JPH1041308A - ドライエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細なデザインルールに基づいて設計された
高集積度、高性能、高信頼性の何れの要求にも対応でき
るドライエッチング方法の提供。 【解決手段】 基板上に形成されたＡｌ系材料層７をＨ
₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の何れか一方のものと、塩素系化合
物とを混合したエッチングガスでエッチングする工程を
有することを特徴とする。基板上に形成されたＡｌ系材
料層７をＨ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の何れか一方のものと、
塩素系化合物とを混合したエッチングガスでエッチング
する工程と、エッチング工程後に基板を加熱するととも
にフッ素系化合物を含有するガスを用いたプラズマ処理
工程とを有することを特徴とする。 【効果】 微細なデザインルールに基づいて設計され、
高集積度、高性能、高信頼性の何れの要求にも対応でき
るドライエッチング方法を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はドライエッチング方
法に関し、さらに詳しくは、ＳｉＯ₂ 層間絶縁膜上に形
成されたＡｌ系材料層から配線パターンを形成するドラ
イエッチング方法に関する。

【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、配線パター
ン幅も縮小されつつある。従来半導体装置の配線材料と
しては、ＡｌあるいはＡｌに１〜２％の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Ｃｕを添加したＡｌ−Ｃｕ合金等
のＡｌ系材料が多く使用されている。そして、Ａｌ系材
料層のドライエッチングでは塩素系ガスが使用され、特
公昭５９−２２３７４号公報で開示されたＢＣｌ₃ ／Ｃ
ｌ₂ 混合ガスはその代表的なものである。Ａｌ系材料層
のドライエッチングにおける主エッチング種として寄与
する化学種は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。しかしながら、塩素
ラジカルのみではエッチングが等方的に進行する為、通
常はある程度入射イオンエネルギーを高めた条件下でイ
オンアシスト反応を進行させ、且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異方性を達成している。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
される化合物であるが、入射イオンとしてＢＣｌ_x ⁺ を
供給すると言う重要な役割も担っている。

【０００３】ところで、上述のような高異方性を確保す
る為に、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り、典型的なプロセス
におけるレジスト選択比は僅か２程度である。このよう
な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
状を劣化させる等の一要因となっている。一方、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。
従って、薄いレジスト塗膜に基づく高解像度と、薄いレ
ジスト塗膜から形成した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。

【０００４】このような問題に対処する為、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手段が提
案されている。例えば、第３３回集積回路シンポジウム
講演予稿集（１９８７年）、Ｐ１１４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Ｓｉで被覆するこ
とにより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。また、Ｐroceedings of the １１th
Ｓymposium on Ｄry Ｐrocess、Ｐ４５、ＩＩ−２（１
９８９）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蒸気圧の低いＣＢ
ｒ_x で被覆することにより、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ＣＢｒ_x
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、１９９０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略５の値が報告されてい
る。しかしながら、選択比略５という数値のような高レ
ジスト選択比を得るためには、ＳｉやＣＢｒ_x を多量に
堆積させることが必要となり、パーティクルレベルを悪
化させる虞が大である。

【０００５】また、Ａｌ系材料層のエッチングに特有な
問題として、残留塩素によるアフターコロージョンがあ
る。特に近年ではＡｌ系材料層にＣｕが添加されたり、
あるいはＡｌ系材料層がバリヤメタルや反射防止膜等の
異種材料層と積層される等、アフターコロージョン防止
の観点からは不利な条件が揃っており、従来にも増して
徹底した対策が切望されている。アフターコロージョン
対策としては、ＣＦ₄やＣＨＦ₃ 等のフルオロカーボン
系ガスを用いるプラズマクリーニング、酸素プラズマア
ッシングによるレジストマスクと側壁保護膜の除去、Ｃ
Ｈ₃ ガスによるプラズマクリーニングと基板水洗の組み
合わせ等が知られている。これ等は何れも残留塩素の除
去を目的とするものであり、塩素や臭素をフッ素に置換
して反応生成物の蒸気圧を高めるか、残留塩素を大量に
含むレジストマスクや側壁保護膜を大気開放前にアッシ
ングで除去してしまうか、塩素化合物を塩化アンモニウ
ムのような不活性な化合物に変換するか、あるいはこれ
等と同時に耐蝕性の高いＡｌＦ₃ やＡｌ₂ Ｏ₃ の被膜を
Ａｌ系材料層の表面に形成することにより、アフターコ
ロージョンを抑制するものである。しかしながら、上述
した対策を施したとしても決定的な効果を上げる対策と
なっていないのが実情である。このような実情に鑑み、
パーティクル増加を招かないクリーンなプロセスで高レ
ジスト選択比を有するＡｌ系材料層のドライエッチング
をアフターコロージョンフリーで確立することが熱望さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高レ
ジスト選択比およびアフターコロージョン耐性を向上す
るとともに、パーティクル増加を招かないクリーンなエ
ッチングプロセスを提供し、微細なデザインルールに基
づいて設計された高集積度、高性能、高信頼性の何れの
要求にも対応できるドライエッチング方法を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明のドライエッチング方法では、基板上
に形成されたＡｌ系材料層を、Ｈ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の
何れか一方のものと塩素系化合物とを有するエッチング
ガスでエッチングする、エッチング工程を有することを
特徴とする。

