蚀刻方法和蚀刻装置制造方法及图纸

本发明专利技术具备将表面上形成有掩模材料（102）的铜膜（101）的周围设为有机化合物气体（22）气氛的工序和在有机化合物气体（22）气氛中，将掩模材料（102）作为掩模，对铜膜（101）照射氧离子（6）而各向异性蚀刻铜膜（101）的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种蚀刻方法和蚀刻装置。
技术介绍
近年来，半导体集成电路装置的运行高速化在不断发展。运行的高速化是由配线材料的低电阻化等来实现的。因此，作为配线材料，已逐渐使用电阻更低的铜来替代以往的招。但是，在铜的加工中难以借用现有的干式蚀刻技术。这是由于蚀刻时形成的铜的化合物通常蒸气压低，难以蒸发。在过去虽然尝试了 Ar溅射法、Cl气RIE法等，但由于铜附着于腔内壁等问题而未能实用化。因此，专门通过金属镶嵌法来形成使用铜的配线。金属镶嵌法是预先将与配线图案相应的槽形成在层间绝缘膜上，以掩埋该槽的方式形成铜薄膜，利用CMP法化学机械研磨铜薄膜，仅在槽的内部残留铜的金属。另外，也有使用氯化铁水溶液来湿式蚀刻铜的技术，其仍是各向同性的蚀刻。此外，在专利文献I中记载了使用了有机化合物气体的干式洗涤方法。在该专利文献I中记载了使用有机化合物气体来蚀刻形成在铜表面上的薄氧化铜的技术。在专利文献I中，使用有机化合物气体，例如甲酸气体(HCOOH)来蚀刻氧化铜。反应式如下。Cu2O + 2HC00H — 2Cu (HCOO) + H2O`· Cu (HCOO)为挥发性但是，专利文献I是对形成在铜表面上的氧化铜进行蚀刻的技术，蚀刻的原理也是各向同性地蚀刻薄氧化铜整体。专利文献1:日本特开2009-43975号公报
技术实现思路
如上所述，虽然存在各向同性地蚀刻铜的技术，但各向异性地蚀刻铜的技术还未被确立。本专利技术的目的在于提供一种能够各向异性地蚀刻铜的蚀刻方法和蚀刻装置。根据本专利技术的第I观点，提供一种蚀刻方法，其具备将表面上形成有掩模材料的铜膜的周围设为有机化合物气体气氛的工序；在上述有机化合物气体气氛中，将上述掩模材料作为掩模，对上述铜膜照射氧离子而各向异性蚀刻上述铜膜的工序。根据本专利技术的第2观点，提供一种蚀刻装置，其具备产生氧离子的离子源室；使上述产生的氧离子加速的加速室；载置具备铜膜和形成在上述铜膜上的掩模材料的被处理体，对该被处理体照射上述加速的氧离子的照射室；以及向上述照射室供给有机化合物气体的有机化合物气体供给源；并且，其构成为一边将上述有机化合物气体供给至上述照射室，一边对上述被处理体照射上述加速的氧离子。附图说明图1是表示本专利技术一个实施方式涉及的蚀刻装置的一个例子的截面图。图2A是用于说明本专利技术一个实施方式涉及的蚀刻方法的工序的半导体晶片截面图。图2B是用于说明本专利技术一个实施方式涉及的蚀刻方法的工序的半导体晶片截面图。图2C是用于说明本专利技术一个实施方式涉及的蚀刻方法的工序的半导体晶片截面图。图2D是用于说明本专利技术一个实施方式涉及的蚀刻方法的工序的半导体晶片截面图。图2E是用于说明本专利技术一个实施方式涉及的蚀刻方法的工序的半导体晶片截面图。图2F是用于说明本发 明一个实施方式涉及的蚀刻方法的工序的半导体晶片截面图。具体实施例方式以下，参照附图来说明本专利技术的一个实施方式。应予说明，所有附图中，对共同的部分标注相同的参照符号。(装置构成)图1是表示本专利技术一个实施方式涉及的蚀刻装置的一个例子的截面图。如图1所示，蚀刻装置I是将形成在被处理体上的铜膜各向异性地蚀刻的装置，具备离子源室2、加速室3、照射室4。具备实施蚀刻处理的铜膜的被处理体被载置于配置在照射室4中且兼作载置台的载台加热器5上。被处理体的一个例子是半导体晶片W。离子源室2产生氧离子6。氧离子6是如下产生的，S卩，通过向可从氧气供给源7供给氧气8的容器例如石英管9，供给氧气8，使用RF电源10对供给了氧气8的石英管9施加交流电场，使供给的氧电离成0 +、O2+、02+、O22+等而产生。通过加速电压电源11，使RF电源10相对于接地电位成为正电位。将氧离子6通过控制成低于RF电源10的电位的引出电极12而从石英管9引出，介由具有小孔13的窗14注入加速室3。对于氧离子6的产生方式，除上述之外，还可以是在可供给氧气8的容器中使电流流通于在钨上涂覆有氧化物的丝或反应性小的铼线丝，向其供给氧气8，在丝表面进行电离的方式。需要从离子源室2使氧气8持续地漏出，将其通过不同于其它室的泵(TMP) 15来保持为真空。在加速室3中配置有电子透镜16。在电子透镜16的中心部开有供氧离子6通过的孔。将加速室3通过不同于离子源室2和照射室4的泵(TMP)17来保持为真空。将加速室3中加速的氧离子6介由设置在加速室3与照射室4之间且具有小孔18的窗19注入到照射室4。注入到照射室4中的氧离子6的离子束因施加在偏转板20上的电场进行扫描，对半导体晶片W的所需的位置进行照射。对于氧离子6的离子束，为了维持晶片面内的均匀性，优选通过计算机控制而在晶片面内进行扫描。另外，因照射角度偏离90度而各向异性蚀刻产生问题时，可以不使氧离子6的离子束进行扫描，而如图中的箭头所示，使载台加热器(载置台)5沿着X方向和Y方向水平移动。例如，使氧离子6的离子束的相对于半导体晶片W的表面的照射角度为90度的状态下，使载台加热器5沿着水平方向移动。通过具备该构成，能够抑制因照射角度而对掩模材料下的铜膜部分沿着倾斜方向进行蚀刻。在照射室4中，从有机化合物气体供给源21供给有机化合物气体。有机化合物气体的一个例子是含有羧酸的有机酸气体22。有机化合物气体为含有羧酸的有机酸气体22时，有机化合物气体供给源21包括使属于液体的含有羧酸的有机酸进行汽化的装置。照射室4内的压力通过自动压力调节装置(APC) 23和泵(TMP) 24进行调节。照射室4内的有机酸气体22的压力高时，预计铜膜的各向异性的蚀刻的速度增大。但是，在本例中，认为氧离子6的氧注入量决定铜膜的各向异性的蚀刻的速度，所以照射室4内的有机酸气体22无需过大的压力。另外，如果有机酸气体22的压力高，则与注入的氧离子6的碰撞频率增加。从该观点出发，优选照射室4内的有机酸气体22的压力低。优选的照射室4内的压力范围为IOOOPa 30000Pa。另外，在照射室4中将供给有机酸气体22。为了尽量防止有机酸气体22向加速室3逆流，在本例中，在加速室3与照射室4之间用具有小孔18的窗19分割，进行差动排气。SP，将加速室3内的压力设定为高于照射室4内的压力。由此，能够抑制有机酸气体22向加速室3逆流。另外，向照射室4照射的氧离子6有可能与有机酸气体22碰撞。如果因氧离子6与有机酸气体22的碰撞而生成的离子中的负离子漏出至加速室3，则其进行加速而朝向离子源室2行进，有可能 与石英管9、引出电极12碰撞。因此，如本例所述，将离子源室2与加速室3之间、加速室3与照射室4之间用具有小孔13的窗14和具有小孔18的窗19分割，则能够得到可抑制上述负离子向与正离子相反的方向移动这样的优点。另外，在通常的离子照射装置中，从石英管9中，即从由离子源生成的各种离子中仅选取特定的离子。其采用以下的方法使用由磁场和电场构成的维纳滤波器，由电荷与质量的比来选择离子。但是，在本例中，并不进行仅选取特定的离子这样的过滤。而是积极地使用所有产生的氧离子，即，不仅使用0 +，还使用O2+、O2+。由此，对铜膜的氧化深度带来变化(variation)。O2 +由于电荷为2倍，因此动能为2倍，与O+相比，在铜膜的更深的位置处停止，参加氧化。O2 +由于质量为2倍，所以在铜膜的表面碰撞而分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.31 JP 2010-1939831.一种蚀刻方法，其特征在于，具备 将表面形成有掩模材料的铜膜的周围设为有机化合物气体气氛的工序，和在所述有机化合物气体气氛中，将所述掩模材料用作掩模，对所述铜膜照射氧离子而各向异性蚀刻所述铜膜的工序。2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其中，所述氧离子包含O2以下的分子量的离子。3.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其中，所述有机化合物气体为具有羧基即-COOH的羧酸。4.根据权利要求3所述的蚀刻方法，其中，所述羧酸是由下述(I)式表示的羧酸， R3-COOH…(I) R3为氢、或直链或支链状的C1 C2tl的烷基或烯基。5.一种蚀刻装置，其特征在于，具备 产生氧离子的离子源室， ...

【专利技术属性】
技术研发人员：原谦一，早川崇，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：
国别省市：