JPH0959685A - 半導体装置の洗浄に使用される洗浄液及びこれを用いた洗浄方法 - Google Patents
半導体装置の洗浄に使用される洗浄液及びこれを用いた洗浄方法Info
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Abstract
洗浄液において、前記洗浄液はアンモニア水、メタノー
ル、フッ化水素酸及び純水より構成され、その構成比が
アンモニア水、メタノール及び純水の容積比を1:1〜
50:0.1〜50とし、フッ化水素酸の割合(容積)
は前記アンモニア水、メタノール及び純水を混合した溶
液に対して1〜10000ppmであることを特徴とす
る洗浄液を提供する。本発明による洗浄液は各溶液を混
合するだけで製造が可能であり、洗浄する金属層を食刻
及び損傷させずにポリマー及び不純物粒子を取り除くこ
とができる。よって、半導体装置の洗浄工程を単純化さ
せ、収率及び信頼性を向上させる。
Description
使用される洗浄液に係り、特に半導体装置の金属層の洗
浄に使用される洗浄液及びこれを用いた洗浄方法に関す
る。
の高集積化に伴い回路配線の欠陥を取り除くことが極め
て大事である。したがって、半導体装置の製造工程には
数十回の洗浄工程が行われる。該洗浄工程は半導体装置
の製造工程中、埃、不純物粒子、有機物、無機物、各種
の重金属などを取り除く。即ち、半導体装置の回路上で
望ましくない物質を取り除くために行われ、広くは食刻
工程も含む。
た半導体基板の洗浄において、従来はアミノエチルピペ
リジン(aminoethyl piperidine)、イソプロピルアミン
(isopropyl amine)、ヒドロキシエチルモルホリン(hy
droxyethyl morpholine)、アミノアルコール(amino al
cohol)、ジエチレントリアミン(diethylentriamine)な
どのようなアミン類とN−メチル−2−ピロリドン(N-
methyl-2-pyrrolidone:NMP)、ジメチルスルホキシ
ド(dimethyl sulfoxide:DMSO)、ジメチルアセト
アミド(dimethylacetamide;DMAC)、DMF(dime
thylformamide)、スルホラン(sulfolane)、BLO
(γ−Butyrolactone)など、またはこの混合物のような
溶媒類より構成された洗浄液を用いて金属層上に形成さ
れた感光膜と金属層間に形成された中間層(IMD:In
ter Metal Dielectric film)にコンタクトホールを形成
する時に発生するポリマーを取り除く。
分が化学的に腐食されて設計のような抵抗と導電度を保
つことができなくなる。該金属層の腐食程度を最小化
し、乾式食刻工程で発生されたポリマーを容易に取り除
くために他の洗浄液(例えば、NP−935;DMAC
とジメタノールアミンとが含まれた洗浄液)を用いて洗
浄工程を行うと、不純物粒子を取り除く能力が劣る。そ
のため、前記洗浄工程以後にはアンモニア(NH4 O
H)、過酸化水素(H2 O2 )及び脱イオン水(DI−
H2 O)より構成されるSC−1という不純物粒子専用
洗浄液で洗浄工程をもう一回行わなければならない問題
点があった。
目的は前記従来の技術の問題点を解決するために、一回
の洗浄工程で金属層を腐食させずにポリマーと不純物粒
子を取り除くことができる洗浄液を提供することにあ
る。
導体装置の洗浄方法を提供することにある。
に本発明は、半導体装置の金属層の洗浄に用いられる洗
浄液において、前記洗浄液はアンモニア水、メタノー
ル、フッ化水素酸(フッ酸)及び純水より構成され、そ
の構成比がアンモニア水、メタノール、純水の容積比を
1:1〜50:0.1〜50倍とし、フッ化水素酸の割
合(容積)は前記アンモニア水、メタノール及び純水を
混合した溶液に対して1〜10000ppmであること
を特徴とする洗浄液を提供する。
半導体基板上に形成される金属層の洗浄方法において、
前記洗浄方法は金属層の形成された半導体基板をアンモ
ニア水、メタノール、フッ化水素酸及び純水より構成さ
れた洗浄液を用いて洗浄する段階を含む。
り、45℃のものが望ましく、洗浄時間は1〜10分以
内の条件で行うことが望ましい。
と、アルミニウム合金の二重層より構成することが好ま
しい。
明を詳細に説明する。
ル、フッ化水素酸及び純水より構成される。前記アンモ
ニア水は1〜50%、前記メタノールは90〜100%
の純度を有し、前記フッ化水素酸は1〜60%の純度を
有する。そして、前記洗浄液の混合比はアンモニア水
(容積)1に対して、メタノールの割合(容積)を1倍
〜50倍、純水の割合(容積)を0.1〜50倍とし、
フッ化水素酸の割合(容積)は前記アンモニア水、メタ
ノール及び純粋を混合した溶液に対して1ないし100
00ppmである。
属層の形成された半導体基板を洗浄する場合の腐食程
度、ポリマー除去能力及び不純物(粒子)除去能力につ
いて説明する。
る金属層の腐食程度を示したグラフである。
容積比を1:10:1として構成し、フッ化水素酸を5
00ppm〜30000ppmまで加えて構成した洗浄
液で金属層の形成された半導体基板を洗浄してフッ化水
素酸の添加分量による金属層の腐食程度を示した。X軸
はフッ化水素酸の添加量であり、Y軸は金属層の腐食程
度を示す。加えられたフッ化水素酸の量が600〜70
0ppmとなるまでは金属層の腐食程度が増えるが、そ
の以後は徐々に減少して約2000ppmを越えると金
属層の腐食程度が殆どない状態となる。このような現状
は次のような化学反応式により説明する。
イオンを誘発するが、NH3 の雰囲気ではHFの量に応
じて反応の方向が変わる。特に、NH3 雰囲気でHFの
量がわずかの場合(600〜700ppm以下)、反応
は順方向にOH- イオンを誘発させるように行われる
が、HFの量が増加すれば(600〜700ppm以
上)、逆方向にOH- イオンを減少させるOH- 消滅反
応が起こる。したがって、HFの量が増えるほどOH-
イオンが減少して金属層の腐食程度が減る。
液の不純物粒子の除去力を比べた観察図である。
とSC−1に対して本発明による洗浄液の不純物粒子の
除去力を比べた。従来の金属洗浄液のNP−935の不
純物粒子の除去力は約10%に過ぎないが、本発明によ
る洗浄液は80%の除去力を示した。そして、従来の洗
浄液のうち、その不純物粒子の除去力が最も良いSC−
1と比べて類似な数値の不純物粒子の除去力を示した。
発明による洗浄液のポリマー除去力を比べて示したSE
M写真である。
で食刻するときに誘発され、該ポリマーがフォトレジス
トの除去工程後にも取り除かれなければ、後続する金属
膜の蒸着工程に影響を与えてコンタクトの抵抗が増える
などの欠陥をもたらすので、ポリマーは取り除かれるべ
きである。本発明による洗浄液で金属層の形成された基
板を洗浄すれば、図4に示したように従来の洗浄液のN
P−935(図3参照)に比して劣らず、かえって優れ
るポリマー除去力を示す。
温度で30分以上行うべきであり、IPA(Isopropyl
alcohol)及び純水を用いた洗浄液の洗浄工程を3分程度
行わなければならないので、長い工程時間が求められ
る。反面、本発明の洗浄方法は20〜100℃の温度、
望ましくは45℃の温度で1〜10分の洗浄工程と10
分の回転乾燥工程のみを行うので、洗浄による工程所要
時間を10分以上縮めることができる。
素イオン濃度及び洗浄液の時間によるピット腐食密度を
説明する。
の濃度を示したグラフである。
の容積比が1:10:1の場合、フッ化水素酸の添加量
による水素イオン濃度のグラフである。フッ化水素酸を
加える前の水素イオンの濃度は11程度であるが、約1
0000ppm程度のフッ化水素酸を加えると、水素イ
オンの濃度が下がり約9にいたる。不純物粒子の除去に
最適な洗浄液の水素イオンの濃度は9〜10程度なの
で、本発明による洗浄液の水素イオンの濃度はこれに符
合する。
水素イオン濃度の変化を示すグラフである。
ら時間の経過による水素イオン濃度の変化をテストし
た。図面を参照すれば、洗浄液の製造後、8時間経過後
にも水素イオン濃度はあまり変わらない。より詳細に
は、初期の水素イオン濃度9.6が8時間後には9.2
となる。即ち、8時間内には洗浄液としての機能を充分
に行うことができる。前記8時間後には構成溶液の蒸発
量が多くて洗浄液を構成する各構成液をさらに供給する
ことが望ましい。
ピット腐食密度を示したグラフである。
有する試料を浸して8時間にかけてピット腐食密度を観
察した。前記ピット腐食は金属の粒子境界で局部的に特
定部位が取られる腐食減少である。前記本発明による洗
浄液の可溶有効時間である8時間以内には殆ど変化がな
くていずれの問題がない。本実験に用いられた試料は蒸
着された金属層とこれを熱フローさせた金属層である。
前記二つの金属層は特性においては違いはないが、ただ
粒子境界の大きさにおいて前記熱フロー金属層が蒸着金
属層より約10倍大きい。
おいて従来の洗浄液のNP−935と同等な能力を有
し、不純物粒子の除去力において従来のSC−1と同等
な能力を有する。したがって、分離させて行った二つの
工程を一回の洗浄工程で単純化させうる。本発明による
洗浄液は各溶液を混合するだけで製造でき、洗浄する金
属層を食刻・損傷させずにもポリマー及び不純物粒子を
短時間内に取り除くことができる。したがって、半導体
装置の洗浄工程を単純化させるのでコスト低になり、収
率及び信頼性を向上させる。
明はこれに限らず、当業者の通常的な知識の範囲におい
てその変形や改良が可能である。
食程度の一例を示すグラフである。
子の除去力の比較を示す観察図である。
真である。
示すSEM写真である。
を示すグラフである。
度の変化の一例を示すグラフである。
度の一例を示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体装置の金属層の洗浄に用いられる
洗浄液において、前記洗浄液はアンモニア水、メタノー
ル、フッ化水素酸及び純水より構成され、その構成比が
アンモニア水、メタノール及び純水の容積比を1:1〜
50:0.1〜50とし、フッ化水素酸の割合(容積)
は前記アンモニア水、メタノール及び純水を混合した溶
液に対して1〜10000ppmであることを特徴とす
る洗浄液。 - 【請求項2】 半導体基板上に形成される金属層の洗浄
方法において、 前記洗浄方法は金属層の形成された半導体基板をアンモ
ニア水、メタノール、フッ化水素酸及び純水より構成さ
れた洗浄液を用いて洗浄することを特徴とする半導体装
置の洗浄方法。 - 【請求項3】 前記洗浄液の温度は20〜100℃であ
ることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の洗浄
方法。 - 【請求項4】 前記洗浄液の洗浄時間は1〜10分以内
であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の
洗浄方法。 - 【請求項5】 前記金属層はチタン膜より構成されてい
ることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の洗浄
方法。 - 【請求項6】 前記金属層はチタン窒化物とアルミニウ
ム合金の二重層より構成されていることを特徴とする請
求項2に記載の半導体装置の洗浄方法。
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