JP2012046685A - Cleaning composition, cleaning method using the composition, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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和敬 高橋
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篤史 水谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a cleaning composition that solves a problem peculiar to a cleaning composition containing a specific cleaning agent substantially neutralized, prevents a metal layer of a semiconductor substrate, especially titanium nitride from being eroded, and removes plasma-etching residues and ashing residues caused during the manufacturing process; a cleaning method using the composition; and a method of manufacturing a semiconductor device.SOLUTION: The cleaning composition for semiconductor substrate contains: water; the cleaning agent; a basic organic compound; an acid organic compound; and a specific nitrogen-containing aromatic ring compound. The cleaning composition is substantially neutralized.

Description

本発明は、洗浄組成物、これを用いた洗浄方法及び半導体素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a cleaning composition, a cleaning method using the same, and a method for manufacturing a semiconductor element.

集積回路の製造において、ポジのフォトレジストは、中間マスクとして使われている。具体的には、一連の写真平板とプラズマエッチングとを組み合わせた加工工程において、半導体基板(ウエハー基板)上に、焦点板のマスクパターンを移すための媒体として利用されている。このパターン化されたフォトレジストフィルムは、集積回路の製造工程の所定の段階において基板から除去されることとなる。一般に、このフォトレジストフィルムの除去は、以下の2つの方法で行われる。   In the manufacture of integrated circuits, positive photoresist is used as an intermediate mask. Specifically, it is used as a medium for transferring a mask pattern of a focusing screen onto a semiconductor substrate (wafer substrate) in a processing process combining a series of photographic flat plates and plasma etching. The patterned photoresist film is removed from the substrate at a predetermined stage in the integrated circuit manufacturing process. Generally, the removal of this photoresist film is performed by the following two methods.

第1の方法は、フォトレジスト被覆された基板を、まず有機溶媒とアミンからなるフォトレジストのストリッパー溶液と接触させる、「ウェットストリッピング工程」を含む方法である。しかしながら、このストリッパー溶液を用いた方法では、フォトレジストフィルムが製造中に紫外線照射やプラズマ処理にさらされた場合に、それを完全に除去することができないことがある。その要因として、フォトレジストフィルムの中には、上記のような紫外線照射処理等により変質し、ストリッパー溶液に溶解しにくくなることが挙げられる。また、こうしたウェットストリッピング法において使用される溶剤は、多くの場合、ハロゲン含有ガスを用いたプラズマエッチング中に形成される無機残渣物質を除去する効果が低い。   The first method includes a “wet stripping step” in which a photoresist-coated substrate is first brought into contact with a photoresist stripper solution composed of an organic solvent and an amine. However, in the method using the stripper solution, when the photoresist film is exposed to ultraviolet irradiation or plasma treatment during production, it may not be completely removed. As a factor, it may be mentioned that the photoresist film is altered by the ultraviolet irradiation treatment as described above and is not easily dissolved in the stripper solution. Further, in many cases, the solvent used in such a wet stripping method has a low effect of removing inorganic residue substances formed during plasma etching using a halogen-containing gas.

第2の方法としては、プラズマアッシングが挙げられる。この方法では、まず、半導体基板の表面からレジストフィルムを燃焼させるために、フォトレジストコートされたウエハーを、酸素をベースとしたプラズマにさらす。この処理は、真空チャンバー内で行われるため、空中の微粒子や金属の汚染の影響に受けにくい。かかる利点に基づき、集積回路の製造工程において、上記プラズマアッシングが広く利用されている。   The second method includes plasma ashing. In this method, first, a photoresist-coated wafer is exposed to an oxygen-based plasma in order to burn the resist film from the surface of the semiconductor substrate. Since this process is performed in a vacuum chamber, it is not easily affected by the contamination of airborne fine particles and metals. Based on such advantages, the plasma ashing is widely used in the manufacturing process of integrated circuits.

しかしながら、プラズマアッシングも、上述したプラズマエッチングの副産物を除去するのには、完全に有効なものとはいえない。したがって、プラズマアッシングによっても、前述のウェットストリッピングによっても、プラズマエッチング副産物(残渣)の除去は、洗浄溶液等により別途洗浄除去する必要がある。また、プラズマアッシングにおいては、これにより生じた副産物(残渣)の洗浄除去も併せて行う必要がある。   However, plasma ashing is not completely effective in removing the above-mentioned plasma etching by-product. Therefore, the plasma etching by-product (residue) needs to be separately removed by cleaning with a cleaning solution or the like by either plasma ashing or the above-described wet stripping. In plasma ashing, it is necessary to clean and remove by-products (residues) generated thereby.

プラズマアッシングの後のプラズマエッチングにより残されたプラズマエッチング副産物(残渣)を除去するためのいくつかの市販品が現在入手できる(例えば、EKC Technology Inc.社製 EKC 265(商品名)、Ashland Chemical社製 ACT 935(商品名)、Mitsubishi Gas Chemical社製 ELM C-30(商品名))。これらの製品に関しては特許文献としても公開されている(特許文献1〜3参照)。しかしながら、これらの市販製品は、pHが11以上と高かったりフッ素化合物を含んだりしており、プラズマエッチング残渣を効果的に分解することはできるが、基板上の金属や酸化物の蒸着パターンも攻撃してしまうことがある。これらの製品では腐食防止剤が適用されているが、それだけで十分な腐食防止性が得られるものとはしがたい。   Several commercial products are currently available for removing plasma etching by-products (residues) left by plasma etching after plasma ashing (eg, EKC 265 (trade name) manufactured by EKC Technology Inc., Ashland Chemical) ACT 935 (trade name) manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd. ELM C-30 (trade name)). These products are also disclosed as patent documents (see Patent Documents 1 to 3). However, these commercial products have a high pH of 11 or more and contain fluorine compounds, and can effectively decompose the plasma etching residue, but also attack the deposition pattern of metals and oxides on the substrate. May end up. In these products, a corrosion inhibitor is applied, but it is difficult to obtain sufficient corrosion resistance by itself.

これに対し、半導体基板に有害な影響を与えないような洗浄組成物が開発された(特許文献4参照)。これは水系の組成物(洗浄液)であり、ヒドロキシルアミン化合物、塩基性化合物、有機酸等の酸を含有し、これによって洗浄性を維持しながら、腐食防止を達成することができる。また、この洗浄液は水を主媒体とする水系のものであり、有機系の洗浄液に対して、低コストであり、環境適合性に優れるという利点を有する。   On the other hand, a cleaning composition that does not adversely affect the semiconductor substrate has been developed (see Patent Document 4). This is a water-based composition (cleaning solution), which contains an acid such as a hydroxylamine compound, a basic compound, or an organic acid, thereby preventing corrosion while maintaining cleaning properties. Further, this cleaning liquid is water-based with water as a main medium, and has the advantages of being low in cost and excellent in environmental compatibility with respect to organic cleaning liquid.

米国特許第5279771号明細書US Pat. No. 5,279,771 米国特許第5419779号明細書US Pat. No. 5,419,797 米国特許第5630904号明細書US Pat. No. 5,630,904 特許第3871257号公報Japanese Patent No. 3,871,257 特許第3513491号公報Japanese Patent No. 3513491 特許第4147320号公報Japanese Patent No. 4147320

上記特許文献4〜6に開示されている新技術により半導体基板の洗浄組成物における金属の腐食防止性は飛躍的に高まった。しかし本発明者らは、さらに高い性能の達成を目的に研究開発を継続した。特に、ヒドロキシルアミン化合物等の特定の洗浄剤が高い洗浄力を示す実質的に中性の領域で、高い金属の腐食防止性を発揮する洗浄組成物の探索を進めた。   With the new technologies disclosed in Patent Documents 4 to 6, the corrosion resistance of metals in the semiconductor substrate cleaning composition has been dramatically increased. However, the present inventors have continued research and development for the purpose of achieving higher performance. In particular, a search was made for a cleaning composition that exhibits high corrosion resistance of a metal in a substantially neutral region where a specific cleaning agent such as a hydroxylamine compound exhibits high detergency.

本発明は、実質的に中性に調整された特定の洗浄剤を含有する洗浄組成物に特有の課題を解決し、半導体基板の金属層、特に窒化チタンの腐食を防止し、しかもその製造工程で生じるプラズマエッチング残渣やアッシング残渣を十分に除去することができる洗浄組成物、これを用いた洗浄方法及び半導体素子の製造方法の提供を目的とする。また、上記利点と同時に、水系洗浄組成物に由来する低コスト化及び環境適合化をも実現しうる洗浄組成物、これを用いた洗浄方法及び半導体素子の製造方法の提供を目的とする。   The present invention solves a problem specific to a cleaning composition containing a specific cleaning agent adjusted to be substantially neutral, prevents corrosion of a metal layer of a semiconductor substrate, particularly titanium nitride, and a manufacturing process thereof It is an object of the present invention to provide a cleaning composition capable of sufficiently removing plasma etching residues and ashing residues generated in the above, a cleaning method using the same, and a semiconductor device manufacturing method. Another object of the present invention is to provide a cleaning composition that can realize cost reduction and environmental compatibility derived from an aqueous cleaning composition, a cleaning method using the same, and a semiconductor device manufacturing method.

(1)水と、洗浄剤と、塩基性有機化合物と、酸性有機化合物と、下記一般式(I)で表わされる含窒素芳香族環状化合物とを含有させ、実質的に中性に調整された、半導体用基板用の洗浄組成物。

Figure 2012046685
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。R、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、アリール基、またはベンジル基を表す。)
(2)前記一般式(I)で表わされる化合物がイミダゾール、N−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾールであることを特徴とする(1)に記載の洗浄組成物。
(3)前記一般式(I)で表わされる化合物がイミダゾールであることを特徴とする(2)に記載の洗浄組成物。
(4)前記酸性有機化合物が、1官能性、2官能性、3官能性、又は4官能性の有機酸であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(5)前記酸性有機化合物が、乳酸、クエン酸、ギ酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、グリコール酸、サリチル酸、酒石酸、及びリンゴ酸よりなる群から選ばれた少なくとも1つの化合物であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(6)前記塩基性有機化合物が、有機アミン及び第4級アンモニウム水酸化物よりなる群から選ばれた少なくとも1つの化合物であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(7)前記塩基性有機化合物が、水酸基を有しない有機アミンであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(8)前記塩基性有機化合物が、テトラアルキルアンモニウム水酸化物であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(9)前記洗浄剤が、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン硫酸塩、ヒドロキシルアミン塩酸塩、ヒドロキシルアミン硝酸塩、及びヒドロキシルアミンリン酸塩からなる群より選ばれた少なくとも1つの化合物であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(10)さらに水溶性有機溶剤を含有することを特徴とする(1)〜(9)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(11)さらにアミノ基含有カルボン酸を含有することを特徴とする(1)〜(10)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(12)前記アミノ基含有カルボン酸がヒスチジン及び/又はアルギニンである(11)に記載の洗浄組成物。
(13)さらに洗浄組成物の全質量に対して0.1質量%以上0.5質量%未満の酸性無機化合物を含有する、(1)〜(12)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(14)前記酸性無機化合物が、リン酸、ホウ酸、六フッ化リン酸、リン酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、及び六フッ化リン酸アンモニウムからなる群より選ばれた少なくとも1つの化合物である、(13)に記載の洗浄組成物。
(15)前記酸性無機化合物が、リン酸及び/又はその塩である、(14)に記載の洗浄組成物。
(16)半導体素子製造工程におけるプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣除去用の洗浄液として特に適した(1)〜(15)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(17)洗浄される半導体基板が、露出したアルミニウムの層、銅の層、又は窒化チタンの層を含むことを特徴とする(1)〜(16)のいずれか1項に記載の洗浄組成物。
(18)半導体基板上のプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を(1)〜(17)のいずれか1項に記載の洗浄組成物で洗浄することを特徴とする洗浄方法。
(19)前記洗浄処理を50〜90℃の温度で行うことを特徴とする(18)に記載の洗浄方法。
(20)(a)(a−1)半導体基板に対してプラズマエッチングを行うエッチング工程、及び/又は、(a−2)半導体基板上のレジストに対してアッシングを行うアッシング工程、並びに、
(b)(1)〜(17)のいずれか1項に記載の洗浄組成物により、前記エッチング工程及び/又は前記アッシング工程において前記半導体基板上に形成されたプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を洗浄除去する洗浄工程
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 (1) Water, a cleaning agent, a basic organic compound, an acidic organic compound, and a nitrogen-containing aromatic cyclic compound represented by the following general formula (I) were contained and adjusted to be substantially neutral. A cleaning composition for a semiconductor substrate.
Figure 2012046685
(Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group, or Represents a benzyl group.)
(2) The compound represented by the general formula (I) is imidazole, N-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole. The cleaning composition as described in (1) above.
(3) The cleaning composition according to (2), wherein the compound represented by the general formula (I) is imidazole.
(4) The acidic organic compound is a monofunctional, difunctional, trifunctional, or tetrafunctional organic acid according to any one of (1) to (3), Cleaning composition.
(5) The acidic organic compound is lactic acid, citric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid, propionic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, glycolic acid, salicylic acid, tartaric acid, and The cleaning composition according to any one of (1) to (4), wherein the cleaning composition is at least one compound selected from the group consisting of malic acid.
(6) The basic organic compound is at least one compound selected from the group consisting of organic amines and quaternary ammonium hydroxides, any one of (1) to (5) The cleaning composition according to 1.
(7) The cleaning composition according to any one of (1) to (6), wherein the basic organic compound is an organic amine having no hydroxyl group.
(8) The cleaning composition according to any one of (1) to (6), wherein the basic organic compound is a tetraalkylammonium hydroxide.
(9) The cleaning agent is at least one compound selected from the group consisting of hydroxylamine, hydroxylamine sulfate, hydroxylamine hydrochloride, hydroxylamine nitrate, and hydroxylamine phosphate ( The cleaning composition according to any one of 1) to (8).
(10) The cleaning composition according to any one of (1) to (9), further comprising a water-soluble organic solvent.
(11) The cleaning composition according to any one of (1) to (10), further comprising an amino group-containing carboxylic acid.
(12) The cleaning composition according to (11), wherein the amino group-containing carboxylic acid is histidine and / or arginine.
(13) The cleaning composition according to any one of (1) to (12), further comprising an acidic inorganic compound of 0.1% by mass or more and less than 0.5% by mass with respect to the total mass of the cleaning composition. object.
(14) The acidic inorganic compound is at least one compound selected from the group consisting of phosphoric acid, boric acid, hexafluorophosphoric acid, ammonium phosphate, ammonium borate, and ammonium hexafluorophosphate. The cleaning composition as described in (13).
(15) The cleaning composition according to (14), wherein the acidic inorganic compound is phosphoric acid and / or a salt thereof.
(16) The cleaning composition according to any one of (1) to (15), which is particularly suitable as a cleaning liquid for removing plasma etching residue and / or ashing residue in a semiconductor element manufacturing process.
(17) The cleaning composition according to any one of (1) to (16), wherein the semiconductor substrate to be cleaned includes an exposed aluminum layer, a copper layer, or a titanium nitride layer. .
(18) A cleaning method comprising cleaning a plasma etching residue and / or an ashing residue on a semiconductor substrate with the cleaning composition according to any one of (1) to (17).
(19) The cleaning method according to (18), wherein the cleaning process is performed at a temperature of 50 to 90 ° C.
(20) (a) (a-1) an etching step of performing plasma etching on the semiconductor substrate, and / or (a-2) an ashing step of performing ashing on the resist on the semiconductor substrate, and
(B) The plasma etching residue and / or the ashing residue formed on the semiconductor substrate in the etching step and / or the ashing step by the cleaning composition according to any one of (1) to (17) A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a cleaning step of cleaning and removing.

本発明の洗浄組成物は、半導体基板の金属層、特に窒化チタンの腐食を防止し、しかもその製造工程で生じるプラズマエッチング残渣やアッシング残渣の十分な除去を可能とする。また、上記利点と同時に、水系洗浄組成物に由来する低コスト化及び環境適合化をも実現することができる。
さらに、上記洗浄組成物を用いた本発明の洗浄方法及び半導体素子の製造方法により、高品質の半導体素子を、環境適合性を実現して、かつ安価に製造することができる。
The cleaning composition of the present invention prevents corrosion of a metal layer of a semiconductor substrate, particularly titanium nitride, and enables sufficient removal of plasma etching residues and ashing residues generated in the manufacturing process. In addition to the above advantages, it is possible to realize cost reduction and environmental compatibility derived from the aqueous cleaning composition.
Furthermore, by the cleaning method and the semiconductor device manufacturing method of the present invention using the cleaning composition, a high-quality semiconductor device can be manufactured at low cost while realizing environmental compatibility.

本発明の洗浄組成物の使用における一実施態様を示す半導体素子の製造工程の一部を概略的に示す工程説明図である。It is process explanatory drawing which shows a part of manufacturing process of the semiconductor element which shows one embodiment in use of the cleaning composition of this invention. 本発明の洗浄組成物の使用における別の実施態様を示す半導体素子の製造工程の一部を概略的に示す工程説明図である。It is process explanatory drawing which shows a part of manufacturing process of the semiconductor element which shows another embodiment in use of the cleaning composition of this invention. 本発明の洗浄組成物の使用におけるさらに別の実施態様を示す半導体素子の製造工程の一部を概略的に示す工程説明図である。It is process explanatory drawing which shows a part of manufacturing process of the semiconductor element which shows another embodiment in use of the cleaning composition of this invention roughly.

本発明の洗浄組成物は、水(a)に、洗浄剤(b)と、塩基性有機化合物(c)と、酸性有機化合物(d)とを含有させ、実質的に中性に調整された洗浄組成物であって、さらに一般式(I)で表わされる特定の含窒素芳香族環状化合物(e)を含有させたことを特徴とする。これにより、極めて高い残渣の洗浄力と金属の腐食防止性とを両立して実現する。その作用機構については以下のように推定される。   The cleaning composition of the present invention contains water (a), the cleaning agent (b), the basic organic compound (c), and the acidic organic compound (d), and is adjusted to be substantially neutral. The cleaning composition further comprises a specific nitrogen-containing aromatic cyclic compound (e) represented by the general formula (I). This achieves both extremely high residue cleaning power and metal corrosion prevention. The action mechanism is estimated as follows.

まず、本発明においてpHの選定が非常に重要であり、その点について述べる。ヒドロキシルアミン等の特定の化合物を洗浄剤として用いた場合、洗浄組成物のpHが酸性領域になるとその洗浄性が落ちてしまうものがある(特願2010−11623号明細書参照)。残渣の洗浄性能のみを考えた場合、pHは7以上が良く、通常それが高いほど洗浄性は向上する。しかしながらpHが高すぎると半導体基板の金属層に腐食が生じてしまい、pHが9を超えると満足する防食性能を達成することができないことがある。   First, selection of pH is very important in the present invention, and this point will be described. When a specific compound such as hydroxylamine is used as a cleaning agent, there are some cases where the cleaning performance falls when the pH of the cleaning composition is in an acidic region (see Japanese Patent Application No. 2010-11623). When considering only the cleaning performance of the residue, the pH should be 7 or higher, and usually the higher the pH, the better the cleaning performance. However, if the pH is too high, the metal layer of the semiconductor substrate is corroded, and if the pH exceeds 9, satisfactory anticorrosion performance may not be achieved.

近年、半導体素子の構造や適用部材は一層多様化し、また小型化及び微細配線化の要求は益々高まってきている。そのような状況を反映して、半導体基板の製造過程での洗浄にあたっても、金属層の腐食防止性に対する対応が厳格に求められることがある。これを考慮して、酸性化合物を増量し、洗浄組成物のpHを下げて防食性を高めることが挙げられる。しかし、それでは上記特定の洗浄剤を用いた洗浄組成物では、洗浄力の低下が避けられない。本発明においては、そのジレンマを克服し、pHを中性領域に維持して、さらに特定の含窒素芳香族環状化合物を洗浄組成物に含有させる構成を採用した。これにより、実質的に中性領域で得られる、洗浄剤の高い洗浄力はそのままに維持して、金属部材、特に窒化チタンの腐食防止性の向上を両立して達成しうるというさらなる発見をした。その作用原理は未明の点を含むが、例えば金属窒化物について説明すると、そのチタン等の金属原子に含窒素芳香族環状化合物が特有の状態で配位し金属原子の酸化を抑制することにより、腐食を防止しているものと考えられる。さらに、含窒素芳香族環状化合物は中性pHにてそのN原子がプロトネーションされておらず、特に効果的に上記金属原子に配位できることが考えられる。以下、本発明の洗浄組成物、それを用いた洗浄方法及び半導体素子の製造方法の好ましい実施形態について、一部図面を参照しながら詳細に説明する。   In recent years, the structure and application members of semiconductor elements are further diversified, and demands for miniaturization and fine wiring are increasing. Reflecting such a situation, there is a case where strict response to the corrosion prevention property of the metal layer is required even in the cleaning in the manufacturing process of the semiconductor substrate. Considering this, it is possible to increase the amount of the acidic compound and lower the pH of the cleaning composition to increase the anticorrosive property. However, in such a cleaning composition using the specific cleaning agent, a reduction in cleaning power is inevitable. In the present invention, a configuration has been adopted in which the dilemma is overcome, the pH is maintained in a neutral range, and a specific nitrogen-containing aromatic cyclic compound is further contained in the cleaning composition. As a result, it was further discovered that the high detergency of the cleaning agent substantially obtained in the neutral region can be maintained as it is, and the corrosion resistance of the metal member, particularly titanium nitride, can be improved at the same time. . The principle of its action includes an unclear point. For example, when describing a metal nitride, a nitrogen-containing aromatic cyclic compound is coordinated to a metal atom such as titanium in a specific state to suppress oxidation of the metal atom, It is thought that corrosion is prevented. Further, it is considered that the nitrogen-containing aromatic cyclic compound is not protonated at neutral pH, and can coordinate to the metal atom particularly effectively. Hereinafter, preferred embodiments of a cleaning composition, a cleaning method using the same, and a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to some drawings.

〔残渣〕
半導体素子の製造プロセスにおいては、レジストパターン等をマスクとして用いたプラズマエッチングにより半導体基板上の金属層等をエッチングする工程がある。具体的には、金属層、半導体層、絶縁層などをエッチングし、金属層や半導体層をパターニングしたり、絶縁層にビアホールや配線溝等の開口部を形成したりすることが行われる。上記プラズマエッチングにおいては、マスクとして用いたレジストや、エッチングされる金属層、半導体層、絶縁層に由来する残渣が半導体基板上に生じる。本発明においては、このようにプラズマエッチングにより生じた残渣を「プラズマエッチング残渣」と称する。
[Residue]
In the manufacturing process of a semiconductor element, there is a step of etching a metal layer on a semiconductor substrate by plasma etching using a resist pattern or the like as a mask. Specifically, a metal layer, a semiconductor layer, an insulating layer, or the like is etched to pattern the metal layer or the semiconductor layer, or an opening such as a via hole or a wiring groove is formed in the insulating layer. In the plasma etching, a residue derived from a resist used as a mask, a metal layer to be etched, a semiconductor layer, and an insulating layer is generated on the semiconductor substrate. In the present invention, such a residue generated by plasma etching is referred to as “plasma etching residue”.

また、マスクとして用いたレジストパターンは、エッチング後に除去される。レジストパターンの除去には、上述のように、ストリッパー溶液を使用する湿式の方法、又は例えばプラズマ、オゾンなどを用いたアッシングによる乾式の方法が用いられる。上記アッシングにおいては、プラズマエッチングにより生じたプラズマエッチング残渣が変質した残渣や、除去されるレジストに由来する残渣が半導体基板上に生じる。本発明においては、このようにアッシングにより生じた残渣を「アッシング残渣」と称する。また、プラズマエッチング残渣及びアッシング残渣等の半導体基板上に生じた洗浄除去されるべきものの総称として、単に「残渣」ということがある。   Further, the resist pattern used as a mask is removed after etching. For removing the resist pattern, as described above, a wet method using a stripper solution or a dry method by ashing using, for example, plasma or ozone is used. In the ashing, a residue obtained by altering a plasma etching residue generated by plasma etching or a residue derived from a resist to be removed is generated on the semiconductor substrate. In the present invention, the residue generated by ashing in this way is referred to as “ashing residue”. In addition, a generic term for what should be removed by cleaning such as plasma etching residue and ashing residue on the semiconductor substrate may be simply referred to as “residue”.

このようなエッチング後の残渣(Post Etch Residue)であるプラズマエッチング残渣やアッシング残渣は、洗浄組成物を用いて洗浄除去されることが好ましい。本発明の洗浄組成物は、プラズマエッチングにより生じたプラズマエッチング残渣及び/又はアッシングにより生じたアッシング残渣を除去するためのものとして得に適したものである。本発明の洗浄組成物は、プラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を除去するための洗浄方法(使用)も適用することができる。なかでも、プラズマエッチングに引き続いて行われるプラズマアッシング後において、プラズマエッチング残渣及びアッシング残渣を除去するために使用することが好ましい。   It is preferable that the plasma etching residue and the ashing residue, which are the residues after etching (Post Etch Residue), are removed by cleaning using a cleaning composition. The cleaning composition of the present invention is suitable for removal of plasma etching residue generated by plasma etching and / or ashing residue generated by ashing. The cleaning composition of the present invention can also be applied to a cleaning method (use) for removing plasma etching residues and / or ashing residues. Especially, it is preferable to use it for removing a plasma etching residue and an ashing residue after plasma ashing performed following plasma etching.

〔洗浄組成物〕
本発明の洗浄組成物は、上述のように、水に、洗浄剤、塩基性有機化合物、及び酸性有機化合物を含み、実質的に中性に調整されている。以下、各成分について順に説明する。
[Cleaning composition]
As described above, the cleaning composition of the present invention contains a cleaning agent, a basic organic compound, and an acidic organic compound in water, and is adjusted to be substantially neutral. Hereinafter, each component will be described in order.

(水)
本発明の洗浄組成物は、その媒体として水が適用されており、各含有成分が均一に溶解した水溶液であることが好ましい。水の含有量は、洗浄組成物の全質量に対して50〜99.5質量%であることが好ましい。このように、水を主成分(50質量%以上)とする洗浄組成物を特に水系洗浄組成物と呼ぶことがあり、有機溶剤の比率の高い洗浄組成物と比較して、安価であり、環境にやさしい点で好ましい。水としては、本発明の効果を損ねない範囲で溶解成分を含む水性媒体であってもよく、あるいは不可避的な微量混合成分を含んでいてもよい。なかでも、蒸留水やイオン交換水、あるいは超純粋といった浄化処理を施された水が好ましく、半導体製造に使用される超純水を用いることが特に好ましい。
(water)
The cleaning composition of the present invention is preferably an aqueous solution in which water is applied as a medium and each component is uniformly dissolved. The water content is preferably 50 to 99.5% by mass relative to the total mass of the cleaning composition. As described above, a cleaning composition containing water as a main component (50% by mass or more) is sometimes referred to as an aqueous cleaning composition, and is inexpensive and environmentally friendly compared to a cleaning composition having a high ratio of organic solvent. It is preferable in terms of gentleness. The water may be an aqueous medium containing a dissolved component as long as the effects of the present invention are not impaired, or may contain an unavoidable minor mixed component. Of these, distilled water, ion-exchanged water, or water subjected to purification treatment such as ultrapure is preferable, and ultrapure water used for semiconductor manufacturing is particularly preferable.

