KR20200131805A - 드라이에칭잔사를 제거하기 위한 세정액 및 이것을 이용한 반도체기판의 제조방법 - Google Patents

드라이에칭잔사를 제거하기 위한 세정액 및 이것을 이용한 반도체기판의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200131805A
KR20200131805A KR1020207019602A KR20207019602A KR20200131805A KR 20200131805 A KR20200131805 A KR 20200131805A KR 1020207019602 A KR1020207019602 A KR 1020207019602A KR 20207019602 A KR20207019602 A KR 20207019602A KR 20200131805 A KR20200131805 A KR 20200131805A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dry etching
water
cleaning liquid
semiconductor substrate
mass
Prior art date
Application number
KR1020207019602A
Other languages
English (en)
Inventor
타카히로 키쿠나가
히로아키 호리에
키미히로 아오야마
노부오 타지마
Original Assignee
미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 filed Critical 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드
Publication of KR20200131805A publication Critical patent/KR20200131805A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H01L21/02068—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
    • H01L21/02071—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers the processing being a delineation, e.g. RIE, of conductive layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D17/00—Detergent materials or soaps characterised by their shape or physical properties
    • C11D17/08—Liquid soap, e.g. for dispensers; capsuled
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/22—Organic compounds
    • C11D7/32—Organic compounds containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/22—Organic compounds
    • C11D7/26—Organic compounds containing oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/22—Organic compounds
    • C11D7/32—Organic compounds containing nitrogen
    • C11D7/3209—Amines or imines with one to four nitrogen atoms; Quaternized amines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/22—Organic compounds
    • C11D7/32—Organic compounds containing nitrogen
    • C11D7/3218—Alkanolamines or alkanolimines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/50—Solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/50—Solvents
    • C11D7/5004—Organic solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/50—Solvents
    • C11D7/5004—Organic solvents
    • C11D7/5022—Organic solvents containing oxygen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H01L21/0206—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02178—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32138—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only pre- or post-treatments, e.g. anti-corrosion processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D2111/00—Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
    • C11D2111/10—Objects to be cleaned
    • C11D2111/14—Hard surfaces
    • C11D2111/22—Electronic devices, e.g. PCBs or semiconductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

본 발명에 따르면, 아민 화합물(A) 0.2~20질량%, 수용성 유기용매(B) 40~70질량% 및 물을 함유하는 세정액으로서, 상기 아민 화합물(A)이 n-부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 1,4-부탄디아민, 디부틸아민, 3-아미노-1-프로판올, N,N-디에틸-1,3-디아미노프로판, 및 비스(헥사메틸렌)트리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상을 함유하고, 또한 상기 수용성 유기용매(B)의 20℃에 있어서의 점도가 10mPa·s 이하이며, pH가 9.0~14의 범위에 있는 세정액을 제공할 수 있다.

Description

드라이에칭잔사를 제거하기 위한 세정액 및 이것을 이용한 반도체기판의 제조방법
본 발명은, 반도체기판의 제조공정에 있어서, 코발트를 함유하는 금속배선층 및 층간절연막의 데미지를 억제하고, 피처리표면의 드라이에칭잔사와 드라이에칭 스토퍼층을 제거하는 세정액 및 이것을 이용한 반도체기판의 제조방법에 관한 것이다.
반도체기판의 제조공정에는 드라이에칭공정이 있고, 특정 재료를 다른 재료에 대하여 선택적으로 제거하는 공정을 포함하고 있다. 이 때, 드라이에칭잔사라고 불리는 에칭의 잔존물이나 금속부스러기 등이 에칭처리 후의 표면에 잔존하여, 이것을 제거하기 위해 세정액이 이용된다.
최근의 반도체기판에 있어서는, 배선재료로서는 구리가 사용되고, 층간절연막으로는 저유전율막(이하, 「Low-k막」이라고 칭한다)이 사용되고 있다. 그러나, 배선의 미세화가 진행됨에 따라, 일렉트로마이그레이션이 일어나기 쉬워져, 구리배선의 신뢰성 저하가 문제시되고 있다. 이 때문에, 일렉트로마이그레이션 내성을 향상시키는 대체재료로서, 코발트가 제창되고 있다. 한편, 이 배선재료를 포함하는 기판을 드라이에칭할 때, 처리 후의 기판 표면에 유기계나 실리콘계의 드라이에칭잔사가 남는다. 또한, 반도체기판에는, 드라이에칭에 의한 배선재료에의 데미지를 방지하기 위해, 산화알루미늄 등의 드라이에칭스토퍼층이 포함되어 있는 경우가 있다.
따라서, 기판의 배선재료 및 층간절연막을 방식하면서, 드라이에칭잔사와 드라이에칭스토퍼층을 제거하는 세정기술이 요구되고 있다. 나아가, 세정 후의 제막공정에 바람직하지 않은 현상인, 산화알루미늄 등의 드라이에칭스토퍼층의 사이드에칭을 억제할 필요가 있다.
드라이에칭잔사를 취약화시키기 위해 산화환원제가 세정액에 사용되는 경우가 있다. 그러나 산화환원제는, 세정액 중의 성분분해로 인한 성능열화, 기판 표면의 재질변화 등을 유기하는 문제가 있다.
또한, 배선재료의 데미지를 방지하기 위해 방식제가 사용되는 경우도 있는데, 배선재료 표면에 흡착한 방식제는, 세정 후의 제막공정에 문제가 발생하지 않도록 제거할 필요가 있다. 함질소복소환식 화합물은 대표적인 코발트방식제이나, 일반적인 세정액으로 배선재료 표면으로부터 제거하는 것은 용이하지 않다.
코발트배선재료를 포함하는 기판용의 세정액에 있어서, 하이드록실아민 화합물과, 특정구조의 함질소 화합물과, 유기용제와 물로 이루어지는 약액을 이용하여 세정하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1). 그러나, 잔사를 용해시키기 위해 환원제인 하이드록실아민 화합물이 사용되고 있다. 또한, 방식제인 함질소복소환식 화합물을 첨가하지 않으면, 코발트에의 데미지를 충분히 억제할 수 없다
코발트배선재료를 포함하는 기판용의 세정액에 있어서, 알칼리금속 화합물, 과산화물, 알칼리토류금속 및 물로 이루어지는 약액을 이용하여 세정하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 2). 그러나, 드라이에칭잔사를 용해시키기 위해 산화제로서 과산화물이 사용되고 있고, 방식제를 첨가하지 않으면 코발트에의 데미지를 억제할 수 없다.
국제공개 제2017-119350호 국제공개 제2016-076033호
본 발명의 과제는, 종래의 방법으로는 대응이 곤란했던, 코발트를 함유하는 금속배선층 및 층간절연막을 방식하고, 드라이에칭잔사 및 드라이에칭스토퍼층의 제거를 행할 수 있는 세정액 및 이것을 이용한 코발트를 포함하는 반도체기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 예의 검토한 결과, 특정의 아민 화합물(A), 수용성 유기용제(B) 및 물을 함유하는 세정액을 이용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하였다.
즉, 본 발명은 이하와 같다.
<1> 아민 화합물(A) 0.2~20질량%, 수용성 유기용매(B) 40~70질량%, 및 물을 함유하는 세정액으로서,
상기 아민 화합물(A)이, n-부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 1,4-부탄디아민, 디부틸아민, 3-아미노-1-프로판올, N,N-디에틸-1,3-디아미노프로판, 및 비스(헥사메틸렌)트리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상을 함유하고, 또한 상기 수용성 유기용매(B)의 20℃에 있어서의 점도가 10mPa·s 이하이며, pH가 9.0~14의 범위에 있는, 상기 세정액이다.
<2> 상기 아민 화합물(A)의 함유량이 0.2~4.0질량%인, 상기 <1>에 기재된 세정액이다.
<3> 상기 물의 함유량이 28~59질량%인, 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 세정액이다.
<4> 상기 수용성 유기용매(B)가, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 및 N,N-디메틸이소부틸아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상을 함유하는, 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 세정액이다.
<5> 상기 아민 화합물(A)이, 3-아미노-1-프로판올, N,N-디에틸-1,3-디아미노프로판, 및 비스(헥사메틸렌)트리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상을 함유하는, 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 세정액이다.
<6> 드라이에칭잔사를 제거하기 위한, 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 세정액이다.
<7> 상기 <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 기재된 세정액을 이용하여, 코발트를 포함하는 반도체기판을 세정하는 공정을 포함하는, 반도체기판의 제조방법이다.
<8> 상기 반도체기판이, 코발트를 함유하는 금속배선층과, 층간절연막과, 산화알루미늄을 함유하는 드라이에칭스토퍼층을 포함하는, 상기 <7>에 기재된 반도체기판의 제조방법이다.
