(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマエッチングの開始から終了までの間に、エッチング対象物と異なる材質からなり且つエッチングレートの変動に影響を与える特定金属が露出する可能性があるエッチング工程を有する半導体装置の製造方法において、前記エッチング工程の開始前の前処理として、前記特定金属をプラズマエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
上記前処理が、ダミー基板上に設けた上記特定金属をプラズマエッチングする工程であ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。
【請求項３】
プラズマエッチングの開始から終了までの間に、エッチング対象物と異なる材質からなり且つエッチングレートの変動に影響を与える特定金属が露出する可能性があるエッチング工程を有する半導体装置の製造方法において、前記エッチング工程の開始前の前処理として、前記特定金属を含有するガスをエッチング反応室に導入する工程を含む処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
上記前処理において、上記特定金属を含有するガスをエッチング反応室に導入したのち、プラズマを発生させることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
上記露出対象となる特定金属と、上記前処理における特定金属とが、同じ金属であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
上記露出対象となる特定金属と、上記前処理における特定金属とが、異なった金属であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
上記特定金属が、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌのいずれかであることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
上記前処理を、エッチング装置のクリーニング工程と、上記エッチング工程との間に行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
上記前処理を、複数回のエッチング工程の間に行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
上記プラズマエッチング工程が、高密度プラズマエッチング工程であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
上記高密度プラズマエッチングが、誘導結合型プラズマエッチング、電子サイクロトロン共鳴エッチング、マグネトロン反応性イオンエッチング、或いは、ＶＨＦエッチングのいずれかであることを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
上記前処理後に、上記プラズマエッチング工程を複数回行うことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
エッチングレートの変動に影響を与える特定金属と前記特定金属より厚く且つ他の材質からなるエッチング対象物とを連続してプラズマエッチングする工程を有する半導体装置の製造方法において、前記エッチング工程の開始前の前処理として、前記特定金属をプラズマエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
エッチングレートの変動に影響を与える特定金属と前記特定金属より厚く且つ他の材質からなるエッチング対象物とを連続してプラズマエッチングする工程を有する半導体装置の製造方法において、前記エッチング工程の開始前の前処理として、前記特定金属を含有するガスをエッチング反応室に導入する工程を含む処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
上記エッチング開始から終了の間に、前記エッチング工程の前にパターニングされた上記特定金属が露出する工程が含まれていることを特徴とする請求項１または３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
上記パターニングされた特定金属の膜厚が、上記エッチング工程において除去される層の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
上記パターニングされた特定金属が、上記エッチング工程においてエッチングマスクの側壁から露出していることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
上記パターニングされた特定金属を、上記エッチング工程においてエッチングマスクとして用いることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
上記パターニングされた特定金属が、配線パターン或いは電極パターンのいずれかであることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
