JP3263132B2 - 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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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造技術に
係わり、特にハロゲン元素を含むガスを用いた工程を経
ることにより、半導体や金属表面に残留したハロゲンを
除去する表面処理技術に関する。
係わり、特にハロゲン元素を含むガスを用いた工程を経
ることにより、半導体や金属表面に残留したハロゲンを
除去する表面処理技術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子製造において、SiやAlな
どの半導体,金属表面の自然酸化膜が問題になってい
る。例えば、自然酸化膜が形成された半導体,金属上に
膜を堆積すると、得られる膜は自然酸化膜を除去して形
成した膜に比べて膜質が劣り、また膜と下地との接触抵
抗が大きくなるなどの問題を生じる。半導体,金属と絶
縁物の間で選択的に薄膜を堆積させる選択CVDなどの
選択プロセスにおいても、絶縁物である自然酸化膜が半
導体,金属表面に形成されていると選択性が低下する。
そこで、自然酸化膜を除去する方法が種々検討されてい
るが、自然酸化膜を除去しても大気に晒されると再形成
されるため、真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中で、
ドライエッチングにより除去する試みが成されている。
その多くは、ハロゲン元素を含む活性種を用いるもので
ある。例えば、Siの自然酸化膜であれば、CF4 や
SF6などのフッ素元素を含むガスのプラズマエッチン
グやダウンフローエッチング,HFガスやHFを含む固
体や液体(NH4F,HSO3Fなど;ガスの凝縮により
生成)を用いたエッチングなどが提案されている。しか
し、このようなハロゲン元素を含む活性種を用いて自然
酸化膜を除去すると、自然酸化膜除去後の表面が活性で
あるため、表面にハロゲンが残留してしまう。すなわ
ち、半導体,金属表面に半導体,金属のハロゲン化物層
が形成され、このハロゲン化物層もまた自然酸化膜同
様、堆積膜の膜質の劣化や電気抵抗の増大,選択プロセ
スの選択性の低下等を引き起こす。
どの半導体,金属表面の自然酸化膜が問題になってい
る。例えば、自然酸化膜が形成された半導体,金属上に
膜を堆積すると、得られる膜は自然酸化膜を除去して形
成した膜に比べて膜質が劣り、また膜と下地との接触抵
抗が大きくなるなどの問題を生じる。半導体,金属と絶
縁物の間で選択的に薄膜を堆積させる選択CVDなどの
選択プロセスにおいても、絶縁物である自然酸化膜が半
導体,金属表面に形成されていると選択性が低下する。
そこで、自然酸化膜を除去する方法が種々検討されてい
るが、自然酸化膜を除去しても大気に晒されると再形成
されるため、真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中で、
ドライエッチングにより除去する試みが成されている。
その多くは、ハロゲン元素を含む活性種を用いるもので
ある。例えば、Siの自然酸化膜であれば、CF4 や
SF6などのフッ素元素を含むガスのプラズマエッチン
グやダウンフローエッチング,HFガスやHFを含む固
体や液体(NH4F,HSO3Fなど;ガスの凝縮により
生成)を用いたエッチングなどが提案されている。しか
し、このようなハロゲン元素を含む活性種を用いて自然
酸化膜を除去すると、自然酸化膜除去後の表面が活性で
あるため、表面にハロゲンが残留してしまう。すなわ
ち、半導体,金属表面に半導体,金属のハロゲン化物層
が形成され、このハロゲン化物層もまた自然酸化膜同
様、堆積膜の膜質の劣化や電気抵抗の増大,選択プロセ
スの選択性の低下等を引き起こす。
【0003】さらにハロゲンは、ハロゲンガスを用いた
処理を内部で行う反応容器の器壁や、ハロゲンガスを扱
うバルブなどの真空部品、配管などの金属表面にも残留
するが、このハロゲンは、水分と反応して酸を生成し、
金属表面を溶かしてリークの原因となる。
処理を内部で行う反応容器の器壁や、ハロゲンガスを扱
うバルブなどの真空部品、配管などの金属表面にも残留
するが、このハロゲンは、水分と反応して酸を生成し、
金属表面を溶かしてリークの原因となる。
【0004】このような残留ハロゲンは、加熱したり、
光や荷電粒子を照射したり、加熱されたガスを接触させ
ることで、ある程度は除去することができる。しかしこ
のような処理を行うと試料温度が上がってしまう。Al
合金などの、融点の低い金属を配線に用いている試料で
は、金属の温度が上がり過ぎ、250℃以上になると、
ヒロックが発生し、配線の信頼性が低下するため、あま
り温度を高くすることはできない。
光や荷電粒子を照射したり、加熱されたガスを接触させ
ることで、ある程度は除去することができる。しかしこ
のような処理を行うと試料温度が上がってしまう。Al
合金などの、融点の低い金属を配線に用いている試料で
は、金属の温度が上がり過ぎ、250℃以上になると、
ヒロックが発生し、配線の信頼性が低下するため、あま
り温度を高くすることはできない。
【0005】さらに、試料温度が上がると、試料表面の
残留ハロゲンが活性化され、試料内部への拡散が促進さ
れるため、ハロゲン除去が難かしくなるという問題も生
じる。
残留ハロゲンが活性化され、試料内部への拡散が促進さ
れるため、ハロゲン除去が難かしくなるという問題も生
じる。
【0006】また、上記処理以外にも、処理中に試料温
度があまり上昇しない方法として、還元性ガスを接触さ
せたり、電子状態が準安定状態にある分子を含む電気的
に中性なガスを接触させるなどの処理方法があり、これ
らの方法を用いることにより、ある程度残留ハロゲンを
除去することができる。
度があまり上昇しない方法として、還元性ガスを接触さ
せたり、電子状態が準安定状態にある分子を含む電気的
に中性なガスを接触させるなどの処理方法があり、これ
らの方法を用いることにより、ある程度残留ハロゲンを
除去することができる。
【0007】しかし、このような方法のみで残留ハロゲ
ンを完全に除去することは難かしく、僅かでもハロゲン
が残留してしまい、選択CVDなどの成膜を行う場合に
は、この僅かな残留ハロゲンのため選択性の低下,膜質
の劣化,膜はがれ等の問題が生じる。
ンを完全に除去することは難かしく、僅かでもハロゲン
が残留してしまい、選択CVDなどの成膜を行う場合に
は、この僅かな残留ハロゲンのため選択性の低下,膜質
の劣化,膜はがれ等の問題が生じる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、ハロゲン
ガスを用いて処理すると、半導体や金属表面にハロゲン
が残留するが、このハロゲンは水分と反応してHF,H
Cl水溶液等の酸を生成し、金属配線を断線させたり、
反応容器や真空部品,配管などを腐食して、リークを生
じさせたり、その上に形成する膜の膜質を劣化させた
り、接触抵抗を増大させるなどの問題を生じる。試料を
加熱するなどの処理により、ある程度はハロゲンを除去
することができるが、試料の温度が上昇しすぎると、ヒ
ロック等が生じ、またハロゲンの活性化による試料内部
への拡散等の問題が生じる。また、従来用いられてき
た、試料の温度上昇があまり問題とならない還元性ガス
接触等の方法では、完全にハロゲンを除去することが難
かしかった。
ガスを用いて処理すると、半導体や金属表面にハロゲン
が残留するが、このハロゲンは水分と反応してHF,H
Cl水溶液等の酸を生成し、金属配線を断線させたり、
反応容器や真空部品,配管などを腐食して、リークを生
じさせたり、その上に形成する膜の膜質を劣化させた
り、接触抵抗を増大させるなどの問題を生じる。試料を
加熱するなどの処理により、ある程度はハロゲンを除去
することができるが、試料の温度が上昇しすぎると、ヒ
ロック等が生じ、またハロゲンの活性化による試料内部
への拡散等の問題が生じる。また、従来用いられてき
た、試料の温度上昇があまり問題とならない還元性ガス
接触等の方法では、完全にハロゲンを除去することが難
かしかった。
【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、試料の温度を一定温度
以下に保持しながら半導体や金属表面に残留したハロゲ
ンを完全に除去する表面処理方法を提供することにあ
る。
あり、その目的とするところは、試料の温度を一定温度
以下に保持しながら半導体や金属表面に残留したハロゲ
ンを完全に除去する表面処理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】上記課題を解決するため
に本発明は、 被処理基板にハロゲン元素を含むガスを
用いる処理を行う工程と、前記被処理体の表面を大気に
晒すことなく、且つ前記被処理体の内部を冷却しなが
ら、前記被処理基板表面にエネルギービームを照射する
か、或いは活性化されたガスを接触させる工程と、前記
被処理基板の表面を大気に晒すことなく、前記被処理基
板表面の構成原子と結合して揮発性の化合物を形成する
原子又は分子を含む電気的に中性な非ハロゲンガスを前
記被処理基板表面に接触させる工程とを含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法である。
に本発明は、 被処理基板にハロゲン元素を含むガスを
用いる処理を行う工程と、前記被処理体の表面を大気に
晒すことなく、且つ前記被処理体の内部を冷却しなが
ら、前記被処理基板表面にエネルギービームを照射する
か、或いは活性化されたガスを接触させる工程と、前記
被処理基板の表面を大気に晒すことなく、前記被処理基
板表面の構成原子と結合して揮発性の化合物を形成する
原子又は分子を含む電気的に中性な非ハロゲンガスを前
記被処理基板表面に接触させる工程とを含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法である。
【0011】
【0012】
【作用】本発明によれば、被処理体へのエネルギービー
ムの照射,活性化されたガスの接触を、例えば間欠的
に、あるいは被処理体を裏面側から冷却しながら行うこ
とで、被処理体内部の温度をあまり上げることなく表面
のみ温度を上げたり活性化することができ、表面に残留
したハロゲンを効率よく除去できる。ここでエネルギー
ビームとは、光等の電磁波や荷電粒子のビーム等を意味
するものである。また、活性化されたガスは、加熱した
希ガスまたは還元性ガス等である。また、本発明によれ
ば、まず、上述した処理により残留ハロゲンの大部分を
除去し、さらに被処理体表面の構成原子と結合して揮発
性の化合物を形成する、原子あるいは分子を含む電気的
に中性な非ハロゲンガスを接触させることで、僅かに残
ったハロゲン共々、表面の構成原子をエッチングし、残
留ハロゲンを完全に除去することができる。このように
して残留ハロゲンを除去することにより、金属配線の腐
食を抑制したり、熱酸化膜や結晶の膜質を向上させた
