半導体装置の製造方法
【課題】アルミニウム膜のウェットエッチングは、等方性のエッチング特性が知られているが、ウエハを高速回転させているため、回転に伴う異方性が現れるため、ウエハ外周部の配線形状を管理することが困難であった。
【解決手段】アルミニウム膜のウエット・エッチングにおいて、フルコーンノズルを２本搭載し、１本のノズルをウエハ全面へ薬液が塗布可能な位置に設置し、もう１本のノズルを薬液濃度が薄くなるウエハ中心部（ウエハ直近の位置）に設置し同時に薬液を塗布することにより、回転数依存が少なくエッチングレート均一性を向上することが可能とするものである。
【解決手段】アルミニウム膜のウエット・エッチングにおいて、フルコーンノズルを２本搭載し、１本のノズルをウエハ全面へ薬液が塗布可能な位置に設置し、もう１本のノズルを薬液濃度が薄くなるウエハ中心部（ウエハ直近の位置）に設置し同時に薬液を塗布することにより、回転数依存が少なくエッチングレート均一性を向上することが可能とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置（または半導体集積回路装置）の製造方法におけるウエット・エッチング技術、特にアルミニウムまたはアルミニウムを主要な成分とする金属膜のウエット・エッチング技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開平４−１５９７１５号公報（特許文献１）には、スピン・エッチング装置のステージ上にセットされた被処理ウエハのデバイス面に向けて周辺に設けられた複数のスプレー・ノズルからエッチング液をスプレーする技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１５９７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体製造前工程プロセス（パワーデバイス）のアルミニウム・エッチング工程では、混酸アルミニウム・エッチング液を使用しアルミニウム膜のエッチングを行っている。製造装置では、ウエハセンタ部・外周部の配線幅を均一にするため、エッチングレートをより均一に保つ必要がある。これまでの技術では、混酸アルミニウム・エッチング液を１本のフルコーンノズルやフラットノズルにより、スプレー状や半円状に拡散させ、ウエハを高速回転させながら塗布しエッチング処理を行うことにより、エッチングレート均一性を向上させていた。アルミニウム膜のウェットエッチングは、等方性のエッチング特性が知られているが、ウエハを高速回転させているため、回転に伴う異方性が現れるため、ウエハ外周部の配線形状を管理することが困難であった。今後、更にアルミニウム厚膜化が進むにつれ、より外周部の配線形状管理が困難となることが考えられるため、回転数依存が少ない処理技術が求められている。
【０００５】
混酸アルミ液は、７０％以上がリン酸で構成されており比重が高いため、1本のフルコーンノズルやフラットノズルなどにより、薬液をスプレー状や半円状に拡散させ、ウエハを高速回転(１５００ｒｐｍ)させながらエッチング処理を行うことによりエッチングレート均一性を向上させている。しかし、ウエハの回転方向が単方向であり、且つ薬液が塗布される方向も単方向であるため、回転速度の遅いウエハ中心部と回転速度の速いウエハ外周部の配線幅・形状が同様とならないことが確認されている。図１０に示すように、これまでの方式では、エッチングレート均一性は回転数に依存しているため、高速回転でのエッチング処理が必須となっている。今後、更にアルミ厚膜化が進むことが予想されるが、よりウエハ外周部の配線形状管理が困難な状況となることが考えらる。
【０００６】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造プロセスを提供することにある。
【０００７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及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】
【０００８】
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下記の通りである。
【０００９】
すなわち、本願発明はアルミニウム膜のウエット・エッチングにおいて、フルコーンノズルを２本搭載し、１本のノズルをウエハ全面へ薬液が塗布可能な位置に設置し、もう１本のノズルを薬液濃度が薄くなるウエハ中心部（ウエハ直近の位置）に設置し同時に薬液を塗布することにより、回転数依存が少なくエッチングレート均一性を向上することが可能とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
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とおりである。
【００１１】
すなわち、混酸アルミ液を２つのフルコーンノズルにより拡散し、ウエハ全面に薬液が塗布可能となるこ
となため回転数の依存性が少なくエッチングレート均一性向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１３】
１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハの第１の主面上に高融点金属を主要な成分とする第１導体膜を形成する工程；
（ｂ）前記第１導体膜上に前記第１導体膜よりも厚く、アルミニウムを主要な成分とする第２導体膜を形成する工程；
（ｃ）前記第２導体膜上にレジスト膜パターンを形成する工程；
（ｄ）前記第２導体膜上に前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハをその中心の周りに回転させながら、混酸アルミニウム・エッチング液を前記ウエハの前記第１の主面に供給することにより、ウエット・エッチングして、前記第２導体膜をパターニングする工程；
（ｅ）前記第２導体膜上に前記レジスト膜パターンがある状態で、ドライエッチングにより、前記第１導体膜をパターニングする工程、
ここで、前記工程（ｄ）は以下の下位工程を含む：
（ｄ１）前記ウエハの前記第１の主面の中央部に近接した第１のノズルから、前記中央部およびその周辺に向けて、前記混酸アルミニウム・エッチング液をスプレーする工程；
（ｄ２）前記第１のノズルと比較して、前記ウエハの前記第１の主面から離れた第２のノズルから、前記ウエハの前記第１の主面のほぼ全体に供給されるように、前記混酸アルミニウム・エッチング液をスプレーする工程。
【００１４】
２．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１のノズルおよび前記第２のノズルはフルコーン・ノズルである。
【００１５】
３．前記１または２項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程（ｄ１）および（ｄ２）は実質的に同時に実行される。
【００１６】
４．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１のノズルの前記ウエハの前記第１の主面からの垂直高さは、ウエハの直径を基準とするとき、５％から２０％の範囲に含まれる。
【００１７】
５．前記１から４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第２のノズルの前記ウエハの前記第１の主面からの垂直高さは、ウエハの直径を基準とするとき、５０％から１５０％の範囲に含まれる。
【００１８】
６．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第２導体膜の厚さは３から８マイクロメータである。
【００１９】
７．前記１から６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記、混酸アルミニウム・エッチング液の温度は、摂氏６０度から７０度である。
【００２０】
８．前記１から７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記、混酸アルミニウム・エッチング液は、７０重量％以上の燐酸を含む。
【００２１】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００２２】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、「アルミニウム膜」、「チタン・タングステン膜」などといっても、純粋なものばかりでなく、それらを主要な成分とする部材によるものを含むことは言うまでもない。
【００２３】
