JP3818170B2

JP3818170B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体ウェハの製造方法

Info

Publication number: JP3818170B2
Application number: JP2002046486A
Authority: JP
Inventors: 宗生田村; 誠裕荻野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: JP2003249548A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板にコンタクトホール及びヴィアホール等のホールを形成し、これらのホール内にプラグを形成する半導体ウェハおよびこの半導体ウェハを用い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】
半導体基板上に、例えば、コンタクトホールを形成し、このコンタクトホール内にタングステンプラグを形成する工程として以下の方法が考えられる。
【０００３】
図８、９にタングステンプラグを形成する工程を示す。なお、これらの図はウェハ端近辺のウェハ周辺領域を示しており、図の左端がウェハ端である。
【０００４】
〔図８（ａ）に示す工程〕
まず、ウェハ１上に、ＳｉＯ₂膜２と、ＳｉＮ膜３と、フォトレジスト４とを順に形成する。そして、ウェハ周辺領域のレジスト欠けに起因するパーティクルの発生を防ぐために、サイドリンス処理等により、ウェハ周辺領域のフォトレジスト４の一部を除去する。また、図示しないが素子を形成する素子形成領域では、所定位置のフォトレジスト４を除去する。
【０００５】
〔図８（ｂ）に示す工程〕
次に、フォトレジスト４をマスクとしたマスクオープンエッチングにより、所定領域のＳｉＯ₂膜２と、ＳｉＮ膜３とを除去する。
【０００６】
〔図８（ｃ）に示す工程〕
そして、図示しないがチップ形成領域にトレンチを形成すると共に、ウェハ周辺領域にトレンチ１６を形成する。
【０００７】
〔図８（ｄ）に示す〕
続いて、チップ形成領域のトレンチ内とウェハ周辺領域のトレンチ１６内とに埋め込み酸化膜を形成し、ＣＭＰ等により平坦化する。これにより、図示しないがチップ形成領域にＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）膜を形成すると共に、ウェハ周辺領域にＳＴＩ膜１７とを形成する。また、図示しないがチップ形成領域に拡散層領域を形成する。
【０００８】
〔図９（ａ）に示す工程〕
その後、ウェハ１上にＢＰＳＧ、ＳｉＯ₂などで層間絶縁膜１８を形成する。そして、この層間絶縁膜１８のフォトリソグラフィ工程及びドライエッチング等により、コンタクトホール１９を開口させる。
【０００９】
ただし、このとき、後の工程でタングステンを成膜するときに使用するシャドーリングに覆われる領域にはコンタクトホールを形成しない。
【００１０】
〔図９（ｂ）に示す工程〕続いて、スパッタ法にてウェハ１全面に密着層として、例えばＴｉ膜及びＴｉＮ膜を順に堆積する。以下では、このＴｉ膜の上にＴｉＮ膜が堆積された膜をＴｉＮ／Ｔｉ膜３０と呼ぶ。そして、例えば、シャドーリング１１等の固定治具にてウェハ周辺領域を抑え、導体膜として例えば、タングステン膜３２をＣＶＤ法により形成する。
【００１１】
このとき、シャドーリング１１の下側にコンタクトホールが形成されていると、成膜ガスがシャドーリング１１下に回り込み、不安定なタングステン膜成長となるため、コンタクトホールの肩口付近でタングステン膜が剥がれてしまう。しかしながら、図９（ａ）に示す工程にて、シャドーリング１１に覆われる領域にコンタクトホールを形成しないので、タングステン膜が剥がれることはない。
【００１２】
〔図９（ｃ）に示す工程〕
次に、シャドーリング１１よりもリング幅の狭いクランプリング１３でウェハ周辺領域を抑えてウェハ１を固定し、例えば、ＳＦ₆とＡｒとによりエッチバックして、コンタクトホール１９内にのみタングステンを残し、タングステンプラグ３４を形成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に図９（ａ）に示される工程におけるフォトリソグラフィでの露光パターンを示す。図中の略円形状の領域はシャドーリング１１よりも中心側の領域である。また、斜線の太線で等面積に区画された領域３５が露光のショット位置であり、細線で区画された領域３６がチップである。このように、シャドーリング１１よりも中心側の領域に選択的に露光し、ホールパターンを形成する。しかしながら、選択露光では、ウェハ周辺領域でチップ３６を形成することができる領域があるにもかかわらず、ホールパターンを形成せず、チップが形成されない領域が存在するという問題がある。
【００１４】
そこで、チップ収量を増加させるために、図１１に示すように、固定治具に覆われない領域を全て露光する方法が考えられる。図１１は固定治具として、例えば、シャドーリング１１を用いた場合であり、図１０と同様に略円形状の領域はシャドーリング１１よりも中心側の領域である。また、斜線領域のように太線で等面積に区画された領域が露光のショット位置３５であり、細線で区画された領域がチップ３６である。
【００１５】
この場合、シャドーリング１１に覆われる領域において、ホールパターンが形成されていると、タングステン膜形成時に、タングステン膜が剥がれる。そこで、コンタクトホールのフォトリソグラフィ工程において、サイドリンス処理により、シャドーリング１１に覆われる領域のフォトレジストを除去する。続く、コンタクトホール形成の為のドライエッチングを行う際に、シャドーリング１１にて覆われる領域を層間絶縁膜８ごと除去する。このようにして、シャドーリングで覆われる領域にホールパターンを形成しない。
【００１６】
なお、チップ領域のうち×印のある領域は、チップとして無効な領域であり、サイドリンス処理等により、少なくともチップの一部が削除される領域である。
【００１７】
このように、固定治具に覆われない領域の全面を露光することで、周辺領域においてもチップとして有効な領域を余すことなくチップを形成する。
【００１８】
しかしながら、そのようにしても、次のような問題がある。通常、エッチバックの際にタングステン膜１２（図１２（ａ）参照）がウェハ周辺領域に残らないように、エッチバックの際には、シャドーリング１１よりも幅の狭いクランプリング１３を使用している。したがって、図１２（ａ）に示すように、タングステン膜１２のエッチバック時に、シャドーリング１１とエッチバック時に使用するクランプリング１３との位置の差によりＴｉＮ／Ｔｉ膜１０が露出する領域が生じる。そして、図１２（ｂ）に示すように、この露出しているＴｉＮ／Ｔｉ膜１０ａが部分的に剥がれることで異物が発生し、これにより配線間の短絡や形状異常が引き起こされる。
【００１９】
本発明は上記点に鑑みて、全面露光によりホールパターンを形成し、その後、導体膜を形成することでプラグを形成する際に、導体膜の成膜工程の時に使用するウェハを固定する部材が位置する領域において、導体膜のエッチバック時に密着層が剥がれ異物が発生するのを防止することができる半導体ウェハの製造方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
発明者らは上記問題の原因及び解決手段の鋭意検討を行った。その結果、エッチバック時にウェハ周辺領域で露出しているＴｉＮ／Ｔｉ膜の一部が、エッチングにより除去されＳｉ基板表面が剥き出しになり、Ｓｉ基板がエッチングされることが原因であることを見出した。また、エッチバック時において、ＴｉＮ／Ｔｉ膜が除去されなくても、ＴｉＮ／Ｔｉ膜の粒状結晶の隙間から侵入したエッチバックガスによりＴｉＮ／Ｔｉ膜直下のＳｉ基板が異常エッチングされることも原因であることを見出した。このようにＳｉ基板が削られることによりＴｉＮ／Ｔｉ膜が部分的に剥がれてしまう。
【００２１】
そこで、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ウェハ（１）を用意する工程と、ウェハ（１）上に層間絶縁膜（８）を形成する工程と、フォトリソグラフィにてウェハ（１）のうちのチップが形成される領域であるホール形成領域の全面を露光することにより、層間絶縁膜（８）内にホール（９）を形成する工程と、ウェハ（１）のうちのホール形成領域を除くウェハ周辺領域の層間絶縁膜（８）を除去し、ウェハ周辺領域を露出させる工程と、ウェハ周辺領域の所定領域に保護膜（７）を形成する工程と、ホール（９）の内部を含む層間絶縁膜（８）と露出しているウェハ周辺領域との上に、層間絶縁膜（８）に導体膜を密着させるための密着層（１０）を形成する工程と、第１の固定治具（１１）にてウェハ周辺領域を抑えることによりウェハ（１）を固定し、密着層（１０）の上に導体膜（１２）を形成する工程と、導体膜（１２）を形成した後、導体膜（１２）を形成する工程のときに第１の固定治具に覆われていたウェハ周辺領域の密着層（１０）を露出させた状態で、第２の固定治具（１３）にてウェハ周辺領域を抑えることによりウェハ（１）を固定し、導体膜（１２）をエッチバックガスにてエッチバックすることにより、ホール（９）内にプラグ（１４）を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、ウェハ（１）を用意する工程と、層間絶縁膜（８）を形成する工程との間に、導体膜（１２）の形成工程にて使用される第１の固定治具（１１）に覆われる領域で、かつ、エッチバック工程にて第２の固定治具に覆われない領域に、エッチバックの際に露出した状態である密着層（１０）の下側に位置させるために、エッチバックガスに対して耐性のある材料を用いて、エッチバックガスからウェハ（１）を保護する保護膜（７）を形成する工程を有することを特徴としている。
【００２２】
これにより、ホール形成領域の全面を露光することでコンタクトホールを形成しても、Ｓｉ基板が削られるのを防止することができる。このことから、導体膜の成膜工程の時に使用するウェハを固定する部材が位置する領域において、導体膜のエッチバック工程時に密着層が剥がれ異物が発生するのを防止することができる。
【００２３】
なお、第１及び第２の固定治具はリング状でウェハの周辺を全て抑えるものや、ウェハの周辺を部分的に抑えるものを用いることができる。
【００２４】
例えば、請求項２に示すように、エッチバックガスに対して耐性のある材料として酸化膜を用いることができる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明では、ウェハ（１）を用意する工程と、ウェハ（１）のチップが形成される領域であるホール形成領域に素子分離用のフィールド酸化膜を形成すると共に、ウェハ（１）のうちのホール形成領域を除くウェハ周辺領域にエッチバックガスからウェハ（１）を保護する保護膜としてのフィールド酸化膜（７）を形成する工程と、フィールド酸化膜（７）を形成した後、ウェハ（１）上に層間絶縁間（８）を形成する工程と、フォトリソグラフィにてホール形成領域の全面を露光することにより、層間絶縁膜（８）内にホール（９）を形成する工程と、ホール形成領域を除くウェハ周辺領域の層間絶縁膜（８）を除去することにより、ウェハ周辺領域を露出させる工程と、ホール（９）の内部を含む層間絶縁膜（８）と露出しているウェハ周辺領域との上に層間絶縁膜（８）に導体膜を密着させるための密着層（１０）を形成する工程と、第１の固定治具（１１）にてウェハ周辺領域を抑えることにより、ウェハ（１）を固定し、ウェハ（１）のうち、ホール形成領域およびウェハ周辺領域の密着層（１０）の上に導体膜（１２）を形成する工程と、導体膜（１２）を形成した後、導体膜（１２）を形成する工程のときに第１の固定治具に覆われていたウェハ周辺領域の密着層（１０）を露出させた状態で、第２の固定治具（１３）にてウェハ周辺領域を抑えることにより、ウェハ（１）を固定し、導体膜（１２）をエッチバックガスにてエッチバックすることにより、ホール（９）内にプラグ（１４）を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、フィールド酸化膜（７）を形成する工程では、導体膜（１２）の形成工程にて使用される第１の固定治具（１１）に覆われる領域で、かつ、エッチバック工程にて第２の固定治具に覆われない領域に、エッチバックの際に露出した状態である密着層（１０）の下側に位置させるために、フィールド酸化膜を形成することを特徴としている。
【００２６】
このように、保護膜としてＳＴＩ膜を使用することができる。これにより、素子分離用のＳＴＩ膜を形成する工程と保護膜を形成する工程とを兼用することができる。
【００２７】
このようにしても、ホール形成領域の全面を露光することでコンタクトホールを形成しても、Ｓｉ基板が削られるのを防止することができる。このことから、導体膜の成膜工程の時に使用するウェハを固定する部材が位置する領域において、導体膜のエッチバック工程時に密着層が剥がれ異物が発生するのを防止することができる。
【００２８】
なお、請求項４に示すように、保護膜を形成する工程では、導体膜（１２）の形成工程にて第１の固定治具に覆われる領域で、かつエッチバック工程にて第２の固定治具に覆われない領域のうち、Ｓｉ削れが発生する領域のみに形成することで、導体膜のエッチバック工程時に密着層が剥がれ異物が発生するのを防止することができる。
【００２９】
また、請求項５に示すように、Ｓｉ削れが発生する領域を、例えば、第１の固定治具（１１）の端部（１１ａ）からウェハ（１）の端部に向かって０．５ｍｍの位置までの領域とすることでも、導体膜のエッチバック工程時に密着層が剥がれ異物が発生するのを防止することができる。
【００３０】
また、請求項６に記載の発明では、ウェハ（１）上に層間絶縁膜（８）を形成し、フォトリソグラフィにてウェハ（１）のうちのチップが形成される領域であるホール形成領域を全面露光することで層間絶縁膜（８）中にホール（９）を形成し、ウェハ（１）のうちのホール形成領域を除くウェハ周辺領域の層間絶縁膜（８）を除去し、ウェハ周辺領域上と、ホール（９）内を含む層間絶縁膜（８）との上に、層間絶縁膜（８）に導体膜を密着させるための密着層（１０）を形成し、ホール形成領域の密着層（１０）の上に導体膜（１２）を成膜し、ウェハ周辺領域の密着層（１０）を露出させた状態で、導体膜（１２）をエッチバックすることでプラグ（１４）が形成された半導体ウェハの製造方法であって、ウェハ周辺領域にて、プラグ形成の際のエッチバック工程時に密着層（１０）が剥がれないように、露出した状態である密着層（１０ａ）の下側となる位置に、ウェハ（１）上に層間絶縁膜（８）を形成する前に、エッチバックガスからウェハ（１）を保護する保護膜（７）を形成することを特徴としている。
【００３１】
これにより、導体膜の成膜工程の時に使用するウェハを固定する部材が位置する領域において、導体膜のエッチバック工程時に密着層が剥がれ異物が発生するのを防止することができる。
【００３２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用した半導体装置の製造工程を図１、図２に示す。以下これらの図を用いて製造方法を説明する。なお、これらの図は、ウェハ端近辺のウェハ周辺領域を示しており、図の左端がウェハ端である。また、図中の露出ＴｉＮ／Ｔｉ膜領域とは、シャドーリングの先端部の位置からエッチバック時のクランプリングの先端部の位置の間での領域であり、後の工程にて説明するエッチバック工程において、ＴｉＮ／Ｔｉ膜が露出する領域である。
【００３４】
〔図１（ａ）に示す工程〕
まず、ウェハ１上に、ＳｉＯ₂膜２と、ＳｉＮ膜３と、ポジ型のフォトレジスト４とを順に形成する。そして、例えば、サイドリンス処理により、ウェハ周辺領域のフォトレジスト４の一部を除去する。このとき、ウェハ周辺領域のうち、露出ＴｉＮ／Ｔｉ膜領域を含むように除去する。なお、サイドリンス処理の代わりに、フォトレジスト４を周辺露光するフォトリソグラフィを行うこともできる。
【００３５】
〔図１（ｂ）に示す工程〕
続いて、ウェハ端をクランプリング５にて抑え、フォトレジスト４をマスクとしたマスクオープンエッチングにより、フォトレジスト４がオープンとなっている領域のうち、クランプリング５にて覆われていない領域のＳｉＯ₂膜２とＳｉＮ膜３とを除去する。
【００３６】
〔図１（ｃ）に示す工程〕
そして、図示しないがチップ形成領域にトレンチを形成すると共に、ウェハ周辺領域にトレンチ６を形成する。
【００３７】
〔図１（ｄ）に示す〕
続いて、チップ形成領域のトレンチ内とウェハ周辺領域のトレンチ６内とに埋め込み酸化膜を形成する。これにより、チップ形成領域にＳＴＩ膜を形成すると共に、露出ＴｉＮ／Ｔｉ膜領域を含むようにウェハ周辺領域にＳＴＩ膜７を形成する。また、図示しないがチップ形成領域において拡散層領域を形成する。このように、エッチバックガスに対して耐性のある材料として、例えば、ＳＴＩ膜７を用いている。なお、選択露光してコンタクトホールを形成する方法のように、露出ＴｉＮ／Ｔｉ膜の下側に層間絶縁膜が存在している場合では、ＴｉＮ／Ｔｉ膜の剥がれは発生しないことがわかっている。このことから、エッチバックガスに耐性のある材料として酸化膜を用いることが好ましい。
【００３８】
〔図２（ａ）に示す工程〕
その後、ウェハ１上に層間絶縁膜８を形成する。そして、図示しないが、コンタクトホール形成のフォトリソグラフィ工程を行う。このとき、フォトレジスト塗布後にサイドリンス処理等により、シャドーリング１１に覆われる全領域のフォトレジストを除去する。続いて、ウェハ１の全面にパターンを露光した後、所定領域のフォトレジストを除去することにより、後の工程に使用するシャドーリング内の領域の全面にフォトレジストパターンを形成する。
【００３９】
そして、例えば、ドライエッチングにより、ウェハ１上の層間絶縁膜８にコンタクトホール９を形成する。また、このとき、後の工程で使用するシャドーリングに覆われる領域の層間絶縁膜８上のフォトレジストにも露光し、エッチング工程により、シャドーリングに覆われる領域の層間絶縁膜８を除去する。本実施形態では、ＳＴＩ膜７のウェハ中心側の端部７ａよりも外周側の層間絶縁膜８を除去している。この層間絶縁膜８が残存している領域が特許請求の範囲に記載しているホール形成領域であり、層間絶縁膜を除去した領域が同じくウェハ周辺領域である。ホール形成領域の端部（層間絶縁膜８のウェハ端側の端部）８ａは、ＳＴＩ膜７の端部７ａの位置と一致している。
【００４０】
なお、本実施形態では、サイドリンス処理等でシャドーリング１１に覆われる全領域のフォトレジストをまず除去することにより、シャドーリング１１よりも内側にあるシャドーリング１１に覆われていない領域のホール形成領域の全面にフォトレジストパターンを形成したが、ウェハ１の全面にパターンを露光した後、シャドーリング１１に覆われる全領域を含む領域を周辺露光することにより、シャドーリング１１に覆われていない領域のホール形成領域の全面にフォトレジストパターンを形成しても良い。
【００４１】
〔図２（ｂ）に示す工程〕
続いて、スパッタ法にてウェハ１全面に密着層として、例えばＴｉ膜及びＴｉＮ膜を順に堆積し、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０を形成する。そして、第１の固定治具としてシャドーリング１１を用いてウェハ１を抑え、層間絶縁膜８上に導体膜として例えば、タングステン膜１２をＣＶＤ法により形成する。
【００４２】
このとき、前の工程にて、層間絶縁膜８の端部８ａがシャドーリング１１の端部１１ａよりもウェハ１の中心側に位置するように形成している。このようにシャドーリング１１に覆われる領域の層間絶縁膜８を除去していることから、シャドーリング１１に覆われる領域にてタングステン膜が剥がれるのを防ぐことができる。
【００４３】
〔図２（ｃ）に示す工程〕
次に、シャドーリング１１よりもリング幅の狭い第２の固定治具としてのクランプリング１３でウェハ周辺領域を覆い、例えば、ＳＦ₆とＡｒとによりエッチバックして、コンタクトホール９内にのみタングステン膜１２を残し、タングステンプラグ１４を形成する。
【００４４】
このとき、クランプリング１３はシャドーリング１１よりもリング幅が狭いことから、図２（ｃ）中のシャドーリング端部１１ａとこのクランプリング１３の端部１３ａとの間にて、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０が露出した状態となる。本実施形態では、ＳＴＩ膜７の端部７ａがシャドーリング端部１１ａよりもウェハ１の中心側となるようにＳＴＩ膜７ａが形成されている。つまり、この露出しているＴｉＮ／Ｔｉ膜１０ａの下側にＳＴＩ膜７が形成されている。このことから、エッチバック時にＳＦ₆及びＡｒ等のエッチバックガスにより、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０がオーバーエッチングされ、若しくは、エッチバックガスがＴｉＮ／Ｔｉ膜１０の粒界結晶中を通過しても、ＳＴＩ膜７により、ウェハ１を保護することができる。
【００４５】
なお、本発明を適用しない場合では、このＴｉＮ／Ｔｉ膜が露出した領域において、エッチバックの際にＳｉ基板が異常エッチングされることにより、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０が部分的に剥がれていた。これに対して、本実施形態では、露出ＴｉＮ／Ｔｉ膜領域において、上記のようにＳｉ削れを防止することができるので、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０が剥がれることによる異物の発生を防止することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、酸化膜として、通常、サイドリンスや周辺露光により形成されているＳＴＩ膜７を利用しているので、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０の剥がれを防止する為の酸化膜を形成する工程を新たに加える必要がない。
【００４７】
これまでに説明してきたように、ホールパターンの形成時にシャドーリングに覆われない領域を全面露光していることから、シャドーリングに覆われない領域を選択露光した場合に比べてチップ収量を向上させることができる。具体的には、例えば、図１０に示す選択露光を行った場合ではチップ収量が６８２ヶであったのが、図１１に示すように露光を行った本実施形態の場合では、チップ収量は７０３ヶとなり、チップ個数で２１ヶ（約３％）増加させることができる。なお、チップ収量の増加率は、チップサイズが小さいほど大きくなる。
【００４８】
なお、本実施形態では、図２（ａ）に示されるように、ＳＴＩ膜７のウェハ１中心側の端部７ａとホール形成領域の端部８ａとが一致している場合を説明しているが、どちらの位置もシャドーリング１１の端部１１ａよりもウェハ１の中心側の位置となるように設定していれば、ＳＴＩ膜７の端部７ａとホール形成領域の端部８ａとの位置はどちらがウェハ１の中心側であっても良い。
【００４９】
つまり、露出ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０ａの領域の下側にＳＴＩ膜７が形成されるように、ＳＴＩ膜７の端部７ａをシャドーリング１１の端部１１ａよりウェハ１の中心側に配置する。また、シャドーリング１１の下側にホールが形成されないように、ホール領域の端部８ａをシャドーリング１１の端部１１ａよりもウェハ１の中心側に配置する。
【００５０】
図３、図４にシャドーリング１１の端部１１ａとＳＴＩ膜７の端部７ａとホール形成領域の端部８ａの位置関係を示す。
【００５１】
例えば、図３に示すように、ＳＴＩ膜７の端部７ａとホール形成領域の端部８ａとをシャドーリング１１の端部１１ａよりもウェハ１の中心側に配置する。かつ、ホール形成領域の端部８ａをＳＴＩ膜７の端部よりも中心側に配置する構造とすることもできる。
【００５２】
これによっても、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０の剥がれによる異物の発生を防止できる。また、シャドーリング１１下にホールが存在する場合でのタングステン膜１２の剥がれも防止できる。なお、この場合では、ホール形成領域が素子として有効な領域となる。
【００５３】
また、図４に示すように、ＳＴＩ膜７の端部７ａとホール形成領域の端部８ａとをシャドーリング１１の端部よりもウェハ１の中心側に配置するのは図３と同じであるが、図３と異なり、ＳＴＩ膜７の端部７ａをホール形成領域の端部８ａよりも中心側に配置する構造とすることもできる。これによっても同様の効果が得られる。なお、この場合では、ホール形成領域のうち、ＳＴＩ膜７の端部７ａよりもウェハ１の中心側の領域が素子として有効な領域となる。
【００５４】
また、図示しないが、シャドーリングの端部１１ａと、ＳＴＩ膜７の端部７ａと、ホール形成領域の端部８ａとの位置が一致させることもできる。この場合では、素子が有効な領域が最も大きくなる。
【００５５】
また、図５〜図７にＳＴＩ膜７の形成領域の範囲がそれぞれ異なる場合のウェハ周辺領域を示す。
【００５６】
図１（ｂ）に示す工程では、クランプリング５を使用していたことから、ウェハのクランプリング５の下側では、ＳｉＯ_２膜２とＳｉＮ膜３とが除去されず、ＳＴＩ膜７が形成されていなかった。しかしながら、図５に示すように、クランプリングを使用しないことで、ＳＴＩ膜７をウェハ１の外周端まで形成することもできる。
【００５７】
また、図１２（ｂ）に示すように、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０の剥がれは、露出ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０ａの領域で起きていることから、図６に示すように、露出ＴｉＮ／Ｔｉ膜の領域にのみＳＴＩ膜７を形成することもできる。これによっても、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０の剥がれによる異物の発生を防止することができる。
【００５８】
また、露出ＴｉＮ／Ｔｉ膜の領域のうち、シャドーリング１１の端部１１ａからウェハ端に向かって０．５ｍｍの位置までの領域にてＳｉ基板が削られ、これにより、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０が剥がれることがわかっている。これは、エッチバック時にクランプリング１３より離れているシャドーリング１１の端部１１ａの位置近辺では、エッチバックガスが集中し、エッチング作用が活性化するためであると考えられる。このため、シャドーリング１１の端部１１ａからウェハ端に向かって０．５ｍｍの位置までの領域にて、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０がより過剰にエッチングされ、若しくは、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０を通過してＳｉ基板がエッチングされやすくなったと推測される。
【００５９】
したがって、図７に示すように、このようにエッチバックガスが集中し活性する領域のみにＳＴＩ膜７を形成する。具体的には、例えば、シャドーリング１１の端部１１ａの位置からウェハ端に向かって０．５ｍｍの位置までの領域にＳＴＩ膜７を形成する。これによっても、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０の剥がれによる異物の発生を防止することができる。
【００６０】
（他の実施形態）
第１実施形態では、エッチバックガスに対して耐性のある材料として、素子分離のために形成されるＳＴＩ膜７を使用していたが、ＳＴＩ膜７の代わりにＬＯＣＯＳ法により形成される素子分離膜を使用することもできる。
【００６１】
これによっても、チップ形成の工程と兼用してＴｉＮ／Ｔｉ膜１０の下に酸化膜を形成することができ、また、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０の剥がれを防止することができる。
【００６２】
また、素子形成の工程とは別途新たな工程にて、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０の剥がれを防止するために、エッチバックガスに対して耐性のある材料をウェハ周辺領域に形成することもできる。
【００６３】
例えば、図示しないが、ウェハ１上に層間絶縁膜８を形成する工程の前において、ウェハ１全面に酸化膜を形成する。続いて、ネガ型のフォトレジスト４を酸化膜上に形成する。そして、フォトリソグラフィとエッチングとの工程において、ウェハ１の周辺領域を露光し、ウェハ周辺領域以外の酸化膜を除去する。このようにして、第１実施形態でＳＴＩ膜７を形成していた領域と同じ領域に、酸化膜を形成する。その後は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す工程と同様の工程を行う。
【００６４】
これによっても、Ｓｉ削れを防止することができるので、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０が剥がれることによる異物の発生を防止することができる。
【００６５】
また、これまでに説明してきた実施形態では、導体膜を形成するときのウェハの固定治具として、シャドーリングを例に挙げて説明したが、リング状以外の形状のもの、例えば、ウェハの周辺の３点や６点を抑えることで、ウェハを固定する固定治具を使用したときにおいても本発明を適用することができる。
【００６６】
この場合においても、エッチバック工程のとき、ウェハのうち、固定治具によって覆われる領域において、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１０が剥がれることを防ぐことができる。
【００６７】
また、これまでに説明してきた実施形態では、コンタクトプラグを形成するときの工程を例に挙げて説明したが、ヴィアプラグを形成するときにおいても、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を適用した半導体装置の製造工程を示す図である。
【図２】図１に続く半導体装置の製造工程を示す図である。
【図３】図２（ａ）に示す工程におけるＳＴＩ膜とホール形成領域との位置を変更した図である。
【図４】図２（ａ）に示す工程におけるＳＴＩ膜とホール形成領域との位置を変更した図である。
【図５】図１の工程におけるＳＴＩ膜の形成位置を変更したときの図である。
【図６】図１の工程におけるＳＴＩ膜の形成位置を変更したときの図である。
【図７】図１の工程におけるＳＴＩ膜の形成位置を変更したときの図である。
【図８】ホール形成領域を選択露光してホールを形成する工程を有する半導体装置の製造工程を示す図である。
【図９】図９に続く半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１０】フォトリソグラフィ工程でホール形成領域を選択露光したときの露光パターンを示す図である。
【図１１】フォトリソグラフィ工程でホール形成領域を全面露光したときの露光パターンを示す図である。
【図１２】従来における半導体装置の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１…ウェハ（半導体基板）、２…ＳｉＯ₂膜、３…ＳｉＮ膜、
４…フォトレジスト、７、１７…ＳＴＩ膜、８、１８…層間絶縁膜、
９、１９…コンタクトホール、１０、３０…ＴｉＮ／Ｔｉ膜、
１１…タングステン成膜用固定治具、１４、３４…コンタクトプラグ。

Claims

ウェハ（１）を用意する工程と、
前記ウェハ（１）上に層間絶縁膜（８）を形成する工程と、
フォトリソグラフィにて前記ウェハ（１）のうちのチップが形成される領域であるホール形成領域の全面を露光することによって、前記層間絶縁膜（８）上にフォトレジストパターンを形成し、形成された前記フォトレジストパターンをマスクとしたエッチングによって、前記層間絶縁膜（８）にホール（９）を形成する工程と、
前記ウェハ（１）のうちの前記ホール形成領域を除くウェハ周辺領域の前記層間絶縁膜（８）を除去し、前記ウェハ周辺領域を露出させる工程と、
前記ホール（９）の内部を含む前記層間絶縁膜（８）と前記露出しているウェハ周辺領域との上に、前記層間絶縁膜（８）に導体膜を密着させるための密着層（１０）を形成する工程と、
第１の固定治具（１１）にて前記ウェハ周辺領域を抑えることにより前記ウェハ（１）を固定し、前記密着層（１０）の上に導体膜（１２）を形成する工程と、
前記導体膜（１２）を形成した後、前記導体膜（１２）を形成する工程のときに前記第１の固定治具に覆われていた前記ウェハ周辺領域の前記密着層（１０）を露出させた状態で、第２の固定治具（１３）にて前記ウェハ周辺領域を抑えることにより前記ウェハ（１）を固定し、前記導体膜（１２）をエッチバックガスにてエッチバックすることにより、前記ホール（９）内にプラグ（１４）を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記ウェハ（１）を用意する工程と、前記層間絶縁膜（８）を形成する工程との間に、前記ウェハ周辺領域のうち、前記導体膜（１２）の形成工程にて前記第１の固定治具に覆われる領域で、かつ前記エッチバック工程にて前記第２の固定治具に覆われない領域に、前記エッチバックの際に露出した状態である前記密着層（１０）の下側に位置させるために、前記エッチバックガスに対して耐性のある材料を用いて、前記エッチバックガスから前記ウェハ（１）を保護する保護膜（７）を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記エッチバックガスに対して耐性のある材料として酸化膜を用いる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。
ウェハ（１）を用意する工程と、
前記ウェハ（１）のチップが形成される領域であるホール形成領域に素子分離用のフィールド酸化膜を形成すると共に、前記ウェハ（１）のうちの前記ホール形成領域を除くウェハ周辺領域に、エッチバックガスから前記ウェハ（１）を保護する保護膜としてのフィールド酸化膜（７）を形成する工程と、
前記フィールド酸化膜（７）を形成した後、前記ウェハ（１）上に層間絶縁膜（８）を形成する工程と、
フォトリソグラフィにて前記ホール形成領域の全面を露光することによって、前記層間絶縁膜（８）上にフォトレジストパターンを形成し、形成された前記フォトレジストパターンをマスクとしたエッチングによって、前記層間絶縁膜（８）内にホール（９）を形成する工程と、
前記ホール形成領域を除く前記ウェハ周辺領域の前記層間絶縁膜（８）を除去することより、前記ウェハ周辺領域を露出させる工程と、
前記ホール（９）の内部を含む前記層間絶縁膜（８）と前記露出しているウェハ周辺領域との上に、前記層間絶縁膜（８）に導体膜を密着させるための密着層（１０）を形成する工程と、
第１の固定治具（１１）にて前記ウェハ周辺領域を抑えることにより、前記ウェハ（１）を固定し、前記ウェハ（１）のうち、前記ホール形成領域およびウェハ周辺領域の前記密着層（１０）の上に導体膜（１２）を形成する工程と、
前記導体膜（１２）を形成した後、前記導体膜（１２）を形成する工程のときに前記第１の固定治具に覆われていた前記ウェハ周辺領域の前記密着層（１０）を露出させた状態で、第２の固定治具（１３）にて前記ウェハ周辺領域を抑えることにより、前記ウェハ（１）を固定し、前記導体膜（１２）をエッチバックガスにてエッチバックすることにより、前記ホール（９）内にプラグ（１４）を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜としてのフィールド酸化膜（７）を形成する工程では、前記導体膜（１２）の形成工程にて前記第１の固定治具に覆われる領域で、かつ前記エッチバック工程にて前記第２の固定治具に覆われない領域に、前記エッチバックの際に露出した状態である前記密着層（１０）の下側に位置させるために、前記フィールド酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記保護膜を形成する工程では、前記導体膜（１２）の形成工程にて前記第１の固定治具に覆われる領域で、かつ前記エッチバック工程にて前記第２の固定治具に覆われない領域のうち、Ｓｉ削れが発生する領域のみに形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
前記Ｓｉ削れが発生する領域は、前記第１の固定治具（１１）の端部（１１ａ）から前記ウェハ（１）の端部に向かって０．５ｍｍの位置までの領域であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
ウェハ（１）上に層間絶縁膜（８）を形成し、フォトリソグラフィにて前記ウェハ（１）のうちのチップが形成される領域であるホール形成領域を全面露光することによって、前記層間絶縁膜（８）上にフォトレジストパターンを形成し、形成された前記フォトレジストパターンをマスクとしたエッチングによって、前記層間絶縁膜（８）中にホール（９）を形成し、前記ウェハ（１）のうちの前記ホール形成領域を除くウェハ周辺領域の前記層間絶縁膜（８）を除去し、前記ウェハ周辺領域上と前記ホール（９）内を含む前記層間絶縁膜（８）との上に、前記層間絶縁膜（８）に導体膜を密着させるための密着層（１０）を形成し、前記ホール形成領域の前記密着層（１０）の上に導体膜（１２）を成膜し、前記ウェハ周辺領域の前記密着層（１０）を露出させた状態で、前記導体膜（１２）をエッチバックすることでプラグ（１４）が形成された半導体ウェハの製造方法であって、
前記ウェハ周辺領域にて、前記プラグ形成の際の前記エッチバック工程時に前記密着層（１０）が剥がれないように、前記露出した状態である前記密着層（１０ａ）の下側となる位置に、前記ウェハ（１）上に層間絶縁膜（８）を形成する前に、エッチバックガスから前記ウェハ（１）を保護する保護膜（７）を形成することを特徴とする半導体ウェハの製造方法。