JP2002164324A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2002164324A JP2002164324A JP2000356349A JP2000356349A JP2002164324A JP 2002164324 A JP2002164324 A JP 2002164324A JP 2000356349 A JP2000356349 A JP 2000356349A JP 2000356349 A JP2000356349 A JP 2000356349A JP 2002164324 A JP2002164324 A JP 2002164324A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 保護堆積膜を完全に剥離除去し、かつ配線体
を腐食しない洗浄工程を備えた半導体装置の製造方法を
提供することを課題とする。 【解決手段】 絶縁膜を形成した半導体基板上の金属層
をレジストパターンをマスクにしてドライエッチングし
て、レジストパターンと配線体の側部に保護堆積膜を堆
積しながら配線体を形成する工程と、基板回転式の枚葉
処理方式の洗浄装置と、フッ素化合物を混合した半導体
装置用洗浄液を、吐出中半導体基板を回転させながら、
もしくは、吐出後停止させながら、前記保護堆積膜を剥
離する工程と、半導体基板を回転して純水で水洗する工
程と、半導体基板を回転して乾燥する工程とを含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法により上記課題を解
決する。
を腐食しない洗浄工程を備えた半導体装置の製造方法を
提供することを課題とする。 【解決手段】 絶縁膜を形成した半導体基板上の金属層
をレジストパターンをマスクにしてドライエッチングし
て、レジストパターンと配線体の側部に保護堆積膜を堆
積しながら配線体を形成する工程と、基板回転式の枚葉
処理方式の洗浄装置と、フッ素化合物を混合した半導体
装置用洗浄液を、吐出中半導体基板を回転させながら、
もしくは、吐出後停止させながら、前記保護堆積膜を剥
離する工程と、半導体基板を回転して純水で水洗する工
程と、半導体基板を回転して乾燥する工程とを含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法により上記課題を解
決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関する。更に詳しくは、本発明は、半導体装置の
製造工程において、金属層のエッチング時に生成する反
応生成物からなる保護堆積膜を除去する洗浄工程を含む
半導体装置の製造方法に関する。
方法に関する。更に詳しくは、本発明は、半導体装置の
製造工程において、金属層のエッチング時に生成する反
応生成物からなる保護堆積膜を除去する洗浄工程を含む
半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶からなる半導体基板上
に、論理ＬＳＩやメモリＬＳＩを形成する半導体集積回
路のアルミニウム配線技術においては、回路の高集積化
に伴い、配線にエレクトロマイグレーション、ストレス
マイグレーション等が発生することが報告されている。
そのため、配線体の材料に微量の銅を添加したアルミニ
ウム合金（Ａｌ−Ｃｕ）合金を使用することで、エレク
トロマイグレーション、ストレスマイグレーションを抑
制している。
に、論理ＬＳＩやメモリＬＳＩを形成する半導体集積回
路のアルミニウム配線技術においては、回路の高集積化
に伴い、配線にエレクトロマイグレーション、ストレス
マイグレーション等が発生することが報告されている。
そのため、配線体の材料に微量の銅を添加したアルミニ
ウム合金（Ａｌ−Ｃｕ）合金を使用することで、エレク
トロマイグレーション、ストレスマイグレーションを抑
制している。
【０００３】Ａｌ−Ｃｕ合金を配線体とする製造工程は
次の通りである。まず、拡散層及び絶縁膜等が形成され
た半導体基板上にスパッタ蒸着法によりＡｌ−Ｃｕ合金
膜を形成する。次にこのＡｌ−Ｃｕ合金膜上にレジスト
膜を塗布した後、フォトリソグラフィ及び現像処理を行
いレジストパターンを形成する。そして、このレジスト
パターンをマスクとして、Ａｌ−Ｃｕ合金膜をドライエ
ッチングして所望の配線パターンを形成する。ドライエ
ッチングガスとして、ＢＣ１3、Ｃ１2等の塩素系ガス、
又はこれらの塩素系ガスにＣＦ4、ＣＨＦ3等のフロン系
ガスを添加したものが一般的に用いられている。
次の通りである。まず、拡散層及び絶縁膜等が形成され
た半導体基板上にスパッタ蒸着法によりＡｌ−Ｃｕ合金
膜を形成する。次にこのＡｌ−Ｃｕ合金膜上にレジスト
膜を塗布した後、フォトリソグラフィ及び現像処理を行
いレジストパターンを形成する。そして、このレジスト
パターンをマスクとして、Ａｌ−Ｃｕ合金膜をドライエ
ッチングして所望の配線パターンを形成する。ドライエ
ッチングガスとして、ＢＣ１3、Ｃ１2等の塩素系ガス、
又はこれらの塩素系ガスにＣＦ4、ＣＨＦ3等のフロン系
ガスを添加したものが一般的に用いられている。
【０００４】このエッチングの後では、前記レジスト膜
及びＡｌ−Ｃｕ合金膜のパターン側面に、ドライエッチ
ングの際に使用する塩素系ガスと配線体のアルミニウム
とが反応することで、塩化アルミニウム等からなる保護
堆積膜が生成される。前記保護堆積膜が大気中の水分と
反応して塩化水素を発生し、この塩化水素がさらにＡｌ
−Ｃｕ合金を腐食することにより配線体の断線の原因と
なることが報告されている（月刊ＳＥＭＩＣＯＮ ＮＥ
ＷＳ １９９８年１０月号４４頁）。
及びＡｌ−Ｃｕ合金膜のパターン側面に、ドライエッチ
ングの際に使用する塩素系ガスと配線体のアルミニウム
とが反応することで、塩化アルミニウム等からなる保護
堆積膜が生成される。前記保護堆積膜が大気中の水分と
反応して塩化水素を発生し、この塩化水素がさらにＡｌ
−Ｃｕ合金を腐食することにより配線体の断線の原因と
なることが報告されている（月刊ＳＥＭＩＣＯＮ ＮＥ
ＷＳ １９９８年１０月号４４頁）。
【０００５】ドライエッチングの際にレジスト膜及びＡ
ｌ−Ｃｕ合金膜のパターン側面に形成される保護堆積膜
を除去するため、酸性の有機溶剤からなるレジスト洗浄
液やアルカリ性の有機溶剤からなるレジスト洗浄液が使
用されていた。しかし、いずれの洗浄液を用いても、保
護堆積膜を完全に除去できなかった。また、チタン層や
タングステン層は、配線体を多層構造にする際の中間層
の金属配線に使用される場合が多く、生成した保護堆積
膜を放置しておくと、次工程で堆積させた中間層の圧力
等により隣接する配線体が保護堆積膜に接触し、短絡や
配線異常の原因となる。
ｌ−Ｃｕ合金膜のパターン側面に形成される保護堆積膜
を除去するため、酸性の有機溶剤からなるレジスト洗浄
液やアルカリ性の有機溶剤からなるレジスト洗浄液が使
用されていた。しかし、いずれの洗浄液を用いても、保
護堆積膜を完全に除去できなかった。また、チタン層や
タングステン層は、配線体を多層構造にする際の中間層
の金属配線に使用される場合が多く、生成した保護堆積
膜を放置しておくと、次工程で堆積させた中間層の圧力
等により隣接する配線体が保護堆積膜に接触し、短絡や
配線異常の原因となる。
【０００６】従って保護堆積膜の除去が可能で、さらに
アルミニウム系配線体を腐食しない半導体装置用洗浄液
及びそれを用いた半導体装置の製造方法が所望されてい
た。この問題を解決するために、特開平９−６２０１３
号公報には、ドライエッチングの際に形成される保護堆
積膜を除去し、さらに配線体を腐食しない薬液（以下、
半導体装置用洗浄液と呼ぶ）が紹介されている。
アルミニウム系配線体を腐食しない半導体装置用洗浄液
及びそれを用いた半導体装置の製造方法が所望されてい
た。この問題を解決するために、特開平９−６２０１３
号公報には、ドライエッチングの際に形成される保護堆
積膜を除去し、さらに配線体を腐食しない薬液（以下、
半導体装置用洗浄液と呼ぶ）が紹介されている。
【０００７】例えば、前記半導体装置用洗浄液の組成
は、フッ素化合物とベタイン化合物と有機溶媒と純水と
からなっている。そのフッ素化合物として、フッ化水素
酸、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、ホ
ウフッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウ
ム、フッ化水素テトラメチルアンモニウム等が挙げら
れ、これらの内のどれか１つが選ばれる。
は、フッ素化合物とベタイン化合物と有機溶媒と純水と
からなっている。そのフッ素化合物として、フッ化水素
酸、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、ホ
ウフッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウ
ム、フッ化水素テトラメチルアンモニウム等が挙げら
れ、これらの内のどれか１つが選ばれる。
【０００８】フッ素化合物の濃度は０．１〜２０重量％
であり、フッ素化合物の濃度が０．１重量％より低い場
合、保護堆積膜の除去速度が遅く、２０重量％より高い
場合、配線体の腐食が激しくなると記載されている。ま
た、ベタイン化合物としては、グリシンベタイン、γ−
ブチロベタイン、ラウリルベタイン、ステアリンベタイ
ン等が挙げられ、これらの内のどれか１つが選ばれる。
であり、フッ素化合物の濃度が０．１重量％より低い場
合、保護堆積膜の除去速度が遅く、２０重量％より高い
場合、配線体の腐食が激しくなると記載されている。ま
た、ベタイン化合物としては、グリシンベタイン、γ−
ブチロベタイン、ラウリルベタイン、ステアリンベタイ
ン等が挙げられ、これらの内のどれか１つが選ばれる。
【０００９】ベタイン化合物の濃度は１〜５０重量％、
好ましくは５〜４０重量％であり、ベタイン化合物の濃
度が１重量％より場合、配線体の腐食が激しく、５０重
量％より高い場合、保護堆積膜の除去速度が遅くなり好
ましくないと記載されている。
好ましくは５〜４０重量％であり、ベタイン化合物の濃
度が１重量％より場合、配線体の腐食が激しく、５０重
量％より高い場合、保護堆積膜の除去速度が遅くなり好
ましくないと記載されている。
【００１０】また、有機溶媒としては、ジメチルホルム
アミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン
等のアミド類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、メ
タノール、エタノール、イソプロパノール、エチレング
リコール等のアルコール類が挙げられ、これらの内のど
れか１つが選ばれる。有機溶媒の濃度は１〜６０重量％
であリ、有機溶媒の濃度が１重量％より低い場合、配線
体の腐食が激しくなり、６０重量％より高い場合、保護
堆積膜の除去速度が遅くなると記載されている。
アミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン
等のアミド類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、メ
タノール、エタノール、イソプロパノール、エチレング
リコール等のアルコール類が挙げられ、これらの内のど
れか１つが選ばれる。有機溶媒の濃度は１〜６０重量％
であリ、有機溶媒の濃度が１重量％より低い場合、配線
体の腐食が激しくなり、６０重量％より高い場合、保護
堆積膜の除去速度が遅くなると記載されている。
【００１１】以下、図３及び図４を用いて、特開平９−
６２０１３号公報に示された、半導体装置用洗浄液を使
用した実施例を説明する。図３において、半導体基板１
０１上に酸化膜１０２を形成し、酸化膜１０２上には第
１層金属であるＴｉＮ層１０３、第２層金属であるＡｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ層１０４及び第３層金属であるＴｉＮ層１
０５がこの順に積層されている。また、レジスト膜１０
６を用いてドライエッチングされ、その時にレジスト膜
１０６及び配線体（１０３，１０４，１０５）の側壁に
保護堆積膜１０７が形成されている。
６２０１３号公報に示された、半導体装置用洗浄液を使
用した実施例を説明する。図３において、半導体基板１
０１上に酸化膜１０２を形成し、酸化膜１０２上には第
１層金属であるＴｉＮ層１０３、第２層金属であるＡｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ層１０４及び第３層金属であるＴｉＮ層１
０５がこの順に積層されている。また、レジスト膜１０
６を用いてドライエッチングされ、その時にレジスト膜
１０６及び配線体（１０３，１０４，１０５）の側壁に
保護堆積膜１０７が形成されている。
【００１２】図４は、図３で作成した半導体装置を、酸
素プラズマを用いてレジストアッシングに付し、レジス
ト膜１０６を除去した後の半導体装置の断面図を示す。
図４において保護堆積膜１０７は、酸素プラズマでは除
去されず、一部変形し残存している。レジストアッシン
グを行った後、半導体基板１０１を前記の半導体装置用
洗浄液に所定時間浸漬し、超純水に浸漬リンスし、次い
で乾燥し、電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果、保護
堆積膜１０７は完全に除去剥離されていると記載されて
いる。また配線体のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層１０４、ＴｉＮ
層１０３及びＴｉＮ層１０５の腐食も見られていないと
されている。
素プラズマを用いてレジストアッシングに付し、レジス
ト膜１０６を除去した後の半導体装置の断面図を示す。
図４において保護堆積膜１０７は、酸素プラズマでは除
去されず、一部変形し残存している。レジストアッシン
グを行った後、半導体基板１０１を前記の半導体装置用
洗浄液に所定時間浸漬し、超純水に浸漬リンスし、次い
で乾燥し、電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果、保護
堆積膜１０７は完全に除去剥離されていると記載されて
いる。また配線体のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層１０４、ＴｉＮ
層１０３及びＴｉＮ層１０５の腐食も見られていないと
されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ドライエッチング後、
前記半導体装置用洗浄液に浸漬し、次いで、例えば、バ
ッチ方式による浸漬洗浄、枚葉式によるスプレイ又は噴
霧洗浄等により水洗し、乾燥することで、レジスト膜及
び配線体よりなる積層体の側部に形成される保護堆積膜
を完全に剥離除去でき、配線体を構成する各種の金属素
材をも腐食しないという結果が得られている。しかし、
半導体基板を一枚ずつ回転処理する、枚葉処理方式の洗
浄装置おいて、前記半導体装置用洗浄液を用いて保護堆
積膜を除去し、後の純水での半導体基板の回転による水
洗方法によっては、残存する洗浄液が配線体を腐食し得
る濃度になり、配線体が腐食されることがあった。
前記半導体装置用洗浄液に浸漬し、次いで、例えば、バ
ッチ方式による浸漬洗浄、枚葉式によるスプレイ又は噴
霧洗浄等により水洗し、乾燥することで、レジスト膜及
び配線体よりなる積層体の側部に形成される保護堆積膜
を完全に剥離除去でき、配線体を構成する各種の金属素
材をも腐食しないという結果が得られている。しかし、
半導体基板を一枚ずつ回転処理する、枚葉処理方式の洗
浄装置おいて、前記半導体装置用洗浄液を用いて保護堆
積膜を除去し、後の純水での半導体基板の回転による水
洗方法によっては、残存する洗浄液が配線体を腐食し得
る濃度になり、配線体が腐食されることがあった。
【００１４】本発明の目的は、前記半導体装置用洗浄液
と、枚葉処理方式の洗浄装置を用いても、ドライエッチ
ングによりレジスト膜及び配線体よりなる積層体の側部
に形成される保護堆積膜を完全に剥離除去し、配線体を
構成する各種の金属層をも腐食しないで、半導体基板を
一枚ずつ回転処理する、枚葉処理方式の洗浄装置におけ
る場合の純水での洗浄工程を備えた半導体装置の製造方
法を提供することである。
と、枚葉処理方式の洗浄装置を用いても、ドライエッチ
ングによりレジスト膜及び配線体よりなる積層体の側部
に形成される保護堆積膜を完全に剥離除去し、配線体を
構成する各種の金属層をも腐食しないで、半導体基板を
一枚ずつ回転処理する、枚葉処理方式の洗浄装置におけ
る場合の純水での洗浄工程を備えた半導体装置の製造方
法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記のような課題を解決
すべく検討した結果、保護堆積膜除去後の半導体装置用
洗浄液を純水で置換、洗浄する工程中において、残存す
る洗浄液が金属層を腐食し得る濃度になることを抑制す
ることで、本来の半導体装置用洗浄液の性能であるドラ
イエッチングにより形成される保護堆積膜を容易に除去
でき、配線体となる各種の金属層を腐食しない方法を見
出し、本発明に到達した。かくして本発明によれば、絶
縁膜を形成した半導体基板上に、金属層を形成し、次い
で配線体を形成するためのレジストパターンを形成する
工程と、
すべく検討した結果、保護堆積膜除去後の半導体装置用
洗浄液を純水で置換、洗浄する工程中において、残存す
る洗浄液が金属層を腐食し得る濃度になることを抑制す
ることで、本来の半導体装置用洗浄液の性能であるドラ
イエッチングにより形成される保護堆積膜を容易に除去
でき、配線体となる各種の金属層を腐食しない方法を見
出し、本発明に到達した。かくして本発明によれば、絶
縁膜を形成した半導体基板上に、金属層を形成し、次い
で配線体を形成するためのレジストパターンを形成する
工程と、
【００１６】前記金属層をレジストパターンをマスクに
してドライエッチングして、レジストパターンと配線体
の側部に保護堆積膜を堆積しながら配線体を形成する工
程と、基板回転式の枚葉処理方式の洗浄装置と、フッ素
化合物を混合した半導体装置用洗浄液を、吐出中半導体
基板を回転させながら、もしくは、吐出後停止させなが
ら、前記保護堆積膜を剥離する工程と、半導体基板を回
転して純水で水洗する工程と、半導体基板を回転して乾
燥する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法が提供される。
してドライエッチングして、レジストパターンと配線体
の側部に保護堆積膜を堆積しながら配線体を形成する工
程と、基板回転式の枚葉処理方式の洗浄装置と、フッ素
化合物を混合した半導体装置用洗浄液を、吐出中半導体
基板を回転させながら、もしくは、吐出後停止させなが
ら、前記保護堆積膜を剥離する工程と、半導体基板を回
転して純水で水洗する工程と、半導体基板を回転して乾
燥する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図１（ａ）〜（ｅ）に、レ
ジスト膜及び金属層が積層された配線体の側部に形成さ
れる保護堆積膜７を除去し、半導体基板１を一枚ずつ回
転処理する枚葉処理方式の洗浄装置おける純水の洗浄方
法を特徴の１つとする本発明の半導体装置の製造方法の
例を説明する。
ジスト膜及び金属層が積層された配線体の側部に形成さ
れる保護堆積膜７を除去し、半導体基板１を一枚ずつ回
転処理する枚葉処理方式の洗浄装置おける純水の洗浄方
法を特徴の１つとする本発明の半導体装置の製造方法の
例を説明する。
【００１８】図１（ａ）に示すように、半導体基板１の
酸化膜２上に、順次所定の方法で、ＴｉＮ−Ｔｉの積層
膜４、Ａｌ−Ｃｕ合金層５とＴｉＮ−Ｔｉ積層膜６から
なる金属層を所定の膜厚を形成する。ここで、金属層
は、積層体からなっているが、単層であってもよい。ま
た、少なくともＡｌ−Ｃｕ合金層を含む場合に本発明の
効果が大きくなる。また、半導体基板としては、特に限
定されず、シリコン基板のような元素半導体基板、シリ
コンゲルマニウム、ガリウム砒素等の化合物半導体基板
が挙げられる。更に、酸化膜の代わりに、窒化膜を用い
てもよく酸化膜と窒化膜の積層体を用いてもよい。
酸化膜２上に、順次所定の方法で、ＴｉＮ−Ｔｉの積層
膜４、Ａｌ−Ｃｕ合金層５とＴｉＮ−Ｔｉ積層膜６から
なる金属層を所定の膜厚を形成する。ここで、金属層
は、積層体からなっているが、単層であってもよい。ま
た、少なくともＡｌ−Ｃｕ合金層を含む場合に本発明の
効果が大きくなる。また、半導体基板としては、特に限
定されず、シリコン基板のような元素半導体基板、シリ
コンゲルマニウム、ガリウム砒素等の化合物半導体基板
が挙げられる。更に、酸化膜の代わりに、窒化膜を用い
てもよく酸化膜と窒化膜の積層体を用いてもよい。
【００１９】次に、全面にレジスト膜を塗布し、フォト
リソグラフィー技術で所定のパターンニングを行うこと
で、上記３層の金属層よりなる配線体形成用のレジスト
パターン３を形成し、これをマスクにして、ドライエッ
チングにより３層の金属層よりなる配線体を形成する。
前記３層の金属層のドライエッチング中に、レジストパ
ターン３及び配線体の側部に、エッチング時の反応生成
物よりなる保護堆積膜７が形成される。ドライエッチン
グガスとして、ＢＣ１3、Ｃ１2等の塩素系ガス、又はこ
れらの塩素系ガスにＣＦ4、ＣＨＦ3等のフロン系ガスを
添加したものが挙げられる。
リソグラフィー技術で所定のパターンニングを行うこと
で、上記３層の金属層よりなる配線体形成用のレジスト
パターン３を形成し、これをマスクにして、ドライエッ
チングにより３層の金属層よりなる配線体を形成する。
前記３層の金属層のドライエッチング中に、レジストパ
ターン３及び配線体の側部に、エッチング時の反応生成
物よりなる保護堆積膜７が形成される。ドライエッチン
グガスとして、ＢＣ１3、Ｃ１2等の塩素系ガス、又はこ
れらの塩素系ガスにＣＦ4、ＣＨＦ3等のフロン系ガスを
添加したものが挙げられる。
【００２０】次に、図１（ｂ）に示すように、半導体基
板１を酸素プラズマ処理して、レジストパターン３を除
去し、半導体基板１を洗浄装置に搬入して枚葉式で洗浄
処理するユニット内のスピンチャック９に吸着させ、半
導体装置洗浄用液供給ノズル１０を介して、半導体装置
用洗浄液８を流下し、半導体装置用洗浄液８は表面張力
により半導体基板１上に液盛りされる。半導体装置用洗
浄液は、少なくともフッ素化合物を含み、例えば、フッ
素化合物とベタイン化合物と有機溶媒と純水とからなっ
ている。
板１を酸素プラズマ処理して、レジストパターン３を除
去し、半導体基板１を洗浄装置に搬入して枚葉式で洗浄
処理するユニット内のスピンチャック９に吸着させ、半
導体装置洗浄用液供給ノズル１０を介して、半導体装置
用洗浄液８を流下し、半導体装置用洗浄液８は表面張力
により半導体基板１上に液盛りされる。半導体装置用洗
浄液は、少なくともフッ素化合物を含み、例えば、フッ
素化合物とベタイン化合物と有機溶媒と純水とからなっ
ている。
【００２１】そのフッ素化合物として、フッ化水素酸、
フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、ホウフ
ッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、
フッ化水素テトラメチルアンモニウム等が挙げられ、こ
れらの内のどれかが選ばれる。フッ素化合物の濃度は
０．１〜２０重量％であることが好ましい。フッ素化合
物の濃度が０．１重量％より低い場合、保護堆積膜の除
去速度が遅く、２０重量％より高い場合、配線体の腐食
が激しくなるので好ましくない。
フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、ホウフ
ッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、
フッ化水素テトラメチルアンモニウム等が挙げられ、こ
れらの内のどれかが選ばれる。フッ素化合物の濃度は
０．１〜２０重量％であることが好ましい。フッ素化合
物の濃度が０．１重量％より低い場合、保護堆積膜の除
去速度が遅く、２０重量％より高い場合、配線体の腐食
が激しくなるので好ましくない。
【００２２】また、ベタイン化合物としては、グリシン
ベタイン、γ−ブチロベタイン、ラウリルベタイン、ス
テアリンベタイン等が挙げられ、これらの内のどれかが
選ばれる。ベタイン化合物の濃度は、好ましくは１〜５
０重量％であり、より好ましくは５〜４０重量％であ
る。ベタイン化合物の濃度が１重量％より低い場合、配
線体の腐食が激しく、５０重量％より高い場合、保護堆
積膜の除去速度が遅くなり好ましくない。
ベタイン、γ−ブチロベタイン、ラウリルベタイン、ス
テアリンベタイン等が挙げられ、これらの内のどれかが
選ばれる。ベタイン化合物の濃度は、好ましくは１〜５
０重量％であり、より好ましくは５〜４０重量％であ
る。ベタイン化合物の濃度が１重量％より低い場合、配
線体の腐食が激しく、５０重量％より高い場合、保護堆
積膜の除去速度が遅くなり好ましくない。
【００２３】また、有機溶媒としては、ジメチルホルム
アミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン
等のアミド類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、メ
タノール、エタノール、イソプロパノール、エチレング
リコール等のアルコール類が挙げられ、これらの内のど
れかが選ばれる。有機溶媒の濃度は１〜６０重量％であ
ることが好ましい。有機溶媒の濃度が１重量％より低い
場合、配線体の腐食が激しくなり、６０重量％より高い
場合、保護堆積膜の除去速度が遅くなり好ましくない。
アミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン
等のアミド類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、メ
タノール、エタノール、イソプロパノール、エチレング
リコール等のアルコール類が挙げられ、これらの内のど
れかが選ばれる。有機溶媒の濃度は１〜６０重量％であ
ることが好ましい。有機溶媒の濃度が１重量％より低い
場合、配線体の腐食が激しくなり、６０重量％より高い
場合、保護堆積膜の除去速度が遅くなり好ましくない。
【００２４】その後、図１（ｃ）に示すように、保護堆
積膜７を除去後にスピンチャック９の上方に配置されて
いる純水供給ノズル１１から純水１２を流下しながら、
スピンチャック９を３００ｒｐｍ未満で回転させること
により、半導体基板１の表面を洗浄する。純水置換、洗
浄の回転数は１００ｒｐｍが好ましい。純水１２での洗
浄時間は、９０秒以上が好ましい。その後、図１（ｄ）
に示すように純水１２を停止し、スピンチャック９を約
３０００〜４０００ｒｐｍに回転させ、半導体基板１を
乾燥させる。
積膜７を除去後にスピンチャック９の上方に配置されて
いる純水供給ノズル１１から純水１２を流下しながら、
スピンチャック９を３００ｒｐｍ未満で回転させること
により、半導体基板１の表面を洗浄する。純水置換、洗
浄の回転数は１００ｒｐｍが好ましい。純水１２での洗
浄時間は、９０秒以上が好ましい。その後、図１（ｄ）
に示すように純水１２を停止し、スピンチャック９を約
３０００〜４０００ｒｐｍに回転させ、半導体基板１を
乾燥させる。
【００２５】次に、上記工程を経て、図１（ｅ）に示す
ような配線パターンを形成した半導体基板１を得ること
ができる。このように、半導体基板１を一枚ずつ回転処
理する枚葉処理方式の洗浄装置において、半導体基板１
上の保護堆積膜７の除去、半導体基板１の水洗及び乾燥
の条件は、下記の通りである。即ち、保護堆積膜７の除
去は０〜２００ｒｐｍで６０〜１２０秒、半導体基板１
の水洗は５０〜３００ｒｐｍで６０〜１２０秒、半導体
基板１の乾燥は４０００〜５０００ｒｐｍで３０〜６０
秒程度の条件が使用可能であった。なお、半導体装置用
洗浄液８の液温は１８℃〜４０℃程度、純水の温度は１
８℃〜３０℃程度とすることが可能である。
ような配線パターンを形成した半導体基板１を得ること
ができる。このように、半導体基板１を一枚ずつ回転処
理する枚葉処理方式の洗浄装置において、半導体基板１
上の保護堆積膜７の除去、半導体基板１の水洗及び乾燥
の条件は、下記の通りである。即ち、保護堆積膜７の除
去は０〜２００ｒｐｍで６０〜１２０秒、半導体基板１
の水洗は５０〜３００ｒｐｍで６０〜１２０秒、半導体
基板１の乾燥は４０００〜５０００ｒｐｍで３０〜６０
秒程度の条件が使用可能であった。なお、半導体装置用
洗浄液８の液温は１８℃〜４０℃程度、純水の温度は１
８℃〜３０℃程度とすることが可能である。
【００２６】図１（ｃ）に示す工程において、半導体基
板１の水洗処理の場合、表１に示す各条件の回転数及び
洗浄液の吐出タイミングでの半導体基板１の保護堆積物
７を除去し、純水で洗浄、その後乾燥を行った後に、３
層配線体のうち、表面のＴｉＮ−Ｔｉ積層膜４を剥離
し、Ａｌ−Ｃｕ合金層５をウエハ表面から観察できる状
態にして、欠陥の観察を行った。これは、ＴｉＮ−Ｔｉ
積層膜４よりＡｌ−Ｃｕ合金層５の方が腐食されやすい
が、ＴｉＮ−Ｔｉ積層膜４が、Ａｌ−Ｃｕ合金層５の上
層にあるままであると、欠陥を観察できないためにＴｉ
Ｎ−Ｔｉ積層膜４を剥離したものである。条件１〜５の
製造工程への適用の可否を表１に示す。
板１の水洗処理の場合、表１に示す各条件の回転数及び
洗浄液の吐出タイミングでの半導体基板１の保護堆積物
７を除去し、純水で洗浄、その後乾燥を行った後に、３
層配線体のうち、表面のＴｉＮ−Ｔｉ積層膜４を剥離
し、Ａｌ−Ｃｕ合金層５をウエハ表面から観察できる状
態にして、欠陥の観察を行った。これは、ＴｉＮ−Ｔｉ
積層膜４よりＡｌ−Ｃｕ合金層５の方が腐食されやすい
が、ＴｉＮ−Ｔｉ積層膜４が、Ａｌ−Ｃｕ合金層５の上
層にあるままであると、欠陥を観察できないためにＴｉ
Ｎ−Ｔｉ積層膜４を剥離したものである。条件１〜５の
製造工程への適用の可否を表１に示す。
【００２７】
【表１】 ただし、測定した腐食個数には、欠陥検査をする上で、
固有の擬似欠陥数及び腐食以外の欠陥がある場合が存在
するが、それらの数値は除いている。また、腐食個数
は、半導体基板１の１枚あたり、約５００箇所程度を観
察した結果から算出した数値で判断している。表１に示
す条件１〜３は、まず保護堆積膜７を除去後の半導体装
置用洗浄液を振りきって乾燥させてから純水を吐出して
水洗、乾燥した結果を示し、条件４〜５は、保護堆積物
７の除去後に、半導体基板１上に半導体装置用洗浄液８
の液盛りし、その上へ純水を吐出して水洗した場合であ
る。
固有の擬似欠陥数及び腐食以外の欠陥がある場合が存在
するが、それらの数値は除いている。また、腐食個数
は、半導体基板１の１枚あたり、約５００箇所程度を観
察した結果から算出した数値で判断している。表１に示
す条件１〜３は、まず保護堆積膜７を除去後の半導体装
置用洗浄液を振りきって乾燥させてから純水を吐出して
水洗、乾燥した結果を示し、条件４〜５は、保護堆積物
７の除去後に、半導体基板１上に半導体装置用洗浄液８
の液盛りし、その上へ純水を吐出して水洗した場合であ
る。
【００２８】条件１〜５において、Ａｌ−Ｃｕ合金膜５
の腐食個数は純水の洗浄時に回転数に依存して現れ、回
転数の小さい低速回転であるほど腐食個数が少なくなる
結果が得られた。また保護堆積膜７の残渣物は条件１〜
５では、どの条件においても認められなかった。枚葉処
理方式の洗浄装置で、保護堆積膜７を除去処理後の純水
での洗浄方法は、前記の表１に示された、条件１、条件
２、条件４及び条件５が使用可能であることが見い出せ
た。条件３のように、水洗時の回転数が２０００ｒｐｍ
程度の高速回転であると数１０００個程度の腐食個数が
発生し、製造プロセスへの使用は困難であった。
の腐食個数は純水の洗浄時に回転数に依存して現れ、回
転数の小さい低速回転であるほど腐食個数が少なくなる
結果が得られた。また保護堆積膜７の残渣物は条件１〜
５では、どの条件においても認められなかった。枚葉処
理方式の洗浄装置で、保護堆積膜７を除去処理後の純水
での洗浄方法は、前記の表１に示された、条件１、条件
２、条件４及び条件５が使用可能であることが見い出せ
た。条件３のように、水洗時の回転数が２０００ｒｐｍ
程度の高速回転であると数１０００個程度の腐食個数が
発生し、製造プロセスへの使用は困難であった。
【００２９】このように、水洗時の回転数が高速である
ほどＡｌ−Ｃｕ合金層の腐食個数が発生するのは、半導
体装置用洗浄液８には図２に示すように、半導体装置用
洗浄液８中に含まれる、フッ化アンモニウムの濃度が
０．４ｗｔ％付近でＡｌ−Ｃｕ合金層の溶解速度のピー
クがあり、１．０ｗｔ％付近以上ではほとんど溶解しな
い特徴があるためである。
ほどＡｌ−Ｃｕ合金層の腐食個数が発生するのは、半導
体装置用洗浄液８には図２に示すように、半導体装置用
洗浄液８中に含まれる、フッ化アンモニウムの濃度が
０．４ｗｔ％付近でＡｌ−Ｃｕ合金層の溶解速度のピー
クがあり、１．０ｗｔ％付近以上ではほとんど溶解しな
い特徴があるためである。
【００３０】水洗時の回転数が高速回転（２０００ｒｐ
ｍ程度以上）である程、保護堆積膜７を除去後の半導体
装置用洗浄液８を純水１２で置換、洗浄し終わるまでの
途中過程で、水洗用の純水の循環が半導体基板１上で早
くなり、Ａｌ−Ｃｕ合金層付近の、薄められた半導体装
置用洗浄液８中のフッ化アンモニウムの濃度がアルミニ
ウムを腐食し得る程度となり、その時にＡｌ−Ｃｕ合金
層を腐食しているためであろうと考えられる。このよう
に、半導体装置用洗浄液８により、Ａｌ−Ｃｕ合金層や
他の配線体が、腐食等のダメージを全く受けることな
く、容易に保護堆積膜７を剥離することができる。よっ
て、本発明の方法は、高精度に配線体の加工が要求され
る半導体分野のみならず電子材料分野の全般においても
用いることができる。
ｍ程度以上）である程、保護堆積膜７を除去後の半導体
装置用洗浄液８を純水１２で置換、洗浄し終わるまでの
途中過程で、水洗用の純水の循環が半導体基板１上で早
くなり、Ａｌ−Ｃｕ合金層付近の、薄められた半導体装
置用洗浄液８中のフッ化アンモニウムの濃度がアルミニ
ウムを腐食し得る程度となり、その時にＡｌ−Ｃｕ合金
層を腐食しているためであろうと考えられる。このよう
に、半導体装置用洗浄液８により、Ａｌ−Ｃｕ合金層や
他の配線体が、腐食等のダメージを全く受けることな
く、容易に保護堆積膜７を剥離することができる。よっ
て、本発明の方法は、高精度に配線体の加工が要求され
る半導体分野のみならず電子材料分野の全般においても
用いることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、例
えば、スピンチャックを搭載した枚葉処理方式の洗浄装
置を用いて、半導体装置用洗浄液を純水で置換、洗浄す
る時の過渡的な状態の際に発生する配線体の腐食を抑制
できる。また、半導体装置の製造の際、スピンチャック
を搭載した枚葉処理方式の洗浄装置において、前記半導
体装置用洗浄液を用いて、半導体基板上に形成された導
電層やフォトレジストの側壁部に生成する保護堆積膜を
容易に除去できる。更に、配線体となる各種の金属層を
腐食させず、半導体装置用洗浄液の洗浄は純水で可能と
なる。本来の性能を発揮させるための純水での洗浄工程
を含む半導体装置の製造方法を提供できる。
えば、スピンチャックを搭載した枚葉処理方式の洗浄装
置を用いて、半導体装置用洗浄液を純水で置換、洗浄す
る時の過渡的な状態の際に発生する配線体の腐食を抑制
できる。また、半導体装置の製造の際、スピンチャック
を搭載した枚葉処理方式の洗浄装置において、前記半導
体装置用洗浄液を用いて、半導体基板上に形成された導
電層やフォトレジストの側壁部に生成する保護堆積膜を
容易に除去できる。更に、配線体となる各種の金属層を
腐食させず、半導体装置用洗浄液の洗浄は純水で可能と
なる。本来の性能を発揮させるための純水での洗浄工程
を含む半導体装置の製造方法を提供できる。
【図１】本発明の半導体装置の製造方法の概略工程図で
ある。
ある。
【図２】半導体装置用洗浄液中のフッ化アンモニウムの
濃度とＡｌ−Ｃｕ合金の溶解速度を示すグラフである。
濃度とＡｌ−Ｃｕ合金の溶解速度を示すグラフである。
【図３】従来の半導体装置の概略断面図である。
【図４】図３の半導体装置のレジスト膜を除去した後の
概略断面図である。
概略断面図である。
１ 半導体基板 ２ 酸化膜 ３ レジストパターン ４ ＴｉＮ−Ｔｉ積層膜 ５ Ａｌ−Ｃｕ合金層 ６ ＴｉＮ−Ｔｉ積層膜 ７ 保護堆積膜 ８ 半導体装置用洗浄液 ９ スピンチャック １０ 半導体装置洗浄用液供給ノズル １１ 純水供給ノズル １２ 純水 １０１ 半導体基板 １０２ 酸化膜 １０３ ＴｉＮ層 １０４ Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ層 １０５ ＴｉＮ層 １０６ レジスト膜 １０７ 保護堆積膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６５１Ｂ 21/304 ６４３ 21/302 Ｇ ６５１ 21/30 ５７２Ｂ 21/306 21/306 Ｓ Ｆターム(参考） 2H096 AA25 CA05 HA23 LA03 3B201 AA03 AB34 AB47 BB82 BB93 BB95 BB96 BB98 BC01 CC13 CC21 5F004 AA09 DA01 DA04 DA11 DA16 DA26 DB09 DB26 EA13 FA07 5F043 BB27 DD07 DD13 DD15 EE07 EE08 GG02 5F046 MA02 MA10
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁膜を形成した半導体基板上に、金属
層を形成し、次いで配線体を形成するためのレジストパ
ターンを形成する工程と、 前記金属層をレジストパターンをマスクにしてドライエ
ッチングして、レジストパターンと配線体の側部に保護
堆積膜を堆積しながら配線体を形成する工程と、 基板回転式の枚葉処理方式の洗浄装置と、フッ素化合物
を混合した半導体装置用洗浄液を、吐出中半導体基板を
回転させながら、もしくは、吐出後停止させながら、前
記保護堆積膜を剥離する工程と、 半導体基板を回転して純水で水洗する工程と、 半導体基板を回転して乾燥する工程とを含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記水洗する工程において、半導体基板
の回転数が５０〜３００ｒｐｍであることを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 金属層が、少なくともＡｌ−Ｃｕ合金膜
を含む積層体からなり、保護堆積膜が、ドライエッチン
グ時のエッチングガスと金属層との反応生成物からなる
層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000356349A JP3701193B2 (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000356349A JP3701193B2 (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164324A true JP2002164324A (ja) | 2002-06-07 |
| JP3701193B2 JP3701193B2 (ja) | 2005-09-28 |
Family
ID=18828613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000356349A Expired - Lifetime JP3701193B2 (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3701193B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008182018A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Nec Electronics Corp | 半導体装置製造方法 |
| JP7418905B2 (ja) | 2018-09-14 | 2024-01-22 | 株式会社ディスコ | ワークピースの加工方法 |
-
2000
- 2000-11-22 JP JP2000356349A patent/JP3701193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008182018A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Nec Electronics Corp | 半導体装置製造方法 |
| JP7418905B2 (ja) | 2018-09-14 | 2024-01-22 | 株式会社ディスコ | ワークピースの加工方法 |
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|---|---|
| JP3701193B2 (ja) | 2005-09-28 |
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