JP2004241642A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device for efficiently removing a resist layer and manufacturing a conductive plug to embed a connection hole at an excellent yield, even when a reactive layer and a polymer layer are formed on a resist pattern surface by etching for connection hole formation. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the semiconductor device comprises: (a) a process of forming first metal wiring above a semiconductor substrate; (b) a process of forming an inter-layer insulating film on the semiconductor substrate covering the first metal wiring; (c) a process of forming a resist pattern having an opening corresponding to the connection part of the first metal wiring on the inter-layer insulating film; (d) a process of anisotropically etching the interlayer insulating film with the resist pattern as an etching mask and forming the connection hole reaching the first metal wiring; (e) a process of supplying oxygen radicals and removing the reactive layer on the resist pattern surface; and (f) a process of treating the resist pattern surface with a liquid chemical containing an amine based organic solvent and removing at least reaction products by the anisotropic etching. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

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し、特にレジストパターンをエッチングマスクとして層間絶縁膜にアスペクト比の高い接続孔をエッチングする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】
大規模半導体装置には、多層配線が用いられる。配線層間は層間絶縁膜で絶縁される。配線層間の電気的接続のために層間絶縁膜に接続孔が形成される。接続孔を上層配線層で埋めるのが困難な状況では、接続孔に導電性プラグが埋め込まれ、上下配線層間の電気的接続を形成する。
【0003】
半導体デバイスの高集積化に伴い、MOSトランジスタのゲート幅、下層配線の幅、接続孔の径等に、大幅な寸法縮小が要求される。特に接続孔は、孔径を縮小すると共に深さは深くなる傾向にある。孔径に対する深さの比であるアスペクト比の高い接続孔をエッチングするためには、プラズマの加速電圧Vppを高くしイオンエネルギを上げた異方性エッチングを行ない、エッチング形状を確保する必要がある。
【0004】
層間絶縁膜に対してイオンエネルギの高い異方性エッチングを行ない、下層配線を露出すると、エッチされた下層配線の金属とエッチングガス(フッ素、炭素)とが反応し、反応生成物として有機又は無機化合物のポリマを生じさせ、接続孔の側壁や底面に付着する。又、高イオンエネルギのプラズマに曝されたレジスト表面には反応(変質)層が形成される。このようなレジストパターンに対し酸素プラズマのアッシングを行なうと、レジストパターンは除去できても有機又は無機のポリマが酸化し、除去困難になる。
【0005】
導電性プラグを埋め込んでも、導電性プラグと下層配線との間に酸化層が介在し、十分低抵抗の電気的接触を得ることが困難になる。又、酸化層が脱ガス源となり、その後の工程における導電性プラグのオーミック接触を阻害する。
【0006】
反応生成物のポリマを除去する方法として、EKC265、EKC270、(EKCテクノロジ)ACT935、ACT936、(Ashland)(ST−26S(日産化学)SPR−201(関東化学)Reps−ssc(住友化学))等のアミン系薬液が知られているが、酸化した反応生成物はアミン系薬液では十分除去できない。
【0007】
そこで、異方性エッチングに続き、アミン系薬液で接続孔側壁や底面に付着した反応生成物のポリマを除去する方法が取られる。しかし、反応生成物は撥水性であり、薬液の浸透を妨げる。薬液処理の温度を昇温することにより反応を促進することはできる。例えば薬液の温度を65℃〜85℃とし、10分〜25分のウエット処理を行なう。
【0008】
図8(A)〜(C)は、関連技術による接続孔形成工程を示す。図8(A),(B)において、左側に接続孔の多い密パターン領域、右側に接続孔の少ない疎パターン領域を示す。
【0009】
図8(A)に示すように、半導体基板1にシャロートレンチアイソレーションによる素子分離領域2を形成し、必要なウェルをイオン注入で形成する。素子分離領域2で囲まれた活性領域上にゲート絶縁膜を形成し、その上に多結晶シリコン、ポリサイド等によるゲート電極3を形成する。ソース/ドレイン領域のエクステンション領域をイオン注入した後、ゲート電極3側壁上に酸化シリコン膜等のサイドウォールスペーサ4を形成する。サイドウォールスペーサ外側に高濃度ソース/ドレイン領域をイオン注入して、MOS構造を形成する。
【0010】
MOS構造を酸化シリコン等の第1層間絶縁膜7で覆い、必要に応じて化学機械研磨(CMP)等により表面を平坦化する。第1層間絶縁膜7にホトリソグラフィとエッチングを用いてコンタクト孔を形成し、多結晶シリコン、タングステン等の導電性プラグ8を埋め込む。例えば、Ti層をスパッタリングしたのち、化学気相堆積(CVD)によりブランケットタングステン層を堆積し、CMPで不要部を除去する。
【0011】
第1層間絶縁膜7上に、例えばTi層11a、Al層11b、Ti層11cの積層で第1配線層を形成し、ホトリソグラフィとエッチングでパターニングし、第1配線11を形成する。第1配線11を酸化シリコン等の第2層間絶縁膜12で覆う。第2層間絶縁膜12上に、第1配線の接続部に対応した開口を有するレジストパターンPRを形成する。
【0012】
レジストパターンPRをエッチングマスクとして、第2層間絶縁膜12をエッチングし、第1配線11の接続部を露出する。図中左側の2つの接続孔は、第1配線の端部を露出するボーダレスコンタクト構造となっている。接続孔を確実に形成するため、接続孔形成用エッチングは、目的とする接続孔の深さの約1.5倍程度までオーバーエッチングを行なう。レジストパターンPR表面が高イオンエネルギのプラズマに曝され、反応層PRxを形成する。露出した第1配線がエッチングガスに曝され、反応生成物として有機又は無機のポリマ13を生成し、特に接続孔側壁及び底面及びレジスト表面に付着する。。
【0013】
図8(B)に示すように、アミン系有機溶剤を主成分とした処理薬液を用い、ウエット処理を行なって接続孔側壁及び底面の有機又は無機化合物のポリマを除去する。処理(薬液)温度は65℃〜85℃であり、処理時間は10分〜25分程度である。続いて、プラズマアッシングチャンバーに基板を搬入し、高周波電力1500W、作動ガスO:N=2000:100、ステージ温度250℃で約60秒間のアッシング処理を行ない、残ったレジストを除去する。
【0014】
薬液処理温度が65℃の場合、ウエット処理及びアッシング処理によっても全てのレジストは除去できず、レジスト残さRSが表面上に残る。この残さRSは、基板表面上で移動し、形成した接続孔の上を覆う場合もある。この状態で、接続孔を埋め込む導電性のプラグの形成工程を行なっても、レジスト残さRSで覆われた接続孔内には導電性プラグが形成されない。
【0015】
薬液処理温度を高温、例えば85℃、にすると、レジスト残さRSは残り難いが、下層配線の肩部が露出しているボーダレスコンタクトにおいては、主配線層11bのAl層が溶解し、コンタクト不良を起こすことがある。又、薬液を高温にすると、放置温度が高い為に水分蒸発が激しく発生する事から薬液の寿命が低下する。
【0016】
図8(C)は、アミン系薬液を用いたウエット処理に続いてアッシング処理を行なった場合の歩留りを示すグラフである。横軸はウエット処理の薬液処理温度を示し、縦軸は歩留りを%で示す。ウエット処理の処理温度が65℃の場合、歩留りは20%以下と著しく低い。処理温度を75℃、85℃と昇温させると、歩留まりは向上するが、上述のコンタクト不良、薬液寿命低下等の他の問題も生じる。
【0017】
本発明者は、レジスト面をエッチング用プラズマに曝すことによってどのような影響が生じるかをウエット処理において調べた。レジスト面にエッチング処理を行なっていない場合、75℃のウエット処理を1分間行なうことにより、レジストは除去可能であった。これに対し、ウエハ全面に形成したレジストにエッチング処理を行なった場合、75℃のウエット処理を30分間行なってもレジスト層を除去することは不可能であった。
【0018】
エッチング処理によりレジスト表面に反応層が形成され、一旦反応層が形成されると、ウエット処理によってはレジスト層が除去できない状態となることが明かである。レジスト表面の反応層がアミン系有機溶剤で除去できないので、ウエット処理によってはレジスト残さを除去できないと考えられる。
【0019】
ウエハに接続孔が存在する場合、接続孔の分布によりレジスト残さの程度が変化することが観察された。全面をレジストが覆い、接続孔が存在しない場合、ウエット処理によってはレジストは除去できない。接続孔が存在する場合、接続孔の分布密度が高くなるほどレジストは除去され易くなる。
【0020】
特開2001−176855は、基板を加熱した状態で酸素プラズマアッシングを行なうことにより、レジスト表面を撥水性から親水性に変換することを提案している。レジスト層及びポリマー層の表面が酸素と反応することにより、表面が親水性に変換すると説明されている。
【0021】
特開2002−18379は、紫外線とオゾンと水蒸気とを用い、レジストを剥離する方法を提案している。
特願2002−138610は、ドライエッチングにより変質したレジスト表面に紫外線を照射し、その後アミン系薬液で処理することによりレジスト層を除去する方法を提案している。
【0022】
【特許文献1】
特開2001−176855号公報
【特許文献2】
特開2002−18379号公報
【特許文献3】
特願2002−138610
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、接続孔形成用エッチングによりレジストパターン表面に反応層やポリマ層が形成されても、効率よくレジスト層を除去し、接続孔を埋め込む導電性プラグを歩留りよく製造する半導体装置の製造方法を提供することである。
【0024】
本発明の他の目的は、上下配線間を導電性プラグで接続する多層配線構造を高い歩留りで製造することができる半導体装置の製造方法を提供することである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明の1観点によれば、(a)半導体基板上方に第1金属配線を形成する工程と、(b)前記第1金属配線を覆って、前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、(c)前記層間絶縁膜上に、前記第1金属配線の接続部に対応する開口を有するレジストパターンを形成する工程と、(d)前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記層間絶縁膜を異方性エッチングし、前記第1金属配線に達する接続孔を形成する工程と、(e)酸素ラジカルを供給し、前記レジストパターン表面の反応層を除去する工程と、(f)アミン系有機溶剤を含む薬液で、前記レジストパターン表面を処理し、少なくとも前記異方性エッチングによる反応生成物を除去する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1(A)〜図4(H)は、本発明の実施例による半導体装置の製造方法の主要工程を概略的に示す断面図及びグラフである。
【0027】
図1(A)に示すように、シリコン基板等の半導体基板1の表面に、シャロートレンチアイソレーション等の素子分離領域2を形成し、素子分離領域2で囲まれた活性領域内にMOSトランジスタ等の半導体素子を形成する。
【0028】
図においては、活性領域表面に熱酸化膜等のゲート絶縁膜を介して多結晶シリコン、ポリサイド等のゲート電極3が形成され、エクステンション領域形成用のイオン注入を行なった後、ゲート電極3側壁上に酸化シリコン等のサイドウォールスペーサ4が形成される。サイドウォールスペーサ4形成後、高濃度ソース/ドレイン領域形成用のイオン注入を行なう。
【0029】
ゲート電極構造を埋め込むように第1層間絶縁膜7を酸化シリコン等により形成する。第1層間絶縁膜7表面上は、必要に応じてCMP等により平坦化する。
ホトリソグラフィとエッチングにより、第1層間絶縁膜7に接続孔を形成し、MOSトランジスタのソース/ドレイン領域等を露出させる。接続孔にTi層をスパッタリングし、続いてブランケットタングステン層をCVDにより形成することにより、接続孔を埋め込む導電性プラグ8を形成する。第1層間絶縁膜7表面上の不要の金属層をCMP等により除去し、埋め込みプラグ8を残す。
【0030】
第1層間絶縁膜7表面上に、例えばTi層11a、Al層11b、Ti層11c等の積層からなる第1配線層11を形成し、ホトリソグラフィとエッチングを用いてパターニングする。なお、第1配線の積層は、上述の例に限らない。例えば、バリア層としてTiN層やTa層等を用いることもできる。主配線もAl層に限らず、Al合金層等を用いてもよい。表面にSiN等の反射防止膜を形成してもよい。
【0031】
第1配線11を形成した後、酸化シリコン等の第2層間絶縁膜12を形成し、第1配線11を覆う。第2層間絶縁膜12の表面上にレジストパターンPRを形成する。レジストパターンPRは、第1配線の接続部に対応する領域に開口を有する。
【0032】
なお、図中左側には接続孔が密に分布したビア孔密領域を示し、図中右側には接続孔が疎に分布したビア孔疎領域を示す。
図1(B)に示すように、10℃に保ったステージ上に半導体基板を配置し、エッチングガスとしてCF:CHF:Ar=40:40:150を用い、上部電極に2000WのRF電力、下部電極に1200WのHF電力を印加し、RIEによる異方性エッチングを行なう。レジストパターンPR表面は、エッチング用のプラズマにさらされる事により、反応層PRxを形成する。レジストパターンPRの開口内に露出された第2層間絶縁膜12は、異方性エッチされ、接続孔を形成する。
【0033】
接続孔底部に第1配線11が露出すると、第1配線の金属とエッチングガスとが反応し、反応生成物として有機又は無機のポリマを生成する。このポリマが接続孔側壁上や底面上に付着し、ポリマ付着物13を形成する。なお、レジスト層表面に最も多くポリマが付着する。第1配線11が露出した後、さらに約50%のオーバーエッチングを行ない、接続孔底面に完全に第1配線が露出されるようにする。
【0034】
エッチングを終了した時点で、レジストパターンPR表面には反応層PRxが形成されており、接続孔表面上には反応生成物の有機又は無機のポリマ13が付着している。
【0035】
図2(C)に示すように、半導体基板表面上に酸素ラジカルOを供給し、表面反応層を除去する。
酸素ラジカルを供給する方法は、例えば作動ガスとしてO:H:CF=2000:100:50を供給し、1700Wのμ波で励起し、プラズマを発生させる。Oは、酸素ラジカルを発生させるための主たるソースガスであり、Hは、酸素を活性化させる機能を有するガスである。プラズマ下流のダウンフロー領域に設置し、270℃に設定したステージ上に基板を配置し、10秒間ダウンフロー処理を行なう。プラズマ中のイオンは消滅し、酸素ラジカルがレジスト層表面上に供給される。
【0036】
図7(A)にプラズマダウンフロー処理装置の例を示す。ガス導入口300から酸素ガスが導入され、μ波チャンバ301からのμ波でプラズマが励起される。プラズマ下流のダウンフローは拡散板302を通りウエハ303上に流れる。
ウエハ303の位置ではイオンは消滅しており、酸素ラジカルが残っている。ウエハ303はリフトピン304で保持され、ランプヒータ305で加熱される。
【0037】
なお、作動ガスは上述の例に限らない。酸素ラジカルを発生することのできる種々の作動ガスを採用できよう。プラズマダウンフロー処理装置も上述のものに限らない。例えば、パンチングメタルを備え、イオンをパンチングメタル下流には通過させないプラズマダウンフロー装置を用いてもよい。
【0038】
図2(D)に示すように、酸素ラジカル処理の後、基板を例えば図7(B)に示すようなバッチ式後処理装置に搬入し、上方よりアミン系薬液AMを供給してウエット処理を行なう。
【0039】
図7(B)において、薬液導入口107から薬液が導入され、ノズル109から薬液が吹き出す。ロータ回転軸の回転により薬液の吹き出す方向は変化する。処理後の薬液は薬液排出口108から排出される。
【0040】
アミン系薬液としては、EKC265、EKC270(EKCテクノロジ)、ACT935、ACT936(Ashland)、ST−26S(日産化学)、SPR−201(関東化学)、Reps−ssc(住友化学)等を用いる。
【0041】
アミン系薬液のウエット処理により、接続孔側壁又は底面上に形成された有機又は無機の化合物ポリマを除去する。
ウエット処理条件は、例えば処理温度65℃〜85℃、処理時間10分〜25分程度である。
【0042】
その後、アッシング処理を行ない、残っているレジストパターンを除去する。必要に応じ、アッシング後水洗等のウエット処理を行なう。
図3(E)は、プラズマダウンフローによる酸素ラジカル処理によりレジスト層表面の水に対する接触角がどのように変化するかを調べた結果を示すグラフである。横軸は処理時間を秒で示し、縦軸は接触角を度で示す。
【0043】
初期状態においては、接触角は90度〜100度程度と高いが、処理が進むにつれ接触角は急激に低下し、5秒の処理により接触角は10度以下に低下している。10秒以上の酸素ラジカル処理を行なった場合、次のウエット処理によりレジスト層は完全に除去された。ウエット処理により完全にレジストが除去される場合、アッシング処理は省略してもよい。
【0044】
図3(F)に示すように、レジストパターンを除去した半導体基板表面上に、例えばスパッタリングによりTi層14をバリア層として形成し、その後ブランケットタングステン層15をCVDにより形成する。レジストパターンが完全に除去され、残さもないため、埋込導電層14、15は第1配線11に良好な電気的接触を形成する。
【0045】
図4(G)に示すように、CMPを行なって第2層間絶縁膜12表面上のW層15、Ti層14を除去し、平坦な表面を形成する。
図4(H)に示すように、導電性プラグを形成した第2層間絶縁膜表面上に、例えばTi層17a、Al層17b、Ti層17cの積層を形成し、ホトリソグラフィとエッチングによりパターニングして第2配線17を形成する。
【0046】
必要に応じ、第2配線を埋め込む層間絶縁膜を形成し、接続孔を形成した後導電性プラグを形成し、さらにその表面上に第3配線を形成する。配線層の数は任意に増減することができる。
【0047】
上述の実施例においては、酸素ラジカルをプラズマダウンフローにより供給した。酸素ラジカルの供給方法はプラズマのダウンフローに限らない。
図5(A)、(B)は、本発明の他の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための断面図及びグラフである。先ず、図1(A)、(B)に示す工程を行ない、接続孔を形成する。この状態において、レジスト層PR表面には反応層PRxが形成され、接続孔側壁上及び底面上にはポリマ層13が堆積している。
この状態で基板を大気中に配置し、上方より紫外線UVを照射する。紫外線照射により大気中の酸素が活性化され、酸素ラジカルが発生する。
【0048】
図7(C)は、紫外線照射装置の例を示す。ステージ201上にウエハ200を配置し、上方の低圧水銀ランプ202から紫外線を照射する。ステージ201下にはヒータ203が備えられており、ウエハ200を所望温度に加熱できる。
【0049】
紫外線源として、波長185nm及び254nmのピーク波長を有する紫外線を供給するUVキュア装置を用いた。185nm及び254nmは、酸素の吸収波長であり、この波長の紫外線照射により効率的に酸素ラジカルを発生させることができる。ステージ温度を100℃とし、40mW/cmの紫外線を例えば約300秒間照射した。
【0050】
紫外線照射の後、前述の実施例同様のアミン系有機溶剤を主成分としたウエット処理を行ない、さらにアッシングを行なった。
図5(B)は、上述の紫外線照射による接触角の変化を示すグラフである。横軸は紫外線照射の処理時間を単位秒で示し、縦軸は接触角を単位度で示す。
【0051】
初期状態は、図3(E)の場合と同様、接触角は約90〜100度である。紫外線照射時間の増加と共に接触角は低下している。約180秒間の紫外線照射により、接触角は5度以下になる。なお、ノッチ部分においては接触角がやや大きく、180秒間の処理によって接触角は約10度程度である。360秒間の処理を行なうと、ウエハ上の位置に係わらず、接触角は全て5度以下となった。約250秒以上の以上の処理を行なうと、その後のウエット処理により基板全面に形成したレジストが除去可能となった。
【0052】
なお、紫外線の波長は185nm及び254nmに限定されない。
一般点に広く用いられている紫外線源の波長345nmを照射した場合を以下に説明する。345nmの紫外線を、ステージ温度190℃で40mW/cmのエネルギーで120秒間照射した。その後、前述同様のアミン系有機溶剤によるウエット処理を行ない、さらにアッシングを行なった。
【0053】
図6(A)は、紫外線照射による接触角の変化を示すグラフである。横軸は処理時間を単位秒で示し、縦軸は接触角を単位度で示す。初期状態において接触角は約90度であったが、紫外線を照射するにつれ、接触角は緩やかに低下した。約160秒間の紫外線照射により、接触角は80度程度まで低下した。しかし、この紫外線照射によっては次のウエット処理でレジスト層は除去されない。
【0054】
図6(B)は、処理温度を変化させた時の結果としての欠陥数の変化を示すグラフである。横軸は処理温度を単位℃で示し、縦軸は欠陥数を示す。処理温度を100℃〜150℃に設定すると、処理温度0〜50℃による処理と比較して、欠陥数は約1桁低下している。しかしながら、この温度領域をはずれると、欠陥数は増大してしまう。
【0055】
図6(C)は、処理時間に対する欠陥数の変化示すグラフである。横軸は処理時間を単位秒で示し、縦軸が欠陥数を示す。処理が開始すると、欠陥数は急激に減少し、約30秒間の処理により、約10秒以下の処理に比較して、欠陥数は1桁以上低下している。その後、一旦欠陥数はわずかに増大し、さらに徐々に低下する。約30秒間以上の処理を行うことにより、約10秒以下の処理に比較して、欠陥数は1桁以上低下できる。
【0056】
図6(D)は、表面処理を行なった場合と行なわなかった場合の歩留りの変化を調べた結果を示すグラフである。横軸はウエット処理の処理温度を、縦軸は歩留まりを示す。表面処理を行なった場合、ウエット処理の温度は65℃でも歩留りは90%以上あり、75℃に昇温すると、歩留りは増加する。表面処理を行なわなかった場合は、ウエット処理の処理温度が65℃では歩留りは30%以下と低く、75℃に昇温して歩留りが表面処理を行なった場合とほぼ同様まで増加した。表面処理を行なわなくても歩留りを高くすることが可能であるが、温度条件が厳しくなる。プロセス条件が変化すると、歩留りが低下する可能性が高く、プロセスマージンが狭くなる。
【0057】
図6(A)に示すように、波長345nmの紫外線は接触角を低下させるが、その程度は低い。図3(E)や図5(B)に示すように、プラズマダウンフローの酸素ラジカルに露出したり、波長185nm及び254nmの紫外線を照射すると接触角は大幅に低下する。このように接触角を大幅に低下させた場合、より高い歩留りが期待できることは明かであろう。
【0058】
以下、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合せが可能なことは当業者に自明であろう。
【0059】
【発明の効果】
高い歩留りで、高いアスペクト比の接続孔を形成し、導電性プラグを埋込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図3】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造方法を示すグラフ及び断面図である。
【図4】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図5】本発明の第2の実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図及びグラフである。
【図6】本発明の他の実施例を説明するグラフである。
【図7】本発明の実施例に用いる処理装置を示す断面図である。
【図8】関連技術による半導体装置の製造方法を示す断面図及びグラフである。
【符号の説明】
1 シリコン基板
2 素子分離領域
3 ゲート電極
4 サイドウォールスペーサ
7 第1層間絶縁膜
8 導電性プラグ
11 第1配線
12 第2層間絶縁膜
13 反応生成物
PR ホトレジスト層
PRx (ホトレジスト層の)反応層
酸素ラジカル
AM アミン系薬液
14 Ti層
15 W層
17 第2配線
UV 紫外線
107 薬液導入口
108 薬液排出口
109 ノズル
110 ローター回転軸
300 ガス導入口
301 μ−波
302 拡散板
303 ウエハ
304 リフトピン
305 ランプヒータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of etching a connection hole having a high aspect ratio in an interlayer insulating film using a resist pattern as an etching mask.
[0002]
[Prior art]
Multi-layer wiring is used for large-scale semiconductor devices. The wiring layers are insulated by an interlayer insulating film. A connection hole is formed in the interlayer insulating film for electrical connection between the wiring layers. In a situation where it is difficult to fill the connection hole with the upper wiring layer, a conductive plug is buried in the connection hole to form an electrical connection between the upper and lower wiring layers.
[0003]
Along with the high integration of semiconductor devices, a significant reduction in dimensions is required for the gate width of the MOS transistor, the width of the lower layer wiring, the diameter of the connection hole, and the like. In particular, the connection hole tends to be deeper as the hole diameter is reduced. In order to etch a connection hole having a high aspect ratio, which is the ratio of the depth to the hole diameter, it is necessary to perform anisotropic etching with increased plasma acceleration voltage Vpp and ion energy to ensure an etching shape.
[0004]
When anisotropic etching with high ion energy is performed on the interlayer insulating film and the lower layer wiring is exposed, the etched lower layer wiring metal reacts with the etching gas (fluorine, carbon), and the reaction product is organic or inorganic. A polymer of the compound is formed and adheres to the side wall and bottom surface of the connection hole. In addition, a reaction (altered) layer is formed on the resist surface exposed to high ion energy plasma. When ashing with oxygen plasma is performed on such a resist pattern, even if the resist pattern can be removed, the organic or inorganic polymer is oxidized, making it difficult to remove.
[0005]
Even if the conductive plug is embedded, an oxide layer is interposed between the conductive plug and the lower layer wiring, making it difficult to obtain an electrical contact with a sufficiently low resistance. Further, the oxide layer serves as a degassing source, and obstructs ohmic contact of the conductive plug in the subsequent process.
[0006]
EKC265, EKC270, (EKC Technology) ACT935, ACT936, (Ashland) (ST-26S (Nissan Chemical) SPR-201 (Kanto Chemical) Reps-ssc (Sumitomo Chemical)), etc. Although amine-based chemicals are known, oxidized reaction products cannot be sufficiently removed with amine-based chemicals.
[0007]
Then, following anisotropic etching, a method of removing the polymer of the reaction product adhering to the side wall and bottom surface of the connection hole with an amine chemical solution is taken. However, the reaction product is water repellent and prevents the penetration of the chemical solution. The reaction can be promoted by increasing the temperature of the chemical treatment. For example, the temperature of the chemical solution is set to 65 ° C. to 85 ° C., and wet treatment is performed for 10 minutes to 25 minutes.
[0008]
8A to 8C show a connection hole forming process according to the related art. 8A and 8B, a dense pattern region with many connection holes is shown on the left side, and a sparse pattern region with few connection holes is shown on the right side.
[0009]
As shown in FIG. 8A, an element isolation region 2 is formed in a semiconductor substrate 1 by shallow trench isolation, and necessary wells are formed by ion implantation. A gate insulating film is formed on the active region surrounded by the element isolation region 2, and a gate electrode 3 made of polycrystalline silicon, polycide, or the like is formed thereon. After ion implantation of the extension region of the source / drain region, a sidewall spacer 4 such as a silicon oxide film is formed on the sidewall of the gate electrode 3. High concentration source / drain regions are ion-implanted outside the sidewall spacer to form a MOS structure.
[0010]
The MOS structure is covered with a first interlayer insulating film 7 such as silicon oxide, and the surface is planarized by chemical mechanical polishing (CMP) or the like as necessary. Contact holes are formed in the first interlayer insulating film 7 using photolithography and etching, and conductive plugs 8 such as polycrystalline silicon and tungsten are embedded. For example, after sputtering the Ti layer, a blanket tungsten layer is deposited by chemical vapor deposition (CVD), and unnecessary portions are removed by CMP.
[0011]
On the first interlayer insulating film 7, a first wiring layer is formed by stacking, for example, a Ti layer 11a, an Al layer 11b, and a Ti layer 11c, and patterned by photolithography and etching to form the first wiring 11. The first wiring 11 is covered with a second interlayer insulating film 12 such as silicon oxide. A resist pattern PR having an opening corresponding to the connection portion of the first wiring is formed on the second interlayer insulating film 12.
[0012]
Using the resist pattern PR as an etching mask, the second interlayer insulating film 12 is etched to expose the connection portion of the first wiring 11. The two connection holes on the left side of the figure have a borderless contact structure that exposes the end of the first wiring. In order to reliably form the connection hole, the etching for forming the connection hole is over-etched to about 1.5 times the depth of the target connection hole. The surface of the resist pattern PR is exposed to high ion energy plasma to form a reaction layer PRx. The exposed first wiring is exposed to an etching gas to generate an organic or inorganic polymer 13 as a reaction product, and in particular, adheres to the side wall and bottom surface of the connection hole and the resist surface. .
[0013]
As shown in FIG. 8B, a wet chemical treatment is used to remove the organic or inorganic compound polymer on the side walls and bottom of the connection holes using a treatment chemical solution containing an amine organic solvent as a main component. The treatment (chemical solution) temperature is 65 ° C to 85 ° C, and the treatment time is about 10 minutes to 25 minutes. Subsequently, the substrate is carried into the plasma ashing chamber, and an ashing process is performed at a high frequency power of 1500 W, a working gas O 2 : N 2 = 2000: 100, a stage temperature of 250 ° C. for about 60 seconds, and the remaining resist is removed.
[0014]
When the chemical treatment temperature is 65 ° C., all resist cannot be removed even by the wet treatment and the ashing treatment, and the resist residue RS remains on the surface. This residue RS may move on the substrate surface and cover the formed connection hole. In this state, even if the conductive plug is formed in the connection hole, the conductive plug is not formed in the connection hole covered with the resist residue RS.
[0015]
When the chemical treatment temperature is set to a high temperature, for example, 85 ° C., the resist residue RS hardly remains, but in the borderless contact where the shoulder portion of the lower layer wiring is exposed, the Al layer of the main wiring layer 11b is dissolved, resulting in poor contact. It may happen. Further, when the chemical solution is heated to a high temperature, the lifetime of the chemical solution is shortened because moisture evaporation occurs violently because the standing temperature is high.
[0016]
FIG. 8C is a graph showing the yield when the ashing process is performed following the wet process using the amine chemical solution. The horizontal axis represents the chemical treatment temperature of the wet treatment, and the vertical axis represents the yield in%. When the processing temperature of the wet processing is 65 ° C., the yield is remarkably low at 20% or less. When the processing temperature is raised to 75 ° C. and 85 ° C., the yield is improved, but other problems such as the above-described contact failure and chemical life reduction also occur.
[0017]
The present inventor examined in wet processing what kind of influence is caused by exposing the resist surface to etching plasma. When the etching process was not performed on the resist surface, the resist could be removed by performing a wet process at 75 ° C. for 1 minute. On the other hand, when the etching process is performed on the resist formed on the entire surface of the wafer, it is impossible to remove the resist layer even if the wet process at 75 ° C. is performed for 30 minutes.
[0018]
It is clear that a reaction layer is formed on the resist surface by etching treatment, and once the reaction layer is formed, the resist layer cannot be removed by wet treatment. Since the reaction layer on the resist surface cannot be removed with an amine organic solvent, it is considered that the resist residue cannot be removed by wet treatment.
[0019]
When connection holes exist in the wafer, it was observed that the degree of resist residue varies depending on the distribution of connection holes. When the entire surface is covered with resist and there is no connection hole, the resist cannot be removed by wet processing. When connection holes are present, the resist becomes easier to remove as the distribution density of the connection holes increases.
[0020]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-176855 proposes converting the resist surface from water-repellent to hydrophilic by performing oxygen plasma ashing while the substrate is heated. It is described that the surface of a resist layer and a polymer layer is converted to hydrophilicity by reacting with oxygen.
[0021]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-18379 proposes a method of stripping a resist using ultraviolet rays, ozone, and water vapor.
Japanese Patent Application No. 2002-138610 proposes a method of removing a resist layer by irradiating ultraviolet rays onto a resist surface that has been altered by dry etching and then treating it with an amine-based chemical solution.
[0022]
[Patent Document 1]
JP 2001-176855 A [Patent Document 2]
JP 2002-18379 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Application No. 2002-138610
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a semiconductor device that efficiently removes a resist layer and manufactures a conductive plug filling a connection hole with a high yield even when a reaction layer or a polymer layer is formed on the surface of the resist pattern by etching for forming a connection hole. It is to provide a manufacturing method.
[0024]
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of manufacturing a multilayer wiring structure in which upper and lower wirings are connected by a conductive plug with a high yield.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, (a) a step of forming a first metal wiring over the semiconductor substrate, and (b) a step of covering the first metal wiring and forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate. And (c) forming a resist pattern having an opening corresponding to the connection portion of the first metal wiring on the interlayer insulating film, and (d) using the resist pattern as an etching mask, Forming a connection hole reaching the first metal wiring by anisotropic etching; (e) supplying oxygen radicals to remove a reaction layer on the resist pattern surface; and (f) an amine organic solvent. And a step of treating the resist pattern surface with a chemical solution containing at least a reaction product from at least the anisotropic etching.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A to FIG. 4H are cross-sectional views and graphs schematically showing main steps of a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
[0027]
As shown in FIG. 1A, an element isolation region 2 such as shallow trench isolation is formed on the surface of a semiconductor substrate 1 such as a silicon substrate, and a MOS transistor or the like is formed in an active region surrounded by the element isolation region 2. The semiconductor element is formed.
[0028]
In the figure, a gate electrode 3 such as polycrystalline silicon or polycide is formed on the surface of the active region via a gate insulating film such as a thermal oxide film, and after ion implantation for extension region formation, Side wall spacers 4 such as silicon oxide are formed. After the sidewall spacer 4 is formed, ion implantation for forming a high concentration source / drain region is performed.
[0029]
A first interlayer insulating film 7 is formed of silicon oxide or the like so as to embed the gate electrode structure. The surface of the first interlayer insulating film 7 is planarized by CMP or the like as necessary.
A connection hole is formed in the first interlayer insulating film 7 by photolithography and etching to expose the source / drain region of the MOS transistor. By sputtering a Ti layer in the connection hole and subsequently forming a blanket tungsten layer by CVD, the conductive plug 8 for filling the connection hole is formed. An unnecessary metal layer on the surface of the first interlayer insulating film 7 is removed by CMP or the like, and the embedded plug 8 is left.
[0030]
On the surface of the first interlayer insulating film 7, a first wiring layer 11 made of a laminate of, for example, a Ti layer 11a, an Al layer 11b, a Ti layer 11c, and the like is formed and patterned using photolithography and etching. The lamination of the first wiring is not limited to the above example. For example, a TiN layer or a Ta layer can be used as the barrier layer. The main wiring is not limited to the Al layer, and an Al alloy layer or the like may be used. An antireflection film such as SiN may be formed on the surface.
[0031]
After forming the first wiring 11, a second interlayer insulating film 12 such as silicon oxide is formed to cover the first wiring 11. A resist pattern PR is formed on the surface of the second interlayer insulating film 12. The resist pattern PR has an opening in a region corresponding to the connection portion of the first wiring.
[0032]
In the drawing, the via hole dense region where the connection holes are densely distributed is shown on the left side, and the via hole sparse region where the connection holes are sparsely distributed is shown on the right side.
As shown in FIG. 1B, a semiconductor substrate is placed on a stage maintained at 10 ° C., CF 4 : CHF 3 : Ar = 40: 40: 150 is used as an etching gas, and RF power of 2000 W is applied to the upper electrode. Then, 1200 W of HF power is applied to the lower electrode, and anisotropic etching by RIE is performed. The surface of the resist pattern PR is exposed to etching plasma to form a reaction layer PRx. The second interlayer insulating film 12 exposed in the opening of the resist pattern PR is anisotropically etched to form a connection hole.
[0033]
When the first wiring 11 is exposed at the bottom of the connection hole, the metal of the first wiring and the etching gas react to generate an organic or inorganic polymer as a reaction product. This polymer adheres to the side wall and the bottom surface of the connection hole to form a polymer deposit 13. Note that the most polymer adheres to the resist layer surface. After the first wiring 11 is exposed, overetching of about 50% is further performed so that the first wiring is completely exposed on the bottom surface of the connection hole.
[0034]
When the etching is completed, a reaction layer PRx is formed on the surface of the resist pattern PR, and an organic or inorganic polymer 13 as a reaction product is attached on the surface of the connection hole.
[0035]
As shown in FIG. 2C, oxygen radical O * is supplied onto the surface of the semiconductor substrate to remove the surface reaction layer.
As a method for supplying oxygen radicals, for example, O 2 : H 2 N 2 : CF 4 = 2000: 100: 50 is supplied as a working gas, and excited by 1700 W μ-wave to generate plasma. O 2 is a main source gas for generating oxygen radicals, and H 2 N 2 is a gas having a function of activating oxygen. A substrate is placed on a stage set at 270 ° C. in a downflow region downstream of the plasma, and a downflow process is performed for 10 seconds. Ions in the plasma disappear and oxygen radicals are supplied onto the resist layer surface.
[0036]
FIG. 7A shows an example of a plasma downflow processing apparatus. Oxygen gas is introduced from the gas inlet 300 and the plasma is excited by the μ wave from the μ wave chamber 301. Downflow downstream of the plasma flows on the wafer 303 through the diffusion plate 302.
Ions have disappeared at the position of the wafer 303, and oxygen radicals remain. Wafer 303 is held by lift pins 304 and heated by lamp heater 305.
[0037]
The working gas is not limited to the above example. Various working gases capable of generating oxygen radicals could be employed. The plasma downflow processing apparatus is not limited to the above. For example, a plasma downflow apparatus that includes a punching metal and does not allow ions to pass downstream of the punching metal may be used.
[0038]
As shown in FIG. 2 (D), after the oxygen radical treatment, the substrate is carried into a batch type post-treatment apparatus as shown in FIG. 7 (B), for example, and an amine chemical solution AM is supplied from above to perform a wet treatment. Do.
[0039]
In FIG. 7B, the chemical solution is introduced from the chemical solution introduction port 107, and the chemical solution is blown out from the nozzle 109. The direction in which the chemical solution is blown out changes according to the rotation of the rotor rotation shaft. The processed chemical solution is discharged from the chemical solution discharge port 108.
[0040]
As the amine chemical solution, EKC265, EKC270 (EKC Technology), ACT935, ACT936 (Ashland), ST-26S (Nissan Chemical), SPR-201 (Kanto Chemical), Reps-ssc (Sumitomo Chemical) or the like is used.
[0041]
The organic or inorganic compound polymer formed on the side wall or bottom surface of the connection hole is removed by wet treatment with the amine chemical solution.
The wet treatment conditions are, for example, a treatment temperature of 65 ° C. to 85 ° C. and a treatment time of about 10 minutes to 25 minutes.
[0042]
Thereafter, ashing is performed to remove the remaining resist pattern. If necessary, wet treatment such as washing after ashing is performed.
FIG. 3E is a graph showing the results of examining how the contact angle of the resist layer surface with water changes due to the oxygen radical treatment by plasma downflow. The horizontal axis indicates the processing time in seconds, and the vertical axis indicates the contact angle in degrees.
[0043]
In the initial state, the contact angle is as high as about 90 degrees to 100 degrees, but as the process proceeds, the contact angle rapidly decreases, and the contact angle decreases to 10 degrees or less after 5 seconds of processing. When the oxygen radical treatment was performed for 10 seconds or longer, the resist layer was completely removed by the next wet treatment. When the resist is completely removed by the wet process, the ashing process may be omitted.
[0044]
As shown in FIG. 3F, a Ti layer 14 is formed as a barrier layer, for example, by sputtering on the semiconductor substrate surface from which the resist pattern has been removed, and then a blanket tungsten layer 15 is formed by CVD. Since the resist pattern is completely removed and there is no residue, the buried conductive layers 14 and 15 form good electrical contact with the first wiring 11.
[0045]
As shown in FIG. 4G, CMP is performed to remove the W layer 15 and the Ti layer 14 on the surface of the second interlayer insulating film 12 to form a flat surface.
As shown in FIG. 4H, for example, a Ti layer 17a, an Al layer 17b, and a Ti layer 17c are stacked on the surface of the second interlayer insulating film on which the conductive plug is formed, and patterned by photolithography and etching. Thus, the second wiring 17 is formed.
[0046]
If necessary, an interlayer insulating film for embedding the second wiring is formed, a connection hole is formed, a conductive plug is formed, and a third wiring is formed on the surface. The number of wiring layers can be increased or decreased arbitrarily.
[0047]
In the above-described embodiment, oxygen radicals are supplied by plasma downflow. The method for supplying oxygen radicals is not limited to plasma downflow.
5A and 5B are cross-sectional views and graphs for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. First, the steps shown in FIGS. 1A and 1B are performed to form connection holes. In this state, the reaction layer PRx is formed on the surface of the resist layer PR, and the polymer layer 13 is deposited on the side wall and the bottom surface of the connection hole.
In this state, the substrate is placed in the atmosphere, and ultraviolet rays UV are irradiated from above. Oxygen in the atmosphere is activated by ultraviolet irradiation, and oxygen radicals are generated.
[0048]
FIG. 7C illustrates an example of an ultraviolet irradiation device. A wafer 200 is placed on the stage 201 and irradiated with ultraviolet rays from an upper low-pressure mercury lamp 202. A heater 203 is provided below the stage 201 and can heat the wafer 200 to a desired temperature.
[0049]
As an ultraviolet ray source, a UV curing device that supplies ultraviolet rays having peak wavelengths of 185 nm and 254 nm was used. 185 nm and 254 nm are absorption wavelengths of oxygen, and oxygen radicals can be efficiently generated by irradiation with ultraviolet rays having this wavelength. The stage temperature was set to 100 ° C., and 40 mW / cm 2 of ultraviolet light was irradiated for about 300 seconds, for example.
[0050]
After the ultraviolet irradiation, a wet treatment mainly containing an amine-based organic solvent as in the above examples was performed, and further ashing was performed.
FIG. 5B is a graph showing changes in the contact angle due to the above-described ultraviolet irradiation. The horizontal axis indicates the treatment time of ultraviolet irradiation in unit seconds, and the vertical axis indicates the contact angle in unit degrees.
[0051]
In the initial state, the contact angle is about 90 to 100 degrees as in the case of FIG. The contact angle decreases with increasing UV irradiation time. The contact angle becomes 5 degrees or less by ultraviolet irradiation for about 180 seconds. In the notch portion, the contact angle is slightly large, and the contact angle is about 10 degrees after 180 seconds of processing. When the processing for 360 seconds was performed, all the contact angles were 5 degrees or less regardless of the position on the wafer. When the above treatment for about 250 seconds or more was performed, the resist formed on the entire surface of the substrate by the subsequent wet treatment could be removed.
[0052]
The wavelength of ultraviolet light is not limited to 185 nm and 254 nm.
The case of irradiating with a wavelength of 345 nm of an ultraviolet source widely used for general points will be described below. Irradiation with ultraviolet rays of 345 nm was performed for 120 seconds at an energy of 40 mW / cm 2 at a stage temperature of 190 ° C. Thereafter, the same wet treatment with an amine organic solvent as described above was performed, and further ashing was performed.
[0053]
FIG. 6A is a graph showing changes in contact angle due to ultraviolet irradiation. The horizontal axis indicates the processing time in unit seconds, and the vertical axis indicates the contact angle in unit degrees. In the initial state, the contact angle was about 90 degrees, but the contact angle gradually decreased as the ultraviolet light was irradiated. The contact angle decreased to about 80 degrees by the ultraviolet irradiation for about 160 seconds. However, this ultraviolet irradiation does not remove the resist layer in the next wet treatment.
[0054]
FIG. 6B is a graph showing the change in the number of defects as a result when the processing temperature is changed. The horizontal axis indicates the processing temperature in ° C., and the vertical axis indicates the number of defects. When the processing temperature is set to 100 ° C. to 150 ° C., the number of defects is reduced by about one digit as compared with the processing at the processing temperature of 0 to 50 ° C. However, if the temperature is out of this range, the number of defects increases.
[0055]
FIG. 6C is a graph showing changes in the number of defects with respect to the processing time. The horizontal axis indicates the processing time in unit seconds, and the vertical axis indicates the number of defects. When the process is started, the number of defects rapidly decreases, and the number of defects is reduced by one digit or more by the process for about 30 seconds as compared with the process for about 10 seconds or less. Thereafter, the number of defects once increases slightly and then gradually decreases. By performing processing for about 30 seconds or more, the number of defects can be reduced by one digit or more as compared with processing for about 10 seconds or less.
[0056]
FIG. 6D is a graph showing the results of examining the change in yield when the surface treatment is performed and when the surface treatment is not performed. The horizontal axis represents the wet processing temperature, and the vertical axis represents the yield. When surface treatment is performed, the yield is 90% or more even when the temperature of the wet treatment is 65 ° C., and when the temperature is raised to 75 ° C., the yield increases. When the surface treatment was not performed, the yield was as low as 30% or less when the wet treatment temperature was 65 ° C., and the yield increased to almost the same as when the temperature was raised to 75 ° C. and the surface treatment was performed. Although it is possible to increase the yield without performing surface treatment, the temperature condition becomes severe. If the process conditions change, the yield is likely to decrease, and the process margin becomes narrower.
[0057]
As shown in FIG. 6A, ultraviolet rays having a wavelength of 345 nm reduce the contact angle, but the degree is low. As shown in FIGS. 3E and 5B, the contact angle is greatly reduced when exposed to oxygen radicals in plasma downflow or when irradiated with ultraviolet rays having wavelengths of 185 nm and 254 nm. It will be apparent that higher yields can be expected when the contact angle is greatly reduced in this way.
[0058]
Hereinafter, the present invention has been described along examples, but the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
[0059]
【The invention's effect】
With a high yield, a connection hole with a high aspect ratio can be formed and a conductive plug can be embedded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
3A and 3B are a graph and a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first example of the invention.
5A and 5B are a cross-sectional view and a graph showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 6 is a graph for explaining another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a processing apparatus used in an embodiment of the present invention.
8A and 8B are a cross-sectional view and a graph showing a method for manufacturing a semiconductor device according to related technology.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Element isolation region 3 Gate electrode 4 Side wall spacer 7 1st interlayer insulation film 8 Conductive plug 11 1st wiring 12 2nd interlayer insulation film 13 Reaction product PR Photoresist layer PRx (Photoresist layer) Reaction layer O * Oxygen radical AM Amine-based chemical solution 14 Ti layer 15 W layer 17 Second wiring UV UV 107 Chemical solution inlet 108 Chemical solution outlet 109 Nozzle 110 Rotor rotating shaft 300 Gas inlet 301 μ-wave 302 Diffuser plate 303 Wafer 304 Lift pin 305 Lamp heater

Claims (5)

(a)半導体基板上方に第1金属配線を形成する工程と、
(b)前記第1金属配線を覆って、前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記層間絶縁膜上に、前記第1金属配線の接続部に対応する開口を有するレジストパターンを形成する工程と、
(d)前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記層間絶縁膜を異方性エッチングし、前記第1金属配線に達する接続孔を形成する工程と、
(e)酸素ラジカルを供給し、前記レジストパターン表面の反応層を除去する工程と、
(f)アミン系有機溶剤を含む薬液で、前記レジストパターン表面を処理し、少なくとも前記異方性エッチングによる反応生成物を除去する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
(A) forming a first metal wiring above the semiconductor substrate;
(B) forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate so as to cover the first metal wiring;
(C) forming a resist pattern having an opening corresponding to the connection portion of the first metal wiring on the interlayer insulating film;
(D) anisotropically etching the interlayer insulating film using the resist pattern as an etching mask to form a connection hole reaching the first metal wiring;
(E) supplying oxygen radicals and removing the reaction layer on the resist pattern surface;
(F) A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: treating the resist pattern surface with a chemical solution containing an amine-based organic solvent to remove at least the reaction product by the anisotropic etching.
前記工程(e)が、前記半導体基板を酸素を含むガスのプラズマのダウンフローに曝すことを含む請求項1記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step (e) includes exposing the semiconductor substrate to a plasma downflow of a gas containing oxygen. 前記工程(e)が、酸素を含む雰囲気中で酸素ラジカルを発生する波長の紫外線を照射することを含む請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step (e) includes irradiating ultraviolet rays having a wavelength that generates oxygen radicals in an atmosphere containing oxygen. 前記紫外線が185nmおよび254nmのピーク波長を有する請求項3記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the ultraviolet rays have peak wavelengths of 185 nm and 254 nm. さらに、
(g)前記工程(f)の後、酸素プラズマを用いたアッシングを行い、残りのレジストを除去する工程、を含む請求項1〜4のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
further,
(G) The manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claims 1-4 including the process of performing the ashing using oxygen plasma after the said process (f), and removing the remaining resist.
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