JPH08340005A - 配線形成法 - Google Patents
配線形成法Info
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- JPH08340005A JPH08340005A JP16813895A JP16813895A JPH08340005A JP H08340005 A JPH08340005 A JP H08340005A JP 16813895 A JP16813895 A JP 16813895A JP 16813895 A JP16813895 A JP 16813895A JP H08340005 A JPH08340005 A JP H08340005A
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- wiring
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Al又はAl合金を主体とする配線材層をパ
ターニングして配線層を形成する際に異方性及び選択比
が高く且つ残渣が少ない選択エッチングを可能にする。 【構成】 レジスト層16A〜16Cをマスクとする選
択エッチング処理により絶縁膜12上の配線材層をパタ
ーニングして配線層14A〜14Cを形成する際に選択
エッチング処理を第1及び第2のステップに分け、第1
のステップでは塩素又は臭素を含み且つ窒素を含まない
エッチングガスを使用し、第2のステップでは塩素又は
臭素と窒素とを含むがフッ素を含まないエッチングガス
を使用する。第1のステップのエッチングを配線間隔が
広い領域で絶縁膜12が露呈するまで行なった後、第2
のステップのエッチングを配線間隔が狭い領域で絶縁膜
12が露呈するまで行なう。
ターニングして配線層を形成する際に異方性及び選択比
が高く且つ残渣が少ない選択エッチングを可能にする。 【構成】 レジスト層16A〜16Cをマスクとする選
択エッチング処理により絶縁膜12上の配線材層をパタ
ーニングして配線層14A〜14Cを形成する際に選択
エッチング処理を第1及び第2のステップに分け、第1
のステップでは塩素又は臭素を含み且つ窒素を含まない
エッチングガスを使用し、第2のステップでは塩素又は
臭素と窒素とを含むがフッ素を含まないエッチングガス
を使用する。第1のステップのエッチングを配線間隔が
広い領域で絶縁膜12が露呈するまで行なった後、第2
のステップのエッチングを配線間隔が狭い領域で絶縁膜
12が露呈するまで行なう。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、Al(アルミニウ
ム)又はAl合金を主体とする配線材層を選択エッチン
グ処理によりパターニングして配線層を形成する配線形
成法に関し、特に選択エッチング処理をメインエッチン
グ及びオーバーエッチングに分けると共にオーバーエッ
チングでは窒素を含むがフッ素を含まない塩素系又は臭
素系のエッチングガスを用いることにより異方性及び選
択比の向上と残渣の低減とを可能にしたものである。
ム)又はAl合金を主体とする配線材層を選択エッチン
グ処理によりパターニングして配線層を形成する配線形
成法に関し、特に選択エッチング処理をメインエッチン
グ及びオーバーエッチングに分けると共にオーバーエッ
チングでは窒素を含むがフッ素を含まない塩素系又は臭
素系のエッチングガスを用いることにより異方性及び選
択比の向上と残渣の低減とを可能にしたものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ホトレジスト等のレジスト層をマ
スクとする選択エッチング処理によりAl又はAl合金
層をパターニングして配線層を形成する技術が知られて
いる。そして、このような技術において使用する選択エ
ッチング処理としては、次の(イ)〜(ハ)のようなも
のが知られている。
スクとする選択エッチング処理によりAl又はAl合金
層をパターニングして配線層を形成する技術が知られて
いる。そして、このような技術において使用する選択エ
ッチング処理としては、次の(イ)〜(ハ)のようなも
のが知られている。
【0003】(イ)BCl3 /Cl2 プロセス:これ
は、エッチングガスとしてBCl3 及びCl2 の混合ガ
スを用いるものである。
は、エッチングガスとしてBCl3 及びCl2 の混合ガ
スを用いるものである。
【0004】(ロ)BCl3 /Cl2 /フレオンプロセ
ス:これは、エッチングガスとしてBCl3 及びCl2
の混合ガスにフレオン(CF4 ,CHF3 ,CH2 F
3 ,CHClF3 など)を添加したガスを用いるもので
ある。
ス:これは、エッチングガスとしてBCl3 及びCl2
の混合ガスにフレオン(CF4 ,CHF3 ,CH2 F
3 ,CHClF3 など)を添加したガスを用いるもので
ある。
【0005】(ハ)BCl3 /Cl2 /N2 プロセス:
これは、エッチングガスとしてBCl3 及びCl2 の混
合ガスにN2 を添加したガスを用いるものである(例え
ば、1994 DRY PROCESS SYMPOSIUM 第67〜71頁の「E
FFECT OF N2 ADDITION ON ALUMINUM ALLOY ETCHING USI
NG ECR-RIE AND MERIE 」と題する論文参照)。
これは、エッチングガスとしてBCl3 及びCl2 の混
合ガスにN2 を添加したガスを用いるものである(例え
ば、1994 DRY PROCESS SYMPOSIUM 第67〜71頁の「E
FFECT OF N2 ADDITION ON ALUMINUM ALLOY ETCHING USI
NG ECR-RIE AND MERIE 」と題する論文参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、(イ)のBCl3 /Cl2 プロセスを用いた場
合、異方性が低く、サイドエッチ(配線層の側部のエッ
チ)が生じやすい。また、低圧高密度のプラズマエッチ
ング装置を用いてエッチングを行なうと、マイクロロー
ディング効果が大きい。マイクロローディング効果と
は、配線間隔が広い領域に比べて配線間隔が狭い領域で
エッチ速度が低下する現象であり、図6にその一例を示
す。
ると、(イ)のBCl3 /Cl2 プロセスを用いた場
合、異方性が低く、サイドエッチ(配線層の側部のエッ
チ)が生じやすい。また、低圧高密度のプラズマエッチ
ング装置を用いてエッチングを行なうと、マイクロロー
ディング効果が大きい。マイクロローディング効果と
は、配線間隔が広い領域に比べて配線間隔が狭い領域で
エッチ速度が低下する現象であり、図6にその一例を示
す。
【0007】図6の縦軸に示す規格化エッチ速度Rn
は、図7に示すようにレジスト層2a,2bをマスクと
して配線材層1を選択的にドライエッチングする場合に
おいて、配線間隔Wが狭い(例えば0.5μm)領域L
Sでのエッチ速度が配線間隔が広い(例えば50μm以
上)領域OSでのエッチ速度の何%になるか示すもの
で、レジスト層2a,2bの幅Cを1μmとし、所定時
間内における領域LS,OSでのエッチ深さをそれぞれ
B,Aとすると、次の数1の式で表わされる。
は、図7に示すようにレジスト層2a,2bをマスクと
して配線材層1を選択的にドライエッチングする場合に
おいて、配線間隔Wが狭い(例えば0.5μm)領域L
Sでのエッチ速度が配線間隔が広い(例えば50μm以
上)領域OSでのエッチ速度の何%になるか示すもの
で、レジスト層2a,2bの幅Cを1μmとし、所定時
間内における領域LS,OSでのエッチ深さをそれぞれ
B,Aとすると、次の数1の式で表わされる。
【0008】
【数1】 図6は、配線間隔Wの値を種々設定したときの規格化エ
ッチ速度Rnを示すもので、各方形マークPは、エッチ
ングガスとしてBCl3 /Cl2 ガス (CHF3 添加
なし)を用いた場合を示し、各円形マークQは、エッチ
ングガスとしてBCl3 /Cl2 ガスにCHF3 を添加
したガスを用いた場合を示す。いずれの場合も、図8に
示すような誘導結合プラズマエッチング装置を用いてA
l−Si−CuからなるAl合金を選択エッチングした
もので、そのエッチング条件は、次の表1に示す通りで
あった。
ッチ速度Rnを示すもので、各方形マークPは、エッチ
ングガスとしてBCl3 /Cl2 ガス (CHF3 添加
なし)を用いた場合を示し、各円形マークQは、エッチ
ングガスとしてBCl3 /Cl2 ガスにCHF3 を添加
したガスを用いた場合を示す。いずれの場合も、図8に
示すような誘導結合プラズマエッチング装置を用いてA
l−Si−CuからなるAl合金を選択エッチングした
もので、そのエッチング条件は、次の表1に示す通りで
あった。
【0009】
【表1】 ここで、「RF1 」は、図8において被処理ウエハ24
を保持する電極22に接続された高周波電源RF1 (1
3.56MHz)の供給電力を示し、「RF2」は、ウ
エハ24の上方に設置された渦巻状コイル28に接続さ
れた高周波電源RF2 (13.56MHz)の供給電力
を示す。
を保持する電極22に接続された高周波電源RF1 (1
3.56MHz)の供給電力を示し、「RF2」は、ウ
エハ24の上方に設置された渦巻状コイル28に接続さ
れた高周波電源RF2 (13.56MHz)の供給電力
を示す。
【0010】図8の装置では、処理室20に給気口20
aを介してエッチングガスEGが供給されると共に、処
理室20から排気口20bを介して排気装置VACによ
り排気される。
aを介してエッチングガスEGが供給されると共に、処
理室20から排気口20bを介して排気装置VACによ
り排気される。
【0011】図6によれば、(a)BCl3 /Cl2 プ
ロセスを用いた場合には、方形マークPで示すように配
線間隔Wが10μmより減少するにつれて規格化エッチ
速度Rnが低下すること(マイクロローディング効果が
大きくなること)、(b)BCl3 /Cl2 /CHF3
プロセスを用いた場合には円形マークQで示すように配
線間隔が2μmより減少するにつれて規格化エッチ速度
Rnが低下すること(マイクロローディング効果が大き
くなること)、(c)BCl3 /Cl2 プロセスを用い
た場合の方がBCl3 /Cl2 /CHF3 プロセスを用
いた場合よりもマイクロローディング効果が大きいこと
などがわかる。
ロセスを用いた場合には、方形マークPで示すように配
線間隔Wが10μmより減少するにつれて規格化エッチ
速度Rnが低下すること(マイクロローディング効果が
大きくなること)、(b)BCl3 /Cl2 /CHF3
プロセスを用いた場合には円形マークQで示すように配
線間隔が2μmより減少するにつれて規格化エッチ速度
Rnが低下すること(マイクロローディング効果が大き
くなること)、(c)BCl3 /Cl2 プロセスを用い
た場合の方がBCl3 /Cl2 /CHF3 プロセスを用
いた場合よりもマイクロローディング効果が大きいこと
などがわかる。
