JPH03166724A

JPH03166724A - レジスト除去方法

Info

Publication number: JPH03166724A
Application number: JP1307318A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakagawa; 聡中川; Masafumi Shishino; 宍野　政文
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1991-07-18
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0821562B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、レジストの除去方法に関するものである。

従来の技術半導体装置の製造工程で、フォトレジストは必要なパタ
ーンを形威するためのマスクとして使用されているが、
通常、エッチングやイオン打ち込みのマスクとして使用
した後に除去される。従来の技術では、０２プラズマに
よる灰化だけか、または、０２プラズマにより灰化した
後に、発煙硝酸や、アルカリ性の有機溶剤で洗浄し、０
２プラズマ灰化での残留物を除去し、その後、純水で酸
基を除去するための洗浄を行っていた。

発明が解決しようとする課題従来の技術では、アルミ合金の配線層上のフォトレジス
トや同配線層に対して開口部を設けるためのパターンを
形成したフォトレジストを除去する際に、０２プラズマ
による灰化だけではフォトレジストの感光材中に含まれ
る硫黄酸化物が除去できないため、多くの場合、酸やア
ルカリによる洗浄を実施している。酸やアルカリを使用
すると、酸やアルカリを洗い流す際に瞬時に洗い流すこ
とは不可能であることから、アルミ合金表面が薄い酸や
アルカリに曝されることになり、アルミ合金が腐食され
やすく、歩留まりや信頼性の低下を招く。また、製造コ
スト上の問題から、高価な発煙硝酸や有機溶剤を流し続
けることは困難であり、処理槽に溜めた状態かあるいは
循環させて使用するため、アルミ合金のエッチングで使
用した塩素の残留物が液中に溶け出し、アルミ合金の腐
食を招きやすくなる。以上の課題は集積度が上がり、パ
ターンが微細化するに従い顕著になる。特にアルミ合金
中に銅を含む場合や、異種金属を多層に重ねた配線構造
である場合、電気化学的反応によりアルミ合金の腐食が
発生しやすく、半導体装置の重大な不良原因になること
が多い。

アルミ合金は酸性．アルカリ性のどちらでも浸食される
ため、完全に中性の液で洗浄する必要がある。また、処
理槽に溜めた状態では空気中のＣＯ２が溶け込み酸にな
るので、洗浄液を流し続けるか、処理層の周囲の雰囲気
からＣＯ２を取り除く必要がある。

課題を解決するための手段本発明は、半導体基板上に形成されているフォトレジス
トを酸素を含むプラズマで灰化するか、もしくはオゾン
の雰囲気中で半導体基板を１５０〜６００℃に加熱する
ことで灰化した後に、前記半導体基板を純水で洗浄する
という方法である。

作用本発明では、純度の高い水による洗浄を行うため、中性
である。また、流水による洗浄は、アルミ合金などに残
留している塩素の溶け込みによる酸が生成しても直ちに
排出するため、アルミ合金を侵食することがない。さら
に、洗浄をＮ２，Ｏ２、Ｈｅ，Ａｒ，イソブロビルアル
コール蒸気等の雰囲気中で行うことにより、ＣＯ２の溶
け込みは完全に防止できる。さらに、０２プラズマ灰化
の残留物である硫黄酸化物は、硫酸塩を形成しているこ
とが多いが水に可溶であり、水による洗浄で洗い流すこ
とができる。洗浄の際に水温を１５℃以下にすると、ア
ルミ合金と酸の反応が遅くなるため、洗浄水に酸性の不
純物が粉れた場合でも、アルミ合金の腐食を抑えること
ができる。さらにまた、３０℃以上ではアルミ合金表面
が酸化され、不動態を形戒するので腐食を防止すること
ができる。洗浄水にオゾンを導入しても酸化作用がある
。

実施例本発明の一実施例を第１図を参照しながら詳細に説明す
る。第１図（ａ）〜（Ｃ）に本発明の実施例における工
程順断面図を示す。この実施例において、１はシリコン
基板、２はＳｉ０２膜、３はアルミ合金配線層、４はフ
ォトレジストである。

シリコン基板１上に層間絶縁膜として、例えば、１μｍ
の厚さのＳｉ０２膜２をＣＶＤを用いて形成した後、フ
ォトレジストをスピンコートし、フォトリソグラフィー
によりコンタクト開口部５となる領域以外にレジストパ
ターンを形威し、その後フッ素系ガスを用いた反応性イ
オンエッチングによってレジストパターンをマスクにＳ
ｉ０２膜２をエッチングしコンタクト開口部５を形成す
る、この後レジストパターンを除去する。次にこの上に
銅とシリコンを微量含有したアルミ合金層３を、例えば
、１μｍの厚さにスパッタを用いて堆積する。このとき
、アルミ合金層３は下地シリコン基板１とコンタクト開
口部５で接触している。さらに全面に堆積したアルミ合
金層３上に、例えば、１μｍの厚さのフォトレジスト４
をスビンコートした後、所望の配線領域にフォトレジス
ト４のパターンを形威し、フォトレジスト４のパターン
をマスクにして、塩素系ガスを用いたプラズマエッチン
グによって、アルミ合金配線層３を形戒する（第１図ａ
〉。

次にフォトレジスト４を円筒形プラズマエッチング装置
を用いて０２プラズマによって灰化処理する〈第１図ｂ
〉。このとき、アルミ合金層３の表面には硫黄酸化物６
の残渣があることがオージェ電子分光法を用いて確認さ
れた。また、この硫黄が６価の酸化物として残っている
ことをＸ線光電子分光法で確認した。これらの硫界酸化
物６は０２プラズマによる灰化時間の長短やガス圧力，
印加電力等を変化させても検出された。この後、硫黄酸
化物６が残った状態のシリコン基板１を例えば１０ｅの
容積を持つ洗浄槽に例えば毎分５ｅの割合で、比抵抗が
、例えば、１６ＭΩｃｎ＋の純水をフローし、約３０分
間洗浄を行った。この後、遠心脱水機を用いて脱水した
（第１図Ｃ）。これにより、第１図（ｂ）のような０２
プラズマ灰化直後に検出された硫黄酸化物６がアルミ合
金層３上に残っていないことを、オージェ電子分光法や
ＸＩ光電子分光法によって、確認した。また、純水のフ
ローは連続的に行っているが、洗浄槽に純水を充填した
後、フローさせながらシリコン基板１を洗浄槽内に浸し
、短時間、例えば、１分洗浄を行った後、洗浄槽内の純
水を急速に排出し、続いて洗浄槽内に純水を新たに充填
しフローさせることによって、上述の硫黄酸化物６の除
去が短時間で行えることも確認している。

また、本実施例では純水のフローによって洗浄を行って
いるが、純水を洗浄槽内に溜めておき、シリコン基板１
を浸すことによっても硫黄酸化物６を除去できることを
確認しているが、この場合、硫黄酸化物６を除去するに
は洗浄時間が長くなってしまう。

第２図に従来の洗浄方法と本発明による洗浄方法を用い
た場合の半導体装置の不良発生率を示す。ここで用いた
半導体装置はシリコン基板１にプレーナー技術で形成し
たパターンルール１μｍの相補型ＭＯＳ集積回路である
。半導体装置のアルミ合金層３上のフォトレジスト４を
０２プラズマで灰化した後、（１）　１　０　０　ｐ　
ｐ　ｍの硝酸イオンを含んだ溜め水で約３０分洗浄する
（第２図中実線２　１　）　，　（２）純水を空気中に
■時間放置した後にその水で約３０分洗浄する（第２図
中の破線２２）、（３）純水をＮ２雰囲気中に１時間放
置した後に、その水で約３０分洗浄する（第２図中の一
点鎖線２　３　）　、（４）純水を、例えば、毎分５ｅ
の速度でフローし、その中で約１０分洗浄する。この後
、半導体装置の信頼性を調べるために、約１５０℃にお
ける高温保存で２０００時間後の信頼性を評価した。こ
れにより、水温が３０℃では従来の酸による洗浄，空気
中に放置した水による洗浄，　Ｎ２雰囲気中に放置した
水による洗浄，純水をフローした洗浄の順で、不良発生
率は低下しており、Ｎ２雰囲気中に放置した水による洗
浄と純水をフローした洗浄では不良は発生しなかった。

しかし、酸による洗浄や空気中に放置した水による洗浄
でも水温が１５℃以下になると不良は発生しなかった。

酸を含んだ水による洗浄でも水温を１５℃以下にするこ
とで不良の発生が抑えられるのは、水温が低いと酸によ
るアルミ合金層３の腐食が押さえられているためである
。また空気中に放置した水では空気中に存在する炭酸ガ
ス（　Ｃ　０２）が水に溶けて酸になるため、水温が高
い場合、酸を含んだ水による洗浄と同じように不良が発
生している。また、洗浄では、Ｎ２雰囲気での溜め水よ
り、純水をフローさせた洗浄のほうが短時間であっても
十分な高価が得られている。なお、ここではＣＯ２が純
水中に入らないようにＮ２雰囲気で行ったが、０　２　
１　Ｈ　ｅ　＊　Ａ　ｒ　，オゾン、イソプロピルアル
コール蒸気などの雰囲気でも同し効果があった。

本実施例では、フォトレジストの灰化を０２プラズマで
行っているが、オゾンによってシリコン基板１を１５０
℃〜６００℃に加熱して灰化を行う場合や、遠紫外光を
照射して灰化を行う場合にも、シリコン基板１上に硫黄
酸化物が残ることを確認している。但し、オゾンによる
灰化では１５０℃以下の加熱では灰化速度が遅く実用的
でない。

また、６００℃以上ではシリコン基板の酸化が進行し、
灰化時間と共に酸化膜が厚くなる。このため、レジスト
を選択的に灰化できなくなり実用的でない。また、以上
の実施例は、効果を調べやすいように、アルミ合金層６
上のフォトレジストの除去後の洗浄について述べている
が、半導体装置形成において、フォトレジスト４を０２
プラズマやオゾン、あるいは遠紫外光を用いて灰化した
後であれば、どの工程でも用いることができる。また、
水温については、１５℃以下であればアルミ合金層３の
腐食は止められるが、Ｏ℃以下では純水が凍結するため
実用的でない。一方、３０℃以上ではフォトレジスト４
の直下にアルミ合金層３がある本実施例のような場合、
アルミ合金層３の表面が酸化され、この酸化膜が酸など
の腐食の原因となる物質の侵入を防ぐため、腐食が抑え
られる。また、シリコン基板の一部または全部が露出し
ている場合でも、シリコン基板の表面を極薄く酸化でき
るため、表面が親水性となり、シミの発生を抑えること
ができる。しかし、このような場合でも、１００℃以上
になると、水が蒸発するため、１００℃以上の水温を用
いることは実用的でない。

この実施例で洗浄をより早くできる方法について述べた
が、アルミ合金層３の洗浄では１５℃以下の水温で洗浄
後、３０℃以上の水温で洗浄することにより腐食を抑え
ながら、さらに表面を安定な酸化膜で覆うことができる
。

第３図に、別の実施例を説明するための洗浄槽の構造を
示す。１０は洗浄槽、１１は純水を導入する導入口、１
２はオゾン発生器、１３はオゾンを洗浄槽に導く管、１
４は純水中にあるオゾンの泡である。洗浄槽１０は容積
１０ｅの直方体形状で、洗浄槽１０の底面より純水が、
例えば、毎分５ｅの割合で導入されて洗浄槽に充填され
、さらに、導入された純水は、洗浄槽１０の上面からオ
ーバーフローし、洗浄槽１０外に排出される。また、オ
ゾン発生器１２で発生したオゾンは、管１３を伝わって
洗浄槽１０底面より洗浄槽１０内に導入され、泡１４と
なって純水内を伝わって、洗浄槽１０上面より大気中に
放出される。

この中に前記一実施例の場合の構成を持ったシリコン基
板１を入れて洗浄することでシリコン基板ｌ上に残って
いるフォトレジストや有機溶剤等の高分子物を酸化除去
することができた。なお、前記別の実施例で用いた洗浄
槽の構造，材質，洗浄水の流量や洗浄槽の容積はこれに
限るものではないことは言うまでもない。

また、ここでは、シリコン基板を用いて半導体装置作る
場合のレジストの灰化，洗浄について述べているが、シ
リコン基板に限るものでは無く、レジストの灰化を０２
プラズマ，オゾンで行った後の洗浄をするものであれば
、基板とは何等無関係である。例えば、フォトリソグラ
フィーで用いるマスク、レチクルの作成でガラス基板上
のクロム膜をレジストパターンによってエッチングした
後、レジストを灰化，洗浄する場合にも用いることがで
きる。

発明の効果本発明を適用した半導体装置では、アルミ合金配線層の
腐食による不良が皆無となり、歩留まりや信頼性が著し
く向上する。また、高価な薬品を使用しないで済むため
、製造コストの低減が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明により形成した半導体装
置の一実施例の工程順断面図、第２図は０２プラズマ灰
化後の洗浄において、洗浄水の水温とアルミ合金層の腐
食による不良発生率との関係を示す特性図、第３図は本
発明の別の実施例を説明するための洗浄槽の構造図であ
る。１・・・・・・半導体基板、２・・・・・・層間絶縁膜
、３・・・・・・アルミ合金配線層、４・・・・・・フ
ォトレジスト、５・・・・・・開口部、６・・・・・・
硫黄酸化物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に形成されているフォトレジストを酸素を
含むプラズマで灰化するか、もしくはオゾンの雰囲気中
で基板を１５０℃−６００℃に加熱することで灰化した
後に、前記基板を純水で洗浄することを特徴とするレジ
スト除去方法。
（２）基板の洗浄が純水による流水であることを特徴と
する請求項（１）に記載のレジスト除去方法。
（３）酸で腐食する膜を有する基板上に形成されたフォ
トレジストを酸素を含むプラズマで灰化するか、もしく
はオゾンの雰囲気中で基板を１５０℃−６００℃に加熱
することで灰化した後に、前記基板を水温０−１５℃の
純水で洗浄することを特徴とするレジスト除去方法。
（４）低温で酸化の進膜を有する基板上に形成されたフ
ォトレジストを酸素を含むプラズマで灰化するか、もし
くはオゾンの雰囲気中で基板を１５０℃−６００℃に加
熱することで灰化した後に、前記基板を水温３０−１０
０℃の純水で洗浄することを特徴とするレジスト除去方
法。
（５）アルミニウムまたはアルミ合金膜を有する基板上
に形成されたフォトレジストを酸素を含むプラズマで灰
化するか、もしくはオゾンの雰囲気中で基板を１５０℃
−６００℃に加熱することで灰化した後に、前記基板を
水温０−１５℃の純水で洗浄した後、続けて水温３０−
１００℃の純水で洗浄することを特徴とするレジスト除
去方法。
（６）純水による洗浄をＯ＿２、Ｎ＿２、オゾン、Ｈｅ
、Ａｒ、イソプロピルアルコール蒸気のうちの１つまた
は複数の組み合わせによるガス雰囲気中に設置された洗
浄槽内で行うことを特徴とする請求項（１）、（２）、
（３）、（４）または（５）に記載のレジスト除去方法
。
（７）純水による洗浄を、純水中にオゾンを導入しなが
ら行うことを特徴とする請求項（１）、（２）、（３）
、（４）、（５）または（６）に記載のレジスト除去方
法。
（８）純水による洗浄工程が、流水による洗浄工程と、
洗浄水を急速に排出する工程と、洗浄水を充填する工程
とでなることを特徴とする請求項（１）、（２）、（３
）、（４）、（５）、（６）または（７）に記載のレジ
スト除去方法。