JPH031533A - アルミニウム系物質膜のエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミニウム系物質膜、即ちアルミニウムま
たはアルミニウム合金等より成る膜をエツチングするエ
ツチング方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明のエツチング方法は、アルミニウム系物質膜をエ
ツチングするに際し、アルミニウム系物質膜上に保護膜
、下層レジスト層、中間層、上層レジスト層を順次形成
し、これらをマスクとしてエツチングを行うことによっ
て、下層レジスト層のオーバーエツチング時にも、保護
膜によりアルミニウム系物質膜を保護できるようにする
とともに、保護膜のエツチング時に中間層を完全にエン
チング除去可能にして、アルミニウム系物質のエツチン
グ時には下層レジスト層表面が露出できるようにし、も
って側壁保護効果による有効なアルミニウム系物質のエ
ツチングを可能ならしめたものである。

〔従来の技術〕

アルミニウム膜やアルミニウム合金膜をエツチングする
場合に、多層レジスト法を用いることが知られている（
例えば、プレスジャーナル社月刊Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ　Ｗｏｒｌｄ　１９８７年１１月号１０１〜１０
６頁参照）。

例えば、上層レジスト／中間層／下層レジストによる三
層レジスト法は、パターンが微細化され、波長の短い光
を用いて露光する場合重要な技術となる。

三層レジスト法を用いてアルミニウム膜をパターンニン
グする従来の方法を説明すると、次のとおりである。

（１）アルミニウム膜の上に、上から上層レジスト／中
間層／下層レジストの順になるように三層を形成する。

上層レジストは微細パターンを露光、現像によって形成
するため、２０００人〜４０００人程度に薄くコートす
る。中間層としては、一般にＳ　ＯＧ　（Ｓｐｉｎ　ｏ
ｎ　Ｇｌａｓｓ）と称される無機材料を用いる。

（２）上層レジストを露光、現像してパターンニングす
る。

（３）上層レジストをマスクにして、中間層であるＳＯ
Ｇをエツチングする。

（４）中間層であるＳＯＧをマスクにして、下層レジス
トを異方性ドライエツチングする。このとき下層レジス
トのエツチングガスとしては、酸素（０□）、窒素（Ｎ
２）、アンモニアガス（ＮＨａ）などが用いられる。

（５）下層レジストをマスクにして、アルミニウムをエ
ツチングする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の多層レジスト法にあっては、上記（
４）の工程において、下層レジストを異方性エツチング
するために、エッチャントのイオンを高い電圧で加速し
てレジストをエツチングする必要がある。このため、第
２図に示すように、下層レジスト２ａがエツチングされ
、アルミニウム膜１ａの表面が露出すると、高エネルギ
ーイオン、例えば第２図に模式的に示すような酸素イオ
ン０゛によってアルミニウム膜１ａがスパツクされ、レ
ジスト２ａに符号２′で示す如＜ＡＩ　Ａ７！２０゜な
どが付着するという問題がある。

このようにレジスト２ａの側壁等に付着したＡｌ２Ｏ２
などの付着物２′を除去するには、異方性ドライエツチ
ングでは不可能なため、ソリューションエツチングなど
で除去しなくてはならない。ところがこのようにすると
、配線に用いるアルミニウムもエツチングされ、配線の
形状変化が生じるなど、微細なパターン形成に悪影響を
及ぼすことがある。

また上記（５）のアルミニウムエツチング工程において
、アルミニウムを異方性エツチングするにはレジストの
分解物でアルミニウム膜の側壁保護をする必要がある。

このとき中間層（ＳＯＧ）２ｂが存在すると、レジスト
分解物が発生しないので、アルミニウムをエツチングす
る前に中間層を除去する必要がある。

更に（５）の工程において下層レジスト２ａをマスクに
してアルミニウム膜１ａをエツチングする場合に、下層
レジスト２ａがオーバーエツチングされると、アルミニ
ウム膜１ａがダメージを受けるという問題がある。

本発明の目的は上記問題点を解決して、多層構造のレジ
ストを用いてアルミニウム系物質のエツチングを行う場
合、下層レジストのオーバーエツチング時にもアルミニ
ウム系物質を保護することができ、かつアルミニウムや
アルミナ等のアルミニウム化合物がレジストに付着する
ことに伴う問題を解決するようにできるとともに、アル
ミニウム系物質のエツチング前に中間層を自動的に除去
しうろことも可能にして、特別な中間層除去工程を不要
にできるエツチング方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のアルミニウム系物質
膜のエツチング方法においては、アルミニウム系物質膜
上に保護膜、下層レジスト層、中間層、上層レジスト層
を順次形成し、これらをマスクとしてエツチングを行う
。

本発明について、後記記述する本発明の一実施例を示す
第１図の例示を用いて説明すると、次のとおりである。

本発明のエツチング方法は、第１図（ａ）に例示の如く
、アルミニウム系物質膜１の上に、保護膜２１、下層レ
ジストＮ２２、中間層２３、上層レジスト層２４を順次
形成する。

次いで第１図（′ｂ）〜（ｈ）に例示の如く、これらを
マスクとしてエツチングを行うものである。

図示例では特に、上層レジスト２４をエツチング（第１
図（ｂ））、中間層２３をエツチングしく第１図（Ｃ）
）、下層レジスト２２をエツチングしく第１図（ｄ））
、保護膜２１をエツチングして（第１図（ｅ））、下層
レジストパターン２２Ｐをマスクにアルミニウム系物質
膜１をエツチングするようにした。

〔作　用〕

本発明においては、第１図（ｄ）に例示のような構造を
得るための下層レジストＦｉ２２のエツチング時に、該
下層レジストＩＩ！２２がオーバーエツチングされる時
も、保護膜２１によりアルミニウム系物質膜１が保護さ
れ、アルミニウム系物質膜１への影響が防止できる。

かつ、第１図（ｆｌに例示のアルミニウム系物質膜１の
エツチング時には、それに先立って保護膜２１（第１図
（ｄ））のエツチングを行って、第１図（ｅ）の構造に
するので、第１図（ｄ）の段階で下層レジストパターン
２２Ｐ上に中間層パターン２３Ｐが残存していても、こ
の保護膜２１のエツチング時に該中間層パターン２３Ｐ
も完全に除去され、よってアルミニウム系物質膜１は下
層レジストパターン２２Ｐのレジスト表面が露出した状
態でそのエツチングを行うようにできる。この結果、ア
ルミニウム系物質膜１はレジストにより側壁が保護され
、側壁保護効果のあるエツチングが達成される。

また図示の実施例では、下層レジスト層２２のエツチン
グのためのエツチングガスとして窒素系のガスを用い、
これにより付着物２′が生じてもこれを下地に影響を及
ぼさない手段で除去できるようにした。このように本発
明は、付着物２′の生成に伴う問題を解決した形で実施
することが可能である。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例について、第１図を参照して説明
する。この実施例は、本発明を、半導体装置の製造プロ
セスにおいて、アルミニウム配線を形成する際にＡ１膜
をエツチングする場合に適用したものである。

本実施例においては、アルミニウム系物質膜１であるＡ
１膜上に保護膜２１、下層レジスト層２２、中間層２３
、上層レジスト層２４を順次形成して、第１図（ａ）の
構造を得る。本実施例では、保護膜２１として、ポリシ
リコン膜（またはα−Ｓｔ膜）を形成した。また中間Ｎ
２３として、同じくポリシリコン膜（またはα−３ｉ膜
）を形成した。

次に上層レジスト層２４を露光、現像して、所望のパタ
ーンを形成し、上層レジストパターン２４Ｐを有する第
１図（′ｂ）の構造を得る。

次に上層レジストパターン２４Ｐをマスクして、中間層
２３を異方性エツチングする。これにより中間層パター
ン２３Ｐを有する第１図（Ｃ）の構造を得る。

次に、該中間層パターン２３Ｐをマスクにして、下層レ
ジスト層２２を高い■。下で異方性エツチングする。こ
れにより下層レジストパターン２２Ｐを有する第１図（
ｄ）の構造を得る。このとき、ポリシリコン（またはα
−３ｔ）から成る保護膜２１の表面が露出したとき、シ
リコンがスパッタされ、第１図＋ｄ）に略示するように
レジストエツチングガスイオンとシリコンとが反応して
生成した化合物が下層レジストパターン２２Ｐに付着す
る。このような付着物２′は、用いるレジストエツチン
グガスイオンによって様々の種類の化合物の形をとるが
、例えば窒化物５ｉＸＮｙ、酸化物５ｉＸＯｙ、あるい
は単体のＳｔなどである。

本実施例では、レジストエツチングガスとして、Ｎ、（
窒素）またはＮＨ，（アンモニアガス）を用いた。この
ようなＮ２やＮＨ３での反応物は、窒化物（シリコンナ
イトライド）となり、後に下地Ｓｉｎ、をアタックしな
いプラズマエツチングで除去しうる。例えばエツチング
ガスとして酸素を用いると、この付着物２′がシリコン
酸化物になり、特にこれがＳｉＯ□になると、後にこれ
を除去するにはＲＩＥもしくはＨＦでのエツチングを行
わなくてはならず、下地５ｉｎ２に影響を与えるおそれ
があるが、本実施例ではかかる懸念は生じないものであ
る。

次に保護膜２１を異方性エツチングする。ここで同時に
、中間層パターン２３Ｐのポリシリコン（またはα−３
ｉ）をエツチングして除去する。これにより第１図（ｅ
）の構造とする。このように保護膜２１のエツチング時
に、同時に下層レジストパターン２２Ｐの中間層パター
ン２３Ｐも除去され、レジストを露出させるための特別
な中間層除去工程というものは不要である。必要ならば
、保護膜２１としてのポリシリコン等の異方性エツチン
グに低温エツチングを用いることもでき、有効である。

次に、下層レジストパターン２２Ｐをマスクにして、ア
ルミニウム系物質膜１であるＡ１膜を異方性エツチング
する。第１図（ｆ）に、このエツチング途中の状態を模
式的に示した。同図にもあるように、この時レジストの
表面（下層レジストパターン２２Ｐの表面）が露出して
いるので、レジスト分解物によるアルミニウムの側壁保
護が可能となり、側壁保護効果による良好な異方性エツ
チングが達成できる。

次に、下層レジストパターン２２Ｐを除去して、第１図
（幻の構造とする。

次いで、保護膜パターン２１Ｐ及び付着物２′をプラズ
マエツチングで除去し、第１図（ｈ）の構造を得る。

本実施例ではこのように、ポリシリコン（あるいはα−
３ｉ）から成る保護膜パターン２１Ｐをプラズマエツチ
ングで除去するので、下地にＳ　ｉ　Ｏ。

が存在する場合でも、該５ｉｎ２に悪影響を及ぼされな
い。

かつ本実施例では、中間層パターン２３Ｐをマスクにし
て下層レジスト層２２をエツチングして第１図（ｄ）の
構造を得た後、得られた下層レジストパターン２２Ｐを
マスクにして保護層２１をエツチングして第１図（ｅ）
の構造を得るので、この保護膜２１のエツチング時には
、それ以前に下層レジストパターン２２Ｐ上に中間層パ
ターン２３Ｐが残っていたとしても、この段階で該中間
層パターン２３Ｐは完全に除去される。従って上述した
ように、第１図（ｆ）で示すアルミニウム系物質１のエ
ツチング時には、下層レジストパターン２２Ｐの表面が
露出して、レジストによる側壁保護が確実になされるの
である。

従来の如き、レジスト表面を露出させるための中間層除
去という特別な工程は不要である。

即ち本実施例のように、中間層２３と保護膜２１の材料
としてポリシリコンまたはα−３ｔを用いれば、下層レ
ジストパターン２２Ｐをマスクにして保護膜２１を例え
ば低温（−３０℃位）で異方性エツチングしている間に
、中間パターン２３Ｐが残存している場合でもこれがエ
ツチングされ、下層レジストパターン２２Ｐのレジスト
材料の表面が露出し、アルミニウム系物質膜１であるＡ
ｌ膜をエツチングするとき、レジストからの分解物がＡ
ｌの側壁を保護して、Ａ１の異方性エツチングが可能と
なる。また保護膜２１のポリシリコンまたはα−３ｔが
エッチオフされた後、及び中間層パターン２３Ｐとして
のポリシリコンまたはα−３ｔが残っていたとしても、
それがなくなるまで続けてエツチングした除去すること
ができる。シリコンのエッチャントとしてＦ系ガスを用
いれば、アルミニウム系物質膜１はそのときエツチング
されない。

また第１図（ｇｌに示すアルミニウム系物質膜１のパタ
ーンニング後、プラズマエツチングで、保護膜パターン
２２や、付着物２′であるシリコンの化合物（ポリシリ
コン等がスパッタされ、下層レジスト２２のエツチング
ガスと反応してできた化合物）の残渣などをエツチング
除去するのであるが、これは前記のようにプラズマエツ
チングで行うことができ、アルミニウム系物質はアタッ
クされない。

このように本実施例では、アルミニウム系物質膜１を保
護する保護膜２１を設け、これにより、下層レジスト層
２２のオーバーエツチング時にアルミニウム系物質膜１
を構成するＡｌの表面が露出して該ＡＩがスパッタされ
ルことを防止したものである。

かつ本実施例では該保護膜２１の材料として、ポリシリ
コン２２またはα−３ｔを用いたが、これは■下層レジ
スト層２２をエツチングするエッチング条件に対して、
エツチングレートが小さい。

■高い電圧を印加しないでも異方性エツチングできる。

（例えば低温エツチングできる。）■保護膜２１のエッ
チャントに対して、ＡＩ等のアルミニウム系物質のエツ
チングレートや、下地に存在する場合が多いＳ　ｉ　Ｏ
Ｈのエツチングレートが小さい。（後に保護膜２１をエ
ッチオフするとき、配線としてのＡＩや眉間膜としての
ＳｉＯ□などをアタックしないようにできる） という性質をもつので、特に有効である。

但し、保護膜２１の材料としては、下地が５ｉＯｚであ
る場合などとの関連で本例の如くポリシリコンやα−３
ｉが有効であるが、その他アルミニウム系物質膜１に対
する保護効果があり、最終的に除去可能な材料であれば
使用できる。

また本実施例においては、上層レジスト１Ｊ２４と下層
レジスト層２２の間の中間層２３の材料としてポリシリ
コンまたはα−３ｉを用いるが、これは■下層レジスト
層２２のエツチング時にマスクとなりうる。

■保護膜２１と同じ材質（もしくはほぼ同じエツチング
レートを有するもの）である。

■エツチング時に高い電圧でイオンを加速する必要がな
い。よってアルミニウム系物質を除去してしまうような
おそれを防止できる。

という性質をもつので、特に有効である。

中間ＩＪ２３の材料としては、そのほか、ＡＪその他の
金属膜を使用することができ、また、ドープされている
材料を用いることもできる。また、保護膜２１のエツチ
ング終了時にエツチング除去させる程度の厚さのＳｉＯ
□膜や、５ｉＮ（シリコンナイトライド）膜等を用いる
ことができ、所望の条件に従って、適宜のものを選択で
きる。

〔発明の効果〕

上述のとおり、本発明の如きレジスト構造を用いたエツ
チング方法によれば、下層レジスト層のオーバーエツチ
ング時にもアルミニウム系物質を保護することができ、
かつアルミニウムやアルミナ等のアルミニウム化合物が
レジストに付着することに伴う問題を解決するようにで
き、またアルミニウム系物質のエツチング前に中間層を
自動的に除去しうろことも可能にして、特別な中間層除
去工程を不要にできるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜（Ｆｌ）は、本発明の一実施例を工程順
に断面図で示すものである。第２図は、従来例の問題点
を断面図で示すものである。 １・・・アルミニウム系物質膜、２１・・・保護膜、２
２・・・下層レジスト層、２３・・・中間層、２４・・
・上層レジスト層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウム系物質膜をエッチングするエッチング
   方法であって、 アルミニウム系物質膜上に保護膜、下層レジスト層、中
   間層、上層レジスト層を順次形成し、これらをマスクと
   してエッチングを行うアルミニウム系物質膜のエッチン
   グ方法。