JP3015744B2 - 連続処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続処理装置に係
り、特にＡｌ系配線膜あるいはＡｌ系配線膜を含む積層
構造配線膜のドライエッチング処理と後処理とを連続し
て行うのに好適な連続処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の処理方法には例えば、特公昭58−
12343号公報，特公昭62−30268号公報，特開昭60−2188
47号公報に記載のように弗素系ガスあるいは酸素に弗素
系のガスを混合し、エッチング処理後の被処理物に対し
てプラズマ処理を施すことによってＡｌ系配線膜に対す
る防食性能が向上できると示されている。

【０００３】また処理装置として、例えば、特開昭61−
133388号公報に記載のようにエッチング室の後段側に後
処理室を一体に連結したエッチング装置が示され、この
装置を用いてエッチング処理後、ただちに後処理を行う
ことによって被処理物の防食性能が向上できると示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の処理方
法は主としてＡｌ系配線膜の防食処理に対して有効であ
るとされている。しかし、最近のＬＳＩ素子は素子の高
密度化にともなう配線の微細化によって、配線中を流れ
る電流密度の増大による配線の断線防止の関点から従来
使用されていたＡｌあるいはＡｌ合金膜に変って積層構
造の配線膜が使用されつつある。

【０００５】この積層構造配線膜のドライエッチング後
の防食処理はセミコンダクタワールド１９８９．４第１
０１頁から第１０６頁において論じられているように、
異種金属間の電池作用や積層膜間の影響により腐食が発
生しやすく、上記した従来の処理方法では充分な防食性
能が得られていない。また積層構造膜がＴｉＮやTiW層
を含む場合は弗素系ガスを主体とする後処理やレジスト
除去処理を行うとTiN層やＴｉＷ層にサイドエッチング
が生じ精密な配線が形成できないという問題がある。

【０００６】一方、上記した従来装置ではエッチング処
理後に被処理物を加熱して乾燥したのち純水洗浄を行
い、その後乾燥処理を行うものが示されている。

【０００７】この例示装置での積層構造配線膜の防食性
能については明確な記載がないため不明であるが、エッ
チング処理から後処理，レジスト除去までを含めた一連
の操作を行うには、エッチング装置内にエッチング処理
手段の外に加熱乾燥手段と水洗処理および洗浄後の乾燥
手段が必要となる。またレジストを除去するため別途レ
ジスト除去装置が必要となる。このため、一連の処理に
必要な装置の設置面積が大きく、かつ処理装置間の搬送
や待機時間が必要という問題があった。

【０００８】本発明の目的は、ドライエッチング処理さ
れたＡｌ系配線膜および積層構造配線膜に対して高い防
食性能を有し、かつ、小型で生産効率の高い連続処理装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、Ａｌ系配線
膜あるいはＡｌ系配線膜を含む積層構造配線膜を有する
被処理物を大気と真空との間で搬出入する搬出入手段
と、被処理物をエッチング処理するエッチング処理手段
と、エッチング処理後に被処理物を後処理する後処理手
段と、真空雰囲気のバッファ室を経由して前記搬出入手
段、前記エッチング処理手段及び前記後処理手段の間で
前記被処理物を搬送する搬送手段とを有する連続処理装
置において、前記後処理手段が、プラズマを発生するプ
ラズマ発生室と、被処理物の処理を行う処理室とからな
り、前記プラズマ発生室と前記処理室とは多孔板で仕切
られ、前記プラズマ発生室にプラズマ発生用のガス供給
装置を接続し、前記処理室に水蒸気を導入するための蒸
発ガス供給装置を接続すると共に、前記ガス供給装置と
前記蒸発ガス供給装置とを切替える切替え手段を設けた
ことにより達成される。

【００１０】Ａｌ系配線膜あるいは積層構造配線膜のド
ライエッチング処理には一般にハロゲンを含有する、ガ
スが用いられているが、エッチング後には配線パターン
形成用のマスク材であるレジストとともにエッチング中
に付着した側壁付着部が残る。これらのレジストや側壁
付着物成分中にはハロゲンを含む成分が残留しているが
本発明では最初に酸素を主成分とするガスプラズマでプ
ラズマ中のラジカル成分によりレジストを除去し大部分
の残留ハロゲン成分を除去する。次に処理室内に導入し
たガス成分を処理室内の圧力を上げることにより被処理
物表面に吸着，液滴化させ、主として配線パターン側壁
に付着した成分に残留するハロゲン成分を液滴中に溶
解，希釈する。希釈は吸着後、被処理物面での残留液滴
の水素イオン指数がｐＨ４〜ｐＨ８程度のアルミの不動
態域になるよう充分に行われる。その後、処理室内の圧
力を下げることにより被処理物表面に付着した成分を蒸
発させ、被処理物表面より脱着させる。このため、被処
理物に残留するハロゲンを含む成分を大幅に低減でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１，
図２および図３により説明する。図１はエッチング処理
と後処理を真空下で連続して行うことができる連続処理
装置の平面図を示し、一連の処理の概略手順を説明する
ために用いる。

【００１２】図１に示す装置ではバッファ室３とロード
ロック室４，９とエッチング室６と後処理室８とが真空
排気可能であり、それぞれの室は独立して気密装置によ
り仕切ることが可能となっている。この装置を用いた処
理の流れとしては被処理物がロード側カセット１から直
進アーム２によってロードロック室４に運ばれた後、大
気から図示しない排気装置により減圧排気される。その
後あらかじめ減圧排気されたバッファ室３を経由して旋
回アーム５によって、減圧排気されたエッチング室６へ
送られる。このエッチング室にて所定のエッチング処理
を行ったのち、旋回アーム７によって、これもまたあら
かじめ減圧排気された後処理室８へ運ばれる。後処理室
８で処理された被処理物は再び旋回アーム７でロードロ
ック室９に運ばれる。ロードロック室９は気密装置によ
りバッファ室３と仕切られた後ロードロック室９内はＮ
₂ ガスにより大気圧にまで昇圧された後、被処理物は直
進アーム１０によりアンロード側カセット１１へ収納し
一連の処理を終る。

【００１３】図２は本発明の一実施例を示し、図１に示
した後処理室８の縦断面図を示す。図３は飽和蒸気圧曲
線を示し吸脱着処理を説明するために用いる。

【００１４】図２において、プラズマ発生室４０と処理
室６０は真空に保たれており、アルミニウム製の多孔板
５０によって仕切られている。導入ガスをプラズマ化す
る手段は、この場合マイクロ波を利用して行い、プラズ
マ発生室４０に開口部を設け、該開口部に石英製の窓３
０を取付けて、マイクロ波導波管２０の端部にマイクロ
波発振器１５を設けてなる。

【００１５】排気手段は処理室６０の排気口７０につな
がれ、圧力制御弁８０および図示しない真空ポンプから
なる。

【００１６】プラズマ発生用ガス供給手段はプラズマ発
生室４０のガス供給口４２につながれ、この場合酸素ガ
スと弗化炭素系ガス（例えば四弗化炭素）をそれぞれ流
量制御弁４６，４８で調整し、それぞれのガスを混合し
て供給するガス供給装置４４とで構成している。

【００１７】一方、吸脱着処理用ガス供給手段は処理室
６０のガス供給口６２につながれ、この場合純水を流量
制御弁６６で調整し、蒸発ガスを供給するガス供給装置
６４とで構成している。

【００１８】処理室６０には被処理物９０が搬入され、
試料台１００上に設置される。

【００１９】図１および図２に示した構成の装置によ
り、マイクロ波発振器１５より発生した周波数２.４５
ＧＨｚ のマイクロ波はマイクロ波導波管２０内を進行
し、石英製の窓３０を介してプラズマ発生室４０内に導
かれる。プラズマ発生室４０に導入されたプラズマ処理
用混合ガスにマイクロ波が印加されプラズマ発生室４０
にプラズマが発生する。プラズマ発生室４０と処理室６
０の間にはアルミニウム製の多孔板５０が設けてあり、
マイクロ波が処理室６０に進行するのを防止し、主にラ
ジカル成分が処理室６０に導かれる。

【００２０】本実施例による後処理では最初にレジスト
を除去するアッシング処理工程を処理室６０に導かれた
ラジカルを主成分として行い、アッシング処理終了後に
次の操作を行う。まず処理室６０内には吸脱着処理用ガ
ス供給手段によりガス（この場合純水成分ガス）が供給
され、この際、処理室６０内の圧力を制御する圧力制御
弁８０は閉じられ、処理室内の圧力は上昇する。次にあ
らかじめ設定した処理室圧力、すなわち図３（Ａ）に示
した飽和蒸気圧曲線より高い圧力領域（導入ガスが凝縮
する圧力以上）になれば吸脱着処理用ガスの供給を止め
るとともに圧力制御弁８０を全開にする。

【００２１】以上の操作を行うことによりアッシング処
理終了後の被処理面では導入した吸脱着ガスの吸着，ガ
ス圧力上昇による液滴化によるパターン側壁付着物の溶
解，希釈、その後処理室６０内を減圧排気（処理室６０
内の圧力を減圧して図３(Ｂ)に示した領域に移行す
る。）することにより被処理物表面での側壁付着物成分
の蒸発，脱着が進行するため、被処理物に付着したハロ
ゲン成分は大幅に低減できる。

【００２２】本実施例によればＡｌ系配線膜あるいは積
層構造配線膜のエッチング処理およびアッシング処理後
に残留するハロゲン量を大幅に減少し、Ａｌ系配線膜あ
るいは積層構造配線膜に対して高い防食性能が得られ、
かつ、水洗手段が不要となる。またレジスト除去手段を
内設しているため、エッチング処理から後処理，レジス
ト除去までの一連の処理を行う装置を小型化できる。し
かも連続一貫して処理できるため処理装置間の被処理物
の搬送時間や待機時間を短縮することができ、生産効率
を向上することができる。

【００２３】次に、図４により他の実施例について説明
する。本実施例で用いる装置は図２で示した装置に試料
台１００を温度制御するための温度調節手段（恒温水槽
110と冷却水通路１０５で構成する）を付設した構成と
なっている。

【００２４】本実施例では先に述べた実施例と同様、レ
ジストを除去するためラジカルを主成分としてアッシン
グ処理を行い、その後先の実施例と同様被処理物に対し
て吸脱着処理を行う。この際、被処理物を設置した試料
台１００は温度調節手段により室温より低温に温度制御
される。このため、被処理物に対する吸脱着処理では導
入ガスの吸着時に試料台および被処理物が周りの物質よ
り低温にあるため導入ガスを集中的に吸着する。このた
め被処理物のパターン側壁付着物に対する溶解，希釈効
率が向上し、脱着後に残留するハロゲン量をさらに低減
することができる。 本実施例によれば、先に示した実
施例よりさらに防食性能を高めることができる。

【００２５】次にさらに他の実施例について説明する。
本実施例は先に示した実施例での処理、すなわちエッチ
ング処理後にレジスト除去のためのアッシング処理を行
い、その後に側壁付着物中の残留ハロゲン成分を低減す
るために被処理物に対しての吸脱着操作を行った後、さ
らに脱着促進処理（本実施例では吸脱着操作ののち被処
理物に対して酸素プラズマ処理を付加して被処理物を加
熱することにより行った。）を付加することにより一連
の処理を行う。

【００２６】本実施例によれば吸脱着操作後に残留する
水分による影響を低減できるので先の実施例よりさらに
高い防食性能を得ることができる。

【００２７】次に図５を用いてさらに他の実施例につい
て説明する。本実施例は図１に示したロードロック室９
に被処理物を加熱する被処理物加熱手段を付設した構成
の装置を用い、図５に縦断面図を示す。

【００２８】処理は前述の実施例と同様、エッチング処
理後にアッシング処理，吸脱着処理，脱着促進処理を行
い、脱着促進処理は被処理物を真空中から大気に取り出
す手段である図５に示すロードロック室９中で試料台１
２０に設置した被処理物９０を石英ガラス１３０と組合
せた気密装置１２５に付設した被処理物加熱手段140
（本実施例ではランプヒータ）により加熱することで行
う。

【００２９】本実施例によれば前記した実施例の効果に
加え、後処理室での加熱による脱着促進処理時間（前述
の酸素プラズマ加熱処理）を短縮することができ、連続
一貫処理を行う際の単位時間当りの被処理物の処理量を
増大できるという効果が得られる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によればＡｌ系配線膜あるいは積
層構造配線膜のエッチング処理後に残留するレジストお
よび側壁付着物中のハロゲン部分を有効に除去できるの
でＡｌ系配線膜あるいは積層構造配線膜に対して高い防
食性能が得られ、構成装置の小型化ができ、かつ生産性
が向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】エッチング処理と後処理とを連続して行う装置
の平面図。

【図２】本発明の一実施例を示す後処理手段の縦断面
図。

【図３】飽和蒸気圧曲線を示す図。

【図４】他の実施例を示す後処理手段の縦断面図。

【図５】その他の実施例を示す大気取り出し手段の縦断
面図。

【符号の説明】

１５…マイクロ波発振器、４０…プラズマ発生室、４４
…ガス供給装置、６０…処理室、６４…ガス供給装置、
８０…圧力制御弁、９０…被処理物、１００…試料台、
１１０…恒温水槽、１４０…加熱手段。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−41728（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−58636（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−5528（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−183121（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−48421（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/3205 H01L 21/3213

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌ系配線膜あるいはＡｌ系配線膜を含む
   積層構造配線膜を有する被処理物を大気と真空との間で
   搬出入する搬出入手段と、被処理物をエッチング処理す
   るエッチング処理手段と、エッチング処理後に被処理物
   を後処理する後処理手段と、真空雰囲気のバッファ室を
   経由して前記搬出入手段、前記エッチング処理手段及び
   前記後処理手段の間で前記被処理物を搬送する搬送手段
   とを有する連続処理装置において、 前記後処理手段が、プラズマを発生するプラズマ発生室
   と、被処理物の処理を行う処理室とからなり、前記プラ
   ズマ発生室と前記処理室とは多孔板で仕切られ、前記プ
   ラズマ発生室にプラズマ発生用のガス供給装置を接続
   し、前記処理室に水蒸気を導入するための蒸発ガス供給
   装置を接続すると共に、前記ガス供給装置と前記蒸発ガ
   ス供給装置とを切替える切替え手段を設けたことを特徴
   とする連続処理装置。