(57)【要約】【課題】  アッシングレートや防食性能を低下させることなく、基板上に残留する塩素成分が確実に除去され、剥離性の高い半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】  基板２上に形成された絶縁層３上にＡｌ又はＡｌ合金からなるＡｌ含有層４を形成する工程と、Ａｌ含有層４上にレジスト層５を形成する工程と、レジスト層５の所望のパターン領域をパターニングする工程と、Ａｌ含有層４のうちパターン領域外のＡｌ含有層を塩素含有ガスによって除去するエッチング工程と、エッチング工程後に水素含有ガスの供給量を可変しながら基板１上に残留する塩素成分を除去するアッシング工程と、を備える。【選択図】        図１
2006261157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された絶縁層上にＡｌ又はＡｌ合金からなるＡｌ含有層を形成する工程と、
前記Ａｌ含有層上にレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層の所望のパターン領域をパターニングする工程と、
前記Ａｌ含有層のうち前記パターン領域外のＡｌ含有層を塩素含有ガスによって除去するエッチング工程と、
前記エッチング工程後に、水素含有ガスの供給量を可変しながら前記基板上に残留する塩素成分を除去するアッシング工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記アッシング工程は、前記水素含有ガスの供給量を段階的に増加しながら前記基板上に残留する塩素成分を除去する工程であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記アッシング工程は、前記水素含有ガスと酸素ガスとからなる混合ガスを供給して前記基板上に残留する塩素成分を除去する工程であって、前記酸素ガスに対する前記水素含有ガスの比率を可変しながら前記基板上に残留する塩素成分を除去することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記アッシング工程は、前記水素含有ガスの比率を段階的に増加しながら前記基板上に残留する塩素成分を除去する工程であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記アッシング工程は、前記水素含有ガスの比率が最初の段階で７％以下になるように設定されることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記アッシング工程は、前記水素含有ガスの比率が最後の段階で１０％以上になるように設定されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記アッシング工程は、減圧環境でおこなわれることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記エッチング工程後に、前記基板を薬液にて洗浄する工程と、前記基板を酸素プラズマにて処理する工程と、を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記水素含有ガスは、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、アルコールのいずれかであることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法で製造されたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関し、特に、エッチング工程後にアッシング工程がおこなわれる半導体装置の製造方法及び半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造装置では、半導体装置の配線を形成するためにエッチング工程後にアッシング工程（後処理工程）をおこなう技術が広く知られている（例えば、特許文献１等参照。）。
【０００３】
詳しくは、基板上のＡｌ含有層の上にパターニングされたレジスト層を形成した後に塩素含有ガスを用いたエッチング処理がおこなわれる。その後に、基板上に残留するレジストの除去と防食とを目的として、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、ＣＨ3ＯＨ等の水素含有ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたプラズマアッシング処理がおこなわれる。こうして、半導体基板上に所望の配線パターンが形成されることになる。
【０００４】
一方、特許文献２等には、防食やレジスト剥離性を向上させることを目的として、アッシング処理をおこなうためのガスにフッ素系ガスを混合する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特公平７−９３２９３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ９８／３９７９９パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の技術は、アッシングレートの確保や防食性能の向上を達成するために、アッシング工程時に基板温度を２００〜３００℃に加熱していて、反応生成物が生成されたりレジスト層が変質、硬化したりする問題があった。
【０００７】
具体的には、図５に示すように、エッチング処理・アッシング処理後のＡｌ含有層４ａの側壁に側壁ポリマー８が柱状に残渣として付着する。このように形成された側壁ポリマー８は、アミン・有機系の溶剤等で処理しても完全に除去することができないことがあり、配線間ショートや微小リークの原因となって半導体装置の歩留まりを低下させていた。
これに対して、アッシング時の基板温度を低下させる方策も考えられる。しかし、その場合にはアッシングレートや防食性能が低下してしまうことになる。
【０００８】
一方、上述した特許文献２等の技術は、フッ素系ガスを混合した混合ガスを用いてアッシング処理をおこなうために装置が大型化、高コスト化する可能性が高くなるとともに、上述した問題を直接的に解決する効果が期待できない。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アッシングレートや防食性能を低下させることなく、基板上に残留する塩素成分が確実に除去される、剥離性の高い半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の請求項１記載の発明にかかる半導体装置の製造方法は、基板上に形成された絶縁層上にＡｌ又はＡｌ合金からなるＡｌ含有層を形成する工程と、前記Ａｌ含有層上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層の所望のパターン領域をパターニングする工程と、前記Ａｌ含有層のうち前記パターン領域外のＡｌ含有層を塩素含有ガスによって除去するエッチング工程と、前記エッチング工程後に、水素含有ガスの供給量を可変しながら前記基板上に残留する塩素成分を除去するアッシング工程と、を備えたものである。
【００１１】
また、請求項２記載の発明にかかる半導体装置の製造方法は、前記請求項１に記載の発明において、前記アッシング工程を、前記水素含有ガスの供給量を段階的に増加しながら前記基板上に残留する塩素成分を除去する工程としたものである。
【００１２】
また、請求項３記載の発明にかかる半導体装置の製造方法は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記アッシング工程は、前記水素含有ガスと酸素ガスとからなる混合ガスを供給して前記基板上に残留する塩素成分を除去する工程であって、前記酸素ガスに対する前記水素含有ガスの比率を可変しながら前記基板上に残留する塩素成分を除去するものである。
【００１３】
また、請求項４記載の発明にかかる半導体装置の製造方法は、前記請求項３に記載の発明において、前記アッシング工程を、前記水素含有ガスの比率を段階的に増加しながら前記基板上に残留する塩素成分を除去する工程としたものである。
【００１４】
また、請求項５記載の発明にかかる半導体装置の製造方法は、前記請求項４に記載の発明において、前記アッシング工程は、前記水素含有ガスの比率が最初の段階で７％以下になるように設定されるものである。
【００１５】
また、請求項６記載の発明にかかる半導体装置の製造方法は、前記請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記アッシング工程は、前記水素含有ガスの比率が最後の段階で１０％以上になるように設定されるものである。
【００１６】
また、請求項７記載の発明にかかる半導体装置の製造方法は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記アッシング工程は、減圧環境でおこなわれるものである。
【００１７】
また、請求項８記載の発明にかかる半導体装置の製造方法は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記エッチング工程後に、前記基板を薬液にて洗浄する工程と、前記基板を酸素プラズマにて処理する工程と、を備えたものである。
【００１８】
また、請求項９記載の発明にかかる半導体装置の製造方法は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記水素含有ガスを、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、アルコールのいずれかとしたものである。
【００１９】
また、この発明の請求項１０記載の発明にかかる半導体装置は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法で製造されたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、水素含有ガスの供給量を可変しながらアッシング処理をおこなうことにより、アッシングレートや防食性能を低下させることなく、基板上に残留する塩素成分が確実に除去される、剥離性の高い半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２２】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本実施の形態における半導体製造装置でおこなわれる半導体装置１の製造手順を示す概略断面図である。図２は、アッシング装置１０（半導体製造装置）を示す概略図である。
【００２３】
以下、本実施の形態における半導体装置１の製造方法について詳述する。
図１（Ａ）を参照して、まず、基板２（半導体基板）上に、ＴＥＯＳ膜等からなる絶縁層３が形成される。そして、絶縁層３上にＡｌ又はＡｌ合金からなるＡｌ含有層４が形成される。Ａｌ含有層４としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ材料を用いることができる。
【００２４】
その後、Ａｌ含有層４上にレジスト層５が形成されて、レジスト層５の所望のパターン領域がパターニングされる（図１（Ａ）の状態である。）。
なお、Ａｌ含有層４の上下層に、ＴｉＮ等からなる合金層を形成してもよい。
【００２５】
その後、図１（Ｂ）に示すように、塩素含有ガスを用いたエッチング処理がおこなわれて、Ａｌ含有層４のうちパターン領域外のＡｌ含有層が除去される。すなわち、パターニングされたレジスト層５の範囲のＡｌ含有層４ａ（配線層である。）が基板１上に残留する。
【００２６】
その後、図１（Ｃ）に示すように、水素含有ガスと酸素ガスとからなる混合ガスを用いたアッシング処理がおこなわれて、レジスト層５が除去されるとともに防食処理が施される。こうして、基板２上にＡｌ含有層４ａからなる所望の配線パターンが形成されることになる。ここで、アッシング処理をおこなうための水素含有ガスとしては、Ｈ2、Ｈ2Ｏや、ＣＨ3ＯＨ等のアルコールを用いることができる。
【００２７】
ここで、本実施の形態では、上述したアッシング処理（アッシング工程）をおこなう際に、水素含有ガスの供給量を段階的に増加させている。具体的には、混合ガスにおける、酸素ガスに対する水素含有ガスの比率を段階的に増加させながら、基板１上に残存する塩素成分を除去している。
【００２８】
図２に示すアッシング装置１０を参照して、本実施の形態でおこなわれるアッシング工程について詳述する。
チャンバ１１内の試料台１２上には、半導体装置１（図１（Ｂ）の状態のものである。）が載置される。試料台１２は、２５０℃に温調されている。
【００２９】
そして、ガス導入管１３からチャンバ１１内に混合ガス（Ｏ2／ＣＨ3ＯＨ）が供給され、排気ライン１８に設置された調整弁１４によってチャンバ１１内は１３０Ｐａの減圧環境に維持される。なお、図示は省略するが、ガス導入管１３には、チャンバ１１内に供給される混合ガス（Ｏ2／ＣＨ3ＯＨ）における、酸素ガス（Ｏ2）と水素含有ガス（ＣＨ3ＯＨ）との比率を可変する可変手段が設置されている。
また、チャンバ１１上には、導波管１６を介してマイクロ波発生器１５に接続されたプラズマ発生部１７が設置されている。
【００３０】
このように構成されたアッシング装置１０において、チャンバ１１内の半導体装置１に対して、混合ガスによるプラズマアッシング処理をおこなうことになる。
その際に、アッシング処理の第１段階（最初の段階）では、チャンバ１１内に供給する酸素ガス（Ｏ2）の流量を９００ｓｃｃｍとして、水素含有ガス（ＣＨ3ＯＨ）の流量を４５ｓｃｃｍとする。すなわち、酸素ガスに対する水素含有ガスの比率を５％程度に設定している。
さらに、アッシング処理の第２段階（最後の段階）では、チャンバ１１内に供給する酸素ガス（Ｏ2）の流量を９００ｓｃｃｍとして、水素含有ガス（ＣＨ3ＯＨ）の流量を１００ｓｃｃｍとする。すなわち、酸素ガスに対する水素含有ガスの比率を１１％程度に設定している。
【００３１】
本願発明者は、研究を重ねた結果、上述したように酸素ガスに対する水素含有ガスの比率を増加（本実施の形態では２段階の増加である。）させながらアッシング処理をおこなうことで、アッシング処理後に図５に示す側壁ポリマー８が次洗浄工程で容易に剥離できることを知得した。すなわち、上述の半導体装置の製造方法によれば、アッシングレートや防食性能を低下させることなく、基板１上に残留する側壁ポリマー８の剥離性能を向上することができる。
【００３２】
以下、図３及び図４を用いて、本実施の形態における効果を確認するために実施した実験について説明する。
第１の実験は、図３に示すものであって、アッシング処理の第１段階における水素含有ガス（ＣＨ3ＯＨ）の流量の水準を４つ（１００、６０、４５、３０ｓｃｃｍ）振って、次洗浄工程後の側壁ポリマー８の状態を確認したものである。アッシング処理の第１段階における酸素ガス（Ｏ2）の流量は９００ｓｃｃｍで固定した。また、アッシング処理の第２段階における酸素ガス（Ｏ2）の流量は９００ｓｃｃｍで固定して、水素含有ガス（ＣＨ3ＯＨ）の流量も１００ｓｃｃｍで固定した。
また、試料台１２の温度（ステージ温度）は２５０℃で固定して、アッシング処理におけるプロセス時間は１２０秒で固定した。
【００３３】
上述の実験条件でアッシング処理をおこなった後に、薬液処理をおこなって、パターン欠陥検査装置を用いて１／３基板検査をおこなった。検査項目は、膜ムラの個数、側壁残（側壁ポリマー８剥離残の個数）、異物の個数、擬似欠陥の個数として、それらに基く欠陥総数をカウントした。
【００３４】
図３に示すように、アッシング処理の第１段階における水素含有ガスの流量を１００ｓｃｃｍとしたときには、欠陥総数５５７４個中ランダムに１００個検査して、側壁残が９６個であった。これに対して、アッシング処理の第１段階における水素含有ガスの流量を６０ｓｃｃｍとしたときには、欠陥総数９３個で全数検査での側壁残が４６個であり、側壁ポリマー８に対する剥離効果が確認された。さらに、アッシング処理の第１段階における水素含有ガスの流量を４５ｓｃｃｍとしたときには、欠陥総数２４個で全数検査での側壁残が０個であり、側壁ポリマー８に対するさらなる剥離効果が確認された。
【００３５】
これらの結果から、アッシング処理の第１段階では酸素ガスに対する水素含有ガスの比率を７％以下（好ましくは５％以下である。）に設定して、アッシング処理の第２段階では酸素ガスに対する水素含有ガスの比率を１０％以上に設定するのが好適であることがわかる。
【００３６】
第２の実験は、図４に示すものであって、アッシング処理の第１段階における水素含有ガスの流量の水準を２つ（１００、４５ｓｃｃｍ）振って、半導体装置１の配線間のリーク量を確認したものである。アッシング処理の第２段階における水素含有ガスの流量は１００ｓｃｃｍで固定した。図４において、グラフＳ１はアッシング処理の第１段階における水素含有ガスの流量が４５ｓｃｃｍのものであって、グラフＳ２はアッシング処理の第１段階における水素含有ガスの流量が１００ｓｃｃｍのものである。
同図から、本実施の形態における製造方法を用いることで、半導体装置１の配線間リーク量を抑えることができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態では、水素含有ガスの供給量を可変しながらアッシング処理をおこなうことにより、アッシングレートや防食性能を低下させることなく、基板１上に残留する塩素成分を確実に除去して剥離性を高めることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態で説明したアッシング後、薬液洗浄工程の後に、基板１を酸素プラズマにて処理する工程をおこなうこともできる。これにより、配線パターンの欠陥がさらに減少されるとともに、配線間リークも低下させることができる。
【００３９】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態における半導体製造装置でおこなわれる半導体装置の製造手順を示す概略断面図である。
【図２】アッシング装置を示す概略図である。
【図３】効果を確認するための実験の条件及び結果を示す図表である。
【図４】効果を確認するための実験の結果を示すグラフである。
【図５】従来のアッシング装置で製造された半導体装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  半導体装置、
２  基板（半導体基板）、
３  絶縁層、
４、４ａ  Ａｌ含有層、
５  レジスト層、
８  側壁ポリマー、
１０  アッシング装置（半導体製造装置）。
【図１】
2006261157.tif 000003
【図２】
2006261157.tif 000004
【図３】
2006261157.tif 000005
【図４】
2006261157.tif 000006
【図５】
2006261157.tif 000007