본 발명에 의해, 반도체기판의 제조공정에 있어서, 코발트를 함유하는 금속배선층 및 층간절연막의 데미지를 억제하고, 기판 표면의 드라이에칭잔사와 드라이에칭스토퍼층을 선택적으로 제거가능한 세정액 및 이것을 이용한 반도체기판의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 드라이에칭잔사 제거 전의 코발트를 함유하는 반도체기판의 일례를 나타내는 개략단면도이다.
본 발명의 세정액은, 특정의 아민 화합물(A), 수용성 유기용매(B), 및 물을 함유한다. 이하, 상세히 설명한다.
[아민 화합물(A)]
본 발명에서 사용하는 아민 화합물(A)은, 코발트방식성의 관점에서, 특정의 아민 화합물로부터 선택되는 1 이상을 함유한다.
구체적으로는, n-부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 1,4-부탄디아민, 디부틸아민, 3-아미노-1-프로판올, N,N-디에틸-1,3-디아미노프로판 및 비스(헥사메틸렌)트리아민을 들 수 있다. 이들 중에서도, 고온조건에서도 휘발이 적은 3-아미노-1-프로판올, N,N-디에틸-1,3-디아미노프로판, 및 비스(헥사메틸렌)트리아민이 바람직하다. 이들은, 시판품을 용이하게 입수할 수 있고, 또한 호적하게 사용할 수 있다.
세정액 중의 아민 화합물(A)의 함유량은, 0.2~20질량%의 범위이며, 0.2~8.0질량%의 범위가 바람직하고, 0.2~4.0질량%의 범위가 보다 바람직하고, 0.5~4.0질량%의 범위가 특히 바람직하고, 이들 범위에 있음으로써, 드라이에칭잔사의 제거성과 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 제거성을 양립할 수 있다.
사용량이 과도하게 많은 경우, 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 제거성이 높아지고, 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 사이드에칭이 증대하는 경우가 있다. 한편, 사용량이 과도하게 적은 경우, 드라이에칭잔사와 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 제거성이 불충분해지는 경우가 있다.
[수용성 유기용매(B)]
본 발명에서 사용하는 수용성 유기용매(B)는, 20℃에 있어서의 점도가 10mPa·s 이하인 물에 가용인 용매이다.
구체적으로는, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(이하, DGME), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(이하, DGMB), 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르(이하, TGME), 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(이하, DPGMG), 및 N,N-디메틸이소부틸아미드(이하, DMIB)를 바람직하게 들 수 있다. 이들은, 시판품을 용이하게 입수할 수 있고, 또한 호적하게 사용할 수 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
세정액 중의 수용성 유기용매(B)의 함유량은, 40~70질량%의 범위이며, 45~65질량%의 범위가 바람직하다. 사용량이 과도하게 적은 경우, 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 제거성이 높아지고, 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 사이드에칭이 증대하는 경우가 있다. 또한, 코발트의 방식성이 불충분해지는 경우도 있다. 한편, 사용량이 과도하게 많은 경우, 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 제거성이 저하되고, 세정시간이 길어지는 경우가 있다.
[물]
본 발명에서 사용되는 물로는, 수도수, 공업용수, 지하수, 증류수, 이온교환수, 초순수 등 특별히 한정은 없으나, 바람직하게는 이온교환수, 보다 바람직하게는 초순수이다.
세정액 중의 물의 함유량은, 28~59질량%의 범위가 바람직하고, 34~54질량%의 범위가 보다 바람직하다.
[세정액]
본 발명의 세정액은, 상기 아민 화합물(A), 수용성 유기용매(B), 및 물을 일반적인 방법으로 균일하게 교반하여 조제할 수 있다.
세정액의 pH는 9.0~14이며, 11~13이 바람직하다. pH가 과도하게 낮아지면, 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 제거성이나 코발트의 방식성이 저하되고, pH가 과도하게 높아지면 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 제거성이 높아지고, 산화알루미늄을 포함하는 드라이에칭스토퍼층의 사이드에칭이 증대하는 경우가 있다.
pH조정은, 아민 화합물(A)의 함유량만으로 조정할 수도 있으나, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 산을 첨가할 수도 있다.
[반도체기판]
본 발명의 세정액이 사용되는 반도체기판은, 코발트를 함유하는 금속배선층, 층간절연막, 및 드라이에칭스토퍼층을 가지고 있는 것이 바람직하고, 기판 표면에 드라이에칭 후의 잔사가 존재한다. 특히, 반도체기판이 드라이에칭잔사로서 마스크패턴잔사(유기물계 화합물잔사)를 갖는 경우에 있어서 효과적이다. 또한, 상기 층간절연막은, 저유전율막(Low-k막)을 포함하고 있을 수도 있다. 또한, 상기 드라이에칭스토퍼층은, 산화알루미늄을 포함하는 것이 바람직하다.
[반도체기판의 제조방법]
본 발명의 반도체기판의 제조방법은, 상기 본 발명의 세정액을 이용하여, 코발트를 포함하는 반도체기판을 세정하는 공정을 포함한다.
예를 들어, 드라이에칭처리 후의 반도체기판에 대하여, 본 발명의 세정액을 침지처리 또는 매엽처리의 방법으로 사용할 수 있다. 처리온도는, 통상 10~70℃이며, 40~60℃가 바람직하다. 처리시간은, 통상 0.5~10분이며, 1~5분이 바람직하다. 본 발명의 세정액을 사용한 후의 린스액으로는, 물로 린스하는 것만으로도 충분하나, 알코올과 같은 유기용제나 암모니아수를 사용할 수도 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이하의 실시예로 전혀 한정되는 것은 아니다.
<평가기판>
드라이에칭잔사 제거성 평가용(평가I): 유기물(탄소, 수소, 산소, 질소)로 이루어지는 하층반사방지막(막두께: 400Å),
드라이에칭스토퍼층 제거성 평가용(평가II): 산화알루미늄막(막두께: 3000Å),
금속배선방식성 평가용(평가III): 코발트막(막두께: 2000Å)을 사용하였다.
층간절연막방식성 평가용(평가IV): 규소, 탄소, 수소, 산소로 이루어지는 Low-k막(막두께: 3000Å)
<평가기판의 제작방법>
하층반사방지막 및 Low-k막은, 각각 실리콘웨이퍼 상에 스핀코팅하여 성막하였다.
산화알루미늄막은, 실리콘웨이퍼 상에 물리기상성장법으로 성막하였다.
코발트막은, 실리콘웨이퍼 상에 5000Å의 산화실리콘, 250Å의 티탄의 순으로 퇴적시키고, 그 위에 화학기상성장법으로 성막하였다.
<평가방법>
[처리조건]
1×1cm, 또는 2×2cm 사이즈의 상기 평가기판의 시험편을 60℃의 세정액 10g에 침지시키고, 처리 후의 시험편을 물린스하였다.
[막두께측정]
하층반사방지막, 산화알루미늄막, 및 Low-k막의 막두께는, 광학식 막두께계 n&k1280(n&k테크놀로지제)으로 측정하였다. 코발트의 막두께감소량은, ICP-AES iCAP6300(Thermo Scientific제)을 이용하여, 처리 후의 세정액 중의 금속농도로부터 산출하였다.
(막두께감소량[Å]=세정액 중의 금속 용해량[g]×108÷밀도[g/cm3]÷시험편의 표면적[cm2])
에칭레이트[Å/min]는, 막두께감소량을 처리시간(산화알루미늄막은 1분, 코발트막은 4분, Low-k막은 5분)으로 나눔으로써 산출하였다.
판정;
(평가I): 드라이에칭잔사의 제거성
하층반사방지막의 제거시간(하층반사방지막이 박리되고, 하지재가 육안으로 보인 시점의 시간)으로 판정하였다.
G: 15분 미만
A: 15분~30분 미만
P: 30분~60분
(평가II): 산화알루미늄막의 제거성
산화알루미늄막의 에칭레이트로 판정하였다.
G: 15~50Å/min 미만
A1: 10~15Å/min 미만
A2: 50~60Å/min
P1: 10Å/min 미만.
P2: 60Å/min 초과.
G, A1 및 A2판정을 합격으로 한다.
(평가III): 코발트의 방식성
코발트막의 에칭레이트로 판정하였다.
G: 1Å/min 미만.
P: 1Å/min 이상.
G판정을 합격으로 한다.
(평가IV): Low-k막의 방식성
Low-k막의 에칭레이트로 판정하였다.
G: 1Å/min 미만.
P: 1Å/min 이상.
G판정을 합격으로 한다.
[pH]
세정액의 pH를, HORIBA제 pH METER F-52로 측정하였다. 측정온도는, 25℃로 하였다.
[점도]
세정액의 점도를, 시바타과학제 우벨로데점도계로 측정하였다. 측정온도는, 20℃로 하였다.
[실시예 1~22 및 비교예 1~9]
표 1 또는 표 2에 나타낸 조성의 세정액을 사용하여, 상기 평가기판을 처리하여 평가를 행하였다. 표 1 또는 표 2 중의 농도의 단위는, 질량%를 나타낸다. 평가IV는 실시예 1~22에 대하여 평가하고, 모두 G판정이었다.
Figure pct00001
DGME: 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(20℃에 있어서의 점도가 4mPa·s)
DGBE: 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(20℃에 있어서의 점도가 7mPa·s)
TGME: 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르(20℃에 있어서의 점도가 8mPa·s)
DPGME: 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(20℃에 있어서의 점도가 4mPa·s)
DMIB: N,N-디메틸이소부틸아미드(20℃에 있어서의 점도가 1mPa·s)
Figure pct00002
글리세린: (20℃에 있어서의 점도가 1500mPa·s)
1: 드라이에칭잔사
2: 드라이에칭스토퍼층
3: 금속배선층(코발트)
4: 층간절연막

Claims (8)

  1. 아민 화합물(A) 0.2~20질량%, 수용성 유기용매(B) 40~70질량%, 및 물을 함유하는 세정액으로서,
    상기 아민 화합물(A)이, n-부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 1,4-부탄디아민, 디부틸아민, 3-아미노-1-프로판올, N,N-디에틸-1,3-디아미노프로판, 및 비스(헥사메틸렌)트리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상을 함유하고, 또한 상기 수용성 유기용매(B)의 20℃에 있어서의 점도가 10mPa·s 이하이며, pH가 9.0~14의 범위에 있는, 상기 세정액.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아민 화합물(A)의 함유량이 0.2~4.0질량%인, 세정액.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 물의 함유량이 28~59질량%인, 세정액.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용성 유기용매(B)가, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 및 N,N-디메틸이소부틸아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상을 함유하는, 세정액.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아민 화합물(A)이, 3-아미노-1-프로판올, N,N-디에틸-1,3-디아미노프로판, 및 비스(헥사메틸렌)트리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상을 함유하는, 세정액.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    드라이에칭잔사를 제거하기 위한, 세정액.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 세정액을 이용하여, 코발트를 포함하는 반도체기판을 세정하는 공정을 포함하는, 반도체기판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반도체기판이, 코발트를 함유하는 금속배선층과, 층간절연막과, 산화알루미늄을 함유하는 드라이에칭스토퍼층을 포함하는, 반도체기판의 제조방법.
KR1020207019602A 2018-03-14 2019-03-05 드라이에칭잔사를 제거하기 위한 세정액 및 이것을 이용한 반도체기판의 제조방법 KR20200131805A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018046290 2018-03-14
JPJP-P-2018-046290 2018-03-14
PCT/JP2019/008639 WO2019176652A1 (ja) 2018-03-14 2019-03-05 ドライエッチング残渣を除去するための洗浄液及びこれを用いた半導体基板の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200131805A true KR20200131805A (ko) 2020-11-24

Family

ID=67907796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207019602A KR20200131805A (ko) 2018-03-14 2019-03-05 드라이에칭잔사를 제거하기 위한 세정액 및 이것을 이용한 반도체기판의 제조방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11441109B2 (ko)
EP (1) EP3767666B1 (ko)
JP (1) JP7306373B2 (ko)
KR (1) KR20200131805A (ko)
CN (1) CN111837218A (ko)
IL (1) IL277280B2 (ko)
TW (1) TWI839349B (ko)
WO (1) WO2019176652A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016076033A1 (ja) 2014-11-13 2016-05-19 三菱瓦斯化学株式会社 コバルトのダメージを抑制した半導体素子の洗浄液、およびこれを用いた半導体素子の洗浄方法
WO2017119350A1 (ja) 2016-01-05 2017-07-13 富士フイルム株式会社 処理液、基板の洗浄方法、及び、半導体デバイスの製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3089089B2 (ja) 1992-04-06 2000-09-18 旭化成工業株式会社 洗浄剤組成物
US6599370B2 (en) * 2000-10-16 2003-07-29 Mallinckrodt Inc. Stabilized alkaline compositions for cleaning microelectronic substrates
US20040256358A1 (en) * 2001-11-02 2004-12-23 Hidetaka Shimizu Method for releasing resist
JP4035701B2 (ja) 2002-03-12 2008-01-23 三菱瓦斯化学株式会社 レジスト剥離剤及びその使用方法
KR101017738B1 (ko) * 2002-03-12 2011-02-28 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤 포토레지스트 박리제 조성물 및 세정 조성물
JP4620680B2 (ja) * 2003-10-29 2011-01-26 マリンクロッド・ベイカー・インコーポレイテッド ハロゲン化金属の腐食阻害剤を含有するアルカリ性のプラズマエッチング／灰化後の残渣の除去剤およびフォトレジスト剥離組成物
US20120048295A1 (en) * 2009-03-11 2012-03-01 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning formulation for removing residues on surfaces
TWI583786B (zh) 2010-01-29 2017-05-21 恩特葛瑞斯股份有限公司 供附有金屬佈線之半導體用清洗劑
JP5858597B2 (ja) * 2010-01-29 2016-02-10 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド タングステン配線半導体用洗浄剤
JP5508130B2 (ja) 2010-05-14 2014-05-28 富士フイルム株式会社 洗浄組成物、半導体装置の製造方法及び洗浄方法
JP2013157516A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Advanced Technology Materials Inc 銅配線半導体用洗浄剤
US9562211B2 (en) * 2013-12-06 2017-02-07 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning formulation for removing residues on surfaces
US10073351B2 (en) * 2014-12-23 2018-09-11 Versum Materials Us, Llc Semi-aqueous photoresist or semiconductor manufacturing residue stripping and cleaning composition with improved silicon passivation
US10301580B2 (en) 2014-12-30 2019-05-28 Versum Materials Us, Llc Stripping compositions having high WN/W etching selectivity
WO2017208767A1 (ja) * 2016-06-03 2017-12-07 富士フイルム株式会社 処理液、基板洗浄方法およびレジストの除去方法
JP6951059B2 (ja) 2016-08-01 2021-10-20 花王株式会社 スクリーン版用洗浄剤組成物

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016076033A1 (ja) 2014-11-13 2016-05-19 三菱瓦斯化学株式会社 コバルトのダメージを抑制した半導体素子の洗浄液、およびこれを用いた半導体素子の洗浄方法
WO2017119350A1 (ja) 2016-01-05 2017-07-13 富士フイルム株式会社 処理液、基板の洗浄方法、及び、半導体デバイスの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019176652A1 (ja) 2019-09-19
JPWO2019176652A1 (ja) 2021-03-11
JP7306373B2 (ja) 2023-07-11
EP3767666A4 (en) 2021-05-19
EP3767666A1 (en) 2021-01-20
US11441109B2 (en) 2022-09-13
US20210047594A1 (en) 2021-02-18
EP3767666B1 (en) 2024-03-27
IL277280A (en) 2020-10-29
IL277280B1 (en) 2024-02-01
TW201938783A (zh) 2019-10-01
CN111837218A (zh) 2020-10-27
TWI839349B (zh) 2024-04-21
IL277280B2 (en) 2024-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102266832B1 (ko) ＴｉＮ 하드 마스크 및 에치 잔류물 제거
EP3040409B1 (en) Stripping compositions having high wn/w etching selectivity
DE60028962T2 (de) Zusammensetzungen zum reinigen von substraten von organischen und plasmaätz-rückständen bei halbleiter-vorrichtungen
KR102503357B1 (ko) 반도체 기판으로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 스트리핑 조성물
KR101382700B1 (ko) 반도체 드라이 프로세스 후의 잔사 제거액 및 이를 이용한 잔사 제거 방법
CN110777381A (zh) 用于TiN硬掩模去除和蚀刻残留物清洁的组合物
KR20080072905A (ko) 표면에 저유전 물질이 있는 반도체 웨이퍼를 재생하기 위한조성물 및 방법
TW201542772A (zh) 蝕刻組成物
KR101544827B1 (ko) 세정 조성물 및 세정방법
KR20100100841A (ko) 반도체 디바이스용 기판의 세정 방법 및 세정액
EP3143117B1 (en) Tin pull-back and cleaning composition
EP1466963B1 (en) Cleaning liquid composition for semiconductor substrate
KR101132084B1 (ko) 초저의 유전체 식각율을 갖는 세정 조성물
KR20190016093A (ko) 포스트 화학적-기계적-폴리싱 세정용 조성물
KR20200131805A (ko) 드라이에칭잔사를 제거하기 위한 세정액 및 이것을 이용한 반도체기판의 제조방법
EP2687589A2 (en) Copper passivating post-chemical mechanical polishing cleaning composition and method of use
KR101354419B1 (ko) 반도체 드라이 프로세스 후의 잔사 제거액 및 그것을 이용한 잔사 제거 방법
CN109976110A (zh) 一种清洗液
CN111315859A (zh) 基于氟化物的清洁组合物
JP2010267818A (ja) 半導体基板洗浄液及びそれを用いた半導体基板洗浄方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal