JP3337652B2 - 金属膜のエッチング方法 - Google Patents
金属膜のエッチング方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路を
製造する場合等に用いられる金属膜のエッチング方法に
関し、特に、マスクとしてＳｉＯ2又はＳｉＮ等からな
る所謂ハードマスクを用いた場合におけるプラズマエッ
チング方法に関する。
製造する場合等に用いられる金属膜のエッチング方法に
関し、特に、マスクとしてＳｉＯ2又はＳｉＮ等からな
る所謂ハードマスクを用いた場合におけるプラズマエッ
チング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の金属配線等を形成する
場合、プラズマエッチングが広く一般に採用されてい
る。また、例えばＡｌ膜やＡｌ合金膜をプラズマエッチ
ングする場合、エッチングガスとしてＣｌ2やＢＣｌ3、
ＣＣｌ4のようなＣｌ原子を含むガスを用いるのが一般
的である。
場合、プラズマエッチングが広く一般に採用されてい
る。また、例えばＡｌ膜やＡｌ合金膜をプラズマエッチ
ングする場合、エッチングガスとしてＣｌ2やＢＣｌ3、
ＣＣｌ4のようなＣｌ原子を含むガスを用いるのが一般
的である。
【０００３】一方、金属膜のプラズマエッチングにおい
ては、マスク材料として主にフォトレジストが使用され
てきた。しかしながら、Ｃｌを含有するエッチングガス
を用いる場合、フォトレジスト膜は、Ａｌ膜等の金属膜
との選択比が小さいため、その厚さを大きくしなければ
ならなかった。このため、近年の半導体集積回路の微細
化に対応することが困難となってきている。そこで、現
在では、フォトレジストに代わって、アスペクト比を小
さくすることのできるＳｉＯ2又はＳｉＮ等をマスク材
料として使用する技術が採用されるようになってきた。
ては、マスク材料として主にフォトレジストが使用され
てきた。しかしながら、Ｃｌを含有するエッチングガス
を用いる場合、フォトレジスト膜は、Ａｌ膜等の金属膜
との選択比が小さいため、その厚さを大きくしなければ
ならなかった。このため、近年の半導体集積回路の微細
化に対応することが困難となってきている。そこで、現
在では、フォトレジストに代わって、アスペクト比を小
さくすることのできるＳｉＯ2又はＳｉＮ等をマスク材
料として使用する技術が採用されるようになってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳｉＯ
2又はＳｉＮ等からなるハードマスクを用い且つＣｌ含
有ガスをエッチングガスとして用いる従来の金属膜エッ
チング方法では、金属膜にノッチが形成されたり残渣が
生じたりするというエッチング特性の低下がみられ、場
合によっては配線形状の維持も困難となっていた。
2又はＳｉＮ等からなるハードマスクを用い且つＣｌ含
有ガスをエッチングガスとして用いる従来の金属膜エッ
チング方法では、金属膜にノッチが形成されたり残渣が
生じたりするというエッチング特性の低下がみられ、場
合によっては配線形状の維持も困難となっていた。
【０００５】本発明は、このような事情に鑑みて為され
たものであり、その目的は、ハードマスクを用いて金属
膜をプラズマエッチングする場合において、ノッチ形成
や残渣の発生を抑制することのできる手段を提供するこ
とにある。
たものであり、その目的は、ハードマスクを用いて金属
膜をプラズマエッチングする場合において、ノッチ形成
や残渣の発生を抑制することのできる手段を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明を為すに際し、本
発明者らは種々検討を加えた結果、フォトレジストをマ
スク材料として用いた場合には、ノッチや残渣が少ない
ということを見出した。フォトレジストは、有機材料、
すなわち炭素（Ｃ）や水素（Ｈ）を含むものであるた
め、プラズマエッチングにより処理チャンバ内にＣガス
やＨガスを放出すると考えられる。これらのガス、特に
Ｃガスは、エッチングパターンの側壁に保護膜を形成
し、また、残渣の一原因とされる酸素と結合しこれを除
去すると考えられる。
発明者らは種々検討を加えた結果、フォトレジストをマ
スク材料として用いた場合には、ノッチや残渣が少ない
ということを見出した。フォトレジストは、有機材料、
すなわち炭素（Ｃ）や水素（Ｈ）を含むものであるた
め、プラズマエッチングにより処理チャンバ内にＣガス
やＨガスを放出すると考えられる。これらのガス、特に
Ｃガスは、エッチングパターンの側壁に保護膜を形成
し、また、残渣の一原因とされる酸素と結合しこれを除
去すると考えられる。
【０００７】本発明は、かかる知見に基づくものであ
り、金属膜、その上にＳｉＯ2又はＳｉＮからなるハー
ドマスクが形成されている被処理基板を処理チャンバ内
に配置し、処理チャンバ内を所定圧力に減圧し、処理チ
ャンバ内にＣｌ含有ガスと、Ｃ、Ｈ及びＦを含有するＣ
