JPH05291201A - アルミニウム系パターンの形成方法 - Google Patents

アルミニウム系パターンの形成方法

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JPH05291201A
JPH05291201A JP4087142A JP8714292A JPH05291201A JP H05291201 A JPH05291201 A JP H05291201A JP 4087142 A JP4087142 A JP 4087142A JP 8714292 A JP8714292 A JP 8714292A JP H05291201 A JPH05291201 A JP H05291201A
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etching
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carbon
aluminum
resist
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Toshiharu Yanagida
敏治 柳田
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ａｌ系材料層のドライエッチングにおける選
択性を向上させる。 【構成】 Ａｌ系多層膜７をＳＯＣｌ2 （塩化チオニ
ル）／Ｃｌ2 混合ガスを用いてエッチングする。このと
き、レジスト・マスク８の分解生成物に由来して形成さ
れる炭素系ポリマーＣＣｌx にはチオニル基（＞Ｓ＝
Ｏ）が導入され、強い化学結合と静電吸着力が付与され
てエッチング耐性が向上する。したがって、異方性加工
に必要な入射イオン・エネルギーと炭素系ポリマーの堆
積量が低減でき、レジスト選択性および下地選択性が向
上する他、パーティクル汚染やアフターコロージョンも
抑制できる。ＳＯ2 Ｃｌ2 （塩化スルフリル）／Ｃｌ2
混合ガスによっても同様の効果が得られる。エッチング
後にフッ素系ガスによるプラズマ・クリーニングを行う
ことも有効である。

Description

【発明の詳細な説明】
【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アルミニウム（Ａｌ）系パターンの
形成方法に関し、特にＡｌ系材料層のドライエッチング
においてレジスト選択性の向上、パーティクル汚染の低
減、アフターコロージョンの抑制等を図る方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の電極配線材料としては、Ａ
ｌ、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。
【０００３】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 ／Ｃｌ
2 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Ｃ
ｌ* （塩素ラジカル）であり、自発的で極めて速やかな
エッチング反応を進行させる。しかし、Ｃｌ* のみでは
エッチングが等方的に進行するため、通常は入射イオン
・エネルギーをある程度高めた条件下でイオン・アシス
ト反応を進行させ、かつ入射イオンにスパッタされたレ
ジスト・マスクの分解生成物を側壁保護膜として利用す
ることで、高選択性を達成している。ＢＣｌ3 は、Ａｌ
系材料層の表面の自然酸化膜を還元するために添加され
ている化合物であるが、上記入射イオンとしてＢＣｌx
+ を供給するという重要な役目も担っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に異方性を確保するためにある程度大きな入射イオン・
エネルギーを用いてレジスト・マスクをスパッタするプ
ロセスでは、必然的にレジスト選択性の低下が問題とな
る。典型的なプロセスにおけるレジスト選択比は、わず
かに２程度である。かかる選択性の低さは、微細な配線
