(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されて、少なくとも４０ａｔ％の炭素を含む炭素系の層をエッチングする方法において、
上記炭素系の層の上に形成されたフォトレジスト層を光学的にパターン化するステップと、
上記炭素系の層を、本質的に、水素、窒素及び一酸化炭素よりなる活性ガスを含むエッチングガス混合物のプラズマに露出させるステップと、
エッチングされた炭素系の層をハードマスクとして使用して上記炭素系の層の下に横たわる誘電体層をエッチングするステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
上記炭素系の層は、少なくとも６０ａｔ％の炭素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記炭素系の層は、１０から４０ａｔ％の水素を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
上記基板をプラズマエッチングチャンバーに入れるステップを更に備え、該プラズマエッチングチャンバーは、基板を支持するペデスタル電極であって、ＨＦ周波数で動作するＲＦ電源によりマッチング回路を経てバイアスされるペデスタル電極と、該ペデスタルに対向し、エッチングガス混合物が貫通供給されるシャワーヘッド電極であって、上記ＨＦ周波数より高いＶＨＦ周波数で動作し且つシャワーヘッド電極に容量性結合されたスタブ回路に適用される第２のＲＦ電源によりバイアスされるようなシャワーヘッド電極とを有する、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
上記シャワーヘッドの後方において上記チャンバーの中心軸から異なる半径及び前記中心軸に沿って異なる軸上の位置に配置された２つの同軸コイルを経て同じ極性の電流を通過させるステップを更に備えた、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
上記基板をプラズマエッチングチャンバーに入れ、該チャンバーの圧力をエッチング中に２０ミリトールより高く維持するステップを更に備えた、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
誘電体層と、該誘電体層の上に横たわり、少なくとも４０ａｔ％の炭素及び１０から６０ａｔ％の水素を含む炭素系の層とを備えた誘電体層構造体をエッチングする方法において、
上記炭素系の層の上に横たわるフォトレジスト層をパターン化するステップと、
上記フォトレジスト層のパターン化に基づき、本質的に、水素ガス、窒素ガス及び一酸化炭素ガスよりなる活性ガスを含むエッチングガス混合物で上記炭素系の層をプラズマエッチングする第１ステップと、
フルオロカーボンを含むエッチングガスで、ハードマスクとして上記プラズマエッチングされた炭素系の層を通して上記誘電体層をプラズマエッチングする第２ステップと、
を備えた方法。
【請求項８】
上記炭素系の層は、少なくとも６０ａｔ％の炭素と、１０から４０ａｔ％の水素とを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
上記炭素系の層は、厚みが少なくとも４００ｎｍである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記第１及び第２ステップは、誘電体層構造体が形成される基板を支持するＲＦバイアスされるペデスタル電極と、上記エッチングガス混合物及び上記エッチングガスが貫通して流れると共に、ＶＨＦ電源により容量性バイアスされるシャワーヘッド電極とを有するプラズマエッチングリアクタにおいて実行される、請求項７から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
上記誘電体層構造体は、上記炭素系の層の上に横たわる反射防止層であって、その上にフォトレジスト層がパターン化される反射防止層も含み、更に、該反射防止層をプラズマエッチングする第３ステップを備え、