(洗浄剤)
本発明の洗浄組成物は洗浄剤を含み、これは含窒素化合物洗浄剤(窒素原子を含む化合物で構成された洗浄剤)であることが好ましい。中でも、該洗浄剤がアミン化合物洗浄剤(アミン化合物とは、アンモニア、第一アミン、第二アミン、第三アミン、第四アンモニウム塩、オキシム、=N−H等を含む化合物の総称である。)であることが好ましく、−NHを有するアミン化合物洗浄剤であることがより好ましく、−NHを有しかつ分子内に酸素原子を有するアミン化合物洗浄剤であることが特に好ましい。このとき一部もしくは全部がアミンオキシドになっていてもよい。具体的には、ヒドロキシルアミン(pKa=6)化合物、後述するカルバゼートであることが好ましい。その塩としては、無機酸塩又は有機酸塩であることが好ましく、Cl、S、N、Pなどの非金属が水素と結合してできた無機酸の塩であることがより好ましく、塩酸、硫酸、硝酸いずれかの酸の塩であることが特に好ましい。
(Washing soap)
The cleaning composition of the present invention contains a cleaning agent, which is preferably a nitrogen-containing compound cleaning agent (a cleaning agent composed of a compound containing a nitrogen atom). Among them, the cleaning agent is an amine compound cleaning agent (an amine compound is a general term for compounds including ammonia, primary amine, secondary amine, tertiary amine, quaternary ammonium salt, oxime, ═N—H, and the like. preferably) is, more preferably an amine compound detergents having -NH 2, and particularly preferably an amine compound cleaner having an oxygen atom in having -NH 2 and the molecule. At this time, part or all may be amine oxide. Specifically, a hydroxylamine (pKa = 6) compound and a carbazate described later are preferable. The salt is preferably an inorganic acid salt or an organic acid salt, more preferably a salt of an inorganic acid formed by bonding a nonmetal such as Cl, S, N, and P with hydrogen, hydrochloric acid, Particularly preferred is a salt of either sulfuric acid or nitric acid.

本発明の洗浄組成物を形成するのに使われるヒドロキシルアミンの塩としては、ヒドロキシルアミン硝酸塩(HANとも称される)、ヒドロキシルアミン硫酸塩(HASとも称される)、ヒドロキシルアミンリン酸塩、ヒドロキシルアミン塩酸塩などが例示できる。洗浄組成物に、ヒドロキシルアミンの有機酸塩も使用することができ、ヒドロキシルアミンクエン酸塩、ヒドロキシルアミンシュウ酸塩などが例示できる。これらヒドロキシルアミンの塩のうち、ヒドロキシルアミン硝酸塩、ヒドロキシルアミン硫酸塩、ヒドロキシルアミンリン酸塩、ヒドロキシルアミン塩酸塩などの無機酸塩が、アルミニウムや銅、チタンなどの金属に対して不活性なので好ましい。特に、ヒドロキシルアミン硝酸塩、ヒドロキシルアミン硫酸塩が好ましい。中でも、洗浄剤はヒドロキシルアミンもしくはヒドロキシルアミン硫酸塩であることが好ましい。これらヒドロキシルアミン化合物は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   The hydroxylamine salts used to form the cleaning composition of the present invention include hydroxylamine nitrate (also referred to as HAN), hydroxylamine sulfate (also referred to as HAS), hydroxylamine phosphate, hydroxyl An amine hydrochloride etc. can be illustrated. An organic acid salt of hydroxylamine can also be used in the cleaning composition, and examples thereof include hydroxylamine citrate and hydroxylamine oxalate. Among these salts of hydroxylamine, inorganic acid salts such as hydroxylamine nitrate, hydroxylamine sulfate, hydroxylamine phosphate, and hydroxylamine hydrochloride are preferable because they are inert to metals such as aluminum, copper, and titanium. In particular, hydroxylamine nitrate and hydroxylamine sulfate are preferred. Among them, the cleaning agent is preferably hydroxylamine or hydroxylamine sulfate. These hydroxylamine compounds can be used singly or in combination of two or more.

本発明において、洗浄剤は上記ヒドロキシアミン化合物に限定されず、所望の作用を有する化合物や組成物を適宜選定して用いることができる。典型的には、残渣成分を溶解しやすくするための作用として求核剤として機能するものが挙げられる。その観点から下記のものを例示することができる。
・好ましくはpKaが5以上8以下の求核剤(より好ましくはpKaが5.5以上7以下の求核剤)
・α効果(α位に電子供与原子を有するとpKaから予想されるより求核性高い)を有する求核剤
・TiOのER(エッチングレート)が高い求核剤
In the present invention, the cleaning agent is not limited to the above-mentioned hydroxyamine compound, and a compound or composition having a desired action can be appropriately selected and used. Typically, what functions as a nucleophile is mentioned as an effect | action for making a residue component easy to melt | dissolve. From the viewpoint, the following can be exemplified.
-Preferably a nucleophile having a pKa of 5 or more and 8 or less (more preferably a nucleophile having a pKa of 5.5 or more and 7 or less)
・ Nucleophile with α effect (higher nucleophilicity than expected from pKa when it has an electron donor atom at α position) ・ Nucleophile with high ER (etching rate) of TiO 2

なお、本明細書において化合物というときには、当該化合物そのものに加え、その塩、そのイオンを含む意味に用い、典型的には、当該化合物及び/又はその塩を意味する。したがって、上記ヒドロキシルアミン化合物というときには、ヒドロキシルアンモニウムイオン、ヒドロキシルアミン、及び/又はその塩を含む意味であり、典型的には、ヒドロキシルアミン及び/又はその塩を意味する。   In the present specification, the term “compound” is used to mean a salt and an ion thereof in addition to the compound itself, and typically means the compound and / or a salt thereof. Therefore, the above hydroxylamine compound is meant to include hydroxylammonium ion, hydroxylamine, and / or a salt thereof, and typically means hydroxylamine and / or a salt thereof.

本発明の洗浄組成物を形成するのに使われるヒドロキシルアミンの塩としては、ヒドロキシルアミン硝酸塩(HANとも称される)、ヒドロキシルアミン硫酸塩(HASとも称される)、ヒドロキシルアミンリン酸塩、ヒドロキシルアミン塩酸塩などが例示できる。洗浄組成物に、ヒドロキシルアミンの有機酸塩も使用することができ、ヒドロキシルアミンクエン酸塩、ヒドロキシルアミンシュウ酸塩などが例示できる。これらヒドロキシルアミンの塩のうち、ヒドロキシルアミン硝酸塩、ヒドロキシルアミン硫酸塩、ヒドロキシルアミンリン酸塩、ヒドロキシルアミン塩酸塩などの無機酸塩が、アルミニウムや銅、チタンなどの金属に対して不活性なので好ましい。特に、ヒドロキシルアミン硝酸塩、ヒドロキシルアミン硫酸塩が好ましい。中でも、洗浄剤はヒドロキシルアミンもしくはヒドロキシルアミン硫酸塩であることが好ましい。これらヒドロキシルアミン化合物は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   The hydroxylamine salts used to form the cleaning composition of the present invention include hydroxylamine nitrate (also referred to as HAN), hydroxylamine sulfate (also referred to as HAS), hydroxylamine phosphate, hydroxyl An amine hydrochloride etc. can be illustrated. An organic acid salt of hydroxylamine can also be used in the cleaning composition, and examples thereof include hydroxylamine citrate and hydroxylamine oxalate. Among these salts of hydroxylamine, inorganic acid salts such as hydroxylamine nitrate, hydroxylamine sulfate, hydroxylamine phosphate, and hydroxylamine hydrochloride are preferable because they are inert to metals such as aluminum, copper, and titanium. In particular, hydroxylamine nitrate and hydroxylamine sulfate are preferred. Among them, the cleaning agent is preferably hydroxylamine or hydroxylamine sulfate. These hydroxylamine compounds can be used singly or in combination of two or more.

他の洗浄剤としては、水溶性ヒドラジノカルボン酸エステル(カルバジン酸エステルまたはカルバゼートとしても知られている)が挙げられる。適当なヒドラジノカルボン酸エステルの例としては、カルバジン酸メチル、カルバジン酸エチル、カルバジン酸プロピル、カルバジン酸イソプロピル、カルバジン酸ブチル、カルバジン酸ターシャリーブチル、カルバジン酸ペンチル、カルバジン酸デシル、カルバジン酸ペンタデシル、カルバジン酸エイコシル、カルバジン酸ベンジル、カルバジン酸フェニル、およびカルバジン酸2−ヒドロキシエチルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Other detergents include water-soluble hydrazino carboxylic acid esters (also known as carbazates or carbazates). Examples of suitable hydrazinocarboxylic acid esters include methyl carbazate, ethyl carbazate, propyl carbazate, isopropyl carbazate, butyl carbazate, tertiary butyl carbazate, pentyl carbazate, decyl carbazate, pentadecyl carbazate, Examples include, but are not limited to, eicosyl carbazate, benzyl carbazate, phenyl carbazate, and 2-hydroxyethyl carbazate.

洗浄剤は、本発明の洗浄組成物の全質量に対して、約0.01〜約30質量%の範囲内で含有させることが好ましく、0.1〜15質量%含有させることがより好ましい。洗浄剤は、特にプラズマエッチング残渣の除去を容易にし、金属基板の腐食を防止する作用を示す。上記範囲とすることで、高い洗浄力を特に好適に発揮し、しかも良好な金属腐食防止効果が十分に得られる点で好ましい。   The cleaning agent is preferably contained within a range of about 0.01 to about 30% by mass, and more preferably 0.1 to 15% by mass with respect to the total mass of the cleaning composition of the present invention. The cleaning agent particularly has an effect of facilitating removal of plasma etching residues and preventing corrosion of the metal substrate. By setting it as the said range, a high detergency is exhibited especially suitably, and it is preferable at the point from which the favorable metal corrosion prevention effect is fully acquired.

(塩基性有機化合物)
本発明の洗浄組成物は、塩基性有機化合物を含む。本発明において、「塩基性有機化合物」とは、上記洗浄剤を含まない意味であり、当該「塩基性有機化合物」として洗浄剤と同じ化合物が採用されることはない。塩基性有機化合物は、構成元素として炭素及び窒素を有することが好ましく、アミノ基を有することがより好ましい。具体的には、塩基性有機化合物は、有機アミン及び第4級アンモニウム水酸化物よりなる群から選ばれた少なくとも1つの化合物であることが好ましい。なお、有機アミンとは、構成元素として炭素を含むアミンを意味する。
(Basic organic compounds)
The cleaning composition of the present invention contains a basic organic compound. In the present invention, the “basic organic compound” means that the cleaning agent is not included, and the same compound as the cleaning agent is not adopted as the “basic organic compound”. The basic organic compound preferably has carbon and nitrogen as constituent elements, and more preferably has an amino group. Specifically, the basic organic compound is preferably at least one compound selected from the group consisting of organic amines and quaternary ammonium hydroxides. The organic amine means an amine containing carbon as a constituent element.

塩基性有機化合物の炭素数は、4〜30であることが好ましく、沸点もしくは水への溶解度の観点から6〜16であることがより好ましい。
本発明の洗浄組成物の塩基性有機化合物として使用される有機アミンには、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレングリコールアミン、N−ヒドロキシルエチルピペラジンなどのアルカノールアミン、及び/又はエチルアミン、ベンジルアミン、ジエチルアミン、n−ブチルアミン、3−メトキシプロピルアミン、tert−ブチルアミン、n−ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、n−オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、o−キシレンジアミン、m−キシリレンジアミン、1−メチルブチルアミン、エチレンジアミン(EDA)、1,3−プロパンジアミン、2−アミノベンジルアミン、N−ベンジルエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどの水酸基を有しない有機アミンが含まれる。金属の腐食防止の観点から、アルカノールアミンよりも、水酸基を有しない有機アミンの方が好ましい。さらにエチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、o−キシレンジアミン、m−キシリレンジアミンが金属と配位することができるので特に好ましい。
The number of carbon atoms of the basic organic compound is preferably 4 to 30, and more preferably 6 to 16 from the viewpoint of boiling point or solubility in water.
Examples of the organic amine used as the basic organic compound of the cleaning composition of the present invention include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, diethylene glycolamine, alkanolamines such as N-hydroxylethylpiperazine, and / or ethylamine, benzylamine. , Diethylamine, n-butylamine, 3-methoxypropylamine, tert-butylamine, n-hexylamine, cyclohexylamine, n-octylamine, 2-ethylhexylamine, o-xylenediamine, m-xylylenediamine, 1-methylbutylamine Hydroxy acids such as ethylenediamine (EDA), 1,3-propanediamine, 2-aminobenzylamine, N-benzylethylenediamine, diethylenetriamine and triethylenetetramine It includes organic amine having no. From the viewpoint of preventing metal corrosion, an organic amine having no hydroxyl group is preferred to an alkanolamine. Further, ethylenediamine, 1,3-propanediamine, o-xylenediamine, and m-xylylenediamine are particularly preferable because they can coordinate with a metal.

