JP2000164712A - Manufacture of electronic device - Google Patents

Manufacture of electronic device

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JP2000164712A
JP2000164712A JP10338067A JP33806798A JP2000164712A JP 2000164712 A JP2000164712 A JP 2000164712A JP 10338067 A JP10338067 A JP 10338067A JP 33806798 A JP33806798 A JP 33806798A JP 2000164712 A JP2000164712 A JP 2000164712A
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JP
Japan
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substrate
conductive layer
processed
connection hole
electronic device
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JP10338067A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiharu Yanagida
敏治 柳田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an electronic device, which can achieve low-resistance and highly reliable interlayer connection through a microscopic and high aspect ratio connection hole. SOLUTION: When a natural oxide film 5 and the like, which are undesirably formed on the surface of a lower conductive layer 4 exposed through the bottom of a connection hole 7, are cleaned by a discharge plasma treatment using inert gas, the temperature of a substrate stage is controlled to a temperature of 100 deg.C or higher. After the film 5 and the like are applied, a heat treatment at a temperature of 100 deg.C or higher in a reduced atmosphere is, applied discharge plasma treatment using the inert gas may be applied to the film 5 and the like.

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】本発明は電子装置の製造方法
に関し、さらに詳しくは、高集積度半導体装置をはじめ
とする電子装置の、多層配線構造の層間接続 (Intercon
nection)において、上層導電層の形成 (Metalization)
工程に入る前の、前処理工程に特徴を有する電子装置の
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an electronic device, and more particularly, to a method of manufacturing an electronic device such as a highly integrated semiconductor device.
nection), formation of upper conductive layer (Metalization)
The present invention relates to a method for manufacturing an electronic device having a feature in a pre-processing step before entering the step.

【0002】[0002]

【従来の技術】ULSI(Ultra Large Scale Integrate
d Circuits) 等の半導体装置の高集積化が進展し、その
設計デザインルールが微細化するとともに、多層配線構
造が多用されつつある。多層配線構造においては、層間
絶縁膜に形成された接続孔 (Via Contact Hall,以下ビ
アホールと略記する) を介して、下層導電層と上層導電
層とが電気的に接続される。このビアホールも微細化の
方向にあり、例えば最小デザインルールが0.18μm
の半導体装置においては、ビアホールの開口径は0.2
4μm程度である。層間絶縁膜の厚さそのものは、配線
間容量や耐圧の関係から0.5μm程度あるので、接続
孔のアスペクト比は2程度となる。
2. Description of the Related Art ULSI (Ultra Large Scale Integrate)
d Circuits) and the like, the integration of semiconductor devices has been advanced, the design rules thereof have been miniaturized, and the multilayer wiring structure has been frequently used. In a multilayer wiring structure, a lower conductive layer and an upper conductive layer are electrically connected to each other through a contact hole (hereinafter, abbreviated as a via hole) formed in an interlayer insulating film. This via hole is also in the direction of miniaturization, for example, the minimum design rule is 0.18 μm
In the semiconductor device described above, the opening diameter of the via hole is 0.2
It is about 4 μm. Since the thickness of the interlayer insulating film itself is about 0.5 μm in view of the capacitance between wirings and the withstand voltage, the aspect ratio of the connection hole is about 2.

【0003】このような微細開口径のビアホールによ
り、低抵抗で信頼性の高い多層配線構造を実現するため
には、ビアホールの底部に露出した下層の導電層表面に
不可避的に形成された、自然酸化膜や汚染物等(以下自
然酸化膜等と略記する)を除去する前処理工程、すなわ
ち清浄化工程が不可欠である。
In order to realize a multi-layer wiring structure with low resistance and high reliability by using a via hole having such a fine opening diameter, a natural conductive layer formed inevitably on the surface of a lower conductive layer exposed at the bottom of the via hole is required. A pretreatment step for removing an oxide film and contaminants (hereinafter abbreviated as a natural oxide film or the like), that is, a cleaning step is indispensable.

【0004】ビアホール底部に露出する下層導電層表面
の自然酸化膜等は、下層導電層材料の酸化物を主体と
し、エッチング残渣やレジスト残渣あるいは吸着水分等
をも含むものである。この自然酸化膜等の除去には、A
+ イオンによる逆スパッタリングを用いたドライ洗浄
が提案され、Al系金属等を下層導電層とするビアホー
ルの前処理等には実用化されている。Ar+ イオンは電
界等によりその方向性を制御できるので、微細なビアホ
ール底部の自然酸化膜等の除去は容易である。しかしな
がら、ゲート電極から延在する下層導電層表面の自然酸
化膜等の除去においては、入射するAr+ イオンによる
電荷の蓄積により、ゲート絶縁膜破壊をおこす懸念が指
摘されている。
A natural oxide film or the like on the surface of the lower conductive layer exposed at the bottom of the via hole mainly contains an oxide of the material of the lower conductive layer, and also contains etching residues, resist residues, adsorbed moisture and the like. To remove the natural oxide film and the like, A
Dry cleaning using reverse sputtering by r + ions has been proposed, and has been put to practical use for pretreatment of via holes using an Al-based metal or the like as a lower conductive layer. Since the directionality of Ar + ions can be controlled by an electric field or the like, it is easy to remove a natural oxide film or the like at the bottom of a fine via hole. However, in removing a native oxide film or the like on the surface of the lower conductive layer extending from the gate electrode, it has been pointed out that there is a fear that a gate insulating film is destroyed due to accumulation of charges due to incident Ar + ions.

【0005】そこで、本発明者はビアホールを介した上
層導電層を形成する際の前処理方法として、低基板バイ
アスかつ高密度プラズマ処理装置を用いたソフトエッチ
ング方法を、特開平7−094473号公報に開示し
た。この方法によれば、低エネルギのAr+ イオンを用
いた低ダメージの清浄化が可能である。またこれにより
懸念されるエッチングレートの低下は、プラズマ密度の
向上により補うことができる。
Accordingly, the present inventor has disclosed a soft etching method using a low-substrate bias and high-density plasma processing apparatus as a pre-processing method for forming an upper conductive layer via a via hole, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-094473. Disclosed. According to this method, low-damage cleaning using low-energy Ar + ions is possible. In addition, the decrease in the etching rate that is concerned about can be compensated for by improving the plasma density.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】かかる低基板バイアス
かつ高密度プラズマ処理装置を用いたソフトエッチング
による前処理法の採用により、微細化の進んだビアホー
ル底部の自然酸化膜等の清浄化に大きな進展が見られ
た。しかしながら、被処理基体表面に強固に吸着した水
分を完全に除去するには至らず、上層導電層形成時にア
ウトガスを発生したり、長期的に見るとコンタクト界面
での電気的特性を不安定にする要因となる虞れを残して
いた。
The adoption of a pre-treatment method by soft etching using such a low-substrate bias and high-density plasma processing apparatus has made a great progress in cleaning a naturally oxidized film at the bottom of a via hole, which has been further miniaturized. It was observed. However, it has not been possible to completely remove moisture firmly adsorbed on the surface of the substrate to be processed, which may cause outgassing during the formation of the upper conductive layer, and may make electrical characteristics at the contact interface unstable in the long term. There was a risk of becoming a factor.

【0007】半導体装置の高集積度化がさらに進み、例
えばゲート絶縁膜の厚さが10nm以下となり、不純物
拡散層の深さも同様に薄膜化しつつある現状において
は、一層の低ダメージかつ安定な清浄化方法が望まれ
る。また上層導電層としてAl系金属のスパッタリング
形成以外に、タングステン等の高融点金属や、低抵抗の
銅等の金属をCVD法や電界めっき法で形成する場合に
は、より厳しい清浄化度が要求される。
In the current situation where the degree of integration of semiconductor devices is further increased, for example, the thickness of a gate insulating film is reduced to 10 nm or less, and the depth of an impurity diffusion layer is also becoming thinner, furthermore, low damage and stable cleaning are achieved. A method of conversion is desired. In addition to sputtering of an Al-based metal as the upper conductive layer, when a metal such as a high melting point metal such as tungsten or a metal such as copper having a low resistance is formed by a CVD method or an electrolytic plating method, a stricter degree of cleanliness is required. Is done.

【0008】本発明は、上述した背景技術の問題点を解
決することをその課題とする。すなわち本発明は、サブ
クオータミクロンのデザインルールが適用される半導体
装置等においても、被処理基体上の自然酸化膜等はもと
より、微量の吸着水をも除去ならびに清浄化でき、しか
もこの清浄化を、被処理基体に形成されたMOSトラン
ジスタ等の素子にダメージを与えることなく実施でき
る、電子装置の製造方法を提供することをその課題とす
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the background art. That is, the present invention can remove and clean a trace amount of adsorbed water as well as a natural oxide film on a substrate to be processed, even in a semiconductor device or the like to which a sub-quarter micron design rule is applied. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an electronic device which can be performed without damaging elements such as MOS transistors formed on a substrate to be processed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の電子装置の製造
方法は、上述の課題を達成するために提案するものであ
る。すなわち、本発明の電子装置の製造方法は、被処理
基体上の下層導電層上に形成された層間絶縁膜に、この
下層導電層に臨む接続孔を開口する工程、この接続孔底
部に露出した下層導電層表面を清浄化する工程、連続的
に、少なくともこの接続孔内に上層導電層を形成する工
程を具備する電子装置の製造方法であって、この清浄化
工程は、被処理基体温度を、少なくとも100℃以上に
制御しつつ、非酸化性ガスの放電プラズマ処理を施す工
程を含むことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A method of manufacturing an electronic device according to the present invention is proposed to achieve the above object. That is, in the method for manufacturing an electronic device of the present invention, a step of opening a connection hole facing the lower conductive layer in an interlayer insulating film formed on the lower conductive layer on the substrate to be processed, A method of manufacturing an electronic device comprising a step of cleaning the surface of a lower conductive layer, and a step of continuously forming an upper conductive layer in at least the connection hole. And performing a discharge plasma treatment of a non-oxidizing gas while controlling the temperature to at least 100 ° C. or higher.

【0010】また本発明の別の半導体装置の製造方法
は、被処理基体上の下層導電層上に形成された層間絶縁
膜に、この下層導電層に臨む接続孔を開口する工程、こ
の接続孔底部に露出した下層導電層表面を清浄化する工
程、連続的に、少なくともこの接続孔内に上層導電層を
形成する工程を具備する電子装置の製造方法であって、
この清浄化工程は、被処理基体に、減圧雰囲気中で少な
くとも100℃以上の熱処理を施す工程と、この被処理
基体に、非酸化性ガスの放電プラズマ処理を施す工程と
を含むことを特徴とする。
In another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of opening a connection hole facing the lower conductive layer in an interlayer insulating film formed on the lower conductive layer on the substrate to be processed; A method of manufacturing an electronic device, comprising: a step of cleaning a surface of a lower conductive layer exposed at a bottom portion; and a step of continuously forming an upper conductive layer at least in the connection hole.
The cleaning step includes a step of subjecting the substrate to be treated to a heat treatment of at least 100 ° C. or more in a reduced pressure atmosphere, and a step of subjecting the substrate to be treated to discharge plasma treatment of a non-oxidizing gas. I do.

【0011】本発明のさらに別の半導体装置の製造方法
は、被処理基体上の下層導電層上に形成された層間絶縁
膜に、この下層導電層に臨む接続孔を開口する工程、こ
の接続孔底部に露出した下層導電層表面を清浄化する工
程、連続的に、少なくともこの接続孔内に上層導電層を
形成する工程を具備する電子装置の製造方法であって、
この清浄化工程は、被処理基体に、減圧雰囲気中で少な
くとも100℃以上の熱処理を施す工程と、この被処理
基体温度を、少なくとも100℃以上に制御しつつ、非
酸化性ガスの放電プラズマ処理を施す工程とを含むこと
を特徴とする。
According to still another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of opening a connection hole facing the lower conductive layer in an interlayer insulating film formed on the lower conductive layer on the substrate to be processed, A method of manufacturing an electronic device, comprising: a step of cleaning a surface of a lower conductive layer exposed at a bottom portion; and a step of continuously forming an upper conductive layer at least in the connection hole.
This cleaning step includes a step of subjecting the substrate to be treated to a heat treatment of at least 100 ° C. in a reduced pressure atmosphere, and a discharge plasma treatment of a non-oxidizing gas while controlling the temperature of the substrate to be treated to at least 100 ° C. And a step of performing

【0012】いずれの発明においても、この清浄化工程
は、被処理基体加熱手段を有するプラズマ処理装置にて
施し、上層導電層形成工程は、このプラズマ処理装置
に、ゲートバルブを介して連接された成膜装置にて施す
ことが望ましい。
In any of the inventions, the cleaning step is performed by a plasma processing apparatus having a substrate heating means, and the upper conductive layer forming step is connected to the plasma processing apparatus via a gate valve. It is desirable to apply it by a film forming apparatus.

【0013】連続的とは、被処理基体を大気等の汚染雰
囲気に曝すことなく、真空ゲートバルブ等により成膜装
置に搬送して、次工程の上層導電層の形成工程を施すと
いうことである。かかる連続処理により、清浄化された
被処理基体の再酸化や水分等の再吸着を回避して上層導
電層を形成することができる。また非酸化性ガスとは、
He、Ar、Xe、KrあるいはRn等の希ガス、ある
いはこれら希ガスとH2 、HClあるいはHF等の還元
性ガスとの混合ガスである。
"Continuously" means that the substrate to be processed is conveyed to a film forming apparatus by a vacuum gate valve or the like without exposing the substrate to a contaminated atmosphere such as the atmosphere, and the next step of forming an upper conductive layer is performed. . By such a continuous process, the upper conductive layer can be formed while avoiding reoxidation of the cleaned substrate and re-adsorption of moisture and the like. The non-oxidizing gas is
It is a rare gas such as He, Ar, Xe, Kr or Rn, or a mixed gas of these rare gases and a reducing gas such as H 2 , HCl or HF.

【0014】またいずれの発明においても、この清浄化
工程は、被処理基体の静電チャックを具備するプラズマ
処理装置にて施すことが望ましい。
In any of the inventions, this cleaning step is desirably performed by a plasma processing apparatus having an electrostatic chuck for the substrate to be processed.

【0015】本発明が対象とする電子装置は、メモリ、
ロジック、CCD (Charge CoupledDevice)、TFT (T
hin Film Transistor) 等の高集積度半導体装置をはじ
め、多層コイル方式の薄膜磁気ヘッド装置、薄膜インダ
クタ装置、薄膜コイル装置、あるいはマイクロマシン装
置等、接続孔による多層配線あるいは電極形成が採用さ
れる微小電子装置が例示される。
An electronic device to which the present invention is directed includes a memory,
Logic, CCD (Charge Coupled Device), TFT (T
hin Film Transistor), microelectronics that use multilayer wiring or electrode formation through connection holes, such as thin-film magnetic head devices, thin-film inductor devices, thin-film coil devices, or micro-machine devices, etc. An apparatus is illustrated.

【0016】〔作用〕被処理基体を100℃以上に制御
しつつ、非酸化性ガスの放電プラズマ処理を施すことに
より、被処理基体表面に吸着した水分が急速に脱離除去
され、またこれにより、自然酸化膜等も、より効果的に
スパッタアウトされる。
[Operation] By subjecting the substrate to be treated to discharge plasma treatment with a non-oxidizing gas while controlling the temperature to 100 ° C. or higher, moisture adsorbed on the surface of the substrate to be treated is rapidly desorbed and removed. And natural oxide films are sputtered out more effectively.

【0017】被処理基体を減圧雰囲気中で100℃以上
に制御して吸着水分の一部あるいは全部を脱離除去した
後に、非酸化性ガスの放電プラズマ処理を施すことによ
り、自然酸化膜等はより一層効果的に除去される。
After the substrate to be treated is controlled to 100 ° C. or higher in a reduced-pressure atmosphere to desorb and remove a part or all of the adsorbed water, a discharge plasma treatment of a non-oxidizing gas is carried out. It is even more effectively removed.

【0018】したがって、清浄化工程後の被処理基体表
面は、吸着水分および自然酸化膜等がいずれも存在しな
い状態が得られ、連続的に上層導電層を形成すれば、ア
ウトガスの発生がなく、埋め込み形状が向上するととも
に、コンタクト界面での接触抵抗が低減する。
Therefore, the surface of the substrate to be processed after the cleaning step can be obtained without any adsorbed moisture and natural oxide film. If the upper conductive layer is continuously formed, no outgassing is generated. The buried shape is improved, and the contact resistance at the contact interface is reduced.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】まず、本発明の電子装置の製造方
法で使用したプラズマ処理装置の構成例を、図2〜図4
を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a configuration example of a plasma processing apparatus used in a method of manufacturing an electronic device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0020】図2はトライオード平行平板型プラズマ処
理装置の概略断面図である。すなわち、プラズマ処理室
16内には、被処理基体10を載置するとともに、一方
の電極ともなる基板ステージ11と、対向電極13、お
よび平行配置されたこれら容量電極の中間位置に、格子
電極15が配置されている。基板ステージ11には、基
板バイアス電位を与える基板バイアス電源12が、対向
電極13にはプラズマ生成電源14がそれぞれ接続され
る一方、格子電極15は接地電位とされている。基板ス
テージ11の温度制御手段等の詳細は後述する。なお図
2ではガス導入手段、ガス排気手段、被処理基体10の
搬入搬出手段等の装置細部は図示を省略する。また、後
工程で被処理基体10を真空搬送し、連続的に上層導電
層を成膜するスパッタリング装置等の成膜装置も図示し
ていない。成膜方式はDCスパッタリング方式の他にE
CRスパッタリング方式、蒸着法、CVD(Chemical Va
por Deposition) 法等、上層導電層の材料に適合した成
膜方式であれば、いかなる方法であってもよい。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a triode parallel plate type plasma processing apparatus. That is, in the plasma processing chamber 16, the substrate 10 to be processed is placed, and the substrate electrode 11 serving as one of the electrodes, the counter electrode 13, and the grid electrode 15 are provided at an intermediate position between these capacitance electrodes arranged in parallel. Is arranged. A substrate bias power supply 12 for applying a substrate bias potential is connected to the substrate stage 11, and a plasma generation power supply 14 is connected to the counter electrode 13, while the grid electrode 15 is set to the ground potential. Details of the temperature control means and the like of the substrate stage 11 will be described later. In FIG. 2, details of the apparatus such as a gas introducing unit, a gas exhausting unit, and a loading / unloading unit of the substrate to be processed 10 are omitted. In addition, a film forming apparatus such as a sputtering apparatus that vacuum-transports the substrate to be processed 10 in a subsequent process and continuously forms an upper conductive layer is not illustrated. The film formation method is E in addition to the DC sputtering method.
CR sputtering method, evaporation method, CVD (Chemical Vapor
Any method may be used as long as it is a film formation method suitable for the material of the upper conductive layer, such as a por deposition method.

【0021】図2のプラズマ処理装置によれば、対向電
極13と格子電極15間に109 cm-3台のプラズマ1
7が生成されるとともに、プラズマ生成電源14の入力
レベルとは独立して被処理基体10に対するイオンの入
射エネルギを制御することができる。すなわち、プラズ
マ17中のAr+ 等の陽イオンは、格子電極15を通過
し、基板バイアス電源12が形成する弱い基板バイアス
電位により、被処理基板10に向けて入射し、その表面
を清浄化する。生成した気体状反応生成物は、ガス排気
手段により大部分が排気される。なお、対向電極13の
裏側や、プラズマ処理室16の周囲に磁石を配置し、プ
ラズマ17中の電子のマグネトロン運動を用いたマグネ
トロン平行平板型プラズマ処理装置として構成すれば、
1010cm-3台のプラズマ密度を得ることができる。
According to the plasma processing apparatus of FIG. 2, the -3 10 9 cm between opposing electrode 13 and the grid electrode 15 Plasma 1
7 is generated, and the incident energy of ions to the substrate 10 can be controlled independently of the input level of the plasma generation power supply 14. In other words, cations such as Ar + in the plasma 17 pass through the grid electrode 15 and enter the substrate 10 to be processed by the weak substrate bias potential formed by the substrate bias power supply 12 to clean the surface thereof. . Most of the generated gaseous reaction products are exhausted by the gas exhaust means. If a magnet is arranged on the back side of the counter electrode 13 or around the plasma processing chamber 16 to constitute a magnetron parallel plate type plasma processing apparatus using the magnetron motion of electrons in the plasma 17,
Plasma densities on the order of 10 10 cm -3 can be obtained.

【0022】図3は誘導結合型プラズマ(ICP:Indu
ctively Coupled Plasma)処理装置の概略断面図であ
る。すなわち、プラズマ処理室16内には、被処理基体
10を載置した基板ステージ11が配設されている。こ
の基板ステージ11には、基板バイアス電位を与える基
板バイアス電源12が接続されている。基板ステージ1
1の温度制御手段等の詳細は後述する。石英やアルミナ
等の誘電体材料からなるプラズマ処理室16の周囲に
は、誘導結合コイル18が多重に巻回されており、ここ
にはICP電源19が接続されている。なお図3でもガ
ス導入手段、ガス排気手段、被処理基体10の搬入搬出
手段等の装置細部は図示を省略する。また、後工程で被
処理基体10を真空搬送し、連続的に上層導電層を成膜
するスパッタリング装置等の成膜装置も図示していな
い。
FIG. 3 shows an inductively coupled plasma (ICP: Indu
It is a schematic sectional drawing of a ctively Coupled Plasma) processing apparatus. That is, the substrate stage 11 on which the substrate to be processed 10 is mounted is disposed in the plasma processing chamber 16. The substrate stage 11 is connected to a substrate bias power supply 12 for applying a substrate bias potential. Substrate stage 1
Details of the temperature control means 1 will be described later. An inductive coupling coil 18 is wound around the plasma processing chamber 16 made of a dielectric material such as quartz or alumina in multiple layers, and an ICP power supply 19 is connected here. In FIG. 3, details of the apparatus such as a gas introducing unit, a gas exhausting unit, and a loading / unloading unit of the substrate to be processed 10 are not shown. In addition, a film forming apparatus such as a sputtering apparatus that vacuum-transports the substrate to be processed 10 in a subsequent process and continuously forms an upper conductive layer is not illustrated.

【0023】図3のプラズマ処理装置によれば、誘導結
合コイル18が形成する交番電界により、1011cm-3
台以上の高密度のプラズマ17を生成することができ
る。プラズマ17中の大量のAr+ 等の陽イオンは、基
板バイアス電源12が形成する弱い基板バイアス電位に
より、被処理基体10に向けて入射する。
According to the plasma processing apparatus shown in FIG. 3, due to the alternating electric field generated by the inductive coupling coil 18, it is 10 11 cm -3.
The high-density plasma 17 or more can be generated. A large amount of cations such as Ar + in the plasma 17 enter the substrate 10 to be processed by a weak substrate bias potential generated by the substrate bias power supply 12.

