JPH113880A - Semiconductor substrate processing method - Google Patents

Semiconductor substrate processing method

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JPH113880A
JPH113880A JP15328197A JP15328197A JPH113880A JP H113880 A JPH113880 A JP H113880A JP 15328197 A JP15328197 A JP 15328197A JP 15328197 A JP15328197 A JP 15328197A JP H113880 A JPH113880 A JP H113880A
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JP
Japan
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etching
gas
substrate
processing
resist
Prior art date
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Application number
JP15328197A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryoji Fukuyama
良次 福山
Nushito Takahashi
主人 高橋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH113880A publication Critical patent/JPH113880A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】積層配線膜のエッチングにおいて、エッチング
処理と後処理を一貫して処理する場合エッチング後の配
線の腐食を防止するとともに、エッチング処理し後処理
時間の同期化を図るための後処理時間を短縮できる半導
体基板の処理方法を提供する。 【解決手段】塩素系ガスによるエッチング処理に引き続
き、 H2Oガスによるエッチング処理を行い、さらに別
室でレジスト除去および腐食防止のための後処理を真空
下で連続して行う。 【効果】積層配線膜の腐食やレジスト残りの発生が無
く、しかも後処理時間を短縮することでエッチング処理
と後処理との同期化を達成できるため、半導体基板の生
産性の向上が図れる。
[PROBLEMS] To consistently perform etching and post-processing in etching a laminated wiring film, to prevent corrosion of wiring after etching and to synchronize post-processing time by performing etching. And a method for processing a semiconductor substrate that can reduce the post-processing time. An etching process using a H 2 O gas is performed after an etching process using a chlorine-based gas, and a post-process for removing a resist and preventing corrosion is continuously performed in a separate chamber under vacuum. According to the present invention, since there is no corrosion of the laminated wiring film and no residual resist is generated, and the post-processing time is shortened, the synchronization between the etching process and the post-processing can be achieved, so that the productivity of the semiconductor substrate can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程において、基板上に微細加工を施すプラズマエッチ
ング処理に関し、特にアルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金を含むメタル積層配線をプラズマ処理した際に残
留する塩素成分による配線の腐食やレジスト等の配線パ
ターン除去不良を防止するために実施される半導体基板
の処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching process for performing fine processing on a substrate in a manufacturing process of a semiconductor device, and particularly to a chlorine component remaining when a metal laminated wiring containing aluminum or an aluminum alloy is subjected to plasma processing. The present invention relates to a method for processing a semiconductor substrate, which is performed to prevent corrosion of wiring and defective removal of a wiring pattern such as a resist due to the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミニウム合金(Al−Cu−Siや
Al−Si)からなる半導体装置のメタル配線は、基板
側にTiNなどのバリア層、表面側に同じくTiNなど
のキャップ層が形成された積層膜構造となっている。こ
のメタル配線は通常塩素Cl2とBcl3の混合ガスプラ
ズマあるいはさらに添加ガスを含む混合ガスプラズマで
エッチングされる。AlはCl2ガスのみによってもエ
ッチングされるため、メタル配線を垂直形状にエッチン
グするためには、水平方向にエッチングを抑制する保護
膜、いわゆる側壁保護膜を形成する必要がある。側壁保
護膜は、エッチング反応性生物やレジスト成分から構成
され、エッチングと同時進行しながらメタル配線の側壁
に形成されてゆく。通常は、レジストの除去作業である
アッシング処理を、エッチング後直ちに基板を大気に曝
すことなく実施する。ところで、側壁保護膜の中にはエ
ッチング中のCl2,Clが含有されており、アッシン
グ処理において完全に除去されなければ、その後大気に
取り出した際に、大気中の水分と反応して塩酸HClが
形成され、配線が腐食してしまう現象が知られている。
そのため、処理した基板の腐食防止処理が必要となる。
2. Description of the Related Art A metal wiring of a semiconductor device made of an aluminum alloy (Al-Cu-Si or Al-Si) has a laminated structure in which a barrier layer such as TiN is formed on the substrate side and a cap layer such as TiN is formed on the surface side. It has a membrane structure. This metal wiring is usually etched by a mixed gas plasma of chlorine Cl 2 and Bcl 3 or a mixed gas plasma containing an additional gas. Since Al is also etched only by Cl 2 gas, it is necessary to form a protective film that suppresses etching in the horizontal direction, that is, a so-called sidewall protective film, in order to etch a metal wiring in a vertical shape. The side wall protective film is composed of an etching reaction product or a resist component, and is formed on the side wall of the metal wiring while proceeding simultaneously with the etching. Usually, an ashing process for removing the resist is performed immediately after the etching without exposing the substrate to the atmosphere. By the way, Cl 2 and Cl during etching are contained in the side wall protective film, and if not completely removed by the ashing process, when the film is taken out to the atmosphere afterwards, it reacts with the moisture in the atmosphere to generate HCl HCl. Is formed, and a phenomenon that the wiring is corroded is known.
Therefore, it is necessary to perform a corrosion prevention treatment on the treated substrate.

