JPH07283216A - Ａｌ系金属配線構造およびそのパターニング方法 - Google Patents
Ａｌ系金属配線構造およびそのパターニング方法Info
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- JPH07283216A JPH07283216A JP7236494A JP7236494A JPH07283216A JP H07283216 A JPH07283216 A JP H07283216A JP 7236494 A JP7236494 A JP 7236494A JP 7236494 A JP7236494 A JP 7236494A JP H07283216 A JPH07283216 A JP H07283216A
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- antireflection layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＳｉＯＮ等Ｏを構成元素として含む反射防止
層を用いた微細幅のＡｌ系金属配線を、形状制御性よく
パターニングするための配線構造およびそのパターニン
グ方法を提供する。 【構成】 Ａｌ系金属層３上の反射防止層４をＦ系ガス
で等方性エッチングしてアンダカットを入れた後、Ａｌ
系金属層３をＣｌ系ガスで異方性エッチングする。アン
ダカット部をイオウ系材料で被覆してもよい。 【効果】 レジストマスクの後退による反射防止層の露
出がなく、反射防止層がエッチングされてＯをプラズマ
中に放出することがない。従ってＡｌ系金属層パターニ
ング時に側壁保護膜形成が阻害されず、異方性加工が可
能となる。反射防止層がＡｌ系金属層より幅狭に形成さ
れた構造なので、層間絶縁膜のステップカバリッジも向
上する。
層を用いた微細幅のＡｌ系金属配線を、形状制御性よく
パターニングするための配線構造およびそのパターニン
グ方法を提供する。 【構成】 Ａｌ系金属層３上の反射防止層４をＦ系ガス
で等方性エッチングしてアンダカットを入れた後、Ａｌ
系金属層３をＣｌ系ガスで異方性エッチングする。アン
ダカット部をイオウ系材料で被覆してもよい。 【効果】 レジストマスクの後退による反射防止層の露
出がなく、反射防止層がエッチングされてＯをプラズマ
中に放出することがない。従ってＡｌ系金属層パターニ
ング時に側壁保護膜形成が阻害されず、異方性加工が可
能となる。反射防止層がＡｌ系金属層より幅狭に形成さ
れた構造なので、層間絶縁膜のステップカバリッジも向
上する。
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等に用いるＡ
ｌ系金属配線の構造およびそのパターニング方法に関
し、さらに詳しくは酸素（Ｏ）を構成元素として含む反
射防止層を上面に有するＡｌ系金属配線の構造およびそ
のパターニング方法に関する。
ｌ系金属配線の構造およびそのパターニング方法に関
し、さらに詳しくは酸素（Ｏ）を構成元素として含む反
射防止層を上面に有するＡｌ系金属配線の構造およびそ
のパターニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の集積度が進み、
そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォータ
ミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配線の
パターン幅も縮小されつつある。従来より内部配線材料
として、低抵抗のＡｌやＡｌ系合金等のＡｌ系金属が多
く用いられてきたが、かかる微細幅のＡｌ系金属配線を
実用化するためには、解決すべきキーとなるプロセスが
いくつか残されている。
そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォータ
ミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配線の
パターン幅も縮小されつつある。従来より内部配線材料
として、低抵抗のＡｌやＡｌ系合金等のＡｌ系金属が多
く用いられてきたが、かかる微細幅のＡｌ系金属配線を
実用化するためには、解決すべきキーとなるプロセスが
いくつか残されている。
【０００３】そのうちの１つは高反射率のＡｌ系金属上
のレジストに対するリソグラフィ技術であり、また他の
１つは微細幅のレジストマスクに忠実な高異方性のパタ
ーニング技術である。
のレジストに対するリソグラフィ技術であり、また他の
１つは微細幅のレジストマスクに忠実な高異方性のパタ
ーニング技術である。
【０００４】前者のリソグラフィ技術に関しては、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザのごとき短波長の露光光源と、短波長
領域で透明度の高い化学増幅型レジストとを組み合わせ
て用いることにより、微細幅のレジストパターンの形成
が可能となった。これは、短波長領域で吸収の多い従来
のレジスト材料にあっては、露光光がレジスト層により
吸収され底部に充分到達せず、この結果ポジ型レジスト
にあっては順テーパ状のレジストマスクしか得られなか
ったことによる。ネガ型の化学増幅型レジストにあって
も事情は同じで、この場合には逆テーパ状のレジストマ
スクが得られることになる。化学増幅型レジストの採用
により、これら短波長光源リソグラフィにおけるレジス
トマスクの形状不良は一掃されることとなった。
Ｆエキシマレーザのごとき短波長の露光光源と、短波長
領域で透明度の高い化学増幅型レジストとを組み合わせ
て用いることにより、微細幅のレジストパターンの形成
が可能となった。これは、短波長領域で吸収の多い従来
のレジスト材料にあっては、露光光がレジスト層により
吸収され底部に充分到達せず、この結果ポジ型レジスト
にあっては順テーパ状のレジストマスクしか得られなか
ったことによる。ネガ型の化学増幅型レジストにあって
も事情は同じで、この場合には逆テーパ状のレジストマ
スクが得られることになる。化学増幅型レジストの採用
により、これら短波長光源リソグラフィにおけるレジス
トマスクの形状不良は一掃されることとなった。
【０００５】しかしながら、Ａｌ系金属のように光反射
率の大きな下地材料層上の化学増幅型レジストの露光に
おいては、その透明度の高さから下地材料層の反射の影
響を受けやすく、下地材料層の表面状態の差や段差の有
無によりレジストマスクの形状制御性が悪化する。この
問題の解決策として、本願出願人は先に出願した特願平
４−３５９７５０号明細書において、エキシマレーザリ
ソグラフィに適した反射防止層としてＳｉＯＮを用いる
方法をその利用技術をも含めて開示した。このＳｉＯＮ
反射防止層は、ＣＶＤ法によりその組成や光学定数を制
御性よく形成できることから実用性の高い反射防止層で
あり、この結果、矩形形状の微細なレジストマスクの形
成が可能となった。
率の大きな下地材料層上の化学増幅型レジストの露光に
おいては、その透明度の高さから下地材料層の反射の影
響を受けやすく、下地材料層の表面状態の差や段差の有
無によりレジストマスクの形状制御性が悪化する。この
問題の解決策として、本願出願人は先に出願した特願平
４−３５９７５０号明細書において、エキシマレーザリ
ソグラフィに適した反射防止層としてＳｉＯＮを用いる
方法をその利用技術をも含めて開示した。このＳｉＯＮ
反射防止層は、ＣＶＤ法によりその組成や光学定数を制
御性よく形成できることから実用性の高い反射防止層で
あり、この結果、矩形形状の微細なレジストマスクの形
成が可能となった。
【０００６】ところで、Ａｌ系金属をこのＳｉＯＮ反射
防止層を用いてパターニングすると、Ａｌ系金属配線パ
ターンにサイドエッチングが入ったり、側面が粗れる現
象が観測される場合がある。この問題を図３を用いて説
明する。
防止層を用いてパターニングすると、Ａｌ系金属配線パ
ターンにサイドエッチングが入ったり、側面が粗れる現
象が観測される場合がある。この問題を図３を用いて説
明する。
【０００７】まず図３（ａ）に示すように層間絶縁膜１
上にＡｌ系金属層３、ＳｉＯＮからなる反射防止層４お
よびレジストマスク５を順次形成する。つぎに図３
（ｂ）に示すように反射防止層４をＦ系ガスで異方性エ
ッチング後、Ｃｌ系ガスによりＡｌ系金属層３をエッチ
ングする。この過程において、レジストマスク５が後退
するとレジストマスク５の側面下部に反射防止層４の表
面が新たに露出する。反射防止層４として用いられるＳ
ｉＯＮは、Ｓｉが５０ａｔｍ．％前後含まれており、通
常のＳｉＯ2 と比較してもかなりＳｉリッチな組成であ
る。このため、Ａｌ系金属層エッチング用のＣｌ系ガス
によってエッチングされ易く、レジストマスク５の後退
により露出したレジストマスク周辺部直下の反射防止層
４は、漸次エッチングされてゆく。ＳｉＯＮからなる反
射防止層４がエッチングされるとその構成元素であるＯ
がプラズマ中に放出される。一般的に、化学増幅型レジ
ストは、イオン衝撃耐性が小さく、レジスト後退が起き
やすいものである。
上にＡｌ系金属層３、ＳｉＯＮからなる反射防止層４お
よびレジストマスク５を順次形成する。つぎに図３
（ｂ）に示すように反射防止層４をＦ系ガスで異方性エ
ッチング後、Ｃｌ系ガスによりＡｌ系金属層３をエッチ
ングする。この過程において、レジストマスク５が後退
するとレジストマスク５の側面下部に反射防止層４の表
面が新たに露出する。反射防止層４として用いられるＳ
ｉＯＮは、Ｓｉが５０ａｔｍ．％前後含まれており、通
常のＳｉＯ2 と比較してもかなりＳｉリッチな組成であ
る。このため、Ａｌ系金属層エッチング用のＣｌ系ガス
によってエッチングされ易く、レジストマスク５の後退
により露出したレジストマスク周辺部直下の反射防止層
４は、漸次エッチングされてゆく。ＳｉＯＮからなる反
射防止層４がエッチングされるとその構成元素であるＯ
がプラズマ中に放出される。一般的に、化学増幅型レジ
ストは、イオン衝撃耐性が小さく、レジスト後退が起き
やすいものである。
【０００８】通常、レジストマスクを用いたＣｌ系ガス
によるＡｌ系金属層のエッチングは、反応生成物ＡｌＣ
ｌx を含むレジストの分解生成物ＣＣｌx を側壁保護膜
として利用することにより異方性加工を達成している。
ところが前述したようにプラズマ中にＯが放出される
と、この側壁保護膜が阻害され、あるいは除去されパタ
ーニングされたＡｌ系金属配線側面はＣｌラジカル（Ｃ
ｌ* ）に直接アタックされることとなる。このため、図
３（ｃ）に示すようにＡｌ系金属配線にサイドエッチン
グが入り易くなるのである。同図において、５はイオン
衝撃により後退したレジストマスクである。また同図中
の破線は後退前のレジストマスクのプロファイルを示す
仮想線である。この図のようにサイドエッチングに至ら
なくても、パターニングされたＡｌ系金属配線を側面か
ら見ると図１（ｄ）に示すように加工面が不規則な凹状
に加工される、軽石不良と呼称される粗面化現象が観察
される場合もある。
によるＡｌ系金属層のエッチングは、反応生成物ＡｌＣ
ｌx を含むレジストの分解生成物ＣＣｌx を側壁保護膜
として利用することにより異方性加工を達成している。
ところが前述したようにプラズマ中にＯが放出される
と、この側壁保護膜が阻害され、あるいは除去されパタ
ーニングされたＡｌ系金属配線側面はＣｌラジカル（Ｃ
ｌ* ）に直接アタックされることとなる。このため、図
３（ｃ）に示すようにＡｌ系金属配線にサイドエッチン
グが入り易くなるのである。同図において、５はイオン
衝撃により後退したレジストマスクである。また同図中
の破線は後退前のレジストマスクのプロファイルを示す
仮想線である。この図のようにサイドエッチングに至ら
なくても、パターニングされたＡｌ系金属配線を側面か
ら見ると図１（ｄ）に示すように加工面が不規則な凹状
に加工される、軽石不良と呼称される粗面化現象が観察
される場合もある。
【０００９】これらＡｌ系金属配線のサイドエッチング
や加工面の粗れは、サブハーフミクロンクラスの微細配
線においては設計ルール通りの配線断面積が得られず、
エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーショ
ン等各種マイグレーション耐性の劣化や信号伝送時間の
遅延、さらには次工程で形成する絶縁膜のステップカバ
リッジの低下等の問題を発生する虞れがある。
や加工面の粗れは、サブハーフミクロンクラスの微細配
線においては設計ルール通りの配線断面積が得られず、
エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーショ
ン等各種マイグレーション耐性の劣化や信号伝送時間の
遅延、さらには次工程で形成する絶縁膜のステップカバ
リッジの低下等の問題を発生する虞れがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、ＳｉＯＮ等Ｏを構成元素として含む反射防止層を用
いたＡｌ系金属層のパターニングにおいて、サイドエッ
チングや加工面の粗れ等の形状不良を起こすことなく、
異方性に優れたパターニングを可能とするＡｌ系金属配
線の構造とそのパターニング方法を提供することであ
る。
は、ＳｉＯＮ等Ｏを構成元素として含む反射防止層を用
いたＡｌ系金属層のパターニングにおいて、サイドエッ
チングや加工面の粗れ等の形状不良を起こすことなく、
異方性に優れたパターニングを可能とするＡｌ系金属配
線の構造とそのパターニング方法を提供することであ
る。
【００１１】また本発明の課題は、各種マイグレーショ
ン耐性に優れたＡｌ系金属配線の構造とそのパターニン
グ方法を提供することである。
ン耐性に優れたＡｌ系金属配線の構造とそのパターニン
グ方法を提供することである。
【００１２】さらにまた本発明の他の課題は、次工程で
形成する絶縁膜のステップカバリッジの良好なＡｌ系金
属配線の構造とそのパターニング方法を提供することで
ある。本発明の上記以外の課題は、以下の本明細書の記
載および添付図面の説明により明らかにされる。
形成する絶縁膜のステップカバリッジの良好なＡｌ系金
属配線の構造とそのパターニング方法を提供することで
ある。本発明の上記以外の課題は、以下の本明細書の記
載および添付図面の説明により明らかにされる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｌ系金属配線
構造は、Ａｌ系金属配線上にＳｉＯＮ等Ｏを構成元素と
して含む反射防止層が形成された構造であって、この反
射防止層の幅がＡｌ系金属配線の幅より狭く形成されて
いることを特徴とするものである。
構造は、Ａｌ系金属配線上にＳｉＯＮ等Ｏを構成元素と
して含む反射防止層が形成された構造であって、この反
射防止層の幅がＡｌ系金属配線の幅より狭く形成されて
いることを特徴とするものである。
【００１４】また本発明のＡｌ系金属配線のパターニン
グ方法は、Ａｌ系金属層上に反射防止層が形成されたＡ
ｌ系金属配線のパターニング方法であって、レジストマ
スク直下の反射防止層にアンダカットを入れるととも
に、露出したＡｌ系金属配線上面にＡｌＦx を形成した
後、該Ａｌ系金属配線層をパターニングすることを特徴
とするものである。
グ方法は、Ａｌ系金属層上に反射防止層が形成されたＡ
ｌ系金属配線のパターニング方法であって、レジストマ
スク直下の反射防止層にアンダカットを入れるととも
に、露出したＡｌ系金属配線上面にＡｌＦx を形成した
後、該Ａｌ系金属配線層をパターニングすることを特徴
とするものである。
【００１５】また本発明のＡｌ系金属配線のパターニン
グ方法は、Ａｌ系金属層上に反射防止層が形成されたＡ
ｌ系金属配線のパターニング方法であって、レジストマ
スク直下の前記反射防止層にアンダカットを入れるとと
もに、露出した該Ａｌ系金属配線上面にＡｌＦx を形成
し、さらにアンダカット部をイオウ系材料で被覆した
後、Ａｌ系金属配線層をパターニングすることを特徴と
するものである。イオウ系材料としては、イオウおよび
（ＳＮ）n （ポリチアジル）を例示することができる。
これらイオウ系材料は、Ｓを含有する特定のガスのプラ
ズマ放電により、気相中から堆積することができる。
グ方法は、Ａｌ系金属層上に反射防止層が形成されたＡ
ｌ系金属配線のパターニング方法であって、レジストマ
スク直下の前記反射防止層にアンダカットを入れるとと
もに、露出した該Ａｌ系金属配線上面にＡｌＦx を形成