本発明の洗浄組成物の塩基性有機化合物として使われる第4級アンモニウム水酸化物としては、テトラアルキルアンモニウム水酸化物が好ましく、低級(炭素数1〜4)アルキル基で置換されたテトラアルキルアンモニウム水酸化物がより好ましく、具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(TPAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)などが挙げられる。さらに第4級アンモニウム水酸化物としてトリメチルヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド(コリン)、メチルトリ(ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、テトラ(ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(BTMAH)なども挙げられる。それに加え、アンモニウム水酸化物と1つあるいはそれ以上の第4級アンモニウム水酸化物の組み合せも使用することができる。これらの中でも、TMAH、TEAH、TPAH、TBAH、コリンがより好ましく、TMAH、TBAHが特に好ましい。   The quaternary ammonium hydroxide used as the basic organic compound of the cleaning composition of the present invention is preferably a tetraalkylammonium hydroxide, and a tetraalkylammonium substituted with a lower (1 to 4 carbon) alkyl group. More preferred are hydroxides, and specific examples include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), and tetrabutylammonium hydroxide (TBAH). . Furthermore, examples of the quaternary ammonium hydroxide include trimethylhydroxyethylammonium hydroxide (choline), methyltri (hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tetra (hydroxyethyl) ammonium hydroxide, and benzyltrimethylammonium hydroxide (BTMAH). In addition, a combination of ammonium hydroxide and one or more quaternary ammonium hydroxides can also be used. Among these, TMAH, TEAH, TPAH, TBAH, and choline are more preferable, and TMAH and TBAH are particularly preferable.

これら有機アミン及び第4級アンモニウム水酸化物は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。塩基性有機化合物の含有量は、本発明の洗浄組成物の全質量に対して、約0.01〜約20.0質量%であることが好ましく、1.0〜10.0質量%であることがより好ましい。上記範囲とすることで、上述したヒドロキシアミン化合物の含有量と対応して、pH調整作用を十分に発揮し、高い洗浄力と金属腐食防止効果との両立が図れるため好ましい。   These organic amines and quaternary ammonium hydroxides can be used singly or in combination of two or more. The content of the basic organic compound is preferably about 0.01 to about 20.0% by mass, and 1.0 to 10.0% by mass with respect to the total mass of the cleaning composition of the present invention. It is more preferable. By setting it as the above range, it is preferable because the pH adjustment action can be sufficiently exhibited and the high detergency and the metal corrosion prevention effect can be achieved in correspondence with the content of the hydroxyamine compound described above.

(酸性有機化合物)
本発明の洗浄組成物は、少なくとも1つの酸性有機化合物を含有し、該酸性有機化合物は、1官能性、2官能性、3官能性、又は4官能性有機酸であることが好ましい。酸性有機化合物は、金属の腐食防止剤として役立つ。
酸性有機化合物は、中でも、カルボン酸化合物が、アルミニウム、銅及びそれらの合金の金属腐食を有効に防止するため好ましく、ヒドロキシル基を有するヒドロキシカルボン酸化合物が金属腐食の防止に特に有効であるためより好ましい。カルボン酸化合物はこれらの金属に対してキレート効果を有する。好ましいカルボン酸化合物には、モノカルボン酸化合物及びポリカルボン酸化合物が含まれる。カルボン酸化合物としては、これらに限定されないが、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、バレリア酸、イソバレリア酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、グリコール酸、乳酸、クエン酸、サリチル酸、酒石酸、グルコン酸、ジグリコール酸、リンゴ酸、アセトヒドロキサム酸、ベンゾヒドロキサム酸、サリチルヒドロキサム酸、フタルヒドロキサム酸、安息香酸、ジヒドロキシ安息香酸及びそれらの混合物が例示できる。中でも、ヒドロキシカルボン酸であるクエン酸、リンゴ酸、酒石酸、グリコール酸、グルコン酸、乳酸が好ましく使用できる。
なお、カルボン酸化合物は、構成元素をC、H、及びOのみとするものであることが好ましく、アミノ基を有しないことがより好ましい。
(Acid organic compounds)
The cleaning composition of the present invention contains at least one acidic organic compound, and the acidic organic compound is preferably a monofunctional, difunctional, trifunctional, or tetrafunctional organic acid. Acidic organic compounds serve as corrosion inhibitors for metals.
Among the acidic organic compounds, carboxylic acid compounds are preferable because they effectively prevent metal corrosion of aluminum, copper, and alloys thereof, and hydroxycarboxylic acid compounds having a hydroxyl group are particularly effective in preventing metal corrosion. preferable. Carboxylic acid compounds have a chelating effect on these metals. Preferred carboxylic acid compounds include monocarboxylic acid compounds and polycarboxylic acid compounds. Carboxylic acid compounds include, but are not limited to, formic acid, acetic acid, propionic acid, valeric acid, isovaleric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, 1,2, 3-Benzenetricarboxylic acid, glycolic acid, lactic acid, citric acid, salicylic acid, tartaric acid, gluconic acid, diglycolic acid, malic acid, acetohydroxamic acid, benzohydroxamic acid, salicylhydroxamic acid, phthalhydroxamic acid, benzoic acid, dihydroxybenzoic acid And mixtures thereof. Among these, hydroxycarboxylic acids such as citric acid, malic acid, tartaric acid, glycolic acid, gluconic acid, and lactic acid can be preferably used.
In addition, it is preferable that a carboxylic acid compound has only C, H, and O as a constituent element, and it is more preferable that it does not have an amino group.

また、これら酸性有機化合物は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができるが、金属の腐食を効果的に防止する観点から、2種以上を併用することが好ましい。酸性有機化合物は、本発明の洗浄組成物の全質量に対して、好ましくは約0.01〜約20.0質量%の間で加えられ、より好ましくは約0.05〜約20.0質量%加えられ、更に好ましくは0.1〜10.0質量%加えられる。上記範囲とすることで、ヒドロキシルアミン化合物及び塩基性有機化合物の上記好ましい含有量と対応して、洗浄力を低下させることなく、良好な金属腐食防止効果が十分に得られる点で好ましい。   These acidic organic compounds can be used singly or in combination of two or more, but it is preferable to use two or more in combination from the viewpoint of effectively preventing metal corrosion. The acidic organic compound is preferably added between about 0.01 to about 20.0% by weight, more preferably about 0.05 to about 20.0% by weight, based on the total weight of the cleaning composition of the present invention. %, More preferably 0.1 to 10.0% by mass. By setting it as the said range, it respond | corresponds with the said preferable content of a hydroxylamine compound and a basic organic compound, and it is preferable at the point from which a favorable metal corrosion prevention effect is fully acquired, without reducing a detergency.

(アミノ基含有カルボン酸)
本発明の洗浄組成物は、アミノ基含有カルボン酸を含有してもよい。アミノ基含有カルボン酸は、金属腐食を効率よく防止する点で好ましい。
アミノ基含有カルボン酸としては、グリシン、アラニン、アスパラギン、アスパラギン酸、アルギニン、グルタミン、グルタミン酸、ヒスチジン、セリン、システイン、チロシン、フェニルアラニンなどのアミノ酸、及び/又は以下から成るアミノポリカルボン酸塩群{エチレンジアミンテトラ酢酸塩(EDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸塩(HEDTA)、ジヒドロキシエチルエチレンジアミン四酢酸塩(DHEDDA)、ニトリロ酸酢酸塩(NTA)、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸塩(HIDA)、β−アラニンジ酢酸塩、アスパラギン酸ジ酢酸塩、メチルグリシンジ酢酸塩、イミノジコハク酸塩、セリンジ酢酸塩、ヒドロキシイミノジコハク酸塩、ジヒドロキシエチルグリシン塩、アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩など}、以下から成るヒドロキシカルボン酸塩群{ヒドロキシ酢酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、グルコン酸塩など}、以下から成るシクロカルボン酸塩群{ピロメリット酸塩、ベンゾポリカルボン酸塩、シクロペンタンテトラカルボン酸塩など}、以下から成るエーテルカルボン酸塩群{カルボキシメチルタルトロネート、カルボキシメチルオキシサクシネート、オキシジサクシネート、酒石酸モノサクシネート、酒石酸ジサクシネートなど}、以下から成るその他カルボン酸塩群{マレイン酸誘導体、シュウ酸塩など}、以下から成る有機カルボン酸(塩)ポリマー群{アクリル酸重合体及び共重合体(アクリル酸−アリルアルコール共重合体、アクリル酸−マレイン酸共重合体、ヒドロキシアクリル酸重合体、多糖類−アクリル酸共重合体など)、以下から成る多価カルボン酸重合体及び共重合体群{マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、テトラメチレン−1,2−ジカルボン酸、コハク酸、アスパラギン酸、グルタミン酸などのモノマーの重合体及び共重合体}、以下から成るグリオキシル酸重合体、多糖類群{デンプン、セルロース、アミロース、ペクチン、カルボキシメチルセルロースなど}、以下から成るホスホン酸塩群{メチルジホスホン酸塩、アミノトリスメチレンホスホン酸塩、エチリデンジホスホン酸塩、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸塩、エチルアミノビスメチレンホスホン酸塩、エチレンジアミンビスメチレンホスホン酸塩、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸塩、ヘキサメチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、プロピレンジアミンテトラメチレンホスホン酸塩、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸塩、トリエチレンテトラミンヘキサメチレンホスホン酸塩及びテトラエチレンペンタミンヘプタメチレンホスホン酸塩など}などが挙げられる。
なお、これらの塩としては、アンモニウム塩、アルカノールアミン(モノエタノールアミン、トリエタノールアミンなど)塩などが挙げられる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらのアミノ基含有カルボン酸の中でも、アルギニン、ヒスチジン、グルタミン、EDTA、DTPA、HIDAが好ましく、アルギニン、ヒスチジンがより好ましい。
これらアミノ基含有カルボン酸は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
(Amino group-containing carboxylic acid)
The cleaning composition of the present invention may contain an amino group-containing carboxylic acid. An amino group-containing carboxylic acid is preferable in terms of efficiently preventing metal corrosion.
Examples of amino group-containing carboxylic acids include glycine, alanine, asparagine, aspartic acid, arginine, glutamine, glutamic acid, histidine, serine, cysteine, tyrosine, phenylalanine, and / or an aminopolycarboxylate group consisting of the following: ethylenediamine Tetraacetate (EDTA), Diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), Hydroxyethylethylenediaminetriacetate (HEDTA), Dihydroxyethylethylenediaminetetraacetate (DHEDDA), Nitriloate acetate (NTA), Hydroxyethyliminodiacetate (HIDA) ), Β-alanine diacetate, aspartate diacetate, methylglycine diacetate, iminodisuccinate, serine diacetate, hydroxyiminodisuccinate, dihydroxyethyl Lysine salt, aspartate, glutamate, etc.}, hydroxycarboxylate group comprising {hydroxyacetate, tartrate, citrate, gluconate, etc.}, cyclocarboxylate group {pyromellitic acid comprising Salt, benzopolycarboxylate, cyclopentanetetracarboxylate, etc.}, ether carboxylate group consisting of {carboxymethyl tarturonate, carboxymethyloxysuccinate, oxydisuccinate, tartaric acid monosuccinate, tartaric acid disuccinate Etc.}, other carboxylate group consisting of {maleic acid derivatives, oxalates, etc.}, organic carboxylic acid (salt) polymer group consisting of {acrylic acid polymer and copolymer (acrylic acid-allyl alcohol copolymer) Polymer, acrylic acid-maleic acid copolymer, hydroxy Acrylic acid polymer, polysaccharide-acrylic acid copolymer, etc.), polyvalent carboxylic acid polymer and copolymer group (maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, tetramethylene-1,2-dicarboxylic acid, Polymers and copolymers of monomers such as succinic acid, aspartic acid, glutamic acid}, glyoxylic acid polymer comprising the following, polysaccharide group {starch, cellulose, amylose, pectin, carboxymethylcellulose, etc.}, phosphonate comprising Group {methyl diphosphonate, aminotrismethylene phosphonate, ethylidene diphosphonate, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonate, ethylamino bismethylene phosphonate, ethylenediamine bismethylene phosphonate, ethylenediamine Tetramethylene phosphonate, hexamethyle Diamine tetramethylene phosphonic acid, propylene diamine tetra methylene phosphonates, diethylene triamine penta methylene phosphonates, and triethylene tetramine hexamethylene phosphonates and tetraethylenepentamine heptamethylene phosphonates} and the like.
Examples of these salts include ammonium salts and alkanolamine (monoethanolamine, triethanolamine, etc.) salts. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these amino group-containing carboxylic acids, arginine, histidine, glutamine, EDTA, DTPA, and HIDA are preferable, and arginine and histidine are more preferable.
These amino group-containing carboxylic acids can be used singly or in combination of two or more.

本発明の洗浄組成物において、アミノ基含有カルボン酸を含有させる場合、その添加量は、適宜選択できるが、本発明の洗浄組成物の全質量に対して、0.01〜5.0質量%であることが好ましく、0.01〜3質量%であることがより好ましい。   In the cleaning composition of the present invention, when the amino group-containing carboxylic acid is contained, the addition amount can be appropriately selected, but is 0.01 to 5.0% by mass with respect to the total mass of the cleaning composition of the present invention. It is preferable that it is 0.01-3 mass%.

(酸性無機化合物)
本発明の洗浄組成物は、酸性無機化合物を含有してもよい。酸性無機化合物の使用は、金属、特にAlの腐食抑制の点で好ましい。
酸性無機化合物としては、リン酸化合物、ホウ酸化合物があげられ、好ましくはリン酸、リン酸塩である。具体的には例えば、リン酸、ホウ酸、六フッ化リン酸、リン酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、六フッ化リン酸アンモニウムなどがある。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の洗浄組成物において、酸性無機化合物を含有させる場合、その添加量は、適宜選択できるが、洗浄組成物の経時安定性の観点から、本発明の洗浄組成物の全質量に対して、約0.1質量%以上0.5質量%未満であることが好ましく、0.2〜0.4質量%であることがより好ましい。
(Acid inorganic compounds)
The cleaning composition of the present invention may contain an acidic inorganic compound. The use of an acidic inorganic compound is preferable in terms of inhibiting corrosion of metals, particularly Al.
Examples of the acidic inorganic compound include a phosphoric acid compound and a boric acid compound, preferably phosphoric acid and phosphate. Specific examples include phosphoric acid, boric acid, hexafluorophosphoric acid, ammonium phosphate, ammonium borate, and ammonium hexafluorophosphate. These may be used alone or in combination of two or more.
In the cleaning composition of the present invention, when an acidic inorganic compound is contained, the addition amount can be appropriately selected, but from the viewpoint of the temporal stability of the cleaning composition, the total mass of the cleaning composition of the present invention is The content is preferably about 0.1% by mass or more and less than 0.5% by mass, and more preferably 0.2 to 0.4% by mass.

(洗浄組成物のpH)
本発明の洗浄組成物は実質的に中性に調整されている。本発明において実質的に中性とは、洗浄組成物の所望の効果が奏される範囲でその組成物がpH7付近にあることをいう。具体的にはpHが5〜10であることが好ましく、6〜8であることがより好ましい。pHが上記の数値の範囲内であると、フォトレジスト、反射防止膜、エッチング残渣、及び、アッシング残渣を十分に除去しながら金属の防食を両立することができる。このpH領域にすることにより、酸化ケイ素と金属層をプラズマエッチングしてビアパターンを形成した場合の残渣を十分に除去することができ好ましい。pHの測定方法としては、市販のpHメーターを用いて測定することができる。本発明においては、特に断らない限り、pHは実施例で示した条件で測定した値をいう。洗浄組成物を所定のpHに調整するためには、塩基性有機化合物の添加量を調節した滴定により行うことができる。
(PH of cleaning composition)
The cleaning composition of the present invention is adjusted to be substantially neutral. In the present invention, substantially neutral means that the composition is in the vicinity of pH 7 as long as the desired effect of the cleaning composition is exhibited. Specifically, the pH is preferably 5 to 10, and more preferably 6 to 8. When the pH is within the above numerical range, it is possible to achieve both corrosion prevention of the metal while sufficiently removing the photoresist, the antireflection film, the etching residue, and the ashing residue. This pH range is preferable because the residue when the silicon oxide and the metal layer are plasma etched to form a via pattern can be sufficiently removed. As a measuring method of pH, it can measure using a commercially available pH meter. In the present invention, unless otherwise specified, pH refers to a value measured under the conditions shown in the examples. In order to adjust the cleaning composition to a predetermined pH, titration can be performed by adjusting the amount of the basic organic compound added.

(含窒素芳香族環状化合物)
本発明の洗浄組成物は、前記基本成分のほかに、一般式(I)で表わされる含窒素芳香族環状化合物を含有させている。
(Nitrogen-containing aromatic cyclic compound)
The cleaning composition of the present invention contains a nitrogen-containing aromatic cyclic compound represented by the general formula (I) in addition to the basic component.

Figure 2012046685
Figure 2012046685

一般式(I)中、Rは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、好ましくは水素原子である。
、R、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、アリール基(好ましくは炭素数6〜12、例えばフェニル、ナフチルなど)、ベンジル基を表し、好ましくは水素原子である。
一般式(I)で表わされる化合物として好ましくはイミダゾール、N−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾールなどが挙げられ、特に好ましくはイミダゾールを用いる。
In general formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably a hydrogen atom.
R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group (preferably having 6 to 12 carbon atoms, such as phenyl or naphthyl), or a benzyl group, preferably hydrogen. Is an atom.
Preferred examples of the compound represented by the general formula (I) include imidazole, N-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, and 2-phenylimidazole. Particularly preferably, imidazole is used.

上述した環状化合物は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。一般式(I)で表わされる含窒素芳香族環状化合物は、本発明の洗浄組成物の全質量に対して、好ましくは0.01〜20質量%の間で加えられ、より好ましくは0.1〜10質量%加えられ、更に好ましくは0.5〜5質量%加えられる。上記範囲とすることで、高い洗浄力を維持して良好な金属腐食防止効果、特に窒化チタンの腐食防止効果が十分に得られる点で好ましい。当該環状化合物は、その含有量を増加させることで、より防食性を向上させることが可能となる。   The cyclic compound mentioned above can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. The nitrogen-containing aromatic cyclic compound represented by the general formula (I) is preferably added in an amount of 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to the total mass of the cleaning composition of the present invention. -10 mass% is added, More preferably, 0.5-5 mass% is added. By setting it as the said range, it is preferable at the point from which a sufficient metal corrosion prevention effect, especially the corrosion prevention effect of titanium nitride are fully acquired, maintaining high detergency. By increasing the content of the cyclic compound, it becomes possible to further improve the corrosion resistance.

(水溶性有機溶剤)
本発明の洗浄組成物は、水溶性有機溶剤を含有してもよい。水溶性有機溶剤は、腐食防止の点でよい。例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、1−プロピルアルコール、2−プロピルアルコール、2−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、ソルビトール、キシリトール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール等のアルコール系溶剤、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、ジプロピレングリコール、プロピ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メチルエーテル、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピ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ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル系溶剤、ホルムアミド、モノメチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、モノメチルアセトアミド、ジメチルアセトアミド、モノエチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶剤、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶剤、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン系溶剤等が挙げられる。これらの中で好ましいのはアルコール系、エーテル系であり、更に好ましくは、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルである。水溶性有機溶剤は単独でも2種類以上適宜組み合わせて用いてもよい。
(Water-soluble organic solvent)
The cleaning composition of the present invention may contain a water-soluble organic solvent. The water-soluble organic solvent may be sufficient for preventing corrosion. For example, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 2-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, sorbitol, xylitol, 2-methyl-2, Alcohol solvents such as 4-pentanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol, polyethylene glycol , Propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol Ether solvents such as methyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, formamide, monomethylformamide, dimethylformamide, acetamide, monomethylacetamide, dimethylacetamide, monoethylacetamide, diethylacetamide, amide solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethyl Examples thereof include sulfur-containing solvents such as sulfone, dimethyl sulfoxide and sulfolane, and lactone solvents such as γ-butyrolactone and δ-valerolactone. Of these, alcohols and ethers are preferable, and 1,6-hexanediol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether are more preferable. The water-soluble organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

洗浄組成物中における水溶性有機溶剤の含有量は、洗浄組成物の全質量に対して、好ましくは0〜40質量%の濃度で使用され、より好ましくは0〜20質量%の濃度で使用される。更に好ましくは、0.01〜15質量%の濃度で使用される。水溶性有機溶剤を洗浄組成物に添加することで、カーボンリッチな残渣への洗浄力を向上させることができ、また金属膜の腐食防止性を高める観点からも好ましい。   The content of the water-soluble organic solvent in the cleaning composition is preferably used at a concentration of 0 to 40% by mass, more preferably 0 to 20% by mass with respect to the total mass of the cleaning composition. The More preferably, it is used at a concentration of 0.01 to 15% by mass. By adding a water-soluble organic solvent to the cleaning composition, it is possible to improve the detergency of the carbon-rich residue, and it is also preferable from the viewpoint of enhancing the corrosion resistance of the metal film.

(その他の成分)
・界面活性剤
また、本発明の洗浄組成物は界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、ノニオン性、アニオン性、カチオン性界面活性剤、及び、両性界面活性剤を用いることができる。洗浄組成物中の界面活性剤の含有量は、洗浄組成物の全質量に対して、好ましくは0.0001〜5質量%であり、より好ましくは0.0001〜1質量%である。界面活性剤を洗浄組成物に添加することで洗浄組成物の粘度を調整し、洗浄対象物への濡れ性を改良することができるため好ましく、加えて基板や絶縁膜などに対する腐食性の両者がより優れるという点からも好ましい。このような界面活性剤は一般に商業的に入手可能である。これらの界面活性剤は、単独又は複数組み合わせて用いてもよい。
(Other ingredients)
-Surfactant Moreover, the cleaning composition of this invention may contain surfactant. As the surfactant, nonionic, anionic, cationic surfactants, and amphoteric surfactants can be used. The content of the surfactant in the cleaning composition is preferably 0.0001 to 5 mass%, more preferably 0.0001 to 1 mass%, based on the total mass of the cleaning composition. It is preferable because the viscosity of the cleaning composition can be adjusted by adding a surfactant to the cleaning composition, and the wettability to the object to be cleaned can be improved. It is preferable also from the point of being more excellent. Such surfactants are generally commercially available. These surfactants may be used alone or in combination.

・腐食防止剤
本発明の洗浄組成物は腐食防止剤を含有してもよい。本発明において「腐食防止剤」とは上記一般式(I)で表わされる含窒素芳香族環状化合物を含まない意味であり、当該「腐食防止剤」として一般式(I)で表わされる含窒素芳香族環状化合物が採用されることはない。腐食防止剤は複素環化合物であることが好ましく、ベンゾトリアゾール及びその誘導体であることがより好ましい。前記誘導体としては、5,6−ジメチル−1,2,3−ベンゾトリアゾール(DBTA)、1−(1,2−ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾール(DCEBTA)、1−[N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アミノメチル]ベンゾトリアゾール(HEABTA)、1−(ヒドロキシメチル)ベンゾトリアゾール(HMBTA)が好ましい。本発明で用いる腐食防止剤は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。また、本発明で用いる腐食防止剤は、定法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。また、腐食防止剤の添加量は好ましくは0.01質量%以上0.2質量%以下であり、より好ましくは0.05質量%以上0.2質量%以下である。
-Corrosion inhibitor The cleaning composition of this invention may contain a corrosion inhibitor. In the present invention, the term “corrosion inhibitor” means that the nitrogen-containing aromatic cyclic compound represented by the general formula (I) is not included, and the nitrogen-containing aroma represented by the general formula (I) as the “corrosion inhibitor”. Group cyclic compounds are never employed. The corrosion inhibitor is preferably a heterocyclic compound, and more preferably benzotriazole and its derivatives. Examples of the derivatives include 5,6-dimethyl-1,2,3-benzotriazole (DBTA), 1- (1,2-dicarboxyethyl) benzotriazole (DCEBTA), 1- [N, N-bis (hydroxy). Ethyl) aminomethyl] benzotriazole (HEABTA) and 1- (hydroxymethyl) benzotriazole (HMBTA) are preferred. The corrosion inhibitor used in the present invention may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the corrosion inhibitor used in the present invention can be synthesized according to a conventional method, or a commercially available product may be used. The addition amount of the corrosion inhibitor is preferably 0.01% by mass or more and 0.2% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less.

各成分の組成物中における同定は定法により適宜行えばよいが、例えば、イオンクロマトグラフィーやH−NMR、分光吸収度計を用いるのが良い。   Identification of each component in the composition may be appropriately performed by a conventional method. For example, ion chromatography, H-NMR, or a spectral absorptiometer may be used.

〔洗浄方法〕
次に、本発明の洗浄方法における好ましい実施形態について説明する。本実施形態の洗浄方法は、上記本発明の洗浄組成物を使用し、半導体基板に形成されたプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を洗浄する洗浄工程を含むものである。この洗浄方法においては、上述した本発明の洗浄組成物の利点である高い洗浄力と金属層の腐食防止性が効果的に発揮される点で、半導体基板において、例えばビアや配線などの金属層が形成され露出し、そこに上記残渣が堆積した状態のものであることが好ましい。金属層としては、窒化チタン、アルミニウム又は銅を含むものであることが、上記本発明の洗浄組成物の効果が発揮されるため、より好ましい。前記洗浄工程における洗浄の態様は、少なくともプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣が形成された半導体基板の面を本発明の洗浄組成物に接触させる態様であれば、特に限定されるものではないが、本発明の洗浄組成物に該半導体基板を浸漬する態様が好ましい。
[Cleaning method]
Next, a preferred embodiment of the cleaning method of the present invention will be described. The cleaning method of the present embodiment includes a cleaning step of cleaning the plasma etching residue and / or ashing residue formed on the semiconductor substrate using the cleaning composition of the present invention. In this cleaning method, in the semiconductor substrate, for example, a metal layer such as a via or a wiring, in that the high cleaning power and the corrosion resistance of the metal layer, which are the advantages of the above-described cleaning composition of the present invention, are effectively exhibited. Is preferably formed and exposed, and the residue is deposited thereon. As a metal layer, it is more preferable that it contains titanium nitride, aluminum, or copper since the effect of the cleaning composition of the present invention is exhibited. The aspect of cleaning in the cleaning step is not particularly limited as long as it is an aspect in which the surface of the semiconductor substrate on which at least the plasma etching residue and / or the ashing residue is formed is brought into contact with the cleaning composition of the present invention. An embodiment in which the semiconductor substrate is immersed in the cleaning composition of the present invention is preferred.

本実施形態の洗浄方法は、上記洗浄工程において洗浄組成物が加熱された状態で行われることが好ましい。洗浄組成物の洗浄工程における加熱温度は特に限定されないが、50〜90℃であることが好ましく、55〜80℃であることがより好ましい。したがって、本実施態様によれば、上記のような範囲に組成物が加熱して使用されるため、その温度で含有成分が分解したり、揮発したり、反応したりしないものであることが好ましい。また、温度による組成物のpHの変化が大きくないことが好ましく、上述した実施形態の洗浄組成物においては、室温から上記洗浄時の温度においてのpHの変化は大きくなく実質的に中性にされている。   The cleaning method of the present embodiment is preferably performed in a state where the cleaning composition is heated in the cleaning step. Although the heating temperature in the washing | cleaning process of a cleaning composition is not specifically limited, It is preferable that it is 50-90 degreeC, and it is more preferable that it is 55-80 degreeC. Therefore, according to this embodiment, since the composition is heated and used in the above range, it is preferable that the content component does not decompose, volatilize, or react at that temperature. . Further, it is preferable that the change in pH of the composition due to temperature is not large, and in the cleaning composition of the above-described embodiment, the change in pH from room temperature to the temperature at the time of cleaning is not large and is substantially neutral. ing.

〔半導体素子の製造方法〕
次に、本発明の半導体素子の製造方法における好ましい実施形態について詳述する。本実施形態の製造方法は、(a)(a−1)半導体基板に対してプラズマエッチングを行うエッチング工程、及び/又は、(a−2)半導体基板上のレジストに対してアッシングを行うアッシング工程、並びに、(b)上記の洗浄組成物により、前記エッチング工程及び/又は前記アッシング工程において前記半導体基板上に形成されたプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を洗浄除去する洗浄工程を含む。具体的には、ビアホール又は配線を形成した後の半導体基板の洗浄において、上記の洗浄組成物を適用する製造方法であることが好ましい。なお、本発明における「半導体基板」とは、半導体素子(最終製品)を製造する途中の中間加工品全般をいい、特に断りのない限り、シリコンウエハだけでなく、例えば、シリコンウエハ上に、層間絶縁膜や、タングステンプラグ、ビアホール、配線等を形成したものを含む意味である。
[Method of manufacturing semiconductor element]
Next, a preferred embodiment in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described in detail. The manufacturing method of the present embodiment includes (a) (a-1) an etching process for performing plasma etching on a semiconductor substrate, and / or (a-2) an ashing process for performing ashing on a resist on the semiconductor substrate. And (b) a cleaning step of cleaning and removing plasma etching residues and / or ashing residues formed on the semiconductor substrate in the etching step and / or the ashing step by the cleaning composition. Specifically, it is preferable that the manufacturing method applies the cleaning composition in cleaning the semiconductor substrate after forming the via hole or the wiring. The “semiconductor substrate” in the present invention refers to all intermediate processed products in the middle of manufacturing a semiconductor element (final product), and is not limited to a silicon wafer, for example, an interlayer on a silicon wafer unless otherwise specified. This means that an insulating film, a tungsten plug, a via hole, a wiring or the like is formed.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に基づく半導体素子の製造方法の概要を示す工程断面図である。なお、図1〜3は断面を想定して示しているが、図中の煩雑さを避け、ハッチングを省略して示している。
・工程a:図1(a)参照
まず、通常の半導体素子の製造プロセスにより、シリコンウエハ10上に、トランジスタその他の素子や1層又は2層以上の配線を形成する。次いで、素子等が形成されたウエハ10上に、層間絶縁膜を形成する。次いで、全面に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積)法により、例えば膜厚約500nmのAl合金膜12と、例えば膜厚約50nmの窒化チタン膜14とを順次積層する。こうして、Al合金膜12と窒化チタン膜14とを順次積層してなる導体膜を形成する。なお、Al合金膜12は、例えば0.1〜5質量%のCuを含有するAlとCuとの合金膜である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a process cross-sectional view illustrating an outline of a semiconductor device manufacturing method according to a first embodiment of the present invention. Although FIGS. 1 to 3 are shown assuming a cross section, they are shown with hatching omitted to avoid complexity in the drawings.
Step a: See FIG. 1A First, transistors and other elements and one or more layers of wiring are formed on the silicon wafer 10 by a normal semiconductor element manufacturing process. Next, an interlayer insulating film is formed on the wafer 10 on which elements and the like are formed. Next, an Al alloy film 12 having a film thickness of, for example, about 500 nm and a titanium nitride film 14 having a film thickness of, for example, about 50 nm are sequentially stacked on the entire surface by, eg, CVD (Chemical Vapor Deposition). In this way, a conductor film formed by sequentially laminating the Al alloy film 12 and the titanium nitride film 14 is formed. The Al alloy film 12 is an alloy film of Al and Cu containing, for example, 0.1 to 5% by mass of Cu.

次いで、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、導体膜をパターニングする。こうして、Al合金膜12と窒化チタン膜14とからなる配線16を形成する。さらに、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚約500nmのシリコン酸化膜18を形成する。次いで、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨)法により、シリコン酸化膜18の表面を研磨し、シリコン酸化膜18の表面を平坦化する。上記の手順を経て、図1(a)に示した半導体基板aとなる。   Next, the conductor film is patterned by photolithography and dry etching. Thus, the wiring 16 composed of the Al alloy film 12 and the titanium nitride film 14 is formed. Further, a silicon oxide film 18 having a thickness of, for example, about 500 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD. Next, the surface of the silicon oxide film 18 is polished by, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, and the surface of the silicon oxide film 18 is planarized. Through the above procedure, the semiconductor substrate a shown in FIG.

・工程b:図1(b)参照
次いで、シリコン酸化膜18上に、フォトリソグラフィーにより、ビアパターンを有するフォトレジスト膜Rを形成する。続いて、このフォトレジスト膜をマスクとして、プラズマエッチングにより、シリコン酸化膜18をエッチングする。このとき、シリコン酸化膜18下の窒化チタン膜14の上部をもエッチングする。こうして、シリコン酸化膜18に、配線16の窒化チタン膜14に達するビアホール(ビアパターンA)20を形成する(図1(b)参照)。シリコン酸化膜18及び窒化チタン膜14の上部のプラズマエッチングは、それぞれ公知の方法を用いて行うことができる。
Step b: See FIG. 1B Next, a photoresist film R having a via pattern is formed on the silicon oxide film 18 by photolithography. Subsequently, the silicon oxide film 18 is etched by plasma etching using this photoresist film as a mask. At this time, the upper portion of the titanium nitride film 14 under the silicon oxide film 18 is also etched. Thus, a via hole (via pattern A) 20 reaching the titanium nitride film 14 of the wiring 16 is formed in the silicon oxide film 18 (see FIG. 1B). Plasma etching of the upper portions of the silicon oxide film 18 and the titanium nitride film 14 can be performed using a known method.

・工程c:図1(c)参照
次いで、例えばプラズマ、酸素などを用いたアッシングにより、マスクとして用いたフォトレジスト膜を除去する。フォトレジスト膜のアッシングは、公知の方法を用いて行うことができる。ビアホール20を形成するためのプラズマエッチング及びフォトレジスト膜を除去するためのアッシングにおいては、ビアホール20周辺の表面を含む基板表面に、変質したフォトレジスト膜、シリコン酸化膜18、及びビアホール20底に露出した窒化チタン膜14に由来する残渣(プラズマエッチング残渣及びアッシング残渣)Gが付着する。図1cでは、この残渣Gが存在する状態を示している。
Step c: See FIG. 1C Next, the photoresist film used as a mask is removed by ashing using, for example, plasma or oxygen. Ashing of the photoresist film can be performed using a known method. In the plasma etching for forming the via hole 20 and the ashing for removing the photoresist film, the modified photoresist film, the silicon oxide film 18 and the bottom of the via hole 20 are exposed on the substrate surface including the surface around the via hole 20. Residues (plasma etching residue and ashing residue) G derived from the titanium nitride film 14 deposited are adhered. FIG. 1c shows a state in which this residue G exists.

・工程d:図1(d)参照
そこで、フォトレジスト膜を除去するためのアッシング後、本実施形態による洗浄組成物により、ビアホール20までが形成されたウエハ10を洗浄する。こうして、ビアホール20までが形成されたウエハ10の表面に付着したプラズマエッチング残渣及びアッシング残渣を除去する。その結果、半導体基板dの表面は極めて清浄な状態にされ、理想的な電気的特性を有する各材料の表面が露出した状態とされる(図1(d)参照)。
次いで、全面に、例えばCVD法により、タングステン膜を形成する。さらに、例えばCMP法により、シリコン酸化膜18の表面が露出するまでタングステン膜を研磨する。こうして、ビアホール20内に、タングステンよりなるビアを埋め込む。このようにして、素子の部材界面に上記アッシング残渣のない高品質の半導体素子が得られる。
Step d: See FIG. 1D Therefore, after the ashing for removing the photoresist film, the wafer 10 having the via holes 20 formed thereon is cleaned with the cleaning composition according to the present embodiment. Thus, the plasma etching residue and the ashing residue attached to the surface of the wafer 10 where the via hole 20 is formed are removed. As a result, the surface of the semiconductor substrate d is brought into an extremely clean state, and the surface of each material having ideal electrical characteristics is exposed (see FIG. 1D).
Next, a tungsten film is formed on the entire surface by, eg, CVD. Further, the tungsten film is polished by CMP, for example, until the surface of the silicon oxide film 18 is exposed. Thus, a via made of tungsten is buried in the via hole 20. In this way, a high-quality semiconductor element free from the ashing residue at the element interface of the element can be obtained.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による半導体素子の製造方法の概要について、図2を用いて説明する。本実施形態による半導体素子の製造方法は、配線16のAl合金膜12に達するビアホール20を形成する点で、第1実施形態による半導体素子の製造方法とは異なる。
(Second Embodiment)
Next, the outline of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor element manufacturing method according to the present embodiment is different from the semiconductor element manufacturing method according to the first embodiment in that a via hole 20 reaching the Al alloy film 12 of the wiring 16 is formed.

・工程a:図2(a)参照
まず、第1実施形態による半導体素子の製造方法と同様にして、ウエハ10上に、Al合金膜12と窒化チタン膜14とからなる配線16、及びシリコン酸化膜18を形成する(図2(a)参照)。
Step a: See FIG. 2A First, in the same manner as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, a wiring 16 comprising an Al alloy film 12 and a titanium nitride film 14 and silicon oxide are formed on the wafer 10. A film 18 is formed (see FIG. 2A).

・工程b:図2(b)参照
次いで、シリコン酸化膜18上に、フォトリソグラフィーにより、ビアパターンを有するフォトレジスト膜を形成する。続いて、このフォトレジスト膜をマスクとして、プラズマエッチングにより、シリコン酸化膜18及び窒化チタン膜14をエッチングする。このとき、窒化チタン膜14下のAl合金膜12の上部をもエッチングする。こうして、シリコン酸化膜18及び窒化チタン膜14に、配線16のAl合金膜12に達するビアホール20(ビアパターンB)を形成する。シリコン酸化膜18、窒化チタン膜14、及びAl合金膜12の上部のプラズマエッチングは、それぞれ常法を用いて行うことができる。
Step b: See FIG. 2B Next, a photoresist film having a via pattern is formed on the silicon oxide film 18 by photolithography. Subsequently, using this photoresist film as a mask, the silicon oxide film 18 and the titanium nitride film 14 are etched by plasma etching. At this time, the upper part of the Al alloy film 12 under the titanium nitride film 14 is also etched. Thus, a via hole 20 (via pattern B) reaching the Al alloy film 12 of the wiring 16 is formed in the silicon oxide film 18 and the titanium nitride film 14. Plasma etching on the silicon oxide film 18, the titanium nitride film 14, and the Al alloy film 12 can be performed using conventional methods.

・工程c:図2(c)参照
次いで、例えばプラズマ、酸素などを用いたアッシングにより、マスクとして用いたフォトレジスト膜を除去する。フォトレジスト膜のアッシングは、公知の方法を用いて行うことができる。本実施形態の場合、ビアホール20を形成するためのドライエッチング及びフォトレジスト膜を除去するためのアッシングにおいて、ビアホール20周辺の表面及びビアホール20の壁面を含む基板表面に、プラズマエッチング残渣及びアッシング残渣が付着する。本実施形態の場合、プラズマエッチング残渣及びアッシング残渣は、変質したフォトレジスト膜、シリコン酸化膜18及び窒化チタン膜14だけでなく、ビアホール20底に露出したAl合金膜12にも由来する。
Step c: See FIG. 2C Next, the photoresist film used as the mask is removed by ashing using, for example, plasma or oxygen. Ashing of the photoresist film can be performed using a known method. In the case of the present embodiment, in dry etching for forming the via hole 20 and ashing for removing the photoresist film, plasma etching residue and ashing residue are formed on the substrate surface including the surface around the via hole 20 and the wall surface of the via hole 20. Adhere to. In the present embodiment, the plasma etching residue and the ashing residue are derived not only from the altered photoresist film, silicon oxide film 18 and titanium nitride film 14 but also from the Al alloy film 12 exposed at the bottom of the via hole 20.

・工程d:図2(d)参照
そこで、フォトレジスト膜を除去するためのアッシング後、本実施形態による洗浄組成物により、ビアホール20までが形成されたウエハ10を洗浄する。こうして、ビアホール20までが形成されたウエハ10の表面に付着したプラズマエッチング残渣及びアッシング残渣を除去する。その結果、半導体基板dの表面は極めて清浄な状態にされ、理想的な電気的特性を有する各材料の表面が露出した状態とされる。本実施形態では特に、ビアホールの底部にあたるアルミニウム(Al)合金膜12の表面も十分に洗浄されその清浄面が露出されている。
Step d: See FIG. 2D Therefore, after the ashing for removing the photoresist film, the wafer 10 having the via holes 20 formed thereon is cleaned with the cleaning composition according to the present embodiment. Thus, the plasma etching residue and the ashing residue attached to the surface of the wafer 10 where the via hole 20 is formed are removed. As a result, the surface of the semiconductor substrate d is in a very clean state, and the surface of each material having ideal electrical characteristics is exposed. In this embodiment, in particular, the surface of the aluminum (Al) alloy film 12 corresponding to the bottom of the via hole is also sufficiently cleaned to expose its clean surface.

次いで、第1実施形態による半導体素子の製造方法と同様にして、ビアホール20に埋め込まれたビアを形成する。このようにして、素子の部材界面に上記アッシング残渣のない高品質の半導体素子が得られる。   Next, vias embedded in the via holes 20 are formed in the same manner as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. In this way, a high-quality semiconductor element free from the ashing residue at the element interface of the element can be obtained.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法の概要について図3を用いて説明する。
・工程(a):図3(a)参照
まず、第1実施形態による半導体素子の製造方法と同様に、素子等が形成された半導体基板(ウエハ)上に、層間絶縁膜24を形成する。次いで、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚約50nmの窒化チタン膜26と、例えば膜厚約20nmのチタン膜28と、例えば膜厚約500nmのAl合金膜30と、例えば膜厚約50nmの窒化チタン膜32とを順次積層する。なお、Al合金膜30は、例えば0.1〜5%のCuを含有するAlとCuとの合金膜である。上記寸法は一例であり本実施形態がこれに限定して解釈されるものではない。
(Third embodiment)
Next, the outline of the method for fabricating the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Step (a): See FIG. 3A First, the interlayer insulating film 24 is formed on a semiconductor substrate (wafer) on which elements and the like are formed, similarly to the method for manufacturing a semiconductor element according to the first embodiment. Next, a titanium nitride film 26 with a film thickness of, for example, about 50 nm, a titanium film 28 with a film thickness of, for example, about 20 nm, an Al alloy film 30 with a film thickness of, for example, about 500 nm, and a film thickness of, for example, about 50 nm are formed on the entire surface by, eg, CVD. The titanium nitride films 32 are sequentially stacked. The Al alloy film 30 is an alloy film of Al and Cu containing 0.1 to 5% Cu, for example. The above dimensions are merely examples, and the present embodiment is not construed as being limited thereto.

・工程b:図3(b)参照
次いで、窒化チタン膜32上に、フォトリソグラフィーにより、配線パターンを有するフォトレジスト膜を形成する。続いて、このフォトレジスト膜をマスクとして、プラズマエッチングにより窒化チタン膜32、Al合金膜30、チタン膜28及び窒化チタン膜26を順次エッチングする。こうして、窒化チタン膜32、Al合金膜30、チタン膜28及び窒化チタン膜26をパターニングし、これら導体膜よりなる配線(配線パターン)34を形成する。
Step b: See FIG. 3B Next, a photoresist film having a wiring pattern is formed on the titanium nitride film 32 by photolithography. Subsequently, using the photoresist film as a mask, the titanium nitride film 32, the Al alloy film 30, the titanium film 28, and the titanium nitride film 26 are sequentially etched by plasma etching. In this way, the titanium nitride film 32, the Al alloy film 30, the titanium film 28, and the titanium nitride film 26 are patterned to form a wiring (wiring pattern) 34 made of these conductor films.

・工程c:図3(c)参照
次いで、薬液を用いたウェット処理により、マスクとして用いたフォトレジスト膜の大部分を剥離除去する。続いて、例えばプラズマ、酸素などを用いたアッシングにより、フォトレジスト膜の残部を除去する(図3(c)参照)。配線34を形成するためのプラズマエッチング及びフォトレジスト膜の残部を除去するためのアッシングにおいては、図3(c)に示すように、配線34の上面及び側面を含む基板表面に、残渣(プラズマエッチング残渣及びアッシング残渣)Gが付着する。この残渣Gは、変質したフォトレジスト膜、窒化チタン膜32、Al合金膜30、チタン膜28、及び窒化チタン膜26に由来する。
Step c: See FIG. 3C Next, most of the photoresist film used as a mask is peeled and removed by wet treatment using a chemical solution. Subsequently, the remaining portion of the photoresist film is removed by, for example, ashing using plasma, oxygen, or the like (see FIG. 3C). In plasma etching for forming the wiring 34 and ashing for removing the remaining portion of the photoresist film, as shown in FIG. 3C, residues (plasma etching) are formed on the substrate surface including the upper surface and side surfaces of the wiring 34. Residue and ashing residue) G adheres. This residue G is derived from the altered photoresist film, titanium nitride film 32, Al alloy film 30, titanium film 28, and titanium nitride film 26.

・工程d:図3(d)参照
そこで、フォトレジスト膜の残部を除去するためのアッシング後、本発明による洗浄組成物により、配線34までが形成されたウエハ10を洗浄する。こうして、配線34までが形成されたウエハ10の表面に付着したプラズマエッチング残渣及びアッシング残渣を除去する。その結果、半導体基板dの表面は極めて清浄な状態にされ、理想的な電気的特性を有する各材料の表面が露出した状態とされる(図3(d)参照)。特に本実施形態によれば、リセス(ソースとドレインとの間の溝)29における金属腐食が防止され好ましい。
Step d: Refer to FIG. 3D Therefore, after the ashing for removing the remaining portion of the photoresist film, the wafer 10 on which the wiring 34 is formed is cleaned with the cleaning composition according to the present invention. In this way, plasma etching residue and ashing residue adhering to the surface of the wafer 10 where the wiring 34 is formed are removed. As a result, the surface of the semiconductor substrate d is brought into a very clean state, and the surface of each material having ideal electrical characteristics is exposed (see FIG. 3D). In particular, according to this embodiment, metal corrosion in the recess (groove between the source and drain) 29 is prevented, which is preferable.

なお、上記実施形態では、Al合金膜12、30を含む配線16、34を形成する場合について説明したが、配線の材料は上述したものに限定されるものではない。配線としては、Al又はAl合金よりなるAlを主材料とする配線のほか、Cu又はCu合金よりなるCuを主材料とする配線を形成することができる。   In the above embodiment, the case where the wirings 16 and 34 including the Al alloy films 12 and 30 are formed has been described. However, the material of the wiring is not limited to that described above. As the wiring, in addition to wiring made mainly of Al made of Al or Al alloy, wiring made mainly of Cu made of Cu or Cu alloy can be formed.

また、本発明の洗浄組成物は、窒化チタン、アルミニウム又は銅の金属層を含む半導体基板からプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を洗浄する工程に広く用いることができ、アルミニウム又は銅は半導体用基板上に形成された配線構造中に含まれることが好ましい。上記のように多様な形態及び条件の半導体製造工程において本実施形態に係る洗浄液は効果を奏し、これによる洗浄を介して製造された半導体素子の部材界面には上記残渣がなく、極めて高品質の半導体素子を得ることができる。   Further, the cleaning composition of the present invention can be widely used in a step of cleaning a plasma etching residue and / or an ashing residue from a semiconductor substrate including a metal layer of titanium nitride, aluminum, or copper, and aluminum or copper is a substrate for a semiconductor. It is preferable to be included in the wiring structure formed above. As described above, the cleaning liquid according to the present embodiment is effective in the semiconductor manufacturing processes of various forms and conditions, and there is no residue at the member interface of the semiconductor element manufactured through cleaning by this, and the quality is extremely high quality. A semiconductor element can be obtained.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<実施例、比較例>
以下の表1に示す成分をそこに示した組成(質量%)で水に含有させて洗浄組成物101〜115を調液した(実施例)。水は、半導体製造工程で使用される一般的な超純水を用いた。また、上記実施例に対し以下の表1に示す成分組成について代え、洗浄組成物c11、c12(比較例)、s11、s12(参考例)を調液した。なお、表中に組成(質量%)を示した成分はこの量を含有させ、塩基性有機化合物は各試料について示したpHになる量で含有させた。これらに水の組成(質量%)を合わせて100質量%となることを意味する。表中のpHは室温(23℃)においてHORIBA社製、F−51(商品名)で測定した値である。
<Examples and comparative examples>
The components shown in Table 1 below were added to water at the composition (mass%) shown therein to prepare cleaning compositions 101 to 115 (Examples). As the water, general ultrapure water used in the semiconductor manufacturing process was used. Moreover, it replaced with the component composition shown in the following Table 1 with respect to the said Example, and prepared the cleaning composition c11, c12 (comparative example), s11, s12 (reference example). In addition, the component which showed the composition (mass%) in the table | surface contained this quantity, and the basic organic compound was contained in the quantity used as the pH shown about each sample. It means that the water composition (mass%) is combined with these to become 100 mass%. The pH in the table is a value measured with F-51 (trade name) manufactured by HORIBA at room temperature (23 ° C.).

<洗浄試験>
上記第1及び第2実施形態について、ビアホール形成後、パターンウエハを走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)により観察したところ、いずれもビアホール壁面にプラズマエッチング残渣及びアッシング残渣が認められた(図1(c)及び図2(c)参照)。また、上記第3実施形態について、配線形成後、パターンウエハをSEMにより観察したところ、配線の上面及び側面にプラズマエッチング残渣及びアッシング残渣が認められた(図3(c)参照)。
<Cleaning test>
About the said 1st and 2nd embodiment, when a via hole was formed and the pattern wafer was observed with the scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope), the plasma etching residue and the ashing residue were recognized by both via-hole wall surfaces (FIG. 1). (See (c) and FIG. 2 (c)). In the third embodiment, after the wiring was formed, the pattern wafer was observed by SEM. As a result, plasma etching residue and ashing residue were observed on the upper and side surfaces of the wiring (see FIG. 3C).

表1に記載した温度に調温した上記各洗浄組成物に上記残渣の付着したパターンウエハの切片(約2cm×2cm)を浸漬し、表1〜3に記載した浸漬時間後にパターンウエハの切片を取り出し、直ちに超純水で水洗、N2乾燥を行った。浸漬試験後のパターンウエハの切片の断面及び表面をSEMで観察し、フォトレジスト及び残渣(プラズマエッチング残渣及びアッシング残渣)の除去性、並びに、Al及びTiNの腐食性について下記の判断基準に従って評価を行った。除去性及び腐食性の評価結果を表1に記載した。 A section (about 2 cm × 2 cm) of the pattern wafer with the residue attached is immersed in each cleaning composition adjusted to the temperature described in Table 1, and the section of the pattern wafer is immersed after the immersion time described in Tables 1 to 3. The product was taken out, immediately washed with ultrapure water, and dried with N 2 . Observe the cross section and surface of the section of the patterned wafer after the immersion test with SEM, and evaluate the removability of the photoresist and residues (plasma etching residue and ashing residue) and the corrosivity of Al and TiN according to the following criteria. went. The evaluation results of removability and corrosivity are shown in Table 1.

<ビアホール周辺の表面の残渣除去>
AA:フォトレジスト及び残渣が完全に除去された。
A:フォトレジスト及び残渣がほぼ完全に除去された。
B:フォトレジスト及び残渣の溶解不良物が残存していた。
C:フォトレジスト及び残渣がほとんど除去されていなかった。
<Removal of residue on the surface around the via hole>
AA: The photoresist and residue were completely removed.
A: The photoresist and residue were almost completely removed.
B: A poorly dissolved photoresist and residue remained.
C: The photoresist and residue were hardly removed.

<ビアホール底の金属層の腐食>
AA:TiNの腐食は見られなかった。
A:TiNの腐食が配線に対して1%以下で起こっていた。
B:TiNの腐食が配線に対して10%以下で起こっていた。
C:TiNが完全に消失していた。
<Corrosion of the metal layer at the bottom of the via hole>
AA: Corrosion of TiN was not observed.
A: Corrosion of TiN occurred at 1% or less with respect to the wiring.
B: Corrosion of TiN occurred at 10% or less with respect to the wiring.
C: TiN completely disappeared.

なお、第3実施形態については、ビアホール周辺の表面ではなく、配線側面・上面の残渣除去の状態を観察評価した。また、金属層については、Al腐食(リセス)により評価した。評価基準は上記と同様である。   In the third embodiment, not the surface around the via hole but the state of residue removal on the wiring side surface / upper surface was observed and evaluated. The metal layer was evaluated by Al corrosion (recess). The evaluation criteria are the same as above.

Figure 2012046685
Figure 2012046685

Figure 2012046685
表中の略称は以下のとおりの内容を意味する。
・「%」は質量%を意味する。
・HAS:ヒドロキシルアミン硫酸塩
・CM:カルバジン酸メチル
・HA:ヒドロキシルアミン
・TMAH:テトラメチルアンモニウムヒドロキシド
・PVP:ポリビニルピロリドン
・PVA:ポリビニルアルコール
・PAA:ポリアクリル酸
1,3-BuDO:1,3−ブタンジオール
DPG:ジプロピレングリコール
Figure 2012046685
Abbreviations in the table mean the following contents.
・ "%" Means mass%.
-HAS: Hydroxylamine sulfate-CM: Methyl carbazate-HA: Hydroxylamine-TMAH: Tetramethylammonium hydroxide-PVP: Polyvinylpyrrolidone-PVA: Polyvinyl alcohol-PAA: Polyacrylic acid
1,3-BuDO: 1,3-butanediol
DPG: Dipropylene glycol

・残渣除去[1]:第1実施形態のビアホール周辺の表面の残渣除去に対する評価結果
・金属腐食[1]:第1実施形態のビアホール底のTiNの腐食に対する評価結果
・残渣除去[2]:第2実施形態のビアホール周辺の表面の残渣除去に対する評価結果
・金属腐食[2]:第2実施形態のビアホール底のAlの腐食に対する評価結果
・残渣除去[3]:第3実施形態の配線側面・上面の残渣除去に対する評価結果
・金属腐食[3]:第3実施形態のAlの腐食(リセス)における評価結果
Residue removal [1]: Evaluation results for residue removal on the surface around the via hole in the first embodiment Metal corrosion [1]: Evaluation results for corrosion of TiN on the bottom of the via hole in the first embodiment Residue removal [2]: Evaluation results for residue removal on the surface around the via hole in the second embodiment, metal corrosion [2]: Evaluation results for corrosion of Al in the bottom of the via hole in the second embodiment, residue removal [3]: Wiring side surface in the third embodiment・ Evaluation result for removal of residue on top surface ・ Metal corrosion [3]: Evaluation result in Al corrosion (recess) of the third embodiment

上記表1に示したとおり、本発明の洗浄組成物(実施例)は、様々な形態の半導体素子の製造において、半導体基板の金属部材の腐食を防止し、しかもその製造工程で生じるプラズマエッチング残渣やアッシング残渣の十分な除去を可能とするものであることが分かる。特に、酸性であり上記一般式(I)で表わされる含窒素芳香族環状化合物を含まない組成物(比較例、組成物c11、c12)に対して、極めて高い洗浄力と金属の腐食防止効果を示すものであることが分かる。また、イミダゾールを含み、アルカリ性または酸性の組成物(比較例、組成物c13、14)に比し、極めて高い洗浄力と金属の防食防止効果を示した。さらに、中性であるが上記一般式(I)で表わされる含窒素芳香族環状化合物を用いなかった組成物(参考例)に対して、金属の腐食防止効果が高まっていることが分かる(組成物103〜105、組成物s11、s12 対比参照)。   As shown in Table 1 above, the cleaning compositions (Examples) of the present invention prevent the corrosion of metal members of a semiconductor substrate in the manufacture of various forms of semiconductor elements, and the plasma etching residue generated in the manufacturing process. It can be seen that the ashing residue can be sufficiently removed. In particular, it has an extremely high detergency and a metal corrosion prevention effect for compositions that are acidic and do not contain the nitrogen-containing aromatic cyclic compound represented by the above general formula (I) (comparative examples, compositions c11 and c12). It turns out that it is what is shown. Moreover, compared with the alkaline or acidic composition (comparative example, composition c13,14) containing imidazole, the extremely high detergency and the metal anticorrosion prevention effect were shown. Further, it can be seen that the effect of preventing corrosion of metals is enhanced with respect to a composition (reference example) which is neutral but does not use the nitrogen-containing aromatic cyclic compound represented by the above general formula (I) (composition) Article 103-105, composition s11, s12 contrast reference).

10 ウエハ
12 Al合金膜
14 窒化チタン膜
16 配線
18 シリコン酸化膜
20 ビアホール
24 層間絶縁膜
26 窒化チタン膜
28 チタン膜
29 リセス
30 Al合金膜
32 窒化チタン膜
34 配線
R レジスト
G 残渣(プラズマエッチング残渣及びアッシング残渣)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wafer 12 Al alloy film 14 Titanium nitride film 16 Wiring 18 Silicon oxide film 20 Via hole 24 Interlayer insulating film 26 Titanium nitride film 28 Titanium film 29 Recess 30 Al alloy film 32 Titanium nitride film 34 Wiring R Resist G Residue (plasma etching residue and Ashing residue)

Claims (20)

水と、洗浄剤と、塩基性有機化合物と、酸性有機化合物と、下記一般式(I)で表わされる含窒素芳香族環状化合物とを含有させ、実質的に中性に調整された、半導体用基板用の洗浄組成物。
Figure 2012046685
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。R、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、アリール基、またはベンジル基を表す。)
Water, a cleaning agent, a basic organic compound, an acidic organic compound, and a nitrogen-containing aromatic cyclic compound represented by the following general formula (I), and substantially adjusted to neutrality for semiconductors A cleaning composition for a substrate.
Figure 2012046685
(Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group, or Represents a benzyl group.)
前記一般式(I)で表わされる化合物がイミダゾール、N−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾールであることを特徴とする請求項1に記載の洗浄組成物。   The compound represented by the general formula (I) is imidazole, N-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, or 2-phenylimidazole. The cleaning composition according to claim 1. 前記一般式(I)で表わされる化合物がイミダゾールであることを特徴とする請求項2に記載の洗浄組成物。   The cleaning composition according to claim 2, wherein the compound represented by the general formula (I) is imidazole. 前記酸性有機化合物が、1官能性、2官能性、3官能性、又は4官能性の有機酸であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   The cleaning composition according to claim 1, wherein the acidic organic compound is a monofunctional, difunctional, trifunctional, or tetrafunctional organic acid. 前記酸性有機化合物が、乳酸、クエン酸、ギ酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、グリコール酸、サリチル酸、酒石酸、及びリンゴ酸よりなる群から選ばれた少なくとも1つの化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   The acidic organic compound is lactic acid, citric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid, propionic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, glycolic acid, salicylic acid, tartaric acid, and malic acid. The cleaning composition according to claim 1, wherein the cleaning composition is at least one compound selected from the group consisting of: 前記塩基性有機化合物が、有機アミン及び第4級アンモニウム水酸化物よりなる群から選ばれた少なくとも1つの化合物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   The cleaning composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the basic organic compound is at least one compound selected from the group consisting of an organic amine and a quaternary ammonium hydroxide. object. 前記塩基性有機化合物が、水酸基を有しない有機アミンであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   The cleaning composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the basic organic compound is an organic amine having no hydroxyl group. 前記塩基性有機化合物が、テトラアルキルアンモニウム水酸化物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   The cleaning composition according to claim 1, wherein the basic organic compound is a tetraalkylammonium hydroxide. 前記洗浄剤が、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン硫酸塩、ヒドロキシルアミン塩酸塩、ヒドロキシルアミン硝酸塩、及びヒドロキシルアミンリン酸塩からなる群より選ばれた少なくとも1つの化合物であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   The cleaning agent is at least one compound selected from the group consisting of hydroxylamine, hydroxylamine sulfate, hydroxylamine hydrochloride, hydroxylamine nitrate, and hydroxylamine phosphate. 9. The cleaning composition according to any one of 8 above. さらに水溶性有機溶剤を含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   Furthermore, the water-soluble organic solvent is contained, The cleaning composition of any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. さらにアミノ基含有カルボン酸を含有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   Furthermore, amino-group containing carboxylic acid is contained, The cleaning composition of any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned. 前記アミノ基含有カルボン酸がヒスチジン及び/又はアルギニンである請求項11に記載の洗浄組成物。   The cleaning composition according to claim 11, wherein the amino group-containing carboxylic acid is histidine and / or arginine. さらに洗浄組成物の全質量に対して0.1質量%以上0.5質量%未満の酸性無機化合物を含有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   Furthermore, the cleaning composition of any one of Claims 1-12 containing 0.1 mass% or more and less than 0.5 mass% acidic inorganic compound with respect to the total mass of a cleaning composition. 前記酸性無機化合物が、リン酸、ホウ酸、六フッ化リン酸、リン酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、及び六フッ化リン酸アンモニウムからなる群より選ばれた少なくとも1つの化合物である、請求項13に記載の洗浄組成物。   The acidic inorganic compound is at least one compound selected from the group consisting of phosphoric acid, boric acid, hexafluorophosphoric acid, ammonium phosphate, ammonium borate, and ammonium hexafluorophosphate. The cleaning composition according to 1. 前記酸性無機化合物が、リン酸及び/又はその塩である、請求項14に記載の洗浄組成物。   The cleaning composition according to claim 14, wherein the acidic inorganic compound is phosphoric acid and / or a salt thereof. 半導体素子製造工程におけるプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣除去用の洗浄液として特に適した請求項1〜15のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   The cleaning composition according to any one of claims 1 to 15, which is particularly suitable as a cleaning liquid for removing plasma etching residue and / or ashing residue in a semiconductor element manufacturing process. 洗浄される半導体基板が、露出したアルミニウムの層、銅の層、又は窒化チタンの層を含むことを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の洗浄組成物。   The cleaning composition according to claim 1, wherein the semiconductor substrate to be cleaned includes an exposed aluminum layer, a copper layer, or a titanium nitride layer. 半導体基板上のプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を請求項1〜17のいずれか1項に記載の洗浄組成物で洗浄することを特徴とする洗浄方法。   A plasma etching residue and / or an ashing residue on a semiconductor substrate is cleaned with the cleaning composition according to claim 1. 前記洗浄処理を50〜90℃の温度で行うことを特徴とする請求項18に記載の洗浄方法。   The cleaning method according to claim 18, wherein the cleaning process is performed at a temperature of 50 to 90 ° C. (a)(a−1)半導体基板に対してプラズマエッチングを行うエッチング工程、及び/又は、(a−2)半導体基板上のレジストに対してアッシングを行うアッシング工程、並びに、
(b)請求項1〜17のいずれか1項に記載の洗浄組成物により、前記エッチング工程及び/又は前記アッシング工程において前記半導体基板上に形成されたプラズマエッチング残渣及び/又はアッシング残渣を洗浄除去する洗浄工程
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
(A) (a-1) an etching step of performing plasma etching on the semiconductor substrate, and / or (a-2) an ashing step of performing ashing on the resist on the semiconductor substrate, and
(B) The plasma etching residue and / or ashing residue formed on the semiconductor substrate in the etching step and / or the ashing step is cleaned and removed by the cleaning composition according to any one of claims 1 to 17. The manufacturing method of the semiconductor element characterized by including the washing | cleaning process to perform.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014171355A1 (en) 2013-04-19 2014-10-23 関東化学株式会社 Cleaning liquid composition
KR101464881B1 (en) * 2013-06-10 2014-11-25 오씨아이 주식회사 Alkali aqueous solution including metal chelating agent for wafer cleaning
JP2016536392A (en) * 2013-10-21 2016-11-24 フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー.エス.エー., インコーポレイテッド Cleaning formulations for removing surface residues
JP2017116871A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 花王株式会社 Detergent composition for resin mask peeling
KR20170083026A (en) 2014-11-13 2017-07-17 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 Alkaline earth metal-containing cleaning solution for cleaning semiconductor element, and method for cleaning semiconductor element using same
JP2018139307A (en) * 2013-02-06 2018-09-06 三菱ケミカル株式会社 Cleaning liquid for substrate for semiconductor devices and method for cleaning substrate for semiconductor devices
JP2020508369A (en) * 2017-02-10 2020-03-19 フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー.エス.エー., インコーポレイテッド Formulation for cleaning
US10927329B2 (en) 2013-12-06 2021-02-23 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning formulation for removing residues on surfaces
US11407966B2 (en) 2018-03-28 2022-08-09 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning compositions

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018139307A (en) * 2013-02-06 2018-09-06 三菱ケミカル株式会社 Cleaning liquid for substrate for semiconductor devices and method for cleaning substrate for semiconductor devices
WO2014171355A1 (en) 2013-04-19 2014-10-23 関東化学株式会社 Cleaning liquid composition
KR101464881B1 (en) * 2013-06-10 2014-11-25 오씨아이 주식회사 Alkali aqueous solution including metal chelating agent for wafer cleaning
JP2016536392A (en) * 2013-10-21 2016-11-24 フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー.エス.エー., インコーポレイテッド Cleaning formulations for removing surface residues
US11286444B2 (en) 2013-12-06 2022-03-29 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning formulation for removing residues on surfaces
US11639487B2 (en) 2013-12-06 2023-05-02 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning formulation for removing residues on surfaces
US11618867B2 (en) 2013-12-06 2023-04-04 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning formulation for removing residues on surfaces
US11401487B2 (en) 2013-12-06 2022-08-02 Fujifilm Electronics Materials U.S.A., Inc. Cleaning formulation for removing residues on surfaces
US10927329B2 (en) 2013-12-06 2021-02-23 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning formulation for removing residues on surfaces
US10377978B2 (en) 2014-11-13 2019-08-13 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Alkaline earth metal-containing cleaning solution for cleaning semiconductor element, and method for cleaning semiconductor element using same
KR20170083026A (en) 2014-11-13 2017-07-17 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 Alkaline earth metal-containing cleaning solution for cleaning semiconductor element, and method for cleaning semiconductor element using same
JP2017116871A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 花王株式会社 Detergent composition for resin mask peeling
JP2020508369A (en) * 2017-02-10 2020-03-19 フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー.エス.エー., インコーポレイテッド Formulation for cleaning
US11407966B2 (en) 2018-03-28 2022-08-09 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning compositions

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