JP3344027B2 - 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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- JP3344027B2 JP3344027B2 JP23472393A JP23472393A JP3344027B2 JP 3344027 B2 JP3344027 B2 JP 3344027B2 JP 23472393 A JP23472393 A JP 23472393A JP 23472393 A JP23472393 A JP 23472393A JP 3344027 B2 JP3344027 B2 JP 3344027B2
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- film
- sion
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等の微
細加工分野において行われるドライエッチング方法に関
し、特に酸素を含有する反射防止膜とシリコン系材料層
との積層系を寸法変換差を発生させることなく異方的に
エッチングする方法に関する。
細加工分野において行われるドライエッチング方法に関
し、特に酸素を含有する反射防止膜とシリコン系材料層
との積層系を寸法変換差を発生させることなく異方的に
エッチングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化が加速度的に進行
するに伴い、その最小加工寸法も急速に縮小されてい
る。たとえば、現状で量産ラインに移行されている１６
ＭＤＲＡＭの最小加工寸法は約０．５μｍであるが、次
世代の６４ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍ以下（サブハー
フミクロン）、次々世代の２５６ＭＤＲＡＭでは０．２
５μｍ以下（クォーターミクロン）に縮小されるとみら
れている。
するに伴い、その最小加工寸法も急速に縮小されてい
る。たとえば、現状で量産ラインに移行されている１６
ＭＤＲＡＭの最小加工寸法は約０．５μｍであるが、次
世代の６４ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍ以下（サブハー
フミクロン）、次々世代の２５６ＭＤＲＡＭでは０．２
５μｍ以下（クォーターミクロン）に縮小されるとみら
れている。
【０００３】この微細化度は、マスク・パターンを形成
するフォトリソグラフィ技術に依存するといっても過言
ではない。現行の０．５μｍクラスの加工には、高圧水
銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５
ｎｍ）等の可視〜近紫外光源が用いられているが、０．
３５μｍ〜０．２５μｍ（ディープ・サブミクロン）ク
ラスでは、ＫｒＦエキシマ・レーザ光（波長２４８ｎ
ｍ）等の遠紫外光源が必要となる。
するフォトリソグラフィ技術に依存するといっても過言
ではない。現行の０．５μｍクラスの加工には、高圧水
銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５
ｎｍ）等の可視〜近紫外光源が用いられているが、０．
３５μｍ〜０．２５μｍ（ディープ・サブミクロン）ク
ラスでは、ＫｒＦエキシマ・レーザ光（波長２４８ｎ
ｍ）等の遠紫外光源が必要となる。
【０００４】ところが、エキシマ・レーザ光は単一波長
の光であるため、レジスト膜内における多重干渉により
定在波効果が発生し易くなっている。これにより、ウェ
ハ面の段差の上下でレジスト・パターンの寸法が変化し
たり、レジスト・パターン側壁面にひだ状の凹凸が形成
される等の問題が生じている。そこで、下地材料層から
の反射光を弱めるための反射防止膜が必須となる。
の光であるため、レジスト膜内における多重干渉により
定在波効果が発生し易くなっている。これにより、ウェ
ハ面の段差の上下でレジスト・パターンの寸法が変化し
たり、レジスト・パターン側壁面にひだ状の凹凸が形成
される等の問題が生じている。そこで、下地材料層から
の反射光を弱めるための反射防止膜が必須となる。
【０００５】反射防止膜の構成材料としては、従来から
アモルファス・シリコン、ＴｉＮ、ＴｉＯＮ等が多く用
いられてきたが、近年、ＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）
が遠紫外領域において良好な光学特性を有することが示
され、エキシマ・レーザ・リソグラフィへの適用が期待
されている。たとえば、Ｗ（タングステン）−ポリサイ
ド膜やＡｌ（アルミニウム）系材料膜の反射率をＳｉＯ
Ｎ膜で抑制した微細電極加工が、典型的なプロセスとな
る。
アモルファス・シリコン、ＴｉＮ、ＴｉＯＮ等が多く用
いられてきたが、近年、ＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）
