JPH0864580A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0864580A JPH0864580A JP19888094A JP19888094A JPH0864580A JP H0864580 A JPH0864580 A JP H0864580A JP 19888094 A JP19888094 A JP 19888094A JP 19888094 A JP19888094 A JP 19888094A JP H0864580 A JPH0864580 A JP H0864580A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａｌ系金属等の金属配線上の層間絶縁膜に接
続孔を開口する場合に、下地金属配線のスパッタ再付着
によるアルミクラウンを防止する。 【構成】 金属配線１上に反射防止膜２を形成してお
き、金属配線１のパターニング時の本来の反射防止機能
とともに、接続孔５開口時のエッチングストッパとして
用いる。反射防止膜２の露出部分は、ダウンフロープラ
ズマにより除去する。 【効果】 ダウンフロープラズマのイオンエネルギは小
さいので、露出した金属配線がスパッタされることはな
い。深さの異なる接続孔を同時に開口する場合に効果が
大きい。ダウンフロープラズマで、レジストマスク４を
同時にアッシングすることも可能である。
続孔を開口する場合に、下地金属配線のスパッタ再付着
によるアルミクラウンを防止する。 【構成】 金属配線１上に反射防止膜２を形成してお
き、金属配線１のパターニング時の本来の反射防止機能
とともに、接続孔５開口時のエッチングストッパとして
用いる。反射防止膜２の露出部分は、ダウンフロープラ
ズマにより除去する。 【効果】 ダウンフロープラズマのイオンエネルギは小
さいので、露出した金属配線がスパッタされることはな
い。深さの異なる接続孔を同時に開口する場合に効果が
大きい。ダウンフロープラズマで、レジストマスク４を
同時にアッシングすることも可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、さらに詳しくは、金属配線に臨む微細な接続孔
を、層間絶縁膜に開口する工程を有する半導体装置の製
造方法に関する。
関し、さらに詳しくは、金属配線に臨む微細な接続孔
を、層間絶縁膜に開口する工程を有する半導体装置の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置のデザインルール
がハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微
細化し、かつ多層配線構造が多用されるに伴い、フォト
リソグラフィやドライエッチング等の微細加工技術に対
する要求は一段と厳しさを増している。これは、コンタ
クトホールやヴァイアホール等の接続孔の開口プロセス
においても例外ではない。ことに近年においては、ＣＭ
Ｐ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ）を始めとするグローバル平坦化プロセスの
導入により、層間絶縁膜の表面が平坦化されており、し
たがって層間絶縁膜の厚さが場所により違うことから、
深さの異なる接続孔を同時に開口するプロセスが多用さ
れる。
がハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微
細化し、かつ多層配線構造が多用されるに伴い、フォト
リソグラフィやドライエッチング等の微細加工技術に対
する要求は一段と厳しさを増している。これは、コンタ
クトホールやヴァイアホール等の接続孔の開口プロセス
においても例外ではない。ことに近年においては、ＣＭ
Ｐ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ）を始めとするグローバル平坦化プロセスの
導入により、層間絶縁膜の表面が平坦化されており、し
たがって層間絶縁膜の厚さが場所により違うことから、
深さの異なる接続孔を同時に開口するプロセスが多用さ
れる。
【０００３】かかる深さの異なる接続孔の同時開口プロ
セスにおいては、浅い接続孔はエッチングの早期に開口
が完了し、引き続き深い接続孔を開口することとなるた
め、浅い接続孔での過剰なオーバーエッチングは避けら
れない。殊にＡｌ系金属からなる下層金属配線に臨む接
続孔の開口においては、オーバーエッチングによる下層
金属配線のスパッタ再付着物が、層間絶縁膜やレジスト
マスクの側面に形成され、レジストマスク剥離後にも残
渣として残留する。
セスにおいては、浅い接続孔はエッチングの早期に開口
が完了し、引き続き深い接続孔を開口することとなるた
め、浅い接続孔での過剰なオーバーエッチングは避けら
れない。殊にＡｌ系金属からなる下層金属配線に臨む接
続孔の開口においては、オーバーエッチングによる下層
金属配線のスパッタ再付着物が、層間絶縁膜やレジスト
マスクの側面に形成され、レジストマスク剥離後にも残
渣として残留する。
【０００４】この問題を図３（ａ）〜（ｄ）を参照して
説明する。まず図３（ａ）に示すように、Ａｌ系金属等
からなる金属配線１上に層間絶縁膜３を形成し、さらに
接続孔開口用のレジストマスク４を形成する。つぎに図
３（ｂ）に示すように、金属配線１に臨む接続孔５を開
口する。この接続孔５は、被エッチング基板内における
複数の接続孔のうち、浅い接続孔を想定して示してい
