JPH04288827A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
- Publication number
- JPH04288827A JPH04288827A JP7726191A JP7726191A JPH04288827A JP H04288827 A JPH04288827 A JP H04288827A JP 7726191 A JP7726191 A JP 7726191A JP 7726191 A JP7726191 A JP 7726191A JP H04288827 A JPH04288827 A JP H04288827A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- layer
- wafer
- selectivity
- bcl3
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 title claims description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 14
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 40
- 229910015844 BCl3 Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 11
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 6
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 101150008012 Bcl2l1 gene Proteins 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010282 TiON Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
アルミニウム（Ａｌ）系材料層のエッチングにおいて対
レジスト選択性と対下地選択性の向上、および装置のメ
ンテナンスの容易化等を図るものである。
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
アルミニウム（Ａｌ）系材料層のエッチングにおいて対
レジスト選択性と対下地選択性の向上、および装置のメ
ンテナンスの容易化等を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の電極配線材料としては、ア
ルミニウム（Ａｌ）、あるいはこれに１〜２％のシリコ
ン（Ｓｉ）を添加したＡｌ−Ｓｉ合金、さらにストレス
・マイグレーション対策として０．５〜１％の銅（Ｃｕ
）を添加したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金等のＡｌ系材料が広
く使用されている。Ａｌ系材料層のドライエッチングは
、一般に塩素系ガスを使用して行われている。たとえば
、特公昭５９−２２３７４号公報に開示されるＢＣｌ３
／Ｃｌ２ 混合ガスはその代表例である。Ａｌ系材料
層のエッチングにおいて主エッチング種として寄与する
化学種はＣｌ＊ （塩素ラジカル）であるから、本来的
にはＣｌ２ のみを使用すれば良い。しかし、実際のＡ
ｌ系材料層の表面には自然酸化膜が存在しており、これ
を還元しなければ速やかにエッチングは進行しない。ま
た、Ｃｌ＊ のみではエッチングが等方的に進行するの
で、異方性加工を行うためには何らかの形でイオンの寄
与が必要である。ＢＣｌ３ はかかる必要性に鑑みて添
加されているものである。すなわち、ＢＣｌ３ はプラ
ズマ中で強力な還元作用を有する化学種ＢＣｌｘを生成
するため、Ａｌ系材料層の表面の自然酸化膜を還元し、
速やかにエッチング反応を進行させることができる。ま
た、ＢＣｌ３ から生成するＢＣｌｘ ＋ 等のイオン
はレジスト・マスクのフォワード・スパッタリングを促
進し、炭素系の分解生成物をパターン側壁部に堆積させ
るので、この堆積物の側壁保護効果により異方性加工も
可能となる。
ルミニウム（Ａｌ）、あるいはこれに１〜２％のシリコ
ン（Ｓｉ）を添加したＡｌ−Ｓｉ合金、さらにストレス
・マイグレーション対策として０．５〜１％の銅（Ｃｕ
）を添加したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金等のＡｌ系材料が広
く使用されている。Ａｌ系材料層のドライエッチングは
、一般に塩素系ガスを使用して行われている。たとえば
、特公昭５９−２２３７４号公報に開示されるＢＣｌ３
／Ｃｌ２ 混合ガスはその代表例である。Ａｌ系材料
層のエッチングにおいて主エッチング種として寄与する
化学種はＣｌ＊ （塩素ラジカル）であるから、本来的
にはＣｌ２ のみを使用すれば良い。しかし、実際のＡ
ｌ系材料層の表面には自然酸化膜が存在しており、これ
を還元しなければ速やかにエッチングは進行しない。ま
た、Ｃｌ＊ のみではエッチングが等方的に進行するの
で、異方性加工を行うためには何らかの形でイオンの寄
与が必要である。ＢＣｌ３ はかかる必要性に鑑みて添
加されているものである。すなわち、ＢＣｌ３ はプラ
ズマ中で強力な還元作用を有する化学種ＢＣｌｘを生成
するため、Ａｌ系材料層の表面の自然酸化膜を還元し、
速やかにエッチング反応を進行させることができる。ま
た、ＢＣｌ３ から生成するＢＣｌｘ ＋ 等のイオン
はレジスト・マスクのフォワード・スパッタリングを促
進し、炭素系の分解生成物をパターン側壁部に堆積させ
るので、この堆積物の側壁保護効果により異方性加工も
可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｂ
Ｃｌ３ ／Ｃｌ２ 混合ガスには次のような問題点があ
る。 その第一は、メンテナンス性の悪化である。ＢＣｌ３
は排気される途中で酸素と反応してＢ２ Ｏ３ （ホウ
酸）を生成し、この白色粉末がエッチング装置の排気系
統の配管を詰まらせるため、メンテナンスの所要時間が
長くなり、スループットが低下する原因となる。第二の
問題は、ＢＣｌ３ が強い還元性を有しているために、
酸化シリコン等からなる下地絶縁膜が露出した場合にこ
れが還元され、Ｃｌ＊ によるエッチングを受け易くな
ることである。これは、オーバーエッチング時における
顕著な対下地選択性の低下を意味する。第三の問題は、
レジスト・マスクのフォワード・スパッタリングを期待
するためにはある程度大きなイオン入射エネルギーが必
要となるが、これにより当然レジスト選択性は低下する
。さらに、下地絶縁膜が露出してかかる大きなエネルギ
ーを有するイオンにスパッタされると該絶縁膜がパター
ン側壁部に堆積して再付着層を形成することである。こ
の再付着層は多孔質であるため残留塩素を吸蔵し易く、
アフタコロージョンを促進する原因となる。特に近年で
は、Ａｌ系材料層の下層側にバリヤメタルが設けられて
いたり、Ａｌ系材料層にＣｕが添加されている場合が多
く、アフタコロージョン防止の観点からは不利な条件が
揃っているので、塩素の残留の場を提供する再付着層の
形成は極力避けなければならない。
Ｃｌ３ ／Ｃｌ２ 混合ガスには次のような問題点があ
る。 その第一は、メンテナンス性の悪化である。ＢＣｌ３
は排気される途中で酸素と反応してＢ２ Ｏ３ （ホウ
酸）を生成し、この白色粉末がエッチング装置の排気系
統の配管を詰まらせるため、メンテナンスの所要時間が
長くなり、スループットが低下する原因となる。第二の
問題は、ＢＣｌ３ が強い還元性を有しているために、
酸化シリコン等からなる下地絶縁膜が露出した場合にこ
れが還元され、Ｃｌ＊ によるエッチングを受け易くな
ることである。これは、オーバーエッチング時における
顕著な対下地選択性の低下を意味する。第三の問題は、
レジスト・マスクのフォワード・スパッタリングを期待
するためにはある程度大きなイオン入射エネルギーが必
要となるが、これにより当然レジスト選択性は低下する
。さらに、下地絶縁膜が露出してかかる大きなエネルギ
ーを有するイオンにスパッタされると該絶縁膜がパター
ン側壁部に堆積して再付着層を形成することである。こ
の再付着層は多孔質であるため残留塩素を吸蔵し易く、
アフタコロージョンを促進する原因となる。特に近年で
は、Ａｌ系材料層の下層側にバリヤメタルが設けられて
いたり、Ａｌ系材料層にＣｕが添加されている場合が多
く、アフタコロージョン防止の観点からは不利な条件が
揃っているので、塩素の残留の場を提供する再付着層の
