JPH028379A - ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ドライエツチング装置に係り、特に、ドライ
エツチング後の金属の腐食防止に好適な微細アルミニウ
ム配線あるいは金属配線パターン形成のためのドライエ
ンチング装置に関する。

（従来の技術） アルミニウム配線パターンを形成するドライエツチング
の場合、エツチングガスに塩素、三塩化ホウ素、四塩化
ケイ素等の塩素系ガスを用いる。

このため、エツチング後のＡ　Ｉ配線パターンの側壁や
、レジスト表面に塩素化合物が吸着する。この塩素化合
物が吸着した状態でこれを大気中に出した場合、塩素化
合物は大気中の水分と反応し、イオン化され、ＡＩを腐
食する。特に、ＡＩ−Ｃ０合金や、Ａ１合金膜層に接し
てＴｉ、Ｗ等の異種金属を含むバリヤー層が存在する場
合、ＡＩとこれら異種金属の水素過電圧の違いによりハ
ソテリー効果が生し、特；−腐食が進行し・易くなる。

従来、この種、）廚全（以下、コロ−ジョンという）を
防止する方法として、例えば、Ａｌエツチング後、ガス
をフレオン系ガスに入れ替えプラズマ処理を施こしたり
、酸素ガスを導入してＡｌのマスク材のフォトレジスト
をプラズマ剥離したり、エツチング後速やかに大気に取
り出し、ウェハーを一枚毎窒素ガスにより加熱したり、
水洗槽を通し水洗したりして表面に吸着した塩素化合物
を除去する試みが知られていた。

一方、他のコロ−ジョン防止方法として、ＣＨＦ３等の
プラズマ重合し易いガスを用い、プラズマ処理を肱　エ
ツチングした面を薄い重合膜で被覆してコロ−ジョンを
防止する方法も知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の装置及び方法では、Ａ１合金
膜、特にＡ　Ｉ　−Ｃ１４合金膜やＴｉやＷを含むバリ
ヤー層とＡ１合金膜とが積層された構造のエツチングで
は、そのコロ−ジョン防止効果が充分てない欠点があっ
た。

例えは、フレオン７′ラズフ処理では、表面ごこ吸着し
た塩素化合物の濃度な０とすることはてきなかった。又
、酸素ガスプラズマによりレジストを剥離した場合、エ
ツチングされた表面に吸着した塩素量は、見かけ上非常
に小さくなるが、大気中に取り出し・て数十分〜数時間
内にコロ−ジョンが発生し始める場合があった。さらに
、エツチング後、速やかに大気中に取り出し、加熱及び
水洗処理をする装置の場合、従来の装置の構成は、基板
を一枚一枚加熱ないし水洗乾燥するインライン処理装置
であるため、基板処理時間はたかだか数分のオーダーで
あった。このため、処理時間が不十分なため、コロ−ジ
ョンが発生する場合があるだけでなく、短時間の水洗処
理では、かえってコロ−ジョンを誘発する場合があった
。

その上、エツチング後の基板を大気中で加熱炉から水洗
槽へ運ぶわずかな時間の間に、特にＡ１−　Ｓ　ｉ　−
Ｃ：　Ｌｌ　／　Ｔ　ｉ　Ｗ　　二層膜のエツチングで
は、コロ−ジョンが発生する場合があった。

一方、ＣＨＦ３等のガスごこより、エツチング後の、二
、１とレレスＹの表面に薄いプラズマ重合膜を被覆し、
コロ−ジョンを防止する方法は、前記他の方法と比較し
て非常に効果のある方法であるが、塩素化合物が吸着さ
れたまま、次工程に運ばれるため、次工程でプラズマ重
合膜を剥離する時にコロ−ジョンが発生してしまう場合
があり、必ずしも有効な方法ではなかった。

