JP2002110658A - 半導体装置の製造方法及びその装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及びその装置

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JP2002110658A
JP2002110658A JP2000309287A JP2000309287A JP2002110658A JP 2002110658 A JP2002110658 A JP 2002110658A JP 2000309287 A JP2000309287 A JP 2000309287A JP 2000309287 A JP2000309287 A JP 2000309287A JP 2002110658 A JP2002110658 A JP 2002110658A
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etching
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semiconductor device
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Akio Saito
昭男 斉藤
Hitoshi Oka
齊 岡
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ウエハ等の基板の表面に形成される集積
回路の高密度化に伴い、より微量な汚染が歩留まり向上
の障害となっている。特に、ドライエッチング後には反
応生成物残渣や汚染が残留し半導体装置の歩留りを著し
く低下させていた。 【解決手段】ドライエッチング工程とドライ洗浄工程と
アッシング工程とウエット処理工程を組み合わせること
で上記残渣や汚染を効率的に除去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特にドライエッチング後の反応生成物残渣
や汚染の除去方法および防食処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ等の基板の表面に形成され
る集積回路は、近年ますます集積度が増加しており、パ
ターンの線幅が微細化してきている。最小加工寸法は6
4MbitDRAMで0.3μm、256MbitDR
AMで0.2μmであり、その製造工程において微量な
汚染が製品の品質や歩留まりを著しく低下させている。
特に、ドライエッチング後には反応生成物が残渣として
残ることが多く、また激しいプラズマ反応によりドライ
エッチングが行なわれるため金属等に汚染される可能性
も高い。これらの残渣や汚染は半導体装置の歩留りを著
しく低下させるため、完全に除去する必要がある。ま
た、特に金属配線のドライエッチング後には上記の他に
金属配線の腐食防止という課題がある。金属配線の腐食
の原因は残留ハロゲンガスと考えられているが、単に表
面に吸着しているものばかりでなく化合物として存在す
るものも含めて考える必要がある。
【0003】現行の半導体ウエハの洗浄技術としては、
アールシーエーレビュー31(1970年)第187頁
から206頁〔RCA Review, 31 (19
70) P.187〜206〕で述べられているよう
に、アンモニア水と過酸化水素水の混合物や塩酸と過酸
化水素水の混合物を80℃程度に加熱し、これにウエハ
を浸漬する方法(RCA洗浄)が一般に行なわれてい
る。これらの手法は微小異物、金属汚染、有機物汚染を
除去するものである。現行プロセスにおいてドライエッ
チング後の洗浄はこれらのウエット洗浄が用いられてい
る。しかし、ウエット洗浄法は液中で処理するため、除
去した汚染の再付着やあらたな汚染の付着が不可避であ
ること、高段差部分や複雑な素子構造への液浸透が充分
でないことなどの理由で、早晩限界が生ずることが予想
されている。そこで、プラズマ、光、熱で励起した活性
分子や活性原子によりウエハを気相中で洗浄するドライ
洗浄法が提案されている。ドライ洗浄法は汚染の再付着
が原理的に起こり得ず、高段差部分の洗浄が容易と考え
られ、上記ウエット洗浄の問題点を解決するものであ
る。ドライ洗浄法の例としては、特開昭62−4253
0号公報で述べられているように塩素ガスに紫外光を照
射することでSiウエハ上の金属汚染を除去する方法
や、特開平4−75324号公報で述べられているよう
に酸素ガスにプラズマを印加してSiウエハ上の有機物
を除去する方法や、特開平1−77120号公報で述べ
られているようにフッ素系ガスにプラズマを印加して自
然酸化膜を除去する方法等が知られている。ドライ洗浄
技術は現在ドライエッチング後の洗浄には用いられてい
ないが、上記した有用性から近い将来広く用いられるも
のと考えられている。
【0004】一方、腐食防止(以下防食と略す)処理と
しては例えば、特開昭59−186326号公報で述べ
られているように、ドライエッチング処理後プラズマを
利用してレジストをアッシング処理してレジスト膜中の
腐食性物である塩素化合物を除去するものが知られてい
る。また、エッチング処理後の試料の温度を200℃以
上とすることで残存する塩化物の気化を助長し、それに
よってエッチング処理後の試料の腐食を防止することが
可能とされている。また、特開昭61−133388号
公報で述べられているようにエッチング処理後被処理物
を熱処理室に搬送し加熱空気を吹き付け乾燥させ、その
後熱処理室外に取り出して水洗、乾燥させることでエッ
チング処理後の被処理物の大気との反応による腐食を防
止しようとするものが知られている。また、特開平2−
224233号公報で述べられているように、エッチン
グ後プラズマによりアッシング処理を行ないさらに湿式
処理し乾燥させることにより、防食効果が高まることが
知られている。また、特開平3−16126号公報で述
べられているように、ドライエッチング後防食効果のあ
るガスをプラズマ化して試料を処理するというものであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、後述
するように半導体素子の高集積化に伴い十分な効果が得
られなくなっている。ドライエッチング後は残渣除去、
汚染除去、防食処理共に十分に行なっておかないと半導
体素子の歩留りが著しく低下してしまう。
【0006】本発明の目的は上記従来の問題点を解消す
ることにあり、その第1の目的はウエハのドライエッチ
ング後に形成されるエッチング残渣、反応生成物残渣、
汚染、吸着洗原子を効率的に除去しなおかつ十分な防食
効果が得られる方法を、第2の目的はそれを実現できる
装置を、それぞれ提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、エッチング
ガスを用いて試料をエッチング処理する工程と、ドライ
洗浄およびウエット処理によりエッチング残渣、エッチ
ング反応生成物残渣、汚染、吸着原子等を除去する工程
を組み合わせることで解決できる。特に、ドライエッチ
ング後にドライ洗浄とウエット処理を組み合わせて用い
ることが本発明のポイントである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面を用い
て詳細に説明する。
【0009】(実施例1)図1に示す装置を用いて検討
した。図において3は試料ウエハであり、ドライエッチ
ングチャンバ1にガス導入系5よりエッチングガスを導
入し、マイクロ波発生器7で発生させたマイクロ波を導
波路8により導入してプラズマを発生させ、試料ウエハ
3のドライエッチングを行なう。なお、9はコイル、1
0は石英板、13は真空排気装置、4は試料台である。
【0010】ドライエッチング終了後、ドライ洗浄室2
に試料ウエハ3を移動し、ガス導入系6よリ洗浄ガスを
導入する。紫外光あるいはガスはキャビテイ11でプラ
ズマ化できるし、また紫外光ランプより照射された紫外
線によって励起することもできる。なお12はマイクロ
波電源、14はゲートバルブである。
【0011】図2に示すようにSiウエハ21上にAl
膜22を形成しレジスト膜23を塗布した後、0.5ミ
クロンのラインアンドスペースのパターンを有するマス
クを用いて露光した。
【0012】得られたウエハを図1に示すドライエッチ
ングチャンバ1の試料台4に装着し、塩素ガス5aを導
入してプラズマ化しドライエッチングを行なった。次
に、ドライ洗浄として表1に示した手法を用いてウエハ
を処理した。
【0013】
【表1】
【0014】レジスト23の除去はプラズマ化した酸素
ガスにより行なうアッシャ処理あるいはオゾン硫酸によ
るウエット処理により行なった。次にウエハをウエット
処理部へ移動させ、表1に示したウエット処理を行なっ
た。乾燥後、エッチング残渣、反応生成物残渣を電子顕
微鏡にて観察した。また、ウエハ上の金属汚染量を全反
射蛍光X線法で、有機物汚染量をオージェ電子分光法で
それぞれ評価した。また、Alの腐食は光学顕微鏡によ
り観察し腐食らしきはんてん状のものが認められるまで
の大気中放置時間で評価した。得られた結果を表2に示
す。
【0015】
【表2】
【0016】尚、実施例のNo.は表1でのNo.に対応
する。
【0017】ドライ洗浄とウエット処理を併用して用い
ることで、残渣、汚染、防食とも十分な効果のあること
がわかった。また、アッシャ処理のかわりにウエット処
理のひとつであるオゾン硫酸処理によっても良好な結果
が得られた。すなわち、本発明の要件として必ずしもア
ッシャ処理は必要としない。また、ドライ洗浄あるいは
ウエット処理のいずれかが欠けても良好な結果は得られ
ず、ドライ洗浄とウエット処理の併用が不可欠であるこ
とが実証できた。
【0018】各処理による防食効果のちがいをまとめた
ものが図3である。
【0019】ドライ洗浄とウエット処理を併用すること
で、防食時間が100時間以上となった。
【0020】(実施例2)本発明によるモニタ機能付
き、ドライエッチング、洗浄一貫処理装置の一例を図4
に示す。
【0021】図1に示したドライエッチング、洗浄一貫
処理室15にモニタ室16を組み合わせている。ドライ
洗浄後にウエハの清浄度をモニタで確認することでより
確実に半導体装置を製造することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、ドライエッチング後ウ
エハ上に生ずる反応生成物残渣や汚染、腐食の原因とな
る物質を効果的に除去できるので、半導体装置等を高歩
留りで生産でき、低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体製造装置の一例を示した図。
【図2】本発明の一実施例を示した図。
【図3】本発明の一実施例の結果を示した図。
【図4】本発明の半導体製造装置の一例を示した図。
【符号の説明】
1…ドライエッチングチャンバ、2…ドライ洗浄室、3
…試料ウエハ、4…試料台、5、6…ガス導入系、7…
マイクロ波発生器、8…導波路、9…コイル、10…石
英板、11…キャビティ、12…マイクロ波電源、13
…真空排気装置、14…ゲートバルブ、15…ドライエ
ッチング、ドライ洗浄一貫処理室、16…モニタ室。
フロントページの続き Fターム(参考) 5F004 AA09 AA14 BA20 BB07 BB14 BD01 CB02 DA04 DA17 DA24 DA26 DB09 DB26 EA10 FA08 5F033 HH08 HH09 MM13 QQ12 QQ15 QQ91 XX18 XX21 5F043 BB27 DD12 DD15 GG02 GG10

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エッチングガスを用いて試料をエッチン
    グ処理する工程と、ドライ洗浄およびウエット処理によ
    りエッチング残渣、エッチング反応生成物残渣、汚染、
    吸着原子等を除去する工程からなることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 試料をエッチング処理する装置とドライ
    洗浄処理する装置とウエット処理する装置を有する半導
    体装置の製造装置。
  3. 【請求項3】 レジストを有する試料をエッチングガス
    を用いて被エッチング面にエッチング処理する工程と、
    ドライ洗浄およびウエット処理によりエッチング残渣、
    エッチング反応生成物残渣、汚染、吸着原子等を除去す
    る工程と、該エッチング処理済みの試料を減圧下でプラ
    ズマを利用してアッシング処理する工程からなることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 レジストを有する試料をエッチングガス
    を用いて被エッチング面にエッチング処理する工程を行
    なった後、ドライ洗浄を行ない、減圧下でプラズマを利
    用してアッシング処理する工程を行なった後、ウエット
    処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 試料をエッチング処理する機能と、ドラ
    イ洗浄処理する機能と、ウエット処理する機能と、該エ
    ッチング処理済みの試料を減圧下でプラズマを利用して
    アッシング処理する機能を有する半導体装置の製造装
    置。
  6. 【請求項6】 Al膜、Al合金膜あるいはこれらの膜
    とバリアメタルとの多層構造膜を有する試料をハロゲン
    ガスのプラズマを用いてエッチング処理する工程と、ド
    ライ洗浄およびウエット処理によりエッチング残渣、エ
    ッチング反応生成物残渣、汚染、吸着原子等を除去する
    工程からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 ハロゲンガスをプラズマ化する機能と、
    エッチングガスを用いて試料をエッチング処理する機能
    と、ドライ洗浄処理する機能と、ウエット処理する機能
    を有する半導体装置の製造装置。
  8. 【請求項8】 Al膜、Al合金膜あるいはこれらの膜
    とバリアメタルとの多層構造膜および被エッチング面に
    レジストを有する試料をハロゲンガスのプラズマを用い
    てエッチング処理する工程と、ドライ洗浄およびウエッ
    ト処理によりエッチング残渣、エッチング反応生成物残
    渣、汚染、吸着原子等を除去する工程と、該エッチング
    処理済みの試料を減圧下でプラズマを利用してアッシン
    グ処理する工程からなることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  9. 【請求項9】 Al膜、Al合金膜あるいはこれらの膜
    とバリアメタルとの多層構造膜および被エッチング面に
    レジストを有する試料をハロゲンガスのプラズマを用い
    てエッチング処理する工程を行なった後、ドライ洗浄を
    行ない、減圧下でプラズマを利用してアッシング処理す
    る工程を行なった後、ウエット処理することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 ハロゲンガスをプラズマ化する機能
    と、エッチングガスを用いて試料をエッチング処理する
    機能と、ドライ洗浄処理する機能と、ウエット処理する
    機能と該エッチング処理済みの試料を減圧下でプラズマ
    を利用してアッシング処理する機能を有する半導体装置
    の製造装置。
  11. 【請求項11】 請求項1、3、4、6、8、9いずれ
    かに記載の工程と、モニタによりウエハの清浄度を評価
    する工程からなることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  12. 【請求項12】 請求項2、5、7、10いずれかに記
    載の機能と、ウエハをモニタする機能を有する半導体装
    置の製造装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101743378B1 (ko) 2003-09-29 2017-06-15 가부시키가이샤 니콘 노광장치, 노광방법 및 디바이스 제조방법
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