形成は極力避けなければならない。
【０００４】このように、従来のＡｌ系材料のエッチン
グにおける問題点の多くはＢＣｌ３ の使用に起因する
ものである。したがって、Ａｌ系材料層のエッチング・
プロセスの全般にわたってＢＣｌ３ を添加したエッチ
ング・ガスを使用することは好ましくないと言える。そ
こで本発明は、上述の諸問題を解決し、対レジスト選択
性、対下地選択性、メンテナンス性に優れ、アフタコロ
ージョンを効果的に防止しながらＡｌ系材料層の異方性
加工を可能とするドライエッチング方法を提供すること
を目的とする。
グにおける問題点の多くはＢＣｌ３ の使用に起因する
ものである。したがって、Ａｌ系材料層のエッチング・
プロセスの全般にわたってＢＣｌ３ を添加したエッチ
ング・ガスを使用することは好ましくないと言える。そ
こで本発明は、上述の諸問題を解決し、対レジスト選択
性、対下地選択性、メンテナンス性に優れ、アフタコロ
ージョンを効果的に防止しながらＡｌ系材料層の異方性
加工を可能とするドライエッチング方法を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は上述の目的を達成するために提案されるもので
あり、被エッチング基板を０℃以下に冷却しながら塩素
系ガスに少なくともＷＦ６ を混合してなるエッチング
・ガスを用いてＡｌ系材料層のエッチングを行うことを
特徴とするものである。
グ方法は上述の目的を達成するために提案されるもので
あり、被エッチング基板を０℃以下に冷却しながら塩素
系ガスに少なくともＷＦ６ を混合してなるエッチング
・ガスを用いてＡｌ系材料層のエッチングを行うことを
特徴とするものである。
【０００６】
【作用】本発明者は、前述の３つの問題点のうちメンテ
ナンス性の悪化と対レジスト選択性，対下地選択性の低
下を回避するためには、ＢＣｌ３ をできる限り使用し
ないで済むプロセスが必要であり、また下地の層間絶縁
膜のスパッタ除去を防止するためには、イオン入射エネ
ルギーが低くても高異方性の達成できるプロセスが必要
であるとの認識に立って検討を進めた。ここで、イオン
入射エネルギーを低減するということは、低バイアス条
件下でレジスト分解生成物の供給が期待できないことを
意味するので、これに代わる材料で側壁保護を行うこと
が必要となる。
ナンス性の悪化と対レジスト選択性，対下地選択性の低
下を回避するためには、ＢＣｌ３ をできる限り使用し
ないで済むプロセスが必要であり、また下地の層間絶縁
膜のスパッタ除去を防止するためには、イオン入射エネ
ルギーが低くても高異方性の達成できるプロセスが必要
であるとの認識に立って検討を進めた。ここで、イオン
入射エネルギーを低減するということは、低バイアス条
件下でレジスト分解生成物の供給が期待できないことを
意味するので、これに代わる材料で側壁保護を行うこと
が必要となる。
【０００７】本発明において、塩素系ガスに少なくとも
ＷＦ６ が添加されてなるエッチング・ガスを使用し、
かつ被エッチング基板を０℃以下に冷却していわゆる低
温エッチングを行うのは、かかる認識にもとづいている
。 すなわち、ＷＦ６ は放電解離によりプラズマ中にＷＦ
ｘ を生成するが、ＷＦｘ は０℃以下では蒸気圧が極
めて低いので、容易にウェハの表面に堆積する。このＷ
Ｆｘ は、ウェハ表面のうちイオンの垂直入射面では直
ちにスパッタ除去されるが、イオンの垂直入射が原理的
に起こらないパターン側壁部では堆積して側壁保護膜を
形成する。つまり、側壁保護膜は気相中からの生成物に
より形成されるため、従来のように高い入射エネルギー
を有するＢＣｌｘ ＋ のようなイオンでレジスト・マ
スクのフォワード・スパッタを起こす必要がないのであ
る。このことは、高いバイアス・パワーを印加しなくと
も高異方性加工が可能となることを意味している。した
がって、対レジスト選択性が向上することはもちろん、
オーバーエッチング時に下地の層間絶縁膜がスパッタさ
れてパターン側壁部に再付着することがなく、アフタコ
ロージョンも防止される。
ＷＦ６ が添加されてなるエッチング・ガスを使用し、
かつ被エッチング基板を０℃以下に冷却していわゆる低
温エッチングを行うのは、かかる認識にもとづいている
。 すなわち、ＷＦ６ は放電解離によりプラズマ中にＷＦ
ｘ を生成するが、ＷＦｘ は０℃以下では蒸気圧が極
めて低いので、容易にウェハの表面に堆積する。このＷ
Ｆｘ は、ウェハ表面のうちイオンの垂直入射面では直
ちにスパッタ除去されるが、イオンの垂直入射が原理的
に起こらないパターン側壁部では堆積して側壁保護膜を
形成する。つまり、側壁保護膜は気相中からの生成物に
より形成されるため、従来のように高い入射エネルギー
を有するＢＣｌｘ ＋ のようなイオンでレジスト・マ
スクのフォワード・スパッタを起こす必要がないのであ
る。このことは、高いバイアス・パワーを印加しなくと
も高異方性加工が可能となることを意味している。した
がって、対レジスト選択性が向上することはもちろん、
オーバーエッチング時に下地の層間絶縁膜がスパッタさ
れてパターン側壁部に再付着することがなく、アフタコ
ロージョンも防止される。
【０００８】もちろん本発明では、ウェハが０℃以下に
冷却されていることにより、一般的な低温エッチングの
メリットも併せて得られる。低温エッチングとは元来、
深さ方向のエッチング速度をイオン・アシスト反応によ
り実用的なレベルに維持したまま、パターン側壁部にお
ける横方向のラジカル反応を凍結もしくは抑制して、比
較的イオン入射エネルギーが低い条件下でも高異方性を
達成しようとする技術である。したがって、Ａｌ系材料
層のエッチングの場合、主エッチング種は塩素系ガスか
ら解離生成するＣｌ＊ であるが、その反応性は通常の
エッチングよりは抑制され、高異方性の達成には有利と
なっている。しかも、本発明においてパターン側壁部に
堆積したＷＦｘ はエッチング終了後に基板を加熱すれ
ば容易に揮発除去させることができるため、何らパーテ
ィクル汚染を惹起させるものではない。
冷却されていることにより、一般的な低温エッチングの
メリットも併せて得られる。低温エッチングとは元来、
深さ方向のエッチング速度をイオン・アシスト反応によ
り実用的なレベルに維持したまま、パターン側壁部にお
ける横方向のラジカル反応を凍結もしくは抑制して、比
較的イオン入射エネルギーが低い条件下でも高異方性を
達成しようとする技術である。したがって、Ａｌ系材料
層のエッチングの場合、主エッチング種は塩素系ガスか
ら解離生成するＣｌ＊ であるが、その反応性は通常の
エッチングよりは抑制され、高異方性の達成には有利と
なっている。しかも、本発明においてパターン側壁部に
堆積したＷＦｘ はエッチング終了後に基板を加熱すれ
ば容易に揮発除去させることができるため、何らパーテ
ィクル汚染を惹起させるものではない。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。本実施例は、ＢＣｌ３ ／Ｃｌ２ ／ＷＦ６ 混
合ガスを用いてＡｌ系材料層の表面に存在する自然酸化
膜を除去した後、Ｃｌ２ ／ＷＦ６ 混合ガスを用いて
Ａｌ系材料層およびバリヤメタルのエッチングを行った
例である。 このプロセスを図１（ａ）ないし（ｃ）を参照しながら
説明する。まず、一例として図１（ａ）に示されるよう
に、酸化シリコンからなる層間絶縁膜１上に厚さ約３０
０Åの第１のＴｉ層２、厚さ約７００ÅのＴｉＯＮ層３
、厚さ約３００Åの第２のＴｉ層４が順次積層されてな
るバリヤメタル５を介して厚さ約３０００ÅのＡｌ−１
％Ｓｉ層６がスパッタリング等により形成され、さらに
該Ａｌ−１％Ｓｉ層６上にレジスト・パターン８が形成
されてなるウェハを用意した。上記Ａｌ−１％Ｓｉ層６
の表面にはＡｌ２ Ｏ３ を組成の主体とする自然酸化
膜７が存在している。
する。本実施例は、ＢＣｌ３ ／Ｃｌ２ ／ＷＦ６ 混
合ガスを用いてＡｌ系材料層の表面に存在する自然酸化
膜を除去した後、Ｃｌ２ ／ＷＦ６ 混合ガスを用いて
Ａｌ系材料層およびバリヤメタルのエッチングを行った
例である。 このプロセスを図１（ａ）ないし（ｃ）を参照しながら
説明する。まず、一例として図１（ａ）に示されるよう
に、酸化シリコンからなる層間絶縁膜１上に厚さ約３０
０Åの第１のＴｉ層２、厚さ約７００ÅのＴｉＯＮ層３
、厚さ約３００Åの第２のＴｉ層４が順次積層されてな
るバリヤメタル５を介して厚さ約３０００ÅのＡｌ−１
％Ｓｉ層６がスパッタリング等により形成され、さらに
該Ａｌ−１％Ｓｉ層６上にレジスト・パターン８が形成
されてなるウェハを用意した。上記Ａｌ−１％Ｓｉ層６
の表面にはＡｌ２ Ｏ３ を組成の主体とする自然酸化
膜７が存在している。
