(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成した層間絶縁膜上にメタル配線を形成し、該メタル配線を他の層間絶縁膜で覆った後、該他の層間絶縁膜をレジスト膜をマスクとしてドライエッチングをすることにより該層間絶縁膜に上記メタル配線に達するコンタクトホールを形成し、Ｏ２プラズマにより上記レジスト膜に対するアッシング処理を施し、更に該コンタクトホール内のフッ素を含むポリマーを除去するための洗浄を行う半導体装置の製造方法であって、
上記プラズマによるアッシング処理により上記レジスト膜を除去した後、
上記フッ素を含むポリマーを除去するためのアルコールによる洗浄工程と、
上記アルコールが上記半導体基板に付着した状態で行う有機剥離液による洗浄工程と、
上記有機剥離液を置換するためのアルコールによる置換工程と、
上記アルコールを置換するための水による置換工程と、
上記半導体基板の乾燥工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
上記アルコールによる洗浄工程を、ＩＰＡ又はエタノールを用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法、特に層間絶縁膜にコンタクトホールを形成した後に、そのコンタクトホール内に残存する有害な副生成物を除去する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩで代表される半導体装置の製造では、半導体装置の微細化に伴って多層配線構造が採用されており、微細な配線パターンを精度良く形成するために、種々の構造が提案されている。その一つとして、ボーダーレスコンタクト構造があげられる。このボーダーレスコンタクト構造は、下層のメタル配線に、いわゆる座布団を形成せずにコンタクトをとる手法であるために、配線ピッチを縮小することが可能であるという利点がある。したがって、このボーダーレスコンタクト構造は、半導体装置を微細化するために有効な手段になりつつある。
【０００３】
図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、そのようなボーダーレスコンタクト構造を採用した従来の半導体装置の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
【０００４】
まず、図４（Ａ）に示すように、予めトランジスタ等の必要な素子を形成した例えばＳｉ単結晶などからなる半導体基板２１上にＳｉＯ2 などを含む第１の層間絶縁膜２２を形成した後、この第１の層間絶縁膜２２上にＡｌなどのメタル配線２３を形成する。次に、メタル配線２３を覆うようにＳＯＧ（スピン・オン・グラス）系膜、Ｏ3 （オゾン）−ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）系膜等からなる第２の層間絶縁膜２４を形成し、ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）技術を用いてその表面を平坦化する。続いて、メタル配線２３に達するコンタクトホールを形成すべく、第２の層間絶縁膜２４上にフォトレジストを塗布し、所定形状にパターニングしてレジスト膜２５を形成する。
【０００５】
次に、図４（Ｂ）に示すように、半導体基板２１に対してレジスト膜２５を形成した状態で、例えばＣ2 Ｆ6 、ＣＨＦ3 などを用いたＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）法によりドライエッチング処理を行って、第２の層間絶縁膜２４を選択的に除去してメタル配線２３に達するコンタクトホール２６を形成する。このとき、コンタクトホール２６内にドライエッチング処理における副生成物としてＦ（フッ素）を含むポリマー２７が堆積することが多い。
【０００６】
次に、図４（Ｃ）に示すように、半導体基板２１に対してＯ2 プラズマを主としてアッシング処理を行って、レジスト膜２５を昇華させて除去する。続いて、レジスト残渣とポリマー２７の除去を目的として、半導体基板２１をアミン系有機溶剤などを用いた有機剥離液による洗浄処理を行う。これによって、第２の層間絶縁膜２４にはメタル配線２３に達するコンタクトホール２６が形成されるので、このコンタクトホール２６内に他の配線材料を堆積することにより、メタル配線２３と導通した上層配線を形成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の半導体装置の製造方法では、Ｏ2 プラズマを主としたアッシング処理によっても除去されないでコンタクトホール２６内に残存しているフッ素Ｆやポリマー２７に含まれているフッ素Ｆが、その後の有機剥離液による洗浄処理の際に洗浄液を介してＨＦ（フッ酸）と同じような有害な働きをするので、メタル配線２３の一部を侵蝕（腐食）するという問題がある。２８はその侵蝕された部分を指す。
【０００８】
即ち、図４（Ｃ）に示すように、そのような侵蝕によってメタル配線２３の一部に溝２８が形成される現象が生ずる。この結果、コンタクト抵抗の増加や、メタル配線の信頼性の低下等の不都合が発生するようになる。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール内に残存している有害な副生成物、例えばフッ素Ｆを除去することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成した層間絶縁膜上にメタル配線を形成し、このメタル配線を他の層間絶縁膜で覆った後、他の層間絶縁膜をレジスト膜をマスクとしてドライエッチングをすることにより、層間絶縁膜にメタル配線に達するコンタクトホールを形成し、Ｏ２プラズマによりレジスト膜に対するアッシング処理を施し、更にコンタクトホール内のフッ素を含むポリマーを除去するための洗浄を行う半導体装置の製造方法であって、プラズマによるアッシング処理によりレジスト膜を除去した後、フッ素を含むポリマーを除去するためのアルコールによる洗浄工程と、アルコールが半導体基板に付着した状態で行う有機剥離液による洗浄工程と、有機剥離液を置換するためのアルコールによる置換工程と、アルコールを置換するための水による置換工程と、半導体基板の乾燥工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
従って、本発明の半導体装置の製造方法によれば、コンタクトホール内、例えば内壁面に残存するフッ素Ｆをアルコールによる洗浄処理により除去することができ、延いてはフッ素Ｆによりメタル配線が侵蝕されるのを未然に防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された層間絶縁膜にドライエッチング処理を行ってコンタクトホールを形成する際にマスクとして用いたレジスト膜をプラズマによるアッシング処理を行って除去した後、半導体基板に対して有機剥離液による洗浄処理を行う前にアルコールによる洗浄処理を施すが、用いるアルコールは一般にはアルコールなら何でも良いと一応は言える。しかし、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）若しくはエタノールを用いることがより好ましい。というのは、半導体に利用できる高純度な（不純物を含まない）アルコールだからである。アルコールによる処理時間は数十秒〜数分程度であり、例えば１分間程度が最適といえる。この程度の時間でフッ素Ｆは充分に除去することができ、時間が長すぎると、折角除去したフッ素が半導体ウェハに悪影響を与えるおそれがある。
【００１５】
アルコールによる洗浄処理の後、有機系剥離液により洗浄処理を施すが、この有機系剥離液による洗浄処理は、その前の洗浄処理によるアルコールが付着したままで行って良く、完全にアルコールを切ってから行うことは必要ではない。そして、有機系剥離液による洗浄処理が終わると、アルコールリンスと純水リンスを経て乾燥処理を施すことが好ましい。
【００１６】
本発明半導体装置の製造方法は、第１のアルコール洗浄手段と、有機剥離液洗浄手段と、第２のアルコール洗浄手段と、一又は複数の純水洗浄手段と、乾燥手段を有する。第１のアルコール洗浄手段から純水洗浄手段までの各洗浄手段は、液槽により構成しても良いし、洗浄液吐出部により構成しても良い。
【００１７】
そして、各洗浄手段及び乾燥手段を洗浄等の処理順に一方向に直線上に配列するようにしても良いし、半導体基板を回転可能に支持し、その支持部の周辺部上方に洗浄液吐出部及び乾燥部を配設し、順次各洗浄液吐出部から回転する半導体基板表面上に洗浄液を供給し、乾燥部により乾燥するようにしても良い。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を図示実施の実施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００１９】
（Ａ）予めトランジスタ等の必要な素子を形成したＳｉ単結晶等からなる半導体基板１上にＳｉＯ2 等を含む第１の層間絶縁膜２を形成した後、この第１の層間絶縁膜２上にＡｌなどのメタル配線３を形成する。次に、メタル配線３を覆うようにＳＯＧ系膜、Ｏ3 −ＴＥＯＳ系膜等からなる第２の層間絶縁膜４を形成し、ＣＭＰ技術を用いてその表面を平坦化する。
【００２０】
続いて、メタル配線３に達するコンタクトホールを形成すべく、第２の層間絶縁膜４上にフォトレジストを塗布し、所定形状にパターニングすることによりレジスト膜５を形成する。図１（Ａ）は該レジスト膜５形成後の状態を示す。
【００２１】
（Ｂ）次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体基板１に対してレジスト膜５を形成した状態で、例えばＣ2 Ｆ6 、ＣＨＦ3 などを用いたＲＩＥ法によりドライエッチング処理を行って、第２の層間絶縁膜４を選択的に除去してメタル配線３に達するコンタクトホール６を形成する。このとき、コンタクトホール６内にドライエッチング処理における副生成物としてフッ素Ｆを含むポリマー７が形成される。
【００２２】
（Ｃ）続いて、半導体基板１に対してＯ２プラズマを主としてアッシング処理を行って、レジスト膜５を昇華させて除去する。次に、アッシング処理後の後洗浄シーケンスを行う。図１（Ｃ）はその洗浄シーケンスが終了した状態を示す。
【００２３】
この後洗浄シーケンスは、例えば図２に示したような装置を用いて行う。この装置は、レジスト膜５を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１を洗浄処理する第１のアルコール槽８と、その第１のアルコール槽８から取り出された半導体基板１を洗浄処理する有機剥離液槽９と、その有機剥離液槽９から取り出された半導体基板１を洗浄処理するアルコールを用いた第２のアルコール槽１０と、その第２のアルコール槽１０から取り出された半導体基板１を洗浄処理する純水を用いた第１の水洗槽１１及び第２の水洗槽１２と、その第２の水洗槽１２から取り出された半導体基板１を乾燥する乾燥機１３とを備えている。ここで、第１のアルコール槽８に入れる洗浄用アルコールとしてはＩＰＡ又はエタノールを用いることが好ましい。また、有機剥離液槽９にはアミン系有機溶剤などが用いられる。
【００２４】
後洗浄シーケンスは次のように行う。まず、レジスト膜５を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１を、半導体装置の製造装置の入口部ＬＤより供給して、例えばＩＰＡ或いはエタノールを用いた第１のアルコール槽８に約１分程度浸漬する。これによって、コンタクトホール６内に形成されていたＦを含むポリマー７は、図２（Ｃ）に示すように容易に除去される。この浸漬時間は、あまり長くとると除去したフッ素Ｆが半導体基板１に対して悪影響を与える可能性があるので、上記した時間で十分である。
【００２５】
次に、第１のアルコール槽８から取り出した半導体基板１をその表面にアルコールが付着している状態で、アミン系有機溶剤などを用いた有機剥離液槽９に浸漬する。これによって、半導体基板１からレジスト残渣やポリマー７の除去を行う。アルコールを付着しておくことにより、その除去が効率よく行われる。
【００２６】
次に、有機剥離液槽９から取り出した半導体基板１を、アルコールを用いた第２のアルコール槽１０に浸漬して、アルコールによるリンスを行う。続いて、第２のアルコール槽１０から取り出した半導体基板１を、純水を用いた第１の水洗槽１１及び第２の水洗槽１２に順次に浸漬して、純水によるリンスを行う。次に、第２の水洗槽１２から取り出した半導体基板１を乾燥機１３に晒して乾燥を行った後、出口部ＵＬＤから取り出す。この後、さらに洗浄処理を行う事により、図２（Ｃ）に示したようなポリマー７のない状態にできる。
【００２７】
続いて、このコンタクトホール５内に他の配線材料を堆積することにより、メタル配線３と導通した上層配線を形成することができる。
【００２８】
このように、本半導体装置の製造方法によれば、レジスト膜５を除去するためのＯ２プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１に対して、有機剥離液による洗浄処理を行う前に、アルコールによる洗浄処理を行うようにしたので、第２の層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール６内に残存しているフッ素Ｆを含むポリマー７のような有害な副生成物を容易に除去することができる。従って、フッ素Ｆによる侵食は抑制されるので、メタル配線３の一部に溝が形成されることはなくなる。この結果、コンタクト抵抗の増加や、メタル配線の信頼性の低下などの不都合は発生しなくなる。これにより、安定した製造プロセスが可能になる。
【００２９】
また、本実施例の半導体装置の製造方法を実施するために用いる半導体装置の製造装置は、特別に複雑な構成にすることなく、周知のアルコール槽８や有機剥離液槽９等を組み合わせた簡単な構成になっているので、コストアップを避けることができる。
【００３０】
図３は半導体装置の製造装置を示す構成図である。
【００３１】
本装置は、レジスト膜５を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１を収容するチャンバー１４と、そのチャンバー１４内に設けられ半導体基板１を回転させる回転支持機構１５と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１に対して例えばＩＰＡ又はエタノールを用いたアルコールを吐出する第１のアルコール吐出ノズル１６と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１に対して有機剥離液を吐出する有機剥離液吐出ノズル１７と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１に対してアルコールを吐出する第２のアルコール吐出ノズル１８と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１に対して純水を吐出する純水吐出ノズル１９と、チャンバー１４内の上方に設けられ半導体基板１を乾燥する乾燥機２０とを備えている。
【００３２】
図３の装置を用いた後洗浄シーケンスは次のように行う。先ず、レジスト膜５を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１を、チャンバー１４内に収容してその回転支持機構１５に支持させる。次に、半導体基板１を回転させて第１のアルコール吐出ノズル１６の直下位置において、その第１のアルコール吐出ノズル１６から半導体基板１に対してＩＰＡまたはエタノールを用いたアルコールを約３０秒程度吐出する。これによって、コンタクトホール６内に形成されていたフッ素Ｆを含むポリマー７は、図２（Ｃ）に示すように容易に除去される。この浸漬時間は、あまり長くとると除去したＦが半導体基板１に対して悪影響を与える可能性があるので、上記した時間で十分である。
【００３３】
次に、さらに半導体基板１を回転させて有機剥離液吐出ノズル１７の直下位置において、その有機剥離液吐出ノズル１７から半導体基板１に対してアミン系有機溶剤液を吐出する。これによって、半導体基板１からレジスト残渣やポリマー７が除去される。続いて、更に半導体基板１を回転させて第２のアルコール吐出ノズル１８の直下位置において、その第２のアルコール吐出ノズル１８から半導体基板１に対してアミン系有機溶剤液を吐出する。次に、更に半導体基板１を回転させて純水吐出ノズル１９の直下位置において、その純水吐出ノズル１９から半導体基板１に対して純水を吐出する。続いて、さらに半導体基板１を回転させて乾燥機２０の直下位置において、乾燥機２０に晒して乾燥を行った後、チャンバー１４から取り出す。この後、さらに洗浄処理を行うことにより、図２（Ｃ）に示したようなポリマー７のない状態になる。続いて、このコンタクトホール５内に他の配線材料を堆積することにより、メタル配線３と導通した上層配線を形成することができる。
【００３４】
このような、半導体装置の製造装置を用いた半導体装置の製造方法によれば、上記実施例と同様に、レジスト膜５を除去するためのＯ２プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板１に対して、有機剥離液による洗浄処理を行う前に、アルコールによる洗浄処理を行うようにしたので、第２の層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール６内に残存しているフッ素Ｆを含むポリマー７のような有害な副生成物を容易に除去することができる。
【００３５】
また、本実施例の半導体装置の製造装置は、チャンバー１４を用意してこの内部に一連の洗浄に必要な構成手段を配置しているので、製造装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３６】
なお、本文中では第２の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する例で説明したが、多層配線構造であれば特定の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する例に限らない。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の半導体装置の製造方法によれば、レジスト膜を除去するためのＯ2 プラズマによるアッシング処理を行った半導体基板に対して、有機剥離液による洗浄処理を行う前に、アルコールによる洗浄処理を行うようにしたので、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール内に残存している有害な副生成物、例えばフッ素Ｆを容易に除去することができる。
【００３８】
さらに、アルコールが半導体基板に付着している状態で有機剥離液による洗浄処理を行うようにしたので、有害な副生成物、例えばフッ素Ｆを効率よく除去することができる。
【００３９】
請求項２に係る発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体に利用できる高純度な（不純物を含まない）アルコールであるＩＰＡまたはエタノールを用いて洗浄処理を行うようにしたので、有害な副生成物を簡単且つ有効に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明半導体装置の製造方法の第１の実施例を工程順に示す断面図である。
【図２】  半導体装置の製造装置の第１の例を示す構成図である。
【図３】  半導体装置の製造装置の第２の例を示す構成図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は従来の半導体装置の製造方法を工程順に従って示す断面図である。
【符号の説明】
１…半導体基板、２…第１の層間絶縁膜、３…メタル配線、４…第２の層間絶縁膜、５…レジスト膜、６…コンタクトホール、７…フッ素を含むポリマー、８…第１のアルコール槽、９…有機剥離液槽、１０…第２のアルコール槽、１１…第１の水洗層、１２…第２の水洗槽、１３…乾燥機、１４…チャンバー、１５…回転支持機構、１６…第１のアルコール吐出ノズル、１７…有機剥離液吐出ノズル、１８…第２のアルコール吐出ノズル、１９…純水吐出ノズル、２０…乾燥機。
【図１】
0003932636.tif 000002
【図２】
0003932636.tif 000003
【図３】
0003932636.tif 000004
【図４】
0003932636.tif 000005