JP2005089746A - 微細構造体の洗浄剤組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】 液状の二酸化炭素に添加することで高い洗浄力を発揮する洗浄成分を見出す。
【解決手段】 微細構造体から残渣を除去するための洗浄剤組成物であって、
二酸化炭素と、
残渣除去用洗浄成分と、
液状残渣の発生を抑制するための抑制剤と、
洗浄成分と抑制剤とを加圧下で流体状の二酸化炭素に溶解させるための相溶化剤とを
含むことを特徴とする洗浄剤組成物である。
【選択図】 図1
【解決手段】 微細構造体から残渣を除去するための洗浄剤組成物であって、
二酸化炭素と、
残渣除去用洗浄成分と、
液状残渣の発生を抑制するための抑制剤と、
洗浄成分と抑制剤とを加圧下で流体状の二酸化炭素に溶解させるための相溶化剤とを
含むことを特徴とする洗浄剤組成物である。
【選択図】 図1
Description
本発明は、表面が微細な構造である構造体(微細構造体)から残渣を除去するための洗浄剤組成物に関し、特に、半導体製造プロセス中で生成する残存レジスト等の残渣を、微細な凹凸部を有する半導体ウエハ表面から除去するために有用な洗浄剤組成物に関するものである。
半導体製造プロセスの中では、残渣を除去する工程が必要である。この残渣には、例えば、フォトレジスト、UVで硬化したレジスト、X線で硬化したレジスト、灰化(アッシング)レジスト、フルオロカーボン含有ポリマー、プラズマエッチング残渣、半導体製造プロセス中に混入した有機または無機系の不純物等が含まれる。これらの残渣の除去には、通常、ドライ除去方法、あるいはウエット除去方法が用いられ、ウエット除去方法においては、半導体ウエハの表面から上記残渣を除去するための除去剤を含んだ薬液(剥離液;水溶液等)の中に、半導体ウエハが浸漬される。
近年では、低粘度で浸透力に優れた超臨界二酸化炭素が上記薬液(剥離液)として使用されている。超臨界二酸化炭素による洗浄は、その特性の故に、微細構造体を処理するのにいくつかの有利な点がある。例えば、微細構造の微小部分への高い浸透力がある点や、超臨界状態のときは液液界面を経由せずに微細構造体を乾燥させる点などである。
しかしながら、超臨界二酸化炭素は、単独では、残渣を半導体ウエハ表面から除去することのできる力が不足するため、適宜添加剤を超臨界二酸化炭素に添加することが提案されている。例えば特許文献1には、メタンや、CFx官能基を有する界面活性剤を、超臨界状態の二酸化炭素に対する添加剤として用いることが開示されている。また、特許文献2には、ジメチルスルホキシドやジメチルホルムアミドを、上記添加剤として使用することが開示されている。
しかし、本発明者等が検討したところ、これらの添加剤は、残渣を常に充分除去できる訳ではなく、低誘電率層間絶縁膜が形成されている半導体ウエハを、水やアルカリ化合物とが含まれる超臨界流体を用いて洗浄処理した場合、ウエハの品質が低下してしまうという問題が発生した。この問題は、水や塩基性物質が低誘電率層間絶縁膜(特に、誘電率が4以下の絶縁膜、以下この絶縁膜をLow−k膜という)にダメージを与えるためであると考えられる。
特開平10−125644号
特開平8−101963号
そこで本発明では、Low−k膜に対して重大なダメージを与えない効果的な洗浄を可能にするため、Low−k膜に対して重大なダメージを与えずに、微細構造体の表面から残渣を効率よく除去することのできる洗浄組成物を提供することを課題とした。
本発明の洗浄剤組成物は、微細構造体から残渣を除去するための洗浄剤組成物であって、二酸化炭素と、残渣除去用洗浄成分と、液状残渣の発生を抑制するための抑制剤と、 洗浄成分と抑制剤とを加圧下で流体状の二酸化炭素に溶解させるための相溶化剤とを含むことを特徴とする。
上記洗浄成分はフルオライド類を含むものであることが好ましく、具体的には、テトラメチルアンモニウムフルオライド、テトラエチルアンモニウムフルオライド、テトラプロピルアンモニウムフルオライド、テトラブチルアンモニウムフルオライドおよびコリンフルオライドよりなる群から選択される1種以上であることが好ましい。なかでも、テトラメチルアンモニウムフルオライドが好ましい。
また、残渣除去用洗浄成分として、テトラアルキルアンモニウムヒドロキサイドが含まれていてもよい。
上記洗浄成分は、組成物中、0.001〜0.1質量%含まれていることが好ましい。
上記抑制剤として、多価アルコールが含まれていることが好ましく、具体的には、2価アルコール、3価アルコールおよび4価アルコールよりなる群から選択される1種以上であることが好ましい。中でも、2価アルコールが好ましく、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ペンタメチレングリコール、ヘキシレングリコールおよびオクチレングリコールよりなる群から選択される1種以上であるとよい。これらの中でも、プロピレングリコールが好適である。
上記相溶化剤は、溶剤、脱イオン水およびアルコールよりなる群から選択される1種以上を含むものであってもよい。上記相溶化剤が、溶剤である場合は、ジメチルアセトアミドが好ましい。上記相溶化剤が、エタノール、メタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルおよびヘキサフルオロイソプロパノールよりなる群から選択される1種以上のアルコールであってもよく、脱イオン水であってもよい。また、実質的に水を含まない洗浄剤組成物であってもよい。
本発明には、微細構造体から残渣を除去するための洗浄剤組成物であって、二酸化炭素、フッ素含有洗浄成分、このフッ素含有洗浄成分を溶解することのできる相溶化剤または相溶化剤の混合物、および多価アルコールを含む抑制剤を含有することを特徴とする洗浄剤組成物も含まれる。このとき、フッ素含有洗浄成分は、テトラメチルアンモニウムフルオライド、テトラエチルアンモニウムフルオライド、テトラプロピルアンモニウムフルオライド、テトラブチルアンモニウムフルオライドおよびコリンフルオライドよりなる群から選択される1種以上のフルオライド類であることが好ましい。上記フッ素含有洗浄成分が、テトラメチルアンモニウムフルオライドであること、上記相溶化剤が、エタノール、メタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールおよびジメチルアセトアミドのいずれかであるか、これらのうちの2種以上の混合物であることは、上記抑制剤としてプロピレングリコールを含むことは、いずれも上記発明の好ましい実施態様である。なお、上記相溶化剤が、エタノールとジメチルアセトアミドの混合物であるとより好ましい。
本発明には、二酸化炭素、テトラメチルアンモニウムフルオライド、エタノール、ジメチルアセトアミド、およびプロピレングリコールを含むことを特徴とする洗浄剤組成物も含まれる。
さらに、高圧二酸化炭素または超臨界二酸化炭素と、残渣除去用洗浄成分として、テトラアルキルアンモニウムフルオライドおよび/またはテトラアルキルアンモニウムヒドロキサイドを0.001〜0.1質量%と、多価アルコールを含む抑制剤を0.005〜0.1質量%と、溶剤、脱イオン水およびアルコールよりなる群から選択される1種以上の相溶化剤を1〜50質量%含むことを特徴とする洗浄剤組成物も含まれる。
本発明によれば、液状二酸化炭素に加えて、多価アルコール等の抑制剤を含む洗浄剤組成物を提供できたので、洗浄成分によってダメージを受けやすいLow−k膜を保護することができた。従って、本発明の洗浄組成物は、半導体ウエハのような微細なパターンを有する微細構造体の洗浄に最適である。
本発明における洗浄対象は微細構造体であり、例えば、微細な凹凸がその表面に形成された半導体ウエハ、特に、従来の洗浄剤組成物ではダメージを受けやすいLow−k膜が形成された半導体ウエハに適用することが好ましい。適用可能なLow−k膜としては、ハイブリッド型MSQ(メチルシルセスキオキサン)系のLow−k膜(例えば、JSR社の「JSR LKD」シリーズ等)、CVD法によるSi系Low−k膜(例えば、Applied Materials社の「Black Diamond」等)、有機系Low−k膜(例えば、ダウ・ケミカル社の「SiLK」(登録商標)、ハネウェル社の「FLARE」(登録商標))等が挙げられる。Low−k膜は、スピンオン方式で形成されたもの、CVD法で形成されたもの等、いずれでも構わない。また、多孔質膜(ポーラスタイプ)であっても、本発明法であればポア内に不純物を残すことがないため、好ましく適用できる。なお、本発明の洗浄方法の対象は半導体ウエハに限定されず、金属、プラスチック、セラミックス等の各種基材の上に、異種物質の非連続または連続層が形成もしくは残留しているような洗浄対象物であれば、本発明の洗浄対象とすることができる。
本発明の洗浄剤組成物について説明する。この洗浄剤組成物には、高圧下で流体状の二酸化炭素と、残渣を除去するための添加剤(残渣除去用洗浄成分)と、ダメージを抑制するための抑制剤と、これらの洗浄成分と抑制剤とを加圧下で流体状の二酸化炭素に溶解させるための相溶化剤(co-solvent)が含まれる。
二酸化炭素を高圧で利用するのは、拡散係数が高く、溶解した残渣等の汚染物質を媒体中に分散することができるためであり、さらに高圧にして超臨界流体にした場合には、構造体の微細なパターン部分にも容易に浸透することができるようになるためである。従って、洗浄成分が低粘度の二酸化炭素によって、構造体表面の孔や凹部に容易に運ばれる。また、高圧流体の密度は、液体に近く、気体に比べて遙かに大量の添加剤(薬液)を含むことができる。ここで、二酸化炭素は、5MPa以上に加圧されていることが好ましく、超臨界流体とするには31℃、7.1MPa以上とすればよい。
本発明の洗浄剤組成物に含まれる洗浄成分としては、残渣等の汚染物質を微細構造体から除去できる化合物であれば特に限定されず、アルキルアミン等の公知の洗浄化合物が利用できる。本発明では、洗浄能力が高い点で、フッ素含有洗浄成分が好ましく、テトラアルキルアンモニウムフルオライドが最も好ましい洗浄成分として挙げられる。テトラアルキルアンモニウムフルオライドの具体例は、テトラメチルアンモニウムフルオライド、テトラエチルアンモニウムフルオライド、テトラプロピルアンモニウムフルオライド、テトラブチルアンモニウムフルオライド、コリンフルオライド(フッ化コリン:[HOCH2CH2N(CH3)3]+F−)等であり、これらを単独で、または2種以上混合して用いることができる。中でも、テトラメチルアンモニウムフルオライド(TMAF)が最も好ましい。
洗浄成分は、洗浄剤組成物100質量%中、0.001質量%以上含まれていることが好ましい。0.001質量%より少ないと、洗浄が不充分となって、残渣を完全に除去できないおそれがある。より好ましい洗浄成分量の下限は0.005質量%、さらに好ましい下限は0.01質量%である。ただし0.1質量%を超えて含有させると、Low−k膜をエッチングしてしまう等、Low−k膜にダメージを与えるため、0.1質量%以下にすることが好ましい。より好ましい洗浄成分量の上限は0.05質量%、さらに好ましい上限は0.03質量%である。
本発明法で用いられる洗浄剤組成物には、多価アルコールが含まれていることが好ましい。多価アルコールは、フルオライド類等の洗浄成分がLow−k膜に与える重大なダメージを抑制する抑制剤として作用するためである。本発明者等が種々の洗浄成分について研究を行っていたときに、Low−k膜が形成された微細構造体の洗浄終了後、微細パターンの周囲に液状残渣が付着・残存している微細構造体が何例か認められた。この液状残渣は、Low−k膜の一部と、洗浄成分に含まれた化合物との間のエッチング反応によって生成した副生物であると考えられる。このようなLow−k膜からの副生物が二酸化炭素に容易に溶解しなかったため、副生物が除去できず、液状残渣として現れたと考えられた。
そこで、さらに本発明者等が検討を続けた結果、多価アルコールが洗浄剤組成物に含まれている場合は、上記液状残渣の量が低減することが認められた。このため、本発明では、洗浄剤組成物に、Low−k膜をダメージから守る抑制剤として、多価アルコールを必須成分として含めることとしたのである。さらなる検討によってもLow−k膜のダメージをなぜ多価アルコールが抑制することができたのかは明確ではないが、多価アルコールがLow−k膜に吸着することにより、洗浄成分によるLow−k膜の化学的攻撃(エッチング等)を防御するのではないかと考えられる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−または1,3−または1,4−または2,3−ブタンジオール、ペンタメチレングリコール、ヘキシレングリコール、オクチレングリコール等の2価アルコール;グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオール等の3価アルコール、ペンタエリスリトール等の4価アルコール等がいずれも使用可能である。また、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等も用いることができる。これらの中では2価アルコールが好ましく、エチレングリコールとプロピレングリコールが最も好ましい。多価アルコールは2種以上を併用しても良い。
多価アルコールの量が少なすぎると、Low−k膜の保護効果が不充分となって、液状残渣の量が増大するおそれがあるので、多価アルコールは、洗浄剤組成物100質量%中、0.005質量%以上含まれていることが好ましい。より好ましい多価アルコール量の下限は0.007質量%、さらに好ましい下限は0.01質量%である。ただし0.1質量%を超えて含有させても、Low−k膜の保護効果が飽和してしまうため、多価アルコール量の上限は0.1質量%以下にすることが好ましい。より好ましい多価アルコールの上限は0.07質量%、さらに好ましい上限は0.05質量%である。
前記したTMAF等の洗浄成分は、高圧下の二酸化炭素流体単独には溶解しにくく、抑制剤の多価アルコールにも、二酸化炭素に溶けにくいものがあるので、洗浄剤組成物にはこれらを二酸化炭素に溶かすための相溶化剤を添加することが好ましい。この「相溶化剤」とは、二酸化炭素と洗浄成分との両方に対し親和性を有している化合物である。この相溶化剤の存在によって、高圧下で流体状の二酸化炭素に、洗浄成分を均一に溶解または分散させることができる。このような化合物であれば相溶化剤としては特に限定されないが、アルコール類が好ましい。アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ヘキサフルオロイソプロパノール等が挙げられる。中でも、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等が好ましく、特に、メタノール、エタノール、イソプロパノールは、洗浄成分の種類にかかわらず相溶化作用に優れていて、さらに好ましい。
相溶化剤は、洗浄成分の種類および量に応じて、種類を選択したり使用量を増減することが好ましい。洗浄成分の量に対し、相溶化剤が5質量倍以上存在していると二酸化炭素に均一に溶解し易く、系が透明となる。通常、相溶化剤の量は、洗浄剤組成物100質量%中、1〜50質量%の範囲で適宜選択すればよい。相溶化剤が50質量%を超えると、結果的に二酸化炭素の量が少なくなって浸透性が悪くなるおそれがある。好ましい洗浄剤組成物は、二酸化炭素と、相溶化剤としてのアルコールと、洗浄成分としてのテトラアルキルアンモニウムフルオライドおよび/またはテトラアルキルアンモニウムヒドロキサイドを含むものであり、これらの洗浄成分は、相溶化剤であるアルコールの存在下で二酸化炭素によく溶け、二酸化炭素への親和性が高いからである。
また、洗浄成分としてTMAFを用いる場合、TMAFは常温で固体なため、予め、TMAFを上記相溶化剤に溶解させておく必要があるが、このとき、ジメチルアセトアミド(DMAC)等のアルキルアセトアミドや水(脱イオン水;DIW)のような溶解補助剤(相溶化剤の1種)を用いて、TMAFを二酸化炭素に溶け易くさせることもできる。このような溶解補助剤は、TMAF量に対し、合計で5質量倍以上、20質量倍以下用いることが好ましい。なお、水は、Low−k膜にダメージを加えることがあるので、少量にとどめる方が好ましい。
以上説明した洗浄剤組成物を用いて、微細構造体を洗浄するための具体的な方法を、以下、図面を用いて説明する。なお、以下の説明では便宜上、洗浄剤組成物中、二酸化炭素以外の成分、すなわち、洗浄成分、抑制剤、相溶化剤、必要により用いられる溶解補助剤の混合物を「洗浄液」と言う。
図1は、本発明の洗浄組成物を用いて洗浄するための洗浄装置の一例である。1は二酸化炭素ボンベ、2は二酸化炭素送液用高圧ポンプ、3は洗浄液用タンク、4は洗浄液用送液ポンプ、5は切り替えバルブ、6はリンス成分用タンク、7はリンス成分用送液ポンプ、8は切り替えバルブ、9は高圧容器、10は恒温槽である。まず、洗浄対象物である微細構造体(例えば、表面に残渣を有する半導体ウエハ等)を高圧容器9の中に入れる。次いで、液化二酸化炭素ボンベ1から、高圧ポンプ2で二酸化炭素を高圧容器9へと供給して圧力を調整しながら、恒温槽10により高圧容器9を所定の温度に制御し、高圧容器9内部の二酸化炭素を超臨界状態に維持する。恒温槽10に代えて、高圧容器9として加熱装置付きのものを用いても良い。次いで、洗浄液をタンク3から高圧容器9へ高圧ポンプ4を用いて導入することにより、洗浄工程を始める。このとき、二酸化炭素と洗浄液の送給は、連続的に行うものでも、所定の圧力に達した段階で送給を止めるバッチ式であっても、いずれでも良い。
洗浄工程は、31〜120℃で行う。31℃よりも低いと、洗浄が終了するのに時間がかかり、効率が低くなるが、120℃を超えても洗浄効率の向上が認められない上、エネルギー的に無駄である。圧力は、5〜30MPaが好ましく、より好ましくは7.1〜20MPaで行う。洗浄に要する時間は、微細構造体の大きさや汚染物質の量等に応じて適宜変更すればよいが、1分〜数十分程度で充分である。
洗浄を行った後は、リンス工程を行う。洗浄工程で表面から除去された残渣等は、洗浄工程後も高圧容器9の内部に残存している。ここで、高圧容器9の内部に二酸化炭素のみを流通させると、残渣等が微細構造体の表面に再付着してしまうおそれがある。このため、洗浄工程終了後は、まず二酸化炭素とリンス成分との混合物による第1リンス工程を行い、第1リンス工程が終了したら、二酸化炭素のみによる第2リンス工程を行う。
ここで、第1リンス工程に用いられるリンス成分として好ましいのは、特に、液状残渣を除去できる化合物である。本発明者等の検討によれば、比誘電率が水と同等以上である化合物がリンス成分に適していることが明らかとなった。すなわち、25℃、大気圧下では、水の比誘電率は78であるので、比誘電率78以上の化合物をリンス化合物として用いる。比誘電率が水と似ていることが要求されるのは、前記Low−k膜のエッチングによって生成した副生物である液状残渣の極性が高く、極性の高い溶媒に対する親和性が高いためである。
一方、上記のように、多価アルコールは抑制剤として本発明の洗浄剤組成物に望ましい成分ではあるが、Low−k膜のダメージによる副生物を抑制するために洗浄成分を少なくした場合には、洗浄剤組成物に多価アルコールを配合せずに洗浄を行い、その後、比誘電率78以上のリンス成分と二酸化炭素による第1リンス工程の時間を長めに(例えば10分以上)行ってもよい。ただし、第1リンス工程を短時間(例えば5分以内)で済ませるためには、洗浄成分と多価アルコールを併用して、液状残渣の発生を抑制することが好ましい。
第1リンス工程は、具体的には、洗浄液の送給を切り替えバルブ5によって止め、二酸化炭素とリンス成分を高圧容器9へ導入しながら、高圧容器9内部の溶液を高圧容器9から導出させる。流速を制御するために流量計12を用いてもよい。第1リンス工程では、切り替えバルブ8を用いて、徐々にまたは段階的にリンス成分の送給量を低減させ、次に、二酸化炭素のみを用いる第2リンス工程を行うとよい。
洗浄工程および第1リンス工程で導出された液体は、例えば気液分離装置等からなる二酸化炭素回収工程において、ガス状二酸化炭素と、液状成分とに分離できるので、各成分を回収して再利用することが可能である。
第2リンス工程終了後は、圧力調整弁11によって高圧容器9の内部を常圧にすると、二酸化炭素は、ほとんど瞬時に気体になって蒸発するので、半導体ウエハ等の微細構造体は、その表面にシミ(ウオーターマーク)等が生じることもなく、また、微細パターンが破壊されることもなく、乾燥する。
以下実施例によって本発明をさらに詳述する。本発明は、添付の図面を参照して充分に説明されているが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者に自明の多種の変更や変形は全て本発明の技術範囲に包含される。なお、特に断らない限り、「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を示す。
実験例1
まず、洗浄液がLow−k膜に与えるダメージを調べるため、Low−k膜のエッチレートを測定した。Siウエハ上に、スピンオン方式で、有機シリコーン系MSQ原料を塗布・加熱して、MSQ系ポーラスLow−k膜を形成した。Low−k膜の膜厚は約5000Å、誘電率(K値)は2〜3程度であった。図1に示した洗浄装置を用い、Low−k膜が形成されたウエハを高圧容器9の中へ置き、高圧容器9の蓋を閉じ、液化二酸化炭素ボンベ1から、ポンプ2で二酸化炭素を高圧容器9へと供給して圧力を調整しながら、恒温槽10により高圧容器9を50℃に保持した。圧力は圧力調整弁11で制御し、15MPaに到達した後、洗浄液をタンク3からポンプ4を用いて高圧容器9へ導入した。10分間洗浄処理を行った後、第1リンス工程を5分間行い、さらに二酸化炭素のみの第2リンス工程を10分間行った。なお、第1リンス工程のリンス液は、0.5%の脱イオン水と、4.5%のエタノールと、95%の二酸化炭素からなるものを用いた。
まず、洗浄液がLow−k膜に与えるダメージを調べるため、Low−k膜のエッチレートを測定した。Siウエハ上に、スピンオン方式で、有機シリコーン系MSQ原料を塗布・加熱して、MSQ系ポーラスLow−k膜を形成した。Low−k膜の膜厚は約5000Å、誘電率(K値)は2〜3程度であった。図1に示した洗浄装置を用い、Low−k膜が形成されたウエハを高圧容器9の中へ置き、高圧容器9の蓋を閉じ、液化二酸化炭素ボンベ1から、ポンプ2で二酸化炭素を高圧容器9へと供給して圧力を調整しながら、恒温槽10により高圧容器9を50℃に保持した。圧力は圧力調整弁11で制御し、15MPaに到達した後、洗浄液をタンク3からポンプ4を用いて高圧容器9へ導入した。10分間洗浄処理を行った後、第1リンス工程を5分間行い、さらに二酸化炭素のみの第2リンス工程を10分間行った。なお、第1リンス工程のリンス液は、0.5%の脱イオン水と、4.5%のエタノールと、95%の二酸化炭素からなるものを用いた。
第2リンス工程が終了した後、圧力調整弁11を開けて高圧容器9内の圧力を常圧に戻し、ウエハを取り出した。この洗浄処理前の膜厚、および処理後の膜厚を光学式膜厚計で測定し、膜厚の減少分を洗浄処理時間(10分間)で割った値をエッチレート(Å/min)とした。結果を表1に示した。
なお、表中の略語は以下の意味である。
TMAF:テトラメチルアンモニウムフルオライド
EG:エチレングリコール
PG:プロピレングリコール
EtOH:エタノール
DMAC:ジメチルアセトアミド
DIW:脱イオン水
TMAF:テトラメチルアンモニウムフルオライド
EG:エチレングリコール
PG:プロピレングリコール
EtOH:エタノール
DMAC:ジメチルアセトアミド
DIW:脱イオン水
実験例2
実験例1と同様にして、Low−k膜が形成されたウエハを作成した。このウエハ表面に、ラインとスペース(幅180nm)が交互に現れるArF用レジストパターンをリソグラフィにより形成し、フルオロカーボン系ガスによるエッチングと、酸素プラズマによるアッシング処理を施した。実験例1と同条件で表2に示した組成の洗浄液で1分間の洗浄処理を行った後、表2に示したリンス成分を用いて第1リンス工程を5分間または10分間行い、さらに二酸化炭素のみの第2リンス工程を10分間行った。なお、第1リンス工程のリンス液は、表2に示したリンス成分0.5%と、4.5%のエタノールと、95%の二酸化炭素からなるものである。
実験例1と同様にして、Low−k膜が形成されたウエハを作成した。このウエハ表面に、ラインとスペース(幅180nm)が交互に現れるArF用レジストパターンをリソグラフィにより形成し、フルオロカーボン系ガスによるエッチングと、酸素プラズマによるアッシング処理を施した。実験例1と同条件で表2に示した組成の洗浄液で1分間の洗浄処理を行った後、表2に示したリンス成分を用いて第1リンス工程を5分間または10分間行い、さらに二酸化炭素のみの第2リンス工程を10分間行った。なお、第1リンス工程のリンス液は、表2に示したリンス成分0.5%と、4.5%のエタノールと、95%の二酸化炭素からなるものである。
続いて、圧力調整弁11を開けて高圧容器9内の圧力を常圧に戻し、洗浄処理後のウエハを取り出した。パターンのライン表面にポリマー残渣が残存しているかどうかと、Low−k膜のエッチングによって液状残渣が発生したか、またそれが除去されたかを、電子顕微鏡で5万倍で観察し、下記基準で判断して結果を表2に併記した。
優秀:残渣が全く認められない
普通:残渣の残存率が、ウエハの片面のうちの1%(面積比率)未満である
悪い:残渣が、ウエハの片面のうち1%(面積比率)以上残っている。
普通:残渣の残存率が、ウエハの片面のうちの1%(面積比率)未満である
悪い:残渣が、ウエハの片面のうち1%(面積比率)以上残っている。
なお、表中の略語は、以下の意味である。
TMAF:テトラメチルアンモニウムフルオライド
EG:エチレングリコール
PG:プロピレングリコール
EtOH:エタノール
DMAC:ジメチルアセトアミド(ε=39)
DIW:脱イオン水
DMF:ジメチルホルムアミド(ε=36.2)
MeOH:メタノール(ε=42)
Acetone:アセトン(ε=21)
H2O:水(ε=78)
FA:ホルムアミド(ε=111)
MF:メチルホルムアミド(ε=182)
TMAF:テトラメチルアンモニウムフルオライド
EG:エチレングリコール
PG:プロピレングリコール
EtOH:エタノール
DMAC:ジメチルアセトアミド(ε=39)
DIW:脱イオン水
DMF:ジメチルホルムアミド(ε=36.2)
MeOH:メタノール(ε=42)
Acetone:アセトン(ε=21)
H2O:水(ε=78)
FA:ホルムアミド(ε=111)
MF:メチルホルムアミド(ε=182)
1 二酸化炭素ボンベ
2 二酸化炭素送液用高圧ポンプ
3 洗浄液用タンク
4 洗浄液用送液ポンプ
5 切り替えバルブ
6 リンス成分用タンク
7 リンス成分用送液ポンプ
8 切り替えバルブ
9 高圧容器
10 恒温槽
11 圧力調整弁
12 流量計
2 二酸化炭素送液用高圧ポンプ
3 洗浄液用タンク
4 洗浄液用送液ポンプ
5 切り替えバルブ
6 リンス成分用タンク
7 リンス成分用送液ポンプ
8 切り替えバルブ
9 高圧容器
10 恒温槽
11 圧力調整弁
12 流量計
Claims (25)
- 微細構造体から残渣を除去するための洗浄剤組成物であって、
二酸化炭素と、
残渣除去用洗浄成分と、
液状残渣の発生を抑制するための抑制剤と、
洗浄成分と抑制剤とを加圧下で流体状の二酸化炭素に溶解させるための相溶化剤とを
含むことを特徴とする洗浄剤組成物。 - 上記洗浄成分が、フルオライド類を含むものである請求項1に記載の洗浄剤組成物。
- 上記フルオライド類が、テトラメチルアンモニウムフルオライド、テトラエチルアンモニウムフルオライド、テトラプロピルアンモニウムフルオライド、テトラブチルアンモニウムフルオライドおよびコリンフルオライドよりなる群から選択される1種以上である請求項2に記載の洗浄剤組成物。
- 上記フルオライド類が、テトラメチルアンモニウムフルオライドである請求項3に記載の洗浄剤組成物。
- 上記洗浄成分が、テトラアルキルアンモニウムヒドロキサイドを含むものである請求項1または2に記載の洗浄剤組成物。
- 上記洗浄成分は、組成物中、0.001〜0.1質量%含まれているものである請求項1〜5のいずれかに記載の洗浄剤組成物。
- 上記抑制剤として多価アルコールを含む請求項1〜6のいずれかに記載の洗浄剤組成物。
- 上記多価アルコールが、2価アルコール、3価アルコールおよび4価アルコールよりなる群から選択される1種以上である請求項7に記載の洗浄剤組成物。
- 上記多価アルコールが、2価アルコールである請求項8に記載の洗浄剤組成物。
- 上記2価アルコールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ペンタメチレングリコール、ヘキシレングリコールおよびオクチレングリコールよりなる群から選択される1種以上である請求項9に記載の洗浄剤組成物。
- 上記2価アルコールとしてプロピレングリコールを含む請求項10に記載の洗浄剤組成物。
- 上記相溶化剤が、溶剤、脱イオン水およびアルコールよりなる群から選択される1種以上を含む請求項1〜11のいずれかに記載の洗浄剤組成物。
- 上記相溶化剤が、溶剤である請求項12に記載の洗浄剤組成物。
- 上記溶剤がジメチルアセトアミドである請求項13に記載の洗浄剤組成物。
- 上記相溶化剤が、エタノール、メタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルおよびヘキサフルオロイソプロパノールよりなる群から選択される1種以上のアルコールである請求項12に記載の洗浄剤組成物。
- 上記相溶化剤が脱イオン水である請求項12に記載の洗浄剤組成物。
- 実質的に水を含まない請求項12に記載の洗浄剤組成物。
- 微細構造体から残渣を除去するための洗浄剤組成物であって、
二酸化炭素、フッ素含有洗浄成分、このフッ素含有洗浄成分を溶解することのできる相溶化剤または相溶化剤の混合物、および多価アルコールを含む抑制剤を含有することを特徴とする洗浄剤組成物。 - 上記フッ素含有洗浄成分が、テトラメチルアンモニウムフルオライド、テトラエチルアンモニウムフルオライド、テトラプロピルアンモニウムフルオライド、テトラブチルアンモニウムフルオライドおよびコリンフルオライドよりなる群から選択される1種以上のフルオライド類である請求項18に記載の洗浄剤組成物。
- 上記フルオライド類が、テトラメチルアンモニウムフルオライドである請求項19に記載の洗浄剤組成物。
- 上記相溶化剤が、エタノール、メタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールおよびジメチルアセトアミドのいずれかであるか、これらのうちの2種以上の混合物である請求項18〜20のいずれかに記載の洗浄剤組成物。
- 上記相溶化剤が、エタノールとジメチルアセトアミドの混合物である請求項21に記載の洗浄剤組成物。
- 上記抑制剤としてプロピレングリコールを含む請求項18〜22のいずれかに記載の洗浄剤組成物。
- 微細構造体から残渣を除去するための洗浄剤組成物であって、
二酸化炭素、テトラメチルアンモニウムフルオライド、エタノール、ジメチルアセトアミド、およびプロピレングリコールを含むことを特徴とする洗浄剤組成物。 - 微細構造体から残渣を除去するための洗浄剤組成物であって、
高圧二酸化炭素または超臨界二酸化炭素と、
残渣除去用洗浄成分として、テトラアルキルアンモニウムフルオライドおよび/またはテトラアルキルアンモニウムヒドロキサイドを0.001〜0.1質量%と、
多価アルコールを含む抑制剤を0.005〜0.1質量%と、
溶剤、脱イオン水およびアルコールよりなる群から選択される1種以上の相溶化剤を1〜50質量%含むことを特徴とする洗浄剤組成物。
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