JPH03236237A - Method and apparatus for forming wiring - Google Patents

Method and apparatus for forming wiring

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JPH03236237A
JPH03236237A JP3160190A JP3160190A JPH03236237A JP H03236237 A JPH03236237 A JP H03236237A JP 3160190 A JP3160190 A JP 3160190A JP 3160190 A JP3160190 A JP 3160190A JP H03236237 A JPH03236237 A JP H03236237A
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wiring
insulating film
wafer
metal
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英輔 西谷
Susumu Tsujiku
都竹 進
Yoshiaki Haniyu
羽生 孔昭
Masakazu Ishino
正和 石野
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Abstract

PURPOSE:To make the throughput in forming a wiring excellent without steps for applying, exposing and developing an organic light sensitive material and the like and to make it possible to cope with the small amount of production of many kinds of ICs by sequentially performing two steps for forming an active layer corresponding to the desired wiring pattern on the surface of the insulating film on a substrate and for selective CVD for metal. CONSTITUTION:A wafer 109 is conveyed into an electron-beam projecting chamber 116 by a wafer conveying mechanism. Thus the wafer is set. An electron beam is deflected, and a pattern is drawn. After the wafer 109 is conveyed into a film forming chamber 102 and set, Ar gas is introduced on the rear surface side of the wafer 109 through a gas introducing pipe 111. H2 is introduced into the film forming chamber 102. The wafer 109 receives infrared rays from wafer heating halogen lamps 106 through a quartz window 114. The wafer 109 is heated to a specified temperature. After the wafer 109 is heated to the specified temperature, WF6 gas is introduced in addition to the H2 gas. Thus W is selectively grown. The wafer 109 is cooled. The wafer 109 is taken out of the chamber, and the wiring forming step of the W is finished.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は配線形成方法およびその装置にかかわり、特に
、有機感光材料を塗布・露光・現像する工程なしに基板
上の絶縁膜上に直接配線パターシを形成するのに好適な
配線形成方法およびこれを実施する配線形成装置に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a wiring forming method and an apparatus therefor, and in particular, the present invention relates to a wiring forming method and an apparatus therefor. The present invention relates to a wiring forming method suitable for forming a pattern and a wiring forming apparatus for carrying out the method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体の量産効果に伴い、年々1チツプ当たりの単価の
低減と高機能化が進んでおり、半導体を搭載する機器も
、自動車やエアコン等従来半導体を使用していなかった
製品にまで拡大している。
With the effects of mass production of semiconductors, the unit price per chip is decreasing and functionality is increasing year by year, and the number of devices equipped with semiconductors is expanding to include products that did not previously use semiconductors, such as automobiles and air conditioners. .

特に、ファクシミリ、カメラ、OA機器等は、独自の1
チツプマイコンを搭載して製品の付加価値を高めなけれ
ば生き残れない市場となっており、特定用途向けI C
(Application 5epecjficI n
tegrated C1rcuit 、以下ASICと
記す)の需要は拡大の一途をたどっている。ASICは
、特定用途によって大きく二つに分けられる。すなわち
、カスタムICと特定用途向は汎用品(App−1ic
ation S peeific S tandard
 P roduct 、以下ASSPと記す)である。
In particular, facsimiles, cameras, OA equipment, etc.
The market cannot survive unless the product is equipped with a chip microcontroller and increases its added value.
(Application 5epecjficIn
Demand for integrated C1rcuits (hereinafter referred to as ASICs) continues to expand. ASICs can be broadly divided into two types depending on their specific applications. In other words, custom ICs and specific application ICs are general-purpose products (App-1 ICs).
ation S peeific S standard
Product (hereinafter referred to as ASSP).

カスタムICは、ユーザーの注文に応じてLSIメーカ
ーが作るICであり、ASSPは、一種の汎用品で、特
定分野の多数のユーザーに向けてLSIメーカー自らが
企画・設計するICである。従って、後者が生産量数1
00万個程度を少品種生産するのに対し、前者では生産
量数10万個以下のものを多品種生産することをユーザ
ーから要求されている。さらに、年々製品の多様化が進
行し、より一層少量多品種生産の要求が増大すると予想
される。
A custom IC is an IC made by an LSI manufacturer in response to a user's order, and an ASSP is a type of general-purpose product that is planned and designed by an LSI manufacturer themselves for a large number of users in a specific field. Therefore, the latter is the production number 1
In contrast to the production of a small variety of products of about 1,000,000 units, the former requires the production of a wide variety of products with a production volume of 100,000 units or less from users. Furthermore, as products become more diversified year by year, it is expected that the demand for production of a wide variety of products in small quantities will further increase.

しかし、従来ASICの生産において行われてきた配線
形成方法は、大量生産を行うLS 1.すなわちDRA
MやSRAM等のメモリや汎用マイクロコンピュータ、
CPU等での方法と全く同じであった。すなわち、第2
図に示したプロセスフロー図のように、AQスパッタ成
膜→有機感光材料(以下レジストという)塗布およびベ
ーキング→露光→現像→AQ膜のエツチング−レジスト
除去といった何段階ものプロセスを経て配線形成を行っ
ていた。
However, the wiring formation method conventionally used in ASIC production is limited to LS1 for mass production. That is, D.R.A.
Memories such as M and SRAM, general-purpose microcomputers,
The method was exactly the same as that used with CPUs and the like. That is, the second
As shown in the process flow diagram shown in the figure, wiring is formed through several steps: AQ sputtering film formation → organic photosensitive material (hereinafter referred to as resist) coating and baking → exposure → development → etching of the AQ film and removal of the resist. was.

上記従来技術に対し、レジストばかりでなく露光用マス
クも必要としない、集光したレーザビームによって絶縁
膜に直接配線を描画する方法が報告されている。この方
法は、集光したレーザ光により絶縁膜表面を加熱して、
原料ガスであるCr(Co)、、W(Co)、、Mo(
Co)s t T X CQ4 Iトリイソブチルアル
ミナム[T riisobutyl −aluminu
m、 T I B A:l、ビス(1,1,1,5゜5
.5ヘクサフルオロ−2,4−ペンタンダイオネート)
銅(If)(bis−(1,l、1,5,5゜5−he
xafluoro−2,4−pentanediona
te)copper (If ) )等を原料として、
それぞれCr膜、W膜、Mo膜、Ti膜、AQ膜、Cu
膜を形成するものである。
In contrast to the above-mentioned conventional techniques, a method has been reported in which wiring is drawn directly on an insulating film using a focused laser beam, which does not require not only a resist but also an exposure mask. This method heats the surface of the insulating film using focused laser light.
Raw material gases Cr(Co), W(Co), Mo(
Co) s t T X CQ4 I triisobutyl-aluminum
m, T I B A: l, bis (1, 1, 1, 5゜5
.. 5-hexafluoro-2,4-pentane diionate)
Copper (If) (bis-(1,l,1,5,5゜5-he
xafluoro-2,4-pentanediona
te) copper (If )) etc. as raw materials,
Cr film, W film, Mo film, Ti film, AQ film, Cu film, respectively.
It forms a film.

レーザビームによる金属の直接描画に関してこれまでに
記載された文献としては、アプライドフィジックス レ
ターズ、第45巻(1984)、第617頁から第61
9頁(Appl、 phys。
Previous literature on direct writing of metals with a laser beam includes Applied Physics Letters, Vol. 45 (1984), pp. 617 to 61.
9 pages (Appl, phys.

Lett、、45,617−619 (1984)]や
、アプライド フィジックス レターズ、第46巻(1
985)、第204頁から第206頁[Appl、。
Lett, 45, 617-619 (1984)] and Applied Physics Letters, Vol. 46 (1984)].
985), pp. 204-206 [Appl.

Phys、Lett、、46,204−206(198
5)E等が挙げられる。
Phys, Lett, 46, 204-206 (198
5) Examples include E.

次に、従来の配線形成方法とは直接関係はないが、本発
明の配線形成方法で用いる一つのプロセスとして、金属
の選択CVDについて説明する。
Next, metal selective CVD will be described as one process used in the wiring forming method of the present invention, although it is not directly related to conventional wiring forming methods.

この方法は、元来、LSIの高集積化に伴って顕在化し
てきた層間絶縁膜に、上下配線を接続するために設けら
れた接続穴(コンタクトホールあるいはスルーホール)
での金属埋め込み住改善のために開発された技術であり
、特にWの選択CVDが、実用化が最も期待されている
方法である。
This method originally consisted of connection holes (contact holes or through holes) provided in interlayer insulating films to connect upper and lower interconnections, which became more apparent as LSIs became more highly integrated.
This is a technology developed to improve metal-embedded housing, and in particular, selective CVD of W is the method that is most expected to be put into practical use.

Wの選択CVDは、250℃以上に加熱した絶縁膜(S
in2等)表面とSiあるいは金属表面が混在する試料
上に、六フッ化タングステン(WFt、)ガスと水素(
H2)ガスとの混合ガスを導入・接触させて、下記のい
ずれかの反応により。
W selection CVD is performed on an insulating film (S) heated to 250°C or higher.
Tungsten hexafluoride (WFt) gas and hydrogen (
H2) By introducing and contacting a mixed gas with a gas, and performing one of the following reactions.

下地Siあるいは金属(ここではSiの場合を示す)上
にW膜を成長させる方法である。
This is a method of growing a W film on an underlying Si or metal (here, the case of Si is shown).

WF、+3H2→W+6HF     ・・・・・・(
2)Sin2等の絶縁膜上では、(1)の反応は起こら
ず、また(2)の反応も700℃以下の温度では進行し
ないため、WがSl上のみ選択成長し、上述の微細接続
穴埋め込みにおいては、選択穴埋めが達成されることに
なる。
WF, +3H2→W+6HF ・・・・・・(
2) On an insulating film such as Sin2, the reaction (1) does not occur, and the reaction (2) does not proceed at temperatures below 700°C, so W selectively grows only on the Sl, forming the above-mentioned fine connection hole. In embedding, selective filling will be accomplished.

Wの選択CVDに関してこれまでに記載された文献とし
ては、ジャーナルオブエレクトロケミカルソサイアティ
第131巻(1984年)第1427頁から第1433
頁[J 、 E lectrochem。
Literature that has been described so far regarding CVD of W selection includes Journal of Electrochemical Society, Vol. 131 (1984), pp. 1427 to 1433.
Page [J, Electrochem.

Soc、131,1984.pp1427−1433]
や、プロシーディングスオブブイエルエスアイマルチレ
ベルインターコネクションコンファレンス、1987年
6月、第132頁から第137頁(Proc、 of 
V L S I MultilevelI nterc
onnection Conference、 J u
ne 1987 。
Soc, 131, 1984. pp1427-1433]
Proceedings of VLSI Multilevel Interconnection Conference, June 1987, pp. 132-137 (Proc.
VLSI Multilevel Interc
connection conference, ju
ne 1987.

PP132−13’73等が挙げられる。Examples include PP132-13'73.