Ｆ系ガスとをエッチングガスとして供給し、処理チャン
バ内にプラズマを生成して、金属膜をエッチングするエ
ッチング方法を特徴としている。
り、金属膜、その上にＳｉＯ2又はＳｉＮからなるハー
ドマスクが形成されている被処理基板を処理チャンバ内
に配置し、処理チャンバ内を所定圧力に減圧し、処理チ
ャンバ内にＣｌ含有ガスと、Ｃ、Ｈ及びＦを含有するＣ
Ｆ系ガスとをエッチングガスとして供給し、処理チャン
バ内にプラズマを生成して、金属膜をエッチングするエ
ッチング方法を特徴としている。
【０００８】かかる構成においては、従来であればフォ
トレジストから発せられたＣやＨをＣＦ系ガスで補完
し、ノッチや残渣を防止することができる。ＣＦ系ガス
は、エッチングガスの全量に対して２％〜２０％である
ことが好ましい。また、ＣＦ系ガスは、ＣＦ4、ＣＨ
Ｆ3、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ及びＣ2Ｆ6からなる群より選ば
れる少なくとも１つである。
トレジストから発せられたＣやＨをＣＦ系ガスで補完
し、ノッチや残渣を防止することができる。ＣＦ系ガス
は、エッチングガスの全量に対して２％〜２０％である
ことが好ましい。また、ＣＦ系ガスは、ＣＦ4、ＣＨ
Ｆ3、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ及びＣ2Ｆ6からなる群より選ば
れる少なくとも１つである。
【０００９】更に、エッチングガスとしてＮ2ガスを添
加してもよい。このＮ2ガスは、エッチングガスとして
ＢＣｌ3ガスが用いられている場合、ＢＣｌ3ガスから生
ずるＢと反応してＢＮを生成する。このＢＮは側壁防護
膜を形成し、ノッチ形成を防止する。このＮ2ガスは、
エッチングガスの全量に対して２％〜２０％であること
が好ましい。
加してもよい。このＮ2ガスは、エッチングガスとして
ＢＣｌ3ガスが用いられている場合、ＢＣｌ3ガスから生
ずるＢと反応してＢＮを生成する。このＢＮは側壁防護
膜を形成し、ノッチ形成を防止する。このＮ2ガスは、
エッチングガスの全量に対して２％〜２０％であること
が好ましい。
【００１０】なお、金属膜はＡｌ膜又はＡｌ合金膜等で
ある。また、Ｃｌ含有ガスは、Ｃｌ2ガス及びＢＣｌ3ガ
ス等である。
ある。また、Ｃｌ含有ガスは、Ｃｌ2ガス及びＢＣｌ3ガ
ス等である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。
適な実施形態について詳細に説明する。
【００１２】図１は、本発明によるエッチング方法が適
用されるシリコンウェハ（被処理基板）Ｗの構成を概略
的に示す断面図である。図示するように、シリコンウェ
ハの下地１上にはＳｉＯ2膜２が形成されており、この
ＳｉＯ2膜２上にはＴｉ又はＴｉ／ＴｉＮからなるバリ
アメタル層３、その上にＡｌやＡｌ合金等からなる金属
膜４が形成されている。更に、この金属膜４上には、反
射防止膜５を介して、ＳｉＯ2又はＳｉＮからなるハー
ドマスク６が所望のパターンで形成されている。反射防
止膜５としては、例えばＰ−ＳｉＯＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ、
ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｉ／ＴｉＮ、Ｐ−ＳｉＯＮ／Ｔ
ｉＮ等が使用できる。
用されるシリコンウェハ（被処理基板）Ｗの構成を概略
的に示す断面図である。図示するように、シリコンウェ
ハの下地１上にはＳｉＯ2膜２が形成されており、この
ＳｉＯ2膜２上にはＴｉ又はＴｉ／ＴｉＮからなるバリ
アメタル層３、その上にＡｌやＡｌ合金等からなる金属
膜４が形成されている。更に、この金属膜４上には、反
射防止膜５を介して、ＳｉＯ2又はＳｉＮからなるハー
ドマスク６が所望のパターンで形成されている。反射防
止膜５としては、例えばＰ−ＳｉＯＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ、
ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｉ／ＴｉＮ、Ｐ−ＳｉＯＮ／Ｔ
ｉＮ等が使用できる。
【００１３】また、図２は、本発明によるエッチング方
法を適用することのできるプラズマ式エッチング装置１
０を示す概略図である。このエッチング装置１０は、内
部が減圧される処理チャンバ１２を備えている。処理チ
ャンバ１２は、円筒形のチャンバ本体１４と、その上部
に取り付けられた放電用部品である蓋体１６とから構成
されている。
法を適用することのできるプラズマ式エッチング装置１
０を示す概略図である。このエッチング装置１０は、内
部が減圧される処理チャンバ１２を備えている。処理チ
ャンバ１２は、円筒形のチャンバ本体１４と、その上部
に取り付けられた放電用部品である蓋体１６とから構成
されている。
【００１４】処理チャンバ１２の内部には、被処理基板
