JPS6358913B2 - - Google Patents
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- JPS6358913B2 JPS6358913B2 JP56003207A JP320781A JPS6358913B2 JP S6358913 B2 JPS6358913 B2 JP S6358913B2 JP 56003207 A JP56003207 A JP 56003207A JP 320781 A JP320781 A JP 320781A JP S6358913 B2 JPS6358913 B2 JP S6358913B2
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- Japan
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- etching
- sample
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- plasma
- infrared
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レジスト膜をマスクにしてAlやAl
合金の膜のエツチングを行い、集積回路のAl配
線などを形成するのに適したエツチング方法に関
する。
合金の膜のエツチングを行い、集積回路のAl配
線などを形成するのに適したエツチング方法に関
する。
近年、半導体集積回路の高密度化、高集積化に
対処して微細パターンを得る手段として、高周波
グロー放電を利用してエツチングするプラズマエ
ツチング方法が使われだした。この方法は、低圧
気体を真空室内に導入し、高周波電界を印加して
グロー放電させて該低圧気体をプラズマ化し、発
生したプラズマ中の活性なイオンやラジカルによ
り試料表面をエツチングするものである｛例えば
ソリツドステートテクノロジー（solid state
technology｝｜日本版｜（December 1980，pp39
〜49参照）。この作業の際イオン衝撃等により試
料温度が上昇するのを防ぐため、従来も通常、試
料を設置した電極を水冷していたが、一般には試
料温度を測定したり、制御したりするようにはな
つていなかつた。
対処して微細パターンを得る手段として、高周波
グロー放電を利用してエツチングするプラズマエ
ツチング方法が使われだした。この方法は、低圧
気体を真空室内に導入し、高周波電界を印加して
グロー放電させて該低圧気体をプラズマ化し、発
生したプラズマ中の活性なイオンやラジカルによ
り試料表面をエツチングするものである｛例えば
ソリツドステートテクノロジー（solid state
technology｝｜日本版｜（December 1980，pp39
〜49参照）。この作業の際イオン衝撃等により試
料温度が上昇するのを防ぐため、従来も通常、試
料を設置した電極を水冷していたが、一般には試
料温度を測定したり、制御したりするようにはな
つていなかつた。
上記の様な従来のプラズマエツチング装置で、
ホトレジストをマスクとしAlやAl合金膜を被着
した試料を塩素系ガスを用いてエツチング加工す
ると、ホトレジストが変質したり、液状物質が試
料表面に付着するためにAlやAl合金の腐食が生
じて、エツチングの再現性が低下するという問題
があつた。
ホトレジストをマスクとしAlやAl合金膜を被着
した試料を塩素系ガスを用いてエツチング加工す
ると、ホトレジストが変質したり、液状物質が試
料表面に付着するためにAlやAl合金の腐食が生
じて、エツチングの再現性が低下するという問題
があつた。
本発明の目的は上記の様な問題のないプラズマ
エツチング方法を提供することにある。
エツチング方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明においては、
プラズマエツチング装置に試料温度測定手段と、
試料を加熱、冷却する手段を設け、試料のAlま
たはAl合金の温度を50ないし130℃、の範囲内に
保持しながら、塩素系ガスのプラズマによつてエ
ツチングすることにした。
プラズマエツチング装置に試料温度測定手段と、
試料を加熱、冷却する手段を設け、試料のAlま
たはAl合金の温度を50ないし130℃、の範囲内に
保持しながら、塩素系ガスのプラズマによつてエ
ツチングすることにした。
プラズマエツチングの進行に伴つて試料温度は
熱的平衡に達するまで上昇するが、試料温度が約
130℃以上に上昇すると、試料のエツチング時に
マスクとして用いられるホトレジストが変質す
る。また四塩化炭素や三塩化硼素などの塩素系ガ
スを用いてAlやAl合金をエツチングする際、試
料温度が50℃未満の場合には、腐食の原因となる
液状物質が試料表面に著しく付着したり、またエ
ツチング反応生成物であるAlCl3の試料からの離
脱が遅くエツチング反応が阻害されたりする。試
料温度が高いほど液状物質および反応生成物の付
着量は減少するが、逆に試料温度が130℃を超え
ると前記の如くホトレジスト例えば代表的なポジ
形ホトレジストAZ1350J（Shipley社製品）が変質
し、また、AlやAl合金の結晶粒界がエツチング
後に残り配線短絡の原因になることが見出され
た。この様な問題をさけるために、本発明エツチ
ング方法は、試料温度を測定して、その温度を所
望範囲内に制御できる手段を設けたプラズマエツ
チング装置を用いることとしたのである。かかる
装置によつて試料温度を50ないし130℃の範囲内
に保持しながらエツチングすれば、ホトレジスト
の変質が生じなくなり、試料のエツチング速度お
よびホトレジスト、下地材料の選択性に影響を及
ぼさずにエツチングでき、またAlやAl合金を塩
素系ガスプラズマでエツチングする際に腐食の原
因となる液状物質の付着が著しく減少し、また反
応生成物の離脱を容易にすることができる。ホト
レジストの変質は130℃以下に保持すればほぼ防
止できるが、極力80℃以下とすることが望まし
い。エツチングの進行をモニタすることはプロセ
ス自動化の点からも重要であるが、従来は発光分
光法や質量分析法が用いられていた。これらの方
法は、プラズマ中の特定物質の発光スペクトルや
量をモニタするもので、試料表面を直接監視する
ものではない。これらの方法では例えばモニタ用
に使いたいスペクトルが他のスペクトルと重つて
分解できない等の問題がある。そのため本発明に
おいては試料表面から放射される赤外線の強度
を、CaF2等の赤外線吸収の少ない窓材を通して
例えば赤外線温度計で測定することとした。試料
表面温度は放電開始後、数分でほぼ一定になるの
で、試料表面から放射される赤外線の強度を測定
し、被エツチング材料と下地材料の熱放射率の相
違を利用してエツチングの終点を検出できる。通
常、赤外線温度計は特定波長の赤外線強度を測定
するが、そのために比較的高価な機器を要する。
しかし本発明方法で終点をモニタする際、下記の
如き簡便な装置で試料表面からの赤外線放射強度
をモニタしてもよい。すなわち、CaF2窓の代り
にSi板又はGe板の窓とし、波長1μm程度以上の
赤外線のみを取出し、その強度を熱電対放射計ま
たはPbS赤外線検知器でモニタする。
熱的平衡に達するまで上昇するが、試料温度が約
130℃以上に上昇すると、試料のエツチング時に
マスクとして用いられるホトレジストが変質す
る。また四塩化炭素や三塩化硼素などの塩素系ガ
スを用いてAlやAl合金をエツチングする際、試
料温度が50℃未満の場合には、腐食の原因となる
液状物質が試料表面に著しく付着したり、またエ
ツチング反応生成物であるAlCl3の試料からの離
脱が遅くエツチング反応が阻害されたりする。試
料温度が高いほど液状物質および反応生成物の付
着量は減少するが、逆に試料温度が130℃を超え
ると前記の如くホトレジスト例えば代表的なポジ
形ホトレジストAZ1350J（Shipley社製品）が変質
し、また、AlやAl合金の結晶粒界がエツチング
後に残り配線短絡の原因になることが見出され
た。この様な問題をさけるために、本発明エツチ
ング方法は、試料温度を測定して、その温度を所
望範囲内に制御できる手段を設けたプラズマエツ
チング装置を用いることとしたのである。かかる
装置によつて試料温度を50ないし130℃の範囲内
に保持しながらエツチングすれば、ホトレジスト
の変質が生じなくなり、試料のエツチング速度お
よびホトレジスト、下地材料の選択性に影響を及
ぼさずにエツチングでき、またAlやAl合金を塩
素系ガスプラズマでエツチングする際に腐食の原
因となる液状物質の付着が著しく減少し、また反
応生成物の離脱を容易にすることができる。ホト
レジストの変質は130℃以下に保持すればほぼ防
止できるが、極力80℃以下とすることが望まし
い。エツチングの進行をモニタすることはプロセ
ス自動化の点からも重要であるが、従来は発光分
光法や質量分析法が用いられていた。これらの方
法は、プラズマ中の特定物質の発光スペクトルや
量をモニタするもので、試料表面を直接監視する
ものではない。これらの方法では例えばモニタ用
に使いたいスペクトルが他のスペクトルと重つて
分解できない等の問題がある。そのため本発明に
おいては試料表面から放射される赤外線の強度
を、CaF2等の赤外線吸収の少ない窓材を通して
例えば赤外線温度計で測定することとした。試料
表面温度は放電開始後、数分でほぼ一定になるの
で、試料表面から放射される赤外線の強度を測定
し、被エツチング材料と下地材料の熱放射率の相
違を利用してエツチングの終点を検出できる。通
常、赤外線温度計は特定波長の赤外線強度を測定
するが、そのために比較的高価な機器を要する。
しかし本発明方法で終点をモニタする際、下記の
如き簡便な装置で試料表面からの赤外線放射強度
をモニタしてもよい。すなわち、CaF2窓の代り
にSi板又はGe板の窓とし、波長1μm程度以上の
赤外線のみを取出し、その強度を熱電対放射計ま
たはPbS赤外線検知器でモニタする。
以下本発明を実施例によつて更に詳細に説明す
る。
る。
実施例 １
第１図に示す様なプラズマエツチング装置を用
いる。１はエツチング室、２，３は平行平板電
極、４は試料、５は高周波電力源、６はヒータ、
７はCaF2板の窓、８は赤外線温度計で、試料４
を載置する電極３は冷却水とヒータ６とで、その
温度を所望範囲内に制御できる。
いる。１はエツチング室、２，３は平行平板電
極、４は試料、５は高周波電力源、６はヒータ、
７はCaF2板の窓、８は赤外線温度計で、試料４
を載置する電極３は冷却水とヒータ６とで、その
温度を所望範囲内に制御できる。
この装置に三塩化硼素（BCl3）を100ml／
min.、四弗化炭素を9.4ml／min.、酸素を0.6ml／
min.流し、試料温度を変えて、Al，Si，SiO2お
よびホトレジストAZ1350Jのエツチング速度を測
定した。ガス圧力は21Pa（0.16Torr）、高周波電
力は380W、周波数13.56MHzとした。測定結果を
第２図に、縦軸にエツチング速度EV（nm／
min.）、横軸に試料温度Ts（℃）をとつて示す。
図中の線４１はAlの場合、４２はSiの場合、４
３はSiO2の場合、４４はホトレジストの場合で
ある。Al，Siのエツチング速度は常温から200℃
の範囲で温度に依存せず、SiO2のエツチング速
度EVの温度依存性も小さい。試料温度Tsが130
℃を超えるとホトレジストが変質し、またAlの
結晶粒界がエツチング後に残つた。試料温度が50
℃未満でエツチングを終了した場合、Al表面に
は腐食の原因となる液状物質が多量に付着してい
た。しかし50℃以上では、このような液状物質の
付着は見られなかつた。すなわち、試料温度が50
℃以上では、腐食性の液状物質はAl表面に付着
してもすぐに脱離する状態にあるものと考えられ
る。従つて、試料温度が50℃から130℃の範囲内
でエツチングを行えば、Al表面には腐食性の液
状物質の付着の機会がほとんど無いことになる。
よつて、エツチング中にAl表面の腐食が起こる
心配がなく、エツチング特性に悪影響を与えるこ
とがなくなり、極めて精度の高いエツチングが再
現性よく得られることになる。
min.、四弗化炭素を9.4ml／min.、酸素を0.6ml／
min.流し、試料温度を変えて、Al，Si，SiO2お
よびホトレジストAZ1350Jのエツチング速度を測
定した。ガス圧力は21Pa（0.16Torr）、高周波電
力は380W、周波数13.56MHzとした。測定結果を
第２図に、縦軸にエツチング速度EV（nm／
min.）、横軸に試料温度Ts（℃）をとつて示す。
図中の線４１はAlの場合、４２はSiの場合、４
３はSiO2の場合、４４はホトレジストの場合で
ある。Al，Siのエツチング速度は常温から200℃
の範囲で温度に依存せず、SiO2のエツチング速
度EVの温度依存性も小さい。試料温度Tsが130
℃を超えるとホトレジストが変質し、またAlの
結晶粒界がエツチング後に残つた。試料温度が50
℃未満でエツチングを終了した場合、Al表面に
は腐食の原因となる液状物質が多量に付着してい
た。しかし50℃以上では、このような液状物質の
付着は見られなかつた。すなわち、試料温度が50
℃以上では、腐食性の液状物質はAl表面に付着
してもすぐに脱離する状態にあるものと考えられ
る。従つて、試料温度が50℃から130℃の範囲内
でエツチングを行えば、Al表面には腐食性の液
状物質の付着の機会がほとんど無いことになる。
よつて、エツチング中にAl表面の腐食が起こる
心配がなく、エツチング特性に悪影響を与えるこ
とがなくなり、極めて精度の高いエツチングが再
現性よく得られることになる。
実施例 ２
第１図に示した装置を用い、BCl3を100ml／
min.、四弗化炭素を9.4ml／min.、酸素を0.6ml／
min.流し、Siウエハ上にAlを約1μm蒸着した試
料表面温度を赤外線温度計で測定しながらエツチ
ングした。ガス圧力は21Pa（0.16Torr）、高周波
電力380W、周波数13.56MHzとした。試料表面か
ら放射される赤外線の強合IRを縦軸に任意単位
で、エツチング時間te（min.）を横軸にとつて、
両者の関係を第３図に示す。第３図からわかるよ
うに、エツチング開始（Ａ点）と共に赤外線強度
IRは増加するが約4min.で定常状態に達した。エ
ツチングが終了し、下地材料が表面に現れると、
下地材料の熱放射率はAlの熱放射率より大きい
ため赤外線強度が急激に増加し、エツチングの終
点Ｂを検出することができた。
min.、四弗化炭素を9.4ml／min.、酸素を0.6ml／
min.流し、Siウエハ上にAlを約1μm蒸着した試
料表面温度を赤外線温度計で測定しながらエツチ
ングした。ガス圧力は21Pa（0.16Torr）、高周波
電力380W、周波数13.56MHzとした。試料表面か
ら放射される赤外線の強合IRを縦軸に任意単位
で、エツチング時間te（min.）を横軸にとつて、
両者の関係を第３図に示す。第３図からわかるよ
うに、エツチング開始（Ａ点）と共に赤外線強度
IRは増加するが約4min.で定常状態に達した。エ
ツチングが終了し、下地材料が表面に現れると、
下地材料の熱放射率はAlの熱放射率より大きい
ため赤外線強度が急激に増加し、エツチングの終
点Ｂを検出することができた。
なお第１図の装置で、Si基板の熱酸化膜をエツ
チングし、エツチング中に試料表面から放射され
る赤外線強度のモニタを行つたところ、エツチン
グ終了と共に赤外線強度低下が測定され、エツチ
ングの終点を検出できた。
チングし、エツチング中に試料表面から放射され
る赤外線強度のモニタを行つたところ、エツチン
グ終了と共に赤外線強度低下が測定され、エツチ
ングの終点を検出できた。
以上説明したように本発明によれば、高密度集
積回路の微細なAlやAl合金の配線パターンなど
が正確に形成される効果がある。
積回路の微細なAlやAl合金の配線パターンなど
が正確に形成される効果がある。
第１図は本発明に用いるプラズマエツチング装
置を示す図、第２図は各種被エツチング材料のエ
ツチング速度と試料温度との関係を示す図、第３
図は試料表面から放射される赤外線強度を測定し
てエツチング終点を検出する例を示す図である。 １…エツチング室、２，３…平行平板電極、４
…試料、６…ヒータ、７…CaF2板の窓、８…赤
外線温度計、EV…エツチング速度、Ts…試料温
度、IR…試料から放射される赤外線の強度、te…
エツチング時間。
置を示す図、第２図は各種被エツチング材料のエ
ツチング速度と試料温度との関係を示す図、第３
図は試料表面から放射される赤外線強度を測定し
てエツチング終点を検出する例を示す図である。 １…エツチング室、２，３…平行平板電極、４
…試料、６…ヒータ、７…CaF2板の窓、８…赤
外線温度計、EV…エツチング速度、Ts…試料温
度、IR…試料から放射される赤外線の強度、te…
エツチング時間。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 試料を加熱、冷却する手段と試料温度の測定
手段とを備えたプラズマエツチング装置を用い、
試料のAlまたはAl合金を、130℃以下の温度範囲
内に保持しながら、塩素系ガスのプラズマによつ
てエツチングするエツチング方法において、該エ
ツチングにより生成する反応生成物の上記試料表
面への付着を抑制するために、上記試料表面の温
度を50℃未満に降下させないように制御して、上
記エツチングを行うことを特徴とするエツチング
方法。 ２ 試料の被エツチング材料と下地材料との熱放
射率の相違を利用して、エツチングの終了を検出
する特許請求の範囲第１項記載のエツチング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP320781A JPS57116774A (en) | 1981-01-14 | 1981-01-14 | Etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP320781A JPS57116774A (en) | 1981-01-14 | 1981-01-14 | Etching method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57116774A JPS57116774A (en) | 1982-07-20 |
| JPS6358913B2 true JPS6358913B2 (ja) | 1988-11-17 |
Family
ID=11550988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP320781A Granted JPS57116774A (en) | 1981-01-14 | 1981-01-14 | Etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57116774A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4505782A (en) * | 1983-03-25 | 1985-03-19 | Lfe Corporation | Plasma reactive ion etching of aluminum and aluminum alloys |
| JPH0691037B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1994-11-14 | 株式会社日立製作所 | ドライエツチング方法及び装置 |
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| JPS55154583A (en) * | 1979-05-21 | 1980-12-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Etching processing apparatus |
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1981
- 1981-01-14 JP JP320781A patent/JPS57116774A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57116774A (en) | 1982-07-20 |
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