(57)【要約】  【課題】  ドライエッチング装置の処理室メンテナンス後の異物低減およびエッチング特性の安定化により、半導体製品の製造歩留り向上を図る。  【解決手段】  処理室メンテナンス後の真空引き前に処理室内を実プロセス温度以上に昇温し、処理室内に吸着した残留水分を十分に除去した後、処理室の真空引きを行う。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法；
（ａ）処理室を大気開放したまま前記処理室の内部を加熱し、当該加熱した状態を一定時間保持する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記処理室を閉じ、前記処理室の真空引きを行う工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、主面上に被エッチング膜が成膜された半導体ウエハを前記処理室内に搬入する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記処理室内にエッチングガスを導入し、当該エッチングガスの分子を励起することで前記処理室内にプラズマを発生させ、前記被エッチング膜にプラズマエッチング処理を施す工程。
【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（ｂ）工程と前記（ｃ）工程の間に、（ｅ）前記処理室の内部を冷却する工程、を有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記（ａ）工程において、少なくとも前記処理室の内壁を加熱する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記処理室の側壁に設けられたヒータにより、前記処理室の内壁を加熱する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法；
（ａ）処理室を大気開放した後、前記処理室を閉じる工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記処理室のガス導入口から加熱した窒素ガスを導入しつつ、前記処理室の排気口から前記窒素ガスを排出し、当該加熱した窒素ガスの導入及び排出を一定時間継続する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記処理室の真空引きを行う工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、主面上に被エッチング膜が成膜された半導体ウエハを前記処理室内に搬入する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記処理室内にエッチングガスを導入し、当該エッチングガスの分子を励起することで前記処理室内にプラズマを発生させ、前記被エッチング膜にプラズマエッチング処理を施す工程。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記（ｃ）工程と前記（ｄ）工程の間に、（ｆ）前記処理室の内部を冷却する工程、を有する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
ドライエッチング装置の処理室を大気開放し、
前記処理室の内壁および当該処理室内のパーツに付着した反応生成物を除去し、
前記処理室を大気開放したまま前記処理室の内部を加熱し、当該加熱した状態を一定時間保持し、
前記処理室を閉じた後、前記処理室の真空引きを行うドライエッチング装置のメンテナンス方法。
【請求項８】
請求項７に記載のドライエッチング装置のメンテナンス方法であって、
前記処理室の真空引きを行った後、当該処理室の内部を冷却するドライエッチング装置のメンテナンス方法。
【請求項９】
請求項７に記載のドライエッチング装置のメンテナンス方法であって、
少なくとも前記処理室の内壁を加熱するドライエッチング装置のメンテナンス方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のドライエッチング装置のメンテナンス方法であって、
前記処理室の側壁に設けられたヒータにより、前記処理室の内壁を加熱するドライエッチング装置のメンテナンス方法。
【請求項１１】
請求項７に記載のドライエッチング装置のメンテナンス方法であって、
前記処理室内のパーツを、新品のパーツ、或いは、予め洗浄・乾燥させた予備のパーツに交換することで、前記処理室内のパーツに付着した反応生成物を除去するドライエッチング装置のメンテナンス方法。
【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に係り、特に、ドライエッチング工程に使用するドライエッチング装置のメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程に用いられるドライエッチング装置は、表面にシリコン酸化膜(SiO2膜)やアルミニウム膜(Al膜)などの被エッチング膜が成膜された半導体ウエハを処理室内に搬入した後、エッチングガスを導入し、高周波やマイクロ波を印加することでエッチングガスをプラズマ化し、ラジカルによる化学反応と加速イオンにより被エッチング膜の加工を行っている。
【０００３】
ドライエッチングを繰り返すと、エッチングによって生じる反応生成物が処理室の内壁や処理室内のパーツ表面にポリマーとして堆積し、発塵源や異常放電の原因となるため、処理室を定期的に大気開放し、処理室の内壁や内部のパーツに付着した反応生成物を除去するメンテナンスが必要となる。
【０００４】
処理室を大気開放しメンテナンスを行うと、メンテナンス前後で処理室内のデポの付着状態や雰囲気が変化するため、一定の放電時間経過しないとエッチング特性や異物数が安定しない場合がある。
【０００５】
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、処理室のメンテナンス後に意図的に選択した反応生成物を処理室内壁に付着させることで、特性を安定化する方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、エッチング装置を清掃した後、エッチング装置を組み立て、真空引きおよびベーキングを行った後の予備放電中にデポジション系のガスを添加することにより、エッチング装置系内の水分を除去し、清掃後のエッチング装置の立ち上げを迅速に行うドライエッチング装置の前処理方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、上部電極（第２電極部）の内部または近傍に表面を加熱するための加熱部を設けることで、上部電極（第２電極部）への反応生成物の付着を防ぐ平行平板型のドライエッチング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２４４２９２号公報
【特許文献２】特開平５−１９０５１６号公報
【特許文献３】特開平５−３０６４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、ドライエッチング装置のメンテナンス前後でのエッチング特性の変動や異物発生に対する様々な取り組みがなされているが、それらの原因やメカニズムは十分に解明されておらず、特許文献１や特許文献２のような予備放電（慣らし放電）、特許文献３のようなヒータによる反応生成物付着防止などの従来技術での効果は限定的である。
【００１０】
その他の課題と新規な特徴は、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】
【００１１】
一実施の形態によれば、処理室メンテナンス後の真空引き前に処理室内を実プロセス温度以上に昇温し、処理室内に吸着した残留水分を十分に除去した後、処理室の真空引きを行う。
【発明の効果】
【００１２】
前記一実施の形態によれば、処理室内の残留水分量を効果的に低減し、プロセス処理中の水分の影響を抑制することができる。
【００１３】
これにより、処理室内の過剰なデポ成分を抑制することができ、ドライエッチング装置の異物低減及びエッチング特性（寸法変換量）の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置の概要を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置の制御系の概要を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るメンテナンス方法を示すフローチャートである。
【図４】異物数の時系列推移を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置の概要を示す図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。
【図８】異物数の時系列推移を示すグラフである。
【図９】ドライエッチング装置における課題を示す図である。
【図１０Ａ】ドライエッチング時の反応モデルを概念的に示す図である。
【図１０Ｂ】ドライエッチング時の反応モデルを概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。
【実施例１】
【００１６】
先ず、図８から図１０Ｂを用いて、ドライエッチング装置の問題点とその原因（発生メカニズム）について説明する。図８はドライエッチング装置内に発生した異物数の時系列推移を示している。横軸は時間（日付）を示し、縦軸は異物数を相対的に示している。なお、異物数は、ドライエッチング装置の処理室の排気系統（排気配管）に設置したパーティクルカウンタを用いて計測を行った。
【００１７】
図８では、処理室のメンテナンスを行った直後から次のメンテナンスまでの間を１つのメンテサイクルとし、２つのメンテサイクル（メンテサイクル１，メンテサイクル２）の異物推移を示している。
【００１８】
図８に示すように、処理室のメンテナンス直後には、異物数は低い水準で推移する。しかしながら、一定の時間経過後（ここでは、RF積算印加時間で約３０時間経過後）に急激に上昇し始め、暫くの間（RF積算印加時間で３０時間〜６０時間程度の間）、高い水準で推移する。その後、異物数は低下し、低い水準で安定して推移するようになる。
【００１９】
図８に示すデータは、処理室内に存在する異物を直接計測したデータではないが、処理室に接続された排気配管を通過する異物数を計測しており、処理室内の異物数の推移は図８と同様の挙動を示すと考えられる。従って、処理室のメンテナンス後、RF積算印加時間で約３０時間〜６０時間の間に製品処理を行った場合、製品に異物が付着し製品不良となる可能性が高く、また、異常放電などの装置トラブルに繋がる恐れがある。
【００２０】
そこで、異物数が上昇する前に、すなわちRF積算印加時間で３０時間が経過する前に処理室のメンテナンスを行うことが考えられるが、メンテナンス頻度が多くなり、装置稼働率が極端に低下してしまう。
【００２１】
図９を用いて、上記の異物発生のメカニズムを説明する。ドライエッチング装置のメンテナンス時には、処理室を大気開放し、処理室内壁のメタノール拭きを行ったり、処理室内の石英やセラミックパーツを取り外し、新品のパーツや予め洗浄及び乾燥を行った交換用パーツと交換するが、この際、大気中の水分が処理室の内壁やパーツ表面に吸着する。処理室の内壁やパーツ表面に水分が吸着したまま処理室（の蓋）を閉じ、処理室を真空排気すると処理室内が断熱膨張し、水分が氷結（凍結）し、長時間処理室内に留まることになる。
【００２２】
処理室内で氷結（凍結）した水分は、装置側のヒータやプラズマなどからの入熱により徐々に揮発していくが、エッチングガスに含まれるフッ素（F）系ガスや塩素（Cl）系ガスなどのハロゲンガスと接触すると、水分中の水素（H）原子によりエッチャントの引き抜きが発生し、結果的に過剰に反応生成物が発生する。処理室内は、いわゆる‘デポリッチ’な状態となり、処理室の内壁やパーツに過剰な反応生成物が堆積する。
【００２３】
エッチング処理が進むにつれて、処理室内の全ての水分が揮発すると、処理室内の反応系のバランスが変化し、処理室内は、いわゆる‘エッチング雰囲気’な状態となり、処理室内に堆積した反応生成物が剥離し、異物になると考えられる。
【００２４】
図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、フロロカーボン（CF）系ガスによるシリコン酸化膜（SiO2）のエッチングでの水分の影響を説明する。図１０Ａは水分が存在しない通常の状態でのエッチング反応モデルを示し、図１０Ｂは水分が存在する状態でのエッチング反応モデルを示している。
【００２５】
図１０Ａに示すように、水分が存在しない通常の状態では、フォトレジストＰＲが形成されていないシリコン酸化膜ＳＯ表面にエッチャントであるフッ素原子（F）が吸着し、シリコン酸化膜ＳＯ中のシリコン原子（Si）と反応することで、揮発性の高いフッ化シリコン（SiF）が形成され、シリコン酸化膜ＳＯのエッチング反応が進行する。
【００２６】
一方、図１０Ｂに示すように、水分が存在する状態では、水分（H2O）中の水素原子（H）によるフッ素原子（F）の引き抜きが生じ、シリコン酸化膜ＳＯ表面のフッ素原子（F）が減少する。その結果、FラジカルによるエッチングとCラジカルによるでポジションの比率の指標となるF/C比が減少し、‘デポリッチ’な雰囲気となる。
【００２７】
次に、図１から図３を用いて、本実施例のドライエッチング装置のメンテナンス方法について説明する。図１はドライエッチング装置の全体概要を示す図であり、例として平行平板型プラズマエッチング装置を用いている。図２は図１のドライエッチング装置の制御系概要を示している。また、図３は本実施例のメンテナンス方法を示すフローチャートである。
【００２８】
図１を参照して、本実施例のドライエッチング装置ＤＥは、処理室ＥＣ内に上部電極ＵＥおよび下部電極ＬＥが互いに対向して設けられている。上部電極ＵＥには複数の処理ガス供給孔ＧＨが設けられており、ガス導入孔ＧＩから導入された処理ガス（エッチングガス）を処理室ＥＣ内に供給する構造となっている。いわゆるシャワーヘッド型の上部電極である。
【００２９】
処理ガス（エッチングガス）は、処理ガス供給源ＧＳから供給され、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）ＭＦ、開閉バルブＡＶを介して処理ガス供給管ＧＰによりガス導入孔ＧＩへ供給される。
【００３０】
上部電極ＵＥには、整合器ＭＢを介して給電線ＰＬにより高周波電源ＲＧが電気的に接続されており、高周波電源ＲＧからの高周波電力が整合器ＭＢを介して上部電極ＵＥに供給される。この上部電極ＵＥ用の高周波電源ＲＧは、例えば、６０ＭＨｚの高周波電力を出力する。
【００３１】
処理室ＥＣの下部には、排気配管ＶＰが接続されている。排気配管ＶＰは排気装置ＥＳに接続されている。排気装置ＥＳはドライポンプやターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などの真空ポンプから構成されている。排気装置ＥＳにより排気量を調節して処理室ＥＣ内を真空排気する。これにより処理室ＥＣ内を所定の圧力まで減圧可能となっている。
【００３２】
下部電極ＬＥは、絶縁部材ＩＭを介して処理室ＥＣの底部に設置されている。この下部電極ＬＥは、例えば、アルミニウム（ＡＬ）母材の表面にアルマイトコートを施して形成されている。下部電極ＬＥの周囲には、石英やアルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁材料からなるフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは下部電極ＬＥ上のウエハＷＦにプラズマを集中させるフォーカスリングとして機能すると共にプラズマから下部電極ＬＥを保護する保護リングとしても機能する。
【００３３】
下部電極ＬＥの表面には、誘電体を含む材料がアルミナ溶射により誘電体コーティングＤＣとして形成されており、下部電極ＬＥに直流電圧（ＤＣ電圧）を印加することで（図示せず）、ウエハＷＦを下部電極ＬＥ上に静電気力により吸着固定する構造となっている。いわゆる静電チャックである。
【００３４】
下部電極ＬＥには、上部電極ＵＥと同様に、整合器ＭＢを介して給電線ＰＬにより高周波電源ＲＧが電気的に接続されており、高周波電源ＲＧからの高周波電力が整合器ＭＢを介して下部電極ＬＥに供給される。この下部電極ＬＥ用の高周波電源ＲＧは、例えば、２ＭＨｚの高周波電力を出力する。
【００３５】
処理室ＥＣの側壁には、処理室ＥＣの圧力を維持しつつ、プラズマの発光を処理室ＥＣの外部へ透過させる採光窓ＬＷが設けられている。採光窓ＬＷには終点検出器ＥＤが設置されている。また、処理室ＥＣの側壁にはウォールヒータＷＨが埋め込まれており、処理室ＥＣの内壁表面の温度を常温（室温）〜２００℃の範囲で加熱可能な構造となっている。
【００３６】
図１に示すドライエッチング装置ＤＥは、以上のように構成されており、処理室ＥＣ内にウエハＷＦを搬入し、下部電極ＬＥ上に吸着固定した後、排気装置ＥＳにより処理室ＥＣ内を所定の圧力まで真空排気する。その後、処理ガス供給孔ＧＨから処理室ＥＣ内へ処理ガス（エッチングガス）を導入し、上部電極ＵＥおよび下部電極ＬＥにそれぞれ高周波電力を印加することにより、処理室ＥＣ内にプラズマを発生させ、下部電極ＬＥ上に吸着固定されたウエハＷＦにドライエッチング処理（プラズマ処理）を行う。
【００３７】
図２は、図１に示すドライエッチング装置ＤＥを制御する制御系を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、装置コントローラＭＣは、排気装置ＥＳ、マスフローコントローラＭＦ、上部電極ＵＥ用の高周波電源ＲＧ、上部電極ＵＥ用の整合器ＭＢ、下部電極ＬＥ用の高周波電源ＲＧ、下部電極ＬＥ用の整合器ＭＢ、終点検出器ＥＤに接続され、装置各部の制御および監視を行う。また、装置コントローラＭＣは、処理室ＥＣの側壁に埋め込まれたウォールヒータＷＨにも接続され、処理室ＥＣの内壁の温度を制御する。
【００３８】
装置コントローラＭＣは、処理条件（プロセスレシピ）を記憶する記憶部を有しており、記憶部に記憶（設定）された処理条件（プロセスレシピ）に従い、装置各部の制御を行う。また、記憶部には処理条件（プロセスレシピ）に対する許容範囲が予め記憶（設定）されており、装置各部の監視値（モニター値）が許容範囲を超えた場合、ドライエッチング装置ＤＥに異常が発生していると判定し、ドライエッチング装置ＤＥから直接またはドライエッチング装置ＤＥが設置されている半導体製造ラインの集中監視システムを介してアラームを外部へ発信する。
【００３９】
図３は、本実施例のメンテナンス方法を示すフローチャートである。比較のために、従来のメンテナンス方法を図３の右側に示す。先ず、図３の比較例（従来）を参照して、従来のドライエッチング装置のメンテナンス方法について説明する。
【００４０】
一般的にドライエッチング装置では、処理室の内壁への反応生成物の堆積を抑制するため、処理室の側壁を４０℃程度に加温している。そこで、メンテナンス時には、先ず処理室の側壁温度を４０℃から常温（室温）に降温（冷却）する。（ステップＳ１）
続いて、真空に保持されている処理室に窒素（N2）ガスパージを行い、処理室を大気開放する。（ステップＳ２）
続いて、処理室の内壁や処理室内のパーツに堆積した反応生成物をウェットクリーニング（洗浄）により除去する。（ステップＳ３）この際、処理室の内壁は容易に取り外すことができないため、例えば、メタノールなどの溶剤を染み込ませた不織布により表面の反応生成物を拭き取る。また、処理室内の石英やアルミナセラミックなどのパーツは、処理室から一旦取り外し、メタノールなどの溶剤で洗浄後、乾燥ドラフト内などの清浄な環境下で十分に乾燥させる。（ステップＳ４）
その後、乾燥させたパーツを処理室内に組み込み（ステップＳ５）、処理室（の蓋）を閉じた後、処理室の真空引きを行う。(ステップＳ８)
続いて、処理室内壁への反応生成物の堆積を抑制するためのヒータ電源をＯＮし、常温（室温）から４０℃へ昇温する。（ステップＳ９’）
その後、必要に応じて慣らし放電のためのダミー放電（ステップＳ１０）を行い、異物検査やエッチング特性検査などの着工前ＱＣ（ステップＳ１１）を経て、製品着工を開始する。（ステップＳ１２）
本実施例のメンテナンス方法では、図３の左側に示すように、ステップＳ１からステップＳ５までのフローは従来のメンテナンス方法と同じである。しかしながら、ステップＳ５で処理室内にパーツを組み込んだ後、ステップＳ８で処理室を真空引きする前に、処理室を昇温（加熱）する工程（ステップＳ６）、および昇温した状態を一定時間保持する工程（ステップＳ７）を有する点において、従来のメンテナンス方法とは異なっている。
【００４１】
ステップＳ６で、処理室（の蓋）を大気開放したままの状態で、処理室の側壁に埋め込まれたウォールヒータＷＨにより、処理室の内壁の温度を常温（室温）から６０℃〜２００℃の範囲で昇温（加熱）する。この昇温（加熱）した状態を一定時間（ここでは、２時間〜３時間）保持することにより、処理室の内壁や処理室内のパーツ表面に吸着された水分を十分に除去する。
【００４２】
なお、昇温（加熱）する温度は、高ければ高い程、水分を除去する時間が短縮されるが、これはウォールヒータＷＨの容量で決まる。除去する対象が水分であることから、望ましくは水の沸点（１００℃）以上に設定するのがより好適である。
【００４３】
また、昇温（加熱）した状態を保持する時間は、処理室の内壁やパーツの形状、表面状態によっても水分の蒸発し易さが変わるため、対象となるドライエッチング装置の機種やパーツの表面状態（消耗による面荒れ状態）などに応じて、水分を十分に蒸発させることができる保持時間を設定するのが望ましい。
【００４４】
ステップＳ６およびステップＳ７で処理室内の水分を十分に蒸発させた後、処理室の真空引きを行う。（ステップＳ８）
続いて、ステップＳ６およびステップＳ７で昇温（加熱）した処理室の温度（６０℃〜２００℃）を、プロセス処理温度（４０℃）まで降温（冷却）する。（ステップＳ９）
その後、従来のメンテナンス方法と同様に、必要に応じて慣らし放電のためのダミー放電（ステップＳ１０）を行い、異物検査やエッチング特性検査などの着工前ＱＣ（ステップＳ１１）を経て、製品着工を開始する。（ステップＳ１２）
図４を用いて、本実施例の効果の一例を説明する。図４は上記で説明したメンテナンス後のシーケンス変更前後での異物数の時系列推移を示している。横軸は時間（日付）であり、縦軸は異物数の相対値である。図４から分かるように、従来のメンテナンス方法では異物数が規格値よりも高い値を示す、いわゆる異物多発状態が散発しているのに対し、本実施例のメンテナンス方法を適用後は規格値以下で安定して推移している。
【００４５】
図３のフローチャートで説明したように、処理室の真空引きを行う前に処理室を昇温（加熱）することで処理室内の水分を十分に蒸発させ、処理室を真空引きする際に処理室内で水分が氷結（凍結）しなくなるため、その後のプロセス処理中の水分の影響を可能な限り抑制することができる。
【実施例２】
【００４６】
図５を用いて、実施例２のドライエッチング装置のメンテナンス方法について説明する。図５に示すドライエッチング装置ＤＥは、その主要な構成は図１のドライエッチング装置とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。図５のドライエッチング装置ＤＥは、エッチングガスを処理室に供給する処理ガス供給管ＧＰに開閉バルブＡＶを介してホット窒素（Ｎ２）供給源ＨＮが接続されている点において、図１のドライエッチング装置とは異なっている。
【００４７】
本実施例では、処理ガス供給管ＧＰにホット窒素（Ｎ２）供給源ＨＮを接続することで、図３のフローチャートにおいて、例えば、処理室を真空引きする前のステップＳ７とステップＳ８の間に、処理室（の蓋）を閉じた状態で、処理室内に加熱した窒素（Ｎ２）ガスを供給することができる。供給する窒素（Ｎ２）ガスの温度は、ウォールヒータＷＨと同様に、６０℃〜２００℃程度とする。また、処理室内に供給した窒素（Ｎ２）ガスは、処理室の排気ラインから排気する。これにより、処理室の真空引きを行う前に、処理室内の水分をより効果的に除去することができる。
【００４８】
なお、加熱した窒素（Ｎ２）ガスの供給と排気は、同時に連続して行ってもよく、加熱した窒素（Ｎ２）ガスの供給と排気を交互に繰り返す、いわゆるサイクルパージとしてもよい。
【００４９】
また、図５では、ウォールヒータＷＨによる昇温（加熱）とホット窒素（Ｎ２）による昇温（加熱）を併用しているが、ウォールヒータＷＨを用いずに、ホット窒素（Ｎ２）のみによる昇温（加熱）を行ってもよい。この場合、図３のフローチャートにおいて、パーツ組み込みを行った後（ステップＳ５）、処理室を真空引きする前（ステップＳ８）に処理室（の蓋）を閉じた状態で、処理室内へのホット窒素（Ｎ２）の供給と排気を同時に連続して、或いは、サイクルパージとして行う。
【実施例３】
【００５０】
図６Ａから図７Ｃを用いて、実施例１および実施例２で説明したメンテナンス方法を適用した半導体装置の製造方法について説明する。図６Ａから図６Ｃはドライエッチングによるエッチバック法でタングステン（Ｗ）ビアを形成するプロセスフローを示している。また、図７Ａから図７Ｃは、ＣＭＰ研磨（Chemical Mechanical Polishing）によりタングステン（Ｗ）ビアを形成するプロセスフローを示している。
【００５１】
図６Ａを参照して、先ず、ＡＬスパッタ工程からビアエッチ工程までを説明する。半導体基板（図示せず）の主面上に、スパッタリング装置を用いて下層から順に、下層のチタン（Ｔｉ）膜ＴＩ、下層の窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮ、アルミニウム（ＡＬ）膜ＡＦ、上層のチタン（Ｔｉ）膜ＴＩ、上層の窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮの積層膜を成膜する。成膜する膜厚は、下層のチタン（Ｔｉ）膜ＴＩが８ｎｍ〜１２ｎｍ程度、下層の窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮが７０ｎｍ〜８０ｎｍ程度、アルミニウム（ＡＬ）膜ＡＦが３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度、上層のチタン（Ｔｉ）膜ＴＩが８ｎｍ〜１２ｎｍ程度、上層の窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮが７０ｎｍ〜８０ｎｍ程度である。なお、これらの膜厚は、あくまでも例示であって、これに限定されるものではない。
【００５２】
続いて、上層の窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮ上に、例えば、ＰＴＥＯＳ膜（Plasma Tetra Ethyl Ortho Silicate）からなるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）ＳＯをＣＶＤ装置（Chemical Vapor Deposition）を用いて成膜する。このＰＴＥＯＳ膜の膜厚は、８００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。
【００５３】
次に、シリコン酸化膜ＳＯ上に塗布装置によりフォトレジスト膜ＰＲを塗布し、リソグラフィによりフォトレジスト膜ＰＲにビアホールパターンを形成する。続いて、ビアホールパターンをマスクに、シリコン酸化膜ＳＯにドライエッチング処理を施し、シリコン酸化膜ＳＯにビアホールＶＨを形成する。
【００５４】
このドライエッチングには、実施例１および実施例２で説明したメンテナンス方法によりメンテナンスを行ったドライエッチング装置を使用する。つまり、処理室を大気開放し、処理室内の反応生成物の除去・パーツの交換を行った後、処理室を真空引きする前にウォールヒータＷＨやホット窒素（Ｎ２）供給による昇温（加熱）を行ったドライエッチング装置を用いて、ビアエッチングを行う。
【００５５】
実施例１および実施例２で説明したように、処理室の真空引きを行う前に処理室内を昇温（加熱）することで、処理室の内壁やパーツ表面に吸着した水分を十分に蒸発させることができ、図４に示すように、処理室内での異物発生を抑制することができる。その結果、ビアエッチング工程でのエッチング不良を防止し、製造歩留りを向上することができる。また、ビアエッチング工程でのビアホールＶＨの非開口不良などを防止し、半導体装置の信頼性向上も可能となる。
【００５６】
なお、図１０Ｂで説明したように、処理室内に水分が存在する場合、エッチングの反応モデルが‘デポリッチ’の状態となるため、ビアエッチング工程においては、ビアホールＶＨの側壁に反応生成物が付着し、目標とするホール径の加工を行うことが難しくなる。そこで、ビアエッチング工程に、実施例１および実施例２で説明したメンテナンスを行ったドライエッチング装置を用いることで、ビアエッチング時の水分の影響を抑制し、より精度の高いビアエッチングを行うことが可能となる。
【００５７】
続いて、図６Ｂを用いて、Ｔｉ／ＴｉＮスパッタ工程からＴｉスパッタ工程までを説明する。ビアホールＶＨ内およびシリコン酸化膜ＳＯの表面を覆うようにチタン（Ｔｉ）膜ＴＩおよび窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮをスパッタリング装置により成膜する。成膜する膜厚は、チタン（Ｔｉ）膜ＴＩが８ｎｍ〜１２ｎｍ程度、窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮが７０ｎｍ〜８０ｎｍ程度である。続いて、ビアホールＶＨ内に埋め込むように、窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮ上にＣＶＤ装置を用いてタングステン（Ｗ）膜ＷＴを成膜する。タングステン（Ｗ）膜ＷＴの膜厚は、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍ程度である。
【００５８】
続いて、ドライエッチング装置を用いて、窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮ上の余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＴをエッチバックし、ビアホールＶＨ内のタングステン（Ｗ）膜ＷＴを残して除去する。この時、ビアホールＶＨ内のタングステン（Ｗ）膜ＷＴの表面にはリセスと呼ばれる窪みが形成される。なお、このエッチバック工程において用いるドライエッチング装置についても、実施例１および実施例２で説明したメンテナンス方法によるドライエッチング装置を用いても良い。エッチバック工程での異物の発生を抑制することで、製品不良を防止し、製造歩留りを向上することができる。
【００５９】
続いて、スパッタリング装置を用いて、窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮの表面およびビアホールＶＨ内のタングステン（Ｗ）膜ＷＴ上にチタン（Ｔｉ）膜ＴＩを成膜する。このチタン（Ｔｉ）膜ＴＩの膜厚は、８ｎｍ〜１２ｎｍ程度である。
【００６０】
次に、図６Ｃを用いて、ＡＬ／Ｔｉ／ＴｉＮスパッタ工程について説明する。ＣＶＤ装置を用いて、アルミニウム（ＡＬ）膜ＡＦを成膜する。このアルミニウム（ＡＬ）膜ＡＦの膜厚は、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度である。続いて、スパッタリング装置を用いて、アルミニウム（ＡＬ）膜ＡＦ上に下層から順にチタン（Ｔｉ）膜ＴＩ、窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮを成膜する。これらの膜厚は、チタン（Ｔｉ）膜ＴＩが８ｎｍ〜１２ｎｍ程度、窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮが８０ｎｍ〜１２０ｎｍ程度である。
【００６１】
以上で説明した工程を経て、図６Ｃに示すビア構造が形成される。図６Ａから図６Ｃに示す半導体装置の製造方法によれば、ビアホールエッチングに実施例１および実施例２で説明したメンテナンス方法によるドライエッチング装置を用いており、ビアエッチング中の異物の発生を防止し、また、ビアホール径のばらつきを抑制することができるため、高抵抗ビアの形成を抑制し、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００６２】
次に、図７Ａから図７Ｃを参照して、Ｗ−ＣＭＰ装置を用いた製造方法について説明する。図６Ａから図６Ｃに示す製造方法と図７Ａから図７Ｃに示す製造方法との主な違いは、ビアホールＶＨ外の余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＴをエッチバック法により除去するかＷ研磨により除去するかの違いであるため、共通する部分については省略して説明する。また、それぞれの製造方法を採用する製品のプロセス世代により、成膜される各種膜の膜厚は異なるが、本願の趣旨とは直接関係ないため、図７Ａから図７Ｃでの詳細な説明は省略する。
【００６３】
図７Ａは、図６Ａと同様に、ＡＬスパッタ工程からビアエッチ工程までを示している。各種膜の膜厚の違いを除くと基本的に図６Ａと同じである。従って、図７Ａのビアホト工程からビアエッチ工程の間に行われるビアホールエッチングには、実施例１および実施例２で説明したように、処理室の真空引きを行う前に処理室内を昇温（加熱）することで、処理室の内壁やパーツ表面に吸着した水分を十分に蒸発させたドライエッチング装置を適用する。
【００６４】
次に、図７Ｂに示すように、ビアホールＶＨ内およびシリコン酸化膜ＳＯの表面を覆うようにチタン（Ｔｉ）膜ＴＩおよび窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮをスパッタリング装置により成膜し、続いて、ビアホールＶＨ内に埋め込むように、窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮ上にＣＶＤ装置を用いてタングステン（Ｗ）膜ＷＴを成膜する。
【００６５】
続いて、Ｗ−ＣＭＰ装置によりビアホールＶＨ外の余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＴをＣＭＰ研磨により除去する。なお、シリコン酸化膜ＳＯ上の窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮはＣＭＰ研磨時のストッパー膜として機能するが、ＣＭＰ研磨によりダメージを受けるため、ＣＭＰ研磨後にウェットエッチ等により除去される。
【００６６】
次に、シリコン酸化膜ＳＯ、チタン（Ｔｉ）膜ＴＩ、窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮ上にスパッタリング装置を用いて、チタン（Ｔｉ）膜ＴＩを成膜する。
【００６７】
続いて、同じくスパッタリング装置によりチタン（Ｔｉ）膜ＴＩ上に窒化チタン（ＴｉＮ）膜を成膜した後、ＣＶＤ装置を用いて、アルミニウム（ＡＬ）膜ＡＦを成膜し、最後にスパッタリング装置を用いて、アルミニウム（ＡＬ）膜ＡＦ上にチタン（Ｔｉ）膜ＴＩ、窒化チタン（ＴｉＮ）膜ＴＮを成膜し、図７Ｃに示すビア構造が形成される。図７Ａから図７Ｃに示す半導体装置の製造方法によれば、ビアホールエッチングに実施例１および実施例２で説明したメンテナンス方法によるドライエッチング装置を用いており、ビアエッチング中の異物の発生を防止し、また、ビアホール径のばらつきを抑制することができるため、高抵抗ビアの形成を抑制し、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００６８】
なお、図６Ａから図７Ｃで説明した積層構造のメタル配線は、下層から順にチタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、アルミニウム（ＡＬ）膜、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜の５層構造の例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、上層および下層のチタン（Ｔｉ）膜を省略しても良い。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、アルミニウム（ＡＬ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜の３層構造であっても良い。
【００６９】
また、本実施例では、シリコン酸化膜にビアホール（コンタクトホール）を形成する際のビアホールエッチングの例を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、実施例１および実施例２のメンテナンス方法をポリシリコン（Poly-Si）膜のドライエッチング装置に適用することにより、ゲート電極を形成する際にも有効である。
【００７０】
同様に、実施例１および実施例２のメンテナンス方法をアルミニウム（Al）膜のドライエッチング装置に適用することにより、アルミニウム配線を形成する際にも有効である。
【００７１】
以上、本発明者によってなされた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。
【００７２】
なお、本願の特徴のひとつを例示すると、ドライエッチング装置の処理室を大気開放し、前記処理室の内壁および当該処理室内のパーツに付着した反応生成物を除去し、前記処理室を閉じた後、前記処理室のガス導入口から加熱した窒素ガスを導入しつつ、前記処理室の排気口から前記窒素ガスを排出し、当該加熱した窒素ガスの導入及び排出を一定時間継続し、前記窒素ガスの導入を停止した後、前記処理室の真空引きを行うドライエッチング装置のメンテナンス方法である。
【００７３】
また、上記のドライエッチング装置のメンテナンス方法であって、前記処理室の真空引きを行った後、当該処理室の内部を冷却するドライエッチング装置のメンテナンス方法である。
【００７４】
また、上記のドライエッチング装置のメンテナンス方法であって、前記処理室内のパーツを、新品のパーツ、或いは、予め洗浄・乾燥させた予備のパーツに交換することで、前記処理室内のパーツに付着した反応生成物を除去するドライエッチング装置のメンテナンス方法である。
【符号の説明】
【００７５】
ＰＲ…フォトレジスト、ＳＯ…シリコン酸化膜、ＤＥ…ドライエッチング装置、ＥＣ…処理室、ＵＥ…上部電極、ＧＳ…処理ガス供給源、ＭＦ…マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、ＡＶ…開閉バルブ、ＧＰ…処理ガス供給管、ＧＩ…ガス導入孔、ＧＨ…処理ガス供給孔、ＬＥ…下部電極、ＦＲ…フォーカスリング、ＤＣ…誘電体コーティング、ＷＦ…ウエハ、ＩＭ…絶縁部材、ＶＰ…排気配管、ＥＳ…排気装置、ＲＧ…高周波電源、ＭＢ…整合器、ＰＬ…給電線、ＬＷ…採光窓、ＥＤ…終点検出器、ＷＨ…ウォールヒータ、ＭＣ…装置コントローラ、ＨＮ…ホット窒素（Ｎ２）供給源、ＰＤ…プラズマ（放電）、ＴＩ…チタン（Ｔｉ）膜、ＴＮ…窒化チタン（ＴｉＮ）膜、ＰＲ…フォトレジスト膜、ＷＴ…タングステン（Ｗ）膜、ＡＦ…アルミニウム（ＡＬ）膜、ＶＨ…ビアホール。
【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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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