(57)【要約】【課題】大気リークの有無をより確実に検知することができ、不良品を大量に作り込んでしまうことを防止することができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上の層間絶縁膜にバリア層を形成する工程と、バリア層上に配線層を形成する工程と、配線層上に開口を有し、感光性有機膜により構成されるマスクを形成する工程と、開口から前記配線層をエッチングすることにより配線層をパターンニングする工程と、アッシングガスを用いたプラズマ処理によりマスクを除去する工程とを備えている。マスクを除去する工程は、アッシングガス中の窒素の発光強度を紫外線光量計により測定することによりアッシングガス中への大気の混入である大気リークを検知する工程を有している。【選択図】図１１
2018049920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の層間絶縁膜にバリア層を形成する工程と、
前記バリア層上に配線層を形成する工程と、
前記配線層上に開口を有し、感光性有機膜により構成されるマスクを形成する工程と、
前記開口から前記配線層をエッチングすることにより前記配線層をパターンニングする工程と、
アッシングガスを用いたプラズマ処理により前記マスクを除去する工程とを備え、
前記マスクを除去する工程は、前記アッシングガス中の窒素の発光スペクトルを紫外線光量計を用いて測定することにより前記アッシングガス中への大気の混入である大気リークを検知する工程を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記アッシングガスは、４フッ化メタンと、酸素と、水とを含有している、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記バリア層は、窒素を実質的に含まないチタン層を有している、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記紫外線光量計は、３３６ｎｍ以上３７６ｎｍ以下の波長範囲の紫外線に対する検出能を有している、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記紫外線光量計は、３００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の波長範囲の紫外線に対する検出能を有している、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記大気リークを検知する工程は、前記発光スペクトルの強度から指標値を算出し、前記指標値を所定の閾値と比較することにより大気リークを検知し、
前記指標値は処理ロット毎の前記強度の最大値である、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記大気リークを検知する工程は、前記発光スペクトルの強度から指標値を算出し、前記指標値を所定の閾値と比較することにより大気リークを検知し、
前記指標値は処理ロット毎の前記強度の時間積分値である、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、エッチング等のためにプラズマ処理が行われる。プラズマ処理は、真空環境において行われる必要がある。そのため、プラズマ処理は、真空チャンバ内において実施される。
【０００３】
しかしながら、真空チャンバ内で行われるといえども、大気リークにより窒素、酸素等を含有する大気が真空チャンバ内に混入（侵入）する場合がある。このような大気リークは、プラズマ処理に悪影響を及ぼす。
【０００４】
このような大気リークの有無を検知する方法として、例えば特開平５−６７６６５号公報（特許文献１）及び特開平７−５０２８９号公報（特許文献２）に記載の方法が知られている。特許文献１及び特許文献２に記載の方法においては、分光分析器により窒素、酸素等の発光スペクトルが測定されることにより、大気リークの有無が検知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−６７６６５号公報
【特許文献２】特開平７−５０２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
分光分析器は、入射光を回折格子（グレーティング）により分光するとともに、分光された光をスリットを通過させることで、特定波長の光を検出する。すなわち、特定波長の光と波長がわずかに異なる光は、スリットにより遮断される。そのため、分光分析器を用いた場合、検出することができる波長範囲は極めて狭い。
【０００７】
したがって、特許文献１及び特許文献２に記載の大気リークの検出方法においては、経年変化等の影響により分光分析器の検出波長にずれが生じた場合、窒素、酸素等の発光スペクトルを測定できなくなる。その結果、特許文献１及び特許文献２に記載の大気リークの検出方法によっては、経年変化等の影響により分光分析器の検出波長にずれが生じた場合に、大気リークを検出することが困難となる。
【０００８】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上の層間絶縁膜にバリア層を形成する工程と、バリア層上に配線層を形成する工程と、配線層上に開口を有し、感光性有機膜により構成されるマスクを形成する工程と、開口から前記配線層をエッチングすることにより配線層をパターンニングする工程と、アッシングガスを用いたプラズマ処理によりマスクを除去する工程とを備えている。マスクを除去する工程は、アッシングガス中の窒素の発光強度を紫外線光量計を用いて測定することによりアッシングガス中への大気の混入である大気リークを検知する工程を有している。
【発明の効果】
【００１０】
一実施形態に係る半導体製造方法によると、大気リークの有無をより確実に検知することができ、不良品を大量に作り込んでしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の断面図である。
【図２】実施形態に係る半導体装置の製造方法における工程図である。
【図３】素子形成工程の終了後であって層間絶縁膜形成工程が行われる前の段階における半導体装置の断面図である。
【図４】層間絶縁膜形成工程の終了後であってコンタクトプラグ形成工程が行われる前の段階における半導体装置の断面図である。
【図５】コンタクトプラグ形成工程の終了後であってバリア層形成工程が行われる前の段階における半導体装置の断面図である。
【図６】バリア層形成工程の終了後であって配線層形成工程が行われる前の段階における半導体装置の断面図である。
【図７】配線層成膜工程の終了後であってマスク形成工程が行われる前の段階における半導体装置の断面図である。
【図８】マスク形成工程の終了後であって配線層パターンニング工程が行われる前の段階における半導体装置の断面図である。
【図９】配線層パターンニング工程の終了後であってマスク除去工程が行われる前の段階における半導体装置の断面図である。
【図１０】マスク除去工程の終了後の段階における半導体装置の断面図である。
【図１１】マスク除去工程において用いられるアッシング装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、実施形態について図を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００１３】
（実施形態に係る半導体装置の構成）
以下に、実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。
【００１４】
実施形態に係る半導体装置は、図１に示すように、半導体基板ＳＵＢと、ゲート絶縁膜ＧＯと、ゲート電極ＧＥと、層間絶縁膜ＩＬＤと、配線層ＷＬと、コンタクトプラグＣＰとを有している。さらに、実施形態に係る半導体装置は、第１のバリア層ＢＬ１と、第２のバリア層ＢＬ２とを有している。
【００１５】
半導体基板ＳＵＢは、第１面ＦＳと、第２面ＳＳとを有している。第２面ＳＳは、第１面ＦＳの反対側の面である。半導体基板ＳＵＢは、例えばシリコン（Ｓｉ）により構成されている。半導体基板ＳＵＢの第１面ＦＳ側には、ウエルＷが形成されている。ウエルＷは、第１の導電型を有している。第１の導電型は、例えばｐ型である。
【００１６】
半導体基板ＳＵＢの第１面ＦＳ側には、ソース領域ＳＲ及びドレイン領域ＤＲが形成されている。ソース領域ＳＲ及びドレイン領域ＤＲは、第２の導電型を有している。第２の導電型は、第１の導電型の反対の導電型である。すなわち、第１の導電型がｐ型である場合、第２の導電型はｎ型である。ウエルＷは、第１面ＦＳ側に、ソース領域ＳＲとドレイン領域ＤＲとにより挟み込まれている部分を有している。
【００１７】
ウエルＷがソース領域ＳＲとドレイン領域ＤＲとにより挟み込まれている部分の第１面ＦＳ上には、ゲート絶縁膜ＧＯが形成されている。ゲート絶縁膜ＧＯは、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）により形成されている。ゲート絶縁膜ＧＯ上には、ゲート電極ＧＥが形成されている。ゲート電極ＧＥは、例えば多結晶のＳｉにより構成されている。ソース領域ＳＲ、ドレイン領域ＤＲ、ウエルＷ、ゲート絶縁膜ＧＯ及びゲート電極ＧＥは、トランジスタＴｒを構成している。
【００１８】
半導体基板ＳＵＢの第１面ＦＳ上には、トランジスタＴｒを被覆するように層間絶縁膜ＩＬＤが形成されている。層間絶縁膜ＩＬＤは、例えばＳｉＯ２により構成されている。
【００１９】
層間絶縁膜ＩＬＤには、コンタクトホールＣＨが形成されている。コンタクトホールＣＨは、ソース領域ＳＲ、ドレイン領域ＤＲ及びゲート電極ＧＥ上に形成されている。コンタクトホールＣＨは、層間絶縁膜ＩＬＤを貫通している。
【００２０】
コンタクトホールＣＨ中には、コンタクトプラグＣＰが形成されている。コンタクトプラグＣＰは、ソース領域ＳＲ、ドレイン領域ＤＲ及びゲート電極ＧＥと電気的に接続している。コンタクトプラグＣＰは、例えばタングステン（Ｗ）により構成されている。
【００２１】
コンタクトホールＣＨの内壁とコンタクトプラグＣＰとの間、ソース領域ＳＲとコンタクトプラグＣＰとの間、及びドレイン領域ＤＲとコンタクトプラグＣＰとの間には、第１のバリア層ＢＬ１が形成されている。第１のバリア層ＢＬ１は、例えばコンタクトホールＣＨの内壁、ソース領域ＳＲ、ドレイン領域ＤＲ及びドレイン領域ＤＲ上に形成された窒素（Ｎ）を含有するチタン（Ｔｉ）の層と、このＮを含有するＴｉの層上に積層された窒化チタン（ＴｉＮ）の層により構成されている。
【００２２】
層間絶縁膜ＩＬＤ及びコンタクトプラグＣＰ上には、第２のバリア層ＢＬ２が形成されている。第２のバリア層ＢＬ２は、好ましくはＮを実質的に含有しないＴｉの層を含んでいる。より具体的には、第２のバリア層ＢＬ２は、層間絶縁膜ＩＬＤ及びコンタクトプラグＣＰ上に形成されたＮを実質的に含有しないＴｉの層と、このＮを実質的に含有しないＴｉの層上に積層されたＴｉＮの層とにより構成されている。
【００２３】
この場合には、Ｎを実質的に含有しないＴｉの層が後述する配線層ＷＬと直接接触しない。そのため、Ｎを実質的に含有しないＴｉの層は、配線層ＷＬとの間で合金化しないまま残存する。
【００２４】
ここで、ＴｉがＮを実質的に含有しないとは、Ｔｉ中におけるＮの濃度が３原子パーセント以下である場合をいうものとする。
【００２５】
第２のバリア層ＢＬ２上には、配線層ＷＬが形成されている。配線層ＷＬは、例えばアルミニウム（Ａｌ）を主材料とし、必要に応じてシリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）を数パーセント添加して構成されている。配線層ＷＬは、コンタクトプラグＣＰと電気的に接続している。そのため、配線層ＷＬは、ソース領域ＳＲ、ドレイン領域ＤＲ及びゲート電極ＧＥと電気的に接続していることになる。
【００２６】
なお、上記においては、配線層の層数が１である場合について説明したが、配線層の層数はこれに限られない。例えば、配線層の数は、２以上であってもよい。
【００２７】
（実施形態に係る半導体装置の製造方法の構成）
以下に、実施形態に係る半導体装置の製造方法の構成について説明する。
【００２８】
図２に示すように、実施形態に係る半導体装置の製造方法は、素子形成工程Ｓ１と、層間絶縁膜形成工程Ｓ２と、プラグ形成工程Ｓ３と、バリア層形成工程Ｓ４と、配線層成膜工程Ｓ５と、マスク形成工程Ｓ６と、配線層パターンニング工程Ｓ７と、マスク除去工程Ｓ８とを有している。マスク除去工程Ｓ８は、大気リーク検知工程Ｓ８１を含んでいる。
【００２９】
図３に示すように、素子形成工程Ｓ１において、トランジスタＴｒが形成される。トランジスタＴｒの形成は、既存の工法を用いて行われる。例えば、ソース領域ＳＲ、ドレイン領域ＤＲ及びウエルＷの形成は、イオン注入法を用いて行われる。また、例えば、ゲート絶縁膜ＧＯの形成は、熱酸化により行われる。さらに、例えば、ゲート電極ＧＥの形成は、ＣＶＤによる成膜、フォトリソグラフィー及びエッチングを用いたパターンニングにより行われる。
【００３０】
図４に示すように、層間絶縁膜形成工程Ｓ２においては、層間絶縁膜ＩＬＤが形成される。また、層間絶縁膜形成工程Ｓ２においては、層間絶縁膜ＩＬＤ中に、コンタクトホールＣＨが形成される。層間絶縁膜ＩＬＤ及びコンタクトホールＣＨの形成は、既存の工法を用いて行われる。例えば、層間絶縁膜ＩＬＤの形成は、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）により行われる。また、例えば、コンタクトホールＣＨの形成は、ＲＩＥ（Reactive  Ion  Etching）等の異方性エッチングにより行われる。
【００３１】
図５に示すように、プラグ形成工程Ｓ３においては、第１のバリア層ＢＬ１が形成される。また、プラグ形成工程Ｓ３においては、コンタクトプラグＣＰが形成される。第１のバリア層ＢＬ１及びコンタクトプラグＣＰは、既存の工法を用いて行われる。例えば、第１のバリア層ＢＬ１は、スパッタリングにより形成される。また、例えば、コンタクトプラグＣＰは、ＣＶＤにより形成される。
【００３２】
図６に示すように、バリア層形成工程Ｓ４においては、第２のバリア層ＢＬ２が形成される。第２のバリア層ＢＬ２の形成は、既存の工法を用いて行われる。第２のバリア層ＢＬ２は、例えばスパッタリングにより形成される。
【００３３】
図７に示すように、配線層成膜工程Ｓ５においては、第２のバリア層ＢＬ２上の全面に配線層ＷＬが成膜される。配線層ＷＬの成膜は、既存の工法を用いて行われる。例えば、配線層ＷＬは、スパッタリングにより成膜される。
【００３４】
図８に示すように、マスク形成工程Ｓ６においては、マスクＭが形成される。マスクＭは、開口ＯＰを有している。マスクＭは、例えば、フォトレジスト等の感光性有機膜である。開口ＯＰを有するマスクＭの形成は、既存の工法を用いて行われる。例えば、開口ＯＰを有するマスクＭは、スピンコート及びフォトリソグラフィーにより形成される。
【００３５】
図９に示すように、配線層パターンニング工程Ｓ７においては、パターンニングされた配線層ＷＬが形成される。配線層ＷＬは、既存の工法を用いてパターンニングされる。すなわち、配線層ＷＬに対して、マスクＭの開口ＯＰを介して、エッチングを行うことにより、配線層ＷＬのパターンニングが行われる。
【００３６】
図１０に示すように、マスク除去工程Ｓ８においては、アッシングガスＡＧを用いたプラズマ処理により、マスクＭの除去が行われる。大気リーク検知工程Ｓ８１においては、アッシングガスＡＧ中の窒素の発光スペクトルを紫外線光量計ＵＶにより測定することにより、大気リークが検知される。
【００３７】
図１１に示すように、アッシング装置ＡＳＨは、反応室ＲＲと、導波管ＷＧと、マグネトロンＭＧと、マスフローコントローラＭＦＣとを有している。反応室ＲＲ内は、真空環境となっている。反応室ＲＲは、マイクロ波導入室ＭＷＲと、プラズマ発生室ＰＧＲと、アッシング処理室ＡＲとを有している。
【００３８】
マイクロ波導入室ＭＷＲは、導波管ＷＧに接続されている。導波管ＷＧには、マグネトロンＭＧが接続されている。導波管ＷＧの経路上には、オートチューナＡＴが配置されている。マイクロ波導入室ＭＷＲとプラズマ発生室ＰＧＲとは、マイクロ波透過板ＭＴＰにより画されている。マイクロ波透過板ＭＴＰは、例えば、石英ガラスにより構成されている。マイクロ波導入室ＭＷＲとアッシング処理室ＡＲとは、シャワー板ＳＰにより画されている。シャワー板ＳＰには、多数の孔が形成されている。
【００３９】
プラズマ発生室ＰＧＲは、反応ガス入口（図示せず）が設けられている。反応ガス入口は、ガス導入管ＧＩＴを介してマスフローコントローラに接続されている。アッシング処理室ＡＲには、ウエハステージＷＳが設けられている。ウエハステージＷＳには、配線層パターンニング工程Ｓ７を終えた半導体装置が載置される。
【００４０】
マグネトロンＭＧは、マイクロ波を発生させる。マグネトロンＭＧにおいて発生したマイクロ波は、導波管ＷＧを介してマイクロ波導入室ＭＷＲに導入される。マイクロ波導入室ＭＷＲに導入されたマイクロ波は、マイクロ波透過板ＭＴＰを透過し、プラズマ発生室ＰＧＲに達する。
【００４１】
プラズマ発生室ＰＧＲには、ガス導入管ＧＩＴ及び反応ガス入口を介して、アッシングガスＡＧが供給される。アッシングガスＡＧは、酸素（Ｏ２）を含有している。アッシングガスＡＧは、好ましくは４フッ化メタン（ＣＦ４）及び水（Ｈ２Ｏ）を含有している。
【００４２】
プラズマ発生室ＰＧＲに達したマイクロ波は、プラズマ発生室ＰＧＲに供給されたアッシングガスＡＧを励起する。その結果、アッシングガスＡＧはプラズマ化する。アッシングガスＡＧには、マスフローコントローラＭＦＣを介して、大気ＡＩＲが混入する場合がある（このアッシングガスＡＧへの大気ＡＩＲの混入を大気リークという）。
【００４３】
大気リークが生じている場合、大気ＡＩＲに含まれる窒素（Ｎ２）は、プラズマ発生室ＰＧＲに達したマイクロ波によりプラズマ化している。さらに、大気ＡＩＲ中には、Ｎ２に加えて、一酸化窒素（ＮＯ）、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化炭素（ＣＯ２）等も含まれている。そのため、大気リークが生じている場合には、これらも、プラズマ発生室ＰＧＲに達したマイクロ波によりプラズマ化している。
【００４４】
プラズマ化したアッシングガスＡＧは、シャワー板ＳＰに形成された孔からアッシング処理室ＡＲに導入される。アッシング処理室ＡＲに導入されたアッシングガスＡＧは、ウエハステージＷＳ上に載置された半導体装置のマスクＭと反応する。この反応により、マスクＭが除去される。
【００４５】
プラズマ化した大気ＡＩＲも、シャワー板ＳＰに形成された孔からアッシング処理室ＡＲに導入される。アッシング処理室ＡＲに導入された大気ＡＩＲの成分は、第２のバリア層ＢＬ２と反応する。この反応により、第２のバリア層ＢＬ２の浸食が生じる。
【００４６】
アッシング処理室ＡＲは、のぞき窓ＰＷを有している。紫外線光量計ＵＶは、のぞき窓ＰＷに取り付けられている。紫外線光量計ＵＶは、紫外線に対して検出能を有している。紫外線光量計ＵＶは、分光分析器と異なり、特定波長の紫外線に対してのみならず、一定の幅のある波長範囲の紫外線に対して検出能を有している。
【００４７】
より具体的には、紫外線光量計ＵＶは、紫外線受光素子として、紫外線に対する検出能を有するフォトダイオードＰＤを含んでいる。フォトダイオードＰＤは、入射した紫外線による光電変換で生じた電流を検知することにより紫外線を検出する。フォトダイオードＰＤは、特定波長の紫外線に対してのみならず、一定の幅のある波長範囲の紫外線に対しても光電変換を行うことが可能である。そのため、紫外線光量計ＵＶは、分光分析器と異なり、特定波長の紫外線に対してのみならず、一定の幅のある波長範囲の紫外線に対して検出能を有している。
【００４８】
紫外線光量計ＵＶは、好ましくは３４６ｎｍ以上３６６ｎｍ以下の範囲の波長に対し検出能を有している。さらに好ましくは、紫外線光量計ＵＶは、３３６ｎｍ以上３７６ｎｍ以下の範囲の波長に対し検出能を有している。殊に好ましくは、紫外線光量計ＵＶは、３００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の範囲の波長に対して検出能を有している。
【００４９】
紫外線光量計ＵＶは、検出能を有する波長帯域において、フラットな感度特性を有していることが好ましい。ここで、フラットな感度特性を有するとは、応答出力の波長依存性が低いことをいう。
【００５０】
プラズマ化したＮ２の発光波長は、３５６ｎｍである。そのため、プラズマ化したＮ２の発光スペクトルを紫外線光量計ＵＶで検知することにより、反応室ＲＲに大気リークが生じていることを検知することができる。
【００５１】
なお、プラズマ化したＮＯ、ＮＨ３、ＣＯ２の発光波長は、３００ｎｍ以上４１０ｎｍの範囲内にある。そのため、紫外線光量計ＵＶが３００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の範囲の波長に対して検出能を有している場合は、紫外線光量計ＵＶは、ＮＯ、ＮＨ３、ＣＯ２の発光スペクトルを検知することにより大気リークを検出することが可能である。
【００５２】
なお、紫外線光量計ＵＶは、検知したＮ２等の発光スペクトルの強度に応じた信号を監視システムＭＳに対して出力する。
【００５３】
紫外線光量計ＵＶは、監視システムＭＳに接続されている。監視システムＭＳは、紫外線光量計ＵＶからの信号に基づいて、大気リークの指標値を算出する。また、監視システムＭＳは、算出された大気リークの指標値を、所定の閾値と比較する。この閾値と所定の閾値を比較することにより、大気リークを検出してもよい。
【００５４】
監視システムＭＳは、紫外線光量計ＵＶによって測定されたＮ２等の発光強度の半導体基板ＳＵＢの枚葉毎の最大値を大気リークの指標値として算出してもよい。監視システムは、紫外線光量計ＵＶによって測定されたＮ２等の発光強度の半導体基板ＳＵＢの枚葉毎の時間積分値を大気リークの指標値として算出してもよい。
【００５５】
監視システムＭＳは、紫外線光量計ＵＶによって測定されたＮ２等の発光強度の半導体基板ＳＵＢの各処理ロット毎の最大値を大気リークの指標値として算出してもよい。監視システムは、紫外線光量計ＵＶによって測定された発光強度の半導体基板ＳＵＢの処理ロット毎の時間積分値を大気リークの指標値として算出してもよい。
【００５６】
なお、上記においては、マスクＭをアッシングガスＡＧを用いたプラズマ処理により除去する際の大気リークの検知について例として説明を行った。しかし、上記の大気リークの検知方法は、アッシング処理以外のプラズマ処理時の大気リークの検知にも適用することが可能である。例えば、上記の大気リークの検知方法は、絶縁層（層間絶縁膜、パッシベーション膜等）、導電層（配線層、シリサイド層等）又は半導体層（多結晶Ｓｉ、単結晶Ｓｉ等）に対するプラズマ処理を用いた成膜及びエッチングの際の大気リークの検知にも適用可能である。
【００５７】
上記においては、配線層ＷＬの数が１である場合について例として説明した。配線層ＷＬの数が複数である場合には、層間絶縁膜形成工程Ｓ２と、プラグ形成工程Ｓ３と、バリア層形成工程Ｓ４と、配線層成膜工程Ｓ５と、マスク形成工程Ｓ６と、配線層パターンニング工程Ｓ７と、マスク除去工程Ｓ８とをさらに繰り返すことにより、多層の配線層ＷＬを有する半導体装置を製造することができる。
【００５８】
（実施形態に係る半導体装置の効果）
以下に、上記の実施形態に係る半導体装置の製造方法の効果を、分光分析器を用いた大気リークを検知する場合と比較することにより説明する。
【００５９】
上記のとおり、分光分析器を用いて大気リークを検知しようとする場合、分光分析器の経年変化等のために検知波長がずれることがある。そのため、分光分析器を用いた大気リークの検知は、確実性が乏しい。
【００６０】
大気リークが生じた場合、プラズマ化した大気ＡＩＲ中の成分が第２のバリア層ＢＬ２を侵食するおそれがある。このような第２のバリア層ＢＬ２の浸食は、外観検査によっては検知することが困難である。このような第２のバリア層ＢＬ２の浸食は、半導体装置の断面観察により検知が可能である。しかしながら、断面観察は、製造工程に組み込むことが困難である。
【００６１】
また、このような第２のバリア層の浸食が生じた場合、配線層ＷＬとコンタクトプラグＣＰ間の界面剥離を引き起こす。その結果、配線層ＷＬとコンタクトプラグＣＰとの間の抵抗値が上昇する。そのため、第２のバリア層ＢＬ２の浸食の有無は、抵抗値測定により検知可能である。しかしながら、このような抵抗値測定は、製造工程終了後に行われる。そのため、抵抗値測定によって大気リークの有無を検知する場合は、大気リークを把握することなく不良を大量に作り込むおそれがある。
【００６２】
他方、実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、紫外線光量計ＵＶを用いている。紫外線光量計ＵＶは、一定の幅のある波長範囲の紫外線を検出することができる。そのため、実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、大気リークの有無の検知が、経年変化等のために困難となりがたい。したがって、実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、より確実に大気リークを検知することができる。その結果、大気リークが検知された時点で製造を止め、不良を大量に作り込むことを抑制することが可能となる。
【００６３】
アッシングガスＡＧがＣＦ４と、Ｏ２と、Ｈ２Оとを含有している場合には、大気リークが生じた際に、反応性の高いフッ素（Ｆ）ラジカルが生成する。すなわち、アッシングガスＡＧがＣＦ４と、Ｏ２と、Ｈ２Оとを含有している場合、適切に大気リークが検知できないと、不良を大量に作り込む可能性が特に高い。実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、大気リークの結果として反応性の高い物質が形成される場合でも、不良の大量の作り込みを抑制することができる。
【００６４】
Ｎを実質的に含まないＴｉの層は、Ｆラジカルにより浸食されやすい。そのため、第２のバリア層ＢＬ２にＮを実質的に含まないＴｉの層が含まれている場合、適切に大気リークが検知できないと、不良を大量に作り込む可能性が特に高い。実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、第２のバリア層ＢＬ２として浸食されやすい材料を用いる場合でも、不良の大量の作り込みを抑制することができる。
【００６５】
上記の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、紫外線光量計ＵＶが、３４６ｎｍ以上３６６ｎｍ以下の範囲の波長に対し検出能を有している場合、又は３３６ｎｍ以上３７６ｎｍ以下の範囲の波長に対し検出能を有している場合には、大気リークを検知できない可能性がさらに低減する。そのため、この場合には、より確実に不良の大量の作り込みを抑制することができる。
【００６６】
実施形態に係る半導体装置の製造方法において、紫外線光量計ＵＶが、３００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の範囲の波長に対して検出能を有している場合、大気中に含まれるＮＯ、ＮＨ３、ＣＯ２の発光スペクトルを大気リークの検知に用いることができる。そのため、この場合には、より確実な大気リークの検知が可能となり、より確実に不良の大量の作り込みを抑制することができる。
【００６７】
不良の作り込みを可及的に防止する観点からは、大気リークの検知は厳格に行われることが好ましい。他方で、大気リークの検知を厳格に行う場合には、許容可能な品質を超えるものも不良と判定することになる。すなわち、製造歩留まりが低下する。実施形態に係る半導体装置の製造方法において、紫外線光量計ＵＶによって測定されたアッシングガスＡＧ中のＮ２の発光強度に基づいて、処理ロット毎若しくは枚葉毎の発光強度の最大値、又は処理ロット毎若しくは枚葉毎の発光強度の時間積分値を大気リークの指標値として算出し、この指標値を所定の閾値と対比することにより大気リークを検知する場合、許容可能な品質及び歩留まりとの関係で適切な大気リークの検知を行うことができる。
【００６８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
ＡＧ  アッシングガス、ＡＩＲ  大気、ＡＳＨ  アッシング装置、ＡＲ  アッシング処理室、ＢＬ１  第１のバリア層、ＢＬ２  第２のバリア層、ＣＨ  コンタクトホール、ＣＰ  コンタクトプラグ、ＤＲ  ドレイン領域、ＦＳ  第１面、ＧＥ  ゲート電極、ＧＩＴ  ガス導入管、ＧＯ  ゲート絶縁膜、ＩＬＤ  層間絶縁膜、Ｍ  マスク、ＭＦＣ  マスフローコントローラ、ＭＳ  監視システム、ＭＴＰ  マイクロ波透過板、ＭＷＲ  マイクロ波導入室、ＯＰ  開口、ＰＤ  フォトダイオード、ＰＷ  のぞき窓、ＲＲ  反応室、Ｓ１  素子形成工程、Ｓ２  層間絶縁膜形成工程、Ｓ３  プラグ形成工程、Ｓ４  バリア層形成工程、Ｓ５  配線層成膜工程、Ｓ６  マスク形成工程、Ｓ７  配線層パターンニング工程、Ｓ８  マスク除去工程、Ｓ８１  大気リーク検知工程、ＳＰ  シャワー板、ＳＲ  ソース領域、ＳＳ  第２面、ＳＵＢ  半導体基板、Ｔｒ  トランジスタ、ＵＶ  紫外線光量計、Ｗ  ウエル、ＷＧ  導波管、ＷＬ  配線層。
【図１】
2018049920.tif 000003
【図２】
2018049920.tif 000004
【図３】
2018049920.tif 000005
【図４】
2018049920.tif 000006
【図５】
2018049920.tif 000007
【図６】
2018049920.tif 000008
【図７】
2018049920.tif 000009
【図８】
2018049920.tif 000010
【図９】
2018049920.tif 000011
【図１０】
2018049920.tif 000012
【図１１】
2018049920.tif 000013