上記第１、第２及び第３ステップは、誘電体層構造体が形成される基板を支持するＲＦバイアスされるペデスタル電極と、上記エッチングガス混合物及び上記エッチングガスが貫通して流れると共に、ＶＨＦ電源により容量性バイアスされるシャワーヘッド電極とを有するプラズマエッチングリアクタにおいて実行される、請求項７から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
上記炭素系の層はプラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）により形成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
上記炭素系の層はプラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）により形成される、請求項７又は８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体集積回路のエッチングに係る。より詳細には、本発明は、高い炭素フラクション(fraction)を含むマスクのエッチングに係る。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチングは、シリコン集積回路の構造体を画成するのに使用される１つのプロセスである。その一実施例は、誘電体層を貫通してビアホールをエッチングして、垂直の金属性相互接続構造体を形成することを含み、これは、ある進歩型設計では、水平の相互接続構造体を同時に形成することもできる。誘電体層は、従来、酸化物とも称される二酸化シリコンをベースとする材料で形成される。更に進歩した誘電体は、誘電率を減少するためにフッ素又は他のドーパントを含んでいる。更に別の誘電体組成物を使用してもよい。長い間定着しているフォトリソグラフィックプロセスは、フォトレジスト材料の一般的に平坦な層を、非パターン化酸化物上に堆積し、おそらく、それらの間に反射防止被膜（ＡＲＣ）を伴うようにする。フォトレジストは、希望のパターンに基づいて光学的にパターン化され、次いで、ポジティブなリソグラフィーでは未露光のフォトレジストを又はネガティブなリソグラフィーでは露光されたフォトレジストを除去するように現像される。パターン化されたフォトレジストは、次いで、露光された酸化物及びもしあれば中間のＡＲＣをエッチングする更に別のステップに対してマスクとして働く。酸化物とフォトレジストとの間に適度なエッチング選択性を与える誘電体エッチングプロセスが開発されている。
【０００３】
集積回路テクノロジーの進歩は、その大部分が、酸化物層を貫通するビアホールのような水平特徴部の継続的収縮に依存するものであった。ビアの巾は、現在、１００ｎｍ以下に減少している。しかしながら、酸化物の厚みは、約１μｍに一定に保たれていると共に、３μｍ以上の酸化物厚みが望まれる構造体は多数ある。酸化物層にエッチングされるべきホールの、このように高いアスペクト比は、フォトリソグラフィーとエッチングとの間に多数の問題を引き起こす。光学的パターン化において視界深度を維持するために、フォトレジストの厚みは、酸化物層に画成される特徴部のサイズ、例えば、前記実施例では１００ｎｍ、より著しく大きくてはならない。その結果、エッチング選択性、即ち、酸化物エッチングレートとフォトレジストエッチングレートとの比は、ビアホールがその底へエッチングされるまでマスクを保持すべき場合には１０以上でなければならない。しかしながら、フォトレジストは、通常、柔軟な有機材料に基づくものである。フォトレジストのこのように高い選択性を得るのを達成すると同時に、狭いビアホール内の垂直プロフィールのような他の要件を達成することは、困難である。
【０００４】
ＫｒＦ層からフォトレジストを露出するための２４８ｎｍ放射から、ＡｒＦレーザからの１９３ｎｍ放射へリソグラフィーを移行することが望まれる。しかしながら、１９３ｎｍ放射は、問題を引き起こす。より短い波長に敏感なフォトレジストは、一般に、より柔軟であり、フォトレジストの最大厚みは、一般に、より短い波長におけるより浅い視界深度を受け容れるために、４００ｎｍ未満に減少される。
【発明の概要】
【０００５】