パターンの加工においてレジスト・マスクとの寸法変換
差を発生させたり、異方性形状を劣化させること等の原
因となる。
【０００５】その一方で、高度に微細化された半導体装
置のデザイン・ルールの下では、フォトリソグラフィに
おける解像度を向上させる観点からレジスト塗膜の膜厚
を薄くすることが要求されている。したがって、薄いレ
ジスト塗膜にもとづく高解像度と、このレジスト塗膜か
ら形成されるレジスト・マスクを介した高精度エッチン
グとを両立させることが困難となりつつある。
【０００６】この問題に対処するため、従来からレジス
ト・マスクの表面に反応生成物を堆積させる方法が提案
されている。たとえば、第３３回集積回路シンポジウム
講演予稿集（１９８７年），ｐ．１１４にはエッチング
・ガスとしてＳｉＣｌ4 を用いるプロセスが報告されて
いる。これは、レジスト・マスクの表面を蒸気圧の低い
ＣＣｌx で被覆することにより、該レジスト・マスクの
エッチング耐性を高めようとするものである。
【０００７】また、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔ
ｈｅ １１ｔｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｄｒｙ
Ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐ．４５，II−２（１９８９）には、
ＢＢｒ3 を用いるプロセスが報告されている。これは、
レジスト・マスクの表面をＣＣｌx よりもさらに蒸気圧
の低いＣＢｒx で被覆することにより、該レジスト・マ
スクのエッチング耐性を一層高めようとするものであ
る。このＣＢｒx によるレジスト・マスクの保護メカニ
ズム等については、月刊セミコンダクターワールド１９
９０年１２月号，ｐ１０３〜１０７（プレスジャーナル
社刊）に詳述されており、レジスト選択比として約５の
値が報告されている。
【０００８】しかし、上記のレベルでレジスト選択比を
達成するためには、ＣＣｌx やＣＢｒx をかなり多量に
堆積させることが必要となり、実際の製造ラインではパ
ーティクル・レベルを悪化させる虞れが大きい。そこで
本発明は、上述の諸問題を解決し、パーティクル汚染を
抑制しながら高いレジスト選択性が達成可能なＡｌ系パ
ターンの形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｌ系パターン
の形成方法は、上述の目的を達成するために提案される
ものであり、分子内にチオニル基もしくはスルフリル基
の少なくとも一方の官能基とハロゲン原子とを有するハ
ロゲン化合物を含むエッチング・ガスを用いて基板上の
Ａｌ系材料層をエッチングすることを特徴とする。
【００１０】本発明はまた、前記エッチング・ガスがさ
らに放電解離条件下でプラズマ中にイオウを放出し得る
イオウ系化合物を含むことを特徴とする。
【００１１】本発明はさらに、前記Ａｌ系材料層のエッ
チングを終了した後、前記基板を加熱しながらフッ素系
化合物を含む処理ガスを用いてプラズマ処理を行うこと
を特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明のポイントは、炭素系ポリマー自身の膜
質を強化することにより、その堆積量を減少させても十
分に高いレジスト選択性を達成する点にある。炭素系ポ
リマー自身の膜質を強化する方法として、本発明では分
子中にチオニル基（＞Ｓ＝Ｏ）もしくはスルフリル基
（＞ＳＯ2 ）の少なくとも一方の官能基とハロゲン原子
とを有するハロゲン化合物を使用する。
【００１３】上記ハロゲン化合物中のハロゲン原子は、
Ａｌ系材料層の主エッチング種として寄与する。また、
本発明のエッチング反応系における上記化合物の重要な
作用は、上記の各官能基がＳ原子が正電荷、Ｏ原子が負
電荷を帯びるごとく分極した構造をとることができ、高
い重合促進活性を有することである。つまり、かかる官
能基もしくはこれに由来する原子団がプラズマ中に存在
することにより、炭素系ポリマーの重合度が上昇し、イ
オン入射やラジカルの攻撃に対する耐性を高めることが
