Stand der Technik : Leiterbahnen in integrierten Schaltkreisen bestehen hauptsächlich aus Aluminium bzw. aus einer Aluminium-Kupfer-Legierung (0,5 % Kupfer), das ganzflächig durch Sputtern abgeschieden wird. Anschließend wer- den die Strukturen mittels Fotolackbeschichtung, Belichten und Entwi- ckeln abgebildet. Im nachfolgenden Trockenätzprozess wird das Alumi- nium strukturiert, wobei sich u. a. aus Bestandteilen des Fotolacks und der Ätzgase Polymere bilden, die sich vorwiegend an den Seitenwän- den der Aluminiumleiterzüge als geschlossene Schicht ablagern. Auch nach dem Entfernen des Photolacks mittels Sauerstoffplasma oder Ca- rotscher Säure verbleiben diese Polymere auf den Leiterbahnen. Diese sogenannten Restpolymere, die im allgemeinen als"sidewall residues" bezeichnet werden, müssen vor der Fortsetzung der Herstellungspro- zesses vollständig entfernt werden, um die Funktion und die Zuverläs- sigkeit des IC-Bauteils zu gewährleisten. Im folgenden werden diese "sidewall residues"als Restpolymere bezeichnet.

Die Entfernung der Restpolymere geschieht nach üblichen Verfahren durch einen Nassreinigungsschritt mittels einer Lösung, die als Stripper oder Stripperlösung bezeichnet wird. Konventionelle Stripper enthalten einen Komplexbildner, einen Korrosionsinhibitor, und ein polares Lö- sungsmittel. In dem Produkt EKC 265, welches am häufigsten benutzt wird, sind diese Komponenten Hydroxylamin, Mono-Ethanolamin, Kate- chol und Wasser.

Neuere Entwicklungen haben dazu geführt, dass auch rein anorgani- sche Stripper eingesetzt werden können. Beispielsweise werden in WO 97/36209 A1 (Merck) Zusammensetzungen basierend auf verdünnten

Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid-Lösungen (DSP) beschrieben. In US 5,698, 503 und 5,709, 756 wiederum werden entsprechende Stripper basierend auf Ammoniumfluorid-Lösungen verwendet.

Verdünnte Schwefelsäure-Wasserstoffperoxidlösungen (DSP) reichen zum Entfernen der Restpolymere allein nicht aus und enthalten daher zusätzliche Additive. Solche Additive sind z. B. geringe Mengen Fluss- säure im Konzentrationsbereich von 10 bis 100 mg/kg. Die Flusssäure wirkt auf Aluminium und Aluminium/Kupferlegierungen leicht ätzend.

Der Angriff erfolgt flächig ohne die Metallisierung zu beschädigen. Eine Lochkorrosion, wie beispielsweise durch Chloridionen, findet nicht statt.

Durch das Unterätzen trennt sich die Restpolymerschicht von der Me- talloberfläche ab und wird durch die Flüssigkeit fortgespült (lift-off). Die durch den Ätzvorgang freigelegte Metalloberfläche wird anschließend durch das Wasserstoffperoxyd wieder passiviert.

Der Nachteil in der Verwendung von Flusssäure als ätzendes Additiv besteht darin, dass die Konzentration sehr genau eingehalten und kon- trolliert werden muss. Eine zu hohe Konzentration würde die Metallober- fläche zu stark angreifen, durch eine zu niedrige Flusssäure- Konzentration wird keine ausreichende Reinigungswirkung erzielt.

Je nach Art der Anlagen, in denen die Stripperlösung eingesetzt werden soll, werden unterschiedliche HF-Konzentrationen eingestellt. Bei Ver- wendung der Stripperlösung auf Spinetchern werden üblicherweise Stripper eingesetzt, deren HF Konzentration bei 100 mg/kg liegt. Dage- gen werden auf Tankanlagen Zusammensetzungen verwendet, deren HF Konzentration lediglich bei 10 mg/kg liegt.

