JPH04187787A - Dry etching method - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）半
導体等の各種基板やプリント配線基板等における電極や
配線を形成するための銅層または（および）銅合金層と
、その下に積層された下地金属層をエツチングするドラ
イエツチング方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to copper layers or ( and) a dry etching method for etching a copper alloy layer and a base metal layer laminated thereunder.
従来、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）半導体
等の各種基板やプリント配線基板等における電極や配線
を形成するための金属膜として良く知られているものに
、アルミニウム膜や銅膜等がある。BACKGROUND ART Conventionally, aluminum films, copper films, and the like are well known as metal films for forming electrodes and wiring in various substrates such as silicon (Si) and germanium (Ge) semiconductors, printed wiring boards, and the like.
これら金属膜から電極や配線を形成するためのエツチン
グ方法としては、反応性イオンエッチング装置によるド
ライエツチングや各種酸性水溶液等からなる反応性水溶
液によるウェットエツチングが知られている。As etching methods for forming electrodes and wiring from these metal films, dry etching using a reactive ion etching apparatus and wet etching using a reactive aqueous solution such as various acidic aqueous solutions are known.
但し、銅またはその合金については、ドライ条件（気相
）でエツチングされ難く、特に塩素ガス（Ｃ１ｚ ）等
の反応性ガスを用いる反応性イオンエツチング装置によ
るエツチング方法では、反応性ガスと銅が化学変化して
銅またはこれを含有する金属薄膜の表面に蒸気圧の低い
塩化銅（ＣｕＣＺＸ）等の銅化合物（ＣｕＸ）が生成し
、金属薄膜がほとんどエツチングされない。従って銅ま
たはこれを含有する金属薄膜の所定部分をエツチング除
去し、電極や配線を形成するためには、各種酸性水溶液
等からなる反応性水溶液によるウェットエツチング方法
が採用されている。However, copper or its alloys are difficult to be etched under dry conditions (gas phase), and especially when etching is performed using a reactive ion etching device that uses a reactive gas such as chlorine gas (C1z), the reactive gas and copper are chemically etchable. As a result, a copper compound (CuX) such as copper chloride (CuCZX) with a low vapor pressure is generated on the surface of copper or a metal thin film containing copper, and the metal thin film is hardly etched. Therefore, in order to form electrodes and wiring by etching a predetermined portion of copper or a metal thin film containing copper, a wet etching method using a reactive aqueous solution such as various acidic aqueous solutions is employed.
このウェットエツチング方法は、表面に銅またはこれを
含有する金属薄膜と所定マスクパターン薄膜とを積層形
成した基板を、容器の中に入れた反応性水溶液に浸漬す
ることにより、表面に露出した銅またはこれを含有する
金ｒＩＡＷｉ膜を化学反応で反応性水溶液に溶解させ、
所定部分の金属薄膜のみを基板の表面に残し、電極また
は配線を形成するものである。In this wet etching method, a substrate on which copper or a metal thin film containing copper and a predetermined mask pattern thin film are laminated is immersed in a reactive aqueous solution placed in a container, thereby removing the exposed copper or copper on the surface. A gold rIAWi film containing this is dissolved in a reactive aqueous solution by a chemical reaction,
Only a predetermined portion of the metal thin film is left on the surface of the substrate to form electrodes or wiring.
〔発明が解決しようとする課題］
しかしながら、ウェットエツチング方法は、基板の浸漬
時間による反応性水溶液の組成や反応性水溶液の液温管
理の制御性が悪く、エツチング量の均一性に欠け、集積
度の高いＩＣ等の量産に適さない。[Problems to be Solved by the Invention] However, the wet etching method has poor controllability in controlling the composition of the reactive aqueous solution and the temperature of the reactive aqueous solution depending on the immersion time of the substrate, lacks uniformity in the amount of etching, and has poor integration density. Not suitable for mass production of ICs etc. with high temperature.
また、反応性水溶液ではエツチングが等方的に行われる
ため、銅または銅を含有する金属薄膜の横方向のエツチ
ング（アンダーカット）が避けられない。Furthermore, since etching is performed isotropically in a reactive aqueous solution, lateral etching (undercut) of the copper or copper-containing metal thin film is unavoidable.
本発明の目的は、銅層または（および）銅合金層を精度
良くエツチングでき、且つ、該銅層または（および）銅
合金層下に積層された各種目的の下地金属層も同時的に
エツチング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 be able to accurately etch a copper layer or (and) a copper alloy layer, and to simultaneously etch base metal layers for various purposes laminated under the copper layer or (and) copper alloy layer. An object of the present invention is to provide a dry etching method.
本発明は前記目的に従い、ハロゲンガスまたは（および
）ハロゲン化物のガスと、中性配位子となる物質のガス
とを真空容器に導入し、これら混合ガスを所定真空状態
下で高周波電圧印加のもとにプラズマ化し、該プラズマ
で銅層または（および）銅合金層と、その下に積層され
た下地金属層をエツチングするドライエツチング方法を
提供する。In accordance with the above object, the present invention introduces a halogen gas or (and) a halide gas and a gas of a substance to be a neutral ligand into a vacuum container, and applies a high frequency voltage to the mixed gas under a predetermined vacuum condition. A dry etching method is provided in which a copper layer or (and) a copper alloy layer and a base metal layer laminated thereunder are etched with the plasma.
また、本発明は前記目的に従い、ハロゲンガスまたは（
および）ハロゲン化物のガスと、ハロゲン化アルミニウ
ムの蒸気ガスとを真空容器に導入し、これら混合ガスを
所定真空状態下で高周波電圧印加のもとにプラズマ化し
、該プラズマで銅層または（および）銅合金層と、その
下に積層された下地金属層をエツチングするドライエツ
チング方法を提供する。Further, according to the above object, the present invention provides halogen gas or (
and) A halide gas and an aluminum halide vapor gas are introduced into a vacuum container, and the mixed gas is turned into plasma under a predetermined vacuum condition by applying a high frequency voltage, and the plasma is used to remove the copper layer or (and) A dry etching method for etching a copper alloy layer and a base metal layer laminated thereunder is provided.
これら両方法において、前記ハロゲンガスとしては、フ
ッ素（Ｆｘ ） 、塩素＜ｃｔｉ＊＞、臭素（Ｂｒｚ）
、ヨウ素（Ｉ ｔ）等のガスを挙げることができる。In both of these methods, the halogen gas includes fluorine (Fx), chlorine <cti*>, and bromine (Brz).
, iodine (It), and the like.
また、前記ハロゲン化物のガスは、フン化水素（ＨＦ）
、塩化水素（ＨＣｉり 、臭化水素（ＨＢｒ）、ヨウ化
水素（Ｈｌ）等のハロゲン化水素、フッ化炭素（ＣＦ、
）等のハロゲン化炭素などのハロゲン元素を含む物質の
ガスである。Further, the halide gas is hydrogen fluoride (HF).
, hydrogen halides such as hydrogen chloride (HCi), hydrogen bromide (HBr), and hydrogen iodide (Hl), fluorocarbons (CF,
) is a gas containing a halogen element such as halogenated carbon.
前者方法における中性配位子となる物質には、アンモニ
ア（ＮＨ，）、水（Ｈｌ Ｏ） 、カルボニル（ＣＯ）
、ニトロシル（Ｎｏ）、メチルアミン（ＮＩ（！（ＣＨ
ｆｆ ））の如き第１級アミン、ジメチルアミン（Ｎ
Ｈｚ （ｃ Ｈｓ＞ｚ ）の如き第２級アミン、トリ
メチルアミン（ＮＨ！（ＣＨｌ）３）の如き第３級アミ
ン、エチレンジアミン（Ｎ Ｈ！（ＣＨｔ＞ｚ Ｎ Ｈ
り等の単座または多座配位子を有する物質を例示できる
。Substances that serve as neutral ligands in the former method include ammonia (NH, ), water (HlO), and carbonyl (CO).
, nitrosyl (No), methylamine (NI(!(CH
ff )), primary amines such as dimethylamine (N
Secondary amines such as Hz (c Hs>z ), tertiary amines such as trimethylamine (NH!(CHl)3), ethylenediamine (NH!(CHt>z N H
Examples include substances having monodentate or polydentate ligands such as
後者方法にけるハロゲン化アルミニウムとしては、塩化
アルミニウム（ＡｆＣｆり、臭化アルミニウム（ＡｆＢ
ｒｓ）、ヨウ化アルミニウム（ＡｉＩ、）等で、蒸発す
ると、二量体分子の、または単量体分子と二量体分子と
が共存する蒸気ガスとなるものなどが考えられる。The aluminum halides used in the latter method include aluminum chloride (AfCf) and aluminum bromide (AfB).
rs), aluminum iodide (AiI, ), etc., which when evaporated become a vapor gas of dimer molecules or a mixture of monomer molecules and dimer molecules.
また、前記両方法において、前述のガスに加え、エツチ
ングに支障のない範囲で、エツチング促進ガス等の他の
ガスを加えてもよい。Furthermore, in both of the above methods, in addition to the above-mentioned gases, other gases such as etching accelerating gases may be added to the extent that they do not interfere with etching.
