JP3511802B2 - 金属配線の形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属配線の形成方法
に係り、特にタングステン（Ｗ）等の高融点金属を材料
とする金属配線の形成方法に関するものである。
に係り、特にタングステン（Ｗ）等の高融点金属を材料
とする金属配線の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ（Large Scale Integration ）の
微細化に伴い、金属配線として、電気抵抗が小さく耐熱
性に優れたタングステン配線の採用が行われてきてい
る。しかし、タングステン膜はリソグラフィ工程におい
て露光する際に膜表面からの反射の影響を受け易く、解
像度が劣化するため、レジストによる微細なパターニン
グが非常に困難であるという問題があった。そのため、
その解決案として、タングステン膜上に反射を防止する
膜を予め形成しておき、その上部にレジストパタ−ンを
形成する方法が検討されてきている。こうした反射防止
膜として知られている代表例には、無機系のものと有機
系のものがある。
微細化に伴い、金属配線として、電気抵抗が小さく耐熱
性に優れたタングステン配線の採用が行われてきてい
る。しかし、タングステン膜はリソグラフィ工程におい
て露光する際に膜表面からの反射の影響を受け易く、解
像度が劣化するため、レジストによる微細なパターニン
グが非常に困難であるという問題があった。そのため、
その解決案として、タングステン膜上に反射を防止する
膜を予め形成しておき、その上部にレジストパタ−ンを
形成する方法が検討されてきている。こうした反射防止
膜として知られている代表例には、無機系のものと有機
系のものがある。
【０００３】例えば、無機系の反射防止膜としてはＴｉ
Ｎ等が知られている。しかし、このＴｉＮ等を反射防止
膜として使用しても、タングステン膜表面自体に凹凸が
あって、入射光に対して垂直な方向での膜厚が変動する
ため、このタングステン膜表面の凹凸によって反射が完
全には防止されない。即ち、タングステン膜の場合、Ｔ
ｉＮ等の無機系の反射防止膜によって反射防止を完全に
することは非常に困難である。
Ｎ等が知られている。しかし、このＴｉＮ等を反射防止
膜として使用しても、タングステン膜表面自体に凹凸が
あって、入射光に対して垂直な方向での膜厚が変動する
ため、このタングステン膜表面の凹凸によって反射が完
全には防止されない。即ち、タングステン膜の場合、Ｔ
ｉＮ等の無機系の反射防止膜によって反射防止を完全に
することは非常に困難である。
【０００４】他方、有機系の反射防止膜を用いる方法と
しては、タングステン膜表面に有機系材科を塗布する方
法がある。この方法においては、露光波長の光を吸収す
る色素を含有した有機材料を、予めタングステン膜の全
面に塗布する。この場合、色素が露光波長に対して吸収
特性をもっているため、ある程度の膜厚が形成されてい
ると、反射防止を行うことが可能となる。こうした有機
系の反射防止膜を用いた従来のタングステン配線の形成
方法を、図５を用いて説明する。
しては、タングステン膜表面に有機系材科を塗布する方
法がある。この方法においては、露光波長の光を吸収す
る色素を含有した有機材料を、予めタングステン膜の全
面に塗布する。この場合、色素が露光波長に対して吸収
特性をもっているため、ある程度の膜厚が形成されてい
ると、反射防止を行うことが可能となる。こうした有機
系の反射防止膜を用いた従来のタングステン配線の形成
方法を、図５を用いて説明する。
【０００５】図５に示すように、基板１０上にシリコン
酸化膜１２を形成した後、このシリコン酸化膜１２上
に、チタン系材料からなる中間膜１４を介して、タング
ステン膜１６をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）
法を用いて形成する。なお、シリコン酸化膜１２とタン
グステン膜１６との間に介在させたチタン系材料からな
る中間膜１４は、シリコン酸化膜１２とタングステン膜
１６との密着性を改善するためのものである。
酸化膜１２を形成した後、このシリコン酸化膜１２上
に、チタン系材料からなる中間膜１４を介して、タング
ステン膜１６をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）
法を用いて形成する。なお、シリコン酸化膜１２とタン
グステン膜１６との間に介在させたチタン系材料からな
る中間膜１４は、シリコン酸化膜１２とタングステン膜
１６との密着性を改善するためのものである。
【０００６】続いて、タングステン膜１６上に有機反射
防止膜１８を塗布する。このとき、タングステン膜１６
表面には凸凹があるものの、有機反射防止膜１８を塗布
した段階で表面は平坦化される。そしてこの平坦化され
た有機反射防止膜１８上に、リソグラフィ法を用いて、
配線パターンにパターニングしたレジスト２０を形成す
る。このとき、タングステン膜１６上に有機反射防止膜
１８が形成されていることにより、タングステン膜表面
の凹凸による露光光の反射が低減されるため、パターン
解像度が改善され、所定の微細な配線パターンのレジス
ト２０を形成することができる。
防止膜１８を塗布する。このとき、タングステン膜１６
表面には凸凹があるものの、有機反射防止膜１８を塗布
した段階で表面は平坦化される。そしてこの平坦化され
た有機反射防止膜１８上に、リソグラフィ法を用いて、
配線パターンにパターニングしたレジスト２０を形成す
