JPH1197400A - 半導体ウエハの化学機械研磨後の基板洗浄方法 - Google Patents
半導体ウエハの化学機械研磨後の基板洗浄方法Info
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- JPH1197400A JPH1197400A JP25395297A JP25395297A JPH1197400A JP H1197400 A JPH1197400 A JP H1197400A JP 25395297 A JP25395297 A JP 25395297A JP 25395297 A JP25395297 A JP 25395297A JP H1197400 A JPH1197400 A JP H1197400A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タングステン膜およびシリコン酸化膜を含む
半導体ウエハの化学機械研磨後の基板の洗浄後の段差が
小さく次工程に影響を与えない範囲内であり、かつ付着
した粒子を完全に除去することができる洗浄方法を提供
する。 【解決手段】 １×１０-5mol/ｌ以上１×１０-3mol/ｌ
未満の過酸化水素水を含むｐＨが１０以上１２未満、温
度７０℃以上９０℃未満のアンモニア過酸化水素水溶液
で洗浄する方法、およびｐＨが１０以上１５未満、温度
７０℃以上９０℃未満のテトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイト水溶液で洗浄する方法。
半導体ウエハの化学機械研磨後の基板の洗浄後の段差が
小さく次工程に影響を与えない範囲内であり、かつ付着
した粒子を完全に除去することができる洗浄方法を提供
する。 【解決手段】 １×１０-5mol/ｌ以上１×１０-3mol/ｌ
未満の過酸化水素水を含むｐＨが１０以上１２未満、温
度７０℃以上９０℃未満のアンモニア過酸化水素水溶液
で洗浄する方法、およびｐＨが１０以上１５未満、温度
７０℃以上９０℃未満のテトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイト水溶液で洗浄する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造工程で用いられる化学機械研磨後の基板洗浄方法、
特にタングステン膜およびシリコン酸化膜を含む半導体
ウエハの研磨後の基板洗浄方法に関する。
製造工程で用いられる化学機械研磨後の基板洗浄方法、
特にタングステン膜およびシリコン酸化膜を含む半導体
ウエハの研磨後の基板洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年半導体集積回路の高集積化の進展に
伴い、配線幅やトランジスタの縮小などに代表される微
細化と同時に配線の多層化が必要になってきた。そのた
めにシリコンウエハ上に形成される半導体集積回路構造
の段差は増大傾向にある。一方、線幅の微細化はリソグ
ラフィーの解像度の向上を要求し、リソグラフィーの焦
点深度は浅くなるため、この工程での許容段差はますま
す小さくなっている。
伴い、配線幅やトランジスタの縮小などに代表される微
細化と同時に配線の多層化が必要になってきた。そのた
めにシリコンウエハ上に形成される半導体集積回路構造
の段差は増大傾向にある。一方、線幅の微細化はリソグ
ラフィーの解像度の向上を要求し、リソグラフィーの焦
点深度は浅くなるため、この工程での許容段差はますま
す小さくなっている。
【０００３】このような背景のもと、近年、シリコンウ
エハ上の半導体集積回路構造に対する平坦化技術、中で
もグローバルな平坦化が可能であるＣＭＰ(Chemical Me
chanical Polishing) 技術が注目されるようになってき
た。ＣＭＰはまた、メタル工程におけるトラブル対策と
いう点でも有利なことから、将来メタルＣＭＰとして金
属配線形成やプラグ埋め込みに利用される可能性が大き
いとされている。メタルＣＭＰがまず採用される工程と
して、タングステンプラグ形成（配線形成の前工程）後
の平坦化工程が考えられる。この場合、タングステン膜
とシリコン酸化膜が共存するウエハでの洗浄技術の開発
が目標となる。
エハ上の半導体集積回路構造に対する平坦化技術、中で
もグローバルな平坦化が可能であるＣＭＰ(Chemical Me
chanical Polishing) 技術が注目されるようになってき
た。ＣＭＰはまた、メタル工程におけるトラブル対策と
いう点でも有利なことから、将来メタルＣＭＰとして金
属配線形成やプラグ埋め込みに利用される可能性が大き
いとされている。メタルＣＭＰがまず採用される工程と
して、タングステンプラグ形成（配線形成の前工程）後
の平坦化工程が考えられる。この場合、タングステン膜
とシリコン酸化膜が共存するウエハでの洗浄技術の開発
が目標となる。
【０００４】従来、シリコン酸化膜の平坦化工程として
のＣＭＰ後の基板洗浄方法として様々な方法が提案され
てきた。最も汎用性が高い洗浄法はアンモニア／過酸化
水素／純水を１：１：５で混合したアルカリ洗浄液を用
いた、いわゆるＳＣ−１洗浄である。しかし、タングス
テン膜とシリコン酸化膜が共存するウエハでの洗浄技術
の開発は行われていなかった。
のＣＭＰ後の基板洗浄方法として様々な方法が提案され
てきた。最も汎用性が高い洗浄法はアンモニア／過酸化
水素／純水を１：１：５で混合したアルカリ洗浄液を用
いた、いわゆるＳＣ−１洗浄である。しかし、タングス
テン膜とシリコン酸化膜が共存するウエハでの洗浄技術
の開発は行われていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】タングステンプラグ形
成時に行うＣＭＰ後の洗浄プロセスでは、基板上にシリ
コン酸化膜と同時にタングステン膜が露出する。しかし
ながら、従来用いられていた約１mol/ｌの過酸化水素を
含むＳＣ−１洗浄法を用いると、シリコン酸化膜のエッ
チング速度が約１０オングストローム/minであるのに対
して、タングステン膜のエッチング速度が約４００オン
グストローム/minとなり、５分間の洗浄で約２０００オ
ングストロームの段差が生ずるという問題があった。
成時に行うＣＭＰ後の洗浄プロセスでは、基板上にシリ
コン酸化膜と同時にタングステン膜が露出する。しかし
ながら、従来用いられていた約１mol/ｌの過酸化水素を
含むＳＣ−１洗浄法を用いると、シリコン酸化膜のエッ
チング速度が約１０オングストローム/minであるのに対
して、タングステン膜のエッチング速度が約４００オン
グストローム/minとなり、５分間の洗浄で約２０００オ
ングストロームの段差が生ずるという問題があった。
【０００６】そこで本発明は、タングステン膜、シリコ
ン酸化膜の洗浄後の段差が小さく、次工程に影響を与え
ない範囲内となり、かつ付着した粒子を完全に除去する
ことができる洗浄液を提供することを目的とするもので
ある。
ン酸化膜の洗浄後の段差が小さく、次工程に影響を与え
ない範囲内となり、かつ付着した粒子を完全に除去する
ことができる洗浄液を提供することを目的とするもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、洗浄液に対するタングステン膜、シリコ
ン酸化膜のエッチング速度式を導出し、タングステン膜
とシリコン酸化膜のエッチング量を予め予測することに
より、タングステン膜とシリコン酸化膜の段差が小さ
く、次工程に影響を与えない範囲内となり、かつ付着し
た粒子を完全に除去することができる洗浄液を見出した
ものである。また、この洗浄液はアルカリ水溶液なの
で、一度除去した粒子が再付着しにくい特徴をもつ。こ
の洗浄液は、１×１０-5mol/ｌ以上１×１０-3mol/ｌ
未満の過酸化水素水を含むｐＨが１０以上１２未満、温
度７０℃以上９０℃未満のアンモニア過酸化水素水溶液
であり、またはｐＨが１０以上１４未満、温度７０℃
以上９０℃未満のテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイト水溶液である。
決するために、洗浄液に対するタングステン膜、シリコ
ン酸化膜のエッチング速度式を導出し、タングステン膜
とシリコン酸化膜のエッチング量を予め予測することに
より、タングステン膜とシリコン酸化膜の段差が小さ
く、次工程に影響を与えない範囲内となり、かつ付着し
た粒子を完全に除去することができる洗浄液を見出した
ものである。また、この洗浄液はアルカリ水溶液なの
で、一度除去した粒子が再付着しにくい特徴をもつ。こ
の洗浄液は、１×１０-5mol/ｌ以上１×１０-3mol/ｌ
未満の過酸化水素水を含むｐＨが１０以上１２未満、温
度７０℃以上９０℃未満のアンモニア過酸化水素水溶液
であり、またはｐＨが１０以上１４未満、温度７０℃
以上９０℃未満のテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイト水溶液である。
【０００８】
【発明の実施の形態】タングステン膜とシリコン酸化膜
のエッチング速度をアンモニア、過酸化水素濃度、温度
を変化させて測定した。これらの結果より、基板物質の
溶解反応の速度定数および活性化エネルギーを求め、エ
ッチング速度式を導出した。
のエッチング速度をアンモニア、過酸化水素濃度、温度
を変化させて測定した。これらの結果より、基板物質の
溶解反応の速度定数および活性化エネルギーを求め、エ
ッチング速度式を導出した。
【０００９】本エッチング速度式はタングステン膜に関
しては（１）式に示すように温度、ＯＨ- 濃度［Ｏ
Ｈ- ］、過酸化水素濃度［Ｈ2 Ｏ2 ］、シリコン酸化膜
に関しては（２）式に示すように温度、ＯＨ−濃度をパ
ラメーターにもち、これらの値を決めることによりエッ
チング速度（Ｅ．Ｒ．）を予め予測することができる。 Ｅ．Ｒ．＝ｅ（49-89/RT) ［ＯＨ- ］0.5 ［Ｈ2 Ｏ2 ］／３．２・・・（１） Ｅ．Ｒ．＝ｅ（128-354/RT) ［ＯＨ- ］0.06 ・・・（２） ここで、Ｒは気体定数（８×１０-3J/mol)、Ｔは絶対温
度（Ｋ）である。
しては（１）式に示すように温度、ＯＨ- 濃度［Ｏ
Ｈ- ］、過酸化水素濃度［Ｈ2 Ｏ2 ］、シリコン酸化膜
に関しては（２）式に示すように温度、ＯＨ−濃度をパ
ラメーターにもち、これらの値を決めることによりエッ
チング速度（Ｅ．Ｒ．）を予め予測することができる。 Ｅ．Ｒ．＝ｅ（49-89/RT) ［ＯＨ- ］0.5 ［Ｈ2 Ｏ2 ］／３．２・・・（１） Ｅ．Ｒ．＝ｅ（128-354/RT) ［ＯＨ- ］0.06 ・・・（２） ここで、Ｒは気体定数（８×１０-3J/mol)、Ｔは絶対温
度（Ｋ）である。
【００１０】これら（１），（２）式よりパーティクル
の除去に十分なエッチング速度を確保し、かつ洗浄後の
段差が小さくて次工程に影響を与えないようなエッチン
グ速度を確保できる条件を算出した。その結果、以下の
ことがわかった。すなわち、アンモニア過酸化水素水溶
液においては、温度７０℃、ｐＨ１０以上でパーティク
ルの除去に十分なエッチング速度を確保することができ
る。また、９０℃、ｐＨ１２未満で洗浄後の段差が小さ
く、次工程に影響を与えないようなエッチング速度を確
保できる。
の除去に十分なエッチング速度を確保し、かつ洗浄後の
段差が小さくて次工程に影響を与えないようなエッチン
グ速度を確保できる条件を算出した。その結果、以下の
ことがわかった。すなわち、アンモニア過酸化水素水溶
液においては、温度７０℃、ｐＨ１０以上でパーティク
ルの除去に十分なエッチング速度を確保することができ
る。また、９０℃、ｐＨ１２未満で洗浄後の段差が小さ
く、次工程に影響を与えないようなエッチング速度を確
保できる。
【００１１】次に、タングステン膜とシリコン酸化膜の
エッチング速度をテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイト（ＴＭＡＨ）水溶液濃度と、温度を変化させて
測定した。これらの結果より、基板物質の溶解反応の速
度定数および活性化エネルギーを求め、エッチング速度
式を導出した。これらのエッチング速度式はタングステ
ン膜については（３）式に、シリコン酸化膜については
（４）式に示すようになった。すなわち、タングステン
膜は温度、シリコン酸化膜は温度とＯＨ- 濃度をパラメ
ーターにもち、これらの値を決めることによりエッチン
グ速度（Ｅ．Ｒ．）を予め予測することができる。 Ｅ．Ｒ．＝ｅ（83-220/RT)／１．４ ・・・（３） Ｅ．Ｒ．＝ｅ（21-40/RT）［ＯＨ- ］0.9 ・・・（４） ここで、Ｒは気体定数（８×１０-3J/mol)、Ｔは絶対温
度（Ｋ）である。
エッチング速度をテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイト（ＴＭＡＨ）水溶液濃度と、温度を変化させて
測定した。これらの結果より、基板物質の溶解反応の速
度定数および活性化エネルギーを求め、エッチング速度
式を導出した。これらのエッチング速度式はタングステ
ン膜については（３）式に、シリコン酸化膜については
（４）式に示すようになった。すなわち、タングステン
膜は温度、シリコン酸化膜は温度とＯＨ- 濃度をパラメ
ーターにもち、これらの値を決めることによりエッチン
グ速度（Ｅ．Ｒ．）を予め予測することができる。 Ｅ．Ｒ．＝ｅ（83-220/RT)／１．４ ・・・（３） Ｅ．Ｒ．＝ｅ（21-40/RT）［ＯＨ- ］0.9 ・・・（４） ここで、Ｒは気体定数（８×１０-3J/mol)、Ｔは絶対温
度（Ｋ）である。
【００１２】これら（３），（４）式よりパーティクル
の除去に十分なエッチング速度を確保し、かつ洗浄後の
段差が小さくて次工程に影響を与えないようなエッチン
グ速度を確保できる条件を算出した。その結果、以下の
ことがわかった。すなわち、ＴＭＡＨ水溶液において
は、温度７０℃、ｐＨ１０以上でパーティクルの除去に
十分なエッチング速度を確保することができる。また、
９０℃、ｐＨ１４未満で洗浄後の段差が小さくて次工程
に影響を与えないようなエッチング速度を確保できる。
の除去に十分なエッチング速度を確保し、かつ洗浄後の
段差が小さくて次工程に影響を与えないようなエッチン
グ速度を確保できる条件を算出した。その結果、以下の
ことがわかった。すなわち、ＴＭＡＨ水溶液において
は、温度７０℃、ｐＨ１０以上でパーティクルの除去に
十分なエッチング速度を確保することができる。また、
９０℃、ｐＨ１４未満で洗浄後の段差が小さくて次工程
に影響を与えないようなエッチング速度を確保できる。
【００１３】また、アルカリ性ではタングステン膜、シ
リコン酸化膜およびＡｌ2 Ｏ3 （研磨時に用いる砥粒）
のゼータ電位は全て負であり、微粒子の付着は微粒子お
よび基板表面のゼータ電位の符号が同一の時に起こりに
くいことから、アンモニア過酸化水素水溶液やＴＭＡＨ
水溶液の場合は除去した粒子が再付着しにくいという利
点を有する。
リコン酸化膜およびＡｌ2 Ｏ3 （研磨時に用いる砥粒）
のゼータ電位は全て負であり、微粒子の付着は微粒子お
よび基板表面のゼータ電位の符号が同一の時に起こりに
くいことから、アンモニア過酸化水素水溶液やＴＭＡＨ
水溶液の場合は除去した粒子が再付着しにくいという利
点を有する。
【００１４】
【実施例１】ＣＶＤにより蒸着したタングステン膜を含
む熱酸化膜を有する６インチのウエハをアルミナ砥粒の
タングステン膜ＣＭＰ用スラリーで研磨し、２×１０-5
mol/ｌの過酸化水素水を含むｐＨが１１．１、温度が８
０℃のアンモニア過酸化水素水溶液で５分間洗浄し、水
リンスした後乾燥した。その後表面のパーティクル数を
表面異物計にて測定した。残存パーティクル数を本洗浄
液による洗浄後のウエハと水リンスのみを行ったウエハ
で比較した。表１に測定結果を示すように、水リンスの
みを行ったウエハの残存パーティクル数は５万個を越え
ていたが、アンモニア過酸化水素水溶液で洗浄したウエ
ハの残存パーティクル数は３７個と良好な洗浄効果が得
られた。また、段差計で洗浄後のタングステン膜と熱酸
化膜の段差を測定したところ、段差はほぼ０オングスト
ロームであった。
む熱酸化膜を有する６インチのウエハをアルミナ砥粒の
タングステン膜ＣＭＰ用スラリーで研磨し、２×１０-5
mol/ｌの過酸化水素水を含むｐＨが１１．１、温度が８
０℃のアンモニア過酸化水素水溶液で５分間洗浄し、水
リンスした後乾燥した。その後表面のパーティクル数を
表面異物計にて測定した。残存パーティクル数を本洗浄
液による洗浄後のウエハと水リンスのみを行ったウエハ
で比較した。表１に測定結果を示すように、水リンスの
みを行ったウエハの残存パーティクル数は５万個を越え
ていたが、アンモニア過酸化水素水溶液で洗浄したウエ
ハの残存パーティクル数は３７個と良好な洗浄効果が得
られた。また、段差計で洗浄後のタングステン膜と熱酸
化膜の段差を測定したところ、段差はほぼ０オングスト
ロームであった。
【００１５】
【実施例２】ＣＶＤにより蒸着したタングステン膜を含
む熱酸化膜を有する６インチのウエハをアルミナ砥粒の
タングステン膜ＣＭＰ用スラリーで研磨した後、ｐＨが
１１．５、温度が８０℃のＴＭＡＨ水溶液で５分間洗浄
し、水リンスをした後乾燥した。その後表面のパーティ
クル数を表面異物計にて測定した。残存パーティクル数
を本洗浄液による洗浄後のウエハと水リンスのみを行っ
たウエハで比較した。表２に測定結果を示すように、水
リンスのみを行ったウエハの残存パーティクル数は８万
個を越えていたが、ＴＭＡＨ水溶液で洗浄したウエハの
残存パーティクル数は４２個と良好な洗浄効果が得られ
た。また、段差計で洗浄後のタングステン膜と熱酸化膜
の段差を測定したところ、約１００オングストロームで
あり、次工程に影響を与えない範囲内であった。
む熱酸化膜を有する６インチのウエハをアルミナ砥粒の
タングステン膜ＣＭＰ用スラリーで研磨した後、ｐＨが
１１．５、温度が８０℃のＴＭＡＨ水溶液で５分間洗浄
し、水リンスをした後乾燥した。その後表面のパーティ
クル数を表面異物計にて測定した。残存パーティクル数
を本洗浄液による洗浄後のウエハと水リンスのみを行っ
たウエハで比較した。表２に測定結果を示すように、水
リンスのみを行ったウエハの残存パーティクル数は８万
個を越えていたが、ＴＭＡＨ水溶液で洗浄したウエハの
残存パーティクル数は４２個と良好な洗浄効果が得られ
た。また、段差計で洗浄後のタングステン膜と熱酸化膜
の段差を測定したところ、約１００オングストロームで
あり、次工程に影響を与えない範囲内であった。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】本発明により、タングステン膜およびシ
リコン酸化膜を含む半導体ウエハの化学機械研磨後の洗
浄工程において、タングステン膜、シリコン酸化膜の洗
浄後の段差が小さく、次工程に影響を与えない範囲内で
あり、かつ残存パーティクル数が少なく、次工程に影響
を与えない範囲内に除去することができる洗浄液を提供
することができた。
リコン酸化膜を含む半導体ウエハの化学機械研磨後の洗
浄工程において、タングステン膜、シリコン酸化膜の洗
浄後の段差が小さく、次工程に影響を与えない範囲内で
あり、かつ残存パーティクル数が少なく、次工程に影響
を与えない範囲内に除去することができる洗浄液を提供
することができた。
Claims (2)
- 【請求項１】 １×１０-5mol/ｌ以上１×１０-3mol/ｌ
未満の過酸化水素水を含むｐＨが１０以上１２未満、温
度７０℃以上９０℃未満のアンモニア過酸化水素水溶液
を洗浄液として用いることを特徴とするタングステン膜
およびシリコン酸化膜を含む半導体ウエハの洗浄方法。 - 【請求項２】 ｐＨが１０以上１４未満、温度７０℃以
上９０℃未満のテトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイト水溶液を洗浄液として用いることを特徴とするタ
ングステン膜およびシリコン酸化膜を含む半導体ウエハ
の洗浄方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25395297A JPH1197400A (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | 半導体ウエハの化学機械研磨後の基板洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25395297A JPH1197400A (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | 半導体ウエハの化学機械研磨後の基板洗浄方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197400A true JPH1197400A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17258265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25395297A Withdrawn JPH1197400A (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | 半導体ウエハの化学機械研磨後の基板洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197400A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6664196B1 (en) | 1999-03-15 | 2003-12-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of cleaning electronic device and method of fabricating the same |
| JPWO2001071789A1 (ja) * | 2000-03-21 | 2004-03-04 | 和光純薬工業株式会社 | 半導体基板洗浄剤及び洗浄方法 |
-
1997
- 1997-09-18 JP JP25395297A patent/JPH1197400A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6664196B1 (en) | 1999-03-15 | 2003-12-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of cleaning electronic device and method of fabricating the same |
| JPWO2001071789A1 (ja) * | 2000-03-21 | 2004-03-04 | 和光純薬工業株式会社 | 半導体基板洗浄剤及び洗浄方法 |
| JP4821082B2 (ja) * | 2000-03-21 | 2011-11-24 | 和光純薬工業株式会社 | 半導体基板洗浄剤及び洗浄方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |