JP2001519599A - 機械化学的研磨後の酸化物又は窒化物層の洗浄方法 - Google Patents
機械化学的研磨後の酸化物又は窒化物層の洗浄方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、以下のステップを含む方法であり、酸化物又は窒化物の層に、アンモニアと過酸化水素の水溶液(NH4OH：H2O2：H2O)を噴霧する第１ステップと、酸化物又は窒化物の層に、フッ酸と塩酸の水溶液（HF/HCl/H2O）を噴霧する第２ステップとを含み、全部で４ｎｍから６ｎｍの深さに、酸化物又は窒化物の層をエッチングする。本発明は半導体デバイスの製造に利用する。
Description
【０００１】 本発明は、機械化学的研磨後(post mechanochemical-polishing)の酸化物又は
窒化物層の洗浄についての方法一般に関連し、そのような層としては酸化珪素（
SiO2）又は窒化珪素(Si3N4)の層がある。
窒化物層の洗浄についての方法一般に関連し、そのような層としては酸化珪素（
SiO2）又は窒化珪素(Si3N4)の層がある。
【０００２】 半導体デバイスの製造方法において、酸化物及び窒化物の層、特にSiO2及びSi 3 N4層が、平坦化のステップを受けることは一般的であり、その平坦化のステッ プは、研磨粒子の混濁液を用いる機械化学的研磨の操作を一般的に含む。混濁液
の例として、酸化珪素の凝集体のアルカリ水溶液がある。
の例として、酸化珪素の凝集体のアルカリ水溶液がある。
【０００３】 残念ながら、この研磨操作は、多量の比較的大きな（＞０．２μｍ）研磨剤の
粒子を残留する効果、及び機械化学的研磨によって層の表面部分（突起領域）に
捕まる金属の汚染物を取り込む効果を持つ。
粒子を残留する効果、及び機械化学的研磨によって層の表面部分（突起領域）に
捕まる金属の汚染物を取り込む効果を持つ。
【０００４】 次の半導体デバイス製造ステップを実行するために、研磨粒子を除去する必要
があり、金属不純物も除去する必要がある。例として、研磨後において、＞０．
２μｍの径の粒子数は、約１０．８０／ｃｍ２であり、金属不純物の割合は数百
万分の１（ｐｐｍ）の桁である。ところが製造に関するステップ、特に≦０．２
５μｍの寸法を特徴とするＣＭＯＳデバイスを製造するステップにおいては、＞
０．２μｍの径の粒子数は０．２／ｃｍ２以下で、金属不純物は１００万分の１
以下でなければならない。
があり、金属不純物も除去する必要がある。例として、研磨後において、＞０．
２μｍの径の粒子数は、約１０．８０／ｃｍ２であり、金属不純物の割合は数百
万分の１（ｐｐｍ）の桁である。ところが製造に関するステップ、特に≦０．２
５μｍの寸法を特徴とするＣＭＯＳデバイスを製造するステップにおいては、＞
０．２μｍの径の粒子数は０．２／ｃｍ２以下で、金属不純物は１００万分の１
以下でなければならない。
【０００５】 さまざまな機械化学的研磨後の洗浄方法が存在する。これらの方法は液相洗浄
方法、ドライ洗浄方法、及び機械的洗浄方法を含み、機械的洗浄と液相洗浄の操
作を組み合わせた方法を含む。
方法、ドライ洗浄方法、及び機械的洗浄方法を含み、機械的洗浄と液相洗浄の操
作を組み合わせた方法を含む。
【０００６】 ドライ洗浄の操作は、一例として、アルゴンイオン打ち込み（ボンバードメン
ト；bombardment）、プラズマアシスト洗浄（plasma-assisted cleaning）、光 化学洗浄、低温エアロゾル洗浄、又は表面脱着（surface desorption）を含み、
ドライ洗浄の操作の大部分は実験段階にある。
ト；bombardment）、プラズマアシスト洗浄（plasma-assisted cleaning）、光 化学洗浄、低温エアロゾル洗浄、又は表面脱着（surface desorption）を含み、
ドライ洗浄の操作の大部分は実験段階にある。
【０００７】 機械的洗浄の操作は、回転するブラシの動作が、酸化物又は窒化物層の表面か
ら粒子を払い落とすことを一般的に含み、そのブラシに基本溶液の水滴が落とさ
れる。もっとも一般的な溶液は、希釈したアンモニア水溶液（１．５ｍａｓｓ％
）である。
ら粒子を払い落とすことを一般的に含み、そのブラシに基本溶液の水滴が落とさ
れる。もっとも一般的な溶液は、希釈したアンモニア水溶液（１．５ｍａｓｓ％
）である。
【０００８】 層の表面にダメージを与えないように、ブラシはポリ（ビニルアルコール）で
作られ、層の表面に水性の膜が与えられる。この種類の機械的洗浄の装置はONTR