し、さらにアンダカット部をイオウ系材料で被覆した
後、Ａｌ系金属配線層をパターニングすることを特徴と
するものである。イオウ系材料としては、イオウおよび
（ＳＮ）n （ポリチアジル）を例示することができる。
これらイオウ系材料は、Ｓを含有する特定のガスのプラ
ズマ放電により、気相中から堆積することができる。
【００１６】
【作用】本発明のポイントは、レジストマスク直下の反
射防止層幅がＡｌ系金属配線幅よりも狭く形成されてい
ることである。先に述べた通り、Ａｌ系金属配線にサイ
ドエッチングが入る原因はレジストマスクの後退により
露出する反射防止層がＣｌ系プラズマに曝されエッチン
グされる時に発生するＯに起因する。これを防止するた
めには、レジストマスクが仮に後退したとしても反射防
止層が露出することのないよう、予め反射防止層の幅を
Ａｌ系金属配線の幅より狭く設定しておけばよい。
射防止層幅がＡｌ系金属配線幅よりも狭く形成されてい
ることである。先に述べた通り、Ａｌ系金属配線にサイ
ドエッチングが入る原因はレジストマスクの後退により
露出する反射防止層がＣｌ系プラズマに曝されエッチン
グされる時に発生するＯに起因する。これを防止するた
めには、レジストマスクが仮に後退したとしても反射防
止層が露出することのないよう、予め反射防止層の幅を
Ａｌ系金属配線の幅より狭く設定しておけばよい。
【００１７】また本発明のもう１つのポイントは、この
Ａｌ系金属配線構造を実現するために、Ａｌ系金属層エ
ッチングするのに先立ち、レジストマスク直下の反射防
止層を等方性エッチングしてアンダカットないしサイド
エッチングを入れるて反射防止層の幅をＡｌ系金属配線
の幅より狭く形成する点にある。
Ａｌ系金属配線構造を実現するために、Ａｌ系金属層エ
ッチングするのに先立ち、レジストマスク直下の反射防
止層を等方性エッチングしてアンダカットないしサイド
エッチングを入れるて反射防止層の幅をＡｌ系金属配線
の幅より狭く形成する点にある。
【００１８】しかしながら、希フッ酸のようなウェット
エッチングによりアンダカットを入れる手法をとると、
Ａｌ系金属層のエッチング時にＣｌ* がこのアンダカッ
ト部に侵入してＡｌ系金属配線上部に別のサイドエッチ
ングが生じかねない。そこで本発明では反射防止層にア
ンダカットを入れるとともに露出したＡｌ系金属配線の
上面にＡｌＦx を保護被膜として薄く形成した後、Ａｌ
系金属層をＣｌ系ガスによりパターニングするのであ
る。ＡｌＦx は３価のフッ化物ＡｌＦ3 が代表的である
が、ＡｌＦ3 は１気圧での昇華点が１２９１℃と極めて
安定した物質であり、Ｃｌ* によっても浸食されること
はない。
エッチングによりアンダカットを入れる手法をとると、
Ａｌ系金属層のエッチング時にＣｌ* がこのアンダカッ
ト部に侵入してＡｌ系金属配線上部に別のサイドエッチ
ングが生じかねない。そこで本発明では反射防止層にア
ンダカットを入れるとともに露出したＡｌ系金属配線の
上面にＡｌＦx を保護被膜として薄く形成した後、Ａｌ
系金属層をＣｌ系ガスによりパターニングするのであ
る。ＡｌＦx は３価のフッ化物ＡｌＦ3 が代表的である
が、ＡｌＦ3 は１気圧での昇華点が１２９１℃と極めて
安定した物質であり、Ｃｌ* によっても浸食されること
はない。
【００１９】反射防止層にアンダカットを入れるととも
に露出したＡｌ系金属配線の上面にＡｌＦx を保護被膜
として薄く形成するプロセスは、Ｆ系ガスによる等方性
エッチングを施せば１ステップで実現することが可能で
ある。
に露出したＡｌ系金属配線の上面にＡｌＦx を保護被膜
として薄く形成するプロセスは、Ｆ系ガスによる等方性
エッチングを施せば１ステップで実現することが可能で
ある。
【００２０】反射防止層のアンダカット量は特に制限を
設けるものではないが、予測されるレジストマスクの後
退幅より広く形成しておけばよい。また自明のことなが
ら、レジストマスクは幅の狭くなった反射防止層で支持
されることとなり、アンダカット量が多くなりすぎると
レジストマスクそのものの支持が不安定になるので、反
射防止層はレジストマスク幅の３分の１以上は残留する
ことが望ましい。
設けるものではないが、予測されるレジストマスクの後
退幅より広く形成しておけばよい。また自明のことなが
ら、レジストマスクは幅の狭くなった反射防止層で支持
されることとなり、アンダカット量が多くなりすぎると
レジストマスクそのものの支持が不安定になるので、反
射防止層はレジストマスク幅の３分の１以上は残留する
ことが望ましい。
【００２１】反射防止層は、レジストマスクのパターニ
ング露光の際にその機能を果たせばよいのであるから、
エッチング終了後は不要である。しかし本発明は反射防
止層にアンダカットを入れるという巧みな処理の別の効
果として、Ａｌ系金属配線上に凸状の段差が形成される
ことになるので、この上に積む層間絶縁膜のステップカ
バリッジの向上に寄与することにも可能となる。
ング露光の際にその機能を果たせばよいのであるから、
エッチング終了後は不要である。しかし本発明は反射防
止層にアンダカットを入れるという巧みな処理の別の効
果として、Ａｌ系金属配線上に凸状の段差が形成される
ことになるので、この上に積む層間絶縁膜のステップカ
バリッジの向上に寄与することにも可能となる。
【００２２】本発明は以上のような基本的思想に基づい
ているが、さらに一層の異方的加工を達成するために、
上述の方法に加えて、さらにレジストマスク直下のアン
ダカット部をイオウ系材料で被覆した後、Ａｌ系金属層
をＣｌ系ガスによりパターニングする方法を提案する。
この方法を採用することにより、アンダカット部へのＣ
ｌ* によるアタックはさらに完全に保護され、Ａｌ系金
属配線上部のサイドエッチング防止は徹底される。
ているが、さらに一層の異方的加工を達成するために、
上述の方法に加えて、さらにレジストマスク直下のアン
ダカット部をイオウ系材料で被覆した後、Ａｌ系金属層
をＣｌ系ガスによりパターニングする方法を提案する。
この方法を採用することにより、アンダカット部へのＣ
ｌ* によるアタックはさらに完全に保護され、Ａｌ系金
属配線上部のサイドエッチング防止は徹底される。
【００２３】イオウ系材料としては、イオウまたはポリ
チアジルを用いればよい。これらはいずれもＳ2 Ｆ2 、
ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10等のフッ化イオウガスまたは
Ｈ2Ｓのプラズマ放電、またはこれらのガスにＮ2 等Ｎ
系のガスを加えた混合ガスのプラズマ放電により被処理
基板上にコンフォーマルに堆積することができる。すな
わちレジストマスク直下のアンダカット部を埋め込んで
被処理基板上全面にほぼ均一な厚さで形成できる。アン
ダカット部やレジストマスク側面以外に堆積したイオウ
系材料は、その後のＡｌ系金属層のパターニング時にＣ
ｌ+ によりスパッタアウトされ除去される。なおフッ化
イオウガスの代表例であるＳＦ6 は、１分子中のＦ原子
とＳ原子の比を表すＳ／Ｆ比が６と大きく、プラズマ中
からイオウ系材料を堆積することは困難であるので本発
明からは除外する。
チアジルを用いればよい。これらはいずれもＳ2 Ｆ2 、
ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10等のフッ化イオウガスまたは
Ｈ2Ｓのプラズマ放電、またはこれらのガスにＮ2 等Ｎ
系のガスを加えた混合ガスのプラズマ放電により被処理
基板上にコンフォーマルに堆積することができる。すな
わちレジストマスク直下のアンダカット部を埋め込んで
被処理基板上全面にほぼ均一な厚さで形成できる。アン
ダカット部やレジストマスク側面以外に堆積したイオウ
系材料は、その後のＡｌ系金属層のパターニング時にＣ
ｌ+ によりスパッタアウトされ除去される。なおフッ化
イオウガスの代表例であるＳＦ6 は、１分子中のＦ原子
とＳ原子の比を表すＳ／Ｆ比が６と大きく、プラズマ中
からイオウ系材料を堆積することは困難であるので本発
明からは除外する。
【００２４】これらイオウ系材料はＣｌ* に対しては優
れた耐性を示す一方、Ａｌ系金属配線のパターニング終
了後には被エッチング基板を加熱すれば容易に昇華除去
でき、何らイオウ系材料の痕跡や汚染等を残すことはな
い。またエッチングチャンバ内に堆積したイオウ系材料
もチャンバ壁等を加熱すれば昇華除去できるので、何ら
パーティクル汚染等の原因となることもない。
れた耐性を示す一方、Ａｌ系金属配線のパターニング終
了後には被エッチング基板を加熱すれば容易に昇華除去
でき、何らイオウ系材料の痕跡や汚染等を残すことはな
い。またエッチングチャンバ内に堆積したイオウ系材料
もチャンバ壁等を加熱すれば昇華除去できるので、何ら
パーティクル汚染等の原因となることもない。
【００２５】昇華温度は、イオウは約９０℃以上、ポリ
チアジルにあっては約１３０℃以上である。逆に、イオ
ウ系材料を被処理基板上に堆積する場合には、被処理基
板温度をイオウの場合は約９０℃未満、ポリチアジルの
時には約１３０℃未満に制御しておけば効率良く堆積さ
せることができる。
チアジルにあっては約１３０℃以上である。逆に、イオ
ウ系材料を被処理基板上に堆積する場合には、被処理基
板温度をイオウの場合は約９０℃未満、ポリチアジルの
時には約１３０℃未満に制御しておけば効率良く堆積さ
せることができる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００２７】実施例１ 本実施例は、Ａｌ系金属層上にＳｉＯＮからなる反射防
止層が形成された構造を含む積層膜をエッチングした例
であり、これを図１（ａ）〜（ｄ）を参照して説明す
る。なお、従来例の説明に用いた図３と同じ構成部分に
は同一の参照番号を付与するものとする。
止層が形成された構造を含む積層膜をエッチングした例
であり、これを図１（ａ）〜（ｄ）を参照して説明す
る。なお、従来例の説明に用いた図３と同じ構成部分に
は同一の参照番号を付与するものとする。
【００２８】まず図１（ａ）に示すように、図示しない
Ｓｉ等の半導体基板や多結晶シリコン等からなる下層配
線上にＳｉＯ2 等の層間絶縁膜１を形成する。つぎにＴ
ｉおよびＴｉＯＮを順次スパッタリングにより形成し、
密着層兼バリアメタル層２とする。続けてＡｌ−１％Ｓ
ｉからなるＡｌ系金属層３をスパッタリングにより、さ
らにＳｉＯＮからなる反射防止層４をＣＶＤ法により形
成する。なお、層間絶縁膜１には図示しないが接続孔が
開口され、下層配線とコンタクトする多層配線構造であ
ってもよい。各層の厚さは、一例として密着層兼バリア
メタル層２としてＴｉが３０ｎｍ、ＴｉＯＮが５０ｎ
ｍ、Ａｌ系金属層３が６００ｎｍ、反射防止層４が３５
ｎｍである。
Ｓｉ等の半導体基板や多結晶シリコン等からなる下層配
線上にＳｉＯ2 等の層間絶縁膜１を形成する。つぎにＴ
ｉおよびＴｉＯＮを順次スパッタリングにより形成し、
密着層兼バリアメタル層２とする。続けてＡｌ−１％Ｓ
ｉからなるＡｌ系金属層３をスパッタリングにより、さ
らにＳｉＯＮからなる反射防止層４をＣＶＤ法により形
成する。なお、層間絶縁膜１には図示しないが接続孔が
開口され、下層配線とコンタクトする多層配線構造であ
ってもよい。各層の厚さは、一例として密着層兼バリア
メタル層２としてＴｉが３０ｎｍ、ＴｉＯＮが５０ｎ
ｍ、Ａｌ系金属層３が６００ｎｍ、反射防止層４が３５
ｎｍである。
【００２９】つぎに、一例としてポジ型３成分系化学増
幅型フォトレジストであるＷＫＲ−ＰＴ−１（和光純薬
製）をコーティングしＫｒＦエキシマレーザリソグラフ
ィにより、０．３５μｍ幅のレジストマスクマスク５を
形成する。ここまで形成した試料を被エッチング基板と
する。
幅型フォトレジストであるＷＫＲ−ＰＴ−１（和光純薬
製）をコーティングしＫｒＦエキシマレーザリソグラフ
ィにより、０．３５μｍ幅のレジストマスクマスク５を
形成する。ここまで形成した試料を被エッチング基板と
する。
【００３０】この被エッチング基板を、基板バイアス印
加型ＥＣＲプラズマエッチング装置により、一例として
下記エッチング条件にてまずＳｉＯＮからなる反射防止
層４を等方性エッチングする。 ＳＦ6 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ０ Ｗ 基板温度 室温 本エッチング過程では、ＲＦバイアスパワーを印加しな
いのでＦラジカル（Ｆ * ）を主エッチャントとするラジ
カル反応により薄い反射防止層４が等方的にエッチング
され、レジストマスク５の側面直下にアンダカットが入
る。また露出したＡｌ系金属層３表面は、アンダカット
部も含めて図示しないＡｌＦx 層が薄く形成される。
加型ＥＣＲプラズマエッチング装置により、一例として
下記エッチング条件にてまずＳｉＯＮからなる反射防止
層４を等方性エッチングする。 ＳＦ6 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ０ Ｗ 基板温度 室温 本エッチング過程では、ＲＦバイアスパワーを印加しな
いのでＦラジカル（Ｆ * ）を主エッチャントとするラジ
カル反応により薄い反射防止層４が等方的にエッチング
され、レジストマスク５の側面直下にアンダカットが入
る。また露出したＡｌ系金属層３表面は、アンダカット
部も含めて図示しないＡｌＦx 層が薄く形成される。
【００３１】次にエッチングガスをＣｌ系に切り替え、
一例として下記エッチング条件でＡｌ系金属層３および
密着層兼バリアメタル層２をパターニングする。 ＢＣｌ3 ６０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ９０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本エッチング過程では、Ｃｌ* によるラジカル反応がＣ
ｌ+ 、ＢＣｌx + 等のイオンにアシストされる形でエッ
チングが進行する。また同時に、パターニングされたＡ
ｌ系金属層３の側面には反応生成物ＡｌＣｌX を含むレ
ジストの分解生成物ＣＣｌx を主成分とする側壁保護膜
（図示せず）が付着生成し、異方性加工に寄与する。従
来のパターニング方法においては、レジストマスク５の
後退により露出する反射防止層４から放出されるＯによ
り、側壁保護膜の形成は阻害され、Ａｌ系金属層パター
ンにサイドエッチングや粗面化が発生するところである
が、本実施例においてはこの現象は効果的に防止され
る。また、Ａｌ系金属層３表面はＡｌＦx 膜が薄く形成
されているので、アンダカット部に侵入するＣｌ* によ
りＡｌ系金属層パターン上部にアンダカットが入ること
も防止される。この結果、図１（ｃ）に示すようにＡｌ
系金属層３、密着層兼バリアメタル層２ともに垂直な側
面を有する矩形形状にパターニングされる。
一例として下記エッチング条件でＡｌ系金属層３および
密着層兼バリアメタル層２をパターニングする。 ＢＣｌ3 ６０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ９０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本エッチング過程では、Ｃｌ* によるラジカル反応がＣ
ｌ+ 、ＢＣｌx + 等のイオンにアシストされる形でエッ
チングが進行する。また同時に、パターニングされたＡ
ｌ系金属層３の側面には反応生成物ＡｌＣｌX を含むレ
ジストの分解生成物ＣＣｌx を主成分とする側壁保護膜
（図示せず）が付着生成し、異方性加工に寄与する。従
来のパターニング方法においては、レジストマスク５の
後退により露出する反射防止層４から放出されるＯによ
り、側壁保護膜の形成は阻害され、Ａｌ系金属層パター
ンにサイドエッチングや粗面化が発生するところである
が、本実施例においてはこの現象は効果的に防止され
る。また、Ａｌ系金属層３表面はＡｌＦx 膜が薄く形成
されているので、アンダカット部に侵入するＣｌ* によ
りＡｌ系金属層パターン上部にアンダカットが入ること
も防止される。この結果、図１（ｃ）に示すようにＡｌ
系金属層３、密着層兼バリアメタル層２ともに垂直な側
面を有する矩形形状にパターニングされる。
【００３２】この後アッシングまたは剥離液によりレジ
ストマスク５を除去し、図１（ｄ）に示すようにＡｌ系
金属配線が完成する。反射防止層４パターンは別途除去
してもよいが、このまま残留させて層間絶縁膜の１部と
してもよい。この場合には、次工程においてＣＶＤ等で
形成する層間絶縁膜のステップカバリッジの向上にも寄
与する。
ストマスク５を除去し、図１（ｄ）に示すようにＡｌ系
金属配線が完成する。反射防止層４パターンは別途除去
してもよいが、このまま残留させて層間絶縁膜の１部と
してもよい。この場合には、次工程においてＣＶＤ等で
形成する層間絶縁膜のステップカバリッジの向上にも寄
与する。
【００３３】実施例２ 本実施例は反射防止層４のアンダカット部をイオウで被
覆した例であり、このプロセスを図２（ａ）〜（ｅ）を
参照して説明する。
覆した例であり、このプロセスを図２（ａ）〜（ｅ）を
参照して説明する。
【００３４】本実施例で用いた被エッチング基板は実施
例１において図１（ａ）に示したものと同一であるので
説明を省略する。この被エッチング基板を、基板バイア
ス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置により、一例と
して下記エッチング条件にてまずＳｉＯＮからなる反射
防止層４を等方性エッチングする。 Ｓ2 Ｆ2 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ０ Ｗ 基板温度 室温 本エッチング過程では、ＲＦバイアスパワーを印加しな
いのでＦラジカル（Ｆ * ）を主エッチャントとするラジ
カル反応により薄い反射防止層４が等方的にエッチング
され、レジストマスク５の側面直下にアンダカットが入
る。また露出したＡｌ系金属層３表面は、アンダカット
部も含めて図示しないＡｌＦx 層が薄く形成される。こ
の状態を図２（ａ）に示す。
例１において図１（ａ）に示したものと同一であるので
説明を省略する。この被エッチング基板を、基板バイア
ス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置により、一例と
して下記エッチング条件にてまずＳｉＯＮからなる反射
防止層４を等方性エッチングする。 Ｓ2 Ｆ2 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ０ Ｗ 基板温度 室温 本エッチング過程では、ＲＦバイアスパワーを印加しな
いのでＦラジカル（Ｆ * ）を主エッチャントとするラジ
カル反応により薄い反射防止層４が等方的にエッチング
され、レジストマスク５の側面直下にアンダカットが入
る。また露出したＡｌ系金属層３表面は、アンダカット
部も含めて図示しないＡｌＦx 層が薄く形成される。こ
の状態を図２（ａ）に示す。
【００３５】続けて一例として下記条件によるプラズマ
放電によりイオウを堆積し、反射防止層４のアンダカッ
ト部を含めてレジストマスク５側面を被覆する。 Ｓ2 Ｆ2 ２０ ｓｃｃｍ Ｈ2 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本プラズマ放電過程では、気相中に生成する遊離のイオ
ウが室温に制御された被処理基板上に堆積する一方、弱
い基板バイアスを印加しているのでレジストマスク５上
面やＡｌ系金属層３上面に堆積するイオウはスパッタア
ウトされ、結果として図２（ｂ）に示すようにレジスト
マスク５側面と反射防止層４のアンダカット部を被覆す
るようにイオウからなるイオウ系材料６が残留する。勿
論、基板バイアスは印加しなくてもよく、この場合には
イオウは被処理基板上にコンフォーマルに堆積する。反
射防止層のアンダカット部がイオウにより保護されるこ
とに変わりはない。なおＨ2 の添加はプラズマ中のＦ*
を捕獲し、イオウの堆積を促進する役割を果たすが、必
ずしも添加する必要はない。
放電によりイオウを堆積し、反射防止層４のアンダカッ
ト部を含めてレジストマスク５側面を被覆する。 Ｓ2 Ｆ2 ２０ ｓｃｃｍ Ｈ2 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本プラズマ放電過程では、気相中に生成する遊離のイオ
ウが室温に制御された被処理基板上に堆積する一方、弱
い基板バイアスを印加しているのでレジストマスク５上
面やＡｌ系金属層３上面に堆積するイオウはスパッタア
ウトされ、結果として図２（ｂ）に示すようにレジスト
マスク５側面と反射防止層４のアンダカット部を被覆す
るようにイオウからなるイオウ系材料６が残留する。勿
論、基板バイアスは印加しなくてもよく、この場合には
イオウは被処理基板上にコンフォーマルに堆積する。反
射防止層のアンダカット部がイオウにより保護されるこ
とに変わりはない。なおＨ2 の添加はプラズマ中のＦ*
を捕獲し、イオウの堆積を促進する役割を果たすが、必
ずしも添加する必要はない。
【００３６】次にエッチングガスをＣｌ系に切り替え、
一例として下記エッチング条件でＡｌ系金属層３および
密着層兼バリアメタル層２をパターニングする。 ＢＣｌ3 ６０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ９０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本エッチング過程では、Ｃｌ* によるラジカル反応がＣ
ｌ+ 、ＢＣｌx + 等のイオンにアシストされる形でエッ
チングが進行する。また同時に、パターニングされたＡ
ｌ系金属層３の側面には反応生成物ＡｌＣｌX を含むレ
ジストの分解生成物ＣＣｌx を主成分とする側壁付着膜
（図示せず）が付着生成し、異方性加工に寄与する。従
来のパターニング方法においては、レジストマスク５の
後退により露出する反射防止層４から放出されるＯによ
り、側壁保護膜の形成は阻害され、Ａｌ系金属層パター
ンにサイドエッチングや粗面化が発生するところである
が、本実施例においてはこの現象は効果的に防止され
る。また、反射防止層４のアンダカット部を含めＡｌ系
金属層３表面はＡｌＦx 膜が薄く形成されていることに
加え、本実施例においては反射防止層４のアンダカット
開口部がイオウからなるイオウ系材料６により被覆され
ているのでので、アンダカット部にＣｌ* が侵入するこ
ともない。このため、過剰なオーバーエッチングを行っ
てもＡｌ系金属層パターン上部に新たなアンダカットが
入ることも防止される。この結果、図２（ｃ）に示すよ
うにＡｌ系金属層３、密着層兼バリアメタル層２ともに
垂直な側面を有する矩形形状にパターニングされる。
一例として下記エッチング条件でＡｌ系金属層３および
密着層兼バリアメタル層２をパターニングする。 ＢＣｌ3 ６０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ９０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本エッチング過程では、Ｃｌ* によるラジカル反応がＣ
ｌ+ 、ＢＣｌx + 等のイオンにアシストされる形でエッ
チングが進行する。また同時に、パターニングされたＡ
ｌ系金属層３の側面には反応生成物ＡｌＣｌX を含むレ
ジストの分解生成物ＣＣｌx を主成分とする側壁付着膜
（図示せず）が付着生成し、異方性加工に寄与する。従
来のパターニング方法においては、レジストマスク５の
後退により露出する反射防止層４から放出されるＯによ
り、側壁保護膜の形成は阻害され、Ａｌ系金属層パター
ンにサイドエッチングや粗面化が発生するところである
が、本実施例においてはこの現象は効果的に防止され
る。また、反射防止層４のアンダカット部を含めＡｌ系
金属層３表面はＡｌＦx 膜が薄く形成されていることに
加え、本実施例においては反射防止層４のアンダカット
開口部がイオウからなるイオウ系材料６により被覆され
ているのでので、アンダカット部にＣｌ* が侵入するこ
ともない。このため、過剰なオーバーエッチングを行っ
てもＡｌ系金属層パターン上部に新たなアンダカットが
入ることも防止される。この結果、図２（ｃ）に示すよ
うにＡｌ系金属層３、密着層兼バリアメタル層２ともに
垂直な側面を有する矩形形状にパターニングされる。
【００３７】パターニング終了後、被エッチング基板を
約９０℃以上に加熱するとイオウからなるイオウ系材料
６は昇華除去される。この状態を図２（ｄ）に示す。
約９０℃以上に加熱するとイオウからなるイオウ系材料
６は昇華除去される。この状態を図２（ｄ）に示す。
【００３８】続けてアッシングまたは剥離液によりレジ
ストマスク５を除去し、図２（ｅ）に示すようにＡｌ系
金属配線が完成する。反射防止層４パターンは別途除去
してもよいが、このまま残留させて層間絶縁膜の１部と
してもよい。この場合には次工程でＣＶＤ等で形成する
層間絶縁膜のステップカバリッジの向上にも寄与する。
なお、イオウ系材料６の除去は、レジストアッシング時
に同時にアッシング除去することも可能である。
ストマスク５を除去し、図２（ｅ）に示すようにＡｌ系
金属配線が完成する。反射防止層４パターンは別途除去
してもよいが、このまま残留させて層間絶縁膜の１部と
してもよい。この場合には次工程でＣＶＤ等で形成する
層間絶縁膜のステップカバリッジの向上にも寄与する。
なお、イオウ系材料６の除去は、レジストアッシング時
に同時にアッシング除去することも可能である。
【００３９】本実施例によれば、反射防止層４のアンダ
カット部のＡｌ系金属層３表面はＡｌＦx に加えてイオ
ウからなるイオウ系材料６により被覆され、Ｃｌ* のア
タックから強力に保護されているので、Ａｌ系金属層３
パターンの上部の新たなアンダカットはより一層強力に
防止される。
カット部のＡｌ系金属層３表面はＡｌＦx に加えてイオ
ウからなるイオウ系材料６により被覆され、Ｃｌ* のア
タックから強力に保護されているので、Ａｌ系金属層３
パターンの上部の新たなアンダカットはより一層強力に
防止される。
【００４０】実施例３ 本実施例は反射防止層４のアンダカット部を，ポリチア
ジルで被覆した例であり、このプロセスを同じく図２
（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。
ジルで被覆した例であり、このプロセスを同じく図２
（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。
【００４１】本実施例は、実施例２と大略同じであるの
で、重複する工程は説明を省略し、本実施例の特徴部分
を中心に説明する。図２（ａ）に示す反射防止層４のア
ンダカット工程までは実施例２と同じである。つぎに、
一例として下記条件によるプラズマ放電によりポリチア
ジルを堆積し、反射防止層４のアンダカット部を含めて
レジストマスク５側面を被覆する。 Ｓ2 Ｆ2 ２０ ｓｃｃｍ Ｎ2 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本プラズマ放電過程では、気相中に生成する遊離のイオ
ウとＮとがまずチアジル（ＳＮ）を形成し、これが重合
して室温に制御された被処理基板上に（ＳＮ） n （ポリ
チアジル）となって堆積する一方、弱い基板バイアスを
印加しているのでレジストマスク５上面やＡｌ系金属層
３上面に堆積するポリチアジルはスパッタアウトされ、
結果として図２（ｂ）に示すようにレジストマスク５側
面と反射防止層４のアンダカット部を被覆するようにポ
リチアジルからなるイオウ系材料６が残留する。本実施
例においても、基板バイアスは印加しなくてもよく、こ
の場合にはポリチアジルは被処理基板上にコンフォーマ
ルに堆積する。反射防止層のアンダカット部がポリチア
ジルにより保護されることに変わりはない。Ｎ2 のかわ
りにＮＦ3 、Ｎ2 Ｈ4 等他のＮ系ガスを用いてもよい。
で、重複する工程は説明を省略し、本実施例の特徴部分
を中心に説明する。図２（ａ）に示す反射防止層４のア
ンダカット工程までは実施例２と同じである。つぎに、
一例として下記条件によるプラズマ放電によりポリチア
ジルを堆積し、反射防止層４のアンダカット部を含めて
レジストマスク５側面を被覆する。 Ｓ2 Ｆ2 ２０ ｓｃｃｍ Ｎ2 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本プラズマ放電過程では、気相中に生成する遊離のイオ
ウとＮとがまずチアジル（ＳＮ）を形成し、これが重合
して室温に制御された被処理基板上に（ＳＮ） n （ポリ
チアジル）となって堆積する一方、弱い基板バイアスを
印加しているのでレジストマスク５上面やＡｌ系金属層
３上面に堆積するポリチアジルはスパッタアウトされ、
結果として図２（ｂ）に示すようにレジストマスク５側
面と反射防止層４のアンダカット部を被覆するようにポ
リチアジルからなるイオウ系材料６が残留する。本実施
例においても、基板バイアスは印加しなくてもよく、こ
の場合にはポリチアジルは被処理基板上にコンフォーマ
ルに堆積する。反射防止層のアンダカット部がポリチア
ジルにより保護されることに変わりはない。Ｎ2 のかわ
りにＮＦ3 、Ｎ2 Ｈ4 等他のＮ系ガスを用いてもよい。
【００４２】次にエッチングガスをＣｌ系に切り替え、
一例として下記エッチング条件でＡｌ系金属層３および
密着層兼バリアメタル層２をパターニングする。 ＢＣｌ3 ６０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ９０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ４０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本エッチング過程では、Ｃｌ* によるラジカル反応がＣ
ｌ+ 、ＢＣｌx + 等のイオンにアシストされる形でエッ
チングが進行する。また同時に、パターニングされたＡ
ｌ系金属層３の側面には反応生成物ＡｌＣｌX を含むレ
ジストの分解生成物ＣＣｌx を主成分とする側壁付着膜
（図示せず）が付着生成し、異方性加工に寄与する。従
来のパターニング方法においては、レジストマスク５の
後退により露出する反射防止層４から放出されるＯによ
り、側壁保護膜の形成は阻害され、Ａｌ系金属層３パタ
ーンにサイドエッチングや粗面化が発生するところであ
るが、本実施例においてはこの現象は効果的に防止され
る。また、反射防止層４のアンダカット部を含めＡｌ系
金属層３表面はＡｌＦx 膜が薄く形成されていることに
加え、本実施例においては反射防止層４のアンダカット
開口部が強力な保護作用を有するポリチアジルからなる
イオウ系材料６により被覆されているので、アンダカッ
ト部にＣｌ* が侵入することもない。このため、より過
剰なオーバーエッチングを行ってもＡｌ系金属層パター
ン上部に新たなアンダカットが入ることも防止される。
この結果、図２（ｃ）に示すようにＡｌ系金属層３、密
着層兼バリアメタル層２ともに垂直な側面を有する矩形
形状にパターニングされる。
一例として下記エッチング条件でＡｌ系金属層３および
密着層兼バリアメタル層２をパターニングする。 ＢＣｌ3 ６０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ９０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ４０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 室温 本エッチング過程では、Ｃｌ* によるラジカル反応がＣ
ｌ+ 、ＢＣｌx + 等のイオンにアシストされる形でエッ
チングが進行する。また同時に、パターニングされたＡ
ｌ系金属層３の側面には反応生成物ＡｌＣｌX を含むレ
ジストの分解生成物ＣＣｌx を主成分とする側壁付着膜
（図示せず）が付着生成し、異方性加工に寄与する。従
来のパターニング方法においては、レジストマスク５の
後退により露出する反射防止層４から放出されるＯによ
り、側壁保護膜の形成は阻害され、Ａｌ系金属層３パタ
ーンにサイドエッチングや粗面化が発生するところであ
るが、本実施例においてはこの現象は効果的に防止され
る。また、反射防止層４のアンダカット部を含めＡｌ系
金属層３表面はＡｌＦx 膜が薄く形成されていることに
加え、本実施例においては反射防止層４のアンダカット
開口部が強力な保護作用を有するポリチアジルからなる
イオウ系材料６により被覆されているので、アンダカッ
ト部にＣｌ* が侵入することもない。このため、より過
剰なオーバーエッチングを行ってもＡｌ系金属層パター
ン上部に新たなアンダカットが入ることも防止される。
この結果、図２（ｃ）に示すようにＡｌ系金属層３、密
着層兼バリアメタル層２ともに垂直な側面を有する矩形
形状にパターニングされる。
【００４３】パターニング終了後、被エッチング基板を
約１３０℃以上に加熱するとポリチアジルからなるイオ
