JP7324290B2 - 処理液、キット、処理液の製造方法、基板の洗浄方法、基板の処理方法 - Google Patents

処理液、キット、処理液の製造方法、基板の洗浄方法、基板の処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、処理液、キット、処理液の製造方法、基板の洗浄方法、及び、基板の処理方法に関する。
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。半導体デバイスは、例えば、基板上に、配線材料となる金属層、エッチング停止膜及び層間絶縁膜を有する積層体を配置し、この積層体上にレジスト膜を形成して、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)を実施することにより製造される。
具体的には、フォトリソグラフィー工程では、得られたレジスト膜をマスクとして、ドライエッチング処理により基板上の金属層及び/又は層間絶縁膜がエッチングされる。
この際には、金属層及び/又は層間絶縁膜等に由来する残渣物が基板、金属層及び/又は層間絶縁膜に付着することがある。この付着した残渣物を除去するために、処理液を用いた洗浄が行われることが多い。
また、エッチング時にマスクとして用いられたレジスト膜は、その後、アッシング(灰化)による乾式の方法(ドライアッシング)、又は、湿式の方法等によって積層体から除去される。ドライアッシング方法を用いてレジストが除去された積層体には、レジスト膜等に由来する残渣物が付着することがある。この付着した残渣物を除去するために、処理液を用いた洗浄が行われることが多い。
一方、レジスト膜を除去するための湿式の方法としては、処理液を用いてレジスト膜を除去する態様が挙げられる。
上記のとおり、処理液は半導体デバイス製造工程において、残渣物(エッチング残渣及びアッシング残渣)及び/又はレジスト膜の除去等に用いられている。
例えば、特許文献1には、酸化還元剤、2種のキレート剤、金属腐食抑制剤、有機溶媒、水、及び、所望のpH調整剤を含む洗浄用組成物が開示されている。
米国特許第9562211号明細書
本発明者らは、特許文献1に記載された処理液(洗浄組成物)について検討したところ、上記処理液について、配線材料及びプラグ材料等となる金属層(例えば、コバルトを含む金属層等)に対する腐食防止性に更なる改善の余地があることを明らかとした。
そこで、本発明は、半導体デバイス用の処理液であって、金属層に対する腐食防止性に優れる処理液を提供することを課題とする。
また、本発明は、キット、上記処理液の製造方法、上記処理液を用いた基板の洗浄方法、及び、上記処理液を用いた基板の処理方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、処理液が特定の有機溶剤の組合せを含むことにより、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課題を解決できることを見出した。
〔1〕 半導体デバイス用の処理液であって、水と、有機溶剤と、を含み、有機溶剤が、有機溶剤A及び有機溶剤Bからなる組合せであって、後述する組合せ1~6のいずれかである組合せを少なくとも含み、pHが5以上である、処理液。
〔2〕 組合せ1~6として処理液に含まれる有機溶剤A及び有機溶剤Bが、有機溶剤Bの含有量に対する有機溶剤Aの含有量の比率が質量比で1.0~1.0×10であるとの条件を満たす、〔1〕に記載の処理液。
〔3〕 更に、除去剤を含む、〔1〕又は〔2〕に記載の処理液。
〔4〕 除去剤が、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、多価カルボン酸及びポリアミノカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1種を含む、〔3〕に記載の処理液。
〔5〕 更に、pH調整剤を含む、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の処理液。
〔6〕 pH調整剤が、含窒素脂環化合物、水酸化アンモニウム、水溶性アミン、第4級アンモニウム塩、硫酸、塩酸及び酢酸からなる群より選択される少なくとも1種を含む、〔5〕に記載の処理液。
〔7〕 更に、コバルトイオンを含む、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の処理液。
〔8〕 コバルトイオンが、フッ化コバルト、塩化コバルト、水酸化コバルト、酸化コバルト及び硫酸コバルトからなる群より選択される少なくとも1種のコバルトイオン源を由来とするコバルトイオンである、〔7〕に記載の処理液。
〔9〕 コバルトイオンの含有量に対する有機溶剤Aの含有量の比率が、質量比で、1.0×10~1.0×1010である、〔7〕又は〔8〕に記載の処理液。
〔10〕 水の含有量が、処理液の全質量に対して、10.0~98.0質量%であり、有機溶剤の合計含有量が、処理液の全質量に対して、1.0~90.0質量%であり、コバルトイオンの含有量が、処理液の全質量に対して、0.001~1000質量ppbである、〔7〕~〔9〕のいずれかに記載の処理液。
〔11〕 処理液におけるNa成分の含有量に対するCa成分の含有量の比率が、質量比で0.8~1.2である、〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の処理液。
〔12〕 更に、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン誘導体及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物を含む、〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の処理液。
〔13〕 更に、腐食防止剤を含む、〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の処理液。
〔14〕 腐食防止剤が、後述する式(A)で表される化合物、後述する式(B)で表される化合物、後述する式(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択される少なくとも1種の化合物を含む、〔13〕に記載の処理液。
〔15〕 エッチング残渣物を除去するための洗浄液、パターン形成に用いられたレジスト膜を除去するための溶液、化学機械研磨後の基板から残渣物を除去するための洗浄液、又はエッチング液として用いられる、〔1〕~〔14〕のいずれかに記載の処理液。
〔16〕 更に、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン誘導体及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物、並びに、キレート剤を含む、〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の処理液。
〔17〕 キレート剤が、ポリアミノポリカルボン酸とは異なり、少なくとも2つの窒素含有基を有する含窒素キレート剤を含む、〔16〕に記載の処理液。
〔18〕 含窒素キレート剤が、後述する式(I)~式(IV)で表される化合物及びそれらの塩から選択される化合物である、〔17〕に記載の処理液。
〔19〕 〔16〕~〔18〕のいずれかに記載の処理液を調製するためのキットであって、ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、キレート剤のうち少なくとも1種を含む第2液と、を備え、水、有機溶剤A及び有機溶剤Bのそれぞれが、第1液及び第2液の少なくとも一方に含まれる、キット。
〔20〕 〔1〕~〔18〕のいずれかに記載の処理液と、水、イソプロパノール、及び水酸化アンモニウムを含む溶剤からなる群より選択される希釈液と、を有するキット。
〔21〕 〔16〕~〔18〕のいずれかに記載の処理液の製造方法であって、キレート剤を含む原料から金属を除去して、キレート剤を含む精製物を得る金属除去工程と、精製物を用いて処理液を調製する処理液調製工程と、を有する、処理液の製造方法。
〔22〕 金属除去工程が、原料をキレート樹脂及びイオン交換樹脂からなる群より選択される少なくとも1つの樹脂に通過させる工程を含む、〔21〕に記載の処理液の製造方法。
〔23〕 精製物における、キレート剤の含有量に対する金属成分の各金属元素あたりの含有量の比率がいずれも、質量比で1.0×10-7以下である、〔21〕又は〔22〕に記載の、処理液の製造方法。
〔24〕 〔1〕~〔18〕のいずれかに記載の処理液を用いて、コバルト、タングステン及び銅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層を備えた基板を洗浄する洗浄工程を有する、基板の洗浄方法。
〔25〕 基板が、更に、銅、コバルト、コバルト合金、タングステン、タングステン合金、ルテニウム、ルテニウム合金、タンタル、タンタル合金、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、チタンアルミニウム、チタン、窒化チタン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ランタン及びイットリウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の成分を含むメタルハードマスクを備える、〔24〕に記載の洗浄方法。
〔26〕 洗浄工程の後、基板を水、又はイソプロパノールを含むリンス液ですすぐリンス工程を更に有する、〔24〕又は〔25〕に記載の洗浄方法。
〔27〕 リンス液が、更に、水酸化アンモニウムを含む、〔26〕に記載の洗浄方法。
〔28〕 リンス工程の後、基板を加熱して乾燥させる乾燥工程を更に有する、〔26〕又は〔27〕に記載の洗浄方法。
〔29〕 金属層を表面に有する基板を処理する基板の処理方法であって、基板の表面に対して、水、過酸化水素水、アンモニア水及び過酸化水素水の混合水溶液、フッ酸及び過酸化水素水の混合水溶液、硫酸及び過酸化水素水の混合水溶液、塩酸及び過酸化水素水の混合水溶液、酸素溶存水、並びにオゾン溶存水からなる群から選択される薬液を接触させる液処理、基板にオゾンガスを接触させるオゾン処理、基板の酸素雰囲気下での加熱処理、又は、酸素ガスを用いた基板のプラズマ処理、を施して、金属層の表層を酸化させて酸化金属層を形成する工程Pと、工程Pで形成された酸化金属層の表面に対して、〔1〕~〔18〕のいずれかに記載の処理液を接触させて、酸化金属層を除去する工程Qと、を有する、基板の処理方法。
〔30〕 工程Pと工程Qとをこの順で繰り返し実施する、〔29〕に記載の処理方法。
〔31〕 金属層がコバルト、銅、タングステン、チタン、又はアルミニウムを含む、〔29〕又は〔30〕のいずれかに記載の処理方法。
本発明によれば、半導体デバイス用の処理液であって、金属層に対する腐食防止性に優れる処理液を提供できる。
また、本発明は、キット、上記処理液の製造方法、上記処理液を用いた基板の洗浄方法、及び、上記処理液を用いた基板の処理方法を提供できる。
基板の洗浄方法の洗浄対象物である積層体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制限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。
また、本明細書において、「ppm」は「parts-per-million(10-6)」を意味し、
「ppb」は「parts-per-billion(10-9)」を意味し、「ppt」は「parts-per-trillion(10-12)」を意味する。
また、本明細書において、1Å(オングストローム)は、0.1nmに相当する。
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、本明細書における「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、又は電子線を意味する。また、本明細書において光とは、活性光線又は放射線を意味する。本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線又はEUV光による露光のみならず、電子線又はイオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
[処理液]
本発明の処理液は、水と、有機溶剤と、を含み、且つ、有機溶剤A及び有機溶剤Bの組合せとして、後述する組合せ1~6のいずれかを少なくとも含む。
処理液の特徴点としては、有機溶剤として、後述する有機溶剤A及びBからなる特定の組合せのいずれかを含む点が挙げられる。配線材料及びプラグ材料等となる金属層の処理に使用する処理液中に、有機溶剤A及びBからなる特定の組合せが存在することにより、緻密であり、且つ、より疎水的な有機膜が金属層の表面に形成されると推測される。このような有機膜が形成される結果、金属層からの金属の溶出が抑制されるため、処理液の金属層に対する腐食防止性に優れる(以下「本発明の効果に優れる」とも記載する)と考えられる。
〔水〕
本発明の処理液は、水を含む。
水の含有量は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、例えば、1~97質量%であり、10~98質量%が好ましく、10~97質量%がより好ましい。
水としては、半導体デバイス製造に使用される超純水が好ましい。
水としては、特に、無機陰イオン及び金属イオン等を低減させた水であることが好ましく、なかでもFe、Co、Na、K、Ca、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni及びZnの金属原子由来のイオン濃度が低減されているものがより好ましく、処理液の調製に用いる際に、pptオーダー若しくはそれ以下(一形態において、金属含有率が0.001質量ppt未満)に調整されているものが更に好ましい。調整の方法としては、ろ過膜若しくはイオン交換膜を用いた精製、又は、蒸留による精製が好ましい。調整の方法としては、例えば、特開2011-110515号公報段落[0074]~[0084]に記載の方法、及び、特開2007-254168号公報に記載の方法等が挙げられる。
なお、本発明の実施形態に使用される水は、上記のようにして得られる水であることが好ましい。また、本発明の所望の効果が顕著に得られる点から、上述した水は、処理液のみでなく収容容器の洗浄にも用いられることがより好ましい。また、上述した水は、処理液の製造工程、処理液の成分測定、及び、処理液の評価のための測定等にも用いられることが好ましい。
〔有機溶剤〕
本発明の処理液は、有機溶剤を含む。有機溶剤は、有機溶剤A及び有機溶剤Bからなる組合せであって、下記の組合せ1~6のいずれかである組合せを少なくとも含む。
(組合せ1)
組合せ1は、有機溶剤Aが、エチレングリコールモノブチルエーテル(EGBE:Ethylene Glycol Monobutyl Ether)であって、有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール、及び、ジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B1より選択される少なくとも1種である組合せである。
即ち、組合せ1の場合、処理液は、有機溶剤AとしてEGBEを含み、且つ、有機溶剤Bとして、群B1より選択される少なくとも1種の化合物を含む。
組合せ1として処理液に含まれる有機溶剤Bとしては、欠陥抑制性により優れる点から、1-sec-ブトキシブタン、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール、又はジ(2-ブトキシ)メタンが好ましく、本発明の効果、SiOx(xは1~3の整数を表す)を含む層(以下「SiOx層」とも記載する)に対する腐食防止性及び残渣除去性により優れる点から、1-sec-ブトキシブタン、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、又はジ(2-ブトキシ)メタンがより好ましく、ジ(2-ブトキシ)メタンが更に好ましい。
(組合せ2)
組合せ2は、有機溶剤Aが、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(DEGBE:Diethylene Glycol Monobutyl Ether)であって、有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B2より選択される少なくとも1種である組合せである。
即ち、組合せ2の場合、処理液は、有機溶剤AとしてDEGBEを含み、且つ、有機溶剤Bとして、群B2より選択される少なくとも1種の化合物を含む。
組合せ2として処理液に含まれる有機溶剤Bとしては、オクタデカノール、又はジ(2-ブトキシ)メタンが好ましい。
(組合せ3)
組合せ3は、有機溶剤Aが、ジメチルスルホキシド(DMSO:Dimethyl Sulfoxide)であって、有機溶剤Bが、ジメチルジスルフィド、ジメチルスルフィド及びジメチルスルフォンジメチルジスルフィドからなる群B3より選択される少なくとも1種である組合せである。
即ち、組合せ3の場合、処理液は、有機溶剤AとしてDMSOを含み、且つ、有機溶剤Bとして、群B3より選択される少なくとも1種の化合物を含む。
組合せ3として処理液に含まれる有機溶剤Bとしては、ジメチルスルフィドが好ましい。
(組合せ4)
組合せ4は、有機溶剤Aが、スルホランであって、有機溶剤Bが、3-スルホレン及びジメチルスルホキシド(DMSO)からなる群B4より選択される少なくとも1種である組合せである。
即ち、組合せ4の場合、処理液は、有機溶剤Aとしてスルホランを含み、且つ、有機溶剤Bとして、群B4より選択される少なくとも1種の化合物を含む。
組合せ4として処理液に含まれる有機溶剤Bとしては、本発明の効果により優れる点からは、3-スルホレンが好ましく、また、SiOx層に対する腐食防止性により優れる点からは、DMSOが好ましい。
(組合せ5)
組合せ5は、有機溶剤Aが、プロピレングリコール(PG:Propylene Glycol)であって、有機溶剤Bが、グリセリンである組合せである。
即ち、組合せ5の場合、処理液は、有機溶剤AとしてPGを含み、且つ、有機溶剤Bとしてグリセリンを含む。
(組合せ6)
組合せ6は、有機溶剤Aが、ヘキシレングリコール(HG:Hexylene Glycol)であって、有機溶剤Bが、アセトン及びジアセトンアルコールからなる群B6より選択される少なくとも1種である組合せである。
即ち、組合せ6の場合、処理液は、有機溶剤AとしてHGを含み、且つ、有機溶剤Bとして、群B6より選択される少なくとも1種の化合物を含む。
組合せ6として処理液に含まれる有機溶剤Bとしては、残渣除去性に優れる点から、アセトンが好ましい。
処理液は、上記組合せ1~6のうち、1つの組合せのみを含んでいてもよく、2つ以上の組合せを含んでいてもよい。
処理液が含む有機溶剤A及びBの組合せは、組合せ1~6のいずれであってもよいが、コバルト含有層の腐食防止性に優れる点から、組合せ1又は組合せ2が好ましく、組合せ1がより好ましい。
本明細書において、上記の説明で有機溶剤A及び有機溶剤Bとして挙げた化合物のうち、処理液に含まれ、且つ、組合せ1~6のいずれかを構成する化合物を、それぞれ「特定有機溶剤A」及び「特定有機溶剤B」と記載する。即ち、処理液が特定有機溶剤Aを含む場合、処理液は、特定有機溶剤Aとともに組合せ1~6のいずれかを構成する特定有機溶剤Bを必ず含むことを意図する。
処理液中、本発明の効果により優れる点から、特定有機溶剤Bの含有量に対する特定有機溶剤Aの含有量の比率は、質量比で1.0以上が好ましく、1.0×10以上がより好ましく、1.0×10以上が更に好ましい。
また、残渣物の除去性及び欠陥抑制性により優れる点から、特定有機溶剤Bの含有量に対する特定有機溶剤Aの含有量の比率は、質量比で1.0×10以下が好ましく、1.0×10以下がより好ましい。
なお、組合せ1~4及び6において、処理液に含まれる特定有機溶剤Bは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。処理液が2種以上の特定有機溶剤Bを含む場合、上記比率における特定有機溶剤Bの含有量は、2種以上の特定有機溶剤Bの合計含有量である。
処理液中の特定有機溶剤Aの含有量は、特に制限されないが、本発明の効果と、残渣除去性及び欠陥抑制性とのバランスにより優れる点から、処理液の全質量に対して、0.05~98.0質量%が好ましく、0.5~85.0質量%がより好ましく、2.0~75.0質量%が更に好ましい。
処理液中の特定有機溶剤Bの含有量(2種以上の場合は合計含有量)は、特に制限されないが、本発明の効果により優れる点から、処理液の全質量に対して、0.00001質量%以上が好ましく、0.0001質量%以上がより好ましく、0.0005質量%以上が更に好ましい。また、残渣除去性及び欠陥抑制性により優れる点から、特定有機溶剤Bの含有量は、処理液の全質量に対して、10.0質量%以下が好ましく、1.0質量%以下がより好ましく、0.3質量%以下が更に好ましい。
処理液は、特定有機溶剤A及び特定有機溶剤B以外の有機溶剤を含んでいてもよい。即ち、処理液は、対となる有機溶剤Bが処理液中に存在しない有機溶剤A、対となる有機溶剤Aが処理液中に存在しない有機溶剤B、並びに、有機溶剤A及び有機溶剤Bを除く有機溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の溶剤(以下「他の有機溶剤」と記載する。)を含んでいてもよい。
他の有機溶剤としては特に制限されないが、親水性有機溶剤が好ましい。なお、本明細書において親水性有機溶剤とは、25℃の条件下において、100gの水に対して0.1g以上溶解する有機溶剤を意図する。親水性有機溶剤としては、水といずれの比率においても均一に混合可能な有機溶剤が好ましい。
親水性有機溶剤としては、グリコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、アミド系溶剤、アルコール系溶剤及びスルホキシド系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
グリコール系溶剤としては特に制限されないが、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が挙げられる。
グリコールエーテル系溶剤としては特に制限されないが、例えば、グリコールモノエーテルが挙げられる。
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が挙げられる。
アミド系溶剤としては特に制限されないが、N,N-ジメチルホルムアミド、1-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリジノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、2-ピロリジノン、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルプロパンアミド及びヘキサメチルホスホリックトリアミドが挙げられる。
アルコール系溶剤としては特に制限されないが、アルカンジオール、アルコキシアルコール、飽和脂肪族1価アルコール及び不飽和非芳香族1価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、グリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、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-ブタンジオール及びピナコールが挙げられる。
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、1-メトキシ-2-ブタノール及びグリコールモノエーテルが挙げられる。
