(57)【要約】【課題】加速試験方法及び加速試験装置に関し、Ａｌ配線コロージョン等の製造工程に起因する劣化を再現性良く加速試験する。【解決手段】少なくともＣｌを含むＣｌ系ガスを用いた処理を行った被処理基板１に紫外線４を照射し、紫外線４により雰囲気中の水分５と少なくともＣｌ系ガスに由来する反応生成物との反応を加速する。【選択図】　　　　　図１
2004063893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＣｌを含むＣｌ系ガスを用いた処理を行った被処理基板に紫外線を照射し、紫外線により雰囲気中の水分と少なくともＣｌ系ガスに由来する反応生成物との反応を加速することを特徴とする加速試験方法。
【請求項２】
上記水分を、水蒸気として強制的に供給することを特徴とする請求項１記載の加速試験方法。
【請求項３】
上記被処理基板を加熱し、上記水分とＣｌ系ガスに由来する反応生成物との反応を加速することを特徴とする請求項１または２に記載の加速試験方法。
【請求項４】
上記被処理基板が、Ａｌ配線のエッチング工程を終了した半導体基板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加速試験方法。
【請求項５】
被処理基板を載置するステージ、前記ステージ上に載置した被処理基板に紫外線を照射する紫外線照射手段、及び、少なくとも紫外線照射空間に水分を強制的に供給する水分供給手段を少なくとも備えたことを特徴とする加速試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加速試験方法及び加速試験装置に関するものであり、例えば、Ａｌ配線コロージョン（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）等の製造工程に起因する劣化を再現性良く検出・評価するための加速試験手段に特徴のある加速試験方法及び加速試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体装置における配線としてはＡｌ配線が用いられているが、近年の微細化の進展とともに、微細Ａｌ配線をエッチングする際には、塩素系ガスによるドライエッチングが用いられているので、ここで、図４を参照して従来のＡｌ配線の形成工程を概略的に説明する。
【０００３】
図４（ａ）参照
まず、エッチング装置内に設けたドライエッチング用チャンバー内において、シリコン基板２１上に層間絶縁膜等の下地酸化膜２２を介して設けたＡｌ層上に、所定の配線パターンを形成するためにレジストパターン２３を設け、このレジストパターン２３をマスクとしてＣｌ２　＋ＢＣｌ３　からなるＣｌ系エッチングガス２４を用いてＡｌ層の露出部をエッチングしてＡｌ配線２５を形成する。
【０００４】
図４（ｂ）参照
次いで、同じエッチング装置内に設けたアッシング用チャンバー内へゲートバルブを介してＡｌ配線２５を形成したシリコン基板２１を搬入して、Ｏ２　プラズマ２６を用いたアッシングによってレジストパターン２３を除去する。
【０００５】
図４（ｃ）参照
次いで、シリコン基板２１をエッチング装置から取り出して、ＷＥＴ薬液２７中に浸漬するＷＥＴ後処理によって、ドライエッチング工程及びアッシング工程で発生した反応生成物２８等を除去することによって、Ａｌ配線２５を形成している。
【０００６】
しかし、この様なＡｌ配線形成工程において、Ａｌ配線コロージョンが発生することがあり、Ａｌ配線コロージョンにより配線抵抗が上昇したり或いは配線自体が非常に不安定になるため、Ａｌエッチングプロセスにおける最大の問題となっており、早急な解決が望まれている。
【０００７】
このＡｌ配線コロージョンは、形成されたＡｌ配線がＨＣｌにより腐蝕されることにより発生するものであり、ＷＥＴ後処理終了から次工程の間で発見されることが多いが、熱処理工程等の次工程の後で発見される場合もある。
【０００８】
このＡｌ配線コロージョンの原因となるＨＣｌは、Ａｌエッチング工程で付着したＣｌを含んだ反応生成物２８と、大気中の水分とが反応してＨＣｌとなるものである。
【０００９】
したがって、従来においても、このようなＡｌ配線コロージョンの抑制のために、アッシングプロセスや剥離プロセスを改善して、反応生成物２８を効率的に除去するように努めているが、それでも、突発的に現在でも発生しているのが現状である。
【００１０】
このような突発的なＡｌ配線コロージョンの発生には様々な原因があるが、現状のアッシング条件或いは剥離条件等の製造条件ではＡｌ配線コロージョン発生を完全には防止できておらず、Ａｌ配線コロージョンの発生を完全に防止する製造条件を確立するためには、Ａｌ配線コロージョンをを再現性良く発生させることができる状態が創出する必要である。
【００１１】
即ち、製造条件を改善したことによる効果は、通常、改善後のプロセスによるＡｌ配線コロージョン発生で評価することになるが、より多くのＡｌ配線コロージョンを意図的に発生させることができなければ、各種製造条件の改善評価を行うことはできない。
【００１２】
従来、Ａｌ配線コロージョンの評価方法として最も一般的であるのが、Ａｌ配線エッチング処理後のウェハをクリーンルーム内に数日間放置し、その後、コロージョンチェックを行う方法である。
【００１３】
このクリーンルーム内に数日間放置するという方法は、加速評価にはなっていないというのが最大の問題であり、評価がすぐには行えず効率が悪いという問題がある。
さらに、クリーンルーム内の温度、湿度、及び、大気圧が一定ではないため、定量的な評価を行うことができないという問題もある。
【００１４】
即ち、通常の障害対策では、その障害の発生頻度が低い場合が多く、障害発生の再現性が悪いために、対策条件の確立に長時間を要したり、或いは、対策条件そのものが不完全になる危険性があり、Ａｌ配線コロージョンの場合もコロージョン発生頻度が問題となる。
【００１５】
そこで、効率を改善するためには加速試験を行えば良いが、従来、Ａｌ配線コロージョンを加速発生させる状態を実現するために、Ａｌ配線エッチング処理後のウェハを、ウェハＢＯＸに入れ、このウェハＢＯＸに一定量の純水を入れ、密封して水分量を増加させることでＡｌ配線コロージョンを加速発生させることが行われているので、ここで、図５を参照して説明する。
【００１６】
図５参照
図５は、従来の加速試験方法の説明図であり、まず、ウェハＢＯＸ３３内にＡｌ配線エッチング処理を終了したウェハ３１をウェハホルダー３２に収容した状態で収納し、このウェハＢＯＸ３３内に純水３４をウェハ３１に触れない程度、例えば、１００ｃｃ入れた後、蓋をし、ゴムパッキンでシールした状態で密封し、１０時間後にウェハ欠陥検査装置（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）で検査を行う。
この場合、密封したウェハＢＯＸ３３内に純水３４を入れることによってウェハＢＯＸ３３内の水蒸気を増加させてＡｌ配線２５に付着したＣｌを含んだ反応生成物２８と水蒸気との反応を加速させるものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のウェハＢＯＸ内に純水を入れて密封し、水分量の増加によりＡｌ配線コロージョンを加速度的に発生させる方法の問題点としては，　評価雰囲気が常に一定ではないということが挙げられる。
【００１８】
即ち、ウェハＢＯＸ内の純水温度を厳密に一定にすることはできないので、Ａｌ配線コロージョン加速評価としては状態が一定ではなく、正確で定量的な評価は期待できないという問題がある。
【００１９】
このＡｌ配線コロージョンを再現性良く発生させることができて初めて、Ａｌのエッチング条件、アッシング条件、剥離条件等の最適化が行えることになるので、Ａｌ配線コロージョンの加速発生プロセスの確立が急務となる。
【００２０】
したがって、本発明は、Ａｌ配線コロージョン等の製造工程に起因する劣化を再現性良く加速試験することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明の原理的構成の説明図であり、ここで、図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上述の目的を達成するため、本発明は、加速試験方法において、少なくともＣｌを含むＣｌ系ガスを用いた処理を行った被処理基板１に紫外線４を照射し、紫外線４により雰囲気中の水分５と少なくともＣｌ系ガスに由来する反応生成物との反応を加速することを特徴とする。
【００２２】
このように、紫外線４を照射することによって、雰囲気中に含まれる水分５の分解や酸素の活性化を促進させ、被処理基板１上の残留塩素、即ち、Ｃｌ系ガスに由来する反応生成物との反応性が向上し、その結果、Ａｌコロージョン等の障害が加速度的に発生し、評価を定量的に行うことが可能になる。
例えば、水分５の分解によって生成されたＨとＣｌとが反応してＨＣｌを生成し、このＨＣｌがＡｌ配線を腐蝕することになる。
【００２３】
上述の水分５は、雰囲気中に含まれる水分５でも良いし、外部から強制的に供給した水蒸気或いは純水でも良いが、水蒸気の形で多量に供給したほうが反応が加速されることになる。
【００２４】
また、被処理基板１の加熱はＣｌとＨとの反応を活発化させるので、紫外線４の照射と同時に被処理基板１を加熱、例えば、２００℃程度に加熱することが望ましい。
【００２５】
また、紫外線４の照射量は、照射時間との関連はあるが、短時間で再現性良く加速試験を行うためには、５００ｍＷ／ｃｍ２　以上とすることが望ましい。
【００２６】
また、上述の加速試験の対象は、少なくともＣｌを含むＣｌ系ガスを用いた処理を行った被処理基板１であり、半導体基板に限られるものではなく、また、半導体基板であっても、Ｃｕ系配線或いはビアを形成する場合にも適用されるが、典型的には、Ａｌ配線のエッチング工程を終了した半導体基板である。
【００２７】
また、上述の加速試験が可能な加速試験装置を構成する場合には、少なくとも、被処理基板１を載置するステージ２、ステージ２上に載置した被処理基板１に紫外線４を照射する紫外線照射手段３、及び、紫外線照射空間に水分５を強制的に供給する水分供給手段を備えれば良い。
なお、水分５として大気中の水分５を使用する場合には、水分供給手段の作動を停止して行えば良い。
【００２８】
【発明の実施の形態】
ここで、図２を参照して、本発明の第１の実施の形態の加速試験方法を説明する。
図２参照
図２は、本発明の第１の実施の形態の加速試験方法に用いる加速試験装置の概念的斜視図であり、被処理基板であるＡｌ配線エッチング工程を終了したシリコンウェハ１３を載置するとともに、載置したシリコンウェハ１３を加熱するための加熱ヒータ１２を備えたステージ１１と、紫外線１５を照射する紫外線ランプ１４によって構成される。
【００２９】
この第１の実施の形態においては、まず、シリコンウェハ１３をステージ１１上に載置し加熱ヒータ１２によって、５０〜２００℃、例えば、２００℃まで連続的に加熱した状態で、紫外線ランプ１４から、２２０〜３２０ｎｍの波長の紫外線１５を、５００ｍＷ／ｃｍ２　以上の照射エネルギー、例えば、６５０ｍＷ／ｃｍ２　で、３０〜３００秒、例えば、９０秒照射する。
【００３０】
紫外線１５の照射によって、大気中の水分が分解され、発生したＨや活性なＯの作用によって、反応生成物中のＣｌと反応してＨＣｌを生成し、Ａｌ配線コロージョンを加速発生することになる。
【００３１】
この加速試験を行ったシリコンウェハ１３を、ウェハ欠陥検査装置（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて測定することによって、全自動で約３０分間で測定を行うことができる。
【００３２】
この測定の結果、紫外線照射条件と照射無し条件でのＡｌ配線コロージョンの発生数の比較を行ったところ紫外線照射を行ったシリコンウェハ１３についてＡｌ配線コロージョンの発生が数多く見られた。
【００３３】
この測定結果に基づいて、Ａｌ配線コロージョンの原因を定量的に評価し、その結果をエッチング条件、アッシング条件、或いは、剥離条件にフィードバックすることによって、Ａｌ配線のコロージョンが発生しないマージンのあるプロセスの構築をタイムリーに行うことが可能になる。
【００３４】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、紫外線を照射することにより、コロージョンを加速的に発生させているので、プロセス条件の評価を定量的に且つ短時間で再現性良く行うことができ、従来、２４時間以上要している要処理時間を大幅に短縮することが可能になる。
【００３５】
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態の加速試験方法を説明するが、上記の第１の実施の形態とは、水蒸気を強制的に供給する点で相違している。
図３参照
図３は、本発明の第２の実施の形態の加速試験方法に用いる加速試験装置の概念的斜視図であり、被処理基板であるＡｌ配線エッチング工程を終了したシリコンウェハ１３を載置するとともに、載置したシリコンウェハ１３を加熱するための加熱ヒータ１２を備えたステージ１１と、紫外線１５を照射する紫外線ランプ１４と、紫外線照射空間内に水蒸気１７を供給する水蒸気導入管１６とによって構成される。
【００３６】
この第２の実施の形態においては、まず、シリコンウェハ１３をステージ１１上に載置し加熱ヒータ１２によって、５０〜２００℃、例えば、２００℃まで連続的に加熱した状態で、紫外線ランプ１４から、２２０〜３２０ｎｍの波長の紫外線１５を、５００ｍＷ／ｃｍ２　以上の照射エネルギー、例えば、６５０ｍＷ／ｃｍ２　で、３０〜３００秒、例えば、９０秒照射しながら、水蒸気導入管１６より純水を加熱することによって発生させた水蒸気１７を供給する。
【００３７】
紫外線１５の照射によって、水蒸気導入管１６から供給された水蒸気１７が分解され、発生したＨや活性なＯの作用によって、反応生成物中のＣｌと反応してＨＣｌを生成し、Ａｌ配線コロージョンを大気中の水分だけの場合に比べてより加速発生することになる。
【００３８】
この加速試験を行ったシリコンウェハ１３についてのコロージョンの測定方法、評価方法、プロセスへのフィードバック方法は、上記の第１の実施の形態と全く同様である。
【００３９】
この様に、本発明の第２の実施の形態においては、水分を水蒸気の形で外部から強制的に供給しているので、水分の量を増加させるとともに、その量を精度良く制御することができ、それによって、より再現性が高く定量的評価に優れた加速試験を行うことが可能になる。
【００４０】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態においては、反応を加速するために被処理基板であるシリコンウェハを加熱しているが、加熱は必ずしも必須のものではない。
【００４１】
また、上記の各実施の形態においては、被処理基板を加熱する際に、ステージ内に組み込んだ加熱ヒータを用いているが、加熱ヒータに限られるものではなく、赤外線ランプを用いたランプ加熱でも良いものである。
【００４２】
また、上記の第２の実施の形態においては、水蒸気を純水を加熱することによって発生させて供給しているが、常温の純水中にキャリアガスのＮ２　やＡｒ等の不活性ガスを導入しバブリングすることによって発生させた水蒸気をキャリアガスとともに導入するようにしても良いものである。
【００４３】
また、水分を強制的に外部から供給する場合、供給する水分は水蒸気に限られるものではなく、純水の形で供給しても良いものであり、その場合には、微細な孔を有するシャワーヘッド状部材を用いて純水を紫外線照射空間に噴霧するように供給することが望ましい。
【００４４】
また、上記の各実施の形態においては、被処理基板をＡｌ配線エッチング工程終了後のシリコンウェハとしているが、シリコンウェハに限られるものではなく、ＧａＡｓ等の化合物半導体ウェハにも適用されるものであり、さらに、Ａｌ配線の使用は半導体装置に限られるものではないので、液晶表示装置等のＡｌ配線を用いる各種の電子デバイスにも適用されるものである。
【００４５】
また、この様なコロージョンの発生は、Ａｌ配線のエッチング工程に限られるものではなく、Ｃｕ配線或いはＣｕビアのエッチング工程にも適用されるものである。
たとえば、現在の段階では選択エッチング性の問題でＣｕ配線やＣｕビアはダマシン法を用いて形成されているが、例えば、Ｃｌ２　、ＳｉＣｌ４　、Ｎ２　、及び、ＮＨ３　の混合ガス等のＣｌ系ガスを用いたエッチング加工は可能であり、この場合も残留Ｃｌ２　によるコロージョンが問題となるので、将来、絶縁膜の改良或いはエッチングガス組成の改良によって選択エッチングが可能になった場合には適用されるものである。
【００４６】
即ち、本発明は、少なくともＣｌを含むＣｌ系ガスを用いた処理を行った被処理基板全般に適用されるものである。
【００４７】
ここで、再び、図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１）　少なくともＣｌを含むＣｌ系ガスを用いた処理を行った被処理基板１に紫外線４を照射し、紫外線４により雰囲気中の水分５と少なくともＣｌ系ガスに由来する反応生成物との反応を加速することを特徴とする加速試験方法。
（付記２）　上記水分５が、大気中に含まれる水分５であることを特徴とする付記１記載の加速試験装置。
（付記３）　上記水分５を、水蒸気として強制的に供給することを特徴とする付記１記載の加速試験方法。
（付記４）　上記水分５を、純水を噴霧することによって供給することを特徴とする付記１記載の加速試験方法。
（付記５）　上記被処理基板１を加熱し、上記水分５とＣｌ系ガスに由来する反応生成物との反応を加速することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の加速試験方法。
（付記６）　上記紫外線４の照射量が、５００ｍＷ／ｃｍ２　以上であることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の加速試験方法。
（付記７）　上記被処理基板１が、Ａｌ配線のエッチング工程を終了した半導体基板１であることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の加速試験方法。
（付記８）　被処理基板１を載置するステージ２、前記ステージ２上に載置した被処理基板１に紫外線４を照射する紫外線照射手段３、及び、少なくとも紫外線照射空間に水分５を強制的に供給する水分供給手段を少なくとも備えたことを特徴とする加速試験装置。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも紫外線を照射することによってコロージョンの発生を再現性良く加速させているので、プロセス条件の評価を定量的に且つ迅速に行うことが可能になり、その結果をプロセス条件にフィードバックすることによって、コロージョンが発生しないマージンのあるプロセスの構築をタイムリーに行うことが可能になり、ひいては、半導体装置等の信頼性の向上、生産歩留りの向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の加速試験方法の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の加速試験方法の説明図である。
【図４】従来のＡｌ配線のエッチング工程の説明図である。
【図５】従来の加速試験方法の説明図である。
【符号の説明】
１　被処理基板
２　ステージ
３　紫外線照射手段
４　紫外線
５　水分
１１　ステージ
１２　加熱ヒータ
１３　シリコンウェハ
１４　紫外線ランプ
１５　紫外線
１６　水蒸気導入管
１７　水蒸気
２１　シリコン基板
２２　下地酸化膜
２３　レジストパターン
２４　Ｃｌ系エッチングガス
２５　Ａｌ配線
２６　Ｏ２　プラズマ
２７　ＷＥＴ薬液
２８　反応生成物
３１　ウェハ
３２　ウェハホルダー
３３　ウェハＢＯＸ
３４　純水
【図１】
2004063893.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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