JP2008270824A

JP2008270824A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2008270824A
Application number: JP2008123691A
Authority: JP
Inventors: Takuya Nomoto; 拓也野元; Kazutoshi Anabuki; 和敏穴吹
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】酸化膜を湿式エッチング処理する際に、レジスト変質物が残ることのない良好なエッチングが行える半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に酸化膜１を形成する工程と、上記酸化膜１上にレジストパターン２を形成する工程と、上記基板を薬液に浸漬することにより上記レジストパターン２をマスクとして上記酸化膜１をエッチングする工程と、上記基板を水洗および乾燥する工程と、上記レジストパターン２を除去する工程と、を備えた半導体装置の製造方法において、上記レジストパターン２を除去する工程は、上記基板を水洗する工程の後、乾燥することなく直ぐに、基板を硫酸と過酸化水素水との混合液に浸漬する工程であることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

この発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、レジストマスクによる酸化膜の湿式エッチング処理方法に関するものである。

一般に、半導体装置の製造方法においては、フッ酸による酸化膜のエッチングが多用されている。図６（ａ）〜（ｄ）は従来の酸化膜のエッチング方法を示す工程断面図である。図に従って順次説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、基板（図示なし）上に酸化膜１を形成する。次に、図６（ｂ）に示すように、レジストパターン２を形成する。次に、図６（ｃ）に示すように、基板を一定時間、フッ酸で満たされた薬液槽に浸すことにより、レジストパターン２をマスクとして酸化膜１をエッチングする。次に、基板を一定時間、水洗槽に浸して水洗を行った後スピン乾燥を行う。その後、大気中で基板を保管する。

次に、図６（ｄ）に示すように、基板を一定時間、硫酸と過酸化水素水との混合液に浸し、レジストパターン２を除去する。その後、基板を一定時間、水洗槽に浸して水洗を行った後、スピン乾燥またはＩＰＡペーパー乾燥を行い、酸化膜１のエッチング工程を終了する。

また、レジストを残渣なく除去する方法として、例えば特許文献１には、ポリシリコンをドライエッチングした後、紫外線照射を行いレジストを除去する方法が述べられている。
特開平５−３０４０８９号公報

従来の酸化膜の湿式エッチングは以上のようであり、図６（ｃ）に示した酸化膜１のエッチング工程において、図７（ａ）に示すように、レジストパターン２表面にフッ酸の染み込み３がおこる。また、その後のスピン乾燥後には、レジストパターン２段差部に残留水分４が残ってしまう。

その後、大気中で基板を保管しているために、図７（ｂ）に示すように、残留水分４と大気中の酸素と酸化膜１とが化学変化を起こすとともに、残留水分４と大気中の酸素とレジストパターン２表面のフッ酸の染み込み３とが化学変化を起こし、レジストパターン２の一部に変質物７が生成されてしまう。その後、図７（ｃ）に示すように、レジストパターン２を除去しても変質物７が残ってしまい、良好な酸化膜エッチングが行えないという問題点があった。

また、上記特許文献１に開示された方法のように、酸化膜のエッチングマスクとしてのレジストに紫外線照射を行うと、レジストが硬化し下地の酸化膜とレジストとの界面にサイドエッチングがおこり、良好な酸化膜エッチングが行えないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するために成されたもので、酸化膜をフッ酸で湿式エッチング処理する際に、レジスト変質物が残ることのない良好なエッチングが行える半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。

この発明の請求項１に係る半導体装置の製造方法は、レジストパターンを除去する工程は、基板を水洗する工程の後、乾燥することなく直ぐに、基板を硫酸と過酸化水素水との混合液に浸漬する工程であるようにしたものである。

この発明の請求項２に係る半導体装置の製造方法は、基板を水洗および乾燥する工程の後、レジストパターンを除去する工程までの間、酸素が存在しない雰囲気中に基板を保つようにしたものである。

以上のようにこの発明によれば、エッチングパターンを形成する工程の後、上記酸化膜をエッチングする工程の前に、上記レジストパターンに紫外線を照射し、上記レジストパターン表面に上記薬液の染み込みを防止する硬化層を形成するようにしたので、残留水分によってレジストパターンに変質物が生成されることを防止することができる。

また、レジストパターンを除去する工程は、基板を水洗する工程の後、乾燥することなく直ぐに、基板を硫酸と過酸化水素水との混合液に浸漬する工程であるようにしたので、水洗した後大気中に保管することなく、直ぐにレジスト除去を行うことができ、レジストパターンの一部に変質物が生成されることを防止できる。

また、基板を水洗および乾燥する工程の後、レジストパターンを除去する工程までの間、酸素が存在しない雰囲気中に上記基板を保つようにしたので、湿式エッチング後の水洗によってレジストパターン段差部に残留水分が残ることがあっても、酸素に晒されることがなくレジスト変質物を生成することを防止できる。

実施の形態１．
図１（ａ）〜（ｅ）はこの発明の実施の形態１の酸化膜のエッチング方法を示す工程断面図である。図に従って順次説明する。まず、図１（ａ）に示すように、基板（図示なし）上に酸化膜１を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように、レジストパターン２を形成する。

次に、図１（ｃ）に示すように、レジストパターン２に照射強度密度６５０ｍｗ／ｃｍ²の紫外線を２０秒照射する。このとき、レジストパターン２は収縮し、表面に硬化層５を形成する。

次に、図１（ｄ）に示すように、基板を一定時間、フッ酸で満たされた薬液槽に浸すことにより、レジストパターン２をマスクとして酸化膜１をエッチングする。その後、基板を一定時間、水洗槽に浸して水洗を行った後スピン乾燥を行う。このとき、レジストパターン２の表面には硬化層５が形成されているのでフッ酸のレジストパターン２への染み込みを防止することができる。従って、スピン乾燥後にレジストパターン２段差部に残留水分４が残ったとしてもレジストパターン２表面のフッ酸の染み込み３と化学変化を起こし変質物７を形成することがない。

次に、図１（ｅ）に示すように、大気中で基板を保管し、基板を一定時間、硫酸と過酸化水素水との混合液に浸し、レジストパターン２を除去する。その後、基板を一定時間、水洗槽に浸して水洗を行った後、スピン乾燥またはＩＰＡペーパー乾燥を行い、酸化膜１のエッチング工程を終了する。

この様にすれば、レジストパターン２の表面に硬化層５を形成することによりレジストパターン２への染み込みを防止することができ、残留水分４による変質物７の形成を防止することができる。

ところが、図２に示すように、図１（ｃ）における紫外線の照射によって、レジストパターン２の表面には強い収縮力がはたらく。従って、紫外線の照射強度密度および照射時間によってはレジストパターン２に強い応力が生じ、下地酸化膜１とレジストパターン２との界面の接着力が弱くなり、酸化膜１のエッチング時に界面に薬液が入り込みサイドエッチング６が起こる場合がある。

図３は紫外線の照射強度密度６５０ｍｗ／ｃｍ²のときの照射時間とサイドエッチング量との関係を示す図である。図３からわかるように、照射時間が２０秒以上になるとサイドエッチング量は照射時間に比例して増加する。従って、照射強度密度６５０ｍｗ／ｃｍ²では紫外線照射時間を２０秒以下に設定する必要がある。

今回、紫外線の照射強度密度および照射時間とレジストパターン２表面に形成される硬化層５との関係について実験を行ったところ、照射強度密度１００ｍｗ／ｃｍ²以上で５秒以上照射すれば、フッ酸の染み込みに対して良好な硬化層５を形成することができることがわかった。

従って、紫外線照射密度１００〜６５０ｍｗ／ｃｍ²で、照射時間５〜２０秒の紫外線照射をレジストパターン２へ行えば、レジストパターン２の表面に硬化層５を形成してフッ酸の染み込みを防止でき、残留水分４による変質物７の形成を防止することができるとともに、サイドエッチングを防止することができ、良好な酸化膜の湿式エッチングを行うことができる。

実施の形態２．
ここでは、レジスト変質物を形成する原因である残留水分と大気中の酸素とを除去する方法について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は実施の形態２の酸化膜のエッチング方法を示す工程断面図である。図に従って順次説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、基板（図示なし）上に酸化膜１を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、レジストパターン２を形成する。次に、図４（ｃ）に示すように、基板を一定時間、フッ酸で満たされた薬液槽に浸すことにより、レジストパターン２をマスクとして酸化膜１をエッチングする。このとき、レジストパターン２表面にフッ酸の染み込み３がおこる。その後、基板を一定時間、水洗槽に浸して水洗を行う。

次に、図４（ｄ）に示すように、スピン乾燥を行わずに水洗後直ちに、基板を一定時間、硫酸と過酸化水素水との混合液に浸し、レジストパターン２を除去する。この様にすれば、レジストパターン２段差部に水洗時の水分の一部が残留水分４として残ることがなく、基板が大気中の酸素に晒されることもない。その後、基板を一定時間、水洗槽に浸して水洗を行った後、スピン乾燥またはＩＰＡペーパー乾燥を行い、酸化膜１のエッチング工程を終了する。

この様にすれば、酸化膜１の湿式エッチングの後、水洗した後大気中に保管することなく、直ぐに、湿式でレジスト除去を行うので、レジストパターン２の一部に変質物７が生成されることなく、良好な酸化膜の湿式エッチングを行うことができる。

実施の形態３．
上記実施の形態２では水洗後、大気中に保管することなく直ぐに、レジスト除去を行う方法について説明を行ったが、ここでは酸素を有しない雰囲気中に保管する場合について説明する。

図５（ａ）〜（ｄ）は実施の形態３の酸化膜のエッチング方法を示す工程断面図である。図に従って順次説明する。まず、図５（ａ）に示すように、基板（図示なし）上に酸化膜１を形成する。次に、図５（ｂ）に示すように、レジストパターン２を形成する。

次に、図５（ｃ）に示すように、基板を一定時間、フッ酸で満たされた薬液槽に浸すことにより、レジストパターン２をマスクとして酸化膜１をエッチングする。次に、基板を一定時間、水洗槽に浸して水洗を行った後スピン乾燥を行う。このとき、スピン乾燥後には、レジストパターン２段差部に残留水分４が残ってしまう。その後、酸素が存在しない雰囲気中、例えば、Ｎ₂ガスで充填された保管庫の中で基板を保管する。

次に、図５（ｄ）に示すように、Ｎ₂ガス保管庫から基板を取り出して直ぐに、基板を一定時間、硫酸と過酸化水素水との混合液に浸し、レジストパターン２を除去する。その後、基板を一定時間、水洗槽に浸して水洗を行った後、スピン乾燥またはＩＰＡペーパー乾燥を行い、酸化膜１のエッチング工程を終了する。

この様にすれば、湿式エッチング後の水洗によってレジストパターン２段差部に残留水分４が残ることがあっても酸素に晒されることがなくレジスト変質物を生成することがない。したがって、良好な酸化膜の湿式エッチングを行うことができる。

この発明の実施の形態１の酸化膜のエッチング方法を示す工程断面図である。この発明の実施の形態１の酸化膜のエッチング方法における問題点を示す工程断面図である。紫外線の照射強度密度６５０ｍｗ／ｃｍ²のときの照射時間とサイドエッチング量との関係を示す図である。この発明の実施の形態２の酸化膜のエッチング方法を示す工程断面図である。この発明の実施の形態３の酸化膜のエッチング方法を示す工程断面図である。従来の酸化膜のエッチング方法を示す工程断面図である。従来の酸化膜のエッチング方法の問題点を示す工程断面図である。

符号の説明

１酸化膜、２レジストパターン、３フッ酸の染み込み、４残留水分、５硬化層、６サイドエッチング、７変質物。

Claims

基板上に酸化膜を形成する工程と、上記酸化膜上にレジストパターンを形成する工程と、上記基板を薬液に浸漬することにより上記レジストパターンをマスクとして上記酸化膜をエッチングする工程と、上記基板を水洗および乾燥する工程と、上記レジストパターンを除去する工程と、を備えた半導体装置の製造方法において、上記レジストパターンを除去する工程は、上記基板を水洗する工程の後、乾燥することなく直ぐに、基板を硫酸と過酸化水素水との混合液に浸漬する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
基板上に酸化膜を形成する工程と、上記酸化膜上にレジストパターンを形成する工程と、上記基板を薬液に浸漬することにより上記レジストパターンをマスクとして上記酸化膜をエッチングする工程と、上記基板を水洗および乾燥する工程と、上記レジストパターンを除去する工程と、を備えた半導体装置の製造方法において、上記基板を水洗および乾燥する工程の後、上記レジストパターンを除去する工程までの間、酸素が存在しない雰囲気中に上記基板を保つことを特徴とする半導体装置の製造方法。