JP2023127992A - Etching solution, etching method, and method for manufacturing semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エッチング液、エッチング方法及び半導体集積回路の製造方法に関する。 The present invention relates to an etching solution, an etching method, and a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit.
半導体集積回路の製造は、多段階の様々な加工工程で構成されている。その製造過程では、様々な材料の堆積、リソグラフィー、エッチング等が繰り返される。半導体基板内の配線や集積回路のサイズは年々小さくなり、各工程においてより高い加工精度が求められている。 The manufacture of semiconductor integrated circuits consists of various multi-step processing steps. The manufacturing process involves repeated depositions of various materials, lithography, etching, etc. The size of wiring and integrated circuits within semiconductor substrates is becoming smaller year by year, and higher processing precision is required in each process.
半導体集積回路における銅配線においても微細化が進行しているが、縦方向の配線(ビア)形成時のリソグラフィーのずれにより、隣接配線との距離が短くなり短絡しやすくなる課題が生じている。 Copper interconnects in semiconductor integrated circuits are also becoming finer, but lithography misalignment when forming vertical interconnects (vias) shortens the distance between adjacent interconnects, making short circuits more likely.
この課題を解決するため、銅配線を予め僅かにエッチングしておくことにより、リソグラフィーのずれが起きても隣接配線との距離を確保するFully self-aligned via(FSAV)と呼ばれる方法が提案されている。この方法を実現するためには、銅配線をナノメートルオーダーで均一にエッチング可能なエッチング液が必要となる。 To solve this problem, a method called fully self-aligned via (FSAV) has been proposed, in which the copper wiring is slightly etched in advance to ensure distance from adjacent wiring even if lithography misalignment occurs. There is. In order to realize this method, an etching solution that can uniformly etch copper wiring on the order of nanometers is required.
銅をエッチングするためのエッチング液として、特許文献1や特許文献2のように、過酸化水素を含む酸性のエッチング液が開示されている。 As an etching solution for etching copper, an acidic etching solution containing hydrogen peroxide is disclosed as in Patent Document 1 and Patent Document 2.
しかしながら、特許文献1や特許文献2で開示されているエッチング液は、銅の各結晶面の異なる方位に対するエッチング速度が一定とならず、銅表面に凹凸(ラフネス)が発生するという課題を有する。 However, the etching solution disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 has a problem in that the etching rate for different directions of each crystal plane of copper is not constant, and unevenness (roughness) occurs on the copper surface.
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、銅表面のラフネスを抑制するエッチング液を提供することにある。また、本発明の目的は、前記エッチング液を用いたエッチング方法、半導体集積回路の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an etching solution that suppresses roughness on a copper surface. Another object of the present invention is to provide an etching method using the etching solution and a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit.
従前、様々な成分を含むエッチング液が検討されてきたが、銅表面のラフネスの抑制が十分とは言えなかった。本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、後述するエッチング液を見出し、このエッチング液が銅表面のラフネスを抑制することを見出した。 Etching solutions containing various components have been studied in the past, but they have not been able to sufficiently suppress roughness on the copper surface. As a result of extensive research, the present inventors discovered an etching solution to be described later, and discovered that this etching solution suppresses roughness on a copper surface.
即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。
[1]キレート剤(A)を含み、過酸化水素を実質的に含まない、銅又は銅合金エッチング用エッチング液。
[2]pHが、7以上である、[1]に記載のエッチング液。
[3]pHが、9~12である、[1]又は[2]に記載のエッチング液。
[4]更に、pH調整剤(B)を含む、[1]~[3]のいずれかに記載のエッチング液。
[5]更に、界面活性剤(C)を含む、[1]~[4]のいずれかに記載のエッチング液。
[6][1]~[5]のいずれかに記載のエッチング液を用いて銅又は銅合金をエッチングする工程を含む、エッチング方法。
[7]銅又は銅合金で形成された、基板表面の配線をエッチングする、[6]に記載のエッチング方法。
[8]配線の間隔が、100nm以下である、[7]に記載のエッチング方法。
[9][1]~[5]のいずれかに記載のエッチング液を用いて銅又は銅合金をエッチングする工程を含む、半導体集積回路の製造方法。
[10][6]~[8]のいずれかに記載のエッチング方法を含む、半導体集積回路の製造方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] An etching solution for etching copper or copper alloys, which contains a chelating agent (A) and is substantially free of hydrogen peroxide.
[2] The etching solution according to [1], which has a pH of 7 or more.
[3] The etching solution according to [1] or [2], which has a pH of 9 to 12.
[4] The etching solution according to any one of [1] to [3], further comprising a pH adjuster (B).
[5] The etching solution according to any one of [1] to [4], further comprising a surfactant (C).
[6] An etching method comprising etching copper or a copper alloy using the etching solution according to any one of [1] to [5].
[7] The etching method according to [6], in which wiring formed of copper or copper alloy on the surface of the substrate is etched.
[8] The etching method according to [7], wherein the distance between the wirings is 100 nm or less.
[9] A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising a step of etching copper or a copper alloy using the etching solution according to any one of [1] to [5].
[10] A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising the etching method according to any one of [6] to [8].
本発明のエッチング液は、銅表面のラフネスを抑制する。また、本発明のエッチング方法、本発明の半導体集積回路の製造方法は、エッチング工程において、銅表面のラフネスを抑制する。 The etching solution of the present invention suppresses roughness on the copper surface. Further, the etching method of the present invention and the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention suppress roughness of the copper surface in the etching process.
以下に本発明について詳述するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更して実施することができる。尚、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値又は物性値を含む表現として用いるものとする。 The present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various changes within the scope of the gist. In addition, when the expression "~" is used in this specification, it is used as an expression including the numerical value or physical property value before and after it.
本発明の銅又は銅合金エッチング用エッチング液(以下、「本発明のエッチング液」と称することがある。)は、キレート剤(A)を含み、過酸化水素を実質的に含まない。 The etching solution for copper or copper alloy etching of the present invention (hereinafter sometimes referred to as "the etching solution of the present invention") contains a chelating agent (A) and does not substantially contain hydrogen peroxide.
(キレート剤(A))
本発明のエッチング液は、キレート剤(A)を含む。キレート剤(A)とは、金属イオンとキレート化合物を形成し、金属を溶解させる機能を有する成分で、エッチング液がキレート剤(A)を含むことで、エッチング速度に優れる。
(Chelating agent (A))
The etching solution of the present invention contains a chelating agent (A). The chelating agent (A) is a component that forms a chelate compound with a metal ion and has a function of dissolving the metal, and when the etching solution contains the chelating agent (A), the etching rate is excellent.
キレート剤(A)としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、フタル酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、イソクエン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリン、イミノジ酢酸、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン、ニトリロ三酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、1,3-プロパンジアミン四酢酸、1,3-ジアミノ-2-ヒドロキシプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミン、N-メチル-エチレンジアミン、1,2-ジアミノプロパン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ブタンジアミン、N-メチル-1,3-ジアミノプロパン、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラアミン六酢酸、ジカルボキシメチルグルタミン酸、(S,S)-エチレンジアミンジスクシノ酢酸、1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、グルコン酸、ピコリン酸等が挙げられる。これらのキレート剤(A)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。これらのキレート剤(A)の中でも、エッチング速度に優れることから、アスパラギン酸、ヒスチジン、エチレンジアミン四酢酸が好ましく、アスパラギン酸、ヒスチジンがより好ましい。 Examples of the chelating agent (A) include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, phthalic acid, tartaric acid, citric acid, malic acid, isocitric acid, alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamine, and glutamic acid. , glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, tryptophan, tyrosine, valine, iminodiacetic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, dihydroxyethylglycine, nitrilotriacetic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, Ethylenediaminetetraacetic acid, 1,3-propanediaminetetraacetic acid, 1,3-diamino-2-hydroxypropanetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, ethylenediamine, N-methyl-ethylenediamine, 1,2-diaminopropane, 1,3 -Diaminopropane, 1,4-butanediamine, N-methyl-1,3-diaminopropane, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraaminehexaacetic acid, dicarboxymethylglutamic acid, (S,S)-ethylenediaminedisuccinoacetic acid, 1 -Hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), gluconic acid, picolinic acid and the like. These chelating agents (A) may be used alone or in combination of two or more. Among these chelating agents (A), aspartic acid, histidine, and ethylenediaminetetraacetic acid are preferred, and aspartic acid and histidine are more preferred, since they have excellent etching rates.
キレート剤(A)の含有率は、エッチング液100質量%中、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。キレート剤(A)の含有率が0.01質量%以上であると、エッチング液はエッチング速度に優れる。キレート剤(A)の含有率が10質量%以下であると、エッチング液は経済性に優れる。 The content of the chelating agent (A) is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less in 100% by mass of the etching solution. . When the content of the chelating agent (A) is 0.01% by mass or more, the etching solution has an excellent etching rate. When the content of the chelating agent (A) is 10% by mass or less, the etching solution is economically efficient.
(pH調整剤(B))
本発明のエッチング液は、平坦性及びエッチング速度を調整するため、更に、pH調整剤(B)を含むことが好ましい。
(pH adjuster (B))
The etching solution of the present invention preferably further contains a pH adjuster (B) in order to adjust flatness and etching rate.
pH調整剤(B)としては、例えば、水酸化カリウム、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。これらのpH調整剤(B)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。これらのpH調整剤(B)の中でも、平坦性に優れることから、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化カリウムが好ましく、水酸化テトラエチルアンモニウムがより好ましい。 Examples of the pH adjuster (B) include potassium hydroxide, ammonia, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetrabutylammonium hydroxide. These pH adjusters (B) may be used alone or in combination of two or more. Among these pH adjusters (B), tetraethylammonium hydroxide and potassium hydroxide are preferred, and tetraethylammonium hydroxide is more preferred, since they have excellent flatness.
pH調整剤(B)の含有率は、エッチング液100質量%中、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、10質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。pH調整剤(B)の含有率が0.01質量%以上であると、エッチング液はエッチング速度に優れる。pH調整剤(B)の含有率が10質量%以下であると、エッチング液は経済性に優れる。 The content of the pH adjuster (B) is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, preferably 10% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less in 100% by mass of the etching solution. preferable. When the content of the pH adjuster (B) is 0.01% by mass or more, the etching solution has an excellent etching rate. When the content of the pH adjuster (B) is 10% by mass or less, the etching solution is economically efficient.
(界面活性剤(C))
本発明のエッチング液は、表面吸着によりエッチング形状を制御し、平坦性に優れることから、更に、界面活性剤(C)を含むことが好ましい。
(Surfactant (C))
The etching solution of the present invention preferably further contains a surfactant (C) because it controls the etched shape by surface adsorption and has excellent flatness.
界面活性剤(C)としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル、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リン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド、アルキルアンモニウム塩等、アルキルアミンオキシド等が挙げられる。これらの界面活性剤(C)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。これらの界面活性剤(C)の中でも、エッチング形状制御に優れることから、ドデシルベンゼンスルホン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルアンモニウム塩が好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルアンモニウム塩がより好ましい。 Examples of the surfactant (C) include alkylbenzene sulfonic acid, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl ether acetic acid, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, and polyoxyethylene alkyl amine. , alkylalkanolamides, alkylammonium salts, alkylamine oxides, and the like. These surfactants (C) may be used alone or in combination of two or more. Among these surfactants (C), dodecylbenzenesulfonic acid, polyoxyethylene alkyl ether, and alkyl ammonium salt are preferable, and polyoxyethylene alkyl ether and alkyl ammonium salt are more preferable, since they are excellent in controlling the etching shape.
界面活性剤(C)の含有率は、エッチング液100質量%中、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、1.0質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましい。界面活性剤(C)の含有率が0.01質量%以上であると、エッチング液はエッチング形状制御に優れる。界面活性剤(C)の含有率が1.0質量%以下であると、エッチング液は低起泡性に優れる。 The content of the surfactant (C) is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, preferably 1.0% by mass or less, and 0.5% by mass in 100% by mass of the etching solution. % or less is more preferable. When the content of the surfactant (C) is 0.01% by mass or more, the etching solution has excellent etching shape control. When the content of the surfactant (C) is 1.0% by mass or less, the etching solution has excellent low foaming properties.
(酸化剤(D))
本発明のエッチング液は、金属を酸化させ、エッチング速度に優れることから、更に、酸化剤(D)を含んでもよい。但し、酸化剤(D)は、過酸化水素を実質的に含まないものとする。過酸化水素は、銅の各結晶方位に対し反応速度が異なるため、過酸化水素によってエッチング後の平坦性が悪化する。「実質的に含まない」とは、含有率が、エッチング液100質量%中、0.01質量%未満であることをいい、0.001質量%以下が好ましく、0質量%がより好ましい。
(Oxidizing agent (D))
The etching solution of the present invention may further contain an oxidizing agent (D) because it oxidizes metal and has an excellent etching rate. However, the oxidizing agent (D) does not substantially contain hydrogen peroxide. Since hydrogen peroxide has a different reaction rate for each crystal orientation of copper, hydrogen peroxide deteriorates the flatness after etching. "Substantially not containing" means that the content is less than 0.01% by mass in 100% by mass of the etching solution, preferably 0.001% by mass or less, and more preferably 0% by mass.
酸化剤(D)としては、例えば、過ヨウ素酸、次亜塩素酸塩、ベンゾキノン等が挙げられる。これらの酸化剤(D)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。これらの酸化剤(D)の中でも、平坦性に優れることから、過ヨウ素酸、ベンゾキノンが好ましい。 Examples of the oxidizing agent (D) include periodic acid, hypochlorite, and benzoquinone. These oxidizing agents (D) may be used alone or in combination of two or more. Among these oxidizing agents (D), periodic acid and benzoquinone are preferred because they have excellent flatness.
酸化剤(D)の含有率は、エッチング液100質量%中、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、10質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。酸化剤(D)の含有率が0.01質量%以上であると、エッチング液はエッチング速度に優れる。酸化剤(D)の含有率が10質量%以下であると、エッチング液は経済性に優れる。 The content of the oxidizing agent (D) is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, preferably 10% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less in 100% by mass of the etching solution. . When the content of the oxidizing agent (D) is 0.01% by mass or more, the etching solution has an excellent etching rate. When the content of the oxidizing agent (D) is 10% by mass or less, the etching solution is economically efficient.
(水(E))
本発明のエッチング液は、前述した成分(A)~成分(D)や後述する他の成分を溶解させることができることから、更に、水(E)を含むことが好ましい。
(Water (E))
The etching solution of the present invention preferably further contains water (E) because it can dissolve the components (A) to (D) described above and other components described below.
水(E)の含有率は、エッチング液100質量%中、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、99.9質量%以下が好ましく、99.8質量%以下がより好ましい。水(E)の含有率が90質量%以上であると、前述した成分(A)~成分(D)や後述する他の成分の溶解性に優れる。水(E)の含有率が99.9質量%以下であると、本発明の効果を発現しやすい。 The content of water (E) is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, preferably 99.9% by mass or less, and more preferably 99.8% by mass or less in 100% by mass of the etching solution. When the content of water (E) is 90% by mass or more, the solubility of the components (A) to (D) described above and other components described below is excellent. When the content of water (E) is 99.9% by mass or less, the effects of the present invention are easily exhibited.
(他の成分)
本発明のエッチング液は、キレート剤(A)、pH調整剤(B)、界面活性剤(C)、酸化剤(D)、水(E)以外に、他の成分を含んでもよい。
(other ingredients)
The etching solution of the present invention may contain other components in addition to the chelating agent (A), pH adjuster (B), surfactant (C), oxidizing agent (D), and water (E).
他の成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリビニルアルコール、エタノール、1-プロパノール、イソプロピルアルコール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、2-メチル-2-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶剤;ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ジメチルスルホキシド、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリエチレンイミン、ポリ(アクリルアミド-ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)共重合体等の重合体等が挙げられる。これらの他の成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Other ingredients include, for example, ethylene glycol, propylene glycol, polyvinyl alcohol, ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-methyl-2-propanol, Solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate; polymers such as polyacrylic acid, polyacrylamide, dimethyl sulfoxide, polydiallyldimethylammonium chloride, polyethyleneimine, poly(acrylamide-diallyldimethylammonium chloride) copolymer, etc. can be mentioned. These other components may be used alone or in combination of two or more.
本発明のエッチング液は、エッチング形状に優れることから、pHが7以上であることが好ましく、pHが9~12であることがより好ましい。 The etching solution of the present invention preferably has a pH of 7 or higher, more preferably a pH of 9 to 12, since it provides excellent etching shape.
(成分の質量比)
キレート剤(A)に対するpH調整剤(B)の質量比(pH調整剤(B)の質量/キレート剤(A)の質量)は、0.01以上が好ましく、0.1以上がより好ましく、100以下が好ましく、10以下がより好ましい。キレート剤(A)に対するpH調整剤(B)の質量比が0.01以上であると、エッチング液は平坦性に優れる。キレート剤(A)に対するpH調整剤(B)の質量比が100以下であると、エッチング液は金属のエッチング速度に優れる。
(mass ratio of components)
The mass ratio of the pH adjuster (B) to the chelating agent (A) (mass of pH adjuster (B)/mass of chelating agent (A)) is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more, It is preferably 100 or less, more preferably 10 or less. When the mass ratio of the pH adjuster (B) to the chelating agent (A) is 0.01 or more, the etching solution has excellent flatness. When the mass ratio of the pH adjuster (B) to the chelating agent (A) is 100 or less, the etching solution has an excellent metal etching rate.
キレート剤(A)に対する界面活性剤(C)の質量比(界面活性剤(C)の質量/キレート剤(A)の質量)は、0.01以上が好ましく、0.1以上がより好ましく、10以下が好ましく、5以下がより好ましい。キレート剤(A)に対する界面活性剤(C)の質量比が0.01以上であると、エッチング液はエッチング形状制御に優れる。キレート剤(A)に対する界面活性剤(C)の質量比が10以下であると、エッチング液は金属のエッチング速度に優れる。 The mass ratio of surfactant (C) to chelating agent (A) (mass of surfactant (C)/mass of chelating agent (A)) is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more, It is preferably 10 or less, more preferably 5 or less. When the mass ratio of surfactant (C) to chelating agent (A) is 0.01 or more, the etching solution has excellent etching shape control. When the mass ratio of the surfactant (C) to the chelating agent (A) is 10 or less, the etching solution has an excellent metal etching rate.
pH調整剤(B)に対する界面活性剤(C)の質量比(界面活性剤(C)の質量/pH調整剤(B)の質量)は、0.01以上が好ましく、0.1以上がより好ましく、10以下が好ましく、5以下がより好ましい。pH調整剤(B)に対する界面活性剤(C)の質量比が0.01以上であると、エッチング液はエッチング形状制御に優れる。pH調整剤(B)に対する界面活性剤(C)の質量比が10以下であると、エッチング液は金属のエッチング速度に優れる。 The mass ratio of surfactant (C) to pH adjuster (B) (mass of surfactant (C)/mass of pH adjuster (B)) is preferably 0.01 or more, and more preferably 0.1 or more. It is preferably 10 or less, more preferably 5 or less. When the mass ratio of the surfactant (C) to the pH adjuster (B) is 0.01 or more, the etching solution has excellent etching shape control. When the mass ratio of the surfactant (C) to the pH adjuster (B) is 10 or less, the etching solution has an excellent metal etching rate.
(エッチング液の製造方法)
本発明のエッチング液は、必要な成分を混合することで製造することができる。
混合の順番は、特に限定されず、一度にすべての成分を混合してもよく、一部の成分を予め混合した後に残りの成分を混合してもよい。
本発明のエッチング液は、高濃度のエッチング液を製造した後に、所望の濃度に希釈して製造してもよい。
(Method for manufacturing etching solution)
The etching solution of the present invention can be manufactured by mixing necessary components.
The order of mixing is not particularly limited, and all the components may be mixed at once, or some components may be mixed in advance and then the remaining components may be mixed.
The etching solution of the present invention may be produced by producing a highly concentrated etching solution and then diluting it to a desired concentration.
(エッチング液の物性)
本発明のエッチング液の銅又は銅合金に対するエッチングレートは、0.5nm/分以上が好ましく、1nm/分以上がより好ましく、20nm/分以下が好ましく、10nm/分以下がより好ましい。エッチング液の銅又は銅合金に対するエッチングレートが0.5nm/分以上であると、エッチング液はエッチング工程の生産性に優れる。エッチング液の銅又は銅合金に対するエッチングレートが20nm/分以下であると、エッチング液はエッチング工程の制御性に優れる。
(Physical properties of etching solution)
The etching rate of the etching solution of the present invention for copper or copper alloy is preferably 0.5 nm/min or more, more preferably 1 nm/min or more, preferably 20 nm/min or less, and more preferably 10 nm/min or less. When the etching rate of the etching solution for copper or copper alloy is 0.5 nm/min or more, the etching solution has excellent productivity in the etching process. When the etching rate of the etching solution for copper or copper alloy is 20 nm/min or less, the etching solution has excellent controllability of the etching process.
本発明のエッチング液のSiO2に対するエッチングレートは、0.1nm/分以下が好ましく、0.01nm/分以下がより好ましい。エッチング液のSiO2に対するエッチングレートが0.1nm/分以下であると、エッチング液はエッチング後形状の制御性に優れる。 The etching rate of the etching solution of the present invention for SiO 2 is preferably 0.1 nm/min or less, more preferably 0.01 nm/min or less. When the etching rate of the etching solution for SiO 2 is 0.1 nm/min or less, the etching solution has excellent controllability of the shape after etching.
(エッチング液のエッチング対象)
本発明のエッチング液のエッチング対象は、銅又は銅合金であれば特に限定されないが、本発明のエッチング液は、微細な構造をナノメートル単位でエッチングさせる用途に好適である。本発明のエッチング液は、銅又は銅合金で形成された配線が基板表面に存在する半導体集積回路に用いることが好ましく、当該配線が基板表面に100nm以下の間隔で存在する半導体集積回路に特に好適である。
(Target to be etched with etching solution)
The object to be etched by the etching solution of the present invention is not particularly limited as long as it is copper or a copper alloy, but the etching solution of the present invention is suitable for use in etching fine structures in nanometer units. The etching solution of the present invention is preferably used for semiconductor integrated circuits in which wiring formed of copper or copper alloy is present on the surface of the substrate, and is particularly suitable for semiconductor integrated circuits in which the wirings are present on the surface of the substrate at intervals of 100 nm or less. It is.
金属種は、銅又は銅合金であり、銅が好ましい。
配線間隔は、100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましい。
半導体集積回路は、ロジック回路、DRAM回路、フラッシュメモリー回路、イメージセンサー回路が好ましい。
The metal species is copper or a copper alloy, with copper being preferred.
The wiring spacing is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less.
The semiconductor integrated circuit is preferably a logic circuit, a DRAM circuit, a flash memory circuit, or an image sensor circuit.
(エッチング方法)
本発明のエッチング方法は、本発明のエッチング液を用いて銅又は銅合金をエッチングする工程を含む。
(Etching method)
The etching method of the present invention includes a step of etching copper or a copper alloy using the etching solution of the present invention.
エッチング様式は、公知の様式を用いることができ、例えば、バッチ式、枚葉式等が挙げられる。 As the etching method, a known method can be used, such as a batch method, a single wafer method, and the like.
エッチング時の温度は、銅又は銅合金に対するエッチングレートを向上させることができることから、15℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましい。
エッチング時の温度は、基板へのダメージ低減とエッチングの安定性の観点から、100℃以下が好ましく、80℃以下がより好ましい。
The temperature during etching is preferably 15° C. or higher, more preferably 20° C. or higher, since the etching rate for copper or copper alloy can be improved.
The temperature during etching is preferably 100° C. or lower, more preferably 80° C. or lower, from the viewpoint of reducing damage to the substrate and etching stability.
(半導体集積回路の製造方法)
本発明の半導体集積回路の製造方法は、本発明のエッチング液を用いて銅又は銅合金をエッチングする工程を含む。
本発明の半導体集積回路の製造方法は、本発明のエッチング方法を含む。
(Method for manufacturing semiconductor integrated circuits)
The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention includes a step of etching copper or a copper alloy using the etching solution of the present invention.
The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention includes the etching method of the present invention.
(用途)
本発明のエッチング液や本発明のエッチング方法は、半導体集積回路の製造に好適に用いることができ、エッチング後の平坦性に優れ、微細な構造をナノメートル単位でエッチングできることから、銅又は銅合金で形成された配線が基板表面に存在する半導体集積回路に用いることが好ましく、当該配線が基板表面に100nm以下の間隔で存在する半導体集積回路に特に好適に用いることができる。
(Application)
The etching solution of the present invention and the etching method of the present invention can be suitably used for manufacturing semiconductor integrated circuits, have excellent flatness after etching, and can etch fine structures in nanometer units. It is preferable to use the present invention in a semiconductor integrated circuit in which wiring formed by the method is present on the surface of a substrate, and can be particularly suitably used in a semiconductor integrated circuit in which the wiring is present on the surface of the substrate at intervals of 100 nm or less.
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using examples, but the present invention is not limited to the description of the following examples unless it departs from the gist thereof.
(原料)
実施例及び比較例では、以下の成分を用いた。
成分(A1):アスパラギン酸
成分(A2):ヒスチジン
成分(A3):クエン酸
成分(D’1):過酸化水素
成分(E1):水
(material)
In the Examples and Comparative Examples, the following components were used.
Component (A1): Aspartic acid Component (A2): Histidine Component (A3): Citric acid Component (D'1): Hydrogen peroxide Component (E1): Water
(pH測定)
実施例及び比較例で得られたエッチング液を、マグネティックスターラーを用いて撹拌しながら、pH計(機種名「D-74」、株式会社堀場製作所製)により、エッチング液のpHを測定した。
(pH measurement)
While stirring the etching solutions obtained in Examples and Comparative Examples using a magnetic stirrer, the pH of the etching solutions was measured using a pH meter (model name "D-74", manufactured by Horiba, Ltd.).
(エッチングレートの測定方法)
メッキにより銅を成膜したシリコン基板を20mm角にカットした。次いで、実施例及び比較例で得られたエッチング液中に25℃で10分間浸漬させた。浸漬後、基板を取り出し、浸漬後のエッチング液中の銅濃度をICP発光分析装置(機種名「SPS1700HVR」、セイコーインスツル株式会社製)により測定した。測定した銅濃度から、10分間で溶出した銅溶出量を求め、エッチングレート(nm/分)に換算した。
(Method of measuring etching rate)
A silicon substrate on which a copper film was formed by plating was cut into 20 mm square pieces. Next, it was immersed for 10 minutes at 25° C. in the etching solutions obtained in Examples and Comparative Examples. After immersion, the substrate was taken out, and the copper concentration in the etching solution after immersion was measured using an ICP emission spectrometer (model name "SPS1700HVR", manufactured by Seiko Instruments Inc.). From the measured copper concentration, the amount of copper eluted in 10 minutes was determined and converted into an etching rate (nm/min).
(平坦性の測定方法)
180nm幅の銅配線が形成されたパターン基板を、実施例及び比較例で得られたエッチング液中に25℃で表2に記載の時間浸漬し、銅配線のエッチングを行った。エッチング後の基板をAFM(原子間力顕微鏡)(機種名「MFP-3D」、オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製)で観察し、以下の計算を行った。
(Method of measuring flatness)
A patterned substrate on which a 180 nm wide copper wiring was formed was immersed in the etching solutions obtained in Examples and Comparative Examples at 25° C. for the time shown in Table 2 to etch the copper wiring. The substrate after etching was observed with an AFM (atomic force microscope) (model name "MFP-3D", manufactured by Oxford Instruments Co., Ltd.), and the following calculations were performed.
エッチング量(nm)は、AFM像の高さデータから、断面形状を求め算出した。
二乗平均平方根高さSq(nm)は、AFM像の高さデータから、配線部のみを抽出し、下記式(1)により算出した。
最大高さ-最小高さSz(nm)は、AFM像の高さデータから、配線部のみを抽出し、下記式(2)により算出した。
式中、Aは基準面積、zは各測定点(x、y)における高さを表す。
The etching amount (nm) was calculated by determining the cross-sectional shape from the height data of the AFM image.
The root mean square height Sq (nm) was calculated by extracting only the wiring portion from the height data of the AFM image and using the following formula (1).
The maximum height-minimum height Sz (nm) was calculated by extracting only the wiring portion from the height data of the AFM image and using the following formula (2).
In the formula, A represents the reference area, and z represents the height at each measurement point (x, y).
(SEM観察)
30nm幅の銅配線が形成されたパターン基板を、実施例及び比較例で得られたエッチング液中に25℃で表2に記載の時間浸漬し、銅配線のエッチングを行った。エッチング後の基板をFE-SEM(機種名「S-4800」、株式会社日立ハイテク製)で観察し、エッチング後の銅配線の形状を以下の基準で評価した。
(SEM observation)
A patterned substrate on which a 30 nm wide copper wiring was formed was immersed in the etching solutions obtained in Examples and Comparative Examples at 25° C. for the time shown in Table 2 to etch the copper wiring. The substrate after etching was observed using FE-SEM (model name "S-4800", manufactured by Hitachi High-Tech Corporation), and the shape of the copper wiring after etching was evaluated according to the following criteria.
A:20nm以上の凹凸が確認されなかった。
B:20nm以上の凹凸が確認された。
A: No irregularities of 20 nm or more were observed.
B: Irregularities of 20 nm or more were observed.
[実施例1]
エッチング液100質量%中、成分(A1)が0.11質量%、成分(E1)が残部となるよう、各成分を混合し、エッチング液を得た。
得られたエッチング液の評価結果を、表2に示す。
[Example 1]
Each component was mixed so that in 100% by mass of the etching solution, component (A1) was 0.11% by mass and component (E1) was the remainder, to obtain an etching solution.
The evaluation results of the obtained etching solution are shown in Table 2.
[実施例2]
表1に示す原料の種類、含有率とした以外は、実施例1と同様に操作を行い、エッチング液を得た。
得られたエッチング液の評価結果を、表2に示す。
[Example 2]
An etching solution was obtained in the same manner as in Example 1, except that the types and contents of raw materials were as shown in Table 1.
The evaluation results of the obtained etching solution are shown in Table 2.
[比較例1]
表1に示す原料の種類、含有率とした以外は、実施例1と同様に操作を行い、エッチング液を得た。
得られたエッチング液の評価結果を、表2に示す。
[Comparative example 1]
An etching solution was obtained in the same manner as in Example 1, except that the types and contents of raw materials were as shown in Table 1.
The evaluation results of the obtained etching solution are shown in Table 2.
表2からも分かるように、比較例1で得られたエッチング液は、エッチング後の凹凸が大きいのに対し、実施例1及び実施例2で得られたエッチング液は、エッチング後の凹凸が小さく、エッチング後の銅配線の平坦性に優れた。 As can be seen from Table 2, the etching solution obtained in Comparative Example 1 has large unevenness after etching, whereas the etching solution obtained in Example 1 and Example 2 has small unevenness after etching. , excellent flatness of copper wiring after etching.
本発明のエッチング液や本発明のエッチング方法は、半導体集積回路の製造に好適に用いることができ、エッチング後の平坦性に優れ、微細な構造をナノメートル単位でエッチングできることから、銅又は銅合金で形成された配線が基板表面に存在する半導体集積回路に用いることが好ましく、当該配線が基板表面に100nm以下の間隔で存在する半導体集積回路に特に好適に用いることができる。 The etching solution of the present invention and the etching method of the present invention can be suitably used for manufacturing semiconductor integrated circuits, have excellent flatness after etching, and can etch fine structures on a nanometer scale. It is preferable to use the present invention in a semiconductor integrated circuit in which wiring formed by the method is present on the surface of a substrate, and can be particularly suitably used in a semiconductor integrated circuit in which the wiring is present on the surface of the substrate at intervals of 100 nm or less.
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