JPH08306663A - プラズマ装置及びこれを用いたプラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ装置及びこれを用いたプラズマ処理方法Info
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- JPH08306663A JPH08306663A JP7106397A JP10639795A JPH08306663A JP H08306663 A JPH08306663 A JP H08306663A JP 7106397 A JP7106397 A JP 7106397A JP 10639795 A JP10639795 A JP 10639795A JP H08306663 A JPH08306663 A JP H08306663A
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- plasma
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- vacuum container
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被エッチング材のエッチレートを大幅に低下
させることなく、対レジスト選択比の大幅な向上を図る
ことを可能とする。 【構成】 高真空容器２の側壁部２６にカーボンを材料
とするライナ３７とライナ電極３６とを設け、高密度プ
ラズマ発生時に電源３８からライナ電極３６に直流バイ
アスを印加する。
させることなく、対レジスト選択比の大幅な向上を図る
ことを可能とする。 【構成】 高真空容器２の側壁部２６にカーボンを材料
とするライナ３７とライナ電極３６とを設け、高密度プ
ラズマ発生時に電源３８からライナ電極３６に直流バイ
アスを印加する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置の製
造に適用されるプラズマ装置及びこれを用いたプラズマ
処理方法に関し、例えばアルミニウム系材料膜からアル
ミ配線を形成する際のドライエッチングにおける対レジ
スト選択比を向上させる装置及び方法に関する。
造に適用されるプラズマ装置及びこれを用いたプラズマ
処理方法に関し、例えばアルミニウム系材料膜からアル
ミ配線を形成する際のドライエッチングにおける対レジ
スト選択比を向上させる装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時では、ＬＳＩ金属配線材料としてＡ
ｌ−ＳｉやＡｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等のアルミ系
合金材料がそれぞれ広く用いられている。
ｌ−ＳｉやＡｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等のアルミ系
合金材料がそれぞれ広く用いられている。
【０００３】上記アルミ系合金材料に対する微細加工装
置の最も好適なものの１つとしてプラズマエッチング装
置がある。特に近年提案されている高密度プラズマエッ
チング装置は、表面に被エッチング材を有する基板を収
容する高真空容器と、当該高真空容器内にＲＦ電界、マ
イクロ波電界或は磁場を与えてプラズマを励起させる手
段を備え、低圧下でもイオン密度１０11／ｃｍ2 以上の
高密度プラズマを発生させるように構成されている。
置の最も好適なものの１つとしてプラズマエッチング装
置がある。特に近年提案されている高密度プラズマエッ
チング装置は、表面に被エッチング材を有する基板を収
容する高真空容器と、当該高真空容器内にＲＦ電界、マ
イクロ波電界或は磁場を与えてプラズマを励起させる手
段を備え、低圧下でもイオン密度１０11／ｃｍ2 以上の
高密度プラズマを発生させるように構成されている。
【０００４】上記プラズマエッチング装置を使用するに
際して、例えばアルミ系合金材料よりなるアルミ配線を
形成する場合には、通常ＳｉＯ2 よりなる層間絶縁膜上
に成膜されたアルミ系材料膜の表面に高分子レジスト等
のレジストマスクを所定形状に形成し、エッチングガス
としてハロゲン系ガスである塩素（Ｃｌ2 ）及び塩化ホ
ウ素（ＢＣｌ3 ）の混合ガスを用い、プラズマ中に解離
生成するハロゲン・ラジカルやハロゲン・イオンを利用
してドライエッチングを施すことにより、所望のアルミ
配線が形成される。このように、上記プラズマエッチン
グ装置を用いることにより、イオン・アシストという特
有の機構で高速性及び異方性を達成することが可能であ
る。
際して、例えばアルミ系合金材料よりなるアルミ配線を
形成する場合には、通常ＳｉＯ2 よりなる層間絶縁膜上
に成膜されたアルミ系材料膜の表面に高分子レジスト等
のレジストマスクを所定形状に形成し、エッチングガス
としてハロゲン系ガスである塩素（Ｃｌ2 ）及び塩化ホ
ウ素（ＢＣｌ3 ）の混合ガスを用い、プラズマ中に解離
生成するハロゲン・ラジカルやハロゲン・イオンを利用
してドライエッチングを施すことにより、所望のアルミ
配線が形成される。このように、上記プラズマエッチン
グ装置を用いることにより、イオン・アシストという特
有の機構で高速性及び異方性を達成することが可能であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近時におけ
るＬＳＩの更なる微細化が進むにつれて、リソグラフィ
ーを行うに際して、露光波長が短波長化され、しかも縮
小投影レンズの高開口数化が進展して焦点深度が急激に
減少していることから、レジストマスクの薄膜化が要求
される。
るＬＳＩの更なる微細化が進むにつれて、リソグラフィ
ーを行うに際して、露光波長が短波長化され、しかも縮
小投影レンズの高開口数化が進展して焦点深度が急激に
減少していることから、レジストマスクの薄膜化が要求
される。
【０００６】ここで、レジストマスクの薄膜化を可能と
する手法として、例えば上記アルミ配線を形成する場
合、以下に示すいくつかのものが案出されている。
する手法として、例えば上記アルミ配線を形成する場
合、以下に示すいくつかのものが案出されている。
【０００７】（１）上記アルミ配線の形成に際して、エ
ッチングガスとして臭素系のガスを用いて、形成されて
ゆくアルミ配線の側壁面に側壁保護膜を形成する。この
場合、エッチング時に臭素系のエッチングガスにより比
較的蒸気圧の低い反応生成物（臭化シリコン）が生成
し、この反応生成物によりアルミ配線の側壁面における
堆積量が向上して側壁保護効果が高まり、対レジスト選
択性が向上してレジストマスクの薄膜化を促進すること
が可能となる。
ッチングガスとして臭素系のガスを用いて、形成されて
ゆくアルミ配線の側壁面に側壁保護膜を形成する。この
場合、エッチング時に臭素系のエッチングガスにより比
較的蒸気圧の低い反応生成物（臭化シリコン）が生成
し、この反応生成物によりアルミ配線の側壁面における
堆積量が向上して側壁保護効果が高まり、対レジスト選
択性が向上してレジストマスクの薄膜化を促進すること
が可能となる。
【０００８】（２）アルミ系材料膜のエッチングマスク
の材料として、高分子レジストの代わりに、シリコン酸
化物等の無機材料を使用する。この場合、先ず通常のレ
ジスト・プロセスにより無機材料膜をパターニングして
無機マスクを形成した後、レジストマスクを除去し、次
いで上記無機マスクを介してアルミ系材料膜にエッチン
グを施す。但し、この無機マスクは比較的薄い膜である
ため、そのエッチングマスクが厚膜である必要はない。
すなわち、レジストマスクを薄膜化することができる。
の材料として、高分子レジストの代わりに、シリコン酸
化物等の無機材料を使用する。この場合、先ず通常のレ
ジスト・プロセスにより無機材料膜をパターニングして
無機マスクを形成した後、レジストマスクを除去し、次
いで上記無機マスクを介してアルミ系材料膜にエッチン
グを施す。但し、この無機マスクは比較的薄い膜である
ため、そのエッチングマスクが厚膜である必要はない。
すなわち、レジストマスクを薄膜化することができる。
【０００９】しかしながら、（１）の場合では、ドライ
エッチング後に酸素ガス等を用いてレジストマスクをア
ッシング除去するプラズマ処理を行うと、側壁保護膜が
酸化されてＳｉＯ2 に変化してしまい、パターンエッジ
に沿って略々フェンス状の膜が残存する。このとき、当
該フェンス状の膜を除去するために、希フッ酸等の薬液
を用いた洗浄等の後処理を施す必要があるが、この処理
を施すことにより当該薬液による腐食が発生してアルミ
配線の側壁に荒れが生じることがある。また、下地の層
間絶縁膜の膜減りも生じてしまう。
エッチング後に酸素ガス等を用いてレジストマスクをア
ッシング除去するプラズマ処理を行うと、側壁保護膜が
酸化されてＳｉＯ2 に変化してしまい、パターンエッジ
に沿って略々フェンス状の膜が残存する。このとき、当
該フェンス状の膜を除去するために、希フッ酸等の薬液
を用いた洗浄等の後処理を施す必要があるが、この処理
を施すことにより当該薬液による腐食が発生してアルミ
配線の側壁に荒れが生じることがある。また、下地の層
間絶縁膜の膜減りも生じてしまう。
【００１０】また、（２）の場合では、アルミ系材料膜
のエッチング中にはレジストマスクが用いられないた
め、レジストの分解物の供給を期待することができなく
なり、十分な側壁保護効果が得られなくなる。このた
め、アルミ系材料膜に逆テーパ形状やノッチング形状
（層間絶縁膜との界面におけるゲート材料やアルミ系合
金のくびれ）等の形状異常が生じ易くなっている。
のエッチング中にはレジストマスクが用いられないた
め、レジストの分解物の供給を期待することができなく
なり、十分な側壁保護効果が得られなくなる。このた
め、アルミ系材料膜に逆テーパ形状やノッチング形状
（層間絶縁膜との界面におけるゲート材料やアルミ系合
金のくびれ）等の形状異常が生じ易くなっている。
【００１１】また、エッチング終了後にシリコン酸化物
のマスクを下地の層間絶縁膜と選択比を確保しながら除
去することは事実上不可能であるので、このマスクはア
ルミ配線上に残さざるを得ず、これにより基体の表面段
差が増大するという問題もある。
のマスクを下地の層間絶縁膜と選択比を確保しながら除
去することは事実上不可能であるので、このマスクはア
ルミ配線上に残さざるを得ず、これにより基体の表面段
差が増大するという問題もある。
【００１２】このように、現在のところ、対レジスト選
択比の向上とエッチング形状の良好な制御という相反す
る要求を双方とも満たすことは極めて困難な状況にあ
る。
択比の向上とエッチング形状の良好な制御という相反す
る要求を双方とも満たすことは極めて困難な状況にあ
る。
【００１３】本発明は、上述の様々な課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、被エッチン
グ材のエッチレートを大幅に低下させることなく、対レ
ジスト選択比の大幅な向上を図ることを可能とするプラ
ズマ装置及びそれを用いたプラズマ処理方法を提供する
ことにある。
れたものであり、その目的とするところは、被エッチン
グ材のエッチレートを大幅に低下させることなく、対レ
ジスト選択比の大幅な向上を図ることを可能とするプラ
ズマ装置及びそれを用いたプラズマ処理方法を提供する
ことにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の対象となるもの
は、基板を収容する高真空容器内に生成させた高密度プ
ラズマを用いて当該基板に対して所定のプラズマ処理を
施すプラズマ装置及びそれを用いたプラズマ処理方法で
ある。
は、基板を収容する高真空容器内に生成させた高密度プ
ラズマを用いて当該基板に対して所定のプラズマ処理を
施すプラズマ装置及びそれを用いたプラズマ処理方法で
ある。
【００１５】本発明のプラズマ装置は、上記基板近傍に
上記高真空容器の器壁から絶縁された器壁電極が配され
るとともに、当該器壁電極の高真空容器内の露出面がカ
ーボンよりなるライナで被覆されて構成されていること
を特徴とするものである。
上記高真空容器の器壁から絶縁された器壁電極が配され
るとともに、当該器壁電極の高真空容器内の露出面がカ
ーボンよりなるライナで被覆されて構成されていること
を特徴とするものである。
【００１６】この場合、上記プラズマ装置としては、高
真空容器の上蓋部の周囲にプラズマ発生コイルが巻回さ
れ、当該プラズマ発生コイルに高周波パワーが供給され
てプラズマが生成されるものとして好適である。
真空容器の上蓋部の周囲にプラズマ発生コイルが巻回さ
れ、当該プラズマ発生コイルに高周波パワーが供給され
てプラズマが生成されるものとして好適である。
【００１７】なお、器壁電極にはバイアス印加用電源が
接続される。この電源には周波数の比較的低い低周波交
流電源であっても構わないが、上記ライナを構成するカ
ーボンも微導電体であるから、直流電源でも十分であ
る。
接続される。この電源には周波数の比較的低い低周波交
流電源であっても構わないが、上記ライナを構成するカ
ーボンも微導電体であるから、直流電源でも十分であ
る。
【００１８】また、本発明のプラズマ処理方法は、上記
プラズマ装置を用いて、上記器壁電極に印加する電圧を
プラズマ生成と独立して制御することにより、前記プラ
ズマと前記ライナとの相互作用によって前記基板上へカ
ーボン系堆積性物質を供給しながら、所定のプラズマ処
理を行うことを特徴とするものである。
プラズマ装置を用いて、上記器壁電極に印加する電圧を
プラズマ生成と独立して制御することにより、前記プラ
ズマと前記ライナとの相互作用によって前記基板上へカ
ーボン系堆積性物質を供給しながら、所定のプラズマ処
理を行うことを特徴とするものである。
【００１９】具体的に、所定のプラズマ処理としては、
基板上の所定材料膜をハロゲン系ガスを用いてエッチン
グするドライエッチングが好適である。
基板上の所定材料膜をハロゲン系ガスを用いてエッチン
グするドライエッチングが好適である。
【００２０】この場合、上記基板上の所定材料膜として
は、主にアルミニウム系材料膜とすることが好適であ
る。
は、主にアルミニウム系材料膜とすることが好適であ
る。
【００２１】
【作用】本発明において、高真空容器内に高密度プラズ
マを生成させるとともに、プラズマ生成とは独立に器壁
電極に例えば直流バイアスを印加することにより、当該
器壁電極の高真空容器内の露出面に設けられたカーボン
からなるライナに直接直流バイアスが印加され、当該ラ
イナの表面とプラズマとの間にイオン・シースが形成さ
れる。このイオン・シースの直流電界により上記ライナ
の表面がスパッタされることとなり、プラズマ生成とは
独立に上記ライナから基板上へカーボン系堆積性物質を
供給することが可能となる。
マを生成させるとともに、プラズマ生成とは独立に器壁
電極に例えば直流バイアスを印加することにより、当該
器壁電極の高真空容器内の露出面に設けられたカーボン
からなるライナに直接直流バイアスが印加され、当該ラ
イナの表面とプラズマとの間にイオン・シースが形成さ
れる。このイオン・シースの直流電界により上記ライナ
の表面がスパッタされることとなり、プラズマ生成とは
独立に上記ライナから基板上へカーボン系堆積性物質を
供給することが可能となる。
【００２２】プラズマ処理の具体例として、表面に所定
材料膜が成膜された基板上の所定材料膜をハロゲン系ガ
スを用いてエッチングするドライエッチングを行う場合
では、生成された高密度のプラズマにより活性化された
反応性のハロゲン化イオン（ハロゲンラジカル）とライ
ナとが反応してハロゲン化カーボンが生成される。
材料膜が成膜された基板上の所定材料膜をハロゲン系ガ
スを用いてエッチングするドライエッチングを行う場合
では、生成された高密度のプラズマにより活性化された
反応性のハロゲン化イオン（ハロゲンラジカル）とライ
ナとが反応してハロゲン化カーボンが生成される。
【００２３】ここで、例えば上記所定材料膜をアルミニ
ウム系材料膜とし、エッチングガスとして塩素ガス（Ｃ
ｌ2 ）と三塩化ホウ素ガス（ＢＣｌ3 ）との混合ガスを
用いて、高分子レジストによりレジストマスクが所定形
状に形成されたアルミニウム系材料膜にドライエッチン
グを施す場合、プラズマ中のＣｌx + ，ＢＣｌx + イオ
ンによりレジストマスクがスパッタされて炭素（Ｃ）が
発生する。この炭素とＢＣｌx + イオンとが反応してク
ロロカーボン（ＣＣｌX ）が生成され、このクロロカー
ボンがエッチングされてゆくアルミニウム系材料膜の側
壁面上に選択的に堆積して側壁保護膜が形成される。
ウム系材料膜とし、エッチングガスとして塩素ガス（Ｃ
ｌ2 ）と三塩化ホウ素ガス（ＢＣｌ3 ）との混合ガスを
用いて、高分子レジストによりレジストマスクが所定形
状に形成されたアルミニウム系材料膜にドライエッチン
グを施す場合、プラズマ中のＣｌx + ，ＢＣｌx + イオ
ンによりレジストマスクがスパッタされて炭素（Ｃ）が
発生する。この炭素とＢＣｌx + イオンとが反応してク
ロロカーボン（ＣＣｌX ）が生成され、このクロロカー
ボンがエッチングされてゆくアルミニウム系材料膜の側
壁面上に選択的に堆積して側壁保護膜が形成される。
【００２４】それとともに、この場合、プラズマ中の反
応性のＣｌx + ，ＢＣｌx + イオンと上記ライナのカー
ボンとが反応して生成されるハロゲン化カーボンもまた
クロロカーボン（ＣＣｌX ）であり、同様にこのクロロ
カーボンがエッチングされてゆくアルミニウム系材料膜
上に選択的に堆積する。
応性のＣｌx + ，ＢＣｌx + イオンと上記ライナのカー
ボンとが反応して生成されるハロゲン化カーボンもまた
クロロカーボン（ＣＣｌX ）であり、同様にこのクロロ
カーボンがエッチングされてゆくアルミニウム系材料膜
上に選択的に堆積する。
【００２５】したがって、対レジスト選択比を重視して
レジストマスクのエッチレートを低く抑えた条件下にお
いて、当該レジストマスクの分解物から生じるクロロカ
ーボンに不足分が生じても、上記ライナから生成される
クロロカーボンにより当該不足分が補われ、アルミニウ
ム系材料膜の側壁面に対する反応性のイオンやラジカル
の進入が抑止されて十分な異方性形状を有するアルミ配
線が形成されることになる。
レジストマスクのエッチレートを低く抑えた条件下にお
いて、当該レジストマスクの分解物から生じるクロロカ
ーボンに不足分が生じても、上記ライナから生成される
クロロカーボンにより当該不足分が補われ、アルミニウ
ム系材料膜の側壁面に対する反応性のイオンやラジカル
の進入が抑止されて十分な異方性形状を有するアルミ配
線が形成されることになる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明に係るプラズマ装置の好適な例
として、いわゆる誘導結合型のプラズマエッチング装置
（以下、単にプラズマ装置と記す）及び当該プラズマ装
置を用いたプラズマ処理方法のいくつかの具体的な実施
例について、図面を参照しながら説明する。
として、いわゆる誘導結合型のプラズマエッチング装置
（以下、単にプラズマ装置と記す）及び当該プラズマ装
置を用いたプラズマ処理方法のいくつかの具体的な実施
例について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】先ず第１実施例について説明する。この第
１実施例のプラズマ装置は、高真空状態に保たれた高真
空容器内に設置された基板上に、当該高真空容器内に発
生させた高密度プラズマを用いて所定のドライエッチン
グを施すものである。
１実施例のプラズマ装置は、高真空状態に保たれた高真
空容器内に設置された基板上に、当該高真空容器内に発
生させた高密度プラズマを用いて所定のドライエッチン
グを施すものである。
【００２８】上記プラズマ装置は、図１に示すように、
シリコン基板１が収容される高真空容器２を有してお
り、当該高真空容器２は、セラミックを材料とする上蓋
状の絶縁ベルジャ１１と、当該絶縁ベルジャ１１の下部
に設置されるリアクタ１２とから構成され、リアクタ１
２上にＯリング３１を介して絶縁ベルジャ１１が設置固
定されて密閉構造が形成される。
シリコン基板１が収容される高真空容器２を有してお
り、当該高真空容器２は、セラミックを材料とする上蓋
状の絶縁ベルジャ１１と、当該絶縁ベルジャ１１の下部
に設置されるリアクタ１２とから構成され、リアクタ１
２上にＯリング３１を介して絶縁ベルジャ１１が設置固
定されて密閉構造が形成される。
【００２９】絶縁ベルジャ１１は、略々半球形状をなし
ており、外周部にプラズマ発生コイルである非共鳴マル
チターンアンテナ２１が渦巻状に巻回されて構成されて
いる。この非共鳴マルチターンアンテナ２１には、一端
が接地されてなるプラズマ励起用ＲＦ電源２２がインピ
ーダンス整合用のマッチングネットワーク２３を介して
電気的に接続されており、プラズマ発生時には当該プラ
ズマ励起用ＲＦ電源２２から非共鳴マルチターンアンテ
ナ２１に高周波パワーが供給される。
ており、外周部にプラズマ発生コイルである非共鳴マル
チターンアンテナ２１が渦巻状に巻回されて構成されて
いる。この非共鳴マルチターンアンテナ２１には、一端
が接地されてなるプラズマ励起用ＲＦ電源２２がインピ
ーダンス整合用のマッチングネットワーク２３を介して
電気的に接続されており、プラズマ発生時には当該プラ
ズマ励起用ＲＦ電源２２から非共鳴マルチターンアンテ
ナ２１に高周波パワーが供給される。
【００３０】リアクタ１２は、当該リアクタ１２の底板
を兼ねる基板ステージ２４と、エッチングガスの導入管
２５が設けられている側壁部２６とから構成されてお
り、基板ステージ２４上にＯリング３２を介して側壁部
２６が固定される。
を兼ねる基板ステージ２４と、エッチングガスの導入管
２５が設けられている側壁部２６とから構成されてお
り、基板ステージ２４上にＯリング３２を介して側壁部
２６が固定される。
【００３１】基板ステージ２４は、基板１と接触する部
分に導電性を有する基板電極３３が組み込まれ、また、
高真空容器２内の排気を行う排気管（図示は省略する）
が設けられている。当該基板電極３３にはマッチングネ
ットワーク２３を介して一端が接地されたバイアス印加
用ＲＦ電源３４が電気的に接続されている。
分に導電性を有する基板電極３３が組み込まれ、また、
高真空容器２内の排気を行う排気管（図示は省略する）
が設けられている。当該基板電極３３にはマッチングネ
ットワーク２３を介して一端が接地されたバイアス印加
用ＲＦ電源３４が電気的に接続されている。
【００３２】ここで、バイアス印加用ＲＦ電源３４から
基板電極３３に所定周波数の交流電圧を印加することに
より、当該交流電圧が基板バイアスとして基板１に印加
される。この基板電極３３は、基板バイアスの印加によ
りプラズマ中から入射するイオンのエネルギーを制御す
るためのものである。
基板電極３３に所定周波数の交流電圧を印加することに
より、当該交流電圧が基板バイアスとして基板１に印加
される。この基板電極３３は、基板バイアスの印加によ
りプラズマ中から入射するイオンのエネルギーを制御す
るためのものである。
【００３３】側壁部２６は、接地された陽極酸化アルミ
部３４と、当該陽極酸化アルミ部３４の下部にセラミッ
ク絶縁板３５を介して配される器壁電極３６と、当該器
壁電極３６の高真空容器２内の露出面に被覆されたカー
ボンよりなるライナ３７とから構成されている。ここ
で、器壁電極３６には直流電流或は低周波交流電流を供
給するための器壁電源３８が接続されている。
部３４と、当該陽極酸化アルミ部３４の下部にセラミッ
ク絶縁板３５を介して配される器壁電極３６と、当該器
壁電極３６の高真空容器２内の露出面に被覆されたカー
ボンよりなるライナ３７とから構成されている。ここ
で、器壁電極３６には直流電流或は低周波交流電流を供
給するための器壁電源３８が接続されている。
【００３４】以上の構成を有するプラズマ装置を用い
て、プラズマ励起用ＲＦ電源２２から非共鳴マルチター
ンアンテナ２１に高周波パワーを供給して高密度プラズ
マを発生させるとともに、器壁電源３８から器壁電極３
６に所定の直流バイアスを印加することにより、器壁電
極３６の高真空容器２内の露出面に設けられたカーボン
からなるライナ３７に直接直流バイアスが印加され、当
該ライナ３７の表面とプラズマとの間にイオン・シース
が形成される。このイオン・シースの直流電界によりラ
イナ３７の表面がスパッタされることとなり、プラズマ
生成とは独立にライナ３７からカーボン系堆積性物質を
供給することが可能となる。
て、プラズマ励起用ＲＦ電源２２から非共鳴マルチター
ンアンテナ２１に高周波パワーを供給して高密度プラズ
マを発生させるとともに、器壁電源３８から器壁電極３
６に所定の直流バイアスを印加することにより、器壁電
極３６の高真空容器２内の露出面に設けられたカーボン
からなるライナ３７に直接直流バイアスが印加され、当
該ライナ３７の表面とプラズマとの間にイオン・シース
が形成される。このイオン・シースの直流電界によりラ
イナ３７の表面がスパッタされることとなり、プラズマ
生成とは独立にライナ３７からカーボン系堆積性物質を
供給することが可能となる。
【００３５】次いで、本発明の第２実施例について説明
する。この第２実施例においては、上記の如く構成され
たプラズマ装置を用いて、以下に示すように基板ステー
ジ２４上に設置されたシリコン基板２１上でアルミ配線
加工を行う場合について述べる。
する。この第２実施例においては、上記の如く構成され
たプラズマ装置を用いて、以下に示すように基板ステー
ジ２４上に設置されたシリコン基板２１上でアルミ配線
加工を行う場合について述べる。
【００３６】先ず、図２に示すように、熱ＣＶＤ法によ
りリンやホウ素をドープした層間絶縁膜４１を形成す
る。その後、当該層間絶縁膜４１の表面にＴｉ，ＴｉＮ
を用いて順次成膜することにより２層構造のバリヤメタ
ル４２を形成する。
りリンやホウ素をドープした層間絶縁膜４１を形成す
る。その後、当該層間絶縁膜４１の表面にＴｉ，ＴｉＮ
を用いて順次成膜することにより２層構造のバリヤメタ
ル４２を形成する。
【００３７】次いで、層間絶縁膜４１の全面にスパッタ
リング法によりＡｌ−１％Ｃｕ合金よりなるアルミ系材
料膜４３を成膜し、さらに当該アルミ系材料膜４３上に
ＴｉＮよりなる反射防止膜４４を成膜する。
リング法によりＡｌ−１％Ｃｕ合金よりなるアルミ系材
料膜４３を成膜し、さらに当該アルミ系材料膜４３上に
ＴｉＮよりなる反射防止膜４４を成膜する。
【００３８】そして、レジストマスク４５を形成した
後、上記プラズマ装置を用いてドライエッチングを施し
て図３に示すアルミ配線４７を形成する。
後、上記プラズマ装置を用いてドライエッチングを施し
て図３に示すアルミ配線４７を形成する。
【００３９】上記プラズマ装置を用いて異方性ドライエ
ッチングを行うには、先ず高真空容器２内の基板ステー
ジ２４上にシリコン基板２１を載置固定し、当該高真空
容器２内が所定のガス圧となるまで基板ステージ２４の
下部に設けられた上記排気管から真空排気を行う。その
後、リアクタ１２の側壁部２６に設けられた導入管２５
からエッチングガスである塩素ガス（Ｃｌ2 ）と三塩化
ホウ素ガス（ＢＣｌ3）との混合ガスを所定流量導入す
る。
ッチングを行うには、先ず高真空容器２内の基板ステー
ジ２４上にシリコン基板２１を載置固定し、当該高真空
容器２内が所定のガス圧となるまで基板ステージ２４の
下部に設けられた上記排気管から真空排気を行う。その
後、リアクタ１２の側壁部２６に設けられた導入管２５
からエッチングガスである塩素ガス（Ｃｌ2 ）と三塩化
ホウ素ガス（ＢＣｌ3）との混合ガスを所定流量導入す
る。
【００４０】この状態で、プラズマ励起用ＲＦ電源２２
から非共鳴マルチターンアンテナ２１に所定周波数のＲ
Ｆ電圧（ソース電圧）を印加するとともに、基板電源３
４から基板電極３３に所定周波数の交流電圧を印加して
基板バイアスを上記シリコン基板に印加する。さらにこ
のとき、ＲＦ電圧及び基板バイアスの印加とともに、器
壁電源３８から器壁電極３６に所定の直流バイアスを印
加する。
から非共鳴マルチターンアンテナ２１に所定周波数のＲ
Ｆ電圧（ソース電圧）を印加するとともに、基板電源３
４から基板電極３３に所定周波数の交流電圧を印加して
基板バイアスを上記シリコン基板に印加する。さらにこ
のとき、ＲＦ電圧及び基板バイアスの印加とともに、器
壁電源３８から器壁電極３６に所定の直流バイアスを印
加する。
【００４１】上記ソース電圧の印加により、各非共鳴マ
ルチターンアンテナ２１の内側に磁界が形成されて電子
が回転し、当該電子と高真空容器２内のＣｌ2 ガス分子
とが高確率で衝突して、約１０11〜１０12／ｃｍ3 のイ
オン密度の高密度プラズマが発生する。この高密度プラ
ズマの生成により、アルミ系材料膜４３にエッチングが
施され、レジストマスク４５により所定形状に規制され
たアルミ配線４７が形成されてゆく。このとき、プラズ
マ中のＣｌx + ，ＢＣｌx + イオンによりレジストマス
ク４５がスパッタされて炭素（Ｃ）が発生する。この炭
素とＣｌx + ，ＢＣｌx + イオンとが反応してクロロカ
ーボン（ＣＣｌX ）が生成され、このクロロカーボンが
形成されてゆくアルミ配線４７の側壁面に選択的に堆積
して側壁保護膜４６が形成される。
ルチターンアンテナ２１の内側に磁界が形成されて電子
が回転し、当該電子と高真空容器２内のＣｌ2 ガス分子
とが高確率で衝突して、約１０11〜１０12／ｃｍ3 のイ
オン密度の高密度プラズマが発生する。この高密度プラ
ズマの生成により、アルミ系材料膜４３にエッチングが
施され、レジストマスク４５により所定形状に規制され
たアルミ配線４７が形成されてゆく。このとき、プラズ
マ中のＣｌx + ，ＢＣｌx + イオンによりレジストマス
ク４５がスパッタされて炭素（Ｃ）が発生する。この炭
素とＣｌx + ，ＢＣｌx + イオンとが反応してクロロカ
ーボン（ＣＣｌX ）が生成され、このクロロカーボンが
形成されてゆくアルミ配線４７の側壁面に選択的に堆積
して側壁保護膜４６が形成される。
【００４２】それとともに、この場合、生成された高密
度のプラズマにより活性化された反応性のＢＣｌx + イ
オンとライナ３７とが反応してクロロカーボン（ＣＣｌ
X ）が生成され、同様にこのクロロカーボンが形成され
てゆくアルミ配線４７の側壁面に選択的に堆積する。
度のプラズマにより活性化された反応性のＢＣｌx + イ
オンとライナ３７とが反応してクロロカーボン（ＣＣｌ
X ）が生成され、同様にこのクロロカーボンが形成され
てゆくアルミ配線４７の側壁面に選択的に堆積する。
【００４３】したがって、対レジスト選択比を重視して
レジストマスクのエッチレートを低く抑えた条件下にお
いて、当該レジストマスク４５の分解物から生じるクロ
ロカーボンに不足分が生じても、ライナ３７から生成さ
れるクロロカーボンにより当該不足分が補われ、アルミ
ニウム系材料膜４３のエッチング部位に対する反応性の
イオンやラジカルの進入が、十分な量のクロロカーボン
により形成された側壁保護膜４６によって抑止されて十
分な異方性形状を有するアルミ配線４７が形成されるこ
とになる。
レジストマスクのエッチレートを低く抑えた条件下にお
いて、当該レジストマスク４５の分解物から生じるクロ
ロカーボンに不足分が生じても、ライナ３７から生成さ
れるクロロカーボンにより当該不足分が補われ、アルミ
ニウム系材料膜４３のエッチング部位に対する反応性の
イオンやラジカルの進入が、十分な量のクロロカーボン
により形成された側壁保護膜４６によって抑止されて十
分な異方性形状を有するアルミ配線４７が形成されるこ
とになる。
【００４４】この第２実施例においては、上記ドライエ
ッチングを具体的には以下の条件で行った。
ッチングを具体的には以下の条件で行った。
【００４５】 Ｃｌ2 流量 １５０ ＳＣＣＭ ＢＣｌ3 流量 ３０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．４ Ｐａ ソースパワー ２０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板パワー ３００Ｗ （４００ＫＨｚ） ここで、１つの実験例について説明する。この実験は、
ソース電圧及び基板電極３３にそれぞれ上記のＲＦパワ
ーを印加するとともに、器壁電極３６に所定の直流バイ
アスを印加した際の、アルミ系材料膜４３のエッチレー
ト及び形成されてゆくアルミ配線４７のテーパ角の直流
バイアス電圧依存性を調べたものである。
ソース電圧及び基板電極３３にそれぞれ上記のＲＦパワ
ーを印加するとともに、器壁電極３６に所定の直流バイ
アスを印加した際の、アルミ系材料膜４３のエッチレー
ト及び形成されてゆくアルミ配線４７のテーパ角の直流
バイアス電圧依存性を調べたものである。
【００４６】この場合、層間絶縁膜４１、アルミ系材料
膜４３、及びレジストマスク４５の厚みがそれぞれ０．
５μ，０．９μｍ，及び１．２μｍとなるように成膜し
た。
膜４３、及びレジストマスク４５の厚みがそれぞれ０．
５μ，０．９μｍ，及び１．２μｍとなるように成膜し
た。
【００４７】ここで、アルミ配線４７のテーパ角とは、
最終的に形成されたアルミ配線４６の側壁面と下地の層
間絶縁膜４１と表面とがなす角度である。
最終的に形成されたアルミ配線４６の側壁面と下地の層
間絶縁膜４１と表面とがなす角度である。
【００４８】実験結果を図４に示す。このように、直流
バイアスが増加してもアルミ系材料膜４３のエッチレー
トは初期値の１０００ｎｍ／ｍｉｎから殆ど低下するこ
とがないのに対して、テーパ角は増大してゆく。したが
って、アルミ系材料膜４３のエッチレートが高値に保た
れつつ、対レジスト選択値が４以上に保持されるととも
に、垂直或は順テーパ形状を有するアルミ配線４７が形
成できることが分かる。
バイアスが増加してもアルミ系材料膜４３のエッチレー
トは初期値の１０００ｎｍ／ｍｉｎから殆ど低下するこ
とがないのに対して、テーパ角は増大してゆく。したが
って、アルミ系材料膜４３のエッチレートが高値に保た
れつつ、対レジスト選択値が４以上に保持されるととも
に、垂直或は順テーパ形状を有するアルミ配線４７が形
成できることが分かる。
【００４９】また、高真空容器２内において、ライナ３
７はシリコン基板の近傍、ここでは側壁部２６の下方に
設けられているため、ライナ３７から生成される堆積物
はシリコン基板の近傍のみにて発生する。したがって、
高真空容器２内に余分なパーティクルが発生することが
抑制され、効率よくアルミ系材料膜４３の対レジスト選
択比と側壁保護効果を増大させることが可能となる。
７はシリコン基板の近傍、ここでは側壁部２６の下方に
設けられているため、ライナ３７から生成される堆積物
はシリコン基板の近傍のみにて発生する。したがって、
高真空容器２内に余分なパーティクルが発生することが
抑制され、効率よくアルミ系材料膜４３の対レジスト選
択比と側壁保護効果を増大させることが可能となる。
【００５０】なお、上記各実施例においては、誘導結合
型のプラズマエッチング装置を例として説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電子サ
イクロトロン共鳴のプラズマソースを利用したプラズマ
エッチング装置やヘリコン波プラズマソースを利用した
もの等にも適用可能である。
型のプラズマエッチング装置を例として説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電子サ
イクロトロン共鳴のプラズマソースを利用したプラズマ
エッチング装置やヘリコン波プラズマソースを利用した
もの等にも適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、被エッチング材のエッ
チレートを大幅に低下させることなく、対レジスト選択
比の大幅な向上を図ることが可能となるため、微細なア
ルミニウム系合金材料の配線加工等を極めて精度よく行
うことができ、半導体デバイスの高集積化、高信頼化、
及び高性能化に貢献することが可能となる。
チレートを大幅に低下させることなく、対レジスト選択
比の大幅な向上を図ることが可能となるため、微細なア
ルミニウム系合金材料の配線加工等を極めて精度よく行
うことができ、半導体デバイスの高集積化、高信頼化、
及び高性能化に貢献することが可能となる。
【図１】本実施例に係るプラズマ装置を示す模式図であ
る。
る。
【図２】層間絶縁膜上にバリヤメタル、アルミ系材料
膜、反射防止膜、及びレジストマスクが形成された様子
を模式的に示す断面図である。
膜、反射防止膜、及びレジストマスクが形成された様子
を模式的に示す断面図である。
【図３】レジストマスク下にアルミ配線が形成された様
子を模式的に示す断面図である。
子を模式的に示す断面図である。
【図４】アルミ系材料膜のエッチレート及び形成される
アルミ配線のテーパ角の直流バイアス依存性を示す特性
図である。
アルミ配線のテーパ角の直流バイアス依存性を示す特性
図である。
１ シリコン基板 ２ 高真空容器 １１ 絶縁ベルジャ １２ リアクタ ２１ 非共鳴マルチターンアンテナ ３３ 基板電極 ３４ バイアス印加用ＲＦ電源 ３６ 器壁電極 ３７ ライナ ３８ 電源 ４３ アルミ系材料膜 ４５ レジストマスク ４６ 側壁保護膜 ４７ アルミ配線
Claims (8)
- 【請求項１】 基板を収容する高真空容器内に生成させ
た高密度プラズマを用い当該基板に対して所定のプラズ
マ処理を施すプラズマ装置において、 上記基板近傍に上記高真空容器の器壁から絶縁された器
壁電極が配されるとともに、当該器壁電極の高真空容器
内の露出面がカーボンよりなるライナで被覆されている
ことを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項２】 高真空容器の上蓋部の周囲にプラズマ発
生コイルが巻回され、当該プラズマ発生コイルに高周波
パワーが供給されてプラズマが生成されることを特徴と
する請求項１記載のプラズマ装置。 - 【請求項３】 直流電源或は低周波交流電源が器壁電極
に接続されていることを特徴とする請求項１記載のプラ
ズマ装置。 - 【請求項４】 基板を収容する高真空容器内に生成させ
た高密度プラズマを用い当該基板に対して所定のプラズ
マ処理を施すものであり、上記基板近傍に上記高真空容
器の器壁から絶縁された器壁電極が配されるとともに、
当該器壁電極の高真空容器内の露出面がカーボンよりな
るライナで被覆されてなるプラズマ装置を用いて、 上記器壁電極に印加する電圧をプラズマ生成と独立して
制御することにより、前記プラズマと前記ライナとの相
互作用によって前記基板上へカーボン系堆積性物質を供
給しながら、所定のプラズマ処理を行うことを特徴とす
るプラズマ処理方法。 - 【請求項５】 高真空容器の上蓋部の周囲にプラズマ発
生コイルが巻回され、当該プラズマ発生コイルに高周波
パワーが供給されてプラズマが生成されるプラズマ装置
を用いることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理
方法。 - 【請求項６】 直流電源或は低周波交流電源が器壁電極
に接続されているプラズマ装置を用いることを特徴とす
る請求項４記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項７】 所定のプラズマ処理は、基板上の所定材
料膜をハロゲン系ガスを用いてエッチングするドライエ
ッチングであることを特徴とする請求項４記載のプラズ
マ処理方法。 - 【請求項８】 基板上の所定材料膜がアルミニウム系材
料膜であることを特徴とする請求項７記載のプラズマ処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7106397A JPH08306663A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | プラズマ装置及びこれを用いたプラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7106397A JPH08306663A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | プラズマ装置及びこれを用いたプラズマ処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306663A true JPH08306663A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14432565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7106397A Withdrawn JPH08306663A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | プラズマ装置及びこれを用いたプラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306663A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11145118A (ja) * | 1997-11-06 | 1999-05-28 | Nec Corp | エッチング方法およびエッチング装置 |
| JP2010161403A (ja) * | 2010-03-19 | 2010-07-22 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置及び処理方法 |
| US20120205046A1 (en) * | 2008-03-20 | 2012-08-16 | Applied Materials, Inc. | Tunable ground planes in plasma chambers |
| US20160017494A1 (en) * | 2013-03-15 | 2016-01-21 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for tuning a plasma profile using a tuning ring in a processing chamber |
| US11495440B2 (en) | 2017-04-07 | 2022-11-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma density control on substrate edge |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP7106397A patent/JPH08306663A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11145118A (ja) * | 1997-11-06 | 1999-05-28 | Nec Corp | エッチング方法およびエッチング装置 |
| US20120205046A1 (en) * | 2008-03-20 | 2012-08-16 | Applied Materials, Inc. | Tunable ground planes in plasma chambers |
| US10774423B2 (en) | 2008-03-20 | 2020-09-15 | Applied Materials, Inc. | Tunable ground planes in plasma chambers |
| JP2010161403A (ja) * | 2010-03-19 | 2010-07-22 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置及び処理方法 |
| US20160017494A1 (en) * | 2013-03-15 | 2016-01-21 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for tuning a plasma profile using a tuning ring in a processing chamber |
| US11495440B2 (en) | 2017-04-07 | 2022-11-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma density control on substrate edge |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |