JP6629880B2 - 洗浄液、基板洗浄方法、及び、半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

洗浄液、基板洗浄方法、及び、半導体デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、特に、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOx(なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。)のいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板に用いられる洗浄液、及び、基板洗浄方法に関する。
詳しくは、本発明は、半導体デバイスの製造工程に関するものであり、特に半導体デバイスの製造において、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOx(なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。)のいずれか1以上を含んでなるメタルハードマスクを備えた基板上に存在するドライエッチング残渣物等を除去するための洗浄液、並びに上記洗浄液を用いた基板洗浄方法に関する。
更に、本発明は、上記洗浄液を用いた半導体デバイスの製造方法に関するものでもある。
CCD(Charge-Coupled Device)及びメモリー等の半導体デバイスは、フォトリソグラフィー技術を用いて、基板上に微細な電子回路パターンを形成して製造される。具体的には、基板上に形成された配線材料となる金属膜(例えば、Co、W)、エッチング停止膜、及び層間絶縁膜等を有する積層膜上にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー工程及びドライエッチング工程(例えば、プラズマエッチング処理)を経て製造される。また、必要に応じて、ドライアッシング工程(例えば、プラズマアッシング処理)等の剥離手段により、主としてフォトレジスト等の有機物由来の成分を剥離するためのフォトレジスト剥離工程が行われる。
ドライエッチング工程を経た基板は、その配線膜や層間絶縁膜上に、ドライエッチング残渣物等の残渣物が付着しており、これらを洗浄液により除去する処理が一般的に行われる。
例えば、特許文献1には、HF(フッ化水素)を用いた基板洗浄方法が開示されている。
特開2013−4760号公報
一方、昨今においては、より微細化を実現するため、レジスト膜としてTiN、AlOx等の金属材料系レジスト膜(いわゆるメタルハードマスク)を用いることが検討されている。
レジスト膜としてメタルハードマスクを用いる場合においては、通常、メタルハードマスクをマスクとして用いてドライエッチング工程(例えば、プラズマエッチング処理)を行い、メタルハードマスクのパターン形状に基づいたホールを形成して配線膜となる金属膜面を露出させる工程を行う。
本発明者らは、特許文献1に記載されたHFを含む洗浄液を調製してメタルハードマスクを用いた態様に適用して検討したところ、ドライエッチング残渣物を除去する残渣物除去性能には優れるものの、洗浄対象物である配線金属(金属、窒化金属、又は合金であって、例えば、配線金属として使用されるCo、W)及び層間絶縁膜を腐食してしまう問題があることを明らかとした。
そこで、本発明は、所定の成分を含むメタルハードマスクを備えた基板に用いられる洗浄液であって、残渣物除去性能に優れつつ、洗浄対象物に対する腐食防止性にも優れた洗浄液を提供することを課題とする。
また、本発明は、上記洗浄液を用いた基板洗浄方法、及び、半導体デバイスの製造方法を提供することも課題とする。
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、ヒドロキシルアミン又はその塩を還元剤として含有する洗浄液によれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
(1) Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板の洗浄液であって、
ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、
水と、
を含む、洗浄液。
なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
(2) 更に、Feイオンを1質量ppt〜10質量ppm含む、(1)に記載の洗浄液。
(3) 更に、Coイオンを1質量ppt〜10質量ppm含む、(1)又は(2)に記載の洗浄液。
(4) 更に、腐食防止剤を含む、(1)〜(3)のいずれかに記載の洗浄液。
(5) 上記腐食防止剤が、後述する式(A)〜式(C)で表される化合物、及び、置換又は無置換のテトラゾールから選ばれるいずれか1種である、(1)〜(4)のいずれかに記載の洗浄液。
(6) 更に、キレート剤を含む、(1)〜(5)のいずれかに記載の洗浄液。
(7) 更に、水溶性有機溶剤を含む、(1)〜(6)のいずれかに記載の洗浄液。
(8) 更に、pH調整剤を含む、(1)〜(7)のいずれかに記載の洗浄液。
(9) 更に、4級水酸化アンモニウム類を含む、(1)〜(8)のいずれかに記載の洗浄液。
(10) 更に、フッ化物を含む、(1)〜(9)のいずれかに記載の洗浄液。
(11) pHが6〜11である、(1)〜(10)のいずれかに記載の洗浄液。
(12) ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、を含む洗浄液を調製する洗浄液調製工程Aと、
上記洗浄液を用いて、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Bと、を有する基板洗浄方法。
なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
(13) ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、を含む洗浄液を調製する洗浄液調製工程Aと、
上記洗浄液を用いて、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Bと、
上記洗浄工程Bで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Cと、
回収された洗浄液の排液を用いて、新たに準備されるCu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Dと、
上記洗浄工程Dで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Eと、を有し、
上記洗浄工程Dと上記排液回収工程Eとを繰り返し実施して洗浄液の排液をリサイクルする、(12)に記載の基板洗浄方法。
(14) 上記洗浄液調製工程Aの前に、上記ヒドロキシルアミン化合物及び上記水の少なくとも一方から、Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を除去する金属イオン除去工程Fを有するか、又は、
上記洗浄液調製工程Aの後であって上記洗浄工程Bを行う前に、上記洗浄液中のFeイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を除去する金属イオン除去工程Gを有する、(12)又は(13)に記載の基板洗浄方法。
(15) 上記洗浄液調製工程Aの前に、上記水に対して除電を行う除電工程Iを有するか、又は、
上記洗浄液調製工程Aの後であって上記洗浄工程Bを行う前に、上記洗浄液に対して除電を行う除電工程Jを有する、(12)〜(14)のいずれかに記載の基板洗浄方法。
(16) (1)〜(10)のいずれかに記載の洗浄液により、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する工程を含む、半導体デバイスの製造方法。
なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
本発明によれば、所定の成分を含むメタルハードマスクを備えた基板に用いられる洗浄液及び基板洗浄方法であって、残渣物除去性能に優れつつ、洗浄対象物に対する腐食防止性にも優れた洗浄液、並びに、それを用いた基板洗浄方法、及び、半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
本発明の基板洗浄方法に適用できる積層物の一例を示す断面模式図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書における基(原子群)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、本発明の効果を損ねない範囲で、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「炭化水素基」とは、置換基を有さない炭化水素基(無置換炭化水素基)のみならず、置換基を有する炭化水素基(置換炭化水素基)をも包含するものである。このことは、各化合物についても同義である。
また、本明細書において「準備」というときには、特定の材料を合成ないし調合等して備えることのほか、購入等により所定の物を調達することを含む意味である。
本発明においてドライエッチング残渣物とは、ドライエッチング(例えば、プラズマエッチング)を行うことで生じた副生成物のことであり、例えば、フォトレジスト由来の有機物残渣物、Si含有残渣物、及び、金属含有残渣物等をいう。なお、以下の説明においては、上述のドライエッチング残渣物を単に「残渣物」と称することもある。
また、本発明においてドライアッシング残渣物とは、ドライアッシング(例えば、プラズマアッシング)を行うことで生じた副生成物のことであり、例えば、フォトレジスト由来の有機物残渣物、Si含有残渣物、及び、金属含有残渣物等をいう。
〔洗浄液〕
本発明の洗浄液は、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板(以後、単に「マスク付き基板」とも称する)の洗浄液であって、
ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、を含む。なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
本発明の洗浄液は、上記構成とすることで残渣物除去性能に優れつつ、洗浄対象物に対する腐食防止性にも優れる。
また後述するように、本発明者らは、洗浄液中にFeイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を微量であるが所定量含ませることで、経時後においても洗浄液の洗浄性能を良好に保持できる(「24時間後の洗浄液性能変化」が少ない)ことを知見するに至った。更に、洗浄液中にFeイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を上記のとおり所定範囲に調整しつつ、還元剤であるヒドロキシアミン及びその塩の含有量とFeイオン及びCoイオンの含有量とを所定比とすることで、経時後においても洗浄液の洗浄性能を良好に保持できるだけでなく、残渣物除去性能、更には洗浄対象物に対する腐食防止性がより向上することも確認している。
また、洗浄液中にFeイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を含ませることで、経時後の洗浄能力低下を抑制してリサイクル性を発現する(「25枚洗浄後の洗浄性能変化」が小さい。以下、単に「リサイクル性」ともいう。)ことを確認している。
また、更に、洗浄液中に、腐食防止剤、キレート剤、水溶性有機溶剤、pH調整剤、4級水酸化アンモニウム類、アルカノールアミン類、及び/又はフッ化物等を含ませることで、残渣物除去性能及び洗浄対象物に対する腐食防止性のいずれかの効果が向上する、経時後においても洗浄液の洗浄性能を良好に保持できる(「24時間後の洗浄液性能変化」が少ない)、又は、経時後の洗浄能力低下を抑制してリサイクル性を発現する(「25枚洗浄後の洗浄性能変化」が小さい)ことを確認している。
以下、本発明の洗浄液に含まれ得る各種成分について詳細に説明する。
<水>
本発明の洗浄液は、溶剤として水を含有する。水の含有量は、洗浄液全体の質量に対して一般的に20〜98質量%であり、60〜98質量%であることが好ましく、70〜95質量%であることがより好ましい。
水としては、半導体製造に使用される超純水が好ましい。特に限定されるものではないが、Fe、Co、Na、K、Ca、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、及び、Znの金属元素のイオン濃度が低減されているものが好ましく、本発明の洗浄液の調液に用いる際に、pptオーダー若しくはそれ以下に調整されているものが好ましい。調整の方法としては、特開2011−110515号公報段落[0074]から[0084]に記載の方法が挙げられる。
<ヒドロキシルアミン化合物>
本発明の洗浄液は、ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物を含有する。ヒドロキシルアミン化合物は、残渣物の分解及び可溶化を促進し、洗浄対象物の腐食を防止する。
ここで、本発明の洗浄液のヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩に係る「ヒドロキシルアミン」は、置換若しくは無置換のアルキルヒドロキシルアミン等を含む広義のヒドロキシルアミン類をさすものであって、いずれであっても本発明の効果を得ることができる。
ヒドロキシルアミンとしては、特に限定はされないが、無置換ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン誘導体が挙げられる。
