专利名称：蚀刻残渣除去方法以及使用它的半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及在半导体制造方法的布线形成工序中，以抗蚀剂图形作为掩模，然后利用蚀刻将金属膜蚀刻(金属蚀刻)，从而形成金属布线，并将除去了无用的抗蚀图形后残存的蚀刻残渣除去的蚀刻残渣除去方法和使用它的半导体器件的制造方法。
背景技术：
专利文献1特开2002-158206号公报(图8)在半导体器件的制造方法的布线形成工序中，在基板等之上隔着绝缘膜形成金属膜(铝等的金属膜)，在这之上涂布抗蚀剂膜，并利用光刻技术，将抗蚀剂膜构图以形成抗蚀图形，以该抗蚀图形作为掩模，然后利用等离子干蚀刻等，将金属膜金属蚀刻而形成金属布线，之后利用灰化将无用的抗蚀图形除去(剥离)。
在金属蚀刻结束，同时除去无用的抗蚀图形的方法中，已知有使用热有机酸等剥离液的方法、和灰化的方法等。
灰化的方法，比使用剥离液的方法更简便，但如果在抗蚀图形中金属等杂质过多，在抗蚀图形除去后，也有可能残留有蚀刻残渣，并给元件造成不好的影响。于是，实施金属蚀刻后的清洗过程，然后利用蚀刻残渣除去方法，进行除去蚀刻残渣的工序。
本申请发明者们，作为蚀刻残渣除去方法，如以下那样，进行利用胺类剥离液(例如，羟胺、邻苯二酚等的混合液、商品名“SST-3”)将蚀刻残渣剥离的剥离液处理，用漂洗(rinse)液例如，成分是2丙醇的异丙醇(以下称为“IPA”))将绝缘膜以及这之上的金属布线清洗的洗濯处理，用纯水将绝缘膜以及这之上的金属布线水洗的水洗处理，和将绝缘膜以及这之上的金属布线干燥的干燥处理(以下将该方法称为“现状方法”)。
(现状方法的例)现状方法的例，如图4所示。
使用器件具有喷射剥离液等的喷嘴的间歇式喷雾处理器件，用1台该器件进行对多片晶片的剥离液处理、漂洗处理、水洗处理、以及干燥处理。
剥离液处理来自于喷嘴的吐出量15L(升)/min(分)、商品名SST-3的胺类剥离液、使用量375L、处理时间15分漂洗处理吐出量6L/分、漂洗液IPA、使用量1L、处理时间10sec(秒)水洗处理使用纯水、处理时间4分30秒干燥处理处理时间3分合计处理时间22分40秒作为与该现状方法相关联的以往的蚀刻残渣除去方法，例如，有专利文献1的图8所示的方法。在该蚀刻残渣除去方法中，如以下那样，将由用氟类剥离液将基板上的蚀刻残渣剥离的剥离液处理，用漂洗液(IPA和水的混合液)洗濯基板的漂洗处理，将基板水洗的水洗处理，将基板干燥的干燥处理构成的清洗过程，连续地重复至少大于等于2次。
(专利文献1的蚀刻残渣除去方法)使用器件浸泡在处理槽内的浸泡处理器件，或喷雾处理器件，用1台该器件进行剥离液处理、漂洗处理、以及水洗处理。干燥处理使用干燥处理器件。
剥离液处理氟类剥离液(氟化铵)、处理时间3分20秒漂洗处理漂洗液(IPA和水的混合液，体积比4∶1)、处理时间2分20秒水洗处理使用纯水、处理时间2分20秒干燥时间在温度23℃、氮气氛围中干燥，处理时间7分15秒合计处理时间所述处理时间15分15秒×大于等于2次＝大于等于30分30秒但是，在以往的蚀刻残渣除去方法以及使用它的半导体器件的制造方法中，存在如下的问题。
(A)现状方法的问题随着抗蚀剂的KrF化(抗蚀剂选择比降低)、布线间距的细微化，在金属蚀刻上渐渐倾向于使用淀积(deposition)类的气体(在形成金属布线上不可缺少的例如Bcl3、Cl2等气体)。一旦使用淀积类的气体，蚀刻后的淀积残渣(蚀刻气体、抗蚀剂、以及被蚀刻膜的复合物)的剥离性降低。于是，本申请发明者们，在图4所示的现状方法中，为了避免由残渣残留引起的布线短路的发生、和提高剥离性，延长了剥离液处理时间(例如，25分)。但是，一旦延长剥离液处理时间，就出现清洗过程的处理时间变长(例如，32分40秒)，降低了生产性等弊端。
(B)专利文献1的方法的问题在专利文献1的方法中，由于将清洗过程连续地重复大于等于2次，因此合计处理时间变长(例如，大于等于30分30秒)，降低了生产性。另外，由于使用氟类剥离液，因此存在损伤金属布线的问题。
因而，还没能实现在技术方面能够充分满足的蚀刻残渣除去方法以及使用它的半导体器件的制造方法。
发明内容
为了解决所述问题，本发明的蚀刻残渣除去方法采用了如下的方式。即，在将除去了形成在绝缘膜上的金属布线上的抗蚀图形后残存的蚀刻残渣除去的蚀刻残渣除去方法中，进行如下的处理将所述绝缘膜以及所述金属布线水洗的第1水洗处理，将所述绝缘膜以及所述金属布线干燥的第1干燥处理，用剥离液将附着在所述绝缘膜以及所述金属布线上的所述蚀刻残渣剥离的剥离液处理，用漂洗液将所述绝缘膜以及所述金属布线洗濯的漂洗处理，将所述绝缘膜以及所述金属布线水洗的第2水洗处理，将所述绝缘膜以及所述金属布线干燥的第2干燥处理。
另外，本发明的半导体器件的制造方法具备如下的工序在基板上形成绝缘膜的工序，在所述绝缘膜上形成金属膜的工序，在所述金属膜上形成抗蚀剂膜的工序，将所述抗蚀剂膜构图从而形成抗蚀图形的工序，以所述抗蚀图形作为掩模将所述金属膜蚀刻从而形成金属布线的工序，除去所述抗蚀图形的工序，用所述蚀刻残渣除去方法，除去所述抗蚀图形除去后残存的蚀刻残渣。
根据本发明，由于在进行剥离液处理之前进行第1水洗处理，因此可以想到蚀刻残渣湿润膨胀，从而在以后的剥离液处理中便很容易剥离。由此，通过进行以后的剥离液处理、漂洗处理、第2水洗处理、以及第2干燥处理，可以提高蚀刻残渣的剥离性。进而，通过剥离性的提高，可以缩短剥离液处理时间，因此可以缩短清洗过程的处理时间，同时可以减少剥离液使用量。除此之外，由于在第1水洗处理之后进行第1干燥处理，因此可以事先防止在以后的剥离液处理中，在水和剥离液混合的瞬间产生的对金属布线的损伤。
另外，作为剥离液，例如，如果使用胺类剥离液，对于金属的损伤较少，因此与第1干燥处理相互结合，可以进一步减少对金属的损伤。
图1是表示本发明的实施例1的蚀刻残渣除去方法例的清洗过程的图。
图2是表示半导体器件的制造方法的布线形成工序的一例的图。
图3是图1的处理工序图。
图4是表示现状方法和本实施例1的蚀刻残渣除去方法的比较的图。
图5是表示由以往的蚀刻残渣除去方法、本实施例1的蚀刻残渣除去方法、以及、与它们相关联的方法的实验得到的剥离性提高的评价结果的图。
标号说明1晶片 5金属膜5a 金属布线 6抗蚀图形6a 蚀刻残渣 10 处理室11、15第1、第2水洗处理12、16第1、第2干燥处理13剥离液处理14漂洗处理具体实施方式
在本发明的最好的实施形态的蚀刻残渣除去方法中，进行第1水洗处理、第1干燥处理、剥离液处理、漂洗处理、第2水洗处理、以及第2干燥处理。
在此，在第1水洗处理中，用纯水将绝缘膜以及这之上的金属布线水洗。在第1干燥处理中，例如在常温的氮气氛围中将绝缘膜以及金属布线干燥。在剥离液处理中，例如用胺类剥离液将附着在绝缘膜以及金属布线上的蚀刻残渣剥离。在漂洗处理中，例如用漂洗液IPA将绝缘膜以及金属布线洗濯。在第2水洗处理中，用纯水将绝缘膜以及金属布线水洗。之后，在第2干燥处理中，例如在常温的氮气氛围中将绝缘膜以及金属布线干燥。
(实施例1)(半导体器件的制造方法的布线形成工序)图2(A)～(F)，是表示半导体器件的制造方法中的布线形成工序的一例的图。
当在硅衬底等晶片1上形成多个半导体元件时，例如，在图2(A)中，在晶片1上，形成图未示的蚀刻用掩模，通过该掩模的开口部注入杂质离子，形成杂质扩散层等，从而形成具有多个半导体元件的元件形成区域2。在除去蚀刻用掩模之后，通过化学气相生长法(CVD法)等，在晶片1上形成SiO2等的层间绝缘膜3。通过光刻技术等，在元件形成区域2上的层间绝缘膜3上形成连接用开口部4。
在图2(B)中，通过CVD法等，在包括开口部4的层间绝缘膜3的整面上形成铝等的金属膜5。该金属膜5，通过开口部4与元件形成区域2电连接在一起。
在图2(C)中，在金属膜5的整面上涂布抗蚀剂膜，并通过光刻技术，将该抗蚀剂膜构图从而形成抗蚀图形6。
在图2(D)中，通过使用了淀积类的Bcl3、Cl2等气体的等离子干蚀刻，以抗蚀图形6作为掩模，将金属膜5金属蚀刻，从而形成规定图形的金属布线5a。
在图2(E)中，通过灰化，除去无用的抗蚀图形6。这时，如果抗蚀图形6中金属等杂质较多，在抗蚀图形除去后，层间绝缘膜3以及金属布线5a上也残留有蚀刻残渣6a。该蚀刻残渣6a，是蚀刻气体、抗蚀剂、以及被蚀刻膜的复合膜，有可能造成布线短路等不好的影响，因此通过表示本发明的实施例1的图1的蚀刻残渣除去方法的清洗过程，除去蚀刻残渣6a。
之后，在图2(F)中，虽然图未示，但在金属布线5a上形成电极等，然后用SiO2、SiN等保护膜覆盖整面，或者，如果是多层布线结构，隔着层间绝缘膜3形成第2层金属布线等，在这之上形成电极等，然后用保护膜覆盖整面，结束晶片处理。在晶片处理结束之后，进行元件的电试验等，并将各元件形成区域之间切断，分离成多个半导体芯片，制造就完成了。
(蚀刻残渣除去方法的清洗过程)图1，是表示本发明的实施例1的蚀刻残渣除去方法例的清洗过程的图。图3(1)～(6)，是图1的处理工序图。
在实施例1的蚀刻残渣除去方法中，例如，用间歇式喷雾处理器件，依次进行如下的(1)第1水洗处理11、(2)第1干燥处理12、(3)剥离液处理13、(4)漂洗处理14、(5)第2水洗处理15、以及、(6)第2干燥处理16。
间歇式喷雾处理器件，是用这1台就可以全部实施对多片晶片1的水洗处理11、15、干燥处理12、16、剥离液处理13、以及漂洗处理14的器件。在该处理器件中，具有容纳多片晶片1的处理室10，和安装在该处理室10内的图未示的喷嘴，并且是在每个处理工序，从该喷嘴向处理室10内吐出(喷出)纯水11a、15a、氮气12a、16a、剥离液13a、或漂洗液14a，从而将多片晶片1同时处理的结构。
(1)第1水洗处理11在处理室10内容纳多片形成了图2所示的金属布线5a的晶片1。从喷嘴喷射纯水11a来清洗晶片表面。处理时间是1分。
(2)第1干燥处理12预先将处理室10内设为常温，然后从喷嘴喷射氮气12a来干燥晶片表面。处理时间是3分。
(3)剥离液处理13作为剥离液13a，例如，使用商品名SST-3的胺类剥离液。吐出量是15L/分，从喷嘴向晶片表面喷射剥离液13a来剥离蚀刻残渣6a。处理时间是15分，剥离液13a的使用量是225L。
(4)漂洗处理14作为漂洗液14a，例如，使用IPA。吐出量是6L/分，从喷嘴向晶片表面喷射漂洗液14a来洗濯。处理时间是10秒，漂洗液14a的使用量是1L。
(5)第2水洗处理15为了洗去漂洗液14a，从喷嘴喷射纯水15a来清洗晶片表面。处理时间是4分30秒。
(6)第2干燥处理16预先将处理室10内设为常温，从喷嘴喷射氮气16a来干燥晶片表面。处理时间是3分。
由此，清洗过程结束。剥离液13a的合计使用量是225L，合计处理时间是26分45秒。
(实施例1的效果)图4，是表示现状方法和本实施例1的蚀刻残渣除去方法的比较的图。
本实施例1的蚀刻残渣除去方法与图4所示的现状方法相比，具有以下的(a)～(d)的效果。
(a)由于在进行剥离液处理13之前进行第1水洗处理11，因此可以想到晶片表面的蚀刻残渣6a湿润膨胀，从而在以后的剥离液处理13中便很容易剥离。由此，通过进行以后的剥离液处理13、漂洗处理14、第2水洗处理15、以及第2干燥处理16，可以提高蚀刻残渣6a的剥离性。
(b)通过剥离性的提高，可以缩短剥离液处理时间(相对于现状方法的25分缩短为15分)，因此可以缩短清洗过程的处理时间(相对于现状方法的32分40秒缩短为26分40秒)，并且，可以减少剥离液使用量(相对应现状方法的375L减少到225L)。
(c)由于在第1水洗处理11之后进行第1干燥处理12，因此可以事先防止在以后的剥离液处理13中，在水和剥离液13a混合的瞬间产生的对图2的金属布线5a的损伤。
(d)由于作为剥离液13a，使用胺类剥离液，因此对于金属布线5a的损伤较少，与第1干燥处理12相互结合，可以进一步减少对金属布线5a的损伤。
另外，本实施例1的方法，与以往的专利文献1的方法相比，除了可以谋求剥离性的提高、处理时间的缩短、以及剥离液使用量的减少之外，还有以下的(e)、(f)的效果。
(e)由于最初没有剥离液处理、漂洗处理的工序，因此与后述图5的试样1～3相比，最终的蚀刻残渣6a变少，剥离性提高。
(f)由于漂洗液14a只使用了一次，因此可以减少漂洗液使用量。
再者，在本实施例1中，虽然使用间歇式喷雾处理器件，但也可以使用1片1片地处理晶片的叶片式喷雾处理器件。叶片式喷雾处理器件，是一面使载置了晶片的载物台旋转，一面从喷嘴喷射纯水等来除去蚀刻残渣的器件，即便使用这样的器件，也可以得到与间歇式喷雾处理器件大致同样的作用、效果。
(实验的评价结果)图5，是表示由以往的蚀刻残渣除去方法、本实施例1的蚀刻残渣除去方法、以及、与它们相关联的方法的实验得到的剥离性提高的评价结果的、蚀刻残渣除去后的晶片表面的中心(中央)以及边缘(缘部)的图。
成为评价对象的试样1，是通过图4所示的现状方法，进行了剥离液处理15分→漂洗处理→水洗处理→干燥处理的。
试样2，是将试样1的剥离液处理时间减少1/2并进行了2次重复处理的(剥离液处理7分30秒→漂洗处理→水洗处理→干燥处理→剥离液处理7分30秒→漂洗处理→水洗处理→干燥处理)。
试样3，是通过本实施例1所涉及的方法，进行了漂洗处理→水洗处理→干燥处理→剥离液处理15分→漂洗处理→水洗处理→干燥处理的。
试样4，是通过本实施例1的方法，进行了水洗处理→干燥处理→剥离液处理15分→漂洗处理→水洗处理→干燥处理的。
试样2～4，由于相对于现状方法的试样1追加了前处理，因此可以看到剥离性的提高。并且，由于1次的剥离液处理时间在短时间内就完成了，因此可以实现合计的处理时间的短缩、和剥离液使用量的削减。对于试样2～4的全部，都确认了剥离性比现状方法的试样1提高了。另外，正如从试样1～3所明确的，由于最初没有剥离液处理、漂洗处理的工序，因此在由本实施例1得到的试样4中，与以往的专利文献1的方法相比，最终的蚀刻残渣6a变少，剥离性提高。
再者，本发明，不限于所述实施例1，可以进行各种变形。例如，实施例1中使用的使用器件、使用材料、处理时间、使用量、处理条件等，可以根据蚀刻残渣6a、金属布线5a、以及层间绝缘膜3的膜厚、成分等，变更为最合适的。另外，本发明，在各种半导体器件的制造方法中，除了金属布线形成时的蚀刻残渣以外，在除去无用的抗蚀剂的抗蚀剂残渣的除去上也可以广泛地适用。
权利要求
1.一种蚀刻残渣除去方法，用于将除去了形成在绝缘膜上的金属布线上的抗蚀图形后残存的蚀刻残渣除去，其特征在于，进行如下的处理将所述绝缘膜以及所述金属布线水洗的第1水洗处理；将所述绝缘膜以及所述金属布线干燥的第1干燥处理；用剥离液将附着在所述绝缘膜以及所述金属布线上的所述蚀刻残渣剥离的剥离液处理；用漂洗液将所述绝缘膜以及所述金属布线洗濯的漂洗处理；将所述绝缘膜以及所述金属布线水洗的第2水洗处理；将所述绝缘膜以及所述金属布线干燥的第2干燥处理。
2.如权利要求1所述的蚀刻残渣除去方法，其特征在于，作为所述剥离液，使用胺类的剥离液。
3.如权利要求1或2所述的蚀刻残渣除去方法，其特征在于，作为所述漂洗液，使用异丙醇。
4.如权利要求1～3中的任意一项所述的蚀刻残渣除去方法，其特征在于，在所述第1以及第2干燥处理中，在常温的氮气氛围中进行干燥。
5.一种半导体器件的制造方法，具备如下的工序在基板上形成绝缘膜的工序；在所述绝缘膜上形成金属膜的工序；在所述金属膜上形成抗蚀剂膜的工序；将所述抗蚀剂膜构图以形成抗蚀图形的工序；以所述抗蚀图形作为掩模，将所述金属膜蚀刻以形成金属布线的工序；以及除去所述抗蚀图形的工序，并且用权利要求1～4中的任意一项所述的蚀刻残渣除去方法，将除去所述抗蚀图形后残存的蚀刻残渣除去。
全文摘要
谋求蚀刻残渣的剥离性的提高、处理时间的短缩、以及剥离液使用量的减少。在蚀刻残渣除去方法的清洗过程中，进行第1水洗处理(11)、第1干燥处理(12)、剥离液处理(13)、漂洗处理(14)、第2水洗处理(15)、以及、第2干燥处理(16)。在第1水洗处理(11)中，用纯水将绝缘膜以及这之上的金属布线水洗。在第1干燥处理(12)中，例如在常温的氮气氛围中干燥绝缘膜以及金属布线。在剥离液处理(13)中，例如用胺类剥离液将附着在绝缘膜以及金属布线上的蚀刻残渣剥离。在漂洗处理(14)中，例如用漂洗液IPA洗濯绝缘膜以及金属布线。在第2水洗处理(15)中，用纯水将绝缘膜以及金属布线水洗。之后，在第2干燥处理(16)中，例如在常温的氮气氛围中干燥绝缘膜以及金属布线。
文档编号H01L21/70GK1862786SQ200610068048
公开日2006年11月15日 申请日期2006年3月24日 优先权日2005年5月13日
发明者伊藤武志 申请人:冲电气工业株式会社