TWI803551B - 去除基板上之有機系硬化膜之方法，及酸性洗淨液 - Google Patents

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Abstract

[課題]本發明之課題在於提供一種抑制對於銅等之配線材料造成之損傷的同時，亦可良好地去除形成於基板上之有機系硬化膜之去除基板上之有機系硬化膜之方法，及於該方法中可使用之較佳之酸性洗淨液。 　　[解決手段]去除基板上之有機系硬化膜時，使有機系硬化膜與酸性洗淨液接觸，且作為酸性洗淨液，係使用包含硫酸及水溶性有機溶媒，且，不包含可生成硝鎓離子之化合物，水的含量為5質量%以下酸性洗淨液。

Description

去除基板上之有機系硬化膜之方法，及酸性洗淨液
本發明係關於去除基板上之有機系硬化膜之方法，及於該方法中可使用之較佳之酸性洗淨液。
半導體基板的製造步驟中，係將半導體晶圓等之基板上所形成之層間絕緣膜或金屬膜等之被蝕刻膜，藉由將如碳硬遮罩之有機系硬化膜等作為遮罩材使用並蝕刻，來進行形成預定的圖型之步驟。
蝕刻後殘存於基板上之遮罩材係有從基板上被去除之必要。作為所述之去除之方法，係已知有例如，將由非晶質碳所構成之有機系硬化膜使用硫酸與過氧化氫水之混合液(SPM)，藉由濕式法去除之方法(參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-117938
[發明所欲解決之課題]
然而，使用硫酸與過氧化氫水之混合液(SPM)進行有機系硬化膜的去除時，可良好地進行有機系硬化膜的去除，然而另一方面卻有容易對於設置於基板上之高介電率材料(High-k材料)或銅等之配線材料造成損傷的問題。
本發明為有鑑於前述課題而成者，且本發明之目的在於提供一種在抑制對於銅等之配線材料造成之損傷的同時，亦可良好地去除形成於基板上之有機系硬化膜之去除基板上之有機系硬化膜之方法，及於該方法中可使用之較佳之酸性洗淨液。 [用以解決課題之手段]
本發明人等，係發現去除基板上之有機系硬化膜時，藉由使有機系硬化膜與酸性洗淨液接觸，並使用包含硫酸及水溶性有機溶媒且不包含可生成硝鎓離子之化合物，水的含量為5質量%以下之酸性洗淨液作為酸性洗淨液，可解決上述的課題，進而完成本發明。
本發明之第1態樣係一種方法，其係藉由使基板上之有機系硬化膜與酸性洗淨液接觸，而由基板上去除有機系硬化膜之方法，其中， 　　酸性洗淨液係包含硫酸及水溶性有機溶媒，且，不包含可生成硝鎓離子之化合物， 　　酸性洗淨液之水的含量為5質量%以下。
本發明之第2態樣係一種酸性洗淨液，其係於如第1態樣之方法中，用於將有機系硬化膜由基板上去除所使用之酸性洗淨液，其中， 　　酸性洗淨液係包含硫酸及水溶性有機溶媒，且，不包含可生成硝鎓離子之化合物， 　　酸性洗淨液之水的含量為5質量%以下。
本發明之第3態樣係一種去除有機系硬化膜用之酸性洗淨液，其係包含硫酸及水溶性有機溶媒，且，不包含可生成硝鎓離子之化合物， 　　水的含量為5質量%以下。 [發明效果]
依據本發明，可提供於抑制對於銅等之配線材料造成之損傷的同時，亦可良好地去除形成於基板上之有機系硬化膜之去除基板上之有機系硬化膜之方法，及於該方法中可使用之較佳之酸性洗淨液。
≪去除有機系硬化膜之方法≫ 　　去除有機系硬化膜之方法，係藉由使基板上之有機系硬化膜與酸性洗淨液接觸，而由基板上去除有機系硬化膜之方法。 　　該方法中所使用之酸性洗淨液，係包含硫酸及水溶性有機溶媒，且，不包含可生成硝鎓離子之化合物。 　　酸性洗淨液之水的含量為5質量%以下之方法。
上述方法中，藉由使用滿足前述特定的條件之酸性洗淨液，在抑制對於銅等之配線材料造成之損傷的同時，亦可良好地去除形成於基板上之有機系硬化膜。
＜基板＞ 　　基板的種類係未受到特別限定。基板係例如，可為由矽基板、玻璃基板或金屬基板等之無機材料所構成之基板，亦可為由PET等之聚酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺等所構成之樹脂製之基板。 　　作為基板，典型而言為矽基板等之半導體基板。 　　此外，基板為樹脂製之基板時，由抑制對於基板之損傷之觀點來看，較佳係例如，藉由覆液法等，以使基板與酸性洗淨液不直接接觸之方式，進行有機系硬化膜與酸性洗淨液之接觸。
基板上，除了有機系硬化膜以外，亦可形成各種其他的層。 　　作為其他的層，可舉出絕緣層，或金屬或ITO等的金屬氧化物等的導電性材料所構成之導電性層(配線材料)，或半導體層、反射防止層等。 　　作為配線材料，係可使用例如，鋁(Al)；鋁-矽(Al-Si)、鋁-銅(Al-Cu)、鋁-矽-銅(Al-Si-Cu)等之鋁合金(Al合金)；鈦(Ti)；氮化鈦(TiN)、鈦鎢(TiW)等之鈦合金(Ti合金)；鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鎢(W)、氮化鎢(WN)、銅(Cu)、鈷(Co)等。 　　作為絕緣層，係可舉出例如，SiO2 膜，或低介電率膜(Low-k膜)、高介電率膜(High-k膜)等。 　　例如，作為Low-k膜，係為相對介電率較二氧化矽之相對介電率低之膜，可舉出SiOC膜、SiCOH膜等。作為High-k膜，係可舉出由氧化鉿等之材料所構成之膜。
於上述說明之基板上，使有機系硬化膜與依需要之其他層，以形成所期望之層構成之方式積層。
＜有機系硬化膜＞ 　　有機系硬化膜可為半導體元件的製造製程等之各式各樣的積層加工製程中所使用之有機系硬化膜。作為有機系硬化膜，可舉出例如，作為遮罩材、抗反射膜等使用之有機系硬化膜。 　　此外，所謂硬化，並不僅為如同環氧樹脂的硬化反應那樣一般所謂的化學性的硬化反應，亦為包含藉由烘烤含樹脂之膜所產生的膜的緊密化等之物理性的膜之硬化之概念。
由容易藉由後述之酸性洗淨液去除之觀點來看，有機系硬化膜較佳係包含具有醚鍵及/或酯鍵之樹脂。
作為有機系硬化膜，可舉出由熱硬化型交聯高分子等構成之層，或光阻膜(特別是作為離子植入製程用之遮罩材使用之經離子植入之光阻膜)，然而典型而言，為抗反射膜等之下層膜，或碳硬遮罩膜(有機硬遮罩膜)。 　　藉由微影製程進行之微細加工等，將基板上之被蝕刻層蝕刻而形成圖型時，形成由蝕刻選擇比與被蝕刻層有顯著差異之材質所構成之經圖型化之層，將此作為遮罩進行被蝕刻層的蝕刻。 　　將此被蝕刻層與蝕刻選擇比有顯著差異之作為遮罩使用之層稱為硬遮罩。
作為市售的抗反射膜材料，可舉出東京應化工業股份公司製之「SWK-EX1D55」、「SWK-EX3」、「SWK-EX4」、「SWK-T5D60」、「SWK-T7」等，或Brewer science公司製之以「DUV-42」、「DUV-44」、「ARC-28」、「ARC-29」等的商品名於市面販售之材料，或Shipley公司製之以「AR-3」、「AR-19」等的商品名於市面販售之材料等。
以下，關於有機系硬化膜的具體例，參照若干專利文獻的同時一併進行說明。有機系硬化膜係不限於以下說明之有機系硬化膜的具體例。 　　此外，以下之說明中，係直接引用各專利文獻中所記載之一般式。因此，關於取代基等之代號，相異的複數一般式中有包含相同的代號的情況。 　　如此，於相異的複數一般式中包含相同的代號的情況中，各代號的定義，係遵循各一般式中之定義。
作為當作抗反射膜使用之有機系硬化膜，係已知有例如，使用如日本專利第4895049號公報中記載之組成物所形成之有機系硬化膜(塗布型下層膜)。
具體而言，使用專利第4895049號公報所記載之組成物所形成之有機系硬化膜(塗布型下層膜)，係包含下述式(1)或下述式(2)所表示之化合物。
Figure 02_image001
(式中，A係表示具有芳香族基之有機基，R1 係表示羥基、烷基、烷氧基、鹵素基、巰基、胺基或醯胺基，m1表示萘環上取代之A的數量，為1以上6以下的整數，m2為萘環上取代之R1 的數量，為0以上5以下的整數，m1＋m2的和為1以上6以下之整數，6以外的情況的其餘部分係表示氫原子。n1係表示2以上7000以下之重複單元。)
Figure 02_image003
(式中，A、R1 、m1、m2，及n1係與式(1)中之意思相同，Ar1 係取代或未取代之芳香族基。)
作為式(1)所表示之化合物，較佳係為下述式(3)所表示之化合物。
Figure 02_image005
(式中，X係表示單鍵、亞甲基、碳原子數2以上10以下之伸烷基、碳原子數2以上10以下之具有醚鍵之2價烴基，或羰基，Z係表示-O-、-OC(＝O)-所示之連結基，Ar2 係表示未取代或經羧酸、羧酸酯基、羥基、烷基、烷氧基、磺酸基，或者鹵素取代之芳香族環，而且R1 、m1、m2，及n1與式(1)中之含義相同。)
作為式(2)所表示之化合物，較佳係為下述式(4)所表示之化合物。
Figure 02_image007
(式中，X及Z與式(3)中之含義相同，Ar1 與式(2)中之含義相同，Ar2 與式(3)中之含義相同，而且，R1 、m1、m2，及n1與式(1)中之含義相同。)
作為碳硬遮罩膜的材質，係可舉出非晶質碳或各式各樣的樹脂材料。作為樹脂材料，較佳係使用酚醛清漆樹脂或聚羥基苯乙烯樹脂等的含有芳香族基之樹脂。
又，作為由含有芳香族基之樹脂構成之碳硬遮罩膜，係已知有例如，使用如日本專利第4433933號公報中記載之組成物所形成之硬遮罩膜。
具體而言，日本專利第4433933號公報中所記載之組成物，係含有具有下述式(5)所表示之重複單元及下述式(6)所表示之重複單元之共聚物、敏輻射線性酸產生劑及溶劑之敏輻射線性組成物。
Figure 02_image009
(式(5)中，R1 係表示氫原子或1價的有機基(惟，具有環氧基者除外。)，各R2 係互相獨立表示氫原子或1價的有機基(惟，具有環氧基者除外。)，R3 係表示具有環氧基之1價的有機基。)