ヒドロキシルアミン誘導体としては、特に限定されないが、例えば、O−メチルヒドロキシルアミン、O−エチルヒドロキシルアミン、N−メチルヒドロキシルアミン、N,N−ジメチルヒドロキシルアミン、N,O−ジメチルヒドロキシルアミン、N−エチルヒドロキシルアミン、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン、N,O−ジエチルヒドロキシルアミン、O,N,N−トリメチルヒドロキシルアミン、N,N−ジカルボキシエチルヒドロキシルアミン、及びN,N−ジスルホエチルヒドロキシルアミン等が挙げられる。
ヒドロキシルアミンの塩は、上述したヒドロキシルアミンの無機酸塩又は有機酸塩であることが好ましく、Cl、S、N、及びP等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、及び硝酸のいずれかよりなる群から選ばれる酸の塩であることが特に好ましい。
本発明の洗浄液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、ヒドロキシルアンモニウム硝酸塩(HANとも称される)、ヒドロキシルアンモニウム硫酸塩(HASとも称される)、ヒドロキシルアンモニウム塩酸塩(HACとも称される)、ヒドロキシルアンモニウムリン酸塩、N,N−ジエチルヒドロキシルアンモニウム硫酸塩、N,N−ジエチルヒドロキシルアンモニウム硝酸塩、及びこれらの混合物が好ましい。
また、ヒドロキシルアミンの有機酸塩も使用することができ、ヒドロキシルアンモニウムクエン酸塩、ヒドロキシルアンモニウムシュウ酸塩、及びヒドロキシルアンモニウムフルオライド等が挙げられる。
なお、本発明の洗浄液は、ヒドロキシルアミン及びその塩をいずれも含んだ形態であってもよい。
ヒドロキシルアミン化合物は、単独でも2種類以上適宜組み合わせて用いてもよい。
上記の中でも、本発明の所望の効果が顕著に得られる観点で、ヒドロキシルアミン、又はヒドロキシルアンモニウム硫酸塩が好ましく、ヒドロキシルアンモニウム硫酸塩がより好ましい。
洗浄液中、ヒドロキシルアミン化合物の含有量は、特に制限されないが、本発明の洗浄液の全質量に対して、0.01〜30質量%の範囲内が好ましく、0.1〜15質量%がより好ましく、0.5〜10質量%が更に好ましい。上記の範囲にすることで、本発明の所望の効果が顕著に得られる。
<フッ化物>
本発明の洗浄液は、フッ化物を含んでいてもよい。フッ化物は、残渣物の分解及び可溶化を促進する。
フッ化物としては、特に限定されないが、フッ化水素酸(HF)、フルオロケイ酸(HSiF)、フルオロホウ酸、フルオロケイ酸アンモニウム塩((NHSiF)、ヘキサフルオロリン酸テトラメチルアンモニウム、フッ化アンモニウム、フッ化アンモニウム塩、重フッ化アンモニウム塩、式NRBFで表されるテトラフルオロホウ酸第4級アンモニウム及び、及び、式PRBFで表されるテトラフルオロホウ酸第4級ホスホニウムが挙げられる。本発明の所望の効果を得るためにこれらのいずれも用いることができる。
なお、上述の式NRBFで表されるテトラフルオロホウ酸第4級アンモニウム及び式PRBFで表されるテトラフルオロホウ酸第4級ホスホニウムにおいて、Rは、互いに同種又は異種であってよい。Rとしては、水素、直鎖、分岐、又は環状の炭素数1〜6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基等)、及び、炭素数6〜10のアリール基等が挙げられる。これらは更に置換基を含んでいてもよい。
NRBFで表されるテトラフルオロホウ酸第4級アンモニウムとしては、例えば、テトラフルオロホウ酸テトラメチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラエチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラプロピルアンモニウム、及びテトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム(TBA−BF)等が挙げられる。
フッ化物は、単独でも2種類以上適宜組み合わせて用いてもよい。
上記の中でも、本発明の所望の効果が顕著に得られる点で、フッ化アンモニウム、又はフルオロケイ酸が好ましい。
洗浄液中、フッ化物の含有量は、特に制限されないが、本発明の洗浄液の全質量に対して、0.01〜30質量%であることが好ましく、0.1〜15質量%であることがより好ましく、0.1〜5質量%であることが更に好ましい。
<Feイオン、Coイオン>
本発明の洗浄液中、Feイオンの含有量は、本発明の洗浄液の全質量に対して、1質量ppt〜10質量ppmであることが好ましく、1質量ppt〜1質量ppmであることがより好ましく、10質量ppt〜5質量ppbであることが更に好ましく、1質量ppb〜5質量ppbであることが特に好ましい。
特に、Feイオンの含有量が、本発明の洗浄液の全質量に対して、1質量ppt〜1質量ppmである場合、経時後においても洗浄液の洗浄性能を良好に保持することが可能となる。また、本発明の洗浄液中、Feイオンの含有量が、本発明の洗浄液の全質量に対して、1質量ppt〜1質量ppmである場合(好ましくは10質量ppt〜5質量ppb、より好ましくは1質量ppb〜5質量ppb)、更に残渣物除去性能、洗浄対象物に対する腐食防止性がより向上する。
さらには、本発明の洗浄液中、Feイオンの含有量が上記の範囲である場合には、後述するリサイクル性にも優れることが分かった。
本発明の洗浄液中、Coイオンの含有量は、本発明の洗浄液の全質量に対して、1質量ppt〜10質量ppmであることが好ましく、1質量ppt〜1質量ppmであることがより好ましく、10質量ppt〜5質量ppbであることが更に好ましく、1質量ppb〜5質量ppbであることが特に好ましい。
特に、Coイオンの含有量が、本発明の洗浄液の全質量に対して、1質量ppt〜1質量ppmである場合、経時後においても洗浄液の洗浄性能を良好に保持することが可能となる。また、本発明の洗浄液中、Coイオンの含有量が、本発明の洗浄液の全質量に対して、1質量ppt〜1質量ppmである場合(好ましくは10質量ppt〜5質量ppb、より好ましくは1質量ppb〜5質量ppb)、更に残渣物除去性能、洗浄対象物に対する腐食防止性がより向上する。
さらには、本発明の洗浄液中、Coイオンの含有量が上記の範囲である場合には、後述するリサイクル性(特に、洗浄対象物としてCoを含む基板を用いた際)にも優れることが分かった。
更に、Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種の含有量(Feイオン及びCoイオンがいずれも含まれる場合にはその合計量)とヒドロキシルアミン化合物の含有量(ヒドロキシルアミン化合物が複数種含まれる場合にはその合計量)との含有比率(質量比)を下記の範囲に調整することが好ましい。
ヒドロキシルアミン化合物の含有量(ヒドロキシルアミン化合物が複数種含まれる場合にはその合計量)は、Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種の含有量(Feイオン及びCoイオンがいずれも含まれる場合にはその合計量)に対して質量比で5×10〜5×1010とすることが好ましい。つまり、ヒドロキシルアミン化合物の含有量(ヒドロキシルアミン化合物が複数種含まれる場合にはその合計量)/Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種の含有量(Feイオン及びCoイオンがいずれも含まれる場合にはその合計量)が、5×10〜5×1010である。上記含有比率は、5×10〜5×1010がより好ましく、1×10〜5×10が更により好ましく、1×10〜1×10が特に好ましく、1×10〜5×10が最も好ましい。
今般、このように含有比率を調整することで、経時後においても洗浄液の洗浄性能を良好に保持できるだけでなく、洗浄液の残渣物除去性能、洗浄対象物に対する腐食防止性がより向上し、更にリサイクル性にもより優れることが確認されている。特にFeイオンでその効果が顕著である。
リサイクル時には、洗浄を繰り返すと、洗浄液へのメタルハードマスクの金属由来のイオンの微量な溶出がおこる。それらの蓄積により、残渣物除去性、洗浄対象物に対する腐食防止性が変化する場合があるが、Feイオン及びCoイオンの含有量とヒドロキシルアミン化合物の含有量とが上記の含有比率(質量比)であると、その変化が少なく、リサイクル性に優れることが分かった。これらのイオンが、他の金属イオンに比べ、特にヒドロキシルアミン化合物と相互に作用しやすいためと推定する。
Feイオン及びCoイオンは、通常、溶剤及び薬剤等に不純物として含まれ得る成分である。したがって、洗浄液中に含まれる溶剤及び/又は調製後の洗浄液を蒸留及びイオン交換樹脂等の手段により精製することにより所望の量に調製することが可能となる。
洗浄液中のFeイオン、Coイオンの量は、誘導結合プラズマ質量分析装置(横河アナリティカルシステムズ製、Agilent 7500cs型)により測定することができる。
<腐食防止剤>
本発明の洗浄液は腐食防止剤を含むことが好ましい。腐食防止剤は、配線膜となる金属(例えば、Co、W)のオーバーエッチングを解消する機能を有する。
腐食防止剤としては特に限定されないが、例えば、1,2,4−トリアゾール(TAZ)、5−アミノテトラゾール(ATA)、5−アミノ−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、3−アミノ−1H−1,2,4トリアゾール、3,5−ジアミノ−1,2,4−トリアゾール、トリルトリアゾール、3−アミノ−5−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、1−アミノ−1,2,4−トリアゾール、1−アミノ−1,2,3−トリアゾール、1−アミノ−5−メチル−1,2,3−トリアゾール、3−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、3−イソプロピル−1,2,4−トリアゾール、ナフトトリアゾール、1H−テトラゾール−5−酢酸、2−メルカプトベンゾチアゾール(2−MBT)、1−フェニル−2−テトラゾリン−5−チオン、2−メルカプトベンゾイミダゾール(2−MBI)、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、2−メルカプトチアゾリン、2,4−ジアミノ−6−メチル−1,3,5−トリアジン、チアゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアジン、メチルテトラゾール、ビスムチオールI、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,5−ペンタメチレンテトラゾール、1−フェニル−5−メルカプトテトラゾール、ジアミノメチルトリアジン、イミダゾリンチオン、4−メチル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−チオール、5−アミノ−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、ベンゾチアゾール、リン酸トリトリル、インダゾール、アデニン、シトシン、グアニン、チミン、ホスフェート阻害剤、アミン類、ピラゾール類、プロパンチオール、シラン類、第2級アミン類、ベンゾヒドロキサム酸類、複素環式窒素阻害剤、クエン酸、アスコルビン酸、チオ尿素、1,1,3,3−テトラメチル尿素、尿素、尿素誘導体類、尿酸、エチルキサントゲン酸カリウム、グリシン、ドデシルホスホン酸、イミノ二酢酸、酸、ホウ酸、マロン酸、コハク酸、ニトリロ三酢酸、スルホラン、2,3,5−トリメチルピラジン、2−エチル−3,5−ジメチルピラジン、キノキサリン、アセチルピロール、ピリダジン、ヒスタジン(histadine)、ピラジン、グルタチオン(還元型)、システイン、シスチン、チオフェン、メルカプトピリジンN−オキシド、チアミンHCl、テトラエチルチウラムジスルフィド、2,5−ジメルカプト−1,3−チアジアゾールアスコルビン酸、カテコール、t-ブチルカテコール、フェノール、及びピロガロールが挙げられる。
更に、腐食防止剤として、置換又は無置換のベンゾトリアゾールを含むことも好ましい。置換ベンゾトリアゾールとしては、例えば、アルキル基、アリール基、ハロゲン基、アミノ基、ニトロ基、アルコキシ基、又は水酸基で置換されたベンゾトリアゾールが好ましい。なお、置換ベンゾトリアゾールは、1以上のアリール(例えば、フェニル)又はヘテロアリール基が縮合していてもよい。
置換又は無置換のベンゾトリアゾールは、上述したものの他に、例えば、ベンゾトリアゾール(BTA)、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、5−フェニルチオール−ベンゾトリアゾール、5−クロロベンゾトリアゾール、4−クロロベンゾトリアゾール、5−ブロモベンゾトリアゾール、4−ブロモベンゾトリアゾール、5−フルオロベンゾトリアゾール、4−フルオロベンゾトリアゾール、ナフトトリアゾール、トリルトリアゾール、5−フェニル−ベンゾトリアゾール、5−ニトロベンゾトリアゾール、4−ニトロベンゾトリアゾール、2−(5−アミノ−ペンチル)−ベンゾトリアゾール、1−アミノ−ベンゾトリアゾール、5−メチル−1H−ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール−5−カルボン酸、4−メチルベンゾトリアゾール、4−エチルベンゾトリアゾール、5−エチルベンゾトリアゾール、4−プロピルベンゾトリアゾール、5−プロピルベンゾトリアゾール、4−イソプロピルベンゾトリアゾール、5−イソプロピルベンゾトリアゾール、4−n−ブチルベンゾトリアゾール、5−n−ブチルベンゾトリアゾール、4−イソブチルベンゾトリアゾール、5−イソブチルベンゾトリアゾール、4−ペンチルベンゾトリアゾール、5−ペンチルベンゾトリアゾール、4−ヘキシルベンゾトリアゾール、5‐ヘキシルベンゾトリアゾール、5−メトキシベンゾトリアゾール、5−ヒドロキシベンゾトリアゾール、ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]−ベンゾトリアゾール、5−t−ブチルベンゾトリアゾール、5−(1’,1’−ジメチルプロピル)−ベンゾトリアゾール、5−(1’,1’,3’−トリメチルブチル)ベンゾトリアゾール、5−n−オクチルベンゾトリアゾール、及び5−(1’,1’,3’,3’−テトラメチルブチル)ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
腐食防止剤は、単独でも2種類以上適宜組み合わせて用いてもよい。
腐食防止剤としては、腐食防止性をより向上させる観点から、なかでも、下記式(A)〜式(C)で表される化合物、及び、置換又は無置換のテトラゾールからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
上記式(A)において、R1A〜R5Aは、それぞれ独立に、水素原子、置換基若しくは無置換の炭化水素基、水酸基、カルボキシ基、又は、置換若しくは無置換のアミノ基を表す。ただし、構造中に水酸基、カルボキシ基、及び置換若しくは無置換のアミノ基から選ばれる基を少なくとも1つ含む。
上記式(B)において、R1B〜R4Bは、それぞれ独立に、水素原子、置換基若しくは無置換の炭化水素基を表す。
上記式(C)において、R1C、R2C及びRは、それぞれ独立に、水素原子、置換基若しくは無置換の炭化水素基を表す。また、R1CとR2Cとが結合して環を形成してもよい。
上記式(A)中、R1A〜R5Aが表す炭化水素としては、アルキル基(炭素数は、1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数は、2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アルキニル基(炭素数は、2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリール基(炭素数は、6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい)、及びアラルキル基(炭素数は、7〜23が好ましく、7〜15がより好ましく、7〜11が特に好ましい)が挙げられる。
また、置換基としては、例えば、水酸基、カルボキシ基、又は、置換若しくは無置換のアミノ基(置換基としては、炭素数が1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数が1〜3のアルキル基がより好ましい)が挙げられる。
なお、式(A)においては、構造中に水酸基、カルボキシ基及び置換若しくは無置換のアミノ基(置換基としては、炭素数が1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数が1〜3のアルキル基がより好ましい)から選ばれる基を少なくとも1つ含む。
式(A)において、R1A〜R5Aで表される置換基若しくは無置換の炭化水素基としては、例えば、無置換の炭素数1〜6の炭化水素基、及び、水酸基、カルボキシ基又はアミノ基で置換された炭素数1〜6の炭化水素基等が挙げられる。
式(A)で表される化合物としては、例えば、1−チオグリセロール、L−システイン、及びチオリンゴ酸等が挙げられる。
式(B)において、R1B〜R4Bで表される炭化水素基及び置換基としては、上述した式(A)のR1A〜R5Aが表す炭化水素及び置換基とそれぞれ同義である。R1B〜R4Bで表される置換基若しくは無置換の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、及びt−ブチル基等の炭素数1〜6の炭化水素基が挙げられる。
式(B)で表される化合物としては、例えば、カテコール、及びt−ブチルカテコール等が挙げられる。
式(C)において、R1C、R2C及びRで表される炭化水素基及び置換基としては、上述した式(A)のR1A〜R5Aが表す炭化水素及び置換基とそれぞれ同義である。R1C、R2C及びRで表される置換又は無置換の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基等の炭素数1〜6の炭化水素基が挙げられる。
また、R1CとR2Cとが結合して環を形成してもよく、例えば、ベンゼン環が挙げられる。R1CとR2Cとが結合して環を形成した場合、更に置換基(例えば、炭素数1〜5の炭化水素基)を有していてもよい。
式(C)で表される化合物としては、例えば、1H−1,2,3−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、及び5−メチル−1H−ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
置換又は無置換のテトラゾールとしては、例えば、無置換テトラゾールのほか、置換基として水酸基、カルボキシ基、又は、置換若しくは無置換のアミノ基(置換基としては、炭素数が1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数が1〜3のアルキル基がより好ましい)を有するテトラゾールが挙げられる。
洗浄液中、腐食防止剤の含有量は、本発明の洗浄液の全質量に対して、0.01〜5質量%であることが好ましく、0.05〜5質量%であることがより好ましく、0.1〜3質量%であることが更に好ましい。
<キレート剤>
洗浄液は、更にキレート剤を含んでいてもよい。キレート剤は、残渣物中に含まれる酸化した金属とキレート化する。このため、キレート剤を添加することでリサイクル性がより向上する。
キレート剤としては、特に限定されないが、ポリアミノポリカルボン酸であることが好ましい。
ポリアミノポリカルボン酸は、複数のアミノ基及び複数のカルボン酸基を有する化合物である。ポリアミノポリカルボン酸としては、例えば、モノ−又はポリアルキレンポリアミンポリカルボン酸、ポリアミノアルカンポリカルボン酸、ポリアミノアルカノールポリカルボン酸、及びヒドロキシアルキルエーテルポリアミンポリカルボン酸が挙げられる。
ポリアミノポリカルボン酸としては、例えば、ブチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、エチレンジアミンテトラプロピオン酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸、エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミンジプロピオン酸、1,6−ヘキサメチレン−ジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N−二酢酸、ジアミノプロパン四酢酸、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−四酢酸、ジアミノプロパノール四酢酸、及び(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン三酢酸等が挙げられる。なかでも、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、又はトランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸が好ましい。
キレート剤は、単独でも2種類以上適宜組み合わせて用いてもよい。
洗浄液中、キレート剤の含有量は、本発明の洗浄液の全質量に対して、0.01〜5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。
<水溶性有機溶剤>
本発明の洗浄液は、水溶性有機溶剤を含有することが好ましい。水溶性有機溶剤は、添加成分及び有機物残渣物の可溶化を促進するほか、腐食防止効果をより向上させることができる。
水溶性有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、水溶性アルコール、水溶性ケトン、水溶性エステル、及び水溶性エーテル(例えば、グリコールジエーテル)等が挙げられ、本発明の所望の効果を得るためにこれらのいずれも用いることができる。
水溶性アルコールとしては、例えば、アルカンジオール(例えば、アルキレングリコールを含む)、グリコール、アルコキシアルコール(例えば、グリコールモノエーテルを含む)、飽和脂肪族一価アルコール、不飽和非芳香族一価アルコール、及び、環構造を含む低分子量のアルコールが挙げられる。
アルカンジオールとしては、例えば、2−メチル−1,3プロパンジオール、1,3−プロパンジール、2,2−ジメチル−1,3−ジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ピナコール、及びアルキレングリコール等が挙げられる。
アルキレングリコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、及びテトラエチレングリコール等が挙げられる。
アルコキシアルコールとしては、例えば、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メトキシ−1−ブタノール、及び1−メトキシ−2−ブタノール等が挙げられる。
グリコールモノエーテルとしては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn−プロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリ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モノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、2−メトキシ−1−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、2−エトキシ−1−プロパノール、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、及びジエチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
飽和脂肪族一価アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、2−ペンタノール、t−ペンチルアルコール、及び1−ヘキサノール等が挙げられる。
不飽和非芳香族一価アルコールとしては、例えば、アリールアルコール、プロパルギルアルコール、2−ブテニルアルコール、3−ブテニルアルコール、及び4−ペンテン−2−オール等が挙げられる。
環構造を含む低分子量のアルコールとしては、例えば、テトラヒドロフルフリルアルコール、フルフリルアルコール、及び1,3−シクロペンタンジオール等が挙げられる。
水溶性ケトンとしては、例えば、アセトン、プロパノン、シクロブタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、2−ブタノン、5−ヘキサンジオン、1,4−シクロヘキサンジオン、3−ヒドロキシアセトフェノン、1,3−シクロヘキサンジオン、及びシクロヘキサノン等が挙げられる。
水溶性エステルとしては、酢酸エチル、エチレングリコールモノアセタート、及びジエチレングリコールモノアセタート等のグリコールモノエステル、並びに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセタート、及びエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート等のグリコールモノエーテルモノエステル等が挙げられる。
水溶性有機溶剤のなかでも、腐食防止効果をより向上させる観点からは、水溶性アルコールが好ましく、アルカンジオール、グリコール、又はアルコキシアルコールがより好ましく、アルコキシアルコールが更に好ましく、エチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、又はジエチレングリコールモノエチルエーテルが特に好ましい。
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。
水溶性有機溶剤の含有量は、本発明の洗浄液の全質量に対して、0.1〜15質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。
<pH調整剤>
本発明の洗浄液のpHは特に限定されないが、ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩の共役酸のpKa以上であることが好ましい。本発明の処理液のpHが、ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩の共役酸のpKa以上であることで、残渣物除去性が飛躍的に向上する。言い換えると、洗浄液中でヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩が分子状態で存在している比率が多い場合に、本発明の効果が顕著に得られる。例えば、ヒドロキシルアミンの共役酸のpKaは約6である。
本発明の洗浄液は、pH6〜11とすることが好ましい。洗浄液のpHを上記範囲とするため、洗浄液にはpH調整剤を含むことが望ましい。
洗浄液のpHが上記範囲内であれば、腐食速度及び残渣物除去性能にいずれもより優れる。
洗浄液のpHの下限は洗浄性の観点から、6.5以上であることが好ましく、7以上であることがより好ましく、7.5以上であることが更に好ましい。一方、その上限は、腐食抑制の観点から、10.5以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましく、9.5以下であることが更に好ましく、8.5以下であることが特に好ましい。
pHの測定方法としては、公知のpHメーターを用いて測定することができる。
pH調整剤としては、公知のものが使用できるが、一般的に金属イオンを含んでいないことが好ましい。
