JPH077002A - 半導体ウェーハから副産物を除去する処理方法 - Google Patents
半導体ウェーハから副産物を除去する処理方法Info
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- JPH077002A JPH077002A JP5254654A JP25465493A JPH077002A JP H077002 A JPH077002 A JP H077002A JP 5254654 A JP5254654 A JP 5254654A JP 25465493 A JP25465493 A JP 25465493A JP H077002 A JPH077002 A JP H077002A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P70/20—Cleaning during device manufacture
- H10P70/27—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive materials, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
- H10P70/273—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive materials, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers the processing being a delineation of conductive layers, e.g. by RIE
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/28—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials
- H10P50/286—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of organic materials
- H10P50/287—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of organic materials by chemical means
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/71—Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for conductive or resistive materials
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体基板上のデバイスからその製造中に有
用金属を取り去ることなく側壁ポリマーのような副産物
を除去する処理方法を提供する。 【構成】 例えば、拡散エンハンストシリレート化レジ
ストプロセスに従い半導体ウェーハ１上にデバイスを製
造中、そのエッチング最終ステップ後に、ウェーハ１を
収容しているチェンバに無水ＨＦ蒸気を導入し、次いで
Ｎ２Ｈｘ（ここにｘは実数）ガスを導入し、エッチング
結果の非水溶性副産物６、２を反応により水溶性化し、
その後に水すすぎしてこの副産物だけを除去する。デバ
イスの金属Ｍ２は変化しない。無水ＨＦは水性ＨＦを蒸
発して作られ、Ｎ２Ｈｘは窒素を水に通過させて得ら
れ、気相処理であるのでウェーハ気相クリーナ内でプロ
グラム制御可能である。ＤＭＤの有害側壁ポリマー除去
にも極めて有効である。
用金属を取り去ることなく側壁ポリマーのような副産物
を除去する処理方法を提供する。 【構成】 例えば、拡散エンハンストシリレート化レジ
ストプロセスに従い半導体ウェーハ１上にデバイスを製
造中、そのエッチング最終ステップ後に、ウェーハ１を
収容しているチェンバに無水ＨＦ蒸気を導入し、次いで
Ｎ２Ｈｘ（ここにｘは実数）ガスを導入し、エッチング
結果の非水溶性副産物６、２を反応により水溶性化し、
その後に水すすぎしてこの副産物だけを除去する。デバ
イスの金属Ｍ２は変化しない。無水ＨＦは水性ＨＦを蒸
発して作られ、Ｎ２Ｈｘは窒素を水に通過させて得ら
れ、気相処理であるのでウェーハ気相クリーナ内でプロ
グラム制御可能である。ＤＭＤの有害側壁ポリマー除去
にも極めて有効である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上にデバイ
スを製造する技術、特に、超大規模集積回路（以下、Ｕ
ＬＳＩと称する）製造において側壁ポリマーのような副
産物を除去するプロセスに関する。
スを製造する技術、特に、超大規模集積回路（以下、Ｕ
ＬＳＩと称する）製造において側壁ポリマーのような副
産物を除去するプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェーハ上に製造されるデバイス
の密度は、１６メガビット（ＭＢ）のダイナミックアク
セスメモリ（以下、ＤＲＡＭと称する）に現在採用され
ているＵＬＳＩと共にここ数年にわたり着実に向上して
いる。この傾向に伴い、特徴寸法は縮小しており（現在
０．５μｍ以下）かつプロセス技術に対する要求は増大
している。このような小さな特徴をパターン化するため
に、従来のリソグラフィ手順は、拡散エンハンストシリ
レート化レジスト（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｅｎ−ｈａｎ
ｃｅｄ ｓｉｌｙｌａｔｅｄ ｒｅｓｉｓｔ；ＤＥＳＩ
ＲＥＴＭと略称される）に基づく新しい手順に取って代
わられつつある。１ラインかつ深紫外放射露出を使用す
る、種々のレジスト内のサブハーフミクロン特徴の生産
における拡散エンハンストシリレート化プロセスの成功
についての多数の報告は、このプロセスが明るい未来を
有する徴候を示している。画像転写ステップまでの分解
能及びスループットの率は、従来のポジティブレジスト
のそれを超え、かつトポグラフィが重要関連事項である
場合は明らかに後者より高い。拡散エンハンストシリレ
ート化レジストプロセスの場合は、製造中のデバイスの
垂直壁上の側壁ポリマー（ＳＷＰとも称する）のような
エッチング副産物が多量に生じる結果、従来の方法に比
べて、そのレジストを除去するのが幾分困難である。こ
れらの副産物は、一般にポリマーと称され、一般に金属
分子と二酸化シリコン（ＳｉＯ２）分子を含む。例え
ば、その分子は、そのホトレジストからの炭素、金属層
及び二酸化シリコンからの金属を含むことがある。更
に、データの示す所によれば、側壁ポリマーはケイ酸ア
ルミニウム及び極く少量の過フッ化炭化水素を含んでい
る。過フッ化炭化水素は不燃性であり、かつそれゆえ、
金属エッチングでの現場酸素送入灰化順序中には除かれ
ない。したがって、このホトレジストからの副産物内の
高炭素含有量のために、灰化は有効でないことを証明し
ている。レジストを除去することに関する困難性は、こ
れがサブハーフミクロン級特徴の発生に厳しい障害であ
ることを証明している。先行技術においては、溶剤／超
音波攪拌が側壁ポリマーを除去するのに使用されてい
る。例えば、製造中のデバイスをエタノールアミン溶液
に浸け、続いてオブショナルに（超音波の出力を調整す
る能力がある）ネイ（Ｎｅｙ）超音波装置を使用してこ
れを超音波攪拌することが過去に使用されている。しか
しながら、これらの技術は、アルミニウムのような金属
をその最小特徴から取り去る傾向があるので、使用不能
であることを証明している。更に、これらの技術は、デ
バイス側壁上及びデバイス表面上に可なりの量の残留物
質を残す傾向がある。いままでの所、拡散エンハンスト
シリレート化レジストプロセスから結果する側壁ポリマ
ーを除去すると云う問題を解決する有効な手段は、間に
合っていない。
の密度は、１６メガビット（ＭＢ）のダイナミックアク
セスメモリ（以下、ＤＲＡＭと称する）に現在採用され
ているＵＬＳＩと共にここ数年にわたり着実に向上して
いる。この傾向に伴い、特徴寸法は縮小しており（現在
０．５μｍ以下）かつプロセス技術に対する要求は増大
している。このような小さな特徴をパターン化するため
に、従来のリソグラフィ手順は、拡散エンハンストシリ
レート化レジスト（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｅｎ−ｈａｎ
ｃｅｄ ｓｉｌｙｌａｔｅｄ ｒｅｓｉｓｔ；ＤＥＳＩ
ＲＥＴＭと略称される）に基づく新しい手順に取って代
わられつつある。１ラインかつ深紫外放射露出を使用す
る、種々のレジスト内のサブハーフミクロン特徴の生産
における拡散エンハンストシリレート化プロセスの成功
についての多数の報告は、このプロセスが明るい未来を
有する徴候を示している。画像転写ステップまでの分解
能及びスループットの率は、従来のポジティブレジスト
のそれを超え、かつトポグラフィが重要関連事項である
場合は明らかに後者より高い。拡散エンハンストシリレ
ート化レジストプロセスの場合は、製造中のデバイスの
垂直壁上の側壁ポリマー（ＳＷＰとも称する）のような
エッチング副産物が多量に生じる結果、従来の方法に比
べて、そのレジストを除去するのが幾分困難である。こ
れらの副産物は、一般にポリマーと称され、一般に金属
分子と二酸化シリコン（ＳｉＯ２）分子を含む。例え
ば、その分子は、そのホトレジストからの炭素、金属層
及び二酸化シリコンからの金属を含むことがある。更
に、データの示す所によれば、側壁ポリマーはケイ酸ア
ルミニウム及び極く少量の過フッ化炭化水素を含んでい
る。過フッ化炭化水素は不燃性であり、かつそれゆえ、
金属エッチングでの現場酸素送入灰化順序中には除かれ
ない。したがって、このホトレジストからの副産物内の
高炭素含有量のために、灰化は有効でないことを証明し
ている。レジストを除去することに関する困難性は、こ
れがサブハーフミクロン級特徴の発生に厳しい障害であ
ることを証明している。先行技術においては、溶剤／超
音波攪拌が側壁ポリマーを除去するのに使用されてい
る。例えば、製造中のデバイスをエタノールアミン溶液
に浸け、続いてオブショナルに（超音波の出力を調整す
る能力がある）ネイ（Ｎｅｙ）超音波装置を使用してこ
れを超音波攪拌することが過去に使用されている。しか
しながら、これらの技術は、アルミニウムのような金属
をその最小特徴から取り去る傾向があるので、使用不能
であることを証明している。更に、これらの技術は、デ
バイス側壁上及びデバイス表面上に可なりの量の残留物
質を残す傾向がある。いままでの所、拡散エンハンスト
シリレート化レジストプロセスから結果する側壁ポリマ
ーを除去すると云う問題を解決する有効な手段は、間に
合っていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体基板上のデバイスから、金属を取り去ることなく、側
壁ポリマーのような副産物を除去するプロセスを提供す
ることにある。
体基板上のデバイスから、金属を取り去ることなく、側
壁ポリマーのような副産物を除去するプロセスを提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェー
ハ上にデバイスを製造中、そのエッチング最終ステップ
後に、このウェーハを収容しているチェンバに無水ＨＦ
蒸気を導入し、次いでＮ２Ｈｘ（ここにｘは実数）ガス
を導入し、エッチング結果の副産物を反応により水溶性
化し、その後に水すすぎしてこの副産物だけを除去す
る。なお、水性ＨＦを蒸発して無水ＨＦを作り、窒素を
水に通過させてＮ２Ｈｘを得る。
ハ上にデバイスを製造中、そのエッチング最終ステップ
後に、このウェーハを収容しているチェンバに無水ＨＦ
蒸気を導入し、次いでＮ２Ｈｘ（ここにｘは実数）ガス
を導入し、エッチング結果の副産物を反応により水溶性
化し、その後に水すすぎしてこの副産物だけを除去す
る。なお、水性ＨＦを蒸発して無水ＨＦを作り、窒素を
水に通過させてＮ２Ｈｘを得る。
【０００５】
【実施例】次に本発明を図１から図８を参照して説明す
る。これらの図のうち図１から図５は、拡散エンハンス
トシリレート化レジストプロセスに従って製造中の半導
体ウェーハの横断面をステップ順に示し、参照符号は次
の図に持ち送りされる。
る。これらの図のうち図１から図５は、拡散エンハンス
トシリレート化レジストプロセスに従って製造中の半導
体ウェーハの横断面をステップ順に示し、参照符号は次
の図に持ち送りされる。
【０００６】その製造順序において、最近、ＤＲＡＭの
ような特殊のデバイスは、所望の回路機能を達成するた
めに電気的に相互接続される必要がある。この相互接続
の１つの重要な態様は、金属層Ｍ２として従来から知ら
れる、このデバイスの製造における第１相互接続レベル
及び最終レベルに関連する。図１の断面図に示されたＭ
２方式は、従来は、二酸化シリコン層とこれに続く金属
層Ｍ２を含み、金属層Ｍ２は、一般に、チンタン−タン
グステン（ＴｉＷ）層、その上のタングステン（Ｗ）、
その上のアルミニウム合金を含み、後者は１％のシリコ
ンと０．５％の銅を含む。図１から図５を参照すると、
これらの図は拡散エンハンストシリレート化レジストプ
ロセスに従って製造中の半導体ウェーハ１の断面図を示
し、これらの図を参照すると、このプロセスは、次のと
おりである。ノボラック基材レジン層のようなポジティ
ブレジスト層２は、従来のようにスピンコートされ、か
つこれに続くマスク４、レジスト層２を通しての露出後
に、現像に先立ちヘキサメチルジシラジン蒸気（以下、
ＨＭＤＳと称する）で処理される。シリレート化（ｓｉ
ｌｙｌａｔｉｏｎ）反応は、この露出レジストの表面を
変態させ、酸素プラズマによるトライエッチングに付さ
れ難い領域６を生じる。このことが、このレジストの正
常な現像行動を反転させて、ネカティブ画像を発生させ
る。非露出（したがって反転しなかった）レジストをド
ライエッチングすることの主要な利点は、これが好まし
くないスェリングを妨げ、かつウェットエッチング現像
にしばしば伴う分解能の付随的な損失を妨げると云うこ
とである。図３に示されたように、酸素プラズマエッチ
ングは、非露出レジストをエッチング除去する。そのパ
ターンをこの金属に転写するために、このウェーハを異
方性反応イオンエッチング（ＲＩＥとも称する）で以て
エッチングする。使用される化学作用は、アルミニウム
合金をエッチングするＣｌ２／ＢＣｌ３、これに続いて
Ｗ及びＴｉＷをエッチングするＳＦ２／Ａｒである。図
４に示されているように、実質的垂直壁で以て構成され
る微細ライン幾何学配置が得られる。エッチングにおけ
る最終ステップは、現場灰化であって、これは侵食を演
じる塩素含有化合物を酸化することによって侵食を抑制
しかつバルクレジストマスクとして機能する領域６を除
去する。このエッチングは、二酸化シリコン層に対して
２０：１より大きい選択性を有する。このエッチング
は、このプロセス中に不揮発性側壁ポリマーがエッチン
グされつつある表面に堆積してその下のこの表面を反応
ガスによるエッチングから保護する。残りのレジスト及
び側壁ポリマーのストリッピングは、このレベルに対す
るプロセスの流れにおける最終ステップである。本発明
のプロセスは、気相プロセスであって、無水ＨＦ及びＮ
２Ｈｘを含み、ここに、ｘは実数であり（Ｎ２Ｈｘは窒
素を水に通すことによって得られる）、プロセスの対称
のウェーハを収容するチャンバ内に導入され、これらは
反応して水溶性のエッチング副産物を作る。これらの副
産物が水溶性の性質を獲得した後、水をこのウェーハに
掛けてこの副産物をすすぎ流す。注目するのは、水性Ｈ
Ｆを無水ＨＦで置換できること、すなわち、水性ＨＦか
ら蒸気ＨＦを作り、かつこれを上述のＮ２Ｈｘと反応さ
せると云うことである。気相処理は、これが水性相又は
液相処理のように金属を腐食しないと云うことにおい
て、利点及び他の型式の処理を提供する。実験データの
示す所では、本発明に従う処理の後その金属上の面積抵
抗は変化せず、これによって処理中の反応は金属に無害
である。更に、処理の結果からの二酸化シリコン層へ損
傷を、蒸気を調整することを通して制御することかでき
る。本発明のプロセスは、ウェーハ気相クリーナを使用
して完成され得る。ウェーハ気相クリーナは、ウェーハ
から酸化物を除去する機械である。ウェーハ気相クリー
ナには、アドバンテージ（Ａｄｖａｎｔａｇｅ）、エク
ィノックス（Ｅｑｕｉｎｏｘ）、及びエックスキャリバ
ー（Ｅｘｃａｌｉｂｅｒ）各機械、並びに、ＤＮＳによ
る蒸気ＨＦツール、ＶＰＣ−８１１−Ａがある。いまま
での所、上に論じた型式の副産物を除去するためにウェ
ーハ気相クリーナが使用されたことはない。本発明のプ
ロセスが持たらすコスト低減は、現行の溶剤処理方法が
ウェーハ当たり約１．５０ドルであるのに比べてウエー
ハ当たり約０．０３セントであると現在の所期待されて
いる。加えて、本発明に関連する安全上の利点は、付随
的には希釈することのできない溶剤の場合に比べて、事
実上排気物処分を伴わないと云うことである。
ような特殊のデバイスは、所望の回路機能を達成するた
めに電気的に相互接続される必要がある。この相互接続
の１つの重要な態様は、金属層Ｍ２として従来から知ら
れる、このデバイスの製造における第１相互接続レベル
及び最終レベルに関連する。図１の断面図に示されたＭ
２方式は、従来は、二酸化シリコン層とこれに続く金属
層Ｍ２を含み、金属層Ｍ２は、一般に、チンタン−タン
グステン（ＴｉＷ）層、その上のタングステン（Ｗ）、
その上のアルミニウム合金を含み、後者は１％のシリコ
ンと０．５％の銅を含む。図１から図５を参照すると、
これらの図は拡散エンハンストシリレート化レジストプ
ロセスに従って製造中の半導体ウェーハ１の断面図を示
し、これらの図を参照すると、このプロセスは、次のと
おりである。ノボラック基材レジン層のようなポジティ
ブレジスト層２は、従来のようにスピンコートされ、か
つこれに続くマスク４、レジスト層２を通しての露出後
に、現像に先立ちヘキサメチルジシラジン蒸気（以下、
ＨＭＤＳと称する）で処理される。シリレート化（ｓｉ
ｌｙｌａｔｉｏｎ）反応は、この露出レジストの表面を
変態させ、酸素プラズマによるトライエッチングに付さ
れ難い領域６を生じる。このことが、このレジストの正
常な現像行動を反転させて、ネカティブ画像を発生させ
る。非露出（したがって反転しなかった）レジストをド
ライエッチングすることの主要な利点は、これが好まし
くないスェリングを妨げ、かつウェットエッチング現像
にしばしば伴う分解能の付随的な損失を妨げると云うこ
とである。図３に示されたように、酸素プラズマエッチ
ングは、非露出レジストをエッチング除去する。そのパ
ターンをこの金属に転写するために、このウェーハを異
方性反応イオンエッチング（ＲＩＥとも称する）で以て
エッチングする。使用される化学作用は、アルミニウム
合金をエッチングするＣｌ２／ＢＣｌ３、これに続いて
Ｗ及びＴｉＷをエッチングするＳＦ２／Ａｒである。図
４に示されているように、実質的垂直壁で以て構成され
る微細ライン幾何学配置が得られる。エッチングにおけ
る最終ステップは、現場灰化であって、これは侵食を演
じる塩素含有化合物を酸化することによって侵食を抑制
しかつバルクレジストマスクとして機能する領域６を除
去する。このエッチングは、二酸化シリコン層に対して
２０：１より大きい選択性を有する。このエッチング
は、このプロセス中に不揮発性側壁ポリマーがエッチン
グされつつある表面に堆積してその下のこの表面を反応
ガスによるエッチングから保護する。残りのレジスト及
び側壁ポリマーのストリッピングは、このレベルに対す
るプロセスの流れにおける最終ステップである。本発明
のプロセスは、気相プロセスであって、無水ＨＦ及びＮ
２Ｈｘを含み、ここに、ｘは実数であり（Ｎ２Ｈｘは窒
素を水に通すことによって得られる）、プロセスの対称
のウェーハを収容するチャンバ内に導入され、これらは
反応して水溶性のエッチング副産物を作る。これらの副
産物が水溶性の性質を獲得した後、水をこのウェーハに
掛けてこの副産物をすすぎ流す。注目するのは、水性Ｈ
Ｆを無水ＨＦで置換できること、すなわち、水性ＨＦか
ら蒸気ＨＦを作り、かつこれを上述のＮ２Ｈｘと反応さ
せると云うことである。気相処理は、これが水性相又は
液相処理のように金属を腐食しないと云うことにおい
て、利点及び他の型式の処理を提供する。実験データの
示す所では、本発明に従う処理の後その金属上の面積抵
抗は変化せず、これによって処理中の反応は金属に無害
である。更に、処理の結果からの二酸化シリコン層へ損
傷を、蒸気を調整することを通して制御することかでき
る。本発明のプロセスは、ウェーハ気相クリーナを使用
して完成され得る。ウェーハ気相クリーナは、ウェーハ
から酸化物を除去する機械である。ウェーハ気相クリー
ナには、アドバンテージ（Ａｄｖａｎｔａｇｅ）、エク
ィノックス（Ｅｑｕｉｎｏｘ）、及びエックスキャリバ
ー（Ｅｘｃａｌｉｂｅｒ）各機械、並びに、ＤＮＳによ
る蒸気ＨＦツール、ＶＰＣ−８１１−Ａがある。いまま
での所、上に論じた型式の副産物を除去するためにウェ
ーハ気相クリーナが使用されたことはない。本発明のプ
ロセスが持たらすコスト低減は、現行の溶剤処理方法が
ウェーハ当たり約１．５０ドルであるのに比べてウエー
ハ当たり約０．０３セントであると現在の所期待されて
いる。加えて、本発明に関連する安全上の利点は、付随
的には希釈することのできない溶剤の場合に比べて、事
実上排気物処分を伴わないと云うことである。
【０００７】本発明の好適実施例を示すプロセスの流れ
を、下に掲げる。
を、下に掲げる。
【０００８】エックスキャリバー機械のような、ウェー
ハ気相クリーナ内において、拡散エンハンストシリレー
ト化レジストプロセスに従い処理されたウェーハは、密
閉エッチングチャンバ内でエッチングされ、次いで、こ
のチャンバが垂直に移動させてことによってすすぎ位置
へ転送され、このウェーハ気相クリーナのすすぎ空洞に
露出される。エッチング位置及びすすぎ位置に対する２
つの分離したプロセスは、次のとおりである：
ハ気相クリーナ内において、拡散エンハンストシリレー
ト化レジストプロセスに従い処理されたウェーハは、密
閉エッチングチャンバ内でエッチングされ、次いで、こ
のチャンバが垂直に移動させてことによってすすぎ位置
へ転送され、このウェーハ気相クリーナのすすぎ空洞に
露出される。エッチング位置及びすすぎ位置に対する２
つの分離したプロセスは、次のとおりである：
【０００９】エツチング位置 ステップ０ ウェーハをチャンバ内に挿入した後に、
チャンバを３０（ｌ／ｍｉｎ）の流量の窒素で５秒間洗
浄する。 ステップ１ プロセス窒素流量を５秒間１２（ｌ／ｍ
ｉｎ）に安定化しかつチャンバ圧力を６．４７ｋＰａに
制御する。 ステップ２ 水坦持窒素を２（ｌ／ｍｉｎ）の流量で
１０秒間添加する。これによって、水の薄層をウェーハ
表面上に凝縮させる。 ステップ３ 無水ＨＦを１８０ｃｃ／ｍｉｎの流量で
他のガスに添加する。窒素流量を担体ガスに対して１６
（ｌ／ｍｉｎ）及び水蒸気に対して１０（ｌ／ｍｉｎ）
へそれぞれ変化させる。総エッチング時間は５秒。この
ステップ中、酸化物が除去され、ウェーハ表面上に不揮
発性材料を残す。 ステップ４ １５秒間チャンバを高速窒素２２（ｌ／
ｍｉｎ）と水蒸気１０（ｌ／ｍｉｎ）で洗浄して、反応
を停止させかつチャンバの反応物質を洗浄する。 ステップ５、６ エッチング位置からすすぎ位置への
遷移ステップ。
チャンバを３０（ｌ／ｍｉｎ）の流量の窒素で５秒間洗
浄する。 ステップ１ プロセス窒素流量を５秒間１２（ｌ／ｍ
ｉｎ）に安定化しかつチャンバ圧力を６．４７ｋＰａに
制御する。 ステップ２ 水坦持窒素を２（ｌ／ｍｉｎ）の流量で
１０秒間添加する。これによって、水の薄層をウェーハ
表面上に凝縮させる。 ステップ３ 無水ＨＦを１８０ｃｃ／ｍｉｎの流量で
他のガスに添加する。窒素流量を担体ガスに対して１６
（ｌ／ｍｉｎ）及び水蒸気に対して１０（ｌ／ｍｉｎ）
へそれぞれ変化させる。総エッチング時間は５秒。この
ステップ中、酸化物が除去され、ウェーハ表面上に不揮
発性材料を残す。 ステップ４ １５秒間チャンバを高速窒素２２（ｌ／
ｍｉｎ）と水蒸気１０（ｌ／ｍｉｎ）で洗浄して、反応
を停止させかつチャンバの反応物質を洗浄する。 ステップ５、６ エッチング位置からすすぎ位置への
遷移ステップ。
【００１０】すすぎ位置 ステップ０ 位置を安定化する１秒間。 ステップ１ １０秒間、１００ｒｐｍのスピン速度で
ウェーハを脱イオン水ですすぐ。水溶性金属フッ化物が
このステップで除去される。 ステップ２ ドライスピン速度に上昇する前に、水す
すぎを断続してウェーハ上の水を除去する。プロセス時
間は約１分。 ステップ３ ３，０００ｒｐｍに上昇してウェーハを
乾燥しかつ窒素ガス流量を３０（ｌ／ｍｉｎ）に増大す
る。ウェーハは１５秒内に乾燥させる。
ウェーハを脱イオン水ですすぐ。水溶性金属フッ化物が
このステップで除去される。 ステップ２ ドライスピン速度に上昇する前に、水す
すぎを断続してウェーハ上の水を除去する。プロセス時
間は約１分。 ステップ３ ３，０００ｒｐｍに上昇してウェーハを
乾燥しかつ窒素ガス流量を３０（ｌ／ｍｉｎ）に増大す
る。ウェーハは１５秒内に乾燥させる。
【００１１】エックスキャリバー機械を使用するプロセ
スプログラムの１例を下に掲げる。注意するのは、これ
らのエツチング及びすすぎブロセス処方は例に過ぎず、
これと同じ処方を使用しなくてもいろいろと最適なプロ
セス処方があると云うことである。
スプログラムの１例を下に掲げる。注意するのは、これ
らのエツチング及びすすぎブロセス処方は例に過ぎず、
これと同じ処方を使用しなくてもいろいろと最適なプロ
セス処方があると云うことである。
【００１２】
【表１】
【００１３】上に説明されたプロセスを使用することの
できる１つの応用は、変形性ミラー（以下、ＤＭＤと称
する）に関連する。図６は、ＤＭＤが形成される積層８
の断面図である。この積層は、バルク半導体層９、ＣＭ
ＯＳアドレス指定回路機構１０、ホトレジト層１２、金
属層１４を含む。図７を参照すると、この図は部分的に
形成されたＤＭＤデバイスの横断面図を示しており、周
知のＤＭＤ形成技術に従って、図６に示された金属層１
４をエッチングした結果、ヒンジ１６がミラー１８に接
続されて形成される。ヒンジ１６は金属柱２０に接続さ
れ、これらの金属柱は、ＣＭＯＳアドレス指定回路機構
１０（破線によって示されている）のレベルまで下へ延
びるバイアを通して、形成される。参照符号２１は、こ
れらのＤＭＤデバイスの製造中に生じた側壁ポリマーを
指示する。ホトレジスト層１２をエッチング除去した
後、側壁ボリマーを２１は更に大きくなって存在するこ
とさえある。この側壁ポリマーは、ＤＭＤ機能性にとっ
て次のような点において特に厄介な問題を持たらす、す
なわち、これらの側壁ポリマーはホトレジスト層１２を
除去した後ＣＭＯＳアドレス指定回路機構１０と接触す
るようにこれがミラー１８の（そのページ内への又は外
への）スイベル動作に干渉することがある。図８を参照
すると、この図は、本発明のプロセスに従い完成された
ＤＭＤデバイスの断面図を示しており、図７のホトレジ
ズト層１２を除去した後、本発明の側壁ポリマー除去プ
ロセスを使用して側壁ポリマーを除去し、これによって
ＤＭＤデバイスの生産歩留りを極めて向上する。
できる１つの応用は、変形性ミラー（以下、ＤＭＤと称
する）に関連する。図６は、ＤＭＤが形成される積層８
の断面図である。この積層は、バルク半導体層９、ＣＭ
ＯＳアドレス指定回路機構１０、ホトレジト層１２、金
属層１４を含む。図７を参照すると、この図は部分的に
形成されたＤＭＤデバイスの横断面図を示しており、周
知のＤＭＤ形成技術に従って、図６に示された金属層１
４をエッチングした結果、ヒンジ１６がミラー１８に接
続されて形成される。ヒンジ１６は金属柱２０に接続さ
れ、これらの金属柱は、ＣＭＯＳアドレス指定回路機構
１０（破線によって示されている）のレベルまで下へ延
びるバイアを通して、形成される。参照符号２１は、こ
れらのＤＭＤデバイスの製造中に生じた側壁ポリマーを
指示する。ホトレジスト層１２をエッチング除去した
後、側壁ボリマーを２１は更に大きくなって存在するこ
とさえある。この側壁ポリマーは、ＤＭＤ機能性にとっ
て次のような点において特に厄介な問題を持たらす、す
なわち、これらの側壁ポリマーはホトレジスト層１２を
除去した後ＣＭＯＳアドレス指定回路機構１０と接触す
るようにこれがミラー１８の（そのページ内への又は外
への）スイベル動作に干渉することがある。図８を参照
すると、この図は、本発明のプロセスに従い完成された
ＤＭＤデバイスの断面図を示しており、図７のホトレジ
ズト層１２を除去した後、本発明の側壁ポリマー除去プ
ロセスを使用して側壁ポリマーを除去し、これによって
ＤＭＤデバイスの生産歩留りを極めて向上する。
【００１４】本発明は、その好適実施例及びその或る代
替実施例を参照してここに詳細に説明されたが、云うま
でもなくこの説明は例によっている過ぎず、限定的な意
味に解釈するべきではない。本発明は、拡散エンハンス
トシリレート化レジストプロセスを参照して幾つかの態
様において説明されたが、云うまでもはく、本発明をど
んなホトレジストプロセスにも使用できる。更に、云う
までもなく、本発明の実施例の細部における変更、及び
本発明の追加の実施例が、この説明を参照した通常の技
術の習熟者にとって明白であり、及び作成可能である。
全てのこのような変更及び追加実施例は、上に掲げた本
発明の精神と範囲内にあると考える。
替実施例を参照してここに詳細に説明されたが、云うま
でもなくこの説明は例によっている過ぎず、限定的な意
味に解釈するべきではない。本発明は、拡散エンハンス
トシリレート化レジストプロセスを参照して幾つかの態
様において説明されたが、云うまでもはく、本発明をど
んなホトレジストプロセスにも使用できる。更に、云う
までもなく、本発明の実施例の細部における変更、及び
本発明の追加の実施例が、この説明を参照した通常の技
術の習熟者にとって明白であり、及び作成可能である。
全てのこのような変更及び追加実施例は、上に掲げた本
発明の精神と範囲内にあると考える。
【００１５】以上の説明に関し更に以下の項を開示す
る。
る。
【００１６】（１） 半導体ウェーハから副産物を除去
する処理方法であって、前記半導体ウェーハ上に非水溶
性副産物を含む前記半導体ウェーハを収容するチャンバ
内にＨＦを導入するステップと、前記チャンバ内にｘが
実数であるＮ２Ｈｘを導入するステップと、前記ＨＦを
導入するステップと、前記Ｎ２Ｈｘを導入するステップ
とを実施した後に、前記ウェーハから溶解性副産物を除
去するステップとを含む処理方法。
する処理方法であって、前記半導体ウェーハ上に非水溶
性副産物を含む前記半導体ウェーハを収容するチャンバ
内にＨＦを導入するステップと、前記チャンバ内にｘが
実数であるＮ２Ｈｘを導入するステップと、前記ＨＦを
導入するステップと、前記Ｎ２Ｈｘを導入するステップ
とを実施した後に、前記ウェーハから溶解性副産物を除
去するステップとを含む処理方法。
【００１７】（２） 第１項記載の処理方法において、
前記ＨＦは無水である、処理方法。
前記ＨＦは無水である、処理方法。
【００１８】（３） 第１項記載の処理方法において、
前記Ｎ２Ｈｘは窒素を水の上に通過させることによって
形成される、処理方法。
前記Ｎ２Ｈｘは窒素を水の上に通過させることによって
形成される、処理方法。
【００１９】（４） 第１項記載の処理方法において、
前記ＨＦは水性ＨＦから作られた蒸気ＨＦである、処理
方法。
前記ＨＦは水性ＨＦから作られた蒸気ＨＦである、処理
方法。
【００２０】（５） 第１項記載の処理方法であって、
ウェーハ気相クリーナ内において実行される処理方法。
ウェーハ気相クリーナ内において実行される処理方法。
【００２１】（６） 変形性ミラーデバイスの柱から側
壁ポリマーを除去する処理方法であって、前記デバイス
上に非水溶性副産物を含む前記デバイスを収容するチャ
ンバ内にＨＦを導入するステップと、前記チャンバ内に
ｘが実数であるＮ２Ｈｘを導入するステップと、前記Ｈ
Ｆを導入するステップと、前記Ｎ２Ｈｘを導入するステ
ップとを実施した後に、前記デバイスから溶解性副産物
を除去するステップとを含む処理方法。
壁ポリマーを除去する処理方法であって、前記デバイス
上に非水溶性副産物を含む前記デバイスを収容するチャ
ンバ内にＨＦを導入するステップと、前記チャンバ内に
ｘが実数であるＮ２Ｈｘを導入するステップと、前記Ｈ
Ｆを導入するステップと、前記Ｎ２Ｈｘを導入するステ
ップとを実施した後に、前記デバイスから溶解性副産物
を除去するステップとを含む処理方法。
【００２２】（７） 第６項記載の処理方法であって、
ウェーハ気相クリーナ内において実行される処理方法。
ウェーハ気相クリーナ内において実行される処理方法。
【００２３】（８） 金属選択的にポリマーを除去する
処理方法であって、ＵＬＳＩ製造に特に使用されるのに
適した金属が取り去られのを防止する処理方法が開示さ
れる。
処理方法であって、ＵＬＳＩ製造に特に使用されるのに
適した金属が取り去られのを防止する処理方法が開示さ
れる。
【図１】拡散エンハンストシリレート化レジストプロセ
スに従い製造中の半導体ウェーハのＨＭＤＳへの露出ス
テップにおける断面図。
スに従い製造中の半導体ウェーハのＨＭＤＳへの露出ス
テップにおける断面図。
【図２】図２のＨＭＤＳ露出結果のシリレート化後のス
テップにおける半導体ウェーハの断面図。
テップにおける半導体ウェーハの断面図。
【図３】拡散エンハンストシリレート化レジストプロセ
スに従い製造中の半導体ウェーハの酸素プラズマエッチ
ングステップ後における断面図。
スに従い製造中の半導体ウェーハの酸素プラズマエッチ
ングステップ後における断面図。
【図４】拡散エンハンストシリレート化レジストプロセ
スに従い製造中の半導体ウェーハのドライエッチングス
テップ後における断面図。
スに従い製造中の半導体ウェーハのドライエッチングス
テップ後における断面図。
【図５】図５の半導体ウェーハに本発明により副産物を
除去するプロセスを施した後のウェーハの断面図。
除去するプロセスを施した後のウェーハの断面図。
【図６】ＤＭＤ形成用積層の断面図
【図７】図６の積層中に部分的にＤＭＤを形成したとき
の断面図
の断面図
【図８】本発明により側壁ポリマーを除去するプロセス
を施された後の完成されたＤＭＤの断面図。
を施された後の完成されたＤＭＤの断面図。
１ 半導体ウェーハ Ｍ２ 金属層 ２ ホトジスト層 ４ マスク ６ （バルクレジストマスクとして機能する）領域 ９ ＤＭＤ用積層 ９ 半導体層 １０ ＣＭＯＳアドレス指定回路機構 １２ ホトレジスト層 １４ 金属層 １６ ヒンジ １８ ミラー ２０ 金属柱 ２１ 側壁ポリマー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体ウェーハから副産物を除去する
処理方法
処理方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上にデバイ
スを製造する技術、特に、超大規模集積回路（以下、Ｕ
ＬＳＩと称する）製造において側壁ポリマーのような副
産物を除去するプロセスに関する。
スを製造する技術、特に、超大規模集積回路（以下、Ｕ
ＬＳＩと称する）製造において側壁ポリマーのような副
産物を除去するプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェーハ上に製造されるデバイス
の密度は、１６メガビット（ＭＢ）のダイナミックアク
セスメモリ（以下、ＤＲＡＭと称する）に現在採用され
ているＵＬＳＩと共にここ数年にわたり着実に向上して
いる。この傾向に伴い、特徴寸法は縮小しており（現在
０．５μｍ以下）かつプロセス技術に対する要求は増大
している。このような小さな特徴をパターン化するため
に、従来のリソグラフィ手順は、拡散エンハンストシリ
レート化レジスト（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｅｎ−ｈａｎ
ｃｅｄ ｓｉｌｙｌａｔｅｄ ｒｅｓｉｓｔ；ＤＥＳＩ
ＲＥＴＭと略称される）に基づく新しい手順に取って代
わられつつある。１ラインかつ深紫外放射露出を使用す
る、種々のレジスト内のサブハーフミクロン特徴の生産
における拡散エンハンストシリレート化プロセスの成功
についての多数の報告は、このプロセスが明るい未来を
有する徴候を示している。画像転写ステップまでの分解
能及びスループットの率は、従来のポジティブレジスト
のそれを超え、かつトポグラフィが重要関連事項である
場合は明らかに後者より高い。拡散エンハンストシリレ
ート化レジストプロセスの場合は、製造中のデバイスの
垂直壁上の側壁ポリマー（ＳＷＰとも称する）のような
エッチング副産物が多量に生じる結果、従来の方法に比
べて、そのレジストを除去するのが幾分困難である。こ
れらの副産物は、一般にポリマーと称され、一般に金属
分子と二酸化シリコン（ＳｉＯ２）分子を含む。例え
ば、その分子は、そのホトレジストからの炭素、金属層
及び二酸化シリコンからの金属を含むことがある。更
に、データの示す所によれば、側壁ポリマーはケイ酸ア
ルミニウム及び極く少量の過フッ化炭化水素を含んでい
る。過フッ化炭化水素は不燃性であり、かつそれゆえ、
金属エッチングでの現場酸素送入灰化順序中には除かれ
ない。したがって、このホトレジストからの副産物内の
高炭素含有量のために、灰化は有効でないことを証明し
ている。レジストを除去することに関する困難性は、こ
れがサブハーフミクロン級特徴の発生に厳しい障害であ
ることを証明している。先行技術においては、溶剤／超
音波撹拌が側壁ポリマーを除去するのに使用されてい
る。例えば、製造中のデバイスをエタノールアミン溶液
に浸け、続いてオプショナルに（超音波の出力を調整す
る能力がある）ネイ（Ｎｅｙ）超音波装置を使用してこ
れを超音波撹拌することが過去に使用されている。しか
しながら、これらの技術は、アルミニウムのような金属
をその最小特徴から取り去る傾向があるので、使用不能
であることを証明している。更に、これらの技術は、デ
バイス側壁上及びデバイス表面上に可なりの量の残留物
質を残す傾向がある。いままでの所、拡散エンハンスト
シリレート化レジストプロセスから結果する側壁ポリマ
ーを除去すると云う問題を解決する有効な手段は、間に
合っていない。
の密度は、１６メガビット（ＭＢ）のダイナミックアク
セスメモリ（以下、ＤＲＡＭと称する）に現在採用され
ているＵＬＳＩと共にここ数年にわたり着実に向上して
いる。この傾向に伴い、特徴寸法は縮小しており（現在
０．５μｍ以下）かつプロセス技術に対する要求は増大
している。このような小さな特徴をパターン化するため
に、従来のリソグラフィ手順は、拡散エンハンストシリ
レート化レジスト（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｅｎ−ｈａｎ
ｃｅｄ ｓｉｌｙｌａｔｅｄ ｒｅｓｉｓｔ；ＤＥＳＩ
ＲＥＴＭと略称される）に基づく新しい手順に取って代
わられつつある。１ラインかつ深紫外放射露出を使用す
る、種々のレジスト内のサブハーフミクロン特徴の生産
における拡散エンハンストシリレート化プロセスの成功
についての多数の報告は、このプロセスが明るい未来を
有する徴候を示している。画像転写ステップまでの分解
能及びスループットの率は、従来のポジティブレジスト
のそれを超え、かつトポグラフィが重要関連事項である
場合は明らかに後者より高い。拡散エンハンストシリレ
ート化レジストプロセスの場合は、製造中のデバイスの
垂直壁上の側壁ポリマー（ＳＷＰとも称する）のような
エッチング副産物が多量に生じる結果、従来の方法に比
べて、そのレジストを除去するのが幾分困難である。こ
れらの副産物は、一般にポリマーと称され、一般に金属
分子と二酸化シリコン（ＳｉＯ２）分子を含む。例え
ば、その分子は、そのホトレジストからの炭素、金属層
及び二酸化シリコンからの金属を含むことがある。更
に、データの示す所によれば、側壁ポリマーはケイ酸ア
ルミニウム及び極く少量の過フッ化炭化水素を含んでい
る。過フッ化炭化水素は不燃性であり、かつそれゆえ、
金属エッチングでの現場酸素送入灰化順序中には除かれ
ない。したがって、このホトレジストからの副産物内の
高炭素含有量のために、灰化は有効でないことを証明し
ている。レジストを除去することに関する困難性は、こ
れがサブハーフミクロン級特徴の発生に厳しい障害であ
ることを証明している。先行技術においては、溶剤／超
音波撹拌が側壁ポリマーを除去するのに使用されてい
る。例えば、製造中のデバイスをエタノールアミン溶液
に浸け、続いてオプショナルに（超音波の出力を調整す
る能力がある）ネイ（Ｎｅｙ）超音波装置を使用してこ
れを超音波撹拌することが過去に使用されている。しか
しながら、これらの技術は、アルミニウムのような金属
をその最小特徴から取り去る傾向があるので、使用不能
であることを証明している。更に、これらの技術は、デ
バイス側壁上及びデバイス表面上に可なりの量の残留物
質を残す傾向がある。いままでの所、拡散エンハンスト
シリレート化レジストプロセスから結果する側壁ポリマ
ーを除去すると云う問題を解決する有効な手段は、間に
合っていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体基板上のデバイスから、金属を取り去ることなく、側
壁ポリマーのような副産物を除去するプロセスを提供す
ることにある。
体基板上のデバイスから、金属を取り去ることなく、側
壁ポリマーのような副産物を除去するプロセスを提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェー
ハ上にデバイスを製造中、そのエッチング最終ステップ
後に、このウェーハを収容しているチェンバに無水ＨＦ
蒸気を導入し、次いでＮ２Ｈｘ（ここにｘは実数）ガス
を導入し、エッチング結果の副産物を反応により水溶性
化し、その後に水すすぎしてこの副産物だけを除去す
る。なお、水性ＨＦを蒸発して無水ＨＦを作り、窒素を
水に通過させてＮ２Ｈｘを得る。
ハ上にデバイスを製造中、そのエッチング最終ステップ
後に、このウェーハを収容しているチェンバに無水ＨＦ
蒸気を導入し、次いでＮ２Ｈｘ（ここにｘは実数）ガス
を導入し、エッチング結果の副産物を反応により水溶性
化し、その後に水すすぎしてこの副産物だけを除去す
る。なお、水性ＨＦを蒸発して無水ＨＦを作り、窒素を
水に通過させてＮ２Ｈｘを得る。
【０００５】
【実施例】次に本発明を図１から図８を参照して説明す
る。これらの図のうち図１から図５は、拡散エンハンス
トシリレート化レジストプロセスに従って製造中の半導
体ウェーハの横断面をステップ順に示し、参照符号は次
の図に持ち送りされる。
る。これらの図のうち図１から図５は、拡散エンハンス
トシリレート化レジストプロセスに従って製造中の半導
体ウェーハの横断面をステップ順に示し、参照符号は次
の図に持ち送りされる。
【０００６】その製造順序において、最近、ＤＲＡＭの
ような特殊のデバイスは、所望の回路機能を達成するた
めに電気的に相互接続される必要がある。この相互接続
の１つの重要な態様は、金属層Ｍ２として従来から知ら
れる、このデバイスの製造における第１相互接続レベル
及び最終レベルに関連する。図１の断面図に示されたＭ
２方式は、従来は、二酸化シリコン層とこれに続く金属
層Ｍ２を含み、金属層Ｍ２は、一般に、チンタン−タン
グステン（ＴｉＷ）層、その上のタングステン（Ｗ）、
その上のアルミニウム合金を含み、後者は１％のシリコ
ンと０．５％の銅を含む。図１から図５を参照すると、
これらの図は拡散エンハンストシリレート化レジストプ
ロセスに従って製造中の半導体ウェーハ１の断面図を示
し、これらの図を参照すると、このプロセスは、次のと
おりである。ノボラック基材レジン層のようなポジティ
ブレジスト層２は、従来のようにスピンコートされ、か
つこれに続くマスク４、レジスト層２を通しての露出後
に、現像に先立ちヘキサメチルジシラジン蒸気（以下、
ＨＭＤＳと称する）で処理される。シリレート化（ｓｉ
ｌｙｌａｔｉｏｎ）反応は、この露出レジストの表面を
変態させ、酸素プラズマによるドライエッチングに付さ
れ難い領域６を生じる。このことが、このレジストの正
常な現像行動を反転させて、ネガティブ画像を発生させ
る。非露出（したがって反転しなかった）レジストをド
ライエッチングすることの主要な利点は、これが好まし
くないスェリングを妨げ、かつウェットエッチング現像
にしばしば伴う分解能の付随的な損失を妨げると云うこ
とである。図３に示されたように、酸素プラズマエッチ
ングは、非露出レジストをエッチング除去する。そのパ
ターンをこの金属に転写するために、このウェーハを異
方性反応イオンエッチング（ＲＩＥとも称する）で以て
エッチングする。使用される化学作用は、アルミニウム
合金をエッチングするＣｌ２／ＢＣｌ３、これに続いて
Ｗ及びＴｉＷをエッチングするＳＦ２／Ａｒである。図
４に示されているように、実質的垂直壁で以て構成され
る微細ライン幾何学配置が得られる。エッチングにおけ
る最終ステップは、現場灰化であって、これは侵食を演
じる塩素含有化合物を酸化することによって侵食を抑制
しかつバルクレジストマスクとして機能する領域６を除
去する。このエッチングは、二酸化シリコン層に対して
２０：１より大きい選択性を有する。このエッチング
は、このプロセス中に不揮発性側壁ポリマーがエッチン
グされつつある表面に堆積してその下のこの表面を反応
ガスによるエッチングから保護する。残りのレジスト及
び側壁ポリマーのストリッピングは、このレベルに対す
るプロセスの流れにおける最終ステップである。本発明
のプロセスは、気相プロセスであって、無水ＨＦ及びＮ
２Ｈｘを含み、ここに、ｘは実数であり（Ｎ２Ｈｘは窒
素を水に通すことによって得られる）、プロセスの対称
のウェーハを収容するチャンバ内に導入され、これらは
反応して水溶性のエッチング副産物を作る。これらの副
産物が水溶性の性質を獲得した後、水をこのウェーハに
掛けてこの副産物をすすぎ流す。注目するのは、水性Ｈ
Ｆを無水ＨＦで置換できること、すなわち、水性ＨＦか
ら蒸気ＨＦを作り、かつこれを上述のＮ２Ｈｘと反応さ
せると云うことである。気相処理は、これが水性相又は
液相処理のように金属を腐食しないと云うことにおい
て、利点及び他の型式の処理を提供する。実験データの
示す所では、本発明に従う処理の後その金属上の面積抵
抗は変化せず、これによって処理中の反応は金属に無害
である。更に、処理の結果からの二酸化シリコン層へ損
傷を、蒸気を調整することを通して制御することができ
る。本発明のプロセスは、ウェーハ気相クリーナを使用
して完成され得る。ウェーハ気相クリーナは、ウェーハ
から酸化物を除去する機械である。ウェーハ気相クリー
ナには、アドバンテージ（Ａｄｖａｎｔａｇｅ）、エク
イノックス（Ｅｑｕｉｎｏｘ）、及びエックスキャリバ
ー（Ｅｘｃａｌｉｂｅｒ）各機械、並びに、ＤＮＳによ
る蒸気ＨＦツール、ＶＰＣ−８１１−Ａがある。いまま
での所、上に論じた型式の副産物を除去するためにウェ
ーハ気相クリーナが使用されたことはない。本発明のプ
ロセスが持たらすコスト低減は、現行の溶剤処理方法が
ウェーハ当たり約１．５０ドルであるのに比べてウェー
ハ当たり約０．０３セントであると現在の所期待されて
いる。加えて、本発明に関連する安全上の利点は、付随
的には希釈することのできない溶剤の場合に比べて、事
実上排気物処分を伴わないと云うことである。
ような特殊のデバイスは、所望の回路機能を達成するた
めに電気的に相互接続される必要がある。この相互接続
の１つの重要な態様は、金属層Ｍ２として従来から知ら
れる、このデバイスの製造における第１相互接続レベル
及び最終レベルに関連する。図１の断面図に示されたＭ
２方式は、従来は、二酸化シリコン層とこれに続く金属
層Ｍ２を含み、金属層Ｍ２は、一般に、チンタン−タン
グステン（ＴｉＷ）層、その上のタングステン（Ｗ）、
その上のアルミニウム合金を含み、後者は１％のシリコ
ンと０．５％の銅を含む。図１から図５を参照すると、
これらの図は拡散エンハンストシリレート化レジストプ
ロセスに従って製造中の半導体ウェーハ１の断面図を示
し、これらの図を参照すると、このプロセスは、次のと
おりである。ノボラック基材レジン層のようなポジティ
ブレジスト層２は、従来のようにスピンコートされ、か
つこれに続くマスク４、レジスト層２を通しての露出後
に、現像に先立ちヘキサメチルジシラジン蒸気（以下、
ＨＭＤＳと称する）で処理される。シリレート化（ｓｉ
ｌｙｌａｔｉｏｎ）反応は、この露出レジストの表面を
変態させ、酸素プラズマによるドライエッチングに付さ
れ難い領域６を生じる。このことが、このレジストの正
常な現像行動を反転させて、ネガティブ画像を発生させ
る。非露出（したがって反転しなかった）レジストをド
ライエッチングすることの主要な利点は、これが好まし
くないスェリングを妨げ、かつウェットエッチング現像
にしばしば伴う分解能の付随的な損失を妨げると云うこ
とである。図３に示されたように、酸素プラズマエッチ
ングは、非露出レジストをエッチング除去する。そのパ
ターンをこの金属に転写するために、このウェーハを異
方性反応イオンエッチング（ＲＩＥとも称する）で以て
エッチングする。使用される化学作用は、アルミニウム
合金をエッチングするＣｌ２／ＢＣｌ３、これに続いて
Ｗ及びＴｉＷをエッチングするＳＦ２／Ａｒである。図
４に示されているように、実質的垂直壁で以て構成され
る微細ライン幾何学配置が得られる。エッチングにおけ
る最終ステップは、現場灰化であって、これは侵食を演
じる塩素含有化合物を酸化することによって侵食を抑制
しかつバルクレジストマスクとして機能する領域６を除
去する。このエッチングは、二酸化シリコン層に対して
２０：１より大きい選択性を有する。このエッチング
は、このプロセス中に不揮発性側壁ポリマーがエッチン
グされつつある表面に堆積してその下のこの表面を反応
ガスによるエッチングから保護する。残りのレジスト及
び側壁ポリマーのストリッピングは、このレベルに対す
るプロセスの流れにおける最終ステップである。本発明
のプロセスは、気相プロセスであって、無水ＨＦ及びＮ
２Ｈｘを含み、ここに、ｘは実数であり（Ｎ２Ｈｘは窒
素を水に通すことによって得られる）、プロセスの対称
のウェーハを収容するチャンバ内に導入され、これらは
反応して水溶性のエッチング副産物を作る。これらの副
産物が水溶性の性質を獲得した後、水をこのウェーハに
掛けてこの副産物をすすぎ流す。注目するのは、水性Ｈ
Ｆを無水ＨＦで置換できること、すなわち、水性ＨＦか
ら蒸気ＨＦを作り、かつこれを上述のＮ２Ｈｘと反応さ
せると云うことである。気相処理は、これが水性相又は
液相処理のように金属を腐食しないと云うことにおい
て、利点及び他の型式の処理を提供する。実験データの
示す所では、本発明に従う処理の後その金属上の面積抵
抗は変化せず、これによって処理中の反応は金属に無害
である。更に、処理の結果からの二酸化シリコン層へ損
傷を、蒸気を調整することを通して制御することができ
る。本発明のプロセスは、ウェーハ気相クリーナを使用
して完成され得る。ウェーハ気相クリーナは、ウェーハ
から酸化物を除去する機械である。ウェーハ気相クリー
ナには、アドバンテージ（Ａｄｖａｎｔａｇｅ）、エク
イノックス（Ｅｑｕｉｎｏｘ）、及びエックスキャリバ
ー（Ｅｘｃａｌｉｂｅｒ）各機械、並びに、ＤＮＳによ
る蒸気ＨＦツール、ＶＰＣ−８１１−Ａがある。いまま
での所、上に論じた型式の副産物を除去するためにウェ
ーハ気相クリーナが使用されたことはない。本発明のプ
ロセスが持たらすコスト低減は、現行の溶剤処理方法が
ウェーハ当たり約１．５０ドルであるのに比べてウェー
ハ当たり約０．０３セントであると現在の所期待されて
いる。加えて、本発明に関連する安全上の利点は、付随
的には希釈することのできない溶剤の場合に比べて、事
実上排気物処分を伴わないと云うことである。
【０００７】本発明の好適実施例を示すプロセスの流れ
を、下に掲げる。
を、下に掲げる。
【０００８】エックスキャリバー機械のような、ウェー
ハ気相クリーナ内において、拡散エンハンストシリレー
ト化レジストプロセスに従い処理されたウェーハは、密
閉エッチングチャンバ内でエッチングされ、次いで、こ
のチャンバが垂直に移動させてことによってすすぎ位置
へ転送され、このウェーハ気相クリーナのすすぎ空洞に
露出される。エッチング位置及びすすぎ位置に対する２
つの分離したプロセスは、次のとおりである：
ハ気相クリーナ内において、拡散エンハンストシリレー
ト化レジストプロセスに従い処理されたウェーハは、密
閉エッチングチャンバ内でエッチングされ、次いで、こ
のチャンバが垂直に移動させてことによってすすぎ位置
へ転送され、このウェーハ気相クリーナのすすぎ空洞に
露出される。エッチング位置及びすすぎ位置に対する２
つの分離したプロセスは、次のとおりである：
【０００９】エッチング位置 ステップ０ ウェーハをチャンバ内に挿入した後に、
チャンバを３０（ｌ／ｍｉｎ）の流量の窒素で５秒間洗
浄する。 ステップ１ プロセス窒素流量を５秒間１２（ｌ／ｍ
ｉｎ）に安定化しかつチャンバ圧力を６．４７ｋＰａに
制御する。 ステップ２ 水坦持窒素を２（ｌ／ｍｉｎ）の流量で
１０秒間添加する。これによって、水の薄層をウェーハ
表面上に凝縮させる。 ステップ３ 無水ＨＦを１８０ｃｃ／ｍｉｎの流量で
他のガスに添加する。窒素流量を担体ガスに対して１６
（ｌ／ｍｉｎ）及び水蒸気に対して１０（ｌ／ｍｉｎ）
へそれぞれ変化させる。総エッチング時間は５秒。この
ステップ中、酸化物が除去され、ウェーハ表面上に不揮
発性材料を残す。 ステップ４ １５秒間チャンバを高速窒素２２（ｌ／
ｍｉｎ）と水蒸気１０（ｌ／ｍｉｎ）で洗浄して、反応
を停止させかつチャンバの反応物質を洗浄する。 ステップ５、６ エッチング位置からすすぎ位置への
遷移ステップ。
チャンバを３０（ｌ／ｍｉｎ）の流量の窒素で５秒間洗
浄する。 ステップ１ プロセス窒素流量を５秒間１２（ｌ／ｍ
ｉｎ）に安定化しかつチャンバ圧力を６．４７ｋＰａに
制御する。 ステップ２ 水坦持窒素を２（ｌ／ｍｉｎ）の流量で
１０秒間添加する。これによって、水の薄層をウェーハ
表面上に凝縮させる。 ステップ３ 無水ＨＦを１８０ｃｃ／ｍｉｎの流量で
他のガスに添加する。窒素流量を担体ガスに対して１６
（ｌ／ｍｉｎ）及び水蒸気に対して１０（ｌ／ｍｉｎ）
へそれぞれ変化させる。総エッチング時間は５秒。この
ステップ中、酸化物が除去され、ウェーハ表面上に不揮
発性材料を残す。 ステップ４ １５秒間チャンバを高速窒素２２（ｌ／
ｍｉｎ）と水蒸気１０（ｌ／ｍｉｎ）で洗浄して、反応
を停止させかつチャンバの反応物質を洗浄する。 ステップ５、６ エッチング位置からすすぎ位置への
遷移ステップ。
【００１０】すすぎ位置 ステップ０ 位置を安定化する１秒間。 ステップ１ １０秒間、１００ｒｐｍのスピン速度で
ウェーハを脱イオン水ですすぐ。水溶性金属フッ化物が
このステップで除去される。 ステップ２ ドライスピン速度に上昇する前に、水す
すぎを断続してウェーハ上の水を除去する。プロセス時
間は約１分。 ステップ３ ３，０００ｒｐｍに上昇してウェーハを
乾燥しかつ窒素ガス流量を３０（ｌ／ｍｉｎ）に増大す
る。ウェーハは１５秒内に乾燥させる。
ウェーハを脱イオン水ですすぐ。水溶性金属フッ化物が
このステップで除去される。 ステップ２ ドライスピン速度に上昇する前に、水す
すぎを断続してウェーハ上の水を除去する。プロセス時
間は約１分。 ステップ３ ３，０００ｒｐｍに上昇してウェーハを
乾燥しかつ窒素ガス流量を３０（ｌ／ｍｉｎ）に増大す
る。ウェーハは１５秒内に乾燥させる。
【００１１】エックスキャリバー機械を使用するプロセ
スプログラムの１例を下に掲げる。注意するのは、これ
らのエッチング及びすすぎプロセス処方は例に過ぎず、
これと同じ処方を使用しなくてもいろいろと最適なプロ
セス処方があると云うことである。
スプログラムの１例を下に掲げる。注意するのは、これ
らのエッチング及びすすぎプロセス処方は例に過ぎず、
これと同じ処方を使用しなくてもいろいろと最適なプロ
セス処方があると云うことである。
【００１２】
【表１】
【００１３】上に説明されたプロセスを使用することの
できる１つの応用は、変形性ミラー（以下、ＤＭＤと称
する）に関連する。図６は、ＤＭＤが形成される積層８
の断面図である。この積層は、バルク半導体層９、ＣＭ
ＯＳアドレス指定回路機構１０、ホトレジト層１２、金
属層１４を含む。図７を参照すると、この図は部分的に
形成されたＤＭＤデバイスの横断面図を示しており、周
知のＤＭＤ形成技術に従って、図６に示された金属層１
４をエッチングした結果、ヒンジ１６がミラー１８に接
続されて形成される。ヒンジ１６は金属柱２０に接続さ
れ、これらの金属柱は、ＣＭＯＳアドレス指定回路機構
１０（破線によって示されている）のレベルまで下へ延
びるバイアを通して、形成される。参照符号２１は、こ
れらのＤＭＤデバイスの製造中に生じた側壁ポリマーを
指示する。ホトレジスト層１２をエッチング除去した
後、側壁ポリマーを２１は更に大きくなって存在するこ
とさえある。この側壁ポリマーは、ＤＭＤ機能性にとっ
て次のような点において特に厄介な問題を持たらす、す
なわち、これらの側壁ポリマーはホトレジスト層１２を
除去した後ＣＭＯＳアドレス指定回路機構１０と接触す
るようにこれがミラー１８の（そのページ内への又は外
への）スイベル動作に干渉することがある。図８を参照
すると、この図は、本発明のプロセスに従い完成された
ＤＭＤデバイスの断面図を示しており、図７のホトレジ
ズト層１２を除去した後、本発明の側壁ポリマー除去プ
ロセスを使用して側壁ポリマーを除去し、これによって
ＤＭＤデバイスの生産歩留りを極めて向上する。
できる１つの応用は、変形性ミラー（以下、ＤＭＤと称
する）に関連する。図６は、ＤＭＤが形成される積層８
の断面図である。この積層は、バルク半導体層９、ＣＭ
ＯＳアドレス指定回路機構１０、ホトレジト層１２、金
属層１４を含む。図７を参照すると、この図は部分的に
形成されたＤＭＤデバイスの横断面図を示しており、周
知のＤＭＤ形成技術に従って、図６に示された金属層１
４をエッチングした結果、ヒンジ１６がミラー１８に接
続されて形成される。ヒンジ１６は金属柱２０に接続さ
れ、これらの金属柱は、ＣＭＯＳアドレス指定回路機構
１０（破線によって示されている）のレベルまで下へ延
びるバイアを通して、形成される。参照符号２１は、こ
れらのＤＭＤデバイスの製造中に生じた側壁ポリマーを
指示する。ホトレジスト層１２をエッチング除去した
後、側壁ポリマーを２１は更に大きくなって存在するこ
とさえある。この側壁ポリマーは、ＤＭＤ機能性にとっ
て次のような点において特に厄介な問題を持たらす、す
なわち、これらの側壁ポリマーはホトレジスト層１２を
除去した後ＣＭＯＳアドレス指定回路機構１０と接触す
るようにこれがミラー１８の（そのページ内への又は外
への）スイベル動作に干渉することがある。図８を参照
すると、この図は、本発明のプロセスに従い完成された
ＤＭＤデバイスの断面図を示しており、図７のホトレジ
ズト層１２を除去した後、本発明の側壁ポリマー除去プ
ロセスを使用して側壁ポリマーを除去し、これによって
ＤＭＤデバイスの生産歩留りを極めて向上する。
【００１４】本発明は、その好適実施例及びその或る代
替実施例を参照してここに詳細に説明されたが、云うま
でもなくこの説明は例によっている過ぎず、限定的な意
味に解釈するべきではない。本発明は、拡散エンハンス
トシリレート化レジストプロセスを参照して幾つかの態
様において説明されたが、云うまでもはく、本発明をど
んなホトレジストプロセスにも使用できる。更に、云う
までもなく、本発明の実施例の細部における変更、及び
本発明の追加の実施例が、この説明を参照した通常の技
術の習熟者にとって明白であり、及ひ作成可能である。
全てのこのような変更及び追加実施例は、上に掲げた本
発明の精神と範囲内にあると考える。
替実施例を参照してここに詳細に説明されたが、云うま
でもなくこの説明は例によっている過ぎず、限定的な意
味に解釈するべきではない。本発明は、拡散エンハンス
トシリレート化レジストプロセスを参照して幾つかの態
様において説明されたが、云うまでもはく、本発明をど
んなホトレジストプロセスにも使用できる。更に、云う
までもなく、本発明の実施例の細部における変更、及び
本発明の追加の実施例が、この説明を参照した通常の技
術の習熟者にとって明白であり、及ひ作成可能である。
全てのこのような変更及び追加実施例は、上に掲げた本
発明の精神と範囲内にあると考える。
【００１５】以上の説明に関し更に以下の項を開示す
る。
る。
【００１６】（１） 半導体ウェーハから副産物を除去
する処理方法であって、前記半導体ウェーハ上に非水溶
性副産物を含む前記半導体ウェーハを収容するチャンバ
内にＨＦを導入するステップと、前記チャンバ内にｘが
実数であるＮ２Ｈｘを導入するステップと、前記ＨＦを
導入するステップと、前記Ｎ２Ｈｘを導入するステップ
とを実施した後に、前記ウェーハから溶解性副産物を除
去するステップとを含む処理方法。
する処理方法であって、前記半導体ウェーハ上に非水溶
性副産物を含む前記半導体ウェーハを収容するチャンバ
内にＨＦを導入するステップと、前記チャンバ内にｘが
実数であるＮ２Ｈｘを導入するステップと、前記ＨＦを
導入するステップと、前記Ｎ２Ｈｘを導入するステップ
とを実施した後に、前記ウェーハから溶解性副産物を除
去するステップとを含む処理方法。
【００１７】（２） 第１項記載の処理方法において、
前記ＨＦは無水である、処理方法。
前記ＨＦは無水である、処理方法。
【００１８】（３） 第１項記載の処理方法において、
前記Ｎ２Ｈｘは窒素を水の上に通過させることによって
形成される、処理方法。
前記Ｎ２Ｈｘは窒素を水の上に通過させることによって
形成される、処理方法。
【００１９】（４） 第１項記載の処理方法において、
前記ＨＦは水性ＨＦから作られた蒸気ＨＦである、処理
方法。
前記ＨＦは水性ＨＦから作られた蒸気ＨＦである、処理
方法。
【００２０】（５） 第１項記載の処理方法であって、
ウェーハ気相クリーナ内において実行される処理方法。
ウェーハ気相クリーナ内において実行される処理方法。
【００２１】（６） 変形性ミラーデバイスの柱から側
壁ポリマーを除去する処理方法であって、前記デバイス
上に非水溶性副産物を含む前記デバイスを収容するチャ
ンバ内にＨＦを導入するステップと、前記チャンバ内に
ｘが実数であるＮ２Ｈｘを導入するステップと、前記Ｈ
Ｆを導入するステップと、前記Ｎ２Ｈｘを導入するステ
ップとを実施した後に、前記デバイスから溶解性副産物
を除去するステップとを含む処理方法。
壁ポリマーを除去する処理方法であって、前記デバイス
上に非水溶性副産物を含む前記デバイスを収容するチャ
ンバ内にＨＦを導入するステップと、前記チャンバ内に
ｘが実数であるＮ２Ｈｘを導入するステップと、前記Ｈ
Ｆを導入するステップと、前記Ｎ２Ｈｘを導入するステ
ップとを実施した後に、前記デバイスから溶解性副産物
を除去するステップとを含む処理方法。
【００２２】（７） 第６項記載の処理方法であって、
ウェーハ気相クリーナ内において実行される処理方法。
ウェーハ気相クリーナ内において実行される処理方法。
【００２３】（８） 金属選択的にポリマーを除去する
処理方法であって、ＵＬＳＩ製造に特に使用されるのに
適した金属が取り去られのを防止する処理方法が開示さ
れる。
処理方法であって、ＵＬＳＩ製造に特に使用されるのに
適した金属が取り去られのを防止する処理方法が開示さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】拡散エンハンストシリレート化レジストプロセ
スに従い製造中の半導体ウェーハのＨＭＤＳへの露出ス
テップにおける断面図。
スに従い製造中の半導体ウェーハのＨＭＤＳへの露出ス
テップにおける断面図。
【図２】図２のＨＭＤＳ露出結果のシリレート化後のス
テップにおける半導体ウェーハの断面図。
テップにおける半導体ウェーハの断面図。
【図３】拡散エンハンストシリレート化レジストプロセ
スに従い製造中の半導体ウェーハの酸素プラズマエッチ
ングステップ後における断面図。
スに従い製造中の半導体ウェーハの酸素プラズマエッチ
ングステップ後における断面図。
【図４】拡散エンハンストシリレート化レジストプロセ
スに従い製造中の半導体ウェーハのドライエッチングス
テップ後における断面図。
スに従い製造中の半導体ウェーハのドライエッチングス
テップ後における断面図。
【図５】図５の半導体ウェーハに本発明により副産物を
除去するプロセスを施した後のウエーハの断面図。
除去するプロセスを施した後のウエーハの断面図。
【図６】ＤＭＤ形成用積層の断面図。
【図７】図６の積層中に部分的にＤＭＤを形成したとき
の断面図。
の断面図。
【図８】本発明により側壁ポリマーを除去するプロセス
を施された後の完成されたＤＭＤの断面図。
を施された後の完成されたＤＭＤの断面図。
【符号の説明】 １ 半導体ウェーハ Ｍ２ 金属層 ２ ホトジスト層 ４ マスク ６ （バルクレジストマスクとして機能する）領域 ９ ＤＭＤ用積層 ９ 半導体層 １０ ＣＭＯＳアドレス指定回路機構 １２ ホトレジスト層 １４ 金属層 １６ ヒンジ １８ ミラー ２０ 金属柱 ２１ 側壁ポリマー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｐ
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体ウェーハから副産物を除去する処
理方法であって、 前記半導体ウェーハ上に非水溶性副産物を含む前記半導
体ウェーハを収容するチャンバ内にＨＦを導入するステ
ップと、 前記チャンバ内にｘが実数であるＮ２Ｈｘを導入するス
テップと、 前記ＨＦを導入するステップと、前記Ｎ２Ｈｘを導入す
るステップとを実施した後に、前記ウェーハから溶解性
副産物を除去するステップとを含む処理方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US940101 | 1992-09-03 | ||
| US07/940,101 US5348619A (en) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | Metal selective polymer removal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077002A true JPH077002A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=25474228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5254654A Pending JPH077002A (ja) | 1992-09-03 | 1993-09-03 | 半導体ウェーハから副産物を除去する処理方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5348619A (ja) |
| EP (1) | EP0585936B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077002A (ja) |
| KR (1) | KR100270416B1 (ja) |
| DE (1) | DE69334049T2 (ja) |
| TW (1) | TW241387B (ja) |
Families Citing this family (81)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO1995007152A1 (en) * | 1993-09-08 | 1995-03-16 | Uvtech Systems, Inc. | Surface processing |
| KR100336916B1 (ko) * | 1994-02-03 | 2002-12-02 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 반도체기판의스트립핑,패시베이션및부식반응억제방법 |
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