また、最近、還元ガスとして、H2の代わりにSiH4
系ガスを用いる方法が報告されている。例えば、EC5
日本支部第1回シンポジウム(1988)r超LSI用
CVD技術」予稿集第48頁から第65頁にこの方法が
記載されている。
Recently, SiH4 has been used instead of H2 as a reducing gas.
A method using a system gas has been reported. For example, EC5
This method is described in the proceedings of the Japan Chapter 1st Symposium (1988) r CVD Technology for Very LSI, pages 48 to 65.

この方法を用いれば、基板加熱温度が250〜320℃
という低温下で高速成膜をすることができる。なお、こ
の方法の場合、340℃以上では選択性が失われ、選択
的に穴埋めをすることはできない。
If this method is used, the substrate heating temperature will be 250 to 320°C.
It is possible to perform high-speed film formation at such low temperatures. In addition, in the case of this method, selectivity is lost at temperatures above 340° C., and selective filling of holes cannot be performed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記レジストを用いる従来の配線技術は、同一品種を大
量生産する上では高集積化、微細化、スループット向上
の点では優れているが、少量多品種生産を要望するユー
ザーからのASICに対しては、工程数の多い従来の配
線形成方法ではコストがかかり過ぎ、そのため、LSI
メーカーはある一定の生産個数以上のものしか受注でき
ないという問題があった。
Conventional wiring technology using the above-mentioned resist is excellent in terms of high integration, miniaturization, and throughput improvement when mass producing the same product type, but it is not suitable for ASICs from users who request high-mix production in small quantities. , the conventional wiring formation method with a large number of steps is too costly, and therefore LSI
There was a problem in that manufacturers could only accept orders for products that exceeded a certain production number.

一方、前に述べたように、集光したレーザビームによっ
てレジストを用いることなく、絶縁膜上に直接金属配線
を描画するという技術も報告されているが、この方法で
はレーザビームのスポット上でしか金属膜を形成できな
いため、配線パターン上をすべてレーザビームで走査す
るには真人な時間を必要とする。従って、この技術でL
SIの配線そのものを形成するのは現実的に不可能であ
り、現在この配線技術が用いられているのは、配線修正
やマスクの白点修正等の配線全体から見ればほんの局部
のみである。配線形成に用いるためには、配線形成にお
ける工程数の減少だけでなく、配線形成そのもののスル
ープットを考慮する必要があるが、上記の方法ではその
点が考慮されていない。
On the other hand, as mentioned earlier, a technique has also been reported in which metal wiring is drawn directly on the insulating film using a focused laser beam without using a resist, but this method only draws metal wiring on the spot of the laser beam. Since a metal film cannot be formed, it takes a considerable amount of time to scan the entire wiring pattern with a laser beam. Therefore, with this technique, L
It is practically impossible to form the SI wiring itself, and this wiring technology is currently used only for a small portion of the entire wiring, such as wiring correction or mask white spot correction. In order to use it for wiring formation, it is necessary to consider not only the reduction in the number of steps in wiring formation but also the throughput of wiring formation itself, but the above method does not take this point into consideration.

本発明の目的は、配線形成のスループットが良好で、か
つ配線形成における工程数を減らし、少量多品種生産の
ICに対応できる配線形成方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wiring forming method that has good wiring formation throughput, reduces the number of steps in wiring formation, and is compatible with low-volume, high-mix production of ICs.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明は、配線形成におけ
る工程数を低減する具体策として、レジストの塗布・露
光・現像および金属膜のエツチングのプロセスをなくし
、金属の配線パターンを絶縁膜上に直接形成するように
したものである。また、本発明は、従来のレジストおよ
びマスクを用いないレーザビームによる配線の直接描画
を用いた配線形成方法に対し、金属膜の形成速度を飛躍
的に向上させたものである。
In order to achieve the above object, the present invention eliminates the processes of resist coating, exposure, development, and metal film etching as a specific measure to reduce the number of steps in wiring formation, and forms a metal wiring pattern on an insulating film. It is designed to be formed directly. Furthermore, the present invention dramatically improves the metal film formation speed compared to the conventional wiring forming method that uses direct drawing of wiring using a laser beam without using a resist or a mask.

すなわち、本発明では、上記目的を達成するため、基板
上の絶縁膜上に直接配線パターンを形成する方法におい
て (])当該基板上の絶縁膜表面上への所望する配線パタ
ーンに相当する活性層の形成 (ii)金属の選択CVD の2つの処理を順次行う。
That is, in the present invention, in order to achieve the above object, in a method of directly forming a wiring pattern on an insulating film on a substrate, an active layer corresponding to a desired wiring pattern is formed on the surface of an insulating film on the substrate. The two processes of formation (ii) metal selection CVD are performed sequentially.

L記処理のうち、(i)の絶縁膜上への活性層の形成に
関しては、絶縁膜表面に集束させた電子ビームを走査さ
せる手法を用いることができる。
Regarding the formation of the active layer on the insulating film in (i) of the process described in L, a method of scanning an electron beam focused on the surface of the insulating film can be used.

さらに、電子ビームを走査させる前に、あらかじめ絶縁
膜表面をハロゲンガスプラズマによって表面処理してお
くことにより、電子ビームに対する活性層形成の感度を
向上させることもできる。
Furthermore, the sensitivity of active layer formation to the electron beam can be improved by previously treating the surface of the insulating film with halogen gas plasma before scanning with the electron beam.

また、(i)の活性層の形成に関しては、絶縁膜表面に
集束させたイオンビームを走査させる手法を用いること
もできる。
Further, regarding the formation of the active layer (i), a method of scanning an ion beam focused on the surface of the insulating film can also be used.

上述の電子あるいはイオンのビームを用いる手法では、
現在のビームの電流密度のレベルで、その走査速度が通
常の電子ビーム露光用レジストを用いた場合の露光に要
する走査速度とほぼ同等があるいは若干遅い程度であり
、活性層形成の所要時間は、所望する配線パターンおよ
び対象とするウェハの大きさによっても変化するが、通
常1ウエハ当たり数十分から数時間といったところであ
る。従って、この1ウエハ当たりの活性層形成の所要時
間と金属の選択CVDによる金属膜形成の所要時間(通
常数分程度)とを合わせた時間は、レーザビームによる
金属直接描画での配線形成時間と比較して数桁小さく、
少量のチップを対象とした配線形成方法として実用化可
能な範囲にある。
In the method using the electron or ion beam described above,
At the current beam current density level, the scanning speed is approximately the same as or slightly slower than the scanning speed required for exposure using a regular electron beam exposure resist, and the time required to form the active layer is: Although it varies depending on the desired wiring pattern and the size of the target wafer, it usually takes from several tens of minutes to several hours per wafer. Therefore, the total time required to form the active layer per wafer and the time required to form the metal film by metal selective CVD (usually about several minutes) is the same as the time required to form wiring by direct metal writing with a laser beam. Several orders of magnitude smaller than
This is within the range of practical use as a wiring formation method for a small number of chips.

今後、電子ビームあるいはイオンビーム装置で電流密度
が現状値よりも高いものが開発されれば、上記配線形成
所要時間の一層の短縮が可能となる。
If an electron beam or ion beam device with a current density higher than the current value is developed in the future, it will be possible to further shorten the time required for forming the wiring.

さらに、上記(i)の絶縁膜表面への活性層形成方法と
して、絶縁膜表面をハロゲンプラズマにより表面処理し
た後、露光装置内で光を照射し、光の照射を受けた部分
のみ光化学反応により活性化させる方法を用いることも
可能である。この方法では、前に述べたビームの走査に
よる方法と比較すると、通常の紫外線露光用レジストを
用いた場合と同様マスク(一般に用いられている縮少投
影型露光装置ではレチクルと呼ぶ)を必要とし、これが
欠点となるが、1ウニハ当たりの活性層形成の所要時間
が数分程度であり、ビームの走査による方法に対しスル
ープットが大幅に向上する。
Furthermore, as a method for forming an active layer on the surface of an insulating film in (i) above, the surface of the insulating film is surface-treated with halogen plasma, and then light is irradiated in an exposure device, and only the irradiated portion is subjected to a photochemical reaction. It is also possible to use an activation method. Compared to the beam scanning method mentioned earlier, this method requires a mask (called a reticle in commonly used reduced projection exposure equipment), just like when using a regular ultraviolet exposure resist. Although this is a drawback, the time required to form the active layer per unifer is about several minutes, and the throughput is significantly improved compared to the method using beam scanning.

従って、上記電子ビームあるいはイオンビームによる活
性層形成を行って生産するICよりも生産チップ数が多
い場合を対象とした配線形成方法として用いるのが好ま
しいと考えられる。この方法は、本発明と従来技術それ
ぞれの配線形成過程を示した第1図と第2図とを比較す
ると明らかなように、従来のレジストを使用するプロセ
スと比較して大幅な配線形成工程数の低減が可能となる
Therefore, it is considered preferable to use this method as a wiring forming method for cases where the number of chips to be produced is larger than that of ICs produced by forming active layers using electron beams or ion beams. As is clear from comparing FIG. 1 and FIG. 2, which show the wiring formation process of the present invention and the conventional technology, this method requires a large number of wiring formation steps compared to the conventional process using resist. It is possible to reduce the

ただし、電子ビーム、イオンビーム等どんな活性層形成
方法を用いた場合も含めて、本発明で用いる金属の選択
CVDによる配線工程を行う限りは、高集積・微細化を
ねらったLSIに対しては適さない。これは、金属の選
択CVD時に、膜成長の方向が、第1図(c)、(d)
に示したように縦方向だけでなく横方向にも成長するた
め、配線形成時に膜厚増加と同時に配線幅増加も起こる
ためである。
However, even if any active layer formation method such as electron beam or ion beam is used, as long as the wiring process is performed by selective CVD of the metal used in the present invention, it is not suitable for LSIs aiming for high integration and miniaturization. Not suitable. This means that during selective CVD of metals, the direction of film growth is as shown in Figures 1(c) and (d).
This is because the film grows not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, as shown in FIG.

次に、上記(1i)の金属の選択CVD処理については
、一般に最も良く知られているタングステンWの選択C
VD、すなわち選択CVD用としてセットアツプされた
CVD反応容器内で、WFGとH2あるいはSiH4等
の還元ガスとの混合ガスを加熱した基板上に流す一段C
VD法を用いること、あるいは、WF、単独もしくはそ
れをAr等の不活性ガスで希釈したガスを基板上に流し
た後、WF、と上記還元ガスを加熱した基板上に流す二
股CVD法を用いること、または、WF、とH2を流し
た後、WF、と他の還元ガスを流す二段以上のCVD法
等を用いることによって達成される。
Next, regarding the metal selection CVD process (1i) above, the most well-known selection process is tungsten W.
VD, that is, a single-stage C in which a mixed gas of WFG and a reducing gas such as H2 or SiH4 is flowed over a heated substrate in a CVD reaction vessel set up for selective CVD.
Using a VD method, or using a bifurcated CVD method in which WF alone or diluted with an inert gas such as Ar is flowed over the substrate, and then WF and the above reducing gas are flowed over the heated substrate. Alternatively, this can be achieved by using a two or more stage CVD method in which WF and H2 are flowed, and then WF and another reducing gas are flowed.

