(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の下部金属配線の上面に誘電体が積層され、前記誘電体には前記下部金属配線が上部に向かって開口するようにコンタクトホール又はビアホールが形成された後、
前記半導体素子をＲＦクリーニングチャンバに配置するステップと、
前記チャンバ内に塩化水素ガス及びＨ２Ｏガスを注入するステップと、
前記チャンバ内にアルゴンガスプラズマを発生させて前記塩化水素ガスを励起することにより、前記塩化水素及び励起された塩化水素がカーボン基及び金属粒子などを除去させるステップとを含む半導体素子のクリーニング方法。
【請求項２】
前記アルゴンガスの注入量は略３〜３０ｓｃｃｍであり、前記塩化水素ガスの注入量は略１０〜７０ｓｃｃｍである請求項１に記載の半導体素子のクリーニング方法。
【請求項３】
前記ＲＦクリーニングチャンバは略２００〜６００Ｗのパワーで動作した後、続けて略５０〜３００Ｗのパワーで動作する請求項１又は２に記載の半導体素子のクリーニング方法。
【請求項４】
前記ＲＦクリーニングチャンバは、温度が略１００〜３００℃である請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体素子のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子のクリーニング方法に関し、更に詳しくは、多層配線構造を有する半導体素子のコンタクトホールやビアホールのエッチング工程後、ＲＦクリーニングの間に塩化水素ガスを注入してコンタクトホール及びビアホールのプロファイル（形状・形態）の変化無しにその内部に存在するカーボン基又は金属粒子を除去することにより、金属配線の接触抵抗を改善し安定した金属配線を形成することができる半導体素子のクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子が高集積化されることにより多層の金属配線構造を有する半導体素子が要求されつつ、コンタクトホールやビアホールのエッチング、拡散防止膜形成、タングステンプラグ形成、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）、金属配線蒸着のような工程からなる多層金属配線工程が一般的に多く使用されている。
【０００３】
しかし、このような工程でコンタクトホール又はビアホールを形成するためのエッチング工程以降、前記ホールの下部メタルが大気中にさらされて形成された酸化膜は半導体素子の抵抗を増加させることができ、ホールの内部に金属粒子又はカーボン基が残留するか、甚だしくはホールを防いでしまう場合も発生する。
【０００４】
時定数遅延（ＲＣdelay time）を減少させるために、既存のＵＳＧ（Undoped Silicate Glass）又はＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）絶縁膜の代わりに低誘電率を有するＦＳＧ（Fluorinated Silicate Glass）が最近多く使用されている。このとき、拡散防止膜や上部の金属配線層に浸透したフッ素成分は、体膨張を誘発して金属層の剥離現象を起す虞がある。
【０００５】
現在、このような問題点の解決のために、ホールの形成後、ＲＦクリーニングを行なう方法が主に用いられている。
【０００６】
しかし、この方法もクリーニング以降のホールのプロファイルを変化させてホール間のコンタクトホール又はビアブリッジ現象を起す虞があり、ホールの大きさが微細化するとホールの内部を完全にクリーニングすることができないという限界がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多層配線構造を有する半導体素子のコンタクトホールやビアホールのエッチング工程後、ＲＦクリーニングの間に塩化水素ガスを注入してコンタクトホール及びビアホールのプロファイルの変化無しにその内部に存在するカーボン基又は金属粒子を除去することにより、金属配線の接触抵抗を改善し、安定した金属配線を形成することができる半導体素子のクリーニング方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体素子のクリーニング方法は、半導体素子の下部金属配線の上面に誘電体が積層され、前記誘電体には前記下部金属配線が上部に向かって開口するようにコンタクトホール又はビアホールが形成された後、前記半導体素子をＲＦクリーニングチャンバに配置するステップと、前記チャンバ内に塩化水素及びＨ２Ｏガスを注入するステップと、前記チャンバ内にアルゴンガスプラズマを発生させて前記塩化水素ガスを励起することにより前記塩化水素及び励起された塩化水素がカーボン基及び金属粒子などを除去させるステップとを含む。
【０００９】
本発明では、コンタクトホール又はビアホールのエッチング工程後、ＲＦクリーニングと共に塩化水素ガスを使用してクリーニングすることにより、次のような効果を得る。
【００１０】
第一に、低いパワーでプラズマを発生させブリッジ現象を最小化する。
第二に、プラズマエッチングと共に注入された塩化水素ガスによってホール内の残留カーボン基と金属成分を除去する。
第三に、金属配線形成工程を安定化し、半導体素子動作に対する信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の好適な実施形態として、前記アルゴンガスの注入量は、略３〜３０ｓｃｃｍ（standard cc/minの略）が望ましく、前記塩化水素ガスの注入量は１０〜７０ｓｃｃｍが望ましい。
【００１２】
また、前記ＲＦクリーニングチャンバは、略２００〜６００Ｗのパワーで動作した後、略５０〜３００Ｗのパワーで動作するように構成することにより、比較的に低いパワーのプラズマが保持される。
【００１３】
更に、前記ＲＦクリーニングチャンバは、温度が略１００〜３００℃に保持されるようにすることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、半導体素子において通常の金属配線レイアウトを説明する図、図２は本発明による半導体素子クリーニング方法を示す説明図である。
【００１５】
半導体素子において下部金属配線１の上面には誘電体２（例えば、ＦＳＧ又はＴＥＯＳ）が積層され、前記誘電体２にはコンタクトホール又はビアホールが形成される。前記コンタクトホール又はビアホールを介して下部金属配線１がその上部にある他の上部金属配線（図示せず）に連結可能である。このような半導体素子のコンタクトホール又はビアホールなどには、従来の技術で説明したように、多量のカーボン基又は金属粒子等が存在する可能性がある。
【００１６】
上記のようなカーボン基又は金属粒子等を除去するために、まず、前記半導体素子をＲＦクリーニングチャンバ内に配置する。
【００１７】
続けて、前記チャンバ内に塩化水素及びＨ２Ｏガスを注入する。
続けて、前記チャンバ内にアルゴンガスプラズマを発生させて、前記塩化水素ガスを励起させることにより、前記塩化水素及び励起された塩化水素がカーボン基及び金属粒子等を除去する。
【００１８】
このとき、前記アルゴンガスの注入量は、略３〜３０ｓｃｃｍ（standard cc/minの略）に設定され、前記塩化水素ガスの注入量は１０〜７０ｓｃｃｍに設定される。
【００１９】
また、比較的に低いパワーのプラズマが保持されるように、前記ＲＦクリーニングチャンバは、略２００〜６００Ｗのパワーで動作した後、略５０〜３００Ｗのパワーで動作するように制御する。
【００２０】
更に、前記ＲＦクリーニングチャンバは、温度が略１００〜３００℃に保持されている。
【００２１】
上記のような低いパワーのプラズマにより、前記ホールのプロファイルには変化がなく、注入された塩化水素ガスはホールの内側で金属粒子を除去し、フォトレジストの残留物であるカーボン基はプラズマの内側で励起された塩化水素ガスと結合して４塩化炭素として排出される。
【００２２】
【化１】
ＨＣｌ（ｇ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）→Ｃｌ−＋Ｈ３Ｏ＋（プラズマの内側で励起）
【００２３】
【化２】
Ｃｌ−＋（ＣＨ２ＣＨ）ｎ→ＣＣｌ４（ｇ）＋Ｈ２（ｇ）（カーボン基除去）
【００２４】
図において、３はフォトレジスト、４はアルゴンプラズマエッチング状態を示し、５は塩化水素ガス状態を示し、６、７は金属粒子又はカーボン基である。
【００２５】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体素子で通常の金属配線を示す説明図である
【図２】本発明による半導体素子のクリーニング方法を示す説明図である
【符号の説明】
１  下部金属配線
２  誘電体
３  フォトレジスト
４  アルゴンプラズマエッチング
５  塩化水素ガス
６、７  金属粒子又はカーボン基
【図１】
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【図２】
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