JP2003007667A - 半導体装置用洗浄剤 - Google Patents
半導体装置用洗浄剤Info
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- JP2003007667A JP2003007667A JP2001182804A JP2001182804A JP2003007667A JP 2003007667 A JP2003007667 A JP 2003007667A JP 2001182804 A JP2001182804 A JP 2001182804A JP 2001182804 A JP2001182804 A JP 2001182804A JP 2003007667 A JP2003007667 A JP 2003007667A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】エッチバック法によるタングステン配線形成後
にタングステンおよび絶縁膜上に生じる微細な残渣物を
完全に除去でき、また、安全で環境面でも優れた半導体
装置用洗浄剤を提供すること。 【解決手段】ポリカルボン酸を含有する水溶液からなる
半導体装置用洗浄剤を使用することにより、タングステ
ン配線形成後にタングステンおよび絶縁膜上に生じる微
細な残渣物を完全に除去する。
にタングステンおよび絶縁膜上に生じる微細な残渣物を
完全に除去でき、また、安全で環境面でも優れた半導体
装置用洗浄剤を提供すること。 【解決手段】ポリカルボン酸を含有する水溶液からなる
半導体装置用洗浄剤を使用することにより、タングステ
ン配線形成後にタングステンおよび絶縁膜上に生じる微
細な残渣物を完全に除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明はＬＳＩの製造工程で、エ
ッチバック法によるタングステン配線の形成の際に、全
面エッチバック時に発生する残渣物の除去に使用する半
導体装置用洗浄剤に関する。
ッチバック法によるタングステン配線の形成の際に、全
面エッチバック時に発生する残渣物の除去に使用する半
導体装置用洗浄剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩは、近年高集積度、超微細化が進
み、製造工程中における金属膜、絶縁膜等の表面は極め
て凹凸が激しくなっている。この凹凸部の段差部分を薄
膜で覆う技術は極めて難しい。上記凹凸部の段差があま
りにも大きいと次の様な問題が生じる。薄膜を堆積さ
せた時、段差部分では膜が極端に薄くなりステップカバ
レッジが低下する。段差部の側面にエッチング残りが
出やすい。フォトリソ時にレジストの厚みが変わり、
エッチングむらを生じる。段差が大きくなると上下の
差をレンズの焦点深度がカバーしきれなくなり、パター
ン形状が崩れるなどの種々の問題点が発生するため、出
来るだけ表面を平坦にする技術が必要になる。上記ウエ
ハー表面の凹凸部を平坦化するために種々の平坦化方法
が採られているが、近年エッチバック法による平坦化が
主に採用されている。一般的なエッチバック法を図１〜
３に示した。図１は、シリコン基板１にＷ，Ａｌの様な
下層配線２を加工し、更にＳｉＯ2，ＳｉＮやＳＯＧの
様な層間絶縁膜を形成した後の断面図である。図２は、
層間絶縁膜上に、レジストの様な有機膜を形成した後の
断面図である。図３は、レジスト表面からドライエッチ
ングによりエッチングしてゆき、指定の厚み若しくは希
望する表面パターンが出現した時点でエッチングをスッ
トプした後の断面図である。図３のメタル配線、層間絶
縁膜上にはドライエッチング後にレジスト、ドライエッ
チングガス成分あるいは下層配線、層間絶縁膜等が反応
した微小な残渣が発生する。この微小な残渣物を除去す
るためには、通常ヒドロキルアミンを含有するアミン系
剥離液で除去する方法が一般的に実施されている。しか
しながら、ヒドロキシルアミンを含有するアミン系剥離
液は、安全性、環境の面で多くの問題点を有しており、
さらに高温な条件下で使用しなければならない等の問題
点も有している。
み、製造工程中における金属膜、絶縁膜等の表面は極め
て凹凸が激しくなっている。この凹凸部の段差部分を薄
膜で覆う技術は極めて難しい。上記凹凸部の段差があま
りにも大きいと次の様な問題が生じる。薄膜を堆積さ
せた時、段差部分では膜が極端に薄くなりステップカバ
レッジが低下する。段差部の側面にエッチング残りが
出やすい。フォトリソ時にレジストの厚みが変わり、
エッチングむらを生じる。段差が大きくなると上下の
差をレンズの焦点深度がカバーしきれなくなり、パター
ン形状が崩れるなどの種々の問題点が発生するため、出
来るだけ表面を平坦にする技術が必要になる。上記ウエ
ハー表面の凹凸部を平坦化するために種々の平坦化方法
が採られているが、近年エッチバック法による平坦化が
主に採用されている。一般的なエッチバック法を図１〜
３に示した。図１は、シリコン基板１にＷ，Ａｌの様な
下層配線２を加工し、更にＳｉＯ2，ＳｉＮやＳＯＧの
様な層間絶縁膜を形成した後の断面図である。図２は、
層間絶縁膜上に、レジストの様な有機膜を形成した後の
断面図である。図３は、レジスト表面からドライエッチ
ングによりエッチングしてゆき、指定の厚み若しくは希
望する表面パターンが出現した時点でエッチングをスッ
トプした後の断面図である。図３のメタル配線、層間絶
縁膜上にはドライエッチング後にレジスト、ドライエッ
チングガス成分あるいは下層配線、層間絶縁膜等が反応
した微小な残渣が発生する。この微小な残渣物を除去す
るためには、通常ヒドロキルアミンを含有するアミン系
剥離液で除去する方法が一般的に実施されている。しか
しながら、ヒドロキシルアミンを含有するアミン系剥離
液は、安全性、環境の面で多くの問題点を有しており、
さらに高温な条件下で使用しなければならない等の問題
点も有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のエッ
チバック法によるタングステン配線形成後にタングステ
ンおよび絶縁膜上に生じる微細な残渣物を完全に除去で
き、また、安全で環境面でも優れた半導体装置用洗浄剤
を提供するものである。
チバック法によるタングステン配線形成後にタングステ
ンおよび絶縁膜上に生じる微細な残渣物を完全に除去で
き、また、安全で環境面でも優れた半導体装置用洗浄剤
を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため鋭意検討した結果、半導体装置用洗浄剤とし
てポリカルボン酸を含有する水溶液を使用することによ
り、タングステン配線形成後にタングステンおよび絶縁
膜上に生じる微細な残渣物を完全に除去出来ることを見
いだし、本発明に到達した。
決するため鋭意検討した結果、半導体装置用洗浄剤とし
てポリカルボン酸を含有する水溶液を使用することによ
り、タングステン配線形成後にタングステンおよび絶縁
膜上に生じる微細な残渣物を完全に除去出来ることを見
いだし、本発明に到達した。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明に使用されるポリカルボン
酸はシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジ
ピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバ
シン酸、ウンデカンニ酸、ドデカンニ酸等の飽和ジカル
ボン酸類、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラ
コン酸、メサコン酸、グルタコン酸等の不飽和ジカルボ
ン酸が挙げられる。上記ポリカルボン酸の中で、特に好
ましくは、シュウ酸である。本発明に使用されるポリカ
ルボン酸の濃度は、０．１〜１５重量％であり、０．１
重量％以下では残渣の除去速度が遅く、１５重量％以上
ではポリカルボン酸が析出する等の問題が発生するため
好ましくない。
酸はシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジ
ピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバ
シン酸、ウンデカンニ酸、ドデカンニ酸等の飽和ジカル
ボン酸類、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラ
コン酸、メサコン酸、グルタコン酸等の不飽和ジカルボ
ン酸が挙げられる。上記ポリカルボン酸の中で、特に好
ましくは、シュウ酸である。本発明に使用されるポリカ
ルボン酸の濃度は、０．１〜１５重量％であり、０．１
重量％以下では残渣の除去速度が遅く、１５重量％以上
ではポリカルボン酸が析出する等の問題が発生するため
好ましくない。
【０００６】本発明の洗浄温度は、常温から９０℃であ
り残存している残渣の状態から判断して適宜、決定すれ
ば良い。本発明に使用するリンス液としては水で充分で
ありアルコールのような有機溶剤を使用する必要は無
い。本発明を実施するには、ポリカルボン酸の他、界面
活性剤、キレート剤等を添加しても何等問題はなく残渣
の組成、性質に応じて添加しても良い。
り残存している残渣の状態から判断して適宜、決定すれ
ば良い。本発明に使用するリンス液としては水で充分で
ありアルコールのような有機溶剤を使用する必要は無
い。本発明を実施するには、ポリカルボン酸の他、界面
活性剤、キレート剤等を添加しても何等問題はなく残渣
の組成、性質に応じて添加しても良い。
【０００７】
【０００８】
【実施例１】本発明が適用される半導体装置の一例とし
て、図４〜９に製造プロセスについて説明する。図４に
示すように、シリコン基板１上に下層配線２を形成した
後、下層配線２を覆う状態にシリコン基板1上に層間絶縁
膜３を堆積しその表面を平坦化する。その後、図５に示
すように層間絶縁膜３上に接続孔加工のために用いる開
孔パターンを形成したレジスト膜４を形成する。そし
て、そのレジスト膜４をマスクにして異方性ドライエッ
チングにより層間絶縁膜３に、下層配線２に通じる接続
孔５を形成する。その後、レジスト膜４を除去した後図
６に示すように、例えばマグネトロンスパッタリング装
置を用いて逆スパッタリングを行う。そして接続孔５の
内壁および層間絶縁膜３上に密着層６を成膜し、次いで
ＣＶＤ法によって接続孔５への埋め込み金属としてタン
グステン膜７を全面成膜する（図７）。その後、反応性
イオンエッチングによる全面エッチバック法を用い、層
間絶縁膜３上の余分なタングステンおよび密着層６を除
去して、タングステン膜から成る埋め込みプラグを形成
する。この状態が図８であるが、全面エッチバックの
際、層間絶縁膜３上、タングステンプラグ７上に微小な
残渣物８が残存する。この残渣物８が残存すると次工程
の層間絶縁膜３上および上記埋め込みプラグ７を覆う上
層配線用の金属膜を成膜した場合、密着不良等の種々の
問題点が発生する。図８に示される基板を用いて、シュ
ウ酸３．５重量％を含有する水溶液中に４０℃、１０分
浸漬し、その後超純水によりリンスを行い，乾燥後走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でタングステン膜７上、層間絶
縁膜３上の観察を行ったが，残渣物８は全く観察され
ず、図９に示すように完全に除去されていることが確認
された。なお、洗浄後のタングステン膜７、層間絶縁膜
３上はＳＥＭ観察の結果，平坦であることが観察され
た。
て、図４〜９に製造プロセスについて説明する。図４に
示すように、シリコン基板１上に下層配線２を形成した
後、下層配線２を覆う状態にシリコン基板1上に層間絶縁
膜３を堆積しその表面を平坦化する。その後、図５に示
すように層間絶縁膜３上に接続孔加工のために用いる開
孔パターンを形成したレジスト膜４を形成する。そし
て、そのレジスト膜４をマスクにして異方性ドライエッ
チングにより層間絶縁膜３に、下層配線２に通じる接続
孔５を形成する。その後、レジスト膜４を除去した後図
６に示すように、例えばマグネトロンスパッタリング装
置を用いて逆スパッタリングを行う。そして接続孔５の
内壁および層間絶縁膜３上に密着層６を成膜し、次いで
ＣＶＤ法によって接続孔５への埋め込み金属としてタン
グステン膜７を全面成膜する（図７）。その後、反応性
イオンエッチングによる全面エッチバック法を用い、層
間絶縁膜３上の余分なタングステンおよび密着層６を除
去して、タングステン膜から成る埋め込みプラグを形成
する。この状態が図８であるが、全面エッチバックの
際、層間絶縁膜３上、タングステンプラグ７上に微小な
残渣物８が残存する。この残渣物８が残存すると次工程
の層間絶縁膜３上および上記埋め込みプラグ７を覆う上
層配線用の金属膜を成膜した場合、密着不良等の種々の
問題点が発生する。図８に示される基板を用いて、シュ
ウ酸３．５重量％を含有する水溶液中に４０℃、１０分
浸漬し、その後超純水によりリンスを行い，乾燥後走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でタングステン膜７上、層間絶
縁膜３上の観察を行ったが，残渣物８は全く観察され
ず、図９に示すように完全に除去されていることが確認
された。なお、洗浄後のタングステン膜７、層間絶縁膜
３上はＳＥＭ観察の結果，平坦であることが観察され
た。
【０００９】
【実施例２】実施例１で使用した基板を用いてシュウ酸
３．５重量％を含有する水溶液である洗浄液中に５０
℃、５分浸漬し，その後超純水でリンスを行い乾燥後Ｓ
ＥＭ観察を行ったが残渣物８は図９に示すように完全に
除去されていることが観察された。 また、タングステ
ン膜７、層間絶縁膜３上はＳＥＭ観察の結果平坦である
ことが確認された。
３．５重量％を含有する水溶液である洗浄液中に５０
℃、５分浸漬し，その後超純水でリンスを行い乾燥後Ｓ
ＥＭ観察を行ったが残渣物８は図９に示すように完全に
除去されていることが観察された。 また、タングステ
ン膜７、層間絶縁膜３上はＳＥＭ観察の結果平坦である
ことが確認された。
【００１０】
【実施例３】実施例１で使用した基板を用いて、シュウ
酸５．５重量％を含有する水溶液である洗浄液中に３５
℃、１０分浸漬を行った。その後超純水によりリンスを
行い、乾燥後ＳＥＭ観察を行ったが残渣物８は図９に示
すように完全に除去されていることが確認された。 ま
た、タングステン膜７、層間絶縁膜３上は平坦であるこ
とが観察された。
酸５．５重量％を含有する水溶液である洗浄液中に３５
℃、１０分浸漬を行った。その後超純水によりリンスを
行い、乾燥後ＳＥＭ観察を行ったが残渣物８は図９に示
すように完全に除去されていることが確認された。 ま
た、タングステン膜７、層間絶縁膜３上は平坦であるこ
とが観察された。
【００１１】
【比較例１】実施例１で使用した基板を用いてクエン酸
３．５重量％を含有する洗浄液中に５０℃、１０分浸漬
を行った。その後、超純水でリンスを行い乾燥後 ＳＥ
Ｍ観察を行ったが、タングステン膜７上、層間絶縁膜３
上の何れにおいても残渣物８は、殆ど減少は観察されな
かった。
３．５重量％を含有する洗浄液中に５０℃、１０分浸漬
を行った。その後、超純水でリンスを行い乾燥後 ＳＥ
Ｍ観察を行ったが、タングステン膜７上、層間絶縁膜３
上の何れにおいても残渣物８は、殆ど減少は観察されな
かった。
【００１２】
【比較例２】実施例１で使用した基板を用いて酒石酸
３．５重量％を含有する洗浄液中に５０℃、１０分浸漬
を行った。その後、超純水でリンスを行い乾燥後ＳＥＭ
観察を行ったが、タングステン膜７上，層間絶縁膜３上
の残渣物８は殆ど減少は認められなかった。
３．５重量％を含有する洗浄液中に５０℃、１０分浸漬
を行った。その後、超純水でリンスを行い乾燥後ＳＥＭ
観察を行ったが、タングステン膜７上，層間絶縁膜３上
の残渣物８は殆ど減少は認められなかった。
【図１】シリコン基板に、メタル配線を加工し、更にＳ
ｉＯ2，ＳｉＮやＳＯＧの様な層間絶縁膜を形成した後
の断面図である。
ｉＯ2，ＳｉＮやＳＯＧの様な層間絶縁膜を形成した後
の断面図である。
【図２】図１の層間絶縁膜上に、レジスト膜を形成した
後の断面図である。
後の断面図である。
【図３】図２のレジスト膜表面からドライエッチングに
よりエッチングしてゆき、指定の厚み若しくは希望する
表面パターンが出現した時点でエッチングをスットプし
た後の断面図である。
よりエッチングしてゆき、指定の厚み若しくは希望する
表面パターンが出現した時点でエッチングをスットプし
た後の断面図である。
【図４】シリコン基板上に下層配線を形成した後、下層
配線を覆う状態にシリコン基板上に層間絶縁膜を堆積し
その表面を平坦化した後の断面図である。
配線を覆う状態にシリコン基板上に層間絶縁膜を堆積し
その表面を平坦化した後の断面図である。
【図５】図４の層間絶縁膜上に接続孔加工のために用い
る開孔パターンを形成したレジスト膜を形成した後の断
面図である。
る開孔パターンを形成したレジスト膜を形成した後の断
面図である。
【図６】図５のレジスト膜を除去し、スパッタリングを
行った後の断面図である。
行った後の断面図である。
【図７】図６の接続孔の内壁および層間絶縁膜上に密着
層を成膜し、次いでＣＶＤ法によって接続孔への埋め込
み金属としてタングステン膜を全面成膜した後の断面図
である。
層を成膜し、次いでＣＶＤ法によって接続孔への埋め込
み金属としてタングステン膜を全面成膜した後の断面図
である。
【図８】図７の層間絶縁膜上の余分なタングステンおよ
び密着層を除去して、タングステン膜から成る埋め込み
プラグを形成した後の断面図である。
び密着層を除去して、タングステン膜から成る埋め込み
プラグを形成した後の断面図である。
【図９】図８に示される基板を、シュウ酸３．５重量％
を含有する水溶液で処理した後の断面図である。
を含有する水溶液で処理した後の断面図である。
１シリコン基板 ２メタル配線 ３層間絶縁膜 ４レジ
スト膜 ５プラズマ ６接続孔 ７密着層 ８タングステン膜 ９残渣物 １
０下層配線
スト膜 ５プラズマ ６接続孔 ７密着層 ８タングステン膜 ９残渣物 １
０下層配線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 青山 哲男
新潟県新潟市太夫浜字新割182番地 三菱
瓦斯化学株式会社新潟研究所内
Ｆターム(参考） 4H003 BA12 DA15 EB07 ED02 FA01
FA03 FA04
5F033 JJ19 KK08 KK19 NN06 NN07
QQ08 QQ16 QQ31 QQ37 QQ91
XX00 XX21
5F043 BB27 GG04
Claims (2)
- 【請求項１】エッチバック法によるタングステン配線形
成後に、タングステンおよび絶縁膜上の残渣物を除去す
るのに使用する、ポリカルボン酸を含有する水溶液から
なる半導体装置用洗浄剤。 - 【請求項２】ポリカルボン酸が、シュウ酸であることを
特徴とする請求項１記載の半導体装置用洗浄剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001182804A JP4609616B2 (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | 半導体装置用洗浄剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001182804A JP4609616B2 (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | 半導体装置用洗浄剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003007667A true JP2003007667A (ja) | 2003-01-10 |
| JP4609616B2 JP4609616B2 (ja) | 2011-01-12 |
Family
ID=19022828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001182804A Expired - Fee Related JP4609616B2 (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | 半導体装置用洗浄剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4609616B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013053198A (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Arakawa Chem Ind Co Ltd | はんだ付けフラックス用洗浄剤組成物 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08162425A (ja) * | 1994-12-06 | 1996-06-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路装置の製造方法および製造装置 |
| JPH11131093A (ja) * | 1997-08-12 | 1999-05-18 | Kanto Chem Co Inc | 洗浄液 |
| JPH11330023A (ja) * | 1998-05-20 | 1999-11-30 | Nec Corp | ウエハの洗浄方法 |
-
2001
- 2001-06-18 JP JP2001182804A patent/JP4609616B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08162425A (ja) * | 1994-12-06 | 1996-06-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路装置の製造方法および製造装置 |
| JPH11131093A (ja) * | 1997-08-12 | 1999-05-18 | Kanto Chem Co Inc | 洗浄液 |
| JPH11330023A (ja) * | 1998-05-20 | 1999-11-30 | Nec Corp | ウエハの洗浄方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013053198A (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Arakawa Chem Ind Co Ltd | はんだ付けフラックス用洗浄剤組成物 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4609616B2 (ja) | 2011-01-12 |
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