JPH1041276A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH1041276A
JPH1041276A JP19224796A JP19224796A JPH1041276A JP H1041276 A JPH1041276 A JP H1041276A JP 19224796 A JP19224796 A JP 19224796A JP 19224796 A JP19224796 A JP 19224796A JP H1041276 A JPH1041276 A JP H1041276A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 堆積物を除去するために、薬液を使用する
と、配線材もエッチングされてしまい、いわゆる配線の
くわれや細りが生じ、また局所的に配線材が過剰にエッ
チングされ、歩留の低下や信頼性の低下をもたらす。 【解決手段】 スルーホール14を開口すると、スルー
ホール14の側壁に堆積物13が形成される。スルーホ
ール開口後のウェハをイオンの入射方向に対して70°
〜85°の角度を持たせた状態で下部電極上に保持した
後、軸を中心に回転を与え、不活性ガスをチャンバ中に
導入してイオンスパッタエッチングを実施する。これに
より、(d)に示すように基板等にダメージを与えずに
堆積物13を効率的に除去することができる。次に、P
R12をアッシングすることにより、(e)に示すよう
に、堆積物13の付着の無いスルーホール14が層間絶
縁膜11に開口された半導体装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に係り、特にドライエッチングを行った後に、被エッ
チング物に付着した堆積物(いわゆるデポ物)を除去し
て半導体装置を製造する半導体装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、多層配線構造を有する半導体装置
において、上層と下層の配線間を接続するためにスルー
ホールを層間絶縁膜に開口した後、スルーホール内に露
出している下層配線の表面に形成されたアルミ酸化物を
除去するクリーニング方法として、1990年初頭まで
は、特開平4−129217号公報、特開昭62−35
645号公報等の従来技術に示されたような、RFエッ
チング方法が一般的に採用されていた。
【0003】しかし、この方法では、上記の公開公報あ
るいは公知文献(Akira ISOBE et.a
l.,”Via Hole Failure Stud
y”,NEC RESEARCH & DEVELOP
MENT,Vol.34,No.1,p.77−83,
January 1993)に記載されているように、
スルーホール側壁も上記のクリーニングの際にエッチン
グされて、スルーホール内の下層アルミ配線上に再付着
物が堆積してしまい、歩留や信頼性の点で問題となって
いる。
【0004】半導体装置の微細化が進む中で、スルーホ
ールの信頼性が大きな問題となり、従来のスパッタエッ
チング方法のみによる上下配線間の接続方法では、ステ
ップカバレッジの確保も限界にきていたため、0.8μ
m以降のプロセスではスルーホール接続方法としてタン
グステン等の化学気相成長(CVD)法による埋め込み
とスパッタによる配線材形成方法が主流になってきてい
る。
【0005】ところが、エッチング形状に角度を持たせ
ることでクリーニング効果をあげるようにした従来方法
(特開昭62−35645号公報)では、半導体装置の
微細化に伴い上層配線の形成方法がスパッタ法から上記
の埋め込みとスパッタによる配線材形成方法へと移行し
ており、タングステン等の配線材の埋め込みを行う場合
は、垂直に近いスルーホール形成が要求されるため、咋
今の半導体装置には適用できない。
【0006】そこで、こうしたスルーホールの形成方法
の変遷に伴い、スルーホールエッチング後の後処理方法
についても改良が行われ、従来のRFエッチング方法に
加えて、スルーホールのドライエッチング時に形成され
た堆積物を積極的に除去する目的で、アルカリ系あるい
はアミン系の薬液を使用してスルーホール側壁に付着し
た堆積物を除去する手法が採用されるようになってき
た。
【0007】一方、配線材のエッチングにおいても、配
線材への銅の混入、積層配線化が進み、エッチング条件
の高バイアス化によりドライエッチング時の側壁への堆
積物が従来よりも厚くなり、従来のレジスト除去方法で
は十分に除去できないという問題が生じた。このため、
配線材のエッチング後の堆積物の除去にも、アルカリ系
あるいはアミン系の薬液を使用する手法が採用され出し
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の半導体装
置の製造方法では、スルーホールやアルミドライエッチ
ング時に形成される堆積膜は、膜中にアルミニウム成分
を多分に含んでいるため、除去するためにはアルミニウ
ムに対してエッチング力のある薬液を使用する。例え
ば、図4(a)に示すように、基板8上に絶縁膜9、配
線材10及び層間絶縁膜11が順次に積層され、かつ、
層間絶縁膜11にスルーホールが開口された半導体装置
のスルーホール側壁に付着した堆積物13を除去するた
めに、アルミニウムに対してエッチング力のある薬液を
使用すると、堆積物13が除去されるが、アルミニウム
からなる配線材10もエッチングされてしまい、図4
(b)に示すように、配線材10の表面が損傷してしま
う。
【0009】また、図4(c)に示すように、配線材1
0をエッチングした後に配線材10の側壁に堆積物13
が付着している場合も、堆積物13を除去するために、
アルミニウムに対してエッチング力のある薬液を使用す
ると、堆積物13が除去されるが、アルミニウムからな
る配線材10もエッチングされてしまい、図4(d)に
示すように、配線材10が細くなってしまう。このよう
な配線材10の表面の損傷(いわゆる配線のくわれ)、
配線材10の細りは、設計ルールが0.35μm以下に
微細化が進むと無視できなくなる。
【0010】また、従来は電池効果により、グランドラ
イン等の電流パスができる部分で過剰にエッチングされ
てしまうため、堆積物の除去に薬液を使用すると局所的
に配線材が過剰にエッチングされ、歩留の低下や信頼性
の低下をもたらす。
【0011】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
スルーホールや配線材をエッチングしたときに生じる堆
積物を、配線材を損傷させることなく除去し、もって、
製品歩留の向上及び信頼性向上を実現し得る半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、基板上方のドライエッチングされた被エッ
チング物に形成された堆積物を除去する工程を含む半導
体装置の製造方法において、堆積物除去工程として、不
活性ガスをイオン化し、そのイオンビームを被エッチン
グ物に対して斜めに入射してエッチングするイオンスパ
ッタエッチングを用いることを特徴とする。本発明で
は、イオンスパッタエッチングをスパッタ率の高い角度
で行って堆積物をエッチングすることができる。
【0013】また、本発明は上記の目的を達成するた
め、基板及び被エッチング物を、イオンスパッタエッチ
ング時に回転状態とすることを特徴とする。これによ
り、イオンスパッタエッチング時にイオンビームの入射
角を予め定めた角度を保持して、堆積物のエッチングが
できる。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になる半導体装置
の製造方法の一実施の形態で用いる製造装置の模式図を
示す。この製造装置は、互いにほぼ対向して設けられた
上部電極1と下部電極2を内蔵しガス導入部5を有する
チャンバ3と、チャンバ3内を真空とするための真空排
気系4と、上部電極1及び下部電極2に高周波電源を印
加する高周波電源部6とから構成されている。また、こ
の半導体装置の製造方法を実施する装置は、下部電極2
に電極板を傾けることができる機構を有している。
【0015】次に、ドライエッチング装置にて本実施の
形態を実施した場合の動作について説明する。まず、ド
ライエッチングを行う場合は、上部電極1と下部電極2
をそれぞれ平行に保持し、下部電極2上に置かれたウェ
ハ7に対して異方性加工を行う。ドライエッチング終了
後に、図1に示すように下部電極2を水平軸に対して5
°〜20°傾け、かつ、垂直軸を中心に矢印方向に回転
を与えた状態で、アルゴン(Ar)等の不活性ガスをガ
ス導入部5を介してチャンバ3中に導入する。
【0016】これにより、アルゴンガスがイオン化さ
れ、下部電極2上に置かれたウェハ7に対してイオンビ
ームが斜めに衝突して、エッチングされた側壁に形成さ
れた堆積物が除去される。このように、この実施の形態
では、ウェハ7の被エッチング物の側壁に付着した堆積
物をイオンスパッタエッチング方法により除去する。
【0017】なお、上記したように、ドライエッチング
装置中で連続して実施していなくても、ドライエッチン
グとイオンスパッタエッチングとをそれぞれ専用の装置
により実施してもよい。また、装置形式については、平
行平板型の装置を設けなくとも、カウフマン型イオン源
等のイオンビーム装置であってもよい。
【0018】次に、本発明の実施の形態の動作について
図2を参照して詳細に説明する。図2は本発明をスルー
ホールのエッチングに適用した場合の装置断面図であ
る。まず、基板8上に絶縁膜9及び配線材10が形成さ
れた装置の配線材10上に、図2(a)に示すように、
例えば二酸化シリコン(SiO2)による層間絶縁膜1
1を化学気相成長(CVD)法により形成した後、リソ
グラフィー法を用いてスルーホール開口部にPR(フォ
トレジスト)12のパターン形成を行う。
【0019】続いて、図1に示したドライエッチング装
置を用いて上部電極1と下部電極2をそれぞれ平行に保
持し、下部電極2上に置かれた図2(a)の構造のウェ
ハ7に対して、CF4、CHF3、C26等のフッ酸系の
ガスを使用して層間絶縁膜11のエッチングを行い、図
2(b)に示すように、スルーホール14を開口する。
このとき、スルーホール14の側壁に堆積物13が形成
される。
【0020】次に、図1に示すように下部電極2を水平
軸に対して5°〜20°傾けることで、上記のスルーホ
ール開口後のウェハ7をイオンの入射方向に対して70
°〜85°の角度を持たせた状態で下部電極2上に保持
した後、軸を中心に回転を与え、不活性ガスを図1のガ
ス導入部5を介してチャンバ3中に導入して図2(c)
に示すようにイオンスパッタエッチングを実施する。
【0021】スパッタエッチングの条件としては、平板
型の装置の場合は不活性ガスとしてArガスを使用し、
10-1〜10-2Torrの圧力下で電力密度50〜10
0W/cm2程度で実施すると、図2(d)に示すよう
に基板等にダメージを与えずに堆積物13を効率的に除
去することができる。
【0022】なお、イオン入射角度を70°〜85°に
設定することについては、この入射角度範囲により高い
スパッタ率が得られることが知られており(特開平4−
129217号公報の図3)、また入射角度を70°よ
りも浅くすると、高アスペクトのスルーホールではイオ
ンの入射がスルーホールの底部まで達せず、堆積物の除
去力が落ちるからである。
【0023】このように、イオンスパッタエッチングを
行って堆積物13を除去した後、PR12をアッシング
することにより、図2(e)に示すように、堆積物13
の付着の無いスルーホール14が層間絶縁膜11に開口
された半導体装置が得られる。また、この実施の形態で
は、堆積物13の除去に薬液を用いないため、電池効果
が発生せず、よって局所的に過剰にエッチングが進む現
象を防止することができる。
【0024】次に、本発明の第2の実施の形態について
図3と共に説明する。この実施の形態は本発明を半導体
装置の配線のエッチングに適用した例である。図3中、
図2と同一部分には同一符号を付してある。まず、図3
(a)に示すように、スパッタ法により、絶縁膜9上に
アルミニウムを主成分とする配線材10を形成した後、
リソグラフィ法により配線材10上にPR12のパター
ニングを行う。
【0025】続いて、図1に示したドライエッチング装
置を用いてCl2+BCl3のガス雰囲気中で電力密度1
0〜50W/cm2程度の条件下でPR12をマスクと
して配線材10をエッチングすると、図3(b)に示す
ように、エッチングされた配線材10及びPR12の側
壁にラビットイヤーと呼ばれる堆積物13が形成され
る。
【0026】次に、図1に示すように下部電極2を水平
軸に対して5°〜20°傾けることで、上記の配線材エ
ッチング後の図3(b)に示す構造のウェハ7をイオン
の入射方向に対して70°〜85°の角度を持たせた状
態で下部電極2上に保持した後、軸を中心に回転を与
え、不活性ガスを図1のガス導入部5を介してチャンバ
3中に導入して図3(c)に示すようにイオンスパッタ
エッチングを実施する。
【0027】スパッタエッチングの条件は、第1の実施
の形態と同様である。このイオンスパッタエッチングに
より、図3(d)に示すように基板等にダメージを与え
ずに堆積物13を効率的に除去することができる。最後
にPR12をアッシングすることにより、図3(e)に
示すように、堆積物13の付着が無く、かつ、配線の細
りが殆ど無い配線が得られる。
【0028】なお、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではなく、角度を持たせてイオンスパッタエッ
チングを行った後に、堆積物除去のため垂直にイオンを
入射する方法も考えられる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
イオンスパッタエッチングをスパッタ率の高い角度で行
って堆積物をエッチングすることで、堆積物を効率的に
除去できるため、アルミニウム等の配線材などを殆ど傷
めることなく、それに付着した堆積物を除去することが
できる。特に、基板等を回転状態としてイオンスパッタ
エッチングを行うことにより、より効率的に堆積物を除
去することができ、これにより製品歩留の向上及び信頼
性向上を実現できる。
【0030】また、本発明によれば、堆積物の除去に薬
液を使用しないから、電池効果が発生せず、よって局所
的に過剰にエッチングが進むことが無いため、局所的な
配線材のやられが発生せず、従来に比し信頼性を向上す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に用いる製造装置の構成
図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の各工程説明用装置
断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の各工程説明用装置
断面図である。
【図4】従来の問題点を説明する半導体装置の断面図で
ある。
【符号の説明】
1 上部電極 2 下部電極 3 チャンバ 4 真空排気系 5 ガス導入部 6 高周波電源部 7 ウェハ 8 基板 9 絶縁膜 10 配線材 11 層間絶縁膜 12 PR 13 堆積物(デポ物) 14 スルーホール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上方のドライエッチングされた被エ
    ッチング物に形成された堆積物を除去する工程を含む半
    導体装置の製造方法において、 前記堆積物除去工程として、不活性ガスをイオン化し、
    そのイオンビームを前記被エッチング物に対して斜めに
    入射してエッチングするイオンスパッタエッチングを用
    いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記基板及び被エッチング物を、前記イ
    オンスパッタエッチング時に回転状態とすることを特徴
    とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記基板の表面に対する前記イオンビー
    ムの入射角度を70°〜85°の範囲内の角度としたこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 前記被エッチング物に形成された堆積物
    は、スルーホールの内部側壁又は配線材の外側の側壁に
    付着した堆積物であることを特徴とする請求項1又は2
    記載の半導体装置の製造方法。
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