(57)【要約】【課題】  従来の製造方法では、反応ガスをポンプで吸引すると、アッシング室内は真空になる。真空になると、高温ステージ上に支持された半導体基板の温度が上昇し、半導体基板上に形成された窒化チタン膜は、温度ストレスに耐えられず、亀裂が入る。亀裂が入り、窒化チタン膜の一部が欠けると、前記窒化チタン膜の下に形成されたアルミ配線は、剥き出しになり、塩素成分と、大気（水分）とが反応し、これにより、アルミ配線にコロージョン（電解腐蝕）が発生するという問題があった。【解決手段】  本発明に係る半導体装置の製造方法は、アッシング処理後のアッシング室内に、アッシング処理前のアッシング用ガス及びアッシング処理後のアッシング用ガスの少なくともどちらか１つが存在する条件下で、アッシング処理後のアッシング用ガスを排出する第３の工程とを含む。【選択図】    図３
2005203495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成されたレジストパターンをマスクとし、塩素を含むエッチング用ガスを用いてエッチング処理を行うことにより、前記半導体基板上にアルミニウムを含む配線層を形成する第１の工程と、
アッシング室において、前記半導体基板にアッシング用ガスを用いるとともに、前記半導体基板を加熱してアッシング処理を行うことにより、前記レジストパターンを除去する第２の工程と、
前記アッシング処理後の前記アッシング室内に、前記アッシング処理前の前記アッシング用ガス及び前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスの少なくともどちらか１つが存在する条件下で、前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスを排出する第３の工程と
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】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第３の工程は、前記アッシング室に前記アッシング処理前の前記アッシング用ガスを導入しながら、前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスを排出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
半導体基板上にアルミニウムを含む配線層を形成するために、前記半導体基板上に形成されたレジストパターンをマスクとし、塩素を含むエッチング用ガスを用いてエッチング処理を行うエッチング室と、
前記レジストパターンを除去するために、アッシング用ガスを用いるとともに前記半導体基板を加熱してアッシング処理を行うアッシング室と
を備えた半導体製造装置であって、
前記アッシング室は、前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスを、前記アッシング処理後に排気するとき、前記アッシング処理前の前記アッシング用ガス及び前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスの少なくともどちらか１つを有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体製造装置であって、
前記アッシング処理前の前記アッシング用ガスは、酸素を含む混合ガスであることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、及び、当該製造方法を使用する半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置の製造方法は、エッチング工程と、アッシング工程とを有する。
エッチング工程に先立ち、半導体基板上にアルミニウム合金膜を形成し、前記アルミニウム合金膜の上に窒化チタン膜を形成し、前記窒化チタン膜の上にマスクとして用いるためのフォトレジスト膜を形成した後、エッチング工程で、塩素を含むエッチング用ガスを用いてアルミニウムを含む配線（以下、アルミ配線という）を形成する。
エッチング工程に引き続くアッシング工程では、アッシング室で、前記基板の周辺に塩素成分が残存したまま、加熱された半導体基板を、特許文献１に記載のように、アッシング用ガスを用いてフォトレジスト膜を除去する。
アッシング処理後は、アッシング処理用ガスの導入を停止し、アッシング室内に存在するアッシング処理中に反応した反応ガスを除去するために、ポンプで吸引する。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５２１４３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、上記した従来の製造方法では、反応ガスをポンプで吸引すると、導入されるアッシング用ガスがないため、アッシング室内は真空になる。真空になると、高温ステージ上に支持された半導体基板は、熱を伝えていたアッシング用ガスが存在しないため、過度な温度に上昇する。温度上昇した半導体基板上に形成された窒化チタン膜は、温度ストレスに耐えられず、図５に示されるように、スリットで抜かれている角５１から亀裂５２が入りやすくなる。亀裂５２が入り、窒化チタン膜の一部５３が欠けると、前記窒化チタン膜の下に形成されたアルミ配線５４は、剥き出しになる。剥き出しになったアルミ配線５４は、前記配線５４の周囲に残った塩素成分と、アッシング室から装置の外に搬出されたとき前記基板を取り囲む大気（水分）とが反応し、これにより、アルミ配線５４にコロージョン（電解腐蝕）が発生する可能性が高くなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成されたレジストパターンをマスクとし、塩素を含むエッチング用ガスを用いてエッチング処理を行うことにより、前記半導体基板上にアルミニウムを含む配線層を形成する第１の工程と、アッシング室において、前記半導体基板にアッシング用ガスを用いるとともに、前記半導体基板を加熱してアッシング処理を行うことにより、前記レジストパターンを除去する第２の工程と、前記アッシング処理後の前記アッシング室内に、前記アッシング処理前の前記アッシング用ガス及び前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスの少なくともどちらか１つが存在する条件下で、前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスを排出する第３の工程とを含む。
【０００６】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、アッシング処理が終了したあと、アッシング処理後のアッシング用ガスを除去するため、アッシング室の中に、アッシング処理前のアッシング用ガス及びアッシング処理後のアッシング用ガスの少なくともどちらか１つが存在する条件下で排気を行う。アッシング室は、前記ガスが存在するので、真空になることを防止できる。よって、アッシング室の中の加熱された半導体基板は、周囲を取り囲むアッシング処理前のアッシング用ガス及びアッシング処理後のアッシング用ガスへの放熱によって過度な温度に上昇しない。その結果、半導体基板上に形成されたアルミニウムを含む配線層は、温度ストレスによってクラックが入ることを抑制することができ、前記配線の周囲に存在する塩素成分と大気が反応したときのコロージョンの発生を低減することが可能になる。
【０００７】
上記した本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記第３の工程は、前記アッシング室に前記アッシング処理前の前記アッシング用ガスを導入しながら、前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスを排出することが望ましい。
【０００８】
本発明に係る半導体製造装置は、半導体基板上にアルミニウムを含む配線層を形成するために、前記半導体基板上に形成されたレジストパターンをマスクとし、塩素を含むエッチング用ガスを用いてエッチング処理を行うエッチング室と、前記レジストパターンを除去するために、アッシング用ガスを用いるとともに前記半導体基板を加熱してアッシング処理を行うアッシング室とを備えた半導体製造装置であって、前記アッシング室は、前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスを、前記アッシング処理後に排気するとき、前記アッシング処理前の前記アッシング用ガス及び前記アッシング処理後の前記アッシング用ガスの少なくともどちらか１つを有する。
【０００９】
本発明に係る半導体製造装置によれば、アッシング処理が終了したあと、アッシング処理後のアッシング用ガスを除去するため、アッシング室の中に、アッシング処理前のアッシング用ガス及びアッシング処理後のアッシング用ガスの少なくともどちらか１つが存在する状態で排気する。アッシング室は、前記ガスが存在するので、真空になることを防止できる。よって、アッシング室の中の加熱された半導体基板は、周囲を取り囲むアッシング処理前のアッシング用ガス及びアッシング処理後のアッシング用ガスへの放熱によって過度な温度に上昇しない。その結果、半導体基板上に形成されたアルミニウムを含む配線層は、温度ストレスによってクラックが入ることを抑制することができ、前記配線の周囲に存在する塩素成分と大気が反応して発生するコロージョンを抑制することが可能になる。
【００１０】
上記した本発明に係る半導体製造装置では、前記アッシング処理前の前記アッシング用ガスは、酸素を含む混合ガスである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
【００１２】
図１は、実施形態の半導体装置を熱処理するための半導体製造装置１を示す平面図である。以下、実施形態の半導体製造装置１について図１を参照して説明する。
【００１３】
図１に示されるように、半導体製造装置１は、半導体装置２を熱処理するために、ロードロック室３と、トランスファー室４と、エッチング室５と、アッシング室６と、ゲート７とを有する。
【００１４】
ロードロック室３は、半導体製造装置１で半導体装置２の処理を行うために、半導体装置２をセットするとともに、処理後に半導体装置２を返却するために用いられる。
【００１５】
トランスファー室４は、半導体装置２をロードロック室３や、エッチング室５や、アッシング室６に受け渡しをするために、搬送する搬送装置（図示せず）が配置される。トランスファー室４は、トランスファー室４内に、例えば、窒素ガスを導入するための、図示しないガス導入口およびガス排気口を有する。
【００１６】
エッチング室５は、例えば、半導体基板にアルミ配線を形成するための第１の工程であるエッチング処理を行うために用いられる。本実施形態では、エッチング処理の１つであるドライエッチング処理（以下、エッチング処理という）を行う。
【００１７】
アッシング室６は、例えば、半導体基板にアルミ配線を形成するために形成したレジストパターンを除去するための第２の工程であるアッシング処理（灰化処理）を行うために用いられる。
【００１８】
ゲート７は、前記した各部屋３〜６を遮断するための遮断板として用いられる。ゲート７は、ロードロック室３とトランスファー室４を遮断するための第１のゲート７ａと、エッチング室５とトランスファー室４を遮断するための第２のゲート７ｂと、アッシング室６とトランスファー室４を遮断するための第３のゲート７ｃとを有する。ゲート７は、半導体装置２を搬送している間に開き、搬送後に閉まる。
【００１９】
図２は、実施形態の半導体製造装置１の一部を構成するアッシング室６の構造を示す断面図である。以下、実施形態のアッシング室６について図２を参照して説明する。
【００２０】
図２に示されるように、アッシング室６は、ステージ１１と、ガス導入口１２と、ガス排気口１３と、マイクロ波導入口１４とを有する。
【００２１】
ステージ１１は、半導体装置２を載置するために使用し、ステージ１１下方からの図示しないランプヒータの発熱によって、例えば、２７５℃程度の高温に加熱される。高温に加熱されたステージ１１には、半導体装置２が載置される。
【００２２】
ガス導入口１２は、アッシング処理に用いるアッシング用ガス１２ａを、アッシング処理中、及び、アッシング処理後にアッシング室６に導入する。アッシング用ガス１２ａは、例えば、酸素（Ｏ2）を含む混合ガスである。
【００２３】
マイクロ波導入口１４は、アッシング室６の中に存在するアッシング用ガス１２ａをプラズマ化するために、マイクロ波１４ａを導入する。
【００２４】
ガス排気口１３は、第３の工程である、アッシング処理中に反応したアッシング処理後のアッシング用ガスである反応ガス１３ａを、半導体装置２から取り除くために図示しないポンプに接続され、アッシング処理中、及び、アッシング処理後にアッシング室６から排気する。
【００２５】
図３は、実施形態の半導体装置２の製造方法を工程順に示す工程図である。以下、実施形態の半導体装置２の製造方法について図３を参照して説明する。
【００２６】
工程Ｐ１１では、ロードロック室３に半導体装置２をセットする。
【００２７】
工程Ｐ１２では、半導体装置２をエッチング室５に搬送する。まず、ロードロック室３の第１のゲート７ａを開け、トランスファー室４に配置された搬送装置によって、半導体装置２を取り出す。次に、第２のゲート７ｂを開けて、半導体装置２をエッチング室５に搬送する。搬送時、トランスファー室４は、図示しないガス導入口から窒素ガスを導入している。
【００２８】
工程Ｐ１３では、半導体基板にアルミ配線を形成するために、エッチング処理を行う。まず、エッチング処理を行うために、塩素を含むエッチング用ガス（例えば、ＢＣｌ２，ＢＣｌ３などの塩素系のガス）を、エッチング室５に設けられた図示しないガス導入管から導入する。エッチング処理によって、例えば、アルミ配線を形成したあとは、エッチング処理中に反応した塩素を含むガスを、エッチング室５に設けられた図示しない排気口から排気する。しかしながら、前記排気を行った後でも、半導体基板の周囲には、除去しきれなかった塩素を含むガスが残存する。
【００２９】
工程Ｐ１４では、半導体装置２をエッチング室５からアッシング室６に搬送する。まず、エッチング室５の第２のゲート７ｂを開け、トランスファー室４に配置された搬送装置によって、半導体装置２を取り出す。次に、第３のゲート７ｃを開けて、半導体装置２をアッシング室６に搬送する。
【００３０】
工程Ｐ１５では、半導体基板上に形成されたレジストパターンを除去するために、アッシング処理を行う。まず、ガス導入口１２から、アッシング用ガス１２ａを導入する。次に、アッシング処理を行うために、半導体装置２を加熱されたステージ１１上に載置し、半導体装置２を加熱する。次に、マイクロ波導入口１４から、マイクロ波１４ａを導入する。これにより、前記アッシング用ガス１２ａをプラズマ化して、半導体基板上に形成されたレジストパターンを除去する。
アッシング処理中、アッシング処理によって反応した反応ガス１３ａは、ガス導入口１２からアッシング用ガス１２ａを導入しながら、ガス排気口１３からアッシング用ガス１２ａを含む反応ガス１３ａの排気を行うことで、前記反応ガス１３ａを排気する。
【００３１】
工程Ｐ１６では、アッシング処理が終了したあと、アッシング室６内に残るアッシング処理中に反応した反応ガス１３ａの除去を行う。アッシング室６に残る反応ガス１３ａは、アッシング処理中と同様に、ガス導入口１２からアッシング用ガス１２ａを導入しながら、ガス排気口１３からアッシング用ガス１２ａを含む反応ガス１３ａの排気を行うことで排気する。つまり、加熱された半導体装置２の周囲に、アッシング用ガス１２ａおよび反応ガス１３ａの少なくともどちらか１つが存在する状態で、反応ガス１３ａの排気を行う。これにより、アッシング室６内は、真空になることを防止することができ、半導体装置２から前記ガス１２ａ，１３ａへの放熱が行われるため、半導体装置２の過度な温度上昇を抑制することが可能になる。
本実施形態の「真空」とは、アッシング室６内に物質が存在しない状態をいう。
【００３２】
工程Ｐ１７では、半導体装置２をアッシング室６からロードロック室３に搬送する。まず、アッシング室６の第３のゲート７ｃを開け、トランスファー室に配置された搬送装置によって、半導体装置２を取り出す。次に、第１のゲート７ａを開けて、半導体装置２をロードロック室３に搬送する。
【００３３】
工程Ｐ１８は、半導体装置２をロードロック室３に戻す。
【００３４】
図４は、実施形態の半導体装置２の製造方法を示す断面図である。以下、実施形態の半導体装置２のアルミ配線２２の製造方法について図４を参照して説明する。
【００３５】
図４に示されるように、半導体基板２１の一部を構成するシリコン基板２１ａの上に、シリコン酸化膜２１ｂを形成し、シリコン酸化膜２１ｂの上に、公知の方法によって、窒化チタン（ＴｉＮ）膜２２ａを形成し、窒化チタン膜２２ａの上にチタン（Ｔｉ）膜２２ｂを形成し、チタン膜２２ｂの上にアルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕ）膜２２ｃを形成する。さらに、アルミニウム合金膜２２ｃの上にチタン膜２２ｄを形成し、チタン膜２２ｄの上に窒化チタン膜２２ｅを形成する。
【００３６】
次に、窒化チタン膜２２ｅの上にフォトレジスト膜２３ａを塗布する。次に、前記フォトレジスト膜２３ａを露光、現像することにより、レジストパターン２３ｂを形成する。
【００３７】
次に、工程Ｐ１３と同様にして、前記レジストパターン２３ｂをマスクとしてエッチング処理により、半導体基板２１上にアルミ配線２２を形成する。上記した製造方法によって、図４に示されるアルミ配線２２が形成され、そのあと、工程Ｐ１５と同様にして、アッシング処理によって、アルミ配線２２上に形成されたレジストパターン２３ｂを除去する。
【００３８】
アッシング室６の中に前記ガス１２ａ，１３ａが存在する条件下で排気すれば、真空になることを防ぐことができ、アルミニウム合金膜２２ｃ上に形成された窒化チタン膜２２ｅおよびチタン膜２２ｄにクラックが入ることを、真空にしていた従来技術に比して、抑制することができる。これにより、半導体装置２を半導体製造装置１の外に出したとき、半導体装置２を取り囲む大気（水分）と半導体装置２に残存した塩素とが反応したときのコロージョンの発生を低減することが可能になる。
【００３９】
以上詳述したように本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態に係る半導体製造装置および半導体装置の製造方法によれば、アッシング処理が終了したあと、アッシング処理中に反応した反応ガス１３ａを除去するため、アッシング室６の中に、アッシング用ガス１２ａ及び反応ガス１３ａの少なくともどちらか１つが存在する状態で排気を行う。アッシング室６は、前記ガス１２ａ及び１３ａの少なくともどちらか１つが存在するので、真空になることを防止できる。よって、アッシング室６の中の高温ステージ１１上に支持された半導体装置２は、周囲を取り囲むアッシング用ガス１２ａ及び反応ガス１３ａへの放熱によって過度な温度に上昇しない。その結果、半導体基板２１上に形成されたアルミ配線２２は、温度ストレスによってクラックが入ることを抑制することができ、前記配線２２の周囲に存在する塩素成分と大気が反応したときのコロージョンの発生を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に関する、半導体製造装置を示す平面図。
【図２】アッシング室の構造を示す断面図。
【図３】半導体装置の製造方法を工程順に示す工程図。
【図４】半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図５】従来技術のアルミ配線を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
１…半導体製造装置、２…半導体装置、６…アッシング室、１１…ステージ、１２…ガス導入口、１２ａ…アッシング用ガス、１３…ガス排気口、１３ａ…反応ガス、１４…マイクロ波導入口、１４ａ…マイクロ波。
【図１】
2005203495.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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