(57)【要約】【課題】アミン系の有機物剥離液を使用したポリマー除去について、金属系材料の信頼性を維持しつつアルコールを不使用とする半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】側壁ポリマーの形成された被洗浄基板上にアミン系の有機物剥離液（Ｒ−ＮＨ２）をスピン塗布する（処理Ｓ１１）。所定次間経過後、被洗浄基板を高速に回転させ、その遠心力で薬液（Ｒ−ＮＨ２）を振り切る（処理Ｓ１２）。ここで基板上には微量ではあるが薬液残留、反応物残留がある。次に、薬液を振り切った被洗浄基板２０に純水ＤＩＷを供給する（処理Ｓ１３）。ここでは、低速回転、高速回転を伴わせる。次に、被洗浄基板２０を高速回転させることにより、遠心力で純水ＤＩＷを振り切り、乾燥させる（処理Ｓ１４）。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも有機成分及び金属成分の含有する不要物が付着した基板に対し、前記不要物を剥離する活性種の入った薬液を塗布する工程と、
前記基板を回転させる遠心力で前記薬液を振り切る工程と、
前記基板を回転させつつ純水を供給し洗浄する工程と、
前記基板を回転させる遠心力で前記純水を振り切り乾燥させる工程と、
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記基板を回転させる回転数は低速、高速を交互に制御することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
少なくとも有機成分及び金属成分の含有する不要物が付着した基板に対し、前記不要物を剥離する活性種の入った薬液を塗布する工程と、
前記基板に所定量の純水を噴霧状に与える工程と、
前記基板に純水を供給し洗浄する工程と、
前記基板を乾燥させる工程と、
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記基板を乾燥させる工程は基板の回転を伴い遠心力で純水を振り切ることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記［請求項１］〜［請求項４］のいずれかの半導体装置の製造方法を用いて形成されることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造に係り、特に半導体基板または他の加工品に付着した有機成分及び金属成分を含む不要物を除去する半導体装置の製造方法及びこれを利用して実現される半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの微細化に伴って、金属配線の幅は縮小され、洗浄工程に発生する僅かな腐食の影響も無視できなくなっている。例えば、ドライエッチングとアッシング処理を完了した半導体基板上のパターン側壁には有機成分と金属成分が含有される側壁ポリマーが形成されている。
【０００３】
図５（ａ），（ｂ）は、層間絶縁膜上の金属配線パターンを示す概観図である。半導体基板５１の層間絶縁膜５２上にフォトリソグラフィ技術、ドライエッチング技術を経て形成された金属の配線パターン５３が形成されている。レジストパターン（破線）をアッシング処理によって除去すると、図５（ａ）に示すように、配線パターン５３の側壁には有機成分と金属成分が含有される側壁ポリマー５４が形成されている。この側壁ポリマー５４を除去するためには、洗浄工程としてアミン系の有機物剥離液による処理を伴う。
【０００４】
上記洗浄工程の順序は次のようである。アミン系の有機物剥離液への浸漬→アルコール処理→水洗処理→乾燥処理となる。上記のうちアルコール処理は、剥離液に浸漬された基板をＩＰＡ（イソプロピルアルコール）やエタノール等のアルコール液に浸漬して有機アミンを置換する役割を果たす。これは、アミン系の有機物剥離液が水と混ざるとアルカリ性となり、影響が過ぎると金属配線部分をも著しく腐食させる危険性があるからである。図５（ｂ）において、破線は配線パターン５３に対し上記のような腐食が発生し、予想外に細線化した場合の状態を示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記方法によれば、金属系の配線の信頼性を低下させないように、アミン系の有機物剥離液による基板浸漬処理後には、アルコール処理が必ず行われていた。しかし、このアルコール処理により、ランニングコストが上昇するという懸念がある。
【０００６】
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたもので、アミン系の有機物剥離液を使用したポリマー除去について、金属系材料の信頼性を維持しつつアルコールを不使用とする半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係る半導体装置の製造方法は、
少なくとも有機成分及び金属成分の含有する不要物が付着した基板に対し、前記不要物を剥離する活性種の入った薬液を塗布する工程と、
前記基板を回転させる遠心力で前記薬液を振り切る工程と、
前記基板を回転させつつ純水を供給し洗浄する工程と、
前記基板を回転させる遠心力で前記純水を振り切り乾燥させる工程と、
を具備したことを特徴とする。
【０００８】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、薬液が一旦振り切られ微量になったうえで純水による洗浄に移行する。これにより、過剰反応することなく不要物以外の金属系の腐食が促進されることはない。
【０００９】
本発明の［請求項２］に係る半導体装置の製造方法は、［請求項１］に従属され、
前記基板を回転させる回転数は低速、高速を交互に制御することを特徴とする。これにより洗浄力の向上を図る。
【００１０】
本発明の［請求項３］に係る半導体装置の製造方法は、
少なくとも有機成分及び金属成分の含有する不要物が付着した基板に対し、前記不要物を剥離する活性種の入った薬液を塗布する工程と、
前記基板に所定量の純水を噴霧状に与える工程と、
前記基板に純水を供給し洗浄する工程と、
前記基板を回転させる遠心力で前記純水を振り切り乾燥させる工程と、
を具備したことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、薬液塗布後、純水が大量に与えられるのではなく噴霧状に与えられることにより、薬液と水の反応は微量に終わる。そのうえで純水による実質的な洗浄に移行する。これにより、過剰反応することなく不要物以外の金属系の腐食が促進されることはない。
【００１２】
本発明の［請求項４］に係る半導体装置の製造方法は、［請求項３］に従属され、
前記基板を乾燥させる工程は基板の回転を伴い遠心力で純水を振り切ることを特徴とする。
【００１３】
本発明の［請求項５］に係る半導体装置は、［請求項１］〜［請求項４］のいずれかの半導体装置の製造方法を用いて形成されることを特徴とする。信頼性が確保された、より低コストでの半導体装置の提供が実現される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を示す流れ図である。また、図２（ａ）〜（ｄ）は、枚葉式スピン方式の洗浄乾燥装置を一例として利用しこの第１実施形態の方法を説明する概略図である。例えば、ドライエッチングとアッシング処理を完了した半導体基板上のパターン側壁には有機成分と金属成分が含有される不要物、側壁ポリマーが形成される（図５の５４参照）。この側壁ポリマーを除去するため、この実施形態では次のようにする。
【００１５】
まず、図１の処理Ｓ１１、図２（ａ）に示すように、側壁ポリマーの形成された被洗浄基板２０上にアミン系の有機物剥離液（Ｒ−ＮＨ２）を塗布する。ここでは、図２（ａ）に示すように、処理室の支持台２１に保持された被洗浄基板２０を低速回転（１００ｒｐｍ前後）させ、ノズル２３から薬液（Ｒ−ＮＨ２）を所定量供給するスピン塗布とする。
【００１６】
所定次間経過後、図１の処理Ｓ１２、図２（ｂ）に示すように、被洗浄基板２０を高速に回転させ、その遠心力で薬液（Ｒ−ＮＨ２）を振り切る。図２（ｂ）に示すように、被洗浄基板２０を高速回転（最終的には４０００ｒｐｍ以上）させることにより、基板上には微量ではあるが薬液残留、反応物残留が認められる。
【００１７】
次に、図１の処理Ｓ１３、図２（ｃ）に示すように、薬液を振り切った被洗浄基板２０に純水ＤＩＷを供給する。ここでは、図２（ｃ）に示すように、ノズル２４から純水ＤＩＷを所定量供給しつつ、被洗浄基板２０を比較的低速回転（１０００ｒｐｍ前後）と高速回転（４０００ｒｐｍ前後）の交互制御することにより純水洗浄する。
【００１８】
次に、図１の処理Ｓ１４、図２（ｄ）に示すように、被洗浄基板２０を高速回転（４０００ｒｐｍ以上）させることにより、遠心力で純水ＤＩＷを振り切り、乾燥させる。
【００１９】
上記第１実施形態の方法によれば、図１の処理Ｓ１２、図２（ｂ）に示すように、薬液（Ｒ−ＮＨ２）が一旦振り切られ、微量になったうえで純水による洗浄に移行する。これにより、基板２０は、過剰反応することなく不要なポリマー以外の必要な配線など金属系の腐食が促進されることはない。これにより、アルコール処理を省いても高信頼性のポリマー除去が実現される。また、上記薬液を一旦振り切ることにより除去するべきポリマー剥離の均一性が得られる。
【００２０】
図３は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を示す流れ図である。また、図４（ａ）〜（ｄ）は、バッチ式の洗浄乾燥装置を一例として利用しこの第２実施形態の方法を説明する概略図である。例えば、ドライエッチングとアッシング処理を完了した半導体基板上のパターン側壁には有機成分と金属成分が含有される不要物、側壁ポリマーが形成される（図５の５４参照）。この側壁ポリマーを除去するため、この実施形態では次のようにする。
【００２１】
まず、図３の処理Ｓ３１、図４（ａ）に示すように、側壁ポリマーの形成された被洗浄基板４０をアミン系の有機物剥離液（Ｒ−ＮＨ２）に浸漬する。これにより、被洗浄基板４０への薬液塗布がなされる。ここでは、図４（ａ）に示すように、専用のカセット４２に納められた複数の被洗浄基板４０を処理槽４１内に取り込み、薬液（Ｒ−ＮＨ２）で満たす。
【００２２】
所定次間経過後、図３の処理Ｓ３２、図４（ｂ）に示すように、処理槽４１内の薬液（Ｒ−ＮＨ２）を槽４１外に排出し、その後、槽４１内の被洗浄基板４０に対し所定量の純水ＤＩＷを噴霧状に与える（例えば時間で制御する）。このとき、基板は低速回転を伴うことが望ましい。この噴霧供給により、複数の基板４０に対して均一的な薬液と水の微量の反応が達成される。
【００２３】
所定時間経過後、図３の処理Ｓ３３、図４（ｃ）に示すように、被洗浄基板４０に対し純水ＤＩＷを実質的な水洗目的で供給する。ここでは、図４（ｃ）に示すように、槽４１内に純水ＤＩＷを満たす。被洗浄基板４０は低速回転を伴いつつ水洗処理してもよい。
【００２４】
次に、図３の処理Ｓ３４、図４（ｄ）に示すように、槽４１内の洗浄液を排出し、被洗浄基板２０を高速回転させることにより、遠心力で純水ＤＩＷを振り切り、乾燥させる。槽４１内に温風の供給があってもよい。被洗浄基板２０は回転を伴うことなく乾燥させることも考えられる。
【００２５】
上記第２実施形態の方法によれば、図３の処理Ｓ３２、図４（ｂ）に示すように、被洗浄基板２０に対し、薬液（Ｒ−ＮＨ２）浸漬から排出後、まず純水ＤＩＷが噴霧状に与えられることにより、薬液と水の反応は微量に終わる。そのうえで純水ＤＩＷによる実質的な洗浄に移行する。これにより、過剰反応することなく不要物以外の金属系の腐食が促進されることはない。
【００２６】
上記各実施形態の方法によれば、アミン系の有機物剥離液（Ｒ−ＮＨ２）と水の反応が所定量に終えられるよう制御され、アルコール処理を省いても過剰反応することなく不要なポリマーのみを除去するように実施可能である。なお、各実施形態で示した枚葉式、バッチ式の洗浄乾燥装置の構成は限定されるものではない。特に、バッチ式は図４のような１バス方式でなく、複数槽を移動する方式でもかまわない。このときも、薬液槽から出した被洗浄基板４０に対し次の槽で所定量の純水ＤＩＷが噴霧状に与えられる。
【００２７】
すなわち、上述の図１、図３各実施形態に示した方法を伴って形成された半導体装置は、アルコール処理を省いても信頼のおけるポリマー除去が実現される。これにより、前記図５（ｂ）で示したような、金属配線の細りなどの問題の起こらない高信頼性で低コストの半導体装置が構成できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アミン系の有機物剥離液（Ｒ−ＮＨ２）と水の反応が所定量に終えられるよう制御され、アルコール処理を省いても信頼のおけるポリマー除去が実現され、設計どおりの金属配線のパターンが実現され高信頼性で低コストの半導体装置が構成できる。この結果、アミン系の有機物剥離液を使用したポリマー除去について、金属系材料の信頼性を維持しつつアルコールを不使用とする半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を示す流れ図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、枚葉式スピン方式の洗浄乾燥装置を一例として利用し第１実施形態の方法を説明する概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を示す流れ図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、バッチ式の洗浄乾燥装置を一例として利用し第２実施形態の方法を説明する概略図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、層間絶縁膜上の金属配線パターンを示す概観図である。
【符号の説明】
Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ３１〜Ｓ３４…処理ステップ
２０，４０…被洗浄基板
２１…支持台
２３，２４…ノズル
４１…処理槽
４２…カセット
ＤＩＷ…純水
【図１】
2004095642.tif 000003
【図２】
2004095642.tif 000004
【図３】
2004095642.tif 000005
【図４】
2004095642.tif 000006
【図５】
2004095642.tif 000007