上記パターニングされた特定金属が、位置合わせマーク或いは識別マークのいずれかであることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
上記パターニングされた特定金属が、半導体基板上のチップ領域の外側に配置されていることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
上記パターニングされた特定金属が、半導体基板上の周辺部に配置されていることを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
上記パターニングされた特定金属が、半導体基板上のスクライブライン上に配置されていることを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
上記半導体基板のエッチング対象面以外の面に位置する特定金属が、半導体基板の側面に配置されていることを特徴とする請求項１または３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
上記半導体基板のエッチング対象面以外の面に位置する特定金属が、半導体基板のエッチングされる面と反対側の面に配置されていることを特徴とする請求項１または３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
上記前処理においてエッチングする特定金属のエッチング前の膜厚が、上記エッチング工程において除去される層よりも厚いことを特徴とする請求項２４または２５に記載の半導体装置の製造方法。
【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関するものであり、例えば、配線層等の下地となるバリアメタル等を選択的にエッチングする際のエッチングレートの変動を防止するための前処理工程に特徴のある半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスでの高集積化の進展に伴いパターンの高精度化の要求が高まっており、この様な要請に応えるために更なる高精度で安定したドライエッチング技術が求められている。
【０００３】
ここで、図７及び図８を参照して、従来の配線層形成工程を説明するが、ここでは、ＩＣＰエッチング装置を用いたＴｉＷバリアメタル層のエッチング工程として説明する。
図７（ａ）参照
まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板上にｉ型ＡｌＧａＡｓバッファ層を介して、ｉ型ＩｎＧａＡｓ電子走行層（いずれも、図示を省略）、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電子供給層６１、ｎ型ＧａＡｓキャップ層６２を順次エピタキシャル成長させたのち、ＡｕＧｅ層６４及びＡｕ層６５からなるソース・ドレイン電極６３を形成し、次いで、ゲートリセス領域を形成したのちＰｔ層６７及びＡｕ層６８からなるＴ型ゲート電極６６を形成し、次いで、全面に層間絶縁膜としてポリイミド層６９を設ける。
【０００４】
次いで、ＩＣＰエッチングによって、ポリイミド層６９を選択的にエッチングしてソース・ドレイン電極６３に達するコンタクトホール７０を形成したのち、スパッタリング法によってバリアメタルとなるＴｉＷ層７１及びメッキ種となるＡｕシード層７２を順次成膜する。
次いで、レジストパターン７３をメッキフレームとして用いて電解メッキを行うことによって、Ａｕ配線層７４を選択的に形成する。
【０００５】
図７（ｂ）参照
次いで、イオンミリング装置を用いて、Ａｕ配線層７４を設けなかった領域に露出するＡｕシード層７２をＡｒイオンミリングによって除去する。
【０００６】
図８（ｃ）参照
次いで、ＩＣＰエッチング装置を用い、ＩＣＰエッチング装置をクリーニングしたのち、エッチング対象となるＴｉＷ層８９を設けたダミーウェハ８８を用いてランニングを行う。
【０００７】
このＩＣＰエッチング装置は、プレーナコイル８３を支持する石英板８２及び観察用ポートを構成する石英窓８４を備えたエッチング反応室８１を備えており、このエッチング反応室８１の内部には試料を載置する電極を兼ねるステージ８５が収容されている。
このエッチング反応室８１は接地されるとともに、プレーナコイル８３には励起用ＲＦ電源８７からプラズマ励起用の高周波電力が印加され、一方、ステージ８５にはバイアス用ＲＦ電源８６からバイアス電力が印加される。
【０００８】
このランニング工程においては、エッチング工程におけるエッチング対象と同じＴｉＷ層８９を設けたダミーウェハ８８を用い、エッチング反応室８１内にＳＦ６  ガスを導入し、励起用ＲＦ電力８７によりプラズマ化してＴｉＷ層８９のエッチングを行う。
【０００９】
図８（ｄ）参照
次いで、ダミーウェハ８８を取り出したのち、Ａｕシード層７２の露出部を除去した半導体ウェハをステージ８５上に装着し、エッチング反応室８１内にＳＦ６  ガスを導入して励起用ＲＦ電力８７によりプラズマ化し、発生したプラズマを用いて露出するＴｉＷ層７１を選択的にエッチングしてＡｕ配線層７４を電気的に互いに分離させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この様なエッチング装置でＴｉＷバリアメタルのエッチング回数を重ねると、エッチング回数の初期に急激にエッチングレートが変化し、安定なエッチングが困難になるという問題があるので、この事情を図９を参照して説明する。
【００１１】
図９（ａ）参照
図９（ａ）は、図８（ｂ）に示したＴｉＷバリアメタルのエッチング工程を繰り返した場合のエッチングレートのエッチング回数依存性を示した図であり、初期においてエッチングレートが急減に変化し、その後安定領域に入ることが観測された。
なお、この図は、エッチングを１回につき１分行った場合の結果を示したものであり、エッチング回数が１０回目で、初期のエッチングレートの約１／２程度となっている。
【００１２】
図９（ｂ）参照
図９（ｂ）は、比較のためにＡｕ層の露出の伴わないＴｉＷ層のみのエッチング工程を繰り返した場合のエッチングレートのエッチング回数依存性を示した図であり、エッチングレートの変動は殆どみられない。
【００１３】
この図９（ａ）と図９（ｂ）の比較から、ＴｉＷ層７１のエッチング工程において、Ａｕ配線層７４及びＡｕシード層７２が露出していることが原因であると考えられる。
即ち、ＴｉＷ層７１のエッチング工程において、Ａｕ配線層７４及びＡｕシード層７２が露出しており、この露出しているＡｕの一部がエッチング反応室８１内に飛散することがエッチングレートの低下の原因と考えられる。
また、この様なエッチングレートの変動は、露出する金属が、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌの場合にも、Ａｕと同様の傾向が見られる。
【００１４】
また、上記の配線層の形成工程は、選択メッキ法を用いているが、全体をスパッタリング法等で成膜したのち、レジストパターンをマスクとしたエッチングにより配線パターンを形成する場合にも同様なエッチングレートの変動が発生する。
【００１５】
この場合には、レジストパターンの直下にあるＡｕ配線層の側端部が、エッチング部において露出しているため、この露出側端部からＡｕがエッチング反応室に飛散し、エッチングレートの急激な変動を引き起こすものと考えられる。
【００１６】
また、この様なエッチングレートの急激な変動は、バリアメタルのエッチング工程に限られず、図７（ａ）に示したポリイミド層等の層間絶縁膜に対するコンタクトホールの形成工程においても見られるので、この事情を図１０を参照して説明する。
【００１７】
図１０（ａ）参照
図１０（ａ）は、図７（ａ）に示した様なコンタクトホールの形成工程を繰り返した場合のエッチングレートのエッチング回数依存性を示した図であり、この場合も初期においてエッチングレートが急減に変化し、その後安定領域に入ることが観測された。
なお、この図は、エッチングを１回につき１分行った場合の結果を示したものであり、エッチング回数が１０回目で、エッチングレートが初期のエッチングレートの約１／２程度となっている。
【００１８】
図１０（ｂ）参照
図１０（ｂ）は、比較のためにソース・ドレイン電極の表面のＡｕ層等が露出しないポリイミド層のエッチング工程を繰り返した場合のエッチングレートのエッチング回数依存性を示した図であり、エッチングレートの変動は殆どみられない。
【００１９】
この図１０（ａ）と図１０（ｂ）の比較から、エッチングレートの急激な変動は、初期のエッチング工程におけるソース・ドレイン電極６３を構成するＡｕ層６５の露出が原因であると考えられる。
即ち、コンタクトホール７０の形成工程において、Ａｕ層６５が露出し、この露出時にＡｕの一部がエッチング反応室８１内に飛散することがエッチングレートの低下の原因と考えられる。
また、この場合も、エッチングレートの変動は、露出する金属が、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌの場合にも、Ａｕと同様の傾向が見られる。
【００２０】
したがって、本発明は、エッチングレートの変動を防止して再現性の良好なエッチングを行うことを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
ここで図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
（１）上述の課題を解決するために、本発明においては、プラズマエッチングの開始から終了までの間に、エッチング対象物と異なる材質からなり且つエッチングレートの変動に影響を与える特定金属４が露出する可能性があるエッチング工程を有する半導体装置の製造方法において、エッチング工程の開始前の前処理として、特定金属４をプラズマエッチングすることを特徴とする。
【００２２】
この様に、前処理として、特定金属４をプラズマ５を用いてプラズマエッチングすることによって、特定金属４をエッチング反応室２内に飛散させることができ、それによって、エッチング工程における特定金属の露出による飛散の影響を緩和してエッチングレートを安定化することができるので、再現性の高いエッチングが可能になる。
なお、本発明におけるプラズマエッチングとは、Ａｒガスをプラズマ化して行うＡｒイオンミリングも含むものである。
【００２３】
（２）また、本発明は、上記（１）において、前処理が、ダミー基板３上に設けた特定金属４をプラズマエッチングする工程であることを特徴とする。
【００２４】
この様に、前処理として特定金属４を設けたダミー基板３を用いることにより、従来のランニング工程と同じ工程で特定金属４を飛散させることができ、製造工程を増やすことなくエッチングレートの安定化が可能になる。
【００２５】