【0003】配線の腐食防止を目的とした従来技術の例
としては特開昭55−91842号公報がある。本従来
技術例には、アルミニウム・銅合金膜を塩素系あるいは
臭素系ガスを用いてエッチング処理し、次に水素プラズ
マ処理を行うことにより配線に腐食が発生しないことが
示されているが、水素プラズマによる完全なレジスト除
去及び積層構造膜に対する腐食防止に関しては述べられ
ていない。
An example of the prior art for preventing corrosion of wiring is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-91842. This prior art example shows that the aluminum / copper alloy film is etched using a chlorine-based or bromine-based gas and then subjected to a hydrogen plasma treatment so that no corrosion occurs in the wiring. No mention is made of the complete removal of resist by plasma and the prevention of corrosion of the laminated structure film.

【0004】また、アルミニウムを含む積層構造膜に対
する配線の腐食防止を目的とした従来技術の例としては
特開昭63−241933号公報がある。本従来技術例
にはアルミニウムを含む積層膜をアルミニウムを主体と
する膜のエッチングに塩素系のガスを用い、チタン層及
び窒化チタン層のエッチングにフッ素系のガスを利用し
て、エッチング処理を行うことが記載されている。アル
ミニウムを主体とする膜のエッチング時に残留した塩素
あるいは塩素化合物をフッ素系ガスで置換・除去しなが
ら処理するので塩素あるいは塩素化合物の残留量は少な
く配線の腐食を遅延させることができると記載されてい
るが、エッチング処理後のレジスト除去法に関しては述
べられていない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-241933 discloses an example of a conventional technique for preventing corrosion of a wiring in a laminated structure film containing aluminum. In this prior art example, an etching process is performed by using a chlorine-based gas for etching a film mainly composed of aluminum in a laminated film containing aluminum, and using a fluorine-based gas for etching a titanium layer and a titanium nitride layer. It is described. It is stated that chlorine or chlorine compounds remaining during etching of a film mainly composed of aluminum are treated while replacing or removing them with a fluorine-based gas, so that the residual amount of chlorine or chlorine compounds is small and corrosion of wiring can be delayed. However, it does not mention a method for removing the resist after the etching treatment.

【0005】さらに、他の従来技術例としては特開平5
−226299号公報に積層構造配線膜のエッチング処
理後に残留する塩素を確実に除去する目的でエッチング
処理後に水素原子を含むプラズマ処理を行い、さらに酸
素を含むプラズマ処理を行ってレジスト除去処理を行う
ことが記載されている。本従来技術の実施例ではエッチ
ング処理後に別室で水素原子を含むプラズマ処理に続き
酸素を含むガスでアッシング処理を行うことが示されて
いる。水素原子を含むプラズマ処理は、残留する塩素を
除去することが主目的であり、高周波電源を用いて基板
表面にイオン作用を付加する記述は見られない。
[0005] Further, as another prior art example, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 226299 discloses that a resist treatment is performed by performing a plasma treatment containing hydrogen atoms after the etching treatment and a plasma treatment containing oxygen in order to surely remove chlorine remaining after the etching treatment of the multilayer structure wiring film. Is described. In the embodiment of the prior art, it is shown that after the etching process, the ashing process is performed in a separate chamber after the plasma process including hydrogen atoms, followed by the gas including oxygen. The main purpose of the plasma treatment containing hydrogen atoms is to remove residual chlorine, and there is no description of adding an ion effect to the substrate surface using a high-frequency power supply.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】先に述べた従来技術の
実施例では配線の腐食を防止するために主としてエッチ
ング処理時に付着あるいは残留した塩素成分を水素成分
やフッ素成分によるプラズマ処理により脱離させること
や置換させることが示されている。
In the above-mentioned prior art embodiment, in order to prevent the corrosion of the wiring, the chlorine component adhered or remaining during the etching process is mainly eliminated by plasma treatment with a hydrogen component or a fluorine component. It is shown that it can be replaced.

【0007】近年、配線膜を形成するための処理装置は
エッチング処理後の配線の腐食を防止するため、エッチ
ング処理室に加えて、腐食防止処理やレジスト除去のた
めに別に後処理室を持つ装置が多くなっている。これら
の装置では従来、エッチング処理に60〜100秒程
度、後処理に120〜180秒程度を必要とし、エッチ
ングおよび後処理を一貫して行う処理は、かならずしも
効率良く処理がなされていなかった。
In recent years, a processing apparatus for forming a wiring film has an apparatus having a separate post-processing chamber for corrosion prevention processing and resist removal in addition to an etching processing chamber for preventing corrosion of wiring after etching processing. Is increasing. Conventionally, these apparatuses require about 60 to 100 seconds for the etching processing and about 120 to 180 seconds for the post-processing, and the processing for consistently performing the etching and the post-processing has not always been performed efficiently.

【0008】本発明の目的は、エッチング処理時間並に
後処理時間を短縮し、両処理時間の同期化を図り、生産
効率を向上できる半導体基板の処理方法を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide a method of processing a semiconductor substrate, which can shorten the post-processing time as well as the etching processing time, synchronize the two processing times, and improve the production efficiency.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、エッチング処理室にて塩素系ガスによりエッチング
処理し、引き続き同一処理室内でH2Oガスによる追加
エッチング処理を行った後、真空下で連続して別の処理
室にて腐食防止及びレジスト除去処理を行うことからな
る。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, after performing an etching treatment with a chlorine-based gas in an etching treatment chamber, and further performing an additional etching treatment with a H 2 O gas in the same treatment chamber, the vacuum treatment is carried out. It consists of continuously performing corrosion prevention and resist removal processing in another processing chamber.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】アルミニウム配線をプラズマエッ
チングした後の大気中放置において、アルミニウム配線
が腐食する現象は、アルミニウム配線の材料的な構造に
依存した特質がある。特に窒化チタンなどの積層膜(基
板側から、基板Si/酸化膜SiO2/窒化チタンTi
N/アルミニウム合金Al−Si−Cu/窒化チタンT
iN/レジストPR)において発生しやすい。これは、
腐食が電気化学的に発生しやすい状態になっていること
による。すなわち異種金属からなる積層膜間に電池効果
が働くためである。アルミニウム配線の単層膜(基板S
i/酸化膜SiO2/アルミニウム合金Al−Si−C
u/レジストPR)は電池効果がなく腐食しにくい。以
下、上記基板をアルミ積層基板、アルミ単層基板と称
す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The phenomenon that an aluminum wiring corrodes when left in the air after plasma etching of the aluminum wiring has characteristics depending on the material structure of the aluminum wiring. In particular, a laminated film of titanium nitride or the like (from the substrate side, substrate Si / oxide film SiO 2 / titanium nitride Ti
N / Aluminum alloy Al-Si-Cu / Titanium nitride T
iN / resist PR). this is,
This is because corrosion is likely to occur electrochemically. That is, a battery effect works between the laminated films made of different metals. Single layer film of aluminum wiring (substrate S
i / oxide film SiO 2 / aluminum alloy Al-Si-C
u / resist PR) has no battery effect and is hardly corroded. Hereinafter, the above substrate is referred to as an aluminum laminated substrate or an aluminum single layer substrate.

【0011】図1は、本発明を実施するプラズマエッチ
ング装置の一実施例である。アルミ積層基板10は大気
側に設置されたロボットアーム3によりカセット2から
取り出されてロードロック室5に導入される。次にロー
ドロック室5の扉4が閉じられ、真空排気が開始され
る。真空排気はロードロック室5の異物を巻き上げない
ようにスロー排気される。所定の圧力以下に排気された
時点でロードロック室5と搬送室9間のバルブ6が開け
られる。搬送室9は常時真空排気され高真空に維持され
ている。搬送室9に設けられたロボットアーム11によ
って基板10がロードロック室5から搬送室9に搬送さ
れる。搬送後直ちにバルブ6は閉じられる。次にエッチ
ング室13の圧力が十分高真空に排気されていること、
好ましくは10-5Torr台以下となっていることを確
認し、エッチング室13と搬送室9の間のバルブ14を
開け、基板10をエッチング室13に搬入する。エッチ
ング室13では、基板10は基板載置用の電極に載置さ
れる。電極は基板10を静電吸着できるもので、基板1
0の裏面に数Torr〜10Torr程度のヘリウムガ
スを導入して電極と基板間の熱伝導効率を高め、基板温
度の制御が行われる。バルブ14が閉じられた後、ガス
導入口からエッチング用のガス、塩素Cl2や3塩化ほ
う素Bcl3、場合によっては添加ガスが導入される。
FIG. 1 shows an embodiment of a plasma etching apparatus for carrying out the present invention. The aluminum laminated substrate 10 is taken out of the cassette 2 by the robot arm 3 installed on the atmosphere side and introduced into the load lock chamber 5. Next, the door 4 of the load lock chamber 5 is closed, and evacuation is started. The vacuum evacuation is performed by slow evacuation so as not to wind up foreign matter in the load lock chamber 5. The valve 6 between the load lock chamber 5 and the transfer chamber 9 is opened when the pressure is exhausted below a predetermined pressure. The transfer chamber 9 is constantly evacuated and maintained at a high vacuum. The substrate 10 is transferred from the load lock chamber 5 to the transfer chamber 9 by the robot arm 11 provided in the transfer chamber 9. Immediately after the transfer, the valve 6 is closed. Next, the pressure in the etching chamber 13 is evacuated to a sufficiently high vacuum,
After confirming that the pressure is preferably below 10 -5 Torr, the valve 14 between the etching chamber 13 and the transfer chamber 9 is opened, and the substrate 10 is carried into the etching chamber 13. In the etching chamber 13, the substrate 10 is mounted on the substrate mounting electrode. The electrodes are capable of electrostatically adsorbing the substrate 10, and the substrate 1
A helium gas of several Torr to 10 Torr is introduced into the back surface of the substrate 0 to increase the efficiency of heat conduction between the electrode and the substrate, thereby controlling the substrate temperature. After the valve 14 is closed, an etching gas, chlorine Cl 2 or boron trichloride Bcl 3 , and in some cases, an additional gas are introduced from a gas inlet.

【0012】本一実施例の電極は、プラズマを介して静
電吸着膜に高電圧を印加するモノポールタイプであるた
め、エッチングガス導入後にマイクロ波でプラズマが点
火される。プラズマが点火した状態で電極に静電吸着用
の高電圧が印加され、基板が電極に吸着される。基板は
予め20〜50℃程度の温度に制御されている。この状
態で基板裏面にヘリウムガスが導入される。ヘリウムガ
スの圧力が数Torrに達すると、基板温度は電極表面
の温度で制御できるようになる。この状態で電極に数1
00kHz〜10数MHz、好ましくは800kHz〜
2MHzの高周波電圧が印加され、基板にバイアス電圧
が付加される。マイクロ波でプラズマ状態となったエッ
チングガスイオンが高周波電圧印加と同時に基板に垂直
に引き込まれる。エッチングガス中の電気的に中性な塩
素Clなどのラジカルはランダムな方向から基板に入射
し、図2に示したアルミ積層基板の被エッチング部10
2a(レジストの除去された部分)に吸着する。
Since the electrode of this embodiment is of a monopole type in which a high voltage is applied to the electrostatic attraction film via the plasma, the plasma is ignited by microwaves after the introduction of the etching gas. With the plasma ignited, a high voltage for electrostatic attraction is applied to the electrodes, and the substrate is attracted to the electrodes. The substrate is previously controlled at a temperature of about 20 to 50 ° C. In this state, helium gas is introduced into the back surface of the substrate. When the pressure of the helium gas reaches several Torr, the substrate temperature can be controlled by the temperature of the electrode surface. In this state, the number 1
00 kHz to several tens of MHz, preferably 800 kHz to
A high frequency voltage of 2 MHz is applied, and a bias voltage is applied to the substrate. The etching gas ions that have been turned into a plasma state by the microwaves are vertically drawn into the substrate simultaneously with the application of the high-frequency voltage. Radicals such as electrically neutral chlorine Cl in the etching gas enter the substrate from random directions, and are exposed to the etched portion 10 of the aluminum laminated substrate shown in FIG.
2a (the part where the resist is removed).

【0013】Alの場合は塩素ラジカルでもエッチング
されるが、図2に示したアルミ積層基板はキャップ層1
02にTiNが形成されているため、吸着塩素ラジカル
のみではエッチングされない。しかし、高周波電圧の印
加で基板に引き込まれた高エネルギーイオンの助けをか
りて、いわゆるイオンアシストエッチングにより、Ti
N層102がエッチングされる。TiN層102のエッ
チングが終了すると、基板表面はAl合金103とな
る。Alはエッチングされて塩化物AlCl3(あるい
はAl2Cl6)となり、気化して除去される。気化した
アルミニウム塩化物の一部は、アルミニウム配線の側壁
(以下、単に側壁と称す。)に衝突して側壁に吸着す
る。
In the case of Al, etching is performed by chlorine radicals, but the aluminum laminated substrate shown in FIG.
Since TiN is formed in 02, it is not etched only by the adsorbed chlorine radical. However, with the help of high-energy ions drawn into the substrate by application of a high-frequency voltage, Ti-
The N layer 102 is etched. When the etching of the TiN layer 102 is completed, the surface of the substrate becomes an Al alloy 103. Al is etched into chloride AlCl 3 (or Al 2 Cl 6 ), which is vaporized and removed. Part of the vaporized aluminum chloride collides with a side wall of the aluminum wiring (hereinafter, simply referred to as a side wall) and is adsorbed on the side wall.

【0014】また、プラズマ中に放出されたアルミニウ
ム塩化物の一部は、そのままの状態あるいはプラズマに
より分解された状態で、再び基板に入射し側壁に付着す
る。また、レジスト101の一部もエッチングされる。
その一部は直接側壁に衝突して吸着する。
Further, a part of the aluminum chloride released into the plasma is incident on the substrate again and adheres to the side wall in a state as it is or after being decomposed by the plasma. Further, a part of the resist 101 is also etched.
A part of it collides directly with the side wall and is adsorbed.

【0015】また、一旦プラズマ中に放出された後、再
入射して側壁に付着する。この様にして、側壁にはA
l,Cl,Cからなる皮膜、側壁保護膜106が形成さ
れる。この膜はエッチングが進行するあいだ成長し続け
るが、と同時にエッチングもされるため、実際には数n
mと非常に薄い、側壁保護膜が形成されるため、アルミ
ニウム配線の側壁に塩素ラジカルが吸着してもアルミニ
ウム配線がエッチングされることがなく、結果として垂
直な形状の異方性エッチングが行われる。
Further, once emitted into the plasma, it is incident again and adheres to the side wall. In this way, A
A film made of l, Cl, and C, and a sidewall protective film 106 are formed. This film continues to grow while the etching progresses, but is also etched at the same time, so that it is actually several n.
Since the side wall protective film having a very small thickness of m is formed, even if chlorine radicals are adsorbed on the side walls of the aluminum wiring, the aluminum wiring is not etched, and as a result, vertical anisotropic etching is performed. .

【0016】アルミニウム配線がエッチングされた後
は、アルミニウム配線層の下はバリア層104であるT
iN,下地層105であるSiO2と被エッチング材料
が変化する。Tiの塩化物は蒸気圧が高いため、側壁保
護膜に取り込まれる確率は小さい。しかし、酸化膜に達
した後のオーバーエッチングではSiがわずかにエッチ
ングされ、側壁保護膜の最表面にはSiも付着する。そ
の後、エッチングガスを塩素ガスからH2Oガスに切換
え、さらにエッチング処理を継続する。
After the aluminum wiring is etched, a barrier layer 104, T, is formed under the aluminum wiring layer.
The material to be etched changes from iN, SiO 2 as the base layer 105. Since the chloride of Ti has a high vapor pressure, the probability of being taken into the sidewall protective film is small. However, in the over-etching after reaching the oxide film, Si is slightly etched, and Si also adheres to the outermost surface of the sidewall protective film. After that, the etching gas is switched from chlorine gas to H 2 O gas, and the etching process is further continued.

【0017】本一実施側では6インチの試料にレジスト
膜厚1400nm、キャップTiN60nm,Al−S
i−Cu 800nm、バリアTiN 110nmのも
のを用い、塩素系エッチング処理はBcl360cc/
min,Cl290cc/min,マイクロ波出力80
0W、圧力2Pa、高周波電力50Wを印加し、80秒
間エッチング処理し、H2Oガス100cc/min,
マイクロ波出力800W、圧力2Pa、高周波電力50
Wで5秒間エッチング処理を行った。この様にしてアル
ミ積層膜のエッチングが終了する。
On the one embodiment side, a 6-inch sample has a resist film thickness of 1400 nm, a cap TiN of 60 nm, and an Al-S
i-Cu 800 nm, used as the barrier TiN 110 nm, chlorine-based etching process Bcl 3 60 cc /
min, Cl 2 90 cc / min, microwave output 80
0 W, the pressure 2 Pa, and applying high-frequency power 50 W, and 80 seconds etching process, H 2 O gas 100 cc / min,
Microwave output 800W, pressure 2Pa, high frequency power 50
Etching was performed with W for 5 seconds. Thus, the etching of the aluminum laminated film is completed.

【0018】図3にエッチング終了後のアルミ積層基板
の形状を示す。エッチングが終了した時点で、マイクロ
波放電は維持したまま、電極に印加していた高周波電圧
を停止する。
FIG. 3 shows the shape of the aluminum laminated substrate after the etching. When the etching is completed, the high frequency voltage applied to the electrode is stopped while maintaining the microwave discharge.

【0019】次に、基板裏面のヘリウムガスの供給を停
止して裏面圧力を十分低くする。この状態でマイクロ波
の出力を停止し、ガス供給も停止する。エッチング室1
3をしばらく真空排気し、高真空が得られた時点で搬送
室9とのバルブ14を開け、ロボットアーム11によ
り、基板10をエッチング室13から搬出する。
Next, the supply of helium gas on the back surface of the substrate is stopped to lower the back surface pressure sufficiently. In this state, the output of the microwave is stopped, and the gas supply is also stopped. Etching chamber 1
3 is evacuated for a while, and when a high vacuum is obtained, the valve 14 with the transfer chamber 9 is opened, and the substrate 10 is carried out of the etching chamber 13 by the robot arm 11.

【0020】次に、アッシング室18の圧力が所定の圧
力以下になっていることを確認し、アッシング室18と
搬送室9間のバルブ19を開いて基板10をアッシング
室に搬送し、基板ホルダに載置する。基板ホルダは、本
一実施例では、150℃〜300℃、好ましくは200
℃〜250℃に加熱保持されている。基板温度はエッチ
ング室13での加熱により数10℃になっているが、基
板ホルダに載置された時点では、ほとんど温度は上昇し
ない。アッシング用のガスが導入され圧力が上昇すると
ともに、基板ホルダと基板間の熱伝導が向上し、基板温
度が一定温度に漸近してゆく。
Next, it is confirmed that the pressure in the ashing chamber 18 is equal to or lower than a predetermined pressure, and the valve 19 between the ashing chamber 18 and the transfer chamber 9 is opened to transfer the substrate 10 to the ashing chamber. Place on. In one embodiment, the substrate holder is 150 ° C. to 300 ° C., preferably 200 ° C.
The temperature is kept at a temperature in the range of 250C to 250C. Although the substrate temperature has reached several tens of degrees Celsius due to the heating in the etching chamber 13, the temperature hardly rises when the substrate is placed on the substrate holder. As the gas for ashing is introduced and the pressure increases, the heat conduction between the substrate holder and the substrate improves, and the substrate temperature gradually approaches a constant temperature.

【0021】本一実施例ではレジスト残膜1000nm
の基板に対してアッシングガスは、H2OとCF4の混合
ガスである。ガス流量はH2O 495cm3/min
, CF4 5cm3/minとした、圧力は160P
a、基板ホルダの温度は250℃とした。プラズマはマ
イクロ波1000Wを導入して発生させた。プラズマ点
火により、アッシングガスが解離し、H,OH,O,
F,CF,CF2,CF3などのラジカルが発生する。酸
素ラジカルOはレジストの炭素Cと結合してCOを形成
して気化し排気される。この様にして約40秒〜50秒
弱でアッシングは終了する。
In this embodiment, the resist remaining film is 1000 nm.
The ashing gas for the substrate is a mixed gas of H 2 O and CF 4 . The gas flow rate is H 2 O 495 cm 3 / min
, CF 4 5 cm 3 / min, pressure 160P
a, The temperature of the substrate holder was 250 ° C. Plasma was generated by introducing 1000 W of microwaves. Ashing gas is dissociated by plasma ignition, and H, OH, O,
Radicals such as F, CF, CF 2 and CF 3 are generated. The oxygen radicals O are combined with carbon C of the resist to form CO and are vaporized and exhausted. In this way, ashing is completed in about 40 to 50 seconds.

【0022】本一実施例では、さらにオーバーアッシン
グを続け90秒間処理した。その後、アッシングガスの
供給を停止し高真空排気を行う。所定の圧力まで下がっ
た時点でバルブ19を開け、基板10を搬送室9に取り
出し、さらにロードロック室24(搬出室)に送る。ロ
ードロック室24では、バルブ23を閉じた後、窒素ガ
ス26によるスローリークを実施し、大気圧より若干高
い圧力まで達した時点で大気との扉25を開け、カセッ
ト2にロボットアーム3で搬出する。この後、直ちに側
壁保護膜の除去工程に移る場合もあるが、しばらく次の
工程に移るまで大気中あるいは窒素ガス雰囲気中などで
待機する場合とがある。この時に、アルミニウム配線が
腐食してはならない。
In this embodiment, over-ashing is further continued for 90 seconds. Thereafter, the supply of the ashing gas is stopped, and high vacuum evacuation is performed. When the pressure drops to a predetermined pressure, the valve 19 is opened, the substrate 10 is taken out into the transfer chamber 9, and further sent to the load lock chamber 24 (unloading chamber). In the load lock chamber 24, after the valve 23 is closed, a slow leak by the nitrogen gas 26 is performed. When the pressure reaches a pressure slightly higher than the atmospheric pressure, the door 25 with the atmosphere is opened, and the robot arm 3 carries out the cassette 2 to the cassette 2. I do. After this, the process may immediately proceed to the step of removing the side wall protective film. However, there may be a case where the process waits in the air or in a nitrogen gas atmosphere for a while until the next process. At this time, the aluminum wiring must not corrode.

【0023】本発明では、100時間経過しても何等腐
食は認められなかった。また、側壁保護膜の除去特性も
良好で、側壁保護膜残りが発生することはなかった。
In the present invention, no corrosion was observed even after 100 hours. In addition, the removal characteristics of the side wall protective film were good, and there was no generation of the side wall protective film residue.

【0024】以下、本発明の結果が得られた理由につい
て説明する。
Hereinafter, the reason why the result of the present invention was obtained will be described.

【0025】従来技術ではレジスト除去にO2を含むガ
スを用いている。しかし、アルミ配線のエッチング後の
レジスト表面には、エッチング時の反応生成物がレジス
トに再入射するため、Alが付着している。このAlは
2を含むアッシングガスでは除去されない。むしろA
l付着部の占める面積が大きいとレジスト除去が阻害さ
れる。
In the prior art, a gas containing O 2 is used for removing the resist. However, Al is attached to the resist surface after the etching of the aluminum wiring because the reaction product at the time of etching reenters the resist. This Al is not removed by the ashing gas containing O 2 . Rather A
If the area occupied by the l-attached portion is large, resist removal is hindered.

【0026】発明者は、 O2を含むアッシングガスを用
いた場合は、酸素ラジカルOによりAl付着部を除いた
レジスト部が除去されるため、次第にAl付着部分の占
める面積比が大きくなり、その結果レジスト除去速度が
遅くなることを見いだした。また、場合によっては、
2を含むアッシングガスを用いるとレジスト除去され
ずに残ってしまう場合もあった。ところが、塩素系エッ
チング処理に続いてH2Oガスによるエッチング処理を
継続して行うことにより、 HやOH成分によるイオン
やラジカル作用によりレジスト表面層付近のAl成分や
レジスト成分をバランス良く除去できる。Al成分はレ
ジスト表面層より10nm程度までの間に存在してお
り、 H2Oガスによるエッチング処理はAl残存層の除
去と表面に残留する塩素成分を合わせて除去すること効
果を有する。その後、別室で行われるプラズマ処理にて
Al成分をほとんど含まないレジスト成分が高速で除去
されるとともに塩素成分もさらに除去される。
The inventor of the present invention has found that when an ashing gas containing O 2 is used, the resist portion excluding the Al-attached portion is removed by oxygen radicals O, so that the area ratio occupied by the Al-attached portion gradually increases. As a result, it was found that the resist removal speed was slow. Also, in some cases,
When an ashing gas containing O 2 is used, the resist may remain without being removed. However, by continuing the etching process using the H 2 O gas following the chlorine-based etching process, the Al component and the resist component near the resist surface layer can be removed in a well-balanced manner by the action of ions and radicals caused by the H and OH components. The Al component is present up to about 10 nm from the resist surface layer, and the etching treatment with the H 2 O gas has an effect of removing the Al residual layer and removing the chlorine component remaining on the surface together. Thereafter, a resist component containing almost no Al component is removed at high speed by plasma treatment performed in a separate room, and a chlorine component is further removed.

【0027】以上述べたように、本発明により、積層配
線膜のエッチング処理後の後処理において腐食防止効果
とともにレジスト残りの発生が無く、かつ高速に後処理
することでエッチング処理および後処理の同機化を図り
連続一貫して処理する場合の生産性を向上する処理が可
能となった。
As described above, according to the present invention, in the post-processing after the etching processing of the laminated wiring film, there is no effect of the resist remaining along with the corrosion prevention effect, and the post-processing is performed at high speed, so that the etching and the post-processing can be performed simultaneously. It has become possible to improve the productivity of continuous and consistent processing.

【0028】尚、本発明では後処理室での処理にH2
とCF4の混合ガス系について述べたが、さらにレジス
ト除去速度を向上する為O2ガスを含むH2OとO2の混
合ガス等、適当な後処理ガス種を用いて実施しても良
い。
In the present invention, H 2 O is used for the treatment in the post-treatment chamber.
And has been described for the mixed gas system of CF 4, further mixed gas of between H 2 O and O 2 containing O 2 gas to enhance the resist removal rate, it may be performed using a suitable post-processing gas species .

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明により、レジスト表面に付着した
アルミニウムの影響でレジスト除去速度が低下してしま
うようなアルミニウム積層膜の処理においても、レジス
ト残りの発生がなく、かつ配線の腐食が発生しない高速
な後処理が可能となり、半導体基板の生産性を向上する
効果が得られる。
According to the present invention, even in the processing of an aluminum laminated film in which the resist removal rate is reduced due to the effect of aluminum adhering to the resist surface, no resist remains and no wiring corrosion occurs. High-speed post-processing can be performed, and the effect of improving the productivity of the semiconductor substrate can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施であるエッチング装置の説明図
である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an etching apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】アルミ積層基板の構造説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a structure of an aluminum laminated substrate.

【図3】エッチング後のアルミ積層基板の形状説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a shape of an aluminum laminated substrate after etching.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…カセット台、2…カセット、3…ロボットアーム、
4…扉、5…ロードロック室、6…バルブ、7…真空ポ
ンプ、8…窒素ガス、9…搬送室、10…基板、11…
ロボットアーム、12…真空ポンプ、13…エッチング
室、14…バルブ、15…真空ポンプ、16…エッチン
グガス、17…マグネトロン、18…アッシング室、1
9…バルブ、20…マグネトロン、21…アッシングガ
ス、22…真空ポンプ、23…バルブ、24…ロードロ
ック室、25…扉、26…窒素ガス、27…真空ポン
プ、101…レジスト、102…キャップ層、102a
…被エッチング面、103…アルミ配線、104…バリ
ア層、105…酸化膜、106…側壁保護膜。
1 ... cassette stand, 2 ... cassette, 3 ... robot arm,
4 ... door, 5 ... load lock chamber, 6 ... valve, 7 ... vacuum pump, 8 ... nitrogen gas, 9 ... transfer chamber, 10 ... substrate, 11 ...
Robot arm, 12: vacuum pump, 13: etching chamber, 14: valve, 15: vacuum pump, 16: etching gas, 17: magnetron, 18: ashing chamber, 1
9: Valve, 20: Magnetron, 21: Ashing gas, 22: Vacuum pump, 23: Valve, 24: Load lock chamber, 25: Door, 26: Nitrogen gas, 27: Vacuum pump, 101: Resist, 102: Cap layer , 102a
... Surface to be etched, 103 aluminum wiring, 104 barrier layer, 105 oxide film, 106 side wall protective film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アルミニウムを含む膜とTiW,TiN等
とで構成される積層構造膜上に形成した有機膜等の配線
パターンにより試料を処理する際に、塩素を含むガスプ
ラズマによりエッチング処理を行い、同一処理室内でH
2Oガスによる追加エッチング処理を行った後、真空下
で連結される他の処理室において酸素ガス等のガスプラ
ズマ処理にて有機膜等の配線パターンを除去することを
特徴とする半導体基板の処理方法。
When a sample is processed by a wiring pattern such as an organic film formed on a laminated structure film composed of a film containing aluminum and TiW, TiN, etc., an etching process is performed by a gas plasma containing chlorine. , H in the same processing chamber
After performing an additional etching process using 2 O gas, a wiring pattern such as an organic film is removed by a gas plasma process such as an oxygen gas in another processing chamber connected under vacuum. Method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107450118A (en) * 2017-06-22 2017-12-08 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 A kind of lithographic method for adjusting dutycycle
JP2018049920A (en) * 2016-09-21 2018-03-29 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor device

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