JPH01186622A - ドライエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ドライエチング方法に係り、特にアルミニウ
ムのドライエツチング方法の改良に関する。

（従来の技術） 近年の半導体装置の製造においては、反応性イオンエツ
チングは、シリコン等の半導体基板、ＡＪ等の金属配線
、あるいは絶縁膜のエツチング等の微細加工を行なう上
で中心となっている。前記反応性イオンエツチングを行
なうには、例えば一対の対向する平行平板の電極を備え
る真空容器の前記電極の一方に被エツチング材料を載置
し、前記容器内にハロゲン元素を含有する反応性ガスを
導入し、前記電極に高周波電力を印加してプラズマを発
生せしめ、これにより生じたイオンを主に利用して前記
被エツチング材料のエツチングを行う。高周波電力の印
加された電極は通常陰極であり、この表面に形成される
シースに生じる直流電場によってイオンが加速され、試
料表面を衝撃しイオン促進化学反応が進むことにより、
方向性のエツチングが達成される。

しかしながら、前記反応性イオンエツチングは、エツチ
ングマスクであるレジストに対する工、チング速度比が
一般に小さい。これは、反応性イオンエツチングの特徴
であるイオン衝撃によってレジストが励起または分解さ
れるためである。特に、アルミニウム膜等のエツチング
を行なう場合、前記アルミニウム上に形成されるレジス
トパターンのエツチング速度が速く、アルミニウム膜と
の速度比は、工ないし２程度しか得られない。そのため
、アルミニウム膜のエツチング中に、レジストパターン
が両端から後退し、テーパ状となってアルミニウム膜の
パターンの寸法制御性が著しく損なわれていた。そのた
め、アルミニウム膜の微細なパターンを形成するために
、前記レジストパターンの材料のエツチング速度をアル
ミニウム膜のエツチング速度に対して相対的に抑制する
ドライエツチング方法が望まれていた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記従来の課題を鑑み、アルミニウム膜のド
ライエツチング方法において、レジストパターンのエツ
チング速度がアルミニウム膜のエツチング速度に比較し
て、相対的に抑制することにより、前記アルミニウム膜
のパターンの寸法制御性を良好にすることを目的とする
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために表面にレジストパ
ターンが形成されたアルミニウム膜のドライエツチング
方法において、エツチングガスとして塩素を含有するガ
スと塩基性ガスあるいは放電により塩基性ガスを生じる
の混合ガスにより前記アルミニウム膜のパターンエツチ
ングを行なうことを特徴とする。

（作用） 本発明者は、アルミニウム膜のエツチング中のレジスト
パターンのエツチング速度を抑制できる添加ガスを検討
した結果、アンモニアのごとき塩基性のガスを添加する
と、レジストパターンの工、チング速度が著しく低下す
ることが見いだされた。具体的には塩基性のガスとして
、アンモニア、アミン、あるいは放電してアンモニアや
アミンを形成する水素と窒素の混合ガス等を塩素を主体
とするエツチングガス中に添加することにより、前記レ
ジストのエツチング速度が抑制できることを見出した。

さらに、本発明者は、エツチング材料によるレジストの
エツチング速度の差異を詳細に検討した。

第１図は、マグネトロン放電を利用したエツチング装置
を用い、第２図に示す如く、第５インチウェハの左半分
の領域（１）にアルミニウム、シリコンまたはレジスト
が堆積され、右半分の領域（２）にレジスト膜の形成さ
れたウニへ片（３）を試料として塩素ガスによりエツチ
ングを行った結果の前記右側のレジスト２の残留膜厚を
ウェハの中央部からの距離に対してプロットした特性図
である。この図から左側の材料１０種類によって、右側
のレジスト２のエツチング速度が異なり、アルミニウム
の場合、レジストの残留膜厚が極めて薄いことがわかる
。すなわち、レジストのエツチング速度は、著しく速い
、また、アルミニウムに近い領域はど残留膜厚が薄い。

