[发明专利]蚀刻方法和蚀刻装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蚀刻方法和蚀刻装置。

背景技术

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铝。

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1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1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1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＋2HCOOH→2Cu（HCOO）＋H₂O

·Cu（HCOO）为挥发性

但是，专利文献1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

发明内容

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。

本发明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。

根据本发明的第1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。

根据本发明的第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是表示本发明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。

图2B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。

图2C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。

图2D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。

图2E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。

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。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的一个实施方式。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是表示本发明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1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，即，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O^＋、O^2＋、O₂^＋、O₂^2＋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。