JP3225532B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/26—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials
- H10P50/264—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means
- H10P50/266—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means by vapour etching only
- H10P50/267—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means by vapour etching only using plasmas
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
アルミニウム系材料層のエッチングにおいて対レジスト
選択性の向上を図るものである。
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
アルミニウム系材料層のエッチングにおいて対レジスト
選択性の向上を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の電極配線材料としては、ア
ルミニウム（Ａｌ）、あるいはこれに１〜２％のシリコ
ン（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％の銅（Ｃ
ｕ）を添加したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金等のＡｌ系材料が
広く使用されている。Ａｌ系材料層のドライエッチング
は、一般に塩素系ガスを使用して行われている。たとえ
ば、特公昭５９−２２３７４号公報に開示されるＢＣｌ
3 ／Ｃｌ2 混合ガスはその代表例である。Ａｌ系材料層
のエッチングにおいて主エッチング種として寄与する化
学種はＣｌ* （塩素ラジカル）であるから、本来的には
Ｃｌ2 のみを使用すれば良い。しかし、実際のＡｌ系材
料層の表面には自然酸化膜が存在しており、これを還元
しなければ速やかにエッチングは進行しない。また、Ｃ
ｌ* のみではエッチングが等方的に進行するので、異方
性加工を行うためには何らかの形でイオンの寄与が必要
である。ＢＣｌ3 はかかる必要性に鑑みて添加されてい
るものである。すなわち、ＢＣｌ3 はプラズマ中で強力
な還元作用を有する化学種ＢＣｌxを生成するため、Ａ
ｌ系材料層の表面の自然酸化膜を還元し、速やかにエッ
チング反応を進行させることができる。また、ＢＣｌ3
から生成するＢＣｌx + 等のイオンはレジスト・マスク
のフォワード・スパッタリングを促進し、炭素系の反応
生成物ＣＣｌx をパターン側壁部に堆積させるので、こ
の堆積物の側壁保護効果により異方性加工も可能とな
る。
ルミニウム（Ａｌ）、あるいはこれに１〜２％のシリコ
ン（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％の銅（Ｃ
ｕ）を添加したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金等のＡｌ系材料が
広く使用されている。Ａｌ系材料層のドライエッチング
は、一般に塩素系ガスを使用して行われている。たとえ
ば、特公昭５９−２２３７４号公報に開示されるＢＣｌ
3 ／Ｃｌ2 混合ガスはその代表例である。Ａｌ系材料層
のエッチングにおいて主エッチング種として寄与する化
学種はＣｌ* （塩素ラジカル）であるから、本来的には
Ｃｌ2 のみを使用すれば良い。しかし、実際のＡｌ系材
料層の表面には自然酸化膜が存在しており、これを還元
しなければ速やかにエッチングは進行しない。また、Ｃ
ｌ* のみではエッチングが等方的に進行するので、異方
性加工を行うためには何らかの形でイオンの寄与が必要
である。ＢＣｌ3 はかかる必要性に鑑みて添加されてい
るものである。すなわち、ＢＣｌ3 はプラズマ中で強力
な還元作用を有する化学種ＢＣｌxを生成するため、Ａ
ｌ系材料層の表面の自然酸化膜を還元し、速やかにエッ
チング反応を進行させることができる。また、ＢＣｌ3
から生成するＢＣｌx + 等のイオンはレジスト・マスク
のフォワード・スパッタリングを促進し、炭素系の反応
生成物ＣＣｌx をパターン側壁部に堆積させるので、こ
の堆積物の側壁保護効果により異方性加工も可能とな
る。
【０００３】しかしながら、上記ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 混合
ガスによる異方性加工の達成は、上述のようにある程度
大きなイオン入射エネルギーを用いてレジスト・マスク
のフォワード・スパッタリングを起こすことが前提とな
っている。したがって、レジスト選択比が本質的に低
く、従来その値はせいぜい２程度である。近年では半導
体装置の高集積化やデバイス構造の複雑化に伴ってウェ
ハの表面段差が増大する傾向にあり、大幅なオーバーエ
ッチングが必要とされる機会が増えているので、かかる
低選択性は今後のプロセス実施の大きな障害となる。
ガスによる異方性加工の達成は、上述のようにある程度
大きなイオン入射エネルギーを用いてレジスト・マスク
のフォワード・スパッタリングを起こすことが前提とな
っている。したがって、レジスト選択比が本質的に低
く、従来その値はせいぜい２程度である。近年では半導
体装置の高集積化やデバイス構造の複雑化に伴ってウェ
ハの表面段差が増大する傾向にあり、大幅なオーバーエ
ッチングが必要とされる機会が増えているので、かかる
低選択性は今後のプロセス実施の大きな障害となる。
【０００４】この低選択性を克服するための考え方とし
て、エッチング反応生成物による側壁保護効果を強化す
ることにより、高異方性の確保に必要なイオン入射エネ
ルギーを低減させ、レジスト・マスクの過度のスパッタ
リングを抑制することが従来からある。たとえば、１９
９０年３ｒｄ．ＭｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓＣｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ抄録集，演題番号Ｂ−６−３には、ＢＢｒ3 ／
Ｃｌ2 混合ガスを用いてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層の異方性エ
ッチングを行った例が報告されている。この混合ガスに
よれば、Ｃｌ2 からＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層の主エッチング
種が供給される一方で、ＢＢｒ3 から供給されるＢｒが
レジスト材料中の炭素原子と結合してＣＢｒx を生成す
る。このＣＢｒx は、パターン側壁部に堆積して異方性
形状の達成に寄与する他、レジスト・マスクの表面にお
いてはイオンによるスパッタリングから該レジスト・マ
スクを保護し、そのエッチング速度を低下させる役割を
果たす。したがって、異方性と対レジスト選択性が向上
する。
て、エッチング反応生成物による側壁保護効果を強化す
ることにより、高異方性の確保に必要なイオン入射エネ
ルギーを低減させ、レジスト・マスクの過度のスパッタ
リングを抑制することが従来からある。たとえば、１９
９０年３ｒｄ．ＭｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓＣｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ抄録集，演題番号Ｂ−６−３には、ＢＢｒ3 ／
Ｃｌ2 混合ガスを用いてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層の異方性エ
ッチングを行った例が報告されている。この混合ガスに
よれば、Ｃｌ2 からＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層の主エッチング
種が供給される一方で、ＢＢｒ3 から供給されるＢｒが
レジスト材料中の炭素原子と結合してＣＢｒx を生成す
る。このＣＢｒx は、パターン側壁部に堆積して異方性
形状の達成に寄与する他、レジスト・マスクの表面にお
いてはイオンによるスパッタリングから該レジスト・マ
スクを保護し、そのエッチング速度を低下させる役割を
果たす。したがって、異方性と対レジスト選択性が向上
する。
【０００５】また、本願出願人は先に特願平２−２０１
９７６号明細書において、水素を構成元素として分子中
に有するガス（ここでは、Ｈ系ガスと称する。）を含む
エッチング・ガスを用いてＡｌ系材料層のエッチングを
行う技術を開示している。たとえば、ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2
／ＨＣｌ混合ガスを使用した場合、パターン側壁部にお
いてはＣＣｌx Ｈy なる組成のレジスト分解生成物の堆
積が促進され、異方性形状が改善される。また、堆積が
容易となる分、バイアス・パワーを低減することができ
るので、対レジスト選択性も向上する。さらに、オーバ
ーエッチング時に下地酸化膜が露出した場合、該下地酸
化膜がスパッタされてエッチング系内にレジスト・マス
クのエッチング種となる酸素が放出されても、Ｈ系活性
種がこれを捕捉してＯＨの形で安定化させるため、この
意味でも対レジスト選択性を向上させることができる。
９７６号明細書において、水素を構成元素として分子中
に有するガス（ここでは、Ｈ系ガスと称する。）を含む
エッチング・ガスを用いてＡｌ系材料層のエッチングを
行う技術を開示している。たとえば、ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2
／ＨＣｌ混合ガスを使用した場合、パターン側壁部にお
いてはＣＣｌx Ｈy なる組成のレジスト分解生成物の堆
積が促進され、異方性形状が改善される。また、堆積が
容易となる分、バイアス・パワーを低減することができ
るので、対レジスト選択性も向上する。さらに、オーバ
ーエッチング時に下地酸化膜が露出した場合、該下地酸
化膜がスパッタされてエッチング系内にレジスト・マス
クのエッチング種となる酸素が放出されても、Ｈ系活性
種がこれを捕捉してＯＨの形で安定化させるため、この
意味でも対レジスト選択性を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来から
Ａｌ系材料のエッチングにおいて対レジスト選択性を達
成するための技術が種々提案されており、それぞれに成
果を上げている。この上、側壁保護効果をさらに強化す
ることができれば、より一層の対レジスト選択性の向上
が期待でき、実プロセスへの適用に当たって有利である
ことは言うまでもない。そこで本発明は、対レジスト選
択性のさらなる向上を可能とするＡｌ系材料層のドライ
エッチング方法を提供することを目的とする。
Ａｌ系材料のエッチングにおいて対レジスト選択性を達
成するための技術が種々提案されており、それぞれに成
果を上げている。この上、側壁保護効果をさらに強化す
ることができれば、より一層の対レジスト選択性の向上
が期待でき、実プロセスへの適用に当たって有利である
ことは言うまでもない。そこで本発明は、対レジスト選
択性のさらなる向上を可能とするＡｌ系材料層のドライ
エッチング方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述したような目的を達
成するため、本発明は、塩素系ガスをエッチング・ガス
とし、レジスト・パターンをマスクとしてアルミニウム
系材料層をドライエッチングするに際し、エッチング・
ガスに水素系活性種の供給源としてヨウ化水素を添加
し、ヨウ化水素の放電解離により生成される水素系活性
種によりレジスト分解生成物の堆積を促進するととも
に、ヨウ化水素の還元作用により前記アルミニウム系材
料層の自然酸化膜を還元除去するようにしたものであ
る。
成するため、本発明は、塩素系ガスをエッチング・ガス
とし、レジスト・パターンをマスクとしてアルミニウム
系材料層をドライエッチングするに際し、エッチング・
ガスに水素系活性種の供給源としてヨウ化水素を添加
し、ヨウ化水素の放電解離により生成される水素系活性
種によりレジスト分解生成物の堆積を促進するととも
に、ヨウ化水素の還元作用により前記アルミニウム系材
料層の自然酸化膜を還元除去するようにしたものであ
る。
【０００８】
【作用】Ａｌ系材料層のエッチング・ガスにＨ系ガスを
添加すると、ＣＣｌx Ｈy 等のレジスト分解生成物の堆
積が促進されることは、本願出願人が既に明らかにした
とおりである。この事実にもとづいて鋭意検討を行った
結果、本願出願人はレジスト分解生成物の堆積を促進す
るにはＨ系ガスからいかに効率良くＨ系活性種を供給す
るかが鍵となるとの着想を得た。このようにプラズマ中
におけるＨ系ガスの放電解離効率を高めるには、水素原
子との間の原子間結合エネルギーが従来使用されている
エッチング・ガスにおけるそれよりも低いものを選択す
れば良いことになる。
添加すると、ＣＣｌx Ｈy 等のレジスト分解生成物の堆
積が促進されることは、本願出願人が既に明らかにした
とおりである。この事実にもとづいて鋭意検討を行った
結果、本願出願人はレジスト分解生成物の堆積を促進す
るにはＨ系ガスからいかに効率良くＨ系活性種を供給す
るかが鍵となるとの着想を得た。このようにプラズマ中
におけるＨ系ガスの放電解離効率を高めるには、水素原
子との間の原子間結合エネルギーが従来使用されている
エッチング・ガスにおけるそれよりも低いものを選択す
れば良いことになる。
【０００９】本発明で使用されるヨウ化水素（ＨＩ）
は、かかる観点から選択されたものである。Ｈ−Ｉ結合
の原子間結合エネルギーは７１．４ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ
であり、Ｈ−Ｆ結合の１５３ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、Ｈ−
Ｃｌ結合の１０３．１ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、Ｈ−Ｂｒ結
合の８７．４ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、Ｈ−Ｓ結合の８２．
３ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、Ｈ−Ｈ結合の１０４．１８ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌｅのいずれよりも小さい。つまり、ＨＩは
従来提案されているＨＦ，ＨＣｌ，ＨＢｒ，Ｈ2 Ｓ，Ｈ
2 等のＨ系ガスよりも放電解離効率に優れ、モル当たり
のＨ系活性種の生成量が多くなるのである。本発明で
は、Ａｌ系材料層の主エッチング種を供給するガスとし
て塩素ガスが使用されるので、エッチング反応系内にお
いてはＣｌ+ ，Ｃｌ* 等の塩素系活性種が生成し、これ
らに加えて上記Ｈ系活性種が生成することになる。した
がって、ＣＣｌx Ｈy ，ＣＣｌx Ｈy Ｉz 等の組成を有
するレジスト分解生成物の堆積が促進され、バイアス・
パワーを低減させても良好な異方性加工を行うことがで
きる。これによりレジスト・マスクの物理的な除去も減
少し、対レジスト選択性が向上する。なお、Ｂ−Ｂｒ結
合の原子間結合エネルギーは１０４ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ
であるから、ＨＩの放電解離に要するエネルギーは前述
のＢＢｒ3 よりも小さくて済むことになる。したがっ
て、本発明におけるＣＣｌx Ｈy ，ＣＣｌx Ｈy Ｉz 等
の堆積効率はＣＢｒx の堆積効率よりもやはり優れてお
り、ＢＢｒ3 ／Ｃｌ2 系よりも対レジスト選択性に優れ
たＡｌ系材料層のエッチングが可能となる。また、ＨＩ
は強い還元剤であるため、Ａｌ系材料層の表面に存在す
る自然酸化膜の除去にも寄与することができる。
は、かかる観点から選択されたものである。Ｈ−Ｉ結合
の原子間結合エネルギーは７１．４ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ
であり、Ｈ−Ｆ結合の１５３ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、Ｈ−
Ｃｌ結合の１０３．１ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、Ｈ−Ｂｒ結
合の８７．４ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、Ｈ−Ｓ結合の８２．
３ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、Ｈ−Ｈ結合の１０４．１８ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌｅのいずれよりも小さい。つまり、ＨＩは
従来提案されているＨＦ，ＨＣｌ，ＨＢｒ，Ｈ2 Ｓ，Ｈ
2 等のＨ系ガスよりも放電解離効率に優れ、モル当たり
のＨ系活性種の生成量が多くなるのである。本発明で
は、Ａｌ系材料層の主エッチング種を供給するガスとし
て塩素ガスが使用されるので、エッチング反応系内にお
いてはＣｌ+ ，Ｃｌ* 等の塩素系活性種が生成し、これ
らに加えて上記Ｈ系活性種が生成することになる。した
がって、ＣＣｌx Ｈy ，ＣＣｌx Ｈy Ｉz 等の組成を有
するレジスト分解生成物の堆積が促進され、バイアス・
パワーを低減させても良好な異方性加工を行うことがで
きる。これによりレジスト・マスクの物理的な除去も減
少し、対レジスト選択性が向上する。なお、Ｂ−Ｂｒ結
合の原子間結合エネルギーは１０４ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ
であるから、ＨＩの放電解離に要するエネルギーは前述
のＢＢｒ3 よりも小さくて済むことになる。したがっ
て、本発明におけるＣＣｌx Ｈy ，ＣＣｌx Ｈy Ｉz 等
の堆積効率はＣＢｒx の堆積効率よりもやはり優れてお
り、ＢＢｒ3 ／Ｃｌ2 系よりも対レジスト選択性に優れ
たＡｌ系材料層のエッチングが可能となる。また、ＨＩ
は強い還元剤であるため、Ａｌ系材料層の表面に存在す
る自然酸化膜の除去にも寄与することができる。
【００１０】
【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。
【００１１】実施例１ 本実施例は、ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ／ＨＩ混合ガスを用いて
Ａｌ−１％Ｓｉ層のエッチングを行った例である。この
プロセスを図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明
する。エッチング・サンプルとして使用したウェハは、
図１（ａ）に示されるように、酸化シリコン等からなる
層間絶縁膜１上に厚さ約４０００ÅのＡｌ−１％Ｓｉ層
２がスパッタリング等により形成され、さらに該Ａｌ−
１％Ｓｉ層２上にレジスト・パターン３が形成されてな
るものである。
Ａｌ−１％Ｓｉ層のエッチングを行った例である。この
プロセスを図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明
する。エッチング・サンプルとして使用したウェハは、
図１（ａ）に示されるように、酸化シリコン等からなる
層間絶縁膜１上に厚さ約４０００ÅのＡｌ−１％Ｓｉ層
２がスパッタリング等により形成され、さらに該Ａｌ−
１％Ｓｉ層２上にレジスト・パターン３が形成されてな
るものである。
【００１２】上述のウェハを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ＢＣｌ3 流量
６０ＳＣＣＭ，Ｃｌ2 流量４５ＳＣＣＭ，ＨＩ流量４５
ＳＣＣＭ，ガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ），マイ
クロ波パワー８５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワー８０Ｗ
（２ＭＨｚ）の条件にて上記Ａｌ−１％Ｓｉ層２のエッ
チングを行った。
・エッチング装置にセットし、一例としてＢＣｌ3 流量
６０ＳＣＣＭ，Ｃｌ2 流量４５ＳＣＣＭ，ＨＩ流量４５
ＳＣＣＭ，ガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ），マイ
クロ波パワー８５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワー８０Ｗ
（２ＭＨｚ）の条件にて上記Ａｌ−１％Ｓｉ層２のエッ
チングを行った。
【００１３】この過程では、Ａｌ−１％Ｓｉ層２の表面
に形成されている自然酸化膜（図示せず。）がＢＣｌ3
により還元されながら、主としてＣｌ2 から解離生成す
るＣｌ* によりエッチングが化学的に進行する。このと
き、プラズマ中に生成するＣｌ+ ，ＢＣｌx + ，Ｉ+ 等
のイオンがウェハに入射することにより、レジスト・パ
ターン３がスパッタリングされて反応生成物ＣＣｌx ，
ＣＣｌx Ｉy 等が生成し、さらにこれら反応生成物の少
なくとも一部はＨＩから解離生成するＨ* の作用により
ＣＣｌx Ｈy ，ＣＣｌx Ｈy Ｉz に変化した。これらの
反応生成物が速やかにパターン側壁部に堆積して側壁保
護膜４を形成する結果、最終的には図１（ｂ）に示され
るように、良好な異方性形状を有するＡｌ−１％Ｓｉパ
ターン２ａが形成された。このプロセスにおける対レジ
スト選択比（Ａｌ−１％Ｓｉ層２とレジスト・パターン
３のエッチング速度の比）は約５であり、従来のＢＣｌ
3 ／Ｃｌ2 系のエッチング・ガスを使用した場合の約２
に比べて顕著に改善された。これは、ＣＢｒx よりも上
述のＣＣｌx Ｈy ，ＣＣｌx Ｈy Ｉz 等の反応生成物の
方が低バイアス条件下でも効率良く堆積するからであ
る。また、対レジスト選択比は、オーバーエッチング中
にも低下しなかった。
に形成されている自然酸化膜（図示せず。）がＢＣｌ3
により還元されながら、主としてＣｌ2 から解離生成す
るＣｌ* によりエッチングが化学的に進行する。このと
き、プラズマ中に生成するＣｌ+ ，ＢＣｌx + ，Ｉ+ 等
のイオンがウェハに入射することにより、レジスト・パ
ターン３がスパッタリングされて反応生成物ＣＣｌx ，
ＣＣｌx Ｉy 等が生成し、さらにこれら反応生成物の少
なくとも一部はＨＩから解離生成するＨ* の作用により
ＣＣｌx Ｈy ，ＣＣｌx Ｈy Ｉz に変化した。これらの
反応生成物が速やかにパターン側壁部に堆積して側壁保
護膜４を形成する結果、最終的には図１（ｂ）に示され
るように、良好な異方性形状を有するＡｌ−１％Ｓｉパ
ターン２ａが形成された。このプロセスにおける対レジ
スト選択比（Ａｌ−１％Ｓｉ層２とレジスト・パターン
３のエッチング速度の比）は約５であり、従来のＢＣｌ
3 ／Ｃｌ2 系のエッチング・ガスを使用した場合の約２
に比べて顕著に改善された。これは、ＣＢｒx よりも上
述のＣＣｌx Ｈy ，ＣＣｌx Ｈy Ｉz 等の反応生成物の
方が低バイアス条件下でも効率良く堆積するからであ
る。また、対レジスト選択比は、オーバーエッチング中
にも低下しなかった。
【００１４】実施例２ 本実施例は、Ｃｌ２／ＨＩ混合ガスを用いてＡｌー１％
Ｓｉ層のエッチングを行った例である。前述の図１
（ａ）に示されるウェハを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、Ｃｌ２流量５
０ＳＣＣＭ、ＨＩ流量１００ＳＣＣＭ、ガス圧１．３Ｐ
ａ（１０ｍＴｏｒｒ）、マイクロ波パワー８５０Ｗ、Ｒ
Ｆバイアス・パワー８０Ｗ（２ＭＨｚ）の条件にてＡｌ
ー１％Ｓｉ層のエッチングを行った。
Ｓｉ層のエッチングを行った例である。前述の図１
（ａ）に示されるウェハを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、Ｃｌ２流量５
０ＳＣＣＭ、ＨＩ流量１００ＳＣＣＭ、ガス圧１．３Ｐ
ａ（１０ｍＴｏｒｒ）、マイクロ波パワー８５０Ｗ、Ｒ
Ｆバイアス・パワー８０Ｗ（２ＭＨｚ）の条件にてＡｌ
ー１％Ｓｉ層のエッチングを行った。
【００１５】上記混合ガスの組成は、ＨＩが強い還元性
を有していることを利用して、ＢＣｌ3 を添加せずとも
自然酸化膜の除去を行いながら速やかなエッチングを行
うことを意図したものである。本実施例におけるエッチ
ングの機構は、ＢＣｌx 等の寄与が無くなる他は実施例
１とほぼ同様であり、やはり対レジスト選択比の値は約
５と良好であった。なお、本実施例によればＢＣｌ3 を
使用しなくても済むため、エッチング装置のメンテナン
スが極めて容易となる。ＢＣｌ3 は排気される途中で残
留酸素と反応してＢ2 Ｏ3 を生成し、この粉末が配管系
等を詰まらせてメンテナンスを煩雑化させることが従来
から問題となっているからである。一方、本発明では条
件によってはＡｌＩx （ヨウ化アルミニウム）がエッチ
ング・チャンバの内壁部等に堆積する可能性がある。し
かし、ＡｌＩx の堆積の生じ易い部分を必要に応じて１
００℃程度に加熱しておけば、容易にこれを揮発除去さ
せることができるので、何らパーティクル汚染を惹起さ
せることはない。
を有していることを利用して、ＢＣｌ3 を添加せずとも
自然酸化膜の除去を行いながら速やかなエッチングを行
うことを意図したものである。本実施例におけるエッチ
ングの機構は、ＢＣｌx 等の寄与が無くなる他は実施例
１とほぼ同様であり、やはり対レジスト選択比の値は約
５と良好であった。なお、本実施例によればＢＣｌ3 を
使用しなくても済むため、エッチング装置のメンテナン
スが極めて容易となる。ＢＣｌ3 は排気される途中で残
留酸素と反応してＢ2 Ｏ3 を生成し、この粉末が配管系
等を詰まらせてメンテナンスを煩雑化させることが従来
から問題となっているからである。一方、本発明では条
件によってはＡｌＩx （ヨウ化アルミニウム）がエッチ
ング・チャンバの内壁部等に堆積する可能性がある。し
かし、ＡｌＩx の堆積の生じ易い部分を必要に応じて１
００℃程度に加熱しておけば、容易にこれを揮発除去さ
せることができるので、何らパーティクル汚染を惹起さ
せることはない。
【００１６】実施例３ 本実施例は、実施例２と同じくＣｌ2 ／ＨＩ混合ガスを
用い、エッチング装置をマグネトロンＲＩＥ（反応性イ
オン・エッチング）装置に替えてＡｌ−１％Ｓｉ層のエ
ッチングを行った例である。前述の図１（ａ）に示され
るウェハをマグネトロンＲＩＥ装置にセットし、一例と
してＣｌ2 流量５０ＳＣＣＭ，ＨＩ流量１００ＳＣＣ
Ｍ，ガス圧４Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ），ＲＦパワー密度
３．１８Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）の条件にてＡ
ｌ−１％Ｓｉ層２のエッチングを行った。本実施例にお
けるエッチングの機構は実施例２とほぼ同様であり、や
はり対レジスト選択比の値は約５と良好であった。
用い、エッチング装置をマグネトロンＲＩＥ（反応性イ
オン・エッチング）装置に替えてＡｌ−１％Ｓｉ層のエ
ッチングを行った例である。前述の図１（ａ）に示され
るウェハをマグネトロンＲＩＥ装置にセットし、一例と
してＣｌ2 流量５０ＳＣＣＭ，ＨＩ流量１００ＳＣＣ
Ｍ，ガス圧４Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ），ＲＦパワー密度
３．１８Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）の条件にてＡ
ｌ−１％Ｓｉ層２のエッチングを行った。本実施例にお
けるエッチングの機構は実施例２とほぼ同様であり、や
はり対レジスト選択比の値は約５と良好であった。
【００１７】比較例 ここでは、実施例１に対する比較例として、ＢＣｌ3 ／
Ｃｌ2 ／ＨＢｒ混合ガスを用いてＡｌ−１％Ｓｉ層のエ
ッチングを行ったプロセスを説明する。図１（ａ）に示
されるウェハを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ＢＣｌ3 流量６０ＳＣＣ
Ｍ，Ｃｌ2 流量４５ＳＣＣＭ，ＨＢｒ流量４５ＳＣＣ
Ｍ，ガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ），マイクロ波
パワー８５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワー８０Ｗ（２ＭＨ
ｚ）の条件にてＡｌ−１％Ｓｉ層２のエッチングを行っ
た。
Ｃｌ2 ／ＨＢｒ混合ガスを用いてＡｌ−１％Ｓｉ層のエ
ッチングを行ったプロセスを説明する。図１（ａ）に示
されるウェハを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ＢＣｌ3 流量６０ＳＣＣ
Ｍ，Ｃｌ2 流量４５ＳＣＣＭ，ＨＢｒ流量４５ＳＣＣ
Ｍ，ガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ），マイクロ波
パワー８５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワー８０Ｗ（２ＭＨ
ｚ）の条件にてＡｌ−１％Ｓｉ層２のエッチングを行っ
た。
【００１８】この過程では、レジスト・パターン３がス
パッタリングされて反応生成物ＣＣｌx ，ＣＢｒx Ｃｌ
y 等が生成し、さらにこれら反応生成物の少なくとも一
部がＨＢｒから解離生成するＨ* の作用によりＣＣｌx
Ｈy ，ＣＢｒx Ｃｌy Ｈz に変化した。これらの反応生
成物が速やかにパターン側壁部に堆積して側壁保護膜４
を形成する結果、最終的には図１（ｂ）に示されるよう
に、良好な異方性形状を有するＡｌ−１％Ｓｉパターン
２ａが形成された。このプロセスにおける対レジスト選
択比は約４であり、従来のＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 系のエッチ
ング・ガスを使用した場合の約２に比べれば顕著に改善
されているが、実施例１よりは低かった。これは、Ｈ−
Ｂｒ結合の原子間結合エネルギーがＨ−Ｉ結合のそれよ
りも大きいので、ＨＢｒの放電解離によるＨの生成効率
がＨＩよりも低くなり、ＣＣｌx Ｈy ，ＣＢｒx Ｃｌy
Ｈz 等の堆積が若干抑制されたためであると考えられ
る。
パッタリングされて反応生成物ＣＣｌx ，ＣＢｒx Ｃｌ
y 等が生成し、さらにこれら反応生成物の少なくとも一
部がＨＢｒから解離生成するＨ* の作用によりＣＣｌx
Ｈy ，ＣＢｒx Ｃｌy Ｈz に変化した。これらの反応生
成物が速やかにパターン側壁部に堆積して側壁保護膜４
を形成する結果、最終的には図１（ｂ）に示されるよう
に、良好な異方性形状を有するＡｌ−１％Ｓｉパターン
２ａが形成された。このプロセスにおける対レジスト選
択比は約４であり、従来のＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 系のエッチ
ング・ガスを使用した場合の約２に比べれば顕著に改善
されているが、実施例１よりは低かった。これは、Ｈ−
Ｂｒ結合の原子間結合エネルギーがＨ−Ｉ結合のそれよ
りも大きいので、ＨＢｒの放電解離によるＨの生成効率
がＨＩよりも低くなり、ＣＣｌx Ｈy ，ＣＢｒx Ｃｌy
Ｈz 等の堆積が若干抑制されたためであると考えられ
る。
【００１９】以上、本発明を３つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるも
のではなく、たとえば上述の各エッチング・ガスにはス
パッタリング効果，希釈効果，冷却効果等を期待する意
味で、Ａｒ，Ｈｅ等の希ガスが適宜添加されていても良
い。また、上述の各実施例ではいずれもＡｌ−１％Ｓｉ
層の単層膜をエッチングの対象としたが、本発明はたと
えばＴｉ／ＴｉＯＮ系等のバリヤメタルやＴｉＯＮ等の
反射防止膜が積層されてなるＡｌ系積層膜のエッチング
に適用された場合にも、良好な結果を得ることができ
る。
説明したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるも
のではなく、たとえば上述の各エッチング・ガスにはス
パッタリング効果，希釈効果，冷却効果等を期待する意
味で、Ａｒ，Ｈｅ等の希ガスが適宜添加されていても良
い。また、上述の各実施例ではいずれもＡｌ−１％Ｓｉ
層の単層膜をエッチングの対象としたが、本発明はたと
えばＴｉ／ＴｉＯＮ系等のバリヤメタルやＴｉＯＮ等の
反射防止膜が積層されてなるＡｌ系積層膜のエッチング
に適用された場合にも、良好な結果を得ることができ
る。
【００２０】
【発明の効果】上述したように、本発明は、アルミニウ
ム系材料層のエッチング・ガスとしての塩素系ガスにヨ
ウ化水素を添加したので、水素系化学種を多く生成し、
レジスト分解生成物の堆積を促進させることができるの
で、バイアス・パワーを低減しつつも異方性加工が可能
となり、対レジスト・パターン選択比を向上させること
ができる。さらに、ヨウ化水素の還元作用により、アル
ミニウム系材料層表面の自然酸化膜の除去が可能とな
り、微細なデザイン・ルールにもとづき高性能、高信頼
性を有する半導体装置を製造することが可能となる。
ム系材料層のエッチング・ガスとしての塩素系ガスにヨ
ウ化水素を添加したので、水素系化学種を多く生成し、
レジスト分解生成物の堆積を促進させることができるの
で、バイアス・パワーを低減しつつも異方性加工が可能
となり、対レジスト・パターン選択比を向上させること
ができる。さらに、ヨウ化水素の還元作用により、アル
ミニウム系材料層表面の自然酸化膜の除去が可能とな
り、微細なデザイン・ルールにもとづき高性能、高信頼
性を有する半導体装置を製造することが可能となる。
【図１】本発明のドライエッチング方法の一実施例をそ
の工程順にしたがって示す概略断面図であり、（ａ）は
エッチング前のウェハの状態、（ｂ）はＡｌ−１％Ｓｉ
層が異方性エッチングされた状態をそれぞれ示す。
の工程順にしたがって示す概略断面図であり、（ａ）は
エッチング前のウェハの状態、（ｂ）はＡｌ−１％Ｓｉ
層が異方性エッチングされた状態をそれぞれ示す。
１ ・・・層間絶縁膜 ２ ・・・Ａｌ−１％Ｓｉ層 ２ａ・・・Ａｌ−１％Ｓｉパターン ３ ・・・レジスト・パターン ４ ・・・側壁保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/302 H01L 21/3065
Claims (1)
- 【請求項１】 塩素系ガスをエッチング・ガスとし、レ
ジスト・パターンをマスクとしてアルミニウム系材料層
をドライエッチングするに際し、 前記エッチング・ガスに水素系活性種の供給源としてヨ
ウ化水素を添加し、 前記ヨウ化水素の放電解離により生成される水素系活性
種によりレジスト分解生成物の堆積を促進するととも
に、 前記ヨウ化水素の還元作用により前記アルミニウム系材
料層の自然酸化膜を還元除去する ことを特徴とするドラ
イエッチング方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09154491A JP3225532B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ドライエッチング方法 |
| KR1019920005029A KR100218770B1 (ko) | 1991-03-29 | 1992-03-27 | 드라이에칭방법 |
| US07/860,074 US5221430A (en) | 1991-03-29 | 1992-03-30 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09154491A JP3225532B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04302423A JPH04302423A (ja) | 1992-10-26 |
| JP3225532B2 true JP3225532B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=14029427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09154491A Expired - Fee Related JP3225532B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ドライエッチング方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5221430A (ja) |
| JP (1) | JP3225532B2 (ja) |
| KR (1) | KR100218770B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5646814A (en) | 1994-07-15 | 1997-07-08 | Applied Materials, Inc. | Multi-electrode electrostatic chuck |
| US5592358A (en) | 1994-07-18 | 1997-01-07 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck for magnetic flux processing |
| US5651856A (en) * | 1996-01-22 | 1997-07-29 | Micron Technology, Inc. | Selective etch process |
| US5808364A (en) * | 1997-04-08 | 1998-09-15 | International Business Machines Corporation | Interconnects using metal spacers |
| US5994235A (en) * | 1998-06-24 | 1999-11-30 | Lam Research Corporation | Methods for etching an aluminum-containing layer |
| JP3737089B2 (ja) * | 2003-05-27 | 2006-01-18 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置製造方法および固体撮像装置 |
| WO2013183795A1 (ko) | 2012-06-04 | 2013-12-12 | 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 | 건설기계용 주행 제어방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4030967A (en) * | 1976-08-16 | 1977-06-21 | Northern Telecom Limited | Gaseous plasma etching of aluminum and aluminum oxide |
| JPH02281594A (ja) * | 1989-04-21 | 1990-11-19 | Ricoh Co Ltd | 薄膜エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法 |
| US4919748A (en) * | 1989-06-30 | 1990-04-24 | At&T Bell Laboratories | Method for tapered etching |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP09154491A patent/JP3225532B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-03-27 KR KR1019920005029A patent/KR100218770B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-30 US US07/860,074 patent/US5221430A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100218770B1 (ko) | 1999-09-01 |
| US5221430A (en) | 1993-06-22 |
| JPH04302423A (ja) | 1992-10-26 |
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