JP3011492B2 - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
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- JP3011492B2 JP3011492B2 JP3175907A JP17590791A JP3011492B2 JP 3011492 B2 JP3011492 B2 JP 3011492B2 JP 3175907 A JP3175907 A JP 3175907A JP 17590791 A JP17590791 A JP 17590791A JP 3011492 B2 JP3011492 B2 JP 3011492B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造に際
してのエッチング方法に関し、特に半導体集積回路素子
等の配線層を形成するために用いられるアルミニウム膜
又はアルミニウム合金膜におけるコロージョンの発生を
抑制するエッチング後の処理方法を提供するものであ
る。
してのエッチング方法に関し、特に半導体集積回路素子
等の配線層を形成するために用いられるアルミニウム膜
又はアルミニウム合金膜におけるコロージョンの発生を
抑制するエッチング後の処理方法を提供するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造に際し、配線層
のアルミニウム合金のドライエッチングには塩素系ガス
が用いられている。このため、ドライエッチング後の残
留塩素の影響によるコロージョンの発生が配線の欠損、
断線を招くなど大きな問題となっている（例えば特開昭
６２−２８１３３２号公報）。
のアルミニウム合金のドライエッチングには塩素系ガス
が用いられている。このため、ドライエッチング後の残
留塩素の影響によるコロージョンの発生が配線の欠損、
断線を招くなど大きな問題となっている（例えば特開昭
６２−２８１３３２号公報）。
【０００３】上記コロージョンを防止する方法として一
般に、配線用アルミニウム合金のドライエッチング後真
空を維持しレジストの剥離にあたり酸素Ｏ2と四弗化炭
素ＣＦ4 や三弗化メタンＣＨＦ3 の混合ガスを用いプラ
ズマアッシングする方法や、ＣＦ4 又はＣＨＦ3 のよう
なフッ素系ガスを主としたガスプラズマにより塩素を置
換する方法などがある。更に他の方法としては、熱窒素
ブローした後水洗する方法やドライエッチング後単に水
洗する方法などもある。
般に、配線用アルミニウム合金のドライエッチング後真
空を維持しレジストの剥離にあたり酸素Ｏ2と四弗化炭
素ＣＦ4 や三弗化メタンＣＨＦ3 の混合ガスを用いプラ
ズマアッシングする方法や、ＣＦ4 又はＣＨＦ3 のよう
なフッ素系ガスを主としたガスプラズマにより塩素を置
換する方法などがある。更に他の方法としては、熱窒素
ブローした後水洗する方法やドライエッチング後単に水
洗する方法などもある。
【０００４】しかしながら、Ａｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ等のアルミニウム合金の塩素系ガスによるドライエ
ッチング時には、Ｃｕx Ｃｌy の比較的安定な形で塩素
が残り、上記の処理方法を行ってもその除去が困難でコ
ロージョン発生を解消し得ない場合があった。そこで上
記パターン形成後の処理において、硝酸ＨＮＯ3 中に浸
漬して残留塩素を除去し、アルミニウム合金表面に不動
態膜を生成する方法を追加したり、又上記文献に開示さ
れる如くコロージョンの防止方法としてレジストパター
ン除去後にコリンもしくはその誘導体中に浸漬する方法
も実施されている。この方法では基板に残留する塩素が
極めて少なくなりコロージョン防止に有効であることが
確認されている。
Ｃｕ等のアルミニウム合金の塩素系ガスによるドライエ
ッチング時には、Ｃｕx Ｃｌy の比較的安定な形で塩素
が残り、上記の処理方法を行ってもその除去が困難でコ
ロージョン発生を解消し得ない場合があった。そこで上
記パターン形成後の処理において、硝酸ＨＮＯ3 中に浸
漬して残留塩素を除去し、アルミニウム合金表面に不動
態膜を生成する方法を追加したり、又上記文献に開示さ
れる如くコロージョンの防止方法としてレジストパター
ン除去後にコリンもしくはその誘導体中に浸漬する方法
も実施されている。この方法では基板に残留する塩素が
極めて少なくなりコロージョン防止に有効であることが
確認されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記、コ
リンもしくはその誘導体中に浸漬する方法において、一
般に使用されるコリン溶液には９０wt％以上の水Ｈ2 Ｏ
が含まれている。コリンもしくはその誘導体は溶液に含
まれる水Ｈ2 Ｏの存在下で強塩基性を示す。
リンもしくはその誘導体中に浸漬する方法において、一
般に使用されるコリン溶液には９０wt％以上の水Ｈ2 Ｏ
が含まれている。コリンもしくはその誘導体は溶液に含
まれる水Ｈ2 Ｏの存在下で強塩基性を示す。
【０００６】ところでアルミニウムは酸，塩基に対して
容易に溶解する性質を有し、上述の強塩基性性質をもつ
水溶液を用いることにより、パターン形成後のアルミニ
ウム合金配線の一部が溶解し、図３に示すような配線細
り３ａ、アルミニウム合金配線の側面に穴が発生する所
謂配線欠損３ｃや配線断線３ｂが発生する問題があっ
た。このような現象により、アルミニウム合金配線の歩
留り低下及び配線信頼性の低下という重大な問題が免が
れない。尚図３において１は基板、２はＡｌ合金層であ
る。
容易に溶解する性質を有し、上述の強塩基性性質をもつ
水溶液を用いることにより、パターン形成後のアルミニ
ウム合金配線の一部が溶解し、図３に示すような配線細
り３ａ、アルミニウム合金配線の側面に穴が発生する所
謂配線欠損３ｃや配線断線３ｂが発生する問題があっ
た。このような現象により、アルミニウム合金配線の歩
留り低下及び配線信頼性の低下という重大な問題が免が
れない。尚図３において１は基板、２はＡｌ合金層であ
る。
【０００７】本発明は、例えば以上述べたコリンもしく
はその誘導体が水を含むことによる強塩基性の性質によ
り、アルミニウム合金の配線細りや断線あるいは欠損が
発生するという問題を解決するためになされたものであ
る。
はその誘導体が水を含むことによる強塩基性の性質によ
り、アルミニウム合金の配線細りや断線あるいは欠損が
発生するという問題を解決するためになされたものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、パターン形
成後にレジストの除去を行った後、極性基と非極性基と
を有する一種の界面活性剤であるアルコキシエタノール
アミン、及びジメチルスルホキシド、アルキルピロリド
ンのような極性溶媒を含み、水を含まない無水溶液に基
板を浸漬処理するようにしたものである。
成後にレジストの除去を行った後、極性基と非極性基と
を有する一種の界面活性剤であるアルコキシエタノール
アミン、及びジメチルスルホキシド、アルキルピロリド
ンのような極性溶媒を含み、水を含まない無水溶液に基
板を浸漬処理するようにしたものである。
【０００９】
【作用】この発明においては、上述の浸漬処理時、前記
無水溶液中のジメチルスルホキシド、アルキルピロリド
ンのような双極子モーメントの大きい極性溶媒により、
上述した基板上の残留塩素が溶出除去されるものであ
り、又、一方、モノエタノールアミン、トリエタノール
アミンのようなアルコキシエタノールアミンの極性基Ｎ
が金属表面に吸着し、非極性基のＣＨn によって基板外
を遮断し、基板外方に存在する塩素の接触作用を排除す
る作用を示すものである。
無水溶液中のジメチルスルホキシド、アルキルピロリド
ンのような双極子モーメントの大きい極性溶媒により、
上述した基板上の残留塩素が溶出除去されるものであ
り、又、一方、モノエタノールアミン、トリエタノール
アミンのようなアルコキシエタノールアミンの極性基Ｎ
が金属表面に吸着し、非極性基のＣＨn によって基板外
を遮断し、基板外方に存在する塩素の接触作用を排除す
る作用を示すものである。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図１ａにお
いて基板１の表面にＢＰＳＧ層等の絶縁膜を被着したＳ
ｉ基板を用い、この上にＡｌ合金として厚さ７０００Å
のＡｌ−１．０％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ層２をスパッタ法
で被着し、さらにこの上に通常のリソグラフィを用いて
レジストパターン４を形成した。
いて基板１の表面にＢＰＳＧ層等の絶縁膜を被着したＳ
ｉ基板を用い、この上にＡｌ合金として厚さ７０００Å
のＡｌ−１．０％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ層２をスパッタ法
で被着し、さらにこの上に通常のリソグラフィを用いて
レジストパターン４を形成した。
【００１１】次に図１ｂに示すように、ドライエッチン
グを用いてレジストパターンをマスクとしてＡｌ合金層
をパターニングしてＡｌ合金パターンを形成した。この
ドライエッチングとしては、電子サイクロトロン共鳴方
式の装置を用い、エッチングガスとしては三塩化ホウ素
ＢＣｌ3 ６０SCCM、塩素Ｃｌ2 ９０SCCMを用い、圧力１
０mTorr 、マイクロ波電力８００Ｗでエッチングを行
い、基板を真空搬送してマイクロ波ダウンフローアッシ
ャーでアッシングした（図１ｃ）。このアッシングは、
酸素Ｏ2 ２００SCCM、四弗化炭素ＣＦ4 １０SCCM、圧力
１Torrマイクロ波電力５００Ｗの条件下で行った。
グを用いてレジストパターンをマスクとしてＡｌ合金層
をパターニングしてＡｌ合金パターンを形成した。この
ドライエッチングとしては、電子サイクロトロン共鳴方
式の装置を用い、エッチングガスとしては三塩化ホウ素
ＢＣｌ3 ６０SCCM、塩素Ｃｌ2 ９０SCCMを用い、圧力１
０mTorr 、マイクロ波電力８００Ｗでエッチングを行
い、基板を真空搬送してマイクロ波ダウンフローアッシ
ャーでアッシングした（図１ｃ）。このアッシングは、
酸素Ｏ2 ２００SCCM、四弗化炭素ＣＦ4 １０SCCM、圧力
１Torrマイクロ波電力５００Ｗの条件下で行った。
【００１２】次にＡｌ合金の基板を大気中に取り出しこ
れをコリンの水溶液に３０sec 浸漬したもの、モノエタ
ノールアミンとジメチルスルホキシドの混合液に３分浸
漬したもの、及び硝酸ＨＮＯ3 に１５分浸漬したものに
ついて以下の実験を行った。
れをコリンの水溶液に３０sec 浸漬したもの、モノエタ
ノールアミンとジメチルスルホキシドの混合液に３分浸
漬したもの、及び硝酸ＨＮＯ3 に１５分浸漬したものに
ついて以下の実験を行った。
【００１３】まず、各溶液で処理した基板に形成した
０．６μm Ａｌ配線のオープン歩留りを測定した。又、
各配線細り、欠損の有無は走査電子顕微鏡ＳＥＭを用い
てＡｌ合金の形状を観察判定した。結果を次表に示す。 上表の結果よりＡｌ合金のパターン形成において、モノ
エタノールアミンとジメチルスルホキシドの混合液中へ
の浸漬処理が、コロージョンによる配線の悪影響の防止
に最も有効であることがわかる。
０．６μm Ａｌ配線のオープン歩留りを測定した。又、
各配線細り、欠損の有無は走査電子顕微鏡ＳＥＭを用い
てＡｌ合金の形状を観察判定した。結果を次表に示す。 上表の結果よりＡｌ合金のパターン形成において、モノ
エタノールアミンとジメチルスルホキシドの混合液中へ
の浸漬処理が、コロージョンによる配線の悪影響の防止
に最も有効であることがわかる。
【００１４】次に基板表面に残留する塩素を測定するた
め、上記のモノエタノールアミン＋ジメチルスルホキシ
ドの混合液、及びＨＮＯ3 に浸漬したものについてＸＰ
Ｓ分析を行った。その結果によれば、やはりモノエタノ
ールアミン、ジメチルスルホキシドの混合液で処理した
基板のＡｌ合金表面における塩素濃度が最も低いことが
確認された。これらの結果を総合的に判断し、上述の残
留塩素の除去効果、基板上のＡｌ合金のパターン形成に
おいてモノエタノールアミン＋ジメチルスルホキシドが
最も有効な溶液であることが明らかであった。
め、上記のモノエタノールアミン＋ジメチルスルホキシ
ドの混合液、及びＨＮＯ3 に浸漬したものについてＸＰ
Ｓ分析を行った。その結果によれば、やはりモノエタノ
ールアミン、ジメチルスルホキシドの混合液で処理した
基板のＡｌ合金表面における塩素濃度が最も低いことが
確認された。これらの結果を総合的に判断し、上述の残
留塩素の除去効果、基板上のＡｌ合金のパターン形成に
おいてモノエタノールアミン＋ジメチルスルホキシドが
最も有効な溶液であることが明らかであった。
【００１５】このような効果を奏する溶液としては、上
述のモノエタノールアミン＋ジメチルスルホキシドの組
合せによる混合液に限定されずその他にトリエタノール
アミンとアルキルピロリドンの組合せによる混合液でも
ほぼ同等の効果を奏するものである。
述のモノエタノールアミン＋ジメチルスルホキシドの組
合せによる混合液に限定されずその他にトリエタノール
アミンとアルキルピロリドンの組合せによる混合液でも
ほぼ同等の効果を奏するものである。
【００１６】上記の混合溶液への浸漬において、一方の
ジメチルスルホキシド、アルキルピロリドンのような双
極子モーメントの大きい極性溶媒により基板上の残留塩
素が溶出され除去されるものであり、又他方モノエタノ
ールアミン、トリエタノールアミンのようなアルコキシ
エタノールアミンは、例えば図３に概略的に示すよう
に、その極性基のジメチルスルホキシド、Ｎが金属表面
に吸着し、非極性基である−ＣＨn により外側を遮断
し、これによって塩素の働きを防止すると考えられる。
以上の効果を向上させるために極性基Ｎ，Ｓ等の電子密
度や電子提供性が大きいほど効果的であり、又非極性基
の炭素数が多いほどその効果は大きくなる。
ジメチルスルホキシド、アルキルピロリドンのような双
極子モーメントの大きい極性溶媒により基板上の残留塩
素が溶出され除去されるものであり、又他方モノエタノ
ールアミン、トリエタノールアミンのようなアルコキシ
エタノールアミンは、例えば図３に概略的に示すよう
に、その極性基のジメチルスルホキシド、Ｎが金属表面
に吸着し、非極性基である−ＣＨn により外側を遮断
し、これによって塩素の働きを防止すると考えられる。
以上の効果を向上させるために極性基Ｎ，Ｓ等の電子密
度や電子提供性が大きいほど効果的であり、又非極性基
の炭素数が多いほどその効果は大きくなる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、基板上のＡｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等のＡｌ合
金層配線のドライエッチング後に、極性基と非極性基と
を有するアルコキシエタノールアミン、及び極性溶媒を
含み、無水の溶液による処理を行うことによって、ドラ
イエッチング後の残留塩素を完全に除去し、コロージョ
ンの発生を防止し、したがって上記アルミニウム合金配
線の歩留りが向上するとともに配線の信頼性が著しく向
上する等の効果がある。
ば、基板上のＡｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等のＡｌ合
金層配線のドライエッチング後に、極性基と非極性基と
を有するアルコキシエタノールアミン、及び極性溶媒を
含み、無水の溶液による処理を行うことによって、ドラ
イエッチング後の残留塩素を完全に除去し、コロージョ
ンの発生を防止し、したがって上記アルミニウム合金配
線の歩留りが向上するとともに配線の信頼性が著しく向
上する等の効果がある。
【図１】本発明の工程説明図である。
【図２】本発明の作用を説明する概略説明図である。
【図３】従来の一方法の場合の配線細り、断線及び欠損
の説明図である。
の説明図である。
１ 基板 ２ 配線 ３ 細り、断線、欠損 ４ レジスト
フロントページの続き (72)発明者 金森 順 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−306830（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/304 341
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上にアルミニウム合金層を形
成する工程と、 前記アルミニウム合金上に所定形状のレジストを形成す
る工程と、 前記レジストをマスクとして塩素系のガスにより前記ア
ルミニウム合金層をドライエッチングし、所定形状にパ
ターニングする工程と、 前記レジストを除去した直後に前記アルミニウム合金層
を極性基と非極性基とを有する界面活性剤および極性溶
媒を含む無水溶液からなる混合溶液に浸浸する工程とを
有することを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項２】 前記界面活性剤はアルコキシエタノール
アミンであり、前記無水溶液はジメチルスルホキシドあ
るいはアルキルピロリドンであることを特徴とするエッ
チング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3175907A JP3011492B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3175907A JP3011492B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | エッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121381A JPH05121381A (ja) | 1993-05-18 |
| JP3011492B2 true JP3011492B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=16004326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3175907A Expired - Fee Related JP3011492B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3011492B2 (ja) |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP3175907A patent/JP3011492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05121381A (ja) | 1993-05-18 |
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