JPH06216089A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JPH06216089A
JPH06216089A JP376093A JP376093A JPH06216089A JP H06216089 A JPH06216089 A JP H06216089A JP 376093 A JP376093 A JP 376093A JP 376093 A JP376093 A JP 376093A JP H06216089 A JPH06216089 A JP H06216089A
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JP
Japan
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gas
wiring material
fluorine
etching
plasma
Prior art date
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Pending
Application number
JP376093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Mihashi
章男 三橋
Kazuyuki Tomita
和之 富田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent wiring malfunction due to aftercorrosion by providing a plasma etching step of replacing chlorine adhered to a wiring material with fluorine and a plasma etching step of forming a protective film on the material to disturb contact of the surface of the material with the atmosphere. CONSTITUTION:Cl2, CHCl3, BCl3, N2 gas are introduced as etching gas into a vacuum chamber. Al alloy of a wiring material is plasma etched. Thereafter, a pressure in the chamber is held at 600mTorr while introducing 50SCCM of CF4 gas, and high frequency power of 200W is applied for 30 sec. Then, two stages of postprocessing of introducing 50SCCM of CHF3 and applying high frequency power under similar conditions are conducted. After-corrosion occurring at the material can be completely prevented by providing the two stages of the postprocessing.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造プロセスにお
いて、塩素系ガスを用いて半導体ウエハ上の配線材料を
プラズマエッチングした際に発生するアフターコロージ
ョンを防止することを可能にしたドライエッチング方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method capable of preventing after-corrosion which occurs when a wiring material on a semiconductor wafer is plasma-etched using a chlorine-based gas in a semiconductor manufacturing process. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの配線加工には塩
素系ガスによるプラズマエッチングが多く用いられてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, plasma etching using chlorine-based gas has been widely used for wiring processing of semiconductor devices.

【0003】以下に従来の配線材料プラズマエッチング
について説明する。図3は反応性イオンエッチング装置
の一例を模式的に示したものである。このドライエッチ
ング装置は金属性の真空チャンバー4内に上部電極5,
下部電極6が設置されており、下部電極6は水循環式温
度制御装置7によって一定温度に保たれている。また、
下部電極6はインピーダンス整合回路8を介して高周波
電源9が接続されており、電極5,6間にプラズマを発
生させることができる。真空チャンバー4内にはエッチ
ングガスがマスフローコントローラ10を通して導入さ
れ、排気系11によって真空チャンバー4内の圧力を適
切に保つことができるようになっている。
The conventional plasma etching of the wiring material will be described below. FIG. 3 schematically shows an example of the reactive ion etching apparatus. This dry etching apparatus has a metallic vacuum chamber 4 in which an upper electrode 5,
The lower electrode 6 is installed, and the lower electrode 6 is kept at a constant temperature by the water circulation type temperature control device 7. Also,
A high frequency power source 9 is connected to the lower electrode 6 via an impedance matching circuit 8 and plasma can be generated between the electrodes 5 and 6. An etching gas is introduced into the vacuum chamber 4 through the mass flow controller 10, and the exhaust system 11 can appropriately maintain the pressure in the vacuum chamber 4.

【0004】以上のような構成のもとで被加工物である
半導体ウエハ12上の配線材料は、図3のように下部電
極6上に配置され、塩素系ガス流入状態で電極間に高周
波電力を印加することによってプラズマエッチングされ
る。エッチング終了後、半導体ウエハ12を大気中に取
り出すと配線材料にアフターコロージョンが発生する。
このため、後処理として純水洗浄や加熱処理、弗素系ガ
スプラズマによる塩素の弗素置換や保護膜形成、ドライ
アッシング処理などが単独で施されたり、弗素置換や保
護膜形成とドライアッシングを組み合わせた処理が施さ
れている。
With the above-described structure, the wiring material on the semiconductor wafer 12, which is the workpiece, is placed on the lower electrode 6 as shown in FIG. 3, and high-frequency power is applied between the electrodes in a chlorine-based gas inflow state. Is applied for plasma etching. After the etching is completed, when the semiconductor wafer 12 is taken out into the atmosphere, after-corrosion occurs in the wiring material.
Therefore, as a post-treatment, pure water cleaning or heat treatment, fluorine substitution of chlorine by fluorine-based gas plasma, protective film formation, dry ashing treatment, etc. are performed independently, or fluorine substitution, protective film formation and dry ashing are combined. Has been processed.

【0005】上記従来の方法を評価するため、前記ドラ
イエッチング装置の真空チャンバー4内にCl2,CH
Cl3,BCl3,N2ガスを導入し配線材料であるAl
合金をプラズマエッチングした後、以下に示すような3
種類のエッチング条件にて後処理を試みた。その後半導
体ウエハ9を真空チャンバー4から取り出して大気中に
放置し、5分,24時間,48時間経過した時点で顕微
鏡観察を行った。
In order to evaluate the above-mentioned conventional method, Cl 2 , CH 2 is put in the vacuum chamber 4 of the dry etching apparatus.
Introducing Cl 3 , BCl 3 and N 2 gas into Al which is a wiring material
After plasma etching the alloy,
Post-treatment was attempted under various etching conditions. After that, the semiconductor wafer 9 was taken out of the vacuum chamber 4 and left in the atmosphere, and after 5 minutes, 24 hours, and 48 hours, microscopic observation was performed.

【0006】まず第1の後処理は保護膜形成であり、テ
フロン系の重合膜を形成し易いCHF3ガスを50SCCM
導入しながら真空チャンバー4内の圧力を600mTorr
に保ち、200Wの高周波電力を30秒間印加した。こ
の後処理によるアフターコロージョン発生状況を図2
(a)に示す。
First, the first post-treatment is formation of a protective film, and CHF 3 gas, which is easy to form a Teflon-based polymer film, is added with 50 SCCM.
While introducing, the pressure in the vacuum chamber 4 is 600 mTorr
And the high frequency power of 200 W was applied for 30 seconds. Figure 2 shows the situation of after-corrosion caused by this post-processing.
It shows in (a).

【0007】第2は塩素の弗素置換であり、第1の後処
理で用いたCHF3ガスを、塩素と再結合し易いCF3
生成するCF4ガスに変更し、その他は第1と同一条件
のもとで後処理を行った。この結果を図2(b)に示
す。
The second method is chlorine substitution with chlorine. The CHF 3 gas used in the first post-treatment is changed to CF 4 gas which produces CF 3 which is easily recombined with chlorine. Post-treatment was carried out under the conditions. The result is shown in FIG.

【0008】第3はドライアッシングであり、第1の後
処理で用いたCHF3ガスをO2に変更して120秒間エ
ッチングする後処理を行った。この結果を図2(c)に
示す。
The third is dry ashing, in which the CHF 3 gas used in the first post-treatment is changed to O 2 and the post-treatment is performed by etching for 120 seconds. The result is shown in FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかながら上記の従来
の方法では、いずれも半導体ウエハ上の配線材料、特に
近年多く用いられている積層構造をした配線材料におい
てアフターコロージョンが発生しやすく、これを完全に
防止することは困難であり、配線不良となる問題点を有
していた。
However, in any of the above-mentioned conventional methods, after-corrosion is likely to occur in the wiring material on the semiconductor wafer, particularly in the wiring material having a laminated structure which has been frequently used in recent years. It is difficult to completely prevent it, and there is a problem that wiring failure occurs.

【0010】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、アフターコロージョンによる配線不良のない半導体
デバイスを製造するためのドライエッチング方法を提供
することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a dry etching method for manufacturing a semiconductor device free from wiring defects due to after-corrosion.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のドライエッチング方法は、塩素系エッチング
ガスのプラズマを発生させ半導体ウエハ上の配線材料を
エッチングする工程の直後に、配線材料に付着した塩素
を弗素で置換するプラズマエッチング工程と、配線材料
の表面が大気と接触することを妨げるため、配線材料に
保護膜を形成するプラズマエッチング工程の二段階の後
処理工程を備えている。
In order to achieve this object, the dry etching method of the present invention provides a method for etching a wiring material on a semiconductor wafer immediately after the step of etching the wiring material on a semiconductor wafer by generating plasma of chlorine-based etching gas. A two-step post-treatment process is provided, which is a plasma etching process of replacing the attached chlorine with fluorine and a plasma etching process of forming a protective film on the wiring material in order to prevent the surface of the wiring material from coming into contact with the atmosphere.

【0012】[0012]

【作用】アフターコロージョンが発生する原因は、主と
してエッチング後配線材料に付着した塩素が大気中の水
分と反応して塩酸となり、これが配線材料であるAl合
金を腐食するためであると考えられる。そこで、この残
留塩素を大気に対して安定な弗素で置換する。これによ
って塩酸の生成を抑制することができる。さらに、重合
膜を形成し易い弗素系ガスのプラズマを用いて配線材料
にこのような保護膜を形成することによって塩酸との接
触を防止する。以上の2つの効果によってアフターコロ
ージョンを完全に防止することができる。
It is considered that the cause of the after-corrosion is mainly that chlorine adhering to the wiring material after etching reacts with moisture in the atmosphere to form hydrochloric acid, which corrodes the Al alloy which is the wiring material. Therefore, this residual chlorine is replaced with fluorine that is stable to the atmosphere. This makes it possible to suppress the generation of hydrochloric acid. Further, the contact with hydrochloric acid is prevented by forming such a protective film on the wiring material by using the plasma of the fluorine-based gas which easily forms the polymer film. After-corrosion can be completely prevented by the above two effects.

【0013】[0013]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
にしながら説明する。本発明のドライエッチング方法を
適用したドライエッチング装置は、先に従来の技術で示
したものと同様の構成であり、これを図3に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The dry etching apparatus to which the dry etching method of the present invention is applied has the same configuration as that shown in the prior art and is shown in FIG.

【0014】このドライエッチング装置の真空チャンバ
ー4内にエッチングガスとしてCl 2,CHCl3,BC
3,N2ガスを導入し配線材料であるAl合金をプラズ
マエッチングした後、以下に示すような本発明の後処理
を試みた。すなわち、CF4ガスを50SCCM導入しなが
ら真空チャンバー4内の圧力を600mTorrに保ち、2
00Wの高周波電力を30秒間印加後、CHF3ガスを
50SCCM導入して同様の条件で高周波電力を印加する二
段階の後処理である。
Vacuum chamber of this dry etching apparatus
Cl as etching gas in -4 2, CHCl3, BC
l3, N2Gas is introduced and the Al alloy that is the wiring material is plated.
After the etching, the post-treatment of the present invention as shown below
Tried. That is, CFFourIntroducing 50 SCCM of gas
Keep the pressure in the vacuum chamber 4 at 600 mTorr and 2
After applying high frequency power of 00W for 30 seconds, CHF3Gas
Introduce 50 SCCM and apply high frequency power under the same conditions.
This is the post-treatment of the stage.

【0015】この後処理について、図1を用いてその原
理を説明する。まず第1段階では図1(a)の塩素を除
去するために、塩素と再結合し易いCF3を生成するC
4ガスを導入する。これによって図1(b)のように
塩素を弗素で置換することができる。次に第2段階では
テフロン系の重合膜を形成し易いCHF3ガスを導入す
る。これによって図1(c)のような保護膜を形成する
ことができる。以上の2つの効果によってアフターコロ
ージョンを防止する。
The principle of this post-processing will be described with reference to FIG. First, in the first step, in order to remove chlorine in FIG. 1 (a), C which forms CF 3 which is easily recombined with chlorine is produced.
Introduce F 4 gas. As a result, chlorine can be replaced with fluorine as shown in FIG. Next, in the second step, CHF 3 gas, which easily forms a Teflon-based polymer film, is introduced. As a result, a protective film as shown in FIG. 1C can be formed. After-corrosion is prevented by the above two effects.

【0016】この後処理の終了後、半導体ウエハ12を
真空チャンバー4から取り出して大気中に放置し、5
分,24時間,48時間経過した時点で顕微鏡観察を行
い、アフターコロージョンの発生を完全に防止できるこ
とを確認した。これを図2(d)に示す。さらに、15
4時間(7日間)経過後もアフターコロージョンはほと
んど発生していないことを確認した。
After completion of this post-treatment, the semiconductor wafer 12 is taken out of the vacuum chamber 4 and left in the atmosphere, and
After a lapse of minutes, 24 hours, and 48 hours, microscopic observation was performed and it was confirmed that the occurrence of after-corrosion could be completely prevented. This is shown in FIG. Furthermore, 15
It was confirmed that after-corrosion hardly occurred even after 4 hours (7 days) had elapsed.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のようにこの発明は、一対の電極が
設置された真空チャンバー4内に塩素系エッチングガス
を流し、電極5,6間に高周波電力を印加して一方の電
極上に配置されている半導体ウエハ12上の配線材料を
エッチングする、プラズマエッチングプロセスにおい
て、エッチング終了後配線材料に付着している塩素を弗
素系ガスプラズマの弗素で置換する工程と、重合膜を形
成し易い弗素系ガスのプラズマを用いて配線材料の表面
に保護膜を形成する工程の二段階の後処理工程を設ける
ことによって、配線材料に発生するアフターコロージョ
ンを完全に防止することを可能にしたドライエッチング
方法であり、配線不良のない高品質な半導体デバイスを
製造することができる。
As described above, according to the present invention, a chlorine-based etching gas is caused to flow in the vacuum chamber 4 in which a pair of electrodes are installed, and high-frequency power is applied between the electrodes 5 and 6 to arrange them on one electrode. In the plasma etching process for etching the wiring material on the semiconductor wafer 12 that has been formed, a step of replacing chlorine adhering to the wiring material with fluorine of a fluorine-based gas plasma after the etching is completed, and fluorine for easily forming a polymer film. A dry etching method capable of completely preventing after-corrosion generated in a wiring material by providing a two-step post-treatment step of forming a protective film on the surface of the wiring material using plasma of a system gas Therefore, it is possible to manufacture a high-quality semiconductor device without wiring defects.

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

【図1】本発明の後処理を説明するための図FIG. 1 is a diagram for explaining post-processing of the present invention.

【図2】本発明の後処理と従来の後処理によるアフター
コロージョン発生量を表す図
FIG. 2 is a diagram showing the amount of after-corrosion generated by the post-treatment of the present invention and the conventional post-treatment.

【図3】従来の反応性イオンエッチング装置の模式図FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional reactive ion etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体ウエハ 2 配線材料 3 保護膜 4 真空チャンバー 5 上部電極 6 下部電極 7 水循環式温度制御装置 8 インピーダンス整合回路 9 高周波電源 10 マスフローコントローラ 11 排気系 12 半導体ウエハ 1 Semiconductor Wafer 2 Wiring Material 3 Protective Film 4 Vacuum Chamber 5 Upper Electrode 6 Lower Electrode 7 Water Circulation Temperature Control Device 8 Impedance Matching Circuit 9 High Frequency Power Supply 10 Mass Flow Controller 11 Exhaust System 12 Semiconductor Wafer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の電極が設置された真空チャンバー
内に塩素系エッチングガスを流し、上記電極間に高周波
電力を印加してプラズマを発生させ、一方の電極上に配
置されている半導体ウエハ上の配線材料をエッチングす
るドライエッチング方法において、エッチング終了後配
線材料に付着している塩素を弗素系ガスプラズマの弗素
で置換する工程と、テフロン系の重合膜を形成する弗素
系ガスのプラズマを用いて配線材料の表面に保護膜を形
成する工程の二段階の後処理を備えたドライエッチング
方法。
1. A semiconductor wafer disposed on one of electrodes, in which a chlorine-based etching gas is flown into a vacuum chamber in which a pair of electrodes is installed, and high-frequency power is applied between the electrodes to generate plasma. In the dry etching method for etching the wiring material, the step of replacing chlorine adhering to the wiring material with fluorine of fluorine-based gas plasma after the etching and the plasma of fluorine-based gas forming a Teflon-based polymer film are used. Dry etching method comprising a two-step post-treatment of the step of forming a protective film on the surface of the wiring material.
【請求項2】 塩素を弗素で置換する場合に真空チャン
バーに導入するガスはCF4、保護膜を形成するために
導入するガスはCHF3であることを特徴とする請求項
1記載のドライエッチング方法。
2. The dry etching according to claim 1, wherein the gas introduced into the vacuum chamber when replacing chlorine with fluorine is CF 4 , and the gas introduced to form the protective film is CHF 3. Method.
JP376093A 1993-01-13 1993-01-13 Dry etching method Pending JPH06216089A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6218196B1 (en) 1998-05-06 2001-04-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Etching apparatus, etching method, manufacturing method of a semiconductor device, and semiconductor device
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CN1300830C (en) * 2002-02-07 2007-02-14 株式会社莎姆克国际研究所 Dry itching process for gallium nitrid compound semiconductor, etc.

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