JPH0814032B2

JPH0814032B2 - ドライエッチング装置

Info

Publication number: JPH0814032B2
Application number: JP15961588A
Authority: JP
Inventors: 勉塚田; 悦夫和仁
Original assignee: 日電アネルバ株式会社
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH028379A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ドライエッチング装置に係り、特に、ドラ
イエッ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
エッ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ッチン
グの場合、エッチングガスに塩素、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、エッチン
グ後のAl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、Alを腐食する。特に、Al−Cu合金
や、Al合金膜層に接してTi、Ｗ等の異種金属を含むバイ
ヤー層が存在する場合、Alとこれら異種金属の水素過電
圧の違いによりバッテリー効果が生じ、特に腐食が進行
し易くなる。

従来の、この種の腐食（以下、コロージョンという）
を防止する方法として、例えば、Alエッチング後、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、エッ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、他のコロー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、プラズマ処理をし、エッ
チングした面を薄い重合膜で被覆してコロージョンを防
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、Al合金
膜、特にAl−Cu合金膜やTiやＷを含むバリヤー層とAl合
金膜とが積層された構造のエッチングでは、そのコロー
ジョン防止効果が充分でない欠点があった。

例えば、フレオンプラズマ処理では、表面に吸着した
塩素化合物の濃度を０とすることはできなかった。又、
酸素ガスプラズマによりレジストを剥離した場合、エッ
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
コロージョンが発生し始める場合があった。さらに、エ
ッチング後、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、コロージョン
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、かえってコロージョンを誘発する場合があった。

その上、エッ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Al−Si−Cu/TiW
二層膜のエッチングでは、コロージョンが発生する場合
があった。

一方、CHF₃等のガスにより、エッチング後のAlとレジ
ストの表面に薄いプラズマ重合膜を被覆し、コロージョ
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、
次工程が運ばれるため、次工程でプラズマ重合膜を剥離
する時にコロー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
LSI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、完全なコロージョン防止処理を可能としたド
ライエッ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ように構成されている。

さらには、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
合金膜のドライエッチングにおいて、金属合金膜のドラ
イエッチングが終了後、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
ッ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ー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、完全にコロージョンを抑制したエッチン
グが可能である。

さらには、フォトレジストを剥離した後、水洗、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、次の大気圧加熱手段でより完全にコロ
ージョンを抑制することが可能である。

（実施例）第１図は本発明の第１実施例である。

エッチング室１の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接している。
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内に被エッチン
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、エッチングが完了した基
板5bを収納したカセット6b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
きる構造となっている。ゲートバルブ4c、4dの大気側に
は、カセット6a及び6b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
るエッチング装置の横には大気圧加熱室11が置かれてい
る。

これを動作するには、まず、Al合金膜を膜付けし、フ
ォトレジスト塗布パターニグした被エッチング基板5a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4a
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、真空中でエッチング室１に被エッ
チング基板5aを搬送する一方、エッチング室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ッチング室１内
に導入し、例えば、高周波電源（図示していない）から
高周波パワーを印加して上記塩素ガスをプラズマ化し、
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Al合金膜のドライエッチングを
行う。そして、エッチングを終了後、被エッチング基板
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、被エッチング基板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ッチング
基板5aは、ゲートバルブ4bを介して真空予備室7b内に載
置されたカセット6bに収納される。カセット6a内の全て
の被エッチング基板5aがエッチングとフォトレジスト剥
離の両工程を終了し、カセット6b内に収納されるまで、
真空予備室7b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、コロージョ
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4dを開け、ロボ
ット８の腕部を伸長させ、被エッチング基板5aを収納し
たカセット6bを把持し、カセット載置台10の上の破線で
示した位置12に移動させる。次に、ロボット８はレール
９上を走行し、カセット6bを符号６で示した位置に搬送
する。

次に、大気圧加熱室11の前面扉13を開き、カセット6b
を保持したロボット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、被エッチング基板
５を加熱する。加熱終了後、再び、ロボット８によって
カセット6bを大気圧加熱室11から取り出す。そして、必
要ならば更に被エッチング基板5aを次工程へ搬送し、次
の処理を行う。

以上の装置によれば、エッチング済みの基板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ージョ
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、比較的長時間の基板の加熱を
行えるようにしている。この加熱処理を行うことで、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、アフターコロー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、エッチング室１、フォトレジスト剥離室２、
真空搬送室３、真空予備室7a、7bで構成されたエッチン
グ装置と大気圧加熱室11との間に、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が走行するレール９に対して直角
に付設されたレール17に懸架した懸垂型ロボット16がカ
セット載置台10から水洗槽14及び乾燥器15上をカセット
6bを把持して往復動できるようにした点にある。

当該実施例の動作は、前記台１実施例の動作と同様、
エッチング室１においてAl合金膜をエッチングした後、
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、このカセット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。その後、カセットは乾燥器15内に
移動し乾燥させられる。そして、カセットは、再びロボ
ット16によってカセット載置台10上の位置6cに帰還す
る。

次に、ロボット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
に晒すことによりコロージョン発生までの時間を30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
化合物を充分洗い流すことが出来る。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、コロージョンの発生を
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
処理式ドライエッチング装置に応用した場合であり、さ
らには、エッチング室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
理式ドライエッチング装置にも応用できる。

第３図は、本発明をバッチ式ドライエッチング装置に
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、エッチングとフォトレジスト剥離の各工程が
一つのチャンバー18内で行えるように構成している。

エッチングは、塩素系ガス19をチャンバー18内に導入
し、反応性イオンエッチングにより行い、エッチング終
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
5aを、真空中に保持したカセットに収納し、大気中でカ
セットを搬送した大気圧加熱を行う。本実施例にかかる
装置によってもコロー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、エッチ
ング室１とフォトレジスト剥離室２とを分離した、一枚
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22に印加したrf電源23によりO₂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、アフターコロージョンを完全に抑止
することが出来る。

フォトレジスト剥離室２の構造は、本構造に限定され
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、オゾンと酸
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、エッチング終了後、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、エッチングされたAl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。さらに
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、アルミニウムエッチング時のアフタ
ーコロージョンを完全に抑制することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示したドライエッチング
装置の概略平面図、第２図は第２実施例を示したドライ
エッチング装置の概略平面図、第３図は第３実施例を示
したドライエッ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ッチング装置の断面図である。１……エッチング室、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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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の
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。
【請求項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。