TWI806952B - 藥液、基板的處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種具有對過渡金屬含有物之優異之溶解能力,而且能夠實現被處理部的優異之平滑度之藥液及使用了該藥液之處理方法。本發明的藥液係為了去除基板上的過渡金屬含有物而使用之藥液,包含過碘酸類和包含選自由IO3 - 、I- 及I3 - 構成之組群中之1種以上的陰離子之化合物,包含陰離子之化合物的含量相對於藥液總質量為5質量ppb~1質量%。

Description

藥液、基板的處理方法
本發明有關一種藥液及基板的處理方法。
在進行半導體產品的微細化之過程中,對高效率且高精度地實施半導體產品製造製程中之、去除基板上的無用之過渡金屬含有物之製程之需求逐漸提高。
專利文獻1中記載有“一種基板處理方法,其特徵為,包括去除製程,該去除製程對形成有含釕膜之基板,藉由去除液而去除在基板的形成有含釕膜之表面的外緣部和/或背面附著之釕附著物,去除液相對於去除液的總質量而包含0.05~8質量%的正過碘酸,去除液的pH為3.5以下(申請專利範圍1)”。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-092101號公報
另一方面,近年來,當去除基板上的無用之過渡金屬含有物時,亦要求減小被處理部的粗糙度(表面凹凸)。若被處理部的粗糙度大,則會導致積層於被處理部上之積層物的積層性變差、以及半導體產品本身的性能劣化。 本發明人等使用在專利文獻1中公開之方法對過渡金屬含有物的去除性能進行研究之結果,兼具過渡金屬含有物的溶解能力及被處理部的平滑度未必充份,而需要進一步改進。
藉此,本發明的課題係提供一種具有對過渡金屬含有物之優異之溶解能力、且能夠實現被處理部的優異之平滑度之藥液、以及使用了藥液之基板的處理方法。
本發明人為了實現上述課題而進行了深入的研究之結果,發現依據包含過碘酸類和既定量的化合物之藥液能夠解決上述課題,並完成了本發明。 亦即,發現了藉由以下構成能夠解決上述課題。
〔1〕 一種藥液,為了去除基板上的過渡金屬含有物而使用, 前述藥液包含: 過碘酸類,選自由過碘酸及其鹽構成之組群中之1種以上;及 化合物,包含選自由IO3 - 、I- 及I3 - 構成之組群中之1種以上的陰離子, 包含陰離子之化合物的含量相對於藥液總質量為5質量ppb~1質量%。 〔2〕 如〔1〕所述之藥液,其中,過碘酸類包含選自由正過碘酸、正過碘酸鹽、偏過碘酸及偏過碘酸鹽構成之組群中之至少1種。 〔3〕 如〔1〕或〔2〕所述之藥液,其中,過碘酸類的含量相對於藥液總質量為37.0質量%以下。 〔4〕 如〔1〕至〔3〕中任一項所述之藥液,其中,過碘酸類的含量相對於藥液總質量為2.0~8.0質量%。 〔5〕 如〔1〕至〔4〕中任一項所述之藥液,其中,過碘酸類的含量與包含陰離子之化合物的含量之比為1×100 ~1×108 。 〔6〕 如〔1〕至〔5〕中任一項所述之藥液,其中,包含陰離子之化合物包含選自由碘酸、四甲基碘銨酸、四乙基碘銨酸、四丁基碘銨酸、碘酸銨、碘化氫、四甲基碘化銨、四乙基碘化銨、四丁基碘化銨、碘化銨及三碘化氮構成之組群中之至少1種。 〔7〕 如〔1〕至〔6〕中任一項所述之藥液,其中,包含陰離子之化合物包含選自由氫陽離子、四甲基銨陽離子、四乙基銨陽離子及四丁基銨陽離子構成之組群中之陽離子。 〔8〕 如〔1〕至〔7〕中任一項所述之藥液,其中,過渡金屬含有物包含選自由Ru、Ti、Ta、Co、Cr、Hf、Os、Pt、Ni、Mn、Cu、Zr、Mo、La、W及Ir構成之組群中之至少1種。 〔9〕 如〔1〕至〔8〕中任一項所述之藥液,其中,過渡金屬含有物包含Ru含有物。 〔10〕 如〔1〕至〔9〕中任一項所述之藥液,其還包含pH調整劑。 〔11〕 如〔10〕所述之藥液,其中,pH調整劑包含選自由四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、氨水、水溶性胺、硫酸、鹽酸、醋酸、硝酸、氟酸、高氯酸及次氯酸構成之組群中之至少1種。 〔12〕 如〔10〕或〔11項〕所述之藥液,其中,pH調整劑包含選自由四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、氨水及水溶性胺構成之組群之至少1種。 〔13〕 如〔1〕至〔12〕中任一項所述之藥液,其中,pH小於8.0。 〔14〕 如〔1〕至〔13〕中任一項所述之藥液,其中,pH為2.5~5.0。 〔15〕 一種基板的處理方法,具有使用〔1〕至〔14〕中任一項所述之藥液去除基板上的過渡金屬含有物之製程A。 〔16〕 如〔15〕所述之基板的處理方法,其中,過渡金屬含有物包含Ru含有物。 〔17〕 如〔15〕或〔16〕所述之基板的處理方法,其中,製程A為:製程A1,使用藥液對配置於基板上之含有過渡金屬之配線進行凹進蝕刻處理;製程A2,使用藥液去除配置有含有過渡金屬之膜之基板的外緣部的含有過渡金屬之膜;製程A3,使用藥液去除在配置有含有過渡金屬之膜之基板的背面附著之過渡金屬含有物;製程A4,使用藥液去除乾式蝕刻後的基板上的過渡金屬含有物;或製程A5,使用藥液去除化學機械研磨處理後的基板上的過渡金屬含有物。 〔18〕 如〔17〕所述之基板的處理方法,其中, 製程A為製程A1, 在製程A1之後,還具有如下製程B:使用選自由氟酸與過氧化氫水的混合液、硫酸與過氧化氫水的混合液、氨水與過氧化氫水的混合液、及鹽酸與過氧化氫水的混合液構成之組群中之溶液,對在製程A1中得到之基板進行處理。 〔19〕 如〔18〕所述之基板的處理方法,其中,交替地反覆進行製程A1和製程B。 〔20〕 如〔15〕至〔17〕中任一項所述之基板的處理方法,其中,在製程A之後,還具有如下製程C:使用沖洗液對在製程A中得到之基板進行沖洗處理。 〔21〕 如〔20〕所述之基板的處理方法,其中,沖洗液為選自由氟酸、鹽酸、過氧化氫水、氟酸與過氧化氫水的混合液、硫酸與過氧化氫水的混合液、氨水與過氧化氫水的混合液、鹽酸與過氧化氫水的混合液、二氧化碳水、臭氧水、氫水、檸檬酸水溶液、硫酸、氨水、異丙醇、次氯酸水溶液、王水、超純水、硝酸、高氯酸、草酸水溶液及正過碘酸水溶液構成之組群中之溶液。 〔22〕 如〔15〕至〔21〕中任一項所述之基板的處理方法,其中,藥液的溫度為20~75℃。 [發明效果]
依本發明,能夠提供一種具有對過渡金屬含有物之優異之溶解能力、且能夠實現被處理部的優異之平滑度之藥液及使用該藥液之處理方法。
以下,對本發明進行詳細說明。 以下記載之構成要件的說明基於本發明的代表性實施態樣而完成,但本發明並不限定於該等實施態樣。 在本說明書中之基團(原子團)的表述中,未記載取代及未取代之表述在不損傷本發明的效果之範圍內包括不具有取代基者和具有取代基者。例如,“烷基”不僅包括不具有取代基之烷基(未取代烷基),而且還包括具有取代基之烷基(取代烷基)。這對各化合物亦含義相同。 若無特別的限定,本說明書中之“曝光”不僅係指基於汞燈、以準分子雷射為代表之遠紫外線、X射線及EUV(Extreme ultraviolet)光等之曝光,而且基於電子束及離子束等粒子束之描述亦包括於曝光中。 另外,在本說明書中,使用“~”表示之數值範圍意味著將記載於“~”前後之數值作為下限值及上限值而包括之範圍。
在本說明書中,乾式蝕刻殘渣係指藉由進行乾式蝕刻(例如,電漿蝕刻)而生成之副產品,例如,稱作源自光阻劑的有機殘渣、含Si殘渣及含金屬殘渣(例如,含有過渡金屬之殘渣)等。
[藥液] 本發明的藥液係包含選自由過碘酸及其鹽構成之組群中之1種以上的過碘酸類和選自由IO3 - 、I- 及I3 - 構成之組群中之1種以上的包含陰離子之化合物(以下,亦稱作“特定化合物”),且特定化合物的含量為既定範圍之藥液。 藉由使用本發明的藥液而實現本發明的課題之機理尚不明確,但本發明人等推測為,藉由藥液包含過碘酸類而實現對過渡金屬之優異之溶解性,並藉由藥液包含既定量的特定化合物而改善了被處理部的粗糙度。
<過碘酸類> 本發明的藥液包含過碘酸類。 在本說明書中,過碘酸類係指選自由過碘酸及其鹽構成之組群中之化合物的總稱。 作為過碘酸類並無特別的限定,但從能夠溶解以釕為代表之過渡金屬膜之觀點考慮,選自由正過碘酸(H5 IO6 )、正過碘酸鹽、偏過碘酸(HIO4 )及偏過碘酸鹽構成之組群中之1種以上的化合物為較佳,正過碘酸或偏過碘酸為更佳。尤其,從不包含如鈉(Na)般之鹼金屬之觀點及組成穩定之觀點考慮,正過碘酸為較佳。
從藥液的溶解能力更優異之觀點考慮,過碘酸類的含量(在包含複數種過碘酸類之情況下為其總含量)相對於藥液總質量為0.1質量%以上為較佳,0.5質量%以上為更佳,2.0質量%以上為進一步較佳,8.0質量%以上為特佳,15.0質量%以上為最佳。 從被處理部的平滑度更優異之觀點考慮,過碘酸的含量相對於藥液總質量為40.0質量%以下為較佳,37.0質量%以下為更佳,35.0質量%以下為進一步較佳,小於15.0質量%為特佳,8.0質量%以下為最佳。 從藥液的溶解能力和被處理部的平滑度更均衡且優異之觀點考慮,過碘酸類的含量相對於藥液總質量例如為0.5~35.0質量%為較佳,2.0~8.0質量%為更佳。
<特定化合物> 本發明的藥液包含特定化合物。 特定化合物係指包含選自由IO3 - 、I- 及I3 - 構成之組群中之1種以上的陰離子之化合物。通常,特定化合物係由上述陰離子和陽離子構成之化合物。特定化合物相當於在溶劑中進行解離而能夠供給IO3 - 、I- 或I3 - 之化合物。另外,關於I3 - ,藉由平衡而可以成為I- 。 本發明的藥液可以僅包含含有IO3 - 之化合物,亦可以僅包含含有I- 之化合物,亦可以僅包含含有I3 - 之化合物,亦可以將該等進行混合而包含。其中,本發明的藥液包含含有IO3 - 之化合物為較佳。
從藥液的溶解能力更優異之觀點考慮,特定化合物的含量相對於藥液總質量為1質量%以下,小於1質量%為較佳,0.1質量%以下為更佳。 從被處理部的平滑度更優異之觀點考慮,特定化合物的含量相對於藥液總質量為5質量ppb以上,超過5質量ppb為較佳,5質量ppm以上為更佳,0.1質量%以上為進一步較佳。 從藥液的溶解能力和被處理部的平滑度更均衡且優異之觀點考慮,特定化合物的含量相對於藥液總質量例如為5質量ppm~1質量%為較佳。
又,藥液的溶解能力和被處理部的平滑度更均衡且優異之觀點考慮,過碘酸類的含量與特定化合物的含量之比(過碘酸類的含量/特定化合物的含量(質量比))為1×100 ~1×108 為較佳,8×100 ~1.6×107 為更佳。
作為特定化合物,在水溶液中進行解離之化合物為較佳。 作為特定化合物,可舉出由XIO3 、XI或XI3 表示之化合物。在此,X表示化合物中的陽離子。
作為陽離子,例如氫陽離子(H+ )、四烷基銨陽離子(例如四甲基銨陽離子(TMA+ )、四乙基銨陽離子(TEA+ )或四丁基銨陽離子(TBA+ ))或銨離子(NH4 + )為較佳,氫陽離子、四甲基銨陽離子、四乙基銨陽離子或四丁基銨陽離子為更佳,氫陽離子為進一步較佳。
作為特定化合物的具體例,可舉出碘酸(HIO3 )、四甲基碘銨酸(TMAIO3 )、四乙基碘銨酸(TEAIO3 )、四丁基碘銨酸(TBAIO3 )、碘酸銨(NH4 IO3 )、碘化氫(HI)、四甲基碘化銨(TMAI)、四乙基碘化銨(TEAI)、四丁基碘化銨(TBAI)、碘化銨(NH4 I)及三碘化氮(NI3 )。 其中,作為特定化合物,碘酸、四甲基碘銨酸、四乙基碘銨酸、四丁基碘銨酸或碘酸銨為較佳,碘酸、四甲基碘銨酸、四乙基碘銨酸或四丁基碘銨酸為更佳,碘酸為進一步較佳。 作為特定化合物,碘化氫、四甲基碘化銨、四乙基碘化銨、四丁基碘化銨或碘化銨為較佳,碘化氫、四甲基碘化銨、四乙基碘化銨或四丁基碘化銨為更佳,碘化氫為進一步較佳。
特定化合物可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。
<任意成分> 本發明的藥液除了上述以外,還可以包含其他任意成分。以下,關於任意成分進行說明。
(pH調整劑) 本發明的藥液可以包含pH調整劑。 作為pH調整劑,例如可舉出有機鹼、無機鹼、有機酸及無機酸,其中,有機鹼或無機鹼為較佳,有機鹼為進一步較佳。 作為pH調整劑的具體例,季銨鹽化合物、氨水、水溶性胺、硫酸、鹽酸、醋酸、硝酸、氟酸、高氯酸或次氯酸為較佳。
作為上述季銨鹽化合物,由下述式(1)表示之化合物為較佳。
[化學式1]
式(1)中,R4A ~R4D 分別獨立地表示碳原子數為1~6的烷基、碳原子數為1~6的羥烷基、芐基或芳基。
式(1)中,R4A ~R4D 分別獨立地表示碳原子數為1~6的烷基(例如甲基、乙基及丁基等)、碳原子數為1~6的羥烷基(例如羥甲基、羥乙基及羥丁基等)、芐基或芳基(例如苯基、萘基及亞萘基等)。其中,烷基、羥乙基或芐基為較佳。
作為由式(1)表示之化合物,選自由甲基氫氧化銨(TMAH)、四乙基氫氧化銨(TEAH)、四丁基氫氧化銨(TBAH)、三甲基羥乙基氫氧化銨、甲基三(羥乙基)氫氧化銨、四(羥乙基)氫氧化銨、三甲基苄基氫氧化銨、二羥乙基二甲基氫氧化銨及膽鹼構成之組群中之至少1種季氫氧化銨鹽為較佳。其中,作為由式(1)表示之化合物,選自由四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨及四丁基氫氧化銨構成之組群中之至少1種為較佳。 又,可以使用日本特表2015-518068號公報中記載之季銨氫氧化物。依據過渡金屬含有物的去除效果、使用後金屬殘留物少、經濟性及藥液的穩定性等理由,例如四甲基氫氧化銨、二羥乙基二甲基氫氧化銨或三甲基(羥乙基)氫氧化銨為較佳。 季銨鹽化合物可以單獨使用1種,亦可以使用2種類以上。
水溶性胺的pka為7.5~13.0為較佳。另外,在本說明書中,水溶性胺意味著在1L的水中可溶解50g以上之胺。又,作為水溶性胺,不包括氨水。 作為pKa為7.5~13之水溶性胺,例如可舉出二甘醇胺(DGA)(pKa=9.80)、甲胺(pKa=10.6)、乙胺(pKa=10.6)、丙胺(pKa=10.6)、丁胺(pKa=10.6)、戊胺(pKa=10.0)、乙醇胺(pKa=9.3)、丙醇胺(pKa=9.3)、丁醇胺(pKa=9.3)、甲氧基乙胺(pKa=10.0)、甲氧基丙胺(pKa=10.0)、二甲胺(pKa=10.8)、二乙胺(pKa=10.9)、二丙胺(pKa=10.8)、三丙胺(pKa=9.80)及三乙胺(pKa=10.72)。 又,作為水溶性胺,可以使用未取代羥胺及羥胺衍生物。 另外,本說明書中之水溶性胺的pka為水中的酸解離常數。水中的酸解離常數能夠藉由光譜儀和電位差測定之組合而測定。
其中,作為pH調整劑,四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、氨水、水溶性胺(二甘醇胺(DGA)等)、硫酸、鹽酸、醋酸、硝酸、氟酸、高氯酸或次氯酸為更佳,四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、氨水或水溶性胺為進一步較佳。 依據過渡金屬含有物的去除效果、使用後金屬殘留物少、經濟性及藥液的穩定性等理由,作為pH調整劑,例如四甲基氫氧化銨、二羥乙基二甲基氫氧化銨或三甲基(羥乙基)氫氧化銨為較佳。
(溶劑) 藥液可以包含溶劑。 作為溶劑,可舉出水及有機溶劑,水為較佳。 作為水,可以包含不可避免之微量混合成分。其中,蒸餾水、離子交換水或超純水等實施了淨化處理之水為較佳,半導體製造中使用之超純水為更佳。 藥液中的水的濃度並無特別的限制,但50質量%以上為較佳,60質量%以上為更佳,85質量%以上為進一步較佳。又,上限值並無特別的限制,但99.9質量%以下為較佳,92質量%以下為更佳。
本發明的藥液可以包含除了上述以外的其他成分。 作為其他成分,並無特別的限制,可舉出公知的成分。例如可舉出記載於日本特開2014-093407號公報的0026段等中、記載於日本特開2013-055087號公報的0024~0027段等及記載於日本特開2013-012614號公報的0024~0027段等中的各種界面活性劑。 又,可舉出在日本特開2014-107434號公報的0017~0038段、日本特開2014-103179號公報的0033~0047段及日本特開2014-093407號公報的0017~0049段等中公開的各種添加劑(防腐劑等)。
本發明的藥液的pH並無特別的限制,多數情況下為10.0以下。其中,從藥液的溶解能力和被處理部的平滑度更均衡且優異之觀點考慮,小於8.0為較佳,超過1.0且6.0以下為更佳,2.5~5.0為進一步較佳,3.0~5.0為特佳。 亦即,在藥液包含pH調整劑之情況下,pH調整劑的含量係以使相對於藥液總質量之藥液的pH成為上述範圍之量為較佳。 在本說明書中,藥液的pH係在室溫(25℃)下藉由HORIBA,Ltd.製造的F-51(商品名稱)測定之值。
本發明的藥液的製造方法並無特別的限制,例如,可舉出使用混合攪拌器等攪拌機充份地混合既定的原料之方法。 又,作為製造方法,亦可以舉出在預先製備成設定pH之後進行混合之方法,或者,在混合後製備成設定pH之方法。還能夠利用如下方法,亦即,製造濃縮液,使用時進行稀釋,從而,調整為既定的濃度。又,亦能夠在稀釋濃縮液之後調整為設定pH而使用。又,亦能夠對濃縮液添加設定量的稀釋用純水,又,亦能夠在稀釋用純水中添加既定量的濃縮液。
<被處理物> 本發明的藥液為了去除基板上的過渡金屬含有物而使用。 另外,本說明書中之“基板上”均包括基板的表面和背面、側面及槽內等。又,基板上的過渡金屬含有物不僅包括在基板表面上直接具有過渡金屬含有物之情況,而且,亦包括在基板上經由其他層而具有過渡金屬含有物之情況。
過渡金屬含有物中含有之過渡金屬,例如可舉出選自Ru(釕)、Ti(鈦)、Ta(鉭)、Co(鈷)、Cr(鉻)、Hf(鉿)、Os(鋨)、Pt(鉑)、Ni(鎳)、Mn(錳)、Cu(銅)、Zr(鋯)、Mo(鉬)、La(鑭)、W(鎢)及Ir(銥)之金屬M。 亦即,作為過渡金屬含有物,金屬M含有物為較佳。 其中,過渡金屬含有物為Ru含有物為較佳。亦即,本發明的藥液為了去除Ru含有物而使用為更佳。 Ru含有物中的Ru原子的含量相對於Ru含有物總質量為10質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳,50質量%以上為進一步較佳。上限並無特別的限制,但可舉出100質量%。
過渡金屬含有物只要係含有過渡金屬(過渡金屬原子)之物質即可,例如可舉出過渡金屬單體、含有過渡金屬之合金、過渡金屬的氧化物、過渡金屬的氮化物及過渡金屬的氧氮化物。其中,作為過渡金屬含有物,Ru單體、Ru合金、Ru氧化物、Ru氮化物或Ru氧氮化物為較佳。 又,過渡金屬含有物可以係含有該等化合物中的2種以上之混合物。 另外,上述氧化物、氮化物及氧氮化物可以係含有過渡金屬之複合氧化物、複合氮化物及複合氧氮化物。 過渡金屬含有物中的過渡金屬原子的含量相對於過渡金屬含有物總質量為10質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳,50質量%以上為進一步較佳。由於過渡金屬含有物可以係過渡金屬本身,因此上限為100質量%。
被處理物為具有過渡金屬含有物之基板。亦即,被處理物至少包括基板和存在於基板上之過渡金屬含有物。 基板的種類並無特別的限制,但半導體基板為較佳。 作為上述基板,可舉出半導體晶圓、光罩用玻璃基板、液晶顯示用玻璃基板、電漿顯示用玻璃基板、FED(Field Emission Display:場發射顯示器)用基板、光盤用基板、磁盤用基板及光磁盤用基板等各種基板。 作為構成半導體基板之材料,可舉出矽、矽鍺及GaAs等第III-V族化合物或它們的任意的組合。
基板上的過渡金屬含有物的種類如上所述。 基板上的過渡金屬含有物的形態並無特別的限制,例如可以係配置成膜狀之形態(含有過渡金屬之膜)、配置成配線狀之形態(含有過渡金屬之配線)及配置成粒子狀之形態中的任一種。如上所述,作為過渡金屬,Ru為較佳,作為被處理物,具有基板和配置於基板上之含Ru膜、含Ru配線或粒子狀的Ru含有物之被處理物為較佳。 另外,作為過渡金屬含有物配置成粒子狀之形態,例如,如後所述,可舉出在對具有含有過渡金屬之膜之基板實施了乾式蝕刻之後,作為殘渣而附著有粒子狀過渡金屬含有物之基板、以及在對含有過渡金屬之膜實施了CMP(chemical mechanical polishing:化學機械研磨處理)之後,作為殘渣而附著有粒子狀過渡金屬含有物之基板。 含有過渡金屬之膜的厚度並無特別的限制,只要依據用途適當地選擇即可,例如50nm以下為較佳,20nm以下為更佳,10nm以下為進一步較佳。 含有過渡金屬之膜可以僅配置於基板的單側的主表面上,亦可以配置於兩側的主表面上。又,含有過渡金屬之膜可以配置於基板的主表面的整面上,亦可以配置於基板的主表面的局部。
