JP2000031120A - 半導体装置の配線形成方法及び製造装置 - Google Patents
半導体装置の配線形成方法及び製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置の配線を基板上に形成した際に使
用したマスクを除去するに当たり、アフターコロージョ
ン防止効果が高く、しかもマスクの除去工程でマスクの
剥離性に影響を与えないアフターコロージョン防止処理
をマスクの除去処理の前に施すようにした、半導体装置
の配線形成方法を提供する。 【解決手段】 本配線形成方法では、マスクのプラズマ
アッシング処理の前にアフターコロージョン防止処理を
行い、アフターコロージョン防止処理工程では、Ｈ+ 及
びＯＨ- の少なくとも一方を有するイオン水を含むガス
雰囲気に基板を曝す。好ましくは、ガス雰囲気に基板を
曝す際、基板を加熱する。
用したマスクを除去するに当たり、アフターコロージョ
ン防止効果が高く、しかもマスクの除去工程でマスクの
剥離性に影響を与えないアフターコロージョン防止処理
をマスクの除去処理の前に施すようにした、半導体装置
の配線形成方法を提供する。 【解決手段】 本配線形成方法では、マスクのプラズマ
アッシング処理の前にアフターコロージョン防止処理を
行い、アフターコロージョン防止処理工程では、Ｈ+ 及
びＯＨ- の少なくとも一方を有するイオン水を含むガス
雰囲気に基板を曝す。好ましくは、ガス雰囲気に基板を
曝す際、基板を加熱する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の配線
形成方法に関し、更に詳細には、半導体装置の配線を基
板上に形成した際に使用したマスクを除去するに当た
り、アフターコロージョン防止効果が高く、しかもマス
クを除去する際マスクの剥離性に影響を与えないアフタ
ーコロージョン防止処理を施すようにした、半導体装置
の配線形成方法及びその方法の実施に最適な製造装置に
関するものである。
形成方法に関し、更に詳細には、半導体装置の配線を基
板上に形成した際に使用したマスクを除去するに当た
り、アフターコロージョン防止効果が高く、しかもマス
クを除去する際マスクの剥離性に影響を与えないアフタ
ーコロージョン防止処理を施すようにした、半導体装置
の配線形成方法及びその方法の実施に最適な製造装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の配線構造では、ＡｌＣｕ合
金が配線材として多用されている。ＡｌＣｕ合金の配線
構造を形成するには、通常、所定の拡散層又は絶縁膜等
が形成されている半導体基板上に、スパッタ法、ＣＶＤ
法等により、下部Ｔｉ薄膜、ＡｌＣｕ合金膜、及び上部
Ｔｉ薄膜からなる積層配線層を成膜する。但し、Ｔｉ薄
膜に代えて、別の種類の金属薄膜、例えばＴｉＮ膜、Ｔ
ｉＷ膜等の単層膜、ＴｉＮ／Ｔｉ膜等の積層膜を用いる
場合も多く、また、ＡｌＣｕ合金の単一層のことも多
い。
金が配線材として多用されている。ＡｌＣｕ合金の配線
構造を形成するには、通常、所定の拡散層又は絶縁膜等
が形成されている半導体基板上に、スパッタ法、ＣＶＤ
法等により、下部Ｔｉ薄膜、ＡｌＣｕ合金膜、及び上部
Ｔｉ薄膜からなる積層配線層を成膜する。但し、Ｔｉ薄
膜に代えて、別の種類の金属薄膜、例えばＴｉＮ膜、Ｔ
ｉＷ膜等の単層膜、ＴｉＮ／Ｔｉ膜等の積層膜を用いる
場合も多く、また、ＡｌＣｕ合金の単一層のことも多
い。
【０００３】ここで、図６を参照して、従来のＡｌＣｕ
合金を使った配線の形成方法を説明する。図６（ａ）と
（ｂ）は、配線をエッチングする際の各工程の基板断面
図である。先ず、図６（ａ）に示すように、絶縁膜５２
を成膜したシリコン基板５０上にＡｌＣｕ合金配線層５
４を成膜し、続いてＡｌＣｕ合金配線層５４上に所定の
パターンを備えたフォトレジスト膜からなるエッチング
マスク５６を形成する。尚、図６（ａ）では、配線層を
ＡｌＣｕ合金の単一層として図示している。続いて、ド
ライエッチング法によって減圧下でエッチングして、パ
ターニングされた配線５８を形成する。ドライエッチン
グの反応ガスには、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）と塩素
（Ｃｌ2 ）の混合ガス、更にその混合ガスに微量のフロ
ン系ガス、例えばＣＦ4 又はＣＨＦ3 を添加したガスを
用いる。ドライエッチングでは、図６（ｂ）に示すよう
に、配線５８及びマスク５６の側壁に堆積膜（デポジッ
ト膜）６０が生成される。堆積膜６０は、種々の物質か
ら構成されており、例えばマスク５６を構成するフォト
レジスト剤が再付着したもの、ＡｌとＣｌとの反応生成
物、例えばＡｌＣｌ3 等を含む混合物であって、エッチ
ングによる配線５８の線細りを防止する機能もある。
合金を使った配線の形成方法を説明する。図６（ａ）と
（ｂ）は、配線をエッチングする際の各工程の基板断面
図である。先ず、図６（ａ）に示すように、絶縁膜５２
を成膜したシリコン基板５０上にＡｌＣｕ合金配線層５
４を成膜し、続いてＡｌＣｕ合金配線層５４上に所定の
パターンを備えたフォトレジスト膜からなるエッチング
マスク５６を形成する。尚、図６（ａ）では、配線層を
ＡｌＣｕ合金の単一層として図示している。続いて、ド
ライエッチング法によって減圧下でエッチングして、パ
ターニングされた配線５８を形成する。ドライエッチン
グの反応ガスには、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）と塩素
（Ｃｌ2 ）の混合ガス、更にその混合ガスに微量のフロ
ン系ガス、例えばＣＦ4 又はＣＨＦ3 を添加したガスを
用いる。ドライエッチングでは、図６（ｂ）に示すよう
に、配線５８及びマスク５６の側壁に堆積膜（デポジッ
ト膜）６０が生成される。堆積膜６０は、種々の物質か
ら構成されており、例えばマスク５６を構成するフォト
レジスト剤が再付着したもの、ＡｌとＣｌとの反応生成
物、例えばＡｌＣｌ3 等を含む混合物であって、エッチ
ングによる配線５８の線細りを防止する機能もある。
【０００４】次いで、マスクの除去工程に移行する。マ
スクの除去方法には種々の方法があるものの、プラズマ
アッシング処理によるマスク除去のみでは、側壁等の堆
積膜６０中の塩素が配線に付着したまま残留する。そし
て、以下の式に従って、配線を腐食するアフターコロー
ジョンの現象が発生、進行して、配線の短絡、断線の原
因となる。 ＡｌＣｌ3 ＋３Ｈ2 Ｏ→Ａｌ（ＯＨ）3 ＋３ＨＣｌ ３ＨＣｌ＋Ａｌ→３／２Ｈ2 Ｏ＋ＡｌＣｌ3 そこで、最近では、マスク除去のためのプラズマアッシ
ング処理に加えて、アフターコロージョン防止処理を施
すことが多い。例えば、水蒸気、アルコールなどの水素
（Ｈ）原子を含むガスを導入してプラズマ化し、マスク
内等に残留する反応ガス中の残留ハロゲン元素、例えば
フロン、塩素等を中和する水蒸気（メタノール）プラズ
マ処理を施し、続いて、酸素を含むガスをプラズマ化し
てマスクのフォトレジスト剤を除去するプラズマアッシ
ング処理を行っている。
スクの除去方法には種々の方法があるものの、プラズマ
アッシング処理によるマスク除去のみでは、側壁等の堆
積膜６０中の塩素が配線に付着したまま残留する。そし
て、以下の式に従って、配線を腐食するアフターコロー
ジョンの現象が発生、進行して、配線の短絡、断線の原
因となる。 ＡｌＣｌ3 ＋３Ｈ2 Ｏ→Ａｌ（ＯＨ）3 ＋３ＨＣｌ ３ＨＣｌ＋Ａｌ→３／２Ｈ2 Ｏ＋ＡｌＣｌ3 そこで、最近では、マスク除去のためのプラズマアッシ
ング処理に加えて、アフターコロージョン防止処理を施
すことが多い。例えば、水蒸気、アルコールなどの水素
（Ｈ）原子を含むガスを導入してプラズマ化し、マスク
内等に残留する反応ガス中の残留ハロゲン元素、例えば
フロン、塩素等を中和する水蒸気（メタノール）プラズ
マ処理を施し、続いて、酸素を含むガスをプラズマ化し
てマスクのフォトレジスト剤を除去するプラズマアッシ
ング処理を行っている。
【０００５】マスク除去工程では、上述のように、先
ず、水蒸気（メタノール）プラズマ処理を行い、プラズ
マアッシング処理を行う手順（以下、第１の方法と言
う）、プラズマアッシング処理を先に、次いで水蒸気
（メタノール）プラズマ処理を施す手順（以下、第２の
方法と言う）、水蒸気（メタノール）プラズマ処理とプ
ラズマアッシング処理とを同時に行う手順（以下、第３
の方法と言う）が提案されている。更には、プラズマア
ッシング処理を施し、次いで水蒸気（メタノール）プラ
ズマ処理に代えて単に水蒸気雰囲気に基板を曝す水蒸気
処理を行う手順（以下、第４の方法と言う）も提案され
ている。
ず、水蒸気（メタノール）プラズマ処理を行い、プラズ
マアッシング処理を行う手順（以下、第１の方法と言
う）、プラズマアッシング処理を先に、次いで水蒸気
（メタノール）プラズマ処理を施す手順（以下、第２の
方法と言う）、水蒸気（メタノール）プラズマ処理とプ
ラズマアッシング処理とを同時に行う手順（以下、第３
の方法と言う）が提案されている。更には、プラズマア
ッシング処理を施し、次いで水蒸気（メタノール）プラ
ズマ処理に代えて単に水蒸気雰囲気に基板を曝す水蒸気
処理を行う手順（以下、第４の方法と言う）も提案され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した第１
から第４の方法を含め従来のマスク除去方法では、コロ
ージョン防止処理の効果と、プラズマアッシングによる
マスクの除去性とがトレードオフの関係にある。即ち、
配線に対するアフターコロージョン防止効果が高い処理
条件でアフターコロージョン防止処理を行うと、マスク
の除去性が低下し、配線層上にフォトレジスト剤が残留
するという問題が生じる。逆に、フォトレジスト剤を完
全に除去できる条件でプラズマアッシングを行うと、ア
フターコロージョン防止処理の効果が低下し、配線にア
フターコロージョンが発生する恐れが生じる。
から第４の方法を含め従来のマスク除去方法では、コロ
ージョン防止処理の効果と、プラズマアッシングによる
マスクの除去性とがトレードオフの関係にある。即ち、
配線に対するアフターコロージョン防止効果が高い処理
条件でアフターコロージョン防止処理を行うと、マスク
の除去性が低下し、配線層上にフォトレジスト剤が残留
するという問題が生じる。逆に、フォトレジスト剤を完
全に除去できる条件でプラズマアッシングを行うと、ア
フターコロージョン防止処理の効果が低下し、配線にア
フターコロージョンが発生する恐れが生じる。
【０００７】例えば、プラズマ化した水蒸気又はメタノ
ールガスによりコロージョンの原因となる残留ハロゲン
元素を揮発させようとしている、第１の方法の水蒸気
（メタノール）プラズマ処理では、プラズマ処理の時間
を長くすれば長くするほど、コロージョン防止の効果が
高まるが、一方、プラズマ処理の時間に比例してマスク
の剥離性が低下する。これは、アッシングレートが極め
て低い水蒸気（メタノール）プラズマにマスクを長時間
曝すことによって、側壁等の堆積膜、或いは配線上のマ
スクや基板上の残留フォトレジスト剤が変質して硬化す
るためであろうと推測される。
ールガスによりコロージョンの原因となる残留ハロゲン
元素を揮発させようとしている、第１の方法の水蒸気
（メタノール）プラズマ処理では、プラズマ処理の時間
を長くすれば長くするほど、コロージョン防止の効果が
高まるが、一方、プラズマ処理の時間に比例してマスク
の剥離性が低下する。これは、アッシングレートが極め
て低い水蒸気（メタノール）プラズマにマスクを長時間
曝すことによって、側壁等の堆積膜、或いは配線上のマ
スクや基板上の残留フォトレジスト剤が変質して硬化す
るためであろうと推測される。
【０００８】一方、プラズマアッシング処理を先に行う
第２及び第４の方法では、酸素プラズマによりマスク側
壁等の堆積膜の表面が酸化されて硬化し、堆積膜は除去
されずに残る。その結果、塩素原子等のハロゲン原子が
堆積膜の下に閉じ込められて、後でアフターコロージョ
ンを引き起こす。また、コロージョン防止処理とアッシ
ング処理とを同時に行う第３の方法では、マスクの剥離
性とアフターコロージョン防止効果とをある程度両立で
きるものの、第１の方法よりはアフターコロージョン防
止効果が低い。同時処理の時間を長くしてアフターコロ
ージョン防止効果を高めようとすると、逆に、オーバー
アッシングになって、側壁等の堆積膜が硬化し、マスク
の剥離性が低下する。従って、時間を長くして、アフタ
ーコロージョン防止効果を高めることには制約があるた
めに、第３の方法も満足すべき成果を挙げることができ
ない。
第２及び第４の方法では、酸素プラズマによりマスク側
壁等の堆積膜の表面が酸化されて硬化し、堆積膜は除去
されずに残る。その結果、塩素原子等のハロゲン原子が
堆積膜の下に閉じ込められて、後でアフターコロージョ
ンを引き起こす。また、コロージョン防止処理とアッシ
ング処理とを同時に行う第３の方法では、マスクの剥離
性とアフターコロージョン防止効果とをある程度両立で
きるものの、第１の方法よりはアフターコロージョン防
止効果が低い。同時処理の時間を長くしてアフターコロ
ージョン防止効果を高めようとすると、逆に、オーバー
アッシングになって、側壁等の堆積膜が硬化し、マスク
の剥離性が低下する。従って、時間を長くして、アフタ
ーコロージョン防止効果を高めることには制約があるた
めに、第３の方法も満足すべき成果を挙げることができ
ない。
【０００９】以上のように、配線を形成した後のマスク
除去工程でアフターコロージョン防止効果とマスクの剥
離性とを両立させることができるものは、従来の方法に
は見当たらない。そこで、本発明の目的は、半導体装置
の配線を基板上に形成した際に使用したマスクを除去す
るに当たり、アフターコロージョン防止効果が高く、し
かもマスク除去の際のマスクの剥離性に影響を与えない
アフターコロージョン防止処理を施すようにした、半導
体装置の配線形成方法を提供することである。
除去工程でアフターコロージョン防止効果とマスクの剥
離性とを両立させることができるものは、従来の方法に
は見当たらない。そこで、本発明の目的は、半導体装置
の配線を基板上に形成した際に使用したマスクを除去す
るに当たり、アフターコロージョン防止効果が高く、し
かもマスク除去の際のマスクの剥離性に影響を与えない
アフターコロージョン防止処理を施すようにした、半導
体装置の配線形成方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体装置の配線形成方法は、フォト
レジスト剤からなるマスクを使って、ＡｌＣｕ合金層を
有する配線層を減圧下でドライエッチングして配線を基
板上に形成し、次いで酸素ガス及びオゾンガス等の酸化
性ガスを含むガスによるプラズマアッシング処理により
マスクを除去する際、形成された配線に対するアフター
コロージョン防止処理を施すようにした半導体装置の配
線形成方法において、前記プラズマアッシング処理の前
に、Ｈ+ 及びＯＨ- の少なくとも一方のイオンを有する
イオン水を含むガス雰囲気に基板を曝すアフターコロー
ジョン防止処理工程を実施することを特徴としている。
に、本発明に係る半導体装置の配線形成方法は、フォト
レジスト剤からなるマスクを使って、ＡｌＣｕ合金層を
有する配線層を減圧下でドライエッチングして配線を基
板上に形成し、次いで酸素ガス及びオゾンガス等の酸化
性ガスを含むガスによるプラズマアッシング処理により
マスクを除去する際、形成された配線に対するアフター
コロージョン防止処理を施すようにした半導体装置の配
線形成方法において、前記プラズマアッシング処理の前
に、Ｈ+ 及びＯＨ- の少なくとも一方のイオンを有する
イオン水を含むガス雰囲気に基板を曝すアフターコロー
ジョン防止処理工程を実施することを特徴としている。
【００１１】本発明では、Ｈ+ 及びＯＨ- の少なくとも
一方を有するイオン水を含むガス雰囲気に基板を曝すこ
とにより、Ａｌのハロゲン化合物、例えばＡｌの塩素化
合物（以下、ハロゲンを塩素で代表させる）を、次の式
に従って、Ａｌ金属、又はＡｌ水酸化物に転化させ、一
方、Ａｌの塩素化合物の塩素原子をＨＣｌに転化させる
ことができる。 ＡｌＣｌ3 ＋Ｈ+ →Ａｌ＋ＨＣｌ、又は ＡｌＣｌ3 ＋ＯＨ- ＋Ｈ2 Ｏ→Ａｌ（ＯＨ）3 ＋ＨＣｌ ガス雰囲気に基板を曝す際、基板を加熱する。基板を減
圧下で加熱することにより、生成したＨＣｌは速やかに
側壁等の堆積膜から放出され、真空吸引によりチャンバ
から排除される。プラズマアッシング処理の際に導入す
る酸化性ガスは、フォトレジスト剤からなるマスクをア
ッシングできる限り、制約なく、例えば酸素ガス、又は
オゾンガス、その混合ガス等を使用する。
一方を有するイオン水を含むガス雰囲気に基板を曝すこ
とにより、Ａｌのハロゲン化合物、例えばＡｌの塩素化
合物（以下、ハロゲンを塩素で代表させる）を、次の式
に従って、Ａｌ金属、又はＡｌ水酸化物に転化させ、一
方、Ａｌの塩素化合物の塩素原子をＨＣｌに転化させる
ことができる。 ＡｌＣｌ3 ＋Ｈ+ →Ａｌ＋ＨＣｌ、又は ＡｌＣｌ3 ＋ＯＨ- ＋Ｈ2 Ｏ→Ａｌ（ＯＨ）3 ＋ＨＣｌ ガス雰囲気に基板を曝す際、基板を加熱する。基板を減
圧下で加熱することにより、生成したＨＣｌは速やかに
側壁等の堆積膜から放出され、真空吸引によりチャンバ
から排除される。プラズマアッシング処理の際に導入す
る酸化性ガスは、フォトレジスト剤からなるマスクをア
ッシングできる限り、制約なく、例えば酸素ガス、又は
オゾンガス、その混合ガス等を使用する。
【００１２】イオン水を含むガス雰囲気は、Ｈ+ 及びＯ
Ｈ- の少なくとも一方のイオンを有する微粒子状イオン
水、Ｈ+ 及びＯＨ- の少なくとも一方のイオンを有する
イオン水を加熱してガス化したイオン水、及び前記イオ
ン水に超音波振動を作用させてガス化したイオン水の少
なくともいずれかにより生成されている。本発明では、
ガス化したイオン水を使用しているので、Ｈ+ 又はＯＨ
- を含む水気体分子が配線を形成する微細な溝、配線の
側壁等の堆積膜等に接近して塩素原子をＨＣｌ等に転化
し易い。微粒子状イオン水を生成するには、キャリアガ
スにイオン水を噴霧することにより生成することができ
る。イオン水を加熱する加熱手段には既知の構成の加熱
手段を使用すれば良く、イオン水に超音波振動を作用さ
せてガス化する手段も既知の構成のガス化手段であっ
て、例えば加湿器等に適用されている超音波振動による
ガス化手段を使用する。
Ｈ- の少なくとも一方のイオンを有する微粒子状イオン
水、Ｈ+ 及びＯＨ- の少なくとも一方のイオンを有する
イオン水を加熱してガス化したイオン水、及び前記イオ
ン水に超音波振動を作用させてガス化したイオン水の少
なくともいずれかにより生成されている。本発明では、
ガス化したイオン水を使用しているので、Ｈ+ 又はＯＨ
- を含む水気体分子が配線を形成する微細な溝、配線の
側壁等の堆積膜等に接近して塩素原子をＨＣｌ等に転化
し易い。微粒子状イオン水を生成するには、キャリアガ
スにイオン水を噴霧することにより生成することができ
る。イオン水を加熱する加熱手段には既知の構成の加熱
手段を使用すれば良く、イオン水に超音波振動を作用さ
せてガス化する手段も既知の構成のガス化手段であっ
て、例えば加湿器等に適用されている超音波振動による
ガス化手段を使用する。
【００１３】プラズマアッシング処理の際のアッシング
レートは高い方が好ましい。即ち、図６（ｂ）に示すよ
うに、堆積膜６０を側壁等に有するマスクであっても、
高いアッシングレートでアッシングするならば、堆積膜
６０及びマスク５６中のフォトレジスト剤に由来する炭
素原子は、ＣＯ又はＣＯ2 となって除去される。しか
し、低いアッシングレートでアッシングを継続すると、
マスク５６及び配線５８の側壁等の堆積膜６０は、図３
（ａ）に示すように、反応ガス中の酸素により酸化され
て硬化し、アッシング処理してマスクを除去した後も、
そのまま残留し、更には、図３（ｂ）に示すように、残
存した堆積膜６０は、割れて配線上に堆積して残留し、
配線のアフターコロージョンの原因となる。
レートは高い方が好ましい。即ち、図６（ｂ）に示すよ
うに、堆積膜６０を側壁等に有するマスクであっても、
高いアッシングレートでアッシングするならば、堆積膜
６０及びマスク５６中のフォトレジスト剤に由来する炭
素原子は、ＣＯ又はＣＯ2 となって除去される。しか
し、低いアッシングレートでアッシングを継続すると、
マスク５６及び配線５８の側壁等の堆積膜６０は、図３
（ａ）に示すように、反応ガス中の酸素により酸化され
て硬化し、アッシング処理してマスクを除去した後も、
そのまま残留し、更には、図３（ｂ）に示すように、残
存した堆積膜６０は、割れて配線上に堆積して残留し、
配線のアフターコロージョンの原因となる。
【００１４】そこで、プラズマアッシング処理の際の基
板温度とアッシングレートとの関係を調べたところ、図
４に示すような結果を得た。図４では横軸に基板温度を
取り、縦軸にアッシングレート（任意目盛り）を取って
いる。図４から判る通り、１７０〜１８０℃以下ではア
ッシングレートが急激に低下し、２７０℃以上の温度で
はマスクを構成するフォトレジスト剤が炭化されて、ア
ッシングが停止すること、従って、２００〜２５０℃の
温度が望ましいことを見い出した。
板温度とアッシングレートとの関係を調べたところ、図
４に示すような結果を得た。図４では横軸に基板温度を
取り、縦軸にアッシングレート（任意目盛り）を取って
いる。図４から判る通り、１７０〜１８０℃以下ではア
ッシングレートが急激に低下し、２７０℃以上の温度で
はマスクを構成するフォトレジスト剤が炭化されて、ア
ッシングが停止すること、従って、２００〜２５０℃の
温度が望ましいことを見い出した。
【００１５】また、本発明者は、図５に示すように、Ｈ
+ 及びＯＨ- の少なくとも一方を有するイオン水を含む
ガス雰囲気下で基板の当初温度、例えば５０℃から２０
０〜２５０℃の範囲の設定温度になるように３０秒から
７０秒の間で基板を昇温し、基板温度が設定温度に到達
した時点でプラズマアッシング処理を開始することによ
り、アフターコロージョン防止処理の効果及びマスク剥
離性の双方が向上することを見い出した。
+ 及びＯＨ- の少なくとも一方を有するイオン水を含む
ガス雰囲気下で基板の当初温度、例えば５０℃から２０
０〜２５０℃の範囲の設定温度になるように３０秒から
７０秒の間で基板を昇温し、基板温度が設定温度に到達
した時点でプラズマアッシング処理を開始することによ
り、アフターコロージョン防止処理の効果及びマスク剥
離性の双方が向上することを見い出した。
【００１６】そこで、本発明方法の好適な実施態様で
は、配線エッチング処理後、５０〜１００℃の温度範囲
の基板をイオン水を含むガス雰囲気に送入し、次いで基
板の温度を３０〜７０秒の間に２００〜２５０℃の温度
に昇温し、続いて酸素ガスを導入してプラズマアッシン
グ処理を行う。本実施態様では、昇温時間中にイオン水
処理を行い、所定のアッシング温度に到達した時点でア
ッシングに移行するので、時間的な無駄がなく、それだ
け、生産性が高くなる。
は、配線エッチング処理後、５０〜１００℃の温度範囲
の基板をイオン水を含むガス雰囲気に送入し、次いで基
板の温度を３０〜７０秒の間に２００〜２５０℃の温度
に昇温し、続いて酸素ガスを導入してプラズマアッシン
グ処理を行う。本実施態様では、昇温時間中にイオン水
処理を行い、所定のアッシング温度に到達した時点でア
ッシングに移行するので、時間的な無駄がなく、それだ
け、生産性が高くなる。
【００１７】本発明方法の更に好適な実施態様では、前
記マスクを前記配線層上に有する基板をプロセスチャン
バに送入し、ドライエッチングして配線を形成するステ
ップと、同じプロセスチャンバに前記イオン水を含むガ
スを導入してガス雰囲気を生成し、そのガス雰囲気に基
板を曝すステップと、前記イオン水を含むガスに代え
て、同じプロセスチャンバに前記酸化性ガスを導入して
プラズマアッシング処理により配線上のマスクを除去す
るステップとを有する。本実施態様では、同じプロセス
チャンバを使って基板に連続してドライエッチング処
理、アフターコロージョン防止処理及びプラズマアッシ
ング処理を施しているので、作業効率が高い。
記マスクを前記配線層上に有する基板をプロセスチャン
バに送入し、ドライエッチングして配線を形成するステ
ップと、同じプロセスチャンバに前記イオン水を含むガ
スを導入してガス雰囲気を生成し、そのガス雰囲気に基
板を曝すステップと、前記イオン水を含むガスに代え
て、同じプロセスチャンバに前記酸化性ガスを導入して
プラズマアッシング処理により配線上のマスクを除去す
るステップとを有する。本実施態様では、同じプロセス
チャンバを使って基板に連続してドライエッチング処
理、アフターコロージョン防止処理及びプラズマアッシ
ング処理を施しているので、作業効率が高い。
【００１８】ドライエッチングの際の反応ガスが、ＢＣ
ｌ3 とＣｌ2 ガスとの第１の混合ガス、又は第１の混合
ガスに更にメタンガス又はハイドロフロロカーボン（Ｃ
Ｈ4- X ＦX ）を添加した第２の混合ガスであるとき、本
発明方法を好適に適用できる。
ｌ3 とＣｌ2 ガスとの第１の混合ガス、又は第１の混合
ガスに更にメタンガス又はハイドロフロロカーボン（Ｃ
Ｈ4- X ＦX ）を添加した第２の混合ガスであるとき、本
発明方法を好適に適用できる。
【００１９】本発明に係る半導体装置の製造装置は、減
圧手段と、プラズマを生成する手段と、加熱手段とを有
して基板にプラズマ処理を施すプラズマチャンバと、イ
オン水をガス化するガス化手段と、ガス化手段から供給
されたガス化イオン水を含むガスをプラズマチャンバに
供給する手段とを備えていることを特徴としている。減
圧手段、プラズマを生成する手段及び加熱手段は、既知
の構成であり、また、イオン水を含むガスをプラズマチ
ャンバに供給する手段は、イオン水をガス化する前述の
ガス化手段と、プラズマチャンバに供給する導管とから
構成されている。
圧手段と、プラズマを生成する手段と、加熱手段とを有
して基板にプラズマ処理を施すプラズマチャンバと、イ
オン水をガス化するガス化手段と、ガス化手段から供給
されたガス化イオン水を含むガスをプラズマチャンバに
供給する手段とを備えていることを特徴としている。減
圧手段、プラズマを生成する手段及び加熱手段は、既知
の構成であり、また、イオン水を含むガスをプラズマチ
ャンバに供給する手段は、イオン水をガス化する前述の
ガス化手段と、プラズマチャンバに供給する導管とから
構成されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。実施形態例 本実施形態例は、本発明方法の実施形態の一例である。
図１は本発明方法を実施する製造装置の一例の構成を示
す模式的平面図、及び図２はアッシングチャンバの構成
を示す模式図である。半導体装置の本製造装置１０は、
図１に示すように、半導体装置を製造するためのマルチ
チャンバ型製造装置であって、ロボット１１を備えた中
央の操作室１２の周りにロードロック室１４、４個の独
立したプロセスチャンバ１６、１８、２０、２２、及び
アンロードロック室２４を備えている。
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。実施形態例 本実施形態例は、本発明方法の実施形態の一例である。
図１は本発明方法を実施する製造装置の一例の構成を示
す模式的平面図、及び図２はアッシングチャンバの構成
を示す模式図である。半導体装置の本製造装置１０は、
図１に示すように、半導体装置を製造するためのマルチ
チャンバ型製造装置であって、ロボット１１を備えた中
央の操作室１２の周りにロードロック室１４、４個の独
立したプロセスチャンバ１６、１８、２０、２２、及び
アンロードロック室２４を備えている。
【００２１】ロードロック室１４は、操作室１２を外部
から分離するために設けられた室であって、先ずここに
処理すべきウエハを搬入する。ウエハがロードロック室
１４に搬入されると、ロードロック室１４は操作室１２
と同じ圧力に減圧される。プロセスチャンバ１６、１
８、２０、２２は、操作室１２とは開閉扉（図示せず）
により仕切られ、ウエハステージを備え、ウエハステー
ジ上に載置されたウエハにエッチング、アッシング、成
膜等のプロセッシングを施す部屋である。プロセスチャ
ンバ１６〜２２は、相互に独立して、プロセッシングの
種類に応じてそれに必要なプラズマ生成手段、ガス導入
手段等を備え、更に昇温手段、冷却手段、減圧手段等を
備えている。また、ガス流量制御機構、温度制御機構、
圧力制御機構等の各種制御機構も備えている。
から分離するために設けられた室であって、先ずここに
処理すべきウエハを搬入する。ウエハがロードロック室
１４に搬入されると、ロードロック室１４は操作室１２
と同じ圧力に減圧される。プロセスチャンバ１６、１
８、２０、２２は、操作室１２とは開閉扉（図示せず）
により仕切られ、ウエハステージを備え、ウエハステー
ジ上に載置されたウエハにエッチング、アッシング、成
膜等のプロセッシングを施す部屋である。プロセスチャ
ンバ１６〜２２は、相互に独立して、プロセッシングの
種類に応じてそれに必要なプラズマ生成手段、ガス導入
手段等を備え、更に昇温手段、冷却手段、減圧手段等を
備えている。また、ガス流量制御機構、温度制御機構、
圧力制御機構等の各種制御機構も備えている。
【００２２】アンロードロック室２４は、操作室１２を
外部から分離するために設けられた室であって処理され
たウエハは、外部に搬出する際に、操作室１２と同じ圧
力に減圧されたアンロードロック室２４に操作室１２か
ら送入される。次いで、アンロードロック室２４が外部
と同じ圧力に昇圧された後、ウエハは外部に搬出され
る。操作室１２は、ウエハを出し入れするプロセスチャ
ンバと同じ圧力に保持され、ウエハをロボット１１によ
ってロードロック室１４から操作室１２に受入れ、次い
で所定のプロセスチャンバ１６〜２２に、プロセスチャ
ンバから次のプロセスチャンバに、プロセスチャンバか
ら操作室１２を経由してアンロードロック室２４に移送
する。本発明方法を実施するプロセスチャンバは、プロ
セスチャンバ１８及び２２であって、プラズマエッチン
グ、イオン水処理、及びプラズマアッシングを連続して
行えるプロセスチャンバである。他のプロセスチャンバ
１６、２０は、ＡｌＣｕ配線層をエッチングするエッチ
ングチャンバである。
外部から分離するために設けられた室であって処理され
たウエハは、外部に搬出する際に、操作室１２と同じ圧
力に減圧されたアンロードロック室２４に操作室１２か
ら送入される。次いで、アンロードロック室２４が外部
と同じ圧力に昇圧された後、ウエハは外部に搬出され
る。操作室１２は、ウエハを出し入れするプロセスチャ
ンバと同じ圧力に保持され、ウエハをロボット１１によ
ってロードロック室１４から操作室１２に受入れ、次い
で所定のプロセスチャンバ１６〜２２に、プロセスチャ
ンバから次のプロセスチャンバに、プロセスチャンバか
ら操作室１２を経由してアンロードロック室２４に移送
する。本発明方法を実施するプロセスチャンバは、プロ
セスチャンバ１８及び２２であって、プラズマエッチン
グ、イオン水処理、及びプラズマアッシングを連続して
行えるプロセスチャンバである。他のプロセスチャンバ
１６、２０は、ＡｌＣｕ配線層をエッチングするエッチ
ングチャンバである。
【００２３】プロセスチャンバ１６は、図２に示すよう
に、石英ベルジャ２６で覆われ、内部にウエハＷを載置
させるウエハステージ２８を有するチャンバ３０、マイ
クロ波を発生させるマグネトロン３２、マイクロ波をチ
ャンバ３０に導波する導波管３４、磁界を発生させるソ
レノイド３６、チャンバ３０に反応ガスを導入するガス
導入管３８、及び高周波電圧を印加させる高周波電源４
０を備えて、チャンバ３０内にプラズマを生成してエッ
チング又はアッシングを行う。ガス導入管３８には、超
音波振動を利用してイオン水をガス化するガス化装置４
２が接続され、ガス化されたイオン水がチャンバ３０内
に導入される。また、チャンバ３０は、排気管４４を経
由して真空吸引装置（図示せず）により吸引され、減圧
になっている。
に、石英ベルジャ２６で覆われ、内部にウエハＷを載置
させるウエハステージ２８を有するチャンバ３０、マイ
クロ波を発生させるマグネトロン３２、マイクロ波をチ
ャンバ３０に導波する導波管３４、磁界を発生させるソ
レノイド３６、チャンバ３０に反応ガスを導入するガス
導入管３８、及び高周波電圧を印加させる高周波電源４
０を備えて、チャンバ３０内にプラズマを生成してエッ
チング又はアッシングを行う。ガス導入管３８には、超
音波振動を利用してイオン水をガス化するガス化装置４
２が接続され、ガス化されたイオン水がチャンバ３０内
に導入される。また、チャンバ３０は、排気管４４を経
由して真空吸引装置（図示せず）により吸引され、減圧
になっている。
【００２４】上述のプロセスチャンバ１６を使った本発
明方法の実施を説明する。配線層のエッチング 先ず、フォトレジスト膜のマスクを使って、プロセスチ
ャンバ１６内で以下のエッチング条件で基板上の配線層
をエッチングして配線を形成する。 エッチング条件 チャンバ圧力 ：８ｍTorr 基板温度 ：４０℃ 反応ガス ：Ｃｌ2 ／７０sccm、ＢＣｌ3 ／４０sccm ＣＨＦ3 ／８sccm ソースパワー ：１２００Ｗ バイアスパワー（ＲＦ）：１３０Ｗ
明方法の実施を説明する。配線層のエッチング 先ず、フォトレジスト膜のマスクを使って、プロセスチ
ャンバ１６内で以下のエッチング条件で基板上の配線層
をエッチングして配線を形成する。 エッチング条件 チャンバ圧力 ：８ｍTorr 基板温度 ：４０℃ 反応ガス ：Ｃｌ2 ／７０sccm、ＢＣｌ3 ／４０sccm ＣＨＦ3 ／８sccm ソースパワー ：１２００Ｗ バイアスパワー（ＲＦ）：１３０Ｗ
【００２５】イオン水処理 次いで、同じプロセスチャンバ１６内に基板を収容した
ままで、チャンバ圧力を３Torrに保持し、７５０sccmの
ガス化イオン水をプロセスチャンバ１６に導入しつつ、
３０〜７０秒の範囲の時間で温度４０℃の基板を２２０
℃に昇温しながら基板にイオン水処理を施す。
ままで、チャンバ圧力を３Torrに保持し、７５０sccmの
ガス化イオン水をプロセスチャンバ１６に導入しつつ、
３０〜７０秒の範囲の時間で温度４０℃の基板を２２０
℃に昇温しながら基板にイオン水処理を施す。
【００２６】基板温度が２２０℃に到達した時点で、同
じプロセスチャンバ１６内で以下のアッシング条件で配
線上のフォトレジスト膜のマスクをアッシングして除去
する。 アッシング条件 チャンバ圧力 ：２Torr 基板温度 ：２２０℃ 反応ガス ：Ｏ2 ／３０００sccm、Ｎ2 ／２００sccm マイクロ波パワー ：１０００Ｗ
じプロセスチャンバ１６内で以下のアッシング条件で配
線上のフォトレジスト膜のマスクをアッシングして除去
する。 アッシング条件 チャンバ圧力 ：２Torr 基板温度 ：２２０℃ 反応ガス ：Ｏ2 ／３０００sccm、Ｎ2 ／２００sccm マイクロ波パワー ：１０００Ｗ
【００２７】アッシングした後、試料ウエハを顕微鏡観
察したところ、マスクは、側壁等の堆積膜を含めて、完
全に除去されていた。また、試料ウエハを長時間大気中
に放置して配線のアフターコロージョンの発生の有無を
顕微鏡観察により調べたところ、アフターコロージョン
の発生を確認することができなかった。更に、試料ウエ
ハから半導体装置の製品を試作して配線の電気的信頼性
を点検したが、断線、短絡等の欠陥は発生していなかっ
た。
察したところ、マスクは、側壁等の堆積膜を含めて、完
全に除去されていた。また、試料ウエハを長時間大気中
に放置して配線のアフターコロージョンの発生の有無を
顕微鏡観察により調べたところ、アフターコロージョン
の発生を確認することができなかった。更に、試料ウエ
ハから半導体装置の製品を試作して配線の電気的信頼性
を点検したが、断線、短絡等の欠陥は発生していなかっ
た。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、半導体装置の配線形成
方法において、酸素ガス等の酸化性ガスによるプラズマ
アッシング処理により、配線形成のために使用したマス
クを除去するに当たり、プラズマアッシング処理の前に
アフターコロージョン防止処理工程を実施し、アフター
コロージョン防止処理工程では、Ｈ+ 及びＯＨ- の少な
くとも一方を有するイオン水を含むガス雰囲気に基板を
曝すことにより、アフターコロージョン防止効果が高
く、しかもマスクの除去工程でマスクの剥離性に影響を
与えないアフターコロージョン防止処理を施すことがで
きる。
方法において、酸素ガス等の酸化性ガスによるプラズマ
アッシング処理により、配線形成のために使用したマス
クを除去するに当たり、プラズマアッシング処理の前に
アフターコロージョン防止処理工程を実施し、アフター
コロージョン防止処理工程では、Ｈ+ 及びＯＨ- の少な
くとも一方を有するイオン水を含むガス雰囲気に基板を
曝すことにより、アフターコロージョン防止効果が高
く、しかもマスクの除去工程でマスクの剥離性に影響を
与えないアフターコロージョン防止処理を施すことがで
きる。
【図１】本発明方法を実施する半導体装置の製造装置の
一例の構成を示す模式的平面図である。
一例の構成を示す模式的平面図である。
【図２】アッシングチャンバの構成を示す模式図であ
る。
る。
【図３】図３（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、残存する堆
積膜の様子を示す模式図である。
積膜の様子を示す模式図である。
【図４】基板温度とアッシングレートとの関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】昇温時間と基板温度との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図６】図６（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、配線をエッ
チングする際の各工程の基板断面図である。
チングする際の各工程の基板断面図である。
１０ 半導体装置の製造装置 １１ ロボット １２ 操作室 １４ ロードロック室 １６、２０ ＡｌＣｕ配線エッチングチャンバ １８、２２ エッチングチャンバ ２４ ロードロック室 ２６ 石英ベルジャ ２８ ウエハステージ ３０ チャンバ ３２ マグネトロン ３４ 導波管 ３６ ソレノイド ３８ ガス導入管 ４０ 高周波電源 ４２ イオン水のガス化装置 ４４ 排気管 ５０ シリコン基板 ５２ 絶縁膜 ５４ ＡｌＣｕ合金配線層 ５６ エッチングマスク ５８ 配線 ６０ 堆積膜（デポジット膜）
Claims (7)
- 【請求項１】 フォトレジスト剤からなるマスクを使っ
て、ＡｌＣｕ合金層を有する配線層を減圧下でドライエ
ッチングして配線を基板上に形成し、次いで酸素ガス及
びオゾンガス等の酸化性ガスを含むガスによるプラズマ
アッシング処理によりマスクを除去する際、形成された
配線に対するアフターコロージョン防止処理を施すよう
にした半導体装置の配線形成方法において、 前記プラズマアッシング処理の前に、Ｈ+ 及びＯＨ- の
少なくとも一方のイオンを有するイオン水を含むガス雰
囲気に基板を曝すアフターコロージョン防止処理工程を
実施することを特徴とする半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項２】 前記ガス雰囲気に基板を曝す際、基板を
加熱することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置
の配線形成方法。 - 【請求項３】 配線エッチング処理後、前記ガス雰囲気
内に、基板温度が５０〜１００℃の範囲の基板を送入
し、次いで基板の温度を３０〜７０秒の間に２００〜２
５０℃の温度に昇温し、続いて前記酸化性ガスを含むガ
スを導入してプラズマアッシング処理を行うことを特徴
とする請求項１又は２に記載の半導体装置の配線形成方
法。 - 【請求項４】 前記ガス雰囲気が、Ｈ+ 及びＯＨ- の少
なくとも一方のイオンを有する微粒子状イオン水、Ｈ+
及びＯＨ- の少なくとも一方のイオンを有するイオン水
を加熱してガス化したイオン水、及び前記イオン水に超
音波振動を作用させてガス化したイオン水の少なくとも
いずれかにより生成されていることを特徴とする請求項
１から３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の配
線形成方法。 - 【請求項５】 前記ドライエッチングの際の反応ガス
が、ＢＣｌ3 とＣｌ2ガスとの第１の混合ガス、又は第
１の混合ガスに更にメタンガス又はハイドロフロロカー
ボン（ＣＨ4-X ＦX ）を添加した第２の混合ガスである
ことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項
に記載の半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項６】 前記マスクを前記配線層上に有する基板
をプロセスチャンバに送入し、ドライエッチングして配
線を形成するステップと、 同じプロセスチャンバに前記イオン水を含むガスを導入
してガス雰囲気を生成し、そのガス雰囲気に基板を曝す
ステップと、 前記イオン水を含むガスに代えて、同じプロセスチャン
バに前記酸化性ガスを導入してプラズマアッシング処理
により配線上のマスクを除去するステップとを有するこ
とを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に
記載の半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項７】 減圧手段と、プラズマを生成する手段
と、加熱手段とを有して基板にプラズマ処理を施すプラ
ズマチャンバと、 イオン水をガス化するガス化手段と、 ガス化手段から供給されたガス化イオン水を含むガスを
プラズマチャンバに供給する手段とを備えていることを
特徴とする半導体装置の製造装置。
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