JP2023048527A - Etching liquid, method for etching metal-containing layer and method for forming metal wiring - Google Patents

Etching liquid, method for etching metal-containing layer and method for forming metal wiring Download PDF

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克也 谷津
Katsuya Tanitsu
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Abstract

To provide an etching liquid capable of reducing roughness of a surface after etching, an etching method using the etching liquid and a method for forming metal wiring.SOLUTION: There is provided an etching liquid which contains hydrogen peroxide and chitosan, has a pH of 0.1 or more and 4.0 or less and is used for etching of a metal-containing layer. Further, there is provided an etching liquid which contains hydrogen peroxide, chitosan and an organic acid and is used for etching of a metal-containing layer. Furthermore, there is provided a method for etching a metal-containing layer which comprises a step of bringing the etching liquid into contact with a metal-containing layer. In addition, there is provided a method for producing metal wiring which comprises a step of etching a metal-containing layer using the etching liquid.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、エッチング液、金属含有層のエッチング方法、及び金属配線の形成方法に関する。 The present invention relates to an etchant, a method for etching a metal-containing layer, and a method for forming metal wiring.

半導体デバイスの製造プロセスは、多段階の様々な加工工程で構成されている。そのような加工工程には、半導体層や電極等をエッチング等によりパターニングするプロセスも含まれる。配線等の金属材料としては、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)等が用いられている。 2. Description of the Related Art A semiconductor device manufacturing process is composed of various multi-step processing steps. Such a processing step includes a process of patterning semiconductor layers, electrodes, etc. by etching or the like. Molybdenum (Mo), copper (Cu), cobalt (Co), nickel (Ni), tungsten (W), and the like are used as metal materials for wiring and the like.

モリブデン等の金属配線形成プロセスに用いられるエッチング液としては、過酸化水素水溶液;リン酸、硝酸及び酢酸の混合液;硝酸、フッ酸及び酢酸の混合液;水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化アンモニウム及びリン酸ナトリムのアルカリ性水溶液等が知られている。また、銅層及びモリブデン層を含む多層薄膜用エッチング液として、過酸化水素、フッ素原子を含有しない無機酸、有機酸、アミン化合物、アゾール化合物、及び過酸化水素安定剤を含有するエッチング液が提案されている(特許文献1)。 Etching solutions used in metal wiring formation processes such as molybdenum include aqueous hydrogen peroxide solution; mixed solution of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid; mixed solution of nitric acid, hydrofluoric acid and acetic acid; sodium hydroxide, sodium carbonate and ammonium hydroxide. and an alkaline aqueous solution of sodium phosphate. In addition, an etching solution containing hydrogen peroxide, an inorganic acid not containing fluorine atoms, an organic acid, an amine compound, an azole compound, and a hydrogen peroxide stabilizer is proposed as an etching solution for a multilayer thin film containing a copper layer and a molybdenum layer. (Patent Document 1).

特許第5051323号公報Japanese Patent No. 5051323

金属表面のエッチングプロセスでは、エッチング後の金属表面の粗さ(表面ラフネス)を低減することが求められるが、これまで表面ラフネスが十分に低減できるエッチング液はなかった。表面ラフネスの低減が十分でないと、後工程で不具合が発生し、歩留まりの低下を生じる場合がある。
また、半導体積層構造を有する素子では、上下配線のプラグ接合において、上限配線間の近接による電流リークが問題となる。これを防ぐためには、リセスプロセスによる配線の微小エッチングが必要となる。そのような微小エッチングにおいては、プラグ接合部に不具合が生じないように、表面ラフネスを低減したエッチングが求められる。
In etching processes for metal surfaces, it is required to reduce the roughness (surface roughness) of the metal surface after etching, but so far there has been no etchant that can sufficiently reduce the surface roughness. If the surface roughness is not sufficiently reduced, problems may occur in post-processes, resulting in a decrease in yield.
In addition, in a device having a semiconductor laminated structure, current leakage due to proximity between upper and lower wirings becomes a problem in plug junctions of upper and lower wirings. In order to prevent this, fine etching of the wiring by the recess process is required. In such micro-etching, etching with reduced surface roughness is required so as not to cause defects in the plug junction.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、エッチング後の表面ラフネスを低減可能な、エッチング液、前記エッチング液を用いたエッチング方法、及び金属配線の形成方法を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an etchant, an etching method using the etchant, and a method for forming metal wiring, which are capable of reducing surface roughness after etching. do.

上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configurations.

本発明の第1の態様は、過酸化水素と、キトサンと、を含み、pHが0.1以上4.0以下である、金属含有層のエッチングに用いるエッチング液である。 A first aspect of the present invention is an etchant used for etching a metal-containing layer, containing hydrogen peroxide and chitosan and having a pH of 0.1 or more and 4.0 or less.

本発明の第2の態様は、過酸化水素と、キトサンと、有機酸と、を含む、金属含有層のエッチングに用いるエッチング液である。 A second aspect of the present invention is an etchant used for etching a metal-containing layer, containing hydrogen peroxide, chitosan, and an organic acid.

本発明の第3の態様は、前記第1又は第2の態様のエッチング液に、金属含有層を接触させる工程を含む、金属含有層のエッチング方法である。 A third aspect of the present invention is a method for etching a metal-containing layer, comprising the step of bringing the metal-containing layer into contact with the etching solution of the first or second aspect.

本発明の第3の態様は、前記第1又は第2の態様のエッチング液を用いて、金属含有層をエッチングする工程を含む、金属配線の形成方法である。 A third aspect of the present invention is a method for forming a metal wiring, comprising the step of etching a metal-containing layer using the etching solution of the first or second aspect.

本発明によれば、エッチング後の表面ラフネスを低減可能な、エッチング液、前記エッチング液を用いたエッチング方法、及び金属配線の形成方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the etching liquid which can reduce the surface roughness after an etching, the etching method using the said etching liquid, and the formation method of metal wiring can be provided.

(エッチング液)
本発明の一実施形態にかかるエッチング液は、金属含有層のエッチングに用いられる。本実施形態にかかるエッチング液は、過酸化水素と、キトサンと、を含む。
(Etching liquid)
An etchant according to one embodiment of the present invention is used for etching a metal-containing layer. The etchant according to this embodiment contains hydrogen peroxide and chitosan.

<過酸化水素>
本実施形態のエッチング液は、過酸化水素(H)を含有する。本実施形態のエッチング液において、過酸化水素は、酸化剤として機能する。
<Hydrogen peroxide>
The etchant of this embodiment contains hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). In the etching liquid of this embodiment, hydrogen peroxide functions as an oxidizing agent.

本実施形態のエッチング液において、過酸化水素の含有量は、エッチング対象の金属のエッチングが可能であれば、特に限定されない。過酸化水素の含有量としては、例えば、エッチング液の全質量に対し、0.05~40質量%が挙げられる。過酸化水素の含有量の下限値としては、例えば、エッチング液の全質量に対し、0.1質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、4質量%以上、又は5質量%以上が挙げられる。過酸化水素の含有量が前記下限値以上であると、エッチング対象の金属に対するエッチングレートがより良好となる。過酸化水素の含有量の上限値としては、例えば、エッチング液の全質量に対し、35質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、18質量%以下、又は15質量%以下が挙げられる。過酸化水素の含有量が前記上限値以下であると、エッチング後の金属の表面ラフネスが低減しやすくなる。前記上限値及び下限値は、任意に組合せることができる。 In the etching solution of the present embodiment, the content of hydrogen peroxide is not particularly limited as long as the metal to be etched can be etched. The content of hydrogen peroxide is, for example, 0.05 to 40% by mass with respect to the total mass of the etchant. The lower limit of the content of hydrogen peroxide is, for example, 0.1% by mass or more, 0.5% by mass or more, 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more with respect to the total mass of the etching solution. , 4% by mass or more, or 5% by mass or more. When the content of hydrogen peroxide is at least the lower limit, the etching rate for the metal to be etched becomes better. The upper limit of the hydrogen peroxide content is, for example, 35% by mass or less, 30% by mass or less, 25% by mass or less, 20% by mass or less, 18% by mass or less, or 15% by mass with respect to the total mass of the etching solution. % or less. When the content of hydrogen peroxide is equal to or less than the upper limit, the surface roughness of the etched metal is likely to be reduced. The upper limit value and the lower limit value can be combined arbitrarily.

<キトサン>
本実施形態のエッチング液は、キトサンを含有する。本実施形態のエッチング液において、キトサンは、表面ラフネスの抑制剤として機能する。キトサンは、下記繰り返し単位から構成される多糖類である。
<Chitosan>
The etching solution of this embodiment contains chitosan. In the etching solution of the present embodiment, chitosan functions as an inhibitor of surface roughness. Chitosan is a polysaccharide composed of the following repeating units.

Figure 2023048527000001
Figure 2023048527000001

本実施形態のエッチング液において、キトサンの含有量は、エッチング対象の金属のエッチングが可能であれば、特に限定されない。キトサンの含有量としては、例えば、エッチング液の全質量に対し、0.0001~10質量%が挙げられる。過酸化水素の含有量の下限値としては、例えば、エッチング液の全質量に対し、0.0005質量%以上、0.001質量%以上、0.005質量%以上、0.01質量%以上、0.03質量%以上、又は0.05質量%以上が挙げられる。キトサンの含有量が前記下限値以上であると、エッチング後の金属の表面ラフネスがより低減される。キトサンの含有量の上限値としては、例えば、エッチング液の全質量に対し、9質量%以下、8質量%以下、7質量%以下、6質量%以下、5質量%以下、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、又は1質量%以下が挙げられる。キトサンの含有量が前記上限値以下であると、エッチングレートがより良好となる。前記上限値及び下限値は、任意に組合せることができる。 In the etching solution of the present embodiment, the content of chitosan is not particularly limited as long as the metal to be etched can be etched. The content of chitosan is, for example, 0.0001 to 10% by mass with respect to the total mass of the etching liquid. The lower limit of the hydrogen peroxide content is, for example, 0.0005% by mass or more, 0.001% by mass or more, 0.005% by mass or more, 0.01% by mass or more with respect to the total mass of the etching solution, 0.03% by mass or more, or 0.05% by mass or more. When the content of chitosan is at least the lower limit, the surface roughness of the etched metal is further reduced. The upper limit of the content of chitosan is, for example, 9% by mass or less, 8% by mass or less, 7% by mass or less, 6% by mass or less, 5% by mass or less, 4% by mass or less, based on the total mass of the etching solution. 3% by mass or less, 2% by mass or less, 1.5% by mass or less, or 1% by mass or less. When the content of chitosan is equal to or less than the upper limit, the etching rate becomes better. The upper limit value and the lower limit value can be combined arbitrarily.

<酸成分>
本実施形態のエッチング液は、酸成分を含有することが好ましい。本実施形態のエッチング液において、酸成分は、キトサンの安定化剤として機能し得る。エッチング液が酸成分を含有することにより、エッチング液中でキトサンが安定化し、エッチング後の金属の表面ラフネスが低減されやすくなる。
<Acid component>
The etching solution of the present embodiment preferably contains an acid component. In the etching solution of the present embodiment, the acid component can function as a stabilizing agent for chitosan. When the etchant contains an acid component, chitosan is stabilized in the etchant, and the surface roughness of the metal after etching is easily reduced.

酸成分は、キトサンの安定化が図れる限り、特に限定されない。酸成分は、有機酸であってもよく、無機酸であってもよい。無機酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸、次亜リン酸、炭酸、スルファミン酸等が挙げられる。中でも、無機酸は、リン酸が好ましい。 The acid component is not particularly limited as long as chitosan can be stabilized. The acid component may be an organic acid or an inorganic acid. Inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, carbonic acid, sulfamic acid and the like. Among them, the inorganic acid is preferably phosphoric acid.

有機酸としては、例えば、カルボン酸が挙げられる。カルボン酸は、モノカルボン酸であってもよく、多価カルボン酸であってもよいが、モノカルボン酸が好ましい。カルボン酸は、脂肪族カルボン酸であってもよく、芳香族カルボン酸であってもよいが、脂肪族カルボン酸が好ましい。脂肪族カルボン酸の炭素原子数としては、例えば、炭素原子数1~18が挙げられ、炭素原子数1~14が好ましく、炭素原子数1~10がより好ましく、炭素原子数1~6がさら好ましく、炭素原子数1~3が特に好ましい。芳香族カルボン酸の炭素原子数としては、炭素原子数6~10が挙げられる。 Organic acids include, for example, carboxylic acids. The carboxylic acid may be a monocarboxylic acid or a polyvalent carboxylic acid, but is preferably a monocarboxylic acid. The carboxylic acid may be either an aliphatic carboxylic acid or an aromatic carboxylic acid, preferably an aliphatic carboxylic acid. The number of carbon atoms in the aliphatic carboxylic acid includes, for example, 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 14 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms. Preferred are those with 1 to 3 carbon atoms. The number of carbon atoms in the aromatic carboxylic acid includes 6 to 10 carbon atoms.

脂肪族カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、グリコール酸、ジグリコール酸、ピルビン酸、酪酸、ヒドロキシ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の脂肪族モノカルボン酸;酒石酸、コハク酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、イタコン酸、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸;クエン酸、プロパントリカルボン酸、trans-アコニット酸等の脂肪族トリカルボン酸等が挙げられる。
芳香族カルボン酸としては、安息香酸、サリチル酸、マンデル酸等の芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
中でも、有機酸としては、脂肪族モノカルボン酸が好ましく、酢酸、グリコール酸、乳酸がより好ましい。
本実施形態のエッチング液は、カルボン酸以外の有機酸を含有しないものであってもよく、上記酸成分として例示した成分のいずれか1種以上を含有しないものであってもよい。本実施形態のエッチング液は、例えば、芳香族カルボン酸、多価カルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸、及び4価以上のカルボン酸のいずれか1種以上を含有しないものであってもよい。
Examples of aliphatic carboxylic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, lactic acid, glycolic acid, diglycolic acid, pyruvic acid, butyric acid, hydroxybutyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, lauric acid, and myristic acid. , palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, etc.; tartaric acid, succinic acid, malic acid, maleic acid, fumaric acid, glutaric acid, itaconic acid, adipic acid, etc. Acids; aliphatic tricarboxylic acids such as citric acid, propanetricarboxylic acid, trans-aconitic acid, and the like.
Aromatic carboxylic acids include aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, salicylic acid and mandelic acid; and aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid.
Among them, as the organic acid, aliphatic monocarboxylic acids are preferable, and acetic acid, glycolic acid, and lactic acid are more preferable.
The etching solution of the present embodiment may contain no organic acid other than carboxylic acid, or may contain no one or more of the components exemplified as the acid components. The etching solution of the present embodiment may not contain, for example, any one or more of aromatic carboxylic acid, polycarboxylic acid, dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, and tetravalent or higher carboxylic acid.

