JPH1041282A - Method and equipment for plasma etching - Google Patents
Method and equipment for plasma etchingInfo
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- JPH1041282A JPH1041282A JP21209496A JP21209496A JPH1041282A JP H1041282 A JPH1041282 A JP H1041282A JP 21209496 A JP21209496 A JP 21209496A JP 21209496 A JP21209496 A JP 21209496A JP H1041282 A JPH1041282 A JP H1041282A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グに関し、特にチタン層またはチタンナイトライド層上
にタングステン層が構成される積層構造部のエッチング
方法とその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to plasma etching, and more particularly, to a method and an apparatus for etching a laminated structure in which a tungsten layer is formed on a titanium layer or a titanium nitride layer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】通常、プラズマエッチングを行う際は、
エッチング膜の堆積時の膜厚変動やエッチング装置のエ
ッチングレートの変動などのプロセス変動に対応するた
めにエッチング膜の終点検出を行っている。タングステ
ン膜、チタンナイトライド膜の積層膜の低温状態による
プラズマエッチングを行う際も同様にエッチング膜の終
点検出を行っている。2. Description of the Related Art Usually, when performing plasma etching,
The end point of the etching film is detected in order to cope with a process variation such as a variation in the film thickness during the deposition of the etching film and a variation in the etching rate of the etching apparatus. The end point of the etching film is similarly detected when performing plasma etching of the laminated film of the tungsten film and the titanium nitride film at a low temperature.
【０００３】タングステンのエッチング終点を判断する
方法としては、タングステン膜が除去されたことによる
タングステンの発光強度の変化を測定する方法がある。
この方法は、例えば、タングステンの発光波長542 .0nm
の減少のモニター、あるいは、タングステン膜が除去さ
れ、チタンナイトライドがエッチングされることにより
現れる、チタンの発光波長654 .6nmのモニターや窒素の
発光波長のモニター等で行うことができる。As a method of judging the end point of tungsten etching, there is a method of measuring a change in emission intensity of tungsten due to removal of a tungsten film.
This method uses, for example, an emission wavelength of 542.0 nm for tungsten.
Or a monitor of a titanium emission wavelength of 654.6 nm or a nitrogen emission wavelength, which appear when the tungsten film is removed and the titanium nitride is etched.
【０００４】このプラズマの発光をモニターする際、従
来技術では、特にウエハ上の特定の場所の発光をモニタ
ーすることはなく、ウエハ上方のエッチング室内のプラ
ズマ発光をモニターしている。この従来技術の例として
は、特開平４−１０６９２１号公報がある。In monitoring the light emission of the plasma, the conventional technique does not particularly monitor the light emission at a specific location on the wafer, but monitors the plasma light emission in the etching chamber above the wafer. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-106921 discloses an example of this prior art.
【０００５】エッチング終点前にタングステンのエッチ
ングを終了して次のステップのエッチングを行う場合
は、予測したタングステンの終点時間より短い時間をあ
らかじめ設定して、タングステンのエッチングを行うな
どの方法がある。[0005] When the etching of tungsten is completed before the end point of the etching and the etching of the next step is performed, there is a method of setting the time shorter than the predicted end point time of the tungsten in advance and etching the tungsten.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】タングステン膜、チタ
ンナイトライド膜、チタン膜の積層膜を低温状態で有磁
場マイクロ波プラズマエッチング装置を用いてエッチン
グを行う際、タングステン膜のエッチング条件として
は、ＳＦ6 ガスとＣｌ2 ガスの混合ガスを使用するのが
一般的である。また有磁場マイクロ波プラズマエッチン
グ装置でタングステン膜のエッチングを行う際、ウエハ
を置いている電極へ高周波電界（RF）を印加すると、RF
がウエハ表面に発生させる電界によりプラズマ粒子はウ
エハ方向に加速され直進性が向上する。そのため、タン
グステンのサイドエッチングが抑えられ、異方性エッチ
ングが行われることが知られている。しかしながらこの
エッチングには以下のような問題が生じる。When a laminated film of a tungsten film, a titanium nitride film, and a titanium film is etched at a low temperature using a magnetic field microwave plasma etching apparatus, the etching condition of the tungsten film is SF. Generally, a mixed gas of 6 gases and Cl 2 gas is used. In addition, when a tungsten film is etched by a magnetic field microwave plasma etching apparatus, when a high frequency electric field (RF) is applied to an electrode on which a wafer is placed, the RF
The plasma particles are accelerated in the direction of the wafer by the electric field generated on the wafer surface, and the straightness is improved. Therefore, it is known that side etching of tungsten is suppressed and anisotropic etching is performed. However, this etching has the following problems.
【０００７】タングステン膜をエッチングする場合は、
RFを電極へ印加しエッチングを行うと上記のように、形
状が向上するのだが、タングステンエッチングが進み、
チタンナイトライド膜がプラズマに露出した状態で電極
にRFを印加したままでエッチングを進めるとフッ素
（Ｆ）とチタンナイトライドが反応して、フッ化窒化チ
タンが発生する。この物質は、アッシングや剥離洗浄
（東京応化（株）106 剥離洗浄液）等の後処理を行って
も除去できず、ショートの原因にもなる。そのため、チ
タンナイトライドがプラズマに露出した状態でのタング
ステン膜のエッチングには、RFを印加しない条件で行う
必要がある。When etching a tungsten film,
Applying RF to the electrode and performing etching improves the shape as described above, but tungsten etching advances,
If etching is advanced while RF is applied to the electrode while the titanium nitride film is exposed to plasma, fluorine (F) and titanium nitride react to generate titanium fluorinated nitride. This substance cannot be removed even after post-treatment such as ashing and peeling cleaning (106 peeling cleaning solution of Tokyo Ohka Co., Ltd.), which causes a short circuit. Therefore, the etching of the tungsten film in a state where the titanium nitride is exposed to the plasma needs to be performed under the condition that RF is not applied.
【０００８】実際には、電極へRFを印加したタングステ
ンエッチング条件でチタンナイトライドのエッチングを
行わないように、事前にタングステンのエッチングレー
トからタングステン膜のエッチング終点を調べ、チタン
ナイトライドがプラズマに露出する前に電極へのRFの印
加が止まるようにエッチング時間を設定してエッチング
を行っている。しかし、エッチング時間を固定すると、
タングステンの膜厚やエッチング装置のレート変動によ
り、タングステンのエッチングが予測より早くなった場
合、RFを印加した状態でチタンナイトライド膜のエッチ
ングを行いフッ化窒化チタンが発生してしまうという問
題が生じる。In practice, the end point of the tungsten film is checked from the tungsten etching rate in advance so that the titanium nitride is not etched under the tungsten etching conditions in which RF is applied to the electrode, and the titanium nitride is exposed to the plasma. Before the etching, the etching is performed by setting the etching time so that the application of RF to the electrode is stopped. However, if the etching time is fixed,
If the tungsten etching becomes faster than expected due to the fluctuation of the tungsten film thickness or the rate of the etching apparatus, there occurs a problem that the titanium nitride film is etched with RF applied and titanium fluorinated nitride is generated. .
【０００９】また、確実に下地のチタンナイトライドが
露出しないようにタングステンのエッチング終点前に電
極へのRF印加を停止すると、電極へのRF印加を行わない
状態で長い時間タングステンをエッチングすることにな
る。この場合は、電極へのRF印加を行わない等方性エッ
チングを長時間行うことになるため、タングステン配線
の側面もエッチングされてしまい所望の配線寸法が得ら
れなくなるという問題がある。Further, if the application of RF to the electrode is stopped before the end point of tungsten etching so that the underlying titanium nitride is not exposed, the tungsten may be etched for a long time without applying RF to the electrode. Become. In this case, since isotropic etching without applying RF to the electrode is performed for a long time, there is a problem that the side surface of the tungsten wiring is also etched and a desired wiring size cannot be obtained.
【００１０】上記のように、低温状態でのタングステン
エッチングでは、タングステンエッチングが進み、チタ
ンナイトライドがプラズマに露出した状態において、RF
を印加した条件でエッチングを行うと、フッ素とチタン
ナイトライドが反応して、フッ化窒化チタンが発生す
る。このフッ化窒化チタンを発生させない方法として、
タングステンのオーバーエッチングをする際のウエハ温
度を常温とする方法がある。しかし、このエッチング条
件では、フォトレジストとの選択性が低いために、フォ
トレジストがエッチングされて細ってしまうためにタン
グステン配線も細り所望の寸法どおりの配線を形成する
ことができない問題が生じる。[0010] As described above, in the tungsten etching in a low temperature state, the tungsten etching proceeds, and in a state where the titanium nitride is exposed to the plasma, RF etching is performed.
When etching is performed under the condition of applying, fluorine and titanium nitride react to generate titanium fluoronitride. As a method of not generating this titanium fluorinated nitride,
There is a method in which the wafer temperature when over-etching tungsten is made normal. However, under these etching conditions, since the photoresist is etched and thinned due to low selectivity with the photoresist, there is a problem that the tungsten wiring is thinned and a wiring having a desired size cannot be formed.
【００１１】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るために成されたもので、タングステンプラズマエッチ
ングを行う際に、エッチング膜の堆積時の膜厚変動やエ
ッチング装置のエッチングレートの変動などのプロセス
変動に対応するタングステンのエッチング終点を事前に
予測して、所望のエッチングを行う方法及びそのための
装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. When tungsten plasma etching is performed, a change in film thickness during deposition of an etching film, a change in an etching rate of an etching apparatus, and the like. It is an object of the present invention to provide a method for performing a desired etching by predicting an etching end point of tungsten corresponding to the above process variation in advance, and an apparatus therefor.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明のプラズマエッチング方法及びプラズマエ
ッチング装置は、以下のように構成される。In order to achieve the above object, a plasma etching method and a plasma etching apparatus according to the present invention are configured as follows.
【００１３】ウエハの構造は、シリコン等からなる半導
体基板上に酸化膜層間絶縁体層が形成され、その上にチ
タン層とチタンナイトライド層とタングステン層が順次
積層形成された積層構造を成している。The wafer has a laminated structure in which an oxide interlayer insulating layer is formed on a semiconductor substrate made of silicon or the like, and a titanium layer, a titanium nitride layer, and a tungsten layer are sequentially formed thereon. ing.
【００１４】上記のウエハをその上にレジストパターン
を形成した状態で有磁場マイクロ波エッチング装置のベ
ルジャーで覆われたエッチング室内にセットする。ウエ
ハは基板支持台上に載置し、デバイス作製に影響しない
ウエハの一部を他のウエハ部分より表面温度を高くする
ために加熱する。ウエハのエッチング状態はプラズマ分
光の測定を分光器を用いて観測する。分光器の受光部に
はレンズが取り付けてあり、ウエハ加熱部分直上に焦点
を合わせて、ウエハ加熱部分のプラズマの分光を行う。The above wafer is set in an etching chamber covered with a bell jar of a magnetic field microwave etching apparatus with a resist pattern formed thereon. The wafer is placed on a substrate support, and a portion of the wafer that does not affect device fabrication is heated to increase the surface temperature over other wafer portions. The etching state of the wafer is measured using a spectroscope to measure the plasma spectroscopy. A lens is attached to the light receiving section of the spectroscope, and focuses right above the heated portion of the wafer to split the plasma of the heated portion of the wafer.
【００１５】タングステンのエッチングレートは基板温
度と共に上昇する特性がある。タングステンエッチング
の終点の判定は、ウエハ加熱部分のタングステンエッチ
ングが終了し、下地のチタンナイトライドがエッチング
されることにより発生するチタンプラズマの発光スペク
トルを確認することにより行う。The etching rate of tungsten has the characteristic of increasing with the substrate temperature. The determination of the end point of the tungsten etching is performed by confirming the emission spectrum of titanium plasma generated when the tungsten etching of the heated portion of the wafer is completed and the underlying titanium nitride is etched.