（３）また、本発明は、プラズマエッチングの開始から終了までの間に、エッチング対象物と異なる材質からなり且つエッチングレートの変動に影響を与える特定金属４が露出する可能性があるエッチング工程を有する半導体装置の製造方法において、エッチング工程の開始前の前処理として、特定金属を含有するガスをエッチング反応室２に導入する工程を含む処理を行うことを特徴とする。
【００２６】
この様に、エッチング反応室２内への特定金属の飛散は、特定金属を含有するガスを用いて行っても良く、それによって、特別のダミーウェハを用意する必要はなくなる。
【００２７】
（４）また、本発明は、上記（３）において、前処理において、特定金属を含有するガスをエッチング反応室２に導入したのち、プラズマ５を発生させることを特徴とする。
【００２８】
この様に、特定金属を含有するガスをプラズマ化することによって、エッチング反応室２内への特定金属の飛散を簡単に行うことができる。
【００２９】
（５）また、本発明は、上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、露出対象となる特定金属と、前処理における特定金属とが、同じ金属であることを特徴とする。
【００３０】
（６）また、本発明は、上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、露出対象となる特定金属と、前処理における特定金属とが、異なった金属であることを特徴とする。
【００３１】
この様に、前処理する特定金属は、露出対象となる特定金属と同じであっても、異なっても同様なエッチングレートの安定化の効果が得られる。
【００３２】
（７）また、本発明は、上記（５）または（６）において、特定金属が、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌのいずれかであることを特徴とする。
【００３３】
特定金属としては、エッチングレートの急激な変動が見られる金属全てを対象とするものであり、今後、新たなエッチング方法において同様の現象が見られた場合に適用されるものであるが、現在のところ、少なくとも、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、及び、Ａｌのプラズマエッチング工程において見られる現象である。
【００３４】
（８）また、本発明は、上記（１）乃至（７）のいずれかにおいて、前処理を、エッチング装置１のクリーニング工程と、エッチング工程との間に行うことを特徴とする。
【００３５】
この様に、同じロットを処理する場合には、エッチング工程に先立つクリーニング工程とエッチング工程との間に前処理を行うことが効果的である。
【００３６】
（９）また、本発明は、上記（１）乃至（７）のいずれかにおいて、前処理を、複数回のエッチング工程との間に行うことを特徴とする。
【００３７】
また、特定金属の露出段階を含まないロット或いは特定金属を含まないロットを、特定金属の露出段階を含むロットとを連続的に処理する場合、特定金属の露出段階を含まないロット或いは特定金属を含まないロットのエッチング工程と、特定金属の露出段階を含むロットのエッチング工程との間で前処理を行えば良い。
【００３８】
（１０）また、本発明は、上記（１）乃至（９）のいずれかにおいて、プラズマエッチング工程が、高密度プラズマエッチング工程であることを特徴とする。
【００３９】
（１１）また、本発明は、上記（１０）において、高密度プラズマエッチングが、誘導結合型プラズマエッチング、電子サイクロトロン共鳴エッチング、マグネトロン反応性イオンエッチング、或いは、ＶＨＦエッチングのいずれかであることを特徴とする。
【００４０】
この様なエッチングレートの急激な変動は、誘導結合型プラズマエッチング（ＩＣＰエッチング）、電子サイクロトロン共鳴エッチング（ＥＣＲエッチング）、マグネトロン反応性イオンエッチング（ＭＲＩＥ）、或いは、ＶＨＦ帯或いはＵＨＦ帯を用いたＶＨＦエッチング等の高密度プラズマエッチングにおいて顕著になるので、本発明の方法が有効となる。
【００４１】
（１２）また、本発明は、上記（１）乃至（１１）のいずれかにおいて、前処理後に、プラズマエッチング工程を複数回行うことを特徴とする。
【００４２】
前処理によって、エッチングレートは比較的長い間安定になるので、前処理後に複数回のプラズマエッチングを行っても再現性の良いエッチングが可能となる。
【００４３】
（１３）また、本発明は、半導体装置の製造方法において、エッチングレートの変動に影響を与える特定金属と前記特定金属より厚く且つ他の材質からなるエッチング対象物とを連続してプラズマエッチングする工程を有する半導体装置の製造方法において、前記エッチング工程の開始前の前処理として、前記特定金属をプラズマエッチングすることを特徴とする。
（１４）また、本発明は、半導体装置の製造方法において、エッチングレートの変動に影響を与える特定金属と前記特定金属より厚く且つ他の材質からなるエッチング対象物とを連続してプラズマエッチングする工程を有する半導体装置の製造方法において、前記エッチング工程の開始前の前処理として、前記特定金属を含有するガスをエッチング反応室に導入する工程を含む処理を行うことを特徴とする。
【００４４】
一般に、エッチング工程に先立つランニング工程は、エッチング工程において最もエッチング量の多い材料をエッチングする工程となるので、特定金属の厚さが厚い場合には、ランニング工程において特定金属をエッチングすることになるので、本発明の構成は、特定金属のエッチング除去される膜厚が、他の材料の膜厚よりも薄い場合に有効となる。
【００４５】
（１５）また、本発明は、上記（１）または（３）において、エッチング開始から終了の間に、エッチング工程の前にパターニングされた特定金属が露出する工程が含まれていることを特徴とする。
【００４６】
（１６）また、本発明は、上記（１５）において、パターニングされた特定金属の膜厚が、エッチング工程において除去される層の膜厚よりも厚いことを特徴とする。
【００４７】
（１７）また、本発明は、上記（１５）において、パターニングされた特定金属が、エッチング工程においてエッチングマスクの側壁から露出していることを特徴とする。
【００４８】
（１８）また、本発明は、上記（１５）において、パターニングされた特定金属を、エッチング工程においてエッチングマスクとして用いることを特徴とする。
【００４９】
（１９）また、本発明は、上記（１５）において、パターニングされた特定金属が、配線パターン或いは電極パターンのいずれかであることを特徴とする。
【００５０】
（２０）また、本発明は、上記（１５）において、パターニングされた特定金属が、位置合わせマーク或いは識別マークのいずれかであることを特徴とする。
【００５１】
（２１）また、本発明は、上記（１５）において、パターニングされた特定金属が、半導体基板上のチップ領域の外側に配置されていることを特徴とする。
【００５２】
上記（１５）の構成のように、露出する特定金属は、エッチング工程の前にパターニングされた特定金属でも同様な影響があり、例えば、エッチング工程においてエッチングマスクの側壁から露出している特定金属、エッチングマスクとして用いる特定金属、配線パターン或いは電極パターン、位置合わせマーク或いは識別マークでも良く、この特定金属は、半導体基板上のチップ領域の外側に配置されていても良い。
【００５３】
また、この様な場合、この特定金属を対象としてランニング工程は行わないのが普通であるので、上記（１６）の構成のように、パターニングされた特定金属の膜厚が、エッチング工程において除去される層の膜厚よりも厚い場合にも本発明の前処理工程は効果的である。
【００５４】
（２２）また、本発明は、上記（２１）において、パターニングされた特定金属が、半導体基板上の周辺部に配置されていることを特徴とする。
【００５５】
（２３）また、本発明は、上記（２１）において、パターニングされた特定金属が、半導体基板上のスクライブライン上に配置されていることを特徴とする。
【００５６】
また、パターニングされた特定金属が、半導体基板上のチップ領域の外側に配置されている場合、半導体基板上の周辺部に配置されたものでも良いし、或いは、半導体基板上のスクライブライン上に配置されたものでも良い。
【００５７】
（２４）また、本発明は、上記（１）または（３）において、半導体基板のエッチング対象面以外の面に位置する特定金属が、半導体基板の側面に配置されていることを特徴とする。
【００５８】
（２５）また、本発明は、上記（１）または（３）において、半導体基板のエッチング対象面以外の面に位置する特定金属が、半導体基板のエッチングされる面と反対側の面に配置されていることを特徴とする。
【００５９】
この様に、特定金属が、半導体基板の側面或いは裏面等の半導体基板のエッチング対象面以外の面に位置する場合にも、本発明の前処理工程は効果的である。
【００６０】
（２６）また、本発明は、上記（２４）または（２５）において、前処理においてエッチングする特定金属のエッチング前の膜厚が、エッチング工程において除去される層よりも厚いことを特徴とする。
【００６１】
この様に、特定金属が、半導体基板の側面或いは裏面等の半導体基板のエッチング対象面以外の面に位置する場合には、特定金属のエッチング前の膜厚が、エッチング工程において除去される層よりも厚くても、この特定金属を対象としたランニング工程は行われないので、本発明の前処理工程は適用されるものである。
【００６２】
【発明の実施の形態】
ここで、図２及び図３を参照して、本発明の第１の実施の形態の製造工程を説明する。
図２（ａ）参照
まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に厚さが、例えば、２００ｎｍのｉ型ＡｌＧａＡｓバッファ層を介して、厚さが、例えば、２５ｎｍのｉ型ＩｎＧａＡｓ電子走行層（いずれも、図示を省略）、厚さが、例えば、２５ｎｍで、不純物濃度が２×１０１８ｃｍ−３のｎ型ＡｌＧａＡｓ電子供給層１１、及び、厚さが、例えば、５０ｎｍで、不純物濃度が２×１０１８ｃｍ−３のｎ型ＧａＡｓキャップ層１２を順次エピタキシャル成長させたのち、厚さが、例えば、３０ｎｍＡｕＧｅ層１４及び厚さが、例えば、３００ｎｍＡｕ層１５からなるソース・ドレイン電極２３を形成し、次いで、ゲートリセス領域を形成したのち、厚さが、例えば、１０ｎｍのＰｔ層１７及び厚さが、例えば、４００ｎｍＡｕ層１８からなるＴ型ゲート電極１６を形成し、次いで、全面に層間絶縁膜としてポリイミド層１９を設ける。
【００６３】
次いで、ＩＣＰエッチングによって、ポリイミド層１９を選択的にエッチングしてソース・ドレイン電極１３に達するコンタクトホール２０を形成したのち、スパッタリング法によって、厚さが、例えば、１００ｎｍのバリアメタルとなるＴｉＷ層２１及び、厚さが、例えば、１００ｎｍのメッキ種となるＡｕシード層２２を順次成膜する。
次いで、レジストパターン２３をメッキフレームとして用いて電解メッキを行うことによって、厚さが、例えば、１μｍのＡｕ配線層２４を選択的に形成する。
