JPH0955370A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH0955370A JPH0955370A JP7208914A JP20891495A JPH0955370A JP H0955370 A JPH0955370 A JP H0955370A JP 7208914 A JP7208914 A JP 7208914A JP 20891495 A JP20891495 A JP 20891495A JP H0955370 A JPH0955370 A JP H0955370A
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- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドライエッチング工程の生産性を低下させる
ことのない、微細加工性に優れた配線金属膜のドライエ
ッチング方法を提供する。 【解決手段】 ２つのエッチングステップを有し、第１
のエッチングステップにおいてアルミニウム合金膜２４
のエッチングを行なった後、第２のエッチングステップ
においてこの時のエッチングチャンバー内のガスの滞在
時間が第１のエッチングステップにおけるガスの滞在時
間より短くなるような条件でアルミニウム合金膜２４の
オーバーエッチングを行なう。
ことのない、微細加工性に優れた配線金属膜のドライエ
ッチング方法を提供する。 【解決手段】 ２つのエッチングステップを有し、第１
のエッチングステップにおいてアルミニウム合金膜２４
のエッチングを行なった後、第２のエッチングステップ
においてこの時のエッチングチャンバー内のガスの滞在
時間が第１のエッチングステップにおけるガスの滞在時
間より短くなるような条件でアルミニウム合金膜２４の
オーバーエッチングを行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程で使用されるドライエッチング方法に関し、特にア
ルミニウム合金等の配線金属膜、または配線金属膜とバ
リヤメタルの積層構造膜のドライエッチング方法に関す
るものである。
工程で使用されるドライエッチング方法に関し、特にア
ルミニウム合金等の配線金属膜、または配線金属膜とバ
リヤメタルの積層構造膜のドライエッチング方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置における金属配線材料として
現在最も多く使用されているのが、アルミニウム合金
（Al-Si,Al-Cu,Al-Si-Cu, 等）であり、一般的にこれら
アルミニウム合金のドライエッチングにおいては、塩素
（Cl）を主体とするガスが使用される。
現在最も多く使用されているのが、アルミニウム合金
（Al-Si,Al-Cu,Al-Si-Cu, 等）であり、一般的にこれら
アルミニウム合金のドライエッチングにおいては、塩素
（Cl）を主体とするガスが使用される。
【０００３】アルミニウムは塩素と容易に反応し、等方
的にエッチングが進行するため、高集積化した半導体装
置で必要とされる異方性形状を得るためには、エッチン
グを進行させつつ配線の側壁に保護膜を形成することに
よって等方的なエッチングを抑制するという手法が採ら
れる。そして、側壁保護膜形成の方法としては、マスク
であるフォトレジストからの分解生成物を利用する方
法、または堆積性ガスの添加によりエッチング反応で生
成する反応生成物を利用する方法がある。
的にエッチングが進行するため、高集積化した半導体装
置で必要とされる異方性形状を得るためには、エッチン
グを進行させつつ配線の側壁に保護膜を形成することに
よって等方的なエッチングを抑制するという手法が採ら
れる。そして、側壁保護膜形成の方法としては、マスク
であるフォトレジストからの分解生成物を利用する方
法、または堆積性ガスの添加によりエッチング反応で生
成する反応生成物を利用する方法がある。
【０００４】前者の方法は、比較的単純でクリーンなガ
ス系（例えば、Cl2 /BCl3 ）を用いて実現可能である
が、マスクであるフォトレジスト自身を消費することで
側壁保護を達成するため、フォトレジストとの選択性が
低く、微細加工性に乏しいという問題がある。一方、後
者の方法では、フォトレジストのエッチング量を抑えた
状態で側壁保護を達成できることから、フォトレジスト
との選択性を高めることが可能である反面、複雑で堆積
性の強いガス系（例えば、Cl2 /BCl3 /N2 ,Cl2 /BCl3 /
CHF3 , Cl2 /BCl3 /CH2F2 , Cl2 /BCl3 /N2 /CHF3 ,
等）を使用する必要がある。
ス系（例えば、Cl2 /BCl3 ）を用いて実現可能である
が、マスクであるフォトレジスト自身を消費することで
側壁保護を達成するため、フォトレジストとの選択性が
低く、微細加工性に乏しいという問題がある。一方、後
者の方法では、フォトレジストのエッチング量を抑えた
状態で側壁保護を達成できることから、フォトレジスト
との選択性を高めることが可能である反面、複雑で堆積
性の強いガス系（例えば、Cl2 /BCl3 /N2 ,Cl2 /BCl3 /
CHF3 , Cl2 /BCl3 /CH2F2 , Cl2 /BCl3 /N2 /CHF3 ,
等）を使用する必要がある。
【０００５】いずれの場合においても、アルミニウム合
金のドライエッチング方法においては、反応容器（以
下、チャンバーと称する）内部表面への反応生成物の堆
積が著しいが、特に微細加工性を考慮し、フォトレジス
トとの選択性を向上させた後者のような方法ではその程
度が顕著となる。
金のドライエッチング方法においては、反応容器（以
下、チャンバーと称する）内部表面への反応生成物の堆
積が著しいが、特に微細加工性を考慮し、フォトレジス
トとの選択性を向上させた後者のような方法ではその程
度が顕著となる。
【０００６】ここで、図５にチャンバー内部での反応生
成物の堆積の様子を示す。エッチング処理枚数が増加す
るにつれ、この図に示すように、反応生成物１がチャン
バー２の内壁、上部電極３の表面、半導体ウェハーＷを
載置する下部電極４の側面および均一化リング５の表面
等に堆積し、ついにはこれら堆積物が剥離してチャンバ
ー２内でパーティクルとなる。そして、図６（ａ）に示
すように、これらパーティクル６がウェハーＷ上に付着
すると、フォトレジスト７と同様にアルミニウム合金膜
８のエッチング時のマスクとなる。その結果、図６
（ｂ）に示すように、２本のアルミニウム合金配線８
ａ、８ｂ間でアルミニウム合金膜が残ってしまい、配線
間での短絡を引き起こし、半導体装置の歩留が大きく低
下するという問題を引き起こす。
成物の堆積の様子を示す。エッチング処理枚数が増加す
るにつれ、この図に示すように、反応生成物１がチャン
バー２の内壁、上部電極３の表面、半導体ウェハーＷを
載置する下部電極４の側面および均一化リング５の表面
等に堆積し、ついにはこれら堆積物が剥離してチャンバ
ー２内でパーティクルとなる。そして、図６（ａ）に示
すように、これらパーティクル６がウェハーＷ上に付着
すると、フォトレジスト７と同様にアルミニウム合金膜
８のエッチング時のマスクとなる。その結果、図６
（ｂ）に示すように、２本のアルミニウム合金配線８
ａ、８ｂ間でアルミニウム合金膜が残ってしまい、配線
間での短絡を引き起こし、半導体装置の歩留が大きく低
下するという問題を引き起こす。
【０００７】そこで、エッチング中の反応生成物が極
力、チャンバー内部表面に堆積しないようにするために
は、エッチング中の堆積物の生成そのものを抑制する
か、付着した堆積物を定期的に除去する必要がある。前
者においては、堆積物の発生源であるフォトレジスト
（分解物）や堆積性ガスを抑える方向であり、これはす
なわち、異方性形状を達成するための側壁保護成分を減
少させることになるため、微細加工の観点からは不利で
ある。また、後者の場合、チャンバーを大気に開放し、
水やアルコール等の溶剤で堆積物を洗浄する方法（ウェ
ットクリーニング法）と、チャンバーを真空保持したま
ま、クリーニング用ガスをチャンバー内に導入し、プラ
ズマを発生させて除去する方法（ドライクリーニング
法）がある。
力、チャンバー内部表面に堆積しないようにするために
は、エッチング中の堆積物の生成そのものを抑制する
か、付着した堆積物を定期的に除去する必要がある。前
者においては、堆積物の発生源であるフォトレジスト
（分解物）や堆積性ガスを抑える方向であり、これはす
なわち、異方性形状を達成するための側壁保護成分を減
少させることになるため、微細加工の観点からは不利で
ある。また、後者の場合、チャンバーを大気に開放し、
水やアルコール等の溶剤で堆積物を洗浄する方法（ウェ
ットクリーニング法）と、チャンバーを真空保持したま
ま、クリーニング用ガスをチャンバー内に導入し、プラ
ズマを発生させて除去する方法（ドライクリーニング
法）がある。
【０００８】ウェットクリーニング法では、チャンバー
の大気開放前準備としてのチャンバー内やガス配管内の
窒素による置換処理（パージ処理）、チャンバー温度の
降温、チャンバーおよびチャンバー内部品洗浄およびこ
れら洗浄に伴う乾燥処理、チャンバー温度の昇温、チャ
ンバー減圧後のチャンバー内やガス配管内の窒素による
置換処理、空流し（シーズニング）、などといった煩雑
で多くの作業を行なう必要がある。したがって、前述の
ように、工数の増加、長時間の装置停止に伴う装置稼働
時間の減少、単位時間あたりの処理量（生産量）減少と
いった生産性低下によるコスト増大という問題が生じて
しまう。そこで、このような問題を解決するために考え
出されたのがドライクリーニング法である。
の大気開放前準備としてのチャンバー内やガス配管内の
窒素による置換処理（パージ処理）、チャンバー温度の
降温、チャンバーおよびチャンバー内部品洗浄およびこ
れら洗浄に伴う乾燥処理、チャンバー温度の昇温、チャ
ンバー減圧後のチャンバー内やガス配管内の窒素による
置換処理、空流し（シーズニング）、などといった煩雑
で多くの作業を行なう必要がある。したがって、前述の
ように、工数の増加、長時間の装置停止に伴う装置稼働
時間の減少、単位時間あたりの処理量（生産量）減少と
いった生産性低下によるコスト増大という問題が生じて
しまう。そこで、このような問題を解決するために考え
出されたのがドライクリーニング法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ドライクリーニング法
の一例が、特開平２−３０４９２３号公報に開示されて
いる。この公報に記載された技術は、臭素ガス系を用い
たドライエッチングを行なった後の反応室内にクリーニ
ング用ガスを導入してドライクリーニングを行なうこと
により、反応室を分解して薬品洗浄を行なうことなく、
エッチング反応室に付着、堆積した残留臭素分を除去す
るというものである。
の一例が、特開平２−３０４９２３号公報に開示されて
いる。この公報に記載された技術は、臭素ガス系を用い
たドライエッチングを行なった後の反応室内にクリーニ
ング用ガスを導入してドライクリーニングを行なうこと
により、反応室を分解して薬品洗浄を行なうことなく、
エッチング反応室に付着、堆積した残留臭素分を除去す
るというものである。
【００１０】このようなドライクリーニング法を用いる
と、ウェハー処理量（時間）に対する反応生成物のチャ
ンバー内部への堆積量が減少するため、図７に示すよう
に、定期清掃の周期Ｃb は、従来のウェットクリーニン
グ法のみの場合の定期清掃周期Ｃa に比べて長くなるた
め、装置の稼働時間の減少を防ぐことができる。
と、ウェハー処理量（時間）に対する反応生成物のチャ
ンバー内部への堆積量が減少するため、図７に示すよう
に、定期清掃の周期Ｃb は、従来のウェットクリーニン
グ法のみの場合の定期清掃周期Ｃa に比べて長くなるた
め、装置の稼働時間の減少を防ぐことができる。
【００１１】しかしながら、このようなドライクリーニ
ング法を採用する場合でも、ドライエッチング本来の処
理時間とは別にドライクリーニング時間が必要となり、
単位時間あたりの処理枚数（スループット）が低下して
しまうため、生産性が低下するという問題の解決には不
充分であった。
ング法を採用する場合でも、ドライエッチング本来の処
理時間とは別にドライクリーニング時間が必要となり、
単位時間あたりの処理枚数（スループット）が低下して
しまうため、生産性が低下するという問題の解決には不
充分であった。
【００１２】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、ドライエッチング工程の生産性を
低下させることのない、微細加工性に優れた配線金属膜
のドライエッチング方法を提供することを目的とする。
されたものであって、ドライエッチング工程の生産性を
低下させることのない、微細加工性に優れた配線金属膜
のドライエッチング方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記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、配線金属膜の
ドライエッチング方法において、２つのエッチングステ
ップを有し、第１のエッチングステップにおいて前記配
線金属膜のエッチングを行なった後、第２のエッチング
ステップにおいてこの第２のエッチングステップにおけ
るエッチングチャンバー内のガスの滞在時間が前記第１
のエッチングステップにおけるガスの滞在時間より短く
なるような条件で前記配線金属膜のオーバーエッチング
を行なうことを特徴とするものである。
めに、本発明のドライエッチング方法は、配線金属膜の
ドライエッチング方法において、２つのエッチングステ
ップを有し、第１のエッチングステップにおいて前記配
線金属膜のエッチングを行なった後、第２のエッチング
ステップにおいてこの第２のエッチングステップにおけ
るエッチングチャンバー内のガスの滞在時間が前記第１
のエッチングステップにおけるガスの滞在時間より短く
なるような条件で前記配線金属膜のオーバーエッチング
を行なうことを特徴とするものである。
【００１４】また、第１のエッチングステップにおける
ガスの滞在時間をｔ1 、第２のエッチングステップにお
けるガスの滞在時間をｔ2 としたとき、ｔ1 ／ｔ2 ＞５
の関係を満たすようにエッチング条件を設定することが
望ましい。さらに、その具体的な手段としては、各エッ
チングステップにおける圧力とガス総流量の少なくとも
いずれか一方を調節すればよい。
ガスの滞在時間をｔ1 、第２のエッチングステップにお
けるガスの滞在時間をｔ2 としたとき、ｔ1 ／ｔ2 ＞５
の関係を満たすようにエッチング条件を設定することが
望ましい。さらに、その具体的な手段としては、各エッ
チングステップにおける圧力とガス総流量の少なくとも
いずれか一方を調節すればよい。
【００１５】上述したように、微細加工性（特に、対フ
ォトレジスト選択性）に優れ、かつ生産性の高い配線金
属膜のドライエッチングを実現するためには、チャンバ
ー内に存在する反応生成物（堆積物）の制御が重要であ
る。
ォトレジスト選択性）に優れ、かつ生産性の高い配線金
属膜のドライエッチングを実現するためには、チャンバ
ー内に存在する反応生成物（堆積物）の制御が重要であ
る。
【００１６】そこで、チャンバー内に存在する反応生成
物の制御因子として、チャンバー内のガスの滞在時間
（レジデンスタイム）ｔを考える。これは、排気する前
に気体分子がチャンバー内に留まる平均時間であり、次
式で表すことができる（出典：「GLOW DISCHARGE PROCE
SSES : Sputtering And Plasma Etching 」, Brian N.C
hapman 著）。 ｔ＝ｐＶ／Ｑ ……（１） ここで、ｐ：チャンバー内の圧力（Torr）、Ｖ：チャン
バーの容積（ｌ）、Ｑ：排気量（Torr・ｌ／sec）であ
る。なお、ガス流量と排気量との関係は次式で表され
る。 １（sccm）＝１．２６×１０-2（Torr・ｌ／sec） ……（２）
物の制御因子として、チャンバー内のガスの滞在時間
（レジデンスタイム）ｔを考える。これは、排気する前
に気体分子がチャンバー内に留まる平均時間であり、次
式で表すことができる（出典：「GLOW DISCHARGE PROCE
SSES : Sputtering And Plasma Etching 」, Brian N.C
hapman 著）。 ｔ＝ｐＶ／Ｑ ……（１） ここで、ｐ：チャンバー内の圧力（Torr）、Ｖ：チャン
バーの容積（ｌ）、Ｑ：排気量（Torr・ｌ／sec）であ
る。なお、ガス流量と排気量との関係は次式で表され
る。 １（sccm）＝１．２６×１０-2（Torr・ｌ／sec） ……（２）
【００１７】チャンバー内部表面への反応生成物の堆積
を抑えるためには、チャンバー内に存在する反応生成物
を、それが堆積する前にチャンバー外部に排気してしま
えばよい。すなわち、チャンバー内のガスの滞在時間を
短くすれば、反応生成物の滞在時間も短くなり、チャン
バー内部への堆積量も減少すると推察される。
を抑えるためには、チャンバー内に存在する反応生成物
を、それが堆積する前にチャンバー外部に排気してしま
えばよい。すなわち、チャンバー内のガスの滞在時間を
短くすれば、反応生成物の滞在時間も短くなり、チャン
バー内部への堆積量も減少すると推察される。
【００１８】そして、チャンバーの容積（Ｖ）を一定と
したとき、チャンバー内のガスの滞在時間を短くするた
めには、上記（１）式より、圧力（ｐ）を下げるか、
もしくは排気量（Ｑ）を上げればよい。ただし、エッ
チング処理の最初からこのような条件でエッチングを行
なったのでは、チャンバー内の側壁保護成分の滞在時間
も短くなるため、側壁保護膜の形成が充分行なわれない
ばかりでなく、プラズマ密度の低下により活性反応種
（エッチャント）が減少し配線金属膜のエッチレートが
低下することや、イオンエネルギーの増加によりフォト
レジストのエッチレートが上昇することから、フォトレ
ジストに対して高選択性を有する配線金属膜のエッチン
グは困難である。
したとき、チャンバー内のガスの滞在時間を短くするた
めには、上記（１）式より、圧力（ｐ）を下げるか、
もしくは排気量（Ｑ）を上げればよい。ただし、エッ
チング処理の最初からこのような条件でエッチングを行
なったのでは、チャンバー内の側壁保護成分の滞在時間
も短くなるため、側壁保護膜の形成が充分行なわれない
ばかりでなく、プラズマ密度の低下により活性反応種
（エッチャント）が減少し配線金属膜のエッチレートが
低下することや、イオンエネルギーの増加によりフォト
レジストのエッチレートが上昇することから、フォトレ
ジストに対して高選択性を有する配線金属膜のエッチン
グは困難である。
【００１９】ところが、配線金属膜エッチング後のオー
バーエッチング時においては、過剰な活性反応種による
配線形状の悪化（サイドエッチング）を防ぐのに有効で
ある。また、配線の信頼性確保のため、近年多く用いら
れている配線金属膜とバリヤメタル膜との積層構造膜に
おいては、配線金属膜エッチング後のバリヤメタルのエ
ッチング時に、イオンエネルギーの増加によるバリヤメ
タル膜のエッチレートの向上が期待できる。
バーエッチング時においては、過剰な活性反応種による
配線形状の悪化（サイドエッチング）を防ぐのに有効で
ある。また、配線の信頼性確保のため、近年多く用いら
れている配線金属膜とバリヤメタル膜との積層構造膜に
おいては、配線金属膜エッチング後のバリヤメタルのエ
ッチング時に、イオンエネルギーの増加によるバリヤメ
タル膜のエッチレートの向上が期待できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本実施の形態においては、エッチング対象
である配線金属膜の例としてアルミニウム−シリコン−
銅合金膜からなるアルミニウム合金膜を用い、エッチン
グ装置としては反応性イオンエッチング装置（Reactive
Ion Etching 、以下、ＲＩＥ装置と称する）を用いる
ことにする。そして、アルミニウム合金膜上にフォトレ
ジストを塗布し、公知のフォトリソグラフィー技術を用
いてエッチングのマスクとなるパターンを形成した後、
前記ＲＩＥ装置を用いてエッチングを行なう。
て説明する。本実施の形態においては、エッチング対象
である配線金属膜の例としてアルミニウム−シリコン−
銅合金膜からなるアルミニウム合金膜を用い、エッチン
グ装置としては反応性イオンエッチング装置（Reactive
Ion Etching 、以下、ＲＩＥ装置と称する）を用いる
ことにする。そして、アルミニウム合金膜上にフォトレ
ジストを塗布し、公知のフォトリソグラフィー技術を用
いてエッチングのマスクとなるパターンを形成した後、
前記ＲＩＥ装置を用いてエッチングを行なう。
【００２１】この際、フォトレジストに対する高選択性
ならびに異方性形状を得るために、まず、比較的処理圧
力が高く、堆積性の強いエッチング条件でアルミニウム
合金膜のエッチングを行ない（第１のエッチングステッ
プ）、ついで、第１のエッチングステップに対して処理
圧力が低く、かつガス総流量が多いエッチング条件、す
なわち、ガスの滞在時間が短いエッチング条件でアルミ
ニウム合金膜のオーバーエッチングを行なう（第２のエ
ッチングステップ）。
ならびに異方性形状を得るために、まず、比較的処理圧
力が高く、堆積性の強いエッチング条件でアルミニウム
合金膜のエッチングを行ない（第１のエッチングステッ
プ）、ついで、第１のエッチングステップに対して処理
圧力が低く、かつガス総流量が多いエッチング条件、す
なわち、ガスの滞在時間が短いエッチング条件でアルミ
ニウム合金膜のオーバーエッチングを行なう（第２のエ
ッチングステップ）。
【００２２】アルミニウム合金膜エッチング中は処理圧
力を高くすることでフォトレジストとの選択性を高める
とともに、堆積性の強いガス条件により充分な側壁保護
を行なうことにより、異方性のエッチングを行なうこと
ができる。また、オーバーエッチング中は処理圧力を低
くし、過剰な活性反応種（エッチャント）の生成を抑え
ることでアルミニウム合金膜の異方性形状を維持すると
ともに、ガス総流量を増やし、チャンバー内のガスの滞
在時間を短くすることにより、アルミニウム合金膜エッ
チング中に生成した（側壁保護膜形成に利用した）反応
生成物がチャンバー内部に付着、堆積する前にチャンバ
ー外部に排出し、チャンバー内部への反応生成物の堆積
を抑制することができる。
力を高くすることでフォトレジストとの選択性を高める
とともに、堆積性の強いガス条件により充分な側壁保護
を行なうことにより、異方性のエッチングを行なうこと
ができる。また、オーバーエッチング中は処理圧力を低
くし、過剰な活性反応種（エッチャント）の生成を抑え
ることでアルミニウム合金膜の異方性形状を維持すると
ともに、ガス総流量を増やし、チャンバー内のガスの滞
在時間を短くすることにより、アルミニウム合金膜エッ
チング中に生成した（側壁保護膜形成に利用した）反応
生成物がチャンバー内部に付着、堆積する前にチャンバ
ー外部に排出し、チャンバー内部への反応生成物の堆積
を抑制することができる。
【００２３】なお、本実施の形態においては、エッチン
グ装置としてＲＩＥ装置を適用した例を挙げたが、本発
明を適用し得るエッチング装置はＲＩＥ装置に限るもの
ではなく、例えばマイクロ波エッチング装置等、他の型
式の装置を用いることもできる。また、エッチング対象
膜としては、アルミニウム合金膜の他、アルミニウム合
金膜の場合と異なり、フッ素系のガスを用いることでチ
ャンバー内の反応生成物の堆積の問題は少ないものの、
タングステン、モリブデン等のリフラクトリ金属膜に本
発明を適用することも可能である。
グ装置としてＲＩＥ装置を適用した例を挙げたが、本発
明を適用し得るエッチング装置はＲＩＥ装置に限るもの
ではなく、例えばマイクロ波エッチング装置等、他の型
式の装置を用いることもできる。また、エッチング対象
膜としては、アルミニウム合金膜の他、アルミニウム合
金膜の場合と異なり、フッ素系のガスを用いることでチ
ャンバー内の反応生成物の堆積の問題は少ないものの、
タングステン、モリブデン等のリフラクトリ金属膜に本
発明を適用することも可能である。
【００２４】
【実施例】次に、上記実施の形態に基づく第１の実施例
について図１を用いて説明する。図１は第１の実施例で
使用するドライエッチング装置を示す概略構成図であ
る。このドライエッチング装置１０の型式はＲＩＥ装置
であり、真空ポンプ１１によって高真空に保持されるエ
ッチングチャンバー１２内に下部電極１３と上部電極１
４が平行に対向配置され、下部電極１３にはマッチング
ボックス１５を介して高周波電源１６が接続されてい
る。
について図１を用いて説明する。図１は第１の実施例で
使用するドライエッチング装置を示す概略構成図であ
る。このドライエッチング装置１０の型式はＲＩＥ装置
であり、真空ポンプ１１によって高真空に保持されるエ
ッチングチャンバー１２内に下部電極１３と上部電極１
４が平行に対向配置され、下部電極１３にはマッチング
ボックス１５を介して高周波電源１６が接続されてい
る。
【００２５】また、上部電極１４にはガス導入管１７が
接続されるとともに、上部電極１４の表面にはエッチン
グガス吹出口１８が設けられ、上部電極１４全体は電気
的に接地されている。一方、下部電極１３上には被エッ
チング物である半導体ウェハーＷが載置されるようにな
っており、これを包囲する位置にエッチングレートやエ
ッチング形状のウェハー面内均一性を補正するための均
一化リング１９が設けられている。また、エッチングチ
ャンバー１２の外部には、エッチング終点検出用の発光
分光器２０が設置されている。なお、本実施例で用いた
エッチングチャンバーの容積は２２．０（ｌ）である。
接続されるとともに、上部電極１４の表面にはエッチン
グガス吹出口１８が設けられ、上部電極１４全体は電気
的に接地されている。一方、下部電極１３上には被エッ
チング物である半導体ウェハーＷが載置されるようにな
っており、これを包囲する位置にエッチングレートやエ
ッチング形状のウェハー面内均一性を補正するための均
一化リング１９が設けられている。また、エッチングチ
ャンバー１２の外部には、エッチング終点検出用の発光
分光器２０が設置されている。なお、本実施例で用いた
エッチングチャンバーの容積は２２．０（ｌ）である。
【００２６】以下、上記構成のＲＩＥ装置を用いて配線
金属膜のエッチングを行なう手順について図２を用いて
説明する。図２は本実施例の金属配線の形成方法におけ
る各工程段階毎の半導体ウェハーを示す断面図である。
金属膜のエッチングを行なう手順について図２を用いて
説明する。図２は本実施例の金属配線の形成方法におけ
る各工程段階毎の半導体ウェハーを示す断面図である。
【００２７】まず、図２（ａ）に示すように、半導体基
板２２上にシリコン酸化膜２３をＣＶＤ法により形成す
る。このシリコン酸化膜２３上に配線金属膜として膜厚
４００〜５００ｎｍのアルミニウム−シリコン−銅合金
膜２４（以下、Al-Si-Cu 合金膜と記載する）をスパッ
タ法により形成する。
板２２上にシリコン酸化膜２３をＣＶＤ法により形成す
る。このシリコン酸化膜２３上に配線金属膜として膜厚
４００〜５００ｎｍのアルミニウム−シリコン−銅合金
膜２４（以下、Al-Si-Cu 合金膜と記載する）をスパッ
タ法により形成する。
【００２８】ついで、このAl-Si-Cu 合金膜２４上にフ
ォトレジストを塗布し、公知のフォトリソグラフィー技
術を用いて、図２（ｂ）に示すように、マスクパターン
２５を形成する。
ォトレジストを塗布し、公知のフォトリソグラフィー技
術を用いて、図２（ｂ）に示すように、マスクパターン
２５を形成する。
【００２９】ついで、図２（ｃ）に示すように、第１の
エッチングステップとして、塩素ガスを主体とする混合
エッチングガスとして Cl2 /BCl3 /N2 /CHF3 の４元系
ガスを用いてAl-Si-Cu 合金膜２４のドライエッチング
を行なう。なお、この時のエッチング条件は、処理圧
力：２５Pa（＝１．８８×１０-1Torr ）、ガス総流
量：７５sccm、高周波印加電圧：２．５５W/cm2 であ
る。この条件下で、Al-Si-Cu合金膜２４のエッチングレ
ートは７００nm/min となり、対フォトレジスト選択比
は約３．０となる。この第１のエッチングステップのエ
ッチング時間は、チャンバー外部に設置した発光分光器
（終点検出器）により、アルミニウムの発光波長である
３９６ｎｍの発光強度をモニターすることで決定する。
エッチングステップとして、塩素ガスを主体とする混合
エッチングガスとして Cl2 /BCl3 /N2 /CHF3 の４元系
ガスを用いてAl-Si-Cu 合金膜２４のドライエッチング
を行なう。なお、この時のエッチング条件は、処理圧
力：２５Pa（＝１．８８×１０-1Torr ）、ガス総流
量：７５sccm、高周波印加電圧：２．５５W/cm2 であ
る。この条件下で、Al-Si-Cu合金膜２４のエッチングレ
ートは７００nm/min となり、対フォトレジスト選択比
は約３．０となる。この第１のエッチングステップのエ
ッチング時間は、チャンバー外部に設置した発光分光器
（終点検出器）により、アルミニウムの発光波長である
３９６ｎｍの発光強度をモニターすることで決定する。
【００３０】さらに、図２（ｄ）に示すように、第１の
エッチングステップ終了後、微細パターン部や下地段差
部のエッチング残りを除去するために第２のエッチング
ステップ（オーバーエッチングステップ）を行なう。こ
こで、第２のエッチングステップにおけるガスの滞在時
間を種々に変えて、ガスの滞在時間とチャンバー内の均
一化リング（図１中の符号１９）の内壁に堆積する反応
生成物の厚さとの関係を調べる実験を行なった。
エッチングステップ終了後、微細パターン部や下地段差
部のエッチング残りを除去するために第２のエッチング
ステップ（オーバーエッチングステップ）を行なう。こ
こで、第２のエッチングステップにおけるガスの滞在時
間を種々に変えて、ガスの滞在時間とチャンバー内の均
一化リング（図１中の符号１９）の内壁に堆積する反応
生成物の厚さとの関係を調べる実験を行なった。
【００３１】下記の表１は、本実験で使用したエッチン
グ条件とそれぞれの条件におけるガスの滞在時間を示し
たものである。第１のエッチングステップは前述の条件
（表１における条件Ａ）に固定し、第２のエッチングス
テップは種々のパラメータのうち、高周波印加電圧とエ
ッチング時間をそれぞれ１．５９W/cm2 、３０sec に固
定した上で、処理圧力とガス総流量を変えた６つの条件
（条件Ｂ〜Ｇ）を設定し、これらの組み合わせによる２
ステップエッチングを行なった。
グ条件とそれぞれの条件におけるガスの滞在時間を示し
たものである。第１のエッチングステップは前述の条件
（表１における条件Ａ）に固定し、第２のエッチングス
テップは種々のパラメータのうち、高周波印加電圧とエ
ッチング時間をそれぞれ１．５９W/cm2 、３０sec に固
定した上で、処理圧力とガス総流量を変えた６つの条件
（条件Ｂ〜Ｇ）を設定し、これらの組み合わせによる２
