JP2731750B2 - エッチング残留物除去方法 - Google Patents
エッチング残留物除去方法Info
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
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-
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造工程における
エッチング残留物除去方法に関し、特に乾式エッチング
後の残留物および不要なフォトレジストの除去に適した
エッチング残留物除去方法に関する。
エッチング残留物除去方法に関し、特に乾式エッチング
後の残留物および不要なフォトレジストの除去に適した
エッチング残留物除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
乾式エッチングが多用される。乾式エッチングを実施す
る場合には、エッチング対象物に応じて、エッチング方
法およびエッチング残留物の除去方法を適切に選択する
必要がある。従来のエッチング方法は、次のような構成
になっている。
乾式エッチングが多用される。乾式エッチングを実施す
る場合には、エッチング対象物に応じて、エッチング方
法およびエッチング残留物の除去方法を適切に選択する
必要がある。従来のエッチング方法は、次のような構成
になっている。
【０００３】まず、エッチング対象物が金属である場合
には、エッチング終了時にエッチング残留物は揮発性物
質に転換され、ガス状態で除去される。すなわち、エッ
チング温度においてエッチング残留物の揮発性が増大す
るようにエッチング薬品を選択することによって、エッ
チング残留物はガス状態で除去可能な化合物になる。
には、エッチング終了時にエッチング残留物は揮発性物
質に転換され、ガス状態で除去される。すなわち、エッ
チング温度においてエッチング残留物の揮発性が増大す
るようにエッチング薬品を選択することによって、エッ
チング残留物はガス状態で除去可能な化合物になる。
【０００４】例えば、Ｆ2ガスを用いてＡｌをエッチン
グする場合には、次のような反応が生じる。
グする場合には、次のような反応が生じる。
【０００５】
【化１】 Ａｌ＋３Ｆ→ＡｌＦ3 しかしながら、生成されるＡｌＦ3は常温においては揮
発性を有せず、２００℃以上の温度において揮発性を有
するようになるため、通常は用いられない。
発性を有せず、２００℃以上の温度において揮発性を有
するようになるため、通常は用いられない。
【０００６】エッチング薬品としてＣｌ2ガスを用いた
場合には、次のような反応が生じ、常温において揮発性
が大であるＡｌＣｌ3が形成されるので広く用いられて
いる。
場合には、次のような反応が生じ、常温において揮発性
が大であるＡｌＣｌ3が形成されるので広く用いられて
いる。
【０００７】
【化２】 Ａｌ＋３／２Ｃｌ2→ＡｌＣｌ3（↑） しかしながら、この方法を用いた場合には、気体状態の
ＡｌＣｌ3の生成と同時に、エッチング残留物が形成さ
れる。従って、エッチング残留物を除去するための追加
工程が必要になる。金属の特性上、エッチング残留物を
除去するために酸を使用することはできないので、従来
は残留物を除去することが困難であった。
ＡｌＣｌ3の生成と同時に、エッチング残留物が形成さ
れる。従って、エッチング残留物を除去するための追加
工程が必要になる。金属の特性上、エッチング残留物を
除去するために酸を使用することはできないので、従来
は残留物を除去することが困難であった。
【０００８】さらに、エッチング対象物が酸化シリコン
である場合には、エッチング薬品としてＣＦ4またはＣ
ＨＦ3を用いて乾式エッチングを実施する。この場合に
は、次のような反応が生じる。
である場合には、エッチング薬品としてＣＦ4またはＣ
ＨＦ3を用いて乾式エッチングを実施する。この場合に
は、次のような反応が生じる。
【０００９】
【化３】 ＳｉＯ2＋ＣＦ4→ＳｉＯ2＋ＣＯ＋ＣＯ2（↑） 上記の反応によって、ＳｉＯ2は除去されるが、同時に
ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3等のエッチング残留物も生成される
ので、これらのエッチング残留物を除去する工程を追加
する必要がある。
ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3等のエッチング残留物も生成される
ので、これらのエッチング残留物を除去する工程を追加
する必要がある。
【００１０】エッチング工程実施後に発生するエッチン
グ残留物を除去する方法としては、ドライケミカル法と
ウェットケミカル法とがある。
グ残留物を除去する方法としては、ドライケミカル法と
ウェットケミカル法とがある。
【００１１】ドライケミカル法においては、プラズマ状
態のドライケミカルを用いて炭素（Ｃ）及びフッ素
（Ｆ）等を含むエッチング残留物を除去する。
態のドライケミカルを用いて炭素（Ｃ）及びフッ素
（Ｆ）等を含むエッチング残留物を除去する。
【００１２】この方法においては、エッチング残留物と
プラズマ状態のドライケミカルとを直接反応させて、揮
発性が大きい化合物を生成させてエッチング残留物を除
去する。あるいは、残留物の下の下層シリコンをエッチ
ングするリフトオフ方法を用いて、リフトオフ現象を利
用してエッチング残留物を除去する。
プラズマ状態のドライケミカルとを直接反応させて、揮
発性が大きい化合物を生成させてエッチング残留物を除
去する。あるいは、残留物の下の下層シリコンをエッチ
ングするリフトオフ方法を用いて、リフトオフ現象を利
用してエッチング残留物を除去する。
【００１３】この場合の反応式は次のとおりである。
【００１４】
【化４】 炭素及びフッ素を含む残留物＋Ｏ2プラズマ→ＣＯＦ，ＣＯ，ＣＯ2
【００１５】
【化５】 残留物／下層シリコン＋ＨＢｒ／Ｃｌ2プラズマ→残留物／（ＳｉＢｒ4，Ｓｉ Ｃｌ4） エッチング残留物を除去するウェットケミカル方法にお
いては、硫酸ケミカルとデベロパー（主成分はアミン）
と過酸化水素水とを用いる、Ｕ洗浄＋Ｄ洗浄を適用し
て、分子量が大きいポリマーを除去する。あるいは、下
層が酸化膜から成る場合には、ＨＦやＢＯＥ（Buffered
Oxide Etchant、緩衝酸化エッチング液）を用いる。こ
こに、Ｕ洗浄は、ＮＨ4ＯＨとＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとを１：
２：１０または１：１：５の比率で混合した溶液を用
い、一方、Ｄ洗浄は、ＨＣｌとＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとを１：
１：５の比率で混合した溶液を用い、それぞれ約８０℃
の温度で約１０分間洗浄する工程をいう。
いては、硫酸ケミカルとデベロパー（主成分はアミン）
と過酸化水素水とを用いる、Ｕ洗浄＋Ｄ洗浄を適用し
て、分子量が大きいポリマーを除去する。あるいは、下
層が酸化膜から成る場合には、ＨＦやＢＯＥ（Buffered
Oxide Etchant、緩衝酸化エッチング液）を用いる。こ
こに、Ｕ洗浄は、ＮＨ4ＯＨとＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとを１：
２：１０または１：１：５の比率で混合した溶液を用
い、一方、Ｄ洗浄は、ＨＣｌとＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとを１：
１：５の比率で混合した溶液を用い、それぞれ約８０℃
の温度で約１０分間洗浄する工程をいう。
【００１６】ウェットケミカルによる残留物除去の反応
式は、次のとおりである。
式は、次のとおりである。
【００１７】
【化６】 ポリマー＋Ｏ3／Ｈ2ＳＯ4→ＣＯ2
【００１８】
【化７】 ポリマー＋Ｈ2Ｏ2／Ｈ2ＳＯ4→ＣＯ2
【００１９】
【化８】 残留物／下層ＳｉＯ2＋ＨＦ→残留物／Ｓｉ2Ｆ6Ｈ2
【００２０】
【化９】 残留物／下層ＳｉＯ2＋ＢＯＥ→残留物／Ｓｉ2Ｆ6Ｈ2
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の方法においては、分子量が大きいポリマー
を除去するために、酸素プラズマ＋Ｕ洗浄＋Ｄ洗浄、ま
たは、Ｏ3／Ｈ2ＳＯ4＋Ｕ洗浄＋Ｄ洗浄のような複合工
程が必要であるという問題があった。
ような従来の方法においては、分子量が大きいポリマー
を除去するために、酸素プラズマ＋Ｕ洗浄＋Ｄ洗浄、ま
たは、Ｏ3／Ｈ2ＳＯ4＋Ｕ洗浄＋Ｄ洗浄のような複合工
程が必要であるという問題があった。
【００２２】さらに、金属上にポリマーが配置されてい
る場合には、一般の酸やＵ洗浄を適用すると金属が腐食
するので、主にデベロパー系列が用いられてきたが、金
属の腐食に起因する欠陥は依然として残るという問題が
あった。
る場合には、一般の酸やＵ洗浄を適用すると金属が腐食
するので、主にデベロパー系列が用いられてきたが、金
属の腐食に起因する欠陥は依然として残るという問題が
あった。
【００２３】本発明の目的は、上記問題点を解決して、
工程が単純で、金属の腐食や損傷の防止が可能で、フォ
トレジストの除去にも適用可能な、エッチング残留物の
除去方法を提供することにある。
工程が単純で、金属の腐食や損傷の防止が可能で、フォ
トレジストの除去にも適用可能な、エッチング残留物の
除去方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本願発明のエッチング残
留物除去方法は、乾式エッチング後の半導体基板上にお
けるエッチング残留物およびフォトレジストを除去する
方法において、上記乾式エッチングによって炭素とフッ
素の少なくとも一方を含むポリマーが形成され、 上記方
法は、上記半導体基板の周辺に、二酸化炭素と、ジメチ
ルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、フェンチドロ
ン、酸素ガスの中から選択した１以上のガス化合物とを
含むドライケミカルを供給する工程と、温度及び圧力を
制御して上記ドライケミカルの状態を上記ドライケミカ
ルの臨界点以上に高めて上記エッチング残留物および上
記フォトレジストを除去する工程と、からなることを特
徴とする。
留物除去方法は、乾式エッチング後の半導体基板上にお
けるエッチング残留物およびフォトレジストを除去する
方法において、上記乾式エッチングによって炭素とフッ
素の少なくとも一方を含むポリマーが形成され、 上記方
法は、上記半導体基板の周辺に、二酸化炭素と、ジメチ
ルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、フェンチドロ
ン、酸素ガスの中から選択した１以上のガス化合物とを
含むドライケミカルを供給する工程と、温度及び圧力を
制御して上記ドライケミカルの状態を上記ドライケミカ
ルの臨界点以上に高めて上記エッチング残留物および上
記フォトレジストを除去する工程と、からなることを特
徴とする。
【００２５】
【作用】 ドライケミカルの状態を、ドライケミカルの臨
界点以上に高めると、吸着係数が急激に増加するので、
メタライズ（metallization)工程後のエッチング残留物
の除去水準を、ウェットケミカル法並みの水準に維持す
ることができる。
界点以上に高めると、吸着係数が急激に増加するので、
メタライズ（metallization)工程後のエッチング残留物
の除去水準を、ウェットケミカル法並みの水準に維持す
ることができる。
【００２６】一般の酸やＵ洗浄あるいは従来技術におけ
るようなデベロパー系列を用いないので、金属の腐食を
防止することができ、ＣＤ（Crack Defect亀裂欠陥）損
失を防止できる。
るようなデベロパー系列を用いないので、金属の腐食を
防止することができ、ＣＤ（Crack Defect亀裂欠陥）損
失を防止できる。
【００２７】さらに、ドライケミカルのガス内に溶解さ
れるポリマーの量は、ガス状態を臨界点以上に高めると
急激に増加するので、フォトレジストの除去にも用いる
ことができる。
れるポリマーの量は、ガス状態を臨界点以上に高めると
急激に増加するので、フォトレジストの除去にも用いる
ことができる。
【００２８】また、従来技術に置けるような複合工程を
用いる必要がないので、エッチング残留物の除去工程を
単純化できる。
用いる必要がないので、エッチング残留物の除去工程を
単純化できる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の１実施例を説明する。
【００３０】本発明においては、ドライケミカルを用い
て、炭素、フッ素の少なくとも１つを含むエッチング残
留物を除去する。
て、炭素、フッ素の少なくとも１つを含むエッチング残
留物を除去する。
【００３１】一般に、ドライケミカルとして用いるエッ
チング薬品には、常温、常圧においては、ガス内に溶解
されるポリマーの量は無視しうる程微量であるという特
性がある。従って、エッチング薬品はプラズマ状態で用
いられる。しかしながら、二酸化炭素などのようなガス
は、温度および圧力を調節して臨界点以上の条件に到達
させることにより、ガスの吸着係数を無限大にすること
が可能である。図１に示す二酸化炭素の状態図に見られ
るように、二酸化炭素の臨界点は、３１℃、７２．９ａ
ｔｍである。図において、Ｘ軸は温度を、Ｙ軸は圧力を
それぞれ示す。なお、Ｔ点は、固体と液体と気体とが混
存するトリプルポイントである。臨界点Ｃを超える状態
においては、固体、液体および気体の区分のない流相
（Fluid Phase）となり、吸着係数は無限大となる。こ
こに、吸着係数とは、炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）の少な
くとも一方を含むエッチング残留物が、臨界点以上の二
酸化炭素に吸収される比率をいう。
チング薬品には、常温、常圧においては、ガス内に溶解
されるポリマーの量は無視しうる程微量であるという特
性がある。従って、エッチング薬品はプラズマ状態で用
いられる。しかしながら、二酸化炭素などのようなガス
は、温度および圧力を調節して臨界点以上の条件に到達
させることにより、ガスの吸着係数を無限大にすること
が可能である。図１に示す二酸化炭素の状態図に見られ
るように、二酸化炭素の臨界点は、３１℃、７２．９ａ
ｔｍである。図において、Ｘ軸は温度を、Ｙ軸は圧力を
それぞれ示す。なお、Ｔ点は、固体と液体と気体とが混
存するトリプルポイントである。臨界点Ｃを超える状態
においては、固体、液体および気体の区分のない流相
（Fluid Phase）となり、吸着係数は無限大となる。こ
こに、吸着係数とは、炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）の少な
くとも一方を含むエッチング残留物が、臨界点以上の二
酸化炭素に吸収される比率をいう。
【００３２】本発明においては、このようなガスを用い
て半導体製造工程間にポリマーを除去する。すなわち、
常温、常圧においては、ガス内に溶解されるポリマーの
量は無視しうる程微量であるが、ガス状態を臨界点以上
に上げると、吸着係数は急激に増加し、ウェットケミカ
ルと同様な吸着能力を有するようになる。
て半導体製造工程間にポリマーを除去する。すなわち、
常温、常圧においては、ガス内に溶解されるポリマーの
量は無視しうる程微量であるが、ガス状態を臨界点以上
に上げると、吸着係数は急激に増加し、ウェットケミカ
ルと同様な吸着能力を有するようになる。
【００３３】本発明の第１実施例においては、半導体ウ
ェーハが置かれたチャンバー内に、二酸化炭素を注入す
る。次いで、二酸化炭素雰囲気を、二酸化炭素の臨界点
である３１℃、７２．９ａｔｍ以上の状態にして、ウェ
ーハに残留するエッチング残留物を除去する。
ェーハが置かれたチャンバー内に、二酸化炭素を注入す
る。次いで、二酸化炭素雰囲気を、二酸化炭素の臨界点
である３１℃、７２．９ａｔｍ以上の状態にして、ウェ
ーハに残留するエッチング残留物を除去する。
【００３４】また本発明の第２実施例においては、主ガ
ス化合物と補助ガス化合物とを用いる。主ガス化合物と
しては二酸化炭素を用いる。補助ガス化合物としては、
ＤＭＳＯ Ｃ2Ｈ6ＯＳ（Dimethyl sulfoxide ジメチルス
ルホキシド）、ＤＭＦＡ Ｃ3Ｈ7ＮＯ−Ｎ（Dimethyl fo
rmamide ジメチルホルムアミド）、ＴＨＦ Ｃ13Ｈ12Ｏ
（Phentydrone フェンチドロン）および酸素等のガスの
中から１以上のガスを選択して用いる。
ス化合物と補助ガス化合物とを用いる。主ガス化合物と
しては二酸化炭素を用いる。補助ガス化合物としては、
ＤＭＳＯ Ｃ2Ｈ6ＯＳ（Dimethyl sulfoxide ジメチルス
ルホキシド）、ＤＭＦＡ Ｃ3Ｈ7ＮＯ−Ｎ（Dimethyl fo
rmamide ジメチルホルムアミド）、ＴＨＦ Ｃ13Ｈ12Ｏ
（Phentydrone フェンチドロン）および酸素等のガスの
中から１以上のガスを選択して用いる。
【００３５】
【発明の効果】本願発明によるエッチング残留物の除去
方法を適用すれば、メタライズ（metallization)工程後
のエッチング残留物の除去水準を、ウェットケミカル方
法並みの水準に維持することが可能であるという効果が
ある。それと同時に、金属の腐食を防止することができ
るので、ＣＤ（Crack Defect亀裂欠陥）損失を防止でき
るという効果がある。
方法を適用すれば、メタライズ（metallization)工程後
のエッチング残留物の除去水準を、ウェットケミカル方
法並みの水準に維持することが可能であるという効果が
ある。それと同時に、金属の腐食を防止することができ
るので、ＣＤ（Crack Defect亀裂欠陥）損失を防止でき
るという効果がある。
【００３６】さらに、本願発明によるエッチング残留物
の除去方法は、フォトレジストの除去にも用いることが
できるという効果がある。
の除去方法は、フォトレジストの除去にも用いることが
できるという効果がある。
【００３７】また、本願発明によれば、複雑なエッチン
グ残留物除去工程を単純化できるという効果がある。
グ残留物除去工程を単純化できるという効果がある。
【図１】二酸化炭素の状態図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−83337（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−305203（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−237645（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−296662（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−196472（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】乾式エッチング後の半導体基板上における
エッチング残留物およびフォトレジストを除去する方法
において、上記乾式エッチングによって炭素とフッ素の少なくとも
一方を含むポリマーが形成され、 上記方法は、 上記半導体基板の周辺に、二酸化炭素と、ジメチルスル
ホキシド、ジメチルホルムアミド、フェンチドロン、酸
素ガスの中から選択した１以上のガス化合物とを含むド
ライケミカルを供給する工程と、温度及び圧力を制御して 上記ドライケミカルの状態を上
記ドライケミカルの臨界点以上に高めて上記エッチング
残留物および上記フォトレジストを除去する工程と、 からなることを特徴とするエッチング残留物除去方法。
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