JP3104840B2 - 試料の後処理方法 - Google Patents

試料の後処理方法

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JP3104840B2
JP3104840B2 JP07012306A JP1230695A JP3104840B2 JP 3104840 B2 JP3104840 B2 JP 3104840B2 JP 07012306 A JP07012306 A JP 07012306A JP 1230695 A JP1230695 A JP 1230695A JP 3104840 B2 JP3104840 B2 JP 3104840B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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
好適な試料の後処理方法に関するものである。
【0002】
【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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はエッチ
ング処理後の残留付着物除去の点について配慮がされて
おらず、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、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膜を用いた積層配線材料をエッチング
処理した場合には、エッチング処理後にわずかでも塩素
成分が残っていると、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
線膜に電蝕が生じ腐食が発生しやすくなるという課題が
あった。
【0004】本発明の目的は、バリヤメタル層とアルミ
系配線膜とを積層して成る配線材料の試料に対し高い防
食性能を得ることのできる試料の後処理方法を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、レジストの
マスクを用い、バリヤメタルが積層されたアルミニウム
系配線材料を有する試料に、塩素系ガスのプラズマによ
るエッチング処理を施し、該エッチング処理後の試料
を、水素成分が含まれたガスと酸素の混合ガスのプラズ
マに真空下で連続して晒すことにより、前記エッチング
処理により試料に付着したレジスト成分と塩素成分が含
まれた残留付着物を該試料から除去し、該残留付着物除
去後の試料を、酸素ガス又は酸素が含まれたガスによる
プラズマに晒すことにより、前記エッチング処理に用い
たレジストを該試料から除去することにより、達成され
る。
【0006】
【作用】レジストのマスクを用い、バリヤメタルが積層
されたアルミニウム系配線材料を有する試料に、塩素系
ガスのプラズマによるエッチング処理を施した後、この
エッチング処理後の試料に残留する残留付着物の中に含
まれる塩素成分と反応する水素成分および酸素成分を含
むガスのプラズマによってエッチング後の試料を処理す
ることにより、エッチング処理で試料に付着した残留付
着物の中に含まれる塩素成分(Cl)が水素成分(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、わずかな塩素成分も除去され、バリヤメタルが積層
されたアルミニウム系配線材料を有する試料においても
配線膜材料間の局部電池作用による電蝕を生じることが
なく、高い防食性能を得ることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図3に
より説明する。図1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。
【0008】図1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。
【0009】図2は、図1に示した後処理室8の縦断面
図を示す。図2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5
0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3
0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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】図1及び図2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2.45GH
z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。
【0013】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分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。
【0014】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プラズマ
が導かれ、残留付着物およびレジストが除去される。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】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。
【0018】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。図3は本実施例による残留塩素量
低減効果を示す図である。図3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。
【0019】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/min、酸素
400cc/min、処理圧力160Paで処理し、次
に酸素400cc/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。
【0020】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。
【0021】図3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。
【0022】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。
【0023】なお、本実施例ではメタノール(CH3
H)を用いた例を示したが、エタノール(C25OH)
やアセトン(CH3COCH3)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。
【0024】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。
【0025】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
例では図1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。
【0026】次に他の装置の例を図4,図5により説明
する。図4に示す装置は、例えば図1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。図5はそれを外設した場合の装置構成となっ
ている。
【0027】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
物として残るため、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。
【0028】図4および図5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。
【0029】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。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、エッチング処理で試料
に付着した残留付着物の中に含まれる塩素成分が水素成
分と反応して、わずかな塩素成分も残ることなく有効に
除去され、バリヤメタル層とアルミ系配線膜とを積層し
て成る配線材料の試料に対しても、配線膜材料間の局部
電池作用による電蝕を生じることがなく高い防食性能が
得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための装置の一例を示す平面
図である。
【図2】図1の装置をA−Aから見た後処理装置の縦断
面図である。
【図3】本発明の防食処理効果である残留塩素量を示す
図である。
【図4】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。
【図5】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。
【符号の説明】
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、8
0…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 (72)発明者 掛樋 豊 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (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63−241933(JP,A) 特開 昭64−36023(JP,A) 特開 昭62−43132(JP,A) 特開 昭61−267325(JP,A) 特開 昭55−87438(JP,A) 特開 昭57−13743(JP,A) 特開 昭56−55050(JP,A) 特開 昭59−6379(JP,A) 特開 昭61−133631(JP,A) 特開 昭58−30133(JP,A) 特開 昭59−186326(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レジストのマスクを用い、バリヤメタル
    が積層されたアルミニウム系配線材料を有する試料に、
    塩素系ガスのプラズマによるエッチング処理を施し、 該エッチング処理後の試料を、水素成分が含まれたガス
    と酸素の混合ガスのプラズマに真空下で連続して晒すこ
    とにより、前記エッチング処理により試料に付着したレ
    ジスト成分と塩素成分が含まれた残留付着物を該試料か
    ら除去し、 該残留付着物除去後の試料を、酸素ガス又は酸素が含ま
    れたガスによるプラズマに晒すことにより、前記エッチ
    ング処理に用いたレジストを該試料から除去 することを
    特徴とする試料の後処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の試料の後処理方法におい
    て、 前記エッチング処理後の試料をメタノール、エタノー
    ル、アセトンから選択されたガスと酸素ガスの混合ガス
    のプラズマによって処理することを特徴とする試料の後
    処理方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の試料の後処理方法におい
    て、 前記エッチング処理後の試料を、水素と酸素の混合ガス
    又はメタンと酸素の混合ガスのプラズマによって処理
    ることを特徴とする試料の後処理方法。
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