JP3129144B2 - アッシング方法 - Google Patents

アッシング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，アルミニウムもしくは
アルミニウム合金（以下，単にＡｌと呼ぶ）系エッチン
グ後のアッシング処理において，Ａｌ配線の信頼性低下
を起こすことなく，Ａｌ腐食を防止し，かつレジストの
剥離を高速で行うアッシング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のアッシング方法としては，特開平
５８−８７２７６号公報に記載されているように，フロ
ロカーボン，例えば，ＣＦ4 と酸素の配合ガスを用いた
プラズマ処理や，特開平３−８３３３７号公報に記載さ
れているように，少なくともＨ成分を有する，例えば，
メタノールプラズマにて処理する後処理方法が提案され
ており，これらによりＡｌ配線の腐食を防止し，レジス
トの剥離（アッシング）を行っていた。処理手順として
は，腐食防止用ガスとアッシングガスとを混合してプラ
ズマ化し，防食処理とアッシング処理を同時に行う方法
や，防食処理とアッシング処理の工程をそれぞれ分けて
行う方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のアッシング
方法は，酸素と腐食防止用ガス，例えば，ＣＦ4 やメタ
ノールの混合ガスによるプラズマ処理によりＡｌ配線腐
食防止処理とレジスト剥離処理を同時に行う方法，メタ
ノールガスと酸素ガスとを混合して，プラズマ化し，防
食処理とアッシング処理とを同時に行うものや，夫々の
ガスプラズマで工程を分けて行う方法が提案されてい
る。
【０００４】これらの内，腐食防止処理とレジスト剥離
処理を同時に行うアッシング方法では，腐食防止効果が
十分でなく配線信頼性低下を招き，またレジストの灰化
除去能力も酸素ガスに腐食防止用ガスを添加することに
より低下するという問題があった。
【０００５】一方，夫々のガスプラズマで工程を分けて
行う方法や腐食防止処理とレジスト剥離処理とを分けて
別々に行う方法は，夫々を完全に行うことが出来るため
先の同時に行う処理方法に比べ有利であった。しかし，
この方法は，独立制御であるが故に，処理時間の増加を
招きスループットが低下するという問題があった。ま
た，Ａｌ配線の腐食処理及びアッシング処理を別々に行
うのに必要な官能基の組み合わせ及び最適条件について
は指摘されてない。
【０００６】そこで，本発明の技術的課題では，スルー
プットを低下させず，同時に配線の信頼性劣化のないア
ッシング処理するための方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明では，アルミニウム（Ａｌ）系エッチング後
のアッシング方法において，最初にＨ基又はＯＨ基を含
む第１の単一ガスを用いた第１のプラズマ処理を行い，
引き続き酸素ガスからなる第２のガス単一を用いた第２
のプラズマ処理を行うことを特徴としている。ここで，
本発明において，第１の単一ガスのガス流量は１４０ｓ
ｃｃｍ以上，第１及び第２のプラズマ処理の圧力は１〜
２Ｔｏｒｒで，また，第１及び第２のプラズマ処理時の
ウエハステージ温度は１８０〜２４０℃で行うことが好
ましい。
【０００８】また，本発明において，第２の単一ガスの
流量は，第１の単一ガスと同様に，１４０ｓｃｃｍ以上
で行うことが好ましい。ここで，本発明において単一ガ
スとは、一成分の単体又は化合物しか含まないガスを呼
ぶ。
【０００９】
【作用】本発明において，最初にＨ基もしくはＯＨ基を
含む第１の単一ガスを用いガス流量が１４０ｓｃｃｍ以
上，圧力１〜２Ｔｏｒｒでプラズマ処理を行い，引き続
き酸素ガスからなる第２の単一ガスを用いたプラズマ処
理を行うことで，第１ののプラズマ処理により高い配線
腐食防止効果を得ることが出来，引き続いて行う酸素単
一ガスを用いた第２のプラズマ処理により高いレジスト
剥離効果を得ることが出来る。そのため，短い処理時間
でＡｌ腐食が起こらず，かつレジストの剥離が完全に行
える処理を行うことが出来る。この時，ウエハステージ
温度を１８０〜２４０℃の範囲に保つことが望ましい。
これは，配線腐食を効果的に抑制するためには１８０℃
以上の処理温度が必要であり，また配線の信頼性低下の
原因となるＡｌのヒロック発生を効果的に抑えるために
は２４０℃以下の温度処理が必要であるためである。ま
た，配線構造としてＡｌ上の反射防止膜としてＳｉを用
いる場合においては，高温処理を行うとＳｉがＡｌ中に
拡散し配線の信頼性低下をもたらすため１８０〜２００
℃の範囲での処理が適当である。
【００１０】
【実施例】以下，本発明の実施例について説明する。
【００１１】（第１実施例） 図１は本発明の第１実施例に係るアッシング処理装置の
概要を示す断面図，図２は図１の装置を用いたアッシン
グ方法を示す図である。図１を参照して，ウエハ１１
は，アルミニウム又はアルミニウム合金（以下，単にＡ
ｌと呼ぶ）エッチング後，Ａｌエッチング室から，導入
路１２を介して真空中で搬送され，大気に触れることな
くアッシング室１５に運ばれ，ウエハステージ１７上に
設置される。ウエハステージ１７はヒーター１９を有し
ており，ステージ加熱が可能である。アッシング室１５
は図示しないポンプにより排気され減圧状態にある。石
英板２１を介し，マイクロ波発振器２３からマイクロ波
導波管２５を通し２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導入さ
れる。アッシング室１５はパンチング板２７で仕切られ
ており，マイクロ波の導入よりプラズマ発生室２９にお
いてプラズマが生成される。プラズマ発生室２９で生成
された活性種は，下流側であるサンプルホルダー１７上
のＡｌエッチング後のウエハ１１に輸送され，ウエハ１
１の処理が行われる。アッシング装置は上記のようなダ
ウンフロー方式を持った装置である。
【００１２】図２をも参照して，まずＡｌ腐食防止処理
３５において，ウエハ１１が搬送されウエハステージ１
７に設置される。ウエハステージ１７の温度は２００℃
である。
【００１３】図３はウエハステージ温度と腐食点の関係
とを示す図である。図３に示すように，Ａｌ腐食防止効
果には，ウエハステージ温度が高い程効果的である。し
かし，一方で，高温処理はＡｌにヒロックが生じ易くな
り配線の信頼性低下の原因となる。そのため，ウエハス
テージ温度は１８０〜２４０℃が最適である。次に，ガ
ス導入口３１よりＣＨ3 ＯＨガス２００ｓｃｃｍを導入
し，圧力を１．２Ｔｏｒｒに調節する。次に，マイクロ
波電流４５０ｍＡを供給しプラズマを生成する。ウエハ
１１はＣＨ3 ＯＨプラズマのダウンフロー方式により処
理される。この処理時間は２０ｓｅｃである。この処理
によりＡｌ腐食の原因となる配線エッチング時に配線表
面に吸着した残留塩素を除去し，腐食を完全に防止する
ことが出来る。
【００１４】図４はガス流量とＡｌ腐食の関係を示す図
である。図４において，メタノールガス流量が１４０ｓ
ｃｃｍ以上から腐食防止が完全に行えることが分かる。
【００１５】次に，レジスト剥離処理３７が連続して行
われる。ＣＨ3 ＯＨガス供給を止め，引き続きガス導入
口より酸素ガス４００ｓｃｃｍを導入し，圧力１．２Ｔ
ｏｒｒにおいてマイクロ波電流４５０ｍＡを供給しプラ
ズマを生成する。酸素プラズマのダウンフロー処理によ
りウエハ上のレジストは灰化除去される。完全にレジス
トを除去するのに要する時間は４０ｓｅｃである。上記
処理により合計６０ｓｅｃにて，腐食防止とレジスト剥
離を完全に行うことが出来る。
【００１６】図５は，Ａｌ腐食が起こらずレジストが完
全に剥離される処理時間の，上記本実施例と酸素（４０
０ｓｃｃｍ）＋メタノール（２００ｓｃｃｍ）混合ガス
を用いた場合の比較を示す図である。本実施例における
処理時間は６０ｓｅｃであるが，酸素＋メタノール混合
ガスを用いた場合は９０ｓｅｃ必要であった。本発明
は，処理時間を短縮でき装置の処理能力を向上させるこ
とが出来ることが分かる。
【００１７】（第２実施例） 図６は本発明の第２の実施例に係るアッシング方法を示
す図である。装置は，図１に示すものと同様なものを用
いている。図６を参照して，Ａｌエッチング後のウエハ
を真空中において図１に示すアッシング装置へ搬送す
る。Ａｌ腐食防止処理３９が行われる。ウエハステージ
温度は２４０℃である。次に，ガス導入口１０９よりＨ
2 Ｏガス５００ｓｃｃｍを導入し，圧力を１．２Ｔｏｒ
ｒに調節する。次にマイクロ波電流４５０ｍＡを供給し
プラズマを生成する。ウエハはＨ2Ｏプラズマのダウン
フロー方式により処理される。この処理時間は１５ｓｅ
ｃである。この処理により実施例１と同様に腐食を完全
に防止することが出来る。次に，レジスト剥離処理４１
が行われる。Ｈ2 Ｏガス供給を止め，引き続きガス導入
口より酸素ガス４００ｓｃｃｍを導入し，圧力を１．２
Ｔｏｒｒにおいてマイクロ波電流４５０ｍＡを供給しプ
ラズマを生成する。酸素プラズマのダウンフロー処理に
よりウエハ上のレジストは灰化除去される。完全にレジ
ストを除去するのに要する時間は３５ｓｅｃである。実
施例１に比べ処理時間が短い理由は，Ｈ2 Ｏガスプラズ
マダウンフロー処理は，若干のレジスト剥離効果をも有
するためである。上記処理により合計５０ｓｅｃにて，
腐食防止とレジスト剥離を完全に行うことが出来る。
【００１８】尚，上記実施例において，Ｈ基又はＯＨ基
を含む第１の単一ガスとして，メタノール（ＣＨ3 Ｏ
Ｈ）及び水（Ｈ2 Ｏ）を夫々用いたが，その他にも，水
素（Ｈ2 ），エタノール（Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ），プロパノー
ル（Ｃ3 Ｈ7 ＯＨ），及びブタノール（Ｃ4 Ｈ9 ＯＨ）
を用いても同様の効果が得られた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように，本発明において
は，Ａｌ系エッチング後のアッシング処理において，Ａ
ｌ配線の信頼性低下をもたらすことなく，短い処理時間
でＡｌ腐食防止とレジスト剥離を完全に行うことが出来
るアッシング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例におけるアッシング装置の
概要を示す図である。
【図２】図１の装置を用いたアッシング方法を示す図で
ある。
【図３】Ａｌ腐食発生数のウエハステージ温度依存性の
一例を示す図である。
【図４】Ａｌ腐食発生数のメタノールガス流量依存性を
示す図である。
【図５】本発明の第１実施例と酸素＋メタノール混合ガ
スを用いた場合の処理時間比較を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例におけるアッシング工程の
フローチャート図である。
【符号の説明】
１１ 半導体ウエハ １７ ウエハステージ １９ ヒーター ２１ 石英板 ２３ マイクロ波発振器 ２５ 導波管 ２７ パンチング板 ２９ プラズマ発生室 ３１ ガス導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハ上のＡｌ系合金をエッチングして
    Ａｌ系配線を形成する際の前記エッチング後のアッシン
    グ処理において、Ｈ基又はＯＨ基を含む第１の単一ガス
    を用いた第１のプラズマ処理を、前記第１の単一ガスの
    ガス流量をダウンフロー方式により１４０ｓｃｃｍ以上
    で供給して行った後、酸素ガスからなる第２の単一ガス
    を用いた第２のプラズマ処理を行うことを特徴とするア
    ッシング方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のアッシング方法におい
    て、前記ウェハを載置しているウェハステージの温度を
    １８０〜２４０℃の範囲に設定して行うことを特徴とす
    るアッシング方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のアッシング方法におい
    て、前記ウェハを載置しているウェハステージの温度を
    １８０〜２００℃の範囲に設定して行うことを特徴とす
    るアッシング方法。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３記載のアッシング方法
    において、前記第１の単一ガスは、水（Ｈ2Ｏ）、水素
    （Ｈ2）、メタノール（ＣＨ3ＯＨ）、エタノール（Ｃ2
    Ｈ5ＯＨ）、プロパノール（Ｃ3Ｈ7ＯＨ）、ブタノール
    （Ｃ4Ｈ9ＯＨ）の内のいずれか一種であることを特徴と
    するアッシング方法。
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