【0012】マイクロローディング効果が大きいと、狭
いスペースのAl合金をエッチングするためのオーバー
エッチングの量を多くする必要がある。従って、エッチ
ング時間が長くなり、スループットが低下する。
いスペースのAl合金をエッチングするためのオーバー
エッチングの量を多くする必要がある。従って、エッチ
ング時間が長くなり、スループットが低下する。
【0013】図9は、プロセスタイム(エッチング時
間)Tのマイクロローディング効果依存性を示すもの
で、横軸には規格化エッチ速度Rnを示してある。プロ
セスタイムTは、規格化エッチ速度Rn’=Rn/10
0とし、配線材層の厚さをtとし、エッチ速度をERと
すると、次の数2の式で表わされる。
間)Tのマイクロローディング効果依存性を示すもの
で、横軸には規格化エッチ速度Rnを示してある。プロ
セスタイムTは、規格化エッチ速度Rn’=Rn/10
0とし、配線材層の厚さをtとし、エッチ速度をERと
すると、次の数2の式で表わされる。
【0014】
【数2】T=t/(Rn’×ER) 従って、プロセスタイムTは、規格化エッチ速度(R
n,Rn’)が小さいほど(マイクロローディング効果
が大きいほど)、長くなる。
n,Rn’)が小さいほど(マイクロローディング効果
が大きいほど)、長くなる。
【0015】図6及び図9によれば、BCl3 /Cl2
プロセスは、BCl3 /Cl2 /CHF3 プロセスに比
べてエッチング時間が長く、スループットが低いことが
わかる。
プロセスは、BCl3 /Cl2 /CHF3 プロセスに比
べてエッチング時間が長く、スループットが低いことが
わかる。
【0016】前述した従来技術において(ロ)のBCl
3 /Cl2 /フレオンプロセスを用いた場合は、BCl
3 /Cl2 /CHF3 プロセスに関して上記したように
スループットが向上する利点はあるものの、配線下地膜
としてのSiO2 等の絶縁膜の膜減りが大きい不都合が
ある。
3 /Cl2 /フレオンプロセスを用いた場合は、BCl
3 /Cl2 /CHF3 プロセスに関して上記したように
スループットが向上する利点はあるものの、配線下地膜
としてのSiO2 等の絶縁膜の膜減りが大きい不都合が
ある。
【0017】すなわち、図10に示すようにSiO2 膜
3の上のAl合金層を選択的にドライエッチングして配
線層4a〜4cを形成する場合、エッチングガスにF
(フッ素)が含まれているため、SiO2 膜3のエッチ
速度が速く、Al合金のエッチ速度/SiO2 のエッチ
速度で表わされる選択比(対SiO2 選択比)が小さ
い。従って、4a−4b,4b−4c等の配線層間の狭
いスペースでAl合金をエッチングするためにオーバー
エッチングを行なうときに広いスペースではSiO2 膜
3が矢印Lで示すように過剰にエッチングされる。この
結果、SiO2 膜3の段差が大きくなり、ホトリソグラ
フィのフォーカスマージンが低下する。SiO2 膜3の
膜減り量Lは、次の数3の式で表わされる。
3の上のAl合金層を選択的にドライエッチングして配
線層4a〜4cを形成する場合、エッチングガスにF
(フッ素)が含まれているため、SiO2 膜3のエッチ
速度が速く、Al合金のエッチ速度/SiO2 のエッチ
速度で表わされる選択比(対SiO2 選択比)が小さ
い。従って、4a−4b,4b−4c等の配線層間の狭
いスペースでAl合金をエッチングするためにオーバー
エッチングを行なうときに広いスペースではSiO2 膜
3が矢印Lで示すように過剰にエッチングされる。この
結果、SiO2 膜3の段差が大きくなり、ホトリソグラ
フィのフォーカスマージンが低下する。SiO2 膜3の
膜減り量Lは、次の数3の式で表わされる。
【0018】
【数3】L=t/{Rn’×S×(1+U)} ここで、tは、Al合金(配線材)層の厚さ、Rn’
は、Rn/100で表わされる規格化エッチ速度、S
は、Al合金のエッチ速度をRA とし、SiO2 のエッ
チ速度をRS としたときにRA /RS で表わされる対S
iO2 選択比、Uは、広いスペースでSiO2 膜3が露
出したことによりAl合金のエッチ速度がRA から
RA’に増大したときに(RA’−RA )/RA で表わさ
れるエッチ速度増大率である。
は、Rn/100で表わされる規格化エッチ速度、S
は、Al合金のエッチ速度をRA とし、SiO2 のエッ
チ速度をRS としたときにRA /RS で表わされる対S
iO2 選択比、Uは、広いスペースでSiO2 膜3が露
出したことによりAl合金のエッチ速度がRA から
RA’に増大したときに(RA’−RA )/RA で表わさ
れるエッチ速度増大率である。
【0019】数3の式によれば、規格化エッチ速度R
n’が小さい(マイクロローディング効果が大きい)と
きや対SiO2 選択比が小さいときに膜減り量Lが大き
いことがわかる。
n’が小さい(マイクロローディング効果が大きい)と
きや対SiO2 選択比が小さいときに膜減り量Lが大き
いことがわかる。
【0020】前述した従来技術において(ハ)のBCl
3 /Cl2 /N2 プロセスを用いた場合は、後述するよ
うに対SiO2 選択比が向上するものの、広いスペース
でエッチング残渣が発生しやすい。ただし、狭いスペー
スでは、残渣が発生しない。
3 /Cl2 /N2 プロセスを用いた場合は、後述するよ
うに対SiO2 選択比が向上するものの、広いスペース
でエッチング残渣が発生しやすい。ただし、狭いスペー
スでは、残渣が発生しない。
【0021】(イ)〜(ハ)のプロセスについてエッチ
