JPH0794467A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH0794467A JPH0794467A JP23627193A JP23627193A JPH0794467A JP H0794467 A JPH0794467 A JP H0794467A JP 23627193 A JP23627193 A JP 23627193A JP 23627193 A JP23627193 A JP 23627193A JP H0794467 A JPH0794467 A JP H0794467A
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- film
- resist mask
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）反射防止膜を
積層した被エッチング材料層の異方性エッチングを行
う。 【構成】 バリヤメタル２、Ａｌ−１％Ｓｉ層３、Ｓｉ
ＯＮ反射防止膜４がこの順に積層されてなるＡｌ系多層
膜のエッチングを行う前に、斜め回転イオン注入により
レジスト・マスク６の表面を表面硬化層７で被覆し、エ
ッチング耐性を高める。あるいは、フルオロカーボン系
のガスを用いたプラズマ照射により、ＳｉＯＮ反射防止
膜４のエッチングと表面硬化層７の形成を同時に行って
も良い。 【効果】 ＳｉＯＮ反射防止膜のエッチング中にＯ* が
放出されても、レジスト・マスク６のエッジが横方向に
後退しないので、寸法変換差が抑制され、異方性形状が
得られる。
積層した被エッチング材料層の異方性エッチングを行
う。 【構成】 バリヤメタル２、Ａｌ−１％Ｓｉ層３、Ｓｉ
ＯＮ反射防止膜４がこの順に積層されてなるＡｌ系多層
膜のエッチングを行う前に、斜め回転イオン注入により
レジスト・マスク６の表面を表面硬化層７で被覆し、エ
ッチング耐性を高める。あるいは、フルオロカーボン系
のガスを用いたプラズマ照射により、ＳｉＯＮ反射防止
膜４のエッチングと表面硬化層７の形成を同時に行って
も良い。 【効果】 ＳｉＯＮ反射防止膜のエッチング中にＯ* が
放出されても、レジスト・マスク６のエッジが横方向に
後退しないので、寸法変換差が抑制され、異方性形状が
得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等の微
細加工分野において行われるドライエッチング方法に関
し、特に酸素を含有する反射防止膜と積層された被エッ
チング材料層の異方性エッチングを実現する方法に関す
る。
細加工分野において行われるドライエッチング方法に関
し、特に酸素を含有する反射防止膜と積層された被エッ
チング材料層の異方性エッチングを実現する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化が加速度的に進行
するに伴い、その最小加工寸法も急速に縮小されてい
る。たとえば、現状で量産ラインに移行されている１６
ＭＤＲＡＭの最小加工寸法は約０．５μｍであるが、次
世代の６４ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍ以下（サブハー
フミクロン）、次々世代の２５６ＭＤＲＡＭでは０．２
５μｍ以下（クォーターミクロン）に縮小されるものと
みられている。
するに伴い、その最小加工寸法も急速に縮小されてい
る。たとえば、現状で量産ラインに移行されている１６
ＭＤＲＡＭの最小加工寸法は約０．５μｍであるが、次
世代の６４ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍ以下（サブハー
フミクロン）、次々世代の２５６ＭＤＲＡＭでは０．２
５μｍ以下（クォーターミクロン）に縮小されるものと
みられている。
【０００３】この微細化度は、マスク・パターンを形成
するフォトリソグラフィ技術に依存するといっても過言
ではない。現行の０．５μｍクラスの加工には、高圧水
銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５
ｎｍ）等の可視〜近紫外光源が用いられているが、０．
３５μｍ〜０．２５μｍクラスでは遠紫外領域のエキシ
マ・レーザ光、たとえば波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシ
マ・レーザが必要となる。
するフォトリソグラフィ技術に依存するといっても過言
ではない。現行の０．５μｍクラスの加工には、高圧水
銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５
ｎｍ）等の可視〜近紫外光源が用いられているが、０．
３５μｍ〜０．２５μｍクラスでは遠紫外領域のエキシ
マ・レーザ光、たとえば波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシ
マ・レーザが必要となる。
【０００４】ところが、エキシマ・レーザ光は単一波長
の光であるため、レジスト膜内における多重干渉により
定在波効果が発生し易くなっている。これにより、ウェ
ハ面の段差の上下でレジスト・パターンの寸法が変化し
たり、レジスト・パターン側壁面にひだ状の凹凸が形成
