JPH06104227A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JPH06104227A
JPH06104227A JP4250166A JP25016692A JPH06104227A JP H06104227 A JPH06104227 A JP H06104227A JP 4250166 A JP4250166 A JP 4250166A JP 25016692 A JP25016692 A JP 25016692A JP H06104227 A JPH06104227 A JP H06104227A
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啓治 堀岡
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Abstract

PURPOSE:To effectively remove a residue produced in the anisotropic etching operation of an interconnection which is composed mainly of Al and which contains Cu by a method wherein an etching gas containing chlorine or bromine is supplied and a discharge plasma is generated. CONSTITUTION:A silicon oxide film 32 to be used as an interlayer insulating film is deposited on a silicon substrate 31. TiN 33 and Ti 34 as a bimetal are applied onto it. An interconnection layer 35 whose main component is Al and which contains Si and Cu is applied onto it. A photoresist is coated, exposed to light and developed, and a resist pattern 36 provided with lines and spaces is formed. Then, Cl2 gas and BCl3 gas are applied to this object to be treated, and the Al interconnection layer 35, the Ti 34 and the TiN 33 are anisotropically etched by making use of the resist pattern 36 as a mask. Then, the resist pattern 36 is stripped by an oxygen plasma ashing operation. Thereby, a residue produced by the anisotropic etching operation can be removed effectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング方法に
関し、特に半導体装置の配線層を異方性エッチングした
後のエッチング残渣を除去する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method, and more particularly to a method for removing etching residues after anisotropically etching a wiring layer of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造プロセスにおいて、配
線パターンは以下のようにして形成されている。まず、
半導体基板上に絶縁層および配線金属層を順次形成す
る。次に、配線金属層上に所定のフォトレジストパター
ンを形成する。この基板を真空容器内に設置し、真空容
器内に塩素または臭素を含むエッチングガスを導入する
とともに放電プラズマを発生させ、反応性イオンエッチ
ング(RIE)法により配線金属層を選択的にエッチン
グする。最後に、レジストパターンを除去して、所定の
パターンを有する配線を形成する。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, a wiring pattern is formed as follows. First,
An insulating layer and a wiring metal layer are sequentially formed on the semiconductor substrate. Next, a predetermined photoresist pattern is formed on the wiring metal layer. This substrate is placed in a vacuum container, an etching gas containing chlorine or bromine is introduced into the vacuum container, discharge plasma is generated, and a wiring metal layer is selectively etched by a reactive ion etching (RIE) method. Finally, the resist pattern is removed to form a wiring having a predetermined pattern.

【0003】この配線を構成する金属としては、例えば
Alを主成分とするAlSiCuが用いられている。し
かし、このような配線材料を用いた場合、エッチングガ
スとAlまたはCuとの反応生成物のうち蒸気圧の低い
ものが、エッチング残渣として絶縁層の表面に付着す
る。また、配線パターンの側壁にも堆積膜が付着し、レ
ジストパターンを除去した後に、フェンスと呼ばれる残
渣膜が残留するという問題も生じている。
As a metal forming the wiring, for example, AlSiCu containing Al as a main component is used. However, when such a wiring material is used, the reaction product of the etching gas and Al or Cu having a low vapor pressure adheres to the surface of the insulating layer as an etching residue. Further, the deposited film adheres to the side wall of the wiring pattern, and after removing the resist pattern, a residual film called a fence remains.

【0004】従来、Alを主成分とする配線金属のエッ
チング後の後処理としては、例えば、2−プロパノール
を添加してアッシングする方法(Semiconduc
tor World,11(1991))、アルコー
ル、アセトンなどのH成分を添加してアッシングする方
法(特開平3−83337号公報)などが知られてい
る。しかし、これらの方法は、エッチング後に残留する
塩素を低減してアフターコロージョンを防止することを
目的とするものであり、エッチング残渣そのもの特にC
uの反応生成物を除去することはできない。
Conventionally, as a post-treatment after etching a wiring metal containing Al as a main component, for example, a method of adding 2-propanol and ashing (Semiconduc) is used.
Tor World, 11 (1991)), a method of adding an H component such as alcohol or acetone and performing ashing (JP-A-3-83337) and the like are known. However, these methods are intended to reduce chlorine remaining after etching to prevent after-corrosion, and the etching residue itself, especially C
The reaction product of u cannot be removed.

【0005】以上のように、現在はエッチング残渣その
ものを除去する方法がない。このため、エッチングガス
の圧力を下げたり、高周波出力を上げるなど、残渣の生
じない条件でエッチングが行っている。ところが、この
ような条件でエッチングを行うと、レジストと配線金属
とのエッチング選択比が十分とれず、配線パターンの細
りや段切れなどが生じる。
As described above, there is currently no method for removing the etching residue itself. For this reason, the etching is performed under conditions such that the pressure of the etching gas is lowered and the high frequency output is raised so that no residue is generated. However, if etching is performed under such conditions, the etching selectivity between the resist and the wiring metal cannot be sufficiently obtained, and the wiring pattern may be thinned or stepped.

【0006】また、基板の表面だけでなく、真空容器の
壁面、電極などにもエッチング生成物が付着する。この
生成物は、エッチング特性の再現性を低下させ、かつウ
ェハに対する金属汚染の原因となる。しかも、現在この
生成物を除去するためには、定期的に大気中で真空容器
を洗浄しており、装置の稼働効率、作業能率、安全性の
面で問題がある。
Further, the etching products adhere not only to the surface of the substrate but also to the wall surface of the vacuum container and the electrodes. This product reduces the reproducibility of etching characteristics and causes metal contamination of the wafer. Moreover, at present, in order to remove this product, the vacuum container is regularly cleaned in the atmosphere, and there are problems in terms of operation efficiency, work efficiency, and safety of the apparatus.

【0007】さらに、今後の半導体装置では、配線材料
としてCuを主成分とするものが重要になる。しかし、
現状ではCu膜をハロゲンプラズマを用いてエッチング
するには、250℃以上に加熱することが必要である。
このため、レジストの耐熱性の点で問題が生じ、Cu膜
の異方性エッチングは極めて困難である。
Further, in future semiconductor devices, it is important that the wiring material mainly contains Cu. But,
At present, in order to etch a Cu film using halogen plasma, it is necessary to heat it to 250 ° C. or higher.
Therefore, a problem arises in the heat resistance of the resist, and anisotropic etching of the Cu film is extremely difficult.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Al
を主成分としCuを含む配線層を異方性エッチングする
ことにより発生する残渣を効果的に除去でき、またCu
を主成分とする配線層のドライエッチングも実現できる
ドライエッチング方法を提供することにある。
The object of the present invention is to provide Al
The residue generated by anisotropically etching the wiring layer containing Cu as a main component and containing Cu can be effectively removed.
Another object of the present invention is to provide a dry etching method capable of realizing dry etching of a wiring layer containing as a main component.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の第1のドライエ
ッチング方法は、基板上にアルミニウムを主成分とし銅
を含む薄膜層およびその上に所定のパターンを有するマ
スク層を形成し、該基板を真空容器内に設置し、該真空
容器内に塩素または臭素を含むエッチングガスを導入す
るとともに放電プラズマを発生させて、前記薄膜層を異
方性エッチングする工程と、前記真空容器内にアルコー
ル、ケトンおよびアルキルホスフィンからなる群より選
択される少なくとも1種のガスを含有する処理ガスを導
入するか、または該処理ガスを導入するとともに放電プ
ラズマを発生させて前記基板の表面に存在するエッチン
グ残渣を除去する工程とを具備したことを特徴とするも
のである。
According to a first dry etching method of the present invention, a thin film layer containing aluminum as a main component and copper and a mask layer having a predetermined pattern are formed on a substrate, and the substrate is formed. Is placed in a vacuum container, and a discharge plasma is generated while introducing an etching gas containing chlorine or bromine into the vacuum container, and the step of anisotropically etching the thin film layer, alcohol in the vacuum container, A processing gas containing at least one gas selected from the group consisting of ketone and alkylphosphine is introduced, or the processing gas is introduced and discharge plasma is generated to remove etching residues existing on the surface of the substrate. And a step of removing it.

【0010】本発明の第2のドライエッチング方法は、
基板上にアルミニウムを主成分とし銅を含む薄膜層およ
びその上に所定のパターンを有するマスク層を形成し、
該基板を真空容器内に設置し、該真空容器内に塩素また
は臭素を含むエッチングガスを導入するとともに放電プ
ラズマを発生させて、前記薄膜層を異方性エッチングす
る工程と、前記真空容器内に還元性ガスを導入するか、
または還元性ガスを導入するとともに放電プラズマを発
生させて前記基板の表面に存在するエッチング残渣の表
面を還元する工程と、前記真空容器内にアルコール、ケ
トンおよびアルキルホスフィンからなる群より選択され
る少なくとも1種のガスを含有する処理ガスを導入する
か、または該処理ガスを導入するとともに放電プラズマ
を発生させて、前記基板の表面に存在するエッチング残
渣を除去する工程とを具備したことを特徴とするもので
ある。
The second dry etching method of the present invention is
A thin film layer containing copper as a main component of aluminum and a mask layer having a predetermined pattern are formed on the substrate,
Placing the substrate in a vacuum container, introducing an etching gas containing chlorine or bromine into the vacuum container and generating discharge plasma, and anisotropically etching the thin film layer; and Introduce reducing gas,
Or a step of introducing a reducing gas and generating discharge plasma to reduce the surface of the etching residue existing on the surface of the substrate; and at least one selected from the group consisting of alcohol, ketone and alkylphosphine in the vacuum container. A step of introducing a processing gas containing one kind of gas, or introducing the processing gas and generating discharge plasma to remove etching residues existing on the surface of the substrate. To do.

【0011】本発明の第3のドライエッチング方法は、
基板上に配線層、絶縁層およびその上に所定のパターン
を有するマスク層を形成し、該基板を真空容器内に設置
し、該真空容器内にフッ素を含むエッチングガスを導入
するとともに放電プラズマを発生させて、前記絶縁層を
異方性エッチングする工程と、該真空容器内に塩素また
は臭素を含むエッチングガスを導入するとともに放電プ
ラズマを発生させて、前記基板表面に存在するフッ化物
層のフッ素を塩素または臭素で置換する工程と、前記真
空容器内にアルコール、ケトンおよびアルキルホスフィ
ンからなる群より選択される少なくとも1種のガスを含
有する処理ガスを導入するか、または該処理ガスを導入
するとともに放電プラズマを発生させて、前記基板の表
面に存在するエッチング残渣を除去する工程とを具備し
たことを特徴とするものである。
The third dry etching method of the present invention is
A wiring layer, an insulating layer, and a mask layer having a predetermined pattern are formed on a substrate, the substrate is placed in a vacuum container, an etching gas containing fluorine is introduced into the vacuum container, and discharge plasma is generated. And a step of anisotropically etching the insulating layer, and introducing an etching gas containing chlorine or bromine into the vacuum container and generating discharge plasma to generate fluorine in the fluoride layer existing on the substrate surface. With chlorine or bromine, and introducing into the vacuum vessel a processing gas containing at least one gas selected from the group consisting of alcohol, ketone and alkylphosphine, or introducing the processing gas. Together with the step of generating discharge plasma to remove etching residues existing on the surface of the substrate. It is intended.

