JP3074634B2 - フォトレジスト用剥離液及び配線パターンの形成方法 - Google Patents
フォトレジスト用剥離液及び配線パターンの形成方法Info
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Description
製造工程で行われる半導体ウェハーの表面処理法に関
し、特にドライエッチング工程の際に形成された側壁保
護膜をアルミニウム系配線体から剥離することを特徴と
するフォトレジスト用剥離液及び配線パターンの形成方
法に関する。
ェハー上に、論理LSIやメモリLSIを形成する半導
体集積回路のアルミニウム配線技術においては、回路の
高集積化に伴ない、エレクトロマイグレーション、スト
レスマイグレーション等が発生するため、配線体の材料
に微量の銅等を添加したアルミニウム合金(Al−Si
−Cu合金)を使用することで、マイグレーションを抑
制している。アルミニウム合金を配線体とする製造工程
は、まず、1)拡散層及び絶縁膜等が形成された半導体
ウェハー上にスパッタ蒸着法により前述のAl−Si−
Cu合金膜を形成する。次に、2)このAl−Si−C
u合金膜上にレジスト膜を塗布した後にフォトリソグラ
フィにより、微細なパターンを形成する。ついで、3)
この半導体基板全面にUV光を照射してレジスト膜を硬
化することにより、レジストパターンの耐ドライエッチ
ング性を向上させる。さらに、4)このレジストパター
ンをマスクとして、前記Al−Si−Cu合金膜をドラ
イエッチングして配線パターンを形成する。
は、BCl3−Cl2等の塩素系ガスあるいは、これらに
CF4及びCHF3等のフロン系ガスを添加したものが一
般的に用いられている。このエッチングの際、前記レジ
スト膜及びAl−Si−Cu合金膜のパターン側面に堆
積膜又は反応生成物である側壁保護膜が付着する。一
方、このドライエッチングの際に使用した塩素系ガスは
配線体のアルミニウムと反応し、塩化アルミニウム等の
化合物が側壁保護膜中に生成し、これが大気中の水分と
反応して塩化水素を発生し、この塩化水素がさらにAl
−Si−Cu合金を腐食することにより断線の原因とな
る。これらの腐食は一般にアフターコロージョンと呼ば
れている(月刊 Semicon NEWS 1988
年10 月号44頁)。このアフターコロージョンの防
止法として、エッチング後のウェハーを加熱する方法、
あるいは、純水洗浄等を行っているが、いずれの方法も
良好な結果は得られておらず、前記アフターコロージョ
ンを完全に防止するためには、上記側壁保護膜を除去す
る必要がある。
有機系剥離液、酸性剥離液、アルカリ性剥離液等のウェ
ット剥離液を使用する方法があるが、これらの剥離液で
はいずれも側壁保護膜を完全に除去することは困難であ
る。さらに、有機系剥離液では高温に加熱する必要があ
り、リンス液としてイソプロパノール等の有機溶媒を使
用する必要があり、頻雑な上、安全性の点からも問題が
あった。また、酸性あるいはアルカリ性剥離液ではアル
ミニウム合金層の腐食が起こり、超微細化の配線パター
ンには使用できない。従って、アフターコロージョンを
防止する目的で側壁保護膜の除去が完全に可能であり、
さらに、アルミニウム系配線体を腐食しないような剥離
液及びそれにより処理する配線パターンの形成方法が所
望されている。
従来方法の種々の問題点を解決し、アルミニウム系配線
体をまったく腐食することなく、エッチング時に形成さ
れる側壁保護膜を安全且つ効率的良く完全に除去できる
レジスト剥離液及びそれを使用する超微細な配線パター
ンの形成方法を提供する。
術における種々の問題点を解決すべく鋭意検討を行った
結果、(a)有機カルボン酸アンモニウム塩又は有機カ
ルボン酸アミン塩、及び(b)フッ素化合物からなる水
溶液;さらには、上記(a)、(b)に、アミド類、ラ
クトン類、ニトリル類、アルコール類及びエステル類か
ら選ばれた有機溶媒を1種以上含有する水溶液であるフ
ォトレジスト用剥離液で処理することにより、アルミニ
ウム系配線体をまったく腐食することなく、エッチング
時に形成される側壁保護膜及びレジスト残査を完全に除
去でき、超微細な配線パターンが形成できることを見い
だし、本発明を完成するに至った。
使用されるアルミニウム系配線体のドライエッチング用
フォトレジスト用剥離液の有機カルボン酸アンモニウム
塩あるいは有機カルボン酸アミン塩は次式に表される。 〔R1〕m〔COONHp(R2)q〕n (式中、R1は水素、炭素数1〜18のアルキル基又は
アリール基;R2は水素、炭素数1〜 4のアルキル基;
m、nは1〜4の整数、pは1〜4の整数、qは0〜3
の整数を表し、p+q=4である)
ンモニウム塩としては、具体的には、ぎ酸アンモニウ
ム、酢酸アンモニウム、プロピオン酸アンモニウム、酪
酸アンモニウム、吉草酸アンモニウム、ヘプタン酸アン
モニウム、ラウリン酸アンモニウム、パルミチン酸アン
モニウム、ステアリン酸アンモニウム、アクリル酸アン
モニウム、クロトン酸アンモニウム、メタクリル酸アン
モニウム、シュウ酸アンモニウム、マロン酸アンモニウ
ム、マレイン酸アンモニウム、フマル酸アンモニウム、
コハク酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウム、アゼ
ライン酸アンモニウム、セバシン酸アンモニウム、等の
脂肪族カルボン酸アンモニウム化合物、さらには、安息
香酸アンモニウム、トルイル酸アンモニウム、フタル酸
アンモニウム、トリメリット酸アンモニウム、ピロメリ
ット酸アンモニウム等の芳香族酸カルボン酸アンモニウ
ム化合物等を含む。
例えば、ギ酸モノメチルアミン、ギ酸ジメチルアミン、
ギ酸トリメチルアミン、ギ酸モノエチルアミン、ギ酸ジ
エチルアミン、ギ酸トリエチルアミン、酢酸モノメチル
アミン、酢酸ジメチルアミン、酢酸トリメチルアミン、
酢酸モノエチルアミン、酢酸ジエチルアミン、酢酸トリ
エチルアミン、安息香酸モノメチルアミン、安息香酸ジ
メチルアミン、安息香酸トリメチルアミン、安息香酸モ
ノエチルアミン、安息香酸ジエチルアミン、安息香酸ト
リエチルアミン等の有機カルボン酸アミン塩を含む。
は有機カルボン酸アミン塩は、好ましくは、5〜50重
量%の濃度で使用される。有機カルボン酸アンモニウム
あるいは有機カルボン酸アミン塩の濃度が5重量%未満
の場合、アルミニウム系配線体材質の腐食が激しくな
り、50重量%以上では、側壁保護膜の除去能力が低下
し、好ましくない。
ては、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化水素
アンモニウム、ホウフッ化アンモニウム等を含む。これ
らのフッ素化合物は、通常0.5〜15重量%の濃度で
使用されるが、フッ素化合物の濃度が0.5重量%未満
の濃度であれば、側壁保護膜の除去能力が低下し、15
重量%以上になるとアルミニウム系配線体の材質の腐食
が激しくなり、好ましくない。
しては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、N−メチルピロリドン等のアミド類;γ−ブチロラ
クトン等のラクトン類;アセトニトリル、ベンゾニトリ
ル等のニトリル類;メタノール、エタノール、イソプロ
パノール、エチレングリコール等のアルコール類;さら
には酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類がを含む。
これらの有機溶媒は好ましくは、1〜50重量%の含有
量で使用される。1重量%以下ではアルミニウム系配線
体材質の腐食が激しくなり、50重量%以上では側壁保
護膜の除去能力が低下し、好ましくない。
あるいは有機カルボン酸アミン塩と、前記有機溶媒との
合計の含有量が、好ましくは、10〜80重量%で使用
される。有機溶媒の含有量が少ないか、もしくは含まな
い場合、前記有機カルボン酸アンモニウム塩あるいは有
機カルボン酸アミン塩の濃度が少ないと、アルミニウム
系配線体材質の腐食が激しくなり、また、側壁保護膜の
除去能力が低下し、好ましくない。
としては、塩素、臭化水素、三塩化ホウ素のうち一種以
上が使用されるが、四フッ化炭素、六フッ化硫黄、三フ
ッ化ホウ素等のフッ素系ガス;塩化水素、四塩化炭素、
四塩化ケイ素等の塩素系ガスを含有しても何等差し支え
ない。
するには、常温付近の温度で充分であるが、常温付近で
剥離が困難であるような場合には、加温して使用しても
何等差し支えない。
はなく、側壁保護膜の状態、アルミニウム系配線体材質
の種類等を勘案して適宜選択すればよい。また、本発明
の剥離液は一般的な剥離液と同様、アッシング後に残る
レジスト残査を完全に除去でき、アルミニウム系配線体
を腐食しないため、従来のアルミニウム配線の洗浄工程
におけるマイクロストリッパーの代用としても使用でき
る。次に、実施例により本発明を具体的に説明するが本
発明を何等限定するものではない。
ング後の断面図を示しており、1は半導体基板、2は上
記半導体基板1上に形成された酸化膜、3は上記酸化膜
2上に形成されたAl配線、4は上記Al配線3上にフ
ォトリソグラフィ技術を用いてパターンニングされたレ
ジスト膜である。上記レジスト膜4をマスクとして、H
Brガスを含むエッチングガスを用いて、上記酸化膜2
上に蒸着したAl合金膜(図示せず)をドライエッチン
グすることにより、上記Al配線3を形成している。こ
のとき、レジスト残査とエッチング残査からなる残査物
(側壁保護膜)5がAl配線3とレジスト膜4の側壁に
付着する。そして、図2に示すように上記レジスト膜4
を酸素系プラズマを用いたレジストアッシング法により
除去する。このとき、上記残査物5は酸素系プラズマで
は除去されず、残査物(側壁保護膜)5の上側はAl配
線3の中心に対して開くように変形されているだけであ
る。
を行って、残査物(側壁保護膜)5が残存するウェハー
を、酢酸アンモニウム50重量%、フッ化アンモニウム
5重量%、残部が水である剥離液中に、25℃で5分間
浸漬した。浸漬後、超純水でリンスを行い、乾燥後、電
子顕微鏡(SEM)で観察を行った。その結果、パター
ニングされた配線体の側壁保護膜5は完全に除去され、
使用したアルミニウム系配線体いは全く腐食は認められ
なかった。また、側壁保護膜以外のレジスト残査につい
ても完全に除去された。
保護膜)5が残存するウェハーを使用し、安息香酸モノ
メチルアミン塩40重量%、ホウフッ化アンモニウム5
重量%、残部が水である剥離液に、23℃で5分間浸漬
した。浸漬後、超純水でリンスを行い、乾燥後、SEM
観察を行った。その結果、側壁保護膜5は完全に除去さ
れ、アルミニウム系配線体3、酸化膜2の腐食も全く認
められなかった。また側壁保護膜以外のレジスト残査に
ついても完全に除去された。
ング後の断面図を示しており、11は半導体基板、12
は上記半導体11上に形成されたAl合金膜、13は上
記Al合金膜12上に形成された酸化膜、14は上記酸
化膜13上にパターンニングされたレジスト膜である。
上記レジスト膜14をマスクとして、HBrガスを含む
エッチングガスを用いてドライエッチングし、酸化膜1
3を貫通するバイアホール16を形成する。このとき、
レジスト残査やエッチング残査からなる残査物(側壁保
護膜)15がバイアホール16の側壁に付着する。そし
て、上記レジスト膜14を酸素系プラズマを用いたレジ
ストアッシング法により除去するが、上記残査物(側壁
保護膜)15はバイアホール16の側壁に付着して除去
されない。そこで、レジストアッシングを行って、残査
物(側壁保護膜)15が残存するウェハーを、酢酸アン
モニウム10重量%、フッ化アンモニウム5重量%、ジ
メチルホルムアミド40重量%、残部が水である剥離液
中に、25℃で5分間浸漬した。浸漬後、超純水でリン
スを行い、乾燥後、SEMで観察を行った。その結果、
側壁保護膜15は完全に除去され、Al合金膜12、酸
化膜13には全く腐食は認められなかった。また、側壁
保護膜以外のレジスト残査についても完全に除去され
た。
保護膜)5が残存するウェハーを使用し、フッ化水素ア
ンモニウム0.8重量%、ギ酸トリメチルアミン10重
量%、エチレングリコール40重量%、残部が水である
剥離液に、20℃で5分間浸漬した。浸漬後、超純水で
リンスを行い、乾燥後、SEM観察を行った。その結
果、側壁保護膜5は完全に除去され、アルミニウム系配
線体3、酸化膜2の腐食も全く認められなかった。ま
た、側壁保護膜以外のレジスト残査についても完全に除
去された。
保護膜)5が残存するのウェハーを使用し、ギ酸アンモ
ニウム15重量%、フッ化アンモニウム5重量%、ジメ
チルアセトアミド30重量%、残部が水である剥離液中
に23℃で10分間浸漬した。浸漬後、超純水でリンス
を行い、乾燥後、SEM観察を行った結果、側壁保護膜
5は完全に除去され、使用したアルミニウム系配線体
3、および酸化膜2の腐食も全く認められなかった。ま
た、側壁保護膜以外のレジスト残査についても完全に除
去された。
保護膜)5が残存するウェハーを使用し、フタル酸アン
モニウム30重量%、フッ化アンモニウム3重量%、N
−メチルピロリドン20重量%、残部が水である剥離液
に、23℃で10分間浸漬した。浸漬後、超純水でリン
スを行い、乾燥後、SEM観察を行った。その結果、側
壁保護膜5は完全に除去され、アルミニウム系配線体
3、酸化膜2の腐食も全く認められなかった。また、側
壁保護膜以外のレジスト残査についても完全に除去され
た。
残存するウェハーを使用し、トリメチルアミン酢酸塩4
0重量%、フッ化アンモニウム3重量%、ジメチルホル
ムアミド7重量%、残部が水である剥離液に、25℃で
10分間浸漬した。浸漬後、超純水でリンスを行い、乾
燥後、SEM観察を行った結果、側壁保護膜15は完全
に除去され、アルミニウム合金膜12、酸化膜13の腐
食も全く認められなかった。また、側壁保護膜以外のレ
ジスト残査についても完全に除去された。
保護膜)5が残存するウェハーを使用し、フッ化アンモ
ニウム5重量%、残部が水である剥離液中に、25℃で
5分間浸漬した。浸漬後、超純水でリンス乾燥後、SE
M観察を行った結果、側壁保護膜5は完全に除去されて
いたが、Al配線体3、および酸化膜2の激しい腐食が
認められた。
ニウム10重量%、ジメチルホルムアミド40重量%、
残部が水である剥離液中に、25℃で10分間浸漬を行
った。浸漬後、超純水でリンス、乾燥後SEM観察を行
った結果、側壁保護膜15は全く除去出来なかった。
によって、使用したアルミニウム系配線体及び酸化膜を
全く腐食させることなく(1)パターニングされた配線
体の側壁保護膜を完全に除去でき、(2)側壁保護膜以
外のレジスト残査についても完全に除去できる。
の断面図。
レジスト膜を除去した後の断面図。
の断面図。
Claims (4)
- 【請求項1】 (a)一般式 〔R1〕m〔COON
Hp(R2)q〕n(式中、R1は水素、炭素数1〜18
のアルキル基又はアリール基;R2は水素、炭素数1〜
4のアルキル基;m、nは1〜4の整数、pは1〜4の
整数、qは0〜3の整数を表し、p+q=4である)で
表される有機カルボン酸アンモニウム塩又は有機カルボ
ン酸アミン塩を5〜50重量%、及び (b)フッ素化合物を0.5〜15重量%を含有する水
溶液からなることを特徴とするアルミニウム系配線体の
ドライエッチング用フォトレジスト用剥離液。 - 【請求項2】 (a)一般式 〔R1〕m〔COON
Hp(R2)q〕n(式中、R1は水素、炭素数1〜18
のアルキル基又はアリール基;R2は水素、炭素数1〜
4のアルキル基;m、nは1〜4の整数、pは1〜4の
整数、qは0〜3の整数を表し、p+q=4である)で
表される有機カルボン酸アンモニウム塩又は有機カルボ
ン酸アミン塩を5〜50重量%、及び (b)フッ素化合物を0.5〜15重量%、及び (c)アミド類、ラクトン類、ニトリル類、アルコール
類及びエステル類から選ばれた有機溶媒の1種類以上を
1〜50重量%含有する水溶液からなることを特徴とす
るアルミニウム系配線体のドライエッチング用フォトレ
ジスト用剥離液。 - 【請求項3】 半導体ウェハー上に形成したアルミニウ
ム系導電膜にドライエッチングガスで配線体を形成し、 (a)一般式 〔R1〕m〔COONHp(R2)q〕
n(式中、R1は水素、炭素数1〜18のアルキル基又
はアリール基;R2は水素、炭素数1〜4のアルキル
基;m、nは1〜4の整数、pは1〜4の整数、qは0
〜3の整数を表し、p+q=4である)で表される有機
カルボン酸アンモニウム塩又は有機カルボン酸アミン塩
を5〜50重量%、及び (b)フッ素化合物を0.5〜15重量%を含有する水
溶液からなることを特徴とするアルミニウム系配線体の
ドライエッチング用フォトレジスト用剥離液、又は、ア
ミド類、ラクトン類、ニトリル類、アルコール類及びエ
ステル類から選ばれた有機溶媒を1種以上1〜50重量
%を更に含有するアルミニウム系配線体のドライエッチ
ング用フォトレジスト用剥離液を使用して、アルミニウ
ム系配線体のドライエッチングの際に形成されたフォト
レジストの側壁保護膜をアルミニウム系配線体から剥離
することを特徴とする配線パターンの形成方法。 - 【請求項4】 ドライエッチングガスが、塩素、臭化水
素及び三塩化ホウ素から選ばれた1種以上のガスである
ことを特徴とする請求項3記載の配線パターンの形成方
法。
Priority Applications (5)
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DE69529858T DE69529858T2 (de) | 1994-03-28 | 1995-03-27 | Oberflächenbehandlung für Halbleitersubstrat |
US08/410,726 US5630904A (en) | 1994-03-28 | 1995-03-27 | Stripping and cleaning agent for removing dry-etching and photoresist residues from a semiconductor substrate, and a method for forming a line pattern using the stripping and cleaning agent |
EP95104508A EP0680078B1 (en) | 1994-03-28 | 1995-03-27 | Semiconductor substrate surface treatment |
KR1019950006793A KR100242144B1 (ko) | 1994-03-28 | 1995-03-28 | 반도체 기판으로부터의 드라이 에칭 및 포토레지스트 잔류물 제거용 박리액, 및 이 박리액을 사용하는 배선 패턴의 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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