される等の問題が生じている。そこで、下地材料層から
の反射光を弱めるための反射防止膜が必須となる。
の光であるため、レジスト膜内における多重干渉により
定在波効果が発生し易くなっている。これにより、ウェ
ハ面の段差の上下でレジスト・パターンの寸法が変化し
たり、レジスト・パターン側壁面にひだ状の凹凸が形成
される等の問題が生じている。そこで、下地材料層から
の反射光を弱めるための反射防止膜が必須となる。
【０００５】反射防止膜の構成材料としては、従来から
アモルファス・シリコン、ＴｉＮ、ＴｉＯＮ等が多く用
いられてきたが、近年、ＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）
が遠紫外領域において良好な光学特性を有することが示
され、エキシマ・レーザ・リソグラフィへの適用が期待
されている。たとえば、Ｗ（タングステン）−ポリサイ
ド膜やＡｌ系材料膜の反射率をＳｉＯＮ膜で抑制した微
細電極加工が、典型的なプロセスとなる。
アモルファス・シリコン、ＴｉＮ、ＴｉＯＮ等が多く用
いられてきたが、近年、ＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）
が遠紫外領域において良好な光学特性を有することが示
され、エキシマ・レーザ・リソグラフィへの適用が期待
されている。たとえば、Ｗ（タングステン）−ポリサイ
ド膜やＡｌ系材料膜の反射率をＳｉＯＮ膜で抑制した微
細電極加工が、典型的なプロセスとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるフォ
トリソグラフィによりレジスト・マスクのパターニング
が終了した後には、次工程のエッチング工程において当
然、反射防止膜もエッチングされることとなる。ここ
で、エッチング中にＳｉＯＮから放出される酸素系活性
種により、レジスト・マスクの後退、あるいはこれに伴
う下地材料層の形状劣化が生ずる虞れがあることが明ら
かとなってきた。この問題を、図４ないし図６を参照し
ながら説明する。
トリソグラフィによりレジスト・マスクのパターニング
が終了した後には、次工程のエッチング工程において当
然、反射防止膜もエッチングされることとなる。ここ
で、エッチング中にＳｉＯＮから放出される酸素系活性
種により、レジスト・マスクの後退、あるいはこれに伴
う下地材料層の形状劣化が生ずる虞れがあることが明ら
かとなってきた。この問題を、図４ないし図６を参照し
ながら説明する。
【０００７】図４は、エッチング開始前のウェハの状態
を示したものである。すなわち、層間絶縁膜１１上にＡ
ｌ系多層膜１５が積層され、さらにこの上にエキシマ・
レーザ・リソグラフィにより約０．２５μｍのパターン
幅を有するレジスト・マスク１６が形成されている。こ
こで、上記Ａｌ系多層膜１５は、下層側から順にバリヤ
メタル１２、Ａｌ−１％Ｓｉ層１３、ＳｉＯＮ反射防止
膜１４が順次積層されたものである。さらに上記バリヤ
メタル１２は、たとえばＴｉ膜／ＴｉＯＮ膜／Ｔｉ膜の
３層構造を有するものである。
を示したものである。すなわち、層間絶縁膜１１上にＡ
ｌ系多層膜１５が積層され、さらにこの上にエキシマ・
レーザ・リソグラフィにより約０．２５μｍのパターン
幅を有するレジスト・マスク１６が形成されている。こ
こで、上記Ａｌ系多層膜１５は、下層側から順にバリヤ
メタル１２、Ａｌ−１％Ｓｉ層１３、ＳｉＯＮ反射防止
膜１４が順次積層されたものである。さらに上記バリヤ
メタル１２は、たとえばＴｉ膜／ＴｉＯＮ膜／Ｔｉ膜の
３層構造を有するものである。
【０００８】このＡｌ系多層膜１５を塩素系ガスを用い
てエッチングすると、エッチングの進行に伴ってパター
ンの側壁面上には、レジスト・マスク１６のフォワード
・スパッタにより供給される分解生成物に由来するカー
ボン系ポリマーが堆積し、側壁保護膜１７が形成され
る。この結果、ジャストエッチング終了時には図５に示
されるように、異方性形状を有するＡｌ系配線パターン
が形成される。なお、図中、エッチング後の各材料層
は、元の符号に添字ａを付して示してある。
てエッチングすると、エッチングの進行に伴ってパター
ンの側壁面上には、レジスト・マスク１６のフォワード
・スパッタにより供給される分解生成物に由来するカー
ボン系ポリマーが堆積し、側壁保護膜１７が形成され
る。この結果、ジャストエッチング終了時には図５に示
されるように、異方性形状を有するＡｌ系配線パターン
が形成される。なお、図中、エッチング後の各材料層
は、元の符号に添字ａを付して示してある。
【０００９】しかし、ここまでの過程では、ＳｉＯＮ反
射防止膜１４のエッチング中に放出されるＯ* やイオン
・スパッタ作用によりレジスト・マスク１６も徐々に後
退するので、ＳｉＯＮ反射防止膜１４ａの端面がテーパ
ー化した状態で露出している。
射防止膜１４のエッチング中に放出されるＯ* やイオン
・スパッタ作用によりレジスト・マスク１６も徐々に後
退するので、ＳｉＯＮ反射防止膜１４ａの端面がテーパ
ー化した状態で露出している。
【００１０】ところで、ＳｉＯＮの元素組成比はおおよ
そＳｉ：Ｏ：Ｎ＝２：１：１であり、ＳｉＯ2 に比べて
Ｓｉリッチである。つまり、ＳｉＯＮ反射防止膜１４
は、塩素系プラズマに対する耐性が弱い。したがって、