る。引き続き、図示しない深い接続孔の開口工程を継続
すると、浅い接続孔５は例えば１００％を超える過剰な
オーバーエッチングに曝されることになり、接続孔５底
部に露出している金属配線１表面はイオン衝撃によりス
パッタされ、スパッタ再付着物６が接続孔５およびレジ
ストマスク４の側面に付着する。この状態を図３（ｃ）
に示す。
説明する。まず図３（ａ）に示すように、Ａｌ系金属等
からなる金属配線１上に層間絶縁膜３を形成し、さらに
接続孔開口用のレジストマスク４を形成する。つぎに図
３（ｂ）に示すように、金属配線１に臨む接続孔５を開
口する。この接続孔５は、被エッチング基板内における
複数の接続孔のうち、浅い接続孔を想定して示してい
る。引き続き、図示しない深い接続孔の開口工程を継続
すると、浅い接続孔５は例えば１００％を超える過剰な
オーバーエッチングに曝されることになり、接続孔５底
部に露出している金属配線１表面はイオン衝撃によりス
パッタされ、スパッタ再付着物６が接続孔５およびレジ
ストマスク４の側面に付着する。この状態を図３（ｃ）
に示す。
【０００５】レジストマスク４をアッシングないしは剥
離すると、スパッタ再付着物６が接続孔５から突出した
形で残留する。このスパッタ再付着物６は、ＳＥＭで観
察すると王冠のように見えることから、アルミクラウン
と呼称される。スパッタ再付着物６が残留したままコン
タクトプラグや上層配線を形成すると、上層配線層等の
ステップカバレッジを悪化する。
離すると、スパッタ再付着物６が接続孔５から突出した
形で残留する。このスパッタ再付着物６は、ＳＥＭで観
察すると王冠のように見えることから、アルミクラウン
と呼称される。スパッタ再付着物６が残留したままコン
タクトプラグや上層配線を形成すると、上層配線層等の
ステップカバレッジを悪化する。
【０００６】スパッタ再付着物６はＡｌ系金属を主体と
するものであるので、Ｃｌ系ガスにより除去できるが、
同時に金属配線１もエッチングされ、アフターコロージ
ョンの発生も懸念される。また、ブラシ・スクラバやス
ピンプロセッサ等の物理的方法によるスパッタ再付着物
６の除去も可能であるが、パーティクル汚染の虞れや、
プロセスの複雑化の問題が残る。これら従来技術の問題
点は、特に開口径が０．５μｍ以下の微細接続孔を有す
る半導体装置においては、デバイスの信頼性を低下し、
許容しがたいものであった。
するものであるので、Ｃｌ系ガスにより除去できるが、
同時に金属配線１もエッチングされ、アフターコロージ
ョンの発生も懸念される。また、ブラシ・スクラバやス
ピンプロセッサ等の物理的方法によるスパッタ再付着物
６の除去も可能であるが、パーティクル汚染の虞れや、
プロセスの複雑化の問題が残る。これら従来技術の問題
点は、特に開口径が０．５μｍ以下の微細接続孔を有す
る半導体装置においては、デバイスの信頼性を低下し、
許容しがたいものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上記問
題点を解決することであり、金属配線に臨む接続孔を開
口する際に、過剰なオーバーエッチングを行ってもアル
ミクラウンを始めとするスパッタ再付着物を形成するこ
とのない半導体装置の製造方法を提供することである。
題点を解決することであり、金属配線に臨む接続孔を開
口する際に、過剰なオーバーエッチングを行ってもアル
ミクラウンを始めとするスパッタ再付着物を形成するこ
とのない半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００８】本発明の別の課題は、深さの異なる複数の
微細な接続孔を同時に開口する場合に、金属配線に臨む
浅い接続孔において、アルミクラウンを始めとするスパ
ッタ再付着物を形成することのない半導体装置の製造方
法を提供することである。
微細な接続孔を同時に開口する場合に、金属配線に臨む
浅い接続孔において、アルミクラウンを始めとするスパ
ッタ再付着物を形成することのない半導体装置の製造方
法を提供することである。
【０００９】本発明のさらに別の課題は、金属配線に臨
む微細な接続孔開口工程において、アルミクラウンを始
めとするスパッタ再付着物に起因する、上層配線のステ
ップカバレッジの低下、アフターコロージョン、さらに
はプロセスの複雑化によるスループットの悪化等の問題
点を解消する半導体装置の製造方法を提供することであ
る。本発明の上記以外の課題は、本願明細書および添付
図面の説明により明らかにされる。
む微細な接続孔開口工程において、アルミクラウンを始
めとするスパッタ再付着物に起因する、上層配線のステ
ップカバレッジの低下、アフターコロージョン、さらに
はプロセスの複雑化によるスループットの悪化等の問題
点を解消する半導体装置の製造方法を提供することであ
る。本発明の上記以外の課題は、本願明細書および添付
図面の説明により明らかにされる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
上述の課題を解決するために提案するものであり、反射
防止膜を有する金属配線上の層間絶縁膜に、この金属配
線に臨む接続孔を開口する工程を含む半導体装置の製造
方法において、この接続孔の開口工程は、反射防止膜を
エッチングストッパとして前記層間絶縁膜をエッチング
する第１の工程と、ダウンフロープラズマにより、この
反射防止膜をエッチングする第２の工程を含むことを特
徴とするものである。第２の工程においては、反射防止
膜のエッチングと同時にレジストマスクをアッシング除
去することが可能なことも、本発明の特徴の一つであ
る。
上述の課題を解決するために提案するものであり、反射
防止膜を有する金属配線上の層間絶縁膜に、この金属配
線に臨む接続孔を開口する工程を含む半導体装置の製造
方法において、この接続孔の開口工程は、反射防止膜を
エッチングストッパとして前記層間絶縁膜をエッチング
する第１の工程と、ダウンフロープラズマにより、この
反射防止膜をエッチングする第２の工程を含むことを特
徴とするものである。第２の工程においては、反射防止
膜のエッチングと同時にレジストマスクをアッシング除
去することが可能なことも、本発明の特徴の一つであ
る。
【００１１】本発明で用いる層間絶縁膜としてはＳｉＯ
2 系材料層、すなわちＳｉＯ2 、またはＰＳＧ、ＢＳ
Ｇ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ等を用いることができる。また
金属配線上に形成する反射防止膜としては、ＴｉＯＮ、
ＳｉＯＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、ａ−ＳｉあるいはＳｉＣ等
を用いることができる。
2 系材料層、すなわちＳｉＯ2 、またはＰＳＧ、ＢＳ
Ｇ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ等を用いることができる。また
金属配線上に形成する反射防止膜としては、ＴｉＯＮ、
ＳｉＯＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、ａ−ＳｉあるいはＳｉＣ等
を用いることができる。
【００１２】本発明の接続孔開口工程は、同一被エッチ
ング基板上の、深さの異なる接続孔を同時に開口する工
程に用いて効果が大きい。また同様に、０．５μｍ以下
の開口径を有する接続孔の開口工程に用いて効果が大き
い。
ング基板上の、深さの異なる接続孔を同時に開口する工
程に用いて効果が大きい。また同様に、０．５μｍ以下
の開口径を有する接続孔の開口工程に用いて効果が大き
い。
【００１３】
【作用】本発明のポイントは、金属配線パターン形成用
のレジスト露光時の反射防止膜を金属配線上に設けると
ともに、この反射防止膜を接続孔開口時のエッチングス
トッパとして用い、その後ダウンフローエッチング装置
により反射防止膜をエッチング除去する点にある。
のレジスト露光時の反射防止膜を金属配線上に設けると
ともに、この反射防止膜を接続孔開口時のエッチングス
トッパとして用い、その後ダウンフローエッチング装置
により反射防止膜をエッチング除去する点にある。
【００１４】周知のように、ＳｉＯ2 を始めとする酸化
シリコン系層間絶縁膜のイオン性のメインエッチャント
であるＣＦx + は、ＳｉＯ2 の表面でＣ−Ｏ結合を形成
し、Ｓｉ−Ｏ結合を弱めたり切断することにより、ラジ
カル性のメインエッチャント（Ｆ* ）による反応をアシ
ストし、蒸気圧の高い反応生成物であるＳｉＦ4 やＣ
Ｏ、ＣＯ2 を脱離してエッチングが進行する。一方、Ｓ
ｉ−Ｏ結合がない、あるいはＳｉ−Ｏ結合が少ない上述
した各反射防止膜上では、ＣＦx + はそれ自身がプラズ
マ重合してＣＦ系ポリマを堆積し、エッチングが停止す
る。
シリコン系層間絶縁膜のイオン性のメインエッチャント
であるＣＦx + は、ＳｉＯ2 の表面でＣ−Ｏ結合を形成
し、Ｓｉ−Ｏ結合を弱めたり切断することにより、ラジ
カル性のメインエッチャント（Ｆ* ）による反応をアシ
ストし、蒸気圧の高い反応生成物であるＳｉＦ4 やＣ
Ｏ、ＣＯ2 を脱離してエッチングが進行する。一方、Ｓ
ｉ−Ｏ結合がない、あるいはＳｉ−Ｏ結合が少ない上述
した各反射防止膜上では、ＣＦx + はそれ自身がプラズ
マ重合してＣＦ系ポリマを堆積し、エッチングが停止す
る。
【００１５】反射防止膜をエッチングする第２の工程で
は、ダウンフロープラズマによる入射イオンエネルギは
小さく、高々２０ｅＶ程度なので、下層の金属配線をス
パッタすることはない。この際のダウンフロープラズマ
ソースとして、Ｆ系ガスと酸化性ガスの混合ガスを用い
れば、反射防止膜のエッチングと同時に、堆積したＣＦ
系ポリマの除去はもとより、レジストマスクをも同時に
アッシング除去できるので、スループットの高いプロセ
スとなる。
は、ダウンフロープラズマによる入射イオンエネルギは
小さく、高々２０ｅＶ程度なので、下層の金属配線をス
パッタすることはない。この際のダウンフロープラズマ
ソースとして、Ｆ系ガスと酸化性ガスの混合ガスを用い
れば、反射防止膜のエッチングと同時に、堆積したＣＦ
系ポリマの除去はもとより、レジストマスクをも同時に
アッシング除去できるので、スループットの高いプロセ
スとなる。
【００１６】反射防止膜として、ＴｉＯＮ等のＴｉ系材
料を用いる場合には、蒸気圧の高い反応生成物としてＴ
ｉのオキシフッ化物であるＴｉＯx Ｆy を形成してエッ
チングする必要があるが、この目的のためには上述した
Ｆ系ガスと酸化性ガスの混合ガスによるダウンフロープ
ラズマは好都合である。
料を用いる場合には、蒸気圧の高い反応生成物としてＴ
ｉのオキシフッ化物であるＴｉＯx Ｆy を形成してエッ
チングする必要があるが、この目的のためには上述した
Ｆ系ガスと酸化性ガスの混合ガスによるダウンフロープ
ラズマは好都合である。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき、図面を
参照して説明する。なお以下の各実施例で用いたエッチ
ング装置は、基板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチ
ング装置と、ダウンフロープラズマエッチング装置がゲ
ートバルブを介して連接され、両エッチング装置間を被
エッチング基板の搬送が可能なものである。層間絶縁膜
のエッチングに用いる基板バイアス印加型ＥＣＲプラズ
マエッチング装置は、この型に限定されることなく、平
行平板型ＲＩＥ装置やマグネトロンＲＩＥ装置等であっ
てもよい。
参照して説明する。なお以下の各実施例で用いたエッチ
ング装置は、基板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチ
ング装置と、ダウンフロープラズマエッチング装置がゲ
ートバルブを介して連接され、両エッチング装置間を被
エッチング基板の搬送が可能なものである。層間絶縁膜
のエッチングに用いる基板バイアス印加型ＥＣＲプラズ
マエッチング装置は、この型に限定されることなく、平
行平板型ＲＩＥ装置やマグネトロンＲＩＥ装置等であっ
てもよい。
【００１８】実施例１ 本実施例は反射防止膜としてＴｉＯＮを有する金属配線
上の層間絶縁膜に、この金属配線に臨む接続孔を開口し
た例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明
する。なお同図では、従来技術の説明で参照した図３
（ａ）〜（ｄ）と同様の構成部分には、同じ符号を付す
ものとする。
上の層間絶縁膜に、この金属配線に臨む接続孔を開口し
た例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明
する。なお同図では、従来技術の説明で参照した図３
（ａ）〜（ｄ）と同様の構成部分には、同じ符号を付す
ものとする。
【００１９】まずＴｉＯＮからなる反射防止膜２を上面
に有するＡｌ−１％Ｓｉ等のＡｌ系金属からなる金属配
線１上に、ＳｉＯ2 からなる層間絶縁膜３を形成し、こ
の金属配線１に臨む接続孔開口用のレジストマスク４を
形成する。レジストマスク４は例えば０．３５μｍの開
口径を有し、化学増幅型レジストとエキシマレーザリソ
グラフィにより形成したものである。また反射防止膜２
は、金属配線１をパターニングするためのレジストマス
ク（図示せず）を形成する際に、金属配線層からの露光
光の反射を防止するためのものである。層間絶縁膜３
は、ＣＭＰにより平坦化されており、その厚さは下地の
構造に対応して例えば０．５μｍから１．０μｍの間に
分布している。図１（ａ）に示す接続孔形成予定部分
は、層間絶縁膜３の厚さは、０．５μｍと薄い部分を想
定している。
に有するＡｌ−１％Ｓｉ等のＡｌ系金属からなる金属配
線１上に、ＳｉＯ2 からなる層間絶縁膜３を形成し、こ
の金属配線１に臨む接続孔開口用のレジストマスク４を
形成する。レジストマスク４は例えば０．３５μｍの開
口径を有し、化学増幅型レジストとエキシマレーザリソ
グラフィにより形成したものである。また反射防止膜２
は、金属配線１をパターニングするためのレジストマス
ク（図示せず）を形成する際に、金属配線層からの露光
光の反射を防止するためのものである。層間絶縁膜３
は、ＣＭＰにより平坦化されており、その厚さは下地の
構造に対応して例えば０．５μｍから１．０μｍの間に
分布している。図１（ａ）に示す接続孔形成予定部分
は、層間絶縁膜３の厚さは、０．５μｍと薄い部分を想
定している。
【００２０】図１（ａ）に示す被エッチング基板を、基
板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板
ステージに載置し、一例として下記条件により層間絶縁
膜３のエッチングをおこなった。 Ｃ4 Ｆ8 ４５ ｓｃｃｍ ＣＨ2 Ｆ2 ５ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 基板温度 ０ ℃ 本エッチング工程では、堆積性のガスであるＣＨ2 Ｆ2
を添加したこともあり、被エッチング基板上にＣＦ系な
いしはＣＨＦ系ポリマを堆積しながらエッチングが進行
する。これらの堆積物は、イオン入射方向に垂直な面で
は直ちにスパッタアウト、あるいはイオン衝撃を受ける
下地ＳｉＯ2 から酸素の供給を受けて酸化され除去され
るが、イオン入射方向に平行なパターン側面では残留し
て側壁保護膜（図示せず）を形成し、異方性エッチング
が進行する。
板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板
ステージに載置し、一例として下記条件により層間絶縁
膜３のエッチングをおこなった。 Ｃ4 Ｆ8 ４５ ｓｃｃｍ ＣＨ2 Ｆ2 ５ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 基板温度 ０ ℃ 本エッチング工程では、堆積性のガスであるＣＨ2 Ｆ2
を添加したこともあり、被エッチング基板上にＣＦ系な
いしはＣＨＦ系ポリマを堆積しながらエッチングが進行
する。これらの堆積物は、イオン入射方向に垂直な面で
は直ちにスパッタアウト、あるいはイオン衝撃を受ける
下地ＳｉＯ2 から酸素の供給を受けて酸化され除去され
るが、イオン入射方向に平行なパターン側面では残留し
て側壁保護膜（図示せず）を形成し、異方性エッチング
が進行する。
【００２１】エッチングが進行し、反射防止膜２表面が
露出されると、この面からの酸素の供給は少ないので堆
積が優勢となり、ＣＦ系ないしはＣＨＦ系ポリマが堆積
してエッチングは停止する。この状態を図１（ｂ）に示
す。
露出されると、この面からの酸素の供給は少ないので堆
積が優勢となり、ＣＦ系ないしはＣＨＦ系ポリマが堆積
してエッチングは停止する。この状態を図１（ｂ）に示
す。
【００２２】他方、層間絶縁膜３の厚い領域の接続孔開
口部分は、まだ反射防止膜２は露出しておらず、エッチ
ングは続行される。このため先に露出した浅い層間絶縁
膜３領域の反射防止膜２は、イオン衝撃を継続して受け
る。しかし堆積したポリマおよびこの下の反射防止膜の
存在により、金属配線１が直接イオン衝撃を受けること
はないので、１００％を超えるオーバーエッチングをお
こなっても金属配線１のスパッタ再付着は発生しない。
口部分は、まだ反射防止膜２は露出しておらず、エッチ
ングは続行される。このため先に露出した浅い層間絶縁
膜３領域の反射防止膜２は、イオン衝撃を継続して受け
る。しかし堆積したポリマおよびこの下の反射防止膜の
存在により、金属配線１が直接イオン衝撃を受けること
はないので、１００％を超えるオーバーエッチングをお
こなっても金属配線１のスパッタ再付着は発生しない。
【００２３】続く第２の工程では、被エッチング基板を
ダウンフロープラズマエッチング装置に搬送し、一例と
して下記条件で反射防止膜２の露出部分を除去した。 Ｃ4 Ｆ8 ２０ ｓｃｃｍ Ｏ2 ３０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） 基板温度 １００ ℃ 本エッチング工程では、まず反射防止膜表面や側面に堆
積したＣＦ系ないしはＣＨＦ系ポリマは酸化除去され、
つぎにＴｉＯＮからなる反射防止膜２は、基板加熱の効
果もありオキシフッ化物を形成して容易に除去され、接
続孔５が完成する。この状態を図１（ｃ）に示す。
ダウンフロープラズマエッチング装置に搬送し、一例と
して下記条件で反射防止膜２の露出部分を除去した。 Ｃ4 Ｆ8 ２０ ｓｃｃｍ Ｏ2 ３０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） 基板温度 １００ ℃ 本エッチング工程では、まず反射防止膜表面や側面に堆
積したＣＦ系ないしはＣＨＦ系ポリマは酸化除去され、
つぎにＴｉＯＮからなる反射防止膜２は、基板加熱の効
果もありオキシフッ化物を形成して容易に除去され、接
続孔５が完成する。この状態を図１（ｃ）に示す。
【００２４】接続孔５底部に露出した金属配線１は、ダ
ウンフロープラズマに曝されることになるが、イオンエ
ネルギが２０ｅＶ以下であるのでスパッタされることは
ない。
ウンフロープラズマに曝されることになるが、イオンエ
ネルギが２０ｅＶ以下であるのでスパッタされることは
ない。
【００２５】本実施例においては、金属配線上の反射防
止膜をエッチングストッパとして用い、この反射防止膜
は第２の工程においてダウンフロープラズマで除去する
ようにしたので、金属配線表面がスパッタを受けること
ない。したがって、深さの異なる複数の接続孔を同時に
開口する場合にも、アルミクラウンが発生することはな
い。
止膜をエッチングストッパとして用い、この反射防止膜
は第２の工程においてダウンフロープラズマで除去する
ようにしたので、金属配線表面がスパッタを受けること
ない。したがって、深さの異なる複数の接続孔を同時に
開口する場合にも、アルミクラウンが発生することはな
い。
【００２６】実施例２ 本実施例は、反射防止膜としてＳｉＯＮ有する金属配線
上の層間絶縁膜に、この金属配線に臨む接続孔を開口し
た例であり、これを図２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明
する。
上の層間絶縁膜に、この金属配線に臨む接続孔を開口し
た例であり、これを図２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明
する。
【００２７】まずＳｉＯＮからなる反射防止膜２を上面
に有するＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ等のＡｌ系金属
からなる金属配線１上に、ＳｉＯ2 からなる層間絶縁膜
３を形成し、この金属配線１に臨む接続孔開口用のレジ
ストマスク４を形成する。レジストマスク４は例えば
０．３５μｍの開口径を有し、化学増幅型レジストとエ
キシマレーザリソグラフィにより形成したものである。
また反射防止膜２は、金属配線１をパターニングするた
めのレジストマスク（図示せず）を形成する際に、金属
配線層からの露光光の反射を防止するためのものであ
る。層間絶縁膜３は、ＣＭＰにより平坦化されており、
その厚さは下地の構造に対応して例えば０．５μｍから
１．０μｍの間に分布している。図１（ａ）に示す接続
孔形成予定部分は、層間絶縁膜３の厚さは、０．５μｍ
と薄い部分を想定している。
に有するＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ等のＡｌ系金属
からなる金属配線１上に、ＳｉＯ2 からなる層間絶縁膜
３を形成し、この金属配線１に臨む接続孔開口用のレジ
ストマスク４を形成する。レジストマスク４は例えば
０．３５μｍの開口径を有し、化学増幅型レジストとエ
キシマレーザリソグラフィにより形成したものである。
また反射防止膜２は、金属配線１をパターニングするた
めのレジストマスク（図示せず）を形成する際に、金属
配線層からの露光光の反射を防止するためのものであ
る。層間絶縁膜３は、ＣＭＰにより平坦化されており、
その厚さは下地の構造に対応して例えば０．５μｍから
１．０μｍの間に分布している。図１（ａ）に示す接続
孔形成予定部分は、層間絶縁膜３の厚さは、０．５μｍ
と薄い部分を想定している。
【００２８】図１（ａ）に示す被エッチング基板を、基
板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板
ステージに載置し、一例として下記条件により層間絶縁
膜３のエッチングをおこなった。 Ｃ4 Ｆ8 ４５ ｓｃｃｍ ＣＨ2 Ｆ2 ５ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 基板温度 ０ ℃ 本エッチング工程におけるエッチング機構は前実施例と
同じである。
板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板
ステージに載置し、一例として下記条件により層間絶縁
膜３のエッチングをおこなった。 Ｃ4 Ｆ8 ４５ ｓｃｃｍ ＣＨ2 Ｆ2 ５ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアスパワー ２００ Ｗ（８００ｋＨｚ） 基板温度 ０ ℃ 本エッチング工程におけるエッチング機構は前実施例と
同じである。
【００２９】エッチングが進行し、反射防止膜２表面が
露出されるとこの面からの酸素の供給は少ないので堆積
が優勢となり、ＣＦ系ないしはＣＨＦ系ポリマが堆積し
てエッチングは停止する。この状態を図２（ｂ）に示
す。
露出されるとこの面からの酸素の供給は少ないので堆積
が優勢となり、ＣＦ系ないしはＣＨＦ系ポリマが堆積し
てエッチングは停止する。この状態を図２（ｂ）に示
す。
【００３０】他方、層間絶縁膜３の厚い領域の接続孔開
口部分は、まだ反射防止膜２は露出しておらず、エッチ
ングは続行される。このため先に露出した浅い層間絶縁
膜３領域の反射防止膜２はイオン衝撃を継続して受け
る。しかし堆積したポリマおよびこの下の反射防止膜の
存在により、金属配線１が直接イオン衝撃を受けること
はないので、１００％を超えるオーバーエッチングをお
こなっても金属配線１のスパッタ再付着は発生しない。
口部分は、まだ反射防止膜２は露出しておらず、エッチ
ングは続行される。このため先に露出した浅い層間絶縁
膜３領域の反射防止膜２はイオン衝撃を継続して受け
る。しかし堆積したポリマおよびこの下の反射防止膜の
存在により、金属配線１が直接イオン衝撃を受けること
はないので、１００％を超えるオーバーエッチングをお
こなっても金属配線１のスパッタ再付着は発生しない。
【００３１】続く第２の工程では、被エッチング基板を
ダウンフロープラズマエッチング装置に搬送し、一例と
して下記条件で反射防止膜２の露出部分を除去した。 Ｃ4 Ｆ8 ２０ ｓｃｃｍ Ｏ2 ８０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） 基板温度 １００ ℃ 本エッチング工程では、まず反射防止膜表面や側面に堆
積したＣＦ系ないしはＣＨＦ系ポリマは酸化除去され、
つぎにＳｉＯＮからなる反射防止膜２は、基板加熱の効
果もあり容易に除去され、接続孔５が完成する。また上
記ダウンフロープラズマエッチング条件は、Ｏ2 濃度が
実施例１における場合より高く、レジストマスク４のア
ッシングも同時に進行して除去される。この状態を図２
（ｃ）に示す。
ダウンフロープラズマエッチング装置に搬送し、一例と
して下記条件で反射防止膜２の露出部分を除去した。 Ｃ4 Ｆ8 ２０ ｓｃｃｍ Ｏ2 ８０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３ Ｐａ マイクロ波パワー １０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） 基板温度 １００ ℃ 本エッチング工程では、まず反射防止膜表面や側面に堆
積したＣＦ系ないしはＣＨＦ系ポリマは酸化除去され、
つぎにＳｉＯＮからなる反射防止膜２は、基板加熱の効
果もあり容易に除去され、接続孔５が完成する。また上
記ダウンフロープラズマエッチング条件は、Ｏ2 濃度が
実施例１における場合より高く、レジストマスク４のア
ッシングも同時に進行して除去される。この状態を図２
（ｃ）に示す。
【００３２】接続孔５底部に露出した金属配線１はダウ
ンフロープラズマに曝されることになるが、イオンエネ
ルギが２０ｅＶ以下であるのでスパッタされることはな
い。
ンフロープラズマに曝されることになるが、イオンエネ
ルギが２０ｅＶ以下であるのでスパッタされることはな
い。
【００３３】本実施例においては、金属配線上のＳｉＯ
Ｎからなる反射防止膜をエッチングストッパとして用
い、この反射防止膜は第２の工程においてダウンフロー
プラズマで除去するようにしたので、金属配線表面がス
パッタを受けることない。したがって、深さの異なる複
数の接続孔を同時に開口する場合にも、アルミクラウン
が発生することはない。またレジストアッシングを同時
に行うので、スループットの高いプロセスが可能とな
る。
Ｎからなる反射防止膜をエッチングストッパとして用
い、この反射防止膜は第２の工程においてダウンフロー
プラズマで除去するようにしたので、金属配線表面がス
パッタを受けることない。したがって、深さの異なる複
数の接続孔を同時に開口する場合にも、アルミクラウン
が発生することはない。またレジストアッシングを同時
に行うので、スループットの高いプロセスが可能とな
る。
【００３４】以上、本発明を２例の実施例をもって説明
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
【００３５】例えば、反射防止膜の材料としてＴｉＯＮ
およびＳｉＯＮを選んだが、これに限らずＴｉＮ、Ｓｉ
Ｎ、ａ−ＳｉやＳｉＣ等ＳｉＯ2 系層間絶縁膜との選択
比がとれる任意の反射防止材料を選んでよい。
およびＳｉＯＮを選んだが、これに限らずＴｉＮ、Ｓｉ
Ｎ、ａ−ＳｉやＳｉＣ等ＳｉＯ2 系層間絶縁膜との選択
比がとれる任意の反射防止材料を選んでよい。
【００３６】層間絶縁膜の材料としてＳｉＯ2 を例示し
たが、不純物を含むＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧやＡｓＳ
Ｇ等を用いてもよい。これらのシリケートガラスの場合
には、成膜後のリフロー処理による平坦化によって、接
続孔形成部分の層間絶縁膜の厚さが異なる場合が多く、
Ａｌ系金属以外の金属配線の場合には本発明を好適に応
用することが出来る。ＳＯＧ等の無機系塗布絶縁膜を用
いる積層された層間絶縁膜の場合も、同様に本発明の利
用価値は大きい。
たが、不純物を含むＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧやＡｓＳ
Ｇ等を用いてもよい。これらのシリケートガラスの場合
には、成膜後のリフロー処理による平坦化によって、接
続孔形成部分の層間絶縁膜の厚さが異なる場合が多く、
Ａｌ系金属以外の金属配線の場合には本発明を好適に応
用することが出来る。ＳＯＧ等の無機系塗布絶縁膜を用
いる積層された層間絶縁膜の場合も、同様に本発明の利
用価値は大きい。
【００３７】金属配線としてＡｌ−１％ＳｉやＡｌ−１
％Ｓｉ−０．５％Ｃｕを例示したが、純Ａｌや、他のＡ
ｌ系合金もアルミクラウンを形成しやすいものである。
Ｗ等の高融点金属上にＡｌ系金属が積層された金属配線
も同様である。Ａｌ系金属層以外に、ＣｕやＡｕ等スパ
ッタされやすい金属配線への応用も可能である。
％Ｓｉ−０．５％Ｃｕを例示したが、純Ａｌや、他のＡ
ｌ系合金もアルミクラウンを形成しやすいものである。
Ｗ等の高融点金属上にＡｌ系金属が積層された金属配線
も同様である。Ａｌ系金属層以外に、ＣｕやＡｕ等スパ
ッタされやすい金属配線への応用も可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の採用により金属配線上の層間絶縁膜にこの金属配線に
臨む接続孔を開口する際に、過剰なオーバーエッチング
を施してもスパッタ再付着によるアルミクラウン等の発
生を防止することが可能となった。
の採用により金属配線上の層間絶縁膜にこの金属配線に
臨む接続孔を開口する際に、過剰なオーバーエッチング
を施してもスパッタ再付着によるアルミクラウン等の発
生を防止することが可能となった。
【００３９】とりわけ、近年の高集積化された半導体装
置において、グローバル平坦化された層間絶縁膜に、深
さの異なる複数の微細な接続孔を形成する場合には、上
記効果は大きなものである。従来は、発生してしまった
アルミクラウン等を、後処理のウェットプロセスで除去
していたが、これに伴うアフターコロージョンやパーテ
ィクルレベルの低下の懸念もない。
置において、グローバル平坦化された層間絶縁膜に、深
さの異なる複数の微細な接続孔を形成する場合には、上
記効果は大きなものである。従来は、発生してしまった
アルミクラウン等を、後処理のウェットプロセスで除去
していたが、これに伴うアフターコロージョンやパーテ
ィクルレベルの低下の懸念もない。
【００４０】上記効果により、本発明がディープ・サブ
ミクロンクラスの微細なデザインルールに基づくコンタ
クトホールやビアホール等の接続孔エッチング工程を有
する半導体装置の製造方法に寄与するところは大きい。
ミクロンクラスの微細なデザインルールに基づくコンタ
クトホールやビアホール等の接続孔エッチング工程を有
する半導体装置の製造方法に寄与するところは大きい。
【図１】本発明を適用した実施例１をその工程順に説明
する概略断面図であり、（ａ）は反射防止膜を有する金
属配線上に層間絶縁膜とレジストマスクを形成した状
態、（ｂ）は層間絶縁膜をエッチングして反射防止膜上
でエッチングが停止した状態、（ｃ）は反射防止膜をダ
ウンフロープラズマで除去して接続孔が完成した状態で
ある。
する概略断面図であり、（ａ）は反射防止膜を有する金
属配線上に層間絶縁膜とレジストマスクを形成した状
態、（ｂ）は層間絶縁膜をエッチングして反射防止膜上
でエッチングが停止した状態、（ｃ）は反射防止膜をダ
ウンフロープラズマで除去して接続孔が完成した状態で
ある。
【図２】本発明を適用した実施例２をその工程順に説明
する概略断面図であり、（ａ）は反射防止膜を有する金
属配線上に層間絶縁膜とレジストマスクを形成した状
態、（ｂ）は層間絶縁膜をエッチングして反射防止膜上
でエッチングが停止した状態、（ｃ）は反射防止膜とレ
ジストマスクをダウンフロープラズマで同時に除去して
接続孔が完成した状態である。
する概略断面図であり、（ａ）は反射防止膜を有する金
属配線上に層間絶縁膜とレジストマスクを形成した状
態、（ｂ）は層間絶縁膜をエッチングして反射防止膜上
でエッチングが停止した状態、（ｃ）は反射防止膜とレ
ジストマスクをダウンフロープラズマで同時に除去して
接続孔が完成した状態である。
【図３】従来の接続孔開口工程をその工程順に説明する
概略断面図であり、（ａ）は金属配線上に層間絶縁膜と
レジストマスクを形成した状態、（ｂ）は層間絶縁膜を
エッチングして金属配線が露出した状態、（ｃ）はオー
バーエッチングによりスパッタ再付着物が形成された状
態、（ｄ）はレジストマスクを除去してスパッタ再付着
物が層間絶縁膜表面から突出した状態である。
概略断面図であり、（ａ）は金属配線上に層間絶縁膜と
レジストマスクを形成した状態、（ｂ）は層間絶縁膜を
エッチングして金属配線が露出した状態、（ｃ）はオー
バーエッチングによりスパッタ再付着物が形成された状
態、（ｄ）はレジストマスクを除去してスパッタ再付着
物が層間絶縁膜表面から突出した状態である。
１ 金属配線 ２ 反射防止膜 ３ 層間絶縁膜 ４ レジストマスク ５ 接続孔 ６ スパッタ再付着物
Claims (4)
- 【請求項１】 反射防止膜を有する金属配線上の層間絶
縁膜に、該金属配線に臨む接続孔を開口する工程を含む
半導体装置の製造方法において、 該接続孔の開口工程は、 前記反射防止膜をエッチングストッパとして前記層間絶
縁膜をエッチングする第１の工程と、 ダウンフロープラズマにより、前記反射防止膜をエッチ
ングする第２の工程を含むことを特徴とする、半導体装
置の製造方法。 - 【請求項２】 第２の工程において、Ｆ系ガスと酸化性
ガスを含むダウンフロープラズマにより、反射防止膜の
エッチングと同時にレジストマスクをアッシングするこ
とを特徴とする、請求項１記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 接続孔を開口する工程は、同一被エッチ
ング基板上の、深さの異なる接続孔を同時に開口する工
程であることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項４】 接続孔の開口径は、０．５μｍ以下であ
ることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19888094A JP3371170B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19888094A JP3371170B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0864580A true JPH0864580A (ja) | 1996-03-08 |
| JP3371170B2 JP3371170B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=16398464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19888094A Expired - Fee Related JP3371170B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371170B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11354644A (ja) * | 1998-05-11 | 1999-12-24 | Motorola Inc | 集積回路の製造方法 |
| JP2003051443A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-02-21 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の微細パターン形成方法 |
| JP2006344749A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2012023384A (ja) * | 1999-05-03 | 2012-02-02 | Imec | ＳｉＣの除去法 |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP19888094A patent/JP3371170B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11354644A (ja) * | 1998-05-11 | 1999-12-24 | Motorola Inc | 集積回路の製造方法 |
| JP2012023384A (ja) * | 1999-05-03 | 2012-02-02 | Imec | ＳｉＣの除去法 |
| JP2003051443A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-02-21 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の微細パターン形成方法 |
| JP2006344749A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP4515333B2 (ja) * | 2005-06-08 | 2010-07-28 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3371170B2 (ja) | 2003-01-27 |
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