JP2638447B2 - 微細配線形成装置 - Google Patents
微細配線形成装置Info
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- JP2638447B2 JP2638447B2 JP5292319A JP29231993A JP2638447B2 JP 2638447 B2 JP2638447 B2 JP 2638447B2 JP 5292319 A JP5292319 A JP 5292319A JP 29231993 A JP29231993 A JP 29231993A JP 2638447 B2 JP2638447 B2 JP 2638447B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩにおける微細配
線形成装置に関し、特に低温でかつＬＳＩ作製に充分な
異方性エッチングを実現し銅の微細配線を形成する微細
配線形成装置に関する。
線形成装置に関し、特に低温でかつＬＳＩ作製に充分な
異方性エッチングを実現し銅の微細配線を形成する微細
配線形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩの配線材料として一般にＡ
ｌが用いらている。しかし、配線が微細になるに従い、
Ａｌではストレスマイグレーションおよびエレクトロマ
イグレーション耐性が悪く問題となっている。さらに、
半導体装置の高速化に伴い配線遅延の問題が大きくな
り、より抵抗の低い材料を配線として使用することが強
く要求されている。
ｌが用いらている。しかし、配線が微細になるに従い、
Ａｌではストレスマイグレーションおよびエレクトロマ
イグレーション耐性が悪く問題となっている。さらに、
半導体装置の高速化に伴い配線遅延の問題が大きくな
り、より抵抗の低い材料を配線として使用することが強
く要求されている。
【０００３】このような要求に対して銅を配線材料とし
て用いることが検討されている。しかしながら、周知の
ようにＡｌなど微細加工しているドライエッチング法で
は、銅のハロゲン化物が基板表面から離脱しないためエ
ッチングが進行しない欠点がある。これは、銅ハロゲン
化物の平衡蒸気圧がＡｌ等のそれと比較し著しく低いこ
とと、イオンアシストの効果があまり無いことに起因す
る。その結果、室温程度でＣｌ2 プラズマガスに晒す
と、銅表面にＣｕＣｌ2 等が形成されるだけでエッチン
グは進行しない。
て用いることが検討されている。しかしながら、周知の
ようにＡｌなど微細加工しているドライエッチング法で
は、銅のハロゲン化物が基板表面から離脱しないためエ
ッチングが進行しない欠点がある。これは、銅ハロゲン
化物の平衡蒸気圧がＡｌ等のそれと比較し著しく低いこ
とと、イオンアシストの効果があまり無いことに起因す
る。その結果、室温程度でＣｌ2 プラズマガスに晒す
と、銅表面にＣｕＣｌ2 等が形成されるだけでエッチン
グは進行しない。
【０００４】一方、エッチング進行を促すために、基板
温度を例えば２５０°Ｃと高めることが考えられるが、
この方法であると、基板温度が高いため、エッチング中
に銅配線中に容易に塩素が残留する。その結果、空気中
の水分等と反応しコロージョンと呼ばれる配線腐食をも
たらし信頼性を低下させる。
温度を例えば２５０°Ｃと高めることが考えられるが、
この方法であると、基板温度が高いため、エッチング中
に銅配線中に容易に塩素が残留する。その結果、空気中
の水分等と反応しコロージョンと呼ばれる配線腐食をも
たらし信頼性を低下させる。
【０００５】この対策として従来、この塩素系ガスを用
いるドライエッチングにおいては、基板表面に赤外線ラ
ンプで赤外光を照射し、銅表面に形成された塩化銅に赤
外光を吸収させ、塩化銅を銅表面から離脱させ、コロー
ジョンの問題を回避するとともに低温でエッチングを促
進させていた。
いるドライエッチングにおいては、基板表面に赤外線ラ
ンプで赤外光を照射し、銅表面に形成された塩化銅に赤
外光を吸収させ、塩化銅を銅表面から離脱させ、コロー
ジョンの問題を回避するとともに低温でエッチングを促
進させていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た赤外光を基板表面に照射させる装置では、繰返してエ
ッチングするにつれて、エッチング生成物である塩化銅
が赤外光導入窓に堆積し、導入窓を透過する赤外光強度
が低下する。このため、次第にエッチング条件が変化し
エッチングの再現性を劣化させる問題がある。従って、
再現性良く銅の加工を行なうためには、頻繁に導入窓の
クリーニングを必要とし、このため装置の稼働率をも低
下させるという問題がある。
た赤外光を基板表面に照射させる装置では、繰返してエ
ッチングするにつれて、エッチング生成物である塩化銅
が赤外光導入窓に堆積し、導入窓を透過する赤外光強度
が低下する。このため、次第にエッチング条件が変化し
エッチングの再現性を劣化させる問題がある。従って、
再現性良く銅の加工を行なうためには、頻繁に導入窓の
クリーニングを必要とし、このため装置の稼働率をも低
下させるという問題がある。
【０００７】従って、本発明の目的は、導入窓にエッチ
ング生成物の堆積を抑制し稼働率を低下させることなく
再現性良く基板表面の銅の加工を行なうことのできる微
細配線形成装置を提供することである。
ング生成物の堆積を抑制し稼働率を低下させることなく
再現性良く基板表面の銅の加工を行なうことのできる微
細配線形成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、銅膜が施され
た半導体基板を収納するチャンバーと、このチャンバ一
に塩素系ガスを導入しプラズマの物理化学的反応を起さ
せる手段と、該半導体基板に光導入窓を介して光を照射
する赤外線ランプと、該光導入窓を加熱する加熱手段と
を備え、前記加熱手段が、前記光導入窓に短くとも可視
領域の光を吸収する膜を形成し、該赤外線ランプからの
光を前記膜に吸収させて、前記光導入窓を加熱するもの
であることを特徴とする微細配線形成装置である。
た半導体基板を収納するチャンバーと、このチャンバ一
に塩素系ガスを導入しプラズマの物理化学的反応を起さ
せる手段と、該半導体基板に光導入窓を介して光を照射
する赤外線ランプと、該光導入窓を加熱する加熱手段と
を備え、前記加熱手段が、前記光導入窓に短くとも可視
領域の光を吸収する膜を形成し、該赤外線ランプからの
光を前記膜に吸収させて、前記光導入窓を加熱するもの
であることを特徴とする微細配線形成装置である。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明の参考となる微細配線形成装
置の模式図である。この微細配線形成装置は、図１に示
すように、銅膜が施された半導体基板１２を収納するチ
ャンバー１１と、このチャンバ一１１のガス導入口１６
から導入される塩素系ガスの流量および供給・停止を行
なうガスフローメータ１７およびバルブ１８と、半導体
基板１２を保持する電極１４と協働しプラズマを発生さ
せる電極１３と、半導体基板１２に石英窓２２を介して
照射する赤外線ランプ１５と、石英窓２２を加熱するヒ
ータ２４と、石英窓２２の温度を検出する熱電対２３と
を備えている。また、この装置には電極１３，１４に高
周波電力を印加する高周波電源２１と、導入されるエッ
チングガスである塩素系ガスの圧力を一定に維持する圧
力調整用バルブ１９および真空ポンプ２０が設けられて
いる。
置の模式図である。この微細配線形成装置は、図１に示
すように、銅膜が施された半導体基板１２を収納するチ
ャンバー１１と、このチャンバ一１１のガス導入口１６
から導入される塩素系ガスの流量および供給・停止を行
なうガスフローメータ１７およびバルブ１８と、半導体
基板１２を保持する電極１４と協働しプラズマを発生さ
せる電極１３と、半導体基板１２に石英窓２２を介して
照射する赤外線ランプ１５と、石英窓２２を加熱するヒ
ータ２４と、石英窓２２の温度を検出する熱電対２３と
を備えている。また、この装置には電極１３，１４に高
周波電力を印加する高周波電源２１と、導入されるエッ
チングガスである塩素系ガスの圧力を一定に維持する圧
力調整用バルブ１９および真空ポンプ２０が設けられて
いる。
【００１１】図２は図１の微細配線形成装置の動作を説
明するための半導体基板の構造を示す断面図である。次
に、この微細配線形成装置の動作を図２の半導体基板を
加工する例を挙げて説明する。この供試材である半導体
基板は、図２に示すように、シリコン基板２５にシリコ
ン酸化膜２６およびＴｉＮ膜２７を施し、その上にスパ
ッタリング法による銅２８の膜を５００ｎｍ厚程度に形
成してた。そして、この銅２８の膜の上に赤外光反射膜
かつ酸化銅と銅の反応を抑制するバリア膜としてＴｉＮ
膜２９を形成した。さらに、その上にシリコン酸化膜を
形成し選択的にエッチング除去してシリコン酸化膜３０
で形成されるハードマスクを作製した。
明するための半導体基板の構造を示す断面図である。次
に、この微細配線形成装置の動作を図２の半導体基板を
加工する例を挙げて説明する。この供試材である半導体
基板は、図２に示すように、シリコン基板２５にシリコ
ン酸化膜２６およびＴｉＮ膜２７を施し、その上にスパ
ッタリング法による銅２８の膜を５００ｎｍ厚程度に形
成してた。そして、この銅２８の膜の上に赤外光反射膜
かつ酸化銅と銅の反応を抑制するバリア膜としてＴｉＮ
膜２９を形成した。さらに、その上にシリコン酸化膜を
形成し選択的にエッチング除去してシリコン酸化膜３０
で形成されるハードマスクを作製した。
【００１２】このように準備された半導体基板を図１の
チャンバー１１に収納し、真空ポンプ２０によりチャン
バー１１を排気し所定の真空度にする。次に、ガス導入
口１６より、例えば、Ｃｌ2 を導入し圧力を３Ｐａに維
持する。次に、ヒータ２４に電流を供給し石英窓２２を
加熱する。そして熱電対２３による石英窓２２の温度が
１５０°Ｃに達したら、赤外線ランプを点灯し半導体基
板１２を加熱する。そして電極１３，１４に高周波電力
を印加させプラズマを発生しエッチングを開始する。
チャンバー１１に収納し、真空ポンプ２０によりチャン
バー１１を排気し所定の真空度にする。次に、ガス導入
口１６より、例えば、Ｃｌ2 を導入し圧力を３Ｐａに維
持する。次に、ヒータ２４に電流を供給し石英窓２２を
加熱する。そして熱電対２３による石英窓２２の温度が
１５０°Ｃに達したら、赤外線ランプを点灯し半導体基
板１２を加熱する。そして電極１３，１４に高周波電力
を印加させプラズマを発生しエッチングを開始する。
【００１３】ここで、エッチングの進行中における石英
窓２２の温度は、望ましくは常に１５０°Ｃに維持する
ことである。しかし、石英窓２２が熱絶縁材であるパッ
キング介してチャンバー１１に取付けられているので、
極めて短時間に１５０°Ｃに達し、しばしば２００°Ｃ
を超えることがある。この場合はチャンバー１１の内壁
に付着する分質が分離し半導体基板１２を汚染したり、
あるいは石英窓のや気密封止部材からガスを放出させた
りする恐れがあるので、直ちにヒータ２４への電流供給
を停止し、赤外線ランプ１５の光による加熱だけにす
る。すなわち、石英窓２２の温度は１５０°Ｃから２０
０°Ｃ程度に留める必要がある。また、このような温度
制御は公知技術で極めて容易に実現できる。
窓２２の温度は、望ましくは常に１５０°Ｃに維持する
ことである。しかし、石英窓２２が熱絶縁材であるパッ
キング介してチャンバー１１に取付けられているので、
極めて短時間に１５０°Ｃに達し、しばしば２００°Ｃ
を超えることがある。この場合はチャンバー１１の内壁
に付着する分質が分離し半導体基板１２を汚染したり、
あるいは石英窓のや気密封止部材からガスを放出させた
りする恐れがあるので、直ちにヒータ２４への電流供給
を停止し、赤外線ランプ１５の光による加熱だけにす
る。すなわち、石英窓２２の温度は１５０°Ｃから２０
０°Ｃ程度に留める必要がある。また、このような温度
制御は公知技術で極めて容易に実現できる。
【００１４】このように温度を所定範囲内に石英窓２２
を維持しながらエッチングすると、５００ｎｍ厚の銅２
８の膜がハードマスクにより選択的にエッチングされ、
２分程度で銅の配線が形成された。ちなみに、同じ供試
材で１０００枚処理してみたところ、石英窓２２は曇る
ことなく赤外光光強度は銅を微細加工するのに十分であ
った。
を維持しながらエッチングすると、５００ｎｍ厚の銅２
８の膜がハードマスクにより選択的にエッチングされ、
２分程度で銅の配線が形成された。ちなみに、同じ供試
材で１０００枚処理してみたところ、石英窓２２は曇る
ことなく赤外光光強度は銅を微細加工するのに十分であ
った。
【００１５】図３は本発明の微細配線形成装置の一実施
例を説明するための石英窓を示す断面図である。この微
細配線形成装置の特徴は、石英窓を加熱する手段を石英
窓自身にもたせたことである。すなわち、図３に示すよ
うに、石英窓３１の表面に、例えば、２０ｎｍ厚のシリ
コン窒化膜３２を被着させたことである。それ以外は前
述の参考例と同じである。このシリコン窒化膜３２は、
赤外線ランプからの光の可視光領域の光を吸収し石英窓
３１を加熱する。そして、長波長領域の赤外光のみを透
過し半導体基板に照射する。
例を説明するための石英窓を示す断面図である。この微
細配線形成装置の特徴は、石英窓を加熱する手段を石英
窓自身にもたせたことである。すなわち、図３に示すよ
うに、石英窓３１の表面に、例えば、２０ｎｍ厚のシリ
コン窒化膜３２を被着させたことである。それ以外は前
述の参考例と同じである。このシリコン窒化膜３２は、
赤外線ランプからの光の可視光領域の光を吸収し石英窓
３１を加熱する。そして、長波長領域の赤外光のみを透
過し半導体基板に照射する。
【００１６】この実施例の加熱手段は、前述の参考例の
ヒータによる加熱手段と比べ石英窓３１を均一に加熱で
きること、およびヒータなど石英窓を遮光するものがな
いという利点がある。また、この加熱手段は、赤外線ラ
ンプからの可視光のみ吸収し熱に変換していることか
ら、上述したように２００°Ｃというような過度に石英
窓を過度に加熱することはない。このため、前述の参考
例のように温度を検出し温度を制御する必要はない。
ヒータによる加熱手段と比べ石英窓３１を均一に加熱で
きること、およびヒータなど石英窓を遮光するものがな
いという利点がある。また、この加熱手段は、赤外線ラ
ンプからの可視光のみ吸収し熱に変換していることか
ら、上述したように２００°Ｃというような過度に石英
窓を過度に加熱することはない。このため、前述の参考
例のように温度を検出し温度を制御する必要はない。
【００１７】従って、この吸収膜の厚さおよび材質を設
計する際は、赤外線ランプからの波長毎の分光強度を測
定し、最も狭い波長から単位波長増毎の光強度を積算
し、石英窓を所定の温度まで上げる必要の積算光強度を
求め、どの波長までの光を吸収するかを決めれば良い。
本実施例では石英窓３１の大きさおよび赤外線ランプの
分光強度から試算してみたところ、２０ｎｍのシリコン
窒化膜３２を施すことで、青色から赤色まで含む可視領
域の光を吸収させ石英窓３１の飽和温度を１５０°Ｃ程
度に加熱することが出来た。その結果、前述の参考例と
同様に１０００枚の半導体基盤を処理しても石英窓３１
をクリーニングすることなく再現性のある加工が出来
た。
計する際は、赤外線ランプからの波長毎の分光強度を測
定し、最も狭い波長から単位波長増毎の光強度を積算
し、石英窓を所定の温度まで上げる必要の積算光強度を
求め、どの波長までの光を吸収するかを決めれば良い。
本実施例では石英窓３１の大きさおよび赤外線ランプの
分光強度から試算してみたところ、２０ｎｍのシリコン
窒化膜３２を施すことで、青色から赤色まで含む可視領
域の光を吸収させ石英窓３１の飽和温度を１５０°Ｃ程
度に加熱することが出来た。その結果、前述の参考例と
同様に１０００枚の半導体基盤を処理しても石英窓３１
をクリーニングすることなく再現性のある加工が出来
た。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板に照射する赤外線ランプの光を透過する光導入窓の温
度を所望の温度範囲に加熱する加熱手段を設け、エッチ
ング生成物の該光導入窓への堆積を抑制し光導入窓の透
過度を高く維持することによって、再現性良く基板表面
の銅の加工を行なうことのできるという効果がある。ま
た、エッチング生成物の付着がなくなることから、長時
間光導入窓をクリーニングする必要がなくなり装置の稼
働率も向上できるという効果もある。
板に照射する赤外線ランプの光を透過する光導入窓の温
度を所望の温度範囲に加熱する加熱手段を設け、エッチ
ング生成物の該光導入窓への堆積を抑制し光導入窓の透
過度を高く維持することによって、再現性良く基板表面
の銅の加工を行なうことのできるという効果がある。ま
た、エッチング生成物の付着がなくなることから、長時
間光導入窓をクリーニングする必要がなくなり装置の稼
働率も向上できるという効果もある。
【図１】 本発明の参考となる微細配線形成装置の模式
図である。
図である。
【図２】図１の微細配線形成装置の動作を説明するため
の半導体基板の構造を示す断面図である。
の半導体基板の構造を示す断面図である。
【図３】 本発明の微細配線形成装置の一実施例を説明
するための石英窓を示す断面図である。
するための石英窓を示す断面図である。
１１ チャンバー １２ 半導体基板 １３，１４ 電極 １５ 赤外線ランプ １６ ガス導入口 １７ マスフローメータ １８ バルブ １９ 圧力調整用バルブ ２０ 真空ポンプ ２１ 高周波電源 ２２，３１ 石英窓 ２３ 熱電対 ２４ ヒータ ２５ シリコン基板 ２６ シリコン酸化膜 ２７，２９ ＴｉＮ膜 ２８ 銅 ３２ シリコン窒化膜
Claims (1)
- 【請求項１】 銅膜が施された半導体基板を収納するチ
ャンバーと、このチャンバ一に塩素系ガスを導入しプラ
ズマの物理化学的反応を起させる手段と、該半導体基板
に光導入窓を介して光を照射する赤外線ランプと、該光
導入窓を加熱する加熱手段とを備え、前記加熱手段は、
前記光導入窓に短くとも可視領域の光を吸収する膜を形
成し、該赤外線ランプからの前記光を前記膜に吸収させ
て、前記光導入窓を加熱するものであることを特徴とす
る微細配線形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5292319A JP2638447B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 微細配線形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5292319A JP2638447B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 微細配線形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07147267A JPH07147267A (ja) | 1995-06-06 |
| JP2638447B2 true JP2638447B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=17780241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5292319A Expired - Lifetime JP2638447B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 微細配線形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2638447B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090011604A1 (en) * | 2007-07-05 | 2009-01-08 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw (Imec) | Photon induced removal of copper |
| KR101232602B1 (ko) * | 2011-03-14 | 2013-02-25 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 불순물 제거 기능의 광조사부를 구비하는 증착장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04162622A (ja) * | 1990-10-26 | 1992-06-08 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法およびプラズマ処理装置 |
| JPH05308064A (ja) * | 1992-04-30 | 1993-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | シリコン自然酸化膜の「その場」除去方法及びその装置 |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP5292319A patent/JP2638447B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07147267A (ja) | 1995-06-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970318 |