JPH028380A - ドライエッチング方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体集積回路等の製造の際の、特にアルミ
ニウム配線あるいは金属配線等の微細パターンの形成加
工に適した新規のドライエツチング方法とその装置に関
する。

（従来の技術） 従来、被処理基板（以下、屯に基板という）上にアル−
ミニラム配線パターンあるいは金属配線パターン（以下
これらを、アルミニウム配線で代表させる）を作るドラ
イエツチングの場合には、エツチングガスに塩素、三塩
化Ｗ素、四塩化珪素等の塩素系ガスがよく用いられてい
るが、エツチング加工後のアルミニウム配線の側壁やレ
ジスト表面に塩素化合物が吸着する現象が、みられる。

そして、このままの状態で基板を大気中に取り出した場
合（こは、塩素化合物は大気中の水分と反応してイオン
化しアルミニウムを腐食する。

特とこ配線が、Ａ９合金膜層乙こ接し＝−（ＴＴｉ、Ｗ
等の異種金属を食上バリアー・層を持つ場合は、Ａ　ｕ
とこれら異種金属の水素過電圧の相違によりバッテリー
効果が生じて腐食が進行しやすくなる。

従来、この種の腐食を防止する方法としては、例えはエ
ツチング後に、 ■　ドライエツチング室のガスをフレオン系のガスに換
えて基板にフレオンガスプラズマ処理を施したり、 ■　ドライエツチング室に酸素ガスを導入して、フォト
レジストをプラズマ剥離したり、■　速やかに大気中に
取り出して、基板を一枚宛窒素ガスで加熱したり、 ■　水洗槽を通して水洗したり、 することで、吸着された塩素化合物を除去する方法が採
用されていた。さらにその他の腐食防止方法として、 ■　ＣＦＩ　Ｆ　３等のプラズマ重合を起こし易いガス
を用いて基板をプラズマ処理し、エツチングされた面を
薄い「重合膜」で被覆して腐食を防止する方法も用いら
れていた。

（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方法では、Ａｌ１合金膜特にＡ
（１−ｃｔ１合金膜や、ＴｉやＷを含むバリヤー層とＡ
α合金膜が積層された構造を有する膜のエツチングでは
、腐食防止効果が充分でない欠点があった。

例えば１表面分析の測定結果では、フレオンガスプラズ
マ処理では、表面に吸着した塩素化合物の濃度なＯとす
ることはてきないことか判明した。

また、酸素ガスブラヌマによりレジストを剥離し・た場
合ごこは、エツチング表面に吸着された塩素量が見かけ
上は非常に小さくなるが、基板を大気中に取り出して数
十分〜数時間以内に腐食が発生しはし・めるケースが見
られた。

さらに、エツチング室速やかに基板を人気中に取り出し
で加熱処理ないし水洗処理する場合について言えば、従
来のこの種の処理に用いられる装置は全て、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となっ
ているせいもあるか、基板１枚の処理時間はたかだか数
分のオーダーにとどまつＣおり、このため、処理時間が
不十分て腐食が発生するだＧ−Ｊでなく、短時間の水洗
処理ではかえって腐食を誘発増大させる場合があった。

その上、エツチング後の基板を大気中で加熱炉ないしく
、１′水洗槽へ運ぶ僅かな時間の間に、特に先述のよう
なＡｌ　−Ｓ　１−Ｃｕ／Ｔ　ｉＷ二重膜では、腐食を
発生する場合が多かった。

一方、ＣＨＦ　３等のガスプラズマを用いてエツチング
後のアルミニウム配線とフォトレジストの表面に薄いプ
ラズマ重合膜を被覆して腐食を防止する方法は、他の方
法と較べ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に運ばれるため、次工程でプラ
ズマ重合膜を剥離するときに腐食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。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、大規模
集積回路製造時のアルミニウム配線等の微細配線パター
ンの完全な腐食防止処理を可能にする、トライエツチン
グ方法およびその装置の提供を目的とする。

