JP2004157284A - Resist stripping liquid - Google Patents

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JP2004157284A
JP2004157284A JP2002322187A JP2002322187A JP2004157284A JP 2004157284 A JP2004157284 A JP 2004157284A JP 2002322187 A JP2002322187 A JP 2002322187A JP 2002322187 A JP2002322187 A JP 2002322187A JP 2004157284 A JP2004157284 A JP 2004157284A
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resist
stripping solution
acid
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compound
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Masahiro Nakamura
昌洋 中村
Hiroko Yuasa
裕子 湯浅
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Zeon Corp
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Nippon Zeon Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist stripping liquid which has high stripping property with little corrosion of metal such as copper and does not etch an insulating material having a low dielectric constant. <P>SOLUTION: The resist stripping liquid contains: (a) a fluorine compound; (b) a divalent alcohol compound having an ether bond in the molecule; (c) an organic acid compound; and (d) water. After a resist pattern is formed on a substrate where a metal film and/or an insulating film is layered, the substrate is etched to transfer the pattern to the metal film and/or the insulating film. Then, the substrate obtained after ashing the resist pattern is brought into contact with the stripping liquid to strip the resist. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はICやLSI等の半導体素子や液晶パネル素子製造に使用されるレジスト剥離液組成に関し、更に詳しくはエッチングやアッシング(灰化)の後に発生する残渣物の除去に使用するレジスト剥離液に関する。
【0002】
【従来技術】
ICやLSI等の半導体素子や液晶パネル素子を製造する方法の一つに、金属膜や絶縁膜が積層された基板上に、更にレジスト膜を積層した後、マスクパターンを介して露光し、現像してレジストパターンを形成し、その後このレジストパターンをマスクにして、レジスト膜の下に積層されている金属膜や絶縁膜をエッチングして、金属膜や絶縁膜にパターンを転写した後、レジストパターンを除去する工程を有するものがある。このレジストパターン除去のために、通常、レジストをアッシングする。
こうして得られるパターンが形成された金属膜や絶縁膜等には、有機物や無機物からなるエッチング残渣やアッシング残渣が付着する。そしてこれらの残渣を除去するために、レジストパターンを剥離液と接触させ(剥離処理)、更に、必要に応じて水を含有するリンス液と接触させる(リンス処理)のが一般的である。
このような工程において、配線層となる金属膜には銅が使用され、絶縁膜には、水素化シルセスキオキサン、アルキルシルセスキオキサン、またその多孔質膜である有機スピンオングラス(SOG)、ポリアリーレンエーテル等の有機系ポリマー;フッ素含有シリコン酸化膜や炭素含有シリコン酸化膜等の気相成長による化学蒸着膜等の低誘電率絶縁材料が使用される。
【0003】
従って、上記エッチングやアッシングにより生じる残渣を除去するのに用いる剥離液には、金属(主に銅)に対する腐食が少なく(銅腐食耐性がある)、かつ低誘電率絶縁材料へのエッチングが少ない(エッチング耐性がある)ことが求められている。
一方で、LSIの高集積化に伴い、上述したエッチングやアッシング条件はより一層過酷なものとなり、除去がより困難な残渣が形成される傾向にある。従来から知られている有機アミン系剥離液では、低誘電率絶縁材料へのエッチングを抑制しながら、このような除去がより困難な残渣を除去するのが困難となっていた。そこで、レジスト残渣の除去能力が高い剥離液としてフッ素化合物を含有したものが提案された。フッ素化合物を含有する剥離液としては、例えば、フッ化水素酸と金属イオンを含まない塩基との塩、及び水溶性有機溶媒を含む、pHが5〜8のレジスト剥離液(特開平9−197681号公報)、フッ素化合物、水溶性有機溶剤、及び水をそれぞれ特定量含有する半導体装置用洗浄剤(特開平11−67632号公報)、フッ素化合物、エーテル溶媒、及び水をそれぞれ特定量含有する剥離液組成物(特開2001−100436号公報)等が知られている。
【0004】
しかしながら、これらの剥離液では、より高い剥離能力と、腐食耐性、エッチング耐性とを高い次元でバランスする剥離液に対する要求を満足させることができなかった。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−197681号報
【特許文献2】
特開平11−67632号公報
【特許文献3】
特開2001−100436号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
かかる状況のもと、本発明者らは、金属に対する腐食が少なく、かつ低誘電率絶縁材料をエッチングしない、高い剥離性を有するレジスト剥離液を得るべく、鋭意検討した結果、フッ素化合物を含有する剥離液に、特定の水溶性有機溶剤と有機酸化合物とを組み合わせて添加すると、この目的が達成され、しかも残渣物を短時間で除去することできることを見出し、本発明の完成に至った。
【0007】
【課題が解決するための手段】
かくして本発明によれば、(a)フッ素化合物、(b)分子内にエーテル結合を有する2価のアルコール化合物、(c)有機酸化合物、及び(d)水を含有してなるレジスト剥離液が提供され、また、金属膜と絶縁膜とが積層された基板上にレジストパターンを形成した後、エッチングして絶縁膜に前記パターンを転写し、次いで、レジストパターンを灰化して得られた基板と、当該レジスト剥離液とを接触させることを特徴とするレジスト剥離方法が提供される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳述する。
本発明の剥離液は、以下に説明する各成分からなるものである。また本発明の剥離液のpHは特に制限されないが、酸性側でより良好な剥離性を発揮することから、好ましくは2〜6、好ましくは2.5〜5である。
(a)成分であるフッ素化合物としては、剥離液成分として広く使用されているフッ素原子を含有する化合物で有ればよく、例えば、フッ化アンモニウム、フッ化水素酸、酸性フッ化アンモニウム、ホウフッ化アンモニウム、メチルアミンフッ化水素塩、エチルアミンフッ化水素塩、フッ化テトラメチルアンモニウム塩、フッ化テトラエチルアンモニウム塩、アルコールアミンフッ化水素塩類などが挙げられる。より好ましくはフッ化アンモニウムである。これらのフッ素化合物は1種でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
フッ素化合物の使用量は、剥離液全量に対して、通常0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜3重量%である。フッ素化合物の濃度が高すぎると、銅腐食耐性やエッチング耐性に劣る傾向がある。
【0009】
(b)成分である分子内にエーテル結合を有する2価のアルコール化合物は、1つ以上のエーテル結合と2個のアルコール性水酸基を有する水溶性有機溶剤である。このような水溶性有機溶剤としては、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどのジアルキレングリコール;トリエチレングリコール、トリプロピレングリコールなどのトリアルキレングリコール;3−メトキシ−1,2−プロパンジオール、3−エトキシ−1,2−プロパンジオール、3−アリルオキシ−1,2−プロパンジオール、3−ベンジルキシ−1,2−プロパンジオール等のグリセリン誘導体(グリセリンモノエーテル);が挙げられる。中でも、リンス処理時のすすぎ性と操作性の観点から、ジアルキレングリコールが特に望ましい。分子内にエーテル結合を有する2価のアルコール化合物は1種でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
分子内にエーテル結合を有する2価のアルコール化合物の使用量は、剥離液全量に対して、通常30〜90重量%、好ましくは35〜85重量%、特に好ましくは40〜80重量%である。後述する(e)分子内にエーテル結合を有する1価のアルコールを併用する場合は、この(b)成分の使用量を少なめ(60重量%以下)に使用するのが良い。
【0010】
(c)成分である有機酸化合物は、酸性を示す有機化合物であれば良いが、特にカルボキシル基を有する有機酸が好ましい。具体的には、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、ピバル酸、2−メチル酪酸、2,2−ジメチル酪酸、2−エチル酪酸、tert−ブチル酪酸、シュウ酸、マロン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、2,2−ジメチルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、3−メチルアジピン酸、1,2,3−プロパントリカルボン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、乳酸、グルコン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、クエン酸等が挙げられる。剥離液のpHを3〜5に調整しやすいことから、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、乳酸、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸が好ましい。有機酸化合物は1種でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機酸化合物の使用量は、剥離液全量に対して、通常1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%である。有機酸化合物の濃度が高すぎると、低誘電率材料をエッチングしてしまう傾向がある。
【0011】
(d)成分である水の使用量は、剥離液全量に対して、通常5〜50重量%、好ましくは10〜40重量%である。
【0012】
分子内にエーテル結合を有する1価のアルコール化合物を、本発明の剥離液に(e)成分として含有させると、剥離液が低粘度化し、操作性が向上する。分子内にエーテル結合を有する1価のアルコール化合物は、分子内に1以上のエーテル結合と1つのアルコール性水酸基を有する水溶性溶媒であり、具体例としては、エチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルなどのグリコールモノアルキルエーテル(アルキル部分は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、イソブチル、n−ペンチル、イソペンチル、n−ヘキシル、イソヘキシルなどの炭素数1〜6の直鎖又は分岐のアルキルである。;以下、同じ);
メトキシベンジルアルコールなどのアルキル部分の炭素数が1〜6の直鎖又は分岐のアルコキシベンジルアルコール;
アルキレングリコールベンジルエーテル、アルキレングリコールフェニルエーテル、ジアルキレングリコールベンジルエーテル、ジアルキレングリコールフェニルエーテル、トリアルキレングリコールベンジルエーテル、トリアルキレングリコールフェニルエーテルなどの芳香環含有アルキレングリコールエーテル(アルキレン部分は、エチレン、プロピレンである);
グリシドール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、テトラヒドロピラン−2−メタノール、2−メトキシシクロヘキサノール、5−エチル−1,3−ジオキサン−5−メタノールなどの環状エーテルアルコール;
が挙げられる。
【0013】
特に、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールシクロヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、テトラヒドロフルフリルアルコールなどが好ましい。
分子内にエーテル結合を有する1価のアルコール化合物は1種でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。(e)成分を添加する場合、その使用量は、剥離液全量に対して5〜55重量%、好ましくは10〜45重量%である。
【0014】
本発明の剥離液には、必要に応じて防食剤など、他の成分を配合することができる。
防食剤は、芳香族ヒドロキシ化合物、カルボキシ基含有化合物、カルボキシ基含有化合物のアンモニウム塩、ベンゾトリアゾールなどのトリアゾール化合物、キレート化合物の中から選ばれる少なくとも1種が好ましく用いられる。
防食剤の使用量は、剥離液全量に対して、通常0.1〜10重量%、特に好ましくは1〜5重量%である。
【0015】
本発明の剥離液は上述した成分を混合して調製されるが、その混合順序に格別な制限はない。混合温度に格別な制限はないが、組成変化を防止する観点から、通常40℃以下、好ましくは30℃以下、より好ましくは25℃以下である。
本発明の剥離液は、金属膜に対する対腐食性に優れたものであるが、特に銅膜に著効をしめす。
また、本発明の剥離液は、低誘電率絶縁材料からなる絶縁膜へのエッチング耐性に優れたものであるが、特に化学蒸着により形成される絶縁膜に著効をしめす。
【0016】
本発明のレジスト剥離方法は、表面に、レジストのエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を有する金属配線基板と、本発明のレジスト剥離液とを接触させることを特徴とする。こうしてレジストを剥離した後、必要に応じて、剥離液と接触させた後、更に水を含有するリンス液と接触させ、更に必要に応じて水と接触させてリンス液を除去することができる。
レジストのエッチング残渣やアッシング残渣を有する金属配線基板は、金属膜と絶縁膜とが積層された基板上にレジストパターンを形成した後、エッチングして絶縁膜に前記パターンを転写し、次いで、必要に応じてレジストパターンを灰化して得することで得られる。
【0017】
本発明のレジスト剥離方法を以下に詳述する。
金属膜及び/又は絶縁膜を基板に積層する方法に、格別な制限はなく、例えば金属膜を形成する方法としては、基板に、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、タングステン、チタンタングステン、窒化チタン、タンタル、タンタル酸化物、銅等の金属をスパッタリングやめっきなどにより金属層を形成させる方法が挙げられる。
通常、金属膜の上に絶縁膜を形成する。絶縁膜を形成する方法としては、基板に、酸化ケイ素や窒化ケイ素やフッ素含有酸化ケイ素や炭素含有酸化ケイ素などの化学蒸着する方法や、基板に有機系ポリマーの溶液を塗布乾燥する方法や、予めロールコータなどを用いた溶液流延法などによってフィルム形成された低誘電率材料膜を基板に加熱圧着する方法などが挙げられる。
【0018】
このようにして得られた金属膜及び/又は絶縁膜が積層された基板上にレジストを塗布、乾燥してレジスト膜を形成する。その後、レジスト膜に、g線、i線、遠紫外線、電子線などの活性光線を、適当なマスクパターンを介して照射(露光)して、レジスト膜にパターンの潜像を形成する。潜像は現像液と接触することにより顕像化(現像)される。こうして得られたレジストパターンをマスクとして、金属膜及び/又は絶縁膜を、塩素系エッチングガス、フッ素系エッチングガス、アンモニア系エッチングガス、プラズマ等によりエッチング(ドライ・エッチング)し、次いで、レジストを酸素プラズマ等と接触させ(アッシング)、表面にレジスト残渣物が形成した基板を得、この基板と本発明の剥離液とを接触させて、エッチング残渣やアッシング残渣を除去する。
【0019】
剥離液と基板とを接触させる方法に格別な制限はなく、基板を剥離液に浸漬するディップ法、基板に剥離液を噴霧するスプレー法、基板上に剥離液を乗せる液盛り法など一般的な方法が挙げられる。
剥離処理時の環境温度と剥離液の温度は、いずれも任意に選択することができるが、剥離性の確保と、銅腐食耐性、エッチング耐性、剥離液の組成変化の抑制とのバランスを考慮すると、通常60℃以下、好ましくは10〜50℃、より好ましくは20〜40℃である。
【0020】
尚、金属膜及び/又は絶縁膜を積層する基板としては、シリコンウエハやガラス基板が挙げられる。また、基板は、アモルファスシリコン、ポリシリコン、クロム、クロム酸化物、クロム合金、磁性材料(鉄化合物等)、ITO(インジウム−すず酸化物)、ガラス、ガリウム砒素、ガリウムリン、インジウムリン等が挙げられる。
また、用いるレジストに格別な制限はなく、例えば、アルカリ可溶性樹脂と感光剤と溶剤とを含有する感光性樹脂組成物や、アルカリ可溶性樹脂と酸発生剤と溶剤とを含有する化学増幅型レジスト組成物など一般的な半導体素子や液晶パネル素子製造に用いられるレジスト組成物を用いることができる。
潜像状態にあるパターンを顕在化させるための現像液も特に制限されず、用いるレジストの溶解性に併せて任意に設計されたものでよく、例えば、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液やキシレンなどの一般的な現像液が挙げられる。現像方法は、パドル法、ディップ法、スプレー法など一般的な方法でよい。
リンス液は、通常水であるが、必要に応じてアルコール、グリコール等の有機溶剤を添加してもよい。リンス液を接触させる方法に格別な制限はなく、現像方法と同様の方法が採用できる。
【0021】
【実施例】
以下の実施例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明の内容がこれらに限定されるものではない。また、実施例中の部及び%は特に断りがない限り重量基準である。
(実施例)
銅膜が形成されたシリコン基板上に、SixNy膜からなるエッチストッパー層(0.1μm厚)、有機スピオングラス層(絶縁層;0.8μm厚)を、この順に成膜し、アルカリ可溶性樹脂と感光剤と溶剤とを含有する、市販のポジ型レジスト膜を積層した。その後、マスクパターンを介して露光して、レジストパターンを基板上に形成した。このパターンをマスクとして有機SOG層をエッチングし、次いでアッシングして、基板上から約90%のレジスト膜を除去した。その後、エッチストッパー層をエッチングした。こうして得られた基板は、銅表面が露出し、且つエッチング残渣やアッシング残渣が残存している基板である。
次に23℃で保持された表1に示す組成を有する剥離液に、この基板を3分間浸漬し、超純水でリンス後、スピン乾燥した。
乾燥後の基板をSEM(捜査型電子顕微鏡)にて観察し、ホールパターン側壁となる絶縁層や銅表面に残存している残渣物の除去状況(剥離性)と、Cu表面の腐食度合い(銅腐食耐性)を確認した。
【0022】
これとは別に、0.5μmの低密度SiOC膜をシリコン基板上に形成し、表1記載の剥離液に5分、10分、20分、30分間浸漬し、光学式膜厚計により膜厚の変化を測定し、各エッチングレートを算出した。この値が少ないほどエッチング耐性があることになる。
これらの評価基準は以下の通りである。結果を表1に示す。
【0023】
剥離性
○:除去できている
△:ウエハの一部に残渣があり
×:ウエハ全面に残渣があり
銅腐食耐性
○:腐食は発生してない、もしくはCu表面が若干劣化しているが腐食のレベルではない
△:Cu表面がやや窪み、エッチングされている
×:Cuが激しく腐食
エッチング耐性
○:5Å/分以下である
△:5〜10Å/分である
×:10Å/分以上である
【0024】
【表1】

Figure 2004157284
【0025】
以上の結果から、有機酸化合物と、水溶性有機溶剤として分子内にエーテル結合を有する2価のアルコール化合物とを含有する本発明の剥離液(組成物記号1〜5)は、剥離性に優れている上、銅腐食耐性とエッチング耐性にも優れることが判る。一方、水溶性有機溶剤が、分子内にエーテル結合を有しているもののアルコール性水酸基を1つしか有さないエチレングリコールモノメチルエーテルやジエチレングリコールモノメチルエーテルしか含有しない剥離液(組成物記号A、B)では、剥離性に優れているものの、銅腐食耐性やエッチング耐性が十分ではないことが判り、水溶性有機溶剤として分子内にエーテル結合を有する2価のアルコール化合物を含有するモノの有機酸化合物を含有しない剥離液(組成物記号C)では剥離性に劣ることが判る。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a resist stripping solution used for manufacturing semiconductor devices such as ICs and LSIs and liquid crystal panel devices, and more particularly to a resist stripping solution used for removing residues generated after etching or ashing (ashing). .
[0002]
[Prior art]
One of the methods for manufacturing semiconductor devices such as ICs and LSIs and liquid crystal panel devices is to laminate a resist film on a substrate on which a metal film or an insulating film is laminated, and then expose and develop through a mask pattern. After forming a resist pattern, using the resist pattern as a mask, etching the metal film or the insulating film laminated under the resist film, and transferring the pattern to the metal film or the insulating film. There is a method having a process of removing In order to remove the resist pattern, the resist is usually ashed.
An etching residue or an ashing residue made of an organic substance or an inorganic substance adheres to the metal film, the insulating film, and the like on which the pattern thus obtained is formed. In order to remove these residues, it is common to bring the resist pattern into contact with a stripping solution (stripping process) and, if necessary, with a rinsing solution containing water (rinsing process).
In such a process, copper is used for a metal film to be a wiring layer, and hydrogenated silsesquioxane, alkyl silsesquioxane, and a porous film of organic spin-on-glass (SOG) are used for an insulating film. And organic polymers such as polyarylene ether; low dielectric constant insulating materials such as chemical vapor deposited films formed by vapor phase growth such as fluorine-containing silicon oxide films and carbon-containing silicon oxide films.
[0003]
Therefore, the stripping solution used for removing the residue generated by the above-mentioned etching or ashing has little corrosion to metals (mainly copper) (copper corrosion resistance) and little etching to low dielectric constant insulating materials ( Etching resistance).
On the other hand, with higher integration of LSIs, the above-mentioned etching and ashing conditions become more severe, and residues that are more difficult to remove tend to be formed. With a conventionally known organic amine-based stripping solution, it has been difficult to remove such a residue that is more difficult to remove while suppressing etching of the low dielectric constant insulating material. Accordingly, a stripper containing a fluorine compound has been proposed as a stripper having a high ability to remove resist residues. Examples of the stripping solution containing a fluorine compound include a resist stripping solution having a pH of 5 to 8 containing a salt of hydrofluoric acid and a base not containing a metal ion, and a water-soluble organic solvent (Japanese Patent Laid-Open No. 9-197681). Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-67632, a fluorine compound, a water-soluble organic solvent, and a cleaning agent for a semiconductor device each containing a specific amount of water (Japanese Patent Laid-Open No. 11-67632), a fluorine compound, an ether solvent, and a peeling each containing a specific amount of water. Liquid compositions (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-100436) and the like are known.
[0004]
However, with these stripping solutions, it has not been possible to satisfy the demand for a stripping solution that balances higher stripping ability, corrosion resistance and etching resistance at a high level.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-197681 [Patent Document 2]
JP-A-11-67632 [Patent Document 3]
JP 2001-100436 A
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present inventors have conducted intensive studies to obtain a resist stripping solution having a high stripping property, which has low corrosion to metal and does not etch a low dielectric constant insulating material, and as a result, contains a fluorine compound. The present inventors have found that when a specific water-soluble organic solvent and an organic acid compound are added in combination to a stripping solution, this object is achieved, and that the residue can be removed in a short time, thus completing the present invention.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Thus, according to the present invention, a resist stripping solution containing (a) a fluorine compound, (b) a dihydric alcohol compound having an ether bond in the molecule, (c) an organic acid compound, and (d) water is provided. Provided, also, after forming a resist pattern on a substrate on which a metal film and an insulating film are stacked, etching to transfer the pattern to the insulating film, and then a substrate obtained by ashing the resist pattern and And a resist stripping method, wherein the resist stripping solution is brought into contact with the resist stripping solution.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The stripping solution of the present invention comprises the components described below. Further, the pH of the stripping solution of the present invention is not particularly limited, but is preferably 2 to 6, preferably 2.5 to 5, since better stripping properties are exhibited on the acidic side.
The fluorine compound as the component (a) may be a compound containing a fluorine atom widely used as a stripping solution component. Examples thereof include ammonium fluoride, hydrofluoric acid, ammonium acid fluoride, and borofluoride. Examples thereof include ammonium, methylamine hydrofluoride, ethylamine hydrofluoride, tetramethylammonium fluoride, tetraethylammonium fluoride, and alcoholamine hydrofluoride. More preferably, it is ammonium fluoride. These fluorine compounds may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the fluorine compound to be used is generally 0.01 to 5% by weight, preferably 0.1 to 3% by weight, based on the total amount of the stripping solution. If the concentration of the fluorine compound is too high, copper corrosion resistance and etching resistance tend to be poor.
[0009]
The dihydric alcohol compound having an ether bond in the molecule as the component (b) is a water-soluble organic solvent having one or more ether bonds and two alcoholic hydroxyl groups. Examples of such water-soluble organic solvents include dialkylene glycols such as diethylene glycol and dipropylene glycol; trialkylene glycols such as triethylene glycol and tripropylene glycol; 3-methoxy-1,2-propanediol, and 3-ethoxy-1. And glycerin derivatives (glycerin monoether) such as 2,2-propanediol, 3-allyloxy-1,2-propanediol, and 3-benzyloxy-1,2-propanediol. Among them, dialkylene glycol is particularly desirable from the viewpoint of rinsing properties and operability during the rinsing treatment. The dihydric alcohol compound having an ether bond in the molecule may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the dihydric alcohol compound having an ether bond in the molecule is usually 30 to 90% by weight, preferably 35 to 85% by weight, and particularly preferably 40 to 80% by weight based on the total amount of the stripping solution. When a monohydric alcohol having an ether bond in the molecule (e) described later is used in combination, it is preferable to use the component (b) in a small amount (60% by weight or less).
[0010]
The organic acid compound as the component (c) may be any organic compound exhibiting acidity, and is particularly preferably an organic acid having a carboxyl group. Specifically, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, pivalic acid, 2-methylbutyric acid, 2,2-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, tert-butylbutyric acid, oxalic acid, malonic acid, methylmalon Acid, ethylmalonic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, methylsuccinic acid, 2,2-dimethylsuccinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, 3-methyladipic acid, 1,2,3-propanetricarboxylic acid Acid, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, lactic acid, gluconic acid, tartaric acid, malic acid, glycolic acid, citric acid and the like. Formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, lactic acid, tartaric acid, malic acid, and citric acid are preferred because the pH of the stripping solution is easily adjusted to 3 to 5. The organic acid compounds may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the organic acid compound to be used is generally 1 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight, based on the total amount of the stripping solution. If the concentration of the organic acid compound is too high, the material having a low dielectric constant tends to be etched.
[0011]
The amount of water used as the component (d) is usually 5 to 50% by weight, preferably 10 to 40% by weight, based on the total amount of the stripping solution.
[0012]
When a monohydric alcohol compound having an ether bond in the molecule is contained as the component (e) in the stripping solution of the present invention, the viscosity of the stripping solution is reduced, and the operability is improved. The monohydric alcohol compound having an ether bond in the molecule is a water-soluble solvent having one or more ether bonds and one alcoholic hydroxyl group in the molecule, and specific examples thereof include ethylene glycol monoalkyl ether and diethylene glycol monoalkyl. Glycol monoalkyl ethers such as ether, triethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, and dipropylene glycol monoalkyl ether (the alkyl moiety is methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, s-butyl, t- Linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms such as butyl, isobutyl, n-pentyl, isopentyl, n-hexyl and isohexyl; the same applies hereinafter);
A linear or branched alkoxybenzyl alcohol having 1 to 6 carbon atoms in the alkyl moiety such as methoxybenzyl alcohol;
Aromatic ring-containing alkylene glycol ethers such as alkylene glycol benzyl ether, alkylene glycol phenyl ether, dialkylene glycol benzyl ether, dialkylene glycol phenyl ether, trialkylene glycol benzyl ether, and trialkylene glycol phenyl ether (the alkylene moiety is ethylene, propylene is there);
Cyclic ether alcohols such as glycidol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, tetrahydropyran-2-methanol, 2-methoxycyclohexanol, 5-ethyl-1,3-dioxane-5-methanol;
Is mentioned.
[0013]
Particularly, ethylene glycol monobenzyl ether, ethylene glycol cyclohexyl ether, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, and tetrahydrofurfuryl alcohol are preferred.
The monohydric alcohol compound having an ether bond in the molecule may be used alone or in combination of two or more. When the component (e) is added, its use amount is 5 to 55% by weight, preferably 10 to 45% by weight, based on the total amount of the stripping solution.
[0014]
Other components such as an anticorrosive agent can be added to the stripping solution of the present invention as needed.
As the anticorrosive, at least one selected from aromatic hydroxy compounds, carboxy group-containing compounds, ammonium salts of carboxy group-containing compounds, triazole compounds such as benzotriazole, and chelate compounds is preferably used.
The amount of the anticorrosive used is usually 0.1 to 10% by weight, particularly preferably 1 to 5% by weight, based on the total amount of the stripping solution.
[0015]
The stripping solution of the present invention is prepared by mixing the above-mentioned components, but the mixing order is not particularly limited. The mixing temperature is not particularly limited, but is usually 40 ° C. or lower, preferably 30 ° C. or lower, more preferably 25 ° C. or lower, from the viewpoint of preventing a change in composition.
The stripping solution of the present invention is excellent in corrosion resistance to a metal film, but is particularly effective for a copper film.
The stripping solution of the present invention is excellent in etching resistance to an insulating film made of a low dielectric constant insulating material, but has a remarkable effect particularly on an insulating film formed by chemical vapor deposition.
[0016]
The resist stripping method of the present invention is characterized in that a metal wiring substrate having a resist etching residue and / or an ashing residue on its surface is brought into contact with the resist stripping solution of the present invention. After the resist has been stripped in this manner, the rinsing solution can be removed by bringing the resist into contact with a stripping solution as necessary, further contacting with a rinsing solution containing water, and further contacting with water as needed.
A metal wiring substrate having a resist etching residue or an ashing residue, after forming a resist pattern on a substrate on which a metal film and an insulating film are laminated, etching and transferring the pattern to the insulating film, and then necessary It is obtained by ashing the resist pattern accordingly.
[0017]
The resist stripping method of the present invention will be described in detail below.
There is no particular limitation on a method of laminating a metal film and / or an insulating film on a substrate. For example, as a method of forming a metal film, aluminum, an aluminum alloy, titanium, tungsten, titanium tungsten, titanium nitride, tantalum, And a method of forming a metal layer of a metal such as tantalum oxide and copper by sputtering or plating.
Usually, an insulating film is formed on the metal film. As a method of forming an insulating film, a method of chemical vapor deposition of silicon oxide, silicon nitride, fluorine-containing silicon oxide, or carbon-containing silicon oxide on a substrate, a method of applying and drying a solution of an organic polymer on a substrate, A method in which a low dielectric constant material film formed as a film by a solution casting method using a roll coater or the like is heat-pressed to a substrate.
[0018]
A resist is applied to the substrate on which the metal film and / or the insulating film thus obtained are stacked, and dried to form a resist film. Thereafter, the resist film is irradiated (exposed) with actinic rays such as g-rays, i-rays, far ultraviolet rays, and electron beams through an appropriate mask pattern to form a latent image of the pattern on the resist film. The latent image is visualized (developed) by contact with a developer. Using the resist pattern thus obtained as a mask, the metal film and / or the insulating film is etched (dry-etched) with a chlorine-based etching gas, a fluorine-based etching gas, an ammonia-based etching gas, plasma, or the like. By contacting with plasma or the like (ashing), a substrate having a resist residue formed on the surface is obtained, and the substrate and the stripping solution of the present invention are brought into contact with each other to remove etching residues and ashing residues.
[0019]
There is no particular limitation on the method of bringing the stripping solution into contact with the substrate, such as a dipping method in which the substrate is immersed in the stripping solution, a spray method in which the stripping solution is sprayed on the substrate, and a liquid filling method in which the stripping solution is placed on the substrate. Method.
Both the environmental temperature and the temperature of the stripping solution during the stripping treatment can be arbitrarily selected.However, in consideration of the balance between securing the strippability and copper corrosion resistance, etching resistance, and suppressing the composition change of the stripping solution. , Usually 60 ° C or lower, preferably 10 to 50 ° C, more preferably 20 to 40 ° C.
[0020]
Note that examples of the substrate on which the metal film and / or the insulating film are stacked include a silicon wafer and a glass substrate. The substrate is made of amorphous silicon, polysilicon, chromium, chromium oxide, chromium alloy, magnetic material (eg, iron compound), ITO (indium-tin oxide), glass, gallium arsenide, gallium phosphide, indium phosphide, and the like. Can be
There is no particular limitation on the resist used, for example, a photosensitive resin composition containing an alkali-soluble resin, a photosensitive agent and a solvent, or a chemically amplified resist composition containing an alkali-soluble resin, an acid generator and a solvent For example, a resist composition used for manufacturing a general semiconductor element such as a product or a liquid crystal panel element can be used.
The developer for making the pattern in the latent image state visible is not particularly limited, and may be arbitrarily designed in accordance with the solubility of the resist used. For example, a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide or the like may be used. A general developer such as xylene is used. The developing method may be a general method such as a paddle method, a dipping method, and a spray method.
The rinsing liquid is usually water, but if necessary, an organic solvent such as alcohol or glycol may be added. There is no particular limitation on the method of contacting the rinse solution, and the same method as the developing method can be employed.
[0021]
【Example】
The present invention will be described specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. Parts and percentages in the examples are on a weight basis unless otherwise specified.
(Example)
On a silicon substrate on which a copper film is formed, an etch stopper layer (0.1 μm thick) composed of a SixNy film and an organic spion glass layer (insulating layer; 0.8 μm thick) are formed in this order, and then exposed to an alkali-soluble resin. A commercially available positive resist film containing the agent and the solvent was laminated. Thereafter, exposure was performed through a mask pattern to form a resist pattern on the substrate. Using this pattern as a mask, the organic SOG layer was etched and then ashed to remove about 90% of the resist film from above the substrate. After that, the etch stopper layer was etched. The substrate thus obtained is a substrate in which the copper surface is exposed and etching residues and ashing residues remain.
Next, the substrate was immersed in a stripper having the composition shown in Table 1 maintained at 23 ° C. for 3 minutes, rinsed with ultrapure water, and spin-dried.
The dried substrate is observed with a scanning electron microscope (SEM), and the state of removal of the residue remaining on the insulating layer or the copper surface serving as the hole pattern side wall (peelability) and the degree of corrosion of the Cu surface (copper Corrosion resistance).
[0022]
Separately, a 0.5 μm low-density SiOC film was formed on a silicon substrate, immersed in the stripping solution shown in Table 1, for 5, 10, 20 and 30 minutes, and the film thickness was measured by an optical film thickness meter. Was measured and each etching rate was calculated. The smaller the value, the higher the etching resistance.
These evaluation criteria are as follows. Table 1 shows the results.
[0023]
Peeling property ○: Removed △: Part of wafer has residue ×: Residue on entire surface of wafer and resistant to copper corrosion ○: No corrosion or Cu surface slightly deteriorated but corrosion Not at the level Δ: Cu surface is slightly depressed and etched. X: Cu is severely corroded. Etching resistance ○: 5 ° / min or less Δ: 5-10 ° / min ×: 10 ° / min or more ]
[Table 1]
Figure 2004157284
[0025]
From the above results, the stripping solutions of the present invention (composition symbols 1 to 5) containing an organic acid compound and a dihydric alcohol compound having an ether bond in the molecule as a water-soluble organic solvent have excellent releasability. In addition, it can be seen that they have excellent copper corrosion resistance and etching resistance. On the other hand, a stripping solution containing only ethylene glycol monomethyl ether or diethylene glycol monomethyl ether in which the water-soluble organic solvent has an ether bond in the molecule but has only one alcoholic hydroxyl group (composition symbols A and B) Then, although excellent in peelability, it was found that copper corrosion resistance and etching resistance were not sufficient, and a mono-organic acid compound containing a dihydric alcohol compound having an ether bond in the molecule as a water-soluble organic solvent was used. It can be seen that the stripping solution not containing (composition symbol C) is inferior in stripping properties.

Claims (6)

(a)フッ素化合物、(b)分子内にエーテル結合を有する2価のアルコール化合物、(c)有機酸化合物、及び(d)水を含有してなるレジスト剥離液。A resist stripping solution containing (a) a fluorine compound, (b) a dihydric alcohol compound having an ether bond in a molecule, (c) an organic acid compound, and (d) water. (b)分子内にエーテル結合を有する2価のアルコール化合物がジアルキレングリコール、トリアルキレングリコール、及びグリセリン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1のレジスト剥離液。2. The resist stripping solution according to claim 1, wherein (b) the dihydric alcohol compound having an ether bond in the molecule is at least one selected from the group consisting of dialkylene glycols, trialkylene glycols, and glycerin derivatives. (a)フッ素化合物がフッ化アンモニウム(NHF)である、請求項1又は2のレジスト剥離液。3. The resist stripping solution according to claim 1, wherein (a) the fluorine compound is ammonium fluoride (NH 4 F). そのpHが2〜6である請求項1〜3のいずれか1項に記載のレジスト剥離液。The resist stripping solution according to any one of claims 1 to 3, wherein the pH is 2 to 6. 更に(e)分子内にエーテル結合を有する1価のアルコール化合物を含有する請求項1〜4のいずれかの1項に記載のレジスト剥離液。The resist stripping solution according to any one of claims 1 to 4, further comprising (e) a monohydric alcohol compound having an ether bond in the molecule. 表面に、レジストのエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を有する金属配線基板と、請求項1〜5のいずれか1項に記載のレジスト剥離液とを接触させることを特徴とするレジスト剥離方法。A resist stripping method, comprising: contacting a metal wiring substrate having a resist etching residue and / or an ashing residue on its surface with the resist stripping solution according to any one of claims 1 to 5.
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