前記両方法において、前記下地金属層は、銅層または（
および）銅合金層の基板への付着強化を目的とするもの
、拡散防止を目的とするもの（バリアメタル層）、オー
ミックコンタクトをとる目的のものなどであり、銅層や
銅合金層の下に積層され、銅層や銅合金層と同じパター
ンでエツチングされるものである。In both of the above methods, the underlying metal layer is a copper layer or (
and) those intended to strengthen the adhesion of the copper alloy layer to the substrate, those intended to prevent diffusion (barrier metal layer), those intended to establish ohmic contact, etc. It is layered and etched in the same pattern as the copper layer or copper alloy layer.
この下地金属層としては、チタン（Ｔｉ）、チタンナイ
トライド（ＴｉＮ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、
タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、モリブデンシリサ
イド（Ｍｏｓｔ）等を例示することができる。This base metal layer includes titanium (Ti), titanium nitride (TiN), titanium tungsten (TiW),
Examples include tungsten silicide (WSi) and molybdenum silicide (Most).
前記エツチングに先立って前記真空容器にアルゴン（Ａ
ｒ）、クリプトン（Ｋｒ）等の希ガスを含むガスを導入
し、該ガスを所定真空状態下で高周波電圧印加のもとに
プラズマ化し、該プラズマで前記銅層または（および）
銅合金層の表面清掃処理を行ってもよい。この場合、希
ガスを含むガスは、希ガスのみからなる場合のほか、希
ガスと表面処理に適当な、または支障のない他のガス力
らなるものでもよい。Prior to the etching, the vacuum chamber is filled with argon (A).
r) A gas containing a rare gas such as krypton (Kr) is introduced, the gas is turned into plasma under a predetermined vacuum condition by applying a high frequency voltage, and the plasma is used to form the copper layer or (and)
A surface cleaning treatment of the copper alloy layer may also be performed. In this case, the gas containing the rare gas may not only consist of the rare gas, but may also consist of the rare gas and other gases that are suitable or do not pose a problem for surface treatment.
ハロゲンガスまたは（および）ハロゲン化物のガスと中
性配位子となる物質のガスを用いる本発明方法によると
、真空容器内に導入されるハロゲンガスまたは（および
）ハロゲン化物のガスと中性配位子となる物質のガスと
からなる混合ガスが高周波電圧印加のもとにプラズマ化
され、このプラズマが銅または（および）銅合金と反応
してハロゲン化銅が生成され、このハロゲン化銅と中性
配位子とが反応して金属錯体が生成される。この錯体は
蒸気圧が高く、容易に気相中に離脱し、かくして銅層ま
たは（および）銅合金層がエツチングされる。According to the method of the present invention using a halogen gas or (and) halide gas and a gas of a substance that becomes a neutral ligand, the halogen gas or (and) halide gas introduced into the vacuum container and the neutral ligand gas are combined. A mixed gas consisting of a gas of a substance to be used as a plasma is turned into plasma under the application of a high-frequency voltage, and this plasma reacts with copper or (and) a copper alloy to produce copper halide. A metal complex is generated by reaction with a neutral ligand. This complex has a high vapor pressure and easily separates into the gas phase, thus etching the copper layer and/or copper alloy layer.
下地金属層は、銅層または（および）銅合金層がエツチ
ングされたあと、引き続き同条件または同様の条件でエ
ツチングできる。The underlying metal layer can be subsequently etched under the same or similar conditions after the copper layer and/or copper alloy layer is etched.
ハロゲンガスまたは（および）ハロゲン化物のガスとハ
ロゲン化アルミニウムの蒸気ガスとを用いる本発明方法
によると、真空容器内に導入されるハロゲンガスまたは
（および）ハロゲン化物のガスとハロゲン化アルミニウ
ムの蒸気ガスとからなる混合ガスが高周波電圧印加のも
とにプラズマ化され、このプラズマが銅または（および
）銅合金と反応してハロゲン化銅が生成され、このハロ
ゲン化銅とハロゲン化アルミニウムとが反応して銅・ア
ルミニウムハロゲン化合物が生成される。According to the method of the present invention using a halogen gas or (and) a halide gas and an aluminum halide vapor gas, the halogen gas or (and) a halide gas and an aluminum halide vapor gas are introduced into a vacuum container. A mixed gas consisting of is turned into plasma under the application of a high-frequency voltage, and this plasma reacts with copper or (and) a copper alloy to produce copper halide, and this copper halide and aluminum halide react. Copper-aluminum halogen compounds are produced.
この銅・アルミニウムハロゲン化合物は蒸気圧が高く、
容易に気相中に離脱し、かくして銅層または（および）
ｔＲ合金層がエツチングされる。This copper/aluminum halide compound has a high vapor pressure,
easily desorbs into the gas phase and thus the copper layer or (and)
The tR alloy layer is etched.
下地金属層は、銅層または（および）銅合金層がエツチ
ングされたあと、引き続き同条件または同様の条件でエ
ツチングできる。The underlying metal layer can be subsequently etched under the same or similar conditions after the copper layer and/or copper alloy layer is etched.
いずれの方法を採用する場合でも、エツチングに先立っ
てエツチングすべき金属膜表面を希ガスを含むガスのプ
ラズマで清掃処理すれば、該膜上の各種不純物等が除去
される。Regardless of which method is employed, various impurities on the film can be removed by cleaning the surface of the metal film to be etched with plasma containing a rare gas before etching.
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、第１図に装置例として示す反応性イオンエツチン
グ（ＲＩＢ）装置と、これによりハロゲンガスまたは（
および）ハロゲン化物のガスと中性配位子となる物質の
ガスを用いて実施する本発明方法例を説明する。First, a reactive ion etching (RIB) device shown in FIG. 1 as an example of the device and a halogen gas or (
and) An example of the method of the present invention carried out using a halide gas and a gas of a substance serving as a neutral ligand will be described.
第１図に示す装置は、真空容器１、該容器に開閉弁２ａ
、２ｂおよび流量制御部２ｃを介して配管接続されたハ
ロゲンガスまたは（および）ハロゲン化物ガスのボンベ
２、容器ｌに開閉弁３ａ、３ｂおよび流量制御部３ｃを
介して配管接続された中性配位子となる物質のガスボン
ベ３、容器１に開閉弁４ａ、４ｂ及び流量制御部４ｃを
介して配管接続されたクリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（
Ａｒ）等の希ガスのボンベ４、容器工に開閉弁５ａ、５
ｂ及び流量制御部５ｃを介して配管接続された三塩化ホ
ウ素ガス（ＢＣｆ、）等のエツチング促進ガスのボンベ
５、容器１に開閉弁６１を介して接続され、該容器内を
所定真空状態にする真空ポンプ６、該容器内に電気絶縁
性シール材７１を介して設置され、エツチング対象物を
支持するホルダ７、該ホルダに接続され、該ホルダに支
持されるエツチング対象物に高周波電圧を印加する高周
波電源８を備えている。The apparatus shown in FIG. 1 includes a vacuum container 1, an on-off valve 2a in the container
, 2b and a flow rate control section 2c, a cylinder 2 for halogen gas or (and) a halide gas, and a neutral gas cylinder 2 connected to the container l via on-off valves 3a, 3b and a flow rate control section 3c. Krypton (Kr), argon (
A cylinder 4 of a rare gas such as Ar), an on-off valve 5a, 5 in the container
A cylinder 5 of an etching promoting gas such as boron trichloride gas (BCf) is connected to the container 1 via an on-off valve 61, and the cylinder 5 is connected to the container 1 via an on-off valve 61, and the inside of the container is kept in a predetermined vacuum state. A vacuum pump 6 for etching, a holder 7 installed in the container via an electrically insulating sealing material 71 and supporting the object to be etched, and a high-frequency voltage applied to the object to be etched that is connected to the holder and supported by the holder. A high frequency power source 8 is provided.
以上の装置を用い、エツチング対象物として、電極や配
線を形成するための銅（Ｃｕ）からなる厚さ５０００人
の薄膜と、該薄膜と基板との間に形成されたチタン（Ｔ
ｉ）からなる厚さ２０００人の下地金属層と、前記銅薄
膜上にマスク材にて形成された所定パターンを有するシ
リコン半導体ウェーハ９を準備し、該ウェーハを前記ホ
ルダ７上に載置した。Using the above-mentioned apparatus, the objects to be etched are a thin film of copper (Cu) with a thickness of 5,000 mm for forming electrodes and wiring, and a titanium (T) film formed between the thin film and the substrate.
A silicon semiconductor wafer 9 having a base metal layer having a thickness of 2,000 thick consisting of i) and a predetermined pattern formed on the copper thin film using a mask material was prepared, and the wafer was placed on the holder 7.
また、希ガスボンベ４をクリプトン（Ｋｒ）ガスボンベ
、エツチング促進ガスのボンベ５を三塩化ホウ素ガス（
ＢＣｊｌ’ｓ）ボンベとした。In addition, the rare gas cylinder 4 is a krypton (Kr) gas cylinder, and the etching promoting gas cylinder 5 is a boron trichloride gas (
BCjl's) cylinder.
そして、エツチングに先立つ第１ステツプとして、先ず
容器１内をｌＸｌ０−３（Ｔｏｒｒ）以下の真空状態と
した後、真空容器１内を圧力４０（ｍＴｏｒｒ）に維持
しつつボンベ４からクリプトンガスを流量９０［ｓｅｃ
ｍ）で真空容器１内に導入し、電源８にて１３．５６
（ＭＨｚ］、５００（Ｗ）の高周波電圧を６０秒印加し
、クリプトンガスのプラズマを発注させ、このプラズマ
で露出している銅薄膜表面の不純物等を除去した。As the first step prior to etching, first, the inside of the container 1 is brought to a vacuum state of less than lXl0-3 (Torr), and then krypton gas is supplied from the cylinder 4 at a flow rate while maintaining the inside of the vacuum container 1 at a pressure of 40 (mTorr). 90[sec
m) into the vacuum vessel 1, and the power supply 8 turns the temperature 13.56
A high frequency voltage of 500 (MHz) and 500 (W) was applied for 60 seconds to generate krypton gas plasma, and impurities and the like on the exposed surface of the copper thin film were removed with this plasma.
予め前記ハロゲンガスまたは（および）ハロゲン化物ガ
スのボンベ１として塩素ガス（ｃＩｌ！ ）ボンベを、
中性配位子となる物質ガスのボンベ２としてアンモニア
ガス（ＮＨ３）ボンベを採用しておき、第２ステツプと
して１、真空容器１内を圧力４０ （ｍＴｏ ｒ ｒ）
に維持しつつ容器１内にボンベ５から流量２５［ｓｃｃ
ｍ）で三塩化ホウ素ガス（ＢＣｌ、、）を、ボンベ１か
ら流量２０〔Ｓｃｃｍ）で塩素ガス（（１，）を、ボン
ベ３から流量２０（ｓｅｃｍ）でアンモニアガス〔ＮＨ
ユ〕を導入し、電源８にて１３．５６ （ＭＨｚ）、３
００（Ｗ）の高周波電圧を１５０秒印加し、これら混合
ガスをプラズマ化したところ、前記ウェーハの銅薄膜の
５０００人の異方性エツチングが精度良く実現した。In advance, a chlorine gas (cIl!) cylinder is used as the halogen gas or (and) halide gas cylinder 1,
An ammonia gas (NH3) cylinder is used as the cylinder 2 for the substance gas that becomes the neutral ligand, and as a second step 1, the pressure inside the vacuum container 1 is set to 40 (mTorr).
A flow rate of 25 [scc] from the cylinder 5 into the container 1 while maintaining the
boron trichloride gas (BCl, ) from cylinder 1 at a flow rate of 20 [sccm], chlorine gas ((1,) from cylinder 3 at a flow rate of 20 (secm), and ammonia gas [NH
13.56 (MHz), 3 at power supply 8.
When a high frequency voltage of 0.00 (W) was applied for 150 seconds to turn these mixed gases into plasma, anisotropic etching of the copper thin film of the wafer was achieved with high accuracy.
こめエツチングにおいては、露出した銅薄膜部分におい
てハロゲン化銅を生成する反応Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｃｊ！
、−＋ＣｕＣ１ｇ と、ハロゲン化銅である塩化銅
とアンモニアガスの中性配位子とが反応して銅の金属錯
体が生成される反応
ＣｕＣｆｘ ＋ｙＮＨｓ →ＣＣｕＣ１ｘ （ＮＨｓ
）ｙ ）とが起こる。In deep etching, the reaction Cu+x/2 ・Cj! generates copper halide in the exposed copper thin film portion.
, -+CuC1g, copper chloride, which is a copper halide, and a neutral ligand of ammonia gas react to form a copper metal complex.CuCfx +yNHs →CCuC1x (NHs
)y ) will occur.
ハロゲン化銅は蒸気圧が低く、蒸発しにくいが、この金
属錯体ＣＣｕＣ１ｔｗ （ＮＨ３）−）は蒸気圧が高
く、容易に蒸発し、かくしてエツチングが行われる。Copper halide has a low vapor pressure and is difficult to evaporate, but this metal complex CCuC1tw (NH3)-) has a high vapor pressure and evaporates easily, thus performing etching.
銅薄膜下の下地金属層は、該銅薄膜部分がエツチングさ
れたあと、引き続き同条件または同様な条件でハロゲン
ガスまたはハロゲン化物ガスのプラズマにより精度良く
エツチングされた。After the copper thin film portion was etched, the base metal layer under the copper thin film was etched with high precision using a halogen gas or halide gas plasma under the same or similar conditions.
塩素ガスに代えて他のハロゲンガスまたは（おヨヒ）ハ
ロゲン化物のガスを採用し、アンモニアに代えて他の中
性配位子となる物質のガスを採用した場合でも、他の条
件はそのまま、または必要に応じて調整、変更等するこ
とにより同様に銅層または（および）銅合金層並びに下
地金属層のエツチングを行える。Even if another halogen gas or halide gas is used instead of chlorine gas, and a gas of another neutral ligand is used instead of ammonia, the other conditions remain the same. Alternatively, the copper layer or (and) copper alloy layer and underlying metal layer can be etched in the same manner by adjusting or changing as necessary.
他のガス組み合わせ例と、その場合の化学反応例を次に
列挙する。Other examples of gas combinations and examples of chemical reactions in those cases are listed below.
■ 塩素ガス（Ｃ１ｔ）と水（Ｈ２ｏ）を使用する場合
。■ When using chlorine gas (C1t) and water (H2o).
Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｃ１，→ＣｕＣ１゜
Ｃｕ Ｃｊ！ ｘ ＋ ｙ Ｈｔ Ｏ
→（ＣｕＣｊｌ！ｘ （ｏＨｔ ）−）■ 塩素ガス
（ｃｚｉとカルボニル（ＣＯ）である−酸化炭素ガスを
使用する場合。Cu+x/2 ・C1,→CuC1゜Cu Cj! x + y Ht O → (CuCjl!
Ｃｕ ＋ ｘ ／ ２ ・Ｃｊ！ ｔ −４Ｃｕ ＣＩ
ｔ ＸＣｕＣｊ！ｘ ＋ｙＣＯ
＋（ＣｕＣｊ！ｘ （ｃｏ）ｙ）
■ 塩素ガス（Ｃｊ！、）とニトロシル（ＮＯ）である
−酸化窒素ガスを使用する場合。Cu + x / 2 ・Cj! t-4Cu CI
tXCuCj! x +yCO + (CuCj!x (co)y) ■ When using nitrogen oxide gas - which is chlorine gas (Cj!, ) and nitrosyl (NO).
Ｃｕ＋ｘ／’ｌ −Ｃ１ｚ −＋ＣｕＣｆｆ１ｘＣｕＣ
ｆｘ ＋ｙＮＯ
−（ＣｕＣｊ！ｘ （Ｎｏ）、）
■ 塩素ガス（Ｃｊ！ｇ ）とメチルアミン（ＮＨＫ（
ＣＨ，））ガスを使用する場合。Cu+x/'l -C1z -+CuCff1xCuC
fx +yNO - (CuCj!x (No),) ■ Chlorine gas (Cj!g) and methylamine (NHK (
When using CH,)) gas.
Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｃ１，−＋ＣｕＣｆＸＣｕＣＬ＋ ＋
ｙＮＨｚ（ＣＨｓ）
→（ＣｕＣ４ｘ （ＮＨＫ（ＣＨ３）） ？ ）■
塩素ガス＜ｃｉｚ）とエチレンジアミン（ＮＨｚ（ＣＨ
ｚ）ｔ ＮＨｚ ）ガスを使用する場合。Cu+x/2 ・C1,-+CuCfXCuCL+ +
yNHz(CHs) →(CuC4x (NHK(CH3))?)■
Chlorine gas <ciz) and ethylenediamine (NHz (CH
z)t NHz) When using gas.
Ｃｕ十ｘ／２ ＨＣｌｚ −＋ＣｕＣ１ｚＣｕＣ１ｘ
＋）’ＮＨｇ（ＣＨｚ）ｔ ＮＨＫ−（ＣｕＣｆ！ｘ
（ＮＨｚ（ＣＨｚ）ｔ ＮＨ２）−３■ ヨウ化水素
ガス（Ｈｌ）とアンモニアガス（ＮＨ３）を使用する場
合。Cu1x/2 HClz −+CuC1zCuC1x
+)'NHg (CHz)t NHK-(CuCf!x
(NHz(CHz)t NH2)-3■ When using hydrogen iodide gas (Hl) and ammonia gas (NH3).
Ｃｕ＋ｘＨＩ−＋Ｃｕ ＩＸ （＋ｘＨ）Ｃｕ Ｉ Ｘ
＋ ｙ ＮＨ３
→（Ｃｕ ｌｘ （ＮＨ３）ｙ）
■ ヨウ化水素ガス（Ｈｌ）と水（Ｈ，０）を使用する
場合。Cu+xHI-+Cu IX (+xH)Cu IX
+ y NH3 → (Cu lx (NH3)y) ■ When using hydrogen iodide gas (Hl) and water (H, 0).
Ｃｕ＋ｘＨＩ−＋Ｃｕ ＩＸ （＋ｘＨ）ＣｕＩｘ＋ｙ
ＨｚＯ
→（ｃ ｕ ＩＸ （ＯＨｚ ） ｙ ）■ ヨウ化
水素ガス（Ｈｌ）とカルボニル（Ｃｏ）である−酸化炭
素ガスを使用する場合。Cu+xHI-+Cu IX (+xH)CuIx+y
HzO → (c u IX (OHz ) y ) ■ When using carbon oxide gas, which is hydrogen iodide gas (Hl) and carbonyl (Co).
Ｃｕ 十ｘ ＨＩ −＋ Ｃｕ Ｉ ）１ （＋ ｘ
Ｈ）ＣｕＩｘ＋ｙＣＯ
→［Ｃｕ Ｉｘ （ＣＯ） ｙ）
■ ヨウ化水素ガス（ＨＩ）とニトロシル（ＮＯ）であ
る−酸化窒素ガスを使用する場合。Cu 10x HI −+ Cu I )1 (+ x
H) CuIx+yCO → [Cu Ix (CO) y) ■ When hydrogen iodide gas (HI) and nitrosyl (NO) - nitrogen oxide gas is used.
Ｃｕ十ｘＨＩ−＋Ｃｕ ＩＸ （十ｘＨ）Ｃｕｌｘ＋
ｙＮＯ
→（Ｃｕ Ｉｘ （Ｎｏ） ｙ）
■ ヨウ化水素ガス（ＨＩ ）とメチルアミン（ＮＨｘ
（ｃＨｓ））ガスを使用する場合。Cu 10xHI-+Cu IX (10xH)Culx+
yNO → (Cu Ix (No) y) ■ Hydrogen iodide gas (HI) and methylamine (NHx
(cHs)) when using gas.
Ｃｕ十ｘＨＩ→Ｃｕ ｌｘ （十ＸＨ）Ｃｕ Ｉｘ
＋ｙＮＨｚ（ＣＨｓ）
＝ ［Ｃｕ ｌｘ （ＮＨｇ（ＣＨｓ）） Ｆ ）■
ヨウ化水素ガス（Ｈｌ）とエチレンジアミン（ＮＨｚ
（ＣＨｇ）ｚ ＮＨｚ ）ガスを使用する場合。Cu x HI → Cu lx (10 x H) Cu Ix
+yNHz(CHs) = [Cu lx (NHg(CHs)) F )■
Hydrogen iodide gas (Hl) and ethylenediamine (NHz
(CHg)z NHz) When using gas.
Ｃｕ＋ｘＨＩ−＋Ｃｕ Ｉｌｌ （＋ＸＨ）Ｃｕ Ｉ
Ｘ ＋ ｙＮ Ｈｚ（ＣＨｚ）ｔ Ｎ Ｈｚ→（Ｃｕ
ＩＸ （ＮＨｚ（ＣＨｚ）ｚ ＮＨｚ ） −）＠
ヨウ素ガス（ｌとアンモニアガス（ＮＨ３）を使用す
る場合。Cu+xHI-+Cu Ill (+XH)Cu I
X + yN Hz (CHz)t N Hz→(Cu
IX (NHz(CHz)z NHz ) -) @
When using iodine gas (l) and ammonia gas (NH3).
Ｃｕ＋ｘ／２ ・ＩＸ −＋Ｃｕ ＩｘＣｕ Ｉ ｘ
＋ ｙ ＮＨｓ
→（Ｃｕ Ｉ １１ （ＮＨｓ）ｙ Ｅ＠ ヨウ素ガ
ス（Ｉ、）と水（ＨｔＯ）を使用する場合。Cu+x/2 ・IX −+Cu IxCu Ix
+ y NHs → (Cu I 11 (NHs) y E@ When using iodine gas (I,) and water (HtO).
Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｉｔ −）ＣＩＪ １ｘＣｕ ｒ、＋
ｙＨｇ Ｏ
−ｈ （Ｃｕ Ｉｘ （ＯＨｚ ） ｙ 〕＠）：ｌ
素ガス（Ｉ、）とカルボニル（Ｃｏ）ｒある一酸化炭素
ガスを使用する場合。Cu+x/2 ・It −) CIJ 1xCu r, +
yHg O -h (Cu Ix (OHz) y 〕@):l
When using carbon monoxide gas, which is elementary gas (I,) and carbonyl (Co)r.
Ｃｕ＋ｘ／ ２ ・Ｌ −Ｃｕ ｌ１ｌＣｕ ｌｘ ＋
ｙＣＯ
→（Ｃｕ Ｉｘ （ＣＯ） 、）
■ ヨウ素ガス（Ｉ８）とニトロシル（Ｎｏ）である−
酸化窒素ガスを使用する場合。Cu+x/ 2 ・L −Cu l1lCu lx +
yCO → (Cu Ix (CO),) ■ Iodine gas (I8) and nitrosyl (No) -
When using nitrogen oxide gas.
Ｃｕ＋ｘ／２ ・ｌｘ →Ｃｕ ｌ１１Ｃｕｌｘ＋ｙＮ
Ｏ
４（Ｃｕ Ｉ ｘ （Ｎｏ） ｙ ）［相］ ヨウ素
ガス（１ハとメチルアミン（ＮＨ，（Ｃｕ５））ガスを
使用する場合。Cu+x/2 ・lx →Cu l11Culx+yN
O 4 (Cu I x (No) y ) [Phase] When using iodine gas (1H and methylamine (NH, (Cu5)) gas.
Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｉｇ −＋Ｃｕ Ｉ。Cu+x/2・Ig−+CuI.
Ｃｕ Ｉ ｘ ＋ ）’ Ｎ Ｈｚ（ＣＨ３）→（Ｃｕ
ＩＸ （ＮＨｔ（ＣＨ３）） 、）■ ヨウ素ガス
（１ｇ ）とエチレンジアミン（ＮＨｚ （ＣＨｚ）
ｔ Ｎ Ｈりガスを使用する場合。Cu I x + )' N Hz (CH3) → (Cu
IX (NHt(CH3)) ,)■ Iodine gas (1g) and ethylenediamine (NHz (CHz)
When using NH gas.
Ｃｕ＋ｘ／２ ・ＩＸ −＋Ｃｕ ＩＸＣｕＩ Ｘ ＋
７ Ｎ Ｈｚ（ＣＨｌ）２ Ｎ Ｈｚ＝ （Ｃｕ ｌｘ
（ＮＨｚ（ＣＨｚ）ｚ ＮＨＫ ）ｙ ）［株］
臭化水素ガス（ＨＢｒ）とアンモニアガス（ＮＨ３）を
使用する場合。Cu+x/2 ・IX −+Cu IXCuI X +
7 N Hz (CHl)2 N Hz= (Cu lx
(NHz(CHz)zNHK)y)[Stock]
When using hydrogen bromide gas (HBr) and ammonia gas (NH3).
Ｃｕ＋ｘＨＢｒ−＊ＣｕＢｒｘ （＋ｘＨ）Ｃｕ Ｂ
ｒｘ ＋ ｙ ＮＨｓ
→（Ｃｕ Ｂ ｒ Ｘ （Ｎ Ｈｓ）ｙ ）［相］
臭化水素ガス（ＨＢｒ）と水（ＨＸ Ｏ）を使用する場
合。Cu+xHBr-*CuBrx (+xH)Cu B
rx + y NHs → (Cu B r X (NHs)y) [phase]
When using hydrogen bromide gas (HBr) and water (HX O).
Ｃｕ＋ｘＨＢｒ−＋ＣｕＢｒｘ （十ｘＨ）ＣｕＢｒ
ｘ＋ｙＨ，０
＝ （ＣｕＢｒｘ （ＯＨｚ）ｙ ）［相］ 臭化水
素ガス（ＨＢｒ）とカルボニル（ＣＯ）である−酸化炭
素ガスを使用する場合。Cu+xHBr-+CuBrx (10xH)CuBr
x+yH,0 = (CuBrx (OHz)y) [Phase] When using carbon oxide gas, which is hydrogen bromide gas (HBr) and carbonyl (CO).
Ｃｕ＋ｘＨＢｒ−＋ＣｕＢｒｘ （＋ｘＨ）ＣｕＢｒ
ｘ ＋ｙＣＯ
→〔ＣｕＢｒＸ （ＣＯ）ｙ］
■ 臭化水素ガス（ＨＢｒ）とニトロシル（ＮＯ）であ
る−酸化窒素ガスを使用する場合。Cu+xHBr-+CuBrx (+xH)CuBr
x +yCO → [CuBrX (CO)y] ■ When using -nitrogen oxide gas, which is hydrogen bromide gas (HBr) and nitrosyl (NO).
Ｃｕ＋ｘＨＢｒ−＋ＣｕＢｒ、（＋ｘＨ）ＣｕＢｒｘ
＋ｙＮＯ
−＋ （ＣｕＢｒ、（Ｎｏ）、）
＠ 臭化水素ガス（ＨＢｒ）とメチルアミン（ＮＨ，（
ＣＨ３））ガスを使用する場合。Cu+xHBr-+CuBr, (+xH)CuBrx
+yNO −+ (CuBr, (No),) @ hydrogen bromide gas (HBr) and methylamine (NH, (
CH3)) When using gas.
Ｃｕ＋ｘＨＢｒ−＋ＣｕＢｒｘ （十ｘＨ）Ｃｕ Ｂ
ｒ ｘ ＋ ｙ Ｎ Ｈ！（ＣＨ３）→（ＣｕＢｒＸ
（ＮＨｌ（ＣＨ３）） ｙ ）＠ 臭化水素ガス（
ＨＢｒ）とエチレンジアミン（Ｎ Ｈｚ（ＣＨｚ）ｔ
Ｎ Ｈりガスを使用する場合。Cu+xHBr-+CuBrx (10xH)Cu B
r x + y N H! (CH3)→(CuBrX
(NHl(CH3)) y ) @ hydrogen bromide gas (
HBr) and ethylenediamine (N Hz (CHz)t
When using NH gas.
Ｃｕ＋ｘＨＢｒ−＋ＣｕＢｒ、（＋ｘＨ）ＣｕＢｒｘ＋
ｙＮＨｚ（ＣＨｚ）ｚ ＮＨｚ＝ （ＣｕＢ ｒｘ
（ＮＨｚ（ＣＨ２ｈ ＮＨｔ ）ｙ ）［相］ 四フフ
化炭素（ＣＦ、）とアンモニアガス（ＮＨ，）を使用す
る場合。Cu+xHBr−+CuBr, (+xH)CuBrx+
yNHz(CHz)z NHz= (CuB rx
(NHz(CH2h NHt)y) [Phase] When using carbon tetrafluoride (CF, ) and ammonia gas (NH,).
Ｃｕ＋ｘ／４ ・ＣＦａ −＋ＣｕＦＸ （＋Ｘ／４
、Ｃ）ＣｕＦｘ ＋ｙＮＨ＋
→（Ｃｕ ＦＸ （ＮＨｓ） ｙ ）＠ 四フッ化
炭素（ＣＦ４）と水（Ｈ，Ｏ）を使用する場合。Cu+x/4 ・CFa −+CuFX (+X/4
, C) CuFx +yNH+ → (Cu FX (NHs) y ) @ When using carbon tetrafluoride (CF4) and water (H, O).
Ｃｕ＋ｘ／４ ＨＣＦａ →ＣｕＦｇ （＋ｘ／４−
Ｃ）ＣｕＦｘ＋ｙＨｚＯ
→〔ＣｕＦＸ （ＯＨ２）ｙ〕
［相］ 四フッ化炭素（ＣＦ４）とカルボニル（Ｃｏ）
である−酸化炭素ガスを使用する場合。Cu+x/4 HCFa →CuFg (+x/4-
C) CuFx+yHzO → [CuFX (OH2)y] [Phase] Carbon tetrafluoride (CF4) and carbonyl (Co)
– when using carbon oxide gas.
Ｃｕ＋ｘ／４ ・ＣＦ４−＋ＣｕＦｘ （十ｘ／４
・Ｃ）ＣｕＦＸ＋ｙＣＯ
−＋ （ＣｕＦｘ （Ｃｏ）、）
［相］ 四フッ化炭素（ＣＦ、）とニトロシル（Ｎｏ）
である−酸化窒素ガスを使用する場合。Cu+x/4 ・CF4-+CuFx (10x/4
・C) CuFX+yCO −+ (CuFx (Co),) [Phase] Carbon tetrafluoride (CF, ) and nitrosyl (No)
– when using nitrogen oxide gas.
Ｃｕ＋ ｘ／４ ・ＣＦ４ →ＣｕＦｘ （＋ｘ／４
− Ｃ）ＣｕＦｘ ＋ｙＮＯ
→（Ｃｕ Ｆ ＊ （Ｎ Ｏ） ｙ）［相］ 四フッ
化炭素（ＣＦ４）とメチルアミン（ＮＨ，（ＣＨ３））
ガスを使用する場合。Cu+ x/4 ・CF4 →CuFx (+x/4
- C) CuFx +yNO → (Cu F * (NO) y) [Phase] Carbon tetrafluoride (CF4) and methylamine (NH, (CH3))
When using gas.
Ｃｕ＋ｘ／４ ・ＣＦａ →ＣｕＦｘ （＋ｘ／４−
Ｃ）Ｃｕ Ｆｘ ＋ ｙ ＮＨｚ（ＣＨ３）＝ （Ｃ
ｕＦｘ （ＮＨｚ（ＣＨｘ））−）＠ 四フッ化炭素
（ＣＦ４）とエチレンジアミン（ＮＨ，（ＣＨ，）、Ｎ
Ｈｌ ）ガスを使用する場合。Cu+x/4 ・CFa →CuFx (+x/4-
C) Cu Fx + y NHz(CH3)= (C
uFx (NHz(CHx))-) @ Carbon tetrafluoride (CF4) and ethylenediamine (NH, (CH,), N
When using Hl) gas.
Ｃｕ＋ｘ／４ ＋ ＣＦ４−＋ＣｕＦＸ （＋Ｘ／４
− Ｃ）Ｃｕ Ｆ Ｘ ＋ ）Ｆ Ｎ Ｈ！（ＣＨｚ）
ｇ Ｎ Ｈｚ＝ （ｃｕＦＸ （ＮＨｌ（ＣＨ２）！
ＮＨｚ ）ｙ ）なお、銅薄膜に代え銅合金の場合で
も同様にエツチングを行える。Cu+x/4 + CF4-+CuFX (+X/4
- C) Cu F X + ) F N H! (CHHz)
g N Hz= (cuFX (NHl(CH2)!
NHz)y) Note that etching can be performed in the same manner even if a copper alloy is used instead of the copper thin film.
次に、第２図に装置例として示す反応性イオンエツチン
グ（ＲＩＥ）装置と、これによりハロゲンガスまたは（
および）ハロゲン化物のガスとハロゲン化アルミニウム
の蒸気ガスを用いて実施する本発明方法例を説明する。Next, a reactive ion etching (RIE) apparatus shown as an example of the apparatus in FIG. 2 and a halogen gas or (
and) An example of the method of the present invention carried out using a halide gas and an aluminum halide vapor gas will be described.
第２図に示す装置は、真空容器１、該容器に開閉弁２ａ
、２ｂおよび流量制御部２ｃを介して配管接続されたハ
ロゲンガスまたは（および）ハロゲン化物ガスのボンベ
２、容器１に開閉弁４ａ、４ｂ及び流量制御部４Ｃを介
して配管接続されたクリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａ
ｒ ）等の希ガスのボンベ４、容器工に開閉弁５ ａ
、 ５ ｂ及び流量制御部５ｃを介して配管接続された
三塩化ホウ素ガス（ＢＣｌ２）等のエツチング促進ガス
のボンベ５、容器１に開閉弁１０ａ、１０ｂおよび流量
制御部１０ｃを介して配管接続されたハロゲン化アルミ
ニウムの蒸気ガス生成用恒温槽ｌｏ、容器１に開閉弁６
１を介して接続され、該容器内を所定真空状態にする真
空ポンプ６、該容器内に電気絶縁性シール材７１を介し
て設置され、エツチング対象物を支持するホルダ７、該
ホルダに接続され、該ホルダに支持されるエツチング対
象物に高周波電圧を印加する高周波電源８を備えている
。The apparatus shown in FIG. 2 includes a vacuum container 1, an on-off valve 2a in the container
, 2b and a flow rate control section 2c, a halogen gas or (and) halide gas cylinder 2, a krypton (Kr) cylinder connected to the container 1 via on-off valves 4a, 4b and a flow rate control section 4C. ), argon (A
4 cylinders of rare gases such as r), on-off valves 5 a
, 5b and a flow rate control section 5c, a cylinder 5 of an etching promoting gas such as boron trichloride gas (BCl2) is connected to the container 1 via on-off valves 10a, 10b and a flow rate control section 10c. Thermostatic chamber LO for steam gas generation of aluminum halide, an on-off valve 6 in the container 1
1, a vacuum pump 6 is connected to the container to bring the inside of the container into a predetermined vacuum state; a holder 7 is installed in the container via an electrically insulating sealing material 71 to support the object to be etched; and a holder 7 is connected to the holder. , is equipped with a high frequency power source 8 for applying a high frequency voltage to the object to be etched supported by the holder.
なお、恒温槽１０は加熱温度を調節してハロゲン化アル
ミニウムの蒸気ガス発生量を調節できるものである。Note that the constant temperature bath 10 can adjust the heating temperature to adjust the amount of vapor gas generated from aluminum halide.
以上の装置を用い、エツチング対象物として、電極や配
線を形成するための銅（Ｃｕ）からなる厚さ１２０００
人の薄膜と、該薄膜と基板との間に形成されたチタン（
Ｔｉ）からなる厚さ２０００人の下地金属層と、前記銅
薄膜上にマスク材にて形成された所定パターンを有する
シリコン半導体ウェーハ９０を準備し、咳ウェーハを前
記ホルダ７上に載置した。Using the above-mentioned apparatus, the object to be etched is made of copper (Cu) with a thickness of 12,000 mm for forming electrodes and wiring.
A human thin film and titanium (
A silicon semiconductor wafer 90 having a 2,000-thick base metal layer made of Ti) and a predetermined pattern formed on the copper thin film using a mask material was prepared, and the cough wafer was placed on the holder 7.
また、希ガスボンベ４をクリプトン（Ｋｒ）ガスボンベ
、エツチング促進ガスのボンベ５を三塩化ホウ素ガス（
ＢＣｌ２）ボンベとした。In addition, the rare gas cylinder 4 is a krypton (Kr) gas cylinder, and the etching promoting gas cylinder 5 is a boron trichloride gas (
BCl2) cylinder.
そして、エツチングに先立つ第１ステツプとして、先ず
、容器１内をＩＸＩ Ｏ−’ （Ｔｏ ｒ ｒ）以下の
真空状態とした後、真空容器１内を圧力４０（ｍＴｏｒ
ｒ）に維持しつつボンベ４からクリプトンガスを流量９
０（ｓｃｃｍ）で真空容器ｌ内に導入し、電源８にて１
３．５６ （ＭＨ２）、５００（Ｗ）の高周波電圧を６
０秒印加し、クリプトンガスのプラズマを発生させ、こ
のプラズマで露出している銅薄膜表面の不純物等を除去
した。As a first step prior to etching, first, the inside of the container 1 is brought to a vacuum state of less than IXI O-' (Torr), and then the inside of the vacuum container 1 is brought to a pressure of 40 (mTorr).
krypton gas from cylinder 4 at a flow rate of 9 while maintaining
0 (sccm) into the vacuum container l, and the power supply 8 to 1
3.56 (MH2), 500 (W) high frequency voltage 6
The voltage was applied for 0 seconds to generate krypton gas plasma, and impurities and the like on the exposed surface of the copper thin film were removed by this plasma.
予め前記ハロゲンガスまたは（および）ハロゲン化物ガ
スのボンベ１として塩素ガス（Ｃｚｚ ）ボンベを採用
しておくとともに、恒温槽１０にはハロゲン化アルミニ
ウムとして固体塩化アルミニウム（Ａｊ２Ｃｆ３）を入
れ、１６０°Ｃで加熱してその蒸気ガスを生成できるよ
うにしておき、真空容器１内を圧力４０ （ｍＴｏ ｒ
ｒ）に維持しつつ容器１内にボンベ５から流量２５（
ｓｃｃｍ）で三塩化ホウ素ガスＣＢＣ１，）を、ボンベ
ｌから流量２０（ｓｃｃｍ）で塩素ガス（ＣＬ）を、恒
温層１０から流量１００１００（ｓｃで塩化アルミニウ
ム（ＡｆＩＣｊ！ｓ）の蒸気ガスをを導入し、電源８に
て１３．５６ （ＭＨｚ）、２７５ （Ｗ〕の高周波電
圧を５５０秒印加し、これら混合ガスをプラズマ化した
ところ、前記ウェーハの銅薄膜の１２０００人の異方性
エツチングが精度良く実現した。A chlorine gas (Czz) cylinder is used as the cylinder 1 for the halogen gas or (and) halide gas, and solid aluminum chloride (Aj2Cf3) is placed in the constant temperature bath 10 as aluminum halide, and heated at 160°C. It is heated to generate steam gas, and the pressure inside the vacuum container 1 is set to 40 mTorr.
A flow rate of 25 (
Introduce boron trichloride gas CBC1,) at a flow rate of 20 (sccm) from cylinder 1, chlorine gas (CL) at a flow rate of 20 (sccm) from cylinder 1, and vapor gas of aluminum chloride (AfICj!s) at a flow rate of 100100 (scm) from constant temperature layer 10. Then, a high frequency voltage of 13.56 (MHz) and 275 (W) was applied for 550 seconds using power supply 8 to turn the mixed gas into plasma, and the anisotropic etching of the copper thin film on the wafer was achieved with high accuracy. Well done.
このエツチングにおいては、露出した銅薄膜部分におい
てハロゲン化銅を生成する反応Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｃｊ！
ｔ→ｃｕｃｆ）Ｂ と、ハロゲン化銅である塩化銅
と塩化アルミニウム（１ＩＣ１３）の蒸気ガスとが反応
して銅・アルミニウムハロゲン化合物を生成する反応Ｃ
ｕ ＣＩ Ｘ ＋ ｙ Ａ Ｉ Ｃｌ ３−ＣＡｊｌ！
、ＣｕＣ１、ｓｙ）とが起こる。In this etching, the reaction Cu+x/2 ・Cj! generates copper halide in the exposed copper thin film portion.
t → cucf) B and reaction C in which copper chloride, which is a copper halide, and vapor gas of aluminum chloride (1IC13) react to produce a copper-aluminum halide compound.
u CI X + y A I Cl 3-CAjl!
, CuC1, sy) occurs.
ハロゲン化銅は蒸気圧が低く、蒸発しにくいが、この銅
・アルミニウムハロゲン化合物は容易に気相中に蒸発し
、かくしてエツチングが行われる。Copper halide has a low vapor pressure and is difficult to evaporate, but this copper-aluminum halide compound easily evaporates into the gas phase, thus performing etching.
下地金属層は、該銅薄膜部分がエツチングされたあと、
引き続き同条件または同様な条件でハロゲンガスまたは
ハロゲン化物のガスのプラズマにより精度良くエツチン
グされた。After the copper thin film portion is etched, the underlying metal layer is
Subsequently, etching was performed with high precision using a plasma of halogen gas or halide gas under the same or similar conditions.
塩素ガスに代えて他のハロゲンガスまたは（および）ハ
ロゲン化物のガスを採用し、塩化アルミニウム（ＡｆＣ
ｊｌ！３ ）に代えて他のハロゲン化アルミニウムを採
用した場合でも、他の条件はそのまま、または必要に応
じて調整、変更等することにより、同様に銅層または（
および）１合金層並びに下地金属層のエツチングを行え
る。Instead of chlorine gas, other halogen gases or (and) halide gases are employed, and aluminum chloride (AfC
jl! 3) Even if another aluminum halide is adopted in place of (3), the other conditions may remain the same or be adjusted or changed as necessary to form a copper layer or (
and) 1 alloy layer and underlying metal layer can be etched.
他のガスの組ろ合わせ例とその場合の化学反応例を次に
列挙する。Examples of other gas combinations and chemical reactions in those cases are listed below.
■ 塩素カス（ＣＬ ）と臭化アルミニウム（ＡｆＢｒ
ｉの蒸気ガスを使用する場合。■ Chlorine scum (CL) and aluminum bromide (AfBr
When using steam gas of i.
Ｃｕ 十ｘ／２ ・Ｃ１ｔ −ｅｃｕｃｆ。Cu x/2 ・C1t -ecucf.
Ｃｕ Ｃｆ Ｘ ＋ ｙ Ａ ／！ Ｂ ｒ ｓ−＋
（ＡｆｙＣｕＣｌ、ｘ Ｂｒ５ｙ）■ 塩素ガス（ＣＩ
！ｔ ）とヨウ化アルミニウム（ＡｆＩｆｆ）の蒸気ガ
スを使用する場合。Cu Cf X + y A /! B r s-+
(AfyCuCl, x Br5y) ■ Chlorine gas (CI
! t ) and aluminum iodide (AfIff) vapor gas.
Ｃｕ ＋ ｘ ／ ２ ・Ｃｆ ｚ →Ｃｕ Ｃｌ ｚ
Ｃｕ Ｃｉ、ｘ ＋ ｙ Ａ ＩＩ Ｉ ｓ→（Ａ ｌ
ｙ Ｃｕ Ｃｌｘ Ｉ ｓｙ）■ フッ化水素ガス（Ｈ
Ｆ）と塩化アルミニウム（ＡｆＣｆｓ）の蒸気ガスを使
用する場合。Cu + x / 2 ・Cf z →Cu Cl z
Cu Ci, x + y A II I s → (A l
y Cu Clx I sy)■ Hydrogen fluoride gas (H
F) and aluminum chloride (AfCfs) vapor gas.
Ｃｕ＋ｘＨＦ−＋ＣｕＦｘ （＋ｘＨ）ＣｕＦｘ ＋ｙ
ＡｆＩＣｆｓ
→（Ａｊ！、ＣｕＦ、Ｃｊ！、ｙ）
■ フッ化水素ガス（ＨＦ）と臭化アルミニウム（Ａｆ
Ｂｒｓ）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+xHF-+CuFx (+xH)CuFx +y
AfICfs → (Aj!, CuF, Cj!, y) ■ Hydrogen fluoride gas (HF) and aluminum bromide (Af
When using steam gas of Brs).
Ｃｕ＋ｘＨＦ−＋ＣｕＦｘ （＋ｘＨ）ＣｕＦ、＋ｙ
Ａｊｌ！Ｂｒ。Cu+xHF-+CuFx (+xH)CuF, +y
Ajl! Br.
→（Ａｊｌ！ｙ Ｃｕ Ｆｘ Ｂ ｒ ３ｙ）■ フッ
化水素ガス（ＨＦ）とヨウ化アルミニウム（ＡＩｌＩｓ
）の蒸気ガスを使用する場合。→(Ajl!y Cu Fx B r 3y)■ Hydrogen fluoride gas (HF) and aluminum iodide (AIlIs
) when using steam gas.
Ｃｕ＋ｘＨＦ−４ＣｕＦ、、（＋ｘＨ）Ｃｕ Ｆ ｘ
＋ ｙ Ａ ｉ、 Ｉ ｓ→（Ａ ｆ！ ｙ Ｃｕ Ｆ
ｘ Ｉ ｓｙ）■ フッ素ガス（Ｆりと塩化アルミニ
ウム（ＡＩＣＩｌａ）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+xHF-4CuF, (+xH)Cu F x
+ y A i, I s → (A f! y Cu F
x I sy) ■ When using fluorine gas (F) and vapor gas of aluminum chloride (AICIla).
Ｃｕ＋ｘＨＦ−＋ＣｕＦ）、（＋ｘＨ）Ｃｕ Ｆ ｘ
＋ ｙ Ａ ｊ！ ＣＥ ｓ→［Ａｆｙ ＣｕＦｘ Ｃ
ｆ２ｓｙ）
■ フッ素ガス（Ｆりと臭化アルミニウム（ＡＩＢｒｓ
）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+xHF-+CuF), (+xH)Cu F x
＋ y A j! CE s → [Afy CuFx C
f2sy) ■ Fluorine gas (F and aluminum bromide (AIBrs)
) when using steam gas.
Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｆ、−＋ＣｕＦｘ
ＣｕＦｘ＋ｙＡｆＢｒ＊
−＋ （ＡＬ ＣｕＦ、Ｂ ｒ、、）
■ フッ素ガス（Ｆ２）とヨウ化アルミニウム（ＡｌＩ
３）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+x/2 ・F, -+CuFx CuFx+yAfBr* -+ (AL CuF, Br,,) ■ Fluorine gas (F2) and aluminum iodide (AlI
3) When using steam gas.
Ｃｕ＋ｘ／２・Ｆｔ−＋ＣｕＦＸ
Ｃｕ Ｆ ｘ ＋ｙ Ａ ｌ Ｉ ｓ
→ＣＡＩ！、？ ＣｕＦｘ ｌ３Ｆ）
■ 塩化水素ガス（ＨＣｆ）と塩化アルミニウム（Ａｆ
ＣＬ）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+x/2・Ft-+CuFX Cu F x +y A l I s →CAI! ,? CuFx l3F) ■ Hydrogen chloride gas (HCf) and aluminum chloride (Af
When using steam gas of CL).
Ｃｕ＋ｘＨＣ１−＋ＣｕＣＱｘ （＋ｘＨ）Ｃｕ Ｃ
Ｉ Ｘ ＋ ｙ Ａ Ｉ Ｃｉ、 ｓ−（Ａｆｙ Ｃｕ
Ｃｆｘ＋ｚｙ ）
［相］ 塩化水素ガス（Ｈ（１）と臭化アルミニウム（
ＡｆＢｒ：＋）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+xHC1-+CuCQx (+xH)Cu C
I X + y A I Ci, s-(Afy Cu
Cfx+zy) [Phase] Hydrogen chloride gas (H(1) and aluminum bromide (
When using AfBr:+) steam gas.
Ｃｕ＋ｘＨＣ１−＋ＣｕＣ１）ｌ （＋ｘＨ）Ｃｕ Ｃ
ｊ！ Ｘ ＋ ｙ Ａ Ｉ Ｂ ｒ ｓ→（Ａｊ！ｙ
Ｃｕ ＣＥｘ Ｂ ｒ ：＋ｙ）■ 塩化水素ガス（Ｈ
Ｃｆ）とヨウ化アルミニウム（／１１．）の蒸気ガスを
使用する場合。Cu+xHC1-+CuC1)l (+xH)Cu C
j! X + y A I B r s → (Aj!y
Cu CEx B r :+y)■ Hydrogen chloride gas (H
When using vapor gas of Cf) and aluminum iodide (/11.).
Ｃｕ＋ｘＨＣ１→ＣｕＣ１ｘ （十ｘＨ）Ｃｕ Ｃｊ
！ Ｘ ＋ ｙ Ａ Ｉ Ｉ ３→（Ａｆｙ ＣｕＣｊ
！ｘ ｌ５ｙ）
■ 臭素ガス（Ｂｒｔ）と塩化アルミニウム（Ａｆｆｉ
ＣＺ、）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+xHC1→CuC1x (10xH)Cu Cj
! X + y A I I 3 → (Afy CuCj
! x l5y) ■ Bromine gas (Brt) and aluminum chloride (Affi
When using steam gas of CZ, ).
Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｂｒｚ−＋ＣｕＢｒｘＣｕＢ ｒＸ
＋ｙＡｆｃｊ２ｓ
→〔Ａｌｙ ＣｕＢｒｘ Ｃｊ’＋ｙ）■ 臭素ガス（
Ｂｒｚ）と臭化アルミニウム（ＡｆｆｉＢｒ３）の蒸気
ガスを使用する場合。Cu+x/2 ・Brz-+CuBrxCuBrX
+yAfcj2s → [Aly CuBrx Cj'+y)■ Bromine gas (
When using vapor gases of aluminum bromide (AffiBrz) and aluminum bromide (AffiBr3).
Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｂｒｚ →ＣｕＢｒｘＣｕＢｒｘ ＋
ｙＡ／！Ｂｒ５
＝ （Ａｊ！ｙ Ｃｕ Ｂ ｒｙ十ｉｙ）［相］
臭素ガス（Ｂｒｚ）とヨウ化アルミニウム（ＡｌＩ３
）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+x/2 ・Brz →CuBrxCuBrx +
yA/! Br5 = (Aj!y Cu Bry1iy) [phase]
Bromine gas (Brz) and aluminum iodide (AlI3
) when using steam gas.
Ｃｕ＋ｘ／２・Ｂｒｔ−ＣｕＢｒｘ
ＣｕＢｒ、＋ｙＡＩ Ｉｓ
−＋ （Ａｊ！、ＣｕＢｒｘ Ｉ、、）［相］ 臭化
水素ガス（ＨＢｒ）と塩化アルミニウム（ＡｊＩＣｊ！
ｓ）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+x/2・Brt-CuBrx CuBr, +yAI Is −+ (Aj!, CuBrx I,,) [Phase] Hydrogen bromide gas (HBr) and aluminum chloride (AjICj!
s) When using steam gas.
Ｃｕ＋ｘＨＢｒ→ｃｕＢｒ、（＋ｘＨ）Ｃｕ Ｂ ｒ
ｘ ＋ ｙ Ａ ｊ！ Ｃｌ ｓ＝ ＣＡＲｙＣｕＢ
ｒ、Ｃｆ２．ｙ）［相］ 臭化水素ガス（ＨＢｒ）と臭
化アルミニウム（Ａｎ！Ｂｒ５）の蒸気ガスを使用する
場合。Cu+xHBr→cuBr, (+xH)CuBr
x + y A j! Cl s= CARyCuB
r, Cf2. y) [Phase] When using hydrogen bromide gas (HBr) and aluminum bromide (An!Br5) vapor gas.
Ｃｕ＋ｘＨＢｒ−＋ＣｕＢｒｘ （＋ｘＨ）ＣｕＢｒ
ｘ ＋ｙＡ／！Ｂｒ。Cu+xHBr-+CuBrx (+xH)CuBr
x+yA/! Br.
→（Ａｊ！ｙ Ｃｕ Ｂ ｒｘｔ−３ｙ〕■ 臭化水素
ガス（ＨＢｒ）とヨウ化アルミニウム（Ａ、ｌ Ｉｓ
）の蒸気ガスを使用する場合。→(Aj!y Cu B rxt-3y) ■ Hydrogen bromide gas (HBr) and aluminum iodide (A, l Is
) when using steam gas.
Ｃｕ＋ｘＨＢｒ−＋ＣｕＢｒｘ （＋ｘＨ）ＣｕＢｒ
、＋ｙＡｆ Ｉ。Cu+xHBr-+CuBrx (+xH)CuBr
, +yAf I.
＝ （Ａｆｙ ＣｕＢ ｒＸ ｌ５ｙ）［株］ ヨウ素
ガス（■２）と塩化アルミニウム（Ａ１１Ｃ１，、）の
蒸気ガスを使用する場合。= (Afy CuBrX l5y) [Co., Ltd.] When using vapor gas of iodine gas (■2) and aluminum chloride (A11C1,,).
Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｉｔ →Ｃｕ Ｉ。Cu+x/2 ・It → Cu I.
Ｃｕ Ｉ Ｘ ＋ ｙ Ａ Ｉ Ｃｌ ３４ （Ａｆ、
Ｃｕ １．Ｃｆｆ１．、）［相］ ヨウ素ガス（Ｉｔ
）と臭化アルミニウム（ＡｆＢｒ３）の蒸気ガスを使用
する場合。Cu I X + y A I Cl 34 (Af,
Cu 1. Cff1. ) [Phase] Iodine gas (It
) and aluminum bromide (AfBr3) vapor gas.
Ｃｕ＋ｘ／２ ・Ｉｔ →Ｃｕ ＩＸ ＣｕＩ、＋ｙＡ／！Ｂｒ。Cu+x/2・It →Cu IX CuI, +yA/! Br.
４ （Ａｉ、、 Ｃｕ Ｉ Ｘ Ｂ ｒ、、〕［株］
ヨウ素ガス（■２）とヨウ化アルミニウム（Ａ１．■、
）の蒸気ガスを使用する場合。4 (Ai,, Cu I X Br,,) [Stocks]
Iodine gas (■2) and aluminum iodide (A1.■,
) when using steam gas.
Ｃｕ十ｘ／２ ・１．−＋Ｃｕ Ｉ。Cu1x/2・1. -+Cu I.
Ｃｕ ＩＸ ＋ｙＡｊ！ Ｉｓ
→ （Ａ ｆ ｙ Ｃｕ Ｉ ｘ＋ｓｙ）■ ヨウ
化水素ガス（ＨＩ ）と塩化アルミニウム（／ｌ（１，
）の蒸気ガスを使用する場合。Cu IX +yAj! Is → (A f y Cu I x + sy) ■ Hydrogen iodide gas (HI ) and aluminum chloride (/l (1,
) when using steam gas.
Ｃｕ＋ｘＨＩ−＋Ｃｕ ＩＸ （＋ｘＨ）Ｃｕ ＩＸ
＋ｙＡｌｃ１．ｓ
→（Ａｆ、Ｃｕ ＩつＣｆ３Ｆ）
■ ヨウ化水素ガス（ＨＩ）と臭化アルミニウム（ＡＩ
！Ｂｒ５）の蒸気ガスを使用する場合。Cu+xHI-+Cu IX (+xH)Cu IX
+yAlc1. s → (Af, Cu I Cf3F) ■ Hydrogen iodide gas (HI) and aluminum bromide (AI
! When using Br5) steam gas.
Ｃｕ＋ｘＨＩ→Ｃｕｌ、（＋ｘＨ） Ｃｕ ＩＸ＋ｙＡｆＢｒ、。Cu+xHI→Cul, (+xH) Cu IX+yAfBr,.
→（Ａｆ、Ｃｕ Ｉ、Ｂ ｒ、ｙ）
＠ ヨウ化水素ガス（Ｈｌ）とヨウ化アルミニウム（Ａ
ｌ１．）の蒸気ガスを使用する場合。→(Af, Cu I, B r, y) @ Hydrogen iodide gas (Hl) and aluminum iodide (A
l1. ) when using steam gas.
Ｃｕ＋ｘＨＩ−＋Ｃｕ ＩＸ （＋ｘＨ）Ｃｕ ＩＸ
＋ ｙ ＡＩ Ｉｓ
→（Ａ ｌ−ｙ Ｃｕ Ｉ ｘ＋ｓｙ）なお、銅薄膜に
代え銅合金の場合でも同様にエツチングを行える。Cu+xHI-+Cu IX (+xH)Cu IX
+ y AI Is → (A ly-y Cu I x + sy) Note that etching can be performed in the same manner when a copper alloy is used instead of the copper thin film.
なお、以上説明した実施例では反応性イオンエツチング
法（ＲＩＥ）を採用したが、本発明は、この方法に限ら
ず、その他の各種ドライエツチング法、例えば、電子サ
イクロトロン共鳴エツチング（ＥＣＲ）、マグネトロン
エツチング、プラズマエツチング等にも適用可能である
。Although reactive ion etching (RIE) was employed in the embodiments described above, the present invention is not limited to this method, and may also be applied to various other dry etching methods, such as electron cyclotron resonance etching (ECR), magnetron etching, etc. , plasma etching, etc.
また、前記実施例では、エツチング対象物としてシリコ
ン半導体ウェーハを例示したが、本発明は、シリコン半
導体、化合物半導体等の各種半導体基板、プリント基板
等に適用できる。Further, in the above embodiments, a silicon semiconductor wafer was exemplified as the object to be etched, but the present invention can be applied to various semiconductor substrates such as silicon semiconductors and compound semiconductors, printed circuit boards, etc.
〔発明の効果］
以上説明したように本発明ドライエツチング方法による
と、銅層または（および）＆Ｍ合金層と、その下に積層
された下地金属層を精度良くエツチングすることができ
る。[Effects of the Invention] As explained above, according to the dry etching method of the present invention, the copper layer or/and the &M alloy layer and the base metal layer laminated thereunder can be etched with high precision.
エツチングに先立ってエツチングすべき金属膜表面を希
ガスを含むガスのプラズマで清掃処理するときは、該膜
上の各種不純物等が除去され、その後のエツチング処理
がそれだけ円滑に行われる。When the surface of a metal film to be etched is cleaned with plasma of a gas containing a rare gas prior to etching, various impurities on the film are removed, and the subsequent etching process is performed more smoothly.
第１図は本発明方法の実施に使用する装置の一例の概略
構成図、第２図は本発明方法の実施に使用する装置の他
の例の概略構成図である。
１・・・真空容器
２・・・ハロゲンガスまたは（および）ハロゲン化物ガ
スのボンベ
３・・・中性配位子となる物質のガスボンベ４・・・希
ガスボンベ
５・・・エツチング促進ガスボンベ
６・・・真空ポンプ
７・・・ホルダ
８・・・高周波電源
９．９０・・・半導体ウェーハ
１０・・・恒温槽
出願人 日新ハイチック株式会社
第１図
１・・・真空容器
２・・・ハロゲンガスまたはＡロゲン化物の力スの；ｒ
ンへ
３・・中性配位子となる物質のガスボンへ４・・希ガス
ポンへ
５・・エツチング促進ガスホンへ
６・・・真空ポンプ
７・・・ホルダ
８・・・高周波ｔ′ｇ
９・半導体ウエーノ＼FIG. 1 is a schematic diagram of an example of the configuration of an apparatus used to carry out the method of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of another example of the apparatus used to implement the method of the present invention. 1. Vacuum container 2. Halogen gas or (and) halide gas cylinder 3. Gas cylinder for a substance that becomes a neutral ligand 4. Rare gas cylinder 5. Etching accelerator gas cylinder 6. ...Vacuum pump 7...Holder 8...High frequency power supply 9.90...Semiconductor wafer 10...Thermostatic chamber Applicant Nissin Hitic Co., Ltd. Figure 1 1...Vacuum container 2...Halogen of the force of gas or arogenide;r
3. To the gas bomb for the substance that will become the neutral ligand 4. To the rare gas pump 5. To the etching accelerating gas phone 6. Vacuum pump 7. Holder 8. High frequency t'g 9. Semiconductor waeno＼
Claims (3)
スと、中性配位子となる物質のガスとを真空容器に導入
し、これら混合ガスを所定真空状態下で高周波電圧印加
のもとにプラズマ化し、該プラズマで銅層または（およ
び）銅合金層と、その下に積層された下地金属層をエッ
チングするドライエッチング方法。(1) A halogen gas or (and) a halide gas and a gas of a substance that will become a neutral ligand are introduced into a vacuum container, and the mixed gas is converted into a plasma under a predetermined vacuum condition under the application of a high-frequency voltage. A dry etching method in which a copper layer or (and) a copper alloy layer and a base metal layer laminated thereunder are etched using the plasma.
スと、ハロゲン化アルミニウムの蒸気ガスとを真空容器
に導入し、これら混合ガスを所定真空状態下で高周波電
圧印加のもとにプラズマ化し、該プラズマで銅層または
（および）銅合金層と、その下に積層された下地金属層
をエッチングするドライエッチング方法。(2) Halogen gas or (and) halide gas and aluminum halide vapor gas are introduced into a vacuum container, and the mixed gas is turned into plasma under a predetermined vacuum condition by applying a high frequency voltage, and the plasma A dry etching method that etches the copper layer or (and) copper alloy layer and the underlying metal layer laminated underneath.
を含むガスを導入し、該ガスを所定真空状態下で高周波
電圧印加のもとにプラズマ化し、該プラズマで前記銅層
または（および）銅合金層の表面清掃処理を行う請求項
１または２記載のドライエッチング方法。(3) Prior to the etching, a gas containing a rare gas is introduced into the vacuum container, the gas is turned into plasma under a predetermined vacuum condition by applying a high frequency voltage, and the plasma is used to remove the copper layer (and) the copper layer. The dry etching method according to claim 1 or 2, wherein a surface cleaning treatment of the alloy layer is performed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31651390A JPH04187787A (en) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31651390A JPH04187787A (en) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Dry etching method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187787A true JPH04187787A (en) | 1992-07-06 |
Family
ID=18077946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31651390A Pending JPH04187787A (en) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Dry etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04187787A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6008140A (en) * | 1997-08-13 | 1999-12-28 | Applied Materials, Inc. | Copper etch using HCI and HBr chemistry |
| US6080529A (en) * | 1997-12-12 | 2000-06-27 | Applied Materials, Inc. | Method of etching patterned layers useful as masking during subsequent etching or for damascene structures |
| US6331380B1 (en) | 1997-12-12 | 2001-12-18 | Applied Materials, Inc. | Method of pattern etching a low K dielectric layer |
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1990
- 1990-11-20 JP JP31651390A patent/JPH04187787A/en active Pending
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