JPH07254604A - 銅薄膜パターンの形成方法 - Google Patents
銅薄膜パターンの形成方法Info
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- JPH07254604A JPH07254604A JP4456794A JP4456794A JPH07254604A JP H07254604 A JPH07254604 A JP H07254604A JP 4456794 A JP4456794 A JP 4456794A JP 4456794 A JP4456794 A JP 4456794A JP H07254604 A JPH07254604 A JP H07254604A
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- Japan
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- thin film
- copper
- pattern
- film pattern
- forming
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 銅薄膜パターンの形成方法に関し、腐食を伴
わない微細パターンの形成を目的とする。 【構成】 被処理基板１の上に銅または銅合金の薄膜３
を形成した後、この薄膜３を塩素系のエッチャントを用
いてドライエッチングを行なって銅または銅合金よりな
る薄膜パターン５の形成を行なった後、被処理基板１を
アンモニア水に浸漬し、薄膜パターン５の側壁６および
基板に付着している反応生成物７と吸着している塩素ガ
スを溶解除去することを特徴として銅薄膜パターンの形
成方法を構成する。
わない微細パターンの形成を目的とする。 【構成】 被処理基板１の上に銅または銅合金の薄膜３
を形成した後、この薄膜３を塩素系のエッチャントを用
いてドライエッチングを行なって銅または銅合金よりな
る薄膜パターン５の形成を行なった後、被処理基板１を
アンモニア水に浸漬し、薄膜パターン５の側壁６および
基板に付着している反応生成物７と吸着している塩素ガ
スを溶解除去することを特徴として銅薄膜パターンの形
成方法を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は銅（Cu) またはCu合金薄
膜パターンの形成方法に関する。大量の情報を迅速に処
理する必要から情報処理装置の主体を構成する半導体装
置は単位素子の小形化による集積化が進んでＬＳＩやＶ
ＬＳＩが実用化されており、更に小形大容量化が進んで
ＵＬＳＩが実用化されつゝある。
膜パターンの形成方法に関する。大量の情報を迅速に処
理する必要から情報処理装置の主体を構成する半導体装
置は単位素子の小形化による集積化が進んでＬＳＩやＶ
ＬＳＩが実用化されており、更に小形大容量化が進んで
ＵＬＳＩが実用化されつゝある。
【０００２】こゝで、かゝる集積回路の製造には薄膜形
成技術，写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ），不純物
イオン注入技術などが用いられているが、これにより配
線パターンなどの最小線幅として1/4 μm (Quarter-mic
ron)の実用化が求められている。
成技術，写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ），不純物
イオン注入技術などが用いられているが、これにより配
線パターンなどの最小線幅として1/4 μm (Quarter-mic
ron)の実用化が求められている。
【０００３】
【従来の技術】ＬＳＩやＶＬＳＩなど従来の集積回路を
構成する配線パターンの形成に当たって高周波用のよう
な特殊の場合を除き、パターン形成材料としてアルミニ
ウム（Al) が使用されてきた。
構成する配線パターンの形成に当たって高周波用のよう
な特殊の場合を除き、パターン形成材料としてアルミニ
ウム（Al) が使用されてきた。
【０００４】然し、集積度の向上に従って配線パターン
幅が縮小し、一方、集積回路は多層化が行なわれてお
り、パターン精度を保つためには基板面の平坦化が必要
であり、そのため、配線パターンの厚さについても制限
がある。
幅が縮小し、一方、集積回路は多層化が行なわれてお
り、パターン精度を保つためには基板面の平坦化が必要
であり、そのため、配線パターンの厚さについても制限
がある。
【０００５】これらのことから、1/4 μm パターンを従
来のようにAlを用いて形成することは電流容量の面から
問題があり、これに代わってCuの使用が検討されてい
る。さて、当初、シリコン(Si)などの半導体基板（ウエ
ハ) 上に酸化膜（SiO2）を介して真空蒸着法やスパッタ
法を用いてCuの薄膜を形成し、レジストを使用する写真
蝕刻技術によりCuの薄膜を選択エッチングして配線など
