JPH0320484A - ドライエッチング装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ハロゲンまたはハロゲン化合物と反応しかつ
常温減圧下では揮発困難なノ・ロゲン化物を形成する薄
膜のエッチングに係シ、特に半導体装置の製造工程の中
で電極配線として用いる銅薄膜々どの薄膜をプ２ズマに
よシエッチング処理するのに好適なドライエッチング装
置およびその方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は銅薄膜のドライエッチングを行う装置の代表例
としてカソード結合型反応性イオンエッチング装置を示
した概略図である。同図において、１はエッチング電極
、２は被エッチング基板、３は対向電極、５はエッチン
グ電極加熱用ヒータ、Ｔはエクチングチャンバ、８はガ
ス導入系、９はマッチングボックス、１０は高周波電源
、１１は真空排気口である。また、同図には示さないが
、対向電極を特別に設けずエツチングチャンバ自体を対
向電極とする構成の装置も用いられる。

かかる構成の装置にかいては、鋼薄膜を形成した被エッ
チング基板２はエッチング電極１上に載置されてヒータ
５によう加熱される。その後ガス導入系８からエッチン
グガスである塩素系ガスを導入し、エッチング電極１に
高周波電力を印加することによってこのガスをプラズマ
化する。従って、このプラズマ励起によシ発生した塩素
ラジカルは銅と反応して塩化鋼を形成する。このとき塩
化鋼は蒸気圧が低いため常温では揮発しないが、ヒータ
５によう被エッチング基板２が前記塩化鋼の揮発を可能
とする温度まで加熱されているため、塩化鋼の揮発が進
みエッチングが進行することになる。

なお、従来このような装置構戒によシ塩素系ガスを用い
た銅薄膜のドライエッチングに関しては、例えばＧ．　
Ｃ．　ＳｃｈｗａｒｔｚとＰ．　Ｍ．　Ｓｃｈａｉｂｌ
ｅによる論文（「リアクティブイオン　エッチングオプ
　カッパー　フイルムズ」、ジャーナル　オプ　エレク
トロケミカル　ソサイエテイ、１３０巻、ｌ７７７頁、
１９８３年。（″Ｒｅａｃｔｉｖｅ　　ＩｏｎＩｔｃｈ
ｉｎｇ　　ｏｆ　　Ｃｏｐｐｅｒ　　Ｆｉｌｍｓ”，Ｊ
ｏｕｒｎａｌｏｆ　　Ｅｉｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
　　Ｓｏｃ１ｅｔｙ，１３０．１７７７　（１９８３）
））かよび大野他による特願平１−７９６８８があシ、
エッチング基板を２３０℃程度に加熱することで銅薄膜
のエッチングが可能であることが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし危がら、上述した従来の反応性イオンエッチング
装置では、対向電極３は反応生成物が揮発するのに必要
な温度に加熱されないため、塩素系ガスを用いて銅薄膜
のエッチングを行う際、被エッチング基板２から揮発し
た反応生成物である塩化鋼が対向電極３に付着堆積し、
この付着物がプラズマによシスパツタされ再びプラズマ
中に浮遊して基板を汚染する。このため繰シ返しエッチ
ング処理を行うとエッチングの再現性が低下すること、
會た再現性を維持するためには対向電極３のクリーニン
グの頻度を上げる必要がアシ、このため装置の稼動率が
低下して生産性が悪くなる等の問題点があった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであ
シ、被エッチング基板の汚染原因と々る対向電極への反
応生成物の付着を防止して、銅薄膜などのエッチングを
再現性良くかつ効率的に行うことを可能とするドライエ
ッチング装置および方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明においては、被エッチン
グ基板を載置する電極の加熱と同時に骸電極に対向する
他方の電極、つｔυ対向電極にもヒータ等の加熱手段を
設けて、該電極を積極的に加熱することを特徴とするも
のである。この時，対向電極は、エッチング電極と同様
にエッチング反応生成物の揮発に必要々温度に加熱する
。例えば、エッチングガスとして塩素系ガスを用いる場
合、対向電極の加熱温度はエッチング電極と同様にエッ
チング反応生成物である塩化鋼の揮発を可能とする２３
０℃以上とする。

〔作　用〕

本発明によれば、被エッチング基板の汚染原因となる対
向電極への反応生成物の付着を効果的に防止できる。

これについて銅薄膜のエッチングの場合を例にとって詳
述すると、エッチングガスである塩素系ガスはプラズマ
によう活性化して塩素ラジカルを形成し、この塩素ラジ
カルが被エッチング基板上の銅と反応して塩化銅を形成
する。ここで第２図は銅ハロゲン化物（　（　ＣｕＣｔ
）３，ＣｕＦ）＄’よびアルミニウム塩化物（　Ａｔｚ
Ｃｔａ　．　ＡｔＣｔ３）の固相一気相反応における平
衡定数の温度変化を示したものでらシ、平衡定数は蒸気
圧に相当し、常温減圧下で揮発するアルミニウムの塩化
物と同程度の蒸気圧をもたせて減圧下で塩化銅を揮発さ
せるためには２３０℃程度の温度が必要であることがわ
かる。被エッチング基板はこの塩化鋼の揮発を可能とす
る２３０℃以上に加熱とれているため、塩化鋼の揮発が
進んでエッチングが進行する。この時、対向電極も１た
塩化銅が掘発するのに十分な温度に加熱されているため
、被エッチング基板から揮発した塩化銅は該電極に付着
すること危く排気、あるいは付着しても再揮発して排気
される。

従って、対向電極の加熱によう塩化鋼の当該電極への付
着が防止され、被エッチング基板はプラズマによる付着
物のスパツタを原因とする汚染を受けることなくエッチ
ング処理される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明に係る銅薄膜のエッチングを行うドライ
エッチング装置の一実施例を示す概略図であシ、ここで
は反応性イオンエッチング装置の場合を示す。第１図に
おいて、１はエッチング電極、２はこめ電極１上に載置
される被エッチング基板、３はエッチング電極１に対向
して配置される対向電極、４は被エッチング基板２を固
定するための静電チャック用基板台、５はエッチング電
極加熱用ヒータ、６は対向電極加熱用ヒータである。ま
た、７はエッチング室としてのチャンバ、８はこのチャ
ンパＴに所定のガスを導入するガス４人Ｌ　　９はマッ
チングボックス、１０は高周波電源、１１はエッチング
チャンバＴ内を所定のエッチングガス圧に減圧する真空
排気口である。なか、図中同一符号は同一または相当部
分を示している。

このような実施例装置を用いて銅薄膜のドライエッチン
グを行う場合、銅薄膜を形成した被エッチング基板２は
、静電チャック用基板台４を介してエッチング電極１上
に載置され静電吸着機構により固定される。そしてエツ
テ／グ電極１及び対向電極３はそれそれ予めヒータ５，
６により加熱し２３０℃よシ高い温度に保持する。これ
によυ、被エッチング基板２はその電極１からの熱伝導
によって所定の温度に加熱される。その後、ガス導入系
８よう流量制御されたエッチングガスである塩素系ガス
を導入して真空排気口１１を通した排気によシエツテン
グチャンバＴ内を所定のガス圧に保持し、エッチング電
極１に高周波電源１０によシ高周波電力を印加する。す
るとエッチング電極１と対向電極３の間にグロー放電を
生じ、エッチングガスはプラズマ化され活性化し、塩素
ラジカルが生或される。この塩素ラジカルは基板２上の
銅と反応して塩化鋼を形成する。この際、エッチング電
極１及びこれに固定された被エッチング基板２は塩化鋼
の揮発に十分な温度に加熱されているため、揮発が進ん
でエッチングが進行する。

″Ｉ！た、対向電極３も塩化鋼の揮発に十分な温度に加
熱されてお砂塩化鋼の付着を生じることがなく、従って
汚染のないエッチング処理が達成される。

次に、本発明者らの行った実験結果について述べる。上
記第１図に示す装置構成にｋいて、エッチング電極１を
２３０℃以上、主に２５０℃に昇温して銅薄膜を形成し
た基板２を加熱し、例えば四塩化珪素：窒素＝１＝１の
混合ガスをエッチングガスに用い、エッチングチャ／バ
Ｔ内の圧力を２Ｐａに保った状態で高周波電力１００Ｗ
をエッチング電極１に印加して、エッチング処理を行っ
た。この時、対向電極３を加熱しない場合には、壇化銅
の該電極への付着が観察され、エッチングを繰υ返すう
ちにエッチングレートが大きくばらつき、筐た残渣が発
生するなどして再現性が失われ、良好々エッチングを行
うためには付着した塩化銅を除去する電極のクリーニン
グの必要があった。一方、対向電極３を塩化鋼が揮発可
能な２３０℃以上例えば２５０℃に加熱した場合、銅薄
膜は約２００オングストローム毎分のエッチングレート
でエッチングされ、繰ｂ返しエッチングを行った場合に
も対向電極３への反応生戒物の付着は見られず再現性の
良いエッチング処理が可能であった。

筐タ、このように塩化銅の付着によるエツテング特性の
劣化を防止するためにはエツチングチャンバ７全体を塩
化鋼の揮発可能な２３０℃以上に加熱するとよシ効果的
である。

なお、上記実施例では塩素系ガスを用いたが、エッチン
グガスとして弗素系ガスを用いる場合には第２図に示し
たように弗化銅が揮発可能々３６０℃以上に、対向電極
を加熱することによυ上記実施例と同様の効果が得られ
る。

また、上記実施例では鋼薄膜のエッチングについて述べ
たが、本発明に示す装置では銅薄膜だけでな＜ｈｔ−Ｃ
ｕ膜等の銅を構成成分として含む合金膜．あるいは常温
では揮発しにくいハロゲン化物を形成する例えば金およ
び銀薄膜等のエッチングにおいても同様の効果が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ノ・ロゲン壕たは
ハロゲン化合物と反応しかつ常温減圧下では揮発困難な
ハロゲン化物を形成する銅薄膜などの薄膜のドライエッ
チングを行う際、エッチング電極の加熱と同時に対向電
極を加熱することによシエッチング反応生成物の対向電
極への付着を防止することができるので、付着物からの
汚染のない再現性に優れる′薄膜のエッチングが可能と
なる。

壕た、付着物の除去を目的とした電極のクリ一二ングを
行う必要がないので、薄膜のエッチング処理を効率良く
行うことができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るドライエッチング装置の一実施例
を示す概略図、第２図は銅ハロゲン化物，アルミニウム
塩化物の固相一気相反応における平衡定数の温度変化を
示す図、第３図は従来のドラィエッチング装置の一例を
示す概略図である。 １●・●・エッチング電極、２●●●●被エッチング基
板、３・・・・対向電極、４・・・・静電チャック用基
板台、５・・・・エッチング電極加熱用ヒータ、６・・
・・対向電極加熱用ヒータ、７−●●●エツチングチャ
ンバ、８◆●●●ガス導入系、９●●●●マッチングボ
ックス、１０・・・・高周波電源、１１・・・・真空排
気口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハロゲンまたはハロゲン化合物と反応し、かつ常
   温減圧下では揮発困難なハロゲン化物を形成する薄膜を
   形成した被エッチング基板をエッチング室内の一方の電
   極上に載置し、この被エッチング基板を加熱してプラズ
   マで励起されたエッチングガスの活性種によつて該基板
   をエッチングするドライエッチング装置において、前記
   被エッチング基板が載置された電極の加熱と同時に該電
   極に対向する他方の電極をエッチング反応生成物の揮発
   に必要な温度に加熱する加熱手段を有することを特徴と
   するドライエッチング装置。
2. （２）請求項１のドライエッチング装置において、基板
   加熱状態で該基板を載置した電極に対向する他方の電極
   を銅塩化物が揮発可能な温度に加熱して、塩素系ガスに
   より銅薄膜のエッチングを行うことを特徴とするドライ
   エッチング方法。