り、高選択CVD,高選択エッチングの選択性を上げた
り、接触抵抗の低い膜形成などが可能となる。また、ハ
ロゲンガスを用いる真空部品や配管などの腐食を抑制す
ることができる。
ムの照射,活性化されたガスの接触を、例えば間欠的
に、あるいは被処理体を裏面側から冷却しながら行うこ
とで、被処理体内部の温度をあまり上げることなく表面
のみ温度を上げたり活性化することができ、表面に残留
したハロゲンを効率よく除去できる。ここでエネルギー
ビームとは、光等の電磁波や荷電粒子のビーム等を意味
するものである。また、活性化されたガスは、加熱した
希ガスまたは還元性ガス等である。また、本発明によれ
ば、まず、上述した処理により残留ハロゲンの大部分を
除去し、さらに被処理体表面の構成原子と結合して揮発
性の化合物を形成する、原子あるいは分子を含む電気的
に中性な非ハロゲンガスを接触させることで、僅かに残
ったハロゲン共々、表面の構成原子をエッチングし、残
留ハロゲンを完全に除去することができる。このように
して残留ハロゲンを除去することにより、金属配線の腐
食を抑制したり、熱酸化膜や結晶の膜質を向上させた
り、高選択CVD,高選択エッチングの選択性を上げた
り、接触抵抗の低い膜形成などが可能となる。また、ハ
ロゲンガスを用いる真空部品や配管などの腐食を抑制す
ることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 (第1の参考例)
に説明する。 (第1の参考例)
【0014】図1は、第1の参考例で用いる装置の概略
図である。反応容器11内には、試料12が載置される
試料台13と、電極14が収納されている。図示してい
ないが、試料台13の表面には、静電気を用いて、試料
を試料台13に密着させる機構を備えており、試料台1
3の内部に冷媒15を循環させることにより、試料を室
温以下に保つことができる。また、ガス導入口16から
ガスを導入しながら、電極14に周波数13.56MH
zの高周波電力を印加することで、反応容器内にプラズ
マを発生させることができる。また、ガス導入口16´
の先端には、パルス的に開閉するノズル18、他端には
ヒータ(図示せず)が巻かれた螺旋状のガス加熱管19
が接続されており、ガス加熱管19を通る間に加熱され
たガスを、ノズル18から間欠的に試料12に照射する
ことができる。また、17はガス排気口であり、反応容
器11内は10-8Torr台まで真空排気される。次
に、図1に示した装置を用いた、Al合金のエッチング
工程を図2(a)〜(c)を参照して説明する。
図である。反応容器11内には、試料12が載置される
試料台13と、電極14が収納されている。図示してい
ないが、試料台13の表面には、静電気を用いて、試料
を試料台13に密着させる機構を備えており、試料台1
3の内部に冷媒15を循環させることにより、試料を室
温以下に保つことができる。また、ガス導入口16から
ガスを導入しながら、電極14に周波数13.56MH
zの高周波電力を印加することで、反応容器内にプラズ
マを発生させることができる。また、ガス導入口16´
の先端には、パルス的に開閉するノズル18、他端には
ヒータ(図示せず)が巻かれた螺旋状のガス加熱管19
が接続されており、ガス加熱管19を通る間に加熱され
たガスを、ノズル18から間欠的に試料12に照射する
ことができる。また、17はガス排気口であり、反応容
器11内は10-8Torr台まで真空排気される。次
に、図1に示した装置を用いた、Al合金のエッチング
工程を図2(a)〜(c)を参照して説明する。
【0015】まず図2(a)に示すように、Si基板2
1上に厚さ1000オングストロームの熱酸化膜22、
厚さ8000オングストロームのAl合金薄膜23を順
次形成した後、レジスト24を1μmの厚さに塗布し、
露光,現像を行い、パターニングした。
1上に厚さ1000オングストロームの熱酸化膜22、
厚さ8000オングストロームのAl合金薄膜23を順
次形成した後、レジスト24を1μmの厚さに塗布し、
露光,現像を行い、パターニングした。
【0016】この試料を図1に示した反応容器11の試
料台13上に載置し、静電気を用いて密着させた後、内
部を真空排気した。次にガス導入口16からBCl3
ガス50sccm,Cl2 ガス100sccmを導入
し、反応容器11内を0.1Torrに保つと共に電極
14に周波数13.56MHzの高周波電力を印加し、
BCl3 /Cl2 混合ガスのプラズマを発生させた。
図2(b)に示すように、約5分間のプラズマエッチン
グ処理によりAl合金薄膜23は完全にエッチングされ
た。しかしこのエッチングにより、レジスト24やAl
合金薄膜23の側壁表面には、高活性のCl原子が残留
し、ClやAlClx を含む層25が形成された。
料台13上に載置し、静電気を用いて密着させた後、内
部を真空排気した。次にガス導入口16からBCl3
ガス50sccm,Cl2 ガス100sccmを導入
し、反応容器11内を0.1Torrに保つと共に電極
14に周波数13.56MHzの高周波電力を印加し、
BCl3 /Cl2 混合ガスのプラズマを発生させた。
図2(b)に示すように、約5分間のプラズマエッチン
グ処理によりAl合金薄膜23は完全にエッチングされ
た。しかしこのエッチングにより、レジスト24やAl
合金薄膜23の側壁表面には、高活性のCl原子が残留
し、ClやAlClx を含む層25が形成された。
【0017】次に、反応容器11内部を真空排気した
後、ヒータを用いて管壁を400℃に加熱したガス加熱
管19を通すことで約300℃に加熱されたArガス
を、ガス導入口16´より10秒間に一度、一秒間試料
に照射した。このとき、試料台13の内部に冷媒を循環
させ、また、静電気を用いて試料12を試料台13に密
着させたため、ガスと接触する、Al合金薄膜23の最
表面の温度は250℃程度に上昇したが、内部の温度は
200℃程度に保たれ、レジストの変形や変質は生じな
かった。この処理を2分間行うことで、図2(c)に示
すように、ClやAlClx を含む層25は十分除去
された。Al配線のヒロックは約220℃で生じるが、
上記冷却処理を行なったため、試料12内部の温度は2
00℃程度に保たれ、ヒロックは生じなかった。
後、ヒータを用いて管壁を400℃に加熱したガス加熱
管19を通すことで約300℃に加熱されたArガス
を、ガス導入口16´より10秒間に一度、一秒間試料
に照射した。このとき、試料台13の内部に冷媒を循環
させ、また、静電気を用いて試料12を試料台13に密
着させたため、ガスと接触する、Al合金薄膜23の最
表面の温度は250℃程度に上昇したが、内部の温度は
200℃程度に保たれ、レジストの変形や変質は生じな
かった。この処理を2分間行うことで、図2(c)に示
すように、ClやAlClx を含む層25は十分除去
された。Al配線のヒロックは約220℃で生じるが、
上記冷却処理を行なったため、試料12内部の温度は2
00℃程度に保たれ、ヒロックは生じなかった。
【0018】上述した処理を施した試料は、大気に晒し
ても、全く腐食が生じなかった。これに対して処理を施
さなかった試料は、90%の配線が腐食により断線し
た。このように、半導体素子製造の歩留まりを向上させ
ることができた。なお、上記参考例ではヒータによりガ
スを加熱したが、光照射や放電などにより加熱しても良
い。(第2の参考例)
ても、全く腐食が生じなかった。これに対して処理を施
さなかった試料は、90%の配線が腐食により断線し
た。このように、半導体素子製造の歩留まりを向上させ
ることができた。なお、上記参考例ではヒータによりガ
スを加熱したが、光照射や放電などにより加熱しても良
い。(第2の参考例)
【0019】図3は、第2の参考例で用いる装置の概略
図である。本装置は、プラズマを用いて酸化膜をエッチ
ングするエッチング室310と、そのエッチングによ
り、試料表面に残留したハロゲンを除去する後処理室3
20から構成されており、試料311は、ゲートバルブ
330を介して、表面が大気にさらされることなく、エ
ッチング室310と後処理室320の間を搬送できる。
処理室310内で、試料311は試料台313上に載置
され、ガス導入口315からガスを導入しながら電極3
14に周波数13.56MHzの高周波電力を印加する
ことでプラズマを発生させることができる。エッチング
室310内部のガスは、ガス排気口312から排気され
る。他方、後処理室320は、試料台321,ガス排気
口322を備えている。図示していないが、試料台32
1の表面には、試料311を機械的に密着させる手段が
備えられており、試料台内部に冷媒323を循環させる
ことで、試料311内部を室温以下に保つことができ
る。また、324は窓であり、この部分から試料台32
1上に載置された試料311表面に光を照射することが
できる。次に、図3に示した装置を用いたヴィアホール
の開孔工程について、図4(a)〜(c)を参照して説
明する。
図である。本装置は、プラズマを用いて酸化膜をエッチ
ングするエッチング室310と、そのエッチングによ
り、試料表面に残留したハロゲンを除去する後処理室3
20から構成されており、試料311は、ゲートバルブ
330を介して、表面が大気にさらされることなく、エ
ッチング室310と後処理室320の間を搬送できる。
処理室310内で、試料311は試料台313上に載置
され、ガス導入口315からガスを導入しながら電極3
14に周波数13.56MHzの高周波電力を印加する
ことでプラズマを発生させることができる。エッチング
室310内部のガスは、ガス排気口312から排気され
る。他方、後処理室320は、試料台321,ガス排気
口322を備えている。図示していないが、試料台32
1の表面には、試料311を機械的に密着させる手段が
備えられており、試料台内部に冷媒323を循環させる
ことで、試料311内部を室温以下に保つことができ
る。また、324は窓であり、この部分から試料台32
1上に載置された試料311表面に光を照射することが
できる。次に、図3に示した装置を用いたヴィアホール
の開孔工程について、図4(a)〜(c)を参照して説
明する。
【0020】まず、図4(a)に示すように、Si基板
41上に厚さ1000オングストロームの熱酸化膜4
2、厚さ4000オングストロームのAl合金薄膜43
を順次形成した後、Al合金薄膜43を実施例1と同様
の方法でパターニングし、さらにその上に厚さ8000
オングストロームのBPSG酸化膜44をCVD法によ
り堆積した後、レジスト45を1μmの厚さに塗布し、
露光,現像を行い、パターニングした。
41上に厚さ1000オングストロームの熱酸化膜4
2、厚さ4000オングストロームのAl合金薄膜43
を順次形成した後、Al合金薄膜43を実施例1と同様
の方法でパターニングし、さらにその上に厚さ8000
オングストロームのBPSG酸化膜44をCVD法によ
り堆積した後、レジスト45を1μmの厚さに塗布し、
露光,現像を行い、パターニングした。
【0021】次にこの試料311をエッチング室310
の試料台313上に載置した後、内部を真空排気し、つ
いでガス導入口315からCF4とH2の混合ガス(CF
4=50sccm,H2=100sccm)を導入してエ
ッチング室内部を10-2Torrに保った。この状態
で、電極314に周波数13.56MHzの高周波電力
(電力200W)を印加し、5分間保持したところ、図
4(b)に示すように、BPSG酸化膜44は完全にエ
ッチングされ、ヴィアホール46が形成された。しかし
この時、ヴィアホール46底のAl合金薄膜43の表面
やレジスト45,BPSG酸化膜44の側壁には、Fや
AlFxを含む層47が形成されていた。
の試料台313上に載置した後、内部を真空排気し、つ
いでガス導入口315からCF4とH2の混合ガス(CF
4=50sccm,H2=100sccm)を導入してエ
ッチング室内部を10-2Torrに保った。この状態
で、電極314に周波数13.56MHzの高周波電力
(電力200W)を印加し、5分間保持したところ、図
4(b)に示すように、BPSG酸化膜44は完全にエ
ッチングされ、ヴィアホール46が形成された。しかし
この時、ヴィアホール46底のAl合金薄膜43の表面
やレジスト45,BPSG酸化膜44の側壁には、Fや
AlFxを含む層47が形成されていた。
【0022】次にこの試料311を、表面を大気に晒す
こと無く、ゲートバルブ330を介してエッチング室3
10から、あらかじめ内部を真空排気した、後処理室3
20に搬送し、試料台321上に載置した。さらに試料
台321の内部に冷媒323を流しながら試料311を
機械的に試料台321に密着させることにより試料裏面
を25℃以下に保ちながら、窓324から、パルス状の
赤外線ランプの光(パワー1KW/cm2,パルス幅1
0msec)を照射したところ、図4(c)に示すよう
に、FやAlFxを含む層47は、ヴィアホール46底
のAl合金薄膜43の表面では完全に除去された。レジ
スト45,BPSG酸化膜44の側壁にも下地からの反
射光が当たるため、FやAlFx を含む層47の多く
は除去された。このとき、裏面から試料を冷却してお
り、また光照射が短時間であったため、Al合金内部の
温度はあまり上がらず、ヒロックは発生しなかった。
こと無く、ゲートバルブ330を介してエッチング室3
10から、あらかじめ内部を真空排気した、後処理室3
20に搬送し、試料台321上に載置した。さらに試料
台321の内部に冷媒323を流しながら試料311を
機械的に試料台321に密着させることにより試料裏面
を25℃以下に保ちながら、窓324から、パルス状の
赤外線ランプの光(パワー1KW/cm2,パルス幅1
0msec)を照射したところ、図4(c)に示すよう
に、FやAlFxを含む層47は、ヴィアホール46底
のAl合金薄膜43の表面では完全に除去された。レジ
スト45,BPSG酸化膜44の側壁にも下地からの反
射光が当たるため、FやAlFx を含む層47の多く
は除去された。このとき、裏面から試料を冷却してお
り、また光照射が短時間であったため、Al合金内部の
温度はあまり上がらず、ヒロックは発生しなかった。
【0023】上述した処理を施した試料では、大気に晒
しても全くAl配線に腐食を生じず、また、ヴィアホー
ルに配線金属を埋め込んだ後、ヴィア抵抗を測定したと
ころ、95%が約20mΩと非常に低い値を示した。こ
れに対して、処理しなかったものは、大気に晒している
間に約3割が腐食を用じ、また、腐食しなかったもの
も、配線金属を埋め込んでヴィア抵抗を測定したとこ
ろ、ヴィア抵抗が非常にばらつき、約2割が1MΩ以上
の高い値を示した。この様に、本発明を用いて残留Fや
AlFxを除去することで、半導体素子製造の歩留まり
が上がると共に、素子の特性も向上した。(第3の参考例)
しても全くAl配線に腐食を生じず、また、ヴィアホー
ルに配線金属を埋め込んだ後、ヴィア抵抗を測定したと
ころ、95%が約20mΩと非常に低い値を示した。こ
れに対して、処理しなかったものは、大気に晒している
間に約3割が腐食を用じ、また、腐食しなかったもの
も、配線金属を埋め込んでヴィア抵抗を測定したとこ
ろ、ヴィア抵抗が非常にばらつき、約2割が1MΩ以上
の高い値を示した。この様に、本発明を用いて残留Fや
AlFxを除去することで、半導体素子製造の歩留まり
が上がると共に、素子の特性も向上した。(第3の参考例)
【0024】図5は、第3参考例、第4参考例、第1実
施例、第2実施例で用いる装置の概略図である。本装置
は、ハロゲンガスを用いて、半導体や金属の異方性エッ
チング加工や、表面の自然酸化膜の除去処理を行う前処
理室510と、その自然酸化膜除去処理により、表面に
残留するハロゲンを除去する後処理室520と、薄膜堆
積,酸化,不純物拡散,単結晶成長等のプロセスを行う
プロセス室530から構成されており、試料511は、
ゲートバルブ540,550を介して、表面が大気にさ
らされることなく、前処理室510と後処理室520,
プロセス室530の間を搬送できる。前処理室510内
では、ガス導入口515からガスを導入しながら電極5
17に周波数13.56MHzの高周波電力を印加する
ことでプラズマが生成し、試料台513上に載置された
試料511にエッチング処理を施すことができる。前処
理室510内に導入されたガスは、ガス排気口516か
ら排気される。他方、後処理室520は、ガス導入口5
21(a),521(b),ガス排気口522,窓52
3,内部に冷媒528を循環させることで、静電気によ
り密着された試料を室温以下に保持できる試料台524
を備えている。また、ガス導入口521(a)の他端
は、BN製の放電管525が接続され、ガス導入口52
1(a)´からガスを導入しながら、導波管526を介
してマイクロ波電源527から周波数2.45GHzの
マイクロ波を放電管525に印加することで、放電管5
25内にプラズマを発生させることができる。このプラ
ズマにより生じた活性種は後処理室520に輸送され、
試料511と反応する。もう一つのガス導入口512
(b)の先端は、加熱可能なパルスノズルになってお
り、後処理室内部を真空排気しながらガスをパルスノズ
ルから噴出することで、断熱膨脹により超音速分子線を
形成し、この超音速分子線を試料に照射したり、あるい
は、ヒータを巻いた螺旋状のガス加熱管(図示せず)を
接続することで、ガス加熱管を通る間に加熱されたガス
を、パルスノズルから間欠的に試料に照射することがで
きる。他方、プロセス室530は、ガス導入口531,
ガス排気口532と、試料を1000℃まで加熱するこ
とができる試料台533を備えており、酸素や不純物ガ
ス,堆積ガスなどをガス導入口531から導入すること
により、酸化,不純物拡散,薄膜堆積,単結晶成長等の
プロセスを行うことができる。次に、図5に示した装置
を用いたコンタクトホールの埋め込み工程について、図
6(a)〜(f)の工程図を参照しながら説明する。
施例、第2実施例で用いる装置の概略図である。本装置
は、ハロゲンガスを用いて、半導体や金属の異方性エッ
チング加工や、表面の自然酸化膜の除去処理を行う前処
理室510と、その自然酸化膜除去処理により、表面に
残留するハロゲンを除去する後処理室520と、薄膜堆
積,酸化,不純物拡散,単結晶成長等のプロセスを行う
プロセス室530から構成されており、試料511は、
ゲートバルブ540,550を介して、表面が大気にさ
らされることなく、前処理室510と後処理室520,
プロセス室530の間を搬送できる。前処理室510内
では、ガス導入口515からガスを導入しながら電極5
17に周波数13.56MHzの高周波電力を印加する
ことでプラズマが生成し、試料台513上に載置された
試料511にエッチング処理を施すことができる。前処
理室510内に導入されたガスは、ガス排気口516か
ら排気される。他方、後処理室520は、ガス導入口5
21(a),521(b),ガス排気口522,窓52
3,内部に冷媒528を循環させることで、静電気によ
り密着された試料を室温以下に保持できる試料台524
を備えている。また、ガス導入口521(a)の他端
は、BN製の放電管525が接続され、ガス導入口52
1(a)´からガスを導入しながら、導波管526を介
してマイクロ波電源527から周波数2.45GHzの
マイクロ波を放電管525に印加することで、放電管5
25内にプラズマを発生させることができる。このプラ
ズマにより生じた活性種は後処理室520に輸送され、
試料511と反応する。もう一つのガス導入口512
(b)の先端は、加熱可能なパルスノズルになってお
り、後処理室内部を真空排気しながらガスをパルスノズ
ルから噴出することで、断熱膨脹により超音速分子線を
形成し、この超音速分子線を試料に照射したり、あるい
は、ヒータを巻いた螺旋状のガス加熱管(図示せず)を
接続することで、ガス加熱管を通る間に加熱されたガス
を、パルスノズルから間欠的に試料に照射することがで
きる。他方、プロセス室530は、ガス導入口531,
ガス排気口532と、試料を1000℃まで加熱するこ
とができる試料台533を備えており、酸素や不純物ガ
ス,堆積ガスなどをガス導入口531から導入すること
により、酸化,不純物拡散,薄膜堆積,単結晶成長等の
プロセスを行うことができる。次に、図5に示した装置
を用いたコンタクトホールの埋め込み工程について、図
6(a)〜(f)の工程図を参照しながら説明する。
【0025】まず、p型Si基板61上に厚さ6000
オングストロームのCVD酸化膜62を堆積した後、こ
のCVD酸化膜62上にレジスト層を形成し、露光,現
像を行なってパターニングし、これをマスクにしてCH
F3/H2ガスを用いた反応性イオンエッチングによりC
VD酸化膜をエッチングしてコンタクトホール63を形
成し、さらにO2 ガスを用いたプラズマアッシングに
よりレジスト層を除去する(図6(a))。次に図6
(b)に示すように、POCl3ガスを用いた不純物拡
散工程により、コンタクトホール63の底に不純物拡散
層64を形成する。
オングストロームのCVD酸化膜62を堆積した後、こ
のCVD酸化膜62上にレジスト層を形成し、露光,現
像を行なってパターニングし、これをマスクにしてCH
F3/H2ガスを用いた反応性イオンエッチングによりC
VD酸化膜をエッチングしてコンタクトホール63を形
成し、さらにO2 ガスを用いたプラズマアッシングに
よりレジスト層を除去する(図6(a))。次に図6
(b)に示すように、POCl3ガスを用いた不純物拡
散工程により、コンタクトホール63の底に不純物拡散
層64を形成する。
【0026】この試料を、図5に示した装置の試料台5
13上に載置した後、前処理室510の内部を真空排気
した。この時、図6(b)に示すように、コンタクトホ
ール底面のSi基板表面には自然酸化膜65が形成され
ていた。次にガス導入口515からHFガスを導入し、
前処理室510内を50Torrに保った。この処理に
より、自然酸化膜(SiO2)65は、SiF4やH2O
として除去された。処理後のSi表面は、図6(c)に
示すようにHやFで覆われていた(層66)。次に、前
処理室510内を真空排気した後、試料511をゲート
バルブ540を介して、あらかじめ内部を真空排気して
いた後処理室520の試料台524上に載置した。次に
冷媒528を試料台524の中に流しながら511を試
料台524に密着させることにより試料裏面を100℃
以下に保ちながら、かつガス導入口521(a)からH
2ガスを流しながら、窓523から試料511にパルス
幅100nsec,パワー30W/cm2,発振周波数
10HzのCO2レーザ光を約10分間照射した。この
処理によりコンタクトホール底のSi表面は励起され、
図6(d)に示すようにFで汚染された層66は除去さ
れ、Hのみで覆われた表面が得られた。このとき試料裏
面は冷却されていたため、Si基板の温度は冷却処理を
行なわないと800℃近くまで上昇するところ、試料表
面付近でも500℃程度に保たれていた。不純物の再拡
散は850℃乃至900℃で起こるので、上記の工程に
より不純物拡散層が再拡散することは無かった。
13上に載置した後、前処理室510の内部を真空排気
した。この時、図6(b)に示すように、コンタクトホ
ール底面のSi基板表面には自然酸化膜65が形成され
ていた。次にガス導入口515からHFガスを導入し、
前処理室510内を50Torrに保った。この処理に
より、自然酸化膜(SiO2)65は、SiF4やH2O
として除去された。処理後のSi表面は、図6(c)に
示すようにHやFで覆われていた(層66)。次に、前
処理室510内を真空排気した後、試料511をゲート
バルブ540を介して、あらかじめ内部を真空排気して
いた後処理室520の試料台524上に載置した。次に
冷媒528を試料台524の中に流しながら511を試
料台524に密着させることにより試料裏面を100℃
以下に保ちながら、かつガス導入口521(a)からH
2ガスを流しながら、窓523から試料511にパルス
幅100nsec,パワー30W/cm2,発振周波数
10HzのCO2レーザ光を約10分間照射した。この
処理によりコンタクトホール底のSi表面は励起され、
図6(d)に示すようにFで汚染された層66は除去さ
れ、Hのみで覆われた表面が得られた。このとき試料裏
面は冷却されていたため、Si基板の温度は冷却処理を
行なわないと800℃近くまで上昇するところ、試料表
面付近でも500℃程度に保たれていた。不純物の再拡
散は850℃乃至900℃で起こるので、上記の工程に
より不純物拡散層が再拡散することは無かった。
【0027】次にこの試料511を、ゲートバルブ55
0を介して、あらかじめ内部を真空排気していたプロセ
ス室530へ搬送し、試料台533上に載置した。つい
で試料511を600℃に加熱しながら、ガス導入口5
31からSiH2Cl2 とH2の混合ガスを導入し、厚
さ2000オングストロームの多結晶Si層67を形成
し、さらに試料511を500℃に保持したまま、ガス
導入口531からPOCl3 ガスを導入し、多結晶S
i層67にPを拡散した(図6(e))。次に試料51
1を一度装置から出し、Pの拡散工程により多結晶Si
層67の表面に形成された酸化膜をフッ酸を用いて除去
した後、再度図5に図示した装置に入れ、上述した方法
を再び適用して、多結晶Si層67表面に形成された自
然酸化膜をHFガスにより前処理室で、この処理により
多結晶Si67表面に残留したFをH2ガス中の光照射
により後処理室で除去した。次にこの試料511をプロ
セス室530に搬送し、試料台533上に載置した後、
350℃に加熱し、ガス導入口531からWF6ガス1
0sccm,SiH4ガス30sccmを導入し、10
分間保持して、厚さ4000オングストロームのWSi
2膜68を形成した(図6(f))。このようにしてコ
ンタクトホールをWポリサイドで埋め込んだ後、コンタ
クト抵抗を測定したところ、90%が35Ω以下と非常
に低い値を示した。これに対し、上述した、自然酸化膜
除去を行わなかったものは、20%が1KΩ以上、自然
酸化膜をHFで除去してもFを除去しなかったものは、
平均50Ωと、高いコンタクト抵抗を示した。この様に
本発明を用いることで、接触抵抗の低い、コンタクトホ
ール埋め込みを行うことができた。(第1実施例) 次に、本発明の第1の実施例として、ヴィアホールの埋
め込み工程について、図7(a)〜(d)を参照しなが
ら説明する。
0を介して、あらかじめ内部を真空排気していたプロセ
ス室530へ搬送し、試料台533上に載置した。つい
で試料511を600℃に加熱しながら、ガス導入口5
31からSiH2Cl2 とH2の混合ガスを導入し、厚
さ2000オングストロームの多結晶Si層67を形成
し、さらに試料511を500℃に保持したまま、ガス
導入口531からPOCl3 ガスを導入し、多結晶S
i層67にPを拡散した(図6(e))。次に試料51
1を一度装置から出し、Pの拡散工程により多結晶Si
層67の表面に形成された酸化膜をフッ酸を用いて除去
した後、再度図5に図示した装置に入れ、上述した方法
を再び適用して、多結晶Si層67表面に形成された自
然酸化膜をHFガスにより前処理室で、この処理により
多結晶Si67表面に残留したFをH2ガス中の光照射
により後処理室で除去した。次にこの試料511をプロ
セス室530に搬送し、試料台533上に載置した後、
350℃に加熱し、ガス導入口531からWF6ガス1
0sccm,SiH4ガス30sccmを導入し、10
分間保持して、厚さ4000オングストロームのWSi
2膜68を形成した(図6(f))。このようにしてコ
ンタクトホールをWポリサイドで埋め込んだ後、コンタ
クト抵抗を測定したところ、90%が35Ω以下と非常
に低い値を示した。これに対し、上述した、自然酸化膜
除去を行わなかったものは、20%が1KΩ以上、自然
酸化膜をHFで除去してもFを除去しなかったものは、
平均50Ωと、高いコンタクト抵抗を示した。この様に
本発明を用いることで、接触抵抗の低い、コンタクトホ
ール埋め込みを行うことができた。(第1実施例) 次に、本発明の第1の実施例として、ヴィアホールの埋
め込み工程について、図7(a)〜(d)を参照しなが
ら説明する。
【0028】まず図7(a)に示すように、Si基板7
1の上に厚さ1000オングストロームの熱酸化膜72
を形成し、その上にスパッタ法により厚さ5000オン
グストロームのAl合金薄膜73を堆積し,実施例1と
同様にパターニングした後、この上に厚さ9000オン
グストロームのBPSG酸化膜74を堆積し、さらにC
HF3/H2ガスを用いてプラズマエッチングを行い、ヴ
ィアホール75を開孔し、O2プラズマアッシングによ
りレジストを除去する。
1の上に厚さ1000オングストロームの熱酸化膜72
を形成し、その上にスパッタ法により厚さ5000オン
グストロームのAl合金薄膜73を堆積し,実施例1と
同様にパターニングした後、この上に厚さ9000オン
グストロームのBPSG酸化膜74を堆積し、さらにC
HF3/H2ガスを用いてプラズマエッチングを行い、ヴ
ィアホール75を開孔し、O2プラズマアッシングによ
りレジストを除去する。
【0029】次にこの試料を、図5に示した前処理室5
10内の試料台513上に載置し、前処理室510内部
を真空排気した。このとき、ヴィアホール底部のAl合
金薄膜73の表面には、自然酸化膜76が形成されてい
た。次に、ガス導入口515からBCl3ガス30sc
cmを導入し、前処理室510の内部を0.03Tor
rに保ったまま、電極517に周波数13.56MHz
の高周波電力を印加し、BCl3ガスのプラズマを発生
させてAl合金薄膜73表面の自然酸化膜76を除去し
た。しかしこの処理により、ヴィアホール底部のAl合
金薄膜73の表面には、Clを含む層77が形成された
(図7(b))。
10内の試料台513上に載置し、前処理室510内部
を真空排気した。このとき、ヴィアホール底部のAl合
金薄膜73の表面には、自然酸化膜76が形成されてい
た。次に、ガス導入口515からBCl3ガス30sc
cmを導入し、前処理室510の内部を0.03Tor
rに保ったまま、電極517に周波数13.56MHz
の高周波電力を印加し、BCl3ガスのプラズマを発生
させてAl合金薄膜73表面の自然酸化膜76を除去し
た。しかしこの処理により、ヴィアホール底部のAl合
金薄膜73の表面には、Clを含む層77が形成された
(図7(b))。
【0030】次に前処理室510内部を真空排気した
後、あらかじめ真空排気しておいた後処理室520にゲ
ートバルブ540を介して試料を搬送し、試料台524
上に載置した。ついで試料511を、内部に冷媒528
を循環させた試料台524上に静電気を用いて密着させ
た後、ガス導入口521(b)から400℃に加熱され
たArガスを間欠的(10秒間に一回,1秒間)に試料
511に照射した。この処理によりAl合金薄膜73の
表面は瞬間的に加熱され、Clを含む層77はほとんど
除去された(図7(c))。この処理の間、試料511
の裏面は内部に冷媒528を循環させた試料台524に
密着していたため、Al合金薄膜73の内部の温度は冷
却処理を行なわないと350℃以上となるところ、30
0℃程度に保たれ、ヴィアホールの底のAlが隆起する
ことはなかった。しかし、0.1モノレーヤ程度のCl
はまだ残留していた。
後、あらかじめ真空排気しておいた後処理室520にゲ
ートバルブ540を介して試料を搬送し、試料台524
上に載置した。ついで試料511を、内部に冷媒528
を循環させた試料台524上に静電気を用いて密着させ
た後、ガス導入口521(b)から400℃に加熱され
たArガスを間欠的(10秒間に一回,1秒間)に試料
511に照射した。この処理によりAl合金薄膜73の
表面は瞬間的に加熱され、Clを含む層77はほとんど
除去された(図7(c))。この処理の間、試料511
の裏面は内部に冷媒528を循環させた試料台524に
密着していたため、Al合金薄膜73の内部の温度は冷
却処理を行なわないと350℃以上となるところ、30
0℃程度に保たれ、ヴィアホールの底のAlが隆起する
ことはなかった。しかし、0.1モノレーヤ程度のCl
はまだ残留していた。
【0031】次に、ガス導入口521(a)から、H2
/CH4 混合ガス(H2 /CH4=10/100sc
cm)を導入し、放電管525に電力200Wの高周波
電力を印加した。この放電により生成したH,CHxラ
ジカルは、試料まで到達し、ClをHClやCH3 C
lなどとして引き抜くだけでなく、表面付近のAlを、
AlH3,Al2 H6 ,Al(CH3 )3などとして
エッチングし、このとき、残留したClと結合したA
l、すなわちAlClxもAlHxCly(x+y=
3),AlClx(CH3 )y(x+y=3)などとし
てエッチングした。この処理により、残留塩素は完全に
除去された。
/CH4 混合ガス(H2 /CH4=10/100sc
cm)を導入し、放電管525に電力200Wの高周波
電力を印加した。この放電により生成したH,CHxラ
ジカルは、試料まで到達し、ClをHClやCH3 C
lなどとして引き抜くだけでなく、表面付近のAlを、
AlH3,Al2 H6 ,Al(CH3 )3などとして
エッチングし、このとき、残留したClと結合したA
l、すなわちAlClxもAlHxCly(x+y=
3),AlClx(CH3 )y(x+y=3)などとし
てエッチングした。この処理により、残留塩素は完全に
除去された。
【0032】この試料を、ゲートバルブ550を介し
て、あらかじめ内部を真空排気したプロセス室530に
搬送し、試料台533に載置した後、試料511を20
0℃に加熱し、この温度を保持したまま、ガス導入口5
31からWF6 /SiH4 (WF6 =10scc
m,SiH4 =10sccm)を5分間導入したとこ
ろ、図7(d)に示すように、W薄膜78がヴィアホー
ル底部のAl合金薄膜73の表面のみに堆積し、ヴィア
ホールは完全に埋め込まれた。
て、あらかじめ内部を真空排気したプロセス室530に
搬送し、試料台533に載置した後、試料511を20
0℃に加熱し、この温度を保持したまま、ガス導入口5
31からWF6 /SiH4 (WF6 =10scc
m,SiH4 =10sccm)を5分間導入したとこ
ろ、図7(d)に示すように、W薄膜78がヴィアホー
ル底部のAl合金薄膜73の表面のみに堆積し、ヴィア
ホールは完全に埋め込まれた。
【0033】このようにして埋め込んだヴィアホールの
抵抗は20mΩ以下と非常に低かった。これに対してC
l除去を行わなかったものは、ほとんどのヴィアホール
でWが異常成長し、ホール内を完全に埋め込むことはで
きず、また埋め込まれたものも、ヴィア抵抗が1KΩ以
上と高かったり、腐食を生じるなどの問題が生じた。こ
のように本発明を用いることで、信頼性が高く、ヴィア
抵抗の低いヴィアホール埋め込みを行うことができた。
なお、上述した実施例では、僅かに残留したClの除去
にHやCHxを用いたが、BHxラジカルやアルコール
ガス(CxHyOH)などを用いても、AlやAlClx
と結合して揮発性の化合物をつくる(例えば、Al+3
BH4→Al(BH4 )3 ,AlClx+yBH4 →A
lClx(BH4 )y(x+y=3),Al+3CH3
OH→Al(CH3 O)3 +3/2H2 ,AlCl3
+3CH3 OH→Al(CH3 O)3 +3HC
l,AlClx+yCH3 OH→AlClx(CH3
O)y+y/2H2 (x+y=3))ため、上記実施例
と同様にClを完全に除去することができる。また上記
実施例では、高温のArガスを用いた処理を先に、H,
CHxラジカルを用いた処理を後に行ってAl表面の残
留Clを除去しているが、この順序を逆にするとClは
完全には除去されない。これは、H,CHxラジカルな
どの非ハロゲンガスを用いたエッチングは、BCl3ガ
スを用いたRIE直後のように表面が多量のハロゲンで
覆われている場合には起きにくいためであり、高温のA
rガスを用いた処理などの、ハロゲンをある程度除去す
る処理を予め行うことにより、エッチングの効率が向上
し、完全に残留ハロゲンを除去することができる。ま
た、上述した非ハロゲンガスを用いたエッチングは、H
ラジカルなどの電気的に中性なガスを用いた方が良い。
ハロゲンガスのエッチングと異なり、エッチング生成物
の結合エネルギーが低いため、プラズマなどを用いると
エッチング生成物が容易に分解して下地のエッチングが
生じにくくなるためである。(第4の参考例) 次に、本発明の第4の参考例として、プランケットWを
用いたヴィアホールの埋め込み工程について、図8
(a)〜(d)を参照しながら説明する。
抵抗は20mΩ以下と非常に低かった。これに対してC
l除去を行わなかったものは、ほとんどのヴィアホール
でWが異常成長し、ホール内を完全に埋め込むことはで
きず、また埋め込まれたものも、ヴィア抵抗が1KΩ以
上と高かったり、腐食を生じるなどの問題が生じた。こ
のように本発明を用いることで、信頼性が高く、ヴィア
抵抗の低いヴィアホール埋め込みを行うことができた。
なお、上述した実施例では、僅かに残留したClの除去
にHやCHxを用いたが、BHxラジカルやアルコール
ガス(CxHyOH)などを用いても、AlやAlClx
と結合して揮発性の化合物をつくる(例えば、Al+3
BH4→Al(BH4 )3 ,AlClx+yBH4 →A
lClx(BH4 )y(x+y=3),Al+3CH3
OH→Al(CH3 O)3 +3/2H2 ,AlCl3
+3CH3 OH→Al(CH3 O)3 +3HC
l,AlClx+yCH3 OH→AlClx(CH3
O)y+y/2H2 (x+y=3))ため、上記実施例
と同様にClを完全に除去することができる。また上記
実施例では、高温のArガスを用いた処理を先に、H,
CHxラジカルを用いた処理を後に行ってAl表面の残
留Clを除去しているが、この順序を逆にするとClは
完全には除去されない。これは、H,CHxラジカルな
どの非ハロゲンガスを用いたエッチングは、BCl3ガ
スを用いたRIE直後のように表面が多量のハロゲンで
覆われている場合には起きにくいためであり、高温のA
rガスを用いた処理などの、ハロゲンをある程度除去す
る処理を予め行うことにより、エッチングの効率が向上
し、完全に残留ハロゲンを除去することができる。ま
た、上述した非ハロゲンガスを用いたエッチングは、H
ラジカルなどの電気的に中性なガスを用いた方が良い。
ハロゲンガスのエッチングと異なり、エッチング生成物
の結合エネルギーが低いため、プラズマなどを用いると
エッチング生成物が容易に分解して下地のエッチングが
生じにくくなるためである。(第4の参考例) 次に、本発明の第4の参考例として、プランケットWを
用いたヴィアホールの埋め込み工程について、図8
(a)〜(d)を参照しながら説明する。
【0034】まず、図8(a)に示すように、Si基板
81の上に厚さ1000オングストロームの熱酸化膜8
2を形成し、その上にスパッタ法により厚さ5000オ
ングストロームのAl合金薄膜83を堆積し、第2参考
例と同様にパターニングした後、この上に厚さ8000
オングストロームのBPSG酸化膜84をCVD法によ
り堆積し、さらにCHF3/H2 ガスを用いたプラズマ
エッチングを行いヴィアホール85を開孔する。
81の上に厚さ1000オングストロームの熱酸化膜8
2を形成し、その上にスパッタ法により厚さ5000オ
ングストロームのAl合金薄膜83を堆積し、第2参考
例と同様にパターニングした後、この上に厚さ8000
オングストロームのBPSG酸化膜84をCVD法によ
り堆積し、さらにCHF3/H2 ガスを用いたプラズマ
エッチングを行いヴィアホール85を開孔する。
【0035】次にこの試料を、図5に示した前処理室5
10内の試料台513上に載置し、前処理室510内部
を真空排気した。このとき、ヴィアホール底部のAl合
金薄膜83の表面には、自然酸化膜86が形成されてい
た。次に、ガス導入口515からBCl3 ガス30s
ccmを導入し、前処理室510の内部を0.03To
rrに保ったまま、電極517に周波数13.56MH
zの高周波電力を印加し、BCl3 ガスのプラズマを
発生させてAl合金薄膜83表面の自然酸化膜86を除
去した。しかしこの処理により、ヴィアホール底部のA
l合金薄膜83の表面には、Clを含む層87が形成さ
れた(図8(b))。
10内の試料台513上に載置し、前処理室510内部
を真空排気した。このとき、ヴィアホール底部のAl合
金薄膜83の表面には、自然酸化膜86が形成されてい
た。次に、ガス導入口515からBCl3 ガス30s
ccmを導入し、前処理室510の内部を0.03To
rrに保ったまま、電極517に周波数13.56MH
zの高周波電力を印加し、BCl3 ガスのプラズマを
発生させてAl合金薄膜83表面の自然酸化膜86を除
去した。しかしこの処理により、ヴィアホール底部のA
l合金薄膜83の表面には、Clを含む層87が形成さ
れた(図8(b))。
【0036】次に前処理室510内部を真空排気した
後、あらかじめ真空排気しておいた後処理室520にゲ
ートバルブ540を介して試料を搬送し、試料台524
上に載置した。ついで試料511を、内部に冷媒528
を循環させた試料台524に静電気を用いて密着させた
後、ガス導入口521(b)から、200℃に加熱され
たパルスノズルを介してArガスをパルス的(1秒間に
10回,パルス幅10msec)に試料511に照射し
た。この時Ar分子は、断熱膨脹により噴出方向の並進
速度が上昇し、数eVの運動エネルギーをもって試料と
衝突する。このような、いわば試料と垂直方向のみが加
熱されたガスと接触することにより、Al合金薄膜83
の表面は瞬間的に励起され、Clを含む層87は除去さ
れた(図8(c))。しかしこの処理の間、試料511
の裏面は内部に冷媒528を循環させた試料台524に
密着していたため、Al合金薄膜83の内部の温度はほ
とんど上がらず、ヒロックなども生じなかった。
後、あらかじめ真空排気しておいた後処理室520にゲ
ートバルブ540を介して試料を搬送し、試料台524
上に載置した。ついで試料511を、内部に冷媒528
を循環させた試料台524に静電気を用いて密着させた
後、ガス導入口521(b)から、200℃に加熱され
たパルスノズルを介してArガスをパルス的(1秒間に
10回,パルス幅10msec)に試料511に照射し
た。この時Ar分子は、断熱膨脹により噴出方向の並進
速度が上昇し、数eVの運動エネルギーをもって試料と
衝突する。このような、いわば試料と垂直方向のみが加
熱されたガスと接触することにより、Al合金薄膜83
の表面は瞬間的に励起され、Clを含む層87は除去さ
れた(図8(c))。しかしこの処理の間、試料511
の裏面は内部に冷媒528を循環させた試料台524に
密着していたため、Al合金薄膜83の内部の温度はほ
とんど上がらず、ヒロックなども生じなかった。
【0037】この試料を、ゲートバルブ550を介し
て、あらかじめ内部を真空排気したプロセス室530に
搬送し、試料台533に載置した後、試料511を30
0℃に加熱,保持したまま、ガス導入口531からWF
6 /SiH4 ガス(WF6=10sccm,SiH4=
20sccm)を1分間導入したところ、図8(d)に
示すように、W薄膜88が試料全面に堆積され、ヴィア
ホール85が埋め込まれた。
て、あらかじめ内部を真空排気したプロセス室530に
搬送し、試料台533に載置した後、試料511を30
0℃に加熱,保持したまま、ガス導入口531からWF
6 /SiH4 ガス(WF6=10sccm,SiH4=
20sccm)を1分間導入したところ、図8(d)に
示すように、W薄膜88が試料全面に堆積され、ヴィア
ホール85が埋め込まれた。
【0038】このようにして埋め込んだヴィアホール8
5の抵抗は20mΩ以下と非常に低かったが、Cl除去
を行わなかったものは、ヴィア抵抗が1KΩ以上と高い
だけでなく、ヴィアホール底部でWが異常成長したり、
腐食を生じるなどの問題が生じた。このように本発明を
用いることで、信頼性が高く、ヴィア抵抗の低いヴィア
ホール埋め込みを行うことができた。(第2の実施例)
5の抵抗は20mΩ以下と非常に低かったが、Cl除去
を行わなかったものは、ヴィア抵抗が1KΩ以上と高い
だけでなく、ヴィアホール底部でWが異常成長したり、
腐食を生じるなどの問題が生じた。このように本発明を
用いることで、信頼性が高く、ヴィア抵抗の低いヴィア
ホール埋め込みを行うことができた。(第2の実施例)
【0039】次に本発明の第2の実施例として、図5に
示した装置を用いたコンタクトホールの埋め込み、およ
び配線形成工程いついて、図9(a)〜(f)及び、図
10(a)〜(d)の工程図を参照しながら説明する。
示した装置を用いたコンタクトホールの埋め込み、およ
び配線形成工程いついて、図9(a)〜(f)及び、図
10(a)〜(d)の工程図を参照しながら説明する。
【0040】まず、p型Si基板91上に厚さ6000
オングストロームのCVD酸化膜92を堆積した後、こ
のCVD酸化膜92上に塗布したレジストを露光,現像
よりパターニングし、これをマスクにしてCHF3/H2
ガスを用いた反応性イオンエッチングによりCVD酸
化膜92をエッチングしてコンタクトホール93を形成
し、さらにO2ガスを用いたプラズマアッシングにより
レジストを除去した後、POCl3 ガスを用いた不純
物拡散工程により、コンタクトホール93の底に不純物
拡散層94を形成する(図9(a))。
オングストロームのCVD酸化膜92を堆積した後、こ
のCVD酸化膜92上に塗布したレジストを露光,現像
よりパターニングし、これをマスクにしてCHF3/H2
ガスを用いた反応性イオンエッチングによりCVD酸
化膜92をエッチングしてコンタクトホール93を形成
し、さらにO2ガスを用いたプラズマアッシングにより
レジストを除去した後、POCl3 ガスを用いた不純
物拡散工程により、コンタクトホール93の底に不純物
拡散層94を形成する(図9(a))。
【0041】この試料を、図5に示した装置の試料台5
13上に載置した後、前処理室510の内部を真空排気
した。この時、図9(a)に示すように、コンタクトホ
ール底面のSi基板表面には自然酸化膜95が形成して
いた。次に固体のNH4 Fを約120℃に加熱して生
じたガスをガス導入口515から導入し、前処理室51
0内を0.01Torrに保って5分間保持した。この
処理により、自然酸化膜(SiO2 )95は、Si表
面に堆積したNH4 Fと反応し、(NH4 )2SiF6
層96となった(SiO2 +6NH4 F→(NH4
)2 SiF6 +4NH3+2H2 O)(図9
(b))。次に、前処理室510内を真空排気した後、
試料511をゲートバルブ540を介して、あらかじめ
内部を真空排気していた後処理室520の試料台524
上に載置した。次に、ガス導入口521(a)からH2
を導入し、後処理520の内部を0.1Torrに保
ったまま試料を約350℃に加熱し、10分間保持し
た。この処理により、まず試料温度が約100℃になっ
た際に(NH4 )2SiF6 層96がガス化して除去
され、コンタクトホール底のSi表面は、Hと10%程
度のFで覆われた表面になり、さらに350℃に昇温す
ることで残留FがSiFxなどとして除去され、Si表
面は、Hと数%程度のFで覆われた表面になった。さら
にガス導入口521(a)からH2 を導入しながら、
放電管525に100Wのマイクロ波(2.45GH
z)を印加し、5分間保持した。このマイクロ波放電に
より生じ、試料まで輸送されたHラジカルは、SiをS
iH4 などとしてエッチングし、このとき僅かに残留
していたFや有機物汚染も、SiFxHy(x+y=
4),CxHy,CxHyOzなどとして除去され、コ
ンタクトホール底のSi表面はHのみで覆われた(図9
(c))。
13上に載置した後、前処理室510の内部を真空排気
した。この時、図9(a)に示すように、コンタクトホ
ール底面のSi基板表面には自然酸化膜95が形成して
いた。次に固体のNH4 Fを約120℃に加熱して生
じたガスをガス導入口515から導入し、前処理室51
0内を0.01Torrに保って5分間保持した。この
処理により、自然酸化膜(SiO2 )95は、Si表
面に堆積したNH4 Fと反応し、(NH4 )2SiF6
層96となった(SiO2 +6NH4 F→(NH4
)2 SiF6 +4NH3+2H2 O)(図9
(b))。次に、前処理室510内を真空排気した後、
試料511をゲートバルブ540を介して、あらかじめ
内部を真空排気していた後処理室520の試料台524
上に載置した。次に、ガス導入口521(a)からH2
を導入し、後処理520の内部を0.1Torrに保
ったまま試料を約350℃に加熱し、10分間保持し
た。この処理により、まず試料温度が約100℃になっ
た際に(NH4 )2SiF6 層96がガス化して除去
され、コンタクトホール底のSi表面は、Hと10%程
度のFで覆われた表面になり、さらに350℃に昇温す
ることで残留FがSiFxなどとして除去され、Si表
面は、Hと数%程度のFで覆われた表面になった。さら
にガス導入口521(a)からH2 を導入しながら、
放電管525に100Wのマイクロ波(2.45GH
z)を印加し、5分間保持した。このマイクロ波放電に
より生じ、試料まで輸送されたHラジカルは、SiをS
iH4 などとしてエッチングし、このとき僅かに残留
していたFや有機物汚染も、SiFxHy(x+y=
4),CxHy,CxHyOzなどとして除去され、コ
ンタクトホール底のSi表面はHのみで覆われた(図9
(c))。
【0042】次にこの試料をゲートバルブ550を介し
てプロセス室530に搬送し、試料台533上に載置し
た。さらに、試料を600℃に加熱,保持したまま、ガ
ス導入口531から、TiCl4 /SiH4 混合ガス
(TiCl4=10sccm,SiH4 =30scc
m)を30秒間導入したところ、図9(d)に示すよう
にコンタクトホール93の底のSi上のみに厚さ500
オングストロームのTiSi2 層97が堆積した。な
お、600℃に昇温する過程でSi表面のHはH2やS
iHxとして除去され、まったく清浄なSi表面にTi
Si2層 97が形成された。
てプロセス室530に搬送し、試料台533上に載置し
た。さらに、試料を600℃に加熱,保持したまま、ガ
ス導入口531から、TiCl4 /SiH4 混合ガス
(TiCl4=10sccm,SiH4 =30scc
m)を30秒間導入したところ、図9(d)に示すよう
にコンタクトホール93の底のSi上のみに厚さ500
オングストロームのTiSi2 層97が堆積した。な
お、600℃に昇温する過程でSi表面のHはH2やS
iHxとして除去され、まったく清浄なSi表面にTi
Si2層 97が形成された。
【0043】この試料を検査のため、一度装置から出
し、再び前処理室510に収納し、真空排気した後、ガ
ス導入口515からBCl3 ガスを導入し、前処理室
510内を0.01Torrに保ち、電極517に1
3.56MHzの高周波を印加して3分間保持した(パ
ワー200W)。この処理により、装置外に出すことに
よりTiSi2 層97表面に形成された自然酸化膜は
除去されたが、その表面にはClやBが残留した(層9
8)(図9(e))。
し、再び前処理室510に収納し、真空排気した後、ガ
ス導入口515からBCl3 ガスを導入し、前処理室
510内を0.01Torrに保ち、電極517に1
3.56MHzの高周波を印加して3分間保持した(パ
ワー200W)。この処理により、装置外に出すことに
よりTiSi2 層97表面に形成された自然酸化膜は
除去されたが、その表面にはClやBが残留した(層9
8)(図9(e))。
【0044】次に、前処理室510内を真空排気した
後、試料511をゲートバルブ540を介して、あらか
じめ内部を真空排気していた後処理室520の試料台5
24上に載置した。次にガス導入口521(a)からS
iH4 ガスを導入し、後処理室520の圧力を0.0
1Torrに保持したまま試料を加熱し、約200℃で
2分保持した。この処理によりSiH4 ガスの一部は
分解し、生じたSiやHはTiSi2 表面に残留して
いたClと反応(HCl,SiClx)し、ある程度の
Clは除去されたが、完全には除去されなかった。
後、試料511をゲートバルブ540を介して、あらか
じめ内部を真空排気していた後処理室520の試料台5
24上に載置した。次にガス導入口521(a)からS
iH4 ガスを導入し、後処理室520の圧力を0.0
1Torrに保持したまま試料を加熱し、約200℃で
2分保持した。この処理によりSiH4 ガスの一部は
分解し、生じたSiやHはTiSi2 表面に残留して
いたClと反応(HCl,SiClx)し、ある程度の
Clは除去されたが、完全には除去されなかった。
【0045】次に、試料温度を室温に戻した後、ガス導
入口521(a)からC6H5 とH2の混合ガス(H2
/C6 H5 =10)を導入し、後処理室520の圧力
を0.1Torrに保持しながら、放電管525に10
0Wのマイクロ波(2.45GHz)を印加し、5分間
保持した。このマイクロ波放電により生じ、試料まで輸
送されたHラジカルやC5H5 ラジカルは、SiをSi
H4 などとして、TiをTi(C5 H5 )4 などと
してエッチングし、このとき表面に残留していたClや
B、さらには有機物汚染も、SiClxHy(x+y=
4),TiClx(C5 H5 )y(x+y=4),Cx
HyBz,CxHy,CxHyOzなどとして除去され、コン
タクトホール底のTiSi2 表面はHとCxHyのみで
覆われた。
入口521(a)からC6H5 とH2の混合ガス(H2
/C6 H5 =10)を導入し、後処理室520の圧力
を0.1Torrに保持しながら、放電管525に10
0Wのマイクロ波(2.45GHz)を印加し、5分間
保持した。このマイクロ波放電により生じ、試料まで輸
送されたHラジカルやC5H5 ラジカルは、SiをSi
H4 などとして、TiをTi(C5 H5 )4 などと
してエッチングし、このとき表面に残留していたClや
B、さらには有機物汚染も、SiClxHy(x+y=
4),TiClx(C5 H5 )y(x+y=4),Cx
HyBz,CxHy,CxHyOzなどとして除去され、コン
タクトホール底のTiSi2 表面はHとCxHyのみで
覆われた。
【0046】次にこの試料をゲートバルブ550を介し
てプロセス室530に搬送し、試料台533上に載置し
た。さらに試料温度を200℃に上げ、ガス導入口53
1から、WF6 /SiH4混合ガス(WF6 =10s
ccm,SiH4 =10sccm)を5分間導入した
ところ、図9(f)に示す様にコンタクトホール93の
底のTiSi2 層97のみにW99が堆積し、コンタ
クトホール93はW99で完全に埋め込まれた(図9
(f))。なおこの時、TiSi2 表面のHやCxH
yはWF6 ガスと反応してHFやCxHyFzとして除去
された。
てプロセス室530に搬送し、試料台533上に載置し
た。さらに試料温度を200℃に上げ、ガス導入口53
1から、WF6 /SiH4混合ガス(WF6 =10s
ccm,SiH4 =10sccm)を5分間導入した
ところ、図9(f)に示す様にコンタクトホール93の
底のTiSi2 層97のみにW99が堆積し、コンタ
クトホール93はW99で完全に埋め込まれた(図9
(f))。なおこの時、TiSi2 表面のHやCxH
yはWF6 ガスと反応してHFやCxHyFzとして除去
された。