（本発明の目的） 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、超Ｌ
ＳＩ製造時のＡｌ−Ｃｕ合金等の微細金属配線パターン
形成において、完全なコロ−ジョン防止処理を可能とし
たドライエツチング装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために次のように構成さ
れている。すなわち、真空に排気できる排気系と、該反
応性ガスを導入するガス導入系と、該反応性ガスをプラ
ズマ化する手段と、被処理基板を載置する試料台とンン
備えたフォトレジストをマスクとした金属及び金属合金
膜をドライエツチングするドライエツチング装置におい
て、被処理基板のドライエツチングが終了後、基板を大
気に晒すことなく、フォ）・レジストを剥離する手段と
基板の大気圧加熱室を樟え、かつフォトレジスト剥離後
の基板若しくは該基板を収納したカセット・を速やかに
大気圧加熱室にに移送する手段を有するように構成され
ている。

ざらには、上記装置の構成に加えて該フォトレジストを
剥離する手段と基板の大気圧加熱室の間に、基板の水洗
槽と乾燥器とを設け、かつ剥離後の基板若しくは該基板
を収納したカセットを速やかに水洗槽に移送する手段と
、水洗後の基板若しくは該基板を収納したカセットを乾
燥器に移送する手段と、乾燥後の基板若しくは該基板を
収納したカセットを、前記大気圧加熱室に移送する手段
に委譲する搬送手段を有するように構成している。

さらに、前記フォトレジストを剥離する手段が、金属及
び金属合金膜をドライエツチングするエッチジグ処理室
と同一処理室内での酸素を含むガスプラズマによるプラ
ズマ処理であるように構成してもよい。

（作用） 上記のような構成にすることにより、金属および金属合
金膜、のドライエツチングにおいて、金属合金膜のドラ
イエツチングが終了後、基板が大気に晒されることなく
、フォトレジストが剥離されるため、金属合金膜のエツ
チングされた面に吸着される塩素量は極力少なくなり、
短時間大気に出してもコロ−ジョンが発生することは全
くなくなる。この状態で基板ないしはこの基板を収納し
たカセットを大気中を搬送させ、大気圧加熱で加熱する
ことにより、僅かに残った残留塩素を完全に除去するこ
とが出来、完全にコロ−ジョンを抑制したエツチングが
可能である。

さらには、フォトレジスト 乾燥を行うと水溶性塩素化合物を比較的短時間で除去す
ることが出来るため、次の大気圧加熱平段でより完全に
コロ−ジョンを抑制することか可能である。

ぐ実施例） 第１図は本発明の第１実施例である。

エツチング室１とフォトレジスト剥離室２が真空搬送室
３の上に構成されている。この真空搬送室３には、ゲー
トバルブを介して一対の真空予備室を隣設している。す
なわち、一方の真空予備室７ａは、ゲートバルブ４ａを
介して接続されており、この真空予備室７ａ内に被エツ
チング基板５ａを収納したカセット６ａを設置している
。他方の真空予備室７ｂは、ゲートバルブ４ｂを介して
接続されており、この真空予備室７ｂ内には、エツチン
グが完了した基板５ｂを収納したカセット６１〕を設置
している。

これら真空予備室７ａ及び７ｂは、それぞれゲートバル
ブ４ｃ，４ｄを介し、大気側とカセットの交換を行うこ
とのできろ構造となっている。ゲートバルブ４ｃ，４ｃ
ｉの大気側には、カセット６８及び６１〕を持ち運ぶこ
との出来るロボット８と、このロボット８を移動させる
レール９がカセット載置台１０とともに、設置されてい
る。

一方、真空搬送室３と真空予備室７ａ及び７ｂで構成さ
れるエツチング装置の横には大気圧加熱室１１が置かれ
ている。

こｎを動作するには、まず、Ａ１合金膜を膜付けし、フ
ォトレジスト塗布パターニングした被エツチング基板５
ａをカセット６ａ内にセットし、大気に解放した真空予
備室７ａ内に載置する。

次に、ゲートバルブ４Ｃを閉じ、真空予備室を図示して
いない排気系により真空に排気した後、ゲートバルブ４
ａを開け、真空搬送室３に設置された基板搬送装置（図
示していない）により、真空中でエツチング室１に被エ
ツチング基板５ａを搬送する一方、エツチング室１と真
空搬送室３とを遮断して、ガス導入系（図示していない
）を介して塩素ガス等の反応性ガスを上記エツチング室
１内に導入し、例えは、高周波電源（図示していないン
から高同波バ−を印加して上記塩素ガフ、をプラズマ化
し、この塩素系ガスプラズマにより試料台（図示してい
ない）に載置された基板のＡ１合金膜のドライエツチン
グを行う。そして、エツチング終了後、被エツチング基
板５ａは、真空に保持した真空搬送室３内を通過し、フ
ォトレジスト剥離室２に搬送され、このフォトレジスト
剥離室２において、被エツチング基板５ａからフォトレ
ジストを剥離する。フォトレジストを剥離された被エツ
チング基板５ａは、ゲートバルブ４ｂを介して真空予備
室７ｂ内に設置されたカセット６ｂに収納される。カセ
ット６ａ内の全ての被エツチング基板５ａがエツチング
とフォトレジス）・剥離の両工程を終了し、カセッ）ｅ
ｂ内に収納されるまで、真空予備室７１）は真空状態に
保持される。このように真空保持中は基板が大気に晒さ
れていないため、コロ−ジョンは発生しない。

その後、ゲートバルブ４ｂは閉じられ、真空予備室７ｂ
内を大気圧にする。そして、ゲートバルブ４〔１を開け
、ロボット８の腕部を伸長させ、被工・ソチング基板５
ａを収納したカセット６ｂを把持し、カセット載置台１
０の上の破線で示した位置１２に移動さぜる。次に、ロ
ボフト、８はレール９上を走行し、カセッ）６ｂを符号
６で示した位置に搬送する。

次；こ、大気圧加熱室１１の前面扉１３を開き、カセッ
！・６１）を把持したロボット８の腕部を伸長させ、位
置６から大気圧加熱室１１内にカセット６ｂを搬入し、
この大気圧加熱室１１内において、約１５０℃で３０分
程、被エツチング基板５を加熱する。加熱終了後、再び
、ロボット８によってカセッ）６ｂを大気圧加熱室１１
から取り出す。

そして、必要ならば更に被エツチング基板５ａを次工程
へ搬送し、次の処理を行う。

以上の装置によれは、エツチング済みの基板５ａを大気
中に取り出した時、既にフォトレジストが剥離されてい
るため、比較的短時間に大気にさらされてもコロ−ジョ
ンは発生しない。しかも、本装置では、基板５ａを大気
中に取り出すと、すぐロボット８がカセット６ｂを搬送
し・、大気圧加熱室に送り込み、比較的長時間・つ基板
の加熱を行えるようにし・でいる。二の加熱処理を行う
二とで、フォトレジスト剥離処理室２でのフォトレジス
トの剥離処理のみでは取り除くことが出来なかったＡｌ
パターン側壁に残っていた僅かな塩素原子を脱離させる
ことが可能であり、アフターコロ−ジョンを確実に防止
することができる。この大気圧処理の時間は、特に３０
分に限定されることはないが、長時間であればある程、
塩素原子の脱離には効果があるため、本発明にかかる装
置のような、カセット毎の基板処理が望ましい。

第２図は、本発明の第２実施例である。なお、上記第１
実施例と同一の構成要素については同一符号を使用し、
その説明は省略する。

当該実施例と上記第１実施例との相違は次の点にある。

第１は、エツチング室１、フォトレジスト剥離室２、真
空搬送室３、真空予備室７ａ、７１）で構成されたエツ
チング装置と大気圧加熱室１１との間；こ、水洗槽１４
及び乾燥器１５を設置している点である、 第２は、ロボット８が定行するし−ル９に対し・て直角
ζこ付設されたレール１７に懸架した懸垂型ロボット１
６がカセット載置台１０から水洗槽１４及び乾燥器１５
上をカセッ）　６　ｂを把持して往復動できるようここ
した点にある。

