(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出されたアルミニウム被覆面を含むマイクロ電子デバイスの製造に用いられる方法であって、
露出されたアルミニウム被覆面と残留物とを含む加工物を設ける工程と、
前記露出されたアルミニウム被覆面を含む加工物を、前記被覆面上にアルミノケイ酸塩を形成するように反応するアルミニウム含有成分とシリコン含有成分とを含むアルカリ性水溶液で処理する工程とからなり、
前記溶液は、前記加工物から前記残留物を除去するのを補助することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記シリコン含有成分は、ケイ酸を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記溶液は，更に、１又はそれ以上の界面活性剤を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、更に、前記加工物を処理するために前記アルカリ性水溶液を加熱する工程を含む方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法において、前記アルミニウム含有成分は，水酸化アルミニウムを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記溶液は、更に水酸化アンモニウムを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
露出されたアルミニウム被覆面を含むマイクロ電子デバイスの製造に用いられる方法であって、
露出されたアルミニウム被覆面と残留物とを含む加工物を設ける工程と、
水酸化アルミニウムとケイ酸とを含むアルカリ性水溶液を用いて、前記加工物を洗浄し、前記残留物を除去する工程とを含む方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、前記溶液は、前記ケイ酸で実質的に飽和させられていることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法において、前記溶液は、更に、１又はそれ以上の界面活性剤を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法において、前記溶液は、水酸化アンモニウムを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記水酸化アンモニウムは、水酸化テトラメチルアンモニウムであることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の方法であって、更に、前記加工物を処理するために前記アルカリ性水溶液を加熱する行程を含む方法。
【請求項１３】
露出されたアルミニウム被覆面を含むマイクロ電子デバイスの製造に用いられる溶液であって、
前記溶液は、
水と、
前記水に溶解して前記溶液をアルカリ性にする第１の成分と、
加工物の露出されたアルミニウム被覆面上に該被覆面が前記溶液と接触したときにアルミノケイ酸塩の膜を形成する１又はそれ以上の成分とを含むことを特徴とする溶液。
【請求項１４】
請求項１３に記載の溶液において、前記溶液は、更に、１又はそれ以上の界面活性剤を含むことを特徴とする溶液。
【請求項１５】
請求項１３に記載の溶液において、前記１又はそれ以上の成分は、水酸化アルミニウムとケイ酸とを含むことを特徴とする溶液。
【請求項１６】
請求項１５に記載の溶液において、前記溶液は、前記ケイ酸で実質的に飽和させられていることを特徴とする溶液。
【請求項１７】
請求項１３に記載の溶液において、前記第１の成分は、水酸化アンモニウムを含むことを特徴とする溶液。
【請求項１８】
請求項１７に記載の溶液において、前記水酸化アンモニウムは、水酸化テトラメチルアンモニウムであることを特徴とする溶液。
【請求項１９】
露出されたアルミニウム被覆面を含むマイクロ電子デバイスの製造に用いられる非腐食的清浄方法であって、
アルミニウムを含む露出された金属被覆面にして表面残留物を有する金属被覆面を備えた加工物を用意する工程と、
前記露出された金属被覆面を備えた加工物を、アルミニウム含有成分を含む溶液であって該露出された金属被覆面と反応して該露出された金属被覆面を覆う耐食性の膜を形成する溶液にして前記加工物から前記表面残留物を除去するのを補助する溶液で処理する工程と、を含む方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記表面残留物が有機残留物であることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記溶液がアルカリ水溶液であることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法において、前記アルミニウム含有成分が水酸化アルミニウムを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法において、前記溶液が、シリコン含有成分を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記シリコン含有成分が、ケイ酸を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法において、前記溶液が、金属被覆面にてアルミニウムとシリコンとの化合物を形成することを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項１９に記載の方法において、前記溶液が、金属被覆面にてアルミノケイ酸を形成することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、前記溶液がアルカリ水溶液であることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、前記表面残留物が有機残留物であることを特徴とする方法。
【請求項２９】
マイクロ電子デバイスの製造方法に用いられる非腐食的清浄方法であって、
アルミニウムを含む露出された金属表面にして表面残留物を有する金属表面を備えた加工物を用意する工程と、
前記露出された金属表面を備えた加工物を、アルミニウム含有成分を含む溶液であって該露出された金属表面と反応して該露出された金属表面を覆う耐食性の層を形成する溶液にして前記加工物から前記表面残留物を除去するための溶媒として更に作用する溶液で処理する工程と、を含む方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法において、前記表面残留物が有機残留物であることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、前記溶液がアルカリ水溶液であることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２９に記載の方法において、前記アルミニウム含有成分が水酸化アルミニウムを含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２９に記載の方法において、前記溶液がシリコン含有成分を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、前記シリコン含有成分がケイ酸を含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項２９に記載の方法において、前記溶液が前記金属表面にてアルミノケイ酸塩を形成することを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法において、前記溶液がアルカリ水溶液であることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法において、前記表面残留物が有機残留物であることを特徴とする方法。
【請求項３８】
マイクロ電子デバイスの製造に用いられる非腐食的清浄方法であって、
金属Ｘを含む露出された金属被覆面にして表面残留物を有する金属被覆面を備えた加工物を設ける工程と、
前記露出された金属被覆面を備えた加工物をアルカリ水溶液で処理する工程と、を含み、前記アルカリ水溶液は、前記金属Ｘから成る第１の組成物と、前記露出された金属被覆面において前記第１の組成物と反応して前記露出された金属被覆面を覆う耐食性の膜を形成する第２の組成物とを含み、更に前記加工物から前記表面残留物を除去するのを補助する方法。
【請求項３９】
マイクロ電子デバイスの製造に用いられる方法であって、
ａ）金属Ｘから成る露出された金属表面を含む少なくとも一つの表面を持つマイクロ電子加工物にして表面残留物を有する金属表面を備えたマイクロ電子加工物を設ける工程と、
ｂ）前記露出された金属表面を含む前記マイクロ電子加工物の前記少なくとも一つの表面を、前記露出された金属表面上に金属Ｘの保護化合物を形成する１又はそれ以上の成分を含むアルカリ水溶液にして前記表面残留物の除去を促進する１又はそれ以上の成分を更に含む溶液で処理する工程と、
を含む方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の方法において、前記表面残留物は、先行するフォトレジスト工程において使用された有機物質から成ることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３９に記載の方法において、前記金属Ｘは銅を含むことを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項３９に記載の方法において、前記金属Ｘはアルミニウムを含むことを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項３９に記載の方法において、前記金属Ｘの保護化合物はケイ酸塩を含むことを特徴とする方法。
【請求項４４】
マイクロ電子加工物から形成されるマイクロ電子デバイスの製造において、該マイクロ電子加工物の表面からフォトレジスト残留物を除去する方法であって、
ａ）露出された金属表面と前記フォトレジスト残留物とを含む少なくとも一つの表面を持つマイクロ電子加工物にして前記露出された金属表面が金属Ｘから成るマイクロ電子加工物を設ける工程と、
ｂ）前記露出された金属表面を含むマイクロ電子加工物の表面を、前記露出された金属表面上に金属Ｘの保護化合物を形成する１又はそれ以上の成分を含むアルカリ水溶液にして更に前記フォトレジスト残留物の溶解を促進する１又はそれ以上の成分を含む溶液で処理する工程と、
を含む方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、前記金属Ｘは銅を含むことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４４に記載の方法において、前記金属Ｘはアルミニウムを含むことを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４４に記載の方法において、前記金属Ｘの保護化合物はケイ酸塩を含むことを特徴とする方法。
【請求項４８】
マイクロ電子デバイスの製造に用いられる方法であって、
ａ）金属Ｘから成る露出された金属表面を含む表面にして表面残留物を含む少なくとも一つの表面を備えたマイクロ電子加工物を設ける工程と、
ｂ）前記露出された金属表面を含む前記マイクロ電子加工物の前記少なくとも一つの表面を、前記露出された金属表面に付加的な不動態化層を形成する溶液であって同時に前記マイクロ電子加工物の前記少なくとも一つの表面から前記表面残留物を除去する溶液にさらす工程と、
を含む方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法において、前記表面残留物は、先行するフォトレジスト工程において使用された有機物質から成ることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４８に記載の方法において、前記金属Ｘは銅を含むことを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項４８に記載の方法において、前記金属Ｘはアルミニウムを含むことを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項４８に記載の方法において、前記付加的な不動態化層はケイ酸塩を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
半導体マイクロ電子デバイスの製造時、半導体加工物（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）の表面が清浄であることの重要性は、相当な期間にわたって認識されている。この間、ＶＬＳＩ及びＵＬＳＩシリコン回路技術が発展するにつれて、清浄化方法は、次第に、製造工程における特に重要な工程となってきている。製造工程中に生じる収率の損失の５０パーセント以上は加工物の汚染の直接的な結果であると推定されている。ナトリウムイオン、金属及び粒子のような微量な汚染物質は、高温度の処理工程中に半導体の表面に存在するならば、特に有害である。それは、かかる汚染物質は半導体加工物内に広がり且つ拡散し、これにより、加工物に形成されるデバイスの電気的性質を変化させるからである。平坦なパネルディスプレイ、ハードデスク媒体、ＣＤグラス及びその他の同様の加工物を製造するようなとき、電子産業のかかる他の製品に同様の条件が課される。
【０００２】
半導体加工物及びその他の電子的加工物の清浄化は、製造工程の多数の中間的段階にて行われる。例えば、フォトレジストの剥ぎ取り又はアッシング（ａｓｈｉｎｇ：灰にする）の双方又は何れかの後、加工物を清浄化することが決定的（ｃｒｉｔｉｃａｌ）であることがしばしばである。このことは、ストリッピング及びアッシングの双方又は何れかの工程が熱処理工程の直前に行なわれる場合、特に当て嵌まる。その後の工程の完全性を確保するため、アッシングしたフォトレジスト又はフォトレジスト／ストリッパを完全に除去することも必要である。
【０００３】
加工物からフォトレジストを実際に剥ぎ取ることは、集積回路の収率にとって、また、その他の型式の加工物の収率にとって重要な更に別の製造工程である。フォトレジストの実質的な大部分が半導体加工物の表面から除去され又はその他の方法で非係合状態とされるのは、ストリッピング工程の間である。ストリッピング剤が完全に効果的でないないらば、フォトジストはその表面に接着したままである。かかる接着したフォトレジストは、その後の清浄化作業にて除去することが極めて困難であり、これにより、加工物を更に処理する可能性に影響を与える。
【０００４】
半導体加工物からフォトレジストを剥ぎ取るため種々の技術が使用されている。高温における硫酸及び過酸化水素の混合体が一般に使用されている。しかしながら、かかる混合体は、アルミニウム又は銅のような金属が蒸着したウエハからフォトレジストを剥ぎ取るには不適当である。その理由は、かかる溶液は金属及びフォトレジストも攻撃するからである。金属層を蒸着した後、化学溶剤が使用されることがしばしばである。何れの場合でも、浸漬寿命が短く、化学薬剤が高価であり、また、廃液の処理コストが多額であることは、代替的な化学薬剤によるストリップを魅力的なものにしている。
【０００５】
プラズマストリッピング装置は、かかる１つの代替例を提供し且つ前及び後金属フォトレジスト層の双方を剥ぎ取るために使用されている。しかしながら、そのストリッピング技術は、半導体加工物の表面にて発生する分子の高温度のため、理想的な溶液は提供しない。更に、フォトレジストは純粋な炭化水素ではないため（すなわち、フォトレジストは、全体として水素及び炭素以外の元素を含む）、プラズマストリップの後、残留化合物が残る可能性がある。次に、その後のウェットな清浄時、かかる残留化合物を除去しなければならない。
【０００６】
従って、半導体集積回路の製造時におけるように、マイクロ電子デバイスの製造におけるより困難な問題点の１つは、その表面に露出した金属溶着層を有する加工物を清浄化することである。かかる清浄化は、加工物の表面にパターン化した金属溶着層を形成することに伴うエッチング処理及びプラズマアッシング工程中に形成された残留物を除去することを含むことがしばしばである。これら残留物は、一般に「ポリマー」と称されるが、無機系化合物も含む。
【０００７】
今日まで、これら残留物を除去する最も成功的な方法は、非水性のウェット清浄剤を使用することを含むものである。これら清浄剤は、主としてヒドロキシルアミン系の還元薬剤を含み、極めて効果的で且つ耐久性があることが判明している。典型的なポリマー除去工程は、また、残留除去剤中のアミンが水と直接的に混合する場合、最終的なＤＩ水洗い中に生ずる可能性のある腐食を解消する中間的な水洗い剤としてＩＰＡをも使用する。しかしながら、半導体業界は、環境規制及びコスト上の理由のため、かかる化学薬剤の使用を不要にし又は少なくすることに意を注いでいる。
【０００８】
本発明者は、これら混合体に対する水性の代替物は、現在採用されている非水性の化学薬剤に優る多数の利点を有することを認識した。その理由は、高ｐＨ水性溶液は例えば、後エッチング処理残留物中に存在すると考えられる多くの無機質化合物を溶融させる能力を有するためである。かかる溶液の例は、アンモニウム水酸化物又はテトラメチルアンモニウム水酸化物の溶液を含む。これら溶液は、Ｔｉ及びＴｉＮ膜を分当たりオングストロームの程度までエッチング処理し、従って、かかる膜と共に使用するのに適しているが、これら溶液は、アルミニウム膜は分当たりミクロン程度までしかエッチング処理せず、従って、露出したアルミニウム金属溶射層を有する加工物と共に使用するのには適していない。従って、残留物を除去するときにかかる溶液を使用することは、何らかの有意義な方法では解決されていない。
【０００９】
【発明の概要】
マイクロ電子デバイスの製造時に使用される方法が記載される。この方法は、露出したアルミニウム金属溶射面及び残留物を含む加工物が提供される第一の工程を含む。露出したアルミニウム金属溶射面を含む加工物は、その後、露出したアルミニウム金属溶射面にアルミノケイ酸塩を形成する１つ以上の成分を含むアルカリ系の水性溶液で処理する。この溶液は、残留物と反応し且つその残留物を加工物から除去するのを容易にする。好ましくは、この溶液は、ＤＩ水とＴＭＡＨ、二酸化ケイ素酸及びアルミニウム水酸化物のようなアルミニウム水酸化物系の成分から成っているようにする。
【００１０】
図１は、半導体集積回路のようなマイクロ電子部品を製造した後、半導体ウエハのような加工物を処理する方法の１つの実施の形態を示す工程フロー線図である。図示するように、工程１０にて処理するため、加工物が提供される。この加工物は、加工物の表面にて露出されるアルミニウムの相互接続金属溶射層を有する半導体ウエハの形態であることが好ましい。この面は前処理後に残る残留物をも含んでいる。かかる前処理は、全体として、無機系成分中に残留物としてポリマーを残すプラズマエッチング処理、プラズマアッシング及び／又はフォトレジストの剥ぎ取り工程を含むことができる。
【００１１】
図１の工程２０において、アルミニウム金属溶射層を実質的に攻撃せずに残留物を除去し得るように調合したアルカリ水性溶液に加工物を接触させる。より具体的には、アルカリ水性溶液は、アルカリ金属溶射層の露出した面の上にアルミノケイ酸塩膜を形成する１つ以上の成分を含んでいる。この成分は、金属溶射層を不動態化し且つ溶液のアルカリ性質のため、さもなければ生ずるであろう腐食を阻止する。加工物及び溶液は、例えば、モンタナ州、カリスペルのセミツール・インコーポレーテッド（Ｓｅｍｉｔｏｏｌ，Ｉｎｃ．）から入手可能な酸噴霧工具（Ｓｐｒａｙ  Ａｃｉｄ  Ｔｏｏｌ）を使用して互いに接触させることができる。
【００１２】
１つの好ましい溶液の組成に従って、この溶液は、ＤＩ水と、テトラメチルアンモニウム水酸化物（ＴＭＡＨ）のようなアンモニウム水酸化物系成分とを含んでいる。このアンモニウム水酸化物系成分は、溶液をアルカリ性にするために使用される。この溶液は、少量のケイ酸及びアンモニウム水酸化物を更に含んでいる。この溶液は、アルミニウム金属溶射層の上で成長する不動態のアルミノケイ酸塩膜を形成する。この溶液の実施の形態において、ケイ酸は、シリコンの供給源であり、アルミニウム水酸化物はアルミニウムイオンの発生源である。
【００１３】
上記の成分の種々の相対的濃度を使用して実験を行った。この目的のため、３５ｃｃの２５％重量ＴＭＡＨ、４８グラムのケイ酸及び１．４グラムのアルミニウム水酸化物をＤＩ水に添加することにより１０リットルの溶液を作成した。酸化物を含む残留物により取り巻かれた露出したアルミニウムパッドを有する半導体ウエハを使用した。残留物とアルミニウムパッドとの間の工程の高さ及パッドの表面粗さを測定するため走査型プロフィロメータを使用した。
【００１４】
溶液は８０℃まで加熱し、次に、ウエハは約１０分間、溶液にさらした。溶液は残留物を除去する一方、アルミニウムパッドには顕著なピッティングすなわち腐食は観察されなかった。９５０ｃｃのＤＩ水、５０ｃｃのアンモニア水酸化物、４．８グラムのケイ酸、０．１４グラムのアルミニウム水酸化物の混合体を使用して同様の試験を行い、実質的に同一の結果が得られた。更に、ＴＭＡＨに代えて、ＮＨ４ＯＨを使用する溶液でも効果的であることが判明した。全ての場合、この処理の結果として、アルミニウム金属溶射層のシート抵抗は何ら顕著に減少しなかった。
【００１５】
シリカ酸が低濃度であることは、露出したアルミニウム金属溶射層を不動態化する効果はなかった。好ましくは、この溶液は、より効果的に不動態化させ得るようにケイ酸で飽和させる。
【００１６】
幾つかの場合、表面活性剤を溶液中に含めることが望ましい。かかる表面活性剤は粒子の再付着を防止するのに役立ち、更に、露出した全てのシリコン表面を僅かに粗面にすることができる。例えば、この目的のため、ある量のＦＣ９３及びＮＣＷ６０１を溶液に添加することできる。
【００１７】
上記の方法は、また、銅のような、金属溶射に使用される他の金属と共に使用し得るように一般化することもできる。この目的のため、金属Ｘの露出した金属溶射面を含み、表面残留物を更に含む加工物が提供される。露出した金属溶射面を含む加工物は、溶液との接触に起因する顕著な腐食から金属溶射面を防止する金属Ｘの保護化合物を露出した金属溶射面の上に形成する１つ以上の成分を含むアルカリ水性溶液にて処理する。溶液のアルカリの性質は、残留物を加工物から除去するのに役立つ。
【００１８】
上記のアルカリ水性溶液は、従来の清浄溶液に勝る顕著な利点を有する。例えば、水性溶液は、環境的により優しい傾向となり、その結果、入手し、使用し且つ処分することが全体としてより経済的となる。かかる溶液は、専用の排液口又は特殊な廃液処理を必要としない。更に、かかる溶液が使用される場合、所望であるならば、加工物を直ちにＩＰＡ水洗いする工程を省略することができる。
【００１９】
その基本的教示から逸脱せずに、上記の方法に対し多数の改変例を具体化することが可能である。本発明は、方法及び溶液の１つ以上の特定的な実施の形態に関して実質的に詳細に説明したが、当業者は、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲及び精神から逸脱せずに変更を加え得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の１つの実施の形態を示すプロセスフロー線図である。
【図１】
0003569496.tif 000002