含む、請求項６６記載のエッチング法。
【請求項６８】
該ＯＳＧ誘電体が誘電率を有し、該誘電率が約２〜約３．７である、請求項６６記載のエッチング法。
【請求項６９】
該ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップが、約１３秒間エッチングする工程を含んでいる、請求項６６記載のエッチング法。
【請求項７０】
該ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップが、該１８，９００オングストローム/ｍｉｎのエッチング速度でエッチングする工程を含んでいる、請求項６６記載のエッチング法。
【請求項７１】
ウエハを受容することができるチャンバを備えているプラズマエッチングツールであって、該チャンバがＣＦ4、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を有し、該チャンバがその中に形成された高密度低衝撃エネルギープラズマを有する、前記プラズマエッチングツール。
【請求項７２】
該高密度低衝撃エネルギープラズマが高供給電力と低バイアス電力によって形成され、該高供給電力が約０ワット〜約２０００ワットであり、該低バイアス電力が約１０００ワット〜約３０００ワットである、請求項７１記載のプラズマエッチングツール。
【請求項７３】
該高密度低衝撃エネルギープラズマの電子密度が少なくとも５×１０10電子/ｃｍ3である、請求項７２記載のプラズマエッチング法。
【請求項７４】
該ガス混合物がＨ2を更に含んでいる、請求項７１記載のプラズマエッチング法。
【請求項７５】
該ガス混合物がフルオロカーボンガスを更に含んでいる、請求項７１記載のプラズマエッチング法。
【請求項７６】
該ガス混合物がヒドロフルオロカーボンを更に含んでいる、請求項７１記載のプラズマエッチング法。
【請求項７７】
該ガス混合物がＮＨ3を更に含んでいる、請求項７１記載のプラズマエッチング法。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
１ステップ以上の製造プロセスを行うのに必要とされる時間を短縮することにより、半導体又は薄膜デバイスの製造速度を増加させることができる。このことは、デバイスを製造する全体の時間を短縮させるだけでなく、或る一組の製造装置の全体の製造能力が大きくなる。また、必要とされる初期投資費用/又は拡張費用の量の削減が可能である。
【０００２】
しかしながら、製造ステップのいずれの速度増加も所望のレベルの品質を維持し続ける方法で行わなければならない。品質のレベルを保つことができないと、多くの欠陥やデバイス損傷のために、デバイス歩留まりの低下によってあらゆる生産増加を相殺する。
【０００３】
半導体又は薄膜デバイスの製造において一般的な一ステップはエッチングである。エッチングは、典型的には液体の酸が用いられるウェットエッチング、又はデバイスをエッチングするプラズマの適用を必要とする一般的な方法であるドライエッチングであり得る。
【０００４】
ドライエッチングの間、できる限り垂直に側壁で十分に画成されているエッチング特徴部の特徴部（例えば、バイアやトレンチ）を有することが非常に望ましい。十分に画成された構造は、欠陥（例えば、短絡）の可能性が低く、特徴部又は素子間に必要とされる分離量が少ない。垂直な側壁は、深く（例えば、高アスペクト比）且つ均一な構造を作ることが可能になるにつれて有益である。
【０００５】
エッチング速度を増加させるために試みられた方法には、衝撃エネルギー及び/又はプラズマ密度を増加させることが含まれている。衝撃エネルギーはバイアスを増加させることにより増加し、プラズマ密度は供給電力を増加させることにより増加する。
【０００６】
このような方法はエッチング速度が高くなるが、いくつかの重要な問題を伴うものであった。例えば、バイアスを３５００ワットに増加させることにより、約７，０００−７，５００オングストローム/ｍｉｎのエッチング速度が達成された。しかしながら、衝突エネルギーが増加することにより、フォトレジストに対する選択性が低下し、エッチングされた特徴部の周りにストライエーションが形成され、外に伸びている。また、密度が高くなると、特徴部の側壁にテーパプロファイルが生じる。即ち、側壁は垂直（又は垂直に近い）形状を有しない。密度レベルが高くなると、所望の終点前にエッチングが終わる。
【０００７】
結果として、衝撃エネルギーを増加させることにより又は密度を増加させることにより、エッチング速度が増加し得るが、得られた特徴部はストライエーション、テーパ側壁及び/又は不十分な深さで著しく変形させる。これらの変形によって、得られたデバイスに主な欠陥や損傷が生じ得る。このように、この方法でエッチング速度を増加させると、結果として全体の製造歩留まりの許容できない低下が生じ得る。
【０００８】
それ故、製品の品質の許容レベルを維持しつつ、エッチング速度の増加を与えるエッチング方法が求められている。即ち、方法は、垂直な（又は垂直に近い）側壁を有するとともに所望の深さまで伸長している得られたエッチングされた特徴部が適切に画成された速いエッチング速度を与えなければならない。
【概要】
【０００９】
少なくともいくつかの実施形態においては、本発明はＣＦ4、Ｎ2及びＡｒを含むガス混合物を適用し、高密度低衝撃エネルギープラズマを形成することを含むプラズマエッチング法である。高密度低衝撃エネルギープラズマは、高供給低バイアス電力設定を用いて形成される。密度又は電子密度は、衝撃によっては、約１×１０11電子/ｃｍ3以上を含む、約５×１０10電子/ｃｍ3以上の範囲にあり得る。ガス混合物は、更に、Ｈ2、ＮＨ3、ヒドロフルオロカーボンガス及び/又はフルオロカーボンガスを含むことができる。ヒドロフルオロカーボンガスは、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ及び/又はＣＨＦ3を含むことができる。フルオロカーボンガスは、Ｃ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6及び/又はＣ5Ｆ8を含むことができる。
【００１０】
実施形態においては、更に、本発明は、半導体ウエハを供給すること；半導体ウエハ上にＣＦ4、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を適用すること；高供給電力と低バイアス電力を有するプラズマを形成すること；半導体ウエハをエッチングして半導体ウエハに特徴部を形成することを含む、特徴部をエッチングする方法である。
【００１１】
これら実施形態のガス混合物は、更に、Ｈ2、ＮＨ3、ヒドロフルオロカーボンガス及び/又はフルオロカーボンガスを含むことができる。ヒドロフルオロカーボンガスは、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ；及び/又はＣＨＦ3を含むことができる。フルオロカーボンガスは、Ｃ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6及び/又はＣ5Ｆ8を含むことができる。ある実施形態については、ガス混合物中のガスの流量は、ＣＦ4が約６５ｓｃｃｍ、Ｎ2が約１７０ｓｃｃｍ、Ａｒが約５００ｓｃｃｍである。ガスの流量は、更に、Ｈ2が約２０ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ3が約１０ｓｃｃｍ、ＣＨ2Ｆ2が約１０ｓｃｃｍ、ＮＨ3が約２０ｓｃｃｍであり得る。
【００１２】
半導体ウエハの直径は、約２００ｍｍ〜約３００ｍｍであり得る。３００ｍｍウエハを有する実施形態においては、高供給電力は、約４００ワット〜２０００ワットとすることができ、低バイアス電力は約６００ワット〜３０００ワットである。具体的な実施形態においては、高供給電力は約１０００ワット〜約１５００ワットであり、低バイアス電力は約２８００ワットである。
【００１３】
半導体ウエハは、バイア又はトレンチのような特徴部を形成するためにエッチングされる誘電物質を含むことができる。誘電物質は低ｋ誘電物質であり得る。物質の誘電率は約２．０〜約３．６であり得る。
【００１４】
２００ｍｍウエハを用いるいくつかの実施形態においては、ＣＦ4は約０ｓｃｃｍの流量、Ｎ2は約０ｓｃｃｍの流量、Ａｒは約０ｓｃｃｍの流量、ＮＨ3は約７０ｓｃｃｍの流量、Ｃ4Ｆ8は約２５ｓｃｃｍの流量、ＣＨ2Ｆ2は約２０ｓｃｃｍの流量で適用される。これらの実施形態においては、ガス混合物は約４０ｍＴの圧力で適用される。これら実施形態は、更に、オーバエッチングガス混合物を適用することを含むことができ、ここで、オーバエッチングガス混合物はＣ4Ｆ6、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を適用することを含んでいる。
【００１５】
実施形態においては、更に、本発明はウエハを受容できるチャンバを有するプラズマエッチングツールである。チャンバは、ＣＦ4、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を含み、ウエハをエッチングするチャンバ内に形成された高密度低衝撃エネルギープラズマを有する。
【説明】
【００１６】
少なくとも一実施形態においては、本発明は高エッチング速度で構造の物質層に特徴部をエッチングし、構造の他の層と許容できる選択性を有しつつ或る所望のエッチングプロファイルを達成する方法である。
【００１７】
ある実施形態においては、出願人の本発明は、所望の特徴部プロファイルを維持しつつ高エッチング速度を達成するために高供給源低衝撃レベルを用いる。高供給源、即ち、高密度は高エッチング速度を与え、少なくともある例においては、誘電エッチングの場合、約９０００オングストローム毎ｍｉｎ、又はオングストローム/ｍｉｎ〜約２００００オングストローム/ｍｉｎの範囲にあった。これらエッチング速度は、幾分類似したエッチングプロファイルの場合、約６０００オングストローム/ｍｉｎ〜７０００オングストローム/ｍｉｎの更に典型的なエッチング速度に非常に相対する。もちろん、エッチング速度が高くなると、或る量のエッチング機械設備に対するプロセス時間の削減と生産能力の増加が可能になる。低い衝撃レベル、即ち、低バイアスレベルは、エッチングされた特徴部の周りに形成するあらゆるストライエーションの量と重大さを低減又は排除することによりプロファイルが改善される。ストライエーションの低減は、小さな特徴部の形成可能にする新しいフォトレジスト物質がかなり弱く薄くなる傾向があるので重要である。
【００１８】
本発明のある実施形態においては、形成された特徴部のエッチングプロファイルの形は、更に、本発明の異なる実施形態においては種々のガスの追加により改善されるか又は調整され得る。例えば、本発明の実施形態においては、水素含有ガスが用いられてエッチング速度とプロファイルを含むエッチングの種々の要因を制御する。いくつかの実施形態においては、水素（Ｈ2）ガスが、エッチングされた構造の底面バリヤに対するいくつかの選択性を維持しつつプロファイルのテーパを減少させるためにエッチング中に用いられる。他の実施形態においては、アンモニア（ＮＨ3）ガスが、底面バリヤに対する選択性が低いプロファイルのテーパリングを減少させるために用いられる。更に他の実施形態においては、幾分テーパのついたプロファイルでエッチング速度を増加させるためにジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）ガスが用いられる。本発明において使用し得る他のガスは、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ4Ｆ6）、Ｃ5Ｆ8、Ｃ5Ｆ8Ｏ及び/又は上記ガスの種々の組合わせを含んでいる。
【００１９】
エッチング中の構造の他の層に対する選択性は、エッチング中の種々のガスの使用により本発明の実施形態において増加させることができる。かなり重合したガスの使用は、他の物質層に対する選択性を増加させることができる。リーンガス、即ち、ポリマーの過剰量を生成しないガスが、選択性を高くするために高供給源と組み合わせて使用し得る。例えば、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）ような低級炭素含有ガスは、供給電力の増加が誘電物質層のエッチング中にフォトレジスト選択性の増加を得ることを可能にする。フォトレジスト層に対する低選択性（例えば、約５より低い選択性）は、フォトレジスト層のストライエーションの一因であり得る。高選択性が所望される他の層はバリヤ層（構造内に存在する場合）であり、典型的には、エッチングすべき誘電体層の下に配置されている。
【００２０】
本発明の実施形態は、エッチングが使われる種々の異なる製造プロセスのいずれにも使用し得る。即ち、出願人の本方法の実施形態は種々の異なる物質、環境、プロセスステップ、設定で行うことができる。本明細書に詳述されるように、本発明の種々の実施形態のいくつかの適用には、ダマシン又はデュアルダマシンプロセスでの使用を含むことができる。このようなプロセスにおいて、本発明の実施形態は、所望のレベルび製品の品質を達成しつつエッチング速度を増加させるために中間層誘電体（ＩＬＤ）、中間金属誘電体（ＩＭＤ）又は同様の物質のエッチング中に適用することができる。特に、本発明は、ＩＬＤ、ＩＭＤ又はこのような類似した層におけるＯＳＧバイア及び/又はトレンチ特徴部を形成するために用いることができ、半導体集積回路の多重レベル相互接続構造を製造させることができる。
【００２１】
近年、デュアルダマシンプロセスが集積回路の性能を高めるために用いられきた。標準的なアルミニウムと酸化シリコンの相互接続構造が、デュアルダマシンパターン形成技術を用いて銅と低ｋ誘電物質で置き換えられてきた。デュアルダマシンパターン形成技術の使用は、典型的には、デバイスと素子間の相互接続部が形成されるバックエンド処理中に行われる。
【００２２】
比較的最近まで、バックエンド処理には、典型的には、タングステンプラグとアルミニウム相互接続部の組み合わせを用いることが必要であった。一般的には、アルミニウムはある領域の上に堆積され、次に選択的にエッチングされて所望の相互接続部を画成した。しかしながら、更に性能を高める所望に伴い、最近では、銅のようなより高い導電性を有する物質が相互接続部に用いられ始めた。銅の使用は多くの利点を与えるが、アルミニウムで行われた場合のエッチングプロセスによるように形成することができない。
【００２３】
結果として、銅エッチングステップを必要とせずに銅の堆積を可能にする製造プロセスが開発された。ダマシンプロセスやデュアルダマシンプロセスにおいては、バイアやトレンチのような特徴部が第一物質中に画成され、次に第二物質がこれらの特徴部に堆積される。エッチングされた第一物質は、典型的には、誘電体であり、堆積された第二物質は銅のような金属である。層は、更に、次の層を形成するために堆積表面を与えるＣＭＰ平坦化プロセスによって加えることができる。結果として、このようなプロセスは、銅をエッチングすることを必要とせずに銅相互接続部を１つ以上の層に選択的に形成させることができる。
【００２４】
相互接続部間に配置される絶縁物質と共に低い電気抵抗を有する相互接続物質（銅）を用いると、相互接続構造（層）間に形成されるキャパシタンスが増加させることができる。キャパシタンスの増加は、相互接続部の信号輸送速度を低下させることによりデバイスの性能に逆効果となり得る。
【００２５】
相互接続部間に配置された物質の誘電率（ｋ）を低下させることにより、キャパシタンス効果を低下させることができ、信号輸送速度が回復又はアルミニウム相互接続部と得られるより増加させることさえできる。低ｋ誘電体には、炭素ドープされた二酸化シリコンと他の同様の物質が含まれている。これらの低ｋ物質の高炭素含有量は、エッチング中に生じる多量の炭素副生成物又は残留物が進行するにつれてエッチングを妨害し得るのでエッチングを難しくさせる傾向がある。深紫外（ＤＵＶ）フォトレジストの使用により生じる残留物又は屑の悪影響を、このような干渉に加えることができる。
【００２６】
本明細書に詳細に示されるように、本発明の実施形態はＤＵＶフォトレジストが用いられるプロセスを含む低ｋ誘電体のエッチングに適用することができる。出願人の本発明の実施形態は、残留物形成による逆効果を受けずに、誘電体のエッチング速度が増加する。
【００２７】
デュアルダマシンプロセスの一例は図１Ａ‐図Ｆに示されている。図示されるウエハ１００の構造は、図１Ａに示されるように、ライン１１０、バリヤ層１２０、中間層誘電体層又はＩＬＤ層１３０、パターン形成フォトレジスト１４０を含んでいる。図１Ｂは、ＩＬＤ層１３０の堆積後、バイア１３２がＩＬＤ層１３０でパターン形成されることを示している。その後、誘電エッチングリアクタにおけるフォトレジスト１４０のバイアエッチングとストリッピング後、ウエハ１００は洗浄され、図１Ｃに示されるように底面反射防止コーティング又はＢＡＲＣ１５０又はレジストがウエハ１００上で回転する。その後、図１ＤとＥに示されるように、ウエハ１００がプラズマリアクタにおいてエッチバックされ、トレンチリソグラフィプロセスに送り返されてパターン形成層１６０を適用する。最後に、図１Ｆに示されるように、トレンチ１３４が開放され、レジスト１６０とＢＡＲＣ/レジスト１５０の充填物が除去され、バリヤ１２０が誘電体エッチングリアクタにおいて開放される。実施形態によっては、本発明は、図１Ａと図１Ｂの間で示される、ＩＬＤ層１３０がエッチングされるデュアルダマシンプロセスの最初のステップに適用することができる。
【００２８】
本発明の適用の個々の例は、有機ケイ酸塩ガラス又はＯＳＧ、低ｋ誘電体をエッチングすることを含んでいる。この場合のＯＳＧは、例えば、９０ｎｍ以下のプロセスにおいて用いられる低ｋ薄膜であり得る。明らかには、このパターン形成プロセスは、あらゆる低ｋＯＳＧ多孔性膜や非多孔性膜に適用することができる。もちろん、本発明のプロセスの適用はデュアルダマシン構造又はＯＳＧエッチングに限定されない。
【００２９】
ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒガス混合物によるエッチング‐ベースプロセス：
本発明の実施形態は、主エッチング中にテトラフルオロメタン（ＣＦ4）、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）を含むガス混合物を用いる高エッチング速度のベースプロセスを使うものである。
【００３０】
図２Ａに示されるように、このベースプロセスを組込んでいる製造法２００は、エッチング物質を供給するステップ２１０と、ＣＦ4、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を適用するステップ２２０と、高密度低衝撃エネルギープラズマに媒体を形成するステップ２３０と、エッチング物質をエッチングするステップ２４０とを含むことができる。本明細書に詳述されるように、これらステップの各々は１つ以上のサブステップを含むことができ及び/又はいくつかの異なる変数の種々の異なる具体的な値、又は値の範囲で行うことができ。
【００３１】
方法２００の開始ステップは、エッチング物質を供給するステップ２１０である。このステップは、図３Ａの構造では、少なくとも一実施形態において示されている。
【００３２】
種々の異なる物質のいずれもが方法２００によってエッチングされ得る。本発明のある実施形態においては、エッチングは誘電物質上で行われる。前述のように、その方法により低ｋ誘電体をエッチングすると、速いエッチング速度とストライエーションと少ない残留物集積を減少させた直線的なプロファイルを含む改善されたエッチング結果を含むある種の利点が得られる。このような低ｋ誘電体は、ＳｉＯのような他の既知の物質に相対して誘電率（ｋ）が低いものである。これら低ｋ値は２．０〜３．７の範囲にあり得る。このような低ｋ誘電物質のいくつかの具体的な例は本明細書に記載される。これら物質は、中間層誘電体（ＩＬＤ）や中間金属誘電体（ＩＭＤ）として含む種々の異なる適用に使用し得る。
【００３３】
図３Ａは、方法２００によりエッチングされ得る薄膜構造３００の一実施形態を示めす図である。即ち、図は、ライン３１０、ライン３１０上に配置されたバリヤ層３２０、バリヤ３２０上の誘導層３３０、誘電層３３０上の反射防止コーティング（ＡＲＣ）３４０、ＡＲＣ３４０上のフォトレジスト層３５０を有する構造３００の断面図を示すものである。
【００３４】
フォトレジスト３５０は、図示されるように、反射防止コーティング３４０の下に伸長し、一部をさらしているギャップ３５２を画成するようにパターン形成され得る。ギャップ３５２は、フォトリソグラフィを含む種々の既知のフォトレジストパターン形成技術のいずれかによって形成した。ギャップ３５２は、図３Ｃに示されるように、反射防止コーティング３４０と誘電層３３０の選択的エッチングを可能にする。典型的なフォトレジスト層の厚さは、個々の物質と適用によっては、約１５００オングストローム〜約７０００オングストロームである。
【００３５】
図３Ａに示されるように、反射防止コーティング３４０は、ここでは底面反射防止又はＢＡＲＣ層３４２及び誘導反射防止又はＤＡＲＣ層３４４において、１つ以上の層を含むことができる。ＢＡＲＣ層３４２は種々の物質のいずれかであり得る。ＤＡＲＣ層３４４はＳｉＯＮ又はＳｉＯ2物質であり得る。ＢＡＲＣ層の典型的な厚さは約７００オングストロームであり、ＤＡＲＣ層については約７５０オングストロームであるが、個々の物質や適用によって左右される。反射防止コーティング３４０は、具体的な実施形態によってはＢＡＲＣ３４２とＤＡＲＣ３４４の一方又は双方を含むことができる。
【００３６】
誘電層３３０は、ＳｉＯＣ又はＯＳＧのような種々の物質を有することができる。用いうるＯＳＧの一例は、カリフォルニア州サンノゼのアプライドマテリアルズ社から入手できる、ＢｌａｃｋＤｉａｍｏｎｄ Ｓである。他の用いうる誘電物質には、炭素でドープされた酸化シリコンやＣＶＤ又はスピンオン技術を用いて堆積された多孔性ＯＳＧが含まれる。誘電層の典型的な厚さは、約５０００オングストロームであるが、個々の物質や適用に左右される。
【００３７】
バリヤ層３２０は、カリフォルニア州サンノゼのアプライドマテリアルズ社から入手できる、Ｂｌｏｋ又はＢｌｏｋIIのようなＳｉＣＮ又はＳｉＣ物質であり得る。他の用いうるバリヤ層は、ＳｉＣＮ、Ｓｉ3Ｎ4を含んでいる。バリヤ層の典型的な厚さは、約６００オングストロームであるが、個々の物質や適用に左右される。
【００３８】
ライン３１０は、銅、アルミニウム、タングステン又はプラチナのような、金属ラインであり得る。
【００３９】
エッチング物質は、その方法の追加ステップを容易にするためにエッチングチャンバ又はプラズマ炉内に供給され得る。用いうるエッチングツールの例は本明細書に記載される。
【００４０】
方法２００の他のステップは、図２Ａのフローチャートと図３Ｂの構造実施形態に示されるようなに、ガス混合物２２０を適用するステップである。
【００４１】
本発明の具体的な実施形態によっては、ガス混合物中の各ガスの量は変化し得る。即ち、これらガスの各々の流量は、方法２００の異なる実施形態に関する範囲で、また、エッチングプロセスの具体的な部分の間で変化し得る。例えば、アーク（arc）コーティングの開始エッチング、ブレークスルーエッチング又はオープンエッチングの間に用いられるガスの種類と量は、誘電体のメインエッチング（ＭＥ）の間で用いられるものと著しく異なる。ある実施形態においては、オープンエッチングで用いられるＣＦ4の量は、メインエッチングで用いられるＣＦ4の量よりかなり多い。ＢＡＲＣ/ＤＡＲＣのオープンエッチングは、アークエッチング、アークオープンエッチング、又はＢＡＲＣだけを有する実施形態においてはＢＡＲＣオープンエッチングと呼ぶこともできる。メインエッチングは、ＩＬＤ又はＩＭＤ層のエッチングであることができ、バイアやトレンチを含む種々の特徴部のいずれかが得られる。
【００４２】
アークオープンエッチングの場合、ＣＦ4の流量の範囲は、５０標準立方センチメートル毎分、又はｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍである。メインエッチングの間、ＣＦ4は２０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍに設定され得る。更に本明細書に詳述されるように、その方法のある実施形態においては、アークオープンエッチングはＣＦ4の流量が１５０ｓｃｃｍ又は約１５０ｓｃｃｍで、メインエッチングのＣＦ4の流量は６５ｓｃｃｍ又は約６５ｓｃｃｍで行われる。
【００４３】
アークオープンエッチングは、また、エッチング中にトリフルオロメタン（ＣＨＦ3）ガスを用いる。アークオープンエッチング中、ＣＨＦ3は、０ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍに設定され得る。更に本明細書に詳述されるように、その方法のある実施形態においては、アークオープンエッチングはＣＨＦ3の流量が３０ｓｃｃｍ又は約３０ｓｃｃｍで行われる。
【００４４】
アークオープンエッチング中の窒素ガスの流量の範囲は０ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍであり、メインエッチングでは０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍである。具体的な実施形態のアークオープンエッチング流量は０ｓｃｃｍ又は約０ｓｃｃｍであり、メインエッチングの流量は１７０ｓｃｃｍ又は約１７０ｓｃｃｍである。
【００４５】
アークオープンエッチング中のアルゴンガス流量は、０ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｍｍ、メインエッチング中では０ｓｃｃｍ〜２０００ｓｃｃｍの範囲にあり得る。ある実施形態のアークオープンエッチングは０ｓｃｃｍ又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングでは５００ｓｃｃｍ又は約５００ｓｃｃｍである。
【００４６】
ガス混合物が存在する圧力は、製造法の実施形態と行われるエッチングによる値が範囲にあることもできる。ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒガス混合物におけるアークオープンエッチング中の圧力は３０ミリトール、又はｍＴ〜４００ｍＴ、メインエッチング中は５ｍＴ〜８０ｍＴの範囲にあり得る。ある実施形態においては、圧力はアークオープンエッチングについては３００ｍＴ又は約３００ｍＴに設定され、メインエッチングについては３０ｍＴ又は約３０ｍＴに設定される。
【００４７】
上で示した圧力範囲と値は、直径が３００ｍｍのサイズのウエハに関するものであり、他のサイズのウエハについての値はそれに応じて調節される。２００ｍｍウエハについては、圧力は３００ｍｍウエハと同じである。例えば、２００ｍｍ径ウエハについての圧力設定は、メインエッチングについては約５０ｍＴである。
【００４８】
方法２００の適用ガスステップ２２０の間、ガスは、ガス成分の予備形成混合物（例えば、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ）、１成分以上の部分混合物、又はチャンバ内で混合する個々の成分として適用され得る。１以上のガスフロー、即ち、二重フローはガスを分配するために用い得る。チャンバに導入される前にガスを混合すると、シャワーヘッド、又は類似のデバイスを用いることを可能にする。
【００４９】
図３Ｂは、本発明によってエッチングされ得る構造３００の実施形態を示す図である。図示されるように、領域３６０は構造３００上及び構造３００付近を画成する。本明細書に記載されるように、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒのガス混合物は、適用ステップ２２０中、領域３６０のエッチング物質構造３００に隣接して適用され得る。
【００５０】
ＣＦ4、Ｎ2、Ａｒを含むガス混合物を適用するステップ２２０を示す図２Ｂのフローチャートは、ガス混合物に追加ガスを加えることを含むことができる。即ち、適用ステップ２２０は、更にＨ2を含むガス混合物２２２、又は更にフルオロカーボンガスを含むガス混合物２２３を有することができる。ステップ２２３ａ‐ｃにおいて示されるように、それぞれフルオロカーボンガスはＣ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6及び/又はＣ5Ｆ8を含むことができる。更に、ステップ２２０は、ヒドロフルオロカーボンガスを更に含むガス混合物を適用するステップ２２４を含むことができる。また、２２４ａ‐ｃに示されるように、ヒドロフルオロカーボンガスはＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ、及び/又はＣＨＦ3を含むことができる。適用ステップ２２０は、更にＮＨ3を含むガス混合物２２６を有することもできる。ＮＨ3の追加は、ヒドロフルオロカーボンガスを更に含むガス混合物２２７を含むことができ、２２７ａ‐ｃに示されるように、それぞれ、ヒドロフルオロカーボンガスはＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ及び/又はＣＨＦ3を含むことができる。同様に、ＮＨ3を加えることは、フルオロカーボンを更に含むガス混合物２２８を含むことができ、２２８ａ‐ｃに示されるように、それぞれ、フルオロカーボンガスはＣ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6及び/又はＣ5Ｆ8を含むことができる。
【００５１】
製造法２００の高密度低衝撃エネルギープラズマ２３０に対する媒体を形成するステップ２３０は図２Ａに示されている。高密度は、既知の製造技術で用いられるレベルに対して高い供給電力のレベルを用いることによって達成される。実施形態によっては、密度又は電子密度は、約１×１０11電子/ｃｍ3以上を含む、約５×１０10電子/ｃｍ3以上の範囲にあり得る。もちろん、他の電子密度の範囲も用いうる。低衝撃エネルギーは、既知の技術によるものより低いバイアス設定を用いることによって得られる。
【００５２】
供給電力とバイアスが本明細書に記載されるように設定され得る具体的なレベル又はレベルの範囲は、用いられるウエハのサイズに依存する。ウエハの直径が大きくなるほど、バイアスは大きくなる。チャンバの容積が大きくなるほど、供給源が大きくなる。下記で示される範囲と値は直径が３００ｍｍのウエハの場合であり、他のサイズのウエハに応じて、値は調節される。例えば、２００ｍｍ径ウエハのバイアス設定は、３００ｍｍウエハに用いられる値の約半分であるが、供給源は２００ｍｍウエハと３００ｍｍウエハのほぼ間のものである。
【００５３】
本発明のこれら実施形態においては、供給電力は、アークオープンエッチング中に０ワット〜３００ワットに設定することができ、方法のある実施形態のレベルは０ワット又は約０ワットである。メインエッチングの供給電力設定は、０ワット〜２０００ワットの範囲内とすることができ、ある実施形態は約１０００ワット又は約１０００ワット、又は１５００ワット又は約１５００ワットでメインエッチングが行われる。
【００５４】
バイアスは、３００ワット〜２５００ワットのアークオープンエッチングに、メインエッチングの場合は約１０００ワット〜３０００ワットに設定され得る。具体的な実施形態は値を更に特定の値を有し、例えば、ある実施形態には、アークオープンエッチングの間は２０００ワット、メインエッチングの間は２８００ワットのバイアスを有する。２００ｍｍウエハによる実施形態の場合、メインエッチングの間、バイアス電力は５００ワット
１５００ワットとすることができ、ある実施形態は１４００ワットのバイアスを有する。
【００５５】
