JP3932636B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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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、特に層間絶縁膜にコンタクトホールを形成した後に、そのコンタクトホール内に残存する有害な副生成物を除去する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩで代表される半導体装置の製造では、半導体装置の微細化に伴って多層配線構造が採用されており、微細な配線パターンを精度良く形成するために、種々の構造が提案されている。その一つとして、ボーダーレスコンタクト構造があげられる。このボーダーレスコンタクト構造は、下層のメタル配線に、いわゆる座布団を形成せずにコンタクトをとる手法であるために、配線ピッチを縮小することが可能であるという利点がある。したがって、このボーダーレスコンタクト構造は、半導体装置を微細化するために有効な手段になりつつある。
【０００３】
図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、そのようなボーダーレスコンタクト構造を採用した従来の半導体装置の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
【０００４】
まず、図４（Ａ）に示すように、予めトランジスタ等の必要な素子を形成した例えばＳｉ単結晶などからなる半導体基板２１上にＳｉＯ2 などを含む第１の層間絶縁膜２２を形成した後、この第１の層間絶縁膜２２上にＡｌなどのメタル配線２３を形成する。次に、メタル配線２３を覆うようにＳＯＧ（スピン・オン・グラス）系膜、Ｏ3 （オゾン）−ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）系膜等からなる第２の層間絶縁膜２４を形成し、ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）技術を用いてその表面を平坦化する。続いて、メタル配線２３に達するコンタクトホールを形成すべく、第２の層間絶縁膜２４上にフォトレジストを塗布し、所定形状にパターニングしてレジスト膜２５を形成する。
【０００５】
次に、図４（Ｂ）に示すように、半導体基板２１に対してレジスト膜２５を形成した状態で、例えばＣ2 Ｆ6 、ＣＨＦ3 などを用いたＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）法によりドライエッチング処理を行って、第２の層間絶縁膜２４を選択的に除去してメタル配線２３に達するコンタクトホール２６を形成する。このとき、コンタクトホール２６内にドライエッチング処理における副生成物としてＦ（フッ素）を含むポリマー２７が堆積することが多い。
【０００６】
次に、図４（Ｃ）に示すように、半導体基板２１に対してＯ2 プラズマを主としてアッシング処理を行って、レジスト膜２５を昇華させて除去する。続いて、レジスト残渣とポリマー２７の除去を目的として、半導体基板２１をアミン系有機溶剤などを用いた有機剥離液による洗浄処理を行う。これによって、第２の層間絶縁膜２４にはメタル配線２３に達するコンタクトホール２６が形成されるので、このコンタクトホール２６内に他の配線材料を堆積することにより、メタル配線２３と導通した上層配線を形成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の半導体装置の製造方法では、Ｏ2 プラズマを主としたアッシング処理によっても除去されないでコンタクトホール２６内に残存しているフッ素Ｆやポリマー２７に含まれているフッ素Ｆが、その後の有機剥離液による洗浄処理の際に洗浄液を介してＨＦ（フッ酸）と同じような有害な働きをするので、メタル配線２３の一部を侵蝕（腐食）するという問題がある。２８はその侵蝕された部分を指す。
【０００８】
即ち、図４（Ｃ）に示すように、そのような侵蝕によってメタル配線２３の一部に溝２８が形成される現象が生ずる。この結果、コンタクト抵抗の増加や、メタル配線の信頼性の低下等の不都合が発生するようになる。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール内に残存している有害な副生成物、例えばフッ素Ｆを除去することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成した層間絶縁膜上にメタル配線を形成し、このメタル配線を他の層間絶縁膜で覆った後、他の層間絶縁膜をレジスト膜をマスクとしてドライエッチングをすることにより、層間絶縁膜にメタル配線に達するコンタクトホールを形成し、Ｏ ２ プラズマによりレジスト膜に対するアッシング処理を施し、更にコンタクトホール内のフッ素を含むポリマーを除去するための洗浄を行う半導体装置の製造方法であって、プラズマによるアッシング処理によりレジスト膜を除去した後、フッ素を含むポリマーを除去するためのアルコールによる洗浄工程と、アルコールが半導体基板に付着した状態で行う有機剥離液による洗浄工程と、有機剥離液を置換するためのアルコールによる置換工程と、アルコールを置換するための水による置換工程と、半導体基板の乾燥工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
