JP2011164293A - リソグラフィー用洗浄液及び配線形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るリソグラフィー用洗浄液は、4級アンモニウム水酸化物と、水溶性有機溶剤と、水と、無機塩基とを含有する。水溶性有機溶剤は、双極子モーメントが3.0D以上である高極性溶剤と、グリコールエーテル系溶剤と、多価アルコールとを含み、上記高極性溶剤とグリコールエーテル系溶剤との合計含有量が、全量に対して30質量%以上である。
【選択図】なし
Description
また、4級アンモニウム水酸化物、水溶性有機溶剤、水、及び防食剤を含有し、さらに全量に対して1質量%以下の水酸化カリウムを添加したリソグラフィー用洗浄液も提案されている(特許文献3を参照)。このように水酸化カリウムを添加したリソグラフィー用洗浄液は、ILD材料等の易腐食性材料を腐食することなく、除去性能をより高い水準に保つことができるものであった。
本発明に係るリソグラフィー用洗浄液は、4級アンモニウム水酸化物と、水溶性有機溶剤と、水と、無機塩基とを含有する。以下、本発明を詳細に説明するが、各材料については特に断らない限りは市販のものを用いることができる。
4級アンモニウム水酸化物としては、下記一般式(1)で表される化合物が好ましい。
本発明に係るリソグラフィー用洗浄液は、水溶性有機溶剤として、双極子モーメントが3.0D以上である高極性溶剤と、グリコールエーテル系溶剤と、多価アルコールとを含む。
これらの中でも、双極子モーメントが3.5〜7.0Dである高極性溶剤が好ましく、双極子モーメントが4.0〜6.0Dである高極性溶剤がより好ましい。特に、アルカリ性薬液での安定性等の観点から、ジメチルスルホキシド(双極子モーメント:4.6D)及びN−メチル−2−ピロリドン(双極子モーメント:4.6D)が好ましい。
これらの中でも、水溶性、レジスト膜の除去性能、引火性等の観点から、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(MDG)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(EDG)、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、及びジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG)が好ましい。
また、上記高極性溶剤の含有量は、リソグラフィー用洗浄液全量に対し、5〜60質量%であることが好ましく、10〜50質量%であることがより好ましく、20〜30質量%であることがさらに好ましい。高極性溶剤の含有量を5質量%以上とすることにより、下層反射防止膜の除去性能を向上させることができる。
上記グリコールエーテル系溶剤の含有量は、リソグラフィー用洗浄液全量に対し、5〜55質量%であることが好ましく、10〜30質量%であることがより好ましく、10〜20質量%であることがさらに好ましい。グリコールエーテル系溶剤の含有量を5質量%以上とすることにより、レジスト膜の除去性能を向上させることができる。
上記多価アルコールの含有量は、リソグラフィー用洗浄液全量に対し、5〜30質量%であることが好ましく、10〜25質量%であることがより好ましく、15〜25質量%であることがさらに好ましい。多価アルコールの含有量を5質量%以上とすることにより、ILD材料に対する腐食抑制機能を向上させることができる。
特に、本発明に係るリソグラフィー用洗浄液においては、上記高極性溶剤と上記グリコールエーテル系溶剤との合計含有量が、リソグラフィー用洗浄液全量に対して30質量%以上、より好ましくは40質量%以上とされる。
水溶性有機溶剤を前述のような組成とすることにより、ILD材料等の腐食を抑えながら、レジスト膜及び下層反射防止膜を効果的に除去することができる。
水の含有量は、リソグラフィー用洗浄液全量に対し、15〜35質量%であることが好ましく、25〜32質量%であることがより好ましい。このような含有量とすることにより、ILD材料等の腐食を抑えながら、レジスト膜、下層反射防止膜、犠牲膜、さらにはエッチング工程において生じた金属配線層や低誘電体層由来の残渣物を効果的に除去することができる。
無機塩基としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム等のアルカリ金属の水酸化物が好ましく、水酸化カリウムがより好ましい。無機塩基の含有量は、リソグラフィー用洗浄液全量に対し、0.1質量ppm〜1質量%であることが好ましく、1質量ppm〜0.5質量%であることがより好ましい。このような含有量とすることにより、ILD材料等の腐食を抑えながら、犠牲膜に対する除去性能を高めることができる。
本発明に係るリソグラフィー用洗浄液は、ベンゾトリアゾール系化合物及びメルカプト基含有化合物の中から選ばれる少なくとも1種の防食剤をさらに含有していてもよい。
本発明に係るリソグラフィー用洗浄液は、必要に応じて界面活性剤を含有していてもよい。このような界面活性剤としては、アセチレンアルコール系界面活性剤等を好ましく用いることができる。界面活性剤の含有量は、リソグラフィー用洗浄液全量に対し、0.5質量%未満であることが好ましい。
本発明に係る配線形成方法は、レジスト膜を用いて半導体多層積層体の誘電体層に形成したエッチング空間に金属を埋め込むことによって金属配線層を形成する、ダマシン法を用いた配線形成方法において、上記エッチング空間の形成後に、本発明に係るリソグラフィー用洗浄液を用いて少なくとも上記レジスト膜を除去するものである。
ダマシン法を用いた配線形成方法は、より具体的には、半導体多層積層体の低誘電体層上に形成したレジストパターンをマスクとして、上記低誘電体層をエッチング処理してエッチング空間を形成し、このエッチング空間に金属を埋め込むことによって金属配線を形成するものである。なお、レジスト膜の下層には下層反射防止膜(BARC)が形成される場合がある。また、エッチング空間には、一時的に犠牲膜が埋め込まれる場合がある。
また、上記下層反射防止膜を形成する材料としては、慣用されている無機系又は有機系の下層反射防止膜材料を、常法により用いることができる。
下記表1,2に示す組成及び配合量に基づき、リソグラフィー用洗浄液を調製した。なお、各試薬については、特に記載の無いものに関しては、一般に市販されている試薬を用いた。また、表中の数値は、特に断りの無い限り、質量%の単位で示されるものである。
TMAH:テトラメチルアンモニウム水酸化物
TEAH:テトラエチルアンモニウム水酸化物
DMSO:ジメチルスルホキシド
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
DMF:N,N−ジメチルホルムアミド
GBL:γ−ブチロラクトン
EDG:ジエチレングリコールモノエチルエーテル
MDG:ジエチレングリコールモノメチルエーテル
BDG:ジエチレングリコールモノブチルエーテル
PG:プロピレングリコール
EG:エチレングリコール
20cmシリコンウェーハに、ArFレジスト材料「TArF−P6111」(東京応化工業社製)を塗布し、90℃で90秒、180℃で90秒加熱して、膜厚350nmのレジスト膜を形成した。レジスト膜を形成したウェーハを表1,2に示すリソグラフィー用洗浄液に25℃にて5分間浸漬処理を行った後、純水でリンス処理した。このときのレジスト膜の剥離状態を、膜厚を測定することにより評価した。結果を表3に示す。
20cmシリコンウェーハに、有機系下層反射防止膜材料「ARC−160」(日産化学工業社製)を塗布し、90℃で90秒、205℃で60秒間加熱して、膜厚90nmの下層反射防止膜を形成した。下層反射防止膜を形成したウェーハを表1,2に示すリソグラフィー用洗浄液に25℃にて5分間浸漬処理を行った後、純水でリンス処理した。このときの下層反射防止膜の剥離状態を、膜厚を測定することにより評価した。結果を表3に示す。
スピンオングラス材料からなる埋め込み材(ハネウェル社製)を成膜した基板を表1,2に示すリソグラフィー用洗浄液に50℃にて1分間浸漬処理を行った後、純水でリンス処理した。このときの埋め込み材の剥離状態を、膜厚を測定することにより評価した。結果を表3に示す。
低誘電体層(誘電体は、2.7〜2.8の誘電率でCVD蒸着した)を形成した基板上にリソグラフィー法により形成したトレンチレジストパターンをマスクとして、低誘電体層をドライエッチングし、トレンチパターンを形成した。この基板を表1,2に示すリソグラフィー用洗浄液に50℃にて10分間浸漬処理を行った後、純水でリンス処理した。このときのLow−k材の腐食状態を、SEM(走査型電子顕微鏡)を観察することにより評価した。結果を表3に示す。
一方、上記高極性溶剤、グリコールエーテル系溶剤、多価アルコールの少なくとも1種類が含まれていない場合には、ILD材料の腐食抑制機能、又はレジスト膜若しくは下層反射防止膜の除去効果が悪かった(比較例1〜6)。また、水溶性有機溶剤として上記高極性溶剤、グリコールエーテル系溶剤、及び多価アルコールの全てを含んでいる場合であっても、上記高極性溶剤及びグリコールエーテル系溶剤の合計含有量が少ない場合には、レジスト膜及び下層反射防止膜の除去効果が悪かった(比較例7)。
Claims (6)
- 4級アンモニウム水酸化物と、水溶性有機溶剤と、水と、無機塩基とを含有し、
前記水溶性有機溶剤が、双極子モーメントが3.0D以上である高極性溶剤と、グリコールエーテル系溶剤と、多価アルコールとを含み、
前記高極性溶剤と前記グリコールエーテル系溶剤との合計含有量が、全量に対して30質量%以上であるリソグラフィー用洗浄液。 - 前記高極性溶剤が、スルホキシド類、スルホン類、アミド類、ラクタム類、ラクトン類、及びイミダゾリジノン類の中から選ばれる1種以上である請求項1記載のリソグラフィー用洗浄液。
- 前記水溶性有機溶剤中の前記高極性溶剤の割合が5〜60質量%であり、前記グリコールエーテル系溶剤の割合が5〜55質量%であり、前記多価アルコールの割合が5〜30質量%である請求項1又は2記載のリソグラフィー用洗浄液。
- レジスト膜を用いて半導体多層積層体の誘電体層に形成したエッチング空間に金属を埋め込むことによって金属配線層を形成する配線形成方法において、
前記エッチング空間の形成後に、請求項1から4のいずれか1項記載のリソグラフィー用洗浄液を用いて少なくとも前記レジスト膜を除去する配線形成方法。 - 前記レジスト膜の下層に反射防止膜が設けられており、
前記エッチング空間の形成後に、前記リソグラフィー用洗浄液を用いて少なくとも前記レジスト膜及び前記反射防止膜を除去する請求項5記載の配線形成方法。
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