種々のエッチングツールのいずれも、二周波イネーブラ又は誘電エッチングイネーブラを含む、本発明の一以上の実施形態に従ってエッチングをするために使用し得る。用いうるツールの例は、カリフォルニア州サンノゼのアプライドマテリアルズ社から各々入手できるＡｐｐｌｉｅｄＣｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈ、ＡｐｐｌｉｅｄＰｒｏｄｕｃｅｒ Ｅｔｃｈを含んでいる。用いうるツールは、２００２年７月９日に出願された、Ｈｏｆｆｍａｎらによる磁気制御を有する容量結合型プラズマリアクタと称する、米国特許出願第１０/１９２，２７１号に示されるものを含み、この開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００５６】
もちろん、アプリライドマテリアルズ又は他の製造業者により製造された同様のツールも使用し得る。典型的には、用いられるツールは、本明細書に示されるツールとの差を考慮するために、また、ツール、ウエハサイズ等の具体的なバイアスや供給周波数を含む要素を考慮するために調整されなければならない。また、化学もチャンバの個々の容積によって調整されなければならないものである。このようなチューニングや調整は当業者によって行うことができる。
【００５７】
上記のようなアプライドマテリアルズから入手できる具体的なエッチングツールの各々は、ＮｅｕｔｒａｌＳｐｅｃｉｅｓ Ｔｕｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ又はＮＳＴＵ、ＣｈａｒｇｅｄＳｐｅｃｉｅｓ Ｔｕｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ又はＣＳＴＵを含む制御を有する。ＮＳＴＵやＣＳＴＵ制御は均一チューニングのために用いられ、特に、エッチング速度や臨界的寸法、又はＣＤの均一性の独立した制御を可能にする。ＣＳＴＵはエッチング速度の均一性を制御する内部（Ｉ）と外部（Ｏ）設定を含み、ＮＳＴＵはガスのフローパターン、即ち、チャンバのシャワーヘッドからのガスのフローパターンを設定する。フローパターンを設定できることにより、プロセスの均一性を更に高めることが可能である。ガス混合物のガスは、シャワーヘッドによって分布される前に混合され得る。
【００５８】
図２Ｃのフローチャートで示されるように、高密度低衝撃エネルギープラズマに対する媒体を形成するステップ２３０は、プラズマが高供給電力低バイアス電力によって形成されるステップ２３２と、プラズマが約５×１０10電子/ｃｍ3以上の電子密度を有するステップ２３４を含むことができる。ステップ２３２は、更に、０ワット〜２０００ワットの供給電力と１０００ワット〜３０００ワットのバイアス電力のステップ２３３を含むことができる。また、ステップ２３４は、プラズマが約１×１０11電子/ｃｍ3以上の電子密度を有するステップ２３５を含むことができる。
【００５９】
図２Ａと図３Ｃに示されるように、構造の少なくとも一実施形態においては、方法２００の他のステップはエッチング物質２４０をエッチングする。このステップの間、高供給源低バイアス設定とテトラフルオロメタン、窒素、アルゴンを含有するガス混合物を用いることにより、開口は高エッチング速度のエッチング物質において画成される。
【００６０】
エッチング速度、エッチング時間、エッチングされた開口の深さとプロファイル、選択性、エッチングストップを含む要素は、方法の具体的な実施形態によって変化し得る。即ち、これら要素の具体的な値及び/又は範囲は、用いられる具体的な誘電体、反射防止コーティングの種類（あるならば）、供給電力レベル、バイアス電力レベル、ガス混合物の組成と濃度、ウエハ直径等を含む項目によって異なる。
【００６１】
しかしながら、これら要素のある範囲と値は本方法２００のこのステップの実施形態の適用から生じることができる。例えば、一般的に、エッチングステップ中のエッチング速度は、７０００オングストローム/ｍｉｎ〜１２０００オングストローム/ｍｉｎであり得る。本明細書の実施例１に示されるようないくつかの実施形態においては、エッチング速度は約９０００オングストローム/ｍｉｎであり得る。
【００６２】
同様に、エッチング時間は方法２００の実施形態によって変化し得る。典型的には、時間は約１０秒〜約６０秒の範囲にある。ある実施形態は、時間がアークオープンエッチングについては約３５秒、メインエッチングについては約３０秒である。
【００６３】
エッチングによって得られる開口の深さとプロファイルは実施形態によって変化し得る。例えば、開口はバイアについては深くし、又はトレンチについては幅を広くすることができ、いくつかの状況においては傾斜した又は垂直な側壁を有する。典型的には、バイアのテーパを最少に、又は排除されることが所望されるが、トレンチが通常はダイ領域を電気的に絶縁するために用いられ、本来相互接続のためでないので、トレンチプロファイルのテーパは、典型的には、問題ない。
【００６４】
エッチングの選択性は更に実施形態によって変化し得る。誘電体のエッチング速度とフォトレジストのエッチング速度との選択性は、３〜７の範囲にあり得る。ある条件において、フォトレジスト選択性は約５である。
【００６５】
図３Ｃは、本発明の方法の実施形態によりエッチングされ得る、構造３００を示す実施形態である。図示されるように、開口３７０はギャップ３５２から反射防止層３４０を通り、絶縁物質３３０に下向きに伸びた位置にある。得られた開口３７０の個々のサイズ（例えば、深さ）と形は、フォトレジストギャップ３５２のサイズ及び位置、反射防止コーティング３４０及び誘電体３３０の種類、供給電力レベル、バイアス電力レベル、ガス混合物、エッチングの時間を含む種々の要素に左右される。具体的な適用によっては、開口３７０はバイア又はトレンチを含む種々の構成のいずれかに形成され得る。
【００６６】
いくつかの実施形態においては、ガス混合物は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ａｒ等を含むグループより選ばれた不活性ガスを含むことができることに留意すべきである。フルオロカーボンガスは、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ2，Ｃ2Ｆ4、Ｃ3Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、Ｃ6Ｆ6等を含むグループよりのガスであり得る。ヒドロフルオロカーボンガスは、Ｃ2ＨＦ5、ＣＨＦ3、ＣＨ3Ｆ、Ｃ3Ｈ2Ｆ6、Ｃ3Ｈ2Ｆ4、Ｃ3ＨＦ5、Ｃ3ＨＦ7等を含むグループよりのガスであり得る。
【００６７】
実施例１：
本発明の実施形態の一例は、高供給源低バイアス設定とテトラフルオロメタン、窒素、アルゴンを含有するガス混合物により９０００オングストローム/ｍｉｎより速い速度でエッチングすることを含んでいる。３００ｍｍ径ウエハが本実施例に用いられる。本実施例から生じるエッチングされた構造は図５Ａと図５Ｂの断面図で示されている。
【００６８】
実施例１のエッチングプロセスの最初のステップは、エッチングすべき構造を供給することである。図４で示されるように、本実施例のエッチング構造４００はバリヤ層４１０と、バリヤ層４１０上の位置にある中間レベル誘電（ＩＬＤ）層４２０と、ＩＬＤ層４２０上の反射防止誘電層（ＤＡＲＣ）４３０と、ＤＡＲＣ層４３０上の底面反射防止層（ＢＡＲＣ）４４０と、ＢＡＲＣ層４４０の上面上のフォトレジスト層（ＰＲ）４５０とを含んでいる。
【００６９】
この具体的な実施例においては、バリヤ層４１０は上記のように、エッチングストップとしての機能するＢｌｏＫII（ＳｉＣ）である。ＩＬＤ層４２０の誘電物質は上記のように、Ｂｌａｃｋ ＤｉａｍｏｎｄＳである。ＢＡＲＣ層４４０とＤＡＲＣ層４３０は標準有機反射防止層である。即ち、ＢＡＲＣはミズーリ州ローラのＢｒｅｗｅｒから入手できるＢｒｅｗｅｒＡＲＣ ２９Ａであり、ＤＡＲＣはカリフォルニア州サンノゼのアプライドマテリアルズから入手できるＳｉＯＮである。ＢＡＲＣとＤＡＲＣは、リソグラフィにさらされる間の反射を減少させるためにＩＬＤ層４２０上に堆積される。用いられるフォトレジストはＴＯＫ、日本川崎市の東京応化工業株式会社から入手できる、ＴＯＫ７Ａ７０１９３ｎｍフォトレジストである。
【００７０】
本実施例においては、エッチングされていない構造は、上記されているＡｐｐｌｉｅｄ  ＣｅｎｔｕｒａＥｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールに配置される。リアクタ内に配置された重層エッチング構造において、その後、エッチングが行われる。
【００７１】
本発明の本実施例は、アークエッチングに続いてメインエッチングを含む二部エッチングプロセスを有する。二部エッチングは、エッチングをエッチングされている具体的な物質又は物質に調整することを可能にする。アークエッチング中に、ＢＡＲＣ層４４０とＤＡＲＣ層４３０は各々フォトレジスト層４５０において画成された種々の開口でエッチングされる。メインエッチング中にＩＬＤ層がエッチングされる。メインエッチングはバリヤ層４１０で終わる。
【００７２】
エッチングの各段階を開始するために、第一ステップは、本明細書で示されるガスの濃度でガス混合物を適用することである。アークエッチングについては、ガス混合物は３００ｍＴの圧力で１５０ｓｃｃのＣＦ4、３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3を含んでいる。この混合物はガス混合物が３０ｍＴの圧力で６５ｓｃｃｍのＣＦ4、１７０ｓｃｃｍのＮ2、５００ｓｃｃｍのＡｒを含むメインエッチングに変化する。
【００７３】
適用されたガスにおいて、次のステップはプラズマを形成することである。アークエッチングのために形成されるプラズマは、２０００ワットのバイアス、０ワットの供給源を有する。ＡｐｐｌｉｅｄＣｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは１．３５のＮＳＴＵセット、４/０のＣＳＴＵ内部/外部（ｉ/ｏ）セットを有し、ウエハ/チャック冷却ヘリウム（Ｈｅ）内部/外部（イン‐アウト）圧力は１０Ｔ‐１０Ｔである。メインエッチングの場合、バイアスは２８００ワット、供給源は１０００ワット、リアクタは４のＮＳＴＵセット、０/７のＣＳＴＵ ｉ/ｏセット、１５Ｔ‐１５ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。
【００７４】
一旦プラズマがエッチング段階の各々に形成されると、構造は異なる時間、エッチングされる。本実施例においては、アークエッチングは上記条件で３５秒間、メインエッチングはそれぞれの条件で３０秒間行われた。
【００７５】
本実施例のアークエッチングとメインエッチングの結果は、図５Ａ及びＢに示されている。図５Ａに示されるように、構造５００はバイア５６０とトレンチ５７０を画成するためにエッチングされている。構造５００はバリヤ層５１０を含み、ＩＬＤ層５２０はバリヤ層５１０上に位置し、ＤＡＲＣ層５３０はＩＬＤ層５２０上にあり、ＢＡＲＣ層５４０はＤＡＲＣ層５３０上にあり、ＰＲ層５５０はＢＡＲＣ層５４０の上面上にある。
【００７６】
本実施例においては、ブラックダイアモンドエッチング速度、又はＢＤエッチング速度は９０００オングストローム/ｍｉｎより速い速度に測定され、他のプロセスの約５５００オングストローム/ｍｉｎの典型的な結果より速い。メインエッチングの間、フォトレジストは約１８００オングストローム/ｍｉｎの測定速度でエッチングされ、結果としてフォトレジストの選択性（ＢＤエッチング速度とＰＲエッチング速度）が約５になる。約３の他のプロセスの典型的なフォトレジストの選択性と比較してこの選択性は高い。
【００７７】
図５Ａと図５Ｂの実施例結果に示されるように、得られたバイアとトレンチのプロファイルはテーパ形を有する。特に、図５Ａに示されるように、バイア５６０はテーパ側壁５６２を有し、トレンチ５７０はテーパ側壁５７２を有する。また、図示されるように、バイア５６０はストライエーション５６６をＰＲ層５５０に、又はＰＲ層５６０近傍に有することができる。バイア５６０は底面又はストップ５６４とバリヤ層５１０に、又はバリヤ層５１０近傍において示されている。同様に、トレンチ５７０は底面又はストップ５７４とバリヤ層５１０に、又はバリヤ層５１０近傍に示されている。
【００７８】
ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/Ｈ2ガス混合物によるエッチング
本発明の実施形態の他の設定も高エッチング速度を達成するために高供給源低バイアス設定を用いるが、ベースプロセスのガス混合物に水素（Ｈ2）が加えられている。方法２００のエッチング物質上にガス混合物を適用するステップ２２０は、テトラフルオロメタン、窒素、アルゴン、水素を含有するガス混合物を用いる。図２Ｂは、本明細書に詳述されるように、Ｈ2を含むことができるガス混合物を適用する実施形態を示している。
【００７９】
水素を加えることの効果は、エッチングの間に作られる開口（例えば、バイア、トレンチ）のプロファイル又は形を変化させ得ることである。このことは、他のガスの使用と比較して、水素が垂直方向だけでなく、水平方向に（垂直バイアスに対して）速い速度でエッチングを行わせる傾向があるためである。結果として、水素でエッチングされた開口のプロファイルは更に垂直な側壁、即ち、更にテーパされていない側壁を有する傾向がある。このような垂直な側壁は、アスペクト比の高い深い開口の形成を可能にする。結果として、特徴部と多くの相互接続層の高密度が達成され得る。また、得られたデバイスの品質は、テーパプロファイルや早すぎるエッチングストップによる不完全な接続の可能性を減少させることによって改善され得る。また、水素は底面バリヤ層に対する選択性を維持する効果も有する。テーパの減少したプロファイルを有するエッチングされたバイアやトレンチを形成する実施例は、本明細書の実施例２‐４に示されている。
【００８０】
ベースプロセスの説明で上述したように、種々の異なる物質と層が、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/Ｈ2ガス混合物によりエッチングされ得る。このような用いうる一構造は図３Ａに示されている。
【００８１】
ガスの種類、流量、供給電力、バイアス設定、チャンバ圧、チャンバ型、チャンバ設定、冷却、ウエハサイズ、エッチングされた物質、加層、エッチングタイプ、エッチング時間等の要素は、ベースプロセスにおいて上記で詳細に示されるものを含むことができる。もちろん、得られたエッチング速度、エッチングされた開口の深さとプロファイル、選択性とエッチングストップ、他の項目は、このような要素やこれら実施形態の具体的な適用によって変化し得る。例えば、その結果形成された開口の個々のサイズ（例えば、深さ）と形は、フォトレジストギャップのサイズと位置、反射防止コーティングと誘電体の種類、供給電力レベル、バイアス電力レベル、ガス混合物、エッチングの時間等の種々の要素に左右され得る。
【００８２】
アークオープンエッチングとメインエッチング双方のＣＦ4、Ｎ2、Ａｒの流量や流量の範囲は、ベースプロセスにおいて上で示された通りである。エッチング物質のエッチング中に用いられる水素ガスの流量は、本発明の個々の実施形態によって変化し得る。アークオープンエッチングの水素フローの範囲は０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍであり得る。ある実施形態においては、水素はアークオープンエッチングについては０ｓｃｃｍ又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては２０ｓｃｃｍ又は約２０ｓｃｃｍで適用される（本明細書中実施例２‐４の実施形態に詳述されるように）。
【００８３】
ガスは、ガス成分の予備形成された混合物として、１以上の成分の部分的混合物として、又はチャンバ内で混合された個々の成分として適用され得る。前混合はシャワーヘッドのような手段によってガスの適用を可能にする。