【0047】この試料を検査のため、一度装置から出
し、再び前処理室510に収納し、真空排気した後、ガ
ス導入口515からF2 ガスを導入し、前処理室51
0内を0.1Torrに保ち、電極517に13.56
MHzの高周波を印加して3分間保持した(パワー10
0W)。この処理により、装置外に出すことによりW9
9表面に形成された自然酸化膜は、WFxやWOFxなど
として除去されたが、その表面にはFが残留した(層1
00)(図10(a))。
し、再び前処理室510に収納し、真空排気した後、ガ
ス導入口515からF2 ガスを導入し、前処理室51
0内を0.1Torrに保ち、電極517に13.56
MHzの高周波を印加して3分間保持した(パワー10
0W)。この処理により、装置外に出すことによりW9
9表面に形成された自然酸化膜は、WFxやWOFxなど
として除去されたが、その表面にはFが残留した(層1
00)(図10(a))。
【0048】次に、前処理室510内を真空排気した
後、試料511をゲートバルブ540を介して、あらか
じめ内部を真空排気していた後処理室520の試料台5
24上に載置した。次にガス導入口521(a)からH
2 ガスを導入し、後処理室520の圧力を0.01T
orrに保持したまま試料表面に水銀ランプの光を照射
し、1分保持した。この処理により、W表面に残留して
いたFは、F2 やWFxなどとして、ある程度は除去
されたが完全に除去することはできなかった。
後、試料511をゲートバルブ540を介して、あらか
じめ内部を真空排気していた後処理室520の試料台5
24上に載置した。次にガス導入口521(a)からH
2 ガスを導入し、後処理室520の圧力を0.01T
orrに保持したまま試料表面に水銀ランプの光を照射
し、1分保持した。この処理により、W表面に残留して
いたFは、F2 やWFxなどとして、ある程度は除去
されたが完全に除去することはできなかった。
【0049】次に、ガス導入口521(a)からCOガ
スを導入し、後処理室520の圧力を200Torrに
保持しながら、100℃に加熱し、5分間保持した。こ
の処理により、WはCOと反応してW(CO)6などと
してエッチングされ、同時に僅かに残留していたFも、
WFx(CO)y(x+y=6)などとして除去された。
次にこの試料をゲートバルブ550を介してプロセス室
530に搬送し、試料台533上に載置した後、スパッ
タ法により厚さ400オングストロームのCu膜101
を堆積した(図10(b))。
スを導入し、後処理室520の圧力を200Torrに
保持しながら、100℃に加熱し、5分間保持した。こ
の処理により、WはCOと反応してW(CO)6などと
してエッチングされ、同時に僅かに残留していたFも、
WFx(CO)y(x+y=6)などとして除去された。
次にこの試料をゲートバルブ550を介してプロセス室
530に搬送し、試料台533上に載置した後、スパッ
タ法により厚さ400オングストロームのCu膜101
を堆積した(図10(b))。
【0050】この試料を装置から出し、Cu膜101上
にレジスト層102を形成し、露光,現像を行い、パタ
ーニングした後、再び図5に示した装置の前処理室51
0内に収納し、真空排気した。次に試料を150℃に加
熱,保持したまま、ガス導入口515からCl2 とB
Cl3 の混合ガス(Cl2 /BCl3 =1)を導入
し、前処理室510内を0.01Torrに保ち、電極
517に13.56MHzの高周波を印加して5分間保
持した(パワー200W)。この処理によりCu膜10
1はエッチングされたが、Cu膜の側壁には、Clを含
む層103が形成された(図10(c))。次に、ガス
導入口515からH2 ガス0.01Torrを導入
し、電極517に周波数13.56MHzの高周波電力
を印加して5分間保持した(パワー50W)。このプラ
ズマ処理により、HイオンやHラジカルがCu膜側壁の
Clを含む層103と反応し、層103最表面のClは
除去することができたが、ある程度Cuの中にまで入っ
たClを除去することはできなかった。
にレジスト層102を形成し、露光,現像を行い、パタ
ーニングした後、再び図5に示した装置の前処理室51
0内に収納し、真空排気した。次に試料を150℃に加
熱,保持したまま、ガス導入口515からCl2 とB
Cl3 の混合ガス(Cl2 /BCl3 =1)を導入
し、前処理室510内を0.01Torrに保ち、電極
517に13.56MHzの高周波を印加して5分間保
持した(パワー200W)。この処理によりCu膜10
1はエッチングされたが、Cu膜の側壁には、Clを含
む層103が形成された(図10(c))。次に、ガス
導入口515からH2 ガス0.01Torrを導入
し、電極517に周波数13.56MHzの高周波電力
を印加して5分間保持した(パワー50W)。このプラ
ズマ処理により、HイオンやHラジカルがCu膜側壁の
Clを含む層103と反応し、層103最表面のClは
除去することができたが、ある程度Cuの中にまで入っ
たClを除去することはできなかった。
【0051】次に、前処理室510内を真空排気した
後、試料511をゲートバルブ540を介して、あらか
じめ内部を真空排気していた後処理室520の試料台5
24上に載置した。次にガス導入口521(a)からC
2 H5 OHガスを導入し、後処理室520の圧力を1
Torrに保持したまま試料を100℃に加熱、1分保
持した。この処理により、C2 H5OHガスはCuと反
応し、CuをCu(OC2H5 )2としてエッチングす
る(Cu+2C2 H5 OH→Cu(OC2H5 )2+
H2)だけでなく、Clを、CuCl2 +2C2 H5
OH→Cu(OC2H5)2+2HCl,CuCl+C2
H5 OH→CuClOC2 H5 +1/2H2などとし
て除去した。この処理により、Clは完全に除去された
(図10(d))。
後、試料511をゲートバルブ540を介して、あらか
じめ内部を真空排気していた後処理室520の試料台5
24上に載置した。次にガス導入口521(a)からC
2 H5 OHガスを導入し、後処理室520の圧力を1
Torrに保持したまま試料を100℃に加熱、1分保
持した。この処理により、C2 H5OHガスはCuと反
応し、CuをCu(OC2H5 )2としてエッチングす
る(Cu+2C2 H5 OH→Cu(OC2H5 )2+
H2)だけでなく、Clを、CuCl2 +2C2 H5
OH→Cu(OC2H5)2+2HCl,CuCl+C2
H5 OH→CuClOC2 H5 +1/2H2などとし
て除去した。この処理により、Clは完全に除去された
(図10(d))。
【0052】この様にして埋め込んだコンタクトホール
の接触抵抗は90%が10Ωと非常に低い値を示した。
これは、SiとTiSi2,TiSi2 とW,WとCu
の界面に、自然酸化膜やハロゲンなどの絶縁物が介在し
ていないためである。また、Clガスを用いたRIEに
よりCuをパターニングした後、Coを完全に除去した
ため、試料を大気に晒しても全く腐食は生じなかった。
の接触抵抗は90%が10Ωと非常に低い値を示した。
これは、SiとTiSi2,TiSi2 とW,WとCu
の界面に、自然酸化膜やハロゲンなどの絶縁物が介在し
ていないためである。また、Clガスを用いたRIEに
よりCuをパターニングした後、Coを完全に除去した
ため、試料を大気に晒しても全く腐食は生じなかった。
【0053】なお上記実施例では、試料構成原子と揮発
性の化合物を形成し、僅かに残ったハロゲン共々試料表
面をエッチングするガスとして、Siに対してはH、T
iSi2に対してはCxHy(C5 H5)やH、Wに対し
てはCO、Cuに対してはC2H5 OHを用いている
が、これらのガス以外にも、例えばSiに対してはCx
HyOH(SiFx+C3 H5 OH→SiFy(OC3
H5)z(y+z=4),Si(OC3 H5OH→Si
Fy(OC3 H5 )z(y+z=4),Si(OC
3H5)4+xHF)やCxHy、Tiに対してはCxHy、
CxHyOHやCO、Cuに対してはCxHy、Wに対して
はCxHyOHを用いるなどしても良い。また、上記実施
例では述べていないが、Moに対してはCo,CxHyO
H、Niに対してはCO,Cに対してはH,CxHy等の
ガスを用いると効果的である。さらに、それぞれの試料
に対して用いる非ハロゲンガスは、それぞれの試料に対
応するガス一種を用いても良いし、二種以上組み合わせ
て用いても良い。また、大部分のハロゲンを除去する処
理としては、SiH4ガス以外にも、B2H6などの還元
性ガスを接触させても良い。加熱処理あるいはプラズ
マ,光,イオン照射処理等により、活性化されたガスを
接触させると効果的にハロゲン除去が行なえる。また、
H2 プラズマ処理以外にもイオンや電子線などの荷電
粒子の照射を行っても良い。つまり接触の際、ハロゲン
原子を飛ばすのに充分な運動エネルギーと方向性を持つ
エネルギービームであれば効果がある。
性の化合物を形成し、僅かに残ったハロゲン共々試料表
面をエッチングするガスとして、Siに対してはH、T
iSi2に対してはCxHy(C5 H5)やH、Wに対し
てはCO、Cuに対してはC2H5 OHを用いている
が、これらのガス以外にも、例えばSiに対してはCx
HyOH(SiFx+C3 H5 OH→SiFy(OC3
H5)z(y+z=4),Si(OC3 H5OH→Si
Fy(OC3 H5 )z(y+z=4),Si(OC
3H5)4+xHF)やCxHy、Tiに対してはCxHy、
CxHyOHやCO、Cuに対してはCxHy、Wに対して
はCxHyOHを用いるなどしても良い。また、上記実施
例では述べていないが、Moに対してはCo,CxHyO
H、Niに対してはCO,Cに対してはH,CxHy等の
ガスを用いると効果的である。さらに、それぞれの試料
に対して用いる非ハロゲンガスは、それぞれの試料に対
応するガス一種を用いても良いし、二種以上組み合わせ
て用いても良い。また、大部分のハロゲンを除去する処
理としては、SiH4ガス以外にも、B2H6などの還元
性ガスを接触させても良い。加熱処理あるいはプラズ
マ,光,イオン照射処理等により、活性化されたガスを
接触させると効果的にハロゲン除去が行なえる。また、
H2 プラズマ処理以外にもイオンや電子線などの荷電
粒子の照射を行っても良い。つまり接触の際、ハロゲン
原子を飛ばすのに充分な運動エネルギーと方向性を持つ
エネルギービームであれば効果がある。
【0054】本発明は上述の実施例に限定されるもので
はない。例えば、ハロゲンを除去した後、薄膜堆積以外
の、酸化,拡散,エッチング,結晶成長などのプロセス
を施してもよい。またハロゲンを除去する被処理体とし
ては、半導体素子を形成する金属や半導体に限定される
ものではなく、ハロゲンガスを用いた処理を内部で行う
反応容器の器壁など、ハロゲンガスに晒される反応容
器,真空部品,ガス配管の表面のように、腐食が問題と
なる金属表面に用いても良い。その他、本発明の主旨を
逸脱しない範囲で種々変形して適用できる。
はない。例えば、ハロゲンを除去した後、薄膜堆積以外
の、酸化,拡散,エッチング,結晶成長などのプロセス
を施してもよい。またハロゲンを除去する被処理体とし
ては、半導体素子を形成する金属や半導体に限定される
ものではなく、ハロゲンガスを用いた処理を内部で行う
反応容器の器壁など、ハロゲンガスに晒される反応容
器,真空部品,ガス配管の表面のように、腐食が問題と
なる金属表面に用いても良い。その他、本発明の主旨を
逸脱しない範囲で種々変形して適用できる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体や金属内部といった被処理体内部の温度を所定温
度以下に保持しながらエネルギービームの照射または活
性化されたガスの接触によるハロゲン除去処理を行なう
ため、半導体や金属表面でのヒロック発生、またハロゲ
ンの半導体、金属内部への拡散を防ぐことができる。よ
って、接触抵抗の低いコンタクトホールやヴィアホール
の埋め込みを行うことができ、半導体素子の電気的特性
が向上する。またAl合金などの配線の腐食が抑制さ
れ、半導体素子製造の歩留まりが向上する。
半導体や金属内部といった被処理体内部の温度を所定温
度以下に保持しながらエネルギービームの照射または活
性化されたガスの接触によるハロゲン除去処理を行なう
ため、半導体や金属表面でのヒロック発生、またハロゲ
ンの半導体、金属内部への拡散を防ぐことができる。よ
って、接触抵抗の低いコンタクトホールやヴィアホール
の埋め込みを行うことができ、半導体素子の電気的特性
が向上する。またAl合金などの配線の腐食が抑制さ
れ、半導体素子製造の歩留まりが向上する。
【図1】 表面処理装置の概略図。
【図2】 Al薄膜のエッチング工程を示す図。
【図3】 表面処理装置の概略図。
【図4】 ヴィアホール開孔工程を示す断面図。
【図5】 表面処理装置の概略図。
【図6】 コンタクトホールの埋め込み工程を示す断
面図。
面図。
【図7】 ヴィアホールの埋め込み工程を示す断面
図。
図。
【図8】 ヴィアホールの埋め込み工程を示す断面
図。
図。
【図9】 コンタクトホールの埋め込み工程を示す断
面図。
面図。
【図10】 コンタクトホールの埋め込み工程を示す
断面図。
断面図。
11…反応容器,12,311,511…試料,13,
313,321,513,524,533…試料台,1
4,314,517…電極,16,16´,315,5
15,521(a),521(b),531…ガス導入
口,17,312,322,516,522,532…
ガス排気口,15,323,528…冷媒,19…ガス
加熱管,310…エッチング室,320,520…後処
理室,310,510…前処理室,530…プロセス
室,330,540,550…ゲートバルブ,525…
放電管,526…導波管,527…マイクロ波電源,2
1,41,61,71,81,91…Si基板,22,
42,72,82…熱酸化膜,23,43,73,83
…Al合金薄膜,24,45,102…レジスト,2
5,47,66,77,87,96,98,103…ハ
ロゲンを含む層,44,74,84,92…CVD酸化
膜,46,75,85…ヴィアホール,65,76,8
6,95,100…自然酸化膜,64,94…不純物拡
散層,67…多結晶Si薄膜,68…WSi2 薄膜,
78,88,99…W薄膜,63,93…コンタクトホ
ール,97…TiSi2薄膜,101…Cu膜。
313,321,513,524,533…試料台,1
4,314,517…電極,16,16´,315,5
15,521(a),521(b),531…ガス導入
口,17,312,322,516,522,532…
ガス排気口,15,323,528…冷媒,19…ガス
加熱管,310…エッチング室,320,520…後処
理室,310,510…前処理室,530…プロセス
室,330,540,550…ゲートバルブ,525…
放電管,526…導波管,527…マイクロ波電源,2
1,41,61,71,81,91…Si基板,22,
42,72,82…熱酸化膜,23,43,73,83
…Al合金薄膜,24,45,102…レジスト,2
5,47,66,77,87,96,98,103…ハ
ロゲンを含む層,44,74,84,92…CVD酸化
膜,46,75,85…ヴィアホール,65,76,8
6,95,100…自然酸化膜,64,94…不純物拡
散層,67…多結晶Si薄膜,68…WSi2 薄膜,
78,88,99…W薄膜,63,93…コンタクトホ
ール,97…TiSi2薄膜,101…Cu膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−96226(JP,A) 特開 昭62−86731(JP,A) 特開 平2−185030(JP,A) 特開 平2−230731(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/205 H01L 21/22 H01L 21/316
Claims (7)
- 【請求項1】被処理基板にハロゲン元素を含むガスを用
いる処理を行う工程と、前記被処理体の表面を大気に晒
すことなく、且つ前記被処理体の内部を冷却しながら、
前記被処理基板表面にエネルギービームを照射するか、
或いは活性化されたガスを接触させる工程と、前記被処
理基板の表面を大気に晒すことなく、前記被処理基板表
面の構成原子と結合して揮発性の化合物を形成する原子
又は分子を含む電気的に中性な非ハロゲンガスを前記被
処理基板表面に接触させる工程とを含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】前記構成原子と前記非ハロゲンガスの組み
合わせが、Siに対してH、CxHy,CxHyOHの
少なくとも1つを含むガス、Alに対してH、CxH
y,CxHyOH、BHxの少なくとも1つを含むガ
ス、Tiに対してCxHy,CxHyOH、COの少な
くとも1つを含むガス、Cuに対してCxHy,CxH
yOHの少なくとも1つを含むガス、Niに対してCO
を含むガス、Cに対してH、CxHyの少なくとも1つ
を含むガス、W或いはMoに対してCxHyOH、CO
の少なくとも1つを含むガスである請求項1記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項3】前記活性化されたガスが加熱した不活性ガ
スまたは還元性ガスであることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】前記加熱された還元性ガスが水素化合物ガ
ス、CO或いはNOを含むガスであることを特徴とする
請求項3記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】酸化、拡散、堆積、結晶成長、エッチング
のいずれかの処理を前記被処理基板に施す工程をさらに
具備することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項6】前記被処理基板を冷却する方法として、前
記被処理基板表面に間欠的にエネルギービームを照射す
る工程か、或いは間欠的に活性化されたガスを接触させ
る工程を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項7】前記被処理基板を冷却する方法として、前
記被処理基板を試料台に載置し、該試料台の内部に冷媒
を循環させることにより、前記被処理基板の裏面側から
冷却する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18143592A JP3263132B2 (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18143592A JP3263132B2 (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0629264A JPH0629264A (ja) | 1994-02-04 |
JP3263132B2 true JP3263132B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=16100729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18143592A Expired - Fee Related JP3263132B2 (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 半導体装置の製造方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3263132B2 (ja) |
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US7655571B2 (en) | 2006-10-26 | 2010-02-02 | Applied Materials, Inc. | Integrated method and apparatus for efficient removal of halogen residues from etched substrates |
US7846845B2 (en) * | 2006-10-26 | 2010-12-07 | Applied Materials, Inc. | Integrated method for removal of halogen residues from etched substrates in a processing system |
JP5594862B2 (ja) * | 2009-07-30 | 2014-09-24 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
JP5492574B2 (ja) * | 2010-01-08 | 2014-05-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板のクリーニング方法及び基板のクリーニング装置 |
WO2014184910A1 (ja) * | 2013-05-15 | 2014-11-20 | 富士機械製造株式会社 | プラズマ処理装置 |
KR101730147B1 (ko) * | 2015-07-23 | 2017-05-12 | 피에스케이 주식회사 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
JP7463238B2 (ja) * | 2020-09-08 | 2024-04-08 | キオクシア株式会社 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-07-09 JP JP18143592A patent/JP3263132B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0629264A (ja) | 1994-02-04 |
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