る。このとき、タングステン膜１６上に有機反射防止膜
１８が形成されていることにより、タングステン膜表面
の凹凸による露光光の反射が低減されるため、パターン
解像度が改善され、所定の微細な配線パターンのレジス
ト２０を形成することができる。
【０００７】次いで、この配線パターンにパターニング
したレジスト２０をマスクとして、有機反射防止膜１８
及びタングステン膜１６を選択的にドライエッチングし
て、所定の微細な配線パターンのタングステン配線を形
成する。
したレジスト２０をマスクとして、有機反射防止膜１８
及びタングステン膜１６を選択的にドライエッチングし
て、所定の微細な配線パターンのタングステン配線を形
成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図５に
示す従来の有機反射防止膜を用いたタングステン配線の
形成方法において、所定の微細な配線パターンのタング
ステン配線を形成するには、配線パターンにパターニン
グしたレジスト２０をマスクとして、有機反射防止膜１
８及びタングステン膜１６を選択的にドライエッチング
する際に、レジスト２０の細りがないようにエッチング
を行う必要がある。
示す従来の有機反射防止膜を用いたタングステン配線の
形成方法において、所定の微細な配線パターンのタング
ステン配線を形成するには、配線パターンにパターニン
グしたレジスト２０をマスクとして、有機反射防止膜１
８及びタングステン膜１６を選択的にドライエッチング
する際に、レジスト２０の細りがないようにエッチング
を行う必要がある。
【０００９】しかしながら、レジスト２０をマスクとす
る有機反射防止膜１８及びタングステン膜１６のエッチ
ングを、例えば酸素系のエッチングガスを用いて行う場
合、低圧で高イオンエネルギー領域での加工が必要とな
るが、高イオンエネルギーでエッチングを行うと、図６
に示すように、有機反射防止膜１８が除去された時点で
下地のタングステン膜１６がスパッタされるため、この
スパッタされたタングステンがレジスト２０側壁に付着
して、タングステン付着部２２が形成され、レジストパ
ターンが実効的に太くなってしまうという問題がある。
る有機反射防止膜１８及びタングステン膜１６のエッチ
ングを、例えば酸素系のエッチングガスを用いて行う場
合、低圧で高イオンエネルギー領域での加工が必要とな
るが、高イオンエネルギーでエッチングを行うと、図６
に示すように、有機反射防止膜１８が除去された時点で
下地のタングステン膜１６がスパッタされるため、この
スパッタされたタングステンがレジスト２０側壁に付着
して、タングステン付着部２２が形成され、レジストパ
ターンが実効的に太くなってしまうという問題がある。
【００１０】こうした事態を防ぐためには、イオンエネ
ルギーを下げてタングステン膜１６のスバッタを減少さ
せる必要があるが、この場合には、酸素ラジカルによる
レジストパターンの細りが発生してしまうという問題が
生ずる。
ルギーを下げてタングステン膜１６のスバッタを減少さ
せる必要があるが、この場合には、酸素ラジカルによる
レジストパターンの細りが発生してしまうという問題が
生ずる。
【００１１】また、高イオンエネルギー領域での加工に
おいてオーバーエッチを減少させることにより、タング
ステン膜１６のスバッタを低減させることが可能である
が、タングステン膜１６表面の凹部に有機反射防止膜１
８の残りがある場合には、その部分がマスクとなって、
針状のエッチング残りが発生してしまうという問題もあ
る。
おいてオーバーエッチを減少させることにより、タング
ステン膜１６のスバッタを低減させることが可能である
が、タングステン膜１６表面の凹部に有機反射防止膜１
８の残りがある場合には、その部分がマスクとなって、
針状のエッチング残りが発生してしまうという問題もあ
る。
【００１２】そこで本発明は、上記問題を解決するため
に考案されたものであり、金属膜をパターニングする
際、レジストの細りを防止すると共に、スパッタされた
金属膜がレジスト側壁に付着することを防止して、高精
度の金属配線の加工が可能となる金属配線の形成方法を
提供することを目的とする。
に考案されたものであり、金属膜をパターニングする
際、レジストの細りを防止すると共に、スパッタされた
金属膜がレジスト側壁に付着することを防止して、高精
度の金属配線の加工が可能となる金属配線の形成方法を
提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る金属配線の形成方法により達成される。即ち、
請求項１に係る金属配線の形成方法は、基板上に、金属
膜を形成する第１の工程と、金属膜上に、表面は平坦な
反射防止膜を形成する第２の工程と、反射防止膜上に、
所定の形状にパターニングしたレジストを形成する第３
の工程と、レジストをマスクとして、反射防止膜と金属
膜とのエッチングレートが等しくなる条件により反射防
止膜及び金属膜をエッチングする第４の工程とを含む金
属配線の形成方法において、前記第４の工程の後、前記
レジストをマスクとして、前記第４の工程におけるエッ
チングよりも前記レジストに対する前記金属膜の選択比
が高い条件により、前記金属膜をエッチングする第５の
工程を有することを特徴とする。
明に係る金属配線の形成方法により達成される。即ち、
請求項１に係る金属配線の形成方法は、基板上に、金属
膜を形成する第１の工程と、金属膜上に、表面は平坦な
反射防止膜を形成する第２の工程と、反射防止膜上に、
所定の形状にパターニングしたレジストを形成する第３