【0012】本発明の第4のドライエッチング方法は、
基板表面に銅を主成分とする薄膜層およびその上に所定
のパターンを有するマスク層を形成し、該基板を真空容
器内に設置し、該真空容器内にハロゲンを含むエッチン
グガスを導入するか、または該処理ガスを導入するとと
もに放電プラズマを発生させて、前記薄膜層の表面に銅
のハロゲン化物層を形成する工程と、前記真空容器内に
ケトンおよびアルキルホスフィンからなる群より選択さ
れる少なくとも1種のガスを含有する処理ガスを導入す
るか、または該処理ガスを導入するとともに放電プラズ
マを発生させて前記銅のハロゲン化物層を除去する工程
とを具備したことを特徴とするものである。
The fourth dry etching method of the present invention is
Whether a thin film layer containing copper as a main component and a mask layer having a predetermined pattern on the surface of the substrate are formed, the substrate is placed in a vacuum container, and an etching gas containing halogen is introduced into the vacuum container. Or a step of introducing discharge gas together with introducing the processing gas to form a copper halide layer on the surface of the thin film layer, and at least selected from the group consisting of ketone and alkylphosphine in the vacuum container. And a step of introducing a processing gas containing one kind of gas or introducing the processing gas and generating discharge plasma to remove the copper halide layer. .

【0013】本発明において、処理ガスとして用いられ
る有機化合物について説明する。アルコールは、ROH
(Rはアルキル基)で表され、具体的にはエタノール
(C25 OH)、プロパノール(C3 7 OH)、イ
ソプロピルアルコール(i−C3 7 OH)などが挙げ
られる。ケトンは、ケトン基(>C=O)を有する化合
物であり、具体的にはアセトン(CH3 COCH3 )、
アセチルアセトン(CH3 COCH2 COCH3 )など
が挙げられる。アルキルホスフィンはリンにアルキル基
が結合したもので、具体的にはトリメチルホスフィン
(P(CH3 3 )、トリエチルホスフィン(P(C2
5 3 )、トリプロピルホスフィン(P(C3 7
3 )などが挙げられる。また、リンに結合するアルキル
基は、複数の異なるアルキル基であってもよい。これら
のガスは単独で用いてもよいし、2種以上を混合しても
よい。また、これらのガスとハロゲンガスなどを混合し
てもよい。
The organic compound used as the processing gas in the present invention will be described. Alcohol is ROH
(R is an alkyl group), and specific examples thereof include ethanol (C 2 H 5 OH), propanol (C 3 H 7 OH), and isopropyl alcohol (i-C 3 H 7 OH). Ketone is a compound having a ketone group (> C = O), in particular acetone (CH 3 COCH 3),
Acetylacetone (CH 3 COCH 2 COCH 3) and the like. The alkylphosphine is a phosphorus having an alkyl group bonded thereto, and specifically, trimethylphosphine (P (CH 3 ) 3 ) and triethylphosphine (P (C 2
H 5) 3), tripropyl phosphine (P (C 3 H 7)
3 ) and so on. Further, the alkyl group bonded to phosphorus may be a plurality of different alkyl groups. These gases may be used alone or in combination of two or more. Further, these gases may be mixed with halogen gas or the like.

【0014】本発明の第1および第2の方法において、
アルミニウムを主成分とし銅を含む薄膜層は、具体的に
はAlの含有量が96wt%以上、Cuの含有量が0.
01〜4wt%のものである。本発明の第2の方法にお
いて、還元性ガスとしては、CO、H2 、BCl3 など
が挙げられる。本発明の第1、第2、第3および第4の
方法では、各工程を繰り返し行ってもよい。
In the first and second methods of the present invention,
Specifically, the thin film layer containing aluminum as a main component and containing copper has an Al content of 96 wt% or more and a Cu content of 0.
01 to 4 wt%. In the second method of the present invention, the reducing gas may be CO, H 2 , BCl 3, or the like. In the first, second, third and fourth methods of the present invention, each step may be repeated.

【0015】[0015]

【作用】本発明者らは、アルミニウムを主成分とし銅を
含む配線層を反応性イオンエッチングした際に発生する
エッチング残渣の組成を調べ、エッチング残渣を除去し
得る化合物を見出すために以下のような実験を行った。
The present inventors have investigated the composition of the etching residue generated when the wiring layer containing aluminum as a main component and containing copper is subjected to the reactive ion etching and found the compound capable of removing the etching residue as follows. Experiments were conducted.

【0016】最初に、ホトレジストパターンをエッチン
グマスクとして、AlSiCu(Si:1wt%、C
u:2wt%)を、Cl2 /BCl3 の混合ガスを用い
て、多数の残渣が発生する条件で、反応性イオンエッチ
ングした。この残渣をAES分析したところ、その主成
分中の金属成分はAlおよびCuであることが判明し
た。
First, using the photoresist pattern as an etching mask, AlSiCu (Si: 1 wt%, C
u: 2 wt%) was subjected to reactive ion etching using a mixed gas of Cl 2 / BCl 3 under the condition that a large number of residues were generated. AES analysis of this residue revealed that the metal components in the main component were Al and Cu.

【0017】そこで、残渣のモデルとしてAl、Al2
CuまたはCuを想定し、これらの金属と、アセチルア
セトン、イソプロピルアルコール、トリメチルホスフィ
ン、またはこれらに少量のCl2 を添加したガスとの反
応性について研究した。
Therefore, Al and Al 2 are used as a model of the residue.
Assuming Cu or Cu, the reactivity of these metals with acetylacetone, isopropyl alcohol, trimethylphosphine, or a gas obtained by adding a small amount of Cl 2 to them was investigated.

【0018】この際、図1に示す装置を用いた。図1に
おいて、石英ガラス製の反応容器11内に被処理体1が
設置される。反応容器11の一端に設けられたガス導入
口12から反応ガスが導入され、他端から排気される。
被処理体1はヒータ13により加熱され、反応温度は熱
電対14によりモニターされる。反応容器11の排気口
側にはKBr製の測定窓15が取り付けられ、付着した
反応生成物の赤外吸収スペクトルを測定できるようにな
っている。
At this time, the apparatus shown in FIG. 1 was used. In FIG. 1, an object 1 to be processed is installed in a reaction vessel 11 made of quartz glass. A reaction gas is introduced from a gas introduction port 12 provided at one end of the reaction container 11 and exhausted from the other end.
The object 1 to be processed is heated by the heater 13, and the reaction temperature is monitored by the thermocouple 14. A measurement window 15 made of KBr is attached to the exhaust port side of the reaction container 11 so that the infrared absorption spectrum of the attached reaction product can be measured.

【0019】まず、被処理体であるAl、Al2 Cuま
たはCuの温度を上げながら、各々の有機化合物ガスと
の反応性を調べた。しかし、被処理体の温度を160℃
に上げても、反応は認められなかった。このことから、
金属そのものと、これらの有機化合物とは反応しないこ
とがわかる。
First, the reactivity of Al, Al 2 Cu or Cu, which is the object to be treated, with each organic compound gas was examined while raising the temperature. However, the temperature of the object to be processed is 160 ° C.
However, no reaction was observed. From this,
It can be seen that the metal itself does not react with these organic compounds.

【0020】次に、アセチルアセトン、イソプロピルア
ルコールまたはトリメチルホスフィンに少量のCl2
添加したガスを用いて反応性を調べた。Cl2 を添加す
るのは、実際の反応性イオンエッチングにより配線金属
の塩化物が生成されるのと同様の条件をつくるためであ
る。その結果、Al、Al2 CuまたはCuの各金属と
も、数千オングストローム/minの速度でエッチング
できることがわかった。各ガスの反応性は以下の通りで
あった。
Next, the reactivity was investigated using a gas obtained by adding a small amount of Cl 2 to acetylacetone, isopropyl alcohol or trimethylphosphine. The reason for adding Cl 2 is to create the same condition as that in which chloride of the wiring metal is generated by the actual reactive ion etching. As a result, it was found that Al, Al 2 Cu or each metal of Cu can be etched at a rate of several thousand angstroms / min. The reactivity of each gas was as follows.

【0021】Alについては、イソプロピルアルコール
系ガスを用いた場合のエッチング速度が最も大きく、ト
リメチルホスフィン系およびアセチルアセトン系のガス
を用いた場合のエッチング速度は同程度であった。
Regarding Al, the etching rate was highest when an isopropyl alcohol-based gas was used, and the etching rates were similar when a trimethylphosphine-based gas and an acetylacetone-based gas were used.

【0022】Cuについては、トリメチルホスフィン系
ガスを用いた場合のエッチング速度が最も大きく、次い
でアセチルアセトン系ガスを用いた場合のエッチング速
度、イソプロピルアルコール系ガスを用いた場合のエッ
チング速度がこの順で大きかった。
Regarding Cu, the etching rate is highest when using a trimethylphosphine-based gas, followed by the etching rate when using an acetylacetone-based gas and the etching rate when using an isopropyl alcohol-based gas. It was

【0023】Al2 Cuについては、トリメチルホスフ
ィン系、アセチルアセトン系およびイソプロピルアルコ
ール系のいずれのガスでも、同程度のエッチング速度が
得られた。ただし、アセチルアセトン系ガス、トリメチ
ルホスフィン系ガスを用いた場合にはAlが、イソプロ
ピルアルコール系ガスを用いた場合にはCuが、除去可
能ではあるが、少量残留することがわかった。そこで、
アセチルアセトン系ガスまたはトリメチルホスフィンま
たはその両方とイソプロピルアルコールとの混合ガス、
またはこれに少量のCl2 を添加したガスを用いてエッ
チングしたところ、Al、Cuとも残留しなくなること
がわかった。除去効果は、Cl2 を添加するとより大き
かった。
With respect to Al 2 Cu, the same etching rate was obtained with any of trimethylphosphine-based gas, acetylacetone-based gas and isopropyl alcohol-based gas. However, it was found that when acetylacetone-based gas or trimethylphosphine-based gas was used, Al was removed, and when isopropyl alcohol-based gas was used, Cu was removed but remained in a small amount. Therefore,
Acetylacetone-based gas or mixed gas of trimethylphosphine or both and isopropyl alcohol,
Alternatively, when etching was performed using a gas to which a small amount of Cl 2 was added, it was found that Al and Cu did not remain. The removal effect was greater with the addition of Cl 2 .

【0024】また、測定窓に付着した反応生成物の赤外
吸収スペクトルを測定したところ、Alアルコラート、
アセチルアセトン銅、トリメチルホスフィン銅のスペク
トルが観測された。
Further, when the infrared absorption spectrum of the reaction product attached to the measurement window was measured, Al alcoholate,
Spectra of copper acetylacetone and copper trimethylphosphine were observed.

【0025】以上の結果から、前記の反応は以下のよう
な機構によって起こっていると推測される。すなわち、
Al、Al2 Cu、Cuの表面が塩素化されて塩化物層
が形成される。この塩化物層とイソプロピルアルコー
ル、アセチルアセトン、トリメチルホスフィンとが反応
し、アルコラート、アセチルアセトン化物、トリメチル
ホスフィン化物が生成する。図2に示すように、これら
の反応生成物は、処理時の圧力および温度を考慮すれば
蒸気圧が十分に高い。この結果、エッチング残渣を除去
できる。
From the above results, it is presumed that the above reaction is caused by the following mechanism. That is,
The surface of Al, Al 2 Cu, Cu is chlorinated to form a chloride layer. This chloride layer reacts with isopropyl alcohol, acetylacetone, and trimethylphosphine to produce alcoholate, acetylacetone compound, and trimethylphosphine compound. As shown in FIG. 2, these reaction products have a sufficiently high vapor pressure in view of the pressure and temperature during processing. As a result, the etching residue can be removed.

【0026】なお、図2には、Al塩化物およびCu塩
化物の蒸気圧も同時に示している。Al塩化物の蒸気圧
は十分高いことがわかる。実際に、Cuを含まないAl
配線層を塩素ガスを用いて異方性エッチングしても、残
渣は残らない。一方、Cu塩化物の蒸気圧は低いため、
塩素ガスを用いて異方性エッチングして場合に残渣とし
て残存しやすい。本発明の方法では、Cu塩化物から、
蒸気圧の高いアセチルアセトン化銅やトリメチルホスフ
ィン化銅を生成させて除去できるので、特にCu系の残
渣の除去に有効である。
Note that FIG. 2 also shows vapor pressures of Al chloride and Cu chloride. It can be seen that the vapor pressure of Al chloride is sufficiently high. Actually, Al that does not contain Cu
Even if the wiring layer is anisotropically etched using chlorine gas, no residue remains. On the other hand, since the vapor pressure of Cu chloride is low,
It tends to remain as a residue when anisotropically etched using chlorine gas. In the method of the present invention, from Cu chloride,
Since acetylacetonide copper and trimethylphosphinated copper having a high vapor pressure can be generated and removed, it is particularly effective for removing Cu-based residues.

【0027】以上の結果をもとにして、実際にAlSi
Cuを反応性イオンエッチングすることにより生じる残
渣を、アセチルアセトン、イソプロピルアルコールまた
はトリメチルホスフィンに少量のCl2 を添加したガス
を用いてエッチングしたところ、残渣を除去できること
がわかった。
Based on the above results, the actual AlSi
When the residue produced by reactive ion etching of Cu was etched using a gas obtained by adding a small amount of Cl 2 to acetylacetone, isopropyl alcohol or trimethylphosphine, it was found that the residue could be removed.

【0028】平行平板型のプラズマエッチング装置を用
い、前記の有機化合物のプラズマを発生させて、同様の
実験を行った場合にも、残渣の除去が可能であった。
It was possible to remove the residue even when the same experiment was performed by using the parallel plate type plasma etching apparatus to generate the plasma of the organic compound.

【0029】前記の有機化合物のガスによる処理を施す
際には、被処理体の温度を上げるほど、残渣を効果的に
除去できる。被処理体の温度は、150℃以上にするこ
とが好ましい。
When the above-mentioned gas treatment of the organic compound is carried out, the residue can be removed more effectively by raising the temperature of the object to be treated. The temperature of the object to be processed is preferably 150 ° C. or higher.

【0030】Alを主成分としCuを含む配線層につい
て、塩素系ガスによる反応性イオンエッチングと前記の
有機化合物のガスによる処理とを繰り返して施せば、残
渣を除去できるとともに、極めて異方性形状の良好な配
線パターンを形成できる。
If the wiring layer containing Al as a main component and Cu is repeatedly subjected to the reactive ion etching with a chlorine-based gas and the treatment with the gas of the above-mentioned organic compound, the residue can be removed and the anisotropic shape can be obtained. It is possible to form a good wiring pattern.

【0031】また、残渣をより詳細に調べた結果、残渣
はAl上にCuが堆積され、その表面が塩化物となった
構造を有し、さらにこれらの表面に酸化物が存在するこ
とが推定された。そこで、特にCu含有量の高い配線層
のエッチングにより残渣の表面に厚いCu系塩化物が形
成される場合には、最初にCu系塩化物の除去に効果が
あるアセチルアセトン、トリメチルホスフィンなどを用
いて処理し、次にAl系塩化物の除去に効果があるイソ
プロピルアルコールなどを用いて処理するか、またはこ
れらを同時に用いて処理することが好ましい。
Further, as a result of examining the residue in more detail, it is presumed that the residue has a structure in which Cu is deposited on Al, the surface of which is a chloride, and further an oxide is present on these surfaces. Was done. Therefore, when a thick Cu-based chloride is formed on the surface of the residue especially by etching the wiring layer having a high Cu content, first use acetylacetone, trimethylphosphine, or the like, which is effective in removing the Cu-based chloride. It is preferable that the treatment is performed, and then the treatment is performed using isopropyl alcohol or the like, which is effective in removing the Al-based chloride, or the treatment is performed simultaneously using these.

【0032】前述したように残渣の表面には酸化物が存
在すると推定されるので、本発明の第2の方法のよう
に、配線層を異方性エッチングした後、還元性ガスによ
る処理を施して酸化物層を除去し、次いで前記の有機化
合物のガスによる処理を施せば、残渣をより効果的に除
去できる。すなわち、還元性ガスを用いない場合と比較
して、処理温度を下げたり、処理時間を短縮できる。ま
た、異方性エッチング、還元性ガス処理および有機化合
物のガスによる処理を繰り返せば、残渣をより一層効果
的に除去できる。
As described above, since it is presumed that oxides are present on the surface of the residue, as in the second method of the present invention, the wiring layer is anisotropically etched and then treated with a reducing gas. The residue can be removed more effectively by removing the oxide layer by using the organic compound gas and then treating the organic compound with the gas. That is, as compared with the case where no reducing gas is used, the processing temperature can be lowered and the processing time can be shortened. Further, the residue can be removed more effectively by repeating the anisotropic etching, the reducing gas treatment, and the treatment with the organic compound gas.

【0033】本発明の方法は、被処理体の表面に残存す
る残渣の除去だけでなく、真空容器内壁に付着する汚染
堆積物の除去にも同様に適用できる。この場合、真空容
器を大気に解放せずにクリーニングできるというメリッ
トがある。
The method of the present invention can be applied not only to the removal of the residue remaining on the surface of the object to be processed but also to the removal of the contaminated deposit adhering to the inner wall of the vacuum container. In this case, there is an advantage that the vacuum container can be cleaned without being exposed to the atmosphere.

【0034】また、配線層上に形成された絶縁層をフッ
素系のガスを用いて異方性エッチングする場合、配線層
上にAlFx 、CuFx などのフッ化物が付着する。こ
のフッ化物層は、配線層上に第2の配線層を形成する際
に接触抵抗を増大させるという問題を生じさせる。そこ
で、本発明の第3の方法のように塩素または臭素のプラ
ズマ処理によりフッ化物中のフッ素を塩素または臭素で
置換した後、アルコール、ケトン、アルキルホスフィン
を用いた処理を施せば、表面の塩素または臭素で置換さ
れた物質層を除去できる。
When the insulating layer formed on the wiring layer is anisotropically etched using a fluorine-based gas, fluorides such as AlF x and CuF x adhere to the wiring layer. This fluoride layer causes a problem of increasing contact resistance when forming the second wiring layer on the wiring layer. Therefore, if chlorine in the fluoride is replaced with chlorine or bromine by plasma treatment with chlorine or bromine as in the third method of the present invention, and then treatment with alcohol, ketone, or alkylphosphine is performed, chlorine on the surface is removed. Alternatively, the material layer replaced with bromine can be removed.

【0035】さらに、本発明の第4の方法のように、銅
を主成分とする薄膜層の表面に銅のハロゲン化物層を形
成した後、ケトン、アルキルホスフィンを用いた処理を
施せば、前記と同様に銅のハロゲン化物層を除去できる
ので、これらの工程を繰り返すことにより銅の異方性エ
ッチングを達成できる。
Further, as in the fourth method of the present invention, if a copper halide layer is formed on the surface of a thin film layer containing copper as a main component and then a treatment with a ketone or an alkylphosphine is carried out, Since the copper halide layer can be removed in the same manner as, the anisotropic etching of copper can be achieved by repeating these steps.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。以下の実
施例では、図3または図4に示す装置を用い、各種配線
金属のエッチングを行った。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. In the following examples, various wiring metals were etched using the apparatus shown in FIG. 3 or 4.

【0037】図3において、真空容器21内には、被処
理体1を載置するための電極22が設けられている。こ
の電極22には、被処理体1の温度を制御するためのヒ
ータ23が内蔵されている。この電極22は、ブロッキ
ングキャパシタ24を介して高周波電源25に接続され
ている。対向電極を兼ねる真空容器21は接地されてい
る。電極22と真空容器21との間には、高周波電源2
5から13.56MHzの高周波電力が印加される。ま
た、真空容器21には、ガス供給ライン26a、26b
から、バルブ27a、27bおよび流量調整器28a、
28bを介して処理ガスが所定の流量および圧力で供給
される。さらに、真空容器21の互いに対向する2つの
側壁には、KBr単結晶からなる測定窓29が設けられ
ており、この測定窓29に付着した反応生成物の赤外吸
収スペクトルを測定できるようになっている。
In FIG. 3, an electrode 22 for mounting the object 1 to be processed is provided in the vacuum container 21. A heater 23 for controlling the temperature of the object 1 is built in the electrode 22. The electrode 22 is connected to a high frequency power supply 25 via a blocking capacitor 24. The vacuum container 21 which also serves as a counter electrode is grounded. A high frequency power supply 2 is provided between the electrode 22 and the vacuum container 21.
High frequency power of 5 to 13.56 MHz is applied. Further, the vacuum container 21 has gas supply lines 26a and 26b.
From the valves 27a, 27b and the flow rate regulator 28a,
A processing gas is supplied at a predetermined flow rate and pressure via 28b. Further, a measurement window 29 made of a KBr single crystal is provided on the two side walls of the vacuum container 21 facing each other, and the infrared absorption spectrum of the reaction product attached to the measurement window 29 can be measured. ing.

【0038】一方、図4の装置は、測定窓29の代わり
に、水晶発振子30が設けられている以外は、図3の装
置と同様の構成を有する。この水晶発振子30の発振周
波数の変化を調べることにより、水晶発振子30に付着
した反応生成物の膜厚を測定できるようになっている。
On the other hand, the apparatus of FIG. 4 has the same structure as the apparatus of FIG. 3 except that a crystal oscillator 30 is provided instead of the measurement window 29. By examining the change in the oscillation frequency of the crystal oscillator 30, the film thickness of the reaction product attached to the crystal oscillator 30 can be measured.

【0039】(実施例1)Alを主成分とする配線層を
異方性エッチングした後、イソプロピルアルコール処理
により残渣を除去した実施例について説明する。
Example 1 An example will be described in which a wiring layer containing Al as a main component is anisotropically etched and then the residue is removed by isopropyl alcohol treatment.

【0040】まず、図5に示す被処理体を作製した。シ
リコン基板31上に、減圧CVD法により層間絶縁膜と
なるシリコン酸化膜32を100nmの厚さに堆積し
た。その上に、スパッタリング法によりバリアメタルと
して厚さ70nmのTiN33および厚さ20nmのT
i34を被着した。その上に、スパッタリング法により
主成分がAlからなり1.0wt%のSiおよび0.5
wt%のCuを含む配線層35を被着した。フォトレジ
ストを塗布し、通常のリソグラフィ技術を用いて露光、
現像を行い、0.5μm幅のライン・アンド・スペース
を有するレジストパターン36を形成した。
First, the object to be processed shown in FIG. 5 was produced. A silicon oxide film 32 serving as an interlayer insulating film was deposited on the silicon substrate 31 to a thickness of 100 nm by a low pressure CVD method. On top of that, TiN 33 with a thickness of 70 nm and T with a thickness of 20 nm are used as a barrier metal by a sputtering method.
i34 was deposited. On top of that, 1.0 wt% Si and 0.5
A wiring layer 35 containing wt% Cu was deposited. Apply photoresist and expose using normal lithographic techniques,
Development was performed to form a resist pattern 36 having a line and space width of 0.5 μm.

【0041】この被処理体を図3に示す装置を用い、以
下の条件でエッチングした。被処理体の温度を25℃ま
たは70℃に設定し、Cl2 ガスを30SCCM、BC
3ガスを38SCCMの流量で供給して圧力を2.5
Paに維持し、RF出力150Wの条件で、レジストパ
ターン36をマスクとしてAl配線層/Ti/TiNを
異方性エッチングした。次に、レジストパターン36を
酸素プラズマアッシングにより剥離した。
The object to be processed was etched under the following conditions using the apparatus shown in FIG. The temperature of the object to be processed is set to 25 ° C or 70 ° C, Cl 2 gas is set to 30 SCCM, BC
l 3 gas was supplied at a flow rate of 38 SCCM to adjust the pressure to 2.5.
The Al wiring layer / Ti / TiN was anisotropically etched with the resist pattern 36 as a mask under the condition of Pa and RF output of 150 W. Next, the resist pattern 36 was removed by oxygen plasma ashing.

【0042】エッチング後の被処理体について、電子顕
微鏡で断面および表面を観察し、光学顕微鏡で表面を観
察した。その結果、Al配線側壁に側壁保護膜が、露出
したシリコン酸化膜上に残渣が観察された。側壁保護膜
および残渣をAESで分析したところ、主成分がAlお
よびCuであることが判明した。
With respect to the object to be processed after etching, the cross section and the surface were observed with an electron microscope, and the surface was observed with an optical microscope. As a result, a side wall protective film was observed on the side wall of the Al wiring and a residue was observed on the exposed silicon oxide film. When the side wall protection film and the residue were analyzed by AES, it was found that the main components were Al and Cu.

【0043】さらに、図5に示す被処理体を前記と同一
の条件で異方性エッチングした後、真空容器をいったん
排気し、ウェハ温度を70℃に設定し、イソプロピルア
ルコールを50SCCMの流量で供給して圧力を3Pa
に維持し、40秒間処理した。次に、レジストパターン
を酸素プラズマアッシングにより剥離した。
Further, after anisotropically etching the object shown in FIG. 5 under the same conditions as described above, the vacuum vessel was once evacuated, the wafer temperature was set to 70 ° C., and isopropyl alcohol was supplied at a flow rate of 50 SCCM. And pressure is 3 Pa
And treated for 40 seconds. Next, the resist pattern was removed by oxygen plasma ashing.

【0044】前記と同様に、処理後の被処理体につい
て、電子顕微鏡で断面および表面を観察し、光学顕微鏡
で表面を観察した。その結果、Al配線側壁の側壁保護
膜およびシリコン酸化膜上に残渣が完全に除去されてい
ることが判明した。
Similarly to the above, the cross-section and the surface of the object to be treated after the treatment were observed with an electron microscope, and the surface was observed with an optical microscope. As a result, it was found that the residue was completely removed on the side wall protection film on the side wall of the Al wiring and the silicon oxide film.

【0045】また、イソプロピルアルコール処理を行っ
ている間に、測定窓に付着する反応生成物のIRスペク
トルを測定した。その結果を図6に示す。図6のIRス
ペクトルは、800cm-1以下の強い吸収を除いて、イ
ソプロピルアルコール単独のIRスペクトルとほぼ同一
であり、アルコラートであると同定された。
Also, the IR spectrum of the reaction product adhering to the measurement window was measured during the isopropyl alcohol treatment. The result is shown in FIG. The IR spectrum of FIG. 6 was almost the same as the IR spectrum of isopropyl alcohol alone except for strong absorption at 800 cm −1 or less, and was identified as an alcoholate.

【0046】前述したように、塩素系ガスを用いたAl
を主成分とする配線金属の異方性エッチングにより発生
する側壁保護膜や残渣は、AlやCuの塩化物と考えら
れる。イソプロピルアルコールを用いて処理することに
より、これらの塩化物とイソプロピルアルコールとが反
応してアルコラートが生成し、このアルコラートの蒸気
圧が高いため、残渣などが除去されたものと考えられ
る。
As described above, Al using chlorine gas is used.
The side wall protective film and the residue generated by anisotropic etching of the wiring metal containing as a main component are considered to be chlorides of Al and Cu. It is considered that by treating with isopropyl alcohol, these chlorides and isopropyl alcohol react with each other to form an alcoholate, and the vapor pressure of this alcoholate is high, so that the residue and the like are removed.

【0047】以上の説明では塩素系ガスを用いた異方性
エッチング後にイソプロピルアルコール単独による処理
を施したが、イソプロピルアルコールプラズマ処理でも
同様な効果が得られた。
In the above description, the treatment with isopropyl alcohol alone was performed after the anisotropic etching using the chlorine-based gas, but the same effect was obtained with the isopropyl alcohol plasma treatment.

【0048】なお、Cuを含まないAl配線を前記と同
一の条件でエッチングしたところ、残渣の発生は認めら
れなかった。したがって、本発明の方法は、Alを主成
分としCuを含む配線金属をドライエッチングする場合
に有効であるといえる。
When an Al wiring containing no Cu was etched under the same conditions as above, no residue was found. Therefore, it can be said that the method of the present invention is effective when dry etching a wiring metal containing Al as a main component and containing Cu.

【0049】(実施例2)Alを主成分とする配線層の
異方性エッチングとイソプロピルアルコールによる処理
とを所定回数繰り返すマルチステップ法を用いて残渣を
除去した実施例について説明する。
(Example 2) An example in which the residue is removed by a multi-step method in which anisotropic etching of a wiring layer containing Al as a main component and treatment with isopropyl alcohol are repeated a predetermined number of times will be described.

【0050】実施例1と同様に図5に示す被処理体を作
製した。図3の装置を用い、Cl2およびBCl3 ガス
により実施例1と同一の条件でAl配線層を40秒間異
方性エッチングした。そのまま真空容器をいったん排気
し、ウェハ温度を70℃に設定し、イソプロピルアルコ
ールを50SCCMの流量で供給して圧力を3Paに維
持し、20秒間処理した。さらに、真空容器の排気、塩
素系ガスにより異方性エッチング、真空容器の排気、イ
ソプロピルアルコールによる処理を繰り返した。発光モ
ニターにより、処理を6回繰り返した時点で、Al配線
層のエッチングが終了したことが確認された。その後、
Cl2 およびBCl3 ガスによりバリアメタルのTi/
TiNを異方性エッチングし、さらにレジストパターン
を酸素プラズマアッシングにより剥離した。
The object to be processed shown in FIG. 5 was prepared in the same manner as in Example 1. Using the apparatus of FIG. 3, the Al wiring layer was anisotropically etched for 40 seconds with Cl 2 and BCl 3 gas under the same conditions as in Example 1. The vacuum vessel was once evacuated as it was, the wafer temperature was set to 70 ° C., isopropyl alcohol was supplied at a flow rate of 50 SCCM to maintain the pressure at 3 Pa, and processing was performed for 20 seconds. Further, evacuation of the vacuum container, anisotropic etching with a chlorine-based gas, evacuation of the vacuum container, and treatment with isopropyl alcohol were repeated. The emission monitor confirmed that the etching of the Al wiring layer was completed when the treatment was repeated 6 times. afterwards,
Ti / of the barrier metal by Cl 2 and BCl 3 gas
TiN was anisotropically etched, and the resist pattern was removed by oxygen plasma ashing.

【0051】前記と同様に、処理後の被処理体につい
て、電子顕微鏡で断面および表面を観察し、光学顕微鏡
で表面を観察した。その結果、Al配線側壁の側壁保護
膜およびシリコン酸化膜上に残渣が完全に除去されてお
り、配線パターンの形状もほぼ垂直であることが判明し
た。本実施例の方法では、配線層のエッチングによる塩
化物の生成と、イソプロピルアルコール処理による塩化
物の除去が繰り返される結果、残渣の核となる塩化物が
効果的に除去されるため、配線パターンの形状も良好に
なると考えられる。
Similarly to the above, the cross-section and the surface of the object to be treated after the treatment were observed with an electron microscope, and the surface was observed with an optical microscope. As a result, it was found that the residue was completely removed on the side wall protection film on the side wall of the Al wiring and the silicon oxide film, and the shape of the wiring pattern was almost vertical. In the method of the present embodiment, the chloride that forms the core of the residue is effectively removed as a result of repeated generation of chloride by etching the wiring layer and removal of chloride by isopropyl alcohol treatment. It is thought that the shape will be good.

【0052】また、以上の説明では塩素系ガスを用いた
異方性エッチング後にイソプロピルアルコール単独によ
る処理を施したが、イソプロピルアルコールプラズマ処
理でも同様な効果が得られた。
Further, in the above description, the treatment with isopropyl alcohol alone was performed after the anisotropic etching using the chlorine gas, but the same effect was obtained with the isopropyl alcohol plasma treatment.

【0053】(実施例3)Alを主成分とする配線層を
異方性エッチングした後、還元性ガスによる処理、イソ
プロピルアルコールによる処理を順次行い、残渣を除去
した実施例について説明する。
(Embodiment 3) An embodiment in which the residue is removed by anisotropically etching a wiring layer containing Al as a main component, and then sequentially performing a treatment with a reducing gas and a treatment with isopropyl alcohol will be described.

【0054】実施例1と同様に図5に示す被処理体を作
製した。図3の装置を用い、Cl2およびBCl3 ガス
により実施例1と同一の条件でAl配線層/Ti/Ti
Nを異方性エッチングした。そのまま真空容器をいった
ん排気し、ウェハ温度を70℃に設定し、還元性ガスと
してBCl3 を50SCCMの流量で供給して圧力を3
Paに維持し、RF出力150Wでプラズマ処理した。
再び真空容器を排気し、ウェハ温度を70℃に設定し、
イソプロピルアルコールを50SCCMの流量で供給し
て圧力を3Paに維持して処理した。その後、レジスト
パターンを酸素プラズマアッシングにより剥離した。
The object to be processed shown in FIG. 5 was prepared in the same manner as in Example 1. Using the apparatus of FIG. 3 and using Cl 2 and BCl 3 gas under the same conditions as in Example 1, Al wiring layer / Ti / Ti
N was anisotropically etched. Evacuate the vacuum vessel as it is, set the wafer temperature to 70 ° C., supply BCl 3 as a reducing gas at a flow rate of 50 SCCM, and set the pressure to 3
It was maintained at Pa and plasma-treated at an RF output of 150 W.
Evacuate the vacuum vessel again and set the wafer temperature to 70 ° C.
Isopropyl alcohol was supplied at a flow rate of 50 SCCM to maintain the pressure at 3 Pa for processing. Then, the resist pattern was removed by oxygen plasma ashing.

【0055】前記と同様に、処理後の被処理体につい
て、電子顕微鏡で断面および表面を観察し、光学顕微鏡
で表面を観察した。その結果、Al配線側壁の側壁保護
膜およびシリコン酸化膜上に残渣が完全に除去されてい
ることが判明した。本実施例では、BCl3 によるプラ
ズマ処理を施したことにより、側壁保護膜および残渣を
除去するのに要するイソプロピルアルコールによる処理
時間が16秒ですみ、実施例1と比較して大幅に短縮さ
れた。
Similarly to the above, the cross-section and the surface of the processed object were observed with an electron microscope and the surface was observed with an optical microscope. As a result, it was found that the residue was completely removed on the side wall protection film on the side wall of the Al wiring and the silicon oxide film. In this example, since the plasma treatment with BCl 3 was performed, the treatment time with isopropyl alcohol required to remove the sidewall protective film and the residue was 16 seconds, which was significantly shorter than that in Example 1. .

【0056】還元性ガスとしてBCl3 の代わりに、C
OまたはH2 を用いた場合にも同様な効果が得られた。
Instead of BCl 3 as the reducing gas, C
Similar effects were obtained when O or H 2 was used.

【0057】これは以下のような理由によると考えられ
る。すなわち、残渣の表面は、エッチング時の残留水分
や残留酸素、エッチング時にレジストから放出される酸
素、または下地の絶縁膜を起源とする酸素などにより酸
化されている。このことは、残渣をH2 プラズマ処理し
た後に、AESにより分析した結果、O2 のピークが減
少したことからも裏付けられている。したがって、残渣
を還元性ガスのプラズマで処理することにより、残渣表
面の酸化物が還元されてAlまたはCuの塩化物の表面
が露出し、イソプロピルアルコールとの反応が容易に起
こると考えられる。
It is considered that this is due to the following reasons. That is, the surface of the residue is oxidized by residual water and residual oxygen during etching, oxygen released from the resist during etching, oxygen originating from the underlying insulating film, or the like. This is supported by the fact that the O 2 peak was reduced as a result of AES analysis after the residue was treated with H 2 plasma. Therefore, it is considered that by treating the residue with plasma of a reducing gas, the oxide on the surface of the residue is reduced to expose the surface of the chloride of Al or Cu, and the reaction with isopropyl alcohol easily occurs.

【0058】なお、以上の説明ではBCl3 などの還元
性ガスによる処理とイソプロピルアルコールによる処理
とを別々に行ったが、BCl3 などの還元性ガスとイソ
プロピルアルコールとの混合ガスプラズマ処理を行って
も同様な効果が得られた。
In the above description, the treatment with a reducing gas such as BCl 3 and the treatment with isopropyl alcohol are performed separately, but the mixed gas plasma treatment with a reducing gas such as BCl 3 and isopropyl alcohol is performed. Also obtained similar effects.

【0059】(実施例4)Alを主成分とする配線層の
異方性エッチング、還元性ガスによる処理、およびイソ
プロピルアルコールによる処理を所定回数繰り返すマル
チステップ法を用いて残渣を除去した実施例について説
明する。
(Example 4) Example in which the residue was removed by a multi-step method in which anisotropic etching of a wiring layer containing Al as a main component, treatment with a reducing gas, and treatment with isopropyl alcohol were repeated a predetermined number of times. explain.

【0060】実施例1と同様に図5に示す被処理体を作
製した。図3の装置を用い、Cl2およびBCl3 ガス
により実施例1と同一の条件でAl配線層を60秒間異
方性エッチングした。そのまま真空容器をいったん排気
し、ウェハ温度を70℃に設定し、還元性ガスとしてB
Cl3 を50SCCMの流量で供給して圧力を3Paに
維持し、RF出力150Wで10秒間プラズマ処理し
た。再び真空容器を排気し、ウェハ温度を70℃に設定
し、イソプロピルアルコールを50SCCMの流量で供
給して圧力を3Paに維持して10秒間処理した。さら
に、真空容器の排気、塩素系ガスにより異方性エッチン
グ、真空容器の排気、BCl3 によるプラズマ処理、真
空容器の排気、イソプロピルアルコールによる処理を繰
り返した。発光モニターにより、処理を4回繰り返した
時点で、Al配線層のエッチングが終了したことが確認
された。その後、Cl2 およびBCl3 ガスによりTi
/TiNを異方性エッチングし、さらにレジストパター
ンを酸素プラズマアッシングにより剥離した。
The object to be processed shown in FIG. 5 was prepared in the same manner as in Example 1. Using the apparatus of FIG. 3, the Al wiring layer was anisotropically etched for 60 seconds with Cl 2 and BCl 3 gas under the same conditions as in Example 1. Evacuate the vacuum container as it is, set the wafer temperature to 70 ° C., and use B as a reducing gas.
Cl 3 was supplied at a flow rate of 50 SCCM to maintain the pressure at 3 Pa, and plasma treatment was performed at an RF output of 150 W for 10 seconds. The vacuum vessel was evacuated again, the wafer temperature was set to 70 ° C., isopropyl alcohol was supplied at a flow rate of 50 SCCM, and the pressure was maintained at 3 Pa for 10 seconds. Further, the evacuation of the vacuum container, anisotropic etching with a chlorine-based gas, evacuation of the vacuum container, plasma treatment with BCl 3 , evacuation of the vacuum container, and treatment with isopropyl alcohol were repeated. The emission monitor confirmed that the etching of the Al wiring layer was completed when the treatment was repeated four times. After that, Ti was added by Cl 2 and BCl 3 gas.
/ TiN was anisotropically etched, and the resist pattern was removed by oxygen plasma ashing.

【0061】前記と同様に、処理後の被処理体につい
て、電子顕微鏡で断面および表面を観察し、光学顕微鏡
で表面を観察した。その結果、Al配線側壁の側壁保護
膜およびシリコン酸化膜上に残渣が完全に除去されてい
ることが判明した。
Similarly to the above, the cross section and the surface of the object to be treated after the treatment were observed with an electron microscope, and the surface was observed with an optical microscope. As a result, it was found that the residue was completely removed on the side wall protection film on the side wall of the Al wiring and the silicon oxide film.

【0062】なお、以上の説明ではBCl3 などの還元
性ガスによる処理とイソプロピルアルコールによる処理
とを別々に行ったが、BCl3 などの還元性ガスとイソ
プロピルアルコールとの混合ガスプラズマ処理を行って
も同様な効果が得られた。
In the above description, the treatment with a reducing gas such as BCl 3 and the treatment with isopropyl alcohol were performed separately, but a mixed gas plasma treatment with a reducing gas such as BCl 3 and isopropyl alcohol was performed. Also obtained similar effects.

【0063】さらに、上記実施例1乃至4において、イ
ソプロピルアルコールの代わりに、エタノール、アセチ
ルアセトン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフ
ィンを用いた場合にも、同様な効果が得られた。
Further, similar effects were obtained when ethanol, acetylacetone, trimethylphosphine or triethylphosphine was used in place of isopropyl alcohol in Examples 1 to 4 above.

【0064】(実施例5)Alを主成分としCu含有量
の異なる配線層を形成し、エッチング残渣を除去した実
施例について説明する。
(Embodiment 5) An embodiment in which wiring layers containing Al as a main component and having different Cu contents are formed and etching residues are removed will be described.

【0065】実施例1と同様に図5に示す被処理体を作
製した。この際、Al配線層35として、Cu含有量が
0.1wt%、0.5wt%、および1wt%の3種の
配線層を形成した。
The object to be processed shown in FIG. 5 was prepared in the same manner as in Example 1. At this time, as the Al wiring layer 35, three kinds of wiring layers having Cu contents of 0.1 wt%, 0.5 wt%, and 1 wt% were formed.

【0066】これらの被処理体に対して図3に示す装置
を用い、Cl2 およびBCl3 ガスにより実施例1と同
一の条件でAl配線層/Ti/TiNを異方性エッチン
グした。次に、レジストパターンを酸素プラズマアッシ
ングにより剥離した。エッチング後の被処理体につい
て、電子顕微鏡で断面および表面を観察し、光学顕微鏡
で表面を観察した。その結果、Al配線側壁に側壁保護
膜が、露出したシリコン酸化膜上に残渣が観察された。
これらの側壁保護膜および残渣をAESで分析した。側
壁保護膜および残渣は、Cu濃度が0.1wt%の場合
にはAlが主成分、Cu濃度が0.5wt%の場合には
AlおよびCu、Cu濃度が1wt%の場合にはCuが
主成分であることが判明した。
Using the apparatus shown in FIG. 3 for these objects to be processed, the Al wiring layer / Ti / TiN was anisotropically etched under the same conditions as in Example 1 using Cl 2 and BCl 3 gas. Next, the resist pattern was removed by oxygen plasma ashing. Regarding the object to be processed after etching, the cross section and the surface were observed with an electron microscope, and the surface was observed with an optical microscope. As a result, a side wall protective film was observed on the side wall of the Al wiring and a residue was observed on the exposed silicon oxide film.
These side wall protective films and residues were analyzed by AES. The side wall protective film and the residue are mainly composed of Al when the Cu concentration is 0.1 wt%, Al and Cu when the Cu concentration is 0.5 wt%, and Cu when the Cu concentration is 1 wt%. It turned out to be an ingredient.

【0067】そこでまず、被処理体を実施例1と同一の
条件で異方性エッチングした後、真空容器をいったん排
気し、ウェハ温度を100℃に設定し、アセチルアセト
ンを50SCCMの流量で供給して圧力を3Paに維持
し、40秒間処理した。次に、レジストパターンを酸素
プラズマアッシングにより剥離した。
Therefore, first, the object to be processed was anisotropically etched under the same conditions as in Example 1, the vacuum vessel was once evacuated, the wafer temperature was set to 100 ° C., and acetylacetone was supplied at a flow rate of 50 SCCM. The pressure was maintained at 3 Pa and the treatment was performed for 40 seconds. Next, the resist pattern was removed by oxygen plasma ashing.

【0068】処理後の被処理体について、電子顕微鏡で
断面および表面を観察し、光学顕微鏡で表面を観察し
た。その結果、Cu濃度が0.1wt%、0.5wt
%、1wt%のいずれの場合にも、残渣の除去は進行す
るが、上記条件での処理時間内ではわずかに残渣が残存
していた。AESによる分析の結果、この残渣の主成分
はAlであることが判明した。
With respect to the object to be treated after the treatment, the cross section and the surface were observed with an electron microscope, and the surface was observed with an optical microscope. As a result, the Cu concentration is 0.1 wt%, 0.5 wt
%, 1% by weight, the removal of the residue progressed, but the residue remained slightly within the processing time under the above conditions. As a result of AES analysis, it was found that the main component of this residue was Al.

【0069】また、被処理体を実施例1と同一の条件で
異方性エッチングした後、真空容器をいったん排気し、
ウェハ温度を70℃に設定し、イソプロピルアルコール
を50SCCMの流量で供給して圧力を3Paに維持
し、40秒間処理した。次に、レジストパターンを酸素
プラズマアッシングにより剥離した。
After anisotropically etching the object to be processed under the same conditions as in Example 1, the vacuum vessel was evacuated once,
The wafer temperature was set to 70 ° C., isopropyl alcohol was supplied at a flow rate of 50 SCCM to maintain the pressure at 3 Pa, and the processing was performed for 40 seconds. Next, the resist pattern was removed by oxygen plasma ashing.

【0070】処理後の被処理体について、電子顕微鏡で
断面および表面を観察し、光学顕微鏡で表面を観察し
た。その結果、Cu濃度が0.1wt%および0.5w
t%の場合には、Al配線側壁の側壁保護膜およびシリ
コン酸化膜上に残渣が完全に除去されていた。また、C
u濃度が1wt%の場合には、残渣の除去は進行する
が、上記条件での処理時間内では多少の残渣が残存して
いた。AESによる分析の結果、この残渣の主成分はC
uであることが判明した。
With respect to the object to be treated after the treatment, the cross section and the surface were observed with an electron microscope, and the surface was observed with an optical microscope. As a result, Cu concentration is 0.1 wt% and 0.5 w
In the case of t%, the residue was completely removed on the side wall protection film on the side wall of the Al wiring and the silicon oxide film. Also, C
When the u concentration was 1 wt%, removal of the residue proceeded, but some residue remained within the processing time under the above conditions. As a result of analysis by AES, the main component of this residue is C
It turned out to be u.

【0071】さらに、被処理体に対して、ウェハ温度を
100℃に設定し、アセチルアセトンを50SCCMの
流量で供給して圧力を3Paに維持し、40秒間処理を
行った。引き続き、この被処理体に対して、真空容器内
でウェハ温度を70℃に設定し、イソプロピルアルコー
ルを50SCCMの流量で供給して圧力を3Paに維持
し、40秒間処理を行った。次に、レジストパターンを
酸素プラズマアッシングにより剥離した。
Further, with respect to the object to be processed, the wafer temperature was set to 100 ° C., acetylacetone was supplied at a flow rate of 50 SCCM to maintain the pressure at 3 Pa, and processing was performed for 40 seconds. Subsequently, the wafer temperature was set to 70 ° C. in the vacuum container, isopropyl alcohol was supplied at a flow rate of 50 SCCM to maintain the pressure at 3 Pa, and the object to be processed was processed for 40 seconds. Next, the resist pattern was removed by oxygen plasma ashing.

【0072】処理後の被処理体について、電子顕微鏡で
断面および表面を観察し、光学顕微鏡で表面を観察し
た。その結果、Cu濃度が0.1wt%、0.5wt
%、1wt%のいずれの場合にも、Al配線側壁の側壁
保護膜およびシリコン酸化膜上に残渣が完全に除去され
ていた。このように本実施例の方法は、Cu含有量が高
いAl配線層に対しても、有効である。
With respect to the object to be treated after the treatment, the cross section and the surface were observed with an electron microscope, and the surface was observed with an optical microscope. As a result, the Cu concentration is 0.1 wt%, 0.5 wt
%, The residue was completely removed on the sidewall protection film on the sidewall of the Al wiring and the silicon oxide film. As described above, the method of this embodiment is also effective for an Al wiring layer having a high Cu content.

【0073】これらの結果は、以下のように解釈でき
る。前述したように、Cuを含むAl配線金属のエッチ
ング後の残渣は、Al上にCuが堆積され、その表面が
塩化物となった構造を有していると考えられる。したが
って、アセチルアセトンを用いた処理によりCu系の塩
化物が蒸気圧の高いアセチルアセトン銅に変換されて除
去され、またイソプロピルアルコールを用いた処理によ
りAl系の塩化物が蒸気圧の高いAlアルコラートに変
換されて除去される。実際に、前記の処理中に測定窓で
IRスペクトルを測定したところ、アセチルアセトン銅
およびAlアルコラートが検出された。
These results can be interpreted as follows. As described above, it is considered that the residue of the Al wiring metal containing Cu after etching has a structure in which Cu is deposited on Al and the surface thereof is chloride. Therefore, the Cu-based chloride is converted into acetylacetone copper having a high vapor pressure and removed by the treatment with acetylacetone, and the Al-based chloride is converted into Al alcoholate having a high vapor pressure by the treatment with isopropyl alcohol. Be removed. In fact, when the IR spectrum was measured in the measurement window during the above treatment, acetylacetone copper and Al alcoholate were detected.

【0074】Cu濃度が低いAl配線層の場合には、イ
ソプロピルアルコールの代わりに、エタノールを用いて
も、以上と同様な効果が得られた。一方、Cu濃度が高
いAl配線層の場合にはアセチルアセトンの代わりに、
トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィンを用いて
も、以上と同様な効果が得られた。
In the case of an Al wiring layer having a low Cu concentration, the same effect as above was obtained even when ethanol was used instead of isopropyl alcohol. On the other hand, in the case of an Al wiring layer having a high Cu concentration, instead of acetylacetone,
Even when trimethylphosphine or triethylphosphine was used, the same effect as above was obtained.

【0075】また、以上の説明では塩素系ガスを用いた
異方性エッチング後に、アセチルアセトン処理およびイ
ソプロピルアルコール処理を施したが、アセチルアセト
ンプラズマ処理およびイソプロピルアルコールプラズマ
処理を施しても同様な効果が得られた。さらに、アセチ
ルアセトンとイソプロピルアルコールとを同時に用いて
処理することもできる。
Further, in the above description, the acetylacetone treatment and the isopropyl alcohol treatment were performed after the anisotropic etching using the chlorine gas, but the same effect can be obtained by performing the acetylacetone plasma treatment and the isopropyl alcohol plasma treatment. It was Further, the treatment can be performed by simultaneously using acetylacetone and isopropyl alcohol.

【0076】(実施例6)真空容器内壁をイソプロピル
アルコールを用いてドライ洗浄した実施例について説明
する。
(Embodiment 6) An embodiment in which the inner wall of the vacuum container is dry-cleaned with isopropyl alcohol will be described.

【0077】Alを主成分とし1.0wt%のSiおよ
び0.5wt%のCuを含む多量の金属膜が形成された
試料を真空容器内に設置し、Cl2 ガスを76SCC
M、BCl3 ガスを60SCCMの流量で供給して圧力
を3Paに維持し、RF出力150Wで上記金属膜をエ
ッチングした。この真空容器内で再度上記試料をエッチ
ングし、0.5μm以下のパーティクルの数を測定した
ところ、1328個/waferとなり、真空容器内壁
の汚染がかなり進んでいることがわかった。
A sample on which a large amount of a metal film containing Al as a main component and 1.0 wt% Si and 0.5 wt% Cu was formed was placed in a vacuum container, and Cl 2 gas was added to 76 SCC.
M and BCl 3 gas were supplied at a flow rate of 60 SCCM to maintain the pressure at 3 Pa, and the metal film was etched at an RF output of 150 W. When the sample was etched again in this vacuum container and the number of particles of 0.5 μm or less was measured, it was 1328 particles / wafer, and it was found that the inner wall of the vacuum container was considerably contaminated.

【0078】真空容器をいったん排気し、ウェハを入れ
ずに、真空容器内壁および電極の温度を70℃に設定
し、真空容器内の圧力が3Paとなるようにイソプロピ
ルアルコールを導入して、RF出力150Wの条件でプ
ラズマを発生させ、一定時間放置した。この間、真空容
器内の発光分析によりAlの発光を観察したところ、A
lの発光は徐々に弱まり、260秒後には消滅した。ま
た、測定窓でIRスペクトルを測定したところ、Alア
ルコラートが検出された。再び真空容器を排気し、上記
試料をエッチングし、0.5μm以下のパーティクルの
数を測定したところ、4個/waferまで大幅に減少
した。これは、真空容器内壁が大幅に清浄化されたこと
が主な原因であると思われる。
The vacuum vessel was once evacuated, the temperature of the inner wall of the vacuum vessel and the electrode was set to 70 ° C. without inserting the wafer, and isopropyl alcohol was introduced so that the pressure in the vacuum vessel became 3 Pa. Plasma was generated under the condition of 150 W and left for a certain period of time. During this time, when the emission of Al was observed by the emission analysis in the vacuum container,
The light emission of 1 gradually weakened and disappeared after 260 seconds. Further, when the IR spectrum was measured through the measurement window, Al alcoholate was detected. The vacuum vessel was evacuated again, the above sample was etched, and the number of particles of 0.5 μm or less was measured. As a result, the number was significantly reduced to 4 particles / wafer. This is probably because the inner wall of the vacuum container was largely cleaned.

【0079】前記と同様の実験を図4に示す水晶発振子
30を備えた装置を用いて行った。その結果、真空容器
内を故意に汚染した後には、水晶発振子30に付着した
汚染堆積物の膜厚は1.86μmであった。一方、イソ
プロピルアルコール処理後には、水晶発振子30に付着
した汚染堆積物の膜厚は検出限界以下となった。
An experiment similar to the above was carried out using an apparatus equipped with the crystal oscillator 30 shown in FIG. As a result, after the inside of the vacuum container was intentionally contaminated, the film thickness of the contaminated deposit adhered to the crystal oscillator 30 was 1.86 μm. On the other hand, after the isopropyl alcohol treatment, the film thickness of the contaminated deposit adhered to the crystal oscillator 30 was below the detection limit.

【0080】このように汚染した真空容器内壁をイソプ
ロピルアルコール処理することにより、ドライ洗浄が可
能である。また、汚染堆積物の膜厚をモニターすること
により、真空容器の洗浄時期を正確に把握でき、被処理
体上にパーティクルが付着するのを防止できる。
Dry cleaning is possible by treating the inner wall of the vacuum container thus contaminated with isopropyl alcohol. Further, by monitoring the film thickness of the contaminated deposit, it is possible to accurately grasp the cleaning time of the vacuum container and prevent particles from adhering to the object to be processed.

【0081】また、イソプロピルアルコールの代わり
に、エタノール、アセチルアセトン、トリメチルホスフ
ィン、トリエチルホスフィンを用いた場合にも、以上と
同様な効果が得られた。
Further, when ethanol, acetylacetone, trimethylphosphine or triethylphosphine was used instead of isopropyl alcohol, the same effect as above was obtained.

【0082】(実施例7)配線層上の絶縁層を異方性エ
ッチングしてコンタクトホールを形成する場合に有効な
方法について説明する。
(Embodiment 7) An effective method for anisotropically etching an insulating layer on a wiring layer to form a contact hole will be described.

【0083】まず、図7(a)に示すように、シリコン
基板31上に、減圧CVD法により層間絶縁膜となるシ
リコン酸化膜32を100nmの厚さに堆積した。その
上に、スパッタリング法によりバリアメタルとして厚さ
70nmのTiN33および厚さ20nmのTi34を
被着した。その上に、スパッタリング法により主成分が
Alからなり1.0wt%のSiおよび0.5wt%の
Cuを含む配線層35を被着した。フォトレジストを塗
布し、通常のリソグラフィ技術を用いて露光、現像を行
い、0.5μm幅のライン・アンド・スペースを有する
レジストパターン36を形成した。
First, as shown in FIG. 7A, a silicon oxide film 32 serving as an interlayer insulating film was deposited to a thickness of 100 nm on a silicon substrate 31 by a low pressure CVD method. A 70 nm thick TiN33 film and a 20 nm thick Ti34 film were deposited thereon as barrier metals by sputtering. A wiring layer 35 having a main component of Al and containing 1.0 wt% of Si and 0.5 wt% of Cu was deposited thereon by a sputtering method. A photoresist was applied, and exposure and development were performed by using a normal lithography technique to form a resist pattern 36 having a line and space of 0.5 μm width.

【0084】この被処理体を図3に示す装置を用い、以
下の条件でエッチングした。被処理体の温度を70℃に
設定し、Cl2 ガスを30SCCM、BCl3 ガスを3
8SCCMの流量で供給して圧力を2.5Paに維持
し、RF出力150Wの条件で、レジストパターン36
をマスクとしてAl配線層/Ti/TiNを異方性エッ
チングした。次に、レジストパターン36を酸素プラズ
マアッシングにより剥離した。
This object was etched using the apparatus shown in FIG. 3 under the following conditions. The temperature of the object to be processed is set to 70 ° C., Cl 2 gas is 30 SCCM, and BCl 3 gas is 3
It is supplied at a flow rate of 8 SCCM, the pressure is maintained at 2.5 Pa, and the resist pattern 36 is formed under the condition of RF output of 150 W.
The Al wiring layer / Ti / TiN was anisotropically etched using the as a mask. Next, the resist pattern 36 was removed by oxygen plasma ashing.

【0085】次に、図7(b)に示すように、減圧CV
D法により層間絶縁膜としてシリコン酸化膜37を堆積
した。フォトレジストを塗布し、通常のリソグラフィ技
術を用いて露光、現像を行い、レジストパターン38を
形成した。
Next, as shown in FIG. 7B, the reduced pressure CV
A silicon oxide film 37 was deposited as an interlayer insulating film by the D method. A photoresist was applied, and exposure and development were performed using a normal lithography technique to form a resist pattern 38.

【0086】さらに、図7(c)に示すように、レジス
トパターン38をマスクとして、CHF3 /COの混合
ガスによりシリコン酸化膜37を反応性イオンエッチン
グしてコンタクトホールを形成した。次に、レジストパ
ターン38を酸素プラズマアッシングにより剥離した。
Further, as shown in FIG. 7C, the silicon oxide film 37 was subjected to reactive ion etching with a mixed gas of CHF 3 / CO using the resist pattern 38 as a mask to form a contact hole. Next, the resist pattern 38 was removed by oxygen plasma ashing.

【0087】この段階で、露出したAl配線の表面をA
ESで測定したところ、多量のFが検出された。図7
(c)の工程の後に、減圧CVD法によりコンタクトホ
ールにタングステンを埋め込んだ。Al−W間の接触抵
抗を測定したところ、0.9Ω/μm2 であった。
At this stage, the exposed surface of the Al wiring is
When measured by ES, a large amount of F was detected. Figure 7
After the step (c), tungsten was embedded in the contact hole by the low pressure CVD method. When the contact resistance between Al and W was measured, it was 0.9 Ω / μm 2 .

【0088】一方、図7(c)の工程の後に、真空容器
をいったん排気し、BCl3 を導入して圧力を3Paに
設定し、RF出力150Wの条件で、露出したAl配線
をBCl3 ガスプラズマに室温で2分間さらした。この
段階で、露出したAl配線の表面をAESで測定したと
ころ、Fはほとんど検出されず、Clが検出された。B
Cl3 ガスプラズマ処理の後に、被処理体の温度を70
℃に設定し、真空容器内にイソプロピルアルコールを導
入して圧力を3Paに維持し、露出したAl配線をイソ
プロピルアルコール雰囲気に3分間さらした。次いで、
減圧CVD法によりコンタクトホールにタングステンを
埋め込んだ。Al−W間の接触抵抗を測定したところ、
0.2Ω/μm2 であり、大幅に低減した。
On the other hand, after the step of FIG. 7C, the vacuum vessel was once evacuated, BCl 3 was introduced to set the pressure to 3 Pa, and the exposed Al wiring was exposed to BCl 3 gas under an RF output of 150 W. Exposed to plasma for 2 minutes at room temperature. At this stage, when the surface of the exposed Al wiring was measured by AES, F was hardly detected and Cl was detected. B
After the Cl 3 gas plasma treatment, the temperature of the object to be treated is set to 70
The temperature was set to 0 ° C., isopropyl alcohol was introduced into the vacuum container to maintain the pressure at 3 Pa, and the exposed Al wiring was exposed to the isopropyl alcohol atmosphere for 3 minutes. Then
Tungsten was embedded in the contact hole by the low pressure CVD method. When the contact resistance between Al and W was measured,
It was 0.2 Ω / μm 2 and was greatly reduced.

【0089】これらの結果は、以下のように解釈でき
る。図7(c)の工程でF系のガスを用いてシリコン酸
化膜を反応性イオンエッチングすると、Al配線表面に
AlFx 、AlOFx が生成する。次に、Al配線表面
をBCl3 ガスプラズマ処理すると、FがClに置換さ
れ、Al配線表面にAlClx 、AlOClx が生成す
る。Al配線表面をイソプロピルアルコール処理する
と、AlClx 、AlOClx がアルコラートに変換さ
れる結果、除去される。したがって、Alとコンタクト
ホールに埋め込まれたWとの間の接触抵抗は、このよう
な処理を施してない場合と比較して大幅に低下する。
These results can be interpreted as follows. When the silicon oxide film is subjected to reactive ion etching using an F-based gas in the step of FIG. 7C, AlF x and AlOF x are generated on the Al wiring surface. Next, when the Al wiring surface is subjected to BCl 3 gas plasma treatment, F is replaced with Cl, and AlCl x and AlOCl x are generated on the Al wiring surface. When the surface of the Al wiring is treated with isopropyl alcohol, AlCl x and AlOCl x are converted into alcoholates and are removed. Therefore, the contact resistance between Al and W embedded in the contact hole is significantly reduced as compared with the case where such treatment is not performed.

【0090】なお、本発明はAl配線以外、例えば銅配
線の場合にも効果がある。また、イソプロピルアルコー
ルの代わりに、エタノール、アセチルアセトン、トリメ
チルホスフィン、トリエチルホスフィンを用いた場合に
も、以上と同様な効果が得られた。
The present invention is also effective for other than Al wiring, for example, copper wiring. Further, when ethanol, acetylacetone, trimethylphosphine, or triethylphosphine was used instead of isopropyl alcohol, the same effect as above was obtained.

【0091】さらに、上記実施例1乃至7において、銅
を含むアルミニウム膜、銅膜のエッチングガスとして塩
素を含むガスを用いたが、臭素、臭化水素など臭素を含
むガスを用いてもよい。
Further, although the gas containing chlorine was used as the etching gas for the aluminum film containing copper and the copper film in the above Examples 1 to 7, gas containing bromine such as bromine or hydrogen bromide may be used.

【0092】(実施例8)Cu配線層をドライエッチン
グした実施例について説明する。
(Embodiment 8) An embodiment in which the Cu wiring layer is dry-etched will be described.

【0093】まず、図8(a)に示すように、シリコン
基板31上に、減圧CVD法により層間絶縁膜となるシ
リコン酸化膜32を100nmの厚さに堆積した。その
上に、スパッタリング法により厚さ800nmのCu膜
41を被着した。フォトレジストを塗布し、通常のリソ
グラフィ技術を用いて露光、現像を行い、0.5μm幅
のライン・アンド・スペースを有するレジストパターン
42を形成した。この被処理体を真空容器内に設置し、
Cl2 ガスを圧力3Pa、室温で供給して、レジストパ
ターン42をマスクとして室温、RF出力150Wの条
件でCl2 ガスプラズマにさらして異方性塩素化するこ
とにより、露出したCu膜41表面に厚さ150オング
ストロームの塩化物層43を形成した。なお、必ずしも
上記したプラズマ処理は必要ではなく、また加熱処理と
組み合わせた処理を行ってもよい。
First, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide film 32 serving as an interlayer insulating film was deposited to a thickness of 100 nm on a silicon substrate 31 by a low pressure CVD method. A Cu film 41 having a thickness of 800 nm was deposited thereon by a sputtering method. A photoresist was applied, and exposure and development were performed by using a normal lithography technique to form a resist pattern 42 having a 0.5 μm wide line and space. Place this object in a vacuum container,
Cl 2 gas is supplied at a pressure of 3 Pa at room temperature, and the resist pattern 42 is used as a mask to expose the exposed Cu film 41 surface to anisotropic chlorination by exposing it to Cl 2 gas plasma at room temperature and RF output of 150 W. A chloride layer 43 having a thickness of 150 Å was formed. Note that the plasma treatment described above is not always necessary, and treatment combined with heat treatment may be performed.

【0094】次に、図8(b)に示すように、いったん
真空容器内を排気し、アセチルアセトンを導入し圧力を
20Pa、温度を160℃に設定して処理した。次に、
レジストパターン42を酸素プラズマアッシングにより
剥離した。この被処理体について、電子顕微鏡で断面お
よび表面を観察し、光学顕微鏡で表面を観察した。その
結果、塩化物層43が除去され、異方性エッチングが可
能であることが判明した。
Next, as shown in FIG. 8B, the inside of the vacuum vessel was once evacuated, acetylacetone was introduced, the pressure was set to 20 Pa, and the temperature was set to 160 ° C. for processing. next,
The resist pattern 42 was removed by oxygen plasma ashing. The cross section and the surface of this object were observed with an electron microscope, and the surface was observed with an optical microscope. As a result, it was found that the chloride layer 43 was removed and anisotropic etching was possible.

【0095】さらに、レジストパターン42を剥離する
前に、異方性塩素化およびアセチルアセトン処理を繰り
返すことにより、図8(c)に示すように、Cu配線の
微細加工が実現できた。
Further, by repeating the anisotropic chlorination and the acetylacetone treatment before peeling the resist pattern 42, the fine processing of the Cu wiring could be realized as shown in FIG. 8C.

【0096】アセチルアセトンの代わりに、トリメチル
ホスフィン、トリエチルホスフィンを用いた場合にも同
様の効果が得られた。以上の説明では異方性塩素化の後
にアセチルアセトン処理を施したが、アセチルアセトン
プラズマ処理を施しても同様の効果が得られる。
Similar effects were obtained when trimethylphosphine or triethylphosphine was used instead of acetylacetone. In the above description, the acetylacetone treatment is performed after the anisotropic chlorination, but the same effect can be obtained by performing the acetylacetone plasma treatment.

【0097】さらにまた、塩素を含む他のガス、あるい
は塩素以外のハロゲン、例えば臭素を含むガスを用い
て、銅膜表面をハロゲン化してもよい。
Furthermore, the surface of the copper film may be halogenated by using another gas containing chlorine or a halogen other than chlorine, for example, a gas containing bromine.

【0098】なお、上記実施例1乃至8では、ウェハ温
度をアセチルアセトン処理時に100℃、イソプロピル
アルコール処理時に70℃に設定したが、ウェハ温度が
高いほど処理時間を短縮できる。また、上記実施例で述
べていないトリメチルホスフィンによる処理について
は、40℃以上に設定しておくとよい。特に、ウェハ温
度を150℃以上にすれば、上記ガスによる処理時間を
著しく短縮できる。
Although the wafer temperature was set to 100 ° C. during the acetylacetone treatment and 70 ° C. during the isopropyl alcohol treatment in the above Examples 1 to 8, the processing time can be shortened as the wafer temperature increases. Further, regarding the treatment with trimethylphosphine which is not described in the above examples, it is preferable to set the temperature to 40 ° C. or higher. In particular, if the wafer temperature is set to 150 ° C. or higher, the processing time with the above gas can be significantly shortened.

【0099】その他、本発明の要旨を逸脱しないで、種
々変形して実施できる。
In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0100】[0100]

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法を用い
れば、Alを主成分としCuを含む配線層を異方性エッ
チングすることにより発生する残渣を効果的に除去でき
る。同様に、真空容器内壁に付着した汚染物質を能率的
にドライ洗浄できる。また、配線層上の絶縁層を異方性
エッチングすることにより配線層表面に付着するフッ化
物を効果的に除去できる。さらに、Cuを主成分とする
配線層のドライエッチングも実現できる。
As described above, by using the method of the present invention, the residue generated by anisotropically etching the wiring layer containing Al as a main component and containing Cu can be effectively removed. Similarly, contaminants adhering to the inner wall of the vacuum container can be efficiently dry-cleaned. Further, by anisotropically etching the insulating layer on the wiring layer, the fluoride attached to the surface of the wiring layer can be effectively removed. Furthermore, dry etching of the wiring layer containing Cu as a main component can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】Al、Al2 CuまたはCuとイソプロピルア
ルコール、アセチルアセトンまたはトリフェニルホスフ
ィンとの反応を調べるために用いられた装置の構成図。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus used to investigate the reaction of Al, Al 2 Cu or Cu with isopropyl alcohol, acetylacetone or triphenylphosphine.

【図2】エッチング残渣とイソプロピルアルコール、ア
セチルアセトンまたはトリフェニルホスフィンとの反応
生成物の蒸気圧を示す特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a vapor pressure of a reaction product of an etching residue and isopropyl alcohol, acetylacetone or triphenylphosphine.

【図3】本発明の実施例において用いられたドライエッ
チング装置の構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of a dry etching apparatus used in an example of the present invention.

【図4】本発明の実施例において用いられた他のドライ
エッチング装置の構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram of another dry etching apparatus used in the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例1において形成された配線金属
層を有する半導体装置の断面図。
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device having a wiring metal layer formed in Example 1 of the present invention.

【図6】エッチング残渣とイソプロピルアルコールとの
反応生成物の赤外吸収スペクトル図。
FIG. 6 is an infrared absorption spectrum diagram of a reaction product of an etching residue and isopropyl alcohol.

【図7】(a)〜(c)は本発明の実施例7における金
属配線の形成工程を示す断面図。
7A to 7C are cross-sectional views showing a process of forming a metal wiring according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】(a)〜(c)は本発明の実施例8における金
属配線の形成工程を示す断面図。
8A to 8C are cross-sectional views showing a process of forming a metal wiring according to an eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…真空容器、22…電極、23…ヒータ、24…ブ
ロッキングキャパシタ、25…高周波電源、26a、2
6b…ガス供給ライン、27a、27b…バルブ、28
a、28b…流量調整器、29…測定窓、30…水晶発
振子、31…シリコン基板、32…酸化膜、33…Ti
N、34…Ti、35…配線層、36…レジストパター
ン、37…シリコン酸化膜、38…レジストパターン、
41…Cu膜、42…レジストパターン、43…塩化物
層。
21 ... Vacuum container, 22 ... Electrode, 23 ... Heater, 24 ... Blocking capacitor, 25 ... High frequency power supply, 26a, 2
6b ... Gas supply line, 27a, 27b ... Valve, 28
a, 28b ... Flow rate regulator, 29 ... Measurement window, 30 ... Crystal oscillator, 31 ... Silicon substrate, 32 ... Oxide film, 33 ... Ti
N, 34 ... Ti, 35 ... Wiring layer, 36 ... Resist pattern, 37 ... Silicon oxide film, 38 ... Resist pattern,
41 ... Cu film, 42 ... Resist pattern, 43 ... Chloride layer.

フロントページの続き (72)発明者 岡野 晴雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内Front page continuation (72) Inventor Haruo Okano 1 Komukai Toshiba-cho, Kouki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にアルミニウムを主成分とし銅を
含む薄膜層およびその上に所定のパターンを有するマス
ク層を形成し、該基板を真空容器内に設置し、該真空容
器内に塩素または臭素を含むエッチングガスを導入する
とともに放電プラズマを発生させて、前記薄膜層を異方
性エッチングする工程と、前記真空容器内にアルコー
ル、ケトンおよびアルキルホスフィンからなる群より選
択される少なくとも1種のガスを含有する処理ガスを導
入するか、または該処理ガスを導入するとともに放電プ
ラズマを発生させて前記基板の表面に存在するエッチン
グ残渣を除去する工程とを具備したことを特徴とするド
ライエッチング方法。
1. A thin film layer containing aluminum as a main component and containing copper and a mask layer having a predetermined pattern are formed on a substrate, the substrate is placed in a vacuum container, and chlorine or chlorine is placed in the vacuum container. Introducing an etching gas containing bromine and generating discharge plasma to anisotropically etch the thin film layer, and at least one selected from the group consisting of alcohol, ketone and alkylphosphine in the vacuum vessel. Introducing a processing gas containing a gas, or introducing the processing gas and generating discharge plasma to remove etching residues existing on the surface of the substrate. .
【請求項2】 基板上にアルミニウムを主成分とし銅を
含む薄膜層およびその上に所定のパターンを有するマス
ク層を形成し、該基板を真空容器内に設置し、該真空容
器内に塩素または臭素を含むエッチングガスを導入する
とともに放電プラズマを発生させて、前記薄膜層を異方
性エッチングする工程と、前記真空容器内に還元性ガス
を導入するか、または還元性ガスを導入するとともに放
電プラズマを発生させて前記基板の表面に存在するエッ
チング残渣の表面を還元する工程と、前記真空容器内に
アルコール、ケトンおよびアルキルホスフィンからなる
群より選択される少なくとも1種のガスを含有する処理
ガスを導入するか、または該処理ガスを導入するととも
に放電プラズマを発生させて、前記基板の表面に存在す
るエッチング残渣を除去する工程とを具備したことを特
徴とするドライエッチング方法。
2. A thin film layer containing aluminum as a main component and containing copper and a mask layer having a predetermined pattern are formed on a substrate, the substrate is placed in a vacuum container, and chlorine or chlorine is placed in the vacuum container. Introducing an etching gas containing bromine and generating discharge plasma, anisotropically etching the thin film layer, and introducing a reducing gas into the vacuum container, or introducing a reducing gas and discharging. A step of generating plasma to reduce the surface of the etching residue existing on the surface of the substrate, and a processing gas containing in the vacuum container at least one gas selected from the group consisting of alcohol, ketone and alkylphosphine Of the etching residue present on the surface of the substrate by introducing a treatment gas or generating a discharge plasma with the introduction of the processing gas. And a step of removing the dry etching.
【請求項3】 基板上に配線層、絶縁層およびその上に
所定のパターンを有するマスク層を形成し、該基板を真
空容器内に設置し、該真空容器内にフッ素を含むエッチ
ングガスを導入するとともに放電プラズマを発生させ
て、前記絶縁層を異方性エッチングする工程と、該真空
容器内に塩素または臭素を含むエッチングガスを導入す
るとともに放電プラズマを発生させて、前記基板表面に
存在するフッ化物層のフッ素を塩素または臭素で置換す
る工程と、前記真空容器内にアルコール、ケトンおよび
アルキルホスフィンからなる群より選択される少なくと
も1種のガスを含有する処理ガスを導入するか、または
該処理ガスを導入するとともに放電プラズマを発生させ
て、前記基板の表面に存在する塩素または臭素で置換さ
れた物質層を除去する工程とを具備したことを特徴とす
るドライエッチング方法。
3. A wiring layer, an insulating layer, and a mask layer having a predetermined pattern are formed on a substrate, the substrate is placed in a vacuum container, and an etching gas containing fluorine is introduced into the vacuum container. And discharge plasma is generated to anisotropically etch the insulating layer, and an etching gas containing chlorine or bromine is introduced into the vacuum container and discharge plasma is generated to exist on the substrate surface. Substituting chlorine or bromine for fluorine in the fluoride layer, and introducing into the vacuum vessel a processing gas containing at least one gas selected from the group consisting of alcohols, ketones and alkylphosphines, or A processing gas is introduced and discharge plasma is generated to remove the substance layer substituted with chlorine or bromine existing on the surface of the substrate. A dry etching method comprising the steps of:
【請求項4】 基板表面に銅を主成分とする薄膜層およ
びその上に所定のパターンを有するマスク層を形成し、
該基板を真空容器内に設置し、該真空容器内にハロゲン
を含むエッチングガスを導入するか、または該処理ガス
を導入するとともに放電プラズマを発生させて、前記薄
膜層の表面に銅のハロゲン化物層を形成する工程と、前
記真空容器内にケトンおよびアルキルホスフィンからな
る群より選択される少なくとも1種のガスを含有する処
理ガスを導入するか、または該処理ガスを導入するとと
もに放電プラズマを発生させて前記銅のハロゲン化物層
を除去する工程とを具備したことを特徴とするドライエ
ッチング方法。
4. A thin film layer containing copper as a main component and a mask layer having a predetermined pattern formed on the surface of the substrate,
The substrate is placed in a vacuum container, and an etching gas containing halogen is introduced into the vacuum container, or a discharge plasma is generated together with the introduction of the processing gas to generate a copper halide on the surface of the thin film layer. A step of forming a layer, and introducing a treatment gas containing at least one gas selected from the group consisting of ketone and alkylphosphine into the vacuum vessel, or introducing the treatment gas and generating discharge plasma And a step of removing the copper halide layer.
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