JP2010073895A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェハに含まれるデポ物を除去でき、アルミ配線等を腐食させない、デポ物の除去方法を提供する。
【解決手段】半導体ウェハ２の上に形成されたアルミニウム膜３を、プラズマガスの下でドライエッチングする工程と、ドライエッチングする工程に基づき形成された基板１に現像液を供給する工程と、基板１を第１の時間回転した後、第１の時間以下の第２の時間静止する、第１パドル処理を複数回行う工程とを具備する。第１パドル処理は、アルミニウム膜３をドライエッチングするときに生成する反応生成物５を選択的に除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にアルミニウム膜をドライエッチングした後の反応生成物の除去方法に関する。

半導体ウェハにアルミ配線及びアルミ電極（以降、アルミ配線等と称する）を形成する場合、ドライエッチングが多用されている。アルミニウム膜のドライエッチングは、アルミニウム膜上にレジストを塗布してパターンニングした後、プラズマガスの下でアルミニウム膜のエッチングを行う方法である。しかし、アルミニウム膜をドライエッチングする際に、エッチングガスと、レジストと、アルミニウム膜との反応生成物（以降、デポ物と称する）が、レジスト及びアルミニウム膜の開口部の側壁に堆積してしまうことがある。そこで、ドライエッチング後の半導体ウェハは、現像液で処理され、デポ物の除去が行われている。

特許文献１には、ドライエッチングによるホール内及びその近傍に付着しているポリマーの除去に関し、処理液（ポリマー除去液）の供給方法に関する技術が開示されている。この処理液供給方法は、３つの工程を具備することを特徴とする。第１の工程は、表面にポリマーが付着しているウェハを静止させた状態で、ウェハ全面の上に処理液を供給する工程である。第２の工程は、ウェハを静止させた状態で所定時間放置する工程である。第３の工程は、ウェハを回転させることにより、ウェハ上の処理液及び処理れたポリマーを振り切る工程である。このような処理液供給方法は、ポリマーを除去する処理液の使用量を低減できる、というものである。

特許文献２には、電子部品をレジスト現像する際に、少量の現像液でも回路パターンの転写バラツキを抑えることが出来る電子部品の製造方法に関する技術が開示されている。この電子部品の製造方法は、被処理物（半導体ウェハ）の一面に現像液を供給する工程と、被処理物を間欠回転させる工程とを含んでいることを特徴としている。

特開２００１−１１８８２８号公報 特開２００２−２４６２８８号公報

半導体装置の製造において、アルミニウム膜のドライエッチングで生成してしまうデポ物は、現像液によって除去することが可能である。デポ物が多い場合は、半導体ウェハを現像液に浸す時間を長くすれば、半導体ウェハに含まれるデポ物の多くを除去することが出来る。しかし、現像液はアルミニウムを腐食させる性質があるため、半導体ウェハを現像液に浸す時間を長くして、半導体ウェハに含まれるデポ物の多くを除去しようとすると、ドライエッチングにより形成したアルミ配線等まで腐食してしまう。従って、半導体ウェハに含まれる多くのデポ物を除去でき、アルミ配線等を腐食させない、デポ物の除去方法が求められている。

以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウェハ（２）の上に形成されたアルミニウム膜（３）を、プラズマガスの下でドライエッチングする工程と、ドライエッチングする工程に基づき形成された基板（１）に現像液を供給する工程と、基板（１）を第１の時間回転した後、第１の時間以下の第２の時間静止する、第１パドル処理を複数回行う工程とを具備する。このような半導体装置の製造方法は、第１パドル処理によって、アルミニウム膜（３）をドライエッチングするときに生成する反応生成物（５）を選択的に除去することが出来る。

本発明の半導体装置の製造方法は、アルミ配線等を腐食させずに、半導体ウェハに含まれるデポ物を選択的に除去することが出来る。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する。本発明の半導体装置の製造方法は、アルミニウム膜のドライエッチングで生成してしまうデポ物の除去に関わる。その他の製造工程については、周知の技術を用いることが出来る。

図１は、本発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態は、現像液を基板１に供給する工程（ステップＳ１０）と、第１パドル処理を複数回行う工程（ステップＳ２０）と、基板１を洗浄する工程（ステップＳ３０）とを備える。各工程毎に本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、本発明の各工程は半導体製造装置によって自動で行われることが好ましい。

現像液を基板１に供給する工程（ステップＳ１０）を説明する。まず、現像液が供給される基板１の詳細を説明する。図２は、基板１のアルミ薄膜３がドライエッチングされる工程の断面図である。図２の（ａ）を参照すると、基板１は、半導体ウェハ２（トランジスタなどの素子及び配線を含んでいても良い）と、半導体ウェハ２の上に形成されているアルミ薄膜３と、アルミ薄膜３の上に形成されているレジスト４とを含む。尚、アルミ薄膜３及びレジスト４の形成方法は、周知の方法を用いることが出来る。図２の（ｂ）を参照して、アルミ薄膜３の上のレジスト４は、フォトリソグラフィによって所望のパターンに形成される。次に、アルミ薄膜３は、パターニングされたレジスト４をマスクとし、プラズマガスのドライエッチングによって部分的に除去される（図２の（ｃ））。その後、レジスト４は現像液で除去される（図２の（ｄ））。基板１は、図２の（ｃ）におけるドライエッチングによって、エッチングガスと、アルミ薄膜３と、レジスト４との反応生成物（デポ物）５が、アルミ薄膜３及びレジスト４の開口部の側壁に堆積している。本発明の半導体装置の製造方法は、基板１に堆積したデポ物５を適切に除去することが可能である。

図３は、デポ物５を基板１から除去する装置１０の構成図である。装置１０は、ステージ１１と、モータ部１２と、現像液用ノズル１３と、純水用ノズル１４とを含む。ステージ１１は、基板１が設置される部位である。モータ部１２は、ステージ１１の回転を制御する。尚、本明細書中では、モータ部１２の回転制御についての言及は省略する。現像液用ノズル１３は、所望のタイミングでステージ１１上の基板１に現像液を供給する。現像液は、デポ物５を溶解し、アルミ薄膜３をも腐食させる液体であり、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）が例示される。純水用ノズル１４は、所望のタイミングでステージ１１上の基板１を洗浄するための純水を供給する。

図１を参照して、前述したデポ物５を含む図２の（ｄ）の状態の基板１は、装置１０のステージ１１に設置される。ステージ１１に設置された基板１は、１５００ｒｐｍで回転させられる（ステップＳ１１）。

現像液は、現像液用ノズル１３から、１５００ｒｐｍで回転する基板１へ供給され始める。現像液が供給されると、基板１の回転数は落とされ始める。現像液は、５秒程度かけて供給される（ステップＳ１２）。

基板１に供給された現像液が基板１の表面に行き渡ると、回転している基板１は停止される（ステップＳ１３）。

次に、第１パドル処理を複数回行う工程を説明する。パドル処理は、一定時間、低速回転（５〜５０ｒｐｍ程度の範囲であり、好ましくは１０ｒｐｍ程度）した後、一定時間、静止する工程である。本発明においては、パドル処理における低速回転の開始から、一定時間の静止が終わるまでの処理時間は、１０秒程度である。尚、この処理時間をパドル処理時間と称する。そして、第１パドル処理は、１０秒程度のパドル処理時間において、回転時間が静止時間以上となるパドル処理である。第１パドル処理は、アルミ配線等を腐食することなく、デポ物５を除去することが出来る。

第１パドル処理がアルミ配線等を腐食することなくデポ物５を除去する詳細を説明する。図４は、パドル処理時間と、デポ物５の除去性又はアルミ腐食性との関係を示した図である。図４を参照すると、横軸は、パドル処理時間における静止時間の割合を示す。右側に行くに従って、静止時間の割合が増加する。縦軸の一つは、デポ物５の除去性を示す。上に行くに従って、デポ物５が除去され易いことを示す。縦軸のもう一つは、アルミ腐食性を示す。上に行くに従って、アルミ薄膜３が腐食され易いことを示す。横軸において、静止時間の割合が少ない場合は、アルミ薄膜３は腐食され難く、デポ物５は除去され易い。一方、静止時間の割合が多い場合は、アルミ薄膜３は腐食し易く、デポ物５は除去し難い。つまり、静止時間の割合が５０％以下となるパドル処理、即ち第１パドル処理、を行えば、アルミ薄膜３の腐食を抑制し、デポ物５を選択的に除去することが可能となる。特に、静止時間の割合が少なければ、アルミ薄膜３の腐食は殆ど起こらない。尚、デポ物５が多く堆積した場合は、第１パドル処理を複数回行うことで、より効果的にデポ物５を除去することが出来る。

図１を参照して、現像液が表面に行き渡って停止している基板１は、１０ｒｐｍ程度の低速回転が５秒以上１０秒未満でなされた後、５秒以下静止される、合わせて１０秒程度の第１パドル処理がなされる。そして、第１パドル処理は、少なくとも２回以上、複数回行われる（ステップＳ２０）。尚、第１パドル処理の回数は、デポ物５の多さに基づいて、任意に変更することが好ましい。

次に、基板１を洗浄する工程（ステップＳ３０）を説明する。第１パドル処理を複数回行われて停止している基板１は、５００ｒｐｍで回転させられる（ステップＳ３１）。

純水は、純水用ノズル１４から、５００ｒｐｍで回転する基板１へ２０秒程度供給される。純水は、基板１の表面の現像液及びデポ物５を洗い流す（ステップＳ３２）。

純水の供給が止められた後、基板１は、４０００ｒｐｍで２０秒程度回転させられる。この回転によって、基板１は乾燥させられる（ステップＳ３３）。その後、基板１の回転は停止され、デポ物５の除去は終了する（ステップＳ３４）。尚、ステップＳ１０からステップＳ３０までの処理を複数回行ってもよい。

本発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法は、一定時間低速回転した後、回転している時間以下の一定時間静止する、第１パドル処理を行うことで、アルミ配線等を腐食することなく、デポ物５を選択的に除去することが出来る。従って、本発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法は、アルミ配線等が侵食されることがなく且つデポ物５を含まない信頼性の高い半導体装置を製造することが可能である。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態は、レジスト４の除去と、デポ物５の除去とを連続して行うというものである。図５を参照すると、本発明の第２の実施の形態は、現像液を基板１に供給する工程（ステップＡ１０）と、第２パドル処理を回行う工程（ステップＡ２０）と、基板１を洗浄する工程（ステップＡ３０）と、現像液を基板１に供給する工程（ステップＡ４０）と、第１パドル処理を複数回行う工程（ステップＡ５０）と、基板１を洗浄する工程（ステップＡ６０）とを備える。尚、ステップＡ４０と、ステップＡ５０と、ステップＡ６０とは、第１の実施の形態のステップＳ１０と、ステップＳ２０と、ステップＳ３０と同じである。ステップＡ１０と、ステップＡ２０と、ステップＡ３０が第１の実施の形態と異なるステップである。各工程毎に本発明の第２の実施の形態を説明する。尚、本発明の第２の実施の形態において使用する装置は、図３に示した装置１０である。

図２の（ｃ）に示した状態のレジスト４とデポ物５とを含む基板１は、装置１０のステージ１１に設置される。ステージ１１に設置された基板１は、１５００ｒｐｍで回転させられる（ステップＡ１１）。

現像液は、現像液用ノズル１３から、１５００ｒｐｍで回転する基板１へ供給され始める。現像液が供給されると、基板１の回転数は落とされ始める。現像液は、５秒程度かけて供給される（ステップＡ１２）。

基板１に供給された現像液が基板１の表面に行き渡ると、回転している基板１は停止される（ステップＡ１３）。

次に、第２パドル処理を行う工程を説明する。第２パドル処理は、一定時間、低速回転（５〜５０ｒｐｍ程度の範囲であり、好ましくは１０ｒｐｍ程度）した後、回転時間よりも長い一定時間、静止する工程である。第２パドル処理における処理時間は、第１パドル処理と同様に１０秒程度であることが好ましい。図５を参照して、現像液が表面に行き渡って停止している基板１は、１０ｒｐｍ程度の低速回転が５秒未満なされた後、５秒以上１０秒未満静止される、合わせて１０秒程度の第２パドル処理がなされる。第２パドル処理は、複数回行われてもよい。この第２パドル処理によって、レジスト４は除去される（ステップＡ２０）。尚、図４を参照すると、第２パドル処理は、静止時間の割合が多いため、デポ物５を除去し難い。よって、この時点ではデポ物５は除去されておらず、基板１は図２の（ｄ）の状態となる。

次に、基板１を洗浄する工程（ステップＡ３０）を説明する。第２パドル処理を複数回行われて停止している基板１は、５００ｒｐｍで回転させられる（ステップＡ３１）。

純水は、純水用ノズル１４から、５００ｒｐｍで回転する基板１へ２０秒程度供給される。純水は、基板１の表面の現像液及びデポ物５を洗い流す（ステップＡ３２）。

純水の供給が止められた後、基板１は、４０００ｒｐｍで２０秒程度回転させられる。この回転によって、基板１は乾燥させられる（ステップＡ３３）。その後、基板１の回転は停止される（ステップＡ３４）。

その後、ステップＡ４０からステップＡ６０を行う。ステップＡ４０からステップＡ６０までの工程は、第１の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。尚、ステップＡ４０からステップＡ６０の工程までを複数回行ってもよい。

本発明の第２の実施の形態による半導体装置の製造方法は、一定時間、低速回転した後、回転時間よりも長い一定時間、静止する第２パドル処理と、一定時間、低速回転した後、回転時間よりも短い一定時間、静止する第１パドル処理とを組み合わせている。つまり、本発明の第２の実施の形態は、レジスト４の除去と、デポ物５の除去とを連続して行うことが可能であり、製造効率をより向上させることが可能である。

図１は、本発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 図２は、基板１のアルミ薄膜３がドライエッチングされる工程の断面図である。 図３は、デポ物５を基板１から除去する装置１０の構成図である。 図４は、パドル処理時間と、デポ物の除去性又はアルミ腐食性との関係を示した図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板
２ 半導体ウェハ
３ アルミ薄膜
４ レジスト
５ 反応生成物（デポ物）
１０ 装置
１１ ステージ
１２ モータ部
１３ 現像液用ノズル
１４ 純水用ノズル

Claims (6)

1. 半導体ウェハの上に形成されたアルミニウム膜を、プラズマガスの下でドライエッチングする工程と、
   前記ドライエッチングする工程に基づき形成された基板に現像液を供給する工程と、
   前記基板を第１の時間回転した後、前記第１の時間以下の第２の時間静止する、第１パドル処理を複数回行う工程と
   を具備し、
   前記第１パドル処理は、前記ドライエッチングする工程に基づき生成する反応生成物を除去する
   半導体装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記第１の時間は、５秒以上１０秒未満であり、
   前記第２の時間は、５秒以下である
   半導体装置の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記第１の時間における回転は、５ｒｐｍ以上５０ｒｐｍ以下である
   半導体装置の製造方法。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記現像液を供給する工程は、
   前記基板を１５００ｒｐｍで回転する工程と、
   回転している前記基板に前記現像液を供給し、前記現像液を基板の表面に行き渡らせる工程と、
   前記基板の回転を停止する工程と
   を備える
   半導体装置の製造方法。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記ドライエッチングする工程の後に、前記アルミニウム膜をマスクするレジストを含む前記基板に前記現像液を供給する工程と、
   前記レジストを含む前記基板を第３の時間回転した後、前記第３の時間以上の第４の時間静止する、第２パドル処理を行う工程と、
   前記レジストを含む前記基板を洗浄する工程と
   を更に備える
   半導体装置の製造方法。
6. 請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記第３の時間は、５秒以下であり、
   前記第２の時間は、５秒以上１０秒未満であり、
   前記第３の時間における回転は、５ｒｐｍ以上５０ｒｐｍ以下である
   半導体装置の製造方法。

Images