(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン系基板の表面及び周縁部に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を選択的にエッチング除去し、前記シリコン系基板の表面の一部を露出してウエハ状の被処理基体を形成する工程と、
前記選択的なエッチング時に、前記周縁部の前記絶縁膜の一部に形成された前記シリコン系基板の露出部において、光照射による局所的加熱及びイオン注入による反応種の選択的供給の一方により、前記シリコン系基板の表面の一部に形成される自然酸化膜の厚さよりも厚い酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜が形成された後に、前記自然酸化膜を除去して前記被処理基体の表面に金属膜を堆積する工程と、
熱処理により前記自然酸化膜が除去された前記シリコン系基板の表面の一部で前記金属膜と前記シリコン系基板の表面とを反応させる工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
シリコン系基板の周縁部に第１絶縁膜を堆積し、前記シリコン系基板の表面に第２絶縁膜を堆積してウエハ状の被処理基体を形成する工程と、
前記第２絶縁膜を選択的にエッチング除去して凹部を形成する工程と、
前記選択的なエッチング時に前記周縁部の前記第１絶縁膜の一部に形成された前記シリコン系基板の露出部において、光照射による局所的加熱及びイオン注入による反応種の選択的供給の一方により酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜が形成された後に、前記被処理基体の表面に金属膜を堆積する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記局所的加熱時に、前記シリコン系基板の露出部の表面に反応性ガスを供給しながら前記酸化膜を形成することを特徴とする請求項１又は２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、シリコン系基板の周縁部処理方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造は、シリコン（Ｓｉ）基板等の半導体基板を用いて、リソグラフィ、エッチング、熱処理（酸化、アニール、拡散）、イオン注入、薄膜形成（ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着）、洗浄（レジスト除去、溶液による洗浄）等を多数組み合わせた一連の工程により行われる。
【０００３】
例えば、Ｓｉ基板上に窒化膜を堆積させた後に、窒化膜上にレジスト膜を塗布し、このレジスト膜をマスクとしてフォトリソグラフィ技術によりＳｉ基板上に開口部を形成する。その後、窒化膜上に金属膜を堆積させて熱処理を行うことにより、開口部に露出したＳｉ基板の表面のみを金属と反応させてシリサイド膜を形成する。未反応の金属膜は、エッチング等により除去する。
【０００４】
しかし、Ｓｉ基板の周縁部へのレジスト膜の塗布が十分に行われないと、Ｓｉ基板上に開口部を形成する際に周縁部にＳｉ基板が露出する場合がある。Ｓｉ基板が露出した状態で金属膜を堆積して熱処理を行うと、周縁部に露出したＳｉ基板と金属とが反応し、シリサイド膜等の金属膜とＳｉ基板の反応物が形成されてしまう。このため、Ｓｉ基板の周縁部から金属汚染が発生する問題がある。金属汚染を防止するために、シリサイド膜等の反応物を形成した後に、周縁部の金属膜をエッチング等により選択的に除去する工程が行われている。しかし、一度形成された周縁部のシリサイド膜等の反応物を完全に除去することは困難である。周縁部のシリサイド膜の形成を予め防止するために、周辺カットリングと呼ばれる治具を用いる方法もある。しかし、この周辺カットリングは、Ｓｉ基板に接触させるため、接触部分からパーティクルが発生し、製品歩留まりを悪化させている。
【０００５】
一方、近年の半導体装置の高速化、高集積化に伴い、半導体基板上に配線回路を形成するための金属材料として、Ａｌより電気抵抗が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を採用する動きが高まっている。しかし、Ｃｕは酸化膜中の拡散係数が大きいため、Ｓｉ基板へのＣｕ汚染の問題が懸念されている。Ｓｉ基板へのＣｕ汚染を防止するために、予めＳｉ基板の裏面及び周縁部を窒化膜で覆った後にＣｕ配線を形成する方法が行われている。しかし、Ｃｕ配線形成工程における化学的機械研磨（ＣＭＰ）又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等により、周縁部を覆う窒化膜が消失され易くなる。窒化膜が消失された状態で熱工程が加わると、Ｓｉ基板にＣｕが拡散するため、ＣｕによりＳｉ基板が汚染される。このように、半導体装置を高い歩留まりで製造するためには、Ｓｉ基板を汚染から保護することが要求され、そのための種々の対策が、従来より試みられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−８４８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、Ｓｉ基板を含む被処理基体において、周縁部から発生する被処理基体の汚染を抑制可能な周縁部処理方法、及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、シリコン系基板の表面及び周縁部に絶縁膜を形成する工程と；絶縁膜を選択的にエッチング除去し、シリコン系基板の表面の一部を露出してウエハ状の被処理基体を形成する工程と；選択的なエッチング時に、周縁部の絶縁膜の一部に形成されたシリコン系基板の露出部を光照射で局所的に加熱して、露出したシリコン系基板の表面の一部に形成される自然酸化膜の厚さよりも厚い酸化膜を形成する工程と；酸化膜が形成された後に、自然酸化膜を除去して被処理基体の表面に金属膜を堆積する工程と；熱処理により自然酸化膜が除去されたシリコン系基板の表面の一部で金属膜とシリコン系基板の表面とを反応させる工程とを含む半導体装置の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、シリコン系基板の周縁部に第１絶縁膜を、シリコン系基板の表面に第２絶縁膜を堆積してウエハ状の被処理基体を形成する工程と；第２絶縁膜を選択的にエッチング除去して凹部を形成する工程と；選択的なエッチング時に周縁部の第１絶縁膜の一部に形成されたシリコン系基板の露出部を光照射で局所的に加熱して酸化膜を形成する工程と；酸化膜が形成された後に、被処理基体の表面に金属膜を堆積する工程とを含む半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、Ｓｉ基板を含む被処理基体において、周縁部から発生する被処理基体の汚染を抑制可能な周縁部処理方法、及びこれを用いた半導体装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
本発明の実施の形態においては、Ｓｉ系基板（Ｓｉ基板）を含む被処理基体に対し、Ｓｉ系基板の周縁部の局所的加熱及び周縁部への反応種の選択的供給の少なくとも一方を行う。これにより、周縁部での酸化速度を、Ｓｉ系基板の表面における自然酸化膜の酸化速度より高くし、周縁部に沿って、自然酸化膜の厚さよりも厚い酸化膜を形成する周縁部処理方法、及びこれを用いた半導体装置の製造方法を例示する。
【００１４】
ここで、Ｓｉ系基板とは、Ｓｉ基板の他、炭化珪素（ＳｉＣ）基板やシリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）等のＳｉを含む化合物の基板を含む。以下の実施の形態ではＳｉ基板について例示するが、Ｓｉ基板に限定されるものではない。
【００１５】
また、「Ｓｉ系基板を含む被処理基体」とは、インゴットから切り出したＳｉ系基板（Ｓｉ系ウエハ）そのもの、Ｓｉ系基板上にエピタキシャル成長したいわゆるエピタキシャル成長基板、ＳＯＩ基板等のＳｉと他の材料との複合構造を含み、更には、これらの基板上に薄膜が形成されたものを含む。そして、半導体装置の製造工程の途中の段階における種々の中間生成物を含む。また、「局所的加熱」には、第１の実施の形態で例示する光照射の加熱を用いれば良い。「反応種の選択的供給」とは、気相又は液相から、Ｓｉ系基板の酸化反応を促進する反応種を選択的に供給することを含む概念であり、第２の実施の形態においては、薬液の供給により反応種を供給する場合を例示する。また、「反応種」として、イオン注入法のように真空を介してＳｉ系基板にイオンを注入してもよい。この場合の反応種には、例えば、燐（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等が含まれる。さらに、これら反応種としての不純物イオンは、固相拡散によりＳｉ系基板に導入されてもよい。
【００１６】
また、「局所的加熱及び周縁部への反応種の選択的供給の少なくとも一方」とは、局所的加熱と反応種の選択的供給を同時に行っても良いという意味であり、第１の実施の形態においては、光照射による局所的加熱時に気相から反応性ガスを供給し、反応種を選択的に供給する場合を例示する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理装置は、例えば図１に示すように、Ｓｉ系基板を有する被処理基体１０を円周方向に回転させるステージ１ａと、レーザ光を発振することにより被処理基体１０の周縁部を局所的に加熱するレーザ発振器４とを備える。
【００１８】
ステージ１ａは、回転軸２を介して駆動モータ３の回転駆動が伝えられるため、回転軸２を中心とした回転駆動が可能である。また、ステージ１ａは真空チャック等を備えており、被処理基体１０を保持している。ステージ１ａの直径は、被処理基体１０の直径より小さく形成されているのが一般的であり、被処理基体１０の裏面の中心部分のみがステージ１ａに載置されるようになっている。
【００１９】
レーザ発振器４は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等を用いることができる。レーザ発振器４から発振されるレーザ光の強度等は、レーザ発振器４に接続された制御部５により制御可能である。レーザ発振器４は、例えば、被処理基体１０の周縁部の端面に対して垂直にレーザ光を発振するように、制御部５により配置位置を制御可能であっても良い。また、ステージ１ａを回転させる代わりに、レーザ発振器４を回転させてもよい。レーザ発振器４の代わりに、キセノン（Ｘｅ）ガス等を封入したフラッシュランプやハロゲンランプ等を用いて、被処理基体１０の周縁部を局所的に加熱するようにしても良い。局所的加熱の際に、周縁部処理装置に設けられた反応性ガス供給部８により、被処理基体１０の周縁部に酸素（Ｏ2）等の反応種を含む反応性ガスを供給させても良い。
【００２０】
ステージ１ａに保持された被処理基体１０は、Ｓｉ基板１１の表面、裏面及び周縁部上に、それぞれＳｉＯ2膜又は窒化（Ｓｉ3Ｎ4）膜等の絶縁膜２１が形成されている。なお、「表面」とは、半導体素子や半導体素子間を接続する金属層等が形成される側の面を意味する。「裏面」とは表面に対向する面を意味する。「周縁部」とはＳｉウエハ等の円盤状の被処理基体１０の端部から傾斜した断面を有する部分を含む端部近傍の領域である。
【００２１】
被処理基体１０の表面には、開口部１０１，１０２，１０３，１０４，１０５が形成されており、開口部１０１〜１０５からＳｉ基板１１が露出している。被処理基体１０の周縁部の一部に露出したＳｉ基板１１上には、膜厚５〜１０ｎｍ程度の酸化膜３１が形成されている。この酸化膜３１は、レーザ発振器４から発振された光で局所的に加熱されることにより、強制的に酸化されて形成された膜である。
【００２２】
図２に、図１の開口部１０１〜１０５が形成された表面側からみた被処理基体１０の平面図の一例を示す。被処理基体１０の表面の絶縁膜２１には、マトリクス状に形成された開口部１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６が形成されている。被処理基体１０の周縁部には、ノッチ１００が形成されている。被処理基体１０の周縁部には、ノッチ１００の代わりに、オリエンテーションフラットと称される切り欠き部が形成されていても良い。Ｓｉ基板１１の表面の一部が露出した被処理基体１０の周縁部及びノッチ１００上には、酸化膜３１が形成されている。
【００２３】
本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理方法を用いた半導体装置の製造方法の一例を、図３〜図１０を参照しながら説明する。
【００２４】
（ａ）図３に示すように、Ｓｉ基板１１の表面、裏面及び周縁部に、熱酸化法や化学的気相堆積（ＣＶＤ）法により、例えば約３０ｎｍの絶縁膜２１を形成する。絶縁膜２１としては、Ｓｉ3Ｎ4膜等が採用可能である。図３に示すＳｉ基板１１を、ウエハ搬送用ロボット等（図示省略）を用いて、図１と同様な構造をしたスピンナーのステージ上に搬送する。Ｓｉ基板１１は、真空チャック等によりスピンナーのステージに固定される。その後、Ｓｉ基板１１の表面にレジスト液を供給し、スピンナーのステージを回転させることで、図４に示すように、絶縁膜２１の上にレジスト膜２３を塗布する。ここではレジスト膜２３を用いる例を示すが、感光性樹脂膜等のレジスト膜２３以外の膜も使用可能である。
【００２５】
（ｂ）スピンナーのステージからＳｉ基板１１を取り外した後、図５に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜２３を露光現像する。このレジスト膜２３をエッチングマスクとして、ＲＩＥ法等により絶縁膜２１をエッチング加工して開口部１０１を形成し、図６に示すように、Ｓｉ基板１１の表面の一部を選択的に露出させる。この時、多くの場合、Ｓｉ基板１１の周縁部を周回するように、レジスト膜２３の不均一な塗布によるＳｉの露出部１２が形成される可能性がある。以後の説明では、露出部１２が形成されたものと仮定する。引き続き、図７に示すように、レジスト剥離装置等を用いて、絶縁膜２１上に塗布されたレジスト膜２３を除去する。
【００２６】
（ｃ）Ｓｉ基板１１を図１のステージ１ａ上に搬送し、真空チャック等によりステージ１ａに固定する。その後、図８に示すように、レーザ発振器４からＳｉ基板１１の周縁部を周回するように設けられた露出部１２に向けてレーザ光を照射し、露出部１２を例えば１０００℃程度で局所的に加熱する。局所的加熱は、例えば、Ｓｉ基板１１のエッジ（平坦面の端部）から距離Ｌだけ外側の周縁部の一部を局所的に加熱するように、ステージ１ａを回転させながら行うことができる。距離Ｌは、例えば０．１ｍｍ程度に選択することが可能であるが、他の寸法でも構わない。
【００２７】
（ｄ）露出部１２の局所的加熱は、レーザ発振器４の代わりにフラッシュランプやハロゲンランプ等を用いて行うこともできる。酸化を促進させるために、露出部１２の局所的加熱の際に反応性ガス供給部８により、Ｓｉ基板１１の周縁部に酸素（Ｏ2）等の酸化反応の反応種を含む反応性ガスを選択的に供給させても良い。反応性ガス供給部８としては、例えば、ノズルが採用可能である。この結果、露出部１２には、例えば膜厚５〜１０ｎｍ程度の酸化膜３１が形成される。一方、レーザ光が照射されない開口部１０１には、Ｓｉ基板１１の導電型、不純物密度、面方位にも依存するが、例えば膜厚０．２〜０．４ｎｍ程度の自然酸化膜３３が形成される。例えば、ｎ（１００）Ｓｉ基板の場合、室温で大気中に１時間放置で０．２〜０．３ｎｍ程度の自然酸化膜が形成される。更に、図２に示すノッチ１００をレーザ発振器４等により局所的に加熱し、Ｓｉ基板１１の露出部分を酸化処理する。
【００２８】
（ｅ）図８に示すＳｉ基板１１を洗浄して自然酸化膜３３を除去した後、図９に示すように、絶縁膜２１上に、コバルト（Ｃｏ）等の金属膜２５を、スパッタリングにより１０〜１００ｎｍの厚さで堆積する。その後、熱処理を行い、開口部１０１に露出されたＳｉ基板１１と金属膜２５とを選択的に反応させ、未反応の金属膜２５を除去することにより、図１０に示すように、開口部１０１に露出されたＳｉ基板１１の表面にコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ、ＣｏＳｉ2）等のシリサイド膜４０を形成する。この時、周縁部に形成された露出部１２には酸化膜３１が形成されているため、シリサイド膜の形成が防止される。
【００２９】
第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、エッチング等により周縁部に露出したＳｉの露出部１２上に、予め、自然酸化膜３３より厚い酸化膜３１を形成しておく。これにより、シリサイド膜形成時の周縁部におけるシリサイド膜の形成を抑制できるため、周縁部から発生するＳｉ基板１１の金属汚染を抑制できる。
【００３０】
なお、第１の実施の形態では、Ｓｉ基板１１と金属の反応によるシリサイド膜の形成を例示したが、ＳｉＣ基板やＳｉＧｅ基板の場合は金属の反応により、シリサイド膜を含む、他の反応生成物が形成されても構わない。
【００３１】
（変形例）
第１の実施の形態の変形例に係る周縁部処理装置は、例えば図１１に示すように、円板状の被処理基体１０を円周方向に回転させるステージ１ａと、レーザ光を発振することにより被処理基体１０の周縁部を局所的に加熱するレーザ発振器４とを備え、実質的に図１と同様な構造である。
【００３２】
ステージ１ａに保持された被処理基体１０は、Ｓｉ基板１１の裏面及び周縁部上に、それぞれＳｉＯ2膜又はＳｉ3Ｎ4膜等の第１絶縁膜２１が形成されている。周縁部の一部には、膜厚５〜１０ｎｍ程度の酸化膜３１が形成されている。この酸化膜３１は、レーザ発振器４から発振された光で局所的に加熱されることにより、強制的に酸化されて形成された膜である。
【００３３】
被処理基体１０上には、下層絶縁膜４１が形成されている。下層絶縁膜４１の内部には、トランジスタ等の半導体素子（図示省略）に接続されるコンタクトプラグ４３ａ，４３ｂ，４３ｃが形成されている。下層絶縁膜４１上には、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化炭化珪素（ＳｉＣＮ）、Ｓｉ3Ｎ4、炭化酸化珪素（ＳｉＯＣ），ＳｉＯ2等のストッパ膜５１が配置されている。
【００３４】
ストッパ膜５１上には、ＳｉＯ2、メチルシルセスオキサンポリマー（ＭＳＱ：ＣＨ3ＳｉＯ1.5）、ハイドロシルセスオキサンポリマー（ＨＳＱ：Ｈ−ＳｉＯ1.5）、ポーラスＨＳＱ（Ｈ−ＳｉＯx）、ポーラスＭＳＱ（ＣＨ3−ＳｉＯ1.5）、又は有機シリカ（ＣＨ3−ＳｉＯx）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアリールエーテル（ＰＡＥ）、ポーラスＰＡＥ、又はベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等の上層絶縁膜６１が配置されている。上層絶縁膜６１及びストッパ膜５１の内部には、コンタクトプラグ４３ａ，４３ｂ，４３ｃを露出するビアホール６３ａ，６３ｂ，６３ｃ及びビアホール６３ａ，６３ｂ，６３ｃに連続する配線溝６５ａ，６５ｂ，６５ｃからなる凹部が形成されている。
【００３５】
第１の実施の形態の変形例に係る周縁部処理方法を用いた半導体装置の製造方法を、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。ここでは、図１１に示すＳｉ基板１１の裏面及び周縁部に第１絶縁膜２１、表面上に下層絶縁膜４１、下層絶縁膜４１中に埋め込まれたコンタクトプラグ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，更には下層絶縁膜４１上にストッパ膜５１が形成された状態の後の工程を例に説明する。
【００３６】
（ａ）ステップＳ２０において、ストッパ膜５１上に、ＣＶＤ法等により、ＳｉＯ2膜等の上層絶縁膜６１を堆積する。ステップＳ２１において、上層絶縁膜６１上にレジスト膜を塗布する。ステップＳ２２において、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜を露光現像する。ステップＳ２３において、露光現像したレジスト膜をエッチングマスクとして、ＲＩＥ法により上層絶縁膜６１及びストッパ膜５１をエッチング加工して、コンタクトプラグ４３ａ，４３ｂ，４３ｃの頂部を露出するビアホール６３ａ，６３ｂ，６３ｃ及び配線溝６５ａ，６５ｂ，６５ｃを形成する。そして、レジスト剥離装置等によりレジスト膜を除去する。この時のエッチング工程やレジスト膜除去工程により、被処理基体１０の周縁部の第１絶縁膜２１には、Ｓｉの露出部１２が形成されたものと仮定する。
【００３７】
（ｂ）ステップＳ２４において、図１１に示すレーザ発振器４から第１絶縁膜２１中の露出部１２に向けてレーザ光を照射し、露出部１２を例えば１０００℃程度で局所的に加熱する。局所的加熱は、例えば、Ｓｉ基板１１のエッジ（平坦面の端部）から数ｍｍ外側の周縁部の一部を局所的に加熱するように、ステージ１ａを回転させながら行うことができる。露出部１２には、例えば膜厚５〜１０ｎｍ程度の酸化膜３１が形成される。更に、被処理基体１０に形成されたノッチを、レーザ発振器４等により局所的に加熱し、Ｓｉ基板１１の露出部分を酸化処理する。
【００３８】
（ｃ）ステップＳ２５に示すように、上層絶縁膜６１中のビアホール６３ａ，６３ｂ，６３ｃ及び配線溝６５ａ，６５ｂ，６５ｃに、スパッタリング、真空蒸着法、ＣＶＤ法、原子層堆積（ＡＬＤ）法等により、バリアメタルを堆積させる。バリアメタルの材料としては、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、これら２種以上からなる合金、及びこれらの窒化物、酸化物、炭化物等の化合物が採用可能である。
【００３９】
（ｄ）ステップＳ２６において、バリアメタルが堆積されたビアホール６３ａ，６３ｂ，６３ｃ及び配線溝６５ａ，６５ｂ，６５ｃに、電界めっき法等によりＣｕ等の金属膜を埋め込む。その後、ＣＭＰ法等により金属膜及びバリアメタルを上層絶縁膜６１の表面が露出するまで研磨し、ステップＳ２７において、被処理基体１０の周縁部に形成された金属膜及びバリアメタルを除去する。ステップＳ２８において、被処理基体１０を熱処理する。この時、周縁部の第１絶縁膜２１に形成された露出部１２には、酸化膜３１が形成されているため、除去されずに周縁部に残った金属とＳｉ基板１１は反応せず、金属は周縁部からＳｉ基板１１に拡散しない。
【００４０】
第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法によれば、エッチング、レジスト除去、ＣＭＰ等で発生した周縁部のＳｉの第１絶縁膜２１中の露出部１２上に、予め金属の拡散に対してバリア性を持つ十分な厚さの酸化膜３１を形成しておく。これにより、表面配線層を形成する際の金属材料の周縁部からのＳｉ基板１１への拡散を抑制できるため、Ｓｉ基板１１の金属汚染を抑制できる。
【００４１】
また、第１の実施の形態の変形例においては、図１１に示す上層絶縁膜６１中にビアホール６３ａ，６３ｂ，６３ｃに連続する配線溝６５ａ，６５ｂ，６５ｃを形成する構造を例示した。しかし、第１の実施の形態の変形例に係る製造方法は、多層配線構造における他の配線層の製造工程の一部として利用されてもよく、このとき、絶縁膜の内部にビアホールのみ、あるいは配線溝のみが凹部として形成される場合でも、一定の目的を達成可能である。
【００４２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る周縁部処理装置は、例えば図１３に示すように、円板状の被処理基体１０を周縁部で保持するウエハチャック１ｂと、被処理基体１０の下方に配置され、被処理基体１０の裏面及び周縁部に薬液９を供給する薬液供給ノズル６とを備える。薬液供給ノズル６は薬液供給部７に接続されている。ウエハチャック１ｂは、回転軸２を介して駆動モータ３の回転駆動が伝えられるため、回転軸２を中心とした回転駆動が可能である。
【００４３】
薬液供給ノズル６から供給される薬液９の噴出量は、被処理基体１０の大きさ、周縁部の形状等の種々の特性やウエハチャック１ｂの回転数等に応じて、薬液供給部７により制御される。図１３に示すように、薬液９は、被処理基体１０の開口部１０１，１０５まで回り込まないように、且つ、被処理基体１０の周縁部全体を覆う程度に供給される。
【００４４】
薬液９としては、酸化反応を促進させる反応種を含む溶液、例えば、過酸化水素水、アンモニア水溶液（ＮＨ4ＯＨ）、塩酸（ＨＣｌ）、コリン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）、オゾン（Ｏ3）水等の洗浄薬液、又はこれらの洗浄薬液を組み合わせた混合液等が利用可能である。他は、第１の実施の形態と実質的に同様である。
【００４５】
第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を、図１４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４６】
（ａ）ステップＳ１０に示すように、例えば、Ｓｉ基板を含む被処理基体１０の表面、裏面及び周縁部に、ＣＶＤ法等により、約３０ｎｍの絶縁膜２１を形成する。ステップＳ１１において、被処理基体１０の表面側にレジスト膜を塗布する。
【００４７】
（ｂ）ステップＳ１２に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜を露光現像する。このレジスト膜をエッチングマスクとして、ＲＩＥ法により絶縁膜２１をエッチング加工し、ステップＳ１３に示すように、開口部１０１〜１０５を形成し、Ｓｉ基板１１の表面を選択的に露出させる。この時、被処理基体１０の周縁部には、レジスト膜の不均一な塗布等によるＳｉ基板１１の露出部１２が形成される可能性がある。その後、レジスト剥離装置等を用いて、絶縁膜２１上に塗布されたレジスト膜を除去する。
【００４８】
（ｃ）ステップＳ１４において、絶縁膜２１が形成された被処理基体１０を、図１１のウエハチャック１ｂにより固定する。そして、ウエハチャック１ｂを回転させながら、薬液供給ノズル６により、被処理基体１０の裏面に、例えば、過酸化水素水等の酸化反応を促進させる反応種を含む薬液９を供給する。薬液９は、被処理基体１０の裏面及び周縁部全体まで回り込むように、薬液供給部７で噴出量を制御しながら供給する。薬液９の供給により、周縁部に形成されたＳｉの露出部１２には、表面に形成された自然酸化膜より厚い酸化膜３１が形成される。
【００４９】
（ｄ）ステップＳ１５に示すように、被処理基体１０のノッチに形成されたＳｉの露出部に薬液９が回り込むように、薬液供給部７により噴出量を制御しながら、ノッチに図１３に示す酸化膜３１と同様に、自然酸化膜より厚い酸化膜、例えば、厚さ０．７〜２．０ｍｍ程度の酸化膜を形成させる。その後、被処理基体１０を洗浄し、開口部１０１〜１０５に形成された、厚さ０．２〜０．３ｎｍ程度の自然酸化膜を除去する。
【００５０】
（ｅ）ステップＳ１６に示すように、開口部１０１〜１０５が形成された被処理基体１０の表面にニッケル（Ｎｉ）等の金属膜を、スパッタリングにより１０〜１００ｎｍの厚さで堆積する。引き続き、ステップＳ１７において、熱処理を行い、開口部１０１〜１０５に露出されたＳｉ基板１１と金属膜とを選択的に反応させる。そして、開口部１０１〜１０５に露出されたＳｉ基板１１の表面にニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ2）等のシリサイド膜を形成する。その後、ステップＳ１８において、未反応の金属膜を除去する。この時、周縁部に形成された露出部１２には、酸化膜３１が形成されているため、シリサイド膜の形成が防止される。
【００５１】
第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、薬液供給ノズル６から被処理基体１０の裏面及び周縁部に薬液９を供給することにより、レジスト膜の不均一な塗布、あるいはエッチング等により周縁部に露出したＳｉの露出部１２上に予め厚さ０．７〜２ｎｍ程度の酸化膜３１を形成させておく。一般に、ＳｉＯ2膜は、厚さ０．５ｎｍ以上で金属の拡散に対する厚さ０．７〜２ｎｍ程度のバリア性を有するので、これにより、周縁部におけるシリサイド膜の形成を抑制でき、周縁部から発生する被処理基体１０の金属汚染を抑制できる。なお、第２の実施の形態においては、反応種を含む薬液の供給と同時に光照射による局所的加熱を併用して２．０〜１０ｎｍ程度の酸化膜を形成しても良い。また、第２の実施の形態に係る周縁部処理装置は、第１の実施の形態の変形例に示したような多層配線構造の製造工程に適用可能であることは勿論である。
【００５２】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５３】
例えば、第１及び第２の実施の形態に係る周縁部処理方法は、図１５〜図３０に示すようなＭＯＳトランジスタの製造工程の一部に適用することで、シリコン系基板の周縁部から発生する被処理基体への金属汚染を抑制可能である。以下においては、被処理基体の周縁部に反応種を選択的に供給するその他の実施の形態を、ｐ+型シリコン基板７１を用いたＭＯＳトランジスタの製造工程を例に説明するが、これ以外にも、種々の半導体装置の製造工程に応用可能であることは勿論である。
【００５４】
（ａ）図１５に示すように、ｐ+型シリコン基板７１上に素子分離用のフィールド絶縁膜７２を形成した後、図１６に示すように、ｐ+型シリコン基板７１の素子領域上にゲート絶縁膜７３を形成する。図１７に示すように、ゲート絶縁膜７３上に多結晶シリコン膜７４を形成する。多結晶シリコン膜７４上にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジスト膜をパターニングし、パターニングされたフォトレジスト膜を用いて、図１８に示すように、ｐ+型シリコン基板７１上にゲート絶縁膜７３ａ及びゲート電極７４ａを形成する。
【００５５】
（ｂ）ゲート電極７４ａをマスクとして、ｐ+型シリコン基板７１に燐（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等のｎ型不純物イオンを選択的に注入しエクステンション領域（図示省略）を形成した後、図１９に示すように、ｐ+型シリコン基板７１、フィールド絶縁膜７２、ゲート絶縁膜７３ａ及びゲート電極７４ａ上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜７５を堆積し、異方性エッチングにより、図２０に示すように、ゲート絶縁膜７３ａ及びゲート電極７４ａの側壁にサイドウォール絶縁膜７６を形成する。その後、図２１に示すように、燐（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等のｎ型不純物イオンを、ｐ+型シリコン基板７１の内部に選択的に注入する。このとき、ｐ+型シリコン基板７１の周縁部にレジスト膜の不均一な塗布等によるＳｉの露出部が形成されており、ｎ型不純物イオンがｐ+型シリコン基板７１の周縁部に注入されても良い。その後、１０５０℃で１０秒の急速熱処理により、注入されたイオンを活性化し、拡散領域７７を形成する。
【００５６】
（ｃ）ｐ+型シリコン基板７１の表面をレジスト膜８０で覆い、図２２に示すように、ｐ+型シリコン基板７１の周縁部に、反応種として燐（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等のｎ型不純物イオンを選択的に注入した後、レジスト膜８０を剥離する。イオンの注入条件は、注入量が拡散領域７７に対する場合の同等以上となるように設定され、例えば注入エネルギーが５ｋｅＶ〜１５ｋｅＶ、ドーズ量が１×１０13ｃｍ-2〜５×１０15ｃｍ-2とすることができる。この結果、ｐ+型シリコン基板７１の周縁部には、図２３に示すように、膜厚５〜１０ｎｍ程度の燐ガラス（ＰＳＧ）やヒ素ガラス（ＡＳＧ）を含む酸化膜８１が形成される。その後、図２４に示すように、希フッ酸（ＤＨＦ）等の薬液、又はＮＦ3、Ｈ2、Ｎ2、ＮＨ3等のダウンフローガスを用いて、拡散領域７７及びゲート電極７４ａ上に形成された自然酸化膜８３ａ，８３ｂを除去する。シリコンの酸化速度は、不純物イオンの注入量が多いほど速いので、ｐ+型シリコン基板７１の周縁部には、拡散領域７７及びゲート電極７４ａの表面の自然酸化膜８３ａ，８３ｂより厚い酸化膜８１が形成されている。この結果、図２５に示すように、酸化膜８１の一部は、除去されずに周縁部上に残る。
【００５７】
（ｄ）図２６に示すように、ｐ+型シリコン基板７１の表面に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｄ、Ｅｒ、これらの積層膜及びこれらの合金等からなる金属膜８４を、スパッタリング法によりｐ+型シリコン基板７１の表面に成膜する。金属膜８４の成膜後、急速熱処理によって金属膜８４とゲート電極７４ａのシリコン部分及び金属膜８４と拡散領域７７のシリコン部分とを反応させる。その後、未反応の金属膜８４及びｐ+型シリコン基板７１の周縁部に付着した金属膜８４を除去する。その結果、図２７に示すように、ゲート電極７４ａ上にシリサイド膜８６が形成される。拡散領域７７上には、シリサイド膜８５が形成される。なお、ｐ+型シリコン基板７１の周縁部には、既に酸化膜８１が形成されているため、金属膜８４とｐ+型シリコン基板７１のシリコン部分とが接触せず、シリサイド膜の形成が抑制される。
【００５８】
（ｅ）図２８に示すように、ｐ+型シリコン基板７１の表面にＬＰ−ＣＶＤ法により窒化膜８７を成膜する。図２９に示すように、窒化膜８７の表面に、ＮＳＧ膜等の絶縁膜８８を成膜し、ＣＭＰ法により表面を平坦化する。絶縁膜８８の表面にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、パターニングされたフォトレジスト膜８９をマスクとして拡散領域７７に達するコンタクトホール９０ａ，９０ｂを形成する。コンタクトホール９０ａ，９０ｂの形成後、ＮＦ3、Ｈ2、Ｎ2、ＮＨ3等のダウンフローガスを用いて、拡散領域７７の表面に形成された自然酸化膜（図示省略）を除去する。その後、真空中の連続処理によりチタン膜とＭＯ−ＣＶＤ法による窒化チタン膜をＰＶＤ法等により成膜する。ＭＯ−ＣＶＤ法によりタングステン又はアルミを用いてコンタクトプラグを充填し、コンタクトプラグ上に銅、アルミ等の配線を形成して、ＭＯＳトランジスタを完成させる。
【００５９】
図１５〜図３０に示す製造工程においても、ｐ+型シリコン基板７１の周縁部へ反応種としての不純物イオンの選択的供給を行うことにより、周縁部での酸化速度を、拡散領域７７及びゲート電極７４ａの表面における自然酸化膜８３ａ，８３ｂの酸化速度より高くし、周縁部に、これら自然酸化膜８３ａ，８３ｂの厚さよりも厚い酸化膜８１を形成することができる。このため、ｐ+型シリコン基板７１上にシリサイド膜８５、８６を形成する際のｐ+型シリコン基板７１上の周縁部からの金属汚染を防止できる。さらに、周辺カットリング等の治具を用いる必要がないため、基板と周辺カットリングの接触によるパーティクルの発生もなくなり、製品歩留まりを向上できる。なお、ここでの不純物イオンの選択的供給は、第１の実施の形態の変形例に示したような多層配線構造の製造工程にも適用可能である。また、第１及び第２の実施の形態と同様に、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜が形成されているｐ+型シリコン基板７１の周縁部において、レジスト膜の不均一な塗布等によるＳｉ基板の露出部に不純物イオンを選択的に供給して厚い酸化膜８１を形成しても良い。
【００６０】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理装置に載置された被処理基体を上面からみた一例を示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る周縁部処理装置の一例を示す概略図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る周縁部処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る周縁部処理装置の一例を示す概略図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る周縁部処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図１６】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図１７】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図１８】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図１９】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２０】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２１】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２２】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２３】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２４】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２５】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２６】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２７】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２８】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図２９】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【図３０】本発明のその他の形態に係る周縁部処理方法の一例を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ａ…ステージ
１ｂ…ウエハチャック
２…回転軸
３…駆動モータ
４…レーザ発振器
７…薬液供給部
８…反応性ガス供給部
９…薬液
１０…被処理基体
１１…Ｓｉ基板
１２…露出部
２１…絶縁膜（第１絶縁膜）
２５…金属膜
３１…酸化膜
３３…自然酸化膜
４０…シリサイド膜
４１…下層絶縁膜
６１…上層絶縁膜
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ…ビアホール
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ…配線溝
１００…ノッチ
１０１〜１１６…開口部
【図１】
0004745038.tif 000002
【図２】
0004745038.tif 000003
【図３】
0004745038.tif 000004
【図４】
0004745038.tif 000005
【図５】
0004745038.tif 000006
【図６】
0004745038.tif 000007
【図７】
0004745038.tif 000008
【図８】
0004745038.tif 000009
【図９】
0004745038.tif 000010
【図１０】
0004745038.tif 000011
【図１１】
0004745038.tif 000012
【図１２】
0004745038.tif 000013
【図１３】
0004745038.tif 000014
【図１４】
0004745038.tif 000015
【図１５】
0004745038.tif 000016
【図１６】
0004745038.tif 000017
【図１７】
0004745038.tif 000018
【図１８】
0004745038.tif 000019
【図１９】
0004745038.tif 000020
【図２０】
0004745038.tif 000021
【図２１】
0004745038.tif 000022
【図２２】
0004745038.tif 000023
【図２３】
0004745038.tif 000024
【図２４】
0004745038.tif 000025
【図２５】
0004745038.tif 000026
【図２６】
0004745038.tif 000027
【図２７】
0004745038.tif 000028
【図２８】
0004745038.tif 000029
【図２９】
0004745038.tif 000030
【図３０】
0004745038.tif 000031