JP2002270566A - Cleaning liquid and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Cleaning liquid and method of manufacturing semiconductor device

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JP2002270566A
JP2002270566A JP2001062030A JP2001062030A JP2002270566A JP 2002270566 A JP2002270566 A JP 2002270566A JP 2001062030 A JP2001062030 A JP 2001062030A JP 2001062030 A JP2001062030 A JP 2001062030A JP 2002270566 A JP2002270566 A JP 2002270566A
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Japan
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weight
copper
polishing
metal
cleaning
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Application number
JP2001062030A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoya Hayamizu
直哉 速水
Hideaki Hirabayashi
英明 平林
Yoshitaka Matsui
嘉孝 松井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning liquid which can remove particles, organic impurities and metal impurities while preventing damage to a device. SOLUTION: The cleaning liquid contains 0.001% by weight or more of a compound forming a complex with metal containing at least copper or aluminium and 0.001% by weight or more of a surfactant.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄液および半導
体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a cleaning liquid and a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置、液晶表示装置または
電子部品製造工程において、パーティクルの除去、有機
不純物の除去をするためにアンモニアのようなアルカリ
剤や界面活性剤を含む洗浄液が使用されている。また、
金属不純物を除去するには塩酸、フッ酸を含む洗浄液が
用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a process of manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, or an electronic component, a cleaning liquid containing an alkaline agent such as ammonia or a surfactant is used to remove particles and organic impurities. . Also,
To remove metal impurities, a cleaning solution containing hydrochloric acid and hydrofluoric acid is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デバイ
スの高精細化、よりダメージを受け易い膜材質の使用等
に伴って、従来の強酸、強アルカリの洗浄液を使用する
ことができなくなった。
However, with the development of high-definition devices and the use of film materials which are more easily damaged, conventional cleaning solutions for strong acids and strong alkalis cannot be used.

【0004】本発明は、デバイスに与えるダメージを抑
制しつつ、パーティクル、有機不純物および金属不純物
を除去することが可能な洗浄液を提供しようとするもの
である。
An object of the present invention is to provide a cleaning solution capable of removing particles, organic impurities and metal impurities while suppressing damage to a device.

【0005】本発明は、半導体基板の絶縁膜に化学機械
研磨法により銅の埋込み導電部材を形成した後、前記絶
縁膜表の汚染物質を良好に清浄化することが可能な半導
体装置の製造方法を提供しようとするものである。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device capable of satisfactorily cleaning contaminants on the surface of an insulating film after forming an embedded conductive member of copper on an insulating film of a semiconductor substrate by a chemical mechanical polishing method. It is intended to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る洗浄液は、
少なくとも銅またはアルミニウムを含む金属と錯体を形
成する化合物0.001重量%以上と、界面活性剤0.
001重量%以上とを含むことを特徴とするものであ
る。
The cleaning liquid according to the present invention comprises:
0.001% by weight or more of a compound which forms a complex with a metal containing at least copper or aluminum, and surfactant 0.1.
001% by weight or more.

【0007】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板上の絶縁膜に銅系金属からなる埋込み導電部材
を研磨砥粒の存在下で化学機械研磨する方法により形成
した後、少なくとも銅を含む金属と錯体を形成する化合
物0.001重量%以上と、界面活性剤0.001重量
%以上とを含む洗浄液により洗浄することを特徴とする
ものである。
In a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming an embedded conductive member made of a copper-based metal in an insulating film on a semiconductor substrate by a chemical mechanical polishing method in the presence of abrasive grains, at least copper is removed. It is characterized by being washed with a washing liquid containing 0.001% by weight or more of a compound forming a complex with the metal and 0.001% by weight or more of a surfactant.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る洗浄液を詳細
に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a cleaning liquid according to the present invention will be described in detail.

【0009】この洗浄液は、少なくとも銅またはアルミ
ニウムを含む金属と錯体を形成する化合物0.001重
量%以上と、界面活性剤0.001重量%以上とを含む
組成を有する。
This cleaning solution has a composition containing at least 0.001% by weight of a compound which forms a complex with at least a metal containing copper or aluminum, and at least 0.001% by weight of a surfactant.

【0010】前記化合物としては、例えばアミノ酢酸
(グリシン)のようなアミノカルボン酸、2−キノリン
カルボン酸(キナルジン酸)、2−ピリジンカルボン
酸、2,6−ピリジンカルボン酸、キノン、シュウ酸、
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMA
H)等を挙げることができる。特に、前記化合物は少な
くとも銅またはアルミニウムを含む金属とキレート錯体
を形成する2−キノリンカルボン酸(キナルジン酸)、
アミノ酢酸(グリシン)が好ましい。
Examples of the compound include aminocarboxylic acids such as aminoacetic acid (glycine), 2-quinolinecarboxylic acid (quinaldic acid), 2-pyridinecarboxylic acid, 2,6-pyridinecarboxylic acid, quinone, oxalic acid, and the like.
Tetramethylammonium hydroxide (TMA
H) and the like. In particular, the compound is a 2-quinoline carboxylic acid (quinaldic acid) that forms a chelate complex with a metal containing at least copper or aluminum;
Aminoacetic acid (glycine) is preferred.

【0011】前記化合物の含有量を0.001重量%未
満にすると、十分な清浄性能を有する洗浄液を得ること
が困難になる。より好ましい前記化合物の含有量は、
0.001〜3重量%、さらに好ましくは0.05〜
1.0重量%である。
When the content of the compound is less than 0.001% by weight, it becomes difficult to obtain a cleaning solution having sufficient cleaning performance. A more preferred content of the compound is
0.001 to 3% by weight, more preferably 0.05 to
1.0% by weight.

【0012】前記界面活性剤としては、ポリオキシエチ
レンノニルフェニルエーテルのような非イオン性界面活
性剤、ドデシル硫酸アンモニウムのようなアルキル硫酸
アンモニウム、アルキルベンゼン硫酸アンモニウムなど
の陰イオン性界面活性剤を挙げることができる。特に、
陰イオン性界面活性剤が好ましい。
Examples of the surfactant include a nonionic surfactant such as polyoxyethylene nonyl phenyl ether, and an anionic surfactant such as ammonium alkyl sulfate such as ammonium dodecyl sulfate and ammonium alkylbenzene sulfate. In particular,
Anionic surfactants are preferred.

【0013】前記界面活性剤の含有量を0.001重量
%未満にすると、十分な清浄性能を有する洗浄液を得る
ことが困難になる。より好ましい前記界面活性剤の含有
量は、0.001〜3重量%、さらに好ましくは0.0
5〜1.0重量%である。
When the content of the surfactant is less than 0.001% by weight, it becomes difficult to obtain a cleaning solution having sufficient cleaning performance. More preferably, the content of the surfactant is 0.001 to 3% by weight, still more preferably 0.03% by weight.
5 to 1.0% by weight.

【0014】本発明に係る洗浄液は、さらにコリンのよ
うな有機アルカリ剤、アンモニアなどのpH調整剤を含
有することを許容する。このようなpH調整剤を含有す
ることによって、前記化合物の解離性を促進して少なく
とも銅またはアルミニウムを含む金属と錯体形成能を向
上することが可能になる。
The washing liquid according to the present invention is allowed to further contain an organic alkali agent such as choline and a pH adjuster such as ammonia. By containing such a pH adjuster, it becomes possible to promote the dissociation of the compound and improve the ability to form a complex with at least a metal containing copper or aluminum.

【0015】次に、本発明に係る半導体装置の製造方法
を説明する。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0016】(第1工程)まず、基板上の絶縁膜に溝お
よび開口部から選ばれる少なくとも1つの埋込み用部材
を形成し、この埋込み用部材を含む全面に銅系金属膜を
形成する。
(First Step) First, at least one burying member selected from a groove and an opening is formed in an insulating film on a substrate, and a copper-based metal film is formed on the entire surface including the burying member.

【0017】前記基板としては、例えば半導体基板、ガ
ラス基板等を挙げることができる。
Examples of the substrate include a semiconductor substrate and a glass substrate.

【0018】前記絶縁膜としては、例えばシリコン酸化
膜、ボロン添加ガラス膜(BPSG膜)、リン添加ガラ
ス膜(PSG膜)等を用いることができる。この絶縁膜
上には、窒化シリコン、炭素、アルミナ、窒化ホウ素、
ダイヤモンド等からなる研磨ストッパ膜が被覆されるこ
とを許容する。
As the insulating film, for example, a silicon oxide film, a boron-doped glass film (BPSG film), a phosphorus-doped glass film (PSG film) or the like can be used. On this insulating film, silicon nitride, carbon, alumina, boron nitride,
The polishing stopper film made of diamond or the like is allowed to be covered.

【0019】前記銅系金属としては、銅(Cu)または
Cu−Si合金、Cu−Al合金、Cu−Si−Al合
金、Cu−Ag合金のような銅合金(Cu合金)等を用
いることができる。
As the copper-based metal, copper (Cu) or a copper alloy (Cu alloy) such as a Cu-Si alloy, a Cu-Al alloy, a Cu-Si-Al alloy, or a Cu-Ag alloy may be used. it can.

【0020】前記銅系金属膜は、例えばスパッタ蒸着、
真空蒸着、またはメッキ等により形成される。
The copper-based metal film is formed, for example, by sputtering deposition,
It is formed by vacuum evaporation or plating.

【0021】前記半導体基板上の前記溝および開口部か
ら選ばれる少なくとも1つの埋込み用部材を含む前記絶
縁膜に前記銅系金属膜を形成する前に導電性バリア層を
形成することを許容する。このような導電性バリア層を
前記埋込み用部材を含む前記絶縁膜に形成することによ
って、Cuのような配線材料膜の形成、エッチバックに
より前記導電性バリア層で囲まれた前記溝および開口部
から選ばれる少なくとも1つの埋込み用部材に配線層お
よびビアフィルから選ばれる少なくとも1つの埋め込み
導電部材に形成することが可能になる。その結果、配線
材料であるCuが前記絶縁膜に拡散するのを前記導電性
バリア層で阻止し、Cuによる半導体基板の汚染を防止
することが可能になる。
It is possible to form a conductive barrier layer on the insulating film including at least one burying member selected from the groove and the opening on the semiconductor substrate before forming the copper-based metal film. By forming such a conductive barrier layer in the insulating film including the burying member, a wiring material film such as Cu is formed, and the trench and the opening surrounded by the conductive barrier layer by etch-back are formed. It is possible to form at least one buried conductive member selected from a wiring layer and a via fill in at least one buried member selected from the group consisting of: As a result, the conductive barrier layer prevents Cu as a wiring material from diffusing into the insulating film, thereby preventing contamination of the semiconductor substrate with Cu.

【0022】前記導電性バリア層は、例えばTiN、T
i、Nb、W,WN,TaN,TaSiN,Ta,C
o,Co,Zr,ZrNおよびCuTa合金から選ばれ
る1層または2層以上から作られる。
The conductive barrier layer is made of, for example, TiN, T
i, Nb, W, WN, TaN, TaSiN, Ta, C
It is made of one or more layers selected from o, Co, Zr, ZrN and CuTa alloy.

【0023】(第2工程)前記基板の銅系金属膜を研磨
パッド上で、それらの間に少なくとも研磨砥粒および水
を存在させた状態にて研磨して前記銅系金属を埋込み用
部材内に埋込み、銅系金属からなる埋込み導電部材、例
えば埋め込み配線層を形成する。つづいて、少なくとも
銅を含む金属と錯体を形成する化合物0.001重量%
以上と、界面活性剤0.001重量%以上とを含む前述
した洗浄液により洗浄して主に前記絶縁膜および埋込み
導電部材表面のパーティクル、有機不純物および金属不
純物を除去する。
(Second Step) The copper-based metal film on the substrate is polished on a polishing pad in a state where at least polishing abrasive grains and water are present between the copper-based metal film and the copper-based metal film in the embedding member. To form a buried conductive member made of a copper-based metal, for example, a buried wiring layer. Subsequently, 0.001% by weight of a compound which forms a complex with at least a metal containing copper
The above-mentioned cleaning liquid containing 0.001% by weight or more of a surfactant is used for cleaning to mainly remove particles, organic impurities and metal impurities on the surface of the insulating film and the embedded conductive member.

【0024】前記研磨砥粒としては、例えばθ−アルミ
ナ、コロイダルアルミナのようなアルミナ、コロイダル
シリカのようなシリカ、酸化セリウム等を用いることが
できる。
Examples of the abrasive grains include alumina such as θ-alumina and colloidal alumina, silica such as colloidal silica, and cerium oxide.

【0025】前記銅系金属膜と前記研磨パッドの間に
は、前述した銅と反応して水に実質的に不溶性で、かつ
銅よりも機械的に脆弱な銅錯体を生成する水溶性の有機
酸(第1有機酸)および酸化剤をさらに存在させること
を許容する。前記第1有機酸としては、例えば2−キノ
リンカルボン酸(キナルジン酸)、2−ピリジンカルボ
ン酸、2,6−ピリジンカルボン酸、キノン等を挙げる
ことができる。前記酸化剤としては、例えば過酸化水素
(H2 2 )、次亜塩素酸ソーダ(NaClO)のよう
な酸化剤を用いることができる。また、前記銅系金属膜
と前記研磨パッドの間には前述したカルボキシル基およ
びヒドロキシル基をそれぞれ1つ持つ有機酸(第2有機
酸)を存在させることを許容する。かかる第2有機酸と
しては、例えば乳酸、酒石酸、マンデル酸およびリンゴ
酸等を挙げることができ、これらは1種または2種以上
の混合物の形態で用いることができる。特に、乳酸が好
ましい。
Between the copper-based metal film and the polishing pad, a water-soluble organic material which reacts with the above-mentioned copper to form a copper complex which is substantially insoluble in water and which is more brittle than copper. The acid (first organic acid) and the oxidizing agent are allowed to be further present. Examples of the first organic acid include 2-quinolinecarboxylic acid (quinaldic acid), 2-pyridinecarboxylic acid, 2,6-pyridinecarboxylic acid, and quinone. As the oxidizing agent, for example, an oxidizing agent such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) or sodium hypochlorite (NaClO) can be used. Further, between the copper-based metal film and the polishing pad, the above-mentioned organic acid (second organic acid) having one carboxyl group and one hydroxyl group is allowed to exist. Such second organic acids include, for example, lactic acid, tartaric acid, mandelic acid, malic acid and the like, and these can be used in the form of one kind or a mixture of two or more kinds. In particular, lactic acid is preferred.

【0026】前記研磨は、例えば次に説明する図1の研
磨装置を用いてなされる。すなわち、図1のターンテー
ブル1上には例えば発泡樹脂から作られた研磨パッド2
が被覆されている。研磨砥粒および水を含む研磨組成物
(または水を含む研磨組成物)を供給するための供給管
3は、前記研磨パッド2の上方に配置されている。上面
に支持軸4を有する基板ホルダ5は、研磨パッド2の上
方に上下動自在でかつ回転自在に配置されている。
The polishing is performed, for example, using a polishing apparatus shown in FIG. That is, a polishing pad 2 made of, for example, a foamed resin is placed on the turntable 1 of FIG.
Is coated. A supply pipe 3 for supplying a polishing composition containing polishing abrasive grains and water (or a polishing composition containing water) is disposed above the polishing pad 2. A substrate holder 5 having a support shaft 4 on the upper surface is arranged above the polishing pad 2 so as to be vertically movable and rotatable.

【0027】このような図1に示す研磨装置による研磨
は、以下に説明する3つの形態、つまり(1)研磨砥粒
および水を含む研磨組成物を研磨パッド上に供給する形
態、(2)研磨パッド表面に研磨砥粒を分散・固定し、
この研磨パッド上に研磨砥粒を含まず、水を含む研磨組
成物を供給する形態、(3)研磨パッドに研磨砥粒を分
散・仮固定し、この研磨パッド上に水を含む研磨組成物
を供給する形態、のいずれかが採用される。
The polishing by the polishing apparatus shown in FIG. 1 is performed in the following three modes: (1) a mode in which a polishing composition containing abrasive grains and water is supplied onto a polishing pad; Disperse and fix abrasive grains on the polishing pad surface,
A form in which a polishing composition containing water without containing polishing abrasive grains is supplied on the polishing pad. (3) A polishing composition containing water is dispersed and temporarily fixed on the polishing pad, and the polishing composition contains water. , Or any of the following forms.

【0028】(1)研磨砥粒および水を含む研磨組成物
を研磨パッド上に供給する形態まず、ホルダ5により基
板6上に形成した銅系金属膜が研磨パッド2に対向する
ように保持する。つづいて、供給管3から研磨砥粒およ
び水を含む研磨組成物7を供給しながら、支持軸4によ
り前記基板6を前記研磨パッド2に向けて所望の荷重を
加え、さらに前記ホルダ5およびターンテーブル1を同
方向に回転させる。このとき、前記基板の銅系金属膜は
この金属膜と前記研磨パッド間に供給された研磨組成物
中の研磨砥粒により研磨される。
(1) Form of Supplying Polishing Composition Containing Polishing Abrasive Grains and Water onto Polishing Pad First, the copper metal film formed on the substrate 6 is held by the holder 5 so as to face the polishing pad 2. . Subsequently, a desired load is applied to the substrate 6 toward the polishing pad 2 by the support shaft 4 while the polishing composition 7 containing the polishing abrasive grains and water is supplied from the supply pipe 3, and the holder 5 and the turn The table 1 is rotated in the same direction. At this time, the copper-based metal film of the substrate is polished by polishing grains in the polishing composition supplied between the metal film and the polishing pad.

【0029】(2)研磨パッド表面に研磨砥粒を分散・
固定し、この研磨パッド上に研磨砥粒を含まず、増粘剤
および水を含む研磨組成物を供給する形態まず、ホルダ
5により基板6上に形成した銅系金属膜が研磨パッド2
に対向するように保持する。つづいて、供給管3から研
磨砥粒を含まず、水を含む研磨組成物7を供給しなが
ら、支持軸4により前記基板6を前記研磨パッド2に向
けて所望の荷重を加え、さらに前記ホルダ5およびター
ンテーブル1を同方向に回転させる。このとき、前記基
板の銅系金属膜は前記研磨パッド表面に固定、露出され
た研磨砥粒および供給された水を含む研磨組成物の存在
下で研磨される。
(2) Abrasive grains are dispersed on the surface of the polishing pad.
Fixing and supplying a polishing composition containing a thickener and water without containing abrasive grains on the polishing pad First, the copper metal film formed on the substrate 6 by the holder 5
Is held so as to face. Subsequently, a desired load is applied to the substrate 6 by the support shaft 4 toward the polishing pad 2 while the polishing composition 7 containing water without containing abrasive grains is supplied from the supply pipe 3, and 5 and the turntable 1 are rotated in the same direction. At this time, the copper-based metal film on the substrate is polished in the presence of a polishing composition containing fixed and exposed polishing abrasive grains and supplied water on the surface of the polishing pad.

【0030】(3)研磨パッド表面に研磨砥粒を分散・
仮固定し、この研磨パッド上に研磨砥粒を含まず、水を
含む研磨組成物を供給する形態まず、ホルダ5により基
板6上に形成した銅系金属膜が研磨パッド2に対向する
ように保持する。つづいて、供給管3から研磨砥粒を含
まず、水を含む研磨組成物7を供給しながら、支持軸4
により前記基板6を前記研磨パッド2に向けて所望の荷
重を加え、さらに前記ホルダ5およびターンテーブル1
を同方向に回転させる。このとき、前記研磨パッドに仮
固定された研磨砥粒が前記基板の銅系金属膜と前記研磨
パッドの間に供給されるため、前記基板の銅系金属膜は
この研磨砥粒と別途供給された水を含む研磨組成物の存
在下で研磨される。
(3) Abrasive grains are dispersed on the surface of the polishing pad.
A mode in which the polishing composition is temporarily fixed and a polishing composition containing water and not containing abrasive grains is supplied onto the polishing pad. First, the copper-based metal film formed on the substrate 6 by the holder 5 is opposed to the polishing pad 2. Hold. Subsequently, the support shaft 4 is supplied while the polishing composition 7 containing water, which does not contain the abrasive grains, is supplied from the supply pipe 3.
A desired load is applied to the substrate 6 toward the polishing pad 2 by the
Are rotated in the same direction. At this time, since the polishing abrasive grains temporarily fixed to the polishing pad are supplied between the copper-based metal film of the substrate and the polishing pad, the copper-based metal film of the substrate is separately supplied with the polishing abrasive grains. The polishing is performed in the presence of a polishing composition containing water.

【0031】前記洗浄工程において、以下に説明する
(a)回転ブラシまたは(b)超音波の印加による物理
的なスクラブを併用することを許容する。
In the above-mentioned cleaning step, it is allowed to use (a) a rotating brush or (b) a physical scrub by applying ultrasonic waves, which will be described below.

【0032】(a)前記半導体基板上の埋込み導電部材
を含む絶縁膜に前記洗浄液を供給しながら、回転する円
柱状のブラシを前記埋込み導電部材を含む絶縁膜表面に
接触させるスクライブを併用して洗浄を行なう。
(A) While supplying the cleaning liquid to the insulating film including the embedded conductive member on the semiconductor substrate, a scribing for bringing a rotating cylindrical brush into contact with the surface of the insulating film including the embedded conductive member is used together. Perform washing.

【0033】(b)底部または側壁に超音波発生部材が
取り付けられた容器内に前記組成の洗浄液を収容し、こ
の洗浄液に埋込み導電部材が形成された半導体基板を浸
漬した後、超音波発生部材を駆動して超音波を前記洗浄
液に印加して、スクラブを併用する洗浄を行なう。
(B) A cleaning liquid having the above-mentioned composition is contained in a container having an ultrasonic generating member attached to the bottom or the side wall, and the semiconductor substrate having the conductive member embedded therein is immersed in the cleaning liquid. Is driven to apply ultrasonic waves to the cleaning liquid to perform cleaning using scrub together.

【0034】以上説明したように本発明に係る洗浄液
は、少なくとも銅またはアルミニウムを含む金属と錯体
を形成する化合物0.001重量%以上と、界面活性剤
0.001重量%以上とを含む組成を有する。
As described above, the cleaning solution according to the present invention has a composition containing at least 0.001% by weight of a compound forming a complex with at least a metal containing copper or aluminum and at least 0.001% by weight of a surfactant. Have.

【0035】このような洗浄液は、半導体装置、液晶表
示装置または電子部品製造工程に使用することによっ
て、従来の強酸、強アルカリの洗浄液を使用する時のよ
うにデバイスにダメージを与えることなく、パーティク
ル、有機不純物および金属不純物を効果的に除去するこ
とができる。
By using such a cleaning liquid in a semiconductor device, a liquid crystal display or an electronic component manufacturing process, unlike a conventional cleaning liquid of a strong acid or strong alkali, the cleaning liquid is not damaged and particles are not damaged. In addition, organic impurities and metal impurities can be effectively removed.

【0036】また、本発明によれば半導体基板上の絶縁
膜に銅系金属からなる埋込み導電部材を研磨砥粒の存在
下で化学機械研磨する方法により形成した後、前記組成
の洗浄液により洗浄することによって、前記埋込み導電
部材を含む絶縁膜表面のパーティクル、有機不純物およ
び金属不純物を除去して清浄化することができる。その
結果、パーティクルや金属不純物に等に起因する欠陥を
防止した信頼性の高い半導体装置を製造することができ
る。
Further, according to the present invention, after an embedded conductive member made of a copper-based metal is formed in an insulating film on a semiconductor substrate by a chemical mechanical polishing method in the presence of abrasive grains, it is cleaned with a cleaning liquid having the above-mentioned composition. Thereby, particles, organic impurities and metal impurities on the surface of the insulating film including the buried conductive member can be removed and cleaned. As a result, a highly reliable semiconductor device in which defects due to particles, metal impurities, and the like are prevented can be manufactured.

【0037】特に、前記洗浄工程において(a)回転ブ
ラシまたは(b)超音波の印加による物理的なスクラブ
を併用することによって、前記埋込み導電部材を含む絶
縁膜表面のパーティクル、有機不純物および金属不純物
をより効果的に除去して清浄化することができる。
In particular, by using (a) a rotating brush or (b) a physical scrub by applying ultrasonic waves in the cleaning step, particles, organic impurities and metal impurities on the surface of the insulating film including the buried conductive member are particularly used. Can be more effectively removed and cleaned.

【0038】[0038]

【実施例】以下、好ましい実施例を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments will be described below in detail.

【0039】(実施例1〜5)まず、キナルジン酸とド
デシル硫酸アンモニウムが水にそれぞれ0.1重量%溶
解された組成の洗浄液(実施例1)、シュウ酸とドデシ
ル硫酸アンモニウムが水にそれぞれ0.1重量%溶解さ
れた組成の洗浄液(実施例2)、トリメチルアンモニウ
ムヒドロキシド(TMAH)とドデシル硫酸アンモニウ
ムが水にそれぞれ0.1重量%溶解された組成の洗浄液
(実施例3)、アミノ酢酸(グリシン)とドデシル硫酸
アンモニウムが水にそれぞれ0.1重量%溶解された組
成の洗浄液(実施例4)および水にアミノ酢酸(グリシ
ン)とドデシル硫酸アンモニウムがそれぞれ0.1重量
%溶解され、かつアンモニアを添加したpH9の組成を
有する洗浄液(実施例5)をそれぞれ調製した。
(Examples 1 to 5) First, a washing solution having a composition in which quinaldic acid and ammonium dodecyl sulfate were each dissolved in water in an amount of 0.1% by weight (Example 1), and oxalic acid and ammonium dodecyl sulfate in water each having 0.1% by weight. Cleaning solution having a composition in which wt% is dissolved (Example 2), cleaning solution having a composition in which trimethylammonium hydroxide (TMAH) and ammonium dodecyl sulfate are each dissolved in water at 0.1% by weight (Example 3), aminoacetic acid (glycine) And ammonium dodecyl sulfate 0.1% by weight in water (Example 4). A washing solution (Example 4) was prepared by dissolving 0.1% by weight of aminoacetic acid (glycine) and ammonium dodecyl sulfate in water. (Example 5) was prepared.

【0040】次いで、表面に熱酸化膜が形成された8イ
ンチシリコンウェハにCu膜を堆積し、このCu膜を前
述した研磨装置を用いてθ−アルミナを研磨砥粒として
含む研磨組成物で化学機械的研磨を行なうことにより強
制的に汚染させた熱酸化膜付きシリコンウェハを用意し
た。つづいて、このシリコンウェハ表面に前記各洗浄液
を供給しながら、PVA製ロールブラシを接触されるス
クライブ洗浄をそれぞれ行なった。
Next, a Cu film is deposited on an 8-inch silicon wafer having a thermal oxide film formed on the surface, and the Cu film is chemically treated with a polishing composition containing θ-alumina as polishing grains using the above-mentioned polishing apparatus. A silicon wafer with a thermal oxide film that was forcibly contaminated by mechanical polishing was prepared. Subsequently, while supplying each of the cleaning liquids to the surface of the silicon wafer, scribe cleaning was performed by contacting a roll brush made of PVA.

【0041】このような洗浄後のウェハの残留金属量お
よび残留パーティクル数を測定した。その結果を下記表
1に示す。
The amount of residual metal and the number of residual particles of the wafer after such cleaning were measured. The results are shown in Table 1 below.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】前記表1から明らかなようにCuと錯体を
形成する化合物と界面活性剤を含む実施例1〜5の洗浄
液は、金属不純物およびパーティクルに対して高い除去
能力を示すことがわかる。
As is clear from Table 1, the cleaning liquids of Examples 1 to 5 containing a compound forming a complex with Cu and a surfactant exhibit high removal ability against metal impurities and particles.

【0044】特に、Cuとキレート錯体を形成するキナ
ルジン酸、グリシンを含む実施例1,4,5の洗浄液は
Cuに対して高い除去性能を有することがわかる。ま
た、TMAHおよびグリシンを含む実施例3,4,5の
洗浄液はパーティクルに対して高い除去性能を有するこ
とがわかる。さらに、グリシンを含みアルカリ剤が添加
された実施例5の洗浄液はCuおよびパーティクルに対
してより一層高い除去性能を有することがわかる。
In particular, it can be seen that the cleaning liquids of Examples 1, 4, and 5 containing quinaldic acid and glycine which form a chelate complex with Cu have high Cu removal performance. Further, it can be seen that the cleaning liquids of Examples 3, 4, and 5 containing TMAH and glycine have high removal performance for particles. Further, it can be seen that the cleaning solution of Example 5 containing glycine and added with an alkaline agent has higher removal performance for Cu and particles.

【0045】(実施例6)まず、図2の(A)に示すよ
うに表面に図示しないソース、ドレイン等の拡散層が形
成されたシリコン基板21上にCVD法により層間絶縁
膜としての例えば厚さ1000nmのSiO2 膜22を
堆積した後、前記SiO2 膜22にフォトエッチング技
術により配線層に相当する形状を有する深さ500nm
の複数の溝23を形成した。つづいて、図2の(B)に
示すように前記溝23を含む前記SiO2 膜22上にス
パッタ蒸着により厚さ15nmのTiNからなるバリア
層24および厚さ600nmのCu膜25をこの順序で
形成した。
(Embodiment 6) First, as shown in FIG. 2A, on a silicon substrate 21 having a diffusion layer such as a source and a drain (not shown) formed on the surface thereof, for example, a thick film as an interlayer insulating film is formed by a CVD method. after depositing the SiO 2 film 22 of 1000nm is, the depth 500nm having a shape corresponding to the wiring layer by photoetching technique on the SiO 2 film 22
Are formed. Subsequently, as shown in FIG. 2B, a barrier layer 24 of TiN having a thickness of 15 nm and a Cu film 25 having a thickness of 600 nm are formed in this order on the SiO 2 film 22 including the groove 23 by sputter deposition. Formed.

【0046】次いで、前述した図1に示す研磨装置の基
板ホルダ5に図2の(B)に示す基板21を逆さにして
保持し、前記ホルダ5の支持軸4により前記基板をター
ンテーブル1上のローデル社製商品名;IC1000か
らなる研磨パッド2に500g/cm2 の荷重を与え、
前記ターンテーブル1およびホルダ5をそれぞれ103
rpm、100rpmの速度で同方向に回転させなが
ら、研磨組成物を供給管3から50ml/分の速度で前
記研磨パッド2に供給して前記基板21に形成したCu
膜25およびバリア層24を前記SiO2 膜22の表面
が露出するまで研磨した。ここで、前記銅系金属用研磨
組成物として2−キノリンカルボン酸(キナルジン酸)
0.67重量%、乳酸1.2重量%、ドデシル硫酸アン
モニウム0.57重量%、ポリビニルピロリドン(PV
P)0.4重量%、過酸化水素13.3重量%、θ−ア
ルミナ2.0重量%および水の組成を有するものを用い
た。前記研磨工程において、前記研磨組成物はCu膜と
の接触時のエッチングが全く起こらず、前記研磨パッド
による研磨時の研磨が進行した。このため、化学機械研
磨工程において図2の(B)に示す凸状のCu膜25は
前記研磨パッドと機械的に接触する表面から優先的に研
磨され、さらに露出したバリア層24が研磨される、い
わゆるエッチバックがなされた。その結果、図2の
(C)に示すように前記溝23内にバリア層24が残存
すると共に、前記バリア層24で覆われた前記溝23内
に前記SiO2 膜22表面と面一な埋込みCu配線層2
6が形成された。
Next, the substrate 21 shown in FIG. 2B is held upside down on the substrate holder 5 of the polishing apparatus shown in FIG. 1, and the substrate is placed on the turntable 1 by the support shaft 4 of the holder 5. A load of 500 g / cm 2 was applied to a polishing pad 2 made of IC1000;
Each of the turntable 1 and the holder 5 is 103
While rotating in the same direction at a speed of 100 rpm, the polishing composition was supplied to the polishing pad 2 from the supply pipe 3 at a speed of 50 ml / min.
The film 25 and the barrier layer 24 were polished until the surface of the SiO 2 film 22 was exposed. Here, 2-quinoline carboxylic acid (quinaldic acid) is used as the copper-based metal polishing composition.
0.67% by weight, lactic acid 1.2% by weight, ammonium dodecyl sulfate 0.57% by weight, polyvinylpyrrolidone (PV
P) 0.4% by weight, 13.3% by weight of hydrogen peroxide, 2.0% by weight of [theta] -alumina and a composition having water were used. In the polishing step, the polishing composition did not undergo any etching at the time of contact with the Cu film, and polishing at the time of polishing with the polishing pad proceeded. For this reason, in the chemical mechanical polishing step, the convex Cu film 25 shown in FIG. 2B is preferentially polished from the surface in mechanical contact with the polishing pad, and the exposed barrier layer 24 is further polished. So-called etch back was done. As a result, as shown in FIG. 2C, the barrier layer 24 remains in the groove 23 and is buried flush with the surface of the SiO 2 film 22 in the groove 23 covered with the barrier layer 24. Cu wiring layer 2
6 was formed.

【0047】次いで、水にアミノ酢酸(グリシン)とド
デシル硫酸アンモニウムがそれぞれ0.1重量%溶解さ
れ、かつアンモニアを添加したpH9の組成を有する洗
浄液を前記埋込みCu配線層が形成されたSiO2 膜表
面に供給しながら、PVA製ロールブラシを接触される
スクライブ洗浄を行なった。
Next, 0.1% by weight of aminoacetic acid (glycine) and 0.1% by weight of ammonium dodecyl sulfate are dissolved in water, and a cleaning solution having a composition of pH 9 to which ammonia is added is applied to the surface of the SiO 2 film on which the embedded Cu wiring layer is formed. Scribe cleaning was performed by contacting a roll brush made of PVA while supplying the roll.

【0048】前記スクライブ洗浄後の埋込みCu配線層
を含むSiO2 膜表面を観察した。その結果、化学機械
研磨工程等により表面に導入された金属不純物、パーテ
ィクルが除去され、極めて高い清浄度を有することが確
認された。
After the scribe cleaning, the surface of the SiO 2 film including the embedded Cu wiring layer was observed. As a result, metal impurities and particles introduced into the surface by the chemical mechanical polishing step and the like were removed, and it was confirmed that the particles had extremely high cleanliness.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、デ
バイスに与えるダメージを抑制しつつ、パーティクル、
有機不純物および金属不純物を除去することができ、半
導体装置、液晶表示装置または電子部品製造工程等に有
効に適用することが可能な洗浄液を提供することができ
る。
As described above in detail, according to the present invention, particles,
It is possible to provide a cleaning liquid that can remove organic impurities and metal impurities and can be effectively applied to a semiconductor device, a liquid crystal display device, an electronic component manufacturing process, or the like.

【0050】また、本発明によれば半導体基板の絶縁膜
に化学機械研磨法により銅の埋込み導電部材を形成した
後、前記絶縁膜表の汚染物質を良好に清浄化することが
でき、高信頼性の半導体装置を製造し得る方法を提供す
ることができる。
Further, according to the present invention, after a copper embedded conductive member is formed on an insulating film of a semiconductor substrate by a chemical mechanical polishing method, contaminants on the surface of the insulating film can be satisfactorily cleaned, and high reliability can be obtained. And a method capable of manufacturing a semiconductor device having a uniformity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体装置の製造における研磨工程で
使用される研磨装置を示す概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a polishing apparatus used in a polishing step in manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の実施例6における半導体装置の製造工
程を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ターンテーブル、 2…研磨パッド、 3…供給管、 5…ホルダ、 21…シリコン基板、 22…SiO2膜、 23…溝、 26…埋込み配線層。1 ... turntable 2 ... polishing pad, 3 ... supply pipe, 5 ... holder, 21 ... silicon substrate, 22 ... SiO 2 film, 23 ... groove, 26 ... buried wiring layer.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C11D 17/08 C11D 17/08 H01L 21/3205 H01L 21/88 K (72)発明者 松井 嘉孝 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 4H003 AB18 AB46 BA12 DA15 DC04 EA23 EB07 EB13 EB19 EB20 ED02 FA07 5F033 GG04 HH07 HH11 HH12 HH17 HH18 HH19 HH21 HH30 HH32 HH33 HH34 NN07 PP15 PP19 PP26 QQ48 QQ49 QQ93 QQ96 RR03 RR04 RR05 RR06 RR14 RR15 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C11D 17/08 C11D 17/08 H01L 21/3205 H01L 21/88 K (72) Inventor Yoshitaka Matsui Yokohama, Kanagawa 8 Shinsugita-machi, Isogo-ku, Toshiba F-term in the Toshiba Yokohama office (reference) 4H003 AB18 AB46 BA12 DA15 DC04 EA23 EB07 EB13 EB19 EB20 ED02 FA07 5F033 GG04 HH07 HH11 HH12 HH17 HH18 HH19 HH21 HH30 HH31PP QQ49 QQ93 QQ96 RR03 RR04 RR05 RR06 RR14 RR15

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも銅またはアルミニウムを含む
金属と錯体を形成する化合物0.001重量%以上と、
界面活性剤0.001重量%以上とを含むことを特徴と
する洗浄液。
1. A compound which forms a complex with a metal containing at least copper or aluminum, in an amount of 0.001% by weight or more,
A cleaning solution comprising 0.001% by weight or more of a surfactant.
【請求項2】 前記金属と錯体を形成する化合物は、前
記金属とキレート錯体を形成する化合物であることを特
徴とする請求項1記載の洗浄液。
2. The cleaning solution according to claim 1, wherein the compound forming a complex with the metal is a compound forming a chelate complex with the metal.
【請求項3】 前記金属とキレート錯体を形成する化合
物は、アミノカルボン酸であることを特徴とする請求項
1記載の洗浄液。
3. The cleaning solution according to claim 1, wherein the compound forming a chelate complex with the metal is an aminocarboxylic acid.
【請求項4】 前記金属とキレート錯体を形成する化合
物は、アミノ酢酸または2−キノリンカルボン酸である
ことを特徴とする請求項1記載の洗浄液。
4. The cleaning solution according to claim 1, wherein the compound forming a chelate complex with the metal is aminoacetic acid or 2-quinolinecarboxylic acid.
【請求項5】 さらにアルカリ調整剤を含有することを
特徴とする請求項3または4記載の洗浄液。
5. The cleaning solution according to claim 3, further comprising an alkali adjuster.
【請求項6】 半導体基板上の絶縁膜に銅系金属からな
る埋込み導電部材を研磨砥粒の存在下で化学機械研磨す
る方法により形成した後、少なくとも銅を含む金属と錯
体を形成する化合物0.001重量%以上と、界面活性
剤0.001重量%以上とを含む洗浄液により洗浄する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A compound 0 that forms a complex with at least a metal containing copper after forming an embedded conductive member made of a copper-based metal in an insulating film on a semiconductor substrate by a chemical mechanical polishing method in the presence of abrasive grains. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: cleaning with a cleaning liquid containing 0.001% by weight or more and a surfactant of 0.001% by weight or more.
【請求項7】 前記洗浄は、回転ブラシまたは超音波の
印加による物理的なスクラブを併用してなされることを
特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein said cleaning is performed by using a rotary brush or a physical scrub by applying ultrasonic waves.
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