JPH07235543A - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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- JPH07235543A JPH07235543A JP2646394A JP2646394A JPH07235543A JP H07235543 A JPH07235543 A JP H07235543A JP 2646394 A JP2646394 A JP 2646394A JP 2646394 A JP2646394 A JP 2646394A JP H07235543 A JPH07235543 A JP H07235543A
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- Japan
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- gas
- film
- etching
- plasma treatment
- halogen
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、アルミニウムを含む膜とＴｉ
Ｗ、ＴｉＮ等との多層膜をプラズマ処理する場合に、エ
ッチング処理後に同一エッチング処理室内で酸化性ガス
と水素を含むガス及びアルゴンガスを用い、かつ高周波
電源により試料にイオンエネルギを付加するプラズマ処
理を行ない前記多層膜中に残留するハロゲン成分を低減
し腐食の発生を抑制しつつ、反応生成物の除去時間の短
縮と安定したエッチング性能を提供することにある。 【構成】アルミニウムを含む膜とＴｉＷ、ＴｉＮ等の多
層膜のプラズマ処理において、前記多層膜のエッチング
処理後に同一エッチング室（６）内で酸化性ガスと水素
を含むガス及びアルゴンガスを用い、かつ高周波電源
（１３）により試料にイオンエネルギを付加するプラズ
マ処理を行なう。
Ｗ、ＴｉＮ等との多層膜をプラズマ処理する場合に、エ
ッチング処理後に同一エッチング処理室内で酸化性ガス
と水素を含むガス及びアルゴンガスを用い、かつ高周波
電源により試料にイオンエネルギを付加するプラズマ処
理を行ない前記多層膜中に残留するハロゲン成分を低減
し腐食の発生を抑制しつつ、反応生成物の除去時間の短
縮と安定したエッチング性能を提供することにある。 【構成】アルミニウムを含む膜とＴｉＷ、ＴｉＮ等の多
層膜のプラズマ処理において、前記多層膜のエッチング
処理後に同一エッチング室（６）内で酸化性ガスと水素
を含むガス及びアルゴンガスを用い、かつ高周波電源
（１３）により試料にイオンエネルギを付加するプラズ
マ処理を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウムを含む膜と
ＴｉＷ、ＴｉＮ等の積層構造膜のプラズマ処理方法に関
するものである。
ＴｉＷ、ＴｉＮ等の積層構造膜のプラズマ処理方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の方法は、処理室のクリーニング方
法として１９９２年秋季第５３回応用物理学会学術講演
会講演予稿集４６５Ｐ「ＨＢｒ ＲＩＥにおけるｉｎ
ｓｉｔｕ チャンバークリーニング」に一例が記載され
ている。この方法ではＳｉ系膜のエッチング処理時にチ
ャンバー内に堆積する反応生成物の除去にＯ2あるいは
ＳＦ6＋Ｏ2等の混合ガスを用いたプラズマ処理方法が示
され、チャンバー壁に付着した反応生成物の除去ができ
ることが示されている。また、エッチング後のアルミニ
ウム積層膜の腐食防止処理方法としては月刊 Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ １９９２年３月号１
４５Ｐ「Ａｌ合金ＲＩＥ後のアッシング」に一例が記載
されている。この方法はエッチング処理後に別の処理室
にて酸素ガスを用いたＲＩＥ処理を行ない、引き続き酸
素、四弗化炭素、窒素、水素の混合ガスでのプラズマ処
理によるレジスト除去及び腐食防止処理が示されてい
る。
法として１９９２年秋季第５３回応用物理学会学術講演
会講演予稿集４６５Ｐ「ＨＢｒ ＲＩＥにおけるｉｎ
ｓｉｔｕ チャンバークリーニング」に一例が記載され
ている。この方法ではＳｉ系膜のエッチング処理時にチ
ャンバー内に堆積する反応生成物の除去にＯ2あるいは
ＳＦ6＋Ｏ2等の混合ガスを用いたプラズマ処理方法が示
され、チャンバー壁に付着した反応生成物の除去ができ
ることが示されている。また、エッチング後のアルミニ
