JPH06314672A - ドライエッチング方法 - Google Patents

ドライエッチング方法

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JPH06314672A
JPH06314672A JP12526593A JP12526593A JPH06314672A JP H06314672 A JPH06314672 A JP H06314672A JP 12526593 A JP12526593 A JP 12526593A JP 12526593 A JP12526593 A JP 12526593A JP H06314672 A JPH06314672 A JP H06314672A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
wafer
tungsten
hole
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP12526593A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiro Mihashi
敏郎 三橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP12526593A priority Critical patent/JPH06314672A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング室の内壁に付着した反応生成物が
離脱してウエハーに付着し、エッチングレートが低下す
るのを防止することによって安定したエッチングが得ら
れるようにする。 【構成】 コンタクトホールやスルーホール等として形
成されたホールを有するウエハーの全面に、このウエハ
ーとの密着性を促進するための密着層となる膜を介して
タングステンの膜を形成し、その後エッチバックして前
記ホール内をタングステンで埋め込むプロセスにおい
て、前記ウエハーのエッチングを行うエッチング室1内
にエッチバック終了後に酸素ガスを流して放電し、前記
エッチング室1内に付着した反応生成物(WFX やTiC
lX )を酸化させて安定した化合物(WOXや TiOX )に代
えるためのステップを加えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス製造プ
ロセスにおけるドライエッチング方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれ、コンタクトホールやスルーホール(以下、単に
「ホール」と言う)のアスペクト比が高くなってきてい
る。このため、デバイスの動作に必要な配線抵抗や信頼
性を得るのに、ホール内に金属導体を埋め込むような方
法が採られている。
【0003】その一つとして、まずホール内がタングス
テン(W)膜で完全に埋まるようにして化学的気相析出
法(以下、「CVD法」と言う)でウエハーの全面にタ
ングステン膜を形成し、次いでホール内のタングステン
をそのまま残して全面エッチバックして、このタングス
テンをホール内に埋め込むようにするドライエッチング
方法がある。
【0004】このドライエッチング方法では、図4に示
すようにエッチング室(反応室)51内に配設されたウ
エハー支持台52上にウエハー53を載置した後、この
エッチング室51内に薄膜形成用の原料ガスを導入しウ
エハー53上で反応させて膜を生成する装置が使用され
る。
【0005】また、原料ガスとしては、薄膜としてタン
グステンの膜を生成させる場合は弗素系のガス(例えば
SF6,CF4 等)を使用し、チタン系の膜を生成させる場合
は素系のガス(例えばCl2 等)を使用してエッチングを
行う。
【0006】さらに、ウエハー53上にタングステンの
膜を生成する場合、このタングステン膜はウエハー53
上に作られている下地となる酸化膜に対して密着性が悪
く剥離を引き起こし易いことから、通常はタングステン
の膜を生成する前に例えば窒化チタン、チタンタングス
テン、スパッタタングステン等の密着層を形成するよう
にしている。したがって、窒化チタンやチタンタングス
テンを用いたとき、その被エッチング膜は膜質の異なる
2層構造となり、エッチングもそれぞれ異なった条件で
行う必要が生じる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記密
着層を形成する場合に、その密着層にチタン系の膜を用
いてウエハー53を連続して処理すると、エッチングに
よって単位時間当りに溶解する被膜等の厚さ、すなわち
エッチングレートの均一性が悪化する。このため、エッ
チング残りが発生したり、逆に過度なエッチングが行わ
れてホール内のタングステンが無くなると言う問題点が
あった。また、エッチングの終点をプラズマの発光強度
の変化で判定する場合では、エッチングレートの均一性
が悪化すると終点付近での発光強度の変化量が小さくな
り、終点判定がしにくくなって判定精度が低下すると言
う問題点もあった。
【0008】そこで、連続処理を行うことによってエッ
チングレートの均一性が悪化する原因を調べると、その
理由として以下のことが考えられる。まず、エッチング
中に生成される反応生成物は、(1)タングステン膜を
ウエハー53上に生成させるエッチングのときはWFX
チタン系膜をウエハー53上に生成させるエッチングの
ときはTiClX と考えられる。そして、これらの反応生成
物(WFX 、TiClX )は比較的蒸気圧が低いため、エッチ
ング処理が進行して行くのに伴って図4に示すようにエ
ッチング室51の内壁に序々に付着し、エッチバックが
終了した頃にはかなりの量になることが判る。
【0009】また、このようにエッチング室51の内壁
に付着した反応生成物(WFX 、TiClX )は、次のウエハ
ー53をエッチングするときに、この反応生成物にイオ
ンが衝突するとエッチング室51の内壁から離脱し、こ
の離脱した反応生成物がウエハー53上に付着すること
になる。図5は、このようにエッチング室51の内壁に
付着していた反応生成物が離脱し、ウエハー53上に付
着して行く様子を示している。
【0010】すなわち、エッチングレートの均一性が悪
化する原因としては、エッチング室51の内壁に付着し
た反応生成物が次のウエハー53をエッチングするとき
に離脱し、このウエハー53上に付着することが考えら
れる。そして、このエッチング室51の内壁から離脱
し、これがウエハー53に付着する反応生成物の量はウ
エハーの温度が低いときほど吸着確率が高く、また多く
なることも知られている。
【0011】したがって、タングステンを用いたエッチ
ングを行う場合では、ウエハー53上に成膜されるタン
グステン膜の表面にはTiClX が付着することになるが、
このTiClX は弗素系のエッチング種によるエッチング反
応がタングステンに比べて低い。このため、これがタン
グステンエッチング中にマスクとなりエッチング反応を
抑制し、結果的にエッチングレートの低下を引き起こす
ことになる。
【0012】また、タングステン膜を形成したウエハー
53はタングステン膜のストレスによって反りが発生す
る。このため、エッチング中にウエハー53の温度を均
一に保つことが困難になり、ウエハー53の温度が場所
によって異なってしまうことがある。そして、この反応
生成物(TiClX )は温度が低い方より多く付着するた
め、ウエハー53の温度が低い領域では反応生成物の付
着量が多く、エッチングレートの低下も大きくなり、こ
のエッチングレートの均一性が悪化すると言う問題点が
あった。
【0013】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的はエッチング室の内壁に付着した反
応生成物が離脱してウエハーに付着し、エッチングレー
トが低下するのを防止することによって安定したエッチ
ングを得ることができるようにしたエッチング方法を提
供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、コンタクトホールやスルーホール等として形
成されたホールを有するウエハーの全面に、このウエハ
ーとの密着性を促進するための密着層となる膜を介して
タングステンの膜を生成し、その後エッチバックして前
記ホール内をタングステンで埋め込むプロセスのドライ
エッチング方法であって、前記ウエハーのエッチングを
行うエッチング室内にエッチバック終了後に酸素ガスを
流して放電し、前記エッチング室内に付着した反応生成
物を酸化させるためのステップを加えたものである。
【0015】
【作用】この方法によれば、エッチング終了後に酸素ガ
スを用いてエッチング室内を放電することにより、エッ
チング室内壁に付着している反応生成物を酸化させて次
のウエハー処理時に影響を与えることのないようにする
ことができるので、連続して安定したエッチング処理が
可能となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。先
ず、本発明のドライエッチング方法では、図1乃至図3
に示すようにエッチング室(反応室)1内に配設されて
いるウエハー支持台2上に、コンタクトホールやスルー
ホールとして形成されたホールを有するウエハー3を載
置し、このエッチング室1内に薄膜形成用の原料ガスを
導入してウエハー3上で反応させて膜を生成する装置が
使用される。
【0017】そして、ドライエッチング処理では、先
ず、ウエハー3上の酸化膜とタングステンとの密着性を
向上させるのに、ウエハー3上に密着層として窒化チタ
ンを1000Å形成する。次いで、その上からウエハー
3の全面にCVD法により8000Åのタングステンを
形成し、この後からウエハー3を有磁場マイクロ波プラ
ズマエッチング装置を用いてエッチバックを行う手順に
従って概略処理されることになる。
【0018】次に、このドライエッチング処理の具体的
な一例を図1乃至図3を用いてさらに説明する。先ず、
タングステンのエッチングにはSF6 ガスを用い、窒化チ
タンのエッチングにはCl2 ガスを用いる。また、オーバ
ーエッチング時のエッチングレートの増加によるホール
内のタングステン量の減少を抑制するため、ウエハー3
の温度を−30℃に冷却してエッチングを行う。さら
に、タングステンのエッチングではSF6 ガスを100s
uμ流し、エッチング圧力10mTorr、マイクロ波パワ
ー500w、RF(高周波)パワー50wの条件でエッ
チングする。
【0019】そして、この処理の場合では、エッチング
終了後、エッチング室1の内壁には反応生成物WFX 、Ti
ClX 等が付着することになる。図1は、エッチバック迄
の処理が終了して、エッチング室1の内壁に反応生成物
WFX 、TiClX 等が付着している様子を示している。
【0020】そこで、本発明に従う実施例では、エッチ
ング室1を約10秒間排気した後、このエッチング室1
内に酸素(O2 )ガスを200suμ流し、圧力10m
Torr、マイクロ波パワー500w、RFパワー印加なし
の条件で20秒間放電を行う。すると、この放電によっ
て、エッチング室1の内壁に付着した反応生成物WFXやT
iClX は酸化され、これがWOX や TiOX と言った安定し
た化合物となる。図2は、エッチング終了後に酸素を流
し、かつ放電させてプラズマ処理することによってエッ
チング室1の内壁に付着していた反応生成物WFX やTiCl
X が酸化され、これがWOX や TiOX と言った安定した化
合物となって付着している様子を示している。
【0021】放電終了後、ウエハー3をエッチング室1
から取り出し、次のウエハー3の処理を開始する。この
とき、反応生成物の酸化物WOX や TiOX は蒸気圧が非常
に低く、エッチング室1の内壁から離脱してウエハー3
に再付着する量が減るためエッチングに影響を及ぼすこ
とがなくなる。そして、エッチング中に生成した反応生
成物が新たにエッチング室1に付着することになるが、
エッチバック終了後にこの処理を繰り返すことによって
次のウエハー3に対するエッチングの影響がなくなる。
図3は、次のウエハー3に対するエッチングが行われ、
エッチング室1の内壁に前に酸化されたWOX や TiOX
言った安定した化合物に加えて、今回発生した反応生成
物WFX やTiClX が新たに付着した様子を示している。
【0022】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るドラ
イエッチング方法によれば、エッチング終了後に酸素ガ
スを用いてエッチング室内を放電することにより、エッ
チング室内壁に付着している反応生成物を酸化させて次
のウエハー処理時に影響を与えることのない安定した化
合物に代えて、反応生成物がウエハー上に付着するのを
防止することができるので、連続して安定したエッチン
グ処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を用いたエッチング装置の模式図
である。
【図2】本発明の方法を用いたエッチング装置の模式図
である。
【図3】本発明の方法を用いたエッチング装置の模式図
である。
【図4】従来方法を用いたエッチング装置の模式図であ
る。
【図5】従来方法の問題点を説明するための模式図であ
る。
【符号の説明】
1 エッチング室 2 ウエハー支持台 3 ウエハー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンタクトホールやスルーホール等とし
    て形成されたホールを有するウエハーの全面に、このウ
    エハーとの密着性を促進するための密着層となる膜を介
    してタングステンの膜を生成し、その後エッチバックし
    て前記ホール内をタングステンで埋め込むプロセスのド
    ライエッチング方法において、 前記ウエハーのエッチングを行うエッチング室内にエッ
    チバック終了後に酸素ガスを流して放電し、前記エッチ
    ング室内に付着した反応生成物を酸化させるためのステ
    ップを加えたことを特徴とするドライエッチング方法。
JP12526593A 1993-04-27 1993-04-27 ドライエッチング方法 Pending JPH06314672A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12526593A JPH06314672A (ja) 1993-04-27 1993-04-27 ドライエッチング方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12526593A JPH06314672A (ja) 1993-04-27 1993-04-27 ドライエッチング方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06314672A true JPH06314672A (ja) 1994-11-08

Family

ID=14905805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12526593A Pending JPH06314672A (ja) 1993-04-27 1993-04-27 ドライエッチング方法

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JP (1) JPH06314672A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015076550A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 株式会社東芝 半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015076550A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 株式会社東芝 半導体装置の製造方法

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