JP2987977B2 - アルミニウム系金属膜のドライエッチング方法 - Google Patents
アルミニウム系金属膜のドライエッチング方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造プロセス
に用いられるアルミニウム系金属膜のドライエッチング
方法に関する。
に用いられるアルミニウム系金属膜のドライエッチング
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、アルミニウム系金属膜のドライエ
ッチングは、一般に塩素(Cl)を含む気体(塩素系ガ
ス)をエッチングガスに用いて行なわれている。斯るド
ライエッチングを行なった場合、ウエハにClが残留
し、ウエハを大気中へ取り出したときに、このClが大
気中の水分と反応してHClが生成され、これによって
腐食する現象(アフターコロージョン)が生ずる問題が
あった。このため、ウエハに残留しているClを、ウエ
ハを大気中に取り出す前に、いかに取り除くかが、信頼
性の高い配線加工を行なう上で重要となっている。斯る
アフターコロージョンを防ぐ方法として以下に説明する
ようなものがある。
ッチングは、一般に塩素(Cl)を含む気体(塩素系ガ
ス)をエッチングガスに用いて行なわれている。斯るド
ライエッチングを行なった場合、ウエハにClが残留
し、ウエハを大気中へ取り出したときに、このClが大
気中の水分と反応してHClが生成され、これによって
腐食する現象(アフターコロージョン)が生ずる問題が
あった。このため、ウエハに残留しているClを、ウエ
ハを大気中に取り出す前に、いかに取り除くかが、信頼
性の高い配線加工を行なう上で重要となっている。斯る
アフターコロージョンを防ぐ方法として以下に説明する
ようなものがある。
【0003】a) アルミニウム系金属を塩素系ガスに
てエッチングを行なった後、Al−Cl結合よりもAl
−F結合の方が安定である点を利用して、例えばCF4
等のフッ素系ガスプラズマによるアフタートリートメン
トを行ない、FラジカルによりClをFに置換する。
てエッチングを行なった後、Al−Cl結合よりもAl
−F結合の方が安定である点を利用して、例えばCF4
等のフッ素系ガスプラズマによるアフタートリートメン
トを行ない、FラジカルによりClをFに置換する。
【0004】b) アルミニウム系金属を塩素系ガスに
てエッチングした後、真空中でベークを行ない残留Cl
を脱離・排気させる。
てエッチングした後、真空中でベークを行ない残留Cl
を脱離・排気させる。
【0005】c) アルミニウム系金属を塩素系ガスに
てエッチングした後、ウエハを大気中に取り出す前に、
Clを多量に含むレジストと共に側壁のClも、O2プ
ラズマによるインラインアッシングを施して除去する。
てエッチングした後、ウエハを大気中に取り出す前に、
Clを多量に含むレジストと共に側壁のClも、O2プ
ラズマによるインラインアッシングを施して除去する。
【0006】d) アルミニウム系金属を塩素系ガスに
てエッチングした後、CHF3等のプラズマ分解による
炭素系ポリマーでなるパッシベーション膜をアルミニウ
ム系金属上に被着し、大気中の水分の侵入を防止する。
てエッチングした後、CHF3等のプラズマ分解による
炭素系ポリマーでなるパッシベーション膜をアルミニウ
ム系金属上に被着し、大気中の水分の侵入を防止する。
【0007】e) アルミニウム系金属を塩素系ガスに
てエッチングした後、インラインアッシング時にメチル
アルコール(CH3OH)を添加し、アルミニウム系金
属表面の反応生成物であるAlOxClyの形で存在して
いる化合物を下記の式に示すように分解して除去する。
てエッチングした後、インラインアッシング時にメチル
アルコール(CH3OH)を添加し、アルミニウム系金
属表面の反応生成物であるAlOxClyの形で存在して
いる化合物を下記の式に示すように分解して除去する。
【0008】
【化1】
【0009】f) アルミニウム系金属を塩素系ガスで
エッチングした後、イソプロピルアルコール((C
H3)2CHOH)を含むガス系によりレジストのアッシ
ングを行ない、下記の式に示すように、アッシング系金
属表面に存在するAlOxClyを分解・除去する(特願
平3−20635号)。
エッチングした後、イソプロピルアルコール((C
H3)2CHOH)を含むガス系によりレジストのアッシ
ングを行ない、下記の式に示すように、アッシング系金
属表面に存在するAlOxClyを分解・除去する(特願
平3−20635号)。
【0010】
【化2】
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来方法を用いても完全にアフターコロージョンを防
止することが困難であった。これは、図5に示すよう
に、アルミニウム膜1及びバリヤメタルとしてのチタン