ステップエッチングを行なった。
【００３２】
【表１】 なお、表１中、排気量の値は、ガス総流量の値に基づき
上記（２）式を用いて換算したものである。また、ガス
の滞在時間は上記（１）式より計算した。
上記（２）式を用いて換算したものである。また、ガス
の滞在時間は上記（１）式より計算した。
【００３３】本実験では、レジストパターンを形成した
前記（図２（ｂ）に示す）の構造を持った半導体ウェハ
ーを１００枚連続でエッチング処理した後、大気に開放
し、チャンバー内の均一化リングに堆積した反応生成物
の膜厚（Ｔ）を測定した。
前記（図２（ｂ）に示す）の構造を持った半導体ウェハ
ーを１００枚連続でエッチング処理した後、大気に開放
し、チャンバー内の均一化リングに堆積した反応生成物
の膜厚（Ｔ）を測定した。
【００３４】図３にガスの滞在時間と反応生成物の膜厚
の関係を示す。ここで、横軸（ｔ1／ｔ2 ）は、第１の
エッチングステップにおけるガスの滞在時間（ｔ1 ）と
第２のエッチングステップにおけるガスの滞在時間（ｔ
2 ）の比で表してある。また、縦軸（Ｔ／Ｔ0 ）は、前
記膜厚（Ｔ ）を第１のエッチングステップのみの条件
で１００枚連続処理を行なったときの反応生成物の膜厚
（Ｔ0 ）で規格化したものである。
の関係を示す。ここで、横軸（ｔ1／ｔ2 ）は、第１の
エッチングステップにおけるガスの滞在時間（ｔ1 ）と
第２のエッチングステップにおけるガスの滞在時間（ｔ
2 ）の比で表してある。また、縦軸（Ｔ／Ｔ0 ）は、前
記膜厚（Ｔ ）を第１のエッチングステップのみの条件
で１００枚連続処理を行なったときの反応生成物の膜厚
（Ｔ0 ）で規格化したものである。
【００３５】図３の結果より、ｔ1／ｔ2 ＞５の条件
（条件Ａ＋条件Ｆ、条件Ａ＋条件Ｅ、条件Ａ＋条件Ｇ）
では、Ｔ／Ｔ0 ＜１となり、すなわち、第１のエッチン
グステップで付着、堆積した反応生成物が第２のエッチ
ングステップで除去されていることになる。逆に、ｔ1
／ｔ2 ＜５の条件（条件Ａ＋条件Ｂ、条件Ａ＋条件Ｃ、
条件Ａ＋条件Ｄ）では、Ｔ／Ｔ0 ＞１となり、すなわ
ち、第２のエッチングステップにおいて反応生成物の付
着量が増加していることを意味している。
（条件Ａ＋条件Ｆ、条件Ａ＋条件Ｅ、条件Ａ＋条件Ｇ）
では、Ｔ／Ｔ0 ＜１となり、すなわち、第１のエッチン
グステップで付着、堆積した反応生成物が第２のエッチ
ングステップで除去されていることになる。逆に、ｔ1
／ｔ2 ＜５の条件（条件Ａ＋条件Ｂ、条件Ａ＋条件Ｃ、
条件Ａ＋条件Ｄ）では、Ｔ／Ｔ0 ＞１となり、すなわ
ち、第２のエッチングステップにおいて反応生成物の付
着量が増加していることを意味している。
【００３６】これは、第２のエッチングステップにおけ
るガスの滞在時間が、チャンバー内の反応生成物の振る
舞いを大きく左右する１つの大きなパラメータであるこ
とを示している。すなわち、第１のエッチングステップ
中（アルミニウム合金膜エッチング中）に生成した（側
壁保護膜形成に利用した）反応生成物がチャンバー内部
に付着、堆積する前に、第２のエッチングステップにお
いてチャンバー外部に排気することにより、チャンバー
内部に付着、堆積する反応生成物の絶対量が低減するも
のと考えられる。本実施例では、反応生成物の堆積場所
として均一化リングを例に挙げたが、本発明はチャンバ
ー内のその他の場所（上部電極表面、反応容器の側面、
等）においても同様の効果を有するものである。
るガスの滞在時間が、チャンバー内の反応生成物の振る
舞いを大きく左右する１つの大きなパラメータであるこ
とを示している。すなわち、第１のエッチングステップ
中（アルミニウム合金膜エッチング中）に生成した（側
壁保護膜形成に利用した）反応生成物がチャンバー内部
に付着、堆積する前に、第２のエッチングステップにお
いてチャンバー外部に排気することにより、チャンバー
内部に付着、堆積する反応生成物の絶対量が低減するも
のと考えられる。本実施例では、反応生成物の堆積場所
として均一化リングを例に挙げたが、本発明はチャンバ
ー内のその他の場所（上部電極表面、反応容器の側面、
等）においても同様の効果を有するものである。
【００３７】なお、本実施例のエッチング条件でAl-Si-
Cu 合金膜のエッチングを行なった後の外観検査ではエ
ッチ残り等の発生は見られず、このエッチング条件がオ
ーバーエッチングに対して何ら悪影響を及ぼすものでは
ないことが確認された。
Cu 合金膜のエッチングを行なった後の外観検査ではエ
ッチ残り等の発生は見られず、このエッチング条件がオ
ーバーエッチングに対して何ら悪影響を及ぼすものでは
ないことが確認された。
【００３８】また、下記の表２にエッチング条件に対す
る定期清掃周期とスループットの関係の一例を示す。ｔ
1／ｔ2 ＜５であるようなエッチング条件（条件Ａ＋条
件Ｃ）では、定期清掃周期が５００枚／回と短い。ま
た、この条件に従来の方法であるドライクリーニング法
を適用すると、定期清掃周期は２５００枚／回と長くな
るが、スループットが２／３に低下してしまう。これに
対して、本発明の技術であるｔ1／ｔ2 ＞５を満足する
ような条件（条件Ａ＋条件Ｅ）では、定期清掃周期が２
５００枚／回と長く、かつスループット１５枚／時間を
確保できる。すなわち、この条件を用いることにより、
スループットを犠牲にすることなく、ドライクリーニン
グ法を用いた場合と同等の定期清掃周期を得ることがで
きる。
る定期清掃周期とスループットの関係の一例を示す。ｔ
1／ｔ2 ＜５であるようなエッチング条件（条件Ａ＋条
件Ｃ）では、定期清掃周期が５００枚／回と短い。ま
た、この条件に従来の方法であるドライクリーニング法
を適用すると、定期清掃周期は２５００枚／回と長くな
るが、スループットが２／３に低下してしまう。これに
対して、本発明の技術であるｔ1／ｔ2 ＞５を満足する
ような条件（条件Ａ＋条件Ｅ）では、定期清掃周期が２
５００枚／回と長く、かつスループット１５枚／時間を
確保できる。すなわち、この条件を用いることにより、
スループットを犠牲にすることなく、ドライクリーニン
グ法を用いた場合と同等の定期清掃周期を得ることがで
きる。
【００３９】
【表２】
【００４０】また、本実施例によれば、ガスの滞在時間
というパラメータを導入し、この値を目安としてチャン
バー内圧力やガス総流量といった条件を設定できるた
め、チャンバー内の堆積物を抑制するためのエッチング
条件を設定する際に、自由度が高く、また容易に行なう
ことができる。
というパラメータを導入し、この値を目安としてチャン
バー内圧力やガス総流量といった条件を設定できるた
め、チャンバー内の堆積物を抑制するためのエッチング
条件を設定する際に、自由度が高く、また容易に行なう
ことができる。
【００４１】次に、本発明の第２の実施例について図４
を用いて説明する。まず、配線金属膜のエッチングを行
なう手順について説明する。図４は本実施例の金属配線
の形成方法における各工程段階毎の半導体ウェハーを示
す断面図である。
を用いて説明する。まず、配線金属膜のエッチングを行
なう手順について説明する。図４は本実施例の金属配線
の形成方法における各工程段階毎の半導体ウェハーを示
す断面図である。
【００４２】まず、図４（ａ）に示すように、半導体基
板２７上にシリコン酸化膜２８をＣＶＤ法により形成す
る。そして、このシリコン酸化膜２８上にバリヤメタル
層として膜厚１００〜２００ｎｍの窒化チタン膜２９を
スパッタ法により形成する。さらに、この窒化チタン膜
２９上に膜厚４００〜５００ｎｍのAl-Si-Cu 合金膜３
０をスパッタ法により形成する。これにより、Al-Si-Cu
合金膜３０と窒化チタン膜２９からなる積層膜構造の
配線金属膜を形成する。
板２７上にシリコン酸化膜２８をＣＶＤ法により形成す
る。そして、このシリコン酸化膜２８上にバリヤメタル
層として膜厚１００〜２００ｎｍの窒化チタン膜２９を
スパッタ法により形成する。さらに、この窒化チタン膜
２９上に膜厚４００〜５００ｎｍのAl-Si-Cu 合金膜３
０をスパッタ法により形成する。これにより、Al-Si-Cu
合金膜３０と窒化チタン膜２９からなる積層膜構造の
配線金属膜を形成する。
【００４３】ついで、このAl-Si-Cu 合金膜３０上にフ
ォトレジストを塗布し、公知のフォトリソグラフィー技
術を用いて、図４（ｂ）に示すように、マスクパターン
３１を形成する。
ォトレジストを塗布し、公知のフォトリソグラフィー技
術を用いて、図４（ｂ）に示すように、マスクパターン
３１を形成する。
【００４４】ついで、図４（ｃ）に示すように、第１の
エッチングステップとして、塩素ガスを主体とする混合
エッチングガスとして Cl2 /BCl3 /N2 /CHF3 の４元系
ガスを用いてAl-Si-Cu 合金膜３０のドライエッチング
を行なう。なお、この時のエッチング条件は、第１の実
施例における第１のエッチングステップと同一の条件
（表１中の条件Ａ〜処理圧力：２５Pa（＝１．８８×１
０-1Torr ）、ガス総流量：７５sccm、高周波印加電
圧：２．５５W/cm2 ）である。この第１のエッチングス
テップのエッチング時間は、チャンバー外部に設置した
発光分光器（終点検出器）により、アルミニウムの発光
波長である３９６ｎｍの発光強度をモニターすることで
決定する。
エッチングステップとして、塩素ガスを主体とする混合
エッチングガスとして Cl2 /BCl3 /N2 /CHF3 の４元系
ガスを用いてAl-Si-Cu 合金膜３０のドライエッチング
を行なう。なお、この時のエッチング条件は、第１の実
施例における第１のエッチングステップと同一の条件
（表１中の条件Ａ〜処理圧力：２５Pa（＝１．８８×１
０-1Torr ）、ガス総流量：７５sccm、高周波印加電
圧：２．５５W/cm2 ）である。この第１のエッチングス
テップのエッチング時間は、チャンバー外部に設置した
発光分光器（終点検出器）により、アルミニウムの発光
波長である３９６ｎｍの発光強度をモニターすることで
決定する。
【００４５】さらに、図４（ｄ）に示すように、第１の
エッチングステップ終了後、窒化チタン膜２９を除去す
るために第２のエッチングステップ（バリヤメタルエッ
チングステップ）を行なう。この時のエッチング条件
は、処理圧力：５Pa（＝３．７５×１０-2Torr ）、ガ
ス総流量：１２０sccm、高周波印加電圧：１．５９W/cm
2（表１中の条件Ｅと同一）、エッチング時間：６０sec
である。
エッチングステップ終了後、窒化チタン膜２９を除去す
るために第２のエッチングステップ（バリヤメタルエッ
チングステップ）を行なう。この時のエッチング条件
は、処理圧力：５Pa（＝３．７５×１０-2Torr ）、ガ
ス総流量：１２０sccm、高周波印加電圧：１．５９W/cm
2（表１中の条件Ｅと同一）、エッチング時間：６０sec
である。
【００４６】本実施例において、上記（１）および
（２）式を用いて各エッチングステップにおけるガスの
滞在時間を計算すると以下のようになる。第１のエッチ
ングステップにおけるガスの滞在時間（ｔ1 ）は、 ｔ1 ＝１．８８×１０-1 ×２２／（７５×１．２６×
１０-2 ） ＝４．３８（sec） 一方、第２のエッチングステップにおけるガスの滞在時
間（ｔ2 ）は、 ｔ2 ＝３．７５×１０-1 ×２２／（１２０×１．２６
×１０-2 ） ＝５．４６×１０-1（sec）
（２）式を用いて各エッチングステップにおけるガスの
滞在時間を計算すると以下のようになる。第１のエッチ
ングステップにおけるガスの滞在時間（ｔ1 ）は、 ｔ1 ＝１．８８×１０-1 ×２２／（７５×１．２６×
１０-2 ） ＝４．３８（sec） 一方、第２のエッチングステップにおけるガスの滞在時
間（ｔ2 ）は、 ｔ2 ＝３．７５×１０-1 ×２２／（１２０×１．２６
×１０-2 ） ＝５．４６×１０-1（sec）
【００４７】この計算結果からｔ1 とｔ2 の比はｔ1／
ｔ2 ＝７．９５となる。これは、ｔ1／ｔ2 ＞５の条件
を満足しており、第１の実施例の場合と同様に、第１の
エッチングステップにおいてチャンバー内部表面に付
着、堆積する反応生成物を第２のエッチングステップで
除去することができた。また、段差部におけるエッチ残
りの発生もなかった。
ｔ2 ＝７．９５となる。これは、ｔ1／ｔ2 ＞５の条件
を満足しており、第１の実施例の場合と同様に、第１の
エッチングステップにおいてチャンバー内部表面に付
着、堆積する反応生成物を第２のエッチングステップで
除去することができた。また、段差部におけるエッチ残
りの発生もなかった。
【００４８】なお、本実施例では、Al-Si-Cu 合金膜と
窒化チタン膜からなる積層構造膜への適用を例に挙げた
が、窒化チタン膜の代わりに、チタン膜もしくは窒化チ
タン膜とチタン膜の積層膜を用いたものでもよく、同様
の効果を得ることができる。
窒化チタン膜からなる積層構造膜への適用を例に挙げた
が、窒化チタン膜の代わりに、チタン膜もしくは窒化チ
タン膜とチタン膜の積層膜を用いたものでもよく、同様
の効果を得ることができる。
【００４９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
ドライエッチング方法によれば、ガスの滞在時間という
パラメータを導入し、第１、第２のエッチングステップ
におけるガスの滞在時間を適切に設定することにより、
配線金属膜のエッチング中に生成した反応生成物をオー
バーエッチング中にチャンバー外部に排気でき、チャン
バー内部に存在する反応生成物の絶対量を減少させるこ
とで、チャンバー内部表面への反応生成物の堆積を防ぐ
ことができる。その結果、パーティクルの低減による半
導体装置の歩留向上、定期清掃頻度減少による生産性の
向上、といった効果を得ることができる。また、本発明
を用いれば、ドライエッチング処理時間とは別にドライ
クリーニング時間が必要となる従来のドライクリーニン
グ法の場合と異なり、スループットの低下を犠牲にする
ことなく、反応生成物の堆積を防ぐことができるため、
生産性の高いドライエッチング処理を実現することが可
能となる。
ドライエッチング方法によれば、ガスの滞在時間という
パラメータを導入し、第１、第２のエッチングステップ
におけるガスの滞在時間を適切に設定することにより、
配線金属膜のエッチング中に生成した反応生成物をオー
バーエッチング中にチャンバー外部に排気でき、チャン
バー内部に存在する反応生成物の絶対量を減少させるこ
とで、チャンバー内部表面への反応生成物の堆積を防ぐ
ことができる。その結果、パーティクルの低減による半
導体装置の歩留向上、定期清掃頻度減少による生産性の
向上、といった効果を得ることができる。また、本発明
を用いれば、ドライエッチング処理時間とは別にドライ
クリーニング時間が必要となる従来のドライクリーニン
グ法の場合と異なり、スループットの低下を犠牲にする
ことなく、反応生成物の堆積を防ぐことができるため、
生産性の高いドライエッチング処理を実現することが可
能となる。
【図１】本発明の実施例に用いるドライエッチング装置
の概略構成を示す側断面図である。
の概略構成を示す側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例における金属配線形成工
程の各段階毎の半導体ウェハーを示す断面図である。
程の各段階毎の半導体ウェハーを示す断面図である。
【図３】同実施例におけるガスの滞在時間と反応生成物
の膜厚の関係を示す図である。
の膜厚の関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例における金属配線形成工
程の各段階毎の半導体ウェハーを示す断面図である。
