JPH05226299A - 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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- JPH05226299A JPH05226299A JP4293892A JP29389292A JPH05226299A JP H05226299 A JPH05226299 A JP H05226299A JP 4293892 A JP4293892 A JP 4293892A JP 29389292 A JP29389292 A JP 29389292A JP H05226299 A JPH05226299 A JP H05226299A
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- H01L21/02068—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
- H01L21/02071—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers the processing being a delineation, e.g. RIE, of conductive layers
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 アルミニウムを含む配線層のエッチング処理
によって生成する側壁保護膜の除去を阻害することな
く、残留塩素を確実に除去することができる半導体装置
の製造方法を提供する。 【構成】 半導体装置の製造方法は、（ａ）ウェハ上に
形成された、アルミニウムを含む配線層１２を、塩素お
よび塩素化合物の少くとも一方を含む反応ガスを用いて
ドライエッチングする工程、（ｂ）２０〜１５０℃のス
テージ温度で、少くとも水素原子を有する化合物を含む
反応ガスをプラズマ化させ、活性化水素によって残留塩
素２０を除去する工程、および（ｃ）２０〜１５０℃の
ステージ温度で、酸素を含む反応ガスをプラズマ化さ
せ、レジスト層１６を除去する工程、を含む。
によって生成する側壁保護膜の除去を阻害することな
く、残留塩素を確実に除去することができる半導体装置
の製造方法を提供する。 【構成】 半導体装置の製造方法は、（ａ）ウェハ上に
形成された、アルミニウムを含む配線層１２を、塩素お
よび塩素化合物の少くとも一方を含む反応ガスを用いて
ドライエッチングする工程、（ｂ）２０〜１５０℃のス
テージ温度で、少くとも水素原子を有する化合物を含む
反応ガスをプラズマ化させ、活性化水素によって残留塩
素２０を除去する工程、および（ｃ）２０〜１５０℃の
ステージ温度で、酸素を含む反応ガスをプラズマ化さ
せ、レジスト層１６を除去する工程、を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特にアルミニウムを含む配線層のエッチング後の後
処理に関する。
法、特にアルミニウムを含む配線層のエッチング後の後
処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、配線層はＢＣｌ3 やＣｌ2 などの
塩素系のガスで、所定のパターンに形成されたレジスト
層を介してエッチングを行い、その後例えば４０℃程度
のステージ温度中で酸素ガスを用いてアッシングを行い
レジスト層を除去していた。その後水洗などによる後処
理によって残留塩素を除去し、該塩素による配線層の腐
蝕を防止していた。
塩素系のガスで、所定のパターンに形成されたレジスト
層を介してエッチングを行い、その後例えば４０℃程度
のステージ温度中で酸素ガスを用いてアッシングを行い
レジスト層を除去していた。その後水洗などによる後処
理によって残留塩素を除去し、該塩素による配線層の腐
蝕を防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
処理方法では、残留塩素を完全に除去することができ
ず、このような残留塩素により水洗処理前に配線層が腐
蝕したり、あるいは配線層を構成するアルミニウム合金
中に含まれるシリコンがエッチング残渣として残留する
という課題を有していた。
処理方法では、残留塩素を完全に除去することができ
ず、このような残留塩素により水洗処理前に配線層が腐
蝕したり、あるいは配線層を構成するアルミニウム合金
中に含まれるシリコンがエッチング残渣として残留する
という課題を有していた。
【０００４】さらに、前記配線層のドライエッチングの
後処理において問題になるのは、ドライエッチング工程
において生成する側壁保護膜の除去である。
後処理において問題になるのは、ドライエッチング工程
において生成する側壁保護膜の除去である。
【０００５】側壁保護膜は、配線層を異方性エッチング
する際にエッチング層の側壁に形成される一種の保護膜
である。この保護膜は、エッチング反応と同時に発生す
るプラズマ中のラジカルが反応し、被エッチング層の側
壁に反応生成物が堆積して形成されたものであると考え
られている。
する際にエッチング層の側壁に形成される一種の保護膜
である。この保護膜は、エッチング反応と同時に発生す
るプラズマ中のラジカルが反応し、被エッチング層の側
壁に反応生成物が堆積して形成されたものであると考え
られている。
【０００６】文献「JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PH
YSICS, Vol. 19, No. 7, July 1980(pp.L405-L408)」で
は、側壁保護膜はフォトレジストから離脱した成分が重
合した有機物であるとの知見が開示されている。
YSICS, Vol. 19, No. 7, July 1980(pp.L405-L408)」で
は、側壁保護膜はフォトレジストから離脱した成分が重
合した有機物であるとの知見が開示されている。
【０００７】この側壁保護膜が形成されることにより、
被エッチング層のアンダーカットが阻止され、垂直方向
の異方性エッチングが達成される。
被エッチング層のアンダーカットが阻止され、垂直方向
の異方性エッチングが達成される。
【０００８】しかし、ドライエッチング後に前記側壁保
護膜が残留した場合には、幾つかの問題点、例えば、側
壁保護膜中にも塩素が残留しているため金属配線層の腐
蝕の原因となること、およびフォトレジストを除去した
後に被エッチング層の側面に尖鋭な側壁保護膜が残留す
ると、この側壁保護膜がその後に形成される上層部を損
傷すること、などを生ずるおそれがある。
護膜が残留した場合には、幾つかの問題点、例えば、側
壁保護膜中にも塩素が残留しているため金属配線層の腐
蝕の原因となること、およびフォトレジストを除去した
後に被エッチング層の側面に尖鋭な側壁保護膜が残留す
ると、この側壁保護膜がその後に形成される上層部を損
傷すること、などを生ずるおそれがある。
【０００９】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、その目的は、配線層のエッチング処理後におけ
る残留塩素を確実に除去する半導体装置の製造方法を提
供することにある。
であり、その目的は、配線層のエッチング処理後におけ
る残留塩素を確実に除去する半導体装置の製造方法を提
供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、前記側壁保護膜を確
実に除去する半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
実に除去する半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願の第１の発明にかか
る半導体装置の製造方法は、（ａ）ウェハ上に形成され
た、アルミニウムを含む配線層を、塩素および塩素化合
物の少なくとも一方を含む反応ガスを用いてドライエッ
チングする工程、（ｂ）２０〜１５０℃のステージ温度
で、少くとも水素原子を有する化合物を含む反応ガスを
プラズマ化させ、活性化水素によって残留塩素を除去す
る工程、および（ｃ）２０〜１５０℃のステージ温度
で、酸素を含む反応ガスをプラズマ化させ、主としてレ
ジスト層をアッシングによって除去する工程、を含む。
る半導体装置の製造方法は、（ａ）ウェハ上に形成され
た、アルミニウムを含む配線層を、塩素および塩素化合
物の少なくとも一方を含む反応ガスを用いてドライエッ
チングする工程、（ｂ）２０〜１５０℃のステージ温度
で、少くとも水素原子を有する化合物を含む反応ガスを
プラズマ化させ、活性化水素によって残留塩素を除去す
る工程、および（ｃ）２０〜１５０℃のステージ温度
で、酸素を含む反応ガスをプラズマ化させ、主としてレ
ジスト層をアッシングによって除去する工程、を含む。
【００１２】第２の発明にかかる半導体装置の製造方法
は、（ａ）ウェハ上に形成された、アルミニウムを含む
配線層を、塩素および塩素化合物の少なくとも一方を含
む反応ガスを用いてドライエッチングする工程、（ｂ）
２０〜１５０℃のステージ温度で、フッ素およびフッ素
化合物の少なくとも一方と酸素とを含む反応ガスをプラ
ズマ化させ、主としてレジスト層および前記（ａ）工程
によって生成した側壁保護膜を除去する工程、および
（ｃ）２０〜２５０℃のステージ温度で、少なくとも水
素原子を有する化合物と酸素とを含む反応ガスをプラズ
マ化させ、主としてレジスト層および残留塩素を除去す
る工程、を含む。
は、（ａ）ウェハ上に形成された、アルミニウムを含む
配線層を、塩素および塩素化合物の少なくとも一方を含
む反応ガスを用いてドライエッチングする工程、（ｂ）
２０〜１５０℃のステージ温度で、フッ素およびフッ素
化合物の少なくとも一方と酸素とを含む反応ガスをプラ
ズマ化させ、主としてレジスト層および前記（ａ）工程
によって生成した側壁保護膜を除去する工程、および
（ｃ）２０〜２５０℃のステージ温度で、少なくとも水
素原子を有する化合物と酸素とを含む反応ガスをプラズ
マ化させ、主としてレジスト層および残留塩素を除去す
る工程、を含む。
【００１３】
【作用】第１の発明の製造方法においては、ドライエッ
チング工程（ａ）の後に、少くとも水素原子を有する化
合物を含む反応ガスを用いてプラズマを発生させ、活性
化水素によって塩素を置換することにより、ウェハなら
びに配線層上に残留した塩素をほぼ完全に除去すること
ができる。
チング工程（ａ）の後に、少くとも水素原子を有する化
合物を含む反応ガスを用いてプラズマを発生させ、活性
化水素によって塩素を置換することにより、ウェハなら
びに配線層上に残留した塩素をほぼ完全に除去すること
ができる。
【００１４】また、残留塩素を除去する工程（ｂ）およ
びレジスト層をアッシングする工程（ｃ）におけるステ
ージ温度を２０〜１５０℃、好ましくは２０〜１００
℃、より好ましくは２０〜６０℃に設定することによ
り、ドライエッチング工程（ａ）によって形成される側
壁保護膜の除去を容易とする。
びレジスト層をアッシングする工程（ｃ）におけるステ
ージ温度を２０〜１５０℃、好ましくは２０〜１００
℃、より好ましくは２０〜６０℃に設定することによ
り、ドライエッチング工程（ａ）によって形成される側
壁保護膜の除去を容易とする。
【００１５】本願発明者により、側壁保護膜は、被エッ
チング層がアルミニウムを主体とする場合には、およそ