Figure 02_image011
(式(6)中，各R4 係互相獨立表示氫原子或1價的有機基(惟，具有環氧基者除外)。)
使用所述敏輻射線性組成物所形成之硬遮罩膜，係包含源自式(6)所表示之重複單元之芳香族基、或源自式(5)所表示之重複單元之酯鍵。 　　又，式(5)所表示之重複單元中所包含之R3 所表示之環氧基之間若進行反應，則可生成醚鍵。 　　如此，硬遮罩膜有包含具有酯鍵或醚鍵之聚合物之情況。
此外，硬遮罩膜亦可能包含氟、氯、硫元素。 　　例如，有由於各式各樣的目的而於硬遮罩膜的材料中導入含有氟之官能基導入之情況，亦有對於具備硬遮罩膜之積層體使用含氟氣體實施乾式蝕刻時，硬遮罩膜的材料經氟化的情況。
關於作為碳硬遮罩膜之其他材料，係可舉出例如，日本專利第5440755號公報、日本專利第5229044號公報、日本專利第5920588號公報、國際公開WO2014/014034號、日本專利第4639919號公報，及國際公開WO2012/161126號等中所記載之材料。 　　以下，針對各專利文獻中所記載之材料進行說明，然而由於係使用各專利文獻中所記載之編號來進行說明，故一般式的編號或表示取代基等的代號有重複的情況。
日本專利第5440755號公報中，係揭示一種聚合物，其係包含下述式(1-1)、(1-2)、(1-3)或(1-4)所表示之單元結構、下述式(7)所表示之結構單元及下述式(8)所表示之結構單元之聚合物：
Figure 02_image013
Figure 02_image015
(上述式中，R13 、R14 、R15 、R20 、R21 及R22 係各自表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1到3之烷基， 　　R16 、R17 及R18 係各自表示氫原子或碳原子數1到10之鏈狀或環狀之烷基， 　　R19 係表示碳原子數1到10之鏈狀或環狀之烷基或碳原子數6到20之芳香族基，又， 　　R17 與R18 亦可互相鍵結形成環， 　　M及Q係各自表示直接鍵或連結基， 　　n2為0或1之整數。) 　　其中，將構成該聚合物之所有的單元結構的總數訂為1.0時，式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)或式(1-4)所表示之單元結構的數量(a)的比例、式(7)所表示之單元結構的數量(b)的比例及式(8)所表示之單元結構的數量(c)的比例為0.5≦a≦0.8、0.1≦b≦0.2、0.1≦c≦0.3。
日本專利第5440755號公報中記載之可作為碳硬遮罩使用之聚合物係具有源自式(7)所表示之單元之酯鍵。又，式(8)所表示之單元，由於具有環氧基(環氧乙烷基)或氧雜環丁烷基，根據此等之基之間的反應，碳硬遮罩中所包含之聚合物有具有醚鍵之情況。 　　此外，式(1-1)～(1-4)所表示之結構單元中之芳香環，亦有藉由使用含氟氣體之乾式蝕刻等進行氟化之情況。
日本專利第5229044號公報中記載可將使用含有 　　(A1)具有芳香族環之聚合物，及 　　(B1)下述式(9)所表示之化合物：
Figure 02_image017
(式(9)中，複數個R30 係各自獨立表示氫原子、金剛烷基或縮水甘油醚基。惟，複數個R30 之中的1個或2個為金剛烷基的同時，1個或2個為縮水甘油醚基。n3係表示0以上3以下的整數)，及 　　(C1)有機溶媒 　　之組成物所形成之聚合物作為碳硬遮罩使用。 　　日本專利第5229044號公報中，亦記載作為(A1)具有芳香族環之聚合物，可適宜使用酚醛清漆樹脂。
日本專利第5229044號公報中記載之可作為碳硬遮罩使用之聚合物係例如，(A2)具有芳香族環之聚合物為酚醛清漆樹脂時，具有藉由酚性羥基與式(10)所表示之化合物所具有之環氧丙基之反應而生成之醚鍵。 　　此外，源自(A2)具有芳香族環之聚合物或式(10)所表示之化合物之芳香環，亦有藉由使用含氟氣體之乾式蝕刻等進行氟化之情況。
日本專利第5920588號公報中，記載包含下述式(11)：
Figure 02_image019
(惟，式(11)中，Ar2 、Ar3 ，及Ar4 係各自表示包含碳原子數6以上50以下之伸芳基之有機基，T係表示羰基。) 　　所表示之結構單元，或下述式(12)
Figure 02_image021
(式(12)中，Ar1 係表示包含碳原子數6以上50以下之伸芳基或雜環環基之有機基。) 　　所表示之結構單元及上述式(11)所表示之結構單元之組合之聚合物。
日本專利第5229044號公報中記載之可作為碳硬遮罩使用之聚合物為芳香族聚醚，且必然具有醚鍵。 　　此外，日本專利第5229044號公報中記載之聚合物中所包含之芳香環，亦有藉由使用含氟氣體之乾式蝕刻等進行氟化之情況。
國際公開WO2014/014034號中記載使用含有含芳香環之樹脂及具有下述式(i)：