pH調整剤としては、例えば、水酸化アンモニウム、モノアミン類、イミン類(例えば、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、及び1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン等)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、及びグアニジン塩類(例えば、炭酸グアニジン)等が挙げらる。なかでも、水酸化アンモニウム、又はイミン類(例えば、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、及び1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン等)が本発明の所望の効果を顕著に得る観点から好ましい。
pH調整剤は、単独でも2種類以上適宜組み合わせて用いてもよい。
pH調整剤の配合量は、洗浄液を所望のpHを達成できれば特に限定されないが、一般的には、洗浄液中において、洗浄液全質量に対して0.1〜5質量%の濃度で含有されることが望ましく、0.1〜2質量%とすることがより望ましい。
<4級水酸化アンモニウム類>
また、本発明の洗浄液は、4級水酸化アンモニウム類を含むことが好ましい。4級水酸化アンモニウム類を添加することで残渣物除去性能をより向上させることができるほか、pH調整剤としても機能させることができる。
4級水酸化アンモニウム類としては、下記一般式(4)で表される化合物であることが好ましい。
(式(4)中、R4A〜R4Dは、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、ベンジル基、又はアリール基を表す。)
式(4)中、R4A〜R4Dは、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、及びブチル基等)、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基(例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、及びヒドロキシブチル基等)、ベンジル基、又はアリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基、及びナフタレン基等)を表す。なかでも、アルキル基、ヒドロキシエチル基、又はベンジル基が好ましい。
式(4)で表される化合物として、具体的には、テトラ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、テトラブ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、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、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、及びコリンよりなる群から選ばれる少なくとも1つの4級水酸化アンモニウム類であることが好ましい。中でも、本発明においてはテトラ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、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、及びコリンよりなる群から選ばれる少なくとも1つがより好ましい。
4級水酸化アンモニウム類は、単独でも2種類以上の組み合わせで用いてもよい。
洗浄液中、4級水酸化アンモニウム類の含有量は、本発明の洗浄液の全質量に対して、0.1〜15質量%であることが好ましく、0.5〜10質量%であることがより好ましく、0.5〜5質量%であることが更に好ましい。
<アルカノールアミン類>
洗浄液中、添加成分及び有機物残渣物の可溶化を促進させるとともに、腐食防止の観点から、アルカノールアミン類を含有することが好ましい。
アルカノールアミン類は、第一アミン、第二アミン、及び第三アミンのいずれであってもよく、モノアミン、ジアミン、又はトリアミンであることが好ましく、モノアミンがより好ましい。アミンのアルカノール基は炭素原子を1〜5個有することが好ましい。
本発明の洗浄液においては、下記式(5)で表される化合物が好ましい。
式(5): R−N−CHCH−O−R
(式(5)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、又はヒドロキシエチル基を表し、Rは、水素原子、又はヒドロキシエチル基を表す。ただし、式中、アルカノール基が少なくとも1つは含まれる)
アルカノールアミン類としては、具体的には、例えば、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、第三ブチルジエタノールアミン、イソプロパノールアミン、2−アミノ−1−プロパノール、3−アミノ−1−プロパノール、イソブタノールアミン、2−アミノ−2−エトキシ−プロパノール、及びジグリコールアミンとしても知られている2−アミノ−2−エトキシ−エタノールが挙げられる。
アルカノールアミン類は、単独でも2種類以上の組み合わせで用いてもよい。
洗浄液中、アルカノールアミン類の含有量は、本発明の洗浄液の全質量に対して、0.1〜80質量%であることが好ましく、0.5〜50質量%であることがより好ましく、0.5〜20質量%であることが更に好ましい。
<その他の添加剤>
本発明の洗浄液には、本発明の効果を奏する範囲で、その他の添加剤を含有していてもよい。その他の添加剤としては、例えば、界面活性剤、及び消泡剤等が挙げられる。
<洗浄液の好適態様>
本発明の洗浄液の好ましい態様としては以下のものが挙げられるが、特にこれに限定されない。
(1)ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、腐食防止剤と、キレート剤と、水溶性有機溶剤と、を含む洗浄液。
(2)ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、腐食防止剤と、水溶性有機溶剤及び/又はアルカノールアミン類と、を含む洗浄液。
(3)ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、4級水酸化アンモニウム類と、腐食防止剤と、水溶性有機溶剤及び/又はアルカノールアミン類と、を含む洗浄液。
(4)ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、フッ化物と、を含む洗浄液。
(5)ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、下記式(A)〜式(C)で表される化合物(式中の各定義は上述のとおりである。)及び置換又は無置換のテトラゾールから選ばれるいずれか1種と、を含む洗浄液。
(6)上述の(1)〜(5)のそれぞれの洗浄液において、Feイオン及びCoイオン含有量は、上述した含有量であることが好ましく、また、Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種の含有量(Feイオン及びCoイオンがいずれも含まれる場合にはその合計量)とヒドロキシルアミン化合物の含有量(ヒドロキシルアミン化合物が複数種含まれる場合にはその合計量)との含有比率(質量比)は、上述した含有比率であることが好ましい。
<キット及び濃縮液>
本発明の洗浄液は、その原料を複数に分割したキットとしてもよい。例えば、第1液としてヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と水とを含有する液組成物を準備し、第2液として他の成分と水とを含有する液組成物を準備する態様が挙げられる。その使用例としては、両液を混合して洗浄液を調液し、その後、適時に上記処理に適用する態様が好ましい。有機溶剤等は、第1液及び第2液のどちらに含まれていてもよい。このようにすることで、ヒドロキシルアミン化合物又はその他の成分の分解による液性能の劣化を招かずにすみ、所望の作用を効果的に発揮させることができる。第1液及び第2液における各成分の含有量は、先に述べた含有量を基に、混合後の含有量として適宜設定できる。
また、洗浄液は、濃縮液として準備してもよい。この場合、使用時に水及びその他の有機溶剤で希釈して使用することができる。
<容器>
本発明の洗浄液は、(キットであるか否かに関わらず)腐食性等が問題とならない限り、任意の容器に充填して保管、運搬、そして使用することができる。容器としては、半導体用途向けに、クリーン度が高く、不純物の溶出が少ないものが好ましい。使用可能な容器としては、アイセロ化学(株)製の「クリーンボトル」シリーズ、及びコダマ樹脂工業(株)製の「ピュアボトル」等が挙げられるが、これらに限定されない。この容器又はその収容部の内壁は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びポリエチレン−ポリプロピレン樹脂からなる群に含まれる樹脂とは異なる樹脂、又は、防錆・金属溶出防止処理が施された金属から形成されることが好ましい。
上記の異なる樹脂としては、フッ素系樹脂(パーフルオロ樹脂)が好ましい。収容部の内壁がフッ素系樹脂である容器を用いることで、収容部の内壁が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、又はポリエチレン−ポリプロピレン樹脂である容器を用いる場合と比べて、エチレン又はプロピレンのオリゴマーの溶出という不具合の発生を抑制できる。
このような収容部の内壁がフッ素系樹脂である容器の具体例としては、例えば、Entegris社製 FluoroPurePFA複合ドラム等が挙げられる。また、特表平3−502677号公報の第4頁等、国際公開第2004/016526号パンフレットの第3頁等、及び国際公開第99/46309号パンフレットの第9及び16頁等に記載の容器も用いることができる。
<フィルタリング>
本発明の洗浄液は、異物の除去及び欠陥の低減等の目的で、フィルタで濾過されたものであることが好ましい。
フィルタの材質としては、従来からろ過用途等に用いられているものであれば特に限定されることなく用いることができ、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、並びに、ポリエチレン及びポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度及び超高分子量を含む)等が挙げられる。これら材質の中でもポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)又はナイロンが好ましい。
フィルタの孔径は、0.001〜1.0μm程度が適しており、好ましくは0.02〜0.5μm程度、より好ましくは0.01〜0.1μm程度である。この範囲とすることにより、ろ過詰まりを抑えつつ、液中に含まれる不純物及び凝集物等の微細な異物を確実に除去することが可能となる。
フィルタを使用する際、異なるフィルタを組み合わせてもよい。
各々のフィルタでのフィルタリングは、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。この2回以上のフィルタリングとは、例えば、液を循環させて、同一のフィルタで2回以上のフィルタリングを行う場合を意味する。
フィルタリングは、上述のように異なるフィルタを組み合わせて実施することもできる。異なるフィルタを組み合わせて2回以上フィルタリングを行う場合は1回目のフィルタリングの孔径より2回目以降の孔径が同じ、又は、大きい方が好ましい。また、上述した範囲内で異なる孔径の第1のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照できる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)及び株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択できる。
第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材質等で形成されたフィルタを使用できる。第2のフィルタの孔径は、0.01〜1.0μm程度が適しており、好ましくは0.1〜0.5μm程度である。この範囲とすることにより、液中に、成分粒子が含まれている場合には、この成分粒子を残存させたまま、液中に混入している異物を除去できる。
例えば、最終的に調製される洗浄液の一部の成分のみを予め混合して混合液を調製し、この混合液に対して第1のフィルタによるフィルタリングを実施した後、上記第1のフィルタによるフィルタリング後の混合液に洗浄液を構成するための残りの成分を添加し、この混合液に対し第2のフィルタリングを行ってもよい。
<メタル濃度>
本発明の洗浄液は、液中に不純物として含まれるFe、Coを除くメタル(Na、K、Ca、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、及び、Znの金属元素)のイオン濃度がいずれも5ppm以下(好ましくは1ppm以下)であることが好ましい。特に、最先端の半導体素子の製造においては、さらに高純度の洗浄液が求められることが想定されることから、そのメタル濃度がppmオーダーよりもさらに低い値、すなわち、ppbオーダー以下であることがより好ましく、pptオーダー(上記濃度はいずれも質量基準)であることが更に好ましく、実質的に含まないことが特に好ましい。
メタル濃度の低減方法としては、例えば、洗浄液を製造する際に使用する原材料の段階、及び、洗浄液を調製した後の段階、の少なくとも一方の段階において、蒸留及び/又はイオン交換樹脂を用いたろ過を十分に行うことが挙げられる。
メタル濃度の低減方法のその他の方法としては、洗浄液の製造に使用する原材料を収容する「容器」について、上述した<容器>の項にて示したような、不純物の溶出が少ない容器を用いることが挙げられる。また、洗浄液の調製時の「配管」等からメタル分が溶出しないように、配管内壁にフッ素系樹脂のライニングを施す等の方法も挙げられる。