１５０℃を超えると硬化して除去しにくい性質を有して
いることが見出されている。
チング層がアルミニウムを主体とする場合には、およそ
１５０℃を超えると硬化して除去しにくい性質を有して
いることが見出されている。
【００１６】第１の発明においては、この知見に基づい
て、工程（ｂ）および（ｃ）において、そのステージ温
度を側壁保護膜が硬化する温度より低い温度で実施して
いるため、後の洗浄処理によって側壁保護膜の除去を容
易に行うことができる。
て、工程（ｂ）および（ｃ）において、そのステージ温
度を側壁保護膜が硬化する温度より低い温度で実施して
いるため、後の洗浄処理によって側壁保護膜の除去を容
易に行うことができる。
【００１７】この第１の発明においては、工程（ｃ）の
後に、フッ素および炭素を含む反応性ガスをプラズマ化
させて、化学的気相成長（ＣＶＤ）によってフロロカー
ボンの被膜を形成して外気との接触をなくすことによ
り、塩素に起因する配線層の化学的腐蝕をより完全に防
止することができる。
後に、フッ素および炭素を含む反応性ガスをプラズマ化
させて、化学的気相成長（ＣＶＤ）によってフロロカー
ボンの被膜を形成して外気との接触をなくすことによ
り、塩素に起因する配線層の化学的腐蝕をより完全に防
止することができる。
【００１８】そして、前記側壁保護膜は、その後、例え
ばアミン系溶液などのウエット洗浄により容易に除去す
ることができる。
ばアミン系溶液などのウエット洗浄により容易に除去す
ることができる。
【００１９】第２の発明においては、ドライエッチング
工程（ａ）に引き続いて、２０〜１５０℃、好ましくは
２０〜１００℃、より好ましくは２０〜６０℃のステー
ジ温度で、かつフッ素およびフッ素化合物の少くとも一
方と酸素とを含む反応ガスをプラズマ化させることによ
り、側壁保護膜とレジスト層の一部とを除去することが
できる（工程（ｂ））。その後、２０〜２５０℃、好ま
しくは１００〜２５０℃、より好ましくは１５０〜２５
０℃の高いステージ温度で、少くとも水素原子を有する
化合物と酸素とを含む反応ガスをプラズマ化させること
により、レジスト層および残留塩素を完全に除去するこ
とができる（工程（ｃ））。
工程（ａ）に引き続いて、２０〜１５０℃、好ましくは
２０〜１００℃、より好ましくは２０〜６０℃のステー
ジ温度で、かつフッ素およびフッ素化合物の少くとも一
方と酸素とを含む反応ガスをプラズマ化させることによ
り、側壁保護膜とレジスト層の一部とを除去することが
できる（工程（ｂ））。その後、２０〜２５０℃、好ま
しくは１００〜２５０℃、より好ましくは１５０〜２５
０℃の高いステージ温度で、少くとも水素原子を有する
化合物と酸素とを含む反応ガスをプラズマ化させること
により、レジスト層および残留塩素を完全に除去するこ
とができる（工程（ｃ））。
【００２０】第１の発明の工程（ｂ）および第２の発明
の工程（ｃ）において用いられる、少くとも水素原子を
有する化合物としては、炭素数が１〜４の脂肪族アルコ
ール、炭素数が１〜４の脂肪族炭化水素、水素および水
などから選択される少くとも１種を用いることができ
る。安全性や取り扱いの容易さを考慮すると、前記少く
とも水素原子を有する化合物としては、炭素数が１〜４
の脂肪族アルコール、特にメチルアルコールが好まし
く、また炭素数が１〜４の脂肪族炭化水素、特にメタ
ン，エタンなどを好ましく用いることができる。
の工程（ｃ）において用いられる、少くとも水素原子を
有する化合物としては、炭素数が１〜４の脂肪族アルコ
ール、炭素数が１〜４の脂肪族炭化水素、水素および水
などから選択される少くとも１種を用いることができ
る。安全性や取り扱いの容易さを考慮すると、前記少く
とも水素原子を有する化合物としては、炭素数が１〜４
の脂肪族アルコール、特にメチルアルコールが好まし
く、また炭素数が１〜４の脂肪族炭化水素、特にメタ
ン，エタンなどを好ましく用いることができる。
【００２１】
【実施例】第１実施例 図１〜図５は本実施例のプロセスを模式的に示す断面図
である。
である。
【００２２】（ａ）図１に示す工程においては、ウェハ
の一部を構成するシリコン酸化膜１０の上にスパッタ法
などの公知の方法によって配線層を構成するアルミニウ
ム合金層１２が形成され、このアルミニウム合金層１２
の上にさらに反射防止膜１４が形成される。
の一部を構成するシリコン酸化膜１０の上にスパッタ法
などの公知の方法によって配線層を構成するアルミニウ
ム合金層１２が形成され、このアルミニウム合金層１２
の上にさらに反射防止膜１４が形成される。
【００２３】ここで、前記アルミニウム合金層１２は、
例えばアルミニウム−シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ），Ａ
ｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどから構成され、その膜
厚は例えば５０００〜１００００オングストローム程度
とされる。前記反射防止膜１４は、露光時におけるアル
ミニウム合金層上での好ましくない光の反射を防止する
ものであり、例えばチッ化チタン（ＴｉＮ），ＴｉＷな
どが用いられ、その膜厚は例えば２００〜１０００オン
グストローム程度とされる。
例えばアルミニウム−シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ），Ａ
ｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどから構成され、その膜
厚は例えば５０００〜１００００オングストローム程度
とされる。前記反射防止膜１４は、露光時におけるアル
ミニウム合金層上での好ましくない光の反射を防止する
ものであり、例えばチッ化チタン（ＴｉＮ），ＴｉＷな
どが用いられ、その膜厚は例えば２００〜１０００オン
グストローム程度とされる。
【００２４】前記反射防止膜１４の上にはレジスト層１
６が形成され、通常このレジスト層は１５０００〜２０
０００オングストローム程度の厚さである。
６が形成され、通常このレジスト層は１５０００〜２０
０００オングストローム程度の厚さである。
【００２５】これら各層の膜厚を例示すれば、前記アル
ミニウム合金層１２は８，０００オングストローム、前
記反射防止膜１４は５００オングストローム、前記レジ
スト層１６は１８０００オングストロームである。
ミニウム合金層１２は８，０００オングストローム、前
記反射防止膜１４は５００オングストローム、前記レジ
スト層１６は１８０００オングストロームである。
【００２６】このような被エッチングウェハを、以下の
ような条件によってプラズマエッチングする。
ような条件によってプラズマエッチングする。
【００２７】反応ガス： Ｃｌ2 流量５０〜１００（ＳＣＣＭ）（標準状態にお
けるｃｃ／分） ＢＣｌ3 流量２０〜８０（ＳＣＣＭ） 圧力：５〜２０（ｍＴｏｒｒ） マイクロ波の出力：４００〜１０００（Ｗ） 高周波の出力：５０〜１５０（Ｗ） ステージ温度：２０〜６０（℃） 上記の実験条件を例示すれば、Ｃｌ2 の流量９０（ＳＣ
ＣＭ）、ＢＣｌ3 の流量６０（ＳＣＣＭ）、圧力１６
（ｍＴｏｒｒ）、マイクロ波の出力８００（Ｗ）および
高周波の出力９０（Ｗ）である。このような設定例の場
合、例えば、３９６ｎｍのアルミニウムの発光をモニタ
ーし、エッチング中の発光強度が７０％になったところ
を終点とし、その後さらに高周波の出力を６０（Ｗ）に
維持し、前記終点を判定するまでにかかった時間の５０
％に相当する時間オーバーエッチングを行った。このエ
ッチングの場合、終点判定時間は７６秒で、オーバーエ
ッチング時間は３８秒で、合計１１４秒を要した。
けるｃｃ／分） ＢＣｌ3 流量２０〜８０（ＳＣＣＭ） 圧力：５〜２０（ｍＴｏｒｒ） マイクロ波の出力：４００〜１０００（Ｗ） 高周波の出力：５０〜１５０（Ｗ） ステージ温度：２０〜６０（℃） 上記の実験条件を例示すれば、Ｃｌ2 の流量９０（ＳＣ
ＣＭ）、ＢＣｌ3 の流量６０（ＳＣＣＭ）、圧力１６
（ｍＴｏｒｒ）、マイクロ波の出力８００（Ｗ）および
高周波の出力９０（Ｗ）である。このような設定例の場
合、例えば、３９６ｎｍのアルミニウムの発光をモニタ
ーし、エッチング中の発光強度が７０％になったところ
を終点とし、その後さらに高周波の出力を６０（Ｗ）に
維持し、前記終点を判定するまでにかかった時間の５０
％に相当する時間オーバーエッチングを行った。このエ
ッチングの場合、終点判定時間は７６秒で、オーバーエ
ッチング時間は３８秒で、合計１１４秒を要した。
【００２８】このようなプラズマエッチングを終了した
状態では、図１に示すように、シリコン酸化膜１０の表
面に、アルミニウム合金層中のシリコンが完全にエッチ
ングされずにシリコン残渣２２として存在している。ま
た、アルミニウム合金層１２、反射防止膜１４およびレ
ジスト層１６の側壁には、エッチング過程に生成した側
壁保護膜１８が存在している。そして、これらの側壁保
護膜１８を含む表面には残留塩素２０が存在している。
状態では、図１に示すように、シリコン酸化膜１０の表
面に、アルミニウム合金層中のシリコンが完全にエッチ
ングされずにシリコン残渣２２として存在している。ま
た、アルミニウム合金層１２、反射防止膜１４およびレ
ジスト層１６の側壁には、エッチング過程に生成した側
壁保護膜１８が存在している。そして、これらの側壁保
護膜１８を含む表面には残留塩素２０が存在している。
【００２９】（ｂ）図２に示す工程においては、ウェハ
を真空中でエッチング室と別室のアッシング室に搬送
し、以下の条件でアッシングを行い、レジスト層１６の
一部および残留塩素２０を除去した。
を真空中でエッチング室と別室のアッシング室に搬送
し、以下の条件でアッシングを行い、レジスト層１６の
一部および残留塩素２０を除去した。
【００３０】反応ガス： Ｏ2 流量１００〜３００（ＳＣＣＭ） ＣＨ3 ＯＨ 流量１０〜５０（ＳＣＣＭ） 圧力：０．５〜２（Ｔｏｒｒ） マイクロ波の出力：５００〜１０００（Ｗ） ステージ温度：２０〜１５０（℃） アッシング時間：３０〜１２０（秒） 上記の実験条件を例示すれば、Ｏ2 の流量２００（ＳＣ
ＣＭ）、ＣＨ3 ＯＨの流量４０（ＳＣＣＭ）、圧力１
（Ｔｏｒｒ）、マイクロ波の出力１Ｋ（Ｗ）、ステージ
温度４０（℃）およびアッシング時間６０（秒）であ
る。この実験条件でアッシング処理した場合、図２に示
すようにレジスト層１６の一部および残留塩素のほぼ全
てを除去することができる。
ＣＭ）、ＣＨ3 ＯＨの流量４０（ＳＣＣＭ）、圧力１
（Ｔｏｒｒ）、マイクロ波の出力１Ｋ（Ｗ）、ステージ
温度４０（℃）およびアッシング時間６０（秒）であ
る。この実験条件でアッシング処理した場合、図２に示
すようにレジスト層１６の一部および残留塩素のほぼ全
てを除去することができる。
【００３１】（ｃ）図３に示す工程においては、反応ガ
スをＯ2 とＣＨＦ3 の混合ガスに切り替えてアッシング
を行う。そのときの条件は以下のようである。
スをＯ2 とＣＨＦ3 の混合ガスに切り替えてアッシング
を行う。そのときの条件は以下のようである。
【００３２】反応ガス： Ｏ2 流量１００〜３００（ＳＣＣＭ） ＣＨＦ3 流量５〜２０（ＳＣＣＭ） 圧力：０．５〜２（Ｔｏｒｒ） マイクロ波の出力：５００〜１０００（Ｗ） ステージ温度：２０〜１５０（℃） アッシング時間：３０〜１２０（秒） 上記の実験条件を例示すれば、Ｏ2 の流量１００（ＳＣ
ＣＭ）、ＣＨＦ3 の流量１０（ＳＣＣＭ）、マイクロ波
の出力８００（Ｗ）、ステージ温度４０（℃）、アッシ
ング時間６０（秒）である。
ＣＭ）、ＣＨＦ3 の流量１０（ＳＣＣＭ）、マイクロ波
の出力８００（Ｗ）、ステージ温度４０（℃）、アッシ
ング時間６０（秒）である。
【００３３】このアッシング処理によって、レジスト層
１６および反射防止膜１４が完全に除去され、それと同
時にシリコン残渣２２も除去される。
１６および反射防止膜１４が完全に除去され、それと同
時にシリコン残渣２２も除去される。
【００３４】（ｄ）図４に示す工程においては、以下の
条件でプラズマを発生させ、フロロカーボンの被膜２４
を形成した。
条件でプラズマを発生させ、フロロカーボンの被膜２４
を形成した。
【００３５】反応ガス：ＣＨＦ3 流量５０〜２００
（ＳＣＣＭ） 圧力：０．５〜２（Ｔｏｒｒ） マイクロ波の出力５００〜１０００（Ｗ） ステージ温度：２０〜１００（℃） 処理時間１０〜３０（秒） 上記の実験条件を例示すれば、ＣＨＦ3 の流量１００
（ＳＣＣＭ）、圧力１（Ｔｏｒｒ）、マイクロ波の出力
１（ＫＷ）、ステージ温度４０（℃）、処理時間１０
（秒）である。このような設定例の場合、ウェハ全面に
フロロカーボン被膜２４が約５００オングストロームの
膜厚で形成される。
（ＳＣＣＭ） 圧力：０．５〜２（Ｔｏｒｒ） マイクロ波の出力５００〜１０００（Ｗ） ステージ温度：２０〜１００（℃） 処理時間１０〜３０（秒） 上記の実験条件を例示すれば、ＣＨＦ3 の流量１００
（ＳＣＣＭ）、圧力１（Ｔｏｒｒ）、マイクロ波の出力
１（ＫＷ）、ステージ温度４０（℃）、処理時間１０
（秒）である。このような設定例の場合、ウェハ全面に
フロロカーボン被膜２４が約５００オングストロームの
膜厚で形成される。
【００３６】この工程においては、前記反応ガスＣＨＦ
3 の他に、ＣＨ2 Ｆ2 ，ＣＨ3 Ｆなどを用いることがで
きる。
3 の他に、ＣＨ2 Ｆ2 ，ＣＨ3 Ｆなどを用いることがで
きる。
【００３７】前記フロロカーボン被膜２４を形成するこ
とにより、仮に残留塩素が微量存在したとしても、後の
ウエット洗浄にいたる工程で大気中にさらされても、前
記フロロカーボン被膜２４によって外気との遮断が行わ
れるため、残留塩素に起因する配線層の腐蝕が完全に防
止できる。
とにより、仮に残留塩素が微量存在したとしても、後の
ウエット洗浄にいたる工程で大気中にさらされても、前
記フロロカーボン被膜２４によって外気との遮断が行わ
れるため、残留塩素に起因する配線層の腐蝕が完全に防
止できる。
【００３８】（ｅ）図５に示す工程においては、アミン
系溶液、例えばメチルアミン，エチルアミンなどの溶液
を用いたウエット洗浄により、側壁保護膜１８を容易に
除去することができる。
系溶液、例えばメチルアミン，エチルアミンなどの溶液
を用いたウエット洗浄により、側壁保護膜１８を容易に
除去することができる。
【００３９】以上の（ａ）〜（ｅ）の工程によって、残
留塩素を確実に除去できると共に、エッチング工程で生
成される側壁保護膜を簡易なウエット洗浄により除去す
ることができる。
留塩素を確実に除去できると共に、エッチング工程で生
成される側壁保護膜を簡易なウエット洗浄により除去す
ることができる。
【００４０】図９は、前記工程（ａ）〜（ｄ）を連続的
に実施することができる装置の一例を示す概略図であ
る。この装置はエッチング室５０とアッシング室６４と
を通路７６を介して接続されている。
に実施することができる装置の一例を示す概略図であ
る。この装置はエッチング室５０とアッシング室６４と
を通路７６を介して接続されている。
【００４１】前記エッチング室５０内にはウェハ１００
を支持するステージ５２が設けられ、このステージ５２
には高周波電源５４が接続されている。エッチング室５
０には、ガス導入部５８およびガス排出部６０が設けら
れ、かつプラズマを発生させるためのマイクロ波導波管
５６およびソレノイドコイル６２が設けられている。図
中８０はアース電極である。
を支持するステージ５２が設けられ、このステージ５２
には高周波電源５４が接続されている。エッチング室５
０には、ガス導入部５８およびガス排出部６０が設けら
れ、かつプラズマを発生させるためのマイクロ波導波管
５６およびソレノイドコイル６２が設けられている。図
中８０はアース電極である。
【００４２】前記アッシング室６４は、ウェハ１００を
支持するステージ６６、ガス導入部７０、ガス排出部７
２およびマイクロ波導波管６８を備えている。そして、
前記通路７６にはバルブ７４が設けられている。
支持するステージ６６、ガス導入部７０、ガス排出部７
２およびマイクロ波導波管６８を備えている。そして、
前記通路７６にはバルブ７４が設けられている。
【００４３】このような装置を用いることにより、前記
工程（ａ）のプラズマエッチングをエッチング室５０で
行った後に、図示しないウェハ搬送手段を用いることに
よりウェハ１００をアッシング室６４内に真空搬送し、
前記工程（ｂ）〜（ｄ）を連続的に行うことができる。
工程（ａ）のプラズマエッチングをエッチング室５０で
行った後に、図示しないウェハ搬送手段を用いることに
よりウェハ１００をアッシング室６４内に真空搬送し、
前記工程（ｂ）〜（ｄ）を連続的に行うことができる。
【００４４】第２実施例 図６〜図８は本実施例のプロセスを模式的に示す断面図
である。
である。
【００４５】（ａ）図６に示す工程においては、ウェハ
の一部を構成するシリコン酸化膜３０の上にスパッタ法
などの公知の方法によって配線層を構成するアルミニウ
ム合金層３２が形成され、このアルミニウム合金層３２
の上にさらに反射防止膜３４が形成される。
の一部を構成するシリコン酸化膜３０の上にスパッタ法
などの公知の方法によって配線層を構成するアルミニウ
ム合金層３２が形成され、このアルミニウム合金層３２
の上にさらに反射防止膜３４が形成される。
【００４６】ここで、前記アルミニウム合金層３２は、
例えばアルミニウム−シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ），Ａ
ｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどから構成され、その膜
厚は例えば５０００〜１００００オングストローム程度
とされる。前記反射防止膜３４は、例えばチッ化チタン
（ＴｉＮ），ＴｉＷなどが用いられ、その膜厚は例えば
２００〜１０００オングストローム程度とされる。
例えばアルミニウム−シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ），Ａ
ｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどから構成され、その膜
厚は例えば５０００〜１００００オングストローム程度
とされる。前記反射防止膜３４は、例えばチッ化チタン
（ＴｉＮ），ＴｉＷなどが用いられ、その膜厚は例えば
２００〜１０００オングストローム程度とされる。
【００４７】前記反射防止膜３４の上にはレジスト層３
６が形成され、通常このレジスト層は１５０００〜２０
０００オングストローム程度の厚さである。
６が形成され、通常このレジスト層は１５０００〜２０
０００オングストローム程度の厚さである。
【００４８】これら各層の膜厚を例示すれば、前記アル
ミニウム合金層３２は８，０００オングストローム、前
記反射防止膜３４は５００オングストローム、前記レジ
スト層３６は１８０００オングストロームである。
ミニウム合金層３２は８，０００オングストローム、前
記反射防止膜３４は５００オングストローム、前記レジ
スト層３６は１８０００オングストロームである。
【００４９】このような被エッチングウェハを、以下の
ような条件によってプラズマエッチングする。
ような条件によってプラズマエッチングする。
【００５０】反応ガス： Ｃｌ2 流量５０〜１００（ＳＣＣＭ）（標準状態にお
けるｃｃ／分） ＢＣｌ3 流量２０〜８０（ＳＣＣＭ） 圧力：５〜２０（ｍＴｏｒｒ） マイクロ波の出力：４００〜１０００（Ｗ） 高周波の出力：５０〜１５０（Ｗ） ステージ温度：２０〜６０（℃） 上記の実験条件を例示すれば、Ｃｌ2 の流量９０（ＳＣ
ＣＭ）、ＢＣｌ3 の流量６０（ＳＣＣＭ）、圧力１６
（ｍＴｏｒｒ）、マイクロ波の出力８００（Ｗ）および
高周波の出力９０（Ｗ）である。このような設定例の場
合、例えば、３９６ｎｍのアルミニウムの発光をモニタ
ーし、エッチング中の発光強度が７０％になったところ
を終点とし、その後さらに高周波の出力を６０（Ｗ）に
維持し、前記終点を判定するまでにかかった時間の５０
％に相当する時間オーバーエッチングを行った。このエ
ッチングの場合、終点判定時間は７６秒で、オーバーエ
ッチング時間は３８秒で、合計１１４秒を要した。
けるｃｃ／分） ＢＣｌ3 流量２０〜８０（ＳＣＣＭ） 圧力：５〜２０（ｍＴｏｒｒ） マイクロ波の出力：４００〜１０００（Ｗ） 高周波の出力：５０〜１５０（Ｗ） ステージ温度：２０〜６０（℃） 上記の実験条件を例示すれば、Ｃｌ2 の流量９０（ＳＣ
ＣＭ）、ＢＣｌ3 の流量６０（ＳＣＣＭ）、圧力１６
（ｍＴｏｒｒ）、マイクロ波の出力８００（Ｗ）および
高周波の出力９０（Ｗ）である。このような設定例の場
合、例えば、３９６ｎｍのアルミニウムの発光をモニタ
ーし、エッチング中の発光強度が７０％になったところ
を終点とし、その後さらに高周波の出力を６０（Ｗ）に
維持し、前記終点を判定するまでにかかった時間の５０
％に相当する時間オーバーエッチングを行った。このエ
ッチングの場合、終点判定時間は７６秒で、オーバーエ
ッチング時間は３８秒で、合計１１４秒を要した。
【００５１】このようなプラズマエッチングを終了した
状態では、図６に示すように、シリコン酸化膜３０の表
面に、アルミニウム合金層中のシリコンが完全にエッチ
ングされずにシリコン残渣４２として存在している。ま
た、アルミニウム合金層３２、反射防止膜３４およびレ
ジスト層３６の側壁には、エッチング過程に生成した側
壁保護膜３８が存在している。そして、これらの側壁保
護膜３８を含む表面には残留塩素４０が存在している。
状態では、図６に示すように、シリコン酸化膜３０の表
面に、アルミニウム合金層中のシリコンが完全にエッチ
ングされずにシリコン残渣４２として存在している。ま
た、アルミニウム合金層３２、反射防止膜３４およびレ
ジスト層３６の側壁には、エッチング過程に生成した側
壁保護膜３８が存在している。そして、これらの側壁保
護膜３８を含む表面には残留塩素４０が存在している。
【００５２】（ｂ）図７に示す工程においては、ウェハ
を真空中でエッチング室とは別室のアッシング室に搬送
し、以下の条件でアッシングを行い、レジスト層３６の
一部、側壁保護膜３８およびシリコン残渣４２を除去し
た。
を真空中でエッチング室とは別室のアッシング室に搬送
し、以下の条件でアッシングを行い、レジスト層３６の
一部、側壁保護膜３８およびシリコン残渣４２を除去し
た。
【００５３】反応ガス： Ｏ2 流量１００〜３００（ＳＣＣＭ） ＣＨＦ3 流量５〜２０（ＳＣＣＭ） 圧力：０．５〜２（Ｔｏｒｒ） マイクロ波の出力：５００〜１０００（Ｗ） ステージ温度：２０〜１５０（℃） アッシング時間：３０〜１２０（秒） 上記の実験条件を例示すれば、Ｏ2 の流量２００（ＳＣ
ＣＭ）、ＣＨＦ3 の流量２０（ＳＣＣＭ）、圧力１（Ｔ
ｏｒｒ）、マイクロ波の出力１（ＫＷ）、ステージ温度
１００（℃）、アッシング時間６０（秒）である。この
ような設定例の場合、側壁保護膜３８は完全に除去する
ことができる。また、残留塩素４０の一部をも除去する
ことができる。
ＣＭ）、ＣＨＦ3 の流量２０（ＳＣＣＭ）、圧力１（Ｔ
ｏｒｒ）、マイクロ波の出力１（ＫＷ）、ステージ温度
１００（℃）、アッシング時間６０（秒）である。この
ような設定例の場合、側壁保護膜３８は完全に除去する
ことができる。また、残留塩素４０の一部をも除去する
ことができる。
【００５４】（ｃ）図８に示す工程においては、以下の
条件で、残留塩素４０およびレジスト層３６を除去す
る。
条件で、残留塩素４０およびレジスト層３６を除去す
る。
【００５５】反応ガス： Ｏ2 流量１００〜３００（ＳＣＣＭ） ＣＨ3 ＯＨ 流量１０〜５０（ＳＣＣＭ） 圧力：０．５〜２（Ｔｏｒｒ） マイクロ波の出力：５００〜１０００（Ｗ） ステージ温度：１５０〜２５０（℃） アッシング時間：３０〜１２０（秒） 上記の実験条件を例示すれば、Ｏ2 の流量２００（ＳＣ
ＣＭ）、ＣＨ3 ＯＨの流量４０（ＳＣＣＭ）、圧力１
（Ｔｏｒｒ）、マイクロ波の出力８００（Ｗ）、ステー
ジ温度２５０（℃）および処理時間６０（秒）である。
この設定例の場合、レジスト層３６および残留塩素４０
を完全に除去することができる。
ＣＭ）、ＣＨ3 ＯＨの流量４０（ＳＣＣＭ）、圧力１
（Ｔｏｒｒ）、マイクロ波の出力８００（Ｗ）、ステー
ジ温度２５０（℃）および処理時間６０（秒）である。
この設定例の場合、レジスト層３６および残留塩素４０
を完全に除去することができる。
【００５６】以上の工程（ａ）〜（ｃ）によれば、工程
（ｂ）において側壁保護膜を除去した後、工程（ｃ）に
おいて高いステージ温度でアッシングを行うことにより
レジスト層のみならず残留塩素を完全に除去することが
可能となる。
（ｂ）において側壁保護膜を除去した後、工程（ｃ）に
おいて高いステージ温度でアッシングを行うことにより
レジスト層のみならず残留塩素を完全に除去することが
可能となる。
【００５７】以上、本発明の主要な実施例について述べ
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の
要旨の範囲内で種々の改変が可能である。例えば、反応
ガスとしては、プロセスに応じて種々のものを選択する
ことができる。
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の
要旨の範囲内で種々の改変が可能である。例えば、反応
ガスとしては、プロセスに応じて種々のものを選択する
ことができる。
【００５８】例えば、プラズマエッチングにおいては、
Ｃｌ2 ，ＢＣｌ3 の他にＣＣｌ4 ，ＨＣｌ，ＳｉＣ
ｌ4 ，Ｂｒ2 ，ＢＢｒ3 等を使用することができ、アッ
シング工程においては、Ｏ2 ，ＣＨＦ3 の他にＣＨ2 Ｆ
2 ，ＣＨ3 Ｆ，ＣＦ4 等を用いることができる。
Ｃｌ2 ，ＢＣｌ3 の他にＣＣｌ4 ，ＨＣｌ，ＳｉＣ
ｌ4 ，Ｂｒ2 ，ＢＢｒ3 等を使用することができ、アッ
シング工程においては、Ｏ2 ，ＣＨＦ3 の他にＣＨ2 Ｆ
2 ，ＣＨ3 Ｆ，ＣＦ4 等を用いることができる。
【００５９】また、少くとも水素原子を有する化合物と
して炭化水素化合物を用いても前記実施例と同様の作用
が達成できる。炭化水素化合物としてメタンを用いた場
合には、例えば前記第１実施例の（ｂ）工程の条件とし
て以下のものを採用できる。
して炭化水素化合物を用いても前記実施例と同様の作用
が達成できる。炭化水素化合物としてメタンを用いた場
合には、例えば前記第１実施例の（ｂ）工程の条件とし
て以下のものを採用できる。
【００６０】反応ガス： Ｏ2 流量１００〜３００（ＳＣＣＭ） ＣＨ4 流量１０〜５０（ＳＣＣＭ） 圧力：０．５〜２（Ｔｏｒｒ） マイクロ波の出力：５００〜１０００（Ｗ） ステージ温度：２０〜１５０（℃） アッシング時間：３０〜１２０（秒）
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウムを含む配
線層のエッチング処理によって生成する側壁保護膜の除
去を阻害することなく、残留塩素を確実に除去すること
ができる半導体装置の製造方法を提供することができ
る。
線層のエッチング処理によって生成する側壁保護膜の除
去を阻害することなく、残留塩素を確実に除去すること
ができる半導体装置の製造方法を提供することができ
る。
【図１】本発明の第１実施例のプラズマエッチング後の
状態を示す概略断面図である。
状態を示す概略断面図である。
【図２】第１実施例において、残留塩素を除去するため
のアッシング処理後の状態を示す概略断面図である。
のアッシング処理後の状態を示す概略断面図である。
【図３】第１実施例において、レジスト層および反射防
止膜を除去するためのアッシング処理後の状態を示す概
略断面図である。
止膜を除去するためのアッシング処理後の状態を示す概
略断面図である。
【図４】第１実施例において、プラズマＣＶＤによって
フロロカーボン被膜を形成した状態を示す概略断面図で
ある。
フロロカーボン被膜を形成した状態を示す概略断面図で
ある。
【図５】第１実施例において、ウエット洗浄によってフ
ロロカーボン被膜および側壁保護膜を除去した状態を示
す概略断面図である。
ロロカーボン被膜および側壁保護膜を除去した状態を示
す概略断面図である。
【図６】本発明の第２実施例において、プラズマエッチ
ング後の状態を示す概略断面図である。
ング後の状態を示す概略断面図である。
【図７】第２実施例において、アッシング処理によって
レジスト層の一部および側壁保護膜を除去した状態を示
す概略断面図である。
レジスト層の一部および側壁保護膜を除去した状態を示
す概略断面図である。
【図８】第２実施例において、アッシング処理によって
レジスト層および残留塩素を除去した状態を示す概略断
面図である。
レジスト層および残留塩素を除去した状態を示す概略断
面図である。
【図９】本発明の製造方法を実施するための装置の一例
を示す概略図である。
を示す概略図である。
１０ シリコン酸化膜 １２ アルミニウム合金層 １４ 反射防止膜 １６ レジスト層 １８ 側壁保護膜 ２０ 残留塩素 ２２ シリコン残渣 ２４ フロロカーボン被膜 ３０ シリコン酸化膜 ３２ アルミニウム合金層 ３４ 反射防止膜 ３６ レジスト層 ３８ 側壁保護膜 ４０ 残留塩素 ４２ シリコン残渣 ５０ エッチング室 ５２ ステージ ６４ アッシング室 ６６ ステージ １００ ウェハ
Claims (6)
- 【請求項１】 （ａ）ウェハ上に形成された、アルミニ
ウムを含む配線層を、塩素および塩素化合物の少くとも
一方を含む反応ガスを用いてドライエッチングする工
程、 （ｂ）２０〜１５０℃のステージ温度で、少くとも水素
原子を有する化合物を含む反応ガスをプラズマ化させ、
活性化水素によって残留塩素を除去する工程、および （ｃ）２０〜１５０℃のステージ温度で、酸素を含む反
応ガスをプラズマ化させ、主としてレジスト層をアッシ
ングによって除去する工程、を含む半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】 （ａ）ウェハ上に形成された、アルミニ
ウムを含む配線層を、塩素および塩素化合物の少くとも
一方を含む反応ガスを用いてドライエッチングする工
程、 （ｂ）２０〜１５０℃のステージ温度で、フッ素および
フッ素化合物の少くとも一方と酸素とを含む反応ガスを
プラズマ化させ、主としてレジスト層および前記（ａ）
工程によって生成した側壁保護膜を除去する工程、およ
び （ｃ）１５０〜２５０℃のステージ温度で、少なくとも
水素原子を有する化合物と酸素とを含む反応ガスをプラ
ズマ化させ、主としてレジスト層および残留塩素を除去
する工程、を含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、 前記（ｂ）工程または（ｃ）工程で用いられる、前記少
くとも水素原子を有する化合物は、炭素数が１〜４の脂
肪族アルコール、炭素数が１〜４の脂肪族炭化水素、水
素および水から選択される少くとも１種である半導体装
置の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３において、 前記少くとも水素原子を有する化合物は、メチルアルコ
ールである半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２において、 前記（ｂ）工程で、ステージ温度が２０〜１００℃であ
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１において、 前記（ｃ）工程に引き続いて、少くともフッ素原子およ
び炭素原子を含む反応ガスを用い、これをプラズマ化さ
せてフロロカーボンからなる保護膜を形成する工程を有
する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29389292A JP3412173B2 (ja) | 1991-10-21 | 1992-10-06 | 半導体装置の製造方法 |
| US07/962,818 US5578163A (en) | 1991-10-21 | 1992-10-19 | Method of making an aluminum containing interconnect without hardening of a sidewall protection layer |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27276091 | 1991-10-21 | ||
| JP3-272760 | 1991-10-21 | ||
| JP3-279114 | 1991-10-25 | ||
| JP27911491 | 1991-10-25 | ||
| JP29389292A JP3412173B2 (ja) | 1991-10-21 | 1992-10-06 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05226299A true JPH05226299A (ja) | 1993-09-03 |
| JP3412173B2 JP3412173B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=27336034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29389292A Expired - Fee Related JP3412173B2 (ja) | 1991-10-21 | 1992-10-06 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5578163A (ja) |
| JP (1) | JP3412173B2 (ja) |
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| TWI647762B (zh) * | 2014-03-11 | 2019-01-11 | 日商東京威力科創股份有限公司 | 電漿處理裝置、薄膜電晶體之製造方法及記憶媒體 |
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