Besonders die sehr geringe Konzentration der Lösungen zur Verwen- dung auf Tankanlagen macht die Prozessführung sehr aufwendig. Die Konzentration darf nur wenige ppm vom Sollwert abweichen. Dieses Ziel kann nur erreicht werden durch kontinuierliches, exaktes Messen und kontrolliertes Nachdosieren von Flusssäure. Dieses ist nur möglich, wenn die Anlage über eine Online-Analytik und ein entsprechendes Do- siersystem verfügt.

Literatur Merck Patent W097/36209. Solution and Process for Removal of Side- wall Residue after Dry Etching Ashland. Technical Note, Fluoride-Containing Strippers SEZ. Inorganic Chemical DSP EP 0 773 480 A1, Remover solution composition for resist and method for removing resist using the same EP 0 485 161 A1, Stripping composition and method of stripping resist from substrates US-A-5,698, 503, Stripping and cleaning composition US-A-5,709, 756, Basic stripping and cleaning composition EP 0 596 515 B1, Alkaline photoresist stripping composition producing reduced metal corrosion Aufgabe Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine beständige Zusammensetzung oder auch"Stripperlösung"zur Entfernung von Restpolymeren, den sogenannten"sidewall-residues", zur Verfügung zu stellen, die in einem großen Konzentrationsbereich des Additivs stabile Ätzraten auf Aluminium bzw. Aluminium/Kupferlegierungen liefert, oben beschriebene Restpolymere vollständig entfernt, ohne die Metallisie- rungsschichten bzw. Leiterbahnen zu beschädigen oder Korrosion zu erzeugen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Zusammensetzung für die Halbleiterherstellung, enthaltend H2SiF6 und/oder HBF4 in einer Ge- samtmenge von 10-500 mg/kg, 12-17 Gew.-% H2S04, 2-4 Gew.-% H202 gegebenenfalls in Kombination mit Additiven in wässriger Lösung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Verwendung einer Zusammensetzung, enthaltend H2SiF6 und/oder HBF4, als Restpoly- merentferner in einem Verfahrensschritt der Halbleiterherstellung, ins- besondere zur Entfernung von Restpolymeren von Al-oder Al-haltigen Leiterbahnen.

Bevorzugt werden diese Zusammensetzungen zum Entfernen von Restpolymeren nach dem Trockenätzen an Metallleiterzügen und Kon- taktlöchern verwendet. Es ist auch somit die Verwendung dieser Zu- sammensetzung zum Entfernen von Restpolymeren von Aluminium o- der Kupferaluminiumlegierungen Gegenstand der vorliegenden Erfin- dung, und zwar insbesondere die Verwendung von Zusammensetzun- gen, enthaltend H2SiF6 und/oder HBF4 in einer Gesamtmenge von 10- <BR> <BR> 500 mg/kg, 12-17 Gew.-% H2S04, 2-4 Gew. -% H202 gegebenenfalls in Kombination mit Additiven in wässriger Lösung. Bevorzugt werden diese Zusammensetzungen zur Restpolymerentfernung in einem Ver- fahrensschritt der Halbleiterherstellung unter Einsatz eines Spinetchers oder in einer Tankanlage verwendet.

Erfindungsgemäß erfolgt die Verwendung der erfindungsgemäßen Zu- sammensetzungen in Verfahren zur Entfernung von Restpolymeren von Al-oder Al-haltigen Leiterbahnen.

Beschreibung der Erfindung Wie beschrieben, stellen Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid sowie ein fluorhaltiges, anorganisches Additiv die Hauptbestandteile eines Strippers dar. Die zur Zeit am häufigsten eingesetzte anorganische Zu- sammensetzung ist die oben aufgeführte DSP-Mischung, bestehend aus Schwefelsäure, Wasserstoffperoxid und als Additiv reine Flusssäu- re im Konzentrationsbereich von 10 bis 100 mg/kg.

