JPH05267157A - 配線形成法 - Google Patents
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Abstract
理において、防食性能を高めると共にレジスト除去を容
易にする。 【構成】 半導体基板10の表面を覆う絶縁膜12の上
にAl系の配線材層を形成した後、この配線材層をレジ
スト層16をマスクとしてCl系ガスで選択的にエッチ
して配線層14を形成する。そして、O2 /CHF3 /
CH3 OH等のF,H含有O2 ガスのプラズマを用い且
つ基板10を加熱しないでレジスト層16のアッシング
を行なう。この場合、Cl成分がHClの形で除去され
ると共に、過剰なH成分がHFの形で除去されてH2 O
の生成・付着が抑制されるので、防食性能が向上する。
また、基板を加熱しないので、レジストの変質・硬化が
抑制され、レジスト除去が容易となる。この後、O2 /
CHF3 等のF含有O2 ガスのプラズマを用いてアッシ
ングを行なってもよい。
Description
の製造に用いられる配線形成法に関し、特に配線パター
ニング後のレジストアッシング処理においてO2 /CH
F3 /CH3OH等のF,H含有O2 ガスのプラズマを
用いて加熱なしでアッシングを行なうことにより防食性
能を高めると共にレジスト除去を容易にしたものであ
る。
図7に示すような方法が知られている。すなわち、シリ
コン等の半導体基板10の表面を覆うシリコンオキサイ
ド等の絶縁膜12の上にAl又はAl合金等のAl系配
線材を被着した後、その被着層をレジスト層16をマス
クとしてBCl3 、Cl2 等のCl系ガスで選択的にエ
ッチして配線層14を形成する。
の反応生成物を除去すべくアッシング処理を行なう。こ
のようなアッシング処理としては、CF4 等のF含有ガ
スとO2 ガスとの混合ガスのプラズマを用いてアッシン
グを行なう第1の方法と、CH3 OH(メタノール)等
のH含有ガスとO2 ガスとの混合ガスのプラズマを用い
てアッシングを行なう第2の方法とが知られている(第
1及び第2の方法についてはそれぞれ特開昭58−87
276号公報及び特開平3−83337号公報参照)。
よると、エッチング時に基板上面に付着したCl成分を
十分に除去することができず、残留したCl成分により
配線腐食が生ずるという問題点があった。特に、Al系
配線材層の下にTiW,TiN等のバリアメタル層を敷
いた積層膜にあっては、残留Cl成分の作用の他に配線
材間の局部的な電池作用も加わるため、一層腐食が生じ
易かった。
のが、上記した第2の方法である。しかし、第2の方法
によると、実用的なアッシング速度を得るために200
〜350℃程度の温度で基板(又はウエハ)を加熱する
必要がある。このような加熱処理は、エッチングガスや
反応生成物(AlClx ,CuCl2 ,SiClx 等)
が打込まれたレジスト表面層を変質・硬化させ、特に図
7に示すようにレジスト層16の両側部のレジスト表面
層16a,16bを除去不能にしてしまう。残されたレ
ジスト表面層16a,16bは、ラビットイヤー(うさ
ぎの耳)と呼ばれることがある。
シング後に16a,16bのようなレジスト表面層が残
ることがあるが、これらはアミン系の溶剤で簡単に除去
することができる。しかし、第2の方法を用いた場合に
は、アミン系の溶剤で処理しても除去できないほどレジ
ストが変質・硬化することがあり、歩留りの低下を免れ
なかった。
熱温度を低下させることが試みられた。しかし、このよ
うにすると、アッシング速度が低下するだけでなく、防
食性能も低下する。このように防食性能が低下するの
は、プラズマ放電により生成されたH2 Oが基板上面に
付着し、残留するためであると考えられる。
レジストアッシング処理において、防食性能を高めると
共にレジスト除去を容易にすることにある。
法は、(a)基板の絶縁性表面上に配線材層を形成する
工程と、(b)前記配線材層をレジスト層をマスクとす