ング特性を比較するために、図12〜17に示すような
データを用意した。(イ)のプロセスにおいてBCl3
/Cl2 にフレオンを添加したものが(ロ)のプロセス
に相当し、(イ)のプロセスにおいてBCl3 /Cl2
にN2 を添加したものが(ハ)のプロセスに相当する。
図12〜17のデータは、図8に示したような誘導結合
プラズマエッチング装置においてAl−Si−Cuから
なるAl合金、SiO2 、ホトレジストからなるレジス
トをエッチングすることにより得られたもので、図12
〜17のうち各図において添加量=0{sccm]の場
合が(イ)のプロセスに相当する。図12〜17におい
て、白円マークCFは、BCl3 /Cl2 にCHF3 を
添加した場合[(ロ)のプロセスに相当]を示し、黒円
マークN1、白3角マークN2及び黒3角マークN3
は、BCl3 /Cl2 にN2 を添加した場合[(ハ)の
プロセスに相当)を示す。次の表2には、マークCF,
N1〜N3の各場合毎に表1と同様にしてエッチング条
件を示す。
ング特性を比較するために、図12〜17に示すような
データを用意した。(イ)のプロセスにおいてBCl3
/Cl2 にフレオンを添加したものが(ロ)のプロセス
に相当し、(イ)のプロセスにおいてBCl3 /Cl2
にN2 を添加したものが(ハ)のプロセスに相当する。
図12〜17のデータは、図8に示したような誘導結合
プラズマエッチング装置においてAl−Si−Cuから
なるAl合金、SiO2 、ホトレジストからなるレジス
トをエッチングすることにより得られたもので、図12
〜17のうち各図において添加量=0{sccm]の場
合が(イ)のプロセスに相当する。図12〜17におい
て、白円マークCFは、BCl3 /Cl2 にCHF3 を
添加した場合[(ロ)のプロセスに相当]を示し、黒円
マークN1、白3角マークN2及び黒3角マークN3
は、BCl3 /Cl2 にN2 を添加した場合[(ハ)の
プロセスに相当)を示す。次の表2には、マークCF,
N1〜N3の各場合毎に表1と同様にしてエッチング条
件を示す。
【0022】
【表2】 図11は、Al合金エッチングにおけるエッチ速度の添
加ガス流量依存性を示し、図12は、SiO2 エッチン
グにおけるエッチ速度の添加ガス流量依存性を示し、図
13は、Al合金層上のレジストエッチングにおけるエ
ッチ速度の添加ガス流量依存性を示し、図14は、Si
O2 層上のレジストエッチングにおけるエッチ速度の添
加ガス流量依存性を示す。
加ガス流量依存性を示し、図12は、SiO2 エッチン
グにおけるエッチ速度の添加ガス流量依存性を示し、図
13は、Al合金層上のレジストエッチングにおけるエ
ッチ速度の添加ガス流量依存性を示し、図14は、Si
O2 層上のレジストエッチングにおけるエッチ速度の添
加ガス流量依存性を示す。
【0023】図11によれば、Al合金のエッチ速度
は、N2 の添加量が増大するのに伴って増大すると共
に、CHF3 の添加量が増大するのに伴って低下するこ
とがわかる。また、図12によれば、SiO2 のエッチ
速度は、N2 の添加量が増大するのに伴って低下すると
共に、CHF3 の添加量が増大するのに伴って増大する
ことがわかる。
は、N2 の添加量が増大するのに伴って増大すると共
に、CHF3 の添加量が増大するのに伴って低下するこ
とがわかる。また、図12によれば、SiO2 のエッチ
速度は、N2 の添加量が増大するのに伴って低下すると
共に、CHF3 の添加量が増大するのに伴って増大する
ことがわかる。
【0024】図15は、Al合金のエッチ速度/SiO
2 のエッチ速度で表わされる選択比(対SiO2 選択
比)の添加ガス流量依存性を示し、図16は、Al合金
のエッチ速度/Al合金層上のレジストのエッチ速度で
表わされる選択比(対レジスト選択比)の添加ガス流量
依存性を示し、図17は、Al合金のエッチ速度/Si
O2 層上のレジストのエッチ速度で表わされる選択比
(対レジスト選択比)の添加ガス流量依存性を示す。
2 のエッチ速度で表わされる選択比(対SiO2 選択
比)の添加ガス流量依存性を示し、図16は、Al合金
のエッチ速度/Al合金層上のレジストのエッチ速度で
表わされる選択比(対レジスト選択比)の添加ガス流量
依存性を示し、図17は、Al合金のエッチ速度/Si
O2 層上のレジストのエッチ速度で表わされる選択比
(対レジスト選択比)の添加ガス流量依存性を示す。
【0025】図15によれば、対SiO2 選択比は、N
2 の添加量が増大するのに伴って増大すると共に、CH
F3 の添加量が増大するのに伴って低下することがわか
る。また、図17によれば、対レジスト選択比は、N2
の添加量が増大するのに伴って増大すると共に、CHF
3 の添加量が増大するのに伴って低下することがわか
る。
2 の添加量が増大するのに伴って増大すると共に、CH
F3 の添加量が増大するのに伴って低下することがわか
る。また、図17によれば、対レジスト選択比は、N2
の添加量が増大するのに伴って増大すると共に、CHF
3 の添加量が増大するのに伴って低下することがわか
る。
【0026】図15によれば、(ハ)のBCl3 /Cl
2 /N2 プロセスの方がBCl3 /Cl2 /CHF3 プ
ロセスに比べて対SiO2 選択比が高いことがわかる。
2 /N2 プロセスの方がBCl3 /Cl2 /CHF3 プ
ロセスに比べて対SiO2 選択比が高いことがわかる。
【0027】この発明の目的は、(イ)〜(ハ)のプロ
セスに関して上記したような問題点を解決することがで
