JPH07201793A - 半導体基板の洗浄方法 - Google Patents

半導体基板の洗浄方法

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JPH07201793A
JPH07201793A JP34901493A JP34901493A JPH07201793A JP H07201793 A JPH07201793 A JP H07201793A JP 34901493 A JP34901493 A JP 34901493A JP 34901493 A JP34901493 A JP 34901493A JP H07201793 A JPH07201793 A JP H07201793A
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semiconductor substrate
nitric acid
cleaning
compound
chemical liquid
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JP34901493A
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Hiroichi Kimura
博一 木村
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板の異方性ドライエッチング時に形
成される化合物を、アルミ配線への影響を与えず完全に
除去できるようにした半導体基板の洗浄方法を提供す
る。 【構成】 ドライエッチングによるスルーホール形成時
に、スルーホール側壁に堆積する化合物を残存した半導
体基板24を、基板支持治具23に支持させて、洗浄槽21内
に注入され所定温度に制御された硝酸液22中に浸漬す
る。これにより残存化合物は、溶解又は硝酸液中に剥離
し完全に除去される。この際、下層アルミ配線は、硝酸
のアルミ表面酸化作用によって、腐食や侵食の発生は阻
止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、層間絶縁膜を有する
半導体基板の異方性ドライエッチング時に堆積形成され
る化合物を取り除く半導体基板の洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体装置の製造においては,
アルミ配線上にプラズマ励起を利用した化学気相成長法
(以下プラズマCVDと略称する)等によって、絶縁酸
化膜を成膜する。この酸化膜は、上層に成膜される配線
と下層に成膜された配線を絶縁する目的で用いられ,一
般に層間絶縁膜と呼ばれている。この層間絶縁膜に穴を
開け、下層配線と上層配線の連結孔(以下スルーホール
と略称する)としている。
【0003】次に、従来のスルーホールの形成方法を図
5の(A)〜(D)の概略模式図に基づいて説明する。
なお、図5の(A)〜(D)において、半導体基板57と
下層アルミ配線51及び層間絶縁膜52の間には、各種の半
導体装置の一部が作り込まれるが、ここでは省略する。
まず、図5の(A)に示すように、下層アルミ配線51上
にプラズマCVD等によって層間絶縁膜52を成膜する。
この層間絶縁膜52を形成する際に段差の被覆性を向上さ
せるため、スピン・オン・グラス(S・O・Gと略称す
る)を用いる事もある。次に、層間絶縁膜52上にレジス
トを回転塗布し、写真食刻法(以下フォトリソグラフィ
と略称する)によってレジストパターン53を形成する。
【0004】このレジストパターン53をもとにして図5
の(B)に示すように、下層アルミ配線51と上層アルミ
配線(図示しない)を結ぶスルーホール55を、等方性エ
ッチング及び異方性エッチングによって開口させる。こ
の時用いられる等方性エッチングは、上層アルミ配線の
段差被覆性を向上させるため,スルーホール55の開口エ
ッヂ部分の形状を緩やかにするものであるが、図中への
表示は省略している。異方性エッチングは、一般に各種
ガスを用いたドライエッチングによって行われる。これ
によって下層アルミ配線51と上層アルミ配線を結ぶスル
ーホール55が形成される。このドライエッチングを行う
際に、スルーホール側壁には、異方性エッチングをする
上で重要な化合物54が堆積する。この化合物54がスルー
ホール55の側壁に堆積する事によって横方向のエッチン
グを保護し、縦方向だけのエッチングが進行する訳であ
る。
【0005】次に、図5の(C)に示す様に、レジスト
パターン53をO2 プラズマアッシング及び有機溶剤等に
よって除去する。しかし、スルーホール55の側壁等に堆
積した化合物54は、レジストパターン53とは一緒に取り
除かれず、残存した状態で図5の(D)に示す様に、上
層アルミ配線56がスパッタリング法によって成膜され
る。
【発明が解決しようとする課題】
【0006】ところで、上記従来のスルーホールの形成
方法では、ドライエッチング時にスルーホール内壁に化
合物が堆積するが、この化合物は、オージェ電子分光法
によって分析した結果、Al、F、C、O、Si等の合金で
ある事が判っている。ドライエッチング時にスルーホー
ル内壁に堆積する化合物は、ドライエッチングにおいて
異方性エッチングを行う上で重要な反応生成物である
が、スルーホール形成後にドライエッチングをする際に
用いたレジストパターンを取り除くため、O2 プラズマ
や有機溶剤等を用いても、前記化合物は全く取り除かれ
ない。この状態で上層アルミ配線を成膜すると、図5の
(D)に示すように、スルーホール開口エッヂ部分での
上層アルミ配線の被覆性が悪化する。この不具合により
断線不良等が生じ、歩留りや信頼性に大きな影響を及ぼ
すという問題を有していた。
【0007】従来、このスルーホール内壁に生成された
化合物を取り除く方法が、特開平4ー171742号や特開平
2ー203530号等に開示されている。しかしながら、特開
平2ー203530号に開示されてる方法は、半導体基板を一
枚毎に処理する枚葉式であるため、処理に要する時間が
長くなるという問題がある。また特開平4ー171742号に
開示されている方法では、アルカリ溶液を用いているた
め、アルカリ溶液濃度や処理時間を厳密に制御しないと
下層アルミ配線への影響が生じてしまう等の問題があっ
た。
【0008】本発明は、従来のスルーホールの形成時に
形成される化合物の除去方法における上記問題点を解消
するためになされたもので、上記化合物をアルミ配線へ
の悪影響の生じない薬液によって完全に除去することの
可能な半導体基板の洗浄方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、層間絶縁膜を有する半導体基板の異方性
ドライエッチング時に堆積形成される化合物を該半導体
基板に薬液を接触させて取り除く洗浄方法において、前
記薬液として硝酸液を用いるものである。
【0010】
【作 用】半導体基板に対して、例えばスルーホールの
形成に異方性ドライエッチングを用いた場合にスルーホ
ール内壁に化合物が堆積するが、この化合物を硝酸液へ
の浸漬や硝酸液の吹付けなどによって接触させる事によ
って、溶解、又は液中に剥離させ、完全に取り除く事が
可能となる。この際、スルーホールの開口する部分で
は、下層アルミ配線が硝酸液に曝される事になるが、硝
酸のアルミ表面酸化作用によって、下層アルミ配線の腐
食や侵食の発生を阻止することができる。
【0011】
【実施例】次に、実施例について説明する。図1の
(A)〜(D)は、本発明に係る半導体基板の洗浄方法
を適用した半導体装置の製造方法を説明するための製造
工程を示す概略断面図である。図1の(A)において、
半導体基板7とアルミ配線1及び層間絶縁膜2との間に
は、半導体装置の一部が作り込まれているが、図中では
省略している。そしてスルーホールを形成するためのレ
ジストパターン3がフォトリソ工程によって形成されて
いる。次に、図1の(B)に示す様にレジストパターン
3をマスクとして、各種ガスを用いたドライエッチング
によって層間絶縁膜2をエッチングし、スルーホール5
を形成する。このドライエッチングを行う際、スルーホ
ール5の内壁には、Al等の化合物4が堆積する。次に、
図1の(C)に示す様に、O2 プラズマや有機溶剤処理
等によってレジストパターン3を除去する。この時、ス
ルーホール5の内壁には、化合物4がレジストパターン
3とは、一緒に取り除かれずに残ってしまう。
【0012】次に、この化合物4を取り除く本発明に係
る半導体基板の洗浄方法の第1実施例を図2を用いて詳
細に説明する。図2は、本発明の第1実施例を説明する
ための洗浄装置の構成を示す模式図である。図2におい
て、21は洗浄槽で、該洗浄槽21内には半導体基板24を保
持した基板支持治具23をすの子28を介して配置してい
る。そして洗浄槽21には薬液22が注入され、薬液22はす
の子28の下部に配置された加熱器25により昇温すること
が可能で、洗浄槽21の薬液22内に挿入された熱電対27と
洗浄槽21の外部に配置された温度調節器26によって、薬
液22を任意の温度に制御可能になっている。なお、すの
子28は、加熱器25と基板支持治具23との接触を避けるた
めのものである。
【0013】このように構成した洗浄装置において、基
板支持治具23に保持された半導体基板24を、薬液22が注
入された洗浄槽21に浸漬させることによって、半導体基
板24と薬液22を接触させる。そして、この際の薬液22と
して硝酸液を用い、加熱器25、温度調節器26及び熱電対
27からなる恒温装置により、20〜110 ℃の範囲内の所定
温度に恒温制御する。
【0014】上記薬液22として、61重量%の濃度の硝酸
を用いて洗浄処理を行ったところ、液温が60℃以上で
は、図1の(C)に示した化合物4は完全に除去された
が、55℃では化合物4は残存した。また、98重量%の高
い濃度の別の硝酸液を用い洗浄を行ったところ、液温が
70℃でも化合物4は完全には取り除かれず残存した。こ
のように、硝酸液の濃度と温度は密接な関係があり、硝
酸液の濃度を適切に選定すると共に、その濃度に対応し
た適切な一定の温度で処理する必要がある。
【0015】ここで最適な処理条件の一例を示すと、61
重量%の濃度の硝酸を用いて洗浄を行う場合には、硝酸
液は60℃に恒温する必要があり、この場合は、半導体基
板と硝酸液との接触処理時間は5分程度で、化合物は完
全に取り除くことができる。また、室温付近(20℃)で
も化合物の除去は部分的に確認されており、洗浄方法に
よっては完全に除去できる可能性があり、また110 ℃は
硝酸の沸点であるが、このような高温でも硝酸の濃度を
変えることにより洗浄処理が出来る可能性がある。
【0016】以上のように、スルーホール形成時にスル
ーホール内壁に堆積する化合物は、20〜110 ℃の範囲内
の所定温度に恒温された硝酸液に半導体基板を浸漬する
ことにより、完全に取り除くことが可能となる。そして
薬液に所定時間浸漬し化合物を完全に取り除いた後は、
基板保持治具23に保持された半導体基板24を薬液から引
き上げ、純水による水洗及び乾燥を行ったのち、次工程
の処理へ移す。すなわち、図1の(D)に示すように、
上層アルミ配線6をスパッタリング法等により成膜す
る。この際、化合物4が除去されているので、この上層
アルミ配線6の被覆性は大幅に向上する。
【0017】次に、本発明の第2実施例を図3に基づい
て説明する。図3は、第2実施例を説明するための洗浄
装置の構成を示す概略図である。図3において、31は半
導体基板で、該半導体基板31は基板回転支持台32で保持
され、任意の回転数で回転させられるようになってい
る。そして、薬液吐出ノズル33からは薬液(硝酸液)34
が半導体基板31に吐出されるようになっている。薬液吐
出ノズル33から吐出する薬液34は、20〜110 ℃の範囲内
の所定温度に恒温可能な恒温装置、薬液に圧力を加える
ことの可能な昇圧装置、並びに前記薬液中の微粒子を取
り除くための濾過装置を通して供給することができるよ
うになっているが、これらの恒温装置、昇圧装置並びに
濾過装置は、図3においてはその図示を省略している。
また、薬液吐出ノズル33は半導体基板31に対して水平方
向に回転移動可能な構成となっている。
【0018】このような構成の洗浄装置において、半導
体基板31を基板回転支持台32に保持し、任意の回転数で
回転させながら、薬液吐出ノズル33から20〜110 ℃の範
囲内の所定温度に恒温した薬液(硝酸液)34を、半導体
基板31に向けて吐出する。また、この際、薬液吐出ノズ
ル33を半導体基板31に対して水平方向に反復回転移動さ
せる。これにより20〜110 ℃の範囲内の所定温度に恒温
した薬液34として用いる硝酸液を、半導体基板31に均等
に接触させる事ができ、図1の(C)に示した化合物4
を取り除く事が出来る。
【0019】この実施例によれば、半導体基板31に接触
し化合物を取り除いた薬液34は、半導体基板31の回転に
よる遠心力等によって、半導体基板31に滞留する事なく
離脱し、薬液34によって取り除かれた化合物等を半導体
基板31に再付着させないという効果が得られ、また新し
い薬液34を連続して薬液吐出ノズル33から供給する事が
可能なため、化合物の除去性も安定したものとなる。薬
液34を半導体基板31と接触させるのを停止するには、薬
液吐出ノズル33から薬液34が吐出しない様に薬液34の供
給を止めればよい。薬液34の供給を停止したのち、半導
体基板31に接触した薬液は、半導体基板31から回転によ
る遠心力等によって離脱し、残った薬液は純水水洗によ
って置換され取り除かれる。続いて半導体基板31の回転
による遠心力によって振り切り乾燥され、次工程処理へ
移され、第1実施例と同様に処理される。
【0020】次に、第3実施例について説明する。図4
は、第3実施例を説明するための洗浄装置の構成を示す
概略図である。図4の(A)において、41は半導体基板
で、該半導体基板41は基板回転支持台42に保持され、任
意の回転数で回転させられるようになっている。そし
て、薬液ノズル43からは20〜110 ℃の範囲内の所定温度
に恒温された薬液(硝酸液)44が半導体基板41に向けて
吐出されるように構成されている。なお、薬液44は、恒
温装置、薬液中の微粒子を取り除く濾過装置並びに薬液
に圧力を加える昇圧装置等を用いて供給するように構成
しても構わないが、図中では、これらの装置は図示を省
略している。
【0021】そして、このように構成された洗浄装置に
おいては、基板回転支持台42に保持された半導体基板41
を極低速回転、又は停止させた状態で、薬液吐出ノズル
43から20〜110 ℃の範囲内の所定温度に恒温された薬液
44を吐出し、半導体基板41と薬液44を接触させる。半導
体基板41に供給された薬液44は、薬液44の持つ表面張力
により、図4の(B)に示す様に、半導体基板41上全域
に均一に液盛り状態にする事が出来る。基板回転支持台
42は、薬液44を半導体基板41上全域に均一に液盛りする
ために、前述のように極低速回転又は停止した状態にし
て、薬液44を供給する。図4の(B)に示す液盛り状態
となった時、半導体基板41を保持した基板回転支持台42
の回転、及び薬液吐出ノズル43からの薬液44の吐出を停
止する。これらの動作によって、半導体基板41は20〜11
0 ℃の範囲内の所定温度に恒温された薬液44と接触させ
た状態になる。
【0022】図4の(B)に示す状態で、図1の(C)
に示した化合物4を取り除くのに必要な処理時間放置し
た後、基板回転支持台42に保持された半導体基板41を回
転させ、前記化合物を取り除くために使用した前記薬液
44を遠心力等により、半導体基板41から離脱させる。続
いて、純水により半導体基板41に残存する薬液を完全に
洗い流す。この実施例において使用される薬液44の使用
量は、必要最小限に押さえられ、第2の実施例と比較し
て大幅な薬品使用量の低減が可能となる。
【0023】以上、主な3つの実施例を挙げて詳細な説
明を行ったが、20〜110 ℃の範囲内の温度の硝酸液を半
導体基板表面に接触させることの可能な方法であれば、
どんな方法を用いて処理を行ってもよく、上記実施例で
述べた方法に制限されるものではない。
【0024】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、ドライエッチングを行ってスルー
ホールを形成する際にスルーホールの側壁に堆積し除去
されずに残存する化合物など、半導体基板に対する異方
性ドライエッチング時に形成される化合物を硝酸液と接
触させることにより、下層アルミ配線の腐食や侵食を発
生させずに、完全に除去することができる。これによ
り、上層アルミ配線の被覆性を向上させ、化合物が残存
することによる上層アルミ配線の断線等による歩留りや
信頼性への影響を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体基板の洗浄方法を適用した
半導体装置の製造方法を説明するための製造工程を示す
概略図である。
【図2】本発明の第1実施例を説明するための洗浄装置
の構成を示す図である。
【図3】本発明の第2実施例を説明するための洗浄装置
の構成を示す図である。
【図4】本発明の第3実施例を説明するための洗浄装置
の構成を示す図である。
【図5】従来の半導体装置におけるスルーホールを形成
する製造工程を示す図である。
【符号の説明】
21 洗浄槽 22 薬液 23 基板支持治具 24 半導体基板 25 加熱器 26 温度調節器 27 熱電対 28 すの子 31 半導体基板 32 基板回転支持台 33 薬液吐出ノズル 34 薬液 41 半導体基板 42 基板回転支持台 43 薬液吐出ノズル 44 薬液

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 層間絶縁膜を有する半導体基板の異方性
    ドライエッチング時に堆積形成される化合物を該半導体
    基板に薬液を接触させて取り除く洗浄方法において、前
    記薬液として硝酸液を用いる事を特徴とする半導体基板
    の洗浄方法。
  2. 【請求項2】 前記硝酸液の処理温度を,20〜110 ℃の
    範囲内の一定温度とすることを特徴とする請求項1記載
    の半導体基板の洗浄方法。
JP34901493A 1993-12-28 1993-12-28 半導体基板の洗浄方法 Withdrawn JPH07201793A (ja)

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