JPS60215776A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JPS60215776A
JPS60215776A JP6905384A JP6905384A JPS60215776A JP S60215776 A JPS60215776 A JP S60215776A JP 6905384 A JP6905384 A JP 6905384A JP 6905384 A JP6905384 A JP 6905384A JP S60215776 A JPS60215776 A JP S60215776A
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etching
gas
aluminum
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speed
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良次 福山
Makoto Nawata
誠 縄田
Norio Nakazato
仲里 則男
Masaharu Saikai
西海 正治
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To dry-etch Al accurately and economically at a high speed by using a gaseous mixture consisting of BCl3, Cl2 and CCl4 as an etching gas. CONSTITUTION:When Al or an Al alloy is dry-etched, a geseous mixture consisting of BCl3, Cl2 and CCl4 is used as an etching gas and ionized with high frequency voltage of 13.56MHz in a vessel under reduced pressure to generate plasma. The surface of the metal is etched with the plasma. High speed and high accuracy etching can be economically carried out with a little etching gas at relatively high density of high frequency power in a small-sized apparatus.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ドライエツチング方法に係り、特にアルミニ
ウムおよびアルミニウムを主成分とする合金(以下、ア
ルミニウム合金と略)をエツチングするのに好適なドラ
イエツチング方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a dry etching method, and particularly to a dry etching method suitable for etching aluminum and an alloy containing aluminum as a main component (hereinafter abbreviated as aluminum alloy). It is about the method.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

半導休業、子製造の1工程であるウェハのドライエツチ
ングプロセスにおいては、エツチングの高速性、精密性
を兼ね備えねばならない。エツチングの高速性は、半導
体素子の生産性を左右する重要な因子であり、エツチン
グの精密性は、高集積化のための微細性を支配する重要
な因子である。
In the dry etching process of wafers, which is one of the steps in semiconductor production and manufacturing, high speed and precision etching must be achieved. Etching speed is an important factor that influences the productivity of semiconductor devices, and etching precision is an important factor that governs fineness for high integration.

エツチングの高速性と精密性とを同時に達成するために
は、被エツチング材料に適したエツチング装置を用い、
かつ、好適なエツチング方法に依らねばならない。
In order to achieve high speed and precision etching at the same time, it is necessary to use an etching device suitable for the material to be etched.
In addition, a suitable etching method must be used.

エツチング装置としては、互に対向した平行な一対の円
板状の電極の一方に減圧下で高周波電力を印加し、電極
間で生じるグロー放電によるプラズマによってウェハの
エツチングを行う形式の装置が使用される。この種のエ
ツチングガスには、電極上に設置した複数枚のウェハな
同時にエツチングする形式の装置と、電極上に1枚のウ
ェハを設置してエツチングする形式の装置とがあり、そ
れぞれ独自の特徴を有している。
The etching equipment used is one in which high-frequency power is applied under reduced pressure to one of a pair of parallel disk-shaped electrodes facing each other, and the wafer is etched by plasma generated by glow discharge generated between the electrodes. Ru. This type of etching gas is divided into two types: one that etches multiple wafers placed on an electrode at the same time, and the other that etches a single wafer placed on an electrode, each with its own unique characteristics. have.

一方、エツチングガスとしては、被エッチング材料がア
ルミニウムおよびアルミニウム合金の場合、エツチング
の高速性と精密性とを兼ね備えたエツチング方法として
、例えば、エツチングガスに四塩化硅素(5iC14)
と三塩化硼素(BCJ、)と塩素(C/、)とヘリウム
(He)を混合したガスを使用する方法が提案されてい
る( R,F、 Re1cheldefer、 ” S
ingle Wafer Plasma Btchin
g’、 5olid8tate Tech、 、 19
82−4 )。これによると、エツチング速度が100
0 nm/min 程度以上のエツチングの高速性と精
密性を達成するには、高周波電力密度を2.2 =3.
OW/a+fと通常の場合よりもはるかに太き(する必
要がある。また、おのおののガス流量は、8i(J、が
190〜3008CCM、 BCl、が10゛0〜19
0 SCCM、 CI!1が100〜190 SCCM
、Heが800〜20008CCMで、これらの合計流
量は1190〜26808CCMとなる。この流量は、
通常のドライエツチングでのガス流量の数倍に相当する
大流量である。。
On the other hand, when the material to be etched is aluminum or aluminum alloy, silicon tetrachloride (5iC14) is used as the etching gas, for example, as an etching method that combines high speed and precision.
A method using a gas mixture of boron trichloride (BCJ, ), chlorine (C/, ), and helium (He) has been proposed (R, F, Re1cheldefer, "S
ingle Wafer Plasma Btchin
g', 5solid8tate Tech, , 19
82-4). According to this, the etching speed is 100
To achieve etching speed and precision of approximately 0 nm/min or higher, the high frequency power density should be set to 2.2 = 3.
OW/a+f is much thicker than the normal case (need to be done. Also, each gas flow rate is 8i (J, 190~3008CCM, BCl, 10゛0~19
0 SCCM, CI! 1 is 100-190 SCCM
, He is 800 to 20,008 CCM, and their total flow rate is 1,190 to 26,808 CCM. This flow rate is
This is a large flow rate that is several times the gas flow rate in normal dry etching. .

このように高周波電力密度が大になると容量の大きい高
周波発振設備を必要とし、また、反応室はある圧力の減
圧状態に維持しなければならないため、エツチングガス
流量がこのように大流量になると排気ポンプの排気容量
を大きくするか又は高排気容量の特殊な排気ポンプを採
用しなければならない。これらは何れも付帯設備を含め
たドライエツチング装置の大形化、高価格化の直接的要
因になる。
As the high-frequency power density increases in this way, high-capacity high-frequency oscillation equipment is required, and the reaction chamber must be maintained at a certain reduced pressure. The displacement capacity of the pump must be increased or a special displacement pump with a high displacement capacity must be employed. All of these are direct causes of increasing the size and price of the dry etching apparatus including its auxiliary equipment.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、小さな高周波電力密度と少量のエツチ
ングガスでアルミニウムおよびアルミニウム合金のエツ
チングの高速性と精密性とを達成することで、ドライエ
ツチング装置を小形、安価にできるドライエツチング方
法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a dry etching method that achieves high speed and precision in etching aluminum and aluminum alloys with a small high frequency power density and a small amount of etching gas, thereby making the dry etching apparatus compact and inexpensive. There is a particular thing.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、BCl!、とCI!、と少な鳴とも塩素を1
個含む四ハロゲン化炭素とを混合したガスをエツチング
ガスに使用し、該エツチングガスな減圧下でプラズマ化
してアルミニウム若し4はアルミニウム合金をエツチン
グすることを特徴とするもので、小さな高周波電力密度
と少量のエツチングガスでアルミニウムおよびアルミニ
ウム合金のエツチングの高速性と精密性とを達成しよう
とするものである。
The present invention provides BCl! , and CI! , 1 chlorine with a little sound
This method is characterized by using a gas mixed with tetrahalogenated carbon containing carbon as an etching gas, and converting the etching gas into plasma under reduced pressure to etch aluminum or an aluminum alloy. The present invention aims to achieve high speed and precision in etching aluminum and aluminum alloys using a small amount of etching gas.

〔発明の*施例〕[*Example of invention]

アルミニウムおよびアルミニウム合金のエツチング方法
において、エツチングの高速性と精密性とを得るために
鋭意検討を重ねたところ、BC1!。
After extensive research into etching methods for aluminum and aluminum alloys, we found that BC1! .

とC/、との混合ガスにより0.7〜1.5W/cIl
という小さな高周波電力密度と808CCMという少量
のエツチングガスでもってエツチングの精密性に欠ける
がエツチング速度が1000 nm/min程度以上の
エツチングの高速性を達成できること、更に、BC1!
、とCI!、と少な畷とも塩素を1個含む110ゲン化
炭素との混合ガスでエツチングの高速性を保持してエツ
チングの精密性を達成できるという知見を得た。
0.7 to 1.5 W/cIl depending on the mixed gas of and C/.
With a small high frequency power density of 808 CCM and a small amount of etching gas of 808 CCM, it is possible to achieve a high etching speed of approximately 1000 nm/min or more, although the etching precision is lacking, and furthermore, BC1!
, and CI! It has been found that etching speed can be maintained and etching precision can be achieved with a mixed gas of carbon 110 containing at least one chlorine element.

即ち、減圧排気される反応室に対向して平行して内設さ
れた電極の一方の電極に13.56 MHzの高周波電
力を印加し、該電極上にフォトレジストでパターニング
された1枚のウェハを設置し、BCl、とC4との混合
ガスに添加される四塩化炭素(CC/4)のガス流量Q
、を変化させてエツチングを実施した。その結果、第1
図、第2図を得た。
That is, a high frequency power of 13.56 MHz was applied to one of the electrodes installed in parallel facing the reaction chamber to be evacuated, and a single wafer patterned with photoresist was placed on the electrode. and the gas flow rate Q of carbon tetrachloride (CC/4) added to the mixed gas of BCl and C4.
Etching was performed by changing . As a result, the first
Figure 2 was obtained.

なお、この場合、高周波電力密度Wdは、1.0 W/
d、ガス圧力Pは26、6 Pa、電極間隔Hは30m
+BC4+C4の合計ガス流量Q2は808CCM、B
cl!、+cz、の合計ガス流量Q、は808CCM、
 BCl。
In this case, the high frequency power density Wd is 1.0 W/
d, gas pressure P is 26.6 Pa, electrode spacing H is 30 m
+BC4+C4 total gas flow rate Q2 is 808CCM, B
cl! , +cz, the total gas flow rate Q is 808 CCM,
BCl.

+CI!*の合計流量Q−こ占めるCZffiのガス流
量の比率Qカは50−とそれぞれ一定である。
+CI! The ratio Q of the gas flow rate of CZffi to the total flow rate Q of * is constant at 50-.

第1図で、エツチングの精密性を量的に示す水平方向、
即ち、パターン線幅方向のエツチング速度■hと垂直方
向、即ち、板厚方向のエツチング速■h 度■、とのエツチング速度比V、 (V、 =τ)は、
CCI!、無添加の場合、約0.3と大き曵エツチング
の精密性に欠けるが、CCI!4のガス流量を増すに従
ってエツチング速度比V、は小さ鳴なり、CC1!4の
ガス流量が約6 SCCMでエツチング速度比V、は約
0.03と最も小さ鳴なりエツチングの精密性が充分に
達成された。CCI!4のガス流量を更に増せば、エツ
チング速度比vカは逆に太き畷なり、例えば、CC1!
4のガス流量が2080CMでエツチング速度比Vカは
約0.2となった。
In Figure 1, the horizontal direction quantitatively shows the precision of etching.
That is, the etching speed ratio V, (V, = τ) between the etching speed h in the pattern line width direction and the etching speed h in the vertical direction, that is, in the plate thickness direction, is as follows:
CCI! , in the case of no additive, it is about 0.3, which lacks the precision of etching, but CCI! As the gas flow rate of 4 is increased, the etching speed ratio V becomes a small noise, and when the gas flow rate of CC1!4 is about 6 SCCM, the etching speed ratio V is the smallest at about 0.03, and the etching precision is sufficient. achieved. CCI! If the gas flow rate of 4 is further increased, the etching speed ratio v becomes thicker, for example, CC1!
When the gas flow rate of No. 4 was 2080CM, the etching speed ratio V was approximately 0.2.

第2図で、エツチング速度Vは、CCI!4無添加の場
合、約1100 nm/minであり、このままでもエ
ツチングの高速性は充分に達成されているが、第1図で
エツチング速度比■、が最も小さ畷なるCC1!4のガ
ス流量的680CMでは、エツチング速度Vは約130
0 nm/minと更に太き(なりエツチングの高速性
は更に向上した。。
In FIG. 2, the etching speed V is CCI! In the case of no additive 4, the etching speed is approximately 1100 nm/min, and the etching speed is sufficiently high as it is. At 680CM, the etching speed V is approximately 130
0 nm/min, which further improves the etching speed.

第1図、第2図に示すように、この場合、1.OW/c
dという小さい高周波電力密度で、例えば、CC1!4
のガス流量を68CCMとした場合、868CCM と
いう少量のエツチングガスで、エツチング速度比Vヮを
約0.03と小さ曵できると共にエツチング速度Vを約
1300 nm/minにでき、エツチングの高速性と
精密性とを達成することができた。
As shown in FIGS. 1 and 2, in this case, 1. OW/c
For example, CC1!4 with a small high frequency power density of d.
When the gas flow rate is 68 CCM, the etching speed ratio V can be as small as about 0.03 with a small amount of etching gas of 868 CCM, and the etching speed V can be made as low as about 1300 nm/min, which improves the high speed and precision of etching. I was able to achieve this.

本実施例のようなドライエツチング方法では、小さな高
周波電力密度と少量のエツチングガスでアルミニウムお
よびアルミニウム合金のエツチングの高速性と精密性と
を達成できるため、高周波発振設備の容量を大きくする
必要も、排気ポンプの排気容量を大きくしたり又は高排
気容量の特殊な排気ポンプを採用する必要もなく、した
がって、ドライエツチング装置を小形、安価にできる。
With the dry etching method of this embodiment, high speed and precision etching of aluminum and aluminum alloys can be achieved with a small high frequency power density and a small amount of etching gas, so there is no need to increase the capacity of the high frequency oscillation equipment. There is no need to increase the evacuation capacity of the evacuation pump or to employ a special evacuation pump with a high evacuation capacity, so the dry etching apparatus can be made smaller and less expensive.

また、高周波電力密度が小さ曵てすむため、フォトレジ
ストの損傷を抑制できる。
Furthermore, since the high frequency power density is small, damage to the photoresist can be suppressed.

なお、本実施例では、少な曵とも塩素を1個含む四ハロ
ゲン化炭素としてCCI!4を用いているが、その他に
、少なくとも塩素を1個含む形でCC1!4の塩素とフ
ッ素の置換化合物、即ちCF(1’/、、CF。
In this example, CCI! is used as carbon tetrahalide containing at least one chlorine. 4 is used, but in addition, CC1!4 chlorine and fluorine substitution compounds containing at least one chlorine, ie, CF(1'/, CF), are used.

C4、CFS C1もエツチングの精密性を達成するの
に効果的である。また、アルミニウム合金としては、銅
やシリコンあるいはこれらを数−含有するアルミニウム
合金をその範囲としている。
C4, CFS C1 is also effective in achieving etching precision. Further, the aluminum alloy includes copper, silicon, or an aluminum alloy containing several of these.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、以上説明したように、B C/sとC/。 As explained above, the present invention is based on B C/s and C/.

と少な(とも塩素を1個含む四ハロゲン化炭素とを混合
したガスをエツチングガスに使用し、該エツチングガス
を減圧下でプラズマ化してアルミニウム若しくはアルミ
ニウム合金をエツチングすることで、小さな高周波電力
密度と少量のエツチングガスでアルミニウムおよびアル
ミニウム合金のエツチングの高速性と精密性とを達成で
きるので、高周波発振設備の容量を大き曵する必要も、
排気ポンプの排気容量を大きくしたり又は高排気容量の
特殊な排気ポンプを採用する必要もなくドライエツチン
グ装置を小形、安価にできるという効果がある。
By using a gas mixture of carbon tetrahalide containing one chlorine and a small amount of chlorine as an etching gas, and turning the etching gas into plasma under reduced pressure to etch aluminum or aluminum alloy, a small high frequency power density and High speed and precision etching of aluminum and aluminum alloys can be achieved with a small amount of etching gas, so there is no need to increase the capacity of high frequency oscillation equipment.
There is an effect that the dry etching apparatus can be made smaller and cheaper without increasing the evacuation capacity of the evacuation pump or using a special evacuation pump with a high evacuation capacity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を実施して得たCCZ4のガス流量Q
、とエツチング速度比V、との関係線図、第2図は、同
じりCCI!4のガス流量Q1とエツチング速度Vとの
関係線図である。 Ql・・・・・・CC1!4のガス流量、■、・・・・
・・エツチング速度比、■・・・・・・エツチング速度
、Wd・・・・・・高周波電力密度 Qs BCls 
十〇”の合計ガス流量 ○代理人 弁理士 高 橋 明
 夫 390−
Figure 1 shows the gas flow rate Q of CCZ4 obtained by implementing the present invention.
, and the etching speed ratio V, Figure 2 shows the same CCI! 4 is a relationship diagram between the gas flow rate Q1 and the etching speed V in No. 4. FIG. Ql... Gas flow rate of CC1!4, ■,...
...Etching speed ratio, ■...Etching speed, Wd...High frequency power density Qs BCls
Total gas flow rate of 10” ○Agent Patent attorney Akio Takahashi 390-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、三塩化硼素と塩素と少なくとも塩素を1個含む四ハ
ロゲン化炭素とを温合したガスをエツチングガスに使用
し、該エツチングガスを減圧下でプラズマ化してアルミ
ニウム若し鳴はアルミニウムを主成分とする合金をエツ
チングすることを特徴とするドライエツチング方法。 2、前記四ハロゲン化炭素を四塩化炭素とする特許請求
の範囲第1項記載のトライエツチング方法。
[Claims] 1. A gas obtained by heating boron trichloride, chlorine, and carbon tetrahalide containing at least one chlorine is used as an etching gas, and the etching gas is turned into plasma under reduced pressure to produce aluminum or aluminum. Naru is a dry etching method characterized by etching an alloy whose main component is aluminum. 2. The tri-etching method according to claim 1, wherein the carbon tetrahalide is carbon tetrachloride.
JP6905384A 1984-04-09 1984-04-09 Dry etching method Granted JPS60215776A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5337552A (en) * 1976-09-21 1978-04-06 Nichiden Varian Kk Method of plasmaaetching aluminum
JPS5585760A (en) * 1978-11-23 1980-06-28 Abelardo Lopez Fernandez Sun shading canvas

Patent Citations (2)

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