TW202124699A - 洗淨液、洗淨方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題在於提供一種洗淨液,其為實施化學機械研磨處理後的半導體基板用的洗淨液,且經時穩定性及洗淨性能優異。另外,本發明的課題在於提供一種實施化學機械研磨處理後的半導體基板的洗淨方法。本發明的洗淨液為實施化學機械研磨處理後的半導體基板用的洗淨液,且包含:第一胺化合物,為下述式(1)所表示的化合物,且其共軛酸的第一酸解離常數為8.5以上;以及第二胺化合物,為選自由分子內具有一級胺基的一級脂肪族胺(其中,第一胺化合物除外)、分子內具有二級胺基的二級脂肪族胺、分子內具有三級胺基的三級脂肪族胺、及具有四級銨陽離子的化合物或作為其鹽的四級銨化合物所組成的群組中的至少一種,並且第一胺化合物的含量相對於第二胺化合物的含量的質量比為1~100,所述洗淨液的25℃下的pH值為6.0~12.0。
Description
本發明是有關於一種半導體基板用的洗淨液、及半導體基板的洗淨方法。
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、及/或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,因此大多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,於專利文獻1中,記載有一種組成物,其為用於對超小型電子裝置結構進行處理的組成物,且包含(i)烷醇胺與(ii)氫氧化四級銨及(iii)特定的錯化劑。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2008-528762號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明者以專利文獻1等為參考,對實施CMP後的半導體基板用且包含烷醇胺等脂肪族胺的洗淨液進行了研究,結果得知:於位於胺基的α位的碳原子具有氫原子的脂肪族胺中,隨著時間經過,胺基氧化而形成N-氧化物基(>N=O),有時該N-氧化物基腐蝕半導體基板的金屬膜,或者與殘渣中所含的金屬鍵結而形成不易去除的殘渣物。另一方面,得知:位於胺基的α位的碳原子不具有氫原子的脂肪族胺亦有可能對洗淨液的洗淨性能造成影響。
如此,本發明者獲得了如下見解:包含烷醇胺等脂肪族胺的洗淨液的經時穩定性及洗淨性能存在進一步的改善餘地。
本發明的課題在於提供一種洗淨液,其為實施CMP後的半導體基板用的洗淨液,且經時穩定性及洗淨性能優異。另外,課題在於提供一種實施CMP後的半導體基板的洗淨方法。
[解決課題之手段]
本發明者發現藉由以下結構可解決所述課題。
〔1〕
一種洗淨液,其為實施化學機械研磨處理後的半導體基板用的洗淨液,且包含:第一胺化合物,為後述的式(1)所表示的化合物,且其共軛酸的第一酸解離常數為8.5以上;以及第二胺化合物,為選自由分子內具有一級胺基的一級脂肪族胺(其中,所述第一胺化合物除外)、分子內具有二級胺基的二級脂肪族胺、分子內具有三級胺基的三級脂肪族胺、及具有四級銨陽離子的化合物或作為其鹽的四級銨化合物所組成的群組中的至少一種,並且所述第一胺化合物的含量相對於所述第二胺化合物的含量的質量比為1~100,所述洗淨液的25℃下的pH值為6.0~12.0。
〔2〕
如〔1〕所述的洗淨液,其中所述第二胺化合物的共軛酸的第一酸解離常數為8.5以上。
〔3〕
如〔1〕或〔2〕所述的洗淨液,其中所述第一胺化合物的含量相對於所述洗淨液的總質量而為0.5質量%~25質量%。
〔4〕
如〔1〕至〔3〕中任一項所述的洗淨液,其中所述第一胺化合物包含一級胺基醇。
〔5〕
如〔1〕至〔4〕中任一項所述的洗淨液,其中所述第一胺化合物包含2-胺基-2-甲基-1-丙醇。
〔6〕
如〔1〕至〔5〕中任一項所述的洗淨液,包含兩種以上的所述第一胺化合物。
〔7〕
如〔1〕至〔6〕中任一項所述的洗淨液,其中所述第二胺化合物包含胺基醇。
〔8〕
如〔1〕至〔7〕中任一項所述的洗淨液,其中所述第二胺化合物包含2-(甲基胺基)-2-甲基-1-丙醇。
〔9〕
如〔1〕至〔8〕中任一項所述的洗淨液,包含兩種以上的所述第二胺化合物。
〔10〕
如〔1〕至〔9〕中任一項所述的洗淨液,進而包含選自由有機酸、還原劑、陰離子性界面活性劑、含氮雜芳香族化合物、及配位基為含氮基的特定螯合劑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,進而包含兩種以上的有機酸。
〔12〕
如〔1〕至〔11〕中任一項所述的洗淨液,進而包含兩種以上的還原劑。
〔13〕
如〔1〕至〔12〕中任一項所述的洗淨液,進而包含兩種以上的陰離子性界面活性劑。
〔14〕
如〔1〕至〔13〕中任一項所述的洗淨液,進而含有含氮雜芳香族化合物。
〔15〕
如〔1〕至〔14〕中任一項所述的洗淨液,進而包含配位基為含氮基的特定螯合劑。
〔16〕
如〔1〕至〔15〕中任一項所述的洗淨液,進而含有含氮雜芳香族化合物及配位基為含氮基的特定螯合劑兩者。
〔17〕
如〔1〕至〔16〕中任一項所述的洗淨液,其中所述半導體基板具有包含選自由銅、鎢及鈷所組成的群組中的至少一種的金屬膜。
〔18〕
一種半導體基板的洗淨方法,包括將如〔1〕至〔17〕中任一項所述的洗淨液應用於實施化學機械研磨處理後的半導體基板並進行洗淨的步驟。
[發明的效果]
根據本發明,可提供一種洗淨液,其為實施CMP後的半導體基板用的洗淨液,且經時穩定性及洗淨性能優異。另外,根據本發明,可提供一種實施CMP後的半導體基板的洗淨方法。
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
)」。
於本說明書中記載的化合物中,在並無特別限制的情況下,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。
於本說明書中,所謂psi,是指磅力每平方英吋(pound-force per square inch),是指1 psi=6894.76 Pa。
本發明的洗淨液(以下,亦簡單記載為「洗淨液」)為實施化學機械研磨處理(CMP)後的半導體基板用的洗淨液,且包含:第一胺化合物(以下,亦記載為「第一胺」),其由後述的式(1)表示、且共軛酸的第一酸解離常數為8.5以上;以及第二胺化合物(以下,亦記載為「第二胺」),為選自由特定的一級脂肪族胺、二級脂肪族胺、三級脂肪族胺及四級銨化合物所組成的群組中的至少一種。另外,洗淨液中的第一胺的含量相對於第二胺的含量的質量比為1~100,且25℃下的洗淨液的pH值為6.0~12.0。
本發明者獲得了如下見解,從而完成了本發明:藉由洗淨液包含第一胺及第二胺、且特別指定第一胺及第二胺的含量的比率以及洗淨液的pH值,而實施CMP後的半導體基板的洗淨步驟中所使用的洗淨液的經時穩定性及洗淨性能(以下,亦記載為「本發明的效果」)提高。
藉由此種洗淨液獲得本發明的效果的詳細機制並不明確,本發明者推測為:後述的式(1)所表示的第一胺中,位於胺基的α位的碳原子不具有氫原子,並未形成N-氧化物基,因此可提高洗淨液的經時穩定性,此外,藉由以特定的含量包含所述第二胺化合物,第一胺相對於洗淨液的溶解度提升,洗淨液的洗淨性能提高。
[洗淨液]
以下,對洗淨液中所含的各成分進行說明。
〔第一胺化合物(第一胺)〕
本發明的洗淨液包含:第一胺化合物(第一胺),為下述式(1)所表示的化合物,且其共軛酸的第一酸解離常數為8.5以上。
式(1)中,R1
、R2
及R3
均表示有機基。R1
、R2
及R3
中的多個可彼此鍵結而形成可具有取代基的非芳香環。
作為R1
、R2
及R3
所表示的有機基,可列舉:烷基、烯基、炔基、環烷基及芳基。該些基亦可具有取代基。作為取代基,可列舉羥基及胺基。另外,烷基、烯基及炔基均可為直鏈狀及分支鏈狀的任一種。
R1
、R2
及R3
所表示的有機基的碳數並無特別限制,較佳為1~10,更佳為1~5,進而佳為1~3。
R1
、R2
及R3
中的多個彼此鍵結而形成的、可具有取代基的非芳香環並無特別限制,例如可列舉碳數5~10的環烷烴環,較佳為環戊烷環、環己烷環或環庚烷環。
作為所述非芳香環可具有的取代基,例如可列舉碳數1~4的烷基。
作為R1
、R2
及R3
所表示的有機基,較佳為可具有羥基的烷基,更佳為可具有羥基的碳數1~5的烷基,進而佳為可具有羥基的碳數1~3的烷基,特佳為可具有羥基的甲基或乙基。
其中,更佳為R1
、R2
及R3
中的0個~2個為具有羥基的烷基、剩餘的1個~3個為不具有羥基的烷基的組合。
就洗淨液的經時穩定性更優異的方面而言,第一胺較佳為包含一級胺基醇。即,於所述式(1)中,較佳為R1
、R2
及R3
所表示的有機基的至少一個具有羥基。
作為一級胺基醇,較佳為R1
、R2
及R3
所表示的有機基中的一個或兩個具有羥基,更佳為R1
、R2
及R3
所表示的有機基中的僅一個具有羥基。
第一胺的共軛酸的第一酸解離常數(以下,亦記載為「pKa1」)為8.5以上。藉由第一胺的pKa1為8.5以上,洗淨液的pH值更穩定,洗淨液的洗淨性能及腐蝕防止性能提高。
就洗淨性能及腐蝕防止性能更優異的方面而言,第一胺的pKa1較佳為8.8以上,更佳為9.0以上。上限並無特別限制,較佳為12.0以下。
作為包含於一級胺基醇的第一胺,例如可列舉:2-胺基-2-甲基-1-丙醇(2-amino-2-methyl-1-propanol,AMP)(pKa1:9.72)、2-胺基-2-甲基-1,3-二丙醇(2-amino-2-methyl-1,3-dipropanol,AMPD)(pKa1:8.80)及2-胺基-2-乙基-1,3-二丙醇(2-amino-2-ethyl-1,3-dipropanol,AEPD)(pKa1:8.80)。
作為並不包含於一級胺基醇的第一胺,例如可列舉:第三丁基胺(tert-butyl amine,tBA)(pKa1:10.68)及第三戊基胺(tert-amyl amine,tAA)(pKa1:10.50)。
作為第一胺,較佳為AMP、AMPD或AEPD,更佳為AMP。
第一胺可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。就洗淨性能(尤其是對於包含W的金屬膜的洗淨性能)更優異的方面而言,洗淨液較佳為包含兩種以上的第一胺。
洗淨液中的第一胺的含量並無特別限制,就洗淨性能(尤其是對於包含Cu或Co的金屬膜的洗淨性能)更優異的方面而言,相對於洗淨液的總質量,較佳為0.5質量%以上,更佳為超過1質量%,進而佳為2質量%以上,特佳為超過3質量%。上限並無特別限制,就腐蝕防止性能更優異的方面而言,相對於洗淨液的總質量,較佳為25質量%以下,更佳為15質量%以下,進而佳為10質量%以下,特佳為7質量%以下。
另外,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,第一胺的含量較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,進而佳為30質量%以上。作為上限,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,較佳為90質量%以下,更佳為80質量%以下,進而佳為70質量%以下。
再者,於本說明書中,所謂「洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量」,是指溶劑以外的洗淨液中所含的所有成分的含量的合計。另外,關於單純的「溶劑」這一用語,包含水及有機溶劑兩者。
〔第二胺化合物(第二胺)〕
洗淨液包含:第二胺化合物(第二胺),為選自由分子內具有一級胺基(-NH2
)的一級脂肪族胺(其中,第一胺除外)、分子內具有二級胺基(>NH)的二級脂肪族胺、分子內具有三級胺基(>N-)的三級脂肪族胺、及具有四級銨陽離子的化合物或作為其鹽的四級銨化合物所組成的群組中的至少一種。
以下,分為一級脂肪族胺、二級脂肪族胺及三級脂肪族胺(以下,有時將該些總稱為「一級胺~三級胺」)、與四級銨化合物來對第二胺進行說明。
<一級胺~三級胺>
作為一級胺~三級胺,若為分子內具有選自一級胺基、二級胺基及三級胺基(以下,有時將該些總稱為「一級胺基~三級胺基」)中的基的化合物或其鹽、且為不具有芳香環並且不包含於所述第一胺的化合物,則並無特別限制。
作為一級胺~三級胺的鹽,例如可列舉無機酸的鹽,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,較佳為鹽酸鹽、硫酸鹽、或硝酸鹽。
作為一級胺~三級胺,例如可列舉:胺基醇、脂環式胺化合物、以及胺基醇及脂環式胺以外的脂肪族單胺化合物及脂肪族多胺化合物。
(胺基醇)
胺基醇為一級胺~三級胺中、分子內進而具有至少一個羥基烷基的化合物。胺基醇可具有一級胺基~三級胺基的任一者,較佳為具有一級胺基。
作為一級胺~三級胺中所含的胺基醇,例如可列舉:單乙醇胺(monoethanolamine,MEA)、二乙醇胺(diethanolamine,DEA)、三乙醇胺(triethanolamine,TEA)、二乙二醇胺(diethylene glycolamine,DEGA)、三羥基甲基胺基甲烷(trishydroxymethylamino methane,Tris)、2-(甲基胺基)-2-甲基-1-丙醇(2-(methylamino)-2-methyl-1-propanol,N-MAMP)、2-(二甲基胺基)-2-甲基-1-丙醇(2-(dimethylamino)-2-methyl-1-propanol,DMAMP)、2-(胺基乙氧基)乙醇(2-(aminoethoxy)ethanol,AEE)及2-(2-胺基乙基胺基)乙醇(2-(2-aminoethylamino)ethanol,AAE)。
其中,較佳為N-MAMP、DMAMP、MEA、DEA、AEE或AAE,更佳為N-MAMP、DMAMP、MEA或AEE。另外,就洗淨性能(尤其是對於包含W的金屬膜的洗淨性能)優異的方面而言,更佳為MEA、DEA、AEE或AAE。
(脂環式胺化合物)
脂環式胺化合物若為具有構成環的原子的至少一個為氮原子的非芳香性雜環的化合物,則並無特別限制。
作為脂環式胺化合物,例如可列舉:哌嗪化合物、及環狀脒化合物。
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。
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)、N-(2-胺基乙基)哌嗪(N-(2-aminoethyl)piperazine,AEP)、1,4-雙(2-羥基乙基)哌嗪(1,4-Bis(2-hydroxyethyl)piperazine,BHEP)、1,4-雙(2-胺基乙基)哌嗪(1,4-Bis(2-aminoethyl)piperazine,BAEP)、及1,4-雙(3-胺基丙基)哌嗪(1,4-Bis(3-aminopropyl)piperazine,BAPP),較佳為哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、HEP、AEP、BHEP、BAEP或BAPP。
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。
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)。
作為脂環式胺化合物,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。
(脂肪族單胺化合物)
作為胺基醇及脂環式胺以外的脂肪族單胺化合物,若為並不包含於第一胺的化合物,則並無特別限制,例如可列舉:甲基胺、乙基胺、丙基胺、二甲基胺、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)。
(脂肪族多胺化合物)
作為胺基醇及脂環式胺以外的脂肪族多胺化合物,例如可列舉:乙二胺(ethylenediamine,EDA)、1,3-丙二胺(1,3-propane diamine,PDA)、1,2-丙二胺、1,3-丁二胺、及1,4-丁二胺等伸烷基二胺,以及二伸乙三胺(diethylenetriamine,DETA)、三伸乙四胺(triethylenetetramine,TETA)、雙(胺基丙基)乙二胺(bis(aminopropyl)ethylenediamine,BAPEDA)及四伸乙五胺等聚烷基多胺。
另外,作為一級胺~三級胺,可引用國際公開第2013/162020號說明書的段落[0034]~段落[0056]中記載的化合物中的並不包含於第一胺的化合物,將該內容組入本說明書中。
作為一級胺~三級胺,除了具有一個一級胺基~三級胺基以外,較佳為進而具有一個以上的親水性基。作為親水性基,例如可列舉一級胺基~三級胺基及羥基。作為除了具有一個一級胺基~三級胺基以外亦進而具有一個以上的親水性基的一級胺~三級胺,可列舉:胺基醇、脂肪族多胺化合物、及脂環式胺化合物中的具有兩個以上的親水性基的化合物,較佳為胺基醇。
一級胺~三級胺所具有的親水性基的總數的上限並無特別限制,較佳為4以下,更佳為3以下。
一級胺~三級胺所具有的一級胺基~三級胺基的數量並無特別限制,較佳為1個~4個,更佳為1個~3個。
另外,一級胺~三級胺的分子量並無特別限制,較佳為200以下,更佳為150以下。下限並無特別限制,較佳為60以上。
<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或其鹽,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。
作為四級銨化合物,較佳為下述式(2)所表示的四級銨氫氧化物。
(R4
)4
N+
OH-
(2)
式中,R4
表示可具有羥基或苯基作為取代基的烷基。四個R4
可彼此相同亦可不同。
作為R4
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R4
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)、三甲基乙基氫氧化銨(trimethylethylammonium hydroxide,TMEAH)、二乙基二甲基氫氧化銨(diethyldimethylammonium hydroxide,DEDMAH)、甲基三乙基氫氧化銨(methyltriethylammonium hydroxide,MTEAH)、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,將該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TMAH、TMEAH、DEDMAH、MTEAH、TEAH、TPAH、TBAH、膽鹼、或雙(2-羥基乙基)二甲基氫氧化銨,更佳為DEDMAH、MTEAH、TEAH、TPAH或TBAH,進而佳為MTEAH、TEAH或TBAH。
就洗淨液的經時穩定性更優異的方面而言,第二胺的共軛酸的第一酸解離常數(pKa1)較佳為8.5以上,更佳為8.6以上,進而佳為8.7以上。上限並無特別限制,較佳為12.0以下。
作為第二胺,較佳為相當於胺基醇的一級胺~三級胺或四級銨化合物,更佳為N-MAMP(pKa1:9.72)、MEA(pKa1:9.50)、DEA(pKa1:8.70)、AEE(pKa1:10.60)、AAE(pKa1:10.80)、DEDMAH(pKa1:>14.0)、MTEAH(pKa1:>14.0)、TEAH(pKa1:>14.0)、TPAH(pKa1:>14.0)或TBAH(pKa1:>14.0),進而佳為N-MAMP、MEA、AEE、MTEAH、TEAH或TBAH,特佳為N-MAMP、MEA或AEE。
另外,就洗淨性能(尤其是對於包含W的金屬膜的洗淨性能)優異的方面而言,更佳為MEA、DEA、AEE或AAE。
第二胺可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。就洗淨性能(尤其是對於包含W的金屬膜的洗淨性能)優異的方面而言,洗淨液較佳為包含兩種以上的第二胺。
於洗淨液包含兩種以上的第二胺的情況下,較佳為包含一種以上的相當於胺基醇的一級胺~三級胺、以及一種以上的四級銨化合物,更佳為包含作為各自的較佳的具體例而記載的化合物彼此的組合。
就洗淨性能更優異的方面而言,相對於洗淨液的總質量,洗淨液中的第二胺的含量較佳為0.05質量%以上,更佳為0.5質量%以上,進而佳為1質量%以上,特佳為2質量%以上。另外,就金屬膜的腐蝕防止性優異的方面而言,相對於洗淨液的總質量,第二胺的含量的上限較佳為20質量%以下,更佳為15質量%以下,進而佳為10質量%以下。
另外,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,第二胺的含量較佳為0.5質量%以上,更佳為1質量%以上,進而佳為2質量%以上,特佳為5質量%以上。作為第二胺的含量的上限,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,較佳為45質量%以下,更佳為40質量%以下,進而佳為30質量%以下。
於本發明的洗淨液中,第一胺的含量相對於第二胺的含量(第一胺的含量/第二胺的含量)的質量比為1~100。藉由將第一胺的含量相對於第二胺的含量的質量比設為所述範圍,可獲得具有本發明的效果的洗淨液。
就本發明的效果更優異的方面而言,第一胺的含量相對於第二胺的含量的質量比較佳為2~99,更佳為5~98。
〔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。
洗淨液中的水的含量只要為第一胺、第二胺、及後述的任意成分的剩餘部分即可。相對於洗淨液的總質量,水的含量例如較佳為1質量%以上,更佳為30質量%以上,進而佳為60質量%以上,特佳為85質量%以上。上限並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為99質量%以下,更佳為95質量%以下。
〔任意成分〕
洗淨液除了包含所述成分以外,亦可包含其他任意成分。作為任意成分,例如可列舉:有機酸、還原劑、界面活性劑、含氮雜芳香族化合物、配位基為含氮基的螯合劑(以下,亦記載為「特定螯合劑」)及各種添加劑。
洗淨液較佳為包含選自由有機酸、還原劑、界面活性劑(更佳為陰離子性界面活性劑)、含氮雜芳香族化合物及特定螯合劑所組成的群組中的至少一種。
特定成分可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。
以下,對任意成分進行說明。
<有機酸>
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。作為酸性官能基,例如可列舉:羧基、膦酸基、磺基、酚性羥基、及巰基。
再者,於本說明書中,作為後述的陰離子性界面活性劑發揮功能的化合物並不包含於有機酸。
有機酸並無特別限制,可列舉分子內具有羧基的羧酸(有機羧酸)、分子內具有膦酸基的膦酸(有機膦酸)、及分子內具有磺基的磺酸(有機磺酸),較佳為羧酸或膦酸。
有機酸所具有的官能基的數量並無特別限制,較佳為1個~4個,更佳為1個~3個。
另外,就洗淨性能更優異的方面而言,有機酸較佳為具有與殘渣物中所含的金屬進行螯合化的功能的化合物,較佳為分子內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。作為配位基,可列舉所述官能基,較佳為羧酸基或膦酸基。
(羧酸)
羧酸可為具有1個羧基的單羧酸,亦可為具有2個以上的羧基的多羧酸。就洗淨性能更優異的方面而言,較佳為具有2個以上(更佳為2個~4個,進而佳為2個或3個)的羧基的多羧酸。
作為羧酸,例如可列舉:胺基多羧酸、胺基酸、羥基羧酸、及脂肪族羧酸。
-胺基多羧酸-
胺基多羧酸為分子內具有一個以上的胺基與兩個以上的羧基作為配位基的化合物。
作為胺基多羧酸,例如可列舉:天冬胺酸、麩胺酸、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(trans-1,2-diamino cyclohexane tetraacetic acid,CyDTA)、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DTPA、EDTA、CyDTA或IDA。
-胺基酸-
胺基酸為分子內具有一個羧基與一個以上的胺基的化合物。
作為胺基酸,例如可列舉:甘胺酸、絲胺酸(serine)、α-丙胺酸(2-胺基丙酸)、β-丙胺酸(3-胺基丙酸)、離胺酸(lysine)、白胺酸(leucine)、異白胺酸、半胱胺酸(cysteine)、甲硫胺酸(methionine)、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)、麩醯胺(glutamine)、精胺酸、脯胺酸(proline)、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,作為組胺酸衍生物,可引用日本專利特開2015-165561號公報、及日本專利特開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、及鉀鹽等鹼金屬鹽、銨鹽、碳酸鹽、及乙酸鹽。
其中,較佳為含有硫原子的含硫胺基酸或β-丙胺酸。作為含硫胺基酸,例如可列舉:胱胺酸、半胱胺酸、乙硫胺酸及甲硫胺酸,較佳為胱胺酸或半胱胺酸。
-羥基羧酸-
羥基羧酸為分子內具有一個以上的羥基與一個以上的胺基的化合物。
就可維持洗淨液的腐蝕防止性能(尤其是對於包含Co或Cu的金屬膜的腐蝕防止性),同時可進一步提高洗淨性能(尤其是對於包含Co或Cu的金屬膜的腐蝕防止性)的方面而言,洗淨液較佳為包含羥基羧酸。
作為羥基羧酸,例如可列舉:蘋果酸、檸檬酸、乙醇酸、葡萄糖酸、庚醣酸(heptonic acid)、酒石酸及乳酸,較佳為葡萄糖酸、乙醇酸、蘋果酸、酒石酸、或檸檬酸,更佳為葡萄糖酸或檸檬酸。
-脂肪族羧酸-
作為脂肪族羧酸,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,較佳為己二酸或琥珀酸。尤其是藉由使用己二酸,與其他螯合劑相比較,可大幅提高洗淨液的性能(洗淨性能及腐蝕防止性),因此,更佳為己二酸。關於己二酸的此種特異效果,詳細機制並不明確,預計緣於:於與伸烷基的碳鏈數為兩個的羧基的關係中,親水性及疏水性特別優異,在與金屬進行錯合形成時,形成穩定的環結構。
作為所述胺基多羧酸、胺基酸、羥基羧酸及脂肪族羧酸以外的羧酸,例如可列舉單羧酸。
作為單羧酸,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。
作為羧酸,較佳為胺基酸、羥基羧酸或脂肪族羧酸,更佳為胱胺酸、半胱胺酸、葡萄糖酸、乙醇酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸或己二酸,進而佳為半胱胺酸、葡萄糖酸、檸檬酸或己二酸。
羧酸可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。
洗淨液中的羧酸的含量並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為10質量%以下,更佳為5質量%以下。下限並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為0.1質量%以上,更佳為0.5質量%以上。
另外,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,羧酸的含量較佳為25質量%以下,更佳為15質量%以下。相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,下限較佳為1質量%以上,更佳為3質量%以上。
(膦酸)
膦酸可為具有1個膦酸基的單膦酸,亦可為具有2個以上的膦酸基的多膦酸。就洗淨性能更優異的方面而言,較佳為具有2個以上的膦酸基的多膦酸。
作為多膦酸,例如可列舉下述式(P1)、式(P2)及式(P3)所表示的化合物。
式中,X表示氫原子或羥基,R11
表示氫原子或碳數1~10的烷基。
式(P1)中的R11
所表示的碳數1~10的烷基可為直鏈狀、分支鏈狀及環狀的任一種。
作為式(P1)中的R11
,較佳為碳數1~6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。
作為式(P1)中的X,較佳為羥基。
作為式(P1)所表示的多膦酸,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,HEDPO)、1-羥基亞丙基-1,1'-二膦酸、或1-羥基亞丁基-1,1'-二膦酸。
式中,Q表示氫原子或R13
-PO3
H2
,R12
及R13
分別獨立地表示伸烷基,Y表示氫原子、-R13
-PO3
H2
、或下述式(P4)所表示的基。
式中,Q及R13
與式(P2)中的Q及R13
相同。
作為式(P2)中R12
所表示的伸烷基,例如可列舉碳數1~12的直鏈狀或分支鏈狀的伸烷基。
作為R12
所表示的伸烷基,較佳為碳數1~6的直鏈狀或分支鏈狀的伸烷基,更佳為碳數1~4的直鏈狀或分支鏈狀的伸烷基,進而佳為伸乙基。
作為式(P2)及式(P4)中R13
所表示的伸烷基,可列舉碳數1~10的直鏈狀或分支鏈狀的伸烷基,較佳為碳數1~4的直鏈狀或分支鏈狀的伸烷基,更佳為亞甲基或伸乙基,進而佳為亞甲基。
作為式(P2)及式(P4)中的Q,更佳為-R13
-PO3
H2
。
作為式(P2)中的Y,較佳為-R13
-PO3
H2
或式(P4)所表示的基,更佳為式(P4)所表示的基。
作為式(P2)所表示的多膦酸,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)。
式中,R14
及R15
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。
式(P3)中R14
及R15
所表示的碳數1~4的伸烷基可為直鏈狀及分支鏈狀的任一種。作為R14
及R15
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。
作為式(P3)中的n,較佳為1或2。
作為式(P3)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的直鏈狀或分支鏈狀的烷基,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的直鏈狀或分支鏈狀且具有一個或兩個膦酸基的烷基,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。
作為式(P3)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。
作為式(P3)所表示的多膦酸,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多膦酸,不僅可使用所述式(P1)、式(P2)及式(P3)所表示的多膦酸,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。
膦酸所具有的膦酸基的個數較佳為2~5,更佳為2~4,進而佳為2或3。
另外,膦酸的碳數較佳為12以下,更佳為10以下,進而佳為8以下。下限並無特別限制,較佳為1以上。
作為膦酸,較佳為於所述式(P1)、式(P2)及式(P3)所表示的多膦酸各者中作為較佳的具體例而列舉的化合物,更佳為HEDPO。
膦酸可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。
洗淨液中的膦酸的含量並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為2質量%以下,更佳為1質量%以下。下限並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.05質量%以上。
另外,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,膦酸的含量較佳為5質量%以下,更佳為3質量%以下。相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,下限較佳為0.1質量%以上,更佳為0.5質量%以上。
有機酸較佳為低分子量。具體而言,有機酸的分子量較佳為600以下,更佳為450以下,進而佳為300以下。下限並無特別限制,較佳為85以上。
另外,有機酸的碳數較佳為15以下,更佳為12以下,進而佳為8以下。下限並無特別限制,較佳為2以上。
有機酸可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。就洗淨性能(尤其是對於包含W的金屬膜的洗淨性能)優異的方面而言,洗淨液較佳為包含兩種以上的有機酸。
洗淨液中的有機酸的含量並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為10質量%以下,更佳為5質量%以下。下限並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.05質量%以上。
另外,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,有機酸的含量較佳為25質量%以下,更佳為15質量%以下。作為下限,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,較佳為0.1質量%以上,更佳為0.5質量%以上。
<還原劑>
還原劑為具有氧化作用、且具有使洗淨液中所含的OH-
離子或溶存氧氧化的功能的化合物,亦被稱為脫氧劑。就洗淨液的腐蝕防止性能更優異的方面而言,洗淨液較佳為包含還原劑。
洗淨液中所使用的還原劑並無特別限制,例如可列舉:抗壞血酸化合物、兒茶酚化合物、羥基胺化合物、醯肼化合物、及還原性硫化合物。
-抗壞血酸化合物-
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,例如可列舉:抗壞血酸磷酸酯、及抗壞血酸硫酸酯。
作為抗壞血酸化合物,較佳為抗壞血酸、抗壞血酸磷酸酯、或抗壞血酸硫酸酯,更佳為抗壞血酸。
-兒茶酚化合物-
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,更佳為碳數1~4)、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)。
-羥基胺化合物-
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,例如可列舉下述式(3)所表示的化合物或其鹽。
式(3)中,R5
及R6
分別獨立地表示氫原子或有機基。
作為R5
及R6
所表示的有機基,較佳為碳數1~6的烷基。碳數1~6的烷基可為直鏈狀、分支鏈狀及環狀的任一種。
另外,較佳為R5
及R6
的至少一者為有機基(更佳為碳數1~6的烷基)。
作為碳數1~6的烷基,較佳為乙基或正丙基,更佳為乙基。
作為羥基胺化合物,例如可列舉:羥基胺、O-甲基羥基胺、O-乙基羥基胺、N-甲基羥基胺、N,N-二甲基羥基胺、N,O-二甲基羥基胺、N-乙基羥基胺、N,N-二乙基羥基胺、N,O-二乙基羥基胺、O,N,N-三甲基羥基胺、N,N-二羧基乙基羥基胺、及N,N-二磺基乙基羥基胺。
其中,較佳為N-乙基羥基胺、N,N-二乙基羥基胺(N,N-diethyl hydroxylamine,DEHA)或N-正丙基羥基胺,更佳為DEHA。
-醯肼化合物-
醯肼化合物是指酸的羥基經肼基(-NH-NH2
)取代而成的化合物、及其衍生物(於肼基中至少一個取代基被取代而成的化合物)。
醯肼化合物亦可具有兩個以上的肼基。
作為醯肼化合物,例如可列舉:羧酸醯肼及磺酸醯肼,較佳為碳醯肼(carbohydrazide,CHZ)。
-還原性硫化合物-
還原性硫化合物若為包含硫原子、且具有作為還原劑的功能的化合物,則並無特別限制,例如可列舉:巰基琥珀酸、二硫代二甘油、雙(2,3-二羥基丙硫基)乙烯、3-(2,3-二羥基丙硫基)-2-甲基-丙基磺酸鈉、1-硫代甘油、3,3'-硫代二(1,2-丙二醇)(二硫代甘油)、3-巰基-1-丙磺酸鈉、2-巰基乙醇、硫代乙醇酸、及3-巰基-1-丙醇。
其中,較佳為具有SH基的化合物(巰基化合物),更佳為1-硫代甘油、3,3'-硫代二(1,2-丙二醇)(二硫代甘油)、3-巰基-1-丙磺酸鈉、2-巰基乙醇、3-巰基-1-丙醇、或硫代乙醇酸,進而佳為1-硫代甘油或3,3'-硫代二(1,2-丙二醇)(二硫代甘油)。
作為還原劑,較佳為抗壞血酸化合物、還原性硫化合物或羥基胺化合物,更佳為羥基胺化合物。
還原劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。就腐蝕防止性能(尤其是對於包含W的金屬膜的腐蝕防止性能)更優異的方面而言,洗淨液較佳為包含兩種以上的還原劑。
於洗淨液包含還原劑的情況下,還原劑的含量並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為0.01質量%~20質量%,更佳為0.1質量%~5質量%。
另外,於洗淨液包含還原劑的情況下,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,還原劑的含量較佳為1質量%~60質量%,更佳為3質量%~30質量%。
再者,該些還原劑可使用市售的還原劑,亦可使用依照公知的方法來合成的還原劑。
<分子量500以上的多羥基化合物>
洗淨液亦可包含分子量500以上的多羥基化合物。
多羥基化合物為一分子中具有2個以上(例如2個~200個)的醇性羥基的有機化合物。再者,多羥基化合物為與所述各成分不同的化合物。
多羥基化合物的分子量(於具有分子量分佈的情況下為重量平均分子量)為500以上,較佳為500~3000。
作為所述多羥基化合物,例如可列舉:聚乙二醇、聚丙二醇、及聚氧伸乙基聚氧伸丙基二醇等聚氧伸烷基二醇;甘露三糖(manninotriose)、纖維三糖(cellotriose)、龍膽三糖(gentianose)、棉子糖(raffinose)、松三糖(melicitose)、纖維四糖(cellotetrose)及水蘇糖(stachyose)等寡聚糖;澱粉、肝糖、纖維素、幾丁質、及幾丁聚醣等多糖類及其水解物。
作為多羥基化合物,環糊精亦較佳。環糊精為多個D-葡萄糖藉由葡糖苷鍵進行鍵結而取得環狀結構的環狀寡聚糖的一種。作為環糊精,已知有鍵結有5個以上(例如6個~8個)葡萄糖的化合物。
作為環糊精,例如可列舉α-環糊精、β-環糊精、及γ-環糊精,較佳為γ-環糊精。
所述多羥基化合物可單獨使用一種,亦可使用兩種以上。
於洗淨液包含所述多羥基化合物的情況下,相對於洗淨液的總質量,多羥基化合物的含量較佳為0.001質量%~10質量%,更佳為0.005質量%~5質量%,進而佳為0.01質量%~1質量%。
另外,於洗淨液包含多羥基化合物的情況下,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,多羥基化合物的含量較佳為0.1質量%~30質量%,更佳為0.5質量%~10質量%。
<界面活性劑>
洗淨液亦可包含界面活性劑。
作為界面活性劑,若為分子內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。再者,界面活性劑為與所述各成分不同的化合物。
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,較佳為碳數為6以上,更佳為碳數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,較佳為碳數為10以上,更佳為碳數為12以上,進而佳為碳數為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)
作為洗淨液中所含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。
就洗淨性能及腐蝕防止性能更優異的方面而言,洗淨液較佳為包含陰離子性界面活性劑。
-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酯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,進而佳為碳數12~18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3~10。
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、肉豆蔻基磷酸酯、鯨蠟基磷酸酯、硬脂基磷酸酯、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。
作為磷酸酯系界面活性劑,亦可引用日本專利特開2011-040502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、以及日本專利特開2012-057108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10以上的烷基,更佳為碳數12以上的烷基。上限並無特別限制,較佳為24以下。
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,較佳為具有碳數10以上的烷基的磺酸系界面活性劑,更佳為具有碳數12以上的烷基的磺酸系界面活性劑,進而佳為DBSA。
-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:月桂基硫酸酯、肉豆蔻基硫酸酯、及聚氧伸乙基月桂基醚硫酸酯。
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(更佳為具有碳數12以上的烷基的磺酸系界面活性劑)、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,更佳為磷酸酯系界面活性劑、或具有碳數12以上的烷基的磺酸系界面活性劑。
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。就腐蝕防止性能(尤其是對於包含Cu及/或Co的金屬膜的腐蝕防止性能)更優異的方面而言,洗淨液較佳為包含兩種以上的陰離子性界面活性劑。
於洗淨液包含陰離子性界面活性劑的情況下,相對於洗淨液的總質量,陰離子性界面活性劑的含量較佳為0.01質量%~5.0質量%,更佳為0.05質量%~2.0質量%。
另外,於洗淨液包含陰離子性界面活性劑的情況下,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,陰離子性界面活性劑的含量較佳為0.1質量%~20質量%,更佳為0.5質量%~10質量%。
再者,作為該些陰離子性界面活性劑,只要使用市售的陰離子性界面活性劑即可。
(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。
(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)、以及咪唑鎓甜菜鹼(例如,2-烷基-N-羧基甲基-N-羥基乙基咪唑鎓甜菜鹼等)。
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。
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,相對於洗淨液的總質量,界面活性劑的含量較佳為0.01質量%~5.0質量%,更佳為0.05質量%~2.0質量%。
另外,於洗淨液包含界面活性劑的情況下,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,界面活性劑的含量較佳為0.1質量%~20質量%,更佳為0.5質量%~10質量%。
<含氮雜芳香族化合物>
含氮雜芳香族化合物若為具有構成環的原子的至少一個為氮原子的雜芳香環(含氮雜芳香環)的化合物,則並無特別限制。含氮雜芳香族化合物作為提高洗淨液的腐蝕防止性能的防蝕劑發揮功能。因此,洗淨液較佳為含有含氮雜芳香族化合物。
含氮雜芳香族化合物並無特別限制,例如可列舉:唑化合物、吡啶化合物、吡嗪化合物、及嘧啶化合物。
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2個~4個,更佳為3個或4個。
另外,唑化合物亦可於雜5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:咪唑化合物、吡唑化合物、噻唑化合物、三唑化合物、及四唑化合物。
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、組織胺、苯並咪唑、2-胺基苯並咪唑、及腺嘌呤。
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-5-甲基吡唑、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,較佳為咪唑化合物、三唑化合物、或吡唑化合物,更佳為2-胺基苯並咪唑、腺嘌呤、吡唑、3-胺基-5-甲基吡唑或1,2,4-三唑。
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。
作為吡啶化合物,具體而言,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。
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。
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。
作為含氮雜芳香族化合物,較佳為唑化合物或吡嗪化合物,更佳為唑化合物。
含氮雜芳香族化合物可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。
於洗淨液含有含氮雜芳香族化合物的情況下,洗淨液中的含氮雜芳香族化合物的含量並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為0.01質量%~10質量%,更佳為0.05質量%~5質量%。
另外,於洗淨液含有含氮雜芳香族化合物的情況下,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,含氮雜芳香族化合物的含量較佳為0.1質量%~30質量%,更佳為0.5質量%~10質量%。
<特定螯合劑>
洗淨液亦可包含配位基具有含氮基的特定螯合劑。特定螯合劑於一分子中具有兩個以上的含氮基作為與金屬離子進行配位鍵結的配位基。作為配位基的含氮基例如可列舉胺基。
作為特定螯合劑,例如可列舉具有雙胍基的化合物或作為其鹽的雙胍化合物。雙胍化合物所具有的雙胍基的數量並無特別限制,可具有多個雙胍基。
作為雙胍化合物,可列舉日本專利特表2017-504190號公報的段落[0034]~段落[0055]中記載的化合物,將該內容組入本說明書中。
作為具有雙胍基的化合物,較佳為伸乙基二雙胍、伸丙基二雙胍、四亞甲基二雙胍、五亞甲基二雙胍、六亞甲基二雙胍、七亞甲基二雙胍、八亞甲基二雙胍、1,1'-六亞甲基雙(5-(對氯苯基)雙胍)(洛赫西定(chlorhexidine))、2-(苄基氧基甲基)戊烷-1,5-雙(5-己基雙胍)、2-(苯硫基甲基)戊烷-1,5-雙(5-苯乙基雙胍)、3-(苯硫基)己烷-1,6-雙(5-己基雙胍)、3-(苯硫基)己烷-1,6-雙(5-環己基雙胍)、3-(苄硫基)己烷-1,6-雙(5-己基雙胍)或3-(苄硫基)己烷-1,6-雙(5-環己基雙胍),更佳為洛赫西定。
作為具有雙胍基的化合物的鹽,較佳為鹽酸鹽、乙酸鹽或葡萄糖酸鹽,更佳為葡萄糖酸鹽。
作為特定螯合劑,較佳為洛赫西定葡萄糖酸鹽(Chlorhexidine Gluconate,CHG)。
特定螯合劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。
於洗淨液包含特定螯合劑的情況下,洗淨液中的特定螯合劑的含量並無特別限制,相對於洗淨液的總質量,較佳為0.01質量%~10質量%,更佳為0.05質量%~5質量%。
另外,於洗淨液包含特定螯合劑的情況下,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,特定螯合劑的含量較佳為0.1質量%~30質量%,更佳為0.5質量%~10質量%。
就洗淨性能(尤其是對於包含W的金屬膜的洗淨性能)優異的方面而言,洗淨液較佳為含有含氮雜芳香族化合物及特定螯合劑兩者。
於洗淨液含有含氮雜芳香族化合物及特定螯合劑兩者的情況下,洗淨液中的含氮雜芳香族化合物的含量與特定螯合劑的含量的質量比並無特別限制,較佳為1:20~20:1,更佳為1:10~10:1,進而佳為1:5~5:1。
<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pH值調整劑、防蝕劑(所述各成分除外)、聚合物、氟化合物、及有機溶劑。
(pH值調整劑)
為了調整及維持洗淨液的pH值,洗淨液亦可包含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。
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。
鹼性有機化合物為與所述成分不同的鹼性的有機化合物。作為鹼性有機化合物,例如可列舉:胺氧化物化合物、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、內醯胺化合物、異腈(isocyanide)化合物、及脲。
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。
另外,所述第一胺、第二胺及含氮雜芳香族化合物亦可兼具用於提升洗淨液的pH值的鹼性化合物的作用。
該些鹼性化合物可使用市售的化合物,亦可使用藉由公知的方法來適宜地合成的化合物。
作為酸性化合物,例如可列舉無機酸。另外,所述有機酸及陰離子性界面活性劑亦可兼具用於使洗淨液的pH值降低的酸性化合物的作用。
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。
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。
酸性化合物可使用市售的化合物,亦可使用藉由公知的方法來適宜地合成的化合物。
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0.01質量%~3質量%,更佳為0.05質量%~1質量%。
另外,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,相對於洗淨液中的將溶劑去除後的成分的合計質量,較佳為0.1質量%~30質量%,更佳為0.5質量%~10質量%。
洗淨液亦可包含除了所述各成分以外的其他防蝕劑。
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化合物、聚丙烯酸、聚馬來酸、及該些的共聚物等多羧酸化合物、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、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。
洗淨液亦可包含除了具有螯合功能的有機酸及特定螯合劑以外的其他螯合劑。作為其他螯合劑,可列舉縮合磷酸及其鹽等無機酸系螯合劑。
作為縮合磷酸及其鹽,例如可列舉:焦磷酸及其鹽、偏磷酸及其鹽、三聚磷酸及其鹽、以及六偏磷酸及其鹽。
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,將該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,將該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。
其他防蝕劑、其他螯合劑、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。
再者,所述各成分於洗淨液中的含量可藉由氣相層析-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值於25℃下為6.0~12.0。
就腐蝕防止性能(尤其是對於包含Co或Cu的金屬膜的腐蝕防止性能)更優異的方面而言,洗淨液的pH值於25℃下較佳為8.0以上,更佳為8.5以上,進而佳為9.0以上。另外,就腐蝕防止性能(尤其是對於包含W或Cu的金屬膜的腐蝕防止性能)更優異的方面而言,洗淨液的pH值於25℃下較佳為11.5以下。
洗淨液的pH值只要藉由使用所述pH值調整劑、以及所述第一胺、第二胺、含氮雜芳香族化合物、有機酸及陰離子性界面活性劑等具有pH值調整劑的功能的成分來進行調整即可。
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>
關於洗淨液,液體中作為雜質而包含的金屬(Fe、Co、Na、K、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Zn、Sn及Ag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,最佳為小於10質量ppb。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:對配管內壁等構件的液體接觸部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構件溶出。
<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,進而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。
作為將洗淨液製成套組的方法,例如可列舉如下態樣:製備包含第一胺及第二胺的液體組成物作為第一液體,且製備包含其他成分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第一胺及第二胺、以及任意成分後,進行攪拌並混合,並且添加pH值調整劑來調整混合液的pH值,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、移動式攪拌器、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,較佳為5℃以上,更佳為10℃以上。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)
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,更佳為精製至原料的純度達到99.9質量%以上。
作為精製處理的具體方法,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))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。此處的孔徑可參照過濾器廠商的標稱值。
過濾(filtering)可僅為一次,亦可進行兩次以上。於進行兩次以上的過濾(filtering)的情況下,使用的過濾器可相同,亦可不同。
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)
只要腐蝕性等不產生問題,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)」,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接觸的液體接觸部是由氟系樹脂(全氟樹脂)、或者實施防鏽及金屬溶出防止處理後的金屬形成的容器。
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)、英高鎳合金(Inconel)、及蒙納合金(Monel)等實施防鏽及金屬溶出防止處理後的金屬形成。
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。另外,亦可使用日本專利特表平3-502677號公報的第4頁、國際公開第2004/016526號說明書的第3頁、以及國際公開第99/046309號說明書的第9頁及16頁中記載的容器。
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。
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。
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]中所記載的方法。
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、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。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>
所述洗淨液較佳為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。
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來適宜調整即可,稀釋洗淨液相對於稀釋前的洗淨液的比率以體積比計較佳為10倍~10000倍,更佳為20倍~3000倍,進而佳為50倍~1000倍。
另外,就缺陷抑制性能更優異的方面而言,洗淨液較佳為用水稀釋。
稀釋前後的pH值的變化(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值於25℃下較佳為超過7.0,更佳為7.5以上,進而佳為8.0以上。稀釋洗淨液的pH值的上限於25℃下較佳為13.0以下,更佳為12.5以下,進而佳為12.0以下。
就洗淨性能(尤其是對於包含Cu或Co的金屬膜的洗淨性能)更優異的方面而言,相對於稀釋洗淨液的總質量,稀釋洗淨液中的第一胺的含量較佳為0.005質量%以上,更佳為超過0.01質量%,進而佳為0.02質量%以上,特佳為超過0.03質量%。上限並無特別限制,就腐蝕防止性能更優異的方面而言,相對於稀釋洗淨液的總質量,較佳為0.25質量%以下,更佳為0.15質量%以下,進而佳為0.1質量%以下,特佳為0.07質量%以下。
就洗淨性能更優異的方面而言,相對於稀釋洗淨液的總質量,稀釋洗淨液中的第二胺的含量較佳為0.005質量%以上,更佳為0.01質量%以上,進而佳為0.02質量%以上。另外,就金屬膜的腐蝕防止性優異的方面而言,相對於稀釋洗淨液的總質量,稀釋洗淨液中的第二胺的含量的上限較佳為0.2質量%以下,更佳為0.15質量%以下,進而佳為0.1質量%以下。
稀釋洗淨液中的水的含量只要為第一胺、第二胺、及後述的任意成分的剩餘部分即可。相對於稀釋洗淨液的總質量,水的含量較佳為99質量%以上,更佳為99.3質量%以上,進而佳為99.6質量%以上,特佳為99.85質量%以上。上限並無特別限制,相對於稀釋洗淨液的總質量,較佳為99.99質量%以下,更佳為99.95質量%以下。
於稀釋洗淨液包含有機酸的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,有機酸的含量較佳為0.0001質量%~0.1質量%,更佳為0.0005質量%~0.05質量%。
於稀釋洗淨液包含羧酸的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,羧酸的含量較佳為0.001質量%~0.1質量%,更佳為0.005質量%~0.05質量%。
於稀釋洗淨液包含膦酸的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,膦酸的含量較佳為0.0001質量%~0.02質量%,更佳為0.0005質量%~0.01質量%。
於稀釋洗淨液包含還原劑的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,還原劑的含量較佳為0.0001質量%~0.2質量%,更佳為0.001質量%~0.05質量%。
於稀釋洗淨液包含多羥基化合物的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,多羥基化合物的含量較佳為0.00001質量%~0.1質量%,更佳為0.00005質量%~0.05質量%,進而佳為0.0001質量%~0.01質量%。
於稀釋洗淨液包含界面活性劑(較佳為陰離子性界面活性劑)的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,界面活性劑(較佳為陰離子性界面活性劑)的含量較佳為0.0001質量%~0.05質量%,更佳為0.0005質量%~0.02質量%。
於稀釋洗淨液含有含氮雜芳香族化合物的情況下,相對於稀釋洗淨液的總質量,含氮雜芳香族化合物的含量較佳為0.0001質量%~0.1質量%,更佳為0.0005質量%~0.05質量%。
於稀釋洗淨液包含特定螯合劑的情況下,其含量並無特別限制,相對於稀釋洗淨液的總質量,較佳為0.0001質量%~0.1質量%,更佳為0.0005質量%~0.05質量%。
於稀釋洗淨液包含pH值調整劑的情況下,其含量可根據其他成分的種類及量、以及目標稀釋洗淨液的pH值來選擇,相對於稀釋洗淨液的總質量,較佳為0.0001質量%~0.03質量%,更佳為0.0005質量%~0.01質量%。
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。
[洗淨液的用途]
洗淨液被用於對實施化學機械研磨(CMP)處理後的半導體基板進行洗淨的洗淨步驟中。另外,洗淨液可用於半導體基板的製造製程中的半導體基板的洗淨中,進而,亦可作為後述般的拋光研磨處理用組成物來使用。
如上所述,於半導體基板的洗淨時,亦可使用對洗淨液進行稀釋而得的稀釋洗淨液。
〔洗淨對象物〕
作為洗淨液的洗淨對象物,例如可列舉具有金屬含有物的半導體基板。
再者,所謂本說明書中的「半導體基板上」,例如包括半導體基板的表裏、側面、及槽內等任一者。另外,所謂半導體基板上的金屬含有物,不僅包括在半導體基板的表面上直接存在金屬含有物的情況,亦包括在半導體基板上介隔其他層而存在金屬含有物的情況。
金屬含有物中所含的金屬例如可列舉:選自由Cu(銅)、Co(鈷)、W(鎢)、Ti(鈦)、Ta(鉭)、Ru(釕)、Cr(鉻)、Hf(鉿)、Os(鋨)、Pt(鉑)、Ni(鎳)、Mn(錳)、Zr(鋯)、Mo(鉬)、La(鑭)、及Ir(銥)所組成的群組中的至少一種金屬M。
金屬含有物只要為包含金屬(金屬原子)的物質即可,例如可列舉金屬M的單質、包含金屬M的合金、金屬M的氧化物、金屬M的氮化物、及金屬M的氮氧化物。
另外,金屬含有物亦可為包含該些化合物中的兩種以上的混合物。
再者,所述氧化物、氮化物、及氮氧化物亦可為包含金屬的複合氧化物、複合氮化物、及複合氮氧化物。
相對於金屬含有物的總質量,金屬含有物中的金屬原子的含量較佳為10質量%以上,更佳為30質量%以上,進而佳為50質量%以上。由於金屬含有物可為金屬其本身,因此上限為100質量%。
半導體基板較佳為具有包含金屬M的金屬M含有物,更佳為具有包含選自由Cu、Co、W、Ti、Ta及Ru所組成的群組中的至少一種金屬的金屬含有物,進而佳為具有包含選自由Cu、Co、Ti、Ta、Ru、及W所組成的群組中的至少一種金屬的金屬含有物。
作為洗淨液的洗淨對象物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(正矽酸四乙酯,tetraethyl orthosilicate)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)。
作為半導體基板所具有的金屬膜,可列舉:包含選自由銅(Cu)、鈷(Co)及鎢(W)所組成的群組中的至少一種金屬的金屬膜、例如、以銅為主成分的膜(含銅膜)、以鈷為主成分的膜(含鈷膜)、以鎢為主成分的膜(含鎢膜)、以及由包含選自由Cu、Co及W所組成的群組中的一種以上的合金構成的金屬膜。
半導體基板較佳為具有包含選自由銅及鈷所組成的群組中的至少一種的金屬膜。另外,半導體基板亦較佳為具有包含鎢的金屬膜。
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)。
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)。
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)。
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CMP處理後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CMP處理後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CMP處理後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CMP處理後的基板,但並不受此限制。
<拋光研磨處理>
關於作為洗淨液的洗淨對象物的半導體基板的表面,可於實施CMP處理後實施拋光研磨處理。
拋光研磨處理是使用研磨墊來減低半導體基板表面的雜質的處理。具體而言,使實施CMP處理後的半導體基板的表面與研磨墊接觸,一邊向該接觸部分供給拋光研磨用組成物一邊使半導體基板與研磨墊相對滑動。結果,半導體基板的表面的雜質可藉由基於研磨墊的摩擦力及基於拋光研磨用組成物的化學性作用而被去除。
作為拋光研磨用組成物,可根據半導體基板的種類、及作為去除對象的雜質的種類及量,適宜使用公知的拋光研磨用組成物。拋光研磨用組成物中所含的成分並無特別限制,例如可列舉聚乙烯基醇等水溶性聚合物、作為分散介質的水及硝酸等酸。
另外,作為拋光研磨處理的一實施形態,較佳為使用所述洗淨液作為拋光研磨用組成物並對半導體基板實施拋光研磨處理。
關於拋光研磨處理中使用的研磨裝置及研磨條件,可根據半導體基板的種類及去除對象物,自公知的裝置及條件中適宜選擇。作為拋光研磨處理,例如可列舉國際公開2017/169539號的段落[0085]~段落[0088]中記載的處理,將該內容組入本說明書中。
〔半導體基板的洗淨方法〕
半導體基板的洗淨方法若包括使用所述洗淨液對實施CMP處理後的半導體基板進行洗淨的洗淨步驟,則並無特別限制。半導體基板的洗淨方法較佳為包括對實施CMP處理後的半導體基板應用所述稀釋步驟中獲得的稀釋洗淨液而進行洗淨的步驟。
使用洗淨液對半導體基板進行洗淨的洗淨步驟若為對經CMP處理的半導體基板進行的公知的方法,則並無特別限制,可適宜採用如下該領域中進行的公知的方式:一邊對半導體基板供給洗淨液,一邊使刷子等洗淨構件與半導體基板的表面物理性接觸而去除殘渣物等的刷洗(brush scrub)洗淨;於洗淨液中浸漬半導體基板的浸漬式;一邊使半導體基板旋轉一邊滴加洗淨液的旋轉(滴加)式;以及噴霧洗淨液的噴霧(噴灑(spray))式等。於浸漬式洗淨中,就可進一步減低殘存於半導體基板的表面的雜質的方面而言,較佳為對浸漬有半導體基板的洗淨液實施超音波處理。
所述洗淨步驟可實施僅一次,亦可實施兩次以上。於進行兩次以上的洗淨的情況下,可反覆進行相同的方法,亦可將不同的方法組合。
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溫度,則並無特別限制。大多於室溫(25℃)下進行洗淨,但為了提高洗淨性及/或抑制對於構件的損傷,溫度可任意選擇。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,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分鐘30秒,進而佳為30秒~1分鐘。
半導體基板的洗淨步驟中的洗淨液的供給量(供給速度)並無特別限制,較佳為50 mL/分鐘~5000 mL/分鐘,更佳為500 mL/分鐘~2000 mL/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。
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:水(較佳為去離子(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,isopropyl alcohol)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於25℃下進行測定。
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,於在通常的測定中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來進行含量的算出。
[洗淨液的原料]
為了製造洗淨液而使用以下化合物。再者,實施例中所使用的各種成分均是使用被分類為半導體品級的成分,或者被分類為以此為基準的高純度品級的成分。
〔第一胺〕
·2-胺基-2-甲基-1-丙醇(AMP):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於一級胺基醇)
·2-胺基-2-甲基-1,3-二丙醇(AMPD):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於一級胺基醇)
·2-胺基-2-乙基-1,3-二丙醇(AEPD):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於一級胺基醇)
·第三丁基胺(tBA):富士軟片和光純藥(股)製造
·第三戊基胺(tAA):富士軟片和光純藥(股)製造
〔第二胺〕
·2-(甲基胺基)-2-甲基-1-丙醇(N-MAMP):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於胺基醇)
·單乙醇胺(MEA):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於胺基醇)
·二乙醇胺(DEA):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於胺基醇)
·2-(胺基乙氧基)乙醇(AEE):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於胺基醇)
·2-(胺基乙基胺基)乙醇(AAE):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於胺基醇)
·四乙基氫氧化銨(TEAH):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於四級銨化合物)
·四丁基氫氧化銨(TBAH):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於四級銨化合物)
·甲基三乙基氫氧化銨(MTEAH):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於四級銨化合物)
·二乙基二甲基氫氧化銨(DEDMAH):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於四級銨化合物)
·四丙基氫氧化銨(TPAH):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於四級銨化合物)
·2-(二甲基胺基)-2-甲基-1-丙醇(DMAMP):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於胺基醇)
·三羥基甲基胺基甲烷(Tris):富士軟片和光純藥(股)製造
〔有機酸〕
·1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸(HEDPO):薩摩佛斯(Thermphos)公司製造的「代奎斯特(Dequest)2000」
·葡萄糖酸:富士軟片和光純藥(股)製造
·檸檬酸:扶桑化學工業(股)製造
·半胱胺酸:富士軟片和光純藥(股)製造
·己二酸:東京化成工業(股)製造
·β-丙胺酸:富士軟片和光純藥(股)製造
·琥珀酸:東京化成工業(股)製造
〔還原劑、多羥基化合物〕
·二乙基羥基胺(DEHA):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
·硫代甘油:1-硫代甘油、旭化學工業(股)製造
·二硫代甘油:3,3'-硫代二(1,2-丙二醇)(二硫代甘油)
·γ-環糊精(γ-CD):西庫羅凱姆(cyclochem)股份有限公司製造(相當於多羥基化合物)
〔含氮雜芳香族化合物、特定螯合劑〕
·腺嘌呤:富士軟片和光純藥(股)製造(相當於含氮雜芳香族化合物)
·吡唑:富士軟片和光純藥(股)製造(相當於含氮雜芳香族化合物)
·3-胺基-5-甲基吡唑:東京化成工業(股)製造(相當於含氮雜芳香族化合物)
·2-胺基苯並咪唑:富士軟片和光純藥(股)製造(相當於含氮雜芳香族化合物)
·1,2,4-三唑:富士軟片和光純藥(股)製造(相當於含氮雜芳香族化合物)
·洛赫西定葡萄糖酸鹽(CHG):富士軟片和光純藥(股)製造(相當於特定螯合劑)
〔陰離子性界面活性劑〕
·月桂基磷酸酯:日光化學(股)製造的「好斯頓(Phosten)HLP」
·十二烷基苯磺酸(DBSA):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步驟中,使用氫氧化鉀(KOH)及硫酸(H2
SO4
)的任一者、以及市售的超純水(富士軟片和光純藥(股)製造)作為pH值調整劑。
[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。
於超純水中,以成為表1及表2中記載的含量的量分別添加AMP(2-胺基-2-甲基-1-丙醇)、N-MAMP(2-(甲基胺基)-2-甲基-1-丙醇)、HEDPO(1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸)、DEHA(二乙基羥基胺)、及好斯頓(Phosten)HLP後,以所製備的洗淨液的pH值成為10.5的方式添加pH值調整劑。藉由使用攪拌機對所獲得的混合液進行充分攪拌,獲得實施例1的洗淨液。
依據實施例1的製造方法,分別製造具有表1及表2所示的組成的實施例2~實施例57及比較例1~比較例5的洗淨液。
表中,「量(%)」一欄表示各成分相對於洗淨液的總質量的含量(單位:質量%)。「pH值調整劑」一欄的「*1」是指於需要的情況下以所製備的洗淨液的pH值成為「pH值」一欄的數值的量添加H2
SO4
及KOH的任一者。
「比率1」一欄的數值表示第一胺的含量相對於第二胺的含量(於使用多種的情況下為合計含量;以下相同)(第一胺的含量/第二胺的含量)的質量比。
「洗淨液pH值」一欄的數值表示利用所述pH值計測定的洗淨液的25℃下的pH值。
[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炬管、同軸型PFA霧化器(自吸用)以及鉑錐接口(interface cone)。冷電漿條件的測定參數為如下所述。
·射頻(Radio Frequency,RF)輸出(W):600
·載氣流量(L/分鐘):0.7
·補充氣體(makeup gas)流量(L/分鐘):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1及表2的「金屬含量(ppb)」一欄中(單位:質量ppb)。表1及表2中的「<10」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。
[洗淨性能的評價]
評價使用利用所述方法製造的洗淨液對實施化學機械研磨後的金屬膜進行洗淨時的洗淨性能(殘渣物去除性能)。
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(股)製造),對表面具有包含銅、鎢或鈷的金屬膜的晶圓(直徑8英吋)進行研磨。對於表面具有包含銅的金屬膜的晶圓,分別使用CSL9044C及BSL8176C(商品名,均為富士軟片平坦化溶液(FUJIFILM Planar Solutions)公司製造)作為研磨液進行研磨。藉此,抑制由研磨液所致的洗淨性能評價的偏差。同樣地,對於表面具有包含鈷的金屬膜的晶圓,分別使用CSL5340C及CSL5250C(商品名,均為富士軟片平坦化溶液(FUJIFILM Planar Solutions)公司製造)作為研磨液進行研磨。對於表面具有包含鎢的金屬膜的晶圓,僅使用W-2000(商品名,卡博特(cabot)公司製造)進行研磨。於所述各CMP處理中,研磨壓力為2.0 psi,研磨液的供給速度為0.28 mL/(分鐘·cm2
)。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,歷時30秒對研磨後的晶圓進行洗淨,繼而,進行乾燥處理。
使用缺陷檢測裝置(AMAT公司製造,ComPlus-II),測量與所獲得的晶圓的研磨面中長度為0.1 μm以上的缺陷對應的信號強度的檢測數,按照下述評價基準評價洗淨液的洗淨性能。將評價結果示於表1及表2中。晶圓的研磨面中所檢測到的由殘渣物所致的缺陷數越少,越可評價為洗淨性能優異。
「A」:每一晶圓的缺陷數小於200個
「B」:每一晶圓的缺陷數為200個以上且小於300個
「C」:每一晶圓的缺陷數為300個以上且小於500個
「D」:每一晶圓的缺陷數為500個以上
[腐蝕防止性能的評價]
分取各實施例及各比較例的洗淨液0.02 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。
對表面具有包含銅、鎢或鈷的金屬膜的晶圓(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。於利用所述方法製造的稀釋洗淨液的樣品(溫度:23℃)中浸漬晶圓試片,以攪拌轉數250 rpm進行3分鐘浸漬處理。對於各金屬膜,於浸漬處理前後測定各稀釋洗淨液中的銅、鎢或鈷的含量。根據所獲得的測定結果算出每單位時間的腐蝕速度(單位:Å/分鐘)。按照下述評價基準評價洗淨液的腐蝕防止性能。將該些的結果示於表1及表2中。
再者,腐蝕速度越低,洗淨液的腐蝕防止性能越優異。
「A」:腐蝕速度小於0.5 Å/分鐘
「B」:腐蝕速度為0.5 Å/分鐘以上且小於1.0 Å/分鐘
「C」:腐蝕速度為1.0 Å/分鐘以上且小於3.0 Å/分鐘
「D」:腐蝕速度為3.0 Å/分鐘以上
[經時穩定性的評價]
使用利用所述方法製造的洗淨液,評價經時穩定性。
將依照所述方法而製造的各實施例及各比較例的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室溫(23℃)、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,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。繼而,依照所述洗淨性能的評價方法,測定晶圓的研磨面中的由殘渣物所致的缺陷數。
根據保存試驗前後所增加的缺陷數的測定結果,並基於下述評價基準評價洗淨液的經時穩定性。將該些的結果示於表1及表2中。
「A」:每一晶圓的保存試驗前後的缺陷數的增加小於50個
「B」:每一晶圓的保存試驗前後的缺陷數的增加為50個以上且小於100個
「C」:每一晶圓的保存試驗前後的缺陷數的增加為100個以上且小於300個
「D」:每一晶圓的保存試驗前後的缺陷數的增加為300個以上
[表1]
表1 | 洗淨液 組成 | ||||||||
胺化合物 (第一胺) | 胺化合物 (第二胺) | 比率1 | 有機酸 | ||||||
種類 | pKa | 量 (%) | 種類 | pKa | 量 (%) | 種類 | 量 (%) | ||
實施例1 | AMP | 9.72 | 5.82 | N-MAMP | 9.72 | 0.18 | 32.3 | HEDPO | 0.12 |
實施例2 | AMP | 9.72 | 5.70 | N-MAMP | 9.72 | 0.30 | 19.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例3 | AMP | 9.72 | 5.58 | N-MAMP | 9.72 | 0.42 | 13.3 | HEDPO | 0.12 |
實施例4 | AMP | 9.72 | 5.40 | N-MAMP | 9.72 | 0.60 | 9.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例5 | AMP | 9.72 | 5.22 | N-MAMP | 9.72 | 0.78 | 6.7 | HEDPO | 0.12 |
實施例6 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 6.0 | 1.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例7 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 3.0 | 2.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例8 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例9 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 0.3 | 20.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例10 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 0.06 | 100.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例11 | AMPD | 8.80 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 6.0 | 1.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例12 | AEPD | 8.80 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 3.0 | 2.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例13 | tBA | 10.68 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例14 | tAA | 10.50 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 0.3 | 20.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例15 | AMP | 9.72 | 6.0 | MEA | 9.50 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例16 | AMP | 9.72 | 6.0 | DEA | 8.70 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例17 | AMP | 9.72 | 6.0 | AEE | 10.60 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例18 | AMP | 9.72 | 6.0 | AAE | 10.80 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例19 | AMP | 9.72 | 6.0 | TBAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例20 | AMP | 9.72 | 6.0 | MTEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例21 | AMP | 9.72 | 6.0 | DEDMAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例22 | AMP | 9.72 | 6.0 | TPAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例23 | AMP | 9.72 | 1.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 1.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例24 | AMP | 9.72 | 3.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 3.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例25 | AMP | 9.72 | 5.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 5.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例26 | AMP | 9.72 | 10.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 10.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例27 | AMP | 9.72 | 20.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 20.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例28 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例29 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例30 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例31 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例32 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例33 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例34 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO 葡萄糖酸 | 0.12 2.0 |
實施例35 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO 檸檬酸 | 0.12 1.0 |
[表2]
表1 (續) | 洗淨液 組成 | 洗淨液 pH值 | ||||||
還原劑 /多羥基化合物 | 陰離子性 界面活性劑 | 含氮雜芳香族化合物 /特定螯合劑 | pH值 調整劑 | |||||
種類 | 量 (%) | 種類 | 量 (%) | 種類 | 量 (%) | |||
實施例1 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例2 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例3 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例4 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例5 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例6 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例7 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例8 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例9 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例10 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例11 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例12 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例13 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例14 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例15 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例16 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例17 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例18 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例19 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例20 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例21 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例22 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例23 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例24 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例25 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例26 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例27 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例28 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | 腺嘌呤 | 0.30 | *1 | 10.5 |
實施例29 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | 吡唑 | 1.00 | *1 | 10.5 |
實施例30 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | 3-胺基-5-甲基吡唑 | 0.30 | *1 | 10.5 |
實施例31 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | CHG | 0.80 | *1 | 10.5 |
實施例32 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | 3-胺基-5-甲基吡唑 CHG | 0.40 0.40 | *1 | 10.5 |
實施例33 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | 2-胺基苯並咪唑 | 0.30 | *1 | 10.5 |
實施例34 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | 腺嘌呤 | 0.30 | *1 | 10.5 |
實施例35 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | 腺嘌呤 | 0.30 | *1 | 10.5 |
[表4]
表2 | 洗淨液 組成 | ||||||||
胺化合物 (第一胺) | 胺化合物 (第二胺) | 比率1 | 有機酸 | ||||||
種類 | pKa | 量 (%) | 種類 | pKa | 量 (%) | 種類 | 量 (%) | ||
實施例36 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO 半胱胺酸 | 0.12 1.0 |
實施例37 | AMP | 9.72 | 6.0 | N-MAMP | 9.72 | 6.0 | 1.0 | HEDPO 己二酸 | 0.12 0.30 |
實施例38 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 1.0 | 6.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例39 | AMP AMPD | 9.72 8.80 | 6.0 4.0 | TEAH | >14.0 | 3.0 | 3.3 | HEDPO | 0.12 |
實施例40 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH N-MAMP | >14 9,70 | 3.0 1.0 | 1.5 | HEDPO | 0.12 |
實施例41 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 3.0 | 2.0 | HEDPO | 0.12 |
實施例42 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEAH | >14.0 | 3.0 | 2.0 | HEDPO 葡萄糖酸 半胱胺酸 | 0.12 2.0 1.0 |
實施例43 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEA | 7.80 | 10.0 | 0.6 | HEDPO | 0.12 |
實施例44 | AMP | 9.72 | 0.5 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 1.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例45 | AMP | 9.72 | 0.5 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 1.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例46 | AMP | 9.72 | 0.5 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 1.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例47 | AMP | 9.72 | 0.5 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 1.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例48 | AMP | 9.72 | 1.0 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 2.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例49 | AMP | 9.72 | 1.5 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 3.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例50 | AMP | 9.72 | 1.5 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 3.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例51 | AMP | 9.72 | 3.0 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 6.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例52 | AMP | 9.72 | 6.0 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 12.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例53 | AMP | 9.72 | 3.0 | DMAMP | 10.60 | 3.0 | 1.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例54 | AMP | 9.72 | 6.0 | DMAMP | 10.60 | 6.0 | 1.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例55 | AMP | 9.72 | 1.0 | DMAMP | 10.60 | 0.5 | 2.0 | 琥珀酸 | 0.1 |
實施例56 | AMP | 9.72 | 1.0 | Tris | 8.30 | 0.5 | 2.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
實施例57 | AMP | 9.72 | 1.0 | DMAMP Tris | 10.60 8.30 | 0.50.5 | 1.0 | β-丙胺酸 | 0.3 |
比較例1 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEA | 7.80 | 10.0 | 0.6 | HEDPO | 0.12 |
比較例2 | AMP | 9.72 | 6.0 | TEA | 7.80 | 0.05 | 120.0 | HEDPO | 0.12 |
比較例3 | - | - | - | TEA MEA | 7.80 9.50 | 0.1 6.0 | - | HEDPO | 0.12 |
比較例4 | AMP | 9.72 | 6.0 | - | - | - | - | HEDPO | 0.12 |
比較例5 | - | - | - | TEAH Tris | >14.0 8.30 | 3.0 6.0 | - | HEDPO | 0.12 |
[表5]
表2 (續) | 洗淨液 組成 | 洗淨液 pH值 | ||||||
還原劑 /多羥基化合物 | 陰離子性 界面活性劑 | 含氮雜芳香族化合物 /特定螯合劑 | pH值 調整劑 | |||||
種類 | 量 (%) | 種類 | 量 (%) | 種類 | 量 (%) | |||
實施例36 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | 腺嘌呤 | 0.30 | *1 | 10.5 |
實施例37 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例38 | DEHA 抗壞血酸 | 1.5 1.0 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | 腺嘌呤 | 0.30 | *1 | 10.5 |
實施例39 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例40 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例41 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP DBSA | 0.25 0.25 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例42 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例43 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
實施例44 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 9.5 |
實施例44 | 硫代甘油 | 1.0 | - | - | - | - | *1 | 9.5 |
實施例44 | γ-CD 二硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 9.5 |
實施例44 | 二硫代甘油 | 1.0 | - | - | - | - | *1 | 9.5 |
實施例45 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 10.0 |
實施例46 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 10.5 |
實施例46 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | 1,2,4-三唑 | 0.10 | *1 | 10.5 |
實施例47 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 11.0 |
實施例48 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 11.3 |
實施例49 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 11.5 |
實施例50 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 11.8 |
實施例51 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 10.0 |
實施例52 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 10.0 |
實施例53 | γ-CD 硫代甘油 | 0.1 1.0 | - | - | - | - | *1 | 10.0 |
比較例1 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
比較例2 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
比較例3 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
比較例4 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
比較例5 | DEHA | 1.5 | 好斯頓(Phosten)HLP | 0.5 | - | - | *1 | 10.5 |
如根據表1及表2而明確般,確認到:本發明的洗淨液的經時穩定性及洗淨性能優異。
確認到:於第一胺為AMP、AMPD或AEPD的情況下,對於包含Cu或Co的金屬膜的洗淨性能更優異(實施例8及實施例11~實施例14的比較)。
確認到:於第一胺的含量相對於洗淨液的總質量而超過1質量%的情況下,對於包含Cu的金屬膜的洗淨性能更優異,於相對於洗淨液的總質量而超過3質量%的情況下,對於包含Co的金屬膜的洗淨性能更優異(實施例23~實施例25的比較)。另外,確認到:於第一胺的含量相對於洗淨液的總質量而為15質量%以下的情況下,對於包含Cu的金屬膜的洗淨性能更優異(實施例26及實施例27的比較)。
確認到:於第二胺為MEA、DEA、AEE或AAE的情況下,對於包含W的金屬膜的洗淨性能更優異(實施例5、實施例8及實施例15~實施例22的比較)。
確認到:於洗淨液包含兩種以上的有機酸的情況下,對於包含W的金屬膜的洗淨性能更優異(實施例28及實施例34~實施例37的比較)。
確認到:於洗淨液包含兩種以上的還原劑的情況下,對於包含W的金屬膜的腐蝕防止性能更優異(實施例28及實施例38的比較)。
確認到:於洗淨液含有含氮雜芳香族化合物的情況下,對於包含Cu或Co的金屬膜的腐蝕防止性能更優異(實施例8、實施例28~實施例30及實施例33的比較)。
確認到:於洗淨液包含特定螯合劑的情況下,對於包含W的金屬膜的腐蝕防止性能更優異(實施例8及實施例31的比較)。
確認到:於洗淨液含有含氮雜芳香族化合物及特定螯合劑兩者的情況下,對於包含W的金屬膜的洗淨性能更優異(實施例30~實施例32的比較)。
確認到:於洗淨液包含兩種以上的陰離子性界面活性劑的情況下,對於包含Cu或Co的金屬膜的腐蝕防止性能更優異(實施例7及實施例41的比較)。
於所述洗淨性能的評價試驗中,對表面具有包含銅、鎢或鈷的金屬膜的晶圓分別進行CMP處理,之後,對經研磨的晶圓的表面實施拋光研磨處理。於拋光研磨處理中,使用調整為室溫(23℃)的各稀釋洗淨液的樣品作為拋光研磨用組成物。另外,使用所述CMP處理中所使用的研磨裝置,於研磨壓力:2.0 psi、拋光研磨用組成物的供給速度:0.28 mL/(分鐘·cm2
)、研磨時間:60秒的條件下,進行拋光研磨處理。
其後,使用調整為室溫(23℃)的各稀釋洗淨液的樣品,歷時30秒對實施拋光研磨處理後的晶圓進行洗淨,繼而,進行乾燥處理。
對於所獲得的晶圓的研磨面,依照所述評價試驗方法評價洗淨液的洗淨性能,結果,確認到具有與所述各實施例的洗淨液相同的評價結果。
無
無
無。
Claims (18)
- 一種洗淨液,其為實施化學機械研磨處理後的半導體基板用的洗淨液,且包含: 第一胺化合物,為下述式(1)所表示的化合物,且其共軛酸的第一酸解離常數為8.5以上;以及 第二胺化合物,為選自由分子內具有一級胺基的一級脂肪族胺、分子內具有二級胺基的二級脂肪族胺、分子內具有三級胺基的三級脂肪族胺、及具有四級銨陽離子的化合物或作為其鹽的四級銨化合物所組成的群組中的至少一種,其中,所述一級脂肪族胺中將所述第一胺化合物除外,並且 相對於所述第二胺化合物的含量,所述第一胺化合物的含量的質量比為1~100, 所述洗淨液的25℃下的pH值為6.0~12.0, 式(1)中,R1 、R2 及R3 均表示有機基;R1 、R2 及R3 中的多個可彼此鍵結而形成可具有取代基的非芳香環。
- 如請求項1所述的洗淨液,其中所述第二胺化合物的共軛酸的第一酸解離常數為8.5以上。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中相對於所述洗淨液的總質量,所述第一胺化合物的含量為0.5質量%~25質量%。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述第一胺化合物包含一級胺基醇。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述第一胺化合物包含2-胺基-2-甲基-1-丙醇。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,包含兩種以上的所述第一胺化合物。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述第二胺化合物包含胺基醇。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述第二胺化合物包含2-(甲基胺基)-2-甲基-1-丙醇。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,包含兩種以上的所述第二胺化合物。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,進而包含選自由有機酸、還原劑、陰離子性界面活性劑、含氮雜芳香族化合物、及配位基為含氮基的特定螯合劑所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,進而包含兩種以上的有機酸。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,進而包含兩種以上的還原劑。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,進而包含兩種以上的陰離子性界面活性劑。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,進而含有含氮雜芳香族化合物。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,進而包含配位基為含氮基的特定螯合劑。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,進而含有含氮雜芳香族化合物及配位基為含氮基的特定螯合劑兩者。
- 如請求項1或請求項2所述的洗淨液,其中所述半導體基板具有包含選自由銅、鎢及鈷所組成的群組中的至少一種的金屬膜。
- 一種半導體基板的洗淨方法,包括將如請求項1至請求項17中任一項所述的洗淨液應用於實施化學機械研磨處理後的半導體基板並進行洗淨的步驟。
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