が遠紫外領域において良好な光学特性を有することが示
され、エキシマ・レーザ・リソグラフィへの適用が期待
されている。たとえば、Ｗ（タングステン）−ポリサイ
ド膜やＡｌ（アルミニウム）系材料膜の反射率をＳｉＯ
Ｎ膜で抑制した微細電極加工が、典型的なプロセスとな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるフォ
トリソグラフィによりレジスト・マスクのパターニング
が終了した後には、次工程のエッチング工程において当
然、反射防止膜もエッチングされることとなる。このエ
ッチング中、ＳｉＯＮから放出される酸素系活性種によ
り、下地材料層の形状が生ずる虞れがあることが明らか
となってきた。この問題を、図９ないし図１１を参照し
ながら説明する。
トリソグラフィによりレジスト・マスクのパターニング
が終了した後には、次工程のエッチング工程において当
然、反射防止膜もエッチングされることとなる。このエ
ッチング中、ＳｉＯＮから放出される酸素系活性種によ
り、下地材料層の形状が生ずる虞れがあることが明らか
となってきた。この問題を、図９ないし図１１を参照し
ながら説明する。
【０００７】図９は、エッチング開始前のウェハの状態
を示している。ここでは、Ｓｉ基板２１上にゲート酸化
膜２２を介してＷ−ポリサイド膜２５およびＳｉＯＮ反
射防止膜２６が順次積層され、さらにその上に所定の形
状にパターニングされたレジスト・マスク２７が形成さ
れている。上記Ｗ−ポリサイド膜２５は、下層側から順
に、不純物を含有するポリシリコン層２３とＷＳｉ
x （タングステン・シリサイド）層２４とが順次積層さ
れたものである。
を示している。ここでは、Ｓｉ基板２１上にゲート酸化
膜２２を介してＷ−ポリサイド膜２５およびＳｉＯＮ反
射防止膜２６が順次積層され、さらにその上に所定の形
状にパターニングされたレジスト・マスク２７が形成さ
れている。上記Ｗ−ポリサイド膜２５は、下層側から順
に、不純物を含有するポリシリコン層２３とＷＳｉ
x （タングステン・シリサイド）層２４とが順次積層さ
れたものである。
【０００８】次に、上記ＳｉＯＮ反射防止膜２６を、Ｓ
ｉＯ2 系材料層のエッチングに通常用いられるフルオロ
カーボン系ガスを用いてエッチングする。このエッチン
グ過程では、プラズマ中から炭素系ポリマーが堆積する
が、ＳｉＯＮのエッチングではこの堆積が過剰となり易
い。これは、ＳｉＯＮの元素組成比がおおよそＳｉ：
Ｏ：Ｎ＝２：１：１であり、炭素系ポリマーの除去に寄
与するＯ原子数がＳｉＯ2 よりも少ないからである。こ
の結果、エッチング後のＳｉＯＮ反射防止膜１６ａの断
面形状は、図１０に示されるようにテーパー状となり、
そのパターン・エッジはレジスト・マスク２７のパター
ン・エッジよりも外側へ突出した状態となる。
ｉＯ2 系材料層のエッチングに通常用いられるフルオロ
カーボン系ガスを用いてエッチングする。このエッチン
グ過程では、プラズマ中から炭素系ポリマーが堆積する
が、ＳｉＯＮのエッチングではこの堆積が過剰となり易
い。これは、ＳｉＯＮの元素組成比がおおよそＳｉ：
Ｏ：Ｎ＝２：１：１であり、炭素系ポリマーの除去に寄
与するＯ原子数がＳｉＯ2 よりも少ないからである。こ
の結果、エッチング後のＳｉＯＮ反射防止膜１６ａの断
面形状は、図１０に示されるようにテーパー状となり、
そのパターン・エッジはレジスト・マスク２７のパター
ン・エッジよりも外側へ突出した状態となる。
【０００９】この状態のままＷ−ポリサイド膜２５をエ
ッチングすると、テーパー化により傾斜した上記ＳｉＯ
Ｎ反射防止膜２６ａの露出面上にイオンが入射し、Ｏ*
がスパッタアウトされる。このため、レジスト・マスク
２７に由来する炭素系ポリマーを側壁保護に利用しよう
としても、該炭素系ポリマーが直ちにＣＯx の形で除去
されてしまい、所望の側壁保護効果が得られなくなる。
この結果、図１１に示されるように、アンダカットを生
じたＷＳｉx 層２４ｂとポリシリコン層２３ｂからな
る、異方性形状の劣化したゲート電極２５ｂが形成され
てしまう。特に、上記エッチングにＣｌ2 ／Ｏ2 混合ガ
スが用いられている場合には、ＷＳｉx 層２４からＷが
ＷＣｌＯx の形で引き抜かれ易く、ＷＳｉx 層２４ｂに
おけるアンダカットが大きくなる。
ッチングすると、テーパー化により傾斜した上記ＳｉＯ
Ｎ反射防止膜２６ａの露出面上にイオンが入射し、Ｏ*
がスパッタアウトされる。このため、レジスト・マスク
２７に由来する炭素系ポリマーを側壁保護に利用しよう
としても、該炭素系ポリマーが直ちにＣＯx の形で除去
されてしまい、所望の側壁保護効果が得られなくなる。
この結果、図１１に示されるように、アンダカットを生
じたＷＳｉx 層２４ｂとポリシリコン層２３ｂからな
る、異方性形状の劣化したゲート電極２５ｂが形成され
てしまう。特に、上記エッチングにＣｌ2 ／Ｏ2 混合ガ
スが用いられている場合には、ＷＳｉx 層２４からＷが
ＷＣｌＯx の形で引き抜かれ易く、ＷＳｉx 層２４ｂに
おけるアンダカットが大きくなる。
【００１０】このように、ゲート電極の異方性形状が劣
化すると、配線抵抗が設計値から外れる他、ＬＤＤ構造
達成用のサイド・ウォールの形成が困難となる等の深刻
な問題が生ずる。
化すると、配線抵抗が設計値から外れる他、ＬＤＤ構造
達成用のサイド・ウォールの形成が困難となる等の深刻
な問題が生ずる。
【００１１】かかる形状劣化は、上述のＳｉＯＮ反射防
止膜に限らず、酸素を容易に放出し得る他の反射防止膜
を用いた場合にも、またＷ−ポリサイド膜２５のみなら
ずＡｌ系多層膜等の他の材料層をエッチングする場合に
も、同様に起こり得る現象である。そこで、本発明は酸
素を含有する反射防止膜と積層された積層膜系のエッチ
ングにおいて、該反射防止膜に由来する異方性の劣化を
防止する方法を提供することを目的とする。
止膜に限らず、酸素を容易に放出し得る他の反射防止膜
を用いた場合にも、またＷ−ポリサイド膜２５のみなら
ずＡｌ系多層膜等の他の材料層をエッチングする場合に
も、同様に起こり得る現象である。そこで、本発明は酸
素を含有する反射防止膜と積層された積層膜系のエッチ
ングにおいて、該反射防止膜に由来する異方性の劣化を
防止する方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、上述の目的を達するために提案されるもので
あり、酸素を含有する反射防止膜で表面を被覆されてな
る被エッチング材料層をレジスト・マスクを介してエッ
チングする際に、異方的なエッチング条件により前記反
射防止膜をドライエッチングする第１の工程と、希フッ
酸溶液処理を用いた等方的なエッチング条件により、前
記反射防止膜のパターン・エッジを少なくとも前記レジ
スト・マスクのパターン・エッジの垂直投影位置まで後
退させる第２の工程と、前記被エッチング材料層をドラ
イエッチングする第３の工程とを経るものである。
グ方法は、上述の目的を達するために提案されるもので
あり、酸素を含有する反射防止膜で表面を被覆されてな
る被エッチング材料層をレジスト・マスクを介してエッ
チングする際に、異方的なエッチング条件により前記反
射防止膜をドライエッチングする第１の工程と、希フッ
酸溶液処理を用いた等方的なエッチング条件により、前
記反射防止膜のパターン・エッジを少なくとも前記レジ
スト・マスクのパターン・エッジの垂直投影位置まで後
退させる第２の工程と、前記被エッチング材料層をドラ
イエッチングする第３の工程とを経るものである。
【００１３】ここで、上記被エッチング材料層とは、フ
ォトリソグラフィの解像度を向上させるために反射防止
膜を必要とする反射率の比較的高い材料層であり、典型
的にはＷ−ポリサイド膜、Ａｌ系多層膜等の配線材料層
である。また、上記等方的なエッチング条件とは、希フ
ッ酸溶液を用いたウェットエッチングにより達成するこ
とができる。
ォトリソグラフィの解像度を向上させるために反射防止
膜を必要とする反射率の比較的高い材料層であり、典型
的にはＷ−ポリサイド膜、Ａｌ系多層膜等の配線材料層
である。また、上記等方的なエッチング条件とは、希フ
ッ酸溶液を用いたウェットエッチングにより達成するこ
とができる。
【００１４】また、第２の工程において前記反射防止膜
を後退させた後のパターン・エッジの位置は、プラズマ
中のイオンの斜め入射成分に対するマージンを見込ん
で、レジスト・マスクのパターン・エッジの垂直投影位
置から若干内側に入り込んだ位置としても良い。ただ
し、あまり大きく内側へ後退させるとレジスト・マスク
と被エッチング材料層との間の隙間が大きくなり、ここ
からラジカルが侵入して該被エッチング材料層の異方性
形状をかえって劣化させることも考えられる。したがっ
て実用上は、少なくともレジスト・マスクのパターン・
エッジの垂直投影位置まで後退させておけば十分であ
る。
を後退させた後のパターン・エッジの位置は、プラズマ
中のイオンの斜め入射成分に対するマージンを見込ん
で、レジスト・マスクのパターン・エッジの垂直投影位
置から若干内側に入り込んだ位置としても良い。ただ
し、あまり大きく内側へ後退させるとレジスト・マスク
と被エッチング材料層との間の隙間が大きくなり、ここ
からラジカルが侵入して該被エッチング材料層の異方性
形状をかえって劣化させることも考えられる。したがっ
て実用上は、少なくともレジスト・マスクのパターン・
エッジの垂直投影位置まで後退させておけば十分であ
る。
【００１５】前記酸素を含有する反射防止膜の構成材料
としては、今後のエキシマ・レーザ・リソグラフィに対
応させる観点からＳｉＯＮ系材料が特に好適である。こ
のＳｉＯＮ系材料には、成膜時のガス組成に応じてＨが
含まれていても良い。ＳｉＯＮは、ＳｉＯx 系材料層の
エッチング用に通常広く用いられているフルオロカーボ
ン系化合物を含むエッチング・ガスを用いてエッチング
することができる。
としては、今後のエキシマ・レーザ・リソグラフィに対
応させる観点からＳｉＯＮ系材料が特に好適である。こ
のＳｉＯＮ系材料には、成膜時のガス組成に応じてＨが
含まれていても良い。ＳｉＯＮは、ＳｉＯx 系材料層の
エッチング用に通常広く用いられているフルオロカーボ
ン系化合物を含むエッチング・ガスを用いてエッチング
することができる。
【００１６】上記のエッチングにより生じたＳｉＯＮ系
反射防止膜のパターン・エッジは、希フッ酸溶液処理を
行うことにより後退させることができる。後退量は、こ
のときの処理時間にもとづいて決定することができる。
反射防止膜のパターン・エッジは、希フッ酸溶液処理を
行うことにより後退させることができる。後退量は、こ
のときの処理時間にもとづいて決定することができる。
【００１７】
【作用】本発明では、反射防止膜のエッチングを終了し
た時点で、反射防止膜のパターン・エッジを少なくとも
レジスト・マスクのパターン・エッジの垂直投影位置ま
で後退させるので、該反射防止膜へのイオンの垂直入射
が起こらなくなる。したがって、その下地の被エッチン
グ材料層をエッチングする際にも、反射防止膜からの酸
素系活性種の供給が起こらず、側壁保護膜の除去が防止
され、被エッチング材料層の異方性形状を維持すること
が可能となる。また、イオンの垂直入射範囲が本来のレ
ジスト・マスクのパターン幅で正確に規定されるように
なるので、寸法変換差の発生も防止できる。
た時点で、反射防止膜のパターン・エッジを少なくとも
レジスト・マスクのパターン・エッジの垂直投影位置ま
で後退させるので、該反射防止膜へのイオンの垂直入射
が起こらなくなる。したがって、その下地の被エッチン
グ材料層をエッチングする際にも、反射防止膜からの酸
素系活性種の供給が起こらず、側壁保護膜の除去が防止
され、被エッチング材料層の異方性形状を維持すること
が可能となる。また、イオンの垂直入射範囲が本来のレ
ジスト・マスクのパターン幅で正確に規定されるように
なるので、寸法変換差の発生も防止できる。
【００１８】特に、ＳｉＯＮ系材料からなる反射防止膜
をフルオロカーボン系化合物を含むエッチング・ガスを
用いてエッチングする場合、ＳｉＯＮのエッチング特性
がＳｉＯ2 とＳｉとの中間的なものであるために、その
断面形状がテーパーし易くなっている。したがって、上
述のようなパターン・エッジの後退は、反射防止膜への
イオンの垂直入射面を無くす意味で極めて有効である。
をフルオロカーボン系化合物を含むエッチング・ガスを
用いてエッチングする場合、ＳｉＯＮのエッチング特性
がＳｉＯ2 とＳｉとの中間的なものであるために、その
断面形状がテーパーし易くなっている。したがって、上
述のようなパターン・エッジの後退は、反射防止膜への
イオンの垂直入射面を無くす意味で極めて有効である。
【００１９】この後退処理を、希フッ酸溶液処理、すな
わちウェットエッチングにより行えば、等方的な化学反
応により反射防止膜を水平方向に浸触することができ、
しかも下地の被エッチング材料層にダメージを与えるこ
とがない。
わちウェットエッチングにより行えば、等方的な化学反
応により反射防止膜を水平方向に浸触することができ、
しかも下地の被エッチング材料層にダメージを与えるこ
とがない。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００２１】実施例１ 本実施例は、Ｗ−ポリサイド・ゲート電極加工におい
て、Ｗ−ポリサイド膜上のＳｉＯＮ反射防止膜をｃ−Ｃ
4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 混合ガスを用いてエッチングした
後、希フッ酸処理を行ってそのパターン・エッジを後退
させ、Ｃｌ2 ／Ｏ2混合ガスを用いてＷ−ポリサイド膜
をエッチングした例である。このプロセスを、図１ない
し図４を参照しながら説明する。
て、Ｗ−ポリサイド膜上のＳｉＯＮ反射防止膜をｃ−Ｃ
4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 混合ガスを用いてエッチングした
後、希フッ酸処理を行ってそのパターン・エッジを後退
させ、Ｃｌ2 ／Ｏ2混合ガスを用いてＷ−ポリサイド膜
をエッチングした例である。このプロセスを、図１ない
し図４を参照しながら説明する。
【００２２】図１に、本実施例でエッチング・サンプル
として用いたウェハの構成を示す。ここでは、Ｓｉ基板
１上に厚さ約１０ｎｍのゲート酸化膜２を介してＷ−ポ
リサイド膜５およびＳｉＯＮ反射防止膜６が順次積層さ
れ、さらにその上に所定の形状にパターニングされたレ
ジスト・マスク７が形成されている。ここで、上記Ｗ−
ポリサイド膜５は、下層側から順に、不純物を含有する
厚さ約１００ｎｍのポリシリコン層３と厚さ約１００ｎ
ｍのＷＳｉx 層４とが順次積層されたものである。ま
た、上記ＳｉＯＮ反射防止膜６は、プラズマＣＶＤ法に
より厚さ約３０ｎｍに堆積されている。さらに、上記レ
ジスト・マスク７は、ポジ型化学増幅系レジスト材料
（シプレー社製；商品名ＸＰ８８４３）とＫｒＦエキシ
マ・レーザ・ステッパを用い、厚さ約１μｍ，パターン
幅約０．２５μｍに形成されている。
として用いたウェハの構成を示す。ここでは、Ｓｉ基板
１上に厚さ約１０ｎｍのゲート酸化膜２を介してＷ−ポ
リサイド膜５およびＳｉＯＮ反射防止膜６が順次積層さ
れ、さらにその上に所定の形状にパターニングされたレ
ジスト・マスク７が形成されている。ここで、上記Ｗ−
ポリサイド膜５は、下層側から順に、不純物を含有する
厚さ約１００ｎｍのポリシリコン層３と厚さ約１００ｎ
ｍのＷＳｉx 層４とが順次積層されたものである。ま
た、上記ＳｉＯＮ反射防止膜６は、プラズマＣＶＤ法に
より厚さ約３０ｎｍに堆積されている。さらに、上記レ
ジスト・マスク７は、ポジ型化学増幅系レジスト材料
（シプレー社製；商品名ＸＰ８８４３）とＫｒＦエキシ
マ・レーザ・ステッパを用い、厚さ約１μｍ，パターン
幅約０．２５μｍに形成されている。
【００２３】このウェハをＳｉＯ2 加工用のＲＦバイア
ス印加型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ＳｉＯＮ反射防止膜
６をエッチングした。 ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 ５０ ＳＣＣＭ ＣＨＦ3 流量 ２０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．５ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ３００ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ載置電極温度 ０ ℃（アルコール系冷
媒使用） 上記条件は典型的なＳｉＯx 系材料層のエッチング条件
であり、ＳｉＯＮ反射防止膜６はＣＦx + のイオン・ア
シスト機構にもとづいてエッチングされる。しかし、Ｓ
ｉＯＮのＯ含量が少ないために図示されない炭素系ポリ
マーの堆積が過剰となり、得られたＳｉＯＮ反射防止膜
６ａの断面形状は図２に示されるようにテーパー化し
た。
ス印加型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ＳｉＯＮ反射防止膜
６をエッチングした。 ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 ５０ ＳＣＣＭ ＣＨＦ3 流量 ２０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．５ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ３００ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ載置電極温度 ０ ℃（アルコール系冷
媒使用） 上記条件は典型的なＳｉＯx 系材料層のエッチング条件
であり、ＳｉＯＮ反射防止膜６はＣＦx + のイオン・ア
シスト機構にもとづいてエッチングされる。しかし、Ｓ
ｉＯＮのＯ含量が少ないために図示されない炭素系ポリ
マーの堆積が過剰となり、得られたＳｉＯＮ反射防止膜
６ａの断面形状は図２に示されるようにテーパー化し
た。
【００２４】次に、上記ウェハを希フッ酸溶液（ＨＦ：
Ｈ2 Ｏ＝５：１００）に３０秒間浸漬した。これにより
ＳｉＯＮ反射防止膜６ａが水平方向に浸触され、図３に
示されるように、パターン・エッジがレジスト・マスク
７のパターン・エッジの垂直投影位置まで後退したＳｉ
ＯＮ反射防止膜６ｂが得られた。
Ｈ2 Ｏ＝５：１００）に３０秒間浸漬した。これにより
ＳｉＯＮ反射防止膜６ａが水平方向に浸触され、図３に
示されるように、パターン・エッジがレジスト・マスク
７のパターン・エッジの垂直投影位置まで後退したＳｉ
ＯＮ反射防止膜６ｂが得られた。
【００２５】次に、上記ウェハをゲート加工用の別の有
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Ｗ−ポリサイド膜５をエッ
チングした。 Ｃｌ2 流量 ７２ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 ８ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．４ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ４０ Ｗ（２ ＭＨｚ） ウェハ載置電極温度 ０ ℃（アルコール系冷
媒使用）
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Ｗ−ポリサイド膜５をエッ
チングした。 Ｃｌ2 流量 ７２ ＳＣＣＭ Ｏ2 流量 ８ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．４ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ４０ Ｗ（２ ＭＨｚ） ウェハ載置電極温度 ０ ℃（アルコール系冷
媒使用）
【００２６】このエッチング工程では、図４に示される
ように、Ｗ−ポリサイド膜５がＷＣｌＯx ，ＳｉＣｌx
等の形で除去される。このとき、レジスト・マスク７の
スパッタ生成物に由来して炭素系ポリマーからなる側壁
保護膜８が形成されるが、レジスト・マスク７に遮蔽さ
れたＳｉＯＮ反射防止膜６ｂからはもはやＯ* がスパッ
タアウトされないため、側壁保護膜８が除去されること
はない。したがって、レジスト・マスク７と同じパター
ン幅を有し、良好な異方性形状を有するゲート電極５ａ
を形成することができた。なお、図中、エッチング後の
各材料層は、元の符号に添字ａを付して示してある。
ように、Ｗ−ポリサイド膜５がＷＣｌＯx ，ＳｉＣｌx
等の形で除去される。このとき、レジスト・マスク７の
スパッタ生成物に由来して炭素系ポリマーからなる側壁
保護膜８が形成されるが、レジスト・マスク７に遮蔽さ
れたＳｉＯＮ反射防止膜６ｂからはもはやＯ* がスパッ
タアウトされないため、側壁保護膜８が除去されること
はない。したがって、レジスト・マスク７と同じパター
ン幅を有し、良好な異方性形状を有するゲート電極５ａ
を形成することができた。なお、図中、エッチング後の
各材料層は、元の符号に添字ａを付して示してある。
【００２７】この異方性形状は、約５０％のオーバーエ
ッチングを行った後にも維持することができた。
ッチングを行った後にも維持することができた。
【００２８】実施例２ 本実施例は、Ａｌ系配線加工において、Ａｌ系多層膜上
のＳｉＯＮ反射防止膜をｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 混合
ガスを用いてエッチングした後、希フッ酸処理を行って
そのパターン・エッジを後退させ、ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 混
合ガスを用いてＡｌ−１％Ｓｉ層およびバリヤメタルを
エッチングした例である。このプロセスを、図５ないし
図８を参照しながら説明する。
のＳｉＯＮ反射防止膜をｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 混合
ガスを用いてエッチングした後、希フッ酸処理を行って
そのパターン・エッジを後退させ、ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 混
合ガスを用いてＡｌ−１％Ｓｉ層およびバリヤメタルを
エッチングした例である。このプロセスを、図５ないし
図８を参照しながら説明する。
【００２９】まず、図５に示されるように、ＳｉＯ2 層
間絶縁膜１１上にバリヤメタル１４、Ａｌ−１％Ｓｉ層
１５、ＳｉＯＮ反射防止膜１６が順次積層されたＡｌ系
多層膜が形成され、さらにその上にレジスト・マスク１
７がパターニングされてなるウェハを用意した。ここ
で、上記バリヤメタル１４は、たとえば下層側から順に
Ｔｉ層１２とＴｉＯＮ層１３が順次積層されたものであ
る。
間絶縁膜１１上にバリヤメタル１４、Ａｌ−１％Ｓｉ層
１５、ＳｉＯＮ反射防止膜１６が順次積層されたＡｌ系
多層膜が形成され、さらにその上にレジスト・マスク１
７がパターニングされてなるウェハを用意した。ここ
で、上記バリヤメタル１４は、たとえば下層側から順に
Ｔｉ層１２とＴｉＯＮ層１３が順次積層されたものであ
る。
【００３０】次に、上記ＳｉＯＮ反射防止膜１６を実施
例１と同じ条件でエッチングし、図６に示されるような
テーパー化したＳｉＯＮ反射防止膜１６ａを得た。さら
に、実施例１と同じ条件で希フッ酸溶液処理を行い、図
７に示されるようにパターン・エッジの後退したＳｉＯ
Ｎ反射防止膜１６ｂを得た。
例１と同じ条件でエッチングし、図６に示されるような
テーパー化したＳｉＯＮ反射防止膜１６ａを得た。さら
に、実施例１と同じ条件で希フッ酸溶液処理を行い、図
７に示されるようにパターン・エッジの後退したＳｉＯ
Ｎ反射防止膜１６ｂを得た。
【００３１】次に、上記ウェハをＲＦバイアス印加型有
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−１％Ｓｉ層１５とバリヤ
メタル１４とをエッチングした。 ＢＣｌ3 流量 ６０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ９０ ＳＣＣＭ ガス圧 １．５ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ５０ Ｗ（２ ＭＨｚ） ウェハ載置電極温度 ３０ ℃（水冷）
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−１％Ｓｉ層１５とバリヤ
メタル１４とをエッチングした。 ＢＣｌ3 流量 ６０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ９０ ＳＣＣＭ ガス圧 １．５ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ５０ Ｗ（２ ＭＨｚ） ウェハ載置電極温度 ３０ ℃（水冷）
【００３２】上記のガス組成は、Ａｌエッチング用の標
準的な塩素系ガス組成である。このとき、レジスト・マ
スク１７に由来して炭素系ポリマーからなる側壁保護膜
１８が形成されるが、レジスト・マスク１７に遮蔽され
たＳｉＯＮ反射防止膜１６ｂからはもはやＯ* がスパッ
タアウトされないため、側壁保護膜１８が除去されるこ
とはない。したがって、レジスト・マスク１７と同じパ
ターン幅を有し、良好な異方性形状を有するＡｌ−１％
Ｓｉ層１５ａおよびバリヤメタル１４ａを形成すること
ができた。なお、図中、エッチング後の各材料層は、元
の符号に添字ａを付して示してある。
準的な塩素系ガス組成である。このとき、レジスト・マ
スク１７に由来して炭素系ポリマーからなる側壁保護膜
１８が形成されるが、レジスト・マスク１７に遮蔽され
たＳｉＯＮ反射防止膜１６ｂからはもはやＯ* がスパッ
タアウトされないため、側壁保護膜１８が除去されるこ
とはない。したがって、レジスト・マスク１７と同じパ
ターン幅を有し、良好な異方性形状を有するＡｌ−１％
Ｓｉ層１５ａおよびバリヤメタル１４ａを形成すること
ができた。なお、図中、エッチング後の各材料層は、元
の符号に添字ａを付して示してある。
【００３３】この異方性形状は、約５０％のオーバーエ
ッチングを行った後にも維持することができた。
ッチングを行った後にも維持することができた。
【００３４】以上、本発明を２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。サンプル・ウェハの構成、使用するエッ
チング装置、ドライエッチングおよびウェットエッチン
グの条件等の詳細が適宜変更可能であることは言うまで
もない。
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。サンプル・ウェハの構成、使用するエッ
チング装置、ドライエッチングおよびウェットエッチン
グの条件等の詳細が適宜変更可能であることは言うまで
もない。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では反射防止膜のパターン・エッジを少なくともレジ
スト・マスクのパターン・エッジの垂直投影位置まで後
退させた後に被エッチング材料層のエッチングを行うの
で、反射防止膜からの酸素系活性種の放出を抑制し、寸
法変換差を発生しない良好な異方性加工を行うことがで
きる。上記の後退処理は希フッ酸溶液処理により行われ
るので、高価な設備を必要とせず、またその後退量も自
己整合的に決定されるので、余分のリソグラフィ工程を
必要としない。したがって、本発明は既存の設備を用い
て安価に実施することができる。
明では反射防止膜のパターン・エッジを少なくともレジ
スト・マスクのパターン・エッジの垂直投影位置まで後
退させた後に被エッチング材料層のエッチングを行うの
で、反射防止膜からの酸素系活性種の放出を抑制し、寸
法変換差を発生しない良好な異方性加工を行うことがで
きる。上記の後退処理は希フッ酸溶液処理により行われ
るので、高価な設備を必要とせず、またその後退量も自
己整合的に決定されるので、余分のリソグラフィ工程を
必要としない。したがって、本発明は既存の設備を用い
て安価に実施することができる。
【００３６】本発明は特に、エキシマ・レーザ・リソグ
ラフィ用の反射防止膜として有望なＳｉＯＮを用いた次
世代以降の微細電極加工に典型的に適用することがで
き、その産業上の利用価値は著しく大きいものである。
ラフィ用の反射防止膜として有望なＳｉＯＮを用いた次
世代以降の微細電極加工に典型的に適用することがで
き、その産業上の利用価値は著しく大きいものである。
【図１】本発明を適用したＷ−ポリサイド・ゲート電極
加工において、エッチング前のウェハの状態を示す模式
的断面図である。
加工において、エッチング前のウェハの状態を示す模式
的断面図である。
【図２】図１のＳｉＯＮ反射防止膜をエッチングした状
態を示す模式的断面図である。
態を示す模式的断面図である。
【図３】図２のＳｉＯＮ反射防止膜の希フッ酸溶液処理
を行ってそのパターン・エッジを後退させた状態を示す
模式的断面図である。
を行ってそのパターン・エッジを後退させた状態を示す
模式的断面図である。
【図４】図３のＷ−ポリサイド膜を異方性エッチングし
てゲート電極を形成した状態を示す模式的断面図であ
る。
てゲート電極を形成した状態を示す模式的断面図であ
る。
【図５】本発明を適用したＡｌ系配線加工において、エ
ッチング前のウェハの状態を示す模式的断面図である。
ッチング前のウェハの状態を示す模式的断面図である。
【図６】図５のＳｉＯＮ反射防止膜をエッチングした状
態を示す模式的断面図である。