又,上述基板除了過渡金屬含有物以外,還可以依據需要具有各種層和/或構造。例如基板可以具有金屬配線、閘極電極、源極電極、汲極電極、絕緣層、強磁性層和/或非磁性層等。 基板可以具有曝露之積體電路構造,例如金屬配線及介電材料等的互連機構。作為互連機構中使用之金屬及合金,例如可舉出鋁、銅鋁合金、銅、鈦、鉭、鈷、矽、氮化鈦、氮化鉭及鎢。基板可以具有氧化矽、氮化矽、碳化矽和/或碳摻雜氧化矽的層。
基板的大小、厚度、形狀及層構造等並無特別的限制,依據需要,能夠適當地選擇。
如上所述,本發明的處理方法中使用之被處理物在基板上具有過渡金屬含有物。 具有過渡金屬含有物之基板的製造方法並無特別的限制。例如能夠藉由濺射方法、化學氣相沉積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、分子束磊晶(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法等在基板上形成含有過渡金屬之膜。另外,在藉由濺射方法及CVD法等形成含有過渡金屬之膜之情況下,有時在具有含有過渡金屬之膜之基板的背面(與含有過渡金屬之膜側相反一側的表面),亦附著過渡金屬含有物。 又,可以經由既定的遮罩而實施上述方法,從而,在基板上形成含有過渡金屬之配線。 又,可以在基板上形成含有過渡金屬之膜或含有過渡金屬之配線之後,進而,將該基板提供於不同之製程或處理中,然後,用作本發明的處理方法的被處理物。 例如,可以將具有含有過渡金屬之膜或含有過渡金屬之配線之基板提供於乾式蝕刻中,製造具有含有過渡金屬之乾式蝕刻殘渣之基板。又,可以將具有含有過渡金屬之膜或含有過渡金屬之配線之基板提供於CMP,製造具有過渡金屬含有物之基板。
[基板的處理方法] 本發明的基板的處理方法(以下,亦稱作“本處理方法”)具有使用上述藥液去除基板上的過渡金屬含有物之製程A。 如上所述,尤其,在過渡金屬含有物包含Ru含有物之情況下,適合使用本發明的基板的處理方法。 本處理方法中使用之藥液如上所述。 又,關於本處理方法的被處理物亦即具有過渡金屬含有物之基板,亦如上所述。
作為製程A的具體的方法,可舉出使藥液與被處理物亦即具有過渡金屬含有物之基板接觸之方法。 接觸方法並無特別的限制,例如可舉出將被處理物浸漬於放入罐中之藥液中之方法、將藥液噴霧到基板上之方法、使藥液在基板上流過之方法或該等任意的組合。其中,將被處理物亦即具有過渡金屬含有物之基板浸漬於藥液之方法為較佳。
進而,為了進一步增強藥液的清洗能力,亦可以利用機械式攪拌方法。 作為機械式攪拌方法,例如可舉出使藥液在基板上循環之方法、使藥液在基板上流過或噴霧之方法及藉由超聲波或兆頻攪拌藥液之方法等。
製程A的處理時間能夠依據使藥液接觸到基板之方法及藥液的溫度等進行調整。處理時間(藥液與被處理物的接觸時間)並無特別的限制,但0.25~10分鐘為較佳,0.5~2分鐘為更佳。 處理時的藥液的溫度並無特別的限制,但20~75℃為較佳,20~60℃為更佳。
在製程A中,可以一邊測定藥液中的過碘酸類和/或特定化合物的濃度,一邊依據需要實施在藥液中添加溶劑(較佳為水)之處理。藉由實施本處理,能夠將藥液中的成分濃度穩定地保持為既定的範圍。 作為測定藥液中的過碘酸類和/或特定化合物的濃度之方法,可舉出離子色譜法。作為具體的裝置,例如可舉出Thermo Fisher Scientific K.K.的Dionex ICS-2100。
作為製程A的具體的較佳態樣,可舉出:製程A1,使用藥液對配置於基板上之含有過渡金屬之配線進行凹進蝕刻處理;製程A2,使用藥液去除配置有含有過渡金屬之膜之基板的外緣部的含有過渡金屬之膜;製程A3,使用藥液去除在配置有含有過渡金屬之膜之基板的背面附著之過渡金屬含有物;製程A4,使用藥液去除乾式蝕刻後的基板上的過渡金屬含有物;或製程A5,使用藥液去除化學機械研磨處理後的基板上的過渡金屬含有物。 其中,製程A係製程A2或製程A3為更佳。 以下,關於上述各處理中所使用之本發明的處理方法進行說明。
<製程A1> 作為製程A,可舉出使用藥液對配置於基板上之含有過渡金屬之配線進行凹進蝕刻處理之製程A1。 圖1中示出表示製程A1的凹進蝕刻處理的被處理物亦即具有含有過渡金屬之配線之基板(以下,亦稱作“配線基板”)的一例之剖面上部的示意圖。 圖1所示之配線基板10a具有未圖示的基板、具有配置於基板上之槽之絕緣膜12、沿槽的內壁配置之阻障金屬層14、填充到槽內部之含有過渡金屬之配線16。
配線基板中的基板及含有過渡金屬之配線如上所述。 作為含有過渡金屬之配線,含Ru配線(含有Ru之配線)為較佳。含Ru配線包含Ru單體、Ru合金、Ru氧化物、Ru氮化物或Ru氧氮化物為較佳。 構成配線基板中的阻障金屬層之材料並無特別的限制,例如可舉出TiN及TaN。 另外,在圖1中,關於配線基板具有阻障金屬層之態樣進行了陳述,但亦可以為不具有阻障金屬層之配線基板。
配線基板的製造方法並無特別的限制,例如可舉出包括如下製程之方法:在基板上形成絕緣膜之製程;在上述絕緣膜上形成槽之製程;在絕緣膜上形成阻障金屬層之製程;以填充上述槽之方式形成含有過渡金屬之膜之製程;及對含有過渡金屬之膜實施平坦化處理之製程。
在製程A1中,能夠使用上述藥液對配線基板中的含有過渡金屬之配線實施凹進蝕刻處理,藉此,去除含有過渡金屬之配線的一部分而形成凹部。 更具體而言,若實施製程A1,則如圖2的配線基板10b所示,阻障金屬層14及含有過渡金屬之配線16的一部分被去除而形成凹部18。
作為製程A1的具體的方法,可舉出使藥液與配線基板接觸之方法。 藥液與配線基板的接觸方法如上所述。 藥液與配線基板的接觸時間及藥液的溫度的較佳範圍如上所述。
另外,在製程A1之後,依據需要,可以實施使用既定的溶液(以下,亦稱作“特定溶液”)對在製程A1中得到之基板進行處理之製程B。 尤其,如上所述,在基板上配置有阻障金屬層之情況下,在構成含有過渡金屬之配線之成分和構成阻障金屬層之成分中,根據其種類,有時對本發明的藥液之溶解性不同。該等情況下,使用對阻障金屬層之溶解性更優異之溶液來調整含有過渡金屬之配線與阻障金屬層的溶解程度為較佳。 從該等觀點考慮,特定溶液為對含有過渡金屬之配線之溶解性差、且對構成阻障金屬層之物質之溶解性優異之溶液為較佳。
作為特定溶液,可舉出選自由氟酸與過氧化氫水的混合液(FPM)、硫酸與過氧化氫水的混合液(SPM)、氨水與過氧化氫水的混合液(APM)、及鹽酸與過氧化氫水的混合液(HPM)構成之組群中之溶液。 FPM的組成例如在“氟酸:過氧化氫水:水=1:1:1”~“氟酸:過氧化氫水:水=1:1:200”的範圍內(體積比)為較佳。 SPM的組成例如在“硫酸:過氧化氫水:水=3:1:0”~“硫酸:過氧化氫水:水=1:1:10”的範圍內(體積比)為較佳。 APM的組成例如在“氨水:過氧化氫水:水=1:1:1”~“氨水:過氧化氫水:水=1:1:30”的範圍內(體積比)為較佳。 HPM的組成例如在“鹽酸:過氧化氫水:水=1:1:1”~“鹽酸:過氧化氫水:水=1:1:30”的範圍內(體積比)為較佳。 另外,該等較佳的組成比的記載意味著氟酸為49質量%氟酸、硫酸為98質量%硫酸、氨水為28質量%氨水、鹽酸為37質量%鹽酸、過氧化氫水為31質量%過氧化氫水之情況下之組成比。
其中,從阻障金屬層的溶解能力的觀點考慮,SPM、APM或HPM為較佳。 從減小粗糙度的觀點考慮,APM、HPM或FPM為較佳,APM為更佳。 從性能的均衡性良好且優異之觀點考慮,APM或HPM為較佳。
在製程B中,作為使用特定溶液對在製程A1中得到之基板進行處理之方法,使特定溶液與在製程A1中得到之基板接觸之方法為較佳。 使特定溶液與在製程A1中得到之基板接觸之方法並無特別的限制,例如,可舉出與使藥液與基板接觸之方法相同的方法。 特定溶液與在製程A1中得到之基板的接觸時間為,例如0.25~10分鐘為較佳,0.5~5分為更佳。
在本處理方法中,可以交替實施製程A1和製程B。 在交替進行之情況下,製程A1及製程B分別實施1~10次為較佳。
<製程A2> 作為製程A,可舉出使用藥液去除配置有含有過渡金屬之膜之基板的外緣部的含有過渡金屬之膜之製程A2。 圖3中示出表示製程A2的被處理物亦即配置有含有過渡金屬之膜之基板的一例之示意圖(俯視圖)。 圖3所示之製程A2的被處理物20係具有基板22和配置於基板22的單側的主表面上(由實線包圍之整個區域)之含有過渡金屬之膜24之積層體。如後所述,在製程A2中,去除位於被處理物20的外緣部26(虛線的外側區域)之含有過渡金屬之膜24。
被處理物中的基板及含有過渡金屬之膜如上所述。 另外,作為含有過渡金屬之膜,含Ru膜(含有Ru之膜)為較佳。含Ru膜含有Ru單體、Ru合金、Ru氧化物、Ru氮化物或Ru氧氮化物為較佳。
製程A2的具體的方法並無特別的限制,例如可舉出以藥液僅與上述基板的外緣部的含有過渡金屬之膜接觸之方式,從噴嘴供給藥液之方法。 在進行製程A2的處理時,能夠較佳地應用日本特開2010-267690號公報、日本特開2008-080288號公報、日本特開2006-100368號公報及日本特開2002-299305號公報中記載之基板處理裝置及基板處理方法。
藥液與被處理物的接觸方法如上所述。 藥液與被處理物的接觸時間及藥液的溫度的較佳範圍如上所述。
<製程A3> 作為製程A,可舉出使用藥液去除在配置有含有過渡金屬之膜之基板的背面附著之過渡金屬含有物之製程A3。 作為製程A3的被處理物,可舉出在製程A2中使用之被處理物。在形成製程A2中所使用之基板和在基板的單側的主表面上配置有含有過渡金屬之膜之被處理物時,藉由濺射及CVD等形成含有過渡金屬之膜。此時,有時在基板的與含有過渡金屬之膜側相反一側的表面上(背面上)附著過渡金屬含有物。為了去除該等被處理物中的過渡金屬含有物而實施製程A3。
製程A3的具體的方法並無特別的限制,例如可舉出以藥液僅與上述基板的背面接觸之方式噴吹藥液之方法。
藥液與被處理物的接觸方法如上所述。 藥液與被處理物的接觸時間及藥液的溫度的較佳範圍如上所述。
<製程A4> 作為製程A,可舉出使用藥液去除乾式蝕刻後的基板上的過渡金屬含有物之製程A4。 圖4中示出表示製程A4的被處理物的一例之示意圖。 圖4所示之被處理物30在基板32上依次具備含有過渡金屬之膜34、蝕刻停止層36、層間絕緣膜38及金屬硬罩40,藉由經過乾式蝕刻製程等,在既定位置形成有含有過渡金屬之膜34露出之孔42。亦即,如圖4所示之被處理物係,依次具備基板32、含有過渡金屬之膜34、蝕刻停止層36、層間絕緣膜38及金屬硬罩40,在金屬硬罩40的開口部的位置具備從其表面貫通至含有過渡金屬之膜34的表面為止之孔42之積層物。孔42的內壁44由包括蝕刻停止層36、層間絕緣膜38及金屬硬罩40之剖面壁44a和包括所露出之含有過渡金屬之膜34之底壁44b構成,並附著有乾式蝕刻殘渣46。 乾式蝕刻殘渣包含過渡金屬含有物。
作為含有過渡金屬之膜,含Ru膜(含有Ru之膜)為較佳。含Ru膜含有Ru單體、Ru合金、Ru氧化物、Ru氮化物或Ru氧氮化物為較佳。 作為過渡金屬含有物,Ru含有物為較佳。Ru含有物含有Ru單體、Ru合金、Ru氧化物、Ru氮化物或Ru氧氮化物為較佳。 作為層間絕緣膜及金屬硬罩,可選擇公知的材料。 另外,在圖4中,關於使用金屬硬罩之態樣進行了陳述,但亦可以使用利用公知的光阻劑材料形成之光阻劑遮罩。
作為製程A4的具體的方法,可舉出使藥液與上述被處理物接觸之方法。 藥液與配線基板的接觸方法如上所述。 藥液與配線基板的接觸時間及藥液的溫度的較佳範圍如上所述。
<製程A5> 作為製程A,可舉出使用藥液去除化學機械研磨處理(CMP:chemical mechanical polishing:化學機械研磨處理)後的基板上的過渡金屬含有物之製程A5。 在絕緣膜的平坦化、連接孔的平坦化及鑲嵌配線等的製造製程中導入CMP技術。有時CMP後的基板藉由大量使用於研磨粒子中之粒子及金屬雜質等而被污染。因此,在進入到下一個加工階段之前,需要去除並清洗該等污染物。因此,藉由實施製程A5,能夠去除在CMP的被處理物具有含有過渡金屬之配線或含有過渡金屬之膜之情況下產生而附著於基板上之過渡金屬含有物。
如上所述,製程A5的被處理物可舉出CMP後的具有過渡金屬含有物之基板。 作為過渡金屬含有物,Ru含有物為較佳。Ru含有物含有Ru單體、Ru合金、Ru氧化物、Ru氮化物或Ru氧氮化物為較佳。
作為製程A5的具體的方法,可舉出使藥液與上述被處理物接觸之方法。 藥液與配線基板的接觸方法如上所述。 藥液與配線基板的接觸時間及藥液溫度的較佳範圍如上所述。
<製程C> 本處理製程在上述製程A之後,依據需要,可以具有使用沖洗液對在製程A中得到之基板進行沖洗處理之製程C。 藉由使本發明的藥液與基板接觸,有時來源於本發明的藥液之碘化合物作為殘留碘(I殘留物)而附著於基板的表面上。該等殘留碘(I殘留物)有可能對以下製程和/或最終產品帶來不良影響。藉由進行沖洗製程,能夠從基板的表面去除殘留碘(I殘留物)。
作為沖洗液,例如氟酸、鹽酸、過氧化氫水、氟酸與過氧化氫水的混合液、硫酸與過氧化氫水的混合液、氨水與過氧化氫水的混合液、鹽酸與過氧化氫水的混合液、二氧化碳水、臭氧水、氫水、檸檬酸水溶液、硫酸、氨水、異丙醇、次氯酸水溶液、王水、超純水、硝酸、高氯酸、草酸水溶液或正過碘酸水溶液為較佳。在不損傷沖洗製程的目的之範圍內,可以將該等沖洗液進行混合而使用。 另外,氟酸、硝酸、高氯酸及鹽酸分別意味著HF、HNO3 、HClO4 及HCl溶解於水之水溶液。 硫酸可以為H2 SO4 溶解於水之水溶液。 臭氧水、二氧化碳水及氫水分別意味著使O3 、CO2 及H2 溶解於水之水溶液。
其中,作為沖洗液,從進一步減少沖洗製程後基板表面上之殘留碘之觀點考慮,二氧化碳水、臭氧水、氫水、氟酸、檸檬酸水溶液、鹽酸、硫酸、氨水、過氧化氫水、SPM、APM、HPM、IPA、次氯酸水溶液、王水或FPM為較佳,氟酸、鹽酸、過氧化氫水、SPM、APM、HPM或FPM為更佳。
作為製程C的具體的方法,可舉出使沖洗液與被處理物亦即在製程A中得到之基板接觸之方法。 作為接觸方法,藉由將基板浸漬於放入罐中之沖洗液中之方法、將沖洗液噴霧到基板上之方法、使沖洗液在基板上流過的方法或該等任意組合之方法而實施。
處理時間(沖洗液與被處理物的接觸時間)並無特別的限制,為5秒鐘~5分鐘。 處理時的沖洗液的溫度並無特別的限制,但16~60為較佳,18~40℃為更佳。
又,本處理方法在製程C之後,依據需要,可以具有實施乾燥處理之製程D。乾燥處理方法並無特別的限制,可舉出旋轉乾燥、基板上的乾燥氣體的流動、基於基板的加熱構件例如熱板或紅外燈之加熱、IPA(異丙醇)蒸汽乾燥、馬蘭哥尼乾燥、諾塔哥尼乾燥或該等的組合。 乾燥時間根據所使用之特定的方法而改變,通常為30秒鐘~幾分鐘程度。
本處理方法可以在對基板進行之其他製程之前或之後進行組合而實施。在實施本處理方法中可以組合到其他製程,亦可以在其他製程中組合本發明的處理方法而實施。 作為其他製程,例如可舉出金屬配線、閘極構造、源極構造、汲極構造、絕緣層、強磁性層和/或非磁性層等各構造的形成製程(層形成、蝕刻、化學機械研磨、變質等)、阻劑的形成製程、曝光製程及去除製程、熱處理製程、清洗製程及檢查製程等。 在本處理方法中,可以在後段製程(BEOL:Back end of the line)中進行,亦可以在前段製程(FEOL:Front end of the line)中進行,但從能夠進一步發揮本發明的效果之觀點考慮,在前段製程中進行為較佳。 [實施例]
以下,基於實施例對本發明進行進一步詳細的說明。以下實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容及處理步驟等,只要不脫離本發明的主旨便能夠適當地變更。從而,本發明的範圍不應被以下所示實施例限定地解釋。
<<實施例A>> [藥液的製備] 分別製備出以下述表1記載之配合應用於各試驗之藥液。 以下示出,關於藥液的製備中使用之過碘酸、特定化合物及pH調整劑在表1中使用之縮寫的含義。
(過碘酸) 正:正過碘酸 偏:偏過碘酸
(特定化合物) TMAI:四甲基碘化銨 TEAI:四乙基碘化銨 TBAI:四丁基碘化銨 TMAIO3 :四甲基碘銨酸 TEAIO3 :四乙基碘銨酸 TBAIO3 :四丁基碘銨酸
(pH調整劑) TMAH:四甲基氫氧化銨 TEAH:四乙基氫氧化銨 TBAH:四丁基氫氧化銨 DGA:二甘醇胺 AH212:二羥乙基二甲基氫氧化銨(Yokkaichi Chemical Company Limited製造)
[試驗] 分別製備出藉由CVD(Chemical Vapor Deposition:化學氣相沉積)法在市售的矽晶圓(直徑:12英吋)的一個表面上形成了釕層之基板。釕層的厚度設為15nm。 將所得到之基板放入到填滿藥液之容器中,攪拌藥液而實施了釕層的去除處理。藥液的溫度設為60℃。
[評價] <溶解能力> 測定釕層消失為止所需時間(去除所需時間),並適用於下述基準評價了藥液的溶解能力。 另外,去除所需時間越短,藥液的溶解能力越優異。
A:去除所需時間≤30秒鐘 B:30秒鐘<去除所需時間≤45秒鐘 C:45秒鐘<去除所需時間≤60秒鐘 D:60秒鐘<去除所需時間≤120秒鐘 E:120秒鐘<去除所需時間
<平滑度> 在實施了溶解能力的評價中確認到之去除所需時間的一半時間的去除處理之時刻中斷去除處理,並藉由掃描型電子顯微鏡觀察釕層的表面,並以下述基準評價了被處理部的平滑度。 另外,在使用了溶解能力的評價為E之藥液之情況下,藉由掃描型電子顯微鏡觀察已進行120秒鐘的去除處理之時刻的釕層的表面而評價了平滑度。
A:釕層的表面光滑,無粗糙度。 B:釕層的表面光滑,幾乎無粗糙度。 C:釕層的表面光滑,有一些粗糙度(比B粗糙度高)。 D:釕層的表面有粗糙度,但為容許級別。 E:釕層的表面粗糙。
將結果示於下述表中。 “特定化合物的含量”一欄中記載之數字表示特定化合物含量相對於藥液的總質量之質量百分比。 關於pH調整劑,添加了藥液成為目標pH之量的各pH調整劑。 藥液的剩餘部分為水。
[表1]
依據表中所示之結果,確認到本發明的藥液具有對過渡金屬含有物之優異之溶解能力,而且能夠實現被處理部的優異之平滑度。 從藥液的溶解能力更優異之觀點考慮,確認到過碘酸類的含量(總含量)超過0.1質量%為較佳,超過0.5質量%為更佳,超過2.0質量%為進一步較佳,超過8.0質量%為特佳(實施例A3、A4、A21及A25~27的比較)。 從被處理部的平滑度更優異之觀點考慮,確認到過碘酸的含量為35.0質量%以下為較佳,小於15.0質量%為更佳(實施例A2~6的比較)。 從藥液的平滑度更優異之觀點考慮,確認到特定化合物的含量超過0.01質量%為較佳(實施例A3與A7的比較)。 從藥液的溶解能力和被處理部的平滑度更均衡且優異之觀點考慮,確認到作為特定化合物,包含IO3 - 之化合物為較佳(實施例A1與A3的比較等)。 從被處理部的平滑度更優異之觀點考慮,確認到包含於特定化合物中之陽離子為H+ 、TMA+ 、TEA+ 及TBA+ (更佳為H+ )為較佳(實施例A2、A3及A16~A19的比較)。 又,從藥液的溶解能力更優異之觀點考慮,確認到藥液的pH小於8.0為較佳(實施例A22與A23的比較)。 其中,在藥液的pH超過1.0且6.0以下(更佳為3.0以上且5.0以下)之情況下,確認到藥液的溶解能力和被處理部的平滑度更均衡且優異(實施例A2、A3及A20~A22的比較。實施例A24、A25及A28的比較)。 從藥液的溶解能力更優異之觀點考慮,確認到作為pH調整劑,TMAH、TEAH、TBAH、氨水及DGA為較佳(實施例A25及A30~A37的比較)。 進而,從被處理部的平滑度更優異之觀點考慮,作為pH調整劑,TEAH及AH212(二羥乙基二甲基氫氧化銨)為較佳,AH212為更佳(實施例A25及A30~A37的比較。實施例A20及A40的比較)。
<<實施例B>> [試驗] 使用實施例A3的藥液,藉由與實施例A相同的方法實施了釕層的去除處理,直至釕層消失為止。 進而,將實施了釕層的去除處理之後的基板放入到填滿下述表中所示沖洗液之容器中,攪拌0.5分鐘沖洗液,從而,實施了沖洗製程。沖洗液的溫度設為25℃。 以下示出,關於沖洗液,在表中所使用之縮寫和含量的含義。
在實施例B中, 二氧化碳水、臭氧水及氫水分別意味著在水中將CO2 、臭氧及H2 分別溶解了50質量ppm、30質量ppm及15質量ppm之水溶液。 氟酸、檸檬酸水溶液、鹽酸、硫酸、氨水、過氧化氫水及次氯酸水溶液意味著,以相對於沖洗液總質量之HF、檸檬酸、HCl、H2 SO4 、NH3 、H2 O2 及HClO的含量分別成為記載於“含量”一欄中之值的質量百分比(質量%)之方式,將各化合物溶解於水之水溶液。 IPA意味著異丙醇。 王水意味著以37質量%鹽酸:60質量%硝酸=3:1(體積比)的配合得到之王水。 SPM意味著以98質量%硫酸:31質量%過氧化氫水=3:1(體積比)的配合得到之混合液。
APM意味著以28質量%氨水溶液:31質量%過氧化氫水:水=1:1:5(體積比)的配合得到之混合液。
HPM意味著以37質量%鹽酸水溶液:31質量%過氧化氫水:水=1:1:5(體積比)的配合得到之混合液。
FPM意味著以49質量%氟酸:31質量%過氧化氫水:水=1:1:5(體積比)的配合得到之混合液。
[評價]
<I殘留物>
藉由全反射螢光X射線裝置(裝置名稱;TREX-610 MIRAI KOSEN CO.,LTD.製造)而測定實施沖洗製程之後的基板表面,並測定表面的碘原子濃度(I原子濃度),按以下基準進行了評價。
A:I原子濃度1.0×108原子/cm2
B:1.0×108原子/cm2<I原子濃度
Figure 107147267-A0305-02-0035-2
1.0×1010原子/cm2
C:1.0×1010原子/cm2<I原子濃度
將結果示於下述表中。
[表2]
依據表中所示之結果,從減少沖洗製程後的基板表面上之殘留碘原子之觀點考慮,確認到作為沖洗液,二氧化碳水、臭氧水、氫水、氟酸、檸檬酸水溶液、鹽酸、硫酸、氨水、過氧化氫水、SPM、APM、HPM、IPA、次氯酸水溶液、王水或FPM為較佳,氟酸、鹽酸、過氧化氫水、SPM、APM、HPM或FPM為更佳。
<<實施例C>> [試驗] 在8英吋的矽晶圓上,依次形成了阻擋膜及層間絕緣膜(SiO2 )。在該矽晶圓的層間絕緣膜上形成了配線槽(寬度:50nm、深度:400nm)之後,藉由濺射方法在整個面上堆積5nm的由氮化鈦(TiN)膜構成之阻障金屬層,進而,堆積了釕層直至填充配線槽為止。之後,對釕層及阻障金屬層進行了CMP處理直至層間絕緣膜露出為止。所得到之基板為,沿層間絕緣膜的配線槽的內壁具有阻障金屬層,進而,在其內側填充了釕層之基板。 將該基板放入填滿實施例A3的藥液之容器中,攪拌藥液而實施了釕層的去除處理(配線的凹進蝕刻處理)。去除處理進行至成為釕填充至配線槽的一半高度為止之狀態。 之後,將基板放入填滿下述表中記載之特定溶液之容器中,攪拌液體而去除了釕層,藉此,進行了露出於表面之阻障金屬層的去除處理(使用了特定溶液之處理製程)。此時的特定溶液的溫度為60℃。 另外,關於特定溶液,使用之FPM、SPM、APM及HPM與在實施例B中所使用者相同。
[評價] <TiN溶解能力> 測定露出於表面之阻障金屬層消失為止所需時間(去除所需時間),並適用於下述基準而評價了特定溶液的TiN溶解能力。 另外,去除所需時間越短,特定溶液的TiN溶解能力越優異。
A:去除所需時間≤1分鐘 B:1分鐘<去除所需時間≤3分鐘 C:3分鐘<去除所需時間
<界面粗糙度> 對進行了露出於表面之阻障金屬層的去除處理之後的基板上之釕層與阻障金屬層的界面(邊界線),從基板的法線方向,使用掃描型電子顯微鏡進行觀察,並以下述基準評價了界面的粗糙度(邊界線上之凹陷等)。
A:在界面上無缺陷,無粗糙度。 B:在界面上無缺陷,幾乎無粗糙度。 C:在界面觀察到一些缺陷,有一些粗糙度。(比B粗糙度高,但為容許級別)。
將結果示於下述表中。
[表3]
依據表中所示之結果,確認到從TiN溶解能力的觀點考慮,SPM、APM或HPM為較佳。 確認到從釕層與阻障金屬層的界面的粗糙度的觀點考慮,APM、HPM或FPM為較佳,APM為更佳。
<<實施例D>> [試驗] 對形成了由表4所示之各種金屬或金屬化合物構成之層來代替釕層之基板,使用與實施例A中之實施例21的藥液相同之配合的藥液,進行了與實施例A相同的試驗。
[評價] <溶解能力> 測定由各種金屬或金屬化合物構成之層消失為止所需時間(去除所需時間),並適用於與實施例A相同的基準評價了藥液的溶解能力。
將結果示於下述表中。
Figure 107147267-A0305-02-0039-1
依據表中所示之結果,確認到本發明的藥液能夠應用於廣泛之過渡金屬及過渡金屬化合物。
<<實施例E>>
[實施例E1]
在矽晶圓上,依次成膜釕層、SiOC系層間絕緣膜、SiO2膜及具有開口部之金屬硬罩(TiN),將金屬硬罩作為遮罩進行乾式蝕刻,在底部形成釕層露出之通孔,得到了圖案化基板。
對所得到之圖案化基板,在實施例A中之實施例21的藥液中,在60℃下實施了1分鐘了浸漬處理。在浸漬之後,立即用超純水對圖案化基板進行了水洗並進行了N2乾燥。藉由掃描型電子顯微鏡對圖案化基板的剖面及表面進行確認之結果,在通孔內部未發現乾式蝕刻殘渣。
另一方面,使用掃描型電子顯微鏡及螢光X射線分析裝置,對未進行上述處理之圖案化基板進行確認之結果,在通孔內壁發現了含有釕之乾式蝕刻殘渣。
[實施例E2]
進行了如下處理:使在實施例A中使用之形成了釕層之基板進行旋轉,從而,將實施例A中之實施例21的藥液,從在距離進行旋轉之基板的基板端緣5mm的位置配置之噴嘴噴吹60秒鐘。
對處理後的基板進行確認之結果,確認到在基板的外緣部形成之釕層消失。
[實施例E3] 進行了如下處理:使在實施例A中使用之形成了釕層之基板進行旋轉,從而,將實施例A中之實施例21的藥液,從在進行旋轉之基板的與釕層側相反的一側配置之噴嘴噴吹60秒鐘。 對處理後的基板進行確認之結果,在基板的背面不存在釕含有物。
10a‧‧‧配線的凹進蝕刻處理前的配線基板 10b‧‧‧配線的凹進蝕刻處理後的配線基板 12‧‧‧層間絕緣膜 14‧‧‧阻障金屬層 16‧‧‧含有過渡金屬之配線 18‧‧‧凹部 20、30‧‧‧被處理物 22‧‧‧基板 24‧‧‧含有過渡金屬之膜 26‧‧‧外緣部 32‧‧‧基板 34‧‧‧含有過渡金屬之膜 36‧‧‧蝕刻停止層 38‧‧‧層間絕緣膜 40‧‧‧金屬硬罩 42‧‧‧孔 44‧‧‧內壁 44a‧‧‧剖面壁 44b‧‧‧底壁 46‧‧‧乾式蝕刻殘渣
圖1係表示在製程A1中使用之被處理物的一例之剖面上部的示意圖。 圖2係表示在實施了製程A1之後的被處理物的一例之剖面上部的示意圖。 圖3係表示在製程A2中使用之被處理物的一例之示意圖。 圖4係表示在製程A4中使用之被處理物的一例之剖面示意圖。
10a‧‧‧配線的凹進蝕刻處理前的配線基板
12‧‧‧層間絕緣膜
14‧‧‧阻障金屬層
16‧‧‧含有過渡金屬之配線

Claims (28)

  1. 一種藥液,為了去除基板上的過渡金屬含有物而使用,該藥液包含:過碘酸類,選自由過碘酸及其鹽構成之組群中之1種以上;及化合物,包含選自由IO3 -、I-及I3 -構成之組群中之1種以上的陰離子,包含該陰離子之化合物的含量相對於該藥液總質量為5質量ppb~1質量%,該過碘酸類的含量與包含該陰離子之化合物的含量之比為1×100~1×108,該過碘酸類的含量相對於該藥液總質量為0.1~40.0質量%,該藥液的pH為10.0以下。
  2. 一種藥液,為了去除基板上的過渡金屬含有物而使用,該藥液包含:過碘酸類,選自由過碘酸及其鹽構成之組群中之1種以上;及化合物,包含選自由IO3 -、I-及I3 -構成之組群中之1種以上的陰離子,包含該陰離子之化合物的含量相對於該藥液總質量為5質量ppb~1質量%,該過碘酸類的含量相對於藥液總質量為0.1~35.0質量%,該藥液的pH為10.0以下。
  3. 一種藥液,為了去除基板上的過渡金屬含有物而使用,該藥液包含:過碘酸類,選自由過碘酸及其鹽構成之組群中之1種以上;及 化合物,包含選自由IO3 -、I-及I3 -構成之組群中之1種以上的陰離子,包含該陰離子之化合物的含量相對於該藥液總質量為5質量ppb~1質量%,且包含該陰離子之化合物包含選自由四甲基銨陽離子、四乙基銨陽離子及四丁基銨陽離子構成之組群中之陽離子,該過渡金屬含有物包含選自由Ru、Ti、Ta、Co、Cr、Hf、Os、Pt、Ni、Mn、Cu、Zr、Mo、La、W及Ir構成之組群中之至少1種,該過碘酸類的含量相對於該藥液總質量為0.1~40.0質量%,該藥液的pH為10.0以下。
  4. 一種藥液,為了去除基板上的過渡金屬含有物而使用,該藥液包含:過碘酸類,選自由過碘酸及其鹽構成之組群中之1種以上;及化合物,包含選自由IO3 -、I-及I3 -構成之組群中之1種以上的陰離子,包含該陰離子之化合物的含量相對於該藥液總質量為0.1~1質量%,該過碘酸類的含量相對於該藥液總質量為0.1~40.0質量%,該藥液的pH為10.0以下。
  5. 一種藥液,為了去除基板上的過渡金屬含有物而使用,該藥液包含:過碘酸類,選自由過碘酸及其鹽構成之組群中之1種以上;及包含I-之化合物,包含I-之化合物的含量相對於該藥液總質量為5質量ppb~1質量%,該過碘酸類的含量相對於該藥液總質量為0.1~40.0質量%,該藥液的pH為10.0以下。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之藥液,其中pH小於8.0。
  7. 一種藥液,為了去除基板上的過渡金屬含有物而使用,該藥液包含:過碘酸類,選自由過碘酸及其鹽構成之組群中之1種以上;及化合物,包含選自由IO3 -、I-及I3 -構成之組群中之1種以上的陰離子,包含該陰離子之化合物的含量相對於該藥液總質量為5質量ppb~1質量%,該藥液的pH超過1.0且為6.0以下,該過碘酸類的含量相對於該藥液總質量為0.1~40.0質量%。
  8. 如申請專利範圍第1項、第2項、第3項、第4項、第5項或第7項所述之藥液,其中該過碘酸類包含選自由正過碘酸、正過碘酸鹽、偏過碘酸及偏過碘酸鹽構成之組群中之至少1種。
  9. 如申請專利範圍第1項、第3項、第4項、第5項或第7項所述之藥液,其中該過碘酸類的含量相對於該藥液總質量為37.0質量%以下。
  10. 如申請專利範圍第1項、第2項、第3項、第4項、第5項或第7項所述之藥液,其中該過碘酸類的含量相對於該藥液總質量為2.0~8.0質量%。
  11. 如申請專利範圍第1項、第2項、第4項或第7項所述之藥液,其中 包含該陰離子之化合物包含選自由碘酸、四甲基碘銨酸、四乙基碘銨酸、四丁基碘銨酸、碘酸銨、碘化氫、四甲基碘化銨、四乙基碘化銨、四丁基碘化銨、碘化銨及三碘化氮構成之組群中之至少1種。
  12. 如申請專利範圍第1項、第2項、第4項或第7項所述之藥液,其中包含該陰離子之化合物包含選自由氫陽離子、四甲基銨陽離子、四乙基銨陽離子及四丁基銨陽離子構成之組群中之陽離子。
  13. 如申請專利範圍第1項、第2項、第3項、第4項、第5項或第7項所述之藥液,其中該過渡金屬含有物包含Ru含有物。
  14. 如申請專利範圍第1項、第2項、第3項、第4項、第5項或第7項所述之藥液,其還包含pH調整劑。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之藥液,其中該pH調整劑包含選自由四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、氨水、水溶性胺、硫酸、鹽酸、醋酸、硝酸、氟酸、高氯酸及次氯酸構成之組群中之至少1種。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之藥液,其中該pH調整劑包含選自由四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、氨水及水溶性胺構成之組群中之至少1種。
  17. 如申請專利範圍第1項、第2項、第3項、第4項、第5項或第7項所述之藥液,其中pH為2.5~5.0。
  18. 如申請專利範圍第1項、第2項、第3項或第7項所述之藥液,其中包含該陰離子之化合物的含量相對於該藥液總質量為0.1~1質量%。
  19. 一種基板的處理方法,具有使用申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之藥液去除基板上的過渡金屬含有物之製程A。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之基板的處理方法,其中該過渡金屬含有物包含Ru含有物。
  21. 如申請專利範圍第19項或第20項所述之基板的處理方法,其中製程A為:製程A1,使用該藥液對配置於基板上之含有過渡金屬之配線進行凹進蝕刻處理;製程A2,使用該藥液去除配置有含有過渡金屬之膜之基板的外緣部的該含有過渡金屬之膜;製程A3,使用該藥液去除在配置有含有過渡金屬之膜之基板的背面附著之過渡金屬含有物;製程A4,使用該藥液去除乾式蝕刻後的基板上的過渡金屬含有物;或製程A5,使用該藥液去除化學機械研磨處理後的基板上的過渡金屬含有物。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之基板的處理方法,其中該製程A為該製程A1,在該製程A1之後,還具有如下製程B:使用選自由氟酸與過氧化氫水的混合液、硫酸與過氧化氫水的混合液、氨水與過氧化氫水的混合液、及鹽酸與過氧化氫水的混合液構成之組群中之溶液,對在該製程A1中得到之該基板進行處理。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之基板的處理方法,其中 交替地反覆進行該製程A1和該製程B。
  24. 如申請專利範圍第19項或第20項所述之基板的處理方法,其中在該製程A之後,還具有如下製程C:使用沖洗液對在該製程A中得到之該基板進行沖洗處理。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之基板的處理方法,其中該沖洗液為選自由氟酸、鹽酸、過氧化氫水、氟酸與過氧化氫水的混合液、硫酸與過氧化氫水的混合液、氨水與過氧化氫水的混合液、鹽酸與過氧化氫水的混合液、二氧化碳水、臭氧水、氫水、檸檬酸水溶液、硫酸、氨水、異丙醇、次氯酸水溶液、王水、超純水、硝酸、高氯酸、草酸水溶液及正過碘酸水溶液構成之組群中之溶液。
  26. 如申請專利範圍第19項或第20項所述之基板的處理方法,其中該藥液的溫度為20~75℃。
  27. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之藥液,其中該藥液的pH為8.0以下。
  28. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之藥液,其中該藥液的pH為2.5以上且小於8.0。
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