<不純物及び粗大粒子>
本発明の洗浄液は、その使用用途に鑑み、液中の不純物、例えば金属分等は少ないことが好ましい。特に、液中のNa、K、及びCaイオン濃度が5ppm以下(質量基準)の範囲にあることが好ましい。
また、洗浄液において、粗大粒子は実質的に含まないことが好ましい。
なお、洗浄液に含まれる粗大粒子とは、原料に不純物として含まれる塵、埃、有機固形物、及び無機固形物等の粒子、並びに、洗浄液の調製中に汚染物として持ち込まれる塵、埃、有機固形物、及び無機固形物等の粒子等であり、最終的に洗浄液中で溶解せずに粒子として存在するものが該当する。洗浄液中に存在する粗大粒子の量は、レーザを光源とした光散乱式液中粒子測定方式における市販の測定装置を利用して液相で測定することができる。
[基板洗浄方法]
本発明の基板洗浄方法は、
ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、を含む洗浄液を調製する洗浄液調製工程Aと、
上記洗浄液を用いて、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Bと、を有する。なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
<洗浄対象物>
本発明の基板洗浄方法の洗浄対象物は、Cu、Co、W、WOx、AlOx、AlN、AlOxNy、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOx(なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。)のいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板であれば特に限定されない。
なお、メタルハードマスクは、パターン状に形成されており、所定の開口部を有する。
また、本発明の基板洗浄方法の洗浄対象物は、例えば、基板上に、金属膜、層間絶縁膜、及びメタルハードマスクを少なくともこの順に備えた積層物が挙げられる。積層物は、更に、ドライエッチング工程等を経たことにより、金属膜面を露出するようにメタルハードマスクの表面(開口部)から基板に向かって形成されたホールを有する。
上記のような、ホールを有する積層物の製造方法は特に制限されないが、通常、基板と、金属膜と、層間絶縁膜と、メタルハードマスクとをこの順で有する処理前積層物に対して、メタルハードマスクをマスクとして用いてドライエッチング工程を実施して、金属膜表面が露出するように層間絶縁膜をエッチングすることにより、メタルハードマスク及び層間絶縁膜内を貫通するホールを設ける方法が挙げられる。
なお、メタルハードマスクの製造方法は特に制限されず、例えば、所定の成分を含む金属膜を形成して、その上に所定のパターンのレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクとして用いて、金属膜をエッチングし、メタルハードマスクを製造する方法が挙げられる。
また、積層物は、上述の層以外の層を有していてもよく、例えば、エッチング停止膜、及び反射防止層等が挙げられる。
図1に、本発明の基板洗浄方法の洗浄対象物である積層物の一例を示す断面模式図を示す。
図1に示す積層物10は、基板1上に、金属膜2、エッチング停止層3、層間絶縁膜4、及びメタルハードマスク5をこの順に備え、ドライエッチング工程等を経たことで所定位置に金属膜2が露出するホール6が形成されている。つまり、図1に示す洗浄対象物は、基板1と、金属膜2と、エッチング停止層3と、層間絶縁膜4と、メタルハードマスク5とをこの順で備え、メタルハードマスク5の開口部の位置において、その表面から金属膜2の表面まで貫通するホール6を備える積層物である。ホール6の内壁11は、エッチング停止層3、層間絶縁膜4及びメタルハードマスク5からなる断面壁11aと、露出された金属膜2からなる底壁11bとで構成され、ドライエッチング残渣物12が付着している。
本発明の基板洗浄方法はこれらのドライエッチング残渣物12除去を目的とした洗浄に好適に用いることができる。すなわち、ドライエッチング残渣物12の除去性能に優れつつ、洗浄対象物の内壁11(例えば、金属膜2等)に対する腐食防止性にも優れる。
また、本発明の基板洗浄方法は、ドライエッチング工程の後にドライアッシング工程が行われた積層物に対して実施してもよい。
以下、上述した積層物の各層構成材料について説明する。
(メタルハードマスク)
メタルハードマスクは、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含んでいれば特に限定されない。ここで、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
上記メタルハードマスクの材料としては、例えば、TiN、WO、及びZrOが挙げられる。
(層間絶縁膜)
層間絶縁膜としては、特に限定されず、例えば、好ましくは誘電率kが3.0以下、より好ましくは2.6以下のものが挙げられる。
具体的な層間絶縁膜の材料としては、SiO及びSiOC等の珪素系材料、及び、ポリイミド等の有機系ポリマー等が挙げられる。
(エッチング停止層)
エッチング停止層としては、特に限定されない。具体的なエッチング停止層の材料としてはSiN、SiON、及びSiOCN等の珪素系材料、並びにAlOx等の金属酸化物が挙げられる。
(金属膜)
金属膜を形成する配線材料としては、特に限定されず、金属、窒化金属、及び合金が挙げられる。具体的には、例えば、銅、チタン、チタン−タングステン、窒化チタン、タングステン、コバルト、タンタル、タンタル化合物、クロム、クロム酸化物、及びアルミニウム等が挙げられる。本発明の洗浄液の効果を享受する観点からは、配線材料として、特に、コバルト、又はタングステンが好ましい。
(基板)
ここでいう「基板」には、例えば、単層からなる半導体基板、及び、多層からなる半導体基板が含まれる。
単層からなる半導体基板を構成する材料は特に限定されず、一般的に、シリコン、シリコンゲルマニウム、及びGaAs等のような第III−V族化合物、又はそれらの任意の組み合わせから構成されることが好ましい。
多層からなる半導体基板である場合には、その構成は特に限定されず、例えば、上述のシリコン等の半導体基板上に金属線及び誘電材料のような相互接続構造(interconnect features)等の露出した集積回路構造を有していてもよい。相互接続構造に用いられる金属及び合金としては、アルミニウム、銅と合金化されたアルミニウム、銅、チタン、タンタル、コバルト及びシリコン、窒化チタン、窒化タンタル、及びタングステン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、半導体基板上に、層間誘電体層、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン及び炭素ドープ酸化シリコン等の層を有していてもよい。
以下、洗浄液調製工程A、洗浄工程Bについて、それぞれ詳述する。
(洗浄液調製工程A)
洗浄液調製工程Aは、ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、を含む洗浄液を調製する工程である。
本工程で使用される各成分は、上述した通りである。
本工程の手順は特に制限されず、例えば、ヒドロキシルアミン化合物及びその他の任意成分を水に添加して、撹拌混合することにより洗浄液を調製する方法が挙げられる。なお、水に各成分を添加する場合は、一括して添加してもよいし、複数回に渡って分割して添加してもよい。
(洗浄工程B)
洗浄工程Bで洗浄されるマスク付き基板としては、上述した積層物が挙げられ、上述した通り、ドライエッチング工程が施されたホールが形成された積層物が例示される。なお、この積層物には、ホール内にドライエッチング残渣物が付着している。
なお、ドライエッチング工程の後に、ドライアッシング工程が行われた積層物を、洗浄対象物としてもよい。
マスク付き基板に洗浄液を接触させる方法は特に限定されないが、例えば、タンクに入れた洗浄液中にマスク付き基板を浸漬する方法、マスク付き基板上に洗浄液を噴霧する方法、マスク付き基板上に洗浄液を流す方法、及び、それらの任意の組み合わせが挙げられる。残渣物除去性の観点から、マスク付き基板を洗浄液中に浸漬する方法が好ましい。
洗浄液の温度は、90℃以下とすることが好ましく、25〜80℃であることがより好ましく、30〜75℃であることが更に好ましく、40〜65℃であることが特に好ましい。
洗浄時間は、用いる洗浄方法及び洗浄液の温度に応じて調整することができる。
浸漬バッチ方式(処理槽内で複数枚の洗浄対象物を浸漬し処理するバッチ方式)で洗浄する場合には、例えば60分以内であり、1〜60分であることが好ましく、3〜20分であることがより好ましく、4〜15分であることが更に好ましい。
枚葉方式で洗浄する場合には、洗浄時間は、例えば、10秒〜5分であり、15秒〜4分であることが好ましく、15秒〜3分であることがより好ましく、20秒〜2分であることが更に好ましい。
更に、洗浄液の洗浄能力をより増進するために、機械的撹拌手段を用いてもよい。
撹拌方法としては、例えば、マスク付き基板上で洗浄液を循環させる方法、マスク付き基板上で洗浄液を流過又は噴霧させる方法、及び、超音波又はメガソニックによる撹拌等が挙げられる。
(リンス工程B2)
本発明の基板洗浄方法は、洗浄工程Bの後に、マスク付き基板を溶剤ですすいで清浄する工程(リンス工程B2)を更に有していてもよい。
リンス工程B2は、洗浄工程Bに連続して行われ、リンス溶剤で5秒〜5分にわたってすすぐ工程であることが好ましい。リンス工程B2は、上述の機械的撹拌手段を用いて行ってもよい。
リンス溶剤としては、例えば、脱イオン(DI:De Ionize)水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、N−メチルピロリジノン、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、乳酸エチル及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。あるいは、pH>8の水性リンス液(希釈した水性の水酸化アンモニウム等)を利用してもよい。
リンス溶剤としては、水性水酸化アンモニウム、DI水、メタノール、エタノール、又はイソプロピルアルコールが好ましく、水性水酸化アンモニウム、DI水、又はイソプロピルアルコールであることがより好ましく、水性水酸化アンモニウム又はDI水であることが更に好ましい。
リンス溶剤をマスク付き基板に接触させる方法としては、上述した洗浄液をマスク付き基板に接触させる方法を同様に適用することができる。
リンス工程B2におけるリンス溶剤の温度は、16〜27℃であることが好ましい。
(乾燥工程B3)
本発明の基板洗浄方法は、リンス工程B2の後にマスク付き基板を乾燥させる乾燥工程B3を有していてもよい。
乾燥方法としては、特に限定されない。乾燥方法としては、例えば、スピン乾燥、マスク付き基板上に乾性ガスを流過させる方法、ホットプレート若しくは赤外線ランプのような加熱手段によって基板を加熱する方法、マランゴニ乾燥、ロタゴニ乾燥、IPA(イソプロピルアルコール)乾燥、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
乾燥時間は、乾燥方法にも依存するが、一般的には、30秒〜数分であることが好ましい。
(金属イオン除去工程F、G)
本発明の基板洗浄方法は、上述した洗浄液調製工程Aの前に、ヒドロキシルアミン化合物及び水の少なくとも一方から、Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を除去する金属イオン除去工程Fを有するか、又は、上記洗浄液調製工程Aの後であって上記洗浄工程Bを行う前に、洗浄液中のFeイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を除去する金属イオン除去工程Gを有することが好ましい。
上記金属イオン除去工程F又は金属イオン除去工程Gを実施することで、洗浄工程Bで用いられる洗浄液中のFeイオンの含有量が、洗浄液の全質量に対して1質量ppt〜10質量ppmに調整されることが好ましい。また、同様に、洗浄液中のCoイオンの含有量も、洗浄液の全質量に対して1質量ppt〜10質量ppmに調整されることが好ましい。なお、洗浄液中におけるFeイオンの含有量及びCoイオンの含有量の好適範囲については、上述のとおりである。
金属イオン除去工程F、金属イオン除去工程Gの具体的な方法としては、特に限定されないが、例えば蒸留及び/又はイオン交換膜による精製が挙げられる。
洗浄液中のFeイオンの含有量及びCoイオンの含有量を上記の範囲に調整しておくことで経時後においても洗浄液の洗浄性能を良好に保持することが可能となり、リサイクル性にも優れる。また、洗浄液中のFeイオン及びCoイオンの総含有量とヒドロキシルアミン化合物の含有量との含有比率が適切に調整されることで、更に洗浄液の残渣物除去性能等がより向上するとともに、リサイクル性にもより優れる。
(粗大粒子除去工程H)
本発明の基板洗浄方法は、上記洗浄液調製工程Aの後であって上記洗浄工程Bを行う前に、洗浄液中の粗大粒子を除去する粗大粒子除去工程Hを有することが好ましい。
洗浄液中の粗大粒子を低減又は除去することで、洗浄工程Bを経た後のマスク付き基板上に残存する粗大粒子の量を低減することができる。この結果、マスク付き基板上の粗大粒子に起因したパターンダメージを抑制でき、デバイスの歩留まり低下及び信頼性低下への影響も抑制することができる。
粗大粒子を除去するための具体的な方法としては、例えば、洗浄液調製工程Aを経た洗浄液を所定の除粒子径の除粒子膜を用いて濾過精製する方法等が挙げられる。
なお、粗大粒子の定義については、上述のとおりである。
(除電工程I、J)