なお、還元ガスとしては、H2,SiH4,Sユ2H5
゜BH3,PH3等を単独あるいは組み合わせて用いる
ことができる。
In addition, as reducing gas, H2, SiH4, Syu2H5
゜BH3, PH3, etc. can be used alone or in combination.

上記説明では、最も一般的なWF、、を原料ガスとして
W膜を形成する方法について述べたが、常温では蒸気圧
の低いWCQ6やWCQ、、を加熱して気化し、これを
原料ガスとして用いることによりW膜を形成することも
可能である。さらに、MoF、、、MoCQ、、MoC
Q5も、上に述べたのと同様にして、Mo膜を形成する
ことが可能である。
In the above explanation, we have described the method of forming a W film using the most common source gas, WF, but WCQ6 and WCQ, which have low vapor pressure at room temperature, are heated and vaporized, and this is used as the source gas. It is also possible to form a W film by this method. Furthermore, MoF, ,MoCQ, ,MoC
Q5 can also be formed with a Mo film in the same manner as described above.

また1表面反応律速のCVDでは、表面状態の違いによ
り表面反応速度に差が生じることから、金属化合物ガス
の種類を選択することにより、Ti。
In addition, in CVD where one surface reaction is rate-limiting, differences in surface reaction rate occur depending on the surface condition, so by selecting the type of metal compound gas, Ti.

Al1.Cu等も選択成膜が可能となることは言うまで
もない。
Al1. It goes without saying that selective film formation of Cu and the like is also possible.

本発明で用いるハロゲンガスのプラズマ処理装置では、
通常行われているように高周波(好ましくは10kHz
以上)でプラズマを発生させる。ただし、プラズマを発
生させた際、それが処理チャンバ壁等をスパッタし、ウ
ェハ上に金属汚染物が付着すると、その後のWのCVD
処理において、そこを核にしてWが成長するために、選
択性の低下を招くことがある。従って、プラズマ処理装
置としては、高周波をブロッキングキャパシタを介して
電極に印加するときに基板が負に帯電する、いわゆるカ
ソードカップリング方式とし、かつ、基板表面に近接し
て金属汚染源となる部分は石英板で覆うような構造とす
ることが、本発明の効果を発揮させる上で重要である。
In the halogen gas plasma processing apparatus used in the present invention,
High frequency (preferably 10kHz)
above) to generate plasma. However, when plasma is generated, if it sputters the walls of the processing chamber and metal contaminants adhere to the wafer, the subsequent W CV
During the treatment, W grows using this as a nucleus, which may lead to a decrease in selectivity. Therefore, the plasma processing equipment uses a so-called cathode coupling method, in which the substrate is negatively charged when high frequency waves are applied to the electrodes via a blocking capacitor, and the part close to the substrate surface that is a source of metal contamination is made of quartz. It is important to have a structure in which it is covered with a plate in order to exhibit the effects of the present invention.

〔作用〕[Effect]

上記構成のうち、絶縁膜表面上への活性層の形成は、通
常では金属の選択CVDにおいて成膜しない表面を、他
の活性層のない部分での絶縁膜表面の化学組成と比較し
てSiあるいは金属元素の含有率を高くし、金属が成膜
して配線形成ができるようにする作用を有する。
Among the above configurations, the active layer is formed on the surface of the insulating film by comparing the chemical composition of the surface of the insulating film, which is not normally formed with metal selective CVD, with the chemical composition of the surface of the insulating film in areas where no other active layer is formed. Alternatively, it has the effect of increasing the content of metal elements to form a metal film to form wiring.

本願発明者らは、上記した絶縁膜表面上への活性層形成
の作用を、以下の実験データにより確認した。すなわち
、表面に自然酸化膜の付いたSiウェハ上にWF、とH
2を原料としたWの選択CVDによって約200人のW
を成膜したサンプルを作成し、このサンプルの界面をオ
ージェ電子分光(A uger E 1ectron 
S pectroscopy 、以下AESと記す)装
置により深さ方向分析を行った。第11図(a)は、3
kV、1.2μAの励起用電子ビームを用いて上記サン
プルについて分析したAESの深さ方向プロファイルを
示したものであり、横軸はスパッタ時間、縦軸は各元素
のオージェ電子強度を示す。この図から、SiとWの界
面にFとOとが界面残留不純物として存在している様子
がわかる。さらに、これと全く同一のサンプル(直径1
25mmのウェハに対し中央部を約7mm角の大きさで
3個サンプリングしたもので、分析位置もla1以内の
もの)に対し、上記と同一の電圧・電流で照射面積を変
化させた(すなわち、照射電流密度を変化させた)電子
ビームにより、上記と同様にAESの深さ方向分析を行
った結果を、第11図(b)および(c)に示す。これ
らの図から、照射電流密度を増大させることにより、F
および○の検出感度、特にFの検出感度がWやSiと比
較して著しく低下しているのがわかる。
The inventors of the present application confirmed the effect of forming an active layer on the surface of the insulating film described above using the following experimental data. That is, WF and H were deposited on a Si wafer with a natural oxide film on the surface.
Approximately 200 W by CVD selection of W using 2 as raw material.
A sample was prepared with a film formed on it, and the interface of this sample was subjected to Auger electron spectroscopy
Depth direction analysis was performed using a spectroscopy (hereinafter referred to as AES) device. Figure 11(a) shows 3
This figure shows the AES depth profile of the above sample analyzed using an excitation electron beam of kV and 1.2 μA, where the horizontal axis shows the sputtering time and the vertical axis shows the Auger electron intensity of each element. This figure shows that F and O exist as residual impurities at the interface between Si and W. Furthermore, an identical sample (diameter 1
The irradiation area was varied using the same voltage and current as above (i.e., three samples of approximately 7 mm square size were sampled from the center of a 25 mm wafer, and the analysis position was within la1). FIGS. 11(b) and 11(c) show the results of AES depth direction analysis performed in the same manner as above using an electron beam (with varying irradiation current density). From these figures, by increasing the irradiation current density, F
It can be seen that the detection sensitivity of and ◯, especially the detection sensitivity of F, is significantly lower than that of W and Si.

また、上記実験はこれらの元素の測定順序をF→0−’
p C−+ S i −+ Wの順に行ったものである
が1例えばW→Si −+ (:、 −+ Q 4 F
のように元素の測定順序を逆にすると、第11図(a)
の場合の照射電流密度であっても、同図(c)のように
全くFが検出されず、0についてもSiと比較して相対
的に感度が低下した。
In addition, in the above experiment, the measurement order of these elements was changed to F→0−'
p C-+ Si -+ W, but 1 For example, W → Si -+ (:, -+ Q 4 F
If the measurement order of the elements is reversed as shown in Figure 11(a)
Even with the irradiation current density in the case of , F was not detected at all as shown in FIG.

上記の現象は、測定のために用いた電子ビームの照射中
に、FおよびOが表面から脱離したためと考えられる。
The above phenomenon is considered to be because F and O were desorbed from the surface during irradiation with the electron beam used for measurement.

このような例は、絶縁物であるCaF、の表面に電子ビ
ームを照射した場合、照射した電子1個に対しF原子が
約1個の割合で脱離することも知られている。すなわち
、電子を照射することにより、その部分の表面が他の電
子照射のない部分の表面と比較して、Siあるいは金属
元素の含有率を高くする作用があることを示している。
In such an example, it is also known that when the surface of CaF, which is an insulator, is irradiated with an electron beam, approximately one F atom is desorbed for each irradiated electron. In other words, it is shown that electron irradiation has the effect of increasing the content of Si or metal elements on the surface of that part compared to other parts of the surface that are not irradiated with electrons.

さらに、表面が酸化物であっても、上記したように電子
ビームの照射によって○が脱離することで活性層が形成
されるが、Fを含むガスプラズマにより表面処理して絶
縁膜表面にFをターミネートすることにより、上記した
理由からより効率良く表面の活性層形成を行うことが可
能となる。
Furthermore, even if the surface is an oxide, an active layer is formed by the desorption of ○ by electron beam irradiation as described above, but if the surface is treated with a gas plasma containing F, F By terminating this, it becomes possible to form an active layer on the surface more efficiently for the reasons mentioned above.

また、ここではガスプラズマのガスとしてFを示したが
、他のハロゲンガス(例えばCQ系)であっても同様の
効果を示す。すなわち、電子ビームを照射する前にハロ
ゲンガスプラズマによって絶縁膜の表面処理を行うこと
は、上記した絶縁膜表面上への活性層形成を行う上で、
電子ビーム照射に対する感度をより高める作用がある。
Moreover, although F is shown here as the gas of the gas plasma, other halogen gases (for example, CQ-based gases) exhibit similar effects. That is, performing surface treatment of the insulating film with halogen gas plasma before irradiating the electron beam is effective in forming the active layer on the above-mentioned insulating film surface.
It has the effect of further increasing sensitivity to electron beam irradiation.

さらに、上記した例では電子照射というエネルギーを絶
縁膜表面に照射したが、これが紫外線照射であっても同
様の作用を示す。ただし、例えば絶縁膜が5in2の場
合はその吸収波長が200nm以下の短波長の紫外光と
なり、従来通常のレジストの感光に用いられてきた紫外
光では表面吸収しないため、ハロゲンガスプラズマによ
る表面処理を行って、絶縁膜表面に紫外光を吸収させる
ためのハロゲン元素の吸着層を形成する必要がある。
Further, in the example described above, energy called electron irradiation was irradiated onto the surface of the insulating film, but even if the energy is irradiated with ultraviolet rays, the same effect can be obtained. However, for example, if the insulating film is 5 in2, its absorption wavelength will be short-wavelength ultraviolet light of 200 nm or less, and the surface will not be absorbed by the ultraviolet light conventionally used for sensitizing resists, so surface treatment with halogen gas plasma is necessary. It is necessary to form a halogen element adsorption layer on the surface of the insulating film to absorb ultraviolet light.

一般に、原子または分子が固体表面に吸着した場合、特
に相互作用の強い、化学吸着した場合は、表面と吸着種
との間で新しいエネルギー準位が生まれ、基板の電子価
帯に影響を与える。こうした下地との相互作用のある吸
着種は、当然臼らの電子構造も影響を受ける。例えば、
ジメチルカドミウム(CH,)2Cdの孤立分子(ガス
状態)と吸着後の吸収スペクトルを比較すると、分子自
体の吸収スペクトルでは約215nmにピークが見られ
、300nm以上の長波長では光の吸収がほとんど見ら
れない。これに対し、吸着種のそれは600nmにおい
ても光の吸収が認められる。このように、分子が吸着す
ると、一般にその吸収は長波長側にシフトする。従って
、上記の場合、気相中で吸収の起らないアルゴンイオン
レーザ(514、5nm)を基板に表面照射すれば、吸
着種だけを選択的に反応させることができる。なお、表
面吸着種に光を照射したとき、励起過程としては電子励
起と振動励起が、反応としては吸着種の脱離または分解
が考えられる。
In general, when atoms or molecules are adsorbed on a solid surface, especially in the case of chemisorption, which has strong interactions, a new energy level is created between the surface and the adsorbed species, which affects the valence band of the substrate. Adsorbed species that interact with the substrate naturally affect the electronic structure of the mortar. for example,
Comparing the absorption spectrum of an isolated molecule (gas state) of dimethylcadmium (CH,)2Cd and after adsorption, the absorption spectrum of the molecule itself shows a peak at about 215 nm, and almost no light absorption is observed at long wavelengths of 300 nm or more. I can't. On the other hand, the adsorbed species absorbs light even at 600 nm. Thus, when a molecule is adsorbed, its absorption generally shifts to longer wavelengths. Therefore, in the above case, by irradiating the surface of the substrate with an argon ion laser (514, 5 nm) that does not cause absorption in the gas phase, only the adsorbed species can be selectively reacted. Note that when a surface adsorbed species is irradiated with light, the excitation process may be electronic excitation and vibrational excitation, and the reaction may be desorption or decomposition of the adsorbed species.

以上述べたように、本発明における絶縁膜上へのハロゲ
ンガスプラズマによる表面処理は、本来絶縁膜の吸収し
ない波長領域の光でも光吸収を行えるようにする作用を
有し、その後紫外光の照射を行うことによりハロゲン元
素の吸着層を励起して脱離させる作用をもっている。そ
して、ハロゲン元素が脱離した後の絶縁膜上では、脱離
する前に結合していたSiあるいは金属元素が遊離した
状態で残り、こ九が後の金属の選択CVDを行うときの
成長核となる。
As described above, the surface treatment using halogen gas plasma on the insulating film in the present invention has the effect of making it possible to absorb light even in the wavelength range that the insulating film does not originally absorb, and then irradiation with ultraviolet light. By doing so, it has the effect of exciting the adsorption layer of the halogen element and causing it to be desorbed. Then, on the insulating film after the halogen element has been desorbed, the Si or metal element that was bonded before desorption remains in a free state, and this is the growth nucleus when performing the later selective CVD of the metal. becomes.

上述の吸着種の光照射によって起こる一般的な現象に関
する文献としては、例えば「表面、第26巻、第11号
、825頁から836頁(1988)に記載のものが挙
げられる。
Literature regarding the general phenomena caused by light irradiation of the above-mentioned adsorbed species includes, for example, the one described in "Surface," Vol. 26, No. 11, pp. 825-836 (1988).

次に、イオンビーム照射によっても上記電子ビーム照射
と同様に絶縁膜表面上への活性層形成の作用があること
を、以下の実験データにより示す。
Next, it will be shown by the following experimental data that ion beam irradiation has the effect of forming an active layer on the surface of an insulating film in the same way as electron beam irradiation.

第1表に示した2種のサンプルを作成し、X線光電子分
光(X −ray Photoelectron 5p
ectr。
Two types of samples shown in Table 1 were prepared and subjected to X-ray photoelectron spectroscopy (X-ray Photoelectron 5P).
ectr.

5copy、 X P S 、またはE 1ectro
n S pectroscopyfor Chemic
al Analysis、 E S CA、以下ESC
、Aと記す)装置により、ArスパッタエッチによるS
i02表面の活性化作用を調べた。
5copy, XPS, or E1ectro
n S spectroscopy for Chemical
al Analysis, ESCA, hereinafter ESC
, A) is used to process S by Ar sputter etching.
The activation effect of i02 surface was investigated.

傘処理条件詳細 Arスパッタエッチ:背圧: 3 X 10−’ To
rr。
Umbrella processing condition details Ar sputter etch: Back pressure: 3 X 10-' To
rr.

Ar流量: 100secm。Ar flow rate: 100sec.

p: IQmTorr。p: IQmTorr.

RFパワー:480W(13,56MHz)。RF power: 480W (13,56MHz).

基板バイアスニー550V。Substrate bias knee 550V.

エツチング量:250人(Sin2膜換算)まず、表面
におけるSiとOの含有比(0/Sj)を求めた。この
結果を第2表に示す。
Etching amount: 250 people (in terms of Sin2 film) First, the content ratio of Si and O (0/Sj) on the surface was determined. The results are shown in Table 2.

第2表 ESCAによるSi○2膜表面の元素分析結果
本表面収着Oを含む 化学量論的には、完全なSio2では○/Sj比は2.
0となるが、第2表の値はいずれも2.0以上(すなわ
ちS i 02よりもOリッチ)となっている。
Table 2 Results of elemental analysis of the surface of Si○2 film by ESCA In terms of stoichiometry, including O sorbed on the surface, perfect SiO2 has a ○/Sj ratio of 2.
However, all the values in Table 2 are 2.0 or more (that is, O richer than S i 02).

これは、分析前にサンプルを大気にさらしたために吸着
した02を含んでいるためである。第2表から明らかな
ように、Arスパッタにおいては○の方がSiよりもス
パッタ効率が高く、従って、Arスパッタエッチサンプ
ル(#2サンプル)の表面は、無処理サンプル(#1サ
ンプル)の表面に比べSiリッチになっている。
This is because the sample contains adsorbed 02 because it was exposed to the atmosphere before analysis. As is clear from Table 2, in Ar sputtering, the sputtering efficiency of ○ is higher than that of Si, and therefore the surface of the Ar sputter-etched sample (#2 sample) is the same as the surface of the untreated sample (#1 sample). It is Si-rich compared to the previous model.

さらに、より詳細に検証するため、5402表面におけ
るX線入射角が30°および90’のときの5i2Pピ
ークのスペクトルを求めた。無処理サンプル(#1)お
よびArスパッタエッチサンプル(#2)のESCAの
結果をそれぞれ第12図(a)と(b)に示す。ここで
、横軸は結合エネルギー、縦軸はピーク強度を表してい
る。X線の入射角が浅いほど、表面から浸入するX線の
深さが浅くなり、より表面層に近い情報を示す。また、
−船釣に、安定な5i−0結合が切断されて未結合Si
や5i−8i結合が生じると、低エネルギー側にケミカ
ルシフトすることが知られている。
Furthermore, in order to verify in more detail, the spectrum of the 5i2P peak when the X-ray incident angle on the 5402 surface was 30° and 90' was determined. The ESCA results of the untreated sample (#1) and the Ar sputter-etched sample (#2) are shown in FIGS. 12(a) and 12(b), respectively. Here, the horizontal axis represents binding energy, and the vertical axis represents peak intensity. The shallower the incident angle of the X-rays, the shallower the depth of the X-rays penetrating from the surface, which indicates information closer to the surface layer. Also,
- During boat fishing, the stable 5i-0 bond is broken and the unbonded Si
It is known that when a 5i-8i bond occurs, a chemical shift occurs to the lower energy side.

第12図(a)では、無処理のSi02表面における3
0’ と90°のピークが全く一致しているのに対し、
第12図(b)のArスパッタエッチ後の表面では、よ
り表層部である30°のピークにおいて低エネルギー側
にシフトし、線幅がブロードになっている。より表層部
である30@のピークについて、上記2つのサンプル(
#1および#2)で比較したものを第12図(c)に示
す。この図から、#2サンプルでは、Si02表面がA
rスパッタエッチによって安定な5i−0結合が切断さ
れて未結合Siや5i−3i結合が生じている、すなわ
ち表面が活性化されていることが明確にわかる。このこ
とは、Arスパッタエッチと同様のあるいはそれ以上に
表面に衝突する照射イオン電流密度の高いイオンビーム
が、十分に絶縁膜表面上への活性化作用を有することを
示している。上記説明では、Arイオンについて述べた
が、他のイオンにおいても、イオン衝撃に対するスパッ
タ効率が0の方がSiよりも大きいことから、同様の作
用をもつ。さらに、通常、集束イオンビーム(Focu
sed Ion Beam、 F I B)装置におい
て用いられるGaイオンビームについては、上記した作
用と同時に、照射した部分にGaが付着してこのGa自
身が金属の選択CVDにおける成長核となることから、
新たな効果も付加されて絶縁膜表面上への活性層形成の
作用をもつことになる。
In FIG. 12(a), 3 on the untreated Si02 surface.
While the peaks at 0' and 90° are exactly the same,
In the surface after Ar sputter etching shown in FIG. 12(b), the peak at 30°, which is in the surface layer, shifts to the lower energy side and the line width becomes broader. Regarding the peak of 30@, which is more superficial, the above two samples (
A comparison of #1 and #2) is shown in FIG. 12(c). From this figure, in sample #2, the Si02 surface is A
It is clearly seen that stable 5i-0 bonds are broken by r-sputter etching to generate unbonded Si and 5i-3i bonds, that is, the surface is activated. This indicates that an ion beam with a high ion current density that impinges on the surface, similar to or higher than Ar sputter etching, has a sufficient activation effect on the surface of the insulating film. In the above description, Ar ions have been described, but other ions have similar effects because the sputtering efficiency against ion bombardment is greater than that of Si when the sputtering efficiency is 0. Additionally, focused ion beams (Focu
Regarding the Ga ion beam used in the sed ion beam (FIB) device, at the same time as the above-mentioned effect, Ga adheres to the irradiated area and this Ga itself becomes a growth nucleus in metal selective CVD.
A new effect is also added, and it has the effect of forming an active layer on the surface of the insulating film.

上記した絶縁膜表面への活性層形成処理に用いる電子ビ
ーム照射室としては、通常用いられているEB露光装置
を用いることができる。また、イオンビーム照射室とし
ては、通常用いられている二次イオン分析(S eco
ndary I on Mass S pec−tro
scopy、 S I M S )装置や、集束イオン
ビーム(Focused Ion Beam、 F I
 B)装置を用いることができる。これらはウェハを真
空中で処理する装置であり、比較的簡単に真空中を搬送
して、連続して金属の選択CVDを行うことができるが
、紫外光照射室については、通常用いられている縮少投
影型露光装置を改良して、ウェハを真空中に設置できる
ようにする必要がある。これは、ウェハをいったん大気
にさらすと、形成した活性層の表面に大気中の酸素や水
分が吸着し、表面上の活性点密度が低下するためである
As the electron beam irradiation chamber used for the above-described process of forming an active layer on the surface of the insulating film, a commonly used EB exposure apparatus can be used. In addition, the ion beam irradiation chamber is equipped with a commonly used secondary ion analysis (S eco
ndary I on Mass Spec-tro
Scopy, SIM S) equipment, focused ion beam (FI
B) A device can be used. These are devices that process wafers in a vacuum, and can be transported relatively easily in a vacuum to perform continuous selective CVD of metals, but the ultraviolet light irradiation chamber is usually used There is a need to improve reduced projection exposure equipment so that the wafer can be placed in a vacuum. This is because once the wafer is exposed to the atmosphere, oxygen and moisture in the atmosphere are adsorbed onto the surface of the formed active layer, reducing the density of active points on the surface.