当該実施例の動作は、前記台１実施例の動作と同様、エ
ツチング室１己こおいてＡ１合金膜をエツチングした後
、フォトレジスト剥離室２でフォトレジストを剥離した
基板５ａが、真空予備室７ｂ内のカセット６ｂに収納す
る。そして、この方セッ）６ｂは、ゲートバルブ４ｂを
閉じる一方、ゲートバルブ４ｄを開け、ロボット８によ
り大気に取り出され、カセット載置台１０上の所定位置
６Ｃまで搬送される。

次に、カセット６ｂは、懸垂型ロボット１６により所定
位置６ｃから水洗槽１４まで搬送され、この水洗槽１４
内で約１時間水洗処理される。そ−１４＝ の後、カセットは乾燥器１５内に移動し乾燥させられろ
。そして、カセッ）・は、再びロボット１６己こよって
カセット載置台１０上の０置６Ｃ：こ帰還する。

次に、ロボツト８がこの乾燥後のカセットを所定の位置
６ｃで受け、大気圧加熱室１１に運び、１５０℃で３０
分間の大気圧加熱を行う。

このような装置によれば、真空中でフォトレジストを剥
離した後、基板を大気に取り出すため、基板を大気中に
晒すこと乙こよるコロ−ジョン発生までの時間を２３０
分以上長びかせることができるばかりでなく、大気中で
、即座に長時間水洗処理を行うことが出来るため水溶性
塩素化合物を充分洗い渣すことが出来る。その上、乾燥
、大気圧加熱をさらに続けて行うことができるため、完
全に塩素化合物の除去が可能となり、コロ−ジョンの発
生を完全に抑止することが出来る。

なお、前記各実施例は、基板を一枚一枚処理する個別処
理式ドライエツチング装置に応用した場合であり、さら
には、エツチング室１とフォトレジスト剥離室２が分離
された構造であったが、本発明は、いわゆるバッチ処理
式ドライエツチング菌量にも応用−〇きる。

第３図は、尤発明を、゛・；・ソチ式ドライエツチング
装置に応用した第３実施例を示したものである。

本実施例では、対応する所定のガスを入れ替えることに
よって、エツチングとフォトレジスト剥離の各工程が−
つのチャンバー１８内で行えるように構成している。

エツチングは、塩素系ガス１９をチャンバー１８内ζこ
導入し、反応性イオンエツチングにより行い、エツチン
グ終了後、チャンバー１８内に酸素ガス２０を導入して
フォトレジストを剥離する。

次に、図面上は省略しているが、前記第１及び第２実施
例の場合と同様に、フォトレジスト剥離終了後の基板５
ａを、真空中に保持したカセットに収納し、大気中でカ
セットを搬送し大気圧加熱を行う。本実施例にかかる装
置によってもコロ−ジョンを完全に抑制することができ
る。

第４図は、さらに第４実施例を示したもので、エツチン
グ室１とフォトレジスト剥離室２とを分離した、−枚一
枚の基板を処理する個別処理装置の断面図である。

本実施例において、基板５ａは　ヒーター２１により加
熱されながら電極２２ｊこ印加したｒｆ電源２３により
０２プラズマを発生させ、フォトレジストを剥離する。

基板がヒーター２１により加熱されているため、フォト
レジストの剥離速度を大幅に向上することが可能である
。本装置により、フォトレジストを剥離し、図面上は省
略しているが、第１及び第２実施例の場合と同様に、大
気中に基板を取り出した後、大気中を搬送させ、大気圧
加熱室で加熱することにより、アフターコロ−ジョンを
完全に抑止することが出来る。

フォトレジスト 定されることがなく、例えば、フォトレジスト剥離室２
のガス流上流にプラズマ室を設け、ここで発生する酸素
ラジカルを利用するダウンストリーム剥離装置であって
も良い。

