JPH11345802A - ドライエッチング方法および装置内部の洗浄方法 - Google Patents
ドライエッチング方法および装置内部の洗浄方法Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】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。 【解決手段】半導体基板１の上に薄膜抵抗体となるＣｒ
−Ｓｉ−Ｎ薄膜３を形成するとともに、その上にバリア
メタルとしてのＴｉＷ薄膜４を形成する。エッチングガ
スとして、ＣＦ4 −Ｏ2 −Ｎ2 系ガスを用い、ＣＤＥ
（ケミカルドライエッチャー）を用いて、ＣＦ4 −Ｏ2
−Ｎ2 ガス流量をそれぞれ４０−８０−２８０ｓｃｃ
ｍ、マイクロ波パワー６００Ｗ、の条件でＴｉＷ薄膜４
をドライエッチングする。その後、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ薄膜
３をドライエッチングする。
ング方法および装置内部の洗浄方法を提供する。 【解決手段】半導体基板１の上に薄膜抵抗体となるＣｒ
−Ｓｉ−Ｎ薄膜３を形成するとともに、その上にバリア
メタルとしてのＴｉＷ薄膜４を形成する。エッチングガ
スとして、ＣＦ4 −Ｏ2 −Ｎ2 系ガスを用い、ＣＤＥ
（ケミカルドライエッチャー）を用いて、ＣＦ4 −Ｏ2
−Ｎ2 ガス流量をそれぞれ４０−８０−２８０ｓｃｃ
ｍ、マイクロ波パワー６００Ｗ、の条件でＴｉＷ薄膜４
をドライエッチングする。その後、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ薄膜
３をドライエッチングする。
Description
【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。
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。
【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
１2 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。
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
１2 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。
【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。
（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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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 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。
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 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
Ｆ4−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。
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
Ｆ4−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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００２５】つまり、表１，２に示すように、ＣＦ4 −
Ｏ2 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。
Ｏ2 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。
【００２６】
【表１】
【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。
−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。
【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。
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。
【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。
−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。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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 が
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。
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 が
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。
【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 ／
Ｏ2 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。
依存性は同一とは限らないため、温度によって、Ｎ2 ／
Ｏ2 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３８】エッチング終了後、ＣＦ4 −Ｏ2 −Ｎ2 系
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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】 実施の形態における半導体装置の断面図。
【図２】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。
【図３】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。
【図４】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。
【図５】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。
【図６】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。
【図７】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。
【図８】 半導体装置の製造プロセスを示す断面図。
【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。
種の測定結果を示す図。
１…半導体基板、３…Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ薄膜、４…ＴｉＷ
薄膜。
薄膜。
Claims (8)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15319298A JP3769936B2 (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | ドライエッチング方法および装置内部の洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15319298A JP3769936B2 (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | ドライエッチング方法および装置内部の洗浄方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11345802A true JPH11345802A (ja) | 1999-12-14 |
| JP3769936B2 JP3769936B2 (ja) | 2006-04-26 |
Family
ID=15557068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15319298A Expired - Fee Related JP3769936B2 (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | ドライエッチング方法および装置内部の洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3769936B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003273076A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-26 | Casio Comput Co Ltd | エッチング装置およびエッチング方法 |
| JP2010166092A (ja) * | 2010-04-15 | 2010-07-29 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング方法 |
| JP2016032117A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | タングステン含有層をエッチングする方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6033555A (ja) * | 1983-08-04 | 1985-02-20 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | ドライエッチング用マスク素材 |
| JPH04234117A (ja) * | 1990-08-23 | 1992-08-21 | Hewlett Packard Co <Hp> | エッチング方法 |
-
1998
- 1998-06-02 JP JP15319298A patent/JP3769936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6033555A (ja) * | 1983-08-04 | 1985-02-20 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | ドライエッチング用マスク素材 |
| JPH04234117A (ja) * | 1990-08-23 | 1992-08-21 | Hewlett Packard Co <Hp> | エッチング方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003273076A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-26 | Casio Comput Co Ltd | エッチング装置およびエッチング方法 |
| JP2010166092A (ja) * | 2010-04-15 | 2010-07-29 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング方法 |
| JP2016032117A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | タングステン含有層をエッチングする方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3769936B2 (ja) | 2006-04-26 |
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