ウ系材料６は昇華除去される。この状態を図２（ｄ）に
示す。
約１３０℃以上に加熱するとポリチアジルからなるイオ
ウ系材料６は昇華除去される。この状態を図２（ｄ）に
示す。
【００４４】続けてアッシングまたは剥離液によりレジ
ストマスク５を除去し、図２（ｅ）に示すようにＡｌ系
金属配線が完成する。反射防止層４パターンは別途除去
してもよいが、このまま残留させて層間絶縁膜の１部と
してもよい。この場合にはＣＶＤ等で形成する層間絶縁
膜のステップカバリッジの向上にも寄与する。なお、ポ
リチアジルからなるイオウ系材料６の除去は、本実施例
においてもレジストアッシング時に同時にアッシング除
去することも可能である。
ストマスク５を除去し、図２（ｅ）に示すようにＡｌ系
金属配線が完成する。反射防止層４パターンは別途除去
してもよいが、このまま残留させて層間絶縁膜の１部と
してもよい。この場合にはＣＶＤ等で形成する層間絶縁
膜のステップカバリッジの向上にも寄与する。なお、ポ
リチアジルからなるイオウ系材料６の除去は、本実施例
においてもレジストアッシング時に同時にアッシング除
去することも可能である。
【００４５】本実施例によれば、反射防止層４のアンダ
カット部のＡｌ系金属層３表面はＡｌＦx に加えてポリ
チアジルからなるイオウ系材料６により被覆され、Ｃｌ
* のアタックからより強力に保護されているので、Ａｌ
系金属層３パターンの上部の新たなアンダカットはより
一層強力に防止される。形状制御性にすぐれたＡｌ系金
属配線のパターニングが可能となる。
カット部のＡｌ系金属層３表面はＡｌＦx に加えてポリ
チアジルからなるイオウ系材料６により被覆され、Ｃｌ
* のアタックからより強力に保護されているので、Ａｌ
系金属層３パターンの上部の新たなアンダカットはより
一層強力に防止される。形状制御性にすぐれたＡｌ系金
属配線のパターニングが可能となる。
【００４６】以上、本発明を３例の実施例をもって説明
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
【００４７】Ａｌ系金属層としてＡｌ−１％Ｓｉ合金を
例示したが、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金や
純Ａｌであってもよい。またＡｌ系金属層の下層とし
て、Ｗ等の高融点金属層が形成された積層配線のパター
ニングであってもよい。
例示したが、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金や
純Ａｌであってもよい。またＡｌ系金属層の下層とし
て、Ｗ等の高融点金属層が形成された積層配線のパター
ニングであってもよい。
【００４８】反射防止層としてＳｉＯＮを例示したが、
露光波長等の条件を選ぶことによりＴｉＯＮ、Ｓｉ
Ｏ2 、ＳｉＯ等Ｏを構成元素として含む各種材料を用い
てもよい。
露光波長等の条件を選ぶことによりＴｉＯＮ、Ｓｉ
Ｏ2 、ＳｉＯ等Ｏを構成元素として含む各種材料を用い
てもよい。
【００４９】エッチングガス系についても実施例にあげ
た例に限定されるものでははない。例えば、Ａｌ系金属
層のエッチングにはＣＣｌ4 、ＳｉＣｌ4 等他のガスを
用いてもよい。また本願出願人が先に出願した特願平４
−３２９５６７号明細書で開示したＳ2 Ｃｌ2 等塩化イ
オウ系ガスを用いれば、ここでもイオウ系の側壁保護膜
を用いた異方性にすぐれたエッチングが可能である。ま
たＨＢｒ等臭素系ガスやＨＩ等ヨウ素系のガスの使用
も、マスクとの選択性向上に有効である。勿論Ａｒ、Ｈ
ｅ等の不活性希釈ガスを添加してもよい。
た例に限定されるものでははない。例えば、Ａｌ系金属
層のエッチングにはＣＣｌ4 、ＳｉＣｌ4 等他のガスを
用いてもよい。また本願出願人が先に出願した特願平４
−３２９５６７号明細書で開示したＳ2 Ｃｌ2 等塩化イ
オウ系ガスを用いれば、ここでもイオウ系の側壁保護膜
を用いた異方性にすぐれたエッチングが可能である。ま
たＨＢｒ等臭素系ガスやＨＩ等ヨウ素系のガスの使用
も、マスクとの選択性向上に有効である。勿論Ａｒ、Ｈ
ｅ等の不活性希釈ガスを添加してもよい。
【００５０】イオウ系材料を気相中から堆積するガスと
してＳ2 Ｆ2 を例示したが、ＳＦ2、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10
等のＳＦ系ガスやＨ2 Ｓガスのプラズマ放電を用いても
よい。
してＳ2 Ｆ2 を例示したが、ＳＦ2、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10
等のＳＦ系ガスやＨ2 Ｓガスのプラズマ放電を用いても
よい。
【００５１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればＡｌ系金属配線上にＯを構成元素として含む反
射防止層が形成されたＡｌ系金属配線構造において、反
射防止層の幅がＡｌ系金属層の幅より狭く形成された構
造を採用することにより、下記の効果を発揮する。
によればＡｌ系金属配線上にＯを構成元素として含む反
射防止層が形成されたＡｌ系金属配線構造において、反
射防止層の幅がＡｌ系金属層の幅より狭く形成された構
造を採用することにより、下記の効果を発揮する。
【００５２】まずレジストマスクの後退により露出する
反射防止層がＣｌ系プラズマに曝されエッチングされる
時に発生するＯに起因する、側壁保護膜の消失を防止で
きる。このため、Ａｌ系金属配線のサイドエッチングや
いわゆる軽石不良と呼称されるＡｌ系金属配線側面の粗
れが防止できる。
反射防止層がＣｌ系プラズマに曝されエッチングされる
時に発生するＯに起因する、側壁保護膜の消失を防止で
きる。このため、Ａｌ系金属配線のサイドエッチングや
いわゆる軽石不良と呼称されるＡｌ系金属配線側面の粗
れが防止できる。
【００５３】また反射防止層のアンダカットにより露出
するＡｌ系金属配線上面にはＡｌＦ x による保護膜を形
成しておくので、アンダカット部に入り込むＣｌ* によ
るＡｌ系金属配線上部の新たなアンダカットも防止され
る。この効果は、反射防止層のアンダカット部をイオウ
系材料で被覆することにより、なお一層徹底できる。
するＡｌ系金属配線上面にはＡｌＦ x による保護膜を形
成しておくので、アンダカット部に入り込むＣｌ* によ
るＡｌ系金属配線上部の新たなアンダカットも防止され
る。この効果は、反射防止層のアンダカット部をイオウ
系材料で被覆することにより、なお一層徹底できる。
【００５４】Ａｌ系金属配線のパターニング終了後、ア
ンダカットにより幅の狭くなった反射防止層を層間絶縁
膜の１部として利用すれば、層間絶縁膜のステップカバ
リッジの向上を図ることができる。
ンダカットにより幅の狭くなった反射防止層を層間絶縁
膜の１部として利用すれば、層間絶縁膜のステップカバ
リッジの向上を図ることができる。
【００５５】以上の効果により、Ｏを構成元素として含
む反射防止層を用いたＡｌ系金属配線のパターニングが
形状制御性よく達成され、特に０．５μｍ以下の微細な
配線幅を有する半導体装置の内部配線に用いて効力を発
揮するものであり、本発明が奏する効果は極めて大き
い。
む反射防止層を用いたＡｌ系金属配線のパターニングが
形状制御性よく達成され、特に０．５μｍ以下の微細な
配線幅を有する半導体装置の内部配線に用いて効力を発
揮するものであり、本発明が奏する効果は極めて大き
い。
【図１】本発明のＡｌ系金属配線構造を適用した実施例
１のパターニング工程を示す概略断面図であり、（ａ）
は下地層間絶縁膜上に密着層兼バリアメタル層、Ａｌ系
金属層、反射防止層およびレジストマスクを順次形成し
た状態、（ｂ）は反射防止層をエッチングするとともに
レジストマスク直下の反射防止層にアンダカットを入れ
た状態、（ｃ）は続けてＡｌ系金属層と密着層兼バリア
メタル層をパターニングした状態、（ｄ）はレジストマ
スクを除去してＡｌ系金属配線が完成した状態である。
１のパターニング工程を示す概略断面図であり、（ａ）
は下地層間絶縁膜上に密着層兼バリアメタル層、Ａｌ系
金属層、反射防止層およびレジストマスクを順次形成し
た状態、（ｂ）は反射防止層をエッチングするとともに
レジストマスク直下の反射防止層にアンダカットを入れ
た状態、（ｃ）は続けてＡｌ系金属層と密着層兼バリア
メタル層をパターニングした状態、（ｄ）はレジストマ
スクを除去してＡｌ系金属配線が完成した状態である。
【図２】本発明のＡｌ系金属配線構造を適用した実施例
２および３のパターニング工程を示す概略断面図であ
り、（ａ）は反射防止層をエッチングするとともにレジ
ストマスク直下の反射防止層にアンダカットを入れた状
態、（ｂ）は反射防止層のアンダカット部とレジストマ
スク側面にイオウ系材料を被覆した状態、（ｃ）は続け
てＡｌ系金属層と密着層兼バリアメタル層をパターニン
グした状態、（ｄ）はイオウ系材料を昇華除去した状
態、（ｅ）はレジストマスクを除去してＡｌ系金属配線
が完成した状態である。
２および３のパターニング工程を示す概略断面図であ
り、（ａ）は反射防止層をエッチングするとともにレジ
ストマスク直下の反射防止層にアンダカットを入れた状
態、（ｂ）は反射防止層のアンダカット部とレジストマ
スク側面にイオウ系材料を被覆した状態、（ｃ）は続け
てＡｌ系金属層と密着層兼バリアメタル層をパターニン
グした状態、（ｄ）はイオウ系材料を昇華除去した状
態、（ｅ）はレジストマスクを除去してＡｌ系金属配線
が完成した状態である。
【図３】従来のＡｌ系金属配線のパターニング工程上の
問題点を説明する概略断面図および側面図であり、
（ａ）は下地層間絶縁膜上に密着層兼バリアメタル層、
Ａｌ系金属層、反射防止層およびレジストマスクを順次
形成した状態、（ｂ）は反射防止層を異方性エッチング
した状態状態、（ｃ）は続けてＡｌ系金属層をパターニ
ングしてサイドエッチングが発生した状態、（ｄ）は図
２（ｃ）を横方向から見た側面図である。
問題点を説明する概略断面図および側面図であり、
（ａ）は下地層間絶縁膜上に密着層兼バリアメタル層、
Ａｌ系金属層、反射防止層およびレジストマスクを順次
形成した状態、（ｂ）は反射防止層を異方性エッチング
した状態状態、（ｃ）は続けてＡｌ系金属層をパターニ
ングしてサイドエッチングが発生した状態、（ｄ）は図
２（ｃ）を横方向から見た側面図である。
１ 層間絶縁膜 ２ 密着層兼バリアメタル層 ３ Ａｌ系金属層 ４ 反射防止層 ５ レジストマスク ６ イオウ系材料
Claims (10)
- 【請求項１】 Ａｌ系金属層上にＯを構成元素として含
む反射防止層が形成されたＡｌ系金属配線構造におい
て、 前記反射防止層の幅が該Ａｌ系金属配線の幅よりも狭く
形成されているとともに、前記反射防止層が形成されて
いる部位以外の該Ａｌ系金属配線の上面は、ＡｌＦx が
形成された構造を含むことを特徴とする、Ａｌ系金属配
線構造。 - 【請求項２】 Ｏを構成元素として含む反射防止層は、
ＳｉＯＮであることを特徴とする、請求項１記載のＡｌ
系金属配線構造。 - 【請求項３】 Ａｌ系金属配線の幅は、０．５μｍ以下
であることを特徴とする、請求項１記載のＡｌ系金属配
線構造。 - 【請求項４】 Ａｌ系金属層上に反射防止層が形成され
たＡｌ系金属配線のパターニング方法において、 前記レジストマスク直下の前記反射防止層にアンダカッ
トを入れるとともに、露出した該Ａｌ系金属配線上面に
ＡｌＦx を形成した後、該Ａｌ系金属配線層をパターニ
ングすることを特徴とする、Ａｌ系金属配線のパターニ
ング方法。 - 【請求項５】 Ａｌ系金属層上に反射防止層が形成され
たＡｌ系金属配線のパターニング方法において、 前記レジストマスク直下の前記反射防止層にアンダカッ
トを入れるとともに、露出した該Ａｌ系金属配線上面に
ＡｌＦx を形成し、該アンダカット部をイオウ系材料で
被覆した後、該Ａｌ系金属配線層をパターニングするこ
とを特徴とする、Ａｌ系金属配線のパターニング方法。 - 【請求項６】 反射防止層をＦ系ガスを用いてパターニ
ング後、Ａｌ系金属配線層をＣｌ系ガスを用いてパター
ニングすることを特徴とする、請求項４および５記載の
Ａｌ系金属配線のパターニング方法。 - 【請求項７】 イオウ系材料は、イオウまたはポリチア
ジルからなる群から選ばれることを特徴とする、請求項
４記載のＡｌ系金属配線のパターニング方法。 - 【請求項８】 イオウ系材料は、Ｓ2 Ｆ2 、ＳＦ2 、Ｓ
Ｆ4 、Ｓ2 Ｆ10およびＨ2 Ｓからなる群から選ばれる化
合物を含むガスのプラズマ放電により被覆することを特
徴とする、請求項５記載のＡｌ系金属配線のパターニン
グ方法。 - 【請求項９】 パターニング終了後、被処理基板を９０
℃以上に加熱してイオウを昇華除去することを特徴とす
る、請求項５記載のＡｌ系金属配線のパターニング方
法。 - 【請求項１０】 パターニング終了後、被処理基板を１
３０℃以上に加熱してポリチアジルを昇華除去すること
を特徴とする、請求項５記載のＡｌ系金属配線のパター
ニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7236494A JPH07283216A (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Ａｌ系金属配線構造およびそのパターニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7236494A JPH07283216A (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Ａｌ系金属配線構造およびそのパターニング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07283216A true JPH07283216A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13487192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7236494A Pending JPH07283216A (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Ａｌ系金属配線構造およびそのパターニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07283216A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006014193A1 (en) * | 2004-07-06 | 2006-02-09 | Tokyo Electron Limited | Processing system and method for chemically treating a tera layer |
| JP2009065000A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Tokyo Electron Ltd | 基板の処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム |
-
1994
- 1994-04-12 JP JP7236494A patent/JPH07283216A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006014193A1 (en) * | 2004-07-06 | 2006-02-09 | Tokyo Electron Limited | Processing system and method for chemically treating a tera layer |
| US7097779B2 (en) | 2004-07-06 | 2006-08-29 | Tokyo Electron Limited | Processing system and method for chemically treating a TERA layer |
| JP2009065000A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Tokyo Electron Ltd | 基板の処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム |
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