JPH0793293B2 - 後処理方法 - Google Patents

後処理方法

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JPH0793293B2
JPH0793293B2 JP1218523A JP21852389A JPH0793293B2 JP H0793293 B2 JPH0793293 B2 JP H0793293B2 JP 1218523 A JP1218523 A JP 1218523A JP 21852389 A JP21852389 A JP 21852389A JP H0793293 B2 JPH0793293 B2 JP H0793293B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は後処理方法に係り、特にAl系配線材料における
エッチング処理後の防食処理に好適な後処理方法に関す
るものである。
〔従来の技術〕
従来の後処理方法は、例えば特開昭58−87276号公報に
記載のように、フルオロカーボン(例えば、CF4)と酸
素(O2)との混合ガスのプラズマによりアッシング処理
を施こすことによって、防食処理を行なっていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術はエッチング処理後の残留は着物除処の点
について配慮がなされておらず、例えば塩素系ガスによ
るAl系配線膜、特にAl系配線膜の下層にバリヤメタル層
としてTiW膜やTiN膜を用いた場合のエッチング処理後
に、被エッチング処理膜の側壁に付着した残留付着物が
充分除去できず、配線膜材料間の局部電池作用と残留付
着物成分中に含まれる塩素成分によって、Al系配線膜に
腐食が発生しやすいという問題があった。
本発明の第1の目的は、Al系配線膜に対し高い防食性能
を得ることのできる後処理方法を提供することにある。
本発明の第2の目的は、Al系配線膜の後処理において、
高い防食性能を有した防食処理とアッシング処理とを同
時に行なうことのできる後処理方法を提供することにあ
る。
〔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積層材料の試料をハロ
ゲンガスを用いてエッチング処理した後、H,CHあるいは
CHOで構成される水素含有成分ガスと酸素成分ガスの混
合ガスプラズマを用いて試料表面上からハロゲン成分と
レジスト成分を同時に除去して防食処理することによ
り、達成される。
〔作用〕
Al配線材料の後処理において、少なくともH成分を有す
るプラズマで処理することにより、エッチング処理でAl
配線材料に付着した残留付着物、特に塩素成分(Cl)
が、Hと反応して塩化水素(HCl)となって有効に除去
されるので、Al配線材料の高い防食性能を得ることがで
きる。
また、Al配線材料の後処理において、少なくともH成分
とO成分とを有するプラズマで処理することにより、エ
ッチング処理でAl配線材料に付着した残留付着物、特に
塩素成分(Cl)が、Hと反応して塩化水素(HCl)とな
って有効に除去するとともに、Al配線材料に設けたレジ
ストがOと反応して除去されるので、高い防食性能を有
した防食処理とアッシング処理とを行なうことができ
る。
〔実 施 例〕
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第3図により説
明する。
第1図はエッチング処理と後処理を真空下で連続して行
なうことが出来る連続処理装置の一例を示す。
第1図に示す装置では、バッファ室3とロードロック室
4、9とエッチング室6と後処理室8とが真空排気可能
であり、それぞれの室は独立して気密装置により仕切る
ことが可能となっている。この装置を用いた処理の流れ
としては、被処理物がロード側カセット1から直進アー
ム2によってロードロック室4に運ばれた後、大気から
図示しない排気装置により減圧排気される。その後、あ
らかじめ減圧排気されたバッファ室3を経由して旋回ア
ーム5によって、減圧排気されたエッチング室6へ送ら
れる。このエッチング室にて所定のエッチング処理を行
なったのち、旋回アーム7によって、これもまたあらか
じめ減圧排気された後処理室8へ運ばれる。後処理室8
で処理された被処理物は、ふたたび旋回アーム7でロー
ドロック室9に運ばれる。ロードロック室9が気密装置
によりバッファ室3と仕切られた後、ロードロック室9
内はN2ガスにより大気圧にまで昇圧される。その後、被
処理物は直進アーム10によりアンロード側カセット11へ
収納し一連の処理を終る。
第2図は、第1図に示した後処理室8の縦断面図を示
す。
第2図において、プラズマ発生室40と処理室60は真空に
保たれており、アルミニウム製の多孔板50によって仕切
られている。導入ガスをプラズマ化する手段は、この場
合マイクロ波を利用して行ない、プラズマ発生室40に開
口部を設け、該開口部に石英製の窓30を取付けて、マイ
クロ波導波管20の端部にマイクロ波発振器15を設けてな
る。
排気手段は処理室60の排気口70につながれ、圧力制御弁
80及び図示しない真空ポンプからなる。ガス供給手段
は、図示を省略したガス供給源からガス供給管44を介し
てプラズマ発生室40のガス供給口42につながる。この場
合、酸素ガス(O2)とH成分を有するメタノールガス
(CH3OH)をそれぞれ流量制御弁46、48で調整し、それ
ぞれのガスを供給可能に構成している。
処理室60には試料90が搬入され、試料台100上に載置さ
れる。
なお、試料台100は加熱装置105により加熱でき、プラズ
マ処理中の試料を加熱できるよう構成している。
第1図及び第2図に示した構成の装置により、マイクロ
波発振器15より発生した周波数2.45GHzのマイクロ波
は、マイクロ波導波管20内を進行し石英製の窓30を介し
てプラズマ発生室40内に導かれる。プラズマ発生室40に
導入された処理用ガスにマイクロ波が印加されプラズマ
発生室40にプラズマが発生する。プラズマ発生室40と処
理室60の間にはアルミニウム製の多孔板50が設けてあ
り、マイクロ波が処理室60に進行するのを防止し、主に
ラジカル成分が処理室60に導かれるようにしてある。
上記構成の装置により、まず、エッチング室6におい
て、Al系配線膜を形成した試料90を塩素系ガスを用いて
エッチング処理する。なお、エッチング後には配線パタ
ーン形成用のマスク材であるレジストとともに、エッチ
ング処理中に付着した残留付着物(C、H、Cl、Al等)
が残る。
次に、レジストおよび残留付着物が残った試料90を後処
理室8に送って、後処理を行なう。後処理は次のように
行なう。この場合、流量制御弁46および48を調整し、酸
素ガス(O2)とメタノールガス(CH3OH)とを混合して
プラズマ発生室40内に導入し、マイクロ波発振器15から
マイクロ波をプラズマ発生室40内に導入する。これによ
り、水素成分(H)と酸素成分(O)およびその他の成
分のプラズマが発生し、この場合、処理室60側へラジカ
ル主体のブラズマが導かれ、残留付着物およびレジスト
が除去される。
プラズマ中のHやOは、残留付着物中の塩素成分と反応
して塩化水素(HCl)を生成して除去したり、H2Oとなっ
て塩素成分を溶解、希釈したりして、Al系配線膜の腐食
の原因を取り去る。また、プラズマ中のOは、レジスト
と反応してレジスト除去を行なう。
このように、メタノールガスと酸素ガスとを混合したプ
ラズマにより、Al系配線膜の後処理を行なうので、残留
付着物中の残留塩素成分を除去できるとともに、酸素成
分によるレジスト除去(アッシング処理)が行なえる。
なお、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なうもの
について説明したが、それぞれのガスプラズマで工程を
分けて行なっても良い。また、防食処理としてメタノー
ルガスと酸素ガスとの混合ガスによるプラズマで処理
し、アッシング処理として酸素ガスのみ又は酸素ガスを
含むガスのプラズマで処理するように、処理ガスを切り
替えて行なうようにしても良い。
次に、本実施例により、Al系配線膜としてAl膜を用い
て、従来の後処理と本実施例の後処理との比較例を説明
する。
第3図は本実施例による残留塩素量低減効果を示す図で
ある。第3図の処理Aは従来の酸素(O2)と四弗化炭素
(CF4)との混合ガスプラズマ処理を2分間行なった場
合を示す。処理Bはメタノールと酸素の混合ガスで1分
間処理を行なった後、酸素プラズマによって1分間追加
処理を行なった場合の残留塩素量を示す。試料は6イン
チ配線パターン付Al膜ウェハでAl膜厚800nmのものを用
いた。
処理Aは酸素400cc/min、四弗化炭素20cc/min、処理圧
力160Paで処理した。処理Bは最初にメタノール80cc/mi
n、酸素400cc/min、処理圧力160Paで処理し、次に酸素4
00cc/min、処理圧力160Paで処理した。なお、処理Bは
レジストアッシング速度が酸素と四弗化炭素との混合ガ
スとほぼ同等の値が得られる試料台温度250℃に設定し
て処理を行なった。
試料台100の設定温度はレジストのアッシング速度とAl
系配線膜の熱的ダメージとの関係から200℃〜350℃に設
定することが望ましい。
第3図に示したように、H、Oを含むガスプラズマ処理
を行なうことによって、残留付着物中の塩素成分をこの
場合、約半分に低減できた。塩素成分の低減に対する詳
細な作用は明確ではないが、H、Oを含むガスプラズマ
中のH2あるいはH2O成分が残留塩素成分(Cl)に作用し
て塩化水素(HCl)を発生したり、残留塩素成分を局部
的に溶解、希釈するものと考えられる。
以上、本実施例によれば、Al系配線膜エッチング処理後
に残留する残留塩素量を従来よりはるかに減少させるこ
とができ、Al系配線膜のエッチング処理後の防食性能を
向上させることができるという効果がある。
なお、本実施例ではメタノール(CH3OH)を用いた例を
示したが、エタノール(C2H5OH)やアセトン(CH3COC
H3)を用いたガスプラズマや、これらのガスと酸素
(O2)との混合ガスプラズマあるいは水素(H2)やメタ
ン(CH4)と酸素との混合ガスでもAl系配線膜の防食処
理に対して同様な効果がある。
また、メタノール等のH成分およびO成分を有するガス
のみ、あるいはメタノール等のガスと酸素との混合ガス
によるプラズマ処理後に、酸素ガスプラズマ処理を行な
って、後処理が確実になるようにした方が良いが、メタ
ノール等のガスと酸素との混合ガスによるプラズマ処理
のみでレジストがアッシングできる場合には追加の酸素
プラズマ処理は行なわなくてもよい。
さらに、本一実施例で記載した後処理部の装置構成は、
マイクロ波によるものであったが、RIE方式等の他の方
式によるものでも良い。また、本一実施例では第1図に
示すように、エッチング処理と後処理とが連続的に行な
える装置としているが、これに限られるものではない。
次に、他の装置の例を第4図、第5図により説明する。
第4図に示す装置は、例えば第1図に示した装置にさら
に公知のアッシング処理機構を内設した装置構成となっ
ている。第5図はそれを外設した場合の装置構成となっ
ている。
これらの装置構成は、パターン形成用レジスト材の成分
中にシリコン(Si)系材料が用いられている場合の防食
処理に特に有効となる。レジスト材の成分にシリコン系
材料が用いられている場合(シリコン系無機レジストあ
るいはシリコンホトレジスト等)には、酸素ラジカル主
体のアッシング処理ではレジスト材中のシリコンが酸素
ラジカルと反応し酸化シリコンを形成し残留するため、
充分なレジストアッシング処理が出来ないという問題が
ある。残存したレジストは、残留塩素による配線腐食発
生の原因や配線膜上の絶縁膜形成時に異物として得るた
め、回路の絶縁不良等製造上の歩留り低下を招くので極
力除去することが望ましい。
第4図および第5図に示すような構成の装置では、後処
理(1)でメタノールあるいはメタノールと酸素との混
合ガスによるプラズマ処理を行なった後、シリコン系レ
ジスト残留物を除去するための後処理(2)を行なう。
後処理(2)は、試料台温度を50℃以下にして、酸素と
弗素系ガスによるプラズマ処理を行なうものである。こ
れにより、防食処理(後処理(1))とレジストアッシ
ング処理後処理(2)を達成することができる。
なお、後処理(2)、すなわち、酸素と弗素系ガスによ
るプラズマ処理において、試料90がバリヤーメタルの場
合、試料台温度はAl系配線膜の下層膜であるTiN膜、TiW
膜等のサイドエッチング防止のため50℃以下に設定する
ことが望ましい。
〔発明の効果〕
本発明によればAl系配線膜のエッチング処理後に残留す
る塩素成分を含む側壁付着物とレジストを有効に除去で
きるのでAlあるいはAl合金膜に対して高い防食性能が得
られるという効果がある。
また、Al系配線膜の後処理において、高い防食性能を有
した防食処理とアッシング処理とを同時に行なうことが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するための装置の一例を示す平面
図、第2図は第1図の装置をA−Aから見た後処理装置
の縦断面図、第3図は本発明の防食処理効果である残留
塩素量を示す図、第4図および第5図は本発明を実施す
るための他の装置例を示す概略構成図である。 8……後処理室、15……マイクロ波発振器、40……プラ
ズマ発生室、46,48……流量制御弁、60……処理室、80
……圧力制御弁、90……試料、100……試料台、105……
加熱装置
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/88 C N (72)発明者 川原 博宣 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献 特開 昭57−13743(JP,A) 特開 昭62−43132(JP,A) 特開 昭59−33830(JP,A) 特開 平3−23633(JP,A) 特公 昭58−35262(JP,B2)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウムを含む積層配線材料の試料を
    ハロゲンガスを用いてエッチング処理した後、 H,CHあるいはCHOで構成される水素含有成分ガスと酸素
    成分ガスの混合ガスプラズマを用いて前記試料表面上か
    らハロゲン成分とレジスト成分を同時に除去し、 防食処理することを特徴とする後処理方法。
  2. 【請求項2】前記アルミニウムを含む積層配線材料は、 Si基板上にアルミニウム以外の金属膜(TiN,TiW等)と
    アルミニウムを含む膜(AlあるいはAl−Si−Cu等)で構
    成されることを特徴とする請求項1記載の後処理方法。
  3. 【請求項3】前記混合ガスプラズマは、 水素成分と酸素成分を有するプラズマ中に塩素、弗素等
    のハロゲン成分を含まないことを特徴とする請求項1及
    び請求項2記載の後処理方法。
  4. 【請求項4】前記混合ガスプラズマは、 水素成分と酸素成分を有するプラズマがメタノール(CH
    3OH),エタノール(C2H5OH),アセトン(CH3COC
    H3),水素(H2),メタン(CH4)のいずれかと酸素(O
    2)との混合ガスのプラズマであることを特徴とする請
    求項1乃至請求項3記載の後処理方法。
  5. 【請求項5】前記レジスト成分にSi成分を含有する場合
    においては、 前記試料温度を50℃以下にした状態で酸素と弗素系ガス
    との混合ガスプラズマによる追加処理を行うことを特徴
    とする請求項1乃至請求項4記載の後処理方法。
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