できる。また、炭素系ポリマーに上述の官能基が導入さ
れると、単に−ＣＸ2 −（Ｘはハロゲン原子を表す。）
の繰り返し構造からなる従来の炭素系ポリマーよりも化
学的，物理的安定性が増すことも、近年の研究により明
らかとなっている。これは、２原子間の結合エネルギー
を比較すると、Ｃ−Ｓ結合（７１３．４ｋＪ／ｍｏｌ）
がＣ−Ｃ結合（６０７ｋＪ／ｍｏｌ）より大きいことか
らも直観的に理解される。さらに、上述のような官能基
の導入により炭素系ポリマーの極性が増大し、エッチン
グ中は負に帯電しているウェハに対してその静電吸着力
が高まることによっても、炭素系ポリマーのエッチング
耐性は向上する。
【００１４】このように、炭素系ポリマー自身の膜質が
強化されることにより、異方性加工に必要な入射イオン
・エネルギーを低減させることができ、レジスト選択性
を向上させることができる。これにより、比較的薄いフ
ォトレジスト塗膜からも十分に実用に耐えるエッチング
・マスクが形成できるようになり、加工寸法変換差の発
生を防止できる一方で、フォトリソグラフィにおける高
解像度を犠牲にせずに済む。また、高異方性、高選択性
を達成するために必要な炭素系ポリマーの堆積量を低減
できるので、従来技術に比べてパーティクル汚染を減少
させることができる。また、炭素系ポリマーに取り込ま
れる形で存在する残留塩素も減少するので、アフターコ
ロージョン耐性も向上する。
【００１５】さらに、入射イオン・エネルギーの低減は
当然、下地選択性の向上にもつながるので、たとえばＡ
ｌ系材料層の下地の層間絶縁膜のスパッタを減少させ、
そのパターン側壁部への再付着等を抑制することができ
る。したがって、再付着物に取り込まれる形で存在する
残留塩素も減少し、このことによってもアフターコロー
ジョンを効果的に抑制することが可能となる。
【００１６】本発明は、以上のような考え方を基本とし
ているが、さらに一層の低汚染化と低ダメージ化を目指
す方法も提案する。その方法とは、上記のエッチング・
ガスに、さらに放電解離条件下でプラズマ中にイオウ
（Ｓ）を放出できるイオウ系化合物を添加することであ
る。この場合、エッチング反応生成物である炭素系ポリ
マーに加え、Ｓも側壁保護に利用できるようになる。Ｓ
は、条件にもよるが、ウェハがおおよそ室温以下に温度
制御されていればその表面に堆積する。したがって、入
射イオン・エネルギーを一層低減でき、低ダメージ化を
徹底することができる。また、炭素系ポリマーの堆積量
を相対的に減少させることができ、パーティクル汚染や
アフターコロージョンをより効果的に低減することがで
きる。しかも、Ｓはウェハがおおよそ９０℃以上に加熱
されれば容易に昇華するので、自身がパーティクル汚染
源となる虞れがない。
【００１７】本発明では、さらにアフターコロージョン
対策を徹底させる方法も提案する。すなわち、Ａｌ系材
料層のエッチングが終了した後、基板（ウェハ）を加熱
しながらフッ素系化合物を含む処理ガスを用いてプラズ
マ処理を行う。これにより、パターン近傍に残留する残
留塩素がフッ素に置換されると共に、残留塩素を結合も
しくは吸蔵している側壁保護物質の蒸気圧がプラズマ輻
射熱やウェハの直接加熱等により高められ、脱離し易く
なる。したがって、エッチング後のウェハに水分が吸着
しても、残留塩素を電解質とする局部電池が形成されに
くくなり、Ａｌ系パターンの腐食を抑制することができ
る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
【００１９】実施例１ 本実施例は、バリヤメタル，Ａｌ−１％Ｓｉ層，反射防
止膜が順次積層されてなるＡｌ系多層膜を、ＳＯＣｌ2
（塩化チオニル）／Ｃｌ2 混合ガスを用いてエッチング
した例である。このプロセスを、図１（ａ），（ｂ），
（ｄ）を参照しながら説明する。
【００２０】まず、一例として図１（ａ）に示されるよ
うに、ＳｉＯ2 層間絶縁膜１上に厚さ約０．１３μｍの
バリヤメタル４、厚さ約０．３μｍのＡｌ−１％Ｓｉ層
５、厚さ約０．１μｍのＴｉＯＮ反射防止膜６が順次積
層されてなるＡｌ系多層膜７が形成され、さらにこの上
にレジスト・マスク８が形成されたウェハを準備した。
ここで、上記バリヤメタル４は、下層側から順に、厚さ
約０．０３μｍのＴｉ層２と厚さ約０．１μｍのＴｉＯ
Ｎ層３が順次積層されたものである。
【００２１】このウェハを、ＲＦバイアス印加型の有磁
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、一
例として下記の条件で上記Ａｌ系多層膜７をエッチング
した。 ＳＯＣｌ2 流量 ３０ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ９０ＳＣＣＭ ガス圧 ２Ｐａ（＝１５ｍＴｏｒ
ｒ） マイクロ波パワー ９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハ温度 常温 ここで、ＳＯＣｌ2 は常温で液体物質であるため、Ｈｅ
ガスを用いてバブリングを行うことにより気化させた
後、エッチング・チャンバへ導入した。
【００２２】この過程では、ＥＣＲ放電によりＣｌ2 と
ＳＯＣｌ2 から解離生成するＣｌ*を主エッチング種と
するラジカル反応が、Ｃｌx + ，Ｓ+ ，ＳＯ+ ，ＳＯＣ
ｌ+等のイオンにアシストされる機構でエッチングが進
行し、Ａｌ系多層膜７はＡｌＣｌx ，ＴｉＣｌx 等の形
で除去された。またこれと同時に、レジスト・マスク８
の分解生成物に由来してＣＣｌx が生成し、さらにチオ
ニル基がその構造中に取り込まれて強固な炭素系ポリマ
ーが生成した。この炭素系ポリマーは、ＲＦバイアス・
パワーが低いために生成量こそ従来プロセス程多くはな
いが、パターン側壁部に堆積して図１（ｂ）に示される
ような側壁保護膜９を形成し、少量でも高いエッチング
耐性を発揮し、異方性加工に寄与した。この結果、良好
な異方性形状を有するＡｌ系配線パターン７ａが形成さ
れた。ただし、図中、パターニング後の各材料層は、対
応する元の材料層の符号に添字ａを付して表してある。
【００２３】さらに、上記の程度のＲＦバイアス・パワ
ーでは下地のＳｉＯ2 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もなく、アフターコロー
ジョンの早期発生が抑制された。なお、本実施例におけ
るＡｌ系多層膜７のエッチング速度は約９５０ｎｍ／
分、対レジスト選択比は約５であった。
【００２４】エッチング終了後、このウェハを上記エッ
チング装置に付属のプラズマ・アッシング装置に搬送
し、通常の条件でＯ2 プラズマ・アッシングを行った。
この結果、図１（ｄ）に示されるように、レジスト・マ
スク８と側壁保護膜９が燃焼除去された。本実施例のプ
ロセスでは炭素系ポリマーの生成量が少ないため、ウェ
ハ処理数を重ねてもパーティクル・レベルが悪化するこ
とはなかった。
【００２５】実施例２ 本実施例は、同じくＡｌ系多層膜をＳＯＢｒ2 （臭化チ
オニル）／Ｃｌ2 混合ガスを用いてエッチングした例で
ある。本実施例におけるエッチング条件は、ＳＯＣｌ2
に代えてＳＯＢｒ2 を用いた他は、すべて実施例１と同
じである。ＳＯＢｒ2 も、やはりＨｅガス・バブリング
により気化させた後、エッチング・チャンバへ導入し
た。
【００２６】このエッチング過程では、ＣＣｌx 、ＣＢ
ｒx 、およびこれらにチオニル基が取り込まれた炭素系
ポリマーが生成し、これらの堆積物により側壁保護膜９
が形成された。特に、本実施例ではハロゲンとしてＢｒ
が関与していることにより、レジスト・マスク８の表面
がＣＢｒx により保護されるため、レジスト選択比は実
施例１よりも向上し、約６となった。また、ＢｒはＳｉ
に対する反応性も低いため、下地のＳｉＯ2 層間絶縁膜
１に対する選択性も実施例１に比べて向上した。
【００２７】実施例３ 本実施例は、同じくＡｌ系多層膜をＳＯＣｌ2 ／Ｓ2 Ｃ
ｌ2 混合ガスを用いてエッチングした例である。まず、
前出の図１（ａ）に示したウェハを有磁場マイクロ波プ
ラズマ・エッチング装置にセットし、一例として下記の
条件でＡｌ系多層膜７をエッチングした。
【００２８】 ＳＯＣｌ2 流量 ５０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ７０ＳＣＣＭ ガス圧 ２Ｐａ（＝１５ｍＴｏｒ
