JP2002313768A - Cleaning method for semiconductor device - Google Patents

Cleaning method for semiconductor device

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JP2002313768A
JP2002313768A JP2001110285A JP2001110285A JP2002313768A JP 2002313768 A JP2002313768 A JP 2002313768A JP 2001110285 A JP2001110285 A JP 2001110285A JP 2001110285 A JP2001110285 A JP 2001110285A JP 2002313768 A JP2002313768 A JP 2002313768A
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JP
Japan
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cleaning
concentration
mass
particles
pure water
Prior art date
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JP2001110285A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Kanetaka
雅則 金高
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UMC Japan Co Ltd
Original Assignee
UMC Japan Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning method by which re-sticking of particles is reduced after forming a metal film and a metal wiring pattern. SOLUTION: In the cleaning method of a semiconductor device, a semiconductor wafer after metal film formation is cleaned by using cleaning liquid for which the mixing mass ratio of aqueous ammonia (NH4 OH) of density 24 to 34 mass%: aqueous hydrogen peroxide (H2 O2 ) of density 26 to 36 mass%: pure water (H2 O) is 1:1:50 to 1:1:150.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の洗浄
方法に関し、特に金属膜形成後の半導体ウェーハを洗浄
する方法に関する。
The present invention relates to a method for cleaning a semiconductor device, and more particularly to a method for cleaning a semiconductor wafer after forming a metal film.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程には、多くの洗浄
工程がある。たとえば、超純水や純水を使用した純水洗
浄やさまざまな薬品を用いた洗浄などである。
2. Description of the Related Art There are many cleaning steps in a semiconductor device manufacturing process. For example, cleaning with pure water using ultrapure water or pure water, cleaning using various chemicals, and the like.

【0003】従来、金属膜形成後の洗浄には、金属膜が
薬品によって腐食されるのを防止するために純水洗浄が
用いられている。
Conventionally, pure water cleaning has been used for cleaning after forming a metal film in order to prevent the metal film from being corroded by chemicals.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、純水洗
浄では、パーティクルの除去を目的としているにもかか
わらず、洗浄後にパーティクルが再付着し易いといった
欠点がある。
However, the pure water cleaning has a drawback that particles are easily re-attached after cleaning, although the purpose is to remove particles.

【0005】これはパーティクルとウェーハの電位の関
係(ゼータ電位)によって起こる現象である。図6に示
すように、ウェーハセンター付近でのパーティクルの再
付着は、たとえばスピンスクラバー洗浄のようなウェー
ハを回転させて洗浄する際の特長であり、ウェーハセン
ターにおけるモーメントが小さいこと、および純水の場
合、電荷の逃げ場がないためブラシに静電気が発生して
パーティクル付着の原因となるのである。
[0005] This is a phenomenon caused by the relationship between the potential of the particles and the wafer (zeta potential). As shown in FIG. 6, the re-attachment of particles near the wafer center is a feature of rotating and cleaning the wafer, such as spin scrubber cleaning. In this case, since there is no place for the electric charge to escape, static electricity is generated in the brush, which causes the adhesion of particles.

【0006】一方、薬品を用いた洗浄方法、特に、RC
A洗浄と言われる洗浄方法は、周知のとおり、表面上の
パーティクルや金属汚染物などの付着物を取り去るのに
非常に有効な洗浄方法の一つである。しかしながら、こ
の洗浄方法は、たとえば、RCA洗浄標準1液(SC
1)を使用したものは、NH4OH(29質量%):H2
2(30質量%):H2O=1:1:5〜1:2:7の
濃度で、洗浄液の液温を50〜70℃で使用するため、
金属膜形成後においては金属が溶出してしまうので、使
用することができない。
On the other hand, a cleaning method using a chemical, particularly RC
As is well known, a cleaning method called "A cleaning" is one of the cleaning methods which is very effective for removing foreign substances such as particles and metal contaminants on the surface. However, this cleaning method is based on, for example, RCA cleaning standard 1 solution (SC
In the case of using 1), NH 4 OH (29% by mass): H 2
O 2 (30 wt%): H 2 O = 1 : 1: 5~1: 2: 7 concentration, for use temperature of the washing solution at 50-70 ° C.,
After the formation of the metal film, the metal is eluted and cannot be used.

【0007】そこで本発明の目的は、金属膜や金属配線
パターン形成後の洗浄方法として、パーティクルの再付
着を少なくすることのできる半導体装置の洗浄方法を提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for cleaning a semiconductor device, which can reduce reattachment of particles, as a cleaning method after forming a metal film or a metal wiring pattern.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、下記する手段
により達成される。
The present invention is achieved by the following means.

【0009】(1)濃度24〜34質量%のアンモニア
水(NH4OH):濃度26〜36質量%の過酸化水素
水(H22):純水(H2O)の混合質量比が1:1:
50〜1:1:150の洗浄液を用いて金属膜形成後の
半導体ウェーハを洗浄することを特徴とする半導体装置
の洗浄方法。
(1) A mixture mass ratio of aqueous ammonia (NH 4 OH) having a concentration of 24-34% by mass: aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) having a concentration of 26-36% by mass: pure water (H 2 O). Is 1: 1:
A method for cleaning a semiconductor device, comprising cleaning a semiconductor wafer after forming a metal film using a cleaning liquid of 50 to 1: 1: 150.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下添付した図面を参照して本発
明の一実施の形態を説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0011】図1〜3は、金属配線工程の一例を示す図
面で、金属配線間の接合部分を形成する工程の一つであ
る。
FIGS. 1 to 3 are views showing an example of a metal wiring step, which is one of the steps for forming a joint between metal wirings.

【0012】図示する金属配線工程は、まず、図1に示
すように、第1金属配線膜3上に形成された層間絶縁膜
2にコンタクトを開けタングステン膜1を形成する。次
に、図2に示すように、フォトマスク無しにタングステ
ンの全面エッチバックを行うことでタングステンプラグ
1a、1bを形成している。このとき、エッチングによ
ってタングステン残渣やパーティクルなどの異物4が発
生する。その後、従来は、純水を使用したスピンスクラ
バー洗浄が行われる。洗浄後、図3に示すように、第2
金属配線膜5をスパッタ法により形成し、さらに、図4
に示すように、フォトマスクを使用してエッチングを行
い所定の配線パターン5a、5bを形成する。
In the illustrated metal wiring step, first, as shown in FIG. 1, a contact is made in an interlayer insulating film 2 formed on a first metal wiring film 3 to form a tungsten film 1. Next, as shown in FIG. 2, the tungsten plugs 1a and 1b are formed by performing etch back of the entire surface of tungsten without using a photomask. At this time, foreign matter 4 such as a tungsten residue and particles is generated by the etching. Thereafter, conventionally, spin scrubber cleaning using pure water is performed. After the cleaning, as shown in FIG.
A metal wiring film 5 is formed by a sputtering method.
As shown in (1), etching is performed using a photomask to form predetermined wiring patterns 5a and 5b.

【0013】このとき、タングステン残渣やパーティク
ルなどの異物4が多いと、図4Aおよび図4Bに示すよ
うに、配線ショート6を誘発する。
At this time, if there are many foreign substances 4 such as tungsten residues and particles, a wiring short 6 is induced as shown in FIGS. 4A and 4B.

【0014】本実施の形態では、前記図2に示した、タ
ングステンプラグ1a、1bの形成後において、低濃度
のSC1を使用した洗浄を行う。
In this embodiment, after the formation of the tungsten plugs 1a and 1b shown in FIG. 2, cleaning using low-concentration SC1 is performed.

【0015】図5は、スピンスクラバー洗浄の方法を説
明するための概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a spin scrubber cleaning method.

【0016】スピンスクラバー洗浄は、まず、ウェーハ
吸着ステージ8上にウェーハ7を載置し、吸着する。そ
してウェーハ7を3000rpm程度にて回転させ、同
時に吐出ライン9および10から洗浄液をウェーハ7上
に供給する。
In the spin scrubber cleaning, first, the wafer 7 is placed on the wafer suction stage 8 and sucked. Then, the wafer 7 is rotated at about 3000 rpm, and the cleaning liquid is supplied onto the wafer 7 from the discharge lines 9 and 10 at the same time.

【0017】このとき、本実施の形態では、洗浄液とし
て、低濃度SC1洗浄液を使用する。具体的には、SC
1洗浄液の温度を常温(25℃±5℃)とし、混合質量
比を1:1:150(NH4OH:H22:H2O)とし
た。ただし、使用したアンモニア水の濃度は、29質量
%、過酸化水素水の濃度は31質量%である。
At this time, in this embodiment, a low-concentration SC1 cleaning solution is used as the cleaning solution. Specifically, SC
The temperature of one washing liquid was set to normal temperature (25 ° C. ± 5 ° C.), and the mixing mass ratio was set to 1: 1: 150 (NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O). However, the concentration of the used ammonia water is 29% by mass, and the concentration of the hydrogen peroxide solution is 31% by mass.

【0018】その後、低濃度SC1洗浄液を供給しつ
つ、ブラシヘッド12をウェーハ7上に移動しスポンジ
ブラシ11を任意の押し圧力にてウェーハ7に接触さ
せ、ブラシヘッド12をウェーハ7に対して直径方向に
スキャンする。
Thereafter, the brush head 12 is moved onto the wafer 7 while supplying the low-concentration SC1 cleaning solution, and the sponge brush 11 is brought into contact with the wafer 7 at an arbitrary pressing pressure. Scan in the direction.

【0019】任意の時間、スクラビングを行い、終了
後、ブラシヘッド12を待機ポジションに移動し、両吐
出ライン9、10からの低濃度SC1洗浄液の供給を純
水に変更し、任意の時間リンス洗浄する。リンス終了
後、回転数を5000rpm程度に上げスピン乾燥を行
い、ウェーハ7を所定の位置に搬送し洗浄処理が完了と
なる。
The scrubbing is performed for an arbitrary time, and after completion, the brush head 12 is moved to the standby position, the supply of the low-concentration SC1 cleaning liquid from both the discharge lines 9 and 10 is changed to pure water, and the rinse cleaning is performed for an arbitrary time. I do. After the rinsing is completed, the rotation speed is increased to about 5000 rpm, spin drying is performed, the wafer 7 is transferred to a predetermined position, and the cleaning process is completed.

【0020】これにより本実施の形態では、図4Cに示
すように、パーティクル起因の配線パターンのショート
を抑制することができた。
As a result, in the present embodiment, as shown in FIG. 4C, a short circuit of the wiring pattern due to particles could be suppressed.

【0021】以上説明したように、本実施の形態では、
金属膜形成後の洗浄工程において、非常に低濃度のSC
1洗浄液を用いたスクラビングを実施することによりパ
ーティクルとウェーハの電位を逆極性とすることができ
るので、パーティクルの再付着を防止し、さらに、下地
絶縁膜の若干のエッチングによるリフトオフ性を利用し
て効率の良いパーティクル除去を行うことが可能となっ
た。
As described above, in the present embodiment,
In the cleaning process after the formation of the metal film, very low concentration SC
(1) By performing scrubbing using a cleaning solution, the potentials of the particles and the wafer can be reversed, so that reattachment of the particles is prevented, and furthermore, the lift-off property by slight etching of the base insulating film is utilized. Efficient particle removal can be performed.

【0022】なお、本発明はこのようなタングステンプ
ラグによる実施の形態に限定されるものではなく、さま
ざまな金属膜形成後の洗浄工程で使用することができ
る。たとえばアルミニウム、チタン、モリブデンなどの
金属膜やこれら金属のシリサイド膜の成膜後、また、こ
れらの金属やシリサイドなどの配線パターン形成後の洗
浄工程において有効である。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiment using such a tungsten plug, but can be used in a cleaning process after forming various metal films. For example, it is effective in a cleaning step after forming a metal film of aluminum, titanium, molybdenum or the like or a silicide film of these metals, or after forming a wiring pattern of these metals or silicide.

【0023】また、SC1の混合質量比も1:1:15
0(NH4OH:H22:H2O)に限定されるものでは
なく、基本的には、金属膜や配線のプロセスマージンに
より決定すればよい。ただし、本発明の効果を十分に達
成するためには、洗浄液の混合質量比としては、たとえ
ば、1:1:50〜1:1:150(NH4OH:H2
2:H2O)程度が好ましい。これは、1:1:50より
純水(H2O)が少ない(アンモニア水および過酸化水
素水の濃度が高い)と、アルミニウムやタングステンな
ど半導体製造に用いられるほとんどの種類の金属膜が溶
出するため好ましくなく、一方、1:1:150程度よ
り純水(H2O)が多い(アンモニア水および過酸化水
素水の濃度が低い)と、純水と変わらず効果がないため
である。また、用いるアンモニア水および過酸化水素水
の濃度は、通常市販されているものでよく、たとえばア
ンモニア水の濃度は、24〜34質量%であり、過酸化
水素水は26〜36質量%である。もちろん、これらの
濃度範囲以外のアンモニア水や過酸化水素水を使用して
もよいが、洗浄液全体の質量混合比として、上記濃度範
囲のものを使用した場合における混合質量比になるよう
にすべきである。
The mixing mass ratio of SC1 was also 1: 1: 15.
It is not limited to 0 (NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O), but may be basically determined by the process margin of the metal film or wiring. However, in order to sufficiently achieve the effect of the present invention, the mixing mass ratio of the cleaning liquid is, for example, from 1: 1: 50 to 1: 1: 150 (NH 4 OH: H 2 O).
2 : H 2 O) is preferred. This is because, when pure water (H 2 O) is less than 1: 1: 50 (the concentration of ammonia water and hydrogen peroxide solution is high), most kinds of metal films used in semiconductor production such as aluminum and tungsten are eluted. On the other hand, if the amount of pure water (H 2 O) is more than about 1: 1: 150 (the concentration of aqueous ammonia and hydrogen peroxide is low), the effect is not changed as in pure water. The concentrations of the aqueous ammonia and the aqueous hydrogen peroxide used may be those generally available on the market. For example, the concentration of the aqueous ammonia is 24-34% by mass, and the concentration of the aqueous hydrogen peroxide is 26-36% by mass. . Of course, ammonia water or hydrogen peroxide water other than these concentration ranges may be used, but the mass mixing ratio of the entire cleaning liquid should be the mixing mass ratio when the above concentration range is used. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 金属配線工程を説明するための図面である。FIG. 1 is a drawing for explaining a metal wiring step.

【図2】 図1に続く金属配線工程を説明するための図
面で、図2Aは断面図であり、図2Bは平面図である。
FIG. 2 is a drawing for explaining a metal wiring step following FIG. 1, in which FIG. 2A is a cross-sectional view and FIG. 2B is a plan view.

【図3】 図2に続く金属配線工程を説明するための図
面である。
FIG. 3 is a view for explaining a metal wiring step following FIG. 2;

【図4】 金属配線形成後の状態を示す図面であり、図
4Aは純水洗浄による場合の断面図であり、図4Bは純
水洗浄による場合の平面図であり、図4Cは本発明を適
用した場合を示す。
4A and 4B are views showing a state after metal wiring is formed, FIG. 4A is a sectional view in the case of cleaning with pure water, FIG. 4B is a plan view in the case of cleaning with pure water, and FIG. Shows when applied.

【図5】 スピンスクラバー洗浄を説明するための図面
である。
FIG. 5 is a view for explaining spin scrubber cleaning.

【図6】 従来の洗浄法によるパーティクルの再付着を
説明するための図面である。
FIG. 6 is a view for explaining reattachment of particles by a conventional cleaning method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…タングステン膜 1a、1b…タングステンプラグ 2…層間絶縁膜 3…第1金属配線膜 4…異物 5…第2金属配線膜 5a、5b…配線パターン 6…配線ショート 7…ウェーハ 8…ウェーハ吸着ステージ 9、10…吐出ライン 11…スポンジブラシ 12…ブラシヘッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tungsten film 1a, 1b ... Tungsten plug 2 ... Interlayer insulating film 3 ... 1st metal wiring film 4 ... Foreign material 5 ... 2nd metal wiring film 5a, 5b ... Wiring pattern 6 ... Wiring short circuit 7 ... Wafer 8 ... Wafer suction stage 9, 10: Discharge line 11: Sponge brush 12: Brush head

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 濃度24〜34質量%のアンモニア水
(NH4OH):濃度26〜36質量%の過酸化水素水
(H22):純水(H2O)の混合質量比が1:1:5
0〜1:1:150の洗浄液を用いて金属膜形成後の半
導体ウェーハを洗浄することを特徴とする半導体装置の
洗浄方法。
A mixed mass ratio of aqueous ammonia (NH 4 OH) having a concentration of 24-34% by mass: aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) having a concentration of 26-36% by mass: pure water (H 2 O). 1: 1: 5
A method of cleaning a semiconductor device, comprising cleaning a semiconductor wafer after forming a metal film using a cleaning liquid of 0 to 1: 1: 150.
JP2001110285A 2001-04-09 2001-04-09 Cleaning method for semiconductor device Withdrawn JP2002313768A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7262141B2 (en) 2004-08-03 2007-08-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods for cleaning a semiconductor substrate having a recess channel region

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