きる新規な配線形成法を提供することにある。
セスに関して上記したような問題点を解決することがで
きる新規な配線形成法を提供することにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】この発明は、基板の表面
を覆う絶縁膜の上にアルミニウム又はアルミニウム合金
を主体とする配線材層を形成した後、レジスト層をマス
クとする選択エッチング処理により前記配線材層をパタ
ーニングして互いに接近した複数の配線層を形成する配
線形成法であって、前記選択エッチング処理を第1及び
第2のステップに分け、第1のステップではエッチング
ガスとして塩素又は臭素を含み且つ窒素を含まないガス
を用いて前記複数の配線層間のスペースより広いスペー
スで前記絶縁膜が露呈するまでエッチングを行ない、こ
の後第2のステップではエッチングガスとして塩素又は
臭素と窒素とを含み且つフッ素を含まないガスを用いて
前記複数の配線層間のスペースで前記絶縁膜が露呈する
までエッチングを行なうことを特徴とするものである。
を覆う絶縁膜の上にアルミニウム又はアルミニウム合金
を主体とする配線材層を形成した後、レジスト層をマス
クとする選択エッチング処理により前記配線材層をパタ
ーニングして互いに接近した複数の配線層を形成する配
線形成法であって、前記選択エッチング処理を第1及び
第2のステップに分け、第1のステップではエッチング
ガスとして塩素又は臭素を含み且つ窒素を含まないガス
を用いて前記複数の配線層間のスペースより広いスペー
スで前記絶縁膜が露呈するまでエッチングを行ない、こ
の後第2のステップではエッチングガスとして塩素又は
臭素と窒素とを含み且つフッ素を含まないガスを用いて
前記複数の配線層間のスペースで前記絶縁膜が露呈する
までエッチングを行なうことを特徴とするものである。
【0029】
【作用】この発明の方法によれば、選択エッチング処理
が第1のステップのメインエッチングと第2のステップ
のオーバーエッチングとに分けられ、メインエッチング
には前述した(イ)又は(ロ)のプロセスが用いられる
と共にオーバーエッチングには前述した(ハ)のプロセ
スが用いられる。
が第1のステップのメインエッチングと第2のステップ
のオーバーエッチングとに分けられ、メインエッチング
には前述した(イ)又は(ロ)のプロセスが用いられる
と共にオーバーエッチングには前述した(ハ)のプロセ
スが用いられる。
【0030】(ロ)のBCl3 /Cl2 /フレオンプロ
セスは、オーバーエッチングに用いると、配線下地膜の
膜減り量が大きくなる。そこで、この発明では、オーバ
ーエッチングの際にエッチングガスにN2 を添加する
が、Fを含むガスは添加しない。従って、配線下地膜と
してのSiO2 等の絶縁膜の膜減りを抑制できると共
に、対SiO2 選択比が向上する。(ハ)のBCl3 /
Cl2 /N2 プロセスで対SiO2 選択比が向上するこ
とは、図15のデータから明らかである。特に、マグネ
トロンRIE(反応性イオンエッチング)装置や誘導結
合プラズマエッチング装置(図8)では、N2 を添加す
ることによりBCl2 +,BCl3 +などの重たいイオンが
減少するので、イオンによるSiO2 膜のスパッタエッ
チングが少なくなり、対SiO2 選択比は一層向上す
る。
セスは、オーバーエッチングに用いると、配線下地膜の
膜減り量が大きくなる。そこで、この発明では、オーバ
ーエッチングの際にエッチングガスにN2 を添加する
が、Fを含むガスは添加しない。従って、配線下地膜と
してのSiO2 等の絶縁膜の膜減りを抑制できると共
に、対SiO2 選択比が向上する。(ハ)のBCl3 /
Cl2 /N2 プロセスで対SiO2 選択比が向上するこ
とは、図15のデータから明らかである。特に、マグネ
トロンRIE(反応性イオンエッチング)装置や誘導結
合プラズマエッチング装置(図8)では、N2 を添加す
ることによりBCl2 +,BCl3 +などの重たいイオンが
減少するので、イオンによるSiO2 膜のスパッタエッ
チングが少なくなり、対SiO2 選択比は一層向上す
る。
【0031】また、オーバーエッチングでは、エッチン
グガスにN2 を添加するようにしたので、配線層の側部
にAlの窒化物AlNが形成される。このため、配線層
の側部のエッチングが抑制され、異方性が向上する。
グガスにN2 を添加するようにしたので、配線層の側部
にAlの窒化物AlNが形成される。このため、配線層
の側部のエッチングが抑制され、異方性が向上する。
【0032】さらに、(ハ)のBCl3 /Cl2 /N2
プロセスは、メインエッチングに用いると、広いスペー
スで残渣が発生する。そこで、この発明では、メインエ
ッチングではエッチングガスにN2 を添加せず、広いス
ペースにAl又はAl合金が存在しないオーバーエッチ
ングでのみエッチングガスにN2 を添加する。オーバー
エッチングでは、狭いスペースのAl又はAl合金をエ
ッチングするので、残渣は殆ど発生しない。
プロセスは、メインエッチングに用いると、広いスペー
スで残渣が発生する。そこで、この発明では、メインエ
ッチングではエッチングガスにN2 を添加せず、広いス
ペースにAl又はAl合金が存在しないオーバーエッチ
ングでのみエッチングガスにN2 を添加する。オーバー
エッチングでは、狭いスペースのAl又はAl合金をエ
ッチングするので、残渣は殆ど発生しない。
【0033】Fを含むガスは、オーバーエッチングのエ
ッチングガスには添加しないが、メインエッチングのエ
