JPH06333818A - 半導体装置の製造方法及びこれに用いられる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 密着層剥がれの対策として導入されているア
ニールの低温化を可能にするとともに、密着層でのクラ
ックの発生を抑止し得る半導体装置の製造方法及びこれ
に用いられる装置を提供する。 【構成】 ブランケットＷ‐ＣＶＤプロセスを採用した
半導体装置の製造方法に用いられるエッチング装置にお
いて、コンタクトホールのエッチング時にウエハ１２の
周縁部をクランプするクランプリング１３の形状を、ブ
ランケットＷ‐ＣＶＤプロセスでの非Ｗ堆積領域の形状
に対応させ、非Ｗ堆積領域ではコンタクトホールのエッ
チングを行わないようにすることで、当該領域にはコン
タクトホールを形成しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特にコンタクトホールの埋込みに際してウエハ
全面にタングステン膜を形成するプロセスを用いた半導
体装置の製造方法及びこれに用いられる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】デバイスの微細化に伴い、コンタクトホ
ールのアスペクト比は益々大きくなっている。それに伴
い、スパッタリングによるホール部の埋込みでは、電気
的導通を確保するのが困難になってきている。このた
め、ホール部分に配線とは別に埋込みプラグを形成し、
各配線層をつなぐプロセスが採用されている。このプラ
グ材料としては、poli‐Siに比べてコンタクト抵抗やプ
ロセス面で扱い易いＷ（タングステン）が注目されてい
る。このプラグ形成法として、ホール部だけでなくウエ
ハ全面にＷ膜を形成するブランケット(blanket) Ｗ‐Ｃ
ＶＤ法が知られている。

【０００３】このブランケットＷ‐ＣＶＤプロセスで
は、絶縁膜とＷ膜との密着性の観点から、Ｗ膜の成膜に
先立って密着層を形成することが必要となる。この密着
層としては、ＴｉＮ，ＴｉＷ等のＴｉ（チタン）系が広
く用いられている。密着層は、通常、スパッタ法によっ
て形成される。そして、スパッタ時にはウエハをその周
縁部にてクランプするため、そのクランプ領域には密着
層が形成されないことになる。以下、この密着層が形成
されない図６に斜線で示す領域をクリップマーク(clip
mark) と称する。そのため、Ｗ‐ＣＶＤ装置では、この
クリップマークへのＷ堆積を抑止する対策として、クリ
ップマークを含む領域を、図７に示す如き形状のリング
で被覆しつつＷの堆積を行うようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、Ｗ堆積時
に、図７のリングが被覆する領域（以下、非Ｗ堆積領域
と称する）で密着層剥がれが発生する場合がある。その
対策として、現在、密着層アニールが導入されている。
この密着層アニールについては、非Ｗ堆積領域にコンタ
クトホールが存在する場合と存在しない場合では、アニ
ール温度が異なる。コンタクトホールが存在しない場合
は、存在する場合に比べて低温アニールで密着層剥がれ
を防止できる。一方、コンタクトホールが存在する場合
のアニール温度では、密着層にクラック(crack) が入る
ことが確認されている。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、密着層剥がれの対策
として導入されているアニールの低温化を可能にすると
ともに、密着層でのクラックの発生を抑止し得る半導体
装置の製造方法及びこれに用いられる装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半導体装置の製造方法では、コンタク
トホールの埋込みに際し、ウエハの周縁部をクランプし
つつそのクランプ領域を除くウエハ全面に密着層を形成
し、この密着層上に上記クランプ領域を被覆しつつＷ膜
を形成するプロセスを用いた半導体装置の製造におい
て、Ｗ膜が堆積されない非Ｗ堆積領域をコンタクトホー
ルが存在しない平坦化領域とする。

【０００７】

【作用】ブランケットＷ‐ＣＶＤプロセスを用いた半導
体装置の製造において、Ｗ堆積時にリングが被覆する非
Ｗ堆積領域を、コンタクトホールが存在しない平坦化領
域とする。非Ｗ堆積領域にコンタクトホールが存在しな
いと、密着層の剥がれ対策として導入されている密着層
のアニールの低温化が可能になる。さらには、アニール
温度の低温化に伴い、密着層でのクラックの発生を抑止
できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。先ず、本発明に係る半導体装置は、コンタ
クトホールの埋込みに、ブランケットＷ‐ＣＶＤプロセ
スを採用している。このブランケットＷ‐ＣＶＤプロセ
スでのＷ堆積時に、先述したように、図７に示すリング
が被覆する非Ｗ堆積領域で密着層剥がれが発生する場合
がある。その対策として、本発明では、密着層を形成す
る際のクランプ領域に対応する非Ｗ堆積領域を、コンタ
クトホールが存在しない平坦化領域とする。これを実現
する具体的な実施例について以下に説明する。

