JPH0684834A - 半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法

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JPH0684834A
JPH0684834A JP23454192A JP23454192A JPH0684834A JP H0684834 A JPH0684834 A JP H0684834A JP 23454192 A JP23454192 A JP 23454192A JP 23454192 A JP23454192 A JP 23454192A JP H0684834 A JPH0684834 A JP H0684834A
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JP
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wafer
chamber
film
opening
etching
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JP23454192A
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Masanao Nagamine
征直 長嶺
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ウエハを加熱して膜形成等の処理を
行う半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法に
関し、ウエハ裏面の不要な膜をエッチングする工程を含
みつつ、スループットの向上を図ることができる半導体
装置の製造方法及び半導体装置の製造装置の提供を目的
とする。 【構成】ウエハ33上に膜の形成を行う膜形成室21a
と、膜形成室21aに隣接して設けられ、ウエハ33裏面
に形成されている不要な膜を除去するエッチング室21b
とに分割されたチャンバ21と、膜形成室21aとエッチ
ング室21bとの境界壁22に形成されて膜形成室21aと
エッチング室21bとを連通する開口部22aであって、処
理されるウエハ33で塞ぐことにより膜形成室21aとエ
ッチング室21bとの間のガスの通流が阻止される開口部
22aと、開口部22aの周辺部の境界壁22に設けられ、
処理されるウエハ33の周辺部を支持する支持部22bと
を含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造装置及
び半導体装置の製造方法に関し、更に詳しく言えば、ウ
エハを加熱して膜形成等の処理を行う半導体装置の製造
装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置は高密度化のため、多
層配線が用いられるが、フォトプロセスでのレジストパ
ターン形成の精度向上及び下部配線層と接続するための
ビアホールにおける上部配線層の段切れの防止等のた
め、ビアホール内に導電体膜を埋め込んで平坦化を図る
必要がある。このため、選択成長によりタングステン
(W)等を埋め込んでいる。この場合、選択成長を均一
に行うためにはウエハの温度を管理することが重要にな
るので、ウエハの表面に必要な層間絶縁膜等を形成する
際、同時にウエハの裏面に形成された不要な絶縁膜等を
除去することが必要である。
【0003】図4(a),(b)は、選択成長によりW
を埋め込む前に、ウエハ表面に層間絶縁膜を形成する膜
形成装置及びウエハ裏面の不要な膜を除去するエッチン
グ装置の構成図である。
【0004】図4(a)において、1はウエハ5上に膜
形成を行うためのチャンバ、2a,2bはチャンバ1内
を減圧するとともに、不要な反応ガスを排出する排気
口、3はチャンバ1内に反応ガスを放出するガス放出口
4と一体的に形成されたガス導入口、5はチャンバ1内
に設けられたウエハ6の載置台である。
【0005】図4(b)において、7は表面に絶縁膜等
を形成する際にウエハ6の裏面に形成された不要な絶縁
膜等をエッチングするためのチャンバ、8a,8bはチ
ャンバ7内を減圧するとともに、不要な処理ガスを排出
する排気口、9はチャンバ7内に処理ガスを放出するガ
ス放出口10と一体的に形成されたガス導入口で、高周
波電力を印加するための一方の電極も兼ねている。11
はチャンバ7内に設けられたウエハ6の載置台で、高周
波電力を印加するための他方の電極も兼ねている。12
は電極10,11間に印加する高周波電力を供給するた
めの高周波電源である。
【0006】次に、上記の装置を用いて下部配線層上の
層間絶縁膜に形成されたビアホールにWを選択的に埋め
込む方法について、図5(a)〜(c),図6(d)〜
(f)を参照しながら説明する。
【0007】まず、図5(a)に示すように、ウエハ5
の表面に熱酸化により下地絶縁膜13を形成した後、下
地絶縁膜13上に下部配線層14を形成する。このと
き、ウエハ5の裏面にも不要な絶縁膜13aや導電体膜14
aが形成される。
【0008】次いで、層間絶縁膜を形成するため、図4
(a)のCVD法による膜形成装置のチャンバ1内の載
置台5にウエハ6を載せる。続いて、チャンバ1内を減
圧した後、反応ガスを導入して、所定の時間保持する。
これにより、所定の膜厚の層間絶縁膜15が形成され
る。このとき、ウエハ5の裏面にも不要な絶縁膜15aが
形成される(図5(b))。
【0009】次に、チャンバ1内からウエハ5を取り出
して、表面の層間絶縁膜15をパターニングし、下部配
線層14上にビアホール15a,15bを形成する(図5
(c))。
【0010】次に、ビアホール15a,15b内にWを選択
的に埋め込むため、ウエハ6温度が均一にかかるように
ウエハ6の裏面の不要な絶縁膜13a,15aや導電体膜14
a等を除去する。即ち、図4(b)のエッチング装置の
チャンバ7内の載置台11にウエハ6を載置した後、チ
ャンバ7内を減圧する。所定の圧力に達したら、チャン
バ7内に絶縁膜15aのエッチングガスを導入するととも
に、電極10,11間に高周波電力を印加して所定の時
間保持する。絶縁膜15aのエッチングが終了したら、続
いて、導電体膜14aのエッチングガスを導入して導電体
膜14aをエッチングする。続いて、絶縁膜13aのエッチ
ングガスを導入して絶縁膜13aをエッチングする(図6
(d))。
【0011】次いで、Wを選択成長するCVD装置のチ
ャンバ内に設けられた載置台にウエハ6を保持するとと
もに、載置台に内蔵するヒータによりウエハ6を加熱
し、ウエハ6温度を所定の温度に保持する。このとき、
ウエハ6裏面の不要な膜が除去されているので、ウエハ
6温度の均一性が保たれる。続いて、反応ガスにウエハ
6を曝すことにより、ウエハ6表面のビアホール15a,
15b内に均一性良く、選択的にW16a,16bが埋め込ま
れる(図6(e))。
【0012】次に、上部配線層17a,17bを形成する
と、上下の配線接続が完了する。このとき、ビアホール
15a,15bにはW16a,16bが埋め込まれているので、
Wが埋め込まれていないビアホールのように上部配線層
はビアホール15a,15bの角部で薄くなったりしない。
これにより、段切れを防止することができる(図6
(f))。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法によると、図6(d)に示すように、ウエハ6 裏面を
エッチングするための工程が必要となり、スループット
の向上を図る場合の妨げになるという問題がある。
【0014】本発明はかかる従来例の問題点に鑑みて創
作されたものであり、ウエハ裏面の不要な膜をエッチン
グする工程を含みつつ、スループットの向上を図ること
ができる半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装
置の提供を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第1に、ウ
エハ上に膜の形成を行う膜形成室と、該膜形成室に隣接
して設けられ、前記ウエハ裏面に形成されている不要な
膜を除去するエッチング室とに分割されたチャンバと、
前記膜形成室とエッチング室との境界壁に形成され、前
記膜形成室とエッチング室とを連通する開口部であっ
て、前記処理されるウエハで塞ぐことにより膜形成室と
エッチング室との間のガスの通流が阻止される前記開口
部と、該開口部の周辺部の境界壁に設けられ、前記処理
されるウエハの周辺部を支持する支持部と、前記膜形成
室内に設けられたガス導入口及び排気口と、前記エッチ
ング室内に設けられたガス導入口及び排気口とを有する
半導体装置の製造装置によって達成され、第2に、前記
膜形成室内に前記開口部のウエハと対向するように設け
られた第1の電極と、前記第1の電極と前記開口部のウ
エハとの間に接続された第1の電源とを有することを特
徴とする第1の発明に記載の半導体装置の製造装置によ
って達成され、第3に、前記エッチング室内に前記開口
部のウエハと対向するように設けられた第2の電極と、
前記第2の電極と前記開口部のウエハとの間に接続され
た第2の電源とを有することを特徴とする第1又は第2
の発明に記載の半導体装置の製造装置によって達成さ
れ、第4に、ガスの通流する孔が形成されたヒータを前
記開口部の開口面に有することを特徴とする第1乃至第
3の発明のいずれかに記載の半導体装置の製造装置によ
って達成され、第5に、ウエハの表面に膜形成を行いな
がら、同時に前記ウエハの裏面に形成されている不要な
膜をエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造
方法によって達成される。
【0016】
【作 用】本発明に係る半導体装置の製造装置によれ
ば、隣接する膜形成室とエッチング室との境界壁に形成
された両室を連通する開口部と、この開口部の周辺部の
境界壁にウエハを保持する支持部を有しているので、膜
形成室にウエハの表面を露出し、かつエッチング室にウ
エハの裏面を露出させることができる。また、各室内に
それぞれ排気口を有しているので、各室内を独立に排気
することができる。従って、支持部に保持されているウ
エハを圧力差により支持部に押圧することができるの
で、両室間のガスの通流を一層完全に阻止することがで
きる。これにより、膜形成とエッチングとを同時に行う
ことができる。
【0017】また、各室にはそれぞれ第1の電極及び第
2の電極を有しているので、開口部に設置されたウエハ
と第1の電極又は第2の電極との間にそれぞれ独立に高
周波電源を接続することにより、必要な場合には反応ガ
ス又はエッチングガスを活性化することができる。更
に、開口部の開口面にはガスの通流が可能な孔の形成さ
れたヒータを有しているので、必要な場合にはウエハを
加熱することができる。従って、各種のガスを用いて幅
広い処理を行うことができる。
【0018】以上により、本発明に係る半導体装置の製
造方法のように、ウエハの表面に膜形成を行いながら、
同時にウエハの裏面に形成されている不要な膜をエッチ
ングすることができ、これにより、ウエハ裏面をエッチ
ングする工程を含みつつ、スループットの向上を図るこ
とができる。
【0019】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。 (1)第1の実施例 図1は、選択成長によりWを埋め込む前に、ウエハ表面
に層間絶縁膜を形成し、同時にウエハ裏面の不要な膜を
除去する、本発明の第1の実施例に係る処理装置の構成
図である。
【0020】図1において、21はウエハ33上に層間
絶縁膜の形成を行い、同時にウエハ33裏面の不要な絶
縁膜等を除去するための処理を行うためのチャンバで、
各処理を独立に行うため、膜形成室21aとエッチング室
21bとに分割されている。また、両室21a,21bの境界
壁22には室21a,21bを連通する開口部22aが形成さ
れ、ウエハ33の表面及び裏面がそれぞれ膜形成室21a
とエッチング室21bとに露出するように、処理されるウ
エハ33を設置し、開口部22aの周辺部の支持部22bに
よりウエハ33の周辺部を支持することができるように
なっている。そして、ウエハ33で開口部22aを塞ぐこ
とにより、両室21a,21b間のガスの通流を阻止するこ
とができるようになっている。更に、支持部22b及び境
界壁22は導電性を有し、ウエハ33に高周波電力を印
加できるように高周波電源の一方の電極が接続されてい
る。開口部22aの開口面は網目状のヒータ23で覆わ
れ、必要な場合にウエハを加熱することができるように
なっている。なお、網目状のヒータ23を用いているの
は、エッチングガスのウエハ33への到達を妨げないよ
うにするためである。
【0021】24a,24bは膜形成室21a内を減圧すると
ともに、不要な反応ガスを排出する排気口、25a,25b
はエッチング室21b内を減圧するとともに、不要な反応
ガスを排出する排気口、26は膜形成室21a内に反応ガ
スを放出するガス放出口27を具備するガス導入口で、
高周波電力を印加する場合の第1の電極となっている。
28はエッチング室21b内にエッチングガスを放出する
ガス放出口29を具備するガス導入口で、高周波電力を
印加する場合の第2の電極となっている。
【0022】30はウエハ33と膜形成室21aの第1の
電極27との間に接続され、周波数200kHz又は1
3.56 MHzの高周波電力を供給するための第1の高周
波電源、31はウエハ33とエッチング室21bの第2の
電極29との間に接続され、13.56 MHzの高周波電力
を供給するための第2の高周波電源、32は第1及び第
2の高周波電源30,31の接続部に設けられ、第1及
び第2の高周波電源30,31から発生した電力が互い
に相手の高周波電源に入り込まないようにするための干
渉防止手段で、干渉防止手段32を介して第1及び第2
の高周波電源30,31の一方の電極がウエハ33の支
持部22bに接続されている。なお、第1及び第2の高周
波電源30,31は必要により一方のみを使用したり、
ともに使用したりすることができる。
【0023】以上のように、本発明の実施例の半導体装
置の製造装置によれば、隣接する膜形成室21aとエッチ
ング室21bとの境界壁22に両室を連通する開口部22a
と、ウエハ33を保持する支持部22bとを有しているの
で、膜形成室21aにウエハ33の表面を露出し、かつエ
ッチング室21bにウエハ33の裏面を露出させることが
できる。また、各室21a,21b内にそれぞれ排気口24
a,24b,25a,25bを有しているので、各室21a,21
b内を独立に排気することができる。従って、開口部22
aの支持部22bに保持されているウエハ33を圧力差に
より支持部22bに押圧することができるので、両室21
a,21b間のガスの通流を一層完全に阻止することがで
きる。これにより、膜形成とエッチングとを同時に行う
ことができる。
【0024】また、膜形成室21a及びエッチング室21b
にはそれぞれ第1の電極27及び第2の電極29を有し
ているので、開口部22aに設置されたウエハ33と第1
の電極27及び第2の電極29との間にそれぞれ独立に
第1及び第2の高周波電源30,31を接続することに
より、必要な場合には反応ガス又はエッチングガスを活
性化することができる。更に、開口部22aの開口面には
ガスの通流が可能な孔の形成されたヒータ23を有して
いるので、必要な場合にはウエハ33を加熱することが
できる。従って、各種のガスを用いて幅広い処理を行う
ことができる。
【0025】なお、第1の実施例では、膜形成室21a及
びエッチング室21bにはそれぞれ第1の電極27及び第
2の電極29を有し、それぞれ第1及び第2の高周波電
源30,31を接続しているが、膜形成室21a及びエッ
チング室21bのうち必要な室に第1の電極27又は第2
の電極29を設け、設置された第1の電極27又は第2
の電極29に第1又は第2の高周波電源30,31を接
続してもよい。
【0026】また、必要のない場合にはヒータ23を設
けなくてもよい。更に、ガス導入口26/ガス放出口2
7は高周波電力を印加するための第1の電極を兼ねてお
り、また、ガス導入口28/ガス放出口29は高周波電
力を印加するための第2の電極を兼ねているが、それぞ
れ別々に設けられてもよい。
【0027】(2)第2の実施例 次に、上記の処理装置を用いて下部配線層上の層間絶縁
膜に形成されたビアホールにWを選択的に埋め込む、第
2の実施例の製造方法について、図2(a)〜(c),
図3(d)〜(f)を参照しながら説明する。
【0028】まず、図2(a)に示すように、ウエハ3
3の表面に熱酸化により膜厚約4000Åのシリコン酸化膜
からなる下地絶縁膜34を形成した後、下地絶縁膜34
上に膜厚約1000Åのポリシリコン膜からなる下部配線層
35をCVD法により形成する。このとき、ウエハ33
の裏面にも不要なシリコン酸化膜(絶縁膜)34aやポリ
シリコン膜(導電体膜)34aが形成される。
【0029】次いで、層間絶縁膜を形成するため、図1
(a)の処理装置の膜形成室21aとエッチング室21bと
の間の境界壁22に形成された開口部22aを塞いで開口
部22a周辺部の支持部22bによりウエハ33を保持す
る。このとき、ウエハの表面が膜形成室21aに露出し、
ウエハ33の裏面がエッチング室21bに露出するように
する。
【0030】次に、膜形成室21aとエッチング室21bと
を独立に排気する。このとき、各室21a,21bの圧力は
常に多少の圧力差が生じるように調整される。これによ
り、ウエハ33が支持部22bに押圧され、各室21a,21
b間のガスの通流の阻止が一層完全になる。続いて、ヒ
ータ23に電流を流して発熱させ、ウエハ33を温度3
00℃に加熱する。
【0031】次いで、各室21a,21bを排気しながら、
ガス導入口26から反応ガスとして、例えば、流量25
sccmのSiH4 +流量250sccmのO2 ガスを
膜形成室21aに導入し、圧力1Torrに保持する。この
際、第1の高周波電源30は用いない。同時に、ガス導
入口28からエッチングガスを導入し、圧力0.5Torr
に保持する。この際、第2の高周波電源31から高周波
電力を供給する。この間、エッチング室21bには、順次
次のように各種のエッチングガスが導入される。即ち、
ポリシリコン膜35aのエッチングガスとして塩素系ガス
を導入し、ポリシリコン膜35aをエッチング・除去した
後、シリコン酸化膜34aのエッチングガスとして流量2
50sccmのNF3 ガス又はフロン系ガスに切替え、
連続してシリコン酸化膜34aをエッチング・除去する。
これにより、ウエハ33表面への膜厚約3000Åのシリコ
ン酸化膜からなる層間絶縁膜36の形成と、ウエハ33
裏面の不要なポリシリコン膜35aやシリコン酸化膜34a
のエッチングとを同時に行うことができる(図2
(b))。
【0032】所定の膜厚の層間絶縁膜36の形成が終了
し、かつ不要なポリシリコン膜35aやシリコン酸化膜34
aのエッチングが終了した後、反応ガス及びエッチング
ガスの導入を停止し、ウエハ33をチャンバから取り出
す。続いて、表面の層間絶縁膜36をパターニングし、
下部配線層35上にビアホール36a,36bを形成する
(図2(c))。
【0033】次に、ビアホール36a,36b内にW37a,
37bを選択的に埋め込むため、W37a,37bを選択成長
するCVD装置のチャンバ内に設けられた載置台にウエ
ハ33を保持するとともに、載置台に内蔵するヒータに
よりウエハを加熱し、ウエハ33温度を所定の温度に保
持する。このとき、ウエハ33裏面の不要な膜が除去さ
れているので、ウエハ33温度の均一性が保たれる。続
いて、反応ガスにウエハ33を曝すことにより、ウエハ
33表面のビアホール36a,36b内に均一性良く、選択
的にW37a,37bが埋め込まれる(図3(d))。
【0034】次に、上部配線層38a,38bを形成する
と、上下の配線接続が完了する。このとき、ビアホール
36a,36bにはW37a,37bが埋め込まれているので、
Wが埋め込まれていないビアホールのように上部配線層
はビアホール36a,36bの角部で薄くなったりしない。
これにより、段切れを防止することができる(図3
(e))。
【0035】以上のように、本発明の第2の実施例の半
導体装置の製造方法によれば、ウエハ33の表面に膜形
成を行いながら、同時にウエハ33の裏面の不要なシリ
コン酸化膜34a等をエッチングしているので、ウエハ3
3裏面をエッチングする工程を含みつつ、スループット
の向上を図ることができる。
【0036】なお、上記の第2の実施例では、膜形成と
エッチングとの同時処理において、ウエハ33表面にシ
リコン酸化膜36を形成しているが、シリコン窒化膜を
形成することもできる。また、この場合、反応ガスとし
てN2 Oを用いるとともに、第1の高周波電源30によ
り高周波電力を供給する必要がある。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造装置によれば、隣接する膜形成室とエッチ
ング室との境界壁に両室を連通する開口部と、ウエハを
保持する支持部と、各室内にそれぞれ排気口とを有して
いるので、膜形成室にウエハの表面を露出し、かつエッ
チング室にウエハの裏面を露出させ、各室内を独立に排
気することにより開口部の支持部に保持されているウエ
ハを圧力差により支持部に押圧することができる。従っ
て、両室間のガスの通流を一層完全に阻止することがで
きるので、膜形成とエッチングとを同時に行うことがで
きる。
【0038】また、各室にはそれぞれ第1の電極及び第
2の電極を有し、或いは、開口部の開口面にガスの通流
が可能な孔の形成されたヒータを有しているので、各種
のガスを用いて幅広い処理を行うことができる。
【0039】以上により、本発明の実施例の半導体装置
の製造方法のように、ウエハの表面に膜形成を行いなが
ら、同時にウエハの裏面に形成されている不要な膜をエ
ッチングしているので、ウエハ裏面をエッチングする工
程を含みつつ、スループットの向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体装置の製造
装置の構成図である。
【図2】本発明の第2の実施例に係る半導体装置の製造
方法について説明する断面図(その1)である。
【図3】本発明の第2の実施例に係る半導体装置の製造
方法について説明する断面図(その2)である。
【図4】従来例に係る半導体装置の製造装置の構成図で
ある。
【図5】従来例に係る半導体装置の製造方法について説
明する断面図(その1)である。
【図6】従来例に係る半導体装置の製造方法について説
明する断面図(その2)である。
【符号の説明】
21 チャンバ、 21a 膜形成室、 21b エッチング室、 22 境界壁、 22a 開口部、 22b 支持部、 23 ヒータ、 24a,24b,25a,25b 排気口、 26,28 ガス導入口、 27 ガス放出口(第1の電極)、 29 ガス放出口(第2の電極)、 30 第1の高周波電源、 31 第2の高周波電源、 32 干渉防止手段、 33 ウエハ、 34 下地絶縁膜、 34a シリコン酸化膜(絶縁膜)、 35 下部配線層、 35a ポリシリコン膜(導電体膜)、 36 層間絶縁膜、 36a,36b ビアホール(開口部)、 37a,37b W、 38a,38b 上部配線層。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハ上に膜の形成を行う膜形成室と、
    該膜形成室に隣接して設けられ、前記ウエハ裏面に形成
    されている不要な膜を除去するエッチング室とに分割さ
    れたチャンバと、前記膜形成室とエッチング室との境界
    壁に形成され、前記膜形成室とエッチング室とを連通す
    る開口部であって、前記処理されるウエハで塞ぐことに
    より膜形成室とエッチング室との間のガスの通流が阻止
    される前記開口部と、該開口部の周辺部の境界壁に設け
    られ、前記処理されるウエハの周辺部を支持する支持部
    と、前記膜形成室内に設けられたガス導入口及び排気口
    と、前記エッチング室内に設けられたガス導入口及び排
    気口とを有する半導体装置の製造装置。
  2. 【請求項2】 前記膜形成室内に前記開口部のウエハと
    対向するように設けられた第1の電極と、前記第1の電
    極と前記開口部のウエハとの間に接続された第1の電源
    とを有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置
    の製造装置。
  3. 【請求項3】 前記エッチング室内に前記開口部のウエ
    ハと対向するように設けられた第2の電極と、前記第2
    の電極と前記開口部のウエハとの間に接続された第2の
    電源とを有することを特徴とする請求項1又は請求項2
    記載の半導体装置の製造装置。
  4. 【請求項4】 ガスの通流する孔が形成されたヒータを
    前記開口部の開口面に有することを特徴とする請求項1
    乃至請求項3のいずれかに記載の半導体装置の製造装
    置。
  5. 【請求項5】 ウエハの表面に膜形成を行いながら、同
    時に前記ウエハの裏面に形成されている不要な膜をエッ
    チングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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