JP4655542B2 - エッチング用組成物を用いたエッチング方法 - Google Patents

Description

本発明はタンタルのエッチング用組成物及びそれを用いたエッチング方法に関し、特にアルミニウム上に付着したタンタルのエッチング用組成物及びエッチング方法に関するものである。

タンタルは半導体製造において、銅を配線材料に使用した時のバリアメタルとして、あるいは高比誘電率の絶縁膜として極めて重要な物質である。しかしスパッタ装置を使用して、ウエハ上にタンタル金属、窒化タンタルを成膜する際、ウエハ上だけではなく、スパッタ装置にもタンタル金属、窒化タンタルが付着してしまう。

通常スパッタ装置にはアルミニウム製のシールド（防着板）が設けられており、金属タンタル、窒化タンタルはこのシールド上に付着する。多くのウエハを処理していくうちに、シールド上の付着タンタルの厚みは増し、装置の安定運転上、許容できない厚さに達してしまう。したがって、シールド上に付着したタンタルは定期的に除去することが必要である。

タンタル、タンタル含有化合物を除去する方法として、例えば物理的に研磨する際に、シュウ酸と過酸化水素にアミン、ベンゾトリアゾール、研磨剤を加えた組成物による研磨方法が報告されている（例えば特許文献１）。しかし、当該方法では物理的な研磨が必須であり、複雑な形状をしたアルミニウムのシールド全体に付着したタンタルを選択的にエッチングすることはできなかった。そこで複雑な形状をしたシールドでもある薬液に浸漬することにより、アルミニウムシールド全体に付着したタンタルを選択的にエッチング出来る方法が望まれている。

一方、タンタルは耐食性の高い物質であるため、非常にエッチングし難く、タンタルをエッチングすることは容易でない。タンタルは高腐食性のフッ化水素酸には溶解（エッチング）することが一般に知られているが、シールド材のアルミニウムがフッ化水素酸に非常に腐食されやすい金属であるため、その様なシールドにフッ化水素酸を使用すると、シールドの腐蝕のみが大きいという問題があり、付着したタンタルを選択的にエッチング、除去するのは極めて困難であった。

特開２００１−８９７４７号公報

本発明の目的は、アルミニウム製のシールドにダメージを与えず、シールドに付着したタンタルを選択的に溶解するエッチング用組成物を用いたエッチング方法を提供することにある。

本発明者らは、タンタルのエッチングについて鋭意検討した結果、フッ化物、リン酸及び／又はリン酸塩を含んでなる組成物がタンタルの選択エッチング性に極めて優れることを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。

以下に本発明をさらに詳細に説明する。

本発明におけるエッチング組成物は、フッ化物、リン酸及び／又はリン酸塩を含んでなるものである。

本発明のエッチング用組成物において、フッ化物とはフッ酸、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アンモニウムから成る群より選ばれる少なくとも一種が例示できる。それ以外のフッ化物を使用しても差し支えないが、水への溶解度が低かったり、高価であったりするため、工業的には有利でない。フッ酸、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アンモニウムの中では、アルミニウムへのダメージが小さく、また安価で入手しやすいフッ化ナトリウムが最も好ましい。

本発明のエッチング用組成物におけるリン酸としては、オルトリン酸、メタリン酸、ポリリン酸及びその塩から成る群より選ばれる少なくとも一種が例示できる。

本発明のリン酸塩としては、正塩の第三塩、二水素塩の第一塩、一水素塩の第二塩があるが、水溶性の塩であれば、問題なく使用することができる。

本発明のエッチング用組成物において、フッ化物、リン酸及び／又はリン酸塩の比率は特に制限はないが、例えばエッチング用組成物全量に対し、フッ化物が０．１〜４０重量％、リン酸及び／又はリン酸塩が１〜５０重量％が好ましく、フッ化物が０．１〜１０重量％、リン酸及び／又はリン酸塩が１〜４０重量％がさらに好ましい。フッ化物が０．１重量％未満ではエッチング速度が工業的でないほど遅く、フッ化物が４０重量％を超えるとアルミニウムに対するダメージが大きくなる。またリン酸及び／又はリン酸塩が１重量％未満であると、エッチング速度が工業的でないほど遅く、リン酸及び／又はリン酸塩が５０重量％を超えるとアルミニウムに対するダメージが大きくなる。

本発明のエッチング用組成物には、過酸化水素を添加することが好ましい。過酸化水素はタンタルと錯体を形成することが知られており、過酸化水素を添加することにより、タンタルのエッチングを促進することができる。

過酸化水素の量にも特に制限はない。しかし、３５重量％を超える濃度では爆発の危険があり、工業的に使用するのは好ましくない。

本発明のエッチング用組成物には、タンタルと錯体を形成する酒石酸、シュウ酸、多価アルコールを添加しても良い。またアルミニウムなどの基材に対する防食剤を添加することもできる。

本発明のエッチング用組成物は０〜１００℃で使用することが好ましい。０℃未満では、エッチング速度が現実的でないほど遅く、１００℃を越える温度ではエッチング組成物濃度の変動が大きく、工業的ではない。

本発明のエッチング用組成物でエッチングするタンタルは、金属タンタル、酸化タンタル、窒化タンタルから成る群より選ばれる少なくとも一種である。本発明のエッチング用組成物はこれらのいずれも容易にエッチングすることができる。

本発明のエッチング用組成物を使用して、アルミニウム上に付着したタンタルをエッチングすることができる。特に、スパッタ成膜装置のアルミニウム製シールド上に付着したタンタルを選択的にエッチング、除去することができる。

本発明のエッチング用組成物は、アルミニウムの基材にダメージを与えることなく、付着したタンタル成分を選択的にエッチング除去できる。

本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお表記を簡潔にするため、以下の略記号を使用した。
ＮａＦ：フッ化ナトリウム
ＨＦ：フッ酸
ＰＡ：リン酸
ＳＨＰ：リン酸二水素ナトリウム
ＨＰＯ：過酸化水素
実施例１〜９、比較例１〜３
金属アルミニウム上に、タンタルを０．１ｍｍの厚みにスパッタ成膜した。これを表１記載のエッチング用組成物に浸漬し、タンタルが完全にエッチングされる時間を測定した。その結果を表１に示した。なお、その際、金属アルミのダメージが０．１ｍｍを超えるものを×、０．１ｍｍ以下のものを○とした。

Claims (5)

1. フッ酸、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アンモニウムから成る群より選ばれる少なくとも一種であるフッ化物、リン酸及び／又はリン酸塩を含んでなる金属タンタル、酸化タンタル、窒化タンタルのエッチング用組成物を使用して、スパッタ装置のシールドに付着したタンタルを除去するタンタルのエッチング方法。
2. リン酸が、オルトリン酸、メタリン酸、ポリリン酸から成る群より選ばれる少なくとも一種である請求項１に記載のエッチング方法。
3. フッ化物が０．１〜４０重量％、リン酸及び／又はリン酸塩が１〜５０重量％である請求項１〜請求項２のいずれかに記載のエッチング方法。
4. 過酸化水素を含んでなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエッチング方法。
5. タンタルが、アルミニウム上に付着したタンタルである請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエッチング方法。