炭素系の層をエッチングする方法であって、より詳細には、そのような材料のハードマスクを、水素、窒素及び一酸化炭素を含み、好ましくは、それらより成るエッチングガスにおけるプラズマエッチングにより、フォトレジストマスクを通して開くための方法。ハードマスクは、高アスペクト比のビアホールを必要とする誘電体の金属間層のような基底層をエッチングするためのマスクとして使用できる。この方法は、誘電体の金属間層が低ｋの誘電体で構成されるときに特に有用である。
【０００６】
水素及び窒素は、１：２から２：１の比で供給されるのが好ましい。チャンバー圧力は５０ミルトールより高く維持されるのが好ましい。
【０００７】
プラズマエッチングチャンバーは、１から１４３ＭＨｚの範囲で動作するＨＦ電源によりバイアスされるペデスタル電極と、１５０から３５０ＭＨｚの範囲で動作するシャワーヘッド電極とを備えているのが好ましい。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【０００８】
フォトレジストマスクを使用して、誘電体層とフォトレジスト層との中間にハードマスクをパターン化することにより、エッチング選択性を高めることができる。一般的により薄いハードマスクは、入手可能なフォトレジストを使用して、より容易にエッチングされると共に、より頑丈なハードマスクは、より厚い基底誘電体層をパターン化するのに使用される。ハードマスクは、特徴部のサイズが１００ｎｍ未満に減少するときに、ＡｒＦレーザから得られる１９３ｎｍフォトレジストパターン化放射を使用して誘電体をエッチングするのに必要とされる。ハードマスクは、過去に、通常、窒化シリコン又は酸窒化シリコンより成るものが提案されている。しかしながら、特に効果的なハードマスク材料は、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社から入手できるアドバンスト・パターンニング・フィルム（ＡＰＦ）のような炭素系材料である。プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によるその堆積が、先駆体として、例えば、プロピレンＣ３Ｈ６のような炭化水素を使用して、フェアバイアン氏等により米国特許第６，５７３，０３０号に説明されている。ワン氏等は、米国特許出願公告第２００５／０１９９５８５号において、又、レイ氏等は、米国特許出願公告第２００５／０１６７３９４号において、ハードマスクとしてのその使用を説明している。これら３つの文書は、参考としてここに援用する。フェアバイアン氏は、この材料を、少なくとも４０ａｔ％の炭素及び１０から６０ａｔ％の水素、ひいては、少なくとも４０ａｔ％の炭素で構成されるものとして特徴付けている。しかしながら、より厳格な組成範囲は、少なくとも６０ａｔ％の炭素及び１０から４０ａｔ％の水素というのが好ましい。誘電率及び屈折率を制御するためにドーパントが提案されているが、有効な反射防止被膜を通してパターン化されたＡＰＦ層間誘電体は、炭素及び水素以外の実質的な成分を必要とするとは思えない。アモルファス材料として形成することが考えられるが、その成長条件及び先駆体が結晶状態を変化させることがある。４００℃で成長されたＡＰＦは、密度１．１ｇ／ｃｍ２、硬度２．２ＭＰａ、強度２．２ＭＰａ、及び最適なＣ／Ｈ原子比６３／３７をもつことが観察されている。単一炭化水素結合（Ｃ−Ｈ）と二重炭化水素結合（Ｃ＝Ｈ）との比は、５と観察されている。より高い温度で成長される最近開発されたＡＰＦは、若干異なる特性を示すことがある。
【０００９】
炭素系ハードマスクを使用する実施例が、コンタクトビアについて図１の断面図に示されている。しかしながら、本発明は、この構造に限定されるものではなく、ＡＰＦ以外の炭素系の層を他の材料の上で開くのに適用できることを強調しなければならない。シリコン基板１２の上には、通常、化学気相堆積（ＣＶＤ）により、例えば、窒化シリコンのエッチングストップ層１４と、例えば、ハロゲンでドープされた低ｋ酸化物の誘電体層１６と、炭素系ハードマスク層１８とが堆積され、このハードマスク層１８は、後で堆積されるフォトレジスト層２２の写真パターン化を容易にするもので、このフォトレジスト層２２は、通常、湿式形態でスピンされ、次いで、乾燥される。ＡＲＣ層２０は、例えば、酸窒化シリコンの底部ＤＡＲＣ層２４と、有機材料の上部ＢＡＲＣ層２６とを備えている。ＤＡＲＣ層２４は、炭素系ハードマスク層へのＢＡＲＣ層２６の接着を促進する部分として使用される。
