JPH05182937A - Dry-etching method - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等に適
用されるドライエッチング方法に関し、特にアルミニウ
ム(Al)系材料層のエッチングに際してオーバーエッ
チング時の異方性形状の劣化を防止する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method applied to the manufacture of semiconductor devices and the like, and more particularly to a method for preventing deterioration of an anisotropic shape during overetching when etching an aluminum (Al) -based material layer. ..
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の電極配線材料としては、ア
ルミニウム(Al)、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(C
u)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。Al系材料層のドライエッチング
は、一般に塩素系ガスを用いて行われている。たとえ
ば、特公昭59−22374公報に開示されるBCl3
/Cl2 混合ガスはその代表例である。2. Description of the Related Art Aluminum (Al) or an Al--Si alloy in which 1 to 2% of silicon (Si) is added as an electrode wiring material of a semiconductor device, and 0.5 to 1 as a stress migration countermeasure. % Copper (C
Al-based materials such as Al-Si-Cu alloys containing u) are widely used. Dry etching of the Al-based material layer is generally performed using a chlorine-based gas. For example, BCl 3 disclosed in JP-B-59-22374.
A mixed gas of / Cl 2 is a typical example.
【0003】この塩素系ガスによるエッチングにおいて
は、オーバーエッチング時にAl系配線パターンの異方
性形状が劣化することが従来より問題となっている。こ
の問題点を、図6を参照しながら説明する。図6(a)
は、SiO2 層間絶縁膜11上に形成されたAl系多層
膜が、レジスト・マスク18を介してほぼ層厚分だけエ
ッチング(ジャストエッチング)され、Al系配線パタ
ーン17aが形成された状態を示している。このAl系
配線パターン17aは、Ti層12aおよびTiON層
13aからなる2層構造のバリヤメタル14aと、Al
−1%Si層15aと、TiON反射防止膜16aとが
積層されてなるものである。塩素系ガスによるAl−1
%Si層15a層のエッチングはCl* の寄与により本
来等方的に進行するため、通常は異方性加工を達成する
ために入射イオン・エネルギーを高めた条件が採用され
ている。したがって、ジャストエッチングまでの段階で
は、イオン・アシスト機構およびレジスト・マスク18
の分解生成物による側壁保護効果により、図示されるよ
うに良好な異方性形状を有するAl系配線パターン17
aが形成される。In the etching using the chlorine-based gas, it has been a problem that the anisotropic shape of the Al-based wiring pattern is deteriorated during overetching. This problem will be described with reference to FIG. Figure 6 (a)
Shows a state in which the Al-based multilayer film formed on the SiO 2 interlayer insulating film 11 is etched (just-etched) through the resist mask 18 by almost the thickness of the layer to form the Al-based wiring pattern 17a. ing. The Al-based wiring pattern 17a includes a barrier metal 14a having a two-layer structure including a Ti layer 12a and a TiON layer 13a, and an Al-based wiring pattern 17a.
The -1% Si layer 15a and the TiON antireflection film 16a are laminated. Al-1 with chlorine gas
Since the etching of the% Si layer 15a layer isotropically proceeds due to the contribution of Cl * , a condition in which the incident ion energy is increased is usually employed to achieve anisotropic processing. Therefore, in the steps up to just etching, the ion assist mechanism and the resist mask 18 are used.
Due to the side wall protection effect of the decomposition products of Al, the Al-based wiring pattern 17 has a good anisotropic shape as shown in the figure.
a is formed.
