(57)【要約】【課題】最上層配線はAl膜厚が厚いため、レジストの膜厚も下層に比べて厚く、エッチング時間も長いためAl側壁へのポリマ堆積が他製品に比べても非常に多い。Alエッチ後のポリマ剥離液として使用している標準的なフッ化アンモニウム系のポリマ剥離液の処理時間を単に延長するだけでは、強固なポリマ膜等に対しては完全に除去することができていないことが明らかとなった。【解決手段】本願発明はフッ化アンモニウム系のポリマ剥離液（弗化物塩添加有機溶剤水溶液）が一定の水希釈領域（高Ａｌエッチ・レート領域）において、アルミニウム系の金属又は合金に対して、著しく大きなエッチング速度を呈する性質を利用してアルミニウム系の配線をドライ・エッチングする際に形成される側壁ポリマをリフトオフさせるために、ウエハのデバイス面へのポリマ剥離液および純水等の洗浄液の供給を交互に繰り返すものである。【選択図】図１
2009290040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法：
（ａ）ウエハの第１の主面上の第１の絶縁膜上に、アルミニウムを主要な成分とする第１の金属膜を形成する工程；
（ｂ）前記第１の金属膜上に、レジスト膜パターンを形成する工程；
（ｃ）前記レジスト膜パターンが形成された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ドライ・エッチング処理を実行することによって、前記第１の金属膜を第１の金属膜パターンとする工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ウエハの前記第１の主面に対して、アッシング処理を実行することによって、前記レジスト膜パターンを除去する工程；
（ｅ）前記レジスト膜パターンが除去された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ウエット処理を実行することによって、前記ドライ・エッチング処理によって形成されたポリマ部材を除去する工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記第１の金属膜パターンに対して、不導態化処理を実行する工程、
ここで、前記工程（ｅ）は、以下の下位工程を含む：
（ｅ１）水溶性の有機溶剤および水を主要な成分とし、０．０１重量％以上、５重量％未満の弗化物塩を含むポリマ除去液を、前記ウエハの前記第１の主面に対して、供給する工程；
（ｅ２）前記下位工程（ｅ１）の後、水を主要な成分とする洗浄液を、前記ウエハの前記第１の主面に対して、供給する工程；
（ｅ３）前記下位工程（ｅ２）の後、前記（ｅ１）および（ｅ２）を含むウエット処理サイクルを、繰り返し実行する工程。
【請求項２】
前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記下位工程（ｅ２）は、前記下位工程（ｅ１）の終了と、ほぼ同時に開始され、前記下位工程（ｅ３）は、前記下位工程（ｅ２）の終了と、ほぼ同時に開始される。
【請求項３】
前記２項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記下位工程（ｅ２）は、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ポリマ除去液を供給することなく実行される。
【請求項４】
前記３項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記ポリマ除去液の前記弗化物塩の含有量は、０．０５重量％以上、２重量％未満である。
【請求項５】
前記４項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記ウエット処理サイクルの繰り返し回数は、前記下位工程（ｅ１）および（ｅ２）を含めて、３回以上である。
【請求項６】
前記５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記弗化物塩は、弗化アンモニウムである。
【請求項７】
前記６項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記有機溶剤は、ジメチル・ホルムアミドである。
【請求項８】
前記７項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記ポリマ除去液の温度は、摂氏２０度以上、摂氏４０度以下である。
【請求項９】
前記８項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンの厚さは、８５０ｎｍ以上である。
【請求項１０】
前記４項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記ウエット処理サイクルの繰り返し回数は、前記下位工程（ｅ１）および（ｅ２）を含めて、４回以上である。
【請求項１１】
前記８項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｅ）は、枚葉処理で実行される。
【請求項１２】
前記９項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンは、アルミニウム配線構造の最上層配線とパッド層を兼ねる。
【請求項１３】
前記９項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンは、ダマシン配線構造の更に上方に設けられたパッド層である。
【請求項１４】
前記９項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンの上下には、前記第１の金属膜パターンよりも薄く、ほぼ同一の平面形状を有する上方および下方バリア・メタル膜が形成されておる。
【請求項１５】
以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法：
（ａ）ウエハの第１の主面上の第１の絶縁膜上に、アルミニウムを主要な成分とする第１の金属膜を形成する工程；
（ｂ）前記第１の金属膜上に、レジスト膜パターンを形成する工程；
（ｃ）前記レジスト膜パターンが形成された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ドライ・エッチング処理を実行することによって、前記第１の金属膜を第１の金属膜パターンとする工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記レジスト膜パターンを除去する工程；
（ｅ）前記レジスト膜パターンが除去された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ウエット処理を実行することによって、前記ドライ・エッチング処理によって形成されたポリマ部材を除去する工程、
ここで、前記工程（ｅ）は、以下の下位工程を含む：
（ｅ１）水溶性の有機溶剤および水を主要な成分とし、第１の水希釈領域でのアルミニウムに対するエッチング・レートが、前記第１の水希釈領域よりも高濃度の第２の水希釈領域および前記第１の水希釈領域よりも低濃度の第３の水希釈領域のアルミニウムに対するエッチング・レートと比較して、十分に高い薬液の前記第２の水希釈領域を用いて、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ウエット処理を実行する工程；
（ｅ２）前記下位工程（ｅ１）の後、前記薬液の前記第１の水希釈領域を用いて、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ウエット処理を実行する工程；
（ｅ３）前記下位工程（ｅ２）の後、前記薬液の前記第３の水希釈領域又は水を用いて、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ウエット処理を実行する工程；
（ｅ４）前記下位工程（ｅ３）の後、前記薬液の前記第１の水希釈領域を用いて、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ウエット処理を実行する工程；
（ｅ５）前記下位工程（ｅ４）の後、前記（ｅ１）から（ｅ４）を含むウエット処理サイクルを、再度、実行する工程；
（ｅ６）前記下位工程（ｅ５）の後、前記（ｅ１）から（ｅ３）を含む処理を、更に、実行する工程。
【請求項１６】
前記１５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における下位工程（ｅ２）の実行回数は、３回以上である。
【請求項１７】
前記１５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における下位工程（ｅ２）の実行回数は、４回以上である。
【請求項１８】
前記１５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記有機溶剤は、ジメチル・ホルムアミドである。
【請求項１９】
前記１５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記ポリマ除去液の温度は、摂氏２０度以上、摂氏４０度以下である。
【請求項２０】
前記１５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンの厚さは、８５０ｎｍ以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置（または半導体装置）の製造方法におけるアルミニウム配線形成技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開２００６−６６５３３号公報（特許文献１）または米国特許公開２００６−００４６９４４号公報（特許文献２）には、アルミニウムのドライ・エッチング後のポリマ除去用として弗素化合物を含むエッチング液が開示されている。
【０００３】
日本特開２００７−２９８９３０号公報（特許文献３）には、アルミニウムのドライ・エッチング後のポリマ除去用としてフッ化アンモニウムを含むエッチング液が開示されている。
【０００４】
日本特開２００６−３２４３５８号公報（特許文献４）には、ドライ・エッチング後のレジスト除去プロセスに関して、オゾン水による処理と有機溶剤による処理を交互に繰り返すことが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６６５３３号公報
【特許文献２】米国特許公開２００６−００４６９４４号公報
【特許文献３】特開２００７−２９８９３０号公報
【特許文献４】特開２００６−３２４３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
汎用マイコンやメモリなどに用いられるAl配線の最上層は、ボンディング・パッドや電源配線に使用されることが多いため、下層に比べて膜厚が厚くなっている（850nm以上）。更に、近年チップ所得数増加のため上層配線の狭ピッチ化も進んでおり、厚膜Al配線の加工技術も年々難しくなってきている。130nmプロセス・ノードの一部製品では、チップ面積縮小,最上層配線の低抵抗化のため最上層配線の狭ピッチ化(0.8マイクロ・メートル)とAl厚膜化(Al厚さ1.0マイクロ・メートル)を実施している。最上層配線はAl膜厚が厚いため、レジストの膜厚も下層に比べて厚く（1.1マイクロ・メートル以上）、エッチング時間も長いためAl側壁へのポリマ堆積が他製品に比べても非常に多い。また、Cu製品などのボンディング・パッド層に使用しているAl膜厚も厚いため同様の問題が生じている。
【０００７】
Alエッチ後のポリマ剥離液として使用している標準的なフッ化アンモニウム系のポリマ剥離液の処理時間を延長することも検討したが、より強固なポリマ膜等に対しては完全に除去することができていないことが明らかとなった。また、信頼性を問われないボンディング・パッド工程などは比較的大きな問題は生じないが、電源配線など信頼性を重視される工程に関してはポリマ残渣物が残っていると腐食や信頼性の低下が懸念される。そこで、本願発明者らは、既存の薬液を用いて除去性を上げるためフッ化アンモニウム系のポリマ剥離液のアルミニウム・エッチング特性に着目し、新規な洗浄方法を開発した。
【０００８】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体集積回路装置の製造プロセスを提供することにある。
【０００９】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１１】
すなわち、本願発明はフッ化アンモニウム系のポリマ剥離液（弗化物塩添加有機溶剤水溶液）が一定の水希釈領域（高Ａｌエッチ・レート領域）において、アルミニウム系の金属又は合金に対して、著しく大きなエッチング速度（ポリマ剥離液自体の１０００倍程度）を呈する性質を利用してアルミニウム系の配線をドライ・エッチングする際に形成される側壁ポリマをリフトオフさせるために、ウエハのデバイス面へのポリマ剥離液および純水等の洗浄液の供給を交互に繰り返すものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１３】
すなわち、ウエハのデバイス面へのポリマ剥離液および純水等の洗浄液の供給を交互に繰り返すことによって、短時間、高Ａｌエッチ・レート領域を通過させることができる。この通過の際に、ポリマ内側のアルミニウム系金属表面が速やかにエッチングされ、ポリマ部分を下地アルミニウム系金属表面から離脱させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１５】
１．以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法：
（ａ）ウエハの第１の主面上の第１の絶縁膜上に、アルミニウムを主要な成分とする第１の金属膜を形成する工程；
（ｂ）前記第１の金属膜上に、レジスト膜パターンを形成する工程；
（ｃ）前記レジスト膜パターンが形成された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ドライ・エッチング処理を実行することによって、前記第１の金属膜を第１の金属膜パターンとする工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ウエハの前記第１の主面に対して、アッシング処理を実行することによって、前記レジスト膜パターンを除去する工程；
（ｅ）前記レジスト膜パターンが除去された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ウエット処理を実行することによって、前記ドライ・エッチング処理によって形成されたポリマ部材を除去する工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記第１の金属膜パターンに対して、不導態化処理を実行する工程、
ここで、前記工程（ｅ）は、以下の下位工程を含む：
（ｅ１）水溶性の有機溶剤および水を主要な成分とし、０．０１重量％以上、５重量％未満の弗化物塩を含むポリマ除去液を、前記ウエハの前記第１の主面に対して、供給する工程；
（ｅ２）前記下位工程（ｅ１）の後、水を主要な成分とする洗浄液を、前記ウエハの前記第１の主面に対して、供給する工程；
（ｅ３）前記下位工程（ｅ２）の後、前記（ｅ１）および（ｅ２）を含むウエット処理サイクルを、繰り返し実行する工程。
【００１６】
２．前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記下位工程（ｅ２）は、前記下位工程（ｅ１）の終了と、ほぼ同時に開始され、前記下位工程（ｅ３）は、前記下位工程（ｅ２）の終了と、ほぼ同時に開始される。
【００１７】
３．前記１または２項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記下位工程（ｅ２）は、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ポリマ除去液を供給することなく実行される。
【００１８】
４．前記１から３項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記ポリマ除去液の前記弗化物塩の含有量は、０．０５重量％以上、２重量％未満である。
【００１９】
５．前記１から４項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記ウエット処理サイクルの繰り返し回数は、前記下位工程（ｅ１）および（ｅ２）を含めて、３回以上である。
【００２０】
６．前記１から５項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記弗化物塩は、弗化アンモニウムである。
【００２１】
７．前記１から６項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記有機溶剤は、ジメチル・ホルムアミドである。
【００２２】
８．前記１から７項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記ポリマ除去液の温度は、摂氏２０度以上、摂氏４０度以下である。
【００２３】
９．前記１から８項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンの厚さは、８５０ｎｍ以上である。
【００２４】
１０．前記１から４および６から９項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記ウエット処理サイクルの繰り返し回数は、前記下位工程（ｅ１）および（ｅ２）を含めて、４回以上である。
【００２５】
１１．前記１から１０項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｅ）は、枚葉処理で実行される。
【００２６】
１２．前記１から１１項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンは、アルミニウム配線構造の最上層配線とパッド層を兼ねる。
【００２７】
１３．前記１から１１項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンは、ダマシン配線構造の更に上方に設けられたパッド層である。
【００２８】
１４．前記１から１３項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンの上下には、前記第１の金属膜パターンよりも薄く、ほぼ同一の平面形状を有する上方および下方バリア・メタル膜が形成されておる。
【００２９】
１５．以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法：
（ａ）ウエハの第１の主面上の第１の絶縁膜上に、アルミニウムを主要な成分とする第１の金属膜を形成する工程；
（ｂ）前記第１の金属膜上に、レジスト膜パターンを形成する工程；
（ｃ）前記レジスト膜パターンが形成された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ドライ・エッチング処理を実行することによって、前記第１の金属膜を第１の金属膜パターンとする工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記レジスト膜パターンを除去する工程；
（ｅ）前記レジスト膜パターンが除去された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ウエット処理を実行することによって、前記ドライ・エッチング処理によって形成されたポリマ部材を除去する工程、
ここで、前記工程（ｅ）は、以下の下位工程を含む：
（ｅ１）水溶性の有機溶剤および水を主要な成分とし、第１の水希釈領域でのアルミニウムに対するエッチング・レートが、前記第１の水希釈領域よりも高濃度の第２の水希釈領域および前記第１の水希釈領域よりも低濃度の第３の水希釈領域のアルミニウムに対するエッチング・レートと比較して、十分に高い薬液の前記第２の水希釈領域を用いて、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ウエット処理を実行する工程；
（ｅ２）前記下位工程（ｅ１）の後、前記薬液の前記第１の水希釈領域を用いて、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ウエット処理を実行する工程；
（ｅ３）前記下位工程（ｅ２）の後、前記薬液の前記第３の水希釈領域又は水を用いて、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ウエット処理を実行する工程；
（ｅ４）前記下位工程（ｅ３）の後、前記薬液の前記第１の水希釈領域を用いて、前記ウエハの前記第１の主面に対して、前記ウエット処理を実行する工程；
（ｅ５）前記下位工程（ｅ４）の後、前記（ｅ１）から（ｅ４）を含むウエット処理サイクルを、再度、実行する工程；
（ｅ６）前記下位工程（ｅ５）の後、前記（ｅ１）から（ｅ３）を含む処理を、更に、実行する工程。
【００３０】
１６．前記１５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における下位工程（ｅ２）の実行回数は、３回以上である。
【００３１】
１７．前記１５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における下位工程（ｅ２）の実行回数は、４回以上である。
【００３２】
１８．前記１５から１７項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記有機溶剤は、ジメチル・ホルムアミドである。
【００３３】
１９．前記１５から１８項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記ポリマ除去液の温度は、摂氏２０度以上、摂氏４０度以下である。
【００３４】
２０．前記１５から１９項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンの厚さは、８５０ｎｍ以上である。
【００３５】
２１．前記１５から２０項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記ポリマ除去液の弗化物塩の含有量は、０．０５重量％以上、２重量％未満である。
【００３６】
２２．前記２１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記弗化物塩は、弗化アンモニウムである。
【００３７】
２３．前記１５から２２項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｅ）は、枚葉処理で実行される。
【００３８】
２４．前記１５から２３項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンは、アルミニウム配線構造の最上層配線とパッド層を兼ねる。
【００３９】
２５．前記１５から２３項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンは、ダマシン配線構造の更に上方に設けられたパッド層である。
【００４０】
２６．前記１５から２５項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の金属膜パターンの上下には、前記第１の金属膜パターンよりも薄く、ほぼ同一の平面形状を有する上方および下方バリア・メタル膜が形成されておる。
【００４１】
２７．前記１５から２６項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記薬液の前記第１の水希釈領域を用いた前記ウエット処理の時間は、第２の水希釈領域を用いた前記ウエット処理の時間と比較して十分に短い。
【００４２】
２８．前記１５から２６項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記薬液の前記第１の水希釈領域を用いた前記ウエット処理の時間は、第２の水希釈領域を用いた前記ウエット処理の時間の５％未満である。
【００４３】
２９．以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法：
（ａ）ウエハの第１の主面上の第１の絶縁膜上に、アルミニウムを主要な成分とする第１の金属膜を形成する工程；
（ｂ）前記第１の金属膜上に、レジスト膜パターンを形成する工程；
（ｃ）前記レジスト膜パターンが形成された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ドライ・エッチング処理を実行することによって、前記第１の金属膜を第１の金属膜パターンとする工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記レジスト膜パターンを除去する工程；
（ｅ）前記レジスト膜パターンが除去された前記ウエハの前記第１の主面に対して、ウエット処理を実行することによって、前記ドライ・エッチング処理によって形成されたポリマ部材を除去する工程、
ここで、前記工程（ｅ）は、以下の下位工程を含む：
（ｅ１）水溶性の有機溶剤および水を主要な成分とし、第１の水希釈領域でのアルミニウムに対するエッチング・レートが、前記第１の水希釈領域よりも高濃度の第２の水希釈領域および前記第１の水希釈領域よりも低濃度の第３の水希釈領域のアルミニウムに対するエッチング・レートと比較して、十分に高い薬液を用いて、前記ウエハの前記第１の主面に対して、水希釈および前記薬液の再供給を繰り返すことによって、前記薬液の希釈濃度が前記第１の水希釈領域を複数回するように、前記ウエット処理を実行する工程。
【００４４】
３０．前記２９項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記下位工程（ｅ１）における前記繰り返し回数は、３回以上である。
【００４５】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００４６】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。同様に、「酸化シリコン膜」と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG（Fluorosilicate Glass）、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ（Nano-Clustering Silica:NSC）等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜（ポーラス系絶縁膜）、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。
【００４７】
また、「アルミニウム配線」といっても、アルミニウム層またはアルミニウムを主要な成分とする層のみから構成されているわけではなく、一般に上下にバリア・メタル層その他を伴っている。更に、「アルミニウム層」といっても、純粋なアルミニウム層ではなく、アルミニウムを主要な成分とするアルミニウム合金であり、一般に少量の（たとえば０．５から４重量％程度）銅（エレクトロ・マイグレーション対策）やシリコン（シリコン基板へのコンタクト対策として、たとえば０．５から２重量％程度）のいずれか、又は、双方を含む。また、その他の添加物（たとえば、微量のチタン、パラジュウムその他）も加えられる場合がある。以下の実施形態で主に使用するものは、具体的には高純度アルミニウム９９重量％、銅１重量％のものである（タングステン・プラグを使用しているためシリコンは添加していない）。ドライエッチング性を確保するためには、銅の添加量は０．５から１．５重量％の範囲が好適である。
【００４８】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００４９】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００５０】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体集積回路装置（半導体装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコン・ウエハを指すが、エピタキシャル・ウエハ、ＳＯＩウエハ等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ、薄膜トランジスタ等に使用するガラス基板ウエハ等も含むことは言うまでもない。以下の実施形態では、主にＰ型単結晶シリコン・ウエハを使用するが、必要に応じて、その他の種類の基板でもよいし、Ｎ型の基板でもよい。
【００５１】
６．「ポリマ除去液」は、アルミニウム配線のパターニング等の異方性ドライ・エッチングの際にアルミニウム膜の側壁等に形成される主に有機系の堆積物（一般に「ポリマ」という。広くドライ・エッチングに続くアッシング等の後に残存するレジスト残渣等を含む）をウエット処理で除去するための処理液である。ポリマ除去液の種類としては、有機系と無機系がある。代表的な「無機系ポリマ除去液」としては、硫酸と過酸化水素等を含有する水溶液がある。有機系ポリマ除去液としては、以前からバッチ処理で多用されたアミン、水および有機溶剤ベースの「アミン系ポリマ除去液」があるが、摂氏７０度前後の加温が必要な上に、数十分程度の長時間処理のため、現在はあまり使用されなくなっている。
【００５２】
他の有機系ポリマ除去液としては、本願（以下の実施形態）で主に説明するジメチル・ホルムアミド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ）等の水溶性有機溶剤水溶液（有機溶剤・水混和液）に弗化アンモニウム等の弗化物塩を微量添加した「弗化アンモニウム系ポリマ除去液（または弗化物塩添加水溶性有機溶剤系ポリマ除去液）」がある。典型的な弗化アンモニウム系ポリマ除去液の組成（以下の実施形態で主に使用するもの）としては、ジメチル・ホルムアミド６９重量％程度、水３０重量％程度、弗化アンモニウム１重量％弱（他の弗化物塩も含めて好適な範囲としては、たとえば０．０１重量％以上、５重量％未満を例示できるが、量産上、特に好適な範囲としては、０．０５重量％以上、２重量％未満を例示することができる）、残りはその他の微量添加物等を例示することができる。
【００５３】
また、水溶性有機溶剤としては、ジメチル・ホルムアミドの外、ジメチル・スルホキシド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、メチル・ピロリドン（Ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、更にはピリジン（Ｐｙｒｉｄｉｎｅ）等の環状アミン類、ジエチレン・グリコール・モノメチル・エーテル等のエーテル類、エチレングリコール等のアルコール類が例示できる。水溶性有機溶剤としては、ジメチル・ホルムアミドを含む前記各種のもの、およびその他の水溶性有機溶剤の内、一つ又は複数の溶剤を加えてもよい。
【００５４】
更に、弗化物塩（更に広くは弗素化合物）としては、弗化水素酸とアンモニアまたは有機アミンが反応して生成するもの等であり、弗化アンモニウムの外、たとえば、メチル・アミン弗化水素塩、エチル・アミン弗化物塩、プロピル・アミン弗化物塩、弗化テトラ・メチル・アンモニウム、弗化テトラ・エチル・アンモニウム、エタノール・アミン弗化水素塩、メチル・エタノール・アミン弗化水素塩、ジメチル・エタノールアミン弗化水素塩、トリエチレン・ジアミン弗化水素塩等が例示できる。これらのうち、弗化アンモニウムはレジスト残渣およびポリマ残渣の除去能力が高く、金属不純物含有量が低いものが容易に入手可能であり、もっとも好適である。また、弗化アンモニウムを主に添加して、それ以外の前記した弗化物塩の内、一つ又は複数のものを更に添加してもよい。もちろん、弗化アンモニウムを含む前記した弗化物塩の内の一つ又は複数のものを添加してもよい。
【００５５】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００５６】
１．本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセス等の説明（主に図１から図７）
図１は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスを説明する装置模式正断面図である（図１（ａ）は薬液処理時であり、図１（ｂ）は純水リンス時である）。図２は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに対応する処理プロセス・ブロック・フロー図である。図３は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに対応する薬液・洗浄液供給および停止のタイミング・チャート（基本形式）である。図４は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに対応する薬液・洗浄液供給および停止のタイミング・チャート（オーバラップ方式）である。図５は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに対応する薬液・洗浄液供給および停止のタイミング・チャート（無供給期間挿入方式）である。図６は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに使用する剥離液のアルミニウム膜エッチング特性図である。図７は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法によるデバイスの初期不良モードの発生率と比較例の初期不良モードの発生率を対比した特性プロット図である。これらに基づいて、本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセス等を説明する。
【００５７】
まず、ポリマ除去プロセス９８（図２）の流れを説明する。図１（（ａ）、（ｂ））および図２に示すように、被処理ウエハ１の裏面１ｂ（第２の主面）を回転ステージ４１に真空吸着して（処理準備工程９１）、６００回/分程度の回転速度で自転させながら、ウエハ１の表面１ａ（第１の主面またはデバイス面）に対して、薬液ノズル４２からポリマ剥離液４４を３０秒程度供給する（剥離液処理ステップ９２）。続けて、６００回/分程度の回転速度で自転させながら（前のステップから回転速度を維持するのが好適である）、薬液ノズル４２からのポリマ剥離液４４を停止して、水ノズル４３から純水等の洗浄水４５の供給を開始して、５秒程度継続する（純水処理ステップ９３）。この剥離液処理９２と純水処理９３でウエット処理サイクル９６を構成する。このサイクルを最初の剥離液処理９２および純水処理９３を含めて、５回程度繰り返し実行する。なお、最後の純水処理９３は、後の純水リンスと兼ねることで省略してもよい。
【００５８】
このサイクル完了後に、純水リンス・乾燥工程９７に移行する。最後の純水処理９３に続けて、６００回/分程度の回転速度で自転させながら（前のステップから回転速度を維持するのが好適である）、水ノズル４３から純水等の洗浄水４５の供給を３０秒程度継続する（純水リンス・ステップ９４）。その後、継続して水ノズル４３から純水等の洗浄水４５の供給を停止して、回転ステージ４１の回転数を１８００回/分程度の回転速度に上げて、ウエハ１をスピン乾燥する（スピン乾燥ステップ９５）。この場合も、前のステップから回転速度を維持して、そのまま１８００回/分程度の回転速度まで回転速度を上げるのが好適である。
【００５９】
なお、薬液４４と洗浄液４５の切り替えのタイミングは、通常は図３に示すように、Ｋを２，３，４等の自然数とするとき、（Ｋ−１）サイクルからＫサイクルへの切り替え時（Ｔ１）であれば、薬液４４の吐出を開始すると同時に、洗浄液（純水等）４５の吐出を停止する。一方、Ｋサイクル途中の切り替え時（Ｔ２）であれば、薬液４４の吐出を停止すると同時に、洗浄液（純水等）４５の吐出を開始する。
【００６０】
しかし、必要に応じて図４に示すように、両方の液体（薬液４４および洗浄液４５）の吐出期間を若干（洗浄液４５の吐出時間に比較して、短い時間が好適である）、オーバラップさせるようにすることもできる。この場合は、アルミニウムのエッチング量が増加する。
【００６１】
同様に、必要に応じて図５に示すように、両方の液体（薬液４４および洗浄液４５）の吐出期間の間に若干、間隔を持たせるようにすることもできる。この場合は、アルミニウムのエッチング量が減少する。
【００６２】
すなわち、薬液４４および洗浄液４５間の切り替えは、実質的に同時であればよい。これは、図６を用いて、以下のように説明できる。弗化アンモニウム系ポリマ除去液は、水希釈度０または低希釈の状態（図中のＬ点すなわち除去液１００％の状態または第２の水希釈領域Ｒ２）では、有機溶剤がアルミニウム表面を覆っているため、弗素イオンによるアルミニウムの溶解反応は、ほとんど進行しない状態にある。一方、純水の状態Ｗまたは低濃度領域Ｒ３（高希釈領域または第３の水希釈領域）では、有機溶剤も少ないが、弗素イオンも非常に少ないので、弗素イオンによるアルミニウムの溶解反応は、ほとんど進行しない状態にある。しかし、中間希釈領域Ｒ１（第１の水希釈領域またはアルミニウム高エッチング・レート領域）では、有機溶剤の被覆効果が急速に弱まる一方、弗素イオンの濃度が適度に高いので、弗素イオンによるアルミニウムの溶解反応が急速に進行する（除去液１００％の時の数百倍から１０００倍程度）。したがって、薬液４４および洗浄液４５間の切り替えの際に、中間希釈領域Ｒ１を通過する時間（すなわち、第１の水希釈領域を用いたウエット処理時間または遷移処理時間）が長いほど、アルミニウムの溶解反応が進行すると考えられる。したがって、遷移処理時間は第２の水希釈領域Ｒ２（高濃度領域）を使用して処理する時間、すなわち、高濃度処理時間と比較して、十分に短時間である必要がある。たとえば、遷移処理時間は高濃度処理時間の５％未満が好適である。
【００６３】
なお、ここに説明したポリマ除去プロセスは以下のようにして進行すると考えられる。ポリマは、エッチング・ガスから生成する側壁保護膜（有機樹脂）を主体とし、それとアルミニウム等の金属または金属を含むメタル化合物（エッチングガスやレジスト成分との化合物を含む）とレジスト残渣等の樹脂成分からなる組成物と考えられる。まず、有機溶剤がポリマの樹脂成分を溶解して、ポリマ剥離液をポリマ内部へ浸透させる。ポリマ剥離液中の弗素含有成分とメタル化合物が反応して、水溶性のＡｌＦ（有機溶剤には溶けない）を生成する。これにより、ポリマが膨潤する。その後の水洗でＡｌＦが溶解する。薬液４４および洗浄液４５間の切り替え時に通過する高アルミニウム・エッチング領域の作用により、ポリマの下地のアルミニウム層表面が若干エッチングされ、残留するポリマを下地からリフト・オフする結果となる。この繰り返しにより、完全にポリマが除去される。このメカニズムは、一定以上の厚みを持つポリマでは、従来の除去方法で単に時間を延長しても完全にとることは困難であり、特に有効である。
【００６４】
また、このようにポリマの除去がスムースに進行する理由は、表面のアルミニウム含有ポリマの一部が水溶性のＡｌＦとなり、その後の水洗で未反応ポリマ表面を露出させることができることに起因すると考えられる。
【００６５】
また、各ステップの両方の液体の温度は、通常、室温（摂氏２５度程度）であり、摂氏２０度から４０度程度が好適である。更に、単一の剥離液処理ステップ９２の継続時間は、通常、２０秒から６０秒程度が好適である（この際のウエハ・ステージ４１の回転速度は、３００から１０００回/分程度が好適である）。一方、単一の純水処理ステップ９３の継続時間は、通常、３秒から１５秒程度が好適である（この際のウエハ・ステージ４１の回転速度は、３００から１０００回/分程度が好適である）。なお、純水リンス・ステップ９４の継続時間は、通常、２０秒から５０秒程度が好適である（この際のウエハ・ステージ４１の回転速度は、３００から１０００回/分程度が好適である）。これと同様に、スピン乾燥ステップ９５の継続時間は、通常、２０秒から５０秒程度が好適である（この際のウエハ・ステージ４１の回転速度は、１５００から２５００回/分程度が好適である）。
【００６６】
また、ここに説明したポリマ除去プロセスは、薬液の特定濃度（アルミニウム高エッチング・レート領域）を通過する瞬間を利用しているので、枚葉処理に特に適合している。バッチ処理では、特定濃度を通過する時間を短時間に制御することが、枚葉に比較してより困難と考えられる。
【００６７】
図７に、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法によるデバイスの「初期不良モードの発生率」、すなわち、ワイブル・プロット（Ｗｅｉｂｕｌｌ  Ｐｌｏｔ）の累積故障率に締める初期不良モード（いわゆるワイブル分布の初期故障とは異なり、ポリマ等の残存に起因し、比較的早期に発生する特定故障モードを指す）の割合と、比較例（図２の比較例）の初期不良モードの発生率を対比した特性プロットする。ここで、「Ｎ」は図２のウエット処理サイクル９６の繰り返し回数である。Ｎの増加によって、初期不良モード発生率が急速に低下することがわかる。繰り返し回数Ｎは、理論的には多いほどポリマ除去効果はあるが、配線へのダメージを考慮すると、実用的には３回以上、３０回程度まで有効である。更に、除去率および時間的な効率を考慮すると、４回以上、２０回未満が特に量産工程に適合している。
【００６８】
ここに説明したポリマ除去プロセスは、配線のアルミニウムを主要な成分とする層の厚さが８５０ｎｍ以上の場合に特に有効である。それ以下の場合にも、有効であることは言うまでもない。
【００６９】
２．本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるアルミニウム配線パターニング・プロセスの概要ならびに、それに使用する装置の説明（主に図８から図１１）
図８は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるアルミニウム配線パターニング・プロセスに対応する処理プロセス・ブロック・フロー図である。図９は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに使用するウエット処理装置の模式上面図である。図１０は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるアルミニウム配線のパターニングに使用するドライ・エッチング及びアッシング装置の模式上面図である。図１１は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるアルミニウム配線のパターニングに使用するドライ・エッチングの模式正断面図である。これらに基づいて、本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるアルミニウム配線パターニング・プロセスの概要ならびに、それに使用する装置を説明する。
【００７０】
図８に示すように、アルミニウム配線パターニング・プロセス１００は、通常のリソグラフィにより、ウエハ１のデバイス面１ａ上にレジスト膜パターンを形成したものを図１０に示すような、エッチング装置５５に受け入れるところから始まる。図１０に示すように、ウエハ１はフープ４８（密閉ウエハ収納容器）に通常、複数枚収容されて、エッチング装置５５のロードポートにセットされる。その後、ウエハ１は大気圧前室５６にある大気搬送ロボットにより、ロード・ロック室５７を介して、真空搬送室５８に搬入される。そこで、真空搬送ロボットによって、複数あるいずれかのエッチング処理室５９ａ，５９ｂに導入される。そこで、ドライ・エッチング処理１０１（図８）が実行される。その後、真空搬送ロボットによって、複数あるいずれかのアッシング処理室６０ａ，６０ｂに導入される。そこで、アッシング処理１０２（図８）が実行され、レジスト膜パターンがほぼ全部除去される。その後、真空搬送ロボットによって、ロード・ロック室５７を介して、大気圧前室５６に搬出される。その後、大気搬送ロボットにより、通常、元のフープ４８に戻される。
【００７１】
先のエッチング処理室５９ａ，５９ｂの構造を簡単に説明する。ここでは、一例として、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｏｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型のドライ・エッチング室を説明する。図１１に示すように、ウエハ１はウエハ・ステージ６２（下部電極）上にデバイス面１ａを上にして、セットされる。下部電極６２には、高周波電力６４がバイアス・コンデンサ６３を介して供給される。上方の磁場発生ソレノイド６５とマイクロ波ソース６６によってＥＣＲプラズマ励起機構が構成されている。なお、エッチング装置は、ＥＣＲ型に限らず、平行平板型でも、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）型装置であってもよい。
【００７２】
アッシング処理１０２（図８）が完了したウエハ１を収納したフープ４８は、ポリマ除去処理９８（図８）のために、図９に示すポリマ除去・洗浄装置４６に移送される。そこで、先ず、ロード・ポート４７にウエハ１を収納したフープ４８がセットされる。その後、前室４９内に設置された前室搬送ロボット５１によって、ウエハ１は前室４９内に導入される。その後、ウエハ１はセンタ搬送ロボット５２に受け渡され、複数あるいずれかの洗浄カップ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄに導入される。そこで、図１に示すように、ウエット処理によるポリマ除去９８（図８）が実行される。その後、センタ搬送ロボット５２および前室搬送ロボット５１によって、ウエハ１は前室４９を経由して、通常、元のフープ４８に戻される。
【００７３】
続いて、図８に示すように、ウエハ１は他の気相処理室に導入されて、残留塩素等を除去、およびアルミニウム表面の安定化のための不動態化処理１０３、すなわち、気相プラズマ酸化処理（アッシング）が施される。
【００７４】
３．本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法によるデバイス構造の一例の説明（主に図１２）
図１２は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法によるデバイスのデバイス構造の一例を示すデバイス断面図である。これに基づいて、本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法によるデバイス構造の一例を説明する。
【００７５】
ここでは、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）またはＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）半導体集積回路によるＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−Ｏｎ−Ｃｈｉｐ）デバイスを例にとり説明する。
【００７６】
図１２に示すように、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法によるデバイスは、たとえば、Ｐ型の単結晶シリコン・ウエハ１（半導体基板）上に形成される。半導体基板１のデバイス面側には、ＮウエルＮＷおよびＰウエルＰＷが形成されている。デバイス面はＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）フィールド酸化膜ＳＴによってＰ型およびＮ型素子領域に分離されている。ＮウエルＮＷの表面領域にはＰ型ＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）すなわちＰ型絶縁ゲート型電界効果トランジスタＦ１が形成されている。一方、ＰウエルＰＷの表面領域にはＮ型ＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）すなわちＮ型絶縁ゲート型電界効果トランジスタＦ２が形成されている。Ｐ型絶縁ゲート型電界効果トランジスタＦ１の両側のＮウエルＮＷの表面領域には高濃度のＰ型ソール・ドレイン領域ＰＳＤが形成されている。一方、Ｎ型絶縁ゲート型電界効果トランジスタＦ２の両側のＰウエルＰＷの表面領域には高濃度のＮ型ソール・ドレイン領域ＮＳＤが形成されている。
【００７７】
半導体基板１のデバイス面上には、ライナーＳｉＮ膜を介してＨＤＰ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤシリコン酸化膜（下層）およびＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）を用いたプラズマＣＶＤシリコン酸化膜（上層）等からなるプリメタル層間絶縁膜２１が形成されている。このプリメタル層間絶縁膜２１中にはタングステン・プラグＣＰが形成されている。
【００７８】
プリメタル層間絶縁膜２１上には、ＨＤＰ−ＣＶＤシリコン酸化膜２０（下層）すなわちＨＤＰ−ＵＳＧ(Ｕｎｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ)膜、プラズマＴＥＯＳ−ＣＶＤシリコン酸化膜１７（中層）、およびＣＭＰ後のキャップ・プラズマＣＶＤシリコン酸化膜２２等からなる第１層アルミニウム配線層間絶縁膜が形成されている。また、その中に、下層バリア・メタル膜１３、銅を１重量％程度添加したアルミニウム膜１４（以下組成は同じ）、上層バリア・メタル膜１５、および最上層のプラズマＳｉＯＮ反射防止膜１６等からなる第１層アルミニウム配線層および周辺バリアメタル膜１９およびタングステン・プラグ１８等からなる第１層ビア配線が形成されている。なお、上記及び以下のＨＤＰ−ＣＶＤシリコン酸化膜は、オゾンＴＥＯＳ−ＣＶＤによるシリコン酸化膜に置き換えられるが、微細プロセスでは、埋め込み性を考慮するとＨＤＰ−ＣＶＤシリコン酸化膜の方が有利である。
【００７９】
同様に、キャップ・プラズマＣＶＤシリコン酸化膜２２上には、ＨＤＰ−ＣＶＤシリコン酸化膜３０（下層）すなわちＨＤＰ−ＵＳＧ膜、プラズマＴＥＯＳ−ＣＶＤシリコン酸化膜２７（中層）、およびＣＭＰ後のキャップ・プラズマＣＶＤシリコン酸化膜等からなる第２層アルミニウム配線層間絶縁膜が形成されている。また、その中に、下層バリア・メタル膜２３、アルミニウム膜２４、上層バリア・メタル膜２５、および最上層のプラズマＳｉＯＮ反射防止膜２６等からなる第２層アルミニウム配線層および周辺バリアメタル膜２９およびタングステン・プラグ２８等からなる第２層ビア配線が形成されている。ここで途中の層は、これまでの層とほぼ同一であり、説明を省略して、第４層アルミニウム配線層を説明する。
【００８０】
第３層アルミニウム配線層のキャップ・プラズマＣＶＤシリコン酸化膜上には、ＨＤＰ−ＣＶＤシリコン酸化膜（下層）すなわちＨＤＰ−ＵＳＧ膜、プラズマＴＥＯＳ−ＣＶＤシリコン酸化膜（中層）、およびＣＭＰ後のキャップ・プラズマＣＶＤシリコン酸化膜等３２からなる第４層アルミニウム配線層間絶縁膜が形成されている。また、その中に、下層バリア・メタル膜２３、アルミニウム膜２４、上層バリア・メタル膜２５、および最上層のプラズマＳｉＯＮ反射防止膜２６等からなる第４層アルミニウム配線層および周辺バリアメタル膜３１およびタングステン・プラグ２１等からなる第４層ビア配線が形成されている。
【００８１】
同様に、キャップ・プラズマＣＶＤシリコン酸化膜３２上には、ＨＤＰ−ＣＶＤシリコン酸化膜４０（下層）すなわちＨＤＰ−ＵＳＧ膜、プラズマＴＥＯＳ−ＣＶＤシリコン酸化膜３７（中層）、およびＣＭＰ後のキャップ・プラズマＣＶＤシリコン酸化膜２等からなる第２層アルミニウム配線層間絶縁膜が形成されている。また、その中に、下層バリア・メタル膜３３、アルミニウム膜３４、上層バリア・メタル膜３５、および最上層のプラズマＳｉＯＮ反射防止膜６６等からなる第５層アルミニウム配線層および周辺バリアメタル膜３９およびタングステン・プラグ３８等からなる第５層ビア配線が形成されている。
【００８２】
更に、キャップ・プラズマＣＶＤシリコン酸化膜２上には、ＨＤＰ−ＣＶＤシリコン酸化膜１０、すなわちＨＤＰ−ＵＳＧ膜等からなる最上層アルミニウム配線層間絶縁膜が形成されている。また、その中に、下層バリア・メタル膜３、アルミニウム膜４、上層バリア・メタル膜５、および最上層のプラズマＳｉＯＮ反射防止膜６等からなる最上層アルミニウム配線層（ボンディング・パッド層を兼ねる。配線幅たとえば０．４マイクロ・メータ）が形成されている。
【００８３】
最上層アルミニウム配線層間絶縁膜１０上には、無機ファイナル・パッシベーション膜１１としてのプラズマＣＶＤ−ＳＩＮ膜が形成されている。その上には、有機ファイナル・パッシベーション膜１２としての塗布ポリイミド膜が形成されている。
【００８４】
４．本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フローの説明（主に図１３から図２９）
図１３は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のプロセス・ブロック・フロー図である。図１４は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（下部バリア・メタル膜形成）である。図１５は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（アルミニウム膜形成）である。図１６は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（上部バリア・メタル膜形成）である。図１７は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（反射防止膜形成）である。図１８は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（レジスト膜形成）である。図１９は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（レジスト膜パターニング）である。図２０は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（反射防止膜ドライ・エッチング・ステップ）である。図２１は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（上部バリア・メタル膜ドライ・エッチング・ステップ）である。図２２は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（アルミニウム膜ドライ・エッチング・ステップ）である。図２３は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（下部バリア・メタル膜ドライ・エッチング・ステップ）である。図２４は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（レジスト膜除去）である。図２５は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（側壁ポリマ除去）である。図２６は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（不導態化処理）である。図２７は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（シリコン酸化膜ＨＤＰＣＶＤ工程）である。図２８は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（プラズマ・シリコン・ナイトライド膜ＣＶＤ工程）である。図２９は本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（ポリイミド・ファイナル・パッシベーション膜塗布工程）である。これらに基づいて、本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フローを説明する。
【００８５】
図１３に示すように、まず、第５層最上層層間絶縁膜２（キャップ層）を形成（図１３の５層目層間絶縁膜完成工程１１１）して、同層までの配線構造を完成した後から説明する。次に、図１４に示すように、第５層キャップ絶縁膜２上に下層バリア・メタル膜３をスパッタリング成膜によってウエハ１（図１又は図１２）のデバイス面１ａのほぼ全面に形成する（図１３の下層バリア・メタル形成１１２）。この下層バリア・メタル膜３は、たとえば下層のチタン膜（たとえば膜厚１５ｎｍ程度）と上層のＴｉＮ膜（たとえば膜厚２０ｎｍ程度）等からなる。次に図１５に示すように、下層バリア・メタル膜３上に銅を１重量％程度含むアルミニウム膜４（たとえば膜厚１０００ｎｍ程度）をスパッタリング成膜によってウエハ１のデバイス面１ａのほぼ全面に形成する（図１３のアルミニウム膜形成１１３）。続いて、次に図１６に示すように、アルミニウム膜４上に、上層バリア・メタル膜５をスパッタリング成膜によってウエハ１のデバイス面１ａのほぼ全面に形成する（図１３の上層バリア・メタル形成１１４）。この上層バリア・メタル膜５は、たとえばＴｉＮ膜（たとえば膜厚５０ｎｍ程度）等からなる。次に、次に図１７に示すように、上層バリア・メタル膜５上に、プラズマＣＶＤ法によりプラズマＳｉＯＮ膜６（たとえば膜厚３０ｎｍ程度）を反射防止膜として形成する（図１３の反射防止膜形成１１５）。続いて、次に図１８に示すように、反射防止膜６上に、レジスト膜７を塗布する（図１３のレジスト膜形成１１６）。このレジスト膜７を通常のリソグラフィにより、次に図１９に示すように、パターニングする（図１３のレジスト膜パターニング工程１１６）。
【００８６】
続いて、図１３のアルミニウム配線パターニング工程１００に入る。先ず、アルミニウム配線エッチング工程１０１（図１３）を説明する。まず、図２０に示すように、パターニングされたレジスト膜７をエッチング・マスクとして、ドライ・エッチング（処理条件は、たとえばエッチング・ガス流量はＳＣＣＭ単位で、ＣＨ４/Ａｒ/Ｃｌ２/ＢＣｌ３＝８/１８０/１２０/２０，処理室気圧１Ｐａ、ステージ温度摂氏５０度、オーバ・エッチングを含めて処理時間８０秒程度である）により、反射防止膜６をパターニングする（図１３の反射防止膜エッチング工程１１８）。続けて、図２１に示すように、パターニングされたレジスト膜７をエッチング・マスクとして、ドライ・エッチング（処理条件は、たとえばエッチング・ガス流量はＳＣＣＭ単位で、ＣＨ４/Ａｒ/Ｃｌ２/ＢＣｌ３＝８/２００/１００/６００，処理室気圧１Ｐａ、ステージ温度摂氏５０度、処理時間３０秒程度である）により、上層バリア・メタル膜５をパターニングする（図１３の上層バリア・メタル膜エッチング工程１１９）。続けて、図２２に示すように、パターニングされたレジスト膜７をエッチング・マスクとして、ドライ・エッチング（処理条件は、たとえばエッチング・ガス流量はＳＣＣＭ単位で、ＣＨ４/Ａｒ/Ｃｌ２/ＢＣｌ３＝１０/３００/１５０/３０，処理室気圧１Ｐａ、ステージ温度摂氏５０度、処理時間１５０秒程度である）により、アルミニウム膜４をパターニングする（図１３のアルミニウム膜エッチング工程１２０）。このアルミニウム膜エッチング工程１２０の完了までに、ほぼ側壁保護膜、すなわち、ポリマ８が形成される。続けて、図２３に示すように、パターニングされたレジスト膜７をエッチング・マスクとして、ドライ・エッチング（処理条件は、たとえばエッチング・ガス流量はＳＣＣＭ単位で、ＣＨ４/Ａｒ/Ｃｌ２/ＢＣｌ３＝１０/２５０/１８０/３０，処理室気圧１Ｐａ、ステージ温度摂氏５０度、オーバ・エッチングを含めて処理時間８０秒程度である）により、下層バリア・メタル膜３をパターニングする（図１３の下層バリア・メタル膜エッチング工程１２１）。
【００８７】
ここから、アルミニウム配線エッチング工程１０１（図１３）後の後処理工程に入る。まず、図２４に示すように、アッシング処理（処理条件は、たとえばエッチング・ガス流量はＳＣＣＭ単位で、Ｏ２/Ｈ２Ｏ＝９００/１００，処理室気圧１３０Ｐａ、ステージ温度摂氏２５０度、処理時間３００秒程度である）によりレジスト７（図２３）をほぼ全面除去する（図１３のアッシング工程１０２）。次に、図２５に示すように、ポリマ除去処理によりポリマ８（図２４）を除去する（図１３のポリマ除去９８）。次に、図２６に示すように、アルミニウム膜９の露出部分を酸化するとともに、不所望な残留塩素成分を除去するための不動態化処理を実行する（図１３の不動態化処理１０３）。これで、アルミニウム配線パターニング工程１００を完了したことになる。
【００８８】
次に、図２７に示すように、ＨＤＰ−ＣＶＤシリコン酸化膜１０（下層の無機ファイナル・パッシベーション膜）、すなわちＨＤＰ−ＵＳＧ膜（たとえば膜厚１２００ｎｍ）が形成される（図１３の最上層配線層主要絶縁膜形成１２２）。続いて、図２８に示すように、上層の無機ファイナル・パッシベーション膜１１として、プラズマＣＶＤによりＳｉＮ膜（たとえば膜厚６００ｎｍ）が形成される（図１３の窒化絶縁膜形成１２３）。更に、図２９に示すように、有機ファイナル・パッシベーション膜１２として、塗布によりポリイミド膜（たとえば膜厚４０００ｎｍ）が形成される（図１３の有機絶縁膜形成１２４）。最後に、無機ファイナル・パッシベーション膜１１と有機ファイナル・パッシベーション膜１２等から成るファイナル・パッシベーション膜に複数のボンディング・パッド開口が形成される（図１３のパッド開口形成１２４）。
【００８９】
５．その他のプロセスへの本ポリマ除去プロセスの適用についての説明
セクション１を中心に説明したポリマ除去プロセスは、配線層の膜厚が特に厚く、且つ、比較的微細な配線加工を必要とするパッド層兼用最上層アルミニウム配線等に特に有効である。しかし、最上層でなくとも、多層アルミニウム配線の各層で、特に厚い層（アルミニウムを主要な成分とする部分の膜厚が、８５０ｎｍから１０００ｎｍまたはそれ以上の場合が多い。パッド用最上層アルミニウム配線を含む）にも有効である。なお、中層又は下層の比較的薄いアルミニウム配線（膜厚８５０ｎｍ未満）の各層に適用しても、前記ポリマ除去によれば、比較的短時間で効率よく除去できるメリットがある。
【００９０】
また、同じように厚い、銅や銀のダマシン配線の最上層アルミニウム配線、パッド層兼用最上層アルミニウム配線、その他の上層アルミニウム配線等に適用しても有効である。
【００９１】
６．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００９２】
例えば、前記実施の形態では、ＣＭＩＳ−ＬＳＩデバイスを例にとり具体的に説明したが、厚いアルミニウム膜をドライ・エッチング処理してパターン（配線パターンに限らず、電極パターン等でもよい）を形成する集積回路デバイスや単体デバイス（たとえばパワーＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ）等に広く適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスを説明する装置模式正断面図である（図１（ａ）は薬液処理時であり、図１（ｂ）は純水リンス時である）。
【図２】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに対応する処理プロセス・ブロック・フロー図である。
【図３】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに対応する薬液・洗浄液供給および停止のタイミング・チャート（基本形式）である。
【図４】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに対応する薬液・洗浄液供給および停止のタイミング・チャート（オーバラップ方式）である。
【図５】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに対応する薬液・洗浄液供給および停止のタイミング・チャート（無供給期間挿入方式）である。
【図６】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに使用する剥離液のアルミニウム膜エッチング特性図である。
【図７】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法によるデバイスの初期不良モードの発生率と比較例の初期不良モードの発生率を対比した特性プロット図である。
【図８】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるアルミニウム配線パターニング・プロセスに対応する処理プロセス・ブロック・フロー図である。
【図９】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるポリマ除去プロセスに使用するウエット処理装置の模式上面図である。
【図１０】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるアルミニウム配線のパターニングに使用するドライ・エッチング及びアッシング装置の模式上面図である。
【図１１】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法におけるアルミニウム配線のパターニングに使用するドライ・エッチングの模式正断面図である。
【図１２】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法によるデバイスのデバイス構造の一例を示すデバイス断面図である。
【図１３】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のプロセス・ブロック・フロー図である。
【図１４】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（下部バリア・メタル膜形成）である。
【図１５】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（アルミニウム膜形成）である。
【図１６】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（上部バリア・メタル膜形成）である。
【図１７】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（反射防止膜形成）である。
【図１８】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（レジスト膜形成）である。
【図１９】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（レジスト膜パターニング）である。
【図２０】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（反射防止膜ドライ・エッチング・ステップ）である。
【図２１】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（上部バリア・メタル膜ドライ・エッチング・ステップ）である。
【図２２】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（アルミニウム膜ドライ・エッチング・ステップ）である。
【図２３】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（下部バリア・メタル膜ドライ・エッチング・ステップ）である。
【図２４】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（レジスト膜除去）である。
【図２５】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（側壁ポリマ除去）である。
【図２６】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（不導態化処理）である。
【図２７】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（シリコン酸化膜ＨＤＰＣＶＤ工程）である。
【図２８】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（プラズマ・シリコン・ナイトライド膜ＣＶＤ工程）である。
【図２９】本願の一実施形態の半導体集積回路装置の製造方法における最上層アルミニウム配線プロセス以降のデバイス断面プロセス・フロー図（ポリイミド・ファイナル・パッシベーション膜塗布工程）である。
【符号の説明】
【００９４】
１  ウエハ
１ａ  （ウエハの）第１の主面（デバイス面）
２  第１の絶縁膜（下地層間絶縁膜）
４  第１の金属膜（アルミニウム膜）
７  レジスト膜パターン
８  （ドライ・エッチング時に形成された）ポリマ部材（側壁ポリマ等）
４４  ポリマ除去液
４５  洗浄液（純水）
９６  ウエット処理サイクル
９８  ウエット処理（ポリマ除去）
１０１  ドライ・エッチング処理
１０２  アッシング処理（レジスト除去）
１０３  不導態化処理
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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