程の各段階毎の半導体ウェハーを示す断面図である。
【図５】従来技術の問題点を説明するためのドライエッ
チング装置の側断面図である。
チング装置の側断面図である。
【図６】従来技術の問題点を説明するための半導体ウェ
ハーの側断面図である。
ハーの側断面図である。
【図７】従来技術であるウェットクリーニング法とドラ
イクリーニング法の定期清掃周期を比較するための処理
の流れ図である。
イクリーニング法の定期清掃周期を比較するための処理
の流れ図である。
【符号の説明】 １ 反応生成物 ２，１２ エッチングチャンバー ３，１４ 上部電極 ４，１３ 下部電極 ５，１９ 均一化リング ６ パーティクル ７ フォトレジスト ８ アルミニウム合金膜 １０ ドライエッチング装置 １１ 真空ポンプ １５ マッチングボックス １６ 高周波電源 １７ ガス導入管 １８ エッチングガス吹出口 ２０ 発光分光器 ２２，２７ 半導体基板 ２３，２８ シリコン酸化膜 ２４，３０ アルミニウム−シリコン−銅合金膜（配線
金属膜） ２５，３１ マスクパターン ２９ 窒化チタン膜（バリヤメタル膜） Ｗ 半導体ウェハー
金属膜） ２５，３１ マスクパターン ２９ 窒化チタン膜（バリヤメタル膜） Ｗ 半導体ウェハー
Claims (6)
- 【請求項１】 配線金属膜のドライエッチング方法であ
って、 ２つのエッチングステップを有し、第１のエッチングス
テップにおいて前記配線金属膜のエッチングを行なった
後、第２のエッチングステップにおいてこの第２のエッ
チングステップにおけるエッチングチャンバー内のガス
の滞在時間が前記第１のエッチングステップにおけるガ
スの滞在時間より短くなるような条件で前記配線金属膜
のオーバーエッチングを行なうことを特徴とするドライ
エッチング方法。 - 【請求項２】 配線金属膜とバリヤメタル膜からなる積
層構造膜のドライエッチング方法であって、 ２つのエッチングステップを有し、第１のエッチングス
テップにおいて前記配線金属膜のエッチングを行なった
後、第２のエッチングステップにおいてこの第２のエッ
チングステップにおけるエッチングチャンバー内のガス
の滞在時間が前記第１のエッチングステップにおけるガ
スの滞在時間より短くなるような条件で前記バリヤメタ
ル膜のエッチングを行なうことを特徴とするドライエッ
チング方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のドライエッチ
ング方法において、 前記第１のエッチングステップにおけるガスの滞在時間
をｔ1 、前記第２のエッチングステップにおけるガスの
滞在時間をｔ2 としたとき、ｔ1 ／ｔ2 ＞５の関係を満
たすようにエッチング条件を設定することを特徴とする
ドライエッチング方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３に記載のドライエッチ
ング方法において、 前記第２のエッチングステップにおけるガスの滞在時間
を前記第１のエッチングステップにおけるガスの滞在時
間より短くする手段として、各エッチングステップにお
ける圧力とガス総流量の少なくともいずれか一方を調節
することを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし４に記載のドライエッチ
ング方法において、 前記配線金属膜をアルミニウム合金膜とすることを特徴
とするドライエッチング方法。 - 【請求項６】 請求項２ないし５に記載のドライエッチ
ング方法において、 前記バリヤメタル膜をチタン膜、または窒化チタン膜、
またはチタン膜と窒化チタン膜の積層構造膜とすること
を特徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7208914A JP2924723B2 (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | ドライエッチング方法 |
| US08/689,248 US5801101A (en) | 1995-08-16 | 1996-08-07 | Method of forming metal wirings on a semiconductor substrate by dry etching |
| KR1019960033657A KR100272122B1 (ko) | 1995-08-16 | 1996-08-14 | 건식 에칭에 의하여 반도체 기판상에 금속 배선을 형성하는 방법 및 에칭중 형성된 반응 생성물 제거 방법 |
| GB9617253A GB2304457B (en) | 1995-08-16 | 1996-08-16 | Method of forming metal wirings on a semiconductor substrate by dry etching |
| CN96109307A CN1078741C (zh) | 1995-08-16 | 1996-08-16 | 用干法刻蚀在半导体衬底上形成金属布线的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7208914A JP2924723B2 (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955370A true JPH0955370A (ja) | 1997-02-25 |
| JP2924723B2 JP2924723B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=16564215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7208914A Expired - Lifetime JP2924723B2 (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | ドライエッチング方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5801101A (ja) |
| JP (1) | JP2924723B2 (ja) |
| KR (1) | KR100272122B1 (ja) |
| CN (1) | CN1078741C (ja) |
| GB (1) | GB2304457B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3269411B2 (ja) * | 1996-12-04 | 2002-03-25 | ヤマハ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US5983906A (en) * | 1997-01-24 | 1999-11-16 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for a cleaning process in a high temperature, corrosive, plasma environment |
| US6296780B1 (en) | 1997-12-08 | 2001-10-02 | Applied Materials Inc. | System and method for etching organic anti-reflective coating from a substrate |
| KR100255663B1 (ko) * | 1997-12-11 | 2000-05-01 | 윤종용 | 알루미늄막의 식각방법 및 반도체장치의 배선층 형성방법 |
| WO2000039845A1 (en) * | 1998-12-28 | 2000-07-06 | Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd. | Method for forming contact hole |
| US6374833B1 (en) * | 1999-05-05 | 2002-04-23 | Mosel Vitelic, Inc. | Method of in situ reactive gas plasma treatment |
| JP2001007084A (ja) * | 1999-06-21 | 2001-01-12 | Nec Corp | エッチング終点判定方法 |
| JP3793020B2 (ja) * | 2000-12-26 | 2006-07-05 | 松下電器産業株式会社 | ドライエッチング方法 |
| US6897155B2 (en) * | 2002-08-14 | 2005-05-24 | Applied Materials, Inc. | Method for etching high-aspect-ratio features |
| DE10237249B4 (de) * | 2002-08-14 | 2014-12-18 | Excelitas Technologies Singapore Pte Ltd | Verfahren zum selektiven Abtragen von Material aus der Oberfläche eines Substrats |
| US7368394B2 (en) * | 2006-02-27 | 2008-05-06 | Applied Materials, Inc. | Etch methods to form anisotropic features for high aspect ratio applications |
| US20070202700A1 (en) * | 2006-02-27 | 2007-08-30 | Applied Materials, Inc. | Etch methods to form anisotropic features for high aspect ratio applications |
| US20080203056A1 (en) * | 2007-02-26 | 2008-08-28 | Judy Wang | Methods for etching high aspect ratio features |
| US20100330805A1 (en) * | 2007-11-02 | 2010-12-30 | Kenny Linh Doan | Methods for forming high aspect ratio features on a substrate |
| CN102270602A (zh) * | 2010-06-04 | 2011-12-07 | 和舰科技(苏州)有限公司 | 一种铝导线的形成方法 |
| KR20150092581A (ko) * | 2014-02-05 | 2015-08-13 | 삼성전자주식회사 | 배선 구조물 및 그 형성 방법 |
| CN107154331B (zh) * | 2017-05-12 | 2019-04-02 | 中国科学院微电子研究所 | 钒的氧化物各向异性刻蚀的方法 |
| CN108919407A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-30 | 京东方科技集团股份有限公司 | 金属线及金属线栅的制备方法以及线栅偏振片、电子装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07147271A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-06 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141230A (ja) * | 1983-02-02 | 1984-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | パタ−ン形成方法 |
| EP0229104A1 (en) * | 1985-06-28 | 1987-07-22 | AT&T Corp. | Procedure for fabricating devices involving dry etching |
| JPH02304923A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-18 | Fujitsu Ltd | ドライクリーニング方法 |
| JPH04125924A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマエッチング方法 |
| US5318667A (en) * | 1991-04-04 | 1994-06-07 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for dry etching |
| US5368685A (en) * | 1992-03-24 | 1994-11-29 | Hitachi, Ltd. | Dry etching apparatus and method |
| US5702564A (en) * | 1995-01-03 | 1997-12-30 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of etching conductive lines without undercutting |
-
1995
- 1995-08-16 JP JP7208914A patent/JP2924723B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-08-07 US US08/689,248 patent/US5801101A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-14 KR KR1019960033657A patent/KR100272122B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-08-16 CN CN96109307A patent/CN1078741C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-16 GB GB9617253A patent/GB2304457B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07147271A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-06 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100272122B1 (ko) | 2000-12-01 |
| CN1147692A (zh) | 1997-04-16 |
| GB2304457A (en) | 1997-03-19 |
| CN1078741C (zh) | 2002-01-30 |
| JP2924723B2 (ja) | 1999-07-26 |
| US5801101A (en) | 1998-09-01 |
| GB2304457B (en) | 2000-07-19 |
| GB9617253D0 (en) | 1996-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990406 |