JP6207412B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
<関連技術の説明>
まず、アルミニウムを主成分とする導体膜をパターニングする一般的な技術としての関連技術について説明し、この関連技術に存在する改善の余地について説明する。
本発明者の検討の結果、「ポリマ残り」の発生原因は、アルミニウムを主成分とする導体膜のパターニング工程の後に実施されるレジスト膜の除去工程にあることを突き止めた。さらに詳細には、レジスト膜の除去工程で処理室内に導入される水蒸気に「ポリマ残り」を発生させる原因があることがわかった。以下では、レジスト膜の除去工程で処理室内に導入される水蒸気によって、「ポリマ残り」が発生するメカニズムについて図面を参照しながら説明することにする。
まず、図8に示すように、例えば、半導体基板(半導体ウェハ)上に形成された酸化シリコン膜からなる下地膜FF上に、アルミニウムを主成分とする導体膜CFを形成する。導体膜CFは、例えば、バリア導体膜BCF1と、バリア導体膜BCF1上に形成されたアルミニウム膜AFと、アルミニウム膜AF上に形成されたバリア導体膜BCF2とから構成される。バリア導体膜BCF1およびバリア導体膜BCF2は、例えば、チタン膜と窒化チタン膜の積層膜であるチタン/窒化チタン膜から形成され、例えば、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。一方、アルミニウム膜AFは、例えば、純粋なアルミニウムや、アルミニウムにシリコンを添加したアルミニウム合金(AlSi)や、アルミニウムにシリコンと銅とを添加したアルミニウム合金(AlSiCu)から構成され、例えば、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。
上述したように、本実施の形態1における特徴点は、レジスト膜を除去する工程において、酸素ガスを処理室に導入した後、酸素ガスに対して放電を開始した時点で、処理室内に水蒸気を導入する点にあるが、以下に、この特徴点について図面を参照して説明する。
続いて、本実施の形態1の変形例について説明する。本変形例における特徴点は、レジスト膜を除去する工程において、酸素ガスを処理室に導入した後、酸素ガスに対して放電を開始し、さらにその後、処理室内に水蒸気を導入する点にある。以下に、この変形例における特徴点について図面を参照して説明する。
上述した本実施の形態1や本変形例における導体膜CFのパターニング工程は、例えば、アルミニウムを主成分とする配線を含む半導体装置の配線工程に幅広く適用することができる。例えば、図25には、層間絶縁膜ILで覆われた半導体装置の配線構造の一例が示されている。具体的に、図25には、アルミニウムを主成分とする下層配線L1と、アルミニウムを主成分とする上層配線L2とが、タングステンを主成分とするプラグPLGで電気的に接続された配線構造が示されている。図25に示される下層配線L1や上層配線L2のパターニングには、本実施の形態1や本変形例における技術的思想(導体膜のパターニング)を適用することができる。この結果、図25に示される下層配線L1や上層配線L2の信頼性を向上することができる。
前記実施の形態1では、レジスト膜PRの除去工程において、酸素ガスの他に、サイドウォールポリマSWP中に含まれるハロゲンの脱ハロゲン化やサイドウォールポリマSWP中に含まれるアルミニウム(Al)を不動態化して耐腐食性を向上させる機能を有するガスとして水蒸気を導入する例について説明した。本実施の形態2では、上述した水蒸気に替えて、同様の機能を有するアルコール蒸気を導入する例について説明する。
ARC 反射防止膜
BCF1 バリア導体膜
BCF2 バリア導体膜
CF 導体膜
FF 下地膜
KP ポリマ残り
PR レジスト膜
SWP サイドウォールポリマ
Claims (13)
- (a)アルミニウムを主成分とする導体膜が形成された半導体ウェハを用意する工程、
(b)前記導体膜上にレジスト膜を形成する工程、
(c)前記レジスト膜をパターニングする工程、
(d)パターニングした前記レジスト膜をマスクとしたエッチングにより、前記導体膜をパターニングする工程、
(e)パターニングした前記レジスト膜を除去する工程、
を備え、
前記(d)工程は、
(d1)前記半導体ウェハを処理室に搬入する工程、
(d2)少なくとも、前記導体膜をエッチングするためのエッチングガスと、パターニングされつつある前記導体膜の側面を覆うサイドウォールポリマを形成するためのサイドウォールポリマ形成用ガスと、を前記処理室に導入して、前記導体膜をエッチングする工程、
を有し、
前記(e)工程は、酸素を含むガスと水蒸気との混合ガスをプラズマ化することにより、パターニングした前記レジスト膜を除去する工程であり、
前記(e)工程は、前記酸素を含むガスの前記処理室への導入タイミングと、前記水蒸気の前記処理室への導入タイミングとが相違する工程であり、
前記(e)工程は、
(e1)少なくとも、前記酸素を含むガスを前記処理室に導入する工程、
(e2)前記酸素を含むガスをプラズマ化するための放電を開始する工程、
(e3)前記酸素を含むガスが導入されている前記処理室に前記水蒸気を導入する工程、
を有し、
前記(e3)工程は、前記(e2)工程と同時か、あるいは、前記(e2)工程後に実施する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
(f)前記(e)工程後、前記サイドウォールポリマを除去する工程を有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
(g)前記(f)工程後、パターニングされた前記導体膜の露出面に対して不動態化処理を実施する工程を有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程は、酸素ガス、あるいは、オゾンガスを前記半導体ウェハの周囲に導入することにより実施する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記導体膜は、Al膜、AlSi膜、AlSiCu膜のいずれかの膜を含む、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記導体膜は、アルミニウムを主成分とする膜と、前記膜を挟むバリア導体膜とから構成されている、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記エッチングガスは、Cl2ガス、BCl3ガス、CCl4ガスのいずれかのガスを含む、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記サイドウォールポリマ形成用ガスは、CH4ガス、C2H4ガスのいずれかのガスを含む、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d2)工程は、さらに、希釈ガスとして機能するArガスも前記処理室に導入する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(e1)工程は、さらに、導入しない場合よりも前記レジスト膜の除去速度を向上させる機能を有するフッ素を含むガスを前記処理室に導入する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(e1)工程は、さらに、導入しない場合よりも前記放電の広がりを増加させる機能を有する窒素を含むガスを前記処理室に導入する、半導体装置の製造方法。 - (a)アルミニウムを主成分とする導体膜が形成された半導体ウェハを用意する工程、
(b)前記導体膜上にレジスト膜を形成する工程、
(c)前記レジスト膜をパターニングする工程、
(d)パターニングした前記レジスト膜をマスクとしたエッチングにより、前記導体膜をパターニングする工程、
(e)パターニングした前記レジスト膜を除去する工程、
を備え、
前記(d)工程は、
(d1)前記半導体ウェハを処理室に搬入する工程、
(d2)少なくとも、前記導体膜をエッチングするためのエッチングガスと、パターニングされつつある前記導体膜の側面を覆うサイドウォールポリマを形成するためのサイドウォールポリマ形成用ガスと、を前記処理室に導入して、前記導体膜をエッチングする工程、
を有し、
前記(e)工程は、酸素を含むガスとアルコール蒸気との混合ガスをプラズマ化することにより、パターニングした前記レジスト膜を除去する工程であり、
前記(e)工程は、前記酸素を含むガスの前記処理室への導入タイミングと、前記アルコール蒸気の前記処理室への導入タイミングとが相違する工程であり、
前記(e)工程は、
(e1)少なくとも、前記酸素を含むガスを前記処理室に導入する工程、
(e2)前記酸素を含むガスをプラズマ化するための放電を開始する工程、
(e3)前記酸素を含むガスが導入されている前記処理室に前記アルコール蒸気を導入する工程、
を有し、
前記(e3)工程は、前記(e2)工程と同時か、あるいは、前記(e2)工程後に実施する、半導体装置の製造方法。 - 請求項12に記載の半導体装置の製造方法において、
前記アルコール蒸気は、メタノール蒸気、あるいは、エタノール蒸気を含む、半導体装置の製造方法。
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