態を示す模式的断面図である。
【図７】図６のＳｉＯＮ反射防止膜の希フッ酸溶液処理
を行ってそのパターン・エッジを後退させた状態を示す
模式的断面図である。
を行ってそのパターン・エッジを後退させた状態を示す
模式的断面図である。
【図８】図７のＡｌ−１％Ｓｉ層およびバリヤメタルを
異方性エッチングしてＡｌ系配線パターンを形成した状
態を示す模式的断面図である。
異方性エッチングしてＡｌ系配線パターンを形成した状
態を示す模式的断面図である。
【図９】従来のＷ−ポリサイド・ゲート電極加工におい
て、エッチング前のウェハの状態を示す模式的断面図で
ある。
て、エッチング前のウェハの状態を示す模式的断面図で
ある。
【図１０】図９のＳｉＯＮ反射防止膜がエッチングされ
た状態を示す模式的断面図である。
た状態を示す模式的断面図である。
【図１１】図１０のレジスト・マスクからＯ* がスパッ
タアウトされ、ゲート電極の異方性形状が劣化した状態
を示す模式的断面図である。
タアウトされ、ゲート電極の異方性形状が劣化した状態
を示す模式的断面図である。
５ ・・・Ｗ−ポリサイド膜 ６，１６ ・・・ＳｉＯＮ反射防止膜 ６ａ，１６ａ・・・（テーパー化した）ＳｉＯＮ反射防
止膜 ６ｂ，１６ｂ・・・（後退された）ＳｉＯＮ反射防止膜 ７，１７ ・・・レジスト・マスク ８，１８ ・・・側壁保護膜 １４ ・・・バリヤメタル １５ ・・・Ａｌ−１％Ｓｉ層
止膜 ６ｂ，１６ｂ・・・（後退された）ＳｉＯＮ反射防止膜 ７，１７ ・・・レジスト・マスク ８，１８ ・・・側壁保護膜 １４ ・・・バリヤメタル １５ ・・・Ａｌ−１％Ｓｉ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/027
Claims (3)
- 【請求項１】 酸素を含有する反射防止膜で表面を被覆
されてなる被エッチング材料層をレジスト・マスクを介
してエッチングするドライエッチング方法において、異方的なエッチング条件により 前記反射防止膜をドライ
エッチングする第１の工程と、希フッ酸溶液処理を用いた 等方的なエッチング条件によ
り、前記反射防止膜のパターン・エッジを少なくとも前
記レジスト・マスクのパターン・エッジの垂直投影位置
まで後退させる第２の工程と、 前記被エッチング材料層をドライエッチングする第３の
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。 - 【請求項２】 前記酸素を含有する反射防止膜はＳｉＯ
Ｎ系材料からな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】 前記第１の工程では、前記反射防止膜を
フルオロカーボン系化合物を含むエッチング・ガスを用
いてドライエッチングすることを特徴とする請求項２記
載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23472393A JP3344027B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23472393A JP3344027B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794476A JPH0794476A (ja) | 1995-04-07 |
| JP3344027B2 true JP3344027B2 (ja) | 2002-11-11 |
Family
ID=16975368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23472393A Expired - Fee Related JP3344027B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3344027B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NZ210501A (en) * | 1983-12-13 | 1991-08-27 | Kirin Amgen Inc | Erythropoietin produced by procaryotic or eucaryotic expression of an exogenous dna sequence |
| JP2015176997A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 株式会社東芝 | 金属配線の形成方法 |
-
1993
- 1993-09-21 JP JP23472393A patent/JP3344027B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0794476A (ja) | 1995-04-07 |
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