[发明专利]等离子体处理方法以及半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体处理方法以及半导体装置的制造方法。

背景技术

以往，在半导体装置的制造工序中，使用等离子体对半导体晶圆等的基板实施蚀刻处理等的等离子体处理，例如，通过等离子体蚀刻来形成具有含有钛(Ti)、钨(W)等金属的层的层叠而成的图案结构。此外，对钨(W)进行蚀刻的技术例如已知使用对含有氟原子的气体、含有氯原子的气体以及氧气进行混合而成的气体等(例如参照专利文献1)。

如上所述，当通过等离子体蚀刻来形成含有钛(Ti)、钨(W)等金属的图案结构时，有时含有金属的堆积物(沉积物)残留在图案的侧壁。如果在含有该金属的堆积物残留的状态下直接在后续工序中进行CVD膜的形成，有时含有金属的堆积物会成为异常生长的原因(核)。因此，需要去除含有金属的堆积物。

作为将含有蚀刻金属膜时产生的金属的堆积物去除的方法已知一种湿法清洗(Wet Cleaning)的方法。另外，已知一种通过加热处理或者使用含有氟的气体进行气体处理来去除含有金属的堆积物的方法(例如参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平10-178014号公报

专利文献1：日本特开2000-82693号公报

发明内容

发明要解决的问题

在将含有蚀刻上述金属膜时产生的金属的堆积物去除的方法中的湿法清洗的方法中，存在有可能产生图案倒塌(Pattern collapse)这种问题。

另一方面，在通过加热处理或者使用含有氟的气体进行的气体处理的方法中，能够去除的堆积物受到限制，存在由于堆积物不同而无法去除一些堆积物这种问题。另外，当要通过等离子体来去除在通过加热处理或者使用含有氟的气体进行的气体处理的方法中无法去除的堆积物时，包含在图案结构中的金属层被蚀刻(侧面蚀刻)，存在图案变细这样的问题。

本发明是应对上述以往的情况而完成的，要提供一种能够抑制由于侧面蚀刻而引起的图案变细的问题的同时，通过干燥处理来高效率地去除含有堆积在图案侧壁的金属的堆积物的等离子体处理方法以及半导体装置的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明的等离子体处理方法的一个方式是经过对形成在基板上的金属层进行等离子体蚀刻的工序来形成层叠结构中具有上述金属层的图案之后，去除含有构成上述金属层的金属的上述图案的侧壁部堆积的堆积物，该等离子体处理方法的特征在于，具备以下工序：保护层形成工序，在上述金属层的侧壁部形成上述金属的氧化物或者氯化物；堆积物去除工序，使含有氟原子的气体的等离子体发生作用来去除上述堆积物；以及还原工序，在上述保护层形成工序和上述堆积物去除工序之后，使含有氢的等离子体发生作用来还原上述金属的氧化物或者氯化物。

本发明的半导体装置的制造方法的一个方式具有堆积物的去除工艺，该堆积物的去除工艺经过对形成在基板上的金属层进行等离子体蚀刻的工序来形成层叠结构中具有上述金属层的图案之后，去除含有构成上述金属层的金属的上述图案的侧壁部堆积的堆积物，该半导体装置的制造方法的特征在于，上述堆积物的去除工艺具有以下工序：保护层形成工序，在上述金属层的侧壁部形成上述金属的氧化物或者氯化物；堆积物去除工序，使含有氟原子的气体的等离子体起作用来去除上述堆积物；以及还原工序，在上述保护层形成工序和上述堆积物去除工序之后，使含有氢的等离子体起作用来还原上述金属的氧化物或者氯化物。

发明的效果

根据本发明，提供一种能够抑制由侧面蚀刻而引起的图案变细的问题的同时，通过干燥处理来高效率地去除含有堆积在图案侧壁的金属的堆积物的等离子体处理方法以及半导体装置的制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的等离子体处理方法的实施方式所涉及的半导体晶圆的截面结构的图。

图2是表示使用于本发明的实施方式的等离子体蚀刻装置的一例的概要结构的图。

附图标记说明

W：半导体晶圆；101、107：二氧化硅(SiO₂)层；102、106：钨(W)层；103、105：氮化钛(TiN)层；104：多晶硅(Poiy-Si)层；110：堆积物。

具体实施方式