であるシリコンウェハＷを載置するサセプタ１８が配置
されている。このサセプタ１８の上面には、シリコンウ
ェハＷを固定するための静電チャック２０が設けられて
いる。サセプタ１８は電極としても機能し、整合器２１
及び高周波バイアス電源２２を介して接地されている。
従って、接地されたチャンバ本体１４に対して高周波バ
イアス電圧が印加されると、サセプタ１８がカソードと
して機能しチャンバ本体１４がアノードとして機能する
ようになる。
であるシリコンウェハＷを載置するサセプタ１８が配置
されている。このサセプタ１８の上面には、シリコンウ
ェハＷを固定するための静電チャック２０が設けられて
いる。サセプタ１８は電極としても機能し、整合器２１
及び高周波バイアス電源２２を介して接地されている。
従って、接地されたチャンバ本体１４に対して高周波バ
イアス電圧が印加されると、サセプタ１８がカソードと
して機能しチャンバ本体１４がアノードとして機能する
ようになる。
【００１５】また、チャンバ本体１４には、処理チャン
バ１２内部の排気を行うための真空ポンプ（図示せず）
に接続される排気口２４が設けられており、更に、エッ
チングガスを内部に導入するためのガス供給口２６が設
けられている。
バ１２内部の排気を行うための真空ポンプ（図示せず）
に接続される排気口２４が設けられており、更に、エッ
チングガスを内部に導入するためのガス供給口２６が設
けられている。
【００１６】ガス供給口２６には、配管２８を介してガ
ス混合室３０が接続されている。このガス混合室３０は
各種ガスを均一に混合する装置である。ガス混合室３０
には、Ｃｌ2ガス供給源３２、ＢＣｌ3ガス供給源３４、
ＣＦ系ガス供給源３６及びＮ2ガス供給源３８が流量調
節バルブ４０，４２，４４，４６を介して接続されてい
る。各流量調整バルブ４０〜４６は、マイクロコンピュ
ータ等から成る制御装置４８により、その開閉が制御さ
れ、各ガスの流量が調節される。従って、各ガスの混合
割合等を所定値に設定することが可能となっている。
ス混合室３０が接続されている。このガス混合室３０は
各種ガスを均一に混合する装置である。ガス混合室３０
には、Ｃｌ2ガス供給源３２、ＢＣｌ3ガス供給源３４、
ＣＦ系ガス供給源３６及びＮ2ガス供給源３８が流量調
節バルブ４０，４２，４４，４６を介して接続されてい
る。各流量調整バルブ４０〜４６は、マイクロコンピュ
ータ等から成る制御装置４８により、その開閉が制御さ
れ、各ガスの流量が調節される。従って、各ガスの混合
割合等を所定値に設定することが可能となっている。
【００１７】本発明のこの実施形態では、Ｃｌ2ガス及
びＢＣｌ3ガスをエッチングガスの主成分として用い、
ＣＦ系ガス及びＮ2ガスを添加ガスとして用いている。
ＣＦ系ガスとしては、ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ
3Ｆ、Ｃ2Ｆ6等が使用でき、これらのガスを１種のみ
で、或いはまた、２種以上を混合して使用することがで
きる。
びＢＣｌ3ガスをエッチングガスの主成分として用い、
ＣＦ系ガス及びＮ2ガスを添加ガスとして用いている。
ＣＦ系ガスとしては、ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ
3Ｆ、Ｃ2Ｆ6等が使用でき、これらのガスを１種のみ
で、或いはまた、２種以上を混合して使用することがで
きる。
【００１８】また、処理チャンバ１２の一部である蓋体
１６は、誘電体材料から構成されている。蓋体１６の外
周にはコイルアンテナ５０が配設されており、コイルア
ンテナ５０により蓋体１６を介して処理チャンバ１２の
内部に電磁界が誘起されて、エッチングガスの存在下、
プラズマが発生し、更にこのプラズマ中の電子にエネル
ギが供給されて、プラズマは高密度で維持される。な
お、コイルアンテナ５０には、整合器５２を介して高周
波電源５４が接続されている。更に、蓋体１６の外側に
はシールド５６が設けられており、発生する高周波が外
部に漏れるのを防止している。
１６は、誘電体材料から構成されている。蓋体１６の外
周にはコイルアンテナ５０が配設されており、コイルア
ンテナ５０により蓋体１６を介して処理チャンバ１２の
内部に電磁界が誘起されて、エッチングガスの存在下、
プラズマが発生し、更にこのプラズマ中の電子にエネル
ギが供給されて、プラズマは高密度で維持される。な
お、コイルアンテナ５０には、整合器５２を介して高周
波電源５４が接続されている。更に、蓋体１６の外側に
はシールド５６が設けられており、発生する高周波が外
部に漏れるのを防止している。
【００１９】次に、上記構成のエッチング装置１０を用
いて、図１に示す層構成のシリコンウェハＷに対して本
発明のエッチング方法を適用して金属膜４をエッチング
処理する場合について説明する。
いて、図１に示す層構成のシリコンウェハＷに対して本
発明のエッチング方法を適用して金属膜４をエッチング
処理する場合について説明する。
【００２０】まず、処理チャンバ１２内のサセプタ１８
上にシリコンウェハＷを載置し、静電チャック２０によ
り固定する。次いで、処理チャンバ１２内を真空ポンプ
により所定の真空度、例えば５〜３０ｍＴｏｒｒ程度に
減圧する。
上にシリコンウェハＷを載置し、静電チャック２０によ
り固定する。次いで、処理チャンバ１２内を真空ポンプ
により所定の真空度、例えば５〜３０ｍＴｏｒｒ程度に
減圧する。
【００２１】次に、制御装置４８からの信号により流量
調節バルブ４０〜４６を所要の開度で開き、ガス供給源
３２〜３８のそれぞれからＣｌ2ガス、ＢＣｌ3ガス及び
ＣＦ系ガスを導出し、好ましくはＮ2ガスも導出する。
これらのガスはガス混合室３０内で混合され、エッチン
グガスとしてガス供給口２６から処理チャンバ１２内に
供給される。
調節バルブ４０〜４６を所要の開度で開き、ガス供給源
３２〜３８のそれぞれからＣｌ2ガス、ＢＣｌ3ガス及び
ＣＦ系ガスを導出し、好ましくはＮ2ガスも導出する。
これらのガスはガス混合室３０内で混合され、エッチン
グガスとしてガス供給口２６から処理チャンバ１２内に
供給される。
【００２２】これらのガスの供給が開始されたならば、
高周波バイアス電源２２を投入し、チャンバ本体１４と
サセプタ１８との間に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波
バイアス電力を印加する。チャンバ本体１４は接地され
ているため、サセプタ１８は負電位とされ、カソードと
して機能する。また、コイルアンテナ５０に高周波電源
５４により例えば１２．５６ＭＨｚの高周波電力を印加
すると、処理チャンバ１２内にプラズマが発生し、且つ
また、高密度で維持される。エッチングガスがプラズマ
により解離され、このプラズマ中に存在するＣｌの活性
種及びイオンが主として金属膜４のエッチングに寄与
し、エッチングが進行していく。この際、Ｃｌイオンは
負電位のサセプタ１８に向かって進むため、垂直方向の
異方性エッチングが行われる。
高周波バイアス電源２２を投入し、チャンバ本体１４と
サセプタ１８との間に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波
バイアス電力を印加する。チャンバ本体１４は接地され
ているため、サセプタ１８は負電位とされ、カソードと
して機能する。また、コイルアンテナ５０に高周波電源
５４により例えば１２．５６ＭＨｚの高周波電力を印加
すると、処理チャンバ１２内にプラズマが発生し、且つ
また、高密度で維持される。エッチングガスがプラズマ
により解離され、このプラズマ中に存在するＣｌの活性
種及びイオンが主として金属膜４のエッチングに寄与
し、エッチングが進行していく。この際、Ｃｌイオンは
負電位のサセプタ１８に向かって進むため、垂直方向の
異方性エッチングが行われる。
【００２３】ここで、ＣＦ系ガス及びＮ2ガスは共に２
０％以下が好ましく、より好ましくは２％〜２０％で添
加される。
０％以下が好ましく、より好ましくは２％〜２０％で添
加される。
【００２４】ＣＦ系ガスは、処理チャンバ１２内のプラ
ズマにより解離され、Ｃ及びＦ（Ｈが構成成分に含まれ
ている場合はＨも）を処理チャンバ１２内に供給する。
このＣ及びＨは、従来であればフォトレジスタから放出
されたものであり、エッチングパターンの側壁部に側壁
保護膜を形成すると共に、残渣の一原因となる処理チャ
ンバ１２内の酸素の除去に寄与し、ノッチの形成及び残
渣の発生を防止ないしは抑制する。かかるメカニズムに
おいては、ＣＦ系ガスが２％未満であれば、ノッチや残
渣の防止効果は殆ど得られないと考えられる。一方、Ｃ
Ｆ系ガスが２０％を越えると、Ｆが過剰に処理チャンバ
１２内に存在することになり、これは残渣の原因となる
ので好ましくない。なお、Ｆは適量が処理チャンバ１２
内に供給された場合、Ｔｉ系のエッチングレートを上
げ、Ａｌ合金のエッチングレートを下げる効果があり、
Ｔｉ系膜対Ａｌ合金の選択比を下げることによりノッチ
を防ぐと共に、Ｆ系ガス供給によりハードマスクのエッ
チングを加速しＴｉ系膜とＡｌ合金界面のデポ供給によ
ってノッチを防ぐことができる、という望ましい効果を
奏する。
ズマにより解離され、Ｃ及びＦ（Ｈが構成成分に含まれ
ている場合はＨも）を処理チャンバ１２内に供給する。
このＣ及びＨは、従来であればフォトレジスタから放出
されたものであり、エッチングパターンの側壁部に側壁
保護膜を形成すると共に、残渣の一原因となる処理チャ
ンバ１２内の酸素の除去に寄与し、ノッチの形成及び残
渣の発生を防止ないしは抑制する。かかるメカニズムに
おいては、ＣＦ系ガスが２％未満であれば、ノッチや残
渣の防止効果は殆ど得られないと考えられる。一方、Ｃ
Ｆ系ガスが２０％を越えると、Ｆが過剰に処理チャンバ
１２内に存在することになり、これは残渣の原因となる
ので好ましくない。なお、Ｆは適量が処理チャンバ１２
内に供給された場合、Ｔｉ系のエッチングレートを上
げ、Ａｌ合金のエッチングレートを下げる効果があり、
Ｔｉ系膜対Ａｌ合金の選択比を下げることによりノッチ
を防ぐと共に、Ｆ系ガス供給によりハードマスクのエッ
チングを加速しＴｉ系膜とＡｌ合金界面のデポ供給によ
ってノッチを防ぐことができる、という望ましい効果を
奏する。
【００２５】また、ＮはＢＣｌ3ガスから発生したＢと
反応しＢＮを生成するが、これもまた側壁保護膜の形成
に寄与するものである。しかし、ＮはＣとも反応するた
め、Ｎ2ガスが２０％を越えた場合には、ＮとＣが過剰
になり、これは残渣の原因となるので、好ましくない。
反応しＢＮを生成するが、これもまた側壁保護膜の形成
に寄与するものである。しかし、ＮはＣとも反応するた
め、Ｎ2ガスが２０％を越えた場合には、ＮとＣが過剰
になり、これは残渣の原因となるので、好ましくない。
【００２６】なお、Ｃｌ2ガス及びＢＣｌ3ガスは、従来
一般に金属膜４のエッチングガスとして用いられた場合
と同様な混合比で混合され使用される。
一般に金属膜４のエッチングガスとして用いられた場合
と同様な混合比で混合され使用される。
【００２７】以上、本発明の好適な実施形態について述
べたが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言
うまでもない。
べたが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言
うまでもない。
【００２８】例えば、上記実施形態では、金属膜の例と
してＡｌ、Ａｌ合金を挙げているが、Ｃｌ含有ガスでエ
ッチングされ得るものであれば、本発明を適用すること
ができる。
してＡｌ、Ａｌ合金を挙げているが、Ｃｌ含有ガスでエ
ッチングされ得るものであれば、本発明を適用すること
ができる。
【００２９】また、ハードマスク６上に更にフォトレジ
ストが薄く堆積されたものに対しても、本発明は適用で
きる。但し、この場合は、フォトレジストから若干のＣ
及びＨの放出があるため、ＣＦ系ガス及びＮ2ガスの添
加量は上記範囲に限られず、適宜最適化する必要があ
る。
ストが薄く堆積されたものに対しても、本発明は適用で
きる。但し、この場合は、フォトレジストから若干のＣ
及びＨの放出があるため、ＣＦ系ガス及びＮ2ガスの添
加量は上記範囲に限られず、適宜最適化する必要があ
る。
【００３０】次に、各種の実施例に基づいて本発明を更
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
【００３１】
【実施例】まず、以下で述べる実施例１〜４及び比較例
では、図２に示した構成のプラズマ式エッチング装置を
使用した。また、エッチング対象として図１に示した層
構成を持つシリコンウェハを用いた。エッチング処理前
におけるシリコンウェハは、下地上に、順に、ＳｉＯ2
膜、厚さ３００〜２０００オングストロームのＴｉ系の
バリアメタル層、厚さ２０００〜１００００オングスト
ロームのＡｌ膜、厚さ３００〜１４００オングストロー
ムの反射防止膜、厚さ１０００〜３０００オングストロ
ームのＳｉＯＮ又はＳｉＯ2のハードマスクが堆積され
ている。
では、図２に示した構成のプラズマ式エッチング装置を
使用した。また、エッチング対象として図１に示した層
構成を持つシリコンウェハを用いた。エッチング処理前
におけるシリコンウェハは、下地上に、順に、ＳｉＯ2
膜、厚さ３００〜２０００オングストロームのＴｉ系の
バリアメタル層、厚さ２０００〜１００００オングスト
ロームのＡｌ膜、厚さ３００〜１４００オングストロー
ムの反射防止膜、厚さ１０００〜３０００オングストロ
ームのＳｉＯＮ又はＳｉＯ2のハードマスクが堆積され
ている。
【００３２】実施例１は、Ｃｌ2ガスＢＣｌ3ガスの混合
ガスをエッチングガスの主成分とし、ＣＨＦ3ガスを添
加ガスに用いてエッチングを行ったものである。この実
施例１では、まず、上記層構成のシリコンウェハをエッ
チング装置のサセプタ上に載置、固定した後、処理チャ
ンバ内の圧力を１２ｍＴｏｒｒに減圧した。一方、ガス
流量調整バルブを制御して、Ｃｌ2ガスをガス流量を８
０ｓｃｃｍ（全量に対して約６０％）、ＢＣｌ3ガスを
４０ｓｃｃｍ（約３０％）、ＣＨＦ3ガスを１５ｓｃｃ
ｍ（約１０％）で流し、混合後に処理チャンバ内に供給
した。その後、高周波バイアス電源によりチャンバ本体
とサセプタとの間に１３．５６ＭＨｚの高周波バイアス
電圧を印加すると共に、高周波電源によりコンテナアン
テナを介して処理チャンバの内部に電磁界を誘起してプ
ラズマを発生させ、エッチング処理を開始した。
ガスをエッチングガスの主成分とし、ＣＨＦ3ガスを添
加ガスに用いてエッチングを行ったものである。この実
施例１では、まず、上記層構成のシリコンウェハをエッ
チング装置のサセプタ上に載置、固定した後、処理チャ
ンバ内の圧力を１２ｍＴｏｒｒに減圧した。一方、ガス
流量調整バルブを制御して、Ｃｌ2ガスをガス流量を８
０ｓｃｃｍ（全量に対して約６０％）、ＢＣｌ3ガスを
４０ｓｃｃｍ（約３０％）、ＣＨＦ3ガスを１５ｓｃｃ
