JPH05291203A

JPH05291203A - アルミニウム系パターンの形成方法

Info

Publication number: JPH05291203A
Application number: JP9087592A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Yanagida; 敏治柳田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
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ＮＯＣｌ（塩化ニトロシ
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にはニトロシル基（−Ｎ＝
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。ＮＯ₂Ｃｌ（塩化ニトリル）／Ｃｌ₂混合
ガスによっても同様の効果が得られる。エッチング後に
フッ素系ガスによるプラズマ・クリーニングを行うこと
も有効である。

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（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，ｐ１０３〜１０
７（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、分子内にニトロシル基もしくはニトリル基
の少なくとも一方の官能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
子中にニトロシル基（−Ｎ＝Ｏ）もしくはニトリル基
（−ＮＯ₂）の少なくとも一方の官能基とハロゲン原子
とを有するハロゲン化合物を使用する。

【００１３】これらの化合物は、分子内にハロゲン原子
を含むことから、原理的には単独でもＡｌ系材料層のエ
ッチング・ガスを構成することができる。しかし、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、上記の各官能基がＮ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
かる官能基もしくはこれに由来する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−Ｎ結合（７７０ｋＪ／ｍｏ
ｌ）がＣ−Ｃ結合（６０７ｋＪ／ｍｏｌ）より大きいこ
とからも直観的に理解される。さらに、上述のような官
能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、基板（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し、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】また、このＳの一部はさらにニトロシル基
もしくはニトリル基から放出されるＮと反応し、種々の
窒化イオウ系化合物を生成する。上記窒化イオウ系化合
物の主体をなし、本発明者が特に側壁保護効果を期待す
る化合物は、ポリチアジル（ＳＮ）_xである。ポリチア
ジルの単結晶状態における性質，構造等については、
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．２９，ｐ．６
３５８〜６３６３（１９７５）に詳述されている。常圧
下では２０８℃、減圧下では１４０〜１５０℃付近まで
安定に存在するポリマー状物質である。したがって、通
常のドライエッチングが行われるウェハ温度条件下では
該ウェハ上に堆積し、イオンの垂直入射面ではスパッタ
除去過程と競合することによりエッチング速度を低下さ
せ、パターン側壁部では側壁保護の役割を果たす。しか
も、（ＳＮ）_xの結晶中では、Ｓ−Ｎ−Ｓ−Ｎ−…の繰
り返し共有結合からなる主鎖が互いに平行に配向してい
る。したがって、この（ＳＮ）_xを主体とする窒化イオ
ウ系化合物は、Ｆ^*等の侵入を有効に阻止することがで
きる。また、条件により加速されたイオンが入射したと
しても、結合角や立体配座の変化等に由来していわゆる
スポンジ効果が発揮され、イオン衝撃を吸収もしくは緩
和することができる。つまり、単体のＳの堆積物よりも
側壁保護効果が大きく、またイオン衝撃に対する緩衝性
も高いのである。さらに、（ＳＮ）_xは減圧下で１４０
〜１５０℃付近まで加熱すれば容易に分解または昇華
し、完全に除去することができる。

【００１８】この他、プラズマ中にＦ^*等のハロゲン・
ラジカルが存在している場合には、上記（ＳＮ）_xのＳ
原子上にハロゲン原子が結合したハロゲン化チアジルも
生成し得る。また、Ｆ^*の生成量を制御するために水素
系ガスが添加されている場合には、チアジル水素も生成
し得る。さらに、条件によっては分子内のＳ原子数とＮ
原子数が不均衡な環状窒化イオウ化合物、あるいはこれ
ら環状窒化イオウ化合物のＮ原子上にＨ原子が結合した
イミド型化合物等も生成可能である。

【００１９】いずれにしても、上述の窒化イオウ系化合
物は、通常のウェハ温度条件下ではウェハ上に堆積可能
であり、ウェハを加熱すれば除去される。本発明では、
かかるＳおよび窒化イオウ系化合物の堆積が期待できる
ことにより、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、これによ
り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
効果的に減少させることができる。

【００２０】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。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２２】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、ＮＯＣｌ
（塩化ニトロシル）／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。

【００２３】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。

【００２４】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。ＮＯＣｌ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、ＮＯＣｌは単独でもエッチング・ガスを構成で
きなくはないが、分子内にＣｌ原子を１個しか持たない
ため、実用的なエッチング速度を得るためにＣｌ₂と併
用しているのである。

【００２５】この過程では、ＥＣＲ放電によりＣｌ₂お
よびＮＯＣｌ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 ⁺，Ｎ⁺，ＮＯ⁺，ＮＯ
Ｃｌ ⁺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、さらにニ
トロシ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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】実施例２本実施例は、同じＡｌ系多層膜をＮＯＢｒ（臭化ニトロ
シル）／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、ＮＯＣｌに代
えてＮＯＢｒを用いた他は、すべて実施例１と同じであ
る。ただし、ＮＯＢｒは常温で液体物質であるため、Ｈ
ｅ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】このエッチング過程では、ＣＣｌ_x、ＣＢ
ｒ_x、およびこれらにニトロシ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。

【００３０】実施例３本実施例は、同じＡｌ系多層膜をＮＯＣｌ／Ｓ₂Ｃｌ₂
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。

【００３１】ＮＯＣｌ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。

【００３２】このエッチング過程では、ＣＣｌ_xやニト
ロシル基を含む炭素系ポリマーの他、Ｓ₂Ｃｌ₂から解
離生成するＳ、およびこのＳとニトロシル基から供給さ
れるＮとが反応して生成する窒化イオウ系化合物も側壁
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、対レジスト
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、ＳｉＯ₂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。

【００３３】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、Ｓ、窒
化イオウ系化合物等が含まれているが、これらはプラズ
マ輻射熱や反応熱により昇華・分解する他、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。

【００３４】実施例４本実施例は、同じＡｌ系多層膜を、ＮＯＢｒ／Ｓ₂Ｃｌ
₂混合ガスを用いてエッチングした例である。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、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。

【００３５】ＮＯＢｒ流量３０ＳＣＣＭＳ₂Ｃｌ₂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１０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）ウェハ温度０℃（エタノール系冷媒使
用）このエッチング過程では、エッチング反応系にＢｒを関
与させることにより、実施例３よりもＲＦバイアス・パ
ワーを下げ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。レジスト選択比は実施例３よりもさら
に向上し、約１０となった。また、下地のＳｉＯ₂層間
絶縁膜１に対する選択性やアフターコロージョン耐性も
向上した。

【００３６】実施例５本実施例は、同じＡｌ系多層膜をＮＯ₂Ｃｌ（塩化ニト
リル）／Ｓ₂Ｃｌ₂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。

【００３７】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、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。ＮＯ₂Ｃｌ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）このエッチング過程では、ニトリル基もしくはこれが一
部分解したニトロシル基の導入により強化された炭素系
ポリマーと、Ｓ₂Ｃｌ₂から解離生成するＳと、窒化イ
オウ系化合物とが混合してなる側壁保護膜９が形成され
ながら、異方的にエッチングが進行した。

【００３８】次に、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および窒化イオ
ウ系化合物に関してはウェハ加熱による昇華・分解、Ｏ
^*による燃焼、Ｆ^*によるＳＦ_xの形成等である。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】実施例６本実施例は、同じＡｌ系多層膜をＮＯＢｒ／Ｓ₂Ｃｌ₂
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４と同じ
条件でＡｌ系多層膜７をエッチングした後、実施例５と
同じ条件でプラズマ処理を行った。

【００４２】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。

【００４３】以上、本発明を６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、塩化ニトロシルには上述のＮ
ＯＣｌの他、ＮＯＣｌ₂（二塩化ニトロシル）やＮＯＣ
ｌ₃（三塩化ニトロシル）の存在が知られている。ま
た、臭化ニトロシルにも同様に二臭化物、三臭化物の存
在が知られている。また、分子内にＣｌとＢｒの双方を
有するようなニトロシル化合物も存在可能である。これ
らの化合物は、いずれも本発明で使用することができ
る。

【００４４】ニトリル化合物としては、上述のＮＯ₂Ｃ
ｌの他、ＮＯ₂Ｂｒ等も使用することができる。ところ
で、上述の各実施例で塩化物と臭化物とを採り上げたこ
とから、フッ化ニトロシル（ＮＯＦ）やフッ化ニトリル
（ＮＯ₂Ｆ）を使用することも容易に類推される。しか
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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】

【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ニトロシル基
またはニトリル基の少なくとも一方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。

【００４９】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】分子内にニトロシル基もしくはニトリル
基の少なくとも一方の官能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】分子内にニトロシル基もしくはニトリル
基の少なくとも一方の官能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。