JP2953866B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JP2953866B2 JP2953866B2 JP4169053A JP16905392A JP2953866B2 JP 2953866 B2 JP2953866 B2 JP 2953866B2 JP 4169053 A JP4169053 A JP 4169053A JP 16905392 A JP16905392 A JP 16905392A JP 2953866 B2 JP2953866 B2 JP 2953866B2
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- Japan
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- film
- mask
- etching
- dry etching
- etching method
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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。
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Ａ１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。Ａ１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
ｅｔａｌ．：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Ａ１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。Ａ１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
ｅｔａｌ．：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． Ｔｓｕｊｉｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．：Ｐｒ
ｏｃ． Ｓｙｍｐ． Ｄｒｙ． Ｐｒｏｃｅｓｓ，４２
（１９８８）） 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、アフターコロジョンの発生で
ある。
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． Ｔｓｕｊｉｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．：Ｐｒ
ｏｃ． Ｓｙｍｐ． Ｄｒｙ． Ｐｒｏｃｅｓｓ，４２
（１９８８）） 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、アフターコロジョンの発生で
ある。
【０００５】
【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、レジストや即壁
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、レジストや即壁
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。
【０００６】
【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、少なくとも臭化水素を
含有するガスを用いて、Ａｌ合金積層膜を室温以下の基
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、少なくとも臭化水素を
含有するガスを用いて、Ａｌ合金積層膜を室温以下の基
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。
【０００７】
【実施例】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０．０５μｍのＴｉ
膜、０．１μｍのＴｉＮ膜、０．３μｍのＡｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜、０．２５μｍのＴｉＮ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ＣＤＶ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。
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０．０５μｍのＴｉ
膜、０．１μｍのＴｉＮ膜、０．３μｍのＡｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜、０．２５μｍのＴｉＮ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ＣＤＶ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。
【０００８】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 Ｃ
ｙｌｏｔｒｏｎ 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 Ｃ
ｙｌｏｔｒｏｎ 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。
【０００９】次いで、低圧力（１０-4Ｔｏｒｒ〜１０-3
Ｔｏｒｒ）下で、高密度プラズマ（１０10〜11個／ｃｍ
3 ）を形成できるＥＣＲエッチング装置を用い、少なく
ともＨＢｒを含有するガスを用いて、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。
Ｔｏｒｒ）下で、高密度プラズマ（１０10〜11個／ｃｍ
3 ）を形成できるＥＣＲエッチング装置を用い、少なく
ともＨＢｒを含有するガスを用いて、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。
【００１０】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
を行なう。
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
を行なう。
【００１１】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。
【００１２】
【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）は本発明ドライエッチング方法
を工程順に示す断面図である。
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、少なくとも臭化水素を含有するガスを用いて、
Ａｌ合金積層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】 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。 - 【請求項３】 前記Ａｌ合金積層膜がＴｉＮとＴｉとＡ
ｌ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４】 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３記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169053A JP2953866B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169053A JP2953866B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | ドライエッチング方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5450797A Division JPH104086A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06302561A JPH06302561A (ja) | 1994-10-28 |
| JP2953866B2 true JP2953866B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=15879464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4169053A Expired - Lifetime JP2953866B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2953866B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100390928C (zh) * | 2005-03-02 | 2008-05-28 | 茂德科技股份有限公司 | 高深宽比结构的制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50122878A (ja) * | 1974-03-14 | 1975-09-26 | ||
| JPS5496363A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | Electrode forming method for semiconductor device |
| JP2656479B2 (ja) * | 1987-01-14 | 1997-09-24 | 株式会社日立製作所 | ドライエツチング方法 |
| JPH04100225A (ja) * | 1990-08-20 | 1992-04-02 | Toshiba Corp | ドライエッチング装置 |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP4169053A patent/JP2953866B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06302561A (ja) | 1994-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970204 |