【０００９】図１は、エッチング装置に適用された本発
明の第１の実施例を示す構成図であり、（Ａ）はエッチ
ング装置におけるウエハクランプ機構の断面図、（Ｂ）
はクランプリングの平面図である。図１（Ａ）におい
て、エッチング装置では、ステージ１１上に載置される
ウエハ１２を、その周縁部にてクランプリング１３を介
してクランパ１４によってクランプしつつエッチング処
理を行うようになっている。また、エッチング時に、温
度が上昇し、再現性が悪くなるのを防ぐために、ステー
ジ１１に形成されたガス供給路１５を介してウエハ１２
の裏面にガスを供給し、ガス冷却を行うようになってい
る。

【００１０】このエッチング装置において、本実施例で
は、コンタクトホールのエッチング時にウエハの周縁部
をクランプするクランプリング１３の形状を、図１
（Ｂ）に示すように、図７に示すリングと同じ形状にな
るように形成した構成となっている。そして、コンタク
トホールのエッチング時に、このクランプリング１３に
よってウエハ１２の周縁部をクランプしつつエッチング
処理を行う。これによれば、クランプリング１３によっ
て被覆される非Ｗ堆積領域ではコンタクトホールのエッ
チングが行われないため、非Ｗ堆積領域にはコンタクト
ホールが形成されない。すなわち、クランプリング１３
の形状に対応した非Ｗ堆積領域は、コンタクトホールが
存在しない平坦化領域となる。

【００１１】このように、非Ｗ堆積領域をコンタクトホ
ールが存在しない平坦化領域とすることにより、密着層
の剥がれ対策として導入されているアニールの低温化が
可能になる。さらに、アニール温度の低温化に伴い、密
着層へのクラックの発生を抑止できる。

【００１２】図２は、本発明が適用される露光装置の一
例を示す概略構成図である。図２において、水銀ランプ
等の光源２１から発せられた光は、シャッタ２２及びフ
ライアイレンズ２３を経てレチクルブラインド２４に入
射する。このレチクルブラインド２４は、後段に設けら
れたレチクル２６の露光領域を制御するためのものであ
る。レチクルブラインド２４で露光領域が制御された光
は、コンデンサレンズ２５を経てレチクル２６に入射
し、このレチクル２６上に描かれているパターンを縮小
投影レンズ２７を介してウエハ１２上のフォトレジスト
に投影する。縮小投影レンズ２７は、レチクル２６上の
パターンを１／５〜１／１０に縮小する。

【００１３】この露光装置において、本発明の第２の実
施例では、コンタクトホールのパターニングの際にウエ
ハ１２の周縁部をクランプするクランプ機構２８を設
け、このクランプ機構２８のクランプリング２９の形状
を、図７に示すリングと同じ形状になるように形成した
構成となっている。クランプ機構２８としては、図１の
エッチング装置におけるウエハクランプ機構と同様の構
成のものを用い得る。

【００１４】このように、露光装置において、コンタク
トホールのパターニングの際にウエハ１２の周縁部を、
図７のリングと同じ形状のクランプリング２９でクラン
プすることにより、クランプリング２９によって被覆さ
れる領域にはコンタクトホールがパターニングされな
い。したがって、当該領域にはコンタクトホールが形成
されないことになるため、後のブランケットＷ‐ＣＶＤ
プロセスでの非Ｗ堆積領域は、第１の実施例の場合と同
様に、コンタクトホールが存在しない平坦化領域とな
る。その結果、密着層剥がれ対策として導入されている
アニールの低温化が可能となり、第１の実施例の場合と
同様の効果を得ることができる。

【００１５】ところで、露光装置において、ブランケッ
トＷ‐ＣＶＤプロセスでの非Ｗ堆積領域を、コンタクト
ホールが存在しない平坦化領域とする方法としては、コ
ンタクトホールのパターニング時に、レチクルブライン
ド２４によってレチクル２６内の露光領域を制御するこ
とにより、その領域にショット(shot)しないようにする
方法が考えられる。しかしながら、従来の露光装置にお
けるレチクルブラインド２４では、レチクル２６内の露
光領域の制御をチップレベルで行うことができなかった
ので、同一レチクルに複数個のチップを有するデバイス
にあっては、図７に示すリングが被覆していない領域の
チップの取得が困難となり、理収減となる。

