JP2006319157A - Method and apparatus for treating surface - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面処理方法及び表面処理装置に関し、特に、金属層の表面に生成した塩素の除去に関するものである。 The present invention relates to a surface treatment method and a surface treatment apparatus, and more particularly to removal of chlorine generated on the surface of a metal layer.
液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板は、例えば、基板上に成膜した金属層の表面にレジスト層を形成した後に、エッチングガスを用いてドライエッチングすることにより、種々の配線や電極を形成して作製される。ここで、上記配線や電極を構成する材料としては、低抵抗であることが望ましいので、アルミニウム膜及びアルミニウムを含む合金膜が好適に用いられている。また、エッチングガスとしては、塩素ガス等のハロゲンガスがよく用いられている。そのため、アクティブマトリクス基板の作製では、アルミニウムを含む金属層を塩素ガスでドライエッチングすることが多々ある。 For example, an active matrix substrate constituting a liquid crystal display device forms various wirings and electrodes by dry etching using an etching gas after forming a resist layer on the surface of a metal layer formed on the substrate. Produced. Here, since it is desirable that the material constituting the wiring and the electrode has a low resistance, an aluminum film and an alloy film containing aluminum are preferably used. As the etching gas, a halogen gas such as a chlorine gas is often used. Therefore, in manufacturing an active matrix substrate, a metal layer containing aluminum is often dry-etched with chlorine gas.
上記のようにアルミニウムを含む金属層を塩素ガスでドライエッチングする場合には、その金属層の表面に三塩化アルミニウムが一旦生成されてしまう。この三塩化アルミニウムは、吸湿性が高いため、ドライエッチングされた基板を大気中にそのまま放置すると、三塩化アルミニウムと大気中の水分とが反応して、その基板の表面に塩酸が生成する。そうなると、アルミニウムを含む金属層は、塩酸により経時的に腐食し、断線する可能性がある。 When the metal layer containing aluminum is dry-etched with chlorine gas as described above, aluminum trichloride is once generated on the surface of the metal layer. Since this aluminum trichloride has high hygroscopicity, when a dry-etched substrate is left as it is in the atmosphere, the aluminum trichloride reacts with moisture in the atmosphere, and hydrochloric acid is generated on the surface of the substrate. If it becomes so, the metal layer containing aluminum may corrode over time by hydrochloric acid and may be disconnected.
そこで、アルミニウムと塩素とのドライエッチングが終了した後、四フッ化炭素や六フッ化硫黄等からなるフッ素プラズマを用いて、金属層の表面のAl−Cl結合を、Al−F結合に置換する手法がよく用いられている。 Therefore, after the dry etching of aluminum and chlorine is completed, the Al—Cl bond on the surface of the metal layer is replaced with an Al—F bond using fluorine plasma made of carbon tetrafluoride or sulfur hexafluoride. The technique is often used.
これとは別に、特許文献1には、約300℃に加熱されたアルゴンガス照射による加熱、あるいは、赤外線照射による加熱によって、アルミニウム合金薄膜の表面に形成されたハロゲン層を除去する表面処理方法が開示されている。
しかしながら、上記のようなフッ素プラズマを用いる方法では、プラズマを用いているため、プラズマ中に存在するイオンや電子によって、配線や電極が帯電したり、電気的ノイズ等によって発生する異常放電によって、金属層、絶縁層、半導体層の膜質が低下してしまうという問題がある。 However, in the method using fluorine plasma as described above, since plasma is used, the wiring and electrodes are charged by ions and electrons existing in the plasma, or due to abnormal discharge generated due to electrical noise, the metal There is a problem that the film quality of the layer, the insulating layer, and the semiconductor layer deteriorates.
また、特許文献1に開示された方法では、約300℃のアルゴンガスの照射や赤外線の照射によってハロゲン層を加熱するため、基板の下側から冷却したとしても、ヒロックが発生する虞れがある。例えば、第1の金属層、絶縁層、及び第2の金属層が順に積層されている場合、第1の金属層に発生したヒロックが絶縁層から突出すると、第1の金属層と第2の金属層との間で短絡が発生して、それら金属層からなる配線の信頼性が低下してしまう。 Further, in the method disclosed in Patent Document 1, since the halogen layer is heated by irradiation with argon gas at about 300 ° C. or infrared irradiation, hillocks may be generated even if the halogen layer is cooled from the lower side. . For example, when a first metal layer, an insulating layer, and a second metal layer are sequentially stacked, if a hillock generated in the first metal layer protrudes from the insulating layer, the first metal layer and the second metal layer A short circuit occurs between the metal layers and the reliability of the wiring made of these metal layers is lowered.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アルミニウムを含む金属層の表面の塩素を除去することにより、配線の信頼性の低下を抑制することにある。 This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to suppress the fall of the reliability of wiring by removing the chlorine of the surface of the metal layer containing aluminum.
本発明は、紫外線の照射によって、アルミニウムを含む金属層の表面の塩素を除去するようにしたものである。 In the present invention, chlorine on the surface of a metal layer containing aluminum is removed by irradiation with ultraviolet rays.
具体的に本発明に係る表面処理方法は、アルミニウムを含む金属層が表面に形成された基板の表面処理方法であって、上記基板を処理室の内部に収容する収容工程と、上記処理室に収容された基板の金属層の少なくとも一部を塩素プラズマによってエッチング処理するエッチング工程と、上記基板上に紫外線を照射して、上記金属層の表面の塩素を除去する紫外線照射工程とを備えることを特徴とする。 Specifically, the surface treatment method according to the present invention is a surface treatment method of a substrate on which a metal layer containing aluminum is formed, and a housing step of housing the substrate in a treatment chamber; An etching step of etching at least a part of the metal layer of the accommodated substrate with chlorine plasma; and an ultraviolet irradiation step of irradiating the substrate with ultraviolet rays to remove chlorine on the surface of the metal layer. Features.
上記の方法によれば、エッチング工程において、金属層の少なくとも一部を塩素プラズマでエッチング処理することにより、金属層の表面に三塩化アルミニウムが一旦生成される。しかしながら、紫外線照射工程において、その三塩化アルミニウムが生成された金属層の表面に紫外線を照射することにより、Al−Cl結合におけるClの解離反応が進行して、三塩化アルミニウムを構成する塩素が除去される。この紫外線の照射では、金属層が加熱されないので、金属層を構成するアルミニウムにおいてヒロックの形成が抑制され、金属層の膜質の低下が抑制される。したがって、アルミニウムを含む金属層の表面の塩素を除去することにより、配線の信頼性の低下が抑制される。 According to the above method, in the etching step, aluminum trichloride is once generated on the surface of the metal layer by etching at least a part of the metal layer with chlorine plasma. However, in the ultraviolet irradiation process, by irradiating the surface of the metal layer on which the aluminum trichloride is formed with ultraviolet rays, Cl dissociation reaction proceeds at the Al-Cl bond, and chlorine constituting the aluminum trichloride is removed. Is done. In this ultraviolet irradiation, since the metal layer is not heated, the formation of hillocks in the aluminum constituting the metal layer is suppressed, and the deterioration of the film quality of the metal layer is suppressed. Therefore, by removing chlorine on the surface of the metal layer containing aluminum, a reduction in the reliability of the wiring is suppressed.
上記エッチング工程の後に、上記紫外線照射工程を行ってもよい。 The ultraviolet irradiation process may be performed after the etching process.
上記の方法によれば、エッチング工程において金属層の表面に三塩化アルミニウムが一旦生成された後に、紫外線照射工程においてその三塩化アルミニウムを構成する塩素が除去される。 According to the above method, after aluminum trichloride is once generated on the surface of the metal layer in the etching process, chlorine constituting the aluminum trichloride is removed in the ultraviolet irradiation process.
上記エッチング工程と上記紫外線照射工程とを同時に行ってもよい。 The etching process and the ultraviolet irradiation process may be performed simultaneously.
上記の方法によれば、エッチング工程において金属層の表面に三塩化アルミニウムが一旦生成されるや否や、紫外線照射工程において三塩化アルミニウムを構成する塩素が除去されるので、金属層の表面の塩素を除去するために必要な時間が短縮される。 According to the above method, as soon as aluminum trichloride is formed on the surface of the metal layer in the etching process, chlorine constituting the aluminum trichloride is removed in the ultraviolet irradiation process. The time required for removal is reduced.
上記紫外線照射工程では、上記処理室の内部にフッ素を含むガスを導入してもよい。 In the ultraviolet irradiation step, a gas containing fluorine may be introduced into the processing chamber.
上記の方法によれば、紫外線照射工程において紫外線を照射することにより、Al−Cl結合におけるClの解離反応が進行し、それと同時に処理室の内部にフッ素を含むガスが導入されるので、Al−Cl結合からAl−F結合への置換反応が進行する。これにより、置換反応が完了してAl−F結合が形成された基板を大気中に放置しても、その基板上の金属層の表面に塩酸が生成されないので、その金属層の腐食が抑制される。 According to the above method, by irradiating ultraviolet rays in the ultraviolet irradiation step, the Cl dissociation reaction in the Al—Cl bond proceeds, and at the same time, the gas containing fluorine is introduced into the processing chamber. The substitution reaction from the Cl bond to the Al—F bond proceeds. As a result, even if the substrate in which the substitution reaction is completed and the Al—F bond is formed is left in the atmosphere, hydrochloric acid is not generated on the surface of the metal layer on the substrate, so that the corrosion of the metal layer is suppressed. The
上記紫外線照射工程では、上記基板を100℃以下に加熱することを特徴とする表面処理方法。 In the ultraviolet irradiation step, the substrate is heated to 100 ° C. or less.
上記の方法によれば、金属層を構成するアルミニウムは、100℃以下の加熱温度であればヒロックが形成され難いので、その温度以下に基板を加熱することにより、Al−Cl結合におけるClの解離反応、及び/又は、Al−Cl結合からAl−F結合への置換反応の反応速度を高めることが可能になる。 According to the above method, since the hillocks are hardly formed at the heating temperature of 100 ° C. or less in the aluminum constituting the metal layer, the dissociation of Cl at the Al—Cl bond can be achieved by heating the substrate below that temperature. It becomes possible to increase the reaction rate of the reaction and / or the substitution reaction from the Al—Cl bond to the Al—F bond.
上記紫外線の光源は、アルゴンエキシマランプ、クリプトンエキシマランプ、キセノンエキシマランプ、及び低圧水銀ランプの少なくとも1つであってもよい。 The ultraviolet light source may be at least one of an argon excimer lamp, a krypton excimer lamp, a xenon excimer lamp, and a low-pressure mercury lamp.
上記の方法によれば、一般的な光源によって紫外線を照射することによって、Al−Cl結合におけるClの解離反応が進行して、金属層の表面の塩素が除去される。 According to the above method, by irradiating ultraviolet rays with a general light source, the dissociation reaction of Cl in the Al—Cl bond proceeds, and chlorine on the surface of the metal layer is removed.
また、本発明に係る表面処理装置は、アルミニウムを含む金属層が表面に形成された基板の表面処理を行う表面処理装置であって、上記基板が収容される処理室と、上記処理室の内部に収容された基板を塩素プラズマによってエッチング処理するエッチング手段と、上記処理室の内部に収容された基板に紫外線を照射する紫外線照射手段とを備えていることを特徴とする。 The surface treatment apparatus according to the present invention is a surface treatment apparatus for performing a surface treatment of a substrate on which a metal layer containing aluminum is formed, the treatment chamber in which the substrate is accommodated, and the interior of the treatment chamber An etching means for etching the substrate accommodated in the substrate by chlorine plasma, and an ultraviolet irradiation means for irradiating the substrate accommodated in the processing chamber with ultraviolet rays.
上記の構成によれば、エッチング手段によって金属層の少なくとも一部を塩素プラズマでエッチング処理することにより、金属層の表面に三塩化アルミニウムが一旦生成される。しかしながら、紫外線照射手段によってその三塩化アルミニウムが生成された金属層の表面に紫外線を照射することにより、Al−Cl結合におけるClの解離反応が進行して、三塩化アルミニウムを構成する塩素が除去される。この紫外線の照射では、金属層が加熱されないので、金属層を構成するアルミニウムにおいてヒロックの形成が抑制され、金属層の膜質の低下が抑制される。したがって、アルミニウムを含む金属層の表面の塩素を除去することにより、配線の信頼性の低下が抑制される。 According to said structure, an aluminum trichloride is once produced | generated on the surface of a metal layer by etching at least one part of a metal layer with chlorine plasma by an etching means. However, by irradiating the surface of the metal layer on which the aluminum trichloride has been generated by the ultraviolet irradiation means, the dissociation reaction of Cl in the Al-Cl bond proceeds and the chlorine constituting the aluminum trichloride is removed. The In this ultraviolet irradiation, since the metal layer is not heated, the formation of hillocks in the aluminum constituting the metal layer is suppressed, and the deterioration of the film quality of the metal layer is suppressed. Therefore, by removing chlorine on the surface of the metal layer containing aluminum, a reduction in the reliability of the wiring is suppressed.
上記処理室の内部にフッ素を含むガスを導入するガス導入手段を備えていてもよい。 A gas introducing means for introducing a gas containing fluorine into the processing chamber may be provided.
上記の構成によれば、紫外線手段によって紫外線を照射することにより、Al−Cl結合におけるClの解離反応が進行し、それと同時にガス導入手段によって処理室の内部にフッ素を含むガスを導入することにより、Al−Cl結合からAl−F結合への置換反応が進行する。これにより、置換反応が完了してAl−F結合が形成された基板を大気中に放置しても、その基板上の金属層の表面に塩酸が生成されないので、その金属層の腐食が抑制される。 According to the above configuration, by irradiating the ultraviolet rays by the ultraviolet means, the dissociation reaction of Cl in the Al-Cl bond proceeds, and at the same time, by introducing the gas containing fluorine into the processing chamber by the gas introducing means. The substitution reaction from the Al—Cl bond to the Al—F bond proceeds. As a result, even if the substrate in which the substitution reaction is completed and the Al—F bond is formed is left in the atmosphere, hydrochloric acid is not generated on the surface of the metal layer on the substrate, so that the corrosion of the metal layer is suppressed. The
上記処理室は、上記エッチング処理手段によってエッチング処理が行われる第1処理室と、上記紫外線照射手段によって紫外線が照射されると共に、上記ガス導入手段によってフッ素を含むガスが導入される第2処理室とにより構成されていてもよい。 The processing chamber includes a first processing chamber in which an etching process is performed by the etching processing means, and a second processing chamber in which an ultraviolet ray is irradiated by the ultraviolet irradiation means and a gas containing fluorine is introduced by the gas introduction means. And may be configured.
上記の構成によれば、第1処理室においてエッチング処理を行うことにより、基板の表面の金属層に三塩化アルミニウムが一旦生成される。しかしながら、第2処理室において基板に紫外線を照射することにより、その生成された三塩化アルミニウムのAl−Cl結合におけるClの解離反応が進行されると共に、ガス導入手段によってフッ素を含むガスを導入することにより、Al−Cl結合からAl−F結合への置換反応が進行されることになる。そのため、第1処理室及び第2処理室において基板をそれぞれ処理することにより、アルミニウムを含む金属層の膜質の低下を抑えて、その金属層上の塩素が除去されると共に、金属層の腐食が抑制される。 According to said structure, an aluminum trichloride is once produced | generated by the etching process in a 1st process chamber in the metal layer of the surface of a board | substrate. However, by irradiating the substrate with ultraviolet rays in the second processing chamber, the dissociation reaction of Cl in the Al—Cl bond of the generated aluminum trichloride proceeds, and a gas containing fluorine is introduced by the gas introduction means. As a result, the substitution reaction from the Al—Cl bond to the Al—F bond proceeds. Therefore, by processing the substrate in each of the first processing chamber and the second processing chamber, deterioration of the film quality of the metal layer containing aluminum is suppressed, chlorine on the metal layer is removed, and corrosion of the metal layer is caused. It is suppressed.
上記処理室には、上記基板を保持するための基板保持手段が設けられ、上記基板保持手段は、上記基板を100℃以下に加熱する加熱手段を備えていてもよい。 The processing chamber may be provided with a substrate holding means for holding the substrate, and the substrate holding means may include a heating means for heating the substrate to 100 ° C. or lower.
上記の構成によれば、金属層を構成するアルミニウムは、100℃以下の加熱温度であればヒロックが形成され難いので、その温度以下に加熱手段によって基板を加熱することにより、Al−Cl結合におけるClの解離反応、及び/又は、Al−Cl結合からAl−F結合への置換反応の反応速度を高めることが可能になる。 According to the above configuration, the hillocks are hardly formed at the heating temperature of 100 ° C. or less in the aluminum constituting the metal layer. Therefore, by heating the substrate below that temperature, the Al—Cl bond can be obtained. It becomes possible to increase the reaction rate of the Cl dissociation reaction and / or the substitution reaction from the Al—Cl bond to the Al—F bond.
上記紫外線照射手段は、アルゴンエキシマランプ、クリプトンエキシマランプ、キセノンエキシマランプ、及び低圧水銀ランプの少なくとも1つを備えていてもよい。 The ultraviolet irradiation means may include at least one of an argon excimer lamp, a krypton excimer lamp, a xenon excimer lamp, and a low-pressure mercury lamp.
上記の構成によれば、一般的な光源によって紫外線を照射することによって、Al−Cl結合におけるClの解離反応が進行して、金属層の表面の塩素が除去される。 According to the above configuration, by irradiating ultraviolet rays from a general light source, the Cl dissociation reaction in the Al—Cl bond proceeds, and chlorine on the surface of the metal layer is removed.
本発明の表面処理方法によれば、紫外線の照射によって、アルミニウムを含む金属層の表面の塩素を除去し、その金属層の膜質の低下を抑制することができる。 According to the surface treatment method of the present invention, chlorine on the surface of a metal layer containing aluminum can be removed by irradiation with ultraviolet rays, and deterioration of the film quality of the metal layer can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
《発明の実施形態1》
図1〜図6は、本発明に係る実施形態1の表面処理装置50a及び表面処理方法を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
Embodiment 1 of the Invention
FIGS. 1-6 has shown the
まず、表面処理装置50aについて説明する。ここで、図1は、表面処理装置50aの断面模式図である。
First, the
この表面処理装置50aは、エッチング処理が行われる第1処理室1、紫外線が照射されると共にフッ素を含むガスが導入される第2処理室9、及び第1処理室1と第2処理室9との間を連結すると共に第1処理室1と第2処理室9との間を開閉可能なゲートバルブ8を備えている。
The
第1処理室1は、基板10を保持するサセプタ(基板保持手段)14と、基板10に対してエッチング処理を行うエッチング手段25とを備えている。
The first processing chamber 1 includes a susceptor (substrate holding unit) 14 that holds the
サセプタ14は、その上面に保持された基板10を加熱するヒーター(加熱手段)16を備えている。
The
エッチング手段25は、サセプタ14に対向するように設けられた誘電体窓4と、誘電体窓4に接続され、マイクロ波を第1処理室1の内部に導入するための導波管3と、誘電体4の近くに設けられ、塩素ガスを含むエッチングガスを第1処理室1の内部に導入するためエッチングガス導入口2とにより構成されている。
The etching means 25 includes a
一方、第2処理室9は、サセプタ14の上面に保持された基板10に紫外線を照射する紫外線照射手段26と、その内部にフッ素を含むガスを導入するためのフッ素系ガス導入口(ガス導入手段)17とを備えている。なお、上述のサセプタ14は、第1処理室1及び第2処理室9の間を搬送可能に構成されている。
On the other hand, the second processing chamber 9 includes ultraviolet irradiation means 26 for irradiating the
紫外線照射手段26は、サセプタ14に対向するように設けられた光透過窓12と、光透過窓に接続されたランプハウス11と、ランプハウス11の中に設けられた光源6と、ランプハウス11の内部に窒素ガスを導入するための窒素ガス導入口13とを備えている。
The ultraviolet irradiation means 26 includes a
光源6は、例えば、アルゴンエキシマランプ(波長126nm、フォトンエネルギー228kcal/mol)、クリプトンエキシマランプ(146nm、197kcal/mol)、キセノンエキシマランプ(172nm、167kcal/mol)、低圧水銀ランプ(185nm、155kcal/mol、及び254nm、113kcal/mol)等である。なお、また、Al−Cl結合におけるClの解離反応には、283nmのよりも短波長で、101kcal/molよりも大きなフォトンエネルギーを与える必要がある。そして、ランプハウス11には、窒素ガス導入口13から窒素ガスが充填されているので、光源6からの光の減衰を抑制することができる。
The
また、第1処理室1及び第2処理室9のそれぞれには、真空ポンプ7が接続されており、各処理室内のガスを排気できるようになっている。
Further, a
次に、上記構成の表面処理装置50aの動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、第1処理室1では、例えば、マグネトロン発振管等のマイクロ波発振器で発振させたマイクロ波を導波管3及び誘電体窓4を介して内部に導入させることにより、エッチングガス導入口2より導入させた塩素ガスがプラズマ化され、その塩素プラズマ5によってサセプタ14上の基板10に対してエッチング処理を行う。このとき、サセプタ14上の基板10はヒーター16によって、適宜加熱される。また、エッチング処理によって発生した生成物及び余ったエッチングガス等は、真空ポンプ7によって第1処理室1の外部に排出される。
First, in the first processing chamber 1, for example, microwaves oscillated by a microwave oscillator such as a magnetron oscillation tube are introduced into the interior through the
そして、エッチング処理後、ゲートバルブ8を開いて、エッチング処理が行われた基板10を第2処理室9に搬送し、その後、ゲートバルブ8を閉じ、その基板10を第2処理室9の内部に収容させる。
Then, after the etching process, the gate valve 8 is opened, and the
続いて、第2処理室9では、光源6の紫外線15を光透過窓12を介してサセプタ14上の基板10に対して照射させると共に、フッ素系ガス導入口17からフッ素を含むガスを導入させる。このとき、サセプタ14上の基板10は第1処理室1と同様にヒーター16によって、適宜加熱される。また、紫外線照射によって発生した生成物及び余剰のフッ素を含むガス等は、真空ポンプ7によって外部に排出される。
Subsequently, in the second processing chamber 9, the
次に、上記構成の表面処理装置50aによる表面処理方法について、工程を追って詳細に説明する。本実施形態の表面処理方法には、下記の準備工程、収容工程、エッチング工程、搬送工程及び紫外線照射工程とが含まれる。ここで、図2〜図6は、表面処理装置50aによる表面処理方法の代表的な工程での基板10の断面模式図であり、図5は、図4に対応する基板10の平面模式図である。なお、図4の断面模式図は、図5の平面模式図の横方向の断面である。
Next, the surface treatment method by the
<準備工程>
準備工程には、下記の金属層形成工程とレジスト形成工程とが含まれる。
<Preparation process>
The preparation process includes the following metal layer forming process and resist forming process.
〜金属層形成工程〜
ガラス基板20上の基板全体に、アルミニウム膜やアルミニウム合金膜等のアルミニウムを含む金属薄膜をスパッタリング法により成膜することにより、厚さ200nm程度の金属層21を形成する。
~ Metal layer formation process ~
By depositing a metal thin film containing aluminum such as an aluminum film or an aluminum alloy film on the entire substrate on the
〜レジスト形成工程〜
金属層21上の基板全体に、スピンコート法により感光性アクリル樹脂膜(厚さ3μm程度)等を塗布した後に、露光及び現像処理を行うことにより、図2に示すように、レジスト層22を形成する。
~ Resist formation process ~
After applying a photosensitive acrylic resin film (thickness of about 3 μm) or the like to the entire substrate on the
<収容工程>
上記レジスト層22が形成された基板10を第1処理室1の内部のサセプタ14上に載置する。そして、サセプタ14のヒーター16によって、基板10を80℃程度に加熱する。
<Containment process>
The
<エッチング工程>
まず、エッチングガス導入口2から第1処理室1の内部に塩素ガスを500sccmで導入し、第1処理室1の内部の圧力を1.33Paに保持する。ここで、sccmは、「standard cc/min」のことであり、大気圧(1013hPa)で0℃における流量の単位である。
<Etching process>
First, chlorine gas is introduced into the first processing chamber 1 from the etching
次いで、導波管3及び誘電体4を介して、周波数2.45GHz、出力3kWのマイクロ波を第1処理室1の内部に導入する。
Next, a microwave having a frequency of 2.45 GHz and an output of 3 kW is introduced into the first processing chamber 1 through the
これによって、第1処理室1の内部に塩素プラズマ5が発生して、その塩素プラズマ5中のイオンあるいはラジカルによって基板10上の金属層21がエッチングされる。このとき、金属層21のうちレジスト層22から露出した側面には、図3に示すように、三塩化アルミニウム層23が一旦形成される。
As a result,
<搬送工程>
ゲートバルブ8を開き、第1処理室1でエッチング処理が行われた基板10をサセプタ14上に載置させた状態で第2処理室9の内部に搬送した後、ゲートバルブ8を閉じる。
<Conveying process>
After the gate valve 8 is opened and the
<紫外線照射工程>
まず、フッ素系ガス導入口17から第2処理室9の内部に、例えば、四フッ化炭素、六フッ化硫黄等のフッ素を含むガスを200sccmで導入し、第2処理室9の内部の圧力を10Paに保持する。
<Ultraviolet irradiation process>
First, for example, a gas containing fluorine such as carbon tetrafluoride or sulfur hexafluoride is introduced into the second processing chamber 9 from the fluorine-based
次いで、光透過窓12を介して光源13からの紫外線15をサセプタ14上の基板10に対して照射する。
Next, the
これによって、三塩化アルミニウム層23のAl−Cl結合におけるClが解離すると共に、Fが置換されて、Al−F結合が形成され、図4及び図5に示すように、三塩化アルミニウム層23が除去された基板10が形成される。その後、図6に示すように、剥離液等によって金属層21上のレジスト層22を剥離する。
As a result, Cl in the Al—Cl bond of the
以上のように表面処理された基板10における金属層21の表面(側面)には、Al−Cl結合ではなくAl−F結合が形成されるので、その基板10を大気中に放置しても、基板10上の金属層21は大気中の水分と反応し難くなっている。そのため、基板10では、図5に示すように、金属層21の側端が直線状に形成される。
Since the surface (side surface) of the
これに対して、金属層121の表面(側面)にAl−Cl結合が形成されたままでは、その基板110を大気中に放置すると、Al−Cl結合のClと大気中の水分との反応により塩酸が形成され、図8及び図9に示すように、金属層121はその側面から腐食が進行してしまう。
On the other hand, when the Al—Cl bond is formed on the surface (side surface) of the
以上説明したように、この実施形態1によれば、エッチング工程において、金属層21の少なくとも一部を塩素プラズマ5でエッチング処理することにより、金属層21の表面(側面)に三塩化アルミニウム23が一旦生成される。しかしながら、紫外線照射工程において、その三塩化アルミニウム23が生成された金属層22の表面に紫外線15を照射することにより、Al−Cl結合におけるClの解離反応が進行して、三塩化アルミニウムを構成する塩素を除去することができる。そして、この紫外線15の照射では、基板10が必要以上に加熱されないので、金属層22を構成するアルミニウムにおいてヒロックの形成が抑制され、金属層22の膜質の低下を抑制することができる。したがって、アルミニウムを含む金属層22の表面の塩素を除去することにより、配線の信頼性の低下を抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment, in the etching process, at least a part of the
そして、紫外線照射工程では、紫外線15を照射することにより、Al−Cl結合におけるClの解離反応が進行し、それと同時に第2処理室9の内部にフッ素を含むガスが導入されるので、Al−Cl結合からAl−F結合への置換反応が進行する。これにより、置換反応が完了してAl−F結合が形成された基板10を大気中に放置しても、その基板10上の金属層22の表面に塩酸が生成されないので、その金属層22の腐食を抑制することができる。
In the ultraviolet irradiation step, the ultraviolet dissociation reaction proceeds in the Al—Cl bond by irradiating the
また、紫外線照射工程では、Al−Cl結合におけるClの解離反応が進行すると共に、エッチング工程で用いたレジスト層22の一部を分解除去することもできる。
Further, in the ultraviolet irradiation process, the dissociation reaction of Cl in the Al—Cl bond proceeds, and a part of the resist
さらに、金属層21を構成するアルミニウムは、100℃以下の加熱温度であればヒロックが形成されないので、その温度以下、例えば、80℃程度に基板を加熱することにより、Al−Cl結合におけるClの解離反応、及び/又は、Al−Cl結合からAl−F結合への置換反応の反応速度を高めることができ、表面処理の効率を向上させることができる。
Furthermore, since hillocks are not formed at a heating temperature of 100 ° C. or lower in the aluminum constituting the
また、金属層22の表面の塩素を除去するために、プラズマを用いないため、帯電や異常放電による金属層22の膜質の低下を抑制することができる。
In addition, since plasma is not used to remove chlorine on the surface of the
《発明の実施形態2》
本発明は、上記実施形態1について、図7に示すような構成としてもよい。ここで、図7は、本実施形態に係る表面処理装置50bの断面模式図である。なお、以下の実施形態では図1〜図6と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<<
The present invention may be configured as shown in FIG. Here, FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the
この表面処理装置50bは、基板10が収容される処理室18と、基板10を保持するサセプタ16と、基板10に対してエッチング処理を行うエッチング手段25と、基板10に対して紫外線を照射する紫外線照射手段26と、その内部にフッ素を含むガスを導入するためのフッ素系ガス導入口17とを備えている。
The
なお、上記実施形態1において第2処理室9の上面に設けられていた紫外線照射手段26は、本実施形態では処理室18の両側面に設けられている。また、エッチングガス導入口2は、フッ素系ガス導入口17を兼ねている。
Note that the ultraviolet irradiation means 26 provided on the upper surface of the second processing chamber 9 in the first embodiment is provided on both side surfaces of the
次に、上記構成の表面処理装置50bの動作について説明する。
Next, the operation of the
表面処理装置50bでは、例えば、マグネトロン発振管等のマイクロ波発振器で発振させたマイクロ波を導波管3及び誘電体窓4を介して内部に導入させることにより、エッチングガス導入口2より導入させた塩素ガスがプラズマ化され、その塩素プラズマ5によってサセプタ14上の基板10に対してエッチング処理を行う。それと同時に、光源6からの紫外線15を光透過窓12を介してサセプタ14上の基板10に対して照射させると共に、フッ素系ガス導入口17からフッ素を含むガスを導入させる。
In the
次に、上記構成の表面処理装置50bによる表面処理方法について説明する。本実施形態の表面処理方法には、準備工程と、準備工程の後に行われる収容工程と、収容工程の後に行われるエッチング及び紫外線照射工程とが含まれる。ここで、準備工程、収容工程については、上記実施形態1と実質的に同じである。以下では、上記実施形態1と相異するエッチング及び紫外線照射工程について説明する。
Next, a surface treatment method using the
<エッチング及び紫外線照射工程>
まず、エッチングガス導入口2及びフッ素系ガス導入口17から処理室18の内部に塩素ガスを500sccmで、例えば、四フッ化炭素、六フッ化硫黄等のフッ素を含むガスを200sccmでそれぞれ導入し、処理室18の内部の圧力を10Paに保持する。
<Etching and UV irradiation process>
First, chlorine gas is introduced into the
次いで、導波管3及び誘電体4を介して、周波数2.45GHz、出力3kWのマイクロ波を処理室18の内部に導入すると同時に、光透過窓12を介して光源6からの紫外線15をサセプタ14上の基板10に対して照射する。
Next, a microwave having a frequency of 2.45 GHz and an output of 3 kW is introduced into the
これによって、処理室18の内部に塩素プラズマ5が発生して、その塩素プラズマ5中のイオンあるいはラジカルによって基板10上の金属層21がエッチングされる。このとき、金属層21のうちレジスト層22から露出した側面には、三塩化アルミニウム層23が一旦形成されるや否や、紫外線15によって、三塩化アルミニウム層23のAl−Cl結合におけるClが解離すると共に、Fが置換されて、Al−F結合が形成され、図6に示すように、三塩化アルミニウム層23及びレジスト層22が除去された基板10が形成される。
As a result,
以上説明したように、この実施形態2によれば、エッチング処理によって金属層の表面に三塩化アルミニウムが一旦生成されるや否や、紫外線の照射によって三塩化アルミニウムを構成する塩素が除去されるので、金属層の表面の塩素を除去するために必要な時間を短縮することができ、表面処理の効率を向上させることができる。 As described above, according to the second embodiment, as soon as aluminum trichloride is generated once on the surface of the metal layer by the etching process, chlorine constituting the aluminum trichloride is removed by irradiation with ultraviolet rays. The time required for removing chlorine on the surface of the metal layer can be shortened, and the efficiency of the surface treatment can be improved.
以上説明したように、本発明は、アルミニウムを含む金属層の膜質の低下を抑えて、その金属層の表面の塩素を除去することができるので、アルミニウム系の配線形成技術について有用である。 As described above, the present invention is useful for an aluminum-based wiring formation technique because it can suppress the deterioration of the film quality of a metal layer containing aluminum and remove chlorine on the surface of the metal layer.
1 第1処理室
5 塩素プラズマ
6 光源
9 第2処理室
10 基板
14 サセプタ(基板保持手段)
15 紫外線
16 ヒーター(加熱手段)
17 フッ素系導入口(ガス導入手段)
18 処理室
21 金属層
22 レジスト層
23 三塩化アルミニウム層
25 エッチング手段
26 紫外線照射手段
50a,50b 表面処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
15
17 Fluorine inlet (gas introduction means)
18
Claims (11)
上記基板を処理室の内部に収容する収容工程と、
上記処理室に収容された基板の金属層の少なくとも一部を塩素プラズマによってエッチング処理するエッチング工程と、
上記基板上に紫外線を照射して、上記金属層の表面の塩素を除去する紫外線照射工程とを備えることを特徴とする表面処理方法。 A surface treatment method for a substrate on which a metal layer containing aluminum is formed,
A housing step of housing the substrate in a processing chamber;
An etching step of etching at least part of the metal layer of the substrate housed in the processing chamber with chlorine plasma;
A surface treatment method comprising: irradiating ultraviolet rays onto the substrate to remove chlorine on the surface of the metal layer.
上記エッチング工程の後に、上記紫外線照射工程を行うことを特徴とする表面処理方法。 In the surface treatment method of Claim 1,
A surface treatment method comprising performing the ultraviolet irradiation step after the etching step.
上記エッチング工程と上記紫外線照射工程とを同時に行うことを特徴とする表面処理方法。 In the surface treatment method of Claim 1,
The surface treatment method characterized by performing the said etching process and the said ultraviolet irradiation process simultaneously.
上記紫外線照射工程では、上記処理室の内部にフッ素を含むガスを導入することを特徴とする表面処理方法。 In the surface treatment method of Claim 1,
In the ultraviolet irradiation step, a surface treatment method, wherein a gas containing fluorine is introduced into the treatment chamber.
上記紫外線照射工程では、上記基板を100℃以下に加熱することを特徴とする表面処理方法。 In the surface treatment method of Claim 1,
In the ultraviolet irradiation step, the substrate is heated to 100 ° C. or less.
上記紫外線の光源は、アルゴンエキシマランプ、クリプトンエキシマランプ、キセノンエキシマランプ、及び低圧水銀ランプの少なくとも1つであることを特徴とする表面処理方法。 In the surface treatment method of Claim 1,
The surface treatment method according to claim 1, wherein the ultraviolet light source is at least one of an argon excimer lamp, a krypton excimer lamp, a xenon excimer lamp, and a low-pressure mercury lamp.
上記基板が収容される処理室と、
上記処理室の内部に収容された基板を塩素プラズマによってエッチング処理するエッチング手段と、
上記処理室の内部に収容された基板に紫外線を照射する紫外線照射手段とを備えていることを特徴とする表面処理装置。 A surface treatment apparatus for performing surface treatment of a substrate on which a metal layer containing aluminum is formed,
A processing chamber in which the substrate is accommodated;
Etching means for etching the substrate accommodated in the processing chamber with chlorine plasma;
A surface treatment apparatus comprising ultraviolet irradiation means for irradiating ultraviolet rays onto a substrate housed in the processing chamber.
上記処理室の内部にフッ素を含むガスを導入するガス導入手段を備えていることを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus according to claim 7,
A surface treatment apparatus comprising gas introduction means for introducing a gas containing fluorine into the treatment chamber.
上記処理室は、上記エッチング処理手段によってエッチング処理が行われる第1処理室と、上記紫外線照射手段によって紫外線が照射されると共に、上記ガス導入手段によってフッ素を含むガスが導入される第2処理室とにより構成されていることを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus according to claim 7,
The processing chamber includes a first processing chamber in which an etching process is performed by the etching processing means, and a second processing chamber in which an ultraviolet ray is irradiated by the ultraviolet irradiation means and a gas containing fluorine is introduced by the gas introduction means. And a surface treatment apparatus.
上記処理室には、上記基板を保持するための基板保持手段が設けられ、
上記基板保持手段は、上記基板を100℃以下に加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus according to claim 7,
The processing chamber is provided with substrate holding means for holding the substrate,
The surface treatment apparatus, wherein the substrate holding unit includes a heating unit that heats the substrate to 100 ° C. or less.
上記紫外線照射手段は、アルゴンエキシマランプ、クリプトンエキシマランプ、キセノンエキシマランプ、及び低圧水銀ランプの少なくとも1つを備えていることを特徴とする表面処理装置。
In the surface treatment apparatus according to claim 7,
The surface treatment apparatus, wherein the ultraviolet irradiation means includes at least one of an argon excimer lamp, a krypton excimer lamp, a xenon excimer lamp, and a low-pressure mercury lamp.
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