JPH09283481A - 半導体回路用洗浄液及び半導体回路の製造方法 - Google Patents

半導体回路用洗浄液及び半導体回路の製造方法

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JPH09283481A
JPH09283481A JP9152096A JP9152096A JPH09283481A JP H09283481 A JPH09283481 A JP H09283481A JP 9152096 A JP9152096 A JP 9152096A JP 9152096 A JP9152096 A JP 9152096A JP H09283481 A JPH09283481 A JP H09283481A
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JP
Japan
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semiconductor circuit
corrosion
water
cleaning liquid
semiconductor
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JP9152096A
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Takashi Hasemi
隆司 長谷見
Hidetoshi Ikeda
英俊 池田
Tetsuo Aoyama
哲男 青山
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ドライエッチング時に形成されるレジスト残渣
を完全に除去することによりアフターコロージョンを回
避でき、その際に微細パターンを形成する各種金属素材
を腐食することのない半導体回路用洗浄液、及び高精度
の回路を製造する半導体回路の製造方法を提供する。 【構成】燐のオキソ酸を0.1〜40重量%と、該オキ
ソ酸の腐食防止性を有する水溶性有機化合物を5〜50
重量%含有し、残部が水である半導体回路用洗浄液、及
びドライエッチングにより回路を形成する際、被加工層
及びフォトレジストの側壁部に発生するレジスト残渣
を、該半導体回路用洗浄液を用いて剥離する半導体回路
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体回路の製造
工程においてレジスト残渣を除去するための洗浄液およ
び半導体回路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウェハー上に形成される半導体回
路には、従来、主にアルミニウムが使用されていたが、
近年、回路の高集積化、微細化に伴い、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、アルミニウムに微量のシリコン、銅等を添加した
アルミニウム合金(Al−Si、Al−Si−Cu)等
を使用し、マイグレーションを抑制している。特に近年
では更に回路の超微細化にともない多様な金属素材が用
いられるようになってきた。
【0003】半導体集積回路は次のような工程により製
造される。1)無機質基体上に形成された金属素材層上
にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフにより微
細なパターンを形成する。2)この半導体ウェハー全面
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。3)このレジストパターンをマスクとして非マスク
領域をドライエッチングすることにより微細回路を形成
する。この際、使用するドライエッチングガスはC
2 、Cl2 BCl3 等の塩素系ガスや、CF4 、CH
2 2 、HF等のフッ素系ガスが一般的に使用される。
【0004】この時に形成された微細回路パターンの側
壁に、フォトレジストとドライエッチングガスや被加工
層金属素材との反応生成物であるフォトレジスト残渣
(以下、保護堆積膜と称す)が生成する。従って保護堆
積膜の形成による異方性エッチングで高度な選択性エッ
チングを行えることにより、微細な加工技術を行うこと
が可能となったが、反面この形成された保護堆積膜が除
去しにくいという問題が発生してきた。またドライエッ
チング時に保護堆積膜中に取り込まれたドライエッチン
グガスの成分であるハロゲンが、エッチング終了後に大
気中の水分と反応し、ハロゲン化水素のような酸を発生
し、これらの発生した酸が配線を形成する各種金属素材
を腐食し、断線等の問題を引き起こし多大な影響を与え
ることが知られている。これらの腐食はアフターコロー
ジョンと呼ばれている(SEMICON NEWS 1
988年10月号 44頁)。
【0005】このアフターコロージョンの防止方法とし
て、ドライエッチング後にウェハーを加熱する方法や多
量の純水で洗浄する方法等があるが、いずれの方法も良
好な結果は得られず、完全にアフターコロージョンを回
避することは出来ない。従って前記アフターコロージョ
ンを回避するには保護堆積膜を完全に除去する必要があ
る。この保護堆積膜の除去するために、酸性有機溶剤レ
ジスト洗浄液やアルカリ性有機溶剤レジスト洗浄液が使
用されている。酸性有機溶剤レジスト洗浄液としては、
アルキルベンゼンスルホン酸にフェノール化合物や塩素
系溶剤、芳香族炭化水素を添加した洗浄液が一般的に使
用されているが、この洗浄液を用いて100℃以上に加
熱処理しても保護堆積膜を完全に除去することはできな
い。またこれらの酸性有機溶剤レジスト洗浄液は、水に
対する溶解性が低いため、除去操作の後、水と相性の良
いイソプロパノールの如き有機溶剤で洗浄し、次いで水
洗しなければならず、工程が煩雑になる。一方、アルカ
リ性有機溶剤洗浄液も上記の酸性洗浄液の場合と同様に
100℃以上に加熱しても保護堆積膜を除去することが
かなり困難である。
【0006】このように酸性あるいはアルカリ性のいず
れの洗浄液を用いた場合でも、保護堆積膜を完全に除去
できないため、残存したハロゲンラジカルやイオンによ
るコロージョンの発生は回避できない。また酸性有機溶
剤洗浄液やアルカリ性有機溶剤洗浄液を使用する洗浄方
法とは別に、ドライエッチング後、プラズマアッシング
を行った後、レジスト残渣をテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド等の第4級アンモニウム水酸化物を含有す
る水溶液を使用し、レジスト残渣を除去する方法がある
(特開昭62−281332号)。しかしながらこの方
法では、アルミニウムを含む合金等の金属素材がアルカ
リ性水溶液で腐食される。従ってアフターコロージョン
を回避する目的で、保護堆積膜を完全に除去することが
でき、さらに配線を形成する各種金属素材を腐食しない
半導体装置用洗浄液による配線パターンの形成方法が要
望されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上の如く半導体回路
製造工程において、半導体基板上に形成された導電層や
フォトレジストの側壁部に生成する保護堆積膜を除去す
るために種々の方法が取られているが、アフターコロー
ジョンの発生等が課題であり、保護堆積膜の除去が容易
で、しかもその際に微細パターンを形成する各種金属素
材を腐食しないような半導体回路洗浄液が要望されてい
る。本発明の目的は、以上のような従来技術の種々の問
題点を解決し、ドライエッチング時に形成される保護堆
積膜を完全に除去することによりアフターコロージョン
を回避でき、その際に微細パターンを形成する各種金属
素材を腐食することのない半導体回路用洗浄液、及び高
精度の回路を製造する半導体回路の製造方法を提供する
ことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の如
き課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、燐のオキソ
酸0.1〜40重量%と、該オキソ酸の腐食防止性を有
する水溶性有機化合物5〜50重量%を含有し、残部が
水である半導体回路洗浄液を用いることにより、ドライ
エッチング時に形成される保護堆積膜を低温短時間で完
全に剥離するのでアフターコロージョンの発生が完全に
回避され、また微細パターンを形成する各種金属素材の
腐食を充分に抑制し、超微細な配線パターンを形成でき
ることを見い出し、本発明に至った。
【0009】即ち本発明は、燐のオキソ酸を0.1〜4
0重量%と、該オキソ酸の腐食防止性を有する水溶性有
機化合物を5〜50重量%含有し、残部が水であること
を特徴とする半導体回路用洗浄液、および半導体回路の
製造工程において、エッチング後のフォトレジスト残渣
を、該半導体回路用洗浄液を用いて剥離することを特徴
とする半導体回路の製造方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の半導体回路用洗浄液に用
いられる燐のオキソ酸としては、燐酸、亜燐酸、次亜燐
酸、燐酸二水素アンモニウム、燐酸一水素アンモニウム
等の酸性塩等が挙げられるが、特に次亜燐酸が好適に用
いられる。燐のオキソ酸は0.1〜40重量%、好まし
くは0.5〜30重量%の濃度範囲で使用される。燐の
オキソ酸の濃度が該濃度範囲よりも低い場合には保護堆
積膜を除去しきれず、該濃度範囲よりも高い場合には配
線材料への腐食が抑えきれなくなる。
【0011】上記の燐のオキソ酸による腐食を防止する
ために用いられる水溶性有機化合物としては、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、グリセリン等のアルコール類、ホルムアミド、N−
メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、
N,N−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、乳
酸メチル、乳酸エチル等のエステル類、アセトニトリル
等のニトリル類、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレ
ングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等のエ
ーテル類、スルホラン等のスルホン類、ジメチルスルホ
キシド等のスルホキシド類等が挙げられる。また上記の
有機溶剤の他、糖類や糖アルコール類に代表されるポリ
オール化合物や尿素等が挙げられる。これらの中で、グ
リセリン、N,N−ジメチルホルムアミドなどが特に好
適に使用される。これら水溶性有機化合物は2種以上の
混合物として用いることもできる。これらの水溶性有機
化合物は燐のオキソ酸を用いた時の腐食を防止するため
に用いられるものである。水溶性有機化合物は、半導体
回路用洗浄液の総量に対して5〜50重量%、好ましく
は10〜40重量%の濃度範囲で使用される。水溶性又
は水混和性有機化合物の濃度が該濃度範囲よりも低い場
合には、燐のオキソ酸による各種金属素材への腐食を防
止できない。また該濃度範囲よりも高くしても、防蝕効
果が向上せず、経済的に得策ではない。
【0012】本発明の半導体回路用洗浄液は、金属素材
層のドライエッチング後に、被加工層上に生成する保護
堆積膜を剥離するために使用される。本発明の半導体回
路用洗浄液を使用して保護堆積膜を除去する際、通常は
常温で充分であるが、保護堆積膜の除去速度が著しく遅
い場合には、必要に応じて加熱あるいは超音波等を併用
することもできる。また本発明の半導体回路用洗浄液
は、無機質基体上にフォトレジスト膜を用いてマスク形
成を行い、非マスク領域をドライエッチングし、マスク
形成されたフォトレジスト層をさらにアッシングを行っ
た後に、残存するフォトレジスト残渣を剥離するために
好適に用いられる。
【0013】本発明の半導体回路用洗浄液による処理方
法は、浸漬法、あるいはスプレーによる方法等、適宜選
択される。また洗浄温度、洗浄時間は特に制限されず、
保護堆積膜の状態、あるいは配線材料の種類、ドライエ
ッチングガスの種類等を考慮して適宜選択される。なお
本発明の洗浄液を使用した後のリンス液は、イソプロパ
ノール等のアルコール溶媒あるいはその他の有機溶媒を
使用しても良いが、あえてこれらの有機溶媒を使用する
必要はなく、超純水のみでリンスを行うことができる。
【0014】
【実施例】次に実施例により本発明を具体的に説明す
る。但し本発明はこれらの実施例により制限されない。
図1はレジスト膜をマスクとしてドライエッチングを行
い、アルミニウム配線体を形成した半導体装置の断面を
示す。図1において半導体回路基板1は酸化膜2に被膜
されており、酸化膜2上に第1層金属であるTi層3、
第2層金属であるTiN層4および第3金属層であるA
l−Si−Cu層5が形成されている。またこれらの金
属層の側壁にドライエッチング時に形成したレジスト残
渣(保護堆積膜)7がある。図2は図1で用いた半導体
回路を酸素プラズマを用いてレジストアッシングを行
い、図1のレジスト膜6を除去した半導体回路の断面を
示す。図2においてはレジスト残渣7は、酸素系プラズ
マでは、除去されず、残渣7の上側は、配線材料3、
4、5の中心に対して開くように変形されているだけで
ある。
【0015】実施例1〜6、比較例1〜3 図2のレジストアッシングを行った後の半導体回路を、
表1に示す組成の半導体回路用洗浄液に所定時間浸漬し
た後、超純水でリンスして乾燥し、電子顕微鏡(SE
M)で観察を行った。残渣7の剥離性及びTi層3、A
l−Si−Cu層(配線体)5の腐食性についてのSE
M観察による評価を行った。SEM観察による評価基準
は下記の通りとし、その結果を表1に示す。なお各実施
例および比較例においてTiN層4の腐食は見られなか
った。またレジスト残渣はどの場合にも5分の処理で完
全に除去されていた。 (剥離性)◎:完全に除去された。 ○:一部残存物が認められた。 ×:大部分が残存していた。 (腐食性)◎:腐食は全く認められなかった。 ○:一部腐食が認められた。 ×:激しい腐食が認められた。
【0016】
【表1】
【発明の効果】本発明の半導体回路洗浄液を使用するこ
とにより、無機質基体上に形成された金属素材層上にフ
ォトレジストによるマスク形成を行った後、ドライエッ
チングにより微細パターンを形成する際、被加工層およ
びフォトレジストの側壁部に発生する保護堆積膜を容易
に剥離でき、その際エッチングによるコロージョンが無
く、配線材料を全く腐食せずに超微細加工が可能であ
る。また本発明の半導体回路洗浄液を使用した後のリン
ス液としてアルコールの様な有機溶媒を使用する必要が
無く、水のみでリンスすることができ、高精度の超微細
パターンを形成できる。従って本発明の半導体回路の製
造方法により、高精度の回路配線を工業的に極めて有利
に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】断面図 レジスト膜をマスクとしてドライエッチングを行い、ア
ルミニウム配線体を形成した半導体回路の断面を示す。
【図2】図2は図1で用いた半導体回路を酸素プラズマ
を用いてレジストアッシングを行い、図1のレジスト膜
を除去した半導体回路の断面を示す。
【符号の説明】
1:半導体回路基板 2:酸化膜(SiO2 ) 3:Ti層 4:TiN層 5:Al−Si−Cu層 6:レジスト膜 7:レジスト残渣(保護堆積膜)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燐のオキソ酸を0.1〜40重量%と、該
    オキソ酸の腐食防止性を有する水溶性有機化合物を5〜
    50重量%含有し、残部が水であることを特徴とする半
    導体回路用洗浄液。
  2. 【請求項2】半導体回路の製造工程において、エッチン
    グ後のフォトレジスト残渣を、請求項1に記載の半導体
    回路用洗浄液を用いて剥離することを特徴とする半導体
    回路の製造方法。
  3. 【請求項3】無機質基体上にフォトレジスト膜を用いて
    マスク形成を行い、非マスク領域をドライエッチング
    し、マスク形成されたフォトレジスト層をさらにアッシ
    ングを行った後に、残存するフォトレジスト残渣を剥離
    する請求項2に記載の半導体回路の製造方法。
JP9152096A 1996-04-12 1996-04-12 半導体回路用洗浄液及び半導体回路の製造方法 Pending JPH09283481A (ja)

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