【０００８】請求項２の発明のドライエッチング方法で
は、基板上に形成されたＡｌ系材料層を、Ｈ₂ Ｏまたは
Ｈ₂ Ｏ₂ の何れか一方のものと塩素系化合物とを有する
エッチングガスでエッチングするエッチング工程と、エ
ッチング工程後に基板を加熱するとともにフッ素系化合
物を含有するガスを用いたプラズマ処理工程とを有する
ことを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明のドライエッチング方法で
は、Ａｌ系材料層が形成された基板を室温以下に制御
し、Ａｌ系材料層を、Ｈ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の何れか一
方のものと、放電解離条件下でプラズマ中に遊離の硫黄
を生成する硫黄系化合物とを有するエッチングガスでエ
ッチングする、エッチング工程を有することを特徴とす
る。

【００１０】請求項４の発明のドライエッチング方法で
は、Ａｌ系材料層が形成された基板を室温以下に制御
し、Ａｌ系材料層を、Ｈ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の何れか一
方のものと、放電解離条件下でプラズマ中に遊離の硫黄
を生成する硫黄系化合物とを有するエッチングガスでエ
ッチングするエッチング工程と、エッチング工程後に基
板を加熱するとともにフッ素系化合物を含有するガスを
用いたプラズマ処理工程とを有することを特徴とする。

【００１１】請求項２および４における望ましいプラズ
マ処理工程の実施態様としては、プラズマ密度が１×１
０¹¹ｃｍ^-3以上１×１０¹⁴ｃｍ^-3以下である。

【００１２】上述した手段による作用を以下に記す。請
求項１のＨ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の何れか一方のものと、
塩素系化合物とを有するエッチングガスでエッチングす
る工程を有するものでは、Ａｌ等で構成される配線材料
層は、オキシ塩化物を主反応生成物としてエッチングが
進行する。配線材料層として一般に用いられるＡｌやＴ
ｉ等のオキシ塩化物は、純粋な塩化物よりも低い蒸気圧
をもち、イオンの垂直照射を受けるパターン底部におい
ては反応生成物が揮発除去されるものの、イオンの垂直
照射を受けない側壁部においてはこれ等のメタルの酸化
物やオキシ塩化物が揮発せず、側壁保護膜を形成して異
方性加工が行われる。また、被エッチング物がなくなり
エッチャントが過剰となるオーバーエッチング時には、
Ｈ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ から解離生成するＨ原子が塩素ラ
ジカルを捕捉し、サイドエッチングの進行を防止して加
工パターンの異方性形状を維持することができる。

【００１３】従って、Ａｌ系材料層のエッチング形態が
従来のラジカル反応主体であったものからイオンアシス
ト反応の要素を多く有するようになる為、従来のように
レジストの分解生成物である炭素系ポリマーを側壁保護
膜として厚く堆積させる必要がなく、また入射イオンエ
ネルギーを軽減したエッチング条件下においても微細パ
ターンの異方性加工が可能となり、対レジストマスク選
択性を向上させることができる。そして、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
できるとともに、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。

【００１４】また、高異方性および高選択性を達成する
為に必要な炭素系ポリマーの堆積量を低減することがで
きるので、パーティクル汚染を減少させることができ、
炭素系ポリマーに取り込まれる形でエッチング後の配線
パターン側壁部に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。さらに、入射イオ
ンエネルギーの低減は下地選択性の向上にも寄与するの
で、オーバーエッチング時にＡｌ系材料層の下地の層間
絶縁膜のスパッタリングを減少させ、その配線パターン
側壁部への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、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。

【００１５】請求項２および４のＡｌ系材料層のエッチ
ング工程後、基板を加熱するとともにフッ素系化合物を
含有するガスを用いたプラズマ処理工程とを有するもの
は、アフターコロージョン対策を一層徹底させるもので
あり、エッチング後の配線パターン近傍に残留する塩素
がフッ素に置換されるとともに、残留塩素を結合あるい
は吸蔵している配線パターン側壁部保護物質の蒸気圧が
プラズマ輻射熱や基板の直接加熱等で高められ、離脱し
易くなる。従って、エッチング後の基板に大気中の水分
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系材料層のアフターコロージョン
を略完全に抑止することができる。また、プラズマ処理
工程におけるプラズマ密度を１×１０¹¹ｃｍ^-3以上１×
１０¹⁴ｃｍ^-3以下とすることにより、処理速度を損なう
ことなく、入射イオンエネルギーを抑えたプロセス条件
の設定が可能となる。

【００１６】請求項３のＡｌ系材料層が形成された基板
を室温以下に制御し、Ａｌ系材料層をＨ₂ ＯまたはＨ₂
Ｏ₂ の何れか一方のものと、放電解離条件下でプラズマ
中に遊離の硫黄を生成する硫黄系化合物とを有するエッ
チングガスでエッチングする工程を有するものは、一層
の低汚染化とアフターコロージョン耐性を向上させるも
のであり、エッチング反応生成物であるメタルのオキシ
塩化物や炭素系ポリマーに加え、硫黄も配線パターンの
側壁保護膜に利用できるようにするものである。硫黄は
室温以下に制御されている基板に堆積するので、異方性
加工に必要な入射イオンエネルギーを一層低減でき、選
択性向上および低ダメージ化を徹底させることができ
る。また、炭素系ポリマーの堆積量を一層減少させるこ
とができるので、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。さらに、基
板に堆積した硫黄は、基板が略９０℃以上に加熱されれ
ば容易に昇華するので、パーティクル汚染源となる虞は
ない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例の工程順につ
いて、図１の概略断面図を参照して説明する。同図
（ａ）はＡｌ系材料層上にレジストマスクが形成された
状態を示し、同図（ｂ）は異方性形状を有する配線パタ
ーンが形成されるとともに、側壁保護膜が形成された状
態を示し、同図（ｃ）は側壁保護膜が除去された状態を
示し、同図（ｄ）はレジストマスクがアッシング除去さ
れた状態を示すものである。

【００１８】実施例１ 本実施例は、バリヤメタル、１％のＳｉと０．５％のＣ
ｕとを含有するＡｌ層および反射防止膜とが順次積層さ
れているＡｌ系材料層をＣｌ₂ ／ＢＣｌ₃ ／Ｈ₂ Ｏ混合
ガスを用いてドライエッチングした一例である。これを
図１（ａ）、（ｂ）および（ｄ）を参照して説明する。

【００１９】図１（ａ）に示したように、ＳｉＯ₂ 層間
絶縁膜１上に厚さ略０．０３μｍのＴｉ層２および厚さ
略０．０７μｍのＴｉＮ層３を有するバリヤメタル４、
１％のＳｉと０．５％のＣｕとを含有し厚さが略０．４
μｍであるＡｌ層５、略０．１μｍの厚さを有するＴｉ
ＯＮ反射防止膜６が順次積層されたＡｌ系材料層７が形
成され、さらにＡｌ系材料層７上にフォトリソグラフィ
工程によりレジストマスク８が形成された基板であるウ
ェハを用意した。そして、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、下記条件でＡｌ系材料層７をドライエッチングし
た。

【００２０】 ガス流量 Ｃｌ₂ ／ＢＣｌ₃ ／Ｈ₂ Ｏ＝８０／４０／３０ｓｃｃｍ 圧力 ２Ｐａ μ波電力 ９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス ４０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 常温 なお、Ａｌ系材料層７のエッチング速度は略１μｍ／
分、対レジスト選択比は略４であった。また、Ｈ₂ Ｏは
液体ソースである為、加熱蒸発やＨｅガスバブリング等
の手段によって気化させた状態でエッチングチャンバに
供給した。

【００２１】上記条件でのエッチング過程では、ＥＣＲ
放電によりＣｌ₂ とＢＣｌ₃ から解離生成する塩素ラジ
カルを主エッチング種とするラジカル反応が、Ｃ
ｌ_x ⁺ 、ＢＣｌ_x ⁺ 、Ｏ⁺ 等のイオンにアシストされる
ことによりエッチングが進行し、Ａｌ系材料層７は主に
ＡｌＣｌ_x 、ＡｌＯＣｌ_x 、ＴｉＣｌ_x 、ＴｉＯＣｌ_x
等の生成物となり除去される。また、同時にレジストマ
スク８の分解生成物からは炭素系ポリマーが生成され、
その生成量は従来プロセスほど多くはないが、配線パタ
ーン７ａ側壁部に堆積し、ＡｌやＴｉのオキシ塩化物と
ともに図１（ｂ）に示したような側壁保護膜９を形成し
て異方性加工に寄与する。このようにして、良好な異方
性形状を有する配線パターン７ａを形成することができ
た。

【００２２】また、異方性加工に必要な入射イオンエネ
ルギーが低減して従来よりもＲＦバイアスパワーが小で
あるエッチングプロセスとすることができるので、Ｓｉ
Ｏ₂層間絶縁膜１がスパッタされて配線パターン７ａ側
壁部に再付着する現象も見られなかった。従って、エッ
チング後の配線パターン７ａ側壁部に残留する塩素量が
大きく低減され、結果的にアフターコロージョンの発生
が抑制された。エッチング終了後、ウェハをプラズマア
ッシング装置において通常の条件でＯ₂ プラズマアッシ
ングを行った。この結果図１（ｄ）に示したように、レ
ジストマスク８と側壁保護膜９が燃焼除去された。そし
て、本実施例のプロセスでは炭素系ポリマーの生成量が
少ないので、相当回数処理した後に得られたウェハにお
いてもパーティクルレベルは小であった。

【００２３】実施例２ 本実施例は、Ａｌ系材料層７をＳ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ Ｏ混合
ガスを用いてウェハを低温冷却しながらドライエッチン
グした一例である。これを図１（ａ）、（ｂ）および
（ｄ）を参照して説明する。

【００２４】実施例１と同様、図１（ａ）に示したよう
に、ＳｉＯ₂ 層間絶縁膜１上に厚さ略０．０３μｍのＴ
ｉ層２および厚さ略０．０７μｍのＴｉＮ層３を有する
バリヤメタル４、１％のＳｉと０．５％のＣｕとを含有
し厚さが略０．４μｍであるＡｌ層５、略０．１μｍの
厚さを有するＴｉＯＮ反射防止膜６が順次積層されたＡ
ｌ系材料層７が形成され、さらにＡｌ系材料層７上にフ
ォトリソグラフィ工程によりレジストマスク８が形成さ
れた基板であるウェハを用意した。そして、ウェハをＲ
Ｆ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、下記条件でＡｌ系材料層７をドライ
エッチングした。

【００２５】 ガス流量 Ｓ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ Ｏ＝９０／２０ｓｃｃｍ 圧力 ２Ｐａ μ波電力 ９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス ２０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハ温度 ０℃ なお、ウェハの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た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。また、Ｈ₂ Ｏ
は液体ソースである為、加熱蒸発やＨｅガスバブリング
等の手段によって気化させた状態でエッチングチャンバ
に供給した。

【００２６】上記条件でのエッチング過程では、Ａｌや
Ｔｉのオキシ塩化物や炭素系ポリマーの他、Ｓ₂ Ｃｌ₂
から解離生成する硫黄も側壁保護膜９の構成成分として
寄与する。従って、実施例１で示した事例より、さらに
ＲＦバイアスパワーを下げた条件においても図１（ｂ）
に示したように良好な異方性形状を有する配線パターン
７ａを形成することができた。そして、本実施例におけ
るＡｌ系材料層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の事例よりも低下して９０
０ｎｍ／分であったが、レジスト選択比は略６に向上し
た。このことにより、レジストマスク８の膜厚の減少や
エッジの後退は殆ど見られなかった。また、硫黄の堆積
が期待できる分だけ炭素系ポリマーの生成量を一層低減
できることと、さらなる低バイアス化により下地選択性
が向上し、ＳｉＯ₂ 層間絶縁膜１のスパッタ再付着が抑
制されること等によりアフターコロージョン耐性も大幅
に向上した。エッチング終了後、ウェハをプラズマアッ
シング装置において通常の条件でＯ₂ プラズマアッシン
グを行った。この結果、図１（ｄ）に示したようにレジ
ストマスク８と側壁保護膜９は速やかに除去された。側
壁保護膜９には炭素系ポリマーと硫黄が含まれている
が、硫黄はプラズマ輻射熱や反応熱により昇華除去され
る他、酸素ラジカル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。

【００２７】実施例３ 本実施例は、Ａｌ系材料層７をＳ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ Ｏ₂ 混
合ガスを用いてウェハを低温冷却しながらドライエッチ
ングした後、配線パターン７ａ側壁部に付着した反応生
成物の除去および残留塩素のフッ素置換をＣＦ₄ ／Ｏ₂
混合ガスを用いたプラズマ後処理で行った一例である。
これを図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）を参照
して説明する。

【００２８】実施例１と同様、図１（ａ）に示したよう
に、ＳｉＯ₂ 層間絶縁膜１上に厚さ略０．０３μｍのＴ
ｉ層２および厚さ略０．０７μｍのＴｉＮ層３を有する
バリヤメタル４、１％のＳｉと０．５％のＣｕとを含有
し厚さが略０．４μｍであるＡｌ層５、略０．１μｍの
厚さを有するＴｉＯＮ反射防止膜６が順次積層されたＡ
ｌ系材料層７が形成され、さらにＡｌ系材料層７上にフ
ォトリソグラフィ工程によりレジストマスク８が形成さ
れた基板であるウェハを用意した。そして、ウェハをＲ
Ｆ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、下記条件でＡｌ系材料層７をドライ
エッチングした。

【００２９】 ガス流量 Ｓ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ Ｏ₂ ＝９０／２０ｓｃｃｍ 圧力 ２Ｐａ μ波電力 ９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス １５Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ０℃ なお、ウェハの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た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。また、Ｈ₂ Ｏ
₂ は液体ソースである為、加熱蒸発やＨｅガスバブリン
グ等の手段によって気化させた状態でエッチングチャン
バに供給した。

【００３０】続いてウェハを後処理チェンバーへ搬送
し、下記条件でプラズマ後処理を行った。

【００３１】 ガス流量 ＣＦ₄ ／Ｏ₂ ＝１００／５０ｓｃｃｍ 圧力 １０Ｐａ μ波電力 ９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス ０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 １００℃

【００３２】このプラズマ後処理により、図１（ｃ）に
示したように側壁保護膜９が速やかに除去された。この
除去する機構は、炭素系ポリマーに関しては酸素ラジカ
ルによる燃焼、フッ素置換による蒸気圧の上昇等であ
り、硫黄系化合物に関してはウェハ加熱による昇華、酸
素ラジカルによる燃焼等である。なお、このプラズマ後
処理によりレジストマスク８に吸蔵または結合して残留
していた塩素もフッ素に置換された。

【００３３】続いて、ウェハをプラズマアッシング装置
において通常の条件でＯ₂ プラズマアッシングを行っ
た。この結果、図１（ｄ）に示したようにアッシング残
渣のない良好な異方性形状を有する配線パターン７ａを
形成することができた。そして、配線パターン７ａが形
成されたウェハを７２時間大気開放した後においてもア
フターコロージョンの発生は全く見られなかった。

【００３４】以上、本発明ついて実施例１、２および３
において具体的な事例を示したがこれに限定されるもの
でなく、被エッチング物の膜種や構造、エッチング装
置、エッチング条件等、発明の主旨を逸脱しない範囲で
適宜選択可能である。例えば、使用するエッチング装置
としては本実施例で用いたＥＣＲプラズマエッチング装
置の他にＩＣＰ、ＴＣＰ、ヘリコン波プラズマエッチン
グ装置等の高密度プラズマエッチング装置、または平行
平板型ＲＩＥ装置等各種エッチング装置への適用も可能
である。また、プラズマ後処理に用いるガスとしてはＣ
Ｆ₄ ／Ｏ₂ 混合ガスの他に、ＮＦ₃ ／Ｏ₂ 混合ガス、Ｓ
Ｆ₆ ／Ｏ₂ 混合ガス等を用いることができる。さらに、
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、冷却効果等が期待できるＡｒ、Ｈｅ等の
希ガスが適宜添加されていても良い。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、エッチング形態が従来
のラジカル反応主体であったものからイオンアシスト反
応主体となるので、従来のようにレジストの分解生成物
である炭素系ポリマーを側壁保護膜として厚く堆積する
必要がなく、入射イオンエネルギーを軽減したエッチン
グ条件の下においても微細配線パターンの異方性加工が
可能となり、対レジストマスクおよび対下地選択性を向
上させることができる。また、高異方性、高選択性を達
成する為に必要な炭素系ポリマーの堆積量を低減できる
ので、従来の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。さらに、炭素系ポリマーや下地再付着
物に取り込まれる形でエッチング後の配線パターン側壁
部に残留する塩素量も減少するので、アフターコロージ
ョン耐性が大きく向上する。従って、微細なデザインル
ールに基づいて設計され、高集積度、高性能、高信頼性
の何れの要求にも対応できるドライエッチング方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のプロセスを工程順に示す概略断面図
であり、（ａ）はＡｌ系材料層上にレジストマスクが形
成された状態を示し、（ｂ）は配線パターンが形成され
るとともに側壁保護膜が形成された状態を示し、（ｃ）
は後処理で側壁保護膜が除去された状態を示し、（ｄ）
はレジストマスクがアッシング除去された状態を示す。

【符号の説明】

１…ＳｉＯ₂ 層間絶縁膜、２…Ｔｉ層、３…ＴｉＮ層、
４…バリヤメタル、５…Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層、６…Ｔｉ
ＯＮ反射防止膜、７…Ａｌ系材料層、７ａ…配線パター
ン、８…レジストマスク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成されたＡｌ系材料層を、 Ｈ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の何れか一方のものと、塩素系化
   合物とを有するエッチングガスでエッチングする、エッ
   チング工程を有することを特徴とするドライエッチング
   方法。
2. 【請求項２】 基板上に形成されたＡｌ系材料層を、 Ｈ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の何れか一方のものと、塩素系化
   合物とを有するエッチングガスでエッチングするエッチ
   ング工程と、 前記エッチング工程後に、 前記基板を加熱するとともに、フッ素系化合物を含有す
   るガスを用いたプラズマ処理工程とを有することを特徴
   とするドライエッチング方法。
3. 【請求項３】 Ａｌ系材料層が形成された基板を室温以
   下に制御し、 前記Ａｌ系材料層を、 Ｈ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の何れか一方のものと、放電解離
   条件下でプラズマ中に遊離の硫黄を生成する硫黄系化合
   物とを有するエッチングガスでエッチングする、エッチ
   ング工程を有することを特徴とするドライエッチング方
   法。
4. 【請求項４】 Ａｌ系材料層が形成された基板を室温以
   下に制御し、 前記Ａｌ系材料層を、 Ｈ₂ ＯまたはＨ₂ Ｏ₂ の何れか一方のものと、放電解離
   条件下でプラズマ中に遊離の硫黄を生成する硫黄系化合
   物とを有するエッチングガスでエッチングするエッチン
   グ工程と、 前記エッチング工程後に、 前記基板を加熱するとともに、フッ素系化合物を含有す
   るガスを用いたプラズマ処理工程とを有することを特徴
   とするドライエッチング方法。
5. 【請求項５】 前記プラズマ処理工程におけるプラズマ
   密度が１×１０¹¹ｃｍ^-3以上１×１０¹⁴ｃｍ^-3以下であ
   ることを特徴とする請求項２または４に記載のドライエ
   ッチング方法。