JPH10209121A - エッチング方法及びエッチング装置 - Google Patents
エッチング方法及びエッチング装置Info
- Publication number
- JPH10209121A JPH10209121A JP607097A JP607097A JPH10209121A JP H10209121 A JPH10209121 A JP H10209121A JP 607097 A JP607097 A JP 607097A JP 607097 A JP607097 A JP 607097A JP H10209121 A JPH10209121 A JP H10209121A
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- Japan
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- etching
- reactor
- alloy layer
- aln
- plasma
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- Pending
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】Ａｌ−Ｃｕ合金層を主とするＬＳＩ配線のパタ
ーニング時にＣｕに起因するエッチング残渣の発生を低
減できるＡｌ−Ｃｕ合金層のエッチング方法及びエッチ
ング装置を提供する。 【解決手段】Ａｌ及びＮを主成分とし且つＯを含まない
ＡｌＮ部材１０５をリアクタ１０３内に具備したエッチ
ング装置を用いて，塩素系ガスのプラズマにより半導体
基板上に形成されたＡｌ−Ｃｕ合金層を含む配線をエッ
チングする。
ーニング時にＣｕに起因するエッチング残渣の発生を低
減できるＡｌ−Ｃｕ合金層のエッチング方法及びエッチ
ング装置を提供する。 【解決手段】Ａｌ及びＮを主成分とし且つＯを含まない
ＡｌＮ部材１０５をリアクタ１０３内に具備したエッチ
ング装置を用いて，塩素系ガスのプラズマにより半導体
基板上に形成されたＡｌ−Ｃｕ合金層を含む配線をエッ
チングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，ＬＳＩ配線である
Ａｌ合金層のエッチング方法に係り，特にＣｕを含むＡ
ｌ合金層のエッチング方法及び装置に関する。
Ａｌ合金層のエッチング方法に係り，特にＣｕを含むＡ
ｌ合金層のエッチング方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ用のＡｌ配線のパターニングには
塩素系ガスを用いたドライエッチング技術が広く用いら
れている。通常、配線用のＡｌ膜には０．５〜４ｗｔ％
程度のＣｕが合金として添加されており、エレクトロマ
イグレーション耐性の向上を図っている。該Ａｌ−Ｃｕ
合金を塩素系ガスによりエッチングする場合、相対的に
エッチング速度の遅いＣｕ析出部が微小なマスクとして
作用し、エッチング残渣の原因となることが知られてい
る。エッチングを続行することにより前記残渣を低減す
ることは可能であるが、同時にレジストマスクもエッチ
ングされるためプロセスとしてのマージンが小さくな
る。レジスト膜厚を減少させることなく残渣を低減する
方法として、Japanese Journal of Applied Physics, V
ol.32 (1993)pp. 3013-3018に記載されているように、
リアクタ内にＡｌ部材を具備したエッチング装置を用い
てＡｌＣｌ3 をエッチング雰囲気に供給し，蒸気圧の高
いＣｕ−Ａｌ−Ｃｌの化合物の形でエッチングことによ
りＣｕ析出部のエッチング速度を高め、残渣の低減を図
っている。
塩素系ガスを用いたドライエッチング技術が広く用いら
れている。通常、配線用のＡｌ膜には０．５〜４ｗｔ％
程度のＣｕが合金として添加されており、エレクトロマ
イグレーション耐性の向上を図っている。該Ａｌ−Ｃｕ
合金を塩素系ガスによりエッチングする場合、相対的に
エッチング速度の遅いＣｕ析出部が微小なマスクとして
作用し、エッチング残渣の原因となることが知られてい
る。エッチングを続行することにより前記残渣を低減す
ることは可能であるが、同時にレジストマスクもエッチ
ングされるためプロセスとしてのマージンが小さくな
る。レジスト膜厚を減少させることなく残渣を低減する
方法として、Japanese Journal of Applied Physics, V
ol.32 (1993)pp. 3013-3018に記載されているように、
リアクタ内にＡｌ部材を具備したエッチング装置を用い
てＡｌＣｌ3 をエッチング雰囲気に供給し，蒸気圧の高
いＣｕ−Ａｌ−Ｃｌの化合物の形でエッチングことによ
りＣｕ析出部のエッチング速度を高め、残渣の低減を図
っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例ではＡ
