[go: up one dir, main page]

TWI536425B - 電漿處理方法及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

電漿處理方法及半導體裝置之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI536425B
TWI536425B TW100123544A TW100123544A TWI536425B TW I536425 B TWI536425 B TW I536425B TW 100123544 A TW100123544 A TW 100123544A TW 100123544 A TW100123544 A TW 100123544A TW I536425 B TWI536425 B TW I536425B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
plasma
metal
deposit
protective layer
gas
Prior art date
Application number
TW100123544A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201225154A (en
Inventor
田原慈
西村榮一
山下扶美子
富田寬
大岩德久
大口壽史
大村光廣
Original Assignee
東京威力科創股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京威力科創股份有限公司 filed Critical 東京威力科創股份有限公司
Publication of TW201225154A publication Critical patent/TW201225154A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI536425B publication Critical patent/TWI536425B/zh

Links

Classifications

    • H10P70/273—
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H10P14/24—
    • H10P50/242—
    • H10P50/246—
    • H10P50/283—
    • H10P76/204—
    • H10W20/095—
    • H10W20/096—

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Description

電漿處理方法及半導體裝置之製造方法
本發明係關於一種電漿處理方法及半導體裝置之製造方法。
自以往以來，在半導體裝置的製造過程中，係施行利用電漿對半導體晶圓等基板進行蝕刻處理等之電漿處理，例如，藉由電漿蝕刻進行來形成疊層了具有含有鈦(Ti)或鎢(W)等金屬的層之圖案構造。另外，對鎢(W)進行蝕刻之技術，例如係使用將含有氟原子的氣體與含有氯的氣體與氧氣混合之氣體等，此乃吾人所知(例如參照專利文獻1)。
如上所述，若藉由電漿蝕刻進行來形成含有鈦(Ti)或鎢(W)等金屬之圖案構造，則含有金屬的沉積物(deposition)有殘留在圖案側壁之可能。若維持殘留著此含有金屬的沉積物之狀態在後段製程進行CVD膜之形成，則含有金屬的沉積物會是異常成長的原因(核心)，有此情形存在。因此，必須去除含有金屬的沉積物。
作為去除在對金屬膜進行蝕刻之際所產生的含有金屬的沉積物之方法，藉由濕清洗所實行的方法係吾人所知。又，藉由加熱處理或是由含氟氣體所實行的氣體處理來去除含有金屬的沉積物之方法，係吾人所知(例如參照專利文獻2)。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平10-178014號公報
[專利文獻2]日本特開2000-82693號公報
上述去除在對金屬膜進行蝕刻之際所產生的含有金屬的沉積物之方法，其中，藉由濕清洗所實行的方法，有發生圖案崩塌的可能性，此為其問題點。
另一方面，在藉由加熱處理或是由含氟氣體所實行的氣體處理之方法中，可去除的沉積物係受限定，視沉積物，則有無法去除之可能，此皆為其問題點。又，若欲將無法以加熱處理或是由含氟氣體所實行的氣體處理之方法去除的沉積物，藉由電漿去除之，則在圖案構造中所含有的金屬層受到蝕刻(側部蝕刻)，圖案變得細窄，此為其問題點。
本發明係對應上述習知的情事所完成，目的在於提供一種電漿處理方法及半導體裝置之製造方法，其可抑制由側部蝕刻所致之圖案細窄化，且可藉由乾處理有效率地去除沉積在圖案側壁之含有金屬的沉積物。
本發明的電漿處理方法之一態樣，其經由對形成於基板的金屬層進行電漿蝕刻之步驟，在疊層構造中形成具有該金屬層的圖案之後，去除含有構成該金屬層的金屬並沉積在該圖案的側壁部之沉積物；該電漿處理方法之特徵為包含：保護層形成步驟，於該金屬層的側壁部，形成該金屬的氧化物或氯化物；沉積物去除步驟，使含有氟原子的氣體之電漿發揮作用來去除該沉積物；以及還原步驟，在該保護層形成步驟及該沉積物去除步驟之後，使含有氫的電漿發揮作用來還原該金屬的氧化物或氯化物。
本發明的半導體裝置之製造方法之一態樣，包括：經由對形成於基板的金屬層進行電漿蝕刻之步驟，在疊層構造中形成具有該金屬層的圖案之後，去除含有構成該金屬層的金屬並沉積在該圖案的側壁部之沉積物之沉積物去除製程；該半導體裝置之製造方法的特徵為該沉積物去除製程包含：保護層形成步驟，於該金屬層的側壁部，形成該金屬的氧化物或氯化物；沉積物去除步驟，使含有氟原子的氣體之電漿發揮作用來去除該沉積物；以及還原步驟，在該保護層形成步驟及該沉積物去除步驟之後，使含有氫的電漿發揮作用來還原該金屬的氧化物或氯化物。
根據本發明，可提供一種電漿處理方法及半導體裝置之製造方法，其可抑制由側部蝕刻所致之圖案細窄化，且可藉由乾處理有效率地去除沉積在圖案側壁之含有金屬的沉積物。
以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。圖1係放大顯示在依本實施形態的電漿處理方法中作為半導體晶圓的剖面構成。又，圖2係示意地顯示作為用於本實施形態的電漿處理裝置之電漿蝕刻裝置的剖面概略構成之圖。首先，參照圖2來說明電漿蝕刻裝置的構成。
電漿蝕刻裝置1，係以電極板係上下平行地面對，連接有電漿形成用電源之電容耦合型平行平板蝕刻裝置所構成。
電漿蝕刻裝置1，具有例如由表面受陽極氧化處理的鋁等所組成，成型為圓筒形狀之真空處理室2；此真空處理室2接地。於真空處理室2內的底部，隔著陶瓷等絕緣板3，設有用以載置被處理基板例如半導體晶圓W的略成圓柱狀之基座支持台4。更於此基座支持台4之上，設有構成下部電極的基座(載置台)5。於此基座5，係連接有高通濾波器(HPF，High Pass Filter)6。
於基座支持台4的內部，設有冷煤室7；於此冷煤室7，冷煤介由冷煤導入管8導入並循環，從冷煤排出管9排出。而其冷熱係介由基座5對半導體晶圓W導熱，藉此半導體晶圓W係控制在所求之溫度。
基座5，其上側中央部成型為凸狀的圓板狀，於其上設有與半導體晶圓W同樣呈圓形，直徑與半導體晶圓略同之靜電吸盤11。靜電吸盤11，係在絕緣材料之間配置電極12所構成。而從連接至電極12的直流電源13施加例如1.5kV的直流電壓，因此藉由例如庫倫力來靜電吸附半導體晶圓W。
於絕緣板3、基座支持台4、基座5、靜電吸盤11，形成有用以對半導體晶圓W的背面供給導熱媒體(例如He氣體等)之氣體通路14；介由此導熱媒體，基座5的冷熱傳遞至半導體晶圓W，半導體晶圓W係維持在既定的溫度。
於基座5的上端周緣部，設有環狀的對焦環15，俾於包圍在靜電吸盤11上所載置的半導體晶圓W。此對焦環15，具有提升蝕刻的面內均一性之作用。
於基座5的上方，設有平行地面對此基座5的上部電極21。此上部電極21，係藉由絕緣材料22，在真空處理室2的上部受支持著。上部電極21，係由電極板24、以及支持此電極板24的導電性材料所組成之電極支持體25所構成。電極板24，例如以導電體或是半導體所構成，具有多數個嘖吐孔23。此電極板24，係形成與基座5之對向面。
在上部電極21中的電極支持體25的中央，設有氣體導入口26；於此氣體導入口26，連接有氣體供給管27。更於此氣體供給管27，介由閥門28、以及質量流量控制器29，連接有處理氣體供給源30。從處理氣體供給源30，供給用以進行電漿處理的處理氣體。
於真空處理室2的底部連接有排氣管31；於此排氣管31係連接有排氣裝置35。排氣裝置35係具有渦輪分子泵等真空泵，可將真空處理室2內抽真空至既定的減壓蒙氣，例如1Pa以下之既定壓力。又，於真空處理室2的側壁設有閘閥32；在此閘閥32開啟的狀態下，在與相鄰的真空預備室(未圖示)之間運送半導體晶圓W。
於上部電極21，連接有第1高頻電源40，於其供電線係插設有整合器41。又，於上部電極21係連接有低通濾波器(LPF，Low Pass Filter)42。此第1高頻電源40，例如供給50~150MHz的範圍之頻率之高頻電力。如此藉由施加高頻率的高頻電力，可在真空處理室2內形成較佳的解離狀態且高密度之電漿。
於作為下部電級的基座5，連接有第2高頻電源50，於其供電線係插設有整合器51。此第2高頻電源50，供給低於第1高頻電源40之頻率的範圍之高頻電力。藉由施加此類範圍的頻率之高頻電力，可對被處理基板即半導體晶圓W施以適當的離子作用，而非施以損傷。第2高頻電源50的頻率，係使用例如20MHZ以下左右之頻率。
上述構成的電漿蝕刻裝置1，係由控制部60總括地控制其動作。於此控制部60，設有：具有CPU而控制電漿蝕刻裝置1的各部之製程控制器61、使用者介面部62、記憶部63。