ッチングガスには添加してもよい。このようにすると、
配線下地膜の膜減りを抑制しつつマイクロローディング
効果を低減することができ、スループットが向上する。
ッチングガスには添加しないが、メインエッチングのエ
ッチングガスには添加してもよい。このようにすると、
配線下地膜の膜減りを抑制しつつマイクロローディング
効果を低減することができ、スループットが向上する。
【0034】
【実施例】図1〜3は、この発明の一実施例に係る配線
形成法を示すもので、各々の図に対応する工程(1)〜
(3)を順次に説明する。
形成法を示すもので、各々の図に対応する工程(1)〜
(3)を順次に説明する。
【0035】(1)半導体等からなる基板10の表面を
覆うSiO2 等の絶縁膜12の上にAl又はAl合金
(例えばAl−Si−Cu)からなる配線材層14をス
パッタ法等により形成する。そして、周知のホトリソグ
ラフィ処理により所望の配線パターンに従ってホトレジ
ストからなるレジスト層16A,16B,16Cを形成
する。レジスト層16Aより左側は、配線間隔が狭い領
域(ライン密集部)LSであり、レジスト層16Aより
右側は、配線間隔が広い領域(オープンスペース)OS
である。
覆うSiO2 等の絶縁膜12の上にAl又はAl合金
(例えばAl−Si−Cu)からなる配線材層14をス
パッタ法等により形成する。そして、周知のホトリソグ
ラフィ処理により所望の配線パターンに従ってホトレジ
ストからなるレジスト層16A,16B,16Cを形成
する。レジスト層16Aより左側は、配線間隔が狭い領
域(ライン密集部)LSであり、レジスト層16Aより
右側は、配線間隔が広い領域(オープンスペース)OS
である。
【0036】(2)次に、レジスト層16A〜16Cを
マスクとする選択的ドライエッチング処理によりオープ
ンスペースOSで絶縁膜12が露呈するまで配線材層1
4をエッチングする。このときのエッチングがメインエ
ッチングであり、例えば、前述の(イ)のBCl3 /C
l2 プロセス又は(ロ)のBCl3 /Cl2 /フレオン
プロセスを用いて残渣が発生しない条件でエッチングを
行なう。このとき、ライン密集部LSにおいて狭いスペ
ースには、マイクロローディング効果のために配線材層
14の薄い部分が残存する。
マスクとする選択的ドライエッチング処理によりオープ
ンスペースOSで絶縁膜12が露呈するまで配線材層1
4をエッチングする。このときのエッチングがメインエ
ッチングであり、例えば、前述の(イ)のBCl3 /C
l2 プロセス又は(ロ)のBCl3 /Cl2 /フレオン
プロセスを用いて残渣が発生しない条件でエッチングを
行なう。このとき、ライン密集部LSにおいて狭いスペ
ースには、マイクロローディング効果のために配線材層
14の薄い部分が残存する。
【0037】(3)次に、レジスト層16A〜16Cを
マスクとする選択的ドライエッチング処理によりライン
密集部LSで絶縁膜12が露呈するまで配線材層14を
エッチングする。このときのエッチングがオーバーエッ
チングであり、例えば前述の(ハ)のBCl3 /Cl2
/N2 プロセスを用いて行なう。この結果、狭いスペー
スの配線材が除去され、配線層14A〜14Cが得られ
る。この後は、周知のアッシング処理や洗浄処理を用い
てレジスト層16A〜16Cを除去する。
マスクとする選択的ドライエッチング処理によりライン
密集部LSで絶縁膜12が露呈するまで配線材層14を
エッチングする。このときのエッチングがオーバーエッ
チングであり、例えば前述の(ハ)のBCl3 /Cl2
/N2 プロセスを用いて行なう。この結果、狭いスペー
スの配線材が除去され、配線層14A〜14Cが得られ
る。この後は、周知のアッシング処理や洗浄処理を用い
てレジスト層16A〜16Cを除去する。
【0038】図4は、オーバーエッチングにBCl3 /
Cl2 /N2 からなるガス系を用いた場合のエッチング
例を示すもので、比較のために図5には、オーバーエッ
チングにBCl3 /Cl2 /CHF3 からなるガス系を
使用した場合のエッチング例を示す。図4,5におい
て、図3と同様の部分には同様の符号を付してある。た
だし、図4,5の例では、配線材層が、1000nmの
厚さのAl−Si−Cu合金層の上に40nmの厚さの
TiN層を重ねた積層構造(TiN/Al−Si−Cu
=40/1000[nm])になっている。
Cl2 /N2 からなるガス系を用いた場合のエッチング
例を示すもので、比較のために図5には、オーバーエッ
チングにBCl3 /Cl2 /CHF3 からなるガス系を
使用した場合のエッチング例を示す。図4,5におい
て、図3と同様の部分には同様の符号を付してある。た
だし、図4,5の例では、配線材層が、1000nmの
厚さのAl−Si−Cu合金層の上に40nmの厚さの
TiN層を重ねた積層構造(TiN/Al−Si−Cu
=40/1000[nm])になっている。
【0039】図4及び図5の例において、図2の工程に
相当するメインエッチングは、図8に示したような誘導
結合プラズマエッチング装置を用いて行なった。次の表
3には、メインエッチングのエッチング条件を表1と同
様にして示す。
相当するメインエッチングは、図8に示したような誘導
結合プラズマエッチング装置を用いて行なった。次の表
3には、メインエッチングのエッチング条件を表1と同
様にして示す。
【0040】
【表3】 図4の場合のオーバーエッチングは、メインエッチング
に用いたのと同様のプラズマエッチング装置(図8)を
用いて行なった。次の表4には、このときのオーバーエ
ッチングの条件を表1と同様にして示す。
に用いたのと同様のプラズマエッチング装置(図8)を
用いて行なった。次の表4には、このときのオーバーエ
ッチングの条件を表1と同様にして示す。
【0041】
【表4】 図5の場合のオーバーエッチングは、メインエッチング
に用いたのと同様のプラズマエッチング装置(図8)を
用いて行なった。次の表5には、このときのオーバーエ
ッチングの条件を表1と同様にして示す。
に用いたのと同様のプラズマエッチング装置(図8)を
用いて行なった。次の表5には、このときのオーバーエ
ッチングの条件を表1と同様にして示す。
【0042】
【表5】 オーバーエッチング時間は、図4及び図5のいずれの場
合も80秒であった。
合も80秒であった。
【0043】図4,5に示したような顕微鏡写真に基づ
いてレジスト層の残量PS と、SiO2 膜のオープンス
ペースでの膜減り量LO と、SiO2 膜の0.6μmス
ペースでの膜減り量LS とを測定したところ、次の表6
に示すような測定結果が得られた。
いてレジスト層の残量PS と、SiO2 膜のオープンス
ペースでの膜減り量LO と、SiO2 膜の0.6μmス
ペースでの膜減り量LS とを測定したところ、次の表6
に示すような測定結果が得られた。
【0044】
【表6】 表6の測定結果によれば、この発明に係る図4のオーバ
ーエッチング処理では、対レジスト選択比を犠牲にする
ことなくSiO2 膜の膜減り量を低減できることがわか
る。
ーエッチング処理では、対レジスト選択比を犠牲にする
ことなくSiO2 膜の膜減り量を低減できることがわか
る。
【0045】図1〜4に示した実施例によれば、オーバ
ーエッチングのエッチングガスにN2 を添加するので、
異方性が向上すると共に、対SiO2 選択比及び対レジ
スト選択比が向上する。また、オーバーエッチングのエ
ッチングガスにはFを含むガスを添加しないので、Si
O2 等の配線下地膜の膜減り量を低減することができ
る。さらに、N2 の添加は、オーバーエッチングでのみ
行なうので、残渣の発生を防ぐことができる。
ーエッチングのエッチングガスにN2 を添加するので、
異方性が向上すると共に、対SiO2 選択比及び対レジ
スト選択比が向上する。また、オーバーエッチングのエ
ッチングガスにはFを含むガスを添加しないので、Si
O2 等の配線下地膜の膜減り量を低減することができ
る。さらに、N2 の添加は、オーバーエッチングでのみ
行なうので、残渣の発生を防ぐことができる。
【0046】この発明は、上記した実施例に限定される
ものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、TiN,WSi2 ,MoSi2 等のバリア
メタル層を有する配線についてもこの発明を適用するこ
とができ、上記したと同様の作用効果が得られる。ま
た、この発明は、多層配線形成にも応用可能である。
ものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、TiN,WSi2 ,MoSi2 等のバリア
メタル層を有する配線についてもこの発明を適用するこ
とができ、上記したと同様の作用効果が得られる。ま
た、この発明は、多層配線形成にも応用可能である。
【0047】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、選択
エッチング処理を第1のステップのメインエッチングと
第2のステップのオーバーエッチングとに分け、メイン
エッチングではN2 を含まない塩素系又は臭素系のエッ
チングガスを用い、オーバーエッチングではN2 を含む
がFを含まない塩素系又は臭素系のエッチングガスを用
いるようにしたので、異方性及び選択比が高く且つ残渣
が少ない選択エッチングが可能となり、LSI等の微細
配線形成の歩留りが大幅に向上する効果が得られるもの
である。
エッチング処理を第1のステップのメインエッチングと
第2のステップのオーバーエッチングとに分け、メイン
エッチングではN2 を含まない塩素系又は臭素系のエッ
チングガスを用い、オーバーエッチングではN2 を含む
がFを含まない塩素系又は臭素系のエッチングガスを用
いるようにしたので、異方性及び選択比が高く且つ残渣
が少ない選択エッチングが可能となり、LSI等の微細
配線形成の歩留りが大幅に向上する効果が得られるもの
である。
【図1】 この発明の一実施例に係る配線形成法におけ
るレジスト層形成工程を示す基板断面図である。
るレジスト層形成工程を示す基板断面図である。
【図2】 図1の工程に続くメインエッチング工程を示
す基板断面図である。
す基板断面図である。
【図3】 図2の工程に続くオーバーエッチング工程を
示す基板断面図である。
示す基板断面図である。
【図4】 BCl3 /Cl2 /N2 からなるガス系によ
るオーバーエッチング例を示す顕微鏡写真の模写図であ
る。
るオーバーエッチング例を示す顕微鏡写真の模写図であ
る。
【図5】 BCl3 /Cl2 /CHF3 からなるガス系
によるオーバーエッチング例を示す顕微鏡写真の模写図
である。
によるオーバーエッチング例を示す顕微鏡写真の模写図
である。
【図6】 BCl3 /Cl2 からなるガス系による選択
エッチングにおけるマイクロローディング効果の添加ガ
ス依存性を示すグラフである。
エッチングにおけるマイクロローディング効果の添加ガ
ス依存性を示すグラフである。
【図7】 規格化エッチ速度を説明するための断面図で
ある。
ある。
【図8】 誘導結合プラズマエッチング装置を示す断面
図である。
図である。
【図9】 プロセスタイムのマイクロローディング効果
依存性を示すグラフである。
依存性を示すグラフである。
【図10】 絶縁膜の膜減りを説明するための断面図で
ある。
ある。
【図11】 Al合金エッチングにおけるエッチ速度の
添加ガス流量依存性を示すグラフである。
添加ガス流量依存性を示すグラフである。
【図12】 SiO2 エッチングにおけるエッチ速度の
添加ガス流量依存性を示すグラフである。
添加ガス流量依存性を示すグラフである。
【図13】 Al合金層上のレジストエッチングにおけ
るエッチ速度の添加ガス流量依存性を示すグラフであ
る。
るエッチ速度の添加ガス流量依存性を示すグラフであ
る。
【図14】 SiO2 層上のレジストエッチングにおけ
るエッチ速度の添加ガス流量依存性を示すグラフであ
る。
るエッチ速度の添加ガス流量依存性を示すグラフであ
る。
【図15】 Al合金のエッチ速度/SiO2 のエッチ
速度で表わされる選択比の添加ガス流量依存性を示すグ
ラフである。
速度で表わされる選択比の添加ガス流量依存性を示すグ
ラフである。
【図16】 Al合金のエッチ速度/Al合金層上のレ
ジストのエッチ速度で表わされる選択比の添加ガス流量
依存性を示すグラフである。
ジストのエッチ速度で表わされる選択比の添加ガス流量
依存性を示すグラフである。
【図17】 Al合金のエッチ速度/SiO2 層上のレ
ジストのエッチ速度で表わされる選択比の添加ガス流量
依存性を示すグラフである。
ジストのエッチ速度で表わされる選択比の添加ガス流量
依存性を示すグラフである。
10:基板、12:絶縁膜、14:配線材層、14A〜
14C:配線層、16A〜16C:レジスト層。
14C:配線層、16A〜16C:レジスト層。
Claims (2)
- 【請求項1】 基板の表面を覆う絶縁膜の上にアルミニ
ウム又はアルミニウム合金を主体とする配線材層を形成
した後、レジスト層をマスクとする選択エッチング処理
により前記配線材層をパターニングして互いに接近した
複数の配線層を形成する配線形成法であって、 前記選択エッチング処理を第1及び第2のステップに分
け、第1のステップではエッチングガスとして塩素又は
臭素を含み且つ窒素を含まないガスを用いて前記複数の
配線層間のスペースより広いスペースで前記絶縁膜が露
呈するまでエッチングを行ない、この後第2のステップ
ではエッチングガスとして塩素又は臭素と窒素とを含み
且つフッ素を含まないガスを用いて前記複数の配線層間
のスペースで前記絶縁膜が露呈するまでエッチングを行
なうことを特徴とする配線形成法。 - 【請求項2】 前記第1のステップではエッチングガス
にフッ素を含むガスを添加することを特徴とする請求項
1記載の配線形成法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16813895A JPH08340005A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 配線形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16813895A JPH08340005A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 配線形成法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08340005A true JPH08340005A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15862548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16813895A Pending JPH08340005A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 配線形成法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08340005A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108987285A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-12-11 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻方法和蚀刻装置 |
-
1995
- 1995-06-09 JP JP16813895A patent/JPH08340005A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108987285A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-12-11 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻方法和蚀刻装置 |
JP2018206937A (ja) * | 2017-06-05 | 2018-12-27 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法およびエッチング装置 |
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