ナイトライド(TiN)膜2,チタン(Ti)膜3を、
レジスト4をマスクとして塩素系ガスを含むエッチング
ガス組成によりエッチングした場合、レジスト7の表面
付近や、エッチングされたアルミニウム膜1及びチタン
ナイトライド膜2,チタン膜3の側壁に塩素(Cl)
や、アルミニウムと塩素等との反応生成物AlOxCly
が付着したり生成されるため、オーバーエッチング時に
は、これら塩素(Cl)やAlOxClyは、下地(層間
絶縁膜5)からのスパッタ物によって形成される再付着
膜(SiOx系)6により封じ込められてしまう。この
再付着膜6は、SiOx系物質であるためインラインア
ッシング等の酸素(O2)を主としたプラスマ処理では
除去されず、レジスト4除去後も再付着膜6内側に残留
し(図6)、このウエハを大気中に取り出した場合、図
7に示すように、アルミニウム膜1からアフターコロー
ジョン1aが発生する。このように、下地の段差及びエ
ッチングレートの不均一性をカバーするため、通常はオ
ーバーエッチングが必須であり、このようなオーバーエ
ッチングを含む塩素系ガスを用いたエッチング後に、上
記した従来の方法a)〜d)を施しても根本的な課題解
決には至らないものであった。
の従来方法を用いても完全にアフターコロージョンを防
止することが困難であった。これは、図5に示すよう
に、アルミニウム膜1及びバリヤメタルとしてのチタン
ナイトライド(TiN)膜2,チタン(Ti)膜3を、
レジスト4をマスクとして塩素系ガスを含むエッチング
ガス組成によりエッチングした場合、レジスト7の表面
付近や、エッチングされたアルミニウム膜1及びチタン
ナイトライド膜2,チタン膜3の側壁に塩素(Cl)
や、アルミニウムと塩素等との反応生成物AlOxCly
が付着したり生成されるため、オーバーエッチング時に
は、これら塩素(Cl)やAlOxClyは、下地(層間
絶縁膜5)からのスパッタ物によって形成される再付着
膜(SiOx系)6により封じ込められてしまう。この
再付着膜6は、SiOx系物質であるためインラインア
ッシング等の酸素(O2)を主としたプラスマ処理では
除去されず、レジスト4除去後も再付着膜6内側に残留
し(図6)、このウエハを大気中に取り出した場合、図
7に示すように、アルミニウム膜1からアフターコロー
ジョン1aが発生する。このように、下地の段差及びエ
ッチングレートの不均一性をカバーするため、通常はオ
ーバーエッチングが必須であり、このようなオーバーエ
ッチングを含む塩素系ガスを用いたエッチング後に、上
記した従来の方法a)〜d)を施しても根本的な課題解
決には至らないものであった。
【0012】例えば、上記した従来方法a)〜d)を、
アルミニウム系金属の下地(層間絶縁膜)が露出したジ
ャストエッチ状態で施したとすると、方法a)にあって
は、レジスト内に残ったClやClを含む反応生成物を
除去できないばかりか、バリヤメタルにアンダーカット
が生じる問題がある。
アルミニウム系金属の下地(層間絶縁膜)が露出したジ
ャストエッチ状態で施したとすると、方法a)にあって
は、レジスト内に残ったClやClを含む反応生成物を
除去できないばかりか、バリヤメタルにアンダーカット
が生じる問題がある。
【0013】また、方法b)をジャストエッチ状態で施
すと、加熱による塩素(Cl)除去作用には限界があ
り、非常に長時間の真空ベークを要し、スループットの
低下を来す問題がある。
すと、加熱による塩素(Cl)除去作用には限界があ
り、非常に長時間の真空ベークを要し、スループットの
低下を来す問題がある。
【0014】さらに、方法c),d)をジャストエッチ
状態で施すと、c)ではレジストがオーバーエッチング
を行なう前に消失してしまい、d)ではオーバーエッチ
を施すべき部分にもパッシベーション膜が被着されてし
まう問題点が生じる。
状態で施すと、c)ではレジストがオーバーエッチング
を行なう前に消失してしまい、d)ではオーバーエッチ
を施すべき部分にもパッシベーション膜が被着されてし
まう問題点が生じる。
【0015】本発明は、このような従来の諸問題に着目
して創案されたものであって、アルミニウム系金属の加
工後のアフターコロージョンの発生を顕著に低減させる
アルミニウム系金属膜のドライエッチング方法を得んと
するものである。
して創案されたものであって、アルミニウム系金属の加
工後のアフターコロージョンの発生を顕著に低減させる
アルミニウム系金属膜のドライエッチング方法を得んと
するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、塩素
系ガスを含むエッチングガス組成物によりアルミニウム
系金属膜を下地が露出するまでエッチングした後、希ガ
スを含むガスによりプラズマトリートメントを施し、続
いて塩素系ガスを含むエッチングガス組成物によりオー
バーエッチングを行なうことを、その解決方法としてい
る。
系ガスを含むエッチングガス組成物によりアルミニウム
系金属膜を下地が露出するまでエッチングした後、希ガ
スを含むガスによりプラズマトリートメントを施し、続
いて塩素系ガスを含むエッチングガス組成物によりオー
バーエッチングを行なうことを、その解決方法としてい
る。
【0017】
【作用】アルミニウム系金属膜を下地が露出するまでエ
ッチング(ジャストエッチ)した時点では、エッチング
されたアルミニウム系金属膜の側壁には下地(例えばC
VDシリコン酸化膜)からの再付着膜が形成されておら
ず、露出したアルミニウム系金属膜側壁及びレジストに
塩素(Cl)が付着し、またアルミニウム系金属膜側壁
には反応生成物(AlOxCly)が生成された状態とな
っている。
ッチング(ジャストエッチ)した時点では、エッチング
されたアルミニウム系金属膜の側壁には下地(例えばC
VDシリコン酸化膜)からの再付着膜が形成されておら
ず、露出したアルミニウム系金属膜側壁及びレジストに
塩素(Cl)が付着し、またアルミニウム系金属膜側壁
には反応生成物(AlOxCly)が生成された状態とな
っている。
【0018】このようなジャストエッチの状態におい
て、希ガス(例えば、アルゴン,ヘリウム,ネオン等)
を含むガスによりプラズマトリートメントを行なうこと
により、レジスト及びアルミニウム系金属膜側壁に付い
た塩素(Cl)及び塩素化合物を除去することができ
る。この後、オーバーエッチングを行なった場合、下地
からの再付着物が前記側壁に形成されても、塩素(C
l)及び塩素化合物が再付着物内側に残留することがな
い。このように、アフターコロージョンの発生の原因と
なる塩素及び塩素化合物が除去されるため、アルミニウ
ム系金属配線の信頼性が向上する。
て、希ガス(例えば、アルゴン,ヘリウム,ネオン等)
を含むガスによりプラズマトリートメントを行なうこと
により、レジスト及びアルミニウム系金属膜側壁に付い
た塩素(Cl)及び塩素化合物を除去することができ
る。この後、オーバーエッチングを行なった場合、下地
からの再付着物が前記側壁に形成されても、塩素(C
l)及び塩素化合物が再付着物内側に残留することがな
い。このように、アフターコロージョンの発生の原因と
なる塩素及び塩素化合物が除去されるため、アルミニウ
ム系金属配線の信頼性が向上する。
【0019】
【実施例】以下、本発明に係るアルミニウム系金属膜の
ドライエッチング方法の詳細を図面に示す実施例に基づ
いて説明する。
ドライエッチング方法の詳細を図面に示す実施例に基づ
いて説明する。
【0020】本実施例は、層間絶縁膜10の上にチタン
(Ti)膜11及び窒化チタン(TiN)膜12で10
00Å程度のバリヤ層を形成し、さらに、その上にアル
ミニウム系金属膜としてのAl−1%Si合金膜13を
4000Åの膜厚に形成したウエハにおいて、レジスト
14をパターニングしてエッチングを行なって配線を形
成する例に本発明を適用したものである。なお、アルミ
ニウム膜13上に形成される反射防止膜は図示省略す
る。
(Ti)膜11及び窒化チタン(TiN)膜12で10
00Å程度のバリヤ層を形成し、さらに、その上にアル
ミニウム系金属膜としてのAl−1%Si合金膜13を
4000Åの膜厚に形成したウエハにおいて、レジスト
14をパターニングしてエッチングを行なって配線を形
成する例に本発明を適用したものである。なお、アルミ
ニウム膜13上に形成される反射防止膜は図示省略す
る。
【0021】図1は、レジスト14をマスクとして下地
であるシリコン基板10が露出するまでエッチングした
状態(ジャストエッチ)を示している。
であるシリコン基板10が露出するまでエッチングした
状態(ジャストエッチ)を示している。
【0022】このエッチングは、RFバイアス印加型E
CR装置を用い、エッチングガスとして三塩化ホウ素
(BCl3)及び塩素(Cl2)及び塩化水素(HCl)
を用いて行なった。このようなエッチングガスを用いた
ことにより、チタン膜11及び窒化チタン膜12の側壁
及びレジスト14の表面付近には塩素(Cl)16が付
着すると共に、アルミニウム膜13の側壁には塩素16
及び反応生成物17が付着・生成されている。
CR装置を用い、エッチングガスとして三塩化ホウ素
(BCl3)及び塩素(Cl2)及び塩化水素(HCl)
を用いて行なった。このようなエッチングガスを用いた
ことにより、チタン膜11及び窒化チタン膜12の側壁
及びレジスト14の表面付近には塩素(Cl)16が付
着すると共に、アルミニウム膜13の側壁には塩素16
及び反応生成物17が付着・生成されている。
【0023】次に、このようなジャストエッチした状態
で、以下に示すような2段階のプラズマトリートメント
を行なう。
で、以下に示すような2段階のプラズマトリートメント
を行なう。
【0024】<第1段階のプラズマトリートメント> ○雰囲気ガス及びその流量 酸素(O2)…200SCCM イソプロピルアルコール((CH3)2CHOH)…50
SCCM ○雰囲気圧力…30mTorr ○マイクロ波パワー…850W ○RFパワー…0W ○処理時間…2秒 <第2段階のプラズマトリートメント> ○雰囲気ガス及びその流量 アルゴン(Ar)…50SCCM イソプロピルアルコール((CH3)2CHOH)…50
SCCM ○雰囲気圧力…10mTorr ○マイクロ波パワー…850W ○RFパワー…0W ○処理時間…10秒 上記した第1段階のプラズマエッチング処理によって、
側壁に付いた塩素化合物(CClx)の分解が行なわれ
ると共に、アルミニウム膜13側壁をAl2O3化し強固
なAl−O結合を形成することで新たなAl−Cl結合
が生じるのを防止する。なお、この第1段階の処理時間
を2秒と短時間にしたのは、レジストの消耗を防止する
ためである。
SCCM ○雰囲気圧力…30mTorr ○マイクロ波パワー…850W ○RFパワー…0W ○処理時間…2秒 <第2段階のプラズマトリートメント> ○雰囲気ガス及びその流量 アルゴン(Ar)…50SCCM イソプロピルアルコール((CH3)2CHOH)…50
SCCM ○雰囲気圧力…10mTorr ○マイクロ波パワー…850W ○RFパワー…0W ○処理時間…10秒 上記した第1段階のプラズマエッチング処理によって、
側壁に付いた塩素化合物(CClx)の分解が行なわれ
ると共に、アルミニウム膜13側壁をAl2O3化し強固
なAl−O結合を形成することで新たなAl−Cl結合
が生じるのを防止する。なお、この第1段階の処理時間
を2秒と短時間にしたのは、レジストの消耗を防止する
ためである。
【0025】また、上記した第2段階のプラズマエッチ
ング処理によって、第1段階の処理で除去しきれなかっ
た塩素(Cl)16を(CH3)2CHOHの分解で生じ
た水素(H)でトラップし、HClのかたちで排気する
と共に、蒸気圧の低いAlOxClyをAl(i−OC3
H7)3のかたちで分解・排気する。なお、AlOxCly
のイソプロピルアルコール((CH3)2CHOH)によ
る分解メカニズムは下記の反応式で表わすことができ
る。
ング処理によって、第1段階の処理で除去しきれなかっ
た塩素(Cl)16を(CH3)2CHOHの分解で生じ
た水素(H)でトラップし、HClのかたちで排気する
と共に、蒸気圧の低いAlOxClyをAl(i−OC3
H7)3のかたちで分解・排気する。なお、AlOxCly
のイソプロピルアルコール((CH3)2CHOH)によ
る分解メカニズムは下記の反応式で表わすことができ
る。
【0026】
【化3】
【0027】このようにして、ジャストエッチの状態で
プラズマ処理が行なわれた後は、再度塩素系ガスを含む
エッチングガス組成物(BCl3/Cl2/HCl)を用
いてオーバーエッチングを行う(図3)。このオーバー
エッチングにより側壁には下地(層間絶縁膜10)のス
パッタ物による再付着膜15が形成され、オーバーエッ
チングが終了するまで側壁保護膜として機能する。な
お、この再付着膜15の内側には、上記したプラズマ処
理によりCl及びCl化合物は残留していない。
プラズマ処理が行なわれた後は、再度塩素系ガスを含む
エッチングガス組成物(BCl3/Cl2/HCl)を用
いてオーバーエッチングを行う(図3)。このオーバー
エッチングにより側壁には下地(層間絶縁膜10)のス
パッタ物による再付着膜15が形成され、オーバーエッ
チングが終了するまで側壁保護膜として機能する。な
お、この再付着膜15の内側には、上記したプラズマ処
理によりCl及びCl化合物は残留していない。
【0028】そして、最後に、レジスト14を除去すれ
ば、アルミニウム配線の形成が完了する。
ば、アルミニウム配線の形成が完了する。
【0029】以上実施例について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する
各種の設計変更が可能である。
これに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する
各種の設計変更が可能である。
【0030】例えば、上記実施例においては、希ガスと
してアルゴン(Ar)を用いたが、他の希ガスを用いて
も勿論よい。
してアルゴン(Ar)を用いたが、他の希ガスを用いて
も勿論よい。
【0031】また、上記実施例においては、ジャストエ
ッチの状態でプラズマトリートメントを2段階に分けて
行なったが、希ガスを含むガスによるプラズマトリート
メントを1回行なう構成としてもよい。この場合のプラ
ズマトリートメントの例としては、例えば、アルゴン
(Ar)/水素(H2)=100/50SCCM,圧力30
mTorr,マイクロ波パワー850W,RFパワー0
W,処理時間15秒で行ない、水素(H2)の分解によ
りClをHClのかたちで排気することが可能である。
ッチの状態でプラズマトリートメントを2段階に分けて
行なったが、希ガスを含むガスによるプラズマトリート
メントを1回行なう構成としてもよい。この場合のプラ
ズマトリートメントの例としては、例えば、アルゴン
(Ar)/水素(H2)=100/50SCCM,圧力30
mTorr,マイクロ波パワー850W,RFパワー0
W,処理時間15秒で行ない、水素(H2)の分解によ
りClをHClのかたちで排気することが可能である。
【0032】さらに、アルミニウム系金属としてはAl
−1%Siに限定されないことは言うまでもない。
−1%Siに限定されないことは言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るアルミニウム系金属膜のドライエッチング方法に
よれば、エッチング加工されたアルミニウム系金属膜の
側壁に、塩素及び塩素化合物が残留することがなく、加
工後長時間に亘ってアフターコロージョンの発生を防止
する効果がある。このため、信頼性の高いアルミ配線が
得られる効果がある。
に係るアルミニウム系金属膜のドライエッチング方法に
よれば、エッチング加工されたアルミニウム系金属膜の
側壁に、塩素及び塩素化合物が残留することがなく、加
工後長時間に亘ってアフターコロージョンの発生を防止
する効果がある。このため、信頼性の高いアルミ配線が
得られる効果がある。
【図1】本発明の実施例の工程を示す説明図。
【図2】本発明の実施例の工程を示す説明図。
【図3】本発明の実施例の工程を示す説明図。
【図4】本発明の実施例の工程を示す説明図。
【図5】従来例の説明図。
【図6】従来例の説明図。
【図7】従来例の説明図。
10…層間絶縁膜(下地)、 13…アルミニウム膜(アルミニウム系金属膜)。
Claims (1)
- 【請求項1】 塩素系ガスを含むエッチングガス組成物
によりアルミニウム系金属膜を下地が露出するまでエッ
チングした後、希ガスを含むガスによりプラズマトリー
トメントを施し、続いて塩素系ガスを含むエッチングガ
ス組成物によりオーバーエッチングを行なうことを特徴
とするアルミニウム系金属膜のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3071304A JP2987977B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | アルミニウム系金属膜のドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3071304A JP2987977B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | アルミニウム系金属膜のドライエッチング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04306827A JPH04306827A (ja) | 1992-10-29 |
JP2987977B2 true JP2987977B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=13456770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3071304A Expired - Fee Related JP2987977B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | アルミニウム系金属膜のドライエッチング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2987977B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08130206A (ja) * | 1994-10-31 | 1996-05-21 | Sony Corp | Al系金属層のプラズマエッチング方法 |
JP6194515B2 (ja) * | 2014-06-30 | 2017-09-13 | 豊田合成株式会社 | サファイア基板の製造方法およびiii族窒化物半導体発光素子の製造方法 |
-
1991
- 1991-04-04 JP JP3071304A patent/JP2987977B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04306827A (ja) | 1992-10-29 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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