【0024】図2および図3のプラズマ処理装置の基板
ステージ11の概略断面図を図4に示す。被処理基体1
0を載置する基板ステージ11内には、ヒータ21、お
よびエタノールやフロリナート(商標名)等の冷媒を循
環させる冷媒配管22が配設されており、不図示の温度
センサおよび温度制御手段により、被処理基体10の温
度を所望の温度に制御することができる。被処理基体1
0直下の基板ステージ11表面は、放射形状等の微細な
溝が形成された石英等のセラミックスにより構成され、
その下部には静電吸着電極20が埋め込まれている。ま
た基板ステージ11の中心部を貫通して、Heガス等の
熱伝導ガスを導入する熱伝導媒体導入孔23が形成され
ている。
FIG. 4 is a schematic sectional view of the substrate stage 11 of the plasma processing apparatus shown in FIGS. Substrate 1 to be processed
A heater 21 and a refrigerant pipe 22 for circulating a refrigerant such as ethanol or Fluorinert (trade name) are disposed in the substrate stage 11 on which the substrate 0 is mounted. The temperature of the target substrate 10 can be controlled to a desired temperature. Substrate 1 to be processed
The surface of the substrate stage 11 immediately below 0 is made of ceramics such as quartz in which fine grooves such as radial shapes are formed,
An electrostatic attraction electrode 20 is buried in the lower part. A heat conduction medium introduction hole 23 for penetrating a heat conduction gas such as He gas is formed through the center of the substrate stage 11.

【0025】図4の基板ステージ11の構成により、被
処理基体10は基板ステージ11表面に密着し、また熱
伝導ガスによる熱伝導効果も加わって、被処理基板10
の温度を高精度に制御することができる。
With the configuration of the substrate stage 11 shown in FIG. 4, the substrate 10 to be processed is brought into close contact with the surface of the substrate stage 11, and the substrate 10 to be processed 10
Can be controlled with high precision.

【0026】図2および図3に例示したプラズマ処理装
置によれば、被処理基体温度を例えば100℃〜数10
0℃の範囲内の所望の温度に制御するとともに、基板バ
イアス電位を数10V〜数100Vの範囲の比較的低電
位に保ちつつ、被処理基体に対して希ガスイオンおよび
水素活性種を照射することができる。したがって、低ダ
メージ条件での自然酸化膜の除去は勿論のこと、吸着水
分も充分に除去され、再汚染や再酸化の虞もなく、後の
上層導電層形成工程において、低抵抗かつ高信頼性のコ
ンタクトを形成することができる。
According to the plasma processing apparatus illustrated in FIGS. 2 and 3, the temperature of the substrate to be processed is, for example, 100.degree.
Irradiating the substrate to be treated with rare gas ions and hydrogen active species while controlling the temperature to a desired temperature within the range of 0 ° C. and maintaining the substrate bias potential at a relatively low potential within the range of several tens to several hundreds of volts be able to. Therefore, not only the natural oxide film is removed under the low damage condition, but also the adsorbed water is sufficiently removed, and there is no risk of re-contamination or re-oxidation. Can be formed.

【0027】つぎに電子装置の一例として高集積度半導
体装置の製造方法を例にとり、図1を参照して説明す
る。
Next, a method of manufacturing a highly integrated semiconductor device will be described as an example of an electronic device with reference to FIG.

【0028】図1は半導体装置の製造方法の要部の工程
を示す概略断面図である。このうち、図1(a)は清浄
化工程を施す前の被処理基体を示す。半導体基体1上に
下層層間絶縁膜2が形成され、半導体基体1に形成され
た不図示の不純物拡散層に臨み、コンタクトホール3が
開口している。このコンタクトホール3内および下層層
間絶縁膜2上には、下層導電層4が形成されている。下
層導電層4は、下からバリア層と配線層から構成されて
いる。下層のバリア層はTi、TiN、TiあるいはT
iSi2 等の高融点金属あるいはその化合物の単層や積
層からなる。また配線層はAl系金属、WやMo等の高
融点金属、高融点金属ポリサイド、多結晶シリコン、あ
るいはCu等からなる。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the steps of the main part of the method for manufacturing a semiconductor device. FIG. 1A shows a substrate to be processed before a cleaning step is performed. A lower interlayer insulating film 2 is formed on a semiconductor substrate 1, and a contact hole 3 is opened facing an impurity diffusion layer (not shown) formed in the semiconductor substrate 1. Lower conductive layer 4 is formed in contact hole 3 and on lower interlayer insulating film 2. The lower conductive layer 4 includes a barrier layer and a wiring layer from below. The lower barrier layer is made of Ti, TiN, Ti or T
It consists of a single layer or a laminate of a high melting point metal such as iSi 2 or a compound thereof. The wiring layer is made of Al-based metal, high-melting-point metal such as W or Mo, high-melting-point metal polycide, polycrystalline silicon, Cu, or the like.

【0029】この下層導電層4上に、上層層間絶縁膜6
が形成されており、ここに接続孔(ビアホール)7が開
口している。この(ビアホール)7底部に露出する下層
導電層4表面には、自然酸化膜等5が形成されている。
この自然酸化膜等5は、本来の自然酸化膜、および接続
孔7形成工程におけるエッチング残渣やレジスト残渣、
あるいは反応生成物等の有機物を含むものである。さら
に被処理基体表面には、水分の吸着層(不図示)が形成
されている。この吸着層は、層厚は極めて薄く、図示は
省略するものの、被処理基体表面に強固に付着してい
る。
On the lower conductive layer 4, an upper interlayer insulating film 6
Are formed, and a connection hole (via hole) 7 is opened here. On the surface of the lower conductive layer 4 exposed at the bottom of the (via hole) 7, a natural oxide film 5 or the like is formed.
This natural oxide film or the like 5 is formed of an original natural oxide film, an etching residue or a resist residue in the step of forming the connection hole 7,
Alternatively, it contains an organic substance such as a reaction product. Further, a moisture adsorption layer (not shown) is formed on the surface of the substrate to be processed. Although the thickness of the adsorption layer is extremely thin and not shown, it is firmly attached to the surface of the substrate to be processed.

【0030】この自然酸化膜等5が存在したまま、後工
程の上層導電層形成工程に入ると、埋め込み形状の悪化
や、コンタクト抵抗の上昇等の悪影響を与える。したが
って、本発明はこの自然酸化膜等5を、完全に、しかも
半導体基体に形成されたMOSトランジスタ等の素子に
ダメージを与えることなく、除去することを目的とす
る。
If the upper conductive layer forming step is performed in a later step while the natural oxide film 5 or the like 5 is present, adverse effects such as deterioration of the buried shape and an increase in contact resistance are caused. Therefore, an object of the present invention is to remove the natural oxide film 5 completely without damaging elements such as MOS transistors formed on a semiconductor substrate.

【0031】図1(b)はこの自然酸化膜等5を除去し
つつある清浄化工程を示す。すなわち、非酸化性ガスの
放電プラズマ処理、ここではAr+ イオンの照射処理に
より自然酸化膜等5をスパッタアウトしている状態を模
式的に示している。このとき、被処理基体温度は100
℃以上に制御されている。あるいは被処理基体はすでに
減圧雰囲気中で加熱処理されている。この状態では吸着
水分も同時に除去される。被処理基体を予備加熱すれ
ば、ほとんどの吸着水分はすでに除去されているが、こ
の放電プラズマ処理により、ほぼ完全に除去される。希
ガスとしては、一般的なArの他にXe、Kr、Heあ
るいはRn等も使用することができる。また希ガスとと
もに、H2 、HClやHF等の還元性ガスを添加しても
よい。
FIG. 1B shows a cleaning step of removing the natural oxide film 5 and the like. That is, a state in which the natural oxide film 5 or the like 5 is sputtered out by discharge plasma treatment of a non-oxidizing gas, here, irradiation treatment of Ar + ions, is schematically shown. At this time, the temperature of the substrate to be processed is 100
It is controlled above ℃. Alternatively, the substrate to be processed has already been heat-treated in a reduced pressure atmosphere. In this state, the adsorbed water is also removed at the same time. If the substrate to be processed is preheated, most of the adsorbed moisture has already been removed, but by this discharge plasma treatment, it is almost completely removed. As the rare gas, Xe, Kr, He, Rn, or the like can be used in addition to general Ar. Further, a reducing gas such as H 2 , HCl or HF may be added together with the rare gas.

【0032】図1(c)は清浄化された接続孔7にコン
タクトする上層導電層8を形成した状態である。上層導
電層8は、清浄化された被処理基体を大気に曝すことな
く、連続的に形成し、これをパターニングしたものであ
る。上層導電層8も、下からバリア層と配線層から構成
されている。下層のバリア層はTi、TiN、Tiある
いはTiSi2 等の高融点金属あるいはその化合物の単
層や積層からなる。また上層の配線層はAl系金属、W
やMo等の高融点金属、多結晶シリコン、あるいはCu
等からなる。図1(c)では接続孔7を埋め込むコンタ
クトプラグと、さらに上層層間絶縁膜6上に延在する上
層配線が一体となった構造を示すが、これらが異なる材
料で別体に構成されてもよい。
FIG. 1C shows a state in which an upper conductive layer 8 that contacts the cleaned connection hole 7 is formed. The upper conductive layer 8 is formed by continuously forming the cleaned substrate to be processed without exposing it to the atmosphere and patterning the same. The upper conductive layer 8 also includes a barrier layer and a wiring layer from below. The lower barrier layer is a single layer or a laminate of a high melting point metal such as Ti, TiN, Ti or TiSi 2 or a compound thereof. The upper wiring layer is made of Al-based metal, W
High melting point metal such as Mo and Mo, polycrystalline silicon, or Cu
Etc. FIG. 1C shows a structure in which a contact plug filling the connection hole 7 and an upper wiring extending over the upper interlayer insulating film 6 are integrated, but these may be formed separately from different materials. Good.

【0033】図1は一例として接続孔7底部に露出する
下層導電層4の表面の自然酸化膜等5の清浄化工程を示
したが、さらに上層導電層8に臨む接続孔に清浄化工程
を施してもよい。さらに最終パッシベーション膜の開口
から露出するパッド電極を下層導電層とし、このパッド
電極に清浄化を施してもよい。
FIG. 1 shows, as an example, the step of cleaning the native oxide film 5 and the like on the surface of the lower conductive layer 4 exposed at the bottom of the connection hole 7, and further performs the cleaning step on the connection hole facing the upper conductive layer 8. May be applied. Further, the pad electrode exposed from the opening of the final passivation film may be used as a lower conductive layer, and the pad electrode may be cleaned.

【0034】本発明で好適に採用されるプラズマ生成方
式としては、ICP方式の他に、TCP (Transformer
Coupled Plasma) 方式、ヘリコン波プラズマ方式、MC
R (Magneticaly Cnfined Reactor)プラズマ方式あるい
はECR (Electron Cyclotron Resonance) プラズマ方
式等が例示される。これらの装置は、1×1011cm-3
以上の高密度プラズマ発生源である。プラズマ密度は高
い方が望ましいが、1×1014cm-3のプラズマ密度
は、現状の高真空プラズマ処理装置においては、ほぼ限
界値である。
As a plasma generation method preferably adopted in the present invention, in addition to the ICP method, a TCP (Transformer
Coupled Plasma) method, Helicon wave plasma method, MC
An R (Magneticaly Cnfined Reactor) plasma system or an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma system is exemplified. These devices are 1 × 10 11 cm -3
This is the high-density plasma generation source described above. Although a higher plasma density is desirable, a plasma density of 1 × 10 14 cm −3 is almost a limit value in the current high vacuum plasma processing apparatus.

【0035】[0035]

【実施例】以下、本発明をさらに詳しく実施例により説
明する。しかしながら、これら実施例は単なる例示であ
り、本発明は以下の実施例になんら限定されるものでは
ない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples are merely examples, and the present invention is not limited to the following examples.

【0036】〔実施例1〕本実施例は、図2に示したト
ライオード平行平板型プラズマ処理装置により、接続孔
底部に露出した下層導電層表面の自然酸化膜等や吸着水
分を、希ガスのスパッタエッチングにより清浄化した例
である。この工程を再度図1を参照して説明する。
[Embodiment 1] In this embodiment, a triode parallel plate type plasma processing apparatus shown in FIG. 2 is used to remove a natural oxide film and the like adsorbed moisture on the surface of a lower conductive layer exposed at the bottom of a connection hole and remove a rare gas. This is an example of cleaning by sputter etching. This step will be described again with reference to FIG.

【0037】図1(a)に示す清浄化処理前の被処理基
体は、前述した構成であり、このうち半導体基体1はシ
リコン単結晶、下層層間絶縁膜2はSiO2 、下層導電
層4はTiN/Ti=70/30nmからなるバリア層
と、Al−0.5%Cuからなる0.5μmの厚さの配
線層との積層構造からなる。この下層導電層4上にはS
iO2 からなる上層層間絶縁膜6が形成されており、こ
の下層導電層4に臨む接続孔7が形成されている。接続
孔7の開口径は約0.24μm、上層層間絶縁膜6の厚
さは約0.5μm、接続孔7のアスペクト比は約2であ
る。
The substrate to be processed before the cleaning treatment shown in FIG. 1A has the above-described structure, of which the semiconductor substrate 1 is a single crystal silicon, the lower interlayer insulating film 2 is SiO 2 , and the lower conductive layer 4 is It has a laminated structure of a barrier layer made of TiN / Ti = 70/30 nm and a wiring layer made of Al-0.5% Cu and having a thickness of 0.5 μm. On the lower conductive layer 4, S
An upper interlayer insulating film 6 made of iO 2 is formed, and a connection hole 7 facing this lower conductive layer 4 is formed. The opening diameter of the connection hole 7 is about 0.24 μm, the thickness of the upper interlayer insulating film 6 is about 0.5 μm, and the aspect ratio of the connection hole 7 is about 2.

【0038】この接続孔7の底部に露出する下層導電層
4表面には、自然酸化膜等5が不所望に形成され、さら
に吸着水分層(不図示)が強固に付着している。図1
(a)では、この自然酸化膜等5は説明のため実際より
厚く表示されている。
On the surface of the lower conductive layer 4 exposed at the bottom of the connection hole 7, a natural oxide film or the like 5 is formed undesirably, and an adsorbed moisture layer (not shown) is firmly adhered. FIG.
In (a), the natural oxide film 5 is shown thicker than it actually is for explanation.

【0039】図1(a)に示す被処理基体を、図2に示
すプラズマ処理装置の基板ステージ11上に搬入し、非
酸化性ガスである希ガスの放電プラズマ処理を次の条件
で施した。 Ar 25 sccm 圧力 0.7 Pa プラズマ生成電力 600 W(2MHz) 基板バイアス電圧 400 V(13.56MHz) 基板ステージ温度 100 ℃ 時間 60 sec
The substrate to be processed shown in FIG. 1A was carried on the substrate stage 11 of the plasma processing apparatus shown in FIG. 2, and was subjected to discharge plasma processing of a rare gas which is a non-oxidizing gas under the following conditions. . Ar 25 sccm pressure 0.7 Pa plasma generation power 600 W (2 MHz) Substrate bias voltage 400 V (13.56 MHz) Substrate stage temperature 100 ° C. Time 60 sec

【0040】この放電プラズマ処理工程では、図1
(b)のように実線の矢印で示すAr+イオンの照射に
より、接続孔7底部の自然酸化膜等5はスパッタアウト
され、破線矢印で示す気体状反応生成物となって除去さ
れる。同時に吸着水分も除去される。本実施例でのAr
+ イオンの照射エネルギは比較的低エネルギであり、被
処理基体10にダメージを与える虞は小さい。低照射エ
ネルギ化によるエッチングレートの低下は、照射密度の
向上により補償される。また被処理基体10は、100
℃に制御された基板ステージ11表面に静電チャックに
より密着し、さらに被処理基体10裏面に熱伝導ガスが
導入されていることにより、被処理基体10の面内温度
分布が均一となるので、大口径化した被処理基体10で
あっても、均一な清浄化処理が可能である。
In this discharge plasma processing step, FIG.
As shown in (b), by irradiating Ar + ions shown by solid arrows, the native oxide film 5 at the bottom of the connection hole 7 is sputtered out and removed as gaseous reaction products shown by broken arrows. At the same time, the adsorbed water is also removed. Ar in the present embodiment
The irradiation energy of the + ions is relatively low, and the possibility of damaging the substrate 10 to be processed is small. The lowering of the etching rate due to the lower irradiation energy is compensated for by the higher irradiation density. The substrate to be processed 10
Since the surface of the substrate 10 to be processed 10 is uniformly adhered to the surface of the substrate 10 to be processed by being brought into close contact with the surface of the substrate stage 11 controlled at 0 ° C. by the electrostatic chuck, and the heat conductive gas being introduced to the back of the substrate 10 to be processed. Even with the substrate 10 having a large diameter, a uniform cleaning treatment can be performed.

【0041】清浄化された被処理基体10は、ゲートバ
ルブを介して不図示の成膜装置の一例であるスパッタリ
ング装置のステージ上に真空搬送し、直ちに上層導電層
8を形成する。本実施例では、上層導電層8として、T
iN/Ti=60/30nmからなるバリア層と、Al
−0.5%Cuからなる0.6μmの厚さの配線層と
を、連続的にスパッタリング成膜した積層構造からな
る。上層導電層8を形成した状態を図1(c)に示す。
上層導電層8のスパッタリング工程では、被処理基体1
0からの放出ガスが少なく、また接続孔7から露出する
下層導電層4表面が清浄化されているので、埋め込み形
状の良い、低抵抗のビアコンタクトを形成することがで
きる。上層導電層8はこの後、所望の配線パターンにエ
ッチングされるか、CMP (Chemical mechanical poli
shing)により接続孔7内に埋め込まれてビアコンタクト
プラグとなる。
The cleaned substrate 10 is vacuum-transported via a gate valve onto a stage of a sputtering apparatus, which is an example of a film forming apparatus (not shown), and immediately forms an upper conductive layer 8. In this embodiment, as the upper conductive layer 8, T
a barrier layer composed of iN / Ti = 60/30 nm;
A wiring layer having a thickness of 0.6 μm and made of −0.5% Cu is continuously formed by sputtering. FIG. 1C shows a state in which the upper conductive layer 8 is formed.
In the sputtering step of the upper conductive layer 8,
Since a small amount of gas is released from 0 and the surface of the lower conductive layer 4 exposed from the connection hole 7 is cleaned, a low-resistance via contact with a good buried shape can be formed. After that, the upper conductive layer 8 is etched into a desired wiring pattern or a CMP (Chemical Mechanical Policy).
(shinging) to be embedded in the connection hole 7 to form a via contact plug.

【0042】本実施例により100バッチ連続処理した
試料につき、104 個のビアチェーンを形成したテスト
回路での抵抗値が、所定の値に収まったものの良品率は
100%であった。これに対し、被処理基体の温度制御
を施さない他は、同一の条件で100バッチ連続処理し
た試料の同じテスト回路の良品率は30%に留まった。
The per sample 100 batch continuous process according to this example, the resistance of the test circuit formed of 10 4 vias chain, the yield rate of those within a predetermined value was 100%. On the other hand, the non-defective rate of the same test circuit of a sample processed continuously for 100 batches under the same conditions except that the temperature of the substrate to be processed was not controlled was only 30%.

【0043】〔実施例2〕本実施例は、図3に示したI
CP方式のプラズマ処理装置により、接続孔底部に露出
した導電層表面の自然酸化膜等や吸着水分を、まず減圧
雰囲気中で熱処理した後、希ガスと還元性ガスの混合ガ
スにより放電プラズマ処理して清浄化した例である。こ
の工程を再度図1を参照して説明する。
[Embodiment 2] In this embodiment, the I shown in FIG.
First, heat treatment is performed in a reduced-pressure atmosphere on a natural oxide film or the like and the adsorbed moisture on the conductive layer surface exposed at the bottom of the connection hole by a CP type plasma processing apparatus, and then discharge plasma processing is performed using a mixed gas of a rare gas and a reducing gas. This is an example of cleaning. This step will be described again with reference to FIG.

【0044】図1(a)に示す清浄化処理前の被処理基
体は、前実施例1と同じであり、重複する説明は省略す
る。この被処理基体を、図3に示すプラズマ処理装置の
基板ステージ11上に搬入し、まず減圧雰囲気中での1
00℃以上の熱処理を施す。 (減圧雰囲気中熱処理条件) Ar 100 sccm 圧力 3 Pa 基板ステージ温度 100 ℃ 時間 120 sec
The substrate to be processed shown in FIG. 1A before the cleaning treatment is the same as that in the first embodiment, and the duplicate description will be omitted. The substrate to be processed is loaded on the substrate stage 11 of the plasma processing apparatus shown in FIG.
A heat treatment of at least 00 ° C. is performed. (Heat treatment conditions in reduced pressure atmosphere) Ar 100 sccm Pressure 3 Pa Substrate stage temperature 100 ° C. Time 120 sec

【0045】本熱処理条件はArをフローさせながら施
す条件であるが、ガスフローは全く施さずに10-6Pa
程度の高真空で熱処理を施してもよい。また熱処理温度
の上限は、被処理基体の構成により変わる。例えば半導
体基体の不純物拡散層のプロファイルを防止するのであ
れば700℃程度、Al系金属層配線が形成されていれ
ば500℃程度、有機高分子系の低誘電率層間絶縁膜が
形成されていれば200〜350℃程度が上限となる。
この被処理基体の温度の上限は、実施例1における放電
プラズマ処理時の被処理基体制御温度についても同様で
ある。
The heat treatment is performed under the condition that Ar is allowed to flow, but 10 -6 Pa without any gas flow.
The heat treatment may be performed under a high vacuum. The upper limit of the heat treatment temperature varies depending on the configuration of the substrate to be processed. For example, about 700 ° C. to prevent the profile of the impurity diffusion layer of the semiconductor substrate, about 500 ° C. if an Al-based metal layer wiring is formed, and an organic polymer based low dielectric constant interlayer insulating film may be formed. For example, the upper limit is about 200 to 350 ° C.
The upper limit of the temperature of the substrate to be processed is the same as the control temperature of the substrate to be processed during the discharge plasma processing in the first embodiment.

【0046】つぎにAr/HCl混合ガスによる放電プ
ラズマ処理を施す。 (放電プラズマ処理条件) Ar 25 sccm HCl 5 sccm 圧力 0.4 Pa ICP電力 1 kW(450kHz) 基板バイアス電圧 350 V 基板ステージ温度 100 ℃ 時間 60 sec
Next, a discharge plasma treatment using an Ar / HCl mixed gas is performed. (Discharge plasma processing conditions) Ar 25 sccm HCl 5 sccm Pressure 0.4 Pa ICP power 1 kW (450 kHz) Substrate bias voltage 350 V Substrate stage temperature 100 ° C. Time 60 sec

【0047】この放電プラズマ処理工程では、実施例1
に比較して高真空雰囲気でのスパッタエッチングである
ので、高密度のイオン種が散乱なく被処理基体に入射す
る。この入射エネルギは比較的低エネルギであり、図1
(b)のように実線の矢印で示すAr+ イオンの照射に
より、接続孔7底部に露出する下層導電層4表面に不所
望に形成された自然酸化膜等5はスパッタアウトされ、
破線矢印で示す気体状反応生成物となって除去される。
また同時に、添加したHClによる還元反応も加わり、
自然酸化膜等5は一層効果的に除去され、クリーンな導
電層表面が露出する。なおこの工程では、被処理基体加
熱を施こさずに放電プラズマ処理を施してもよい。吸着
水分は、この放電プラズマ処理を開始する段階では、す
でにその殆どが除去されているからである。
In this discharge plasma processing step, the first embodiment
Since the sputtering is performed in a high-vacuum atmosphere as compared with the method described above, high-density ion species enter the substrate to be processed without scattering. This incident energy is relatively low energy, and FIG.
As shown in (b), by irradiating Ar + ions indicated by solid arrows, a natural oxide film 5 formed undesirably on the surface of the lower conductive layer 4 exposed at the bottom of the connection hole 7 is sputtered out.
It is removed as a gaseous reaction product indicated by a dashed arrow.
At the same time, a reduction reaction by the added HCl is added,
The natural oxide film 5 and the like 5 are more effectively removed, and a clean conductive layer surface is exposed. In this step, the discharge plasma treatment may be performed without heating the substrate to be processed. This is because most of the adsorbed moisture has already been removed at the stage of starting the discharge plasma treatment.

【0048】清浄化された被処理基体10は、ゲートバ
ルブを介して不図示の成膜装置の一例であるスパッタリ
ング装置のステージ上に真空搬送し、直ちに上層導電層
8を形成する。本実施例でも、上層導電層8としては、
TiN/Ti=60/30nmからなるバリア層と、A
l−0.5%Cuからなる0.6μmの厚さの配線層と
を、連続的にスパッタリング成膜した積層構造からな
る。上層導電層8を形成した状態を図1(c)に示す。
上層導電層8はこの後、所望の配線パターンにエッチン
グされるか、CMPにより接続孔7内に埋め込まれてビ
アコンタクトプラグとなる。上層導電層8は真空蒸着法
やCVD法により形成してもよい。
The cleaned substrate 10 is vacuum-transported through a gate valve onto a stage of a sputtering apparatus, which is an example of a film forming apparatus (not shown), and immediately forms an upper conductive layer 8. Also in this embodiment, as the upper conductive layer 8,
A barrier layer composed of TiN / Ti = 60/30 nm;
A wiring layer having a thickness of 0.6 μm made of 1-0.5% Cu and a laminated structure formed by sputtering continuously. FIG. 1C shows a state in which the upper conductive layer 8 is formed.
The upper conductive layer 8 is thereafter etched into a desired wiring pattern or buried in the connection hole 7 by CMP to form a via contact plug. The upper conductive layer 8 may be formed by a vacuum evaporation method or a CVD method.

【0049】本実施例により100バッチ連続処理した
試料につき、104 個のバイアチェーンを形成したテス
ト回路での抵抗値が、所定の値に収まったものの良品率
は同じく100%であった。これに対し、減圧雰囲気中
での熱処理を予め施こさず、また放電プラズマ処理での
被処理基体加熱も施さない他は、同じ条件で100バッ
チを連続処理した試料の同じテスト回路の良品率は40
%に留まった。
[0049] per this example samples 100 batch continuous process, the 10 resistance at the four test circuit to form a via chain, the yield rate of those within a predetermined value was also 100%. On the other hand, the non-defective rate of the same test circuit of the sample continuously processed 100 batches under the same conditions except that the heat treatment in the reduced pressure atmosphere is not performed in advance and the substrate to be processed is not heated in the discharge plasma processing is performed. 40
% Stayed.

【0050】以上、本発明を2例の実施例により詳細に
説明したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるも
のではない。
Although the present invention has been described in detail with reference to two examples, the present invention is not limited to these examples.

【0051】例えば、プラズマ処理装置として、トライ
オード平行平板型プラズマ処理装置やICP装置の他
に、ECRプラズマ処理装置やヘリコン波プラズマ処理
装置等を採用することができる。低イオンエネルギでの
清浄化が可能という観点からは、イオン密度が1×10
11cm-3以上の高密度プラズマ処理装置が好ましく使用
される。
For example, as the plasma processing apparatus, an ECR plasma processing apparatus, a helicon wave plasma processing apparatus, or the like can be employed in addition to a triode parallel plate type plasma processing apparatus and an ICP apparatus. From the viewpoint that cleaning with low ion energy is possible, the ion density is 1 × 10
A high-density plasma processing apparatus of 11 cm -3 or more is preferably used.

【0052】また被処理基体を減圧雰囲気中で加熱する
工程は、プラズマ処理装置に連接された真空ロードロッ
ク室等で施すこともできる。被処理基体温度を100℃
としたが、これは吸着水分の除去効果が顕著に現れる下
限温度であり、被処理基体の構成に応じて、より高温を
選択してもよい。
The step of heating the substrate to be processed in a reduced pressure atmosphere can be performed in a vacuum load lock chamber or the like connected to the plasma processing apparatus. Substrate temperature to be processed is 100 ° C
However, this is the lower limit temperature at which the effect of removing adsorbed moisture is remarkably exhibited, and a higher temperature may be selected according to the configuration of the substrate to be treated.

【0053】非酸化性ガスとしてArを用いたが、H
e、Xe、KrあるいはRn等他の希ガスを用いてもよ
く、また還元性ガスとしてHClの他にH2 等を添加し
て用いてもよい。
Although Ar was used as the non-oxidizing gas,
e, Xe, may be used Kr or Rn like other noble gases, also may be used by adding of H 2 and the like in addition to the HCl as the reducing gas.

【0054】また被処理基体上の下層導電層として、シ
リコン基板に形成されたゲート電極・配線の他に、不純
物拡散層や薄膜トランジスタの半導体膜等であってもよ
い。また半導体基体として、シリコンの他に、SiGe
やGe、あるいはGaAs等の化合物半導体であっても
よい。その他、被処理基体の構成等、適宜変更可能であ
ることは言う迄もない。本発明は、半導体装置の他に多
層コイル方式の薄膜磁気ヘッド装置、薄膜インダクタ装
置、薄膜コイル装置、あるいはマイクロマシン装置等、
接続孔による多層配線あるいは電極形成が採用される微
小電子装置が対象となる。
The lower conductive layer on the substrate to be processed may be an impurity diffusion layer, a semiconductor film of a thin film transistor, or the like, in addition to the gate electrode and wiring formed on the silicon substrate. As a semiconductor substrate, in addition to silicon, SiGe
Or a compound semiconductor such as Ge or GaAs. In addition, it goes without saying that the configuration of the substrate to be processed can be appropriately changed. The present invention provides a thin-film magnetic head device, a thin-film inductor device, a thin-film coil device, or a micro-machine device of a multilayer coil type in addition to a semiconductor device.
The target is a microelectronic device that employs multilayer wiring or electrode formation using connection holes.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子装置の製造方法によれば、サブクオータミクロン
のデザインルールが適用される高集積度半導体装置等の
微細電子装置においても、被処理基体に低ダメージかつ
均一な清浄化処理を施すことができる。
As is apparent from the above description, according to the method of manufacturing an electronic device of the present invention, even a fine electronic device such as a highly integrated semiconductor device to which a sub-quarter micron design rule is applied can be used. The processing substrate can be subjected to low-damage and uniform cleaning treatment.

【0056】したがって、高集積度半導体装置等の電子
装置における、微細開口径かつ高アスペクト比の接続孔
による層間接続構造を、低抵抗かつ信頼性の高いものと
することができる。
Therefore, in an electronic device such as a highly integrated semiconductor device, an interlayer connection structure using a connection hole having a fine opening diameter and a high aspect ratio can have low resistance and high reliability.

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

【図1】本発明の電子装置の一例の、半導体装置の製造
方法の工程を説明する概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a step of a method for manufacturing a semiconductor device as an example of an electronic device of the present invention.

【図2】本発明の電子装置の製造方法に適用するプラズ
マ処理装置の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a plasma processing apparatus applied to the method of manufacturing an electronic device according to the present invention.

【図3】本発明の電子装置の製造方法に適用する、他の
プラズマ処理装置の概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of another plasma processing apparatus applied to the method of manufacturing an electronic device according to the present invention.

【図4】図2および図3のプラズマ処理装置の基板ステ
ージの概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a substrate stage of the plasma processing apparatus of FIGS. 2 and 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基体、2…下層層間絶縁膜、3…コンタクト
ホール、4…下層導電層、5…自然酸化膜等、6…上層
層間絶縁膜、7…接続孔(ビアホール)、8…上層導電
層 10…被処理基体、11…基板ステージ、12…基板バ
イアス電源、13…対向電極、14…プラズマ生成電
源、15…格子電極、16…プラズマ処理室、17…プ
ラズマ、18…誘導結合コイル、19…ICP電源、2
0…静電吸着電極、21…ヒータ、22…冷媒配管、2
3…熱伝導媒体導入孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor base, 2 ... Lower interlayer insulating film, 3 ... Contact hole, 4 ... Lower conductive layer, 5 ... Natural oxide film, etc. 6 ... Upper interlayer insulating film, 7 ... Connection hole (via hole), 8 ... Upper conductive layer DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Substrate to be processed, 11 ... Substrate stage, 12 ... Substrate bias power supply, 13 ... Counter electrode, 14 ... Plasma generation power supply, 15 ... Lattice electrode, 16 ... Plasma processing chamber, 17 ... Plasma, 18 ... Inductive coupling coil, 19 ... ICP power supply, 2
0: Electrostatic adsorption electrode, 21: Heater, 22: Refrigerant pipe, 2
3 ... Heat conduction medium introduction hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F004 AA06 AA09 AA14 AA16 BA05 BA14 BA20 BB22 BB26 CA04 CA06 DA23 DA24 DA29 DB03 EB01 EB03 FA01 5F033 GG00 GG02 HH04 HH08 HH09 HH11 HH18 HH19 HH20 HH26 HH27 HH33 JJ01 JJ04 JJ08 JJ09 JJ11 JJ19 JJ20 JJ26 JJ33 KK01 KK04 KK08 KK09 KK11 KK18 KK19 KK20 KK26 KK27 KK33 MM07 MM08 QQ14 QQ37 QQ92 QQ93 QQ94 QQ98 XX09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F-term (reference) JJ20 JJ26 JJ33 KK01 KK04 KK08 KK09 KK11 KK18 KK19 KK20 KK26 KK27 KK33 MM07 MM08 QQ14 QQ37 QQ92 QQ93 QQ94 QQ98 XX09

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理基体上の下層導電層上に形成され
た層間絶縁膜に、前記下層導電層に臨む接続孔を開口す
る工程、 前記接続孔底部に露出した前記下層導電層表面を清浄化
する工程、 連続的に、少なくとも前記接続孔内に上層導電層を形成
する工程を具備する電子装置の製造方法であって、 前記清浄化工程は、 前記被処理基体温度を、少なくとも100℃以上に制御
しつつ、非酸化性ガスの放電プラズマ処理を施す工程を
含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
A step of opening a connection hole facing the lower conductive layer in an interlayer insulating film formed on the lower conductive layer on the substrate to be processed; and cleaning the surface of the lower conductive layer exposed at the bottom of the connection hole. A method of manufacturing an electronic device, comprising: a step of continuously forming an upper conductive layer at least in the connection hole, wherein the cleaning step comprises: setting the temperature of the substrate to be processed to at least 100 ° C. or higher. Performing a discharge plasma treatment of a non-oxidizing gas while controlling the temperature of the electronic device.
【請求項2】 被処理基体上の下層導電層上に形成され
た層間絶縁膜に、前記下層導電層に臨む接続孔を開口す
る工程、 前記接続孔底部に露出した前記下層導電層表面を清浄化
する工程、 連続的に、少なくとも前記接続孔内に上層導電層を形成
する工程を具備する電子装置の製造方法であって、 前記清浄化工程は、 前記被処理基体に、減圧雰囲気中で少なくとも100℃
以上の熱処理を施す工程と、 前記被処理基体に、非酸化性ガスの放電プラズマ処理を
施す工程とを含むことを特徴とする電子装置の製造方
法。
2. A step of opening a connection hole facing the lower conductive layer in an interlayer insulating film formed on the lower conductive layer on the substrate to be processed, cleaning the surface of the lower conductive layer exposed at the bottom of the connection hole. A method of manufacturing an electronic device, comprising: a step of continuously forming at least an upper conductive layer in the connection hole, wherein the cleaning step comprises: 100 ℃
A method of manufacturing an electronic device, comprising: a step of performing the heat treatment described above; and a step of performing a discharge plasma treatment of a non-oxidizing gas on the substrate to be processed.
【請求項3】 被処理基体上の下層導電層上に形成され
た層間絶縁膜に、前記下層導電層に臨む接続孔を開口す
る工程、 前記接続孔底部に露出した前記下層導電層表面を清浄化
する工程、 連続的に、少なくとも前記接続孔内に上層導電層を形成
する工程を具備する電子装置の製造方法であって、 前記清浄化工程は、 前記被処理基体に、減圧雰囲気中で少なくとも100℃
以上の熱処理を施す工程と、 前記被処理基体温度を、少なくとも100℃以上に制御
しつつ、非酸化性ガスの放電プラズマ処理を施す工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
3. A step of opening a connection hole facing the lower conductive layer in an interlayer insulating film formed on the lower conductive layer on the substrate to be processed, cleaning the surface of the lower conductive layer exposed at the bottom of the connection hole. A method of manufacturing an electronic device, comprising: a step of continuously forming at least an upper conductive layer in the connection hole, wherein the cleaning step comprises: 100 ℃
A method for manufacturing an electronic device, comprising: a step of performing the above heat treatment; and a step of performing a discharge plasma treatment of a non-oxidizing gas while controlling the temperature of the substrate to be processed to at least 100 ° C. or higher.
【請求項4】 前記清浄化工程は、 被処理基体加熱手段を有するプラズマ処理装置にて施
し、 前記上層導電層形成工程は、 前記プラズマ処理装置に、ゲートバルブを介して連接さ
れた成膜装置にて施すことを特徴とする、請求項1ない
し請求項3いずれか1項記載の電子装置の製造方法。
4. The cleaning step is performed by a plasma processing apparatus having a substrate heating means to be processed, and the upper conductive layer forming step is performed by a film forming apparatus connected to the plasma processing apparatus via a gate valve. The method for manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the method is applied.
【請求項5】 前記清浄化工程は、 被処理基体の静電チャックを具備するプラズマ処理装置
にて施すことを特徴とする、請求項1ないし請求項3い
ずれか1項記載の電子装置の製造方法。
5. The electronic device according to claim 1, wherein the cleaning step is performed by a plasma processing apparatus having an electrostatic chuck for the substrate to be processed. Method.
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