【００１６】このチタンの発光スペクトルの観測からウ
エハ加熱部のタングステン終点を検出することにより非
加熱部のタングステンのエッチング終点を予測する。こ
の後、電極へのRF印加を停止した状態で、エッチング条
件を変えてオーバーエッチングを進め、所定の形状を得
て、エッチングを終了する。この後、アッシングを行
い、レジストを除去することにより、タングステンの配
線を完了する。The end point of tungsten in the non-heated portion is predicted by detecting the end point of tungsten in the heated portion of the wafer from the observation of the emission spectrum of titanium. Thereafter, while RF application to the electrodes is stopped, over-etching is advanced by changing the etching conditions, a predetermined shape is obtained, and the etching is completed. Thereafter, ashing is performed to remove the resist, thereby completing the tungsten wiring.
【００１７】[0017]
【作用】本発明は、ウエハ上のチタン膜またはチタンナ
イトライド膜の上に更にタングステン膜を積層成膜した
積層膜のプラズマエッチングにおいて、上記に述べたよ
うに、タングステン膜の一部を意図的に加熱し、その部
分のタングステンのエッチング速度を他の前記タングス
テン膜のエッチング速度より早め、前記タングステン膜
の加熱によってエッチング速度を早めた部分のタングス
テンエッチングの終点を観測することにより、ウエハ全
体のタングステンエッチングの終点を事前に予測するこ
とを特徴とする。これによりエッチング膜の膜厚変動、
エッチング装置のエッチングレートの変動に対応したタ
ングステンのエッチング終点を事前に知ることができ、
下地層のチタンが露出する前に、電極にRF印加を行わな
いエッチング条件に切り替えることができる。これによ
りフッ化窒化チタンの発生を抑えることができる。According to the present invention, in a plasma etching of a laminated film in which a tungsten film is further laminated on a titanium film or a titanium nitride film on a wafer, as described above, a part of the tungsten film is intentionally used. To increase the tungsten etching rate in that part faster than the etching rate of the other tungsten film, and observe the end point of tungsten etching in the part where the etching rate is increased by heating the tungsten film, thereby obtaining tungsten tungsten in the entire wafer. The end point of the etching is predicted in advance. As a result, the thickness of the etching film fluctuates,
The end point of tungsten etching corresponding to the variation of the etching rate of the etching apparatus can be known in advance,
Before the titanium of the underlayer is exposed, it is possible to switch to the etching condition in which RF is not applied to the electrode. Thereby, generation of titanium fluoronitride can be suppressed.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるプラズマエ
ッチング工程の一例を説明するための概略図である。ま
た、図２は第１の実施の形態におけるプラズマエッチン
グを行うエッチング装置を示す概略断面図、図３は第２
の実施の形態における同装置を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of a plasma etching process according to the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view showing an etching apparatus for performing plasma etching according to the first embodiment, and FIG.
It is an outline sectional view showing the same device in an embodiment.
【００１９】（第１の実施の形態）この第１の実施の形
態においては、チタン（Ｔｉ）層、チタンナイトライド
（ＴｉＮ）層、タングステン（Ｗ）層が順次積層された
積層構造物である半導体ウエハをＳＦ6 ガスとＣｌ2 ガ
スの混合ガスによりＷの積層膜の低温状態による有磁場
マイクロ波エッチング装置によりエッチングを行った。
以下、この第１の実施の形態におけるタングステンの加
熱方法、エッチング終点モニター方法を工程順に説明す
る。(First Embodiment) The first embodiment is a laminated structure in which a titanium (Ti) layer, a titanium nitride (TiN) layer, and a tungsten (W) layer are sequentially laminated. The semiconductor wafer was etched by a magnetic field microwave etching apparatus in a low temperature state of the W laminated film with a mixed gas of SF 6 gas and Cl 2 gas.
Hereinafter, a method of heating tungsten and a method of monitoring an etching end point in the first embodiment will be described in the order of steps.
【００２０】図１−Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにウエハ加熱部のエ
ッチング進行の様子を示す。図１−Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ
に非加熱部のエッチング進行の様子を示す。ウエハは、
図１−Ａに示すようなシリコン等からなる半導体基板１
０上に酸化膜層間絶縁体層２０が形成されその上にチタ
ン（Ｔｉ）層３０（20nm）とチタンナイトライド（Ｔｉ
Ｎ）層４０（100nm ）とタングステン（Ｗ）層５０（40
0nm ）が順次積層され、その上にレジストパターン６０
が形成されている。FIGS. 1A, 1B, 1C and 1D show the progress of the etching of the wafer heating section. Fig. 1-E, F, G, H, I
Fig. 3 shows the progress of the etching of the non-heating portion. The wafer is
Semiconductor substrate 1 made of silicon or the like as shown in FIG.
0, an oxide interlayer insulating layer 20 is formed thereon, and a titanium (Ti) layer 30 (20 nm) and a titanium nitride (Ti)
N) layer 40 (100 nm) and tungsten (W) layer 50 (40 nm).
0 nm) are sequentially laminated, and a resist pattern 60
Are formed.
【００２１】上記のウエハを図２に示す有磁場マイクロ
波エッチング装置のエッチング室１３０にセットする。
図２に示す有磁場マイクロ波エッチング装置は、透明な
石英製のベルジャー１２０によって外気と遮断されたエ
ッチング室１３０内にウエハ７０を載置するための載置
台でもあるウエハ電極８０が設けられている。このウエ
ハ電極８０はウエハ７０にRFを印加するための電極の役
割を果たす。The above-mentioned wafer is set in the etching chamber 130 of the magnetic field microwave etching apparatus shown in FIG.
The magnetic field microwave etching apparatus shown in FIG. 2 is provided with a wafer electrode 80 which is also a mounting table for mounting the wafer 70 in an etching chamber 130 which is shielded from the outside air by a transparent quartz bell jar 120. . The wafer electrode 80 functions as an electrode for applying RF to the wafer 70.
【００２２】エッチング室１３０内にはヒータ９０が設
けられている。このヒータ９０はウエハ７０の周辺部の
一部でデバイス製作に影響しない領域を加熱するための
ものである。ベルジャー１２０の外部には集光レンズ１
１０の付いた分光器１００が設置されている。この分光
器１００はウエハ７０の表面上の上記ヒータ９０によっ
て加熱されている付近に焦点を合わせるよう構成されて
いる。ウエハ電極８０の温度は、−30℃である。ヒータ
９０によりデバイス作製に影響しないウエハ７０の周辺
部の一部の表面温度を加熱しない部分の表面温度より＋
20℃上昇させる。A heater 90 is provided in the etching chamber 130. The heater 90 is for heating a part of the peripheral portion of the wafer 70 that does not affect device fabrication. The condenser lens 1 is located outside the bell jar 120.
A spectroscope 100 with 10 is installed. The spectroscope 100 is configured to focus on the vicinity of the surface of the wafer 70 that is being heated by the heater 90. The temperature of the wafer electrode 80 is −30 ° C. The heater 90 raises the surface temperature of a part of the peripheral portion of the wafer 70 which does not affect the device fabrication by +
Raise by 20 ° C.
【００２３】タングステンエッチング条件は、ウエハ電
極温度−30℃、ＳＦ6 ガス流量80sccm、Ｃｌ2 ガス流量
20sccm、ガス圧力5mTorr、マイロ波電流300mA 、RFバイ
アス40W とする。上記の条件で、タングステンエッチン
グを行い、ウエハ加熱部分上のプラズマの分光を行う。Tungsten etching conditions are: wafer electrode temperature -30 ° C., SF 6 gas flow rate 80 sccm, Cl 2 gas flow rate
20 sccm, gas pressure 5 mTorr, mylo current 300 mA, RF bias 40 W. Under the above conditions, tungsten etching is performed, and plasma on the heated portion of the wafer is separated.
【００２４】分光器１００の受光部にはレンズ１１０が
取り付けてあり、ウエハ７０の加熱部分直上に焦点を合
わせている。タングステンエッチングの終点を判定する
ためにタングステンエッチングが終了し、下地のチタン
ナイトライドがエッチングされることにより発生するチ
タンの発光を用いる。今回使用したチタンの発光波長
は、654.6nm である。A lens 110 is attached to the light receiving section of the spectroscope 100 and focuses on the wafer 70 just above the heated portion. In order to determine the end point of the tungsten etching, the light emission of titanium generated by the completion of the tungsten etching and the etching of the underlying titanium nitride is used. The emission wavelength of titanium used this time is 654.6 nm.
【００２５】図４に、タングステンエッチング時の基板
温度とタングステンのエッチングレートの関係を示し
た。図４からわかるように、タングステンのエッチング
レートは基板温度と共に上昇する特性がある。ウエハ７
０の非加熱部分（基板温度−30℃）でのタングステンの
エッチングレートは900nm/分である。一方、ウエハ７０
の加熱部分（基板温度−10℃）でのタングステンのエッ
チングレートは、図４に示されるように1000nm/ 分であ
る。FIG. 4 shows the relationship between the substrate temperature and the etching rate of tungsten during tungsten etching. As can be seen from FIG. 4, the etching rate of tungsten has the characteristic of increasing with the substrate temperature. Wafer 7
The etching rate of tungsten in the non-heated portion of 0 (substrate temperature −30 ° C.) is 900 nm / min. On the other hand, the wafer 70
The etching rate of tungsten in the heated portion (substrate temperature −10 ° C.) is 1000 nm / min as shown in FIG.
【００２６】ウエハ７０の加熱部分のチタンの発光のモ
ニターから加熱部分でのタングステンエッチのエッチン
グ終点は、エッチング開始から23秒後である。ゆえに、
エッチングレート差から、非加熱部分のタングステンの
エッチング終点時間はその3秒後で、エッチング開始か
ら26秒後と予測できる。From the monitoring of the emission of titanium in the heated portion of the wafer 70, the etching end point of the tungsten etch in the heated portion is 23 seconds after the start of etching. therefore,
From the etching rate difference, it can be predicted that the etching end time of tungsten in the non-heated portion is 3 seconds after that and 26 seconds after the start of etching.
【００２７】次に、図１を参照しながら、本発明に係わ
るプラズマエッチングの工程を説明する。図１−Ａは、
エッチング開始前のウエハ加熱部、図１−Ｅは同状態で
の非加熱部のウエハ断面形状である。エッチングを開始
すると、ウエハ加熱部のタングステン層５０は、ウエハ
非加熱部に比べ早くタングステンがエッチングされ、図
１−Ｂに示すようにチタンナイトライド層４０のエッチ
ングが始まりチタンプラズマの発光が観測される。Next, a plasma etching process according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 1-E shows the wafer cross-sectional shape of the non-heated portion in the same state before the start of etching. When the etching is started, tungsten is etched in the tungsten layer 50 of the wafer heating section earlier than in the non-wafer heating section, and as shown in FIG. 1-B, the etching of the titanium nitride layer 40 starts and emission of titanium plasma is observed. You.
【００２８】前記ウエハ加熱部におけるチタンの発光ス
ペクトル強度の増加からウエハ加熱部のタングステン終
点を検出することにより、図１−Ｆに示す非加熱部のタ
ングステン層５０のエッチング終点を予測することがで
きる。この予測値は各エッチング装置毎に実測データを
蓄積し、その値を使用する。By detecting the tungsten end point of the wafer heating section from the increase in the emission spectrum intensity of titanium in the wafer heating section, the etching end point of the tungsten layer 50 in the non-heating section shown in FIG. 1-F can be predicted. . As the predicted value, actual measurement data is accumulated for each etching apparatus, and that value is used.
【００２９】この時点では、非加熱部のウエハ部分は図
１−Ｆに示すようにまだ、チタンナイトライド層４０
は、エッチングプラズマにさらされていない。この発光
によりウエハ非加熱部のタングステンエッチングの終点
を予測し、電極へのRF印加とウエハの加熱部分の加熱を
停止する。At this point, the wafer portion of the non-heated portion is still in the titanium nitride layer 40 as shown in FIG.
Are not exposed to the etching plasma. This light emission predicts the end point of tungsten etching in the non-heated portion of the wafer, and stops RF application to the electrodes and heating of the heated portion of the wafer.
【００３０】この後、電極へのRF印加を停止した状態
で、ウエハ基板台温度−30℃、ＳＦ6ガス流量80sccm、
Ｃｌ2 ガス流量20sccm、ガス圧力5mTorr、マイロ波電流
300mA、RFバイアス40W の条件でオーバーエッチングを
行う。オーバーエッチングを進めていくと、ウエハ加熱
部は、図１−Ｃのようにまずタングステン層５０のうち
レジストパターン６０下に無いものは完に除去される。
非加熱部のウエハ部分も少し遅れて図１−Ｇの形状を経
て、タングステン層５０のオーバーエッチングを終え，
チタン層３０のうちレジストパターン６０下に無いもの
の表面を完全に露出した図１−Ｈの形状を得る。Thereafter, with RF application to the electrodes stopped, the temperature of the wafer substrate was -30 ° C., the SF 6 gas flow rate was 80 sccm,
Cl 2 gas flow rate 20sccm, gas pressure 5mTorr, mylo wave current
Perform over-etching under the condition of 300mA and RF bias 40W. As the over-etching proceeds, the wafer heating unit completely removes the tungsten layer 50 that is not under the resist pattern 60 as shown in FIG. 1C.
The wafer portion of the non-heated portion also slightly overtook the tungsten layer 50 through the shape of FIG.
The shape shown in FIG. 1H in which the surface of the titanium layer 30 that is not under the resist pattern 60 is completely exposed is obtained.
【００３１】オーバーエッチング終了後、ウエハ基板台
温度−30℃、Ｃｌ2 ガス流量120sccm 、ガス圧力5mTor
r、マイロ波電流300mA 、RFバイアス40W の条件でチタ
ンナイトライド層４０、チタン層３０のエッチング、オ
ーバーエッチングを行い、加熱部分、非加熱部分ともに
図１−Ｄ、Ｉ、の形状を得てエッチングを終了する。こ
の後、アッシングを行い、レジストを除去することによ
り、タングステンの配線が完了する。After over-etching, the temperature of the wafer substrate is -30 ° C., the flow rate of Cl 2 gas is 120 sccm, and the gas pressure is 5 mTor.
r, etching and over-etching of the titanium nitride layer 40 and the titanium layer 30 under the conditions of a myro-wave current of 300 mA and an RF bias of 40 W to obtain the shapes shown in FIGS. To end. Thereafter, ashing is performed and the resist is removed, thereby completing the tungsten wiring.
【００３２】（第２の実施の形態）上述した以外にウエ
ハの加熱方法としては、図３に示す装置を用いることも
できる。図３に示すプラズマエッチング装置は電極８０
の一部に孔をあけて、その孔を石英の窓１５０でふさ
ぎ、その石英の窓１５０の下にヒータ９０をウエハ電極
８０に埋め込むように設置する。(Second Embodiment) In addition to the above, as a method for heating a wafer, an apparatus shown in FIG. 3 can be used. The plasma etching apparatus shown in FIG.
A hole is made in a part of the substrate, and the hole is covered with a quartz window 150. A heater 90 is installed under the quartz window 150 so as to be embedded in the wafer electrode 80.
【００３３】前記ウエハ電極８０内のヒータ９０が埋設
される位置は、ウエハ上の半導体装置の製造に影響しな
いウエハ７０の周辺の一部である。このウエハ電極８０
に埋め込まれたヒータ９０は、エッチング室１２０内の
雰囲気と遮断されている。図３の装置の他の部分は図２
の装置と同様である。以上の手段を用いてウエハ７０の
一部を加熱する。ウエハ７０の加熱方法以外の工程は、
第１の実施の形態の場合と同様である。The position where the heater 90 is buried in the wafer electrode 80 is a part of the periphery of the wafer 70 which does not affect the manufacture of the semiconductor device on the wafer. This wafer electrode 80
The heater 90 embedded in the etching chamber 120 is isolated from the atmosphere in the etching chamber 120. The other parts of the device of FIG.
It is the same as the device of the above. A part of the wafer 70 is heated by using the above means. Steps other than the method of heating the wafer 70 include:
This is the same as in the first embodiment.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明によれば、タングステンのエッチ
ング終点を事前に知ることができる。これによりエッチ
ング膜の膜厚変動、エッチング装置のエッチングレート
の変動に対応しタングステンエッチングの終点を事前に
知ることができる。According to the present invention, the end point of tungsten etching can be known in advance. Thus, the end point of tungsten etching can be known in advance in response to a change in the thickness of the etching film and a change in the etching rate of the etching apparatus.
【００３５】これによって、RF印加を停止したエッチン
グ条件に切り替えるタイミングを図ることができるた
め、フッ化窒化チタンの発生が防げて、フッ化窒化チタ
ンによる配線に及ぼす悪影響を抑制することができる。Thus, the timing for switching to the etching condition in which the RF application is stopped can be set, so that the generation of titanium fluorinated nitride can be prevented, and the adverse effect of the titanium fluorinated nitride on the wiring can be suppressed.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエッチング工
程を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an etching step according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマエッ
チング装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマエッ
チング装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図４】基板温度とタングステンエッチングレートとの
関係を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a substrate temperature and a tungsten etching rate.
７０．ウエハ ３０．チタン層 ４０．チタンナイトライド層 ５０．タングステン層 ９０．ヒータ １１０．レンズ １００．分光器 70. Wafer 30. Titanium layer 40. Titanium nitride layer 50. Tungsten layer 90. Heater 110. Lens 100. Spectroscope
Claims (6)
形成し、更にその上にタングステン膜を成膜した積層構
造物のプラズマエッチング方法において、 前記タングステン膜の一部のエッチング速度を他の前記
タングステン膜のエッチング速度より大きくすること
と、 前記タングステン膜のエッチング速度を大きくした部分
のチタン膜またはチタンナイトライド膜のエッチングの
開始状態を観測することと、を備えたことを特徴とする
プラズマエッチング方法。1. A method for plasma-etching a laminated structure in which a titanium film or a titanium nitride film is formed, and a tungsten film is further formed thereon, wherein the etching rate of a part of the tungsten film is changed to another tungsten film. A plasma etching method comprising: increasing the etching rate of the tungsten film; and observing the starting state of the etching of the titanium film or the titanium nitride film in the portion where the etching rate of the tungsten film is increased.
チングであることを特徴とする請求項１に記載のプラズ
マエッチング方法。2. The plasma etching method according to claim 1, wherein the etching is plasma etching using high frequency.
後、高周波を印加しない第２のエッチング方法でエッチ
ングすることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエ
ッチング方法。3. The plasma etching method according to claim 1, wherein after the detection of the titanium nitride film is completed, etching is performed by a second etching method to which no high frequency is applied.
大きくする方法は前記積層構造物のエッチング速度を大
きくする位置の温度を他の部分より上げることを特徴と
する請求項１に記載のプラズマエッチング方法。4. The plasma etching method according to claim 1, wherein in the method of increasing the etching rate of the tungsten film, a temperature at a position where the etching rate of the stacked structure is increased is higher than that of other parts.
前記温度を上げる位置は前記半導体ウエハのデバイス製
作に影響しない領域の一部分を選択することを特徴とす
る請求項４に記載のプラズマエッチング方法。5. The laminated structure is a semiconductor wafer,
5. The plasma etching method according to claim 4, wherein the position for increasing the temperature is selected from a part of a region that does not affect device fabrication of the semiconductor wafer.
載置されている前記ウエハの一部を加熱するための加熱
手段と、 この加熱手段によって加熱されている前記ウエハから出
るガスを検出する検出手段と、を備えたプラズマエッチ
ング装置。6. A supporting table for supporting a wafer, heating means for heating a part of the wafer mounted on the supporting table, and detecting gas discharged from the wafer heated by the heating means. A plasma etching apparatus comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21209496A JPH1041282A (en) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | Method and equipment for plasma etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21209496A JPH1041282A (en) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | Method and equipment for plasma etching |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041282A true JPH1041282A (en) | 1998-02-13 |
Family
ID=16616785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21209496A Withdrawn JPH1041282A (en) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | Method and equipment for plasma etching |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1041282A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134589A (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Rohm Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
-
1996
- 1996-07-23 JP JP21209496A patent/JPH1041282A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134589A (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Rohm Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
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