従って、本発明の半導体装置の製造方法によれば、コンタクトホール内、例えば内壁面に残存するフッ素Ｆをアルコールによる洗浄処理により除去することができ、延いてはフッ素Ｆによりメタル配線が侵蝕されるのを未然に防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された層間絶縁膜にドライエッチング処理を行ってコンタクトホールを形成する際にマスクとして用いたレジスト膜をプラズマによるアッシング処理を行って除去した後、半導体基板に対して有機剥離液による洗浄処理を行う前にアルコールによる洗浄処理を施すが、用いるアルコールは一般にはアルコールなら何でも良いと一応は言える。しかし、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）若しくはエタノールを用いることがより好ましい。というのは、半導体に利用できる高純度な（不純物を含まない）アルコールだからである。アルコールによる処理時間は数十秒〜数分程度であり、例えば１分間程度が最適といえる。この程度の時間でフッ素Ｆは充分に除去することができ、時間が長すぎると、折角除去したフッ素が半導体ウェハに悪影響を与えるおそれがある。
【００１５】
アルコールによる洗浄処理の後、有機系剥離液により洗浄処理を施すが、この有機系剥離液による洗浄処理は、その前の洗浄処理によるアルコールが付着したままで行って良く、完全にアルコールを切ってから行うことは必要ではない。そして、有機系剥離液による洗浄処理が終わると、アルコールリンスと純水リンスを経て乾燥処理を施すことが好ましい。
【００１６】
本発明半導体装置の製造方法は、第１のアルコール洗浄手段と、有機剥離液洗浄手段と、第２のアルコール洗浄手段と、一又は複数の純水洗浄手段と、乾燥手段を有する。第１のアルコール洗浄手段から純水洗浄手段までの各洗浄手段は、液槽により構成しても良いし、洗浄液吐出部により構成しても良い。
【００１７】
そして、各洗浄手段及び乾燥手段を洗浄等の処理順に一方向に直線上に配列するようにしても良いし、半導体基板を回転可能に支持し、その支持部の周辺部上方に洗浄液吐出部及び乾燥部を配設し、順次各洗浄液吐出部から回転する半導体基板表面上に洗浄液を供給し、乾燥部により乾燥するようにしても良い。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を図示実施の実施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００１９】
（Ａ）予めトランジスタ等の必要な素子を形成したＳｉ単結晶等からなる半導体基板１上にＳｉＯ2 等を含む第１の層間絶縁膜２を形成した後、この第１の層間絶縁膜２上にＡｌなどのメタル配線３を形成する。次に、メタル配線３を覆うようにＳＯＧ系膜、Ｏ3 −ＴＥＯＳ系膜等からなる第２の層間絶縁膜４を形成し、ＣＭＰ技術を用いてその表面を平坦化する。
【００２０】
続いて、メタル配線３に達するコンタクトホールを形成すべく、第２の層間絶縁膜４上にフォトレジストを塗布し、所定形状にパターニングすることによりレジスト膜５を形成する。図１（Ａ）は該レジスト膜５形成後の状態を示す。
【００２１】
（Ｂ）次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体基板１に対してレジスト膜５を形成した状態で、例えばＣ2 Ｆ6 、ＣＨＦ3 などを用いたＲＩＥ法によりドライエッチング処理を行って、第２の層間絶縁膜４を選択的に除去してメタル配線３に達するコンタクトホール６を形成する。このとき、コンタクトホール６内にドライエッチング処理における副生成物としてフッ素Ｆを含むポリマー７が形成される。
【００２２】
（Ｃ）続いて、半導体基板１に対してＯ２プラズマを主としてアッシング処理を行って、レジスト膜５を昇華させて除去する。次に、アッシング処理後の後洗浄シーケンスを行う。図１（Ｃ）はその洗浄シーケンスが終了した状態を示す。
【００２３】
この後洗浄シーケンスは、例えば図２に示したような装置を用いて行う。この装置は、レジスト膜５を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１を洗浄処理する第１のアルコール槽８と、その第１のアルコール槽８から取り出された半導体基板１を洗浄処理する有機剥離液槽９と、その有機剥離液槽９から取り出された半導体基板１を洗浄処理するアルコールを用いた第２のアルコール槽１０と、その第２のアルコール槽１０から取り出された半導体基板１を洗浄処理する純水を用いた第１の水洗槽１１及び第２の水洗槽１２と、その第２の水洗槽１２から取り出された半導体基板１を乾燥する乾燥機１３とを備えている。ここで、第１のアルコール槽８に入れる洗浄用アルコールとしてはＩＰＡ又はエタノールを用いることが好ましい。また、有機剥離液槽９にはアミン系有機溶剤などが用いられる。
【００２４】
後洗浄シーケンスは次のように行う。まず、レジスト膜５を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１を、半導体装置の製造装置の入口部ＬＤより供給して、例えばＩＰＡ或いはエタノールを用いた第１のアルコール槽８に約１分程度浸漬する。これによって、コンタクトホール６内に形成されていたＦを含むポリマー７は、図２（Ｃ）に示すように容易に除去される。この浸漬時間は、あまり長くとると除去したフッ素Ｆが半導体基板１に対して悪影響を与える可能性があるので、上記した時間で十分である。
【００２５】
次に、第１のアルコール槽８から取り出した半導体基板１をその表面にアルコールが付着している状態で、アミン系有機溶剤などを用いた有機剥離液槽９に浸漬する。これによって、半導体基板１からレジスト残渣やポリマー７の除去を行う。アルコールを付着しておくことにより、その除去が効率よく行われる。
【００２６】
次に、有機剥離液槽９から取り出した半導体基板１を、アルコールを用いた第２のアルコール槽１０に浸漬して、アルコールによるリンスを行う。続いて、第２のアルコール槽１０から取り出した半導体基板１を、純水を用いた第１の水洗槽１１及び第２の水洗槽１２に順次に浸漬して、純水によるリンスを行う。次に、第２の水洗槽１２から取り出した半導体基板１を乾燥機１３に晒して乾燥を行った後、出口部ＵＬＤから取り出す。この後、さらに洗浄処理を行う事により、図２（Ｃ）に示したようなポリマー７のない状態にできる。
【００２７】
続いて、このコンタクトホール５内に他の配線材料を堆積することにより、メタル配線３と導通した上層配線を形成することができる。
【００２８】
このように、本半導体装置の製造方法によれば、レジスト膜５を除去するためのＯ２プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１に対して、有機剥離液による洗浄処理を行う前に、アルコールによる洗浄処理を行うようにしたので、第２の層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール６内に残存しているフッ素Ｆを含むポリマー７のような有害な副生成物を容易に除去することができる。従って、フッ素Ｆによる侵食は抑制されるので、メタル配線３の一部に溝が形成されることはなくなる。この結果、コンタクト抵抗の増加や、メタル配線の信頼性の低下などの不都合は発生しなくなる。これにより、安定した製造プロセスが可能になる。
【００２９】
また、本実施例の半導体装置の製造方法を実施するために用いる半導体装置の製造装置は、特別に複雑な構成にすることなく、周知のアルコール槽８や有機剥離液槽９等を組み合わせた簡単な構成になっているので、コストアップを避けることができる。
【００３０】
図３は半導体装置の製造装置を示す構成図である。
【００３１】
本装置は、レジスト膜５を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１を収容するチャンバー１４と、そのチャンバー１４内に設けられ半導体基板１を回転させる回転支持機構１５と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１に対して例えばＩＰＡ又はエタノールを用いたアルコールを吐出する第１のアルコール吐出ノズル１６と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１に対して有機剥離液を吐出する有機剥離液吐出ノズル１７と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１に対してアルコールを吐出する第２のアルコール吐出ノズル１８と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１に対して純水を吐出する純水吐出ノズル１９と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１を乾燥する乾燥機２０とを備えている。
【００３２】
図３の装置を用いた後洗浄シーケンスは次のように行う。先ず、レジスト膜５を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１を、チャンバー１４内に収容してその回転支持機構１５に支持させる。次に、半導体基板１を回転させて第１のアルコール吐出ノズル１６の直下位置において、その第１のアルコール吐出ノズル１６から半導体基板１に対してＩＰＡまたはエタノールを用いたアルコールを約３０秒程度吐出する。これによって、コンタクトホール６内に形成されていたフッ素Ｆを含むポリマー７は、図２（Ｃ）に示すように容易に除去される。この浸漬時間は、あまり長くとると除去したＦが半導体基板１に対して悪影響を与える可能性があるので、上記した時間で十分である。
【００３３】
次に、さらに半導体基板１を回転させて有機剥離液吐出ノズル１７の直下位置において、その有機剥離液吐出ノズル１７から半導体基板１に対してアミン系有機溶剤液を吐出する。これによって、半導体基板１からレジスト残渣やポリマー７が除去される。続いて、更に半導体基板１を回転させて第２のアルコール吐出ノズル１８の直下位置において、その第２のアルコール吐出ノズル１８から半導体基板１に対してアミン系有機溶剤液を吐出する。次に、更に半導体基板１を回転させて純水吐出ノズル１９の直下位置において、その純水吐出ノズル１９から半導体基板１に対して純水を吐出する。続いて、さらに半導体基板１を回転させて乾燥機２０の直下位置において、乾燥機２０に晒して乾燥を行った後、チャンバー１４から取り出す。この後、さらに洗浄処理を行うことにより、図２（Ｃ）に示したようなポリマー７のない状態になる。続いて、このコンタクトホール５内に他の配線材料を堆積することにより、メタル配線３と導通した上層配線を形成することができる。
【００３４】
