JP2003332313A

JP2003332313A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2003332313A
Application number: JP2002138610A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kawaguchi; 和志川口; Koichi Nakagawa; 幸一中川; Kazuhiro Miwa; 和弘三輪
Original assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2003-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: JP4077241B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ドライエッチングを行った後の基板表面から、
レジストおよびポリマー残渣を除去して基板表面を清浄
化し、半導体装置の生産歩留まりの向上および生産性の
安定化を図る。【解決手段】基板上にパターニングされたレジストをマ
スクとしてドライエッチングを行った後に、１８５ｎｍ
および２５４ｎｍなどの波長の遠紫外線を基板表面に照
射する。その後、プラズマを用いたドライアッシングま
たはレジスト剥離液を用いたウエット処理により、前記
レジストを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法およびその製造装置に関し、特に、ドライエッチン
グ後のレジストおよびエッチングにより生じたポリマー
残渣の除去に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の小型化および半導体
素子の高密度化に伴い、配線の多層化が進んでいる。ま
た、半導体集積回路の集積化および小型化と同時に、高
速化も必要とされている。高密度化のために配線幅や配
線間隔を狭小化すると、配線抵抗（Ｒ）および配線容量
（Ｃ）の増加によりＲＣ遅延が生じる。半導体素子の速
度が向上するなかで、半導体集積回路の全体の回路遅延
のうちＲＣ遅延が問題となっている。

【０００３】ＲＣ遅延改善のため、配線抵抗を低減する
ため配線材料にＣｕを用いたデュアルダマシンプロセス
（Ｃｕｄｕａｌｄａｍａｓｃｅｎｅｐｒｏｃｅｓ
ｓ）の開発が進んでいる。このデュアルダマシンプロセ
スは、レジストパターニングをして、ドライエッチング
により、層間絶縁層に配線用の溝と層間導通用のコンタ
クトホールを一体に形成して、これらの溝とコンタクト
ホールをＣｕで埋めるように金属層を堆積する。低抵抗
で原子量の大きいＣｕを使うことにより、配線抵抗が低
減されると同時に、エレクトロマイグレーションが抑制
される。

【０００４】コンタクトホールを形成する工程では、ド
ライエッチング後、ドライアッシング処理及びアミン系
薬液を用いたウエット処理により、レジストを除去して
いた。

【０００５】図１は、半導体装置のコンタクトホールを
形成する製造工程を示す図である。図１（Ａ）を参照す
るに、ＳｉＯ_２膜２０１Ａを担持する基板２０１上にポ
リＳｉ膜２０２を形成し、その上にコバルトシリサイド
（ＣｏＳｉ_２）などの導電層２０３を形成し、その上
に、ＳｉＯ_２の層間絶縁膜２０４を形成する。図１
（Ｂ）を参照するに、層間絶縁膜２０４上にレジスト２
０５を均一に塗布した後、パターン露光を行い、現像し
て、パターンが転写されたレジスト２０５を形成する。
図１（Ｃ）を参照するに、このレジスト２０５をマスク
として、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドラ
イエッチングにより層間絶縁膜２０４をエッチングし、
コンタクトホール２０４−１を形成する。図１（Ｄ）を
参照するに、次に、レジスト２０５と、図１（Ｃ）のド
ライエッチングによりレジスト２０５が分解、変質した
ポリマー残渣２０５−１を、酸素プラズマによるドライ
アッシング処理およびアミン系薬液を用いたウエット処
理により除去する。

【０００６】また、図２は、半導体装置の金属配線構造
を形成する製造工程を示す図である。図２（Ａ）を参照
するに、基板２１１上にＳｉＯ_２などの絶縁膜２１２を
形成し、その上にＡｌやＷなどの金属膜２１３を形成す
る。図２（Ｂ）を参照するに、金属膜２１３上にレジス
ト２１４を形成する。図２（Ｃ）を参照するに、パター
ニングしたレジスト２１４をマスクとして、ＲＩＥなど
により金属膜２１３をエッチングし、金属配線パターン
を形成する。図２（Ｄ）を参照するに、次に、図２
（Ｃ）のドライエッチングによりレジストが分解、変質
したポリマー残渣２１４−１を、酸素プラズマによるド
ライアッシング処理およびアミン系薬液を用いたウエッ
ト処理により、除去する。

【０００７】ドライアッシング処理は、Ｏ_２プラズマ、
Ｈ_２Ｏプラズマ、高密度プラズマ源を用いて、レジスト
およびポリマー残渣をＣＯ_２およびＨ_２Ｏに変化させ
る。一方、アミン系薬液を用いたウエット処理は、例え
ば、ヒドロキシアミン類などのアルカリ系アミン類と、
水溶性有機溶媒と、防食剤および水などからなる剥離剤
を用いて浸漬法、シャワー法などによりレジストおよび
ポリマー残渣を溶解し、基板表面から除去する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１
（Ｄ）および図２（Ｄ）を参照するに、これらの処理の
レジスト２０５、２１４およびポリマー残渣２０５−
１、２１４−１の除去能力は完全ではなく、層間絶縁膜
２０４、コンタクトホールの底面の導電層２０３、また
は金属膜２１３の表面に、その一部が残留してしまうこ
とがある。特にドライアッシング処理の条件のばらつき
やウエット処理の薬剤の劣化等の原因により、ポリマー
残渣が残留し易く、これによって表面の清浄性が著しく
損なわれる場合が生ずる。このような場合、コンタクト
抵抗の増加、配線の短絡や断絶などが発生し、生産歩留
まりを低下させ、半導体装置の生産性を著しく低下させ
てしまう。さらには半導体装置の動作信頼性が著しく損
なわれてしまう。

【０００９】したがって、本発明は、上記の問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、基板表
面のレジストおよびポリマー残渣を除去可能な、そし
て、半導体装置の生産歩留まりの向上および生産性の安
定化が可能な半導体装置の製造方法を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１に
記載の如く、基板上にパターニングされたレジストをマ
スクとしてドライエッチングを行った後に、前記レジス
トを除去するレジスト除去工程を含む半導体装置の製造
方法であって、前記レジスト除去工程において、前記基
板の表面に紫外線を照射して、その後、前記レジストを
除去することにより達成される。

【００１１】請求項１記載の発明によれば、基板の表面
に紫外線を照射することによって、基板表面のレジスト
およびポリマー残渣を構成する有機物の結合を開裂し、
例えば、有機化合物のフリーラジカルや励起状態の分子
にすることができる。また、紫外線の照射により発生・
生成するオゾンＯ_３および酸素ラジカルＯ^＊が、有機化
合物のフリーラジカルや励起状態の分子と結合して、Ｃ
Ｏ_２やＨ_２Ｏのような物質になって揮発させることがで
き、また、基板表面を有機化合物の親水基に改質し、こ
の後のレジスト除去を行う処理において、このような有
機化合物を除去しやすくすることができる。したがっ
て、基板表面のレジストおよびポリマー残渣を除去して
清浄化することができる。

【００１２】また、請求項２に記載される如く、請求項
１記載の半導体装置の製造方法において、前記レジスト
は、化学増幅レジストである構成とすることができる。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、化学増幅レ
ジストに紫外線を照射すると、アルカリ可溶性となり、
この後のレジスト除去を行う処理において、除去しやす
くなる。したがって、基板表面のレジストおよびポリマ
ー残渣を除去して清浄化することができる。

【００１４】また、請求項３に記載される如く、請求項
１または２記載の半導体装置の製造方法において、前記
レジスト除去工程において、プラズマを用いたドライア
ッシングまたはレジスト剥離液を用いたウエット処理を
して、前記レジストを除去する構成とすることができ
る。

【００１５】請求項３記載の発明によれば、紫外線照射
により除去しやすくなった基板表面のレジストおよびポ
リマー残渣を、ドライアッシングまたはウエット処理に
より、容易に除去することができる。

【００１６】また、請求項４に記載される如く、請求項
１から３のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記レジスト除去工程は、前記基板を加熱しな
がら紫外線を照射する構成とすることができる。

【００１７】請求項４記載の発明によれば、基板を加熱
することにより、オゾンＯ_３および酸素ラジカルＯ
^＊が、有機化合物のフリーラジカルや励起状態の分子と
結合する反応を促進することができる。また、化学増幅
レジストでは、加熱することにより、アルカリ可溶性と
なる反応を促進することができる。したがって、基板表
面のレジストおよびポリマー残渣をより一層除去し易く
することができる。

【００１８】また、請求項５に記載される如く、請求項
１から４のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記紫外線は、オゾンを発生させる波長帯と、
酸素ラジカルを生成する波長帯とを含む構成とすること
ができる。

【００１９】請求項５記載の発明によれば、このような
紫外線により、オゾンＯ_３および酸素ラジカルＯ^＊の発
生・生成する量やその割合を調整することができ、基板
表面のレジストおよびポリマー残渣を除去する条件を最
適化できると共に、基板表面の損傷を抑制することがで
きる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。

【００２１】まず、以下に、本発明による半導体装置の
製造方法の実施形態について説明する。（第１実施形態）本実施形態は、半導体装置のコンタク
トを有する配線構造を形成するものである。

【００２２】図３（Ａ）〜（Ｅ）は、本実施形態の半導
体装置１０の製造工程を示す図である。

【００２３】図３（Ａ）を参照するに、例えば、Ｓｉウ
ェハーなどよりなる基板１１に、例えば、厚さ１６０ｎ
ｍのポリＳｉ膜１２を、ＣＶＤ法により形成する。その
上に、ポリＳｉ膜１２とオーミックコンタクトを形成す
る、例えば厚さ５ｎｍのＣｏＳｉ_２膜１３を、スパッタ
法、蒸着法などにより形成する。その上に、例えば厚さ
７００ｎｍのＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜１４を、ＣＶ
Ｄ法、スパッタ法などにより形成する。

【００２４】図３（Ｂ）を参照するに、次に、コンタク
トホールを形成するために、例えば厚さ７３０ｎｍのレ
ジスト１５を層間絶縁膜１４上にスピンコータなどによ
り塗布する。レジスト１５は、例えば、化学増幅型レジ
ストが用いられる。次にオーブン炉などによりプリベー
ク後、ステッパによりマスク露光を行い、パターンを転
写する。次に現像して、例えばポジ型のレジスト１５で
は感光部が除去され、マスクが形成される。

【００２５】例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２
５９ｎｍ）のリソグラフィで用いられるポジ型の化学増
幅型レジストは、この光が露光されると、酸を発生さ
せ、その酸によりアルカリ可溶性基を保護していた保護
基を脱離させ、極性基であるアルカリ可溶性基を出現さ
せる。そして、露光部分は、ヒドロキシアミン類などの
アルカリ系アミン類と、水溶性有機溶媒と、防食剤およ
び水などからなる現像液により溶解され、除去される。

【００２６】図３（Ｃ）を参照するに、パターニングさ
れたレジスト１５をマスクとして、異方性を有するドラ
イエッチングにより、コンタクトホール１４−１を形成
する。ドライエッチングは、例えば、平行平板型ＲＩＥ
装置により、ＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜１４に対して
は、ＣＦ_４ガスを用いて行う。チャンバー内では、プラ
ズマ放電により、Ｆ^＊、ＣＦ^＊などのラジカルが発生
し、ＳｉＯ_２が分解され、ＳｉＦ_４などになってチャン
バー外に排出され、コンタクトホール１４−１が形成さ
れる。一方、マスクであるレジスト表面は、プラズマや
熱にさらされ、レジストが変質または分解され、ポリマ
ー残渣１５−１が生じ、ＳｉＯ_２などのエッチング残渣
とともにコンタクトホール１４−１の側壁あるいは底面
に付着する。

【００２７】図３（Ｄ）を参照するに、次に、このよう
な基板表面に紫外線を照射する。紫外線の波長は、例え
ば、３００ｎｍ以下の遠紫外線が選択される。このよう
な波長の遠紫外線が照射すると、レジスト１５を構成す
る有機物の結合を開裂し、例えば、有機化合物のフリー
ラジカルや励起状態の分子にすることができる。この反
応は、レジスト表面１５−１のみならず、レジスト１５
の内部、例えば、層間絶縁膜１４との界面のレジストで
も起きるので、この後のドライアッシング処理などによ
り、レジストが容易に除去することができるようにな
る。このような遠紫外線を発生する光源としては、例え
ば、紫外線ランプがある。また、光源の出力は、例え
ば、１００ｍＷ／ｃｍ^２から１０００ｍＷ／ｃｍ^２の範
囲に設定される。

【００２８】また、紫外線は、例えば、約２８０ｎｍの
遠紫外線が選択される。この遠紫外線が照射されると、
ポジ型の化学増幅型レジストの場合は、酸を発生し、こ
の酸がアルカリ可溶性基を保護していた保護基を脱離さ
せる。そして、レジストはアルカリ可溶性となり、後述
するウエット処理により、除去しやすくなる。光源の出
力は、例えば、１００ｍＷ／ｃｍ^２から１０００ｍＷ／
ｃｍ^２の範囲に設定される。さらに、紫外線を照射しな
がら、ホットプレートなどで基板を加熱すると、より容
易にレジストを除去し易くなる。加熱温度は、例えば、
２０℃から２００℃の範囲から選択される。

【００２９】また、紫外線は、例えば、１８５ｎｍおよ
び２５４ｎｍの遠紫外線が選択される。酸素を含む雰囲
気中で、１８５ｎｍの遠紫外線が照射されると、Ｏ_２→
Ｏ（ ^３Ｐ）＋Ｏ（^３Ｐ）、Ｏ（^３Ｐ）＋Ｏ_２→Ｏ_３の反
応がおこり、オゾンＯ_３が発生する。２５４ｎｍの遠紫
外線が照射されると、Ｏ_３→Ｏ^＊＋Ｏ_２の反応がおこ
り、酸素ラジカルＯ^＊が発生する。オゾンＯ_３および酸
素ラジカルＯ^＊は、強力な酸化力を持ち、ポリマー残渣
やレジストを分解し、上述した有機化合物のフリーラジ
カルや励起状態の分子と結合して、ＣＯ_２やＨ_２Ｏのよ
うな揮発性の物質に変化させる。また、レジストやポリ
マー残渣は、揮発されないまでも、カルボニル基やカル
ボキシル基などの有機化合物の親水基となって、水に対
する濡れ性が向上し、後述するウエット処理により、除
去されやすくなる。

【００３０】ここで、１８５ｎｍのオゾンを発生させる
波長帯と２５４ｎｍの酸素ラジカル波長帯のパワーおよ
び、それぞれの波長帯の照射時間を制御することによ
り、オゾンＯ_３および酸素ラジカルＯ^＊の発生または生
成量を調整することができる。例えば、２５４ｎｍの遠
紫外線を照射する場合は、基板とランプの距離を４０ｍ
ｍとして、遠紫外線のランプ出力を３０Ｊ、照射時間
を、例えば、１０分から１６分の範囲に設定する。この
ような遠紫外線を発生するランプとしては、例えば、２
５４ｎｍの波長を発光するように作製された特定波長発
光用低圧水銀ランプがある。また、例えば、１８５ｎｍ
および２５４ｎｍの遠紫外線を照射する場合は、基板と
ランプの距離を３４ｍｍとして、遠紫外線のランプ出力
を５０Ｊ、照射時間を、例えば、５分に設定する。この
ような遠紫外線を発生するランプとしては、例えば、１
８５ｎｍおよび２５４ｎｍの波長を発光するように作製
された特定波長発光用低圧水銀ランプがある。

【００３１】また、さらに、紫外線は、例えば、１７２
ｎｍの遠紫外線が選択される。酸素を含む雰囲気中で、
１７２ｎｍ遠紫外線が照射されると、Ｏ_２から直接酸素
ラジカルＯ^＊が生成され、またＯ_２からＯ_３を経てＯ^＊
が生成される。このようなオゾンＯ_３および酸素ラジカ
ルＯ^＊は、上述した１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの遠紫
外線と同様の作用を奏する。このような遠紫外線を発生
する光源としては、例えば、エキシマバリアランプがあ
る。また、光源の出力は、例えば、１００ｍＷ／ｃｍ^２
から１０００ｍＷ／ｃｍ^２の範囲に設定される。

【００３２】紫外線照射は、例えば、図４に示す装置に
より行う。図４は、シングルウェハー方式の紫外線照射
装置の構成を示す断面図である。

【００３３】図４を参照するに、紫外線照射装置１００
は、減圧可能なチャンバー１１０内の上部に、下向きに
紫外線が照射するように設けられた紫外線ランプ１０１
と、紫外線ランプ１０１の直下に設けられ、所定の間隔
で複数の穿孔を有する照射集光プレート１０２と、紫外
線ランプ１０１を囲むように設けられ、下縁が照射集光
プレート１０２の外縁と一体となった上部バッフル板１
０３と、照射集光プレート１０２に延在し基板１１３を
囲むように設けられた下部バッフル板１０５と、下部バ
ッフル板１０５に設けられ、酸素ガスなどのプロセスガ
スを供給するガス導入部１０４と、基板１１３の供給搬
出口の開閉を行うゲートバルブ１０６と、基板１１３を
着脱する機構部１０７と、基板１１３を加熱する加熱部
１０８と、ガスを排気する排気口１０９と、基板１１３
を搬送する搬送機構部１１１と、基板１１３を支持する
支持台１１２とにより構成されている。

【００３４】紫外線ランプ１０１は、例えば、Ｘｅ_２充
填ガスのエキシマバリアランプが用いられる。波長が１
７２ｎｍの遠紫外線を発光することができる。

【００３５】照射集光プレート１０２は、所定の間隔の
穿孔を有する鏡面仕上げの部材により構成されている。
照射集光プレート１０２は、図４に示す矢印のように、
紫外線ランプ１０１から照射された遠紫外線の照射エネ
ルギーを、基板１１３全体にわたって均一化し、照射エ
ネルギーの効率化を図り、オゾンＯ_３および酸素ラジカ
ルＯ^＊の反応を促進するために使用される。

【００３６】上部バッフル板１０３は、照射集光プレー
ト１０２と同様の材質からなり、鏡面仕上げの部材によ
り構成されている。上部バッフル板１０３は、照射集光
プレート１０２と共に、基板１１３全体にわたって遠紫
外線の照射エネルギーを均一化し、特に基板１１３の外
縁部の照射エネルギーを増加させるためのものである。

【００３７】下部バッフル板１０５は、照射集光プレー
ト１０２から延在する天板と、基板１１３などを取り囲
むように設けられた側板とから構成されている。下部バ
ッフル板には、酸素ガスなどを供給するガス導入部１０
４が設けられている。ガス導入部から供給されたガスと
遠紫外線との反応により、オゾンＯ_３および酸素ラジカ
ルＯ^＊が発生・生成し、基板１１３表面に導入されるよ
うになっている。

【００３８】加熱部１０８は、例えば、抵抗加熱ヒータ
を備えている。加熱部１０８により基板１１３を加熱す
ることで、オゾンＯ_３および酸素ラジカルＯ^＊と、基板
１１３表面のレジストおよびポリマー残渣との反応を促
進させることができる。

【００３９】紫外線照射装置１００は、例えば後述する
クラスター型の半導体製造装置と組み合わされ、ゲート
バルブ１０６を介して、前後の工程のチャンバーと基板
１１３の供給搬出が行われる。

【００４０】図３（Ｅ）を参照するに、次に、ドライア
ッシングにより、レジストおよび遠紫外線処理により分
解等したポリマー残渣を除去し、層間絶縁膜１４の表
面、コンタクトホール１４−１の側壁、底面等を清浄に
する。ドライアッシングは、例えば酸素プラズマによる
平行平板型のプラズマアッシング装置、横型バレルプラ
ズマアッシング装置などにより行う。ドライアッシング
は、これらの装置のチャンバーに、酸素ガスを導入し
て、ＲＦ電源により酸素プラズマを発生させ、酸素プラ
ズマにより残留しているレジストおよびポリマー残渣を
ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏなどに変化させ、チャンバー外に排気す
ることができる。

【００４１】次に、ウエット処理により、層間絶縁膜１
４の表面、コンタクトホール１４−１の側壁、底面等を
さらに清浄にする。ウエット処理は、例えば、アルカリ
系アミン類と、水溶性有機溶媒と、防食剤および水など
からなる剥離剤を用いる。ウエット処理は、浸漬法、ス
プレー法などが用いられる。ウエット処理により、レジ
ストおよび遠紫外線処理により分解等したポリマー残渣
を除去することができる。また、表面に残留する酸を中
和、除去することもできる。

【００４２】次に、例えば、厚さ２μｍのＣｕ、ＡｌＣ
ｕ合金よりなる金属配線膜１６を蒸着法、スパッタ法、
メッキ法などにより堆積させる。さらに、金属配線膜１
６の表面を化学的機械研磨（ＣＭＰ）により平坦にす
る。

【００４３】以上により、図３（Ｅ）に示すように、コ
ンタクト１６−１を有する半導体装置１０の配線構造が
形成される。

【００４４】以下、本実施形態にかかる実施例を説明す
る。［第１実施例］本実施例は、第１実施形態のコンタクト
を有する半導体装置１０の製造方法の一例である。本実
施例の構成は半導体装置１０と同様である。

【００４５】８インチのＳｉウェハーよりなる基板１１
に、厚さ１６０ｎｍのポリＳｉ膜１２を、ＣＶＤ法によ
り形成する。その上に、厚さ５ｎｍのＣｏＳｉ_２膜１３
を、スパッタ法により形成する。

【００４６】次に、その上に、例えば厚さ７００ｎｍの
ＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜１４を、ＣＶＤ法により形
成する。その上に、厚さ７３０ｎｍのＫｒＦリソグラフ
ィ用のポジ型の化学増幅型レジストレジスト１５をスピ
ンコータにより塗布する。プリベーク後、マスク露光を
行い、パターンを転写する。次に現像して、感光部が除
去され、ドライエッチングのためのマスクが形成され
る。

【００４７】次に、レジストをマスクとして、ドライエ
ッチングにより、層間絶縁膜１４の一部を除去してコン
タクトホール１４−１を形成する。ドライエッチングの
直後に、紫外線照射装置により２８０ｎｍから３３０ｎ
ｍの波長の遠紫外線を、Ｎ_２ガスを流しながら５分間基
板表面に照射した。次に酸素プラズマによる平行平板型
のプラズマアッシング装置により、ＲＦパワーを７００
Ｗ、酸素ガスの流量を１００００ｓｃｃｍ、基板温度を
２５０℃、アッシングのプロセス時間を９０秒として、
ドライアッシングを行った。次に、以下の配合のアミン
系薬液を７５℃にして、浸漬法によりウエット処理を１
６分間行った。次に、厚さ２μｍのＡｌＣｕ合金を蒸着
し、ＣＭＰを行って、コンタクトを有する半導体装置１
０を形成した。

【００４８】ウエット処理後のサンプルを光散乱法によ
り検査したところ、コンタクトホール１４−１、層間絶
縁膜１４の表面は正常であることが確認できた。

【００４９】以上により、本実施形態および本実施例に
よれば、ドライエッチング後に遠紫外線を照射すること
により、レジストおよびポリマー残渣を除去し易くし、
その後のドライアッシングおよびウエット処理により、
層間絶縁膜１４の表面、コンタクトホール１４−１の、
側壁、底面等を清浄化することができ、低コンタクト抵
抗の配線構造を有する半導体装置を形成することができ
る。（第２実施形態）本実施形態は、半導体装置の金属配線
構造を形成するものである。

【００５０】図５（Ａ）〜（Ｅ）は、本実施形態の半導
体装置２０の製造工程を示す図である。

【００５１】図５（Ａ）を参照するに、例えば、Ｓｉウ
ェハーなどよりなる基板２１に、例えば、厚さ５００ｎ
ｍのＳｉＯ_２よりなる絶縁膜２２を、高密度ＣＶＤ法な
どにより形成する。その上に、例えば、厚さ５００ｎｍ
のＡｌＣｕ合金よりなる金属配線膜２３を、スパッタ法
などにより形成する。

【００５２】図５（Ｂ）を参照するに、次に、第１実施
形態と同様にして、厚さ１３００ｎｍのレジスト２４を
形成し、パターニングする。

【００５３】図５（Ｃ）を参照するに、次に、パターニ
ングされたレジスト２４をマスクとして、異方性を有す
るドライエッチングにより、金属配線膜２３の一部を除
去し、金属配線を形成する。ドライエッチングは、例え
ばＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマエッチン
グ装置により、ＡｌＣｕ合金よりなる金属配線膜２３に
対して、ＣＣｌ_４ガスを用いて行う。チャンバー内で
は、プラズマ放電により、Ｃｌ^＊などのラジカルが発生
し、ＡｌＣｕ合金が分解され、ＡｌＣｌ_３などになって
チャンバー外に排出され、金属配線が形成される。一
方、マスクであるレジスト表面２４−１は、プラズマや
熱にさらされ、レジストが変質または分解され、ポリマ
ー残渣が生じ、ＡｌＣｕ合金などのエッチング残渣とと
もに金属配線膜２３の側壁あるいは絶縁膜２２の表面に
付着する。

【００５４】図５（Ｄ）を参照するに、次に、第１実施
形態と同様にして、このような基板表面に遠紫外線を照
射する。例えば、３００ｎｍ以下の遠紫外線の照射によ
り、レジスト２４を構成する有機物の結合を開裂し、例
えば、有機化合物のフリーラジカルや励起状態の分子に
することができる。また、例えば、約２８０ｎｍの遠紫
外線の照射により、ポジ型の化学増幅型レジストは、ア
ルカリ可溶性になり、前記ウエット処理により、除去し
やすくなる。さらに、紫外線を照射しながら、ホットプ
レートなどで基板を加熱すると、より容易にレジストを
除去し易くなる。また、例えば、酸素を含む雰囲気中で
の１８５ｎｍおよび２５４ｎｍ、または１７２ｎｍの遠
紫外線の照射により、オゾンＯ_３および酸素ラジカルＯ
^＊が発生、生成され、強力な酸化力を持ち、ポリマー残
渣やレジストを分解し、上述した有機化合物のフリーラ
ジカルや励起状態の分子と結合して、ＣＯ_２やＨ_２Ｏの
ような物質になって揮発する。また、揮発されないまで
も、カルボニル基やカルボキシル基などの親水基となっ
て、水に対する濡れ性が向上し、後述するウエット処理
により、除去しやすくなる。

【００５５】図５（Ｅ）を参照するに、次に、第１実施
形態と同様にして、ドライアッシングおよびウエット処
理により、レジストおよび遠紫外線処理により分解等し
たポリマー残渣を除去し、金属配線膜２３の表面および
側面、絶縁膜２２の表面を清浄にする。

【００５６】次に、厚さ１μｍのＳｉＯ_２よりなる層間
絶縁膜２５を、高密度ＣＶＤ法などにより形成する。次
に層間絶縁膜２５の表面をＣＭＰにより平坦にする。

【００５７】以上により、図５（Ｅ）に示すように、半
導体装置２０の金属配線構造が形成される。

【００５８】本実施形態によれば、ドライエッチング後
に遠紫外線を照射することにより、レジストおよびポリ
マー残渣を除去し易くし、その後のドライアッシングお
よびウエット処理により、金属配線膜２３の側壁あるい
は絶縁膜２２の表面のレジストおよびポリマー残渣を除
去して清浄にすることができ、配線の断絶や短絡ない配
線構造を有する半導体装置を形成することができる。

【００５９】以下、本発明の半導体装置の製造方法に使
用可能な製造装置について説明する。具体的には、紫外
線照射手段を備えたドライエッチング装置、紫外線照射
手段を備えたウエット処理装置、および紫外線照射手段
を備えたチャンバーを含むクラスター型の半導体製造装
置である。

【００６０】上述した、図４に示す紫外線照射装置１０
０は、チャンバー内に紫外線照射手段のみを有する。し
かし、例えば、ドライエッチング装置に紫外線照射手段
を設け、ドライエッチング後、同じチャンバー内で紫外
線照射を行うことができる。

【００６１】図６は、紫外線照射手段を備えたドライエ
ッチング装置１２０の構成を示す断面図である。

【００６２】図６を参照するに、ドライエッチング装置
１２０は、減圧可能なチャンバー１３０内にＲＦ電源１
２２が接続された上部電極１２１と、上部電極と対向し
て配置され、接地されている下部電極１２５と、プロセ
スガスを供給するガス導入部１２３と、チャンバー１３
０内を排気するための真空ポンプなどが接続される排気
口１２７と、紫外線ランプ１２９と、紫外線を透過し、
ドライエッチング時に発生するラジカルから紫外線ラン
プ１２９を隔離するための光学窓１２８とにより構成さ
れている。基板１２４は、回転駆動部１２６により回転
可能となっている。

【００６３】このドライエッチング装置１２０により、
ドライエッチングおよび紫外線照射を行う手順について
以下に説明する。まず、下部電極１２５に基板１２４を
配置し、真空度が例えば１０^−６Ｐａ程度までチャンバ
ー１３０内を排気する。次に、ＣＦ_４ガスなどのプロセ
スガスをガス導入部１２３より供給して、上部電極１２
１と下部電極１２５に挟まれた空間に、かかる混合ガス
をフローする。次にＲＦ電源１２２により、ＲＦ電圧を
印加し、プラズマ放電をさせる。プラズマ放電により発
生したプロセスガスのラジカルが基板１２４表面の例え
ば層間絶縁膜と反応し、基板１２４表面をエッチングす
る。エッチングは、発生したガスを排気しながら行う。
次に、例えば、酸素ガスを含むＡｒガスをガス導入部１
２３より供給して、基板１２４を回転させながら、紫外
線ランプ１２９により紫外線を照射する。紫外線ランプ
の紫外線の波長、出力、照射時間などは、第１実施形態
と同様にして選択される。

【００６４】このドライエッチング装置１２０により、
レジストとドライエッチングによって発生したポリマー
残渣を、大気に曝露せずにすぐに、紫外線を照射するこ
とができる。そして、紫外線の照射により、レジストや
ポリマー残渣の有機物の結合を開裂でき、また、オゾン
Ｏ_３および酸素ラジカルＯ^＊により、レジストやポリマ
ー残渣を分解し、さらに親水基に改質すことができる。
この結果、この後のドライアッシングまたはウエット処
理において、これらのレジストやポリマー残渣を除去し
やすくすることができる。

【００６５】次に、ウエット処理装置に紫外線照射手段
を設けた半導体製造装置について説明する。図７は、紫
外線照射手段を備えたウエット処理装置１４０の構成を
示す断面図である。図７を参照するに、ウエット処理装
置１４０は、減圧可能でかつ枚葉式の基板キャリア１４
４を供給、排出可能な扉１４３を有するチャンバー１５
０内に、レジスト剥離剤などの薬液およびプロセスガス
を供給するノズル１４２と、紫外線ランプ１４１と、回
転機構部１４８およびローター１４６により回転可能
な、基板１４５が配置される基板キャリア１４４と、薬
液を廃棄し、紫外線照射により発生するガスを排気する
排気・廃液口１４７とにより構成されている。

【００６６】このウエット処理装置１４０により、紫外
線照射およびウエット処理を行う手順について以下に説
明する。まず、基板キャリア１４４に基板１４５を配置
し、扉１４３より、チャンバー内に基板キャリア１４４
を配置する。次に、チャンバー内を一旦排気し、例え
ば、酸素ガスを含むＡｒガスをノズル１４２から供給し
て、基板１４５を回転させながら紫外線ランプ１４１に
より紫外線を照射する。次に、紫外線照射により発生し
たガスを排気した後、基板１４５を回転させながらノズ
ル１４２より、図７に示す矢印のように、ウエット処理
用の薬剤を噴射する。次に、基板１４５回転させなが
ら、ノズル１４２よりリンス液を噴射し、基板１４５表
面を中和、洗浄する。なお、紫外線ランプの紫外線の波
長、出力、照射時間などは、第１実施形態と同様にして
選択される。

【００６７】このウエット処理装置１４０により、レジ
ストとドライエッチングによって発生したポリマー残渣
に紫外線を照射して、レジストやポリマー残渣の有機物
の結合を開裂でき、また、オゾンＯ_３および酸素ラジカ
ルＯ^＊により、レジストやポリマー残渣を分解し、さら
に親水基に改質すことがでる。そしてすぐにウエット処
理により基板表面から、レジストやポリマー残渣を除去
することができるとともに、基板表面に生じた酸を中和
できる。

【００６８】次に、図４に示す紫外線照射装置を、他の
処理装置と組み合わせたクラスター型の半導体製造装置
について説明する。図８は、紫外線照射手段を備えたチ
ャンバーを含むクラスター装置システム１６０の概略構
成を示す平面図である。図８を参照するに、クラスター
装置システム１６０は、基板を供給排出するＩＮ／ＯＵ
Ｔ室１６１と、紫外線照射処理をおこなう紫外線照射室
１６２と、ドライアッシングを行うアッシング室１６３
と、後処理を行う後処理室１６４と、基板表面の清浄度
を検査する測定器室１６５と、基板の供給、排出をおこ
なう搬送ロボット１６７が設けられるロードロック室１
６６とにより構成されている。

【００６９】このクラスター装置システム１６０によ
り、ＩＮ／ＯＵＴ室１６１から供給された基板につい
て、レジストを除去する処理を連続して行うことがで
き、さらに測定器室１６５では、例えば接触角測定器を
設けることにより、レジスト除去後の基板表面の清浄度
を検査可能である。また、チャンバー毎に減圧雰囲気、
例えば約４０００Ｐａ（３０Ｔｏｒｒ）で処理を行うこ
とができるので、紫外線照射処理のオゾンＯ_３および酸
素ラジカルＯ^＊により派生して発生する副産物を、大気
に解放することなく、排気口に排気処理装置を設けるこ
とにより、安全に処理することが可能である。図９は、
このようなクラスター装置システムの排気を処理可能な
排気処理装置１８０の構成を示す図である。図９を参照
するに、排気処理装置１８０は、クラスター装置システ
ムの排気口と接続される水を使用した液体エジェクター
ポンプ１８１と、エジェクターポンプ１８１の排気中の
酸性ガスなどを吸着するトラップ１８２と、トラップ１
８２に接続された各種ガスの処理設備１８３と、エジェ
クターポンプ１８１の酸排水を廃棄する廃棄口とにより
構成されている。

【００７０】この排気処理装置１８０により、液体エジ
ェクターポンプ１８１は廃棄に含まれる酸性ガスに腐食
されることなく、例えば、クラスター装置システムの排
気をすることができ、かかる排気を安全に処理すること
ができる。

【００７１】以上本発明の好ましい実施例について詳述
したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内におい
て、種々の変形・変更が可能である。例えば、第１およ
び第２実施形態では、紫外線照射処理後にドライアッシ
ングおよびウエット処理を行う場合を説明したが、ドラ
イアッシングまたはウエット処理のいずれか一方のみを
おこなってもよい。また、ドライアッシング、紫外線照
射処理、ウエット処理の順に行ってもよい。

【００７２】なお、以上の説明に関して更に以下の付記
を開示する。（付記１）基板上にパターニングされたレジストをマ
スクとしてドライエッチングを行った後に、前記レジス
トを除去するレジスト除去工程を含む半導体装置の製造
方法であって、前記レジスト除去工程において、前記基
板の表面に紫外線を照射して、その後、前記レジストを
除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。（付記２）前記レジストは、化学増幅レジストである
ことを特徴とする付記１記載の半導体装置の製造方法。（付記３）前記レジスト除去工程において、プラズマ
を用いたドライアッシングまたはレジスト剥離液を用い
たウエット処理をして、前記レジストを除去することを
特徴とする付記１または２記載の半導体装置の製造方
法。（付記４）前記レジスト除去工程は、前記基板を加熱
しながら紫外線を照射することを特徴とする付記１から
３のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。（付記５）前記紫外線は、オゾンを発生させる波長帯
と、酸素ラジカルを生成する波長帯とを含むことを特徴
とする付記１から４のいずれか１項記載の半導体装置の
製造方法。（付記６）基板上にパターニングされたレジストをマ
スクとしてドライエッチングを行った後に、前記レジス
トを除去する半導体製造装置であって、チャンバー内を
減圧する手段と、該チャンバー内に設けられ前記基板の
表面に紫外線を照射する紫外線照射手段とを備えたこと
を特徴とする半導体製造装置。（付記７）前記チャンバーは、ドライエッチング装置
であることを特徴とする付記６記載の半導体製造装置。（付記８）基板上にパターニングされたレジストをマ
スクとしてドライエッチングを行った後に、前記レジス
トを除去する半導体製造装置であって、ウエット処理手
段と、前記基板の表面に紫外線を照射する紫外線照射手
段とを備えたことを特徴とする半導体製造装置。

【００７３】

【発明の効果】以上詳述したところから明らかなよう
に、本発明によれば、基板表面のレジストおよびポリマ
ー残渣を除去して清浄化し、半導体装置の生産歩留まり
の向上および生産性の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の半導体装置のコンタクトホールを形成す
る製造工程を示す図である。

【図２】従来の半導体装置の金属配線構造を形成する製
造工程を示す図である。

【図３】第１実施形態の半導体装置の製造工程を示す図
である。

【図４】紫外線照射装置の構成を示す断面図である。

【図５】第２実施形態の半導体装置の製造工程を示す図
である。

【図６】紫外線照射手段を備えたドライエッチング装置
の構成を示す断面図である。

【図７】紫外線照射手段を備えたウエット処理装置の構
成を示す断面図である。

【図８】紫外線照射手段を備えたチャンバーを含むクラ
スター装置システムの概略構成を示す平面図である。

【図９】半導体製造装置に付帯する排気処理装置の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１０、２０半導体装置１１、２１基板１２ポリＳｉ膜１３ＣｏＳｉ_２膜１４、２５層間絶縁膜１５、２４レジスト１６、２３金属配線膜１６−１コンタクトホール２２絶縁膜１０１紫外線ランプ１００紫外線照射装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７２Ｂ (72)発明者中川幸一神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者三輪和弘愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番地２富士通ヴィエルエスアイ株式会社内Ｆターム(参考） 2H096 AA25 BA20 HA23 JA04 LA01 LA02 LA06 LA09 5F004 AA09 BA04 BB05 BB18 BD01 DA26 DB26 EA38 FA08 5F046 MA04 MA12 MA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にパターニングされたレジストを
マスクとしてドライエッチングを行った後に、前記レジ
ストを除去するレジスト除去工程を含む半導体装置の製
造方法であって、前記レジスト除去工程において、前記基板の表面に紫外
線を照射して、その後、前記レジストを除去することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記レジストは、化学増幅レジストであ
ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項３】前記レジスト除去工程において、プラズ
マを用いたドライアッシングまたはレジスト剥離液を用
いたウエット処理をして、前記レジストを除去すること
を特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項４】前記レジスト除去工程は、前記基板を加
熱しながら紫外線を照射することを特徴とする請求項１
から３のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記紫外線は、オゾンを発生させる波長
帯と、酸素ラジカルを生成する波長帯とを含むことを特
徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の半導体装
置の製造方法。