JPH0436485A - 半導体装置の製造方法 - 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 本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、特
に、アルミニウムまたは含アルミニウム合金薄膜のドラ
イエツチングにおける後処理方法に関するものである。

従来の技術 アルミニウムまたは含アルミニウム合金は、半導体装置
の配線材料として用いられている。またＬＳＩの高集積
化にともない、配線パターンも、より微細なものが要求
されるようになってきている。そこで、アルミニウムま
たは含アルミニウム合金膜の異方性ドライエツチングが
行なわれている。アルミニウムまたは含アルミニウム合
金膜の異方性ドライエツチングでは、従来、Ｂ　Ｃ１３
、Ｓ　ｉ　Ｃ１４、ＣＣ１４などのガスとＣ１２ガスと
を混合したガス（以下、塩素系ガスと称す）をエツチン
グガスとして用いている。この塩素系ガスを用いたアル
ミニウムまたは含アルミニウム合金膜のドライエツチン
グでは、エツチング後に、後処理をせずに基板を大気中
に取り出し、放置しておくと、アルミニウム配線が断線
してしまう問題が発生し、配線の信頼性を劣化させてし
まう。これは、基板上の残留塩素が大気中の水分と結合
してＭＣＩとなり、アルミニウムなどが溶解してしまう
（アフターコロ−ジョン）ためである。

この問題の対策としては、後処理として、基板を大気中
に取り出して即座に水洗する方法、ＣＦ４プラズマ処理
をしてから基板を大気中に取り出す方法、比較的低い温
度（１００℃以下）でレジスト除去処理をしてから基板
を大気中に取り出す方法、などが、行われている。

発明が解決しようとする課題 しかし上述した従来の後処理方法では、アフターコロ−
ジョン対策として不十分なものとなっている。すなわち
、 水洗する方法では、基板を大気中に取り出してから水洗
するまでの短時間にも、アフターコロ−ジョンが発生し
てしまう、 また、ＣＦ、プラズマ処理方法や比較的低い温度（１０
０°Ｃ以下）でのレジスト除去処理方法では、基板上の
残留塩素を完全には除去することができず、アフターコ
ロ−ジョンが発生してしまうという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するものであり、塩素系ガス
を用いたアルミニウムまたは含アルミニウム合金膜のド
ライエツチングにおいて、基板上の残留塩素を良好に除
去することを可能とし、アフターコロ−ジョンの発生を
防ぐことができる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造
方法では、半導体基板上のアルミニウムまたは含アルミ
ニウム合金薄膜のドライエツチングにおいて、プラズマ
反応室を少なくとも２つ有するエツチング装置を用い、
第１の反応室内でフォトレジスト・パターンをマスクと
して、塩素系ガスを用いてドライエツチングを行なった
後に、前記半導体基板を真空中を搬送して、前記第１の
反応室とは異なる第２の反応室内で、酸素ガスを用いた
プラズマによるレジスト除去処理と前記半導体基板の温
度を２００°Ｃ以上に加熱する処理とを行うこととして
いる。

また第２の発明は、上記第１の発明のプラズマによるレ
ジスト除去処理に、酸素ガスとフッ素系ガスとの混合ガ
スを用いることとしたものである。

さらに、第３の発明は、上記第１の発明のプラズマによ
るレジスト除去処理工程前に、第２の反応室内でフッ素
系ガスによるプラズマ処理を行うこととしたものである
。

作用 上記の第１の発明の製造方法により、半導体基板上のア
ルミニウムまたは含アルミニウム合金薄膜を、第１の反
応室内でフォトレジスト・パターンをマスクとして、塩
素系ガスを用いてドライエツチングを行なった後に、以
下の後処理を行なう。

すなわち、この半導体基板を真空中を搬送して、前記第
１の反応室とは異なる第２の反応室内で、まず、プラズ
マによるレジスト除去処理を行う。

ここで、アフターコロ−ジョンの原因となる残留塩素は
、マスクとして使用したレジストの表面または内部に相
当量が存在していることが知られている。したがって、
このレジスト除去処理により、アフターコロ−ジョンの
原因となる残留塩素の量は低減し、次に、前記半導体基
板の温度を２００℃以上に加熱する処理を行うことによ
り、なお基板表面に残留している塩素は蒸発し、除去さ
れる。

よって、アフターコロ−ジョンの発生が防止される。

また、第２あるいは第３の発明の製造方法により、フッ
素系ガスを用いたプラズマ処理を行うことによって、ウ
ェーハ表面の残留塩素（Ｃｌ３　）はフッ素（Ｆ）と！
換され、除去される。よって、ウェーハ表面に残留する
塩素（Ｃρ）はさらに効果的に除去され、アフターコロ
−ジョンの発生が防止される。

実施例 以下、本発明の一実施例を、図面を参照しながら説明す
る。

第１実施例 第１図１ａ）〜（ｄ）は、本発明の半導体装置の製造方
法の第１実施例を順に示す半導体装置の断面図である。

まず、第１図（ａ）において、半導体基板１の上に、二
酸化シリコン（Ｓ１０２）膜２を形成し、次に、この上
に、膜厚０．８μｍのＡｌ−３ｔ（１％）−Ｃｕ（０，
５％）膜３をスパッタ法により成長させる。その後、公
知のフォトリソグラフィー技術により、フォトレジスト
４のパターン形成を行う。

次に、エツチング装置の第１の反応室内で、第１図（ｂ
）のように、フォトレジスト４のパターンをマスクとし
て、Ｓ　ｉ　Ｃ１４と０１□の混合ガスをエツチングガ
スとする反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）を行い、パ
ターニングして、Ａｌ−５ｉ　（１％）−Ｃｕ（０，５
％）配線パターン５を得る。このとき、ウェーハ上に塩
素（Ｃ１）か残留する。この残留した塩素（ＣＩ）６は
、主に、フォトレジスト４の表面および内部や、配線パ
ターン５の側壁部表面に存在していることが知られてい
る。

次に、上記エツチングを行なったウェーハを真空中を第
１の反応室と異なる第２の反応室まで搬送して、第１図
（Ｃ）のように、０２ガスによるプラズマ中で処理を行
い、フォトレジスト４を除去する。このとき、ウェーハ
の温度は、１００℃以下に保つ、フォトレジスト４の除
去とともに、このフォトレジスト４の表面および内部に
吸着していた残留塩素（ＣＩ＞６も除去される。

最後に、第１図（ｄ）のように、ウェーハの温度を２５
０℃に加熱し、３分間保つ、ここで、加熱は、ウェーハ
の裏面からハロゲンランプヒータで行う。

この加熱により、ウェーハ表面になお残留していた塩素
（Ｃ１）を蒸発させ、除去することができる。

このように、本実施例によれば、Ａｌ−５ｔ（１％）−
Ｃｕ（０，５％）膜３のドライエツチング後に、ウェー
ハ表面に残留する塩素（ＣＩ＞６を効果的に除去するこ
とができ、アフターコロ−ジョンの発生を防ぐことかで
きる。

なお、本実施例では、最後のウェーハの加熱温度を２５
０℃としたが、ウェーハの加熱温度が２００℃〜３００
℃の範囲の温度であれば、同様の効果がある。また、加
熱時間は、少なくとも１分以上であればよく、加熱温度
を考慮して、適当な時間に設定すればよい、２００℃よ
り低い加熱では、上述の効果は得られない、また、３０
０℃を超える加熱では、Ａｌ−８ｔ（１％）−Ｃｕ（０
，５％）配線パターン５の膜の変質が生じるなど、問題
が発生する。

また、本実施例では、フォトレジスト除去処理を０２ガ
スによるプラズマ中で行なったが、フォトレジスト除去
処理を０□ガスとＣＦ、、ＣＨＦ、　、ＳＦ、などのフ
ッ素系ガスとの混合ガスによるプラズマ中で行なっても
よく、その場合には塩素（Ｃ１）とフッ素（Ｆ）の置換
も行なわれるため、ウェーハ表面に残留する塩素（Ｃ１
）６を、さらに効果的に除去することができる。

さらに、本実施例では、プラズマによるフォトレジスト
除去処理を行なった後で、ウェーハの加熱処理を行なっ
たが、プラズマによるフォトレジスト除去処理をウェー
ハの加熱とともに行なってもよい。

また、本実施例では、プラズマによるフォトレジスト除
去処理とウェーハの加熱処理とを同じ第２の反応室内で
行なったが、プラズマによるフォトレジスト除去処理を
行なった後で、ウェーハを真空中を別の反応室へ移送し
て、ウェーハの加熱処理を行なってもよい、この場合は
、加熱は、ウェーハの表面あるいは裏面側から、たとえ
ば、ハロゲンランプヒータを用いて行うことができる。

さらに、本実施例では、被エツチング物として、Ａｌ−
３１−Ｃｕ膜を選んだが、アルミニウム金属（Ａ１）膜
、または、Ａｌ−３ｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−８ｉ、Ａｌ
−３ｔ−Ｔｉなどの含アルミニラム合金膜をドライエ・
ソチングする場合も同様の結果を得ることができる。

第２実施例 第２図（ａ）〜ｆｅ）は、本発明の半導体装置の製造方
法の第２実施例を順に示す半導体装置の断面図である。

なお、第１図の構成と同一の構成には同一の符号を付し
ている。

まず、第１図（ａ）と同じく、第２図（ａ）に示すよう
に、半導体基板１上に、ＳｉＯ□膜２、膜厚０．８μｍ
のＡｌ−３ｔ（１％）−Ｃｕ（０，５％）！！！３を順
に形成し、フォトレジスト４のノくターン形成を行なう
。

次に、エツチング装置の第１の反応室内で、第１図（ｂ
）と同じく、第２図（ｂ）に示すように、フォトレジス
ト４のパターンをマスクとして、Ｓ　ｉ　Ｃ１４と０１
□の混合ガスを工・ツチングガスとする反応性イオンエ
ツチング（ＲＩＥ）を行髪）、バターニングして、Ａｌ
−３ｔ（１％）　−Ｃｕ（０，５％）配線パターン５を
得る。こめとき、やはりウェーハ上に塩素（Ｃ１）が残
留する。この残留した塩素（Ｃ１）６は、主に、フォト
レジスト４の表面および内部や、配線パターン５の側壁
部表面に存在している。

次に、上記エツチングを行なったウェーハを真空中を第
１の反応室とは異なる第２の反応室まで搬送して、第２
図（Ｃ）のように、ＣＦ、ガスによるプラズマ処理を行
う。これにより、ウェーハ表面の残留塩素（ＣＩ）６は
、大部分か、フッ素（Ｆ）と置換され、除去される。

次に、第２図ｆｄ）のように、０２ガスによるプラズマ
中で処理を行い、フォトレジスト４を除去する。このと
き、ウェーハの温度は、１００℃以下に堡つ。フォトレ
ジスト４の除去とともに、このフォトレジスト４の表面
および内部に吸着していた残留塩素（Ｃ１）６も除去さ
れる。

最後に、第２図（ｅ）のように、ウェーハの温度を２５
０℃に加熱し、３分間保つ、ここで、加熱は、ウェーハ
の裏面からハロゲンランプヒータで行う。

この加熱により、ウェーハ表面になお残留していた塩素
＜ＣＩ）６を蒸発させ、除去することができる。

このように、本実施例によれば、Ａｌ−８ｉ（１％）−
Ｃｕ（０，５％）膜３のドライエツチング後に、ウェー
ハ表面に残留する塩素（ＣＩ）６を効果的に除去するこ
とができ、アフターコロ−ジョンの発生を防ぐことがで
きる。

なお１本実施例では、ｉｊ＆後のウェーハの加熱温度を
２５０℃としたが、ウェーハの加熱温度が２００℃〜３
００℃の範囲の温度であれば、同様の効果がある。また
、加熱時間は、少なくとも１分以上であればよく、加熱
温度を考慮して、適当な時間に設定すればよい。

また、本実施例では、フォトレジスト除去処理に先立っ
てＣＦ、ガスによるプラズマ処理を行なったが、ＣＦ４
の代わりに、ＣＨＦ、　、ＳＦ、などのフッ素系ガスを
用いてもよい。

また、本実施例では、フォトレジスト除去処理を０２ガ
スによるプラズマ中で行なったが、フォトレジスト除去
処理を０２ガスとＣＦ、、ＣＨＦ、　、ＳＦ６などのフ
ッ素系ガスとの混合ガスによるプラズマ中で行なっても
よく、その場合には塩素（Ｃ１）とフッ素（Ｆ）の置換
も行われるため、ウェーハ表面に残留する塩素（ＣＩ）
６を、さらに効果的に除去することができる。

さらに、本実施例では、プラズマによるフォトレジスト
除去処理を行なった後で、ウェーハの加熱処理を行なっ
たが、プラズマによるフォトレジスト除去処理をウェー
ハの加熱とともに行なってもよい。

また、本実施例では、プラズマによるフォトレジスト除
去処理とウェーハの加熱処理と同じ第２の反応室内で行
なったが、プラズマによるフォトレジスト除去処理を行
なった後で、ウェーハを真空中で別の反応室へ移送して
、ウェーハの加熱処理を行なってもよい、この場合は、
加熱は、ウェーハの表面あるいは裏面側から、たとえば
、ハロゲンランプヒータを用いて行うことかできる。

さらに、本実施例では、被エツチング物として、Ａｌ−
３ｉ−Ｃｕ膜を選んだが、アルミニウム金属（ＡＩ）Ｗ
Ａ、または、Ａｌ−３ｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−５ｔ、Ａ
ｌ−３ｉ−Ｔｉなどの含アルミニウム合金膜をドライエ
ツチングする場合も同様の結果を得ることができる。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、半導体基板上のアルミ
ニウムまたは含アルミニウム合金薄膜のドライエツチン
グにおいて、プラズマ反応室を少なくとも２つ有するエ
ツチング装置を用い、第１の反応室内でフォトレジスト
・パターンをマスクとして、塩素系ガスを用いてドライ
エツチングを行なった後に、前記半導体基板を真空中を
搬送して、前記第１の反応室とは異なる第２の反応室内
で、酸素ガスを用いたプラズマによるレジスト除去処理
と前記半導体基板の温度を２００℃以上に加熱する処理
とを行なうことにより、塩素系ガスを用いたアルミニウ
ムまたは含アルミニウム合金膜のドライエツチングにお
いて、基板上の残留塩素を良好に除去することが可能と
なり、アフターコロ−ジョンの発生を防ぐことができる
。

したがって、アルミニウムまたは含アルミニウに加工す
ることが容易となり、ＬＳＩの高集積化をさらに進める
上で、大きな効果をあげることができる。

また、第２あるいは第３の発明によれば、フッ素系ガス
を用いたプラズマ処理を行うことによって、ウェーハ表
面の残留塩素はフッ素と置換され、除去されることから
、さらに効果的に残留塩素を除去することが可能となり
、アフターコロ−ジョンの発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜ｆｄ）は、本発明の半導体装置の製造方
法の第１実施例を順に示す半導体装置の断面図、第２図
！ａ）〜（ｅ）は、本発明の半導体装置の製造方法の第
２実施例を順に示す半導体装置の断面図である。 １・・・半導体基板、２・・・二酸化シリコン（Ｓｉｎ
□）膜、３−・−ＡＩ−８１−Ｃｕ膜、４・・・フォト
レジスト、５・・・Ａｌ−８１−Ｃｕ配線パターン、６
・・・残留した塩素（Ｃ１）。 第ｆ図 第１　図（っブさン ４−フォトｂｙ７Ｆ 第２図 ４・・ｋトレシプト ５−　Ａｔ−５７−Ｇｕｋｌｌｂｆｔ−ｙ６・　蟇覧誓
し記臭１ｔ（ｃｌ） 第２図（つブき）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上のアルミニウムまたは含アルミニウム
   合金薄膜のドライエッチングにおいて、プラズマ反応室
   を少なくとも２つ有するエッチング装置を用い、第１の
   反応室内で、フォトレジスト・パターンをマスクとして
   、塩素系ガスを用いてドライエッチングを行なった後に
   、前記半導体基板を真空中を搬送して、前記第１の反応
   室とは異なる第２の反応室内で、酸素ガスを用いたプラ
   ズマによるレジスト除去処理と前記半導体基板の温度を ２００℃以上に加熱する処理とを行うことを特徴とする
   半導体装置の製造方法。 ２、プラズマによるレジスト除去処理に、酸素ガスとフ
   ッ素系ガスとの混合ガスを用いることを特徴とする請求
   項１記載の半導体装置の製造方法。 ３、プラズマによるレジスト除去処理工程前に第２の反
   応室内でフッ素系ガスによるプラズマ処理を行うことを
   特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。