使用者介面部62，係由製程管理員為了管理電漿蝕刻裝置1來進行指令的輸入操作之鍵盤，或使電漿蝕刻裝置1的運轉狀況可視化而顯示之顯示器等所構成。
於記憶部63，儲存有：用來以製程控制器61的控制來實現在電漿蝕刻裝置1所實行的各種處理之控制程式(軟體)、或記憶著處理條件資料等之處理程序。而根據必要，以來自使用者介面部62的指示等，從記憶部63叫出任一處理程序，使製程控制器61實行之，從而在製程控制器61的控制下，進行在電漿蝕刻裝置1的所求之處理。又，控制程式或處理條件等處理程序，係利用處於儲存在能以電腦讀取的電腦記憶媒體(例如硬碟、CD、軟碟、半導體記憶體等)之狀態者，或是亦可從其他裝置，介由例如專用線路隨時傳送，在線上使用之。
在藉由上述構成的電漿蝕刻裝置1，來進行半導體晶圓W的電漿蝕刻之情形，首先，半導體晶圓W，在閘閥32開啟之後，從未圖式的真空預備室運送至真空處理室2內，載置於靜電吸盤11上。而從直流電源13施加直流電壓，藉此半導體晶圓W係靜電吸附在靜電吸盤11上。接著，閘閥32關閉，藉由排氣裝置35，使真空處理室2內抽真空至既定的真空度。
其後，閥門28開啟，既定的處理氣體從處理氣體供給源30，藉由質量流量控制器29調整其流量，且通過處理氣體供給管27、氣體導入口26，導入上部電極21的中空部，更通過電極板24的嘖吐孔23，如圖2的箭頭所示，對半導體晶圓W均勻地進行噴吐。
而真空處理室2內的壓力，係維持在既定的壓力。其後，從第1高頻電源40對上部電極21施加既定頻率的高頻電力。藉此，上部電極21與作為下部電級的基座5之間產生高頻電場，處理氣體解離而電漿化。
另一方面，根據必要從第2高頻電源50，對下部電極即基座5施加低於上述第1高頻電源40的頻率之高頻電力。藉此，電漿中的離子被吸入至基座5側，藉由離子輔助來提高蝕刻的異向性。另外，在後述的電漿處理的各實施例中，不進行來自此第2高頻電源50的高頻電力之施加。
而若既定的電漿蝕刻處理結束，則停止高頻電力的供給與處理氣體的供給，以與上述順序相反的順序，從真空處理室2內送出半導體晶圓W。
接著，參照圖1來說明依本實施形態的半導體晶圓W之剖面構成。如圖1所示，二氧化矽(SiO2)層101、鎢(W)層102、氮化鈦(TiN)層103、多晶矽(Poly-Si)層104、氮化鈦(TiN)層105、鎢(W)層106、二氧化矽(SiO2)層107，係以從上側開始，依此順序疊層之方式形成於半導體晶圓W。
上述二氧化矽(SiO2)層101、鎢(W)層102、氮化鈦(TiN)層103、多晶矽(Poly-Si)層104、氮化鈦(TiN)層105、鎢(W)層106，係藉由電漿蝕刻，而形成既定的圖案；於此圖案的側壁部，沉積有沉積物(deposition)110。用以進行此種圖案成形之電漿蝕刻，例如係藉由如圖2所示的電漿蝕刻裝置1來進行。
沉積物110，含有在對二氧化矽(SiO2)層101、鎢(W)層102、氮化鈦(TiN)層103、多晶矽(Poly-Si)層104、氮化鈦(TiN)層105、鎢(W)層106進行電漿蝕刻之際的殘渣。亦即，沉積物110，含有金屬即鎢與鈦，其主成分為鎢(氧化物)。
若維持殘留著上述沉積物110之狀態，在後段製程進行CVD(chemical vapor deposition，化學氣相沉積)，則沉積物110會是異常成長的原因(核心)。因此，必須去除沉積物110。在去除此沉積物110之際，若利用濕清洗，則有發生圖案崩塌的可能性。又，在藉由加熱處理或是由含氟氣體所實行的氣體處理之方法中，則無法去除在對上述疊層構造進行電漿蝕刻之際所產生的沉積物110。
另一方面，雖然沉積物110若暴露在使用了含有氟的氣體，例如NF3、CHF3、CH2F2等氣體之電漿中，則可去除之，但圖案中的各層，特別是金屬層即鎢(W)層102、鎢(W)層106係受側部蝕刻而圖案變得細窄。
實際上，作為比較例1，利用圖2所示的平行平板型之電漿處理裝置，以以下條件在處理室內使電漿產生來進行沉積物110之去除。
處理氣體：NF3/O2/Ar=20/30/180 sccm
壓力：1.33Pa(10mTorr)
高頻電力(上部/下部)：300/0W
溫度(中央部/周緣部/冷煤)：40/40/30℃
時間：30秒
上述電漿處理的結果，沉積物110雖減少，但圖案中的構造物即多晶矽(Poly-Si)層104、二氧化矽(SiO2)層101、特別是鎢(W)層102、鎢(W)層106受側部蝕刻而圖案變得細窄。
因此，在本實施形態中，進行保護層形成步驟，其於圖案的側壁部，特別是金屬層(鎢(W)層102、鎢(W)層106)的側壁部，形成構成該金屬層的金屬(W)氧化物或氯化物所組成之保護層；以及沉積物去除步驟，其使含有氟原子的氣體之電漿發揮作用來去除沉積物110。藉此，可防止因側部蝕刻而圖案變得細窄，且可去除沉積物110。又，進行還原步驟，其在上述保護層形成步驟以及沉積物去除步驟之後，使含有氫的電漿發揮作用，來還原形成於圖案的側壁部之氧化物或氯化物。
保護層形成步驟與沉積物去除步驟，係可藉由交互重複進行複數次此等步驟的方法(循環處理)、同時進行的方法、在一開始進行1次保護層形成步驟之後，進行沉積物去除步驟的方法其中任一者來進行之。
在交互重複進行複數次保護層形成步驟與沉積物去除步驟之循環處理中，在保護層形成步驟，可利用使氧氣的電漿發揮作用而產生構成金屬層的金屬的氧化物之電漿處理。又，在循環處理中的保護層形成步驟，亦可利用使氯氣等含有氯原子的氣體之電漿發揮作用而產生構成金屬層的金屬的氯化物之電漿處理。
在同時進行保護層形成步驟與沉積物去除步驟之情形，則藉由沉積物去除步驟來進行電漿處理，從而亦藉由電漿處理來進行保護層形成步驟。因此，保護層形成步驟，係利用：使氧氣的電漿發揮作用而產生構成金屬層的金屬的氧化物之電漿處理，或是使氯氣等含有氯原子的氣體之電漿發揮作用而產生構成金屬層的金屬的氯化物之電漿處理。
利用在僅進行1次保護層形成步驟之後進行沉積物去除步驟的方法，在此情形，保護層形成步驟，亦可藉由如上述的電漿處理來進行，又並不限於電漿處理，例如亦可藉由在氧氣蒙氣下將半導體晶圓W加熱至既定溫度例如250℃，藉由熱氧化來產生構成金屬層的金屬的氧化物之方法來進行。
在沉積物去除步驟中，作為含有氟原子的氣體，可利用NF3、CHF3、CH2F2等至少任一種。又，作為包含在圖案的金屬，係上述的鎢(W)或鈦(Ti)。
作為實施例1，以以下條件，進行了交互重複進行複數次保護層形成步驟與沉積物去除步驟之循環處理。
(保護層形成步驟)
處理氣體：O2/Ar=200/800 sccm
壓力：13.3Pa(100mTorr)
高頻電力(上部/下部)：300/0W
溫度(中央部/周緣部/冷煤)：60/60/30℃
時間：10秒
(沉積物去除步驟)
處理氣體：NF3/O2/Ar=8/200/800 sccm
壓力：13.3Pa(100mTorr)
高頻電力(上部/下部)：300/0W
溫度(中央部/周緣部/冷煤)：60/60/30℃
時間：5秒
以沉積物去除步驟的合計時間為20秒之方式，重複進行了4次上述的循環處理。
又，作為比較例2，僅持續20秒進行了上述的沉積物去除步驟。
若比較上述的實施例1與比較例2，可知沉積物所殘存之最大膜厚皆為7nm，沉積物的去除速度略為相同。
又，圖1所示的圖案構造之鎢部分的圖案寬度(CD，Critical Dimension)，在實施例1為20.3nm；在比較例2為18.5nm；在實施例1中，相較於比較例2，明顯地可抑制鎢部分的由側部蝕刻所致之圖案細窄化。
如上述的實施例1，在由氟電漿所實行的沉積物去除步驟之間，加入由氧電漿所實行之保護層形成步驟，藉此可保持圖案構造的CD，且至於沉積物去除的速度，可令其與僅進行沉積物去除步驟之情形相等，視情形亦可進行加速。另外，關於可進行加速的部分，在沉積物中有包含有機物之可能性。又，因為沉積物從一開始即受氧化，所以即使加上由氧化處理所實行之保護層形成步驟，在沉積物去除步驟中的沉積物去除之速度亦不會降低，此乃吾人所思及之。
接著，作為同時進行保護層形成步驟與沉積物去除步驟之實施例2，以以下條件進行了電漿處理。
處理氣體：CHF3/O2/N2=4/200/500 sccm
壓力：13.3Pa(100mTorr)
高頻電力(上部/下部)：300/0W
溫度(中央部/周緣部/冷煤)：60/60/30℃
時間：144秒
在上述實施例2中，令O2/CHF3的流量比為50。作為相較於此實施例2的比較例3，令處理氣體：CHF3/O2/N2=4/100/500 sccm；O2/CHF3的流量比為25，進行了電漿處理。若比較此等實施例2與比較例3，則在比較例3中，雖去除了沉積物，但圖1所示的構造之鎢部分的圖案寬度變得細窄，發生了圖案崩塌。相對於此，在實施例2中，可去除沉積物，且沒有發生圖案崩塌之類的情況。
如上述的實施例2以及比較例3所明示，在同時進行保護層形成步驟與沉積物去除步驟之情形，氧氣與含有氟原子的氣體之流量比(氧氣流量/含有氟原子的氣體之流量)，較佳為大於25，更佳為50左右。
作為實施例3，以以下條件，進行了交互重複進行複數次保護層形成步驟與沉積物去除步驟之循環處理。
(保護層形成步驟)
處理氣體：Cl2/N2=160/500 sccm
壓力：13.3Pa(100mTorr)
高頻電力(上部/下部)：300/0W
溫度(中央部/周緣部/冷煤)：60/60/30℃
時間：5秒
(沉積物去除步驟)
處理氣體：NF3/O2/N2=4/200/500 sccm
壓力：13.3Pa(100mTorr)
高頻電力(上部/下部)：300/0W
溫度(中央部/周緣部/冷煤)：60/60/30℃
時間：5秒
以沉積物去除步驟的合計時間為20秒之方式，重複進行了4次上述的循環處理，則能以與上述比較例1同樣的速度去除了沉積物。又，圖1所示的構造之鎢部分的圖案寬度(CD，Critical Dimension)，為19.8nm，與上述實施例1略為相等。因此可知，在實施例3中，可有效抑制由側部蝕刻所致之鎢部分的圖案細窄化，且可有效率地去除沉積物。
如上所述，在保護層形成步驟中，利用Cl2氣體的電漿來形成金屬的氯化物的保護層之情形，亦與利用氧氣的電漿來形成金屬的氧化物的保護層之情形相同，將Cl2氣體的流量與NF3氣體等含有氟原子的氣體之流量比(Cl2的氣體流量與NF3的氣體流量)提高，令其為例如大於25，例如50左右，藉此可同時進行保護層形成步驟與沉積物去除步驟。
作為實施例4，以以下條件實施了實驗，該實驗係用以確認在沉積物去除步驟之前，進行了1次藉由熱氧化的保護層形成步驟之情形的效果。
(保護層形成步驟)
處理氣體：O2/N2=3000/600 sccm
壓力：172.9Pa(1300mTorr)
溫度：250℃
時間：25秒
(沉積物去除步驟)
處理氣體(1)：CHF3/N2/O2=4/200/500 sccm
處理氣體(2)：N2/Cl2=500/160 sccm
壓力：13.3Pa(100mTorr)
高頻電力(上部/下部)：300/0W
溫度(中央部/周緣部/冷煤)：60/60/30℃
時間：以處理氣體(1)8秒+處理氣體(2)5秒，循環18次
上述實施例4的保護層形成步驟，係藉由以氧蒙氣加熱半導體晶圓之熱氧化來形成保護層。又，作為比較例4，不進行上述保護層形成步驟，而是僅進行與上述實施例相同的沉積物去除步驟。比較此等實施例4與比較例4，可知在實施例4中，相較於比較例4，特別是在密集形成圖案的部分中，可抑制圖1所示的構造之鎢部分的圖案寬度(CD)之減少，且能有效率地去除沉積物。
另外，在上述的實施例1~4中，作為含有氟原子的氣體，雖使用了CHF3氣體、NF3氣體，但在使用其他含有氟原子的氣體例如CH2F2氣體之情形亦達成了同樣結果。
另外，在上述的實施例1~4中，作為稀釋氣體，雖使用了Ar或N2，但亦可使用其他非活性氣體，例如He。
接著，說明針對還原處理的實施例5。以XPS(X-ray photoelectron spectroscopy，X射線光電子能譜儀)，對進行了與在上述實施例4中沉積物去除步驟相同的處理之後的半導體晶圓(於表面形成了鎢層之空白晶圓)之狀態，進行了測定，則因為鎢受氧化，所以鎢(W)與氧(O)的存在比(W/O)為0.72。又，殘留有鹵素，Cl為5.2%；F為1.9%。對其進行由稀釋氫氟酸(DHF，Diluted Hydrofluoric Acid)0.5%所實行的濕清洗(由稀釋氫氟酸清洗1分鐘之後，由蒸餾水(DIW，deionized water)清洗1分鐘)，則鎢(W)與氧(O)的存在比(W/O)為1.61，Cl以及F為0%。
在實施例5中，以以下條件，對進行了與在上述實施例4中沉積物去除步驟相同的處理之後的半導體晶圓(於表面形成了鎢層之空白晶圓)，進行了由H2電漿所實行的還原處理。
處理氣體：H2/Ar=40/960 sccm
壓力：106.4Pa(800mTorr)
高頻電力(上部/下部)：300/0W
溫度：60℃
時間：1分鐘
進行了上述由H2電漿所實行的還原處理之後的半導體晶圓，鎢(W)與氧(O)的存在比(W/O)為1.58，Cl以及F為0%，可回復到與進行了由稀釋氫氟酸(DHF)所實行的濕清洗之情形略為相同之狀態。
作為實施例6，以以下條件進行了交互重複進行複數次保護層形成步驟與沉積物去除步驟之循環處理。
(保護層形成步驟)
處理氣體：Cl2/Ar/O2=250/500/50 sccm
壓力：13.3Pa(100mTorr)
高頻電力(上部/下部)：150/0W
溫度(中央部/周緣部/冷煤)：60/60/20℃
時間：5秒
(沉積物去除步驟)
處理氣體(1)：CHF3/O2/Ar=4/300/500 sccm
壓力：13.3Pa(100mTorr)
高頻電力(上部/下部)：150/0W
溫度(中央部/周緣部/冷煤)：60/60/20℃
時間：8秒
重複進行上述循環處理30次。在上述的保護形成步驟中，在鎢的表面形成WOCl4，以作為保護層。即使在此實施例6中，亦可去除沉積物。又，圖1所示的構造之鎢部分的圖案寬度(CD)，為21.8nm，可有效抑制由側部蝕刻所致之鎢部分的圖案細窄化。又，在實施例6中，因為不對處理氣體使用N2氣體，所以可防止起因於具有潮解性的NH4F或NH4Cl之粒子(隨著時間增加。)產生。
如以上說明，根據本實施形態以及實施例，可抑制由側部蝕刻所致之圖案細窄化，且可藉由乾處理有效率地去除沉積在圖案側壁之含有金屬的沉積物。另外，本發明並不限於上述實施形態以及實施例，可有各種的改變。
1．．．電漿蝕刻裝置
2．．．真空處理室
3．．．絕緣板
4．．．基座支撐台
5．．．基座(載置台)
6．．．高通濾波器(HPF，High Pass Filter)
7．．．冷煤室
8．．．冷煤導入管
9．．．冷煤排出管
11．．．靜電吸盤
12．．．電極
13．．．直流電源
14．．．氣體通路
15．．．對焦環
21．．．上部電極
22．．．絕緣材料
23．．．噴吐孔
24．．．電極板
25．．．電極支撐體
26．．．氣體導入口
27．．．氣體供給管
28．．．閥門
29．．．質量流量控制器
30．．．處理氣體供給源
31．．．排氣管
32．．．閘閥
35．．．排氣裝置
40．．．第1高頻電源
41．．．整合器
42．．．低通濾波器(LPF，Low Pass Filter)
50．．．第2高頻電源
51．．．整合器
60．．．控制部
61．．．製程控制器
62．．．使用者介面部
63．．．記憶部
101．．．二氧化矽(SiO2)層
102．．．鎢(W)層
103．．．氮化鈦(TiN)層
104．．．多晶矽(Poly-Si)層
105．．．氮化鈦(TiN)層
106．．．鎢(W)層
107．．．二氧化矽(SiO2)層
110．．．沉積物
W．．．晶圓
圖1係顯示依本發明的電漿處理方法的實施形態之半導體晶圓的剖面構成之圖。
圖2係顯示用於本發明的實施形態之電漿蝕刻裝置的一例之概略構成之圖。
101．．．二氧化矽(SiO2)層
102．．．鎢(W)層
103．．．氮化鈦(TiN)層
104．．．多晶矽(Poly-Si)層
105．．．氮化鈦(TiN)層
106．．．鎢(W)層
107．．．二氧化矽(SiO2)層
110．．．沉積物
W．．．晶圓

Claims (8)

  1. 一種電漿處理方法，經由對形成於基板的金屬層進行電漿蝕刻之步驟，在疊層構造中形成具有該金屬層的圖案之後，去除含有構成該金屬層的金屬並沉積在該圖案的側壁部之沉積物；該電漿處理方法之特徵為包含：保護層形成步驟，於該金屬層的側壁部，形成該金屬的氧化物或氯化物；沉積物去除步驟，使含有氟原子的氣體之電漿發揮作用來去除該沉積物；以及還原步驟，在該保護層形成步驟及該沉積物去除步驟之後，使含有氫的電漿發揮作用來還原該金屬的氧化物或氯化物。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，其中，在該保護層形成步驟中，使氧氣的電漿發揮作用而形成該金屬的氧化物，或是使氯電漿發揮作用而形成該金屬的氯化物，並交互重複進行複數次該保護層形成步驟與該沉積物去除步驟，之後進行該還原步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，其中，在該保護層形成步驟中，使氧氣的電漿發揮作用而形成該金屬的氧化物，或是使氯氣的電漿發揮作用而形成該金屬的氯化物，並同時進行該保護層形成步驟與該沉積物去除步驟；令氧氣或氯氣之流量與含有氟原子的氣體之流量比(氧氣或氯氣之流量/含有氟原子的氣體之流量)，大於25。
  4. 如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，其中，在該保護層形成步驟中，在氧氣蒙氣下將該基板加熱來形成該金屬的氧化物，而在該沉積物去除步驟之前，僅進行1次該保護層形成步驟。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之電漿處理方法，其中，該含有氟原子的氣體，係NF3、CHF3、CH2F2中之至少任一種。
  6. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之電漿處理方法，其中，該金屬層為含有鎢的層。
  7. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之電漿處理方法，其中，該金屬層為含有鈦的層。
  8. 一種半導體裝置之製造方法，包括：經由對形成於基板的金屬層進行電漿蝕刻之步驟，在疊層構造中形成具有該金屬層的圖案之後，去除含有構成該金屬層的金屬並沉積在該圖案的側壁部之沉積物之沉積物去除製程；該半導體裝置之製造方法的特徵為該沉積物去除製程包含：保護層形成步驟，於該金屬層的側壁部，形成該金屬的氧化物或氯化物；沉積物去除步驟，使含有氟原子的氣體之電漿發揮作用來去除該沉積物；以及還原步驟，在該保護層形成步驟及該沉積物去除步驟之後，使含有氫的電漿發揮作用來還原該金屬的氧化物或氯化物。
TW100123544A 2010-07-09 2011-07-04 電漿處理方法及半導體裝置之製造方法 TWI536425B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010156543 2010-07-09
JP2011129790A JP5713808B2 (ja) 2010-07-09 2011-06-10 プラズマ処理方法及び半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201225154A TW201225154A (en) 2012-06-16
TWI536425B true TWI536425B (zh) 2016-06-01

Family

ID=45428136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100123544A TWI536425B (zh) 2010-07-09 2011-07-04 電漿處理方法及半導體裝置之製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9177781B2 (zh)
JP (1) JP5713808B2 (zh)
KR (1) KR101787514B1 (zh)
CN (1) CN102315095B (zh)
TW (1) TWI536425B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9230825B2 (en) * 2012-10-29 2016-01-05 Lam Research Corporation Method of tungsten etching
CN105097700B (zh) * 2014-04-24 2018-07-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件的制备方法
JP6502160B2 (ja) * 2015-05-11 2019-04-17 東京エレクトロン株式会社 被処理体を処理する方法
CN111107949B (zh) * 2017-12-18 2022-04-19 积水化学工业株式会社 表面处理方法和装置
US10971369B2 (en) * 2018-01-31 2021-04-06 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus
CN113053744B (zh) * 2019-12-27 2024-03-22 株式会社日立高新技术 半导体装置的制造方法
KR102801928B1 (ko) 2020-07-13 2025-04-28 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 이의 제조 방법
CN114141631A (zh) * 2020-09-03 2022-03-04 长鑫存储技术有限公司 金属连线的制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3326644B2 (ja) * 1993-11-16 2002-09-24 ソニー株式会社 シリコン系材料層の加工方法
US5575888A (en) 1995-04-14 1996-11-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sidewall passivation by oxidation during refractory-metal plasma etching
JP2891952B2 (ja) 1996-12-17 1999-05-17 芝浦メカトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
KR100268926B1 (ko) * 1996-12-31 2000-10-16 김영환 반도체소자의 배선 형성방법
JPH11186237A (ja) * 1997-12-25 1999-07-09 Sony Corp 半導体装置の製造方法
US6297147B1 (en) * 1998-06-05 2001-10-02 Applied Materials, Inc. Plasma treatment for ex-situ contact fill
JP2000082693A (ja) 1998-09-04 2000-03-21 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US6207583B1 (en) * 1998-09-04 2001-03-27 Alliedsignal Inc. Photoresist ashing process for organic and inorganic polymer dielectric materials
JP2000311885A (ja) * 1999-04-26 2000-11-07 Mitsubishi Electric Corp 金属積層配線を有する半導体装置およびその製造方法
JP2001085411A (ja) * 1999-09-16 2001-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 真空処理方法
KR100338768B1 (ko) * 1999-10-25 2002-05-30 윤종용 산화막 제거방법 및 산화막 제거를 위한 반도체 제조 장치
US6431182B1 (en) * 1999-10-27 2002-08-13 Advanced Micro Devices, Inc. Plasma treatment for polymer removal after via etch
KR100366623B1 (ko) * 2000-07-18 2003-01-09 삼성전자 주식회사 반도체 기판 또는 ｌｃｄ 기판의 세정방법
US20040118697A1 (en) * 2002-10-01 2004-06-24 Applied Materials, Inc. Metal deposition process with pre-cleaning before electrochemical deposition
CN100392825C (zh) * 2005-05-18 2008-06-04 联华电子股份有限公司 一种去除晶片表面上蚀刻残留物的方法
JP2007067336A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法及び半導体装置
US8323521B2 (en) * 2009-08-12 2012-12-04 Tokyo Electron Limited Plasma generation controlled by gravity-induced gas-diffusion separation (GIGDS) techniques

Also Published As

Publication number Publication date
US9177781B2 (en) 2015-11-03
JP5713808B2 (ja) 2015-05-07
JP2012033891A (ja) 2012-02-16
CN102315095A (zh) 2012-01-11
CN102315095B (zh) 2014-04-09
TW201225154A (en) 2012-06-16
KR101787514B1 (ko) 2017-10-18
KR20120005964A (ko) 2012-01-17
US20120009786A1 (en) 2012-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI536425B (zh) 電漿處理方法及半導體裝置之製造方法
TWI743249B (zh) 用於高深寬比結構之移除方法
CN101826435B (zh) 等离子蚀刻方法及等离子蚀刻装置
CN102655086B (zh) 半导体器件的制造方法
TWI508164B (zh) Manufacturing method of semiconductor device
CN101095379B (zh) 光刻胶和刻蚀残留物的低压去除
CN100514570C (zh) 等离子体蚀刻方法
CN102194686B (zh) 等离子体蚀刻方法
JP7401593B2 (ja) 空隙を形成するためのシステム及び方法
CN101099234A (zh) 光刻胶和刻蚀残留物的低压去除
TWI781757B (zh) 用於移除含鋁薄膜之系統及方法
TWI525692B (zh) Plasma etching method, control program and computer memory media
TWI785783B (zh) 用於選擇性金屬化合物移除之系統及方法
CN101471257A (zh) 等离子体蚀刻方法、等离子体蚀刻装置和控制程序
JP2010199475A (ja) プラズマ処理装置のクリーニング方法及び記憶媒体
TWI544543B (zh) A manufacturing method of a semiconductor device, and a computer recording medium
KR100867174B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 반도체 장치의 제조 장치, 제어프로그램 및 컴퓨터 기억 매체
JP5089871B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP5058478B2 (ja) 半導体装置の製造方法、プラズマ処理方法、半導体装置の製造装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2007242753A (ja) プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees