JP2000124312A - 多層配線層形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口部に付着した二次的生成物のサイドウォ
ールを除去する。 【解決手段】 第１メタル層５の上に形成した層間絶縁
膜２５に、開口部を形成する為に、所望のパターンのレ
ジスト３２を形成する。この状態で、異方性エッチング
を行なうと、層間絶縁膜２５がエッチングされ、開口部
２５ａが形成される。この際、絶縁膜２５の側壁には、
第１メタル層の二次的生成物１５ａが付着する。レジス
ト３２を除去してから、エアロゾルを用いた二次的生成
物除去処理を行なう。したがって、アルゴンエアロゾル
の粒子６０が、二次的生成物１５ａに衝突して、二次的
生成物１５ａが除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多層配線層形成
方法に関するものであり、特に、エアロゾルを用いた開
口部に付着した二次的生成物の除去に関する。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】従来、
多層配線構造を有する半導体装置においては、次の様に
して、下部配線層と上部配線層を接続させていた。

【０００３】図４Ａに示す様に、アルミニウムの下部配
線層５の上に絶縁層２５を形成し、所定のパターンのレ
ジスト３２を形成する。この状態でＲＩＥ等の異方性エ
ッチングを行なう。これにより、図４Ｂに示す様に、絶
縁膜にコンタクト２５ａが形成される。そして、レジス
ト３２をアッシングによって除去した後、図３Ｃに示す
様に、絶縁膜２５の上に、上部配線層３４を形成する。
これにより、コンタクト２５ａを介して下部配線層５と
上部配線層３４が接続される。

【０００４】しかしながら、前記異方性エッチング処理
の際、図４に示すように、絶縁膜２５の側壁に二次的生
成物１５ａが形成される。かかる状態で上部配線層３４
を形成すると、上部配線層３４のカバレジが低下する。

【０００５】特に、レジスト３２を除去するアッシング
処理により、前記二次的生成物の側壁１５ａは、化学的
に安定した酸化アルミニウムＡｌ₂Ｏ₃に変化する。この
ように前記二次的生成物は、より強固な膜となってしま
い、除去がより困難となる。

【０００６】また、かかる二次的生成物１５ａをアルカ
リ性の薬品で除去することも考えられるが、同時に、下
部配線層５の表面もエッチングされてしまうという問題
があった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解決
し、前記絶縁膜の側壁に形成された二次的生成物を除去
する方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる多層配線
層形成方法においては、基板の上に第１の配線層を形成
する工程、前記配線層の上に絶縁膜を形成する工程、レ
ジストを用いた異方性エッチッグによって前記絶縁膜に
コンタクトホールを形成する工程、前記絶縁膜の上に前
記第１の配線層と電気的に接続される第２の配線層を形
成する工程、を備えた多層配線層を形成する方法におい
て、前記コンタクトホール形成後に、前記異方性エッチ
ッグによって前記絶縁膜の側壁に形成された二次的生成
物を、エアロゾル化させた不活性ガスの粒子を用いて除
去すること、を特徴とする。

【０００９】本発明にかかる多層配線層成方法において
は、前記コンタクトホールの入口の形状は、前記第２の
配線層と前記第１の配線層が電気的に確実に接続される
ように、幅広形状であり、前記不活性ガスの粒子は、前
記側壁に沿って前記幅広形状部分に突出している二次的
生成物に衝突して、前記側壁に形成された二次的生成物
を除去するような角度で、供給されることを特徴とす
る。

【００１０】以下に本明細書において用いた用語につい
て説明する。

【００１１】「基板の上に第１の配線層を形成する」と
は、基板の上に直接、第１の配線層を形成することはも
ちろん、基板と第１の配線層の間に別の層が介在するよ
うに、間接的に形成することも含む。

【００１２】「不活性ガス」とは、除去対象である前記
二次的生成物に対しては活性である場合も含む。

【００１３】「不活性ガスの粒子」とは、凍結した固体
微粒子はもちろん、液体の粒子も含む。

【００１４】

【発明の効果】本発明にかかる多層配線層形成方法にお
いては、前記コンタクトホール形成後に、前記異方性エ
ッチッグによって前記絶縁膜の側壁に形成された二次的
生成物を、エアロゾル化させた不活性ガスの粒子を用い
て除去する。したがって、二次的生成物の側壁を除去す
ることができる。

【００１５】本発明にかかる多層配線層形成方法におい
ては、前記コンタクトホールの入口の形状は、前記第２
の配線層と前記第１の配線層が電気的に確実に接続され
るように、幅広形状であり、前記不活性ガスの粒子は、
前記側壁に沿って前記幅広形状部分に突出している二次
的生成物に衝突して、前記側壁に形成された二次的生成
物を除去するような角度で、供給される。したがって、
エアロゾル化させた不活性ガスを用いて除去を効率的に
行なうことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図面を用いて、本発明にかかる多
層配線層形成方法について説明する。図３Ａに示すよう
に、表面に絶縁膜３が形成された基板２の上に第１の配
線層である第１メタル層５を形成する。つぎに、図３Ｂ
に示す様に、全面に層間絶縁膜２５を形成し、開口部を
形成する為に、所望のパターンのレジスト３２を形成す
る。

【００１７】この状態で、レジスト３２をマスクとし
て、フッ酸（ＨＦ）を用いて上部近傍だけウェットエッ
チング（等法性エッチング）を行い、さらにＲＩＥ法等
を用いて異方性エッチングを行なう。これにより、層間
絶縁膜２５がエッチングされ、図３Ｃに示す様に、上部
領域に幅広形状部を有する開口部２５ａが形成される。
なお、この際、絶縁膜２５の側壁には、第１メタル層の
二次的生成物１５ａが付着する。

【００１８】つぎに、レジスト３２を除去する。本実施
形態においては、アッシングにより、レジスト３２を除
去した。したがって、第１メタル層５がエッチングされ
ることがない。

【００１９】つぎに、エアロゾルを用いた二次的生成物
除去処理を行なう。

【００２０】本実施形態においては、エアロゾルを用い
た二次的生成物除去処理を行なう装置として、住友重機
械工業株式会社性のアルゴンエアロゾルを用いたウエハ
洗浄装置を用いた。かかる装置の原理は、特開平８−２
９８２５２号公報に説明されているが、簡単に説明する
と以下の様である。アルゴンの液化温度以上の温度にあ
る加圧されたガス状アルゴン含有気流を膨張、固化さ
せ、凍結アルゴン粒子のエアロゾルを、除去対象の二次
的生成物に衝突させるとともに、基板全体を直線的に移
動させる。これにより、二次的生成物を除去する。

【００２１】つぎに、かかる装置について図２を用いて
簡単に説明する。アルゴンと窒素の混合物は、熱交換器
５３で予冷され、凝縮成分の一部または全部が液化さ
れ、これらが、ノズル６１から真空室５１内に放出され
る。その際、真空室５１内は、ノズル内に比べて低く維
持されるので、この放出により膨張する。ノズル６１か
ら放出されたアルゴンの粒子は、ガスノズル６２から供
給される不活性ガスによって加速され、基板１に衝突す
る。なお、基板１は真空室５１内をスキャン機構により
（図示せず）移動される。

【００２２】これにより、図１に示すように、アルゴン
ガスの粒子６０が、二次的生成物１５ａに衝突して、二
次的生成物１５ａが除去される。

【００２３】二次的生成物１５ａを除去した後、従来と
同様に、ＣＶＤ法等を用いて第２配線層である第２メタ
ル層を形成すればよい（図示せず）。

【００２４】このようにして、アルゴンガスの粒子６０
を基板に対して、前記幅広形状部分に突出している二次
的生成物１５ａに衝突して、前記二次的生成物を除去す
るような角度で、供給することにより、二次的生成物１
５ａを効率よく除去することができる。

【００２５】なお、エアロゾルを用いた二次的生成物除
去処理を行なう際に、基板１を加熱して、アルゴン粒子
を衝突させるようにしてもよい。これにより、熱応力に
よる除去が促進される。加熱する温度としては、第１メ
タル層の耐熱温度以下とする必要がある。例えば、アル
ミニウムだと５０°Ｃ〜４５０°Ｃ程度である。なお、
真空室に搬入前に加熱しておいてもよく、または、真空
室内にて加熱するようにしてもよい。

【００２６】また、本実施形態においては、アルゴンガ
スを用いたが、キセノン（Ｘｅ）ガスを用いてもよい。
キセノン（Ｘｅ）ガスはアルゴンガスよりも、質量が大
きい為、より効果的に二次的生成物を除去することがで
きる。この場合も、アルゴンと同様に、真空室５１内の
圧力を３重点以下に維持することが望ましい。また、ノ
ズルマニフォールドと真空室の間の圧力差は、圧力計５
７によって、好ましい圧力差ｉ）に、維持される。

【００２７】また、本実施形態においては、多層配線層
を構成する金属電極としてアルミニウムを用いた場合に
ついて説明したが、異方性エッチングにより二次的生成
物が開口部に付着するような金属であれば、同様に適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるエアロゾルを用いた側壁除去の
状態を示す図である。

【図２】エアロゾルの発生装置の原理を説明するための
図である。

【図３】多層配線層を有する半導体装置の形成工程を示
す図である。

【図４】従来の多層配線層を有する半導体装置の形成工
程を示す図である。

【図５】従来の多層配線層を有する半導体装置にて、形
成される二次的生成物を示す図である。

【符号の説明】

２・・・・・・・基板 ５・・・・・・・第１メタル層 １５ａ・・・・・二次的生成物 ２５ａ・・・・・開口部 ６０・・・・・・アルゴン粒子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の上に第１の配線層を形成する工程、 前記配線層の上に絶縁膜を形成する工程、 レジストを用いた異方性エッチッグによって前記絶縁膜
   にコンタクトホールを形成する工程、 前記絶縁膜の上に前記第１の配線層と電気的に接続され
   る第２の配線層を形成する工程、 を備えた多層配線層を形成する方法において、 前記コンタクトホール形成後に、前記異方性エッチッグ
   によって前記絶縁膜の側壁に形成された二次的生成物
   を、エアロゾル化させた不活性ガスの粒子を用いて除去
   すること、 を特徴とする多層配線層形成方法。
2. 【請求項２】請求項１の多層配線層形成方法において、 前記コンタクトホールの入口の形状は、前記第２の配線
   層と前記第１の配線層が電気的に確実に接続されるよう
   に、幅広形状であり、 前記不活性ガスの粒子は、前記側壁に沿って前記幅広形
   状部分に突出している二次的生成物に衝突して、前記側
   壁に形成された二次的生成物を除去するような角度で、
   供給されること、 を特徴とする多層配線層形成方法。