Figure 02_image023
(式(i)中， 　　X為羰基或磺醯基。 　　Q為1價的雜環芳香族基或-OR25 。R25 為碳原子數1以上30以下之1價的有機基。 　　Ar為芳香族烴基或雜環芳香族基。 　　n4為1以上8以下的整數。n4為2以上時，複數個X及Q係可各自相同亦可相異。) 　　所表示之部分結構之交聯劑之組成物所形成之聚合物。
國際公開WO2014/014034號中，酚醛清漆樹脂、或聚芳烴醚等之聚芳烴系樹脂等係記載作為包含芳香環之樹脂的具體例，作為交聯劑的具體例，係揭示有下述結構之化合物。酚醛清漆樹脂為藉由下述結構之交聯劑交聯而生成之聚合物時，係包含酯鍵。聚芳烴醚為藉由下述結構之交聯劑交聯而生成之聚合物時，係包含醚鍵及酯鍵。又，使用包含1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基之交聯劑時，生成之聚合物中可包含氟原子。 　　此外，國際公開WO2014/014034號中記載之聚合物中所包含之芳香環，亦有藉由使用含氟氣體之乾式蝕刻等進行氟化之情況。
Figure 02_image025
日本專利第4639919號公報中，記載使用包含具有下述式(13)～(15)：
Figure 02_image027
(式(13)～(15)中，R係表示甲基；n5係表示0或1的整數。) 　　所表示之結構單元之聚合物之組成物所形成之膜之作為硬遮罩膜之使用(參照段落[0035]～[0037])。
又，日本專利第4639919號公報中記載，組成物係除了上述之聚合物以外，亦可包含聚醚類、聚醯胺類、聚酯類、聚醯亞胺類等之各式各樣的樹脂 (參照段落[0063]～[0065])。即，使用日本專利第4639919號公報中所記載之組成物所形成之硬遮罩膜，係不僅限於源自式(13)～(15)所表示之結構單元之醯胺鍵，及酯鍵，亦可包含源自黏結劑樹脂之醚鍵、醯胺鍵、酯鍵，及醯亞胺鍵。 　　此外，使用日本專利第4639919號公報所記載之組成物所形成之硬遮罩膜中所包含之芳香環，亦有藉由使用含氟氣體之乾式蝕刻等進行氟化之情況。
國際公開WO2012/161126號中記載之可作為碳硬遮罩使用之聚合物，係記載使用包含下述式(16)所表示之結構單元及下述式(17)所表示之結構單元：
Figure 02_image029
(式(16)中，R31 係表示氫原子或甲基，R32 係表示碳原子數1以上3以下之伸烷基或可具有取代基之伸苯基，R33 係表示羥基或羧基。 　　式(17)中，R34 係表示氫原子或甲基，Y係表示-C(＝O)-NH-基或-C(＝O)-O-基所表示之連結基，X係表示包含內酯環之基、包含金剛烷環之基或可經取代之苯環基、可經取代之萘環基，或者可經取代之蒽環基，前述Y所表示之連結基之碳原子係與前述聚合物之主鏈鍵結。) 　　之聚合物(A3)及至少具有2個封端異氰酸酯基、羥甲基或碳原子數1以上5以下之烷氧基甲基之交聯性化合物(B3)及溶劑(C3)之組成物所形成之碳硬遮罩膜。
使用國際公開WO2012/161126號中所記載之組成物所形成之硬遮罩膜中所包含之聚合物，係具有式(16)所表示之結構單元，或源自式(17)所表示之結構單元之醯胺鍵，或源自式(17)所表示之結構單元之酯鍵。
如同上述若干專利文獻中所記載，使用包含所期望之結構之聚合物與交聯劑之組成物所形成之膜，係適宜地作為碳硬遮罩膜使用。 　　普遍作為碳硬遮罩膜形成用之組成物中所摻合之交聯劑，係可舉出日本專利第5920588號公報中所記載之三聚氰胺系交聯劑、取代尿素系交聯劑，或此等之寡聚物或聚合物等。 　　較佳係至少具有2個交聯形成取代基之交聯劑，例如，甲氧基甲基化甘脲、丁氧基甲基化甘脲、甲氧基甲基化三聚氰胺、丁氧基甲基化三聚氰胺、甲氧基甲基化苯並胍胺、丁氧基甲基化苯並胍胺、甲氧基甲基化尿素、丁氧基甲基化尿素、甲氧基甲基化硫脲，或甲氧基甲基化硫脲等之化合物，或特佳係將日本專利5867732號之段落[0035]中所記載之耐熱性高交聯劑之含有分子內具有芳香族環(例如，苯環、萘環)之交聯形成取代基之化合物作為交聯劑使用。
此種化合物係可舉出具有下述式(18)所表示之部分結構之化合物，或具有下述式(19)所表示之重複單元之聚合物或寡聚物。
Figure 02_image031
式(18)中，R40 及R41 係各自表示氫原子、碳原子數1以上10以下之烷基或碳數6以上20以下之芳基，n10係表示1以上4以下的整數，n11係表示1以上(5-n10)以下的整數，(n10＋n11)係表示2以上5以下的整數。 　　式(19)中，R42 係表示氫原子或碳原子數1以上10以下之烷基，R43 係表示碳原子數1以上10以下之烷基，n12係表示1以上4以下的整數，n13係表示0以上(4-n12)，(n12＋n13)表示1以上4以下的整數。 　　寡聚物及聚合物係可在重複單元結構的數量為2以上100以下，或2以上50以下的範圍使用。
