JPH104086A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
- Publication number
- JPH104086A JPH104086A JP9054507A JP5450797A JPH104086A JP H104086 A JPH104086 A JP H104086A JP 9054507 A JP9054507 A JP 9054507A JP 5450797 A JP5450797 A JP 5450797A JP H104086 A JPH104086 A JP H104086A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- mask
- etching
- resist
- dry etching
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- Pending
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドライエッチング工程後の、パターン寸法の
高精度制御性、マスク耐性及び下地膜との選択比向上、
レジストや側壁膜残渣の解消、アフターコロージョン及
びマイクロローディング効果を抑制する。 【解決手段】 レジスト４をマスクに、プラズマＣＶＤ
酸化膜３をパターニングし、これをマスクとして塩素ガ
スを用いて、Ａｌ合金積層膜２を室温以下の基板温度で
ドライエッチングする。
高精度制御性、マスク耐性及び下地膜との選択比向上、
レジストや側壁膜残渣の解消、アフターコロージョン及
びマイクロローディング効果を抑制する。 【解決手段】 レジスト４をマスクに、プラズマＣＶＤ
酸化膜３をパターニングし、これをマスクとして塩素ガ
スを用いて、Ａｌ合金積層膜２を室温以下の基板温度で
ドライエッチングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子デバイス等の
ドライエッチング方法に関する。
ドライエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの微細化に伴い、配線材
料であるＡｌの加工はウェットエッチングからドライエ
ッチングに移行してきた。Ａｌエッチングガスには、表
面の自然酸化膜を効果的に除去できるＣＣｌ4 、ＳｉＣ
ｌ4 、ＢＣｌ3 、の還元性ガスが用いられた。表面の自
然酸化膜が除去されると、ＡｌはＣｌ原子やＣｌ2 分子
と自然に反応するため、異方性エッチングを行うために
は、側壁保護膜が必要である。そこで、積極的に側壁膜
を保護できるようにＣＨＣｌ3 やＣＨＦ3 ガス等を添加
するケースも増えてきた。用いられているレジストマス
クは、酸化膜マスクや窒化膜と比較して、レジストから
のカーボンポリマーによる保護で、サイドエッチングを
抑制することが明らかにされ（Ｉ．Ｈａｓｅｇａｗａ
ｅｔ ａｌ．：Ｐｒｏｃ． Ｓｙｍｐ． Ｄｒｙ． ｐ
ｒｏｃｅｓｓ， １２６ （１９８５））、Ａｌエッチ
ングにとってレジストマスクは常識となった。
料であるＡｌの加工はウェットエッチングからドライエ
ッチングに移行してきた。Ａｌエッチングガスには、表
面の自然酸化膜を効果的に除去できるＣＣｌ4 、ＳｉＣ
ｌ4 、ＢＣｌ3 、の還元性ガスが用いられた。表面の自
然酸化膜が除去されると、ＡｌはＣｌ原子やＣｌ2 分子
と自然に反応するため、異方性エッチングを行うために
は、側壁保護膜が必要である。そこで、積極的に側壁膜
を保護できるようにＣＨＣｌ3 やＣＨＦ3 ガス等を添加
するケースも増えてきた。用いられているレジストマス
クは、酸化膜マスクや窒化膜と比較して、レジストから
のカーボンポリマーによる保護で、サイドエッチングを
抑制することが明らかにされ（Ｉ．Ｈａｓｅｇａｗａ
ｅｔ ａｌ．：Ｐｒｏｃ． Ｓｙｍｐ． Ｄｒｙ． ｐ
ｒｏｃｅｓｓ， １２６ （１９８５））、Ａｌエッチ
ングにとってレジストマスクは常識となった。
【０００３】しかし、更に微細化が進む中で側壁膜によ
る寸法シフトや再現性が重要視されてきている。また、
この側壁膜は、エッチング後に除去する必要があるが、
除去処理により寸法シフトを生じたり、完全に除去がで
きずアフターコロージョンを生じたり、配線の上に層間
膜を形成する場合に平坦性が悪くなる等の問題が起き
る。更に、側壁保護膜を形成するためにレジストを積極
的にエッチングするため、Ａｌに対するレジストマスク
のエッチング選択比が低くなる。最近のメモリのデバイ
ス構造は、容量部がスタックト型の場合が多く、Ａｌ配
線の下地は１μｍ近い段差を有することも少なくない。
従って、Ａｌ配線を加工する場合、オーバーエッチング
を施す必要があり、マスクの選択比が低いと、マスクが
耐えられなくなるという問題を生じる。
る寸法シフトや再現性が重要視されてきている。また、
この側壁膜は、エッチング後に除去する必要があるが、
除去処理により寸法シフトを生じたり、完全に除去がで
きずアフターコロージョンを生じたり、配線の上に層間
膜を形成する場合に平坦性が悪くなる等の問題が起き
る。更に、側壁保護膜を形成するためにレジストを積極
的にエッチングするため、Ａｌに対するレジストマスク
のエッチング選択比が低くなる。最近のメモリのデバイ
ス構造は、容量部がスタックト型の場合が多く、Ａｌ配
線の下地は１μｍ近い段差を有することも少なくない。
従って、Ａｌ配線を加工する場合、オーバーエッチング
を施す必要があり、マスクの選択比が低いと、マスクが
耐えられなくなるという問題を生じる。
【０００４】また、１９８０年後半から、エッチング時
の基板を低温化（０℃以下）することで、ラジカルによ
るサイド方向のエッチングを抑制する技術が、ポリシリ
コンや有機膜のエッチングで用いられるようになってき
た（Ｋ．Ｔｓｕｊｉｍｏｔｏｅｔ ａｌ．：Ｐｒｏｃ．
Ｓｙｍｐ． Ｄｒｙ． Ｐｒｏｃｅｓｓ，４２（１９
８８））。
の基板を低温化（０℃以下）することで、ラジカルによ
るサイド方向のエッチングを抑制する技術が、ポリシリ
コンや有機膜のエッチングで用いられるようになってき
た（Ｋ．Ｔｓｕｊｉｍｏｔｏｅｔ ａｌ．：Ｐｒｏｃ．
Ｓｙｍｐ． Ｄｒｙ． Ｐｒｏｃｅｓｓ，４２（１９
８８））。
【０００５】一方、微細な配線では、電流密度の増大が
不可避となり、エレクトロマイグレーション、ストレス
マイグレーションの問題が顕在化してきた。配線の信頼
性を向上するためにＳｉ、Ｃｕの添加、バリヤメタルの
利用がなされた。ところが、これらの処理に伴い多くの
問題がエッチング工程の前後で発生した。すなわち、残
渣の発生やレジストの選択比の低下、アフターコロージ
ョンの発生である。
不可避となり、エレクトロマイグレーション、ストレス
マイグレーションの問題が顕在化してきた。配線の信頼
性を向上するためにＳｉ、Ｃｕの添加、バリヤメタルの
利用がなされた。ところが、これらの処理に伴い多くの
問題がエッチング工程の前後で発生した。すなわち、残
渣の発生やレジストの選択比の低下、アフターコロージ
ョンの発生である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】配線材料膜のドライエ
ッチング工程において、パターン寸法の高精度制御性、
マスク耐性及び下地膜との選択比向上、レジストや側壁
膜残渣の解消、アフターコロージョン及びマイクロロー
ディング効果の抑制が必要となる。本発明の目的は、上
記の内容を解決するためのエッチング方法を提供するこ
とにある。
ッチング工程において、パターン寸法の高精度制御性、
マスク耐性及び下地膜との選択比向上、レジストや側壁
膜残渣の解消、アフターコロージョン及びマイクロロー
ディング効果の抑制が必要となる。本発明の目的は、上
記の内容を解決するためのエッチング方法を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はパターニングさ
れた無機絶縁膜をマスクとして、少なくとも塩素を含有
するガスを用いて、Ａｌ合金積層膜よりなる配線材料膜
を室温以下の基板温度にてドライエッチングすることを
特徴とするドライエッチング方法である。使用する無機
絶縁膜としては、通常半導体プロセスで用いられている
酸化膜が好適に用いられる。
れた無機絶縁膜をマスクとして、少なくとも塩素を含有
するガスを用いて、Ａｌ合金積層膜よりなる配線材料膜
を室温以下の基板温度にてドライエッチングすることを
特徴とするドライエッチング方法である。使用する無機
絶縁膜としては、通常半導体プロセスで用いられている
酸化膜が好適に用いられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１（ａ）に示す下地酸化膜１上
に、スパッタ法または、蒸着法により、Ａｌ合金積層膜
２を形成する。このＡｌ合金積層膜２は、厚さ０．０５
μｍのＴｉ膜、０．１μｍのＴｉＮ膜、０．３μｍのＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜、０．２５μｍのＴｉＮ酸化膜を順次
形成したものである。このＡｌ合金積層膜２上に、０．
２μｍ酸化膜３をプラズマＣＶＤ法により形成する。こ
の膜上にフォトレジストを塗布し、通常のフォトレジス
ト工程によりレジストマスク４を形成する。
に、スパッタ法または、蒸着法により、Ａｌ合金積層膜
２を形成する。このＡｌ合金積層膜２は、厚さ０．０５
μｍのＴｉ膜、０．１μｍのＴｉＮ膜、０．３μｍのＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜、０．２５μｍのＴｉＮ酸化膜を順次
形成したものである。このＡｌ合金積層膜２上に、０．
２μｍ酸化膜３をプラズマＣＶＤ法により形成する。こ
の膜上にフォトレジストを塗布し、通常のフォトレジス
ト工程によりレジストマスク４を形成する。
【０００９】次に、図１（ｂ）に示すように、レジスト
４をマスクに、酸化膜３をＣＦ4 とＣＨＦ3 の混合ガス
によってドライエッチングする。このとき、ドライエッ
チングには、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ）または、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙ
ｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチング装置を
用いる。酸化膜２をエッチング後、Ｏ2 プラズマにして
レジストを剥離し、図１（ｃ）に示すようにパターニン
グされた酸化膜３のみをマスクとして残す。
４をマスクに、酸化膜３をＣＦ4 とＣＨＦ3 の混合ガス
によってドライエッチングする。このとき、ドライエッ
チングには、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ）または、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙ
ｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチング装置を
用いる。酸化膜２をエッチング後、Ｏ2 プラズマにして
レジストを剥離し、図１（ｃ）に示すようにパターニン
グされた酸化膜３のみをマスクとして残す。
【００１０】次いで、低圧力（１０-4Ｔｏｒｒから１０
-3Ｔｏｒｒ）下で、高密度プラズマ（１０10〜11個／ｃ
ｍ3 ）を形成できるＥＣＲエッチング装置を用い、少な
くともＣｌ2 を含むガスを用いて、Ａｌ合金積層膜２を
図１（ｄ）に示すようにエッチングする。この場合のエ
ッチング条件は、エッチングガス圧力が１０-3Ｔｏｒ
ｒ、マイクロ波パワーは３００Ｗ、ＲＦパワーは１５０
Ｗ、基板温度は−３０℃〜２０℃である。
-3Ｔｏｒｒ）下で、高密度プラズマ（１０10〜11個／ｃ
ｍ3 ）を形成できるＥＣＲエッチング装置を用い、少な
くともＣｌ2 を含むガスを用いて、Ａｌ合金積層膜２を
図１（ｄ）に示すようにエッチングする。この場合のエ
ッチング条件は、エッチングガス圧力が１０-3Ｔｏｒ
ｒ、マイクロ波パワーは３００Ｗ、ＲＦパワーは１５０
Ｗ、基板温度は−３０℃〜２０℃である。
【００１１】エッチング後、アフターコロージョン抑制
のため、アッシング用反応室に真空搬送し、Ｏ2 ガスに
ＮＨ3 ガスまたはＣＨ3 ＯＨガスを添加してアッシング
を行う。
のため、アッシング用反応室に真空搬送し、Ｏ2 ガスに
ＮＨ3 ガスまたはＣＨ3 ＯＨガスを添加してアッシング
を行う。
【００１２】上記のマスク形成には、多層レジストマス
クを用いてもよく、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａ
ｍ）による露光工程を用いても良い。
クを用いてもよく、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａ
ｍ）による露光工程を用いても良い。
【００１３】
【発明の効果】本発明における配線材料膜のドライエッ
チング方法は、以下の様な効果がある。 １）パターン寸法の高精度制御性。レジストマスクから
のカーボンポリマーによる側壁保護では、数十ｎｍ以下
の寸法制御が困難となる。これに対し、酸化膜マスクを
用いて低温でエッチングする方法は、サイドエッチング
の量を抑制し、４０ｎｍ以下の寸法制御が可能となる。
また、基板温度によりテーパー角の制御も容易にでき
る。 ２）マスク耐性。マスクとの選択比は（４０℃）、Ａｌ
／レジスト：２倍からＡｌ／プラズマ酸化膜：５〜７倍
に向上、更に低温化（−５０℃）によって１０倍以上に
なる。 ３）下地膜との選択比向上。選択比（Ａｌ／熱酸化膜）
は、レジストマスクでは、６〜７倍に対し、酸化膜マス
クを用いた低温エッチングでは、１５倍以上になる。 ４）レジストや側壁膜残渣の解消。酸化マスクをパター
ニングした後、レジストを除去しているため、Ａｌエッ
チング後には、レジストや側壁膜の残渣は生じない。 ５）アフターコロージョンの抑制。酸化膜マスクを用い
ることにより、レジスト残渣内に含まれた残留塩素の問
題が解消されるため、コロージョンを抑制できる。ま
た、酸化膜マスクで低温（−５０℃）エッチングするこ
とは、常温エッチングに比べ、水洗処理後のアフターコ
ロージョンの数を３０％以下に抑制することができる。 ６）マイクロローティング効果の抑制。酸化膜マスクで
は２）に述べたようにマスク耐性が高いためマスクを薄
くすることができる。従って、同じ寸法のスペースを加
工する場合、マスクのアスペクト比を低減できる。０．
３μｍスペースの加工を１．２μｍ厚のレジストマスク
で行った場合５０％以上のマイクロローティング効果を
生じる。これに対し、０．３μｍ厚の酸化膜マスクで
は、２９％（４０℃）に低減、更に−５０℃では１８％
に低減できる。
チング方法は、以下の様な効果がある。 １）パターン寸法の高精度制御性。レジストマスクから
のカーボンポリマーによる側壁保護では、数十ｎｍ以下
の寸法制御が困難となる。これに対し、酸化膜マスクを
用いて低温でエッチングする方法は、サイドエッチング
の量を抑制し、４０ｎｍ以下の寸法制御が可能となる。
また、基板温度によりテーパー角の制御も容易にでき
る。 ２）マスク耐性。マスクとの選択比は（４０℃）、Ａｌ
／レジスト：２倍からＡｌ／プラズマ酸化膜：５〜７倍
に向上、更に低温化（−５０℃）によって１０倍以上に
なる。 ３）下地膜との選択比向上。選択比（Ａｌ／熱酸化膜）
は、レジストマスクでは、６〜７倍に対し、酸化膜マス
クを用いた低温エッチングでは、１５倍以上になる。 ４）レジストや側壁膜残渣の解消。酸化マスクをパター
ニングした後、レジストを除去しているため、Ａｌエッ
チング後には、レジストや側壁膜の残渣は生じない。 ５）アフターコロージョンの抑制。酸化膜マスクを用い
ることにより、レジスト残渣内に含まれた残留塩素の問
題が解消されるため、コロージョンを抑制できる。ま
た、酸化膜マスクで低温（−５０℃）エッチングするこ
とは、常温エッチングに比べ、水洗処理後のアフターコ
ロージョンの数を３０％以下に抑制することができる。 ６）マイクロローティング効果の抑制。酸化膜マスクで
は２）に述べたようにマスク耐性が高いためマスクを薄
くすることができる。従って、同じ寸法のスペースを加
工する場合、マスクのアスペクト比を低減できる。０．
３μｍスペースの加工を１．２μｍ厚のレジストマスク
で行った場合５０％以上のマイクロローティング効果を
生じる。これに対し、０．３μｍ厚の酸化膜マスクで
は、２９％（４０℃）に低減、更に−５０℃では１８％
に低減できる。
【図１】（ａ）〜（ｂ）は本発明のドライエッチング方
法を工程順に示す断面図である。
法を工程順に示す断面図である。
１ 下地酸化膜 ２ Ａｌ合金積層膜 ３ マスク酸化膜 ４ レジストマスク
Claims (4)
- 【請求項１】パターニングされた無機絶縁膜をマスクと
して、少なくとも塩素を含有するガスを用いて、Ａｌ合
金積層膜よりなる配線材料膜を室温以下の基板温度にて
ドライエッチングすることを特徴とするドライエッチン
グ方法。 - 【請求項２】前記Ａｌ合金積層膜がＴｉＮとＴｉとＡｌ
合金膜を積層したものであることを特徴とする請求項１
記載のドライエッチング方法。 - 【請求項３】前記Ａｌ合金積層膜が、少なくともＡｌと
Ｃｕを含有する合金膜を含むことを特徴とする請求項１
または２記載のドライエッチング方法。 - 【請求項４】前記無機絶縁膜が酸化膜であることを特徴
とする請求項１記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9054507A JPH104086A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9054507A JPH104086A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | ドライエッチング方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4169053A Division JP2953866B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104086A true JPH104086A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=12972563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9054507A Pending JPH104086A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104086A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005343B2 (en) | 2003-06-20 | 2006-02-28 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
-
1997
- 1997-03-10 JP JP9054507A patent/JPH104086A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005343B2 (en) | 2003-06-20 | 2006-02-28 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990824 |