JP2002246366A - Post-cleaning method for contact-hole etching - Google Patents
Post-cleaning method for contact-hole etchingInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はウェハーの洗浄方法
に関わり、特にコンタクトホールエッチングの後洗浄
(post clean)法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning a wafer, and more particularly to a method for cleaning a contact hole after etching.
【0002】[0002]
【従来の技術】常に配線微細化や高集積度を追求してい
る半導体製造において、微粒(ゴミ)は製品の良品率に
与える影響が非常に大きいものである。特に金属層間の
コンタクトホールの製造工程に際して、コンタクトホー
ル内に残留する残留物が完全に除去されないと金属層間
における電気的接続の品質に相当な悪影響を与えること
に違いない。2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductors, which are constantly pursuing finer wiring and higher integration, fine particles (dust) greatly affect the yield of products. In particular, if the residue remaining in the contact hole is not completely removed during the manufacturing process of the contact hole between the metal layers, the quality of the electrical connection between the metal layers must be considerably adversely affected.
【0003】図1は周知のコンタクトホールの構成を示
す断面図、 図2は従来のコンタクトエッチングの後洗
浄法のフローチャートである。図1に示すように、ウェ
ハー10は基板12と基板12表面に形成される金属層
14と該金属層14表面に形成される酸化層16と該酸
化層16表面に形成されるフォトレジスト層18からな
る。エッチング法で形成(定義)されるコンタクトホー
ル20はフォトレジスト層18と酸化層16を貫通し金
属層14表面の所定のエリアを露出させるようになる。
該コンタクトホールを形成してから後洗浄が行われる。
該後洗浄法は図2に示すようにフォトレジスト除去段階
22とウェット洗浄段階24と水洗浄段階26からな
る。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a well-known contact hole, and FIG. 2 is a flowchart of a conventional post-contact cleaning method for contact etching. As shown in FIG. 1, a wafer 10 includes a substrate 12, a metal layer 14 formed on the surface of the substrate 12, an oxide layer 16 formed on the surface of the metal layer 14, and a photoresist layer 18 formed on the surface of the oxide layer 16. Consists of The contact hole 20 formed (defined) by the etching method penetrates through the photoresist layer 18 and the oxide layer 16 to expose a predetermined area on the surface of the metal layer 14.
After the contact holes are formed, post-cleaning is performed.
The post-cleaning method includes a photoresist removing step 22, a wet cleaning step 24, and a water cleaning step 26 as shown in FIG.
【0004】フォトレジスト除去段階22はプラズマ反
応器内においてドライエッチング法でフォトレジスト層
18を除去する、即ち、フォトレジスト層18内の炭化
水素と酸素プラズマとの反応を介しフォトレジスト層1
8をエッチングして剥離するものである。該反応中生成
されるCO、CO2、H2Oは真空システムによる吸引で排出さ
れる。The photoresist removing step 22 removes the photoresist layer 18 by a dry etching method in a plasma reactor, that is, removes the photoresist layer 1 through a reaction between hydrocarbons in the photoresist layer 18 and oxygen plasma.
8 is removed by etching. CO, CO 2 and H 2 O generated during the reaction are exhausted by suction by a vacuum system.
【0005】しかしながら、該フォトレジスト18の除
去に際して生成される高分子の残留物は大量にコンタク
トホール20内に堆積してしまうことがある。このた
め、ウェット洗浄法で該高分子の残留物を完全に除去す
るためのウェット洗浄段階24を行う必要がある。従来
のウェット洗浄法は、適当な時間や温度及び濃度等の条
件においてウェハー10を所定のエッチング溶液、例え
ばACT(米国ACT社製の塩基性化合物で、商品名はACT935
である)またはEKC(米国EKC社製の塩基性化合物で、商
品名はEKCである)等の塩基性溶液に浸し、高分子の残
留物とエッチング溶液との反応を介してその残留物をエ
ッチング即ち除去するものである。However, a large amount of polymer residue generated during the removal of the photoresist 18 may be deposited in the contact hole 20 in a large amount. Therefore, it is necessary to perform a wet cleaning step 24 for completely removing the polymer residue by a wet cleaning method. In the conventional wet cleaning method, the wafer 10 is subjected to a predetermined etching solution, for example, ACT (a basic compound manufactured by ACT, USA, trade name: ACT935) under appropriate conditions such as time, temperature and concentration.
) Or EKC (a basic compound manufactured by EKC in the United States, trade name is EKC), and the residue is etched through the reaction between the polymer residue and the etching solution. That is, it is to be removed.
【0006】最後の水洗浄段階26は水洗でウェハー1
0の周縁部に残留されるエッチング溶液を確実に除去す
るためのものである。この場合、残留のエッチング溶液
を完全に除去するために、ウェハー10を純水の中に浸
す前にウェハー10を90°回転させる必要がある。[0006] The last water washing step 26 is a washing with water for wafer 1.
This is for surely removing the etching solution remaining on the periphery of the zero. In this case, in order to completely remove the remaining etching solution, it is necessary to rotate the wafer 10 by 90 ° before immersing the wafer 10 in pure water.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウェッ
ト洗浄を用いる従来の後洗浄法は所定の化学薬剤を必要
とするが、このような化学薬剤は値段が非常に高いばか
りか資源も欠乏である。このため、従来の後方法によれ
ば、量産コストの低減を図ることができない。一方、ウ
ェハー10をエッチング溶液の中に浸す場合、エッチン
グ溶液は完全に高分子の残留物と反応するまで時間が掛
かる。このため、コンタクトエッチングの後洗浄法の実
施時間は長くなる。However, conventional post-cleaning methods using wet cleaning require certain chemicals, but such chemicals are not only very expensive, but also have scarce resources. For this reason, mass production costs cannot be reduced by the conventional post-process. On the other hand, when the wafer 10 is immersed in the etching solution, it takes time for the etching solution to completely react with the polymer residue. For this reason, the time for performing the cleaning method after the contact etching becomes longer.
【0008】前記のような問題点を解決するため、本発
明の目的は従来のウェット洗浄の代わりにドライ洗浄を
用いるコンタクトエッチングの後洗浄法を提供すること
にある。An object of the present invention is to provide a post-contact-etch cleaning method using dry cleaning instead of conventional wet cleaning.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明はタングステン金属層と該タングステン金属層
表面に形成される酸化層と該酸化層表面に形成されるフ
ォトレジスト層とを備えると共に、前記フォトレジスト
層と前記酸化層を貫通し前記タングステン金属層表面の
所定のエリアを露出させるコンタクトホールを有するウ
ェハーの洗浄方法であって、先ず前記フォトレジスト層
を除去するためのフォトレジスト除去段階を行い、その
後高分子の残留物を除去し且つ水溶性を有する化合物を
形成するためにドライ洗浄を施す段階を行い、最後ウェ
ハーを純水の中に浸し前記水溶性の化合物を溶解するた
めの水洗浄段階を行う。結果、コンタクトホール内の残
留物は完全に除去される。In order to achieve the above object, the present invention comprises a tungsten metal layer, an oxide layer formed on the surface of the tungsten metal layer, and a photoresist layer formed on the surface of the oxide layer. A method of cleaning a wafer having a contact hole that penetrates the photoresist layer and the oxide layer and exposes a predetermined area of the surface of the tungsten metal layer, wherein a photoresist removing step for removing the photoresist layer is performed first. And then performing a dry cleaning step to remove polymer residues and form a water-soluble compound, and finally immerse the wafer in pure water to dissolve the water-soluble compound. Perform a water wash step. As a result, the residue in the contact hole is completely removed.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】前記の目的を達成して従来の欠点
を除去するための課題を実行する本発明の実施例の構成
とその作用を添付図面に基づき詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure and operation of an embodiment of the present invention which achieves the above-mentioned objects and solves the problems of the related art will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【0011】図3乃至図6は本発明の実施例のコンタク
トホールエッチングの後洗浄法を示す図、図7は本発明
の実施例のコンタクトエッチングの後洗浄法のフローチ
ャートである。FIGS. 3 to 6 show a method for cleaning after contact hole etching according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart of a method for cleaning after contact etching according to an embodiment of the present invention.
【0012】本発明はコンタクトエッチングの後洗浄工
程に適するウェハーの洗浄方法を提供するものである。
図3に示すように、ウェハー30は基板32と基板32
表面に形成されるタングステン金属層34と該タングス
テン金属層34表面に形成される酸化層38と該酸化層
38表面に形成されるフォトレジスト層40及びコンタ
クトホール42を有する。コンタクトホール42はエッ
チング法で形成されるものである。該エッチング法はタ
ングステン金属層34をエッチングストップ層としフォ
トレジスト層40と酸化層38を貫通しタングステン金
属層34表面の所定のエリアを露出させるようにエッチ
ングを行うものである。また、前記酸化層38の形成
(堆積)に際して反応ガスはTEOSとする。The present invention provides a method for cleaning a wafer suitable for a post-contact etching cleaning step.
As shown in FIG. 3, the wafer 30 includes a substrate 32 and a substrate 32.
It has a tungsten metal layer 34 formed on the surface, an oxide layer 38 formed on the surface of the tungsten metal layer 34, a photoresist layer 40 formed on the surface of the oxide layer 38, and a contact hole 42. The contact hole 42 is formed by an etching method. In this etching method, the tungsten metal layer 34 is used as an etching stop layer to perform etching so as to penetrate the photoresist layer 40 and the oxide layer 38 to expose a predetermined area on the surface of the tungsten metal layer 34. In forming (depositing) the oxide layer 38, the reaction gas is TEOS.
【0013】図7に示すように本発明の後洗浄法はフォ
トレジスト除去段階44とドライ洗浄段階46と水洗浄
段階48とからなる。As shown in FIG. 7, the post-cleaning method of the present invention includes a photoresist removing step 44, a dry cleaning step 46, and a water cleaning step 48.
【0014】最初のフォトレジスト除去段階44はプラ
ズマ反応器内においてドライエッチングでフォトレジス
ト層40を除去、即ち、フォトレジスト層40内の炭化
水素と酸素プラズマとの反応を介しフォトレジスト層4
0をエッチングして剥離するものである。図4に示すよ
うに、該フォトレジスト層40を除去する際高分子の残
留物50が大量に生成されコンタクトホール42内に残
留してしまう。The first photoresist removal step 44 removes the photoresist layer 40 by dry etching in a plasma reactor, ie, through the reaction of hydrocarbons in the photoresist layer 40 with oxygen plasma, the photoresist layer 4 is removed.
0 is removed by etching. As shown in FIG. 4, when removing the photoresist layer 40, a large amount of polymer residue 50 is generated and remains in the contact hole.
【0015】その次に施されるドライ洗浄段階46はド
ライエッチング法でこのような高分子の残留物を除去す
るためのものである。該段階の実施条件は10−20秒間、
200−300℃、圧力500mT、マイクロ波約800W、RF約800−
100Wである。本発明のドライ洗浄段階においてはCF4及
びN2H2を主な反応ガスとすると共に不活性ガス、N2、H2
等による反応ガスを組み込むのは肝要である。ここで、
CF4ガスと反応ガス全体との比は1/2−1/6、CF4ガスの流
量は40−200sccm、N2H2ガスの流量は100−500sccmであ
り得る。このように、高分子の残留物50を除去すると
同時に、CF4はWOxと反応しWF6、WFx、CO、CO2等の揮発
性ガスを生成することができる。一方、N2H2はWと反応
し例えばH 2O4W、H 4H2、H2N2O2、NH3等による水溶性の
残留物52(図5)を生成することができる。生成され
るガスは真空システムによる吸引で排出される。A subsequent dry cleaning step 46 is for removing such polymer residues by dry etching. The operating conditions for this stage are 10-20 seconds,
200-300 ° C, pressure 500mT, microwave about 800W, RF about 800-
100W. In the dry cleaning step of the present invention, CF 4 and N 2 H 2 are used as main reaction gases and inert gas, N 2 , H 2
It is important to incorporate the reaction gas by the above method. here,
The ratio of CF 4 gas to the total reaction gas may be 1 / 2−1 / 6, the flow rate of CF 4 gas may be 40-200 sccm, and the flow rate of N 2 H 2 gas may be 100-500 sccm. As described above, at the same time as removing the polymer residue 50, CF 4 can react with WO x to generate volatile gases such as WF 6 , WF x , CO, and CO 2 . On the other hand, N 2 H 2 can react with W to form a water-soluble residue 52 (FIG. 5) such as H 2 O 4 W, H 4 H 2 , H 2 N 2 O 2 , NH 3 and the like. . The generated gas is exhausted by suction by a vacuum system.
【0016】最後、水溶性の残留物52を除去するため
に水洗浄段階48を行う。これはウェハー30を直接純
水の中に浸し水溶性の残留物52を純水の中に直接溶解
させるものである。これにより、図6に示すようにコン
タクトホール42内の全ての残留物は完全に除去され
る。Finally, a water washing step 48 is performed to remove water-soluble residues 52. In this method, the wafer 30 is directly immersed in pure water, and the water-soluble residue 52 is directly dissolved in pure water. Thus, all the residues in the contact hole 42 are completely removed as shown in FIG.
【0017】本発明は前記実施例の如く提示されている
が、これは本発明を限定するものではなく、当業者は本
発明の要旨と範囲内において変形と修正をすることがで
きる。Although the present invention has been presented as in the above embodiments, it is not intended to limit the present invention, and those skilled in the art can make variations and modifications within the spirit and scope of the present invention.
【0018】[0018]
【発明の効果】従来の後洗浄法と比較すると、本発明の
後洗浄法は値段の非常に高い且つ稀有なACTやEKC等の塩
基性溶液を使用することがなく、ドライ洗浄で高分子の
残留物50を除去することができるため、生産コストを
大幅に降下することができる。また、ドライ洗浄を用い
ることにより高分子の残留物50の除去は迅速的となる
し、水洗浄の場合ウェハー10を90°回転させること
もなくなるため、後洗浄法の実施時間はかなり短縮され
る。更に、本発明の方法によれば、レジスト除去段階と
ドライ洗浄段階は同様な環境(in-situ)において行わ
れるため、プラズマ反応器の作動条件を調整することだ
けで順次にフォトレジスト層40と高分子の残留物50
を除去することができる。これによりコンタクトホール
エッチングの後洗浄法の実施は一層便利になる。As compared with the conventional post-cleaning method, the post-cleaning method of the present invention does not use a very expensive and rare basic solution such as ACT or EKC and can dry-clean a polymer. Since the residue 50 can be removed, the production cost can be significantly reduced. Further, by using the dry cleaning, the removal of the polymer residue 50 is promptly performed, and in the case of the water cleaning, the wafer 10 is not rotated by 90 °, so that the time for performing the post-cleaning method is considerably reduced. . Further, according to the method of the present invention, since the resist removal step and the dry cleaning step are performed in the same environment (in-situ), the photoresist layer 40 is sequentially formed only by adjusting the operating conditions of the plasma reactor. Polymer residue 50
Can be removed. This makes it more convenient to carry out the cleaning method after the contact hole etching.
【図1】周知のコンタクトホールの構成を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a well-known contact hole.
【図2】従来のコンタクトエッチングの後洗浄法のフロ
ーチャートである。FIG. 2 is a flowchart of a conventional post-contact cleaning method for contact etching.
【図3】本発明の実施例のコンタクトホールエッチング
の後洗浄法(フォトレジスト除去段階実施前の状態)を
示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a post-contact-hole etching cleaning method (before performing a photoresist removal step) according to an embodiment of the present invention.
【図4】図3に示すコンタクトホールエッチングの後洗
浄法(フォトレジスト除去段階実施後の状態)を示す断
面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a post-contact-hole etching cleaning method shown in FIG. 3 (a state after a photoresist removing step is performed).
【図5】図3に示すコンタクトホールエッチングの後洗
浄法(ドライ洗浄段階実施後の状態)を示す断面図であ
る。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a post-cleaning method (after a dry cleaning step is performed) of the contact hole etching shown in FIG. 3;
【図6】図3に示すコンタクトホールエッチングの後洗
浄法(水洗浄段階実施後の状態)を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a post-contact hole etching post-cleaning method shown in FIG. 3 (a state after performing a water cleaning step).
【図7】本発明の実施例のコンタクトエッチングの後洗
浄法のフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart of a post-contact etching cleaning method according to an embodiment of the present invention.
30 ウェハー 32 基板 34 タングステン金属層 38 酸化層 40 フォトレジスト層 42 コンタクトホール 44 フォトレジスト除去段階 46 ドライ洗浄段階 48 水洗浄段階 50 高分子の残留物 52 水溶性の残留物 REFERENCE SIGNS LIST 30 wafer 32 substrate 34 tungsten metal layer 38 oxide layer 40 photoresist layer 42 contact hole 44 photoresist removal step 46 dry cleaning step 48 water cleaning step 50 polymer residue 52 water soluble residue
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 21/768 H01L 21/90 A (72)発明者 ホン−ロン チャン 台湾,シンチュ・シティ,ギン−クオ・ロ ード,セクション 3,ナンバー 67,12 F−1 (72)発明者 ファン−フェイ リウ 台湾,シン−チュ・カウンティ,チウン− リン・カントリー,ウェン−サン・ロー ド,ナンバー 363 Fターム(参考) 5F004 AA14 DA00 DA01 DA24 DA25 EA13 EB01 FA08 5F033 KK19 QQ07 QQ09 QQ11 QQ15 QQ24 QQ92 QQ96 RR03 SS04 XX09 5F043 AA02 CC16 GG02 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court II (Reference) H01L 21/768 H01L 21/90 A (72) Inventor Hong-Long Chang Taiwan, Sinchu City, Gin-Quo Lo , Section 3, Number 67, 12 F-1 (72) Inventor Fan-Fai Liu Taiwan, Sing-Chu County, Chiung-Ling Country, Wen-Sun-Lord, Number 363 F-term (reference) 5F004 AA14 DA00 DA01 DA24 DA25 EA13 EB01 FA08 5F033 KK19 QQ07 QQ09 QQ11 QQ15 QQ24 QQ92 QQ96 RR03 SS04 XX09 5F043 AA02 CC16 GG02
Claims (13)
属層表面に形成される酸化層と該酸化層表面に形成され
るフォトレジスト層とを備えると共に、前記フォトレジ
スト層と前記酸化層を貫通し前記タングステン金属層表
面の所定のエリアを露出させるコンタクトホールを有す
るウェハーの洗浄方法において、 (a)前記フォトレジスト層を除去するためのフォトレ
ジスト除去段階と、 (b)CF4及びN2H2を反応ガスとしドライ洗浄を施すド
ライ洗浄段階と、 (c)水洗浄段階とからなることを特徴とするコンタク
トホールエッチングの後洗浄法。A tungsten metal layer, an oxide layer formed on the surface of the tungsten metal layer, and a photoresist layer formed on the surface of the oxide layer, wherein the tungsten layer penetrates the photoresist layer and the oxide layer. A method for cleaning a wafer having a contact hole exposing a predetermined area of a surface of a metal layer, comprising: (a) removing a photoresist for removing the photoresist layer; and (b) reacting CF 4 and N 2 H 2 . A post-contact hole etching post-cleaning method, comprising: a dry cleaning step of performing dry cleaning using gas; and (c) a water cleaning step.
スの流量は40−200sccmであることを特徴とする請求項
1に記載のコンタクトホールエッチングの後洗浄法。2. The method of claim 1, wherein a flow rate of the CF 4 gas used in the dry cleaning step is 40-200 sccm.
スの流量は100−500sccmであることを特徴とする請求項
1に記載のコンタクトホールエッチングの後洗浄法。3. The method of claim 1, wherein the flow rate of the N 2 H 2 gas used in the dry cleaning step is 100-500 sccm.
スと反応ガス全体との比は1/2−1/6であることを特徴と
する請求項1または2に記載のコンタクトホールエッチ
ングの後洗浄法。4. The method according to claim 1, wherein the ratio of CF 4 gas used in the dry cleaning step to the whole reaction gas is 1 / 2−1 / 6. Cleaning method.
スには更に不活性ガスが含まれることを特徴とする請求
項1乃至4のいずれかに記載のコンタクトホールエッチ
ングの後洗浄法。5. The post-contact hole etching post-cleaning method according to claim 1, wherein the reactive gas used in the dry cleaning step further includes an inert gas.
を用いることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに
記載のコンタクトホールエッチングの後洗浄法。6. The post-contact hole etching post-cleaning method according to claim 1, wherein two types of electric power are used in said dry cleaning step.
力とマイクロ波電力を用いることを特徴とする請求項6
に記載のコンタクトホールエッチングの後洗浄法。7. The method according to claim 6, wherein RF power and microwave power are used simultaneously in the dry cleaning step.
4. The method for cleaning after contact hole etching described in 1.
徴とする請求項7に記載のコンタクトホールエッチング
の後洗浄法。8. The method of claim 7, wherein the RF power is 80-120 watts.
ことを特徴とする請求項7または8に記載のコンタクト
ホールエッチングの後洗浄法。9. The method of claim 7, wherein the microwave power is 700-900 watts.
の中に浸すことで行うことを特徴とする請求項1乃至9
のいずれかに記載のコンタクトホールエッチングの後洗
浄法。10. The method as claimed in claim 1, wherein the water cleaning step is performed by immersing the wafer in pure water.
The post-contact hole etching post-cleaning method according to any one of the above.
TEOSとすることを特徴とする請求項1乃至10のいずれ
かに記載のコンタクトホールエッチングの後洗浄法。11. A reaction gas for forming the oxide layer
11. The post-contact hole etching and cleaning method according to claim 1, wherein TEOS is used.
ングを施す段階であることを特徴とする請求項1乃至1
1のいずれかに記載のコンタクトホールエッチングの後
洗浄法。12. The method according to claim 1, wherein the step of removing the resist is a step of performing dry etching.
2. The method for cleaning after contact hole etching according to any one of 1.
階は同様な環境において行われることを特徴とする請求
項1乃至12のいずれかに記載のコンタクトホールエッ
チングの後洗浄法。13. The post-contact hole etching post-cleaning method according to claim 1, wherein the resist removing step and the dry cleaning step are performed in a similar environment.
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