JPH06104217A - Etching method - Google Patents
Etching methodInfo
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- JPH06104217A JPH06104217A JP24958692A JP24958692A JPH06104217A JP H06104217 A JPH06104217 A JP H06104217A JP 24958692 A JP24958692 A JP 24958692A JP 24958692 A JP24958692 A JP 24958692A JP H06104217 A JPH06104217 A JP H06104217A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はエッチング方法に係り、
特にアルミ合金膜に積層化されるキャップメタル膜（Ｔ
ｉＮ膜）のエッチング処理に好敵なエッチング方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching method,
Especially, a cap metal film (T
The present invention relates to an etching method suitable for an etching process of an iN film).
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、アルミ合金配線膜のエッチング処
理には、キャップメタル膜としてＴｉＮ膜が主流とさ
れ、エッチング性ガスとしてのＢＣｌ3，Ｃｌ2の混合し
た処理ガスを用いていた。2. Description of the Related Art Conventionally, a TiN film has been mainly used as a cap metal film for etching an aluminum alloy wiring film, and a processing gas in which BCl 3 and Cl 2 are mixed is used as an etching gas.
【０００３】尚、この種のプロセスに関するものとして
は、例えば特開昭５７−４５３１０号公報が挙げられ
る。An example of this type of process is disclosed in JP-A-57-45310.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のアルミ
合金配線膜に積層化されたキャップメタル膜（ＴｉＮ
膜）は、塩素系ガスを主体とするＢＣｌ3やＣｌ2の混合
ガスを使用してエッチングすると図３に示すようにエッ
チングの進行とともに、アルミ合金配線膜とキャップメ
タル膜（ＴｉＮ膜）との間にサイドエッチングが発生す
るという問題があった。SUMMARY OF THE INVENTION A cap metal film (TiN) laminated on the above-mentioned conventional aluminum alloy wiring film is formed.
Film) is etched using a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 mainly containing chlorine-based gas, the aluminum alloy wiring film and the cap metal film (TiN film) are formed as the etching progresses as shown in FIG. There is a problem that side etching occurs in the meantime.
【０００５】本発明の目的は、精度よく異方性エッチン
グが行えるエッチング方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide an etching method capable of accurately performing anisotropic etching.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、エッチング用処理ガスとして還元性フッ素化合物と
ハロゲンを混合したガスを用い、アルミ合金配線膜に積
層化されたキャップメタル膜（ＴｉＮ膜）をエッチング
処理するようにしたものである。In order to achieve the above object, a gas obtained by mixing a reducing fluorine compound and halogen is used as a processing gas for etching, and a cap metal film (TiN film) laminated on an aluminum alloy wiring film is used. ) Is etched.
【０００７】[0007]
【作用】アルミ合金配線膜に積層化されたキャップメタ
ル膜（ＴｉＮ膜）のエッチングにおいて、エッチング処
理ガスとして還元性フッ素化合物ガスとハロゲンガスを
混合したガスを用いる。還元性フッ素化合物の作用によ
り、アルミ配線膜のエッチング進行をストップさせ、キ
ャップメタル膜（ＴｉＮ膜）とアルミ配線との界面にお
いてサイドエッチングを防止することができる。このよ
うに処理されるので形状精度のよい異方性エッチングが
可能となり、エッチング性能を向上させることができ
る。In the etching of the cap metal film (TiN film) laminated on the aluminum alloy wiring film, a gas in which a reducing fluorine compound gas and a halogen gas are mixed is used as an etching processing gas. The action of the reducing fluorine compound can stop the progress of etching of the aluminum wiring film and prevent side etching at the interface between the cap metal film (TiN film) and the aluminum wiring. Since the treatment is performed in this manner, anisotropic etching with good shape accuracy is possible, and the etching performance can be improved.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４によ
り説明する。被処理膜としては、図２に示すようにシリ
コン基板１上に絶縁膜であるＳｉＯ2膜を形成し、その
上にバリアメタル膜（ＴｉＮ膜）３，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
膜４，キャップメタル膜（ＴｉＮ膜）５を順次重ねた配
線膜であり、キャップメタル膜（ＴｉＮ膜）５の上にレ
ジストマスク６によりパターンが形成されている。従来
方法では、上記被処理膜をハロゲンガスである三塩化ホ
ウ素（ＢＣｌ3）や塩素（Ｃｌ2）の混合ガスを用いて、
このガスをプラズマ化しエッチングを行っていた。エッ
チングは、図３に示すように進行し最終的に図３（ｄ）
のように配線が形成される。この場合、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ膜４のエッチング速度がキャップメタル膜（ＴｉＮ
膜）５のエッチング速度と比較すると約２倍ほどエッチ
ング速度が速いこと、及びＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜４のエッ
チング速度は、プラズマ中の塩素ラジカルによる等方的
エッチングが主体となっている為、キャップメタル膜
（ＴｉＮ膜）５のエッチングが終了し、下地Ａｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ膜４のエッチングが開始され始めた時、Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｃｕ膜４にサイドエッチングが発生する。そこで従
来方法においては、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）と塩素
（Ｃｌ2）の混合ガスにおいて三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）
の割合を大きくしたり、印加する高周波電力を大きくし
たり、圧力を高真空側にしたり、デポ付着量を増加させ
るような添加ガスを用いたりする手段を用いてサイドエ
ッチングを防止していた。しかし、これらの手段を用い
てもサイドエッチングが防止できない場合や、これらの
手段を用いるとエッチング速度の低下，対レジスト選択
比の低下，エッチング処理室の汚れの増加等の顕著化す
るという問題が発生していた。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As the film to be processed, as shown in FIG. 2, a SiO 2 film, which is an insulating film, is formed on the silicon substrate 1, and a barrier metal film (TiN film) 3, Al—Si—Cu is formed thereon.
It is a wiring film in which the film 4 and the cap metal film (TiN film) 5 are sequentially stacked, and a pattern is formed on the cap metal film (TiN film) 5 by a resist mask 6. In the conventional method, the film to be treated is mixed with a halogen gas such as boron trichloride (BCl 3 ) or chlorine (Cl 2 ),
This gas was made into plasma and etching was performed. Etching proceeds as shown in FIG. 3 and finally, as shown in FIG.
The wiring is formed as shown in. In this case, Al-Si-C
The etching rate of the u film 4 is determined by the cap metal film (TiN
The etching rate is about twice as fast as that of the film 5 and the etching rate of the Al—Si—Cu film 4 is mainly isotropic etching due to chlorine radicals in plasma. After the etching of the cap metal film (TiN film) 5 is completed, the underlying Al-Si
-When etching of the Cu film 4 is started, Al-S
Side etching occurs in the i-Cu film 4. Therefore, in the conventional method, boron trichloride (BCl 3) and chlorine boron trichloride in a mixed gas (Cl 2) (BCl 3)
The side etching is prevented by using a means such as increasing the ratio of the above, increasing the applied high frequency power, setting the pressure to the high vacuum side, or using an additive gas that increases the deposition amount of the deposit. However, there is a problem that the side etching cannot be prevented even by using these means, and the use of these means causes a remarkable decrease in etching rate, a reduction in resist selection ratio, and an increase in contamination of the etching chamber. Had occurred.
【０００９】本発明の方法においては、キャップメタル
膜（ＴｉＮ膜）５のエッチングにおいてハロゲンガス
（Ｃｌ2）と還元性フッ素化合物ガス（ＳＦ6）を用いる
ことでサイドエッチングの発生を防止でき、またこの来
にサイドエッチングを防止することによるエッチング特
性の低下も発生していない。この時、ハロゲンガスとし
ては、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）を使用してもかまわな
い。また、還元性フッ素化合物ガスとしては、フレオン
１４（ＣＦ4），フレオン２３（ＣＨＦ3）を使用しても
同様の効果が得られる。図４に新方法のエッチング進行
を示す。新方法においては、キャップメタル膜（ＴｉＮ
膜）５のエッチングをハロゲンガス（Ｃｌ2）と還元性
フッ素化合物（ＳＦ6）を用いてエッチングを行い、キ
ャップメタル膜（ＴｉＮ膜）５のエッチングが完全に終
了した時点でプロセスガスを切替えてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
膜４，バリアメタル膜３は、ハロゲンガスである三塩化
ホウ素（ＢＣｌ3）と塩素（Ｃｌ2）の混合ガスにて処理
を行うものである。新方法においては、キャップメタル
膜（ＴｉＮ膜）５エッチング時に還元性フッ素化合物を
混合しているので、キャップメタル膜（ＴｉＮ膜）５が
エッチング終了となり下地のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜４のエ
ッチングが開始した瞬間、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜４表面の
アルミニウムと還元性フッ素化合物（ＳＦ6）のＦ成分
で反応（２Ａｌ＋ＳＦ6→２ＡｌＦ3＋２Ｓ）して、フッ
化アルミニウム４′を生成してエッチングストップする
ことができる。このフッ化アルミニウム４′は、蒸気圧
が低く化学的に安定な物質であるため、下地Ａｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ膜４のエッチングは、このフッ化アルミニウム膜
４が生じた時点でストップする。このため、サイドエッ
チングの発生はない。キャップメタル膜（ＴｉＮ膜）５
のエッチングが完全に終了し、プロセスガスを切替えて
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜４のエッチングを開始してもこの
時、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜４表面にフッ化アルミニウム膜
４′が生成されているため、すぐにサイドエッチングは
発生しない。この間に塩素イオンや三塩化ホウ素（ＢＣ
ｌ3）の作用により、フッ化アルミニウム膜４′がエッ
チングされ、反応生成物が付着するのでフッ化アルミニ
ウム膜４′がエッチングされ、塩素ラジカルによる等方
的エッチングが始まったときには、側壁保護膜が形成さ
れているため、サイドエッチングは発生しない。これに
より、キャップメタル膜（ＴｉＮ膜）５とＡｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜４の間にサイドエッチングのない形状が得られ
る。In the method of the present invention, side gas etching can be prevented by using halogen gas (Cl 2 ) and reducing fluorine compound gas (SF 6 ) in etching the cap metal film (TiN film) 5. Since then, the etching characteristics are not deteriorated by preventing the side etching. At this time, boron trichloride (BCl 3 ) may be used as the halogen gas. Further, even if Freon 14 (CF 4 ) or Freon 23 (CHF 3 ) is used as the reducing fluorine compound gas, the same effect can be obtained. FIG. 4 shows the etching progress of the new method. In the new method, the cap metal film (TiN
The film 5 is etched using halogen gas (Cl 2 ) and a reducing fluorine compound (SF 6 ), and the process gas is switched when the cap metal film (TiN film) 5 is completely etched. Al-Si-Cu
The film 4 and the barrier metal film 3 are treated with a mixed gas of boron trichloride (BCl 3 ) and chlorine (Cl 2 ) which is a halogen gas. In the new method, since the reducing fluorine compound is mixed at the time of etching the cap metal film (TiN film) 5, the cap metal film (TiN film) 5 is completed and the underlying Al—Si—Cu film 4 is etched. starting instants, Al-Si-Cu film 4 reaction F component of aluminum and reducing the fluorine compound on the surface (SF 6) (2Al + SF 6 → 2AlF 3 + 2S) to the etching stop to generate the aluminum fluoride 4 ' can do. This aluminum fluoride 4'is a substance that has a low vapor pressure and is chemically stable.
The etching of the Cu film 4 is stopped when the aluminum fluoride film 4 is formed. Therefore, side etching does not occur. Cap metal film (TiN film) 5
Even if the etching of the Al-Si-Cu film 4 is completely switched over and the etching of the Al-Si-Cu film 4 is started, the aluminum fluoride film 4'is formed on the surface of the Al-Si-Cu film 4 at this time. Therefore, side etching does not occur immediately. During this time, chlorine ions and boron trichloride (BC
By the action of l 3 ), the aluminum fluoride film 4 ′ is etched, and the reaction product is attached, so that the aluminum fluoride film 4 ′ is etched, and when the isotropic etching by chlorine radicals starts, the side wall protective film is formed. Since it is formed, side etching does not occur. As a result, the cap metal film (TiN film) 5 and Al-Si-
A shape without side etching is obtained between the Cu films 4.
【００１０】次に、このようにエッチングを行う装置の
例を図１に示す。Next, FIG. 1 shows an example of an apparatus for performing such etching.
【００１１】図１において、処理室１０の上部には石英
製の放電管１が設けてあり、真空処理室を形成してい
る。処理室１０には、真空処理室内にエッチング用処理
ガスを供給するガス供給源（図示省略）につながるガス
供給口６が設けてあり、また、真空処理室内部を所定圧
力に減圧・排気する真空排気装置（図示省略）につなが
る排気口９が設けてある。In FIG. 1, a discharge tube 1 made of quartz is provided above the processing chamber 10 to form a vacuum processing chamber. The processing chamber 10 is provided with a gas supply port 6 connected to a gas supply source (not shown) for supplying a processing gas for etching into the vacuum processing chamber, and a vacuum for decompressing / evacuating the inside of the vacuum processing chamber to a predetermined pressure. An exhaust port 9 connected to an exhaust device (not shown) is provided.
【００１２】処理室１０内には、被エッチング材である
ウェハー２を配置する試料台７が設けてある。試料台７
には、高周波電源８が接続してあり、試料台７に高周波
電力を印加可能になっている。放電管１の外側には、放
電管１を囲んで導波管５が設けてあり、さらにその外側
には、放電管１内に磁界を発生させるコイル３が設けて
ある。In the processing chamber 10, there is provided a sample table 7 on which the wafer 2 as the material to be etched is placed. Sample stand 7
A high frequency power source 8 is connected to the sample table 7, and high frequency power can be applied to the sample table 7. A waveguide 5 is provided outside the discharge tube 1 so as to surround the discharge tube 1, and a coil 3 for generating a magnetic field inside the discharge tube 1 is provided outside the waveguide 5.
【００１３】導波管５の端部には、マイクロ波を発する
マグネトロン４が設けてある。このような装置では、ガ
ス供給口６から真空処理室内にエッチング用処理ガスを
供給するとともに、真空処理室内を所定の圧力に減圧、
排気し導波管５によって、マグネトロン４からのマイク
ロ波を放電管１に導入するとともに、コイル３によって
磁界を形成し、マイクロ波の電界とコイル３による磁界
との作用によって、放電管１内の処理ガスをプラズマ化
とする。さらに、高周波電源８によって試料台に高周波
電力を印加し、バイアス電圧を生じさせ、プラズマ中の
イオンをウエーハ２側に引込み、異方性エッチングを行
わせるようにしている。本装置を用いて上記のアルミ合
金配線膜のエッチングを行ったときの実験結果を図３乃
至図４に示す。A magnetron 4 which emits microwaves is provided at the end of the waveguide 5. In such an apparatus, the processing gas for etching is supplied from the gas supply port 6 into the vacuum processing chamber, and the vacuum processing chamber is depressurized to a predetermined pressure.
The microwaves from the magnetron 4 are introduced into the discharge tube 1 by the exhaust gas and the waveguide 5, and a magnetic field is formed by the coil 3, and the action of the electric field of the microwave and the magnetic field by the coil 3 causes the inside of the discharge tube 1 to move. The processing gas is changed to plasma. Further, high-frequency power is applied to the sample stage by the high-frequency power source 8 to generate a bias voltage, ions in the plasma are drawn to the wafer 2 side, and anisotropic etching is performed. Experimental results when the above aluminum alloy wiring film is etched using this apparatus are shown in FIGS.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明によれば、アルミ合金配線膜とキ
ャップメタル膜（ＴｉＮ膜）との界面にサイドエッチン
グを防止することができ、エッチング性能を向上させる
ことができるという効果がある。また、精度良く異方性
エッチングが行えるという効果がある。According to the present invention, side etching can be prevented at the interface between the aluminum alloy wiring film and the cap metal film (TiN film), and the etching performance can be improved. Further, there is an effect that anisotropic etching can be performed with high precision.
【図１】本発明の一実施例の装置のマイクロ波プラズマ
エッチング装置を示す縦横断面図である。FIG. 1 is a vertical and horizontal sectional view showing a microwave plasma etching apparatus of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】被処理膜の構造図である。FIG. 2 is a structural diagram of a film to be processed.
【図３】三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）ガスと塩素（Ｃｌ2）
ガスにて処理した時のエッチング進行のエッチング断面
図である。FIG. 3 Boron trichloride (BCl 3 ) gas and chlorine (Cl 2 )
FIG. 3 is an etching cross-sectional view showing the progress of etching when treated with a gas.
【図４】塩素（Ｃｌ2）ガスと六フッ化硫黄（ＳＦ6）ガ
スにて処理したときのエッチング進行のエッチング断面
図である。FIG. 4 is an etching cross-sectional view showing the progress of etching when treated with chlorine (Cl 2 ) gas and sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas.
１…シリコン基板、２…ＳｉＯ2膜、３…バリアメタル
膜（ＴｉＮ膜）、４…Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜、４′…フッ
化アルミニウム膜、５…キャップメタル膜（ＴｉＮ
膜）、６…レジストマスク。1 ... Silicon substrate, 2 ... SiO 2 film, 3 ... Barrier metal film (TiN film), 4 ... Al-Si-Cu film, 4 '... Aluminum fluoride film, 5 ... Cap metal film (TiN)
Film), 6 ... Resist mask.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 直広 山口県下松市大字東豊井794番地 日立笠 戸エンジニアリング株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Naohiro Yamamoto 794 Azuma Higashitoyo, Kudamatsu City, Yamaguchi Prefecture Inside Hitachi Kasado Engineering Co., Ltd.
Claims (3)
素化合物ガスとハロゲンガスを混合したガスを用い、ア
ルミ合金配線膜に積層化されたキャップメタル膜（Ｔｉ
Ｎ膜）をエッチング処理することを特徴とするエッチン
グ方法。1. A cap metal film (Ti) laminated on an aluminum alloy wiring film, wherein a gas obtained by mixing a reducing fluorine compound gas and a halogen gas is used as a processing gas for etching.
Etching method of etching N film).
ＣＦ4，ＣＨＦ3である請求項１記載のエッチング方法。2. The reducing fluorine compound gas is SF 6 ,
The etching method according to claim 1, which is CF 4 or CHF 3 .
項１記載のエッチング方法。3. The etching method according to claim 1, wherein the halogen gas is Cl 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24958692A JPH06104217A (en) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24958692A JPH06104217A (en) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Etching method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104217A true JPH06104217A (en) | 1994-04-15 |
Family
ID=17195223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24958692A Pending JPH06104217A (en) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104217A (en) |
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