このような、半導体装置の製造装置を用いた半導体装置の製造方法によれば、上記実施例と同様に、レジスト膜５を除去するためのＯ２プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１に対して、有機剥離液による洗浄処理を行う前に、アルコールによる洗浄処理を行うようにしたので、第２の層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール６内に残存しているフッ素Ｆを含むポリマー７のような有害な副生成物を容易に除去することができる。
【００３５】
また、本実施例の半導体装置の製造装置は、チャンバー１４を用意してこの内部に一連の洗浄に必要な構成手段を配置しているので、製造装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３６】
なお、本文中では第２の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する例で説明したが、多層配線構造であれば特定の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する例に限らない。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の半導体装置の製造方法によれば、レジスト膜を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板に対して、有機剥離液による洗浄処理を行う前に、アルコールによる洗浄処理を行うようにしたので、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール内に残存している有害な副生成物、例えばフッ素Ｆを容易に除去することができる。
【００３８】
さらに、アルコールが半導体基板に付着している状態で有機剥離液による洗浄処理を行うようにしたので、有害な副生成物、例えばフッ素Ｆを効率よく除去することができる。
【００３９】
請求項２に係る発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体に利用できる高純度な（不純物を含まない）アルコールであるＩＰＡまたはエタノールを用いて洗浄処理を行うようにしたので、有害な副生成物を簡単且つ有効に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明半導体装置の製造方法の第１の実施例を工程順に示す断面図である。
【図２】 半導体装置の製造装置の第１の例を示す構成図である。
【図３】 半導体装置の製造装置の第２の例を示す構成図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は従来の半導体装置の製造方法を工程順に従って示す断面図である。
【符号の説明】
１…半導体基板、２…第１の層間絶縁膜、３…メタル配線、４…第２の層間絶縁膜、５…レジスト膜、６…コンタクトホール、７…フッ素を含むポリマー、８…第１のアルコール槽、９…有機剥離液槽、１０…第２のアルコール槽、１１…第１の水洗層、１２…第２の水洗槽、１３…乾燥機、１４…チャンバー、１５…回転支持機構、１６…第１のアルコール吐出ノズル、１７…有機剥離液吐出ノズル、１８…第２のアルコール吐出ノズル、１９…純水吐出ノズル、２０…乾燥機。[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 in which a harmful byproduct remaining in a contact hole is removed after a contact hole is formed in an interlayer insulating film .
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of a semiconductor device typified by an LSI, a multilayer wiring structure is adopted as the semiconductor device is miniaturized, and various structures have been proposed in order to form a fine wiring pattern with high accuracy. One example is a borderless contact structure. This borderless contact structure has an advantage that the wiring pitch can be reduced because it is a method of making contact with the lower metal wiring without forming a so-called cushion. Therefore, this borderless contact structure is becoming an effective means for miniaturizing a semiconductor device.
[0003]
4A to 4C are cross-sectional views showing an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device employing such a borderless contact structure in the order of steps.
[0004]
First, as shown in FIG. 4A, after forming a first interlayer insulating film 22 containing SiO 2 or the like on a semiconductor substrate 21 made of, for example, Si single crystal or the like on which necessary elements such as transistors are formed in advance. Then, a metal wiring 23 such as Al is formed on the first interlayer insulating film 22. Next, a second interlayer insulating film 24 made of an SOG (spin-on-glass) film, an O 3 (ozone) -TEOS (tetraethoxysilane) film, or the like is formed so as to cover the metal wiring 23, and CMP is performed. The surface is planarized using (chemical mechanical polishing) technology. Subsequently, in order to form a contact hole reaching the metal wiring 23, a photoresist is applied on the second interlayer insulating film 24 and patterned into a predetermined shape to form a resist film 25.
[0005]
Next, as shown in FIG. 4B, the RIE (reactive ion etching) method using, for example, C 2 F 6 , CHF 3 or the like in a state where the resist film 25 is formed on the semiconductor substrate 21. Then, a dry etching process is performed to selectively remove the second interlayer insulating film 24 and form a contact hole 26 reaching the metal wiring 23. At this time, a polymer 27 containing F (fluorine) is often deposited in the contact hole 26 as a by-product in the dry etching process.
[0006]
Next, as shown in FIG. 4C, the semiconductor substrate 21 is mainly subjected to ashing treatment with O 2 plasma to sublimate and remove the resist film 25. Subsequently, for the purpose of removing the resist residue and the polymer 27, the semiconductor substrate 21 is washed with an organic stripping solution using an amine organic solvent. As a result, a contact hole 26 reaching the metal wiring 23 is formed in the second interlayer insulating film 24. Therefore, by depositing another wiring material in the contact hole 26, an upper layer wiring that is electrically connected to the metal wiring 23 is formed. Can be formed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, the fluorine F remaining in the contact hole 26 without being removed by the ashing process mainly using O 2 plasma and the fluorine F contained in the polymer 27 are subsequently removed. In the cleaning process with the organic stripping solution, it acts as harmful as HF (hydrofluoric acid) through the cleaning solution, so that there is a problem that a part of the metal wiring 23 is eroded (corroded). Reference numeral 28 denotes the eroded portion.
[0008]
That is, as shown in FIG. 4C, a phenomenon occurs in which the groove 28 is formed in a part of the metal wiring 23 due to such erosion. As a result, inconveniences such as an increase in contact resistance and a decrease in the reliability of metal wiring occur.
[0009]
The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to remove harmful by-products such as fluorine F remaining in contact holes formed in an interlayer insulating film. To do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal wiring is formed on an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate, the metal wiring is covered with another interlayer insulating film, and then the other interlayer insulating film is coated with a resist film. By performing dry etching as a mask, a contact hole reaching the metal wiring is formed in the interlayer insulating film, ashing treatment is performed on the resist film with O 2 plasma, and cleaning is performed to remove the polymer containing fluorine in the contact hole. A method of manufacturing a semiconductor device, in which a resist film is removed by plasma ashing, and then a cleaning process using alcohol to remove the fluorine-containing polymer and organic peeling performed in a state where the alcohol is attached to the semiconductor substrate. A cleaning step with a liquid, a replacement step with an alcohol to replace the organic stripping solution, It is characterized by having a water replacement step for replacing rucol and a semiconductor substrate drying step.
[0011]
Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention , fluorine F remaining in the contact hole, for example, the inner wall surface can be removed by cleaning with alcohol, and the metal wiring is eroded by the fluorine F. Can be prevented beforehand.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after a resist film used as a mask is removed by performing an ashing process using plasma when a contact hole is formed by performing a dry etching process on an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate. The semiconductor substrate is subjected to a cleaning treatment with an alcohol before the organic stripping solution is washed. However, it can be said that the alcohol used is generally any alcohol. However, it is more preferable to use IPA (isopropyl alcohol) or ethanol. This is because it is a high-purity (free of impurities) alcohol that can be used in semiconductors. The treatment time with alcohol is about several tens of seconds to several minutes, for example, about one minute can be said to be optimal. Fluorine F can be sufficiently removed in such a time, and if the time is too long, the removed fluorine may adversely affect the semiconductor wafer.
[0015]
After the cleaning process with alcohol, a cleaning process is performed with an organic stripping solution. The cleaning process with the organic stripping solution may be performed while the alcohol from the previous cleaning process is attached, and the alcohol is completely cut off. It is not necessary to do from. Then, after the cleaning process with the organic stripping solution is finished, it is preferable to perform a drying process through an alcohol rinse and a pure water rinse.
[0016]
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a first alcohol cleaning unit, an organic stripping solution cleaning unit, a second alcohol cleaning unit, one or a plurality of pure water cleaning units, and a drying unit. Each cleaning means from the first alcohol cleaning means to the pure water cleaning means may be constituted by a liquid tank or a cleaning liquid discharge part.
[0017]
Then, each of the cleaning means and the drying means may be arranged in a straight line in one direction in the order of processing such as cleaning, or the semiconductor substrate is rotatably supported, and a cleaning liquid discharge section and a cleaning liquid discharge section above the support section. A drying unit may be provided, and the cleaning liquid may be sequentially supplied from the cleaning liquid discharge unit to the surface of the rotating semiconductor substrate and dried by the drying unit.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail according to embodiments shown in the drawings. 1A to 1C are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention in the order of steps.
[0019]
(A) After forming a first interlayer insulating film 2 containing SiO 2 or the like on a semiconductor substrate 1 made of Si single crystal or the like on which necessary elements such as transistors are formed in advance, on the first interlayer insulating film 2 Then, a metal wiring 3 such as Al is formed. Next, a second interlayer insulating film 4 made of an SOG film, an O 3 -TEOS film or the like is formed so as to cover the metal wiring 3, and the surface thereof is flattened by using a CMP technique.
[0020]
Subsequently, a resist film 5 is formed by applying a photoresist on the second interlayer insulating film 4 and patterning it into a predetermined shape in order to form a contact hole reaching the metal wiring 3. FIG. 1A shows a state after the resist film 5 is formed.
[0021]
(B) Next, as shown in FIG. 1B, with the resist film 5 formed on the semiconductor substrate 1, a dry etching process is performed by, for example, RIE using C 2 F 6 , CHF 3 or the like. A contact hole 6 reaching the metal wiring 3 is formed by selectively removing the second interlayer insulating film 4. At this time, a polymer 7 containing fluorine F is formed in the contact hole 6 as a by-product in the dry etching process.
[0022]
(C) Subsequently, ashing is mainly performed on the semiconductor substrate 1 using O2 plasma, and the resist film 5 is sublimated and removed. Next, a post-cleaning sequence after the ashing process is performed. FIG. 1C shows a state where the cleaning sequence is completed.
[0023]
Thereafter, the cleaning sequence is performed using an apparatus as shown in FIG. This apparatus includes a first alcohol tank 8 for cleaning a semiconductor substrate 1 that has been subjected to an ashing process using O 2 plasma for removing the resist film 5, and the semiconductor substrate 1 taken out from the first alcohol tank 8. An organic stripper tank 9 for cleaning the semiconductor substrate, a second alcohol tank 10 using alcohol for cleaning the semiconductor substrate 1 taken out from the organic stripper tank 9, and the second alcohol tank 10 A first washing tank 11 and a second washing tank 12 using pure water for washing the semiconductor substrate 1 and a dryer 13 for drying the semiconductor substrate 1 taken out from the second washing tank 12. I have. Here, it is preferable to use IPA or ethanol as the cleaning alcohol to be put in the first alcohol tank 8. Also, an amine organic solvent or the like is used for the organic stripping solution tank 9.
[0024]
The post-cleaning sequence is performed as follows. First, a semiconductor substrate 1 that has been subjected to an ashing process using O 2 plasma for removing the resist film 5 is supplied from an inlet portion LD of a semiconductor device manufacturing apparatus, and a first alcohol tank using, for example, IPA or ethanol. Immerse in 8 for about 1 minute. Thereby, the polymer 7 containing F formed in the contact hole 6 is easily removed as shown in FIG. If the immersion time is too long, the removed fluorine F may have an adverse effect on the semiconductor substrate 1, so the above-described time is sufficient.
[0025]
Next, the semiconductor substrate 1 taken out from the first alcohol tank 8 is immersed in an organic stripping liquid tank 9 using an amine-based organic solvent or the like with the alcohol adhering to the surface thereof. Thereby, the resist residue and the polymer 7 are removed from the semiconductor substrate 1. By attaching alcohol, the removal is efficiently performed.
[0026]
Next, the semiconductor substrate 1 taken out from the organic stripping solution tank 9 is immersed in a second alcohol tank 10 using alcohol and rinsed with alcohol. Subsequently, the semiconductor substrate 1 taken out from the second alcohol tank 10 is sequentially immersed in the first water washing tank 11 and the second water washing tank 12 using pure water, and rinsed with pure water. Next, the semiconductor substrate 1 taken out from the second water rinsing tank 12 is dried by exposing it to the dryer 13, and then taken out from the outlet part ULD. Thereafter, by further washing treatment, the polymer 7 can be removed as shown in FIG.
[0027]
Subsequently, by depositing another wiring material in the contact hole 5, it is possible to form an upper layer wiring that is electrically connected to the metal wiring 3.
[0028]
As described above, according to the method for manufacturing the semiconductor device, the semiconductor substrate 1 that has been subjected to the ashing process using the O 2 plasma for removing the resist film 5 is subjected to alcohol before the cleaning process using the organic stripping solution. Since the cleaning process is performed, harmful by-products such as the polymer 7 containing fluorine F remaining in the contact hole 6 formed in the second interlayer insulating film 4 can be easily removed. it can. Therefore, erosion due to fluorine F is suppressed, so that no groove is formed in a part of the metal wiring 3. As a result, inconveniences such as an increase in contact resistance and a decrease in reliability of metal wiring do not occur. This enables a stable manufacturing process.
[0029]
Further, the semiconductor device manufacturing apparatus used for carrying out the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment is a simple combination of a well-known alcohol tank 8, an organic stripping liquid tank 9, and the like without any specially complicated configuration. Since the structure is simple, an increase in cost can be avoided.
[0030]
FIG. 3 is a block diagram showing a semiconductor device manufacturing apparatus .
[0031]
The apparatus includes a chamber 14 that houses a semiconductor substrate 1 that has been subjected to an ashing process using O 2 plasma for removing the resist film 5, a rotation support mechanism 15 that is provided in the chamber 14 and rotates the semiconductor substrate 1, A first alcohol discharge nozzle 16 that discharges alcohol using, for example, IPA or ethanol to the semiconductor substrate 1 provided above the chamber 14, and organic peeling from the semiconductor substrate 1 provided above the chamber 14. An organic stripping liquid discharge nozzle 17 for discharging liquid, a second alcohol discharge nozzle 18 provided above the chamber 14 for discharging alcohol to the semiconductor substrate 1, and a semiconductor substrate 1 provided above the chamber 14. A pure water discharge nozzle 19 for discharging pure water to the substrate, and a semiconductor substrate provided above the chamber 14 And a dryer 20 for drying 1.
[0032]
The post-cleaning sequence using the apparatus of FIG. 3 is performed as follows. First, the semiconductor substrate 1 subjected to the ashing process using O 2 plasma for removing the resist film 5 is accommodated in the chamber 14 and supported by the rotation support mechanism 15. Next, the semiconductor substrate 1 is rotated, and the alcohol using IPA or ethanol is discharged from the first alcohol discharge nozzle 16 to the semiconductor substrate 1 for about 30 seconds at a position directly below the first alcohol discharge nozzle 16. To do. Thus, the polymer 7 containing fluorine F formed in the contact hole 6 is easily removed as shown in FIG. If the immersion time is too long, the removed F may adversely affect the semiconductor substrate 1, so the above-described time is sufficient.
[0033]
Next, the semiconductor substrate 1 is further rotated, and the amine organic solvent liquid is discharged from the organic peeling liquid discharge nozzle 17 to the semiconductor substrate 1 at a position directly below the organic peeling liquid discharge nozzle 17. Thereby, the resist residue and the polymer 7 are removed from the semiconductor substrate 1. Subsequently, the semiconductor substrate 1 is further rotated, and the amine-based organic solvent liquid is discharged from the second alcohol discharge nozzle 18 to the semiconductor substrate 1 at a position directly below the second alcohol discharge nozzle 18. Next, the semiconductor substrate 1 is further rotated to discharge pure water from the pure water discharge nozzle 19 to the semiconductor substrate 1 at a position directly below the pure water discharge nozzle 19. Subsequently, the semiconductor substrate 1 is further rotated and exposed to the dryer 20 at a position directly below the dryer 20 to perform drying, and then taken out from the chamber 14. Thereafter, by performing further washing treatment, the polymer 7 is removed as shown in FIG. Subsequently, by depositing another wiring material in the contact hole 5, it is possible to form an upper layer wiring that is electrically connected to the metal wiring 3.
[0034]
According to the semiconductor device manufacturing method using the semiconductor device manufacturing apparatus as described above, the ashing process using O 2 plasma for removing the resist film 5 is performed on the semiconductor substrate 1 as in the above embodiment. Since the cleaning process using alcohol is performed before the cleaning process using the organic stripping solution, the polymer 7 containing fluorine F remaining in the contact hole 6 formed in the second interlayer insulating film 4 is used. Harmful by-products such as can be easily removed.
[0035]
In addition, since the semiconductor device manufacturing apparatus of the present embodiment has the chamber 14 and the constituent means necessary for a series of cleanings are arranged therein, the manufacturing apparatus can be made compact.
[0036]
In the text, the example in which the contact hole is formed in the second interlayer insulating film has been described. However, the present invention is not limited to the example in which the contact hole is formed in the specific interlayer insulating film as long as the multilayer wiring structure is used.
[0037]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the first aspect of the present invention, the semiconductor substrate subjected to the ashing process using O 2 plasma for removing the resist film is subjected to alcohol before the cleaning process using the organic stripping solution. Therefore, harmful by-products such as fluorine F remaining in the contact holes formed in the interlayer insulating film can be easily removed.
[0038]
Further, since the cleaning treatment with the organic stripping solution is performed in a state where the alcohol is attached to the semiconductor substrate, harmful by-products such as fluorine F can be efficiently removed.
[0039]
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the second aspect of the present invention, the cleaning process is performed using IPA or ethanol which is a high-purity (impurity-free) alcohol that can be used for a semiconductor. The product can be removed easily and effectively.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing a first embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention in the order of steps;
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a first example of a semiconductor device manufacturing apparatus ;
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a second example of a semiconductor device manufacturing apparatus ;
4A to 4C are cross-sectional views showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device in the order of steps.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... 1st interlayer insulation film, 3 ... Metal wiring, 4 ... 2nd interlayer insulation film, 5 ... Resist film, 6 ... Contact hole, 7 ... Polymer containing fluorine, 8 ... 1st Alcohol tank, 9 ... organic stripping liquid tank, 10 ... second alcohol tank, 11 ... first water washing layer, 12 ... second water washing tank, 13 ... dryer, 14 ... chamber, 15 ... rotation support mechanism, 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1st alcohol discharge nozzle, 17 ... Organic stripping liquid discharge nozzle, 18 ... 2nd alcohol discharge nozzle, 19 ... Pure water discharge nozzle, 20 ... Dryer.

Claims (2)

半導体基板上に形成した層間絶縁膜上にメタル配線を形成し、該メタル配線を他の層間絶縁膜で覆った後、該他の層間絶縁膜をレジスト膜をマスクとしてドライエッチングをすることにより該層間絶縁膜に上記メタル配線に達するコンタクトホールを形成し、Ｏ２プラズマにより上記レジスト膜に対するアッシング処理を施し、更に該コンタクトホール内のフッ素を含むポリマーを除去するための洗浄を行う半導体装置の製造方法であって、
上記プラズマによるアッシング処理により上記レジスト膜を除去した後、
上記フッ素を含むポリマーを除去するためのアルコールによる洗浄工程と、
上記アルコールが上記半導体基板に付着した状態で行う有機剥離液による洗浄工程と、
上記有機剥離液を置換するためのアルコールによる置換工程と、
上記アルコールを置換するための水による置換工程と、
上記半導体基板の乾燥工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。A metal wiring is formed on an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate, the metal wiring is covered with another interlayer insulating film, and then the other interlayer insulating film is dry-etched using a resist film as a mask. A contact hole that reaches the metal wiring is formed in the interlayer insulating film, an ashing process is performed on the resist film with O 2 plasma, and cleaning is performed to remove a polymer containing fluorine in the contact hole. A method,
After removing the resist film by the ashing treatment with the plasma,
A step of washing with alcohol to remove the polymer containing fluorine;
A cleaning step with an organic stripper performed in a state where the alcohol is attached to the semiconductor substrate;
A substitution step with alcohol to replace the organic stripping solution;
A water replacement step for replacing the alcohol;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of drying the semiconductor substrate . 上記アルコールによる洗浄工程を、ＩＰＡ又はエタノールを用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 a cleaning process by the alcohol, you and performing with IPA or ethanol.
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