TW202039812A - 洗淨液 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在於提供一種稀釋引起的pH值的變動得到抑制的半導體基板用的洗淨液。本發明的洗淨液為包含螯合劑的半導體基板用的洗淨液,且螯合劑所具有的酸解離常數(pKa)與洗淨液的pH值滿足下述式(A)的條件。 pKa-1<pH值<pKa+1     (A)

Description

洗淨液
本發明是有關於一種於半導體基板的洗淨中使用的洗淨液。
電荷耦合裝置(Charge-Coupled Device,CCD)、記憶體(memory)等半導體元件是使用光微影技術於基板上形成微細的電子電路圖案而製造。具體而言,於在基板上具有成為配線材料的金屬膜、蝕刻停止層、及層間絕緣層的積層體上形成抗蝕劑膜,並實施光微影步驟及乾式蝕刻步驟(例如,電漿蝕刻處理),藉此製造半導體元件。 於經過乾式蝕刻步驟的基板上,有時殘存乾式蝕刻殘渣物(例如,源自金屬硬遮罩的鈦系金屬等金屬成分、或源自光阻劑膜的有機成分)。
於半導體元件的製造中,有時進行化學機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)處理,所述處理是使用包含研磨微粒子(例如,二氧化矽、氧化鋁等)的研磨漿料使具有金屬配線膜、位障金屬、及絕緣膜等的基板表面平坦化。於CMP處理中,源自CMP處理中使用的研磨微粒子、經研磨的配線金屬膜、位障金屬等的金屬成分容易殘存於研磨後的半導體基板表面。 該些殘渣物可使配線間短路而對半導體的電氣特性造成影響,因此進行自半導體基板的表面去除該些殘渣物的洗淨步驟。
例如,專利文獻1中記載有:一種半導體裝置用基板洗淨液,其含有(A)螯合劑、(B)特定的二胺化合物、及(C)水,且pH值為8以上且14以下。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-139307號公報
[發明所欲解決之課題] 本發明者等人以專利文獻1等為參考而對半導體基板用的洗淨液進行了研究,結果得知:就原材料、保管及搬運中所花費的成本的方面、以及殘渣物去除性能的經時穩定性的提高的方面而言,該些洗淨液大多以水的含量比使用時少的濃縮液的形態進行製造以及銷售,為了製成適合於基板的洗淨的濃度而利用水等進行稀釋,結果洗淨液的pH值大幅變動,從而有產生殘渣物去除性能的偏差的擔憂。
本發明的課題在於提供一種稀釋引起的pH值的變動得到抑制的半導體基板用的洗淨液。 [解決課題之手段]
本發明者等人發現藉由以下構成可解決所述課題。
〔1〕一種洗淨液,其為包含螯合劑的半導體基板用的洗淨液,且 螯合劑的酸解離常數(pKa)與洗淨液的pH值滿足後述式(A)的條件。 〔2〕如〔1〕所述的洗淨液,其中螯合劑具有選自羧基、及膦酸基中的至少一種配位基。 〔3〕如〔1〕或〔2〕所述的洗淨液,其中螯合劑包含選自二伸乙三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、亞胺基二乙酸、甘胺酸(glycine)、β-丙胺酸(β-alanine)、精胺酸(arginine)、檸檬酸、酒石酸、1-羥基亞乙基-1,1'-二膦酸、及乙二胺四(亞甲基膦酸)中的至少一種。 〔4〕如〔1〕至〔3〕中任一項所述的洗淨液,其中洗淨液包含兩種以上的螯合劑。 〔5〕如〔4〕所述的洗淨液,其中兩種以上的螯合劑中、相對於一種螯合劑的含量的另一種螯合劑的含量的比率以質量比計為1~5000。 〔6〕如〔1〕至〔5〕中任一項所述的洗淨液,其中螯合劑的含量相對於洗淨液的總質量而為0.01質量%~30質量%。 〔7〕如〔1〕至〔6〕中任一項所述的洗淨液,其中洗淨液進而包含選自界面活性劑、及防蝕劑中的至少一種成分。 〔8〕如〔7〕所述的洗淨液,其中防蝕劑包含選自由雜環式化合物、羥基胺化合物、抗壞血酸化合物、及兒茶酚化合物所組成的群組中的至少一種。 〔9〕如〔8〕所述的洗淨液,其中雜環式化合物包含選自由唑化合物、吡啶化合物、吡嗪化合物、嘧啶化合物、哌嗪化合物、及環狀脒化合物所組成的群組中的至少一種。 〔10〕如〔7〕至〔9〕中任一項所述的洗淨液,其中防蝕劑包含選自由羥基胺化合物、抗壞血酸化合物、及兒茶酚化合物所組成的群組中的至少一種。 〔11〕如〔1〕至〔10〕中任一項所述的洗淨液,其中洗淨液進而包含界面活性劑、及鹼性有機化合物。 〔12〕如〔7〕至〔11〕中任一項所述的洗淨液,其中界面活性劑包含陰離子性界面活性劑。 〔13〕如〔12〕所述的洗淨液,其中陰離子性界面活性劑包含選自由磷酸酯系界面活性劑、膦酸系界面活性劑、磺酸系界面活性劑、及羧酸系界面活性劑所組成的群組中的至少一種。 〔14〕如〔12〕或〔13〕所述的洗淨液,其中螯合劑包含具有羧基的羧酸系螯合劑, 陰離子性界面活性劑包含選自由磷酸酯系界面活性劑、膦酸系界面活性劑、磺酸系界面活性劑、及羧酸系界面活性劑所組成的群組中的至少一種。 〔15〕如〔12〕或〔13〕所述的洗淨液,其中螯合劑包含具有膦酸基的膦酸系螯合劑, 陰離子性界面活性劑包含選自由磷酸酯系界面活性劑、膦酸系界面活性劑、及磺酸系界面活性劑所組成的群組中的至少一種。 〔16〕如〔7〕至〔15〕中任一項所述的洗淨液,其中界面活性劑包含非離子性界面活性劑。 〔17〕如〔1〕至〔10〕中任一項所述的洗淨液,其中洗淨液進而包含pH值調整劑。 〔18〕如〔1〕至〔17〕中任一項所述的洗淨液,其中洗淨液的pH值於25℃下為7.5~12.0。 〔19〕如〔1〕至〔18〕中任一項所述的洗淨液,其中洗淨液的pH值於25℃下為8.0~12.0。 〔20〕如〔1〕至〔19〕中任一項所述的洗淨液,進而包含水。 〔21〕如〔1〕至〔20〕中任一項所述的洗淨液,其中洗淨液中所含的金屬的含量相對於洗淨液的總質量而為100質量ppb以下。 〔22〕如〔1〕至〔21〕中任一項所述的洗淨液,其中洗淨液中所含的粒徑為0.4 μm以上的粒子的含量是每1 mL洗淨液中1000個以下。 〔23〕如〔1〕至〔22〕中任一項所述的洗淨液,其為於實施了化學機械研磨處理的半導體基板的洗淨中使用的洗淨液。 [發明的效果]
根據本發明,可提供一種稀釋引起的pH值的變動得到抑制的半導體基板用的洗淨液。
以下,說明用於實施本發明的形態的一例。 於本說明書中,使用「~」來表示的數值範圍是指包含「~」前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。
於本說明書中,在某成分存在兩種以上的情況下,該成分的「含量」是指該些兩種以上的成分的合計含量。 於本說明書中,「ppm」是指「百萬分率(parts-per-million)(10-6 )」,「ppb」是指「十億分率(parts-per-billion)(10-9 )」,「ppt」是指「兆分率(parts-per-trillion)(10-12 )」。 於本說明書中記載的化合物中,在並無特別限定的情況下,亦可包含異構體(原子數相同但結構不同的化合物)、光學異構體、及同位素。另外,異構體及同位素可包含僅一種,亦可包含多種。
[洗淨液] 本發明的洗淨液(以下,亦簡單記載為「洗淨液」)為包含螯合劑的半導體基板用的洗淨液,且 螯合劑所具有酸解離常數(pKa)與洗淨液的pH值滿足下述式(A)的條件。 pKa-1<pH值<pKa+1     (A)
本發明的洗淨液藉由設為所述構成,而即便於出於使用等目的進行稀釋的情況下,亦可抑制洗淨液的pH值的變動,結果,可提供一種稀釋率引起的殘渣物去除性能的偏差得到抑制且殘渣物去除性能的穩定性優異的洗淨液。 再者,所謂「半導體基板用的洗淨液」,是指於半導體基板的洗淨中使用。
以下,對洗淨液中所含的各成分進行說明。
〔螯合劑〕 洗淨液中使用的螯合劑為具有如下功能的化合物:於半導體基板的洗淨步驟中,與殘渣物中所含的金屬進行螯合化。其中,較佳為於一分子中具有兩個以上的與金屬離子進行配位鍵結的官能基(配位基)的化合物。
本發明的洗淨液的特徵在於:包含至少一種相對於洗淨液的pH值而pKa滿足所述式(A)的關係般的螯合劑。 再者,於螯合劑的pKa存在多個的情況下,只要多個pKa中的任一個pKa相對於洗淨液的pH值而滿足所述式(A)的關係即可。 滿足所述式(A)的關係的螯合劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。另外,亦可將滿足所述式(A)的關係的螯合劑、與不滿足所述式(A)的關係的螯合劑組合使用。
作為螯合劑所具有的配位基,例如可列舉酸基、及陽離子性基。作為酸基,例如可列舉:羧基、膦酸基、磺基、及酚性羥基。作為陽離子性基,例如可列舉胺基。 螯合劑較佳為具有酸基作為配位基,更佳為具有選自羧基、及膦酸基中的至少一種配位基。
作為螯合劑,可列舉有機系螯合劑、及無機系螯合劑。 有機系螯合劑為包含有機化合物的螯合劑,例如可列舉:具有羧基作為配位基的羧酸系螯合劑、及具有膦酸基作為配位基的膦酸系螯合劑。 作為無機系螯合劑,可列舉縮合磷酸及其鹽。 作為螯合劑,較佳為有機系螯合劑,更佳為具有選自羧基、及膦酸基中的至少一種配位基的有機系螯合劑。
作為螯合劑,較佳為低分子量的螯合劑。低分子量的螯合劑的分子量較佳為600以下,更佳為450以下,進而佳為300以下。 另外,於螯合劑為有機系螯合劑的情況下,其碳數較佳為15以下,更佳為12以下,進而佳為8以下。
(羧酸系螯合劑) 羧酸系螯合劑為於分子內具有羧基作為配位基的螯合劑,例如可列舉:胺基多羧酸系螯合劑、胺基酸系螯合劑、羥基羧酸系螯合劑、及脂肪族羧酸系螯合劑。
作為胺基多羧酸系螯合劑,例如可列舉:丁二胺四乙酸、二伸乙三胺五乙酸(diethylenetriamine pentaacetic acid,DTPA)、乙二胺四丙酸、三伸乙四胺六乙酸、1,3-二胺基-2-羥基丙烷-N,N,N',N'-四乙酸、丙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid,EDTA)、反式-1,2-二胺基環己烷四乙酸、乙二胺二乙酸、乙二胺二丙酸、1,6-六亞甲基-二胺-N,N,N',N'-四乙酸、N,N-雙(2-羥基苄基)乙二胺-N,N-二乙酸、二胺基丙烷四乙酸、1,4,7,10-四氮雜環十二烷-四乙酸、二胺基丙醇四乙酸、(羥基乙基)乙二胺三乙酸、及亞胺基二乙酸(imino diacetic acid,IDA)。 其中,較佳為二伸乙三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、反式-1,2-二胺基環己烷四乙酸、或亞胺基二乙酸(IDA)。
作為胺基酸系螯合劑,例如可列舉:甘胺酸、絲胺酸(serine)、丙胺酸、離胺酸(lysine)、白胺酸(leucine)、異白胺酸、胱胺酸(cystine)、半胱胺酸(cysteine)、乙硫胺酸(ethionine)、蘇胺酸(threonine)、色胺酸(tryptophan)、酪胺酸(tyrosine)、纈胺酸(valine)、組胺酸(histidine)、組胺酸衍生物、天冬醯胺(asparagine)、天冬胺酸(aspartic acid)、麩醯胺(glutamine)、麩胺酸(glutamic acid)、精胺酸、脯胺酸(proline)、甲硫胺酸(methionine)、苯基丙胺酸、日本專利特開2016-086094號公報的段落[0021]~段落[0023]中記載的化合物、以及該些的鹽。再者,丙胺酸可為α-丙胺酸(2-胺基丙酸)、及β-丙胺酸(3-胺基丙酸)的任一種,較佳為β-丙胺酸。另外,作為組胺酸衍生物,可引用日本專利特開2015-165561號公報、日本專利特開2015-165562號公報等中記載的化合物,將該些內容組入本說明書中。另外,作為鹽,可列舉:鈉鹽、鉀鹽等鹼金屬鹽、銨鹽、碳酸鹽、及乙酸鹽等。
作為羥基羧酸系螯合劑,例如可列舉:蘋果酸、檸檬酸、乙醇酸、葡糖酸、庚醣酸(heptonic acid)、酒石酸、及乳酸,較佳為檸檬酸、或酒石酸。
作為脂肪族羧酸系螯合劑,例如可列舉:草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、癸二酸、及馬來酸。
作為羧酸系螯合劑,較佳為胺基多羧酸系螯合劑、胺基酸系螯合劑、或羥基羧酸系螯合劑,更佳為二伸乙三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、反式-1,2-二胺基環己烷四乙酸、亞胺基二乙酸(IDA)、精胺酸、甘胺酸、β-丙胺酸、檸檬酸、酒石酸、或草酸。
(膦酸系螯合劑) 膦酸系螯合劑為於分子內具有至少一個膦酸基的螯合劑。作為膦酸系螯合劑,例如可列舉下述通式[1]、通式[2]及通式[3]所表示的化合物。
[化1]
Figure 02_image001
式中,X表示氫原子或羥基,R1 表示氫原子或碳數1~10的烷基。
通式[1]中的R1 所表示的碳數1~10的烷基可為直鏈狀、分支狀及環狀的任一種。作為R1 所表示的碳數1~10的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、環丁基、正戊基、異戊基、第二戊基、第三戊基、新戊基、2-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、環戊基、正己基、異己基、第二己基、第三己基、新己基、2-甲基戊基、1,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1-乙基丁基、環己基、正庚基、異庚基、第二庚基、第三庚基、新庚基、環庚基、正辛基、異辛基、第二辛基、第三辛基、新辛基、2-乙基己基、環辛基、正壬基、異壬基、第二壬基、第三壬基、新壬基、環壬基、正癸基、異癸基、第二癸基、第三癸基、新癸基、環癸基、冰片基、薄荷腦基(menthyl group)、金剛烷基、及十氫萘基。 作為通式[1]中的R1 ,較佳為碳數1~10的烷基,更佳為甲基、乙基、正丙基、或異丙基。 再者,於本說明書中記載的烷基的具體例中,n-表示正(normal-)體。
作為通式[1]中的X,較佳為羥基。
作為通式[1]所表示的膦酸系螯合劑,較佳為亞乙基二膦酸、1-羥基亞乙基-1,1'-二膦酸(1-hydroxyethylidene-1,1'-diphosphonic acid,HEDP)、1-羥基亞丙基-1,1'-二膦酸、或1-羥基亞丁基-1,1'-二膦酸。
[化2]
Figure 02_image003
式中,Q表示氫原子或-R3 -PO3 H2 ,R2 及R3 分別獨立地表示伸烷基,Y表示氫原子、-R3 -PO3 H2 、或下述通式[4]所表示的基。
[化3]
Figure 02_image005
式中,Q及R3 與通式[2]中的Q及R3 相同。
作為通式[2]中R2 所表示的伸烷基,例如可列舉碳數1~12的直鏈狀或分支狀的伸烷基,更具體而言,可列舉:亞甲基、伸乙基、伸丙基、三亞甲基、乙基亞甲基、四亞甲基、2-甲基伸丙基、2-甲基三亞甲基、乙基伸乙基、五亞甲基、2,2-二甲基三亞甲基、2-乙基三亞甲基、六亞甲基、七亞甲基、八亞甲基、2-乙基六亞甲基、九亞甲基、十亞甲基、十一亞甲基、及十二亞甲基。 作為R2 所表示的伸烷基,較佳為碳數1~6的直鏈狀或分支狀的伸烷基,更佳為伸乙基。
作為通式[2]及通式[4]中R3 所表示的伸烷基,可列舉碳數1~10的直鏈狀或分支狀的基,更具體而言,可列舉作為所述R2 所表示的伸烷基而列舉的碳數1~12的直鏈狀或分支狀的伸烷基中的、碳數為1~10的伸烷基。 作為R3 所表示的伸烷基,較佳為亞甲基或伸乙基,更佳為亞甲基。
作為通式[2]及通式[4]中的Q,較佳為-R3 -PO3 H2
作為通式[2]中的Y,較佳為-R3 -PO3 H2 或通式[4]所表示的基,更佳為通式[4]所表示的基。
作為通式[2]所表示的膦酸系螯合劑,較佳為乙基胺基雙(亞甲基膦酸)、十二烷基胺基雙(亞甲基膦酸)、次氮基三(亞甲基膦酸)(nitrilotris(methylene phosphonic acid),NTPO)、乙二胺雙(亞甲基膦酸)(ethylenediamine bis(methylene phosphonic acid),EDDPO)、1,3-丙二胺雙(亞甲基膦酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)(ethylenediamine tetra(methylene phosphonic acid),EDTPO)、乙二胺四(伸乙基膦酸)、1,3-丙二胺四(亞甲基膦酸)(1,3-propylenediamine tetra(methylene phosphonic acid),PDTMP)、1,2-二胺基丙烷四(亞甲基膦酸)、或1,6-六亞甲基二胺四(亞甲基膦酸)。
[化4]
Figure 02_image007
式中,R4 及R5 分別獨立地表示碳數1~4的伸烷基,n表示1~4的整數,Z1 ~Z4 及n個Z5 中的至少四個表示具有膦酸基的烷基,剩餘的表示烷基。
通式[3]中R4 及R5 所表示的碳數1~4的伸烷基可為直鏈狀及分支狀的任一種。作為R4 及R5 所表示的碳數1~4的伸烷基,例如可列舉:亞甲基、伸乙基、伸丙基、三亞甲基、乙基亞甲基、四亞甲基、2-甲基伸丙基、2-甲基三亞甲基、及乙基伸乙基,較佳為伸乙基。
作為通式[3]中的n,較佳為1或2。
作為通式[3]中的Z1 ~Z5 所表示的烷基及具有膦酸基的烷基中的烷基,例如可列舉碳數1~4的直鏈狀或分支狀的基,更具體而言,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、及第三丁基,較佳為甲基。
作為Z1 ~Z5 所表示的具有膦酸基的烷基中的膦酸基的數量,較佳為一個或兩個,更佳為一個。
作為Z1 ~Z5 所表示的具有膦酸基的烷基,例如可列舉:為碳數1~4的直鏈狀或分支狀且具有一個或兩個膦酸基的烷基。更具體而言,可列舉:(單)膦醯基甲基、(單)膦醯基乙基、(單)膦醯基-正丙基、(單)膦醯基異丙基、(單)膦醯基-正丁基、(單)膦醯基異丁基、(單)膦醯基-第二丁基、(單)膦醯基-第三丁基、二膦醯基甲基、二膦醯基乙基、二膦醯基-正丙基、二膦醯基異丙基、二膦醯基-正丁基、二膦醯基異丁基、二膦醯基-第二丁基、及二膦醯基-第三丁基。其中,較佳為(單)膦醯基甲基、或(單)膦醯基乙基,更佳為(單)膦醯基甲基。
作為通式[3]中的Z1 ~Z5 ,較佳為Z1 ~Z4 及n個Z5 全部為所述具有膦酸基的烷基。
作為通式[3]所表示的膦酸系螯合劑,較佳為二伸乙三胺五(亞甲基膦酸)(diethylenetriamine penta(methylene phosphonic acid),DEPPO)、二伸乙三胺五(伸乙基膦酸)、三伸乙四胺六(亞甲基膦酸)、或三伸乙四胺六(伸乙基膦酸)。
作為洗淨液中使用的膦酸系螯合劑,不僅可使用所述通式[1]、通式[2]及通式[3]所表示的膦酸系螯合劑,亦可引用國際公開第2018/020878號說明書的段落[0026]~段落[0036]中記載的化合物、及國際公開第2018/030006號說明書的段落[0031]~段落[0046]中記載的化合物((共)聚合物),將該些內容組入本說明書中。
作為洗淨液中使用的膦酸系螯合劑,較佳為於所述通式[1]、通式[2]及通式[3]所表示的膦酸系螯合劑各者中作為較佳的具體例而列舉的化合物,更佳為HEDP、NTPO、EDTPO、或DEPPO,進而佳為HEDP、或EDTPO。
再者,膦酸系螯合劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。 另外,市售的膦酸系螯合劑中,有時除了包含膦酸系螯合劑以外,亦包含蒸餾水、去離子水、及超純水等水,即便使用包含此種水的膦酸系螯合劑亦無任何妨礙。
作為無機系螯合劑的縮合磷酸及其鹽例如可列舉:焦磷酸及其鹽、偏磷酸及其鹽、三聚磷酸及其鹽、及六偏磷酸及其鹽。
螯合劑較佳為DTPA、EDTA、反式-1,2-二胺基環己烷四乙酸、IDA、精胺酸、甘胺酸、β-丙胺酸、檸檬酸、酒石酸、草酸、HEDP、NTPO、EDTPO、或DEPPO,更佳為二伸乙三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、亞胺基二乙酸、甘胺酸、β-丙胺酸、精胺酸、檸檬酸、酒石酸、1-羥基亞乙基-1,1'-二膦酸(HEDP)、或乙二胺四(亞甲基膦酸)(EDTPO)。
螯合劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用,較佳為將兩種以上組合使用。其中,更佳為兩種以上的螯合劑中,一種為具有羧基的羧酸系螯合劑,另一種為具有膦酸基的膦酸系螯合劑。 另外,作為兩種以上的螯合劑的組合,較佳為選自精胺酸、檸檬酸、及酒石酸中的至少一種具有羧基的羧酸系螯合劑、與選自1-羥基亞乙基-1,1'-二膦酸、及乙二胺四(亞甲基膦酸)中的至少一種具有膦酸基的膦酸系螯合劑的組合。
於洗淨液包含兩種以上的螯合劑的情況下,各者的含量的比率並無特別限制,相對於一種螯合劑的含量的另一種螯合劑的含量的比率以質量比計較佳為1~5000,更佳為1~3000,進而佳為5~1000,特佳為10~500。再者,於洗淨液包含三種以上的螯合劑的情況下,是指三種以上的螯合劑中的兩種螯合劑的含量的比率為所述關係。
洗淨液中的螯合劑的含量(包含兩種以上的螯合劑的情況下為合計含量)並無特別限制,就稀釋引起的pH值變動的抑制性能更優異的方面而言,相對於洗淨液的總質量,較佳為0.001質量%以上,更佳為0.01質量%以上,進而佳為0.05質量%以上。螯合劑的含量(包含兩種以上的螯合劑的情況下為合計含量)的上限並無特別限制,就伴隨溶解度的不穩定性的經時穩定性優異的方面而言,相對於洗淨液的總質量,較佳為30質量%以下,更佳為20質量%以下,進而佳為10質量%以下。
〔水〕 洗淨液較佳為包含水作為溶劑。 洗淨液中所使用的水的種類若為不會對半導體基板造成不良影響的種類,則並無特別限制,可使用蒸餾水、去離子水、及純水(超純水)。就幾乎不含雜質、對半導體基板的製造步驟中的半導體基板的影響更少的方面而言,較佳為純水。 洗淨液中,水的含量並無特別限制,例如相對於洗淨液的總質量而為1質量%~99質量%。
〔界面活性劑、防蝕劑(成分B)〕 洗淨液視需要亦可進而包含選自界面活性劑、及防蝕劑中的至少一種成分(以下,亦記載為「成分B」)。 對作為成分B而包含於洗淨液中的界面活性劑、及防蝕劑進行說明。
(界面活性劑) 洗淨液亦可包含界面活性劑。 作為界面活性劑,若為於一分子中具有親水基與疏水基(親油基)的化合物,則並無特別限制,例如可列舉:陰離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、非離子性界面活性劑、及兩性界面活性劑。 就金屬腐蝕的防止性能、及研磨微粒子的去除性更優異的方面而言,洗淨液包含界面活性劑的情況較佳。
界面活性劑大多具有選自脂肪族烴基、芳香族烴基、及該些的組合中的疏水基。作為界面活性劑所具有的疏水基,並無特別限制,於疏水基包含芳香族烴基的情況下,包含芳香族烴基的疏水基的碳數較佳為6以上,更佳為10以上。於疏水基不含芳香族烴基而是僅由脂肪族烴基構成的情況下,該疏水基的碳數較佳為9以上,更佳為13以上,進而佳為16以上。疏水基的碳數的上限並無特別限制,較佳為20以下,更佳為18以下。
-陰離子性界面活性劑- 作為洗淨液中可使用的陰離子性界面活性劑,例如可列舉:具有磷酸酯基作為親水基(酸基)的磷酸酯系界面活性劑、具有膦酸基作為親水基(酸基)的膦酸系界面活性劑、具有磺基作為親水基(酸基)的磺酸系界面活性劑、具有羧基作為親水基(酸基)的羧酸系界面活性劑、及具有硫酸酯基作為親水基(酸基)的硫酸酯系界面活性劑。
<磷酸酯系界面活性劑> 作為磷酸酯系界面活性劑,例如可列舉:磷酸酯(烷基醚磷酸酯)、及聚氧伸烷基醚磷酸酯、以及該些的鹽。磷酸酯及聚氧伸烷基醚磷酸大多包含單酯及二酯兩者,可單獨使用單酯或二酯。 作為磷酸酯系界面活性劑的鹽,例如可列舉:鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、及有機胺鹽。 磷酸酯及聚氧伸烷基醚磷酸酯所具有的一價烷基並無特別限制,較佳為碳數2~24的烷基,更佳為碳數6~18的烷基。 聚氧伸烷基醚磷酸酯所具有的二價伸烷基並無特別限制,較佳為碳數2~6的伸烷基,更佳為伸乙基、或1,2-丙二基。另外,聚氧伸烷基醚磷酸酯中的氧伸烷基的重複數較佳為1~12,更佳為1~6。
作為磷酸酯系界面活性劑,較佳為辛基磷酸酯、月桂基磷酸酯、十三烷基磷酸酯、聚氧伸乙基辛基醚磷酸酯、聚氧伸乙基月桂基醚磷酸酯、或聚氧伸乙基十三烷基醚磷酸酯,更佳為辛基磷酸酯、月桂基磷酸酯、或十三烷基磷酸酯,進而佳為月桂基磷酸酯。 另外,關於磷酸酯系界面活性劑,就親水性提高而有助於提高表面的潤濕性,從而洗淨性優異的方面而言,較佳為聚氧伸乙基辛基醚磷酸酯、聚氧伸乙基月桂基醚磷酸酯、或聚氧伸乙基十三烷基醚磷酸酯,更佳為聚氧伸乙基月桂基醚磷酸酯。
作為磷酸酯系界面活性劑,亦可引用日本專利特開2011-40502號公報的段落[0012]~段落[0019]中記載的化合物,將該些內容組入本說明書中。
<膦酸系界面活性劑> 作為膦酸系界面活性劑,例如可列舉:烷基膦酸、及聚乙烯基膦酸、以及例如日本專利特開2012-57108號公報等中記載的胺基甲基膦酸等。
<磺酸系界面活性劑> 作為磺酸系界面活性劑,例如可列舉:烷基磺酸、烷基苯磺酸、烷基萘磺酸、烷基二苯基醚二磺酸、烷基甲基牛磺酸、磺基琥珀酸二酯、聚氧伸烷基烷基醚磺酸、及該些的鹽。
所述磺酸系界面活性劑所具有的一價烷基並無特別限制,較佳為碳數2~24的烷基,更佳為碳數6~18的烷基。 另外,聚氧伸烷基烷基醚磺酸所具有的二價伸烷基並無特別限制,較佳為伸乙基、或1,2-丙二基。另外,聚氧伸烷基烷基醚磺酸中的氧伸烷基的重複數較佳為1~12,更佳為1~6。
作為磺酸系界面活性劑的具體例,可列舉:己烷磺酸、辛烷磺酸、癸烷磺酸、十二烷磺酸、甲苯磺酸、異丙苯磺酸、辛基苯磺酸、十二烷基苯磺酸(dodecyl benzene sulfonic acid,DBSA)、二硝基苯磺酸(dinitro benzene sulfonic acid,DNBSA)、及月桂基十二烷基苯基醚二磺酸(lauryl dodecyl phenyl ether disulfonic acid,LDPEDSA)。其中,較佳為十二烷磺酸、DBSA、DNBSA、或LDPEDSA,更佳為DBSA、DNBSA、或LDPEDSA。
<羧酸系界面活性劑> 作為羧酸系界面活性劑,例如可列舉:烷基羧酸、烷基苯羧酸、及聚氧伸烷基烷基醚羧酸、以及該些的鹽。 所述羧酸系界面活性劑所具有的一價烷基並無特別限制,較佳為碳數7~25的烷基,更佳為碳數11~17的烷基。 另外,聚氧伸烷基烷基醚羧酸所具有的二價伸烷基並無特別限制,較佳為伸乙基、或1,2-丙二基。另外,聚氧伸烷基烷基醚羧酸中的氧伸烷基的重複數較佳為1~12,更佳為1~6。
作為羧酸系界面活性劑的具體例,可列舉:月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、聚氧伸乙基月桂基醚乙酸、及聚氧伸乙基十三烷基醚乙酸。
<硫酸酯系界面活性劑> 作為硫酸酯系界面活性劑,例如可列舉:硫酸酯(烷基醚硫酸酯)、及聚氧伸烷基醚硫酸酯、以及該些的鹽。 硫酸酯及聚氧伸烷基醚硫酸酯所具有的一價烷基並無特別限制,較佳為碳數2~24的烷基,更佳為碳數6~18的烷基。 聚氧伸烷基醚硫酸酯所具有的二價伸烷基並無特別限制,較佳為伸乙基、或1,2-丙二基。另外,聚氧伸烷基醚硫酸酯中的氧伸烷基的重複數較佳為1~12,更佳為1~6。 作為硫酸酯系界面活性劑的具體例,可列舉:月桂基硫酸、肉豆蔻基硫酸、及聚氧伸乙基月桂基醚硫酸。
-陽離子性界面活性劑- 作為陽離子性界面活性劑,例如可列舉:一級烷基胺鹽~三級烷基胺鹽(例如,單硬脂基氯化銨、二硬脂基氯化銨、及三硬脂基氯化銨等)、及改質脂肪族多胺(例如,聚伸乙基多胺等)。
-非離子性界面活性劑- 作為非離子性界面活性劑,例如可列舉:聚氧伸烷基烷基醚(例如,聚氧伸乙基硬脂基醚等)、聚氧伸烷基烯基醚(例如,聚氧伸乙基油烯基醚等)、聚氧伸乙基烷基苯基醚(例如,聚氧伸乙基壬基苯基醚等)、聚氧伸烷基二醇(例如,聚氧伸丙基聚氧伸乙基二醇等)、聚氧伸烷基單烷基化物(單烷基脂肪酸酯聚氧伸烷基)(例如,聚氧伸乙基單硬脂酸酯、及聚氧伸乙基單油酸酯等聚氧伸乙基單烷基化物)、聚氧伸烷基二烷基化物(二烷基脂肪酸酯聚氧伸烷基)(例如,聚氧伸乙基二硬脂酸酯、及聚氧伸乙基二油酸酯等聚氧伸乙基二烷基化物)、雙聚氧伸烷基烷基醯胺(例如,雙聚氧伸乙基硬脂基醯胺等)、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧伸乙基脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧伸乙基烷基胺、甘油脂肪酸酯、氧伸乙基氧伸丙基嵌段共聚物、乙炔二醇系界面活性劑、及乙炔系聚氧伸乙基氧化物。 其中,較佳為聚氧伸乙基單烷基化物、或聚氧伸乙基二烷基化物,更佳為聚氧伸乙基二烷基化物。
-兩性界面活性劑- 作為兩性界面活性劑,例如可列舉:羧基甜菜鹼(例如,烷基-N,N-二甲基胺基乙酸甜菜鹼及烷基-N,N-二羥基乙基胺基乙酸甜菜鹼等)、磺基甜菜鹼(例如,烷基-N,N-二甲基磺基伸乙基銨甜菜鹼等)、咪唑鎓甜菜鹼(例如,2-烷基-N-羧基甲基-N-羥基乙基咪唑鎓甜菜鹼等)、及烷基胺氧化物(例如,N,N-二甲基烷基胺氧化物等)。
作為界面活性劑,亦可引用日本專利特開2015-158662號公報的段落[0092]~段落[0096]、日本專利特開2012-151273號公報的段落[0045]~段落[0046]、及日本專利特開2009-147389號公報的段落[0014]~段落[0020]中記載的化合物,將該些內容組入本說明書中。
洗淨液較佳為包含陰離子性界面活性劑。陰離子性界面活性劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。 作為陰離子性界面活性劑,較佳為選自由磷酸酯系界面活性劑、磺酸系界面活性劑、膦酸系界面活性劑、及羧酸系界面活性劑所組成的群組中的至少一種。 於螯合劑為羧酸系螯合劑的情況下,陰離子性界面活性劑較佳為選自由磷酸酯系界面活性劑、膦酸系界面活性劑、磺酸系界面活性劑、及羧酸系界面活性劑所組成的群組中的至少一種。 另外,於螯合劑為膦酸系螯合劑的情況下,陰離子性界面活性劑較佳為選自由磷酸酯系界面活性劑、膦酸系界面活性劑、及磺酸系界面活性劑所組成的群組中的至少一種。
作為陰離子性界面活性劑,更佳為包含磷酸酯系界面活性劑、或磺酸系界面活性劑,進而佳為包含磷酸酯系界面活性劑。
該些界面活性劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。 於洗淨液包含界面活性劑的情況下,其含量(包含兩種以上的情況下為合計含量)相對於洗淨液的總質量而較佳為0.001質量%~1質量%,更佳為0.001質量%~0.5質量%,進而佳為0.003質量%~0.5質量%。 再者,作為該些界面活性劑,只要使用市售的界面活性劑即可。
(防蝕劑) 洗淨液亦可包含防蝕劑。 再者,於本說明書中,防蝕劑為並不包含於所述螯合劑、及界面活性劑中的化合物。 洗淨液中可使用的防蝕劑並無特別限制,例如可列舉:於分子內具有雜環結構的雜環式化合物、羥基胺化合物、抗壞血酸、及兒茶酚化合物。
-雜環式化合物- 洗淨液可包含雜環式化合物作為防蝕劑。 雜環式化合物為於分子內具有雜環結構的化合物。雜環式化合物所具有的雜環結構並無特別限制,例如可列舉構成環的原子的至少一個為氮原子的雜環(含氮雜環)。 作為所述具有含氮雜環的雜環式化合物,例如可列舉:唑化合物、吡啶化合物、吡嗪化合物、嘧啶化合物、哌嗪化合物、及環狀脒化合物。
唑化合物為含有包含至少一個氮原子且具有芳香族性的雜五員環的化合物。 唑化合物所含有的雜五員環中所含的氮原子的個數並無特別限制,較佳為1個~4個,更佳為1個~3個。 另外,唑化合物亦可於雜五員環上具有取代基。作為此種取代基,例如可列舉:羥基、羧基、巰基、胺基、可具有胺基的碳數1~4的烷基、及2-咪唑基。
作為唑化合物,例如可列舉:構成唑環的原子中的一個為氮原子的咪唑化合物、構成唑環的原子中的兩個為氮原子的吡唑化合物、構成唑環的原子中的一個為氮原子且另一個為硫原子的噻唑化合物、構成唑環的原子中的三個為氮原子的三唑化合物、及構成唑環的原子中的四個為氮原子的四唑化合物。
作為咪唑化合物,例如可列舉:咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、5-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-巰基咪唑、4,5-二甲基-2-巰基咪唑、4-羥基咪唑、2,2'-聯咪唑、4-咪唑羧酸、組胺、及苯並咪唑。
作為吡唑化合物,例如可列舉:吡唑、4-吡唑羧酸、1-甲基吡唑、3-甲基吡唑、3-胺基-5-羥基吡唑、3-胺基吡唑、及4-胺基吡唑。
作為噻唑化合物,例如可列舉:2,4-二甲基噻唑、苯並噻唑、及2-巰基苯並噻唑。
作為三唑化合物,例如可列舉:1,2,4-三唑、3-甲基-1,2,4-三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、1,2,3-三唑、1-甲基-1,2,3-三唑、苯並三唑、1-羥基苯並三唑、1-二羥基丙基苯並三唑、2,3-二羧基丙基苯並三唑、4-羥基苯並三唑、4-羧基苯並三唑、及5-甲基苯並三唑。
作為四唑化合物,例如可列舉:1H-四唑(1,2,3,4-四唑)、5-甲基-1,2,3,4-四唑、5-胺基-1,2,3,4-四唑、1,5-五亞甲基四唑、1-苯基-5-巰基四唑、及1-(2-二甲基胺基乙基)-5-巰基四唑。
作為唑化合物,較佳為三唑化合物、或四唑化合物,更佳為1,2,4-三唑、5-胺基四唑、或1H-四唑。
吡啶化合物為含有包含一個氮原子且具有芳香族性的雜六員環(吡啶環)的化合物。 吡啶化合物可於吡啶環上具有取代基。作為此種取代基,例如可列舉:羥基、胺基、氰基、碳數1~4的烷基、及碳數1~4的烷基醯胺基。
作為吡啶化合物,例如可列舉:吡啶、3-胺基吡啶、4-胺基吡啶、3-羥基吡啶、4-羥基吡啶、2-乙醯胺吡啶、2-氰基吡啶、2-羧基吡啶、及4-羧基吡啶。
吡嗪化合物為含有具有芳香族性且包含兩個位於對位的氮原子的雜六員環(吡嗪環)的化合物,嘧啶化合物為含有具有芳香族性且包含兩個位於間位的氮原子的雜六員環(嘧啶環)的化合物。 吡嗪化合物及嘧啶化合物可於環上具有取代基。作為此種取代基,例如可列舉羥基、胺基、羧基及可具有羥基的碳數1~4的烷基。
作為吡嗪化合物,例如可列舉:吡嗪、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪、2-乙基-3-甲基吡嗪、及2-胺基-5-甲基吡嗪,較佳為吡嗪。 作為嘧啶化合物,例如可列舉:嘧啶、2-甲基嘧啶、2-胺基嘧啶、及4,6-二甲基嘧啶,較佳為2-胺基嘧啶。
哌嗪化合物為具有將環己烷環的相向的-CH-基取代為氮原子而成的雜六員環(哌嗪環)的化合物。就洗淨液的保存穩定性優異的方面而言,哌嗪化合物較佳。 哌嗪化合物可於哌嗪環上具有取代基。作為此種取代基,例如可列舉:羥基、可具有羥基的碳數1~4的烷基、及碳數6~10的芳基。
作為哌嗪化合物,例如可列舉:哌嗪、1-甲基哌嗪、1-乙基哌嗪、1-丙基哌嗪、1-丁基哌嗪、2-甲基哌嗪、1,4-二甲基哌嗪、2,5-二甲基哌嗪、2,6-二甲基哌嗪、1-苯基哌嗪、2-羥基哌嗪、2-羥基甲基哌嗪、1-(2-羥基乙基)哌嗪(1-(2-hydroxyethyl)piperazine,HEP)、及1,4-雙(3-胺基丙基)哌嗪(1,4-Bis(3-aminopropyl)piperazine,BAP),較佳為哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、HEP、或BAP,更佳為HEP、或BAP。
環狀脒化合物為具有在環內包含脒結構(>N-C=N-)的雜環的化合物。 環狀脒化合物所具有的所述雜環的環員數並無特別限制,較佳為5個或6個,更佳為6個。 環狀脒化合物可於所述雜環上具有取代基。作為此種取代基,可列舉:胺基、側氧基、及碳數1~4的烷基。另外,所述雜環上的兩個取代基亦可彼此鍵結而形成二價連結基(較佳為碳數3~6的伸烷基)。
作為環狀脒化合物,例如可列舉:二氮雜雙環十一碳烯(1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳-7-烯:DBU(1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene))、二氮雜雙環壬烯(1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬-5-烯:DBN(1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene))、3,4,6,7,8,9,10,11-八氫-2H-嘧啶並[1.2-a]吖辛因、3,4,6,7,8,9-六氫-2H-吡啶並[1.2-a]嘧啶、2,5,6,7-四氫-3H-吡咯並[1.2-a]咪唑、3-乙基-2,3,4,6,7,8,9,10-八氫嘧啶並[1.2-a]氮呯、及肌酸酐(creatinine),較佳為DBU、或DBN。
作為雜環式化合物,除了所述以外,例如亦可列舉:1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、及咪唑啉硫酮(imidazolidinethione)等含有不具有芳香族性的雜五員環的化合物、及具有包含氮原子的七員環的化合物。 作為具有包含氮原子的七員環的化合物,例如可列舉:六氫-1H-1,4-二氮呯、1-甲基六氫-1H-1,4-二氮呯、2-甲基六氫-1H-1,4-二氮呯、6-甲基六氫-1H-1,4-二氮呯、2,7-二氮雜雙環[3.2.1]辛烷、及1,3-二氮雜雙環[3.2.2]壬烷。
-羥基胺化合物- 洗淨液亦可包含羥基胺化合物作為防蝕劑。 羥基胺化合物是指選自由羥基胺(NH2 OH)、羥基胺衍生物、及該些的鹽所組成的群組中的至少一種。 另外,所謂羥基胺衍生物,是指於羥基胺(NH2 OH)中至少一個有機基被取代而成的化合物。 羥基胺或羥基胺衍生物的鹽可為羥基胺或羥基胺衍生物的無機酸鹽或有機酸鹽。作為羥基胺或羥基胺衍生物的鹽,較佳為與無機酸的鹽,所述無機酸是選自由Cl、S、N及P所組成的群組中的至少一種非金屬與氫進行鍵結而成,更佳為鹽酸鹽、硫酸鹽、或硝酸鹽。
作為羥基胺化合物,例如可列舉通式(5)所表示的化合物。
[化5]
Figure 02_image009
式中,R6 及R7 分別獨立地表示氫原子、或碳數1~6的烷基。
R6 及R7 所表示的碳數1~6的烷基可為直鏈狀、分支狀及環狀的任一種,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、環丁基、正戊基、異戊基、第二戊基、第三戊基、新戊基、2-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、環戊基、正己基、異己基、第二己基、第三己基、新己基、2-甲基戊基、1,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1-乙基丁基、及環己基。 作為通式(5)中的R6 及R7 ,較佳為碳數1~6的烷基,更佳為乙基或正丙基,進而佳為乙基。
作為羥基胺化合物,例如可列舉:羥基胺、N-甲基羥基胺、N,N-二甲基羥基胺、N-乙基羥基胺、N,N-二乙基羥基胺(N,N-diethyl hydroxylamine,DEHA)、N-正丙基羥基胺、N,N-二-正丙基羥基胺、N-異丙基羥基胺、N,N-二異丙基羥基胺、N-正丁基羥基胺、N,N-二-正丁基羥基胺、N-異丁基羥基胺、N,N-二異丁基羥基胺、N-第二丁基羥基胺、N,N-二-第二丁基羥基胺、N-第三丁基羥基胺、N,N-二-第三丁基羥基胺、N-環丁基羥基胺、N,N-二環丁基羥基胺、N-正戊基羥基胺、N,N-二-正戊基羥基胺、N-異戊基羥基胺、N,N-二異戊基羥基胺、N-第二戊基羥基胺、N,N-二-第二戊基羥基胺、N-第三戊基羥基胺、N,N-二-第三戊基羥基胺、N-新戊基羥基胺、N,N-二新戊基羥基胺、N-2-甲基丁基羥基胺、N,N-雙(2-甲基丁基)羥基胺、N-1,2-二甲基丙基羥基胺、N,N-雙(1,2-二甲基丙基)羥基胺、N-1-乙基丙基羥基胺、N,N-雙(1-乙基丙基)羥基胺、N-環戊基羥基胺、N,N-二環戊基羥基胺、N-正己基羥基胺、N,N-二-正己基羥基胺、N-異己基羥基胺、N,N-二異己基羥基胺、N-第二己基羥基胺、N,N-二-第二己基羥基胺、N-第三己基羥基胺、N,N-二-第三己基羥基胺、N-新己基羥基胺、N,N-二新己基羥基胺、N-2-甲基戊基羥基胺、N,N-雙(2-甲基戊基)羥基胺、N-1,2-二甲基丁基羥基胺、N,N-雙(1,2-二甲基丁基)羥基胺、N-2,3-二甲基丁基羥基胺、N,N-雙(2,3-二甲基丁基)羥基胺、N-1-乙基丁基羥基胺、N,N-雙(1-乙基丁基)羥基胺、N-環己基羥基胺、及N,N-二環己基羥基胺。
其中,較佳為N-乙基羥基胺、DEHA、或N-正丙基羥基胺,更佳為DEHA。 羥基胺化合物可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。另外,羥基胺化合物可使用市售的化合物,亦可使用利用公知的方法來適宜合成的化合物。
-抗壞血酸化合物- 洗淨液亦可包含抗壞血酸化合物作為防蝕劑。 抗壞血酸化合物是指選自由抗壞血酸、抗壞血酸衍生物、及該些的鹽所組成的群組中的至少一種。 作為抗壞血酸衍生物,可列舉:抗壞血酸磷酸酯、及抗壞血酸硫酸酯。
-兒茶酚化合物- 洗淨液亦可包含兒茶酚化合物作為防蝕劑。 兒茶酚化合物是指選自由鄰苯二酚(pyrocatechol)(苯-1,2-二酚)、及兒茶酚衍生物所組成的群組中的至少一種。 所謂兒茶酚衍生物,是指於鄰苯二酚中至少一個取代基被取代而成的化合物。作為兒茶酚衍生物所具有的取代基,可列舉:羥基、羧基、羧酸酯基、磺基、磺酸酯基、烷基(較佳為碳數1~6的烷基,更佳為碳數1~4的烷基)、及芳基(較佳為苯基)。兒茶酚衍生物以取代基的形式所具有的羧基、及磺基亦可為與陽離子的鹽。另外,兒茶酚衍生物以取代基的形式所具有的烷基、及芳基亦可進而具有取代基。
作為兒茶酚化合物,例如可列舉:鄰苯二酚、4-第三丁基兒茶酚、五倍子酚、沒食子酸、沒食子酸甲酯、1,2,4-苯三酚、及試鈦靈(tiron)。
洗淨液亦可使用雜環式化合物、羥基胺化合物、抗壞血酸、及兒茶酚化合物以外的其他防蝕劑作為防蝕劑。 作為其他防蝕劑,例如可列舉:果糖、葡萄糖及核糖等糖類;乙二醇、丙二醇及甘油等多元醇類;聚丙烯酸、聚馬來酸及該些的共聚物等多羧酸類;聚乙烯基吡咯啶酮、氰脲酸、巴比妥酸(barbituric acid)及其衍生物、葡萄糖醛酸(glucuronic acid)、方酸(squaric acid)、α-酮酸、腺苷酸(adenosine)及其衍生物、嘌呤化合物及其衍生物、啡啉、抗壞血酸、間苯二酚、對苯二酚、菸鹼醯胺(nicotinamide)及其衍生物、黃酮醇(flavonol)及其衍生物、花青素(anthocyanin)及其衍生物、以及該些的組合等。
作為防蝕劑,較佳為雜環式化合物、羥基胺化合物、抗壞血酸或兒茶酚,更佳為雜環式化合物、或羥基胺化合物,進而佳為唑化合物、嘧啶化合物、哌嗪化合物、環狀脒化合物、或羥基胺化合物,特佳為三唑化合物、四唑化合物、嘧啶化合物、哌嗪化合物、環狀脒化合物、或羥基胺化合物。
防蝕劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。 於洗淨液包含防蝕劑的情況下,其含量相對於洗淨液的總質量而較佳為0.01質量%~10質量%,更佳為0.05質量%~5質量%,進而佳為0.1質量%~3質量%。
就殘渣物去除性能優異的方面而言,洗淨液較佳為包含成分B。 其中,就相對於半導體基板的含鈷膜而言的缺陷抑制性能優異的方面而言,洗淨液更佳為包含界面活性劑及防蝕劑兩者作為成分B。
相對於洗淨液的總質量,洗淨液中的成分B的含量(界面活性劑及防蝕劑的合計含量)較佳為0.011質量%~11質量%,更佳為0.051質量%~5.2質量%,進而佳為0.08質量%~4.5質量%。 另外,就防蝕性與洗淨性的併存優異的方面而言,成分B相對於螯合劑的含量的比率以質量比計較佳為0.01~3000,更佳為0.1~400,進而佳為1~50。
〔pH值調整劑〕 為了調整及維持洗淨液的pH值,洗淨液亦可含有pH值調整劑。作為pH值調整劑,可列舉所述成分以外的鹼性化合物及酸性化合物。
(鹼性化合物) 作為鹼性化合物,可列舉鹼性有機化合物及鹼性無機化合物。
-鹼性有機化合物- 作為鹼性有機化合物,例如可使用四級銨化合物、單胺化合物、及二胺化合物。 再者,作為鹼性有機化合物而包含的四級銨化合物、單胺化合物、及二胺化合物為與所述具有含氮雜環的雜環式化合物、及羥基胺化合物不同的化合物。
<四級銨化合物> 四級銨化合物若為四個烴基(較佳為烷基)對氮原子進行取代而成的具有四級銨陽離子的化合物,則並無特別限制。 作為四級銨化合物,例如可列舉:四級銨氫氧化物、四級銨氟化物、四級銨溴化物、四級銨碘化物、四級銨的乙酸鹽、及四級銨的碳酸鹽,較佳為四級銨氫氧化物。
作為四級銨化合物,可列舉下述通式(6)所表示的化合物。 (R8 )4 N+ OH- (6) 式中,R8 表示可具有羥基或苯基作為取代基的烷基。四個R8 可彼此相同亦可不同。
作為R8 所表示的烷基,較佳為碳數1~4的烷基,更佳為甲基、或乙基。 作為R8 所表示的可具有羥基或苯基的烷基,較佳為甲基、乙基、丙基、丁基、2-羥基乙基、或苄基,更佳為甲基、乙基、丙基、丁基、或2-羥基乙基,進而佳為甲基、乙基、或2-羥基乙基。
作為四級銨化合物,例如可列舉:四甲基氫氧化銨(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)、四乙基氫氧化銨(tetraethylammonium hydroxide,TEAH)、四丙基氫氧化銨(tetrapropylammonium hydroxide,TPAH)、四丁基氫氧化銨(tetrabutylammonium hydroxide,TBAH)、2-羥基乙基三甲基氫氧化銨(膽鹼)、雙(2-羥基乙基)二甲基氫氧化銨、三(2-羥基乙基)甲基氫氧化銨、四(2-羥基乙基)氫氧化銨、苄基三甲基氫氧化銨(benzyltrimethylammonium hydroxide,BTMAH)、及鯨蠟基三甲基氫氧化銨。 作為所述具體例以外的四級銨化合物,例如可引用日本專利特開2018-107353號公報的段落[0021]中記載的化合物,將其內容組入本說明書中。 作為洗淨液中使用的四級銨化合物,較佳為所述四級銨化合物中的TMAH以外的化合物,更佳為膽鹼、TEAH、TPAH、TBAH、或雙(2-羥基乙基)二甲基氫氧化銨,進而佳為TBAH。
於洗淨液包含四級銨化合物作為pH值調整劑的情況下,其含量相對於洗淨液的總質量而較佳為0.05質量%~10質量%,更佳為0.1質量%~5質量%。
<單胺化合物、二胺化合物> 作為單胺化合物及二胺化合物,例如可列舉:於分子內具有至少一個羥基烷基的烷醇胺、以及於分子內具有至少一個烷基且不具有羥基烷基及含氮環的單胺化合物及二胺化合物。
作為烷醇胺,例如可列舉:單乙醇胺、2-胺基-2-甲基-1-丙醇(2-amino-2-methyl-1-propanol,AMP)、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙二醇胺、三羥基甲基胺基甲烷(trishydroxy methyl amino methane,Tris)、二甲基雙(2-羥基乙基)氫氧化銨(dimethyl bis(2-hydroxyethyl)ammonium hydroxide,AH212)、2-(2-羥基乙基)乙醇(2-(2-hydroxyethyl)ethanol,AEE)、及2-(2-胺基乙基胺基)乙醇。 就相對於含銅膜、及含鎢膜而言的缺陷抑制性能優異的方面而言,洗淨液較佳為包含烷醇胺。
作為烷醇胺以外的單胺化合物及二胺化合物,例如可列舉:乙基胺、苄基胺、二乙基胺、正丁基胺、3-甲氧基丙基胺、第三丁基胺、正己基胺、環己基胺、正辛基胺、2-乙基己基胺、及4-(2-胺基乙基)嗎啉(4-(2-aminoethyl)morpholine,AEM)。 另外,作為單胺化合物,可引用國際公開第2013/162020號說明書的段落[0034]~段落[0056]中記載的化合物,將其內容組入本說明書中。
於洗淨液包含所述單胺化合物及二胺化合物作為pH值調整劑的情況下,其含量相對於洗淨液的總質量而較佳為0.05質量%~15質量%,更佳為0.5質量%~12質量%。
另外,關於作為鹼性有機化合物的pH值調整劑,亦可將作為所述防蝕劑而列舉的具有含氮雜環的雜環式化合物用於洗淨液的pH值的調整中。即,所述具有含氮雜環的雜環式化合物於具有防蝕劑的功能的同時亦可具有pH值調整劑的功能。 就洗淨液的保存穩定性優異的方面而言,相較於所述環狀脒化合物,洗淨液較佳為包含鹼性有機化合物、或哌嗪化合物作為pH值調整劑或者作為具有pH值調整劑的功能的化合物。其中,更佳為四級銨化合物、單胺化合物、或二胺化合物,進而佳為烷醇胺。
就相對於含銅膜、及含鈷膜而言的缺陷抑制性能更優異的方面而言,洗淨液較佳為除了包含螯合劑以外,亦進而包含界面活性劑、及鹼性有機化合物兩者。 其中,作為鹼性有機化合物,較佳為四級銨化合物、單胺化合物、或二胺化合物,更佳為四級銨化合物、或烷醇胺,進而佳為烷醇胺。
-鹼性無機化合物- 作為鹼性無機化合物,例如可列舉:鹼金屬氫氧化物、鹼土類金屬氫氧化物、及氨。 作為鹼金屬氫氧化物,例如可列舉:氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、及氫氧化銫。作為鹼土類金屬氫氧化物,例如可列舉:氫氧化鈣、氫氧化鍶、及氫氧化鋇。
於洗淨液包含鹼性無機化合物作為pH值調整劑的情況下,其含量相對於洗淨液的總質量而較佳為0.03質量%~15質量%,更佳為0.1質量%~13質量%。
洗淨液亦可包含所述化合物以外的選自由硝基化合物、亞硝基化合物、肟化合物、酮肟化合物、醛肟化合物、硝酮(nitrone)化合物、內醯胺化合物、異腈(isocyanide)類化合物、碳醯肼(carbohydrazide)等醯肼類化合物、及脲所組成的群組中的至少一種作為鹼性化合物。
作為鹼性化合物,就不含金屬離子、不易對半導體裝置的電特性造成不良影響的方面而言,較佳為所述四級銨化合物、或所述單胺化合物。 該些鹼性化合物可使用市售的化合物,亦可使用利用公知的方法來適宜合成的化合物。
(酸性化合物) 洗淨液亦可包含酸性化合物作為pH值調整劑。 酸性化合物可為無機酸亦可為有機酸。
作為無機酸,例如可列舉:鹽酸、硫酸、亞硫酸、硝酸、亞硝酸、磷酸、硼酸、及六氟磷酸。另外,亦可使用無機酸的鹽,例如可列舉無機酸的銨鹽,更具體而言,可列舉:氯化銨、硫酸銨、亞硫酸銨、硝酸銨、亞硝酸銨、磷酸銨、硼酸銨、及六氟磷酸銨。 作為無機酸,較佳為磷酸、或磷酸鹽,更佳為磷酸。
有機酸為具有酸性官能基且於水溶液中顯示出酸性(pH值小於7.0)的有機化合物,且為所述螯合劑、及所述防蝕劑的任一者中均不包含的化合物,例如可列舉:甲酸、乙酸、丙酸、及丁酸等低級(碳數1~4)脂肪族單羧酸。 作為酸性化合物,若為於水溶液中成為酸或酸根離子(陰離子)的化合物,則亦可使用酸性化合物的鹽。另外,酸性化合物可使用市售的化合物,亦可使用利用公知的方法來適宜合成的化合物。
pH值調整劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。 於洗淨液包含pH值調整劑的情況下,其含量可根據其他成分的種類及量、以及目標洗淨液的pH值來選擇,相對於洗淨液的總質量,較佳為0.03質量%~15質量%,更佳為0.1質量%~13質量%。
〔添加劑〕 洗淨液視需要亦可包含所述成分以外的添加劑。作為此種添加劑,可列舉聚合物、氟化合物、及有機溶劑。
作為聚合物,可列舉日本專利特開2016-171294號公報的段落[0043]~段落[0047]中記載的水溶性聚合物,將其內容組入本說明書中。 作為氟化合物,可列舉日本專利特開2005-150236號公報的段落[0013]~段落[0015]中記載的化合物,將其內容組入本說明書中。 作為有機溶劑,可使用公知的有機溶劑的任一種,較佳為醇、及酮等親水性有機溶劑。有機溶劑可單獨使用,亦可將兩種以上組合使用。 聚合物、氟化合物、及有機溶劑的使用量並無特別限制,只要於不妨礙本發明的效果的範圍內適宜設定即可。
就可進一步抑制對形成半導體基板的各層的金屬的影響的方面而言,洗淨液較佳為不含所述螯合劑、成分B、pH值調整劑、及水以外的其他成分。再者,所謂「不含其他成分」,是指其他成分為檢測極限以下,或者即使於包含其他成分的情況下,其含量亦是不會對作為洗淨對象的半導體基板造成不良影響的程度的微量。
再者,所述各成分於洗淨液中的含量可利用氣相層析-質量分析(GC-MS:Gas Chromatography-Mass Spectrometry)法、液相層析-質量分析(LC-MS:Liquid Chromatography-Mass Spectrometry)法、及離子交換層析(IC:Ion-exchange Chromatography)法等公知的方法進行測定。
[洗淨液的物性] 〔pH值〕 本發明的洗淨液的pH值與洗淨液中所含的螯合劑的pKa滿足所述式(A)的關係。 就殘渣物去除性能更優異的方面而言,洗淨液的pH值於25℃下較佳為7.5以上,更佳為8.0以上。洗淨液的pH值的上限於25℃下較佳為13.0以下,更佳為12.0以下,進而佳為11.5以下。 洗淨液的pH值只要使用選自所述pH值調整劑、及具有所述pH值調整劑的功能的防蝕劑中的化合物來調整即可。 再者,洗淨液的pH值可使用公知的pH值計並利用依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)Z8802-1984的方法進行測定。
〔金屬含量〕 於洗淨液中,液體中作為雜質而包含的金屬(Fe、Co、Na、K、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、及Zn的金屬元素)的含量(作為離子濃度來測定)均較佳為5質量ppm以下,更佳為1質量ppm以下。由於設想到於最尖端的半導體元件的製造中要求純度更高的洗淨液,因此,該金屬含量進而佳為低於1質量ppm的值、即質量ppb級別以下,特佳為100質量ppb以下。下限並無特別限制,較佳為0。
作為減低金屬含量的方法,例如可列舉:於製造洗淨液時使用的原材料的階段、或者製造洗淨液後的階段中,進行蒸餾、及使用離子交換樹脂或過濾器的過濾(filtration)等精製處理。 作為其他減低金屬含量的方法,可列舉:使用後述的雜質的溶出少的容器作為收容原材料或所製造的洗淨液的容器。另外,亦可列舉:對配管內壁施加氟系樹脂的內襯以使金屬成分不會於製造洗淨液時自配管等溶出。
〔粗大粒子〕 洗淨液亦可包含粗大粒子,但其含量較佳為低。此處,所謂粗大粒子,是指將粒子的形狀視為球體時的直徑(粒徑)為0.4 μm以上的粒子。 作為洗淨液中的粗大粒子的含量,粒徑0.4 μm以上的粒子的含量較佳為每1 mL洗淨液中1000個以下,更佳為500個以下。下限並無特別限制,可列舉0。另外,較佳為利用所述測定方法測定的粒徑0.4 μm以上的粒子的含量為檢測極限以下。 洗淨液中所含的粗大粒子相當於如下物質:為原料中作為雜質而包含的灰塵、塵埃、有機固形物、及無機固形物等的粒子、以及於洗淨液的製備中作為污染物而帶入的灰塵、塵埃、有機固形物、及無機固形物等的粒子,並且最終於洗淨液中並不溶解而以粒子的形式存在的物質。 洗淨液中存在的粗大粒子的含量可利用以雷射為光源的光散射式液中粒子測定方式中的市售的測定裝置並以液相進行測定。 作為去除粗大粒子的方法,例如可列舉後述的過濾(filtering)等精製處理。
洗淨液亦可製成將其原料分割為多份的套組。 作為將洗淨液制成套組的方法,例如可列舉如下態樣:製備包含螯合劑的液體組成物作為第一液體,且製備包含成分B的液體組成物作為第二液體。
[洗淨液的製造] 洗淨液可利用公知的方法製造。以下,對洗淨液的製造方法進行詳述。
〔調液步驟〕 洗淨液的調液方法並無特別限制,例如,可藉由將所述各成分混合來製造洗淨液。將所述各成分混合的順序、及/或時序並無特別限制,例如可列舉如下方法:於放入有精製後的純水的容器中依次添加螯合劑以及成分B、及/或pH值調整劑等任意成分後,進行攪拌等,藉此進行製備。另外,於在容器中添加水及各成分的情況下,可一併添加,亦可分割成多次來添加。
洗淨液的調液中使用的攪拌裝置及攪拌方法並無特別限制,作為攪拌機或分散機,只要使用公知的裝置即可。作為攪拌機,例如可列舉:工業用混合器、可攜式攪拌器、機械攪拌器(mechanical stirrer)、及磁攪拌器(magnetic stirrer)。作為分散機,例如可列舉:工業用分散器、均質器(homogenizer)、超音波分散器、及珠磨機。
洗淨液的調液步驟中的各成分的混合、及後述的精製處理、以及所製造的洗淨液的保管較佳為於40℃以下進行,更佳為於30℃以下進行。另外,所述處理較佳為於5℃以上進行,更佳為於10℃以上進行。藉由在所述溫度範圍內進行洗淨液的調液、處理及/或保管,可長期穩定地維持性能。
(精製處理) 於套組的製作中,較佳為對用於製備洗淨液的原料的任一種以上事先進行精製處理。精製處理並無特別限制,可列舉蒸餾、離子交換、及過濾等公知的方法。 精製的程度並無特別限制,較佳為精製至原料的純度達到99質量%以上,更佳為精製至原液的純度達到99.9質量%以上。
作為精製處理的方法,例如可列舉:使原料在離子交換樹脂或RO膜(逆滲透膜(Reverse Osmosis Membrane))等中通過的方法、原料的蒸餾、及後述的過濾(filtering)。 作為精製處理,亦可將多種所述精製方法組合來實施。例如,可對原料進行在RO膜中通過的一次精製,之後,實施在包含陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、或混床型離子交換樹脂的精製裝置中通過的二次精製。 另外,精製處理亦可實施多次。
(過濾(filtering)) 作為過濾(filtering)中使用的過濾器,若為自先前起便於過濾用途等中使用者,則並無特別限制。例如,可列舉包含如下樹脂的過濾器:聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)、及四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物(tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinylether copolymer,PFA)等氟樹脂、尼龍等聚醯胺系樹脂、以及聚乙烯及聚丙烯(polypropylene,PP)等聚烯烴樹脂(包含高密度或超高分子量)。於該些材料中,較佳為選自由聚乙烯、聚丙烯(包含高密度聚丙烯)、氟樹脂(包含PTFE及PFA)、以及聚醯胺系樹脂(包含尼龍)所組成的群組中的材料,更佳為氟樹脂的過濾器。藉由使用由該些材料形成的過濾器進行原料的過濾,可有效地去除容易成為缺陷的原因的極性高的異物。
作為過濾器的臨界表面張力,較佳為70 mN/m~95 mN/m,更佳為75 mN/m~85 mN/m。再者,過濾器的臨界表面張力的值為製造廠商的標稱值。藉由使用臨界表面張力為所述範圍的過濾器,可有效地去除容易成為缺陷的原因的極性高的異物。
過濾器的孔徑較佳為2 nm~20 nm,更佳為2 nm~15 nm。藉由設為該範圍,可於抑制過濾堵塞的同時,確實地去除原料中所含的雜質及凝聚物等微細的異物。
亦可將不同的過濾器組合來進行過濾(filtering)。此時,利用第一過濾器的過濾(filtering)可僅進行一次,亦可進行兩次以上。於將不同的過濾器組合來進行兩次以上的過濾(filtering)的情況下,較佳為第二次以後的孔徑與第一次過濾(filtering)的孔徑相同,或小於第一次過濾(filtering)的孔徑。另外,亦可於所述範圍內將不同孔徑的第一過濾器加以組合。此處的孔徑可參考過濾器廠商的標稱值。 作為市售的過濾器,例如可自日本頗爾(Pall)股份有限公司、愛多邦得科東洋(Advantec Toyo)股份有限公司、日本英特格(Entegris)股份有限公司(原日本密科理(Mykrolis)股份有限公司)、或北澤微濾器(Kitz Microfilter)股份有限公司等所提供的各種過濾器中選擇。另外,亦可使用聚醯胺製的「P-尼龍過濾器(P-nylon filter)(孔徑0.02 μm,臨界表面張力77 mN/m)」(日本頗爾(Pall)股份有限公司製造)、高密度聚乙烯製的「PE-潔淨過濾器(PE-clean filter)(孔徑0.02 μm)」(日本頗爾(Pall)股份有限公司製造)、及高密度聚乙烯製的「PE-潔淨過濾器(PE-clean filter)(孔徑0.01 μm)」(日本頗爾(Pall)股份有限公司製造)。 第二過濾器可使用由與所述第一過濾器相同的材料等形成的過濾器。第二過濾器的孔徑較佳為1 nm~10 nm。
另外,過濾(filtering)較佳為於室溫(25℃)以下進行,更佳為23℃以下,進而佳為20℃以下。另外,較佳為0℃以上,更佳為5℃以上,進而佳為10℃以上。藉由在所述溫度範圍內進行過濾(filtering),可減低原料中溶解的粒子性異物及雜質的量,且可有效率地去除異物及雜質。
(容器) 只要腐蝕性等不成為問題,則洗淨液(包含套組或後述的稀釋液的態樣)可填充至任意的容器中進行保管、搬運、及使用。
作為容器,較佳為面向半導體用途的、容器內的潔淨度高、且雜質自容器的收容部的內壁向各液體的溶出得到抑制的容器。作為此種容器,可列舉作為半導體洗淨液用容器而市售的各種容器,例如,可列舉埃塞洛(Aicello)化學(股)製造的「潔淨瓶(clean bottle)」系列、以及兒玉(Kodama)樹脂工業製造的「純瓶(pure bottle)」等,但並不受該些的限制。 另外,作為收容洗淨液的容器,較佳為其收容部的內壁等與各液體的接觸部是由氟系樹脂(全氟樹脂)或者實施了防鏽及金屬溶出防止處理的金屬形成的容器。 容器的內壁較佳為是由選自由聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、及聚乙烯-聚丙烯樹脂所組成的群組中的一種以上的樹脂、或與該樹脂不同的樹脂、或者不鏽鋼、赫史特合金(Hastelloy)、英高鎳(Inconel)、及蒙納合金(Monel)等實施了防鏽及金屬溶出防止處理的金屬形成。
作為所述不同的樹脂,較佳為氟系樹脂(全氟樹脂)。如此,藉由使用內壁為氟系樹脂的容器,與內壁為聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、或聚乙烯-聚丙烯樹脂的容器相比,可抑制乙烯或丙烯的寡聚物的溶出這一不良情況的產生。 作為此種內壁為氟系樹脂的容器的具體例,例如可列舉英特格(Entegris)公司製造的氟純(FluoroPure)PFA複合筒等。另外,亦可使用日本專利特表平3-502677號公報第4頁、國際公開第2004/016526號說明書的第3頁、以及國際公開第99/46309號說明書的第9頁及16頁等中記載的容器。
另外,於容器的內壁中,除了使用所述氟系樹脂以外,亦可較佳地使用石英及經電解研磨的金屬材料(即,完成電解研磨的金屬材料)。 所述經電解研磨的金屬材料的製造中所使用的金屬材料較佳為包含選自由鉻及鎳所組成的群組中的至少一種、且鉻及鎳的含量的合計相對於金屬材料總質量超過25質量%的金屬材料。作為此種金屬材料,例如可列舉不鏽鋼、及鎳-鉻合金等。 相對於金屬材料總質量,金屬材料中的鉻及鎳的含量的合計更佳為30質量%以上。 再者,金屬材料中的鉻及鎳的含量的合計的上限值並無特別限制,較佳為90質量%以下。
不鏽鋼並無特別限制,可使用公知的不鏽鋼。其中,較佳為包含8質量%以上的鎳的合金,更佳為包含8質量%以上的鎳的沃斯田鐵(austenite)系不鏽鋼。作為沃斯田鐵系不鏽鋼,例如可列舉:SUS(Steel Use Stainless,不鏽鋼)304(Ni含量8質量%,Cr含量18質量%)、SUS304L(Ni含量9質量%,Cr含量18質量%)、SUS316(Ni含量10質量%,Cr含量16質量%)、及SUS316L(Ni含量12質量%,Cr含量16質量%)等。
鎳-鉻合金並無特別限制,可使用公知的鎳-鉻合金。其中,較佳為鎳含量為40質量%~75質量%、鉻含量為1質量%~30質量%的鎳-鉻合金。 作為鎳-鉻合金,例如可列舉:赫史特合金(Hastelloy)(商品名,以下相同)、蒙納合金(Monel)(商品名,以下相同)、及英高鎳(Inconel)(商品名,以下相同)等。更具體而言,可列舉:赫史特合金(Hastelloy)C-276(Ni含量63質量%,Cr含量16質量%)、赫史特合金(Hastelloy)-C(Ni含量60質量%,Cr含量17質量%)、及赫史特合金(Hastelloy)C-22(Ni含量61質量%,Cr含量22質量%)等。 另外,鎳-鉻合金除了包含所述合金以外,視需要亦可進而包含硼、矽、鎢、鉬、銅及鈷等。
對金屬材料進行電解研磨的方法並無特別限制,可使用公知的方法。例如,可使用日本專利特開2015-227501號公報的段落[0011]-段落[0014]、及日本專利特開2008-264929號公報的段落[0036]-段落[0042]等中所記載的方法。
推測金屬材料藉由經電解研磨而表面的鈍化層中的鉻的含量比母相的鉻的含量多。因此,推測金屬元素難以自藉由電解研磨後的金屬材料而被覆的內壁向洗淨液中流出,因此可獲得金屬雜質量得到減低的各液體及洗淨液。 再者,金屬材料較佳為經拋光研磨。拋光研磨的方法並無特別限制,可使用公知的方法。拋光研磨的精加工中所使用的研磨研磨粒的尺寸並無特別限制,就金屬材料的表面的凹凸容易變得更小的方面而言,較佳為#400以下。 再者,拋光研磨較佳為於電解研磨之前進行。 另外,金屬材料亦可為利用選自改變研磨研磨粒的尺寸等粒度號來進行的多階段的拋光研磨、酸洗淨、及磁性流體研磨中的單獨一種、或組合兩種以上來進行處理而成者。
該些容器較佳為於填充洗淨液之前對其內部進行洗淨。洗淨中所使用的液體較佳為該液體中的金屬雜質量得到減低。洗淨液可於製造後裝瓶(bottling)至加侖瓶(gallon bottle)或塗佈瓶等容器中來進行運輸或保管。
出於防止保管中的洗淨液中的成分變化的目的,亦可利用純度99.99995體積%以上的惰性氣體(氮氣、或氬氣等)對容器內進行置換。特佳為含水率少的氣體。另外,運輸、及保管時,可為常溫,為了防止變質,亦可將溫度控制為-20℃至20℃的範圍。
(潔淨室(clean room)) 包括洗淨液的製造、容器的開封及洗淨、洗淨液的填充等在內的操作、處理分析以及測定較佳為全部於潔淨室中進行。潔淨室較佳為滿足14644-1潔淨室基準。另外,潔淨室較佳為滿足ISO(國際標準化機構,International Standardization Organization)等級1、ISO等級2、ISO等級3、及ISO等級4的任一者,更佳為滿足ISO等級1或ISO等級2,進而佳為滿足ISO等級1。
〔稀釋步驟〕 洗淨液是經過使用水等稀釋劑進行稀釋的稀釋步驟後,供於半導體基板的洗淨。
於本發明的洗淨液中,藉由螯合劑所具有的pKa與洗淨液的pH值滿足所述式(A)的關係,可抑制為了使用而進行稀釋時的pH值的變動。即,稀釋前的作為濃縮液的洗淨液的pH值、與藉由稀釋步驟稀釋後的洗淨液(以下,亦記載為「稀釋洗淨液」)的pH值的差量變小。結果,可抑制為了於半導體基板的洗淨中使用而進行稀釋時可產生的殘渣物去除性能的偏差。
稀釋步驟中的洗淨液的稀釋率只要根據各成分的種類、及含量、以及作為洗淨對象的半導體基板等來適宜調整即可。作為稀釋步驟中的洗淨液的稀釋率,稀釋洗淨液相對於稀釋前的洗淨液的比率以質量比計較佳為10倍~1000倍,更佳為30倍~300倍。 另外,就殘渣物去除性能更優異的方面而言,洗淨液較佳為用水稀釋。
如上所述,稀釋洗淨液的pH值與作為濃縮液的洗淨液的pH值相比幾乎沒有變化。稀釋前的洗淨液的pH值與稀釋洗淨液的pH值的差量較佳為1.0以下,更佳為0.8以下,進而佳為0.5以下。 另外,稀釋洗淨液的pH值較佳為超過7.0,更佳為7.5以上。稀釋洗淨液的pH值的上限於25℃下較佳為12.5以下,更佳為11.5以下,進而佳為10.5以下。
對洗淨液進行稀釋的稀釋步驟的具體方法並無特別限制,只要依據所述洗淨液的調液步驟進行即可。另外,稀釋步驟中使用的攪拌裝置及攪拌方法亦無特別限制,只要使用於所述洗淨液的調液步驟中所列舉的公知的攪拌裝置進行即可。
較佳為事先對稀釋步驟中使用的水進行精製處理。另外,較佳為對藉由稀釋步驟而獲得的稀釋洗淨液進行精製處理。 精製處理並無特別限制,可列舉作為對於所述洗淨液而言的精製處理而記載的、使用了離子交換樹脂或RO膜等的離子成分減低處理、及使用了過濾(filtering)的異物去除,較佳為進行該些中的任一種處理。
相對於稀釋洗淨液的總質量,稀釋洗淨液中的螯合劑的含量較佳為0.00001質量%~3質量%,更佳為0.0001質量%~0.3質量%。 於稀釋洗淨液包含成分B的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,成分B的含量較佳為0.000011質量%~1.1質量%,更佳為0.00011質量%~0.11質量%。 於稀釋洗淨液包含界面活性劑的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,界面活性劑的含量較佳為0.000001質量%~0.1質量%,更佳為0.00001質量%~0.01質量%。 於稀釋洗淨液包含防蝕劑的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,防蝕劑的含量較佳為0.00001質量%~1質量%,更佳為0.0001質量%~0.1質量%。
關於洗淨液,在所述調液步驟後,亦較佳為於經過藉由濃縮來製備濃縮液的濃縮步驟之後,進行所述稀釋步驟。 濃縮步驟中的洗淨液的濃縮方法只要不妨礙洗淨液的性能則並無特別限制,可利用蒸餾等公知的方法進行。 濃縮步驟中的洗淨液的濃縮率只要根據各成分的種類及含量等來適宜調整即可,濃縮液相對於濃縮前的洗淨液的比率以質量比計較佳為1/50倍~1/5000倍,更佳為1/100倍~1/3000倍。 尤其是,於濃縮液相對於濃縮前的洗淨液的比率高的情況下,有時促進化合物的分解。於洗淨液中,為了即便提高濃縮率亦可抑制化合物的分解,且就運輸等的簡便性而言,較佳為以所述範圍的比率進行濃縮。
[洗淨液的用途] 洗淨液只要可於半導體基板的洗淨中使用,則亦可於半導體基板的製造製程中的任一步驟中使用。洗淨液較佳為可於實施了化學機械研磨(CMP)處理的半導體基板的洗淨中使用。 再者,如上所述,於實際的半導體基板的洗淨中,可使用對洗淨液進行稀釋而獲得的稀釋洗淨液。
〔半導體基板〕 作為洗淨液的洗淨對象的半導體基板並無特別限制,例如可列舉於構成半導體基板的晶圓的表面具有金屬配線膜、位障金屬、及絕緣膜的基板。
作為構成半導體基板的晶圓的具體例,可列舉:矽(Si)晶圓、碳化矽(SiC)晶圓、包含矽的樹脂系晶圓(玻璃環氧晶圓)等包含矽系材料的晶圓,鎵磷(GaP)晶圓、鎵砷(GaAs)晶圓、及銦磷(InP)晶圓。 作為矽晶圓,可為對矽晶圓摻雜五價原子(例如,磷(P)、砷(As)、及銻(Sb)等)而成的n型矽晶圓、以及對矽晶圓摻雜三價原子(例如,硼(B)、及鎵(Ga)等)而成的p型矽晶圓。作為矽晶圓的矽,例如可為非晶矽、單結晶矽、多結晶矽、及多晶矽(polysilicon)的任一種。 其中,洗淨液對於矽晶圓、碳化矽晶圓、及包含矽的樹脂系晶圓(玻璃環氧晶圓)等包含矽系材料的晶圓而言有用。
半導體基板亦可於所述晶圓上具有絕緣膜。 作為絕緣膜的具體例,可列舉:矽氧化膜(例如,二氧化矽(SiO2 )膜、及正矽酸四乙酯(Si(OC2 H5 )4 )膜(TEOS膜)等)、矽氮化膜(例如,氮化矽(Si3 N4 )、及碳氮化矽(SiNC)等)、以及低介電常數(Low-k)膜(例如,摻雜有碳的氧化矽(SiOC)膜、及碳化矽(SiC)膜等)。
作為半導體基板於晶圓表面上所具有的金屬膜,可列舉:以銅(Cu)為主成分的膜(含銅膜)、以鈷(Co)為主成分的膜(含鈷膜)、以鎢(W)為主成分的膜(含鎢膜)、以及由包含選自由Cu、Co及W所組成的群組的一種以上的合金構成的金屬膜 作為含銅膜,例如可列舉:僅包含金屬銅的配線膜(銅配線膜)、及包含金屬銅與其他金屬的合金製的配線膜(銅合金配線膜)。 作為銅合金配線膜的具體例,可列舉包含選自鋁(Al)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鉭(Ta)、及鎢(W)中的一種以上的金屬、與銅的合金製的配線膜。更具體而言,可列舉:銅-鋁合金配線膜(CuAl合金配線膜)、銅-鈦合金配線膜(CuTi合金配線膜)、銅-鉻合金配線膜(CuCr合金配線膜)、銅-錳合金配線膜(CuMn合金配線膜)、銅-鉭合金配線膜(CuTa合金配線膜)、及銅-鎢合金配線膜(CuW合金配線膜)等。
作為含鈷膜(以鈷為主成分的金屬膜),例如可列舉:僅包含金屬鈷的金屬膜(鈷金屬膜)、及包含金屬鈷與其他金屬的合金製的金屬膜(鈷合金金屬膜)。 作為鈷合金金屬膜的具體例,可列舉包含選自鈦(Ti)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、及鎢(W)中的一種以上的金屬、與鈷的合金製的金屬膜。更具體而言,可列舉:鈷-鈦合金金屬膜(CoTi合金金屬膜)、鈷-鉻合金金屬膜(CoCr合金金屬膜)、鈷-鐵合金金屬膜(CoFe合金金屬膜)、鈷-鎳合金金屬膜(CoNi合金金屬膜)、鈷-鉬合金金屬膜(CoMo合金金屬膜)、鈷-鈀合金金屬膜(CoPd合金金屬膜)、鈷-鉭合金金屬膜(CoTa合金金屬膜)、及鈷-鎢合金金屬膜(CoW合金金屬膜)等。 洗淨液對具有含鈷膜的基板而言有用。含鈷膜中,鈷金屬膜大多作為配線膜而使用,鈷合金金屬膜大多作為位障金屬而使用。
另外,有時較佳為將洗淨液用於如下基板的洗淨,所述基板是於構成半導體基板的晶圓的上部至少具有含銅配線膜、與僅由金屬鈷構成且作為含銅配線膜的位障金屬的金屬膜(鈷位障金屬),且含銅配線膜與鈷位障金屬於基板表面上接觸。
作為含鎢膜(以鎢為主成分的金屬膜),例如可列舉:僅包含鎢的金屬膜(鎢金屬膜)、及包含鎢與其他金屬的合金製的金屬膜(鎢合金金屬膜)。 作為鎢合金金屬膜的具體例,例如可列舉:鎢-鈦合金金屬膜(WTi合金金屬膜)、及鎢-鈷合金金屬膜(WCo合金金屬膜)等。 含鎢膜大多作為位障金屬而使用。
作為於構成半導體基板的晶圓上形成所述絕緣膜、含銅配線膜、含鈷膜、及含鎢膜的方法,若為該領域中進行的公知的方法,則並無特別限制。 作為絕緣膜的形成方法,例如可列舉如下方法:對構成半導體基板的晶圓,於氧氣存在下進行熱處理,藉此形成矽氧化膜,繼而,使矽烷及氨的氣體流入,利用化學氣相蒸鍍(CVD:Chemical Vapor Deposition)法形成矽氮化膜 作為含銅配線膜、含鈷膜、及含鎢膜的形成方法,例如可列舉如下方法:於具有所述絕緣膜的晶圓上,利用抗蝕劑等公知的方法形成電路,繼而,利用鍍敷及CVD法等方法形成含銅配線膜、含鈷膜、及含鎢膜。
(CMP處理) CMP處理例如為藉由使用包含研磨微粒子(研磨粒)的研磨漿料的化學作用、與機械研磨的複合作用,使具有金屬配線膜、位障金屬、及絕緣膜的基板的表面平坦化的處理。於實施了CMP處理的半導體基板的表面上,有時會殘存源自CMP處理中所使用的研磨粒(例如,二氧化矽及氧化鋁等)、經研磨的金屬配線膜、及位障金屬的金屬雜質(金屬殘渣)等雜質。 該些雜質例如有使配線間短路而使半導體基板的電氣特性劣化的擔憂,因此,將實施了CMP處理的半導體基板供於用於自表面將該些雜質去除的洗淨處理中。 作為實施了CMP處理的半導體基板的具體例,可列舉「日本精密工程學會期刊(Journal of the Japan Society of Precision Engineering)」(Vol. 84,No.3,2018)中記載的實施了CMP處理的基板,但並不受此限制。
〔半導體基板的洗淨方法〕 半導體基板的洗淨方法若為使半導體基板的表面與洗淨液(稀釋洗淨液)接觸的方法,則並無特別限制。
作為半導體基板的洗淨方法,例如可列舉如下方法:將半導體基板浸漬於所述稀釋步驟中獲得的稀釋洗淨液中,藉此洗淨半導體基板。此時,就可進一步減低殘存於半導體基板的表面上的雜質的方面而言,較佳為對浸漬有半導體基板的洗淨液實施超音波處理。 洗淨的方式並不特別限制於浸漬方式,亦可適宜採用如下方式:一邊使半導體基板旋轉一邊滴加洗淨液的旋轉(滴加)方式、及噴霧洗淨液的噴霧(噴灑(spray))方式等該領域中進行的公知的方式。
作為半導體基板的洗淨方法,可採用逐片方式、及分批方式的任一種。逐片方式是一片一片地處理半導體基板的方式,分批方式是同時對多片半導體基板進行處理的方式。
半導體基板的洗淨中使用的洗淨液的溫度若為該領域中進行的洗淨液的溫度,則並無特別限制。大多使用室溫(25℃)的洗淨液,為了提高洗淨性及/或抑制對構件的相對損傷性,可任意選擇溫度的上限,例如,作為洗淨液的溫度,較佳為10℃~60℃,更佳為15℃~50℃。
半導體基板的洗淨中的洗淨時間依存於洗淨液中所含的成分的種類及含量等,因此不能一概而論,就實用方面而言,較佳為10秒~2分鐘,更佳為20秒~1分30秒,進而佳為30秒~1分鐘。
於半導體基板的洗淨中,為了進一步增進洗淨液的洗淨能力,亦可使用機械攪拌方法。 作為機械攪拌方法,例如可列舉:於半導體基板上使洗淨液循環的方法、於半導體基板上使洗淨液流過或噴霧洗淨液的方法、及利用超音波或兆頻超音波(megasonic)攪拌洗淨液的方法等。
於所述半導體基板的洗淨後,亦可進行用溶劑沖洗半導體基板而加以清潔的步驟(以下稱為「淋洗步驟」)。 淋洗步驟較佳為於半導體基板的洗淨步驟之後連續進行,且為使用淋洗溶劑(淋洗液)沖洗5秒~5分鐘的步驟。淋洗步驟亦可使用所述機械攪拌方法進行。
作為淋洗溶劑,例如可列舉:去離子(DI:De Ionize)水、甲醇、乙醇、異丙醇、N-甲基吡咯啶酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、乳酸乙酯、及丙二醇單甲醚乙酸酯。另外,亦可利用pH值超過8的水性淋洗液(稀釋後的水性氫氧化銨等)。 作為使淋洗溶劑與半導體基板接觸的方法,可同樣地應用使所述洗淨液與半導體基板接觸的方法。
另外,亦可於所述淋洗步驟之後進行使半導體基板乾燥的乾燥步驟。 乾燥方法並無特別限制,例如可列舉:旋轉乾燥法、於半導體基板上使乾性氣體流過的方法、藉由加熱板或紅外線燈般的加熱機構對基板進行加熱的方法、馬蘭哥尼(Marangoni)乾燥法、羅塔哥尼(Rotagoni)乾燥法、IPA(異丙醇)乾燥法、及該些的任意的組合。 [實施例]
以下,基於實施例對本發明更詳細地進行說明。以下實施例中所示的材料、使用量、及比例等只要不脫離本發明的主旨則可適宜變更。因此,本發明的範圍並不由以下所示的實施例來限定性地解釋。
於以下的實施例中,洗淨液及稀釋洗淨液的pH值是使用pH值計(堀場製作所股份有限公司製造,型號「F-74」)並依據JIS Z8802-1984進行測定。 另外,於製造實施例及比較例的洗淨液時,容器的操作、洗淨液的調液、填充、保管及分析測定全部是於滿足ISO等級2以下的水準的潔淨室內進行。為了提高測定精度,於洗淨液的金屬含量的測定中,在進行檢測極限以下的物質的測定時,將洗淨液濃縮為以體積換算計為100分之1而進行測定,並換算為濃縮前的溶液的濃度進行含量的算出。
[洗淨液的組成] 作為螯合劑,將以下化合物用於洗淨液的製造中。另外,於表1中示出各螯合劑的酸解離常數(pKa)。 ·檸檬酸:扶桑化學工業(股)製造 ·1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸(HEDP):薩摩佛斯(Thermphos)公司製造的「代奎斯特(Dequest)2000」 ·精胺酸(L-精胺酸):東京化成工業(股)製造 ·酒石酸:富士軟片和光純藥(股)製造 ·N,N,N',N'-乙二胺四(亞甲基膦酸)(EDTPO):薩摩佛斯(Thermphos)公司製造的「代奎斯特(Dequest)2066」 ·二伸乙三胺五乙酸(DTPA):富士軟片和光純藥(股)製造 ·乙二胺四乙酸(EDTA):奇萊斯特(chelest)公司製造 ·甘胺酸(Gly):富士軟片和光純藥(股)製造 ·β-丙胺酸(ALA):富士軟片和光純藥(股)製造
[表1]
表1 pKa
pKa1 pKa2 pKa3 pKa4 pKa5 pKa6 pKa7 pKa8
檸檬酸 3.09 4.75 6.71 - - - - -
HEDP 1.35 2.87 7.03 11.3 - - - -
精胺酸 1.82 9.01 12.48 - - - - -
酒石酸 4.30 7.40 - - - - - -
EDTPO 1.46 2.72 5.06 6.18 6.63 7.43 9.22 10.6
DTPA 2.14 2.38 4.26 8.60 10.53 - - -
EDTA 2.00 2.70 6.2 10.30 - - - -
Gly 2.35 9.78 - - - - - -
ALA 2.35 9.87 - - - - - -
作為界面活性劑(成分B),將以下化合物用於洗淨液的製造中。 ·月桂基磷酸(月桂基磷酸酯):陰離子性界面活性劑,日光化學(股)製造的「好斯頓(Phosten)HLP」 ·十二烷基苯磺酸(DBSA):陰離子性界面活性劑,富士軟片和光純藥(股)製造 ·二硝基苯磺酸(DNBSA):陰離子性界面活性劑,花王(股)製造 ·月桂基二苯基醚二磺酸(LDPEDSA):陰離子性界面活性劑,竹本油脂(股)製造的「塔凱薩福(takesurf)A-43-N」 ·聚氧伸乙基二油酸酯(POED):非離子性界面活性劑,竹本油脂(股)製造的「紐卡魯根(newkalgen)D-2504-D」 ·POE月桂基磷酸(聚氧伸乙基月桂基醚磷酸酯):陰離子性界面活性劑,日光化學(股)製造
作為防蝕劑(成分B),將以下化合物用於洗淨液的製造中。 ·二氮雜雙環十一碳烯(DBU):富士軟片和光純藥(股)製造 ·哌嗪:富士軟片和光純藥(股)製造 ·二乙基羥基胺(DEHA):富士軟片和光純藥(股)製造 ·二氮雜雙環壬烯(DBN):富士軟片和光純藥(股)製造 ·5-胺基四唑:富士軟片和光純藥(股)製造 ·1H-四唑:富士軟片和光純藥(股)製造 ·1,2,4-三唑:富士軟片和光純藥(股)製造 ·2-胺基嘧啶:富士軟片和光純藥(股)製造 ·抗壞血酸:富士軟片和光純藥(股)製造 ·沒食子酸:富士軟片和光純藥(股)製造 ·1,4-雙(3-胺基丙基)哌嗪(BAP):富士軟片和光純藥(股)製造 ·1-(2-羥基乙基)哌嗪(HEP):富士軟片和光純藥(股)製造 ·1,3-二胺基丙烷:富士軟片和光純藥(股)製造(不相當於成分B)
作為pH值調整劑,將以下化合物用於洗淨液的製造中。 ·氨水(NH3 ):富士軟片和光純藥(股)製造 ·2-羥基乙基三甲基氫氧化銨(膽鹼):富士軟片和光純藥(股)製造 ·四丁基氫氧化銨(TBAH):富士軟片和光純藥(股)製造 ·2-胺基-2-甲基-1-丙醇(AMP):富士軟片和光純藥(股)製造 ·單乙醇胺(MEA):富士軟片和光純藥(股)製造 ·二乙醇胺(DEA):富士軟片和光純藥(股)製造 ·三羥基甲基胺基甲烷(Tris):富士軟片和光純藥(股)製造 ·二甲基雙(2-羥基乙基)氫氧化銨(AH212):富士軟片和光純藥(股)製造 ·2-(2-胺基乙氧基)乙醇(AEE):富士軟片和光純藥(股)製造 ·4-(2-胺基乙基)嗎啉(AEM):富士軟片和光純藥(股)製造
另外,於本實施例中的洗淨液的製造、及洗淨液的稀釋步驟中,使用市售的超純水(富士軟片和光純藥(股)製造)。
[洗淨液的製造] 其次,以實施例1為例對洗淨液的製造方法進行說明。 使用檸檬酸及HEDP作為螯合劑,且使用DBU作為成分B中的防蝕劑。於超純水中,以成為表2-1中記載的含量的量分別添加檸檬酸及HEDP,繼而,以洗淨液的pH值成為8.0的方式添加DBU。藉由使用攪拌機對所獲得的混合液充分進行攪拌,獲得實施例1的洗淨液。
依照實施例1的製造方法,分別製造具有表2-1~表2-3所示的組成的實施例2~實施例103及比較例1~比較例4的洗淨液。 再者,於各洗淨液中,表2-1~表2-3所示的成分以外的剩餘部分為水。
表2-1~表2-3中的「量」一欄表示各成分相對於研磨液的總質量的含量。 再者,於在「量」一欄中記載為「*1」的情況下,表示以洗淨液的pH值成為表2-1~表2-3的「pH值」一欄中記載的值的方式調整各化合物的量。 表2-1~表2-3中,「螯合劑」的「比率」一欄的數值表示使用多種螯合劑時的、相對於其中一種螯合劑的含量的另一種螯合劑的含量的質量比。
〔金屬含量的測定〕 對於各實施例及各比較例中所製造的洗淨液,測定金屬含量。 金屬含量的測定是使用安捷倫(Agilent)8800 三重四極桿(Triple Quadrupole)感應耦合電漿質譜儀(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer,ICP-MS)(半導體分析用,選項#200)於以下測定條件下進行。
(測定條件) 樣品導入系統是使用石英火炬與同軸型PFA霧化器(自吸用)以及鉑界面錐。冷電漿條件的測定參數如下所述。 ·射頻(Radio Frequency,RF)輸出(W):600 ·載氣流量(L/min):0.7 ·補充氣體(makeup gas)流量(L/min):1 ·採樣深度(mm):18
於金屬含量的測定中,並不區分金屬粒子與金屬離子地將該些加以合計。另外,於檢測出兩種以上的金屬的情況下,求出兩種以上的金屬的合計含量。 將金屬含量的測定結果示於表2的「金屬含量」一欄中(單位:質量ppb)。表2中的「<10」、「<0.1」、及「>100000」分別表示相對於洗淨液的總質量,洗淨液中的金屬含量小於10質量ppb、小於0.1質量ppb、及超過100000質量ppb(超過100質量ppm)。
[稀釋引起的pH值變動評價] 使用利用所述方法製造的洗淨液,評價稀釋時的pH值變動抑制性能。 分取各實施例及各比較例的洗淨液1 mL,利用超純水稀釋為以體積比計為100倍,製備稀釋洗淨液的樣品,測定所獲得的樣品的pH值。根據測定結果,算出稀釋前的洗淨液的pH值與稀釋後的洗淨液(稀釋洗淨液)的pH值的差量(絕對值)。基於所獲得的算出結果,按照下述評價基準評價各洗淨液的稀釋引起的pH值變動抑制性能。將該些的結果示於表2中。 「A」:稀釋前後的pH值的差量小於1.0 「B」:稀釋前後的pH值的差量為1.0以上且小於1.5 「C」:稀釋前後的pH值的差量為1.5以上且小於2.0 「D」:稀釋前後的pH值的差量為2.0以上
[缺陷抑制性能的評價] 評價使用利用所述方法製造的洗淨液對研磨後的金屬膜進行洗淨時的缺陷抑制性能。 分取各實施例及各比較例的洗淨液1 mL,利用超純水稀釋為以體積比計為100倍,製備稀釋洗淨液的樣品。 使用FREX300S-II(研磨裝置,荏原製作所公司製造),於將研磨壓力設為2.0 psi、將研磨液供給速度設為0.28 ml/(min·cm2 )的條件下,對表面具有包含銅、鈷、或鎢的膜的晶圓(直徑12英吋)進行研磨。作為研磨液,對於具有含Co膜的晶圓使用CSL5220C(商品名,富士軟片平坦化溶液(FUJIFILM Planar Solutions)公司製造),對於具有含Cu膜的晶圓使用BSL8120C(商品名,富士軟片平坦化溶液(FUJIFILM Planar Solutions)公司製造),對於具有含W膜的晶圓使用W2000(商品名,卡博特(cabot)公司製造)。研磨時間為60秒。 其後,使用調整為室溫(23℃)的各稀釋洗淨液的樣品,擦洗60分鐘進行洗淨,並進行乾燥處理。使用缺陷檢測裝置(AMAT公司製造,ComPlusII),檢測所獲得的晶圓的研磨面中的缺陷數,按照下述評價基準評價洗淨液的缺陷抑制性能。將該些的結果示於表2-1~表2-3中。 「A」:缺陷數為500個以下 「B」:缺陷數超過500個且為1000個以下 「C」:缺陷數超過1000個且為1500個以下 「D」:缺陷數超過1500個
[保存穩定性的評價] 使用利用所述方法製造的洗淨液,評價保存穩定性。 將按照所述方法製造的實施例1~實施例103及比較例1~比較例4的各洗淨液填充至半導體洗淨液用的容器中。將收容有各洗淨液的容器放入溫度30℃、及濕度50%RH的恆溫槽內,於恆溫槽內保存1年。 分取進行了保存試驗的各實施例及各比較例的洗淨液1 mL,使用利用超純水稀釋為以體積比計為100倍而獲得的稀釋洗淨液的樣品,除此以外,按照所述缺陷抑制性能的評價方法,檢測所獲得的晶圓的研磨面中的缺陷數,按照下述評價基準評價洗淨液的保存穩定性。將該些的結果示於表2-1~表2-3中。 「A」:缺陷數為500個以下 「B」:缺陷數超過500個且為1000個以下 「C1」:缺陷數超過1000個且為1250個以下 「C2」:缺陷數超過1250個且為1500個以下 「D」:缺陷數超過1500個
[表2]
表2-1 洗淨液 組成
螯合劑 成分B
界面活性劑 防蝕劑
種類 量 (%) 種類 量 (%) 比率 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%)
實施例1 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 - - DBU *1 - -
實施例2 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 - - - - - -
實施例3 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 - - - - - -
實施例4 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 - - DBU *1 - -
實施例5 精胺酸 0.3 HEDP 0.04 7.5 - - DBU *1 - -
實施例6 精胺酸 0.3 HEDP 0.04 7.5 - - DBU *1 - -
實施例7 精胺酸 0.3 HEDP 0.04 7.5 - - DBU *1 - -
實施例8 精胺酸 0.3 酒石酸 1.9 6.3 - - 哌嗪 0.1 DEHA 4.5
實施例9 EDTPO 0.2 HEDP 0.04 5.0 - - DBU *1 - -
實施例10 EDTPO 0.2 HEDP 0.04 5.0 - - DBU *1 - -
實施例11 EDTPO 0.2 HEDP 0.04 5.0 - - DBN *1 - -
實施例12 EDTPO 0.2 HEDP 0.04 5.0 - - DBU *1 - -
實施例13 EDTPO 0.2 檸檬酸 7.5 37.5 - - DBU *1 - -
實施例14 EDTPO 0.2 檸檬酸 7.5 37.5 - - - - - -
實施例15 DTPA 10 HEDP 0.04 250.0 - - DBU *1 - -
實施例16 DTPA 10 HEDP 0.04 250.0 - - DBU *1 - -
實施例17 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 - - DBU *1 - -
實施例18 EDTPO 0.2 檸檬酸 7.5 37.5 - - - - - -
實施例19 EDTPO 0.2 檸檬酸 7.5 37.5 - - - - - -
實施例20 DTPA 10 HEDP 0.04 250.0 - - DEHA 4.5 - -
實施例21 DTPA 10 HEDP 0.04 250.0 - - - - - -
實施例22 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 - - - - - -
實施例23 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 - - DBU *1 - -
實施例24 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 - - DBU *1 - -
實施例25 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 - - DBN *1 - -
實施例26 HEDP 0.04 - - - - - DBU *1 - -
實施例27 HEDP 0.04 - - - - - DBU *1 - -
實施例28 HEDP 0.04 - - - - - DEHA 4.5 - -
實施例29 HEDP 0.04 - - - - - - - - -
實施例30 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
[表3]
表2-1 (續) 洗淨液 組成 pH值 金屬 含量 (ppb) pH值 變動 評價 缺陷抑制性能 缺陷抑制性能 (保存試驗後)
成分B pH值 調整劑
防蝕劑 研磨對象 研磨對象
種類 量 (%) 種類 量 (%) Cu W Co Cu W Co
實施例1 - - - - 8.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例2 - - NH3 *1 8.0 <10 A C B B C2 C1 C1
實施例3 - - 膽鹼 *1 8.0 <10 A C B B C1 B B
實施例4 - - - - 10.5 <10 A B A B C1 B C1
實施例5 - - - - 9.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例6 - - - - 10.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例7 - - - - 11.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例8 DBU *1 - - 10.0 <10 A B A B C1 C1 C1
實施例9 - - - - 8.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例10 - - - - 9.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例11 - - - - 10.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例12 - - - - 10.5 <10 A B A B C1 B C1
實施例13 - - - - 8.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例14 - - TBAH *1 9.0 <10 A B B B B B B
實施例15 - - - - 9.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例16 - - - - 10.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例17 - - - - 9.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例18 - - AMP 6.0 8.0 <10 A B A B B A B
實施例19 - - AMP TBAH 6.0 *1 9.0 <10 A B A B B A B
實施例20 - - AMP 6.0 9.0 <10 A B A B B B B
實施例21 - - AMP 6.0 10.0 <10 A B A B B A B
實施例22 - - AMP 6.0 9.0 <10 A B A B B A B
實施例23 - - - - 10.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例24 - - - - 8.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例25 - - - - 10.5 <10 A B A B C1 B C1
實施例26 - - - - 8.0 <10 A B A B C1 B C1
實施例27 - - - - 10.5 <10 A B A B C1 B C1
實施例28 - - AMP 12.0 10.5 <10 A B A B B B B
實施例29 - - AMP 1.0 10.0 <10 A B A B B A B
實施例30 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
[表4]
表2-2 洗淨液 組成
螯合劑 成分B
界面活性劑 防蝕劑
種類 量 (%) 種類 量 (%) 比率 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%)
實施例31 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 - - - -
實施例32 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 - - - -
實施例33 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例34 HEDP 0.04 - - - 月桂基磷酸 0.03 DEHA 4.5 - -
實施例35 精胺酸 0.3 HEDP 0.04 7.5 月桂基磷酸 0.03 - - - -
實施例36 精胺酸 0.3 HEDP 0.04 7.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例37 精胺酸 0.3 HEDP 0.04 7.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例38 EDTPO 0.2 HEDP 0.04 5.0 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例39 EDTPO 0.2 HEDP 0.04 5.0 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例40 EDTPO 0.2 HEDP 0.04 5.0 月桂基磷酸 0.03 DBN *1 - -
實施例41 EDTPO 0.2 HEDP 0.04 5.0 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例42 EDTPO 0.2 檸檬酸 7.5 37.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例43 EDTPO 0.2 檸檬酸 7.5 37.5 月桂基磷酸 0.03 - - - -
實施例44 DTPA 10.0 HEDP 0.04 250.0 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例45 DTPA 10.0 HEDP 0.04 250.0 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例46 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例47 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例48 DTPA 0.1 - - - DBSA 0.03 - - - -
實施例49 DTPA 0.1 - - - LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例50 DTPA 0.1 - - - LDPEDSA 0.03 DEHA 4.5 - -
實施例51 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 DBSA 0.03 DBU *1 - -
實施例52 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 DNBSA 0.03 DBU *1 - -
實施例53 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 LDPEDSA 0.03 DBU *1 - -
實施例54 DTPA 2.0 檸檬酸 7.5 3.8 月桂基磷酸 0.03 DBN *1 - -
實施例55 DTPA 2.0 - - - DBSA 0.03 DBU *1 - -
實施例56 DTPA 2.0 - - - DNBSA 0.03 DBU *1 - -
實施例57 DTPA 2.0 - - - LDPEDSA 0.03 DBU *1 - -
實施例58 DTPA 2.0 - - - 月桂基磷酸 0.03 DBN *1 - -
實施例59 DTPA 2.0 - - - LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例60 DTPA 2.0 - - - LDPEDSA 0.03 - - - -
[表5]
表2-2 (續) 洗淨液 組成 pH值 金屬 含量 (ppb) pH值 變動 評價 缺陷抑制性能 缺陷抑制性能 (保存試驗後)
成分B pH值 調整劑
防蝕劑 研磨對象 研磨對象
種類 量 (%) 種類 量 (%) Cu W Co Cu W Co
實施例31 - - NH3 *1 8.0 <10 A B B B C1 C1 C1
實施例32 - - 膽鹼 *1 8.0 <10 A B B B B B B
實施例33 - - - - 10.5 <10 A A A A B B B
實施例34 - - AMP 6.0 10.0 <10 A A A A A B A
實施例35 - - AMP 12.0 10.0 <10 A A A A A A A
實施例36 - - - - 9.0 <10 A A A A B B B
實施例37 - - - - 10.0 <10 A A A A B B B
實施例38 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例39 - - - - 9.0 <10 A A A A B B B
實施例40 - - - - 10.0 <10 A A A A B B B
實施例41 - - - - 10.5 <10 A A A A B B B
實施例42 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例43 - - TBAH *1 9.0 <10 A A A A A A A
實施例44 - - - - 9.0 <10 A A A A B B B
實施例45 - - - - 10.0 <10 A A A A B B B
實施例46 - - - - 9.0 <10 A A A A B B B
實施例47 - - - - 10.0 <10 A A A A B B B
實施例48 - - AMP 6.0 10.5 <10 A A A A A A A
實施例49 - - AMP 6.0 10.5 <10 A A A A A A A
實施例50 - - AMP 6.0 10.5 <10 A A A A A B A
實施例51 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例52 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例53 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例54 - - - - 10.5 <10 A A A A B B B
實施例55 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例56 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例57 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例58 - - - - 10.5 <10 A A A A B B B
實施例59 - - AMP *1 8.0 <10 A A A A A A A
實施例60 - - MEA *1 8.0 <10 A A A A A A A
[表6]
表2-3 洗淨液 組成
螯合劑 成分B
界面活性劑 防蝕劑
種類 量 (%) 種類 量 (%) 比率 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%)
實施例61 DTPA 2.0 - - - LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例62 HEDP 0.04 - - - 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例63 HEDP 0.04 - - - 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例64 HEDP 1.0 - - - 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例65 HEDP 1.0 - - - 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例66 HEDP 1.0 - - - 月桂基磷酸 0.03 - - - -
實施例67 HEDP 1.0 - - - 月桂基磷酸 0.03 - - - -
實施例68 HEDP 1.0 - - - 月桂基磷酸 0.03 - - - -
實施例69 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 DBSA 0.03 DBU *1 - -
實施例70 HEDP 0.04 - - - - - 5-胺基 四唑 0.2 DBN *1
實施例71 HEDP 0.04 - - - - - 1H-四唑 0.2 DBU *1
實施例72 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 - - 5-胺基 四唑 0.2 DBU *1
實施例73 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 - - 1H-四唑 0.2 DBU *1
實施例74 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 - - 5-胺基 四唑 0.2 DBU *1
實施例75 檸檬酸 0.008 HEDP 0.04 5.0 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例76 檸檬酸 0.05 HEDP 0.04 1.3 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例77 檸檬酸 10.0 HEDP 0.04 250.0 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例78 檸檬酸 30.0 HEDP 0.38 78.9 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例79 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.003 DBU *1 - -
實施例80 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.3 DBU *1 - -
實施例81 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 3.0 DBU *1 - -
實施例82 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例83 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
實施例84 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 DBN *1 DEHA 5.0
實施例85 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 DEHA 0.5
實施例86 酒石酸 0.03 精胺酸 0.1 3.3 - - 1,2,4- 三唑 0.67 2-胺基 嘧啶 0.67
實施例87 DTPA 0.1 Gly 0.06 1.7 LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例88 DTPA 0.1 ALA 0.1 1.0 LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例89 DTPA 0.5 Gly 0.06 8.3 LDPEDSA 0.03 DEHA 4.5 - -
實施例90 DTPA 0.5 Gly 0.06 8.3 LDPEDSA 0.03 抗壞血酸 1.0 - -
[表7]
表2-3 (續) 洗淨液 組成 pH值 金屬 含量 (ppb) pH值 變動 評價 缺陷抑制性能 缺陷抑制性能 (保存試驗後)
成分B pH值 調整劑
防蝕劑 研磨對象 研磨對象
種類 量 (%) 種類 量 (%) Cu W Co Cu W Co
實施例61 - - DEA *1 8.0 <10 A A A A A A A
實施例62 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例63 - - - - 10.5 <10 A A A A B B B
實施例64 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例65 - - - - 10.5 <10 A A A A B B B
實施例66 - - AMP *1 10.5 <10 A A A A A A A
實施例67 - - MEA *1 10.5 <10 A A A A A A A
實施例68 - - DEA *1 10.5 <10 A A A A A A A
實施例69 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例70 - - - - 10.5 <10 A A A A B B B
實施例71 - - - - 10.5 <10 A A A A B B B
實施例72 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例73 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例74 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例75 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例76 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例77 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例78 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例79 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例80 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例81 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例82 - - - - 8.0 <0.1 A A A A B B B
實施例83 - - - - 8.0 >100000 A A A A B B B
實施例84 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例85 - - - - 8.0 <10 A A A A B B B
實施例86 - - Tris *1 8.9 <10 A A A A A A A
實施例87 - - AMP 6.0 11.0 <10 A A A A A A A
實施例88 - - AMP 6.0 11.0 <10 A A A A A A A
實施例89 - - AMP 6.0 11.0 <10 A A A A A B A
實施例90 - - AMP 6.0 11.0 <10 A A A A A B A
[表8]
表2-4 洗淨液 組成
螯合劑 成分B
界面活性劑 防蝕劑
種類 量 (%) 種類 量 (%) 比率 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%)
實施例91 DTPA 0.5 Gly 0.06 8.3 LDPEDSA 0.03 沒食子酸 1.0 - -
實施例92 DTPA 0.5 ALA 0.1 5.0 LDPEDSA 0.03 DEHA 4.5 - -
實施例93 DTPA 0.5 - - - LDPEDSA POED 0.03 0.01 - - - -
實施例94 EDTA 0.5 - - - LDPEDSA POED 0.03 0.01 - - - -
實施例95 DTPA 0.1 Gly 0.06 1.7 LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例96 DTPA 0.1 Gly 0.06 1.7 LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例97 DTPA 0.1 Gly 0.06 1.7 LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例98 DTPA 0.1 Gly 0.06 1.7 LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例99 DTPA 0.1 Gly 0.06 1.7 LDPEDSA 0.03 BAP 6.0 - -
實施例100 DTPA 0.1 Gly 0.06 1.7 LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例101 DTPA 0.1 Gly 0.06 1.7 LDPEDSA 0.03 - - - -
實施例102 DTPA 0.1 Gly 0.06 1.7 LDPEDSA 0.03 HEP 6.0 - -
實施例103 HEDP 0.04 - - - POE 月桂基磷酸 0.03 DEHA 4.5 - -
比較例1 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
比較例2 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
比較例3 檸檬酸 7.5 HEDP 0.04 187.5 月桂基磷酸 0.03 DBU *1 - -
比較例4 檸檬酸 0.5 - - - DBSA 0.5 1,3-二胺基 丙烷 0.5 - -
[表9]
表2-4 (續) 洗淨液 組成 pH值 金屬 含量 (ppb) pH值 變動 評價 缺陷抑制性能 缺陷抑制性能 (保存試驗後)
成分B pH值 調整劑
防蝕劑 研磨對象 研磨對象
種類 量 (%) 種類 量 (%) Cu W Co Cu W Co
實施例91 - - AMP 6.0 11.0 <10 A A A A A B A
實施例92 - - AMP 6.0 11.0 <10 A A A A A B A
實施例93 - - AMP 6.0 11.0 <10 A A A A A A A
實施例94 - - AMP 6.0 11.0 <10 A A A A A A A
實施例95 - - Tris 6.0 9.0 <10 A A A A A A A
實施例96 - - MEA 6.0 10.0 <10 A A A A A A A
實施例97 - - DEA 6.0 10.0 <10 A A A A A A A
實施例98 - - AH212 6.0 10.0 <10 A A A A A A A
實施例99 - - - - 11.0 <10 A A A A A A A
實施例100 - - AEE 6.0 11.0 <10 A A A A A A A
實施例101 - - AEM 6.0 11.0 <10 A A A A A A A
實施例102 - - - - 11.0 <10 A A A A A A A
實施例103 - - AMP 6.0 10.0 <10 A A A A A B A
比較例1 - - - - 9.0 <10 C C C C C1 C1 C1
比較例2 - - - - 10.0 <10 D D D D D D D
比較例3 - - - - 13.0 <10 D D D D D D D
比較例4 - - AH212 *1 12.0 <10 D D D D D D D
如根據表1所示的螯合劑的酸解離常數(pKa)、及表2-1~表2-3所示的洗淨液的pH值而明確般,實施例1~實施例103的洗淨液均滿足螯合劑所具有的pKa與洗淨液的pH值的所述式(A)的關係。 如根據表1及表2-1~表2-3而明確般,確認到:包含螯合劑且滿足所述式(A)的本發明的洗淨液的稀釋引起的pH值變動的抑制性能優異。
確認到:於洗淨液包含防蝕劑時,相對於含銅膜、及含鎢膜而言的缺陷抑制性能優異(參照實施例1~實施例3的結果的比較)。 確認到:於洗淨液包含界面活性劑時,相對於含銅膜而言的缺陷抑制性能優異(參照實施例2、實施例3、實施例31、及實施例32的結果的比較)。 確認到:於洗淨液包含界面活性劑及防蝕劑兩者時,相對於含鈷膜而言的缺陷抑制性能更優異(參照實施例1、實施例2、實施例30、及實施例31的結果的比較)。
確認到:於洗淨液包含烷醇胺時,相對於含銅膜、及含鎢膜而言的缺陷抑制性能優異(參照實施例2、及實施例18的結果的比較)。 確認到:於洗淨液包含鹼性有機化合物時,洗淨液的保存穩定性優異(參照實施例2、實施例3、實施例14及實施例18的結果的比較)。 確認到:於洗淨液包含螯合劑、界面活性劑及鹼性有機化合物此三者時,相對於含銅膜、及含鈷膜而言的缺陷抑制性能優異(參照實施例18~實施例22、實施例30~實施例32、實施例48~實施例50、實施例59~實施例61、實施例66~實施例68、實施例87~實施例98、實施例100及實施例101的結果的比較)。
[腐蝕抑制性能的評價] 依照實施例1的製造方法,分別製造具有表3所示的組成的實施例111~實施例114的洗淨液。再者,於各洗淨液中,表3中所示的成分以外的剩餘部分為水。 分取各實施例的洗淨液2 mL,利用超純水稀釋為以體積比計為100倍,製備稀釋洗淨液的樣品(200 mL)。 對表面具有包含銅、鈷、或鎢的金屬膜的晶圓(直徑12英吋)進行切割,分別準備2 cm□的晶圓試片(coupon)。將各金屬膜的厚度設為200 nm。將晶圓浸漬於利用所述方法製造的稀釋洗淨液的樣品中,於室溫下,以攪拌轉數250 rpm進行30分鐘浸漬處理。對於各金屬膜,計算浸漬處理前後的膜厚,根據該計算結果算出每單位時間的腐蝕速度。按照下述評價基準評價洗淨液的腐蝕抑制性能。將該些的結果示於表3中。 再者,腐蝕速度越低,洗淨液的腐蝕抑制性能越優異。 「A」:腐蝕速度為1 Å/min以下 「B」:去除所需時間超過1 Å/min且小於3 Å /min 「C」:去除所需時間為3 Å/min以上
[表10]
表3 洗淨液 組成 pH值 金屬 含量 (ppb) 腐蝕抑制性能
螯合劑 成分B pH值 調整劑 研磨對象
界面活性劑 防蝕劑 Cu W Co
種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%)
實施例111 HEDP 0.04 - - DEHA 4.5 AMP 12.0 10.5 <10 A A B
實施例112 HEDP 0.04 - - - - AMP 12.0 10.0 <10 B B B
實施例113 DTPA 0.1 LDPEDSA 0.03 - - AMP *6 10.5 <10 B B B
實施例114 DTPA 0.1 LDPEDSA 0.03 DEHA 4.5 AMP *6 10.5 <10 A A A
根據所述表3所示的結果,確認到:於洗淨液包含羥基胺化合物作為防蝕劑時,腐蝕抑制性能優異(參照實施例111及實施例114的結果的比較)。 另外,確認到:於包含羥基胺化合物的洗淨液中,包含羧酸系螯合劑的情況與包含膦酸系螯合劑的情況相比,腐蝕抑制性能優異(參照實施例111及實施例114的結果的比較)。 另外,確認到:於包含羥基胺化合物的洗淨液中,包含界面活性劑的情況與不含界面活性劑的情況相比,腐蝕抑制性能優異(參照實施例111及實施例114的結果的比較)。
[洗淨液的溫度的評價] 將洗淨時的稀釋洗淨液的樣品的溫度設為30℃~50℃,除此以外,按照所述缺陷抑制性能的評價方法、及保存穩定性的評價試驗方法,評價實施例49的組成物的缺陷抑制性能、及保存穩定性。結果,獲得與溫度為室溫(23℃)時相同的較佳的效果。
[洗淨液的濃度的評價] 代替實施例49的洗淨液而使用將除水以外的成分(DTPA、LDPEDSA、及AMP)的含量設為10倍的洗淨液、以及利用超純水稀釋為以體積比計為1000倍來製備稀釋洗淨液的樣品,除此以外,依照所述稀釋引起的pH值變動評價方法、缺陷抑制性能的評價方法、及保存穩定性的評價試驗方法評價各樣品的稀釋引起的pH值變動、缺陷抑制性能、及保存穩定性。結果獲得與實施例49相同的較佳的效果。

Claims (23)

  1. 一種洗淨液,其為包含螯合劑的半導體基板用的洗淨液,且 所述螯合劑的酸解離常數(pKa)與所述洗淨液的pH值滿足下述式(A)的條件, pKa-1<pH值<pKa+1     (A)。
  2. 如請求項1所述的洗淨液,其中所述螯合劑具有選自羧基、及膦酸基中的至少一種配位基。
  3. 如請求項1所述的洗淨液,其中所述螯合劑包含選自二伸乙三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、亞胺基二乙酸、甘胺酸、β-丙胺酸、精胺酸、檸檬酸、酒石酸、1-羥基亞乙基-1,1'-二膦酸、及乙二胺四(亞甲基膦酸)中的至少一種。
  4. 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述洗淨液包含兩種以上的所述螯合劑。
  5. 如請求項4所述的洗淨液,其中所述兩種以上的螯合劑中,相對於一種螯合劑的含量的另一種螯合劑的含量的比率以質量比計為1~5000。
  6. 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述螯合劑的含量相對於所述洗淨液的總質量而為0.01質量%~30質量%。
  7. 如請求項1所述的洗淨液,其中所述洗淨液進而包含選自界面活性劑、及防蝕劑中的至少一種成分。
  8. 如請求項7所述的洗淨液,其中所述防蝕劑包含選自由雜環式化合物、羥基胺化合物、抗壞血酸化合物、及兒茶酚化合物所組成的群組中的至少一種。
  9. 如請求項8所述的洗淨液,其中所述雜環式化合物包含選自由唑化合物、吡啶化合物、吡嗪化合物、嘧啶化合物、哌嗪化合物、及環狀脒化合物所組成的群組中的至少一種。
  10. 如請求項7或請求項8所述的洗淨液,其中所述防蝕劑包含選自由羥基胺化合物、抗壞血酸化合物、及兒茶酚化合物所組成的群組中的至少一種。
  11. 如請求項1所述的洗淨液,其中所述洗淨液進而包含界面活性劑、及鹼性有機化合物。
  12. 如請求項7或請求項11所述的洗淨液,其中所述界面活性劑包含陰離子性界面活性劑。
  13. 如請求項12所述的洗淨液,其中所述陰離子性界面活性劑包含選自由磷酸酯系界面活性劑、膦酸系界面活性劑、磺酸系界面活性劑、及羧酸系界面活性劑所組成的群組中的至少一種。
  14. 如請求項12所述的洗淨液,其中所述螯合劑包含具有羧基的羧酸系螯合劑, 所述陰離子性界面活性劑包含選自由磷酸酯系界面活性劑、膦酸系界面活性劑、磺酸系界面活性劑、及羧酸系界面活性劑所組成的群組中的至少一種。
  15. 如請求項12所述的洗淨液,其中所述螯合劑包含具有膦酸基的膦酸系螯合劑, 所述陰離子性界面活性劑包含選自由磷酸酯系界面活性劑、膦酸系界面活性劑、及磺酸系界面活性劑所組成的群組中的至少一種。
  16. 如請求項7或請求項11所述的洗淨液,其中所述界面活性劑包含非離子性界面活性劑。
  17. 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述洗淨液進而包含pH值調整劑。
  18. 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述洗淨液的pH值於25℃下為7.5~12.0。
  19. 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述洗淨液的pH值於25℃下為8.0~12.0。
  20. 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,進而包含水。
  21. 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述洗淨液中所含的金屬的含量相對於所述洗淨液的總質量而為100質量ppb以下。
  22. 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述洗淨液中所含的粒徑為0.4 μm以上的粒子的含量是每1 mL所述洗淨液中1000個以下。
  23. 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其為於實施了化學機械研磨處理的半導體基板的洗淨中使用的洗淨液。
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