(57)【要約】【課題】  高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置において、半導体のウエハ裏面に形成された高融点金属の酸化膜の膜剥離した破片による欠陥不良および生産設備内部汚染がない半導体の製造工程を実現する。【解決手段】  半導体ウエハ１０１に集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜１０７を使用する半導体装置の製造方法であって、半導体ウエハ１０１の裏面に高融点金属の酸化膜１０７を形成する工程と、半導体ウエハ１０１の裏面に形成された高融点金属の酸化膜１０７を還元処理する工程と、還元処理された高融点金属の酸化膜１０７を除去する工程とを含む。これにより、半導体ウエハ１０１の裏面に形成された高融点金属の酸化膜１０７が膜剥離を起こして膜剥離した破片による欠陥不良および生産設備内部汚染を発生することを防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を還元処理する工程と、前記還元処理された高融点金属の酸化膜を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記還元処理が７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する紫外線を照射する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記還元処理が水素イオンまたはアンモニアイオンを照射する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記還元処理が水素プラズマまたはアンモニアプラズマを照射する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記還元処理が水素イオンまたはアンモニアイオンを注入する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記還元処理が７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する電子線を照射する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成しながら、同時に前記高融点金属の酸化膜を還元処理することで高融点金属膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記高融点金属の酸化膜を還元処理する工程は、前記半導体ウエハの裏面に水素イオン、アンモニアイオンまたは一酸化炭素ガスのうち少なくとも１つを照射する請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に薄膜を形成する工程と、前記薄膜上に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記薄膜が酸化シリコン膜である請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記薄膜が４５０℃程度の耐熱性を有する有機膜である請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜である有機膜を除去する工程は、前記有機膜と前記高融点金属の酸化膜とを急速冷却することで前記高融点金属の酸化膜と前記有機膜にクラックを発生させ、前記クラックからエッチング液を浸透させて、前記有機膜を除去すると同時に前記高融点金属の酸化膜を除去する請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜である有機膜を除去する工程は、前記有機膜の溶解温度以上に前記有機膜を加熱することで、前記有機膜を除去すると同時に前記高融点金属の酸化膜を除去する請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜である有機膜を除去する工程は、前記高融点金属の酸化膜を除去した後、前記有機膜を除去する請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記薄膜が４５０℃程度の耐熱性を有するレジスト膜である請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜であるレジスト膜を除去する工程は、前記高融点金属の酸化膜を除去した後、前記レジスト膜の除去をアッシングと洗浄によって行う請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程は、前記半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を除去した後に行う請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程は、前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程の後に行う請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程は、前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程の前に行う請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜をフッ化水素含有率が５０％以上の濃度を有するフッ化水素酸で除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を硫酸水素カリウムを添加したフッ化水素酸で除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を室温あるいは室温以上の温度に加熱したフッ化水素酸溶液への浸漬により除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を超音波を印加したフッ化水素酸溶液へ浸漬することにより除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を室温あるいは室温以上の温度に加熱したフッ化水素酸溶液の噴射により除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜をフッ化水素酸の気相分解蒸気にさらすことにより除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜に７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する紫外線を照射して還元処理すると同時に前記高融点金属の酸化膜をフッ化水素酸の気相分解蒸気にさらすことにより除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を不活性ガスのイオンまたはプラズマを照射することにより除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの表面側に前記高融点金属の酸化膜を形成する際に、前記半導体ウエハの裏面側に前記高融点金属の酸化膜が形成されない手段を講じる工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
前記半導体ウエハの裏面側に前記高融点金属の酸化膜が形成されない手段を講じる工程は、前記半導体ウエハの裏面へ不活性ガスを噴射しながら、前記半導体ウエハの表面側に前記高融点金属の酸化膜を形成する請求項２９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】
前記半導体ウエハの裏面側に前記高融点金属の酸化膜が形成されない手段を講じる工程は、前記半導体ウエハの裏面の全面を遮蔽物で覆った状態で前記半導体ウエハの表面側に前記高融点金属の酸化膜を形成する請求項２９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３２】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を機械的または物理的研磨により除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項３３】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を高硬度微粒子の衝突（ブラスト）により除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項３４】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の分析方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を除去する工程と、前記半導体ウエハの裏面に紫外線または電子線を照射して、前記半導体ウエハの裏面に残留する高融点金属の酸化膜を還元処理して金属不純物とする工程と、前記金属不純物の同定あるいは定量分析を行う工程とを含む半導体装置の分析方法。
【請求項３５】
半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の分析方法であって、
前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程と、前記窒化シリコン膜または炭化シリコン膜の膜厚または組成をオージェ電子分光による深さ方向分析により分析する工程とを含む半導体装置の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置において、特に、ウエハ裏面に形成された高融点金属の酸化膜の剥離による信頼性低下の防止についての半導体装置の製造方法および分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板に形成される集積回路は、近年益々集積度が増加するとともに性能の更なる向上が要求される。この要求を満足するために高融点金属酸化膜、たとえば高融点金属の酸化または酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等のうち何れか１つの半導体装置への導入が進んでいる（例えば、特許文献１）。前記高融点金属の酸化膜を形成する時に集積回路面だけではなく、ウエハ裏面にも前記高融点金属の酸化膜が形成される。
【０００３】
ウエハ裏面汚染の除去についてはウエハ裏面洗浄が提案されている（例えば、特許文献２）が、前記ウエハ裏面に形成された前記高融点金属の酸化物は除去が困難なため、結局、前記ウエハ裏面に形成された前記高融点金属の酸化膜を除去せずに集積回路の製造工程を進行しているのが現状である。
【特許文献１】特開平１１−２６７１２号公報
【特許文献２】特開平１０−６４８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ウエハ裏面に形成された前記高融点金属の酸化膜を除去せずに集積回路の製造工程を進行すると、ウエハのハンドリング等で剥離した前記高融点金属の酸化膜が集積回路面へ飛散する。そして高融点金属の酸化物はエッチングされにくく、ホールまたは溝に付着した際、エッチング不良等を発生させ、歩留りを低下させる。また、ウエハ裏面に形成された前記高融点金属の酸化膜が剥離すると、配線工程で使用されている銅がこの剥離された箇所に付着し、銅が半導体基板に拡散しトランジスタ特性不良や信頼性不良となる。また、飛散した前記高融点金属の酸化膜の破片が次工程の生産設備内部を汚染する。以上のような課題を有している。
【０００５】
特に、銅を配線材料として使用する場合には、この配線工程で前記高融点金属の酸化または前記高融点金属の酸化膜が剥離した箇所に、前記銅が付着することによる歩留り低下を発生させる。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置において、半導体のウエハ裏面に形成された高融点金属の酸化膜の膜剥離を防止し、膜剥離した破片による欠陥不良および生産設備内部汚染がない半導体の製造工程を実現すること、また、高融点金属の酸化膜が剥離した箇所に、銅が付着することによる半導体基板の銅汚染拡散を防止し、高信頼性の集積回路を実現する半導体装置の製造方法および分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を還元処理する工程と、前記還元処理された高融点金属の酸化膜を除去する工程とを含む。
【０００８】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記還元処理が７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する紫外線を照射する。
【０００９】
請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記還元処理が水素イオンまたはアンモニアイオンを照射する。
【００１０】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記還元処理が水素プラズマまたはアンモニアプラズマを照射する。
【００１１】
請求項５記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記還元処理が水素イオンまたはアンモニアイオンを注入する。
【００１２】
請求項６記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記還元処理が７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する電子線を照射する。
【００１３】
請求項７記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成しながら、同時に前記高融点金属の酸化膜を還元処理することで高融点金属膜を形成する工程を含む。
【００１４】
請求項８記載の半導体装置の製造方法は、請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記高融点金属の酸化膜を還元処理する工程は、前記半導体ウエハの裏面に水素イオン、アンモニアイオンまたは一酸化炭素ガスのうち少なくとも１つを照射する。
【００１５】
請求項９記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に薄膜を形成する工程と、前記薄膜上に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜を除去する工程とを含む。
【００１６】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法は、請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記薄膜が酸化シリコン膜である。
【００１７】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法は、請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記薄膜が４５０℃程度の耐熱性を有する有機膜である。
【００１８】
請求項１２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜である有機膜を除去する工程は、前記有機膜と前記高融点金属の酸化膜とを急速冷却することで前記高融点金属の酸化膜と前記有機膜にクラックを発生させ、前記クラックからエッチング液を浸透させて、前記有機膜を除去すると同時に前記高融点金属の酸化膜を除去する。
【００１９】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法は、請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜である有機膜を除去する工程は、前記有機膜の溶解温度以上に前記有機膜を加熱することで、前記有機膜を除去すると同時に前記高融点金属の酸化膜を除去する。
【００２０】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法は、請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜である有機膜を除去する工程は、前記高融点金属の酸化膜を除去した後、前記有機膜を除去する。
【００２１】
請求項１５記載の半導体装置の製造方法は、請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記薄膜が４５０℃程度の耐熱性を有するレジスト膜である。
【００２２】
請求項１６記載の半導体装置の製造方法は、請求項１５記載の半導体装置の製造方法において、前記高融点金属の酸化膜を除去するとともに前記薄膜であるレジスト膜を除去する工程は、前記高融点金属の酸化膜を除去した後、前記レジスト膜の除去をアッシングと洗浄によって行う。
【００２３】
請求項１７記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程とを含む。
【００２４】
請求項１８記載の半導体装置の製造方法は、請求項１７記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程は、前記半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を除去した後に行う。
【００２５】
請求項１９記載の半導体装置の製造方法は、請求項１７記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程は、前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程の後に行う。
【００２６】
請求項２０記載の半導体装置の製造方法は、請求項１７記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程は、前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程の前に行う。
【００２７】
請求項２１記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜をフッ化水素含有率が５０％以上の濃度を有するフッ化水素酸で除去する工程とを含む。
【００２８】
請求項２２記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を硫酸水素カリウムを添加したフッ化水素酸で除去する工程とを含む。
【００２９】
請求項２３記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を室温あるいは室温以上の温度に加熱したフッ化水素酸溶液への浸漬により除去する工程とを含む。
【００３０】
請求項２４記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を超音波を印加したフッ化水素酸溶液へ浸漬することにより除去する工程とを含む。
【００３１】
請求項２５記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を室温あるいは室温以上の温度に加熱したフッ化水素酸溶液の噴射により除去する工程とを含む。
【００３２】
請求項２６記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜をフッ化水素酸の気相分解蒸気にさらすことにより除去する工程とを含む。
【００３３】
請求項２７記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜に７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する紫外線を照射して還元処理すると同時に前記高融点金属の酸化膜をフッ化水素酸の気相分解蒸気にさらすことにより除去する工程とを含む。
【００３４】
請求項２８記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を不活性ガスのイオンまたはプラズマを照射することにより除去する工程とを含む。
【００３５】
請求項２９記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの表面側に前記高融点金属の酸化膜を形成する際に、前記半導体ウエハの裏面側に前記高融点金属の酸化膜が形成されない手段を講じる工程を含む。
【００３６】
請求項３０記載の半導体装置の製造方法は、請求項２９記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハの裏面側に前記高融点金属の酸化膜が形成されない手段を講じる工程は、前記半導体ウエハの裏面へ不活性ガスを噴射しながら、前記半導体ウエハの表面側に前記高融点金属の酸化膜を形成する。
【００３７】
請求項３１記載の半導体装置の製造方法は、請求項２９記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハの裏面側に前記高融点金属の酸化膜が形成されない手段を講じる工程は、前記半導体ウエハの裏面の全面を遮蔽物で覆った状態で前記半導体ウエハの表面側に前記高融点金属の酸化膜を形成する。
【００３８】
請求項３２記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を機械的または物理的研磨により除去する工程とを含む。
【００３９】
請求項３３記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を高硬度微粒子の衝突（ブラスト）により除去する工程とを含む。
【００４０】
請求項３４記載の半導体装置の分析方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の分析方法であって、前記半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記高融点金属の酸化膜を除去する工程と、前記半導体ウエハの裏面に紫外線または電子線を照射して、前記半導体ウエハの裏面に残留する高融点金属の酸化膜を還元処理して金属不純物とする工程と、前記金属不純物の同定あるいは定量分析を行う工程とを含む。
【００４１】
請求項３５記載の半導体装置の分析方法は、半導体ウエハに集積回路を形成する際に高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の分析方法であって、前記半導体ウエハの裏面に前記高融点金属の酸化膜を形成する工程と、前記半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程と、前記窒化シリコン膜または炭化シリコン膜の膜厚または組成をオージェ電子分光による深さ方向分析により分析する工程とを含む。
【発明の効果】
【００４２】
この発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を還元処理する工程と、還元処理された高融点金属の酸化膜を除去する工程とを含むので、高融点金属の酸化膜、例えば酸化タンタルまたは酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムを使用する半導体装置において、半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜が膜剥離を起こして膜剥離した破片による欠陥不良および生産設備内部汚染を発生することを防止する。特に、高融点金属の酸化膜が剥離した箇所に、銅が付着することで半導体基板の銅汚染拡散が起こることを防止することができる。
【００４３】
請求項２では、還元処理が７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する紫外線を照射するので、半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を還元することができる。
【００４４】
請求項３では、還元処理が水素イオンまたはアンモニアイオンを照射するので、半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を還元することができる。
【００４５】
請求項４では、還元処理が水素プラズマまたはアンモニアプラズマを照射するので、半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を還元することができる。
【００４６】
請求項５では、還元処理が水素イオンまたはアンモニアイオンを注入するので、半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を還元することができる。
【００４７】
請求項６では、還元処理が７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する電子線を照射するので、半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を還元することができる。
【００４８】
この発明の請求項７記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成しながら、同時に高融点金属の酸化膜を還元処理することで高融点金属膜を形成する工程を含むので、半導体ウエハの裏面において高融点金属の酸化物の状態にならず金属膜が形成されることで、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００４９】
請求項８では、高融点金属の酸化膜を還元処理する工程は、半導体ウエハの裏面に水素イオン、アンモニアイオンまたは一酸化炭素ガスのうち少なくとも１つを照射するので、半導体ウエハの裏面において高融点金属の酸化物の状態にならず金属膜が形成される。
【００５０】
この発明の請求項９記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に薄膜を形成する工程と、薄膜上に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜を除去するとともに薄膜を除去する工程とを含むので、半導体ウエハの裏面が露出することで、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００５１】
請求項１０では、薄膜が酸化シリコン膜であるので、除去の際に酸化シリコン膜中でエッチングが進み、高融点金属の酸化膜にピンホールまたはクラックが発生することでリフトオフされる。
【００５２】
請求項１１では、薄膜が４５０℃程度の耐熱性を有する有機膜であるので、除去の際に有機膜と高融点金属の酸化膜とは熱膨張係数が異なるために高融点金属の酸化膜にピンホールまたはクラックが発生させることができる。
【００５３】
請求項１２では、高融点金属の酸化膜を除去するとともに薄膜である有機膜を除去する工程は、有機膜と高融点金属の酸化膜とを急速冷却することで高融点金属の酸化膜と有機膜にクラックを発生させ、クラックからエッチング液を浸透させて、有機膜を除去すると同時に高融点金属の酸化膜を除去するので、急速冷却すると有機膜と高融点金属の酸化膜とは熱膨張係数が異なるために高融点金属の酸化膜にピンホールまたはクラックが発生する。また、有機膜を除去すると有機膜中に空間が発生することで高融点金属の酸化膜をリフトオフすることが可能となる。
【００５４】
請求項１３では、高融点金属の酸化膜を除去するとともに薄膜である有機膜を除去する工程は、有機膜の溶解温度以上に有機膜を加熱することで、有機膜を除去すると同時に高融点金属の酸化膜を除去するので、有機膜の溶解する温度まで加熱すると有機膜と高融点金属の酸化膜とは熱膨張係数が異なるために高融点金属の酸化膜にピンホールまたはクラックが発生する。また、有機膜を除去すると有機膜中に空間が発生することで高融点金属の酸化膜をリフトオフすることが可能となる。
【００５５】
請求項１４では、高融点金属の酸化膜を除去するとともに薄膜である有機膜を除去する工程は、高融点金属の酸化膜を除去した後、有機膜を除去するので、半導体ウエハの裏面が露出する。
【００５６】
請求項１５では、薄膜が４５０℃程度の耐熱性を有するレジスト膜であるので、除去の際にレジスト膜をアッシングと洗浄により除去することができる。
【００５７】
請求項１６では、高融点金属の酸化膜を除去するとともに薄膜であるレジスト膜を除去する工程は、高融点金属の酸化膜を除去した後、レジスト膜の除去をアッシングと洗浄によって行うので、半導体ウエハの裏面が露出する。
【００５８】
この発明の請求項１７記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程とを含むので、窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を半導体ウエハの裏面に形成することで配線工程における洗浄が可能となり、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００５９】
請求項１８では、半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程は、半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜を除去した後に行うことで配線工程における洗浄が可能となる。
【００６０】
請求項１９では、半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程は、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程の後に行うことで配線工程における洗浄が可能となる。
【００６１】
請求項２０では、半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程は、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程の前に行うので、高融点金属の酸化膜を除去すると窒化シリコン膜または炭化シリコン膜が残ることで配線工程における洗浄が可能となる。
【００６２】
この発明の請求項２１記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜をフッ化水素含有率が５０％以上の濃度を有するフッ化水素酸で除去する工程とを含むので、半導体ウエハの裏面が露出することで、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００６３】
この発明の請求項２２記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜を硫酸水素カリウムを添加したフッ化水素酸で除去する工程とを含むので、硫化水素カリウムが添加されることにより高融点金属の酸化膜のエッチングが促進され、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００６４】
この発明の請求項２３記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜を室温あるいは室温以上の温度に加熱したフッ化水素酸溶液への浸漬により除去する工程とを含むので、高融点金属の酸化膜を効果的に除去することができ、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００６５】
この発明の請求項２４記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高
融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜を超音波を印加したフッ化水素酸溶液へ浸漬することにより除去する工程とを含むので、高融点金属の酸化膜を効果的に除去することができ、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００６６】
この発明の請求項２５記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜を室温あるいは室温以上の温度に加熱したフッ化水素酸溶液の噴射により除去する工程とを含むので、高融点金属の酸化膜を効果的に除去することができ、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００６７】
この発明の請求項２６記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜をフッ化水素酸の気相分解蒸気にさらすことにより除去する工程とを含むので、高融点金属の酸化膜を効果的に除去することができ、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００６８】
この発明の請求項２７記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜に７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する紫外線を照射して還元処理すると同時に高融点金属の酸化膜をフッ化水素酸の気相分解蒸気にさらすことにより除去する工程とを含むので、高融点金属の酸化膜を還元することで除去性を促進することができ、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００６９】
この発明の請求項２８記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜を不活性ガスのイオンまたはプラズマを照射することにより除去する工程とを含むので、半導体ウエハ裏面に成長した高融点金属の酸化膜を効果的に除去することができ、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００７０】
この発明の請求項２９記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの表面側に高融点金属の酸化膜を形成する際に、半導体ウエハの裏面側に高融点金属の酸化膜が形成されない手段を講じる工程を含むので、半導体ウエハの裏面を露出することができ、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００７１】
請求項３０では、半導体ウエハの裏面側に高融点金属の酸化膜が形成されない手段を講じる工程は、半導体ウエハの裏面へ不活性ガスを噴射しながら、半導体ウエハの表面側に高融点金属の酸化膜を形成するので、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜の形成を防止することができる。
【００７２】
請求項３１では、半導体ウエハの裏面側に高融点金属の酸化膜が形成されない手段を講じる工程は、半導体ウエハの裏面の全面を遮蔽物で覆った状態で半導体ウエハの表面側に高融点金属の酸化膜を形成するので、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜の形成を防止することができる。
【００７３】
この発明の請求項３２記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜を機械的または物理的研磨により除去する工程とを含むので、半導体ウエハの裏面を研磨することで露出し、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００７４】
この発明の請求項３３記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜を高硬度微粒子の衝突（ブラスト）により除去する工程とを含むので、高硬度微粒子を半導体ウエハの裏面の高融点金属の酸化膜に噴射し削り取ることで半導体ウエハの裏面が露出し、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００７５】
この発明の請求項３４記載の半導体装置の分析方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、高融点金属の酸化膜を除去する工程と、半導体ウエハの裏面に紫外線または電子線を照射して、半導体ウエハの裏面に残留する高融点金属の酸化膜を還元処理して金属不純物とする工程と、金属不純物の同定あるいは定量分析を行う工程とを含むので、高融点金属の酸化膜を除去した後の半導体ウエハの裏面上に残留した金属不純物の同定および定量分析を行うことができる。
【００７６】
この発明の請求項３５記載の半導体装置の分析方法によれば、半導体ウエハの裏面に高融点金属の酸化膜を形成する工程と、半導体ウエハの裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する工程と、窒化シリコン膜または炭化シリコン膜の膜厚または組成をオージェ電子分光による深さ方向分析により分析する工程とを含むので、窒化シリコン膜または炭化シリコン膜に対して、エッチングとオージェ電子の測定を繰り返すことで、深さ方向に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜の膜厚および組成比を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態にかかわる同一構成部分においては同一符号を使用し、異なる構成部分については別符号をつけて説明することとする。
【００７８】
本発明の実施形態１を図１〜図３に基づいて説明する。図１は実施形態１の半導体装置の製造工程図を示す。
【００７９】
図１（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる前記酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。次に図１（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に、容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。
【００８０】
次に図１（ｃ）に示すように前記ウエハ裏面に紫外線１０８を照射し酸化物状態である前記酸化タンタル膜１０７を還元する。酸化物状態である酸化タンタル膜を還元するにはバンドギャップ以上のエネルギーを持つ紫外線を照射することで、膜を変成し溶解しやすくなると言われている（久米他 第50回応用物理学関係連合講演会  講演予稿集（春季）29a-ZW-5 P.934(2003)）。このようにすれば、図１（ｄ）に示すように前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７が還元されて金属タンタル膜１０９になる。
【００８１】
次に図１（ｅ）に示すようにエッチングにより前記金属タンタル膜１０９を除去し、前記半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出させる。
【００８２】
ここで、表１に紫外線のエネルギー、表２に酸化物のバンドギャップを示す（Seiici Miyazaki J.Vac.Sci.Technol.B 19(6),Nov/Dec 2001）。表１と表２から酸化タンタル膜を還元するには４．６５ｅＶ以上のエネルギーを持つ紫外線を照射する必要がある。つまり、キセノンまたはクリプトン、アルゴンの何れか1つを光源として使用することで酸化物状態にある酸化タンタル膜を還元することができる。なお還元処理が７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する紫外線を照射することが望ましい。
【００８３】
【表１】
2005123494.tif 000003
【００８４】
【表２】
2005123494.tif 000004
図２に例として紫外線照射により還元された酸化タンタル膜における還元前後のエックス線光電子分光分析によるスペクトルを示す。図２の２０１は酸化タンタル膜の光電子スペクトルで、２０２は前記酸化タンタル膜に紫外線を照射することで還元された金属タンタル膜の光電子スペクトルである。この分析結果から紫外線で還元することができる。
【００８５】
図３はウエハ裏面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜に紫外線を照射することで金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。図３の３０１は前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態である前記酸化タンタル膜を還元するためのウエハで、３０２は真空容器、３０３は前記真空容器の排気系、３０４はウエハに紫外線を照射するための紫外線ランプ、３０５は前記真空容器の開口部に取り付けられたフッ化マグネシウムまたは石英の窓である。この窓を透してウエハに紫外線を照射する。３０６は前記ウエハを保持するステージである。
【００８６】
本発明の実施形態２を図４および図５に基づいて説明する。図４は実施形態２の半導体装置の製造工程図を示す。
【００８７】
図４（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。次に図４（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。
【００８８】
次に図４（ｃ）に示すように前記ウエハ裏面に水素イオンまたはアンモニアイオン１１１を照射する。このようにすれば、図４（ｄ）に示すように、前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７が還元されて金属タンタル膜１０９になる。
【００８９】
次に図４（ｅ）に示すようにエッチングにより前記金属タンタル膜１０９を除去し、前記半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出させる。
【００９０】
図５はウエハ裏面に成長した酸化物状態にある酸化タンタル膜に水素イオンまたはアンモニアイオンを照射することで金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。図５の３０１は前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜を還元するためのウエハで、３０２は真空容器、３０３は前記真空容器の排気系、３０７は不活性ガスをイオン化するユニット、３０８は不活性ガスを導入する配管、３０９は水素ガスまたはアンモニアガスを導入する配管、前記水素ガスまたは前記アンモニアガスと前記不活性ガスイオンを接触させ、前記真空容器３０２内で前記水素ガスまたは前記アンモニアガスをイオン化する。３１０は前記不活性ガスイオンと前記水素イオンまたはアンモニアイオンを前記ウエハ裏面に照射するノズル、３０６は前記ウエハ裏面を保持するステージである。
【００９１】
本発明の実施形態３を図６および図７に基づいて説明する。図６は実施形態３の半導体装置の製造工程図を示す。
【００９２】
図６（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる前記酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。次に図６（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。
【００９３】
次に図６（ｃ）に示すように前記ウエハ裏面の酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７に水素プラズマまたはアンモニアプラズマ１１２を照射する。このようにすれば、図６（ｄ）に示すように前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７が還元されて金属タンタル膜１０９になる。
【００９４】
次に図６（ｅ）に示すようにエッチングにより前記金属タンタル膜１０９を除去し、半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出させる。
【００９５】
図７はウエハ裏面に成長した酸化物状態にある酸化タンタル膜に水素プラズマまたはアンモニアプラズマを照射し、金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。図７の３０１は前記ウエハ裏面に成長した酸化物状態にある前記酸化タンタル膜を還元するためのウエハ、３０２は真空容器、３０３は前記真空容器の排気系、３０９は前記真空容器に水素ガスまたはアンモニアガスを送り込む配管、３１１は前記真空装置内に設置された電極、３１２は前記ウエハの保持と電極を兼ねるステージ、３１３は高周波電源である。前記プラズマ電極３１１と前記ステージ３１２に高周波を印加することで前記水素プラズマまたはアンモニアプラズマを発生させる。
【００９６】
本発明の実施形態４を図８および図９に基づいて説明する。図８は実施形態４の半導体装置の製造工程図を示す。
【００９７】
図８（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。次に図８（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。
【００９８】
次に図８（ｃ）に示すように前記ウエハ裏面の酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７に加速器で加速された高エネルギー水素イオンまたはアンモニアイオン１１３を注入する。このようにすれば、図８（ｄ）に示すように前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７が還元されて金属タンタル膜１０９になる。
【００９９】
次に図８（ｅ）に示すようにエッチングにより前記金属タンタル膜１０９を除去し、半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出させる。
【０１００】
図９はウエハ裏面に成長した酸化物状態にある酸化タンタル膜に水素イオンまたはアンモニアイオンを注入し、金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。図９の３０１は前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜を還元するためのウエハで、３０２は真空容器、３０３は前記真空容器の排気系、３０８は不活性ガス供給用の配管、３０７は前記不活性ガスをイオン化するユニット、３０９は水素ガスまたはアンモニアガスを導入する配管、前記不活性ガスイオンと前記水素ガスまたは前記アンモニアガスを接触することで前記水素ガスまたは前記アンモニアガスをイオン化する。３１４は前記不活性ガスイオンと前記水素イオンまたはアンモニアガスを加速する加速ユニット、３１５は前記不活性ガスイオンと前記水素イオンまたはアンモニアイオンを分離する質量フィルター、３１６は前記ウエハに前記水素イオンまたはアンモニアイオンを照射するレンズ系、３０６は前記ウエハを保持するステージである。なお、３０２と３１４，３１５の内部は真空雰囲気に保たれている。
【０１０１】
本発明の実施形態５を図１０および図１１に基づいて説明する。図１０は実施形態５の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１０２】
図１０（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。次に図１０（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。
【０１０３】
次に図１０（ｃ）に示すように前記ウエハ裏面の酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７に電子線１１４を照射する。このようにすれば、図１０（ｄ）に示すように前記ウエハの裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７が還元されて金属タンタル膜１０９になる。なお還元処理が７．０ｅＶ以上のエネルギーを有する電子線を照射することが望ましい。
【０１０４】
次に、図１０（ｅ）に示すようにエッチングにより前記金属タンタル膜１０９を除去し、半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出させる。
【０１０５】
図１１はウエハ裏面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜に電子線を照射し、金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。３０１はウエハ裏面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜を還元するためのウエハで、３０２は真空容器、３０３は前記真空容器の排気系、１２９は電子銃、３１６は前記電子銃から発生した電子線を制御するレンズ系、３１７は前記電子銃と前記レンズ系の電源、３１８は前記電源から前記電子銃と前記レンズ系への配線、３０６は前記ウエハを保持するステージである。
【０１０６】
本発明の実施形態６を図１２および図１３に基づいて説明する。図１２は実施形態６の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１０７】
図１２（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。
【０１０８】
次に図１２（ｂ）に示すような前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成しながら、前記ウエハ裏面側に水素イオンまたはアンモニアイオン１１１、一酸化炭素を噴きつける。このようにすれば、図１２（ｃ）に示すように前記ウエハ裏面において酸化物状態である酸化タンタル膜１０７にはならずに、金属タンタル膜１０９が形成される。
【０１０９】
次に図１２（ｄ）に示すようにエッチングにより前記ウエハ裏面に形成された前記金属タンタル膜１０９を除去し、半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出させる。
【０１１０】
図１３はウエハ裏面に対して金属タンタル膜のみが形成されるようにした装置の断面図である。図１３の３０１は容量絶縁膜である酸化タンタル膜を形成するためのウエハで、３０２は真空容器、３０３は前記真空容器の排気系、３１９は前記酸化タンタル膜を形成するための原料ガス配管、３０８は不活性ガスを供給する配管、３０７は不活性ガスをイオン化するユニット、３０９は水素ガスまたはアンモニアガス、一酸化炭素を供給する配管で、不活性ガスイオンと前記水素イオンまたはアンモニアガスと接触させることで前記水素ガスとアンモニアガスをイオン化する。３２１は前記真空容器の外部に配置されたコイル、３２０は前記ウエハを保持するウエハクランプ、３１０は前記ウエハ裏面に前記水素イオンまたは前記アンモニアイオン、一酸化炭素を噴射するためのノズルである。
【０１１１】
本発明の実施形態７を図１４に基づいて説明する。図１４は実施形態７の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１１２】
図１４（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。
【０１１３】
次に図１４（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ裏面に酸化シリコン膜（薄膜）１１５を形成する。次に図１４（ｃ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。
【０１１４】
次に図１４（ｄ）に示すようにエッチングにより前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７と前記酸化シリコン膜１１５を同時に除去すると、この過程で酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７にピンホールまたはクラック１１６が発生し、このようにエッチングが進む場所が発生する。これは図１４（ｅ）に示すように前記酸化膜中でエッチングが進み、空間１１７が前記酸化膜中で広がり、酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７がリフトオフされる。そして前記酸化膜と酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７が同時に除去され、図１４（ｆ）に示すように半導体基板の裏面のシリコン表面１１０が露出する。
【０１１５】
本発明の実施形態８を図１５に基づいて説明する。図１５は実施形態８の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１１６】
図１５（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜になる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。
【０１１７】
次に図１５（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ裏面に４５０℃程度の耐熱性を有する有機膜（薄膜）１１５を形成する。次に図１５（ｃ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。
【０１１８】
次に図１５（ｄ）に示すように急冷却すると、前記有機膜１１５と前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７とは熱膨張係数が異なるために、酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７にピンホールまたはクラック１１６が生じる。
【０１１９】
次に図１５（ｅ）に示すように発煙硝酸等を用いて処理すると、前記クラック１１６から前記発煙硝酸が侵入し前記有機膜１１５はエッチングされ、前記有機膜１１５中に空間１１７が発生することで酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７をリフトオフすることが可能となる。そして前記有機膜１１５と酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７を同時に除去し、図１５（ｆ）に示すように半導体基板の裏面のシリコン面１１０が露出する。
【０１２０】
本発明の実施形態９を図１６に基づいて説明する。図１６は実施形態９の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１２１】
図１６（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。
【０１２２】
次に図１６（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ裏面に４５０℃程度の耐熱性を有する有機膜１１５を形成する。次に図１５（ｃ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。
【０１２３】
次に図１６（ｄ）に示すように前記有機膜１１５の溶解する温度まで加熱すると、前記有機膜１１５と前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７とは熱膨張係数が異なるために、酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７にピンホールまたはクラック１１６が生じる。
【０１２４】
次に図１６（ｅ）に示すように発煙硝酸等を用いて処理すると、前記クラック１１６から前記発煙硝酸が侵入し前記有機膜１１５はエッチングされ、前記有機膜１１５中に空間１１７が発生することで酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７をリフトオフすることが可能となる。そして前記有機膜１１５と酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７を同時に除去し、図１６（ｆ）に示すように半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出させる。
【０１２５】
本発明の実施形態１０を図１７に基づいて説明する。図１７は実施形態１０の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１２６】
図１７（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。
【０１２７】
次に図１７（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ裏面に４５０℃程度の耐熱性を有する有機膜１１５を形成する。次に図１７（ｃ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。次に図１７（ｄ）に示すようにエッチングにより前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１１８をエッチングにより除去する。次に図１７（ｅ）に示すように前記ウエハ裏面に残された前記有機膜１１５を発煙硝酸等でエッチングする。そして図１７（ｆ）に示すように半導体基板の裏面のシリコン面１１０が露出する。
【０１２８】
本発明の実施形態１１を図１８に基づいて説明する。図１８は実施形態１１の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１２９】
図１８（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。
【０１３０】
次に図１８（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ裏面に４５０℃程度の耐熱性を有するレジスト膜（薄膜）１１９を形成する。次に図１８（ｃ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。次に図１８（ｄ）に示すようにエッチングにより前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１１８をエッチングにより除去する。次に図１８（ｅ）に示すように前記ウエハ裏面に残された前記レジスト膜１１９をアッシングと洗浄により除去する。そして図１８（ｆ）に示すように半導体基板の裏面のシリコン面１１０が露出する。
【０１３１】
本発明の実施形態１２を図１９に基づいて説明する。図１９は実施形態１２の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１３２】
図１９（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を有する集積回路がウエハ表面に形成され、かつウエハ裏面の酸化物状態にある前記酸化タンタル膜を除去したシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜、１０７は容量絶縁膜となる前記酸化タンタル膜、１１０は前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜を除去したウエハ裏面のシリコン面である。
【０１３３】
次に図１９（ｂ）に示すように窒化シリコン膜または炭化シリコン膜１２０を前記ウエハ裏面に形成する。このようにすれば、前記ウエハ裏面に前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２０を形成することで配線工程における洗浄が可能となり、ウエハ裏面に付着した銅が前記半導体基板へ汚染拡散するのを防止できる。
【０１３４】
本発明の実施形態１３を図２０に基づいて説明する。図２０は実施形態１３の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１３５】
図２０（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜が集積回路を有するウエハ両面に形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜、１０７はウエハ両面に形成された容量絶縁膜となる前記酸化タンタル膜である。
【０１３６】
次に図２０（ｂ）に示すように窒化シリコン膜または炭化シリコン膜１２０をウエハ裏面の前記酸化タンタル膜１０７上に形成する。このようにすれば、前記ウエハ裏面に前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２０を形成することで配線工程における洗浄が可能となり、ウエハ裏面に付着した銅が前記半導体基板へ汚染拡散するのを防止できる。
【０１３７】
本発明の実施形態１４を図２１に基づいて説明する。図２１は実施形態１４の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１３８】
図２１（ａ）は１０１の半導体基板であるシリコンウエハを投入し、ウエハ表面はシリコンが露出している。次に図２１（ｂ）に示すように前記半導体基板の裏面に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜１２０を形成する。次に図２１（ｃ）に示すように前記半導体基板にトランジスタ分離用の埋め込み酸化シリコン１０２を形成する。その後、通常の製造方法により製造工程を進め、図２１（ｄ）に示す工程まで進行する。ここで、１０１は前記半導体基板、１２０は前記半導体基板の裏面に形成された前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜、１０２は前記半導体基板に埋め込まれている前記トランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。
【０１３９】
次に図２１（ｅ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。次に図２１（ｆ）に示すように前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７をエッチングする。しかしながら、この処理で酸化タンタル膜１０７を除去しても前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２０が残る。そして前記ウエハ裏面に前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２０が存在することで、配線工程における洗浄が可能となり、ウエハ裏面に付着した銅が前記半導体基板へ汚染拡散するのを防止できる。
【０１４０】
本発明の実施形態１５を図２２および図２３に基づいて説明する。図２２は実施形態１５のウエハ裏面処理工程図である。
【０１４１】
図２２（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。図２２（ｂ）の１０７はウエハ両面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜である。
【０１４２】
次に図２２（ｃ）に示すように前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７をフッ化水素酸１２２に前記ウエハ裏面を浸漬しエッチングする。このようにすれば、図２２（ｄ）に示すように前記ウエハ裏面はフッ化水素酸１２２でエッチングされるので、前記半導体基板の裏面のシリコン面１１０が露出される。なおフッ化水素含有率が５０％以上の濃度を有するフッ化水素酸が望ましい。また、超音波を印加したフッ化水素酸溶液へ浸漬してもよい。
【０１４３】
図２３はウエハ裏面に成長した酸化物状態にある酸化タンタル膜を化学的浸漬方法により除去するためのウエハ裏面処理装置の断面図である。図２３の３０１はウエハ裏面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜を除去するためのウエハで、１２２は化学的浸漬溶液で室温もしくは室温より加熱されたフッ化水素酸、３２２は前記フッ化水素酸溶液で腐食しない性能を有するＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン、登録商標テフロン）容器、３２３は前記フッ化水素酸溶液を前記容器へ注入し、かつ前記フッ化水素酸で腐食しない性能を有するＰＴＦＥ配管、３２４は廃液回収ライン、３２５は前記ウエハを保持するための前記フッ化水素酸で腐食しない性能を有するＰＴＦＥウエハクランプ、３２６は前記ウエハ表面に前記フッ化水素酸溶液が侵入するのを防止する前記ウエハと前記ウエハクランプ間の隙間を埋める前記フッ化水素酸で腐食しない性能を有するパッキン、３０６は前記ウエハと前記パッキンと前記ウエハクランプの密着を良くするために前記ウエハを押さえつけることの出来るステージである。
【０１４４】
前記ウエハ３０１を前記パッキン３２６と密着したところで前記フッ化水素酸溶液を前記配管３２３より注入し、前記ウエハ裏面のみをフッ化水素酸溶液に浸漬することができる。
【０１４５】
例えば前記酸化タンタル膜を前記フッ化水素酸で除去する場合の反応式は以下のようになり、前記ウエハ裏面の前記酸化タンタル膜を除去することができる。
【０１４６】
Ｔａ2Ｏ5＋１０ＨＦ  →  ２ＴａＦ＋５Ｈ2Ｏ
上記反応式に有るＴａＦは水溶性の性質を有する。
【０１４７】
本発明の実施形態１６を図２４および図２５に基づいて説明する。図２４は実施形態１６のウエハ裏面処理装置の断面図を示す。
【０１４８】
図２４の３０１はウエハ裏面に酸化物状態にある酸化タンタルが形成されたウエハである。３２７は化学的浸漬溶液で室温もしくは室温より加熱されて、エッチング促進のために硫酸水素カリウムが添加されたフッ化水素酸溶液、３２２は前記フッ化水素酸溶液で腐食しない性能を有するＰＴＦＥ容器、３２３は前記フッ化水素酸溶液を前記容器へ注入し、かつ前記フッ化水素酸で腐食しない性能を有するＰＴＦＥ配管、３２４は廃液回収ライン、３２５は前記ウエハを保持するための前記フッ化水素酸で腐食しない性能を有するＰＴＦＥウエハクランプ、３２６は前記ウエハ表面に前記フッ化水素酸溶液が侵入するのを防止し、かつ前記ウエハと前記ウエハクランプ間の隙間を埋めて、前記フッ化水素酸で腐食しない性能を有するパッキン、３０６は前記ウエハと前記パッキンと前記ウエハクランプの密着を良くするために前記ウエハを押さえつけることの出来るステージである。前記ウエハ３０１を前記パッキン３２６と密着したところで前記フッ化水素酸溶液を前記配管３２３より注入し、前記ウエハ裏面を前記フッ化水素酸溶液３２７に浸漬することができる。
【０１４９】
例えば前記酸化タンタル膜を前記硫酸水素カリウムが添加された前記フッ化水素酸で除去する場合の反応式は以下のようになり、前記ウエハ裏面の前記酸化タンタル膜を除去することができる。
【０１５０】
Ｔａ2Ｏ5＋１４ＨＦ＋４ＫＨＳＯ4→２Ｋ2ＴａＦ7＋４Ｈ2ＳＯ4＋５Ｈ2Ｏ
上記反応式に有るＫ2ＴａＦ7は水溶性の性質を有する。
【０１５１】
図２５に例として酸化タンタル膜のエッチングレートを示す。
【０１５２】
例えば前記酸化タンタル膜を前記フッ化水素酸で除去する場合はおよそ７０ｎｍ毎分、例えば前記酸化タンタル膜を前記硫酸水素カリウムが添加された前記フッ化水素酸で除去する場合はおよそ１００ｎｍ毎分のエッチングレートが得られる。このことから、硫酸水素カリウムが添加されることによりエッチングがかなり促進されることがわかる。
【０１５３】
本発明の実施形態１７を図２６に基づいて説明する。図２６は実施形態１７のウエハ裏面処理装置の断面図を示す。
【０１５４】
図２６の３０１はウエハ裏面に酸化物状態にある酸化タンタルが形成されたウエハである。３２２は溶液噴射用の溶液として使用するフッ化水素酸に腐食されない性能を有するＰＴＦＥ容器、３２８は前記ウエハ裏面に前記フッ化水素酸を噴射し、かつ前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有するＰＴＦＥノズル、３２３は前記ノズルに前記フッ化水素酸を送り、かつ前記フッ化水素酸に腐食しない性能を有するＰＴＦＥ配管、３２４は廃液回収ライン、３２９は前記フッ化水素酸を昇圧するための前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有するポンプ、３２５は前記ウエハを保持するための前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有するＰＴＦＥウエハクランプ、３２６は前記ウエハ表面に前記フッ化水素酸の溶液が侵入するのを防止し、かつ前記ウエハと前記ウエハクランプ間の隙間を埋める前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有するパッキン、３０６は前記ウエハと前記パッキンと前記ウエハクランプの密着を良くするために前記ウエハを押さえつけることの出来るステージ、１２２は前記ノズルから噴射されるフッ化水素酸である。前記ウエハ３０１を前記パッキン３２６と密着したところで室温もしくは室温より加熱された前記フッ化水素酸溶液を昇圧し前記ノズル３２８から前記ウエハ裏面へ噴射することができる。
【０１５５】
本発明の実施形態１８を図２７に基づいて説明する。図２７は実施形態１８のウエハ裏面処理装置の断面図を示す。
【０１５６】
図２７の３０１はウエハ裏面に酸化物状態にある酸化タンタルが形成されたウエハである。３２２はフッ化水素酸に腐食されない性能を有するＰＴＦＥ容器、３３０はフッ化水素酸溶液３３０ａが満たされているＰＴＦＥ容器、３３１は前記フッ化水素酸の気相分解蒸気を発生させ、かつ前記フッ化水素酸容器へ加熱された窒素ガスを送るための前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有し、かつ耐熱性能も有するＰＴＦＥ配管、３３２は前記フッ化水素酸の気相分解蒸気を前記容器へ導入し、かつ前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有し、かつ耐熱性能も有するＰＴＦＥ配管、３２５は前記ウエハを保持するための前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有するＰＴＦＥウエハクランプ、３２６は前記ウエハ表面に前記フッ化水素酸溶液が侵入するのを防止し、かつ前記ウエハと前記ウエハクランプ間の隙間を埋める前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有するパッキン、３０６は前記ウエハと前記パッキンと前記ウエハクランプの密着を良くするために前記ウエハを押さえつけることの出来るステージである。ここで前記容器３３０に満たされているフッ化水素酸溶液の量は前記配管３３２を水没させてはならない。また気相分解蒸気は前記容器３３０に満たされているフッ化水素酸を前記加熱された窒素ガスでバブリングすることで得られる。そして前記ウエハ３０１を前記パッキン３２６と密着したところで前記フッ化水素酸溶液の気相分解蒸気を前記ノズルから前記ウエハ裏面へ噴射することができる。
【０１５７】
本発明の実施形態１９を図２８に基づいて説明する。図２８は実施形態１９のウエハ裏面処理装置の断面図を示す。
【０１５８】
図２８の３０１はウエハ裏面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜を除去するためのウエハで、３２２はフッ化水素酸に腐食されない性能を有するＰＴＦＥ容器、３３０はフッ化水素酸溶液３３０ａが満たされているＰＴＦＥ容器、３３１は前記フッ化水素酸の気相分解蒸気を発生させ、かつ前記フッ化水素酸容器へ加熱された窒素ガスを送るために前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有し、かつ耐熱性能も有するＰＴＦＥ配管、３３２は前記フッ化水素酸の気相分解蒸気を前記容器へ導入し、かつ前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有し、かつ耐熱能も有するＰＴＦＥ配管、３２５は前記ウエハを保持するための前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有するＰＴＦＥウエハクランプ、３２６は前記ウエハ表面にフッ化水素酸溶液が侵入するのを防止し、かつ前記ウエハと前記ウエハクランプ間の隙間を埋める前記フッ化水素酸に腐食されない性能を有するパッキン、３０６は前記ウエハと前記パッキンと前記ウエハクランプの密着を良くするために前記ウエハを押さえつけることの出来るステージ、３０４は紫外線ランプ、３３３は前記容器の開口部に取り付けられたフッ化マグネシウムまたは石英の表面に炭化シリコン膜を薄く有したフッ化水素酸の気相分解蒸気に腐食されない性能を有する窓である。この窓３３３を透して前記ウエハ３０１の裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜に前記紫外線ランプから３０４発生した紫外線を照射することができる。そして前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある前記酸化タンタル膜を還元することで除去性を促進することができる。ここで前記容器３３０に満たされているフッ化水素酸溶液の量は前記配管３３２を水没させてはならない。また気相分解蒸気は前記容器３３０に満たされているフッ化水素酸を前記加熱された窒素ガスでバブリングすることで得られる。
【０１５９】
本発明の実施形態２０を図２９〜図３１に基づいて説明する。図２９は実施形態２０のウエハ裏面処理装置の断面図を示す。
【０１６０】
図２９の３０１はウエハ裏面に酸化物状態にある酸化タンタルが形成されたウエハである。３０２は真空容器、３０３は前記真空容器の排気系、３０８は前記真空容器に不活性ガスを送り込む配管、３１１は前記真空容器の上部に設置された電極、３１２は前記ウエハの保持とプラズマ電極を兼ねるステージ、３１３は高周波電源である。前記ウエハ裏面に前記不活性ガスのプラズマを照射することで前記ウエハ裏面に成長した酸化物状態にある前記酸化タンタル膜を除去することができる。
【０１６１】
図３０は、形成直後の酸化タンタル膜と、アニール後の酸化タンタル膜をオージェ電子分光による深さ方向分析より得られた深さ方向プロファイルである。２０３は形成直後の前記酸化タンタル膜中のタンタルの深さ方向プロファイル、２０４は形成直後の前記酸化タンタル膜中の酸素の深さ方向プロファイル、２０５はアニール後の前記酸化タンタル膜中のタンタルの深さ方向プロファイル、２０６はアニール後の前記酸化タンタル膜中の酸素の深さ方向プロファイルである。
【０１６２】
この結果からアニール処理の有無に関わらず、アルゴン等の不活性ガスイオンによるエッチングレートには差が生じないことがわかる。
【０１６３】
図３１は、形成直後の酸化タンタル膜と、アニール後の酸化タンタル膜に対して、前記ウエハ裏面処理によるエッチングレートを比較したものである。図３１（ｂ）は（ａ）の拡大図である。フッ化水素酸を用いた場合、アニール処理を施すことで著しくエッチングレートが低下し、フッ化水素酸を用いたウエハ裏面処理においては、酸化タンタル膜の酸化状態でエッチングレートが変化するので注意を要する。
【０１６４】
本発明の実施形態２１を図３２および図３３に基づいて説明する。図３２は実施形態２１の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１６５】
図３２（ａ）は容量絶縁膜として酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。
【０１６６】
次に図３２（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する工程において、前記ウエハ裏面に不活性ガス１２３を噴射することで前記酸化タンタル膜の形成を防止する。このようにすれば、図３２（ｃ）に示すように前記ウエハ裏面に前記酸化タンタル膜は形成されずに、半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出することができる。
【０１６７】
図３３はウエハ裏面に対して前記酸化タンタル膜が形成されないようにした装置の断面図である。図３３の３０１は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するためのウエハ、３０２は容量絶縁膜となる前記酸化タンタル膜を形成する真空容器、３０３は前記真空容器の排気系、３１９は容量絶縁膜となる前記酸化タンタル膜を形成するための原料ガスライン、３０８は不活性ガスを供給するライン、３２１は前記真空容器の外部に配置されたコイル、３２０は前記ウエハ裏面に不活性ガスを噴射するためのノズルである。
【０１６８】
本発明の実施形態２２を図３４および図３５に基づいて説明する。図３４は実施形態２２の半導体装置の製造工程図である。
【０１６９】
図３４（ａ）は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。
【０１７０】
次に図３４（ｂ）に示すように図３４（ａ）の前記半導体装置のウエハを棚１２４に置く。次に図３４（ｃ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７として前記酸化タンタル膜を形成する。次に図３４（ｄ）に示すように容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜が形成された後、１２５は前記棚の分離状態であり、前記棚１２４と切り離してウエハを取り出す。このようにすれば、図３４（ｅ）に示すように前記ウエハ裏面に前記酸化タンタル膜を形成されずに、半導体基板の裏面のシリコン面１１０が露出することができる。
【０１７１】
図３５はウエハ裏面に対して前記酸化タンタル膜が形成されないようにした装置の断面図である。図３５の３０１は容量絶縁膜となる酸化タンタル膜が形成するためのウエハ、３０２は容量絶縁膜となる前記酸化タンタル膜を形成する真空容器、３０３は前記真空容器の排気系、３１９は容量絶縁膜となる前記酸化タンタル膜を形成するための原料ガスライン、３２１は前記真空容器の外部に配置されたコイル、３２０は前記ウエハを保持するウエハクランプ、１２４は前記ウエハ裏面を全面覆い隠せる棚である。
【０１７２】
本発明の実施形態２３を図３６および図３７に基づいて説明する。図３６は実施形態２３の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１７３】
図３６（ａ）は容量絶縁膜として酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ１０５は容量絶縁膜として酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。次に図３６（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７となる前記酸化タンタル膜を形成する。
【０１７４】
次に図３６（ｃ）に示すように機械的または物理的研磨用パッド１２６により前記ウエハ裏面の酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７を削り取る。このようにすれば、図３６（ｄ）に示すように半導体基板の裏面のシリコン面１１０が露出する。
【０１７５】
図３７はウエハ裏面に対して前記酸化タンタル膜を除去するための装置の断面図である。図３７の３０１はウエハ裏面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜が形成されたウエハで、３０６はウエハを固定するステージ、３３４は機械的または物理的研磨用パッドである。前記ステージ３０６を矢印方向３３５へ回転させ、前記研磨用パッド３３４を矢印方向３３６へ回転させ、前記前記ウエハ裏面３０１を研磨することができる。
【０１７６】
本発明の実施形態２４を図３８および図３９に基づいて説明する。図３８は実施形態２４の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１７７】
図３８（ａ）は容量絶縁膜として酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜として酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。次に図３８（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７として前記酸化タンタル膜を形成する。
【０１７８】
次に図３８（ｃ）に示すように高硬度微粒子１２７を前記ウエハ裏面の前記酸化タンタル膜１０７に噴射し削り取る。そして図３８（ｄ）に示すように半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出することができる。
【０１７９】
図３９は前記ウエハ裏面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜に高硬度微粒子を噴射する装置の断面図である。図３９の３０１はウエハ裏面に形成された酸化物状態にある酸化タンタル膜を除去するためのウエハで、３３７は前記高硬度微粒子の噴射に耐える性能を有する容器、３４０は矢印方向３３８に移動して前記ウエハ裏面に前記高硬度微粒子を噴射するノズル、３３９は前記高硬度微粒子を満たしている容器、３０８は前記高硬度微粒子を噴射するための不活性ガスの配管、３０６は前記半導体装置のウエハを固定し矢印方向３３５に回転するステージである。
【０１８０】
本発明の実施形態２５を図４０〜図４２に基づいて説明する。図４０は実施形態２５の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１８１】
図４０（ａ）は容量絶縁膜として酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜として酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜である。次に図４０（ｂ）に示すように前記半導体装置のウエハ両面に容量絶縁膜１０７として前記酸化タンタル膜を形成する。
【０１８２】
次に図４０（ｃ）に示すように前記ウエハ裏面１１０の酸化物状態にある前記酸化タンタル膜１０７をエッチング等により除去し、の半導体基板の裏面のシリコン面１１０を露出させる。
【０１８３】
この裏面のシリコン面について蛍光エックス線分析装置による金属汚染の同定および定量分析について説明する。
【０１８４】
図４１は試料前処理を有する蛍光エックス線分析装置システム平面図であり、前記ウエハ裏面に残留しているタンタル量を把握することができる。このシステムはロードロック容器３４１を有し、ウエハ裏面の酸化タンタル膜除去後のウエハ３４２を前記ロードロック容器３４１に投入し、試料搬送アーム３４３を用いて、前記酸化タンタル膜除去後のウエハ３４２を、前記ロードロック容器３４１からＵＶ照射容器３４４または電子線照射容器３４５に搬送する。その際、前記試料搬送アーム３４３はウエハ表面と裏面を選択して、各処理チャンバーにウエハ３４２を搬送することができる。
【０１８５】
前記酸化タンタル膜除去後のウエハ裏面に、金属不純物としてのタンタルが残留していた場合、前記酸化タンタル除去後のウエハ３４２は一度大気に曝されているので、この金属不純物である前記タンタルは酸化状態にあり、通常のフッ化水素酸では溶解しにくいと考えられる。そこで、前記酸化タンタル膜除去後のウエハ３４２を前記ＵＶ照射容器３４４または前記電子線照射容器３４５に搬送し、ウエハ裏面にＵＶまたは電子線を照射し、前記酸化タンタルを金属タンタルに還元することで、フッ化水素酸に溶解しやすくする。そして前記ＵＶ照射容器３４４または前記電子線照射容器３４５で処理された前記酸化タンタル膜除去後のウエハ３４２を、前記試料搬送アーム３４３で気相分解容器３４６に搬送する。因みに前記試料搬送アーム３４３がある搬送系容器３４７の雰囲気は真空で排気されているので、還元処理された前記金属タンタルの酸化防止に効果がある。
【０１８６】
この前記気相分解容器３４６の内壁はＰＴＦＥで被覆されており、かつ窒素導入管３３１、フッ化水素酸蒸気導入管３３２、超純水導入管３４８が配備されている。まず前記気相分解容器３４６の内壁を超純水で洗浄し、前記窒素導入管３３１からの清浄な窒素ガスを用いて前記気相分解容器３４６の内部を乾燥させる。その後、前記酸化タンタル膜除去後のウエハ３４２を前記気相分解容器３４６に搬送して、前記フッ化水素酸蒸気導入管３３２からフッ化水素酸の蒸気を前記気相分解容器３４６に充満させて、裏面ウエハ上の自然酸化膜および金属不純物を溶解処理する。そして前記気相分解容器３４６で処理された前記酸化タンタル膜除去後のウエハ３４２を、前記試料搬送アーム３４３で試料回収容器３４９に搬送する。この前記試料回収容器３４９の内壁はＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）で被覆されており、裏面ウエハ上の不純物を回収するための回収液導入管３２４が配備されている。
【０１８７】
そして前記試料回収容器３４９で回収処理された前記酸化タンタル膜除去後のウエハ３４２を、前記試料搬送アーム３４３で全反射蛍光エックス線分析容器３５０に搬送し、ウエハ裏面における金属不純物の同定および定量を実施することができる。因みに前記全反射蛍光エックス線分析容器３５０には、回転対陰極タイプのエックス線源３５１およびＳＳＤなどを用いたエックス線検出器３５２を有している。
【０１８８】
次に、ウエハ裏面の金属不純物を分析するためのウエハ前処理工程について詳しく説明する。図４２はフッ化水素酸蒸気による気相分解法処理工程図である。図４２（ａ）で酸化タンタル膜除去後のウエハ３４２のウエハ裏面上に存在する金属酸化物をＵＶまたは電子線３５３を照射することで酸化物を還元し、図４２（ｂ）で前記ウエハ裏面上に存在する金属不純物および自然酸化膜をフッ化水素酸蒸気３５４で溶解する。その溶解された前記ウエハ裏面上の金属不純物を一箇所に濃縮するために、硝酸が添加されたフッ化水素酸溶液である回収液３５５を前記ウエハ裏面上に滴下して、図４２（ｃ）のようにＰＶＣでできている回収液走査ノズル３５６の先端部で、この滴下した前記回収液３５５を走査保持しながら、前記ウエハ裏面の外周から中心部へ向けて金属不純物を一箇所に濃縮する。そして図４２（ｅ）にように前記ウエハ裏面の中心部で前記回収液３５５の液滴３５７を乾燥させるために、窒素噴射ノズル３５８から窒素を吹き付けて乾燥させる。その後、図４２（ｆ）に示すように微小な入射角を有する斜入射エックス線３５９を乾燥後の前記液滴痕に照射して、乾燥後の前記液滴痕から発生してくる蛍光エックス線３６０を検出器３５２で分析することにより、前記ウエハ裏面上に残留した金属不純物の同定および定量を実施することができる。本実施形態での前記ウエハ裏面処理におけるタンタル残留量は、検出下限（５Ｅ９ａｔｏｍｓ／ｃｍ2）以下であったことが確認されている。
【０１８９】
本発明の実施形態２６を図４３および図４４に基づいて説明する。図４３は実施形態２６の半導体装置の製造工程図を示す。
【０１９０】
図４３（ａ）は容量絶縁膜として酸化タンタル膜を形成する直前までの集積回路が形成されたシリコンウエハの断面図である。１０１は半導体基板、１０２は前記半導体基板に埋め込まれているトランジスタ分離用酸化シリコン、１０３は前記トランジスタのゲート電極、１０４は前記トランジスタから上層へ電極を取り出すためのプラグ、１０５は容量絶縁膜として酸化タンタル膜を形成するときの下部電極膜、１０６は酸化シリコン系の絶縁膜、１０７は容量絶縁膜として酸化タンタル膜、１１０は前記ウエハ裏面に形成された前記酸化タンタル膜が除去された半導体基板の裏面のシリコン面の露出面である。
【０１９１】
図４３（ｂ）に示す１２０は前記ウエハ裏面に形成された前記酸化タンタル膜を除去した後の前記ウエハ裏面に形成した窒化シリコン膜または炭化シリコン膜で、１２８はウエハ裏面に形成された前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜がほぼ同時に形成されたモニターウエハである。この前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２８が形成された前記モニターウエハを利用し、前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２８をオージェ電子分光分析装置に搭載しているアルゴンスパッタを利用しながら、深さ方向に膜厚および組成比を把握することができる。
【０１９２】
図４３（ｃ）に示すように前記モニターウエハに形成された前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２８に電子銃１２９からの電子線を前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２８に照射し、発生したオージェ電子をオージェ電子検出器１３１で測定する。このとき、アルゴンエッチング装置１３０で前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２８に対して、エッチングとオージェ電子の測定を繰り返すことで、前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜１２８に対して膜厚および組成比を測定することができる。このとき数種類の膜厚および組成比が異なる窒化シリコン膜または炭化シリコン膜において検量線を作成することで、前記窒化シリコン膜または前記炭化シリコン膜の膜厚および組成比を正確に測定することができる。
【０１９３】
図４４は前記窒化シリコン膜のオージェ電子分光による深さ方向プロファイルである。図４４の２０７は前記窒化シリコン膜中におけるシリコン／窒素組成比の深さ方向プロファイルである。前記窒化シリコン膜の膜厚は約３３ｎｍであり、シリコン／窒素組成比は約０．８であることがわかる。
【０１９４】
なお、本発明の実施形態では容量絶縁膜に酸化タンタル膜を用いた実施の形態について主に説明してきたが、ゲート電極の絶縁膜に酸化ハフニウムまたは酸化ランタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムの何れか１つを用いた場合のウエハ裏面に形成される高融点金属を除去する方法にも同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１９５】
本発明の半導体装置の製造方法および分析方法は、高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法において、半導体ウエハの裏面に形成された高融点金属の酸化膜が膜剥離を起こして膜剥離した破片による欠陥不良および生産設備内部汚染を発生することを防止し、特に、高融点金属の酸化膜が剥離した箇所に、銅が付着することで半導体基板の銅汚染拡散が起こることを防止することができるものであり、高融点金属の酸化膜を使用する半導体装置の製造方法及び分析方法に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１９６】
【図１】本発明の実施形態１の半導体装置の製造工程図である。
【図２】本発明の実施形態１のエックス線光電子分光分析によるスペクトルを示す図である。
【図３】本発明の実施形態１の金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態２の半導体装置の製造工程図である。
【図５】本発明の実施形態２の金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。
【図６】本発明の実施形態３の半導体装置の製造工程図である。
【図７】本発明の実施形態３の金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。
【図８】本発明の実施形態４の半導体装置の製造工程図である。
【図９】本発明の実施形態４の金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態５の半導体装置の製造工程図である。
【図１１】本発明の実施形態５の金属タンタル膜に還元する装置の断面図である。
【図１２】本発明の実施形態６の半導体装置の製造工程図である。
【図１３】本発明の実施形態６の金属タンタル膜のみが形成されるようにした装置の断面図である。
【図１４】本発明の実施形態７の半導体装置の製造工程図である。
【図１５】本発明の実施形態８の半導体装置の製造工程図である。
【図１６】本発明の実施形態９の半導体装置の製造工程図である。
【図１７】本発明の実施形態１０の半導体装置の製造工程図である。
【図１８】本発明の実施形態１１の半導体装置の製造工程図である。
【図１９】本発明の実施形態１２の半導体装置の製造工程図である。
【図２０】本発明の実施形態１３の半導体装置の製造工程図である。
【図２１】本発明の実施形態１４の半導体装置の製造工程図である。
【図２２】本発明の実施形態１５のウエハ裏面処理工程図である。
【図２３】本発明の実施形態１５のウエハ裏面処理装置の断面図である。
【図２４】本発明の実施形態１６のウエハ裏面処理装置の断面図である。
【図２５】本発明の実施形態１６の酸化タンタル膜のエッチングレートを示す図である。
【図２６】本発明の実施形態１７のウエハ裏面処理装置の断面図である。
【図２７】本発明の実施形態１８のウエハ裏面処理装置の断面図である。
【図２８】本発明の実施形態１９のウエハ裏面処理装置の断面図である。
【図２９】本発明の実施形態２０のウエハ裏面処理装置の断面図である。
【図３０】本発明の実施形態２０のオージェ電子分光による深さ方向分析より得られた深さ方向プロファイルを示す図である。
【図３１】本発明の実施形態２０のウエハ裏面処理によるエッチングレートを示す図である。
【図３２】本発明の実施形態２１の半導体装置の製造工程図である。
【図３３】本発明の実施形態２１の酸化タンタル膜が形成されないようにした装置の断面図である。
【図３４】本発明の実施形態２２の半導体装置の製造工程図である。
【図３５】本発明の実施形態２２の酸化タンタル膜が形成されないようにした装置の断面図である。
【図３６】本発明の実施形態２３の半導体装置の製造工程図である。
【図３７】本発明の実施形態２３の酸化タンタル膜を除去するための装置の断面図である。
【図３８】本発明の実施形態２４の半導体装置の製造工程図である。
【図３９】本発明の実施形態２４の酸化タンタル膜に高硬度微粒子を噴射する装置の断面図である。
【図４０】本発明の実施形態２５の半導体装置の製造工程図である。
【図４１】本発明の実施形態２５の蛍光エックス線分析装置システム平面図である。
【図４２】本発明の実施形態２５のフッ化水素酸蒸気による気相分解法処理工程図である。
【図４３】本発明の実施形態２６の半導体装置の製造工程図である。
【図４４】本発明の実施形態２６のオージェ電子分光による深さ方向プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【０１９７】
１０１  半導体基板
１０２  トランジスタ分離用酸化シリコン
１０３  ゲート電極
１０４  プラグ
１０５  下部電極膜
１０６  酸化シリコン系の絶縁膜
１０７  容量絶縁膜
１０８  紫外線
１０９  金属タンタル膜
１１０  半導体基板の裏面のシリコン面
１１１  水素イオンまたはアンモニアイオン
１１２  水素プラズマまたはアンモニアプラズマ
１１３  高エネルギー水素イオンまたはアンモニアイオン
１１４  電子線
１１５  ４５０℃の耐熱性を有する有機膜
１１６  ピンホールまたはクラック
１１７  空間
１１８  酸化タンタル膜
１１９  ４５０℃の耐熱性を有するレジスト
１２０  窒化シリコン膜または炭化シリコン膜
１２１  途中の処理工程
１２２  フッ化水素酸
１２３  不活性ガス
１２４  棚
１２５  棚の分離
１２６  機械的または物理的研磨研磨用パッド
１２７  高硬度微粒子
１２８  モニターウエハ
１２９  電子銃
１３０  アルゴンエッチング装置
１３１  オージェ電子検出器
２０１  酸化タンタル膜の光電子スペクトル
２０２  金属タンタル膜の光電子スペクトル
２０３  形成直後の酸化タンタル膜中のタンタルの深さ方向プロファイル
２０４  形成直後の酸化タンタル膜中の酸素の深さ方向プロファイル
２０５  アニール後の酸化タンタル膜中のタンタルの深さ方向プロファイル
２０６  アニール後の酸化タンタル膜中の酸素の深さ方向プロファイル
２０７  シリコン／窒素組成比の深さ方向プロファイル
３０１  ウエハ
３０２  真空容器
３０３  真空容器の排気系
３０４  紫外線ランプ
３０５  フッ化マグネシウムまたは石英の窓
３０６  ウエハを保持するステージ
３０７  不活性ガスをイオン化するユニット
３０８  配管
３０９  配管
３１０  ノズル
３１１  真空容器内に設置された電極
３１２  電極を兼ねたウエハを保持するステージ
３１３  高周波電源
３１４  加速ユニット
３１５  質量フィルター
３１６  レンズ系
３１７  電源
３１８  配線
３１９  原料ガス配管
３２０  ウエハを保持するクランプ
３２１  真空容器の外側に設置されたコイル
３２２  ＰＴＦＥ容器
３２３  ＰＴＦＥ配管
３２４  廃液回収ライン
３２５  ＰＴＦＥウエハクランプ
３２６  パッキン
３２７  硫酸水素カリウムが添加されたフッ化水素酸
３２８  ＰＴＦＥノズル
３２９  ポンプ
３３０  ＰＴＦＥ容器
３３１  ＰＴＦＥ配管
３３２  ＰＴＦＥ配管
３３３  フッ化水素酸の気相分解蒸気に腐食されない性能を有する窓
３３４  機械的または物理的研磨用パッド
３３５  矢印方向
３３６  矢印方向
３３７  容器
３３８  矢印方向
３３９  容器
３４０  ノズル
３４１  ロードロック容器
３４２  酸化タンタル膜除去後のウエハ
３４３  試料搬送アーム
３４４  ＵＶ照射容器
３４５  電子線照射容器
３４６  気相分解容器
３４７  搬送容器
３４８  超純水導入管
３４９  試料回収容器
３５０  全反射蛍光エックス線分析容器
３５１  エックス線源
３５２  エックス線検出器
３５３  ＵＶまたは電子線
３５４  フッ化水素酸蒸気
３５５  回収液
３５６  回収液走査ノズル
３５７  液滴
３５８  窒素噴射ノズル
３５９  斜入射エックス線
３６０  蛍光エックス線
【図１】
2005123494.tif 000005
【図２】
2005123494.tif 000006
【図３】
2005123494.tif 000007
【図４】
2005123494.tif 000008
【図５】
2005123494.tif 000009
【図６】
2005123494.tif 000010
【図７】
2005123494.tif 000011
【図８】
2005123494.tif 000012
【図９】
2005123494.tif 000013
【図１０】
2005123494.tif 000014
【図１１】
2005123494.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005123494.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
2005123494.tif 000021
【図１８】
2005123494.tif 000022
【図１９】
2005123494.tif 000023
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2005123494.tif 000039
【図３６】
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【図３７】
2005123494.tif 000041
【図３８】
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【図３９】
2005123494.tif 000043
【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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