JP3326868B2

JP3326868B2 - アルミニウム系パターンの形成方法

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Publication number: JP3326868B2
Application number: JP12468793A
Authority: JP
Inventors: 敏治柳田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH06314689A

Description

【発明の詳細な説明】

【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アルミニウム（Ａｌ）系パターンの
形成方法に関し、特にＡｌ系配線層のドライエッチング
においてレジスト選択性の向上、パーティクル汚染の低
減、アフターコロージョンの抑制等を図る方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の電極配線材料としては、Ａ
ｌ、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（Ｃｕ）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。

【０００３】Ａｌ系配線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／Ｃｌ
_２混合ガスはその代表例である。Ａｌ系配線層のエッチ
ングにおいて主エッチング種として寄与する化学種はＣ
ｌ^＊（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、Ｃｌ^＊のみでは
エッチングが等方的に進行するため、通常は入射イオン
・エネルギーをある程度高めた条件下でイオン・アシス
ト反応を進行させ、か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、高選択性を達成している。ＢＣｌ_３は、ＢＣ
ｌ_Ｘ ^＋，Ｃｌ^＊等の化学種を供給すると共に、Ａｌ系配
線層の表面の自然酸化膜を還元する重要な役目を担って
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に異方性を確保するため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
る。典型的なプロセスにおけるレジスト選択比は、わず
かに２程度である。かかる選択性の低さは、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こと等の原
因となる。

【０００５】その一方で、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。したがって、薄いレ
ジスト塗膜にもとづく高解像度と、このレジスト塗膜か
ら形成されるレジスト・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。

【０００６】この問題に対処するため、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て選択性を確
保する方法が提案されている。たとえば、第３３回集積
回路シンポジウム講演予稿集（１９８７年），ｐ．１１
４にはエッチング・ガスとしてＳｉＣｌ_４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、該レジスト・マスクの
エッチング耐性を高めようとするものである。

【０００７】また、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈ
ｅ１１ｔｈＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＤｒｙＰｒｏｃ
ｅｓｓ，ｐ．４５（１９８９）には、ＢＢｒ_３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ＣＢｒ_Ｘで被覆することにより、
該レジスト・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
として約５の値が報告されている。

【０００８】しかし、上記のレベルでレジスト選択比を
達成するためには、ＳｉやＣＢｒxをかなり多量に堆積
させることが必要となり、実際の製造ラインではパーテ
ィクル・レベルを悪化が問題となる虞れが大きい。

【０００９】一方、Ａｌ系配線層のエッチングに特有の
問題として、残留ハロゲン、特に残留塩素によるアフタ
ーコロージョンが挙げられる。近年ではＡｌ系配線層に
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など、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。

【００１０】アフターコロージョン対策としては、これ
までに（ａ）ＣＦ_４やＣＨＦ_３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、（ｂ）Ｏ_２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）ＮＨ_３ガスによるプラズマ・クリーニン
グとウェハ水洗の組合せ等が知られている。これらの対
策は、いずれも残留ハロゲンの除去を目的とするもので
ある。すなわち、残留する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、残留ハロゲンを大量
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
これらと同時に耐蝕性の高いＡｌＦ_３やＡｌ_２Ｏ_３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のである。

【００１１】しかし、上記コロージョン対策のいずれも
決定的な効果を挙げるには至っていない。そこで本発明
は、パーティクルの増大を招かないクリーンなプロセス
で、レジスト選択比を十分に大きく維持でき、かつアフ
ターコロージョンを効果的に防止しながらＡｌ系配線層
のドライエッチングを行うことが可能なアルミニウム系
パターンの形成方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のＡｌ系パターン
の形成方法は、上述の目的を達成するために提案される
ものであり、基板上のアルミニウム系配線層を、ハロゲ
ン化合物を含むガスを用いてエッチングするとともに前
記アルミニウム系配線層上のレジストマスクの分解生成
物を堆積しつつパターニングするアルミニウム系パター
ンの形成方法において、前記ハロゲン化合物を含むガス
に酸化炭素、酸化窒素および酸化イオウから選ばれる１
種類の無機化合物を添加し、前記レジストマスクの分解
生成物中に前記酸化炭素、酸化窒素および酸化イオウか
ら選ばれる１種類の無機化合物にもとづく極性基を導入
することにより、前記レジストマスクの分解生成物の膜
質を補強しつつパターニングするものである。

【００１３】ここで上記酸化炭素として実用性の高い化
合物としては、ＣＯ（一酸化炭素）、ＣＯ_２（二酸化炭
素）、Ｃ_３Ｏ_２（二酸化三炭素，沸点７℃）を挙げるこ
とができる。酸化炭素には、この他にも分子内の炭素原
子数が酸素原子数よりも多い、亜酸化炭素と総称される
化合物が知られており、一酸化炭素中で無声放電を行っ
た場合に生成する組成の一定しない物質や、二酸化五炭
素、九酸化十二炭素（無水メリト酸）等がある。

【００１４】また、実用性の高い酸化窒素としては、Ｎ
_２Ｏ（酸化二窒素）、ＮＯ（一酸化窒素）、Ｎ_２Ｏ
_３（三酸化二窒素）、ＮＯ_２（二酸化窒素）、ＮＯ
_３（三酸化窒素）を挙げることができる。この他に知ら
れている酸化窒素としては、Ｎ_２Ｏ_５（五酸化二窒素）
とＮ_２Ｏ_６（六酸化二窒素）があるが、前者は昇華点３
２．４℃（１気圧）の固体、後者は不安定な固体であ
る。

【００１５】さらに、実用性の高い酸化イオウとして
は、ＳＯ（一酸化イオウ）、ＳＯ_２（二酸化イオウ）を
挙げることができる。この他にも数種類の酸化イオウが
知られているが、室温近傍では分解等により複雑な相や
組成を有する混合物として存在するものが多い。たとえ
ば、Ｓ_２Ｏ_３（三酸化二イオウ）は加熱によりＳ，Ｓ
Ｏ，ＳＯ_２に分解する固体である。ＳＯ_３（三酸化イオ
ウ）は、室温近傍で液体、あるいは融点の異なるα型，
β型，γ型のいずれかの形をとる固体である。Ｓ_２Ｏ_７
（七酸化二イオウ）は融点０℃、昇華点１０℃の固体で
ある。さらに、ＳＯ_４（四酸化イオウ）は融点３℃の固
体であるが、酸素を発生して分解し、七酸化二イオウを
生成する。

【００１６】本発明はまた、前記ハロゲン化合物として
塩素系化合物または臭素系化合物の少なくとも一方を用
いるものである。

【００１７】本発明はまた、前記エッチング・ガスとし
て放電解離条件下で遊離のイオウ（Ｓ）を放出し得るガ
スを用いるものである。Ｓは上述のハロゲン化合物から
ハロゲン系化学種と同時に供給されても、あるいは別に
添加されたイオウ系化合物から供給されても、どちらで
も構わない。具体的には、Ｈ_２Ｓ、あるいは本願出願人
が先に特願平３−２１０５１６号明細書で提案した各種
ハロゲン化イオウ、すなわちＳ_２Ｃｌ_２，Ｓ_３Ｃｌ_２，
ＳＣｌ_２等の塩化イオウやＳ_３Ｂｒ_３，Ｓ_２Ｂｒ_２，Ｓ
Ｂｒ_２等の臭化イオウを使用することができる。このう
ち、ハロゲン化イオウはハロゲン・ラジカルの供給源を
兼ねる。ハロゲン化イオウにはこの他、Ｓ_２Ｆ_２，ＳＦ
_２，ＳＦ_４，Ｓ_２Ｆ_１０等のフッ化イオウが知られてい
るが、Ａｌ系配線層のエッチングにこのようなＦ^＊を生
成するガスを用いると、蒸気圧の低いＡｌＦ_Ｘが生成す
るため、推奨されない。

【００１８】

【作用】本発明のポイントは、炭素系ポリマー自身の膜
質を強化することにより、その堆積量を減少させても十
分に高いレジスト選択性を達成し、またアフターコロー
ジョンを抑制する点にある。本発明では、酸化炭素、酸
化窒素、酸化イオウの少なくともいずれかをエッチング
・ガスの構成成分のひとつとして使用する。これら無機
酸化物は、分子内に異種原子間の多重結合を有してお
り、幾つかの分極構造の共鳴混成体として存在する。こ
れらの分極構造のある種のものが高い重合促進活性を有
するために、有機材料層の分解生成物に由来する炭素系
ポリマーの重合度が増し、強固な側壁保護膜が形成され
る。

【００１９】また、これらの無機酸化物の分解生成物
は、炭素系ポリマーにカルボニル基（＞Ｃ＝Ｏ），ニト
ロシル基（−Ｎ＝Ｏ），ニトリル基（−ＮＯ_２），チオ
ニル基＞Ｓ＝Ｏ），スルフリル基（−ＳＯ_２）等の極性
基を導入することができる。炭素系ポリマーにかかる極
性基が導入されると、単に−ＣＸ_２−（Ｘはハロゲン原
子を表す。）の繰り返し構造からなる従来の炭素系ポリ
マーよりも化学的，物理的安定性が増すことが、近年の
研究により明らかとなっている。

【００２０】この現象の理由に関する論拠は、おおよそ
次の２点である。そのひとつは、Ｃ−Ｏ結合（１０７７
ｋＪ／ｍｏｌ）、Ｃ−Ｎ結合（７７０ｋＪ／ｍｏｌ）、
Ｎ−Ｏ結合（６３１ｋＪ／ｍｏｌ）、Ｃ−Ｓ結合（７１
３ｋＪ／ｍｏｌ）の原子間結合エネルギーが、いずれも
Ｃ−Ｃ結合（６０７ｋＪ／ｍｏｌ）よりも大きいという
事実である。

【００２１】いまひとつは、上記の官能基の導入により
炭素系ポリマーの極性が増大し、負に帯電しているエッ
チング中のウェハに対してその静電吸着力が高まるとい
うものである。このことによっても、炭素系ポリマーの
表面保護効果は向上する。

【００２２】このように、炭素系ポリマー自身の膜質が
強化されることにより、異方性加工に必要な入射イオン
・エネルギーを低減させることができ、レジスト選択性
を向上させることができる。このことは、比較的薄いフ
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ことを意味し、加工寸法変換差の
発生が防止できる。また、フォトリソグラフィにおける
高解像度を達成できるという波及効果も得られる。ま
た、入射イオン・エネルギーの低減は、当然ながら下地
選択性の向上にもつながる。さらに、高異方性、高選択
性を達成するため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。また、炭素系ポリマーに取り込
まれる形で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。

【００２３】さらに、入射イオン・エネルギーの低減は
当然、下地選択性の向上にもつながるので、たとえばＡ
ｌ系配線層の下地の層間絶縁膜のスパッタを減少させ、
そのパターン側壁部への再付着等を抑制することができ
る。したがって、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、このことによってもアフターコロー
ジョンを効果的に抑制することが可能となる。

【００２４】ところで、上述の無機酸化物はＡｌ系配線
層をエッチング種となるハロゲン原子を持っていないの
で、エッチング・ガスの構成成分としては別にハロゲン
化合物が必要である。しかも、このハロゲン化合物とし
ては、蒸気圧の高いＡｌのハロゲン化物を生成させる必
要から、塩素系化合物もしくは臭素系化合物が選択され
る。

【００２５】本発明は、以上のような考え方を基本とし
ているが、さらにイオウ（Ｓ）の堆積を併用して一層の
低汚染化と低ダメージ化を目指す方法を提案する。Ｓの
堆積は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のＳを放出
できる組成のエッチング・ガスを用いることにより可能
となる。Ｓは昇華性物質であり、通常のドライエッチン
グが行われるような高真空下であれば、条件にもよるが
ウェハがおおよそ９０℃以下に温度制御されている場合
にその表面へ堆積することができる。

【００２６】また、エッチング反応系に窒素系化学種が
存在している場合には、上記Ｓの少なくとも一部がこの
窒素系化学種と反応し、ポリチアジル（ＳＮ）_Ｘを始め
とする種々の窒化イオウ系化合物が生成する可能性があ
る。この窒化イオウ系化合物は昇華性もしくは熱分解性
物質であり、ウェハがおおよそ１３０℃以下に温度制御
されている場合に、その表面へ堆積することができる。

【００２７】これらＳや窒化イオウ系化合物の堆積が期
待できる場合には、その分、炭素系ポリマーの堆積量が
少なくて済む。このため、レジスト・マスクをスパッタ
するイオンの入射エネルギーを低減してレジスト選択比
を向上させることができ、またパーティクル汚染やアフ
ターコロージョンを低減することができる。なお、Ｓや
窒化イオウ系化合物は、エッチング終了後にウェハをそ
れぞれ上述の温度以上に加熱するか、酸素系プラズマ処
理を行うことにより、容易に昇華，分解，燃焼等の機構
にしたがって除去することができる。もちろん、レジス
ト・アッシングが行われるプロセスであれば、この時に
同時に除去できる。いずれにしても、Ｓや窒化イオウ系
化合物そのものがパーティクル汚染源となる懸念は、一
切ない。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２９】実施例１本実施例は、バリヤメタル，Ａｌ
−１％Ｓｉ層，反射防止膜が順次積層されてなるＡｌ系
多層膜を、ＣＯ／Ｃｌ_２／ＢＣｌ_３混合ガスを用いてエ
ッチングした例である。このプロセスを、図１（ａ），
（ｂ），（ｄ）を参照しながら説明する。

【００３０】まず、一例として図１（ａ）に示されるよ
うに、ＳｉＯ_２層間絶縁膜１上に厚さ約０．１３μｍの
バリヤメタル４、厚さ約０．３μｍのＡｌ−１％Ｓｉ層
５、厚さ約０．１μｍのＴｉＯＮ反射防止膜６が順次積
層されてなるＡｌ系多層膜７が形成され、さらにこの上
にレジスト・マスク８が形成されたウェハを準備した。
ここで、上記バリヤメタル４は、下層側から順に、厚さ
約０．０３μｍのＴｉ層２と厚さ約０．１μｍのＴｉＯ
Ｎ層３が順次積層されたものである。

【００３１】このウェハを、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、一
例として下記の条件で上記Ａｌ系多層膜７をエッチング
した。

【００３２】ＣＯ流量４０ＳＣＣＭＣｌ_２流量４０ＳＣＣＭＢＣｌ_３流量８０ＳＣＣＭガス圧２Ｐａマイクロ波パワー９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー３０Ｗ（１３．５６ＭＨ
ｚ）ウェハ載置電極温度常温このエッチング過程では、ＥＣＲ放電によりＣｌ_２およ
びＢＣｌ_３から解離生成するＣｌ^＊を主エッチング種と
するラジカル反応が、Ｃｌ_Ｘ ^＋，ＢＣｌ_Ｘ ^＋，ＣＯ^＋等
のイオンにアシストされる機構でエッチングが進行し、
Ａｌ系多層膜７はＡｌＣｌ_Ｘ，ＴｉＣｌ_Ｘ等の形で除去
された。またこれと同時に、レジスト・マスク８の分解
生成物に由来してＣＣｌ_Ｘが生成し、さらにＣ−Ｏ結合
やカルボニル基がその構造中に取り込まれて強固な炭素
系ポリマーが生成した。この炭素系ポリマーは、ＲＦバ
イアス・パワーが低いために生成量こそ従来プロセス程
多くはないがエッチング耐性に優れ、レジスト・マスク
８の表面保護に寄与する他、パターン側壁部に堆積して
図１（ｂ）に示されるような側壁保護膜９を形成し、異
方性加工にも寄与した。

【００３３】この結果、良好な異方性形状を有するＡｌ
系配線パターン７ａが、クリーンな条件下で形成され
た。ただし、図中、パターニング後の各材料層は、対応
する元の材料層の符号に添字ａを付して表してある。さ
らに、上記の程度のＲＦバイアス・パワーでは下地のＳ
ｉＯ_２層間絶縁膜１がスパッタされてパターン側壁部に
再付着することもなく、アフターコロージョンの早期発
生が抑制された。なお、本実施例におけるＡｌ系多層膜
７のエッチング速度は約９５０ｎｍ／分、対レジスト選
択比は約５であった。

【００３４】エッチング終了後、このウェハを上記エッ
チング装置に付属のプラズマ・アッシング装置に搬送
し、通常の条件でＯ_２プラズマ・アッシングを行った。
この結果、図１（ｄ）に示されるように、レジスト・マ
スク８と側壁保護膜９が燃焼除去された。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ため、ウェ
ハ処理数を重ねてもパーティクル・レベルが悪化するこ
とはなかった。

【００３５】実施例２本実施例は、同じＡｌ系多層膜をＮＯ／Ｃｌ_２／ＢＣｌ
_３混合ガスを用いてエッチングした例である。本実施例
におけるエッチング条件は、ＣＯに替えてＮＯを用いた
他は、すべて実施例１と同じである。

【００３６】このエッチング過程では、ＣＣｌ_ＸにＣ−
Ｎ結合やニトロシル基が取り込まれた炭素系ポリマーが
生成し、強固な側壁保護膜９が形成された。本実施例に
よっても、パーティクル汚染、アフターコロージョンの
発生、レジスト・マスク８の後退等を防止しながら、良
好な異方性加工を行うことができた。

【００３７】実施例３本実施例は、同じＡｌ系多層膜をＳＯ_２／Ｃｌ_２／ＢＣ
ｌ_３混合ガスを用いてエッチングした例である。本実施
例におけるエッチング条件は、ＣＯに替えてＳＯ_２を用
いた他は、すべて実施例１と同じである。

【００３８】このエッチング過程では、ＣＣｌ_ＸにＣ−
Ｓ結合，スルフリル基，チオニル基が取り込まれた炭素
系ポリマーが生成し、強固な側壁保護膜９が形成され
た。本実施例によっても、パーティクル汚染、アフター
コロージョンの発生、レジスト・マスク８の後退等を防
止しながら、良好な異方性加工を行うことができた。

【００３９】実施例４本実施例は、同じＡｌ系多層膜をＣ_３Ｏ_２／Ｓ_２Ｃｌ_２
混合ガスを用いてエッチングした例である。まず、前出
の図１（ａ）に示した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、一例として下記の条件
でＡｌ系多層膜７をエッチングした。

【００４０】Ｃ_３Ｏ_２流量３０ＳＣＣＭＳ_２Ｃｌ_２流量９０ＳＣＣＭガス圧２Ｐａマイクロ波パワー９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー１５Ｗ（１３．５６ＭＨ
ｚ）ウェハ載置電極温度０ ℃（エタノール系冷媒使
用）ここで、上記のウェハ冷却は、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るチラーからエタ
ノール系冷媒を供給し循環させることにより行った。

【００４１】このエッチング過程では、Ｃ−Ｏ結合やカ
ルボニル基の導入により強化されたＣＣｌ_Ｘポリマーの
他、Ｓ_２Ｃｌ_２から解離生成するＳがレジスト・マスク
８の表面保護や側壁保護膜９の形成に寄与した。したが
って、図１（ｂ）に示されるように、実施例１よりさら
にＲＦバイアス・パワーを下げた条件でも、良好な異方
性形状を有するＡｌ系配線パターン７ａを形成すること
ができた。本実施例におけるＡｌ系多層膜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よりもやや低下して約８５０ｎｍ／分となったが、対
レジスト選択比は約８に向上した。これにより、レジス
ト・マスク８の膜厚の減少やエッジの後退は、ほとんど
認められなくなった。

【００４２】また、Ｓの堆積が期待できる分だけ炭素系
ポリマーの生成量を低減できたこと、および低バイアス
化により下地選択性が向上し、ＳｉＯ_２層間絶縁膜１の
スパッタ再付着が抑制されたこと等の理由により、アフ
ターコロージョン耐性も大幅に向上した。

【００４３】エッチング終了後にＯ_２プラズマ・アッシ
ングを行ったところ、図１（ｄ）に示されるように、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。ここで、側壁保護膜９には炭素系ポリマーとＳが含
まれているが、これらはプラズマ輻射熱や反応熱により
昇華される他、Ｏ^＊によっても燃焼除去され、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。

【００４４】本発明で用いるエッチング・ガスには、ス
パッタリング効果、希釈効果、冷却効果等を期待する目
的で、Ａｒ，Ｈｅ等の希ガスが適宜添加されていても良
い。プラズマ処理に用いるガスとしては、上述のＣＦ_４
／Ｏ_２混合ガス以外にも、ＮＦ_３／Ｏ_２混合ガス等を用
いることができる。この他、サンプル・ウェハの構成、
エッチング条件、使用するエッチング装置、無機酸化物
と各種ハロゲン系化合物の組み合わせ等が適宜変更可能
であることは、言うまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では基板上のアルミニウム系配線層を、ハロゲン化合
物を含むガスを用いてエッチングするとともに前記アル
ミニウム系配線層上のレジストマスクの分解生成物を堆
積しつつパターニングするアルミニウム系パターンの形
成方法において、ハロゲン化合物を含むガスに酸化炭
素、酸化窒素および酸化イオウから選ばれる１種類の無
機化合物を添加し、レジストマスクの分解生成物中に酸
化炭素、酸化窒素および酸化イオウから選ばれる１種類
の無機化合物にもとづく極性基を導入することにより、
炭素系ポリマーの膜質を強化し、その堆積量を減少させ
ても高異方性、高選択性を達成することが可能となる。
したがって、加工寸法変換差の発生を防止し、アフター
コロージョン耐性を大幅に向上させることができる。ま
た、このエッチング・ガスが放電解離条件下でＳを放出
し得るガスであれば、更なる高選択化、低汚染化、低ダ
メージ化等を図ることができる。しかも、側壁保護に寄
与したＳは容易に昇華除去できるため、パーティクル汚
染の原因とはならない。

【００４６】したがって、Ａｌ系配線の信頼性が大幅に
向上し、高性能の半導体装置の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプロセス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Ａｌ系多層膜
上にレジスト・マスクが形成された状態、（ｂ）は側壁
保護膜が形成されながら異方性形状を有するＡｌ系配線
パターンが形成された状態、（ｃ）は側壁保護膜が除去
された状態、（ｄ）はレジスト・マスクがアッシング除
去された状態をそれぞれ表す。

【符号の説明】

１ＳｉＯ_２層間絶縁膜、２Ｔｉ層、３ＴｉＯＮ
層、４バリヤメタル、５Ａｌ−１％Ｓｉ層、６Ｔｉ
ＯＮ反射防止膜、７Ａｌ系多層膜、７ａＡｌ系配線
パターン、８レジスト・マスク、９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 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/302

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上のアルミニウム系配線層を、ハロ
ゲン化合物を含むガスを用いてエッチングするとともに
前記アルミニウム系配線層上のレジストマスクの分解生
成物を堆積しつつパターニングするアルミニウム系パタ
ーンの形成方法において、前記ハロゲン化合物を含むガスに酸化炭素、酸化窒素お
よび酸化イオウから選ばれる１種類の無機化合物を添加
し、前記レジストマスクの分解生成物中に前記酸化炭素、酸
化窒素および酸化イオウから選ばれる１種類の無機化合
物にもとづく極性基を導入することにより、前記レジス
トマスクの分解生成物の膜質を補強しつつパターニング
することを特徴とするアルミニウム系パターンの形成方
法。
【請求項２】前記ハロゲン化合物は塩素系化合物また
は臭素系化合物の少なくとも一方であることを特徴とす
る請求項１記載のアルミニウム系パターンの形成方法。
【請求項３】前記エッチング・ガスが放電解離条件下
で遊離イオウを放出し得ることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載のアルミニウム系パターンの形成方
法。