JPH03190260A - ウエハ処理装置およびそれを用いた半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に
配線の高信頼化に適用して有効な技術に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

シリコン（Ｓｌ）ウェハ上に形成される半導体集積回路
の配線材料には、電気抵抗が低い、シリコン酸化膜との
密着性が良い、加工が容易であるなどの理由から主にＡ
ｌが使用されてきたが、半導体集積回路の高集積化に伴
う配線の微細化により、ストレスマイグレーション（Ｓ
Ｍ）やエレクトロマイグレーション（ＥＭ）に起因する
Ａβ配線の断線不良が深刻な問題となってきた。その対
策として、ＡＪ配線を合金化（Ｃｕ　ＳＰ　ｄ　ＳＳ　
ｒなどを添加）したり、シリサイド（ＭｏＳｉ２．ＷＳ
ｉ２　など）やＴｉＮ５ＴｉＷなどの導電膜と積層化し
たりすることによって、マイグレーション耐性の向上を
図る積層配線技術が実用化されている。このような積層
配線としては、例えばＭｏＳｉ２／Ａｌ１−Ｃｕ−３ｉ
／ＭｏＳｉ、　、ＴｉＮ／Ａｌ−Ｃｕ−３ｉ／Ｔ　ｉ　
Ｎ、　Ｔ　ｉＷ／Ａｊ！−Ｃｕ−３ｉ／ＴｉＷなどが知
られている。なお、上記Ａｌ積層配線のマイグレーショ
ン耐性については、株式会社プレスジャーナル社、平成
元年１１月２０発行、「月刊セミコンダクタワールド」
Ｐ４０〜Ｐ４３に記載がある。

上記文献にも記載されているように、上記例示のＡｌ積
層配線のうち、特にＴｉＷ／ＡＩ！−（：ｕＳｉ／Ｔｉ
Ｗはマイグレーション耐性に優れ、しかも段差部やコン
タクトホールでのカバレージが良好であるという利点を
有しているが、その反面で配線腐食が生じ易いという欠
点がある。その理由としては、へβ−Ｃｕ−Ｓｉ膜をド
ライエツチングする際に使用する塩素系ガス（ＢＣＪ３
十Ｃβ２など）中の塩素がＴｉＷの表面に残留し易いた
め、この残留塩素が大気中の水分と結合して塩酸を形成
し、配線腐食を引き起こすものと考えられている。

従って、上記配線腐食を防止するためには、ドライエツ
チングでＡｌ積層配線を形成した後、速やかにウェハの
表面を洗浄して残留塩素を除去すればよいと考えられる
。具体的には、ウェハ上に堆積したＴ　ｉＷ／Ａｊ！−
Ｃｕ−３ｉ／Ｔ　ｉＷ複合膜をドライエツチングでバタ
ーニングしてＡｌ積層配線を形成し、次いでウェハ上に
残ったホトレジスト膜をアッシングにより除去した後、
ウェハをドライエツチング装置から直ちに洗浄装置に移
送し、多量の純水でウェハの表面を充分に洗浄すればよ
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが本発明者の検討によれば、上記の配線防食方法
は、ウェハをドライエツチング装置から洗浄装置まで搬
送する間にウェハが大気に曝されるため、大気中の水分
がウェハの表面に付着し、その後のウェハ洗浄による防
食効果が著しく低下するという欠点のあることが見出さ
れた。またその対策として、乾燥ガス雰囲気を形成し得
る洗浄装置をドライエツチング装置に連設し、搬送アー
ムなどを使用してウェハを大気に曝すことなく洗浄装置
に搬送するような装置構造が考えられるが、このような
装置構造は、洗浄装置内のガス交換を行う際に装置内に
対流が形成されるため、装置の内壁などに付着している
異物がウェハの表面に飛着し易いという欠点がある。

本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的は、ドライエツチング後の水分付着による配線
腐食を有効に防止することのできる技術を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、上記目的を達成するとともに、配
線防食処理時におけるウェハ表面への異物付着を有効に
防止することのできる技術を提供することにある。

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〕

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。

本願の一発明は、ウェハの表面に堆積した薄膜をホトレ
ジストマスクを通じてドライエッチングし、次いで上記
ホトレジストマスクをアッシングにより除去した後、前
記ウェハの表面に残留したエツチング残渣をウェット洗
浄により除去するに際し、アッシングが完了したウェハ
をドライエツチング装置から洗浄装置に搬送する搬送手
段にパージガス供給機構を設け、搬送中のウェハの表面
にパージガスを供給するものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、搬送中のウェハの表面にパージ
ガスを供給することにより、ウェハの表面を大気から遮
蔽することができるので、ウェハの表面に大気中の水分
が付着するのを防止することができる。これにより、水
分の付着に起因するウェハ洗浄工程での防食効果の低下
を有効に防止することができる。

〔実施例〕

第３図は、本実施例で使用するウェハ処理装置１の概略
平面図である。ウェハ処理装置１は、互いに離間配置さ
れた第一の処理室２および第二の処理室３と、これら二
つの処理室２，３を連結するロードロック室４とから構
成されている。

内部が所定の真空度まで排気された第一の処理室２には
、ドライエツチング室５およびアッシング室６が設置さ
れている。この処理室２の一端には、カセット室７が設
置されており、その内部には、ウェハカセット８に収容
された複数枚の半導体ウェハ９が搬入される。

一方、内部が大気圧と等しい第二の処理室３には、洗浄
室１０およびホットプレート１１が設置されている。第
二の処理室３の一端には、カセット室７が設置されてお
り、処理工程が完了したウェハ９を一枚ずつウェハカセ
ット８に収容する。

ロードロツタ室４の内部には、第一の処理室２のアンロ
ーダ１２に載置されたウェハ９を第二の処理室３の位置
決めステージ１３へと搬送する搬送アーム（搬送機構）
１４が設置されている。第１図は、上記搬送アーム１４
の先端部を示す断面図である。例えばステンレス鋼から
なる搬送アーム１４は、その内部が中空のパージガス供
給管１５となっており、この供給管１５を通じて外部か
ら供給されるパージガスを吹き出し孔１６ａを通じてウ
ェハ９の表面に吹き付ける構造となっている。パージガ
スとは、例えば水分を除去した窒素、アルゴンなどの不
活性ガスやドライエアーなどである。

次に、上記ウェハ処理装置１を使用した本実施例の配線
防食処理工程を説明する。

まず、配線形成工程に先立つ導電膜堆積工程ならびにホ
トレジストマスク形成工程が完了したウェハ９をウェハ
カセット８に収容し、第一の処理室２のカセット室７に
搬入する。

第４図は、導電膜堆積工程ならびにホトレジストマスク
形成工程完了後のウェハ９の断面構造である。本図にお
いて、例えばｐ−形シリコン単結晶からなる基板２０の
主面には、例えばＳ１０゜からなるフィールド絶縁膜２
１およびゲート絶縁膜２２が形成されている。フィール
ド絶縁膜２１の下には、例えばＢ（ホウ素）がイオン注
入されたｐ形のチャネルストッパ層２３が形成されてい
る。ゲート絶縁膜２２の上には、ｎチャネルＭｌＳ　−
ＦＥＴ　（Ｑ、、　Ｑ２　）のゲート電極２４が形成さ
れている。ゲート電極２４は、例えば下層から順次ポリ
シリコン膜およびＷＳｉ□（または、ＭＯＳｉ２．Ｔａ
Ｓｉ２．ＴｉＳｉ、）などのシリサイド膜を積層したポ
リサイド構造となっている。下層のポリシリコン膜は、
Ｐ（リン）またはＡｓ（ヒ素）などのｎ形不純物をドー
プしてその抵抗値を低減しである。ゲート電極２４の側
壁には、例えば５１０２からなるサイドウオールスペー
サ２５が形成されている。ゲート電極２４の上には、同
じ＜ＳｉＯ２からなる絶縁膜２６が形成されている。

フィールド絶縁膜２１で周囲を囲まれた基板２０のアク
ティブ領域には、ｎチャネルＭＩＳ−ＦＥ’ｒ　（Ｑｌ
、　Ｑ２　）のソース、ドレインを構成する低不純物濃
度のｎ−半導体領域２７および高不純物濃度のｎ゛半導
体領域２８が形成され、いわゆるＬ　Ｄ　Ｄ（ｌｉｇｈ
ｔｌｙ　ｄｏｐｅｄ　ｄｒａｉｎ）構造となっている。

ｎ−半導体領域２７は、ゲート電極２４をマスクに用い
て基板２０の表面にＰなどをイオン注入することにより
、自己整合的に形成されている。またｎ”半導体領域２
８は、ゲート電極２４およびその側壁のサイドウオール
スペーサ２５をマスクに用いて基板２０の表面にＡｓな
どをイオン注入することにより、自己整合的に形成され
ている。

ＭＩＳ−ＦＥＴ　（Ｑ、、Ｑ２　）の上層には、基板２
０の表面全体を覆うように、例えば５ｉＯａ　からなる
絶縁膜２９が形成されている。さらに絶縁膜２９の上に
は、例えばＢ　Ｐ　Ｓ　Ｇ（ｂｏｒｏ　ｐｈｏｓｐｈｏ
　５ｉ１ｉｃａｔｅ　ｇｌａｓｓ）　　からなる層間絶
縁膜３０が形成されており、これにより基板２０の表面
の段差が低減されている。層間絶縁膜３０の一部には、
ＭＩＳ　−ＦＥＴ　（Ｑ、、　Ｑ２’）の一方のｎ゛半
導体領域２８に達するコンタクトホール３１が開孔され
ている。層間絶縁膜３０の上には、例えば下層から順次
ＴｉＷ膜３２、Ａｌ−Ｃｕ−３ｉ合金膜３３およびＴｉ
Ｗ膜３２を積層した導電膜３４が堆積されている。コン
タクトホール３１の上方の導電膜３４上には、ホトレジ
ストマスク３５が形成されている。

上記導電膜３４をパターニングして配線を形成するには
、まずカセット室７に搬入されたウニ７％カセット８の
中から一枚のウェハ９を取り出し、第一の処理室２のロ
ーダ１７に載置する。次に、このウェハ９をロボットア
ーム１８ａを用いてドライエツチング室５に搬入し、導
電膜３４をエツチングする。その際、ＴｉＷ膜３２のエ
ツチングには、例えばＳ　Ｆｓ　＋　ＣｚＣ１３Ｆ３な
どのエツチングガスを使用し、Ａｌ−Ｃｕ−３ｉ合金膜
３３のエツチングには、例えばＢ　ＣＡｓ　＋　Ｃｌｘ
　などのエツチングガスを使用する。

次に、エツチングが完了したウェハ９をロボットアーム
１８ｂを用いてドライエツチング室５からアッシング室
６へと搬送し、例えばＯｚ＋ＣＦｓなどのアッシングガ
スを使用してホトレジストマスク３５の除去を行った後
、例えば０２　ガスを使用してウェハ９表面の段差部な
どに残ったレジスト残渣を除去し、第５図に示すような
ＴｉＷ／ＡＲ−Ｃｕ−３ｉ／ＴｉＷ複合膜からなるＡｆ
１層配線１９を得る。このようにして得られたＡＡ積層
配線１９０表面や側壁などには、導電膜残渣、塩素など
のエツチングガス残渣、レジスト分解物などの微小な異
物が付着している。特に塩素は大気中の水分と結合して
塩酸を形成し、配線腐食を引き起こす原因となるため、
アッシング完了後、速やかにウェハ９の表面を洗浄処理
してこれらの異物を除去する必要がある。

そこで、アッシングが完了したウエノ＼９をロボットア
ーム１８ｂを用いてアッシング室６から取り出し、アン
ローダ１２上に載置した後、搬送アーム１４を用いてウ
ェハ９をロードロック室４に搬送する。ロードロック室
４の内部は、あらかじめ処理室２とほぼ同じ真空度まで
排気しておき、ウェハ９の搬入と同時に内部を大気圧に
戻す。このとき、搬送アーム１４の吹き出し孔１６ａを
通じてウェハ９の表面に、例えば露点が一８０℃程度の
パージガスを吹き付けてウニＩ＼９の表面を大気から遮
蔽する。そして、パージガスの供給を続けながらウェハ
９を第二の処理室２に搬送し、位置決めステージ１３上
に載置する。このように、アッシングが完了したウニ／
Ｘ９を第二の処理室２ニ搬送する間、ウェハ９にパージ
ガスを吹き付けてその表面を大気から遮蔽することによ
り、大気中の水分や異物がウェハ９の表面に付着するの
を有効に防止することができる。

また本実施例では、第２図に示すように、位置決めステ
ージ１３の上方にパージガス供給リング３６を配置し、
ウェハ９が位置決めステージ１３上に載置されると同時
に、ウェハ９にパージガスを吹き付けることにより、洗
浄室１０に搬入される前にウェハ９が大気に曝されるの
を確実に防止する。

次に、ウェハ９を洗浄室１０に搬入して洗浄処理を行う
。洗浄室１０の内部には、図示しないスピンカップが設
けられており、例えば１０００ｒｐｍの速度でウェハ９
を回転させながらその表面を約１０分間純水で洗浄した
後、例えば３０００ｒｐｍの速度でウェハ９を回転させ
ながらその表面を約３０秒間純水でリンスする。なお洗
浄液は、純水の他、例えば弱酸水溶液、弱アルカリ水溶
液を使用してもよい。

このようにして、ウェハ９の表面に残留していた塩素そ
の他の異物を除去した後、ロボットアーム１８Ｃを用い
てウェハ９をホットプレート１１上に載置し、水分を完
全に除去した後、カセット室７内のウェハカセット８に
収容する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定され
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。

前記実施例では、Ｔ　ｉＷ／Ａｆ−Ｃｕ−５ｉ／ＴｉＷ
複合膜からなるへβ積層配線の防食処理について説明し
たが、これに限定されるものではなく、例えばＭｏＳ　
ｉ、　／Ａｆ−Ｃｕ−３ｉ／Ｍ。

Ｓｉ２複合膜やＴｉＮ／Ａｊ’−Ｃｕ−３ｉ／Ｔ　ｉＮ
複合膜からなるＡ１積層配線など、塩素系のエツチング
ガスを用いてドライエツチングを行う配線全般に適用す
ることができる。

また例えば第６図に示すように、カセット室７にパージ
ガス供給管１５を接続してカセ−／　）室７の内部をパ
ージガスで充填し、ドライエツチングおよびアッシング
が完了したウェハ９を一旦このカセット室７に収容した
後、洗浄工程に搬送するようにしてもよい。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である配線の防食処理技
術に適用した場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、搬送中のウェハの表面を大気
中の酸素、水分、異物などから遮蔽する必要のあるウェ
ハ処理工程全般に適用することができる。

〔発明の効果〕

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、下記の通りである
。

ウェハの表面に堆積した薄膜をホトレジストマスクを通
じてドライエツチングし、次いで上記ホトレジストマス
クをアッシングにより除去した後、前記ウェハの表面に
残留したエツチング残渣をウェット洗浄により除去する
に際し、アッシングが完了したウェハをドライエツチン
グ装置から洗浄装置に搬送する搬送手段にパージガス供
給機構を設け、搬送中のウェハの表面にパージガスを供
給する本発明によれば、搬送中のウェハの表面を大気か
ら遮蔽することができるので、ウェハの表面に大気中の
水分や異物が付着するのを防止することができる。これ
により、水分の付着に起因するウェハ洗浄工程での防食
効果の低下や、搬送中の異物付着によるウェハ汚染を有
効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるウェハ処理装置の搬
送アームを示す要部破断断面図、第２図は、このウェハ
処理装置の位置決めステージを示す斜視図、 第３図は、このウェハ処理装置の概略平面図、第４図お
よび第５図は、このウェハ処理装置を用いた半導体集積
回路装置の製造工程をそれぞれ示す半導体ウェハの断面
図、 第６図は、本発明の他の実施例であるウェハ処理装置の
カセット室を示す概略斜視図である。 １・・・半導体ウェハ処理装置、２，３・・・処理室、
４・・・ロードロツタ室、５・・・ドライエツチング室
、６・・・アッシング室、７・・・カセット室、８・・
・ウェハカセット、９・・・半導体ウェハ　１０・・・
洗浄室、１１・・・ホットプレート、１２・・・アンロ
ーダ、１３・・・位置決めステージ、１４・・・搬送ア
ーム（搬送手段）、１５・・・パージガス供給管、１６
・・・吹き出し孔、１７・・・ローダ、１８ａ。 １８ｂ、１８Ｃ・・・ロボットアーム、１９・・・Ａｆ
積層配線、２０・・・基板、２１・・・フィールド絶縁
膜、２２・・・ゲート絶縁膜、２３・・・チャネルスト
ッパ層、２４・・・ゲート電極、２５・・・サイドウオ
ールスペーサ、２６２９・・・絶縁膜、２７・・・ｎ−
半導体領域、２８・・・ｎ゛半導体領域、３０・・・層
間絶縁膜、３１・・・コンタクトホール、３２・・・Ｔ
ｉＷ膜、３３　・・・Ａｊ！−Ｃｕ−５ｉ合金膜、３４
・・・導電膜、３５・・・ホトレジストマスク、６ ・パージガス供給リ ング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェハに第一の処理を施す第一の処理室と、
   前記半導体ウェハに第二の処理を施す第二の処理室と、
   前記半導体ウェハを前記第一の処理室から第二の処理室
   へと搬送する搬送手段とを備えたウェハ処理装置であっ
   て、前記搬送手段の一部にパージガス供給機構を設け、
   前記搬送手段に保持された半導体ウェハの表面にパージ
   ガスを供給するようにしたことを特徴とするウェハ処理
   装置。 ２、前記処理室の位置決めステージの上方にパージガス
   供給機構を設け、前記処理ステージ上に載置された半導
   体ウェハの表面にパージガスを供給するようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載のウェハ処理装置。 ３、前記処理室のカセット室にパージガス供給機構を設
   け、半導体ウェハを収容した前記カセット室内をパージ
   ガスで充填するようにしたことを特徴とする請求項１記
   載のウェハ処理装置。 ４、前記第一の処理はドライエッチングおよびアッシン
   グであり、前記第二の処理はウェハ洗浄であることを特
   徴とする請求項１、２または３記載のウェハ処理装置。 ５、半導体ウェハの表面に堆積した薄膜をホトレジスト
   マスクを通じてドライエッチングした後、前記ホトレジ
   ストマスクをアッシングにより除去し、次いで前記半導
   体ウェハの表面をウェット洗浄するに際し、請求項４記
   載のウェハ洗浄装置を用いることを特徴とする半導体集
   積回路装置の製造方法。 ６、前記薄膜はアルミニウムを主体とする導電膜からな
   り、エッチングガスとして塩素系ガスを用いることを特
   徴とする請求項５記載の半導体集積回路装置の製造方法
   。