同様に、「酸化シリコン膜」と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG（Fluorosilicate Glass）、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ（Nano-Clustering Silica:NSC）等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜（ポーラス系絶縁膜）、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。
【００２４】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２５】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００２６】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体装置（半導体集積回路装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００２７】
６．「混酸アルミニウム・エッチング液」とは、燐酸を主成分とし、その外に、更に他の酸を含有するアルミニウムを主要な成分とする部材をエッチングする性質を有する水溶液を指す。
【００２８】
７．「ノズルが接近する」等というときは、流体が放出されるノズルの先端部が対象と接近等することを意味するものとする。
【００２９】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００３０】
また、薬液飛散防止機能を備えたウエット・エッチング・カップについては、星野らの日本特許出願第２００７−１２０６２８号（２００７年５月１日出願）に、パワーＭＯＳＦＥＴ等の電極加工に関しては、坂西らの日本特許出願第２００７−０１０５６５号（２００７年１月１９日出願）に詳細に説明されているので、それらについては以下では原則として繰り返さない。
【００３１】
１．本実施の形態の半導体装置の製造方法により製造されるデバイス断面フロー等の説明（主に図１から４）
以下では、半導体ウェハ上に、例えばトレンチゲート構造のｎチャネル型パワーＭＩＳＦＥＴ（以下、パワートランジスタ）を形成し、それぞれに導通する配線パターンを形成する工程を例示する。これには図１〜図４を用いて説明する。
【００３２】
ここに説明する半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの主面にパワートランジスタ（素子）を形成する工程から始まる。
【００３３】
図１は、本実施の形態における半導体装置の製造工程中の要部断面図を示している。単結晶シリコンを母材とした半導体ウェハ１は、例えばｎ型半導体層１ａ上に、ｎ型半導体層１ａと極性が同じで不純物濃度の低いｎ型半導体層１ｂを、エピタキシャル成長法により堆積した構造を有する。上記構造の半導体ウェハ１の主面にレジスト膜によるマスクを施し（図示しない）、通常のイオン注入法等によって、例えばホウ素イオンを注入することで、ｎ型半導体層１ｂの一部にｐ型半導体領域２を形成する。その後、半導体ウェハ１の主面に、後にパワートランジスタを形成する活性領域Ａを分離するため、周辺領域Ｌに例えば酸化シリコンからなる分離部３を、ＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）法等によって形成する。分離部３は、トレンチアイソレーション法によって形成する溝型のものでも良い。次に、分離部３によって分離された活性領域Ａに、通常のイオン注入法等によって、例えばホウ素イオンを注入することで、ｐ型半導体領域４をウェル状に形成する。ｐ型半導体領域４は、ｎ型半導体層１ｂにおける厚さ方向の途中位置まで分布させる。これまでの工程により、半導体ウェハ１の主面には、ｎ型半導体層１ｂにおいて、ｐ型半導体領域４の外周端にｐ型半導体領域２が形成されたことになる。また、ウェル状のｐ型半導体領域４は、後に、複数のパワートランジスタのチャネルが形成される領域である。その後、周辺領域Ｌから活性領域Ａの外周部にかけて、レジスト膜によるマスクを施し（図示しない）、通常のイオン注入法等によって、例えばヒ素イオンを注入することで、ｎ型半導体領域５を形成する。このｎ型半導体領域５は、後にパワートランジスタのソース電極となる。
【００３４】
次に、レジストパターン（図示しない）をマスクとした通常のフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術により、活性領域Ａに複数の溝６を形成する。各溝６は、半導体ウェハ１の断面で見た場合（図１）、ｎ型半導体層１ｂの主面から深さ方向に、ｎ型半導体層１ｂの途中まで延び、平面で見た場合（図示しない）、所定の方向に延在するように形成する。その後、溝６の内壁面を含む活性領域Ａの表面上に、例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜７を形成する。この絶縁膜７は、後にパワートランジスタのゲート絶縁膜７となる。次に、半導体ウェハ１の主面に、絶縁膜７を介して、例えば多結晶シリコン膜からなる導体膜８を形成し、その上から例えば酸化シリコン膜からなるキャップ絶縁膜９を形成する。この導体膜８およびキャップ絶縁膜９は、活性領域Ａだけでなく、周辺領域Ｌの分離部３上にも形成される。その後、導体膜８およびキャップ絶縁膜９を同様にパターニングすることで、各溝６の領域にはゲート電極８Ｇを形成し、周辺領域Ｌから活性領域Ａの外周部の一部に至る領域にはゲート電極８Ｇの引き出し部８Ｌ（以下、ゲート引き出し部）を形成する。ここで、ゲート引き出し部８Ｌは、各ゲート電極８Ｇと電気的に接続するように一体的に形成される。
【００３５】
ここまでの工程により、半導体ウェハ１の主面に、複数のｎチャネル型パワートランジスタＱｎを、ゲート引き出し部８Ｌも含めて形成したことになる。以後、各パワートランジスタＱｎに導通する配線を形成するための工程となる。
【００３６】
まず、半導体ウェハ１の主面に形成した複数のパワートランジスタＱｎを、ゲート引き出し部８Ｌも含めて完全に覆うように、絶縁膜１０を堆積する。本実施の形態１では、絶縁膜１０として、例えば酸化シリコン膜を用い、これは通常のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによって堆積する。
【００３７】
その後、複数のパワートランジスタＱｎに導通するように、第１絶縁膜１０を以下に示すように加工する。即ち、ゲート引き出し部８Ｌが存在する領域を覆うようにレジストパターン（図示しない）を形成した状態で、絶縁膜１０に対して異方性のドライエッチング法によってエッチバック処理を施す。これにより、ゲート電極８Ｇおよびキャップ絶縁膜９の側面ではサイドウォール状の絶縁膜１０ａ（以下、単にサイドウォール）が形成され、ゲート引き出し部８Ｌおよびその上のキャップ絶縁膜９の領域ではそれらを完全に被覆する絶縁膜１０ｂが形成される。
【００３８】
その後、図２に示すように、キャップ絶縁膜９、サイドウォール１０ａおよび絶縁膜１０ｂをエッチングマスクとして、露出する部分のｐ型半導体領域４およびｎ型半導体領域５をドライエッチング法によってエッチングすることにより、溝１１を形成する。各溝１１は、ｐ型半導体領域４の途中位置にまで延びている。その後、通常のイオン注入法等によって、例えば二フッ化ホウ素イオンを注入することで、溝１１の底部にｐ型半導体領域１２を形成する。ここで形成したｐ型半導体領域１２は、その周辺のｐ型半導体領域４よりも高い不純物濃度である。
【００３９】
続いて、レジストパターン（図示しない）をマスクとした通常のフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術により、絶縁膜１０ｂおよびキャップ絶縁膜９に、ゲート引き出し部８Ｌの一部が露出するようなコンタクトホール１３を形成する。
【００４０】
次に、図３に示すように、図２の状態にある半導体ウェハ１の主面に、通常のスパッタリング法等により第１導体膜１４および第２導体膜１５を下層から順に堆積する。その際、第１導体膜１４は、半導体ウェハ１の主面を含め、先に形成した各溝１１およびコンタクトホール１３の表面を一層覆う程度の厚さとする。また、第２導体膜１５は、各溝１１およびコンタクトホール１３を完全に埋め込み、かつ半導体ウェハ１の主面を完全に覆う程度の厚さとする。
【００４１】
ここで、第２導体膜１５とは、金属を主成分とする導体膜であって、主配線を形成する膜である。本実施の形態では、第２導体膜１５として、例えばアルミニウム（Ａｌ）を主体とする導体膜（通常３から８マイクロメータ程度の厚さ）を用いる。また、第１導体膜１４とは、主配線である第２導体膜１５の金属が配線以外の領域に拡散するのを防ぐようなバリア性を有する導体膜である。本実施の形態１では、第１導体膜１４として、例えば２００nm程度の厚さのチタンタングステン（ＴｉＷ）を用いる。
【００４２】
続いて、第２導体膜１５上にフォトレジスト膜（保護膜）１６を形成する。その後、通常のフォトリソグラフィ法によってフォトレジスト膜１６を以下の形状にパターニングする。即ち、配線パターンとして残したい箇所の第２導体膜１５上にフォトレジスト膜１６を残し、後のエッチングにより除去したい箇所の第２導体膜１５を露出させるように、その上のフォトレジスト膜１６を開口する。
【００４３】
その後、図４に示すように、フォトレジスト膜１６をエッチングマスクとして、第２導体膜１５にウェットエッチングを施し、続いて第１導体膜１４に、たとえばフロロ・カーボン系（水素含有フロロ・カーボン・ガスを含む）のエッチングガス等を用いてドライエッチングを施し、最後にフォトレジスト膜１６を除去することで、配線パターンを形成することができる。なお、デバイス構造等により、第１導体膜のドライエッチングは不要なこともある。
【００４４】
２．本実施の形態における処理装置プロセスフローの概要の説明（主に図５から７）
ここでは、セクション１で説明したウエハ・プロセスの内、第２導体膜１５の加工に関する装置プロセスを中心に説明する。
【００４５】
図５に、本実施の形態による半導体装置の製造方法において、特に、半導体ウェハ１に形成した導体膜にエッチングを施す工程のフローを示している。
【００４６】
はじめに、半導体ウェハ１において、所望の回路機能を発現するための複数の素子を形成した被処理面Ｓに、それら複数の素子を配線するための導体膜を形成する（導体膜形成工程１０１）。本実施の形態において、複数の素子としては、例えばパワートランジスタや抵抗素子などを形成するものとし、導体膜としては、例えば下層のチタン・タングステンを主要な成分とするバリア・メタル膜（第１導体膜）と上層のアルミニウム（Ａｌ）を主要な成分とする電極金属膜(第２導体膜)等を含む多層膜であるものとする。導体膜の形成は、通常のスパッタリング法または真空蒸着法などにより行うものとする。
【００４７】
その後、導体膜を例えばフォトレジスト膜で覆い、露光、現像といった一連のフォトリソグラフィ工程によって、フォトレジスト膜に所望の配線パターンを転写する（エッチングマスク形成工程１０２）。そして、配線パターンが転写されたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして、上層導体膜(第２導体膜)にウエット・エッチングを施し（第２導体膜加工工程１０３）、続いて下層導体膜(第１導体膜)にドライ・エッチングを施す（第１導体膜加工工程１０４）ことで、導体配線を形成する。
【００４８】
本実施の形態による半導体装置の製造方法では、上記の導体膜加工工程１０３に特徴があり、以下にその詳細を説明する。
【００４９】
まず、本実施の形態で用いた処理装置Ｍを図６により説明する。処理装置Ｍは、１枚の半導体ウェハ１毎に、エッチング、純水洗浄および乾燥処理を順に一貫して行う枚葉式のエッチング処理装置である。
【００５０】
処理装置Ｍの中央には、ウェハ載置台２２が設置されている。ウェハ載置台２２には、半導体ウェハ１を載置することができる。ウェハ載置台２２は半導体ウェハ１の被処理面Ｓに対して交差（直交）する方向に沿って移動可能なように設置されているとともに、半導体ウェハ１の被処理面に水平な面内に沿って回転可能な状態で設置されている。また、ウェハ載置台２２は、半導体ウェハ１に対して回転処理を施している最中に、半導体ウェハ１がウェハ載置台２２から外れてしまわないように、例えば、半導体ウェハ１の周囲をピン２３押圧することで固定するものとする。このようなピン固定方式に代えて、半導体ウェハ１を真空吸着することで固定する真空チャック方式であっても良い。
【００５１】
上記ウェハ載置台２２の外周には、それを取り囲むように処理カップ（処理容器）ＷＣが設置されている。処理カップＷＣは、その中で行われる、所望の液体を用いたウェットプロセス処理中に、外部に飛散する液体の一部を受け止めるための機構部である。半導体ウェハ１の回転時に被処理面Ｓから飛散した液体のうち、処理カップＷＣに受け止められたものは、処理カップＷＣの壁面を通じて液体回収部２４に流れ、外部に回収される。液体回収部２４は、処理カップＷＣの最も低い位置に設けられた、外部に繋がる管状の機構部であるとする。液体回収部２４により回収された液体は、適切な処理を施して再利用することができる。このような処理カップＷＣは、入れ子状に複数あり、それぞれが可動である。更に、個々に液体回収部２４が備えられている。そして、処理カップＷＣの中で行う処理に用いられている液体の種類に応じて、適用する処理カップＷＣを切り換えることにより、液体の種類毎に分別して回収することができる機構となっている。
【００５２】
処理カップＷＣは、ウェハ載置台２２の上方に開口部２５を有している。この開口部２５より、半導体ウェハ１を出し入れすることができる。
【００５３】
また、ウェハ載置台２２の上方には、必要に応じて単一又は複数のノズルから構成された液体供給ノズル機構（液体供給部）２６が設置されている。液体供給ノズル機構２６は、半導体ウェハ１の被処理面Ｓに対して所望の液体を供給するための機構部である。処理に用いる液体は、処理カップＷＣの開口部２５を通じて半導体ウェハ１の被処理面Ｓに供給されるため、液体供給ノズル機構２６は、ウェハ載置台２２の上方の開口部２５に設置されている。特に、回転が施される半導体ウェハ１に供給される液体が、被処理面Ｓ上にできるだけ長く留まるように、液体供給ノズル機構２６は遠心力の小さい回転軸上に設置される。また、前述のように、半導体ウェハ１は開口部２５より出し入れされるので、これを妨げないように、液体供給ノズル機構２６は可動となっている。即ち、液体供給ノズル機構２６は、ウェット処理中は開口部２５に、半導体ウェハ１の出し入れ工程中はそれを妨げない位置に移動して設置される。
【００５４】
半導体ウェハ１の被処理面Ｓには複数の処理が施されるため、用いる液体も単種ではないことが多い。従って、液体供給ノズル機構２６も、用いる液体種によって変更される。
【００５５】
次に、上記のような処理装置Ｍを用いて上記エッチング処理を行う方法の一例を、図７により説明する。
【００５６】
導体膜のエッチング工程は、半導体ウェハ１をウェハ載置台２２に載置することで、半導体ウェハ１を処理カップＷＣ内に収容することから始まる（図５における工程３０１）。本実施の形態では、半導体ウェハ１において、導体膜を形成した被処理面Ｓが処理カップＷＣの開口部２５側を向くように、半導体ウェハ１を載置する。
【００５７】
その後、半導体ウェハ１に回転を施す。この状態で、可動式である液体供給ノズル機構２６が開口部２５に配置され、液体供給ノズル機構２６より、導体膜をエッチングするための薬液（所望の液体）２７が、半導体ウェハ１の被処理面Ｓに供給される。本実施の形態では、導体膜であるＡｌをエッチングする薬液２７として、例えば、酢酸、硝酸、水および、燐酸（たとえば７０重量％超）を混合した混酸薬液を用いるものとする。これにより、フォトレジスト膜によるエッチングマスクが施されていない、露出した部分の導体膜がエッチングされる（図５における工程３０２）。本実施の形態１において、液体供給ノズル機構２６を構成するノズルは液体吐出口に向かって次第に幅広となるコーン型ノズルとしているが、幅に変化の無いストレート型ノズル、または、スプレー式のノズルでも良い。
【００５８】
このとき、通常の構造では、薬液２７は、回転している半導体ウェハ１に振り切られ、特に、開口部２５から外部に飛散したものは回収できず、薬液２７の回収効率は低下する。これは、プロセスの安定性を損なう原因となっていた。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、図７に示すように、液体供給ノズル機構２６より半導体ウェハ１に薬液２７を供給している間、処理カップＷＣの開口部２５を塞ぐようなカバー２８を設置することで、開口部２５から外部への薬液２７の飛散を防止している。
【００６０】
カバー２８は断面円弧状に形成されている。即ち、カバー２８の内面が、外周に向かって次第にウェハに近付く方向に曲率を持って形成されている。そして、カバー２８が終端する外周部は、処理カップＷＣに設けられた液体回収部２４の上方に達するように形成されている。これにより、カバー２８の内面に付着した薬液２７は自重によって弧状内面に沿って移動し、カバー２８が終端する外周部で処理カップＷＣ内に落ち、液体回収部２４に導かれるようになっている。
【００６１】
ここで、カバー２８の形状としては、内面に付着した薬液２７などが、カバー２８の終端する外周部に、自重により移動しやすい形状であることが要件であり、例えば円錐状などであっても良く、上記に示した断面円弧状に限定されるものではない。その際、カバー２８が終端する外周部は、処理カップＷＣに備えられた液体回収部２４の上部に達している必要がある。
【００６２】
上記のように、薬液２７の飛散防止カバー２８を適用することで、処理に用いた薬液２７は処理カップＷＣの外部に飛散し難くなり、液体回収部２４によって高効率に回収される。これにより、枚葉処理として次に扱う半導体ウェハ１の同様の処理の際に、新たに薬液２７を補充する必要性が低減される。結果として、処理毎に用いる薬液２７の品質は均一化され、また、薬液２７の使用量が低減されることから、このエッチングプロセスの安定性が向上する。
【００６３】
導体膜のエッチング工程は、その後、純水（所望の液体）２９による薬液２７の洗浄（所謂リンス）工程に移る（図５における工程３０３）。前の工程で薬液２７を供給した液体供給ノズル機構２６を、純水２９を供給するための別の液体供給ノズル機構２６に変える。その後、上記と同様にして、半導体ウェハ１を回転させた状態で、被処理面Ｓに純水２９を供給することで、薬液２７の洗浄を行う。このとき、処理カップＷＣは薬液２７によるエッチング工程で用いたものとは違う処理カップＷＣに切り換える。また、上記と同様に、この工程でも、処理カップＷＣの開口部２５を塞ぐようなカバー２８を設置することで、純水２９の外部への飛散を防止することができる。このようなカバー２８を用いて効率よく純水２９を回収することで、外部に飛散、付着して残った純水２９が、後に自然落下して半導体ウェハ１に再付着する可能性を低減できる。
【００６４】
純水２９による所望の洗浄時間が経過した後、半導体ウェハ１を乾燥させる工程に移る（図５における工程３０４）。ここでは、液体の供給を止め、半導体ウェハ１に引き続き回転を施した状態とすることで、前の工程で半導体ウェハ１に付着した純水２９を振り切り、乾燥させる。この工程中においても、半導体ウェハ１が乾燥するまでは、処理カップＷＣの開口部２５を塞ぐカバー２８を設置することで、飛散する純水２９を効率的に回収し、半導体ウェハ１への再付着を防ぐことができる。
【００６５】
半導体ウェハ１が乾燥するまでの所望の時間が経過した後、半導体ウェハ１に施した回転を止め、処理カップＷＣの開口部２５から半導体ウェハ１を取り出す。当該半導体ウェハ１は次の所望の工程に移り、枚葉処理に伴う別の半導体ウェハ１に同様の処理を施す場合は、ウェハ載置台２２に同様に載置して、以上の工程を繰り返す。
【００６６】
上記のように、処理カップＷＣの開口部２５を塞ぐカバー２８を導入したウェットエッチングプロセスによって、処理に用いた液体を高効率に回収することができる。結果として、ウェットエッチングを要する半導体装置の製造工程において、その安定性を向上させることができる。
【００６７】
３．本実施の形態における処理装置の液体供給ノズル機構の詳細構造の説明（主に図８から図９）
ここでは、セクション２に説明したエッチング装置を用いて、セクション１に説明した第２導体膜エッチング工程を実行する場合において、エッチング特性（配線幅・形状）のウエハ内分布が比較的良好な比較的低速回転領域でも均一なエッチングレート分布を得やすい液体供給ノズル機構２６の詳細構成について説明する。
【００６８】
図８は本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法において使用する導体膜エッチング装置の液体供給ノズル機構の詳細を示す装置構造説明図である。図８において、液体供給ノズル機構２６以外は図６および図７に説明したものと同一である。図８に基づいて、エッチング動作の説明を行う。図８に示すように、液体供給ノズル機構２６は複数のノズルを有している。一方のハイ・ノズル２６ｂはたとえばフルコーン・ノズルでウエハ１の主面Ｓから比較的はなれており、薬液が比較的ウエハの全般をカバーするようになっている。他方のロー・ノズル２６ａは、たとえばフルコーン・ノズルで（ノズルの先端部が）ウエハ１の主面Ｓの中心から比較的近いところに配置され、比較的に薬液の濃度が薄くなるウエハ１の中心部を局所的にカバーしている。このように、複数のノズルから同時に（全期間同時でなく相前後してもよい）同じ薬液（混酸アルミニウム・エッチング液）を供給するので、図９に示すように、ウエハ上の薬液濃度が均一となり、ウエハの回転数が比較的低くても、ウエハ全体で均一なエッチングレートを確保することができる。薬液温度は摂氏６５度前後（摂氏６０度から７０度）が望ましい。ロー・ノズル２６ａの高さ（ウエハの第１主面からの）はウエハ径２００mmを１００％（基準値）とすると、５％から２０％の範囲が望ましい。ハイ・ノズル２６ｂの高さ（ウエハの第１主面からの）はウエハ径２００mmを１００％（基準値）とすると、５０％から１５０％の範囲が望ましい。
【００６９】
４．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００７０】
例えば、前記の実施の形態においては、主にパワーＭＯＳＦＥＴの製造に適用する点について説明したが、本願発明はその他の単体デバイス、集積回路装置等の製造にも同様に適用できることは言うまでもない。
【００７１】
また、ここではウエハ径については、主に２００mmを例にとり説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、その他の径たとえば、３００mmウエハまたはそれ以上の径のウエハへも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法中におけるデバイスの要部断面図である。
【図２】図１に続く半導体装置の製造方法中におけるデバイスの要部断面図である。
【図３】図２に続く半導体装置の製造方法中におけるデバイスの要部断面図である。
【図４】図３に続く半導体装置の製造方法中におけるデバイスの要部断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法による導体膜に関するプロセス・フロー図である。
【図６】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法において使用する導体膜エッチング装置の概要を示す装置構造説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法におけるエッチング中の導体膜エッチング装置の様子を示す装置構造説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法において使用する導体膜エッチング装置の液体供給ノズル機構の詳細を示す装置構造説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法における液体供給ノズル機構を適用したときの導体膜エッチング特性を示すデータプロット図である。
【図１０】単一のプルコーンノズルを用いたときの導体膜エッチング特性を示すデータプロット図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ウエハ
１４ 第１導体膜
１５ 第２導体膜
１６ レジスト膜パターン
２６ａ 第１のノズル
２６ｂ 第２のノズル
Ｓ ウエハの第１の主面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置（または半導体集積回路装置）の製造方法におけるウエット・エッチング技術、特にアルミニウムまたはアルミニウムを主要な成分とする金属膜のウエット・エッチング技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開平４−１５９７１５号公報（特許文献１）には、スピン・エッチング装置のステージ上にセットされた被処理ウエハのデバイス面に向けて周辺に設けられた複数のスプレー・ノズルからエッチング液をスプレーする技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１５９７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体製造前工程プロセス（パワーデバイス）のアルミニウム・エッチング工程では、混酸アルミニウム・エッチング液を使用しアルミニウム膜のエッチングを行っている。製造装置では、ウエハセンタ部・外周部の配線幅を均一にするため、エッチングレートをより均一に保つ必要がある。これまでの技術では、混酸アルミニウム・エッチング液を１本のフルコーンノズルやフラットノズルにより、スプレー状や半円状に拡散させ、ウエハを高速回転させながら塗布しエッチング処理を行うことにより、エッチングレート均一性を向上させていた。アルミニウム膜のウェットエッチングは、等方性のエッチング特性が知られているが、ウエハを高速回転させているため、回転に伴う異方性が現れるため、ウエハ外周部の配線形状を管理することが困難であった。今後、更にアルミニウム厚膜化が進むにつれ、より外周部の配線形状管理が困難となることが考えられるため、回転数依存が少ない処理技術が求められている。
【０００５】
混酸アルミ液は、７０％以上がリン酸で構成されており比重が高いため、1本のフルコーンノズルやフラットノズルなどにより、薬液をスプレー状や半円状に拡散させ、ウエハを高速回転(１５００ｒｐｍ)させながらエッチング処理を行うことによりエッチングレート均一性を向上させている。しかし、ウエハの回転方向が単方向であり、且つ薬液が塗布される方向も単方向であるため、回転速度の遅いウエハ中心部と回転速度の速いウエハ外周部の配線幅・形状が同様とならないことが確認されている。図１０に示すように、これまでの方式では、エッチングレート均一性は回転数に依存しているため、高速回転でのエッチング処理が必須となっている。今後、更にアルミ厚膜化が進むことが予想されるが、よりウエハ外周部の配線形状管理が困難な状況となることが考えらる。
【０００６】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造プロセスを提供することにある。
【０００７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及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】
【０００８】
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下記の通りである。
【０００９】
すなわち、本願発明はアルミニウム膜のウエット・エッチングにおいて、フルコーンノズルを２本搭載し、１本のノズルをウエハ全面へ薬液が塗布可能な位置に設置し、もう１本のノズルを薬液濃度が薄くなるウエハ中心部（ウエハ直近の位置）に設置し同時に薬液を塗布することにより、回転数依存が少なくエッチングレート均一性を向上することが可能とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
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とおりである。
【００１１】
すなわち、混酸アルミ液を２つのフルコーンノズルにより拡散し、ウエハ全面に薬液が塗布可能となるこ
となため回転数の依存性が少なくエッチングレート均一性向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１３】
１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハの第１の主面上に高融点金属を主要な成分とする第１導体膜を形成する工程；
（ｂ）前記第１導体膜上に前記第１導体膜よりも厚く、アルミニウムを主要な成分とする第２導体膜を形成する工程；
（ｃ）前記第２導体膜上にレジスト膜パターンを形成する工程；
（ｄ）前記第２導体膜上に前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハをその中心の周りに回転させながら、混酸アルミニウム・エッチング液を前記ウエハの前記第１の主面に供給することにより、ウエット・エッチングして、前記第２導体膜をパターニングする工程；
（ｅ）前記第２導体膜上に前記レジスト膜パターンがある状態で、ドライエッチングにより、前記第１導体膜をパターニングする工程、
ここで、前記工程（ｄ）は以下の下位工程を含む：
（ｄ１）前記ウエハの前記第１の主面の中央部に近接した第１のノズルから、前記中央部およびその周辺に向けて、前記混酸アルミニウム・エッチング液をスプレーする工程；
（ｄ２）前記第１のノズルと比較して、前記ウエハの前記第１の主面から離れた第２のノズルから、前記ウエハの前記第１の主面のほぼ全体に供給されるように、前記混酸アルミニウム・エッチング液をスプレーする工程。
【００１４】
２．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１のノズルおよび前記第２のノズルはフルコーン・ノズルである。
【００１５】
３．前記１または２項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程（ｄ１）および（ｄ２）は実質的に同時に実行される。
【００１６】
４．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１のノズルの前記ウエハの前記第１の主面からの垂直高さは、ウエハの直径を基準とするとき、５％から２０％の範囲に含まれる。
【００１７】
５．前記１から４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第２のノズルの前記ウエハの前記第１の主面からの垂直高さは、ウエハの直径を基準とするとき、５０％から１５０％の範囲に含まれる。
【００１８】
６．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第２導体膜の厚さは３から８マイクロメータである。
【００１９】
７．前記１から６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記、混酸アルミニウム・エッチング液の温度は、摂氏６０度から７０度である。
【００２０】
８．前記１から７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記、混酸アルミニウム・エッチング液は、７０重量％以上の燐酸を含む。
【００２１】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００２２】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、「アルミニウム膜」、「チタン・タングステン膜」などといっても、純粋なものばかりでなく、それらを主要な成分とする部材によるものを含むことは言うまでもない。
【００２３】
同様に、「酸化シリコン膜」と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG（Fluorosilicate Glass）、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ（Nano-Clustering Silica:NSC）等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜（ポーラス系絶縁膜）、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。
【００２４】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２５】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００２６】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体装置（半導体集積回路装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００２７】
６．「混酸アルミニウム・エッチング液」とは、燐酸を主成分とし、その外に、更に他の酸を含有するアルミニウムを主要な成分とする部材をエッチングする性質を有する水溶液を指す。
【００２８】
７．「ノズルが接近する」等というときは、流体が放出されるノズルの先端部が対象と接近等することを意味するものとする。
【００２９】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００３０】
また、薬液飛散防止機能を備えたウエット・エッチング・カップについては、星野らの日本特許出願第２００７−１２０６２８号（２００７年５月１日出願）に、パワーＭＯＳＦＥＴ等の電極加工に関しては、坂西らの日本特許出願第２００７−０１０５６５号（２００７年１月１９日出願）に詳細に説明されているので、それらについては以下では原則として繰り返さない。
【００３１】
１．本実施の形態の半導体装置の製造方法により製造されるデバイス断面フロー等の説明（主に図１から４）
以下では、半導体ウェハ上に、例えばトレンチゲート構造のｎチャネル型パワーＭＩＳＦＥＴ（以下、パワートランジスタ）を形成し、それぞれに導通する配線パターンを形成する工程を例示する。これには図１〜図４を用いて説明する。
【００３２】
ここに説明する半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの主面にパワートランジスタ（素子）を形成する工程から始まる。
【００３３】
図１は、本実施の形態における半導体装置の製造工程中の要部断面図を示している。単結晶シリコンを母材とした半導体ウェハ１は、例えばｎ型半導体層１ａ上に、ｎ型半導体層１ａと極性が同じで不純物濃度の低いｎ型半導体層１ｂを、エピタキシャル成長法により堆積した構造を有する。上記構造の半導体ウェハ１の主面にレジスト膜によるマスクを施し（図示しない）、通常のイオン注入法等によって、例えばホウ素イオンを注入することで、ｎ型半導体層１ｂの一部にｐ型半導体領域２を形成する。その後、半導体ウェハ１の主面に、後にパワートランジスタを形成する活性領域Ａを分離するため、周辺領域Ｌに例えば酸化シリコンからなる分離部３を、ＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）法等によって形成する。分離部３は、トレンチアイソレーション法によって形成する溝型のものでも良い。次に、分離部３によって分離された活性領域Ａに、通常のイオン注入法等によって、例えばホウ素イオンを注入することで、ｐ型半導体領域４をウェル状に形成する。ｐ型半導体領域４は、ｎ型半導体層１ｂにおける厚さ方向の途中位置まで分布させる。これまでの工程により、半導体ウェハ１の主面には、ｎ型半導体層１ｂにおいて、ｐ型半導体領域４の外周端にｐ型半導体領域２が形成されたことになる。また、ウェル状のｐ型半導体領域４は、後に、複数のパワートランジスタのチャネルが形成される領域である。その後、周辺領域Ｌから活性領域Ａの外周部にかけて、レジスト膜によるマスクを施し（図示しない）、通常のイオン注入法等によって、例えばヒ素イオンを注入することで、ｎ型半導体領域５を形成する。このｎ型半導体領域５は、後にパワートランジスタのソース電極となる。
【００３４】
次に、レジストパターン（図示しない）をマスクとした通常のフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術により、活性領域Ａに複数の溝６を形成する。各溝６は、半導体ウェハ１の断面で見た場合（図１）、ｎ型半導体層１ｂの主面から深さ方向に、ｎ型半導体層１ｂの途中まで延び、平面で見た場合（図示しない）、所定の方向に延在するように形成する。その後、溝６の内壁面を含む活性領域Ａの表面上に、例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜７を形成する。この絶縁膜７は、後にパワートランジスタのゲート絶縁膜７となる。次に、半導体ウェハ１の主面に、絶縁膜７を介して、例えば多結晶シリコン膜からなる導体膜８を形成し、その上から例えば酸化シリコン膜からなるキャップ絶縁膜９を形成する。この導体膜８およびキャップ絶縁膜９は、活性領域Ａだけでなく、周辺領域Ｌの分離部３上にも形成される。その後、導体膜８およびキャップ絶縁膜９を同様にパターニングすることで、各溝６の領域にはゲート電極８Ｇを形成し、周辺領域Ｌから活性領域Ａの外周部の一部に至る領域にはゲート電極８Ｇの引き出し部８Ｌ（以下、ゲート引き出し部）を形成する。ここで、ゲート引き出し部８Ｌは、各ゲート電極８Ｇと電気的に接続するように一体的に形成される。
【００３５】
ここまでの工程により、半導体ウェハ１の主面に、複数のｎチャネル型パワートランジスタＱｎを、ゲート引き出し部８Ｌも含めて形成したことになる。以後、各パワートランジスタＱｎに導通する配線を形成するための工程となる。
【００３６】
まず、半導体ウェハ１の主面に形成した複数のパワートランジスタＱｎを、ゲート引き出し部８Ｌも含めて完全に覆うように、絶縁膜１０を堆積する。本実施の形態１では、絶縁膜１０として、例えば酸化シリコン膜を用い、これは通常のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによって堆積する。
【００３７】
その後、複数のパワートランジスタＱｎに導通するように、第１絶縁膜１０を以下に示すように加工する。即ち、ゲート引き出し部８Ｌが存在する領域を覆うようにレジストパターン（図示しない）を形成した状態で、絶縁膜１０に対して異方性のドライエッチング法によってエッチバック処理を施す。これにより、ゲート電極８Ｇおよびキャップ絶縁膜９の側面ではサイドウォール状の絶縁膜１０ａ（以下、単にサイドウォール）が形成され、ゲート引き出し部８Ｌおよびその上のキャップ絶縁膜９の領域ではそれらを完全に被覆する絶縁膜１０ｂが形成される。
【００３８】
その後、図２に示すように、キャップ絶縁膜９、サイドウォール１０ａおよび絶縁膜１０ｂをエッチングマスクとして、露出する部分のｐ型半導体領域４およびｎ型半導体領域５をドライエッチング法によってエッチングすることにより、溝１１を形成する。各溝１１は、ｐ型半導体領域４の途中位置にまで延びている。その後、通常のイオン注入法等によって、例えば二フッ化ホウ素イオンを注入することで、溝１１の底部にｐ型半導体領域１２を形成する。ここで形成したｐ型半導体領域１２は、その周辺のｐ型半導体領域４よりも高い不純物濃度である。
【００３９】
続いて、レジストパターン（図示しない）をマスクとした通常のフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術により、絶縁膜１０ｂおよびキャップ絶縁膜９に、ゲート引き出し部８Ｌの一部が露出するようなコンタクトホール１３を形成する。
【００４０】
次に、図３に示すように、図２の状態にある半導体ウェハ１の主面に、通常のスパッタリング法等により第１導体膜１４および第２導体膜１５を下層から順に堆積する。その際、第１導体膜１４は、半導体ウェハ１の主面を含め、先に形成した各溝１１およびコンタクトホール１３の表面を一層覆う程度の厚さとする。また、第２導体膜１５は、各溝１１およびコンタクトホール１３を完全に埋め込み、かつ半導体ウェハ１の主面を完全に覆う程度の厚さとする。
【００４１】
ここで、第２導体膜１５とは、金属を主成分とする導体膜であって、主配線を形成する膜である。本実施の形態では、第２導体膜１５として、例えばアルミニウム（Ａｌ）を主体とする導体膜（通常３から８マイクロメータ程度の厚さ）を用いる。また、第１導体膜１４とは、主配線である第２導体膜１５の金属が配線以外の領域に拡散するのを防ぐようなバリア性を有する導体膜である。本実施の形態１では、第１導体膜１４として、例えば２００nm程度の厚さのチタンタングステン（ＴｉＷ）を用いる。
【００４２】
続いて、第２導体膜１５上にフォトレジスト膜（保護膜）１６を形成する。その後、通常のフォトリソグラフィ法によってフォトレジスト膜１６を以下の形状にパターニングする。即ち、配線パターンとして残したい箇所の第２導体膜１５上にフォトレジスト膜１６を残し、後のエッチングにより除去したい箇所の第２導体膜１５を露出させるように、その上のフォトレジスト膜１６を開口する。
【００４３】
その後、図４に示すように、フォトレジスト膜１６をエッチングマスクとして、第２導体膜１５にウェットエッチングを施し、続いて第１導体膜１４に、たとえばフロロ・カーボン系（水素含有フロロ・カーボン・ガスを含む）のエッチングガス等を用いてドライエッチングを施し、最後にフォトレジスト膜１６を除去することで、配線パターンを形成することができる。なお、デバイス構造等により、第１導体膜のドライエッチングは不要なこともある。
【００４４】
２．本実施の形態における処理装置プロセスフローの概要の説明（主に図５から７）
ここでは、セクション１で説明したウエハ・プロセスの内、第２導体膜１５の加工に関する装置プロセスを中心に説明する。
【００４５】
図５に、本実施の形態による半導体装置の製造方法において、特に、半導体ウェハ１に形成した導体膜にエッチングを施す工程のフローを示している。
【００４６】
はじめに、半導体ウェハ１において、所望の回路機能を発現するための複数の素子を形成した被処理面Ｓに、それら複数の素子を配線するための導体膜を形成する（導体膜形成工程１０１）。本実施の形態において、複数の素子としては、例えばパワートランジスタや抵抗素子などを形成するものとし、導体膜としては、例えば下層のチタン・タングステンを主要な成分とするバリア・メタル膜（第１導体膜）と上層のアルミニウム（Ａｌ）を主要な成分とする電極金属膜(第２導体膜)等を含む多層膜であるものとする。導体膜の形成は、通常のスパッタリング法または真空蒸着法などにより行うものとする。
【００４７】
その後、導体膜を例えばフォトレジスト膜で覆い、露光、現像といった一連のフォトリソグラフィ工程によって、フォトレジスト膜に所望の配線パターンを転写する（エッチングマスク形成工程１０２）。そして、配線パターンが転写されたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして、上層導体膜(第２導体膜)にウエット・エッチングを施し（第２導体膜加工工程１０３）、続いて下層導体膜(第１導体膜)にドライ・エッチングを施す（第１導体膜加工工程１０４）ことで、導体配線を形成する。
【００４８】
本実施の形態による半導体装置の製造方法では、上記の導体膜加工工程１０３に特徴があり、以下にその詳細を説明する。
【００４９】
まず、本実施の形態で用いた処理装置Ｍを図６により説明する。処理装置Ｍは、１枚の半導体ウェハ１毎に、エッチング、純水洗浄および乾燥処理を順に一貫して行う枚葉式のエッチング処理装置である。
【００５０】
処理装置Ｍの中央には、ウェハ載置台２２が設置されている。ウェハ載置台２２には、半導体ウェハ１を載置することができる。ウェハ載置台２２は半導体ウェハ１の被処理面Ｓに対して交差（直交）する方向に沿って移動可能なように設置されているとともに、半導体ウェハ１の被処理面に水平な面内に沿って回転可能な状態で設置されている。また、ウェハ載置台２２は、半導体ウェハ１に対して回転処理を施している最中に、半導体ウェハ１がウェハ載置台２２から外れてしまわないように、例えば、半導体ウェハ１の周囲をピン２３押圧することで固定するものとする。このようなピン固定方式に代えて、半導体ウェハ１を真空吸着することで固定する真空チャック方式であっても良い。
【００５１】
上記ウェハ載置台２２の外周には、それを取り囲むように処理カップ（処理容器）ＷＣが設置されている。処理カップＷＣは、その中で行われる、所望の液体を用いたウェットプロセス処理中に、外部に飛散する液体の一部を受け止めるための機構部である。半導体ウェハ１の回転時に被処理面Ｓから飛散した液体のうち、処理カップＷＣに受け止められたものは、処理カップＷＣの壁面を通じて液体回収部２４に流れ、外部に回収される。液体回収部２４は、処理カップＷＣの最も低い位置に設けられた、外部に繋がる管状の機構部であるとする。液体回収部２４により回収された液体は、適切な処理を施して再利用することができる。このような処理カップＷＣは、入れ子状に複数あり、それぞれが可動である。更に、個々に液体回収部２４が備えられている。そして、処理カップＷＣの中で行う処理に用いられている液体の種類に応じて、適用する処理カップＷＣを切り換えることにより、液体の種類毎に分別して回収することができる機構となっている。
【００５２】
処理カップＷＣは、ウェハ載置台２２の上方に開口部２５を有している。この開口部２５より、半導体ウェハ１を出し入れすることができる。
【００５３】
また、ウェハ載置台２２の上方には、必要に応じて単一又は複数のノズルから構成された液体供給ノズル機構（液体供給部）２６が設置されている。液体供給ノズル機構２６は、半導体ウェハ１の被処理面Ｓに対して所望の液体を供給するための機構部である。処理に用いる液体は、処理カップＷＣの開口部２５を通じて半導体ウェハ１の被処理面Ｓに供給されるため、液体供給ノズル機構２６は、ウェハ載置台２２の上方の開口部２５に設置されている。特に、回転が施される半導体ウェハ１に供給される液体が、被処理面Ｓ上にできるだけ長く留まるように、液体供給ノズル機構２６は遠心力の小さい回転軸上に設置される。また、前述のように、半導体ウェハ１は開口部２５より出し入れされるので、これを妨げないように、液体供給ノズル機構２６は可動となっている。即ち、液体供給ノズル機構２６は、ウェット処理中は開口部２５に、半導体ウェハ１の出し入れ工程中はそれを妨げない位置に移動して設置される。
【００５４】
半導体ウェハ１の被処理面Ｓには複数の処理が施されるため、用いる液体も単種ではないことが多い。従って、液体供給ノズル機構２６も、用いる液体種によって変更される。
【００５５】
次に、上記のような処理装置Ｍを用いて上記エッチング処理を行う方法の一例を、図７により説明する。
【００５６】
導体膜のエッチング工程は、半導体ウェハ１をウェハ載置台２２に載置することで、半導体ウェハ１を処理カップＷＣ内に収容することから始まる（図５における工程３０１）。本実施の形態では、半導体ウェハ１において、導体膜を形成した被処理面Ｓが処理カップＷＣの開口部２５側を向くように、半導体ウェハ１を載置する。
【００５７】
その後、半導体ウェハ１に回転を施す。この状態で、可動式である液体供給ノズル機構２６が開口部２５に配置され、液体供給ノズル機構２６より、導体膜をエッチングするための薬液（所望の液体）２７が、半導体ウェハ１の被処理面Ｓに供給される。本実施の形態では、導体膜であるＡｌをエッチングする薬液２７として、例えば、酢酸、硝酸、水および、燐酸（たとえば７０重量％超）を混合した混酸薬液を用いるものとする。これにより、フォトレジスト膜によるエッチングマスクが施されていない、露出した部分の導体膜がエッチングされる（図５における工程３０２）。本実施の形態１において、液体供給ノズル機構２６を構成するノズルは液体吐出口に向かって次第に幅広となるコーン型ノズルとしているが、幅に変化の無いストレート型ノズル、または、スプレー式のノズルでも良い。
【００５８】
このとき、通常の構造では、薬液２７は、回転している半導体ウェハ１に振り切られ、特に、開口部２５から外部に飛散したものは回収できず、薬液２７の回収効率は低下する。これは、プロセスの安定性を損なう原因となっていた。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、図７に示すように、液体供給ノズル機構２６より半導体ウェハ１に薬液２７を供給している間、処理カップＷＣの開口部２５を塞ぐようなカバー２８を設置することで、開口部２５から外部への薬液２７の飛散を防止している。
【００６０】
カバー２８は断面円弧状に形成されている。即ち、カバー２８の内面が、外周に向かって次第にウェハに近付く方向に曲率を持って形成されている。そして、カバー２８が終端する外周部は、処理カップＷＣに設けられた液体回収部２４の上方に達するように形成されている。これにより、カバー２８の内面に付着した薬液２７は自重によって弧状内面に沿って移動し、カバー２８が終端する外周部で処理カップＷＣ内に落ち、液体回収部２４に導かれるようになっている。
【００６１】
ここで、カバー２８の形状としては、内面に付着した薬液２７などが、カバー２８の終端する外周部に、自重により移動しやすい形状であることが要件であり、例えば円錐状などであっても良く、上記に示した断面円弧状に限定されるものではない。その際、カバー２８が終端する外周部は、処理カップＷＣに備えられた液体回収部２４の上部に達している必要がある。
【００６２】
上記のように、薬液２７の飛散防止カバー２８を適用することで、処理に用いた薬液２７は処理カップＷＣの外部に飛散し難くなり、液体回収部２４によって高効率に回収される。これにより、枚葉処理として次に扱う半導体ウェハ１の同様の処理の際に、新たに薬液２７を補充する必要性が低減される。結果として、処理毎に用いる薬液２７の品質は均一化され、また、薬液２７の使用量が低減されることから、このエッチングプロセスの安定性が向上する。
【００６３】
導体膜のエッチング工程は、その後、純水（所望の液体）２９による薬液２７の洗浄（所謂リンス）工程に移る（図５における工程３０３）。前の工程で薬液２７を供給した液体供給ノズル機構２６を、純水２９を供給するための別の液体供給ノズル機構２６に変える。その後、上記と同様にして、半導体ウェハ１を回転させた状態で、被処理面Ｓに純水２９を供給することで、薬液２７の洗浄を行う。このとき、処理カップＷＣは薬液２７によるエッチング工程で用いたものとは違う処理カップＷＣに切り換える。また、上記と同様に、この工程でも、処理カップＷＣの開口部２５を塞ぐようなカバー２８を設置することで、純水２９の外部への飛散を防止することができる。このようなカバー２８を用いて効率よく純水２９を回収することで、外部に飛散、付着して残った純水２９が、後に自然落下して半導体ウェハ１に再付着する可能性を低減できる。
【００６４】
純水２９による所望の洗浄時間が経過した後、半導体ウェハ１を乾燥させる工程に移る（図５における工程３０４）。ここでは、液体の供給を止め、半導体ウェハ１に引き続き回転を施した状態とすることで、前の工程で半導体ウェハ１に付着した純水２９を振り切り、乾燥させる。この工程中においても、半導体ウェハ１が乾燥するまでは、処理カップＷＣの開口部２５を塞ぐカバー２８を設置することで、飛散する純水２９を効率的に回収し、半導体ウェハ１への再付着を防ぐことができる。
【００６５】
半導体ウェハ１が乾燥するまでの所望の時間が経過した後、半導体ウェハ１に施した回転を止め、処理カップＷＣの開口部２５から半導体ウェハ１を取り出す。当該半導体ウェハ１は次の所望の工程に移り、枚葉処理に伴う別の半導体ウェハ１に同様の処理を施す場合は、ウェハ載置台２２に同様に載置して、以上の工程を繰り返す。
【００６６】
上記のように、処理カップＷＣの開口部２５を塞ぐカバー２８を導入したウェットエッチングプロセスによって、処理に用いた液体を高効率に回収することができる。結果として、ウェットエッチングを要する半導体装置の製造工程において、その安定性を向上させることができる。
【００６７】
３．本実施の形態における処理装置の液体供給ノズル機構の詳細構造の説明（主に図８から図９）
ここでは、セクション２に説明したエッチング装置を用いて、セクション１に説明した第２導体膜エッチング工程を実行する場合において、エッチング特性（配線幅・形状）のウエハ内分布が比較的良好な比較的低速回転領域でも均一なエッチングレート分布を得やすい液体供給ノズル機構２６の詳細構成について説明する。
【００６８】
図８は本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法において使用する導体膜エッチング装置の液体供給ノズル機構の詳細を示す装置構造説明図である。図８において、液体供給ノズル機構２６以外は図６および図７に説明したものと同一である。図８に基づいて、エッチング動作の説明を行う。図８に示すように、液体供給ノズル機構２６は複数のノズルを有している。一方のハイ・ノズル２６ｂはたとえばフルコーン・ノズルでウエハ１の主面Ｓから比較的はなれており、薬液が比較的ウエハの全般をカバーするようになっている。他方のロー・ノズル２６ａは、たとえばフルコーン・ノズルで（ノズルの先端部が）ウエハ１の主面Ｓの中心から比較的近いところに配置され、比較的に薬液の濃度が薄くなるウエハ１の中心部を局所的にカバーしている。このように、複数のノズルから同時に（全期間同時でなく相前後してもよい）同じ薬液（混酸アルミニウム・エッチング液）を供給するので、図９に示すように、ウエハ上の薬液濃度が均一となり、ウエハの回転数が比較的低くても、ウエハ全体で均一なエッチングレートを確保することができる。薬液温度は摂氏６５度前後（摂氏６０度から７０度）が望ましい。ロー・ノズル２６ａの高さ（ウエハの第１主面からの）はウエハ径２００mmを１００％（基準値）とすると、５％から２０％の範囲が望ましい。ハイ・ノズル２６ｂの高さ（ウエハの第１主面からの）はウエハ径２００mmを１００％（基準値）とすると、５０％から１５０％の範囲が望ましい。
【００６９】
４．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００７０】
例えば、前記の実施の形態においては、主にパワーＭＯＳＦＥＴの製造に適用する点について説明したが、本願発明はその他の単体デバイス、集積回路装置等の製造にも同様に適用できることは言うまでもない。
【００７１】
また、ここではウエハ径については、主に２００mmを例にとり説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、その他の径たとえば、３００mmウエハまたはそれ以上の径のウエハへも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法中におけるデバイスの要部断面図である。
【図２】図１に続く半導体装置の製造方法中におけるデバイスの要部断面図である。
【図３】図２に続く半導体装置の製造方法中におけるデバイスの要部断面図である。
【図４】図３に続く半導体装置の製造方法中におけるデバイスの要部断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法による導体膜に関するプロセス・フロー図である。
【図６】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法において使用する導体膜エッチング装置の概要を示す装置構造説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法におけるエッチング中の導体膜エッチング装置の様子を示す装置構造説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法において使用する導体膜エッチング装置の液体供給ノズル機構の詳細を示す装置構造説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法における液体供給ノズル機構を適用したときの導体膜エッチング特性を示すデータプロット図である。
【図１０】単一のプルコーンノズルを用いたときの導体膜エッチング特性を示すデータプロット図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ウエハ
１４ 第１導体膜
１５ 第２導体膜
１６ レジスト膜パターン
２６ａ 第１のノズル
２６ｂ 第２のノズル
Ｓ ウエハの第１の主面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハの第１の主面上に高融点金属を主要な成分とする第１導体膜を形成する工程；
（ｂ）前記第１導体膜上に前記第１導体膜よりも厚く、アルミニウムを主要な成分とする第２導体膜を形成する工程；
（ｃ）前記第２導体膜上にレジスト膜パターンを形成する工程；
（ｄ）前記第２導体膜上に前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハをその中心の周りに回転させながら、混酸アルミニウム・エッチング液を前記ウエハの前記第１の主面に供給することにより、ウエット・エッチングして、前記第２導体膜をパターニングする工程；
（ｅ）前記第２導体膜上に前記レジスト膜パターンがある状態で、ドライエッチングにより、前記第１導体膜をパターニングする工程、
ここで、前記工程（ｄ）は以下の下位工程を含む：
（ｄ１）前記ウエハの前記第１の主面の中央部に近接した第１のノズルから、前記中央部およびその周辺に向けて、前記混酸アルミニウム・エッチング液をスプレーする工程；
（ｄ２）前記第１のノズルと比較して、前記ウエハの前記第１の主面から離れた第２のノズルから、前記ウエハの前記第１の主面のほぼ全体に供給されるように、前記混酸アルミニウム・エッチング液をスプレーする工程。
【請求項２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１のノズルおよび前記第２のノズルはフルコーン・ノズルである。
【請求項３】
前記２項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程（ｄ１）および（ｄ２）は実質的に同時に実行される。
【請求項４】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１のノズルの前記ウエハの前記第１の主面からの垂直高さは、ウエハの直径を基準とするとき、５％から２０％の範囲に含まれる。
【請求項５】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第２のノズルの前記ウエハの前記第１の主面からの垂直高さは、ウエハの直径を基準とするとき、５０％から１５０％の範囲に含まれる。
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハの第１の主面上に高融点金属を主要な成分とする第１導体膜を形成する工程；
（ｂ）前記第１導体膜上に前記第１導体膜よりも厚く、アルミニウムを主要な成分とする第２導体膜を形成する工程；
（ｃ）前記第２導体膜上にレジスト膜パターンを形成する工程；
（ｄ）前記第２導体膜上に前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハをその中心の周りに回転させながら、混酸アルミニウム・エッチング液を前記ウエハの前記第１の主面に供給することにより、ウエット・エッチングして、前記第２導体膜をパターニングする工程；
（ｅ）前記第２導体膜上に前記レジスト膜パターンがある状態で、ドライエッチングにより、前記第１導体膜をパターニングする工程、
ここで、前記工程（ｄ）は以下の下位工程を含む：
（ｄ１）前記ウエハの前記第１の主面の中央部に近接した第１のノズルから、前記中央部およびその周辺に向けて、前記混酸アルミニウム・エッチング液をスプレーする工程；
（ｄ２）前記第１のノズルと比較して、前記ウエハの前記第１の主面から離れた第２のノズルから、前記ウエハの前記第１の主面のほぼ全体に供給されるように、前記混酸アルミニウム・エッチング液をスプレーする工程。
【請求項２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１のノズルおよび前記第２のノズルはフルコーン・ノズルである。
【請求項３】
前記２項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程（ｄ１）および（ｄ２）は実質的に同時に実行される。
【請求項４】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１のノズルの前記ウエハの前記第１の主面からの垂直高さは、ウエハの直径を基準とするとき、５％から２０％の範囲に含まれる。
【請求項５】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第２のノズルの前記ウエハの前記第１の主面からの垂直高さは、ウエハの直径を基準とするとき、５０％から１５０％の範囲に含まれる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１０５３５３（Ｐ２００９−１０５３５３Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７８２６９（Ｐ２００７−２７８２６９）
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Ｆターム（参考）】
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