（問題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ζこ、塩素原子を含む
ガスを主成分とする反応性ガスを用い、フォトしシスト
をマスクとして、被エツチング基板上のアルミニウムま
たはアルミニウム合金膜をエツチングするドライエツチ
ング装置？こおいて、該アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金膜の該エツチング処理に引き続いて、該基板を大
気に晒すことなく、該フォトレジストを剥離するレジス
ト剥離処理を施し、さらに該剥離処理に引き続いて、該
基板を大気に晒すことなく、該基板上の残留塩素系化合
物を脱離させる塩素脱離処理を施すというドライエツチ
ング方法を採用する。

その塩素脱離処理の方法としては、真空中で基板を１０
０℃以上に加熱する方法、や、弗素原子を含むガスを用
いて、該基板にプラズマ処理を施す方法がある。そして
、この方法を採用する装置としては、 アルミニウムまたはアルミニウム合金膜をエツチングす
るドライエツチング室と、該フォトレジストを剥離する
レジスト剥離室と、該基板上に残留した塩素系化合物を
脱離させる塩素脱離室と、０３室の相隣る２室が、それ
ぞれ、真空中で基板を搬送する基板搬送室で連結されて
いるドライエツチング装置、や、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金膜をエツチングするドライエツチング室
と、該フォトレジストを剥離するレジスト剥離室と、該
剥離処理で基板上に残留した塩素系化合物を脱離させる
塩素脱離室と、の３室の全てが、真空中で基板を搬送す
る単一の基板搬送室に連結されているドライエ・ソチン
グ装置、がある。

（作用） 上記構成からなる本発明の方法および装置においては、
被エツチング基板のアルミニウム配線あるいは金属配線
パターンがフォトレジストをマスクとして塩素系ガスに
より１ツチングされた後、真空を破ることなくフォトレ
ジストの剥離が行なわれるために、エツチング時ｔこ付
着した塩素系化合物は、フォトレジストの剥離とともに
殆んど除去できる。さらにその上、フォトレジストの剥
離後、真空を破ることなく加熱され、または、弗素を含
むガスによりプラズマ処理されるためｔこ、アルミニウ
ム表面とフォトレジストの接する界面に侵入して、フォ
トレジスト剥離時にアルミニウム表面に現れた、微量の
残留塩素を含む反応生成物を除去できるため、アルミニ
ウム配線あるいは金属配線パターンのコロ−ジョンは完
全に抑制することができる。

（実施例） 第１図は本発明の方法の実施例のドライエツチング装置
の概略の断面図を示し、アルミニウム膜のドライエツチ
ング室１、レジスト！！ＩＩ　部室２、および、残存す
る微量塩素化合物を脱離させるための塩素脱離室３の圧
室が、圧室に共通の基板搬送室４の−Ｌ部に開口するよ
うにして設備されている。

基板搬送室４内部の前記圧室の直下には、それぞれ基板
５を保持するステージ”７４、７））、７Ｃと、基板搬
送機構（矢印８０４、８０ｂ、８０Ｃ。

８０ｄで略示）が設置されている。

一方この基板搬送室４０両側には、未処理基板を収納し
たカセット８ａをセットする真空予備室９ａと、処理済
み基板を収納し・たカセッ）・８ａをセットする真空予
備室９ｂが、それぞれゲートバルブ１０ａおよび１０ｂ
を介して接続されている。

この装置の動作を述べると、先ずゲートバルブ１０ａと
１０ｂを間き、ステージ７４、、７ｂ、７Ｃが全て下降
した現在の状態で、基板搬送室４の内部をターボ分子ポ
ンプ、クライオパボンブ（図示しない）等で高真空に排
気する。

次に、バルブ１０ａを閉じて蓋１１ａを開け、真空予備
室９ａを大気中に開放し、未処理基板８ａを収納したカ
セット８ａを真空予備室内にセットする。次いで、蓋］
、　１　ａを閉じ、排気系９０ａを使って、真空予備室
８ａを真空に排気する。

