JP2681058B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents

ドライエッチング方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、反応性ガスを導入してプラズマを発生さ
せ、アルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜をドラ
イエッチングする場合に、反応性ガスとしてBCl3、SiCl
4、Cl2、O2、および弗素を含むガスよりなる混合ガスを
用いることにより、エッチング速度を速くすると共に選
択性を良好にしかつサイドエッチを少なくするようにし
たものである。 〔産業上の利用分野〕 本発明は、反応性ガスとしてBCl3、SiCl4、Cl2、O2
および弗素を含むガスよりなる混合ガスを反応性ガスと
して用いたドライエッチング方法に関するものである。 〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕 半導体素子の電極間配線を製造するプロセスにおいて
は、蒸着法あるいはスパッタリング法を用いてアルミニ
ウム膜を半導体基板上に形成した後、フォトレジストを
マスクとしてエッチングを行って所定のパターンを形成
するドライエッチング方法が、近年のパターンの微細線
化に伴い主流になっている。このドライエッチング方法
を用いてアルミニウム膜などのエッチングを行う場合、
導入する反応性ガスとしては、従来BCl3、SiCl4、PC
l3、CCl4などの単体ガス、あるいはこれらの単体ガスに
Cl2を混合した混合ガスが用いられていた。これら単体
ガスあるいは混合ガスのいずれを用いてアルミニウム膜
などをエッチングした場合にも、エッチング速度、エッ
チング速度分布、レジスト・マスクに対する選択性、下
地SiO2に対する選択性、加工形状、エッチング後の腐食
などの問題を有しており、1μm程度の配線パターンを
生成させるエッチングに対してその使用が難しいという
問題があった。特に、BCl3とCl2との混合ガスを含む反
応性ガスは、残屑の少ないエッチングが可能であり、エ
ッチング後の腐蝕が生じにくく、かつエッチング室の汚
れが少なく、しかもエッチング室解放時の異臭が少ない
ため、量産用の反応性ガスとして有効であった。特に、
これにO2を混合してエッチング速度を高め、更にCF4
どの弗素系ガスの混合により、より効果的なエッチング
後の腐蝕の少ないドライエッチングが可能であった。 しかし、このガス系では、マスク材であるフォトレジ
ストに対して、高い選択性を得ようとすると、サイドエ
ッチが進行しやすく、一方、サイドエッチを抑制しよう
とすると、選択性が低下するため、1μm程度の微細パ
ターンのエッチングは、極めて困難となってしまうとい
う問題点があった。例えばこのガス系では、アルミニウ
ムのエッチング速度が1800Å/min、フォトレジストに対
する選択性が3になるようなエッチング条件に設定する
と、サイドエッチングが生じてしまう。一方、サイドエ
ッチングが生じないエッチング条件に設定すると、フォ
トレジストに対する選択性としてたかだか2.5程度の低
い値しか得られず、微細パターンのエッチングができな
くなってしまうという問題点があった。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前記問題点を解決するために、BCl3、SiCl
4、Cl2、O2、および弗素を含むガスよりなる反応性ガス
を用いてアルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜を
ドライエッチングすることにより、エッチング速度を速
くすると共に選択性を良好にしかつサイドエッチを少な
くするようにしている。 第1図に示す本発明の1実施例構成を用いて問題点を
解決するための手段を説明する。 第1図において、ガス導入部1は、BCl3、SiCl4、C
l2、O2、および弗素を含む反応性ガスを電極2と電極3
との間に導入するためのものである。 電極2および電極3は、高周波電力を印加して当該電
極2および電極3の間に導入された反応性ガスをプラズ
マ化させるものである。 被加工物4は、例えば図示のように電極3上に配置さ
れたものであって、アルミニウム膜あるいはアルミニウ
ム合金膜の蒸着されたシリコンウエハーである。 高周波電源5は、電極2および電極3間に高周波電力
を供給するための電源である。 〔作用〕 第1図を用いて説明した構成を採用し、本発明に係わ
る反応性ガスとしてBCl3、SiCl4、Cl2、O2、およびCF4
あるいはCHF3などのような弗素を含むガスを添加した混
合ガスを、ガス導入部1から電極2と電極3との間に導
入すると共に、高周波電源5を用いて発生させた高周波
電力を、当該電極2と電極3との間に印加すると、反応
性ガスがプラズマ化される。このプラズマ化された反応
性ガスは、電極3上に配置した被加工物4上のアルミニ
ウム膜あるいはアルミニウム合金膜をエッチングする。 この際、BCl3、SiCl4、Cl2、O2、および弗素を含む反
応性ガスを導入しているため、エッチング速度が高く、
選択性が良好かつサイドエッチングの少ない処理を行う
ことが可能となる。 〔実施例〕 次に、第1図ないし第3図を用いて、BCl3、SiCl4、C
l2、O2、およびCF4あるいはCHF3などのような弗素を含
むガスを添加した混合ガスからなる反応性ガスを、電極
2と電極3との間に導入し、プラズマ化させて被加工物
4をエッチングする場合の選択性およびサイドエッチン
グ量特性などについて順次詳細に説明する。 アルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜をエッチ
ングするための反応性ガスとして、量産用に広く使用さ
れているBCl3/Cl2ガス系を用いたのでは、既述したよ
うに、サイドエッチングを防ぐためにフォトレジスト・
マスクに対する選択性2.5位まで下げざるを得ず、1μ
m程度以下の微細パターンをエッチングして生成するこ
とは極めて困難である。このため、本発明は、アルミニ
ウム膜などをエッチングする反応性ガスとして、側壁
(サイドエッチ)保護膜を形成して異方性エッチングを
可能にするSiCl4の添加に加え、エッチング速度分布を
向上させるBCl3、エッチング速度を向上させるCl2並び
にO2、更に、エッチング後の腐蝕を防止しかつチャンバ
ーの汚染を押さえるCF4またはCHF3のような弗素ガスを
含むガスを添加した混合ガスを使用する。 第2図は第1図に示すような構成を持つ反応性イオン
エッチング装置を用いて、アルミニウム・シリコン合金
膜を、RF(高周波)電力密度0.2W/cm2の条件のもとで、
BCl3、Cl2、O2およびCF4からなる混合ガスを反応性ガス
として用いた場合の選択性を点線を用いて示し、同一条
件のもとで、BCl3、Cl2、SiCl4、O2およびCF4からなる
混合ガス(例えば総流量100〜200sccm、混合比30:25:3
0:5:10)を反応性ガスとして用いた場合の選択性を実線
を用いて示す。図中横軸は、反応性ガスの圧力(Pa)を
示し、縦軸は、フォトレジストに対する選択性を示す。 第2図を参照して判明するように、実線を用いて示し
た本発明に係わるBCl3、Cl2、SiCl4、O2およびCF4から
なる混合ガスを反応性ガスとして用いてエッチングした
場合のフォトレジスト選択性特性曲線の方が、常に点線
を用いて示したものよりもフォトレジストに対する選択
性の値が大きい。 第3図は、RF電極0.2W/cm2、反応性ガス圧力8Paの条
件のもとで、エッチングした場合のサイドエッチング量
のオーバーエッチング量特性を示す。第3図を参照して
判明するように、実線を用いて示すSiCl4を混合した本
発明に係わる反応性ガスを使用した場合には、長時間の
オーバーエッチングに対しても、ほとんどサイドエッチ
ングを生じることがない。特に、高集積化した半導体素
子の段差部を完全にエッチングするためには、長時間の
オーバーエッチングが必要となるが、SiCl4混合ガス系
を反応性ガスとして用いた場合には、長時間エッチング
してもサイドエッチングが殆ど見られず、極めて有効な
エッチング方法である。また、アルミニウム膜を含んだ
例えばSi/Al/Si、Al/Si、Al/TiW、Al/TiN、Al/MoSi2、A
l/WSi2などのような多層膜をエッチングする場合にも有
効なエッチング方法である。 本発明に係わる反応性ガスを用いて直径150mmのウエ
ハー上のアルミニウム・シリコンの配線パターンをエッ
チングした場合、エッチング速度として2600Å/min、フ
ォトレジストマスクに対する選択性として4が、殆どサ
イドエッチングなしに得ることができた。しかも、本発
明に係わる反応性ガスを用いてエッチングした場合、エ
ッチング後の腐蝕が殆ど発生しなかった。更に、エッチ
ング室内の反応生成物による汚染は、従来のBCl3、C
l2、CF4およびO2からなる混合ガスを反応ガスとして用
いた場合に比して同程度の汚れに抑えられ、エッチング
室内に残留する刺激臭も少なく、エッチング室内部の清
掃を容易に行うことができた。 尚、弗素を含むガスとして第2図および第3図図示特
性曲線を得る場合にはCF4を用いたが、これに限られる
ことなく、CHF3、C2F6、NF3、SF6などのように弗素を含
むいずれのものを用いてもよい。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、BCl3、SiC
l4、Cl2、O2、および弗素を含むガスよりなる反応性ガ
スを用いてアルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜
をドライエッチングしているため、アルミニウム膜ある
いはアルミニウム合金膜を高速にエッチングすることが
できると共に、選択性を良好にしかつサイドエッチを少
なくして優れた加工形状を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の1実施例構成図、第2図はフォトレジ
スト選択性特性図、第3図はサイドエッチング量特性図
を示す。 図中、1はガス導入部、2、3は電極、4は被加工物、
5は高周波電源を表わす。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.反応性ガスを導入してプラズマを発生させ、アルミ
    ニウム膜あるいはアルミニウム合金膜をドライエッチン
    グするドライエッチング方法において、 反応性ガスとしてBCl3、SiCl4、Cl2、O2、および弗素を
    含むガスよりなる混合ガスを同時に導入することを特徴
    とするドライエッチング方法。
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