さらにはこのフォトレジスト剥離室２が、オソンと酸素
の混合ガスを導入することの出来るオゾン処理によるフ
ォトレジスト剥離装置であっても良い。

即ち、本発明は、二・ソテング終了後、基板を大気に晒
すことなくフォトレジストを剥離し、その後、基板を大
気中で長時間加熱ないしは長時間水洗後、加熱処理する
ことにより、エツチングされたＡＩパターン側壁の塩素
原子を完全に除去する装置を提供することにある。ざら
には、大気圧加熱の方法も、実施例に示された方法で限
定されることはなく、例えば、基板を連続的に投入出来
るコンベアタイプの加熱炉を通し、基板を長時間加熱し
ても良い。また、加熱温度及び加熱時間は、本実施例の
値に限定されることはない。

また、基板やカセットの搬送機構も本実施例のようなロ
ボットに限定されることはなく、ベルトであっても、ト
レーやチェーンを用いた搬送でも良い。

（発明の効果） 請求項によれば、アルミニウムエツチング時のアフター
コロ−ジョンを完全に抑制する二とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示した）パライエッチン
グ装置の概略平面図、第２図は第２実施例を示したドラ
イエツチング装置の概略平面図、第３図は第３゛実施例
を示したドライエツチング装置の断面図、第４図は第４
示唆指令を示したドライエツチング装置の断面図である
。 １・・・エツチング室、２・・・フォトレジスト剥離室
。　　３・・・真空搬送室、８・・・ロボット、１１・
・・大気圧加熱室、１４・・・水洗槽、１５・・・乾燥
器、１６・・・懸垂型ロボット。 特許出願人　日電アネルバ株式会社 代理人　　　弁理士　村上　健次

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空に排気できる排気系と、塩素原子を含む反応
   性ガスを導入するガス導入系と、該反応性ガスとプラズ
   マ化する手段と被処理基板を載置する試料台とを備えた
   フォトレジストをマスクとした金属及び金属合金膜をド
   ライエッチングするドライエッチング装置において、被
   処理基板のドライエッチングの終了後、基板を大気に晒
   すことなくフォトレジストを剥離する手段と、基板の大
   気圧加熱室を備え、かつフォトレジスト剥離後の基板若
   しくは該基板を収納したカセットを速やかに大気圧加熱
   室に移送する手段を有することを特徴とするドライエッ
   チング装置。
2. （２）真空に排気できる排気系と、塩素原子を含む反応
   性ガスを導入するガス導入系と、該反応性ガスとプラズ
   マ化する手段と被処理基板を載置する試料台とを備えた
   フォトレジストをマスクとした金属及び金属合金膜をド
   ライエッチングするドライエッチング装置において、被
   処理基板のドライエッチングの終了後、基板を大気に晒
   すことなくフォトレジストを剥離する手段と、基板の大
   気圧加熱室を備え、かつフォトレジスト剥離後の基板若
   しくは該基板を収納したカセットを速やかに大気圧加熱
   室に移送する手段を有するとともに、フォトレジスト剥
   離手段と基板の大気圧加熱室との間に基板の水洗槽と乾
   燥器とを設け、かつフォトレジスト剥離後の基板若しく
   は該基板を収納したカセットを、速やかに水洗槽に移送
   するとともに、水洗後の基板若しくは該基板を収納した
   カセットを乾燥器に移送し、乾燥後の基板ないしは該基
   板を収納したカセットを、前記大気圧加熱室に移送する
   手段に委譲する搬送手段を有することを特徴とするドラ
   イエッチング装置。
3. （３）フォトレジストを剥離する手段が、金属及び金属
   合金膜をドライエッチングするエッチング処理室と同一
   処理室内での酸素を含むガスプラズマによるプラズマ処
   理であることを特徴とする請求項（１）又は（２）記載
   のドライエッチング装置。