飽和脂肪族1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、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-ヘキサノールが挙げられる。
不飽和非芳香族1価アルコールとしては、例えば、アリルアルコール、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が挙げられる。
スルホキシド系溶剤としては、例えば、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
親水性有機溶剤としては、本発明の効果により優れる点から、グリコールエーテル系溶剤が好ましい。
他の有機溶剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
処理液が他の有機溶剤を含む場合、他の有機溶剤の含有量(2種以上存在する場合はその合計含有量)は、処理液の全質量に対して、0.05~80質量%が好ましく、1~55質量%がより好ましい。
処理液中の有機溶剤の含有量(特定有機溶剤A、特定有機溶剤B及び他の有機溶剤の合計含有量)は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.05~99.0質量%が好ましく、1.0~90.0質量%がより好ましく、2.0~80.0質量%が更に好ましい。
〔任意成分〕
処理液は、上述した成分以外の成分を更に含んでいてもよい。以下に、処理液が含み得る任意成分について詳述する。
<除去剤>
処理液は、除去剤を含むことが好ましい。
除去剤は、エッチング残渣物及びアッシング残渣物等の残渣物を除去する機能を有する化合物であれば、特に制限されないが、例えば、キレート剤、含フッ素化合物、及び、ヒドロキシルアミン化合物が挙げられる。
(キレート剤)
処理液は、除去剤として、キレート剤を含むことが好ましい。
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機能を有する。その結果、処理液は、優れた残渣除去性及び欠陥抑制性を有する。
キレート剤としては、例えば、ポリアミノポリカルボン酸、ポリカルボン酸、及び、ポリアミノポリカルボン酸とは異なり、少なくとも2つの窒素含有基(窒素原子を含む基)を有する含窒素キレート剤(以下「特定含窒素キレート剤」とも記載する)が挙げられる。
-ポリアミノポリカルボン酸-
ポリアミノポリカルボン酸は、1分子中に、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り、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等が挙げられる。
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(Cy-DTA)、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(Cy-DTA)が好ましい。
-ポリカルボン酸-
ポリカルボン酸は、1分子中に複数のカルボン酸基を有する化合物である。ただし、上述したポリアミノポリカルボン酸は、ポリカルボン酸に含まれない。
ポリカルボン酸としては、例えば、クエン酸、マロン酸、マレイン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸及びクエン酸が挙げられる。
-特定含窒素キレート剤-
特定含窒素キレート剤は、少なくとも2つの窒素含有基を有する化合物であって、上記ポリアミノポリカルボン酸とは異なる化合物である。
処理液は、本発明の効果(特に、Wを含む金属層の腐食防止性)により優れる点から、特定含窒素キレート剤を含むことが好ましい。
特定含窒素キレート剤としては、例えば、少なくとも2つの窒素含有基を有するモノカルボン酸、及び、少なくとも2つの窒素含有基を有し、カルボキシ基を有さない化合物が挙げられる。
少なくとも2つの窒素含有基を有するモノカルボン酸としては、第1級アミノ基又は第2級アミノ基と、少なくとも1つの追加の窒素含有基とを含むモノカルボン酸が好ましい。追加の窒素含有基としては、イミダゾリル基、トリアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ピペラジニル基、ピロリル基、ピロリジニル基、ピラゾリル基、ピペリジニル基、グアニジニル基、カルバザチル基、ヒドラジジル基、セミカルバジジル基、アミノグアニジニル基、第1級アミノ基(好ましくは炭素数1~10の第1級アミノ基)、及び、第2級アミノ基(好ましくは炭素数1~10の第2級アミノ基)が挙げられる。これらの窒素含有基は、第2級アミノ基を除いて、低級アルキル基等の置換基で更に置換されてもよい。
なかでも、下記式(I)で表される化合物又はその塩がより好ましい。
(RNH)C(R)(R)COH (I)
式(I)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又は少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表し、Rは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、又は少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表す。
ただし、R、R及びRの少なくとも1つは、少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表す。
、R及びRの少なくとも1つで表される、少なくとも1つの窒素含有基を有する基としては、アミノ基、グアニジニル基又はイミダゾリル基によって置換され、水酸基によって更に置換されていてもよい炭素数1~10のアルキル基が好ましい。
式(I)中、Rが少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表す場合、Rが、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基を表し、且つ、Rが水素原子、炭素数1~10のアルキル基、又は少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表すことが好ましい。
式(I)中、Rが少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表す場合、R及びRが、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表すことが好ましい。
式(I)で表される化合物の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
が少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表し、R及びRが水素原子を表す化合物:リシン、2,3-ジアミノ酪酸、2,4-ジアミノ酪酸、オルニチン、2,3-ジアミノプロピオン酸、2,6-ジアミノヘプタン酸、4-メチルリシン、3-メチルリシン、5-ヒドロキシリシン、3-メチル-L-アルギニン、アルギニン、ホモアルギニン、N-モノメチル-L-アルギニン、N-[イミノ(メチルアミノ)メチル]-D-オルニチン、カナバニン、及び、ヒスチジン。
及びRが水素原子を表し、Rが少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表す化合物:N-(2-アミノエチル)グリシン、及び、N-(2-アミノプロピル)グリシン。
が少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表し、Rが水素原子を表し、Rが炭素数1~10のアルキル基を表す化合物:N-メチルリシン、及び、N-メチル-L-アルギニン。
及びRが少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表し、Rが水素原子を表す化合物:N-(2-アミノエチル)-D-アルギニン、及び、N-(2-アミノエチル)-L-アルギニン。
が炭素数1~4のアルキルを表し、Rが少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表し、Rが水素原子を表す化合物:2-メチルリシン、及び、2-メチル-L-アルギニンが含まれるがこれらに限定されない。
第1級アミノ基又は第2級アミノ基と、少なくとも1つの追加の窒素含有基とを含むモノカルボン酸化合物であって、上記式(I)で表される化合物以外の化合物としては、3,4-ジアミノ酪酸、及び、3-アミノ-5-[(アミノイミノメチル)メチルアミノ]ペンタン酸が挙げられる。
特定含窒素キレート剤のうち、少なくとも2つの窒素含有基を有し、カルボキシ基を有さない化合物としては、ビグアニド基を有する化合物及びその塩からなる群より選択される少なくとも1種のビグアニド化合物が挙げられる。
ビグアニド化合物が有するビグアニド基の数は特に制限されず、複数のビグアニド基を有していてもよい。
ビグアニド化合物としては、例えば、下記式(II)で表される化合物及びその塩が挙げられる。
式(II)中、R10、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換の炭素数3~10の環状アルキル基、及び、置換又は非置換の炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基からなる群より選択される基を表す。
14は、水素原子を表す。
ただし、R10、R11、R12及びR13の少なくとも1つは、置換もしくは非置換のアリール基を表すか、又は、置換基としてアリール基を有する基を表し、且つ、R10、R11、R12及びR13の少なくとも2つは水素原子を表す。
また、R13及びR14は、互いに結合してイミダゾール環を形成してもよい。
なお、R10、R11、R12及びR13の少なくとも1つが表す「置換基としてアリール基を有する基」とは、アリール基を有する炭素数3~10の環状アルキル基、及び、アリール基を有する炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐鎖状アルキル基からなる群より選択される少なくとも1種を意味する。
10~R13で表されるアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、及びアントラセニル基が挙げられ、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
アリール基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子(例えば、Cl、Br、又はF)、炭素数1~10のの直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素数3~10の環状アルキル基、炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素数3~10の環状アルコキシ基、ニトロ基、チオール基(-SH)、ジオキソリル基、及び、置換又は非置換のフェニル基が挙げられ、ハロゲン原子又は炭素数1~4の直鎖状もしくは分岐鎖状アルキル基が好ましい。
10~R13で表されるアリール基としては、欠陥抑制性の点から、非置換のフェニル基が好ましい。
10~R13で表される炭素数3~10の環状アルキル基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、及び、ノルボルニル基、並びに、水素化ナフチレン基等の2環式アルキル基が挙げられる。
10~R13で表される炭素数3~10の環状アルキル基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子(例えば、Cl、Br、又はF)、炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素数3~10の環状アルキル基、及び、置換又は非置換のフェニル基が挙げられる。
10~R13で表される炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基、オクチル基、1,1,2,2-テトラメチルプロピル基、及びデシル基が挙げられる。
10~R13で表される炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子(例えば、Cl、Br、又はF)、炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状フルオロアルコキシ基、炭素数3~10の環状アルコキシ基、及び、置換又は非置換のアリール基が挙げられる。
10~R13の組合せとしては、R10~R13のうち1つ又は2つが置換又は非置換のアリール基(より好ましくは置換又は非置換のフェニル基)を表し、残りが水素原子を表す組合せが好ましく、R10~R13のうち1つが置換又は非置換のアリール基(より好ましくは非置換のフェニル基)を表し、残りが水素原子を表す組合せがより好ましい。
また、R13及びR14が互いに結合してイミダゾール環を形成しないことが好ましい。
式(II)で表される化合物の具体例としては、1-フェニルビグアニド、1-(o-トリル)ビグアニド、1-(3-メチルフェニル)ビグアニド、1-(4-メチルフェニル)ビグアニド、1-(2-クロロフェニル)ビグアニド、1-(4-クロロフェニル)ビグアニド、1-(2,3-ジメチルフェニル)ビグアニド、1-(2,6-ジメチルフェニル)ビグアニド、1-(1-ナフチル)ビグアニド、1-(4-メトキシフェニル)ビグアニド、1-(4-ニトロフェニル)ビグアニド、1,1-ジフェニルビグアニド、1,5-ジフェニルビグアニド、1,5-ビス(4-クロロフェニル)ビグアニド、1,5-ビス(3-クロロフェニル)ビグアニド、1-(4-クロロ)フェニル-5-(4-メトキシ)フェニルビグアニド、1,1-ビス(3-クロロ-4-メトキシフェニル)ビグアニド、1,5-ビス(3,4-ジクロロフェニル)ビグアニド、1,5-ビス(3,5-ジクロロフェニル)ビグアニド、及び、1,5-ビス(4-ブロモフェニル)ビグアニドが挙げられる。
また、ビグアニド化合物のうち、2つのビグアニド基を有する化合物としては、下記式(III)で表される化合物及びその塩が挙げられる。
式(III)中、mは1~10の整数を表す。
20、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換の炭素数3~10の環状アルキル基、及び、置換又は非置換の炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基からなる群より選択される基を表す。
24は、水素原子、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換のフェニルエチル基、及び、置換又は非置換のベンジルアルキル基からなる群より選択される基を表す。
mが2以上の整数である場合、複数のR24は同一であっても異なっていてもよい。
ただし、R20、R21、R22、R23及びR24の少なくとも1つは置換もしくは非置換のアリール基を表すか、又は、置換基としてアリール基を有する基を表し、且つ、R20、R21、R22、及びR23の少なくとも2つは水素原子を表す。
なお、R20、R21、R22、R23及びR24の少なくとも1つが表す「置換基としてアリール基を有する基」とは、アリール基を有する炭素数3~10の環状アルキル基、及び、アリール基を有する炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐鎖状アルキル基からなる群より選択される少なくとも1種を意味する。
20~R24で表される置換又は非置換のアリール基の具体例、R20~R23で表される置換又は非置換の炭素数3~10の環状アルキル基の具体例、及び、R20~R23で表される置換又は非置換の炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基の具体例はいずれも、上記式(II)中のR10~R13で表される各基と、その好適な態様も含めて同じである。
また、R24で表されるフェニルエチル基及びベンジルアルキル基が有してもよい置換基としては、上記式(II)中のR10~R13で表されるアリール基が有してもよい置換基が挙げられる。
20~R23としては、水素原子、又は、置換もしくは非置換のアリール基を表すことが好ましい。なかでも、R20及びR22が、ハロゲン原子又は炭素数1~4の直鎖状もしくは分岐鎖状アルキル基で置換されていてもよいフェニル基を表し、R21及びR23が水素原子を表す組合せがより好ましい。
24としては、水素原子が好ましい。
mとしては、2~8が好ましく、4~8がより好ましく、6が更に好ましい。
式(III)で表される化合物の具体例としては、エチレンジビグアニド、プロピレンジビグアニド、テトラメチレンジビグアニド、ペンタメチレンジビグアニド、ヘキサメチレンジビグアニド、ヘプタメチレンジビグアニド、オクタメチレンジビグアニド、1,1’-ヘキサメチレンビス(5-(p-クロロフェニル)ビグアニド)(クロルヘキシジン)、2-(ベンジルオキシメチル)ペンタン-1,5-ビス(5-ヘキシルビグアニド)、2-(フェニルチオメチル)ペンタン-1,5-ビス(5-フェネチルビグアニド)、3-(フェニルチオ)ヘキサン-1,6-ビス(5-ヘキシルビグアニド)、3-(フェニルチオ)ヘキサン-1,6-ビス(5-シクロヘキシルビグアニド)、3-(ベンジルチオ)ヘキサン-1,6-ビス(5-ヘキシルビグアニド)、及び、3-(ベンジルチオ)ヘキサン-1,6-ビス(5-シクロヘキシルビグアニド)が挙げられる。
2つのビグアニド基を有するビグアニド化合物であって、上記式(III)で表される化合物以外の化合物としては、フェニレニルジビグアニド、ナフチレニルジビグアニド、ピリジニルジビグアニド、ピペラジニルジビグアニド、フタリルジビグアニド、1,1’-[4-(ドデシルオキシ)-m-フェニレン]ビスビグアニド、2-(デシルチオメチル)ペンタン-1,5-ビス(5-イソプロピルビグアニド)、2-(デシルチオメチル)ペンタン-1,5-ビス(5,5-ジエチルビグアニド)、及び、下記構造式で表されるビスビグアニドが挙げられる。
複数のビグアニド基を有するビグアニド化合物としては、高分子ビグアニド化合物が挙げられる。
高分子ビグアニド化合物としては、例えば、下記式(IV)で表される化合物が挙げられる。

式(IV)中、nは2以上の整数を表す。複数のR25は、それぞれ独立に、水素原子、又は、置換もしくは非置換の炭素数1~6のアルキル基を表す。複数のR26は、それぞれ独立に、置換又は非置換の炭素数1~20のアルキレン基を表す。
25としては、水素原子又は非置換の炭素数1~6のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
26により表される炭素数1~20のアルキレン基としては、炭素数4~10のアルキレン基が好ましく、炭素数6のアルキレン基(ヘキシレン基)がより好ましい。
26により表される炭素数1~20のアルキレン基が有してもよい置換基としては、炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素数3~10の環状アルキル基、置換又は非置換のフェニル基、炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素数3~10の環状アルコキシ基、ニトロ基、水酸基、チオール基、ハロゲン原子、アミノ基、ジオキソリル基、ビグアニジル基、シアノ基、カルボキシル基、及びスルホ基が挙げられる。
nとしては、2以上の整数であれば特に制限されないが、5以上の整数が好ましく、30以上の整数がより好ましく、キットAを用いて調製される処理液の残渣除去性及び/又は欠陥抑制性により優れる点から、150以上の整数が更に好ましい。上限は特に制限されないが、6000以下の整数が好ましく、1000以下の整数がより好ましく、500以下の整数が更に好ましい。
また、高分子ビグアニドとしては、側鎖にペンダントビグアニド部分を有する高分子ビグアニドが挙げられる。このようなペンダントビグアニド部分を有する高分子ビグアニドとしては、例えば、ポリ(ビニルビグアニド)、ポリ(N-ビニルビグアニド)、ポリ(アリルビグアニド)、及びそれらの共重合体等のビグアニジル置換α-オレフィンモノマーのポリマーが挙げられる。これらのポリマーでは、重合鎖あたりのペンダントビグアニジル部分の数を調整するには、ビグアニジル置換α-オレフィンモノマーと共重合させるオレフィンモノマーの種類及び量を適宜調整すればよい。
ビグアニド化合物は、上述したビグアニド基を有する化合物の塩であってもよい。
ビグアニド基を有する化合物の塩としては、有機酸塩、及び、無機酸塩が挙げられる。
無機酸塩を形成する無機酸としては、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、ホスホン酸、リン酸、スルホン酸、及び、硫酸が挙げられ、塩酸が好ましい。
有機酸塩を形成する有機酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、オクタン酸、2-オクテン酸、ラウリン酸、5-ドデセン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、エイコサン酸、ヘプタデカン酸、パルミトレイン酸、リシノール酸、12-ヒドロキシステアリン酸、16-ヒドロキシヘキサデカン酸、2-ヒドロキシカプロン酸、12-ヒドロキシドデカン酸、5-ヒドロキシドデカン酸、5-ヒドロキシデカン酸、4-ヒドロキシデカン酸、グルコン酸、ドデカンジオン酸、ウンデカンジオン酸、セバシン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、及び、テレフタル酸が挙げられる。
ビグアニド基を有する化合物の塩としては、塩酸塩、酢酸塩、又は、グルコン酸塩が好ましい。
上記化合物以外の特定含窒素キレート剤としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキシレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、及び、少なくとも2つの窒素含有基を有するポリエチレンイミン等のアルキレンジアミンが挙げられる。
また、特定含窒素キレート剤として挙げられた化合物が有するアルキレン部分の少なくとも1つのメチレン単位(-CH-)が、-O-、-NH-、-S-等のヘテロ原子で置換されてなる化合物も、特定含窒素キレート剤に含まれる。
特定含窒素キレート剤としては、上記式(I)~(IV)で表される化合物及びそれらの塩からなる群より選択される化合物が好ましく、本発明の効果及びSiOx層に対する腐食防止性により優れる点から、上記式(II)~(IV)で表される化合物及びそれらの塩からなる群より選択されるビグアニド化合物がより好ましく、上記式(III)で表される化合物又はその塩が更に好ましい。
特定含窒素キレート剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
特定含窒素キレート剤の含有量(2種以上存在する場合はその合計)は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.0001質量%以上が好ましく、本発明の効果により優れる点から、0.003質量%以上がより好ましく、0.01質量%以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、10質量%以下が好ましく、3.0質量%がより好ましく、2.0質量%以下が更に好ましい。
キレート剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
キレート剤の含有量(2種以上存在する場合はその合計)は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.01~3.0質量%がより好ましい。
キレート剤としては、精製処理を施されたキレート剤を用いることが好ましい。
キレート剤の精製処理方法としては、特に制限されず、例えば、ろ過、イオン交換、蒸留、吸着精製、再結晶、再沈殿、昇華及びカラムを用いた精製等の公知の方法、並びに、これらの方法の組合せが挙げられる。中でも、キレート剤を含む原料に対して後述する金属除去工程を施して、キレート剤を含む精製物を得る方法が好ましい。
(含フッ素化合物)
含フッ素化合物としては、例えば、フッ化水素酸(フッ酸)、フッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、及びフッ化テトラブチルアンモニウムが挙げられ、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、又はフッ化テトラメチルアンモニウムが好ましい。含フッ素化合物は、処理液中、残渣物を除去する機能を有する。結果として、処理液が含フッ素化合物を含む場合、残渣除去性がより優れる。
含フッ素化合物としては、フッ化水素酸が好ましい。
含フッ素化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
処理液中、上記含フッ素化合物(2種以上存在する場合はその合計)の含有量は、処理液の全質量に対して、0.01~5.0質量%であることが好ましく、0.1~2.0質量%であることがより好ましい。
処理液は、除去剤として、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、多価カルボン酸、及びポリアミノカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
(ヒドロキシルアミン化合物)
処理液は、本発明の効果及び残渣除去性に優れることから、除去剤として、ヒドロキシルアミン(NHOH)、ヒドロキシルアミン誘導体、及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物を含むことも好ましい。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、エッチング残渣物、及びアッシング残渣物等の残渣物を除去する機能を有する。
ヒドロキシルアミン誘導体としては特に制限されないが、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(NHOH)及びヒドロキシルアミン誘導体の塩は、上述したヒドロキシルアミン(NHOH)及びヒドロキシルアミン誘導体の無機酸塩又は有機酸塩であることが好ましく、Cl、S、N、又はP等の非金属原子が水素原子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、又は硝酸のいずれかの酸の塩であることが更に好ましい。
ヒドロキシルアミン(NHOH)及びヒドロキシルアミン誘導体の無機酸塩としては、なかでも、硝酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、塩酸ヒドロキシルアミン、リン酸ヒドロキシルアミン、硫酸N,N-ジエチルヒドロキシルアミン、硝酸N,N-ジエチルヒドロキシルアミン、又はこれらの混合物が好ましい。
また、ヒドロキシルアミン(NHOH)及びヒドロキシルアミン誘導体の有機酸塩としては、例えば、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。
ヒドロキシルアミン化合物としては、残渣除去性がより優れる点から、ヒドロキシルアミン(NHOH)が好ましい。
ヒドロキシルアミン化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ヒドロキシルアミン化合物の含有量(2種以上存在する場合はその合計)は、特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01~30質量%が好ましい。欠陥抑制性に優れる点から、その下限は、処理液の全質量に対して2.0質量%以上がより好ましく、3.0質量%以上が更に好ましい。ヒドロキシルアミン化合物の含有量の上限は、処理液の全質量に対して10.0質量%以下が好ましい。
<pH調整剤>
処理液は、処理液のpHを調整するために、pH調整剤を含んでいてもよい。
pH調整剤としては、塩基性化合物及び酸性化合物が挙げられる。
(塩基性化合物)
処理液は、pH調整剤として塩基性化合物を含むことが好ましい。塩基性化合物とは、100gの水に1g溶解させたとき、溶液のpHが9以上になる化合物を意図する。
なお、本明細書中、上述した除去剤に含まれる化合物は、塩基性化合物には含まれないものとする。
塩基性化合物としては特に制限されないが、残渣除去性がより優れつつ、本発明の効果にもより優れる点から、含窒素脂環化合物、水酸化アンモニウム、水溶性アミン、又は第4級アンモニウム水酸化物が好ましく、含窒素脂環化合物、水溶性アミン又は第4級アンモニウム水酸化物がより好ましい。
以下に、含窒素脂環化合物、水酸化アンモニウム、水溶性アミン、及び第4級アンモニウム塩についてそれぞれ詳述する。
-含窒素脂環化合物-
含窒素脂環化合物としては、例えば、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)、ε-カプロラクタム、下記化合物1、下記化合物2、下記化合物3、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、テトラヒドロフルフリルアミン、N-(2-アミノエチル)ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、ピペラジン、2-メチルピペラジン、トランス-2,5-ジメチルピペラジン、シス-2,6-ジメチルピペラジン、2-ピペリジンメタノール、シクロヘキシルアミン、及び1,5-ジアザビシクロ[4,3,0]-5-ノネン等が挙げられる。
なかでも、残渣除去性により優れつつ、本発明の効果にもより優れる点から、含窒素脂環化合物としては、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)、テトラヒドロフルフリルアミン、N-(2-アミノエチル)ピペラジン、又は1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)が好ましく、DBUがより好ましい。
含窒素脂環化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
含窒素脂環化合物の含有量(2種以上存在する場合はその合計)は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.05~5.0質量%がより好ましい。
-水酸化アンモニウム-
塩基性化合物として、水酸化アンモニウム(NHOH)を含む場合、その含有量は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.05~5.0質量%がより好ましい。
-水溶性アミン-
本明細書において、水溶性アミンとは、1Lの水中に50g以上溶解し得るアミンを意図する。また、上記含窒素脂環化合物及び水酸化アンモニウムはいずれも、水溶性アミンに含まれない。
水溶性アミンとしては、例えば、分子内に第1級アミノ基(-NH)を有する第1級アミン、分子内に第2級アミノ基(>NH)を有する第2級アミン、分子内に第3級アミノ基(>N-)を有する第3級アミン、及び、それらの塩が挙げられる。また、水溶性アミンは、分子内に少なくとも1つのヒドロキシルアルキル基を有する化合物(アミノアルコール)であってもよい。
水溶性アミンのうち、第1級アミンとしては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、モノエタノールアミン(MEA)、モノプロパノールアミン、モノブタノールアミン、メトキシエチルアミン、メトキシプロピルアミン、及び、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(AMP)が挙げられる。
第2級アミンとしては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン(DBA)、2,2’-イミノジエタノール、及び、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(AEEA)が挙げられる。
第3級アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、及び、トリブチルアミン(TBA)が挙げられる。
水溶性アミンの含有量は特に制限されないが、処理液の全質量に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.1~5.0質量%がより好ましい。
-第4級アンモニウム塩-
第4級アンモニウム塩としては、第4級アンモニウム水酸化物が挙げられる。
第4級アンモニウム水酸化物としては、例えば、下記式(a1)で表される化合物が挙げられる。
上記式(a1)中、Ra1~Ra4は、それぞれ独立に、炭素数1~16のアルキル基、炭素数6~16のアリール基、炭素数7~16のアラルキル基、又は炭素数1~16のヒドロキシアルキル基を示す。Ra1~Ra4の少なくとも2つは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。
上記式(a1)で表される化合物としては、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAH)、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAH)、水酸化メチルトリプロピルアンモニウム、水酸化メチルトリブチルアンモニウム、水酸化エチルトリメチルアンモニウム、水酸化ジメチルジエチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム(BzTMAH)、水酸化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、水酸化(2-ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム、及び、水酸化スピロ-(1,1’)-ビピロリジニウムからなる群より選択される少なくとも1種が、入手し易さの点から好ましく、TMAH、TEAH、TBAH、BzTMAHがより好ましく、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAH)、又は水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム(BzTMAH)が更に好ましい。
第4級アンモニウム塩は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
第4級アンモニウム塩の含有量は、処理液の全質量に対して、0.01~15質量%が好ましく、0.1~10質量%がより好ましい。
(酸性化合物)
洗浄液は、pH調整剤として酸性化合物を含んでいてもよい。
酸性化合物は、無機酸であっても有機酸(ただし上述したキレート剤を除く)であってもよい。
無機酸としては、硫酸、塩酸、酢酸、硝酸及びリン酸が挙げられ、硫酸、塩酸、又は酢酸が好ましい。有機酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸及び酪酸等の低級(炭素数1~4)脂肪族モノカルボン酸が挙げられる。また、上述したキレート剤が、酸性化合物としての役割を兼ねてもよい。
pH調整剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
pH調整剤の種類及び含有量は、処理液のpHが後述する好ましい範囲になるよう、適宜、使用するpH調整剤の種類を選択し、含有量を調整すればよい。
処理液がpH調整剤を含む場合、その含有量は、処理液の全質量に対して、0.01~20質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましい。
<金属成分>
処理液は、金属成分を含んでいてもよい。
金属成分としては、金属粒子及び金属イオンが挙げられる。例えば、金属成分の含有量という場合、金属粒子及び金属イオンの合計含有量を示す。
処理液は、金属粒子及び金属イオンのいずれか一方を含んでいてもよく、両方を含んでいてもよい。
金属成分に含有される金属原子としては、例えば、Ag、Al、As、Au、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Ge、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、Pb、Sn、Sr、Ti、及び、Znからなる群より選ばれる金属原子が挙げられる。
金属成分は、金属原子を1種含有してもよいし、2種以上含有してもよい。
金属粒子は、単体でも合金でもよく、金属が有機物と会合した形態で存在していてもよい。
金属成分は、処理液に含まれる各成分(原料)に不可避的に含まれている金属成分でもよいし、処理液の製造、貯蔵、及び/又は、移送時に不可避的に含まれる金属成分でもよいし、意図的に添加してもよい。
処理液が金属成分を含有する場合、金属成分の含有量は、処理液の全質量に対して、0.01質量ppt~10質量ppmの場合が多く、0.1質量ppt~1質量ppmが好ましく、0.1質量ppt~100質量ppbがより好ましい。
また、処理液がCa成分及びNa成分を含有する場合、本発明の効果、残渣除去性及び欠陥抑制性がいずれもバランス良く優れる点から、処理液において、Na成分の含有量に対するCa成分の含有量の比率が、質量比で0.8~1.2であることが好ましく、0.9~1.2であることがより好ましい。
なお、処理液中の金属成分の種類及び含有量は、SP-ICP-MS法(Single Nano Particle Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)で測定できる。
ここで、SP-ICP-MS法は、ICP-MS法(誘導結合プラズマ質量分析法)と同様の装置を使用し、データ分析のみが異なる。SP-ICP-MS法のデータ分析は、市販のソフトウェアにより実施できる。
ICP-MS法では、測定対象とされた金属成分の含有量が、その存在形態に関わらず、測定される。従って、測定対象とされた金属粒子と金属イオンとの合計質量が、金属成分の含有量として定量される。
一方、SP-ICP-MS法では、金属粒子の含有量が測定できる。従って、試料中の金属成分の含有量から、金属粒子の含有量を差し引くことにより、試料中の金属イオンの含有量が算出できる。
SP-ICP-MS法による測定方法としては、例えば、アジレントテクノロジー社製、Agilent 8800 トリプル四重極ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry、半導体分析用、オプション#200)を用いて、実施例に記載した方法により測定できる。上記以外の他の装置としては、PerkinElmer社製 NexION350Sのほか、アジレントテクノロジー社製、Agilent 8900も使用できる。
処理液における各金属成分の含有量の調整方法は、特に制限されない。例えば、処理液から、及び/又は、処理液の調製に用いる各成分を含む原料から金属を除去する公知の処理を行うことにより、処理液における金属成分の含有量を低減できる。また、金属イオンを含む化合物を処理液に添加することにより、処理液における金属成分の含有量を増加できる。
〔コバルトイオン〕
中でも、処理液は、コバルトイオンを含むことが好ましい。
処理液がコバルトイオンを含む場合、化学平衡により、金属層からの金属の溶出が抑制され、結果として、本発明の効果がより優れるものと考えられる。特に、金属層がCoを含む場合の腐食防止性がより優れる。また、処理液がコバルトイオンを含むことにより、欠陥抑制性が向上する。
処理液がコバルトイオンを含む場合、コバルトイオンの含有量は、本発明の効果及び欠陥抑制性により優れる点から、処理液の全質量に対して、0.001~1000質量ppbが好ましく、0.3~1000質量pptがより好ましく、1.0~200質量pptが更に好ましい。
処理液中のコバルトイオンの含有量は、上記のSP-ICP-MS法(Single Nano Particle Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)に従って測定したコバルトイオンの含有量を意図する。
上記の通り、ICP-MSでは、測定対象とされた金属成分の含有量が、その存在形態に関わらず、測定される。従って、コバルト粒子と、コバルトイオンの合計質量が、コバルト成分の含有量として定量される。
一方、SP-ICP-MSでは、コバルト粒子の含有量が測定される。従って、試料中のコバルト成分の含有量から、コバルト粒子の含有量を差し引くことにより、試料中のコバルトイオンの含有量を算出できる。
処理液の調製に際して、コバルトイオンの導入方法は特に制限されない。なかでも、本発明の効果及びSiOx層に対する腐食防止性により優れる点から、処理液中のコバルトイオンは、フッ化コバルト、塩化コバルト、水酸化コバルト、酸化コバルト及び硫酸コバルトからなる群より選択される少なくとも1種のコバルトイオン源を由来とするコバルトイオンであることが好ましい。コバルトイオン源としては、本発明の効果及びSiOx層に対する腐食防止性がより優れる点から、水酸化コバルト、酸化コバルト及び硫酸コバルトからなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。
また、本発明の効果及び欠陥抑制性がいずれもより優れる点から、コバルトイオンに対する上述した有機溶剤A(2種以上存在する場合はその合計含有量)の比率は、質量比で、1.0×10~1.0×1012が好ましく、1.0×10~1.0×1011がより好ましく、1.0×10~1.0×1010が更に好ましい。
処理液が、コバルトイオンを含む場合、本発明の効果、残渣除去性及び欠陥抑制性がいずれもより優れる点から、処理液の処方は、上記水の含有量が、処理液の全質量に対して、10.0~98.0質量%であり、上記有機溶剤の合計含有量が、処理液の全質量に対して、1.0~90.0質量%(より好ましくは2.5~80.0質量%)であり、上記コバルトイオンの含有量が、処理液の全質量に対して、0.001~1000質量ppbであることが好ましい。
<腐食防止剤>
処理液は、腐食防止剤を含むことが好ましい。
腐食防止剤は、半導体デバイスの配線等になる金属層(特にCo含有層)の表面に配位して膜を形成することにより、オーバーエッチング等による金属層の腐食を防止する機能を有する。
なお、本明細書中、上記のキレート剤(キレート能を有する化合物)は、腐食防止剤に含まれないものとする。
腐食防止剤としては特に制限されないが、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、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、本発明の効果により優れる点から、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(以下「ベンゾトリアゾール化合物」とも記載する)を含むことも好ましい。置換型ベンゾトリアゾールとしては、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。置換型ベンゾトリアゾールには、1以上のアリール基(例えば、フェニル基)又はヘテロアリール基で融合されたものも含まれる。
腐食防止剤として好適なベンゾトリアゾール化合物としては、例えば、ベンゾトリアゾール(BTA)、5-アミノテトラゾール、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、3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-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(5MBTA)、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が挙げられる。
また、ベンゾトリアゾール化合物としては、2,2’-{[(4-メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)メチル]イミノ}ビスエタノール、2,2’-{[(5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)メチル]イミノ}ビスエタノール、2,2’-{[(4-メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)メチル]イミノ}ビスエタン、又は2,2’-{[(4-メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)メチル]イミノ}ビスプロパン、及び、N,N-ビス(2-エチルヘキシル)-(4又は5)-メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-メチルアミンも挙げられる。
腐食防止剤は、本発明の効果により優れる点から、下記式(A)で表される化合物、下記式(B)で表される化合物、下記式(C)で表される化合物、及び、置換若しくは無置換のテトラゾール、からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。
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択さ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、又は、置換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、又は、置換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1~12が好ましく、炭素数1~6がより好ましく、炭素数1~3が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数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2~12が好ましく、炭素数2~6がより好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、炭素数6~14がより好ましく、炭素数6~10が更に好ましい)、及び、アラルキル基(炭素数7~23が好ましく、炭素数7~15がより好ましく、炭素数7~11が更に好ましい)が挙げられる。
また、炭化水素基が置換されている場合の置換基としては、例えば、水酸基、カルボキシ基、及び、置換又は無置換のアミノ基(アミノ基が置換されている場合の置換基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数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、置換又は無置換のアミノ基(アミノ基が置換されている場合の置換基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましい)から選択される基を少なくとも1つ含む。
式(A)において、R1A~R5Aで表される置換又は無置換の炭化水素基としては、例えば、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が挙げられる。