ｌＣｌ の供給をＡｌ部材をエッチング室に設置して塩
素との反応生成物の形で供給している。 前記Ａｌ部材
は塩素ガスにより化学的にエッチングされ，消耗が著し
い。また，上記エッチング反応によりリアクタ内の塩素
系ラジカル密度が減少し，本来エッチングすべき Ａｌ
−Ｃｕ合金のエッチング速度が低下する。
ｌＣｌ の供給をＡｌ部材をエッチング室に設置して塩
素との反応生成物の形で供給している。 前記Ａｌ部材
は塩素ガスにより化学的にエッチングされ，消耗が著し
い。また，上記エッチング反応によりリアクタ内の塩素
系ラジカル密度が減少し，本来エッチングすべき Ａｌ
−Ｃｕ合金のエッチング速度が低下する。
【０００４】本発明の目的は、エッチング残渣の抑制が
低減できるエッチング方法及び装置を提供することにあ
る。
低減できるエッチング方法及び装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、 Ａｌ及びＮを主成分とし且つＯを含まない部材を
リアクタ内に具備したエッチング装置を用い， ＢＣｌ3
／Ｃｌ2等の高密度プラズマとＡｌ及びＮを主成分とし
且つＯを含まない部材との反応によりＡｌＣｌ3をエッ
チング雰囲気に供給するものである。
に、 Ａｌ及びＮを主成分とし且つＯを含まない部材を
リアクタ内に具備したエッチング装置を用い， ＢＣｌ3
／Ｃｌ2等の高密度プラズマとＡｌ及びＮを主成分とし
且つＯを含まない部材との反応によりＡｌＣｌ3をエッ
チング雰囲気に供給するものである。
【０００６】本発明では、高密度塩素系プラズマとＡｌ
及びＮを主成分とし且つＯを含まない部材との反応によ
りＡｌＣｌを生成しており，従来の技術で用いているＡ
ｌ部材の場合に比べ消耗が小さい。また， 塩素系プラ
ズマとＡｌ及びＮを主成分とし且つＯを含まない部材と
の反応速度を該部材の温度制御或いは電気的なバイアス
制御により変えることが可能である。また，該部材より
放出されるＮはＡｌ−Ｃｕ合金膜の垂直加工に必要な側
壁堆積膜の形成を促進する。
及びＮを主成分とし且つＯを含まない部材との反応によ
りＡｌＣｌを生成しており，従来の技術で用いているＡ
ｌ部材の場合に比べ消耗が小さい。また， 塩素系プラ
ズマとＡｌ及びＮを主成分とし且つＯを含まない部材と
の反応速度を該部材の温度制御或いは電気的なバイアス
制御により変えることが可能である。また，該部材より
放出されるＮはＡｌ−Ｃｕ合金膜の垂直加工に必要な側
壁堆積膜の形成を促進する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１に示すエ
ッチング装置概略図及び図２に示す試料の断面図を用い
て説明する。用いたエッチング装置はロードロック式有
磁場マイクロ波エッチング装置であり，図１に示すよう
にマグネトロン１００で発生したμ波が導波管１０１、
導入窓１０２を経てリアクタ１０３内に伝わり、磁場制
御コイル１０４により形成された磁場との電子サイクロ
トロン共鳴により高密度プラズマを生成する。前記リア
クタ１０３内にはＡｌＮ部材１０５が具備されている。
また、試料ホルダ１０６には高周波電源１０７が接続さ
れ、ＲＦバイアスを独立して印加することができる。
ッチング装置概略図及び図２に示す試料の断面図を用い
て説明する。用いたエッチング装置はロードロック式有
磁場マイクロ波エッチング装置であり，図１に示すよう
にマグネトロン１００で発生したμ波が導波管１０１、
導入窓１０２を経てリアクタ１０３内に伝わり、磁場制
御コイル１０４により形成された磁場との電子サイクロ
トロン共鳴により高密度プラズマを生成する。前記リア
クタ１０３内にはＡｌＮ部材１０５が具備されている。
また、試料ホルダ１０６には高周波電源１０７が接続さ
れ、ＲＦバイアスを独立して印加することができる。
【０００８】図２．（ａ）に示すような半導体基板２０
０上に形成された絶縁膜２０１，ＴｉＮバリア層２０
２，Ａｌ−Ｃｕ合金層２０３，ＴｉＮキャップ層２０４
よりなる積層膜上にレジストマスク２０５を形成した試
料を上記リアクタ１０３内に投入した。次いで，マスフ
ロー制御の流量コントローラ１０８を用いてＢＣｌ3ガ
ス及びＣｌ2ガスをリアクタ１０３内に導入し，前記レ
ジストマスク２０５を用いてＴｉＮキャップ層２０４，
Ａｌ−Ｃｕ合金層２０３，及びＴｉＮバリア層２０２を
順次エッチングした。このときの主なエッチング条件
は、ガス流量ＢＣl3：３０sccm，Ｃｌ2 ：７０sccm，全
ガス圧３Pa，μ波出力８００W，ＲＦパワー６０W，基板
温度４０℃である。
０上に形成された絶縁膜２０１，ＴｉＮバリア層２０
２，Ａｌ−Ｃｕ合金層２０３，ＴｉＮキャップ層２０４
よりなる積層膜上にレジストマスク２０５を形成した試
料を上記リアクタ１０３内に投入した。次いで，マスフ
ロー制御の流量コントローラ１０８を用いてＢＣｌ3ガ
ス及びＣｌ2ガスをリアクタ１０３内に導入し，前記レ
ジストマスク２０５を用いてＴｉＮキャップ層２０４，
Ａｌ−Ｃｕ合金層２０３，及びＴｉＮバリア層２０２を
順次エッチングした。このときの主なエッチング条件
は、ガス流量ＢＣl3：３０sccm，Ｃｌ2 ：７０sccm，全
ガス圧３Pa，μ波出力８００W，ＲＦパワー６０W，基板
温度４０℃である。
【０００９】上述したエッチング処理後の試料の断面形
状は図１．（ｂ）に示すようにＴｉＮキャップ層２０
４，Ａｌ−Ｃｕ合金層２０３， ＴｉＮバリア層２０２
の各側面は垂直に加工され、該側面はエッチング中の副
生成物による側壁保護膜２０６により被われている。本
実施例では、塩素系ガスによるプラズマとリアクタ１０
３内に具備したＡｌＮ部材１０５との相互作用により，
エッチング雰囲気にＡｌＣｌ3が放出・添加されること
により，Ａｌ−Ｃｕ合金層１０２中のＣｕ成分のエッチ
ングが容易になるためＣｕに起因するエッチング残渣を
低減できる。
状は図１．（ｂ）に示すようにＴｉＮキャップ層２０
４，Ａｌ−Ｃｕ合金層２０３， ＴｉＮバリア層２０２
の各側面は垂直に加工され、該側面はエッチング中の副
生成物による側壁保護膜２０６により被われている。本
実施例では、塩素系ガスによるプラズマとリアクタ１０
３内に具備したＡｌＮ部材１０５との相互作用により，
エッチング雰囲気にＡｌＣｌ3が放出・添加されること
により，Ａｌ−Ｃｕ合金層１０２中のＣｕ成分のエッチ
ングが容易になるためＣｕに起因するエッチング残渣を
低減できる。
【００１０】また，本実施例では プラズマとＡｌＮ部
材１０５との相互作用により Ｎ成分が放出・添加さ
れ，ＢＣｌ3 の解離成分との反応によりＢＮ系化合物を
含む安定な側壁保護膜２０６が形成できるためＴｉＮキ
ャップ層２０４の直下のＡｌ−Ｃｕ合金層２０３のサイ
ドエッチング（ノッチ）を抑制することができる。
材１０５との相互作用により Ｎ成分が放出・添加さ
れ，ＢＣｌ3 の解離成分との反応によりＢＮ系化合物を
含む安定な側壁保護膜２０６が形成できるためＴｉＮキ
ャップ層２０４の直下のＡｌ−Ｃｕ合金層２０３のサイ
ドエッチング（ノッチ）を抑制することができる。
【００１１】また，上記ＡｌＮ部材１０５にはＯ成分が
含まれていないので，アルミナ（Ａｌ2Ｏ３）部材を用
いた場合のようにプラズマとの相互作用により放出され
るＯによりレジストマスク２０５の膜減りが助長される
ことはない。上述したプラズマとＡｌＮ部材１０５との
相互作用は，ＡｌＮ部材１０５の温度を制御すること及
び高周波バイアスの印加・制御を行うことにより加減で
きる。
含まれていないので，アルミナ（Ａｌ2Ｏ３）部材を用
いた場合のようにプラズマとの相互作用により放出され
るＯによりレジストマスク２０５の膜減りが助長される
ことはない。上述したプラズマとＡｌＮ部材１０５との
相互作用は，ＡｌＮ部材１０５の温度を制御すること及
び高周波バイアスの印加・制御を行うことにより加減で
きる。
【００１２】本実施例ではリアクタ１０３内にＡｌＮ部
材１０５が具備されているが，ＡｌＮ製リアクタ或いは
部分的にＡｌＮを用いたリアクタ或いは内面にＡｌＮを
被覆したリアクタを用いることにより同様の効果を得る
ことが可能である。
材１０５が具備されているが，ＡｌＮ製リアクタ或いは
部分的にＡｌＮを用いたリアクタ或いは内面にＡｌＮを
被覆したリアクタを用いることにより同様の効果を得る
ことが可能である。
【００１３】また、本実施例では有磁場マイクロ波エッ
チング装置を用いているが、他のプラズマエッチング装
置、例えばＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)エッチ
ング装置を用いても同様の効果が得られる。
チング装置を用いているが、他のプラズマエッチング装
置、例えばＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)エッチ
ング装置を用いても同様の効果が得られる。
【００１４】
【発明の効果】本発明を用いると、ＬＳＩ配線材料であ
るＡｌ−Ｃｕ合金層をドライエッチングしたときのＣｕ
に起因するエッチング残渣の発生を抑制することができ
る。また， ＴｉＮの直下のＡｌ−Ｃｕ合金層のサイド
エッチング及びノッチを抑制できる。
るＡｌ−Ｃｕ合金層をドライエッチングしたときのＣｕ
に起因するエッチング残渣の発生を抑制することができ
る。また， ＴｉＮの直下のＡｌ−Ｃｕ合金層のサイド
エッチング及びノッチを抑制できる。
【図１】本発明の一実施例のエッチング装置の概略図で
ある。
ある。
【図２】本発明の一実施例の試料断面図の説明図であ
る。
る。
１００…マグネトロン、１０１…導波管、１０２…導入
窓、１０３…リアクタ、１０４…磁場制御コイル、１０
５…ＡｌＮ部材、１０６…試料ホルダ、１０７…高周波
電源、１０８…流量コントローラ、２００…半導体基
板、２０１…絶縁膜、２０２…ＴｉＮキャップ層、２０
３…Ａｌ−Ｃｕ合金層、２０４…ＴｉＮバリア層、２０
５…レジスト膜、２０６…側壁保護膜。
窓、１０３…リアクタ、１０４…磁場制御コイル、１０
５…ＡｌＮ部材、１０６…試料ホルダ、１０７…高周波
電源、１０８…流量コントローラ、２００…半導体基
板、２０１…絶縁膜、２０２…ＴｉＮキャップ層、２０
３…Ａｌ−Ｃｕ合金層、２０４…ＴｉＮバリア層、２０
５…レジスト膜、２０６…側壁保護膜。
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に形成されたＡｌ−Ｃｕ合金層を含
む配線をエッチングする工程が，Ａｌ及びＮを主成分と
し且つＯを含まない部材を具備したリアクタ内で塩素系
ガスにより前記Ａｌ−Ｃｕ合金層をエッチングすること
を特徴とするエッチング方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記Ａｌ及びＮを主成
分とし且つＯを含まない部材を１００〜３００℃の範囲
で加熱制御することを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項３】請求項１において、前記塩素系ガスがＢＣ
l3,Ｃl2及びＳｉＣl4の少なくとも一種類以上を含むこ
とを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項４】請求項１において、前記Ａｌ−Ｃｕ合金層
の上下にＴｉＮ，Ｔｉ，或いＴｉＷの何れかが積層され
ていることを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項５】基板上に形成されたＡｌ−Ｃｕ合金層を含
む配線をエッチングする工程が，Ａｌ及びＮを主成分と
し且つＯを含まない部材がリアクタの少なくとも一部を
構成していることを特徴とするエッチング装置。 - 【請求項６】請求項５において、前記Ａｌ及びＮを主成
分とし且つＯを含まない部材がリアクタ内に設置された
内筒材であることを特徴とするエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP607097A JPH10209121A (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | エッチング方法及びエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP607097A JPH10209121A (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | エッチング方法及びエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209121A true JPH10209121A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11628326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP607097A Pending JPH10209121A (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | エッチング方法及びエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10209121A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100511468B1 (ko) * | 2000-06-13 | 2005-08-31 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 반도체소자의 표면가공을 행하는 플라즈마처리방법 |
-
1997
- 1997-01-17 JP JP607097A patent/JPH10209121A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100511468B1 (ko) * | 2000-06-13 | 2005-08-31 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 반도체소자의 표면가공을 행하는 플라즈마처리방법 |
| US7098138B2 (en) | 2000-06-13 | 2006-08-29 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing method for working the surface of semiconductor devices |
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