JP2002180250A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｒｕ（Ｃ2Ｈ5Ｃ5Ｈ4）2を熱ＣＶＤ法により
基板上に成膜した場合、基板周辺の部材にも該膜が堆積
し、基板上のパーティクル形成の原因となり、製造歩留
まりの低下を招いていた。そこで反応室内をクリーニン
グする必要があるが従来のクリーニング工程はクリーニ
ング時間が長いので製造効率が悪く、また製造コストが
増大していた。 【解決手段】 反応室４内で基板１上にＲｕを含む膜を
形成する成膜工程と、反応室４内にＣｌＦ3ガスを流
し、成膜工程において反応室４内に付着した膜を熱化学
反応により除去するクリーニング工程とを有する半導体
装置の製造方法。
基板上に成膜した場合、基板周辺の部材にも該膜が堆積
し、基板上のパーティクル形成の原因となり、製造歩留
まりの低下を招いていた。そこで反応室内をクリーニン
グする必要があるが従来のクリーニング工程はクリーニ
ング時間が長いので製造効率が悪く、また製造コストが
増大していた。 【解決手段】 反応室４内で基板１上にＲｕを含む膜を
形成する成膜工程と、反応室４内にＣｌＦ3ガスを流
し、成膜工程において反応室４内に付着した膜を熱化学
反応により除去するクリーニング工程とを有する半導体
装置の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものであり、さらに詳しくは、製造コスト
を低くすることができるとともに、装置稼働率も高める
ことのできる半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
方法に関するものであり、さらに詳しくは、製造コスト
を低くすることができるとともに、装置稼働率も高める
ことのできる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】次世代ＤＲＡＭキャパシタ電極の候補で
あるＲｕまたはＲｕＯ2の成膜についてはスパッタリン
グによる成膜が技術的に確立しており、研究レベルでは
多く使用されている。しかし、この方式では被覆段差性
に劣るため、量産プロセスには被覆段差性の優れた熱Ｃ
ＶＤ法の適用が望まれており、開発が盛んに行われてい
る。熱ＣＶＤ法において、成膜用の原料は、一般的に有
機金属の液体や有機金属の粉末を溶媒に溶解した溶液の
形態であり、これらは気化器やバブリングにより気化さ
れ、基板上に供給される。なお原料としては、ビスエチ
ルシクロペンタジエニルルテニウム（Ｒｕ（Ｃ2Ｈ5Ｃ5
Ｈ4）2）が例示される。
あるＲｕまたはＲｕＯ2の成膜についてはスパッタリン
グによる成膜が技術的に確立しており、研究レベルでは
多く使用されている。しかし、この方式では被覆段差性
に劣るため、量産プロセスには被覆段差性の優れた熱Ｃ
ＶＤ法の適用が望まれており、開発が盛んに行われてい
る。熱ＣＶＤ法において、成膜用の原料は、一般的に有
機金属の液体や有機金属の粉末を溶媒に溶解した溶液の
形態であり、これらは気化器やバブリングにより気化さ
れ、基板上に供給される。なお原料としては、ビスエチ
ルシクロペンタジエニルルテニウム（Ｒｕ（Ｃ2Ｈ5Ｃ5
Ｈ4）2）が例示される。
【０００３】しかしながら、例えばビスエチルシクロペ
ンタジエニルルテニウムを熱ＣＶＤ法により基板上に成
膜した場合、基板周辺の部材、例えば基板ホルダにもＲ
ｕ又はＲｕＯ2膜が堆積し、成膜を継続するとこの膜が
剥がれ、基板上のパーティクル形成の原因となり、製造
歩留まりの低下を招くという問題点がある。さらに、パ
ーティクルが発生すると製造装置の稼動を停止し、膜が
堆積した部品を新品に交換したり、ウエット洗浄を行う
必要がある。これにより装置稼働率は低下し、量産性に
乏しくなるという問題点もある。
ンタジエニルルテニウムを熱ＣＶＤ法により基板上に成
膜した場合、基板周辺の部材、例えば基板ホルダにもＲ
ｕ又はＲｕＯ2膜が堆積し、成膜を継続するとこの膜が
剥がれ、基板上のパーティクル形成の原因となり、製造
歩留まりの低下を招くという問題点がある。さらに、パ
ーティクルが発生すると製造装置の稼動を停止し、膜が
堆積した部品を新品に交換したり、ウエット洗浄を行う
必要がある。これにより装置稼働率は低下し、量産性に
乏しくなるという問題点もある。
【０００４】したがって、上記のような問題点の対応と
しては反応室内をクリーニングし、堆積した膜を除去す
る必要がある。反応室内に堆積したＲｕ膜またはＲｕＯ
2膜のクリーニング法としては、ドライクリーニング法
およびウエットクリーニング法がある。ドライクリーニ
ング法としては、例えば酸素と塩素ガスを用いるプラズ
マエッチング法（特開平８−７８３９６号公報）や、Ｃ
ｌＦ3ガスを用いるプラズマエッチング法（特開２００
０−５８５２９号公報）が挙げられる。しかしながら、
前者の方法はＲｕ膜のエッチングレートが低く、反応室
内に堆積したμｍオーダーの膜を除去するにはエッチン
グ時間が長くなり、製造効率が悪いという欠点がある。
また、前者および後者に共通の欠点として、プラズマ機
能を熱ＣＶＤ装置に付加することによる製造コストの増
大が挙げられる。一方、ウエットクリーニング法は、反
応室内を大気開放する必要があり、ヒータの昇降温に時
間を要し、装置稼働率が低下するという欠点がある。な
お、製造装置の稼動を停止し、膜が堆積した部品を新品
に交換する方法も同様の欠点がある。
しては反応室内をクリーニングし、堆積した膜を除去す
る必要がある。反応室内に堆積したＲｕ膜またはＲｕＯ
2膜のクリーニング法としては、ドライクリーニング法
およびウエットクリーニング法がある。ドライクリーニ
ング法としては、例えば酸素と塩素ガスを用いるプラズ
マエッチング法（特開平８−７８３９６号公報）や、Ｃ
ｌＦ3ガスを用いるプラズマエッチング法（特開２００
０−５８５２９号公報）が挙げられる。しかしながら、
前者の方法はＲｕ膜のエッチングレートが低く、反応室
内に堆積したμｍオーダーの膜を除去するにはエッチン
グ時間が長くなり、製造効率が悪いという欠点がある。
また、前者および後者に共通の欠点として、プラズマ機
能を熱ＣＶＤ装置に付加することによる製造コストの増
大が挙げられる。一方、ウエットクリーニング法は、反
応室内を大気開放する必要があり、ヒータの昇降温に時
間を要し、装置稼働率が低下するという欠点がある。な
お、製造装置の稼動を停止し、膜が堆積した部品を新品
に交換する方法も同様の欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、製造コストを低くすることができるとともに、装
置稼働率も高めることのできる半導体装置の製造方法を
提供することにある。
的は、製造コストを低くすることができるとともに、装
置稼働率も高めることのできる半導体装置の製造方法を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応室内で基
板上にＲｕを含む膜を形成する成膜工程と、前記反応室
内にＣｌＦ3ガスを流し、前記成膜工程において反応室
内に付着した前記膜を熱化学反応により除去するクリー
ニング工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法を提供するものである。この構成によれば、製造
コストを低くすることができるとともに、装置稼働率も
高めることができる。
板上にＲｕを含む膜を形成する成膜工程と、前記反応室
内にＣｌＦ3ガスを流し、前記成膜工程において反応室
内に付着した前記膜を熱化学反応により除去するクリー
ニング工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法を提供するものである。この構成によれば、製造
コストを低くすることができるとともに、装置稼働率も
高めることができる。
【０００７】また本発明は、前記クリーニング工程にお
いて、温度３００〜５００℃かつ圧力６６５〜６６５０
Ｐａの範囲で前記除去を行うことを特徴とする前記の製
造方法を提供するものである。この構成によれば、製造
コストを低くすることができるとともに、装置稼働率も
一層高めることができる。
いて、温度３００〜５００℃かつ圧力６６５〜６６５０
Ｐａの範囲で前記除去を行うことを特徴とする前記の製
造方法を提供するものである。この構成によれば、製造
コストを低くすることができるとともに、装置稼働率も
一層高めることができる。
【０００８】また本発明は、反応室内で基板上にＲｕを
含む膜を形成する成膜工程と、前記反応室内の温度を成
膜時とほぼ同じ温度に維持した状態で前記反応室内にＣ
ｌＦ 3ガスを流し、前記成膜工程において反応室内に付
着した前記膜を除去するクリーニング工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するもので
ある。この構成によれば、成膜工程からクリーニング工
程にかけて、また続いてクリーニング工程から成膜工程
にかけての反応室内の温度変更を必要とせず、装置稼働
率を高めることができる。
含む膜を形成する成膜工程と、前記反応室内の温度を成
膜時とほぼ同じ温度に維持した状態で前記反応室内にＣ
ｌＦ 3ガスを流し、前記成膜工程において反応室内に付
着した前記膜を除去するクリーニング工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するもので
ある。この構成によれば、成膜工程からクリーニング工
程にかけて、また続いてクリーニング工程から成膜工程
にかけての反応室内の温度変更を必要とせず、装置稼働
率を高めることができる。
【０００９】また本発明は、前記クリーニング工程にお
いて、反応室内の圧力を成膜時よりも高い圧力とするこ
とを特徴とする前記の半導体装置の製造方法を提供する
ものである。この構成によれば、成膜時温度のままでＲ
ｕ膜のエッチングレートを一層高めることができ、クリ
ーニング時間を短縮させることができ、製造効率が向上
する。
いて、反応室内の圧力を成膜時よりも高い圧力とするこ
とを特徴とする前記の半導体装置の製造方法を提供する
ものである。この構成によれば、成膜時温度のままでＲ
ｕ膜のエッチングレートを一層高めることができ、クリ
ーニング時間を短縮させることができ、製造効率が向上
する。
【００１０】
【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１は、本発明で利用可能な熱ＣＶＤ装置の一例を説明
するための図である。図１において、１は基板、２はゲ
ート弁、３は基板ホルダ、４は反応室、５は原料ガス配
管、６は排気配管、７はＣｌＦ3配管である。本発明に
おける成膜工程は、例えば次のようにして行われる。基
板１が搬送ロボット（図示せず）によりゲート弁２を通
ってヒータを備えた基板ホルダ３上に設置される。次
に、基板１をヒータ昇降装置により所定の位置まで上昇
させ、一定時間加熱し、反応室４内の圧力を所望の値に
安定させた後、Ｒｕ液体原料を気化したＲｕ原料ガスお
よび酸素を含む原料ガスを原料ガス配管５から導入し、
排気配管６から排気し、基板１に対しＲｕを含む膜（Ｒ
ｕ膜又はＲｕＯ2膜）の成膜を行う。なお、反応室４内
の温度、圧力、酸素流量およびＲｕ原料流量の制御は、
それぞれ図示しない温度制御手段、圧力制御手段、酸素
流量制御手段、Ｒｕ液体原料流量制御手段により制御す
る。成膜工程が完了すると搬送ロボットにより基板１を
反応室４の外部に搬出する。
するための図である。図１において、１は基板、２はゲ
ート弁、３は基板ホルダ、４は反応室、５は原料ガス配
管、６は排気配管、７はＣｌＦ3配管である。本発明に
おける成膜工程は、例えば次のようにして行われる。基
板１が搬送ロボット（図示せず）によりゲート弁２を通
ってヒータを備えた基板ホルダ３上に設置される。次
に、基板１をヒータ昇降装置により所定の位置まで上昇
させ、一定時間加熱し、反応室４内の圧力を所望の値に
安定させた後、Ｒｕ液体原料を気化したＲｕ原料ガスお
よび酸素を含む原料ガスを原料ガス配管５から導入し、
排気配管６から排気し、基板１に対しＲｕを含む膜（Ｒ
ｕ膜又はＲｕＯ2膜）の成膜を行う。なお、反応室４内
の温度、圧力、酸素流量およびＲｕ原料流量の制御は、
それぞれ図示しない温度制御手段、圧力制御手段、酸素
流量制御手段、Ｒｕ液体原料流量制御手段により制御す
る。成膜工程が完了すると搬送ロボットにより基板１を
反応室４の外部に搬出する。
【００１１】このような成膜工程を継続すると、基板１
周辺の部材、例えば基板ホルダ３や反応室４内壁にもＲ
ｕを含む膜（以下、単にＲｕ膜という）が堆積し、ある
膜厚を超えると膜のストレスにより剥がれが生じ、これ
が原因で発生したパーティクルが基板上に付着し、製造
歩留まりの低下を招く。そこで反応室内をクリーニング
し、堆積したＲｕ膜を除去する必要があるが、本発明の
クリーニング工程においては、反応室内にＣｌＦ3ガス
を流し、ノンプラズマによる熱化学反応によりＲｕ膜を
除去する。熱化学反応を用いることにより、プラズマ化
学反応を用いる場合に生じる下記の問題点を解消するこ
とができ、その効果は絶大である。 （１）プラズマ化学反応を用いる場合、既存のハード構
成にプラズマ機能を付加する必要があり、このため、電
極部の絶縁や高周波に対するシールドの対策が必要とな
り、製造コストが増大する。 （２）プラズマ発生分布の偏りにより、プラズマの届か
ない部分はエッチングが進行せず、膜残部が生じたり、
プラズマが局所的に集中する箇所ではチャンバに大きな
ダメージを与え、腐食が加速する。また、本発明でいう
Ｒｕ膜は、温度、圧力、ガス流量などの成膜条件によ
り、Ｒｕ膜、ＲｕＯ2膜、Ｒｕ膜とＲｕＯ2膜との混在す
る膜、あるいはＲｕＯ2膜とＲｕ膜との積層膜の形態に
なることがある（特願２０００−９９７５４号）。
周辺の部材、例えば基板ホルダ３や反応室４内壁にもＲ
ｕを含む膜（以下、単にＲｕ膜という）が堆積し、ある
膜厚を超えると膜のストレスにより剥がれが生じ、これ
が原因で発生したパーティクルが基板上に付着し、製造
歩留まりの低下を招く。そこで反応室内をクリーニング
し、堆積したＲｕ膜を除去する必要があるが、本発明の
クリーニング工程においては、反応室内にＣｌＦ3ガス
を流し、ノンプラズマによる熱化学反応によりＲｕ膜を
除去する。熱化学反応を用いることにより、プラズマ化
学反応を用いる場合に生じる下記の問題点を解消するこ
とができ、その効果は絶大である。 （１）プラズマ化学反応を用いる場合、既存のハード構
成にプラズマ機能を付加する必要があり、このため、電
極部の絶縁や高周波に対するシールドの対策が必要とな
り、製造コストが増大する。 （２）プラズマ発生分布の偏りにより、プラズマの届か
ない部分はエッチングが進行せず、膜残部が生じたり、
プラズマが局所的に集中する箇所ではチャンバに大きな
ダメージを与え、腐食が加速する。また、本発明でいう
Ｒｕ膜は、温度、圧力、ガス流量などの成膜条件によ
り、Ｒｕ膜、ＲｕＯ2膜、Ｒｕ膜とＲｕＯ2膜との混在す
る膜、あるいはＲｕＯ2膜とＲｕ膜との積層膜の形態に
なることがある（特願２０００−９９７５４号）。
【００１２】クリーニング工程において、ＣｌＦ3ガス
は、温度３００〜５００℃かつ圧力６６５〜６６５０Ｐ
ａの条件下で導入するのが好ましい。また、ＣｌＦ3ガ
ス流量は、５００〜２０００ｓｃｃｍが好ましい。
は、温度３００〜５００℃かつ圧力６６５〜６６５０Ｐ
ａの条件下で導入するのが好ましい。また、ＣｌＦ3ガ
ス流量は、５００〜２０００ｓｃｃｍが好ましい。
【００１３】図２は、Ｒｕ膜またはＲｕＯ2膜に対する
ＣｌＦ3ガスのエッチングレートの温度依存性を示す図
である。図２から、ＣｌＦ3ガスを用いればＲｕ膜およ
びＲｕＯ2膜のいずれもエッチング可能であることが分
かる。また、エッチングレートは温度上昇に伴い増加す
ることも分かる。なお、図２の実験条件は、圧力９３１
Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）、ＣｌＦ3ガス流量５００ｓｃｃ
ｍ、Ｎ2ガス流量１０００ｓｃｃｍである。
ＣｌＦ3ガスのエッチングレートの温度依存性を示す図
である。図２から、ＣｌＦ3ガスを用いればＲｕ膜およ
びＲｕＯ2膜のいずれもエッチング可能であることが分
かる。また、エッチングレートは温度上昇に伴い増加す
ることも分かる。なお、図２の実験条件は、圧力９３１
Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）、ＣｌＦ3ガス流量５００ｓｃｃ
ｍ、Ｎ2ガス流量１０００ｓｃｃｍである。
【００１４】図３は、本実施の形態１におけるクリーニ
ング工程の実施手順を説明するための図である。まず、
工程１１において排気配管６に備えられたヒータをオフ
にし、反応室４内をＮ2パージし、残存する原料ガスを
排気する。排気配管６に備えられたヒータをオフにする
理由は、ＣｌＦ3ガスによる配管の腐食を防止するため
である。この防止効果を得るには、配管温度を１００℃
以下に下げるのが好ましい。なお、半導体製造装置にお
ける排気ラインに設けられたトラップ内に溜まったＲｕ
成分、例えばビスエチルシクロペンタジエニルルテニウ
ム（Ｒｕ（Ｃ2Ｈ5Ｃ5Ｈ4）2）とＣｌＦ3ガスとの反応に
よる強酸物質の生成を避けるために、トラップを工程１
１において交換するのが好ましい。もしくは、トラップ
を回避するバイパス排気ラインを設けておき、クリーニ
ング時に排気ラインを切り換えてトラップを回避するよ
うＣｌＦ3ガスを排気しても良い。もしくは、成膜工程
用排気ラインと、クリーニング工程用排気ラインとを別
々に設けておき、排気ラインを成膜工程と、クリーニン
グ工程とで切り換えるようにしても良い。このように排
気ラインを切り換えるようにすれば、トラップを交換す
る必要が無く、トラップを交換する場合に比べ、より好
ましい。
ング工程の実施手順を説明するための図である。まず、
工程１１において排気配管６に備えられたヒータをオフ
にし、反応室４内をＮ2パージし、残存する原料ガスを
排気する。排気配管６に備えられたヒータをオフにする
理由は、ＣｌＦ3ガスによる配管の腐食を防止するため
である。この防止効果を得るには、配管温度を１００℃
以下に下げるのが好ましい。なお、半導体製造装置にお
ける排気ラインに設けられたトラップ内に溜まったＲｕ
成分、例えばビスエチルシクロペンタジエニルルテニウ
ム（Ｒｕ（Ｃ2Ｈ5Ｃ5Ｈ4）2）とＣｌＦ3ガスとの反応に
よる強酸物質の生成を避けるために、トラップを工程１
１において交換するのが好ましい。もしくは、トラップ
を回避するバイパス排気ラインを設けておき、クリーニ
ング時に排気ラインを切り換えてトラップを回避するよ
うＣｌＦ3ガスを排気しても良い。もしくは、成膜工程
用排気ラインと、クリーニング工程用排気ラインとを別
々に設けておき、排気ラインを成膜工程と、クリーニン
グ工程とで切り換えるようにしても良い。このように排
気ラインを切り換えるようにすれば、トラップを交換す
る必要が無く、トラップを交換する場合に比べ、より好
ましい。
【００１５】次に工程１２において、基板ホルダ３内の
ヒータ温度を上昇させ、最も膜が付着する基板周辺部の
温度を成膜温度３００℃程度から、クリーニング温度４
００℃程度まで昇温する。次に工程１３において、反応
室４内を所望の圧力まで真空排気およびＮ2パージす
る。続いて工程１４において、反応室４内にＣｌＦ3ガ
スを流し、成膜工程において反応室内に付着したＲｕ膜
を除去する。次に工程１５において、排気配管６に備え
られたヒータをオンにし（昇温温度は、例えば１７０℃
である）、反応室４内をＮ2パージし、残存するＣｌＦ3
ガスや副生成物を排気する。排気後は、工程１６におい
て、基板ホルダ３内のヒータの温度を下降させ、クリー
ニング温度４００℃から成膜温度３００℃程度まで降温
する。その後、プリコートすなわち、通常の製造工程と
同様に、例えばダミー基板等に対し成膜を実施し、特性
を確認する。なお、このプリコートは、反応室内の環
境、デポレート（堆積速度）等をクリーニング前と同等
にする（復帰させる）ために行われ、また、反応室内の
汚染やパーティクルの発生を低減するために行う。な
お、クリーニング工程における温度、圧力、ＣｌＦ3ガ
ス流量、Ｎ2流量の制御は、それぞれ図示しない温度制
御手段、圧力制御手段、ＣｌＦ3ガス流量制御手段、Ｎ2
流量制御手段により制御する。
ヒータ温度を上昇させ、最も膜が付着する基板周辺部の
温度を成膜温度３００℃程度から、クリーニング温度４
００℃程度まで昇温する。次に工程１３において、反応
室４内を所望の圧力まで真空排気およびＮ2パージす
る。続いて工程１４において、反応室４内にＣｌＦ3ガ
スを流し、成膜工程において反応室内に付着したＲｕ膜
を除去する。次に工程１５において、排気配管６に備え
られたヒータをオンにし（昇温温度は、例えば１７０℃
である）、反応室４内をＮ2パージし、残存するＣｌＦ3
ガスや副生成物を排気する。排気後は、工程１６におい
て、基板ホルダ３内のヒータの温度を下降させ、クリー
ニング温度４００℃から成膜温度３００℃程度まで降温
する。その後、プリコートすなわち、通常の製造工程と
同様に、例えばダミー基板等に対し成膜を実施し、特性
を確認する。なお、このプリコートは、反応室内の環
境、デポレート（堆積速度）等をクリーニング前と同等
にする（復帰させる）ために行われ、また、反応室内の
汚染やパーティクルの発生を低減するために行う。な
お、クリーニング工程における温度、圧力、ＣｌＦ3ガ
ス流量、Ｎ2流量の制御は、それぞれ図示しない温度制
御手段、圧力制御手段、ＣｌＦ3ガス流量制御手段、Ｎ2
流量制御手段により制御する。
【００１６】実施の形態２ 上記の実施の形態１においては、Ｒｕ膜を高いエッチン
グレートで除去するために、成膜時温度よりも高い温度
でクリーニング工程を実施したが、本実施の形態２は、
ヒータの温度を成膜時とほぼ同じ温度に維持した状態で
反応室内にＣｌＦ3ガスを流す例である。このようにす
れば、エッチングレートは多少低くなるものの、成膜工
程からクリーニング工程にかけて、また続いてクリーニ
ング工程から成膜工程にかけてのヒータの温度変更を必
要とせず、装置稼働率が高まり好ましい。
グレートで除去するために、成膜時温度よりも高い温度
でクリーニング工程を実施したが、本実施の形態２は、
ヒータの温度を成膜時とほぼ同じ温度に維持した状態で
反応室内にＣｌＦ3ガスを流す例である。このようにす
れば、エッチングレートは多少低くなるものの、成膜工
程からクリーニング工程にかけて、また続いてクリーニ
ング工程から成膜工程にかけてのヒータの温度変更を必
要とせず、装置稼働率が高まり好ましい。
【００１７】図４は、本実施の形態２におけるクリーニ
ング工程の実施手順を説明するための図である。まず、
工程２１において反応室４内をＮ2パージし、残存する
原料ガスを排気する。なお、半導体製造装置における排
気ラインに設けられたトラップ内に溜まったＲｕ成分、
例えばビスエチルシクロペンタジエニルルテニウム（Ｒ
ｕ（Ｃ2Ｈ5Ｃ5Ｈ4）2）とＣｌＦ3ガスとの反応による強
酸物質の生成を避けるために、トラップを工程２１にお
いて交換するのが好ましい。もしくはトラップを回避す
るバイパス排気ラインを設けておき、クリーニング時に
排気ラインを切り換えてトラップを回避するようＣｌＦ
3ガスを排気しても良い。もしくは、成膜工程用排気ラ
インと、クリーニング工程用排気ラインとを別々に設け
ておき、排気ラインを成膜工程と、クリーニング工程と
で切り換えるようにしても良い。このように排気ライン
を切り換えるようにすれば、トラップを交換する必要が
無く、トラップを交換する場合に比べより好ましい。
ング工程の実施手順を説明するための図である。まず、
工程２１において反応室４内をＮ2パージし、残存する
原料ガスを排気する。なお、半導体製造装置における排
気ラインに設けられたトラップ内に溜まったＲｕ成分、
例えばビスエチルシクロペンタジエニルルテニウム（Ｒ
ｕ（Ｃ2Ｈ5Ｃ5Ｈ4）2）とＣｌＦ3ガスとの反応による強
酸物質の生成を避けるために、トラップを工程２１にお
いて交換するのが好ましい。もしくはトラップを回避す
るバイパス排気ラインを設けておき、クリーニング時に
排気ラインを切り換えてトラップを回避するようＣｌＦ
3ガスを排気しても良い。もしくは、成膜工程用排気ラ
インと、クリーニング工程用排気ラインとを別々に設け
ておき、排気ラインを成膜工程と、クリーニング工程と
で切り換えるようにしても良い。このように排気ライン
を切り換えるようにすれば、トラップを交換する必要が
無く、トラップを交換する場合に比べより好ましい。
【００１８】次に工程２２において、反応室４内を所望
の圧力まで真空排気およびＮ2パージするとともに反応
室４内にＣｌＦ3ガスを流し、成膜工程において反応室
内に付着したＲｕ膜を除去する。次に工程２３におい
て、反応室４内をＮ2パージし、残存するＣｌＦ3ガスや
副生成物を排気する。排気後は、工程２４において、通
常の製造工程と同様に、例えばダミー基板等に対しプリ
コートを実施し、特性を確認する。
の圧力まで真空排気およびＮ2パージするとともに反応
室４内にＣｌＦ3ガスを流し、成膜工程において反応室
内に付着したＲｕ膜を除去する。次に工程２３におい
て、反応室４内をＮ2パージし、残存するＣｌＦ3ガスや
副生成物を排気する。排気後は、工程２４において、通
常の製造工程と同様に、例えばダミー基板等に対しプリ
コートを実施し、特性を確認する。
【００１９】なお実施の形態２において、クリーニング
工程における反応室内の圧力を、成膜時よりも高い圧力
とすれば、成膜時温度のままでＲｕ膜のエッチングレー
トを一層高めることができ好ましい。図５は、実施の形
態１で記載した図２と同じ条件において、反応室内圧力
を３９９０Ｐａ（３０Ｔｏｒｒ）に高めた場合のエッチ
ングレートの増加を示す図である。なお参考のために図
２に示した反応室内圧力を９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）と
した場合のＲｕ膜またはＲｕＯ2膜に対するＣｌＦ3ガス
のエッチングレートの温度依存性も併せて記載した。反
応室内圧力を９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）から３９９０Ｐ
ａ（３０Ｔｏｒｒ）に高めることにより（符号３１）、
同じ３００℃という温度条件でありながらエッチングレ
ートが向上している。また、本実施の形態２では、Ｒｕ
膜を熱化学反応以外の反応により除去することもでき
る。例えば、プラズマ機能を熱ＣＶＤ装置に付加し、プ
ラズマ反応によりＲｕ膜を除去することもできる。
工程における反応室内の圧力を、成膜時よりも高い圧力
とすれば、成膜時温度のままでＲｕ膜のエッチングレー
トを一層高めることができ好ましい。図５は、実施の形
態１で記載した図２と同じ条件において、反応室内圧力
を３９９０Ｐａ（３０Ｔｏｒｒ）に高めた場合のエッチ
ングレートの増加を示す図である。なお参考のために図
２に示した反応室内圧力を９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）と
した場合のＲｕ膜またはＲｕＯ2膜に対するＣｌＦ3ガス
のエッチングレートの温度依存性も併せて記載した。反
応室内圧力を９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）から３９９０Ｐ
ａ（３０Ｔｏｒｒ）に高めることにより（符号３１）、
同じ３００℃という温度条件でありながらエッチングレ
ートが向上している。また、本実施の形態２では、Ｒｕ
膜を熱化学反応以外の反応により除去することもでき
る。例えば、プラズマ機能を熱ＣＶＤ装置に付加し、プ
ラズマ反応によりＲｕ膜を除去することもできる。
【００２０】上記いずれの実施形態においても、反応室
４内にＣｌＦ3ガスを流す前にＣｌＦ3ガスから基板ホル
ダ３の基板載置面を保護するために、また基板ホルダ３
内にあるヒータにクリーニングガスが流れ込むのを防止
するために基板ホルダ３上にダミー基板（石英もしくは
これに類似する基板）を置くようにしても良い。
４内にＣｌＦ3ガスを流す前にＣｌＦ3ガスから基板ホル
ダ３の基板載置面を保護するために、また基板ホルダ３
内にあるヒータにクリーニングガスが流れ込むのを防止
するために基板ホルダ３上にダミー基板（石英もしくは
これに類似する基板）を置くようにしても良い。
【００２１】図６は、この発明の製造方法を用いて形成
されたルテニウム膜又は酸化ルテニウム膜を含むＤＲＡ
Ｍの一部を示す断面図である。図６に示すように、シリ
コン基板６１の表面に多数のトランジスタ形成領域を分
離形成するフィールド酸化膜６２が形成され、シリコン
基板６１の表面部にソース電極６３、ドレイン電極６４
が形成され、ソース電極６３とドレイン電極６４との間
にゲート絶縁膜６５を介してワード線を兼ねたゲート電
極６６が形成され、ゲート絶縁膜６５上に層間絶縁膜６
７が形成され、層間絶縁膜６７にコンタクト孔６８が形
成され、コンタクト孔６８内にソース電極６３に接続さ
れたプラグ電極７５およびバリアメタル６９が形成さ
れ、層間絶縁膜６７上に層間絶縁膜７０が形成され、層
間絶縁膜７０にコンタクト孔７１が形成され、層間絶縁
膜７０およびコンタクト孔７１内にルテニウムからな
り、かつバリアメタル６９と接続された容量下部電極７
２が形成され、容量下部電極７２上にＴａ2Ｏ5からなる
容量絶縁膜７３が形成され、容量絶縁膜７３上にルテニ
ウム、又はチタンナイトライドなどからなる容量上部電
極７４が形成されている。すなわち、このＤＲＡＭにお
いてはＭＯＳトランジスタのソース電極６３にキャパシ
タセルが接続されている。
されたルテニウム膜又は酸化ルテニウム膜を含むＤＲＡ
Ｍの一部を示す断面図である。図６に示すように、シリ
コン基板６１の表面に多数のトランジスタ形成領域を分
離形成するフィールド酸化膜６２が形成され、シリコン
基板６１の表面部にソース電極６３、ドレイン電極６４
が形成され、ソース電極６３とドレイン電極６４との間
にゲート絶縁膜６５を介してワード線を兼ねたゲート電
極６６が形成され、ゲート絶縁膜６５上に層間絶縁膜６
７が形成され、層間絶縁膜６７にコンタクト孔６８が形
成され、コンタクト孔６８内にソース電極６３に接続さ
れたプラグ電極７５およびバリアメタル６９が形成さ
れ、層間絶縁膜６７上に層間絶縁膜７０が形成され、層
間絶縁膜７０にコンタクト孔７１が形成され、層間絶縁
膜７０およびコンタクト孔７１内にルテニウムからな
り、かつバリアメタル６９と接続された容量下部電極７
２が形成され、容量下部電極７２上にＴａ2Ｏ5からなる
容量絶縁膜７３が形成され、容量絶縁膜７３上にルテニ
ウム、又はチタンナイトライドなどからなる容量上部電
極７４が形成されている。すなわち、このＤＲＡＭにお
いてはＭＯＳトランジスタのソース電極６３にキャパシ
タセルが接続されている。
【００２２】次に、図６に示したＤＲＡＭの製造方法に
ついて説明する。まず、シリコン基板６１の表面のトラ
ンジスタ形成領域の周囲にＬＯＣＯＳ法によりフィール
ド酸化膜６２を形成する。次に、トランジスタ形成領域
にゲート絶縁膜６５を介してゲート電極６６を形成す
る。次に、フィールド酸化膜６２、ゲート電極６６をマ
スクにしたイオン注入法によりシリコン基板６１の表面
に不純物を導入して、自己整合的にソース電極６３、ド
レイン電極６４を形成する。次に、ゲート電極６６を絶
縁膜で覆った後、層間絶縁膜６７を形成する。次に、層
間絶縁膜６７にソース電極６３を露出するコンタクト孔
６８を形成し、コンタクト孔６８内にプラグ電極７５お
よびバリアメタル７９を形成する。次に、層間絶縁膜６
７上に層間絶縁膜７０を形成し、層間絶縁膜７０にバリ
アメタル６９を露出するコンタクト孔７１を形成する。
次に、層間絶縁膜７０上およびコンタクト孔７１内に、
この発明の製造方法により形成されたルテニウム膜又は
酸化ルテニウム膜を堆積し、ルテニウム膜のパターニン
グを行うことにより、容量下部電極７２を形成する。次
に、容量下部電極７２上にＴａ2Ｏ5からなる容量絶縁膜
７３を形成し、容量絶縁膜７３上にルテニウム、または
チタンナイトライドなどからなる容量上部電極７４を形
成する。
ついて説明する。まず、シリコン基板６１の表面のトラ
ンジスタ形成領域の周囲にＬＯＣＯＳ法によりフィール
ド酸化膜６２を形成する。次に、トランジスタ形成領域
にゲート絶縁膜６５を介してゲート電極６６を形成す
る。次に、フィールド酸化膜６２、ゲート電極６６をマ
スクにしたイオン注入法によりシリコン基板６１の表面
に不純物を導入して、自己整合的にソース電極６３、ド
レイン電極６４を形成する。次に、ゲート電極６６を絶
縁膜で覆った後、層間絶縁膜６７を形成する。次に、層
間絶縁膜６７にソース電極６３を露出するコンタクト孔
６８を形成し、コンタクト孔６８内にプラグ電極７５お
よびバリアメタル７９を形成する。次に、層間絶縁膜６
７上に層間絶縁膜７０を形成し、層間絶縁膜７０にバリ
アメタル６９を露出するコンタクト孔７１を形成する。
次に、層間絶縁膜７０上およびコンタクト孔７１内に、
この発明の製造方法により形成されたルテニウム膜又は
酸化ルテニウム膜を堆積し、ルテニウム膜のパターニン
グを行うことにより、容量下部電極７２を形成する。次
に、容量下部電極７２上にＴａ2Ｏ5からなる容量絶縁膜
７３を形成し、容量絶縁膜７３上にルテニウム、または
チタンナイトライドなどからなる容量上部電極７４を形
成する。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、製造コストを低くする
ことができるとともに、装置稼働率も高めることのでき
る半導体装置の製造方法が提供される。
ことができるとともに、装置稼働率も高めることのでき
る半導体装置の製造方法が提供される。
【図１】本発明で利用可能な熱ＣＶＤ装置の一例を説明
するための図である。
するための図である。
【図２】Ｒｕ膜またはＲｕＯ2膜に対するＣｌＦ3ガスの
エッチングレートの温度依存性を示す図である。
エッチングレートの温度依存性を示す図である。
【図３】実施の形態１におけるクリーニング工程の実施
手順を説明するための図である。
手順を説明するための図である。
【図４】実施の形態２におけるクリーニング工程の実施
手順を説明するための図である。
手順を説明するための図である。
【図５】反応室内圧力を高めた場合のエッチングレート
の増加を示す図である。
の増加を示す図である。
【図６】ＤＲＡＭの断面図である。
１ 基板、２ ゲート弁、３ 基板ホルダ、４ 反応
室、５ 原料ガス配管、６ 排気配管、７ ＣｌＦ3配
管。
室、５ 原料ガス配管、６ 排気配管、７ ＣｌＦ3配
管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/8242 Ｈ０１Ｌ 27/10 ６５１ (72)発明者 佐野 敦 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 (72)発明者 大岡 司 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA01 BA42 CA04 CA12 DA06 JA09 JA10 4M104 BB04 DD43 DD44 DD99 EE08 EE16 FF07 GG16 HH20 5F033 HH07 HH33 NN03 NN07 PP06 QQ91 QQ93 QQ94 RR03 VV10 VV16 WW03 WW05 XX02 XX34 5F083 AD24 JA06 JA38 JA40 JA43 MA06 MA17 NA08
Claims (4)
- 【請求項１】 反応室内で基板上にＲｕを含む膜を形成
する成膜工程と、前記反応室内にＣｌＦ3ガスを流し、
前記成膜工程において反応室内に付着した前記膜を熱化
学反応により除去するクリーニング工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記クリーニング工程において、温度３
００〜５００℃かつ圧力６６５〜６６５０Ｐａの範囲で
前記除去を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項３】 反応室内で基板上にＲｕを含む膜を形成
する成膜工程と、前記反応室内の温度を成膜時とほぼ同
じ温度に維持した状態で前記反応室内にＣｌＦ3ガスを
流し、前記成膜工程において反応室内に付着した前記膜
を除去するクリーニング工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記クリーニング工程において、反応室
内の圧力を成膜時よりも高い圧力とすることを特徴とす
る請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379305A JP4060526B2 (ja) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | 半導体装置の製造方法 |
| KR1020010056693A KR100769514B1 (ko) | 2000-12-13 | 2001-09-14 | 반도체장치의 제조방법 |
| TW090123116A TW526560B (en) | 2000-12-13 | 2001-09-19 | Method of manufacturing semiconductor devices |
| US09/962,112 US6576481B2 (en) | 2000-12-13 | 2001-09-26 | Method of manufacturing semiconductor devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379305A JP4060526B2 (ja) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002180250A true JP2002180250A (ja) | 2002-06-26 |
| JP4060526B2 JP4060526B2 (ja) | 2008-03-12 |
Family
ID=18847703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000379305A Expired - Lifetime JP4060526B2 (ja) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6576481B2 (ja) |
| JP (1) | JP4060526B2 (ja) |
| KR (1) | KR100769514B1 (ja) |
| TW (1) | TW526560B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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