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JPH11345802A - Dry etching method and method for cleaning inside of apparatus - Google Patents

Dry etching method and method for cleaning inside of apparatus

Info

Publication number
JPH11345802A
JPH11345802A JP10153192A JP15319298A JPH11345802A JP H11345802 A JPH11345802 A JP H11345802A JP 10153192 A JP10153192 A JP 10153192A JP 15319298 A JP15319298 A JP 15319298A JP H11345802 A JPH11345802 A JP H11345802A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
gas
thin film
cleaning
dry
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.)
Granted
Application number
JP10153192A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3769936B2 (en
Inventor
Makoto Okawa
大川  誠
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP15319298A priority Critical patent/JP3769936B2/en
Publication of JPH11345802A publication Critical patent/JPH11345802A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3769936B2 publication Critical patent/JP3769936B2/en
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  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry etching method and a method for cleaning inside of apparatus capable of stabilizing a process. SOLUTION: A Cr-Si-N thin film 3 to be a thin-film resistor is formed on a semiconductor substrate 1 and a TiW thin film 4 is formed as a barrier metal thereon. A CF4 -O2 -N2 system gas is used as an etchant, CDE(chemical dry etcher) is used to dry-etch the TiW thin film 4 under the condition that CF4 -O2 -N2 gas flow is at 40-80-280 sccm, respectively, and microwave power is at 600 W. The Cr-Si-N thin film 3 is then dry-etched.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、Ti−W系高融
点金属等のチタン(Ti)を含有する高融点金属を加工
する際のドライエッチング方法、および装置内部の洗浄
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method for processing a high melting point metal containing titanium (Ti) such as a Ti-W type high melting point metal and a method for cleaning the inside of an apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、特開平10−56007号公報
のようにCrSi系薄膜を抵抗体として用い、その上に
バリアメタルとしてTiWを用いた半導体装置が知られ
ており、この半導体装置の製造の際には、半導体基板上
にCrSi系薄膜とTiW薄膜を順に堆積した後にTi
W薄膜およびCrSi系薄膜を所望の形状にパターニン
グする。このとき、微細化、高精度化の要求に伴い、T
iWのドライエッチングの必要性が高まってきている。
TiW系高融点金属をドライエッチングにてエッチング
する場合、Tiは、一般に塩素(Cl)を含むガス(C
2 等)で、Wはフッ素(F)を含むガス(CF4 等)
で、エッチングできることが知られており、エッチング
ガスとして塩素系ガスとフッ素系ガスの混合ガスを用い
ることが考えられるが、塩素系ガスは、腐食性、毒性が
強く、環境汚染や、取り扱い・管理面で使用が好ましく
ない。
2. Description of the Related Art For example, there is known a semiconductor device using a CrSi-based thin film as a resistor and using TiW as a barrier metal thereon as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-56007. In this case, after depositing a CrSi-based thin film and a TiW thin film in this order on a semiconductor substrate,
The W thin film and the CrSi-based thin film are patterned into desired shapes. At this time, with the demand for miniaturization and higher precision, T
The need for iW dry etching is increasing.
When a TiW-based refractory metal is etched by dry etching, Ti is generally mixed with a gas (C) containing chlorine (Cl).
1 2, etc.), W comprises fluorine (F) gas (CF 4, etc.)
It is known that etching can be performed by using a mixed gas of chlorine-based gas and fluorine-based gas as an etching gas. However, chlorine-based gas is highly corrosive and toxic, and causes environmental pollution and handling / management. It is not preferable in terms of use.

【0003】また、単純なフッ素系ガスのエッチング
(一般にCF4 −O2 系が使われる)では、Tiが安定
してエッチングされず、エッチング速度のばらつきが大
きくなるという問題点が発生する。
In addition, in the case of etching with a simple fluorine-based gas (in general, a CF 4 —O 2 system is used), there is a problem that Ti is not stably etched and the variation in etching rate becomes large.

【0004】また、TiWのエッチングは、室温では、
CF4 −O2 系ガスでは殆どエッチングが進まない。し
かし、温度依存性が大きいため、基板を加熱して温度を
上げてやるとエッチングが進むようになる。ところが、
エッチングによって生じた生成物は、反応室内を移動中
に温度が下がり、固化して反応室の壁面等に付着し、累
積エッチング処理枚数の増加に伴いエッチングレートが
低下するという問題が発生する。特に、CrSiのドラ
イエッチングは極めて大きな影響を受ける(10分の1
以下になる)ことが発明者らの調査から分かった。その
ため、TiWとCrSiを同一の装置を用いて連続して
ドライエッチングする場合には、予め決められた枚数を
処理する毎に、この付着物を取り除く必要がある。その
ために、反応室を大気解放し、アルコールや過酸化水素
を含む溶液にてウェットクリーニングしなければなら
ず、設備の稼働率が著しく低下するという問題があっ
た。なお、前述の反応室の壁面等への付着物は反応種の
活性を弱める働きをして、累積エッチング処理枚数の増
加に伴いエッチングレートが低下するものと思われる。
[0004] Etching of TiW is performed at room temperature.
Etching hardly proceeds with CF 4 —O 2 based gas. However, since the temperature dependency is large, the etching proceeds when the substrate is heated to increase the temperature. However,
The temperature of the product generated by the etching during the movement in the reaction chamber decreases, solidifies and adheres to the wall surface of the reaction chamber, and a problem occurs that the etching rate decreases with an increase in the cumulative number of etching processes. In particular, dry etching of CrSi is greatly affected (1/10).
The following was found from the investigations of the inventors. Therefore, when dry etching is performed continuously on TiW and CrSi using the same apparatus, it is necessary to remove the deposit every time a predetermined number of sheets are processed. Therefore, the reaction chamber has to be released to the atmosphere and wet cleaning has to be performed with a solution containing alcohol or hydrogen peroxide. In addition, it is considered that the above-mentioned deposits on the wall surface of the reaction chamber function to weaken the activity of the reactive species, and the etching rate decreases with an increase in the number of cumulative etching treatments.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
事情に鑑みなされたものであり、その目的は、安定した
処理を行うことができるドライエッチング方法および装
置内部の洗浄方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a dry etching method and a method for cleaning the inside of an apparatus, which can perform a stable process. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載のドライ
エッチング方法は、チタンを含有する高融点金属をドラ
イエッチングにて加工する際に、エッチングガスとし
て、CF4 −O2 −N2系ガスを用いたことを特徴とし
ている。よって、CF4 −O2 −N2 系ガスを用いるこ
とにより、安定したエッチングが行われる。
According to the dry etching method of the present invention, when a refractory metal containing titanium is processed by dry etching, a CF 4 —O 2 —N 2 system is used as an etching gas. It is characterized by using gas. Therefore, stable etching can be performed by using CF 4 —O 2 —N 2 -based gas.

【0007】また、請求項2に記載のドライエッチング
方法は、チタンおよびタングステンを含有する高融点金
属をドライエッチングにて加工する際に、エッチングガ
スとして、CF4 −O2 −N2 系ガスを用いたことを特
徴としている。よって、CF 4 −O2 −N2 系ガスを用
いることにより、安定したエッチングが行われる。
The dry etching according to claim 2
The method comprises refractory gold containing titanium and tungsten
When processing metal by dry etching,
CFFour-OTwo-NTwoIt is noted that
It is a sign. Therefore, CF Four-OTwo-NTwoUse system gas
As a result, stable etching is performed.

【0008】請求項3に記載の装置内部の洗浄方法は、
チタンを含有する高融点金属を処理する装置における内
部の洗浄の際に、洗浄ガスとしてCF4 −O2 −N2
ガスを用いて装置内部に付着したチタン含有高融点金属
を除去するようにしたことを特徴としている。よって、
CF4 −O2 −N2 系ガスを用いることにより、安定し
た装置内部の洗浄が行われる。
[0008] According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for cleaning the inside of an apparatus.
At the time of cleaning the inside of a device for treating a titanium-containing high melting point metal, a CF 4 —O 2 —N 2 -based gas is used as a cleaning gas to remove the titanium-containing high melting point metal adhered to the inside of the device. It is characterized by doing. Therefore,
By using the CF 4 —O 2 —N 2 -based gas, stable cleaning of the inside of the apparatus is performed.

【0009】ここで、請求項4に記載のように前記処理
装置を、半導体基板上のCrSi系薄膜及びその上のチ
タンを含有する高融点金属に対し連続してドライエッチ
ングを行うものとすると、実用上好ましいものとなる。
Here, assuming that the processing apparatus performs dry etching continuously on a CrSi-based thin film on a semiconductor substrate and on a refractory metal containing titanium thereon, This is practically preferable.

【0010】また、請求項5に記載のように、前記チタ
ンを含有する高融点金属のエッチングを、半導体基板を
加熱しながら行う装置に適用すると、実用上好ましいも
のとなる。
Further, it is practically preferable to apply the etching of the refractory metal containing titanium while heating the semiconductor substrate, as described in claim 5.

【0011】請求項6に記載の装置内部の洗浄方法は、
チタンおよびタングステンを含有する高融点金属を処理
する装置における内部の洗浄の際に、洗浄ガスとしてC
4−O2 −N2 系ガスを用いて装置内部に付着したチ
タン・タングステン含有高融点金属を除去するようにし
たことを特徴としている。よって、CF4 −O2 −N 2
系ガスを用いることにより、安定した装置内部の洗浄が
行われる。
[0011] The method for cleaning the inside of the apparatus according to claim 6 is as follows.
Treats refractory metals containing titanium and tungsten
When cleaning the inside of the equipment,
FFour-OTwo-NTwoAttached inside the device using system gas
To remove refractory metals containing tan and tungsten
It is characterized by that. Therefore, CFFour-OTwo-N Two
By using the system gas, stable cleaning of the inside of the equipment can be achieved.
Done.

【0012】ここで、請求項7に記載のように前記処理
装置を、半導体基板上のCrSi系薄膜と、その上のチ
タンおよびタングステンを含有する高融点金属に対し連
続してドライエッチングを行うものとすると、実用上好
ましいものとなる。
Here, as in claim 7, the processing apparatus performs dry etching continuously on a CrSi-based thin film on a semiconductor substrate and a refractory metal containing titanium and tungsten thereon. Then, it becomes practically preferable.

【0013】また、請求項8に記載のように、前記チタ
ンおよびタングステンを含有する高融点金属のエッチン
グを、半導体基板を加熱しながら行う装置に適用する
と、実用上好ましいものとなる。
It is practically preferable to apply the etching of the high melting point metal containing titanium and tungsten to a device which heats a semiconductor substrate, as described in claim 8.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。図1には、本実施の形
態における半導体装置の断面図を示す。この半導体装置
は、バイポーラトランジスタおよびCrSi系薄膜から
なる薄膜抵抗体3を具備している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. This semiconductor device includes a bipolar transistor and a thin-film resistor 3 made of a CrSi-based thin film.

【0015】すなわち、半導体基板(シリコン基板)1
上に絶縁膜2が形成され、絶縁膜2の上に薄膜抵抗体と
してのCr−Si−N薄膜3が配置されている。さら
に、Cr−Si−N薄膜3における図中の左右両端部に
はバリアメタルとしてのTiW薄膜4a,4bを介して
アルミ配線7a,7bが接続されている。つまり、Cr
−Si−N薄膜3の上に、Tiを含有する高融点金属で
あるTiW薄膜4a,4bが配設され、その上にアルミ
配線7a,7bが配設されている。
That is, the semiconductor substrate (silicon substrate) 1
An insulating film 2 is formed thereon, and a Cr—Si—N thin film 3 as a thin film resistor is disposed on the insulating film 2. Further, aluminum wirings 7a and 7b are connected to both right and left ends in the drawing of the Cr-Si-N thin film 3 via TiW thin films 4a and 4b as barrier metals. That is, Cr
On the -Si-N thin film 3, TiW thin films 4a and 4b, which are high melting point metals containing Ti, are provided, and aluminum wirings 7a and 7b are provided thereon.

【0016】次に、このように構成した半導体装置の製
造方法を、図2〜図8を用いて説明する。まず、図2に
示すように、半導体基板(シリコン基板)1に通常の方
法によって半導体素子(バイポーラトランジスタ)を形
成する。その後、半導体基板1の表面に絶縁膜としての
酸化膜(BPSG等)2を形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device thus configured will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, a semiconductor element (bipolar transistor) is formed on a semiconductor substrate (silicon substrate) 1 by an ordinary method. Thereafter, an oxide film (BPSG or the like) 2 as an insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate 1.

【0017】さらに、図3に示すように、酸化膜2の上
に、Cr−Siからなるターゲットを用いて、N2 ガス
を含む雰囲気中(Ar−N2 等)でスパッタリング法に
より、厚さ約15nmのCr−Si−N薄膜3を形成す
る。
Further, as shown in FIG. 3, the thickness of the oxide film 2 is increased by a sputtering method in an atmosphere containing N 2 gas (such as Ar-N 2 ) using a target made of Cr—Si. A Cr-Si-N thin film 3 of about 15 nm is formed.

【0018】その後、図4に示すように、Cr−Si−
N薄膜3上に、Ti−W(10wt%Ti)ターゲット
を用いて、Arガス中でスパッタリング法により、厚さ
約150nmのTiW薄膜4を形成する。
Thereafter, as shown in FIG.
A TiW thin film 4 having a thickness of about 150 nm is formed on the N thin film 3 by a sputtering method in a Ar gas using a Ti-W (10 wt% Ti) target.

【0019】さらに、図5に示すように、ホトリソグラ
フィー技術を用いて、TiW薄膜4上に所望のホトレジ
ストパターン5を形成する。そして、CDE(ケミカル
ドライエッチャー)を用いて、CF4 −O2 −N2 系ガ
スをエッチングガスとし、CF4 −O2 −N2 ガス流量
をそれぞれ40−80−280sccm、マイクロ波パ
ワー600W、基板加熱なし、の条件でTiW薄膜4を
ドライエッチングする。
Further, as shown in FIG. 5, a desired photoresist pattern 5 is formed on the TiW thin film 4 by using a photolithography technique. Using CDE (Chemical Dry Etcher), CF 4 —O 2 —N 2 -based gas is used as an etching gas, CF 4 —O 2 —N 2 gas flow rate is 40-80-280 sccm, microwave power 600 W, The TiW thin film 4 is dry-etched under the condition of no substrate heating.

【0020】引き続き、同一のCDE(ケミカルドライ
エッチャー)を使用し、図6に示すように、CF4 −O
2 系のガスを用いて、Cr−Si−N薄膜3をドライエ
ッチングする。そして、O2 プラズマアッシング及び有
機洗浄によりホトレジスト5を除去する。
[0020] Subsequently, using the same CDE (chemical dry etcher), as shown in FIG. 6, CF 4 -O
The Cr—Si—N thin film 3 is dry-etched using a two- system gas. Then, the photoresist 5 is removed by O 2 plasma ashing and organic cleaning.

【0021】次に、図7に示すように、半導体基板1上
の絶縁膜2にコンタクトホール6をパターニングする。
さらにその上にアルミ配線7a,7bを含むアルミ配線
7を、レジスト8を用いてパターニングする。
Next, as shown in FIG. 7, a contact hole 6 is patterned in the insulating film 2 on the semiconductor substrate 1.
Further, an aluminum wiring 7 including aluminum wirings 7a and 7b is patterned thereon using a resist 8.

【0022】さらに、図8に示すように、レジスト8を
用いて、パターン化したCr−Si−N薄膜3上のTi
W薄膜4の不要部分をウェットエッチングにより除去
し、Cr−Si−N薄膜3の抵抗パターンを完成する。
ここで、エッチング液には、過酸化水素を含むエッチン
グ液(典型的には、容量比で31%過酸化水素:29%
アンモニア水溶液=100:5)が用いられる。
Further, as shown in FIG. 8, the Ti on the Cr—Si—N thin film 3 patterned using the resist 8 is formed.
Unnecessary portions of the W thin film 4 are removed by wet etching to complete the resistance pattern of the Cr—Si—N thin film 3.
Here, the etching solution includes an etching solution containing hydrogen peroxide (typically, 31% hydrogen peroxide: 29% by volume ratio).
Aqueous ammonia solution = 100: 5) is used.

【0023】そして、以降、通常の工程により、図1に
示すように、層間絶縁膜9、ビアホール10、2層目の
アルミ配線パターン11、保護膜12を順次形成する。
以下、TiW薄膜4のドライエッチングの際にエッチン
グガスとしてCF4 −O2 −N2 系ガスを使用した場合
(ガス流量CF4 −O2 −N2 =40−80−280s
ccmとした場合)の効果に関し、各種の実験を行った
ので説明する。
Thereafter, as shown in FIG. 1, an interlayer insulating film 9, a via hole 10, a second-layer aluminum wiring pattern 11, and a protective film 12 are sequentially formed as shown in FIG.
Hereinafter, when a CF 4 —O 2 —N 2 -based gas is used as an etching gas during dry etching of the TiW thin film 4 (gas flow rate CF 4 —O 2 —N 2 = 40-80-280 s)
Various experiments were conducted for the effect of the case of ccm) and will be described.

【0024】CDE(ケミカルドライエッチング)は、
ラジカルによる化学反応を主体として、エッチングが進
行するものであるから、被エッチング物が、TiWのよ
うに、複数の不揮発性元素からなる場合、それぞれの元
素をエッチングするようなガス系と、組成比にあったガ
ス流量比を設定することが望ましい。Wは、CF4 ガス
のみ、または、CF4 −O2 系ガスで十分なエッチング
速度が得られるが、Tiは、CF4 ガスのみでもCF4
−O2 系ガスでも十分なエッチング速度が得られない。
これは、反応生成物と思われるTiF4 やTiOの蒸気
圧が低すぎるためと考えられる。
CDE (Chemical Dry Etching)
Since the etching proceeds mainly by a chemical reaction due to radicals, when the object to be etched is composed of a plurality of non-volatile elements such as TiW, a gas system for etching each element and a composition ratio are used. It is desirable to set a gas flow ratio that meets the above. W is, CF 4 gas only, or, a sufficient etching rate can be obtained by CF 4 -O 2 system gas, Ti is, CF 4 also only CF 4 gas
Not sufficient etching rate can be obtained even by -O 2 based gas.
This is probably because the vapor pressure of TiF 4 or TiO, which is considered to be a reaction product, is too low.

【0025】つまり、表1,2に示すように、CF4
2 系およびCF4 −N2 系ガスにおける混合比を変え
た場合での、エッチング開始から120秒後のTiW薄
膜のシート抵抗ρs の変化量(%)およびエッチングの
進行状態を測定すると、CF 4 −O2 系、CF4 −N2
系ではガス混合比を変えてもエッチングは進行しないこ
とが分かった。
That is, as shown in Tables 1 and 2, CFFour
OTwoSystem and CFFour-NTwoChange the mixing ratio in the system gas
The TiW thin film 120 seconds after the start of etching
Change in sheet resistance ρs (%) of film and etching
When measuring the progress, CF Four-OTwoSystem, CFFour-NTwo
In a system, etching does not proceed even if the gas mixture ratio is changed.
I understood.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】[0027]

【表2】 ところが、CF4 −O2 系ガスにN2 を導入したCF4
−O2 −N2 系ガスを使用すると、エッチング反応が進
むようになる。これは、反応生成物はNを含む化合物に
なり、そのため、蒸気圧が比較的高くなり、エッチング
反応が進むようになるものと推測される。
[Table 2] However, CF 4 was introduced with N 2 CF 4 -O 2 system gas
With -O 2 -N 2 system gas, so that the etching reaction proceeds. This is presumed that the reaction product becomes a compound containing N, and therefore, the vapor pressure becomes relatively high and the etching reaction proceeds.

【0028】そのことを確認すべく行った実験結果を図
9に示す。この測定は、ケミカルドライエッチング装置
を用いて、CF4 の流量を40sccm、パワーを60
0Wとし、基板を加熱することなく、CF4 ガス流量を
固定し、O2 とN2 の流量比を変えた場合におけるエッ
チング開始から3分後のTiW薄膜のシート抵抗ρsの
変化量、発光色、エッチングの進行状態を調べたもので
ある。具体的には、O 2 とN2 の流量の比は、O2 /N
2 =360sccm/0sccm、220sccm/1
40sccm、180sccm/180sccm、14
0sccm/220sccm、80sccm/280s
ccm、40sccm/320sccm、0sccm/
360sccmの7種類である。
The results of an experiment conducted to confirm this are shown in FIG.
It is shown in FIG. This measurement uses a chemical dry etching system.
And CFFourFlow rate of 40 sccm and power of 60
0W, without heating the substrate, CFFourGas flow
Fixed, OTwoAnd NTwoEdge when changing the flow ratio
Sheet resistance ρs of the TiW thin film 3 minutes after the start of
The amount of change, emission color, and progress of etching are examined.
is there. Specifically, O TwoAnd NTwoOf the flow rate of OTwo/ N
Two= 360sccm / 0sccm, 220sccm / 1
40 sccm, 180 sccm / 180 sccm, 14
0sccm / 220sccm, 80sccm / 280s
ccm, 40sccm / 320sccm, 0sccm /
There are seven types of 360 sccm.

【0029】なお、使用設備として芝浦製作所製CDE
−7(ケミカルドライエッチング装置)を用い、この装
置は加熱なしでエッチングが行われるものである。図9
から、CF4 ガス流量を固定し、O2 とN2 の流量比を
変えていくと、エッチングが途中で停止することなく継
続して行えるのはO2 /N2 =80sccm/280s
ccmであった。つまり、O2 /N2 =360sccm
/0sccm〜140sccm/220sccmではエ
ッチングが停止し、O2 /N2 =40sccm/320
sccmではエッチングが途中で停止し、O2 /N2
0sccm/360sccmではエッチングが進行しな
かった。さらに、O2 /N2=80sccm/280s
ccmのシート抵抗ρs の変化率は大きく、安定したエ
ッチングが可能となる。よって、上述した製造工程で
は、この条件(CF4 −O2 −N2 ガス流量をそれぞれ
40−80−280sccm、マイクロ波パワー600
W、基板加熱なし)でTiW薄膜をドライエッチングし
ている。
The equipment used is CDE manufactured by Shibaura Seisakusho
-7 (chemical dry etching apparatus), which performs etching without heating. FIG.
Therefore, when the flow rate of CF 4 gas is fixed and the flow rate ratio of O 2 and N 2 is changed, etching can be continuously performed without stopping halfway. O 2 / N 2 = 80 sccm / 280 s
ccm. That is, O 2 / N 2 = 360 sccm
Etching stops at / 0 sccm to 140 sccm / 220 sccm, and O 2 / N 2 = 40 sccm / 320
At sccm, the etching stops halfway, and O 2 / N 2 =
At 0 sccm / 360 sccm, etching did not proceed. Further, O 2 / N 2 = 80 sccm / 280 s
The rate of change of the sheet resistance ρs in ccm is large, and stable etching is possible. Therefore, in the above-described manufacturing process, under these conditions (CF 4 —O 2 —N 2 gas flow rate is 40-80-280 sccm, microwave power 600
W, no heating of the substrate).

【0030】また、ドライエッチング時の発光色の観察
を行うと、O2 リッチ側でWのエッチングに起因すると
思われる黄色の発光が、N2 リッチ側でTiのエッチン
グに起因すると思われる紫色の発光が現れ、前述の最適
混合比(O2 /N2 =80sccm/280sccm)
付近で、両方の中間色(青〜緑)の発光が観察された。
Observation of the emission color at the time of dry etching reveals that yellow emission, which is thought to be caused by W etching on the O 2 rich side, is purple, which is thought to be caused by Ti etching on the N 2 rich side. Light emission appears, and the above-mentioned optimal mixing ratio (O 2 / N 2 = 80 sccm / 280 sccm)
In the vicinity, emission of both neutral colors (blue to green) was observed.

【0031】このようにN2 を導入するとエッチング反
応が進むことが、金属元素に由来するエッチング時の発
光色を観察した結果からも推定できる(W元素の反応色
は黄色、Ti元素の反応色は紫)。
It can be inferred from the result of observation of the emission color at the time of etching derived from the metal element that the etching reaction proceeds when N 2 is introduced as described above (the reaction color of the W element is yellow, and the reaction color of the Ti element is yellow). Is purple).

【0032】このことから、TiWのエッチングメカニ
ズムおよびO2 、N2 の働きとして、次のように推定す
ることができる。O2 がWのエッチングを助け、N2
Tiのエッチングを助けており、WとTiのエッチレー
トが均衡するガス比となった時に、全体としてのエッチ
レートが最大となり、安定したエッチングが可能とな
る。
From the above, it can be estimated as follows as the etching mechanism of TiW and the function of O 2 and N 2 . O 2 assists in the etching of W, N 2 assists in the etching of Ti, and when the etching rate of W and Ti reaches a balanced gas ratio, the overall etching rate is maximized and stable etching is possible. Becomes

【0033】なお、各構成元素のエッチング速度の温度
依存性は同一とは限らないため、温度によって、N2
2 のガス流量比の最適値は変わる。このように本実施
の形態は、下記の特徴を有する。
Since the temperature dependence of the etching rate of each constituent element is not always the same, depending on the temperature, N 2 /
The optimum value of the O 2 gas flow ratio varies. As described above, the present embodiment has the following features.

【0034】TiW薄膜4(チタンを含有する高融点金
属)をドライエッチングにて加工する際に、エッチング
ガスとして、CF4 −O2 −N2 系ガスを用いたので、
安定したエッチングが可能となる。
When the TiW thin film 4 (high melting point metal containing titanium) is processed by dry etching, a CF 4 —O 2 —N 2 -based gas is used as an etching gas.
Stable etching becomes possible.

【0035】つまり、CF4 系ガスを用いたTiWのド
ライエッチングでは、エッチングされた物質が再デポし
やすいとか、途中でエッチングがストップしてしまうと
いう問題が発生しやすいが、これが回避できる。また、
エッチングガスとして、腐食性ガスである塩素系ガスを
用いておらず、毒性もなく扱いやすものとなっている。 (第2の実施の形態)次に、第2の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
That is, in dry etching of TiW using a CF 4 -based gas, a problem that the etched substance is apt to be re-deposited or the etching is stopped halfway easily occurs, but this can be avoided. Also,
As an etching gas, a chlorine-based gas, which is a corrosive gas, is not used, and it is easy to handle without toxicity. (Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to the first embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0036】本実施の形態では、第1の実施の形態にお
ける図5でのTiW薄膜4のドライエッチングとして以
下の方法を用いており、他は同じである。CDE(ケミ
カルドライエッチャー、芝浦製作所製CDE−7−4)
を用いて、CF4 −O2 −N2 ガス流量をそれぞれ40
−80−280sccm、マイクロ波パワー600W、
基板温度100℃、の条件でTiW薄膜4をドライエッ
チングしている。 (第3の実施の形態)次に、第3の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
In this embodiment, the following method is used for dry etching of the TiW thin film 4 in FIG. 5 in the first embodiment, and the other is the same. CDE (Chemical Dry Etcher, CDE-7-4 manufactured by Shibaura Seisakusho)
The CF 4 —O 2 —N 2 gas flow rate was set to 40
-80-280sccm, microwave power 600W,
The dry etching of the TiW thin film 4 is performed at a substrate temperature of 100 ° C. (Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to the first embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0037】本実施の形態では、第1の実施の形態にお
ける図5でのTiW薄膜4のドライエッチングとして以
下の方法を用いており、他は同じである。CDE
((株)キャノン製MAS−1800)を用いて、CF
4 −O2 ガス流量をそれぞれ33−17sccm、圧力
0.3Torr、マイクロ波パワー1000W、基板温
度100℃、の条件でTiW薄膜4をドライエッチング
する。
In the present embodiment, the following method is used as the dry etching of the TiW thin film 4 in FIG. 5 in the first embodiment, and the other is the same. CDE
(MAS-1800 manufactured by Canon Inc.)
The TiW thin film 4 is dry-etched under the conditions of a flow rate of 4- O 2 gas of 33-17 sccm, a pressure of 0.3 Torr, a microwave power of 1000 W, and a substrate temperature of 100 ° C.

【0038】エッチング終了後、CF4 −O2 −N2
ガスを用いてCF4 −O2 −N2 系ガス流量をそれぞれ
10−20−70sccm、マイクロ波パワー1000
W、の条件で装置内部に付着したTiWを除去する。こ
の反応室内のドライクリーニングにより、装置の内部が
洗浄される。
After the etching, the CF 4 —O 2 —N 2 system gas is used to set the CF 4 —O 2 —N 2 system gas flow rate to 10-20-70 sccm and the microwave power 1000
Under the condition of W, TiW attached to the inside of the apparatus is removed. The inside of the apparatus is cleaned by the dry cleaning in the reaction chamber.

【0039】引き続き、同一のCDE(ケミカルドライ
エッチャー)を使用し、図6に示すように、CF4 −O
2 系のガスを用いて、Cr−Si−N薄膜3がドライエ
ッチングされる。
[0039] Subsequently, using the same CDE (chemical dry etcher), as shown in FIG. 6, CF 4 -O
The Cr-Si-N thin film 3 is dry-etched using a two- system gas.

【0040】このようにケミカルドライエッチャーの反
応室を大気解放することなくドライクリーニングによっ
て安定して付着生成物が除去でき、設備の稼働率を上げ
ることができる。
As described above, the adhered products can be stably removed by dry cleaning without releasing the reaction chamber of the chemical dry etcher to the atmosphere, and the operation rate of the equipment can be increased.

【0041】つまり、CF4 −O2 系ガスを用いたTi
Wのエッチングの際に室温では殆どエッチングが進まな
いが半導体基板1を加熱して温度を上げることによりエ
ッチングが進む。このとき、エッチングによって生じた
生成物は、反応室内を移動中に温度が下がり、固化して
反応室の壁面等に付着しCr−Si−N薄膜3のエッチ
ングレートを低下させるが、基板1を1〜25枚程度処
理する毎に、CF4 −O2 −N2 系ガスを用いたドライ
クリーニングにて、この付着生成物が除去される。よっ
て、反応室を大気解放しアルコールや過酸化水素を含む
溶液にてウェットクリーニングする場合には設備の稼働
率が著しく低下するが、これに比べて本例では、反応室
を大気解放することなくドライクリーニングによって付
着生成物が除去でき設備の稼働率を上げることができ
る。
That is, Ti using a CF 4 —O 2 gas is used.
Although the etching hardly proceeds at room temperature during the etching of W, the etching proceeds by heating the semiconductor substrate 1 to increase the temperature. At this time, the temperature of the product generated by the etching decreases while moving in the reaction chamber, solidifies and adheres to the wall surface of the reaction chamber, etc., and lowers the etching rate of the Cr—Si—N thin film 3. Each time about 1 to 25 sheets are processed, the adhered products are removed by dry cleaning using a CF 4 —O 2 —N 2 -based gas. Therefore, when the reaction chamber is released to the atmosphere and wet cleaning is performed with a solution containing alcohol or hydrogen peroxide, the operation rate of the equipment is significantly reduced, but in comparison with this, the reaction chamber is not released to the atmosphere in this example. By the dry cleaning, adhered products can be removed and the operation rate of the equipment can be increased.

【0042】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 (イ)TiW薄膜4(チタンを含有する高融点金属)の
ドライエッチング装置における内部を洗浄する際に、洗
浄ガスとしてCF4 −O2 −N2 系ガスを用いて装置内
部に付着したTiWを除去するようにしたので、安定し
たドライエッチング装置の内部の洗浄を行うことができ
る。 (ロ)より詳しくは、ドライエッチング装置は、半導体
基板1上のCr−Si−N薄膜3(CrSi系薄膜)及
びその上のTiW薄膜4に対し連続してドライエッチン
グを行うものであり、このTiW薄膜4のエッチング
は、半導体基板1を加熱しながら行うものであり、この
場合においては付着物のTiWがCr−Si−N薄膜3
のエッチングレートを低下させるが、このTiWを安定
して除去することができ、実用上好ましいものとなる。
As described above, this embodiment has the following features. When cleaning the inside of the dry etching apparatus (i) TiW film 4 (high melting point metal containing titanium), as the cleaning gas adheres CF 4 -O into the apparatus using a 2 -N 2 system gas TiW Since the removal is performed, the inside of the dry etching apparatus can be stably cleaned. (B) More specifically, the dry etching apparatus continuously dry-etches the Cr—Si—N thin film 3 (CrSi-based thin film) on the semiconductor substrate 1 and the TiW thin film 4 thereon. The etching of the TiW thin film 4 is performed while the semiconductor substrate 1 is heated.
However, the TiW can be removed stably, which is practically preferable.

【0043】なお、本方式によるドライクリーニングは
ドライエッチング装置の他にもCVDデポ装置にも適用
できる。
The dry cleaning according to this method can be applied not only to a dry etching apparatus but also to a CVD deposition apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施の形態における半導体装置の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device in an embodiment.

【図2】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device.

【図3】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device.

【図4】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device.

【図5】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device.

【図6】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device.

【図7】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device.

【図8】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device.

【図9】 O2 とN2 の流量比を変えた場合における各
種の測定結果を示す図。
FIG. 9 is a view showing various measurement results when the flow ratio of O 2 and N 2 is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、3…Cr−Si−N薄膜、4…TiW
薄膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 3 ... Cr-Si-N thin film, 4 ... TiW
Thin film.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チタンを含有する高融点金属をドライエ
ッチングにて加工する方法であって、 エッチングガスとして、CF4 −O2 −N2 系ガスを用
いたことを特徴とするドライエッチング方法。
1. A dry etching method for processing a refractory metal containing titanium by dry etching, wherein a CF 4 —O 2 —N 2 -based gas is used as an etching gas.
【請求項2】 チタンおよびタングステンを含有する高
融点金属をドライエッチングにて加工する方法であっ
て、 エッチングガスとして、CF4 −O2 −N2 系ガスを用
いたことを特徴とするドライエッチング方法。
2. A method of processing a refractory metal containing titanium and tungsten by dry etching, wherein a CF 4 —O 2 —N 2 -based gas is used as an etching gas. Method.
【請求項3】 チタンを含有する高融点金属を処理する
装置における内部の洗浄方法であって、 洗浄ガスとしてCF4 −O2 −N2 系ガスを用いて装置
内部に付着したチタン含有高融点金属を除去するように
したことを特徴とする装置内部の洗浄方法。
3. A method for cleaning the interior of an apparatus for treating a titanium-containing high melting point metal, wherein the titanium-containing high melting point adhered to the inside of the apparatus using a CF 4 —O 2 —N 2 -based gas as a cleaning gas. A method for cleaning the inside of a device, wherein a metal is removed.
【請求項4】 前記処理装置は、半導体基板上のCrS
i系薄膜及びその上のチタンを含有する高融点金属に対
し連続してドライエッチングを行うものである請求項3
に記載の装置内部の洗浄方法。
4. The processing apparatus according to claim 1, wherein the processing apparatus comprises:
4. The method according to claim 3, wherein the dry etching is continuously performed on the i-type thin film and the refractory metal containing titanium thereon.
3. The method for cleaning the inside of an apparatus according to 1.
【請求項5】 前記チタンを含有する高融点金属のエッ
チングは、半導体基板を加熱しながら行うものである請
求項4に記載の装置内部の洗浄方法。
5. The method according to claim 4, wherein the etching of the refractory metal containing titanium is performed while heating the semiconductor substrate.
【請求項6】 チタンおよびタングステンを含有する高
融点金属を処理する装置における内部の洗浄方法であっ
て、 洗浄ガスとしてCF4 −O2 −N2 系ガスを用いて装置
内部に付着したチタン・タングステン含有高融点金属を
除去するようにしたことを特徴とする装置内部の洗浄方
法。
6. A method for cleaning the inside of an apparatus for treating a refractory metal containing titanium and tungsten, wherein titanium-adhered to the inside of the apparatus using a CF 4 —O 2 —N 2 -based gas as a cleaning gas. A method for cleaning the inside of an apparatus, wherein a tungsten-containing high melting point metal is removed.
【請求項7】 前記処理装置は、半導体基板上のCrS
i系薄膜と、その上のチタンおよびタングステンを含有
する高融点金属に対し連続してドライエッチングを行う
ものである請求項6に記載の装置内部の洗浄方法。
7. The processing apparatus according to claim 1, wherein the processing device comprises a CrS on the semiconductor substrate.
7. The method for cleaning the inside of an apparatus according to claim 6, wherein dry etching is continuously performed on the i-type thin film and a refractory metal containing titanium and tungsten thereon.
【請求項8】 前記チタンおよびタングステンを含有す
る高融点金属のエッチングは、半導体基板を加熱しなが
ら行うものである請求項7に記載の装置内部の洗浄方
法。
8. The method according to claim 7, wherein the etching of the refractory metal containing titanium and tungsten is performed while heating the semiconductor substrate.
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