JP2856245B2 - 銅微細配線形成装置 - Google Patents
銅微細配線形成装置Info
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- JP2856245B2 JP2856245B2 JP8114716A JP11471696A JP2856245B2 JP 2856245 B2 JP2856245 B2 JP 2856245B2 JP 8114716 A JP8114716 A JP 8114716A JP 11471696 A JP11471696 A JP 11471696A JP 2856245 B2 JP2856245 B2 JP 2856245B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩにおける微
細配線の形成装置に関し、特に、従来より低温で、ＬＳ
Ｉ作製に十分な異方性と配線形成速度を実現する銅微細
配線形成装置に関する。
細配線の形成装置に関し、特に、従来より低温で、ＬＳ
Ｉ作製に十分な異方性と配線形成速度を実現する銅微細
配線形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩの配線材料としては一般に
アルミが用いられている。しかし、配線が微細になるに
従い、アルミではストレスマイグレーション及びエレク
トロマイグレーション耐性が低いことに起因して、配線
が切断する等半導体素子の信頼性が劣化する問題が生じ
ている。このため、マイグレーション耐性の大きい配線
材料が要求されている。更に、半導体素子のスイッチン
グ速度の高速化に伴い配線抵抗と静電容量に起因したＲ
Ｃ遅延が無視出来なくなっており、アルミよりも抵抗の
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。
アルミが用いられている。しかし、配線が微細になるに
従い、アルミではストレスマイグレーション及びエレク
トロマイグレーション耐性が低いことに起因して、配線
が切断する等半導体素子の信頼性が劣化する問題が生じ
ている。このため、マイグレーション耐性の大きい配線
材料が要求されている。更に、半導体素子のスイッチン
グ速度の高速化に伴い配線抵抗と静電容量に起因したＲ
Ｃ遅延が無視出来なくなっており、アルミよりも抵抗の
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】上記要求に対し、金属としては銀に次いで
抵抗が低く、先のマイグレーション耐性が強いことか
ら、銅を配線材料として使用することが検討されてい
る。しかし、通常アルミを加工し微細な配線形状を形成
しているプラズマの化学・物理的反応を利用したドライ
エッチング法では、銅の微細加工が実現されない。これ
は、銅のハロゲン化物の平衡蒸気圧がアルミのそれと比
較して著しく低いこと、並びにイオンによる表面生成物
の離脱に対するアシスト効果がほとんど無いために、エ
ッチング装置内部においてプラズマ下で生成される銅ハ
ロゲン化物が基板表面から離脱せずエッチングが進行し
ないためである。その結果、銅ハロゲン化物のなかで最
も蒸気圧の高い塩化物が得られる塩素（Ｃｌ）系ガスを
用いたドライエッチング法においても、銅の表面にＣｕ
Ｃｌ或いはＣｕＣｌ2 といった塩化物が堆積するだけで
ある。
抵抗が低く、先のマイグレーション耐性が強いことか
ら、銅を配線材料として使用することが検討されてい
る。しかし、通常アルミを加工し微細な配線形状を形成
しているプラズマの化学・物理的反応を利用したドライ
エッチング法では、銅の微細加工が実現されない。これ
は、銅のハロゲン化物の平衡蒸気圧がアルミのそれと比
較して著しく低いこと、並びにイオンによる表面生成物
の離脱に対するアシスト効果がほとんど無いために、エ
ッチング装置内部においてプラズマ下で生成される銅ハ
ロゲン化物が基板表面から離脱せずエッチングが進行し
ないためである。その結果、銅ハロゲン化物のなかで最
も蒸気圧の高い塩化物が得られる塩素（Ｃｌ）系ガスを
用いたドライエッチング法においても、銅の表面にＣｕ
Ｃｌ或いはＣｕＣｌ2 といった塩化物が堆積するだけで
ある。
【０００４】以上の理由から、プラズマを用いたドライ
エッチングにより銅を微細加工するために、表面に形成
され堆積する銅塩化物を熱的に離脱させることが行われ
ている。具体的には、ドライエッチング装置内部におい
て基板を保持している電極部分をヒーターにより加熱
し、その上部に保持されている基板を銅塩化物が熱的に
離脱する２００−２５０度程度の温度に維持し、エッチ
ングを行う。しかし、基板温度が高いことに起因して、
次の問題が生じる。一つは、エッチング中に銅配線中に
エッチャントである塩素が容易に熱拡散し、エッチング
終了後に加工した配線の表面や内部に多量の塩素が残留
することである。これらの残留塩素は、空気中の水分と
反応し、コロージョンと呼ばれる配線腐食の原因とな
り、半導体素子の特性の劣化、更には断線に起因する長
期信頼性を大きく劣化させる。他の問題としては、温度
上昇に起因して、熱膨張係数の異なるバリアメタルと銅
の界面でストレスによるはがれが生じ、断線或いは加工
形状の質の劣化等がある。これらの問題を回避するた
め、エッチングガスにアンモニアガス等を添加し、エッ
チング中に側壁部分に積極的にＳｉＯＮ等を堆積させる
ことが行われているが、多量のパーティクルがエッチン
グチャンバ内部で発生し、素子の特性を劣化させる新た
な問題が生じる。
エッチングにより銅を微細加工するために、表面に形成
され堆積する銅塩化物を熱的に離脱させることが行われ
ている。具体的には、ドライエッチング装置内部におい
て基板を保持している電極部分をヒーターにより加熱
し、その上部に保持されている基板を銅塩化物が熱的に
離脱する２００−２５０度程度の温度に維持し、エッチ
ングを行う。しかし、基板温度が高いことに起因して、
次の問題が生じる。一つは、エッチング中に銅配線中に
エッチャントである塩素が容易に熱拡散し、エッチング
終了後に加工した配線の表面や内部に多量の塩素が残留
することである。これらの残留塩素は、空気中の水分と
反応し、コロージョンと呼ばれる配線腐食の原因とな
り、半導体素子の特性の劣化、更には断線に起因する長
期信頼性を大きく劣化させる。他の問題としては、温度
上昇に起因して、熱膨張係数の異なるバリアメタルと銅
の界面でストレスによるはがれが生じ、断線或いは加工
形状の質の劣化等がある。これらの問題を回避するた
め、エッチングガスにアンモニアガス等を添加し、エッ
チング中に側壁部分に積極的にＳｉＯＮ等を堆積させる
ことが行われているが、多量のパーティクルがエッチン
グチャンバ内部で発生し、素子の特性を劣化させる新た
な問題が生じる。
【０００５】上記問題に対し、塩素ガス（Ｃｌ2 ）を用
いてプラズマの化学・物理的反応を利用したドライエッ
チングにおいて、エッチング中に基板表面に赤外光を照
射すると、エッチング中に基板表面に形成された銅塩化
物が赤外光を吸収し、それらの表面からの離脱が促進さ
れ、低温での銅の微細加工が可能となる。低温でエッチ
ングが実現されているため、先に述べたコロージョンの
問題も回避される。また、Ｃｌ2 ガスのみをエッチング
ガスとして使用しているため、先に述べたパーティクル
の発生も少ない。
いてプラズマの化学・物理的反応を利用したドライエッ
チングにおいて、エッチング中に基板表面に赤外光を照
射すると、エッチング中に基板表面に形成された銅塩化
物が赤外光を吸収し、それらの表面からの離脱が促進さ
れ、低温での銅の微細加工が可能となる。低温でエッチ
ングが実現されているため、先に述べたコロージョンの
問題も回避される。また、Ｃｌ2 ガスのみをエッチング
ガスとして使用しているため、先に述べたパーティクル
の発生も少ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したドラ
イエッチング中に赤外ランプの光を基板表面に照射する
銅微細加工法においては、以下に述べる問題がある。エ
ッチングチャンバ内部に導入された赤外ランプの光は、
エッチングされるべき銅が露出した部分と配線を形成す
るためのマスク材で覆われた部分の異なる二つの領域に
照射される。マスク材料としては、ハードマスクとして
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）が一般的に使用されるが、
金属表面が露出している他の領域と比較し、マスク領域
ではランプ光がより効率よく吸収されるため、他の部分
と比較しマスク部分がより加熱される。このため、マス
ク部分とマスクで覆われていないエッチングが進行して
いる銅の間で大きな温度勾配が生じる。この時、それぞ
れの材料の熱膨張係数の違いにより異種材料の界面、す
なわちマスクと銅の界面において大きなストレスが生
じ、その結果としてエッチング中或いはエッチング後に
配線がはがれる問題が生じる。
イエッチング中に赤外ランプの光を基板表面に照射する
銅微細加工法においては、以下に述べる問題がある。エ
ッチングチャンバ内部に導入された赤外ランプの光は、
エッチングされるべき銅が露出した部分と配線を形成す
るためのマスク材で覆われた部分の異なる二つの領域に
照射される。マスク材料としては、ハードマスクとして
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）が一般的に使用されるが、
金属表面が露出している他の領域と比較し、マスク領域
ではランプ光がより効率よく吸収されるため、他の部分
と比較しマスク部分がより加熱される。このため、マス
ク部分とマスクで覆われていないエッチングが進行して
いる銅の間で大きな温度勾配が生じる。この時、それぞ
れの材料の熱膨張係数の違いにより異種材料の界面、す
なわちマスクと銅の界面において大きなストレスが生
じ、その結果としてエッチング中或いはエッチング後に
配線がはがれる問題が生じる。
【０００７】この問題を解決する方法としては、ランプ
光強度を下げる等の方法が考えられるが、ランプ光強度
の低下はエッチング特性に影響を与えるため、単純に下
げることはできない。
光強度を下げる等の方法が考えられるが、ランプ光強度
の低下はエッチング特性に影響を与えるため、単純に下
げることはできない。
【０００８】それ故に、本発明の課題は、塩素ガスを用
いたプラズマの物理化学的反応を利用し、表面に赤外ラ
ンプの光を照射する銅のドライエッチングにおいて、エ
ッチング中に配線がはがれることを防止でき、しかも、
再現性良く銅微細配線を形成することができる銅微細配
線形成装置を提供することにある。
いたプラズマの物理化学的反応を利用し、表面に赤外ラ
ンプの光を照射する銅のドライエッチングにおいて、エ
ッチング中に配線がはがれることを防止でき、しかも、
再現性良く銅微細配線を形成することができる銅微細配
線形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
れば、塩素系ガスを用いたプラズマの物理化学的反応を
利用し、かつ赤外光を基板表面に照射し加工する銅微細
配線形成装置において、前記赤外光を前記基板表面に照
射するための赤外ランプと前記基板との間に、銅微細配
線を形成するための前記基板上のマスク材料と同じ又は
同様の光学吸収特性を有する膜を設置したことを特徴と
する銅微細配線形成装置が得られる。
れば、塩素系ガスを用いたプラズマの物理化学的反応を
利用し、かつ赤外光を基板表面に照射し加工する銅微細
配線形成装置において、前記赤外光を前記基板表面に照
射するための赤外ランプと前記基板との間に、銅微細配
線を形成するための前記基板上のマスク材料と同じ又は
同様の光学吸収特性を有する膜を設置したことを特徴と
する銅微細配線形成装置が得られる。
【００１０】請求項２記載の発明によれば、前記膜とし
て、８００−２５００ｎｍの波長領域において光学吸収
特性が前記マスクに使用する材料と同様な膜が使用され
ていることを特徴とする請求項１記載の銅微細配線形成
装置が得られる。
て、８００−２５００ｎｍの波長領域において光学吸収
特性が前記マスクに使用する材料と同様な膜が使用され
ていることを特徴とする請求項１記載の銅微細配線形成
装置が得られる。
【００１１】請求項３記載の発明によれば、前記膜とし
て、シリコン酸化膜が使用されていることを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の銅微細配線形成装置が得ら
れる。
て、シリコン酸化膜が使用されていることを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の銅微細配線形成装置が得ら
れる。
【００１２】
【作用】前述のように、ハードマスクが加熱され配線が
はがれる問題は、赤外ランプの光が、エッチングが進行
している部分と比較しマスク部分で効率良く吸収される
ことに起因している。赤外ランプから発する光は、通常
黒体輻射で記述される広い範囲の波長の光を含んでい
る。この時、銅のエッチングには有効でない波長の光も
エッチング中に基板表面に照射される。これらエッチン
グ有効でない光の一部が、マスク部分で吸収されるた
め、先のはがれの問題が生じる。これに対し、赤外ラン
プと基板との間にマスク材と同じ或いはエッチングに有
効な８００ｎｍ以上の波長領域における８００−２５０
０ｎｍの波長の領域での吸収特性が近い膜を配置するこ
とにより、先の問題を回避する。赤外ランプの光は、基
板表面に到達する前に、上述の膜を透過する。この時、
通常は基板表面においてマスク材で吸収される波長の光
が予め吸収される。その結果、基板表面には、マスク材
に吸収される波長の光が到達せず、マスク部での余分な
加熱が生じない。以上の結果、微細なパターンを形成す
るためのマスク部分での局所的な加熱が抑制され、再現
性良く銅の微細加工が実現される。
はがれる問題は、赤外ランプの光が、エッチングが進行
している部分と比較しマスク部分で効率良く吸収される
ことに起因している。赤外ランプから発する光は、通常
黒体輻射で記述される広い範囲の波長の光を含んでい
る。この時、銅のエッチングには有効でない波長の光も
エッチング中に基板表面に照射される。これらエッチン
グ有効でない光の一部が、マスク部分で吸収されるた
め、先のはがれの問題が生じる。これに対し、赤外ラン
プと基板との間にマスク材と同じ或いはエッチングに有
効な８００ｎｍ以上の波長領域における８００−２５０
０ｎｍの波長の領域での吸収特性が近い膜を配置するこ
とにより、先の問題を回避する。赤外ランプの光は、基
板表面に到達する前に、上述の膜を透過する。この時、
通常は基板表面においてマスク材で吸収される波長の光
が予め吸収される。その結果、基板表面には、マスク材
に吸収される波長の光が到達せず、マスク部での余分な
加熱が生じない。以上の結果、微細なパターンを形成す
るためのマスク部分での局所的な加熱が抑制され、再現
性良く銅の微細加工が実現される。
【００１３】
第１の実施形態 次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１４】図１は本発明の第１の実施形態による銅微
細配線形成装置の構成略図である。この銅微細加工装置
は、図１に示すように、プラズマを発生させるチャンバ
１と、その中にある基板２を保持する基板保持部分３
と、プラズマを発生させるための下部電極４と、上部電
極５と、このチャンバ１の外部に設置され、基板２の表
面に赤外光を照射する赤外ランプ６と、赤外光をチャン
バ１内部に導入する石英製の窓７と、チャンバ１のガス
導入口８によるエッチングガスの供給・停止を司るマス
フローコントローラ９及びバルブ１０と、導入されたエ
ッチングガスのチャンバ１内部での圧力を所定の値に一
定に維持するための圧力調整用可変バルブ１１と、真空
ポンプ１２と、高周波電源１３と、マッチングボックス
１４とを備えている一種の平行平板型ＲＩＥ装置であ
る。基板２の表面に赤外光を照射させるため、上部電極
５の光透過部分は、金属メッシュにより作製した。本実
施形態においては、基板２の表面に照射される光の一部
をカットするため、ハードマスクと同様な光吸収特性を
有する膜を表面に堆積させた板１５を基板２と赤外ラン
プ６との間（窓７の上）に設置した。
細配線形成装置の構成略図である。この銅微細加工装置
は、図１に示すように、プラズマを発生させるチャンバ
１と、その中にある基板２を保持する基板保持部分３
と、プラズマを発生させるための下部電極４と、上部電
極５と、このチャンバ１の外部に設置され、基板２の表
面に赤外光を照射する赤外ランプ６と、赤外光をチャン
バ１内部に導入する石英製の窓７と、チャンバ１のガス
導入口８によるエッチングガスの供給・停止を司るマス
フローコントローラ９及びバルブ１０と、導入されたエ
ッチングガスのチャンバ１内部での圧力を所定の値に一
定に維持するための圧力調整用可変バルブ１１と、真空
ポンプ１２と、高周波電源１３と、マッチングボックス
１４とを備えている一種の平行平板型ＲＩＥ装置であ
る。基板２の表面に赤外光を照射させるため、上部電極
５の光透過部分は、金属メッシュにより作製した。本実
施形態においては、基板２の表面に照射される光の一部
をカットするため、ハードマスクと同様な光吸収特性を
有する膜を表面に堆積させた板１５を基板２と赤外ラン
プ６との間（窓７の上）に設置した。
【００１５】図２は本実施形態において赤外ランプ６と
基板２との間に設置したマスク材と同様な光学吸収特性
を有する膜を備えた板の構造を示す概略図である。この
板１５は、エッチングに有効な赤外領域の光の透過率が
高い石英板１５０の上に、ＳｉＨ4 ／Ｏ2 ガス系を用い
たＣＶＤ法により成膜温度４００度で約１ミクロン、シ
リコン酸化膜１５１を堆積させたものである。
基板２との間に設置したマスク材と同様な光学吸収特性
を有する膜を備えた板の構造を示す概略図である。この
板１５は、エッチングに有効な赤外領域の光の透過率が
高い石英板１５０の上に、ＳｉＨ4 ／Ｏ2 ガス系を用い
たＣＶＤ法により成膜温度４００度で約１ミクロン、シ
リコン酸化膜１５１を堆積させたものである。
【００１６】図３は本実施形態において用いた基板の構
造を示す概略図である。この基板２は、シリコン基板２
０上に下地材料として、１０００ｎｍの厚さを有するシ
リコン酸化膜２１をウエット熱酸化法により形成した。
銅はシリコン及び酸化膜中を容易に拡散し、半導体装置
の特性を劣化させる。そこで、銅の拡散を抑制するバリ
ア膜として、シリコン酸化膜２１の上に厚さ１００ｎｍ
のＴｉＮ層２２をスパッタ法により堆積させた。その
後、配線材料としての銅２３をスパッタ法により１００
０ｎｍの厚さ堆積させた。その上に、先に述べた理由と
同様な理由で、スパッタ法によりＴｉＮ層２４を１００
ｎｍの厚さ堆積させた。更に、その上に、いわゆるハー
ドマスクとして、３００ｎｍの厚さのシリコン酸化膜を
ＳｉＨ4 ／Ｏ2 系ＣＶＤ法（成膜温度４００度）により
堆積させた。このＣＶＤシリコン酸化膜と図２における
シリコン酸化膜１５１とは、同様な方法で堆積した膜で
あり、同じ光学的特性を示す。ＣＶＤシリコン酸化膜の
上にホトレジストをスピン塗布し、露光、エッチングに
より線幅５、１、０．５、０．２５ミクロンの各配線パ
ターンを形成した。その後、ホトレジストをマスクとし
てハードマスクであるシリコン酸化膜をドライエッチン
グにより加工した。最後に、酸素プラズマによるアッシ
ングにより、残ったホトレジストを除去して、上述の配
線パターンを有するシリコン酸化膜ハードマスク２５を
形成した。
造を示す概略図である。この基板２は、シリコン基板２
０上に下地材料として、１０００ｎｍの厚さを有するシ
リコン酸化膜２１をウエット熱酸化法により形成した。
銅はシリコン及び酸化膜中を容易に拡散し、半導体装置
の特性を劣化させる。そこで、銅の拡散を抑制するバリ
ア膜として、シリコン酸化膜２１の上に厚さ１００ｎｍ
のＴｉＮ層２２をスパッタ法により堆積させた。その
後、配線材料としての銅２３をスパッタ法により１００
０ｎｍの厚さ堆積させた。その上に、先に述べた理由と
同様な理由で、スパッタ法によりＴｉＮ層２４を１００
ｎｍの厚さ堆積させた。更に、その上に、いわゆるハー
ドマスクとして、３００ｎｍの厚さのシリコン酸化膜を
ＳｉＨ4 ／Ｏ2 系ＣＶＤ法（成膜温度４００度）により
堆積させた。このＣＶＤシリコン酸化膜と図２における
シリコン酸化膜１５１とは、同様な方法で堆積した膜で
あり、同じ光学的特性を示す。ＣＶＤシリコン酸化膜の
上にホトレジストをスピン塗布し、露光、エッチングに
より線幅５、１、０．５、０．２５ミクロンの各配線パ
ターンを形成した。その後、ホトレジストをマスクとし
てハードマスクであるシリコン酸化膜をドライエッチン
グにより加工した。最後に、酸素プラズマによるアッシ
ングにより、残ったホトレジストを除去して、上述の配
線パターンを有するシリコン酸化膜ハードマスク２５を
形成した。
【００１７】基板２をチャンバ１内部の基板保持部３に
セットし、一度チャンバ１内部を真空ポンプ１２により
真空に排気した後、バルブ１０を開けてチャンバ１のガ
ス導入口８よりＣｌ2 ガスを導入し、圧力調整用可変バ
ルブ１１と真空ポンプ１２による排気により、チャンバ
１内部の圧力を約５Ｐａに維持した。この時、Ｃｌ2流
量はマスフローコントローラ９により１０ｓｃｃｍに制
御した。赤外ランプ６に電力を投入し、基板２表面に赤
外光を照射した。次に、高周波電源１３を投入し、上部
電極５及び下部電極４の間にＣｌ2 プラズマを発生させ
エッチングを開始した。赤外光を基板２表面に照射する
と基板温度が上昇するが、本実施形態の場合における基
板温度の上昇は約６０度であった。約３分間エッチング
を行った後、高周波電源１３の投入、赤外ランプ６から
の光照射、及びＣｌ2 ガスの供給を停止した。
セットし、一度チャンバ１内部を真空ポンプ１２により
真空に排気した後、バルブ１０を開けてチャンバ１のガ
ス導入口８よりＣｌ2 ガスを導入し、圧力調整用可変バ
ルブ１１と真空ポンプ１２による排気により、チャンバ
１内部の圧力を約５Ｐａに維持した。この時、Ｃｌ2流
量はマスフローコントローラ９により１０ｓｃｃｍに制
御した。赤外ランプ６に電力を投入し、基板２表面に赤
外光を照射した。次に、高周波電源１３を投入し、上部
電極５及び下部電極４の間にＣｌ2 プラズマを発生させ
エッチングを開始した。赤外光を基板２表面に照射する
と基板温度が上昇するが、本実施形態の場合における基
板温度の上昇は約６０度であった。約３分間エッチング
を行った後、高周波電源１３の投入、赤外ランプ６から
の光照射、及びＣｌ2 ガスの供給を停止した。
【００１８】以上が、一枚の基板に対する、全エッチン
グ行程となる。
グ行程となる。
【００１９】図２に示すハードマスクに使用した材料と
同じシリコン酸化膜１５１を表面に堆積した板１５を設
置しない場合には、配線幅１ミクロンまでの銅微細配線
が形成されたが、０．５ミクロン線幅の一部及び０．２
５ミクロン幅のほとんど総ての配線がエッチング中には
がれて銅微細配線が形成できなかった。これに対し、図
２に示す膜を備えた板１５を設置した場合には、線幅
０．２５ミクロンまでの総ての銅微細配線が形成され、
先のはがれの問題を回避することが出来た。
同じシリコン酸化膜１５１を表面に堆積した板１５を設
置しない場合には、配線幅１ミクロンまでの銅微細配線
が形成されたが、０．５ミクロン線幅の一部及び０．２
５ミクロン幅のほとんど総ての配線がエッチング中には
がれて銅微細配線が形成できなかった。これに対し、図
２に示す膜を備えた板１５を設置した場合には、線幅
０．２５ミクロンまでの総ての銅微細配線が形成され、
先のはがれの問題を回避することが出来た。
【００２０】本実施形態においては、赤外ランプ６と基
板２との間に、ハードマスクに用いた材料と同じＣＶＤ
法により石英板１５０上に堆積させたシリコン酸化膜１
５１を用いたが、要はハードマスクに用いた材料と同様
な光吸収特性を有する材料を用いることにより、本実施
形態と同様な効果が得られる。
板２との間に、ハードマスクに用いた材料と同じＣＶＤ
法により石英板１５０上に堆積させたシリコン酸化膜１
５１を用いたが、要はハードマスクに用いた材料と同様
な光吸収特性を有する材料を用いることにより、本実施
形態と同様な効果が得られる。
【００２１】第２の実施形態 次に、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明す
る。
る。
【００２２】図４は８００−２５００ｎｍの波長領域に
おいてマスク材と同様な光学吸収特性を有する膜を備
え、赤外ランプと基板との間に設置される板の構造を示
す概略図である。この板１６は、赤外ランプと基板との
間に設置され、８００−２５００ｎｍの波長を透過する
光学フィルタ１６０上に、ＣＶＤ法により堆積したシリ
コン酸化膜１６１を堆積させた石英板１６２を重ねたも
のを使用した。それ以外、装置の構成、使用した基板、
エッチング条件に関しては、第１の実施形態と同じであ
る。
おいてマスク材と同様な光学吸収特性を有する膜を備
え、赤外ランプと基板との間に設置される板の構造を示
す概略図である。この板１６は、赤外ランプと基板との
間に設置され、８００−２５００ｎｍの波長を透過する
光学フィルタ１６０上に、ＣＶＤ法により堆積したシリ
コン酸化膜１６１を堆積させた石英板１６２を重ねたも
のを使用した。それ以外、装置の構成、使用した基板、
エッチング条件に関しては、第１の実施形態と同じであ
る。
【００２３】図４に示すハードマスクに使用した材料と
同じシリコン酸化膜１６１を備えた板１６を設置しない
場合には、配線幅１ミクロンまでの銅微細配線が形成さ
れたが、０．５ミクロン線幅の一部及び０．２５ミクロ
ン幅のほとんど総ての配線がエッチング中にはがれて銅
微細配線が形成できなかった。これに対し、図４に示す
膜を備えた板１６を設置した場合には、線幅０．２５ミ
クロンまでの総ての銅微細配線が形成され、先のはがれ
の問題を回避することが出来た。
同じシリコン酸化膜１６１を備えた板１６を設置しない
場合には、配線幅１ミクロンまでの銅微細配線が形成さ
れたが、０．５ミクロン線幅の一部及び０．２５ミクロ
ン幅のほとんど総ての配線がエッチング中にはがれて銅
微細配線が形成できなかった。これに対し、図４に示す
膜を備えた板１６を設置した場合には、線幅０．２５ミ
クロンまでの総ての銅微細配線が形成され、先のはがれ
の問題を回避することが出来た。
【００２４】赤外光を照射する銅微細加工方法において
は、８００ｎｍ以下の短い波長はエッチングに有効でな
い。このため、仮に８００ｎｍよりも短い波長領域にお
いてハードマスク材料と異なり、８００ｎｍよりも長い
波長領域で同じ吸収特性を有する膜を赤外ランプと基板
との間に設置しても、総ての波長領域において同一な吸
収特性を有する膜を挿入した場合と比較し同様な結果が
得られる。一方、２５００ｎｍ以上の長い波長領域の光
は、装置内部に光を導入するための窓１−７として使用
している石英板において吸収されるため、特に膜の影響
は現れない。
は、８００ｎｍ以下の短い波長はエッチングに有効でな
い。このため、仮に８００ｎｍよりも短い波長領域にお
いてハードマスク材料と異なり、８００ｎｍよりも長い
波長領域で同じ吸収特性を有する膜を赤外ランプと基板
との間に設置しても、総ての波長領域において同一な吸
収特性を有する膜を挿入した場合と比較し同様な結果が
得られる。一方、２５００ｎｍ以上の長い波長領域の光
は、装置内部に光を導入するための窓１−７として使用
している石英板において吸収されるため、特に膜の影響
は現れない。
【００２５】
【発明の効果】以上を説明したように本発明は、塩素ガ
スを用いたプラズマの物理化学的反応を利用し、表面に
赤外ランプの光を照射する銅のドライエッチングにおい
て、基板とランプとの間に、銅を微細加工するための基
板表面のマスク材と同じ又は同様の光学吸収特性を有す
る膜を設置することにより、エッチング中に配線がはが
れることを抑制し、再現性良く銅微細配線が形成できる
という効果がある。
スを用いたプラズマの物理化学的反応を利用し、表面に
赤外ランプの光を照射する銅のドライエッチングにおい
て、基板とランプとの間に、銅を微細加工するための基
板表面のマスク材と同じ又は同様の光学吸収特性を有す
る膜を設置することにより、エッチング中に配線がはが
れることを抑制し、再現性良く銅微細配線が形成できる
という効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態による銅微細配線形成
装置を示す構成略図である。
装置を示す構成略図である。
【図２】図１に示す銅微細配線形成装置に設けられ、マ
スク材と同様な光学吸収特性を有する膜を備えた板の構
造を示す模式図である。
スク材と同様な光学吸収特性を有する膜を備えた板の構
造を示す模式図である。
【図３】図１に示す銅微細配線形成装置により加工され
る基板の構造を示す模式図である。
る基板の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態において用いられ、８
００−２５００ｎｍの波長領域でマスク材と同様な光学
吸収特性を有する膜を備えた板の構造を示す模式図であ
る。
００−２５００ｎｍの波長領域でマスク材と同様な光学
吸収特性を有する膜を備えた板の構造を示す模式図であ
る。
１ チャンバ ２ 基板 ３ 基板保持部 ４ 下部電極 ５ 上部電極 ６ 赤外ランプ ７ 石英製の窓 ８ ガス導入口 ９ マスフローコントローラ １０ バルブ １１ 圧力調整用可変バルブ １２ 真空ポンプ １３ 高周波電源 １４ マッチングボックス １５ 板 １６ 板 ２０ シリコン基板 ２１ シリコン酸化膜 ２２ ＴｉＮ層 ２３ 銅 ２４ ＴｉＮ層 ２５ シリコン酸化膜ハードマスク １５０ 石英板 １５１ シリコン酸化膜 １６０ 光学フィルタ １６１ シリコン酸化膜 １６２ 石英板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/3213 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｄ
Claims (3)
- 【請求項１】 塩素系ガスを用いたプラズマの物理化学
的反応を利用し、かつ赤外光を基板表面に照射し加工す
る銅微細配線形成装置において、前記赤外光を前記基板
表面に照射するための赤外ランプと前記基板との間に、
銅微細配線を形成するための前記基板上のマスク材料と
同じ又は同様の光学吸収特性を有する膜を設置したこと
を特徴とする銅微細配線形成装置。 - 【請求項２】 前記膜として、８００−２５００ｎｍの
波長領域において光学吸収特性が前記マスクに使用する
材料と同様な膜が使用されていることを特徴とする請求
項１記載の銅微細配線形成装置。 - 【請求項３】 前記膜として、シリコン酸化膜が使用さ
れていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
銅微細配線形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8114716A JP2856245B2 (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 銅微細配線形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8114716A JP2856245B2 (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 銅微細配線形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09298187A JPH09298187A (ja) | 1997-11-18 |
| JP2856245B2 true JP2856245B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=14644840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8114716A Expired - Lifetime JP2856245B2 (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 銅微細配線形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2856245B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| 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 |
-
1996
- 1996-05-09 JP JP8114716A patent/JP2856245B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09298187A (ja) | 1997-11-18 |
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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: 19981028 |