式(B)において、R1B~R4Bで表される置換又は無置換の炭化水素基は、上述した式(A)のR1A~R5Aが表す置換又は無置換の炭化水素基と同義である。
1B~R4B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-ブチルカテコールが挙げられる。
式(C)において、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、上述した式(A)のR1A~R5Aが表す置換又は無置換の炭化水素基と同義である。
1C、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、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い。R1CとR2Cとが結合して形成する環としては、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、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、2,2’-{[(4-メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)メチル]イミノ}ビスエタノール(商品名「IRGAMET 42」、BASF社製)、N,N-ビス(2-エチルヘキシル)-(4又は5)-メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-メチルアミン(商品名「IRGAMET 39」、BASF社製)等が挙げられ、本発明の効果により優れる点から、ベンゾトリアゾール、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、又はトリルトリアゾールが好ましく、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾールがより好ましい。
置換若しく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、及び、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置換基として有するテトラゾールが挙げられる。ここで、アミノ基が置換されている場合の置換基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。
処理液中の腐食防止剤の含有量は、処理液の全質量に対して、0.01~5質量%が好ましく、0.05~5質量%がより好ましく、0.1~3質量%が更に好ましい。
腐食防止剤は、単独でも2種類以上組み合わせて用いてもよい。腐食防止剤が2種以上組み合わせて用いられる場合には、その総量が上述の範囲内となることが好ましい。
腐食防止剤は、高純度のグレードのものを用いることが好ましく、更に精製して用いることがより好ましい。
腐食防止剤の精製方法は、特に制限されないが、例えば、ろ過、イオン交換、蒸留、吸着精製、再結晶、再沈殿、昇華及びカラムを用いた精製などの公知の方法が用いられ、これらの方法を組み合わせて適用することもできる。
処理液は、上記の成分以外の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、界面活性剤、消泡剤、防錆剤及び防腐剤が挙げられる。
〔処理液の物性〕
<pH>
本発明の処理液のpHは、5以上である。pHが5以上であることにより、残渣除去性に優れる処理液が得られる。
処理液のpHは、5~14が好ましく、6~11がより好ましい。処理液のpHが5~14であることで、金属層が公知の配線材料(例えば、Co、Cu及びW等)のいずれの材料で形成されていても、本発明の効果と残渣除去性をより優れたレベルで両立できる。
処理液のpHは、公知のpHメーターを用いて25℃で測定して得られる値である。
<粗大粒子>
処理液は、粗大粒子を実質的に含まないことが好ましい。
粗大粒子とは、例えば、粒子の形状を球体とみなした場合において、直径0.2μm以上の粒子を指す。また、粗大粒子を実質的に含まないとは、光散乱式液中粒子測定方式における市販の測定装置を用いた処理液の測定を行った際に、処理液1mL中の0.2μm以上の粒子が10個以下であることをいう。
なお、処理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、ならびに、処理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、最終的に処理液中で溶解せずに粒子として存在するものが該当する。
処理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できる。
粗大粒子の除去方法としては、例えば、フィルタリング等の処理が挙げられる。
[キット及び濃縮液]
上記処理液は、その原料を複数に分割して、処理液を調製するためのキットとしてもよい。特に制限はされないが、処理液をキットとする具体的な方法としては、例えば、処理液が、水、有機溶剤(組合せ1~6のいずれかを構成する有機溶剤A及びBを含む)及びヒドロキシルアミン化合物を含む場合、第1液として水及びヒドロキシルアミン化合物を含む液組成物を準備し、第2液として有機溶剤を含む液組成物を準備する態様が挙げられる。
また、処理液がキレート剤及びヒドロキシルアミン化合物を含む場合、処理液を調製するためのキットとしては、ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、キレート剤のうち少なくとも1種を含む第2液とを備え、水及び有機溶剤(組合せ1~6のいずれかを構成する有機溶剤A及びBを含む)のそれぞれが、第1液及び第2液の少なくとも一方に含まれるキット(以下、「キットA」とも記載する。)が好ましい。
キットAの第1液は、少なくともヒドロキシルアミン化合物を含み、水及び/又は有機溶剤を含んでいてもよい。処理液の調製がより容易になる点から、キットAの第1液は、少なくとも水又は有機溶剤を含むことが好ましい。また、キットAの第1液は、ヒドロキシルアミン化合物、水及び有機溶剤以外の成分を含んでいてもよいが、キットAを用いて調製された処理液について本発明の効果及び残渣除去性に優れる点から、特定含窒素キレート剤を含まないことが好ましい。
キットAの第2液は、処理液に含まれるキレート剤のうち少なくとも1種を含み、水及び/又は有機溶剤を含んでいてもよい。第2液に含まれるキレート剤としては、調製された処理液を使用して金属層の処理を行ったときの本発明の効果及び残渣除去性に優れる点から、特定含窒素キレート剤が好ましい。また、処理液の調製がより容易になる点から、キットAの第2液は、少なくとも水又は有機溶剤を含むことが好ましい。キットAの第2液は、キレート剤、水及び有機溶剤以外の成分を含んでいてもよいが、ヒドロキシルアミン化合物を含まないことが好ましい。
キットが備える第1液及び第2液に含まれる各成分の含有量は、特に制限されないが、第1液及び第2液を混合して調製される処理液における各成分の含有量が上記の好ましい含有量となる量であることが好ましい。
キットが備える第1液及び第2液のpHは、特に制限されず、第1液及び第2液を混合して調製される処理液のpHが5以上となるようにそれぞれのpHが調整されていればよい。
キットAの第1液における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、第1液の全質量に対して、0.01~50質量%が好ましく、1.0~30質量%がより好ましい。
キットAの第1液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤の含有量は、特に制限されないが、第1液の全質量に対して、0.05~99.0質量%が好ましく、1.0~90.0質量%がより好ましく、2.0~80.0質量%が更に好ましい。
キットAの第1液における水の含有量は、ヒドロキシルアミン化合物、及び、任意に含まれるヒドロキシルアミン化合物以外の成分の残部であればよく、特に制限されない。
キットAの第2液におけるキレート剤の含有量は、特に制限されないが、第2液の全質量に対して、0.01~70質量%が好ましく、0.1~50質量%がより好ましい。
キットAの第2液における水の含有量は、キレート剤、及び、任意に含まれるキレート剤以外の成分の残部であればよく、特に制限されない。
また、処理液は、濃縮液として準備してもよい。この場合、使用時に希釈液で希釈して使用できる。また、欠陥除去性により優れる点から、濃縮液は、水、イソプロパノール、水とイソプロパノールとの混合液、及び、水酸化アンモニウムを含む溶剤(より好ましくは水、イソプロパノール、又は水とイソプロパノールとの混合液)からなる群より選択される希釈液で希釈されることが好ましい。つまり、濃縮液の形態としての上記処理液と、上記希釈液と、を有するキットとしてもよい。
[用途]
次に、上記実施態様に係る処理液の用途について説明する。
上記処理液は、半導体デバイス用の処理液である。本明細書において、「半導体デバイス用」とは、半導体デバイスの製造の際に用いられるという意味である。上記処理液は、半導体デバイスを製造するためのいずれの工程にも用いることができ、例えば、基板上に存在する絶縁膜、レジスト、反射防止膜、エッチング残渣物及びアッシング残渣物等の処理に使用できる。なお、本明細書においては、エッチング残渣物及びアッシング残渣物を併せて残渣物という。また、上記処理液は、化学機械研磨後の基板の処理に用いてもよく、エッチング液として用いてもよい。
処理液は、具体的には、感活性光線性又は感放射線性組成物を用いてレジスト膜を形成する工程の前に、組成物の塗布性を改良するために基板上に塗布されるプリウェット液、金属層上に付着した残渣物の除去等に用いられる洗浄液、パターン形成用の各種レジスト膜の除去に用いられる溶液(例えば、除去液及び剥離液等)、及び、永久膜(例えば、カラーフィルタ、透明絶縁膜及び樹脂製のレンズ)等を半導体基板から除去するために用いられる溶液(例えば、除去液及び剥離液等)等として用いられる。なお、永久膜の除去後の半導体基板は、再び半導体デバイスの使用に用いられることがあるため、永久膜の除去は、半導体デバイスの製造工程に含むものとする。
また、上記処理液は、化学機械研磨後の基板から金属不純物又は微粒子等の残渣物の除去に用いられる洗浄液としても使用できる。
また、上記処理液は、酸化コバルト及び酸化銅等の金属酸化物(複数の金属酸化物からなる複合酸化物を含む)に対するエッチング液としても使用できる。
上記の用途のうち、特に、エッチング残渣物を除去するための洗浄液、パターン形成に用いられたレジスト膜を除去するための溶液、化学機械研磨後の基板から残渣物を除去するための洗浄液、又はエッチング液として好適に用いることできる。
処理液は、上記用途のうち、1つの用途のみに用いられてもよいし、2以上の用途に用いられてもよい。
上記処理液は、半導体デバイスがCoを含む金属層を備えた基板、半導体デバイスがWを含む金属層を備えた基板、又は半導体デバイスがCuを含む金属層を備えた基板の処理にも使用できる。更に、上記処理液は、層間絶縁膜に対する優れた腐食防止性を有するため、例えば、半導体デバイスがSiO、SiN及びSiOC(xは1~3の数を表す。)からなる群から選択される少なくとも1種を含む層を備えた基板の処理にも使用できる。
[処理液、濃縮液、キットの製造方法]
<処理液調製工程>
上記処理液の製造方法としては特に制限されず、公知の製造方法を使用できる。上記処理液の製造方法としては、例えば、上記各成分を混合して処理液を調製する処理液調製工程を少なくとも有する方法が挙げられる。
処理液調製工程において、各成分を混合する順序は特に制限されない。濃縮液及びキットが備える各液についても上記と同様の方法により製造されることが好ましい。
キットの作製方法は特に制限されず、例えば、上記の第1液及び第2液をそれぞれ調製した後、第1液及び第2液のそれぞれを異なる容器に収容することにより、処理液を調製するためのキットを作製すればよい。
<金属除去工程>
処理液調製工程に使用する前に、各成分に対して、各成分を含む原料から金属を除去して、各成分を含む精製物を得る金属除去工程を行うことが好ましい。各成分に対して金属除去工程を施し、得られる精製物に含まれる各成分を用いて処理液を調製することにより、処理液に含まれる金属成分の含有量をより低減できる。
各成分を含む原料(以下「被精製物」ともいう)から金属を除去する方法としては、特に制限されず、被精製物をキレート樹脂及びイオン交換樹脂からなる群より選択される少なくとも1つの樹脂に通過させる方法、並びに、被精製物を金属イオン吸着フィルタに通過させる方法等の公知の方法が適用できる。
金属除去工程の対象物となる成分としては、上記の処理液に含まれる成分(但し金属成分を除く)であれば特に制限されない。処理液がキレート剤を含む場合、他の成分に比較してキレート剤を含む原料に含まれる金属成分の含有量が多い傾向にあることから、キレート剤を含む原料に対して金属除去工程を施して得られるキレート剤を含む精製物を用いて、処理液を調製することがより好ましい。
金属除去工程を施す被精製物は、対象物以外の化合物を含んでいてもよく、溶剤を含むことが好ましい。溶剤としては、水及び有機溶剤が挙げられ、水が好ましい。
被精製物における対象物の含有量は、対象物の種類及び具体的な金属除去処理に応じて適宜でき、例えば、被精製物の全質量に対して1~100質量%であってよく、10~50質量%が好ましい。
被精製物をキレート樹脂及びイオン交換樹脂からなる群より選択される少なくとも1つの樹脂に通過させる方法としては、特に制限されないが、容器に充填されたキレート樹脂及び/又はイオン交換樹脂に被精製物を通過させる方法が挙げられる。
被精製物を通過させるキレート樹脂及び/又はイオン交換樹脂は、1種単独で使用してもよく、2種以上使用してもよい。また、被精製物を同一のキレート樹脂及び/又はイオン交換樹脂に2回以上通過させてもよい。
金属除去工程において、キレート樹脂及びイオン交換樹脂の両者を用いてもよい。その場合、キレート樹脂及びイオン交換樹脂を複床又は混床で使用してもよい。
容器としては、キレート樹脂及び/又はイオン交換樹脂を充填でき、充填されたキレート樹脂及び/又はイオン交換樹脂に被精製物を通過できるものであれば特に制限されず、例えば、カラム、カートリッジ、及び、充填塔が挙げられる。
金属除去工程に用いるイオン交換樹脂としては、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂が挙げられる。カチオン交換樹脂は、単床で使用してもよいし、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを複床又は混床で使用してもよい。
カチオン交換樹脂としては、公知のカチオン交換樹脂を用いることができ、例えば、スルホン酸型カチオン交換樹脂及びカルボン酸型カチオン交換樹脂が挙げられる。カチオン交換樹脂の材質は特に制限されないが、ゲル型カチオン交換樹脂が好ましい。
カチオン交換樹脂としては、市販品を使用でき、例えば、アンバーライト(登録商標、以下同じ)IR-124、アンバーライトIR-120B、アンバーライトIR-200CT、オルライト(登録商標、以下同じ)DS-1、及び、オルライトDS-4(以上、オルガノ社製);デュオライト(登録商標、以下同じ)C20J、デュオライトC20LF、デュオライトC255LFH、及び、デュオライトC-433LF(以上、住化ケムテックス製);DIAION(登録商標、以下同じ)SK-110、DIAION SK1B、及び、DIAION SK1BH(以上、三菱ケミカル社製);並びに、ピュロライト(登録商標、以下同じ)S957、及び、ピュロライトS985(以上、ピュロライト社製)等が挙げられる。
キレート樹脂は、金属とキレート化する機能を有するキレート基を有する樹脂であれば、特に制限されない。
キレート基としては、例えば、イミノ二酢酸基、イミノプロピオン酸基、アミノメチレンホスホン酸基(-NH-CH-PO)等のアミノホスホン酸基、ポリアミン基、N-メチルグルカミン基等のグルカミン基、アミノカルボン酸基、ジチオカルバミン酸基、チオール基、アミドキシム基、及び、ピリジン基が挙げられ、イミノ二酢酸基又はアミノホスホン酸基が好ましく、アミノホスホン酸基がより好ましい。
これらのキレート基は対イオンとともに塩を形成していてもよいが、金属含有量をより低減できる点で、塩を形成していないことが好ましい。すなわち、キレート樹脂は、H型キレート樹脂であることが好ましい。H型キレート樹脂は、Na型、Ca型及びMg型等の金属イオン型のキレート樹脂を鉱酸と接触させて酸処理することにより、得られる。
キレート樹脂の基体は特に制限されず、例えば、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体、及び、スチレン-エチルスチレン-ジビニルベンゼン共重合体が挙げられる。
キレート樹脂としては、市販品を使用でき、例えば、デュオライトES371N、デュオライトC467、デュオライトC747UPS、スミキレート(登録商標、以下同じ)MC760、スミキレートMC230、スミキレートMC300、スミキレートMC850、スミキレートMC640、スミキレートMC900、及び、スミキレートMC960(以上、住化ケムテックス社製);ピュロライトS106、ピュロライトS910、ピュロライトS914、ピュロライトS920、ピュロライトS930、ピュロライトS950、ピュロライトS957、及び、ピュロライトS985(以上、ピュロライト社製);並びに、オルライトDS-21、アンバーライトIRC748、及び、アンバーライトIRC747(以上、オルガノ社製)が挙げられる。
処理液がキレート剤を含む場合、処理液における金属成分の含有量をより低減できる点から、キレート剤を含む原料に対して行う金属除去工程が、キレート樹脂及びイオン交換樹脂からなる群より選択される少なくとも1つの樹脂に被精製物を通過させる工程を含むことが好ましく、キレート樹脂に被精製物を通過させる工程を含むことがより好ましい。中でも、キレート剤を含む原料に含まれるCa及び/又はZnの含有量をより低減できる点から、アミノホスホン酸基を有するキレート樹脂に被精製物を通過させる工程を含むことが更に好ましい。
アミノホスホン酸基を有するキレート樹脂の市販品としては、デュオライトC467、デュオライトC747UPS、スミキレートMC960、ピュロライトS950、オルライトDS-21、及び、アンバーライトIRC747が挙げられ、オルライトDS-21が好ましい。
なお、オルライトDS-21は、スチレン-エチルスチレン-ジビニルベンゼン共重合体からなる基材に、キレート基としてアミノメチルホスホン酸基を導入してなるH型キレート樹脂であり、30~45質量%の上記キレート樹脂と、55~70質量%の水とを含む状態で市販されている。
被精製物をイオン交換樹脂に通過させる際の条件は、特に制限されず、公知の方法に従って行えばよい。
イオン交換樹脂に接触しながら被精製物が通過する際の空間速度(SV:Space Velocity)は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましい。
イオン交換樹脂に接触する被精製物の温度は、10~40℃が好ましく、15~30℃がより好ましい。
被精製物の金属除去工程としては、国際公開第2012/043496号に記載されている、炭化ケイ素を用いた金属成分の吸着精製処理工程を実施してもよく、この記載は本明細書に組み込まれる。
また、被精製物の金属除去工程として、後述するろ過工程に用いられるフィルタとして挙げられたフィルタを用いて、被精製物に含まれる金属粒子を除去してもよい。
金属除去工程により被精製物から除去される金属は特に制限されず、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn及びPb等の金属が挙げられる。金属除去工程により得られる精製物は、被精製物に比較して、上記の金属含有量が低減されている。
精製物における金属の含有量は特に制限されないが、例えば、キレート剤を含む精製物におけるキレート剤の含有量に対する金属成分の各金属元素あたりの含有量の比率がいずれも、質量比で1.0×10-6以下であることが好ましく、1.0×10-7以下であることがより好ましく、1.0×10-8以下であることが更に好ましい。
また、金属除去工程により得られたキレート剤を含む精製物において、Na成分の含有量に対するCa成分の含有量の比率が、質量比で1.0以上であること(Na成分の含有量よりもCa成分の含有量が多いこと)が好ましく、1.1以上であることがより好ましく、1.2以上であることが更に好ましい。上限は特に制限されないが、Na成分の含有量に対するCa成分の含有量の比率が、質量比で50以下であることが好ましい。
なお、被精製物及び精製物中の金属の種類及び含有量は、処理液中の金属成分の種類及び含有量の測定方法として記載した方法に従って、測定できる。
<ろ過工程>
上記製造方法は、異物及び粗大粒子等を液中から除去するために、液をろ過する、ろ過工程を含むことが好ましい。
ろ過の方法としては特に制限されず、公知のろ過方法を使用できる。なかでも、フィルタを用いたフィルタリングが好ましい。
フィルタリングに使用されるフィルタは、従来からろ過用途等に用いられるものであれば特に制限されることなく使用できる。フィルタを構成する材料としては、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、超高分子量を含む)等が挙げられる。なかでも、ポリアミド系樹脂、PTFE、及び、ポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)が好ましい。
これらの素材により形成されたフィルタを使用することで、欠陥の原因となり易い極性の高い異物を、処理液からより効果的に除去できる。
フィルタの臨界表面張力として、下限値としては70mN/m以上が好ましく、上限値としては、95mN/m以下が好ましい。特に、フィルタの臨界表面張力は、75~85mN/mが好ましい。
なお、臨界表面張力の値は、製造メーカーの公称値である。臨界表面張力が上記範囲のフィルタを使用することで、欠陥の原因となり易い極性の高い異物を、処理液からより効果的に除去できる。
フィルタの孔径は、0.001~1.0μm程度が好ましく、0.02~0.5μm程度がより好ましく、0.01~0.1μm程度が更に好ましい。フィルタの孔径を上記範囲とすることで、ろ過詰まりを抑えつつ、処理液に含まれる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。その際、第1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。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には、各フィルタは、互いに同じ種類のものであってもよいし、互いに種類が異なってもよいが、互いに種類が異なることが好ましい。典型的には、第1のフィルタと第2フィルタとは、孔径及び構成素材のうちの少なくとも一方が異なっていることが好ましい。
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、小さい方が好ましい。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)又は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。また、ポリアミド製の「P-ナイロンフィルター(孔径0.02μm、臨界表面張力77mN/m)」;(日本ポール株式会社製)、高密度ポリエチレン製の「PE・クリーンフィルタ(孔径0.02μm)」;(日本ポール株式会社製)、及び、高密度ポリエチレン製の「PE・クリーンフィルタ(孔径0.01μm)」;(日本ポール株式会社製)も使用できる。