上述の絶縁膜表面上への活性層形成処理を行った後、W
FGとH2あるいはSiH,等の還元ガスとを用いた選
択CVDを行うことにより、活性層を形成していない絶
縁膜上には全くWを形成することなく、活性層表面上の
み下地との反応あるいは還元ガスとの反応によってWが
成長する。すなわち、この選択CVDプロセスは、配線
パターンに相当する活性層上のみにWが成長して配線を
形成する作用を有する。
After performing the active layer formation process on the surface of the insulating film described above, W
By performing selective CVD using FG and a reducing gas such as H2 or SiH, W is not formed at all on the insulating film on which no active layer is formed, and only the surface of the active layer reacts with the underlying layer. Alternatively, W grows by reaction with reducing gas. That is, this selective CVD process has the effect of growing W only on the active layer corresponding to the wiring pattern to form the wiring.

なお、本発明で用いる絶縁膜とは、熱酸化膜、熱窒化膜
、PSG、BPSG、プラズマ酸化膜、プラズマ窒化膜
等の無機絶縁膜、あるいはSOG。
Note that the insulating film used in the present invention is an inorganic insulating film such as a thermal oxide film, a thermal nitride film, PSG, BPSG, a plasma oxide film, a plasma nitride film, or SOG.

PIQ等の有機絶縁膜など、LSIに使用されるすべて
の絶縁膜を指している。
It refers to all insulating films used in LSIs, including organic insulating films such as PIQ.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について、4つの場合に分け、図
面を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained in four cases using the drawings.

実施例=1 本実施例は、本発明の配線形成方法のうち、絶縁膜表面
への活性層形成処理を、集束した電子ビームを走査させ
ることにより行う場合の実施例である。第3図にそのプ
ロセスフローを、第7図に配線形成に用いた装置を示す
。第7図を参照しながら第3図により本実施例を以下に
説明する。
Example=1 This example is an example of the wiring forming method of the present invention in which the active layer forming process on the surface of the insulating film is performed by scanning a focused electron beam. FIG. 3 shows the process flow, and FIG. 7 shows the apparatus used for forming the wiring. This embodiment will be described below with reference to FIG. 3 while referring to FIG.

第7図に示すロードロック室101にウェハ109を設
置した後、ロードロック室101内を真空排気する。内
部を10−’ Torr程度まで真空排気した後同室内
にあるランプヒータ(図示せず)によりウェハ109を
200t程度に加熱し、ウェハ109に付着していた水
分を焼き出す。加熱中にウェハ109からの水分焼き出
しによるロードロック室101内の圧力上昇が停止(約
2分経過後)するのを確認した後、加熱を停止し、ゲー
トバルブ104,105を開放し、ウェハ109をウェ
ハ搬送機構(図示せず)により電子ビーム照射室116
に搬送し、設置する。この電子ビーム照射室116は、
X−Yステージ117、電子レンズ118、電子銃11
9からなり、あらかじめ10−” Torr程度まで図
示しないターボポンプにより真空排気しておく。ウェハ
109の電子ビーム照射室116への搬入に伴って行う
ゲートバルブ105の開放により、電子ビーム照射室1
16の圧力は若干上昇するが、ウェハ109設置後、ゲ
ートバルブ105を閉じる瞬間に回復して元の圧力に戻
る。これを確認した後、CAD(Computer A
ided Design)用のコンピュータ(図示せず
)にあらかじめ入力させておいたデータに従って、電子
ビームを走査させる。
After the wafer 109 is placed in the load lock chamber 101 shown in FIG. 7, the inside of the load lock chamber 101 is evacuated. After the inside is evacuated to about 10-' Torr, the wafer 109 is heated to about 200 tons by a lamp heater (not shown) in the same room, and the moisture adhering to the wafer 109 is burned out. After confirming that the pressure increase in the load lock chamber 101 due to moisture burning out from the wafer 109 has stopped during heating (after approximately 2 minutes), the heating is stopped, the gate valves 104 and 105 are opened, and the wafer 109 to the electron beam irradiation chamber 116 by a wafer transport mechanism (not shown).
Transport and install. This electron beam irradiation chamber 116 is
X-Y stage 117, electron lens 118, electron gun 11
The electron beam irradiation chamber 1 is opened by opening the gate valve 105 when the wafer 109 is carried into the electron beam irradiation chamber 116.
Although the pressure at 16 increases slightly, it recovers and returns to the original pressure at the moment the gate valve 105 is closed after the wafer 109 is placed. After confirming this, CAD (Computer A
The electron beam is scanned according to data input in advance into a computer (not shown) for IDE Design.

本実施例では、テスト用のパターンとして、3X3mm
角の中に0.5μmと2.5μmのライン・アンド・ス
ペース(すなわち0.5μmX3vnの長方形のライン
を1000本)描画した。また、電子ビームは、加速電
圧が20kV、電流が約10nAで描画を行った。本実
施例では、テスト用に3X3mm角という小さな領域し
か描画させなかったため、はんの数秒で電子ビームの走
査が終了した。
In this example, the test pattern is 3x3mm.
Lines and spaces of 0.5 μm and 2.5 μm (that is, 1000 rectangular lines of 0.5 μm×3vn) were drawn in the corners. Further, the electron beam was used for writing at an accelerating voltage of 20 kV and a current of about 10 nA. In this example, since only a small area of 3 x 3 mm square was drawn for testing purposes, scanning of the electron beam was completed in a few seconds.

次に、ゲートバルブ105を開け、ウェハ109を、あ
らかじめ10−5Torr以下に真空排気しである成膜
室102に、ウェハ搬送機構(図示せず)により搬送す
る。ウェハ109を成膜室102に搬送・設置した後、
ゲートバルブ105を閉じ、ガス導入管111からAr
ガスをウェハ109の裏面側に導入する。成膜室102
内の圧力が徐々に上昇し始めるのと同時にゲートバルブ
104を閉じ、H2ガスを成膜室102に導入する。成
膜室102においては、ウェハ109は5ウエハ加熱用
ハロゲンランプ106により石英窓114を通して赤外
線を受け、所定温度まで加熱される。ウェハ加熱用ハロ
ゲンランプ106のパワーは、石英窓114とウェハ1
0911t面との間に設置された熱電対107、および
フッ化カルシウム(CaF2)窓115を通してウェハ
109表面から放射される赤外線をモニタしてウェハ1
09の温度を測定できるように設置された赤外放射温度
計110によってコントロールしている。
Next, the gate valve 105 is opened, and the wafer 109 is transferred by a wafer transfer mechanism (not shown) to the film forming chamber 102, which has been previously evacuated to 10<-5 >Torr or less. After transporting and installing the wafer 109 in the film forming chamber 102,
Close the gate valve 105 and supply Ar from the gas introduction pipe 111.
Gas is introduced to the back side of the wafer 109. Film forming chamber 102
At the same time as the internal pressure starts to rise gradually, the gate valve 104 is closed and H2 gas is introduced into the film forming chamber 102. In the film forming chamber 102, the wafer 109 receives infrared rays from the 5-wafer heating halogen lamp 106 through the quartz window 114, and is heated to a predetermined temperature. The power of the wafer heating halogen lamp 106 is set between the quartz window 114 and the wafer 1.
Wafer 1
It is controlled by an infrared radiation thermometer 110 installed to measure the temperature of 09.

また、成膜室102の内壁は水冷して、ウェハ109の
表面を除く成膜室102の内壁の温度を、ウェハ109
の加熱時にも実質的に成膜反応が進行しないようにする
のに十分な温度(約120℃以下)まで下げている。ウ
ェハ109が所定温度まで加熱された後、H2ガスに加
えてWF、ガスを導入し、Wを選択成長させる。そして
、所定膜厚(本実施例では約0.5μm)まで成長させ
た後、H2ガス、WFGガスの導入を停止するとともに
、ウェハ加熱用ハロゲンランプ106を消灯させ。
In addition, the inner wall of the film forming chamber 102 is cooled with water, and the temperature of the inner wall of the film forming chamber 102 excluding the surface of the wafer 109 is controlled by
The temperature is lowered to a sufficient temperature (approximately 120° C. or lower) to substantially prevent the film-forming reaction from proceeding even during heating. After the wafer 109 is heated to a predetermined temperature, WF and gases are introduced in addition to H2 gas to selectively grow W. After the film has grown to a predetermined thickness (approximately 0.5 μm in this example), the introduction of H2 gas and WFG gas is stopped, and the wafer heating halogen lamp 106 is turned off.

真空排気する。ここで、ゲートバルブ104を開け、ウ
ェハ109をロードロック室101に搬送する。次いで
、ゲートバルブ104を閉じ、N2を導入リークさせ、
同時にウェハ109を冷却させ、ロードロック室101
内の圧力が大気圧に到達した後、ウェハ109を室外に
取り出し、Wの配線形成処理を終了する。
Evacuate. Here, the gate valve 104 is opened and the wafer 109 is transferred to the load lock chamber 101. Next, the gate valve 104 is closed, N2 is introduced and leaked,
At the same time, the wafer 109 is cooled and the load lock chamber 101
After the internal pressure reaches atmospheric pressure, the wafer 109 is taken out to the outside, and the W wiring formation process is completed.

上記プロセス中の経過に対応してウェハ表面が変化して
いく様子を第13図に示した。第13図(a)は初期の
ウェハ表面を示し、表面は絶縁膜(Sin2)である。
FIG. 13 shows how the wafer surface changes as the process progresses. FIG. 13(a) shows the initial wafer surface, and the surface is an insulating film (Sin2).

第13図(、b )は電子ビームによって0.5μmの
ラインが2.5μmのスペースをおいて3μm間隔で活
性層202として形成された様子を示す。また、第13
図(c)は、上記のように形成された活性層を核として
膜厚0.5μmのWによる金属配!203が形成された
様子を示す。ここでは、Wが横方向にも成長して配線幅
が広がり、結果的には1.5μmのライン・アンド・ス
ペースの配線が形成されている。
FIG. 13(,b) shows how the active layer 202 is formed with 0.5 μm lines at 3 μm intervals with a 2.5 μm spacing by an electron beam. Also, the 13th
Figure (c) shows a metal arrangement made of W with a thickness of 0.5 μm using the active layer formed as described above as a core. 203 is shown. Here, W also grows in the lateral direction, increasing the wiring width, and as a result, line-and-space wiring of 1.5 μm is formed.

次に、本実施例におけるW配線を形成後のウェハに関し
て、選択性および膜モホロジについて外観評価を行い、
配線の膜比抵抗について電気的評価を行った。選択性に
ついては、W配線形成後の配線間にSun、が露出した
スペース上にWのパーティクルが単位面積当たり何個存
在するかを、光学顕微鏡の倍率を2000倍にして暗視
野において観察し評価した。膜モホロジについては、W
配線膜形成後の膜表面を、走査型電子顕微鏡(Scan
ningElectron Microscopy、 
SEM、以下SEMと記す)の倍率を約1〜2万倍にし
て観察し評価した。その結果、選択性については。
Next, the appearance of the wafer after forming the W wiring in this example was evaluated in terms of selectivity and film morphology.
Electrical evaluation was performed on the film specific resistance of the wiring. Selectivity was evaluated by observing in the dark field with an optical microscope at 2000x magnification to see how many W particles exist per unit area in the space where Sun is exposed between the W wiring after the W wiring is formed. did. For membrane morphology, W
After the wiring film was formed, the film surface was examined using a scanning electron microscope (Scan).
ningElectron Microscopy,
The samples were observed and evaluated using a SEM (hereinafter referred to as SEM) at a magnification of about 10,000 to 20,000 times. As a result, for selectivity.

3X3mm角の範囲内においては全くWのパーティクル
を見つけることができず、極めて選択性の良好なことが
確認された。また、膜モホロジについては、本実施例に
おいては還元ガスとしてH2を用いたために、膜厚0.
5μmに対し約0.1μm程度の表面粗れのあるH2還
元膜特有の膜となったが、この程度の表面粗れであれば
、配線として十分に使用できるものであると考えられる
。次に、W配線の両端にパッドを設け、パッド間の抵抗
をプローバーによって測定し、上記のSEMによって観
察測定した配線断面積および配線長から膜の比抵抗を算
出した。1つのウェハ上に75組のパターンが存在し、
さらに1つのパターン内にパッド間の配線測定が可能な
部分が1o個所存在するため、計750個所の測定がで
きるが、今回このうち任意に50個所の測定を行った。
No W particles were found within a 3 x 3 mm square area, confirming that the selectivity was extremely good. Regarding the film morphology, since H2 was used as the reducing gas in this example, the film thickness was 0.
Although the film had a surface roughness of about 0.1 μm compared to 5 μm, which is typical of an H2-reduced film, it is considered that this level of surface roughness is sufficient for use as wiring. Next, pads were provided at both ends of the W wiring, and the resistance between the pads was measured using a prober, and the specific resistance of the film was calculated from the wiring cross-sectional area and wiring length observed and measured using the SEM described above. There are 75 sets of patterns on one wafer,
Furthermore, since there are 10 parts in one pattern where wiring between pads can be measured, a total of 750 parts can be measured, but this time, measurements were arbitrarily performed at 50 parts.

その結果得られた膜比抵抗は8〜12μΩ国であり、通
常のH2還元のWのCVDで得られる膜比抵抗とほぼ同
程度であった。なお、本実施例では、配線抵抗を低く保
つことを重視して、一般に膜比抵抗が低いことが知られ
ているH2還元CVDによってW配線を形成したが、若
干の抵抗上昇が許されるのであれば、S i H、還元
CVDを用いてW配線を形成することにより、膜表面の
滑らかな膜モホロジに優れたW膜を得ることも可能であ
る。
The resulting film specific resistance was 8 to 12 μΩ, which was approximately the same level as the film specific resistance obtained by ordinary H2-reduced W CVD. Note that in this example, the W wiring was formed by H2 reduction CVD, which is generally known to have a low film specific resistance, with emphasis on keeping the wiring resistance low, but if a slight increase in resistance is allowed. For example, by forming W wiring using S i H or reduction CVD, it is possible to obtain a W film with a smooth film surface and excellent film morphology.

比較例: 電子ビームによる絶縁膜表面の活性層形成において、照
射電子電流を低下させた場合を比較するため、上記実施
例1において電子ビームを走査させるときの電子ビーム
の電流を10nAから1nAに低下させた以外は実施例
1と全く同じ装置、同一条件で配線形成を行った。
Comparative example: In order to compare the case where the irradiated electron current is lowered in forming an active layer on the surface of an insulating film by an electron beam, the current of the electron beam when scanning the electron beam in Example 1 was lowered from 10 nA to 1 nA. Wiring was formed using the same equipment and under the same conditions as in Example 1, except for the following.

選択性に関しては実施例1と同程度で極めて良好であっ
たが、膜モホロジが極めて粗く、配線と呼ぶよりはW粒
が直線上に並べられたものと呼ぶ方がふされしいW膜と
なった。これは、電子ビームによる活性層の形成におい
て、照射電子電流が低かったために活性層上の活性点の
密度が低く、W成膜初期にWの形成核密度が低いまま結
晶成長したためと考えられる。
Although the selectivity was very good and was on the same level as in Example 1, the film morphology was extremely rough, resulting in a W film that could be more appropriately called a structure in which W grains were arranged in a straight line rather than a wiring. Ta. This is considered to be because the density of active points on the active layer was low due to the low irradiated electron current during formation of the active layer using an electron beam, and crystal growth occurred while the density of W formation nuclei was low at the initial stage of W film formation.

実施例2: 本実施例は、本発明の配線形成方法のうち、活性層形成
処理の前に、絶縁膜表面のハロゲンガスプラズマ処理を
行って絶縁膜表面上への活性層形成処理が感度良く行え
るようにした場合の実施例である。第4図にそのプロセ
スフローを、第8図に配線形成に用いた装置を示す。
Example 2: In this example, in the wiring forming method of the present invention, halogen gas plasma treatment is performed on the surface of the insulating film before the active layer forming process, so that the active layer forming process on the insulating film surface can be performed with high sensitivity. This is an example in which it is possible to do so. FIG. 4 shows the process flow, and FIG. 8 shows the apparatus used for forming the wiring.

本実施例が前記実施例1と異なる点は、第7図と第8図
とを比較してもわかるように、成膜室102と電子ビー
ム照射室116との間にプラズマ処理室103を設けた
ことであり、ウェハ109をロードロック室101から
電子ビーム照射室116に搬送する前に、いったんプラ
ズマ処理室103に搬送し、プラズマガス処理を行った
後ウェハ109を電子ビーム照射室116に搬送してい
る点である。従って、本実施例の説明では、ウェハ10
9をプラズマ処理室103に設置したところから、プラ
ズマ処理後電子ビーム照射室116に搬送するところま
でを述べるにとどめ、それ以外は特に異なる点を除き全
く共通であるので、ここでは説明を省略する。
The difference between this embodiment and the first embodiment is that, as can be seen by comparing FIGS. 7 and 8, a plasma processing chamber 103 is provided between the film forming chamber 102 and the electron beam irradiation chamber 116. Therefore, before the wafer 109 is transferred from the load lock chamber 101 to the electron beam irradiation chamber 116, the wafer 109 is first transferred to the plasma processing chamber 103, and after plasma gas treatment is performed, the wafer 109 is transferred to the electron beam irradiation chamber 116. This is what we are doing. Therefore, in the description of this embodiment, the wafer 10
9 is installed in the plasma processing chamber 103 to the stage where it is transported to the electron beam irradiation chamber 116 after plasma processing.The rest is completely the same except for particular differences, so the explanation will be omitted here. .

プラズマ処理室103は、あらかじめ1O−7T or
r程度までクライオポンプ(図示せず)により真空排気
しておく。また、このプラズマ処理室103は、ウェハ
109の表面処理だけを行い、プラズマ処理室103の
内壁や電極からの金属汚染物質等がウェハ109に付着
せぬように、ウェハ側電極はカソードカップリングとし
、放電中はウェハ側に負電位のバイアスが印加されて放
電中のイオンがプラズマ処理室103の内壁をスパッタ
するのを極力抑止し、カソード電極108側にあるウェ
ハ109だけを表面処理するように構成されている。ま
た、このカソード電極108には、ウェハ109外周の
電極露出部からの金属汚染を極力抑えるために、石英カ
バー(図示せず)を設けている。ウェハ109のロード
ロック室101からプラズマ処理室103への搬入に伴
うゲートバルブ105の開放により、プラズマ処理室1
03内の圧力は若干上昇するが、ウェハ109設置後に
ゲートバルブ105を閉じると、瞬時に元の圧力まで回
復する。これを確認した後、ArガスとNF、ガスをガ
ス導入口112からプラズマ処理室103に導入する。
The plasma processing chamber 103 is preheated to 1O-7T or
It is evacuated to about r using a cryopump (not shown). In addition, this plasma processing chamber 103 performs only surface treatment of the wafer 109, and the wafer-side electrode is provided with a cathode coupling to prevent metal contaminants from adhering to the wafer 109 from the inner walls and electrodes of the plasma processing chamber 103. During the discharge, a negative potential bias is applied to the wafer side to suppress sputtering of the inner wall of the plasma processing chamber 103 by the ions being discharged as much as possible, so that only the wafer 109 on the cathode electrode 108 side is surface-treated. It is configured. Further, this cathode electrode 108 is provided with a quartz cover (not shown) in order to suppress metal contamination from the electrode exposed portion on the outer periphery of the wafer 109 as much as possible. When the gate valve 105 is opened when the wafer 109 is transferred from the load lock chamber 101 to the plasma processing chamber 103, the plasma processing chamber 1
The pressure inside 03 increases slightly, but when the gate valve 105 is closed after the wafer 109 is placed, the pressure instantly returns to the original pressure. After confirming this, Ar gas, NF, and gas are introduced into the plasma processing chamber 103 from the gas introduction port 112.

次いで、高周波電源113によりプラズマ処理室103
内のカソード電極108に高周波電力を印加し、NF3
プラズマを発生させる。所定時間の間放電させた後、A
rガスとNF、ガスの導入および高周波電力の印加を停
止し、放電を停止する。プラズマ処理室103内の圧力
が再び10−’ Torr程度に回復したことを確認し
た後、ゲートバルブ120を開け、ウェハ109を、あ
らかじめ10−’Torr以下に真空排気しである電子
ビーム照射室116ヘウエハ搬送機構(図示せず)によ
り搬送し装置する。
Next, the plasma processing chamber 103 is turned on by the high frequency power supply 113.
High frequency power is applied to the cathode electrode 108 in the NF3.
Generate plasma. After discharging for a predetermined time, A
The introduction of r gas, NF, and gas and the application of high frequency power are stopped, and the discharge is stopped. After confirming that the pressure inside the plasma processing chamber 103 has recovered to about 10-' Torr, the gate valve 120 is opened and the wafer 109 is evacuated to below 10-' Torr in advance in the electron beam irradiation chamber 116. The wafer is transported and installed by a wafer transport mechanism (not shown).

これ以降は、電子ビーム照射における照射電子電流を1
nAにして照射を行った以外はすべて実施例1と同様(
すなおち前記比較例と同じ)に処理を行った。
From now on, the irradiation electron current in electron beam irradiation will be set to 1.
Everything was the same as in Example 1 except that the irradiation was performed at nA (
In other words, the same treatment as in the comparative example was performed.

最終的に得られたW配線形成後のウェハについて、実施
例1で述べたのと同様に1選択性、膜モホロジおよび配
線の膜比抵抗について評価したが、実施例1と全く同等
に良好な結果が得られた。ここで注目すべき点は、絶縁
膜表面の活性層形成において、照射する電子ビームの電
流を実施例1のときの1710に落として照射を行った
にもかかわらず、前記比較例のように膜表面のモホロジ
が粗くならず、実施例1と同等となったことである。
The final wafer after W wiring was formed was evaluated for 1 selectivity, film morphology, and film resistivity of the wiring in the same manner as described in Example 1. The results were obtained. What should be noted here is that in forming the active layer on the surface of the insulating film, even though irradiation was performed with the current of the irradiated electron beam reduced to 1710 as in Example 1, the The surface morphology was not rough and was equivalent to Example 1.

これは、前にも述べたように5#!縁膜表面をあらかじ
めNF、プラズマ処理によりフッ化したため、電子照射
に対する感度が向上したものと考えられる。さらに、こ
の結果は、照射電子電流を10倍の10nAにして照射
を行った場合には走査速度を10倍に上げることができ
ることを示しており、従って、スループットの向上が期
待できる。
This is 5# as mentioned before! It is thought that the sensitivity to electron irradiation was improved because the surface of the membrane was fluorinated by NF and plasma treatment in advance. Furthermore, this result shows that when irradiation is performed with the irradiation electron current 10 times higher, 10 nA, the scanning speed can be increased 10 times, and therefore, an improvement in throughput can be expected.

実施例3: 本実施例は、本発明の配線形成方法のうち、絶縁膜表面
への活性層形成処理として、集束したイオンビームを走
査させることにより行う場合の実施例である。第5図に
そのプロセスフローを、第9図に配線形成に用いた装置
を示す。
Embodiment 3: This embodiment is an example of the wiring forming method of the present invention in which active layer formation on the surface of an insulating film is performed by scanning a focused ion beam. FIG. 5 shows the process flow, and FIG. 9 shows the apparatus used for forming the wiring.

本実施例は、絶縁膜表面の活性化処理を電子ビームから
イオンビームに代えた以外は、プロセスは前記実施例1
と全く同じである。第9図において、121はイオンビ
ーム照射室であり、イオンレンズ122、差動排気室1
23、イオン発生室124を含んで構成されている。
In this example, the process was the same as in the example 1 above, except that the activation treatment of the insulating film surface was changed from an electron beam to an ion beam.
is exactly the same. In FIG. 9, 121 is an ion beam irradiation chamber, an ion lens 122, a differential evacuation chamber 1
23, and an ion generation chamber 124.

本実施例で用いるイオンビームには、一般に集束イオン
ビーム(F I B)で用いられているGaイオンビー
ムを使い、イオン電流10nA、加速電圧3〜10kV
で照射を行った。集光ビーム径は0.5μmを最小寸法
としたが、以下述べるように加速電圧が低いために、こ
れ以上ビーム径を小さくすることは困難であった。すな
わち、一般に、イオンビームの集光径を小さくするため
には加速電圧を上げる必要があるが、約20kV以上に
すると、絶縁膜上にGaが付着するよりも絶縁膜表面の
スパッタリング現象が生じるようになる。
The ion beam used in this example is a Ga ion beam that is generally used in focused ion beams (FIB), with an ion current of 10 nA and an acceleration voltage of 3 to 10 kV.
Irradiation was performed with Although the minimum focused beam diameter was set at 0.5 μm, it was difficult to reduce the beam diameter any further because the accelerating voltage was low as described below. In other words, in general, it is necessary to increase the acceleration voltage to reduce the focused diameter of the ion beam, but if it is increased to about 20 kV or more, sputtering phenomenon on the surface of the insulating film will occur rather than Ga depositing on the insulating film. become.

スパッタによって絶縁膜表面が活性化されることは既に
述べたが、加速電圧を変化させて行った予備実験によっ
て、スパッタで生じたSiリッチな表面よりもむしろG
aという金属を付着させた方が、同しイオン電流であっ
てもW配線の核形成密度が高くなり、膜モホロジが良好
になることが既にわかっていたため、本実施例ではGa
が付着する加速電圧範囲で照射を行ったものである。し
かし、より微細な配線幅が要求される場合には、加速電
圧を高め走査速度を落とすことによって、絶縁膜表面を
スパッタエッチし、より微細パターンの活性層形成が可
能となる。
It has already been mentioned that sputtering activates the insulating film surface, but preliminary experiments conducted by varying the accelerating voltage revealed that G rather than the Si-rich surface generated by sputtering
It was already known that if metal a was attached, the nucleation density of the W wiring would be higher and the film morphology would be better even at the same ion current, so in this example, Ga
The irradiation was carried out in the accelerating voltage range that resulted in adhesion. However, when a finer wiring width is required, by increasing the accelerating voltage and lowering the scanning speed, the surface of the insulating film can be sputter-etched, making it possible to form an active layer with a finer pattern.

本実施例においても、Wの選択CVDによりW配線を形
成して得られたウェハについて、実施例1で述べたのと
同様に、選択性、膜モホロジおよび配線の膜比抵抗につ
いて評価したが、実施例1と全く同等に良好な結果が得
られた。
In this example, the selectivity, film morphology, and film specific resistance of the wiring were evaluated in the same manner as described in Example 1 for the wafer obtained by forming W wiring by W selective CVD. The same good results as in Example 1 were obtained.

実施例4: 本実施例は、本発明の配線形成方法のうち、絶縁膜表面
への活性層形成処理として、まずハロゲンガスプラズマ
処理を行って絶縁膜表面上への活性層が紫外線照射によ
って形成しうるよう処理した後、投影縮小露光装置を用
いて、実施例1と同様なライン・アンド・スペースのテ
ストパターンを、紫外線照射により絶縁膜表面の活性層
形成を行った場合の実施例である。第6図にそのプロセ
スフローを、第10図に配線形成に用いた装置を示す。
Example 4: In this example, in the wiring forming method of the present invention, as a treatment for forming an active layer on the surface of an insulating film, halogen gas plasma treatment is first performed, and an active layer on the surface of the insulating film is formed by irradiation with ultraviolet rays. This is an example in which an active layer was formed on the surface of the insulating film by irradiating ultraviolet rays with a line-and-space test pattern similar to that in Example 1 using a projection reduction exposure device after processing to make it possible. . FIG. 6 shows the process flow, and FIG. 10 shows the apparatus used for forming the wiring.

本実施例が前記実施例2と異なる点は、第8図と第10
図とを比較してもわかるように、電子ビーム照射室11
6の代わりに紫外線照射室125を設けた点である。こ
の紫外線照射室125は、石英窓126、光学レンズ1
27、レチクル128、紫外線ランプ129を含んで構
成されている。また、第4図と第6図のプロセスフロー
において異なる点は、本実施例では、ハロゲンガスプラ
ズマ処理におけるハロゲンガスをNF3ガスからCQ2
ガスに変えた点と、絶縁膜表面の活性化処理を電子ビー
ム照射から紫外線照射に変えた点である。それ以外は実
施例2と全く同様に配線形成プロセスを行った。
The difference between this embodiment and the above-mentioned embodiment 2 is that FIGS.
As can be seen by comparing with the figure, the electron beam irradiation chamber 11
6 is replaced by an ultraviolet irradiation chamber 125. This ultraviolet irradiation chamber 125 includes a quartz window 126, an optical lens 1
27, a reticle 128, and an ultraviolet lamp 129. The difference between the process flows of FIG. 4 and FIG. 6 is that in this example, the halogen gas in the halogen gas plasma treatment was changed from NF3 gas to CQ2 gas.
The two points are that gas was used instead, and that the activation treatment of the insulating film surface was changed from electron beam irradiation to ultraviolet irradiation. Other than that, the wiring formation process was carried out in the same manner as in Example 2.

紫外線照射室125には、一般に縮小投影霧光装置とし
て市販されているg線(436nm)アライナを、ウェ
ハ109を真空搬送し真空中で紫外線照射可能なように
改造したものを用いた。紫外線照射は、約300mW/
am2の強度で約3秒間(すなわち900 m W/ 
an2)露光を行った。
For the ultraviolet irradiation chamber 125, a G-line (436 nm) aligner, which is generally commercially available as a reduction projection fog light device, was modified so that the wafer 109 could be transported in a vacuum and the wafer 109 could be irradiated with ultraviolet rays in a vacuum. Ultraviolet irradiation is approximately 300mW/
am2 intensity for approximately 3 seconds (i.e. 900 m W/
an2) Exposure was performed.

本実施例では、上記のように紫外線波長436nmで露
光を行ったが、これより短波長であれば同様の効果が期
待できるため、最近市販されているi線(365nm)
アライナや、KrFエキシマ(248nm)アライナを
使用することも可能である。
In this example, exposure was performed with ultraviolet light at a wavelength of 436 nm as described above, but since similar effects can be expected with shorter wavelengths, the i-line (365 nm), which is recently commercially available,
It is also possible to use an aligner or a KrF excimer (248 nm) aligner.

本実施例についても、実施例1と同様に、Wの選択CV
DによりW配線を形成して得られたウェハについて、実
施例1で述べたのと同様に、選択性、膜モホロジおよび
配線の膜比抵抗について評価したが、実施例1と全く同
等に良好な結果が得られた。
In this embodiment, as in the first embodiment, the selection CV of W
The wafers obtained by forming W wiring in accordance with D were evaluated in terms of selectivity, film morphology, and film specific resistance of the wiring in the same manner as described in Example 1. The results were obtained.

以上、いくつかの本発明の詳細な説明したが、本発明は
、上記実施例で示した装置1条件にのみ制約されるもの
ではなく、電子ビームやイオンビーム照射装置も電界型
レンズ、磁場型レンズのいずれを用いたものでもよく、
また紫外線照射装置も、縮小投影型のみではなく一対一
投影型等の従来から用いられている紫外線露光装置であ
っても構わない。ただし、ウェハを真空中に装置して連
続処理を行う場合には、マスクの移動も伴うマスク密着
型は技術的に搬送系にも工夫が必要となる。
Although several aspects of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited only to the conditions of the device 1 shown in the above embodiment, and the electron beam or ion beam irradiation device may also be an electric field type lens, a magnetic field type It may use any lens,
Further, the ultraviolet irradiation device may be not only a reduction projection type but also a conventionally used ultraviolet exposure device such as a one-to-one projection type. However, if the wafer is placed in a vacuum and continuous processing is performed, the mask-contact type, which involves the movement of the mask, requires technical innovation in the transport system.

また1本発明のプラズマ処理では、ウェハへの金属汚染
がなく、NF、、CO2,BCl23等のハロゲン系ガ
スが導入でき、高周波を印加できるエツチングチャンバ
を用い、金属のCVDでは、Wの選択成膜が可能なコー
ルドウオール型CVD成膜室を用い、かつ、これらの処
理室間にウェハの真空搬送が可能な搬送機構を有する装
置を用い九ば、本発明の実施例と同様な効果を得ること
ができる。
In addition, in the plasma processing of the present invention, there is no metal contamination on the wafer, and an etching chamber is used that can introduce halogen gases such as NF, CO2, and BCl23, and can apply high frequencies. By using a cold wall type CVD film forming chamber capable of forming a film and using an apparatus having a transfer mechanism capable of vacuum transfer of a wafer between these processing chambers, the same effects as in the embodiments of the present invention can be obtained. be able to.

上記実施例では、ハロゲン系ガスプラズマによる絶縁膜
表面処理をArスパッタエツチング用チャンバで行った
が、上記表面処理はケミカルエツチング作用を主体とす
るものであるため、他の金属汚染のない方法、例えばE
CRマイクロ波プラズマ法等の半導体プロセスに適用さ
れあるいは適用検討されている方法を用いることができ
る。さらに、対象とする選択CVDの系および金属につ
いても、上記実施例で述べたWF、−82系あるいはW
F、−5iH,系によるWの選択CVDに限るものでは
なく、選択CVDを可能とするシステム、例えばMoF
、−H2系、MoF、−5iH,系によるMoの選択C
VD、アルキルAQやその他有機金属化合物を原料とす
るAΩの選択CVDやCuの選択CVDにも、本発明が
適用できることは言うまでもない。
In the above example, the surface treatment of the insulating film using halogen-based gas plasma was performed in an Ar sputter etching chamber, but since the surface treatment described above is mainly based on chemical etching, other methods without metal contamination, such as E
A method that has been applied or is being considered for application to a semiconductor process, such as a CR microwave plasma method, can be used. Furthermore, regarding the target selected CVD system and metal, the WF, -82 system or W
The system is not limited to selective CVD of W using the F, -5iH, system, but also a system that enables selective CVD, such as MoF.
, -H2 system, MoF, -5iH, selection of Mo by system C
It goes without saying that the present invention can also be applied to AΩ selective CVD and Cu selective CVD using VD, alkyl AQ, and other organometallic compounds as raw materials.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べてきたように、本発明によれば、配線形成に際
して従来のようなレジストを用いる必要がなく、配線形
成プロセスにおいて大幅な工程短縮が実現されるため、
ユーザの発注から製品供給までの時間短縮に大きく寄与
できる。また、特に多品種少量生産のある半導体生産部
門に対しては、大きなコスト低減を可能にする効果があ
る。
As described above, according to the present invention, there is no need to use a resist like in the past when forming wiring, and a significant step reduction in the wiring forming process is realized.
This can greatly contribute to shortening the time from user ordering to product supply. In addition, it has the effect of making it possible to significantly reduce costs, especially in the semiconductor production sector where high-mix, low-volume production is performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による配線形成方法の配線形成過程を示
す説明図、第2図は従来方法の配線形成過程を示す説明
図、第3図〜第6図はそれぞれ本発明の実施例の配線形
成のプロセスフロー、第7図〜第10図はそれぞれ上記
実施例において用いた配線形成装置の構成図、第11図
は電子ビームによる絶縁膜表面上への活性層形成作用を
示すための実験に用いた、照射電流密度を変化させたA
ESによる深さ方向プロファイル、第12図はイオンビ
ームによる絶縁膜表面上への活性層形成作用を示すため
の実験に用いた、ESCAによる5i2pピークのスペ
クトル、第13図は本発明の実施例での配線形成過程の
詳細を示す説明図である。 符号の説明 101・・・ロードロック室 102・・・成膜室 103・・・プラズマ処理室 104.105,120・−・ゲートバルブ106・・
・ウェハ加熱用ハロゲンランプ107・・熱電対   
 108・・・カソード電極109・・・ウェハ 110・・・赤外線放射温度計 111.112・・・ガス導入口 113・・・高周波電源  114・・・石英窓115
・・・フッ化カルシウム窓 116・・電子ビーム照射室 117・・・x−yステージ 18・・・電子レンズ  119・・・電子銃21・・
・イオンビーム照射室
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the wiring forming process of the wiring forming method according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the wiring forming process of the conventional method, and FIGS. 3 to 6 are wiring diagrams of the embodiment of the present invention. 7 to 10 are block diagrams of the wiring forming apparatus used in the above examples, and FIG. 11 shows an experiment to demonstrate the formation of an active layer on the surface of an insulating film by an electron beam. A with varying irradiation current density was used.
The depth direction profile obtained by ES, FIG. 12 shows the spectrum of the 5i2p peak obtained by ESCA, which was used in an experiment to demonstrate the effect of an ion beam on the formation of an active layer on the surface of an insulating film, and FIG. 13 shows an example of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram showing details of the wiring formation process. Explanation of symbols 101... Load lock chamber 102... Film forming chamber 103... Plasma processing chamber 104, 105, 120... Gate valve 106...
・Halogen lamp 107 for wafer heating...Thermocouple
108...Cathode electrode 109...Wafer 110...Infrared radiation thermometer 111.112...Gas inlet 113...High frequency power supply 114...Quartz window 115
...Calcium fluoride window 116...Electron beam irradiation chamber 117...X-Y stage 18...Electron lens 119...Electron gun 21...
・Ion beam irradiation room

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、有機感光材料を塗布・露光・現像する工程を設けず
に、金属の選択CVDにより、基板上の絶縁膜上に直接
配線パターンを形成する方法であって、当該基板上の絶
縁膜表面上への所望する配線パターンに相当する活性層
の形成と、金属の選択CVDとの2つの処理を順次行う
ことを特徴とする配線形成方法。 2、請求項1に記載の配線形成方法において、絶縁膜表
面上への活性層の形成が、他の活性層のない部分での絶
縁膜表面の化学組成と比較してSiあるいは金属元素の
含有率を高くすることであることを特徴とする配線形成
方法。 3、請求項2に記載の配線形成方法において、絶縁膜表
面への活性層形成を、絶縁膜表面に集束させた電子ビー
ムを走査させることにより行うことを特徴とする配線形
成方法。 4、請求項2に記載の配線形成方法において、絶縁膜表
面への活性層形成を、絶縁膜表面をハロゲンガスプラズ
マにより表面処理した後、絶縁膜表面に集束させた電子
ビームを走査させることにより行うことを特徴とする配
線形成方法。 5、請求項2に記載の配線形成方法において、絶縁膜表
面への活性層形成を、絶縁膜表面に集束させたイオンビ
ームを走査させることにより行うことを特徴とする配線
形成方法。 6、請求項2に記載の配線形成方法において、絶縁膜表
面への活性層形成を、絶縁膜表面をハロゲンガスプラズ
マにより表面処理した後、露光装置内で光の照射を受け
た部分のみ光化学反応により活性化させることにより行
うことを特徴とする配線形成方法。 7、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の配線形成
方法において、当該基板を大気中にさらすことなく、絶
縁膜表面への活性層形成と金属の選択CVDとを連続し
て行うことを特徴とする配線形成方法。 8、走査電子ビーム照射室と、該走査電子ビーム照射室
の近くに配置した金属の選択CVD室と、基板を大気に
さらすことなく前記走査電子ビーム照射室と前記金属の
選択CVD室の間を搬送する機構とを備えたことを特徴
とする配線形成装置。 9、プラズマ処理室と、該プラズマ処理室に少なくとも
ハロゲンガスあるいはハロゲン化合物ガスを含むガスを
導入する手段と、走査電子ビーム照射室と、該走査電子
ビーム照射室の近くに配置した金属の選択CVD室と、
基板を大気にさらすことなく前記プラズマ処理室と前記
走査電子ビーム照射室と前記金属の選択CVD室の間を
搬送する機構とを備えたことを特徴とする配線形成装置
。 10、走査イオンビーム照射室と、該走査イオンビーム
照射室の近くに配置した金属の選択CVD室と、基板を
大気にさらすことなく前記走査イオンビーム照射室と前
記金属の選択CVD室の間を搬送する機構とを備えたこ
とを特徴とする配線形成装置。 11、プラズマ処理室と、該プラズマ処理室に少なくと
もハロゲンガスあるいはハロゲン化合物ガスを含むガス
を導入する手段と、紫外線露光室と、該紫外線露光室の
近くに配置した金属の選択CVD室と、基板を大気にさ
らすことなく前記プラズマ処理室と前記紫外線露光室と
前記金属の選択CVD室の間を搬送する機構とを備えた
ことを特徴とする配線形成装置。
[Scope of Claims] 1. A method of forming a wiring pattern directly on an insulating film on a substrate by selective CVD of metal without providing steps of coating, exposing, and developing an organic photosensitive material, the method comprising: A wiring forming method characterized by sequentially performing two processes: formation of an active layer corresponding to a desired wiring pattern on the surface of the upper insulating film and selective CVD of metal. 2. In the wiring forming method according to claim 1, the formation of the active layer on the surface of the insulating film has a chemical composition that contains less Si or metal elements than the chemical composition of the surface of the insulating film in other areas where there is no active layer. A wiring forming method characterized by increasing the wiring rate. 3. The wiring forming method according to claim 2, wherein the active layer is formed on the surface of the insulating film by scanning the surface of the insulating film with a focused electron beam. 4. In the wiring forming method according to claim 2, the active layer is formed on the surface of the insulating film by treating the surface of the insulating film with halogen gas plasma and then scanning the surface of the insulating film with a focused electron beam. A wiring forming method characterized by: 5. The wiring forming method according to claim 2, wherein the active layer is formed on the surface of the insulating film by scanning an ion beam focused on the surface of the insulating film. 6. In the wiring forming method according to claim 2, the active layer is formed on the surface of the insulating film by subjecting the surface of the insulating film to surface treatment with halogen gas plasma, and then photochemically reacting only the portion irradiated with light in an exposure device. 1. A wiring formation method characterized in that the wiring formation method is performed by activating the wiring. 7. In the wiring forming method according to any one of claims 1 to 6, forming the active layer on the surface of the insulating film and selective CVD of the metal are performed continuously without exposing the substrate to the atmosphere. A wiring forming method characterized by: 8. A scanning electron beam irradiation chamber, a metal selection CVD chamber disposed near the scanning electron beam irradiation chamber, and a method for connecting the scanning electron beam irradiation chamber and the metal selection CVD chamber without exposing the substrate to the atmosphere. A wiring forming apparatus comprising: a conveying mechanism. 9. A plasma processing chamber, a means for introducing a gas containing at least a halogen gas or a halogen compound gas into the plasma processing chamber, a scanning electron beam irradiation chamber, and a metal selection CVD disposed near the scanning electron beam irradiation chamber. room and
A wiring forming apparatus comprising a mechanism for transporting a substrate between the plasma processing chamber, the scanning electron beam irradiation chamber, and the metal selective CVD chamber without exposing the substrate to the atmosphere. 10. A scanning ion beam irradiation chamber, a metal selection CVD chamber located near the scanning ion beam irradiation chamber, and a method for creating a connection between the scanning ion beam irradiation chamber and the metal selection CVD chamber without exposing the substrate to the atmosphere. A wiring forming apparatus comprising: a conveying mechanism. 11. A plasma processing chamber, a means for introducing a gas containing at least a halogen gas or a halogen compound gas into the plasma processing chamber, an ultraviolet exposure chamber, a metal selective CVD chamber disposed near the ultraviolet exposure chamber, and a substrate. A wiring forming apparatus comprising: a mechanism for transporting between the plasma processing chamber, the ultraviolet exposure chamber, and the metal selective CVD chamber without exposing the metal to the atmosphere.
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