酸成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のエッチング液において、酸成分の含有量は、エッチング対象の金属のエッチングが可能であれば、特に限定されない。酸成分の含有量としては、例えば、エッチング液の全質量に対し、0.05~40質量%が挙げられる。酸成分の含有量の下限値としては、例えば、エッチング液の全質量に対し、0.01質量%以上、0.05質量%以上、0.1質量%以上、0.5質量%以上、又は1質量%以上が挙げられる。酸成分の含有量が前記下限値以上であると、エッチング後の金属の表面ラフネスが低減されやすくなる。酸成分の含有量の上限値としては、例えば、エッチング液の全質量に対し、35質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、15質量%以下、12質量%以下、又は10質量%以下が挙げられる。酸成分の含有量が前記上限値以下であると、エッチングレートが良好に維持されやすい。前記上限値及び下限値は、任意に組合せることができる。
One type of acid component may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the etching solution of the present embodiment, the content of the acid component is not particularly limited as long as the metal to be etched can be etched. The content of the acid component is, for example, 0.05 to 40% by mass with respect to the total mass of the etchant. The lower limit of the content of the acid component is, for example, 0.01% by mass or more, 0.05% by mass or more, 0.1% by mass or more, 0.5% by mass or more, or 1 mass % or more is mentioned. When the content of the acid component is at least the lower limit, the surface roughness of the etched metal is likely to be reduced. The upper limit of the content of the acid component is, for example, 35% by mass or less, 30% by mass or less, 25% by mass or less, 20% by mass or less, 15% by mass or less, or 12% by mass or less with respect to the total mass of the etching solution. , or 10% by mass or less. When the content of the acid component is equal to or less than the above upper limit value, the etching rate is likely to be favorably maintained. The upper limit value and the lower limit value can be combined arbitrarily.

酸成分は、エッチング液のpHを調整するために用いられてもよい。例えば、エッチング液の他の成分を水に溶解した後、所望のpHとなるように、酸成分を添加してもよい。この場合、エッチング液のpHを測定しながらエッチング液に酸成分を添加していき、所望のpHとなった時点で、酸成分の添加を終了してもよい。本実施形態のエッチング液において、酸成分の含有量は、エッチング液のpHを所望の範囲に調整するために必要な量であってもよい。 An acid component may be used to adjust the pH of the etchant. For example, after dissolving other components of the etchant in water, an acid component may be added so as to obtain a desired pH. In this case, the acid component may be added to the etching solution while measuring the pH of the etching solution, and the addition of the acid component may be terminated when the desired pH is reached. In the etchant of the present embodiment, the content of the acid component may be an amount necessary to adjust the pH of the etchant to a desired range.

<pH>
本実施形態のエッチング液のpHは、特に限定されないが、0.1以上4.0以下が好ましい。エッチング液のpHが前記範囲内であると、エッチング液中のキトサンが安定化し、表面ラフネスが低減されやすくなる。エッチング液のpHの下限値としては、例えば、0.2以上、0.3以上、0.4以上、0.5以上、0.6以上、0.7以上、又は0.8以上が挙げられる。エッチング液のpHの上限値としては、例えば、3.9以下、3.8以下、3.7以下、3.6以下、又は3.5以下が挙げられる。前記上限値及び下限値は、任意に組合せることができる。
<pH>
Although the pH of the etching solution of the present embodiment is not particularly limited, it is preferably from 0.1 to 4.0. When the pH of the etchant is within the above range, chitosan in the etchant is stabilized and the surface roughness is easily reduced. Examples of the lower limit of the pH of the etching solution include 0.2 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, 0.5 or more, 0.6 or more, 0.7 or more, or 0.8 or more. . Examples of the upper limit of the pH of the etching solution include 3.9 or less, 3.8 or less, 3.7 or less, 3.6 or less, or 3.5 or less. The upper limit value and the lower limit value can be combined arbitrarily.

<任意成分>
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分に加えて他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、水、極性有機溶剤、アミン化合物、アゾール類、過酸化水素安定剤、pH調整剤、及び界面活性剤等が挙げられる。
<Optional component>
The etching solution of the present embodiment may contain other components in addition to the above components within a range that does not impair the effects of the present invention. Other components include, for example, water, polar organic solvents, amine compounds, azoles, hydrogen peroxide stabilizers, pH adjusters, and surfactants.

≪水≫
本実施形態のエッチング液は、上記成分の溶媒として水を含むことが好ましい。水は、不可避的に混入する微量成分を含んでいてもよい。本実施形態のエッチング液に用いられる水は、蒸留水、イオン交換水、及び超純水などの浄化処理を施された水が好ましく、半導体製造に一般的に使用される超純水を用いることがより好ましい。
本実施形態のエッチング液中の水の含有量は、特に限定されないが、エッチング液の全質量に対し、30~99質量%が挙げられる。水の含有量は、他の成分を所望の含有量とするために調整されてもよい。
≪Water≫
The etching solution of the present embodiment preferably contains water as a solvent for the above components. The water may contain trace ingredients which are unavoidably included. The water used in the etching solution of the present embodiment is preferably purified water such as distilled water, ion-exchanged water, and ultrapure water, and ultrapure water generally used in semiconductor manufacturing is used. is more preferred.
The content of water in the etching solution of the present embodiment is not particularly limited, but may be 30 to 99% by mass with respect to the total mass of the etching solution. The water content may be adjusted to achieve the desired content of other ingredients.

≪極性有機溶媒≫
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、極性有機溶剤を含有してもよい。極性有機溶剤としては、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、n-ブタノール、イソブタノール、tert-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、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、フルフリルアルコール、及び2-メチルー2,4-ペンタンジオール等)、ジメチルスルホキシド、エーテル類(例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル)等が挙げられる。極性有機溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のエッチング液は、極性溶媒を含有しないものであってもよく、前記例示した極性溶媒のいずれか1種以上を含有しないものであってもよい。
≪Polar organic solvent≫
The etching solution of the present embodiment may contain a polar organic solvent as long as the effects of the present invention are not impaired. Polar organic solvents include alcohols (e.g., methanol, ethanol, n-butanol, isobutanol, tert-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,3-butanediol, 4-butanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, furfuryl alcohol, and 2-methyl-2,4-pentanediol, etc.), dimethyl sulfoxide, ethers (e.g., ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether) and the like. A polar organic solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
The etching solution of the present embodiment may contain no polar solvent, or may contain no one or more of the polar solvents exemplified above.

≪アミン化合物≫
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、アミン化合物を含有してもよい。アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、1,2-プロパンジアミン、1,3-プロパンジアミン、N,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、N,N-ジエチル-1,3-プロパンジアミン、1,3-ジアミノブタン、2,3-ジアミノブタン、ペンタメチレンジアミン、2,4-ジアミノペンタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、N-メチルエチレンジアミン、N,N-ジメチルエチレンジアミン、トリメチルエチレンジアミン、N-エチルエチレンジアミン、N,N-ジエチルエチレンジアミン、トリエチルエチレンジアミン、1,2,3-トリアミノプロパン、ヒドラジン、トリス(2-アミノエチル)アミン、テトラ(アミノメチル)メタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチルペンタミン、ヘプタエチレンオクタミン、ノナエチレンデカミン、ジアザビシクロウンデセン等のポリアミン;エタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、N-アミノエチルエタノールアミン、N-プロピルエタノールアミン、N-ブチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、1-アミノ-2-プロパノール、N-メチルイソプロパノールアミン、N-エチルイソプロパノールアミン、N-プロピルイソプロパノールアミン、2-アミノプロパン-1-オール、N-メチル-2-アミノ-プロパン-1-オール、N-エチル-2-アミノ-プロパン-1-オール、1-アミノプロパン-3-オール、N-メチル-1-アミノプロパン-3-オール、N-エチル-1-アミノプロパン-3-オール、1-アミノブタン-2-オール、N-メチル-1-アミノブタン-2-オール、N-エチル-1-アミノブタン-2オール、2-アミノブタン-1-オール、N-メチル-2-アミノブタン-1-オール、N-エチル-2-アミノブタン-1-オール、3-アミノブタン-1-オール、N-メチル-3-アミノブタン-1-オール、N-エチル-3-アミノブタン-1-オール、1-アミノブタン-4-オール、N-メチル1-アミノブタン-4-オール、N-エチル-1-アミノブタン-4-オール、1-アミノ-2-メチルプロパン-2-オール、2-アミノ-2-メチルプロパン-1-オール、1-アミノペンタン-4-オール、2-アミノ-4-メチルペンタン-1-オール、2-アミノヘキサン-1-オール、3-アミノヘプタン-4-オール、1-アミノオクタン-2-オール、5-アミノオクタン-4-オール、1-アミノプパン-2,3-ジオール、2-アミノプロパン-1,3-ジオール、トリス(オキシメチル)アミノメタン、1,2-ジアミノプロパン-3-オール、1,3-ジアミノプロパン-2-オール、2-(2-アミノエトキシ)エタノール、2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール、ジグリコールアミン等のアルカノールアミン等が挙げられる。アミン化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のエッチング液は、アミン化合物を含有しないものであってもよく、前記例示したアミン化合物のいずれか1種以上を含有しないものであってもよい。
<<Amine compound>>
The etching solution of the present embodiment may contain an amine compound within a range that does not impair the effects of the present invention. Examples of amine compounds include ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,3-propanediamine, N,N-dimethyl-1,3-propanediamine, N,N-diethyl- 1,3-propanediamine, 1,3-diaminobutane, 2,3-diaminobutane, pentamethylenediamine, 2,4-diaminopentane, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, N- methylethylenediamine, N,N-dimethylethylenediamine, trimethylethylenediamine, N-ethylethylenediamine, N,N-diethylethylenediamine, triethylethylenediamine, 1,2,3-triaminopropane, hydrazine, tris(2-aminoethyl)amine, tetra Polyamines such as (aminomethyl)methane, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylpentamine, heptaethyleneoctamine, nonaethylenedecamine, diazabicycloundecene; ethanolamine, N-methylethanolamine, N-methyldiethanolamine, N -ethylethanolamine, N-aminoethylethanolamine, N-propylethanolamine, N-butylethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 1-amino-2-propanol, N-methylisopropanolamine, N-ethylisopropanolamine, N-propylisopropanolamine, 2-aminopropan-1-ol, N-methyl-2-amino-propan-1-ol, N-ethyl-2-amino-propan-1-ol, 1-aminopropan-3- ol, N-methyl-1-aminopropan-3-ol, N-ethyl-1-aminopropan-3-ol, 1-aminobutan-2-ol, N-methyl-1-aminobutan-2-ol, N- Ethyl-1-aminobutan-2ol, 2-aminobutan-1-ol, N-methyl-2-aminobutan-1-ol, N-ethyl-2-aminobutan-1-ol, 3-aminobutan-1-ol, N -methyl-3-aminobutan-1-ol, N-ethyl-3-aminobutan-1-ol, 1-aminobutan-4-ol, N-methyl 1-aminobutan-4-ol, N-ethyl-1-aminobutan- 4-ol, 1-amino-2-methylpropan-2-ol, 2-amino-2-methylpropan-1-ol, 1-aminopentan-4-ol, 2-amino-4-methylpentane-1- ol, 2-aminohexan-1-ol, 3-aminoheptan-4-ol, 1-aminooctan-2-ol, 5-aminooctan-4-ol, 1-aminobutane-2,3-diol, 2- aminopropane-1,3-diol, tris(oxymethyl)aminomethane, 1,2-diaminopropan-3-ol, 1,3-diaminopropan-2-ol, 2-(2-aminoethoxy)ethanol, 2 Alkanolamine such as -(2-aminoethylamino)ethanol and diglycolamine. An amine compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
The etching solution of the present embodiment may contain no amine compound, or may contain no one or more of the amine compounds exemplified above.

≪アゾール類≫
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、アゾール類を含有してもよい。アゾール類としては、例えば、1H-ベンゾトリアゾール、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、3-アミノ-1H-トリアゾール等のトリアゾール類;1H-テトラゾール、5-メチル-1H-テトラゾール、5-フェニル-1H-テトラゾール、5-アミノ-1H-テトラゾール等のテトラゾール類;1H-イミダゾール、1H-ベンゾイミダゾール等のイミダゾール類;1,3-チアゾール、4-メチルチアゾール等のチアゾール類等が挙げられる。アゾール類は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のエッチング液は、アゾール類を含有しないものであってもよく、前記例示したアゾール類のいずれか1種以上を含有しないものであってもよい。
<<Azoles>>
The etching solution of the present embodiment may contain azoles as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of azoles include triazoles such as 1H-benzotriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, 3-amino-1H-triazole; 1H-tetrazole, 5-methyl-1H-tetrazole, 5-phenyl-1H -tetrazole and 5-amino-1H-tetrazole; imidazoles such as 1H-imidazole and 1H-benzimidazole; thiazoles such as 1,3-thiazole and 4-methylthiazole. Azoles may be used singly or in combination of two or more.
The etching solution of the present embodiment may contain no azoles, or may contain no one or more of the azoles exemplified above.