の工程と、レジストをマスクとして、反射防止膜と金属
膜とのエッチングレートが等しくなる条件により反射防
止膜及び金属膜をエッチングする第４の工程とを含む金
属配線の形成方法において、前記第４の工程の後、前記
レジストをマスクとして、前記第４の工程におけるエッ
チングよりも前記レジストに対する前記金属膜の選択比
が高い条件により、前記金属膜をエッチングする第５の
工程を有することを特徴とする。
【００１４】このように請求項１に係る金属配線の形成
方法においては、反射防止膜と金属膜とのエッチングレ
ートが等しくなる条件で反射防止膜及び金属膜をエッチ
ングすることにより、反射防止膜の平坦な表面を転写す
る形でエッチングを進行させることが可能となるため、
金属膜表面に凹凸形状部分があっても、平坦にエッチン
グ除去することができる。従って、針状の残渣を発生さ
せることなく、所定の微細な配線パターンの金属配線を
形成することができる。また、上記請求項１記載の金属
配線の形成方法において、反射防止膜は有機形反射防止
膜であり、第２の工程は、金属膜上に有機系反射防止膜
を塗布して、有機系反射防止膜の表面を平坦にする工程
であるのが好ましい。反射防止膜として有機系塗布膜を
使用することにより、金属膜上に形成する反射防止膜の
表面を容易に平坦化することができる。
方法においては、反射防止膜と金属膜とのエッチングレ
ートが等しくなる条件で反射防止膜及び金属膜をエッチ
ングすることにより、反射防止膜の平坦な表面を転写す
る形でエッチングを進行させることが可能となるため、
金属膜表面に凹凸形状部分があっても、平坦にエッチン
グ除去することができる。従って、針状の残渣を発生さ
せることなく、所定の微細な配線パターンの金属配線を
形成することができる。また、上記請求項１記載の金属
配線の形成方法において、反射防止膜は有機形反射防止
膜であり、第２の工程は、金属膜上に有機系反射防止膜
を塗布して、有機系反射防止膜の表面を平坦にする工程
であるのが好ましい。反射防止膜として有機系塗布膜を
使用することにより、金属膜上に形成する反射防止膜の
表面を容易に平坦化することができる。
【００１５】また、上記の金属配線の形成方法におい
て、第４の工程の後、レジストをマスクとして、第４の
工程におけるエッチングよりもレジストに対する金属膜
の選択比が高い条件により、金属膜をエッチングする第
５の工程を有するものとすることができる。反射防止膜
と金属膜とのエッチングレートが等しくなる条件で反射
防止膜及び金属膜をエッチングして、金属膜表面の凹凸
形状部分を平坦にエッチング除去した後、レジストに対
する金属膜の選択比が高い条件で金属膜をエッチングす
ることにより、レジストの微細な配線パターンを忠実に
転写することが可能となるため、針状の残渣を発生させ
ることなく、所定の微細な配線パターンの金属配線を形
成することができる。
て、第４の工程の後、レジストをマスクとして、第４の
工程におけるエッチングよりもレジストに対する金属膜
の選択比が高い条件により、金属膜をエッチングする第
５の工程を有するものとすることができる。反射防止膜
と金属膜とのエッチングレートが等しくなる条件で反射
防止膜及び金属膜をエッチングして、金属膜表面の凹凸
形状部分を平坦にエッチング除去した後、レジストに対
する金属膜の選択比が高い条件で金属膜をエッチングす
ることにより、レジストの微細な配線パターンを忠実に
転写することが可能となるため、針状の残渣を発生させ
ることなく、所定の微細な配線パターンの金属配線を形
成することができる。
【００１６】また、上記の金属配線の形成方法におい
て、第４の工程におけるエッチングが、塩素系ガス及び
フッ素系ガスを含むエッチングガスを使用するドライエ
ッチングであることが好ましい。このようにレジストを
マスクとする反射防止膜及び金属膜のエッチングとして
ドライエッチングを用いることにより、高精度で再現性
がよく、微細加工性に優れているドライエッチングの利
点を活用することができると共に、エッチングガスの組
成を調整して反射防止膜と金属膜とのエッチングレート
が等しくなる条件に設定することが容易に可能である。
従って、反射防止膜の平坦な表面を転写する形でエッチ
ングを進行させることができ、金属膜表面の凹凸形状部
分があっても、平坦にエッチング除去することができ
る。
て、第４の工程におけるエッチングが、塩素系ガス及び
フッ素系ガスを含むエッチングガスを使用するドライエ
ッチングであることが好ましい。このようにレジストを
マスクとする反射防止膜及び金属膜のエッチングとして
ドライエッチングを用いることにより、高精度で再現性
がよく、微細加工性に優れているドライエッチングの利
点を活用することができると共に、エッチングガスの組
成を調整して反射防止膜と金属膜とのエッチングレート
が等しくなる条件に設定することが容易に可能である。
従って、反射防止膜の平坦な表面を転写する形でエッチ
ングを進行させることができ、金属膜表面の凹凸形状部
分があっても、平坦にエッチング除去することができ
る。
【００１７】また、上記の金属配線の形成方法におい
て、第５の工程におけるエッチングは、塩素系ガス及び
フッ素系ガスを含むエッチングガスを使用するドライエ
ッチングであるのが好ましい。このように、第５の工程
におけるエッチングにドライエッチングを用いることに
より、高精度で再現性がよく、微細加工性に優れている
ドライエッチングの利点を活用することができると共
に、エッチングガスの組成を調整してレジストに対する
金属膜の選択比が高い条件に設定することが容易に可能
である。従って、レジストの微細な配線パターンを忠実
に転写することが可能となるため、所定の微細な配線パ
ターンの金属配線を形成することができる。
て、第５の工程におけるエッチングは、塩素系ガス及び
フッ素系ガスを含むエッチングガスを使用するドライエ
ッチングであるのが好ましい。このように、第５の工程
におけるエッチングにドライエッチングを用いることに
より、高精度で再現性がよく、微細加工性に優れている
ドライエッチングの利点を活用することができると共
に、エッチングガスの組成を調整してレジストに対する
金属膜の選択比が高い条件に設定することが容易に可能
である。従って、レジストの微細な配線パターンを忠実
に転写することが可能となるため、所定の微細な配線パ
ターンの金属配線を形成することができる。
【００１８】また、上記の金属配線の形成方法におい
て、金属膜は高融点金属膜であるのが好ましい。このよ
うに金属配線の形成方法において、金属膜として高融点
金属膜を用いることにより、所定の微細な配線パターン
の高融点金属配線を形成することができる。従って、電
気抵抗が低く、耐熱性に優れている高融点金属の利点を
活用した半導体装置の製造に寄与することができる。
て、金属膜は高融点金属膜であるのが好ましい。このよ
うに金属配線の形成方法において、金属膜として高融点
金属膜を用いることにより、所定の微細な配線パターン
の高融点金属配線を形成することができる。従って、電
気抵抗が低く、耐熱性に優れている高融点金属の利点を
活用した半導体装置の製造に寄与することができる。
【００１９】また、上記の金属配線の形成方法におい
て、高融点金属膜としてタングステン膜を用いるのが好
ましい。このように上記金属配線の形成方法において、
高融点金属膜としてタングステン膜を用いることによ
り、所定の微細な配線パターンのタングステン配線を形
成することができる。
て、高融点金属膜としてタングステン膜を用いるのが好
ましい。このように上記金属配線の形成方法において、
高融点金属膜としてタングステン膜を用いることによ
り、所定の微細な配線パターンのタングステン配線を形
成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図１乃至図４は、それ
ぞれ本発明の一の実施の形態に係るタングステン配線の
形成方法を説明するための工程断面図である。基板１０
上にシリコン酸化膜１２を形成した後、このシリコン酸
化膜１２上に、このシリコン酸化膜１２とタングステン
膜との密着性を改善するためのチタン系材料からなる中
間膜１４を形成する。そしてこのチタン系材料からなる
中間膜１４上に、ＣＶＤ法を用いてタングステン膜１６
を形成する。
本発明の実施の形態を説明する。図１乃至図４は、それ
ぞれ本発明の一の実施の形態に係るタングステン配線の
形成方法を説明するための工程断面図である。基板１０
上にシリコン酸化膜１２を形成した後、このシリコン酸
化膜１２上に、このシリコン酸化膜１２とタングステン
膜との密着性を改善するためのチタン系材料からなる中
間膜１４を形成する。そしてこのチタン系材料からなる
中間膜１４上に、ＣＶＤ法を用いてタングステン膜１６
を形成する。
【００２１】続いて、このタングステン膜１６上に、有
機反射防止膜１８を塗布する。このとき、タングステン
膜表面に凸凹があるものの、有機反射防止膜１８を塗布
した段階で表面は平坦化される。そしてこの平坦化され
た有機反射防止膜１８上に、リソグラフィ法を用いて、
配線パターンにパターニングしたレジスト２０を形成す
る。このとき、タングステン膜１６上には有機反射防止
膜１８が形成されていることにより、タングステン膜表
面の凹凸による露光光の反射が低減されるため、パター
ン解像度が改善され、所定の微細な配線パターンのレジ
スト２０を形成することができる（図１参照）。
機反射防止膜１８を塗布する。このとき、タングステン
膜表面に凸凹があるものの、有機反射防止膜１８を塗布
した段階で表面は平坦化される。そしてこの平坦化され
た有機反射防止膜１８上に、リソグラフィ法を用いて、
配線パターンにパターニングしたレジスト２０を形成す
る。このとき、タングステン膜１６上には有機反射防止
膜１８が形成されていることにより、タングステン膜表
面の凹凸による露光光の反射が低減されるため、パター
ン解像度が改善され、所定の微細な配線パターンのレジ
スト２０を形成することができる（図１参照）。
【００２２】次いで、例えばＥＣＲ（Electron Cyclotr
on Resonance；電子サイクロトロン共鳴）タイプのドラ
イエッチング装置を用いて第１ステップのドライエッチ
ングを行う。即ち、配線パターンにパターニングしたレ
ジスト２０をマスクとして、有機反射防止膜１８及びタ
ングステン膜１６を連続的に選択エッチングする。この
とき、有機反射防止膜１８及びタングステン膜１６のエ
ッチングレートが概略等しくなる条件により、即ち有機
反射防止膜１８とタングステン膜１６との選択比が十分
に低い条件により、この第１ステップのドライエッチン
グを行う点に本実施の形態の特徴がある。従って、有機
反射防止膜１８のみならず、有機反射防止膜１８とタン
グステン膜１６との境界の凹凸形状の部分においても、
有機反射防止膜１８の平坦な表面が転写される形でエッ
チングが進行する。そのため、タングステン膜１６表面
の凹凸形状部分を十分に除去した段階で第１ステップの
エッチングを終了すると、露出したタングステン膜１６