ｒ） マイクロ波パワー ９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １５Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハ温度 ０℃（エタノール系冷媒使
用） ここで、上記のウェハ冷却は、ウェハ載置電極に埋設さ
れた冷却配管に、装置外部に設置されるチラーからエタ
ノール系冷媒を供給し循環させることにより行った。
【００２９】このエッチング過程では、ＣＣｌx やチオ
ニル基を含む炭素系ポリマーの他、Ｓ2 Ｃｌ2 から解離
生成するＳも側壁保護膜９の構成成分として寄与した。
したがって、図１（ｂ）に示されるように、実施例１よ
りさらにＲＦバイアス・パワーを下げた条件でも、良好
な異方性形状を有するＡｌ系配線パターン７ａを形成す
ることができた。本実施例におけるＡｌ系多層膜７のエ
ッチング速度は、ウェハ冷却および堆積物の増加により
実施例１よりも僅かに低下して約９００ｎｍ／分となっ
たが、対レジスト選択比は約９に向上した。これによ
り、レジスト・マスク８の膜厚の減少やエッジの後退
は、ほとんど認められなくなった。また、Ｓの堆積が期
待できる分だけ炭素系ポリマーの生成量を低減できたこ
と、および低バイアス化により下地選択性が向上し、Ｓ
ｉＯ2 層間絶縁膜１のスパッタ再付着が抑制されたこと
等の理由により、アフターコロージョン耐性も大幅に向
上した。
【００３０】エッチング終了後にＯ2 プラズマ・アッシ
ングを行ったところ、図１（ｄ）に示されるように、レ
ジスト・マスク８と側壁保護膜９は速やかに除去され
た。ここで、側壁保護膜９には炭素系ポリマーとＳとが
含まれているが、Ｓはプラズマ輻射熱や反応熱により昇
華除去される他、Ｏ* による燃焼反応によっても除去さ
れ、何らウェハ上にパーティクル汚染を残すことはなか
った。
【００３１】実施例４ 本実施例は、同じくＡｌ系多層膜を、ＳＯＢｒ2 ／Ｓ2
Ｃｌ2 混合ガスを用いてエッチングした例である。ま
ず、図１（ａ）に示されるウェハを有磁場マイクロ波プ
ラズマ・エッチング装置にセットし、一例として下記の
条件でＡｌ系多層膜７をエッチングした。
【００３２】 ＳＯＢｒ2 流量 ３０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ９０ＳＣＣＭ ガス圧 ２Ｐａ（＝１５ｍＴｏｒ
ｒ） マイクロ波パワー ９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハ温度 ０℃（エタノール系冷媒使
用） このエッチング過程では、エッチング反応系にＢｒを関
与させることにより、実施例３よりもＲＦバイアス・パ
ワーを下げているにもかかわらず良好な異方性加工を行
うことができた。レジスト選択比は実施例３よりもさら
に向上し、約１０となった。また、下地のＳｉＯ2 層間
絶縁膜１に対する選択性やアフターコロージョン耐性も
向上した。
【００３３】実施例５ 本実施例は、同じくＡｌ系多層膜をＳＯ2 Ｃｌ2 （塩化
スルフリル）／Ｓ2 Ｃｌ2 混合ガスを用いてエッチング
した後、ＣＦ4 ／Ｏ2 混合ガスを用いてプラズマ処理を
行った例である。このプロセスを、図１（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）を参照しながら説明する。
【００３４】まず、図１（ａ）に示されるウェハを有磁
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、一
例として下記の条件でＡｌ系多層膜７をエッチングし
た。 ＳＯ2 Ｃｌ2 流量 ５０ＳＣＣＭ Ｓ2 Ｃｌ2 流量 ７０ＳＣＣＭ ガス圧 ２Ｐａ（＝１５ｍＴｏｒ
ｒ） マイクロ波パワー ９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １５Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハ温度 ０℃（エタノール系冷媒使
用） ここで、ＳＯ2 Ｃｌ2 は常温で液体物質であるため、Ｈ
ｅガス・バブリングにより気化させた後、エッチング・
チャンバに導入した。
【００３５】このエッチング過程では、ＣＣｌx 、およ
びこれにスルフリル基、もしくはこれが分解したチオニ
ル基が取り込まれて強固な炭素系ポリマーが生成した。
この炭素系ポリマー、およびＳ2 Ｃｌ2 から生成するＳ
により図１（ｂ）に示されるような側壁保護膜９が形成
され、異方性形状を有するＡｌ系配線パターン７ａが形
成された。
【００３６】次に、ウェハを上記エッチング装置に付属
の後処理チャンバへ搬送し、一例として下記の条件でプ
ラズマ処理を行った。 ＣＦ4 流量 １００ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 ５０ＳＣＣＭ ガス圧 １０Ｐａ（＝７５ｍＴｏｒ
ｒ） マイクロ波パワー ９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハ温度 １００℃ このプラズマ処理により、図１（ｃ）に示されるよう
に、側壁保護膜９が速やかに除去された。この除去の機
構は、炭素系ポリマーに関してはＯ* による燃焼、フッ
素置換による蒸気圧の上昇等であり、Ｓに関してはウェ
ハ加熱による昇華、Ｏ* による燃焼、Ｆ* によるＳＦx
の形成等である。
【００３７】なお、このプラズマ処理により、レジスト
・マスク８の内部に吸蔵されているＣｌもＦに置換され
た。
【００３８】続いて、通常のＯ2 プラズマ・アッシング
を行い、図１（ｄ）に示されるようにレジスト・マスク
８を除去した。レジスト・アッシング後のウェハを試験
的に大気開放したが、７２時間後でもアフターコロージ
ョンの発生は認められなかった。
【００３９】実施例６ 本実施例は、同じくＡｌ系多層膜をＳＯＢｒ2 ／Ｓ2 Ｃ
ｌ2 混合ガスを用いてエッチングした後、ＣＦ4 ／Ｏ2
混合ガスを用いてプラズマ処理を行った例である。本実
施例では、図１（ａ）に示されるウェハを有磁場マイク
ロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、実施例４と
同じ条件でＡｌ系多層膜７をエッチングした後、実施例
５と同じ条件でプラズマ処理を行った。
【００４０】このプロセスでは、エッチング時にＢｒ系
化学種を用いてレジスト選択比の高いエッチングを行っ
ているため、炭素系ポリマーの堆積量が一層減少した。
レジスト・アッシング後のウェハを試験的に大気開放し
たが、９６時間後でもアフターコロージョンの発生は認
められなかった。
【００４１】以上、本発明を６例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、分子内にチオニル基とハロゲ
ン原子とを有するハロゲン化合物としては、上述のＳＯ
Ｃｌ2 ，ＳＯＢｒ2 の他、ＳＯＣｌＢｒ（塩化臭化チオ
ニル；液体）等を使用することができる。同類の化合物
としてはＳＯＦ2 （フッ化チオニル）やＳＯＦ4 （四フ
ッ化チオニル）等も知られているが、これらの化合物か
ら生成するＦ* はＡｌやＴｉと化合して蒸気圧の低いＡ
ｌＦx ，ＴｉＦx 等を生成させ、エッチング速度を低下
させたりパーティクル・レベルを悪化させたりする可能
性が高いので、レジスト・マスクの耐熱性を劣化させな
い範囲でウェハを加熱する等の考慮が必要である。
【００４２】また、分子内にスルフリル基とハロゲン原
子とを有するハロゲン化合物としては、上述のＳＯ2 Ｃ
ｌ2 の他、ＳＯ2 ＣｌＦ（塩化フッ化スルフリル），Ｓ
Ｏ2ＢｒＦ（臭化フッ化スルフリル；液体）等が知られ
ているが、これらの化合物もＦ* を生成するため、同様
の考慮が必要である。なお、上記日本語名の後に「液
体」と記載した化合物は常温で液体であることを表し、
それ以外の化合物は気体である。
【００４３】放電放電解離条件下でプラズマ中にイオウ
を放出し得るイオウ系化合物としては、上記のＳ2 Ｃｌ
2 の他、Ｓ3 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 等の塩化イオウ、Ｓ3 Ｂ
