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JPH0526331B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0526331B2
JPH0526331B2 JP60013490A JP1349085A JPH0526331B2 JP H0526331 B2 JPH0526331 B2 JP H0526331B2 JP 60013490 A JP60013490 A JP 60013490A JP 1349085 A JP1349085 A JP 1349085A JP H0526331 B2 JPH0526331 B2 JP H0526331B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
aluminum
etched
gas
uniformity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60013490A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61174634A (ja
Inventor
Takashi Yamazaki
Haruo Okano
Takehiro Kawasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Shibaura Engineering Works Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Shibaura Engineering Works Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1349085A priority Critical patent/JPS61174634A/ja
Publication of JPS61174634A publication Critical patent/JPS61174634A/ja
Publication of JPH0526331B2 publication Critical patent/JPH0526331B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、アルミニウム膜のドライエツチング
方法に係わり、特にアルミニウム膜を均一性良く
エツチングする方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
現在、IC、LSIの相互配線材料として最も多く
使われている金属はアルミニウムであり、このア
ルミニウムはその蒸着膜をフオトレジストをマス
クとしてエツチング加工することにより配線とし
て利用される。
アルミニウム膜のエツチング方法には、他のエ
ツチング方法と同様に燐酸系エツチング液による
ウエツト加工法とプラズマを用いるドライ加工法
とがある。しかし、ウエツト加工法では エツチング中に気泡が付着してアルミニウム
が局部的に残る。
アンダーカツトが大きく高精度パターンの形
成が困難である。
段差でくびれが生じ易い。
等の問題があり、高い精度で微細でパターンを再
現性良く形成することは極めて困難である。
一方、ドライ加工法としてのアルミニウム膜の
プラズマエツチングは、Cl2、CCl4、BCl3等のプ
ラズマ中にClを含むガスを用いて行うことができ
る。円筒型プラズマ装置によつてもこのエツチン
グは可能ではあるが、この場合反応熱によりエツ
チング中に試料温度が上昇するため、プラズマ中
の塩素成分によつてフオトレジストの熱烈化が顕
著になる。
これに対しては、基板冷却が可能でアルミニウ
ム膜表面に存在すると思われる酸化アルミニウム
膜の除去が容易な平行平板型プラズマ装置の方
が、アルミニウム相互配線形成上有利である。
しかしながら、平行平板型プラズマ装置におい
ても、アルミニウム表面の酸化膜(Al2O3)の除
去に伴うエツチング開始の不均一性の問題があ
る。即ち、十分にAl2O3を還元できる量のCCl3 +
BCl2 +等が存在しないと均一にアルミニウムが露
出されず、引続くアルミニウムのエツチングの開
始に差が生じ、不均一性が助長される。これは、
Al2O3がラジカルではなく、イオンのみによつて
エツチングされることに起因する。
この問題に対して従来は、排気の到達圧力を低
くすることによつて残留ガスの主体であるH2O
を減らし、CCl3 +やBCl2 +の消費を少なくしたり、
また高周波出力を大きくし、イオン衝撃効果を強
めることによつてAl2O3の均一な除去をはかつて
きた。
しかし、これだけアルミニウムを均一性良くエ
ツチングすることは困難であり、実際5インチウ
エハで±20〜30[%]の値しか得られていない。
このようにアルミニウムの均一性が悪い原因とし
ては、最近報告されているように、Al2O3層の除
去された後のアルミニウムが塩素ラジカル或いは
塩素分子によつてもエツチングされることに起因
していると考えられる。即ち、プラズマエツチン
グ装置においては、エツチングガスは、被エツチ
ング物が載置される電極と相対した電極側から導
入され、被エツチング物の載置された電極の周辺
部より排気される構造を有しているが、電界に関
係ない塩素ラジカルや塩素分子によつてエツチン
グされる量が被エツチング物内の中心部と周辺部
とで、ガスの滞在時間の違いによる異なつている
ためである。さらに、この塩素分子、ラジカルに
よつてエツチングされる量が全体のエツチング速
度のうち無視できない値であり、特に塩素分子に
よつてエツチングされる量が無視できない値であ
り、その結果として第5図に示すように電極の周
辺部、即ち被エツチング材料の周辺部が異常に速
くエツチングされ、全体の均一性を悪くしている
と考えられる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、エツチング均一性を悪くして
いる要因である塩素ラジカル或いは塩素分子によ
るエツチング量を抑制することができ、被エツチ
ング物内のエツチング均一性の向上をはかり得る
アルミニウムのドライエツチング方法を提供する
ことにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、塩素ラジカル或いは塩素によ
つて生じるエツチングの不均一性をできるだけ取
除くために、エツチング室内のエツチング用ガス
の排気速度を速めることにある。
即ち本発明は、エツチング室内に塩素ガスを導
入すると共に、エツチング室内に対向配置された
一対の電極間に放電を生起し、アルミニウム若し
くは少なくともアルミニウムを含む材料をエツチ
ングするドライエツチング方法において、前記エ
ツチング室内のガスを排気する排気速度を、1秒
間に該エツチング室の容積の1/2以上排気できる
速度に設定するようにした方法である。
ここで、上記排気速度を1秒間にエツチング室
容量の1/2以上排気できる速度に設定した理由は、
エツチング均一性を±0.5[%]以内にするためで
あり、このためには上記のエツチング速度が必要
であると本発明者等の実験により確認されたから
である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、排気速度を上述した範囲に設
定することにより、アルミニウム等の被エツチン
グ材料の表面に滞在する塩素ラジカルや塩素分子
の滞在時間を短くすることができ、これらの滞在
時間の違いを少なくすることができる。このた
め、塩素ラジカル或いは塩素分子によつて生じる
エツチングの被エツチング物内の不均一性が取除
かれることになり、被エツチング物内のエツチン
グ均一性は飛躍的に向上する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。
第1図は本発明の一実施例方法に使用したドラ
イエツチング装置の概略構成を示す模式図であ
る。図中11はエツチング室を形成する真空容器
であり、この容器11内には一対の平行平板電極
12,13が対向配置されている。上部電極12
は容器11と共に接地されており、下部電極13
には高周波電源14からの高周波電力が印加され
ている。そして、アルミニウム膜等の被エツチン
グ材料を披着された被エツチング試料15は下部
電極13上に載置されるものとなつている。
一方、容器11内にはバルブ21a及びガス導
入管22を介してエツチング用ガス、例えばCl2
ガスが導入される。容器11内に導入されたガス
は、排気管23及びバルブ21b,21cを介し
て拡散ポンプ(以下DPと略記する)24及びメ
カニカルブースタポンプ(以下MBPと略記する)
25により排気されるものとなつている。また、
DP24及びMBP25の排気側には、それぞれば
ルプ21d,21eを介してロータリーポンプ
(以下RPの略記する)26が接続されている。
ここで、実際に排気を行うには、まずバルブ2
1b,21dを開き、バルブ21c,21eを閉
じ、DP24及びRP26により真空容器11内を
排気する。容器11内が一旦所定圧力(アルミニ
ウムエツチング時の圧力)まで排気された後は、
バルブ21b,21dを閉じ、バルブ21c,2
1eを開き、MBP25及びRP26により容器1
1内を排気するものとなつている。
ところで、前記上部電極12は第2図a,bに
示す如く下部中央に凹部を有する電極本体31
と、この電極31の下面に取着された板体32と
から形成されている。板体32には、前記被エツ
チング試料15上でエツチング種が均一な流れを
作るように複数個の小孔(ガス排気口)32aが
設けられている。例えば、φ1.5[mm]の小孔32
aが等間隔に20個設けられてくる。
一方、前記下部電極13は、第3図に示す如く
真空容器11の内壁面に密着固定された板状の絶
縁体33上に載置されている。絶縁体33の周辺
部には、通気孔33aが同心円上に複数個設けら
れてくる。そして、上部電極12のガス導出孔3
2aから真空容器11内に導入されたエツチング
用ガスは上記通気孔33aを介してエツチング室
上部から下部に流れ、前記排気管23から排気さ
れるものとなつている。なお、第3図中35,3
6は下部電極13を冷却するための水冷配管を示
している。
次に、上記装置を用いたエツチング方法につい
て説明する。
まず、被エツチング材料としてはアルミニウム
膜を用い、エツチング用ガスとしては塩素(Cl2
及び三塩化硼素(BCl3)を用いた。また、MBP
25の排気能力は4000[/min]、RP26の排
気能力は1200[/min]とした。高周波電力は
100[W]、エツチング時の圧力は0.1[torr]とし、
排気速度を変えて、アルミニウム膜のエツチング
均一性を調べた。
第4図はその結果を示す特性図である。なお、
実効排気速度は、前記絶縁体33に設けた通気孔
33aの総和面積から求めた。被エツチング材料
内のエツチング均一性の値は実効排気速度が大き
くなるに従つて良くなつており、この結果から排
気速度と均一性とが綿密に関係していることが明
かである。ここで、排気速度を速めるに伴いエツ
チング均一性が向上する理由は、被エツチング材
料上に滞在する塩素ラジカルや塩素分子の滞在時
間が短くなり、これにより被エツチング材料表面
上における上記塩素ラジカルや塩素分子の滞在時
間の違いが少なくなるからであると考えられる。
一方、このとき使用した真空容器11の容積は
80であり、エツチング均一性が±5[%]にな
るときの通気孔33aの全面積から求めた実効排
気速度は約40[/sec]となる。つまり、アルミ
ニウムのエツチング均一性を±5[%]以下に抑
えるには、エツチング室全容積と実効排気速度
(1秒間における排気量)との比を1/2以上に
する必要があることが判る。
なお、本発明者等は、エツチング室の容積を変
えて各種の実験を行つた場合にも上記の関係(エ
ツチング均一性を±5%以下にするためのエツチ
ング室容積に対する実効排気速度が1/2以上であ
る)が成立することを確認しており、さらにエツ
チング時の圧力を変えた場合でも同様であること
を確認している。
このように本実施例方法によれば、真空容器1
1内のエツチング用ガスの排気速度を該容器11
の全容積の1/2以上排気できる速度に制定するこ
とにより、アルミニウムのエツチング均一性を±
5[%]以内に抑えることができる。このため、
配線パターンの形成等に適用して絶大なる効果が
得られる。
なお、本発明は上述した実施令に限定されるも
のではない。例えば、前記エツチング室内を排気
するのに用いる真空ポンプは拡散ポンプやメカニ
カルブースタポンプに限定されるものではなく、
エツチング室内を所定の圧力に、且つ1秒間にエ
ツチング室内の容積の1/2以上排気できる能力を
有するポンプであればよい。また、アルミニウム
に限らず、少なくともアルミニウムを含む材料の
エツチングに適用することが可能である。さら
に、エツチング用ガスとしては塩素に限らず、少
なくとも塩素を含むガスであればよい。また、本
発明方法に使用するドライエツチング装置の構成
は前記第1図乃至第3図に示す構成に何等限定さ
れるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能で
ある。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例方法に使用したドラ
イエツチング装置の概略構成を示す模式図、第2
図は上部電極の具体的構造を示す断面図及び平面
図、第3図は下部電極及びその取付け部材である
絶縁体の具体的構造を示す断面図、第4図は実効
排気速度とエツチング均一性との関係を示す特性
図、第5図は従来の問題点を説明するための特性
図である。 11……真空容器(エツチング室)、12……
上部電極、13……下部電極、14……高周波電
源、15……被エツチング試料、21a〜21e
……バルブ、22……ガス導入管、23……ガス
排気管、24……拡散ポンプ、25……メカニカ
ルブースタポンプ、26……ロータリーポンプ、
31……電極本体、32……板体、32a……ガ
ス導入孔、33……絶縁体、33a……通気孔、
35,36……冷却水配管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エツチング室内に塩素ガスを導入すると共
    に、エツチング室内に対向配置された一対の電極
    間に放電を生起し、アルミニウム若しくは少なく
    ともアルミニウムを含む材料をエツチングするド
    ライエツチング方法において、前記エツチング室
    内のガスを排気する際の実効排気速度X(/
    sec)を、前記エツチング室の容積をV()と
    し、 X>(1/2)V に設定したことを特徴とするドライエツチング方
    法。 2 前記電極は平行平板電極であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のドライエツチン
    グ方法。 3 前記アルミニウム若しくは少なくともアルミ
    ニウムを含む材料は、前記平行平板電極のうち高
    周波電力印加側の電極上に載置されることを特徴
    とする特許請求の範囲第2項記載のドライエツチ
    ング方法。
JP1349085A 1985-01-29 1985-01-29 ドライエツチング方法 Granted JPS61174634A (ja)

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JP1349085A JPS61174634A (ja) 1985-01-29 1985-01-29 ドライエツチング方法

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JP1349085A JPS61174634A (ja) 1985-01-29 1985-01-29 ドライエツチング方法

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JPS61174634A JPS61174634A (ja) 1986-08-06
JPH0526331B2 true JPH0526331B2 (ja) 1993-04-15

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