JPH056876A - エツチング方法および装置 - Google Patents
エツチング方法および装置Info
- Publication number
- JPH056876A JPH056876A JP15701891A JP15701891A JPH056876A JP H056876 A JPH056876 A JP H056876A JP 15701891 A JP15701891 A JP 15701891A JP 15701891 A JP15701891 A JP 15701891A JP H056876 A JPH056876 A JP H056876A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- film
- etching
- etched
- temperature
- 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
Links
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＬＳＩ配線用のＣｕ膜を低温、かつ高速でエ
ッチングすることのできる技術を提供する。 【構成】 半導体ウエハ７上に堆積したＣｕ膜をドライ
エッチングする際のエッチングガスとして、塩素系ガス
にアンモニアガス、酸化窒素系ガスまたは酸化炭素系ガ
スを添加した混合ガスを用いるエッチング方法である。
ッチングすることのできる技術を提供する。 【構成】 半導体ウエハ７上に堆積したＣｕ膜をドライ
エッチングする際のエッチングガスとして、塩素系ガス
にアンモニアガス、酸化窒素系ガスまたは酸化炭素系ガ
スを添加した混合ガスを用いるエッチング方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
製造工程で行われるエッチング技術に関し、特に、Ｃｕ
配線のエッチングに適用して有効な技術に関するもので
ある。
製造工程で行われるエッチング技術に関し、特に、Ｃｕ
配線のエッチングに適用して有効な技術に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、シリコン（Ｓｉ）基板上に形
成されるＬＳＩの配線材料としては、電気抵抗が低い、
酸化珪素膜との密着性が良い、加工が容易であるなどの
理由からＡｌが使用されてきた。
成されるＬＳＩの配線材料としては、電気抵抗が低い、
酸化珪素膜との密着性が良い、加工が容易であるなどの
理由からＡｌが使用されてきた。
【０００３】しかしながら、ＬＳＩの高集積化による配
線の微細化に伴い、エレクトロマイグレーション（Ｅ
Ｍ）、ストレスマイグレーション（ＳＭ）、ボイドなど
に起因するＡｌ配線の信頼性の低下が深刻な問題となっ
ているため、近年、Ａｌに代わる各種配線材料の検討が
なされている。
線の微細化に伴い、エレクトロマイグレーション（Ｅ
Ｍ）、ストレスマイグレーション（ＳＭ）、ボイドなど
に起因するＡｌ配線の信頼性の低下が深刻な問題となっ
ているため、近年、Ａｌに代わる各種配線材料の検討が
なされている。
【０００４】とりわけＣｕは、電気抵抗がＡｌの約２／
３と低いため、Ａｌに比べて電流密度を大きくとること
ができ、かつ融点がＡｌよりも４００℃以上高いことか
らＥＭ耐性も高いので、６４メガビットＤＲＡＭなど、
線幅0.３μｍ以下の微細加工を必要とする次世代ＬＳＩ
の配線材料として有力視されている。
３と低いため、Ａｌに比べて電流密度を大きくとること
ができ、かつ融点がＡｌよりも４００℃以上高いことか
らＥＭ耐性も高いので、６４メガビットＤＲＡＭなど、
線幅0.３μｍ以下の微細加工を必要とする次世代ＬＳＩ
の配線材料として有力視されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ＣｕをＬＳ
Ｉの配線材料として用いる際の問題点の一つに、エッチ
ング速度の小さいことがある。これは、塩素系のガスを
用いてＣｕの薄膜をドライエッチングしたときに生成す
る（ＣｕＣｌX ) Y の蒸気圧が低いため、エッチングの
進行が妨げられるからである。
Ｉの配線材料として用いる際の問題点の一つに、エッチ
ング速度の小さいことがある。これは、塩素系のガスを
用いてＣｕの薄膜をドライエッチングしたときに生成す
る（ＣｕＣｌX ) Y の蒸気圧が低いため、エッチングの
進行が妨げられるからである。
【０００６】この点を改善するため、ウエハ温度を高温
に設定し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でＣｕの
薄膜をエッチングする試みがなされている。
に設定し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でＣｕの
薄膜をエッチングする試みがなされている。
【０００７】例えば「第２２回 コンファレンス オン
ソリッドステイト デバイセズアンド マテリアルズ
１９９０年(The 22nd Conference on Solid State De
vices and Materials,1990) 」の要約書Ｐ２１５〜Ｐ２
１８には、ウエハ温度を２８０℃以上に設定し、ＳｉＣ
ｌ4 とＮ2 との混合ガスにＣｌ2 を添加したガスを用い
るとエッチング速度が向上すると記載されている。
ソリッドステイト デバイセズアンド マテリアルズ
１９９０年(The 22nd Conference on Solid State De
vices and Materials,1990) 」の要約書Ｐ２１５〜Ｐ２
１８には、ウエハ温度を２８０℃以上に設定し、ＳｉＣ
ｌ4 とＮ2 との混合ガスにＣｌ2 を添加したガスを用い
るとエッチング速度が向上すると記載されている。
【０００８】なお、上記文献には、上記した組成の混合
ガスにさらにＮＨ3を添加した混合ガスでエッチングを
行うと側壁に窒化珪素の保護膜が形成されるためにサイ
ドエッチングが抑制され、Ｃｕ配線の形状制御性が向上
するとの記載もある。
ガスにさらにＮＨ3を添加した混合ガスでエッチングを
行うと側壁に窒化珪素の保護膜が形成されるためにサイ
ドエッチングが抑制され、Ｃｕ配線の形状制御性が向上
するとの記載もある。
【０００９】しかし、上記のような高温ドライエッチン
グを実際の量産プロセスに適用しようとすると、エッチ
ング装置のウエハステージ温度を少なくとも２５０℃以
上、チャンバの雰囲気温度を少なくとも２００℃以上に
設定する必要があるため、従来装置を大幅に改造した
り、フォトレジストの熱変性を防止する対策を講じたり
しなければならず、実用性に乏しいという問題がある。
グを実際の量産プロセスに適用しようとすると、エッチ
ング装置のウエハステージ温度を少なくとも２５０℃以
上、チャンバの雰囲気温度を少なくとも２００℃以上に
設定する必要があるため、従来装置を大幅に改造した
り、フォトレジストの熱変性を防止する対策を講じたり
しなければならず、実用性に乏しいという問題がある。
【００１０】本発明の目的は、Ｃｕを低温、かつ高速で
エッチングすることのできる技術を提供することにあ
る。
エッチングすることのできる技術を提供することにあ
る。
【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の
とおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の
とおりである。
【００１３】本発明は、半導体基板上に堆積したＣｕ膜
をドライエッチングで加工する際、塩素系ガスとアン
モニアガスとの混合ガス、塩素系ガスと酸化窒素系ガ
スとの混合ガス、または塩素系ガスと酸化炭素系ガス
との混合ガスを用いるものである。
をドライエッチングで加工する際、塩素系ガスとアン
モニアガスとの混合ガス、塩素系ガスと酸化窒素系ガ
スとの混合ガス、または塩素系ガスと酸化炭素系ガス
との混合ガスを用いるものである。
【００１４】ここで、塩素系ガスとは、塩素（Ｃｌ2)ま
たは四塩化珪素（ＳｉＣｌ4) を主体とし、これに下地
絶縁膜やフォトレジストに対する選択比を向上させる目
的で三塩化ホウ素（ＢＣｌ3)を添加したガスを云う。ま
た、上記ＢＣｌ3 の代りに、三臭化ホウ素（ＢＢｒ3)、
臭化水素（ＨＢｒ）または臭素（Ｂｒ2)を添加した混合
ガスも包含される。
たは四塩化珪素（ＳｉＣｌ4) を主体とし、これに下地
絶縁膜やフォトレジストに対する選択比を向上させる目
的で三塩化ホウ素（ＢＣｌ3)を添加したガスを云う。ま
た、上記ＢＣｌ3 の代りに、三臭化ホウ素（ＢＢｒ3)、
臭化水素（ＨＢｒ）または臭素（Ｂｒ2)を添加した混合
ガスも包含される。
【００１５】また、アンモニアガスは水酸化アンモニウ
ム（ＮＨ4 ＯＨ）も包含される。
ム（ＮＨ4 ＯＨ）も包含される。
【００１６】また、酸化窒素系ガスとは、一酸化二窒素
（Ｎ2 Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ2)
などの酸化窒素化合物を云い、さらに硝酸（ＨＮＯ3)も
包含される。
（Ｎ2 Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ2)
などの酸化窒素化合物を云い、さらに硝酸（ＨＮＯ3)も
包含される。
【００１７】また、酸化窒素系ガスとは、一酸化炭素
（ＣＯ）または二酸化炭素（ＣＯ2)を云う。
（ＣＯ）または二酸化炭素（ＣＯ2)を云う。
【００１８】上記アンモニアガス、酸化窒素系ガスまた
は酸化炭素系ガスの添加量は、通常、ガス全体量の１０
〜３０(V/V) ％程度である。
は酸化炭素系ガスの添加量は、通常、ガス全体量の１０
〜３０(V/V) ％程度である。
【００１９】さらに、本発明では、上記混合ガスに窒素
（Ｎ2)ガスを添加した混合ガスも使用する。Ｎ2 の添加
は、Ｃｕパターンの側壁の保護膜形成を促進するので、
サイドエッチングを抑制し、パターンの形状制御性を向
上させるのに有効である。Ｎ2 ガスの添加量は、通常、
ガス全体量の５〜３０(V/V) ％程度である。
（Ｎ2)ガスを添加した混合ガスも使用する。Ｎ2 の添加
は、Ｃｕパターンの側壁の保護膜形成を促進するので、
サイドエッチングを抑制し、パターンの形状制御性を向
上させるのに有効である。Ｎ2 ガスの添加量は、通常、
ガス全体量の５〜３０(V/V) ％程度である。
【００２０】
【作用】塩素系ガスにアンモニアガスを添加した混合ガ
スでＣｕの薄膜をドライエッチングすると、塩素系ガス
とＣｕとの反応で生成した蒸気圧の低い（ＣｕＣｌX )
Y とアンモニアとの錯体化反応により、蒸気圧の高い
〔Ｃｕ（ＮＨ3)2 〕Ｃｌが生成するので、塩素系のガス
を単独で使用する場合に比べてエッチングが速やかに進
行する。例えば上記一般式（ＣｕＣｌX ) Y で示される
塩化銅化合物のうち、ＣｕＣｌ2 の融点、沸点は、それ
ぞれ６２０℃、９９３℃であるのに対し、〔Ｃｕ（ＮＨ
3)2 〕Ｃｌの融点、沸点は、それぞれ２６０℃、３００
℃である。
スでＣｕの薄膜をドライエッチングすると、塩素系ガス
とＣｕとの反応で生成した蒸気圧の低い（ＣｕＣｌX )
Y とアンモニアとの錯体化反応により、蒸気圧の高い
〔Ｃｕ（ＮＨ3)2 〕Ｃｌが生成するので、塩素系のガス
を単独で使用する場合に比べてエッチングが速やかに進
行する。例えば上記一般式（ＣｕＣｌX ) Y で示される
塩化銅化合物のうち、ＣｕＣｌ2 の融点、沸点は、それ
ぞれ６２０℃、９９３℃であるのに対し、〔Ｃｕ（ＮＨ
3)2 〕Ｃｌの融点、沸点は、それぞれ２６０℃、３００
℃である。
【００２１】また、上記錯体化反応の反応熱によってウ
エハの表面温度がステージ温度よりも１００℃以上上昇
するので、ステージ温度やチャンバ内の雰囲気温度が低
温であっても、エッチングは速やかに進行する。
エハの表面温度がステージ温度よりも１００℃以上上昇
するので、ステージ温度やチャンバ内の雰囲気温度が低
温であっても、エッチングは速やかに進行する。
【００２２】一方、塩素系ガスに酸化窒素系ガスを添加
した混合ガスを用いた場合は、（ＣｕＣｌX ) Y と酸化
窒素系ガスとの錯体化反応により、１５０〜２００℃程
度の低温で昇華するＣｕ（ＮＯ3)2 、Ｃｕ2 Ｃｌ2(Ｎ
Ｏ)2などの化合物が生成する。
した混合ガスを用いた場合は、（ＣｕＣｌX ) Y と酸化
窒素系ガスとの錯体化反応により、１５０〜２００℃程
度の低温で昇華するＣｕ（ＮＯ3)2 、Ｃｕ2 Ｃｌ2(Ｎ
Ｏ)2などの化合物が生成する。
【００２３】また、このときの反応熱によってウエハの
表面温度がステージ温度よりも１００℃以上上昇する。
表面温度がステージ温度よりも１００℃以上上昇する。
【００２４】これにより、塩素系ガスとアンモニアガス
との混合ガスを使用する場合と同様、ステージ温度やチ
ャンバ内の雰囲気温度を高温に設定しなくとも、Ｃｕ膜
を高速でエッチングすることが可能となる。
との混合ガスを使用する場合と同様、ステージ温度やチ
ャンバ内の雰囲気温度を高温に設定しなくとも、Ｃｕ膜
を高速でエッチングすることが可能となる。
【００２５】さらに、塩素系ガスに酸化炭素系ガスを添
加した混合ガスを用いた場合は、（ＣｕＣｌX ) Y と酸
化炭素系ガスとの反応により、蒸気圧の高いＣｕ（Ｃｌ
Ｏ4)2 〔融点＝８2.４℃〕などの化合物が生成し、ま
た、この反応熱によってウエハの表面温度がステージ温
度よりも１００℃以上上昇する。
加した混合ガスを用いた場合は、（ＣｕＣｌX ) Y と酸
化炭素系ガスとの反応により、蒸気圧の高いＣｕ（Ｃｌ
Ｏ4)2 〔融点＝８2.４℃〕などの化合物が生成し、ま
た、この反応熱によってウエハの表面温度がステージ温
度よりも１００℃以上上昇する。
【００２６】これにより、塩素系ガスとアンモニアガス
との混合ガスを使用する場合と同様、ステージ温度やチ
ャンバ内の雰囲気温度を高温に設定しなくとも、Ｃｕ膜
を高速でエッチングすることが可能となる。
との混合ガスを使用する場合と同様、ステージ温度やチ
ャンバ内の雰囲気温度を高温に設定しなくとも、Ｃｕ膜
を高速でエッチングすることが可能となる。
【００２７】
【実施例１】以下、図１〜図５を用いて本発明の一実施
例であるエッチング方法を説明する。
例であるエッチング方法を説明する。
【００２８】図１は、本実施例で用いるＥＣＲ(Electro
n Cycrotron Resonance)方式のマイクロ波プラズマエッ
チング装置であり、その要部は下記のように構成されて
いる。
n Cycrotron Resonance)方式のマイクロ波プラズマエッ
チング装置であり、その要部は下記のように構成されて
いる。
【００２９】ＥＣＲプラズマエッチング装置１のチャン
バ２には、ウエハステージ３が設けられている。このウ
エハステージ３には、ＲＦ電源４から所望のＲＦパワー
が印加される。また、ウエハステージ３は、サーキュレ
ータ５により、所望の温度に設定される。
バ２には、ウエハステージ３が設けられている。このウ
エハステージ３には、ＲＦ電源４から所望のＲＦパワー
が印加される。また、ウエハステージ３は、サーキュレ
ータ５により、所望の温度に設定される。
【００３０】チャンバ２の外部のローダ６には、半導体
ウエハ７が収容される。この半導体ウエハ７は、図示し
ないロボットハンドを介してロードロック室８に搬送さ
れた後、シャッタ９を通じてチャンバ２に搬送され、ウ
エハステージ３の上に載置される。
ウエハ７が収容される。この半導体ウエハ７は、図示し
ないロボットハンドを介してロードロック室８に搬送さ
れた後、シャッタ９を通じてチャンバ２に搬送され、ウ
エハステージ３の上に載置される。
【００３１】上記チャンバ２には、ガス供給管１０を通
じて外部のガス供給源１１ａ〜１１ｃから所定のガスが
供給される。ガスの流量は、バルブ１２ａ〜１２ｃによ
って調整される。
じて外部のガス供給源１１ａ〜１１ｃから所定のガスが
供給される。ガスの流量は、バルブ１２ａ〜１２ｃによ
って調整される。
【００３２】上記チャンバ２の内部は、ガス排出管１３
に接続された真空ポンプ１４によって所望の真空度に設
定される。ガス排出管１３の途中には、真空ポンプ１３
に有害なガスを捕獲するための冷却トラップ１５が設け
られている。この冷却トラップ１５は、Ｃｕ化合物の回
収量を測定する重量計（図示せず）を備えており、交換
時期を自動的に表示する。
に接続された真空ポンプ１４によって所望の真空度に設
定される。ガス排出管１３の途中には、真空ポンプ１３
に有害なガスを捕獲するための冷却トラップ１５が設け
られている。この冷却トラップ１５は、Ｃｕ化合物の回
収量を測定する重量計（図示せず）を備えており、交換
時期を自動的に表示する。
【００３３】上記チャンバ２の上部は、石英からなるベ
ルジャ１６で構成されている。このベルジャ１６の外周
には、ウエハステージ３の上方に磁場を形成するための
発散磁場形成用コイルＣ1 およびＥＣＲ用コイルＣ2 が
設けられている。
ルジャ１６で構成されている。このベルジャ１６の外周
には、ウエハステージ３の上方に磁場を形成するための
発散磁場形成用コイルＣ1 およびＥＣＲ用コイルＣ2 が
設けられている。
【００３４】上記ベルジャ１６の上方には、導波管１７
が設けられ、その奥端部には、周波数2.４５ＧHzのマイ
クロ波を発生するマグネトロン１８が設けられている。
このマイクロ波は、前記コイルＣ1,Ｃ2 によって形成さ
れた磁場と相互作用してチャンバ２内のガスを励起さ
せ、ウエハステージ３の上方に高密度のプラズマを形成
する。
が設けられ、その奥端部には、周波数2.４５ＧHzのマイ
クロ波を発生するマグネトロン１８が設けられている。
このマイクロ波は、前記コイルＣ1,Ｃ2 によって形成さ
れた磁場と相互作用してチャンバ２内のガスを励起さ
せ、ウエハステージ３の上方に高密度のプラズマを形成
する。
【００３５】図３は、上記チャンバ２のウエハステージ
３に搭載された半導体ウエハ７の要部を示す断面図であ
る。
３に搭載された半導体ウエハ７の要部を示す断面図であ
る。
【００３６】シリコン単結晶からなる基板２０の主面上
には、酸化珪素からなる絶縁膜２１が形成され、その上
部には、バリヤメタル２２を介してＣｕ膜２３が堆積さ
れている。
には、酸化珪素からなる絶縁膜２１が形成され、その上
部には、バリヤメタル２２を介してＣｕ膜２３が堆積さ
れている。
【００３７】上記バリヤメタル２２は、絶縁膜２１とＣ
ｕ膜２３との接着性を強化するためもので、例えばスパ
ッタ法を用いて堆積したＴｉＮで構成されている。ま
た、Ｃｕ膜２３は、スパッタ法あるいはＣＶＤ法を用い
て堆積した純Ｃｕ、またはＣｒもしくはＰｄなどが添加
されたＣｕ合金で構成されている。
ｕ膜２３との接着性を強化するためもので、例えばスパ
ッタ法を用いて堆積したＴｉＮで構成されている。ま
た、Ｃｕ膜２３は、スパッタ法あるいはＣＶＤ法を用い
て堆積した純Ｃｕ、またはＣｒもしくはＰｄなどが添加
されたＣｕ合金で構成されている。
【００３８】上記Ｃｕ膜２３の上部には、無機材料から
なる絶縁膜２４を介してフォトレジスト２５が堆積され
ている。上記絶縁膜２４は、Ｃｕ膜２３のマスクに対す
る選択比向上、Ｃｕ膜２３によるフォトレジスト２５の
ハレーション防止、Ｃｕ膜２３の表面の酸化防止などを
目的とするもので、例えばＣＶＤ法を用いて堆積した窒
化珪素で構成されている。
なる絶縁膜２４を介してフォトレジスト２５が堆積され
ている。上記絶縁膜２４は、Ｃｕ膜２３のマスクに対す
る選択比向上、Ｃｕ膜２３によるフォトレジスト２５の
ハレーション防止、Ｃｕ膜２３の表面の酸化防止などを
目的とするもので、例えばＣＶＤ法を用いて堆積した窒
化珪素で構成されている。
【００３９】上記半導体ウエハ７上に堆積したＣｕ膜２
３をエッチングするには、まず、フォトレジスト２５を
マスクにして無機材料からなる絶縁膜２４をエッチング
する（図４）。このとき使用するエッチングガスは、例
えばＣＦ4 とＯ2 との混合ガスである。ガスの供給量
は、例えばＣＦ4が４６ml／分程度、Ｏ2 が４ml／分程
度とする。なお、上記混合ガスに代えて、ＳＦ6 とＣＨ
Ｃｌ3 との混合ガスを用いてもよい。
３をエッチングするには、まず、フォトレジスト２５を
マスクにして無機材料からなる絶縁膜２４をエッチング
する（図４）。このとき使用するエッチングガスは、例
えばＣＦ4 とＯ2 との混合ガスである。ガスの供給量
は、例えばＣＦ4が４６ml／分程度、Ｏ2 が４ml／分程
度とする。なお、上記混合ガスに代えて、ＳＦ6 とＣＨ
Ｃｌ3 との混合ガスを用いてもよい。
【００４０】次に、Ｏ2(４００ml／分）とＣＦ4(２０ml
／分）との混合ガスあるいはオゾン（Ｏ3)ガスを用いた
アッシングでフォトレジスト２５を除去した後、絶縁膜
２４をマスクにしてＣｕ膜２３およびその下部のバリヤ
メタル２２を順次エッチングし、Ｃｕ配線２３ａを形成
する（図・）。
／分）との混合ガスあるいはオゾン（Ｏ3)ガスを用いた
アッシングでフォトレジスト２５を除去した後、絶縁膜
２４をマスクにしてＣｕ膜２３およびその下部のバリヤ
メタル２２を順次エッチングし、Ｃｕ配線２３ａを形成
する（図・）。
【００４１】なお、Ｃｕ膜２３の表面に自然酸化膜が形
成されていると、上記エッチングが進行しないので、こ
の場合は、Ｃｕ膜２３のエッチングに先立って自然酸化
膜を除去する必要がある。自然酸化膜を除去するには、
Ａｒ、ＫｒあるいはＸｅなどの不活性ガスを用いてＣｕ
膜２３の表面をスパッタエッチングする。
成されていると、上記エッチングが進行しないので、こ
の場合は、Ｃｕ膜２３のエッチングに先立って自然酸化
膜を除去する必要がある。自然酸化膜を除去するには、
Ａｒ、ＫｒあるいはＸｅなどの不活性ガスを用いてＣｕ
膜２３の表面をスパッタエッチングする。
【００４２】Ｃｕ膜２３およびバリヤメタル２２のエッ
チングに使用するガスは、例えばＣｌ2(６０ml／分）、
ＢＣｌ3(４０ml／分）およびＮＨ3(１０〜６０ml／分）
からなる混合ガスであり、ＲＦパワー５０Ｗ（２ＭH
z）、マイクロ波パワー８５０Ｗ（2.４５ＧHz）、チャ
ンバ内圧力１〜３０mTorr の条件でエッチングを行う。
また、このとき、ウエハステージ温度を４０〜１５０℃
の範囲で調整し、プラズマ放電時のウエハ表面温度を２
００〜３００℃に設定する。
チングに使用するガスは、例えばＣｌ2(６０ml／分）、
ＢＣｌ3(４０ml／分）およびＮＨ3(１０〜６０ml／分）
からなる混合ガスであり、ＲＦパワー５０Ｗ（２ＭH
z）、マイクロ波パワー８５０Ｗ（2.４５ＧHz）、チャ
ンバ内圧力１〜３０mTorr の条件でエッチングを行う。
また、このとき、ウエハステージ温度を４０〜１５０℃
の範囲で調整し、プラズマ放電時のウエハ表面温度を２
００〜３００℃に設定する。
【００４３】以上の結果、ウエハステージ温度６５℃で
プラズマ放電時のウエハ表面温度が２６０℃となり、Ｃ
ｕ膜２３を３００〜４００ｎｍ／分の速度でエッチング
することができた。また、下地の絶縁膜２１に対する選
択比も高く、得られたＣｕ配線２３ａの側壁も垂直であ
った。他方、Ｃｌ2 とＢＣｌ3 とからなる混合ガスを用
いてＣｕ膜２３をエッチングした場合、ウエハステージ
温度６５℃ではエッチングが全く進行しなかった。
プラズマ放電時のウエハ表面温度が２６０℃となり、Ｃ
ｕ膜２３を３００〜４００ｎｍ／分の速度でエッチング
することができた。また、下地の絶縁膜２１に対する選
択比も高く、得られたＣｕ配線２３ａの側壁も垂直であ
った。他方、Ｃｌ2 とＢＣｌ3 とからなる混合ガスを用
いてＣｕ膜２３をエッチングした場合、ウエハステージ
温度６５℃ではエッチングが全く進行しなかった。
【００４４】次に、Ｃｕ配線２３ａの上部の絶縁膜２４
をエッチングで除去した後、Ｃｕ配線２３ａの側壁に付
着した保護膜の除去および防食のため、ｐＨ４〜９の弱
酸または弱アルカリで半導体ウエハ７の表面をウェット
洗浄し、次いで純水洗浄を行った後、ベーク処理を行
う。
をエッチングで除去した後、Ｃｕ配線２３ａの側壁に付
着した保護膜の除去および防食のため、ｐＨ４〜９の弱
酸または弱アルカリで半導体ウエハ７の表面をウェット
洗浄し、次いで純水洗浄を行った後、ベーク処理を行
う。
【００４５】最後に、Ｃｕ配線２３ａの表面をＯ2 プラ
ズマなどによって不働態化する。この不働態化は、Ｃｕ
配線２３ａの表面に薄い酸化膜を形成し、その後の工程
でのＣｕ配線２３ａの劣化を防止するために行う。
ズマなどによって不働態化する。この不働態化は、Ｃｕ
配線２３ａの表面に薄い酸化膜を形成し、その後の工程
でのＣｕ配線２３ａの劣化を防止するために行う。
【００４６】
【実施例２】図６は、本実施例で用いる平行平板形のＲ
ＩＥプラズマエッチング装置であり、その要部は下記の
ように構成されている。
ＩＥプラズマエッチング装置であり、その要部は下記の
ように構成されている。
【００４７】ＲＩＥプラズマエッチング装置３０のチャ
ンバ３１には、アノード電極３２とウエハステージを兼
ねたカソード電極３３（ウエハステージ）とが所定の間
隔を置いて平行に配設されている。
ンバ３１には、アノード電極３２とウエハステージを兼
ねたカソード電極３３（ウエハステージ）とが所定の間
隔を置いて平行に配設されている。
【００４８】アノード電極３２とカソード電極３３との
間には、ＲＦ電源３４から所望のＲＦパワーが印加され
る。また、カソード電極３３は、サーキュレータ３５に
より、所望の温度に設定される。
間には、ＲＦ電源３４から所望のＲＦパワーが印加され
る。また、カソード電極３３は、サーキュレータ３５に
より、所望の温度に設定される。
【００４９】チャンバ３１の外部のローダ３６には、半
導体ウエハ７が収容される。この半導体ウエハ７は、図
示しないロボットハンドを介してロードロック室３７に
搬送された後、シャッタ３８を通じてチャンバ３１に搬
送され、カソード電極３３の上に載置される。
導体ウエハ７が収容される。この半導体ウエハ７は、図
示しないロボットハンドを介してロードロック室３７に
搬送された後、シャッタ３８を通じてチャンバ３１に搬
送され、カソード電極３３の上に載置される。
【００５０】上記チャンバ３１には、アノード電極３２
に接続されたガス供給管３９を通じて外部のガス供給源
４０ａ〜４０ｃから所定のガスが供給される。ガスの流
量は、バルブ４１ａ〜４１ｃによって調整される。
に接続されたガス供給管３９を通じて外部のガス供給源
４０ａ〜４０ｃから所定のガスが供給される。ガスの流
量は、バルブ４１ａ〜４１ｃによって調整される。
【００５１】上記チャンバ３１の内部は、ガス排出管４
２に接続された真空ポンプ４３によって所望の真空度に
設定される。ガス排出管４２の途中には、真空ポンプ４
３に有害なガスを捕獲するための冷却トラップ４４が設
けられている。この冷却トラップ４４は、Ｃｕ化合物の
回収量を測定する重量計（図示せず）を備えており、交
換時期を自動的に表示する。
２に接続された真空ポンプ４３によって所望の真空度に
設定される。ガス排出管４２の途中には、真空ポンプ４
３に有害なガスを捕獲するための冷却トラップ４４が設
けられている。この冷却トラップ４４は、Ｃｕ化合物の
回収量を測定する重量計（図示せず）を備えており、交
換時期を自動的に表示する。
【００５２】以下、前記図２に示すフローに従って、半
導体ウエハ７上に堆積したＣｕ膜２３およびその下部の
バリヤメタル２２をエッチングする。
導体ウエハ７上に堆積したＣｕ膜２３およびその下部の
バリヤメタル２２をエッチングする。
【００５３】Ｃｕ膜２３およびバリヤメタル２２のエッ
チングに使用するガスは、例えばＣｌ2(２０ml／分）、
ＢＣｌ3(２５ml／分）およびＮ2 Ｏ（１０〜２０ml／
分）からなる混合ガスであり、ＲＦパワー３００Ｗ（１
3.５６ＭHz）、チャンバ内圧力１０〜７０mTorr の条件
でエッチングを行う。また、このとき、ウエハステージ
温度を４０〜１５０℃の範囲で調整し、プラズマ放電時
のウエハ表面温度を２００〜３００℃に設定する。
チングに使用するガスは、例えばＣｌ2(２０ml／分）、
ＢＣｌ3(２５ml／分）およびＮ2 Ｏ（１０〜２０ml／
分）からなる混合ガスであり、ＲＦパワー３００Ｗ（１
3.５６ＭHz）、チャンバ内圧力１０〜７０mTorr の条件
でエッチングを行う。また、このとき、ウエハステージ
温度を４０〜１５０℃の範囲で調整し、プラズマ放電時
のウエハ表面温度を２００〜３００℃に設定する。
【００５４】その結果、ウエハステージ温度６５℃でプ
ラズマ放電時のウエハ表面温度が２６０℃となり、前記
実施例１と同様、Ｃｕ膜２３を３００〜４００ｎｍ／分
の速度でエッチングすることができた。また、下地の絶
縁膜２１に対する選択比も高く、得られたＣｕ配線２３
ａの側壁も垂直であった。
ラズマ放電時のウエハ表面温度が２６０℃となり、前記
実施例１と同様、Ｃｕ膜２３を３００〜４００ｎｍ／分
の速度でエッチングすることができた。また、下地の絶
縁膜２１に対する選択比も高く、得られたＣｕ配線２３
ａの側壁も垂直であった。
【００５５】なお、Ｎ2 Ｏに代えて、ＮＯ、ＮＯ2 また
はＨＮＯ3 を添加した混合ガスを用いた場合も、ほぼ同
様の結果を得ることができた。
はＨＮＯ3 を添加した混合ガスを用いた場合も、ほぼ同
様の結果を得ることができた。
【００５６】
【実施例３】本実施例では、Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 およびＣ
Ｏ2 からなる混合ガスを用いてＣｕ膜２３およびバリヤ
メタル２２をエッチングする。
Ｏ2 からなる混合ガスを用いてＣｕ膜２３およびバリヤ
メタル２２をエッチングする。
【００５７】前記実施例１のＥＣＲプラズマエッチング
装置を使用する場合は、Ｃｌ2(６０ml／分）、ＢＣｌ
3(４０ml／分）およびＣＯ2 （１０〜６０ml／分）から
なる混合ガスを用い、ＲＦパワー５０Ｗ（２ＭHz）、マ
イクロ波パワー８５０Ｗ（2.４５ＧHz）、チャンバ内圧
力１〜３０mTorr の条件でエッチングを行う。また、こ
のとき、ウエハステージ温度を４０〜１５０℃の範囲で
調整し、プラズマ放電時のウエハ表面温度を２００〜３
００℃に設定する。
装置を使用する場合は、Ｃｌ2(６０ml／分）、ＢＣｌ
3(４０ml／分）およびＣＯ2 （１０〜６０ml／分）から
なる混合ガスを用い、ＲＦパワー５０Ｗ（２ＭHz）、マ
イクロ波パワー８５０Ｗ（2.４５ＧHz）、チャンバ内圧
力１〜３０mTorr の条件でエッチングを行う。また、こ
のとき、ウエハステージ温度を４０〜１５０℃の範囲で
調整し、プラズマ放電時のウエハ表面温度を２００〜３
００℃に設定する。
【００５８】前記実施例２のＲＩＥプラズマエッチング
装置を使用する場合は、Ｃｌ2(２０ml／分）、ＢＣｌ
3(２５ml／分）およびＣＯ2 （１０〜２０ml／分）から
なる混合ガスを用い、ＲＦパワー３００Ｗ（１3.５６Ｍ
Hz）、チャンバ内圧力１０〜７０mTorr の条件でエッチ
ングを行う。この場合も、ウエハステージ温度を４０〜
１５０℃の範囲で調整し、プラズマ放電時のウエハ表面
温度を２００〜３００℃に設定する。
装置を使用する場合は、Ｃｌ2(２０ml／分）、ＢＣｌ
3(２５ml／分）およびＣＯ2 （１０〜２０ml／分）から
なる混合ガスを用い、ＲＦパワー３００Ｗ（１3.５６Ｍ
Hz）、チャンバ内圧力１０〜７０mTorr の条件でエッチ
ングを行う。この場合も、ウエハステージ温度を４０〜
１５０℃の範囲で調整し、プラズマ放電時のウエハ表面
温度を２００〜３００℃に設定する。
【００５９】その結果、ウエハステージ温度６５℃でプ
ラズマ放電時のウエハ表面温度が２６０℃となり、前記
実施例１、２と同様、Ｃｕ膜２３を３００〜４００ｎｍ
／分の速度でエッチングすることができた。また、下地
の絶縁膜２１に対する選択比も高く、得られたＣｕ配線
２３ａの側壁も垂直であった。
ラズマ放電時のウエハ表面温度が２６０℃となり、前記
実施例１、２と同様、Ｃｕ膜２３を３００〜４００ｎｍ
／分の速度でエッチングすることができた。また、下地
の絶縁膜２１に対する選択比も高く、得られたＣｕ配線
２３ａの側壁も垂直であった。
【００６０】なお、ＣＯ2 に代えて、ＣＯを添加した混
合ガスを用いた場合も、ほぼ同様の結果を得ることがで
きた。
合ガスを用いた場合も、ほぼ同様の結果を得ることがで
きた。
【００６１】前記実施例１〜３では、Ｃｕ膜の下部のバ
リヤメタルにＴｉＮを用いたが、ＴｉＷやＷなどの高融
点金属を用いてもよい。ただし、この場合は、Ｃｕ膜を
エッチングした後、例えばＳＦ6 、ＢＣｌ3 およびＮ2
からなる混合ガスでバリヤメタルのエッチングを行う。
リヤメタルにＴｉＮを用いたが、ＴｉＷやＷなどの高融
点金属を用いてもよい。ただし、この場合は、Ｃｕ膜を
エッチングした後、例えばＳＦ6 、ＢＣｌ3 およびＮ2
からなる混合ガスでバリヤメタルのエッチングを行う。
【００６２】前記実施例１〜３では、Ｃｕ膜をエッチン
グして配線を形成する場合について説明したが、例えば
接続孔を設けた絶縁膜の上部にＣｕ膜を堆積した後、Ｃ
ｕ膜をエッチバックして接続孔の埋込みを行う場合や、
Ｃｕ配線の形成と接続孔の埋込みとを同時に行う、いわ
ゆるブランケットＣｕ配線技術などに適用することもで
きる。
グして配線を形成する場合について説明したが、例えば
接続孔を設けた絶縁膜の上部にＣｕ膜を堆積した後、Ｃ
ｕ膜をエッチバックして接続孔の埋込みを行う場合や、
Ｃｕ配線の形成と接続孔の埋込みとを同時に行う、いわ
ゆるブランケットＣｕ配線技術などに適用することもで
きる。
【００６３】前記実施例１〜３では、ＥＣＲプラズマエ
ッチング装置またはＲＩＥプラズマエッチング装置を使
用したが、例えばマイクロ波プラズマエッチング装置
や、マグネトロン方式のＲＩＥプラズマエッチング装置
など、他のドライエッチング装置を使用することもでき
る。
ッチング装置またはＲＩＥプラズマエッチング装置を使
用したが、例えばマイクロ波プラズマエッチング装置
や、マグネトロン方式のＲＩＥプラズマエッチング装置
など、他のドライエッチング装置を使用することもでき
る。
【００６４】また、生成したＣｕ化合物がチャンバの内
壁や排気系に再付着するのを防止するため、ヒータなど
によってチャンバ内やガス排出管を５０〜２００℃程度
に加温しながらエッチングを行うようにしてもよい。
壁や排気系に再付着するのを防止するため、ヒータなど
によってチャンバ内やガス排出管を５０〜２００℃程度
に加温しながらエッチングを行うようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【００６６】(1) 半導体基板上に堆積したＣｕの薄膜を
ドライエッチングする際、塩素系ガスにアンモニアガ
ス、酸化窒素系ガスまたは酸化炭素系ガスを添加した混
合ガスを用いることにより、塩素系ガスとＣｕとの反応
で生成する蒸気圧の低い（ＣｕＣｌX ) Y とアンモニア
ガス、酸化窒素系ガスまたは酸化炭素系ガスとの反応に
よって、蒸気圧の高いＣｕ化合物が生成するので、塩素
系のガスを単独で使用する場合に比べてエッチングが速
やかに進行する。
ドライエッチングする際、塩素系ガスにアンモニアガ
ス、酸化窒素系ガスまたは酸化炭素系ガスを添加した混
合ガスを用いることにより、塩素系ガスとＣｕとの反応
で生成する蒸気圧の低い（ＣｕＣｌX ) Y とアンモニア
ガス、酸化窒素系ガスまたは酸化炭素系ガスとの反応に
よって、蒸気圧の高いＣｕ化合物が生成するので、塩素
系のガスを単独で使用する場合に比べてエッチングが速
やかに進行する。
【００６７】(2) （ＣｕＣｌX ) Y とアンモニアガス、
酸化窒素系ガスまたは酸化炭素系ガスとが反応する際の
熱によってウエハの表面温度がステージ温度よりも１０
０℃以上上昇するので、ステージ温度やチャンバ内の雰
囲気温度が低温であっても、エッチングが速やかに進行
する。
酸化窒素系ガスまたは酸化炭素系ガスとが反応する際の
熱によってウエハの表面温度がステージ温度よりも１０
０℃以上上昇するので、ステージ温度やチャンバ内の雰
囲気温度が低温であっても、エッチングが速やかに進行
する。
【００６８】(3) 上記(1) 〜(2) により、Ｃｕを低温、
かつ高速でエッチングすることができる。
かつ高速でエッチングすることができる。
【００６９】(4) 上記(3) により、エッチング装置のウ
エハステージ温度やチャンバの雰囲気温度を高温に設定
する必要がないため、Ａｌなどのエッチングに使用して
いる従来装置がほぼそのまま使用できる。また、フォト
レジストの熱変性を防止する対策も不要である。
エハステージ温度やチャンバの雰囲気温度を高温に設定
する必要がないため、Ａｌなどのエッチングに使用して
いる従来装置がほぼそのまま使用できる。また、フォト
レジストの熱変性を防止する対策も不要である。
【図１】本発明の一実施例であるエッチング方法に用い
るエッチング装置の全体構成図である。
るエッチング装置の全体構成図である。
【図２】このエッチング方法のプロセスフロー図であ
る。
る。
【図３】このエッチング方法を示す半導体ウエハの要部
断面図である。
断面図である。
【図４】このエッチング方法を示す半導体ウエハの要部
断面図である。
断面図である。
【図５】このエッチング方法を示す半導体ウエハの要部
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明の他の実施例であるエッチング方法に用
いるエッチング装置の全体構成図である。
いるエッチング装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１ ＥＣＲプラズマエッチング装置
２ チャンバ
３ ウエハステージ
４ ＲＦ電源
５ サーキュレータ
６ ローダ
７ 半導体ウエハ
８ ロードロック室
９ シャッタ
１０ ガス供給管
１１ａ ガス供給源
１１ｂ ガス供給源
１１ｃ ガス供給源
１２ａ バルブ
１２ｂ バルブ
１２ｃ バルブ
１３ ガス排出管
１４ 真空ポンプ
１５ 冷却トラップ
１６ ベルジャ
１７ 導波管
１８ マグネトロン
２０ 基板
２１ 絶縁膜
２２ バリヤメタル
２３ Ｃｕ膜
２３ａ Ｃｕ配線
２４ 絶縁膜
２５ フォトレジスト
３０ ＲＩＥプラズマエッチング装置
３１ チャンバ
３２ アノード電極
３３ カソード電極（ウエハステージ）
３４ ＲＦ電源
３５ サーキュレータ
３６ ローダ
３７ ロードロック室
３８ シャッタ
３９ ガス供給管
４０ａ ガス供給源
４０ｂ ガス供給源
４０ｃ ガス供給源
４１ａ バルブ
４１ｂ バルブ
４１ｃ バルブ
４２ ガス排出管
４３ 真空ポンプ
４４ 冷却トラップ
Ｃ1 コイル
Ｃ2 コイル
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体基板上に堆積したＣｕ膜をドライ
エッチングで加工する際、塩素系ガスにアンモニアガ
ス、酸化窒素系ガスまたは酸化炭素系ガスを添加した混
合ガスを用いることを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項２】 前記塩素系ガスは、塩素ガスと三塩化ホ
ウ素ガスとの混合ガスであることを特徴とする請求項１
記載のエッチング方法。 - 【請求項３】 前記混合ガスに窒素ガスを添加すること
を特徴とする請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項４】 半導体基板を搭載するステージの温度を
１５０℃以下に設定してエッチングを行うことを特徴と
する請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項５】 フォトレジストまたは無機材料からなる
薄膜をマスクに用いて前記Ｃｕ膜をエッチングすること
を特徴とする請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項６】 前記Ｃｕ膜の下部にバリヤメタル層を設
けることを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項７】 ドライエッチング終了後、Ｃｕパターン
の表面を不働態化することを特徴とする請求項１記載の
エッチング方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７記載のエッチング方法に用
いる装置であって、チャンバに接続された排気系の途中
に冷却トラップを設けたことを特徴とするエッチング装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15701891A JPH056876A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | エツチング方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15701891A JPH056876A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | エツチング方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH056876A true JPH056876A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15640387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15701891A Pending JPH056876A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | エツチング方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH056876A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5344525A (en) * | 1991-01-29 | 1994-09-06 | Micron Technology, Inc. | Process for etching semiconductor devices |
| WO1996019800A1 (fr) * | 1994-12-20 | 1996-06-27 | Citizen Watch Co., Ltd. | Procede de traitement d'un element coulissant de tete magnetique |
| JP2007529895A (ja) | 2004-03-16 | 2007-10-25 | ラム リサーチ コーポレーション | セルフクリーニング式ドライエッチング用システム、方法、並びに、装置 |
| WO2022131186A1 (ja) * | 2020-12-18 | 2022-06-23 | 株式会社トクヤマ | 遷移金属の半導体の処理方法、および遷移金属酸化物の還元剤含有処理液 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP15701891A patent/JPH056876A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5344525A (en) * | 1991-01-29 | 1994-09-06 | Micron Technology, Inc. | Process for etching semiconductor devices |
| WO1996019800A1 (fr) * | 1994-12-20 | 1996-06-27 | Citizen Watch Co., Ltd. | Procede de traitement d'un element coulissant de tete magnetique |
| US5997700A (en) * | 1994-12-20 | 1999-12-07 | Citizen Watch Co., Ltd. | Method of fabricating magnetic head slider |
| JP2007529895A (ja) | 2004-03-16 | 2007-10-25 | ラム リサーチ コーポレーション | セルフクリーニング式ドライエッチング用システム、方法、並びに、装置 |
| WO2022131186A1 (ja) * | 2020-12-18 | 2022-06-23 | 株式会社トクヤマ | 遷移金属の半導体の処理方法、および遷移金属酸化物の還元剤含有処理液 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4690512B2 (ja) | エッチングした垂直金属線上のポリマー沈積、エッチングした金属線の腐食およびエッチングした金属フィーチャの湿式洗浄時における腐食を減少させる方法 | |
| JP3170791B2 (ja) | Ａｌ系材料膜のエッチング方法 | |
| JPH06326059A (ja) | 銅薄膜のエッチング方法 | |
| US5314576A (en) | Dry etching method using (SN)x protective layer | |
| JPH057862B2 (ja) | ||
| US5700740A (en) | Prevention of corrosion of aluminum interconnects by removing corrosion-inducing species | |
| US5667630A (en) | Low charge-up reactive ion metal etch process | |
| JPH05267157A (ja) | 配線形成法 | |
| JPH07201834A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| US5126008A (en) | Corrosion-free aluminum etching process for fabricating an integrated circuit structure | |
| US6756314B2 (en) | Method for etching a hard mask layer and a metal layer | |
| JPH056876A (ja) | エツチング方法および装置 | |
| US6921493B2 (en) | Method of processing substrates | |
| JPH10178014A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH04288828A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH11145279A (ja) | 窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法 | |
| JPH08130206A (ja) | Ａｌ系金属層のプラズマエッチング方法 | |
| JPH0487332A (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
| JPH0513534B2 (ja) | ||
| JP4534058B2 (ja) | 半導体製造方法および半導体装置 | |
| JP3931394B2 (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
| JP3191224B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3339523B2 (ja) | アッシング方法 | |
| JP4360065B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JPH05102094A (ja) | 銅膜のエツチング方法 |