Werden statt Flusssäure Additive wie Ammoniumfluorid, Tetramethyl- ammoniumfluorid oder Fluorphosphonsäure eingesetzt, zeigen diese gleiches Ätzverhalten auf Aluminium, d. h. eine lineare Abhängigkeit von der im Stripper vorliegenden Fluoridkonzentration. Ein solches line- ares Ätzverhalten in Abhängigkeit von der Konzentration der ätzenden Komponente ist für HF, NH4F, TMAF und H2PO3F in Fig. 1. dargestellt.

Die Tatsache, dass die Ätzraten all dieser Additive in einer graphischen Darstellung auf einer Geraden liegen, lässt vermuten, dass sich der Fluoridanteil in der sauren Lösung vollständig in HF umwandelt.

Das Ätzverhalten der Fluorverbindungen Hexafluorokieselsäure und Tetrafluorborsäure stellt sich dagegen vollkommen anders dar, wie Ver- suche gezeigt haben. Zwar steigen zunächst die Ätzraten mit steigender Konzentration an, sie bleiben aber bei weiterer Konzentrationserhöhung nahezu konstant. Dieses Verhalten ist auch aus der graphischen Dar- stellung in Fig. 1 zu entnehmen ist.

Obwohl nach allgemeinem Verständnis Hexafluorokieselsäure und Tetrafluorborsäure starke Säuren sind, wurde nun durch Versuche gefunden, dass durch ihren Einsatz anstelle der oben genannten Additive das Verhalten der Stripperlösungen vorteilhaft beeinflusst werden kann. Bereits wenn diese Komponenten in relativ geringen Mengen zugesetzt werden, zeigt sich dieser positive Effekt sehr deutlich. Aber nicht nur die Ätzraten lassen sich durch Zusatz von Hexafluorokieselsäure und/oder Tetrafluorborsäure in vorteilhafter Weise beeinflussen, gleichzeitig wird dadurch eine Passivierung der Oberflächen der aus Aluminium-oder Aluminiumlegierungen bestehenden Leiterbahnen gegen Korrosion erreicht.

Durch die"doppelte"Inhibitorwirkung dieser Verbindungen kann dieser zur Restpolymerentfernung notwendige Verfahrensschritt über einen längeren Zeitraum und in einem weit größeren Konzentrationsbereich mit konstanter Stripperwirkung durchgeführt werden.

Eine fortlaufende Messung des Additivgehalts und ein Nachdosieren während des Produktionsprozesses wird damit überflüssig. Hierdurch werden Kosten für apparativen Aufwand eingespart und gleichzeitig ei- ne größere Prozesssicherheit erzielt.

Durch den Einsatz von Hexafluorokieselsäure und/oder Tetrafluorbor- säure in der Zusammensetzung in Konzentrationen von 100 bis 500 mg/kg werden Restpolymere mit sehr guten Ergebnissen entfernt, was durch REM-Untersuchungen bestätigt werden kann. Gleichzeitig zeigt sich im genannten Konzentrationsbereich kein Angriff des Aluminiums

oder der Aluminiumlegierungen. Die vorteilhafte Wirkung der Hexafluo- rokieselsäure zeigt sich im direkten Vergleich mit HF als Additiv. HF zeigt bereits ab 100 mg/kg deutliche Anätzungen (siehe Fig. 3, Bild 5).

Für die Durchführung der Versuche werden strukturierte Wafer mit fol- gendem Schichtaufbau verwendet : Si02 (thermisches Oxid Untergrund) Titan-gesputtert 100 nm Aluminium-gesputtert (0,5 % Cu) 900 nm TiN-gesputtert 100 nm Die Strukturierung der Aluminiumleiterzüge erfolgt mittels Fotolackbe- schichtung, Belichten und anschließendem Entwickeln und Aushärten des Lacks durch UV-Bestrahlung.

Danach werden die Wafer auf einer LAM TCP 9600 in der Ätzkammer geätzt mit C12/BC13 und N2 als Ätzgase.

Die Entfernung der Fotolackschicht erfolgt mittels 02/H20- Plasmabehandlung in der"Strippkammer", gefolgt von einer Warmwas- serbehandlung in einer weiteren Kammer zur Chlorentfernung (Korrosi- onsvermeidung).

Das Verfahren zur Entfernung der Restpolymere nach dem Trockenät- zen, also der Stripp-Prozess, wird zunächst in Becherglasversuchen un- ter reproduzierbaren Bedingungen gemäss DIN 50453 entwickelt. An- schließend wird das Verfahren auf einen Spinetcher von SEZ und einer Tankanlage AWP200 von Mattson übertragen mit folgenden Prozesspa- rametern : SEZ-Spinetcher AWP 200 Mattson Ätzen : 45-60 s bei 25°C 45-90 s bei 25 °C Spülen mit Reinstwasser : 30 s bei RT 10 min. bei RT Trocknen : N2 Marangoni Für die ersten Versuche wird eine Zusammensetzung verwendet, die der aktuell verwendeten DSP-Mischung entspricht, einer wässrigen Lö- sung von Schwefelsäure mit einer Konzentration im Bereich zwischen 12 bis 17 Gew. -% sowie Wasserstoffperoxid in einer Konzentration im<BR> Bereich von 2 bis 4 Gew. -%. Dabei werden H2SiF6 und HBF4 einzeln aber auch die Kombination der beiden Verbindungen als Fluorid-lonen- Lieferanten eingesetzt.

Diese Versuche zeigen, dass durch den Zusatz der einzelnen Fluorid- lonen-Lieferanten H2SiF6 und HBF4 aber auch in Kombination mitein- ander eine gute Entfernung der Restpolymere erzielt wird, wobei durch H2SiF6 eine bessere Passivierung hervorgerufen wird. Aufgrund dieses Versuchsergebnisses und aufgrund seiner besseren Handhabbarkeit ist daher die Verwendung von H2SiF6 zu bevorzugen.

Zur Restpolymerentfernung nach dem Trockenätzen sind an sich Lö- sungen geeignet, welche H2S04 in einer Konzentration im Bereich von 1 bis 17 Gew. -% enthalten. Besonders gute Ergebnisse werden mit Zu- sammensetzungen erzielt, in denen 12 bis 17 Gew.-% H2S04 enthalten sind.

Zusammensetzungen, die H202 im Konzentrationsbereich zwischen 1 bis 12 Gew. -% enthalten, haben sich für die Restpolymerentfernung als geeignet erwiesen. Bevorzugt werden Zusammensetzungen eingesetzt, <BR> <BR> welche H202 in einer Konzentration im Bereich von 2 bis 4 Gew. -% ent- halten.

In diesen Konzentrationsbereichen sind die Ätzraten auf Aluminium na- hezu konstant und werden nur vom Gehalt des Additivs bestimmt. Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Ätzraten auf Aluminium bei einem konstanten Gehalt an H2SiF6 von 500 mg/kg.

Als besonders geeignet haben sich Zusammensetzungen erwiesen, in denen 12 bis 17 Gew.-% H2S04, 2 bis 4 Gew.-% H202 und 100 bis 500 mg/kg H2SiF6 enthalten sind. Bevorzugt ist entsprechende Zusammen- setzung, worin als Fluorid-Lieferant H2SiF6 in Kombination mit HBF4 enthalten ist und ihre Gesamtmenge beider Verbindungen 100 bis 500 mg/kg beträgt. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung umfasst Zusammensetzungen, die als einzige fluorhaltige Verbindung HBF4 in einer Menge von 100 bis 500 mg/kg enthalten.

Durch Versuche wurde gefunden, dass entsprechende Zusammenset- zungen besonders gut geeignet sind zum Entfernen von Restpolymeren nach dem Trockenätzen an Metalileiterzügen.

Insbesondere eignen sich diese wässrigen Zusammensetzungen zum Entfernen von Restpolymeren von Aluminium, ohne das Metall an- zugreifen.

Während sich in den bisher als Stripper eingesetzten DSP-Mischungen mit reiner HF als Additiv gegenüber den erfindungsgemäßen Zusam- mensetzungen bei kontinuierlicher Prozessführung der Gehalt an HF laufend verringert, was die Reinigungswirkung negativ beeinträchtigt, scheint durch H2SiF6 oder HBF4 als wirksames Additiv verbrauchtes HF gemäss einer Gleichgewichtsreaktion kontinuierlich nachgeliefert zu werden, so dass die gewünschte Konzentration über einen längeren Zeitraum offenbar konstant bleibt. Durch eine auf diese Weise stabili- sierte Lösung ist man in der Lage, zum einen die Prozesssicherheit

deutlich zu verbessern und zum anderen Kosten einzusparen, da auf ein apparativ aufwendiges Online-Kontroll-und Dosiersystem verzichtet werden kann. Weiterhin wirken die erfindungsgemäßen Fluorid-lonen- Lieferanten im Vergleich zu reinen HF-Lösungen wesentlich weniger korrosiv sowohl gegenüber verwendeten Lagerbehältern als auch den Produktionsanlagen, so dass auch in dieser Hinsicht die erfindungsge- mäßen Fluorid-lonen-Lieferanten einen erheblichen Beitrag zur Pro- zesssicherheit beitragen.

Zur Veranschaulichung und zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden Beispiele gegeben. Aufgrund der generellen Gül- tigkeit der vorliegenden Erfindung in den beschriebenen Grenzen sind diese Beispiele nicht dazu geeignet, die Erfindung nur auf die in den Beispielen gegebenen Werte zu beschränken.

Beispiele : Beispiel 1 : Geätzte Wafer mit dem zuvor beschriebenen Schichtaufbau wurden auf dem SEZ-Spinetcher prozessiert. Bei dieser Technologie handelt es sich um einen Einzelwaferprozess, bei dem der Wafer in einer Prozess- kammer waagerecht liegend in Drehung versetzt wird und über eine Düse mit der Ätzflüssigkeit angeströmt wird. Dabei fährt der Düsenarm in waagerechter Hin-und Herbewegung über die Waferoberfläche.

Nach dem Ätzprozess erfolgt ein Spülprozess mit Reinstwasser nach dem gleichen Prinzip. Zum Trocknen wird der Wafer zum Schluss unter hoher Umdrehungszahl mit N2 trockengeblasen.

Schritt 1 : Strippen Zusammensetzung der Mischung : Schwefelsäure : 12, 0 % gew.

Wasserstoffperoxid : 2,4 % gew.

H2SiF6 : 500 mg/kg 600 U/min, 1 I/min Durchfluss, 25 °C, 30 sek.

Schritt 2 : Spülen mit Reinstwasser 600 U/min, 1 I/min Durchfluss, 25 °C, 30 sek.

Schritt 3 : Trockenschleudern mit N2-Abblasen 2000 U/min, 1501/min.

Fig. 3, zeigt die vollständig gereinigte Oberfläche, ohne Angriff der Me- tallisierung. Bei Konzentrationen oberhalb 500 mg/kg H2SiF6 wird die Metallisierung angeätzt, siehe Fig. 3, Bild 4 mit 1000 mg/kg.

Beispiel 2 : Die gleichen Wafer wie in Beispiel 1 wurden auf einer Tankanlage AWP200 von Mattson prozessiert.

Schritt 1 : Strippen Zusammensetzung der Mischung : Schwefelsäure : 12, 0 % gew.

Wasserstoffperoxid : 2,4 % gew.

H2SiF6 : 100 mg/kg 15 1/min. Rezirkulation, 25'C, 45 s Schritt 2 : Spülen mit Reinstwasser 35 I/min Durchfluss, 25 °C, 10 min.

Schritt 3 : Marangonitrockner Fig. 3, zeigt die vollständig gereinigte Oberfläche, ohne Angriff der Me- tallisierung.

Beispiel 3 Die gleichen Wafer wie in Beispiel 1 wurden in einem Becherglas pro- zessiert. Zur besseren Charakterisierung des Strippprozesses wurden Wafer mit sehr dicken Polymerschichten verwendet.

Schritt 1 : Strippen Zusammensetzung der Mischung : Schwefelsäure : 12 Gew.-% Wasserstoffperoxid : 2,4 Gew. -% H2SiF6 : 100 mg/kg Önanthsäure : 80 mg/kg 100 U/min. 25 °C, 60 sek.

Schritt 2 : Spülen mit Reinstwasser im Becherglas 25 °C, 5 min.

Schritt 3 : Trocknen im Stickstoffofen 100 °C, 10 min In Fig. 12 ist zu erkennen, dass die Polymere bis auf eine dünne Rest- schicht entfernt sind.

Vergleichsbeispiel zu Beispiel 3 Als Referenz wurde ein gleicher Wafer mit der gleichen Zusammenset- zung, jedoch ohne Tensidzusatz wie vorher prozessiert.

In Fig. 13 erkennt man eine wesentlich dickere Polymerschicht.

Durch den Tensidzusatz wird also die Oberfläche besser benetzt, was die Strippwirkung positiv beeinflusst.

In den im Anhang gezeigten REM-Aufnahmen sind die Ergebnisse der Restpolymerentfernung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zu- sammensetzungen festgehalten. Die Ergebnisse sind durch das"Strip- pen"auf einem SEZ-Spinetcher unter Verwendung verschiedner H2SiF6-Konzentrationen erzielt worden : Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Wafers mit Aluminium-Leiterbahnen vor der Behandlung.

Fig. 4 zeigt einen entsprechenden Waferausschnitt nach dem Strippen mit einer Zusammensetzung, enthaltend 100 ppm H2SiF6, Fig. 5 mit 500 ppm H2SiF6, Fig. 6 mit 1000 ppm H2SiF6. Die Figurenen 4 bis 6 zeigen Restpolymer-freie Leiterbahnen. Im Vergleich dazu werden in den Fig. 7 - 9 Ergebnisse, gezeigt, die unter denselben Bedingungen erhalten worden sind, jedoch unter Verwendung von verschiedenen HF- Konzentrationen : Fig. 7 100 ppm HF, Fig. 8 200 ppm HF und Fig. 9 500 ppm HF. Bei Verwendung von 100 ppm HF sind noch Polymerreste und Anätzungen zu erkennen. Die Verwendung von 200 ppm HF führt zwar zu einer nahezu vollständigen Entfernung der Restpolymere aber auch zu einer Zunahme der Anätzungen gegenüber der Verwendung von 100 ppm HF. Bei der Verwendung von Zusammensetzungen mit 500 ppm HF werden sehr starke Anätzungen der Metallleiterbahnen ge- funden. Die Figuren 10 und 11 zeigen Ergebnisse, die durch die Rest- polymerentfernung in einem Mattson AWP-Tankprozessor erhalten wurden : Fig. 10 unter Verwendung von 100 ppm H2SiF6 und Fig. 11 un- ter Verwendung von 600 ppm H2SiF6. Auch in diesen Fällen wird eine sehr gute Restpolymerentfernung gefunden, wobei sich die Anätzung sogar bei 600 ppm in vertretbaren Grenzen hält.

Fig. 12 zeigt Leiterbahnen nach einer Behandlung mit einer Stripperlö- sung mit einem Gehalt an 12 Gew.-% H2S04, 2,4 Gew. -% H202, 100 ppm H2SiF6 und Tensidzusatz. Im Vergleich dazu zeigt Fig. 13 Leiter- bahnen nach Behandlung mit einer entsprechenden Stripperlösung wie bei Fig. 12 jedoch ohne Tensidzusatz.