第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材料で形成されたフィルタを使用できる。上述した第1のフィルタと同様の孔径のものが使用できる。第2のフィルタの孔径が第1のフィルタより小さいものを用いる場合には、第2のフィルタの孔径と第1のフィルタの孔径との比(第2のフィルタの孔径/第1のフィルタの孔径)が0.01~0.99が好ましく、0.1~0.9より好ましく、0.3~0.9が更に好ましい。第2フィルタの孔径を上記範囲とすることにより、処理液に混入している微細な異物がより確実に除去される。
例えば、第1のフィルタでのフィルタリングは、処理液の一部の成分が含まれる混合液で行い、これに残りの成分を混合して処理液を調製した後で、第2のフィルタリングを行ってもよい。
また、使用されるフィルタは、処理液を濾過する前に処理することが好ましい。この処理に使用される液体は、特に制限されないが、処理液、濃縮液及び処理液に含まれる成分を含む液体が好ましい。
フィルタリングを行う場合には、フィルタリング時の温度の上限値は、室温(25℃)以下が好ましく、23℃以下がより好ましく、20℃以下が更に好ましい。また、フィルタリング時の温度の下限値は、0℃以上が好ましく、5℃以上がより好ましく、10℃以上が更に好ましい。
フィルタリングでは、粒子性の異物及び/又は不純物が除去できるが、上記温度で行われると、処理液中に溶解している粒子性の異物及び/又は不純物の量が少なくなるため、フィルタリングがより効率的に行われる。
<除電工程>
上記製造方法は、更に、処理液、濃縮液及びキットからなる群から選択される少なくとも1種を除電する、除電工程を含んでいてもよい。なお、除電の具体的方法については後述する。
なお、上記製造方法に係る全工程は、クリーンルーム内で行うことが好ましい。クリーンルームは、14644-1クリーンルーム基準を満たすことが好ましい。ISO(国際標準化機構)クラス1、ISOクラス2、ISOクラス3、ISOクラス4のいずれかを満たすことが好ましく、ISOクラス1又はISOクラス2を満たすことがより好ましく、ISOクラス1を満たすことが更に好ましい。
<容器>
上述した処理液、濃縮液、又はキットを収容する容器としては、液による腐食性が問題とならない限り特に制限されず、公知の容器を使用できる。
上記容器としては、半導体用途向けに、容器内のクリーン度が高く、不純物の溶出が少ないものが好ましい。
上記容器の具体例としては、例えば、アイセロ化学(株)製の「クリーンボトル」シリーズ、及び、コダマ樹脂工業製の「ピュアボトル」等が挙げられる。また、原材料及び薬液への不純物混入(コンタミ)防止を目的として、容器内壁を6種の樹脂からなる6層構造である多層容器、6種の樹脂からなる7層構造である多層容器を使用することも好ましい。これらの容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられるが、これらに制限されない。
上記容器の内壁は、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より選択される1種以上の樹脂、これとは異なる樹脂、並びにステンレス、ハステロイ、インコネル及びモネル等の金属で形成される、又は被覆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)を好ましく使用できる。このように、容器の内壁がフッ素系樹脂で形成された、又はフッ素樹脂で被覆された容器を用いることで、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形成された、又は被覆された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。
このような内壁を有す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99/046309号パンフレットの第9頁及び16頁等に記載の容器も使用できる。
また、容器の内壁には、上述したフッ素系樹脂の他に、石英及び電解研磨された金属材料(すなわち、電解研磨済みの金属材料)も好ましく用いられる。
上記電解研磨された金属材料の製造に用いられる金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含み、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である金属材料であることが好ましく、例えばステンレス鋼及びニッケル-クロム合金等が挙げられる。
金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計は、金属材料全質量に対して25質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましい。
なお、金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計の上限値としては特に制限されないが、90質量%以下が好ましい。
ステンレス鋼としては、特に制限されず、公知のステンレス鋼を使用できる。なかでも、ニッケルを8質量%以上含む合金が好ましく、ニッケルを8質量%以上含むオーステナイト系ステンレス鋼がより好ましい。オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えばSUS(Steel Use Stainless)304(Niの含有量:8質量%、Crの含有量:18質量%)、SUS304L(Niの含有量:9質量%、Crの含有量:18質量%)、SUS316(Niの含有量:10質量%、Crの含有量:16質量%)、及び、SUS316L(Niの含有量:12質量%、Crの含有量:16質量%)等が挙げられる。
ニッケル-クロム合金としては、特に制限されず、公知のニッケル-クロム合金を使用できる。なかでも、ニッケルの含有量が40~75質量%、クロムの含有量が1~30質量%のニッケル-クロム合金が好ましい。
ニッケル-クロム合金としては、例えば、ハステロイ(商品名、以下同じ。)、モネル(商品名、以下同じ)及びインコネル(商品名、以下同じ)等が挙げられる。より具体的には、ハステロイC-276(Niの含有量:63質量%、Crの含有量:16質量%)、ハステロイ-C(Niの含有量:60質量%、Crの含有量:17質量%)、ハステロイC-22(Niの含有量:61質量%、Crの含有量:22質量%)等が挙げられる。
また、ニッケル-クロム合金は、必要に応じて、上記した合金の他に、更に、ホウ素、ケイ素、タングステン、モリブデン、銅及びコバルト等を含んでいてもよい。
金属材料を電解研磨する方法としては特に制限されず、公知の方法を使用できる。例えば、特開2015-227501号公報の段落[0011]-[0014]、及び、特開2008-264929号公報の段落[0036]-[0042]等に記載された方法を使用できる。
金属材料は、電解研磨されることにより表面の不動態層におけるクロムの含有量が、母相のクロムの含有量よりも多くなっているものと推測される。そのため、電解研磨された金属材料で被覆された内壁からは、処理液中に金属元素が流出しにくいため、特定金属元素が低減された処理液を得ることができるものと推測される。
なお、金属材料はバフ研磨されていることが好ましい。バフ研磨の方法は特に制限されず、公知の方法を使用できる。バフ研磨の仕上げに用いられる研磨砥粒のサイズは特に制限されないが、金属材料の表面の凹凸がより小さくなりやすい点から、#400以下が好ましい。
なお、バフ研磨は、電解研磨の前に行われることが好ましい。
また、金属材料は、研磨砥粒のサイズ等の番手を変えて行われる複数段階のバフ研磨、酸洗浄及び磁性流体研磨等を、1又は2以上組み合わせて処理されてもよい。
これらの容器は、充填前に容器内部を洗浄することが好ましい。洗浄に用いる液体は、用途に応じて適宜選択すればよいが、上記処理液、上記処理液を希釈した液体、又は、上記処理液に添加している成分の少なくとも1種を含む液体、が好ましい。
保管における処理液中の成分の変化を防ぐ目的で、容器内を純度99.99995体積%以上の不活性ガス(チッソ、又はアルゴン等)で置換しておいてもよい。特に、含水率が少ないガスが好ましい。また、液収容体の輸送、保管に際しては、常温でもよいが、変質を防ぐため、-20℃から20℃の範囲に温度制御してもよい。
[基板の処理方法]
本発明の処理液を用いた基板の処理方法(以下、単に「本処理方法」ともいう。)において、上記処理液は、典型的には、金属を含有する材料である金属系材料を含有する基板に対して接触させて使用できる。この際、基板は、金属系材料を複数種類含有してもよい。また、処理液が、複数種類含有されていてもよい金属系材料のうちの少なくとも1種を溶解することも好ましい。
金属系材料は、金属原子(コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、アルミ(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タングステン(W)、及び/又は、タンタル(Ta)等)を有していればよく、例えば、単体金属、合金、金属酸化物(複合酸化物でもよい)、及び、金属窒化物(複合窒化物でもよい)が挙げられる。また、基板に含まれる金属系材料としては、単体金属、合金、金属酸化物及び金属窒化物からなる群より選択される少なくとも1つと、ドーパントとして炭素、窒素、ホウ素及びリンからなる群より選択される少なくとも1つの元素とを含む材料も挙げられる。
金属系材料中の、金属原子の含有量は、金属系材料の全質量に対して、30~100質量%が好ましく、40~100質量がより好ましく、52~100質量%が更に好ましい。
金属系材料が上記のドーパントを含む場合、金属原子のドーパントの含有量は、金属系材料の全質量に対して、0.1~50質量%が好ましく、10~40質量%がより好ましい。また、その場合、金属系材料中の金属原子の含有量は、金属系材料の全質量に対して、30~99.9質量%が好ましく、60~90質量%がより好ましい。
[第1態様:基板の洗浄方法]
本処理方法の第1態様としては、上記処理液を用いて、所定の基板を洗浄する洗浄工程Bを含む基板の洗浄方法が挙げられる。上記基板の洗浄方法は、洗浄工程Bの前に、上記処理液を調製する処理液調製工程Aを含んでいてもよい。
以下の基板の洗浄方法の説明においては、洗浄工程Bの前に処理液調製工程Aを実施する場合を一例として示すが、これに制限されず、基板の洗浄方法は、予め準備された上記処理液を用いて行われてもよい。
〔洗浄対象物〕
洗浄方法の洗浄対象物は、金属層を備える基板であれば特に制限されず、Coを含む金属層、Wを含む金属層及びCuを含む金属層からなる群より選択される少なくとも1種の層を備えることが好ましく、Coを含む金属層を備えることがより好ましい。また、洗浄対象物としては、金属層に加えてSiOx層を更に備える基板も好ましい。
上記洗浄対象物としては、例えば、基板上に、金属層、層間絶縁膜、メタルハードマスクを少なくともこの順に備えた積層体が挙げられる。積層体は、更に、ドライエッチング工程等を経たことにより、金属層の表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してもよい。
上記のような、ホールを有する積層体の製造方法は特に制限されないが、基板と、金属層と、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体に対して、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、金属層の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、まず、層間絶縁膜上に所定の成分を含む金属層を形成して、その上に所定のパターンのレジスト膜を形成する。次に、レジスト膜をマスクとして用いて、金属層をエッチングすることで、メタルハードマスク(すなわち、金属層がパターニングされた膜)を製造する方法が挙げられる。
また、積層体は、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、反射防止層等が挙げられる。
図1に、上記基板の洗浄方法の洗浄対象物である積層体の一例を示す断面模式図を示す。
図1に示す積層体10は、基板1上に、金属層2、エッチング停止層3、層間絶縁膜4、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層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、金属層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、その表面から金属層2の表面まで貫通するホール6を備える積層体である。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、露出された金属層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。
上記基板の洗浄方法は、これらのドライエッチング残渣物12の除去を目的とした洗浄に好適に使用できる。すなわち、ドライエッチング残渣物12の除去性能(残渣除去性)に優れつつ、洗浄対象物の内壁11(例えば、金属層2等)に対する腐食防止性にも優れる。
また、上記基板の洗浄方法は、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体に対して実施してもよい。
以下、上述した積層体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、銅、コバルト、コバルト合金、タングステン、タングステン合金、ルテニウム、ルテニウム合金、タンタル、タンタル合金、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、チタンアルミニウム、チタン、窒化チタン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ランタン、及び、イットリウム合金(好ましくはYSiOx)からなる群より選択される成分を少なくとも1種含むことが好ましい。ここで、x、yは、それぞれ、x=1~3、y=1~2で表される数が好ましい。
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等が挙げられる。
<層間絶縁膜>
層間絶縁膜の材料は、特に制限されず、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、SiOx、SiN、SiOC及びポリイミド等の有機系ポリマー;等が挙げられる。なお、xは1~3で表される数が好ましい。
<エッチング停止層>
エッチング停止層の材料は、特に制限されない。具体的なエッチング停止層の材料としてはSiN、SiON、SiOCN系材料、及び、AlOx等の金属酸化物が挙げられる。
<金属層>
配線材料及び/又はプラグ材料となる金属層を形成する材料は、特に制限されないが、コバルト、タングステン及び銅からなる群より選択される1つ以上を含むことが好ましい。また、金属層を形成する材料は、コバルト、タングステン又は銅と他の金属との合金であってもよい。
金属層は、コバルト、タングステン及び銅以外の金属、窒化金属及び/又は合金を更に含んでいてもよい。金属層が含んでいてもよいコバルト、タングステン及び銅以外の金属としては、例えば、チタン、チタン-タングステン、窒化チタン、タンタル、タンタル化合物、クロム、クロム酸化物、及び、アルミニウムが挙げられる。
金属層は、コバルト、タングステン及び銅からなる群より選択される1つ以上に加えて、炭素、窒素、ホウ素及びリンからなる群より選択される少なくとも1つのドーパントを含んでいてもよい。
<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制限されず、一般的に、シリコン、シリコンゲルマニウム、GaAs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、その構成は特に制限されず、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、シリコン、窒化チタン、窒化タンタル、及び、タングステンが挙げられるが、これらに制限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、基板の洗浄方法を工程ごとに説明する。
〔処理液調製工程A〕
処理液調製工程Aは、上記処理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、所定の成分を撹拌混合することにより処理液を調製する方法が挙げられる。なお、各成分は、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。
また、処理液に含まれる各成分は、半導体グレードに分類されるもの、又は、それに準ずる高純度グレードに分類されるものを使用し、フィルタリングによる異物除去及び/又はイオン交換樹脂等によるイオン成分低減を行ったものを用いることが好ましい。また、原料成分を混合した後に、更にフィルタリングによる異物除去及び/又はイオン交換樹脂等によるイオン成分低減を行うことが好ましい。
また、処理液を濃縮液としている場合には、洗浄工程Bを実施する前に、濃縮液を5~2000倍に希釈して希釈液を得た後、この希釈液を用いて洗浄工程Bを実施する。濃縮液を希釈する溶剤としては、水又はイソプロパノールが好ましい。
〔洗浄工程B〕
洗浄工程Bで洗浄される洗浄対象物としては、上述した積層物が挙げられ、より具体的には、Co、W及びCu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層を備えた基板が挙げられる。また、洗浄対象物としては、上述した通り、ドライエッチング工程が施されてホールが形成された積層物10が例示される(図1参照)。なお、この積層物10には、ホール6内にドライエッチング残渣物12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。
洗浄対象物に処理液を接触させる方法は特に制限されないが、例えば、タンクに入れた処理液中に洗浄対象物を浸漬する方法、洗浄対象物上に処理液を噴霧する方法、洗浄対象物上に処理液を流す方法、及び、それらの任意の組み合わせが挙げられる。残渣除去性の点から、洗浄対象物を処理液中に浸漬する方法が好ましい。
処理液の温度は、90℃以下が好ましく、25~80℃がより好ましく、30~75℃が更に好ましく、40~65℃が特に好ましい。
洗浄時間は、用いる洗浄方法及び処理液の温度に応じて調整できる。
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、洗浄時間は、例えば、60分間以内であり、1~60分間が好ましく、3~20分間がより好ましく、4~15分間が更に好ましい。
枚葉方式で洗浄する場合には、洗浄時間は、例えば、10秒~5分間であり、15秒間~4分間が好ましく、15秒間~3分間がより好ましく、20秒間~2分間が更に好ましい。
更に、処理液の洗浄能力をより増進するために、機械的撹拌方法を用いてもよい。
機械的撹拌方法としては、例えば、洗浄対象物上で処理液を循環させる方法、洗浄対象物上で処理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て処理液を撹拌する方法等が挙げられる。
〔リンス工程B2〕
基板の洗浄方法は、洗浄工程Bの後に、洗浄対象物を溶剤ですすいで清浄する工程(以下「リンス工程B2」と称する。)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(リンス液)で5秒間~5分間に渡ってすすぐ工程であることが好ましい。リンス工程B2は、上述の機械的撹拌方法を用いて行ってもよい。
リンス液の溶剤としては、例えば、脱イオン(DI:De Ionized)水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、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。
リンス液の溶剤としては、DI水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はこれらの混合液が好ましく、DI水、イソプロパノール、又はDI水とイソプロパノールとの混合液がより好ましい。
リンス液が溶剤として水を含む場合、SiOx層における処理液除去性に優れる点から好ましい。また、リンス液が溶剤としてイソプロパノールを含む場合、本発明の効果に優れる点から好ましい。即ち、リンス液が水とイソプロパノールとを含む混合溶剤を含む場合、本発明の効果とSiOx層における処理液除去性とのバランスに優れる点から好ましい。
リンス液の溶剤がDI水とイソプロパノールとの混合液である場合、イソプロパノールの含有量が、混合液の全量に対して5質量%以上であることが好ましく、Co膜に対する腐食防止性により優れる点から、30質量%以上がより好ましい。上限は特に制限されず、95質量%以下が好ましい。
また、リンス液は、Co膜に対する腐食防止性に優れる点から、水酸化アンモニウム等の塩基性化合物を含むことが好ましい。リンス液中の塩基性化合物の含有量は特に制限されないが、Co膜に対する腐食防止性により優れる点から、溶液の全質量に対して5質量%以上であることが好ましい。
特に、リンス液が、水とイソプロパノールとの混合溶剤を含む場合、Co膜における処理液除去性により優れることから、水酸化アンモニウム等の塩基性化合物を含むことが好ましい。この場合の塩基性化合物の含有量は、SiOx層における処理液除去性に優れる点から、混合溶剤の全質量に対して50質量ppm以上が好ましい。
リンス溶剤を洗浄対象物に接触させる方法としては、上述した処理液を洗浄対象物に接触させる方法を同様に適用できる。
リンス工程B2におけるリンス溶剤の温度は、16~27℃が好ましい。
〔乾燥工程B3〕
基板の洗浄方法は、リンス工程B2の後に洗浄対象物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、特に制限されない。乾燥方法としては、例えば、スピン乾燥法、洗浄対象物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、マランゴニ乾燥法、ロタゴニ乾燥法、IPA(イソプロパノール)乾燥法、及び、それらの任意の組み合わせが挙げられる。
乾燥工程B3における乾燥時間は、用いる特定の方法に依存するが、20秒間~5分間であることが好ましい。
乾燥工程B3としては、SiOx層における処理液除去性に優れる点から、加熱手段によって基板を加熱することにより乾燥することが好ましい。
その場合の加熱温度は、特に制限されないが、SiOx層における処理液除去性とCo膜及びSiOx層における膜減りとのバランスにより優れる点から、50~350℃が好ましく、100℃超400℃未満がより好ましく、Co膜及びSiOx層における処理液除去性により優れる点から、150~250℃が更に好ましい。
〔粗大粒子除去工程H〕
上記基板の洗浄方法は、上記処理液調製工程Aの後であって上記洗浄工程Bの前に、処理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。
処理液中の粗大粒子を低減又は除去することで、洗浄工程Bを経た後の洗浄対象物上に残存する粗大粒子の量を低減できる。この結果、洗浄対象物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、処理液調製工程Aを経た処理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〕
上記基板の洗浄方法は、上記処理液調製工程Aの前に、処理液の調製に用いられる水に対して除電を行う除電工程I、及び、上記処理液調製工程Aの後であって上記洗浄工程Bの前に、上記処理液に対して除電を行う除電工程Jからなる群から選択される少なくとも1種の工程を含むことが好ましい。
洗浄対象物へ処理液を供給するための接液部の材質は、処理液に対して金属溶出のない材料で形成される、又は被覆されることが好ましい。上記の材料としては、例えば、液収容体に使用できる容器の内壁に係る材料として既に説明した材料等が挙げられる。
なお、上記材料は樹脂であってもよい。上記材料が樹脂である場合、樹脂は電気伝導率が低く、絶縁性であることが多い。そのため、例えば、上記処理液を、内壁が樹脂で形成された、若しくは被覆された配管に通液した場合、又は、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、処理液の帯電電位が増加して静電気災害を引き起こされるおそれがある。
このため、基板の洗浄方法では、上述の除電工程I及び除電工程Jの少なくとも一方の工程を実施し、処理液の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/又は洗浄対象物へのダメージ(腐食)をより抑制できる。
除電方法としては、具体的には、水及び/又は処理液を導電性材料に接触させる方法が挙げられる。
水及び/又は処理液を導電性材料に接触させる接触時間は、0.001~1秒間が好ましく、0.01~0.1秒間がより好ましい。
樹脂の具体例としては、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)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、及び、グラッシーカーボンが挙げられる。
基板の洗浄方法は、処理液調製工程Aと、洗浄工程Bと、洗浄工程Bで使用された処理液の排液を回収する排液回収工程Cと、回収された処理液の排液を用いて、新たに準備される所定の層を備えた基板を洗浄する洗浄工程Dと、上記洗浄工程Dで使用された上記処理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上記処理液の排液をリサイクルする、基板の洗浄方法であってもよい。
上記の基板の洗浄方法において、処理液調製工程A、洗浄工程Bの態様は、上述したとおりである。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粗大粒子除去工程H及び除電工程I、Jを有していることが好ましい。また、洗浄工程Bの前に上述した態様で説明した処理液調製工程Aを有していてもよい。
回収された処理液の排液を用いて基板の洗浄を実施する洗浄工程Dの態様は、上述したとおりである。
排液回収工程C、Eにおける排液回収手段は特に制限されない。回収した排液は、上記除電工程Jにおいて上述した容器に保存されることが好ましく、このときに除電工程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。
[第2態様]
本処理方法の具体的な例としては、金属含有物(特にコバルト含有物)を含有する被処理物と、上記処理液とを接触させて、金属含有物(特にコバルト含有物)を溶解させる方法が挙げられる。このような被処理物の処理方法を、本処理方法の第2態様ともいう。
被処理物と処理液とを接触させる方法は特に制限されず、例えば、タンクに入れた処理液中に被処理物を浸漬する方法、被処理物上に処理液を噴霧する方法、被処理物上に処理液を流す方法、及び、それらの任意の組み合わせが挙げられる。なかでも、被処理物を処理液に浸漬する方法が好ましい。
更に、処理液の洗浄能力をより増進するために、機械式撹拌方法を用いてもよい。
機械式撹拌方法としては、例えば、被処理物上で処理液を循環させる方法、被処理物上で処理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て処理液を撹拌する方法が挙げられる。
被処理物と処理液との接触時間は、適宜調整できる。
処理時間(処理液と被処理物との接触時間)は特に制限されないが、0.25~10分間が好ましく、0.5~2分間がより好ましい。
処理の際の処理液の温度は特に制限されないが、20~75℃が好ましく、20~60℃がより好ましい。
本処理を実施することにより、被処理物中の金属含有物(特にコバルト含有物)が溶解される。
[第3態様]
本処理方法の他の態様としては、以下の第3態様が挙げられる。
すなわち、金属層を含有する被処理物(基板)に対して、酸化処理を施して、上記金属層の表層を酸化させて金属酸化層とする工程Pと、上記工程Pで形成された被処理物の金属酸化層の表面に対して処理液を接触させて、上記金属酸化層を溶解させる工程Qと、を含有する被処理物の処理方法である。
第3態様は、第2態様の一形態であってもよい。
上記金属層とは、金属系材料の一形態であって、酸化されることが可能な金属系材料である。金属層は、例えば、金属の単体又は合金であるのが好ましい。また、金属層は、コバルト含有物(コバルト単体又はコバルト合金等)、ルテニウム含有物(ルテニウム単体又はルテニウム合金等)、モリブデン含有物(モリブデン単体又はモリブデン合金等)、アルミ含有物(アルミ単体又はアルミ合金等)、又は、銅含有物(銅単体又は銅合金等)であるのが好ましく、コバルト含有物(コバルト単体又はコバルト合金等)がより好ましい。
上記金属酸化層とは、上記金属層の表層が酸化されてなる層であり、金属系材料の一形態とも言える。金属層の表層の一部が金属酸化層となっていてもよく、金属層の表層の全部が金属酸化層となっていてもよい。
金属酸化層は、金属単体又は合金の酸化物であり、コバルト酸化物、コバルト合金の酸化物、ルテニウム酸化物、ルテニウム合金の酸化物、モリブデン酸化物、モリブデン合金の酸化物、アルミ酸化物、アルミ合金の酸化物、銅酸化物、又は、銅合金の酸化物からなる層であるのが好ましく、コバルト酸化物又はコバルト合金の酸化物からなる層であるのがより好ましく、コバルト酸化物からなる層であるのが更に好ましい。
金属酸化層の厚みは、例えば、1~10原子層分である。なお、金属及び酸化金属の1原子層の厚みは、1nm以下(例えば、0.3nm~0.4nm)である。
金属酸化層は、金属層よりも処理液に対して溶解性が高い(エッチングされやすい)場合が多い。
つまり、第3態様では、工程Pにおいて金属層の表面を薄い金属酸化層とし、工程Qにおいて処理液を用いて上記金属酸化層(及び、金属酸化層の下層に存在する金属層が不可避的に溶解され得る部分)のみを除去することで、被処理物が含有する金属層のごく薄い表面のみを除去(溶解)し得る。
更に、工程Pと工程Qとを交互に繰り返し実施することで、エッチング量を高精度に制御し得る。
工程Pと工程Qとを交互に行う場合の各工程の実施回数としては、例えば、工程P及び工程Qを合わせて1サイクルとして、1~20サイクルであればよい。リセス量のコントロールに優れる点から、工程Pと工程Qとを交互に行う場合の各工程の実施回数は、3サイクル以上が好ましく、5サイクル以上がより好ましい。
第3態様が適用され得る被処理物は、金属層を1種単独で含有してもよいし、2種以上含有してもよい。また、第3態様が適用され得る被処理物は、金属層又は金属酸化層以外の金属系材料を含有していてもよく、このような金属系材料の一部又は全部が、工程P及び工程Qを経て、意図的又は不可避的に除去されてもよい。
工程Pは、上記金属層を含有する被処理物に対して、酸化処理を施して、上記金属層の表層を酸化させて金属酸化層とする工程である。
金属層の表層を酸化させて金属酸化層とするための酸化処理の方法に制限はなく、例えば、上記被処理物に対して、酸化液を接触させる液処理、酸化ガスを接触させるガス処理(後述の基板にオゾンガスを接触させるオゾン処理、若しくは酸素雰囲気下で加熱する酸素中加熱処理等)、又は、酸素ガスを用いたプラズマ処理を施すことで実施できる。
酸化処理は1種を実施してもよいし、2種以上を実施してもよい。
なかでも、酸化処理としては、少なくとも、上記被処理物に対して所定の酸化液を接触させる液処理を実施するのが好ましい。
上記酸化液とは、上記金属層の表層を酸化させられる薬液であればよい。なお、酸化液は、本発明の処理液以外が好ましい。
上記酸化液としては、水、過酸化水素水、アンモニア及び過酸化水素の混合水溶液(APM)、フッ酸及び過酸化水素水の混合水溶液(FPM)、硫酸及び過酸化水素水の混合水溶液(SPM)、塩酸及び過酸化水素水の混合水溶液(HPM)、酸素溶存水、オゾン溶存水、過塩素酸、並びに、硝酸からなる群から選択される薬液(以下「特定薬液」とも記載する)が好ましい。
過酸化水素水の組成は、例えば、Hの含有量が過酸化水素水の全質量に対して、0.5~31質量%であり、3~15質量%がより好ましい。
APMの組成は、例えば、「アンモニア水:過酸化水素水:水=1:1:1」~「アンモニア水:過酸化水素水:水=1:3:45」の範囲内(質量比)が好ましい。
FPMの組成は、例えば、「フッ酸:過酸化水素水:水=1:1:1」~「フッ酸:過酸化水素水:水=1:1:200」の範囲内(質量比)が好ましい。
SPMの組成は、例えば、「硫酸:過酸化水素水:水=3:1:0」~「硫酸:過酸化水素水:水=1:1:10」の範囲内(質量比)が好ましい。
HPMの組成は、例えば、「塩酸:過酸化水素水:水=1:1:1」~「塩酸:過酸化水素水:水=1:1:30」の範囲内(質量比)が好ましい。
なお、これらの好ましい組成比の記載は、アンモニア水は28質量%アンモニア水、フッ酸は49質量%フッ酸、硫酸は98質量%硫酸、塩酸は37質量%塩酸、過酸化水素水は30質量%過酸化水素水である場合における組成比を意図する。
また、体積比は、室温における体積を基準とする。
好適範囲としての[「A:B:C=x:y:z」~「A:B:C=X:Y:Z」]という記載は、[「A:B=x:y」~「A:B=X:Y」]、[「B:C=y:z」~「B:C=Y:Z」]、及び、[「A:C=x:z」~「A:C=X:Z」]の範囲のうちの少なくとも1個(好ましくは2個、より好ましくは全部)を満たすのが好ましいことを示す。
酸素溶存水の組成は、例えば、Oの含有量が酸素溶存水の全質量に対して、20~500質量ppmである水溶液である。
オゾン溶存水の組成は、例えば、Oの含有量がオゾン溶存水の全質量に対して、1~60質量ppmである水溶液である。
過塩素酸は、例えば、HClOの含有量が溶液の全質量に対して0.001~60質量%の水溶液である。
硝酸は、例えば、HNOの含有量が溶液の全質量に対して0.001~60質量%の水溶液である。
液処理において、被処理物と酸化液(好ましくは特定薬液)とを接触させる方法は特に制限されず、例えば、タンクに入れた酸化液中に被処理物を浸漬する方法、被処理物上に酸化液を噴霧する方法、被処理物上に酸化液を流す方法、及び、それらの任意の組み合わせが挙げられる。
被処理物と酸化液との接触時間は、例えば、0.25~10分間が好ましく、0.5~5分間がより好ましい。
酸化液の温度は、20~75℃が好ましく、20~60℃がより好ましい。
ガス処理において、被処理物に接触させる酸化ガスとしては、例えば、ドライエア、酸素ガス、オゾンガス、及び、これらの混合ガスが挙げられる。酸化ガスは、上述の気体以外の気体を含有してもよい。
ガス処理において、被処理物に接触させる酸化ガスは、酸素ガス、又は、オゾンガスが好ましい。被処理物に酸素ガス、又は、オゾンガスを接触させる場合、酸素雰囲気下、オゾン雰囲気下、又は、酸素及びオゾンの混合ガス雰囲気下で接触させることも好ましい。
ガス処理においては、酸化ガスを接触させながら被処理物を加熱(例えば、40~200℃での加熱)する態様も好ましい。
なかでも、ガス処理は、被処理物に対して、オゾンガスを接触させるオゾン処理、又は、酸素雰囲気下で加熱する酸素中加熱処理が好ましい。
上記オゾン処理では、オゾン雰囲気下でオゾンガスを被処理物に接触させてもよいし、オゾンガスとその他の気体(例えば酸素ガス)との混合ガス雰囲気下でオゾンガスを被処理物に接触させてもよい。また、オゾン処理は、オゾンガスを接触させながら被処理物を加熱する処理であってもよい。
工程P(特に液処理をする場合)において、被処理物は、酸化処理によって酸化されて表層が金属酸化層となる金属層以外の金属系材料を含有していてもよく、このような金属系材料の一部又は全部が工程P(特に液処理)によって意図的又は不可避的に除去されてもよい。
また、工程P(特に液処理をする場合)において、被処理物の金属層の一部が意図的又は不可避的に除去されてもよい。
工程Qは、上記工程Pで得られた被処理物と、処理液とを接触させて、上記金属酸化層を溶解させる工程Qと、を含有する被処理物の処理方法である。
工程Qにおいて被処理物と処理液とを接触させる方法は特に制限されず、被処理物と酸化液とを接触させる方法と同様の例が挙げられる。
被処理物と処理液との接触時間は、例えば、0.25~10分間が好ましく、0.5~5分間がより好ましい。
処理液の温度は、20~75℃が好ましく、20~60℃がより好ましい。
工程Qにおいて、金属酸化層の除去は部分的に行われても全体的に行われてもよい。
工程Qにおいて、金属層(例えば、表面を覆っていた金属酸化層の除去がされて表層に露出した金属層)の一部又は全部が意図的又は不可避的に除去されてもよい。
工程Qにおいて、被処理物は、金属酸化層及び表面に金属酸化層を形成している金属層以外のその他の金属系材料を含有していてもよく、このような金属系材料の一部又は全部が意図的又は不可避的に除去されてもよい。
なお、上記金属層及び/又は上記その他の金属系材料を、意図的には溶解しない場合、上記金属層及び/又は上記その他の金属系材料が不可避的に溶解される量は少ないことが好ましい。
工程Qに供される処理液は、事前に脱気処理をするなどして、溶存酸素量を低減させておいてもよい。処理液によって金属酸化層が除去されて露出した金属層が、処理液中の溶存酸素によって酸化されて新たに金属酸化層となり、このような金属酸化層が更に処理液によって除去されて、結果として過剰な量の金属層の除去がされることを、処理液の溶存酸素量を低減させることで抑制できる。
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制限的に解釈されるべきものではない。
[実施例1~31、比較例1~7]
〔処理液の調製〕
表1に記載した各成分を表1に記載の配合で混合し、実施例及び比較例の各処理液を調製した。なお、各処理液において、各種成分の含有量(いずれも質量基準)は表中に記載の通りである。
ここで、表1に示す各種成分はいずれも、半導体グレードに分類されるもの、又は、それに準ずる高純度グレードに分類されるものを使用した。
以下に、表1に記載した各種成分について示す。
<水>
・超純水
<有機溶剤A>
・EGBE:エチレングリコールモノn-ブチルエーテル
・DEGBE:ジエチレングリコールモノブチルエーテル
・DMSO:ジメチルスルホキシド
・スルホラン
・PG:プロピレングリコール
・HG:ヘキシレングリコール
<有機溶剤B>
・b-1:1-sec-ブトキシブタン(組合せB1又は組合せ2に含まれる。)
・b-2:1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン(組合せ1又は組合せ2に含まれる。)
・b-3:1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン(組合せ1又は組合せ2に含まれる。)
・b-4:3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール(組合せ1又は組合せ2に含まれる。)
・b-5:ジ(2-ブトキシ)メタン(組合せ1又は組合せ2に含まれる。)
・b-6:グリセリン(組合せ1、組合せ2又は組合せ5に含まれる。)
・b-7:オクタデカノール(組合せ1又は組合せ2に含まれる。)
・b-8:(2-ブトキシエトキシ)酢酸(組合せ1又は組合せ2に含まれる。)
・b-9:ジメチルジスルフィド(DMDS)(組合せ3に含まれる。)
・b-10:3-スルホレン(組合せ4に含まれる。)
・b-11:ジメチルスルホキシド(DMSO)(組合せ4に含まれる。)
・b-12:アセトン(組合せ6に含まれる。)
・b-13:ジアセトンアルコール(組合せ6に含まれる。)
<除去剤>
・DTPA:ジエチレントリアミン五酢酸(キレート剤に該当する。)
・HF:フッ化水素(含フッ素化合物に該当する。)
・Cy-DTA:トランス-1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸(キレート剤に該当する。)
・HA:ヒドロキシルアミン(NHOH)(ヒドロキシルアミン化合物に該当する。)
<塩基性化合物>
・DBU:1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(含窒素脂環化合物に該当する。)
・TMAH:水酸化テトラメチルアンモニウム(第4級アンモニウム水酸化物に該当する。)
・NHOH:水酸化アンモニウム
・AEEA:N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(第2級アミンに該当する。)
<Coイオン源>
・Co(OH):水酸化コバルト(II)
<腐食防止剤>
・5MBTA:5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール(式(C)で表される化合物に該当する。)
・IRGAMET 42:2,2’-{[(4-メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)メチル]イミノ}ビスエタノール(式(C)で表される化合物に該当する。)
・BTA:ベンゾトリアゾール(式(C)で表される化合物に該当する。)
・TTA:トリルトリアゾール(式(C)で表される化合物に該当する。)
〔各種定量〕
処理液に含まれる微量の成分については、下記の方法により定量した。
<有機溶剤Bの含有量>
測定には、ガスクロマトグラフ質量分析装置(製品名「GCMS-2020」、島津製作所社製、測定条件は以下のとおり)を用いた。
(測定条件)
キャピラリーカラム:InertCap 5MS/NP 0.25mmI.D. ×30m df=0.25μm試料導入法:スプリット 75kPa 圧力一定気化室温度 :230℃カラムオーブン温度:80℃(2min)-500℃(13min)昇温速度15℃/minキャリアガス:ヘリウムセプタムパージ流量:5mL/minスプリット比:25:1インターフェイス温度:250℃イオン源温度:200℃測定モード:Scan m/z=85~500試料導入量:1μL
<コバルトイオン含有量>
測定には、Agilent 8800 トリプル四重極ICP-MS(半導体分析用、オプション#200)を用いた。測定結果をもとに、コバルトイオンの含有量を求めた。
・測定条件
サンプル導入系は石英のトーチと同軸型PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)ネブライザ(自吸用)、及び、白金インターフェースコーンを使用した。クールプラズマ条件の測定パラメータは以下のとおりである。
・RF(Radio Frequency)出力(W):600
・キャリアガス流量(L/min):0.7
・メークアップガス流量(L/min):1
・サンプリング深さ(mm):18
〔評価〕
<腐食防止性>
(Co膜に対する腐食防止性評価)
Coからなる膜(配線モデル、以下「Co膜」ともいう。)を準備して、そのエッチングレートに基づいて、処理液の腐食防止性を評価した。Co膜の膜厚は、1000Åの膜厚である。エッチングレートが低い場合は、腐食防止性に優れ、エッチングレートが高い場合は、腐食防止性に劣る、といえる。
実施例及び比較例の各処理液を用いて、Co膜のエッチング処理をした。具体的には、実施例及び比較例の処理液中にCo膜を10分間浸漬して、処理液の浸漬前後におけるCo膜の膜厚差に基づいて、エッチングレート(Å/分)を算出した。
なお、処理前後のCo膜の膜厚は、エリプソメトリー(分光エリプソメーター、商品名「Vase」、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン社製)を用いて、測定範囲250-1000nm、測定角度70度及び75度の条件で測定した。
また、SiOからなる膜を準備して、上記と同様にしてエッチングレートを算出した。
なお、結果は膜の種類ごとに以下の基準により評価し、測定結果と評価を表1にまとめて示した。
(評価基準)
「S」:0.5Å/分以下(腐食防止性が特に優れている)
「A」:0.5Å/分超1.0Å/分以下(腐食防止性が優れている)
「B」:1.0Å/分超2.0Å/分以下(実用上使用可能なレベル)
「C」:2.0Å/分超3.0Å/分以下(腐食防止性に問題があり、使用できないレベル)
「D」:3.0Å/分超(対象層が溶解し、使用できないレベル)
<残渣除去性>
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。
そして、下記の手順により、残渣除去性を評価した。まず、60℃に調温した各処理液に、用意した上記試料1の切片(約2.0cm×2.0cm)を浸漬した。浸漬を開始してから5分間が経過した直後に試料1の切片を取り出し、直ちに超純水で水洗、N乾燥を行った。その後、浸漬された試料1の切片の表面をSEMで観察し、プラズマエッチング残渣物の有無を確認した。同様に、8分間及び10分間の浸漬を行った試料1の切片のそれぞれに対して、超純水での水洗及びN乾燥を行った後、各切片の表面をSEMで観察し、プラズマエッチング残渣物の有無を確認した。
各試料1の切片の観察結果から、下記の判断基準に従って、プラズマエッチング残渣物の除去性(「残渣除去性」)を評価した。
「S」:5分間の浸漬により、プラズマエッチング残渣物が完全に除去された。
「A」:プラズマエッチング残渣物が、5分間の浸漬では完全に除去されず、8分間の浸漬により完全に除去された。
「B」:プラズマエッチング残渣物が、8分間の浸漬では完全に除去されず、10分間の浸漬により完全に除去された。
「C」:10分間の浸漬でもプラズマエッチング残渣物が完全に除去されないが、性能に問題ない。
「D」:10分間の浸漬でもプラズマエッチング残渣物が除去されず、性能に影響が出てしまう。
<欠陥抑制性>
ウェハ表面検査装置(SP-5、KLA-Tencor社製)により、直径300mmのシリコン基板表面に存在する直径32nm以上の異物数及び各異物のアドレスを計測した。
そして、スピン回転ウェハ処理装置(イーケーシーテクノロジーズ社製)に、シリコン基板表面に存在する異物数を計測したウェハをセットした。
次に、セットされたウェハの表面に、実施例及び比較例の各処理液を1.5L/minの流量で1分間吐出した。その後、ウェハのスピン乾燥を行った。
得られた乾燥後のウェハについて、ウェハ表面検査装置を用いて、ウェハ上の異物数及びアドレスを計測した。
得られたパーティクルの数を以下の評価基準にしたがって評価した。結果を表1に示す。
「S」:直径32nm以上のパーティクルの数が0個以上100個未満である。
「A」:直径32nm以上のパーティクルの数が100個以上500個未満である。
「B」:直径32nm以上のパーティクルの数が500個以上1000個未満である。
「C」:直径32nm以上のパーティクルの数が1000個以上である。
以下、表1に、各実施例及び各比較例における、使用した処理液の組成及び各評価結果を示す。
表1中、「量(%)」欄は、対応する化合物の含有量(単位:質量%)を示し、「量(ppt)」欄は、対応する化合物の含有量(単位:質量ppt)を示す。
表1中、「比率1」欄は、組合せ1~6として対になって処理液に含まれる有機溶剤A及びBについての、有機溶剤Bの含有量に対する有機溶剤Aの含有量の比率(質量比)を示す。
表1中、「比率2」欄は、有機溶剤Aの全質量に対するコバルトイオンの含有量(質量ppm)を示す。
表1中、「Coイオン」はコバルトイオンを意味し、「HA化合物」はヒドロキシルアミン化合物を意味する。
なお、下記表において、例えば「5.0E+02」等の表記は、5.0×10の2乗を意味する。
表1の結果から、本発明の処理液は、Co膜及びSiO膜に対する優れた腐食防止性を有するとともに、残渣除去性及び欠陥抑制性に優れることが確認された。
処理液が組合せ1を含む場合、処理液が特定有機溶剤Bとして、1-sec-ブトキシブタン、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール、又はジ(2-ブトキシ)メタンを含むと、欠陥抑制性により優れることが確認され(実施例1~6、16及び17の比較)、1-sec-ブトキシブタン、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、又はジ(2-ブトキシ)メタンを含むと、SiO膜に対する腐食防止性及び残渣除去性により優れることが確認された(実施例1~6、16及び17の比較)。
処理液が組合せ4を含む場合、処理液が特定有機溶剤Bとして3-スルホレンを含むと、Co膜に対する腐食防止性により優れ、特定有機溶剤BとしてDMSOを含むと、SiO膜に対する腐食防止性により優れることが確認された(実施例22及び23の比較)。
処理液が組合せ6を含む場合、処理液が特定有機溶剤Bとしてアセトンを含むと、残渣除去性に優れることが確認された(実施例26及び27の比較)。
処理液がコバルトイオンを含む場合、Co膜及びSiO膜に対する腐食防止性、並びに欠陥抑制性がより優れることが確認された(実施例8及び9の比較、実施例14及び15の比較)。
処理液がヒドロキシルアミン化合物を含む場合、Co膜及びSiO膜に対する腐食防止性及び残渣除去性がより優れることが確認された(実施例5及び7の比較)。
また、ヒドロキシルアミン化合物の含有量が、処理液の全質量に対して2.0質量%以上である場合、欠陥抑制性がより優れることが確認された(実施例7及び8の比較)。
処理液が腐食防止剤を含む場合、Co膜及びSiO膜に対する腐食防止性がより優れることが確認され(実施例8、10及び14の比較、実施例19及び20の比較)、処理液が腐食防止剤として5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール(5MBTA)を含む場合、Co膜及びSiO膜に対する腐食防止性が更に優れることが確認された(実施例10及び14の比較)。
また、処理液が組合せ1を含む場合、処理液が腐食防止剤を含むと、残渣除去性がより優れることが確認された(実施例8、10及び14の比較)。
また、Cuからなる膜を準備して、上述したCo膜に対する腐食防止性評価に従って、Cuからなる膜に対する実施例及び比較例の各処理液の腐食防止性を評価した。その結果、Co膜に対する腐食防止性と略同等の評価結果が得られた。
実施例7において、DTPAを、DTPAとCy-DTAとを質量比7:3で含む混合液に変更したこと以外は実施例7に従って処理液を調製し、評価を行ったところ、実施例7と同様の効果が得られた。
実施例7において、HAを、ヒドロキシルアミン硫酸塩に変更したこと以外は実施例7に従って処理液を調製し、評価を行ったところ、実施例7と同様の効果が得られた。
[実施例101~109:リンス液評価]
上記(Co膜に対する腐食防止性評価)に記載の方法に従って、実施例13の処理液を用いて、Co膜のエッチング処理を行った。エッチング処理されたCo膜を、表2に示す組成を有する各リンス液に0.5分間浸漬することにより、Co膜のリンス処理を行った。
以下の方法により、Co膜のリンス処理におけるCo膜表面の処理液残り及びリンス液の腐食防止性を評価した。
〔処理液残り〕
リンス処理されたCo膜の表面を、X線光電子分光分析により分析し、上記Co膜の表面における、全ての原子数に対する、実施例13の処理液に由来する窒素原子の数を測定した。測定結果から、下記基準に基づいて、各リンス液を用いたリンス処理の処理液残りを評価した。
X線光電子分光分析の測定条件、及び、処理液残りの評価基準を、以下に示す。
(測定条件)
・装置:アルバック・ファイ社製Quantera SXMTM
・X線源:単色化Al Kα線
・X線ビーム径:φ200μm
・信号の取り込み角度:45°
(評価基準)
「S」:窒素原子の数が検出限界以下(全原子数に対して検出限界以下)であり、Co膜の表面から処理液が完全に除去されている。
「A」:窒素原子の数が、検出限界を超え、全原子数に対して1atom%以下である。
「B」:窒素原子の数が、全原子数に対して1atom%超2atom%以下である。
「C」:窒素原子の数が、全原子数に対して2atom%超である。
〔腐食防止性〕
上述した処理液の腐食防止性評価に従って、リンス液の腐食防止性を評価した。具体的には、リンス処理前後のCo膜の膜厚差に基づいて、エッチングレート(Å/分)を算出し、算出されたエッチングレートから、下記基準に基づいて、各リンス液の腐食防止性を評価した。
(評価基準)
「A」:1.0Å/分以下
「B」:1.0Å/分超3.0Å/分以下
「C」:3.0Å/分超10.0Å/分以下
「D」:10.0Å/分超
また、SiOからなる膜を準備して、上記Co膜と同様にして処理液残り及び腐食防止性を評価した。
表2に、各実施例で使用したリンス液の組成、並びに、処理液残り及び腐食防止性の評価結果をまとめて示した。
表2中、「DI水(%)」欄及び「IPA(%)」欄は、リンス液に含まれる溶剤の全質量に対する脱イオン水及びイソプロパノールの含有量(単位:質量%)をそれぞれ示す。また、「NHOH(ppm)」欄は、リンス液に含まれる溶剤の全質量に対する水酸化アンモニウムの含有量(単位:質量ppm)をそれぞれ示す。
表2の結果から、リンス液が溶剤として水を含む場合、SiO膜における処理液除去性に優れることが確認された(実施例102と実施例108との比較)。
リンス液が溶剤としてイソプロパノールを含む場合、Co膜に対する腐食防止性に優れることが確認された(実施例101と実施例109との比較)。
リンス液が水とイソプロパノールとの混合溶剤を含む場合、SiO膜における処理液除去性とCo膜に対する腐食防止性とのバランスに優れることが確認され(実施例101、102、108及び109の比較)、リンス液が水とイソプロパノールとの混合溶剤を含み、イソプロパノールの含有量が溶剤の全質量に対して30質量%以上である場合、Co膜に対する腐食防止性により優れることが確認された(実施例108と実施例109との比較)。
また、リンス液が水溶性アンモニウムを含む場合、Co膜に対する腐食防止性に優れることが確認され(実施例101と実施例105との比較)、水溶性アンモニウムの含有量が溶剤の全質量に対して5質量%以上である場合、Co膜に対する腐食防止性により優れることが確認された(実施例104と実施例105との比較)。
リンス液が、水とイソプロパノールとの混合溶剤を含む場合、水溶性アンモニウムを含むとき、Co膜における処理液除去性により優れることが確認され(実施例106~109の比較)、溶剤の全質量に対して50質量ppm以上の水溶性アンモニウムを含むとき、SiO膜における処理液除去性により優れることが確認された(実施例107と109との比較)。
[実施例201~205:乾燥処理評価]
実施例102の方法に従って、実施例13の処理液を用いてCo膜のエッチング処理を行った後、リンス液としてイソプロパノールを用いてCo膜のリンス処理を行った。
リンス処理されたCo膜に対して、ホットプレートを用いて加熱(ベーク)による乾燥処理を行い(実施例202~205)、或いは、加熱による乾燥処理を行わずに(実施例201)、評価用のCo膜を得た。表3に、各実施例の乾燥処理における加熱温度を示す。
得られたCo膜に対して、上述のリンス処理されたCo膜に対する処理液残り及び腐食防止性の評価方法に従って、リンス処理及び乾燥処理後の処理液残りと、リンス処理及び乾燥処理の前後における腐食防止性を評価した。各評価の評価基準も同じである。
表3に、各実施例の処理液残り及び腐食防止性の評価結果をまとめて示した。
表3に示す結果から、リンス工程後に加熱して乾燥する乾燥工程を行う場合、SiO膜における処理液除去性に優れることが確認された(実施例201と実施例202との比較)。
乾燥工程における加熱温度が350℃以下である場合、Co膜及びSiO膜に対する腐食防止性に優れることが確認された(実施例204と実施例205との比較)。
乾燥工程における加熱温度が50~350℃である場合、SiO膜における処理液除去性とCo膜及びSiO膜に対する腐食防止性とのバランスにより優れ(実施例201、202、204及び205の比較)、乾燥工程における加熱温度が150~250℃である場合、Co膜及びSiO膜における処理液除去性により優れること(実施例202~204の比較)が確認された。
[実施例301~309:リセスエッチング評価]
市販のシリコンウエハ(直径:12インチ)の一方の表面上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により金属コバルト層を形成した基板を準備した。金属コバルト層の厚さは20nmとした。
実施例301として、得られた基板を超純水に40℃で1分間浸漬する処理(工程P)を行った後、上記(Co膜に対する腐食防止性評価)に記載の実施例10の処理液を、40℃で30秒間浸漬する処理(工程Q)を行った。工程P及び工程Qの処理の回数は1回ずつ(即ち、1サイクル)であった。
得られた基板の金属コバルト層の表面を走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズS-4800)にて50箇所観測し、各領域における金属コバルト層の膜厚のばらつき(標準偏差)を算出し、以下の基準に沿って評価した。
「S」:1nm以下
「A」:1nm超3nm以下
「B」:3nm超5nm以下
「C」:5nm超
表4に記載の薬液を用いて工程Pの液処理を行ったこと、並びに、工程P及びQを合わせて1サイクルとしたときの工程P及びQの処理の回数を表4の「サイクル数」欄に記載の回数としたこと以外は、実施例301の方法に従って、金属コバルト層の処理を行った(実施例302~308)。
また、工程Pに代えて酸素ガスを用いたプラズマ処理を行ったこと以外は、実施例301の方法に従って、金属コバルト層の処理を行った(実施例309)。ここで、金属コバルト層を形成した基板をSUMCO社製 RIE-101iPHにて、酸素ガスを50ml/分噴射しながら、120Wのバイアスを10秒かけることにより、金属コバルト層の表面を酸化するプラズマ処理を行った。
表4に示す結果から、本発明の処理液は、金属酸化物含有層のリセス量と膜厚のばらつき性に優れることが確認された。
[実施例B-1~B-19]
〔キットの作製〕
水、有機溶剤AとしてEGBE、有機溶剤Bとして化合物b-7、キレート剤としてDTPA、ヒドロキシルアミン化合物としてHA、塩基性化合物としてDBU、及び、腐食防止剤として5MBTAを混合して、第1液を調製し、また、水、及び、キレート剤としてCDC-G(クロルヘキシジングルコン酸塩)を混合して、第2液を調製して、処理液を調製するための第1液と第2液とを備えるキットを作製した。作製された実施例B-1のキットは、上記キットAに該当する。
なお、第1液及び第2液の調製においては、第1液と第2液とを混合して得られる処理液に含まれる各成分が表5に示す含有量(いずれも処理液の全質量に対する質量基準)を有するものとなるように、第1液及び第2液に含まれる各成分の含有量を調整した。
〔処理液の調製〕
調製した第1液及び第2液を混合して、実施例B-1の処理液を調製した。実施例B-1の処理液における各成分の含有量(いずれも処理液の全質量に対する質量基準)は表5中に記載の通りである。
〔実施例B-2~B-19〕
第1液及び第2液の組成を、表5に記載の組成に変更すること以外は、実施例B-1の方法に従って、第1液及び第2液を備えるキットを作製し、得られたキットを用いて処理液を調製した。作製された実施例B-2~B-19のキットはいずれも、上記キットAに該当する。
表5中、「水」の「第1液」欄及び「第2液」欄は、処理液に含まれる水のうち、第1液及び第2液に含まれていた水の含有量(いずれも処理液の総量に対する質量基準)をそれぞれ示す。
また、表5中、水以外の各成分の「キット」欄における表記は、その成分が第1液及び第2液のいずれに含まれていたかを示す。即ち、「キット」欄に「1」と表記された成分は第1液に含まれ、「キット」欄に「2」と表記された成分は第2液に含まれる。
表5に示す各成分はいずれも、半導体グレードに分類されるもの、又は、それに準ずる高純度グレードに分類されるものを使用した。
実施例B-1~B-19では、実施例1~31のいずれかで使用した上記成分に加えて、下記の成分を使用した。
<除去剤(キレート剤)>
・CDC-G:クロルヘキシジングルコン酸塩(上記式(III)で表される化合物に該当する)
・CDC-Cl:クロルヘキシジン塩酸塩(上記式(III)で表される化合物に該当する)
・アルギニン(少なくとも2つの窒素含有基を有するモノカルボン酸)
・PBG:フェニルビグアニド(上記式(II)で表される化合物に該当する)
・TBG:1-(o-トリル)ビグアニド
また、表5に記載の高分子1~6は、上述した式(IV)で表され、下記の表に示すn、R25及びR26を有する高分子ビグアニドである。
――――――――――――――――――――――――――――――
高分子番号 R2526
――――――――――――――――――――――――――――――
1 H 炭素数4のアルキレン基 10
2 H 炭素数8のアルキレン基 15
3 H 炭素数10のアルキレン基 20
4 H 炭素数6のアルキレン基 100
5 H 炭素数6のアルキレン基 200
6 H 炭素数6のアルキレン基 300
――――――――――――――――――――――――――――――
<塩基性化合物>
・TBAH:水酸化テトラブチルアンモニウム(第4級アンモニウム水酸化物に該当する。)
・MEA:モノエタノールアミン(第1級アミンに該当する。)
・AMP:2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(第1級アミンに該当する。)
・DBA:ジブチルアミン(第2級アミンに該当する。)
・TBA:トリブチルアミン(第3級アミンに該当する。)
・BzTMAH:水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム(第4級アンモニウム水酸化物に該当する。)
〔評価〕
調製された実施例B-1~B-19の処理液について、実施例1~31に記載した方法に従って、腐食防止性、残渣除去性及び欠陥抑制性を評価した。
なお、実施例B-1~B-19では、Wからなる膜を準備して、実施例1の(Co膜に対する腐食防止性評価)と同様にして、エッチングレートの算出と、エッチングレートの算出結果に基づく腐食防止性の評価とを行った。
腐食防止性の測定結果、並びに、腐食防止性、残渣除去性及び欠陥抑制性の評価結果を表5に示す。
表5の結果から、ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、キレート剤のうち少なくとも1種を含む第2液とを備えるキットを用いて調製された処理液は、Co膜、W膜及びSiO膜に対する優れた腐食防止性を有するとともに、残渣除去性及び欠陥抑制性に優れることが確認された。
ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、特定含窒素キレート剤を含む第2液とを備えるキットにおいて、特定含窒素キレート剤の含有量が、処理液の全質量に対して0.003質量%以上である場合、W膜に対する腐食防止性が更に優れることが確認された(実施例B-1と実施例B-3との比較)。
また、ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、特定含窒素キレート剤を含む第2液とを備えるキットにおいて、特定含窒素キレート剤が上記式(II)~(IV)で表されるビグアニド化合物及びそれらの塩からなる群より選択される化合物である場合、W膜及びSiO膜に対する腐食防止性が更に優れることが確認された(実施例B-2、B-3及びB-9~B-17と実施例B-5との比較)。
ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、特定含窒素キレート剤を含む第2液とを備えるキットにおいて、特定含窒素キレート剤が上記式(II)~(IV)で表されるビグアニド化合物及びそれらの塩からなる群より選択される化合物である場合、W膜及びSiO膜に対する腐食防止性が更に優れることが確認された(実施例B-2、B-3及びB-9~B-17と実施例B-5との比較)。
ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、キレート剤として上記式(II)で表される化合物又はその塩を含む第2液とを備えるキットにおいて、上記式(II)におけるR10~R13で表されるアリール基が非置換フェニル基である場合、欠陥抑制性がより優れることが確認された(実施例B-6と実施例B-7との比較)。
ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、キレート剤として上記式(IV)で表される化合物又はその塩を含む第2液とを備えるキットにおいて、上記式(IV)におけるnが150以上の整数である場合、残渣除去性及び/又は欠陥抑制性がより優れることが確認された(実施例B-8及びB-9と実施例B-11~B-14との比較)。
実施例B-1~B-19において、W膜に代えて、タングステンに炭素、窒素、ホウ素及びリンからなる群より選択される1つの元素を添加したタングステン系金属材料からなる膜をそれぞれ用いたこと以外は、上記の方法に従って、実施例B-1~B-19の処理液について腐食防止性を評価した。その結果、実施例B-1~B-19の処理液について、タングステンに上記各元素を含むタングステン系金属材料からなるそれぞれの膜に対する腐食防止性も、W膜と同様に優れることが確認された。
[実施例C-1~C-5]
〔処理液の調製〕
表6に記載した各成分を表6に記載の配合で混合し、実施例C-1~C-5の各処理液を調製した。なお、各処理液において、各種成分の含有量(いずれも質量基準)は表中に記載の通りである。
表6に示す各種成分はいずれも、半導体グレードに分類されるもの、又は、それに準ずる高純度グレードに分類されるものを使用した。
実施例C-1~C-5では、実施例1~31及び実施例B-1~B-19のいずれかで使用した上記成分に加えて、下記の成分を使用した。
<塩基性化合物>
・TEAH:水酸化テトラエチルアンモニウム(第4級アンモニウム水酸化物に該当する。)
〔評価〕
調製された実施例C-1~C-5の処理液について、実施例B-1~B-19に記載した方法に従って、腐食防止性、残渣除去性及び欠陥抑制性を評価した。
腐食防止性の測定結果、並びに、腐食防止性、残渣除去性及び欠陥抑制性の評価結果を表6に示す。
表6の結果から、本発明の処理液は、Co膜、W膜及びSiO膜に対する優れた腐食防止性を有するとともに、残渣除去性及び欠陥抑制性に優れることが確認された。
また、処理液が特定含窒素キレート剤を含む場合、W膜に対する腐食防止性がより優れることが確認された(実施例C-1~C-5の比較)。
実施例C-1~C-5において、W膜に代えて、タングステンに炭素、窒素、ホウ素及びリンからなる群より選択される1つの元素を添加したタングステン系金属材料からなる膜をそれぞれ用いたこと以外は、上記の方法に従って、実施例C-1~C-5の処理液について腐食防止性を評価した。その結果、実施例C-1~C-5の処理液について、タングステンに上記各元素を含むタングステン系金属材料からなるそれぞれの膜に対する腐食防止性も、W膜と同様に優れることが確認された。
[実施例401~405:リセスエッチング評価]
表7に記載の薬液を用いて工程Pの液処理を行ったこと、並びに、工程P及びQを合わせて1サイクルとしたときの工程P及びQの処理の回数を、表7の「サイクル数」欄に記載の回数としたこと以外は、実施例301の方法に従って、金属コバルト層の処理を行った。
表7に、実施例401~405のそれぞれについて、工程Pの液処理で使用した酸化液、工程Qで使用した処理液、サイクル数、及び、リセスエッチング評価(金属コバルト層の膜厚のばらつき)の結果を示す。
表7に示す結果から、本発明の実施例401~405の処理液は、金属酸化物含有層のリセス量と膜厚のばらつき性に優れることが確認された。
また、処理液が特定含窒素キレート剤を含む場合、金属酸化物含有層のリセス量と膜厚のばらつき性により優れることが確認された(実施例402と実施例403との比較、実施例405と実施例306との比較等)。
[実施例D-1~D-19]
〔金属除去工程:試験例1~13〕
試験例1~13として、処理液を調製するための第1液と第2液とを備えるキットを作製する前に、キレート樹脂を用いて特定のキレート剤を含む原料から金属を除去する金属除去工程を実施した。
各試験例では、実施例B-1~B-19において使用したキレート剤のうち、第2液の調製に使用したCDC-G、CDC-Cl、アルギニン、PDG、TDG及び高分子1~6をそれぞれ含む被精製物を調製した。また、各試験例では、以下に示すキレート樹脂を使用した。樹脂1~3はいずれも、キレート基としてアミノメチルホスホン酸基を有するキレート樹脂である。
・樹脂1:オルガノ社製「オルライトDS-21」
・樹脂2:住化ケムテックス社製「スミキレートMC960」
・樹脂3:ピュロライト社製「ピュロライトS950」
表8に、各試験例で使用したキレート剤とキレート樹脂との組合せを示す。
以下、試験例1を例に、キレート樹脂を用いて実施した金属除去工程の詳細な手順を示す。
まず、CDC-Gを含む被精製物を調製した。このとき、被精製物におけるCDC-Gの含有量が被精製物の全質量に対して20質量%になるように、水(超純水)を添加して調整した。
直径2cmのカラムに25mlの樹脂1を充填した後、塩酸1%水溶液50ml、及び、超純水100mlをカラム内に続けて通過させることにより、樹脂1を洗浄した。その後、CDC-Gを含む被精製物をカラム内の樹脂1に通過させ、被精製物から金属を除去する処理を実施して、CDC-Gを含み、金属含有量が低減された精製物を得た。なお、被精製物の温度は20~25℃であり、キレート樹脂を通過する被精製物の速度(流速)は、SV(空間速度)=10であった。
表8に記載のキレート剤及びキレート樹脂を使用すること以外は、上記の試験例1と同様にして、試験例2~13を実施した。
各試験例において、キレート樹脂により精製する前の被精製物における金属含有量、及び、精製した後の精製物における金属含有量を、実施例1~31において処理液に含まれるコバルトイオン含有量の測定方法として記載した方法に従って測定した。表8に、精製前の被精製物における金属含有量、及び、精製後の精製物における金属含有量の測定結果をそれぞれ示す。
表8の結果から、キレート樹脂を用いて特定のキレート剤を含む原料から金属を除去する金属除去工程を実施することにより、金属含有量が著しく低減された精製物が得られることが確認された。特に、試験例1~13として実施した金属処理工程で得られたいずれの精製物においても、Naの含有量に比較してCaの含有量が多いことが確認された。
〔キットの作製〕
上記金属除去工程で得られた精製物を用いて、水及び各キレート剤を含む第2液を調製したこと以外は、実施例B-1~B-19に記載の方法に従って、処理液を調製するための第1液と第2液とを備えるキットを作製した。作製されたキットはいずれも、上記キットAに該当する。
なお、第1液及び第2液の調製においては、第1液と第2液とを混合して得られる処理液に含まれる各成分が表9に示す含有量(いずれも処理液の全質量に対する質量基準)を有するものとなるように、第1液及び第2液に含まれる各成分の含有量を調整した。
また、表9中、「キレート剤」の「化合物」欄の「CDC-G(1)」、「CDC-G(2)」及び「CDC-G(3)」は、各実施例において、上記試験例1、12及び13により得られた精製物に含まれるCDC-Gを用いて処理液を調製したことを示す。
〔処理液の調製〕
調製した第1液及び第2液を混合して、実施例D-1~D-19の処理液をそれぞれ調製した。各処理液における各成分の含有量(いずれも処理液の全質量に対する質量基準)は表9に記載の通りである。
表9に示す各成分はいずれも、半導体グレードに分類されるもの、又は、それに準ずる高純度グレードに分類されるものを使用した。
表9中、「金属成分」の「Na(ppb)」欄及び「Ca(ppb)」欄は、処理液に含まれるNa成分及びCa成分の含有量(単位:質量ppb)を示す。
表9中、「比率3」欄は、Na成分の含有量に対するCa成分の含有量の比率(Ca成分/Na成分、質量比)を示す。
表9中の上記以外の欄は、表5中の対応する欄とそれぞれ同義である。
〔評価〕
調製された実施例D-1~D-19の処理液について、実施例B-1~B-19と同様に、腐食防止性、残渣除去性及び欠陥抑制性を評価した。
腐食防止性の測定結果、並びに、腐食防止性、残渣除去性及び欠陥抑制性の評価結果を表9に示す。
なお、実施例D-1~D-19の処理液に含まれる金属成分の含有量の合計は、5~100質量ppbであった。
実施例D-1~D-19の処理液における各金属成分の含有量は、実施例1~31において処理液に含まれるコバルトイオン含有量の測定方法として記載した方法に従って測定した。
表9から、ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、キレート剤のうち少なくとも1種を含む第2液とを備えるキットを用いて調製された実施例D-1~D-19の処理液もまた、実施例B-1~B-19の処理液と同様、Co膜、W膜及びSiO膜に対する優れた腐食防止性を有するとともに、残渣除去性及び欠陥抑制性に優れることが確認された。
また、表5及び表9から、キレート樹脂を用いてキレート剤を含む原料から金属を除去する金属除去工程を実施し、得られた精製後のキレート剤を用いて調製された処理液が、W膜に対する腐食防止性により優れることが確認された(実施例D-1~D-19と実施例B-1~B-19との比較)。
1 基板
2 金属層
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
10 積層体
11 内壁
11a 断面壁
11b 底壁
12 ドライエッチング残渣物

Claims (34)

  1. 半導体デバイス用の処理液であって、
    水と、
    有機溶剤と、を含み、
    前記有機溶剤が、有機溶剤A及び有機溶剤Bからなる組合せであって、下記の組合せ1~6のいずれかである組合せを少なくとも含み、
    更に、コバルトイオンを含み、
    pHが5以上である、
    処理液。
    組合せ1:前記有機溶剤Aが、エチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B1より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ2:前記有機溶剤Aが、ジエチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B2より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ3:前記有機溶剤Aが、ジメチルスルホキシドであって、前記有機溶剤Bが、ジメチルジスルフィド、ジメチルスルフィド及びジメチルスルフォンジメチルジスルフィドからなる群B3より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ4:前記有機溶剤Aが、スルホランであって、前記有機溶剤Bが、3-スルホレン及びジメチルスルホキシドからなる群B4より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ5:前記有機溶剤Aが、プロピレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、グリセリンである組合せ。
    組合せ6:前記有機溶剤Aが、ヘキシレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、アセトン及びジアセトンアルコールからなる群B6より選択される少なくとも1種である組合せ。
  2. 前記コバルトイオンが、フッ化コバルト、塩化コバルト、水酸化コバルト、酸化コバルト及び硫酸コバルトからなる群より選択される少なくとも1種のコバルトイオン源を由来とするコバルトイオンである、請求項に記載の処理液。
  3. 前記コバルトイオンの含有量に対する前記有機溶剤Aの含有量の比率が、質量比で、1.0×10~1.0×1010である、請求項1又は2に記載の処理液。
  4. 前記水の含有量が、前記処理液の全質量に対して、10.0~98.0質量%であり、
    前記有機溶剤の合計含有量が、前記処理液の全質量に対して、1.0~90.0質量%であり、
    前記コバルトイオンの含有量が、前記処理液の全質量に対して、0.001~1000質量ppbである、請求項1~3のいずれか1項に記載の処理液。
  5. 更に、除去剤を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の処理液。
  6. 前記除去剤が、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、多価カルボン酸及びポリアミノカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項に記載の処理液。
  7. 半導体デバイス用の処理液であって、
    水と、
    有機溶剤と、を含み、
    前記有機溶剤が、有機溶剤A及び有機溶剤Bからなる組合せであって、下記の組合せ1~6のいずれかである組合せを少なくとも含み、
    更に、除去剤を含み、
    前記除去剤が、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、多価カルボン酸及びポリアミノカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
    pHが5以上である、
    処理液。
    組合せ1:前記有機溶剤Aが、エチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B1より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ2:前記有機溶剤Aが、ジエチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B2より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ3:前記有機溶剤Aが、ジメチルスルホキシドであって、前記有機溶剤Bが、ジメチルジスルフィド、ジメチルスルフィド及びジメチルスルフォンジメチルジスルフィドからなる群B3より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ4:前記有機溶剤Aが、スルホランであって、前記有機溶剤Bが、3-スルホレン及びジメチルスルホキシドからなる群B4より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ5:前記有機溶剤Aが、プロピレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、グリセリンである組合せ。
    組合せ6:前記有機溶剤Aが、ヘキシレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、アセトン及びジアセトンアルコールからなる群B6より選択される少なくとも1種である組合せ。
  8. Na成分の含有量に対するCa成分の含有量の比率が、質量比で0.8~1.2である、請求項1~のいずれか1項に記載の処理液。
  9. 半導体デバイス用の処理液であって、
    水と、
    有機溶剤と、を含み、
    前記有機溶剤が、有機溶剤A及び有機溶剤Bからなる組合せであって、下記の組合せ1~6のいずれかである組合せを少なくとも含み、
    Na成分の含有量に対するCa成分の含有量の比率が、質量比で0.8~1.2であり、
    pHが5以上である、
    処理液。
    組合せ1:前記有機溶剤Aが、エチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B1より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ2:前記有機溶剤Aが、ジエチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B2より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ3:前記有機溶剤Aが、ジメチルスルホキシドであって、前記有機溶剤Bが、ジメチルジスルフィド、ジメチルスルフィド及びジメチルスルフォンジメチルジスルフィドからなる群B3より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ4:前記有機溶剤Aが、スルホランであって、前記有機溶剤Bが、3-スルホレン及びジメチルスルホキシドからなる群B4より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ5:前記有機溶剤Aが、プロピレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、グリセリンである組合せ。
    組合せ6:前記有機溶剤Aが、ヘキシレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、アセトン及びジアセトンアルコールからなる群B6より選択される少なくとも1種である組合せ。
  10. 前記組合せ1~6として処理液に含まれる前記有機溶剤A及び前記有機溶剤Bが、前記有機溶剤Bの含有量に対する前記有機溶剤Aの含有量の比率が質量比で1.0~1.0×10であるとの条件を満たす、請求項1~9のいずれか1項に記載の処理液。
  11. 更に、pH調整剤を含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の処理液。
  12. 前記pH調整剤が、含窒素脂環化合物、水酸化アンモニウム、水溶性アミン、第4級アンモニウム塩、硫酸、塩酸及び酢酸からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項11に記載の処理液。
  13. 更に、腐食防止剤を含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の処理液。
  14. 前記腐食防止剤が、下記式(A)で表される化合物、下記式(B)で表される化合物、下記式(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択される少なくとも1種の化合物を含む、請求項13に記載の処理液。

    式(A)において、R1A~R5Aは、それぞれ独立に、水素原子、置換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択さ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、置換若しくは無置換の炭化水素基を表す。
    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、置換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。
  15. エッチング残渣物を除去するための洗浄液、パターン形成に用いられたレジスト膜を除去するための溶液、化学機械研磨後の基板から残渣物を除去するための洗浄液、又はエッチング液として用いられる、請求項1~14のいずれか1項に記載の処理液。
  16. 更に、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン誘導体及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物を含む、請求項1~15のいずれか1項に記載の処理液。
  17. 半導体デバイス用の処理液であって、
    水と、
    有機溶剤と、を含み、
    前記有機溶剤が、有機溶剤A及び有機溶剤Bからなる組合せであって、下記の組合せ1~6のいずれかである組合せを少なくとも含み、
    ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン誘導体及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種のヒドロキシルアミン化合物を含み、
    pHが5以上である、
    処理液。
    組合せ1:前記有機溶剤Aが、エチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B1より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ2:前記有機溶剤Aが、ジエチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B2より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ3:前記有機溶剤Aが、ジメチルスルホキシドであって、前記有機溶剤Bが、ジメチルジスルフィド、ジメチルスルフィド及びジメチルスルフォンジメチルジスルフィドからなる群B3より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ4:前記有機溶剤Aが、スルホランであって、前記有機溶剤Bが、3-スルホレン及びジメチルスルホキシドからなる群B4より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ5:前記有機溶剤Aが、プロピレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、グリセリンである組合せ。
    組合せ6:前記有機溶剤Aが、ヘキシレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、アセトン及びジアセトンアルコールからなる群B6より選択される少なくとも1種である組合せ。
  18. 更に、キレート剤を含む、請求項16又は17に記載の処理液。
  19. 前記キレート剤が、ポリアミノポリカルボン酸とは異なり、少なくとも2つの窒素含有基を有する含窒素キレート剤を含む、請求項18に記載の処理液。
  20. 前記含窒素キレート剤が、下記式(I)~式(IV)で表される化合物及びそれらの塩から選択される化合物である、請求項19に記載の処理液。
    (RNH)C(R)(R)COH (I)
    式(I)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又は少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表し、Rは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、又は少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表す。ただし、R、R及びRの少なくとも1つは、少なくとも1つの窒素含有基を有する基を表す。

    式(II)中、R10、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換の炭素数3~10の環状アルキル基、及び、置換又は非置換の炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基からなる群より選択される基を表す。R14は、水素原子を表す。ただし、R10、R11、R12及びR13の少なくとも1つは、置換もしくは非置換のアリール基を表すか、又は、置換基としてアリール基を有する基を表し、且つ、R10、R11、R12及びR13の少なくとも2つは水素原子を表す。また、R13及びR14は、互いに結合してイミダゾール環を形成してもよい。

    式(III)中、mは1~10の整数を表す。R20、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換の炭素数3~10の環状アルキル基、及び、置換又は非置換の炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基からなる群より選択される基を表す。R24は、水素原子、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換のフェニルエチル基、及び、置換又は非置換のベンジルアルキル基からなる群より選択される基を表す。mが2以上の整数である場合、複数のR24は同一であっても異なっていてもよい。ただし、R20、R21、R22、R23及びR24の少なくとも1つは置換もしくは非置換のアリール基を表すか、又は、置換基としてアリール基を有する基を表し、且つ、R20、R21、R22及びR23の少なくとも2つは水素原子を表す。

    式(IV)中、nは2以上の整数を表す。複数のR25は、それぞれ独立に、水素原子、又は、置換もしくは非置換の炭素数1~6のアルキル基を表す。複数のR26は、それぞれ独立に、置換又は非置換の炭素数1~20のアルキレン基を表す。
  21. 請求項18~20のいずれか1項に記載の処理液を調製するためのキットであって、
    前記ヒドロキシルアミン化合物を含む第1液と、
    前記キレート剤のうち少なくとも1種を含む第2液と、を備え、
    水、前記有機溶剤A及び前記有機溶剤Bのそれぞれが、前記第1液及び前記第2液の少なくとも一方に含まれる、キット。
  22. 請求項1~20のいずれか1項に記載の処理液と、水、イソプロパノール、及び、水酸化アンモニウムを含む溶剤からなる群より選択される希釈液と、を備えるキット。
  23. 請求項18~20のいずれか1項に記載の処理液の製造方法であって、
    キレート剤を含む原料から金属を除去して、前記キレート剤を含む精製物を得る金属除去工程と、
    前記精製物に含まれる前記キレート剤を用いて前記処理液を調製する処理液調製工程と、を有する、処理液の製造方法。
  24. 前記金属除去工程が、前記原料をキレート樹脂及びイオン交換樹脂からなる群より選択される少なくとも1つの樹脂に通過させる工程を含む、請求項23に記載の処理液の製造方法。
  25. 前記精製物における、前記キレート剤の含有量に対する金属成分の各金属元素あたりの含有量の比率がいずれも、質量比で1.0×10-7以下である、
    請求項23又は24に記載の、処理液の製造方法。
  26. 請求項1~20のいずれか1項に記載の処理液を用いて、コバルト、タングステン及び銅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層を備えた基板を洗浄する洗浄工程を有する、基板の洗浄方法。
  27. 前記基板が、更に、銅、コバルト、コバルト合金、タングステン、タングステン合金、ルテニウム、ルテニウム合金、タンタル、タンタル合金、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、チタンアルミニウム、チタン、窒化チタン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ランタン及びイットリウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の成分を含むメタルハードマスクを備える、請求項26に記載の洗浄方法。
  28. 前記洗浄工程の後、前記基板を水、又はイソプロパノールを含むリンス液ですすぐリンス工程を更に有する、請求項26又は27に記載の洗浄方法。
  29. 前記リンス液が、更に、水酸化アンモニウムを含む、請求項28に記載の洗浄方法。
  30. 前記リンス工程の後、前記基板を加熱して乾燥させる乾燥工程を更に有する、請求項28又は29に記載の洗浄方法。
  31. 金属層を表面に有する基板を処理する基板の処理方法であって、
    前記基板の表面に対して、
    水、過酸化水素水、アンモニア水及び過酸化水素水の混合水溶液、フッ酸及び過酸化水素水の混合水溶液、硫酸及び過酸化水素水の混合水溶液、塩酸及び過酸化水素水の混合水溶液、酸素溶存水、並びにオゾン溶存水からなる群から選択される薬液を接触させる液処理、
    前記基板にオゾンガスを接触させるオゾン処理、
    前記基板の酸素雰囲気下での加熱処理、又は、
    酸素ガスを用いた前記基板のプラズマ処理、を施して、
    前記金属層の表層を酸化させて酸化金属層を形成する工程Pと、
    前記工程Pで形成された前記酸化金属層の表面に対して、請求項1~20のいずれか1項に記載の処理液を接触させて、前記酸化金属層を除去する工程Qと、を有する、
    基板の処理方法。
  32. 金属層を表面に有する基板を処理する基板の処理方法であって、
    前記基板の表面に対して、
    水、過酸化水素水、アンモニア水及び過酸化水素水の混合水溶液、フッ酸及び過酸化水素水の混合水溶液、硫酸及び過酸化水素水の混合水溶液、塩酸及び過酸化水素水の混合水溶液、酸素溶存水、並びにオゾン溶存水からなる群から選択される薬液を接触させる液処理、
    前記基板にオゾンガスを接触させるオゾン処理、
    前記基板の酸素雰囲気下での加熱処理、又は、
    酸素ガスを用いた前記基板のプラズマ処理、を施して、
    前記金属層の表層を酸化させて酸化金属層を形成する工程Pと、
    前記工程Pで形成された前記酸化金属層の表面に対して、処理液を接触させて、前記酸化金属層を除去する工程Qと、を有し、
    前記処理液は、半導体デバイス用の処理液であって、
    前記処理液は、水と、
    有機溶剤と、を含み、
    前記有機溶剤が、有機溶剤A及び有機溶剤Bからなる組合せであって、下記の組合せ1~6のいずれかである組合せを少なくとも含み、
    前記処理液のpHが5以上である、基板の処理方法。
    組合せ1:前記有機溶剤Aが、エチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B1より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ2:前記有機溶剤Aが、ジエチレングリコールモノブチルエーテルであって、前記有機溶剤Bが、1-sec-ブトキシブタン、1-(2-ブトキシエトキシ)エタン-1-オール、1-((2-ブトキシエトキシ)メトキシ)ブタン、1-(2-(エトキシメトキシ)エトキシ)ブタン、(2-ブトキシエトキシ)酢酸、3,6,9,12-テトラオキサヘキサデカン-1-オール、グリセリン、オクタデカノール及びジ(2-ブトキシ)メタンからなる群B2より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ3:前記有機溶剤Aが、ジメチルスルホキシドであって、前記有機溶剤Bが、ジメチルジスルフィド、ジメチルスルフィド及びジメチルスルフォンジメチルジスルフィドからなる群B3より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ4:前記有機溶剤Aが、スルホランであって、前記有機溶剤Bが、3-スルホレン及びジメチルスルホキシドからなる群B4より選択される少なくとも1種である組合せ。
    組合せ5:前記有機溶剤Aが、プロピレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、グリセリンである組合せ。
    組合せ6:前記有機溶剤Aが、ヘキシレングリコールであって、前記有機溶剤Bが、アセトン及びジアセトンアルコールからなる群B6より選択される少なくとも1種である組合せ。
  33. 前記工程Pと前記工程Qとをこの順で繰り返し実施する、請求項31又は32に記載の処理方法。
  34. 前記金属層がコバルト、銅、タングステン、チタン、又はアルミニウムを含む、請求項31~33のいずれか1項に記載の処理方法。
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