JPH1187307A - レジストの除去方法及びその除去装置 - Google Patents

レジストの除去方法及びその除去装置

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JPH1187307A
JPH1187307A JP24121997A JP24121997A JPH1187307A JP H1187307 A JPH1187307 A JP H1187307A JP 24121997 A JP24121997 A JP 24121997A JP 24121997 A JP24121997 A JP 24121997A JP H1187307 A JPH1187307 A JP H1187307A
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insulating film
interlayer insulating
resist
dielectric constant
film
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JP24121997A
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Naoto Sasaki
直人 佐々木
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低誘電率の層間絶縁膜の比誘電率を上昇させ
ることなくレジストを除去できるレジストの除去方法及
びその除去装置を提供する。 【解決手段】 低誘電率を有する層間絶縁膜の表面にレ
ジストを形成した半導体基板46を、プラテン41の上
方に設けられるウェハーチャック47に保持する。次
に、プラテン41の上方にほぼ対向して設けられる研磨
剤供給管49から発煙硝酸50を研磨布44の表面上に
流しながらプラテン41を回転させる。さらにウェハー
チャック47を回転させることにより半導体基板46も
回転させる。これとともに、半導体基板46の表面を研
磨布44の表面に押圧させる状態を所定時間維持して、
半導体基板46の表面を研磨し、レジストを除去する。
研磨材として発煙硝酸50を用いるので、低誘電率を有
する層間絶縁膜の比誘電率を上昇させずに、半導体基板
46からレジストを完全に除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レジストの除去方
法及びその除去装置に係わり、特に、低誘電率の層間絶
縁膜の比誘電率を上昇させることなくレジストを除去で
きるレジストの除去方法及びその除去装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、多層配線
構造を有する半導体装置が必要となる。この半導体装置
における多層配線の製造プロセスでは、例えば、半導体
基板上にSiO2 からなる層間絶縁膜を堆積し、その上
にレジストを形成し、次に、このレジストをマスクとし
て該層間絶縁膜に配線用の溝又はビアホール等のパター
ンを形成した後、不要となったレジストを剥離するとい
う工程がある。このレジストの剥離には、酸素プラズマ
やアミンを主成分とする有機溶剤を用いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記半導体装置におい
て、多層配線構造の微細化の進展に伴い、配線間容量が
増加することとなる。これは、半導体装置の動作スピー
ドの遅延や低電圧動作の達成の妨げとなる。従って、配
線間容量を低減する方法として、配線と配線との間の層
間絶縁膜を比誘電率の低い材料によって形成することが
考えられる。その材料としては、例えばオルガノシロキ
サン(有機SOG)や水素化シロキサン(無機SOG)
等のSOG(Spin On Glass) 膜、ポリイミド樹脂やフッ
素化アモルファスカーボン等の有機ポリマー膜が実用化
に向けて開発されつつある。
【0004】ところで、上記の比誘電率の低い材料から
なる層間絶縁膜(低誘電率膜)は、酸素プラズマに晒さ
れると吸湿し比誘電率が上昇する特徴を有している。ま
た、水素化シロキサンはアミンを主成分とする有機溶剤
に晒されることでも比誘電率が上昇してしまう。従っ
て、例えば低誘電率の層間絶縁膜の上に存在するレジス
トを上述したように酸素プラズマ等を用いて剥離する時
に、層間絶縁膜が酸素プラズマやアミンを主成分とする
有機溶剤に晒されると、この層間絶縁膜の比誘電率が膜
形成直後の比誘電率よりも上昇してしまう。その結果、
配線間容量を低減するために層間絶縁膜に比誘電率の低
い材料を用いても、配線間容量を低下させることができ
ないこととなる。
【0005】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、低誘電率の層間絶縁膜の
比誘電率を上昇させることなくレジストを除去できるレ
ジストの除去方法及びその除去装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るレジストの除去方法は、低誘電率の層
間絶縁膜の表面上又は近傍に形成されたレジストを除去
するレジストの除去方法であって、このレジストを研磨
材として発煙硝酸を用いて化学機械的に研磨することに
より除去することを特徴とする。
【0007】また、本発明に係るレジストの除去装置
は、上面に研磨布が取り付けられるプラテンと、このプ
ラテンの上方に設けられ、低誘電率の層間絶縁膜の表面
上又は近傍に形成されたレジストを有する被研磨基板を
保持する保持手段と、該被研磨基板を化学機械的に研磨
するために研磨剤としての発煙硝酸を該研磨布上に供給
する供給手段と、を具備する。
【0008】上記レジストの除去方法及びその除去装置
では、発煙硝酸を研磨剤として用いてレジストを化学機
械的に研磨することにより除去するため、低誘電率の層
間絶縁膜の比誘電率を上昇させることがない。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1(a)〜(l)は、本発明の
第1の実施の形態によるレジストの除去方法を用いた半
導体装置の製造工程を示す断面図である。
【0010】図1(a)に示すように、図示せぬ半導体
素子が形成された半導体基板1の表面上には層間絶縁膜
2が形成される。この層間絶縁膜2は、低誘電率膜であ
る無機SOG(水素化シロキサン)から成り、例えばダ
ウコーニング社製の商品名FOX14が用いられる。層間
絶縁膜2の成膜条件は次の通りである。すなわち、材料
がFOX14、熱処理が400℃、60min 、雰囲気が1
×10-3Torr 、膜厚が500nmである。本条件で成膜
した層間絶縁膜2の比誘電率は3.0である。
【0011】この後、図1(b)に示すように、層間絶
縁膜2の表面上には、配線用の溝を形成するためのレジ
ストパターン3が形成される。
【0012】次に、図1(c)に示すように、例えばド
ライエッチング技術を用いて、レジスト3をマスクとし
て層間絶縁膜2がエッチングされる。これにより、層間
絶縁膜2には配線用溝4が形成される。
【0013】この後、図1(d)に示すように、研磨剤
に発煙硝酸を用いたCMP(化学機械的研磨:Chemical
and Mechanical Polishing)装置によりレジスト3が研
磨され除去される。この時のCMP条件は以下の通りで
あり、CMP装置(レジストの除去装置)は後述の図3
に示すものを使用する。 回転定盤の回転数:25rpm 基板保持台の回転数:25rpm 研磨圧力:500g/cm2 研磨剤:発煙硝酸 250cc/min
【0014】次に、図1(e)に示すように、配線用溝
4の内面上及び層間絶縁膜2の上面上には、ロングスロ
ースパッタ技術を用いてバリアメタル5として厚さ20
nm程度のTiN膜が成膜される。次に、バリアメタル5
の上には、リフロースパッタ技術を用いて配線材料6と
してCu膜が成膜される。尚、ロングスロースパッタ技
術とは、スパッタの一種であり、ステップカバレージを
良くするために電極とターゲットとの間を長くするもの
をいう。リフロースパッタ技術とは、スパッタで成膜し
てからその膜をリフローするものをいう。
【0015】この後、図1(f)に示すように、メタル
CMP技術を用いてバリアメタル5及び配線材料6を層
間絶縁膜2の上面まで研磨除去することにより、配線用
溝4内に配線が形成される。
【0016】次に、図1(g)に示すように、層間絶縁
膜2及び配線材料6の上には膜厚が800nm程度の層間
絶縁膜7が成膜される。この層間絶縁膜7は、上述した
層間絶縁膜2と同一の材料を用いて、同一の成膜条件下
で膜厚400nmのものを2回成膜することによって形成
される。
【0017】この後、図1(h)に示すように、層間絶
縁膜7の上にはコンタクトホールを形成するためのレジ
ストパターン8が形成される。
【0018】次に、図1(i)に示すように、例えばド
ライエッチング技術を用いて、レジスト8をマスクとし
て層間絶縁膜7がエッチングされる。これにより、層間
絶縁膜7には一方の配線の上に位置するコンタクトホー
ル9が形成される。
【0019】この後、図1(j)に示すように、研磨剤
に発煙硝酸を用いた図3に示すCMP装置によりレジス
ト8が研磨され除去される。この時のCMP条件は上述
した図1(d)に示すレジスト3を除去する場合と同一
である。
【0020】次に、図1(k)に示すように、コンタク
トホール9の内面上及び層間絶縁膜7の上面上には、ロ
ングスロースパッタ技術を用いてバリアメタル10とし
て厚さ20nm程度のTiN膜が成膜される。次に、バリ
アメタル10の上には、CVD技術を用いてコンタクト
ホール埋め込み材料11としてW膜が成膜される。次
に、バリアメタル10及びコンタクトホール埋め込み材
料11は、メタルCMP技術を用いて層間絶縁膜7の上
面まで研磨され除去される。
【0021】この後、図1(l)に示すように、層間絶
縁膜7及びコンタクトホール埋め込み材料11の上には
層間絶縁膜12が形成される。この層間絶縁膜12は、
上述した図1(a)に示す層間絶縁膜2と同一の材料を
用い、同一の成膜条件の下、同一の膜厚にて形成したも
のである。
【0022】上述したような配線を形成するプロセスを
繰り返すことによって、2層以上の多層配線構造を有す
る半導体装置を形成することができる。
【0023】上記第1の実施の形態によれば、図1
(d)、(j)に示す工程で、低誘電率膜である層間絶
縁膜2、7の上に存在するレジスト3、8を、研磨剤に
発煙硝酸を用いたCMP装置により研磨除去している。
このため、レジスト3、8を除去した後の層間絶縁膜
2、7の比誘電率が上昇することなく、層間絶縁膜2、
7の比誘電率をレジスト3、8の除去前の3.0のまま
維持できる。つまり、従来のレジストの除去方法のよう
に酸素プラズマを用いず、更には、アミンを主成分とし
た有機洗浄液を用いないため、層間絶縁膜2、7が酸素
プラズマ等に晒されることがない。このため、レジスト
3、8を除去した後の層間絶縁膜2、7の比誘電率が上
昇してしまうことがない。したがって、配線と配線との
間に形成される層間絶縁膜2、7に比誘電率の低い材料
を用い、この層間絶縁膜2、7の比誘電率を上昇させる
ことなくレジスト3、8を除去できるので、配線間容量
を低減することができる。この結果、半導体装置の動作
スピードを向上させることが可能となり、半導体装置を
低電圧で動作させることが可能となり、半導体装置の低
消費電力化が可能となる。
【0024】尚、上記第1の実施の形態では、層間絶縁
膜2、7、12に水素化シロキサン等の無機SOGを用
いているが、層間絶縁膜2、7、12にその他のSi−
H構造を有する無機SOG、オルガノシロキサン等の有
機SOG、ポリイミド樹脂又はフッ素化アモルファスカ
ーボンを用いることも可能である。この場合でも層間絶
縁膜の比誘電率を上げることなく多層配線構造体を形成
できる。
【0025】また、配線材料6として銅(Cu)を用い
ているが、配線材料6としてCu以外の金属、例えばア
ルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(T
i)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)等または
これらの合金を用いることも可能である。
【0026】また、配線材料6をリフロースパッタ技術
を用いて成膜しているが、配線材料6をCVD技術を用
いて成膜することも可能である。
【0027】また、コンタクトホール埋め込み材料11
にタングステン(W)を用いているが、コンタクトホー
ル埋め込み材料11にW以外の金属、例えばアルミニウ
ム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、金(A
u)、銀(Ag)、白金(Pt)等またはこれらの合金
を用いることも可能である。
【0028】また、コンタクトホール埋め込み材料11
をCVD技術を用いて成膜しているが、コンタクトホー
ル埋め込み材料11をスパッタ技術を用いて成膜するこ
とも可能である。
【0029】図2(a)〜(j)は、本発明の第2の実
施の形態によるレジストの除去方法を用いた半導体装置
の製造工程を示す断面図である。
【0030】図2(a)に示すように、図示せぬ半導体
素子が形成された半導体基板20の上には配線21が形
成され、この配線21及び半導体基板20の上には層間
絶縁膜22が形成される。この層間絶縁膜22は、低誘
電率膜である無機SOG(水素化シロキサン)から成
り、例えばダウコーニング社製のFOX14が用いられ
る。層間絶縁膜22の成膜条件は次の通りである。すな
わち、材料がFOX14、熱処理が400℃、60min 、
雰囲気が1×10-3Torr 、膜厚が800nmである。本
条件で成膜した層間絶縁膜22の比誘電率は3.0であ
る。
【0031】この後、図2(b)に示すように、層間絶
縁膜22の上にはプラズマCVD技術を用いて厚さが2
00nm程度のSiN膜23が成膜される。
【0032】次に、図2(c)に示すように、SiN膜
23の上には、配線用の溝を形成するためのレジストパ
ターン24が形成される。
【0033】この後、図2(d)に示すように、例えば
ドライエッチング技術を用いて、レジスト24をマスク
としてSiN膜23がエッチングされ、更に、レジスト
24をマスクとして層間絶縁膜22がエッチングされ
る。これにより、SiN膜23及び層間絶縁膜22には
配線用溝25が形成される。
【0034】次に、図2(e)に示すように、研磨剤に
発煙硝酸を用いた図3に示すCMP装置によりレジスト
24が研磨され除去される。この時のCMP条件は以下
の通りである。 回転定盤の回転数:25rpm 基板保持台の回転数:25rpm 研磨圧力:500g/cm2 研磨剤:発煙硝酸 250cc/min
【0035】この後、図2(f)に示すように、一方の
配線用溝25内及びSiN膜23上にはコンタクトホー
ルを形成するためのレジストパターン26が形成され
る。
【0036】次に、図2(g)に示すように、例えばド
ライエッチング技術を用いて、レジスト26をマスクと
して層間絶縁膜22がエッチングされる。これにより、
層間絶縁膜22には一方の配線21の上に位置するコン
タクトホール27が形成される。
【0037】この後、図2(h)に示すように、研磨剤
に発煙硝酸を用いた図3に示すCMP装置によりレジス
ト26が除去される。この時のCMP条件は上述した図
2(e)に示すレジスト24を除去する場合と同一であ
る。
【0038】次に、図2(i)に示すように、コンタク
トホール27の内面上、配線用溝25の内面上及びSi
N膜23の上には、ロングスロースパッタ技術を用いて
バリアメタルとして厚さ20nm程度のTiN膜28が
成膜される。次に、TiN膜28の上には、CVD技術
を用いてコンタクトホール及び配線の埋め込み材料とし
てCu膜29が成膜される。次に、Cu膜29及びTi
N膜28は、メタルCMP技術を用いてSiN膜23の
上面まで研磨され除去される。
【0039】この後、図2(j)に示すように、Cu膜
29及びSiN膜23の上には層間絶縁膜30が形成さ
れる。この層間絶縁膜30は、上述した図2(a)に示
す層間絶縁膜22と同一の材料を用い、同一の成膜条件
の下で形成したものである。
【0040】上述したような配線を形成するプロセスを
繰り返すことによって、半導体基板20の上に2層以上
の多層配線を形成することができる。
【0041】上記第2の実施の形態によれば、図2
(e)、(h)に示す工程で、低誘電率膜である層間絶
縁膜22の上方に存在するレジスト24、26を、研磨
剤に発煙硝酸を用いたCMP装置により研磨除去してい
る。従来のレジストの除去方法のように酸素プラズマを
用いず、更には、アミンを主成分とした有機洗浄液を用
いないため、第1の実施の形態と同様に、レジスト2
4、26を除去した後の層間絶縁膜22の比誘電率が上
昇することがない。したがって、層間絶縁膜22を比誘
電率の低い材料により形成し、この層間絶縁膜22の比
誘電率を上昇させることなくレジスト24、26を除去
することができる。
【0042】尚、上記第2の実施の形態では、層間絶縁
膜22、30に水素化シロキサン等の無機SOGを用い
ているが、層間絶縁膜22、30にその他のSi−H構
造を有する無機SOG、オルガノシロキサン等の有機S
OG、ポリイミド樹脂又はフッ素化アモルファスカーボ
ンを用いることも可能である。この場合でも層間絶縁膜
の比誘電率を上げることなく多層配線構造体を形成でき
る。
【0043】また、コンタクトホール及び配線の埋め込
み材料にCuを用いているが、コンタクトホール及び配
線の埋め込み材料にCu以外の金属、例えばAl、W、
Ti、Au、Ag、Pt等またはこれらの合金を用いる
ことも可能である。
【0044】また、コンタクトホール及び配線の埋め込
み材料としてCu膜29をCVD技術を用いて成膜して
いるが、コンタクトホール及び配線の埋め込み材料をス
パッタ技術を用いて成膜することも可能である。
【0045】図3は、本発明の第3の実施の形態による
レジストの除去装置(CMP装置)を示す断面図であ
る。このCMP装置はプラテン(回転定盤)41を有し
ており、プラテン41の上面は円形とされている。この
円の中心を通る軸を回転軸42として図示せぬモーター
によりプラテン41が矢印43のように回転する構成と
なっている。プラテン41の上面上には研磨布44が固
定されている。
【0046】プラテン41の上方には半導体基板(被研
磨基板)46を保持するウェハーチャック47が設けら
れている。ウェハーチャック47は、基板46の研磨面
が研磨布44の表面と対向するように半導体基板46を
保持するものである。また、ウェハーチャック47は図
示せぬモーターにより矢印48のように回転する構成と
されている。また、ウェハーチャック47は、下方に加
圧する図示せぬ加圧手段及びプラテン41の上面に対し
て平行方向に自在に移動できる図示せぬ移動手段に連結
されている。
【0047】プラテン41の上方には、研磨剤としての
発煙硝酸50を研磨布44上の適当な位置に散布するた
めの研磨剤供給管49が設けられている。また、プラテ
ン44の上方には研磨布44を研削するためのドレッサ
ー45が設けられている。
【0048】このCMP装置では、研磨剤として発煙硝
酸50を用いるため、発煙硝酸50と接触する部材を発
煙硝酸に耐え得る材質により作製する必要がある。この
材質としては、例えばテフロンがある。また、少なくと
も研磨剤供給管49、プラテン41、ドレッサー45及
びウェハーチャック47それぞれと発煙硝酸50との接
触部分については、発煙硝酸によって溶解する金属等を
用いることができない。また、研磨材供給管49等に金
属を用いるのであれば、その接触部分については発煙硝
酸に耐えるテフロン等でコーティングする必要がある。
【0049】次に、上述のCMP装置により半導体基板
46からレジストを除去する方法について説明する。
【0050】図3に示すように、ウェハーチャック47
に半導体基板46を保持する。この半導体基板46は、
その基板の上に低誘電率の層間絶縁膜が形成され、その
層間絶縁膜の表面上又は上方等にレジストが形成された
ものである。
【0051】次に、プラテン41をモーターにより例え
ば25rpm の回転数で矢印43のように回転させ、研磨
剤供給管49から例えば250cc/min の発煙硝酸50
を研磨布44の表面上に流し、ウェハーチャック47を
モーターにより例えば25rpm の回転数で矢印48のよ
うに回転させる。次に、半導体基板46を研磨布44の
表面に接触させ、加圧手段によりウェハーチャック47
を下方に500g/cm2 の研磨圧力で押圧しながら、移
動手段によりウェハーチャック47をプラテン41上で
移動させる。この状態を所定の研磨時間維持した後に半
導体基板46の研磨を終了させる。これにより、半導体
基板46上のレジストが除去される。
【0052】上記レジストの除去装置(CMP装置)を
用いることにより、従来技術の酸素プラズマ処理や有機
溶剤による洗浄といったレジスト剥離と同様にレジスト
を完全に除去することができる。そして、研磨材として
発煙硝酸50を供給しているため、レジストを除去した
後の層間絶縁膜の比誘電率が上昇することがない。した
がって、比誘電率の低い材料により形成された層間絶縁
膜の比誘電率を上昇させることなくレジストを除去する
ことができる。
【0053】尚、上記の研磨条件は、一例であり、適宜
変更することも可能である。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、発
煙硝酸を研磨剤として用いてレジストを化学機械的に研
磨することにより除去している。したがって、低誘電率
の層間絶縁膜の比誘電率を上昇させることなくレジスト
を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)〜(l)は、本発明の第1の実施の
形態によるレジストの除去方法を用いた半導体装置の製
造工程を示す断面図である。
【図2】図2(a)〜(j)は、本発明の第2の実施の
形態によるレジストの除去方法を用いた半導体装置の製
造工程を示す断面図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態によるレジストの除
去装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…層間絶縁膜、3…レジスト、4…
配線用溝、5…バリアメタル(TiN膜)、6…配線材
料(Cu膜)、7…層間絶縁膜、8…レジスト、9…コ
ンタクトホール、10…バリアメタル(TiN膜)、1
1…コンタクトホール埋め込み材料(W膜)、12…層
間絶縁膜、20…半導体基板、21…配線、22…層間
絶縁膜、23…SiN膜、24…レジスト、25…配線
用溝、26…レジスト、27…コンタクトホール、28
…TiN膜、29…Cu膜、30…層間絶縁膜、41…
プラテン(回転定盤)、42…回転軸、43…矢印、4
4…研磨布、45…ドレッサー、46…半導体基板(被
研磨基板)、47…ウェハーチャック、48…矢印、4
9…研磨剤供給管、50…発煙硝酸。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低誘電率の層間絶縁膜の表面上又は近傍
    に形成されたレジストを除去するレジストの除去方法で
    あって、 このレジストを研磨材として発煙硝酸を用いて化学機械
    的に研磨することにより除去することを特徴とするレジ
    ストの除去方法。
  2. 【請求項2】 上面に研磨布が取り付けられるプラテン
    と、 このプラテンの上方に設けられ、低誘電率の層間絶縁膜
    の表面上又は近傍に形成されたレジストを有する被研磨
    基板を保持する保持手段と、 該被研磨基板を化学機械的に研磨するために研磨剤とし
    ての発煙硝酸を該研磨布上に供給する供給手段と、 を具備することを特徴とするレジストの除去装置。
JP24121997A 1997-09-05 1997-09-05 レジストの除去方法及びその除去装置 Pending JPH1187307A (ja)

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