表面は平坦化されている（図２参照）。
on Resonance；電子サイクロトロン共鳴）タイプのドラ
イエッチング装置を用いて第１ステップのドライエッチ
ングを行う。即ち、配線パターンにパターニングしたレ
ジスト２０をマスクとして、有機反射防止膜１８及びタ
ングステン膜１６を連続的に選択エッチングする。この
とき、有機反射防止膜１８及びタングステン膜１６のエ
ッチングレートが概略等しくなる条件により、即ち有機
反射防止膜１８とタングステン膜１６との選択比が十分
に低い条件により、この第１ステップのドライエッチン
グを行う点に本実施の形態の特徴がある。従って、有機
反射防止膜１８のみならず、有機反射防止膜１８とタン
グステン膜１６との境界の凹凸形状の部分においても、
有機反射防止膜１８の平坦な表面が転写される形でエッ
チングが進行する。そのため、タングステン膜１６表面
の凹凸形状部分を十分に除去した段階で第１ステップの
エッチングを終了すると、露出したタングステン膜１６
表面は平坦化されている（図２参照）。
【００２３】次いで、レジスト２０をマスクとして、表
面が平坦化された残りのタングステン膜１６を選択エッ
チングする第２ステップのドライエッチングを行う。こ
の第２ステップのドライエッチングは、タングステン膜
１６のエッチングレートがレジスト２０のエッチングレ
ートよりも十分に大きい条件により、即ちレジスト２０
に対するタングステン膜１６の選択比が十分に高い条件
により行う点に特徴がある。従って、レジスト２０に対
して選択比のあるタングステン膜１６の加工が可能とな
るため、レジスト２０の微細な配線パターンを忠実に転
写することができる。
面が平坦化された残りのタングステン膜１６を選択エッ
チングする第２ステップのドライエッチングを行う。こ
の第２ステップのドライエッチングは、タングステン膜
１６のエッチングレートがレジスト２０のエッチングレ
ートよりも十分に大きい条件により、即ちレジスト２０
に対するタングステン膜１６の選択比が十分に高い条件
により行う点に特徴がある。従って、レジスト２０に対
して選択比のあるタングステン膜１６の加工が可能とな
るため、レジスト２０の微細な配線パターンを忠実に転
写することができる。
【００２４】また、この第２ステップのドライエッチン
グにおいても、そのエッチング開始の段階で既にタング
ステン膜１６のエッチング面が平坦となっているため、
平坦な表面が転写される形でタングステン膜１６のエッ
チングが進行する。そしてこの第２ステップのドライエ
ッチングにより、残りのタングステン膜１６及びチタン
系材料からなる中間膜１４をエッチング除去する（図３
参照）。
グにおいても、そのエッチング開始の段階で既にタング
ステン膜１６のエッチング面が平坦となっているため、
平坦な表面が転写される形でタングステン膜１６のエッ
チングが進行する。そしてこの第２ステップのドライエ
ッチングにより、残りのタングステン膜１６及びチタン
系材料からなる中間膜１４をエッチング除去する（図３
参照）。
【００２５】次いで、レジスト２０を除去する。こうし
て基板１０上のシリコン酸化膜１２上に、チタン系材料
からなる中間膜１４を介して、所定の微細な配線パター
ンのタングステン配線１６ａを形成する（図４参照）。
て基板１０上のシリコン酸化膜１２上に、チタン系材料
からなる中間膜１４を介して、所定の微細な配線パター
ンのタングステン配線１６ａを形成する（図４参照）。
【００２６】このように本実施の形態に係るタングステ
ン配線の形成方法によれば、有機反射防止膜１８とタン
グステン膜１６とのエッチングレートが等しくなる第１
ステップのドライエッチングにより、有機反射防止膜１
８の平坦な表面が転写される形でエッチングを進行させ
ることができ、有機反射防止膜１８及びタングステン膜
１６表面の凹凸形状の部分をエッチング除去した段階
で、タングステン膜１６表面を平坦化することができ
る。このため、タングステン膜１６表面の凹部に有機反
射防止膜１８が残存することはない。
ン配線の形成方法によれば、有機反射防止膜１８とタン
グステン膜１６とのエッチングレートが等しくなる第１
ステップのドライエッチングにより、有機反射防止膜１
８の平坦な表面が転写される形でエッチングを進行させ
ることができ、有機反射防止膜１８及びタングステン膜
１６表面の凹凸形状の部分をエッチング除去した段階
で、タングステン膜１６表面を平坦化することができ
る。このため、タングステン膜１６表面の凹部に有機反
射防止膜１８が残存することはない。
【００２７】次いで、このエッチング面が平坦化されて
いる残りのタングステン膜１６について、レジスト２０
に対するタングステン膜１６の選択比が十分に高い第２
ステップのドライエッチングを行うことにより、レジス
ト２０の微細な配線パターンを忠実に転写することがで
き、所定の微細な配線パターンのタングステン配線１６
ａを高精度に形成することができる。そしてこの形成さ
れたタングステン配線１６ａには、タングステン膜１６
表面の凹部に有機反射防止膜１８が残存することに起因
する針状の残渣は発生していないため、その信頼性も高
くなる。
いる残りのタングステン膜１６について、レジスト２０
に対するタングステン膜１６の選択比が十分に高い第２
ステップのドライエッチングを行うことにより、レジス
ト２０の微細な配線パターンを忠実に転写することがで
き、所定の微細な配線パターンのタングステン配線１６
ａを高精度に形成することができる。そしてこの形成さ
れたタングステン配線１６ａには、タングステン膜１６
表面の凹部に有機反射防止膜１８が残存することに起因
する針状の残渣は発生していないため、その信頼性も高
くなる。
【００２８】なお、ここでは、有機反射防止膜１８及び
タングステン膜１６表面をエッチングする第１ステップ
のドライエッチと、残りのタングステン膜１６をエッチ
ングする第２ステップのドライエッチとを組み合わせて
いるが、第１ステップのドライエッチのみを用いた場合
でも、針状の残渣を発生させることなくタングステン膜
１６をエッチングすることは可能である。但し、有機反
射防止膜１８とタングステン膜１６とのエッチングレー
トが等しくなる第１ステップのドライエッチは、レジス
ト２０に対しても選択比が低いことが通例であるため、
レジスト２０の微細な配線パターンを忠実に転写するこ
とは非常に困難である。従って、本実施の形態において
は、有機反射防止膜１８とタングステン膜１６とのエッ
チングレートが等しくなる第１ステップのドライエッチ
とレジスト２０に対するタングステン膜１６の選択比が
十分に高い第２ステップのドライエッチとの組み合わせ
ることにより、微細な配線パターンのタングステン配線
１６ａを高精度に形成することとした。
タングステン膜１６表面をエッチングする第１ステップ
のドライエッチと、残りのタングステン膜１６をエッチ
ングする第２ステップのドライエッチとを組み合わせて
いるが、第１ステップのドライエッチのみを用いた場合
でも、針状の残渣を発生させることなくタングステン膜
１６をエッチングすることは可能である。但し、有機反
射防止膜１８とタングステン膜１６とのエッチングレー
トが等しくなる第１ステップのドライエッチは、レジス
ト２０に対しても選択比が低いことが通例であるため、
レジスト２０の微細な配線パターンを忠実に転写するこ
とは非常に困難である。従って、本実施の形態において
は、有機反射防止膜１８とタングステン膜１６とのエッ
チングレートが等しくなる第１ステップのドライエッチ
とレジスト２０に対するタングステン膜１６の選択比が
十分に高い第２ステップのドライエッチとの組み合わせ
ることにより、微細な配線パターンのタングステン配線
１６ａを高精度に形成することとした。
【００２９】また、上記実施の形態に係るタングステン
配線の形成方法においては、反射防止膜として有機反射
防止膜１８を用いているが、有機系、無機系を問わず、
露光光の反射を防止することが可能な膜であれば、特に
制限はない。また、タングステン配線１６ａを形成する
場合を示しているが、この場合に限定する必要はなく、
モリブデン（Ｍｏ）等の他の高融点金属を材料とする配
線の形成についても、本発明を適用することが可能であ
る。更に、高融点金属に限定されず、表面モホロジーの
悪い金属を材料とする配線の形成についても、本発明を
適用することが可能である。
配線の形成方法においては、反射防止膜として有機反射
防止膜１８を用いているが、有機系、無機系を問わず、
露光光の反射を防止することが可能な膜であれば、特に
制限はない。また、タングステン配線１６ａを形成する
場合を示しているが、この場合に限定する必要はなく、
モリブデン（Ｍｏ）等の他の高融点金属を材料とする配
線の形成についても、本発明を適用することが可能であ
る。更に、高融点金属に限定されず、表面モホロジーの
悪い金属を材料とする配線の形成についても、本発明を
適用することが可能である。
【００３０】
【実施例】上記実施の形態において述べた第１ステップ
及び第２ステップのドライエッチングについて、その具
体的な条件を説明する。 （第１の実施例） 有機反射防止膜１８とタングステン膜１６とのエッチン
グレートが等しくなる第１ステップのドライエッチング
は、ＥＣＲタイプのドライエッチング装置を用いて、次
の条件により行う。即ち、 エッチングガス：Ｃｌ2／ＳＦ6＝１００／１００ｓｃｃ
ｍ 圧力：２Ｐａ（パスカル、１Ｐａ＝７．５×１０-3ｔｏ
ｒｒ） マイクロ波パワー：１６００Ｗ ＲＦバイアス：４０Ｗ である。この条件下でのタングステン膜１６と有機反射
防止膜１８のエッチングレートはそれぞれ４００ｎｍ／
分である。従って、有機反射防止膜１８の平坦な表面が
転写される形でエッチングが進行し、タングステン膜１
６表面の凹凸形状も平坦化される形でエッチング除去さ
れる。
及び第２ステップのドライエッチングについて、その具
体的な条件を説明する。 （第１の実施例） 有機反射防止膜１８とタングステン膜１６とのエッチン
グレートが等しくなる第１ステップのドライエッチング
は、ＥＣＲタイプのドライエッチング装置を用いて、次
の条件により行う。即ち、 エッチングガス：Ｃｌ2／ＳＦ6＝１００／１００ｓｃｃ
ｍ 圧力：２Ｐａ（パスカル、１Ｐａ＝７．５×１０-3ｔｏ
ｒｒ） マイクロ波パワー：１６００Ｗ ＲＦバイアス：４０Ｗ である。この条件下でのタングステン膜１６と有機反射
防止膜１８のエッチングレートはそれぞれ４００ｎｍ／
分である。従って、有機反射防止膜１８の平坦な表面が
転写される形でエッチングが進行し、タングステン膜１
６表面の凹凸形状も平坦化される形でエッチング除去さ
れる。
【００３１】レジスト２０に対するタングステン膜１６
の選択比が十分に高い第２ステップのドライエッチは、
同じくＥＣＲタイプのドライエッチング装置を用いて、
次の条件により行う。即ち、 エッチングガス：Ｃｌ2 ／ＳＦ6 ／Ａｒ＝５０／３００
／２００sccm 圧力：２Ｐａ マイクロ波パワー：１６００Ｗ ＲＦバイアス：３０Ｗ である。この条件下でのタングステン膜１６とレジスト
膜２０のエッチングレートはそれぞれ７００ｎｍ／分と
２５０ｎｍ／分である。従って、上記第１ステップのド
ライエッチ後の残りのタングステン膜１６について、レ
ジスト２０に対する選択比の高い加工が可能となり、所
定の微細な配線パターンのタングステン配線１６ａを形
成することができる。
の選択比が十分に高い第２ステップのドライエッチは、
同じくＥＣＲタイプのドライエッチング装置を用いて、
次の条件により行う。即ち、 エッチングガス：Ｃｌ2 ／ＳＦ6 ／Ａｒ＝５０／３００
／２００sccm 圧力：２Ｐａ マイクロ波パワー：１６００Ｗ ＲＦバイアス：３０Ｗ である。この条件下でのタングステン膜１６とレジスト
膜２０のエッチングレートはそれぞれ７００ｎｍ／分と
２５０ｎｍ／分である。従って、上記第１ステップのド
ライエッチ後の残りのタングステン膜１６について、レ
ジスト２０に対する選択比の高い加工が可能となり、所
定の微細な配線パターンのタングステン配線１６ａを形
成することができる。
【００３２】（第２の実施例）
有機反射防止膜１８とタングステン膜１６とのエッチン
グレートが等しくなる第１ステップのドライエッチング
は、ＥＣＲタイプのドライエッチング装置を用いて、次
の条件により行う。即ち、 エッチングガス：Ｃｌ2／ＳＦ6／Ａｒ＝５０／３００／
２００ｓｃｃｍ 圧力：２Ｐａ マイクロ波パワー：１６００Ｗ ＲＦバイアス：７０Ｗ である。上記第１の実施例における第１ステップのドラ
イエッチングと比較すると、ＲＦバイアス、即ち基板バ
イアスが３０Ｗから７０Ｗに高くなっている点に特徴が
ある。この条件下でのタングステン膜１６と有機反射防
止膜１８のエッチングレートはそれぞれ７００ｎｍ／分
である。従って、エッチング速度が速くなる点を除けば
上記第１の実施例における第１ステップのドライエッチ
ングと同様にして、有機反射防止膜１８の平坦な表面が
転写される形でエッチングが進行し、タングステン膜１
６表面の凹凸形状も平坦化される形でエッチング除去さ
れる。
グレートが等しくなる第１ステップのドライエッチング
は、ＥＣＲタイプのドライエッチング装置を用いて、次
の条件により行う。即ち、 エッチングガス：Ｃｌ2／ＳＦ6／Ａｒ＝５０／３００／
２００ｓｃｃｍ 圧力：２Ｐａ マイクロ波パワー：１６００Ｗ ＲＦバイアス：７０Ｗ である。上記第１の実施例における第１ステップのドラ
イエッチングと比較すると、ＲＦバイアス、即ち基板バ
イアスが３０Ｗから７０Ｗに高くなっている点に特徴が
ある。この条件下でのタングステン膜１６と有機反射防
止膜１８のエッチングレートはそれぞれ７００ｎｍ／分
である。従って、エッチング速度が速くなる点を除けば
上記第１の実施例における第１ステップのドライエッチ
ングと同様にして、有機反射防止膜１８の平坦な表面が
転写される形でエッチングが進行し、タングステン膜１
６表面の凹凸形状も平坦化される形でエッチング除去さ
れる。
【００３３】レジスト２０に対するタングステン膜１６
の選択比が十分に高い第２ステップのドライエッチは、
上記第１の実施例における第２ステップのドライエッチ
ングと同様の条件により行う。即ち、 エッチングガス：Ｃｌ2 ／ＳＦ6 ／Ａｒ＝５０／３００
／２００sccm 圧力：２Ｐａ マイクロ波パワー：１６００Ｗ ＲＦバイアス：３０Ｗ である。
の選択比が十分に高い第２ステップのドライエッチは、
上記第１の実施例における第２ステップのドライエッチ
ングと同様の条件により行う。即ち、 エッチングガス：Ｃｌ2 ／ＳＦ6 ／Ａｒ＝５０／３００
／２００sccm 圧力：２Ｐａ マイクロ波パワー：１６００Ｗ ＲＦバイアス：３０Ｗ である。
【００３４】なお、上記第１及び第２の実施例において
は、有機反射防止膜１８とタングステン膜１６とのエッ
チングレートを等しくしたり、レジスト２０に対するタ
ングステン膜１６の選択比を十分に高くしたりすること
を、主にエッチングガスの塩素系ガスとフッ素系ガスと
の組成比を変えることにより実現しているが、こうした
エッチングガスの組成を変化させることによるだけでな
く、レジスト２０のエッチング速度を上昇させるガス系
を添加することによっても選択比の調整を行うことが可
能である。
は、有機反射防止膜１８とタングステン膜１６とのエッ
チングレートを等しくしたり、レジスト２０に対するタ
ングステン膜１６の選択比を十分に高くしたりすること
を、主にエッチングガスの塩素系ガスとフッ素系ガスと
の組成比を変えることにより実現しているが、こうした
エッチングガスの組成を変化させることによるだけでな
く、レジスト２０のエッチング速度を上昇させるガス系
を添加することによっても選択比の調整を行うことが可
能である。
【００３５】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る金属配線の形成方法によれば、レジストをマスクとし
て、反射防止膜と金属膜とのエッチングレートが等しく
なる条件により反射防止膜及び金属膜をエッチングする
工程を含んでいるため、反射防止膜の平坦な表面を転写
する形でエッチングを進行させることが可能となり、金
属膜表面の凹凸形状部分があっても、平坦にエッチング
除去することができる。また、この金属膜表面の凹凸形
状部分を平坦にエッチング除去した後、レジストに対す
る金属膜の選択比が高い条件により金属膜をエッチング
する工程を有するため、レジストの微細な配線パターン
を忠実に転写することが可能となる。従って、金属膜表
面の凹部に反射防止膜が残存することに起因する針状の
残渣を発生させることなく高い信頼性をもって、微細な
配線パターンの金属配線を高精度に形成することができ
る。本発明に係る金属配線の形成方法は、表面モホロジ
ーの悪い金属を材料とする配線を形成する際に適用する
ことができるが、高融点金属配線、例えばタングステン
配線の微細な配線パターンを形成する際に特に有用であ
る。
る金属配線の形成方法によれば、レジストをマスクとし
て、反射防止膜と金属膜とのエッチングレートが等しく
なる条件により反射防止膜及び金属膜をエッチングする
工程を含んでいるため、反射防止膜の平坦な表面を転写
する形でエッチングを進行させることが可能となり、金
属膜表面の凹凸形状部分があっても、平坦にエッチング
除去することができる。また、この金属膜表面の凹凸形
状部分を平坦にエッチング除去した後、レジストに対す
る金属膜の選択比が高い条件により金属膜をエッチング
する工程を有するため、レジストの微細な配線パターン
を忠実に転写することが可能となる。従って、金属膜表
面の凹部に反射防止膜が残存することに起因する針状の
残渣を発生させることなく高い信頼性をもって、微細な
配線パターンの金属配線を高精度に形成することができ
る。本発明に係る金属配線の形成方法は、表面モホロジ
ーの悪い金属を材料とする配線を形成する際に適用する
ことができるが、高融点金属配線、例えばタングステン
配線の微細な配線パターンを形成する際に特に有用であ
る。
【図１】本発明の一の実施の形態に係るタングステン配
線の形成方法を説明するための工程断面図（その１）で
ある。
線の形成方法を説明するための工程断面図（その１）で
ある。
【図２】本発明の一の実施の形態に係るタングステン配
線の形成方法を説明するための工程断面図（その２）で
ある。
線の形成方法を説明するための工程断面図（その２）で
ある。
【図３】本発明の一の実施の形態に係るタングステン配
線の形成方法を説明するための工程断面図（その３）で
ある。
線の形成方法を説明するための工程断面図（その３）で
ある。
【図４】本発明の一の実施の形態に係るタングステン配
線の形成方法を説明するための工程断面図（その４）で
ある。
線の形成方法を説明するための工程断面図（その４）で
ある。
【図５】従来のタングステン配線の形成方法を説明する
ための工程断面図（その１）である。
ための工程断面図（その１）である。
【図６】従来のタングステン配線の形成方法を説明する
ための工程断面図（その２）である。
ための工程断面図（その２）である。
１０……基板、１２……シリコン酸化膜、１４……チタ
ン系材料からなる中間膜、１６……タングステン膜、１
６ａ……タングステン配線、１８……有機反射防止膜、
２０……レジスト、２２……タングステン付着部。
ン系材料からなる中間膜、１６……タングステン膜、１
６ａ……タングステン配線、１８……有機反射防止膜、
２０……レジスト、２２……タングステン付着部。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3065
H01L 21/027
H01L 21/28
H01L 21/3213
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に、金属膜を形成する第１の工程
と、 前記金属膜上に、表面が平坦な反射防止膜を形成する第
２の工程と、 前記反射防止膜上に、所定の形状にパターニングしたレ
ジストを形成する第３の工程と、 前記レジストをマスクとして、前記反射防止膜と前記金
属膜とのエッチングレートが等しくなる条件により、前
記反射防止膜及び前記金属膜をエッチングする第４の工
程とを含む 金属配線の形成方法において、 前記第４の工程の後、前記レジストをマスクとして、前
記第４の工程におけるエッチングよりも前記レジストに
対する前記金属膜の選択比が高い条件により、前記金属
膜をエッチングする第５の工程を有することを特徴とす
る金属配線の形成方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の金属配線の形成方法にお
いて、 前記反射防止膜が、有機系反射防止膜であり、 前記第２の工程が、前記金属膜上に有機系反射防止膜を
塗布して、前記有機系反射防止膜の表面を平坦にする工
程であることを特徴とする金属配線の形成方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の金属配線の形
成方法において、 前記第４の工程におけるエッチングが、塩素系ガス及び
フッ素系ガスを含むエッチングガスを使用するドライエ
ッチングであることを特徴とする金属配線の形成方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の金属
配線の形成方法において、 前記第５の工程におけるエッチングが、塩素系ガス及び
フッ素系ガスを含むエッチングガスを使用するドライエ
ッチングであることを特徴とする金属配線の形成方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の金属
配線の形成方法において、 前記金属膜が、高融点金属膜であることを特徴とする金
属配線の形成方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の金属配線の形成方法にお
いて、 前記高融点金属膜が、タングステン膜であることを特徴
とする金属配線の形成方法。
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