この状態でオーバーエッチングを行うと、ＳｉＯＮ反射
防止膜１４ａのうちレジスト・マスク１６のエッジから
外へ露出した部分がプラズマ中のイオンにスパッタさ
れ、活性なＯ* が大量に放出されてしまう。このＯ
* は、カーボン系の側壁保護膜１７をＣＯx の形で除去
し、側壁保護効果を低下させる。
そＳｉ：Ｏ：Ｎ＝２：１：１であり、ＳｉＯ2 に比べて
Ｓｉリッチである。つまり、ＳｉＯＮ反射防止膜１４
は、塩素系プラズマに対する耐性が弱い。したがって、
この状態でオーバーエッチングを行うと、ＳｉＯＮ反射
防止膜１４ａのうちレジスト・マスク１６のエッジから
外へ露出した部分がプラズマ中のイオンにスパッタさ
れ、活性なＯ* が大量に放出されてしまう。このＯ
* は、カーボン系の側壁保護膜１７をＣＯx の形で除去
し、側壁保護効果を低下させる。
【００１１】この結果、Ａｌ−１％Ｓｉ層１３ａの側壁
面が浸触され、図６に示されるようにアンダーカットを
生じたＡｌ−１％Ｓｉ層１３ｂが形成されてしまう。こ
のように、Ａｌ系配線パターンの異方性形状が劣化する
と、配線抵抗が設計値から外れる他、層間絶縁膜のカバ
レッジ（被覆性）が劣化したり、アフターコロージョン
が増大する等の深刻な問題を招く。
面が浸触され、図６に示されるようにアンダーカットを
生じたＡｌ−１％Ｓｉ層１３ｂが形成されてしまう。こ
のように、Ａｌ系配線パターンの異方性形状が劣化する
と、配線抵抗が設計値から外れる他、層間絶縁膜のカバ
レッジ（被覆性）が劣化したり、アフターコロージョン
が増大する等の深刻な問題を招く。
【００１２】かかる異方性形状の劣化は、上述のＳｉＯ
Ｎ反射防止膜１４に限らず、酸素を容易に放出し得る他
の反射防止膜を用いた場合にも、またＡｌ系多層膜１５
のみならずＷ−ポリサイド膜等の他の配線材料層をエッ
チングの対象とした場合にも、同様に起こり得る現象で
ある。そこで本発明は、酸素を含有する反射防止膜と積
層された積層膜系のエッチングにおいて、該反射防止膜
に由来する異方性の劣化を防止する方法を提供すること
を目的とする。
Ｎ反射防止膜１４に限らず、酸素を容易に放出し得る他
の反射防止膜を用いた場合にも、またＡｌ系多層膜１５
のみならずＷ−ポリサイド膜等の他の配線材料層をエッ
チングの対象とした場合にも、同様に起こり得る現象で
ある。そこで本発明は、酸素を含有する反射防止膜と積
層された積層膜系のエッチングにおいて、該反射防止膜
に由来する異方性の劣化を防止する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】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達するために提案されるもので
あり、酸素を含有する反射防止膜で表面を被覆された被
エッチング材料層をレジスト・マスクを介してエッチン
グする際に、少なくとも前記被エッチング材料層のエッ
チングに先立ち、前記レジスト・マスクの少なくともパ
ターン側壁面の硬化処理を行うものである。
グ方法は、上述の目的を達するために提案されるもので
あり、酸素を含有する反射防止膜で表面を被覆された被
エッチング材料層をレジスト・マスクを介してエッチン
グする際に、少なくとも前記被エッチング材料層のエッ
チングに先立ち、前記レジスト・マスクの少なくともパ
ターン側壁面の硬化処理を行うものである。
【００１４】ここで、上記被エッチング材料層とは、フ
ォトリソグラフィの解像度を向上させるために反射防止
膜を必要とする反射率の比較的高い材料層であり、典型
的にはＷ−ポリサイド膜、Ａｌ系多層膜等の配線材料層
である。上記硬化処理は、反射防止膜をエッチングした
後に行っても良いが、下地の被エッチング材料層への影
響を避ける観点からは、反射防止膜をエッチングする前
に行うか、あるいは反射防止膜のエッチングと同時に行
うことが特に有効である。
ォトリソグラフィの解像度を向上させるために反射防止
膜を必要とする反射率の比較的高い材料層であり、典型
的にはＷ−ポリサイド膜、Ａｌ系多層膜等の配線材料層
である。上記硬化処理は、反射防止膜をエッチングした
後に行っても良いが、下地の被エッチング材料層への影
響を避ける観点からは、反射防止膜をエッチングする前
に行うか、あるいは反射防止膜のエッチングと同時に行
うことが特に有効である。
【００１５】上記硬化処理の手段としては、イオン注入
またはプラズマ照射を挙げることができる。イオン注入
やプラズマ照射によりレジスト・マスクの表面が硬化
し、Ｏ* に対する耐性が高まる現象は、たとえば高ドー
ス量注入やプラズマ・エッチングを経たレジスト・マス
クがアッシングされにくくなる現象を通じて良く知られ
ている。本発明では、この現象をレジスト・マスクの横
方向の後退を防止するために利用するのであるから、少
なくともパターン側壁面を硬化させなければならない。
またはプラズマ照射を挙げることができる。イオン注入
やプラズマ照射によりレジスト・マスクの表面が硬化
し、Ｏ* に対する耐性が高まる現象は、たとえば高ドー
ス量注入やプラズマ・エッチングを経たレジスト・マス
クがアッシングされにくくなる現象を通じて良く知られ
ている。本発明では、この現象をレジスト・マスクの横
方向の後退を防止するために利用するのであるから、少
なくともパターン側壁面を硬化させなければならない。
【００１６】かかる硬化をイオン注入により行う場合に
は、たとえば斜め回転イオン注入技術を適用する。この
とき用いられるイオン種やドース量は、後工程における
アッシングを著しく困難とせず、また不要な汚染を招か
ない範囲で適宜選択することができる。特に好適なイオ
ン種は、Ａｒ+ ，Ｓｉ+ 等の不活性イオンである。この
イオン注入は、反射防止膜のエッチング前に行うことが
特に好ましい。これは、イオンの投影飛程を該反射防止
膜の膜厚よりも小さく設定することにより、下地の被エ
ッチング材料層への悪影響が回避されるからである。
は、たとえば斜め回転イオン注入技術を適用する。この
とき用いられるイオン種やドース量は、後工程における
アッシングを著しく困難とせず、また不要な汚染を招か
ない範囲で適宜選択することができる。特に好適なイオ
ン種は、Ａｒ+ ，Ｓｉ+ 等の不活性イオンである。この
イオン注入は、反射防止膜のエッチング前に行うことが
特に好ましい。これは、イオンの投影飛程を該反射防止
膜の膜厚よりも小さく設定することにより、下地の被エ
ッチング材料層への悪影響が回避されるからである。
【００１７】一方、かかる硬化をプラズマ照射により行
う場合には、これを反射防止膜のエッチングの前後いず
れで行っても良い。ただし、下地の被エッチング材料層
に対する影響を回避する観点からは、反射防止膜のエッ
チング前に行うか、あるいはこのプラズマ処理を反射防
止膜のエッチングを兼ねて行うことが特に望ましい。な
お、エッチング終了後に硬化したレジスト・マスクを除
去するには、Ｈ2 プラズマ処理でレジスト・マスクを脆
弱化させた後、通常のＯ2 プラズマ・アッシングまたは
Ｏ3 アッシングを行う等の方法を用いれば良い。
う場合には、これを反射防止膜のエッチングの前後いず
れで行っても良い。ただし、下地の被エッチング材料層
に対する影響を回避する観点からは、反射防止膜のエッ
チング前に行うか、あるいはこのプラズマ処理を反射防
止膜のエッチングを兼ねて行うことが特に望ましい。な
お、エッチング終了後に硬化したレジスト・マスクを除
去するには、Ｈ2 プラズマ処理でレジスト・マスクを脆
弱化させた後、通常のＯ2 プラズマ・アッシングまたは
Ｏ3 アッシングを行う等の方法を用いれば良い。
【００１８】ここで、前記酸素を含有する反射防止膜の
構成材料としては、今後のエキシマ・レーザ・リソグラ
フィに対応させる観点から、ＳｉＯＮ系材料が特に好適
である。このＳｉＯＮ系材料には、成膜時のガス組成に
応じてＨが含まれていても良い。
構成材料としては、今後のエキシマ・レーザ・リソグラ
フィに対応させる観点から、ＳｉＯＮ系材料が特に好適
である。このＳｉＯＮ系材料には、成膜時のガス組成に
応じてＨが含まれていても良い。
【００１９】
【作用】本発明では、少なくとも被エッチング材料層の
エッチングに先立ち、前記レジスト・マスクの少なくと
もパターン側壁面が硬化されるので、該被エッチング材
料層のエッチング中にレジスト・マスクの横方向の後退
が生じなくなる。これにより、反射防止膜の端面の露出
が防止されるので、ＳｉＯＮのように酸素を含む反射防
止膜を用いた場合にも、酸素系活性種の放出が起こらな
くなる。したがって、被エッチング材料層の側壁面上に
既に形成された側壁保護膜がオーバーエッチング中に除
去されることもなくなり、良好な異方性形状を維持する
ことができる。
エッチングに先立ち、前記レジスト・マスクの少なくと
もパターン側壁面が硬化されるので、該被エッチング材
料層のエッチング中にレジスト・マスクの横方向の後退
が生じなくなる。これにより、反射防止膜の端面の露出
が防止されるので、ＳｉＯＮのように酸素を含む反射防
止膜を用いた場合にも、酸素系活性種の放出が起こらな
くなる。したがって、被エッチング材料層の側壁面上に
既に形成された側壁保護膜がオーバーエッチング中に除
去されることもなくなり、良好な異方性形状を維持する
ことができる。
【００２０】上記硬化はイオン注入やプラズマ照射によ
り行われるが、これは、取り込まれたイオンによりレジ
スト高分子が架橋構造をとることや、エッチング生成物
がレジスト構造中に取り込まれることにより進行する。
しかも、かかる硬化を起こしたレジスト・マスクは、酸
素系化学種に対する耐性が高い。したがって、硬化処理
後または硬化処理と同時に反射防止膜のエッチングを行
う場合にも、該反射防止膜から放出される酸素系活性種
によりレジスト・マスクが後退することはない。
り行われるが、これは、取り込まれたイオンによりレジ
スト高分子が架橋構造をとることや、エッチング生成物
がレジスト構造中に取り込まれることにより進行する。
しかも、かかる硬化を起こしたレジスト・マスクは、酸
素系化学種に対する耐性が高い。したがって、硬化処理
後または硬化処理と同時に反射防止膜のエッチングを行
う場合にも、該反射防止膜から放出される酸素系活性種
によりレジスト・マスクが後退することはない。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００２２】実施例１ 本実施例は、Ａｌ系配線加工において、ＳｉＯＮ反射防
止膜を含むＡｌ系多層膜をエッチングする前に、イオン
注入を行ってレジスト・マスクの表面を硬化させた例で
ある。このプロセスを、図１ないし図３を参照しながら
