JP2002025991A - プラズマクリーニング方法、半導体装置の製造方法 - Google Patents
プラズマクリーニング方法、半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タングステン膜をエッチングする過程で発生
する異物を安定して低減することができ、配線歩留まり
を向上させることができるプラズマクリーニング方法お
よびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 チャンバ内で、基板上に窒化チタンもし
くはチタンタングステン膜を含む密着層４を介して形成
されたタングステン膜５をエッチングした後、前記基板
上に配線層２４を形成するようにした半導体装置の製造
方法において、前記タングステン膜５をエッチングする
工程が終了し、前記基板を前記チャンバより搬出した
後、前記チャンバを六弗化硫黄、塩素を含む混合ガスを
導入してプラズマ処理を行い、更にその後アルゴンを含
むガスを導入してプラズマ処理を行ってクリーニングす
る工程を設けた。
する異物を安定して低減することができ、配線歩留まり
を向上させることができるプラズマクリーニング方法お
よびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 チャンバ内で、基板上に窒化チタンもし
くはチタンタングステン膜を含む密着層４を介して形成
されたタングステン膜５をエッチングした後、前記基板
上に配線層２４を形成するようにした半導体装置の製造
方法において、前記タングステン膜５をエッチングする
工程が終了し、前記基板を前記チャンバより搬出した
後、前記チャンバを六弗化硫黄、塩素を含む混合ガスを
導入してプラズマ処理を行い、更にその後アルゴンを含
むガスを導入してプラズマ処理を行ってクリーニングす
る工程を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマクリーニ
ング方法および半導体装置の製造方法に関し、特に層間
絶縁膜の上下に存在する配線層の接続を行うための開口
部をタングステン膜により埋め込んだタングステンプラ
グを有する半導体装置の製造過程において用いられるプ
ラズマクリーニング方法及びそれを用いた半導体装置の
製造方法に関するものである。
ング方法および半導体装置の製造方法に関し、特に層間
絶縁膜の上下に存在する配線層の接続を行うための開口
部をタングステン膜により埋め込んだタングステンプラ
グを有する半導体装置の製造過程において用いられるプ
ラズマクリーニング方法及びそれを用いた半導体装置の
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置は、その高集積化に伴
う配線の微細化、多層化が行われてきており、それら配
線を接続するためのコンタクト、及びビアホールも微細
化されてきている。従来、こうしたコンタクト、及びビ
アホールは、主にアルミニウム合金系のスパッタリング
法により埋め込まれてきたが、前述の微細化により、ス
パッタリング法では、コンタクトおよびビアホールの埋
込が不完全となり、上下配線間の接続構造が安定して形
成できないという問題点が生じるようになった。
う配線の微細化、多層化が行われてきており、それら配
線を接続するためのコンタクト、及びビアホールも微細
化されてきている。従来、こうしたコンタクト、及びビ
アホールは、主にアルミニウム合金系のスパッタリング
法により埋め込まれてきたが、前述の微細化により、ス
パッタリング法では、コンタクトおよびビアホールの埋
込が不完全となり、上下配線間の接続構造が安定して形
成できないという問題点が生じるようになった。
【０００３】そこで、微細化されたコンタクト、および
ビアホールを化学気相成長法により成長させたタングス
テン膜により埋込み、その後、前面にわたりエッチング
することによりコンタクトおよびビアホール内にのみタ
ングステン膜を残存させる技術、いわゆるタングステン
プラグ形成技術が採用されるようになってきた。
ビアホールを化学気相成長法により成長させたタングス
テン膜により埋込み、その後、前面にわたりエッチング
することによりコンタクトおよびビアホール内にのみタ
ングステン膜を残存させる技術、いわゆるタングステン
プラグ形成技術が採用されるようになってきた。
【０００４】図５、図６は、従来のタングステン膜によ
るビアホールの埋込工程の一例を示す。先ず、層間絶縁
膜１の下層に存在する第１の配線２と上層との接続を行
うため、所定の位置に開口部３を設けて接続口を形成す
る（図５（ａ））。次に、開口部３を含む層間絶縁膜１
の全面を覆うように、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、あるい
はチタンタングステン（ＴｉＷ）膜に代表される密着層
４を堆積する（図５（ｂ））。この密着層４は、密着性
が低い層間絶縁膜１と、その上に成膜される後述のタン
グステン膜との密着性を改善し、これらの密着性を確保
するために設けられるものである。
るビアホールの埋込工程の一例を示す。先ず、層間絶縁
膜１の下層に存在する第１の配線２と上層との接続を行
うため、所定の位置に開口部３を設けて接続口を形成す
る（図５（ａ））。次に、開口部３を含む層間絶縁膜１
の全面を覆うように、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、あるい
はチタンタングステン（ＴｉＷ）膜に代表される密着層
４を堆積する（図５（ｂ））。この密着層４は、密着性
が低い層間絶縁膜１と、その上に成膜される後述のタン
グステン膜との密着性を改善し、これらの密着性を確保
するために設けられるものである。
【０００５】次に、第１のプロセスチャンバ内におい
て、タングステン膜５を六弗化タングステン（ＷＦ6）
と水素（Ｈ2）の還元反応により、全面にわたり成膜す
る（図５（ｃ））。この方法では、通常、水素による還
元反応成長に先立って、六弗化タングステン（ＷＦ6）
とモノシラン（ＳｉＨ4）を用いた還元反応により、微
量のタングステン膜成長を行う。これは、水素還元反応
により、窒化チタン膜、およびチタンタングステン膜に
代表される密着層上にタングステン膜の均一な成長を得
ることが比較的困難であるため、これを改善するべく密
着層上に薄いタングステン層を存在させるようにしたも
のであり、これにより、水素還元反応によるタングステ
ン膜の均一な成長を行わせることができる。
て、タングステン膜５を六弗化タングステン（ＷＦ6）
と水素（Ｈ2）の還元反応により、全面にわたり成膜す
る（図５（ｃ））。この方法では、通常、水素による還
元反応成長に先立って、六弗化タングステン（ＷＦ6）
とモノシラン（ＳｉＨ4）を用いた還元反応により、微
量のタングステン膜成長を行う。これは、水素還元反応
により、窒化チタン膜、およびチタンタングステン膜に
代表される密着層上にタングステン膜の均一な成長を得
ることが比較的困難であるため、これを改善するべく密
着層上に薄いタングステン層を存在させるようにしたも
のであり、これにより、水素還元反応によるタングステ
ン膜の均一な成長を行わせることができる。
【０００６】次に、第２のプロセスチャンバ６内におい
て、全面にわたり成長されたタングステン膜５は、六弗
化硫黄（ＳＦ6）を主な反応ガスとするプラズマ処理に
より、平坦部での窒化チタン膜、あるいはチタンタング
ステン膜が露出するまで全面エッチングが行われ、コン
タクト、およびビアホール内にのみタングステン膜７が
残存する形となる（図５（ｄ））。このとき、六弗化硫
黄（ＳＦ6）等の反応性のガスによってエッチングされ
たタングステン膜と、このタングステン膜のエッチング
終了時点で僅かにエッチングされる窒化チタン膜、およ
びチタンタングステン膜は、そのほとんどが真空ポンプ
８により排気されるが、一部はチャンバ内壁に付着す
る。この付着物は、チャンバ内での処理枚数が増加し、
堆積物の蓄積が進行してくると、チャンバ内壁からの脱
落が発生し（図５（ｇ））、処理の行われている基板上
に異物９として付着することとなる（図５（ｅ））。
て、全面にわたり成長されたタングステン膜５は、六弗
化硫黄（ＳＦ6）を主な反応ガスとするプラズマ処理に
より、平坦部での窒化チタン膜、あるいはチタンタング
ステン膜が露出するまで全面エッチングが行われ、コン
タクト、およびビアホール内にのみタングステン膜７が
残存する形となる（図５（ｄ））。このとき、六弗化硫
黄（ＳＦ6）等の反応性のガスによってエッチングされ
たタングステン膜と、このタングステン膜のエッチング
終了時点で僅かにエッチングされる窒化チタン膜、およ
びチタンタングステン膜は、そのほとんどが真空ポンプ
８により排気されるが、一部はチャンバ内壁に付着す
る。この付着物は、チャンバ内での処理枚数が増加し、
堆積物の蓄積が進行してくると、チャンバ内壁からの脱
落が発生し（図５（ｇ））、処理の行われている基板上
に異物９として付着することとなる（図５（ｅ））。
【０００７】このような状態で、スパッタリング法によ
り、アルミニウム合金系の膜１０を堆積し、通常のフォ
トリソグラフィ技術とドライエッチング技術により、上
層のアルミニウム合金系の膜と、窒化チタン膜、あるい
はチタンタングステン膜を所定の形状に加工して第２の
配線を形成すると、例えばメタル配線の断線１１やメタ
ル配線間における短絡不良１２が発生し、配線歩留まり
が著しく低下する（図５（ｆ））。
り、アルミニウム合金系の膜１０を堆積し、通常のフォ
トリソグラフィ技術とドライエッチング技術により、上
層のアルミニウム合金系の膜と、窒化チタン膜、あるい
はチタンタングステン膜を所定の形状に加工して第２の
配線を形成すると、例えばメタル配線の断線１１やメタ
ル配線間における短絡不良１２が発生し、配線歩留まり
が著しく低下する（図５（ｆ））。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したタングステン
膜の形成と、タングステン膜を全面にわたりエッチング
してコンタクト、およびビアホール部にのみタングステ
ン膜を残存させるタングステンプラグの形成方法では、
タングステン膜を形成する過程と、タングステン膜をエ
ッチングする過程でプロセスに起因した異物が発生す
る。とりわけ、タングステン膜のエッチング過程におい
て発生する異物の存在は、続いて行われるメタル配線形
成の際に、所定の形状に加工されない不具合が発生する
ばかりか、メタル配線が断線したり、隣接するメタル配
線同士が短絡する致命的な不良に及ぶ場合もある。
膜の形成と、タングステン膜を全面にわたりエッチング
してコンタクト、およびビアホール部にのみタングステ
ン膜を残存させるタングステンプラグの形成方法では、
タングステン膜を形成する過程と、タングステン膜をエ
ッチングする過程でプロセスに起因した異物が発生す
る。とりわけ、タングステン膜のエッチング過程におい
て発生する異物の存在は、続いて行われるメタル配線形
成の際に、所定の形状に加工されない不具合が発生する
ばかりか、メタル配線が断線したり、隣接するメタル配
線同士が短絡する致命的な不良に及ぶ場合もある。
【０００９】本発明の目的は、タングステン膜をエッチ
ングする過程で発生する異物を安定して低減することが
でき、配線歩留まりを向上させることができるプラズマ
クリーニング方法およびそれを用いた半導体装置の製造
方法を提供することにある。
ングする過程で発生する異物を安定して低減することが
でき、配線歩留まりを向上させることができるプラズマ
クリーニング方法およびそれを用いた半導体装置の製造
方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明は、チャンバ内で、窒化チタンもしくはチ
タンタングステン膜を含む密着層上に形成されたタング
ステン膜をエッチングした後、前記チャンバを六弗化硫
黄、塩素、およびアルゴンを含む混合ガスを導入してプ
ラズマ処理によりクリーニングすることを特徴とするも
のである。
ため、本発明は、チャンバ内で、窒化チタンもしくはチ
タンタングステン膜を含む密着層上に形成されたタング
ステン膜をエッチングした後、前記チャンバを六弗化硫
黄、塩素、およびアルゴンを含む混合ガスを導入してプ
ラズマ処理によりクリーニングすることを特徴とするも
のである。
【００１１】このような構成によれば、チャンバ内壁等
におけるタングステンを主成分とする付着物を六弗化硫
黄のプラズマ処理作用で除去でき、またチタンを主成分
とする付着物を塩素によるプラズマ処理作用で除去で
き、さらにこの際、アルゴンによる付着物等への衝撃作
用が加わることにより、付着物の除去作用をより促進す
ることができ、付着物の除去効果を高めることができ
て、チャンバのクリーニングを効果的に行うことができ
る。なお、前記混合ガスを導入して行われるプラズマ処
理の後、更にアルゴンを導入したプラズマ処理によりク
リーニングを行うようにしても良い。
におけるタングステンを主成分とする付着物を六弗化硫
黄のプラズマ処理作用で除去でき、またチタンを主成分
とする付着物を塩素によるプラズマ処理作用で除去で
き、さらにこの際、アルゴンによる付着物等への衝撃作
用が加わることにより、付着物の除去作用をより促進す
ることができ、付着物の除去効果を高めることができ
て、チャンバのクリーニングを効果的に行うことができ
る。なお、前記混合ガスを導入して行われるプラズマ処
理の後、更にアルゴンを導入したプラズマ処理によりク
リーニングを行うようにしても良い。
【００１２】また、本発明は、チャンバ内で、窒化チタ
ンもしくはチタンタングステン膜を含む密着層上に形成
されたタングステン膜をエッチングした後、前記チャン
バを六弗化硫黄、塩素を含む混合ガスを導入してプラズ
マ処理を行った後、更にアルゴンを含むガスを導入して
プラズマ処理を行ってクリーニングすることを特徴とす
るものである。
ンもしくはチタンタングステン膜を含む密着層上に形成
されたタングステン膜をエッチングした後、前記チャン
バを六弗化硫黄、塩素を含む混合ガスを導入してプラズ
マ処理を行った後、更にアルゴンを含むガスを導入して
プラズマ処理を行ってクリーニングすることを特徴とす
るものである。
【００１３】このような構成によれば、チャンバ内壁等
におけるタングステンを主成分とする付着物を六弗化硫
黄のプラズマ処理作用で除去でき、またチタンを主成分
とする付着物を塩素によるプラズマ処理作用で除去で
き、さらにその後に行われるアルゴンによるプラズマ処
理で、付着物等への物理的な衝撃を加えることができ、
付着物の除去作用をより促進することができ、付着物の
除去効果を高めることができて、チャンバのクリーニン
グを効果的に行うことができる。
におけるタングステンを主成分とする付着物を六弗化硫
黄のプラズマ処理作用で除去でき、またチタンを主成分
とする付着物を塩素によるプラズマ処理作用で除去で
き、さらにその後に行われるアルゴンによるプラズマ処
理で、付着物等への物理的な衝撃を加えることができ、
付着物の除去作用をより促進することができ、付着物の
除去効果を高めることができて、チャンバのクリーニン
グを効果的に行うことができる。
【００１４】また、本発明は、上述したプラズマクリー
ニング方法において、前記プラズマ処理に際しては、適
宜磁場を印加して行うことを特徴とするものである。
ニング方法において、前記プラズマ処理に際しては、適
宜磁場を印加して行うことを特徴とするものである。
【００１５】このような構成によれば、磁場の作用によ
り、プラズマ処理中のプラズマ密度を高めることがで
き、付着物の除去作用をより促進することができる。
り、プラズマ処理中のプラズマ密度を高めることがで
き、付着物の除去作用をより促進することができる。
【００１６】チャンバ内で、基板上に窒化チタンもしく
はチタンタングステン膜を含む密着層を介して形成され
たタングステン膜をエッチングするエッチング工程を有
する半導体装置の製造方法において、前記エッチング工
程が終了する毎にまたは前記エッチング工程が複数回終
了する毎に、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
プラズマクリーニング方法を用いて前記チャンバをクリ
ーニングする工程を含めたことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
はチタンタングステン膜を含む密着層を介して形成され
たタングステン膜をエッチングするエッチング工程を有
する半導体装置の製造方法において、前記エッチング工
程が終了する毎にまたは前記エッチング工程が複数回終
了する毎に、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
プラズマクリーニング方法を用いて前記チャンバをクリ
ーニングする工程を含めたことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【００１７】このような構成によれば、タングステン膜
のエッチング処理によりチャンバ内に付着する堆積物等
の付着物を効果的に除去することができ、その結果、エ
ッチング処理中に付着物が基板上に落下等することがな
く、従って、エッチング処理後に行われる例えば配線形
成において、異物による配線パターン欠陥が生じる恐れ
が著しく低減され、安定した高い配線歩留まりを実現で
きる半導体装置の製造方法を得ることができる。
のエッチング処理によりチャンバ内に付着する堆積物等
の付着物を効果的に除去することができ、その結果、エ
ッチング処理中に付着物が基板上に落下等することがな
く、従って、エッチング処理後に行われる例えば配線形
成において、異物による配線パターン欠陥が生じる恐れ
が著しく低減され、安定した高い配線歩留まりを実現で
きる半導体装置の製造方法を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に
おける半導体装置の製造方法を示す工程図である。先
ず、第１の配線２が所定の形状に加工された半導体基板
１４上に、化学気相成長法（ＣＶＤ法）によって層間絶
縁膜１を例えば０．２〜３μｍ程度形成する（図１
（ａ））。ここで、第１の配線２とは、シリコン基板中
に形成されたｎ型およびｐ型拡散層、ポリシリコンに代
表されるゲート電極配線、あるいはアルミニウム系の合
金膜に代表されるメタル配線を含む。また層間絶縁膜１
には、ＰＳＧ（Phospho Silicate Glass）膜、ＢＰＳＧ
（Boro Phospho Silicate Glass）膜に代表される熱Ｃ
ＶＤ膜、あるいはメタル配線間での平坦性を確保する目
的で主に用いられるＳＯＧ（Spin On Glass）膜、ある
いはメタル配線工程以降で主に用いられるプラズマＣＶ
Ｄ膜などが含まれる。
て図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に
おける半導体装置の製造方法を示す工程図である。先
ず、第１の配線２が所定の形状に加工された半導体基板
１４上に、化学気相成長法（ＣＶＤ法）によって層間絶
縁膜１を例えば０．２〜３μｍ程度形成する（図１
（ａ））。ここで、第１の配線２とは、シリコン基板中
に形成されたｎ型およびｐ型拡散層、ポリシリコンに代
表されるゲート電極配線、あるいはアルミニウム系の合
金膜に代表されるメタル配線を含む。また層間絶縁膜１
には、ＰＳＧ（Phospho Silicate Glass）膜、ＢＰＳＧ
（Boro Phospho Silicate Glass）膜に代表される熱Ｃ
ＶＤ膜、あるいはメタル配線間での平坦性を確保する目
的で主に用いられるＳＯＧ（Spin On Glass）膜、ある
いはメタル配線工程以降で主に用いられるプラズマＣＶ
Ｄ膜などが含まれる。
【００１９】次に、通常のフォトリソグラフィ技術とド
ライエッチング技術を用いて、所定の位置に第１の配線
２との接続口を開口部３により形成する（図１
（ｂ））。
ライエッチング技術を用いて、所定の位置に第１の配線
２との接続口を開口部３により形成する（図１
（ｂ））。
【００２０】次に、開口部３を含む層間絶縁膜１の全面
を覆うように、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、あるいはチタ
ンタングステン（ＴｉＷ）膜に代表される密着層４を、
例えば２０〜２００ｎｍ程度堆積する（図１（ｃ））。
前述したように、この密着層４の形成により、続いて形
成されるタングステン膜は、シリコン基板から剥がれる
ことなく、良好な密着性を示すことになる。ここで、密
着層とは、窒化チタン膜、あるいはチタンタングステン
膜の単層構造に限られたものではなく、例えば、その下
層にチタン膜５〜１００ｎｍ程度堆積した複合膜が使用
される場合もある。
を覆うように、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、あるいはチタ
ンタングステン（ＴｉＷ）膜に代表される密着層４を、
例えば２０〜２００ｎｍ程度堆積する（図１（ｃ））。
前述したように、この密着層４の形成により、続いて形
成されるタングステン膜は、シリコン基板から剥がれる
ことなく、良好な密着性を示すことになる。ここで、密
着層とは、窒化チタン膜、あるいはチタンタングステン
膜の単層構造に限られたものではなく、例えば、その下
層にチタン膜５〜１００ｎｍ程度堆積した複合膜が使用
される場合もある。
【００２１】次に、第１のプロセスチャンバにおいて、
ＣＶＤ法により、タングステン膜５を例えば０．２〜２
μｍ程度形成する（図１（ｄ））。前述したように、Ｃ
ＶＤ法によるタングステン膜の形成方法では、先ず六弗
化タングステン（ＷＦ6）をモノシラン（ＳｉＨ4）によ
る還元反応により、０．２μｍ程度の成長を行うステッ
プに続き、六弗化タングステン（ＷＦ6）と水素（Ｈ2）
による還元反応により主な成長を行うステップを用いる
成膜方法が一般的である。この方法により、前記密着層
４全面にわたり、均一に成膜が行われるとともに、微細
化されたコンタクト、およびビアホールの内部にもタン
グステン膜が埋め込まれる。
ＣＶＤ法により、タングステン膜５を例えば０．２〜２
μｍ程度形成する（図１（ｄ））。前述したように、Ｃ
ＶＤ法によるタングステン膜の形成方法では、先ず六弗
化タングステン（ＷＦ6）をモノシラン（ＳｉＨ4）によ
る還元反応により、０．２μｍ程度の成長を行うステッ
プに続き、六弗化タングステン（ＷＦ6）と水素（Ｈ2）
による還元反応により主な成長を行うステップを用いる
成膜方法が一般的である。この方法により、前記密着層
４全面にわたり、均一に成膜が行われるとともに、微細
化されたコンタクト、およびビアホールの内部にもタン
グステン膜が埋め込まれる。
【００２２】次に、第２のプロセスチャンバ６におい
て、六弗化硫黄（ＳＦ6）を主な反応ガスとするプラズ
マ処理により、タングステン膜５を下層の密着層４が露
出するまで、全面にわたりエッチングする（図１
（ｅ））。このプロセスでは、プロセス圧力、基板裏面
温度、ＳＦ6ガス流量、プラズマのＲＦ出力などを適切
に設定することにより、タングステン膜５を基板全面に
わたり均一にエッチングし、且つタングステン膜５下層
の密着層４にほとんど損傷を与えることなく残存させる
ことが可能となる。この結果、タングステン膜５のエッ
チング後には、コンタクト、およびビアホール内部にタ
ングステン膜７が埋め込まれた状態が形成され、それ以
外の比較的平坦な領域ではタングステン膜５が存在せ
ず、密着層４のみが残存する形となる。このとき、第２
のプロセスチャンバ６では、前述したように、エッチン
グの進行に伴い、タングステン膜が付着し、チャンバ内
壁の第１の堆積物２１となる（図２（ｈ））。
て、六弗化硫黄（ＳＦ6）を主な反応ガスとするプラズ
マ処理により、タングステン膜５を下層の密着層４が露
出するまで、全面にわたりエッチングする（図１
（ｅ））。このプロセスでは、プロセス圧力、基板裏面
温度、ＳＦ6ガス流量、プラズマのＲＦ出力などを適切
に設定することにより、タングステン膜５を基板全面に
わたり均一にエッチングし、且つタングステン膜５下層
の密着層４にほとんど損傷を与えることなく残存させる
ことが可能となる。この結果、タングステン膜５のエッ
チング後には、コンタクト、およびビアホール内部にタ
ングステン膜７が埋め込まれた状態が形成され、それ以
外の比較的平坦な領域ではタングステン膜５が存在せ
ず、密着層４のみが残存する形となる。このとき、第２
のプロセスチャンバ６では、前述したように、エッチン
グの進行に伴い、タングステン膜が付着し、チャンバ内
壁の第１の堆積物２１となる（図２（ｈ））。
【００２３】一方、比較的平坦な領域でタングステン膜
のエッチングが終了しても、実際には下地段差を反映し
た凹凸が存在し、その領域ではタングステン膜が残され
るため、多少のオーバーエッチングを行い、ある程度の
エッチングばらつきを補償するステップが行われるのが
通常である。その結果、タングステン膜の消失した領域
では、下層の密着層４をエッチングすることとなり、エ
ッチングされた密着層４は、ほとんどが真空排気される
ものの、一部は第２のプロセスチャンバ内壁に付着し、
第２の堆積物２２となる（図２（ｉ））。
のエッチングが終了しても、実際には下地段差を反映し
た凹凸が存在し、その領域ではタングステン膜が残され
るため、多少のオーバーエッチングを行い、ある程度の
エッチングばらつきを補償するステップが行われるのが
通常である。その結果、タングステン膜の消失した領域
では、下層の密着層４をエッチングすることとなり、エ
ッチングされた密着層４は、ほとんどが真空排気される
ものの、一部は第２のプロセスチャンバ内壁に付着し、
第２の堆積物２２となる（図２（ｉ））。
【００２４】次に、エッチングが終了した基板を搬出し
た後、第２のプロセスチャンバ６内で六弗化硫黄（ＳＦ
6）と塩素（Ｃｌ2）の混合ガスを用いた第１のプラズマ
処理を行う。この第１のプラズマ処理により、第２のプ
ロセスチャンバ内壁に付着した第１の堆積物２１と、第
２の堆積物２２が効果的に除去される（図２（ｊ））。
このうち、第１の堆積物２１は、タングステンを主成分
とする堆積物であるために、ＳＦ6によるプラズマ処理
により、また第２の堆積物２２はチタンを主成分とする
堆積物であるために、Ｃｌ2によるプラズマ処理により
除去される。このとき、とりわけ、チタンを主成分とす
る第２の堆積物２２の効果的な除去は、プラズマ処理中
に磁場を併用し、プラズマ密度を高めることで行われ
る。また、前記ＳＦ6，Ｃｌ2の混合ガスによるプラズマ
処理が化学的反応を積極的に利用した除去効果であるの
に対して、ＳＦ6，Ｃｌ2の混合ガスにアルゴン（Ａｒ）
を付加することにより、堆積物への物理的な衝撃が加わ
るため、更なる堆積物の除去効果が達成される。
た後、第２のプロセスチャンバ６内で六弗化硫黄（ＳＦ
6）と塩素（Ｃｌ2）の混合ガスを用いた第１のプラズマ
処理を行う。この第１のプラズマ処理により、第２のプ
ロセスチャンバ内壁に付着した第１の堆積物２１と、第
２の堆積物２２が効果的に除去される（図２（ｊ））。
このうち、第１の堆積物２１は、タングステンを主成分
とする堆積物であるために、ＳＦ6によるプラズマ処理
により、また第２の堆積物２２はチタンを主成分とする
堆積物であるために、Ｃｌ2によるプラズマ処理により
除去される。このとき、とりわけ、チタンを主成分とす
る第２の堆積物２２の効果的な除去は、プラズマ処理中
に磁場を併用し、プラズマ密度を高めることで行われ
る。また、前記ＳＦ6，Ｃｌ2の混合ガスによるプラズマ
処理が化学的反応を積極的に利用した除去効果であるの
に対して、ＳＦ6，Ｃｌ2の混合ガスにアルゴン（Ａｒ）
を付加することにより、堆積物への物理的な衝撃が加わ
るため、更なる堆積物の除去効果が達成される。
【００２５】次に、第１のプラズマ処理に続いて、アル
ゴン（Ａｒ）単独による第２プラズマ処理を行う。上述
したように、Ａｒによるプラズマ処理は、堆積物への物
理的な衝撃反応であるため、主に化学的な反応である第
１のプラズマ処理により除去できなかった堆積物の除去
を物理的反応のみにより行う。なお、この第２のプラズ
マ処理の物理的反応では、第１のプラズマ処理で変質し
た堆積物も除去される。以下に、本発明で使用した第１
のプラズマ処理と第２のプラズマ処理条件を示す。
ゴン（Ａｒ）単独による第２プラズマ処理を行う。上述
したように、Ａｒによるプラズマ処理は、堆積物への物
理的な衝撃反応であるため、主に化学的な反応である第
１のプラズマ処理により除去できなかった堆積物の除去
を物理的反応のみにより行う。なお、この第２のプラズ
マ処理の物理的反応では、第１のプラズマ処理で変質し
た堆積物も除去される。以下に、本発明で使用した第１
のプラズマ処理と第２のプラズマ処理条件を示す。
【００２６】 （第１のプラズマ処理）（第２のプラズマ処理） （１）プラズマ処理時間：２０秒 （１） プラズマ処理時間：１０秒 （２）ガス流量 （２） ガス流量 ＳＦ6：３０ｃｃ／ｍｉｎ Ａｒ：１００ｃｃ／ｍｉｎ Ｃｌ2：２０ｃｃ／ｍｉｎ Ａｒ：９０ｃｃ／ｍｉｎ （３）ＲＦ出力 （３）ＲＦ出力 １５０Ｗ １００Ｗ （４）圧力 （４）圧力 ３５ｍＴｏｒｒ ３５ｍＴｏｒｒ （５）磁場強度 ３５Ｇａｕｓｓ
【００２７】上述したプラズマ処理の条件は、一例であ
って、本発明は上記条件に限られたものではなく、少な
くとも第１のプラズマ処理が行われ、混合反応ガスとし
ては、少なくともＳＦ6，Ｃｌ2が存在し、プラズマ処理
が行われるものであれば、同様な効果が得られることは
言うまでもない。
って、本発明は上記条件に限られたものではなく、少な
くとも第１のプラズマ処理が行われ、混合反応ガスとし
ては、少なくともＳＦ6，Ｃｌ2が存在し、プラズマ処理
が行われるものであれば、同様な効果が得られることは
言うまでもない。
【００２８】また、上記プラズマ処理は、エッチング処
理１枚（１工程）毎に行うことが望ましいが、処理装置
のスループットを向上させるために、発生異物の配線歩
留まりへの影響を勘案した上で、数枚周期（複数工程
毎）でプラズマ処理を行うこともできる。
理１枚（１工程）毎に行うことが望ましいが、処理装置
のスループットを向上させるために、発生異物の配線歩
留まりへの影響を勘案した上で、数枚周期（複数工程
毎）でプラズマ処理を行うこともできる。
【００２９】続いて、第２のプロセスチャンバ６では、
次の基板に対して、再びタングステン膜のエッチング処
理が行われるが、第２のプロセスチャンバ内壁の堆積物
は除去されているため、エッチング処理中にチャンバ内
壁から堆積物が脱落して基板表面での異物となることは
著しく低減される。
次の基板に対して、再びタングステン膜のエッチング処
理が行われるが、第２のプロセスチャンバ内壁の堆積物
は除去されているため、エッチング処理中にチャンバ内
壁から堆積物が脱落して基板表面での異物となることは
著しく低減される。
【００３０】タングステン膜のエッチング処理が終了し
た基板に対しては、次に、スパッタリング法により、ア
ルミニウム合金系の膜１０を堆積し（図１（ｆ））、通
常のフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術に
より、第２の配線層２４として所定の形状に加工する
（図１（ｇ））。図３は、上述した条件を使用して、本
発明の第１のプラズマ処理と第２のプラズマ処理を併用
して処理を行った場合の異物発生数を示したものであ
り、図４はこれら処理を行わなかった場合の異物増加数
を示している。図３に示されるように、本発明により、
異物の発生数が安定して低減されるため、配線形成の際
のパターン欠陥は著しく低減され、安定して高い配線歩
留まりを得ることが可能となる。
た基板に対しては、次に、スパッタリング法により、ア
ルミニウム合金系の膜１０を堆積し（図１（ｆ））、通
常のフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術に
より、第２の配線層２４として所定の形状に加工する
（図１（ｇ））。図３は、上述した条件を使用して、本
発明の第１のプラズマ処理と第２のプラズマ処理を併用
して処理を行った場合の異物発生数を示したものであ
り、図４はこれら処理を行わなかった場合の異物増加数
を示している。図３に示されるように、本発明により、
異物の発生数が安定して低減されるため、配線形成の際
のパターン欠陥は著しく低減され、安定して高い配線歩
留まりを得ることが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、タングステン膜をエッチングする過程で発生する異
物を安定して低減することができ、配線歩留まりを向上
させることができるプラズマクリーニング方法およびそ
れを用いた半導体装置の製造方法を提供することができ
るという効果を奏する。
ば、タングステン膜をエッチングする過程で発生する異
物を安定して低減することができ、配線歩留まりを向上
させることができるプラズマクリーニング方法およびそ
れを用いた半導体装置の製造方法を提供することができ
るという効果を奏する。
【図１】本発明の実施の形態を示す工程図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す工程図であり、特に
チャンバにおける異物の付着状態を示す側面図である。
チャンバにおける異物の付着状態を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態における異物発生数を示す
グラフである。
グラフである。
【図４】従来の技術における異物発生数を示すグラフで
ある。
ある。
【図５】従来の技術を示す工程図である。
【図６】従来の技術を示す工程図であり、特にチャンバ
における異物の付着状態を示す側面図である。
における異物の付着状態を示す側面図である。
１ 層間絶縁膜、２ 第１の配線、３ 接続口、４ 密
着層、５ タングステン膜、６ チャンバ、７ タング
ステン膜、９ 異物、１０ アルミニウム合金系の膜、
１１ 断線、１２ 短絡不良、２１ 第１の堆積物、２
２ 第２の堆積物、２４ 第２の配線層。
着層、５ タングステン膜、６ チャンバ、７ タング
ステン膜、９ 異物、１０ アルミニウム合金系の膜、
１１ 断線、１２ 短絡不良、２１ 第１の堆積物、２
２ 第２の堆積物、２４ 第２の配線層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 DA01 DB08 DD01 DE01 DE06 DE14 DM02 DN01 5F004 AA15 CA01 DA04 DA18 DA23 DB00 DB08 DB10 EB02 5F033 JJ18 JJ19 JJ23 JJ33 KK01 KK04 KK08 NN06 NN07 PP04 PP09 QQ08 QQ09 QQ11 QQ31 QQ37 RR04 RR09 RR14 RR15 SS11 SS15 XX00
Claims (5)
- 【請求項１】 チャンバ内で、窒化チタンもしくはチタ
ンタングステン膜を含む密着層上に形成されたタングス
テン膜をエッチングした後、前記チャンバを六弗化硫
黄、塩素、およびアルゴンを含む混合ガスを導入してプ
ラズマ処理によりクリーニングすることを特徴とするプ
ラズマクリーニング方法。 - 【請求項２】 請求項1に記載のプラズマクリーニング
方法において、 前記混合ガスを導入して行われるプラズマ処理の後、更
にアルゴンを導入したプラズマ処理によりクリーニング
を行うことを特徴とするプラズマクリーニング方法。 - 【請求項３】 チャンバ内で、窒化チタンもしくはチタ
ンタングステン膜を含む密着層上に形成されたタングス
テン膜をエッチングした後、前記チャンバを六弗化硫
黄、塩素を含む混合ガスを導入してプラズマ処理を行
い、更にその後アルゴンを含むガスを導入してプラズマ
処理を行ってクリーニングすることを特徴とするプラズ
マクリーニング方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のプラズマクリーニング方法において、 前記プラズマ処理に際しては、適宜磁場を印加して行う
ことを特徴とするプラズマクリーニング方法。 - 【請求項５】 チャンバ内で、基板上に窒化チタンもし
くはチタンタングステン膜を含む密着層を介して形成さ
れたタングステン膜をエッチングするエッチング工程を
有する半導体装置の製造方法において、 前記エッチング工程が終了する毎にまたは前記エッチン
グ工程が複数回終了する毎に、請求項１乃至請求項３の
いずれかに記載のプラズマクリーニング方法を用いて前
記チャンバをクリーニングする工程を含めたことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212159A JP2002025991A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | プラズマクリーニング方法、半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212159A JP2002025991A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | プラズマクリーニング方法、半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002025991A true JP2002025991A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=18708112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000212159A Pending JP2002025991A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | プラズマクリーニング方法、半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002025991A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005175466A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-30 | Air Products & Chemicals Inc | 反応器表面から物質を除去するための方法、装置及び混合物 |
| KR100698742B1 (ko) * | 2005-10-24 | 2007-03-23 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자 제조방법 |
| US10128120B2 (en) | 2015-10-30 | 2018-11-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of treating a layer |
| CN113481486A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-10-08 | 宣城睿晖宣晟企业管理中心合伙企业(有限合伙) | 一种镀膜方法 |
| CN117263248A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-12-22 | 湖北工业大学 | 一种六氟化硫的硫氟资源化利用方法和装置 |
-
2000
- 2000-07-13 JP JP2000212159A patent/JP2002025991A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005175466A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-30 | Air Products & Chemicals Inc | 反応器表面から物質を除去するための方法、装置及び混合物 |
| KR100698742B1 (ko) * | 2005-10-24 | 2007-03-23 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자 제조방법 |
| US10128120B2 (en) | 2015-10-30 | 2018-11-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of treating a layer |
| CN113481486A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-10-08 | 宣城睿晖宣晟企业管理中心合伙企业(有限合伙) | 一种镀膜方法 |
| CN117263248A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-12-22 | 湖北工业大学 | 一种六氟化硫的硫氟资源化利用方法和装置 |
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