る選択エッチングによりパターニングして配線層を形成
する工程と、(c)前記パターニングの後前記レジスト
層をH成分含有ガスとF成分含有ガスとO2 ガスとの混
合ガスのプラズマを用い且つ前記基板を加熱しないでア
ッシングする工程とを含むものである。
ッシングの後F成分含有ガスとO2ガスとの混合ガスの
プラズマにより追加のアッシング処理を行なってもよ
い。
ス中にH成分が含まれているので、エッチング時に基板
上面に付着したCl成分がHClの形で除去される。ま
た、アッシングガス中にF成分が含まれているので、ア
ッシング速度が増大すると共に、過剰なH成分がHFの
形で除去され、H2 Oの生成・付着が抑制される。従っ
て、防食性能が大幅に向上する。その上、基板を加熱し
ないので、レジストの変質・硬化を回避することがで
き、レジスト除去が容易となる。
なうと、基板上面に残留するレジスト、Cl成分、H2
O等の付着物が効率的に除去され、防食性能が一層向上
する。
形成法を示すもので、各々の図に対応する工程(1)〜
(3)を順次に説明する。
を覆うシリコンオキサイド等の絶縁膜12の上にスパッ
タ法等によりAl系の配線材層14Aを形成する。配線
材層14Aは、一例としてTiN層(バリアメタル層)
14aの上にAl−Si−Cu合金層14bを積層して
形成する。そして、回転塗布法により基板上面にレジス
トを被着した後その被着層をホトリソグラフィ処理によ
りパターニングすることにより所望の配線パターンに対
応したレジスト層16を配線材層14A上に形成する。
るドライエッチング処理により配線材層14Aをパター
ニングして配線層14を形成する。このとき、エッチン
グガスとしては、BCl3 、Cl2 等のCl系のガスを
用いる。
グ時の反応生成物を除去すべくアッシング処理を行な
う。この実施例では、図4に示すようなマイクロ波プラ
ズマアッシャを用いて2ステップのアッシング処理を行
なう。
試料台22上には、ウエハ状の半導体基板10が載置さ
れる。試料台22は、冷却水22Aを循環させることに
より約20℃に冷却されている。第1ステップのアッシ
ング処理において、処理室20内には給気管24Aから
処理ガスGとしてO2 /CHF3 /CH3 OHの混合ガ
スが供給され、ガスGは圧力調整弁26を有する排気管
24Bを介して排気される。圧力調整弁26を調整する
ことにより処理圧力は、1.2[Torr]に設定され
た。また、O2 /CHF3 /CH3 OHの流量は、20
0/5/40[sccm]であった。
は、処理室20内に処理ガスGとしてO2 /CHF3 の
混合ガスを100/5[sccm]なる流量で供給し、
処理圧力を0.3[Torr]に設定した。このような
ガス及び圧力の条件をアッシング条件Aと称し、第1ス
テップのガス及び圧力の条件をアッシング条件A1と称
すると、この実施例のアッシング条件Dは、アッシング
条件A1+アッシング条件Aで表わされる。
依存性を示すものであり、コロージョン数は、図6に示
すようなコロージョン観察パターンにて測定されたもの
である。図6において、P1 〜P10は、図3の14と同
様にして下地絶縁膜上に形成されたAl−Si−Cu/
TiN配線層であり、各配線層の長さLは61[μ
m]、各配線層の幅WL は1[μm]、各配線間隔WS
は3[μm]であった。また、図5において、「4hr
s後」及び「26hrs後」は、それぞれアッシングの
4時間後及び26時間後を意味する。
実施例のアッシング処理の第2ステップのみ行なったも
ので、従来技術として述べた第1の方法に相当する。ア
ッシング条件Aでのコロージョン数は、アッシングの4
時間後及び26時間後にそれぞれ40[個]及び136
[個]であったのに対し、この発明によるアッシング条
件Dでのコロージョン数は、アッシングの4時間後及び
26時間後のいずれもゼロであり、このゼロ状態はアッ
シングの4日後まで続いた。
B、C−1〜C−3でのコロージョン数も示されてい
る。これらのアッシング条件の詳細は、次の通りであ
る。
してO2 /CH3 OHの混合ガスを200/40[sc
cm]なる流量で供給すると共に、処理圧力を1.2
[Torr]に設定して第1ステップのアッシング処理
を行なった後、前述のアッシング条件Aと同一条件で第
2ステップのアッシング処理を行なったもので、従来技
術として述べた第2及び第1の方法をこの記載の順序で
組合せたものに相当する。
ッシング条件Aと同一条件で第1ステップのアッシング
処理を行なった後、処理ガスGとしてO2 /CH3 OH
の混合ガスを50/10[sccm]なる流量で供給し
且つ処理圧力を0.2[Torr]に設定して第2ステ
ップのアッシング処理を30秒間行なったもので、従来
技術として述べた第1及び第2の方法をこの記載の順序
で組合せたものに相当する。
グ条件C−1において、第2ステップのアッシング処理
時間を50秒に変更したもので、他の条件はアッシング
条件C−1と同様である。
グ条件C−1において、O2 /CH3 OHの流量を50
/15[sccm]に変更すると共に第2ステップの処
理時間を50秒に変更したもので、他の条件はアッシン
グ条件C−1と同様である。換言すれば、アッシング条
件C−3は、アッシング条件C−2に対してO2 /CH
3 OHの流量を50/15[sccm]とした点でのみ
異なるものである。
コロージョン数を比較すると、アッシング条件Bの方が
防食性能が高いといえる。しかし、この程度では実用上
不十分である。また、アッシング条件C−2及びC−3
では、アッシング条件Aよりもコロージョン数が多くな
っている。これは、O2 /CH3 OHの混合ガスのプラ
ズマの生成物であるH2 Oが基板上面に付着してコロー
ジョンを促進させたためである。
のような反応により生成されるものと考えられる。
により生成されるものと考えられる。
次の(イ)〜(ハ)のような理由によるものと考えられ
る。
によりCl成分を除去するため、基板上面へのClの付
着量が減少する。
反応熱で基板の上面温度が上昇するため、基板上面への
H2 Oの付着量が減少する。
(6)のような反応により取り除くため、前述の式
(1)や式(2)のような反応が抑制され、H2 Oの生
成量が減少する。
く、種々の改変形態で実施可能である。例えば、次の
(A)〜(C)のような変更が可能である。
Hに限らず、C2 H5 OH(エタノール)、CH3 CO
CH3 (アセトン)、H2 (水素)、CH4 (メタン)
等を使用可能である。
に限らず、CF4 、C2 F6 、NF3 、SF6 等のガス
であって、Oと反応して不揮発性の反応生成物を形成し
ないものを使用可能である。
波プラズマアッシャに限らず、平行平板型プラズマアッ
シャ等の他の型式のものを使用可能である。
分含有ガスとO2 ガスとの混合ガスにF成分含有ガスを
添加したアッシングガスを用い且つ基板を加熱しないで
レジストのプラズマアッシングを行なうようにしたの
で、防食性能が向上すると共にレジスト除去が容易とな
り、高信頼の集積回路を高歩留りで製造可能となる効果
が得られるものである。
基板断面図である。
ズマアッシャを示す断面図である。
すグラフである。
る。
断面斜視図である。
14:配線層、16:レジスト層。
Claims (2)
- 【請求項1】(a)基板の絶縁性表面上に配線材層を形
成する工程と、 (b)前記配線材層をレジスト層をマスクとする選択エ
ッチングによりパターニングして配線層を形成する工程
と、 (c)前記パターニングの後前記レジスト層をH成分含
有ガスとF成分含有ガスとO2 ガスとの混合ガスのプラ
ズマを用い且つ前記基板を加熱しないでアッシングする
工程とを含む配線形成法。 - 【請求項2】 前記アッシングの後F成分含有ガスとO
2 ガスとの混合ガスのプラズマにより追加のアッシング
処理を行なうことを特徴とする請求項1記載の配線形成
法。
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