【００１６】そこで、本発明の第３の実施例では、レチ
クルブラインド２４をレチクル２６内の露光領域の制御
をチップレベルで行い得る構成とし、このレチクルブラ
インド２４による露光領域の制御を、図７に示すリング
の形状に対応して行うようにしている。このレチクルブ
ラインド２４により、レチクル２６内の露光領域の制御
をチップレベルで行いつつショットした場合のパターニ
ングの例を図３に示す。同図において、太線で囲んだ領
域がレチクルブラインド２４を全開したときの露光領域
である。図５の例の場合、チップ数が７以下の領域（ウ
エハ周縁部）では、レチクルブラインド２４によってレ
チクル２６内の露光領域の制御を行っている。

【００１７】このように、レチクルブラインド２４によ
ってレチクル２６内の露光領域の制御をチップレベルで
行うことにより、図３に示すように、同一レチクルに複
数個のチップを有するデバイスにあっても、破線内の領
域でのチップの取得が容易であるため、理収減無く、ブ
ランケットＷ‐ＣＶＤプロセスでの非Ｗ堆積領域にコン
タクトホールをパターニングしないようにすることがで
きる。これにより、非Ｗ堆積領域をコンタクトホールが
存在しない平坦化領域とすることができる。その結果、
密着層の剥がれ対策として導入されているアニールの低
温化が可能になるとともに、密着層へのクラックの発生
を抑止できる。

【００１８】図４は、本発明の第４の実施例を示す工程
図である。本実施例においては、コンタクトホールのレ
ジストパターニングに先立ち、先ず、基板４１上に形成
された絶縁膜４２上に、全面に亘ってネガレジスト４３
を塗布する（工程Ａ）。次に、ネガレジスト４３をブラ
ンケットＷ‐ＣＶＤプロセスでの非Ｗ堆積領域の形状に
対応させて露光し、現像する。感光後、ネガレジスト４
３の光の当たった領域、即ち非Ｗ堆積領域のみが残る
（工程Ｂ）。

【００１９】続いて、レジスト４４を塗布し、通常のコ
ンタクトホールのパターニングを行う。このとき、非Ｗ
堆積領域では、２層のレジストの内、上層のレジスト４
４はコンタクトホールのパターニングがなされるが、下
層のネガレジスト４３はパターニングされないことにな
る（工程Ｃ）。したがって、この系をエッチングして
も、非Ｗ堆積領域にはコンタクトホールが開口しない。
すなわち、工程Ｂで残存したネガレジスト４３は、エッ
チング時のマスクとして作用することになる。

【００２０】このように、コンタクトホールのレジスト
パターニングに先立ち、ネガレジスト４３で非Ｗ堆積領
域に対応したマスクを形成することにより、非Ｗ堆積領
域にはコンタクトホールが形成されないため、第１〜第
３の実施例の場合と同様に、密着層の剥がれ対策として
導入されているアニールの低温化が可能になるととも
に、密着層へのクラックの発生を抑止できる。

【００２１】図５は、本発明の第５の実施例を示す工程
図である。本実施例においては、コンタクトホールのパ
ターニングに際し、レジスト４５を周知のエッジリンス
により、ブランケットＷ‐ＣＶＤプロセスでの非Ｗ堆積
領域の形状に対応させて除去する。このように、コンタ
クトホールのパターニング時のレジストコーティングの
際に、エッチングリンスによってレジスト４５を、非Ｗ
堆積領域の形状に対応させて除去することにより、非Ｗ
堆積領域にはコンタクトホールが形成されないために、
第１〜第４の実施例の場合と同様の効果を得ることがで
きる。

【００２２】なお、本発明は、上記第１〜第５の各実施
例に限定されるものではなく、種々の変更が可能であ
り、要は、ブランケットＷ‐ＣＶＤプロセスでの非Ｗ堆
積領域をコンタクトホールが存在しない平坦化領域に形
成できる技術であれば良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下に記す如き効果が得られる。すなわち、請求項２記
載のエッチング装置によれば、コンタクトホールのエッ
チング時にウエハの周縁部をクランプするクランプリン
グの形状を、ブランケットＷ‐ＣＶＤプロセスでの非Ｗ
堆積領域の形状に対応させたことにより、非Ｗ堆積領域
ではコンタクトホールのエッチングが行われないので、
当該領域にはコンタクトホールが形成されないことにな
る。

【００２４】請求項３記載の露光装置によれば、コンタ
クトホールのパターニングの際にウエハの周縁部をクラ
ンプするクランプ機構を設け、このクランプ機構のクラ
ンプリングの形状を非Ｗ堆積領域の形状に対応させたこ
とにより、非Ｗ堆積領域にはコンタクトホールのパター
ニングが行われないので、当該領域にはコンタクトホー
ルが形成されないことになる。請求項４記載の露光装置
によれば、レチクルブラインドをレチクル内の露光領域
の制御をチップレベルで行い得る構造とし、このレチク
ルブラインドによる露光領域の制御を非Ｗ堆積領域に対
応して行うようにしたことにより、非Ｗ堆積領域にはコ
ンタクトホールのパターニングが行われないので、当該
領域にはコンタクトホールが形成されないことになる。

【００２５】請求項５記載の製造方法によれば、コンタ
クトホールのレジストパターニングに先立ち、ネガレジ
ストを非Ｗ堆積領域の形状に対応させて露光し、ネガレ
ジストで非Ｗ堆積領域に対応したマスクを形成するよう
にしたことにより、非Ｗ堆積領域にはコンタクトホール
のパターニングが行われないので、当該領域にはコンタ
クトホールが形成されないことになる。請求項６記載の
製造方法によれば、コンタクトホールのパターニング時
のレジストコーティングの際に、エッチングリンスによ
ってレジストを非Ｗ堆積領域の形状に対応させて除去す
るようにしたことにより、非Ｗ堆積領域にはコンタクト
ホールのパターニングが行われないので、当該領域には
コンタクトホールが形成されないことになる。

【００２６】このように、ブランケットＷ‐ＣＶＤプロ
セスを用いた半導体装置の製造において、非Ｗ堆積領域
をコンタクトホールが存在しない平坦化領域としたこと
により、密着層の剥がれ対策として導入されているアニ
ールの低温化が可能になり、さらにはアニール温度の低
温化に伴い、密着層へのクラックの発生を抑止できるこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図であり、
（Ａ）はエッチング装置におけるウエハクランプ機構の
断面図、（Ｂ）はクランプリングの平面図である。

【図２】本発明の第２、第３の実施例が適用される露光
装置の一例を示す概略構成図である。

【図３】レチクル内の露光領域の制御をチップレベルで
行った場合のパターニングの例を示す図である。

【図４】本発明の第４の実施例を示す工程図である。

【図５】本発明の第５の実施例を示す工程図である。

【図６】クリップマークを示す平面図ある。

【図７】リングの一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１１ ステージ １２ ウエハ １３，２９ クランプリング ２４ レチクルブラインド ２６ レチクル ４３ ネガレジスト

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンタクトホールの埋込みに際し、ウエ
   ハの周縁部をクランプしつつそのクランプ領域を除くウ
   エハ全面に密着層を形成し、この密着層上に前記クラン
   プ領域を被覆しつつタングステン膜を形成するプロセス
   を用いた半導体装置の製造方法において、 前記タングステン膜が形成されない非堆積領域をコンタ
   クトホールが存在しない平坦化領域とすることを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   用いられるエッチング装置において、 前記コンタクトホールのエッチング時にウエハの周縁部
   をクランプするクランプリングの形状を、前記非堆積領
   域の形状に対応させたことを特徴とするエッチング装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   用いられる露光装置において、 前記コンタクトホールのパターニングの際にウエハの周
   縁部をクランプするクランプ機構を設け、このクランプ
   機構のクランプリングの形状を、前記非堆積領域の形状
   に対応させたことを特徴とする露光装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   用いられる露光装置において、 レチクル内の露光領域の制御をチップレベルで行い得る
   レチクルブラインドを設け、このレチクルブラインドに
   よる露光領域の制御を前記非堆積領域の形状に対応して
   行うことを特徴とする露光装置。
5. 【請求項５】 前記コンタクトホールのレジストパター
   ニングに先立ち、ウエハ全面にネガレジストを塗布し、 前記ネガレジストを前記非堆積領域の形状に対応させて
   露光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。
6. 【請求項６】 前記コンタクトホールのパターニングに
   際し、ウエハ全面にレジストを塗布するとき、 エッジリンスによって前記非堆積領域の形状に対応して
   レジストを除去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。