【００１０】上述の被エッチング基板（ウェハ）を有磁
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置のウェハ載置電
極上にセットした。ここで、上記ウェハ載置電極は冷却
配管を内蔵しており、エッチング装置の外部に接続され
るチラー等の冷却設備から該冷却配管に適当な冷媒を循
環させることにより、ウェハを０℃以下に冷却すること
が可能となされているものである。ここでは、冷媒とし
てエタノールを使用し、エッチング中のウェハ温度が−
６０℃に維持されるようにした。この状態で、一例とし
てＢＣｌ３ 流量９０ＳＣＣＭ，Ｃｌ２ 流量６０ＳＣ
ＣＭ，ＷＦ６ 流量３０ＳＣＣＭ，ガス圧２．１Ｐａ（
１６ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８００Ｗ，ＲＦバ
イアス・パワー５０Ｗ（２ＭＨｚ）の条件にて上記自然
酸化膜７の除去（いわゆるブレークスルー）を行った。 この過程では、図１（ｂ）に示されるように、レジスト
・パターン８でマスクされていない領域においてＢＣｌ
３ の還元作用により自然酸化膜７が速やかに除去され
た。
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置のウェハ載置電
極上にセットした。ここで、上記ウェハ載置電極は冷却
配管を内蔵しており、エッチング装置の外部に接続され
るチラー等の冷却設備から該冷却配管に適当な冷媒を循
環させることにより、ウェハを０℃以下に冷却すること
が可能となされているものである。ここでは、冷媒とし
てエタノールを使用し、エッチング中のウェハ温度が−
６０℃に維持されるようにした。この状態で、一例とし
てＢＣｌ３ 流量９０ＳＣＣＭ，Ｃｌ２ 流量６０ＳＣ
ＣＭ，ＷＦ６ 流量３０ＳＣＣＭ，ガス圧２．１Ｐａ（
１６ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８００Ｗ，ＲＦバ
イアス・パワー５０Ｗ（２ＭＨｚ）の条件にて上記自然
酸化膜７の除去（いわゆるブレークスルー）を行った。 この過程では、図１（ｂ）に示されるように、レジスト
・パターン８でマスクされていない領域においてＢＣｌ
３ の還元作用により自然酸化膜７が速やかに除去され
た。
【００１１】次に、エッチング条件をＣｌ２ 流量１２
０ＳＣＣＭ，ＷＦ６ 流量６０ＳＣＣＭ，ガス圧２．１
Ｐａ（１６ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８００Ｗ，
ＲＦバイアス・パワー３０Ｗ（２ＭＨｚ），ウェハ冷却
温度−６０℃に切り換え、上記Ａｌ−１％Ｓｉ層６およ
びバリヤメタル５のエッチングを行った。上述のエッチ
ング過程では、マイクロ波放電によりＣｌ２から解離生
成するＣｌ＊ を主エッチング種としてエッチング反応
が進行し、上記各材料層はそれぞれＡｌＣｌｘ および
ＴｉＣｌｘ の形で除去された。またこれと同時に、Ｗ
Ｆ６ から生成するＷＦｘ が冷却されたウェハ上のパ
ターン側壁部に堆積し、側壁保護膜９が形成された。こ
のＷＦｘ は気相中における生成物であるため、エッチ
ング・チャンバの内壁部等にも堆積するように思われる
が、かかる部分はプラズマ輻射熱により加熱されている
ので実際の堆積量は少なく、パーティクル汚染の原因と
はならない。また、ＷＦ６ からは放電解離によりＦ＊
が生成するが、これがＡｌ−１％Ｓｉ層６と反応して
生成する蒸気圧の低いＡｌＦ３ も上述のＷＦｘ と共
に側壁保護に寄与するものと考えられる。さらに、ウェ
ハが低温冷却されているので、ラジカル反応自体もある
程度抑制されている。以上の諸効果があいまって、良好
な異方性形状を有するＡｌ−１％Ｓｉパターン６ａ、お
よびバリヤメタル・パターン５ａが形成された。ただし
、図１（ｃ）中、パターニング後の各材料層は対応する
元の材料層の番号に添字ａを付して表されている。
０ＳＣＣＭ，ＷＦ６ 流量６０ＳＣＣＭ，ガス圧２．１
Ｐａ（１６ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８００Ｗ，
ＲＦバイアス・パワー３０Ｗ（２ＭＨｚ），ウェハ冷却
温度−６０℃に切り換え、上記Ａｌ−１％Ｓｉ層６およ
びバリヤメタル５のエッチングを行った。上述のエッチ
ング過程では、マイクロ波放電によりＣｌ２から解離生
成するＣｌ＊ を主エッチング種としてエッチング反応
が進行し、上記各材料層はそれぞれＡｌＣｌｘ および
ＴｉＣｌｘ の形で除去された。またこれと同時に、Ｗ
Ｆ６ から生成するＷＦｘ が冷却されたウェハ上のパ
ターン側壁部に堆積し、側壁保護膜９が形成された。こ
のＷＦｘ は気相中における生成物であるため、エッチ
ング・チャンバの内壁部等にも堆積するように思われる
が、かかる部分はプラズマ輻射熱により加熱されている
ので実際の堆積量は少なく、パーティクル汚染の原因と
はならない。また、ＷＦ６ からは放電解離によりＦ＊
が生成するが、これがＡｌ−１％Ｓｉ層６と反応して
生成する蒸気圧の低いＡｌＦ３ も上述のＷＦｘ と共
に側壁保護に寄与するものと考えられる。さらに、ウェ
ハが低温冷却されているので、ラジカル反応自体もある
程度抑制されている。以上の諸効果があいまって、良好
な異方性形状を有するＡｌ−１％Ｓｉパターン６ａ、お
よびバリヤメタル・パターン５ａが形成された。ただし
、図１（ｃ）中、パターニング後の各材料層は対応する
元の材料層の番号に添字ａを付して表されている。
【００１２】この後、約５０％のオーバーエッチングを
行ったが、ＷＦｘ による側壁保護は引き続き行われる
ため、Ｃｌ＊ が相対的に過剰となってもバリヤメタル
５にアンダカットが入ることはなかった。上記側壁保護
膜９は、エッチング終了後にウェハを約１００℃に加熱
することにより、容易に昇華除去され、何らパーティク
ル汚染を惹起させることはなかった。この場合の加熱は
、ヒータの内蔵されたウェハ載置電極を使用するか、あ
るいはウェハを別チャンバに搬送して加熱ステージ上に
載置する等の方法により行うことができる。
行ったが、ＷＦｘ による側壁保護は引き続き行われる
ため、Ｃｌ＊ が相対的に過剰となってもバリヤメタル
５にアンダカットが入ることはなかった。上記側壁保護
膜９は、エッチング終了後にウェハを約１００℃に加熱
することにより、容易に昇華除去され、何らパーティク
ル汚染を惹起させることはなかった。この場合の加熱は
、ヒータの内蔵されたウェハ載置電極を使用するか、あ
るいはウェハを別チャンバに搬送して加熱ステージ上に
載置する等の方法により行うことができる。
【００１３】本発明によれば、ＲＦバイアス・パワーの
比較的低い領域で異方性エッチングが行えるため、オー
バーエッチング時に下地の層間絶縁膜１がスパッタされ
てパターン側壁部に再付着することはなかった。また、
エッチング反応系にＦ＊ が存在することにより、パタ
ーン部近傍に様々な形で残留する塩素がフッ素に置換さ
れ、アフタコロージョンの早期発生が抑制された。さら
に、かかる低バイアス化はレジスト・パターンのスパッ
タによる対レジスト選択性の低下や残渣の発生を防止す
る意味からも好ましい。さらに、本実施例ではプロセス
の一部でＢＣｌ３ が使用されているが、これは自然酸
化膜７を除去するために時間にしてほんの１０秒程度の
間だけ使用されるものであり、従来のようにエッチング
・プロセスの全般にわたって使用されているわけではな
い。したがって、排気系統にＢ２ Ｏ３ が大量に析出
することはなく、メンテナンスの手間は大幅に軽減され
た。 また、メイン・プロセスであるＡｌ−１％Ｓｉ層６およ
びバリヤメタル５のエッチングにはＢＣｌ３ は使用さ
れていないので、下地の層間絶縁膜１が露出した時点で
該層間絶縁膜１に対する選択性が低下することもなかっ
た。なお、上記Ａｌ−１％Ｓｉ層６およびバリヤメタル
５をエッチングするためのエッチング・ガスにはスパッ
タリング効果，希釈効果，冷却効果等を期待する意味で
、Ａｒ，Ｈｅ等の希ガスが適宜添加されていても良い。
比較的低い領域で異方性エッチングが行えるため、オー
バーエッチング時に下地の層間絶縁膜１がスパッタされ
てパターン側壁部に再付着することはなかった。また、
エッチング反応系にＦ＊ が存在することにより、パタ
ーン部近傍に様々な形で残留する塩素がフッ素に置換さ
れ、アフタコロージョンの早期発生が抑制された。さら
に、かかる低バイアス化はレジスト・パターンのスパッ
タによる対レジスト選択性の低下や残渣の発生を防止す
る意味からも好ましい。さらに、本実施例ではプロセス
の一部でＢＣｌ３ が使用されているが、これは自然酸
化膜７を除去するために時間にしてほんの１０秒程度の
間だけ使用されるものであり、従来のようにエッチング
・プロセスの全般にわたって使用されているわけではな
い。したがって、排気系統にＢ２ Ｏ３ が大量に析出
することはなく、メンテナンスの手間は大幅に軽減され
た。 また、メイン・プロセスであるＡｌ−１％Ｓｉ層６およ
びバリヤメタル５のエッチングにはＢＣｌ３ は使用さ
れていないので、下地の層間絶縁膜１が露出した時点で
該層間絶縁膜１に対する選択性が低下することもなかっ
た。なお、上記Ａｌ−１％Ｓｉ層６およびバリヤメタル
５をエッチングするためのエッチング・ガスにはスパッ
タリング効果，希釈効果，冷却効果等を期待する意味で
、Ａｒ，Ｈｅ等の希ガスが適宜添加されていても良い。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明ではＡｌ系材料層の低温エッチングを行うためのエッ
チング・ガスとして、塩素系ガスに少なくともＷＦ６
を添加したガスを使用し、気相中から生成するＷＦｘ
を側壁保護に利用する。つまり、高異方性の達成にレジ
スト分解生成物等の寄与を必要としないため、低バイア
ス条件による異方性加工が可能となり、対下地選択性お
よび対レジスト選択性が向上する。また、オーバーエッ
チング時に下地材料層の再付着が防止されるため、アフ
タコロージョンの防止効果も得られる。しかも、従来の
ようにＢＣｌ３ がプロセス全体にわたって使用されて
いないので、ＢＣｌ３ の使用に起因する種々の弊害、
すなわちメンテナンス性や対下地選択性の劣化が防止で
きる。したがって、本発明は微細なデザイン・ルールに
もとづき高性能，高信頼性を要求される半導体装置の製
造に極めて好適である。
明ではＡｌ系材料層の低温エッチングを行うためのエッ
チング・ガスとして、塩素系ガスに少なくともＷＦ６
を添加したガスを使用し、気相中から生成するＷＦｘ
を側壁保護に利用する。つまり、高異方性の達成にレジ
スト分解生成物等の寄与を必要としないため、低バイア
ス条件による異方性加工が可能となり、対下地選択性お
よび対レジスト選択性が向上する。また、オーバーエッ
チング時に下地材料層の再付着が防止されるため、アフ
タコロージョンの防止効果も得られる。しかも、従来の
ようにＢＣｌ３ がプロセス全体にわたって使用されて
いないので、ＢＣｌ３ の使用に起因する種々の弊害、
すなわちメンテナンス性や対下地選択性の劣化が防止で
きる。したがって、本発明は微細なデザイン・ルールに
もとづき高性能，高信頼性を要求される半導体装置の製
造に極めて好適である。
【図１】本発明のドライエッチング方法の一実施例をそ
の工程順にしたがって示す概略断面図であり、（ａ）は
エッチング前のウェハの状態、（ｂ）は自然酸化膜が除
去された状態、（ｃ）はＡｌ−１％Ｓｉ層およびバリヤ
メタルが異方性エッチングされた状態をそれぞれ示す。
の工程順にしたがって示す概略断面図であり、（ａ）は
エッチング前のウェハの状態、（ｂ）は自然酸化膜が除
去された状態、（ｃ）はＡｌ−１％Ｓｉ層およびバリヤ
メタルが異方性エッチングされた状態をそれぞれ示す。
１ ・・・シリコン基板
２ ・・・第１のＴｉ層
３ ・・・ＴｉＯＮ層
４ ・・・第２のＴｉ層
５ ・・・バリヤメタル
６ ・・・Ａｌ−１％Ｓｉ層
６ａ・・・Ａｌ−１％Ｓｉパターン
７ ・・・自然酸化膜
８ ・・・レジスト・パターン
９ ・・・側壁保護膜
Claims (1)
- 【請求項１】 被エッチング基板を０℃以下に冷却し
ながら塩素系ガスに少なくともＷＦ６ を混合してなる
エッチング・ガスを用いてアルミニウム系材料層のエッ
チングを行うことを特徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7726191A JPH04288827A (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7726191A JPH04288827A (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04288827A true JPH04288827A (ja) | 1992-10-13 |
Family
ID=13628909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7726191A Withdrawn JPH04288827A (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04288827A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005310960A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 金属膜のパターン形成方法 |
| JP2020017646A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
-
1991
- 1991-03-18 JP JP7726191A patent/JPH04288827A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005310960A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 金属膜のパターン形成方法 |
| JP4620964B2 (ja) * | 2004-04-20 | 2011-01-26 | パナソニック株式会社 | 金属膜のパターン形成方法 |
| JP2020017646A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH06326059A (ja) | 銅薄膜のエッチング方法 | |
| JPH057862B2 (ja) | ||
| JPH05291201A (ja) | アルミニウム系パターンの形成方法 | |
| JP3381076B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2663704B2 (ja) | Ａｌ合金の腐食防止法 | |
| JPH04288828A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3225532B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH04288827A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH08274073A (ja) | アルミニウム系金属膜のエッチング方法 | |
| JPH0472724A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3570098B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3326868B2 (ja) | アルミニウム系パターンの形成方法 | |
| JP3259295B2 (ja) | ドライエッチング方法及びｅｃｒプラズマ装置 | |
| JPH05102095A (ja) | ドライエツチング方法 | |
| JP3203752B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3298234B2 (ja) | 配線形成方法 | |
| JPH04234116A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3200949B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3278924B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3301161B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH0555177A (ja) | ドライエツチング方法 | |
| JP3008543B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3008522B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH0555176A (ja) | ドライエツチング方法 | |
| JPH04213822A (ja) | 配線形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |