(57)【要約】【課題】  半導体装置で使用される金属膜のエッチング後の残留エッチング材による腐食を防止する。【解決手段】  レジストマスクを用いてウエハ上に形成した金属膜を、前記金属膜を腐食するエッチング材でエッチングするエッチング手段１０と、エッチング処理後に前記レジストマスクを除去するアッシング手段２０と、レジストマスク除去後にウエハを洗浄する洗浄手段３０と、前記ウエハの洗浄後に前記金属膜の前記エッチング材による腐食を防止する腐食防止膜をオゾン添加水により形成する腐食防止膜形成手段４０とを半導体製造装置１００内に併有させた。次の手段の処理時間は、直前の手段の処理時間以内に設定する。【選択図】  図１
2005109170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストマスクを用いてウエハ上に形成した金属膜を、前記金属膜を腐食するエッチング材でエッチングするエッチング手段と、
前記エッチング手段の処理時間以内の処理時間で、エッチング処理後に前記レジストマスクを除去するレジストマスク除去手段と、
前記レジストマスク除去手段の処理時間以内の処理時間で、レジストマスク除去後にウエハを洗浄する洗浄手段と、
前記洗浄手段の処理時間以内の処理時間で、前記ウエハの洗浄後に前記金属膜の残留している前記エッチング材による腐食を防止する腐食防止膜を形成する腐食防止膜形成手段とを併有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体製造装置において、
前記腐食防止膜形成手段には、前記金属膜をオゾン添加水により処理するオゾン添加水処理手段が設けられていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
ウエハ上に形成した金属膜の前記金属膜を腐食するエッチング材でエッチング処理するに際して使用したレジストマスクの除去後に前記ウエハを洗浄する洗浄手段と、
前記洗浄手段の処理時間以内の処理時間で、前記ウエハの洗浄後に前記金属膜の残留している前記エッチング材による腐食を防止する腐食防止膜をオゾン添加水により形成する腐食防止膜形成手段とを併有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
レジストマスクを用いてウエハ上に形成した金属膜を、前記金属膜を腐食するエッチング材でエッチングするエッチング手段と、
前記エッチング手段の処理時間より長い処理時間を有し、各々が前記エッチング手段の処理時間に相当する時間差で並行稼働され、エッチング処理後の前記レジストマスクを除去する複数のレジストマスク除去手段と、
前記複数のレジストマスク除去手段の並行稼働時におけるウエハ１枚当たりの処理時間以内の処理時間で、レジストマスク除去後にウエハを洗浄する洗浄手段と、
前記洗浄手段の処理時間以内の処理時間で、前記ウエハの洗浄後に前記金属膜の残留している前記エッチング材による腐食を防止する腐食防止膜を形成する腐食防止膜形成手段とを併有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】
ウエハ上に形成した金属膜の前記金属膜を腐食するエッチング材でエッチング処理するに際して使用したレジストマスクの除去後に前記ウエハを洗浄する洗浄手段と、
前記洗浄手段の処理時間以内の処理時間で前記ウエハの洗浄後に前記金属膜の残留している前記エッチング材による腐食を防止する腐食防止膜を形成する腐食防止膜形成手段とが、同一チャンバ内に設けられていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６】
ウエハ上に形成された金属膜をエッチング処理する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
レジストマスクを用いてウエハ上に形成した金属膜を、前記金属膜を腐食するエッチング材でエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程の次に設けられエッチング処理後に前記レジストマスクを除去するレジストマスク除去工程と、前記レジストマスク除去工程の次に設けられレジストマスク除去後にウエハを洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程の次に設けられ前記ウエハの洗浄後に前記金属膜の前記エッチング材による腐食を防止する腐食防止膜を形成する腐食防止膜形成工程とを有し、
いずれかの工程間で、次の工程の処理を直前の工程の処理時間以内で処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記いずれかの工程間で、次の工程の処理は、複数の同一処理を、前記複数の同一処理の各々に直前の工程の処理時間に相当する時間差を設けて並行処理することにより行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記腐食防止膜形成工程における処理を、前記洗浄工程における処理より短い処理時間で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
ウエハ上に形成した金属膜を、前記金属膜を腐食するエッチング材でエッチング処理する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
ウエハのエッチング処理に際して使用したレジストマスクの除去後に行う前記ウエハの洗浄と、前記ウエハの洗浄後に前記金属膜の前記エッチング材による腐食を防止する腐食防止膜のウエット処理による形成とを、共通チャンバ内で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
前記ウエット処理は、オゾン添加水により前記金属膜を酸化する処理であることを特徴とする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、半導体装置で使用される配線金属等の金属膜のエッチング後の残留エッチング材による腐食防止技術に関し、特に、アルミニウムのエッチング後の残留塩素による腐食防止に適用して有効な技術である。
【背景技術】
【０００２】
以下に説明する技術は、本発明を完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
半導体装置では、シリコンウエハ上に種々の金属が薄膜として形成され、必要に応じてエッチング処理により所定のパターンが形成される。かかる金属膜の例としては、アルミニウム（Ａｌ）を挙げることができる。レジストマスクを用いてエッチング処理することで、Ａｌ薄膜上に配線パターンが形成される。
【０００４】
Ａｌは、エッチング処理が行い易い等の点で配線金属等として有用な金属ではあるが、その反面、腐食し易いことが問題とされてきた。Ａｌのエッチングは、例えば塩素（Ｃｌ）系ガスにより行われるが、エッチング後にもウエハ上には微量ながら残留塩素が残り、かかる残留塩素と空気中等の水分が混在すると、Ａｌは容易に腐食される。そのため、エッチング後の洗浄の後に、Ａｌを酸化して酸化アルミニウムの腐食防止膜を形成することで、その腐食防止を図っている。
【０００５】
Ａｌのエッチング処理から、腐食防止膜の形成までは、例えば、図５に示すように行われている。図５に示す場合には、ステップＳ１でＡｌのエッチングを行う。エッチングに際しては、ＢＣｌ3、ＣＣｌ4、ＳｉＣｌ4、Ｃｌ2等の塩素系のガスを用いたドライエッチングが行われる。
【０００６】
エッチング後は、エッチングに際して使用したレジストマスクの除去のため、酸素プラズマ等を用いたアッシングがステップＳ２で行われる。アッシングだけでは、十分にレジスト除去が行われないため、また、エッチングで生成されるポリマー除去を目的としてステップＳ３で薬液によるウエット洗浄が行われる。薬液には、有機溶媒等の各種の薬液が使用されるため、その後、超純水を用いて２５℃等の常温でリンスが行われる。
【０００７】
リンスを含めて上記洗浄が終了した後に、Ａｌの残留塩素による腐食が発生しないように、酸素プラズマを用いたアッシングにより腐食防止膜をステップＳ４で形成する。かかる腐食防止膜の形成後は、図５に示すように、層間絶縁膜の形成等次工程に進む。
【０００８】
エッチング処理、レジストアッシング処理、ウエット処理、表面酸化処理の各処理間でのウエハの放置がＡｌの腐食を発生させるとの観点から、半導体ウエハの入れ替え時に半導体ウエハを通過させるバッファールームを中心にそれぞれプレ温調室を介して、バッファールームの周囲にキャップメタル加工チャンバ、Ａｌ合金膜加工チャンバ、バリアメタル加工チャンバ、レジストアッシングチャンバを設け、さらにレジストアッシングチャンバに温調ルームを介してライン状にウエット処理室、表面酸化処理室を設け、エッチングから表面酸化処理までを一貫処理することで腐食発生を防止する提案がなされている（特許文献１参照）。
【０００９】
あるいは、真空搬送室の周囲にエッチング処理室、アッシング処理室、成膜処理室を設け、さらに、かかる真空搬送室にライン状に真空処理室、搬送ステージを介して洗浄処理室を設け、かかる構成を採用しないそれまでの構成に比べて、洗浄、アッシングの処理回数を削減し、且つ、洗浄後真空処理室、真空搬送室をへて連続的に成膜処理室で保護膜を形成することにより、洗浄処理における局部電池効果に基づくＡｌの孔食防止を図る構成も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−１６６７５６号公報（図２参照）
【特許文献２】特開平１０−２３３３９４号公報（段落００２９、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記エッチング技術、腐食防止技術においては、以下の課題があることを本発明者は見出した。
【００１１】
前述のＡｌのエッチング処理に際して使用したエッチング材としての塩素系ガスの残留塩素によるＡｌの腐食は、図５に示す、ステップＳ１とステップＳ２、ステップＳ２とステップＳ３、ステップＳ３とステップＳ４との間での次ステップに移行するまでのウエハの待機時間に発生する。特に、ステップＳ３とステップＳ４との間における待機時間が大きく影響を与える。
【００１２】
かかる待機時間は、各ステップの処理時間が異なるため必然的に発生する。例えば、次ステップの処理時間が、直前のステップの処理時間より長い場合には、直前のステップの処理が終了後、次のステップにウエハを搬送するに際して、次のステップの処理が終了するまで時間稼ぎを行うような、所謂時間調整を加味した搬送設定が行われる。かかる時間稼ぎが、正に待機時間に相当するもので、かかる時間に腐食が発生する。
【００１３】
また、各ステップの処理が、インライン化されずにそれぞれステップ毎の専用の装置が独立配置して設けられている場合には、インライン化に比べて、装置間の移行自体でも時間がかかり、腐食がより発生し易くなる。
【００１４】
そこで、特許文献１、２のいずれの構成でも、かかる移行時間の短縮化を図るべく、これまでステップ毎に独立配置されていた各処理装置をインライン化することにより、ステップ間の移行時間をより短くして腐食発生を防止しようとしている。
【００１５】
インライン化に際しては、極力手段の共通化、ウエハ移行に際しての経路短縮化等を図ることにより、処理装置毎に独立配置する場合に比べて、各処理間の移行時間を短くすることができる。
【００１６】
特許文献１ではバッファールームの周囲にＡｌ合金加工チャンバとレジストアッシングチャンバとを配する構成を採用することで、特許文献２では真空搬送室の周囲にエッチング処理室とアッシング処理室とを配する構成を採用することで、Ａｌのエッチング処理後、レジスト除去迄の間、すなわち図５で示す場合のステップＳ１、Ｓ２との間における移行時間の短縮を図っている。
【００１７】
しかし、本発明者は、インライン化を図ることにより移送時間の短縮は確かに図れるものの、単にインライン化を図るだけでは、本質的解決には至らないと考えた。すなわち、インライン化を図っても、次のステップの処理時間が、直前のステップの処理時間より長ければ、必然的に前述の待機時間的な要素を考慮しなければならない筈である。勿論、インライン化を図ることにより、管理された真空条件下で待機時間を考慮することができ、インライン化の行われていない独立の処理装置間を搬送する場合に比べて、格段に腐食防止が図れることは想像に難くない。
【００１８】
しかし、現行の技術では絶対真空は達成できず、その意味では、管理された真空条件下とはいえ、待機時間を発生させないことが、腐食防止には本質的に必要なことと本発明者は考えた。
【００１９】
また、待機時間は、ステップ毎の処理時間が異なることから発生した必然的帰結ではあるが、本来は無駄と言える時間でもある。生産性の向上を図るに際しては、スループットの向上が必要であり、かかるスループットの向上を図るためには、待機時間の削減技術が必須であると本発明者は考えた。
【００２０】
特許文献１、２には各ステップの処理のインライン化は提案されているものの、ステップ毎の処理時間に関しては、一切の考慮がなされておらず、単に一貫処理に基づく腐食防止の効果が述べられているに過ぎない。
【００２１】
本発明者は、かかる待機時間の削減には、各ステップ毎の処理時間を、同一と見做される範囲で揃えること、処理時間の平均化が必要であると考えた。次のステップの処理時間と、直前のステップの処理時間とを揃えることができれば、処理時間の違いにより発生していた待機時間を無くすことができる筈である。
【００２２】
より好ましくは、次のステップの処理時間を、直前のステップの処理時間以下に短縮することができれば、待機時間を解消することができる筈である。
【００２３】
本発明の目的は、ステップ間の待機時間を抑制して、半導体装置で使用される金属膜のエッチング後の残留エッチング材による腐食を防止することにある。
【００２４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、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】
【００２５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２６】
すなわち、半導体装置で使用される金属膜のエッチング後の残留エッチング材による腐食防止を、金属膜のエッチング処理から腐食防止膜形成処理迄の複数のステップにおける待機時間の削減という観点から行う。
【発明の効果】
【００２７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２８】
半導体装置で使用される金属膜のエッチング後の残留エッチング材による腐食防止を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００３０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の半導体製造装置の全体構成を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）に示す半導体製造装置における後洗浄と腐食防止膜形成の手順を示すフロー図である。
【００３１】
尚、以下の説明では、ウエハ上に形成されたＡｌ膜のドライエッチングを行う場合を想定した装置構成を例に挙げて説明する。
【００３２】
半導体製造装置１００では、図１（ａ）に示すように、エッチング手段１０を構成するエッチングチャンバ１１と、レジストマスク除去手段としてのアッシング手段２０を構成するアッシングチャンバ２１と、洗浄手段３０と腐食防止膜形成手段４０とで共通に使用する洗浄チャンバ３１と、半導体製造装置１００と装置外とのウエハの出し入れ口となる搬送ステージ４１とが、一つの装置内に併有されている。
【００３３】
エッチングチャンバ１１とアッシングチャンバ２１とは、図１に示すように、真空搬送室５１を介して設けられている。エッチング処理とアッシング処理とは、共に低圧環境下でその処理が行われるため、真空搬送室５１を介して配置することにより、エッチング手段１０からアッシング手段２０へのウエハの搬送時に、エッチングチャンバ１１、アッシングチャンバ２１の低圧環境を破らずに済み、無駄な時間を発生させることなく速やかにウエハを移行させることができる。
【００３４】
各々の処理を共に大気圧下で行うことができる洗浄チャンバ３１、搬送ステージ４１は、真空搬送室５１に続いて設けられる真空処理室５２を介して設けられている。真空処理室５２では、真空、大気圧の切替えを行うことができる。
【００３５】
真空処理室５２は、搬送ステージ４１に搬送されてきたウエハを、大気圧下から低圧環境下のエッチングチャンバ１１内に搬送したり、低圧環境下のアッシングチャンバ２１から大気圧環境下の洗浄チャンバ３１内に搬送したりする場合の気圧調整スペースとして使用される。
【００３６】
また、ウエハの搬送は、図示しない搬送手段により、装置外とのウエハの受け渡し、エッチングチャンバ１１内とのウエハの受け渡し、アッシングチャンバ２１内とのウエハの受け渡し、洗浄チャンバ３１内とのウエハの受け渡しがそれぞれ行われている。
【００３７】
エッチング手段１０としては、図示はしないがプラズマエッチング装置の装置構成が採用されている。例えば、高周波（ＲＦ）をバイアス印加した状態で、エッチングチャンバ１１内において、ＥＣＲ（電子サイクロトロン）でエッチング材として使用する加工ガスである塩素系ガスをプラズマ化して、ウエハ上に形成されたＡｌ金属膜をエッチングする手段に構成されている。塩素系ガスとしては、例えば、ＢＣｌ3、ＣＣｌ4、ＳｉＣｌ4、Ｃｌ2等が挙げられる。
【００３８】
勿論、Ａｌ膜のエッチングに使用可能なドライエッチングであれば、上記プラズマエッチング装置以外の構成を採用しても構わない。
【００３９】
アッシング手段２０としては、例えば、プラズマアッシング装置の装置構成が採用されている。例えば、真空に排気した状態のアッシングチャンバ２１内で、高周波電源に接続させて平行に相対させた電極板間に導入した酸素をプラズマ化して、発生させた酸素プラズマで一方の電極板上に配置したウエハ上のレジストマスクをアッシングする手段に構成されている。
【００４０】
勿論、Ａｌのドライエッチングに使用したレジストマスクの除去に有効に使用することができるアッシング手段であれば、上記構成以外の構成を採用しても構わない。
【００４１】
洗浄手段３０としては、例えば、フッ化アンモニア系の洗浄液やアミン系の洗浄液等の薬液を用いた枚様式のウエット洗浄手段に構成されている。洗浄チャンバ３１内には、図示はしないが、薬液吹き付け手段、超純水吹き付け手段がそれぞれ設けられ、ウエハステージに保持されたウエハの被洗浄面に薬液、超純水を吹き付けることができるようになっている。薬液による洗浄後は、超純水によるリンス（洗浄）が行われるようになっている。
【００４２】
腐食防止膜形成手段４０としては、オゾン添加水による腐食防止膜形成が行えるようになっている。例えば、洗浄チャンバ３１内に、オゾン添加水の吹き付け手段が設けられ、洗浄手段３０による洗浄処理終了後に、オゾン添加水をウエハ上に一枚ずつ吹き付けて、酸化膜を短時間で形成できるようになっている。
【００４３】
勿論、オゾン添加水は、吹き付け以外にも、オゾン添加水をオーバーフローさせている浸漬槽内に一枚ずつ浸漬する構成を採用しても構わない。
【００４４】
尚、オゾン添加水とは、純水、超純水等の水にオゾンを溶解させたもので、以下簡単にオゾン水と呼ぶことにする。
【００４５】
また、図１（ａ）に示す装置構成では、処理は、エッチング手段１０→アッシング手段２０→洗浄手段３０→腐食防止膜形成手段４０の順に処理が行われるが、各手段間の処理時間は、次のように設定されている。
【００４６】
すなわち、次の手段の処理時間は、直前の手段の処理時間以内で処理できるように設定されている。エッチング手段１０とアッシング手段２０の手段間では、次の手段に相当するアッシング手段２０の処理時間は、直前の手段に相当するエッチング手段１０の処理時間以内に設定されている。少なくとも、アッシング手段２０の処理時間は、エッチング手段１０の処理時間より遅い設定はなされていない。
【００４７】
そのため、エッチング手段１０とアッシング手段２０の手段間では、エッチング終了後のウエハをアッシング手段２０側に搬送するに際して、両エッチング手段１０、アッシング手段２０の処理時間の差異に基づく時間調整、すなわち待機時間を考慮することなく、速やかに搬送手段で搬送すればよいこととなる。かかる構成を採用することにより、エッチング手段１０とアッシング手段２０の手段間での待機時間を無くして、待機時間に基づく腐食を効果的に防止することができる。
【００４８】
同様に、アッシング手段２０と洗浄手段３０の手段間でも、次の手段に相当する洗浄手段３０の処理時間は、直前の手段に相当するアッシング手段２０の処理時間以内に設定されている。かかる構成を採用することにより、アッシング手段２０と洗浄手段３０の手段間での待機時間を無くして、待機時間に基づく腐食を効果的に防止することができる。
【００４９】
同様に、洗浄手段３０と腐食防止膜形成手段４０の手段間でも、次の手段に相当する腐食防止膜形成手段４０の処理時間は、直前の手段に相当する洗浄手段３０の処理時間以内に設定されている。かかる構成を採用することにより、洗浄手段３０と腐食防止膜形成手段４０の手段間での待機時間を無くして、待機時間に基づく腐食を効果的に防止することができる。
【００５０】
前述の如く、腐食防止膜形成手段４０として、オゾン水処理手段４０ａを採用すれば、
アッシング等のドライ処理に比べて格段に早くＡｌの酸化膜による腐食防止膜を形成することができる。
【００５１】
しかし、各手段として選定する処理方法によっては、直前の手段の処理時間内に次の手段の処理が終了しない場合も十分に想定される。かかる場合には、処理時間の長い方の次手段を複数設けることで対応することができる。
【００５２】
例えば、エッチング手段１０の処理速度がＸｍｉｎ、アッシング手段２０の処理時間が２倍の２Ｘｍｉｎの場合を想定すれば、装置構成としては、図２に示すように、図１に示すアッシングチャンバ２１を、第１アッシングチャンバ２１ａ、第２アッシングチャンバ２１ｂと複数に構成することで対応することができる。
【００５３】
処理時間２Ｘｍｉｎのアッシング手段２０を、図２に示すように、第１アッシングチャンバ２１ａ、第２アッシングチャンバ２１ｂの各々に対応して２個設け、Ｘｍｉｎで順次エッチング処理し終えるウエハを、第１アッシングチャンバ２１ａと第２アッシングチャンバ２１ｂとで代わる代わる交代に処理することで、エッチング手段１０からアッシング手段２０へのウエハの搬送における待機時間を無くすことができる。
【００５４】
すなわち、処理時間２Ｘｍｉｎの２個のアッシング手段２０を、直前のエッチング処理時間に相当するＸｍｉｎの時間差を設けて並行稼働させることで、ウエハ１枚当たりのアッシング処理時間を２Ｘｍｉｎ／２枚＝Ｘｍｉｎ／枚として、アッシングの処理時間をエッチング手段１０の処理時間Ｘに合わせる方法である。このようにすることで、次の手段の処理時間を直前の手段の処理時間以内で実質的に終了させることができる。
【００５５】
あるいは、第１アッシングチャンバ２１ａ、第２アッシングチャンバ２１ｂに対応させて設けたアッシング手段２０の各々の処理時間をＸｍｉｎずつ等分に分割処理させることで、エッチング手段１０からアッシング手段２０へのウエハの搬送における待機時間を無くすこともできる。
【００５６】
尚、図２に示す構成では、アッシングチャンバ２１を複数設けた構成を示したが、装置構成的には、アッシングチャンバ２１内にウエハステージを複数設けることで、上記対応を行わせることもできる。
【００５７】
図２に示す場合には、真空搬送室５１の周囲にエッチングチャンバ１１、第１アッシングチャンバ２１ａ、第２アッシングチャンバ２１ｂを配置し、さらに真空搬送室５１に続いて真空処理室５２を設け、真空処理室５２を介して洗浄チャンバ３１、搬送ステージ４１を設けた構成を示している。真空処理室５２は、装置外とのウエハの受け渡し時の大気圧から真空へ、真空から大気圧への気圧調整を行う隔室に構成されている。
【００５８】
図１、２に示す構成は、全て、エッチング手段１０、アッシング手段２０、洗浄手段３０、腐食防止膜形成手段４０をインライン化した場合を示したが、前述のように、各手段間において、次の手段の処理時間を直前の手段の処理時間以内に終了することができるように設定しておけば、図３（ａ）に示すように、インライン化することなく個々の手段を行う装置を独立に配置構成しても構わない。図３（ａ）に示す配置構成は、図３（ｂ）に示すインライン化する前のこれまで採用されてきた配置構成と略同様であるが、個々の手段を構成する装置の処理時間の条件設定が異なるものである。
【００５９】
図３（ａ）に示す構成では、エッチング装置１２、アッシング装置２２、洗浄装置３２、腐食防止膜形成装置４２がそれぞれ独立に配置されている。しかし、エッチング処理時間≧アッシング処理時間、アッシング処理時間≧洗浄処理時間、洗浄処理時間≧腐食防止膜形成処理時間という条件設定がなされている。
【００６０】
かかる図３（ａ）に示す構成を採用すれば、これまでの装置構成を踏襲した状態で、個々の装置における処理方法を上記処理時間の設定条件に適うように設定し直すことで、本発明を適用することもでき、装置経済上有用な構成である。
【００６１】
また、前記説明では、エッチング手段１０、アッシング手段２０、洗浄手段３０、腐食防止膜形成手段４０の全てをインライン化、即ち同一装置内に併有する構成を例に挙げて説明したが、腐食は、特に、洗浄処理後、腐食防止膜形成処理迄の間で発生し易いため、かかる洗浄手段３０と腐食防止膜形成手段４０のみを同一装置内に併有させる構成を採用しても構わない。すなわち、エッチング手段１０と、アッシング手段２０、洗浄手段３０間では、これまで通り多少の待機時間は発生するものの無視できる場合には、特定手段間のみをインライン化するもので、かかる構成も有効である。
【００６２】
また、インライン化に際しては、かかる場合に限定する必要はなく、ウエット処理でもドライ処理でも、処理内容により処理時間は異なるため、採用する処理内容に合わせて、エッチング手段１０、アッシング手段２０、洗浄手段３０、腐食防止膜形成手段４０のいずれかの手段間で大きな影響のある手段間のみのインライン化を図るようにすればよい。
【００６３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態１で説明した半導体製造装置を用いて、半導体装置の製造を行う場合について説明する。
【００６４】
先の工程でウエハ上にＡｌ薄膜が形成され、そのＡｌ薄膜上にレジスト膜（フォトレジスト膜）が塗布され、塗布されたレジスト膜に露光、現像の一連のフォトリソグラフィー工程により所定パターンのレジストマスクが形成された状態で、ウエハは前記実施の形態１で説明した図１に示す構成の半導体製造装置１００に、枚葉毎に、あるいはカセットに所定枚数収納された状態で渡される。
【００６５】
搬送ステージ４１内に渡された上記ウエハは、真空処理室５２、真空搬送室５１を経由して、図示しない搬送手段により、エッチングチャンバ１１内に設けたウエハステージに置かれる。ウエハステージに置かれたウエハには、前記説明のプラズマエッチング手段に構成したエッチング手段１０により、塩素系のガスでドライエッチングが施される。
【００６６】
かかるエッチング工程が終了すると、搬送手段によりエッチングチャンバ１０内のウエハステージ上のウエハをエッチングチャンバ１０内から取り出し、アッシングチャンバ２１内のウエハステージ上にウエハを載置する。アッシング処理時間は、エッチング処理時間以内で処理できるように設定されているため、エッチングチャンバ１１からアッシングチャンバ２１へのウエハの移行時には、両処理時間の違いに基づく待機時間等の時間調整は不要である。
【００６７】
そのため、これまではインライン化を施した状態でも、処理時間の違いを調整する待機時間の間に腐食が発生する虞が十分にあったが、本発明ではかかる待機時間に基づく腐食発生は起こらない。
【００６８】
ウエハでは、平行平板形プラズマ方式に構成されたアッシング手段２０により、Ａｌ上に残されたレジストマスクが除去される。レジストマスクの除去は、平行平板形プラズマ方式で発生された酸素プラズマにより除去されることとなる。しかし、かかるドライ方式では、十分なレジストマスクの除去が期待できないため、ウエット洗浄による除去が必要となる。
【００６９】
そこで、レジストマスク除去工程のアッシング処理が終了した時点で、搬送手段によりアッシングチャンバ２１内のウエハステージ上のウエハをアッシングチャンバ２１内から取り出し、真空搬送室５１、真空処理室５２を経由して、洗浄チャンバ３１内のウエハステージ上にウエハを搬送、載置する。洗浄処理時間は、アッシング処理時間以内で処理できるように設定されているため、アッシングチャンバ２１から洗浄チャンバ３１へのウエハの移行時には、両処理時間の違いに基づく待機時間等の時間調整は不要で、速やかに移行させることができる。
【００７０】
そのため、これまではインライン化を施した状態でも、処理時間の違いを調整する待機時間の間に腐食が発生する虞が十分にあったが、本発明ではかかる待機時間に基づく腐食発生はない。
【００７１】
洗浄チャンバ３１内のウエハステージにウエハが載置され、その状態で、薬液による洗浄が行われる。薬液洗浄の後は、超純水によるリンスが行われ洗浄処理が終了する。洗浄工程終了後は、ウエハは洗浄チャンバ３１内の別のウエハステージに搬送手段により移され、載置された状態で、オゾン水がウエハ面に吹き付けられＡｌの酸化膜が短時間に形成され、腐食防止膜形成処理が終了する。オゾン水処理の後は、超純水によりリンスを行えばよい。かかる処理の様子を図１（ｂ）に示した。
【００７２】
かかる構成では、腐食防止膜形成手段４０としてオゾン水処理手段のようなウエット処理が採用されているため、洗浄手段３０で使用する洗浄チャンバ３１を共用することができ、洗浄手段３０と腐食防止膜形成手段４０との間の搬送時間を短くすることができる。さらには、装置構成的にも、省スペース化が図られることとなる。
【００７３】
尚、オゾン水を用いた腐食防止膜形成手段４０の処理時間は、オゾン水のオゾン濃度が例えば５ｐｐｍ以上であれば、数十秒単位で処理できるため、洗浄処理時間とかかるオゾン水処理時間とを合わせた処理時間は、直前のアッシング処理の処理時間より短くすることもできる。かかる場合には、洗浄チャンバ３１内でウエハを移動させることなく、薬液洗浄、超純水によるリンス、オゾン水による腐食防止膜形成処理を一連で行うことができる。
【００７４】
すなわち、かかる一連の構成では、腐食防止膜形成手段４０は洗浄手段３０の処理の最終処理ステップと見做すこともできる。
【００７５】
使用するオゾン水は、超純水、あるいは純水にオゾンを溶解したものを使用すればよく、例えば、５ｐｐｍ以上の範囲で使用すればよい。５ｐｐｍ未満では、枚様式処理でウエハを各工程に移行するタクトタイムの観点からは、反応が遅い場合が見られるため好ましくない。
【００７６】
上記説明では、Ａｌ金属膜に本発明を適用した場合について説明したが、単体のＡｌ金属膜ばかりでなく、Ａｌ合金でも有効であることが確認された。例えば、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｕ等のＡｌ合金に適用することができる。
【００７７】
かかるＡｌ合金に本発明を適用するに際しては、例えば、図１に示す構成の半導体製造装置１００のエッチング処理室では、エッチングチャンバ１１をＡｌと、Ａｌ以外の金属におけるエッチング処理とで共通化して使用すればよい。共通化したエッチングチャンバ１１内に、エッチングする金属膜種に応じたエッチング材としての加工ガスを順次入れ替えて行えばよい。
【００７８】
以上、本発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明はかかる前記実施の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。
【００７９】
例えば、上記説明では、腐食防止膜形成手段４０としてオゾン水処理を例に挙げて説明したが、必ずしも、かかるオゾン水処理に限定する必要はない。待機時間の削減を図る観点からは、洗浄手段３０の処理時間以内で処理が行える方法であれば、オゾン水以外の薬液を用いる酸化膜形成手段を腐食防止膜形成手段４０として採用しても構わない。腐食防止膜形成手段４０としてウエット処理を採用すれば、洗浄手段３０を構成する洗浄チャンバ等の装置の共通化が図れて好ましい。
【００８０】
しかし、洗浄処理時間以内に処理することが可能なアッシング処理等のドライ処理であれば、本発明における腐食防止膜形成手段４０として採用することができる。
【００８１】
また、前記実施の形態の説明では、各手段の処理時間の設定条件として、次の手段の処理が、直前の手段の処理時間以内で終了するように設定したが、かかる設定条件は、必ずしも、次の手段の処理時間が直前の手段の処理時間より短いことを求めるものではない。同一の処理時間であっても構わない。ここで同一と言う場合には、同一と見做される許容範囲で一致した状態、すなわち実質的に同一と見做される範囲をも含む状態を指すもので、厳密な意味での物理的同一以外を排除する意味ではない。
【００８２】
この意味で、待機時間を無くすためには、エッチング手段１０、アッシング手段２０、洗浄手段３０、腐食防止膜形成手段４０の処理時間を同一とみなせる範囲で、揃えるようにすればよい。処理時間の揃えられた、すなわち、平均化された処理時間のエッチング手段１０、アッシング手段２０、洗浄手段３０、腐食防止膜形成手段４０を順に配置構成することは待機時間の発生を防ぐ上での必要条件となる。
【００８３】
（実施の形態３）
本発明者は、前記実施の形態２で説明したように、Ａｌの残留塩素による腐食は、洗浄後と腐食防止膜形成工程の間で起こり易いため、かかる工程間のウエハの移行時間における待機時間の削減を図るため、洗浄手段３０と腐食防止膜形成手段４０との共通化を図ることを考えた。かかる共通化に際して、処理手段のウエット処理、ドライ処理の２方式の処理方式をいずれかに統一することで装置の共通化をも図った。
【００８４】
ウエット処理に比べて、ドライ処理では、どうしても装置構成が複雑で、且つ規模が大きくなるため、省スペース化の観点からは、腐食防止膜形成工程のウエット処理化を図るのが好ましいと考えた。
【００８５】
さらに、ウエット処理による洗浄手段を設けている理由は、これまでのアッシングによるドライ処理では、レジストの除去、およびエッチングで生成されるポリマー除去が十分に行えないためであり、かかる洗浄工程をドライ処理とするのには技術的に不可能ではないが難しい。かかるウエット処理を現段階で排する程には、現行のドライ洗浄技術は十分ではない。
【００８６】
そこで、腐食防止膜形成手段としてオゾン水を使用するウエット手段を検討することとなったが、かかるオゾン水によるＡｌの酸化膜は極めて短時間に形成され、且つ、他の酸化方法により形成された場合と遜色無いことが実験等により確認された。
【００８７】
そこで、本発明者は、かかるオゾン水を用いたＡｌの腐食防止膜形成手段は、Ａｌ膜に限らず、他の金属膜の酸化に有効に使用できることに気がついた。
【００８８】
また、気相状態のオゾンでは、オゾン濃度の調整は極めて難しいが、水に溶け込むオゾン水のオゾン濃度は、本発明者の開発に基づく過酸化水素水を用いた微調整で有効に調整することができる。さらには、液体として使用することができるため、気相状態のオゾンを使用する場合に比べて爆発の危険等もなく使用上の安全性が高く、且つ、使用コストも格段に安価に設定することができる。
【００８９】
すなわち、オゾン水の方が他の酸化剤、気相状態のオゾンを使用する場合よりも安価に調達できる。このように、オゾン水の使用上のメリットは、コスト的にも、使用安全性の上でも、勿論形成される酸化膜の機能上も、十分であることに本発明者は気付いた。
【００９０】
かかるオゾン水の使用に際しては、使用するオゾン水のオゾン濃度は、例えば、５ｐｐｍ以上であれば十分に使用することができることが確認された。必要に応じて、６０ｐｐｍ迄の高濃度での使用も可能である。
【００９１】
本実施の形態に説明した発明は、前記実施の形態に説明したようにＡｌへの適用は勿論であるが、単にＡｌだけではなく、Ａｌ以外の金属、さらには非金属の酸化膜形成に有効に使用することができる。
【００９２】
Ａｌ以外の金属として、例えばＣｕへの適用を次に例示する。前記実施の形態ではＡｌを例に挙げて一連の腐食防止膜形成の詳細について説明したが、例えば、Ｃｕ等においても略同様に適用できる場合が考えられる。すなわち、Ｃｕは近年有望な配線用金属として注目を集めており、デュアルダマシンプロセス等による埋め込み配線が実際に用いられている。
【００９３】
かかるデュアルダマシンプロセスでは、Ａｌの場合のような残留エッチングガスによる腐食の懸念はないが、Ｃｕを埋め込む前の処理で、コンタクトホール、配線溝を形成するために絶縁膜のエッチング加工を必要とする。かかるエッチング処理時の残留ガスが、その後のＣｕ膜処理における腐食誘因と成り得る。Ｃｕ埋め込みの様子を、図４に、模式的に示した。
【００９４】
また、Ｃｕ膜表面が剥き出しとなるプロセスでは、Ｃｕ膜表面の反応抑制のため待機時間の管理が必要となっており、上記場合も含めて、Ｃｕ表面にオゾン水を用いた腐食防止膜を形成することは有効な対策となる。かかる場合には、本発明に関わるオゾン水処理を適用することができる。
【００９５】
また、非金属の酸化膜形成の有効な例としては、例えば、ポリシリコン上の酸化膜形成がある。ポリシリコンは、リンがドープされた状態では、空気中の酸素、水分と反応し、異常成長を引き起こす。リンは昇華性の物質で、昇華することにより空気中で反応し、ウエハ上に再付着して同時にリン酸となる。かかるリン酸は、Ｓｉを溶解させ、Ｓｉの異常成長を引き起こすものと推測される。かかるＳｉの異常成長を防止するには、ポリシリコン上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯ2）を形成して、空気中の反応成分との接触を絶てばよい。かかるポリシリコン上への酸化膜形成に、オゾン水の使用が有効である。
【００９６】
かかる上記説明の発明は、例えば、次のように把握することができる。すなわち、酸化膜形成工程を有する半導体装置の製造方法であって、オゾン水により酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法として把握することができる。かかるオゾン水による酸化膜としては、金属の酸化膜、非金属の酸化膜のいずれにも適用することができる。
【００９７】
金属の酸化膜としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、またそれらの合金等がある。非金属の酸化膜としては、シリコン（Ｓｉ）、シリコンナイトライド（Ｓｉ3Ｎ4）等への適用が考えられる。
【００９８】
かかる酸化膜は、前の処理ステップにおけるエッチングに使用した残留エッチング材に対する腐食防止膜形成手段として使用することができる。かかるオゾン水による酸化膜の形成に際しては、例えば、オゾン水のオゾン濃度を５ｐｐｍ以上とすればよい。
【００９９】
さらに、オゾン水処理手段としては、ウエハの被オゾン水処理面に向けて、シャワーヘッドからオゾン水を高圧でシャワー状に噴出させて、オゾン水を吹き付けても構わない。あるいは、オゾン水に浸漬しても構わない。浸漬に際しては、所定浸漬槽内にオゾン水を循環させながら溜めた状態のオゾン水中に浸漬させても構わない。
【０１００】
また、オゾン水処理に際しては、先の工程で薬液等を使用する処理がある場合には、ウエハを一旦超純水、あるいは純水等の水で洗浄した後に、オゾン水処理にかけることが好ましい。オゾン水は強力な酸化剤として機能するため、有機溶媒等の薬液が残った状態では、残留有機溶媒等の薬液との酸化反応が起きる可能性があり、かかる不測の反応を避けるためである。
【０１０１】
かかる把握の発明は、半導体装置の製造分野において有効に使用することができる。特に、酸化膜、腐食防止膜の形成に際して有効に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、半導体装置で使用される配線金属等の金属膜のエッチング後の残留エッチング材による腐食防止分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】（ａ）は本発明に係る一実施の形態の半導体製造装置の全体構成を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は洗浄手段と腐食防止膜形成手段との処理手順を示すフロー図である。
【図２】半導体製造装置の全体構成の変形例を模式的に示す説明図である。
【図３】（ａ）は個々の装置を独立配置した本発明に係る構成を模式的に示す説明図であり、（ｂ）はこれまでの個々の装置を独立配置した構成を模式的に示す説明図である。
【図４】Ｃｕの埋め込み配線の状況を示す断面図である。
【図５】これまでのＡｌのエッチング処理におけるエッチングから腐食防止膜形成までの手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０      エッチング手段
１１      エッチングチャンバ
１２      エッチング装置
２０      アッシング手段
２１      アッシングチャンバ
２１ａ    第１アッシングチャンバ
２１ｂ    第２アッシングチャンバ
２２      アッシング装置
３０      洗浄手段
３１      洗浄チャンバ
３２      洗浄装置
４０      腐食防止膜形成手段
４０ａ    オゾン水処理手段
４１      搬送ステージ
４２      腐食防止膜形成装置
５１      真空搬送室
５２      真空処理室
１００    半導体製造装置
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４    ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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