微細パターンを形成する方法としてウェットエッチング
が用いられ、溶質として硫酸(H2SO4),硝酸(HNO3), 過硫
酸アンモニウム[(NH4)2S2O8], 塩化鉄(FeCl2) を含む塩
酸(HCl) などの各水溶液が使用されてきた。
来のようにAlを用いて形成することは電流容量の面から
問題があり、これに代わってCuの使用が検討されてい
る。さて、当初、シリコン(Si)などの半導体基板（ウエ
ハ) 上に酸化膜（SiO2）を介して真空蒸着法やスパッタ
法を用いてCuの薄膜を形成し、レジストを使用する写真
蝕刻技術によりCuの薄膜を選択エッチングして配線など
微細パターンを形成する方法としてウェットエッチング
が用いられ、溶質として硫酸(H2SO4),硝酸(HNO3), 過硫
酸アンモニウム[(NH4)2S2O8], 塩化鉄(FeCl2) を含む塩
酸(HCl) などの各水溶液が使用されてきた。
【０００６】然し、これらの薬品を使用するウエットエ
ッチングでは、エッチングは等方的に行なわれ、そのた
めパターン側壁のサイドエッチングが避けられないため
にウエットエッチングは微細パターンの形成に適用する
ことはできない。
ッチングでは、エッチングは等方的に行なわれ、そのた
めパターン側壁のサイドエッチングが避けられないため
にウエットエッチングは微細パターンの形成に適用する
ことはできない。
【０００７】そこで、反応性ガスを使用するイオンミー
リングが行なわれてきたが、この場合は垂直エッチング
が行なわれるものゝ、パターン側壁への生成物の付着が
生ずると云う問題がある。
リングが行なわれてきたが、この場合は垂直エッチング
が行なわれるものゝ、パターン側壁への生成物の付着が
生ずると云う問題がある。
【０００８】そこで、例えば特開平2-83930 では反応性
ガス( エッチャント) として四塩化炭素（ＣCl4)とアル
ゴン(Ar)との混合ガスを用いてイオンミーリングを行な
って後、パターンの側壁に付着している銅化合物をエチ
ルアルコールを用いて除去する方法が採られている。
ガス( エッチャント) として四塩化炭素（ＣCl4)とアル
ゴン(Ar)との混合ガスを用いてイオンミーリングを行な
って後、パターンの側壁に付着している銅化合物をエチ
ルアルコールを用いて除去する方法が採られている。
【０００９】こゝで、ＣCl4 ガスとCuとの反応により生
ずる反応生成物としては第１塩化銅（CuCl) と第２塩化
銅（CuCl2)が挙げられるが、エチルアルコールの洗浄に
より溶解して除去されるのはCuCl2 のみであり、パター
ンの側壁にはCuClが残り、この残滓中に含まれる塩素イ
オン（Cl- ）によりCu配線が腐食されると云う問題があ
った。
ずる反応生成物としては第１塩化銅（CuCl) と第２塩化
銅（CuCl2)が挙げられるが、エチルアルコールの洗浄に
より溶解して除去されるのはCuCl2 のみであり、パター
ンの側壁にはCuClが残り、この残滓中に含まれる塩素イ
オン（Cl- ）によりCu配線が腐食されると云う問題があ
った。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ウエハ上に形成されて
いるCu薄膜をドライエッチングして微細パターンを形成
するのに塩素系のエッチャントが使用されており、これ
により垂直な側壁を有する微細パターンを形成すること
ができる。
いるCu薄膜をドライエッチングして微細パターンを形成
するのに塩素系のエッチャントが使用されており、これ
により垂直な側壁を有する微細パターンを形成すること
ができる。
【００１１】然し、エチルアルコール洗浄では反応生成
物の一部が残存し、Cl- を含む反応生成物によりCu配線
などが腐食されることが問題で、この解決が課題であ
る。
物の一部が残存し、Cl- を含む反応生成物によりCu配線
などが腐食されることが問題で、この解決が課題であ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題はウエハ上に
Cuの薄膜を形成した後、この薄膜を塩素系のエッチャン
トを用いてドライエッチングを行なってCuよりなる薄膜
パターンの形成を行なった後、ウエハをアンモニア水に
浸漬し、Cuよりなる薄膜パターンの側壁および基板に付
着している反応生成物と吸着しているCl2 ガスを溶解除
去することを特徴としてCu薄膜パターンの形成方法を構
成する。
Cuの薄膜を形成した後、この薄膜を塩素系のエッチャン
トを用いてドライエッチングを行なってCuよりなる薄膜
パターンの形成を行なった後、ウエハをアンモニア水に
浸漬し、Cuよりなる薄膜パターンの側壁および基板に付
着している反応生成物と吸着しているCl2 ガスを溶解除
去することを特徴としてCu薄膜パターンの形成方法を構
成する。
【００１３】
【作用】本発明はCuCl2 のみならずCuClもアンモニア水
(NH3水溶液) に溶解することを見出した結果なされたも
のである。
(NH3水溶液) に溶解することを見出した結果なされたも
のである。
【００１４】発明者はCu薄膜のドライエッチングを行な
うエッチャントには塩素(Cl2) やＣCl4 のような塩素系
ガスが適しているが、このような塩素系ガスとCuとの反
応生成物であるCuCl2 とCuClの内、CuClはCuCl2 に較べ
て反応しにくいが、アンモニア水に錯イオンを作って溶
解するを見出した。
うエッチャントには塩素(Cl2) やＣCl4 のような塩素系
ガスが適しているが、このような塩素系ガスとCuとの反
応生成物であるCuCl2 とCuClの内、CuClはCuCl2 に較べ
て反応しにくいが、アンモニア水に錯イオンを作って溶
解するを見出した。
【００１５】なお、CuCl2 はアンモニア水と塩化銅アル
モニウム二水加物(CuCl2・2NH4Cl・2H2O) を作って溶解
する。こゝで、アンモニア水はNH3 を水に溶した溶液で
あり、市販の濃アンモニア水は28％溶液であるが、NH3
の水への溶解度は温度により次のように変化する。すな
わち、10℃で40.6重量％,20 ℃で34.6重量％,30 ℃で2
9.1重量％,40 ℃で24.0重量％,50 ℃で19.0重量％と温
度が上昇するに従って減少している。
モニウム二水加物(CuCl2・2NH4Cl・2H2O) を作って溶解
する。こゝで、アンモニア水はNH3 を水に溶した溶液で
あり、市販の濃アンモニア水は28％溶液であるが、NH3
の水への溶解度は温度により次のように変化する。すな
わち、10℃で40.6重量％,20 ℃で34.6重量％,30 ℃で2
9.1重量％,40 ℃で24.0重量％,50 ℃で19.0重量％と温
度が上昇するに従って減少している。
【００１６】そこで、本発明は塩素系ガスをエッチャン
トとしてCu薄膜のドライエッチングを行なった後、液温
を調節したアンモニア水に浸漬し、Cu薄膜パターンの側
壁に付着している反応生成物と反応させて溶解除去する
もので、一方、側壁に吸着しているCl2 はNH3 と容易に
反応するため除去される。
トとしてCu薄膜のドライエッチングを行なった後、液温
を調節したアンモニア水に浸漬し、Cu薄膜パターンの側
壁に付着している反応生成物と反応させて溶解除去する
もので、一方、側壁に吸着しているCl2 はNH3 と容易に
反応するため除去される。
【００１７】
実施例１：図１はSi基板１の上に熱酸化法により二酸化
シリコン（SiO2）よりなる酸化膜２を約5000Åの厚さに
形成し、次に、スパッタ法により約5000Åの厚さにCuの
薄膜３を成膜した後、Cuの薄膜３をドライエッチングし
て微細な薄膜パターン５を形成する場合を示すもので、
マスク４としては気相成長法（ＣＶＤ法）によりSiO2膜
を約3000Åの厚さに形成した後、レジストを被覆する写
真蝕刻技術により形成した。
シリコン（SiO2）よりなる酸化膜２を約5000Åの厚さに
形成し、次に、スパッタ法により約5000Åの厚さにCuの
薄膜３を成膜した後、Cuの薄膜３をドライエッチングし
て微細な薄膜パターン５を形成する場合を示すもので、
マスク４としては気相成長法（ＣＶＤ法）によりSiO2膜
を約3000Åの厚さに形成した後、レジストを被覆する写
真蝕刻技術により形成した。
【００１８】次に、Cuの薄膜３のドライエッチング法と
してはエッチャントとして流量をCl 2 ：SiCl4 ：N2：NH
3 ＝20：20：80：10ccに調整した混合ガスを用い、これ
を反応性イオンエッチング装置( 略称ＲＩＥ装置）に供
給し、排気系を動作して反応室の圧力を30 mtorrに保っ
てドライエッチングを行なった。( 以上同図Ａ） ドライエッチング終了の状態ではCuの薄膜よりなる薄膜
パターン５は垂直にエッチングされているが、この壁面
６とドライエッチングが行なわれた酸化膜２の上にはCu
ClとCuCl2 よりなる反応生成物７が付着しており、ま
た、Cl2 ガスが吸着されている。( 以上同図Ｂ） 次に、この基板１を常温で濃度28重量％のアンモニア水
に20秒間浸漬した結果、反応生成物７は完全に溶解して
いた。（以上同図Ｃ）次に、純水洗浄を２分間行い、乾
燥して導体線路を形成したが、一週間に亙って観察して
も腐食の発生は全く認められなかった。 実施例２：実施例１と全く同様にしてドライエッチング
を行い、Cuの薄膜３よりなる薄膜パターン５を形成した
後、市販の濃度28重量％のアンモニア水を50℃に保持し
て基板１を10秒間浸漬した。この場合、NH3 の溶解度は
19重量％になっているが、液温が高いために短時間でも
反応生成物７は完全に溶解していた。
してはエッチャントとして流量をCl 2 ：SiCl4 ：N2：NH
3 ＝20：20：80：10ccに調整した混合ガスを用い、これ
を反応性イオンエッチング装置( 略称ＲＩＥ装置）に供
給し、排気系を動作して反応室の圧力を30 mtorrに保っ
てドライエッチングを行なった。( 以上同図Ａ） ドライエッチング終了の状態ではCuの薄膜よりなる薄膜
パターン５は垂直にエッチングされているが、この壁面
６とドライエッチングが行なわれた酸化膜２の上にはCu
ClとCuCl2 よりなる反応生成物７が付着しており、ま
た、Cl2 ガスが吸着されている。( 以上同図Ｂ） 次に、この基板１を常温で濃度28重量％のアンモニア水
に20秒間浸漬した結果、反応生成物７は完全に溶解して
いた。（以上同図Ｃ）次に、純水洗浄を２分間行い、乾
燥して導体線路を形成したが、一週間に亙って観察して
も腐食の発生は全く認められなかった。 実施例２：実施例１と全く同様にしてドライエッチング
を行い、Cuの薄膜３よりなる薄膜パターン５を形成した
後、市販の濃度28重量％のアンモニア水を50℃に保持し
て基板１を10秒間浸漬した。この場合、NH3 の溶解度は
19重量％になっているが、液温が高いために短時間でも
反応生成物７は完全に溶解していた。
【００１９】次に、純水洗浄を２分間行い、乾燥して導
体線路を形成したが、一週間に亙って観察しても腐食の
発生は全く認められなかった。
体線路を形成したが、一週間に亙って観察しても腐食の
発生は全く認められなかった。
【００２０】
【発明の効果】Cuの薄膜を塩素系のエッチャントを用い
てドライエッチングを行い、次に、アンモニア水に浸漬
して反応生成物や吸着Cl2 ガスを溶解する本発明の実施
によりCuよりなる薄膜パターンを高い信頼性を保持して
形成することができる。
てドライエッチングを行い、次に、アンモニア水に浸漬
して反応生成物や吸着Cl2 ガスを溶解する本発明の実施
によりCuよりなる薄膜パターンを高い信頼性を保持して
形成することができる。
【図１】 本発明の実施法を示す断面図である。
１ Si基板( 被処理基板) ２ 酸化膜 ３ Cu薄膜 ４ マスク ５ 薄膜パターン ６ 壁面 ７ 反応生成物
Claims (1)
- 【請求項１】 被処理基板（１）の上に銅または銅合金
の薄膜（３）を形成した後、該薄膜（３）を塩素系のエ
ッチャントを用いてドライエッチングを行なって銅また
は銅合金よりなる薄膜パターン（５）の形成を行なった
後、前記基板（１）をアンモニア水に浸漬し、前記薄膜
パターン（５）の側壁（６）に付着している反応生成物
（７）と吸着している塩素ガスを溶解除去することを特
徴とする銅薄膜パターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4456794A JPH07254604A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 銅薄膜パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4456794A JPH07254604A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 銅薄膜パターンの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254604A true JPH07254604A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12695084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4456794A Withdrawn JPH07254604A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 銅薄膜パターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07254604A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6944930B2 (en) | 2000-02-24 | 2005-09-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing low-oxygen copper |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP4456794A patent/JPH07254604A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6944930B2 (en) | 2000-02-24 | 2005-09-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing low-oxygen copper |
| US7524356B2 (en) | 2000-02-24 | 2009-04-28 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing low-oxygen copper |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |