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

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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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JP
Japan
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etching
reactor
alloy layer
aln
plasma
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Application number
JP607097A
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English (en)
Inventor
Katsuhiko Mitani
克彦 三谷
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図2】本発明の一実施例の試料断面図の説明図であ
る。
【符号の説明】
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。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
JP607097A 1997-01-17 1997-01-17 エッチング方法及びエッチング装置 Pending JPH10209121A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100511468B1 (ko) * 2000-06-13 2005-08-31 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 반도체소자의 표면가공을 행하는 플라즈마처리방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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