ｍ（約１０％）で流し、混合後に処理チャンバ内に供給
した。その後、高周波バイアス電源によりチャンバ本体
とサセプタとの間に１３．５６ＭＨｚの高周波バイアス
電圧を印加すると共に、高周波電源によりコンテナアン
テナを介して処理チャンバの内部に電磁界を誘起してプ
ラズマを発生させ、エッチング処理を開始した。
【００３３】図３は、この実施例１で得られたシリコン
ウェハのエッチングパターンの形状を俯瞰状態で示すＳ
ＥＭ写真であり、（ａ）は密な配線部分を示す、（ｂ）
は孤立配線部分を示している。図３の（ａ）及び（ｂ）
から明らかなように、実施例１では、エッチングパター
ンの側壁部にはノッチが形成されず、また、残渣も生じ
ておらず、良好なエッチング特性が得られた。
ウェハのエッチングパターンの形状を俯瞰状態で示すＳ
ＥＭ写真であり、（ａ）は密な配線部分を示す、（ｂ）
は孤立配線部分を示している。図３の（ａ）及び（ｂ）
から明らかなように、実施例１では、エッチングパター
ンの側壁部にはノッチが形成されず、また、残渣も生じ
ておらず、良好なエッチング特性が得られた。
【００３４】これに対して、図４は、添加ガスを用いな
かったことを除いて上記実施例１と同条件でエッチング
を行った比較例の結果を示す図３と同様なＳＥＭ写真で
ある。図４の（ａ）及び（ｂ）から明らかな通り、比較
例の方法ではノッチや残渣が生じ、ＣＦ系ガスを添加す
るという本発明の方法が極めて優れていることが分る。
かったことを除いて上記実施例１と同条件でエッチング
を行った比較例の結果を示す図３と同様なＳＥＭ写真で
ある。図４の（ａ）及び（ｂ）から明らかな通り、比較
例の方法ではノッチや残渣が生じ、ＣＦ系ガスを添加す
るという本発明の方法が極めて優れていることが分る。
【００３５】実施例２では、エッチングを複数のステッ
プに分けて行い、ＣＨＦ3ガスの流量を１０〜１５ｓｃ
ｃｍの間で変化させた。その他の条件は、実施例１と実
質的に同一とした。図５は実施例２の結果を示すＳＥＭ
写真であり、（ａ）は密な配線部分を示す、（ｂ）は孤
立配線部分、（ｃ）は倍率を代えてオープンスペースの
状態をしている。実施例２のようにエッチングを複数ス
テップに分けて行っても、エッチングを良好に行い得る
ことは図５から明白である。
プに分けて行い、ＣＨＦ3ガスの流量を１０〜１５ｓｃ
ｃｍの間で変化させた。その他の条件は、実施例１と実
質的に同一とした。図５は実施例２の結果を示すＳＥＭ
写真であり、（ａ）は密な配線部分を示す、（ｂ）は孤
立配線部分、（ｃ）は倍率を代えてオープンスペースの
状態をしている。実施例２のようにエッチングを複数ス
テップに分けて行っても、エッチングを良好に行い得る
ことは図５から明白である。
【００３６】実施例３では、添加ガスをＣＨＦ3ガスに
代えてＣＦ4ガスを用い、実施例２と同様にして複数ス
テップのエッチングを行った。ＣＦ4ガスの流量は１０
〜１５ｓｃｃｍとした。図６は実施例３の結果を示すＳ
ＥＭ写真である。この実施例３も比較的良好な結果が得
られているが、図６の（ｂ）及び（ｃ）を図５の（ｂ）
及び（ｃ）と比較すると、オープンスペースの表面に若
干の荒れが生じていることが分る。これは、処理チャン
バ内に存在するＨの量の差と考えられる。
代えてＣＦ4ガスを用い、実施例２と同様にして複数ス
テップのエッチングを行った。ＣＦ4ガスの流量は１０
〜１５ｓｃｃｍとした。図６は実施例３の結果を示すＳ
ＥＭ写真である。この実施例３も比較的良好な結果が得
られているが、図６の（ｂ）及び（ｃ）を図５の（ｂ）
及び（ｃ）と比較すると、オープンスペースの表面に若
干の荒れが生じていることが分る。これは、処理チャン
バ内に存在するＨの量の差と考えられる。
【００３７】図７は実施例４の結果を示す、図５及び図
６と同様なＳＥＭ写真である。実施例４は、実施例１と
同様に１回のステップでエッチングを行うと共に、添加
ガスをＣＨＦ3ガス及びＮ2ガスとした。ＣＨＦ3ガスの
流量を１０ｓｃｃｍ、Ｎ2ガスの流量を１０ｓｃｃｍと
した点を除き、他の条件は実施例１と同様とした。この
実施例４では、ノッチや残渣が生じていないことは勿論
のこと、図７と図５とを比較しても分るように、極めて
優れたエッチングパターンの垂直形状特性が得られた。
これは、Ｎ2ガスの添加により、側壁保護膜を形成する
ＢＮが生成されたものと考えられる。
６と同様なＳＥＭ写真である。実施例４は、実施例１と
同様に１回のステップでエッチングを行うと共に、添加
ガスをＣＨＦ3ガス及びＮ2ガスとした。ＣＨＦ3ガスの
流量を１０ｓｃｃｍ、Ｎ2ガスの流量を１０ｓｃｃｍと
した点を除き、他の条件は実施例１と同様とした。この
実施例４では、ノッチや残渣が生じていないことは勿論
のこと、図７と図５とを比較しても分るように、極めて
優れたエッチングパターンの垂直形状特性が得られた。
これは、Ｎ2ガスの添加により、側壁保護膜を形成する
ＢＮが生成されたものと考えられる。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被
処理基板のプラズマエッチングに使用するエッチングガ
スにＣＦ系ガスとＮ2ガスを添加することで、ノッチ形
成及び残渣発生が防止ないしは抑制され、優れたエッチ
ング特性が得られる。従って、製造される半導体集積回
路の特性や歩留まりも向上するという効果が得られる。
処理基板のプラズマエッチングに使用するエッチングガ
スにＣＦ系ガスとＮ2ガスを添加することで、ノッチ形
成及び残渣発生が防止ないしは抑制され、優れたエッチ
ング特性が得られる。従って、製造される半導体集積回
路の特性や歩留まりも向上するという効果が得られる。
【図１】本発明の方法によりエッチング処理される処理
前のシリコンウェハの層構成を示す概略図である。
前のシリコンウェハの層構成を示す概略図である。
【図２】本発明のエッチング方法を適用することができ
るエッチング装置を示す概略図である。
るエッチング装置を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例１により得られたシリコンウェ
ハの形状を俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、
（ａ）は密な配線部分、（ｂ）は孤立配線部分の状態を
示している。
ハの形状を俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、
（ａ）は密な配線部分、（ｂ）は孤立配線部分の状態を
示している。
【図４】比較例により得られたシリコンウェハの形状を
俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、（ａ）は密な
配線部分、（ｂ）は孤立配線部分の状態を示している。
俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、（ａ）は密な
配線部分、（ｂ）は孤立配線部分の状態を示している。
【図５】本発明の実施例２により得られたシリコンウェ
ハの形状を俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、
（ａ）は密な配線部分、（ｂ）は孤立配線部分、（ｃ）
はオープンスペース部分の状態を示している。
ハの形状を俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、
（ａ）は密な配線部分、（ｂ）は孤立配線部分、（ｃ）
はオープンスペース部分の状態を示している。
【図６】本発明の実施例３により得られたシリコンウェ
ハの形状を俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、
（ａ）は密な配線部分、（ｂ）は孤立配線部分、（ｃ）
はオープンスペース部分の状態を示している。
ハの形状を俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、
（ａ）は密な配線部分、（ｂ）は孤立配線部分、（ｃ）
はオープンスペース部分の状態を示している。
【図７】本発明の実施例４により得られたシリコンウェ
ハの形状を俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、
（ａ）は密な配線部分、（ｂ）は孤立配線部分、（ｃ）
はオープンスペース部分の状態を示している。
ハの形状を俯瞰状態で示すＳＥＭ顕微鏡写真であり、
（ａ）は密な配線部分、（ｂ）は孤立配線部分、（ｃ）
はオープンスペース部分の状態を示している。
１…下地、４…金属膜、５…反射防止膜、６…ハードマ
スク、１０…エッチング装置、１２…処理チャンバ、１
８…サセプタ、２２…高周波バイアス電源、２４…排気
口、２６…ガス供給口、３２…Ｃｌ2ガス供給源、３４
…ＢＣｌ3ガス供給源、３６…ＣＦ系ガス供給源、３８
…Ｎ2ガス供給源、５０…アンテナコイル、５４…高周
波電源、Ｗ…シリコンウェハ（被処理基板）。
スク、１０…エッチング装置、１２…処理チャンバ、１
８…サセプタ、２２…高周波バイアス電源、２４…排気
口、２６…ガス供給口、３２…Ｃｌ2ガス供給源、３４
…ＢＣｌ3ガス供給源、３６…ＣＦ系ガス供給源、３８
…Ｎ2ガス供給源、５０…アンテナコイル、５４…高周
波電源、Ｗ…シリコンウェハ（被処理基板）。
フロントページの続き (72)発明者 朴 世烈 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (72)発明者 小河 慶子 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (72)発明者 高倉 靖 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−3253（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−163479（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343535（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−247619（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−350939（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−260354（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−256319（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00
Claims (8)
- 【請求項１】 金属膜、その上にＴｉ系膜、更にその上
にＳｉＯ2又はＳｉＮからなるハードマスクが形成され
ている被処理基板を処理チャンバ内に配置し、 前記処理チャンバ内を所定圧力に減圧し、 前記処理チャンバ内にＣｌ含有ガスと、Ｃ、Ｈ及びＦを
含有するＣＦ系ガスとをエッチングガスとして供給し、 前記処理チャンバ内にプラズマを生成して、前記金属膜
をエッチングするエッチング方法。 - 【請求項２】 前記ＣＦ系ガスは、前記エッチングガス
の全量に対して２％〜２０％であることを特徴とする請
求項１に記載の金属膜のエッチング方法。 - 【請求項３】 前記ＣＦ系ガスは、ＣＨＦ 3 、ＣＨ 2 Ｆ 2
及びＣＨ 3 Ｆからなる群より選ばれる少なくとも１つで
あることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属膜の
エッチング方法。 - 【請求項４】 前記エッチングガスは、Ｎ2ガスを含む
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
金属膜のエッチング方法。 - 【請求項５】 前記Ｎ2ガスは、前記エッチングガスの
全量に対して２％〜２０％であることを特徴とする請求
項４に記載の金属膜のエッチング方法。 - 【請求項６】 Ｃｌ含有ガスは、Ｃｌ2ガス及びＢＣｌ3
ガスを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
項に記載の金属膜のエッチング方法。 - 【請求項７】 前記金属膜はＡｌ膜又はＡｌ合金膜であ
ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載
の金属膜のエッチング方法。 - 【請求項８】 前記Ｔｉ系膜は、ＴｉＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ
／Ｔｉ、Ｓｉ／ＴｉＮ及びＰ−ＳｉＯＮ／ＴｉＮからな
る群より選ばれたものからなる膜であることを特徴とす
る請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属膜のエッチ
ング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30634398A JP3337652B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 金属膜のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30634398A JP3337652B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 金属膜のエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000124201A JP2000124201A (ja) | 2000-04-28 |
| JP3337652B2 true JP3337652B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=17955962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30634398A Expired - Fee Related JP3337652B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 金属膜のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3337652B2 (ja) |
-
1998
- 1998-10-13 JP JP30634398A patent/JP3337652B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000124201A (ja) | 2000-04-28 |
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