真空予備室８ａ内が所定の真空度に達した後、バルブ１
０ａを開き、高真空中でカセッ）８ａ内の基板５をステ
ージ７ａの上へ搬送載置する。

次ぎに、矢印で略示した駆動機構？２ａでステージ７ａ
を上昇させて、ドライエツチング室１のフランジ面１０
０にステージ７ａの縁端面７０ａを気密に圧接し、基板
搬送室４とトライエツチング室１を仕切る。そしてドラ
イエツチング室ｌ内に（図示しない排気系でガスを排気
しながら）ガス導入パイプ１２から塩素原子を含む反応
性ガスを導入してドライエツチング室１内を所定の圧力
（こ保つ。

ここでステージ７ａζこ外部の電［７１より高周波電力
を印加すると、ドライエツチング室１内に反応性プラズ
マが生し、反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）によって
アルミニウム膜がドライエツチングされる。アルミニウ
ム配線のエツチング加工が終了した後は、反応性ガスの
導入を止めて、トライエツチング室ｌを排気し、駆動機
構７２ａで駆動してステージ７ａを降下させると、ドラ
イエツチング室１は基板搬送室に開放され第１図の状態
に戻る。

次に、基板搬送室４内に設けられた基板搬送機構８０ｂ
てステージ７ａ上の基板をステージ７ｂの上に搬送載置
する。そし゛τ駆動機構７２ｂでステージ７ｂをト昇さ
せ、レジスト剥離室２のフラＵ− ンジ面２００にステージ７１）の縁端面７０１）を気密
に圧接させ、レジスト剥離室２に（図示しない排気系で
排気しながら）酸素を含むガスを導入管２２より導入し
、石英で形成されたプラズマ発生室２４の周囲に設けた
高周波電極２５．２６の間に高周波電圧を印加する。こ
の結果プラズマ発生室では多量の酸素ラジカルが発生し
、この酸素ラジカルにより基板上のフォトレジスト膜が
剥離される。この剥離のとき、ステージ７ｂ内に仕込ん
だヒーター（図示しない）で基板を加熱すると、剥離速
度を大きくすることが可能である。

フォトレジストの剥離が終了した後は、ステージ７ｂを
下げてレジスト剥離室２を基板搬送室４に開放し、基板
搬送室４内に設けられた搬送機構８０ｃにより基板をス
テージ７Ｃ上に搬送載置する。

ステージ７ｃを、駆動機構７２ｃで上昇させて塩素脱離
室３のフランジ面３００にステージ７Ｃの縁端面７０ｃ
を気密に圧接し、ＣＦ４等の弗素原子を含むガスをガス
導入管３２から導入し、対向電極３９に高周波電源３１
から高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、基板を
プラズマ処理することζこより塩素を脱離させる。

その後は、ステージ７Ｃを下降させて第１図の状態ここ
戻し、基板を真空予備室９ｂ内のカセット８ｂに搬送収
容して、これで一連の処理が終了する。カセット８ｂが
満杯になったとき、バルブ１０ｂは閉じられ扉９ｂが開
かれて基板は初めて大気中に取り出される。

基板が一つの処理室（例えば、レジスト剥離室）で処理
されているとき、他の処理室（例えは、ドライエツチン
グ室）では、別の基板に対し別の処理が行なわれるよう
にすれは、生産性の向上をはかることができる。

上記のようにして、基板か大気に晒されることなく処理
されるときは、エツチング後のフォトレジスト剥離では
、基板のアルミニウム配線の側壁に吸着された塩素系化
合物は殆んどが除去され、さらに、その後に基板がフレ
オンプラズマで処理されるため、フォトレジストとアル
ミニウム膜の界面に奥深く浸透していた塩素系化合物や
、酸素プラズマ処理で除去できなかった微量の塩素化合
物もフレオンガスζこよって完全に置換されて、アルミ
ニウム配線の腐食は完全に抑圧される。

第２図は本発明の装置の別の実施例のドライエツチング
装置各室の概略の配置を示したものである。ドライエツ
チング室１とレジスト剥離室２は基板搬送室４ａて連結
され、レジスト剥離室２と塩素脱離室３は基板搬送室４
１）で連結されて、真空予備室９４、９ｂとともに全室
は直列に従属接続されている。装置は第１図のものより
もやや複雑になり経済的に不利である。

なお、上記には、微量の塩素化合物を脱離させる方法が
、弗素ガスによってプラズマ処理する方法であるものを
示したが、弗素ガスを使用せずにプラズマ処理室３内に
ヒーターないし赤外線ランプを用意して、これによって
基板を単に１００°Ｃ以上に加熱することだけの処理方
法も塩素脱離に効果がある。

また塩素脱離室は平行平板型プラズマ処理装置でなくて
も、レジスト剥離室２のようにプラズマ発生室を別に設
けて、そこからラジカルを輸送する構造の処理室にして
もよい。

さらにまた上記は、基板を枚葉処理し、しかも、各処理
が各独立の室で行なわれる装置を例にとって説明したが
、本発明はこれに限定されるものではない。バッチ式処
理装置であって、処理室が一つしかなく、ガスを逐次入
れ換えて本発明の処理を行なうものであっても十分にそ
の効果を上げることができる。この場合は基板搬送室は
不要となる。

（発明の効果） 本発明の方法およびその装置を用いることで、アルミニ
ウムおよびアルミニウム合金膜のエツチングにおいて効
果的な腐食防止を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の装置の概略の断面図である。 第２図は別の実施例の装置の各室の配置図である。 １・・・ドライエツチング室、２・・・レジスト剥離室
、３−・塩素脱離室、４．４４、４ｂ・・・基板搬送室
、５・・・基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）塩素原子を含むガスを主成分とする反応性ガスを
   用い、フォトレジストをマスクとして、被エッチング基
   板上のアルミニウムまたはアルミニウム合金膜をエッチ
   ングするドライエッチング方法において、該アルミニウ
   ムまたはアルミニウム合金膜の該エッチング処理に引き
   続いて、該基板を大気に晒すことなく、該フォトレジス
   トを剥離するレジスト剥離処理を施し、さらに該剥離処
   理に引き続いて、該基板を大気に晒すことなく、該基板
   上の残留塩素系化合物を脱離させる塩素脱離処理を施す
   ことを特徴とするドライエッチング方法。 （２）前記塩素脱離処理の方法が、真空中で該基板を１
   ００℃以上に加熱する方法であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のドライエッチング方法。 （３）前記塩素脱離処理の方法が、弗素原子を含むガス
   を用いて、該基板にプラズマ処理を施すものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッチ
   ング方法。（４）該プラズマ処理に用いられる弗素原子
   を含むガスが、ＣＦ＿４、ＣＨＦ＿３、ＳＦ＿６、ＮＦ
   ＿２、Ｃ＿２Ｆ＿６のうちのいずれか１つを含むガスで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のドラ
   イエッチング方法。 （５）前記プラズマ処理に用いられる弗素原子を含むガ
   スが、Ｏ＿２、Ｎ＿２、Ａｒ、Ｈｅのいずれかを含む混
   合ガスであることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載のドライエッチング方法。 （６）フォトレジストをマスクとして塩素原子を含むガ
   スを主成分とする反応性ガスにより、被エッチング基板
   上のアルミニウムまたはアルミニウム合金膜をエッチン
   グするドライエッチング室と、該フォトレジストを剥離
   するレジスト剥離室と、該基板上に残留した塩素系化合
   物を脱離させる塩素脱離室と、の３室の相隣る２室が、
   それぞれ、真空中で基板を搬送する基板搬送室で連結さ
   れていることを特徴とするドライエッチング装置。 （７）フォトレジストをマスクとして塩素原子を含むガ
   スを主成分とする反応性ガスにより、被エッチング基板
   上のアルミニウムまたはアルミニウム合金膜をエッチン
   グするドライエッチング室と、該フォトレジストを剥離
   するレジスト剥離室と、該剥離処理で基板上に残留した
   塩素系化合物を脱離させる塩素脱離室と、の３室の全て
   が、真空中で基板を搬送する単一の基板搬送室に連結さ
   れていることを特徴とするドライエッチング装置。