JP2001110766A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
ウェハ裏面等に付着するCu金属汚染を好適に除去する
と同時に、ウェハ面を親水化処理することが可能なウェ
ハ前洗浄工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体ウェハの表面にCuメッキ膜を形
成した工程(S11)の後にウェハの表面以外の面に付
着したCu金属汚染を洗浄する前洗浄工程(S12)と
して、Cu金属汚染をウェハ面から除去すると同時にウ
ェハの表面以外の面を親水性にする処理を含んでおり、
その処理として、フッ酸を含まず酸化性を有する洗浄液
を用いてウェハの表面以外の面を洗浄する処理を行う。
洗浄液としては、硝酸過水、HPM、SPM、濃厚硝酸
等を用いる。また、洗浄液をウェハの表面以外の面に噴
射すると同時に、ウェハの表面に洗浄液が接触しないよ
うに、ウェハの表面に純水や有機酸を噴射し、あるいは
窒素ガスを吹き付ける。
Description
等の導電膜を形成する半導体装置に関し、特にCu膜の
形成時にウェハに生じるCu原子等の金属汚染(以下、
Cu金属汚染と称する)を除去するための洗浄工程を含
む半導体装置の製造方法に関するものである。
てCuを利用した半導体装置が提案されている。例え
ば、Cuにより図9に示すようなダマシン構造のCu配
線を形成する場合には、シリコン等の半導体基板9にト
ランジスタなどの素子(図示せず)が形成され、その表
面にシリコン酸化膜等の層間絶縁膜2を形成した後、配
線を形成する領域を選択エッチングして配線溝3を形成
する。次いで、スパッタ法によりTaN,Ta,TiN
等のバリアメタル膜4を形成し、さらにその上にスパッ
タ法によりシードCu膜5を形成する。しかる後、Cu
メッキ処理を行い前記シードCu膜5からCuを成長
し、前記配線溝3を埋めるのに十分な厚さにCuメッキ
膜6を形成する。次いで、形成された前記Cuメッキ膜
6は水分を含んで多結晶状態にあるために、所要の温度
でのアニールを行い、Cu結晶を成長する。その後、こ
れらが形成されたウェハ1の表面を化学機械研磨(CM
P)処理して前記層間絶縁膜2の表面が露呈されるまで
前記Cuメッキ膜6、シードCu膜5、バリアメタル膜
4を研磨することで、同図のように、表面が平坦化さ
れ、前記配線溝3内にのみCuメッキ膜6、シードCu
膜5、バリアメタル膜4が残されたダマシン配線8が形
成される。その後、後洗浄工程によりウェハ1に付着し
ている研磨材や汚染金属等の汚染物を除去している。
Cuメッキ工程において、Cuがウェハの裏面にも成長
され、あるいはCu原子等のCu金属汚染がウェハ裏面
に付着すると、Cuがウェハの裏面側からシリコン内に
拡散し、素子特性劣化の要因となる。このような特性劣
化を防止するために、ウェハの裏面に付着しているCu
金属汚染を除去するためのウェハ前洗浄が行われる。一
般的なウェハ前洗浄の方法として、FPM(HF/H2
O2 /H2 O)などの洗浄液を用いたRCA洗浄方法が
知られている。FPMを用いてウェハ裏面を洗浄する
と、Cu金属汚染は除去できるもののFPMによってウ
ェハ裏面の表面のシリコン酸化膜が除去されてしまいウ
ェハ裏面は疎水性となり、CMP工程後のウェハ後洗浄
において洗浄液がウェハ裏面に均一に接触せず、洗浄効
果が低下してしまう。また、FPM等の洗浄液がウェハ
表面に形成されたCu配線に付着すると、Cu表面が溶
けたり、腐食されてしまい、配線抵抗が増大したり断線
したりする。
効果を高めるには、ウェハ裏面を親水化処理することが
好ましい。すなわち、CMPにより生じる汚染物は絶縁
物(スラリー)であり、その絶縁物は疎水性であるシリ
コン面にはゼータ電位が異極性であるため付着し易くな
る。ところが、例えばシリコン面を酸化してシリコン酸
化膜を形成すると、シリコン酸化膜は親水性であってゼ
ータ電位が同極性となるため、絶縁物である汚染物がシ
リコン面に付着し難くなり、CMP後洗浄によって容易
に除去することが可能になる。このような親水化処理を
行ってCMP後洗浄効果を高める技術として、特許第2
586319号では、O2 プラズマ処理を行うことによ
りウェハ裏面にシリコン酸化膜を形成して親水化処理す
る技術が提案されている。しかしながら、O2 プラズマ
処理は、タングステンのような高融点金属の配線を有す
るウェハに対しては有効であるが、この技術をそのまま
Cuの配線に適用したときには、CuがO2 プラズマに
よって酸化されてしまい、配線抵抗が増加してしまうこ
とになる。
表面にCuメッキ膜を形成したときに、ウェハ裏面にC
u金属汚染が生じ、このCu金属汚染が要因となってウ
ェハに形成する素子の特性劣化を生じているが、このC
u金属汚染を好適に除去することは困難である。Cu金
属汚染を好適に除去するためには、フッ酸を含むFPM
を利用することが有効であるが、これではCuメッキ膜
以外のウェハ面が疎水化してしまい、CMP工程後のウ
ェハ後洗浄での汚染物を有効に洗浄することができなく
なる。また、ウェハ後洗浄での洗浄効果を高めるために
ウェハ面をO2 プラズマにより親水化処理すると、Cu
メッキ膜の表面が酸化され、配線抵抗が増大することに
なる。
成したときにウェハ裏面等に生じるCu金属汚染を好適
に除去するとともに、ウェハ面を親水化処理することが
可能なウェハ前洗浄工程を含む半導体装置の製造方法を
提供するものである。
の表面にCu膜を形成した工程の後にウェハの表面以外
の面に付着したCu金属汚染を洗浄する前洗浄工程とし
て、Cu金属汚染をウェハ面から除去すると同時にウェ
ハの表面以外の面を親水性にする処理を含んでいること
を特徴とする。すなわち、前記前洗浄工程では、フッ酸
を含まず酸化性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの表
面以外の面を洗浄する処理を含んでいる。
PM、SPM、濃厚硝酸、オゾンガスが溶解した硫酸、
オゾンガスが溶解した硝酸、オゾンガスが溶解した塩酸
のいずれかを用いる。また、この場合、前記洗浄液をウ
ェハの表面以外の面に噴射すると同時に、ウェハの前記
Cuメッキ膜上には前記洗浄液が接触しない保護処理を
施す。前記保護処理は、前記ウェハの表面に純水、また
は有機酸を噴射し、あるいは窒素ガスを吹き付ける処理
とする。さらに、前記有機酸は、前記ウェハの表面に形
成されたCuメッキ膜の表面酸化膜を除去するものであ
ることが好ましい。
にCu膜を形成した工程の後にウェハの表面以外の面に
付着したCu金属汚染を洗浄する前洗浄工程として、C
u金属汚染をウェハの表面以外の面から除去した後に、
前記ウェハの表面以外の面を親水化する処理を含んでい
ることを特徴とする。この前洗浄工程では、フッ酸(H
F)を含む洗浄液を用いてCu金属汚染を除去し、フッ
酸を含まず酸化性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの
表面以外の面を親水化する。
いる。また、前記親水化する処理の洗浄液として、オゾ
ン水、過酸化水素水、硝酸過水、HPM、SPM、濃厚
硝酸、オゾンガスが溶解した硫酸、オゾンガスが溶解し
た硝酸、オゾンガスが溶解した塩酸、過酸化水素水+硫
酸、過酸化水素水+硝酸、過酸化水素水+塩酸のいずれ
かを用いる。
u膜を化学機械研磨した後、ウェハに付着した汚染金属
を洗浄する後洗浄工程として、希アンモニア水、電解カ
ソード水、溶存水素水による1段目の処理と、前記ウェ
ハの表面をシュウ酸により、裏面をFPM(フッ酸過酸
化水素水:HF/H2 O2 /H2 O)またはシュウ酸に
よる2段目の処理とを組み合わせることが好ましい。
性を有する洗浄液を用いてCu膜が形成されているウェ
ハ表面以外の面を洗浄することで、ウェハ面に付着して
いるCu金属汚染を除去することができるとともに、当
該ウェハ面を酸化して親水性のシリコン酸化膜を形成
し、ウェハ面を親水化処理する。これにより、ウェハ面
のCu金属汚染を除去し、Cu金属汚染が要因となるデ
バイスの特性劣化を防止するとともに、ウェハ面の親水
化処理が可能となり、後工程のCMP後に行う汚染物の
洗浄効果を高めることが可能になる。
参照して説明する。図1は本発明の実施形態の製造方法
のフローチャートであり、Cu膜としてCuメッキ膜に
適用した例を示している。先ず、ステップS11のCu
メッキ工程では、図外の素子が形成されているシリコン
のウェハの表面に層間絶縁膜を形成し、かつ当該層間絶
縁膜の表面に形成した配線溝内にバリアメタル膜、シー
ドCu膜を形成した後、シードCu膜の表面にCuメッ
キ膜を成長する。次いで、ステップS12のウェハ前洗
浄工程では、前記Cuメッキ膜を形成したときにウェハ
表面以外の面、ここではウェハの周面と裏面に付着した
Cu金属汚染を除去するウェハ前洗浄を行う。続いて、
ステップS13のアニール工程では、Cuメッキ膜をア
ニールして多結晶状態のCuの結晶を成長し、低抵抗化
する。そして、ステップS14のCMP工程では、ウェ
ハの表面に対してCMPを行なってCuメッキ膜を層間
絶縁膜の配線溝内にのみ残し、ダマシン配線を形成す
る。しかる後、ステップS15のウェハ後洗浄工程で
は、前記CMP工程によりウェハの表面、裏面に付着し
たCu金属汚染や、CMP研磨液に含まれる研磨材とし
てのアルミナ粒子やシリカ粒子等の汚染物を除去する。
る。ステップS11のCuメッキ工程では、図2(a)
に示すように、MOSトランジスタ等の図外の素子が形
成されているシリコンからなる半導体基板9の表面にシ
リコン酸化膜等の層間絶縁膜2を形成した後、配線を形
成する領域を選択エッチングして配線溝3を形成する。
次いで、スパッタ法によりTaN,Ta,TiN等のバ
リアメタル膜4を形成し、さらにその上にスパッタ法に
よりシードCu膜5を形成する。前記バリアメタル膜4
はCuが層間絶縁膜2に拡散し、さらに下層の半導体基
板9のシリコンにまで拡散して半導体基板9上に形成さ
れている素子特性を劣化することを防止するためであ
る。しかる後、電解メッキ法によりCuメッキ処理を行
い前記シードCu膜5からCuを成長し、前記配線溝3
を埋めるのに十分な厚さにCuメッキ膜6を形成する。
このCuメッキ処理では、図示は省略するが、ウェハ1
の表面にデバイス形成領域を囲むリングを設け、このリ
ングの内側にメッキ液を供給することで、ウェハ表面の
デバイス形成領域にのみCuメッキ膜6を成長すること
が可能である。
て、Cu金属原子101がウェハ1の周面や裏面に付着
してCu金属汚染を生じた状態にある。そこで、ステッ
プS12では、ウェハ1を前洗浄装置20にセットし、
ウェハ前洗浄を行う。この前洗浄装置20は、例えば、
図3に示すように、ウェハ1の周縁部を挟持する複数個
のローラ21と、前記複数個のローラ21を同じ方向に
同一速度で回転駆動する回転駆動部22と、前記ローラ
21で支持するウェハ1の表面側と裏面側にそれぞれ洗
浄液を投射する表面ノズル23及び裏面ノズル24とを
備えている。この前洗浄装置20では、ウェハ1の周縁
複数箇所をそれぞれローラ21で支持することでウェハ
1を水平状態に支持し、かつ回転駆動部22によって各
ローラ21を同一方向に回転することでウェハ1をロー
ラ21間で水平方向に回転させることが可能となる。そ
して、このようにウェハ1を回転させながらウェハ1の
表面には表面ノズル23からの洗浄液を噴射し、ウェハ
1の裏面には裏面ノズル24からの洗浄液を噴射してウ
ェハ前洗浄を実行する。
に示すように、前記前洗浄装置20においてウェハ1を
所要の速度で水平方向に回転しながら、裏面ノズル24
からは硝酸過水(HNO3 /H2 O2 /H2 O)〔HN
O3 :H2 O2 :H2 O=1:1〜20:10〜20
0〕、HPM(HCl/H2 O2 /H2 O)、SPM
(H2 SO4 /H2 O2 )等のように、酸性でHFを含
まず酸化性のある洗浄液102をウェハ1の裏面の全面
に均一な拡散状態で噴射する。また、表面ノズル23か
らは純水、あるいは有機酸水溶液(例えば、0.001
〜5%のシュウ酸、クエン酸、マロン酸等)からなる洗
浄液103をウェハ1の表面の中央部に向けて噴射す
る。これら洗浄液102,103の噴射により、ウェハ
裏面では、HFを含まない洗浄液102でCu金属汚染
101を除去する。特に、洗浄液102として硝酸過水
を用いてウェハ1の裏面を洗浄することにより、硝酸過
水はCu金属汚染101を容易に洗浄液中に溶け込ませ
て洗浄液と共に除去することが可能となる。また、Cu
金属汚染を除去すると共に、図2(b)のように、硝酸
過水の酸化性によってウェハ1の裏面のシリコン面に薄
いシリコン酸化膜7を形成する。このとき、洗浄液にH
Fが含まれていないので、シリコン酸化膜7が形成され
にくくなったり、エッチング除去されることがない。前
記したようにシリコン酸化膜は親水性であるため、詳細
を後述する後工程でのCMP工程(ステップS14)で
ウェハ1の裏面にCu屑やアルミナ粒子等の汚染物が付
着し難くなり、さらにその後のウェハ後洗浄工程では洗
浄液が親水性化されたウェハ裏面の全面に対して有効に
機能して付着している汚染物を有効に除去することが可
能になる。なお、ウェハ裏面の洗浄液として硝酸(HN
O3 )を単独で用いることも可能であるが、その場合に
は5%以上の濃厚溶液とする。さらに、ウェハ裏面の洗
浄液として、オゾンガスが溶解した硫酸、オゾンガスが
溶解した硝酸、オゾンガスが溶解した塩酸を用いること
も可能である。
酸過水で洗浄する一方で、水平方向に回転されているウ
ェハ1の表面の中央部に対して表面ノズル23から純水
や有機酸水溶液等の洗浄液103を噴射することで、ウ
ェハ1の表面では、噴射された洗浄液103が遠心力に
よってウェハ1の表面に広がり、少なくともウェハ表面
のCuメッキ膜6を覆う状態とすることにより、ウェハ
裏面に噴射されている裏面ノズル24からの洗浄液10
2がウェハ表面に接触し、Cuメッキ膜6の表面が酸化
されることを防止する。また、洗浄液103として有機
酸水溶液を用いたときには、Cuメッキ膜6の表面に生
じているCu酸化膜をエッチング除去し、清浄化された
Cuメッキ面を露呈させることが可能となる。
は、Cuメッキ工程により形成された前記Cuメッキ膜
は水分を含んで多結晶状態にあるので、例えば、400
℃、30分のアニールを行い、Cu結晶を成長する。
は、前記ウェハ1の表面を化学機械研磨処理して前記層
間絶縁膜2の表面が露呈されるまで前記Cuメッキ膜
6、シードCu膜5、バリアメタル膜4を研磨すること
で、図2(c)のように、表面が平坦化され、前記配線
溝3内にのみCuメッキ膜6、シードCu膜5、バリア
メタル膜4が残されたダマシン配線8が形成される。こ
のCMP工程では、研磨されたCuメッキ膜6のCu屑
や、研磨材としてのアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚染
物104がウェハ表面の研磨されたCuメッキ膜の表面
や、それ以外のウェハ裏面等に付着することになる。
のCMP工程S14によってウェハ1に付着した汚染物
104を除去するウェハ後洗浄を行なう。このCMP工
程後のウェハ後洗浄では、図5に示すように、水平方向
に回転可能な構成のウェハの表裏面に接してブラシを配
置した後洗浄装置30を使用する。前記後洗浄装置30
は、ウェハ1を回転駆動する機構は前記した前洗浄装置
20と同様に、回転駆動される複数のローラ31によっ
てウェハ1の周縁部を保持し、回転駆動部32により各
ローラ31を同一方向に回転することでウェハ1を水平
方向に回転駆動する機構を利用している。また、ウェハ
1の表裏面に対向して、それぞれ表面ノズル33と裏面
ノズル34が配置されていることも前洗浄装置20と同
様である。さらに、ウェハ1の表裏面に接するブラシと
して、ウェハの表裏面にそれぞれ対向配置された一対の
円筒型をしたロール式ブラシ35,36が備えられる。
このロール式ブラシ35,36は、その軸回りに回転さ
れ、かつウェハ1の水平方向の回転に伴ってそれぞれウ
ェハ1の表裏面の全面に接触してブラッシングする。
を2段に分けて行っている。1段目処理では、CMP研
磨材としてのアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚染物を除
去するために、希アンモニア水(例えば、0.01重量
%)を用いて20〜60secのブラシ洗浄処理をウェ
ハの両面に対して行う。すなわち、図6に示すように、
ウェハ1を水平方向に回転しながら各ノズル33,34
から洗浄液105をウェハ1面に噴射し、かつ同時にウ
ェハ1の表裏面をブラシ35,36でブラッシングしな
がら洗浄を行う。この洗浄液105としては、アンモニ
ア水の他に、電解カソード水、あるいは純水または希ア
ンモニア水に水素をバブリング法により溶存させた水素
水溶液(溶存水素水)を用いてもよい。この洗浄の後、
純水によりウェハ両面を清浄化する。2段目処理では、
ウェハ1の表面に対する洗浄液106としては汚染物を
除去するためにシュウ酸(例えば、0.5重量%)によ
るスピン洗浄を施す。ウェハ裏面に対する洗浄液107
としてはシュウ酸、あるいはFPM(例えば、HF:H
2 O2 :H2 O=1:1:100)で15〜30sec
の洗浄を行いCu屑やアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚
染物を除去する。この後、純水リンスを10〜30se
c行うことで、図2(d)のように、ウェハ1の表裏面
が洗浄される。
は、1段目処理においては、ウェハ表裏面の汚染物の除
去に濃度の低い希アンモニア水を用いているため、ウェ
ハ表面のCuメッキ膜6の表面がエッチングされたり、
ピットを生じることなく、汚染物を効果的に除去するこ
とが可能である。また、2段目処理においては、特に、
シュウ酸を用いることにより、Cuメッキ膜6をエッチ
ングすることなくCu屑を除去できるとともに、Cu屑
やアルミナ粒子以外の汚染物、例えば、K、Ca、Fe
等の汚染金属を除去することも可能となる。
装置の製造工程の一部として、ウェハ1の表面にCuメ
ッキ膜6を形成する工程と、ウェハ1の表面以外の面に
付着したCu金属汚染101を洗浄する前洗浄工程と、
Cuメッキ膜6をアニールして結晶性を改善する工程
と、Cuメッキ膜6をCMP処理するCMP工程と、C
MP処理されたウェハ1に付着した汚染物を洗浄する後
洗浄工程の各工程を含んでいる製造方法の場合に、前記
前洗浄工程として、フッ酸を含まず酸化性を有する洗浄
液を用いてCuメッキ膜6が形成されているウェハ表面
以外の面を洗浄することで、1つの処理工程のみでウェ
ハ面に付着しているCu原子等のCu金属汚染を除去す
ることができるとともに、当該ウェハ表面以外の面を親
水化処理してCMP工程後に行う後洗浄工程での汚染物
の洗浄効果を高めることが可能になり、洗浄工程の煩雑
化を生じることなく、洗浄効果を高めることが実現され
ている。
属汚染の洗浄を行った後のウェハ裏面のCu汚染濃度を
測定した結果を示す図である。洗浄前ではほぼ1.0E
+14(atoms/cm2 )の汚染に対し前記実施形
態のようにウェハ裏面に対して硝酸過水を洗浄液として
洗浄を行うと、汚染は1.0E+11程度まで低減でき
た。これはFPMで洗浄を行った場合の汚染にほぼ近い
値であり、従来のHFを含む洗浄液での洗浄と同程度の
洗浄効果が確保されていることが確認された。
ェハの裏面のCu屑やアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚
染物の個数を測定した結果であり、前洗浄工程S12に
おいて硝酸過水によりウェハ裏面を親水化処理した本実
施形態では、粒子残留数は120(個/ウェハ)である
のに対し、従来の親水化処理を行っていないFPMの場
合には粒子残留数は250(個/ウェハ)以上であり、
この点で本実施形態での前洗浄工程S12は後洗浄工程
S15での洗浄効果に大きく貢献していることが確認さ
れた。
形態について説明する。前記実施形態では、前洗浄工程
として、HFを含まない酸化性のある洗浄液を用いた1
段階の処理でウェハの表面以外のCu汚染金属を除去
し、かつその親水化を行っているが、必ずしも1段階で
行う必要はない。例えば、図4を参照すると、前記実施
形態と同様に、表面ノズル23からウェハ1の表面(C
uメッキ膜)上に純水、有機酸水溶液、あるいは窒素ガ
ス等を噴射した状態で、第1段目として、裏面ノズル2
4からは洗浄液としてFPMをウェハ1の裏面等に噴射
する。このFPMの噴射によりウェハ1の裏面等に存在
するCu汚染金属を除去する。このFPMによるCu汚
染金属の除去効果は、図7に示した通りであり、極めて
高い洗浄効果が得られる。
4からHFを含まない酸化性のある洗浄液をウェハ1の
裏面等に噴射する。この洗浄液は前記実施形態と同様
に、硝酸過水、HPM、SPM、濃硝酸、オゾンガスが
溶解した硫酸、オゾンガスが溶解した硝酸、オゾンガス
が溶解した塩酸等を用いる。これにより、第1段目の洗
浄処理で洗浄されたウェハ1の裏面(半導体基板9の裏
面)に酸化膜が形成され、ウェハ1の裏面が親水化され
る。この親水化によって後工程のCMP工程で生じる汚
染物がウェハ1の裏面に付着した場合でも後洗浄工程に
おいて有効に洗浄除去できることは前記実施形態と同じ
である。
は銅含有率が90重量%以上の銅を主成分とする銅合金
が用いられる。ここで、銅合金とは、アルミニウム、ジ
ルコニウム、またはスカンジウムなどを少量含む銅が例
示される。
おいて、洗浄液をウェハの表面以外の面に噴射する際
に、ウェハ表面のCuメッキ膜に洗浄液が接触しないよ
うに、表面ノズルから純水等を噴射しているが、必ずし
も液体を噴射する必要はなく、窒素(N2 )ガスのよう
なガスをウェハの表面に吹き付けるようにしてもよい。
後洗浄の後洗浄装置は、前記した構成に限られるもので
はない。例えば、前洗浄装置20及び後洗浄装置30で
は、円周方向に複数本のピンを配列した構成のピンチャ
ックでウェハの周縁部を挟持し、ピンチャックを水平方
向に回転駆動することで、これと一体にウェハを回転す
る構成としてもよい。また、後洗浄装置30に備えられ
るブラシ35,36は、ロール式ブラシに限られるもの
ではなく、ディスク式ブラシ、あるいはその他のブラシ
であってもよい。以上の説明では、Cuメッキ膜を例に
説明したが、本発明はスパッタ法などにより形成したC
u膜であっても同様な効果が得られる。
表面にCu膜を形成した後にウェハ面に付着したCu金
属汚染を洗浄する前洗浄工程として、フッ酸を含まず、
酸化性を有する洗浄液を用いてCu膜が形成されている
ウェハ表面以外の面を洗浄することで、ウェハ面に付着
しているCu原子等のCu金属汚染を除去することがで
きるとともに、当該ウェハ面を親水化処理してCMP工
程後に行う後洗浄工程での汚染物の洗浄効果を高めるこ
とが可能になり、洗浄効果を高めることができるという
効果が得られる。また、前記前洗浄工程として、先にフ
ッ酸を含む洗浄液で洗浄を行い、続いてフッ酸を含まな
い酸化性のある洗浄液を用いて洗浄を行う2段階の洗浄
を行うことで、同様に、ウェハ面に付着しているCu原
子等のCu金属汚染を除去することができるとともに、
当該ウェハ面を親水化処理してCMP工程後に行う後洗
浄工程での汚染物の洗浄効果を高めることが可能にな
る。さらに、CMP工程後の後洗浄工程においては希ア
ンモニア水等の1段目処理と、シュウ酸等による2段目
処理を組み合わせることにより、Cu膜にダメージを与
えることなく、また前洗浄工程での親水化処理効果とあ
いまって汚染物を効果的に除去することが可能となる。
である。
着したCu金属汚染及び汚染物を除去する状態を工程順
に示す断面図である。
る影響を示す図である。
図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体ウェハの表面にCu膜を形成する
工程と、前記ウェハの表面以外の面に付着したCu金属
汚染(Cu等の金属汚染)を洗浄する前洗浄工程と、前
記Cu膜を化学機械研磨する工程と、化学機械研磨され
た前記ウェハに付着した汚染物を洗浄する後洗浄工程と
を含む半導体装置の製造方法において、前記前洗浄工程
では、前記Cu金属汚染を前記ウェハの表面以外の面か
ら除去すると同時に前記ウェハの表面以外の面を親水化
する処理を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項2】 前記前洗浄工程では、フッ酸(HF)を
含まず酸化性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの表面
以外の面を洗浄する処理を含む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。 - 【請求項3】 前記洗浄液として、硝酸過水(HNO3
/H2 O2 /H2 O)、HPM(HCl/H2 O2 /H
2 O)、SPM(H2 SO4 /H2 O2 /H2 O)、濃
厚硝酸(concHNO3 )、オゾンガスが溶解した硫
酸、オゾンガスが溶解した硝酸、オゾンガスが溶解した
塩酸のいずれかを用いることを特徴とする請求項2に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記洗浄液をウェハの表面以外の面に噴
射すると同時に、ウェハの前記Cu膜上には前記洗浄液
が接触しない保護処理を施すことを特徴とする請求項2
または3に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記保護処理は、前記ウェハの表面に純
水、または有機酸を噴射し、あるいは窒素ガスを吹き付
ける処理であることを特徴とする請求項4に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記有機酸は、前記ウェハの表面に形成
されたCu膜の表面酸化膜を除去するものであることを
特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 半導体ウェハの表面にCu膜を形成する
工程と、前記ウェハの表面以外の面に付着したCu金属
汚染を洗浄する前洗浄工程と、前記Cu膜を化学機械研
磨する工程と、化学機械研磨された前記ウェハに付着し
た汚染物を洗浄する後洗浄工程とを含む半導体装置の製
造方法において、前記前洗浄工程では、前記Cu金属汚
染を前記ウェハの表面以外の面から除去した後に、前記
ウェハの表面以外の面を親水化する処理を含んでいるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記前洗浄工程では、フッ酸を含む洗浄
液を用いてCu金属汚染を除去し、フッ酸を含まず酸化
性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの表面以外の面を
親水化する処理を含むことを特徴とする請求項7に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記フッ酸を含む洗浄液としてFPM
(フッ酸過酸化水素水:HF/H2 O2 /H2 O)を用
い、前記親水化する処理の洗浄液として、オゾン水、過
酸化水素水、硝酸過水、HPM、SPM、濃厚硝酸、オ
ゾンガスが溶解した硫酸、オゾンガスが溶解した硝酸、
オゾンガスが溶解した塩酸、過酸化水素水+硫酸、過酸
化水素水+硝酸、過酸化水素水+塩酸のいずれかを用い
ることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項10】 前記後洗浄工程は、希アンモニア水、
電解カソード水、溶存水素水による1段目の処理と、前
記ウェハの表面をシュウ酸により、裏面をFPMまたは
シュウ酸による2段目の処理とを組み合わせていること
を特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法。
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