ウム積層膜の腐食防止処理方法としては月刊 Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ １９９２年３月号１
４５Ｐ「Ａｌ合金ＲＩＥ後のアッシング」に一例が記載
されている。この方法はエッチング処理後に別の処理室
にて酸素ガスを用いたＲＩＥ処理を行ない、引き続き酸
素、四弗化炭素、窒素、水素の混合ガスでのプラズマ処
理によるレジスト除去及び腐食防止処理が示されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】エッチング処理時に発
生する反応生成物による堆積物は終点検出用発光モニタ
窓の曇りを発生させ、エッチング終点検出精度の低下に
よるエッチングの不均一やパーティクル発生の原因とな
る。このため、反応生成物による堆積物はプラズマ発光
強度や、パーティクル発生数を計測し一定の管理基準に
より適宜クリーニング処理がなされている。
生する反応生成物による堆積物は終点検出用発光モニタ
窓の曇りを発生させ、エッチング終点検出精度の低下に
よるエッチングの不均一やパーティクル発生の原因とな
る。このため、反応生成物による堆積物はプラズマ発光
強度や、パーティクル発生数を計測し一定の管理基準に
より適宜クリーニング処理がなされている。
【０００４】一方、ＬＳＩに使用される配線材は配線の
信頼性向上の観点からアルミニウムを含む層とＴｉＷ，
ＴｉＮ膜等の積層化が行われており、積層膜を腐食なく
精密に加工できるとともに連続したエッチング処理にお
いてもエッチング性能の変化の少ないプラズマ処理方法
が要求されている。
信頼性向上の観点からアルミニウムを含む層とＴｉＷ，
ＴｉＮ膜等の積層化が行われており、積層膜を腐食なく
精密に加工できるとともに連続したエッチング処理にお
いてもエッチング性能の変化の少ないプラズマ処理方法
が要求されている。
【０００５】上記従来技術は、アルミニウムを含む層と
ＴｉＷ，ＴｉＮ膜等の積層膜の１枚ごとの同一エッチン
グ処理室内でのプラズマクリーニング及び腐食防止の同
時プラズマ処理方法について配慮がなされていない。
ＴｉＷ，ＴｉＮ膜等の積層膜の１枚ごとの同一エッチン
グ処理室内でのプラズマクリーニング及び腐食防止の同
時プラズマ処理方法について配慮がなされていない。
【０００６】本発明の目的は、アルミニウムを含む膜と
ＴｉＷ，ＴｉＮ膜との多層膜エッチング処理時の多層膜
側壁の有機系、無機系の残留物を低減し、残留するハロ
ゲン成分による腐食の発生を抑制しつつ、エッチング室
内に堆積した反応生成物の除去時間の短縮と安定したエ
ッチング処理ができるプラズマ処理方法を提供すること
にある。
ＴｉＷ，ＴｉＮ膜との多層膜エッチング処理時の多層膜
側壁の有機系、無機系の残留物を低減し、残留するハロ
ゲン成分による腐食の発生を抑制しつつ、エッチング室
内に堆積した反応生成物の除去時間の短縮と安定したエ
ッチング処理ができるプラズマ処理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】上記目的は、アルミニウ
ムを含む膜とＴｉＷ、ＴｉＮ等の多層膜のプラズマ処理
において、前記多層膜のエッチング処理後に同一エッチ
ング室内で酸化性ガスと水素を含むガス及びアルゴンガ
スを用いたプラズマ処理を行ない、反応室壁部の反応生
成物の除去を行なうとともに高周波電源により試料にイ
オンエネルギを付加することにより試料に付着した側壁
付着膜を低減して前記多層膜の腐食の発生を抑制し安定
したエッチング処理を達成するものである。
ムを含む膜とＴｉＷ、ＴｉＮ等の多層膜のプラズマ処理
において、前記多層膜のエッチング処理後に同一エッチ
ング室内で酸化性ガスと水素を含むガス及びアルゴンガ
スを用いたプラズマ処理を行ない、反応室壁部の反応生
成物の除去を行なうとともに高周波電源により試料にイ
オンエネルギを付加することにより試料に付着した側壁
付着膜を低減して前記多層膜の腐食の発生を抑制し安定
したエッチング処理を達成するものである。
【０００８】
【作用】本発明ではアルミニウムを含む膜とＴｉＷ、Ｔ
ｉＮ等の多層膜のプラズマ処理において、試料１枚ごと
に前記多層膜のエッチング処理後に同一エッチング室内
において酸化性ガスと水素を含むガス及びアルゴンガス
を用い、かつ高周波電源により試料にイオンエネルギを
付加するプラズマ処理を行なう。前記多層膜は主として
ＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ等のハロゲンガスあるいはハロ
ゲン系の混合ガスを用いることによりエッチングされ
る。本発明で酸化性ガスは主としてエッチング処理室内