説明する。
止膜を含むＡｌ系多層膜をエッチングする前に、イオン
注入を行ってレジスト・マスクの表面を硬化させた例で
ある。このプロセスを、図１ないし図３を参照しながら
説明する。
【００２３】まず、図１に示されるように、ＳｉＯ2 層
間絶縁膜１上にＡｌ系多層膜５が積層され、さらにその
上にレジスト・マスク６が形成された５インチ径のウェ
ハを用意した。ここで、上記Ａｌ系多層膜５は、下層側
から順にバリヤメタル２、Ａｌ−１％Ｓｉ層３、ＳｉＯ
Ｎ反射防止膜４が順次積層されたものである。上記バリ
ヤメタル２は、たとえばＴｉ膜／ＴｉＯＮ膜／Ｔｉ膜の
３層構造を有する。上記ＳｉＯＮ反射防止膜４は、プラ
ズマＣＶＤ法により約３０ｎｍの厚さに成膜されてい
る。また上記レジスト・マスク６は、一例としてポジ型
化学増幅系レジスト材料（シプレー社製：商品名ＸＰ８
８４３）を用い、ＫｒＦエキシマ・レーザ・リソグラフ
ィにより約０．２５μｍのパターン幅に形成されたもの
である。
間絶縁膜１上にＡｌ系多層膜５が積層され、さらにその
上にレジスト・マスク６が形成された５インチ径のウェ
ハを用意した。ここで、上記Ａｌ系多層膜５は、下層側
から順にバリヤメタル２、Ａｌ−１％Ｓｉ層３、ＳｉＯ
Ｎ反射防止膜４が順次積層されたものである。上記バリ
ヤメタル２は、たとえばＴｉ膜／ＴｉＯＮ膜／Ｔｉ膜の
３層構造を有する。上記ＳｉＯＮ反射防止膜４は、プラ
ズマＣＶＤ法により約３０ｎｍの厚さに成膜されてい
る。また上記レジスト・マスク６は、一例としてポジ型
化学増幅系レジスト材料（シプレー社製：商品名ＸＰ８
８４３）を用い、ＫｒＦエキシマ・レーザ・リソグラフ
ィにより約０．２５μｍのパターン幅に形成されたもの
である。
【００２４】このウェハに対し、Ａｒ+ の斜め回転イオ
ン注入を、一例としてとイオン加速電圧１０ｋｅＶ、ド
ース量１×１０15／ｃｍ2 の条件で行った。これによ
り、図１に示されるように、レジスト・マスク６の側壁
面から上面にわたって表面硬化層７が形成された。なお
このときのＡｒ+ は、レジスト・マスク６で被覆されな
い領域にも注入されるが、上記のイオン注入条件はＡｒ
+ の投影飛程がＳｉＯＮ反射防止膜４の膜厚を超えない
ように設定されている。したがって、下地のＡｌ−１％
Ｓｉ層３が影響を受けないことはもちろんであるが、後
工程におけるＳｉＯＮ反射防止膜４のエッチング速度を
増大させる効果も得られる。
ン注入を、一例としてとイオン加速電圧１０ｋｅＶ、ド
ース量１×１０15／ｃｍ2 の条件で行った。これによ
り、図１に示されるように、レジスト・マスク６の側壁
面から上面にわたって表面硬化層７が形成された。なお
このときのＡｒ+ は、レジスト・マスク６で被覆されな
い領域にも注入されるが、上記のイオン注入条件はＡｒ
+ の投影飛程がＳｉＯＮ反射防止膜４の膜厚を超えない
ように設定されている。したがって、下地のＡｌ−１％
Ｓｉ層３が影響を受けないことはもちろんであるが、後
工程におけるＳｉＯＮ反射防止膜４のエッチング速度を
増大させる効果も得られる。
【００２５】次に、このウェハをＲＦバイアス印加型有
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５をエッチングし
た。 ＢＣｌ3 流量 ６０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ９０ ＳＣＣＭ ガス圧 ２．１ Ｐａ マイクロ波電流 ３０ ｍＡ（２．４５ Ｇ
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ５０ Ｗ（２ ＭＨｚ）
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５をエッチングし
た。 ＢＣｌ3 流量 ６０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ９０ ＳＣＣＭ ガス圧 ２．１ Ｐａ マイクロ波電流 ３０ ｍＡ（２．４５ Ｇ
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ５０ Ｗ（２ ＭＨｚ）
【００２６】上記のガス組成はＡｌエッチング用の標準
的な塩素系ガス組成であるが、ＳｉＯＮ反射防止膜４や
Ｔｉ系のバリヤメタル２も一括してエッチングすること
ができる。図２には、このエッチングがＡｌ−１％Ｓｉ
層３の中途部まで進行した状態を示す。ここではレジス
ト・マスク６が表面硬化層７により強化されているた
め、プラズマからのイオン照射、あるいはＳｉＯＮ反射
防止膜４のエッチング中に放出されるＯ* に対して高い
耐性を示す。したがって、レジスト・マスク６の横方向
の後退が生じず、エッチングは寸法変換差を生ずること
なく進行した。
的な塩素系ガス組成であるが、ＳｉＯＮ反射防止膜４や
Ｔｉ系のバリヤメタル２も一括してエッチングすること
ができる。図２には、このエッチングがＡｌ−１％Ｓｉ
層３の中途部まで進行した状態を示す。ここではレジス
ト・マスク６が表面硬化層７により強化されているた
め、プラズマからのイオン照射、あるいはＳｉＯＮ反射
防止膜４のエッチング中に放出されるＯ* に対して高い
耐性を示す。したがって、レジスト・マスク６の横方向
の後退が生じず、エッチングは寸法変換差を生ずること
なく進行した。
【００２７】なおこのエッチング過程では、該レジスト
・マスク６からの炭素系ポリマー供給による側壁保護効
果は余り期待できないが、ＳｉＯ2 層間絶縁膜１に対し
て十分な選択性が確保できる範囲でＲＦバイアスを印加
している。このため、Ａｌ系多層膜５のエッチングが終
了した後には、図３に示されるように、良好な異方性形
状を有するＡｌ系配線パターン５ａを形成することがで
きた。なお、図中、エッチング後の各材料は、エッチン
グ前の各材料層の符号に添字ａを付して表した。
・マスク６からの炭素系ポリマー供給による側壁保護効
果は余り期待できないが、ＳｉＯ2 層間絶縁膜１に対し
て十分な選択性が確保できる範囲でＲＦバイアスを印加
している。このため、Ａｌ系多層膜５のエッチングが終
了した後には、図３に示されるように、良好な異方性形
状を有するＡｌ系配線パターン５ａを形成することがで
きた。なお、図中、エッチング後の各材料は、エッチン
グ前の各材料層の符号に添字ａを付して表した。
【００２８】また、この異方性形状は、オーバーエッチ
ング中にも維持された。
ング中にも維持された。
【００２９】エッチング終了後には、Ｈ2 プラズマ処理
により上記表面硬化層７を脆弱化させた後、Ｏ2 ガスを
用いたマイクロ波ダウンフロー・アッシングを行った。
これにより、残渣を発生させることなくレジスト・マス
ク６を除去することができた。
により上記表面硬化層７を脆弱化させた後、Ｏ2 ガスを
用いたマイクロ波ダウンフロー・アッシングを行った。
これにより、残渣を発生させることなくレジスト・マス
ク６を除去することができた。
【００３０】実施例２ 本実施例は、同様のＡｌ系配線加工において、ＳｉＯＮ
反射防止膜のエッチングを行いながらレジスト・マスク
の表面を硬化させた例である。まず、実施例１で用いた
ものと同じウェハ、すなわちＳｉＯ2 層間絶縁膜１上に
Ａｌ系多層膜５と所定の形状にパターニングされたレジ
スト・マスク６が形成されたウェハを用意し、これをマ
グネトロン・エッチング装置にセットし、一例として下
記の条件でＳｉＯＮ反射防止膜４をエッチングした。
反射防止膜のエッチングを行いながらレジスト・マスク
の表面を硬化させた例である。まず、実施例１で用いた
ものと同じウェハ、すなわちＳｉＯ2 層間絶縁膜１上に
Ａｌ系多層膜５と所定の形状にパターニングされたレジ
スト・マスク６が形成されたウェハを用意し、これをマ
グネトロン・エッチング装置にセットし、一例として下
記の条件でＳｉＯＮ反射防止膜４をエッチングした。
【００３１】 ＣＨＦ3 流量 ７５ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 １０ ＳＣＣＭ ガス圧 ２．１ Ｐａ ＲＦパワー ３００ Ｗ（１３．５６ ＭＨ
ｚ）
ｚ）
【００３２】上記のエッチング・ガス組成は、典型的に
はＳｉＯ2 系材料のエッチングに用いられるものであ
る。上記ＳｉＯＮ反射防止膜４はＳｉが構成元素の約５
割を占め、ＳｉＯ2 とＳｉの中間的なエッチング特性を
有する。このため、上述のようにフルオロカーボン系ガ
スを用いた場合には、炭素系ポリマーの堆積効果により
塩素系ガスを用いた場合に比べてエッチング時間が延長
する。しかし、この間にレジスト・マスク６の表面には
十分なプラズマ照射が行わることとなり、表面硬化層７
が形成される。
はＳｉＯ2 系材料のエッチングに用いられるものであ
る。上記ＳｉＯＮ反射防止膜４はＳｉが構成元素の約５
割を占め、ＳｉＯ2 とＳｉの中間的なエッチング特性を
有する。このため、上述のようにフルオロカーボン系ガ
スを用いた場合には、炭素系ポリマーの堆積効果により
塩素系ガスを用いた場合に比べてエッチング時間が延長
する。しかし、この間にレジスト・マスク６の表面には
十分なプラズマ照射が行わることとなり、表面硬化層７
が形成される。
【００３３】このようにして表面硬化層７が形成された
後は、実施例１で上述したようなＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 混合
ガスを用いてＡｌ−１％Ｓｉ層３およびバリヤメタル２
をエッチングした。ここでは、レジスト・マスク６の横
方向の後退が防止されているために、エッチングが寸法
変換差を生ずることなく異方的に進行した。エッチング
終了後には、Ｈ2 プラズマ処理とダウンフロー・アッシ
ングを組み合わせて行うことにより、残渣を発生させる
ことなくレジスト・マスク６を除去することができた。
後は、実施例１で上述したようなＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 混合
ガスを用いてＡｌ−１％Ｓｉ層３およびバリヤメタル２
をエッチングした。ここでは、レジスト・マスク６の横
方向の後退が防止されているために、エッチングが寸法
変換差を生ずることなく異方的に進行した。エッチング
終了後には、Ｈ2 プラズマ処理とダウンフロー・アッシ
ングを組み合わせて行うことにより、残渣を発生させる
ことなくレジスト・マスク６を除去することができた。
【００３４】以上、本発明を２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
ものではなく、たとえばサンプル・ウェハの構成、イオ
ン注入条件、使用するエッチング装置、エッチング条件
等の詳細が適宜変更可能であることは言うまでもない。
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、たとえばサンプル・ウェハの構成、イオ
ン注入条件、使用するエッチング装置、エッチング条件
等の詳細が適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では少なくとも被エッチング材料層のエッチングが始
まる以前にレジスト・マスクの側壁面を硬化させること
によりそのエッチング耐性を高めているので、酸素を含
む反射防止膜のエッチングに伴ってＯ* が発生してもレ
ジスト・マスクが後退しない。したがって、寸法変換差
を抑制し、良好な異方性形状を達成することができる。
明では少なくとも被エッチング材料層のエッチングが始
まる以前にレジスト・マスクの側壁面を硬化させること
によりそのエッチング耐性を高めているので、酸素を含
む反射防止膜のエッチングに伴ってＯ* が発生してもレ
ジスト・マスクが後退しない。したがって、寸法変換差
を抑制し、良好な異方性形状を達成することができる。
【００３６】本発明は特に、エキシマ・レーザ・リソグ
ラフィ用の反射防止膜として有望なＳｉＯＮを用いてＡ
ｌ系多層膜の加工を行う場合のような、次世代以降の配
線加工プロセスに典型的に適用することができ、その産
業上の利用価値は著しく高いものである。
ラフィ用の反射防止膜として有望なＳｉＯＮを用いてＡ
ｌ系多層膜の加工を行う場合のような、次世代以降の配
線加工プロセスに典型的に適用することができ、その産
業上の利用価値は著しく高いものである。
【図１】本発明を適用したＡｌ系配線加工において、Ａ
ｌ系多層膜のエッチング前にイオン注入を行うことによ
り、レジスト・マスクの表面に表面硬化層を形成した状
態を示す模式的断面図である。
ｌ系多層膜のエッチング前にイオン注入を行うことによ
り、レジスト・マスクの表面に表面硬化層を形成した状
態を示す模式的断面図である。
【図２】図１のＡｌ系多層膜中、Ａｌ−１％Ｓｉ層が途
中までエッチングされた状態を示す模式的断面図であ
る。
中までエッチングされた状態を示す模式的断面図であ
る。
【図３】図２のＡｌ系多層膜のエッチングが終了し、Ａ
ｌ系配線パターンが形成された状態を示す模式的断面図
である。
ｌ系配線パターンが形成された状態を示す模式的断面図
である。
【図４】従来のＡｌ系配線加工において、エッチング前
のウェハの状態を示す模式的断面図である。
のウェハの状態を示す模式的断面図である。
【図５】図４のレジスト・マスクの後退に伴ってＳｉＯ
Ｎ反射防止膜の端面が露出した状態を示す模式的断面図
である。
Ｎ反射防止膜の端面が露出した状態を示す模式的断面図
である。
【図６】図５のＡｌ−１％Ｓｉ層にアンダカットが生じ
た状態を示す模式的断面図である。
た状態を示す模式的断面図である。
１ ・・・ＳｉＯ2 層間絶縁膜 ２ ・・・バリヤメタル ３ ・・・Ａｌ−１％Ｓｉ層 ４ ・・・ＳｉＯＮ反射防止膜 ５ ・・・Ａｌ系多層膜 ５ａ・・・Ａｌ系配線パターン ６ ・・・レジスト・マスク ７ ・・・表面硬化層
Claims (6)
- 【請求項１】 酸素を含有する反射防止膜で表面を被覆
されてなる被エッチング材料層をレジスト・マスクを介
してエッチングするドライエッチング方法において、 少なくとも前記被エッチング材料層のエッチングに先立
ち、前記レジスト・マスクの少なくともパターン側壁面
の硬化処理を行うことを特徴とするドライエッチング方
法。 - 【請求項２】 前記硬化処理は、前記反射防止膜のエッ
チングに先立って行われ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。 - 【請求項３】 前記硬化処理は、イオン注入により行わ
れることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
ドライエッチング方法。 - 【請求項４】 前記硬化処理は、プラズマ照射により行
われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
のドライエッチング方法。 - 【請求項５】 前記プラズマ照射が前記反射防止膜のエ
ッチングを兼ねて行われることを特徴とする請求項４記
載のドライエッチング方法。 - 【請求項６】 前記反射防止膜は、ＳｉＯＮ系材料から
なることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれ
か１項に記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23627193A JPH0794467A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23627193A JPH0794467A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794467A true JPH0794467A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=16998313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23627193A Withdrawn JPH0794467A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794467A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997050117A1 (en) * | 1996-06-26 | 1997-12-31 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of etching conductive lines through an etch resistant photoresist mask |
| KR19990003895A (ko) * | 1997-06-26 | 1999-01-15 | 김영환 | 선폭 균일도를 향상시킨 사진 식각 방법 |
| US6025268A (en) * | 1996-06-26 | 2000-02-15 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of etching conductive lines through an etch resistant photoresist mask |
| US6136723A (en) * | 1998-09-09 | 2000-10-24 | Fujitsu Limited | Dry etching process and a fabrication process of a semiconductor device using such a dry etching process |
| JP2003051443A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-02-21 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の微細パターン形成方法 |
| KR100418120B1 (ko) * | 2001-12-22 | 2004-02-14 | 동부전자 주식회사 | 반도체소자의 제조방법 |
| KR100513568B1 (ko) * | 1996-11-04 | 2005-11-28 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 기판에대한포토리소그래픽처리의정확도를개선시키는방법및장치 |
| US7390753B2 (en) * | 2005-11-14 | 2008-06-24 | Taiwan Semiconductor Mfg. Co., Ltd. | In-situ plasma treatment of advanced resists in fine pattern definition |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP23627193A patent/JPH0794467A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997050117A1 (en) * | 1996-06-26 | 1997-12-31 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of etching conductive lines through an etch resistant photoresist mask |
| US6025268A (en) * | 1996-06-26 | 2000-02-15 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of etching conductive lines through an etch resistant photoresist mask |
| KR100513568B1 (ko) * | 1996-11-04 | 2005-11-28 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 기판에대한포토리소그래픽처리의정확도를개선시키는방법및장치 |
| KR19990003895A (ko) * | 1997-06-26 | 1999-01-15 | 김영환 | 선폭 균일도를 향상시킨 사진 식각 방법 |
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| KR100418120B1 (ko) * | 2001-12-22 | 2004-02-14 | 동부전자 주식회사 | 반도체소자의 제조방법 |
| US7390753B2 (en) * | 2005-11-14 | 2008-06-24 | Taiwan Semiconductor Mfg. Co., Ltd. | In-situ plasma treatment of advanced resists in fine pattern definition |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |