JPH0499290A - 銅薄膜の選択的ドライエッチング方法 - Google Patents

銅薄膜の選択的ドライエッチング方法

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JPH0499290A
JPH0499290A JP21318690A JP21318690A JPH0499290A JP H0499290 A JPH0499290 A JP H0499290A JP 21318690 A JP21318690 A JP 21318690A JP 21318690 A JP21318690 A JP 21318690A JP H0499290 A JPH0499290 A JP H0499290A
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gas
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A、産業上の利用分野 B0発明の概要 C0従来技術 り6発明が解決しようとする問題点 E9問題点を解決するための手段 19作用 G、実施例[第1図] (A、産業上の利用分野) 本発明は銅薄膜の選択的ドライエツチング方法、特にパ
ーティクルの発生の虞れなく銅薄膜を選択的にドライエ
ツチングすることのできる銅薄膜の選択的ドライエツチ
ング方法に関する。
(B、発明の概要) 本発明は、銅薄膜の選択的ドライエツチング方法におい
て、 パーティクルの発生の虞れなく銅薄膜を高い異方性をも
って選択的にドライエツチングできるようにするため、 臭素系のガスを含んだエツチングガスにより銅薄膜に対
して選択的ドライエツチングを行うものである。
(C,従来技術) LSl、VLSIの集積度は高まる一方であリ、それに
伴う素子の微細化によって配線パターンのルールも小さ
くなる一方であり、現在DRAM等のメモリの配線幅は
0.5μmになりつつあるが、メモリの記憶容量の増大
により将来は配線幅を0.35μmあるいはそれ以下に
することが必要となる。
ところで、現在配線材料として一般にアルミニウムが使
用されているが、アルミニウム配線の配線幅を0.5μ
m、0.35μmというように狭くすると配線抵抗が無
視できない大きさになってくる。そこで、線幅を狭くし
ても配線抵抗を所望値以下にするには配線を厚くする必
要があるが、配線を厚くすると配線の断面のアスペクト
比が太き(なり、配線の加工性が悪(なる金種々の技術
的問題が生じてくる。また、アルミニウム配線にはエレ
クトロマイグレーションの問題がつきまとう。
そこで、最近注目を浴びているのは、例えば特開平1−
234578号公報に紹介されているように銅を配線材
料として使用することである。というのは、銅の比抵抗
は約1.4μΩ・cmと低(、アルミニウムのそれ(約
2.8μΩ・cm)の約2分の1であり、従って、同じ
線幅で形成した場合配線の厚さは銅を用いた方がアルミ
ニウムを用いたよりも薄くて済み、加工し易くなるから
である。
また、銅を用いた場合エレクトロマイグレーションがア
ルミニウムを用いた場合よりも少なく、信頼性が高いと
いう利点も注目される所以の一つである。
ところで、銅薄膜により配線を形成するには、銅薄膜を
選択的にドライエツチングをすることが必要であり、そ
のドライエツチングにはエツチングガスとして塩素系ガ
スが用いられている。そして、塩素系ガスを用いての選
択的ドライエツチングにおいて異方性を充分に得る方法
としては、塩素系のエツチングガス中にCCρ4等炭素
含炭素だガスを積極的に添加する方法のあることが知ら
れでいる。
また、SiCρ4/N2系のガスをエツチングガスとし
て用いてドライエツチングをすることによりSiNを側
壁の保護に用いて異方性を得るという方法も知られてい
る。
(D、発明が解決しようとする問題点)ところが、上述
した従来の各銅薄膜の選択的ドライエツチング方法には
気相中で堆積する物質があるためパーティクルが発生し
、異方性が高(でも半導体製造プロセスには用いること
ができないという問題があった。
即ち、塩素系のエツチングガス中に炭素を含んだガスを
添加してエツチングする方法によれば、CCρXがパー
ティクルとなってチェンバー内に堆積する。また、Si
Cρ4/N2系のガスをエツチングガスとして用いてド
ライエツチングをすることによりSiNを側壁の保護に
用いて異方性を得るという方法によれば、S 1xNy
がチェンバー内に堆積する。従って、例え異方性が高(
でもパーティクルが半導体ウニ八表面を汚染するので半
導体製造プロセスには用いることができないのである。
そのため、現状では塩素系ガスによる選択的ドライエツ
チングにおいて異方性を高める方法としてチェンバー内
を低圧にして高イオンエネルギー下でエツチングを行う
ことによりイオンの方向性を強めるという方法しか採り
得ないのである。この方法は原理的には異方性を高める
ことができる方法であるといえるが、しかし、下地との
間の選択比をとることが難しくなる、下地がダメージを
受ける等の問題があり、得策とはいえない。
本発明はこのような問題を解決すべく為されたもので、
パーティクルの発生の虞れなく銅薄膜を高い異方性をも
って選択的にドライエツチングできるようにすることを
目的とする。
(E、問題点を解決するための手段) 本発明銅薄膜の選択的ドライエツチング方法は上記問題
点を解決するため、銅薄膜に対して臭素系のガスを含ん
だ塩素系エツチングガスにより選択的ドライエツチング
を行うことを特徴とする特(F、作用) 本発明銅薄膜の選択的ドライエツチング方法によれば、
エツチングガス中の塩素が銅薄膜と反応して蒸気圧の高
い塩化銅をつくり、この塩化銅の蒸発によりエツチング
が進行する。また、エツチングガス中に添加された臭素
系のガス中の臭素が解離して銅薄膜と反応して蒸気圧の
低い臭化銅をつくるが、これはエツチング面上において
はイオンのスパッタリングにより除去されるのでエツチ
ングの進行を妨げ得ない。しかし、銅薄膜のエツチング
マスク下の部分の側壁に生じた臭化銅はほとんどイオン
によりスパッタリングされないので蒸気圧の低さによっ
てその側壁に付着した状態のままになり、塩素による銅
のエツチングを阻む側壁保護膜としての働きをする。従
って、異方性の高い選択的ドライエツチングが可能にな
る。
(G、実施例)[第1図〕 以下、本発明銅薄膜の選択的ドライエツチング方法を図
示実施例に従って詳細に説明する。
第1図は本発明銅薄膜の選択的ドライエツチング方法の
一つの実施例を示す断面図である。
同図において、1は下地(例えば5in−)、2は銅薄
膜(膜厚例えば5000人)、3はエツチングマスクで
、例えばTiN等の無機物(膜厚例えば1000人)か
らなる。同図は選択的ドライエツチングの途中の段階を
示している。
本選択的ドライエツチングは、例えばRF印加型ECR
エツチャーを用い、エツチングガスがC112(50S
CCM)/HBr (50SCCM)、チェンバー内圧
力が10mTorr、μ波型流が300mA、RFパワ
ーが500W、基板温度が400℃というエツチング条
件下で行う。
このような選択的ドライエツチングによれば、エツチン
グガス中の塩素Cρ2が銅薄膜2の表面の銅Cuと反応
して塩化銅CuCρをつくる。この塩化銅CuCρは融
点が425℃と低く蒸気圧が高いのでエツチング面2a
から蒸発する。従って、塩素による選択的ドライエツチ
ングが進行する。
方、エツチング面2a上では臭化水素 HBrが解離することにより生じた臭素Brと銅Cuと
によって臭化銅CuBrあるいはCuBrzを形成する
という反応が生じ、この臭化銅CuBrあるいはCu 
B r 2は融点が高く従って蒸気圧は低い。具体的に
はCuBrの融点は504℃、Cu B r 2の融点
は492°Cである。このように臭化銅は融点が高く蒸
気圧が低いので簡単に蒸発するというわけにはいかない
。しかし、エツチング面2a上にはイオンがあるエネル
ギーで衝突するのでエツチング面2a上の臭化銅はイオ
ンによりスパッタされてエツチング面2a上から除去さ
れる。従って、エツチング面2aのエツチングの進行は
阻まない。
結局、エツチング面2aのエツチングは支障なく進行す
ることになる。
次に、マスク3下の銅薄膜2の側壁面2bに着目すると
該側壁面2b上にはエツチング面2aでスパッタされた
臭化銅CuBrあるいはCu B r 2が堆積する。
ところが、エツチング面2a上の臭化銅とは異なり側壁
面2b上の臭化銅はエツチング面2aに対して垂直方向
に入射するイオンによってはほとんどスパッタリングさ
れない。そして、臭化銅はもともと塩化銅に比較して蒸
気圧が低いので側壁面2bに付着したままになり塩素分
子Cρ2によるエツチングを阻むもので側壁保護膜とし
ての役割を果す。その結果、選択的ドライエツチングの
異方性を高いものとするのである。
即ち、本選択的ドライエツチングは、堆積性のガスを用
いず、塩素系のエツチングガスに臭素系のガスを添加し
、塩素と銅の反応により蒸気圧の高い塩化銅を生成せし
めてエツチングを進行させると共に、臭素と銅の反応に
より蒸気圧の低い臭化銅を生成せしめて側壁保護の役割
を担わせ、それによって異方性を得ようとするものであ
り、塩化銅と臭化銅の蒸気圧の差を利用できないような
基板温度、C(22/ HB rの流量比等の条件を選
ばない限り、相当に高い異方性を得ることができる。
尚、塩素系ガスとしてCβ2に限らず分子中に塩素原子
CI2を少なくとも1個含む他のガス、例えばHCl、
BCβ2 、S 1CR4,CCβXを用いても良い。
また、臭素系のガスとしてHBrに限らず分子中に臭素
原子Brを少なくとも1個含む他のガス、例えばBrz
 、BErs 、5iBr<を用いても良い。
(H,発明の効果) 以上に述べたように、本発明銅薄膜の選択的ドライエツ
チング方法は、臭素系のガスを含んだ塩素系エツチング
ガスにより銅薄膜に対する選択的ドライエツチングを行
うことを特徴とするものである。
従って、本発明銅薄膜の選択的ドライエツチング方法に
よれば、エツチングガス中に添加された臭素系のガス中
の臭素が解離して銅薄膜と反応して蒸気圧の低い臭化銅
をつくるが、これはエツチング面上においてはイオンの
スパッタリングにより除去されるのでエツチングの進行
を妨げ得ない。しかし、銅薄膜のエツチングマスク下の
部分の側壁に生じた臭化銅はほとんどイオンによりスパ
ッタリングされないので蒸気圧の低さによってその側壁
に付着した状態のままになり、塩素による銅のエツチン
グを阻む側壁保護膜としての働きをする。従って、堆積
性のガスを用いることなく異方性の高い選択的ドライエ
ツチングが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明銅薄膜の選択的ドライエツチング方法の
一つの実施例を説明するための断面図である。 符号の説明 2・・・銅薄膜、 2a・・・エツチング面、 2b・・・側壁面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)臭素系のガスを含んだ塩素系エッチングガスによ
    り銅薄膜に対して選択的ドライエッチングを行うことを
    特徴とする選択的ドライエッチング方法
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