藉由將由上述說明之材料所構成之抗反射膜、碳硬遮罩膜或光阻膜等之有機系硬化膜與後述之酸性洗淨液接觸，有機系硬化膜係被良好地去除。
＜酸性洗淨液＞ 　　酸性洗淨液係包含硫酸及水溶性有機溶媒，且，不包含可生成硝鎓離子之化合物。又，酸性洗淨液之水的含量為5質量%以下。
[硫酸] 　　酸性洗淨液係包含硫酸。藉由以硫酸使有機系硬化膜改質或分解，可使用酸性洗淨液自基板將有機系硬化膜去除。
酸性洗淨液中之硫酸的含量，若在可自基板將有機系硬化膜良好地去除的範圍內則無特別限定。 　　由有機系硬化膜的去除性能的觀點來看，酸性洗淨液中之硫酸的含量為40質量%以上係較佳，50質量%以上係更佳，70質量%以上係再更佳，80質量%以上係特佳。 　　又，酸性洗淨液中之硫酸的含量的上限係為例如95質量%以下，較佳為90質量以下。
[可生成硝鎓離子之化合物] 　　酸性洗淨液係不包含可生成硝鎓離子之化合物。 　　作為可生成硝鎓離子之化合物，可舉出硝酸、硝酸鹽類(例如，硝酸鉀及硝酸鈉)、四氟硼酸硝鎓(NO2 BF4 )、過氯酸硝鎓(NO2 ClO4 )、氟硫酸硝鎓(NO2 SO3 F)，及三氟甲烷磺酸硝鎓(NO2 SO2 CF3 )等。
酸性洗淨液係由於不包含可生成硝鎓離子之化合物，使去除有機系硬化膜時對於銅等之配線材料造成之損傷受到抑制。 　　又，酸性洗淨液中含有硫酸的同時，亦含有硝酸等之可生成硝鎓離子之化合物的情況，由於有機系硬化膜或有機系硬化膜的分解物受到硝化，而有產生爆炸性的硝基化合物的情況。然而，上述方法中，由於使用不包含可生成硝鎓離子之化合物的酸性洗淨液，故沒有產生爆炸性的硝基化合物的疑慮。又，亦沒有因伴隨發熱的硝化反應的激烈進行而造成之酸性洗淨液之突沸發生的疑慮。
此外，由於製造酸性洗淨液之裝置或儲存酸性洗淨液之容器的汙染、或對於酸性洗淨液之製造原料之汙染等，酸性洗淨液無法避免地有少量含有可生成硝鎓離子之化合物的情況。 　　然而，在不阻礙本發明之目的的範圍內，酸性製洗淨液中，係容許可生成硝鎓離子之化合物之無法避免的少量混入。 　　酸性洗淨液中，可生成硝鎓離子之化合物的含量，典型而言，為1質量%以下即可，0.5質量%以下係較佳，0.1質量%以下係更佳。
[水] 　　酸性洗淨液中之水的含量為5質量%以下。由於酸性洗淨液僅含有少量的水，可抑制去除有機系硬化膜時，對於銅等之配線材料等所造成之損傷。
酸性洗淨液中之水的含量為3質量%以下係較佳，1質量%係更佳，0.5質量%係再更佳，0.1質量%以下係特佳。酸性洗淨液最佳係不含水。
[防腐蝕劑及/或界面活性劑] 　　酸性洗淨液係可進一步包含防腐蝕劑及/或界面活性劑。酸性洗淨劑中含有防腐蝕劑時，可進一步容易地抑制去除有機系硬化膜時，對於銅等之配線材料等所造成之損傷。又，酸性洗淨液中含有界面活性劑時，酸性洗淨液對於有機系硬化膜之表面的潤濕性提升。因此，即使在有機系硬化膜經微細地圖型化時，酸性洗淨液亦可容易地滲透至細部為止，故容易將有機系硬化膜良好地剝離。
(防腐蝕劑) 　　作為防腐蝕劑，係並未特別限定，可使用常規已知的防腐蝕劑。作為防腐蝕劑，較佳係苯并三唑系化合物或含有巰基之化合物。
作為上述苯并三唑系化合物，可舉出下述式(f-1)所表示之化合物。
Figure 02_image033
上述式(f-1)中，R1f 、R2f 係各自獨立表示氫原子、可具有取代基之碳原子數1以上10以下之烴基、羧基、胺基、羥基、氰基、甲醯基、磺醯基烷基，或磺酸基，Q係表示氫原子、羥基、可具有取代基之碳原子數1以上14以下之烴基(惟，該烴基亦可以醯胺鍵或酯鍵中斷)，或下述一般式(f-2)所表示之基。
Figure 02_image035
上述式(f-2)中，R3f 係表示碳原子數1以上6以下之伸烷基，R4f 及R5f 係各自獨立表示氫原子、羥基，或碳數1以上6以下之羥烷基或者烷氧基烷基。
此外，上述式(f-1)中，R1f 、R2f 、Q的各定義中，烴基可為芳香族烴基及脂肪族烴基，亦可具有不飽和鍵，可為直鏈狀、分支鏈狀及環狀。作為芳香族烴基，係可舉出例如苯基、p-甲苯基等。作為直鏈狀的脂肪族烴基，可舉出例如甲基、n-丙基、乙烯基等。作為分支鏈狀的脂肪族烴基，係可舉出例如異丁基、tert-丁基等。作為環狀的脂肪族烴基，係可舉出例如環戊基、環己基等。作為具有取代基之烴基，係可舉出例如羥烷基、烷氧基烷基等。
又，上述式(f-1)中，作為Q，較佳為上述式(f-2)所表示之基。上述式(f-2)所表示之基之中，特佳係選擇R4f 及R5f 為各自獨立為碳原子數1以上6以下之羥烷基或烷氧基烷基之基。
此外，Q係較佳為以使上述式(f-1)所表示之化合物顯示水溶性之方式選擇。具體而言，較佳為氫原子、碳原子數1以上3以下之烷基(亦即，甲基、乙基、丙基、異丙基)、碳原子數1以上3以下之羥烷基、羥基等。
作為苯并三唑系化合物，具體而言，可舉出苯并三唑、5,6-二甲基苯并三唑、1-羥基苯并三唑、1-甲基苯并三唑、1-胺基苯并三唑、1-苯基苯并三唑、1-羥基甲基苯并三唑、1-苯并三唑羧酸甲酯、5-甲基苯并三唑、5-苯并三唑羧酸、1-甲氧基-苯并三唑、1-(2,2-二羥乙基)-苯并三唑、1-(2,3-羥基丙基)苯并三唑；BASF公司之作為「IRGAMET」系列之市售之2,2’-｛[(4-甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亞氨基｝二乙醇、2,2’-｛[(5-甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亞氨基｝二乙醇、2,2’-｛[(4-甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亞氨基｝二乙烷、2,2’-｛[(4-甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亞氨基｝二丙烷等。 　　此等之中，較佳為1-(2,3-羥基丙基)-苯并三唑、2,2’-｛[(4-甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亞氨基｝二乙醇、2,2’-｛[(5-甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亞氨基｝二乙醇等。 　　此等之苯并三唑化合物可單獨使用，亦可組合2種以上使用。
作為上述之含有巰基之化合物，較佳係鍵結於巰基之碳原子的α位、β位中之至少一者具有羥基及/或羧基之化合物。作為這樣的化合物，具體而言，可舉出1-硫甘油、3-(2-胺基苯硫基)-2-羥基丙硫醇、3-(2-羥基乙硫基)-2-羥基丙硫醇、2-巰基丙酸、3-巰基丙酸等。此等之中，特佳為使用1-硫甘油。 　　此等之含有巰基之化合物係可單獨使用，亦可組合2種以上使用。
含有防腐蝕劑時，其含量為酸性洗淨液中，為0.1質量%以上20質量%係較佳，0.5質量%以上15質量%以下係更佳，1質量%以上10質量%以下係特佳。
(界面活性劑) 　　作為界面活性劑，並未特別限定，可使用常規已知的界面活性劑。陰離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、兩性界面活性劑及非離子系界面活性劑皆可作為界面活性劑使用。
非離子系作為界面活性劑，可舉出例如，下述式(f-3)所表示之非離子系界面活性劑。
Figure 02_image037
(式(f-3)中，R6f ～R9f 係各自獨立表示碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基，R10f 係表示碳原子數2以上4以下之直鏈狀或分支狀之伸烷基鏈，v及w係各自獨立表示0以上30以下的整數。)
此處，作為R6f ～R9f ，較佳為甲基、乙基及異丙基。作為R6f ，較佳為乙烯鏈、丙烯鏈及丁烯鏈。此外，作為v及w較佳為0以上16以下的整數。
作為上述一般式(f-3)所表示之非離子系界面活性劑的具體例，可舉出Air Products公司製「Surfynol 104系列」及「Surfynol 400系列」等。此等之中，較佳為「Surfynol 400系列」。
作為陰離子系界面活性劑，可舉出例如，下述式(f-4)所表示之陰離子系界面活性劑。
Figure 02_image039
(式(f-4)中，R11f 係表示碳原子數7～20之直鏈狀或分支狀之烷基。該烷基係可具有羥基及/或羧基，亦可因伸苯基及/或酸素原子而中斷。)
此處，作為R11f ，較佳為碳原子數8以上11以下之直鏈狀或分支狀之烷基。
一般式(f-4)所表示之陰離子系作為界面活性劑，具體而言，可舉出n-辛烷磺酸、n-壬烷磺酸、n-癸烷磺酸及n-十一烷磺酸。於此之中，較佳為n-辛烷磺酸、n-壬烷磺酸及n-癸烷磺酸。
作為界面活性劑，以下說明之氟系界面活性劑亦佳。作為氟系界面活性劑之較佳具體例，可舉出下述式(f-5)～(f-8)所表示之化合物。
Figure 02_image041
(式(f-5)～(f-8)中，r係表示10以上15以下的整數，s係表示1以上5以下的整數，t係表示2或3，u係表示2或3，Rf 係表示氫原子，或部分或者全部之氫原子經氟原子取代之碳原子數1以上16以下之烷基。該烷基係可具有羥基、烷氧基烷基、羧基或胺基。)
此處，作為式(f-5)所表示之氟系界面活性劑，具體而言，較佳為下述式(f-5a)所表示之化合物。
Figure 02_image043
作為式(f-6)所表示之氟系界面活性劑，具體而言，較佳為下述式(f-6a)或(f-6b)所表示之化合物。
Figure 02_image045
作為式(f-7)所示之氟系界面活性劑，具體而言，較佳為下述式(f-7a)所表示之化合物。
Figure 02_image047
作為式(f-8)所示之氟系界面活性劑，具體而言，較佳為下述式(f-8a)所表示之化合物。
Figure 02_image049
酸性洗淨液中含有界面活性劑時，其含量係在酸性洗淨液中為0.1質量%以上20質量%係較佳，0.5質量%以上15質量%以下係更佳，1質量%以上10質量%以下係特佳。
[水溶性有機溶媒] 　　酸性洗淨液係含水溶性有機溶媒。硫酸由於表面張力大，故對於有機系硬化膜之潤濕性之影響不一定良好。然而，酸性洗淨液由於含有硫酸的同時亦含有水溶性有機溶媒，使酸性洗淨液之表面張力降低。因此，酸性洗淨液對於有機系硬化膜之表面之潤濕性為良好。 　　出於這個理由，使用包含硫酸與水溶性有機溶媒之酸性洗淨液時，即使在有機系硬化膜經微細地圖型化時，酸性洗淨液亦可容易地滲透至細部為止，故容易將有機系硬化膜良好地剝離。
又，由於水溶性有機溶媒為有機溶媒，故對於有機系硬化膜之親和性優異。因此，水溶性有機溶媒係促進藉由硫酸進行改質、或分解之有機系硬化膜之由基板之剝離。
所謂水溶有機溶媒，係於1氣壓中，於溫度20℃下與同容量的純水緩緩混合的情況中，停止流動後，該混合液亦維持均一的外觀者。
作為水溶性有機溶媒的具體例，可舉出 　　環丁碸； 　　六甲基磷酸三醯胺； 　　二甲基亞碸等之亞碸類； 　　二甲基碸、二乙基碸、甲乙碸、乙基異丙基碸、3-甲基碸、雙(2-羥乙基)碸、環丁碸等之碸類； 　　N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺等之醯胺類； 　　N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-丙基-2-吡咯烷酮、N-羥基甲基-2-吡咯烷酮、N-羥乙基-2-吡咯烷酮等之內醯胺類； 　　1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,3-二乙基-2-咪唑啉酮、1,3-二異丙基-2-咪唑啉酮等之咪唑啉酮類； 　　甲醇、乙醇、異丙醇等之烷醇類； 　　乙二醇、丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、甘油、二乙二醇等之多元醇類； 　　β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯等之內酯類；等。
此等之水溶性有機溶媒之中，由容易藉由酸性洗淨液將有機系硬化膜良好地去除的觀點來看，較佳為烷醇類或環丁碸。此外，所謂烷醇類，係指水溶性的烷烴一元醇的意思。
酸性洗淨液中之水溶性有機溶媒的含量，在可將有機系硬化膜良好地去除的範圍內係未受特別限定。酸性洗淨液中之水溶性有機溶媒的量，係相對於酸性洗淨液的質量，為50質量%以下係較佳，40質量%以下係更佳，30質量%以下係再更佳，20質量%以下係特佳。 　　酸性洗淨液中之水溶性有機溶媒的含量的下限，係例如，相對於酸性洗淨液的質量為1質量%以上，為5質量%以上係較佳，10質量%以上係特佳。
[酸性洗淨液的製造方法] 　　酸性洗淨液係可藉由將上述說明之成分各自以所期望的量均一地混合來進行調製。為了去除調製時之溶解殘留物或不溶性的雜質，依據需要亦可將酸性洗淨液藉由過濾器過濾。
＜有機系硬化膜的去除＞ 　　藉由將上述說明之酸性洗淨液與基板上之有機系硬化膜接觸，由基板上將有機系硬化膜去除。 　　將酸性洗淨液與有機系硬化膜接觸之方法係未受到特別限定。舉出以下之1)～4)之方法作為較佳之方法。以下之方法之中，由操作簡單，且容易使有機系硬化膜之全體與酸性洗淨液接觸之觀點來看，1)之浸漬法係較佳。 　　1)將具備有機系硬化膜之基板浸漬於酸性洗淨液中之方法 　　2)於基板上之有機系硬化膜上盛裝酸性洗淨液之方法 　　3)於基板上之有機系硬化膜上噴霧酸性洗淨液之方法 　　4)於基板上之有機系硬化膜之表面上，使酸性洗淨液流動之方法
與有機系硬化膜接觸之酸性洗淨液的溫度，在不阻礙本發明之目的的範圍內則未受到特別限定。典型而言，由使有機系硬化膜良好地去除與抑制對於配線材料等的損傷之兩立的觀點來看，10℃以上80℃以下係較佳，10℃以上70℃以下係更佳，10℃以上60℃以下係特佳。
使有機系硬化膜與酸性洗淨液接觸之時間，在可將有機系硬化膜良好地去除的範圍內係未受特別限定。雖亦取決於酸性洗淨液的溫度，但典型而言，接觸時間為10秒以上1小時以內係較佳，30秒以上30分鐘以內係更佳，1分鐘以上10分鐘以內係特佳。
以所期望的時間，使有機系硬化膜與酸性洗淨液接觸後，依據需要將基板之表面以水或有機溶劑進行洗淨。藉由使洗淨後之基板乾燥，可獲得有機系硬化膜經去除之基板。 　　以此方式獲得之有機系硬化膜經去除之基板，係依據基板的用途，直接成為成品，或提供於後續步驟的加工。 [實施例]
以下，將本發明以實施例進行更進一步詳細說明。本發明未限定為此等實施例。
[實施例1～7、比較例1～5] 　　將表1中所記載的種類之酸成分及有機溶媒各自以成為表1中記載之濃度的方式混合，調整實施例1～7、比較例1，及比較例3～5之酸性洗淨液。 　　比較例2中，使用單乙醇胺(50質量%)及DMSO(二甲基亞碸)(50質量%)之混合液。
酸性洗淨液的調製中，作為硫酸係使用濃度98質量%之硫酸，作為硝酸，係使用濃度69質量%之硝酸，作為鹽酸，係使用濃度20質量%之鹽酸，作為過氧化氫，係使用濃度31質量%之過氧化氫。表1中記載之硫酸、硝酸、鹽酸，及過氧化氫係各自為濃度98質量%之硫酸、濃度69質量%之硝酸、濃度20質量%之鹽酸，及濃度31質量%之過氧化氫。
表1中記載之有機溶媒係如下所述。 　　S1：環丁碸 　　S2：甲醇 　　S3：異丙醇
此外，實施例5中，係使酸性洗淨液中含有5質量%之防腐蝕劑(5-甲基苯并三唑)。又，實施例6中，係使酸性洗淨液中含有5質量%之界面活性劑(前述之式(f-7a)之化合物)。
使用各實施例及比較例之洗淨液，根據以下之方法，針對有機系硬化膜之去除及配線材料損傷進行評價。此等之評價結果記錄於表1。
[有機系硬化膜去除] 　　作為試驗用之基板，係使用具備膜A之矽基板及具備膜B之矽基板作為有機系硬化膜。作為膜A的材質，係使用由下述結構之結構單元所構成之樹脂。膜A的膜厚為200nm。膜B係使用Brewer science公司製之ARC-29所形成之膜厚89nm之抗反射膜。
Figure 02_image051
將表面上具備有機系硬化膜之矽基板，於各實施例及比較例之洗淨液中，以表1之條件進行浸漬。浸漬後，將基板以純水洗淨，藉由氮氣流使其乾燥。 　　關於有機系硬化膜的去除，係將可藉由3分鐘的浸漬完全去除之情況判定為○，將無法藉由3分鐘的浸漬完全去除的情況判定為×。
[配線材料損傷] 　　作為試驗用之基板，係使用表面具備膜厚200nm之銅膜之矽基板及表面具備膜厚100nm之鋁膜之矽基板。 　　將表面具備配線材料之矽基板於各實施例及比較例之洗淨液中，以表1之條件進行浸漬。浸漬後，將基板以純水洗淨，藉由氮氣流使其乾燥。 　　關於對於銅之損傷，係將浸漬3分鐘後銅膜的膜厚之減少量為1nm以下之情況判定為○，並將浸漬3分鐘後之銅膜的膜厚之減少量超過1nm的情況判定為×。 　　關於對於鋁之損傷，係將浸漬3分鐘後未觀察到鋁膜有部分剝離之情況判定為○，並將浸漬3分鐘後有觀察到鋁膜部分剝離之情況判定為×。
Figure 02_image053
根據表1可知，使用包含硫酸及水溶性有機溶媒，且不包含如硝酸之可生成硝鎓離子之化合物，且僅包含少量的水之酸性洗淨液的情況中，係於良好地剝離有機系硬化膜的同時，亦可抑制對於如同銅或鋁的配線材料之損傷。

Claims (13)

  1. 一種由基板上去除有機系硬化膜之方法，其係藉由使基板上之有機系硬化膜與酸性洗淨液接觸，而由前述基板上去除前述有機系硬化膜之方法，其中，前述酸性洗淨液係包含硫酸及水溶性有機溶媒，且，不包含可生成硝鎓離子之化合物，前述酸性洗淨液之水的含量為5質量%以下，且前述酸性洗淨液中之前述硫酸的含量為40質量%以上90質量%以下。
  2. 如請求項1記載之方法，其中，前述酸性洗淨液中之前述水溶性有機溶媒的含量為50質量%以下。
  3. 如請求項1或2記載之方法，其中，前述酸性洗淨液係進一步包含防腐蝕劑及/或界面活性劑。
  4. 如請求項1或2記載之方法，其中，前述酸性洗淨液中之前述硫酸的含量為50質量%以上。
  5. 如請求項1或2記載之方法，其中，前述有機系硬化膜為碳硬遮罩。
  6. 如請求項1或2記載之方法，其中，前述有機系硬化膜 係包含具有醚鍵及/或酯鍵之樹脂。
  7. 如請求項1或2記載之方法，其中，前述水溶性有機溶媒為烷醇類或環丁碸。
  8. 如請求項1或2記載之方法，其中，前述水溶性有機溶媒係由環丁碸、甲醇及異丙醇所成之群所選出之至少一者。
  9. 如請求項1或2記載之方法，其係使10℃以上80℃以下之前述酸性洗淨液與前述有機系硬化膜相接觸。
  10. 如請求項1或2記載之方法，其中，前述基板係具備配線材料。
  11. 一種酸性洗淨液，其係於如請求項1~10中之任1項所記載之方法中，用於將前述有機系硬化膜由前述基板上去除所使用之酸性洗淨液，其中，前述酸性洗淨液係包含硫酸及水溶性有機溶媒，且，不包含可生成硝鎓離子之化合物，前述酸性洗淨液之水的含量為5質量%以下，且前述硫酸的含量為40質量%以上90質量%以下。
  12. 一種去除有機系硬化膜用之酸性洗淨液，其係包含硫酸及水溶性有機溶媒，且，不包含可生成硝鎓離子之化合 物，水的含量為5質量%以下，且前述硫酸的含量為40質量%以上90質量%以下。
  13. 如請求項12記載之酸性洗淨液，其中，前述水溶性有機溶媒的含量為50質量%以下。
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