≪過酸化水素安定剤≫
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、過酸化水素安定剤を含有してもよい。過酸化水素安定剤は、過酸化水素の分解を抑制する物質である。過酸化水素安定剤としては、例えば、フェニル尿素、アリル尿素、1,3-ジメチル尿素、チオ尿素等の尿素系過酸化水素安定剤;フェニル酢酸アミド;フェニルエチレングリコール等が挙げられる。過酸化水素安定剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のエッチング液は、過酸化水素安定剤を含有しないものであってもよく、前記例示した過酸化水素安定剤のいずれか1種以上を含有しないものであってもよい。
≪Hydrogen peroxide stabilizer≫
The etching solution of the present embodiment may contain a hydrogen peroxide stabilizer within a range that does not impair the effects of the present invention. A hydrogen peroxide stabilizer is a substance that inhibits the decomposition of hydrogen peroxide. Examples of hydrogen peroxide stabilizers include urea-based hydrogen peroxide stabilizers such as phenylurea, allyl urea, 1,3-dimethylurea and thiourea; phenylacetamide; phenylethylene glycol and the like. The hydrogen peroxide stabilizers may be used singly or in combination of two or more.
The etching solution of the present embodiment may contain no hydrogen peroxide stabilizer, or may contain no one or more of the hydrogen peroxide stabilizers exemplified above.

≪pH調整剤≫
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、酸成分以外のpH調整剤を含有してもよい。pH調整剤としては、例えば、塩基性化合物が挙げられる。塩基性化合物は、有機塩基性化合物であってもよく、無機塩基性化合物であってもよい。
無機塩基性化合物は、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属を含む無機化合物及びその塩が挙げられる。例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等が挙げられる。
有機塩基性化合物としては、四級アンモニウム塩、アルキルアミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン等)等が挙げられる。四級アンモニウム塩としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ビス(2-ヒドロキシエチル)ジメチルアンモニウムヒドロキシド、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、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリエチルアンモニウムヒドロキシド、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及びトリエチル(ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。
pH調整剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のエッチング液は、酸成分以外のpH調整剤を含有しないものであってもよく、前記例示したpH調整剤のいずれか1種以上を含有しないものであってもよい。
≪pH adjuster≫
The etching solution of the present embodiment may contain a pH adjuster other than the acid component within a range that does not impair the effects of the present invention. Examples of pH adjusters include basic compounds. The basic compound may be an organic basic compound or an inorganic basic compound.
Inorganic basic compounds include inorganic compounds containing alkali metals or alkaline earth metals and salts thereof. Examples include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, and cesium hydroxide.
Examples of organic basic compounds include quaternary ammonium salts and alkylamines (trimethylamine, triethylamine, etc.). Examples of quaternary ammonium salts include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), bis(2-hydroxyethyl)dimethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, methyltriethylammonium hydroxide, trimethyl(hydroxyethyl)ammonium hydroxide, triethyl(hydroxyethyl)ammonium hydroxide and the like.
One of the pH adjusters may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
The etching solution of the present embodiment may contain no pH adjuster other than the acid component, or may contain no one or more of the pH adjusters exemplified above.

≪界面活性剤≫
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。
≪Surfactant≫
The etching solution of the present embodiment may contain a surfactant within a range that does not impair the effects of the present invention. Surfactants include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and the like.

ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリアルキレンオキサイドアルキルフェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレンオキサイドアルキルエーテル系界面活性剤、ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドからなるブロックポリマー系界面活性剤、ポリオキシアルキレンジスチレン化フェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレントリベンジルフェニルエーテル系界面活性剤、アセチレンポリアルキレンオキサイド系界面活性剤等が挙げられる。 Examples of nonionic surfactants include polyalkylene oxide alkylphenyl ether surfactants, polyalkylene oxide alkyl ether surfactants, block polymer surfactants composed of polyethylene oxide and polypropylene oxide, and polyoxyalkylene distyrenated surfactants. Phenyl ether-based surfactants, polyalkylenetribenzylphenyl ether-based surfactants, acetylene polyalkylene oxide-based surfactants, and the like are included.

アニオン界面活性剤としては、例えば、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸、脂肪酸アミドスルホン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテルプロピオン酸、アルキルホスホン酸、脂肪酸の塩等が挙げられる。「塩」としてはアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、テトラメチルアンモニウム塩等が挙げられる。 Examples of anionic surfactants include alkylsulfonic acids, alkylbenzenesulfonic acids, alkylnaphthalenesulfonic acids, alkyldiphenyl ether sulfonic acids, fatty acid amidosulfonic acids, polyoxyethylene alkyl ether carboxylic acids, polyoxyethylene alkyl ether acetic acids, polyoxyethylene Alkyl ether propionic acids, alkyl phosphonic acids, fatty acid salts and the like can be mentioned. "Salts" include ammonium salts, sodium salts, potassium salts, tetramethylammonium salts and the like.

カチオン界面活性剤としては、例えば、第4級アンモニウム塩系界面活性剤、アルキルピリジウム系界面活性剤等が挙げられる。 Examples of cationic surfactants include quaternary ammonium salt-based surfactants and alkylpyridium-based surfactants.

両性界面活性剤としては、例えば、ベタイン型界面活性剤、アミノ酸型界面活性剤、イミダゾリン型界面活性剤、アミンオキサイド型界面活性剤等が挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include betaine surfactants, amino acid surfactants, imidazoline surfactants, amine oxide surfactants, and the like.

界面活性剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のエッチング液は、界面活性剤を含有しないものであってもよく、前記例示した界面活性剤のいずれか1種以上を含有しないものであってもよい。
One type of surfactant may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The etching solution of the present embodiment may contain no surfactant, or may contain no one or more of the surfactants exemplified above.

≪その他≫
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記例示した成分以外の任意の成分を含有してもよい。例えば、エッチング液の添加剤として公知である各種添加剤を含有してもよい。
本実施形態のエッチング液は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)プロセスに用いられるようなスラリーを含有してもよく、スラリーを含有しなくてもよい。本実施形態のエッチング液は、研磨剤を含有してもよく、含有しなくてもよい。研磨剤としては、例えば、金属酸化物粒子(アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア等)が挙げられる。
≪Others≫
The etching solution of the present embodiment may contain any component other than the components exemplified above as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, various additives known as additives for etching liquids may be contained.
The etchant of the present embodiment may or may not contain slurry as used in a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. The etching solution of this embodiment may or may not contain an abrasive. Examples of abrasives include metal oxide particles (alumina, silica, titania, ceria, zirconia, etc.).

<被処理体>
本実施形態のエッチング液は、金属含有層のエッチングに用いられる。本実施形態のエッチング液は、金属含有層を含む被処理体をエッチング処理の対象とする。エッチング対象の金属としては、例えば、モリブデン、銅、コバルト、ニッケル、及びタングステン等が挙げられる。
被処理体の具体例としては、金属含有層を有する基板等が挙げられる。基板としては、特に限定されず、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の各種基板が挙げられる。基板としては、半導体デバイス作製のために使用される基板が好ましい。基板は、適宜、金属含有層以外の層を含んでもよい。基板は、層構造に加えて、各種構造を備えてもよい。基板は、例えば、金属配線、ゲート構造、ソース構造、ドレイン構造、絶縁層、強磁性層、及び非磁性層等を有してもよい。基板のデバイス面の最上層が金属含有層である必要はなく、例えば、多層構造の中間層が金属含有層であってもよい。
基板の大きさ、厚さ、形状、層構造等は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Object to be processed>
The etchant of this embodiment is used for etching a metal-containing layer. The etching solution of the present embodiment is intended for etching an object including a metal-containing layer. Examples of metals to be etched include molybdenum, copper, cobalt, nickel, and tungsten.
Specific examples of the object to be processed include a substrate having a metal-containing layer. The substrate is not particularly limited, and includes semiconductor wafers, photomask glass substrates, liquid crystal display glass substrates, plasma display glass substrates, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, magnetic disk substrates, and magneto-optical substrates. Various substrates such as disk substrates can be used. The substrate is preferably a substrate used for fabricating semiconductor devices. The substrate may optionally include layers other than metal-containing layers. The substrate may comprise various structures in addition to the layered structure. The substrate may have, for example, metal lines, gate structures, source structures, drain structures, insulating layers, ferromagnetic layers, non-magnetic layers, and the like. The topmost layer on the device side of the substrate need not be the metal-containing layer; for example, the intermediate layer of the multilayer structure may be the metal-containing layer.
The size, thickness, shape, layer structure, etc. of the substrate are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.

金属含有層は、モリブデン、銅、コバルト、ニッケル、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含むことが好ましい。金属含有層は、金属膜であることが好ましく、モリブデン、銅、コバルト、ニッケル、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含む金属膜であることがより好ましい。基板上の金属含有層の厚さは、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。金属含有層の厚さとしては、例えば、1~500nm、1~300nm、1~200nm、1~100nm、又は1~50nm等が挙げられる。
金属含有層は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。金属含有層は、例えば、異なる種類の金属で形成された層が積層された多層構造であってもよい。多層構造は、例えば、モリブデン層、銅層、コバルト層、ニッケル層、及びタングステン層からなる群より選択される2種以上の金属層を含むものでもよい。
ことができる。
The metal-containing layer preferably contains at least one metal selected from the group consisting of molybdenum, copper, cobalt, nickel, and tungsten. The metal-containing layer is preferably a metal film, more preferably a metal film containing at least one metal selected from the group consisting of molybdenum, copper, cobalt, nickel, and tungsten. The thickness of the metal-containing layer on the substrate is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the thickness of the metal-containing layer include 1 to 500 nm, 1 to 300 nm, 1 to 200 nm, 1 to 100 nm, or 1 to 50 nm.
The metal-containing layer may have a single layer structure or a multilayer structure. The metal-containing layer may be, for example, a multi-layer structure in which layers made of different kinds of metals are laminated. The multilayer structure may include, for example, two or more metal layers selected from the group consisting of molybdenum layers, copper layers, cobalt layers, nickel layers, and tungsten layers.
be able to.

本実施形態のエッチング液は、金属含有層をエッチングして、金属配線を形成するために用いられてもよい。例えば、モリブデン、銅、コバルト、ニッケル、又はタングステンを含む金属含有層をエッチングして、モリブデン、銅、コバルト、ニッケル、又はタングステンを含む金属配線を形成することができる。 The etchant of the present embodiment may be used to etch the metal-containing layer to form metal wiring. For example, metal-containing layers including molybdenum, copper, cobalt, nickel, or tungsten can be etched to form metal interconnects including molybdenum, copper, cobalt, nickel, or tungsten.

本実施形態のエッチング液によれば、過酸化水素及びキトサンを含むため、表面ラフネスを抑制しつつ、金属含有層のエッチングを行うことができる。エッチング液中のキトサンにより金属含有層の表面が保護されることで、エッチングによる表面ラフネスの増大を抑制できると推測される。
エッチング後の金属表面のラフネスが大きいと、後工程における不具合発生、上下配線の接合部における電流リーク、又はプラグ接合部の接続不良等のリスクが生じる。特に、リセスエッチングにおいては、表面ラフネスの低減が求められる。本実施形態のエッチング液によれば、金属ラフネスが低減された金属表面を形成できるため、金属配線形成のためのエッチング、特にリセスエッチング等に好適に用いることができる。
Since the etching solution of the present embodiment contains hydrogen peroxide and chitosan, it is possible to etch the metal-containing layer while suppressing surface roughness. It is presumed that the chitosan in the etchant protects the surface of the metal-containing layer, thereby suppressing an increase in surface roughness due to etching.
If the roughness of the metal surface after etching is large, there is a risk of problems occurring in the post-process, current leakage at the joints of the upper and lower wirings, poor connection at the plug joints, and the like. Especially in recess etching, reduction of surface roughness is required. Since the etching solution of the present embodiment can form a metal surface with reduced metal roughness, it can be suitably used for etching for forming metal wiring, particularly recess etching.

(金属含有層のエッチング方法)
本発明の一実施形態にかかる金属含有層のエッチング方法は、前記実施形態のエッチング液に、金属含有層を接触させる工程を含む。
(Etching method for metal-containing layer)
A method for etching a metal-containing layer according to one embodiment of the present invention includes the step of bringing the metal-containing layer into contact with the etching solution of the embodiment.

本実施形態のエッチング方法において、エッチング対象となる金属含有層は、上記と同様のものが挙げられる。金属含有層は、モリブデン、銅、コバルト、ニッケル、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含むことが好ましい。 In the etching method of this embodiment, the metal-containing layer to be etched includes the same ones as those described above. The metal-containing layer preferably contains at least one metal selected from the group consisting of molybdenum, copper, cobalt, nickel, and tungsten.

エッチング液に、金属含有層を接触させる方法は、特に限定されない。かかる方法としては、例えば、スプレー法、浸漬法、液盛り法、液かけ流し法等が挙げられるが、これらに限定されない。
スプレー法では、例えば、金属含有層を所定の方向に搬送もしくは回転させ、その空間にエッチング液を噴射して、金属含有層に前記エッチング液を接触させる。必要に応じて、スピンコーターを用いて基板を回転させながら前記エッチング液を噴霧してもよい。
浸漬法では、エッチング液に金属含有層を浸漬して、金属含有層にエッチング液を接触させる。この際、必要に応じてエッチング液を攪拌しながら金属含有層を浸漬してもよい。
液盛り法では、金属含有層にエッチング液を盛って、金属含有層とエッチング液とを接触させる。
これらのエッチング処理の方法は、金属含有層の構造や材料等に応じて適宜選択することができる。スプレー法、又は液盛り法の場合、金属含有層へのエッチング液の供給量は、金属含有層における被処理面が、エッチング液で十分に濡れる量であればよい。
また、液かけ流し法では、金属含有層を有する基材を必要に応じた回転速度で回転させながら、エッチング液を金属含有層へ十分に濡れる量を吐出接触させる。
The method of bringing the metal-containing layer into contact with the etchant is not particularly limited. Examples of such methods include, but are not limited to, a spray method, a dipping method, a liquid heaping method, and a liquid pouring method.
In the spray method, for example, the metal-containing layer is conveyed or rotated in a predetermined direction, and the etchant is sprayed into the space to bring the etchant into contact with the metal-containing layer. If necessary, the etchant may be sprayed while rotating the substrate using a spin coater.
In the immersion method, the metal-containing layer is immersed in an etchant to bring the metal-containing layer into contact with the etchant. At this time, the metal-containing layer may be immersed while stirring the etchant as necessary.
In the liquid deposition method, an etchant is applied to the metal-containing layer, and the metal-containing layer and the etchant are brought into contact with each other.
These etching methods can be appropriately selected according to the structure, material, etc. of the metal-containing layer. In the case of the spray method or the liquid immersion method, the amount of the etchant supplied to the metal-containing layer may be an amount that sufficiently wets the surface of the metal-containing layer to be processed with the etchant.
Further, in the liquid pouring method, while rotating the base material having the metal-containing layer at a necessary rotation speed, the metal-containing layer is discharged and brought into contact with the etching liquid in an amount sufficient to wet the metal-containing layer.

エッチング処理の温度は、特に限定されず、エッチング液にエッチング対象の金属が溶解する温度であればよい。エッチング処理の温度としては、例えば、20~60℃が挙げられる。スプレー法、浸漬法、及び液盛り法のいずれの場合も、エッチング液の温度を高くすることで、エッチングレートは上昇する。エッチング処理の温度は、エッチングレート、エッチング液の組成変化、作業性、安全性、コスト等を考慮して、適宜、選択することができる。 The temperature of the etching treatment is not particularly limited, and may be any temperature at which the metal to be etched is dissolved in the etchant. The temperature of the etching process is, for example, 20 to 60.degree. In any of the spray method, the immersion method, and the liquid filling method, the etching rate increases by increasing the temperature of the etchant. The temperature of the etching treatment can be appropriately selected in consideration of the etching rate, changes in the composition of the etchant, workability, safety, cost, and the like.

エッチング処理の時間は、エッチング処理の目的、エッチングにより除去する金属量(例えば、金属含有層の厚さなど)、及びエッチング処理条件に応じて、適宜、選択すればよい。 The etching treatment time may be appropriately selected according to the purpose of the etching treatment, the amount of metal to be removed by etching (for example, the thickness of the metal-containing layer), and the etching treatment conditions.

エッチング処理の目的は特に限定されず、金属含有層(例えば、基板上の金属含有層)の微細加工であってもよく、被処理体(例えば、金属含有層を有する基板)に付着する金属含有付着物の除去であってもよく、金属含有層(例えば、基板上の金属含有層)の洗浄であってもよい。
エッチング処理の目的が、金属含有層の微細加工である場合、通常、エッチングされるべきでない箇所をマスクにより被覆したうえで、金属含有層とエッチング液とを接触させてもよい。
エッチング処理の目的が、被処理体に付着する金属含有付着物の除去である場合、エッチング液を被処理体に接触させることで、金属含有付着物が溶解し、被処理体から金属付着物を除去することができる。
エッチング処理の目的が、金属含有層の洗浄である場合、エッチング液を金属含有層に接触させることで、金属含有層の表面に付着するパーティクル等の不純物が短時間で除去することができる。
The purpose of the etching treatment is not particularly limited, and may be microfabrication of a metal-containing layer (for example, a metal-containing layer on a substrate). It may be removal of deposits or cleaning of a metal-containing layer (eg, a metal-containing layer on a substrate).
When the purpose of the etching treatment is microfabrication of the metal-containing layer, the metal-containing layer and the etchant may be brought into contact with the etching solution after covering the portions that should not be etched with a mask.
When the purpose of the etching treatment is to remove metal-containing deposits that adhere to the object to be processed, the metal-containing deposits are dissolved by bringing the etchant into contact with the object to be processed, and the metal deposits are removed from the object to be processed. can be removed.
When the purpose of the etching treatment is to clean the metal-containing layer, by bringing the etchant into contact with the metal-containing layer, impurities such as particles adhering to the surface of the metal-containing layer can be removed in a short period of time.

本実施形態のエッチング方法によれば、上記実施形態のエッチング液を用いて、金属含有層のエッチングを行う。そのため、表面ラフネスの増大を抑制しつつ、良好にエッチングを行うことができる。これにより、エッチング処理後の表面ラフネスが低減された金属含有層を得ることができる。 According to the etching method of this embodiment, the metal-containing layer is etched using the etchant of the above embodiment. Therefore, it is possible to satisfactorily etch while suppressing an increase in surface roughness. This makes it possible to obtain a metal-containing layer with reduced surface roughness after etching.

(金属配線形成方法)
本発明の一実施形態にかかる金属配線の形成方法は、前記実施形態のエッチング液を用いて、金属含有層をエッチングする工程を含む。
(Method for forming metal wiring)
A method for forming a metal wiring according to one embodiment of the present invention includes a step of etching a metal-containing layer using the etching solution of the above embodiment.

<エッチング工程>
金属含有層は、上記と同様のものが挙げられる。金属含有層は、モリブデン、銅、コバルト、ニッケル、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含むことが好ましい。
<Etching process>
Examples of the metal-containing layer include those similar to those described above. The metal-containing layer preferably contains at least one metal selected from the group consisting of molybdenum, copper, cobalt, nickel, and tungsten.

金属含有層のエッチングは、上記と同様の方法で行うことができる。金属含有層のエッチングは、エッチングされるべきでない箇所をマスクにより被覆したうえで、行ってもよい。前記マスクは、レジスト膜により形成してもよい。例えば、金属含有層上に、レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、所望のパターンマスクを介して露光する。次いで、現像液によりレジスト膜を現像することで、パターンが転写されたレジストパターンが形成される。このレジストパターンをマスクとし、金属含有層をエッチングすることにより、金属含有層に所望の配線パターンを形成することができる。
金属配線を形成するエッチングは、リセスエッチングであってもよい。
Etching of the metal-containing layer can be performed in a manner similar to that described above. Etching of the metal-containing layer may be performed after areas not to be etched are covered with a mask. The mask may be formed of a resist film. For example, a resist film is formed on the metal-containing layer using a resist composition and exposed through a desired pattern mask. Next, by developing the resist film with a developing solution, a resist pattern is formed by transferring the pattern. By etching the metal-containing layer using this resist pattern as a mask, a desired wiring pattern can be formed in the metal-containing layer.
The etching for forming the metal wiring may be recess etching.

<任意工程>
本実施形態の金属配線の製造方法は、エッチング工程に加えて任意の工程を含んでもよい。任意工程としては、例えば、金属配線を形成する際に行われる公知の工程を特に制限なく含むことができる。かかる工程としては、例えば、ゲート構造、ソース構造、ドレイン構造、絶縁層、強磁性層、及び非磁性層等の各構造の形成工程(層形成、上記エッチング処理以外のエッチング、化学機械研磨、変成等)、レジスト膜形成工程、露光工程、現像工程、熱処理工程、洗浄工程、検査工程等が挙げられるが、これらに限定されない。これらの任意工程は、必要に応じ、エッチング工程の前又は後に、適宜行うことができる。
<Optional process>
The method for manufacturing a metal wiring according to the present embodiment may include arbitrary steps in addition to the etching step. The optional process can include, for example, known processes that are performed when forming metal wiring without particular limitation. Such steps include, for example, steps of forming each structure such as a gate structure, a source structure, a drain structure, an insulating layer, a ferromagnetic layer, and a nonmagnetic layer (layer formation, etching other than the above etching, chemical mechanical polishing, metamorphic etc.), a resist film formation process, an exposure process, a development process, a heat treatment process, a cleaning process, an inspection process, etc., but are not limited to these. These optional steps can be appropriately performed before or after the etching step as required.

本実施形態の金属配線の製造方法によれば、前記実施形態のエッチング液を用いて金属含有層をエッチングするため、表面ラフネスが低減された金属配線を得ることができる。 According to the metal wiring manufacturing method of the present embodiment, since the metal-containing layer is etched using the etchant of the above-described embodiment, a metal wiring with reduced surface roughness 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が、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

<エッチング液の調製>
(実施例1)
200mLビーカーに、30質量%過酸化水素水溶液16.7g、酢酸5g、キトサン1g、及び純水77.3gを加え、撹拌して溶解させ、実施例1のエッチング液を得た。エッチング液のpHは、25℃、pHメーター(堀場製作所)により測定した。
<Preparation of etching solution>
(Example 1)
16.7 g of 30% by mass aqueous hydrogen peroxide solution, 5 g of acetic acid, 1 g of chitosan, and 77.3 g of pure water were added to a 200 mL beaker and dissolved by stirring to obtain an etching solution of Example 1. The pH of the etchant was measured at 25° C. with a pH meter (Horiba, Ltd.).

(実施例2~13、比較例1~2)
表1に示す組成としたこと以外は、実施例1と同様にして、各例のエッチング液を得た。
(Examples 2-13, Comparative Examples 1-2)
An etchant for each example was obtained in the same manner as in Example 1, except that the compositions shown in Table 1 were used.

Figure 2023048527000002
Figure 2023048527000002

<エッチング処理>
基板は、シリコンウエハー上に、モリブデン被膜が50nmの膜厚で形成された基板を使用した。
各例のエッチング液を、200mLビーカーに入れ、スターラーで、300rpm回転による撹拌を行った。前記撹拌中のエッチング液に、基板を浸漬して、所定時間後に引き上げた。次いで、5質量%酢酸水溶液にて、基板を流水洗浄した。次いで、純水にて基板を流水洗浄し、スプレードライを行った。
<Etching treatment>
The substrate used was a silicon wafer on which a molybdenum film was formed to a thickness of 50 nm.
The etchant of each example was placed in a 200 mL beaker and stirred with a stirrer at 300 rpm. A substrate was immersed in the etching solution being stirred, and then pulled out after a predetermined period of time. Next, the substrate was washed with running water in a 5 mass % acetic acid aqueous solution. Then, the substrate was washed with running pure water and spray-dried.

[エッチングレートの評価]
上記<エッチング処理>で処理する前と後の基板におけるモリブデン被膜の膜厚を、蛍光X線分析(XRF)装置(リガク社製ZSX Primus)を用いて測定した。測定されたエッチング処理前後の膜厚から、エッチングレートを算出した。これを「エッチングレート」として、表2に示した。
[Evaluation of etching rate]
The film thickness of the molybdenum coating on the substrate before and after the <etching treatment> was measured using an X-ray fluorescence spectrometer (XRF) (ZSX Primus manufactured by Rigaku Corporation). The etching rate was calculated from the measured film thickness before and after the etching treatment. This is shown in Table 2 as "etching rate".

[表面粗さの評価]
上記<エッチング処理>で処理した後の基板の表面を、AFM(原子間力顕微鏡:タカノ株式会社製)により観察、1μm角あたりの二乗平均平方根高さ(表面粗さ)Rq(nm)を求めた。同様に、エッチング処理を行っていない基板の表面の表面粗さRq0(nm)を求めた。Rq/Rq0を求め、これを「表面粗さ[Rq/Rq0]」として、表2に示した。
[Evaluation of surface roughness]
The surface of the substrate after the above <etching treatment> is observed with an AFM (atomic force microscope: manufactured by Takano Co., Ltd.), and the root mean square height (surface roughness) Rq (nm) per 1 μm square is obtained. rice field. Similarly, the surface roughness Rq0 (nm) of the surface of the substrate not subjected to the etching treatment was obtained. Rq/Rq0 was determined and shown in Table 2 as "surface roughness [Rq/Rq0]".

Figure 2023048527000003
Figure 2023048527000003

表2に示すように、実施例1~13では、比較例1~2と比較して、表面粗さが抑制されていた。また、エッチングレートも良好であった。
以上の結果から、実施例のエッチング液を用いることにより、良好なエッチングレートを維持したまま、表面粗さを低減できることが確認された。
As shown in Table 2, in Examples 1-13, the surface roughness was suppressed as compared with Comparative Examples 1-2. Also, the etching rate was good.
From the above results, it was confirmed that the surface roughness can be reduced while maintaining a good etching rate by using the etching solution of the example.

Claims (8)

過酸化水素と、キトサンと、を含み、pHが0.1以上4.0以下である、金属含有層のエッチングに用いるエッチング液。 An etchant used for etching a metal-containing layer, containing hydrogen peroxide and chitosan and having a pH of 0.1 or more and 4.0 or less. 有機酸をさらに含む、請求項1に記載のエッチング液。 The etching solution according to claim 1, further comprising an organic acid. 過酸化水素と、キトサンと、有機酸と、を含む、金属含有層のエッチングに用いるエッチング液。 An etchant used for etching a metal-containing layer, containing hydrogen peroxide, chitosan, and an organic acid. pHが0.1以上4.0以下である、請求項3に記載のエッチング液。 The etching liquid according to claim 3, having a pH of 0.1 or more and 4.0 or less. 前記金属含有層が、モリブデン、銅、コバルト、ニッケル、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のエッチング液。 The etching solution according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal-containing layer contains at least one metal selected from the group consisting of molybdenum, copper, cobalt, nickel, and tungsten. 金属配線の形成に用いる、請求項1~5のいずれか一項に記載のエッチング液。 The etching solution according to any one of claims 1 to 5, which is used for forming metal wiring. 請求項1~6のいずれか一項に記載のエッチング液に、金属含有層を接触させる工程を含む、金属含有層のエッチング方法。 A method for etching a metal-containing layer, comprising the step of bringing the metal-containing layer into contact with the etching solution according to any one of claims 1 to 6. 請求項6に記載のエッチング液を用いて、金属含有層をエッチングする工程を含む、金属配線の形成方法。 A method of forming a metal wiring, comprising the step of etching a metal-containing layer using the etchant according to claim 6 .
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