JPH04199819A - ドライエッチング方法および装置 - Google Patents

ドライエッチング方法および装置

Info

Publication number
JPH04199819A
JPH04199819A JP33577390A JP33577390A JPH04199819A JP H04199819 A JPH04199819 A JP H04199819A JP 33577390 A JP33577390 A JP 33577390A JP 33577390 A JP33577390 A JP 33577390A JP H04199819 A JPH04199819 A JP H04199819A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
copper
etching
alloy
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33577390A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Urano
浦野 新一
Naoto Okazaki
尚登 岡崎
Seiichi Ogino
荻野 誠一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NISSHIN HIGHTECH KK
Original Assignee
NISSHIN HIGHTECH KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NISSHIN HIGHTECH KK filed Critical NISSHIN HIGHTECH KK
Priority to JP33577390A priority Critical patent/JPH04199819A/ja
Publication of JPH04199819A publication Critical patent/JPH04199819A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

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、例えば半導体ウェハ、プリント配線基板等に
おける電極や配線などを形成するための〔従来の技術] 従来、シリコン(Si)、ガリウムヒ素(GaAS)半
導体等の各種基板やプリント配線基板等における電極や
配線などを形成するための金属膜として良く知られてい
るものに、アルミニウム膜、アルミニウム合金膜、銅膜
、銅合金膜がある。
これら金属膜から電極や配線等を形成するためのエツチ
ング方法としては、反応性イオンエツチング装置による
ドライエツチングや各種酸性水溶液等からなる反応性水
溶液によるウェットエツチングが知られている。
但し、銅またはその合金については、ドライ条件(気相
)でエツチングされ難く、特に塩素ガス(Cffiz)
等の反応性ガスを用いる反応性イオンエツチング装置に
よるエツチング方法では、反応性ガスと銅が化学変化し
て銅またはこれを含有する金属薄膜の表面に蒸気圧の低
い塩化銅(CuCpx)等の銅化合物(CuX)が住成
し、金属薄膜がほとんどエツチングされない。従って銅
またはこれを含有する金属薄膜の所定部分をエツチング
除去し、電極や配線などを形成するためには、各種酸性
水溶液等からなる反応性水溶液によるウェットエツチン
グ方法が採用されている。
このウェットエツチング方法は、表面に銅またはこれを
含有する金属薄膜と所定マスクパターン薄膜とを種層形
成した基板を、容器の中に入れた反応性水溶液に浸漬す
ることにより、表面に露出した銅またはこれを含有する
金属薄膜を化学反応で反応性水溶液に溶解させ、所定部
分の金属薄膜のみを基板の表面に残し、電極または配線
などを形成するものである。
一方、金、金合金、銀、銀合金のエツチング方法として
は、イオンミリング法を利用することが考えられ。
この方法は、アルゴン(A r )のような不活性ガス
をイオン源にてイオン化し、このイオンビームで金属膜
を物理的にエツチングするものである。
〔発明が解決しようとする課B] しかしながら、銅についてのウェットエツチング方法は
、基板の浸漬時間による反応性水溶液の組成や反応性水
溶液の液温管理の制御性が悪く、エツチング量の均一性
に欠け、集積度の高いIC等の量産に適さない。
また、反応性水溶液ではエツチングが等方的に行われる
ため、銅または銅を含有する金属薄膜の横方向のエツチ
ング(アンダーカット)が避けられない。
また、前記イオンミリング法によるエツチングはエツチ
ング速度が極めて遅(、生産性が悪い。
その上、マスク材や下地に対する選択性乃至選択比が悪
く、微細パターンを精度−良く形成することは困難であ
る。   −− 1そこで本発明は、銅1、銅合金、金、金合金、銀、銀
合金等の金属膜を早く、精度良くエツチングでき、併せ
て、該エツチング処理において該金属膜のエツチング終
了を容易に判断できるドライエツチング方法および装置
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] 本発明は前記目的に従い、ハロゲンガスまたは(および
)ハロゲン化物のガスと、中性配位子となる物質のガス
またはハロゲン化アルミニウムの蒸気ガスとを真空容器
へ導入し、これら混合ガスを所定真空状態下で電圧印加
のもとにプラズマ化し、該プラズマ発光のうち予め定め
た波長光の強度を検出しつつ該プラズマで銅、銅合金、
金、金合金、銀および銀合金の少な(とも一種からなる
金属膜をドライエツチングし、該エツチング処理は前記
波長光強度が予め定めた強度以上である間行うことを特
徴とするドライエツチング方法を提供する。     
、    ・ また、本発明は前記目的に従い、 真空吸引手段にて所定の真空状態を得ることができる真
空容器と夷前記真空容器にハロゲンガスまたは(および
)ハロゲン化物のガスを導入する手段と、前記真空容器
に中性配位子となる物質のガスを導入する手段と、前記
真空容器に設けた銅、銅合金、金、金合金、銀および銀
合金の少なくとも一種からなる金属膜を有するエツチン
グ対象物の支持ホルダと、前記真空容器に導入されるガ
スをプラズマ化するための電源と、前記真空容器内のプ
ラズマ発光のうち予め定めた波長光の強度を検出する手
段とを備えたことを特徴とするドライエツチング装置、
および 真空吸引手段にて所定の真空状態を得ることができる真
空容器と、前記真空容器へハロゲンガスまたは(および
)ハロゲン化物のガスを導入する手段と、前記真空容器
へハロゲン化アルミニウムの蒸気ガスを導入する手段と
、前記真空容器に設けた銅、銅合金、金、金合金、銀お
よび銀合金の少なくとも一種からなる金属膜を有するエ
ツチング対象物の支持ホルダと、前記真空容器に導入さ
れるガスをプラズマ化するための電源と、前記真空容器
内のプラズマ発光のうち予め定めた波長光の強度を検出
する手段とを備えたことを特徴とするドライエツチング
装置を捉供する。
前記ハロゲンガスとしては、フッ素(Fz)、塩素cc
i、>、臭素(Brz)、ヨウ素(I t)等のガスを
挙げることができる。
また、前記ハロゲン化物のガスは、フッ化水素(HF)
、塩化水素(HCffi) 、臭化水素(HBr)、ヨ
ウ化水素(HI)等のハロゲン化水素、フン化炭素(C
F4)等のハロゲン化炭素などのハロゲン元素を含む物
質のガスである。
前記中性配位子となる物質には、アンモニア(NH3)
、水(H2o) 、カルボニル(CO)、ニトロシル(
No) 、メチルアミン(NH2(CHl))の如き第
1級アミン、ジメチルアミン(NHz  (cHs)z
 )の如き第2級アミン、トリメチルアミン(NH*(
CH3)3)の如き第3級アミン、エチレンジアミン(
N HzCCHz)z N Hz )等の単座または多
座配位子を有する物質を例示できる。
また、ハロゲン化アルミニウムとしては、塩化アルミニ
ウム(Af Ciz ) 2、臭化アルミニウム(Al
Br3)、ヨウ化アルミニウム(AfiI3)等で、蒸
発すると、二量体分子の、または単量体分子と二量体分
子とが共存する蒸気ガスとなるものなどが考えられる。
検出すべきプラズマ発光の波長光およびその強度はエツ
チングしようとする金属膜、使用するガスの種類に応じ
て定めればよい。また、検出すべき波長光は一定のもで
も、或いは予め定めた範囲の波長に属するものでもよい
プラズマ発光のうち予め定めた波長光の強度を検出する
手段としては、モノクロメータ、フォトダイオードアレ
イ、一定の波長光を通過させるフィルタと光センサの組
み合わせを例示できる。
本発明において、真空容器内のプラズマ発光のうち予め
定めた波長光の強度を検出し、ドライエツチング装置に
その強度検出のための手段を設けるのは、ドライエツチ
ングにおいてエツチングすべき銅等の金属膜が未だ残っ
ている間は、使用ガスおよび一エツチング金属膜に応じ
て、プラズマ発光のうちのある波長光につき発光強度が
大であり、該波長光が予め定めた強度で出ている間は未
だエツチングすべき金属膜が残っており、毎の強度が前
記予め定めた大きさよりも低下すると、該金属膜のエツ
チングが終了したと判断できることに基づいている。
〔作 用〕    − 本発明によると、′ ハロゲンガスまたは(および)ハ
ロゲン化物のガスと中性配位子となる物質のガスを用い
るときには、例えばflll!のエツチングを例にとる
と、ハロゲンガスまたは(および)ハロゲン化物のガス
のプラズマが銅と反応してハロゲン化銅が生成され、こ
の六ロゲン化銅と中性配位子となる物質のガスのプラズ
マとが反応して銅の金属錯体が生成される。この諸株は
蒸気圧が高く、容易に気相中に脱離し、かくして網膜が
ドライエツチングされる。
また、中性配位子となる物質のガスに代えて、ハロゲン
化アルミニウムの蒸気ガスを用いるときには、ハロゲン
ガスまたは(および)ハロゲン化物のガスのプラズマが
銅と反応してハロゲン化銅が生成され、このハロゲン化
銅とハロゲン化アルミニウムの蒸気ガスのプラズマとが
反応して銅・アルミニウムハロゲン化合物が生成され、
これが容易に気相中へ脱離し、かくして銅膜がエツチン
グされる。
金、銀等についても同様にドライエツチングされる。
また、かかるエツチング処理においては、プラズマ発光
のうち、予め定めた波長光の強度が検出され、該強度が
予め定めた大きさの間はエツチング処理を続けるが、そ
の大きさよりも低下すると、所定金属膜のエツチングが
終了したと判断してエツチング処理を終了する。
〔実 施 例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図に本発明装置例として示す反応性イオンエツチン
グ(RIE)装置と、これによりハロゲンガスまたは(
および)ハロゲン化物のガスと中性配位子となる物質の
ガスを用いて行うドライエツチング例につき説明する。
第1図に示す装置は、真空容器1、該容器に開閉弁2a
、2bおよび流量制御部2Cを介して配管接続されたハ
ロゲンガスまたは(および)ハロゲン化物ガスのボンベ
2、容器1に開閉弁3a、3bおよび流量制御部3Cを
介して配管接続された中性配位子となる物質のガスのボ
ンベ3、容器1に開閉弁4a、4b及び流量制御部4C
を介して配管接続された前処理用のクリプトン(Kr)
、アルゴン(Ar)等の希ガスまたは該希ガスを含むガ
スのボンベ4、容器lに開閉弁5a、5b及び流量制御
部5Cを介して配管接続された三塩化ホウ素ガス(B’
Cf:+)等のエツチング促進ガスのボンベ5、容器1
に開閉弁61を介して接続され、該容器内を所定真空状
態にする真空ポンプ6、該容器内に電気絶縁性シール材
71を介して設置され、エツチング対象物を支持するホ
ルダ7、該ホルダに接続された高周波電圧を印加する高
周波電源8、真空容器内のプラズマ発光のうち予め定め
た波長光のみを通過させるフィルタFおよび該フィルタ
を通過した光の強度を検出する光センサLを備えている
以上の装置を用い、エツチング対象物として、電極や配
線を形成するための厚さ5000人の銅(Cu)からな
る金属薄膜を表面に有し、該金属薄膜上にマスク材にて
所定パターンを形成し、該金属薄膜と基板上のシリコン
酸化膜との間にチタン(Ti)からなる厚さ2000人
の下地金属層を有する直径5インチのシリコン半導体ウ
ェハ9を準備し、該ウェハを前記ホルダ7上に載置した
なお、下地金属層は、半導体ウェハ等では、配線や電極
を形成するための金属層の下に積層され、本来の金属膜
と同じパターンでエツチングされるもので、通常、金属
膜の付着強化や、拡散防止、オーミックコンタクトをと
る等の目的で設けられる。該下地金属層としては前記例
の他、チタンナイトライド(TiN)、チタンタングス
テン(TiW)、タングステンシリサイド(WSi)、
モリブデンシリサイド(MoSi)等を例示することが
できる。
また、ボンベ4はクリプトン(Kr)ガスボンへ、エツ
チング促進ガスのボンへ5は三塩化ホウ素ガス(BCl
2)ボンベとした。
さらに、前記フィルタFとして、波長が約400nm〜
750 nmの範囲のプラズマ発光を通過させるフィル
タを採用した。
なお、フィルタをこのように選択した理由は、実験によ
ると、銅をエツチングしているときは、第3図に示すエ
ツチングすべき銅が未だあるときの発光強度を示すライ
ン■から分かるように、波長410nm〜455 nm
付近に大きな発光がみられ(ピーク:約430nm、4
38.nm)、また、460 nm〜540 nmにも
ピークがみられ(ピーク:約482nm、493nm、
502nm、520nm)、この発光は、銅および下地
金属層がエツチングされ、下地のシリコン酸化膜が表面
にでてくると見えなくなるからである。250nm〜7
50 nmまでの発光強度は全体として銅をエツチング
中のときの方が高く、これは、銅が遷移金属であり、そ
の錯体や化合物の可視、近紫外での発光スペクトルはシ
リコン酸化膜やシリコンの発光スペクトルやその化合物
の発光スペクトルに比べて多くもつことによると考えら
れる。
なお、第3図においてライン■はエツチングすべき銅が
無くなった状態を示している。
そして、エツチングに先立つ第1ステツプとして、先ず
容器1内をlXl0−3(Torr)以下の真空状態と
した後、真空容器1内を圧力40(mTorr)に維持
しつつボンベ4がらクリプトンガスを流量90(scc
m〕で真空容器1内に導入し、電源8にて13.56 
(MHz)、500(W)の高周波電圧を60秒印加し
、クリプトンガスのプラズマを発生させ、このプラズマ
で露出している銅薄膜表面の不純物等を除去した。
予めハロゲンガスまたは(および)ハロゲン化物ガスの
ボンベ2として塩素ガス(CL )ボンベを採用してお
くとともに中性配位子となる物質のガスボンベ3として
アンモニアガス(NH3)ボンへを採用しておき、第2
ステツプとして、真空容器1内を圧力40(mTorr
)に維持しつつ容器1内にボンベ5から流量25(sc
cm)で三塩化ホウ素ガス(BCj23>を、ボンベ2
から流量20(sccm)で塩素ガス(C4!z )を
、ボンベ3から流量20(sccm)でアンモニアガス
(NHs)を導入し、電源8にて13.56(MHz)
、300 (Wlの高周波電圧を印加し、これら混合ガ
スをプラズマ化した。
このプラズマ発光強度を前記フィルタFを介して光セン
サしで検出し、該強度がエツチング開始後15秒のとき
の強度の90%になってからさらに100秒間エツチン
グ処理を続けたのち、該処理を終了した。エツチング開
始から終了までの時間は約220秒であった。このエツ
チング処理により前記ウェハの銅薄膜の5000人の異
方性エツチングが精度良く実現した。
なお、下地金属層もこの時間中に銅膜のエツチング後引
き続きプラズマによりエツチングされた。
このドライエツチングにおいては、露出した銅薄膜部分
においてハロゲン化銅を生成する反応Cu+x/2 ・
C1z →CuCIXと、ハロゲン化銅である塩化銅と
アンモニアガスの中性配位子とが反応して銅の金属錯体
が生成される反応 Cu Cf! X + y N H3 = (Cu Clx  (NH:l ) y:1が生し
ている。
ハロゲン化銅は蒸気圧が低く、蒸発しにくいが、この金
属錯体(CuCfx  (NH3) y〕は蒸気圧が高
く、容易に蒸発し、かくしてエツチングが行われる。
なお、前記第1および第2ステツプは銅合金についても
同様に実施できる。
ドライエツチングにおいて、塩素ガスに代えて他のハロ
ゲンガス等を採用し、アンモニアガスに代えて他の中性
配位子となるガスを使用した場合でも、他の条件はその
まま、または必要に応じて調整、変更等することにより
同様に前処理と、銅または(および)銅合金層および下
地金属層のドライエツチングを行うことができる。
銅または銅合金のドライエツチング工程における他のガ
スの組み合わせ例と、その場合の化学反応例を次に列挙
する。
■ 塩素ガス(Cfz )と水(H20)を使用する場
合。
Cu + x / 2 ・C12→Cu CI XCu
Cj2x +y)120 →(CuCfx  (Hz O)y )■ 塩素ガス(
CI2z)とカルボニル(Co)である−酸化炭素ガス
を使用する場合。
Cu+x/2 ・C12−+CuCj!。
CuCf、、+yC,0 →(Cu C12*  (’CO) y )■ 塩素ガ
ス(Cf2)とニトロシル(No)である−酸化窒素ガ
スを使用する場合。
Cu十x/2 ・C1z →CuCj!。
CuC1x +yNO −(CuCfx  (No)、) ■ 塩素ガス(Cfz)とメチルアミン(NH。
(CH3))ガスを使用する場合。
Cu + x / 2 ・Cl 2 →Cu Ci X
Cu Cj!x + yN Hz(CH:l)= (C
u Ci!、x  (NH2(CH3)) −)■ 塩
素ガス(Cf2)とエチレンジアミン(NH2(CHl
)2 NH2)ガスを使用する場合。
Cu + x / 2 ・Cl z −Cu CI K
CuC4x 十yNHz(CHz)z NHz= (C
uCf)((NHz(CHz)z NHz )y )■
 ヨウ化水素ガス(Hl)とアンモニアガス(NH3)
を使用する場合。
Cu+xHI−+Cu IX (十xH)CuIX+y
NHs →(Cu Ix  (NHs)y ) ■ ヨウ化水素ガス(Hl)と水(Hl o)を使用す
る場合。
Cu+xHI−>Cu1.(+xH) Cu 1. 十yH,0 −(Cu Ill  (Hl 0) y )■ ヨウ化
水素ガス(Hl)とカルボニルCC0)である−酸化炭
素ガスを使用する場合。
Cu+xHI−+Cu IX (+xH)CuIx+y
CO →〔CuIX (CO)y〕 ■ ヨウ化水素ガス(Hl)とニトロシル(NO)であ
る−酸化窒素ガスを使用する場合。
Cu+xHI−+Cu lx  (+xH)CuIヶ+
yN。
→(Cu lx  (No) y) [相] ヨウ化水素ガス(Hl)とメチルアミン(NH
2<CH3))ガスを使用する場合。
Cu+xHI−+Cu IX (+xH)Cu Ill
 +yNHz(CHs) = CCu lx  (NHz(CHa)) ア〕  
 ■ ヨウ化水素ガス(Hl)とエチレンジアミン(N
Hz(CHz)z NHz )ガスを使用する場合。
Cu+xHI−+Cu IX (+xH)Cu I X
 + Y N Hz(CHz)z N Hz→(Cu 
lx  (NHz(CHz)z NHz ) −〕@ 
ヨウ素ガス(I2)とアンモニアガス(NH:l)を使
用する場合。
Cutx/2 HIz −Cu 1x CulX+yNHs −+ (Cu IX  (NH3)V )[相] ヨウ
素ガス(I2)と水(HzO)を使用する場合。
Cutx/2 ・Iz →Cu Ix Cu lx + ’/Hz O →(c u IX  (Hz O) y )■ ヨウ素
ガス(I2)とカルボニル(CO)である−酸化炭素ガ
スを使用する場合。
Cutx/2・It−+CulX Cu I、+yCO →〔CuIX (CO)y] ■ ヨウ素ガス(I2)とニトロシル(NO)である−
酸化窒素ガスを使用する場合。
Cutx/2−1.−+Cu I* Cu1x+yN○ →〔CuIX (No)y〕 [相] ヨウ素ガス(I t)とメチルアミン(NH2
(CH3))ガスを使用する場合。
Cutx/2・I2→CulX Cu Ix +yNHz(CH3) →(Cu IX  (NH2(CH:l)l y)■ 
ヨウ素ガス(I2)とエチレンジアミン(NH2(CH
2) 2 N Hz)ガスを使用する場合。
CutX/2・I2→CuIX Cut IX+yNH2(CH2)2 NH4I(Cu
 Ix  (NHK(CH2)2 NHz )y )■
 臭化水素ガス(HBr)とアンモニアガス(NH3)
を使用する場合。
Cu+xHBr−+CuBrx  (+xH)Cu B
 rx + y NHs →(CuB rX  (NH3)! )■ 臭化水素ガ
ス(HBr)と水(H2o)を使用する場合。
Cu+xHBr−+CuBrx  (+xH)CuBr
x +yHz O →(CuB rX  ()lz o) y )[相] 
臭化水素ガス(HBr)とカルボニル(CO)である−
酸化炭素ガスを使用する場合。
Cu+xHBr−+CuBrx  (+xH)CuBr
x+)’C0 →(CuB rX  (Co)y ) ■ 臭化水素ガス(HBr)とニトロシル(NO)であ
る−酸化窒素ガスを使用する場合。
Cu+xHBr−+CuBrX (+xH)CuBrx
 +yNO →(CuBrX  (No)y ) 0 臭化水素ガス(HBr)とメチルアミン(NH,(
CHz))ガスを使用する場合。
Cu十xHB r−+CuB rx  (十xH)Cu
B rx +yNHz(CHz) −’p (CuB rX  (NH2(CH3)) y
 )■ 臭化水素ガス(HBr)とエチレンジアミン(
NH,(CH2)2NHりガスを使用する場合。
Cu+xHBr−+CuBrx  (十xH)CuBr
X+yNHz(CHz)z NHz→(Cu B rX
  (NHz(CHz)z NHz ) −〕[相] 
四フッ化炭素(CF4)とアンモニアガス(NH3)を
使用する場合。
Cu−+−x/4− CFa →CuFx  (+x/
4 ・C)Cu Fx + ’j NH3 →(CuF)+  (NH3)  y ]C四ツ・7化
炭素(CF4)と水(H2C)を使用する場合。
Cu+x/4 ・CF4−+CuFx  (十x/4 
・C)CuFX+yH20 −+ (Cu FX  (H2O) y ][相] 四
フッ化炭素(CF、)とカルボニル(CO)である−酸
化炭素ガスを使用する場合。
Cu+x/4 ・CF4 →CuFx  (+x/44
 C)Cu FX 十y C0 →(Cu F x  (CO) y )〇 四フッ化炭
素(CF4)とニトロシル(NO)である−酸化窒素ガ
スを使用する場合。
Cu+X/4・CF4→CuFX (+X/4・C)C
uFx+yNO →[CuFx  (NO)y] [相] 四フッ化炭素(CF、) とメチルアミン(N
H2(CH:I))ガスを使用する場合。
Cu十x/4 HCF4−+CuFX  (+X/4−
 C)CuF)(+yNHz(CH:+) →(CuFx  (NH2(CH3)l −)[相] 
四フッ化炭素(CF4)とエチレンジアミン(N H2
(CH2)Z N H2)ガスを使用する場合。
Cu+x/4 ・CF4 →CuFx  (+x/4 
HC)CuFx +yNHz(CHz)z NHz→(
CuFx  (NHz(CHz)z NHz )y 〕
以上説明した方法は、金、金合金、銀、銀合金等にも同
様に適用できる。
また、ドライエツチングにおける前述した化学反応は、
金や銀に関しても同様であり、前述の式においてCuを
Au、Agに替えたものとなる。
(以下、この頁余白) 次に、第2図に本発明装置例として示す反応性イオンエ
ツチング(RI E)装置と、これによりハロゲンガス
または(および)ハロゲン化物のガスとハロゲン化アル
ミニウムの蒸気ガスを用いて実施するドライエツチング
例につき説明する。
第2図に示す装置は、真空容器1、該容器に開閉弁2a
、2bおよび流量制御部2cを介して配管接続されたハ
ロゲンガスまたは(および)ハロゲン化物ガスのボンベ
2、容器1に開閉弁4a、4b及び流量制御部4Cを介
して配管接続されたクリプトン(Kr)、アルゴン(A
r)等の希ガスのボンへ4、容器1に開閉弁5a、5b
及び流量制御部5Cを介して配管接続された三塩化ホウ
素ガス(BCf3)等のエツチング促進ガスのボンベ5
、容器1に開閉弁10a、10bおよび流量制御部10
cを介して配管接続されたハロゲン化アルミニウムの蒸
気ガス生成用恒温槽10、容器1に開閉弁61を介して
接続され、該容器内を所定真空状態にする真空ポンプ6
、該容器内に電気絶縁性シール材71を介して設置され
、エッチング対象物を支持するホルダ7、該ホルダに接
続された高周波電圧を印加する高周波電源8、第1図に
示す装置におけると同様のフィルタFおよび光センサL
を備えている。
なお、恒温槽10は加熱温度を調節してハロゲン化アル
ミニウムの蒸気ガス発生量を調節できるものである。
以上の装置を用い、エツチング対象物として、前記同様
のシリコン半導体ウェハ90(銅膜厚は5000人)を
準備し、該ウェハを前記ホルダ7上に載置した。
また、ボンベ4をクリプトン(Kr)ガスボンベ、エツ
チング促進ガスのボンベ5を三塩化ホウ素ガス(BCI
!、3)ボンへとした。
そして、エツチングに先立つ第1ステツプ(前処理)と
して、先ず、容器1内をlXl0−”l:Torr)以
下の真空状態とした後、真空容器1内を圧力40 [m
To r r]に維持しつつボンベ4からクリプトンガ
スを流量90(sccm)で真空容器1内に導入し、電
源8にて13.56[MH2]、500 [W)の高周
波電圧を60秒印加し、クリプトンガスのプラズマを発
注させ、このプラズマで露出している銀薄膜表面の不純
物等を除去した。
予め前記ハロゲンガスまたは(および)ハロゲン化物ガ
スのボンへ1として塩素ガス(C,f、)ボンへを採用
しておくとともに、恒温槽10にはハロゲン化アルミニ
ウムとして固体塩化アルミニウム(AfCffi3)を
入れ、160°Cで加熱してその蒸気ガスを生成できる
ようにしておき、真空容器1内を圧力40(mTorr
lに維持しつつ容器1内にボンへ5から流量25(SC
Cm〕で三塩化ホウ素ガス(BCI23)を、ボンベ1
から流量20(scc+n)で塩素ガス(cpz)を、
恒温層10から流量100100(scで塩化アルミニ
ウム(AβCA、)の蒸気ガスをを導入し、電源8にて
13,56 (MHz)、275 (W)の高周波電圧
を印加し、これら混合ガスをプラズマ化した。
このプラズマからの発光強度をフィルタFを介して光セ
ンサLにて検出し、該強度がエッチング開始後15秒経
過時の強度の90%になってからさらに100秒間エツ
チングを続けたのち、エツチング処理を終了したところ
、前記ウェハの8TR膜の異方性エツチングが精度良く
実現した。
下地金属層もこの処理でエツチングされた。
このエツチングにおいては、露出した銅薄膜部分におい
てハロゲン化銅を生成する反応Cu+x/2 ・C1z
 −CuC1,と、ハロゲン化銅である塩化銅と塩化ア
ルミニウム(、IM!’Cf3)の蒸気ガスとが反応し
て銅・アルミニウムハロゲン化合物を生成する反応Cu
 Cf X + y A I Cl 3→(A i!、
 y Cu Cl )lj’ly)とが起こる。
ハロゲン化銅は蒸気圧が低く、蒸発しにくいが、この銅
・アルミニウムハロゲン化合物は容易に気相中に蒸発し
、かくしてエツチングが行われる。
前記第1および第2ステツプは銅合金についても同様に
実施できる。
塩素ガスに代えて他のハロゲンガスまたは(および)ハ
ロゲン化物のガスを採用し、塩化アルミニウム(A42
C13)に代えて他のハロゲン化アルミニウムを採用し
た場合でも、他の条件はそのまま、または必要に応して
調整、変更等することにより、同様に銅層または(およ
び)銅合金層のエツチングを行える。
銅または銅合金のドライエツチングにおける他のガスの
組み合わせ例とその場合の化学反応例を次に列挙する。
■ 塩素ガス(c/22 )と臭化アルミニウム(Af
Br3)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+x/2・C12→CuCl!、XCuC1x +
YAIB r:+ −(AlyCuCI!、XBr5y) ■ 塩素ガス(C1z )とヨウ化アルミニウム(Al
I3)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+x/2 ・C1,−+CuCj2゜CuCfx 
+yAf! I3 −+ (Af、Cu(、eX 1.、)■ フッ化水素
ガス(HF)と塩化アルミニウム(AfCf、)の蒸気
ガスを使用する場合。
Cu+xHF−+CuFX (+xH)Cu F x 
+ y A 42 Cl 3→(A fy Cu F 
x Cfly)■ フッ化水素ガス(HF)と臭化アル
ミニウム(AI!、Br5)の蒸気ガスを使用する場合
Cu+xHF−+CuF)+  (+xH)CuFX+
yAj2Brz →(Afy CuF、B rsy〕 ■ フッ化水素ガス(HF)とヨウ化アルミニウム(A
I!、Is)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+xHF−*CuFX (+xH)Cu F x 
+ y A I I 3→(Afy CuFx  I*
yl ■ フッ素ガス(F2)と塩化アルミニウム(Aj2C
23)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu十xHF→CuFX (+xH) Cu F x + y A I CE 3→(AfyC
u Fx Cj2xy) ■ フッ素ガス(F2)と臭化アルミニウム(AlBr
3)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+x/2・Fz→CuF。
Cu F X + y A 42 B r z→(AI
!、yCu FXB r3y3■ フッ素ガス(F2)
とヨウ化アルミニウム(A213)の蒸気ガスを使用す
る場合。
Cu+x/2 HF2 →CuFX CuFx +yA11:1 →(A ly Cu F x  I xy)■ 塩化水
素ガス(HCffi)と塩化アルミニウム(A、ICl
3)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+xHC1−+CuC1x  (+xH)Cu C
l x +y A I Ci 3→CAj2.CuCf
吋3y ) [相] 塩化水素ガス(H(1)と臭化アルミニウム(
Aj2Br3)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+xHC1,−+CuCIX (+xH)Cu C
I2X + y A f! B r s→(Aj2y 
CLI CfXB r xy〕■ 塩化水素ガス(HC
f)とヨウ化アルミニウム(AlI3)の蒸気ガスを使
用する場合。
Cu+xHC1,−+CuC1x  (+xH)Cu 
C12x + y A I I s−+ (A ly 
Cu CEx  I 3YJ@ 臭素ガス(Brz)と
塩化アルミニウム(AfCf3)の蒸気ガスを使用する
場合。
Cu+x/2 ・Br、−+CuBrxCu B r 
x + y A I CE 3→(Any CuB r
、C1yy〕 ■ 臭素ガス(Brz)と臭化アルミニウム(A2Br
3)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+x/2 ・B rz −+CuB ryCuBr
x +yA/!Br:+ → (Af!、  Cu  B  rx+:+y)[相
] 臭素ガス(Brz)とヨウ化アルミニウム(AlI
3)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+x/2 ・B rz −+CuB rxCuBr
、+yAf 13 = (Aj!y Cu B rx  I yy)[相]
 臭化水素ガス(HBr)と塩化アルミニウム(AfC
j2ff)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+xHBr−+CuBrx  (+x、H)CuB
 rx +yA1c1.x −+ (’Affi、CuB rx Cf3y)[相]
 臭化水素ガス(HBr)と臭化アルミニウム(AfB
r、)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu十xHBr=CuBrx  (+xH)CuBrX
+yA/!Br3 →(A ll 、 Cu B r x+syJ■ 臭化
水素ガス(HBr)とヨウ化アルミニウム(Affil
ff)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+xHBr−+CuBrx  (+xH)CuBr
X+yAj213 →(Afy CuB rX  l1y)[相] ヨウ素
ガス(I2)と塩化アルミニウム(Afcf、)の蒸気
ガスを使用する場合。
Cu+x/2 ・1.−+Cu I。
Cu r X 十y A I C12z→(Afy C
u IX C15y’J■ ヨウ素ガス(I2)と臭化
アルミニウム(Aj2Br3)の蒸気ガスを使用する場
合。
Cu+X/2・I2→CulX Cu IX+yAfB r3 −)(A/!yCu IXB r3y)Φ ヨウ素ガス
(I2)とヨウ化アルミニウム(Aft、)の蒸気ガス
を使用する場合。
Cu十X/2・I2→CulX Cu IX +yAf I:1 → 〔A l y Cu  I  x士:+y)■ ヨ
ウ化水素ガス(Hl)と塩化アルミニウム(,6/2C
/23)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+xHI−+Cu1X (十xH)Cu IX +
yAjIC13 = (Aff、 Cu Ix Cf3y〕■ ヨウ化水
素ガス(Hl)と臭化アルミニウム(AffBr3)の
蒸気ガスを使用する場合。
Cu+xHI−+Cu1x  (+xH)CuIX+y
AlBr3 −+ [A、j!、 Cu IXB r、y:1@ ヨ
ウ化水素ガス(HI)とヨウ化アルミニウム(Aff3
)の蒸気ガスを使用する場合。
Cu+xHI−+Cu 1.(+xH)CuIX +y
AI Is →(A l y Cu I x+iy)以上説明した方
法は金、金合金、銀、銀合金等についても同様に適用で
きる。
また、ドライエツチングにおける前述の化学反応は、金
や銀に関しても同様であり、前述の式においてCuをA
u、Agに替えたものとなる。
なお、以上説明した各実施例では反応性イオンエツチン
グ法(RIE)を採用したが、本発明は、この方法に限
らず、その他の各種ドライエツチング法、例えば、電子
サイクロトロン共鳴エツチング(ECR)、マグネトロ
ンエツチング、プラズマエツチング等の各種ドライエツ
チングにも適用可能である。
また、前記各実施例では、エツチング対象物としてシリ
コン半導体ウェハを例示したが、本発明は、シリコン半
導体、化合物半導体等の各種半導体基板、プリント基板
等に適用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明方法および装置によると、銅
、銅合金、金、金合金、銀および銀合金の少なくとも一
種からなる金属膜をドライエツチングでき、しかも、該
エツチング処理において該金属膜のエツチング終了を容
易に判断して正確なエツチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るドライエツチング装置の1例の概
略構成図、第2図は本発明に係るドライエツチング装置
の他の例の概略構成図である。第3図はプラズマ発光強
度観測例を示すグラフである。 1・・・真空容器 2・・・ハロゲンガスまたは(および)ハロゲン化物ガ
スのボンベ 3・・・中性配位子となる物質のガスボンベ4・・・希
ガスボンベ 5・・・エツチング促進ガスボンベ 6・・・真空ポンプ 7・・・ホルダ 8・・・高周波電源 9.90・・・半導体ウェハ 10・・・恒温槽 F・・・フィルタ L・・・光センサ 出願人 日新ハイチック株式会社 第1図 1・・・真空容器 2・・・ハロゲンガスまたはハロゲン化物のガスのボン
ベ 3・・・中性配位子となる物質のガスボンへ4・・・希
ガスボンベ 5・・・エッチツク促進ガスボンへ 6・・・真空ポンプ 7・・ホルダ         F フィルタ8・・・
高周波1i        L・光センサ9・・半導体
ウェー・入 第2図 1・・・真空容器 2−ハロゲンカスまたは(および)ハロゲン化物カスの
ボンへ 4 ・希カスボッへ 5・エッチ/り促進力スボ/へ 6・真空ポンプ 7 ・ホルダ          F・フィルタ8・・
高周波電源        L 光+!7す90・半導
体ウェーハ 10・恒温措

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ハロゲンガスまたは(および)ハロゲン化物のガ
    スと、中性配位子となる物質のガスまたはハロゲン化ア
    ルミニウムの蒸気ガスとを真空容器へ導入し、これら混
    合ガスを所定真空状態下で電圧印加のもとにプラズマ化
    し、該プラズマ発光のうち予め定めた波長光の強度を検
    出しつつ該プラズマで銅、銅合金、金、金合金、銀およ
    び銀合金の少なくとも一種からなる金属膜をドライエッ
    チングし、該エッチング処理は前記波長光強度が予め定
    めた強度以上である間行うことを特徴とするドライエッ
    チング方法。
  2. (2)真空吸引手段にて所定の真空状態を得ることがで
    きる真空容器と、前記真空容器にハロゲンガスまたは(
    および)ハロゲン化物のガスを導入する手段と、前記真
    空容器に中性配位子となる物質のガスを導入する手段と
    、前記真空容器に設けた銅、銅合金、金、金合金、銀お
    よび銀合金の少なくとも一種からなる金属膜を有するエ
    ッチング対象物の支持ホルダと、前記真空容器に導入さ
    れるガスをプラズマ化するための電源と、前記真空容器
    内のプラズマ発光のうち予め定めた波長光の強度を検出
    する手段とを備えたことを特徴とするドライエッチング
    装置。
  3. (3)真空吸引手段にて所定の真空状態を得ることがで
    きる真空容器と、前記真空容器へハロゲンガスまたは(
    および)ハロゲン化物のガスを導入する手段と、前記真
    空容器へハロゲン化アルミニウムの蒸気ガスを導入する
    手段と、前記真空容器に設けた銅、銅合金、金、金合金
    、銀および銀合金の少なくとも一種からなる金属膜を有
    するエッチング対象物の支持ホルダと、前記真空容器に
    導入されるガスをプラズマ化するための電源と、前記真
    空容器内のプラズマ発光のうち予め定めた波長光の強度
    を検出する手段とを備えたことを特徴とするドライエッ
    チング装置。
JP33577390A 1990-11-29 1990-11-29 ドライエッチング方法および装置 Pending JPH04199819A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33577390A JPH04199819A (ja) 1990-11-29 1990-11-29 ドライエッチング方法および装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33577390A JPH04199819A (ja) 1990-11-29 1990-11-29 ドライエッチング方法および装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04199819A true JPH04199819A (ja) 1992-07-21

Family

ID=18292292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33577390A Pending JPH04199819A (ja) 1990-11-29 1990-11-29 ドライエッチング方法および装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04199819A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101977132B1 (ko) * 2018-12-28 2019-05-10 인하대학교 산학협력단 구리 박막의 건식 식각방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101977132B1 (ko) * 2018-12-28 2019-05-10 인하대학교 산학협력단 구리 박막의 건식 식각방법
US11257684B2 (en) 2018-12-28 2022-02-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of dry etching copper thin film
US11791165B2 (en) 2018-12-28 2023-10-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of dry etching copper thin film and semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10727080B2 (en) Tantalum-containing material removal
US9299581B2 (en) Methods of dry stripping boron-carbon films
US10510518B2 (en) Methods of dry stripping boron-carbon films
KR0161674B1 (ko) 수분 존재하에 반도체 기판을 할로겐 에칭하는 방법
JP4825911B2 (ja) 介在チャンバでの脱フッ素化及びウェハ脱フッ素化ステップによるプラズマエッチング及びフォトレジストストリッププロセス
JP2003517206A (ja) フッ素化合物ガス及び酸素からなるガス混合体を使用するタングステンのプラズマ処理
JPH04199824A (ja) ドライエッチング方法
JPH04199819A (ja) ドライエッチング方法および装置
JPH03276626A (ja) シリコン化合物系からなる被エッチング膜のエッチング方法
JP5153143B2 (ja) 銅表面に対する表面還元、不動態化、腐食防止、および活性化のための方法
JPH04173988A (ja) ドライエッチング方法
KR20010021311A (ko) 연속 플라즈마를 사용하여 고융점 금속층위의알루미늄층을 에칭하기 위한 방법
JP2821264B2 (ja) シリコンデバイスのガス清浄法
JPH09500763A (ja) 半導体基板のストリッピング、パッシベーション及び腐食の抑制
JPH04199821A (ja) ドライエッチング装置
KR100362599B1 (ko) 반도체 기판의 스트립핑,패시베이션 및 부식 억제 방법
JPH04199820A (ja) ドライエッチング装置
JPH04183879A (ja) ドライエッチング方法および装置
JPH04187787A (ja) ドライエッチング方法
JPH04199827A (ja) ドライエッチング方法
JPS61189643A (ja) アルミニウム/銅合金膜のエツチング法
US6730600B2 (en) Method of dry etching a semiconductor device in the absence of a plasma
JPH04183880A (ja) ドライエッチング方法および装置
US10692734B2 (en) Methods of patterning nickel silicide layers on a semiconductor device
JP2001102345A (ja) 表面処理方法および装置