【００８４】
ベースプロセスで示された範囲に加えて、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/Ｈ2ガス混合物を用いたある実施形態においては、圧力は、アークオープンエッチングについては３００ｍＴ又は約３００ｍＴ、メインエッチングについては３０ｍＴ又は約３０ｍＴに設定され得る。また、いくつかの実施形態においては、供給電力は、アークオープンエッチングの間は０ワット又は約０ワット、メインエッチングの間は１５００ワット又は約１５００ワットとすることができ、バイアスは、アークオープンエッチングの間は２０００ワット又は約２０００ワット、メインエッチングの間は２８００ワット又は約２８００ワットとすることができる。
【００８５】
このプロセスで得られたエッチング速度は実施形態によっては変化し得る。本明細書に示されるように、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/Ｈ2ガス混合物を用いる本発明の実施形態により、エッチング速度は約９５００オングストローム/ｍｉｎ〜約９７００オングストローム/ｍｉｎに測定された。ある実施形態においては、エッチング時間はアークオープンエッチングについては約３５秒、メインエッチングについては約２０秒〜４０秒である。また、いくつかの実施形態においては、フォトレジスト選択性は約５〜８であり得る。
【００８６】
実施例２
本発明の実施形態の他の例は、高供給源低バイアスとテトラフルオロメタン、窒素、アルゴン、水素を含むガス混合物を用いることにより９７００オングストローム/ｍｉｎの速度でエッチングすることを含んでいる。３００ｍｍ径のウエハが本実施例において用いられる。本実施例から形成された構造は、図６Ａと図６Ｂにおいて断面で示されている。
【００８７】
本実施例の方法の第一ステップは、次のステップでエッチングされる構造を準備することである。構造の層の配置は、上記実施例１に記載されるように、図４と同様のものを本実施例に用いられた。
【００８８】
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールが構造４００をエッチングするために用いられる。本実施例においては、アークエッチングと次にメインエッチングを含む二部エッチングプロセスが行われる。二部エッチングはエッチングされる1種又は複数の具体的な物質に調整されるエッチングを可能にする。アークエッチング中に、ＢＡＲＣ層４４０とＤＡＲＣ層４３０はそれぞれフォトレジスト層４５０で画成された各開口でエッチングされる。その後、メインエッチング中に、ＩＬＤ層４２０がエッチングされる。ＩＬＤ層４２０の下に位置するバリヤ層４１０において、メインエッチングはバリヤ層４１０で終わることができる。
【００８９】
アークエッチングとメインエッチング双方は、本明細書に詳述されるような濃度と値でガス混合物を適用するステップを含んでいる。記載されるように、異なるガスの種類とその濃度が各エッチングに用いられる。
【００９０】
アークエッチングについては、ガス混合物は、３００ｍＴの圧力で１５０ｓｃｃｍのＣＦ4と３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3を含んでいる。メインエッチングについては、ガス混合物は、３０ｍＴの圧力で６５ｓｃｃｍのＣＦ4、１７０ｓｃｃｍのＮ2、５００ｓｃｃｍのＡｒ、２０ｓｃｃｍのＨ2を含んでいる。
【００９１】
エッチングの各段階に適用されたガスにおいて、その後プラズマが形成される。アークエッチングに形成されるプラズマは、バイアスが２０００ワットで、供給源が０ワットである。ＡｐｐｌｉｅｄＣｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは１．３５のＮＳＴＵセット、４/０のＣＳＴＵ ｉ/ｏセットを有し、Ｈｅイン‐アウト圧力は１０Ｔ−１０Ｔである。メインエッチングについては、バイアスは２８００ワット、供給源は１５００ワットであり、リアクタは４のＮＳＴＵセット、０/７のＣＳＴＵ ｉ/ｏセットを有し、Ｈｅ ｉｎ‐ｏｕｔ圧力は１５Ｔ−１５Ｔである。
【００９２】
一旦プラズマがエッチング段階の各々に形成されると、その構造は異なる時間でエッチングされる。本実施例においては、示された条件の各設定について、アークエッチングは３５秒間、メインエッチングは２５秒間行われる。
【００９３】
本実施例のアークエッチングとメインエッチングの結果は図６Ａと図６Ｂに示されている。図６Ａで示されるように、構造６００はバイア６６０とトレンチ６７０を画成するためにエッチングされている。構造６００は、バリヤ層６１０と、ＩＬＤ層６２０と、ＤＡＲＣ層６３０と、ＢＡＲＣ層６４０と、ＰＲ層６５０とを含んでいる。
【００９４】
本実施例においては、ＢＤエッチング速度は９７００オングストローム/ｍｉｎあり、メインエッチング中のフォトレジストエッチング速度は約１９００オングストローム/ｍｉｎに測定される。得られたフォトレジスト選択性は約５．１である。
【００９５】
図６Ａと図６Ｂに示されるように、得られたバイアとトレンチのプロファイルは更に垂直な側壁又は更にテーパされていない側壁を有する傾向がある。即ち、開口の断面と幅は、バイアやトレンチの深さにわたって更に一定なままである傾向がある。特に、図６Ａに示されるように、実施例１の側壁に対して本実施例におけるバイア６６０は低テーパー側壁６６２を有し、トレンチ６７０は更にテーパされていない側壁６７２を有する。バイア６６０は、ＰＲ層６５０に、又はＰＲ層６５０周辺にストライエーションを有する。バイア６６０は、バリヤ層６１０に、又はバリヤ層６１０周辺に底面又はストップ６６４と共に示されている。同様に、トレンチ６７０は、バリヤ層６１０に、又はバリヤ層６１０周辺に底面又はストップ６７４と共に示されている。
【００９６】
このように、高供給/比較的低バイアスのエッチングプロセスにおいて、少なくとも本実施例について、水素（Ｈ2）の付加により、形が更に垂直又はあまりテーパされていない側壁を有するプロファイルにおいて、高エッチング速度とフォトレジスト選択性が得られることが、本発明の実施形態においてわかった。
【００９７】
実施例３：
本発明の実施形態の他の実施例は、高供給源低バイアスとテトラフルオロメタン（ＣＦ4）、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ2）を含むガス混合物を用いることにより９５００オングストローム/ｍｉｎより速い速度に測定されたエッチング速度を達成するエッチングプロセスである。実施例２と同様であるが、本実施例は短いメインエッチング時間が用いられる点で異なる。また、バイア又はトレンチがバリヤ層に達する前にエッチングが終了する。更にまた、ここでは３００ｍｍ径のウエハが用いられる。図７Ａと図７Ｂは、本実施例によって形成された構造を示す断面である。
【００９８】
構造の層の配置は、本実施例においては、上記の実施例１に記載されるように、図４のものを用いた。
【００９９】
上記Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは構造をエッチングするために用いられる。エッチングは二部であり、アークエッチングとメインエッチングを含んでいる。アークエッチング中にＢＡＲＣ層４４０とＤＡＲＣ層４３０が各々エッチングされ、メインエッチング中にＩＬＤ層４２０がエッチングされ、エッチングはバリヤ層４１０で終わることができる。
【０１００】
アークエッチングとメインエッチング双方のエッチングの開始で、ガス混合物が異なる濃度と値で適用される。アークエッチングについては、ガス混合物は、３００ｍＴの圧力で１５０ｓｃｃｍのＣＦ4と３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3を含んでいる。メインエッチングについては、ガス混合物は、３０ｍＴの圧力で６５ｓｃｃｍのＣＦ4、１７０ｓｃｃｍのＮ2、５００ｓｃｃｍのＡｒ、２０ｓｃｃｍのＨ2を含んでいる。
【０１０１】
各エッチングの次ステップはプラズマを形成することである。アークエッチングについては、バイアスが２０００ワット、供給源が０ワットである。ＡｐｐｌｉｅｄＣｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは１．３５のＮＳＴＵセット、４/０のＣＳＴＵ  ｉ/ｏセット、１０Ｔ−１０ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。メインエッチングについては、バイアスが２８００ワット、供給源が１５００ワットであり、リアクタは４のＮＳＴＵセット、０/７のＣＳＴＵ ｉ/ｏセット、１５Ｔ−１５ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。
【０１０２】
プラズマを形成時に、構造はエッチング段階のそれぞれに異なる時間エッチングされる。本実施例においては、示された条件の各設定については、アークエッチングは３５秒間、メインエッチングは２０秒間行われる。
【０１０３】
図７Ａと図７Ｂは、本実施例においてはアークとメインエッチング後のエッチングされた構造の断面図を示している。図７Ａに示されるように、構造７００はバイア７６０とトレンチ７７０を画成するためにエッチングされている。構造７００は、バリヤ層７１０と、ＩＬＤ層７２０と、ＤＡＲＣ層７３０と、ＢＡＲＣ層７４０と、ＰＲ層７５０を含んでいる。
【０１０４】
ＢＤエッチング速度は９５００オングストローム/ｍｉｎより速い速度に測定され、メインエッチング中のフォトレジストエッチング速度は、約１９００オングストローム/ｍｉｎに測定される。得られたフォトレジスト選択性は約５である。
【０１０５】
図７Ａと図７Ｂは、形成されたバイアのプロファイルはほぼで真っ直ぐあり、トレンチはその深さに沿ってテーパのついていることを示している。また、エッチングはエッチングストップ層に達する前に停止した。図７Ａに示されるように、バイア７６０はほぼ真っ直ぐな側壁７６２を有し、トレンチ７７０は幾分テーパ側壁７７２を有する。バイア７６０は、バリヤ層７１０上の底面又はストップ７６４と共に示されている。同様に、トレンチ７７０はバリヤ層７１０上の底面又はストップ７７４と共に示されている。
【０１０６】
それ故、本発明の実施形態においては、高供給源/比較的低バイアスエッチングプロセスにより、２０秒の短縮メインエッチング時間、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒガスに水素（Ｈ2）を加えると高エッチング速度、高フォトレジスト選択性、ほぼ真っ直ぐなバイア側壁、トレンチのテーパ側壁、バリヤ層に達する前のエッチングストップが得られることがわかった。後述されるように実施例４においては、メインエッチングの時間が長くなるとエッチングをバリヤ層に到達させることができる。
【０１０７】
実施例４：
出願人の本発明の実施形態の一例は、高供給源低バイアスとテトラフルオロメタン（ＣＦ4）、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ2）を含むガス混合物を用いることにより、測定された高エッチング選択性を達成するエッチングプロセスである。実施例２と実施３に類似しているが、本実施例は更に長いメインエッチング時間が用いられる点で異なる。この長いメインエッチングはバイアとトレンチをバリヤ層に到達させるとともにバリヤの少なくとも一部を生じることを可能にする。更にまた、ここでも３００ｍｍ径のウエハが用いられる。図８Ａと図８Ｂは本実施例によって形成された構造を示す横断面であり。
【０１０８】
構造の層の配置は、本実施例においては上記の例１に記載される図４と同様のものを用いた。
【０１０９】
上記Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは、構造をエッチングするために用いられる。エッチングプロセスは二部であり、アークエッチングと、次のメインエッチングを含んでいる。アークエッチング中にＢＡＲＣ層４４０とＤＡＲＣ層４３０が各々エッチングされる。メインエッチング中にＩＬＤ層４２０がエッチングされ、メインエッチングはバリヤ層４１０で終わってもよい。
【０１１０】
アークエッチングとメインエッチング双方のエッチングの開始で、ガス混合物がガスの異なる濃度と種類で適用される。アークエッチングについては、ガス混合物は、３００ｍＴの圧力で１５０ｓｃｃｍのＣＦ4と３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3を含んでいる。メインエッチングについては、ガス混合物は、３０ｍＴの圧力で６５ｓｃｃｍのＣＦ4、１７０ｓｃｃｍのＮ2、５００ｓｃｃｍのＡｒ、２０ｓｃｃｍのＨ2を含んでいる。
【０１１１】
各エッチングの次のステップはプラズマを形成することである。アークエッチングについては、バイアスが２０００ワット、供給源が０ワットである。ＡｐｐｌｉｅｄＣｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは１．３５のＮＳＴＵセット、４/０のＣＳＴＵ  ｉ/ｏセット、１０Ｔ-１０ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。メインエッチングについては、バイアスが２８００ワット、供給源が１５００ワットであり、リアクタは４のＮＳＴＵセット、０/７のＣＳＴＵ ｉ/ｏセット、１５Ｔ−１５ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。
【０１１２】
プラズマ形成時に、構造はエッチング段階の各々に異なる時間でエッチングされる。本実施例においては示された条件の各設定について、アークエッチングは３５秒間、メインエッチングは４０秒間行われる。
【０１１３】
図８Ａと図８Ｂは、本実施例でのアークエッチングとメインエッチング後のエッチングされた構造を示す断面図である。図８Ａに示されるように、構造８００はバイア８６０とトレンチ８７０を画成するためにエッチングされている。構造８００はバリヤ層８１０と、ＩＬＤ層８２０と、ＢＡＲＣ層８３０と、ＢＡＲＣ層８４０と、ＰＲ層８５０とを含んでいる。
【０１１４】
実施例２のエッチングのように、本実施例においてはＢＤエッチング速度は９７００オングストローム/ｍｉｎであり、メインエッチング中のフォトレジストエッチング速度は、、約１９００オングストローム/ｍｉｎである。得られたフォトレジスト選択性は約５．１である。
【０１１５】
更に、本実施例がメインエッチングを４０秒間有することから、ＢｌｏＫバリヤはバイアとトレンチによって達するだけでなく、その上ＢｌｏＫバリヤもエッチングされる。バリヤ層のエッチングは、バリヤ選択性（ＢＤエッチング速度とＢｌｏＫエッチング速度）を決定させることができる。測定ＢｌｏＫバリヤ選択性は約８である（バイアの選択性と比較したトレンチ領域の選択性が大きい）。
【０１１６】
図８Ａと図８Ｂは、形成されたバイアの側壁がほぼ真っ直ぐであり、バイアとトレンチがバリヤ層まで伸びていることを示す図である。トレンチの側壁はテーパされているが、実施例３の側壁ほどではない。図８Ａにおいては、バイア８６０はほぼ真っ直ぐな側壁８６２を有し、トレンチ８７０は幾分テーパのついた側壁８７２を有する。バイア８６０はＰＲ層８５０に、又はＰＲ層８５０周辺にいくつかのストライエーション８６６を有する。バイア８６０は、バリヤ層８１０での底面又はストップ８６４と示されている。同様に、トレンチ８７０はバリヤ層８１０で底面又はストップ８７４と示されている。
【０１１７】
それ故、本発明のこれらの実施形態においては、４０秒のメインエッチング時間について、高供給源/比較的低いバイアスエッチングプロセスによるＣＦ4/Ｎ2/Ａｒガスに水素（Ｈ2）を加えると、フォトレジストと底面バリヤに対する高いエッチング選択性、垂直となる傾向のあるバイア側壁、トレンチについてテーパ側壁、バリヤ層に続く、また、バリヤ層内に続くバイアとトレンチのエッチングが得られたことがわかった。
【０１１８】
ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＣＨ2Ｆ2ガス混合物によるエッチング
本発明の実施形態の他の設定もまた、高エッチング速度を達成するために高供給源低バイアス設定を用いるが、ベースプロセスのガス混合物にヒドロフルオロカーボンを加えられる。いくつかの実施形態においては、加えたヒドロフルオロカーボンはジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）である。方法２００については、エッチング物質２２０上にガス混合物を適用するステップ２２０は、図２Ｂに示されるように、テトラフルオロメタン、窒素、アルゴン、ジフルオロメタンを含有するガス混合物を用いる。
【０１１９】
ジフルオロメタンの追加の効果には、速いエッチング速度とエッチング中に作られた開口のプロファイルの変化が含まれる。このことは、ジフルオロメタンがエッチングを速い速度で生じさせる傾向があることからである。結果として、ジフルオロメタンの追加でエッチングされた開口のプロファイルはほとんどテーパされない傾向がある。即ち、側壁は内向きのテーパの少ない垂直な側壁である。より垂直な側壁を形成すると、アスペクト比の高い更に深い開口の形成を可能にする。また、高い密度化、多い相互接続層、高い品質構造を可能にする。ジフルオロメタンにより、多くのポリマーと早いエッチングストップが得られる傾向がある。結果として、他のガスを追加は、エッチングプロファイルを更に改善するためにしばしば使用し得る。ジフルオロメタンを追加したエッチングされたバイアとトレンチを形成する一例は、本明細書の実施例５に示されている。
【０１２０】
ベースプロセスの説明で上述したように、種々の異なる物質と層が、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＣＨ2Ｆ2ガス混合物でエッチングされ得る。このような用いうる一構造は図３Ａに示されている。
【０１２１】
ガスの種類、流量、供給電力とバイアス設定、チャンバ圧、チャンバの種類、チャンバ設定、冷却、ウエハサイズ、エッチングされた物質と加層、エッチング型、エッチング時間等の要素は、ベースプロセスに詳細に示されたものを含むことができる。もちろん、得られたエッチング速度、エッチングされた開口の深さとプロファイル、選択性とエッチングストップ、他の項目は、これら実施形態のこのような要素と具体的な適用によって変化し得る。例えば、得られた形成された開口の個々のサイズ（例えば、深さ）と形は、フォトレジストギャップのサイズと位置、反射防止コーティングと誘電体の種類、供給電力レベル、バイアス電力レベル、ガス混合物、エッチングの時間等の種々の要素に左右され得る。
【０１２２】
アークオープンエッチングとメインエッチング双方のエッチングのＣＦ4、Ｎ2、Ａｒの流量と流量の範囲は、ベースプロセスにおいて上で示した通りである。ジフルオロメタンの流量は具体的な実施形態によって変化し得る。アークオープンエッチング中、ジフルオロメタンは０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜６０ｓｃｃｍの範囲にあり得る。ある実施形態においては、本明細書に詳述されるように、アークオープンエッチングについては、ジフルオロメタンは０ｓｃｃｍ、又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては１０ｓｃｃｍ、又は約１０ｓｃｃｍで適用され得る。
【０１２３】
ガスは、ガス成分の予備形成された混合物として、１を超える成分の部分的混合物として、又はチャンバ内で混合された個々の成分として適用され得る。ガスを前混合することによりシャワーヘッドのような手段によって適用を可能にする。
【０１２４】
ベースプロセスで示された範囲に加えて、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＣＨ2Ｆ2ガス混合物を用いたある実施形態においては、圧力は、アークオープンエッチングについては３００ｍＴ又は約３００ｍＴ、メインエッチングについては３０ｍＴ又は約３０ｍＴに設定され得る。また、いくつかの実施形態においては、供給電力は、アークオープンエッチング中は０ワット又は約０ワット、メインエッチング中は１５００ワット又は約１５００ワットとすることができ、バイアスは、アークオープンエッチング中は２０００ワット又は約２０００ワット、メインエッチング中は２８００ワット又は約２８００ワットとすることができる。
【０１２５】
このプロセスで得られたエッチング速度は、実施形態によって変化し得る。本明細書に示されるように、約１１０００オングストローム/ｍｉｎに測定されたエッチング速度は、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＣＨ2Ｆ2ガス混合物を用いた実施形態によって達成された。ある実施形態においては、アークオープンエッチングについてはエッチング時間が約３５秒、メインエッチングにについては約２０秒である。また、いくつかの実施形態においては、フォトレジスト選択性は約５であり得る。
【０１２６】
本発明の別の実施形態においては、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）以外のヒドロフルオロカーボンが使用し得る。これらの潜在的ヒドロフルオロカーボンは、ＣＨ3ＦとＣＨＦ3を含み、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）の代わりに使用し得る。ヒドロフルオロカーボンＣＨ3Ｆは、多くの水素を有するポリマーを担持し、非常に希薄であるＣＨＦ3はポリマーの増加によって有効でない。
【０１２７】
実施例５：
本発明の実施形態の一例は、高供給源低バイアスとテトラフルオロメタン（ＣＦ4）、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）を含むガス混合物を用いることにより、１１０００オングストローム/ｍｉｎより速い速度に測定されたエッチング速度を達成するエッチングプロセスである。３００ｍｍ径ウエハが本実施例において用いられる。本実施例の操作から形成された構造は図９Ａと図９Ｂに断面で示されている。
【０１２８】
本実施例の方法の第一ステップは、次ステップでエッチングされる構造を準備することである。構造の層の配置は、上記の実施例１のように、本実施例においては図４と同様に用いた。
【０１２９】
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは構造をエッチングするために用いられる。本実施例においては、アークエッチングと次のメインエッチングを含む二部エッチングプロセスが行われる。二部エッチングは、エッチングされる1種又は複数の具体的な物質に調整されるエッチングを可能にする。アークエッチング中は、ＢＡＲＣ層４４０とＤＡＲＣ層４３０がそれぞれフォトレジスト層４５０で画成された開口でエッチングされる。その後、メインエッチング中にＩＬＤ層４２０がエッチングされる。ＩＬＤ層４２０の下に位置するバリヤ層においては、メインエッチングはバリヤ層４１０で終わる。
【０１３０】
アークエッチングとメインエッチング双方のエッチングの開始で、第一ステップは、ガス混合物をガスの濃度と種類で適用することである。アークエッチングについては、ガス混合物は、３００ｍＴの圧力で１５０ｓｃｃｍのＣＦ4と３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3を含んでいる。メインエッチングについては、混合物は、３０ｍＴの圧力で６５ｓｃｃｍのＣＦ4、１７０ｓｃｃｍのＮ2、５００ｓｃｃｍのＡｒ、１０ｓｃｃｍのＣＨ2Ｆ2を含んでいる。
【０１３１】
エッチングの各段階に適用されるガスにより、プラズマが形成される。アークエッチングに形成されるプラズマは、バイアスが２０００ワット、供給源が０ワットである。ＡｐｐｌｉｅｄＣｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは１．３５のＮＳＴＵセット、４/０のＣＳＴＵ ｉ/ｏセット、１０Ｔ−１０ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。メインエッチングについては、バイアスが２８００ワット、供給源が１５００ワットであり、リアクタは４のＮＳＴＵセット、０/７のＣＳＴＵ ｉ/ｏセット、１５Ｔ‐１５ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。
【０１３２】
エッチング段階の各々に形成されるプラズマにより、構造は異なる時間でエッチングされる。本実施例においては、示された条件の各設定について、アークエッチングは３５秒間、メインエッチングは２０秒間行われる。
【０１３３】
図９Ａと図９Ｂは、本実施例においてはアークエッチングとメインエッチング後にエッチングされた構造を示す断面図である。図９Ａに示されるように、構造９００はバイア９６０とトレンチ９７０を画成するためにエッチングされている。構造９００はバリヤ層９１０、ＩＬＤ層９２０、ＤＡＲＣ層９３０、ＢＡＲＣ層９４０、ＰＲ層９５０を含んでいる。
【０１３４】
ＢＤエッチング速度は１１０００オングストローム/ｍｉｎより速い速度に測定され、メインエッチング中のフォトレジストエッチング速度は、約２１５０オングストローム/ｍｉｎであるように測定される。得られたフォトレジスト選択性は約５である。
【０１３５】
図９Ａと図９Ｂに示されるように、形成されたバイアとトレンチのプロファイルは、断面と幅が深さにわたって減少する傾向があるので、テーパ側壁を有する傾向がある。図９Ａにおいては、バイア９６０はテーパ側壁９６２を有し、トレンチ９７０はテーパ側壁９７２を有する。バイア９６０はＰＲ層９５０に、又はＰＲ層周辺にいくつかのストライエーション９６６を有する。バイア９６０は、バリヤ層９１０上に底面又はストップ９６４と示されている。同様に、トレンチ９７０は、バリヤ層９１０上に、底面又はストップ９７４と示されている。
【０１３６】
このように、本実施形態においては、高供給源/比較的低バイアスのエッチングプロセスにおいて、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）を追加することにより、テーパ側壁が傾斜した側壁有する非常に速いエッチング速度と高フォトレジスト選択性が得られることがわかった。
【０１３７】
ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/Ｈ2/Ｃ4Ｆ8ガス混合物によるエッチング
出願人の本発明の他の実施形態は、水素（Ｈ2）とフルオロカーボンをガス混合物に追加したベースプロセスを用いるものである。いくつかの実施形態においては、追加したフルオロカーボンはオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）である。方法２００のエッチング物質上にガス混合物を適用するステップ２２０は、図２Ｂに示されるように、テトラフルオロメタン、窒素、アルゴン、水素、オクタフルオロシクロブタンを含有するガス混合物を用いる。
【０１３８】
水素とオクタフルオロシクロブタンにより、エッチングされた開口のプロファイルのテーパの制御が可能になる。特に、これらガスを用いることにより、エッチングされた開口のプロファイルは側壁が垂直及び/又はテーパのついていない傾向がある。オクタフルオロシクロブタンは更に重合するガスであり、ポリマーのレベルが高いことから早いエッチングストップを有する傾向がある。水素とオクタフルオロシクロブタンを追加したエッチングの一例は、本明細書の実施例６に示されている。
【０１３９】
ベースプロセスの説明で上述されたように、種々の異なる物質と層はＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/Ｈ2/Ｃ4Ｆ8ガス混合物でエッチングされ得る。このような用いうる一構造は図３Ａに示されている。
【０１４０】
ガスの種類、流量、供給電力とバイアス設定、チャンバ圧、チャンバ型、チャンバ設定、冷却、ウエハサイズ、エッチングされた物質及び加層、エッチングの種類、エッチング時間等の要素は、ベースプロセスにおいて詳細に示されたものを含むことができる。もちろん、得られたエッチング速度、エッチングされた開口の深さとプロファイル、選択性、エッチングストップ、他の項目は、これら実施形態のこのような要素や具体的な適用によっては変化し得る。例えば、得られた形成された開口の個々のサイズ（例えば、深さ）と形は、フォトレジストギャップのサイズや位置、反射防止コーティングや誘電体の種類、供給電力レベル、バイアス電力レベル、ガス混合物、エッチング時間のような種々の要素に左右され得る。
【０１４１】
アークオープンエッチングとメインエッチング双方のエッチングについての流量とＣＦ4、Ｎ2、Ａｒの流量の範囲は、上記ベースプロセスにおいて示された通りである。エッチング物質のエッチング中に用いられる水素ガスの量は変化することができ、用いられる個々の量は本発明の実施形態に左右される。アークオープンエッチング中の水素は０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍの範囲にあり得る。ある実施形態においては、アークオープンエッチングについては、水素は０ｓｃｃｍ、又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては２０ｓｃｃｍ、又は約２０ｓｃｃｍで適用される。
【０１４２】
エッチング物質のエッチングプロセス中に用いられるオクタフルオロシクロブタンガスの量は、方法の実施形態によっては変化し得る。アークオープンエッチング中、オクタフルオロシクロブタンは０ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜３５ｓｃｃｍの範囲にあり得る。ある実施形態においては、アークオープンエッチングについては、オクタフルオロシクロブタンは０ｓｃｃｍ、又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては１０ｓｃｃｍ、又は約１０ｓｃｃｍで適用される。
【０１４３】
ガスは、ガス成分の予備形成された混合物として、１以上の成分の部分的混合物として、又はチャンバ内で混合される個々の成分として適用される得る。前混合は、シャワーヘッドのような適用手段の使用を可能にする。
【０１４４】
ベースプロセスで示された範囲に加えて、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/Ｈ2/Ｃ4Ｆ8ガス混合物を用いたある実施形態においては、圧力は、アークオープンエッチングについては３００ｍＴ又は約３００ｍＴ、メインエッチングについては３０ｍＴ又は約３０ｍＴに設定され得る。また、いくつかの実施形態においては、供給電力は、アークオープンエッチング中は０ワット又は約０ワット、メインエッチング中は１５００ワット又は約１５００ワットとすることができ、バイアスは、アークオープンエッチング中は２０００ワット又は約２０００ワット、メインエッチング中は２８００ワット又は約２８００ワットとすることができる。
【０１４５】
このプロセスで得られたエッチング速度は実施形態によって変化し得る。本明細書に示されるように、約５５８０オングストローム/ｍｉｎより速い速度に測定されたエッチング速度は、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/Ｈ2/Ｃ4Ｆ8ガス混合物を用いた実施形態により達成された。ある実施形態においては、エッチング時間はアークオープンエッチングについては約３５秒、メインエッチングについては約２０秒である。また、いくつかの実施形態においては、フォトレジスト選択性は約２．７であり得る。低いエッチング速度と選択性はエッチングストップによる。Ｎ2を加えると、エッチングストップが減少し、エッチング速度が増加する。
【０１４６】
本発明の別の実施形態においては、Ｃ4Ｆ6やＣ5Ｆ8のようなフルオロカーボンがオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）の代わりに使用し得る。
【０１４７】
実施例６：
本発明の実施形態の追加実施例は、高供給源低バイアスとテトラフルオロメタン（ＣＦ4）、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ2）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）を含むガス混合物を用いることにより５５８０オングストローム/ｍｉｎより速い速度に測定されたエッチング速度を達成するエッチングプロセスである。本実施例においては３００ｍｍ径のウエハが用いられる。本実施例の操作により形成された構造は、図１０Ａと図１０Ｂにおいて断面で示されている。
【０１４８】
本実施例の方法の第一ステップは、次ステップでエッチングされる構造を準備することである。構造の層の配置は、本実施例においては、上記の実施例１に記載されるように、図４の配置と同様のものを用いた。
【０１４９】
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは、構造をエッチングするために用いられる。本実施例においては、アークエッチングとその後のメインエッチングを含む二部エッチングである。二部エッチングは、エッチングされる1種又は複数の具体的な物質に調整されるエッチングを可能にする。アークエッチング中、ＢＡＲＣ層４４０とＤＡＲＣ層４３０がフォトレジスト層４５０で画成された種々の開口で各々エッチングされる。その後、メインエッチング中にＩＬＤ層４２０がエッチングされる。ＩＬＤ層４２０の下に位置するバリヤ層においては、メインエッチングはバリヤ層４１０で終わることができる。
【０１５０】
アークエッチングとメインエッチング双方のエッチングの開始で、最初のステップは、ガス混合物をガスの種々の濃度と種類で適用することである。アークエッチングについては、ガス混合物は、３００ｍＴの圧力で１５０ｓｃｃｍのＣＦ4と３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3を含んでいる。メインエッチングについては、ガス混合物は、３０ｍＴの圧力で６５ｓｃｃｍのＣＦ4、１７０ｓｃｃｍのＮ2、５００ｓｃｃｍのＡｒ、２０ｓｃｃｍのＨ2、１０ｓｃｃｍのＣ4Ｆ8を含んでいる。
【０１５１】
適用されたガスにより、プラズマが形成される。アークエッチングに形成されるプラズマは、２０００ワットのバイアスと０ワットの供給源で行われる。ＡｐｐｌｉｅｄＣｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは１．３５のＮＳＴＵセット、４/０のＣＳＴＵ ｉ/ｏセット、１０Ｔ−１０ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。メインエッチングについては、バイアスが２８００ワットであり、供給源が１５００ワットであり、リアクタは４のＮＳＴＵセット、０/７のＣＳＴＵ ｉ/ｏセット、１５Ｔ−１５ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。
【０１５２】
一旦プラズマがエッチング段階の各々に形成されると、構造は異なる時間エッチングされる。本実施例においては、示された条件の各設定について、アークエッチングは３５秒間、メインエッチングは２０秒間行われる。
【０１５３】
図１０Ａと図１０Ｂは、本実施例においてアークエッチングとメインエッチング後のエッチングされた構造を示す断面図である。図１０Ａに示されるように、構造１０００はバイア１０６０とトレンチ１０７０を画成するためにエッチングされている。構造１０００はバリヤ層１０１０と、ＩＬＤ層１０２０と、ＤＡＲＣ層１０３０と、ＢＡＲＣ層１０４０と、ＰＲ層１０５０とを含んでいる。
【０１５４】
ＢＤエッチング速度は、５５８０オングストローム/ｍｉｎより速い速度に測定され、メインエッチング中のフォトレジストエッチング速度は、約１９５０オングストローム/ｍｉｎであるように測定される。得られたフォトレジスト選択性は約２．７である。
【０１５５】
図１０Ａと図１０Ｂは、形成されたバイアとトレンチのプロファイルは、バイアとトレンチの断面と幅がそれらの深さにわたって減少する傾向にあるので、テーパ側壁を有する傾向がある。また、エッチングストップ層に達する前にエッチングが停止した。図１０Ａにおいては、バイア１０６０はテーパ側壁１０６２を有し、トレンチ１０７０はテーパ側壁１０７２を有する。バイア１０６０はＰＲ層１０５０に、又はＰＲ層１０５０周辺にいくつかのストライエーション１０６６を有する。バイア１０６０は、バリヤ層１０１０上に底面又はストップ１０６４と示されている。同様に、トレンチ１０７０は、バリヤ層１０１０上に底面又はストップ１０７４と示されている。
【０１５６】
このように、本発明の実施形態においては、高供給源/比較的低バイアスのエッチングプロセスにおいて、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒガス混合物に水素（Ｈ2）とオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）を追加することにより、低いエッチング速度、低いフォトレジスト選択性、幾分テーパのついたプロファイル、傾斜した側壁が得られることがわかった。また、多量のポリマーが製造されるために、バイアとトレンチ双方のエッチングがバリヤ層に達する前に終わることもわかった。
【０１５７】
しかしながら、約１９５０オングストローム/ｍｉｎのメインエッチング中のフォトレジストエッチング速度は、実施例５に用いられるＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＣＨ2Ｆ2の約２１５０オングストローム/ｍｉｎのメインエッチングにおけるフォトレジストエッチング速度より遅い。この遅いフォトレジストエッチング速度は、フォトレジストの保存を援助するために働くだけでなく、薄いフォトレジストを用いることを可能にする。更に、Ｃ4Ｆ8の流量を更に増加させることにより、メインエッチングのフォトレジストエッチング速度が更に遅くすることができ、フォトレジスト選択性は、ある条件において計測値約１０に増加させることができることが出願人はわかった。また、多くのＨ2を追加すると、本明細書の図８及び９に示されるように、プロセスを更に改善することがわかった。
【０１５８】
ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＮＨ3ガス混合物によるエッチング
出願人の本発明のいくつかの実施形態は、アンモニア（ＮＨ3）を上記ベースプロセスのガス混合物に追加した高供給源低バイアス設定を用いることにより、高エッチング速度を達成している。特に、テトラフルオロメタン、窒素、アルゴン、アンモニアを含有するガス混合物は、図２Ｂに示されるように、エッチング物質上にガス混合物を適用するステップ２２０に用いられる。
【０１５９】
ベースプロセスにアンモニアを追加すると、エッチングされた開口プロファイルのテーパの制御が可能になる。アンモニアは、バリヤ層に対する選択性が低いプロファイルのテーパリングの減少を与える。即ち、エッチングされたエッチングされた開口においてより垂直な側壁を得ることができる。アンモニアは、エッチング残留物を除去する援助もする。しかしながら、アンモニアを追加すると、壁が垂直を過ぎてそっている又は曲った形をしたプロファイルを得ることもできる。そり度は用いられるアンモニアの量により制御することができる。ベースプロセスにアンモニアを追加したエッチングの一例は本明細書の実施例７で示されている。
【０１６０】
ベースプロセスの説明に上述されるように、種々の異なる物質と層はＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＮＨ3ガス混合物によりエッチングされ得る。このような用いうる一構造は図３Ａに示されている。
【０１６１】
ガスの種類、流量、供給電力とバイアス設定、チャンバ圧、チャンバ型、チャンバ設定、冷却、ウエハサイズ、エッチングされた物質と加層、エッチングタイプ、エッチング時間等の要素は、ベースプロセスにおいて詳細に示されたものを含むことができ。もちろん、得られたエッチング速度、エッチングされた開口の深さとプロファイル、選択性、エッチングストップ、及び他の項目は、これら実施形態のこのような要素や具体的な適用によって変化し得る。例えば、得られた形成開口の個々のサイズ（例えば、深さ）と形は、フォトレジストギャップのサイズと位置、反射防止コーティングと誘電体の種類、供給電力レベル、バイアス電力レベル、ガス混合物、エッチング時間等の種々の要素に左右し得る。
【０１６２】
アークオープンエッチングとメインエッチング双方のエッチングの流量とＣＦ4、Ｎ2、Ａｒの流量の範囲は、上記ベースプロセスに示された通りである。アンモニアの流量は個々の実施形態によって変化し得る。アークオープンエッチングについての範囲は０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍの範囲であり得る。ある実施形態においては、アークオープンエッチングについては、アンモニアは０ｓｃｃｍ、又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては２０ｓｃｃｍ、又は約２０ｓｃｃｍで適用される。
【０１６３】
ガスは、ガス成分の予備形成された混合物として、１を超える成分の部分的混合物として、又はチャンバ内で混合される個々の成分として適用され得る。前混合することにより、シャワーヘッドのような手段によりガスを適用し得る。
【０１６４】
ベースプロセスに示された範囲に加えて、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＮＨ3ガス混合物を用いたある実施形態においては、圧力は、アークオープンエッチングについては３００ｍＴ又は約３００ｍＴ、メインエッチングについては３０ｍＴ又は約３０ｍＴに設定され得る。また、いくつかの実施形態においては、供給電力は、アークオープンエッチング中は０ワット又は約０ワット、メインエッチング中は１５００ワット又は約１５００ワットとすることができ、バイアスは、アークオープンエッチング中は２０００ワット又は約２０００ワット、メインエッチング中は２８００ワット又は約２８００ワットとすることができる。
【０１６５】
このプロセスで得られたエッチング速度は、実施形態によって変化し得る。本明細書に示されるように、約９７００オングストローム/ｍｉｎに測定されたエッチング速度は、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＮＨ3ガス混合物を用いた本発明の実施形態により達成された。ある実施形態においては、エッチング時間はアークオープンエッチングについては約３５秒、メインエッチングについては約２０秒である。また、いくつかの実施形態においては、フォトレジスト選択性は約６であり得る。
【０１６６】
実施例７：
本発明の実施形態の一例は、高供給源低バイアスとテトラフルオロメタン（ＣＦ4）、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、アンモニア（ＮＨ3）を含むガス混合物を用いることにより、９７００オングストローム/ｍｉｎに測定された速度を達成するエッチングプロセスである。３００ｍｍ径のウエハが本実施例において用いられる。図１１Ａと図１１Ｂは本実施例の操作により形成された構造を示す断面図である。
【０１６７】
本実施例の方法の第一ステップは、次のステップでエッチングされる構造を準備することである。本実施例に用いられる構造の層の配置は、上記実施例１のように、図４と同様である。
【０１６８】
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは構造をエッチングするために用いられる。エッチングは、アークエッチングとその後のメインエッチングを含む二部である。アークエッチング中、ＢＡＲＣ層４４０とＤＡＲＣ層４３０は各々エッチングされ、メインエッチング中、ＩＬＤ層４２０がエッチングされ、エッチングはバリヤ層４１０で終わることができる。
【０１６９】
アークエッチングとメインエッチング双方のエッチングプロセスの開始に、ガス混合物はガスの種々の濃度と種類で適用される。アークエッチングのガス混合物は、３００ｍＴの圧力で１５０ｓｃｃｍのＣＦ4と３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3を含んでいる。メインエッチングの混合物は、３０ｍＴの圧力で６５ｓｃｃｍのＣＦ4、１７０ｓｃｃｍのＮ2、５００ｓｃｃｍのＡｒ、２０ｓｃｃｍのＨ2を含んでいる。
【０１７０】
プラズマを形成するためのアークエッチングは、バイアスが２０００ワットであり、供給源が０ワットである。ＡｐｐｌｉｅｄＣｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは１，３５のＮＳＴＵセット、４/０のＣＳＴＵ ｉ/ｏセット、１０Ｔ-１０ＴのＨｅイン‐アウト圧力を有する。メインエッチングについて、バイアスは２８００ワットであり、供給は１５００ワットであり、リアクタは４のＮＳＴＵセット、０/７のＣＳＴＵ ｉ/ｏセット、15Ｔ-15ＴのＨｅイン‐圧力を有する。
【０１７１】
プラズマを形成時に、構造はエッチング段階の各々に異なる時間にエッチングされる。本実施例においては、示される条件の各設定について、アークエッチングは３５秒間、メインエッチングは４０秒間行われる。
【０１７２】
図１１Ａと図１１Ｂは、本実施例におけるアークエッチングとメインエッチング後のエッチングされた構造を示す横断面図である。図１１Ａに示されるように、構造１１００はバイア１１６０とトレンチ１１７０を画成するためにエッチングされている。構造１１００はバリヤ層１１１０、ＩＬＤ層１１２０、ＤＡＲＣ層１１３０、ＢＡＲＣ層１１４０、ＰＲ層１１５０を含んでいる。
【０１７３】
ＢＤエッチング速度は９７００オングストローム/ｍｉｎに測定され、メインエッチング中のフォトレジストエッチング速度は、約１４５０オングストローム/ｍｉｎであるように測定される。得られたフォトレジスト選択性は約６である。
【０１７４】
図１１Ａと図１１Ｂは、バイアとトレンチの断面と幅が一定のままであるか又は深さによってわずかに増加する傾向にあるので、形成されたバイアとトレンチのプロファイルはほぼ垂直な側壁を有する傾向があることを示している。図１１Ａにおいては、バイア１１６０は、幾分外向きにそりを有するほぼ真っ直ぐな側壁１１６２を有し、トレンチ１１７０は上面近傍に一部テーパのついたほぼ真っ直ぐな側壁１１７２を有する。バイア１１６０はいくつかのストライエーションをＰＲ層１１５０に、又はＰＲ層１１５０周辺に有する。バイア１１６０は、幾分バリヤ層１１１０の上の底面又はストップ１１６４と示されている。トレンチ１１７０は、バリヤ層１１１０の底面又はストップ１１７４と示されている。
【０１７５】
結果として、高供給源/比較的低バイアスエッチングプロセスにおいては、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒガス混合物にアンモニア（ＮＨ3）を追加すると、高エッチング速度、高フォトレジスト選択性、外向きに一部そりのあるほぼ真っ直ぐな側壁が得られることが、本発明の実施形態においてわかった。
【０１７６】
ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＣＨ2Ｆ2/ＮＨ3ガス混合物によるエッチング
本発明の他の実施形態は、ヒドロフルオロカーボンとアンモニア（ＮＨ3）をガス混合物に追加したベースプロセスを用いることにより高エッチング速度を達成する。いくつかの実施形態においては、追加されたヒドロフルオロカーボンはジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）である。図２Ａに示されるように、方法２００のエッチング物質上にガス混合物を適用するステップ２２０は、図２Ｂに示されるように、テトラフルオロメタン、窒素、アルゴン、ジフルオロメタン、アンモニアを含有するガス混合物を用いる。図２Ｄは、本明細書に詳述されるように、このような方法の実施形態を示すフローチャートである。
【０１７７】
ジフルオロメタン追加の効果は、高いエッチング速度とエッチング中に作られる開口のプロファイルにおける変化を含んでいる。このことは、ジフルオロメタンが速い速度でエッチングを生じさせる傾向があるからである。結果として、ジフルオロメタンを追加してエッチングされた開口のプロファイルはテーパの少ない傾向がある。即ち、側壁は内向きのテーパが少なく更に垂直である。また、ジフルオロメタンはトレンチ状の特徴部上にエッチングストップを生じることができる。アンモニアを加えたことの効果は、プロファイルのテーパリングの減少とバリヤ層に対する低選択性を含んでいる。アンモニアの追加は、また、エッチング残留物の除去を援助する。しかしながら、アンモニアは特にバイア状特徴部において、プロファイルがそりを生じ得る。ジフルオロメタンとアンモニア双方を用いることにより、真っ直ぐなプロファイル、即ち、垂直壁を有する特徴部を作ることができる。ジフルオロメタンとアンモニアの追加によるエッチングの一例は本明細書の実施例８で示されている。
【０１７８】
ベースプロセスの説明に上述されるように、種々の異なる物質と加層が、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＣＨ2Ｆ2/ＮＨ3ガス混合物を用いてエッチングされることが可能である。このような用いうる一構造は図３Ａに示されている。
【０１７９】
ガスの種類、流量、供給電力とバイアス設定、チャンバ圧、チャンバ型、チャンバ設定、冷却、ウエハサイズ、エッチングされた物質と加層、エッチングタイプ、エッチング時間等の要素は、ベースプロセスにおいて詳細に示されたものを含むことができる。もちろん、得られたエッチング速度、エッチングされた開口の深さとプロファイル、選択性とエッチングストップ、他の項目は、このような要素やこれら実施形態の具体的な適用によって変化し得る。得られた形成された開口の個々のサイズ（例えば、深さ）と形は、フォトレジストギャップのサイズと位置、反射防止コーティングや誘電体の種類、供給電力レベル、バイアス電力レベル、ガス混合物、エッチング時間等の種々の要素に左右され得る。
【０１８０】
アークオープンエッチングとメインエッチング双方のＣＦ4、Ｎ2、Ａｒの流量や流量の範囲は、上記ベースプロセスにおいて示される通りである。ジフルオロメタン流量は具体的な実施形態によって変化し得る。アークオープンエッチング中、ジフルオロメタンは０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜６０ｓｃｃｍの範囲にあり得る。ある実施形態においては、本明細書で示されるように、ジフルオロメタンはアークオープンエッチングについては０ｓｃｃｍ又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては１０ｓｃｃｍ又は約１０ｓｃｃｍで適用される。
【０１８１】
アンモニアの流量は実施形態によって変化し得る。アークオープンエッチングについては、範囲は０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍ、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍであり得る。ある実施形態においては、本明細書で示されるように、アンモニアはアークオープンエッチングについては０ｓｃｃｍ又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては２０ｓｃｃｍ又は約２０ｓｃｃｍで適用される。
【０１８２】
ガスは、ガス成分の予備形成された混合物として、１成分を超える部分的混合物として、又はチャンバ内で混合される個々の成分として適用され得る。少なくとも一実施形態においては、ジフルオロメタンとアンモニアは別々の又は二重のフローでチャンバに適用され得る。ガス混合物は、シャワーヘッド又は類似の出口によってチャンバに供給され得る。
【０１８３】
ベースプロセスに示される範囲に加えて、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＣＨ2Ｆ2/ＮＨ3ガス混合物を用いたある実施形態においては、圧力は、アークオープンエッチングについては３００ｍＴ又は約３００ｍＴ、メインエッチングについては３０ｍＴ又は約３０ｍＴに設定され得る。また、いくつかの実施形態においては、供給電力は、アークオープンエッチング中は０ワット又は約０ワット、メインエッチング中は１５００ワット又は約１５００ワットとすることができ、バイアスは、アークオープンエッチング中は２０００ワット又は約２０００ワット、メインエッチング中は２８００ワット又は約２８００ワットとすることができる。
【０１８４】
このプロセスで得られたエッチング速度は実施形態によって変化し得る。本明細書に示されるように、約１１０００オングストローム/ｍｉｎに測定されたエッチング速度は、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＣＨ2Ｆ2/ＮＨ3ガス混合物を用いた実施形態により達成された。ある実施形態においては、エッチング時間はアークオープンエッチングについては約３５秒、メインエッチングについては約２０秒である。また、いくつかの実施形態においては、フォトレジスト選択性は約５．１であり得る。
【０１８５】
本発明の別の実施形態においては、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）以外のヒドロフルオロカーボンが使用し得る。ＣＨ3ＦやＣＨＦ3を含むヒドロフルオロカーボンは、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）の代わりに使用し得る。
【０１８６】
また、本発明の代替実施形態は、ヘキサフルオロブタジエン（Ｃ4Ｆ6）又はオクタフルオロシクロブタンのような更に重合するフルオロカーボンガスに本発明の上記実施形態の方法を適用することを含んでいる。このような実施形態の例は下記実施例９に示されている。
【０１８７】
図２Ｄは本発明の方法の少なくとも一実施形態を示すフローチャートである。方法２５０は、ウエハがＯＳＧ誘電体を含む、ウエハをチャンバ内に準備するステップ２６０と；チャンバにガス混合物を適用するステップ２７０と；プラズマを形成するステップ２８０と；ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップ２９０とを含んでいる。更に、チャンバにガス混合物を適用するステップ２７０は、約３０ｍＴの圧力で約６５ｓｃｃｍのＣＦ4、約１７０ｓｃｃｍのＮ2、約５００ｓｃｃｍのＡｒ、約１０ｓｃｃｍのＣＨ2Ｆ2、約２０ｓｃｃｍのＮＨ3、そガス混合物を含むガス混合物を有することができる。また、プラズマを形成するステップ２８０は、供給電力が約１５００ワット、バイアス電力が約２０００ワットであるステップ２８２を有することができる。
【０１８８】
実施例８：
出願人の本発明の実施形態の一例は、高供給源低バイアスとテトラフルオロメタン（ＣＦ4）、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）及びアンモニア（ＮＨ3）を含むガス混合物を用いることにより、１１０００オングストローム/ｍｉｎに測定されたエッチング速度を達成するエッチングプロセスである。３００ｍｍ径のウエハが本実施例において用いられる。図１２Ａと図１２Ｂは本実施例の操作により形成された構造を示す断面である。
【０１８９】
本実施例の方法の第一ステップは、次のステップでエッチングされる構造を準備することである。構造の層の配置は、上記実施例１に記載されるように、図４の配置と同様に本実施例に用いられる。
【０１９０】
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは構造をエッチングするために用いられる。エッチングは、アークエッチングとその後のメインエッチングを含む二部である。アークエッチング中、ＢＡＲＣ層４４０とＤＡＲＣ層４３０は各々エッチングされ、メインエッチング中に、ＩＬＤ層４２０がエッチングされ、エッチングはバリヤ層４１０で終わることができる。
【０１９１】
アークエッチングとメインエッチング双方の開始において、ガス混合物はガスの種々の濃度と種類で適用される。アークエッチングについては、ガス混合物は、３００ｍＴの圧力で１５０ｓｃｃｍのＣＦ4と３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3を含んでいる。メインエッチングにおいは、ガス混合物は、３０ｍＴの圧力で６５ｓｃｃｍのＣＦ4、１７０ｓｃｃｍのＮ2、５００ｓｃｃｍのＡｒ、１０ｓｃｃｍのＣＨ2Ｆ2、２０ｓｃｃｍのＮＨ3を含んでいる。
【０１９２】
各エッチングの次ステップはプラズマを形成することである。アークエッチングについては、バイアスは２０００ワット、供給源は０ワットである。ＡｐｐｌｉｅｄＣｅｎｔｕｒａ Ｅｎａｂｌｅｒ Ｅｔｃｈツールは１．３５のＮＳＴＵセット、４/０のＣＳＴＵ  ｉ/ｏセットを有し、そしてＨｅイン‐アウト圧力は１０Ｔ−１０Ｔである。メインエッチングについて、バイアスは２８００ワット、供給は１５００ワットであり、リアクタは４のＮＳＴＵセット、０/７のＣＳＴＵ ｉ/ｏセットを有し、Ｈｅイン‐アウト圧力は１５Ｔ−１５Ｔである。
【０１９３】
プラズマの形成時に、構造はエッチング段階の各々に異なる時間にエッチングされる。本実施例においては、示される条件の各々の設定について、アークエッチングは３５秒間、メインエッチングは２５秒間行われる。
【０１９４】
図１２Ａと図１２Ｂは、本実施例においてはアークエッチングとメインエッチング後のエッチングされた構造を示す断面図である。図１２Ａに示されるように、構造１２００はバイア１２６０とトレンチ１２７０を画成するためにエッチングされている。構造１２００はバリヤ層１２１０、ＩＬＤ層１２２０、ＤＡＲＣ層１２３０、ＢＡＲＣ層１２４０、ＰＲ層１２５０を含んでいる。
【０１９５】
ＢＤエッチング速度は約１１０００オングストローム/ｍｉｎに測定され、メインエッチング中のフォトレジストエッチング速度は、約２１５０オングストローム/ｍｉｎであると測定される。得られたフォトレジスト選択性は約５．１である。
【０１９６】
図１２Ａと図１２Ｂは、形成されたバイアのプロファイルがほぼ垂直である傾向があり、トレンチはテーパ側壁を有する傾向があることを示している。図１２Ａにおいては、バイア１２６０はほぼ真っ直ぐで垂直な側壁１２６２を有し、トレンチ１２７０は幾分テーパのついた側壁１２７２を有する。バイア１２６０はＰＲ層１２５０に、又はＰＲ層１２５０周辺にいくつかのストライエーション１２６６を有する。バイア１２６０は、バリヤ層１２１０のすぐ上の底面又はストップ１２６４と示されている。トレンチ１２７０はバリヤ層１２１０での底面又はストップ１２７４と示されている。
【０１９７】
結果として、高供給源/比較的低バイアスのエッチングプロセスによる、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒガス混合物にジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）とアンモニア（ＮＨ3）を追加すると、高エッチング速度、高フォトレジスト選択性、ほぼ真っ直ぐで垂直である側壁が得られることが、本発明の実施形態でわかった。
【０１９８】
例８と同様の方法が、下記実施例９に記載されるように、Ｃ4Ｆ6又はＣ4Ｆ8のような更に重合するフルオロカーボンガスに適用することができる。
【０１９９】
ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＮＨ3/Ｃ4Ｆ8/ＣＨ2Ｆ2ガス混合物によるエッチング
本発明の追加実施形態は、アンモニア（ＮＨ3）、ヒドロフルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボンをガス混合物に追加したベースプロセスを用いることにより高エッチング速度を達成する。いくつかの実施形態においては、追加されたヒドロフルオロカーボンはオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）であり、追加されたヒドロフルオロカーボンはジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）である。特に、方法２００のエッチング物質上にガス混合物を適用するステップ２２０は、図２Ａに示される通りである。ガス混合物は、図２Ｂに示されるように、テトラフルオロメタン、窒素、アルゴン、アンモニア、オクタフルオロシクロブタン、ジフルオロメタンを含有する。図２Ｄは、本明細書に詳述されるように、このような方法の実施形態のを示すフローチャートである。
【０２００】
アンモニアを追加することの効果は、プロファイルのテーパリングの減少とバリヤ層に対する低選択性を含んでいる。アンモニアの追加はエッチング残留物の除去も援助する。しかしながら、アンモニアは、特にバイアのような特徴部においてプロファイルにそりが生じ得る。ジフルオロメタンとアンモニア双方を用いることにより、真っ直ぐなプロファイル、即ち、垂直壁を持つ特徴部を作られ得る。オクタフルオロシクロブタンは更に重合するガスであり、高レベルのポリマーであることから早くエッチングストップする傾向がある。ジフルオロメタンを追加することの効果は、速いエッチング速度とエッチング中に作られる開口のプロファイルの変化を含んでいる。このことは、ジフルオロメタンが速い速度でエッチングを生じる傾向があるからである。結果として、ジフルオロメタンを追加してエッチングされた開口のプロファイルはあまりテーパのついていない傾向がある。即ち、側壁は内向きのテーパが少なく更に垂直である。また、ジフルオロメタンによってトレンチ状の特徴部上にエッチングストップが生じ得る。アンモニア、オクタフルオロシクロブタン、ジフルオロメタンを追加したエッチングの一例は本明細書の実施例９に示されている。
【０２０１】
ベースプロセスの説明で上述されたように、種々の異なる物質と加層は、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＮＨ3/Ｃ4Ｆ8/ＣＨ2Ｆ2ガス混合物によりエッチングされ得る。このような用いうる一構造は図３Ａに示されている。
【０２０２】
ガスの種類、流量、供給電力及びバイアス設定、チャンバ圧、チャンバ型、チャンバ設定、冷却、ウエハサイズ、エッチングされた物質と加層、エッチングタイプ、エッチング時間等の要素は、ベースプロセスにおいて詳述されたものを含むことができる。もちろん、得られたエッチング速度、エッチングされた開口の深さとプロファイル、選択性とエッチングストップ、他の項目は、このような要素やこれら実施形態の具体的な適用によって変化し得る。例えば、得られた形成された開口の個々のサイズ（例えば、深さ）と形は、フォトレジストギャップのサイズと位置、反射防止コーティングや誘電体の種類、供給電力レベル、バイアス電力レベル、ガス混合物、エッチング時間等の種々の要素に左右され得る。
【０２０３】
アークオープンエッチングとメインエッチング双方のＣＦ4、Ｎ2、Ａｒの流量や流量の範囲は、ベースプロセスに上述された通りである。アンモニアの流量は実施形態によって変化し得る。アークオープンエッチングについては、範囲は０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍであり、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍであり得る。ある実施形態においては、本明細書に詳述されるように、アンモニアはアークオープンエッチングについては０ｓｃｃｍ又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては７０ｓｃｃｍ又は約７０ｓｃｃｍで適用される。
【０２０４】
エッチング物質のエッチング中に用いられるオクタフルオロシクロブタンガスの量は、実施形態によって変化し得る。アークオープンエッチング中、オクタフルオロシクロブタンは０ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜ら３５ｓｃｃｍの範囲にあり得る。ある実施形態においては、オクタフルオロシクロブタンはアークオープンエッチングについては０ｓｃｃｍ又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては２５ｓｃｃｍ又は約２５ｓｃｃｍで適用される。
【０２０５】
ジフルオロメタン流量は実施形態によって変化し得る。アークオープンエッチング中、ジフルオロメタンは０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍの範囲にあり得る。ある実施形態においては、本明細書に詳述されるように、ジフルオロメタンはアークオープンエッチングについては０ｓｃｃｍ又は約０ｓｃｃｍ、メインエッチングについては２０ｓｃｃｍ又は約２０ｓｃｃｍで適用される。
【０２０６】
ガスは、ガス成分の前形成された混合物として、１を超える成分の部分的混合物として、又はチャンバ内で混合される個々の成分として適用され得る。少なくとも一実施形態においては、ジフルオロメタンとアンモニアは別個の又は二重のフローでチャンバに適用することができる。ガス混合物は、シャワーヘッド又は類似の出口によってチャンバに供給され得る。
【０２０７】
ベースプロセスに示される範囲に加えて、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＮＨ3/Ｃ4Ｆ8/ＣＨ2Ｆ2ガス混合物を用いたある実施形態においては、２００ｍｍウエハの場合の圧力は、アークオープンエッチングについては３００ｍＴ又は約３００ｍＴ、メインエッチングについては４０ｍＴ又は約４０ｍＴに設定され得る。また、いくつかの実施形態においては、２００ｍｍウエハの場合のアークオープンエッチング中の供給電力は、０ワット又は約０ワット、３００ｍｍウエハの場合は供給電力は０ワット又は約０ワットであり得る。２００ｍｍウエハのメインエッチング中の供給電力は、１３００ワット又は約１３００ワットとすることができ、３００ｍｍウエハの場合は１３００ワット又は約１３００ワットであり得る。２００ｍｍウエハのアークオープンエッチング中のバイアスは、１０００ワット又は約１０００ワット、３００ｍｍウエハの場合は２０００ワット又は約２０００ワットであり得る。２００ｍｍウエハのメインエッチング中のバイアスは、１０００ワット又は約１０００ワット、３００ｍｍウエハの場合は２０００ワット又は約２０００ワットであり得る。
【０２０８】
このプロセスで得られたエッチング速度は実施形態によって変化し得る。本明細書で示されるように、約１８９００オングストローム/ｍｉｎに測定されたエッチング速度は、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＮＨ3/Ｃ4Ｆ8/ＣＨ2Ｆ2ガス混合物を用いた実施形態により達成される。ある実施形態においては、エッチング時間はアークオープンエッチングについては約３０秒、メインエッチングについては約１３秒である。また、いくつかの実施形態においては、フォトレジスト選択性は約９：１であり得る。
【０２０９】
本発明の別の実施形態においては、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）以外のヒドロフルオロカーボンが使用し得る。ＣＨ3ＦやＣＨＦ3を含むこれらヒドロフルオロカーボンは、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）の代わりに使用し得る。オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ6）以外のフルオロカーボン、例えば、Ｃ4Ｆ6やＣ5Ｆ8も使用し得る。
【０２１０】
また、ＣＦ4/Ｎ2/Ａｒ/ＮＨ3/Ｃ4Ｆ8/ＣＨ2Ｆ2ガス混合物でエッチングした後、特徴部のプロファイルがなお一部テーパがついている場合には、オーバーエッチングステップを追加し得る。このオーバーエッチングステップは底面バリヤに選択的であることができ、特徴部プロファイルを真っ直ぐにするＣ4Ｆ6/Ｎ2/Ａｒガス混合物を含んでいる。
【０２１１】
図２Ｄは本発明の方法の実施形態を示すフローチャートである。方法２５０は：ウエハをチャンバ内に準備するステップであって、ウエハがＯＳＧ誘電体を含んでいるステップ２６０と；チャンバにガス混合物を適用するステップ２７０と；プラズマを形成するステップ２８０と；ＯＳＧ誘電体をエッチングするステップ２９０とを含んでいる。更に、チャンバにガス混合物を適用するステップ２７０は、約４０ｍＴの圧力で約７０ｓｃｃｍのＮＨ3、約２０ｓｃｃｍのＣ4Ｆ8、約２５ｓｃｃｃｍのＣＨ2Ｆ2、ガス混合物を含むガス混合物を有するステップ２７４を有することができる。また、プラズマを形成するステップ２８０は、供給電力が約１３００ワット、バイアス電力が約１０００ワットであるステップ２８４を有することができる。
【０２１２】
実施例９：
出願人の本発明の実施形態の他の例は、アンモニア（ＮＨ3）をオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）及びジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）混合物に追加するエッチングプロセスである。高供給電力プラズマを用いることにより、この第一ガス混合物から２０，０００オングストローム/ｍｉｎに近いＯＳＧエッチング速度が得られる。図１３Ａと図１３Ｂはこのようなプロセスの結果を示す図である。
【０２１３】
本実施例においては、２００ｍｍウエハイネーブラシステムが用いられる。メインエッチング中、供給電力は１３００ワット、バイアス電力は１０００ワットに設定される。ガス混合物は、４０ｍＴの圧力で７０ｓｃｃｍのＮＨ3、２０ｓｃｃｍのＣＨ2Ｆ2、２５ｓｃｃｍのＣ4Ｆ8のフローを有する。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ ＥｎａｂｌｅｒＥｔｃｈツールは４のＮＳＴＵセット、０/７のＣＳＴＵ ｉ/ｏセットを有し、Ｈｅイン‐アウト圧力は１５Ｔ−１５Ｔである。メインエッチング時間は１３秒である。
【０２１４】
これにより、１８，９００オングストローム/ｍｉｎのＯＳＧの測定エッチング速度、約９：１のフォトレジスト選択性が得られる。図１３Ａと図１３Ｂからわかるように、本実施例のエッチングから得られるプロファイルは少量のテーパがついている。
【０２１５】
図１３Ａに示されるように、構造１３００はバイア１３６０とトレンチ１３７０を画成するためにエッチングされる。構造１３００は、ＩＬＤ層１３２０と、ＤＡＲＣ層１３３０と、ＢＡＲＣ層１３４０と、ＰＲ層１３５０とを含んでいる。バイア１３６０はそれらの側壁１３６２に少量のテーパがつき、トレンチ１３７０は幾分テーパのついた側壁１３７２を有する。バイア１３６０は幾分丸い底面又はストップ１３６４と示されている。トレンチ１３７０は底面又はストップ１３７４と示されている。
【０２１６】
しかしながら、図１４Ａと図１４Ｂに示されるように、底面バリヤに対して選択的であるＣ4Ｆ6/Ｎ2/Ａｒの第二ガス混合物を用いたオーバーエッチングステップの追加により、真っ直ぐな最終プロファイルが達成できる。
【０２１７】
図１４Ａに示されるように、構造１４００はバイア１４６０とトレンチ１４７０を画成するためにエッチングされている。構造１４００は、ＩＬＤ層１４２０と、ＤＡＲＣ層１４３０と、ＢＡＲＣ層１４４０と、ＰＲ層１４５０とを含んでいる。バイア１４６０は真っ直ぐな側壁１４６２を有し、トレンチ１４７０は真っ直ぐな側壁１４７２を有する。バイア１４６０はほぼ平面である底面又はストップ１４６４と示されている。トレンチ１４７０はほぼ平面である底面又はストップ１４７４と示されている。
【０２１８】
他の実施例は、Ｃ4Ｆ8の代わりに用いられるヘキサフルオロブタジエン（Ｃ4Ｆ6）を除いて、実施例９で示されたものと同様である。
【０２１９】
本発明のいくつかの実施形態は上で詳述してきたが、これら実施形態に対する多くの変更を、本発明の真の範囲と教示から逸脱せずに行うことができる。それ故、本発明は下記特許請求の範囲とその等価物にのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【０２２０】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の少なくとも一実施形態によるエッチングプロセスのプロファイル図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態によるエッチングプロセスのプロファイル図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の少なくとも一実施形態によるエッチングプロセスのプロファイル図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の少なくとも一実施形態によるエッチングプロセスのプロファイル図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、本発明の少なくとも一実施形態によるエッチングプロセスのプロファイル図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、本発明の少なくとも一実施形態によるエッチングプロセスのプロファイル図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態によるエッチング法のフローチャートである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施形態によるエッチング法のフローチャートである。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施形態によるエッチング法のフローチャートである。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の実施形態によるエッチング法のフローチャートである。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の少なくとも一実施形態によるエッチングプロセスのプロファイル図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態によるエッチングプロセスのプロファイル図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の少なくとも一実施形態によるエッチングプロセスのプロファイル図である。
【図４】図４は、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図９Ｂ】図９Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の少なくとも一実施形態による構造のプロファイル図である。
【符号の説明】
【０２２１】
１００…ウエハ、１１０…ライン、１２０…バリヤ層、１３０…ＩＬＤ層、１４０…フォトレジスト、１５０…反射防止コーティング、１６０…フォトレジスト層、３００…構造、３３０…誘電物質、３４０…反射防止層、３５２…ギャップ、３６０…領域、３７０…開口、４１０…バリヤ層、４２０…ＩＬＤ層、４３０…ＤＡＲＣ層、４４０…ＢＡＲＣ層、４５０…ＰＲ層、５００…構造、５１０…バリヤ層、５２０…ＩＬＤ層、５３０…ＤＡＲＣ層、５４０…ＢＡＲＣ層、５５０…ＰＲ層、５６０…バイア、５６４…底面又はストップ、５７０…トレンチ、６１０…バリヤ層、６２０…ＩＬＤ層、６３０…ＤＡＲＣ層、６５０…ＰＲ層、６６０…バイア、６６２…側壁、６６４…ストップ、６６６…ストライエーション、６７０…トレンチ、６７４…ストップ、７００…構造、７１０…バリヤ層、７２０…ＩＬＤ層、７３０…ＤＡＲＣ層、７４０…ＢＡＲＣ層、７５０…ＰＲ層、７６０…バイア、７６４…ストップ、７７０…トレンチ、８００…構造、８１０…バリヤ層、８２０…ＩＬＤ層、８３０…ＤＡＲＣ層、８４０…ＢＡＲＣ層、８５０…ＰＲ層、８６０…バイア、８６２…側壁、８７０…トレンチ、８７２…側壁、９００…構造、９１０…バリヤ層、９２０…ＩＬＤ層、９３０…ＤＡＲＣ層、９４０…ＢＡＲＣ層、９５０…ＰＲ層、９６０…バイア、９６２…側壁、９７０…トレンチ、９７２…側壁、９７４…ストップ、１０００…構造、１０１０…バリヤ層、１０２０…ＩＬＤ層、１０３０…ＤＡＲＣ層、１０４０…ＢＡＲＣ層、１０５０…ＰＲ層、１０６０…バイア、１０６２…側壁、１０７０…トレンチ、１０７２…側壁、１０６４…ストップ、１０６６…ストライエーション、１１００…構造、１１１０…バリヤ層、１１２０…ＩＬＤ層、１１３０…ＤＡＲＣ層、１１４０…ＢＡＲＣ層、１１５０…ＰＲ層、１１６０…バイア、１１６２…側壁、１１６４…ストップ、１１６６…ストライエーション、１１７０…トレンチ、１１７２…側壁、１４００…構造、１４２０…ＩＬＤ層、１４３０…ＤＡＲＣ層、１４４０…ＢＡＲＣ層、１４５０…ＰＲ層、１４６０…バイア、１４７０…トレンチ、１４７４…ストップ。
【図１Ａ】
2006165558.tif 000003
【図１Ｂ】
2006165558.tif 000004
【図１Ｃ】
2006165558.tif 000005
【図１Ｄ】
2006165558.tif 000006
【図１Ｅ】
2006165558.tif 000007
【図１Ｆ】
2006165558.tif 000008
【図２Ａ】
2006165558.tif 000009
【図２Ｂ】
2006165558.tif 000010
【図２Ｃ】
2006165558.tif 000011
【図２Ｄ】
2006165558.tif 000012
【図３Ａ】
2006165558.tif 000013
【図３Ｂ】
2006165558.tif 000014
【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
2006165558.tif 000017
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2006165558.tif 000019
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2006165558.tif 000023
【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
2006165558.tif 000033
【図１３Ｂ】
2006165558.tif 000034
【図１４Ａ】
2006165558.tif 000035
【図１４Ｂ】
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【外国語明細書】
2006165558000001.pdf