本発明の基板洗浄方法は、上述した洗浄液調製工程Aの前に、水に対して除電を行う除電工程Iを有するか、又は、上記洗浄液調製工程Aの後であって上記洗浄工程Bを行う前に、上記洗浄液に対して除電を行う除電工程Jを有することが好ましい。
本発明の洗浄液は、ヒドロキシルアミン化合物を含むことから金属を還元剤する機能を有する。このため、マスク付き基板へ洗浄液を供給するための接液部の材質は、洗浄液に対して金属溶出のない樹脂とすることが望ましい。このような樹脂材料は電気伝導率が低く、絶縁性のため、例えば、上記洗浄液を樹脂製の配管に通液した場合、及び、濾材と液体間の接触面積が大きい樹脂製の除粒子膜及び樹脂製のイオン交換樹脂膜により濾過精製を行った場合、洗浄液の帯電電位が増加して静電気災害を引き起こす虞がある。
このため、本発明の基板洗浄方法では、上述の除電工程I又は除電工程Jを実施し、帯電電位を低減させることが好ましい。また、除電を行うことで、基板への異物(粗大粒子等)の付着、及び、被処理基板へのダメージ(腐食)をより抑制することができる。
除電方法としては、具体的には、水又は洗浄液を導電性材料に接触させる方法が挙げられる。
水、洗浄液を導電性材料に接触させる接触時間は、0.001〜1秒が好ましく、0.01〜0.1秒がより好ましい。
樹脂材料の具体的な例としては、高密度ポリエチレン(HDPE)、高密度ポリプロピレン(PP)、6,6−ナイロン、テトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルの共重合体(PFA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、エチレン・四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)等が挙げられる。
導電性材料としては、ステンレス鋼、金、白金、ダイヤモンド、又はグラッシーカーボン等が特に好ましい。
本発明の洗浄液を用いた基板洗浄方法は、本発明の洗浄液がリサイクル性を有する組成である場合には、洗浄工程Bで用いた洗浄液の排液を再利用し、更に他のマスク付き基板の洗浄に用いることが可能である。特に、洗浄液がヒドロキシルアミン化合物と、本発明の所望の量のFeイオン及Coイオンを含む場合にリサイクル性により優れることが分かった。
本発明の基板洗浄方法は、洗浄液の排液を再利用する態様である場合、下記の工程から構成されることが好ましい。
ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、を含む洗浄液を調製する洗浄液調製工程Aと、
上記洗浄液を用いて、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOx(なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。)のいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Bと、
上記洗浄工程Bで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Cと、
回収された洗浄液の排液を用いて、新たに準備されるCu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOx(なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。)のいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Dと、
上記洗浄工程Dで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Eと、を有し、
上記洗浄工程Dと上記排液回収工程Eとを繰り返し実施する。
上記排液を再利用する態様において、洗浄液調製工程A、洗浄工程Bは、上述した態様で説明した洗浄液調製工程A、洗浄工程Bと同義であり、また好ましい態様についても同じである。また、上記排液を再利用する態様においても、上述した態様で説明した金属イオン除去工程F、G、粗大粒子除去工程H、除電工程I、Jを有していることが好ましい。
回収された洗浄液の排液を用いて基板洗浄を実施する洗浄工程Dは、上述した態様における洗浄工程Bと同義であり、好ましい態様も同様である。
排液回収工程C、Eにおける排液回収手段は特に限定されない。回収した排液は、上記除電工程Jにおいて上述した樹脂製容器に保存されることが好ましく、この時に除電工程Jと同様の除電工程を行ってもよい。また、回収した排液に濾過等を実施し不純物を除去する工程を設けてもよい。
[半導体デバイスの製造方法]
本発明の半導体デバイスの製造方法は、上述した本発明の洗浄液により、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程を含む。なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
本発明の半導体デバイスの製造方法は、上記洗浄工程を少なくとも含んでいればよく、この洗浄工程は、上述した洗浄工程Bと同義であり、また好ましい態様も同じである。半導体デバイスの製造方法は洗浄工程以外の工程を有しており、例えば、上述したリンス工程B2及び乾燥工程B3を含んでいてもよい。
なお、通常、上記洗浄工程後には、不要となったメタルハードマスクが除去された後、更に基板上に1以上の追加の回路を形成されるか、又は、例えば、組み立て(例えば、ダイシング及びボンディング)及び実装(例えば、チップ封止)が実施され、半導体チップ等が形成される。
半導体デバイスとしては、例えば、フラッシュメモリー、ロジックデバイス等が挙げられる。
以下に実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
(1)走査型電子顕微鏡によるプラズマエッチング残渣物の観察
(a)Co膜を有する積層物(試料1)の作製
基板(Si)上に、Co膜、SiN膜、SiO膜、及び所定の開口部を有するメタルハードマスク(TiN)をこの順で備える積層物(処理前積層物に該当)を形成した。
得られた積層物を使用し、メタルハードマスクをマスクとしてプラズマエッチングを実施して、Co膜表面が露出するまでSiN膜及びSiO膜のエッチングを行い、ホールを形成し、試料1を製造した(図1参照)。
この積層物の断面を走査型電子顕微鏡写真(SEM:Scanning Electron Microscope)で確認すると、ホール壁面にはプラズマエッチング残渣物が認められた。
(b)W(タングステン)膜を有する積層物(試料2)の作製
基板(Si)上に、W(タングステン)膜、SiN膜、SiO膜、及び所定の開口部を有するメタルハードマスク(TiN)をこの順で備える積層物を形成した。
得られた積層物を使用し、メタルハードマスクをマスクとしてプラズマエッチングを実施して、W膜表面が露出するまでSiN膜及びSiO膜のエッチングを行い、ホールを形成し、試料2を製造した(図1参照)。
得られた積層物の断面は、上記Co膜を有する積層物と同様に、SEM観察によりホール壁面にはプラズマエッチング残渣物が認められた。
(2)洗浄液の調製
<水の精製>
特開2011−110515号公報段落[0074]から[0084]に記載の方法を用いて以下の洗浄液の調製に用いる水を準備した。なお、この方法は、金属イオン除去工程を含むものである。
得られた水は、Feイオンの含有量及びCoイオンの含有量がそれぞれ1質量ppt以下であった。なお、Feイオンの含有量、及びCoイオンの含有量は、誘導結合プラズマ質量分析装置(横河アナリティカルシステムズ製、Agilent 7500cs型)により測定した。
次いで、表1〜6に示す洗浄液(実施例1A〜20A、1B〜11B、1C〜29C、1D〜16D、1E〜12E、1F〜10F、1G〜12G、1H〜12H、比較例1A)を各々調製した。なお、各洗浄液において、使用する各種成分の濃度(質量%)は表中に記載の通りであり、残部は上記で得られた水である。また、pHは7〜11に調整した。
なお、Feイオンの含有量及びCoイオンの含有量は、洗浄液中に含まれるヒドロキシルアミン化合物及び溶剤を精製するか(金属イオン除去工程F)、及び/又は、調製後の洗浄液を精製すること(金属イオン除去工程G)によって所望の量に調製した。具体的には、イオン交換樹脂膜(日本ポール株式会社製イオンクリーンSL製品No.DFA1SRPESW44、膜の表面積1100cm、フィルター本数:1〜2本)に0.3〜0.6L/minの流速で通液して調製した。
洗浄液中の洗浄液全質量に対するFeイオンの含有量、及びCoイオンの含有量は、誘導結合プラズマ質量分析装置(横河アナリティカルシステムズ製、Agilent 7500cs型)により測定した。
洗浄液に使用した各種成分を以下に示す。
<還元剤>
HA:ヒドロキシルアミン(BASF社製)
HAS:ヒドロキシルアンモニウム硫酸塩(BASF社製)
HAC:ヒドロキシルアンモニウム塩酸塩(和光純薬工業社製)
<フッ化物>
HF:フッ化水素(関東化学社製)
NHF:フッ化アンモニウム(和光純薬工業社製)
SiF:フルオロケイ酸(和光純薬工業社製)
<腐食防止剤>
1−チオグリセロール(式(A)に相当、和光純薬工業社製)
L−システイン(式(A)に相当、和光純薬工業社製)
チオリンゴ酸(式(A)に相当、和光純薬工業社製)
カテコール(式(B)に相当、関東化学社製)
4−tert−ブチルカテコール(式(B)に相当、関東化学社製(表中、tBu−カテコールに相当))
1H−1,2,3−トリアゾール(式(C)に相当、東京化成工業社製(表中、1,2,3−トリアゾールに相当))
ベンゾトリアゾール(式(C)に相当、東京化成工業社製)
5−メチル−1H−ベンゾトリアゾール(式(C)に相当、東京化成工業社製(表中、5メチルベンゾトリアゾールに相当))
テトラゾール(東京化成工業社製)
<キレート剤>
DPTA:ジエチレントリアミン五酢酸(中部キレスト社製)
EDTA:エチレンジアミン四酢酸(中部キレスト社製)
<水溶性有機溶剤>
EGBE:エチレングリコールブチルエーテル(和光純薬工業社製)
TPGME:トリプロピレングリコールメチルエーテル(和光純薬工業社製)
DEGEE:ジエチレングリコールモノエチルエーテル(和光純薬工業社製)
<pH調整剤>
DBU:1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(サンアプロ社製)
<4級水酸化アンモニウム類>
TMAH:水酸化テトラメチルアンモニウム(セイケム社製)
コリン:セイケム社製
<アルカノールアミン類>
モノエタノールアミン(東京化成工業株式会社製)
ジグリコールアミン(東京化成工業株式会社製)
(3)評価
上記で調製した各洗浄液について、下記に示す各種の評価を行った。
(a)洗浄液のFresh時(洗浄液を組成した直後1時間以内)における洗浄性評価
下記の手順により、洗浄液のFresh時(洗浄液を組成した直後1時間以内)における洗浄性を評価した。
まず、60℃に調温した各洗浄液に、用意した上記試料1及び試料2の切片(約2.0cm×2.0cm)を浸漬し、10分後に試料1及び試料2の切片を取り出し、直ちに超純水で水洗、N2乾燥を行った。
その後、浸漬後の試料1及び試料2の切片表面をSEMで観察し、プラズマエッチング残渣物の除去性(「残渣物除去性能」)、Co、W、SiOの腐食性(各々、「Co防食能」、「W防食能」、「SiO防食能」)について、下記の判断基準に従って評価を行った。なお、残渣物除去性能及びSiO防食能に関しては、試料1を用いた結果を示す。
<残渣物除去性能>
「AA」:プラズマエッチング残渣物が、0.5分以内で完全に除去された。
「A」:プラズマエッチング残渣物が0.5分超、1分以内で完全に除去された。
「B」:プラズマエッチング残渣物が2分以内では完全に除去されずに若干残存していたが、実用上の要求性能を満たしていた。
「C」:2分以内ではプラズマエッチング残渣物がほとんど除去されていなかった。
<Co防食能>
「A」:Co膜に腐食がほぼ認められなかった(0.5%以下の腐食)。
「B」:Co膜にわずかに腐食が認められた(0.5%超、1%以下の腐食)。
「C」:Co膜に多少の腐食が認められた(1%超、5%以下の腐食)。
「D」:Co膜に大きな腐食が認められた(5%超の腐食)。
なお、例えば「0.5%以下の腐食」とは、初期膜厚を100%としたとき、薬液処理後に減少する膜減べり量が0.5%以下であることを意味する。以下の<W防食能>、<SiO防食能>の各評価においても同様の意味である。
<W防食能>
「A」:W膜に腐食がほぼ認められなかった(0.5%以下の腐食)。
「B」:W膜にわずかに腐食が認められた(0.5%超、1%以下の腐食)。
「C」:W膜に多少の腐食が認められた(1%超、5%以下の腐食)。
「D」:W膜に大きな腐食が認められた(5%超の腐食)。
<SiO防食能>
「A」:SiOに腐食がほぼ認められなかった(0.5%以下の腐食)。
「B」:SiOにわずかに腐食が認められた(0.5%超、1%以下の腐食)。
「C」:SiOに大きな腐食が認められた(1%超の腐食)。
(b)洗浄液のリサイクル後(25枚処理後)における洗浄性評価
各洗浄液について、上記で作製した試料1を用い、試料1を25枚処理した後における洗浄性の評価を行った。
具体的には、上記(a)洗浄液のFresh時における洗浄性評価で行った洗浄手順及び条件で洗浄液を換えずに試料1を1枚毎に洗浄し、25枚目の浸漬後の試料1の切片表面をSEMで観察することにより、残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能について評価をした。
洗浄液のリサイクル後(25枚処理後)における洗浄性は、下記の基準に従い行った。
「A」:残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能の各種評価において、Fresh時と変わらない結果が得られた。
「B」:残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能のいずれかの種評価において、Fresh時よりわずかに劣る結果となった。
「C」:残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能のいずれかの種評価において、Fresh時より大きく劣る結果となったが、実用上要求される性能は満たした。
「D」:残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能のいずれかの種評価において、Fresh時より大きく劣り、実用上要求される性能を満たさなかった。
(c)洗浄液の24時間経時後における洗浄性評価
各洗浄液について、上記で作製した試料1を用い、24時間経時後における洗浄性の評価を行った。
具体的には、洗浄液を保存瓶に投入し60℃で24時間密閉保存した後、上記(a)洗浄液のFresh時における洗浄性評価で行った洗浄手順及び条件で試料1を洗浄処理した。
その後、浸漬後の試料1の切片表面をSEMで観察することにより、残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能について評価をした。
洗浄液の24時間経時後における洗浄性は、下記の基準に従い行った。
「A」:残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能の各種評価において、Fresh時と変わらない結果が得られた。
「B」:残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能のいずれかの種評価において、Fresh時よりわずかに劣る結果となった。
「C」:残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能のいずれかの種評価において、Fresh時より大きく劣る結果となったが、実用上要求される性能は満たした。
「D」:残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能のいずれかの種評価において、Fresh時より大きく劣り、実用上要求される性能を満たさなかった。
下記表において、洗浄液の各単位は質量基準である。
また、「HA/Fe(Co)ion」欄における、例えば「5×10~9」は、「5×10」を意味するものである。
また、性能評価欄の「-」は「測定せず」を意味する。
また、表1〜6中、処方欄におけるFeイオン及びCoイオン欄のブランクは、検出限界未満であることを意味する。また、処方欄におけるその他のブランクは、未配合であることを意味する。
表1〜表6に示す結果から、還元剤としてヒドロキシルアミン及び/又はその塩を還元剤として用いた本発明の洗浄液によれば、残渣物除去性能と腐食防止性のいずれにも優れることが確認された。
一方、比較例1Aに示されるように、HFを用いた場合には、低濃度であってもSiOを腐食することが確認された。また、金属膜(Co,W)を腐食することが確認された。
また、表1から明らかなように、洗浄液中に含まれる成分(溶剤及びヒドロキシルアミン化合物等)及び/又は洗浄液自体を精製して液中のFeイオンを1質量ppt〜1質量ppmとすることで、24時間経時後においても良好な洗浄性能を保持することができた。また、Feイオンと同様に、Coイオンを1質量ppt〜1質量ppmとすることでも、24時間経時後においても良好な洗浄性能を保持することができた。
更に、液中のFeイオン及びCoイオンの少なくとも1種を、10質量ppt〜5質量ppbとした場合には残渣物除去性能が向上し、更に液中のFeイオン及びCoイオンの少なくとも1種を1質量ppb〜5質量ppbとした場合には、残渣物除去性能に加えて、Co防食性能も向上することが確認された。また、この時、Feイオン及びCoイオンの濃度をいずれも上記範囲に調整した場合には、残渣除去性能により優れることが確認された。
更に、Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種の総含有量(質量%比)に対してヒドロキシルアミン化合物の総含有量が5×10〜5×1010である場合には、経時後においても洗浄液の洗浄性能を良好に保持できることが確認された。特に、Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種の総含有量(質量%比)に対してヒドロキシルアミン化合物の総含有量が1×10〜5×10(好ましくは1×10〜5×10)の場合には、洗浄液の残渣物除去性能、及び洗浄対象物に対する腐食防止性等についてもより一層の向上が確認された。
また、表1から明らかなように、Feイオン又はCoイオンを添加した洗浄液は、リサイクル性に優れることが確認された。
また、表3の実施例1C、3C〜5C、表5の実施例1F〜9Fを対比すると、表3の実施例3C〜5Cは他の例(表3の実施例1C、表5の実施例1F〜9F)よりも顕著に優れた性能を有することが確認された。
具体的には、Feイオンを1質量ppb〜5質量ppb含む実施例3C、4Cの洗浄液は、100枚以上処理した場合においても残渣物除去性能が良好に維持され、更に、洗浄対象物に対する腐食防止性も良好に維持されていることが確認された。また、Feイオン及びCoイオンを各々1質量ppb〜5質量ppbで含む実施例5Cの洗浄液は、100枚以上処理した場合においても残渣物除去性能が良好に維持され、更にCo防食性能以外の洗浄対象物に対する腐食防止性についても良好に維持されていることが確認された。
また、実施例1A〜3Aと表2の結果との対比から明らかなように、腐食防止剤を添加することでCo防食能がより向上することが確認された。
また、表2の実施例9Bと、表3の実施例8C、9Cの結果との対比から、キレート剤を含有することで経時後の性能変化が低減されてリサイクル性に優れることが明らかとなった。
また、表3の実施例8C、10C〜12Cとの比較から、水溶性有機溶剤を含有することで、残渣物除去性能がより向上することが確認された。
また、実施例1A〜3Aと表4の結果との対比から明らかなように、4級水酸化アンモニウム類、フッ化物、又はアルカノールアミン類を配合することで、残渣物除去性能がより向上することが確認された。
また、実施例1A〜3Aと表5、表6の結果の対比から、水と、ヒドロキシルアミン及びその塩から選ばれる少なくとも1種と、Feイオンを10質量ppt〜5質量ppb(好ましくは1質量ppb〜5質量ppb)と、他の添加成分とを組み合わせた洗浄液は、残渣物除去性能、腐食防止性、リサイクル性、及び、24時間経時後における良好な洗浄性能の少なくともいずれかにより優れていることが分かった。
また、水と、ヒドロキシルアミン及びその塩から選ばれる少なくとも1種と、Coイオンを10質量ppt〜5質量ppb(好ましくは1質量ppb〜5質量ppb)と、他の添加成分とを組み合わせた洗浄液についても同様の結果が見られた。
(3)除電評価
薬液A(実施例7B)、薬液B(実施例8B)、薬液C(実施例13C)、薬液D(実施例1D)、薬液E(実施例2D)、薬液F(実施例8D)について、アース接地した材質SUS316で除電した他、浸漬時間を20分とした他は同様にして、残渣物除去性能、Co防食能、W防食能、SiO防食能の各種評価を行なった。
評価の結果、いずれの薬液についてもFresh時と残渣物除去性能は変わらず、Co防食能、W防食能、SiO防食能の各種評価においては、Fresh時より防食能が優れる結果が得られた。
この結果から、除電工程を経ることで、より防食性が優れることが分かった。
実施例14Cの薬液について、TMAHの量を調整することによりpHを調整した。なお、酸性のpHにする場合にはシュウ酸2水和物(和光純薬工業(株)製)を添加して調整した。このようにして、pH5.0、6.0、7.0、7.5、9.0、及び11.0の薬液I1〜I6を作製した。作製した各洗浄液について、実施例14Cと同様の方法により評価を実施した。評価の結果、残渣物除去性能について、洗浄液I1はB、洗浄液I2はBとなり、洗浄液I3〜I6はAとなった。また、Co防食能について、洗浄液I1はB、洗浄液I2〜I6はAとなった。また、W防食能については、洗浄液I1及び洗浄液I2はBとなり、洗浄液I3〜I6はAとなった。その他の評価については差が観察されなかった。
実施例4Dの薬液について、コリンの量を調整することによりpHを調整した。なお、酸性のpHにする場合にはシュウ酸2水和物(和光純薬工業(株)製)を添加して調整した。このようにして、pH5.0、6.0、7.0、7.5、9.0、及び11.0の薬液J1〜J6を作製した。作製した各洗浄液について、実施例4Dと同様の方法により評価を実施した。評価の結果、残渣物除去性能について、洗浄液J1及び洗浄液J2はBとなり、洗浄液J3〜J6はAとなった。また、Co防食能について、洗浄液J1はB、洗浄液J2〜J6はAとなった。また、W防食能については、洗浄液J1及び洗浄液J2はBとなり、洗浄液J3〜J6はAとなった。その他の評価については差が観察されなかった。
1 基板、2 金属膜、3 エッチング停止層、4 層間絶縁膜、5 メタルハードマスク、6 ホール、11 内壁、11a 断面壁、11b 底壁、12 ドライエッチング残渣物

Claims (39)

  1. Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板の洗浄液であって、
    ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、
    水と、
    Coイオンを1質量ppt〜10質量ppmと、
    を含む、洗浄液。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  2. Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板の洗浄液であって、
    ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、
    水と、
    Feイオンを1質量ppt〜10質量ppmと、
    を含む、洗浄液。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  3. 更に、Coイオンを1質量ppt〜10質量ppm含む、請求項2に記載の洗浄液。
  4. Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板の洗浄液であって、
    ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、
    水と、
    1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン及び1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エンからなる群より選ばれる1種以上と、
    を含む、洗浄液。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  5. Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備え、且つ、基板上に形成された配線材料となる金属膜とを備えた基板の洗浄液であって、
    前記金属膜がCo膜であり、
    ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、
    水と、
    を含む、洗浄液。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  6. 更に、フッ化物を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の洗浄液。
  7. Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板の洗浄液であって、
    ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、
    水と、
    フッ化物と、
    を含む、洗浄液。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  8. 更に、Feイオンを1質量ppt〜10質量ppm含む、請求項7に記載の洗浄液。
  9. 更に、Coイオンを1質量ppt〜10質量ppm含む、請求項7又は請求項8に記載の洗浄液。
  10. 更に、腐食防止剤を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の洗浄液。
  11. 前記腐食防止剤が、下記式(A)〜式(C)で表される化合物、及び、置換又は無置換のテトラゾールから選ばれるいずれか1種である、請求項10に記載の洗浄液。
    式(A)において、R1A〜R5Aは、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、水酸基、カルボキシ基、又は、アミノ基を表す。ただし、構造中に水酸基、カルボキシ基及びアミノ基から選ばれる基を少なくとも1つ含む。
    式(B)において、R1B〜R4Bは、それぞれ独立に、水素原子、又は、炭化水素基を表す。
    式(C)において、R1C、R2C及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は、炭化水素基を表す。また、R1CとR2Cとが結合して環を形成してもよい。
  12. 更に、キレート剤を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の洗浄液。
  13. 更に、水溶性有機溶剤を含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の洗浄液。
  14. 更に、pH調整剤を含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の洗浄液。
  15. Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板の洗浄液であって、
    ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、
    水と、
    腐食防止剤と、
    水溶性有機溶剤及びアルカノールアミン類の少なくとも一方と、
    を含み、
    前記ヒドロキシルアミン化合物の含有量が、洗浄液の全質量に対して、20〜30質量%である、洗浄液。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  16. 更に、Feイオンを1質量ppt〜10質量ppm含む、請求項15に記載の洗浄液。
  17. 更に、Coイオンを1質量ppt〜10質量ppm含む、請求項15又は請求項16に記載の洗浄液。
  18. 前記腐食防止剤が、下記式(A)〜式(C)で表される化合物、及び、置換又は無置換のテトラゾールから選ばれるいずれか1種である、請求項15〜17のいずれか1項に記載の洗浄液。
    式(A)において、R 1A 〜R 5A は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、水酸基、カルボキシ基、又は、アミノ基を表す。ただし、構造中に水酸基、カルボキシ基及びアミノ基から選ばれる基を少なくとも1つ含む。
    式(B)において、R 1B 〜R 4B は、それぞれ独立に、水素原子、又は、炭化水素基を表す。
    式(C)において、R 1C 、R 2C 及びR は、それぞれ独立に、水素原子、又は、炭化水素基を表す。また、R 1C とR 2C とが結合して環を形成してもよい。
  19. 更に、キレート剤を含む、請求項15〜18のいずれか1項に記載の洗浄液。
  20. 更に、pH調整剤を含む、請求項15〜19のいずれか1項に記載の洗浄液。
  21. 更に、フッ化物を含む、請求項15〜20のいずれか1項に記載の洗浄液。
  22. Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板の洗浄液であって、
    ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、
    水と、
    水酸化アンモニウム、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、及び1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エンからなる群より選ばれる1種以上のpH調整剤と、
    を含み、
    前記pH調整剤の配合量が、洗浄液の全質量に対して0.1〜5質量%である、洗浄液。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  23. 更に、キレート剤を含む、請求項22に記載の洗浄液。
  24. 更に、Feイオンを1質量ppt〜10質量ppm含む、請求項22又は23に記載の洗浄液。
  25. 更に、Coイオンを1質量ppt〜10質量ppm含む、請求項22〜24のいずれか1項に記載の洗浄液。
  26. 更に、腐食防止剤を含む、請求項22〜25のいずれか1項に記載の洗浄液。
  27. 前記腐食防止剤が、下記式(A)〜式(C)で表される化合物、及び、置換又は無置換のテトラゾールから選ばれるいずれか1種である、請求項26に記載の洗浄液。
    式(A)において、R 1A 〜R 5A は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、水酸基、カルボキシ基、又は、アミノ基を表す。ただし、構造中に水酸基、カルボキシ基及びアミノ基から選ばれる基を少なくとも1つ含む。
    式(B)において、R 1B 〜R 4B は、それぞれ独立に、水素原子、又は、炭化水素基を表す。
    式(C)において、R 1C 、R 2C 及びR は、それぞれ独立に、水素原子、又は、炭化水素基を表す。また、R 1C とR 2C とが結合して環を形成してもよい。
  28. 更に、水溶性有機溶剤を含む、請求項22〜27のいずれか1項に記載の洗浄液。
  29. 更に、フッ化物を含む、請求項22〜28のいずれか1項に記載の洗浄液。
  30. 更に、4級水酸化アンモニウム類を含む、請求項1〜29のいずれか1項に記載の洗浄液。
  31. 更に、ジエチレントリアミン五酢酸を含む、請求項1〜30のいずれか1項に記載の洗浄液。
  32. pHが6〜11である、請求項1〜31のいずれか1項に記載の洗浄液。
  33. 請求項1〜32のいずれか1項に記載の洗浄液を調製する洗浄液調製工程Aと、
    前記洗浄液を用いて、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Bと、を有する基板洗浄方法。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  34. 請求項1〜32のいずれか1項に記載の洗浄液を調製する洗浄液調製工程Aと、
    前記洗浄液を用いて、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Bと、
    前記洗浄工程Bで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Cと、
    回収された洗浄液の排液を用いて、新たに準備されるCu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Dと、
    前記洗浄工程Dで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Eと、を有し、
    前記洗浄工程Dと前記排液回収工程Eとを繰り返し実施して洗浄液の排液をリサイクルする、基板洗浄方法
  35. 前記洗浄液調製工程Aの前に、前記ヒドロキシルアミン化合物及び前記水の少なくとも一方から、Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を除去する金属イオン除去工程Fを有するか、又は、
    前記洗浄液調製工程Aの後であって前記洗浄工程Bを行う前に、前記洗浄液中のFeイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を除去する金属イオン除去工程Gを有する、請求項33又は請求項34に記載の基板洗浄方法。
  36. 前記洗浄液調製工程Aの前に、前記水に対して除電を行う除電工程Iを有するか、又は、
    前記洗浄液調製工程Aの後であって前記洗浄工程Bを行う前に、前記洗浄液に対して除電を行う除電工程Jを有する、請求項3335のいずれか1項に記載の基板洗浄方法。
  37. ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、を含む洗浄液を調製する洗浄液調製工程Aと、
    前記洗浄液を用いて、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Bと、
    前記洗浄工程Bで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Cと、
    回収された洗浄液の排液を用いて、新たに準備されるCu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Dと、
    前記洗浄工程Dで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Eと、を有し、
    前記洗浄工程Dと前記排液回収工程Eとを繰り返し実施して洗浄液の排液をリサイクルする基板洗浄方法であり、
    前記洗浄液調製工程Aの前に、前記ヒドロキシルアミン化合物及び前記水の少なくとも一方から、Feイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を除去する金属イオン除去工程Fを有するか、又は、
    前記洗浄液調製工程Aの後であって前記洗浄工程Bを行う前に、前記洗浄液中のFeイオン及びCoイオンから選ばれる少なくとも1種のイオン種を除去する金属イオン除去工程Gを有する、基板洗浄方法。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  38. ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩から選ばれる少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物と、水と、を含む洗浄液を調製する洗浄液調製工程Aと、
    前記洗浄液を用いて、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Bと、
    前記洗浄工程Bで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Cと、
    回収された洗浄液の排液を用いて、新たに準備されるCu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する洗浄工程Dと、
    前記洗浄工程Dで使用された洗浄液の排液を回収する排液回収工程Eと、を有し、
    前記洗浄工程Dと前記排液回収工程Eとを繰り返し実施して洗浄液の排液をリサイクルする基板洗浄方法であり、
    前記洗浄液調製工程Aの前に、前記水に対して除電を行う除電工程Iを有する、基板洗浄方法。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
  39. 請求項1〜32のいずれか1項に記載の洗浄液により、Cu、Co、W、AlOx、AlN、AlOxNy、WOx、Ti、TiN、ZrOx、HfOx及びTaOxのいずれか1以上を含むメタルハードマスクを備えた基板を洗浄する工程を含む、半導体デバイスの製造方法。
    なお、x、yは、それぞれ、x=1〜3、y=1〜2で表される数である。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3601514A4 (en) * 2017-03-24 2020-04-08 Fujifilm Electronic Materials USA, Inc. CLEANING COMPOSITIONS FOR REMOVING RESIDUES ON SEMICONDUCTOR SUBSTRATES
JP7090625B2 (ja) * 2017-08-31 2022-06-24 富士フイルム株式会社 処理液、キット、基板の洗浄方法
US11175587B2 (en) * 2017-09-29 2021-11-16 Versum Materials Us, Llc Stripper solutions and methods of using stripper solutions
JP7065763B2 (ja) * 2018-12-27 2022-05-12 富士フイルム株式会社 薬液、被処理物の処理方法
WO2021039701A1 (ja) * 2019-08-29 2021-03-04 富士フイルム株式会社 処理液
KR20210032606A (ko) 2019-09-16 2021-03-25 삼성디스플레이 주식회사 금속 마스크, 이의 제조 방법, 및 표시 패널 제조 방법
JPWO2022176663A1 (ja) * 2021-02-22 2022-08-25
CN114574297A (zh) * 2022-03-09 2022-06-03 张家港安储科技有限公司 一种用于碳化硅半导体制程中的清洗液组合物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267282A (ja) * 2000-03-21 2001-09-28 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
JP4582602B2 (ja) * 2000-03-24 2010-11-17 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア ヒドロキシルアミン水溶液およびその製造方法
US7166419B2 (en) * 2002-09-26 2007-01-23 Air Products And Chemicals, Inc. Compositions substrate for removing etching residue and use thereof
JP4988165B2 (ja) * 2005-03-11 2012-08-01 関東化学株式会社 フォトレジスト剥離液組成物及びフォトレジストの剥離方法
JP4738033B2 (ja) * 2005-03-23 2011-08-03 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置
US8357646B2 (en) * 2008-03-07 2013-01-22 Air Products And Chemicals, Inc. Stripper for dry film removal
US8889609B2 (en) * 2011-03-16 2014-11-18 Air Products And Chemicals, Inc. Cleaning formulations and method of using the cleaning formulations
JP5589968B2 (ja) 2011-06-17 2014-09-17 信越半導体株式会社 半導体ウェーハの洗浄方法
KR101964901B1 (ko) * 2013-12-06 2019-04-02 후지필름 일렉트로닉 머티리얼스 유.에스.에이., 아이엔씨. 표면 잔류물 제거용 세정 제형

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