【0004】ところで、ジャストエッチングの終了時に
は、プラズマ密度,ウェハ温度,Al系多層膜の膜厚等
の不均一性、あるいはAl−1%Si層15aの表面に
残存していた自然酸化膜の影響等により、残渣17bが
少なからず発生する。そこで通常は、オーバーエッチン
グを行ってこの残渣17bを除去することが必要であ
る。しかし、オーバーエッチング時にはジャストエッチ
ング時に比べてエッチングすべきAl系多層膜が極端に
少なくなっているので、相対的に過剰となったCl* が
ウェハ表面で側方マイグレーションを起こし、Al−1
%Si層15aのパターン側壁面を攻撃する。この結
果、図6(b)に示されるように、Al−1%Si層1
5aの断面形状は、傾斜側壁面19に囲まれた逆テーパ
ー形状となってしまう。また、入射イオン・エネルギー
も相変わらず高いため、イオン・スパッタリングによる
SiO2 層間絶縁膜11の除去量も多くなってしまう。By the way, at the end of just etching, the nonuniformity of the plasma density, the wafer temperature, the film thickness of the Al-based multilayer film, etc., or the effect of the natural oxide film remaining on the surface of the Al-1% Si layer 15a. As a result, a large amount of the residue 17b is generated. Therefore, it is usually necessary to perform over-etching to remove the residue 17b. However, since the Al-based multilayer film to be etched is extremely small during over-etching as compared with just-etching, relatively excessive Cl * causes lateral migration on the wafer surface, resulting in Al-1.
The pattern side wall surface of the% Si layer 15a is attacked. As a result, as shown in FIG. 6B, the Al-1% Si layer 1
The cross-sectional shape of 5a becomes an inverse taper shape surrounded by the inclined side wall surface 19. Further, since the incident ion energy is still high, the amount of the SiO 2 interlayer insulating film 11 removed by the ion sputtering also increases.
【0005】近年のようにデバイス構造が複雑化し、A
l系多層膜が高段差を有する基板上に形成されるように
なると、オーバーエッチング量も増大するので、かかる
Al系配線パターン17aの断面形状の劣化は配線の信
頼性を劣化させる大きな要因となる。Since the device structure has become complicated as in recent years,
When the l-based multilayer film is formed on a substrate having a high step, the amount of overetching also increases. Therefore, the deterioration of the cross-sectional shape of the Al-based wiring pattern 17a becomes a major factor that deteriorates the reliability of the wiring. ..
【0006】この異方性形状の劣化を防止するために、
従来から幾つかの対策が提案されている。その代表的な
ものとしては、(イ)オーバーエッチング時にエッチン
グ・ガスの流量を減少させる、(ロ)オーバーエッチン
グ時の入射イオン・エネルギーを高める、(ハ)オーバ
ーエッチング前にCHF3 を用いたプラズマ処理により
Al系配線パターンの表面をCFx ポリマー層で被覆す
る、等の方法が知られている。In order to prevent the deterioration of this anisotropic shape,
Several measures have been conventionally proposed. Typical examples are: (a) decrease the flow rate of etching gas during overetching, (b) increase incident ion energy during overetching, (c) plasma using CHF 3 before overetching. A method is known in which the surface of the Al-based wiring pattern is covered with a CF x polymer layer by treatment.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
対策をもってしても、オーバーエッチング時にAl系材
料層の異方性形状の劣化を効果的に防止するには至って
いないのが実情である。まず、上記(イ)のエッチング
・ガスの流量を減少させる方法では、当然のことながら
エッチング速度が低下してしまうため、必然的にオーバ
ーエッチング時間が長くなり、逆テーパー化を防止する
ことができない。However, the fact is that the conventional measures have not yet effectively prevented deterioration of the anisotropic shape of the Al-based material layer during overetching. First, in the method (a) of reducing the flow rate of the etching gas, the etching rate is naturally lowered, so that the over-etching time is inevitably lengthened and the reverse taper cannot be prevented. ..
【0008】上記(ロ)の入射イオン・エネルギーを高
める方法では、逆テーパー化は防止できるが、レジスト
選択性と下地選択性が劣化する。レジスト選択性の劣化
は、レジスト材料のフォワード・スパッタリングによる
パターン側壁面への付着物を増大させる。一方、下地選
択性の劣化は前出の図6(b)にも表現されているとお
りであり、SiO2 層間絶縁膜等のスパッタ除去、およ
びそのパターン側壁面への再付着を助長する。いずれの
場合も、再付着物は残留塩素を取り込みながら堆積する
ため、アフターコロージョンが促進され易くなるという
問題を生ずる。In the method (b) of increasing the incident ion energy, the reverse taper can be prevented, but the resist selectivity and the underlayer selectivity are deteriorated. Deterioration of the resist selectivity increases deposits on the pattern side wall surface due to forward sputtering of the resist material. On the other hand, the deterioration of the underlayer selectivity is as expressed in FIG. 6B, which promotes the removal of the SiO 2 interlayer insulating film and the like by sputtering and the reattachment of the SiO 2 interlayer insulating film to the pattern sidewall surface. In any case, the re-deposited matter is deposited while taking in residual chlorine, which causes a problem that after-corrosion is easily promoted.
【0009】上記(ハ)のCHF3 を用いてプラズマ処
理を行う方法は、第36回応用物理学関係連合講演会
(1989年春季年会)講演予稿集p.571,演題番
号1p−L−4、あるいは月刊セミコンダクターワール
ド1990年10月号,p.44等に報告されている。
この方法では、過剰ラジカルの側方攻撃をCFx ポリマ
ー層により遮断するので、異方性形状の維持にある程度
の効果は期待することができ、またアフターコロージョ
ン耐性も改善される。しかし、形成されるCFx ポリマ
ー層自身が比較的脆弱であるため、オーバーエッチング
量が増大するとやはり側壁保護効果が不足する虞れが大
きい。側壁保護効果はCFx ポリマー層を厚く形成すれ
ば強化することができるが、これではパーティクル汚染
が増大し、実用的なプロセスとはならない。The method of performing plasma treatment using CHF 3 described in (c) above is described in Proceedings of the 36th Joint Lecture on Applied Physics (Spring Annual Meeting 1989) p. 571, Abstract No. 1p-L-4, or Monthly Semiconductor World, October 1990, p. 44 etc.
In this method, the lateral attack of excessive radicals is blocked by the CF x polymer layer, so that some effect can be expected in maintaining the anisotropic shape, and the after-corrosion resistance is also improved. However, since the formed CF x polymer layer itself is relatively fragile, if the amount of overetching increases, the side wall protection effect may be insufficient again. The side wall protection effect can be enhanced by forming a thick CF x polymer layer, but this increases particle contamination and is not a practical process.
【0010】そこで本発明は、オーバーエッチング時に
も選択性の低下やパーティクル汚染の増大を招くことな
く異方性形状を維持することが可能なAl系材料層のド
ライエッチング方法を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a dry etching method for an Al-based material layer capable of maintaining an anisotropic shape without causing a decrease in selectivity and an increase in particle contamination even during overetching. And
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
であり、被エッチング基板上のAl系材料層を実質的に
その層厚分だけエッチングする工程と、フルオロカーボ
ン系化合物と一酸化炭素とを含む混合ガスを用いてプラ
ズマ処理を行うことにより被エッチング基板の全面を有
機ポリマー層で被覆する工程と、オーバーエッチングを
行う工程とを有することを特徴とする。The dry etching method of the present invention is proposed in order to achieve the above-mentioned object, and an Al-based material layer on a substrate to be etched is formed substantially by its layer thickness. Having a step of etching, a step of covering the entire surface of the substrate to be etched with an organic polymer layer by performing plasma treatment using a mixed gas containing a fluorocarbon compound and carbon monoxide, and a step of performing overetching Is characterized by.
【0012】[0012]
【作用】本発明のポイントは、有機ポリマー層を形成す
る際に、フルオロカーボン系化合物に加えて一酸化炭素
(CO)を添加してなる混合ガスを用いる点にある。上
記混合ガスがプラズマ放電条件下で生成する有機ポリマ
ーには、−CF2 −の繰り返し構造の他にカルボニル基
(>C=O)が含まれており、従来のCFx ポリマーに
比べて優れた化学的,物理的安定性を示すことが、近年
の研究で明らかとなっている。また、炭素−酸素不飽和
結合に起因する高い反応性が合成化学分野で広く利用さ
れていることから考えて、CO自身が有機ポリマーの重
合反応を促進している可能性もある。つまり、本発明で
形成される有機ポリマー層は、従来のCFx ポリマーが
改質されたか、あるいは重合度が増大されたか、さらに
あるいはその両方が達成されたものに相当し、ラジカル
の攻撃に対して優れた耐性を示す。The point of the present invention is that when the organic polymer layer is formed, a mixed gas obtained by adding carbon monoxide (CO) in addition to the fluorocarbon compound is used. Above the organic polymer mixed gas is generated in the plasma discharge conditions, -CF 2 - repeatedly in addition to the carbonyl group (> C = O) are included in the structure of, and superior to conventional CF x polymer Recent studies have shown that it exhibits chemical and physical stability. Further, considering that the high reactivity due to the carbon-oxygen unsaturated bond is widely used in the field of synthetic chemistry, it is possible that CO itself promotes the polymerization reaction of the organic polymer. That is, the organic polymer layer formed by the present invention corresponds to the one in which the conventional CF x polymer is modified, the degree of polymerization is increased, and / or both are achieved. And shows excellent resistance.
【0013】このように、強固な有機ポリマー層による
側壁保護が可能となれば、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るので、レジス
ト・マスクや下地の酸化膜に対する選択性が劣化する虞
れがない。したがって、本発明は、過剰なオーバーエッ
チングを要するプロセスにも対応することができる。し
かも、有機ポリマー層を厚膜化する必要がないので、パ
ーティクル汚染を低減することができる。また、このよ
うに優れた強度を有する有機ポリマー層はパッシベーシ
ョン性にも優れているため、オーバーエッチング前に被
エッチング基板の全面をかかる有機ポリマー層で被覆す
ることは、アフターコロージョンを抑制する観点からも
有効である。As described above, if the side wall can be protected by the strong organic polymer layer, the incident ion energy required for anisotropic processing can be reduced, so that the resist mask and the underlying oxide film can be selected. There is no risk of deterioration of the sex. Therefore, the present invention can be applied to a process that requires excessive overetching. Moreover, since it is not necessary to thicken the organic polymer layer, particle contamination can be reduced. Further, since the organic polymer layer having such excellent strength is also excellent in passivation property, covering the entire surface of the substrate to be etched with such an organic polymer layer before overetching is from the viewpoint of suppressing after-corrosion. Is also effective.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.
【0015】実施例1 本実施例は、バリヤメタル,Al−1%Si層,反射防
止膜からなるAl系多層膜をBCl3 /Cl2 混合ガス
を用いてジャストエッチングした後、CHF3 /CO混
合ガスを用いてプラズマ処理を行うことによりウェハ表
面を有機ポリマー層で被覆し、さらにBCl3 /Cl2
混合ガスを用いてオーバーエッチングを行った例であ
る。このプロセスを、図1ないし図5を参照しながら説
明する。Example 1 In this example, an Al-based multilayer film composed of a barrier metal, an Al-1% Si layer, and an antireflection film was just-etched using a BCl 3 / Cl 2 mixed gas, and then CHF 3 / CO mixed. The surface of the wafer is covered with an organic polymer layer by plasma treatment using gas, and further BCl 3 / Cl 2 is added.
In this example, overetching is performed using a mixed gas. This process will be described with reference to FIGS.
【0016】本実施例でエッチング・サンプルとして使
用したウェハは、図1に示されるように、SiO2 層間
絶縁膜1上に厚さ約0.03μmのTi層2と厚さ約
0.08μmのTiON層3からなるバリヤメタル4、
厚さ約0.4μmのAl−1%Si層5、厚さ約0.0
3μmのTiON反射防止膜6が順次積層されたAl系
多層膜7が形成され、さらに該Al系多層膜7上に所定
の形状にパターニングされた厚さ約1.0μmのレジス
ト・マスク8が形成されてなるものである。ここで、上
記レジスト・マスク8は、たとえばノボラック系ポジ型
フォトレジスト(東京応化工業社製,商品名TSMR−
V3)とg線ステッパを用いて約0.5μmのパターン
幅に形成されている。As shown in FIG. 1, the wafer used as an etching sample in this embodiment has a Ti layer 2 having a thickness of about 0.03 μm and a thickness of about 0.08 μm on the SiO 2 interlayer insulating film 1. Barrier metal 4 consisting of TiON layer 3,
Al-1% Si layer 5 having a thickness of about 0.4 μm, thickness of about 0.0
An Al-based multilayer film 7 in which a TiON antireflection film 6 having a thickness of 3 μm is sequentially laminated is formed, and a resist mask 8 having a thickness of about 1.0 μm which is patterned into a predetermined shape is further formed on the Al-based multilayer film 7. It has been done. Here, the resist mask 8 is, for example, a novolac-based positive photoresist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., trade name TSMR-).
V3) and a g-line stepper are used to form a pattern width of about 0.5 μm.
【0017】上記ウェハを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をジャストエッ
チングした。 BCl3 流量 60SCCM Cl2 流量 90SCCM ガス圧 2.1Pa(16mTor
r) マイクロ波パワー 850W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 60W(2MHz) この過程では、Cl* によるラジカル反応がB+ ,BC
lx + ,Clx + 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、図2に示されるように、異方性形状
を有するAl系配線パターン7aが形成された。なお、
図中、エッチング後に形成された各材料層のパターン
は、元の符号に添字aを付けて表してある。The above-mentioned wafer was set in an RF bias application type magnetic field microwave plasma etching apparatus, and as an example, the Al-based multilayer film 7 was just-etched under the following conditions. BCl 3 flow rate 60 SCCM Cl 2 flow rate 90 SCCM Gas pressure 2.1 Pa (16 mTorr
r) Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 60 W (2 MHz) In this process, the radical reaction by Cl * is B + , BC
Etching progressed by a mechanism assisted by ions such as l x + and Cl x + , and an Al-based wiring pattern 7a having an anisotropic shape was formed as shown in FIG. In addition,
In the drawing, the pattern of each material layer formed after etching is represented by adding the subscript a to the original code.
【0018】このジャストエッチングは、ウェハ上の大
部分において下地のSiO2 層間絶縁膜1が露出した時
点で終了させた。このときの下地選択比は、約8であっ
た。また、ウェハの一部には残渣7bが残存した。This just etching was terminated when the underlying SiO 2 interlayer insulating film 1 was exposed on most of the wafer. The base selection ratio at this time was about 8. The residue 7b remained on a part of the wafer.
【0019】次に、一例として下記の条件でプラズマ処
理を行った。 CHF3 流量 40SCCM CO流量 110SCCM ガス圧 4.0Pa(30mTor
r) マイクロ波パワー 850W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 0W ウェハ温度 −30℃ ここで、ウェハの冷却は、エッチング装置のウェハ載置
電極に内蔵された冷却配管に、装置外部に設置されるチ
ラーからエタノール冷媒を供給することにより行った。
このプラズマ処理の過程では、分子構造中に>C=O基
を含み、重合度の高い有機ポリマーがウェハの全面に堆
積し、図3に示されるように有機ポリマー層9が形成さ
れた。Next, as an example, plasma treatment was performed under the following conditions. CHF 3 flow rate 40 SCCM CO flow rate 110 SCCM Gas pressure 4.0 Pa (30 mTorr
r) Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 0 W Wafer temperature −30 ° C. Here, the wafer is cooled by cooling pipes built in the wafer mounting electrodes of the etching apparatus, which are installed outside the apparatus. It was performed by supplying an ethanol refrigerant from a chiller.
In the process of this plasma treatment, an organic polymer having a> C═O group in the molecular structure and having a high degree of polymerization was deposited on the entire surface of the wafer, and the organic polymer layer 9 was formed as shown in FIG.
【0020】なお、異なる種類の材料層が互いに接して
露出した状態のAl系配線パターン7aの側壁面がこの
ように有機ポリマー層9で被覆されることは、アフター
コロージョンの発生を抑制する上からも極めて有利であ
る。The side wall surface of the Al-based wiring pattern 7a in a state where different types of material layers are in contact with each other and exposed is covered with the organic polymer layer 9 in this manner in order to suppress the occurrence of after-corrosion. Is also extremely advantageous.
【0021】次に、一例として下記の条件で、上記残渣
7bを除去するためのオーバーエッチングを行った。 BCl3 流量 60SCCM Cl2 流量 90SCCM ガス圧 2.1Pa(16mTor
r) マイクロ波パワー 850W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 10W(2MHz) このオーバーエッチング工程では、イオンの垂直入射面
において有機ポリマー層9と残渣7bとが除去された。
このとき、パターン側壁部に残る有機ポリマー層9が側
壁保護膜9aとなり、ラジカル攻撃に対して優れた耐性
を発揮するために、RFバイアス・パワーをジャストエ
ッチング工程の1/6に低減させてもAl系配線パター
ン7aの異方性形状を維持することができた。また、低
バイアス化により、下地のSiO2 層間絶縁膜1に対す
る選択比も約15に向上した。Next, as an example, over-etching was performed under the following conditions to remove the residue 7b. BCl 3 flow rate 60 SCCM Cl 2 flow rate 90 SCCM Gas pressure 2.1 Pa (16 mTorr
r) Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 10 W (2 MHz) In this over-etching step, the organic polymer layer 9 and the residue 7b were removed at the ion normal incidence surface.
At this time, the organic polymer layer 9 remaining on the side wall of the pattern serves as the side wall protective film 9a and exhibits excellent resistance to radical attack. Therefore, even if the RF bias power is reduced to 1/6 of the just etching step. The anisotropic shape of the Al-based wiring pattern 7a could be maintained. Further, by lowering the bias, the selection ratio to the underlying SiO 2 interlayer insulating film 1 was also improved to about 15.
【0022】上記の側壁保護膜9aは、エッチング終了
後に通常のO2 プラズマ・アッシングを行うことによ
り、レジスト・マスク8と同時に除去された。この結
果、Al−1%Si層パターン5aが逆テーパー化する
ことなく、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。The above sidewall protection film 9a was removed at the same time as the resist mask 8 by performing ordinary O 2 plasma ashing after the etching was completed. As a result, the Al-1% Si layer pattern 5a was not inversely tapered, but the Al-based wiring pattern 7a having a good anisotropic shape was formed.
【0023】なお本実施例では、Al系多層膜7のエッ
チング工程では特にウェハ冷却を行っておらず、有機ポ
リマー層の形成工程ではウェハを−30℃に冷却してい
る。このように、ウェハ温度の異なる工程を連続して実
施する場合、ウェハ載置電極の温度設定が異なる2つの
エッチング・チャンバを高真空下に接続してなるマルチ
・チャンバ型の装置を利用すると、スループットを向上
させる観点から有利である。In this embodiment, the wafer is not particularly cooled in the step of etching the Al type multilayer film 7, but the wafer is cooled to -30 ° C. in the step of forming the organic polymer layer. In this way, in the case of continuously carrying out the steps having different wafer temperatures, when a multi-chamber type apparatus in which two etching chambers having different temperature settings of wafer mounting electrodes are connected under high vacuum, This is advantageous from the viewpoint of improving throughput.
【0024】実施例2 本実施例は、実施例1と同様にAl系多層膜のエッチン
グ例であるが、プラズマ処理をc−C4 F8 (オクタフ
ルオロシクロブタン)/CO混合ガスを用いて行った例
である。まず、前出の図1に示されるものと同じウェハ
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1と同じ条件でAl系多層膜7をジャストエ
ッチングした。Example 2 This example is an etching example of an Al-based multilayer film as in Example 1, but the plasma treatment is performed using a mixed gas of c-C 4 F 8 (octafluorocyclobutane) / CO. It is an example. First, the same wafer as that shown in FIG. 1 was set in a magnetic field microwave plasma etching apparatus, and the Al-based multilayer film 7 was just etched under the same conditions as in Example 1.
【0025】次に、一例として下記の条件によりプラズ
マ処理を行った。 c−C4 F8 流量 30SCCM CO流量 100SCCM H2 流量 20SCCM ガス圧 4.0Pa(30mTor
r) マイクロ波パワー 850W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 0W ウェハ温度 −30℃ c−C4 F8 にCOを添加するガス系は、本願出願人が
先に特願平3−280373号明細書においてシリコン
化合物系材料層用のエッチング・ガスとして提案したも
のであるが、本実施例ではこれを有機ポリマー層の形成
に利用するわけである。上記ガス系に添加されているH
2 は、過剰なF* を捕捉してガス系のC/F比(C原子
数とF原子数の比)を上昇させ、有機ポリマーの堆積を
促進することに寄与している。このプラズマ処理によ
り、前出の図3に示されるように、ウェハの全面は強固
な有機ポリマー層9により被覆された。Next, as an example, plasma treatment was performed under the following conditions. c-C 4 F 8 flow rate 30 SCCM CO flow rate 100 SCCM H 2 flow rate 20 SCCM gas pressure 4.0 Pa (30 mTorr)
r) Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 0 W Wafer temperature -30 ° C. The gas system in which CO is added to c-C 4 F 8 was previously filed by the applicant of the present application in Japanese Patent Application No. 3-280373. Although it was proposed as an etching gas for the silicon compound-based material layer in this document, this is utilized in the formation of the organic polymer layer in this embodiment. H added to the above gas system
2 contributes to trapping excess F * and increasing the C / F ratio (ratio of the number of C atoms and the number of F atoms) of the gas system to promote the deposition of the organic polymer. By this plasma treatment, as shown in FIG. 3 described above, the entire surface of the wafer was covered with the strong organic polymer layer 9.
【0026】さらに、実施例1と同じ条件でオーバーエ
ッチング、およびレジスト・アッシングを行い、図5に
示されるようなAl系配線パターン7aを完成した。Further, over-etching and resist ashing were performed under the same conditions as in Example 1 to complete an Al type wiring pattern 7a as shown in FIG.
【0027】以上、本発明を2つ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
ものではなく、たとえばAl系材料層のエッチングに使
用するエッチング・ガスには、冷却効果,スパッタリン
グ効果,希釈効果等を期待する意味でHe,Ar等の希
ガスが適宜添加されていても良い。また、有機ポリマー
層を形成するために使用されるフルオロカーボン系化合
物としては、CHF3 ,CH2 F2 ,CH3 F等のよう
に分子内にHを構成元素として有する炭素数1のフルオ
ロカーボンの他、分子内にHを構成元素として有する炭
素数2以上の高次フルオロカーボン、あるいは、Hを構
成元素として含まない炭素数2以上の高次フルオロカー
ボン等を使用することができる。ただし、Hを構成元素
として含まない炭素数2以上の高次フルオロカーボンを
使用する場合には、実施例2で上述したように、H2 等
の添加ガスを使用してガス系のC/F比をある程度上昇
させた方が、有機ポリマー層の形成を促進する上で望ま
しい。Although the present invention has been described above based on two embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, an etching gas used for etching an Al-based material layer can be used. In order to expect a cooling effect, a sputtering effect, a dilution effect, etc., a rare gas such as He or Ar may be appropriately added. As the fluorocarbon compounds used to form the organic polymer layer, another CHF 3, CH 2 F 2, CH 3 fluorocarbons having one carbon atom having H as an element in the molecule as F, etc. A high-order fluorocarbon having 2 or more carbon atoms having H as a constituent element in the molecule, or a high-order fluorocarbon having 2 or more carbon atoms not containing H as a constituent element can be used. However, in the case of using a higher order fluorocarbon having 2 or more carbon atoms that does not contain H as a constituent element, as described in Example 2, an additive gas such as H 2 is used and the C / F ratio of the gas system is It is desirable to raise the value to some extent in order to promote the formation of the organic polymer layer.
【0028】[0028]
【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系材料層のオーバーエッチングに先立ち、分
子構造内に>C=O基を含み、従来のCFx ポリマーよ
りも化学的,物理的安定性に優れた有機ポリマー層でA
l系配線パターンを被覆する。これにより、過剰なオー
バーエッチングを要するプロセスにおいても、比較的低
い入射イオン・エネルギー条件下にて高いレジスト選択
性および高い下地選択性を維持しながら高異方性加工を
行うことが可能となる。しかも、有機ポリマー層を厚膜
化する必要がないのでパーティクル汚染が低減でき、ま
たアフターコロージョン耐性も向上する。As is apparent from the above description, according to the present invention, prior to over-etching of the Al-based material layer, a> C═O group is contained in the molecular structure, and the chemical structure is higher than that of the conventional CF x polymer. A with an organic polymer layer with excellent physical stability
Cover the 1-system wiring pattern. As a result, even in a process that requires excessive overetching, highly anisotropic processing can be performed while maintaining high resist selectivity and high underlayer selectivity under relatively low incident ion / energy conditions. Moreover, since it is not necessary to increase the thickness of the organic polymer layer, particle contamination can be reduced and after-corrosion resistance is improved.
【0029】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好適である。Therefore, the present invention is extremely suitable for manufacturing a semiconductor device which is designed based on a fine design rule and which requires high integration, high performance and high reliability.
【図1】本発明を適用したプロセス例において、Al系
多層膜上にレジスト・マスクが形成された状態を示す概
略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a resist mask is formed on an Al-based multilayer film in a process example to which the present invention is applied.
【図2】図1のAl系多層膜がジャストエッチングさ
れ、異方性形状を有するAl系配線パターンが形成され
ると共に残渣が発生した状態を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the Al-based multilayer film of FIG. 1 is just-etched to form an Al-based wiring pattern having an anisotropic shape and a residue is generated.
【図3】図2のウェハの全面を被覆して有機ポリマー層
が形成された状態を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where an organic polymer layer is formed by covering the entire surface of the wafer of FIG.
【図4】オーバーエッチングにより図3の有機ポリマー
層の一部と残渣とが除去された状態を示す概略断面図で
ある。4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a part of the organic polymer layer of FIG. 3 and a residue are removed by overetching.
【図5】図4のレジスト・マスクと有機ポリマー層から
なる側壁保護膜とが除去された状態を示す概略断面図で
ある。5 is a schematic cross-sectional view showing a state where the resist mask and the side wall protective film made of an organic polymer layer in FIG. 4 are removed.
【図6】従来のAl系多層膜のドライエッチングにおけ
る問題点を説明するための概略断面図であり、(a)は
Al系多層膜がジャストエッチングされ、異方性形状を
有するAl系配線パターンが形成されると共に残渣が発
生した状態、(b)はオーバーエッチングによりAl−
1%Siパターンが逆テーパー化し、下地選択性も劣化
した状態をそれぞれ表す。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem in dry etching of a conventional Al-based multilayer film. FIG. 6A is an Al-based wiring pattern having an anisotropic shape by just-etching the Al-based multilayer film. Is formed and a residue is generated, (b) is Al-
The 1% Si pattern is inversely tapered and the underlayer selectivity is deteriorated.
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 5a・・・Al−1%Siパターン 6 ・・・TiON反射防止膜 7 ・・・Al系多層膜 7a・・・Al系配線パターン 7b・・・残渣 8 ・・・レジスト・マスク 9 ・・・有機ポリマー層 9a・・・側壁保護膜1 ... SiO 2 interlayer insulating film 2 ... Ti layer 3 ... TiON layer 4 ... barrier metal 5 ··· Al-1% Si layer 5a ··· Al-1% Si pattern 6 ... TiON antireflection film 7 ... Al-based multilayer film 7a ... Al-based wiring pattern 7b ... Residue 8 ... Resist mask 9 ... Organic polymer layer 9a ... Side wall protective film
Claims (1)
料層を実質的にその層厚分だけエッチングする工程と、 フルオロカーボン系化合物と一酸化炭素とを含む混合ガ
スを用いてプラズマ処理を行うことにより被エッチング
基板の全面を有機ポリマー層で被覆する工程と、 オーバーエッチングを行う工程とを有することを特徴と
するドライエッチング方法。1. A step of etching an aluminum-based material layer on a substrate to be etched substantially by the thickness of the layer, and a plasma treatment using a mixed gas containing a fluorocarbon compound and carbon monoxide. A dry etching method comprising: a step of covering the entire surface of an etching substrate with an organic polymer layer; and a step of performing overetching.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35678191A JPH05182937A (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Dry-etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35678191A JPH05182937A (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Dry-etching method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05182937A true JPH05182937A (en) | 1993-07-23 |
Family
ID=18450738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35678191A Withdrawn JPH05182937A (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Dry-etching method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05182937A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0786236A (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-31 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
US20150221557A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wiring structures and methods of forming the same |
KR20190077234A (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-03 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method of processing substrate |
US10461245B2 (en) | 2014-09-04 | 2019-10-29 | Toshiba Memory Corporation | Magnetic memory device and method of manufacturing the same |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP35678191A patent/JPH05182937A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0786236A (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-31 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
US20150221557A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wiring structures and methods of forming the same |
US10461245B2 (en) | 2014-09-04 | 2019-10-29 | Toshiba Memory Corporation | Magnetic memory device and method of manufacturing the same |
KR20190077234A (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-03 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method of processing substrate |
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