JP2009278018A - 半導体基板洗浄液組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、半導体回路素子の製造工程において、銅配線を腐食することなく基板表面の金属不純物を除去することが可能な、半導体基板の洗浄液組成物を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、半導体基板を洗浄する洗浄液であって、脂肪族ポリカルボン酸類を1種または2種以上と、塩基性アミノ酸類を1種または2種以上を含む洗浄液組成物とすることにより、銅配線を有する半導体基板の洗浄工程、とくに化学的機械研磨(CMP)後の銅配線が露出した半導体基板の洗浄工程において、銅配線を腐食することなく金属不純物を除去することができる。
【選択図】 なし
Description
これらの汚染物は、パターン欠陥や密着性不良、電気特性の不良などを引き起こすことから、次工程に入る前に完全に除去する必要がある。これらの汚染物を除去するための一般的なCMP後洗浄としては、洗浄液の化学作用とポリビニルアルコール製のスポンジブラシなどによる物理的作用を併用したブラシ洗浄が行われる。洗浄液としては、従来、粒子の除去にはアンモニアのようなアルカリが用いられていた。また、金属汚染の除去には、有機酸と錯化剤を用いた技術が特許文献1や特許文献2に提案されている。さらに、金属汚染と粒子汚染を同時に除去する技術として、有機酸と界面活性剤を組み合わせた洗浄液が特許文献3に提案されている。
また本発明は、pHが、4.0未満である、前記洗浄液組成物に関する。
さらに本発明は、前記脂肪族ポリカルボン酸類が、シュウ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸またはクエン酸である、前記洗浄液組成物に関する。
また本発明は、前記塩基性アミノ酸類が、アルギニン、ヒスチジンまたはリシンである、前記洗浄液組成物に関する。
さらに本発明は、脂肪族ポリカルボン酸類の濃度が、0.01〜30重量%である、前記洗浄液組成物に関する。
また本発明は、塩基性アミノ酸類の濃度が、0.001〜10重量%である、前記洗浄液組成物に関する。
さらに本発明は、さらにアニオン型またはノニオン型界面活性剤を1種または2種以上含む、前記洗浄液組成物に関する。
また本発明は、化学的機械研磨後の銅配線を有する半導体基板に用いる、前記洗浄液組成物に関する。
さらに本発明は、前記洗浄液組成物を用いる、化学的機械研磨後の銅配線を有する半導体基板の洗浄方法に関する。
洗浄液中の脂肪族ポリカルボン酸類の濃度は、溶解度、金属不純物の除去効果および結晶析出等を考慮して適宜決定するが、好ましくは0.01〜30重量%であり、より好ましくは0.02〜20重量%であり、とくに好ましくは0.03〜10重量%である。
洗浄液中の塩基性アミノ酸類の濃度は、溶解度、銅配線に対する腐食抑制効果、およびサイドスリットの抑制効果等を考慮して適宜決定するが、好ましくは0.001〜10重量%であり、より好ましくは0.005〜5重量%であり、とくに好ましくは0.01〜1重量%である。
本発明の洗浄液組成物において十分な粒子除去効果を得るための界面活性剤の濃度は、好ましくは0.0001〜10重量%であり、とくに好ましくは0.001〜0.1重量%である。またこれらの界面活性剤は、用途に応じて1種または2種以上含有しても良い。
本発明の洗浄液組成物において十分な腐食防止効果を得るための還元性物質の濃度は、好ましくは0.0005〜10重量%であり、とくに好ましくは0.03〜5重量%である。またこれらの還元性物質は、用途に応じて1種または2種以上含有しても良い。
本発明の洗浄液組成物においてベアシリコンやLow−k膜のような疎水性の膜に対して親和性を持たせるための有機溶剤の濃度は、好ましくは0.01〜50重量%であり、とくに好ましくは0.1〜30重量%である。またこれらの有機溶剤は、用途に応じて1種または2種以上含有しても良い。
溶媒として水を用いて、表1に示す脂肪族ポリカルボン酸およびアミノ酸を含有する洗浄液を調製した。銅めっき膜(膜厚16000Å)を成膜した、表面積既知のシリコンウェハを酸洗浄し、清浄な銅表面を露出させ、各洗浄液に25℃で300分間無撹拌浸漬処理後、ウェハを取り出して、洗浄液中の銅濃度をICP質量分析装置(ICP−MS)で分析し、測定した銅濃度から溶解速度を算出した。銅めっき膜の膜厚の単位時間当たりの減少率を、銅の溶解速度として単位「Å/分」で表す。結果を表1に示す。
溶媒として水を用いて、表2に示す脂肪族ポリカルボン酸およびアミノ酸を含有する洗浄液を調製した。銅スパッタ膜(膜厚2000Å)を成膜したシリコンウェハを酸洗浄し、清浄な銅表面を露出させ、各洗浄液に25℃で30分間無撹拌浸漬処理後、ウェハを取り出して超純水にて流水リンス処理し、窒素ブロー乾燥を行い、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて銅の表面粗さ(平均面粗さRa)測定と、走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて表面汚染性の評価を行った。結果を表2に示す。
溶媒として水を用いて、表3に示す脂肪族ポリカルボン酸およびアミノ酸を含有する洗浄液を調製した。シリコンウェハをアンモニア水(29重量%)−過酸化水素水(30重量%)−水混合液(体積比1:1:6)で洗浄後、回転塗布法にて、鉄、ニッケル、銅および亜鉛を1013atoms/cm2の表面濃度になるように汚染した。汚染したウェハを各洗浄液に25℃で3分間無撹拌浸漬後、ウェハを取り出して超純水にて3分間流水リンス処理し、乾燥して、全反射蛍光X線分析装置でウェハ表面の金属濃度を測定し、金属不純物除去能力を評価した。結果を表3に示す。
上記表1〜3の結果より、本発明の洗浄液組成物は、銅配線の腐食を効果的に防止し、ウェハ表面に付着した金属不純物に対して優れた除去能力を持つことがわかる。
Claims (9)
- 半導体基板を洗浄する洗浄液組成物であって、脂肪族ポリカルボン酸類を1種または2種以上と、塩基性アミノ酸類を1種または2種以上とを含む、前記洗浄液組成物。
- pHが、4.0未満である、請求項1に記載の洗浄液組成物。
- 脂肪族ポリカルボン酸類が、シュウ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸またはクエン酸である、請求項1または2に記載の洗浄液組成物。
- 塩基性アミノ酸類が、アルギニン、ヒスチジンまたはリシンである、請求項1〜3のいずれかに記載の洗浄液組成物。
- 脂肪族ポリカルボン酸類の濃度が、0.01〜30重量%である、請求項1〜4のいずれかに記載の洗浄液組成物。
- 塩基性アミノ酸類の濃度が、0.001〜10重量%である、請求項1〜5のいずれかに記載の洗浄液組成物。
- さらにアニオン型またはノニオン型界面活性剤を1種または2種以上含む、請求項1〜6のいずれかに記載の洗浄液組成物。
- 化学的機械研磨後の銅配線を有する半導体基板に用いる、請求項1〜7のいずれかに記載の洗浄液組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の洗浄液組成物を用いる、化学的機械研磨後の銅配線を有する半導体基板の洗浄方法。
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