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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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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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