これは、エツチング生成の影曽によるものであるが、ア
ルミニウムのエツチング生成物は、三塩化アルミニウム
Ａ　Ｉ　Ｃ１，が主である。ＡｌＣｌ、は、ルイス酸で
あるが、これにアンモニアの如き塩基性のガスを作用さ
せて、中和せしめレジストに対する活性を抑制すること
ができる。従って、レジストのエツチング速度を低減せ
しめてアルミニウムのパターン精度を向上できるつ （実施例） 本発明による一実施例を以下図面を用いて説明する。

まず本発明を実施するにあたり使用したマグネトロンエ
ツチング装置の概略図を第３図に示した。

真空容器１１の中には、陰極１２とこれに対向する陽極
１３を備える。陽極１３の直上には、永久磁石のセット
１４を備え、この磁石から陰極１２ヘ向かって供給され
る漏洩磁場７と陰極シースの電場とが直交する領域で電
子がサイクロイド運動し１マグネトロンプラズマを発生
する。前記マグネトロンプラズマは、磁石１４の移動手
段９により、磁場７を相対的に移動せしめることにより
、陰極１２上に試料１７の全面を均一にエツチングでき
るように発生される。エツチングガスは、ガス導入管１
５から導入され、排気口１６から排気される。陰極１２
には、高周波電源１９から１３゜５６ＭＨｚの高周波電
力が印加される。１８はマ、テング回路であり、陰極１
２及び陽極１３内には、冷却水導入管１０が配置され、
前記陰極１２及び陽極１３が冷却されるものとなってい
る。

第４図は、本発明の一実施例を実施するにあたり、用い
たエツチング試料の断面を示す図である。

この試、料は、まずＰ型、比抵抗６〜８Ωｃｍのシリコ
ン基板２０を熱酸化し、厚さ５ｏｏｏＸの酸化膜２１を
形成し、次ぎに、スパッタリング法によって厚さ１ミク
ロンのアルミニウム膜２２を形成した後、このアルミニ
ウム膜２２の上に、ポジ型７オトレジストを塗布し、露
光現像の処理によりレジストパターン２３を形成するこ
とにより得られる。

この試料を前述した第３［２［に示したエツチング装置
内にいれ、塩素ガスを２０８Ｃｃｍ毎分さらに窒素と水
素を１対３の比率で混合したガスを添加し、圧力を５Ｘ
１０−Ｔｏｒｒに保ち、ＩＷ／ｃｍ２の高周波電力を印
加して３分間エツチングを行う。

そののち、前記エツチング装置から、試料を取り出し、
レジストの残留膜厚を測定し、レジストのエツチング速
度を求めた。

第５図は、前記条件で窒素／水素ガスの混合比の変化に
伴うレジストのエツチング速度の変化を示す特性図であ
る。この図から窒素／水素の混合ガスの添加量の増大に
ともなって、レジストのエツチング速度が低下する。す
なわち、アルミニウムのパターン精度を向上し得ること
がわかる。第６図は、塩素だけでエツチングした場合と
３０％の窒素／水素混合ガスを添加してエツチングした
場合のアルミニウムの寸法変化の統計を示す図である。

第６図（ａ）に示した如く、塩素だけでは、レジストの
膜ぺりが著しいために、アルミニウムのパターン巾はレ
ジストパターンの巾よりも小さくなってしまうのに対し
、第６図（ｂ）に示した如く、本発明による実施例であ
る窒素／水素混合ガスを添加した場合には、アルミニウ
ムの寸法の変化番ま殆どなく、レジストパターン通りに
エツチングされていることが判る。

第７図は、本発明の実施例に使用し得るＪＳＣＲ型ドラ
イドライエツチング装置図である。この装置は、石英製
の放電室７０とそれとは分離されたエツチング室７１か
らなる。放電室７０のまわりには、８７５ガウスの磁場
を発生する磁石７２を備える。マイクロ波は、マイクロ
波電源から放電室７０に供給される。エツチングガスは
、放電室７０にも、エツチング室７１にも導入できるよ
うに配管７４．７５が設けられている。試料７６は、エ
ツチング室７１の中に設置された試料台７６の上に置か
れる。放電室でＢＣＲ放電が起こり、生じたイオンは、
磁場の勾配に沿って押し出され、エツチング試料に照射
される。動作圧力は、１０′ｔｏｒｒ台と低いためラジ
カルの量は少なく、エツチングは主にシャワー状のイオ
ンによって行われる。この装置では、プラズマ電位が低
く、試料は普通電気的に浮いているため、イオンエネル
ギーを小さくすることができる。

ここで、７７はプラズマであり、試料台７６は、冷却手
段７８により冷却されるものとなっている。

また、放電室７０とエツチング室７１の途中にグリッド
を設けてイオンを加速してウエノ１に照射することもで
きる。ガス配管７４から放電室７０に塩素ガスを導入し
、一方、配管７５を用いてアンモニアガスをエツチング
室３１に導入し、圧力を５Ｘ１０’Ｔｏｒｒに保つて２
００Ｗのマイクロ波な放電室７０に印加する。この装置
の場合１０分間のエツチングを行い、前述の場合と同様
にレジストの残留膜厚を測定し、レジストエツチング速
度のアンモニアガス添加量依存性を調べた。その結果、
アンモニア添加によっても先の実施例の窒素／水素混合
ガス添加の場合と同様にレジストのエツチング速度が著
しく低下し、アルミニウムのパターン精度が向上した。

また、グリッドを設け、イオンを加速して照射するイオ
ンシャワーエツチングまたはイオンビームエツチング方
式にしても、エツチング速度の絶対値は異なるが、同様
の効果があることが確認された。

以上本実施例では、窒素／水素混合ガスを用いた場合及
びアンモニアガスを用いた場合について述べたが、ガス
として供給しつる塩基性の化合物または放電によって塩
基性の生成物を生じる、例えば、有機アミン、ヒドラジ
ンなどを用いてもよいことは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明は、アルミニウムのエツチングにおけるレジスト
のエツチング速度を抑制せしめ、レジストの膜Ｍりが抑
制し、アルミニウムのパターン加工精度を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の詳細な説明するための説
明図、第３図は本発明の一実施例を説明するためのドラ
イエツチング装置の概略図、第４閲は、本発明の一実施
例に用いられる試料の断面図、第５図及び第６図は本発
明による実施例の効果を説明するための説明図、第７図
は、本発明に使用される他のドライエツチング装置の概
略図である。 ２０・・・基板、 ２２・・・アルミニュウム膜、 ２３・・・レジストパターン。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　　　松　　山　　光　之 ０　２０　ψ　　６０ 第　　１　　図 第　　４　　図 Ａ／ｚ＋Ｈｚ／Ｕｓ　？Ｎｚ　＋Ｉ−／ｚ　（Ｘ　）萬
　５　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムを含む金属膜上に所望のレジストパ
   ターンを形成し、前記パターンに従って前記金属膜を反
   応性ガスを用いてエッチングするドライエッチング方法
   において、前記反応性ガスとして塩素を含むガスと塩基
   性ガスあるいは放電によって塩基性ガスを生じる混合ガ
   スを用いることを特徴とするドライエッチング方法。
2. （２）前記塩素を含むガスが塩素、四塩化炭素、三塩化
   ホウ素、四塩化珪素、三塩化燐、五塩化燐、塩化水素、
   インタハロゲン化合物のうちのいずれか、あるいはそれ
   らの混合ガスであり、前記塩基性ガスは、アンモニア、
   ヒドラジン、有機アミンのうちのいずれかであり、かつ
   前記放電によって塩基性ガスを生じるガスは窒素と水素
   の混合ガスであることを特徴とする請求項１記載のドラ
   イエッチング方法。