【００１０】
フォトレジスト層２２は、次いで、ステップ・リピート露光ツールのレチクルを通して写真露光され、希望のコンタクトビア２８上にアパーチャーを残すように現像される。次いで、ＢＡＲＣ及びＤＡＲＣ層２６、２４が、例えば、ＣＦ４を使用する従来のプラズマエッチングを使用して除去される。次いで、炭素系ハードマスク層１８の露出エリアは、パターン化されたフォトレジスト層２６又はＡＲＣ層１８の残留部分をエッチング画成体として使用して、エッチングされ又は開かれる。その後、例えば、Ｃ４Ｆ６及びＡｒ、或いは他の水素なしの又は水素含有のフルオロカーボンであるフッ素系化学物質で、ハードマスク層１８を少なくともエッチングの最終部分に対するマスクとして使用して誘電体層１６を通してエッチングし、次いで、適切に選択されたフッ素系酸化物エッチングの選択的な性質によりエッチングストップ層１４で停止させる。次いで、例えば、ＤＡＲＣ及びＢＡＲＣに対してＣＦ４又はＯ２を使用するスパッタエッチング又は比較的非選択的な化学プラズマエッチングステップにより、薄いエッチングストップ層１４を除去して、基底シリコン層１２を露出させ、イオンインプランテーションによるそのドーピングを許容すると共に、ビアホールに充填される耐火ケイ化物及び金属化金属のようなコンタクト層を通して接触を許容する。炭素系ハードマスク層１８の残留部分は、酸素プラズマにおいて除去されてもよい。このプロセスは、水平接続のための下部レベルビアホール及び上部レベルトレンチを有するデュアルダマシン構造へと容易に拡張できることを理解されたい。
【００１１】
ハードマスク層を開くことは、多数の異なる基準を満足しなければならない。フォトレジストパターン化により確立される臨界寸法（ＣＤ）を維持するためにハードマスク層に垂直プロフィールを形成しなければならない。１００ｎｍの特徴部の場合には、開かれたハードマスクの底部におけるＣＤの変化が１０ｎｍ未満でなければならない。商業的な生産のためには、エッチングレートが比較的高く、例えば、５００ｎｍより大きくなければならない。粒子の発生は、比較的低く、装置の繰り返しサイクル中に著しく増加してはならない。ハードマスク層は、通常、４００ｎｍ又は６００ｎｍより大きな厚みを有し、且つ２００ｎｍ未満以上のビア巾が要求されるので、エッチングは、著しく非等方性で且つ垂直プロフィールを発生するものでなければならない。フッ素系酸化物のエッチングは、ハードマスクを開くのと同じチャンバーで実行されるのが好ましいので、粒子が問題になることがある。
【００１２】
炭素系ハードマスクを開くための効果的なプロセスは、Ｈ２／Ｎ２／ＣＯのエッチングガス混合物をベースとする。水素及び窒素は、一次エッチング種である。一酸化炭素は、側壁不動態化を与え、これは、垂直プロフィールを維持するのに重要である。
【００１３】
ハードマスクを開くプロセスは、図１のビアコンタクトを画成する他のステップと共に、図２の断面図に概略的に示された容量性結合のプラズマエッチングチャンバー３０内で実行することができ、このプラズマエッチングチャンバーは、参考としてここに援用する米国特許第６，８５３，１４１号及び第６，８９４，２４５号にホフマン氏等により説明されている。ホフマン氏等は、前者の特徴を、現在米国特許出願公告第２００５／０１７８７４８号として公告された２００５年１月２８日に出願された米国特許出願第１１／０４６，５３８号において拡張している。アプライド・マテリアルズ社から入手できるイネーブラー(Enabler)チャンバーは、そこに開示されたチャンバーの部分を組み込んでいる。エッチングチャンバー３０は、シャワーヘッドと、ウェハを支持するペデスタルとを別々にバイアスし、シャワーヘッドに印加されるＶＨＦ電源電力を減結合して、ペデスタルに印加されるＨＦ電源電力からプラズマを発生すると共に、エッチングイオンのエネルギーに影響するＤＣ自己バイアスを発生するように試みる。又、チャンバー３０は、電源周波数を入念に選択すると共に、ＶＨＦ電力をチャンバーに入念に結合することも含み、これらは、前記引用特許出願に最も良く説明された特徴である。簡単に説明された他の特徴は、エッチングの均一性を著しく改善する。
【００１４】
エッチングチャンバー３０は、メインチャンバー本体３２を備え、バッフル付き環状ポンピングポート３４が真空ポンプ３６へと通じていて、チャンバーを１００ミリトール以下にポンピングするのを許容する。ペデスタル電極３８は、エッチング処理されるべきウェハ４０をシャワーヘッド４２に対向して支持し、シャワーヘッドは、エッチングガスをウェハ４０の上の処理空間４４へ供給する。関連スリットバルブをもつウェハポート４８は、ウェハ４０をチャンバー３０へ挿入するのを許容する。ＨＦ電源５０は、容量性マッチング回路５２を経てペデスタル電極４０をＲＦバイアスし、ウェハ４０にＤＣ自己バイアスを生じさせる。ＨＦ電源５０の周波数は、低メガヘルツ範囲でよい。ここで特に説明しないある用途では、各々１．８ＭＨｚ及び２．０ＭＨｚで動作する２つのＨＦ電源の両方がマッチング回路５２の入力となってもよい。ＨＦ周波数として好ましいより広い範囲は、１から１４ＭＨｚである。
【００１５】
シャワーヘッド４２のＲＦバイアスは、絶縁材６２により分離されて短絡部６４により終端された内側導体５８及び外側導体６０を含む同軸スタブ５６を通して入念に制御される。スタブ５６は、所定の長さを有し、例えば、高い結合インピーダンス及び広い出力インピーダンスの両方を与えるＶＨＦ周波数の１／４波長を有する。例えば、１６２ＭＨｚで動作するＶＨＦ電源６８は、同軸ケーブル７０を経て、高い電力結合を与える短絡部６４からの距離において内側導体５８に接続される。スタブ５６の他端では、外側導体６０がチャンバー本体３２に接地されると共に、内側導体５８がフレア状導体７２に接続され、この導体７２は、入念に制御された厚みの絶縁リング７４を経てシャワーヘッド４２に容量性結合され、この絶縁リングは、シャワーヘッド４２のＶＨＦバイアスをペデスタル電極３８のＤＣ自己バイアスから効果的に分離する。ＶＨＦ周波数のより広い好ましい範囲は、１５０から３２５ＭＨｚである。
【００１６】
シャワーヘッド７４は、処理ガスを処理空間４４へ均一に供給するための多数のアパーチャー７８を含む。しかしながら、これらアパーチャーは、環状の外側ゾーン８０及び環状の内側ゾーン８２に分割され、次いで、これらゾーンは、各々の泡充填マニホールド８４、８６と、スタブ５６内のボア９２を通るガス供給管路８８、９０とを経て、内側及び外側ガス供給源９４、９６に接続される。これにより、プロセスガスは、ウェハ４０の内側部分及び外側部分に差別的に供給することができる。内側ゾーン８２の典型的な直径は、３００ｍｍウェハの場合に８．１インチ（２０６ｍｍ）である。加熱又は冷却流体がシャワーヘッド４４の後方に供給され、そこから、流体管路１０４を通して返送され、この流体管路は、スタブのボア９２を通って熱流体源１０６に接続される。
【００１７】
この二重ゾーンシャワーヘッドは、中性原子又は分子を含むプロセスガスの全ての種の半径方向分布を同調する手段をなす。イオン化された種は、２つの同軸コイル１１２、１１４により別々に同調することができ、これらのコイルは、シャワーヘッドの後方に置かれて、プラズマ操向コントローラ１１６により別々に制御可能な量のＤＣ電流が供給され、処理空間４４に磁界を発生する。第１コイル１１２は、シャワーヘッド４２の外側の半径方向外側位置で、シャワーヘッド４２のレベルより短い距離上に置かれる。第２コイル１１４は、半径方向内側位置で、シャワーヘッドより長い距離上に置かれ、好ましくは、フレア状導体７２の頂部の外側付近に置かれる。同じ極性のほぼ等しい電流が２つのコイル１１２、１１４に流されると、シャワーヘッド４２とウェハ４０との間の処理空間４４に著しい半径方向成分を有する尖端形状の磁界が発生されて、プロセスガスのイオン化された成分を操向することができる。
【００１８】
本発明の１つの態様によれば、炭素系の層は、窒素、水素及び一酸化炭素を含むエッチングガスを伴うプラズマエッチングにより除去される。エッチングは、磁気の改善と、ＶＨＦ周波数で容量性バイアスされるシャワーヘッドとを含む図１のようなエッチングチャンバーにおいて行われるのが好ましい。
【００１９】
実施例１
ハードマスクを開くプロセスは、ＡＰＦ層を３００ｍｍシリコンウェハ上に４００℃で９００ｎｍの厚みに成長させ、その後、ＡＲＣ層及びパターン化フォトレジストで覆うように最適化した。３００ｍｍウェハ用に構成された図２のエッチングチャンバーにウェハを入れる。ペデスタル電極が１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源の６００Ｗでバイアスされる間に２００ｓｃｃｍのＣＦ４が１５０ミリトールの圧力で供給される従来のエッチングによりＡＲＣ層を除去する。
【００２０】
移行ステップの後に、１５０ｓｃｃｍのＮ２、４５０ｓｃｃｍのＨ２及び５０ｓｃｃｍのＣＯのエッチングガス流でＡＰＦ層をエッチングする。異なるプロセスガスを各マスフローコントローラで計測する。内側ゾーン及び外側ゾーンに配送される成分フラクション(fraction)は同じであり、この実施例では、同量のプロセスガスを２つのゾーンに配送する。チャンバー圧力は、１００ミリトールに維持し、ペデスタル電極は、４０℃に保持する。シャワーヘッド電極には、１６２ＭＨｚ電源の１５００Ｗを供給し、ペデスタル電極には、１３．５６ＭＨｚバイアス電源の９００Ｗを供給する。同じ極性の５アンペアの電流を各コイルに流して、尖端形状の磁界を形成する。ウェハにわたって平均化した１８０ｓのエッチング中のエッチングレートは、７．７％の非均一性で約４３１ｎｍ／分であることが観察される。
【００２１】
実施例２
第２の実施例では、内側コイルに供給する電流を２Ａに減少したが、外側コイルへの電流は５Ａのままとする。他の条件は、第１の実施例と同じままにする。平均エッチングレートは、４６９ｎｍ／分に増加したが、非均一性も１１．５％に増加することが観察される。
【００２２】
実施例３
第３の実施例では、１６２ＭＨｚ電源を２０００Ｗに増加したが、他の条件は、第１の実施例と同じままにする。平均エッチングレートは、約５４９ｎｍ／分であり、非均一性が３．１％に減少することが観察される。
【００２３】
実施例４
第４の実施例では、１６２ＭＨｚ電源を２０００Ｗにセットし、Ｎ２の供給を３００ｓｃｃｍに増加する一方、Ｈ２の供給を３００ｓｃｃｍに減少する。その他は、第１実施例の条件を使用する。平均エッチングレートは、５１６．５ｎｍで、非均一性は２．１％であることが観察される。ウェハにわたりホールプロフィールに若干の非均一性がある。
【００２４】
実施例５
第５の実施例では、２つのプロセス条件を比較して、窒素と酸素の比を変化させることの作用を決定する。１組のテストでは、水素の流量が４５０ｓｃｃｍで、窒素の流量が１５０ｓｃｃｍである。他の組では、水素の流量が３００ｓｃｃｍで、窒素の流量が３００ｓｃｃｍである。即ち、主としてエッチングの役割を果たすと考えられる２つのガスの合計流量を同じに維持する。一酸化炭素は、主として、側壁を不動態化し、ひいては、プロフィールを改善するのに有用であると考えられる。
【００２５】
その結果が図３のチャートに要約されており、このチャートは、２つのＨ２／Ｎ２流量比に対してウェハの異なる位置における底部臨界寸法（ＢＣＤ）、即ち底部の巾を示している。又、このチャートは、ＢＣＤの変化も示している。一般に、２：１より低いＨ２／Ｎ２比は、より小さなＢＣＤを、より良好なＢＣＤ均一性で与える。又、より多くのＡＲＣがＡＰＦエッチングの終りに、より低い比で保たれる。しかしながら、より低い比では、ＤＡＲＣ／ＡＰＦ界面のアンダーカットがより大きく、これは、垂直プロフィールがより少なくなることに貢献する。他のチャンバー最適化では、好ましいＨ２／Ｎ２流量比が３：１から１：２の範囲内に入ると考えられる。
【００２６】
電源を２０００Ｗに増加したときにも同様の結果が観察される。
【００２７】
実施例７
第７の実施例では、内側ゾーンと外側ゾーンとの間のプロセスガスの流量比を変化させる一方、その他は、第１実施例のプロセス条件を維持する。図４のチャートの結果は、ウェハ上の６つのポイントにおけるＢＣＤを、外側ゾーンにプロセスガスがない場合、及び外側と内側の流量の比が１／４、１、及び４の場合について示している。縁の流量が多いと、特に中心におけるＢＣＤを増加するが、プロフィールの頂部における残留ポリマーを解決することが明らかである。この作用は、中心に供給されるガスが少なく、ポンピングが増加することから得られる。又、ガス滞留時間も増加する。又、縁の流量が高くなると、均一性も改善される。一般に、１／２から２の流量比は、良好な結果を生じるが、１の流量比におけるＡＰＦは、約１０％低くなる。
【００２８】
実施例８
第８の実施例では、チャンバー圧力を変化するが、その他は、第１実施例の条件に従う。図５の結果は、５０ミリトールより高い圧力において、垂直プロフィールが改善され、且つＢＣＤの均一性が著しく改善されることを示している。異なる仕方で最適化されるレシピに対して、最適な圧力範囲の最小値を２０ミリトールに減少できると考えられる。
【００２９】
ここに述べる全てのレシピは、少なくとも９０％が水素及び窒素である活性要素を有するエッチングガスを含む。アルゴンのような不活性ガスを追加できるが、ＡＰＦエッチング化学物質に対してはほとんど影響しないと予想される。
【００３０】
ＡＰＦは、他の者により５５０℃で成長するものが開発されつつあり、４００℃のＡＰＦより硬いと考えられる。しかしながら、Ｈ２／Ｎ２／ＣＯの同じエッチング化学物質は、最適化を変化させて、同様に良好な結果を与えるはずである。又、このエッチング化学物質は、同様の組成を有する他の炭素系材料にも適用できる。
【００３１】
炭素系の層とフォトレジストとの間に中間ハードマスク層を使用することができる。ＡＲＣ層は、実際に、ＡＲＣ層がエッチングされ且つ化学物質が炭素系材料をエッチングするものに変更されると、ハードマスク層として部分的に作用する。炭素系ハードマスクは、基底層、特に、ある用途に望まれる低ｋ誘電体又は非常に厚い酸化物層のエッチングを著しく簡単化する。炭素系材料は、フッ素系プラズマエッチングに対して比較的影響されず、これは、酸化物エッチングに対して特に有効である。即ち、画成炭素ハードマスクの上の酸化物をエッチングするための非常に高い選択性が得られる。
【００３２】
ハードマスクは、比較的薄いフォトレジスト層で画成することができ、従って、非常に狭いマスク特徴部を許容するが、炭素系ハードマスクは、本発明の化学物質を使用して深く且つ垂直にエッチングすることができる。又、ハードマスクは、それがエッチングパターンを画成するところのその上のＡＲＣ層及びその下の酸化物又は他の層に使用される同じプラズマエッチングリアクタ内でエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明により形成できる例示的構造体の断面図である。
【図２】本発明が好都合に実施されるプラズマエッチングリアクタの概略断面図である。
【図３】２つのエッチングガスの２つの異なる比に対する均一性及びプロフィール特性を示すチャートである。
【図４】ウェハの中心及び縁へのエッチングガスの流れの異なる比に対する均一性及びプロフィール特性を示すチャートである。
【図５】チャンバー圧力の関数として均一性及びプロフィール特性を示すチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１２…基板、１４…エッチングストップ層、１６…誘電体層、１８…ハードマスク層、２０…ＡＲＣ層、２２…フォトレジスト層、２４…ＤＡＲＣ層、２６…ＢＡＲＣ層、３０…エッチングチャンバー、３２…メインチャンバー本体、３４…ポンピングポート、３６…真空ポンプ、３８…ペデスタル電極、４０…ウェハ、４２…シャワーヘッド、４４…処理空間、４８…ウェハポート、５０…ＨＦ電源、５２…マッチング回路、５６…同軸スタブ、５８…内側導体、６０…外側導体、６２…絶縁材、６４…短絡部、６８…ＶＨＦ電源、７０…同軸ケーブル、７２…フレア状導体、７４…絶縁リング、７８…アパーチャー、８０…外側ゾーン、８２…内側ゾーン、８４、８６…マニホールド、８８、９０…ガス供給管路、９２…ボア、９４、９６…ガス供給源、１０４…流体管路、１０６…熱流体源、１１２、１１４…同軸コイル、１１６…プラズマ操向コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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