JPH05291204A

JPH05291204A - アルミニウム系パターンの形成方法

Info

Publication number: JPH05291204A
Application number: JP9276892A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Yanagida; 敏治柳田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】Ａｌ系材料層のドライエッチングにおける選
択性を向上させる。【構成】Ａｌ系多層膜７をＣＯＣｌ₂（塩化カルボニ
ル）／Ｃｌ₂混合ガスを用いてエッチングする。このと
き、レジスト・マスク８の分解生成物に由来して形成さ
れる炭素系ポリマーＣＣｌ_xにはカルボニル基（＞Ｃ＝
Ｏ）が導入され、強い化学結合と静電吸着力が付与され
てエッチング耐性が向上する。したがって、異方性加工
に必要な入射イオン・エネルギーと炭素系ポリマーの堆
積量が低減でき、レジスト選択性および下地選択性が向
上する他、パーティクル汚染やアフターコロージョンも
抑制できる。ＣＯＣｌ₂／Ｓ₂Ｃｌ₂混合ガスを用いれ
ば、側壁保護膜９の構成成分にＳ（イオウ）が加わり、
一層の高選択化、低汚染化、低ダメージ化、アフターコ
ロージョン耐性の向上等が実現できる。

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系材料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ＢＣｌ₃／Ｃｌ
₂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。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
ている化合物であるが、上記入射イオンとしてＢＣｌ_x
⁺を供給するという重要な役目も担っている。

【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．１１４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、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、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔ
ｈｅ１１ｔｈＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＤｒｙ
Ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐ．４５，II−２（１９８９）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，ｐ１０
３〜１０７（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ＣＢｒ_x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・レベルを悪化させる虞れが大きい。そこで本発
明は、上述の諸問題を解決し、パーティクル汚染を抑制
しながら高いレジスト選択性が達成可能なＡｌ系パター
ンの形成方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【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、分子内にカルボニル基とハロゲン原子とを
有するハロゲン化合物を含むエッチング・ガスを用いて
基板上のＡｌ系材料層をエッチングすることを特徴とす
る。

【００１０】本発明はまた、前記エッチング・ガスがさ
らに放電解離条件下でプラズマ中にイオウを放出し得る
イオウ系化合物を含むことを特徴とする。

【００１１】本発明はさらに、前記Ａｌ系材料層のエッ
チングを終了した後、前記基板を加熱しながらフッ素系
化合物を含む処理ガスを用いてプラズマ処理を行うこと
を特徴とする。

【００１２】

【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する点にある。炭素系ポ
リマー自身の膜質を強化する方法として、本発明では分
子中にカルボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）とハロゲン原子とを有
するハロゲン化合物を使用する。

【００１３】上記ハロゲン化合物中のハロゲン原子は、
Ａｌ系材料層の主エッチング種として寄与する。また、
本発明のエッチング反応系における上記ハロゲン化合物
の重要な作用は、カルボニル基がＣ原子が正電荷、Ｏ原
子が負電荷を帯びるごとく分極した構造をとることがで
き、高い重合促進活性を有することである。つまり、か
かるカルボニル基もしくはこれを含む原子団がプラズマ
中に存在することにより、炭素系ポリマーの重合度が上
昇し、イオン入射やラジカルの攻撃に対する耐性を高め
ることができる。また、炭素系ポリマーに上述の官能基
が導入されると、単に−ＣＸ₂−（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も、近年の研究
により明らかとなっている。これは、２原子間の結合エ
ネルギーを比較すると、Ｃ−Ｏ結合（１０７７ｋＪ／ｍ
ｏｌ）がＣ−Ｃ結合（６０７ｋＪ／ｍｏｌ）より遙かに
大きいことからも直観的に理解される。さらに、カルボ
ニル基の導入により炭素系ポリマーの極性が増大し、エ
ッチング中は負に帯電しているウェハに対してその静電
吸着力が高まることによっても、炭素系ポリマーの表面
保護効果は向上する。

【００１４】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。これにより、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ようになり、加工寸法変換差の発
生を防止できる一方で、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。また、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。

【００１５】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系材料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。

【００１６】本発明は、以上のような考え方を基本とし
ているが、さらに一層の低汚染化と低ダメージ化を目指
す方法も提案する。その方法とは、上記のエッチング・
ガスに、さらに放電解離条件下でプラズマ中にイオウ
（Ｓ）を放出できるイオウ系化合物を添加することであ
る。この場合、エッチング反応生成物である炭素系ポリ
マーに加え、Ｓも側壁保護に利用できるようになる。Ｓ
は、条件にもよるが、ウェハがおおよそ室温以下に温度
制御されていればその表面に堆積する。したがって、入
射イオン・エネルギーを一層低減でき、低ダメージ化を
徹底することができる。また、炭素系ポリマーの堆積量
を相対的に減少させることができ、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。しかも、Ｓはウェハがおおよそ９０℃以上に加熱
されれば容易に昇華するので、自身がパーティクル汚染
源となる虞れがない。

【００１７】本発明では、さらにアフターコロージョン
対策を徹底させる方法も提案する。すなわち、Ａｌ系材
料層のエッチングが終了した後、基板（ウェハ）を加熱
しながらフッ素系化合物を含む処理ガスを用いてプラズ
マ処理を行う。これにより、パターン近傍に残留する残
留塩素がフッ素に置換されると共に、残留塩素を結合も
しくは吸蔵している側壁保護物質の蒸気圧がプラズマ輻
射熱やウェハの直接加熱等により高められ、脱離し易く
なる。したがって、エッチング後のウェハに水分が吸着
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系パターンの腐食を抑制することができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００１９】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、ＣＯＣｌ₂
（塩化カルボニル）／Ｃｌ₂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。

【００２０】まず、一例として図１（ａ）に示されるよ
うに、ＳｉＯ₂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。

【００２１】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。ＣＯＣｌ₂流量３０ＳＣＣＭＣｌ₂流量９０ＳＣＣＭガス圧２Ｐａ（＝１５ｍＴｏｒ
ｒ）マイクロ波パワー９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）ウェハ温度常温ここで、ＣＯＣｌ₂は分子内にＡｌ系多層膜７の主エッ
チング種となるハロゲン原子を有するため、単独でもエ
ッチング・ガスを構成できなくはないが、実用的なエッ
チング速度を達成するためにＣｌ₂と併用しているので
ある。

【００２２】この過程では、ＥＣＲ放電によりＣｌ₂と
ＣＯＣｌ₂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 ⁺，Ｃ⁺，ＣＯ⁺，ＣＯＣ
ｌ⁺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、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、少量でも高いエッチン
グ耐性を発揮し、異方性加工に寄与した。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。

【００２３】さらに、上記の程度のＲＦバイアス・パワ
ーでは下地のＳｉＯ₂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。

【００２４】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Ｏ₂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。

【００２５】実施例２本実施例は、同じＡｌ系多層膜を、ＣＯＢｒ₂（臭化カ
ルボニル）／Ｃｌ₂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、ＣＯＣｌ
₂に代えてＣＯＢｒ₂を用いた他は、すべて実施例１と
同じである。ただし、ＣＯＢｒ₂は常温で液体物質であ
るため、Ｈｅガス・バブリングにより気化させた後、エ
ッチング・チャンバへ導入した。

【００２６】このエッチング過程では、ＣＣｌ_x、ＣＢ
ｒ_x、およびこれらにカルボニル基が取り込まれた炭素
系ポリマーが生成し、これらの堆積物により側壁保護膜
９が形成された。特に、本実施例ではハロゲンとしてＢ
ｒが関与していることにより、レジスト・マスク８の表
面がＣＢｒ_xにより保護されるため、レジスト選択比は
実施例１よりも向上し、約６となった。また、ＢｒはＳ
ｉに対する反応性も低いため、下地のＳｉＯ₂層間絶縁
膜１に対する選択性も実施例１に比べて向上した。

【００２７】実施例３本実施例は、同じＡｌ系多層膜を、Ｃ₂Ｏ₂Ｃｌ₂（塩
化オキサリル）／Ｃｌ ₂を用いてエッチングした例であ
る。前出の図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
下記の条件で上記Ａｌ系多層膜７をエッチングした。

【００２８】Ｃ₂Ｏ₂Ｃｌ₂流量３０ＳＣＣＭＣｌ₂流量９０ＳＣＣＭガス圧２Ｐａ（＝１５ｍＴｏｒ
ｒ）マイクロ波パワー９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー２５Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）ウェハ温度常温なお、Ｃ₂Ｏ₂Ｃｌ₂はＨｅガス・バブリングにより気
化させた後、エッチング・チャンバへ導入した。

【００２９】本実施例では、１分子内にカルボニル基を
２個有するＣ₂Ｏ₂Ｃｌ₂が用いられているため、炭素
系ポリマーの重合とカルボニル基の導入による膜質の強
化が促進された。したがって、実施例１よりも入射イオ
ン・エネルギーを低下させているにもかかわらず、良好
な異方性加工を行うことができた。上記のプロセスにお
けるエッチング速度は、炭素系ポリマーの堆積促進とＲ
Ｆバイアス・パワーの低減によりわずかに低下して９３
０ｎｍ／分となったが、レジスト選択比は約７に向上し
た。

【００３０】実施例４本実施例は、同じＡｌ系多層膜を、Ｃ₂Ｏ₂Ｂｒ₂（臭
化オキサリル）／Ｃｌ ₂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、Ｃ₂Ｏ₂Ｃｌ
₂をＣ₂Ｏ₂Ｂｒ₂に変更した他は、すべて実施例３と
同じである。Ｃ₂Ｏ₂Ｂｒ₂も常温で液体物質であるた
め、Ｈｅガス・バブリングにより気化させた後、エッチ
ング・チャンバに導入した。

【００３１】このプロセスでは、ハロゲンとしてＢｒが
関与していることにより、レジスト・マスク８に対する
選択比が実施例３よりもさらに向上し、約８となった。

【００３２】実施例５本実施例は、同じＡｌ系多層膜を、ＣＯＣｌ₂／Ｓ₂Ｃ
ｌ₂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。

【００３３】ＣＯＣｌ₂流量５０ＳＣＣＭＳ₂Ｃｌ₂流量７０ＳＣＣＭガス圧２Ｐａ（＝１５ｍＴｏｒ
ｒ）マイクロ波パワー９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー１５Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）ウェハ温度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。

【００３４】このエッチング過程では、ＣＣｌ_xやカル
ボニル基を含む炭素系ポリマーの他、Ｓ₂Ｃｌ₂から解
離生成するＳも側壁保護膜９の構成成分として寄与し
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よりも僅かに低下して約９００ｎｍ／分と
なったが、レジスト選択比は約９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。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、Ｓ
ｉＯ₂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。

【００３５】エッチング終了後にＯ₂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とが
含まれているが、Ｓはプラズマ輻射熱や反応熱により昇
華除去される他、Ｏ^*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。

【００３６】実施例６本実施例は、同じＡｌ系多層膜を、ＣＯＢｒ₂／Ｓ₂Ｃ
ｌ₂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、ＣＯＣｌ₂をＣＯＢｒ₂
に変更した他は、すべて実施例５と同じである。

【００３７】このプロセスでは、ハロゲンとしてＢｒが
関与していることにより、レジスト・マスク８に対する
選択比が実施例５よりもさらに向上し、約１０となっ
た。

【００３８】実施例７本実施例は、同じＡｌ系多層膜を、Ｃ₂Ｏ₂Ｃｌ₂／Ｓ
₂Ｃｌ₂混合ガスを用いてエッチングした後、ＣＦ₄／
Ｏ₂混合ガスを用いてプラズマ処理を行った例である。
このプロセスを、図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）
を参照しながら説明する。

【００３９】まず、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、実
施例５と同じ条件でＡｌ系多層膜７をエッチングした。

【００４０】続いて、ウェハを上記エッチング装置に付
属の後処理チャンバへ搬送し、一例として下記の条件で
プラズマ処理を行った。ＣＦ₄流量１００ＳＣＣＭＯ₂流量５０ＳＣＣＭガス圧１０Ｐａ（＝７５ｍＴｏｒ
ｒ）マイクロ波パワー９００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）ウェハ温度１００℃ このプラズマ処理により、図１（ｃ）に示されるよう
に、側壁保護膜９が速やかに除去された。この除去の機
構は、炭素系ポリマーに関してはＯ^*による燃焼、フッ
素置換による蒸気圧の上昇等であり、Ｓに関してはウェ
ハ加熱による昇華、Ｏ^*による燃焼、Ｆ^*によるＳＦ_x
の形成等である。

【００４１】なお、このプラズマ処理により、レジスト
・マスク８に吸蔵もしくは結合されているＣｌもＦに置
換された。

【００４２】続いて、通常のＯ₂プラズマ・アッシング
を行い、図１（ｄ）に示されるようにレジスト・マスク
８を除去した。レジスト・アッシング後のウェハを試験
的に大気開放したが、７２時間後でもアフターコロージ
ョンの発生は認められなかった。

【００４３】実施例８本実施例は、同じＡｌ系多層膜を、Ｃ₂Ｏ₂Ｂｒ₂／Ｓ
₂Ｃｌ₂混合ガスを用いてエッチングした後、ＣＦ₄／
Ｏ₂混合ガスを用いてプラズマ処理を行った例である。
本実施例では、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、実施例
６と同じ条件でＡｌ系多層膜７をエッチングした後、実
施例７と同じ条件でプラズマ処理を行った。

【００４４】このプロセスでは、エッチング時にＢｒ系
化学種を用いてレジスト選択比の高いエッチングを行っ
ているため、炭素系ポリマーの堆積量が一層減少した。
レジスト・アッシング後のウェハを試験的に大気開放し
たが、９６時間後でもアフターコロージョンの発生は認
められなかった。

【００４５】以上、本発明を８例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、本発明で用いられるハロゲン
化合物のうち、分子内にカルボニル基を１個有するもの
としては、上述のＣＯＣｌ₂，ＣＯＢｒ₂の他、ＣＯＦ
₂（フッ化カルボニル），ＣＯＣｌＦ（塩化フッ化カル
ボニル），ＣＯＢｒＦ（臭化フッ化カルボニル），ＣＯ
ＩＦ（ヨウ化フッ化カルボニル；常温で液体）等が、ま
た分子内にカルボニル基を２個有するものとしては、上
述のＣ₂Ｏ₂Ｃｌ₂，Ｃ ₂Ｏ₂Ｂｒ₂の他、Ｃ₂Ｏ₂Ｆ
₂（フッ化オキサリル）等がある。ただし、これらの化
合物から生成するＦ^*はＡｌやＴｉと化合して蒸気圧の
低いＡｌＦ_x，ＴｉＦ_x等を生成させ、エッチング速度
を低下させたりパーティクル・レベルを悪化させたりす
る可能性が高いので、レジスト・マスクの耐熱性を劣化
させない範囲でウェハを加熱する等の考慮が必要であ
る。

【００４６】放電放電解離条件下でプラズマ中にイオウ
を放出し得るイオウ系化合物としては、上記のＳ₂Ｃｌ
₂の他、Ｓ₃Ｃｌ₂，ＳＣｌ₂等の塩化イオウ、Ｓ₃Ｂ
ｒ₂，Ｓ₂Ｂｒ₂，ＳＢｒ₂等の臭化イオウ、Ｈ₂Ｓ等
を使用することができる。Ｓ ₂Ｆ₂，ＳＦ₂，ＳＦ₄，
Ｓ₂Ｆ₁₀等のフッ化イオウもＳを放出することができる
が、いずれもＦ^*を生成するので前述のような考慮が必
要である。

【００４７】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。プラズマ処理に用いるガスとしては、上述のＣＦ
₄／Ｏ₂混合ガス以外にも、ＮＦ₃／Ｏ₂混合ガス等を
用いることができる。

【００４８】さらに、サンプル・ウェハの構成、使用す
るエッチング装置、エッチング条件等は、適宜変更可能
であることは言うまでもない。

【００４９】

【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Ａｌ系材料層のエッチングにおいてカルボニル基
を含むハロゲン化合物を添加したエッチング・ガスを使
用することにより、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、上記ハロゲン化合物を放電解離
条件下でＳを放出し得るイオウ系化合物と併用すれば、
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。

【００５０】したがって、本発明は微細なデザイン・ル
ールにもとづいて設計され、高集積度、高性能、高信頼
性を要求される半導体装置の製造に極めて有効である。

【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】

１・・・ＳｉＯ₂層間絶縁膜２・・・Ｔｉ層３・・・ＴｉＯＮ層４・・・バリヤメタル５・・・Ａｌ−１％Ｓｉ層６・・・ＴｉＯＮ反射防止膜７・・・Ａｌ系多層膜７ａ・・・Ａｌ系配線パターン８・・・レジスト・マスク９・・・側壁保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分子内にカルボニル基とハロゲン原子と
を有するハロゲン化合物を含むエッチング・ガスを用い
て基板上のアルミニウム系材料層をエッチングすること
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】分子内にカルボニル基とハロゲン原子と
を有するハロゲン化合物と、放電解離条件下でプラズマ
中にイオウを放出し得るイオウ系化合物とを含むエッチ
ング・ガスを用いて基板上のアルミニウム系材料層をエ
ッチ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３】請求項１または請求項２に記載の前記ア
ルミニウム系材料層のエッチングを終了した後、前記基
板を加熱しながらフッ素系化合物を含む処理ガスを用い
てプラズマ処理を行うことを特徴とするアルミニウム系
パターンの形成方法。