に堆積したレジストに起因する反応生成物（Ｃ，Ｈ，Ｏ
成分等）を除去する。酸化性ガス単独によるプラズマ処
理時には前記試料の多層膜側面が酸化され、エッチング
処理時に多層膜側面近傍に残留したハロゲン成分の除去
が十分にできない。残留したハロゲン成分は前記多層膜
のエッチング処理後の腐食の発生原因となるため膜中に
残留させないことが重要である。水素を含むガスは前記
多層膜側面の酸化を抑制するとともに残留するハロゲン
成分をＨＣｌ、ＨＢｒとして除去するために使用する。
また、不活性ガスは酸化性ガスによる有機物の除去や水
素を含むガスによるハロゲン成分除去で処理できないエ
ッチング処理時の多層膜側面の付着物であるアルミニウ
ム等の金属成分や下地成分であるＳｉＯ2等の無機物を
高周波電源によるイオンエネルギ作用でスパッタ除去す
るためのイオン種として使用する。
ｉＮ等の多層膜のプラズマ処理において、試料１枚ごと
に前記多層膜のエッチング処理後に同一エッチング室内
において酸化性ガスと水素を含むガス及びアルゴンガス
を用い、かつ高周波電源により試料にイオンエネルギを
付加するプラズマ処理を行なう。前記多層膜は主として
ＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ等のハロゲンガスあるいはハロ
ゲン系の混合ガスを用いることによりエッチングされ
る。本発明で酸化性ガスは主としてエッチング処理室内
に堆積したレジストに起因する反応生成物（Ｃ，Ｈ，Ｏ
成分等）を除去する。酸化性ガス単独によるプラズマ処
理時には前記試料の多層膜側面が酸化され、エッチング
処理時に多層膜側面近傍に残留したハロゲン成分の除去
が十分にできない。残留したハロゲン成分は前記多層膜
のエッチング処理後の腐食の発生原因となるため膜中に
残留させないことが重要である。水素を含むガスは前記
多層膜側面の酸化を抑制するとともに残留するハロゲン
成分をＨＣｌ、ＨＢｒとして除去するために使用する。
また、不活性ガスは酸化性ガスによる有機物の除去や水
素を含むガスによるハロゲン成分除去で処理できないエ
ッチング処理時の多層膜側面の付着物であるアルミニウ
ム等の金属成分や下地成分であるＳｉＯ2等の無機物を
高周波電源によるイオンエネルギ作用でスパッタ除去す
るためのイオン種として使用する。
【０００９】このため、本発明ではエッチング室内に堆
積した反応生成物の除去ができるとともに、アルミニウ
ムを含む膜とＴｉＷ、ＴｉＮ等の多層膜に残留するハロ
ゲン成分や無機物を低減し腐食の発生を抑制できる。
積した反応生成物の除去ができるとともに、アルミニウ
ムを含む膜とＴｉＷ、ＴｉＮ等の多層膜に残留するハロ
ゲン成分や無機物を低減し腐食の発生を抑制できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及至図４によ
り説明する。
り説明する。
【００１１】図４に本発明を実施する装置の一実施例で
あるマイクロ波エッチング装置を示す。エッチング室６
内には試料１５を載置する試料台８が設けられており、
試料台８に対向してエッチング室６上部に石英ベルジャ
７が取り付けてある。エッチング室６には、図示を省略
した処理ガス供給源につながりエッチング室６内に処理
ガスを供給する処理ガス導入管１２と、図示を省略した
真空ポンプにつながりエッチング室６内を所定圧力に減
圧排気するための排気口１４が設けてある。
あるマイクロ波エッチング装置を示す。エッチング室６
内には試料１５を載置する試料台８が設けられており、
試料台８に対向してエッチング室６上部に石英ベルジャ
７が取り付けてある。エッチング室６には、図示を省略
した処理ガス供給源につながりエッチング室６内に処理
ガスを供給する処理ガス導入管１２と、図示を省略した
真空ポンプにつながりエッチング室６内を所定圧力に減
圧排気するための排気口１４が設けてある。
【００１２】試料台８には、高周波電源１３がつなが
る。
る。
【００１３】上記構成の装置により、処理ガス導入管１
２よりエッチング室６内に処理ガスを導入し、エッチン
グ室６内を１．３３×１０~2Ｐａ〜２．６７Ｐａに保持
してマグネトロン１０により、印加量１００Ｗ〜１５０
０Ｗのマイクロ波を発生させ、導波管９により石英ベル
ジャ７内に導入し、コイル１１によって石英ベルジャ７
内に４００〜１５００ガウスの磁場を作用させる。これ
らによりマイクロ波と磁場との作用により、低圧力域で
も強いプラズマが発生する。
２よりエッチング室６内に処理ガスを導入し、エッチン
グ室６内を１．３３×１０~2Ｐａ〜２．６７Ｐａに保持
してマグネトロン１０により、印加量１００Ｗ〜１５０
０Ｗのマイクロ波を発生させ、導波管９により石英ベル
ジャ７内に導入し、コイル１１によって石英ベルジャ７
内に４００〜１５００ガウスの磁場を作用させる。これ
らによりマイクロ波と磁場との作用により、低圧力域で
も強いプラズマが発生する。
【００１４】また高周波電源１３によって試料台８に入
射するイオンエネルギーを制御できる。
射するイオンエネルギーを制御できる。
【００１５】本装置を使用して図１に示す試料を処理す
る場合、まず第１にＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ等のハロゲ
ンガスあるいはハロゲン系の混合ガスを用いることによ
りアルミニウムを含む膜とＴｉＷ，ＴｉＮの多層膜がエ
ッチング処理され、引続き同一エッチング室内におい
て、Ｏ2とＣＨ3ＯＨ及びアルゴンの混合ガスを用い、か
つ高周波電源により試料にイオンエネルギを付加するプ
ラズマ処理を行なう。なお、図１において、１はマスク
であるレジスト、２はアルミニウムを含む膜、３はＴｉ
Ｗ膜、４は下地膜で、この場合ＳｉＯ2膜、５はＳｉ基
板である。図２は１枚処理ごとに２０秒間Ｏ2流量１０
０ｃｃ／ｍｉｎ、ＣＨ3ＯＨ流量１０ｃｃ／ｍｉｎ、Ａ
ｒ流量１００ｃｃ／ｍｉｎ、圧力１．３３Ｐａ、高周波
電力２ＭHz７０Ｗ、マイクロ波投入電力１０００Ｗでプ
ラズマ処理を行なった後のアルミニウムの発光強度を示
す。図３は２５枚連続エッチング処理を行なった場合の
１枚目、２５枚目及び２５枚連続エッチング処理を行な
った後にＯ2流量３００ｃｃ／ｍｉｎ、圧力１．３３Ｐ
ａ、マイクロ波投入電力１０００Ｗで２０分間Ｏ2ガス
によるプラズマ処理を行なった後のアルミニウムの発光
強度を示す。
る場合、まず第１にＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ等のハロゲ
ンガスあるいはハロゲン系の混合ガスを用いることによ
りアルミニウムを含む膜とＴｉＷ，ＴｉＮの多層膜がエ
ッチング処理され、引続き同一エッチング室内におい
て、Ｏ2とＣＨ3ＯＨ及びアルゴンの混合ガスを用い、か
つ高周波電源により試料にイオンエネルギを付加するプ
ラズマ処理を行なう。なお、図１において、１はマスク
であるレジスト、２はアルミニウムを含む膜、３はＴｉ
Ｗ膜、４は下地膜で、この場合ＳｉＯ2膜、５はＳｉ基
板である。図２は１枚処理ごとに２０秒間Ｏ2流量１０
０ｃｃ／ｍｉｎ、ＣＨ3ＯＨ流量１０ｃｃ／ｍｉｎ、Ａ
ｒ流量１００ｃｃ／ｍｉｎ、圧力１．３３Ｐａ、高周波
電力２ＭHz７０Ｗ、マイクロ波投入電力１０００Ｗでプ
ラズマ処理を行なった後のアルミニウムの発光強度を示
す。図３は２５枚連続エッチング処理を行なった場合の
１枚目、２５枚目及び２５枚連続エッチング処理を行な
った後にＯ2流量３００ｃｃ／ｍｉｎ、圧力１．３３Ｐ
ａ、マイクロ波投入電力１０００Ｗで２０分間Ｏ2ガス
によるプラズマ処理を行なった後のアルミニウムの発光
強度を示す。
【００１６】２５枚エッチング処理を行なった場合の反
応生成物除去時間は図３に示した従来法では１２００秒
であり、図２に示した本発明の場合、一枚当り２０秒で
合計５００秒であった。本発明により反応生成物除去時
間はおよそ６０％低減できる。
応生成物除去時間は図３に示した従来法では１２００秒
であり、図２に示した本発明の場合、一枚当り２０秒で
合計５００秒であった。本発明により反応生成物除去時
間はおよそ６０％低減できる。
【００１７】また、１枚ごとにプラズマ処理を行なうた
め、反応生成物の堆積が非常に少ない。このため、アル
ミニウムの発光強度の変化が少なく毎回安定したエッチ
ング性能が得られる。さらに、酸化性ガスによる多層膜
側壁の有機成分除去、高周波電源によるアルゴンイオン
を主体とするイオンスパッタ作用での多層膜壁面の無機
系付着物の除去、水素を含むガスによるＨＣｌ、ＨＢｒ
ガス等としてのハロゲン成分の効果的除去により、別途
行なうレジスト除去後の腐食発生を大幅に抑制すること
ができる。
め、反応生成物の堆積が非常に少ない。このため、アル
ミニウムの発光強度の変化が少なく毎回安定したエッチ
ング性能が得られる。さらに、酸化性ガスによる多層膜
側壁の有機成分除去、高周波電源によるアルゴンイオン
を主体とするイオンスパッタ作用での多層膜壁面の無機
系付着物の除去、水素を含むガスによるＨＣｌ、ＨＢｒ
ガス等としてのハロゲン成分の効果的除去により、別途
行なうレジスト除去後の腐食発生を大幅に抑制すること
ができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウムを含む膜
とＴｉＷ，ＴｉＮ膜との多層膜エッチング処理時の多層
膜側壁の有機系、無機系の残留物を低減し、残留するハ
ロゲン成分による腐食の発生を抑制しつつ、エッチング
室内に堆積した反応生成物の除去時間の短縮と安定した
エッチング処理ができるという効果がある。
とＴｉＷ，ＴｉＮ膜との多層膜エッチング処理時の多層
膜側壁の有機系、無機系の残留物を低減し、残留するハ
ロゲン成分による腐食の発生を抑制しつつ、エッチング
室内に堆積した反応生成物の除去時間の短縮と安定した
エッチング処理ができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例のエッチング前の試料の断面
図である。
図である。
【図２】試料を１枚処理するごとにクリーニング処理を
行なった後のアルミニウムの発光強度変化を示す説明図
である。
行なった後のアルミニウムの発光強度変化を示す説明図
である。
【図３】試料を２５枚連続処理した場合、従来ガスを用
いてプラズマ処理を行なった後のアルミニウムの発光強
度変化を示す説明図である。
いてプラズマ処理を行なった後のアルミニウムの発光強
度変化を示す説明図である。
【図４】本発明のプラズマ処理方法を実施するための装
置の一実施例であるマイクロ波プラズマ処理装置の概略
を示す構成図である。
置の一実施例であるマイクロ波プラズマ処理装置の概略
を示す構成図である。
１…レジスト（マスク）、２…アルミニウム膜、３…下
地ＳｉＯ2膜、４…ＴｉＷ膜、５…シリコン基板、６…
エッチング室、１０…マグネトロン、１１…コイル、１
２…ガス導入管、１３…高周波電源、１５…試料。
地ＳｉＯ2膜、４…ＴｉＷ膜、５…シリコン基板、６…
エッチング室、１０…マグネトロン、１１…コイル、１
２…ガス導入管、１３…高周波電源、１５…試料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｆ 21/88 Ｒ
Claims (2)
- 【請求項１】アルミニウムを含む膜とＴｉＷ、ＴｉＮ等
の多層膜のプラズマ処理において、前記多層膜のエッチ
ング処理後に同一エッチング処理室内で酸化性ガスと水
素を含むガス及びアルゴンガスを用い、かつ高周波電源
により試料にイオンエネルギを付加するプラズマ処理を
行なうことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２】前記プラズマ処理はＯ2ガスとＣＨ3ＯＨガ
ス及びアルゴンガスを用いて行うことを特徴とする請求
項１記載のプラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2646394A JPH07235543A (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2646394A JPH07235543A (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | プラズマ処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235543A true JPH07235543A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12194215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2646394A Pending JPH07235543A (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235543A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4583533B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2010-11-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 金属配線の形成方法 |
-
1994
- 1994-02-24 JP JP2646394A patent/JPH07235543A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4583533B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2010-11-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 金属配線の形成方法 |
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