ｒ2，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 等の臭化イオウ、Ｈ2 Ｓ等
を使用することができる。Ｓ 2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，
Ｓ2 Ｆ10等のフッ化イオウもＳを放出することができる
が、いずれもＦ* を生成するので前述のような考慮が必
要である。
【００４４】本発明で使用するエッチング・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。プラズマ処理に用いるガスとしては、上述のＣＦ
4 ／Ｏ2 混合ガス以外にも、ＮＦ3 ／Ｏ2 混合ガス等を
用いることができる。
【００４５】さらに、サンプル・ウェハの構成、使用す
るエッチング装置、エッチング条件等は、適宜変更可能
であることは言うまでもない。
【００４６】
【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系材料層のエッチングにおいてチオニル基ま
たはスルフリル基の少なくとも一方を含むハロゲン化合
物を添加したエッチング・ガスを使用することにより、
炭素系ポリマーの膜質を強化し、その堆積量を減少させ
ても高異方性、高選択性を達成することが可能となる。
したがって、加工寸法変換差の発生を防止し、アフター
コロージョン耐性を大幅に向上させることができる。ま
た、上記ハロゲン化合物を放電解離条件下でＳを放出し
得るイオウ系化合物と併用すれば、更なる高選択化、低
汚染化、低ダメージ化等を図ることができる。しかも、
側壁保護に寄与したＳは容易に昇華除去できるため、パ
ーティクル汚染の原因とはならない。
【００４７】したがって、本発明は微細なデザイン・ル
ールにもとづいて設計され、高集積度、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有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したプロセス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Ａｌ系多層膜
上にレジスト・マスクが形成された状態、（ｂ）は側壁
保護膜が形成されながら異方性形状を有するＡｌ系配線
パターンが形成された状態、（ｃ）は側壁保護膜が除去
された状態、（ｄ）はレジスト・マスクがアッシング除
去された状態をそれぞれ表す。
【符号の説明】
１ ・・・ＳｉＯ2 層間絶縁膜 ２ ・・・Ｔｉ層 ３ ・・・ＴｉＯＮ層 ４ ・・・バリヤメタル ５ ・・・Ａｌ−１％Ｓｉ層 ６ ・・・ＴｉＯＮ反射防止膜 ７ ・・・Ａｌ系多層膜 ７ａ・・・Ａｌ系配線パターン ８ ・・・レジスト・マスク ９ ・・・側壁保護膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分子内にチオニル基もしくはスルフリル
    基の少なくとも一方の官能基とハロゲン原子とを有する
    ハロゲン化合物を含むエッチング・ガスを用いて基板上
    のアルミニウム系材料層をエッチングすることを特徴と
    するアルミニウム系パターンの形成方法。
  2. 【請求項２】 分子内にチオニル基もしくはスルフリル
    基の少なくとも一方の官能基とハロゲン原子とを有する
    ハロゲン化合物と、放電解離条件下でプラズマ中にイオ
    ウを放出し得るイオウ系化合物とを含むエッチング・ガ
    スを用いて基板上のアルミニウム系材料層をエッチング
    することを特徴とするアルミニウム系パターンの形成方
    法。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の前記ア
    ルミニウム系材料層のエッチングを終了した後、前記基
    板を加熱しながらフッ素系化合物を含む処理ガスを用い
    てプラズマ処理を行うことを特徴とするアルミニウム系
    パターンの形成方法。
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