JPH07254586A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング時に生じた厚い反応生成物を簡単
にしかも他の素子に支障を来すことなく除去することが
可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 ウエハ１上の絶縁膜２上に形成した、チタン
膜３、チタンナイトライド膜４、アルミニウムと銅の合
金膜５およびチタンナイトタイド膜６を選択的にエッチ
ングして配線７を形成した後、このウエハ１表面に、ア
ミン系溶液と水とを気化させた状態で供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
にかかり、特に、ウエハ上の所望位置に形成した金属膜
を選択的にエッチングした後に発生する反応生成物を除
去する半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、たとえば、ウエハ（半導体基
板）上の所望位置に配線を形成する場合には、以下に示
す工程が行われている。すなわち、前記ウエハ上に形成
した層間絶縁膜上に、配線形成材料である金属膜を形成
する。次に、前記金属膜上にフォトレジスト膜を堆積
し、このフォトレジスト膜に選択露光・現像を行い、配
線形成用マスクとなるフォトレジストパターンを得る。
次いで、この得られたフォトレジストパターンをマスク
として、前記金属膜に異方性エッチングを行い、所望の
配線を得る。

【０００３】この配線形成工程では、前記フォトレジス
トパターンをマスクとして金属膜をエッチングする際
に、フォトレジストパターンの側壁および配線の側壁
に、反応生成物が生じる。この反応生成物は、前記エッ
チング時に、フォトレジストパターンの側壁や配線の側
壁を保護するため、高精度な異方性エッチングが行える
という利点がある。

【０００４】しかしながら、前記反応生成物は、前記エ
ッチング工程後に行われるアッシングで除去することが
できず、前記フォトレジストパターンを除去した後に、
配線上やその側壁に残渣として残るという欠点がある。
そして、この反応生成物が大量に残ると、後の工程で前
記配線上に形成する層間絶縁膜の形状に悪影響を及ぼす
という問題がある。

【０００５】そこで、一般的には、前記アッシング後の
ウエハを、たとえば、１００℃のアミン系剥離液に１０
分間浸漬し、次いで、これを室温のＩＰＡ（イソプロピ
ルアルコール）に５分間浸漬してＩＰＡ置換を行った
後、これに５分間の水洗を行う、いわゆる『ウエットプ
ロセス』を行うことで、前記反応生成物の除去を行って
いる。

【０００６】ここで、前記ＩＰＡ置換を行う理由は、以
下の通りである。すなわち、前記ウエハをアミン系剥離
液に浸漬した後、これに連続して水洗を行うと、当該ア
ミン系剥離液と水とが反応を起こし、配線の側壁や上面
が腐食されて削れてしまう。従って、寸法精度に優れた
配線を形成することができないという問題が生じる。こ
の配線の側壁が腐食されることを防止するためには、前
記アミン系剥離液と水とが反応することを阻止する必要
がある。そこで、前記アミン系剥離液と水とを直接接触
させないようにするため、ウエハを水洗する前にＩＰＡ
置換を行っている。

【０００７】ところで、近年では、素子の微細化がます
ます進み、配線もさらに微細化したため、前記エッチン
グ時における異方性エッチングの精度がより厳しくなっ
てきている。このため、このエッチング条件を調整し
て、フォトレジストパターンの側壁や配線の側壁に、さ
らに厚い反応生成物を生じさせることで、前記フォトレ
ジストパターンの側壁や配線の側壁をさらに強固に保護
し、高精度な異方性エッチングを行っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記エ
ッチング条件を調整して反応生成物を厚くすると、当該
エッチング後に行う反応生成物除去工程（ウエットプロ
セス）において、反応生成物を十分に除去することがで
きないという欠点がある。このため、後の工程で前記配
線上に形成する層間絶縁膜の形状に悪影響を及ぼし、半
導体装置の性能に支障を来すという問題がある。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、エッチング時に生じ
た厚い反応生成物を簡単にしかも他の素子に支障を来す
ことなく除去することが可能な半導体装置の製造方法を
提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、エッチング時に生じた反応
生成物を除去する半導体装置の製造方法であって、ウエ
ハ上の所望位置に形成した金属膜を選択的にエッチング
し、当該金属膜にパターニングを行う工程と、前記パタ
ーニング後のウエハ表面に、加水分解によりＯＨ基を生
成する溶液と水とを気化させた状態で供給する工程と、
を含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法を
提供するものである。

【００１１】そして、請求項２記載の発明によれば、前
記加水分解によりＯＨ基を生成する溶液が、アミン系の
溶液であることを特徴とする半導体装置の製造方法を提
供するものである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明によれば、ウエハ上の所望
位置に形成した金属膜を選択的にエッチングし、当該金
属膜にパターニングを行うと、当該パターニングの際に
マスクとして使用したレジストパターンの側壁や前記配
線の側壁に、反応生成物が生じる。この反応生成物が生
じた状態のウエハ表面に、加水分解によりＯＨ基を生成
する溶液と水とを気化させた状態で供給すると、当該加
水分解によりＯＨ基を生成する溶液と水とが反応を起こ
して、アルカリ性のガスを発生する。そして、前記反応
生成物が、このアルカリ性のガスに晒されると腐食さ
れ、除去される。

【００１３】ここで、前記加水分解によりＯＨ基を生成
する溶液と水は、気化させた状態で供給するため、前記
ウエハ表面に供給される前記溶液の量と水の量は、簡単
に調整される。従って、前記反応生成物の腐食（除去）
が制御され、配線の側面が腐食されることが防止され
る。また、請求項２記載の発明によれば、前記加水分解
によりＯＨ基を生成する溶液として、アミン系の溶液を
使用するため、前記反応性生成物は、より効率よく腐食
されて除去される。

【００１４】すなわち、アミン系の溶液と水は、反応を
非常に起こしやすいため、効率よくアルカリ性のガスを
発生し、前記反応生成物を腐食し、除去する。ここで、
前記アミン系の溶液と水も、前記と同様に、気化させた
状態で供給するため、前記ウエハ表面に供給される当該
アミン系溶液の量と水の量は、簡単に調整される。従っ
て、前記反応生成物の腐食（除去）が制御され、配線の
側面が腐食されることが防止される。

【００１５】

【実施例】次に、本発明にかかる実施例について、図面
を参照して説明する。図１は、本発明にかかる半導体装
置の製造方法の一部を示す部分断面図、図２は、本発明
にかかる半導体装置の製造方法で使用する半導体製造装
置の概略を示す断面図である。

【００１６】図２に示す半導体製造装置１０の構造を簡
単に説明する。この半導体製造装置１０は、内部に収容
したウエハ１の表面に所望のガスを供給する本体１１
と、前記本体１１内に所望のガスを供給する第一のガス
供給装置２１および第二のガス供給装置３１と、を含ん
で構成されている。前記本体１１は、密閉可能且つその
内部にウエハ１を収容可能な容器１２と、容器１２の外
側に配設され且つ容器２１内の温度を制御するヒータ１
３と、容器１２内に配設され且つウエハ１を載置するウ
エハ載置台１４と、を含んで構成されている。

【００１７】前記容器１２には、容器１２内のガスを外
部に排気する排気口１６が設けられている。この排気口
１６には、図示しない吸気ポンプが接続されており、こ
の吸気ポンプを制御することで、容器１２内の圧力をコ
ントロールするようになっている。また、容器１２に
は、第一のガス供給装置２１から供給されるガスを受け
入れる第一のガス受入れ口１７と、第二のガス供給装置
３１から供給されるガスを受け入れる第二のガス受入れ
口１８が、設けられている。

【００１８】前記ヒータ１３には、図示しない温度調節
装置が接続されており、この温度調整装置を制御するこ
とで、容器１２内の温度をコントロールするようになっ
ている。前記ウエハ載置台１４には、該ウエハ載置台１
４を加温するヒータ１５が内設されている。このヒータ
１５には、図示しない温度調節装置が接続されており、
この温度調整装置を制御することで、ウエハ載置台１４
の温度をコントロールするようになっている。このウエ
ハ載置台１４を所定の温度で加温することで、該ウエハ
載置台１４上に載置したウエハ１の温度を決定する。

【００１９】前記第一のガス供給装置２１は、所望の溶
液２６を収容可能な容器２２と、容器２２の外側に配設
され且つ容器２２内の温度を制御するヒータ２３と、容
器２２内に収容した溶液２６に不活性ガスを供給する不
活性ガス供給装置２４と、を含んで構成されている。前
記不活性ガス供給装置２４には、図示しないが、不活性
ガスの供給量を制御する供給量制御装置が接続されてい
る。

【００２０】前記第一のガス供給装置２１は、接続管２
５を介して本体１１の第一のガス受入れ口１７に接続さ
れている。前記第二のガス供給装置３１は、所望の溶液
３６を収容可能な容器３２と、容器３２の外側に配設さ
れ且つ容器３２内の温度を制御するヒータ３３と、容器
３２内に収容した溶液３６に不活性ガスを供給する不活
性ガス供給装置３４と、を含んで構成されている。

【００２１】前記不活性ガス供給装置３４には、図示し
ないが、不活性ガスの供給量を制御する供給量制御装置
が接続されている。前記第二のガス供給装置３１は、接
続管３５を介して本体１１の第二のガス受入れ口１８に
接続されている。次に、本発明にかかる具体的な実施例
について、図面を参照して説明する。

【００２２】図１（１）に示す工程では、所望の処理が
行われたウエハ１上に絶縁膜２を形成する。次に、絶縁
膜２上に、チタン膜３、チタンナイトライド膜４、アル
ミニウムと銅の合金膜５およびチタンナイトライド膜６
を順に形成する。次いで、チタンナイトライド膜６上
に、フォトレジスト膜を塗布する。次に、前記フォトレ
ジスト膜に、配線形成用マスクを得るためのパターニン
グを行い、チタンナイトライド膜６上に、フォトレジス
トパターン８を形成する。次いで、フォトレジストパタ
ーン８をマスクとして、チタンナイトライド膜６、アル
ミニウムと銅の合金膜５、チタンナイトライド膜４およ
びチタン膜３に異方性エッチングを行い、配線７を形成
する。

【００２３】このエッチング時に、フォトレジストパタ
ーン８の側壁と配線７の側壁に、反応生成物９が生じ
る。この反応生成物９により、フォトレジストパターン
８の側壁および配線７の側壁が、前記エッチングから保
護されるため、配線７の寸法精度が得られる。次に、図
１（２）に示す工程では、図１（１）に示す工程で得た
フォトレジスパターン８を除去する。この時、反応生成
物９は、除去されずに、配線７上および配線７の側壁に
残留する。

【００２４】次いで、図１（３）に示す工程では、図１
（２）に示す工程で得たウエハ１を図２に示す半導体製
造装置１０のウエハ載置台１４上に載置する。ここで、
本実施例では、前記第一のガス供給装置２１の容器２２
内には、溶液２６としてアミン系溶液（本実施例では、
『ＭＳ２００１（商品名）；富士ハント社製』を使用）
を収容し、第二のガス供給装置３１の容器３２内には、
溶液３６として水（純水）を収容することにし、また、
容器２２および容器３２には、不活性ガスとしてヘリウ
ムガスを供給することにした。

【００２５】次に、排気口１６から容器１２内のガスを
排気し、容器１２内を真空にする。次いで、第一のガス
供給装置２１の容器２２内に不活性ガスを供給して、ア
ミン系溶液を気化させ、気化したアミン系ガスを容器１
２内に供給する。これと同時に、第二のガス供給装置３
１の容器３２内に不活性ガスを供給して、水を気化さ
せ、気化した水蒸気を容器１２内に供給する。

【００２６】この時、ヒータ１３により、容器１２内の
温度を３５℃に設定し、さらに、排気口１６に接続した
図示しない吸気ポンプを制御して、容器１２内の圧力が
２００Ｔｏｒｒになるように排気を調整した。また、ヒ
ータ１５によりウエハ載置台１４の温度を６５℃に設定
した。さらに、ヒータ２３により容器２２内の温度を３
５℃に設定し、ヒータ３３により容器３２内の温度を２
３℃に設定した。

【００２７】また、前記不活性ガス供給装置２４に接続
された図示しない供給量制御装置により、容器２２内に
収容されたアミン系溶液に供給するヘリウムガスの量を
制御して、容器１２内に供給するアミン系ガスの量が５
ｃｃ／ｍｉｎとなるようにした。さらに、前記不活性ガ
ス供給装置３４に接続された図示しない供給量制御装置
により、容器３２内に収容された水に供給するヘリウム
ガスの量を制御して、容器１２内に供給する水蒸気の量
が２０ｃｃ／ｍｉｎとなるようにした。

【００２８】このように、アミン系溶液および水は、気
化させた状態で容器１２内に供給されるため、ウエハ１
表面に供給されるアミン系溶液の量と水の量を、簡単に
調整することができる。従って、前記反応生成物９が除
去されていく状態を簡単且つ正確に制御できるため、配
線７自身の側面が腐食されることを防止することができ
る。

【００２９】なお、前記容器１２内には、前述した条件
で、アミン系ガスと水蒸気を１０分間供給する。この容
器１２内に供給されたアミン系ガスと水蒸気は、容器１
２内で反応を起こし、容器１２内の雰囲気をアルカリ性
にする。このアルカリ性の雰囲気により、前記配線７上
および配線７の側壁に残留していた反応生成物９が腐食
されて完全に除去される。

【００３０】その後、ウエハ１を半導体製造装置１０か
ら取り出し、次いで水洗工程を行ない（ウエハ表面パー
ティクル残留アミン系成分の除去）、層間絶縁膜形成な
ど、所望の工程を行い、半導体装置を完成する。次に、
ウエハ載置台１４の温度（すなわち、ウエハ１の加熱温
度）と、容器１２内に、前記と同様のアミン系ガスと水
蒸気を供給する時間（処理時間）との関係を以下に示す
条件で調査した。 （条件） 容器１２内の圧力 ２００Ｔｏｒｒ 容器１２内の温度 ３５℃ 容器２１の温度 ３５℃ 容器３１の温度 ２３℃ アミン系ガスの供給量 ５ｃｃ／ｍｉｎ 水蒸気の供給量 ２０ｃｃ／ｍｉｎ （評価） ○ 反応生成物の残留が全くない △ 反応生成物が少し残留した × 反応生成物が多量に残留した この結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１から、ウエハ載置台の温度あるいは、
アミン系ガスと水蒸気の供給時間を選択することで、反
応生成物を除去できることが確認された。そして、前記
反応生成物を、特に効率のよく除去するためには、ウエ
ハ載置台の温度を６５℃以上にすることが好適である。
ここで、ウエハ載置台の温度の上限は、ウエハ上に形成
した素子に支障を来さない温度である。

【００３３】なお、本実施例では、加水分解によりＯＨ
基を生成する溶液として、アミン系溶液、さらに具体的
には、『ＭＳ２００１（商品名）；富士ハント社製』を
使用したが、これに限らず、アミン系溶液としては、た
とえば、ジメチルスルホキシドのような尚性溶媒に、モ
ノエタノールアミンや、トリエタノールアミン、あるい
はアルキルピロリドンなどのアミン系有機物が溶解して
いる溶液などが挙げられる。

【００３４】また、加水分解によりＯＨ基を生成する溶
液であれば、本発明に使用可能である。そしてまた、本
実施例で使用した半導体製造装置１０は、一例であり、
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、ウエハ表面
に、加水分解によりＯＨ基を生成する溶液と水とを気化
させた状態で供給することが可能な構造を備えていれ
ば、他の構造を備えた半導体製造装置を使用するもとも
できる。

【００３５】そしてまた、本実施例で紹介した容器１２
内の温度や圧力、アミン系ガスの供給量や水蒸気の供給
量などは、一例であり、これらの条件は、所望により決
定してよい。さらに、本実施例では、多層配線膜からな
る配線７上やその側壁に生じた反応生成物９を除去する
場合について説明したが、これに限らず、本発明は、一
種類の金属膜からなる配線上やその側壁に生じた反応生
成物を除去したり、二種類以上の金属膜からなる多層配
線上やその側壁に生じた反応生成物を除去するなど、金
属膜からなる配線上やその側壁に生じた反応生成物を除
去する場合にも応用することができることは勿論であ
る。

【００３６】また、配線に限らず、金属膜からなる素子
上やその側壁に生じた反応生成物を除去する場合にも応
用することができることは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１にか
かる半導体装置の製造方法によれば、ウエハ上の所望位
置に形成した金属膜を選択的にエッチングし、当該金属
膜にパターニングを行った後のウエハ表面に、加水分解
によりＯＨ基を生成する溶液と水とを気化させた状態で
供給するため、前記配線の形状に支障を来すことなく、
前記エッチング時にレジストパターンの側壁や前記配線
の側壁に生じた反応生成物を簡単に除去することができ
るという効果がある。

【００３８】また、請求項２にかかる半導体装置の製造
方法によれば、前記加水分解によりＯＨ基を生成する溶
液として、アミン系の溶液を使用するため、前記配線の
形状に支障を来すことなく、前記エッチング時にレジス
トパターンの側壁や前記配線の側壁に生じた反応生成物
をより効率よく簡単に除去することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１）は、本発明の一実施例にかかる半導体装
置の製造方法の一部を示す部分断面図である。（２）
は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造方法の
一部を示す部分断面図である。（３）は、本発明の一実
施例にかかる半導体装置の製造方法の一部を示す部分断
面図である。

【図２】本発明にかかる半導体装置の製造方法で使用す
る半導体製造装置の概略を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ウエハ ２ 絶縁膜 ３ チタン膜 ４ チタンナイトライド膜 ５ アルミニウムと銅の合金膜 ６ チタンナイトライド膜 ７ 配線 ８ フォトレジストパターン ９ 反応生成物 １０ 半導体製造装置 １１ 本体 １２ 容器 １４ ウエハ載置台 ２１ 第一のガス供給装置 ２４ 不活性ガス供給装置 ３１ 第二のガス供給装置 ３４ 不活性ガス供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ上の所望位置に形成した金属膜を
   選択的にエッチングし、当該金属膜にパターニングを行
   う工程と、前記パターニング後のウエハ表面に、加水分
   解によりＯＨ基を生成する溶液と水とを気化させた状態
   で供給する工程と、を含んでなることを特徴とする半導
   体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記加水分解によりＯＨ基を生成する溶
   液が、アミン系の溶液であることを特徴とする請求項１
   記載の半導体装置の製造方法。