(57)【要約】【課題】　半導体基板及び処理チャンバーに存在する不純物をとり除くためのチャンバーのクリーニング方法及びこのクリーニング方法を利用した半導体素子製造方法を提供する。【解決手段】　本チャンバーのクリーニング方法は水素（Ｈ２）を含む第１混合ガスのプラズマを利用して半導体基板上の不純物をエッチングした後、半導体基板が取除かれた状態で水素を含まない非水素系第２混合ガスのプラズマを利用して処理チャンバーをエッチングすることを特徴とする。水素が基板及び不純物とそれぞれ異なる化学反応をさせて、クリーニング工程時にエッチング選択比を向上させることができ、第２混合ガスのプラズマを利用して水素反応によるパーティクルの生成を抑制することができる。【選択図】　　　　　　図７
2004146832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　処理チャンバー内で水素（Ｈ２）を含む第１混合ガスのプラズマを利用して半導体基板上の不純物をエッチングする段階と、
　前記処理チャンバーから前記半導体基板をとり除く段階と、
　前記処理チャンバーを非水素系第２混合ガスのプラズマを利用してエッチングする段階と、を含むことを特徴とするチャンバーのクリーニング方法。
【請求項２】
　前記処理チャンバーの内壁はシリコンオキサイド（ＳｉＯ２）を含むことを特徴とする請求項１記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項３】
　前記第１混合ガスは前記第２混合ガスをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項４】
　前記第２混合ガスはアルゴンを含むことを特徴とする請求項３記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項５】
　前記第１混合ガスにおける前記アルゴン流入量と前記水素の流入量との比率は１：０．８〜１：１．２であることを特徴とする請求項４記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項６】
　前記第１混合ガスのプラズマを利用して前記半導体基板上の不純物をエッチングする段階で前記処理チャンバー内の温度は４５０℃〜５５０℃であることを特徴とする請求項１記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項７】
　処理チャンバー内のステージ上に半導体基板を位置させる段階と、
　前記処理チャンバー内を真空にする段階と、
　前記処理チャンバーにアルゴン（Ａｒ）及び水素（Ｈ２）を含む第１混合ガスを導入する段階と、
　前記第１混合ガスのプラズマを利用して前記半導体基板上の不純物をエッチングする段階と、
　前記処理チャンバー内の気体を排出する段階と、
　前記処理チャンバーから前記半導体基板をとり除く段階と、
　前記処理チャンバー内を真空にする段階と、
　前記処理チャンバーに非水素系第２混合ガスを導入する段階と、
　前記第２混合ガスのプラズマを利用して前記処理チャンバー内部をエッチングする段階と、を含むことを特徴とするチャンバーのクリーニング方法。
【請求項８】
　前記半導体基板は前記ステージ及びベルジャーで構成される処理空間に位置することを特徴とする請求項７記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項９】
　前記ステージ及び前記ベルジャーの中で少なくとも一つはシリコンオキサイドで構成されることを特徴とする請求項８記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項１０】
　前記第１混合ガスのプラズマを利用して前記半導体基板上の不純物をエッチングする段階で前記処理チャンバーの温度は４５０℃〜５５０℃であることを特徴とする請求項７記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項１１】
　前記第２混合ガスはアルゴンを含むことを特徴とする請求項７記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項１２】
　前記第１混合ガスにおける前記アルゴン流入量と前記水素の流入量との比率は１：０．８〜１：１．２であることを特徴とする請求項１１記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項１３】
　前記処理チャンバー内をエッチングする段階を行った後、前記処理チャンバー内の内容物を除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項１４】
　前記処理チャンバー内の気体を排出する段階は、前記第１混合ガスと前記半導体基板上の不純物をエッチングする間に発生した不純物を排出することを特徴とする請求項７記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項１５】
　半導体基板を処理チャンバー内に位置させる段階と、
　前記処理チャンバー内で水素（Ｈ２）を含む第１混合ガスのプラズマを利用して前記半導体基板上の不純物をエッチングする段階と、
　前記処理チャンバーから前記基板を取除く段階と、
　前記処理チャンバーを非水素系第２混合ガスのプラズマを利用してエッチングする段階と、を含むことを特徴とする半導体素子製造方法。
【請求項１６】
　前記第１混合ガスは前記第２混合ガスをさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の半導体素子製造方法。
【請求項１７】
　前記第２混合ガスはアルゴンを含むことを特徴とする請求項１６記載の半導体素子製造方法。
【請求項１８】
　前記第１混合ガスにおける前記アルゴン流入量と前記水素の流入量との比率は１：０．８〜１：１．２であることを特徴とする請求項１７記載の半導体素子製造方法。
【請求項１９】
　前記第１混合ガスのプラズマを利用して前記半導体基板上の不純物をエッチングする段階で前記処理チャンバー内の温度は４５０℃〜５５０℃であることを特徴とする請求項１５記載の半導体素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は半導体素子製造工程で使われたチャンバーのクリーニング方法に関し、より詳しくは化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）工程の前に半導体基板上の不純物及びクリーニングチャンバー内の不純物をとり除くことによるチャンバーのクリーニング方法及びその方法を用いた半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　半導体装置が高統合化（ｉｎｔｅｇｒａｔｅ）されることによって、素子のデザインルール（ｄｅｓｉｇｎ　ｒｕｌｅ）、例えば、トランジスターのチャンネル長さ、アクティブ間隔、配線幅（ｗｉｄｔｈ）、配線間隔またはコンタクト大きさなどが縮小（ｓｃａｌｅ−ｄｏｗｎ）している。その結果、半導体基板上に形成されるコンタクトホール（ｃｏｎｔａｃｔ　ｈｏｌｅ）のアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ　ｒａｔｉｏ）も徐々に増加している。コンタクトホールのアスペクト比とは、ホールの直径に対するホールの深さの割合を意味する。
【０００３】
　このように、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）工程によって蒸着したアルミニウム（Ａｌ）で構成された従来の代表的な配線（ｗｉｒｉｎｇ）及び相互連結膜はいくつかの短所を有する。例えば、このような高統合化によって配線または相互連結膜の接触抵抗（ｃｏｎｔａｃｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が増加し、蒸着された膜の段差塗布性（ｓｔｅｐ　ｃｏｖｅｒａｇｅ）が減少する。これによって、配線及び連結膜がコンタクトホールのウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）でしばしば断線される。同様に、アルミニウムを含む連結膜は、作動中にエレクトロマイグレーション（ｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｉｎ）現象に起因して断線（単線）されることから高い信頼性を有することは難しい。
【０００４】
　このような問題点を解決するために、上部導電層と下部導電層を電気的に相互接続させる種々の金属プラグ（ｍｅｔａｌ　ｐｌｕｇ）が提供されてきた。この場合、上部及び下部導電層の間に介在する層間絶縁膜（Ｉｎｔｅｒ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ；ＩＬＤ）にコンタクトホールが形成され、このようなコンタクトホールに金属プラグが埋められて上部及び下部導電層を電気的に連結する。
【０００５】
　一般的に、タングステン（Ｗ）を含む金属プラグは良好な段差塗布性を有し、プラズマ増大化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）方法によって形成される。
【０００６】
　図１は従来のコンタクトホールを含む半導体素子を部分的に拡大した断面図であって、コンタクトホールを形成した後、コンタクトホールに金属プラグを蒸着した半導体素子製造工程の一過程を示す。図１に示されるように、半導体基板（１０）をアクティブ領域及びフィールド領域（１５）として定義した後、基板（１０）上に層間絶縁膜（３０）を形成する。
【０００７】
　層間絶縁膜（３０）の下の半導体基板（１０）には予め設計されたパターンを有するソース／ドレーン領域（２０）が形成されており、このソース／ドレーン領域（２０）は、半導体基板（１０）に金属をイオン注入（ｉｏｎ　ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）する注入法で形成される。
【０００８】
　ソース／ドレーン領域（２０）及び金属プラグ（５０）間の電気伝導性を向上させるために、半導体基板（１０）上に金属シリサイド（ｍｅｔａｌ　ｓｉｌｉｃｉｄｅ）層（２２）が形成される。金属シリサイド層（２２）に触れさせるように層間絶縁膜（３０）にはコンタクトホールがエッチング工程を通じて形成される。前記コンタクトホールを含む層間絶縁膜（３０）にはチタン（Ｔｉ）及び窒化チタン（ＴｉＮ）が蒸着される。前記、チタン膜（４０）及び窒化チタン膜（４５）は障壁（ｂａｒｒｉｅｒ）として機能し、その上部にタングステン（Ｗ）が蒸着されてプラグを形成する。チタン（Ｔｉ）膜（４０）は、化学気相蒸着またはスパッタリング工程によってコンタクトホール及び層間絶縁膜（３０）上に形成される。
【０００９】
　チタン（Ｔｉ）膜上には窒化チタン（ＴｉＮ）膜が化学気相蒸着またはスパッタリング工程によって形成され、チタン（Ｔｉ）膜と同じく窒化チタン（ＴｉＮ）膜は金属障壁（ｍｅｔａｌ　ｂａｒｒｉｅｒ）として機能する。
【００１０】
　また、プラグ（５０）とソース／ドレーン領域（２０）間の接触抵抗を低めるために、ソース／ドレーン領域（２０）上には金属シリサイド層（２２）が形成される。すなわち、金属シリサイド層（２２）はソース／ドレーン領域（２０）と上部に形成された金属プラグ（５０）間の抵抗を低めるオーミック層（ｏｈｍｉｃ　ｌａｙｅｒ）の役目を担う。同様に、金属シリサイド層（２２）は、金属層と半導体基板間もしくは多層金属システムにおける二金属層の間で二つの材料が互いに拡散することを防止するための拡散障壁層（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｂａｒｒｉｅｒ　ｌａｙｅｒ）としての役目も担う。
【００１１】
　一般的に金属シリサイド層（２２）は、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ２）や白金シリサイド（ＰｔＳｉ２）、鉛シリサイド（ＰｄＳｉ２）、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）またはニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ２）などの金属シリサイドで形成される。特に、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）は約９００℃の高温でも安定なので、このようなコバルトシリサイド上に平坦化のためにドープガラス膜を蒸着する工程が可能である。また、約１６〜１８＊１０−６Ω・ｃｍ程度の低い抵抗（ｐ）を有し、半導体基板に対して横及び縦方向にシリサイドが形成されないため、ドレーン・ソースとゲート電極がお互いに短絡する心配が少ないという長所を有する。さらに、コバルトシリサイドは選択的エッチングが可能で、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ２）に比べてプラズマエッチングの際に過度にエッチングされないという長所を有する。
【００１２】
　しかし、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ２）とは異なってコバルトシリサイドは、その上部に酸化膜が形成してシリサイド自らの生成を邪魔するとか、他の金属との電気的接触を不良にさせやすい。そのため、コバルトシリサイド層を形成する場合、表面を洗浄して清潔に維持することが重要である。
【００１３】
　図２及び図３は従来のタングステンプラグを形成する過程を説明するための断面図である。
【００１４】
　図２に示されるように、半導体基板（１０）上にフォトレジストや酸化物を含む保護膜（２４）を形成した後、要求される形状にしたがって保護膜（２４）をエッチングしてソース／ドレーン領域などの半導体基板（１０）の予めデザインされた領域を露出させる。露出領域に金属で構成された不純物を埋め込んでソース／ドレーン領域（２０）を形成する。引き継いて、金属シリサイド層（２２）形成用の金属を用い、化学気相蒸着またはイオン注入工程でソース／ドレーン領域（２０）の上面を覆い、金属とシリコンとを高温で互いに反応させてソース／ドレーン領域（２０）上に金属シリサイド層（２２）を形成する。望ましくは、金属シリサイド層（２２）を形成するためにチタン（Ｔｉ）またはコバルト（Ｃｏ）が使われ、これらが半導体基板（１０）のシリコンと反応してチタンシリサイド（ＴｉＳｉ２）またはコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）層を形成する。
【００１５】
　図３に示されるように、保護膜（２４）を除去した後、金属シリサイド層（２２）が形成された半導体基板（１０）上に層間絶縁膜（３０）を積層する。フォトレジストを利用した写真エッチング（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程によって層間絶縁膜（３０）にコンタクトホール（３２）の位置をパターニングした後、エッチングを通じてソース／ドレーン領域（２０）を露出させてコンタクトホール（３２）を形成する。この場合、コンタクトホール（３２）の形成のためのエッチング工程後、コンタクトホール（３２）の底面に位置する金属シリサイド層（２２）の表面に酸化膜（３４）が形成され、エッチングの残留物を含む不純物が残存する。半導体基板（１０）は半導体製造のための多くの工程を経なければならないし、また処理チャンバーを移動しなければならない場合、大気と接触するようになる。このとき、酸化膜（３４）は半導体基板（１０）の表面が大気と接しながら反応して生成し、少量の酸化膜（３４）でもソース／ドレーン領域（２０）及び金属プラグ（５０）の間に介在する電気的接触を不良にする。
【００１６】
　従って、コンタクトホール（３２）にプラグ（５０）を形成するために、プラグを構成する膜（４０，４５）を蒸着する前にコンタクトホール（３２）内に残っている酸化膜（３４）及びその他不純物を除去しなければならないし、このような酸化膜（３４）及び不純物をとり除く工程を予備クリーニング（ｐｒｅ−ｃｌｅａｎｉｎｇ）という。
【００１７】
　従来の化学気相蒸着工程において、化学気相蒸着によってチタン（Ｔｉ）及び窒化チタン（ＴｉＮ）膜を蒸着する前に酸化膜や不純物をとり除くための予備クリーニング方法がすでに提案されている。実際に、チタン（Ｔｉ）／窒化チタン（ＴｉＮ）膜を化学気相蒸着工程で蒸着する設備であるＵｎｉｔｙ−ＥＰ（日本のＴｏｋｙｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ社）装備では、予備クリーニングを行った後にチタン（Ｔｉ）／窒化チタン（ＴｉＮ）膜を蒸着する。金属シリサイド層がコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）の場合には別の設備で高周波（ＲＦ）プラズマエッチング工程をエックス−サイチュー（ｅｘ−ｓｉｔｕ）で行って予備クリーニングを実施し、予備クリーニングを経た半導体基板が化学気相蒸着（ＣＶＤ）用の処理チャンバーに導入されることが一般的である。
【００１８】
　一方、前記Ｕｎｉｔｙ−ＥＰ装備は処理モジュールを装着して機能を付け加えることができるし、高周波（ＲＦ）エッチングである予備クリーニングエッチングモジュール（Ｐｒｅ−Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｅｔｃｈｉｎｇ　Ｍｏｄｕｌｅ：ＰＣＥＭ）を装着してインサイチュー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で予備クリーニングを実施することができる。このようにインサイチューで工程を行うとき、移送による工程時間を縮めることができるし、それによって収率（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）も向上させることができる。
【００１９】
　従来のチャンバーのクリーニング方法は、処理チャンバー内でアルゴン（Ａｒ）を利用したプラズマエッチングを実施することを特徴とする。しかし、このようにアルゴン（Ａｒ）を利用したドライエッチングで予備クリーニングをする方法は次のような問題点を有する。
【００２０】
　図４は、従来のチャンバーのクリーニング方法の問題点を説明するために、ソース／ドレーン領域の上面を部分的に拡大した断面を示す図面であって、アルゴンを利用する高周波（ＲＦ）プラズマエッチングを過度に行って金属シリサイド層（２２）が損傷された例が示されている。すなわち、金属シリサイド層（２２）上に形成された酸化膜（ｏｘｉｄｅ）または不純物をとり除くために高周波（ＲＦ）プラズマエッチングを実施する場合には、金属シリサイド層も一緒にエッチングされるという問題点を有する。
【００２１】
　また、エッチング工程を調節して金属シリサイド層がエッチングされないように制御する作業自体が非常に難しく、時間調節によるエッチング量の調節は非効率的なだけでなく大量生産に不利で、これを実施するための費用は相当にかかり、製造原価上昇の要因になる。実際にコバルトシリサイド層上に形成された酸化膜や不純物をとり除くために酸化膜または不純物層の厚さとほとんど等しい厚さのコバルトシリサイド層がエッチングされるから、結果的には半導体素子の不良の原因になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
　従って、本発明の目的は金属シリサイド層と酸化膜との間のエッチング選択比を向上させて金属シリサイド層の損傷を最小化することができるチャンバーのクリーニング方法を提供することにある。
【００２３】
　本発明の他の目的は、処理チャンバー内のパーティクル生成を抑制することができるチャンバーのクリーニング方法を提供することにある。
【００２４】
　本発明のその他の目的は、かかるチャンバーのクリーニング方法を利用した半導体素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
　本発明は、処理チャンバー内で水素（Ｈ２）を含む第１混合ガスのプラズマを利用して半導体基板上の不純物をエッチングする段階と、前記処理チャンバーから前記半導体基板をとり除く段階と、前記処理チャンバーを非水素系第２混合ガスのプラズマを利用してエッチングする段階と、を含むことを特徴とするチャンバーのクリーニング方法に関する。
【００２６】
　また本発明は、処理チャンバー内部のステージ上に半導体基板を位置させる段階と、前記処理チャンバー内部を真空にする段階と、前記処理チャンバーにアルゴン（Ａｒ）及び水素（Ｈ２）を含む第１混合ガスを導入する段階と、前記第１混合ガスのプラズマを利用して前記半導体基板上の不純物をエッチングする段階と、前記処理チャンバー内部の気体を排出する段階と、前記処理チャンバーで前記半導体基板をとり除く段階と、前記処理チャンバー内部を真空にする段階と、前記処理チャンバーに非水素系第２混合ガスを導入する段階と、前記第２混合ガスのプラズマを利用して前記処理チャンバー内部をエッチングする段階と、を含むことを特徴とするチャンバーのクリーニング方法、に関する。
【００２７】
　さらに本発明は、半導体基板を処理チャンバー内に位置させる段階と、前記処理チャンバー内で水素（Ｈ２）を含む第１混合ガスのプラズマを利用して前記半導体基板上の不純物をエッチングする段階と、前記処理チャンバーから前記基板を取除く段階と、前記処理チャンバーを非水素系第２混合ガスのプラズマを利用してエッチングする段階と、を含むことを特徴とする半導体素子製造方法、関する。
【発明の効果】
【００２８】
　本発明よれば、第１高周波エッチング工程で水素（Ｈ２）を使うことで金属シリサイド層と酸化物層間のエッチング選択比を向上させることができ、ソース／ドレーン領域の損傷を最小化し、予備クリーニング工程を容易に実施することができる。
【００２９】
　また、第２高周波エッチング工程で水素なしにエッチング工程を実施することでチャンバー内のパーティクル生成を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
　上述した本発明の目的を達成すために本発明の望ましい実施例によると、処理チャンバー内で水素（Ｈ２）を含む第１混合ガスのプラズマを利用して半導体基板上の不純物をエッチングする段階、処理チャンバーから半導体基板をとり除く段階及び処理チャンバーを非水素系第２混合ガスのプラズマを利用してエッチングする段階を含むチャンバーのクリーニング方法が提供される。ここで、非水素系混合ガスと言うのは水素成分を含まない混合ガスを意味する。
【００３１】
　前記第１混合ガスはアルゴン（Ａｒ）及び水素（Ｈ２）を含むのが望ましい。第１混合ガスに水素を含んでプラズマエッチングをする場合、金属シリサイド層及び酸化膜（ｏｘｉｄｅ）の間のエッチング選択比を著しく向上させることができ、クリーニング工程を容易に調節することができる。
【００３２】
　ただ、プラズマエッチング過程で水素（Ｈ２）を使う場合、水素分子はプラズマによってラジカル（ｒａｄｉｃａｌ）に変換され、変換されたラジカルは周りの反応粒子と容易に結合して新しい化合物を形成する。このような化合物は以後の他の半導体基板を処理する間に影響を及ぼし、このような水素化合物は半導体基板上に落ちるパーティクルの主要原因になる。すなわち、活性化された水素ラジカルはコバルト（Ｃｏ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）と反応する以外にも処理空間の上部を覆う石英ベルジャー（Ｑｕａｒｔｚ　ｂｅｌｌｊａｒ）及び半導体基板が位置する石英マスク（Ｑｕａｒｔｚ　ｍａｓｋ）に含まれたシリコンオキサイド成分と反応して他の化合物形態で処理チャンバー内に残存し、このような化合物は他の基板を処理する間に基板上に落ちるか、または附着されたパーティクル生成の原因になる。
【００３３】
　プラズマによって活性化された水素ラジカルはチャンバー内に存在するシリコンオキサイド成分と衝突してシリコンオキサイド内に含有された状態で残存し、このような水素を含むシリコンオキサイド成分は、以後他の半導体基板のクリーニング工程でパーティクルの原因として作用する。
【００３４】
　従って、本発明の第１混合ガスによる第１高周波（ＲＦ）プラズマエッチングを実施した後、基板を処理チャンバーでとり除いた状態で水素成分を含まない第２混合ガスを利用した第２高周波エッチング工程を実施して処理チャンバー内に残存する水素成分をとり除くことを特徴とする。第２混合ガスは水素成分を含まないし、望ましくは第２混合ガスはアルゴン（Ａｒ）で構成される。
【００３５】
　以下、本発明を説明するためにチャンバー内での水素（Ｈ２）の反応メカニズムを説明する。
【００３６】
　（水素（Ｈ２）の反応メカニズム）
　一般的に、化学気相蒸着（ＣＶＤ）によるチタン（Ｔｉ）及び窒化チタン（ＴｉＮ）蒸着工程を実施する前に、ＶＤ装備（Ｕｎｉｔｙ−ＥＰ　ｍａｄｅ　ｂｙ　Ｔｏｋｙｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ）にＰＣＥＭを装着し、インサイチューで予備クリーニング工程を実施した。インサイチューで予備クリーニング工程を実施する場合には、作業効率を向上させるだけではなく、アルゴン（Ａｒ）及び水素（Ｈ２）を併用することで基板と不必要な酸化膜について優れたエッチング選択比として、工程を実施することができる。
【００３７】
　前述したＰＣＥＭ工程では、高密度プラズマ（Ｈｉｇｈ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｐｌａｓｍａ）であるＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）方式を利用して高周波（ＲＦ）エッチングを行う。
【００３８】
　アルゴン及び水素で構成された混合ガスが処理チャンバー内に導入された後、上部にＩＣＰ電源が印加されてプラズマが活性された状態に転換し、ウェーハが置かれたステージにバイアス電源が印加されてＲＦプラズマエッチングが開始する。
【００３９】
　アルゴンとともに導入された水素（Ｈ２）は、Ｈ２０形態で酸化層をウェーハからとり除くように、約５００℃の高温で酸化物と化学反応（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｒｅａｃｔｉｏｎ）を行う。一方、水素は金属シリサイド形態でウェーハに存在するコバルト（Ｃｏ）と反応して水素化コバルト（ＣｏＨｘ）の形態でウェーハに沈積する。
【００４０】
　上述した処理チャンバー内において、水素（Ｈ２）と反応する酸化物及びコバルトシリサイドの化学反応は、次の反応式によって示される。
【００４１】
【化１】
2004146832.tif 000003
【００４２】
　前記反応式によって、酸化層は水素との化合物（ＳｉＨ４）またはＨ２Ｏの形態で除去される一方、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）で構成された金属シリサイドは沈積し、エッチングによって除去されない。
【００４３】
　このように、不必要な酸化層は必要な金属シリサイドよりも選択的に食刻またはエッチングされる。実際に混合ガスに水素（Ｈ２）が含まれた場合、約１０倍以上の選択比の増加が示される。
【００４４】
　以下、図面を参照して本発明の望ましい実施例により詳細に説明する。
【００４５】
　図５及び図６は本発明によるチャンバーのクリーニング方法を説明するための断面図であって、クリーニングの対象になる酸化膜の形成過程を説明するための図である。
【００４６】
　図５に示されるように、半導体基板（１００）上に保護膜（１２４）を形成して半導体基板（１００）にソース／ドレーン領域を形成するため、保護膜（１２４）をパターニングする。引き継いて、露出した半導体基板（１００）にイオン注入（ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）工程で不純物を注入してソース／ドレーン領域（１２０）を形成する。
【００４７】
　続いて、化学気相蒸着法またはイオン注入法を利用し、ソース／ドレーン領域（１２０）の表面に金属シリサイド層（１２２）を形成する。このような方法は実質的に高温で行われるから、半導体基板（１００）のシリコン成分と金属が反応してソース／ドレーン領域（１２０）の表面に金属シリサイド層（１２２）が形成される。本実施例では接触抵抗を最小化するためにコバルト（Ｃｏ）を利用してソース／ドレーン領域（１２０）にコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）層を形成する場合について説明するが、コバルト以外の金属を使ってソース／ドレーン（１２０）領域表面に金属シリサイド層（１２２）を形成する場合も本発明の適用範囲に含まれる。
【００４８】
　金属シリサイド層（１２２）が形成された半導体基板（１００）上に層間絶縁膜（１３０）を積層した後、写真エッチング工程によって層間絶縁膜（１３０）を部分的にエッチングして、ソース／ドレーン領域（１２０）を露出させるコンタクトホール（１３２）を形成する。コンタクトホール（１３２）を形成した後、コンタクトホール（１３２）形成のためのフォトレジストパターンを除去する。
【００４９】
　コンタクトホール（１３２）を形成した後、半導体基板（１００）を移送する過程で半導体基板（１００）は空気中の酸素と接触し、図６に示されるように、コンタクトホール（１３２）の底面であってソース／ドレーン領域（１２０）の表面には酸化膜（１３４）が形成する。また、コンタクトホール（１３２）の形成のための写真エッチング法を行う間に、ソース／ドレーン領域（１２０）の表面とコンタクトホール（１３２）内部には、酸化膜（１３４）以外にもエッチングの副産物などの不純物が存在する。
【００５０】
　前記コンタクトホール（１３２）内にチタン（Ｔｉ）／窒化チタン（ＴｉＮ）膜を蒸着する前にコンタクトホール（１３２）に残っている酸化膜（１３４）または不純物を除去すべきである。このような酸化膜及び不純物をとり除く方法を予備クリーニングという。
【００５１】
　図７は本発明のクリーニング装置を説明するための断面図である。
【００５２】
　図７に示されるように、本発明によるクリーニング装置（２００）は、処理チャンバー（２１０）を囲むハウジング（２０５）、半導体基板（１０）の上方に配置されてプラズマを提供するＩＣＰ装置（２２０）、基板の下に配置されたＲＦバイアス装置（２３０）、処理チャンバー（２１０）内に真空を形成するポンプ（２４０）、基板が置かれる石英マスク（２７５）、そして石英マスク（２７５）の上方を覆って処理空間を形成する石英ベルジャー（２７０）を含む。
【００５３】
　前記石英マスク（２７５）及び石英ベルジャー（２７０）は処理チャンバー（２１０）内に処理空間を形成し、石英マスク（２７５）が提供するステージ上に半導体基板（１０）が置かれる。
【００５４】
　また、処理チャンバー（２１０）にアルゴン（Ａｒ）及び水素（Ｈ２）を供給するための供給管が、それぞれクリーニング装置（２００）に連結される。各供給管はアルゴン供給ソース（２５４）及び水素供給ソース（２５６）に連結され、各供給管には第１及び第２流量制御機（ｍａｓｓｆｌｏｗ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＭＦＣ）（２５０、２５２）が取付けられる。第１流量制御機（２５０）とアルゴン（Ａｒ）供給源（２５４）との間には第１バルブ（２６１）が取付けられ、第１流量制御機（２５０）と装置（２００）との間には第２バルブ（２６２）が取付けられる。また、第２流量制御機（２５２）と水素（Ｈ２）供給源（２５６）との間には第３バルブ（２６３）が取付けられ、第２流量制御機（２５２）と装置（２００）との間には第４バルブ（２６４）が取付けられる。
【００５５】
　図８は本発明によるクリーニング方法を説明するためのフローチャートであり、図９は本発明による第１高周波（ＲＦ）エッチングを説明するための部分拡大断面図である。
【００５６】
　図７ないし図９に示されるように、コンタクトホールが形成された半導体基板（１０）を石英マスク（２７５）上に位置させた後（Ｓ１０）、ポンプ（２４０）を動作させて処理チャンバー（２１０）内部に高真空状態を形成する（Ｓ２０）。すなわち、酸化膜または不純物を有する半導体基板を処理チャンバー（２１０）内に移して石英マスク（２７５）及び石英ベルジャー（２７０）が形成する処理空間に位置させた後、ポンプ（２４０）を作動させて処理チャンバー（２１０）内部の気体を抜き出す。
【００５７】
　処理チャンバー（２１０）内部が高真空で維持された状態で、各気体成分の導入量を調節しながら第１及び第２流量制御機（２５０、２５２）を通じて処理チャンバー（２１０）内にアルゴン及び水素を流入させる。アルゴン及び水素を混合して形成された第１混合ガスを処理チャンバー（２１０）内に導入する（Ｓ３０）。このとき、第１混合ガスの混合比及び導入量は第１及び第２流量制御機（２５０、２５２）によって制御される。
【００５８】
　本発明よると、アルゴンの流入量と水素の流入量との比率は、約１：０．８〜１：１．２であることが望ましく、本実施例ではアルゴン及び水素がそれぞれ約５ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｂｉｃ−ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ　ｐｅｒ　ｍｉｎｕｔｅ）づつ約１：１の割合で導入される。しかし、本発明による混合ガスの混合比ないし各気体成分の導入量は、処理チャンバー（２１０）や半導体基板の状態及び工程条件によって変化させることができる。
【００５９】
　前記ＩＣＰ装置（２２０）及びバイアス装置（２３０）の作用によって第１混合ガスを活性化させてプラズマを形成し、第１混合ガス中で発生したプラズマは、第１高周波（ＲＦ）エッチング法を実施すると半導体基板上に存在する酸化膜または不純物と反応する（Ｓ４０）。
【００６０】
　図９で示されるように、第１高周波（ＲＦ）エッチング工程が行われる間に、アルゴンによるエッチングが実施されると同時に、水素による化学反応が進行する。
【００６１】
　第１高周波エッチング工程が進行している間、処理チャンバー（２１０）内の処理空間は約４５０℃〜５５０℃の温度で維持され、それによって水素と異なる物質との化学反応が進行する。水素はシリコン（Ｓｉ）及びシリコンオキサイド（ＳｉＯ２）と反応してシラン（ＳｉＨ４）及び水蒸気（Ｈ２Ｏ）の形態で除去される。それと同時に、金属シリサイド層（１２２）を構成するコバルト（Ｃｏ）は水素と反応し、水素化コバルト（ＣｏＨｘ）の形態で沈積して半導体基板（１０）上に残る。上述したように、アルゴン及び水素を含む混合ガスによる高周波（ＲＦ）エッチングはＳｉ＋４Ｈ＋→ＳｉＨ４↑、ＳｉＯ２＋８Ｈ２＋→ＳｉＨ４↑＋２Ｈ２Ｏ↑及びＣｏ＋ｘＨ→ＣｏＨｘ↓の反応式によって進行する。
【００６２】
　所定の時間が経過した後、ＩＣＰ装置（２２０）及びバイアス装置（２３０）の作動が停止されて、第１高周波エッチング工程が終わる。
【００６３】
　第１高周波エッチング工程後、第１及び第３バルブ（２６１、２６３）を閉じ、ポンプ（２４０）を作動させて処理チャンバー（２１０）及び流量制御機（２５０，２５２）に残っているガスを全部排出する（Ｓ５０）。
【００６４】
　引き継いて、半導体基板（１０）は処理チャンバー（２１０）から取去った後、後続する半導体製造工程に移される（Ｓ６０）。前記処理チャンバー（２１０）から基板を取去った後、ポンプ（２４０）を作動させて処理チャンバー（２１０）内に真空を形成する（Ｓ７０）。
【００６５】
　第１流量制御機（２５０）を作動させて第１バルブ（２６１）及び第２バルブ（２６２）を開とし、アルゴンで構成された第２混合ガスが処理チャンバー（２１０）内に導入される（Ｓ８０）。この場合、第３バルブまたは第４バルブ（２６３，２６４）は閉まっており、水素は処理チャンバー（２１０）内に導入されない。
【００６６】
　第２混合ガスを導入した後、高周波（ＲＦ）エネルギーを提供してアルゴンプラズマを形成させて、アルゴンプラズマを利用した第２高周波エッチング工程を進行させる（Ｓ９０）。
【００６７】
　第１高周波エッチング工程が進行する間に、水素はシリコン（Ｓｉ）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）及びコバルト（Ｃｏ）と化学反応をする。それと同時に、水素ラジカルは石英ベルジャー（２７０）及び石英マスク（２７５）と衝突し、処理チャンバー（２１０）内に残存するか、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）成分と反応して新しい化合物を生成する。この新しい化合物は、第１高周波エッチング工程後に処理チャンバー（２１０）内のガスを排出しても、石英ベルジャー（２７０）及び石英マスク（２７５）に残存する可能性が大きい。
【００６８】
　処理チャンバー（２１０）内に残存する水素及び石英成分の化合物は処理チャンバー（２１０）に徐徐に蓄積され、このように蓄積された不純物は一定枚数以上の半導体基板を処理した後にパーティクルとして現われるようになる。パーティクルは半導体基板上に形成される素子の状態を不良にさせ、半導体製造工程の収率を低下させる原因となる。
【００６９】
　このような問題点を解決するため、本発明によるチャンバーのクリーニング方法によると、半導体基板を取去った処理チャンバー内に水素を含まない第２混合ガスを導入し、処理チャンバーをエッチングする第２高周波エッチング工程を実施する。第２高周波エッチング工程を完了した後、ポンプ（２４０）を動作させて処理チャンバー（２１０）内の内容物を処理チャンバー（２１０）から除去する。
【００７０】
　図１０及び図１１は本発明によるチャンバーのクリーニング方法を説明するための断面図である。
【００７１】
　図１０に示されるように、予備クリーニングされた基板の金属シリサイド層（１２２）は損傷されなくて、他のチャンバーの処理空間に位置する。
【００７２】
　半導体基板（１００）上部及びコンタクトホール内にはチタン（Ｔｉ）膜（４０）及び窒化チタン（ＴｉＮ）膜（４５）が順次形成される。前記チタン（Ｔｉ）及び窒化チタン（ＴｉＮ）膜からなる金属障壁上に、プラズマ増大化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）工程によって、タングステン（Ｗ）が蒸着されてタングステン（Ｗ）プラグ（５０）を形成する。
【００７３】
　図１１に示されるように、チタン（Ｔｉ）膜（４０）及び窒化チタン（ＴｉＮ）膜（４５）及びタングステン（Ｗ）プラグ（５０）を形成した後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）またはエッチバック（ｅｔｃｈ　ｂａｃｋ）法によって研くことで、コンタクトホールを埋めるプラグ（５０）を完成する。以後の本発明による半導体素子の製造工程は従来の場合と同じである。
【００７４】
　図１２は本発明によるチャンバーのクリーニング方法を実施した場合、ウェーハ枚数によるパーティクル増加量（Ｐ／Ｃ　ａｄｄｅｒｓ）を示すグラフであり、図１３及び図１４は従来の条件によるチャンバーのクリーニング方法によるパーティクル増加量をウェーハの枚数によって示すグラフである。特に、図１３及び図１４は、各区間による条件を異にする、ウェーハ枚数によるパーティクル増加量を示す。
【００７５】
　図１２に示されるように、ウェーハについて本発明によるチャンバーのクリーニング方法を実施する場合に、パーティクルの増加が約１０ととても優れている。図１３及び図１４に示される他のクリーニング方法によるパーティクル増加の結果と比べるとさらに著しく現われる。
【００７６】
　図１２に示されるグラフは、アルゴン及び水素で構成されたガスのプラズマを利用して第１高周波エッチング工程を実施した後、本発明による第２高周波エッチング工程を実施した結果を示す。
【００７７】
　第１高周波エッチング工程におけるアルゴン及び水素の流入量は約５ｓｃｃｍであり、第１高周波エッチング工程後ＩＣＰ電力を５００Ｗ及びバイアス電力を５０Ｗで維持しながら第２高周波エッチング工程を実施した（ＡＦＴＥＲ−Ｖ４条件）。
【００７８】
　図１２に示されるように、ウェーハ枚数約６２０枚、約１０００枚及び約１１００枚でパーティクル増加量が著しく増加してから減少することが分かる。本発明の効果を確認するために従来の条件でチャンバーのクリーニング方法を任意に実施した場合にも同様の結果が得られたことから、これは本発明のチャンバーのクリーニング方法と無関係効果である。
【００７９】
　図１３に示される条件の具体的事項は次のようである。
【００８０】
　条件Ｃ１−１によると、アルゴン及び水素を含む第１混合ガスを利用して第１高周波エッチング工程を実施した後、第２高周波エッチング工程なしに処理チャンバー及び流量制御機（ＭＦＣ）をポンピングして残っている気体を排出した。
【００８１】
　第１混合ガスを利用して第１高周波エッチング工程を実施するとき処理チャンバー内の工程温度は約５００℃に維持されるから、エッチング前にウェーハを予熱することが一般的である（ｈｅａｔ−ｕｐ　ｓｔｅｐ）。
【００８２】
　条件Ｃ１−２によると、エッチング前にウェーハを予熱する過程を省略して水素が注入されてパーティクルが生成されることを抑制し、第２高周波エッチング工程なしに処理チャンバー及び流量制御機（ＭＦＣ）をポンピングして残っている気体を排出した。
【００８３】
　条件Ｃ１−３によると、第１高周波エッチング工程における水素の導入量を０ｓｃｃｍにした。石英ベルジャー及び石英マスクに含まれる水素ラジカル（ｒａｄｉｃａｌ）があるため、水素を第１混合ガスから除いてもパーティクルが生成した。
【００８４】
　条件Ｃ１−４によると、第１高周波エッチング工程の工程温度を約５００℃から約２００℃に低くした。
【００８５】
　条件Ｃ１−５によると、アルゴン及び水素を含む第１混合ガスを使って第１高周波エッチング工程を行うが、工程条件をアルゴンのみを使ってエッチングする従来の条件を適用して行った（Ａｒ基準）。
【００８６】
　条件Ｃ１−６によると、第１高周波エッチング工程を前記条件Ｃ１−５にしたがって行うが、条件Ｃ１−２と同様に予熱過程を省略した。
【００８７】
　条件Ｃ１−７によると、第１高周波エッチング工程を前記条件Ｃ１−５にしたがって行い、予熱過程を適用した。
【００８８】
　条件Ｃ１−８によると、アルゴン及び水素を含む第１混合ガスを使った第１高周波エッチング工程を行った後、アルゴンプラズマを利用してウェーハが位置する石英マスクをエッチングした。石英マスクをエッチングするときのＩＣＰ電力は５００Ｗで、バイアス電力は４００Ｗであった（ＡＦＴＥＲ−Ｖ３）。
【００８９】
　条件Ｃ１−９によると、前記の条件Ｃ１−８（ＡＦＴＥＲ−Ｖ３）で、バイアス電力を印加しなくて石英材質に発生し得る損傷（ｄａｍａｇｅ）を最小化しようとした（ＡＦＴＥＲ−Ｖ２）。
【００９０】
　条件Ｃ１−１０によると、アルゴン及び水素を含む第１混合ガスを使って第１高周波エッチング工程を行うが、アルゴンのみを使ってエッチングする従来の条件（Ａｒ　Ｂａｓｅ）を適用し、第２高周波エッチングは前記の条件Ｃ１−８（ＡＦＴＥＲ−Ｖ３）を適用した。
【００９１】
　これを整理すると次の表１のようである。
【００９２】
【表１】
2004146832.tif 000004
【００９３】
　表１中、Ｗ／ｏ：なし(without)
　表１及び図１３の結果に示さるように、条件を異にしてもパーティクルの増加量は図１２に示される結果より著しく高く現われた。すなわち、本発明による第２高周波エッチング工程によってパーティクルの生成が効果的に抑制されることが分かる。
【００９４】
　図１４に示される実験条件の具体的事項は次のようである。
【００９５】
　条件Ｃ２−１によると、前記条件Ｃ１−１（ＡＦＴＥＲ−Ｖ１）を適用した。
【００９６】
　条件Ｃ２−２によると、前記条件Ｃ１−８（ＡＦＴＥＲ−Ｖ３）でバイアス電力を５０Ｗと低くし（ＡＦＴＥＲ−Ｖ４）、第２高周波エッチング工程を約２０秒で行った。
【００９７】
　条件Ｃ２−３によると、前記条件Ｃ２−２でバイアス電力を６０Ｗに増加させてバイアス電力に対する依存性を確認した。
【００９８】
　条件Ｃ２−４によると、前記条件Ｃ２−２でバイアス電力を７０Ｗに増加させてバイアス電力に対する依存性を確認した。
【００９９】
　条件Ｃ２−５によると、前記条件Ｃ２−２で第２高周波エッチング工程を約４０秒に増加させた。
【０１００】
　条件Ｃ２−６によると、前記条件Ｃ２−２で第２高周波エッチング工程を約６０秒に増加させた。
【０１０１】
　条件Ｃ２−７によると、前記条件Ｃ２−６で第２高周波エッチング工程におけるバイアス電力を０Ｗで行った。
【０１０２】
　条件Ｃ２−８によると、前記条件Ｃ２−６で第２高周波エッチング工程を１００秒間余分に行った。
【０１０３】
　条件Ｃ２−９によると、前記条件Ｃ２−２（ＡＦＴＥＲ−Ｖ４）で処理チャンバー及び流量制御機（ＭＦＣ）のポンピングを１２０秒間行った。
【０１０４】
　条件Ｃ２−１０によると、前記条件Ｃ２−２（ＡＦＴＥＲ−Ｖ４）で第１高周波エッチング工程の工程温度を２００℃にした。
【０１０５】
　これを整理すると次の表２のようである。
【０１０６】
【表２】
2004146832.tif 000005
【０１０７】
　表２及び図１４の結果に示されるように、条件を異にしてもパーティクルの増加量は図１２に示される結果より著しく高く現われた。すなわち、本発明による第２高周波エッチング工程を実施した場合に、パーティクルの生成が効果的に抑制されることが分かる。
【０１０８】
　上述したように、本発明の望ましい実施例を参照して説明したが該当の技術分野の熟練した当業者なら特許請求範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱することなく本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
　本発明のチャンバーのクリーニング方法は半導体素子の製造方法に適用でき、さらに半導体素子に製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】従来のコンタクトホールを含む半導体素子の部分拡大断面図である。
【図２】従来のタングステンプラグを形成する一過程を説明するための断面図である。
【図３】従来のタングステンプラグを形成する一過程を説明するための断面図である。
【図４】従来のチャンバーのクリーニング方法の問題点を説明するための部分拡大断面図である。
【図５】本発明によるチャンバーのクリーニング方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明によるチャンバーのクリーニング方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明によるクリーニング装置を示す断面図である。
【図８】本発明によるクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明による処理チャンバーで第２高周波エッチングを説明するための部分拡大断面図である。
【図１０】本発明による予備クリーニングを説明するための断面図である。
【図１１】本発明による予備クリーニングを説明するための断面図である。
【図１２】本発明によるチャンバーのクリーニング方法においてウェーハ枚数によるパーティクル増加量（Ｐ／Ｃ　ａｄｄｅｒｓ）を示すグラフである。
【図１３】従来のチャンバーのクリーニング方法においてウェーハ枚数によるパーティクル増加量を示すグラフである。
【図１４】従来のチャンバーのクリーニング方法においてウェーハ枚数によるパーティクル増加量を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１１】
１０：基板
１５：フィールド領域
２０：ソース／ドレーン領域
２２：金属シリサイド層
３０：層間絶縁膜
３４：酸化膜  
５０：プラグ
１００：基板
１０５：フィールド領域
１２０：電極領域
１２２：金属シリサイド層
１２４：保護膜
１３０：層間絶縁膜
１３２：コンタクトホール
１３４：酸化膜
２００：予備クリーニング装置
２０５：ハウジング
２１０：処理チャンバー
２２０：ＩＣＰ装置
２３０：バイアス装置
２４０：ポンプ
２５０，２５２：流量制御機
２５４：アルゴン供給ソース
２５６：水素供給ソース
２６１：第１バルブ
２６２：第２バルブ
２６３：第３バルブ
２６４：第４バルブ
２７０：石英ベルジャー
２７５：石英マスク
【図１】
2004146832.tif 000006
【図２】
2004146832.tif 000007
【図３】
2004146832.tif 000008
【図４】
2004146832.tif 000009
【図５】
2004146832.tif 000010
【図６】
2004146832.tif 000011
【図７】
2004146832.tif 000012
【図８】
2004146832.tif 000013
【図９】
2004146832.tif 000014
【図１０】
2004146832.tif 000015
【図１１】
2004146832.tif 000016
【図１２】
2004146832.tif 000017
【図１３】
2004146832.tif 000018
【図１４】
2004146832.tif 000019