KR102030548B1 - Method for Dry Etching of Copper Thin Films - Google Patents

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정지원
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류진수
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    • H01L21/32136Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas

Abstract

The present invention relates to an etching method of a copper thin film. More particularly, according to the present invention, in etching method of a copper thin film, optimal etching process conditions, including a type of etching gas, a concentration of etching gas, and process variables of etching, can be applied to a copper thin film, thereby providing fast etching speed and high isotropic (or etching slope) without re-evolving compared to conventional copper thin film etching methods.

Description

구리 박막의 건식 식각방법 {Method for Dry Etching of Copper Thin Films}Dry etching method of copper thin film {Method for Dry Etching of Copper Thin Films}

본 발명은 구리 박막의 식각방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구리 박막에 대하여 알콜(CH3OH/Ar, C2H5OH/Ar) 및 아세트산(CH3COOH/Ar)을 포함한 식각가스들을 이용하여 최적의 식각공정 조건을 적용한 구리 박막의 식각방법에 관한 것이다.The present invention relates to an etching method of a copper thin film, and more particularly, etching gases including alcohol (CH 3 OH / Ar, C 2 H 5 OH / Ar) and acetic acid (CH 3 COOH / Ar) with respect to the copper thin film. The present invention relates to an etching method of a copper thin film to which an optimal etching process condition is applied.

구리는 여러 가지 디바이스에서 전극물질로 널리 사용되고 있으나 반도체소자부문에서는 일부의 소자에서만 사용되고 알루미늄이 더 폭 넓게 사용되고 있다. 그러나 소자의 미세선폭이 수 나노미터(nm)로 축소됨에 따라 알루미늄 배선을 통해 흐르는 전류 밀도를 증가시킨다. 이는 기존의 알루미늄으로 제작하는 금속 배선의 경우 높은 전류 밀도에서 열악한 전자이동 특성으로 인해 소자의 신뢰성이 저하되는 문제점을 발생시킨다. 따라서 더 이상 알루미늄 금속전극 및 배선을 사용할 수 없고 이를 대체할 수 있는 구리 배선을 사용할 필요성이 더욱 높아졌다.Copper is widely used as an electrode material in various devices, but in the semiconductor device sector, only a few devices are used and aluminum is more widely used. However, as the device's microwire width shrinks to several nanometers (nm), it increases the current density flowing through the aluminum wiring. This causes a problem that the reliability of the device is deteriorated due to poor electron transfer characteristics at high current density in the case of metal wiring made of conventional aluminum. Therefore, it is no longer possible to use aluminum metal electrodes and wiring, and there is a greater need for using copper wiring to replace them.

구리는 알루미늄과 비교하여 낮은 비저항 값을 갖기 때문에 반도체 소자의 정보 처리 속도 측면에서 유리할 뿐만 아니라(Al: 2.7 μΩcm, Cu: 1.7 μΩcm), 기존의 알루미늄보다 원자량 및 용융점이 높은 특성에 기인하여 높은 전류 밀도에서도 전자이동에 대한 저항성이 높은 장점을 가진다.Since copper has a lower resistivity compared to aluminum, not only is it advantageous in terms of information processing speed of semiconductor devices (Al: 2.7 μΩcm, Cu: 1.7 μΩcm), but also has a high current due to its higher atomic weight and melting point than conventional aluminum. It has the advantage of high resistance to electron transfer even in density.

그러나 구리물질의 특성상 화합물을 만들기가 어려워서 전형적인 건식식각이 구현되지 못하고 현재는 다마신(damascene) 공정이라고 하는 특수한 공정을 개발하고 사용하고 있다. 그러나 이러한 다마신 공정마저도 금속전극이나 금속배선의 미세선폭이 수 나노미터(nm)로 축소된다면 배리어에 의한 전극의 저항이 증가할 수가 있기 때문에 구리의 건식식각공정 개발은 미래의 소자제조에 있어서 매우 중요한 공정기술로 주목받고 있는 상황이다.However, due to the nature of copper materials, it is difficult to make a compound, and thus, typical dry etching is not realized. Currently, a special process called a damascene process is developed and used. However, even in this damascene process, if the microwire width of the metal electrode or the metal wiring is reduced to several nanometers (nm), the resistance of the electrode due to the barrier can be increased. The situation is attracting attention as an important process technology.

이와 관한 종래기술로서 한국공개특허공보 제2002-0056010호(2002.07.10.)에는 다마신 공정에 있어서 트랜치를 포함한 반도체 기판상에 확산방지막을 형성한 후 구리막의 증착 및 CMP 공정을 통해 구리배선을 형성하였고, 또한 한국등록특허공보 제10-0495856호(2005.06.08.)에는 구리층 상에 하드마스크를 패터닝하여 마스킹한후, 염소원자(Cl)을 포함하는 식각계를 사용하여 구리층의 건식식각을 통해 구리금속 배선을 제작하였다.As a related art, Korean Laid-Open Patent Publication No. 2002-0056010 (2002.07.10.) Forms a diffusion barrier on a semiconductor substrate including a trench in a damascene process, and then, copper wiring is formed through a deposition of a copper film and a CMP process. Also, Korean Patent Publication No. 10-0495856 (2005.06.08.) Patterned a hard mask on a copper layer and masked it, and then dried the copper layer using an etching system containing chlorine atom (Cl). Copper metal wiring was manufactured by etching.

일반적으로 미세 패터닝을 위한 박막들의 식각공정에는 습식 식각과 건식 식각 방법이 있으며, 식각할 패턴들의 크기가 수 마이크로미터 크기 이하 또는 나노미터 크기로 축소됨에 따라서 습식 식각의 적용이 어려워지고 있어, 패턴 전달에 충실한 플라즈마를 이용하는 건식 식각의 필요성이 부각되고 있다. In general, there are wet etching and dry etching methods for etching thin films for fine patterning. As the size of patterns to be etched is reduced to several micrometers or less or nanometers, it is difficult to apply wet etching. The necessity of dry etching using plasma which is faithful to is emerging.

건식 식각공정은 저압의 플라즈마를 이용하는 식각법으로서 플라즈마의 화학반응성에 의하여 이온 밀링(ion milling) 식각법 및 반응성 이온 식각(reactive ion etching)법 두 가지로 구분될 수 있고, 상기 이온 밀링(ion milling) 식각법은 불활성 가스인 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용하며, 반응성 이온 식각(reactive ion etching)법은 여러 가지 화학가스를 사용하여 식각을 수행한다.The dry etching process is an etching method using a low pressure plasma. The dry etching process may be classified into an ion milling etching method and a reactive ion etching method by the chemical reaction of plasma. The etching method uses argon (Ar) plasma which is an inert gas, and the reactive ion etching method performs etching using various chemical gases.

이와 관련된 선행기술을 살펴보면, 구리 식각은 1990년대부터 연구가 시작되었으나 현재까지 주목할 만한 건식식각공정에 대한 식각가스와 식각기술이 개발되고 있지 않다. 초기에는 SiCl4, CCl4, Cl2, HCl등의 염소계 가스를 사용하고 또한 HBr 등의 식각가스도 적용되어졌다. 이때 구리의 식각속도가 매우 느리기 때문에 일반적인 포토레지스트 마스크보다 금속이나 산화막 등의 하드마스크들이 주로 이용되어졌다(Applied Phys. lett., 63, 2703 (1993)). 염소계 가스들을 식각가스로 사용한 경우에는 CuClx의 식각생성물이 발생하여 구리 박막을 식각하는 것보다 구리 박막위에 CuClx의 막이 성장하여 오히려 구리 박막이 더 두꺼워지는 현상이 SEM 관찰에 의하여 확인된다. 이러한 CuClx 화합물들은 다행히 HCl용액이나 H2 플라즈마 처리에 의하여 제거될 수 있으나 최종적으로 구리의 식각된 패턴의 결과는 우수하지 못하였고 미세패턴에 대한 식각은 성취되지 못하였다 (J. Electrochem. Soc., 148, G524 (2001), Thin Solid Films, 457 326 (2004)).Looking at the related art, copper etching has been studied since the 1990s, but notable etching gas and etching technology for the dry etching process have not been developed. Initially, chlorine-based gases such as SiCl 4 , CCl 4 , Cl 2 , and HCl were used, and an etching gas such as HBr was also applied. At this time, since the etching rate of copper is very slow, hard masks such as metals or oxide films are used more than general photoresist masks (Applied Phys. Lett., 63, 2703 (1993)). In the case of using chlorine-based gases as an etching gas, the etching product of CuCl x is generated and the CuCl x film grows on the copper thin film rather than etching the copper thin film. Fortunately, these CuCl x compounds could be removed by HCl solution or H 2 plasma treatment, but the result of the etched pattern of copper was not good and the etching for the micropattern was not achieved (J. Electrochem. Soc. , 148, G524 (2001), Thin Solid Films, 457 326 (2004).

그 후에는 유기킬레이터 물질의 일종인 hexafluoroacetylacetonate (hfac)를 이용하고 기판을 90-160 ℃로 가열하여 융점 및 비등점이 낮아서 휘발성이 높은 hfac를 함유하는 유기금속화합물을 형성하여 구리 식각반응이 용이하게 되었다. 그러나 이에 후속되는 연구결과들은 보고되지 않고 있고 식각된 구리 박막의 측면경사, 즉, 식각경사도는 약 30도에 불과하여 미세패턴의 형성에는 성공하지 못한 것으로 추측된다. 그 후에 조지아공대의 연구팀에서 수소가스를 이용하여 저온 (~10도)에서 구리박막에 대한 건식식각을 시도하여 우수한 결과들을 얻어서 많은 논문들을 출판하고 특허등록을 하였다. 그러나 논문들에서 제시된 수소 및 수소/아르곤 혼합가스와 식각조건들을 이용하여 구리박막에 대한 시도를 해보았으나 조지아 공대 연구팀에서 주장한 결과들을 재현하지 못하였다.Subsequently, hexafluoroacetylacetonate (hfac), a kind of organic chelator material, is used, and the substrate is heated to 90-160 ° C to form an organic metal compound containing hfac, which has high melting point and low boiling point, thereby facilitating copper etching reaction. It became. However, subsequent studies have not been reported, and the side slope, that is, the etch slope of the etched copper thin film is only about 30 degrees. Subsequently, the Georgia Tech team attempted to dry etch the copper thin film at low temperature (~ 10 degrees) using hydrogen gas, obtaining excellent results, and publishing many papers and patents. However, attempts were made on copper thin films using the hydrogen and hydrogen / argon mixed gas and etching conditions presented in the papers, but the results of the Georgia Tech team did not reproduce the results.

일반적으로 구리 박막을 식각할 경우에, 장비가 단순하고 물리적 식각 메카니즘을 이용하는 이온밀링을 사용할 경우나 패턴의 크기가 대략 5 ~ 10 μm이하의 경우에는 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이 식각된 패턴주위로 재증착이 일어나 펜스(fence)모양을 형성한다. 이는 이온밀링 식각법이 화학반응 없이 순수하게 아르곤(Ar) 양이온의 충돌 에너지에 의하여 박막 물질의 일부가 스퍼터링 되어 제거되는 식각 메카니즘에 기인한다. In general, when etching a copper thin film, when the equipment is simple and using ion milling using a physical etching mechanism, or when the size of the pattern is approximately 5 ~ 10 μm or less, as shown in (b) of FIG. Redeposition occurs around the pattern to form a fence. This is due to the etching mechanism in which the ion milling etching method is sputtered and removed part of the thin film material by the collision energy of argon (Ar) cation purely without chemical reaction.

따라서 현재 구리박막에 대한 건식식각공정은 현존하는 식각가스 및 새로운 식각가스들을 개발하여 최적의 식각공정들을 도출하여 이루어져 할 것이다. 따라서 고집적 소자들의 제조를 위하여 구리 박막을 식각하는 경우에는 물리적 식각 메카니즘에 의한 이온 밀링법이 아닌 화학반응이 적용된 반응성 이온 식각법이 적용되어야 할 것이다. 또한 최근에는 플라즈마 밀도가 높아 식각속도가 빠르고 식각선택도를 증가시킬 수 있는 고밀도 플라즈마 반응성 이온 식각법이 적용되고 있다. 특히 구리금속은 반응성이 극히 적거나 아예 없기 때문에 식각 속도가 매우 느리며 따라서 식각 마스크에 대한 구리 박막의 식각 선택도도 매우 적다. 따라서 일반적인 리소그래피에 의하여 포토레지스를 마스크로 사용할 경우에는 식각조건에 따라서 식각된 구리 패턴을 형성하는 것이 불가하다. 이 때에는 포토레지스트 대신에 금속(Ti, Ta, W, TiN, Cr, etc)이나 금속 산화물(TiO2, SiO2, etc) 또는 Si3N4의 박막을 마스크로 이용하여 즉, 하드 마스크를 사용하여 식각을 해야 한다.Therefore, the current dry etching process for the copper thin film will be made by developing the existing etching gas and new etching gases to derive the optimal etching process. Therefore, in the case of etching the copper thin film for the production of highly integrated devices, the reactive ion etching method to which the chemical reaction is applied, rather than the ion milling method by the physical etching mechanism, should be applied. In recent years, high density plasma reactive ion etching has been applied to increase the etching speed and increase the etching selectivity due to the high plasma density. In particular, copper metal has very low or no reactivity, so the etching rate is very slow, and thus the etching selectivity of the copper thin film for the etching mask is very low. Therefore, when the photoresist is used as a mask by general lithography, it is impossible to form an etched copper pattern according to etching conditions. In this case, instead of photoresist, a thin film of metal (Ti, Ta, W, TiN, Cr, etc), metal oxide (TiO 2 , SiO 2 , etc) or Si 3 N 4 is used as a mask, that is, a hard mask is used. Should be etched.

그러나, 반응성 이온 식각법에 의하여 구리 박막을 식각하는 경우에도 적절하지 않은 식각 가스나 적절하지 않은 식각 가스의 농도를 사용하거나, 적절치 못한 식각 공정을 적용하는 경우에는 식각된 패턴의 측면에 재증착이 발생하는 문제가 있다. 또한, 최적화되지 않은 식각 가스 또는 식각 조건으로 식각을 수행하는 경우 재증착의 발생은 감소할 수가 있으나 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이 식각된 측면경사(식각 경사)가 매우 완만하여 미세패턴의 식각에 적용하기 어려운 문제가 발생한다. However, even when etching a copper thin film by reactive ion etching, redeposition on the side of the etched pattern may be difficult when using an inappropriate etching gas concentration or an inappropriate etching process. There is a problem that occurs. In addition, when etching is performed with an etching gas or an etching condition that is not optimized, the occurrence of redeposition may be reduced, but as shown in (c) of FIG. Problems that are difficult to apply to etching occur.

따라서, 적절한 식각 가스 및 이의 농도 조절을 통한 빠른 식각속도 및 높은 이방성의 식각프로파일을 제공할 수 있는 구리박막의 식각기술에 대한 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다. Therefore, there is a continuing need for the development of an etching technology of a copper thin film that can provide an etching profile and a high anisotropy etching profile through proper etching gas and its concentration control.

한국공개특허공보 제2002-0056010호(2002.07.10.)Korean Laid-Open Patent Publication No. 2002-0056010 (2002.07.10.) 한국등록특허공보 제10-0495856호(2005.06.08.)Korea Patent Publication No. 10-0495856 (2005.06.08.)

Applied Phys. lett., 63, 2703 (1993)Applied Phys. lett., 63, 2703 (1993) J. Electrochem. Soc., 148, G524 (2001), Thin Solid Films, 457 326 (2004)J. Electrochem. Soc., 148, G524 (2001), Thin Solid Films, 457 326 (2004)

본 발명의 주된 목적은 전극과 배선 등의 반도체 재료로서 폭넓게 사용되는 구리 박막에 대하여 현재의 다마신(damascene) 공정에 의하여 패턴을 하지 않고 정통적인 건식식각방법을 사용하여 식각에 의한 패턴을 형성하고자 한다. 이를 달성하기 위하여 새로운 적절한 식각가스를 개발하고 이를 이용하여 재증착이 발생하지 않으면서 식각 잔류물이 없이 빠른 식각속도 및 높은 이방성의 식각프로파일을 제공할 수 있는 구리 박막의 식각방법을 제공하는데 있다.The main object of the present invention is to form a pattern by etching using a conventional dry etching method without a pattern by the current damascene process for a copper thin film widely used as a semiconductor material such as electrodes and wiring do. In order to achieve this, a new suitable etching gas has been developed and used to provide an etching method of a copper thin film which can provide an etching profile with high etching rate and high anisotropy without etching residue without redeposition.

상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (a) 구리 박막을 하드마스크로 패터닝하고 식각하여 마스킹하는 단계; (b) 알코올류 (R-OH; CH3OH, C2H5OH...), 카르복실산류 (R-COOH; CH3COOH..), 알데히드류 (R-CHO; HCHO, CH3CHO..), 케톤류 (R-CO-R’: CH3COCH3..), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하고, 불활성 가스를 포함하는 혼합가스를 플라즈마화하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 생성된 플라즈마를 이용하여 상기 (a) 단계에서 마스킹 된 구리 박막을 식각하는 단계;를 포함하는 구리 박막의 식각방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of: masking by etching and patterning a copper thin film with a hard mask; (b) alcohols (R-OH; CH 3 OH, C 2 H 5 OH ...), carboxylic acids (R-COOH; CH 3 COOH ..), aldehydes (R-CHO; HCHO, CH 3 CHO ..), ketones (R-CO-R ': CH 3 COCH 3 ..), esters (R-COO-R') containing at least one selected from the group comprising an inert gas Plasmaizing the mixed gas; And (c) etching the copper thin film masked in the step (a) using the plasma generated in the step (b).

본 발명의 다른 일례는 (a) 구리 박막을 하드 마스크로 패터닝하고 식각하여 마스킹하는 단계; (b) 알코올류 (R-OH), 카르복실산류 (R-COOH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 가스 및 산소 및/또는 오존을 함유하는 혼합가스를 플라즈마화하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 생성된 플라즈마를 이용하여 (a) 단계에서 마스킹된 하드마스크를 이용하여 식각하는 단계를 포함하는 구리 박막의 식각방법을 제공한다.Another example of the present invention comprises the steps of: (a) patterning and etching a copper thin film with a hard mask; (b) consisting of alcohols (R-OH), carboxylic acids (R-COOH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), esters (R-COO-R') Plasmalizing one or more gases selected from the group and a mixed gas containing oxygen and / or ozone; And (c) etching using the hard mask masked in step (a) using the plasma generated in step (b).

본 발명인 구리 박막의 식각방법은 상기 하드마스크에 대한 구리 박막의 식각선택도는 0.5 내지 12일 수 있다.In the etching method of the copper thin film of the present invention, the etching selectivity of the copper thin film with respect to the hard mask may be 0.5 to 12.

또한 본 발명은 불활성 가스로 He, Ne, Ar 및 N2로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 하드마스크는 이산화규소(SiO2), Si3N4, TiO2, TiN, Ti, Ta, W, Cr 및 카본(C) 중에서 선택될 수 있다.In addition, the present invention may be at least one selected from the group consisting of He, Ne, Ar and N 2 as an inert gas, the hard mask is silicon dioxide (SiO 2 ), Si 3 N 4 , TiO 2 , TiN, Ti, Ta , W, Cr and carbon (C) can be selected.

본 발명의 일례는, 상기 (b) 단계의 혼합가스는 알코올류 (R-OH), 카르복실산류 (R-COOH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 가스를 50~100 vol% 포함하고, 나머지 부분은 불활성 가스가 포함될 수 있으며, 또한 불활성 가스를 사용하지 않고 산소 및/또는 오존이 5~15 vol%의 농도로 혼합가스에 포함될 수 있다.In one example of the present invention, the mixed gas of step (b) is alcohols (R-OH), carboxylic acids (R-COOH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), 50-100 vol% of one or more gases selected from the group consisting of esters (R-COO-R '), the remainder may contain inert gases, and also oxygen and / or ozone without the use of inert gases It may be included in the mixed gas at a concentration of 5 to 15 vol%.

한편, 본 발명은 상기 (b) 단계의 플라즈마화는 0.13 ~ 1.3 Pa 범위의 공정 압력으로 혼합가스를 주입하고, 300 W ~ 800 W의 코일 고주파 전력 (ICP rf power), 200 ~ 400 V의 dc-bias 전압을 인가하여 수행될 수 있다.On the other hand, the present invention is the plasma of the step (b) is injected a mixed gas at a process pressure in the range of 0.13 ~ 1.3 Pa, the coil high frequency power (ICP rf power) of 300 W ~ 800 W, 200 ~ 400 V dc This can be done by applying a -bias voltage.

또한, 본 발명은 상기 (b) 단계의 플라즈마화는 유도결합플라즈마 반응성 이온식각법을 포함하는 고밀도 플라즈마 반응성 이온식각법, 자기증강반응성 이온식각법, 반응성 이온 식각법, 원자층 식각법 (atomic layer etching) 및 펄스 모듈레이트된 (pulse-modulated) 고밀도 플라즈마 반응성 이온 식각법으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종의 방법으로 수행될 수 있다.In addition, the present invention is the plasma of step (b) is a high-density plasma reactive ion etching method, self-enhanced reactive ion etching method, reactive ion etching method, atomic layer etching method including inductively coupled plasma reactive ion etching method (atomic layer) etching) and pulse-modulated high density plasma reactive ion etching.

또한, 본 발명은 상기 어느 하나의 방법으로 제조되며, 70˚ 이상의 식각경사를 가지는 구리박막을 제공한다.The present invention also provides a copper thin film manufactured by any one of the above methods and having an etching slope of 70 ° or more.

본 발명에 따른 구리 박막의 식각방법은 최적의 식각가스와 최적의 식각가스농도와 더불어 최적의 식각공정 조건을 적용함으로써, 종래 구리 박막의 식각방법에 비해 재증착이 발생하지 않으면서 또한 식각 잔류물 없이 빠른 식각 속도 및 높은 이방성의 식각프로파일을 제공하여 구리 박막이 이용되는 모든 소자 및 기기들에 적용할 수 있다.In the etching method of the copper thin film according to the present invention, by applying the optimal etching process conditions and the optimum etching gas concentration and the optimum etching gas concentration, the etching residue without the redeposition compared with the etching method of the conventional copper thin film Fast etch rates and high anisotropic etch profiles can be applied to all devices and devices where copper thin films are used.

또한, 본 발명은 기판의 가열을 위한 추가적인 구성이 필요 없고, 저온에서 구리 박막을 식각할 수 있다. In addition, the present invention does not require an additional configuration for heating the substrate, and can etch the copper thin film at low temperature.

도 1은 박막 식각 전/후의 측면구조를 개략적으로 나타낸 것으로, (a)는 식각 전의 박막구조이고, (b)는 기존의 이온 밀링 식각법 또는 반응성 이온 식각법으로 식각된 박막구조이며, (c)는 기존의 반응성 이온 식각법으로 식각된 박막구조이며, (d)는 이상적인 식각 후의 시료의 식각프로파일이다.
도 2는 CH3OH/Ar의 식각가스에서 CH3OH 식각가스의 농도의 변화에 대한 구리박막 및 SiO2 하드마스크의 식각속도 변화 및 식각 선택도를 보여주는 그래프이다. 식각조건은 ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V and gas pressure of 0.67 Pa이다.
도 3은 CH3OH/Ar 혼합가스 중 CH3OH 농도에 따른 구리 박막의 SEM사진으로, (a)는 순수 Ar에서 식각된 박막이고, (b)는 25% CH3OH/Ar에서 식각된 박막이며, (c)는 50% CH3OH/Ar에서 식각된 박막이고, (d)는 75% CH3OH/Ar에서 식각된 박막이며, (e)는 100% CH3OH에서 식각된 박막이다. 식각조건은 ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V and gas pressure of 0.67 Pa 이다.
도 4는 C2H5OH/Ar의 식각가스에서 C2H5OH 식각가스의 농도의 변화에 대한 구리박막 및 SiO2 하드마스크의 식각속도 변화 및 식각 선택도를 보여주는 그래프이다. 식각조건은 ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V and gas pressure of 0.67 Pa 이다.
도 5는 C2H5OH/Ar 혼합가스 중 C2H5OH 농도에 따른 구리 박막의 SEM사진으로, (a)는 순수 Ar에서 식각된 박막이고, (b)는 25% C2H5OH/Ar에서 식각된 박막이며, (c)는 50% C2H5OH/Ar에서 식각된 박막이고, (d)는 75% C2H5OH/Ar에서 식각된 박막이며, (e)는 100% C2H5OH에서 식각된 박막이다. 식각조건은 500 W의 ICP rf power, 300 V의 dc-bias voltage, 그리고 0.67 Pa의 gas pressure이다.
도 6은 100% C2H5OH 식각가스에서 ICP rf power를 변화하여 식각한 결과로서 (a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 200 W의 ICP rf power, (c)는 500 W ICP rf power, (d)는 800 W ICP rf power에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 100% C2H5OH, 300 V dc-bias voltage, 그리고 0.67 Pa 공정압력이다.
도 7은 100% C2H5OH 식각가스에서 dc-bias voltage를 변화하여 식각한 결과로서 (a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 200 V의 dc-bias voltage, (c)는 300 V의 dc-bias voltage, (d)는 400 V의 dc-bias voltage에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 100% C2H5OH, 500 W ICP rf power, 그리고 0.67 Pa 공정압력이다.
도 8은 100% C2H5OH 식각가스에서 공정압력을 변화하여 식각한 결과로서 (a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 0.13 Pa, (c)는 0.67 Pa, (d)는 1.3 Pa의 공정압력에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 100% C2H5OH, 500 W ICP rf power, 그리고 300 V dc-bias voltage이다.
도 9는 C2H5OH가스에 O2 가스를 첨가하여 식각하여 구리 박막 및 SiO2 하드마스크의 식각속도 및 식각 선택도의 변화를 보여주는 그래프이다. 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage 그리고 0.67 Pa 공정 압력이다.
도 10은 O2/C2H5OH의 혼합가스에서 O2 가스의 변화에 따른 구리박막의 식각 프로파일들을 보여주는 SEM 사진들로서, (a) 100% C2H5OH, (b) 6.7% O2/93.3% C2H5OH, (c) 10% O2/90% C2H5OH, (d) 20% O2/80% C2H5OH, (e) 30% O2/70% C2H5OH에서 식각된 구리박막들로서 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage 그리고 0.67 Pa 공정 압력이다.
도 11은 CH3COOH/Ar의 식각가스에서 CH3COOH 식각가스의 농도의 변화에 대한 구리박막 및 SiO2 하드마스크의 식각속도 변화 및 식각 선택도를 보여주는 그래프이다. 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage 그리고 0.67 Pa 공정 압력이다.
도 12는 CH3COOH/Ar 혼합가스 중 CH3COOH 농도에 따른 구리 박막의 SEM사진으로, (a)는 순수 Ar에서 식각된 박막이고, (b)는 25% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이며, (c)는 50% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이고, (d)는 75% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이며, (e)는 100% CH3COOH에서 식각된 박막이다. 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage 그리고 0.67 Pa 공정 압력이다.
도 13은 CH3COOH/Ar 혼합가스 중 CH3COOH 농도에 따른 구리 박막의 SEM사진으로, 도 10에서와 동일한 식각조건에서 식각하였으나 약 10% over-etching을 실시하였다. (a)는 순수 Ar에서 식각된 박막이고, (b)는 25% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이며, (c)는 50% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이고, (d)는 75% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이며, (e)는 100% CH3COOH에서 식각된 박막이다. 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage 그리고 0.67 Pa 공정 압력이다.
도 14는 50% CH3COOH/Ar의 식각가스에서 ICP rf power를 변화하여 식각한 결과로서 (a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 300 W의 ICP rf power, (c)는 500 W의 ICP rf power, (d)는 700 W ICP rf power에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 50% CH3COOH/Ar, 300 V dc-bias voltage, 그리고 0.67 Pa 공정압력이다.
도 15는 50% CH3COOH/Ar의 식각가스에서 dc-bias voltage를 변화하여 식각한 결과로서 (a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 200 V의 dc-bias voltage, (c)는 300 V의 dc-bias voltage, (d)는 400 V의 dc-bias voltage에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 50% CH3COOH/Ar, 500 W ICP rf power, 그리고 0.67 Pa 공정압력이다.
도 16은 50% CH3COOH/Ar의 식각가스에서 공정압력을 변화하여 식각한 결과로서 (a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 0.13 Pa, (c)는 0.67 Pa, (d)는 1.3 Pa의 공정압력에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 50% CH3COOH/Ar, 500 W ICP rf power, 그리고 300 V dc-bias voltage이다.
도 17은 식각전의 구리박막, 50% CH3COOH/Ar, 그리고 100% CH3COOH의 조건에서 식각된 구리 박막의 표면에 대한 XPS 분석 결과이다. (a) Cu 2p, (b) O 1s, (c) C 1s. 표준 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage, 그리고 0.67 Pa 공정압력이다.
Figure 1 schematically shows the side structure before and after the thin film etching, (a) is a thin film structure before etching, (b) is a conventional thin film structure etched by ion milling etching or reactive ion etching, (c ) Is a thin film structure etched by the conventional reactive ion etching method, (d) is the etch profile of the sample after the ideal etching.
FIG. 2 is a graph showing etching rate change and etching selectivity of a copper thin film and a SiO 2 hard mask with respect to a change in the concentration of CH 3 OH etching gas in an etching gas of CH 3 OH / Ar. Etching conditions are ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V and gas pressure of 0.67 Pa.
3 is a SEM photograph of a copper thin film according to the concentration of CH 3 OH in the CH 3 OH / Ar mixed gas, (a) is a thin film etched in pure Ar, (b) is a thin film etched in 25% CH 3 OH / Ar (c) is a thin film etched at 50% CH 3 OH / Ar, (d) is a thin film etched at 75% CH 3 OH / Ar, and (e) is a thin film etched at 100% CH 3 OH. Etching conditions are ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V and gas pressure of 0.67 Pa.
Figure 4 is a graph showing the etching rate change and etching selectivity of the copper thin film and SiO 2 hard mask for the change of the concentration of C 2 H 5 OH etching gas in the etching gas of C 2 H 5 OH / Ar. Etching conditions are ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V and gas pressure of 0.67 Pa.
FIG. 5 is a SEM photograph of a copper thin film according to C 2 H 5 OH concentration in a C 2 H 5 OH / Ar mixed gas, (a) is a thin film etched in pure Ar, and (b) is 25% C 2 H 5 A thin film etched from OH / Ar, (c) a thin film etched from 50% C 2 H 5 OH / Ar, (d) a thin film etched from 75% C 2 H 5 OH / Ar, (e) Is a thin film etched in 100% C 2 H 5 OH. Etching conditions are ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V, and gas pressure of 0.67 Pa.
6 is a result of etching by varying the ICP rf power in 100% C 2 H 5 OH etching gas (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) is 200 W of ICP rf power, (c) is 500 W ICP rf power, (d) is the etching profile of the copper thin film etched at 800 W ICP rf power. Standard etching conditions are 100% C2H5OH, 300 V dc-bias voltage, and 0.67 Pa process pressure.
7 is a result of etching by varying the dc-bias voltage in 100% C 2 H 5 OH etching gas (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) is 200 V The dc-bias voltage of (c) is the dc-bias voltage of 300 V, and (d) is the etching profiles of the copper thin film etched at the dc-bias voltage of 400 V. Standard etching conditions are 100% C 2 H 5 OH, 500 W ICP rf power, and 0.67 Pa process pressure.
8 is a result of etching by varying the process pressure in 100% C 2 H 5 OH etching gas (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) is 0.13 Pa, ( c) is 0.67 Pa and (d) is etch profile of copper thin film etched at process pressure of 1.3 Pa. Standard etching conditions are 100% C 2 H 5 OH, 500 W ICP rf power, and 300 V dc-bias voltage.
9 is a graph showing changes in etching rate and etching selectivity of a copper thin film and a SiO 2 hard mask by etching by adding O 2 gas to C 2 H 5 OH gas. Etching conditions are 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage and 0.67 Pa process pressure.
FIG. 10 is SEM images showing etching profiles of copper thin films according to the change of O 2 gas in a mixed gas of O 2 / C 2 H 5 OH, (a) 100% C 2 H 5 OH, (b) 6.7% O 2 /93.3% C 2 H 5 OH, (c) 10% O 2 /90% C 2 H 5 OH, (d) 20% O 2 /80% C 2 H 5 OH, (e) 30% O 2 / Copper thin films etched at 70% C 2 H 5 OH with etching conditions of 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage and 0.67 Pa process pressure.
FIG. 11 is a graph showing etching rate changes and etching selectivity of a copper thin film and a SiO 2 hard mask with respect to a change in the concentration of CH 3 COOH etching gas in an etching gas of CH 3 COOH / Ar. Etching conditions are 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage and 0.67 Pa process pressure.
12 is a SEM photograph of a copper thin film according to the concentration of CH 3 COOH in the mixed gas of CH 3 COOH / Ar, (a) is a thin film etched in pure Ar, (b) is a thin film etched in 25% CH 3 COOH / Ar (c) is a thin film etched in 50% CH 3 COOH / Ar, (d) is a thin film etched in 75% CH 3 COOH / Ar, and (e) is a thin film etched in 100% CH 3 COOH / Ar. Etching conditions are 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage and 0.67 Pa process pressure.
FIG. 13 is an SEM image of a copper thin film according to the concentration of CH 3 COOH in a mixed gas of CH 3 COOH / Ar, which was etched under the same etching conditions as in FIG. 10, but was about 10% over-etched. (a) is a thin film etched in pure Ar, (b) is a thin film etched in 25% CH 3 COOH / Ar, (c) is a thin film etched in 50% CH 3 COOH / Ar, and (d) is Thin film etched in 75% CH 3 COOH / Ar, (e) is thin film etched in 100% CH 3 COOH. Etching conditions are 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage and 0.67 Pa process pressure.
14 is a result of etching by changing the ICP rf power in the etching gas of 50% CH 3 COOH / Ar (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) is 300 W The ICP rf power of (c) is the ICP rf power of 500 W, (d) is the etching profiles of the copper thin film etched at 700 W ICP rf power. Standard etching conditions are 50% CH 3 COOH / Ar, 300 V dc-bias voltage, and 0.67 Pa process pressure.
15 is a result of etching by varying the dc-bias voltage in the etching gas of 50% CH 3 COOH / Ar (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) is 200 The dc-bias voltage of V, (c) is the dc-bias voltage of 300 V, and (d) are the etch profiles of the copper thin film etched at the dc-bias voltage of 400 V. Standard etching conditions are 50% CH 3 COOH / Ar, 500 W ICP rf power, and 0.67 Pa process pressure.
16 is a result of etching by varying the process pressure in the etching gas of 50% CH 3 COOH / Ar (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) is 0.13 Pa, (c) is 0.67 Pa, and (d) is etching profiles of copper thin film etched at a process pressure of 1.3 Pa. Standard etching conditions are 50% CH 3 COOH / Ar, 500 W ICP rf power, and 300 V dc-bias voltage.
FIG. 17 is an XPS analysis result of a surface of a copper thin film etched under conditions of a copper thin film, 50% CH 3 COOH / Ar, and 100% CH 3 COOH before etching. (a) Cu 2p, (b) O 1s, (c) C 1s. Standard etching conditions are 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage, and 0.67 Pa process pressure.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.

본 발명에 따른 구리 박막의 식각방법은, (a) 구리 박막을 하드 마스크로 패터닝하고 식각하여 마스킹하는 단계; (b) 알코올류 (R-OH), 카르복실산류 (R-COOH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 가스 및 불활성 가스를 함유하는 혼합가스를 플라즈마화하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 생성된 플라즈마를 이용하여 (a) 단계에서 마스킹된 하드마스크를 이용하여 식각하는 단계를 포함한다.Etching method of the copper thin film according to the present invention, (a) patterning and etching the copper thin film with a hard mask masking; (b) consisting of alcohols (R-OH), carboxylic acids (R-COOH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), esters (R-COO-R') Plasmalizing the mixed gas containing at least one gas selected from the group and an inert gas; And (c) etching using the hard mask masked in step (a) using the plasma generated in step (b).

이하 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail step by step.

본 발명은 먼저 하드마스크/구리 박막을 포토레지스트 마스크로 패터닝하여 상기 하드마스크/구리 박막을 마스킹하고, C2F6/Cl2/Ar 가스를 플라즈마화한다. 그 이후, 생성된 C2F6/Cl2/Ar 플라즈마를 이용하여 마스킹된 하드마스크/구리 박막에서 이산화규소를 식각한다.The present invention first masks the hard mask / copper thin film by patterning the hard mask / copper thin film with a photoresist mask, and plasmalizes the C 2 F 6 / Cl 2 / Ar gas. Thereafter, silicon dioxide is etched from the masked hardmask / copper thin film using the generated C 2 F 6 / Cl 2 / Ar plasma.

하드마스크를 식각한 후에, 포토레지스트 박막을 제거하기 위하여, 산소가스를 플라즈마화하고, 생성된 산소 플라즈마를 이용하여 박막에서 포토레지스트 제거한다. 이와 같이 포토레지스트가 제거된 박막에서 하드마스크를 이용하여 구리 박막을 식각하게 된다.After etching the hard mask, in order to remove the photoresist thin film, the oxygen gas is plasmalized and the photoresist is removed from the thin film using the generated oxygen plasma. As described above, the copper thin film is etched using the hard mask in the thin film from which the photoresist is removed.

알코올류 (R-OH), 카르복실산류 (R-COOH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 가스 및 불활성 가스를 포함하는 혼합가스가 플라즈마화된 후에 구리 박막을 식각하며, 또한, 상기 불활성 가스는 He, Ne, Ar 및 N2로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상 일 수 있다.Select from the group consisting of alcohols (R-OH), carboxylic acids (R-COOH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), esters (R-COO-R') The copper thin film is etched after the mixed gas including the at least one gas and the inert gas is plasmalized, and the inert gas may be at least one selected from the group consisting of He, Ne, Ar, and N 2 . .

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 혼합가스는 알코올류 (R-OH), 카르복실산류 (R-COOH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 가스를 50~100 vol% 함유하고 나머지는 불활성 가스로 구성될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the mixed gas is alcohols (R-OH), carboxylic acids (R-COOH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), esters One or more gases selected from the group consisting of (R-COO-R ') may contain 50 to 100 vol% and the rest may be composed of inert gas.

혼합가스 중 알코올류 (R-OH), 카르복실산류 (R-COOH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 가스가 50 vol% 이하이면 식각된 박막의 측면으로 재증착이 발생하는 문제점이 발생한다. It is composed of alcohols (R-OH), carboxylic acids (R-COOH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R ') and esters (R-COO-R') If at least one gas selected from the group is 50 vol% or less, there is a problem in that redeposition occurs on the side of the etched thin film.

또한, 알코올류 (R-OH), 카르복실산류 (R-COOH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 가스 농도가 증가함에 따라서 식각속도는 증가하지 않고 감소하여 전형적인 반응성 이온 식각 메카니즘을 따르지 않는다. 이는 순수 아르곤 가스에 상기 가스가 첨가되어 구리 박막위에 CHx를 함유하는 폴리머가 증착되며, O 또는 -OH기에 의하여 표면에 산화막이 형성되어 전반적인 박막의 식각속도는 감소된다. 그러나 일부 물질에서는 구리와 -OH기가 반응하여 식각생성물을 형성하기도 한다.In addition, the group consisting of alcohols (R-OH), carboxylic acids (R-COOH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), esters (R-COO-R') As the concentration of one or more gases selected from increases, the etch rate does not increase but decreases, not following a typical reactive ion etching mechanism. The gas is added to the pure argon gas to deposit a polymer containing CHx on the copper thin film, and an oxide film is formed on the surface by O or -OH groups, thereby reducing the overall etching rate of the thin film. In some materials, however, copper and -OH groups react to form etch products.

또한, 본 발명의 일례는 포토레지스트가 제거된 박막에서 하드마스크를 이용하여 구리 박막을 식각할 시에. 알코올류 (R-OH), 카르복실산류 (R-COOH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 가스 및 산소 및/또는 오존을 함유하는 혼합가스를 플라즈마화하여 구리 박막을 식각할 수 있으며, 산소 및/또는 오존은 5~20 vol%의 농도로 혼합가스에 포함되는 것이 바람직하며, 5 ~ 50 vol%가 더욱 바람직하다.In addition, an example of the present invention is to etch a copper thin film using a hard mask on a thin film from which photoresist has been removed. Selected from the group consisting of alcohols (R-OH), carboxylic acids (R-COOH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), esters (R-COO-R') The copper thin film may be etched by plasmalizing one or more gases and a mixed gas containing oxygen and / or ozone, and oxygen and / or ozone may be included in the mixed gas at a concentration of 5 to 20 vol%, 5-50 vol% is more preferable.

산소 및/또는 오존이 5 vol% 미만이면 식각한 구리 박막의 식각프로파일은 재증착 발생하지는 않지만 구리박막의 식각 경사가 낮아지며, 산소 및/또는 오존이20 vol% 초과인 경우 식각 재증착이 발생하고 식각 경사도가 더 악화된다.If oxygen and / or ozone is less than 5 vol%, the etch profile of the etched copper thin film does not redeposit but the etch slope of the copper thin film is lowered, and if oxygen and / or ozone is greater than 20 vol%, etch redeposit occurs. The etching slope is worse.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 혼합가스의 플라즈마화는 유도결합플라즈마 반응성 이온식각법을 포함하는 고밀도 플라즈마 반응성 이온식각법, 자기증강반응성 이온식각법, 반응성 이온 식각법, 원자층 식각법 (atomic layer etching) 및 펄스 모듈레이트된(pulse-modulated) 고밀도 플라즈마 반응성 이온 식각법으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종의 방법으로 수행될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the plasma of the mixed gas is a high density plasma reactive ion etching method, self-enhanced reactive ion etching method, reactive ion etching method, atomic layer etching method including inductively coupled plasma reactive ion etching method layer etching) and pulse-modulated high density plasma reactive ion etching.

본 발명은 식각 시에는 구리박막이 로딩되는 기판을 가열하는 구성이 필요하지 않으며, 기판에 10~20℃인 쿨링유체를 적용하여 저온에서 식각이 이루어질 수 있다. 기판을 150도 이상으로 가열해야 한다면 우선 기판아래에 O-ring등의 진공 seal을 사용할 수가 없어서 특별한 기판 구조가 제조되어 장비의 단가가 증가하는 단점이 있으며, 또한 기판이 150도의 고온으로 상당시간동안 가열된다면 substrate 위에 이미 증착되거나 패턴/식각되어 있는 물질들의 확산을 유발시켜서 원치 않는 물질(원소)들이 박막층의 위 또는 아래로 이동하여 소자의 특성을 변하게 하거나 저하시키는 원인이 된다.The present invention does not require a configuration for heating a substrate loaded with a copper thin film during etching, the etching may be performed at a low temperature by applying a cooling fluid of 10 ~ 20 ℃ to the substrate. If the substrate needs to be heated above 150 degrees, it is impossible to use a vacuum seal such as O-ring under the substrate, so that special substrate structure is manufactured, which increases the cost of equipment. Heating causes the diffusion of materials that have already been deposited or patterned / etched onto the substrate, causing unwanted materials (elements) to move up or down the thin film layer to change or degrade the device's properties.

플라즈마화는 0.13 ~ 1.3 Pa 범위의 공정 압력으로 혼합가스를 주입하는 것이 바람직하며, 0.13 Pa 보다 낮으면. 생성된 플라즈마가 불안정하여 식각의 안정성 및 재현성이 떨어지는 문제가 발생하고, 1.3 Pa 보다 높으면 플라즈마 내 이온, 라디칼 등의 양이 상대적으로 많아지나, 이들의 평균 자유행로가 작아져 물리적 충돌이 빈번하게 발생됨에 따라 궁극적으로 느린 식각 속도와 낮은 식각 경사를 얻게되는 문제가 발생하게 된다. Plasmaization is preferred to inject a mixed gas at a process pressure in the range of 0.13 ~ 1.3 Pa, if lower than 0.13 Pa. As the generated plasma is unstable, there is a problem of inferior etching stability and reproducibility, and when it is higher than 1.3 Pa, the amount of ions, radicals, etc. in the plasma is relatively high, but the average free path thereof is small, so that physical collision occurs frequently. As a result, a problem arises in that a slow etching speed and a low etching slope are ultimately obtained.

코일 고주파 전력 (ICP rf power)은 300 W ~ 800 W이 바람직하며, 200W 보다 낮으면 식각 후에 재증착이 심각하게 발생하는 문제점이 있다. The coil high frequency power (ICP rf power) is preferably 300 W ~ 800 W, if lower than 200 W there is a problem that serious redeposition occurs after etching.

DC-bias 전압은 200 ~ 400 V가 바람직하다. DC-bias 전압이 200 V 미만인 경우 식각하는 시료에 전체적으로 인가되는 전압이 낮아 플라즈마화로 생성된 이온, 라디칼 등이 시료에 전달되는 양이 적어질 뿐만 아니라, 특히 이온의 느린(약한) 가속으로 인하여 느린 식각 속도와 낮은 식각 경사의 패턴이 얻어지며 식각 측면에 재증착이 발생될 수 있고, 400 V를 초과하는 높은 DC-bias 전압은 식각 속도 및 식각 경사가 향상될 수 있지만, 박막에 가해지는 이온 충격에 의한 식각손상(etch damage)이 발생하여 향후 제조되는 소자의 전기적 특성이 열화되는 문제가 발생될 수 있다. The DC-bias voltage is preferably 200 to 400 V. When the DC-bias voltage is less than 200 V, the voltage applied to the sample to be etched is low, which not only reduces the amount of ions, radicals, etc. generated by plasma formation, but also is slow due to the slow (weak) acceleration of the ions. Patterns of etch rate and low etch slope can be obtained and redeposition can occur on the etch side, and high DC-bias voltages above 400 V can improve etch rate and etch slope, but the ion bombardment on the thin film Etch damage may occur, resulting in deterioration of electrical characteristics of the device to be manufactured.

한편, 본 발명에 의한 구리박막 식각방법에 의해서, 하드마스크에 대한 구리박막의 식각선택도는 0.5 내지 12 이다. On the other hand, by the copper thin film etching method of the present invention, the etching selectivity of the copper thin film to the hard mask is 0.5 to 12.

또한, 상기 하드마스크는 이산화규소(SiO2), Si3N4, TiO2, TiN, Ti, Ta, W, Cr 및 카본(C) 중에서 선택될 수 있다. In addition, the hard mask may be selected from silicon dioxide (SiO 2 ), Si 3 N 4 , TiO 2 , TiN, Ti, Ta, W, Cr and carbon (C).

도 2는 CH3OH/Ar 식각가스를 사용하여 구리 박막과 이산화규소 하드마스크를 식각하여 각각의 식각속도와 이산화규소 하드마스크에 대한 구리 박막의 식각선택도를 보여주는 그림이다. 즉, 구리박막을 SiO2 하드마스크를 이용하고 CH3OH/Ar 가스를 사용하여 식각한다. CH3OH/Ar에서 pure Ar으로부터 CH3OH 가스농도를 25, 50, 75, 100 %로 변화하여 구리 박막을 식각하였다. FIG. 2 is a diagram illustrating etching rates of copper thin films and silicon dioxide hard masks using CH 3 OH / Ar etching gas, and etching selectivity of copper thin films for respective silicon dioxide hard masks. That is, the copper thin film is etched using a SiO 2 hard mask and CH 3 OH / Ar gas. The copper thin film was etched by changing the CH 3 OH gas concentration from 25% to 50%, 75%, 100% from pure Ar in CH 3 OH / Ar.

CH3OH가스의 농도가 증가하면서 구리 박막과 하드마스크의 식각속도가 동시에 점진적으로 감소하였으며, 또한 Cu 박막의 식각속도가 SiO2 하드마스크의 식각속도보다 더 빠르므로, SiO2 하드마스크에 대한 구리박막에 대한 식각선택도는 5이상의 값이 얻어졌다. CH 3 was the etching rate of OH gas copper thin film and the hard mask as concentration increases of decreases at the same time gradually, and therefore the etching rate of a Cu thin film is faster than the etching rate of a SiO 2 hard mask, SiO 2 copper on hardmask Etch selectivity for the thin film was obtained a value of 5 or more.

결과적으로 CH3OH 가스가 증가함에 따라서 식각속도는 증가하지 않고 감소하여 전형적인 반응성 이온 식각 메카니즘을 따르지 않았다. 이는 순수 아르곤 가스에 CH3OH 가스가 첨가되어 구리 박막위에 CHx를 함유하는 폴리머가 증착되며, -OH기에 의하여 표면에 산화막이 형성되어 전반적인 박막의 식각속도는 감소된 것으로 판단된다.As a result, as the CH 3 OH gas increases, the etching rate does not increase but decreases, which does not follow the typical reactive ion etching mechanism. This is because CH 3 OH gas is added to the pure argon gas, and a polymer containing CHx is deposited on the copper thin film. An oxide film is formed on the surface by -OH group, and thus the overall etching rate of the thin film is reduced.

도 3은 CH3OH/Ar 식각가스를 사용하여 CH3OH 가스 농도를 변화하여 식각된 SiO2/Cu 박막의 식각프로파일을 보여주는 SEM 사진으로, (a)는 순수 Ar에서 식각된 박막이고, (b)는 25% CH3OH/Ar에서 식각된 박막이며, (c)는 50% CH3OH/Ar에서 식각된 박막이고, (d)는 75% CH3OH/Ar에서 식각된 박막이며, (e)는 100% CH3OH에서 식각된 박막이다. 식각조건은 ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V and gas pressure of 0.67 Pa 이다. 3 is a SEM photograph showing an etching profile of SiO 2 / Cu thin film etched by changing the CH 3 OH gas concentration using a CH 3 OH / Ar etching gas, (a) is a thin film etched in pure Ar, ( b) is a thin film etched at 25% CH 3 OH / Ar, (c) is a thin film etched at 50% CH 3 OH / Ar, (d) is a thin film etched at 75% CH 3 OH / Ar, (e) is a thin film etched in 100% CH 3 OH. Etching conditions are ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V and gas pressure of 0.67 Pa.

순수 아르곤에서 식각된 구리는 패턴 측면으로 상당한 재증착이 형성된 것이 관찰되며 이는 아르곤 이온들이 구리 박막에 대하여 물리적 스퍼터링에 의한 결과이다. CH3OH 농도가 25%에서 100%로 증가함에 따라서 식각된 Cu 박막의 측면에 재증착은 점진적으로 감소되어 관찰되지 않으며 그러나 식각 경사는 점차적으로 감소하는 것으로 관찰된다.Copper that was etched in pure argon was observed to have a significant redeposition on the pattern side, which is the result of the physical sputtering of the argon ions on the copper thin film. As the CH 3 OH concentration increased from 25% to 100%, redeposition on the side of the etched Cu thin film was gradually reduced and not observed, but the etch gradient was observed to gradually decrease.

도 4는 C2H5OH/Ar 식각가스를 사용하여 구리 박막과 이산화규소 하드마스크를 식각하여 각각의 식각속도와 이산화규소 하드마스크에 대한 구리 박막의 식각선택도를 보여주는 그림이다. 즉, 구리박막을 SiO2 하드마스크를 이용하고 C2H5OH/Ar 가스를 사용하여 식각한다. C2H5OH/Ar에서 pure Ar으로부터 C2H5OH 가스농도를 25, 50, 75, 100 %로 변화하여 구리 박막을 식각하였다. 4 is a view showing the etching rate of the copper thin film and the silicon dioxide hard mask using the C 2 H 5 OH / Ar etching gas and the etching selectivity of the copper thin film for the silicon dioxide hard mask. That is, the copper thin film is etched using a SiO 2 hard mask and C 2 H 5 OH / Ar gas. The copper thin film was etched by changing the C 2 H 5 OH gas concentration from 25% to 50%, 75%, 100% from pure Ar at C 2 H 5 OH / Ar.

C2H5OH 가스의 농도가 증가함에 따라서 구리 박막과 하드마스크의 식각속도가 동시에 점진적으로 감소하였으며 Cu 박막의 식각속도가 SiO2 하드마스크의 식각속도보다 더 빠르므로, SiO2 하드마스크에 대한 구리박막에 대한 식각선택도는 3~12 범위 내의 값이 얻어졌다. C 2 H 5 OH is the concentration of the gas increases the etching rate of the copper thin film and the hard mask reduces at the same time progressively according as was because the etching rate of a Cu thin film is faster than the etching rate of a SiO 2 hard mask, SiO 2 for the hard mask The etching selectivity with respect to the copper thin film obtained the value within the range of 3-12.

결과적으로 CH3OH의 경우와 비슷하게 C2H5OH 가스가 증가함에 따라 식각속도는 증가하지 않고 감소하여 전형적인 반응성 이온 식각 메카니즘을 따르지 않았다. 이는 순수 아르곤 가스에 C2H5OH 가스가 첨가되어 구리 박막위에 CHx를 함유하는 폴리머가 증착되며, -OH기에 의하여 표면에 산화막이 형성되어 전반적인 박막의 식각속도는 감소된 것으로 판단된다. CH3OH 가스에서의 구리 박막의 식각속도보다 C2H5OH 가스에서의 구리 박막의 식각속도는 더 느렸으며, 이는 C2H5OH 가스로부터 더 많은 CHx를 함유하는 폴리머가 발생하는 것에 기인한다.As a result, the etching rate did not increase with increasing C 2 H 5 OH gas, similar to the case of CH 3 OH, and did not follow the typical reactive ion etching mechanism. This is because C 2 H 5 OH gas is added to the pure argon gas to deposit a polymer containing CHx on the copper thin film, the oxide film is formed on the surface by the -OH group, the overall etching rate of the thin film is determined to be reduced. The etching rate of the copper thin film in the C 2 H 5 OH gas was slower than that of the copper thin film in the CH 3 OH gas, due to the generation of polymers containing more CHx from the C 2 H 5 OH gas. do.

도 5는 C2H5OH/Ar가스에서 C2H5OH 가스 농도를 변화하여 식각된 SiO2/Cu 박막의 식각프로파일을 보여주는 SEM 사진으로, (a)는 순수 Ar에서 식각된 박막이고, (b)는 25% C2H5OH/Ar에서 식각된 박막이며, (c)는 50% C2H5OH/Ar에서 식각된 박막이고, (d)는 75% C2H5OH/Ar에서 식각된 박막이며, (e)는 100% C2H5OH에서 식각된 박막이다. 식각조건은 500 W의 ICP rf power, 300 V의 dc-bias voltage, 그리고 0.67 Pa의 gas pressure이다.5 is a SEM photograph showing an etching profile of SiO 2 / Cu thin film etched by changing the C2H5OH gas concentration in C 2 H 5 OH / Ar gas, (a) is a thin film etched in pure Ar, (b) is Thin film etched at 25% C 2 H 5 OH / Ar, (c) thin film etched at 50% C 2 H 5 OH / Ar, (d) etched at 75% C 2 H 5 OH / Ar (E) is a thin film etched in 100% C 2 H 5 OH. Etching conditions are ICP rf power of 500 W, dc-bias voltage of 300 V, and gas pressure of 0.67 Pa.

순수 아르곤에서 식각된 구리는 패턴 측면으로 상당한 재증착이 형성된 것이 관찰되며 이는 아르곤 이온들이 구리 박막에 대하여 물리적 스퍼터링을 가한 결과이다. 25% C2H5OH/Ar의 농도에서 식각된 구리 박막의 측면에 재증착이 관찰되었으며 C2H5OH의 농도가 증가함에 따라서 구리 박막의 측면에 생성되는 재증착은 점차적으로 감소하였으며 100% C2H5OH에서는 재증착이 관찰되지 않았다. 반면에 식각된 박막 측면의 경사, 즉, 식각 경사는 C2H5OH의 농도가 증가함에 따라서 점진적으로 감소하였다.Copper that was etched in pure argon was observed to have significant redeposition on the side of the pattern, which is the result of the physical sputtering of the argon ions on the copper thin film. Redeposition was observed on the side of the etched copper thin film at a concentration of 25% C 2 H 5 OH / Ar. As the concentration of C 2 H 5 OH increased, the redeposition on the side of the copper thin film gradually decreased. No redeposition was observed in% C 2 H 5 OH. On the other hand, the slope of the etched thin film side, that is, the etching slope gradually decreased as the concentration of C 2 H 5 OH increased.

도6는 100% C2H5OH의 식각가스 조건에서 식각변수인 ICP rf power, dc-bias voltage, process pressure 가운데서 ICP rf power를 변화시켜서 식각특성을 조사하였다. ICP rf power를 200W, 500W, 800W로 변화하여 구리박막과 이산화규소 하드마스크의 식각속도, 식각선택도 그리고 식각프로파일을 조사하였다.FIG. 6 shows the etching characteristics by changing the ICP rf power among the etch parameters ICP rf power, dc-bias voltage, and process pressure at 100% C 2 H 5 OH. The etch rate, etch selectivity and etch profile of copper thin film and silicon dioxide hard mask were investigated by changing ICP rf power to 200W, 500W, 800W.

ICP rf power가 증가할수록 Cu의 식각속도는 거의 직선적으로 증가하였으나 SiO2 식각속도는 약간 증가하였다. SiO2 하드마스크에 대한 구리박막의 식각선택도는 약 0.5에서 12사이에서 변화하였다. As the ICP rf power increased, the etching rate of Cu increased almost linearly, but the SiO 2 etching rate increased slightly. The etching selectivity of the copper thin film with respect to the SiO 2 hard mask was changed between about 0.5 to 12.

식각프로파일 측면에서는 200 W의 rf power 조건에서 식각 후 재증착이 크게 증가하였다. 800 W의 식각 조건에서는 식각 후에 하드마스크와 구리박막의 측면에서 재증착 물질은 일부 관찰되었으나 식각경사는 크게 향상되었다. 일반적으로 ICP rf power가 증가하면 반응기내의 플라즈마 밀도가 증가하게 되어 더 많은 라디칼과 더 많은 양이온들이 생성되어서 박막들의 식각속도들은 증가하게 되며 식각 프로파일의 이방성(anisotropy)에도 도움이 된다.In terms of etch profile, redeposition increased after etching under rf power of 200 W. At 800 W etching conditions, some redeposition materials were observed on the side of the hard mask and the copper thin film after etching, but the etching slope was greatly improved. In general, increasing the ICP rf power increases the plasma density in the reactor, which results in more radicals and more cations, which increases the etch rates of the thin films and helps in the anisotropy of the etch profile.

도 7은 100% C2H5OH의 식각가스 조건에서 식각변수인 dc-bias voltage를 200 V에서 300 V, 그리고 400 V까지 변화시켜서 구리박막과 이산화규소 하드마스크의 식각속도, 식각선택도 그리고 식각프로파일들을 조사하였다. 도 7(a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 200 V의 dc-bias voltage, (c)는 300 V의 dc-bias voltage, (d)는 400 V의 dc-bias voltage에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 100% C2H5OH, 500 W ICP rf power, 그리고 0.67 Pa 공정압력이다.FIG. 7 shows the etching rate, etching selectivity, and etching rate of the copper thin film and silicon dioxide hard mask by changing the dc-bias voltage, which is an etch variable under the etching gas condition of 100% C 2 H 5 OH, from 200 V to 300 V and 400 V. Etch profiles were investigated. Figure 7 (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) is a dc-bias voltage of 200 V, (c) is a dc-bias voltage of 300 V, (d) Etch profiles of copper thin films etched at 400 V dc-bias voltage. Standard etching conditions are 100% C 2 H 5 OH, 500 W ICP rf power, and 0.67 Pa process pressure.

dc-bias voltage가 200 V에서 400 V로 증가함에 따라서 구리박막의 식각속도는 점진적으로 증가하였으며 SiO2 하드 마스크의 식각속도는 큰 변화가 없었으므로, SiO2 하드마스크에 대한 구리 박막의 식각선택도는 약 6에서 12의 범위에서 변화하였다. dc-bias voltage is 200 V increased to 400 V as thus was an etching rate of the copper film is gradually increased in the SiO 2, so the etching rate of the hard mask is not a significant change, SiO 2 is also etch selectivity of the copper thin film for the hard mask Was changed in the range of about 6 to 12.

식각프로파일 결과들을 보면, 200 V dc-bias voltage의 조건에서 식각된 구리박막은 식각 측면에 재증착 물질이 관찰되지 않았으며 400 V의 dc-bias voltage의 조건에서도 식각 측면에 재증착 물질은 관찰되지 않았으며 식각경사는 약간 증가하였다. 전체적으로 현재의 100% C2H5OH의 식각가스조건에서는 dc-bias voltage의 변화가 구리박막의 식각프로파일에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 판단된다. According to the results of etching profile, the copper thin film etched under the condition of 200 V dc-bias voltage showed no redeposition material on the etching side, and the redeposition material did not show the etching side under the condition of 400 V dc-bias voltage. Etch inclination increased slightly. In general, it is judged that the change of dc-bias voltage does not affect the etching profile of copper thin film under the current etching gas condition of 100% C 2 H 5 OH.

dc-bias voltage가 증가하면 플라즈마내의 양이온들이 더 큰 에너지로 기판쪽으로 끌려와서 강하게 충돌하게 되어 박막이 제거되거나 표면에 남아 있는 식각생성물들이 제거되어 전반적으로 박막의 식각속도가 증가하게 되며 깨끗한 식각 프로파일이 얻어진다. 그러나 100% C2H5OH 식각 가스조건에서는 플라즈마 내에서 생성되는 양이온의 양이 한정적이어서 식각 프로파일에 큰 영향을 미치지 않은 것으로 사료된다.As the dc-bias voltage increases, the cations in the plasma are attracted to the substrate with greater energy and collide strongly, removing the thin film or removing the etch products remaining on the surface, which increases the overall etch rate of the thin film. Obtained. However, in 100% C 2 H 5 OH etching gas, the amount of cations generated in the plasma is limited, which does not affect the etching profile.

도 8은 100% C2H5OH의 식각가스 조건에서 식각변수인 공정압력을 변화시켜서 구리박막과 이산화규소 하드마스크의 식각속도, 식각선택도 그리고 식각프로파일들을 조사하였다. 공정압력을 0.13 Pa, 0.67 Pa, 1.3 Pa의 압력에서 변화시켜서 구리박막이 식각되었다. 도 8(a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 0.13 Pa, (c)는 0.67 Pa, (d)는 1.3 Pa의 공정압력에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 100% C2H5OH, 500 W ICP rf power, 그리고 300 V dc-bias voltage이다.8, the etching rate, etching selectivity, and etching profiles of copper thin films and silicon dioxide hard masks were examined by changing the process pressures, which are etch parameters, under etching gas conditions of 100% C 2 H 5 OH. The copper thin film was etched by changing the process pressure at 0.13 Pa, 0.67 Pa, 1.3 Pa. 8 (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and the silicon dioxide mask, (b) is 0.13 Pa, (c) is 0.67 Pa, and (d) is etched copper at a process pressure of 1.3 Pa. Etch profiles of. Standard etching conditions are 100% C 2 H 5 OH, 500 W ICP rf power, and 300 V dc-bias voltage.

구리 박막의 식각속도는 1.3 Pa에서 다소 감소하였으며 SiO2의 식각속도는 약간 감소하였다. SiO2 하드마스크에 대한 구리박막의 식각선택도는 약 3에서 12사이에서 변화하였으며 0.67 Pa의 공정 압력에서 가장 큰 값을 보였다. 식각의 공정 압력이 0.13 Pa로 감소함에 따라서 식각 경사가 크게 증가하였으며 1.3 Pa의 공정 압력에서도 식각 경사는 약간 증가하였다. The etching rate of the copper thin film was slightly decreased at 1.3 Pa and the etching rate of SiO 2 was slightly decreased. The etch selectivity of the copper thin film on the SiO 2 hard mask was varied between about 3 and 12 and was the highest at the process pressure of 0.67 Pa. As the process pressure of etching decreased to 0.13 Pa, the etching slope increased significantly, and even at 1.3 Pa, the etching slope increased slightly.

이러한 결과는 일반적으로 0.13 Pa의 저압에서는 mean free path가 크게 증가하여 플라즈마 내에서 생성된 라디칼이나 이온들이 충돌 없이 효과적으로 박막표면에 도달하게 되어 더 많은 라디칼과 이온들이 박막 표면과 화학반응 및 스퍼터링 등과 같은 반응에 참여하게 되어 식각프로파일이 개선되는 효과가 얻어진다. These results indicate that at low pressures of 0.13 Pa, the mean free path is greatly increased so that radicals or ions generated in the plasma effectively reach the thin film surface without colliding, and thus more radicals and ions are chemically reacted with the thin film surface and sputtering. Participation in the reaction results in an improvement in the etching profile.

도 9는 C2H5OH가스에 O2 가스를 첨가하여 식각하여 구리 박막 및 SiO2 하드마스크의 식각속도 및 식각 선택도의 변화를 보여주는 그래프이다. 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage 그리고 0.67 Pa 공정 압력이다.9 is a graph showing changes in etching rate and etching selectivity of a copper thin film and a SiO 2 hard mask by etching by adding O 2 gas to C 2 H 5 OH gas. Etching conditions are 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage and 0.67 Pa process pressure.

식각가스에 산소를 첨가하여 구리박막을 산화하여 산화구리로 만들어서 에탄올가스와 반응성을 높이고자 한다. 산소가스를 소량씩 첨가하여 식각하면 구리박막은 약간씩 감소하였고 SiO2 하드마스크의 식각속도는 거의 변화가 없었다. 식각선택도도 거의 변화가 없었으나 40%의 산소를 첨가할 경우에 약간 감소하였다.Oxygen is added to the etching gas to oxidize the copper thin film to copper oxide to increase the reactivity with ethanol gas. When the oxygen gas was added in small amounts, the copper thin film was slightly decreased, and the etching rate of the SiO 2 hard mask was almost unchanged. Etch selectivity was almost unchanged, but was slightly decreased when 40% oxygen was added.

도 10은 O2/C2H5OH의 혼합가스에서 O2 가스의 변화에 따른 구리박막의 식각 프로파일들을 보여주는 SEM 사진들로서, (a) 100% C2H5OH, (b) 6.7% O2/93.3% C2H5OH, (c) 10% O2/90% C2H5OH, (d) 20% O2/80% C2H5OH, (e) 30% O2/70% C2H5OH에서 식각된 구리박막들로서 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage 그리고 0.67 Pa 공정 압력이다. FIG. 10 is SEM images showing etching profiles of copper thin films according to the change of O 2 gas in a mixed gas of O 2 / C 2 H 5 OH, (a) 100% C 2 H 5 OH, (b) 6.7% O 2 /93.3% C 2 H 5 OH, (c) 10% O 2 /90% C 2 H 5 OH, (d) 20% O 2 /80% C 2 H 5 OH, (e) 30% O 2 / Copper thin films etched at 70% C 2 H 5 OH with etching conditions of 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage and 0.67 Pa process pressure.

100% C2H5OH에서 식각한 구리 박막의 식각프로파일은 재증착 없이 구리박막의 식각 경사는 약 66도가 얻어졌다. 그러나 6.7~10%의 O2 가스를 첨가하였을 때 식각 재증착이 발생하지 않았을뿐더러 식각경사도도 약 70도로 향상되었다. 그러나 20% 이상의 O2 가스를 첨가한 경우에는 오히려 식각 재증착이 발생하거나 식각 경사도가 더 나빠지는 결과가 얻어졌다. The etching profile of the copper thin film etched in 100% C 2 H 5 OH was about 66 degrees without the redeposition. However, when 6.7-10% O 2 gas was added, etch redeposition did not occur and the etch inclination also improved by about 70 degrees. However, when 20% or more of O 2 gas was added, etching redeposition occurred or the etching slope became worse.

도 11은 CH3COOH/Ar 식각가스를 사용하여 구리 박막과 이산화규소 하드마스크를 식각하여 각각의 식각속도와 이산화규소 하드마스크에 대한 구리 박막의 식각선택도를 보여주는 그림이다. 즉, 구리박막을 SiO2 하드마스크를 이용하여 CH3COOH/Ar 가스를 이용하여 식각한다. CH3COOH/Ar에서 pure Ar으로부터 CH3COOH 가스농도를 25, 50, 75, 100 %로 변화하여 구리 박막을 식각하였다. FIG. 11 is a diagram illustrating etching rates of copper thin films and silicon dioxide hard masks using CH 3 COOH / Ar etching gas, and etching selectivity of copper thin films for respective silicon dioxide hard masks. That is, the copper thin film is etched using a CH 3 COOH / Ar gas using a SiO 2 hard mask. The copper thin film was etched by changing the CH 3 COOH gas concentration from 25% to 50%, 75%, 100% from pure Ar in CH 3 COOH / Ar.

CH3COOH 가스의 농도가 증가함에 따라 구리 박막과 하드마스크의 식각속도가 동시에 점진적으로 감소하였으며 Cu 박막의 식각속도가 SiO2 하드마스크의 식각속도보다 더 빠르므로, SiO2 하드마스크에 대한 구리박막에 대한 식각선택도는 2-3 범위내의 값이 얻어졌다. Since the etching rate of the copper thin film and the hard mask reduces at the same time as gradually as the concentration of CH 3 COOH gas increases were the etching rate of the Cu film is faster than the etching rate of a SiO 2 hard mask, SiO 2 thin copper film on the hard mask The etching selectivity for was obtained in the range of 2-3.

결과적으로 CH3OH와 C2H5OH 가스들의 경우와 비슷하게 CH3COOH 가스가 증가함에 따라서 식각속도는 증가하지 않고 감소하여 전형적인 반응성 이온 식각 메카니즘을 따르지 않았다. 이는 순수 아르곤 가스에 CH3COOH 가스가 첨가되어 구리 박막위에 CHx를 함유하는 폴리머가 증착되며, O와 -OH기에 의하여 표면에 산화막이 형성되어 전반적인 박막의 식각속도는 감소된 것으로 판단된다. CH3COOH 가스에서의 구리 박막의 식각속도는 CH3OH와 C2H5OH 가스들에서의 구리 박막의 식각속도보다 더 느렸다.As a result, similarly to the case of CH 3 OH and C 2 H 5 OH CH 3 COOH gas gas increases, therefore the etching rate is decreased rather than increased by not follow the typical reactive ion etching mechanism. This is because CH 3 COOH gas is added to pure argon gas, and a polymer containing CHx is deposited on the copper thin film. An oxide film is formed on the surface by O and -OH groups, and thus the overall etching rate of the thin film is reduced. The etching rate of the copper thin film in the CH 3 COOH gas was slower than that of the copper thin film in the CH 3 OH and C 2 H 5 OH gases.

도 12는 CH3COOH/Ar가스에서 CH3COOH 가스 농도를 변화하여 식각된 SiO2/Cu 박막의 식각프로파일을 보여주는 SEM 사진으로, (a)는 순수 Ar에서 식각된 박막이고, (b)는 25% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이며, (c)는 50% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이고, (d)는 75% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이며, (e)는 100% CH3COOH에서 식각된 박막이다. 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage 그리고 0.67 Pa 공정 압력이다.12 is a SEM photograph showing an etching profile of SiO 2 / Cu thin film etched by varying the concentration of CH 3 COOH gas in the CH 3 COOH / Ar gas, (a) is a thin film etched in pure Ar, (b) is A thin film etched at 25% CH 3 COOH / Ar, (c) a thin film etched at 50% CH 3 COOH / Ar, (d) a thin film etched at 75% CH 3 COOH / Ar, (e) Is a thin film etched in 100% CH 3 COOH. Etching conditions are 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage and 0.67 Pa process pressure.

순수 아르곤에서 식각된 구리는 패턴 측면으로 상당한 재증착이 형성된 것이 관찰되며 이는 아르곤 이온들이 구리 박막에 물리적 스퍼터링을 가한 결과이다. 25% CH3COOH/Ar의 농도에서 식각된 구리 박막의 측면에 재증착이 관찰되었으며 CH3COOH의 농도가 증가함에 따라서 구리 박막의 측면에 생성되는 재증착은 점차적으로 감소하였으며 75% CH3COOH/Ar과 100% CH3COOH에서 재증착이 거의 관찰되지 않았다. Copper that was etched in pure argon was observed to have significant redeposition on the pattern side, which is the result of the physical sputtering of the argon ions on the copper thin film. Redeposition was observed on the side of the etched copper thin film at a concentration of 25% CH 3 COOH / Ar. As the concentration of CH 3 COOH increased, redeposition on the side of the copper thin film gradually decreased and 75% CH 3 COOH Little redeposition was observed at / Ar and 100% CH 3 COOH.

전반적으로 CH3COOH/Ar의 가스에서는 알코올류의 가스보다 식각 후 재증착이 상당히 감소하였다. 반면에 식각된 박막 측면의 경사, 즉, 식각 경사는 CH3COOH 농도가 증가함에 따라서 점진적으로 감소하였다.In general, redeposition after etching was considerably reduced in gas of CH 3 COOH / Ar than in gas of alcohol. On the other hand, the slope of the etched thin film side, that is, the etch slope gradually decreased as the CH 3 COOH concentration was increased.

도 13은 CH3COOH/Ar 혼합가스 중 CH3COOH 농도에 따른 구리 박막의 SEM사진으로, 도 10에서와 동일한 식각조건에서 식각하였으나 약 10% over-etching을 실시하였다. (a)는 순수 Ar에서 식각된 박막이고, (b)는 25% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이며, (c)는 50% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이고, (d)는 75% CH3COOH/Ar에서 식각된 박막이며, (e)는 100% CH3COOH에서 식각된 박막이다. 식각조건은 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage 그리고 0.67 Pa 공정 압력이다.FIG. 13 is an SEM image of a copper thin film according to the concentration of CH 3 COOH in a mixed gas of CH 3 COOH / Ar, which was etched under the same etching conditions as in FIG. 10, but was about 10% over-etched. (a) is a thin film etched in pure Ar, (b) is a thin film etched in 25% CH 3 COOH / Ar, (c) is a thin film etched in 50% CH 3 COOH / Ar, and (d) is Thin film etched in 75% CH 3 COOH / Ar, (e) is thin film etched in 100% CH 3 COOH. Etching conditions are 500 W ICP rf power, 300 V dc-bias voltage and 0.67 Pa process pressure.

순수 아르곤 가스를 사용한 경우에서도 식각 후 재증착 물질이 모두 제거되었으며 CH3COOH 농도가 증가한 식각 조건들에서도 식각 재증착 물질이 SiO2 하드마스크와 구리의 측면에서 모두 제거된 것이 관찰되었다. 100% CH3COOH의 식각조건에서는 약 85도 이상의 식각 경사를 보이는 식각 프로파일이 얻어졌다.Even when pure argon gas was used, all of the redeposited materials were removed after etching, and the etching redeposited materials were removed from both the SiO 2 hardmask and the copper side even under the etching conditions with increased CH 3 COOH concentration. An etching profile with an etching slope of about 85 degrees or more was obtained under etching conditions of 100% CH 3 COOH.

도 14는 50% CH3COOH/Ar의 식각가스에서 ICP rf power를 변화하여 식각한 결과로서 (a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 300 W의 ICP rf power, (c)는 500 W의 ICP rf power, (d)는 700 W ICP rf power에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 50% CH3COOH/Ar, 300 V dc-bias voltage, 그리고 0.67 Pa 공정압력이다.14 is a result of etching by changing the ICP rf power in the etching gas of 50% CH 3 COOH / Ar (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) is 300 W The ICP rf power of (c) is the ICP rf power of 500 W, (d) is the etching profiles of the copper thin film etched at 700 W ICP rf power. Standard etching conditions are 50% CH 3 COOH / Ar, 300 V dc-bias voltage, and 0.67 Pa process pressure.

ICP rf power가 증가할수록 Cu의 식각속도는 직선적으로 증가하였으나 SiO2 식각속도는 약간 증가하였다. SiO2 하드마스크에 대한 구리박막의 식각선택도는 약 2.5정도의 비교적 높은 값을 보였다. The etching rate of Cu increased linearly with increasing ICP rf power, but the SiO 2 etching rate slightly increased. The etching selectivity of the copper thin film on the SiO 2 hard mask was about 2.5.

식각프로파일 측면에서는 300 W의 rf power 조건에서 식각 후 재증착이 다소 감소되었고 식각 경사는 큰 변화가 없이 약 45도를 보였다. 그러나 700 W의 식각 조건에서는 식각 후 하드마스크와 구리박막의 측면에서 재증착 물질의 관찰되지 않았으며 매우 가파른 약 75도의 식각경사가 관찰되었다. 일반적으로 ICP rf power가 증가하면 반응기내의 플라즈마 밀도가 증가하게 되어 더 많은 라디칼과 더 많은 양이온들이 생성되어서 박막들의 식각속도들은 증가하게 되며 식각 프로파일의 이방성(anisotropy)에도 도움이 된다.In terms of etch profile, redeposition was decreased after etching under rf power of 300 W, and the etch slope was about 45 degrees without significant change. However, in the etching condition of 700 W, no redeposition material was observed from the side of the hard mask and the copper thin film after etching, and the steep etch slope of about 75 degrees was observed. In general, increasing the ICP rf power increases the plasma density in the reactor, which results in more radicals and more cations, which increases the etch rates of the thin films and helps in the anisotropy of the etch profile.

도 15는 50% CH3COOH/Ar의 식각가스에서 dc-bias voltage를 변화하여 식각한 결과로서 (a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 200 V의 dc-bias voltage, (c)는 300 V의 dc-bias voltage, (d)는 400 V의 dc-bias voltage에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 50% CH3COOH/Ar, 500 W ICP rf power, 그리고 0.67 Pa 공정압력이다.15 is a result of etching by varying the dc-bias voltage in the etching gas of 50% CH 3 COOH / Ar (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) 200 The dc-bias voltage of V, (c) is the dc-bias voltage of 300 V, and (d) are the etch profiles of the copper thin film etched at the dc-bias voltage of 400 V. Standard etching conditions are 50% CH 3 COOH / Ar, 500 W ICP rf power, and 0.67 Pa process pressure.

dc-bias voltage가 증가함에 따라서 구리 박막의 식각속도는 크게 증가하였으나 SiO2 하드마스크의 식각속도는 약간 증가하였다. 결과적으로 SiO2 하드마스크 대한 구리 박막의 식각선택도도 약 1.8에서 3까지 증가하였다. As the dc-bias voltage increased, the etching rate of the copper thin film was increased, but the etching rate of the SiO 2 hard mask was slightly increased. As a result, the etching selectivity of the copper thin film with respect to the SiO 2 hard mask also increased from about 1.8 to 3.

200 V dc-bias voltage의 조건에서 식각된 구리박막은 식각 측면에 약간의 재증착 물질이 관찰되며 식각 경사도 매우 완만한 30도 정도이었고 300 V의 dc-bias voltage의 조건에서는 역시 재증착이 관찰되었고 식각경사는 약 45로 개선되었다. 400 V의 식각조건에서는 식각 후 재증착 물질이 대부분이 사라졌으며 식각 경사는 약 75도 이상으로 개선되었다. The copper thin film etched under the condition of 200 V dc-bias voltage showed some redeposition material on the etch side and the etching slope was about 30 degrees, and redeposition was also observed under the condition of 300 V dc-bias voltage. The etch slope improved to about 45. At 400 V, most of the redeposit material disappeared after etching, and the etching slope improved to about 75 degrees.

Dc-bias voltage가 증가하면 플라즈마내의 양이온들이 더 큰 에너지로 기판쪽으로 끌려와서 강하게 충돌하게 되어 박막이 제거되거나 표면에 남아 있는 식각생성물들이 제거되어 전반적으로 박막의 식각속도가 증가하게 되며 깨끗한 식각 프로파일이 얻어진다. As the dc-bias voltage increases, the cations in the plasma are attracted to the substrate with greater energy and collide strongly, eliminating the thin film or removing the etch products remaining on the surface, which increases the overall etch rate of the thin film. Obtained.

도 16은 50% CH3COOH/Ar의 식각가스에서 공정압력을 변화하여 식각한 결과로서 (a)는 구리 박막과 이산화규소 마스크의 식각속도와 식각선택도를 보여주는 것이고 (b)는 0.13 Pa, (c)는 0.67 Pa, (d)는 1.3 Pa의 공정압력에서 식각된 구리 박막의 식각프로파일들이다. 표준 식각조건은 50% CH3COOH/Ar, 500 W ICP rf power, 그리고 300 V dc-bias voltage이다.16 is a result of etching by changing the process pressure in the etching gas of 50% CH 3 COOH / Ar (a) shows the etching rate and etching selectivity of the copper thin film and silicon dioxide mask (b) is 0.13 Pa, (c) is 0.67 Pa, and (d) is etching profiles of copper thin film etched at a process pressure of 1.3 Pa. Standard etching conditions are 50% CH 3 COOH / Ar, 500 W ICP rf power, and 300 V dc-bias voltage.

공정 압력이 증가함에 따라서 구리와 SiO2 박막의 식각속도는 점진적으로 감소되었으며 그 결과로서 SiO2 하드마스크에 대한 구리 박막의 식각 선택도는 약 2.4에서 2.9의 범위 내에서 변화하였다.As the process pressure increased, the etch rate of the copper and SiO 2 thin films gradually decreased, and as a result, the etching selectivity of the copper thin film with respect to the SiO 2 hardmask varied within the range of about 2.4 to 2.9.

구리박막의 식각프로파일 측면에서는 공정압력이 낮아지면서 식각경사가 개선되는 것이 관찰되었다. 즉, 0.67 Pa에서 식각된 구리박막의 식각경사는 45도이었으나 0.13 Pa에서 식각된 경우의 식각경사는 약 75도로 다소 향상되었으며 식각 후 재증착 물질이 제거되어 깨끗한 식각 프로파일이 확보되었다. 반면에 1.3 Pa에서 식각된 경우에는 식각경사가 0.67 Pa의 공정 압력조건과 큰 차이가 없었다.  In terms of the etching profile of the copper thin film, it was observed that the etching slope improved as the process pressure decreased. That is, the etching slope of the copper thin film etched at 0.67 Pa was 45 degrees, but the etching slope at 0.13 Pa was slightly improved to about 75 degrees, and the redeposition material was removed after etching to ensure a clean etching profile. On the other hand, in the case of etching at 1.3 Pa, the etching slope was not significantly different from the process pressure of 0.67 Pa.

이러한 결과는 일반적으로 0.13 Pa의 저압에서는 mean free path가 크게 증가하여 플라즈마 내에서 생성된 라디칼이나 이온들이 충돌 없이 효과적으로 박막표면에 도달하게 되어 더 많은 라디칼과 이온들이 박막 표면과 화학반응 및 스퍼터링 등과 같은 반응에 참여하게 되어 식각속도가 증가하고 식각프로파일이 개선되는 효과가 얻어진다.These results indicate that at low pressures of 0.13 Pa, the mean free path is greatly increased so that radicals or ions generated in the plasma effectively reach the thin film surface without colliding, and thus more radicals and ions are chemically reacted with the thin film surface and sputtering. Participation in the reaction results in an increase in the etching rate and an improvement in the etching profile.

도 17은 500 W의 ICP rf power, 300 V의 dc-bias voltage, 그리고 0.67 Pa의 공정 압력의 식각조건에서 50% CH3COOH/Ar과 100% CH3COOH의 식각가스 조건에서 구리 박막을 식각하여 식각된 박막의 표면들과 식각 전 구리박막에 대하여 XPS 분석을 실시한 결과이다. FIG. 17 shows the etching of a copper thin film under etching conditions of 50% CH 3 COOH / Ar and 100% CH 3 COOH under etching conditions of 500 W of ICP rf power, 300 V of dc-bias voltage and 0.67 Pa of process pressure. XPS analysis was performed on the surfaces of the etched thin film and the copper thin film before etching.

도 17(a)에서 Cu 2p peak에 대한 narrow scan 결과를 살펴보면 식각 전의 구리 박막의 표면이 일부 Cu2O로 산화되어 있으며 CH3COOH로 식각한 후에는 구리 박막의 표면에서 더 많은 양의 Cu2O와 CuO가 관찰되었으며 100% CH3COOH의 식각조건에서는 Cu(OH)2 또는 Cu(CH3COO)2로 예상되는 화합물이 생성되었다. Looking at the narrow scan results for the Cu 2p peak in FIG. 17 (a), the surface of the copper thin film before etching is partially oxidized with Cu 2 O, and after etching with CH 3 COOH, a larger amount of Cu 2 is formed on the surface of the copper thin film. O and CuO were observed and the compound was expected to be Cu (OH) 2 or Cu (CH 3 COO) 2 under etching conditions of 100% CH 3 COOH.

도 17(b)에서, O 1s peak의 narrow scan들에서도 식각 전의 구리 박막표면에서 Cu2O와 CuO의 산화구리들이 관찰되었으며 50% CH3COOH/Ar의 조건에서는 식각된 구리 표면에서 Cu2O와 CuO의 산화물이 관찰되었으며 그 양은 약간 증가하였고 100% CH3COOH의 식각 조건에서는 Cu(OH)2 화합물이 발견되어 Cu 2p의 분석에서와 일치하는 결과를 얻었다. Figure 17 (b) in a, O 1s peak of narrow scan of a road in the copper foil surface prior to etching was observed that the copper oxide of Cu 2 O and CuO 50% CH 3 In the conditions of the COOH / Ar Cu 2 O in the etched copper surface The oxides of and CuO were observed, and the amount was slightly increased and the Cu (OH) 2 compound was found under the etching condition of 100% CH 3 COOH, which is consistent with the analysis of Cu 2p.

마지막으로 도 17(c)는 C 1s peak의 narrow scan들을 보여주는 그래프로서 구리 박막이 CH3COOH/Ar 가스로 식각되면, 구리 박막의 표면에 C-H 또는 C-C를 포함하는 탄화물이 생성이 되는 것이 관찰되고 특히 100% CH3COOH의 식각가스조건에서는 상당한 양의 탄화물(CHx-)이 구리 박막 표면에 생성되는 것이 발견된다. Finally, FIG. 17 (c) is a graph showing narrow scans of the C 1s peak. When the copper thin film is etched with CH 3 COOH / Ar gas, it is observed that carbides containing CH or CC are formed on the surface of the copper thin film. Particularly in the etching gas condition of 100% CH 3 COOH, a significant amount of carbide (CHx-) is found on the surface of the copper thin film.

이는 구리 박막의 식각속도를 감소시키는 원인이 되지만 식각되는 박막의 측면에 일종의 보호막을 형성하여 수직적인 이방성 식각을 증대시켜서 식각경사가 증가하는 요인이 된다. Cu 2p와 O 1s의 narrow scan의 결과로부터 100% CH3COOH의 식각 조건에서는 비교적 융점과 비점이 낮은Cu(OH)2 또는 Cu(CH3COO)2의 식각 생성물이 발생하여 제거되어 식각 후에 식각 재증착물이 발생하지 않은 이유라고 판단된다.This causes a decrease in the etching rate of the copper thin film, but a kind of protective film is formed on the side of the thin film to be etched to increase the vertical anisotropic etching, thereby increasing the etching slope. As a result of the narrow scan of Cu 2p and O 1s, the etching product of Cu (OH) 2 or Cu (CH 3 COO) 2 , which has relatively low melting point and boiling point, is generated and removed under the etching condition of 100% CH 3 COOH. It is considered that redeposition did not occur.

Claims (10)

(a) 구리 박막을 하드 마스크로 패터닝하고 식각하여 마스킹하는 단계;
(b) 알코올류 (R-OH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 가스 및 불활성 가스를 함유하는 혼합가스를 플라즈마화하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에서 생성된 플라즈마를 이용하여 (a) 단계에서 마스킹된 하드마스크를 이용하여 식각하는 단계를 포함하며,
상기 (c) 단계는 구리 박막이 로딩되는 기판에 10 ~ 20℃인 쿨링 유체를 적용하는 것을 특징으로 하는 구리 박막의 식각방법.
(a) patterning and etching a copper thin film with a hard mask;
(b) one or more gases and inerts selected from the group consisting of alcohols (R-OH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), esters (R-COO-R') Plasmalizing the mixed gas containing the gas; And
(c) etching using the hard mask masked in step (a) using the plasma generated in step (b),
The step (c) is the etching method of the copper thin film, characterized in that for applying a cooling fluid of 10 ~ 20 ℃ to the substrate on which the copper thin film is loaded.
(a) 구리 박막을 하드 마스크로 패터닝하고 식각하여 마스킹하는 단계;
(b) 알코올류 (R-OH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 가스 및 산소 및/또는 오존을 함유하는 혼합가스를 플라즈마화하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에서 생성된 플라즈마를 이용하여 (a) 단계에서 마스킹된 하드마스크를 이용하여 식각하는 단계를 포함하며,
상기 (c) 단계는 구리 박막이 로딩되는 기판에 10 ~ 20℃인 쿨링 유체를 적용하는 것을 특징으로 하는 구리 박막의 식각방법.
(a) patterning and etching a copper thin film with a hard mask;
(b) at least one gas and oxygen selected from the group consisting of alcohols (R-OH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), esters (R-COO-R') And / or plasmalizing the mixed gas containing ozone; And
(c) etching using the hard mask masked in step (a) using the plasma generated in step (b),
The step (c) is the etching method of the copper thin film, characterized in that for applying a cooling fluid of 10 ~ 20 ℃ to the substrate on which the copper thin film is loaded.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하드마스크에 대한 구리 박막의 식각선택도는 0.5 내지 12인 것을 특징으로 하는 구리 박막의 식각방법.The etching method of claim 1, wherein the etching selectivity of the copper thin film with respect to the hard mask is 0.5 to 12. 4. 제1항에 있어서, 상기 불활성 가스는 He, Ne, Ar 및 N2로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 구리 박막의 식각방법.The method of claim 1, wherein the inert gas is at least one selected from the group consisting of He, Ne, Ar, and N 2 . 제1항 또는 제2항에 있어서, 하드마스크는 이산화규소(SiO2), Si3N4, TiO2, TiN, Ti, Ta, W, Cr 및 카본(C) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 구리 박막의 식각방법.The copper of claim 1, wherein the hard mask is selected from silicon dioxide (SiO 2 ), Si 3 N 4 , TiO 2 , TiN, Ti, Ta, W, Cr, and carbon (C). Etching method of thin film. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 혼합가스는 알코올류 (R-OH), 알데히드류 (R-CHO), 케톤류 (R-CO-R’), 에스테르류 (R-COO-R’)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 가스를 50~100 vol% 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 박막의 식각방법.According to claim 1, wherein the mixed gas of step (b) is alcohols (R-OH), aldehydes (R-CHO), ketones (R-CO-R '), esters (R-COO-R' Etching method of a copper thin film, characterized in that it comprises 50 ~ 100 vol% of one or more gases selected from the group consisting of. 제2항에 있어서, 상기 산소 및/또는 오존은 5~20 vol%의 농도로 혼합가스에 포함되는 것을 특징으로 하는 구리 박막의 식각 방법.The method of claim 2, wherein the oxygen and / or ozone is included in the mixed gas at a concentration of 5 to 20 vol%. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (b) 단계의 플라즈마화는 0.13 ~ 1.3 Pa 범위의 공정 압력으로 혼합가스를 주입하고, 300 W ~ 800 W의 코일 고주파 전력 (ICP rf power), 200 ~ 400 V의 dc-bias 전압을 인가하여 수행되는 것을 특징으로 하는 구리 박막의 식각방법.According to claim 1 or 2, wherein the plasma of step (b) is injected a mixed gas at a process pressure in the range of 0.13 ~ 1.3 Pa, Coil high frequency power (ICP rf power) of 200 W to 800 W, 200 Etching method of a copper thin film, characterized in that performed by applying a dc-bias voltage of ~ 400 V. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (b) 단계의 플라즈마화는 유도결합플라즈마 반응성 이온식각법을 포함하는 고밀도 플라즈마 반응성 이온식각법, 자기증강반응성 이온식각법, 반응성 이온 식각법, 원자층 식각법 (atomic layer etching) 및 펄스 모듈레이트된 (pulse-modulated) 고밀도 플라즈마 반응성 이온 식각법으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 구리박막의 식각방법.According to claim 1 or 2, wherein the plasma of step (b) is a high-density plasma reactive ion etching method, self-enhanced reactive ion etching method, reactive ion etching method, atomic layer including inductively coupled plasma reactive ion etching method An etching method of a copper thin film, characterized in that carried out by one method selected from the group consisting of etching (atomic layer etching) and pulse-modulated high density plasma reactive ion etching. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조되며, 70˚ 이상의 식각경사를 가지는 구리박막.
A copper thin film produced by the method according to any one of claims 1, 2, 4, 6 and 7, and having an etching slope of 70 ° or more.
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