AK（商標）として市販される装置である。
作られ、層の表面に水性の膜が与えられる。この種類の機械的洗浄の装置はONTR
AK（商標）として市販される装置である。
【０００９】 液相洗浄の操作は、使用する溶液、洗浄する基板、及び問題の汚染物に依存す
る様々な粒子除去メカニズムに基づく。含まれる主なメカニズムは、汚染物の溶
解、層のエッチング、汚染物の溶解後の酸化、及び粒子と層の間のクーロン斥力
である。
る様々な粒子除去メカニズムに基づく。含まれる主なメカニズムは、汚染物の溶
解、層のエッチング、汚染物の溶解後の酸化、及び粒子と層の間のクーロン斥力
である。
【００１０】 使用する主な溶液は、SC1、SC2、CARO、及びDHFを含む。
【００１１】 SC1溶液は、アンモニアと過酸化水素の水溶液であり、NH4OH/H2O2/H2Oの体積 割合は一般的に1/1/10と1/2/10の間である。
【００１２】 この溶液は、表面に捕らえられた粒子を、粒子を保持する層をエッチングする
ことによって除去することができる。これはアンモニア水が、酸化物又は窒化物
の表面をエッチングするからである。一方、この基本溶液は、多くの金属を析出
し、このために酸性溶液を使用する付加的な処理が必要であり、生成した析出物
を溶解する酸性溶液は、SC2溶液などである。
ことによって除去することができる。これはアンモニア水が、酸化物又は窒化物
の表面をエッチングするからである。一方、この基本溶液は、多くの金属を析出
し、このために酸性溶液を使用する付加的な処理が必要であり、生成した析出物
を溶解する酸性溶液は、SC2溶液などである。
【００１３】 SC2溶液は、塩酸と過酸化水素の水溶液であり、過酸化水素が、金属を酸化し ながら金属析出物を溶解することができる。
【００１４】 「Caro’s acid」と呼ばれる水溶液は、H2SO4/H2O2又はH2SO4/O3の溶液であり
、硫酸と強酸化剤の作用によって任意の有機汚染物を取り除くために使用される
。
、硫酸と強酸化剤の作用によって任意の有機汚染物を取り除くために使用される
。
【００１５】 DHF溶液は、希釈したフッ酸水溶液であり、酸化物又は窒化物層をエッチング することによって、捕らえられた特定の金属汚染物を除去するのに使用される。
【００１６】 液相洗浄装置は、浸漬ユニット(immersion unit)と噴霧装置の２種類がある。
浸漬ユニットは、様々な溶液を含む一連の水槽を含み、洗浄するウェーハを順に
浸漬する。
浸漬ユニットは、様々な溶液を含む一連の水槽を含み、洗浄するウェーハを順に
浸漬する。
【００１７】 噴霧装置は、洗浄するウェーハを遠心分離し、溶液を噴霧することによって洗
浄する。これらの装置の利点は、ウェーハが頻繁に新鮮な溶液を受けることにあ
り、その溶液は一度しか濾過されず、再利用されない。この種の装置は、FSTと いう会社よりMERCURY OC（商標）及びMERCURY MP（商標）として市販されている
。
浄する。これらの装置の利点は、ウェーハが頻繁に新鮮な溶液を受けることにあ
り、その溶液は一度しか濾過されず、再利用されない。この種の装置は、FSTと いう会社よりMERCURY OC（商標）及びMERCURY MP（商標）として市販されている
。
【００１８】 MERCURY MP装置について簡単に言うと、２５枚の処理するウェーハを収容する
ことができるそれぞれ４つのバスケットは、ターンテーブルで互いに正反対に配
置され、中央、及び漕の側壁に置かれたノズルを用いて溶液をウェーハに噴霧す
る。
ことができるそれぞれ４つのバスケットは、ターンテーブルで互いに正反対に配
置され、中央、及び漕の側壁に置かれたノズルを用いて溶液をウェーハに噴霧す
る。
【００１９】 この装置で利用可能な選択項目（製品の濃度のばらつき、フローレート、ター
ンテーブルの回転速度、温度、及び各シーケンスの時間）は、ウェーハの洗浄を
できる限り最適化することを可能とする。
ンテーブルの回転速度、温度、及び各シーケンスの時間）は、ウェーハの洗浄を
できる限り最適化することを可能とする。
【００２０】 基板に堆積した酸化物又は窒化物層の洗浄に関する機械化学的後の洗浄方法は
、例えばテトラエチル・オルトシリケート（TEOS）を用いるプラズマ拡張化学蒸
着法（PECVD；plasma-enhanced chemical vapour deposition）によってシリコ ンウェーハに堆積する酸化物、又は窒化物の層の場合、研磨装置内のウェーハを
すすいだ後のブラシによる機械的な洗浄（例としてONTRAK装置）と、その後の噴
霧による化学的な洗浄（例として、MERCURY装置を用いる）とを含む。すすぎと 機械的洗浄のステップは、およそウェーハ表面の９０％の粒子状汚染物を除去す
ることができる。
、例えばテトラエチル・オルトシリケート（TEOS）を用いるプラズマ拡張化学蒸
着法（PECVD；plasma-enhanced chemical vapour deposition）によってシリコ ンウェーハに堆積する酸化物、又は窒化物の層の場合、研磨装置内のウェーハを
すすいだ後のブラシによる機械的な洗浄（例としてONTRAK装置）と、その後の噴
霧による化学的な洗浄（例として、MERCURY装置を用いる）とを含む。すすぎと 機械的洗浄のステップは、およそウェーハ表面の９０％の粒子状汚染物を除去す
ることができる。
【００２１】 噴霧洗浄のステップは、最初にHF溶液を噴霧し、それから、MERCURY装置を用 いてSC1溶液を噴霧することを含み、金属とイオンの汚染物を除去し、研磨操作 によってダメージを受けた酸化物層をエッチングすることができる。エッチング
する酸化物の層の厚さはおよそ１００Å＝１０ｎｍ程度であり、噴霧ステップの
総時間は約２５分である。
する酸化物の層の厚さはおよそ１００Å＝１０ｎｍ程度であり、噴霧ステップの
総時間は約２５分である。
【００２２】 この方法におけるステップを改良したにもかかわらず、ある欠点が残る。ブラ
ッシング装置のブラシは、粒子を積み込むようになり、一定期間の後にそれらを
除去する。これは、ブラシを定期的に検査しなければならないことを意味する。
さらに、２５枚のウェーハの全バッチに関する機械的洗浄の時間はかなり長く、
約４０分である。
ッシング装置のブラシは、粒子を積み込むようになり、一定期間の後にそれらを
除去する。これは、ブラシを定期的に検査しなければならないことを意味する。
さらに、２５枚のウェーハの全バッチに関する機械的洗浄の時間はかなり長く、
約４０分である。
【００２３】 さらに、ブラッシング装置は、クリーンルームの大きな区画を占め、これはク
リーンルームを相対的に大きくしなければならないことを意味する。
リーンルームを相対的に大きくしなければならないことを意味する。
【００２４】 従って、効率的で、洗浄サイクルの短縮を可能とし、クリーンルームのスペー
スを抑え、薬品の消費を抑え、装置のランニングコストを少なくするような半導
体デバイスの製造に関する、基板（シリコンウェーハなど）に堆積された酸化物
又は窒化物層を洗浄するための機械化学的研磨後の方法を工夫することが好まし
い。
スを抑え、薬品の消費を抑え、装置のランニングコストを少なくするような半導
体デバイスの製造に関する、基板（シリコンウェーハなど）に堆積された酸化物
又は窒化物層を洗浄するための機械化学的研磨後の方法を工夫することが好まし
い。
【００２５】 本発明の課題は、従って、上記の利点を持つ、基板（特にシリコンウェーハ）
に堆積された酸化物又は窒化物（特にSiO2及びSi3N4）の洗浄に関する機械化学 的研磨後の方法である。
に堆積された酸化物又は窒化物（特にSiO2及びSi3N4）の洗浄に関する機械化学 的研磨後の方法である。
【００２６】 本発明に従い、基板（特にシリコンウェーハ）に堆積された酸化物又は窒化物
（特にSiO2及びSi3N4）の洗浄に関する機械化学的研磨後の方法を用いて、上記 課題は達成され、その方法は以下のものを含む 酸化物又は窒化物の層に、アンモニアと過酸化水素の水溶液（NH4OH/H2O2/H2O
−SC1溶液）を噴霧する第１のステップ。
（特にSiO2及びSi3N4）の洗浄に関する機械化学的研磨後の方法を用いて、上記 課題は達成され、その方法は以下のものを含む 酸化物又は窒化物の層に、アンモニアと過酸化水素の水溶液（NH4OH/H2O2/H2O
−SC1溶液）を噴霧する第１のステップ。
【００２７】 酸化物又は窒化物の層に、塩酸とフッ酸の水溶液（HF/HCl/H2O）を噴霧する第
２のステップ。
２のステップ。
【００２８】 前記噴霧ステップは、全体で４ｎｍから６ｎｍの深さに、酸化物又は窒化物の
層をエッチングするものである。
層をエッチングするものである。
【００２９】 好ましくは、第１の噴霧ステップの間、酸化物又は窒化物に覆われた基板を、
６０℃から１００℃の間の温度に熱し、温度が約９０℃であればさらに良い。SC
1溶液（NH4OH/H2O2/H2O）の成分の希釈率は、一般的に１：１：１０及び１：２ ：１０である。アンモニアの重量濃度は一般的に２％から３％の間であり、溶液
のｐＨは約１２．５である。
６０℃から１００℃の間の温度に熱し、温度が約９０℃であればさらに良い。SC
1溶液（NH4OH/H2O2/H2O）の成分の希釈率は、一般的に１：１：１０及び１：２ ：１０である。アンモニアの重量濃度は一般的に２％から３％の間であり、溶液
のｐＨは約１２．５である。
【００３０】 第２の噴霧ステップは、一般的に周囲温度（２１℃）で実行され、HF及びHCl の重量濃度は一般的にそれぞれ０．２％と２％である。溶液のｐＨは約１である
。
。
【００３１】 一般的に、噴霧ステップの間、基板は遠心力を受け、SC1溶液を噴霧するとき 、遠心力の速度は、好ましくは周期的に変化し、そうすることにより確実に表面
の化学種を周期的に補給し、拡散によって汚染物を除去することを容易にする。
の化学種を周期的に補給し、拡散によって汚染物を除去することを容易にする。
【００３２】 好ましい冷すすぎ(cold rinse)ステップも、SC1溶液を噴霧する第１のステッ プの後で、例としては純水を用いて実行される。この冷すすぎステップも、好ま
しくは基板に遠心力を作用させる間に実行され、徐々に遠心力を作用させる速度
を上げながら実行すればさらに良く、これは、汚染物を除去する助けとなる。
しくは基板に遠心力を作用させる間に実行され、徐々に遠心力を作用させる速度
を上げながら実行すればさらに良く、これは、汚染物を除去する助けとなる。
【００３３】 一般的には、例として第１の噴霧ステップの後の冷すすぎと同様に、HF/HCl/H 2 O溶液を噴霧する第２のステップの次に冷すすぎが続く。
【００３４】 最終的に、基板及び酸化物又は窒化物層は、例として純水を用いて最終冷すす
ぎを受け、それから乾燥される。
ぎを受け、それから乾燥される。
【００３５】 本発明における方法の重大な特徴は、噴霧ステップが、酸化物又は窒化物層を
全体で４ｎｍから５ｎｍの間の深さにエッチングし、好ましくは４．５ｎｍから
６ｎｍの間であり、５ｎｍから６ｎｍの間であればさらに良いというものでなけ
ればならないという事実に関する。
全体で４ｎｍから５ｎｍの間の深さにエッチングし、好ましくは４．５ｎｍから
６ｎｍの間であり、５ｎｍから６ｎｍの間であればさらに良いというものでなけ
ればならないという事実に関する。
【００３６】 一般的に、SC1溶液を使用する第１の噴霧ステップは、３ｎｍから５ｎｍ、好 ましくは３．５ｎｍから４．５ｎｍでエッチングを止めるように調整されるが、
HF/HCl/H2O溶液を使う第２の噴霧ステップは、０．５ｎｍから２ｎｍ、好ましく
はおよそ１ｎｍから１．５ｎｍでエッチングを止めるように調節される。
HF/HCl/H2O溶液を使う第２の噴霧ステップは、０．５ｎｍから２ｎｍ、好ましく
はおよそ１ｎｍから１．５ｎｍでエッチングを止めるように調節される。
【００３７】 従って、例えばSiO2層の場合において、９０℃でSC1溶液を用いるエッチング の速度は、約０．６ｎｍ／分であり、室温（２１℃）でHF/HCl/H2O溶液を用いる
エッチングの速度は、約２ｎｍ／分であると規定する。この結果、噴霧ステップ
の時間を調整することによって、酸化物層をエッチングする全体の深さを調整す
ることができる。
エッチングの速度は、約２ｎｍ／分であると規定する。この結果、噴霧ステップ
の時間を調整することによって、酸化物層をエッチングする全体の深さを調整す
ることができる。
【００３８】 本発明のもう１つの特徴は、所望の結果を得るために、洗浄がブラッシングの
ような機械的洗浄のステップを必要としないことである。
ような機械的洗浄のステップを必要としないことである。
【００３９】 それぞれ添付した図を参照して残りを説明する。 図１は、深さに関してｃｍ２あたりの０．２μｍ以上の不良数をグラフにした
ものであり、化学洗浄によってSiO2（TEOS,PECVD）層をエッチングした。 図２は、ORBOT（商標）装置を用いて得られた図であり、標準的方法（ブラッ シング、及び希釈したHF及びSC1溶液の噴霧）を用いて洗浄したSiO2の不良を示 し、Ti/TiN障壁層を堆積した後のものである。 図３は、ORBOT装置を用いて得られた図であり、SC1溶液及びHF/HCl/H2O溶液の
噴霧によって洗浄したSiO2の不良を示し、SiO2は全体で約２ｎｍの深さにエッチ
ングされ、Ti/TiN障壁層を堆積した後のものである。 図４は、ORBOT装置を用いて得られた図であり、本発明の方法を使用して洗浄 したSiO2の欠陥を示し、SiO2は全体で約５ｎｍの深さにエッチングされ、Ti/TiN
障壁層を堆積した後のものである。
ものであり、化学洗浄によってSiO2（TEOS,PECVD）層をエッチングした。 図２は、ORBOT（商標）装置を用いて得られた図であり、標準的方法（ブラッ シング、及び希釈したHF及びSC1溶液の噴霧）を用いて洗浄したSiO2の不良を示 し、Ti/TiN障壁層を堆積した後のものである。 図３は、ORBOT装置を用いて得られた図であり、SC1溶液及びHF/HCl/H2O溶液の
噴霧によって洗浄したSiO2の不良を示し、SiO2は全体で約２ｎｍの深さにエッチ
ングされ、Ti/TiN障壁層を堆積した後のものである。 図４は、ORBOT装置を用いて得られた図であり、本発明の方法を使用して洗浄 したSiO2の欠陥を示し、SiO2は全体で約５ｎｍの深さにエッチングされ、Ti/TiN
障壁層を堆積した後のものである。
【００４０】 下の例で使用したウェーハは、厚さ１．２μｍのSiO2で被覆したシリコンウェ
ーハであり、従来のテトラエチル・オルトシリケートを用いるプラズマ拡張化学
蒸着方法で被覆した。
ーハであり、従来のテトラエチル・オルトシリケートを用いるプラズマ拡張化学
蒸着方法で被覆した。
【００４１】 機械化学的研磨 次の特徴を持つ従来の機械化学的方法を用いて、ウェーハ上の酸化物層を研磨
した。 研磨装置：ISOPLANAR 8000（商標） 研磨時間：４分１５秒 研磨ヘッドの圧力：３８ｋＰａ（５．５ｐｓｉ） 支持板の回転速度：２４ｒｐｍ 回転ラックの回転速度：１０ｒｐｍ 酸化珪素凝集体の基本混濁液 研磨した酸化物の厚さは約５×１０４ｎｍである。
した。 研磨装置：ISOPLANAR 8000（商標） 研磨時間：４分１５秒 研磨ヘッドの圧力：３８ｋＰａ（５．５ｐｓｉ） 支持板の回転速度：２４ｒｐｍ 回転ラックの回転速度：１０ｒｐｍ 酸化珪素凝集体の基本混濁液 研磨した酸化物の厚さは約５×１０４ｎｍである。
【００４２】 化学洗浄 洗浄の操作はMERCURY MP装置を用いて実行され、研磨した対照のウェーハは、
バスケットの１と２５の位置に置かれ、バスケットの残りにシリコンウェーハを
満たし、対照のウェーハを含むバスケットの向かいのバスケットも、システムの
バランスを取るためにシリコンウェーハを満たした。ウェーハはSC1溶液を投与 する前に、前もって暖めた純水で約９０℃に熱せられる。粒子を除去するために
SC1溶液を投与する。 NH4OH：H2O2：H2Oの希釈比は１：１：１０又は１：２：１０ NH4OHの流出速度：１２５ｃｍ３／分 H2O2の流出速度：１２５又は２５０ｃｍ３／分 H2Oの流出速度：１２５０ｃｍ３／分 ｐＨ：１２．５ 溶液の最高温度：９０℃ 遠心作用の速度は、デューティサイクルｔ１/ｔ２＝４５/１５で、６０ｒｐｍ
から６００ｒｐｍの間で周期的に変化する。 ｔ１（秒）：６０ｒｐｍから５００ｒｐｍの速度を増加するための時間であり
、５００ｒｐｍを維持するための時間である。 ｔ２（秒）：６００ｒｐｍから６０ｒｐｍの速度を減少するための時間であり
、６０ｒｐｍを維持するための時間。 希釈したHF/HCl水溶液を投与する。 HFの流出速度：１０００ｃｍ３／分 HClの流出速度：１２５ｃｍ３／分 H2Oの流出速度：１０００ｃｍ３／分 HFの重量濃度：０．２％ HClの重量濃度：２％ ｐＨ：約１
バスケットの１と２５の位置に置かれ、バスケットの残りにシリコンウェーハを
満たし、対照のウェーハを含むバスケットの向かいのバスケットも、システムの
バランスを取るためにシリコンウェーハを満たした。ウェーハはSC1溶液を投与 する前に、前もって暖めた純水で約９０℃に熱せられる。粒子を除去するために
SC1溶液を投与する。 NH4OH：H2O2：H2Oの希釈比は１：１：１０又は１：２：１０ NH4OHの流出速度：１２５ｃｍ３／分 H2O2の流出速度：１２５又は２５０ｃｍ３／分 H2Oの流出速度：１２５０ｃｍ３／分 ｐＨ：１２．５ 溶液の最高温度：９０℃ 遠心作用の速度は、デューティサイクルｔ１/ｔ２＝４５/１５で、６０ｒｐｍ
から６００ｒｐｍの間で周期的に変化する。 ｔ１（秒）：６０ｒｐｍから５００ｒｐｍの速度を増加するための時間であり
、５００ｒｐｍを維持するための時間である。 ｔ２（秒）：６００ｒｐｍから６０ｒｐｍの速度を減少するための時間であり
、６０ｒｐｍを維持するための時間。 希釈したHF/HCl水溶液を投与する。 HFの流出速度：１０００ｃｍ３／分 HClの流出速度：１２５ｃｍ３／分 H2Oの流出速度：１０００ｃｍ３／分 HFの重量濃度：０．２％ HClの重量濃度：２％ ｐＨ：約１
【００４３】 冷すすぎ―SC1噴霧後 すすぎは、純水を使用して、ウェーハの遠心作用の速度を２０ｒｐｍから５
００ｒｐｍまで徐々に増加するステップを繰り返し実行する。
００ｒｐｍまで徐々に増加するステップを繰り返し実行する。
【００４４】 測定 １．洗浄後、１と２５の位置に置いた２枚の研磨したウェーハの粒状の汚染
物をSURFSCAN（商標）6420装置を用いて測定した。この装置はウェーハを走査す
るレーザービームを、すれすれの入射角で放射することによって、制御ウェーハ
の表面にある粒子の存在を検出することができる。検出される光強度によって与
えられる情報は、粒子の径と数の両方の量を定めることを可能とする。例におい
ては、０．２μｍより大きい径の不良の総量のみ測定される。 ２．洗浄操作の間のエッチングの深さは、PROMETRIX（商標） UV 1050又はU
V 1250装置を用いて、干渉計測的に観測する。 ３．ORBOT装置を用いるウェーハの不良の解析。 この測定は、（チップとして）製造され、従来技術を用いたTi/TiN障壁層の堆
積後に洗浄されたウェーハで実行され、Ti/TiN障壁層は、良く知られるように、
先行ステップ、すなわち、研磨、フォトリソグラフィー、プラズマ、エッチング
、すすぎ除去、Ti/TiN障壁の形成ステップなどの間に生成した不良を顕かにする
能力がある。 ORBOT検査の原理は、黒い背景に対するイメージをチップ毎に比較することに 基づいている。
物をSURFSCAN（商標）6420装置を用いて測定した。この装置はウェーハを走査す
るレーザービームを、すれすれの入射角で放射することによって、制御ウェーハ
の表面にある粒子の存在を検出することができる。検出される光強度によって与
えられる情報は、粒子の径と数の両方の量を定めることを可能とする。例におい
ては、０．２μｍより大きい径の不良の総量のみ測定される。 ２．洗浄操作の間のエッチングの深さは、PROMETRIX（商標） UV 1050又はU
V 1250装置を用いて、干渉計測的に観測する。 ３．ORBOT装置を用いるウェーハの不良の解析。 この測定は、（チップとして）製造され、従来技術を用いたTi/TiN障壁層の堆
積後に洗浄されたウェーハで実行され、Ti/TiN障壁層は、良く知られるように、
先行ステップ、すなわち、研磨、フォトリソグラフィー、プラズマ、エッチング
、すすぎ除去、Ti/TiN障壁の形成ステップなどの間に生成した不良を顕かにする
能力がある。 ORBOT検査の原理は、黒い背景に対するイメージをチップ毎に比較することに 基づいている。
【００４５】 比較例１ 対照の研磨したウェーハは、上に示す条件のもとで洗浄され、エッチングする
酸化物層の深さを変えるように（９０℃でSC1溶液を用いるときのエッチング速 度は０．６ｎｍ／分であり、２１℃でHF/HCL/H2O溶液を用いるときのエッチング
速度は２ｎｍ／分）、洗浄溶液を投与する時間を変化する。 その結果を図１にプロットする。 この例は、約２ｎｍで酸化物層をエッチングすることによって、もっとも良い
粒の浄化が得られることを示している。。
酸化物層の深さを変えるように（９０℃でSC1溶液を用いるときのエッチング速 度は０．６ｎｍ／分であり、２１℃でHF/HCL/H2O溶液を用いるときのエッチング
速度は２ｎｍ／分）、洗浄溶液を投与する時間を変化する。 その結果を図１にプロットする。 この例は、約２ｎｍで酸化物層をエッチングすることによって、もっとも良い
粒の浄化が得られることを示している。。
【００４６】 従来の方法で、Ti/TiN障壁層は、上記のように洗浄し、約２ｎｍでエッチング
された（SC1投与時間：２分；HF/HCl投与時間：３０秒）ウェーハの酸化物層に 形成され、それからウェーハをORBOT装置を用いて検査する。その結果を図３に 与える。
された（SC1投与時間：２分；HF/HCl投与時間：３０秒）ウェーハの酸化物層に 形成され、それからウェーハをORBOT装置を用いて検査する。その結果を図３に 与える。
【００４７】 ｃｍ２あたりの０．２μｍ以上の不良数は１３．４であり、例として、従来の
ブラッシング及び噴霧によって洗浄したウェーハに関する同じ条件で試験した不
良数より５倍以上（２．６不良／ｃｍ２−図２）である。
ブラッシング及び噴霧によって洗浄したウェーハに関する同じ条件で試験した不
良数より５倍以上（２．６不良／ｃｍ２−図２）である。
【００４８】 例２ 例１の手順を繰り返すが、SC1溶液の投与時間は６分であり、HF/HCL/H2O溶液 の投与時間は１分である。これは、酸化物層をそれぞれ３．６ｎｍ及び２ｎｍを
エッチングすることに相当する。例は全部で約５．６ｎｍをエッチングする。 全洗浄時間はすすぎ時間も含めて２６分である。 ORBOT解析を図４に示す。ｃｍ２あたりの０．２μｍ以上の不良数は、０．９ であり、例においては、従来のブラッシング及び噴霧による洗浄方法に対して３
０％の不良の割合の減少である。
エッチングすることに相当する。例は全部で約５．６ｎｍをエッチングする。 全洗浄時間はすすぎ時間も含めて２６分である。 ORBOT解析を図４に示す。ｃｍ２あたりの０．２μｍ以上の不良数は、０．９ であり、例においては、従来のブラッシング及び噴霧による洗浄方法に対して３
０％の不良の割合の減少である。
【００４９】 さらに、本発明の洗浄方法を用いて得られた集積回路は、従来の洗浄方法を用
いて得られたものに等しい動作特性を有すると測定された。
いて得られたものに等しい動作特性を有すると測定された。
【００５０】 従って、本発明は有効で経済的な洗浄方法の結果となっている。さらに、機械
的ブラッシングと共に投与することは、クリーンルームにおいて節約する３０％
のスペースを結果として生じる。最後に洗浄時間は、標準的なブラッシング及び
噴霧を使う方法を用いる２５枚のウェーハについての６５分と比較して、十分に
減少し、１００枚のSiO２のウェーハに関して２６分である。
的ブラッシングと共に投与することは、クリーンルームにおいて節約する３０％
のスペースを結果として生じる。最後に洗浄時間は、標準的なブラッシング及び
噴霧を使う方法を用いる２５枚のウェーハについての６５分と比較して、十分に
減少し、１００枚のSiO２のウェーハに関して２６分である。
【図１】深さに関してｃｍ２あたりの０．２μｍ以上の不良数をグラフにした
ものであり、化学洗浄によってSiO2（TEOS,PECVD）層をエッチングした。
ものであり、化学洗浄によってSiO2（TEOS,PECVD）層をエッチングした。
【図２】ORBOT装置を用いて得られた図であり、標準的方法（ブラッシング、 及び希釈したHF及びSC1溶液の噴霧）を用いて洗浄したSiO2の不良を示し、Ti/Ti
N障壁層を堆積した後のものである。
N障壁層を堆積した後のものである。
【図３】ORBOT装置を用いて得られた図であり、SC1溶液及びHF/HCl/H2O溶液の
噴霧によって洗浄したSiO2の不良を示し、SiO2は全体で約２ｎｍの深さにエッチ
ングされ、Ti/TiN障壁層を堆積した後のものである。
噴霧によって洗浄したSiO2の不良を示し、SiO2は全体で約２ｎｍの深さにエッチ
ングされ、Ti/TiN障壁層を堆積した後のものである。
【図４】ORBOT装置を用いて得られた図であり、本発明の方法を使用して洗浄 したSiO2の欠陥を示し、SiO2は全体で約５ｎｍの深さにエッチングされ、Ti/TiN
障壁層を堆積した後のものである。
障壁層を堆積した後のものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タルディフ、フランソワ フランス エフ−38250ラン・ザン・ヴェ ルコール、レ・ブラン（番地無し) Ｆターム(参考） 5F043 AA31 AA37 BB22 BB25 DD01 DD16 EE07 EE08 EE22 FF07 GG10
Claims (10)
- 【請求項１】 機械化学的研磨の後に、基板に堆積した酸化物又は窒化物の層
を洗浄する方法であって、 前記酸化物又は窒化物の層に、アンモニアと過酸化水素の水溶液(NH4OH/H2O2/
H2O)を噴霧する第１のステップと、 前記酸化物又は窒化物の層に、フッ酸と塩酸の水溶液（HF/HCl/H2O）を噴霧す
る第２のステップとを含み、 前記酸化物又は窒化物の層を、全部で４ｎｍから６ｎｍの深さにエッチングす
る方法。 - 【請求項２】 前記酸化物又は窒化物の層を、全部で４．５ｎｍから６ｎｍの
深さにエッチングする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記噴霧ステップの間に、前記基板に遠心力を作用する請求項
２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記噴霧ステップの間に、前記基板に作用する遠心力の速度を
周期的に変化する請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 噴霧するアンモニアと過酸化水素の前記水溶液が、約９０℃の
温度である請求項１から４のいずれかに記載の方法。 - 【請求項６】 前記噴霧ステップの間に、冷すすぎのステップを含む請求項１
から５のいずれかに記載の方法。 - 【請求項７】 前記酸化物又は窒化物の層が、酸化珪素又は窒化珪素の層であ
る請求項１から６のいずれかに記載の方法。 - 【請求項８】 前記酸化珪素層を、前記第１の噴霧ステップの間に、約０．６
ｎｍ／分の速度でエッチングし、前記第２の噴霧ステップの間に、約２ｎｍ／分
の速度でエッチングする請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記基板がシリコンウェーハである請求項１から８のいずれか
に記載の方法。 - 【請求項１０】 機械的洗浄ステップを含まない請求項１から９のいずれかに
記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| FR97/12436 | 1997-10-06 | ||
| FR9712436A FR2769248B1 (fr) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | Procede de nettoyage post-polissage mecano-chimique d'une couche d'oxyde ou de nitrure deposee sur un substrat |
| PCT/FR1998/002125 WO1999018605A1 (fr) | 1997-10-06 | 1998-10-06 | Procede de nettoyage post-polissage mecano-chimique d'une couche d'oxyde ou de nitrure deposee sur un substrat |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000515291A Pending JP2001519599A (ja) | 1997-10-06 | 1998-10-06 | 機械化学的研磨後の酸化物又は窒化物層の洗浄方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151484A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-05-24 | Agilent Technol Inc | エッチング後の洗浄処理法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5064683A (en) * | 1990-10-29 | 1991-11-12 | Motorola, Inc. | Method for polish planarizing a semiconductor substrate by using a boron nitride polish stop |
| JPH065579A (ja) * | 1992-06-23 | 1994-01-14 | Sony Corp | 半導体ウエハの洗浄方法 |
| JPH06163496A (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-10 | Mitsubishi Materials Corp | シリコンウェーハの洗浄液およびその洗浄方法 |
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1997
- 1997-10-06 FR FR9712436A patent/FR2769248B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-10-06 JP JP2000515291A patent/JP2001519599A/ja active Pending
- 1998-10-06 EP EP98947604A patent/EP1021825A1/fr not_active Withdrawn
- 1998-10-06 WO PCT/FR1998/002125 patent/WO1999018605A1/fr not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151484A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-05-24 | Agilent Technol Inc | エッチング後の洗浄処理法 |
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