【００６４】
図２（ｂ）参照
次いで、イオンミリング装置を用いて、加速電圧４００Ｖ、１．０Ｐａの圧力化でＡｒイオンミリングを施すことによって、Ａｕ配線層２４を設けなかった領域に露出するＡｕシード層２２を除去する。
【００６５】
図３（ｃ）参照
次いで、ＩＣＰエッチング装置を用い、ＩＣＰエッチング装置をクリーニングしたのち、Ａｕ層３９を設けたダミーウェハ３８を用いてランニングを行う。
【００６６】
このＩＣＰエッチング装置は、図８（ｃ）に示したＩＣＰエッチング装置と全く同じであり、プレーナコイル３３を支持する石英板３２及び観察用ポートを構成する石英窓３４を備えたエッチング反応室３１を備えており、このエッチング反応室３１の内部には試料を載置する電極を兼ねるステージ３５が収容されている。
この場合のエッチング反応室３１の内容積は、例えば、約５０リットルであり、また、電極を兼ねるステージ３５の面積は８０ｃｍ２  である。
【００６７】
このエッチング反応室３１は接地されるとともに、プレーナコイル３３には励起用ＲＦ電源３７からプラズマ励起用の高周波電力が印加され、一方、ステージ３５にはバイアス用ＲＦ電源３６からバイアス電力が印加される。
【００６８】
このランニング工程において、励起用ＲＦ電源３７から例えば、４００Ｗの高周波電力を印加するとともに、バイアス用ＲＦ電源３６から５０Ｗのバイアス電力を印加し、エッチング反応室３１内にＳＦ６  ガスを導入して、例えば、２．０Ｐａの圧力下でプラズマを発生させ、一枚当たり６０秒のプラズマエッチングを１０枚行う。
【００６９】
図３（ｄ）参照
次いで、ダミーウェハ３８を取り出したのち、Ａｕシード層２２の露出部を除去した半導体ウェハをステージ３５上に装着し、エッチング反応室３１内に再びＳＦ６  ガスを導入して励起用ＲＦ電力３７によりプラズマ化し、発生したプラズマを用いて露出するＴｉＷ層２１を選択的にエッチングしてＡｕ配線層２４を電気的に互いに分離させる。
【００７０】
この本発明の第１の実施の形態においては、この様なバリアメタルとなるＴｉＷ層２１のエッチング工程を３０００枚程度行っても、エッチングの再現性に影響を与える程度のエッチングレートの急激な変動を見られなかった。
【００７１】
次に、図４を参照して、本発明の第２に実施の形態の製造工程を説明する。
まず、上記第１の実施の形態と同様に、図２（ａ）及び図２（ｂ）の工程を経ることによって、Ａｕ配線層２４を選択メッキによって形成したのち、Ａｕシード層２２の露出部を除去する。
【００７２】
図４（ａ）参照
図３（ｃ）に示したものと同様のＩＣＰエッチング装置のエッチング反応室３１内に、Ｏ２  ＋Ｎ２  ガスからなるクリーニングガスにＴＭＡｕ（トリメチル金）を添加したガスを導入し、励起用ＲＦ電源３７から例えば、４００Ｗの高周波電力を印加するとともに、バイアス用ＲＦ電源３６から５０Ｗのバイアス電力を印加し、例えば、２．０Ｐａの圧力下で１０分間放電してプラズマを発生させる。
なお、この場合のガス流量比は、例えば、Ｏ２  ：Ｎ２  ：ＴＭＡｕ＝５０：５０：３である。
【００７３】
図４（ｂ）参照
以降は、図３（ｄ）の場合と全く同様に、同じ半導体ウェハを用いて、同じ条件でＴｉＷ層２１の露出部を除去して、Ａｕ配線層２４を電気的に互いに分離させる。
【００７４】
この本発明の第２の実施の形態においても、この様なＴｉＷ層２１のエッチング工程を３０００枚程度行っても、エッチングの再現性に影響を与える程度のエッチングレートの急激な変動を見られなかった。
【００７５】
以上においては、半導体チップ領域におけるエッチングの場合の問題を解決するための手段を説明してきたが、Ａｕ等のエッチングレートに対する影響は半導体チップ領域以外の領域に存在するＡｕ等も同様の影響を与えるので、ここで、図５及び図６を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００７６】
図５（ａ）参照
図５（ａ）は、本発明の第３の実施の形態におけるエッチング対象となる半導体ウェハの概略的平面図であり、ＧａＡｓウェハ５１の中央寄りの領域にはチップ５２が配置され、ＧａＡｓウェハ５１の周辺部にはＡｕ配線層等を電解メッキによって形成するための給電パッド５３が配置されている。
【００７７】
図５（ｂ）参照
図５（ｂ）は給電パッド５３の概略的要部断面図であり、ＧａＡｓウェハ５１の最表面に設けられたｎ型ＧａＡｓキャップ層５４の表面にＳｉＯ2 膜等の層間絶縁膜５５を介してＡｕ給電パッド５６が設けられており、その上を上層の層間絶縁膜となる、例えば、ポリイミド層５７が覆っている。
【００７８】
図５（ｃ）参照
図５（ｃ）はチップ５２の抵抗形成領域の概略的要部断面図であり、ＧａＡｓウェハ５１の最表面に設けらえたｎ型ＧａＡｓキャップ層５４の表面にＳｉＯ２  膜等の層間絶縁膜５５を介してＷＳｉ抵抗層５８が設けられており、その上を上層の層間絶縁膜となる、例えば、ポリイミド層５７が覆っている。
【００７９】
図６（ａ）参照
この様なＧａＡｓウェハ５１に設けたＷＳｉ抵抗層５８に対するコンタクトホールを形成する場合、コンタクトホールの形成工程において給電パッド５３におけるポリイミド層５７も除去されてＡｕ給電パッド５６が露出し、オーバエッチングの際にこのＡｕ給電パッド５６の表面が多少エッチングされてエッチング反応室３１内に飛散し、エッチングレートを変動させることになる。
【００８０】
そこで、上記の第１の実施の形態と全く同様にＡｕ層３９を設けたダミーウェハ３８を用いて、ＳＦ６  ガスを導入して、発生したプラズマ４０を用いてランニング処理を行う。
この場合も、エッチング反応室３１内にＳＦ６  ガスを導入して、例えば、２．０Ｐａの圧力下でプラズマを発生させ、一枚当たり６０秒のプラズマエッチングを１０枚行う。
【００８１】
図６（ｂ）参照
次いで、ダミーウェハ３８を取り出したのち、レジストパターン５９を設けたＧａＡｓウェハ５１をステージ３５上に装着し、エッチング反応室３１内に再びＳＦ６  ガスを導入して励起用ＲＦ電力３７によりプラズマ化し、発生したプラズマを用いて露出するＷＳｉ抵抗層５８を選択的にエッチングしてコンタクトホール６０を形成する。
【００８２】
この第３の実施の形態においても、ＷＳｉ抵抗層５８のエッチング前に、Ａｕ層をエッチングするランニングを行っているので、ＷＳｉ抵抗層５８のエッチングを多数回繰り返しても再現性の高いエッチングが可能になる。
【００８３】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、本発明は各実施の形態に記載された構成・条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態においては、エッチングマスクとなって露出しているのがＡｕ配線層であるため、Ａｕ層を設けたダミーウェハを用いて前処理を行っているが、この様なエッチングレートの急激な変化は、露出する金属が、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌの場合にも同様に見られるので、その場合には、Ｐｔ層、Ｃｕ層、或いは、Ａｌ層を設けたダミーウェハを前処理すれば良い。
【００８４】
また、この様な露出するＡｕ層等の影響は、エッチングマスクとして作用する場合だけではなく、配線層をスパッタリング法等で全面に成膜したのち、レジストパターンをマスクとしてエッチングにより配線層を形成する場合にも同様である。
【００８５】
即ち、レジストパターンをマスクとしてＡｕ配線層をミーリングで除去したのち、ＴｉＷバリアメタルをプラズマエッチングで除去することになるが、このＴｉＷバリアメタルのエッチング工程において、開口部において露出するＡｕ配線層の端部がエッチングレートの変動に影響を与えるために、この様な場合にも本発明の前処理は効果的となる。
【００８６】
また、Ａｕの影響は、コンタクトホールの底部に露出するＡｕ電極或いはＡｕ配線層の場合も同様であるので、Ａｕが露出する層間絶縁膜のエッチング工程に対しても、本発明の前処理は有効である。
【００８７】
また、上記の第３の実施の形態に示したＷＳｉ抵抗層等のパターニング工程において、表面に薄いＡｕ保護層を設けており、この様なＡｕ保護層も一緒にエッチングする場合には、ランニング工程においては主たるエッチング対象であるＷＳｉ層をエッチングすることになるので、前処理としてＡｕ層をエッチングすることによって、エッチングレートの変動を防止することができる。
【００８８】
また、上記の第３の実施の形態においては、チップ領域外に存在するＡｕ層の影響を抑制するために、Ａｕをエッチングする前処理を行っているが、この様なチップ領域外に存在するＡｕ層は給電パッドに限られるものではなく、本来、ランニングの対象にならない位置に存在するＡｕ層等の影響を抑制するためにも、本発明の前処理は有効である。
【００８９】
例えば、チップ領域に設ける位置合わせマーク或いは識別マークとしてＡｕ等の金属を用いた場合、或いは、段差のあるスクライブラインに意図しないＡｕ層が付着している場合、さらには、ウェハの側面或いは裏面に意図しないＡｕ層が付着している場合にも、本発明の前処理は有効である。
【００９０】
さらに、前処理するダミーウェハに設ける金属は、エッチング工程において露出する金属と同じ金属である必要はなく、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌの内のいずれか一つの金属を用いて前処理した場合にも、露出する金属がＡｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌの内のいずれであっても、エッチングレートの急激な変動を抑制することができる。
【００９１】
また、上記の各実施の形態においては、ＩＣＰエッチング工程として説明しているが、ＩＣＰエッチング工程に限られるものではなく、ＩＣＰエッチング工程と同様に高密度プラズマエッチング工程である、ＥＣＲエッチング工程、ＭＲＩＥエッチング工程、或いは、ＶＨＦエッチング工程等にも適用されるものである。
【００９２】
また、上記の各実施の形態においては、同じロットのエッチング工程を前提としているため、クリーニング工程とエッチング工程との間に前処理を行っているが、互いに異なったロットをエッチングする場合には、複数のエッチング工程の間に前処理を行っても良いものである。
【００９３】
例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌの露出段階を含まないロット或いはＡｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌを含まないロットを、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌの露出段階を含むロットとを連続的に処理する場合、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌの露出段階を含まないロット或いはＡｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌを含まないロットのエッチング工程と、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌの露出段階を含むロットのエッチング工程との間で前処理を行えば良い。
【００９４】
また、上記第２の実施の形態においては、ＴＭＡｕを用いているが、ＴＭＡｌ等の他の金属を構成要素とする有機金属をバブリングして、エッチング反応室内に導入しても良いものである。
【００９５】
また、上記の第３の実施の形態においては、エッチング対象をポリイミド層としているが、この様な現象はポリイミドに限られるものではなく、エッチングレートの急激な変動が起こるエッチング工程に適用できるものであり、それに伴ってエッチングガスも適宜変更されるものである。
【００９６】
また、上記の各実施の形態においては、エッチング工程をバリアメタルの除去工程或いはコンタクトホールの形成工程として説明しているが、バリアメタルの除去工程或いはコンタクトホールの形成工程に限られるものではなく、エッチングの初期段階でＡｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌが露出することがなく、エッチングの終了までにＡｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、或いは、Ａｌが露出する工程を有するエッチング工程全般に適用されるものである。
【００９７】
また、上記各実施の形態においては、エッチング対象となる半導体ウェハをＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）を形成したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体装置として説明しているが、他のデバイスを形成したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体装置にも適用されるものであり、さらには、シリコン半導体装置にも適用されるものである。
【００９８】
さらには、本発明は、半導体装置の製造工程に限られるものではなく、誘電体デバイス等の他の電子デバイスのエッチング工程或いは実装回路基板にも適用されるものである。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、特定金属が露出するエッチング工程に先立って、特定金属をエッチング反応室内に導入するための前処理を行っているので、特定金属の飛散に起因するエッチングレートの急激な変動を抑制することができ、再現性の良好な微細加工が可能になり、ひいては、半導体装置をはじめとする電子デバイスの高集積化及び信頼性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるエッチング対象となる半導体ウェハの概略的構成図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図７】従来の配線層形成工程の途中までの説明図である。
【図８】従来の配線層形成工程の図７以降の説明図である。
【図９】従来のＴｉＷ層のエッチング工程における問題点の説明図である。
【図１０】従来のポリイミド層のエッチング工程における問題点の説明図である。
【符号の説明】
１  エッチング装置
２  エッチング反応室
３  ダミー基板
４  特定金属
５  プラズマ
１１  ｎ型ＡｌＧａＡｓ電子供給層
１２  ｎ型ＧａＡｓキャップ層
１３  ソース・ドレイン電極
１４  ＡｕＧｅ層
１５  Ａｕ層
１６  Ｔ型ゲート電極
１７  Ｐｔ層
１８  Ａｕ層
１９  ポリイミド層
２０  コンタクトホール
２１  ＴｉＷ層
２２  Ａｕシード層
２３  レジストパターン
２４  Ａｕ配線層
３１  エッチング反応室
３２  石英板
３３  プレーナコイル
３４  石英窓
３５  ステージ
３６  バイアス用ＲＦ電源
３７  励起用ＲＦ電源
３８  ダミーウェハ
３９  Ａｕ層
４０  プラズマ
４１  ＴＭＡｕガス
５１  ＧａＡｓウェハ
５２  チップ
５３  給電パッド
５４  ｎ型ＧａＡｓキャップ層
５５  層間絶縁膜
５６  Ａｕ給電パッド層
５７  ポリイミド層
５８  ＷＳｉ抵抗層
５９  レジストパターン
６０  コンタクトホール
６１  ｎ型ＡｌＧａＡｓ電子供給層
６２  ｎ型ＧａＡｓキャップ層
６３  ソース・ドレイン電極
６４  ＡｕＧｅ層
６５  Ａｕ層
６６  Ｔ型ゲート電極
６７  Ｐｔ層
６８  Ａｕ層
６９  ポリイミド層
７０  コンタクトホール
７１  ＴｉＷ層
７２  Ａｕシード層
７３  レジストパターン
７４  Ａｕ配線層
８１  エッチング反応室
８２  石英板
８３  プレーナコイル
８４  石英窓
８５  ステージ
８６  バイアス用ＲＦ電源
８７  励起用ＲＦ電源
８８  ダミーウェハ
８９  ＴｉＷ層
９０  プラズマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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