TWI624541B - Cleaning composition - Google Patents
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Abstract
本發明的目的在於提供一種洗淨液組成物,在半導體元件等電子元件之製造步驟中,該洗淨液組成物於將經化學機械研磨(CMP)處理等之基板等洗淨時很有用。
本發明是關於一種洗淨液組成物,其用於將具有銅配線之基板洗淨,該洗淨液組成物包含1種或2種以上之鹼性化合物、及1種或2種以上之含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,並且該洗淨液組成物的氫離子濃度(pH值)為8~11。
Description
本發明是關於:一種洗淨液組成物,其使用於具有銅配線之基板的洗淨;一種半導體基板的製造方法,其使用該洗淨液組成物;及一種將含銅(Cu)之有機殘渣溶解的方法,其使用該洗淨液組成物。
伴隨IC(integrated circuit,積體電路)的高積體化,微量雜質的混入對於元件性能及良率有很大影響,因此要求嚴格的污染控管。亦即,要求嚴格地控管基板的污染,因此在半導體基板製造的各步驟使用各種洗淨液。
一般來說,作為半導體基板用洗淨液,為了去除粒子污染是使用鹼性洗淨液,即氨-過氧化氫水溶液-水(SC-1),為了去除金屬污染則使用酸性洗淨液,即硫酸-過氧化氫水溶液、塩酸-過氧化氫水溶液-水(SC-2)、稀氫氟酸等,並且因應目的來將各洗淨液單獨或組合使用。
另一方面,伴隨元件微細化及多層配線結構化的進展,在各步驟中要求基板表面更緊密的平坦化,而在半導體基板的製造步驟逐漸導入一種化學機械研磨(chemical mechanical polishing,CMP)作為新穎的技術,該技術是藉由一面供給研磨粒子及化學藥品之混合物漿料(slurry),一面將
晶圓壓在稱作拋光墊(buff)的研磨布(abrasive cloth)上並使其旋轉,而併用化學作用及物理作用,來進行絕緣膜及金屬材料之研磨、平坦化。
尤其在使用銅(Cu)的最尖端的元件,是利用鑲嵌製程(damascene process)來進行銅配線之形成,銅的配線電阻比以往所使用的鋁(Al)低。鑲嵌製程是以溝的形式於層間絕緣膜(interlayer insulating film)形成配線圖案(wiring pattern),並使用濺鍍(sputtering)及電解鍍覆(electrolytic plating)將Cu埋入後,藉由化學機械研磨等將不要的Cu包覆膜去除,而形成配線圖案。
CMP後之基板表面會受到下述污染物污染:漿料所含之氧化鋁粒子及二氧化矽粒子、二氧化鈰粒子為代表之粒子;及研磨之表面的構成物質及漿料中所含源自藥品的金屬雜質。此等污染物會導致圖案瑕疵、密著性不良、電特性不良等,因此在進入下一步驟前必須完全去除。為了去除此等污染物,作為一般的CMP後洗淨,會進行刷子洗淨,其併用洗淨液的化學作用及由聚乙烯醇製之海綿刷等所產生的物理作用。作為洗淨液,以往粒子的去除是使用如氨的鹼類。又,在專利文獻1及專利文獻2提案一種技術,金屬污染的去除是使用有機酸及錯合劑(complexing agent)。
進而,作為同時去除金屬污染及粒子污染的技術,在專利文獻3提案一種洗淨液,是將有機酸與界面活性劑進行組合。但是,伴隨半導體元件之配線圖案的微細化的進行,CMP後洗淨中之Cu的腐蝕受到重視,且酸性洗淨液已成為
表面粗糙度增加的問題。另一方面,鹼性洗淨液則會對伴隨配線微細化而導入的低介電常數層間絕緣膜(low-k)材料造成損傷。
在專利文獻5揭示一種CMP後的半導體表面的清淨化溶液,其含有羧酸、含胺化合物及膦酸(phosphonic acid);在專利文獻6揭示一種半導體晶圓處理液,其含有鹼性成分及吸附防止劑,但是其任一者皆未對具有銅配線之基板進行研究。
作為將具有銅配線之基板洗淨之組成物,在專利文獻7揭示一種調配物,其具有磺酸(Sulfonic acid)系聚合物;在專利文獻8揭示一種洗淨組成物,其含有多孔性介電質、腐蝕抑制性溶劑化物、有機共溶劑、金屬螯合劑及水;在專利文獻9揭示一種洗淨液,其含有螯合劑(chelating agent)或其鹽、鹼金屬氫氧化物及水,但是其任一者皆未研究其組成物對於low-k材料的損傷,也未對微粒及金屬雜質兩者的去除進行研究。在專利文獻10揭示一種洗淨液,其含有使low-k材料之表面成為惰性的去活化劑,但是就必須有去除由該去活化劑所形成之去活化膜的步驟。
在形成銅配線的鑲嵌製程中,為了控制Cu的研磨速度而在CMP漿料中添加有機系抗蝕劑。有機系抗蝕劑主要是使用苯并三唑(benzotriazole,BTA),此等有機系抗蝕劑在CMP製程時與Cu反應,而形成透過Cu交聯的二聚物(dimmer)、低聚物(oligomer),並且作為難溶性的有機殘渣殘留在基板表面。近年來,此Cu造成的有機殘渣之去除性,已成為CMP
後洗淨液中所要求的重要特性,而上述所舉出之現有的洗淨液,其去除性不足已成為最大的問題點。作為將Cu造成的有機殘渣去除之組成物,在專利文獻11揭示一種洗淨液,其含有胺及胍(guanidine)之鹽或是胍衍生物之鹽;在專利文獻12揭示一種洗淨液,其含有脂肪族胺、沒食子酸(gallic acid)、氫氧化四級銨、抗壞血酸(ascorbic acid);在專利文獻13揭示一種洗淨液,其含有環狀胺、沒食子酸、氫氧化四級銨及抗壞血酸;在專利文獻14揭示一種洗淨液,其含有聯胺(hydrazine)及有機溶劑;在專利文獻15及16揭示一種洗淨液,其含有有機胺及多羥基化合物;在專利文獻17揭示一種洗淨液,其含有有機胺、四級銨化合物及具有脲基或硫脲基之化合物,但是胍、具有脲基之化合物及多羥基化合物之有機殘渣去除性不足,而抗壞血酸不但對於有機殘渣去除性並無功效,反而會使金屬雜質去除性降低。
進而,為了抑制洗淨液中之Cu的腐蝕,在專利文獻18中有一種洗淨液,其含有烷醇胺、哌嗪(piperazine)及哌嗪衍生物,但是其抗蝕性並不足。又,在專利文獻19中有一種洗淨液,其含有氫氧化四級銨及羧基苯并三唑;進而為了抑制乾式蝕刻(dry etching)後之殘渣去除液中或是處理後之Cu的腐蝕,在專利文獻20中有一種水溶液,其含有嘌呤(purine)衍生物,但是此等化合物,其分子結構內之疏水部位的比例較高,會吸附於處理後之Cu表面,而成為新的有機殘渣。又,在專利文獻21中有一種洗淨液,其含有鹼性有機化合物、酸性化合物有機化合物及咪唑(imidazole)且實質上調整為中
性,但是中性洗淨液則無法去除CMP製程中附著之有機殘渣。
至今未知一種洗淨液組成物,其對於CMP後附著於晶圓表面之金屬雜質、粒子及有機殘渣等雜質具有優異去除性,尤其是對於有機殘渣具有優異去除性,而且亦無Cu之腐蝕及對於低介電常數層間絕緣膜之損傷之問題。
專利文獻1:日本特開平10-072594號公報
專利文獻2:日本特開平11-131093號公報
專利文獻3:日本特開2001-7071號公報
專利文獻4:日本特開平11-116984號公報
專利文獻5:日本特表2003-510840號公報
專利文獻6:日本特開平06-041773號公報
專利文獻7:日本特開2011-040722號公報
專利文獻8:日本特開2009-081445號公報
專利文獻9:國際公開第2004/042811號
專利文獻10:日本特表2008-543060號公報
專利文獻11:日本特開2012-021151號公報
專利文獻12:日本特開2012-186470號公報
專利文獻13:日本特開2011-205011號公報
專利文獻14:日本特表2012-516046號公報
專利文獻15:日本特開2009-194049號公報
專利文獻16:日本特開2009-239206號公報
專利文獻17:日本特開2011-074189號公報
專利文獻18:日本特開2007-002227號公報
專利文獻19:日本特開2001-107098號公報
專利文獻20:日本特開2002-097584號公報
專利文獻21:日本特開2012-046685號公報
因此,本發明的目的在於提供一種洗淨液組成物,在半導體元件等電子元件之製造步驟中,在經研磨處理、蝕刻處理、化學機械研磨(CMP)處理等之基板之金屬材料表面的洗淨方面,該洗淨液組成物對於金屬雜質、微粒及由Cu與有機抗蝕劑所生成之反應生成物亦即有機殘渣等雜質具有優異去除性,尤其是對有機殘渣具有優異去除性,並對Cu等金屬材料不會腐蝕,進而以薄氧化膜層保護洗淨後之Cu表面,藉此能夠抑制更進一步氧化。又,本發明的目的在於提供:一種洗淨液組成物,其不但是基板洗淨用,且在任何用途皆可用來溶解含Cu之有機殘渣;及一種溶解有機殘渣的方法,其使用該洗淨液組成物。
本發明人等為了解決上述問題而集中研究時,發現一種洗淨液組成物,對於金屬雜質及微粒具有高去除性,其中尤其對於有機殘渣具有高去除性,且對於Cu等金屬材料無腐蝕,並且以薄氧化膜保護洗淨後之Cu表面,藉此能夠抑制
更進一步氧化,進而進展研究的結果,以至完成本發明,該洗淨液組成物包含1種或2種以上之鹼性化合物、1種或2種以上之含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,並且該洗淨液組成物的氫離子濃度(pH值)是8~11。
亦即,本發明是有關下列各項。
[1]一種洗淨液組成物,用於將具有銅配線之基板洗淨,該洗淨液組成物包含1種或2種以上之鹼性化合物、及1種或2種以上之含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,並且該洗淨液組成物的氫離子濃度(pH值)是8~11。
[2]如[1]所述之洗淨液組成物,其中,具有銅配線之基板是化學機械研磨(CMP)後得到之基板。
[3]如[1]或[2]所述之洗淨液組成物,其中,含氮原子之雜環式單環芳香族化合物是五員環化合物。
[4]如[1]~[3]中任一項所述之洗淨液組成物,其中,鹼性化合物是四級銨化合物或直鏈脂肪族胺。
[5]如[1]~[4]中任一項所述之洗淨液組成物,其中,不包含從異抗壞血酸、抗壞血酸衍生物及沒食子酸所構成群組中選出之1種或2種以上。
[6]如[1]~[5]中任一項所述之洗淨液組成物,其中,鹼性化合物是四級銨化合物或烷醇胺,但四級銨化合物不包含氫氧化四甲基銨。
[7]如[1]~[6]中任一項所述之洗淨液組成物,其中,進
而包含1種或2種以上之膦酸系螯合劑。
[8]如[7]所述之洗淨液組成物,其中,膦酸系螯合劑是從N,N,N’,N’-乙二胺肆(亞甲基膦酸)(ethylenediamine tetrakis(methylenephosphonic acid),EDTPO)、N,N-雙(膦酸甲基)甘胺酸(N,N-bis(phosphonomethyl)glycine)(亦即草二甘膦(glyphosine))、次氮基參(亞甲基膦酸)(nitrilotris(methylenephosphonic acid),NTMP)或該等之鹽類所構成群組中選出之1種或2種以上。
[9]如[1]~[8]中任一項所述之洗淨液組成物,其中,進而包含1種或2種以上之陰離子型或非離子型界面活性劑。
[10]一種原液組成物,其用於如[1]~[9]中任一項所述之洗淨液組成物,該原液組成物是用於藉由稀釋10~1000倍來得到前述洗淨液組成物。
[11]一種半導體基板的製造方法,其包含使如[1]~[9]中任一項所述之洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之步驟。
[12]如[11]所述之半導體基板的製造方法,其中,在使洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之步驟前,包含將具有銅配線之基板進行化學機械研磨(CMP)之步驟。
[13]如[11]或[12]所述之半導體基板的製造方法,其中,使洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之步驟,是將具有銅配線之基板洗淨之步驟。
[14]一種溶解含銅之有機殘渣的方法,其包含使洗淨液組成物與含銅之有機殘渣接觸之步驟,該洗淨液組成物包含:1種或2種以上之鹼性化合物;及1種或2種以上之含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,並且該洗淨液組成物的氫離子濃度(pH值)是8~11。
[15]如[14]所述之方法,其中,含銅之有機殘渣包含銅-苯并三唑(BTA)複合物。
本發明之洗淨液組成物,在半導體元件等電子元件之製造步驟中,在經實施研磨處理、蝕刻處理、化學機械研磨(CMP)處理等之基板之金屬材料表面的洗淨方面,對於金屬雜質、微粒具有優異去除性,其中尤其對於由Cu與有機抗蝕劑所生成之反應生成物即含Cu之有機殘渣具有優異去除性,並對Cu等金屬材料不會腐蝕,進而以薄氧化膜層保護洗淨後之Cu表面,藉此能夠抑制更進一步氧化。又,本發明的洗淨液組成物,不但是基板洗淨用,且在任何用途,皆可用來溶解含Cu之有機殘渣。
第1圖是表示PSL(聚苯乙烯乳膠,polystyrene latex)粒子表面、SiO2表面、Si3N4表面及bare Si(裸矽)表面之ζ電位(zeta potential)之pH值相關性之圖(THE CHEMICAL TIMES,2005,No.4,第6頁)。
第2圖是Cu-水系之波貝克斯圖(Pourbaix diagram)。
第3圖是Cu-BTA-水系之波貝克斯圖。
第4圖是實施例29之紅外線吸收(IR)光譜圖(Abs:吸光度,Initial:起始值,3min:3分鐘,30min:30分鐘,Wavenumber:波數)。
第5圖是實施例30之紅外線吸收光譜圖(Abs:吸光度,Initial:起始值,3min:3分鐘,30min:30分鐘,Wavenumber:波數)。
以下,依據本發明之較佳的實施態樣,詳細說明本發明。
首先,說明本發明之洗淨液組成物及原液組成物。
本發明之洗淨液組成物是一種洗淨液組成物,其用於將具有銅配線之基板洗淨。
本發明之洗淨液組成物,包含:1種或2種以上之鹼性化合物、及1種或2種以上之含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,並且該洗淨液組成物的氫離子濃度(pH值)是8~11。
本發明中所使用的鹼性化合物,只要可調整至特定pH值,並無特別限定。
本案發明之洗淨液組成物,尤其是使用於電子元件等時,鹼性化合物較佳是不含金屬離子的鹼性化合物。作為其理由,可列舉:若鹼性化合物含有金屬離子,會發生逆污染並擴散至基板內部,造成層間絕緣膜的絕緣不佳而引起的漏電流增加及半導體特性劣化。又,鹼性化合物不含有金屬離子時,有在製作電路基板等時可更嚴密控制電阻率之優點。
鹼性化合物的含量,因為其功能是調整會隨著該鹼
性化合物的種類及其他成分的種類、含量而變動之pH值,因此並無特別限定,作為使用時的含量,較佳是0.5~50mmol/L,特佳是0.5~30mmol/L,特別更佳是0.5~20mmol/L。該鹼性化合物的含量比上述範圍低時,可能因為些微的組成變動及雜質混入,而使pH值變化;該鹼性化合物的含量比上述範圍高時,則有對low-k材料造成的損傷增加之疑慮。
作為鹼性化合物,雖然可列舉四級銨化合物、胺等,但是並不限定於此等化合物。
作為四級銨化合物,具體來說,可列舉:氫氧化四甲基銨(TMAH)、氫氧化三甲基-2-羥乙基銨(亦即膽鹼(choline))、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化三甲基苯基銨、氫氧化苯甲基三甲基銨等,但是並不限定於此。較佳是膽鹼、氫氧化四乙基銨,更佳是膽鹼、氫氧化四乙基銨。
再者,在一態樣中,本發明之洗淨組成物是四級銨化合物,但是不包含氫氧化四甲基銨(TMAH)。在四級銨化合物之中,氫氧化四甲基銨的毒性較高,近年來製造廠商顧慮到在製造步驟中氫氧化四甲基銨會影響作業員的健康,而對其有敬而遠之的傾向,因此以儘可能不包含氫氧化四甲基銨為佳。
作為胺,從胺分子內存在的氮原子個數的觀點來看,可列舉:單胺,含有1個氮原子;二胺,含有2個氮原子;三胺,含有3個氮原子;多胺,含有3個以上的氮原子。
又,作為胺,以可具有取代基之烴基取代氨NH3的氫原子時,從取代的氫原子個數的觀點來看,可列舉:一級胺、二級胺及三級胺。
作為此等胺,可列舉:一級脂肪族胺、二級脂肪族胺、三級脂肪族胺、脂環胺、芳香族胺、雜環胺等,但是並不限定於此。其中,尤其從容易取得及抑制原料價格的觀點來看,較佳的是一級脂肪族胺、二級脂肪族胺、三級脂肪族胺、雜環胺,更佳的是一級脂肪族胺、二級脂肪族胺、三級脂肪族胺。又,胺亦包含烷醇胺及二胺等。
作為一級脂肪族胺、二級脂肪族胺及三級脂肪族胺,可列舉:烷基胺、烷醇胺、二胺及三胺等,但是並不限定於此。
作為一級脂肪族胺,其為碳數1~10,並且亦可為直鏈或支鏈,具體來說,可列舉:單乙醇胺、乙二胺、2-(2-胺基乙氧基乙醇)、2-(2-胺乙基胺基)乙醇、二伸乙三胺、三伸乙四胺等,但是並不限定於此。其中,尤其從容易取得及抑制原料價格的觀點來看,較佳是乙醇胺、2-(2-胺基乙氧基乙醇)、2-(2-胺基乙基胺基)乙醇。
作為二級脂肪族胺,其為碳數1~10,並且亦可為直鏈或支鏈,具體來說,可列舉:二乙醇胺、N-甲基胺基乙醇、N-羥基乙基胺基乙醇、二丙胺(dipropylamine)、2-乙基胺基乙醇等,但是並不限定於此。其中,尤其從容易取得及抑制原料價格的觀點來看,較佳是二乙醇胺及N-甲基胺基乙醇。
作為三級脂肪族胺,其為碳數1~10,並且亦可為
直鏈或支鏈,具體來說,可列舉:三乙醇胺、二甲胺基乙醇及乙基二乙醇胺等,但是並不限定於此。其中,尤其從容易取得及抑制原料價格的觀點來看,較佳是三乙醇胺。
作為脂環胺,其為碳數3~10,具體來說,可列舉:環戊胺、環己胺等,但是並不限定於此。其中,尤其從容易取得及抑制原料價格的觀點來看,較佳是環己胺。
作為芳香族胺,其為碳數6~10,具體來說,可列舉:苯胺、4-胺基苯酚等,但是並不限定於此。其中,尤其從容易取得及抑制原料價格的觀點來看,較佳是4-胺基苯酚。
作為雜環胺,其為碳數4~10,具體來說,可列舉:哌啶(piperidine)、哌嗪、N-胺乙基哌嗪(N-aminoethylpiperazine)、N-羥乙基哌嗪(N-hydroxyethylpiperazine)、N-甲基-N’-羥乙基哌嗪(N-methyl-N’-hydroxyethylpiperazine)、N-胺乙基哌嗪、N,N’-二甲基胺基乙基甲基哌嗪(N,N’-dimethylaminoethylmethylpiperazine)、1-(2-二甲基胺基乙基)-4-甲基哌嗪(1-(2-dimethylaminoethyl)-4-methylpiperazine)、嗎啉(morpholine)、N-甲基嗎啉(N-methylmorpholine)、N-羥乙基嗎啉(N-hydroxyethylmorpholine)、N-胺乙基嗎啉(N-aminoethylmorpholine)等,但是並不限定於此。其中,尤其從容易取得及抑制原料價格的觀點來看,較佳是嗎啉、哌啶、哌嗪、N-胺基羥乙基哌嗪、N-胺乙基嗎啉及1-(2-二甲基胺基乙基)-4-甲基哌嗪。
鹼性化合物因其分子結構,而有對low-k材料產生損傷的情形。尤其是使用一級胺時,常引起low-k材料的損傷。因此,鹼性化合物較佳是二級胺、三級胺或四級銨化合物。
又,胺之中尤其是分子內具有環狀結構的脂環胺、芳香族胺及雜環胺的一部分化合物,對Cu表面有強烈吸附力,會有因而成為異物的疑慮,因此較佳是直鏈脂肪族胺。又,作為該直鏈脂肪族胺,可列舉:烷醇胺、二胺、三胺、四胺等,但是並不限定於此。其中,尤其從容易取得及抑制原料價格的觀點來看,較佳是烷醇胺。
進而,一級胺或二級胺的一部分化合物,因為其與Cu的錯合物穩定常數(complex stability constant)較高,而會形成水溶性錯合物,所以有溶解Cu的傾向。因此,針對此點,作為胺,較佳是碳數1~10的烷醇胺,更佳是二級脂肪族胺的二乙醇胺及三級脂肪族胺的三乙醇胺,且特佳是三乙醇胺。
含氮原子之雜環式單環芳香族化合物的含量,隨著含氮原子之雜環式單環芳香族化合物的種類及其他成分的種類、含量而變動,因此並無特別限定,但是作為使用時的含量,較佳是0.1~10mmol/L,特佳是0.1~5mmol/L,尤其更佳是0.1~2mmol/L。雜環式單環芳香族化合物的含量比上述範圍低時,有機殘渣的去除性較低;雜環式單環芳香族化合物的含量比上述範圍高時,則有對Cu造成的損傷增加的疑慮。
含氮原子之雜環式單環芳香族化合物之中,作為五
員環化合物,其為吡咯(pyrrole)、吡唑啉(pyrazoline)、吡唑(pyrazole)、咪唑、三唑(triazole)、咪唑啉(imidazoline)、噁唑啉(oxazoline)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)及其衍生物,具體來說,可列舉:1H-吡咯、1-吡咯啉(1-pyrroline)、2-吡咯啉、3-吡咯啉、吡咯啶(pyrrolidine)、吡咯啶酮(pyrrolidone)、γ-丁內醯胺(γ-butyrolactam)、γ-戊內醯胺(γ-valerolactam)、脯胺酸(proline)、脯胺醯基(prolyl)、1-甲基脯胺酸(hygric acid)、1-甲基脯胺醯基(hygroyl)、吡咯甲酸(minaline)、1H-吡唑、1-吡唑啉、2-吡唑啉、吡唑啶(pyrazolidine)、吡唑啶酮(pyrazolidone)、3-吡唑啉酮(3-pyrazolone)、4-吡唑啉酮、5-吡唑啉酮、1H-吡唑-4-甲酸(1H-pyrazole-4-carboxylic acid)、1-甲基-1H-吡唑-5-甲酸(1-methyl-1H-pyrazole-5-carboxylic acid)、5-甲基-1H-吡唑-3-甲酸(5-methyl-1H-pyrazole-3-carboxylic acid)、3,5-吡唑二甲酸(3,5-Pyrazoledicarboxylic acid)、3-胺基-5-羥基吡唑(3-amino-5-hydroxypyrazole)、1H-咪唑(1H-imidazole)、2-咪唑啉(2-imidazoline)、3-咪唑啉、4-咪唑啉、咪唑啶(imidazolidine)、咪唑啶酮(imidazolidone)、伸乙基脲(ethyleneurea)、乙內醯脲(hydantoin)、尿囊素(allantoin)、組胺酸(histidine)、組胺醯基(histidyl)、組織胺(histamine)、1,2,3-三唑(1,2,3-triazole)、1,2,4-三唑、1-羥基苯并三唑(1-hydroxybenzotriazole)、3-胺基-1,2,4-三唑(3-amino-1,2,4-triazole)、4-胺基-1,2,4-三唑、3,5-二胺基-1,2,4-三唑(3,5-diamino-1,2,4-triazole)等,但是並不限定於此等。其
中,尤其是從工業上容易取得且水溶性較高的觀點來看,較佳是吡唑、3,5-吡唑二甲酸、3-胺基-5-羥基吡唑、咪唑、三唑、3,5-二胺基-1,2,4-三唑、組胺酸、組織胺等,特佳是組胺酸、組織胺、3,5-二胺基-1,2,4-三唑。
又,含氮原子之雜環式單環芳香族化合物之中,六員環化合物為哌啶、吡啶(pyridine)、吡嗪(pyrazine)、哌嗪、嘧啶(pyrimidine)、噠嗪(pyridazine)、嗎啉及其衍生物,具體來說,可列舉:哌啶、哌啶基(piperidyl)、亞哌啶基(piperidylidene)、伸哌啶基(piperidylene)、甲哌啶(pipecoline)、二甲基哌啶(lupetidine)、毒芹鹼(coniine)、哌啶酮(piperidone)、2-哌啶甲酸(pipecolic acid)、2-哌啶甲醯基(pipecoloyl)、2-哌啶甲醯胺(pipecolamide)、3-哌啶甲酸(nipecotic acid)、4-哌啶甲醯基(isonipecotoyl)、4-哌啶甲醯胺(isonipecotamide)、石榴根皮鹼(pelletierine)、異石榴根皮鹼(isopelletierine)、胡椒鹼(piperine)、異胡椒鹼(isopiperine)、胡椒脂鹼(chavicine)、異胡椒脂鹼(isochavicine)、吡啶、吡啶基(pyridyl)、亞吡啶基(pyridinylidene)、伸吡啶基(pyridylene)、伸吡啶基、四氫吡啶(piperideine)、2-吡啶酮(2-pyridone)、4-吡啶酮、甲吡啶(picoline)、α-柯林鹼(α-collidine)、β-柯林鹼、γ-柯林鹼、2-吡啶甲酸(picolinic acid)、2-吡啶甲醯基、2-吡啶甲醯胺(picolinamide)、菸鹼酸(nicotinic acid)、菸鹼醯基(nicotinoyl)、菸鹼醯胺(nicotinamide)、異菸鹼酸(isonicotinic acid)、異菸鹼醯基(isonicotinoyl)、檸嗪酸(citrazinic acid)、喹啉酸(quinolinic
acid)、2,4-吡啶二甲酸(lutidinic acid)、2,5-吡啶二甲酸(isocinchomeronic acid)、2,6-吡啶二甲酸(dipicolinic acid)、3,4-吡啶二甲酸(cinchomeronic acid)、3,5-吡啶二甲酸(dinicotinic acid)、2,4,5-吡啶三甲酸(berberonic acid)、芙莎酸(fusaric acid)、乙硫異菸醯胺(ethionamide)、菸鹼(nicotine)、可替寧(cotinine)、毒藜鹼(anabasine)、去氫毒藜鹼(anatabine)、龍蝦肌鹼(homarine)、葫蘆巴鹼(trigonelline)、丙種檳榔鹼(guvacine)、檳榔鹼酸(arecaidine)、檳榔鹼(arecoline)、2-吡啶甲醯胺乙酸(picolinuric acid)、菸鹼醯胺乙酸(nicotinuric acid)、利塞膦酸(risedronic acid)、胺基羥基吡唑(aminohydroxypyrazole)、二羥基吡啶(dihydroxypyridine)、吡嗪、2-吡嗪甲酸(pyrazinoic acid)、2-吡嗪甲醯基(pyrazinoyl)、2-吡嗪甲醯胺(pyrazinamide)、哌嗪、甘胺酸酐(glycine anhydride)、嘧啶、胞嘧啶(cytosine)、尿嘧啶(uracil)、替加氟(tegafur)、卡莫氟(carmofur)、胸腺嘧啶(thymine)、乳清酸(orotic acid)、巴比妥酸(barbituric acid)、巴比妥(barbital)、5-羥基巴比妥酸(dialuric acid)、5-硝基巴比妥酸(dilituric acid)、胺丙二醯脲(uramil)、阿洛占(alloxan)、5-異亞硝基巴比妥酸(violuric acid)、二羥基雙巴比妥酸(alloxathin)、紫尿酸銨(murexide)、異巴比妥酸(isobarbituric acid)、異胺丙二醯脲(uramil)、蠶豆嘧啶(divicine)、蠶豆苷(vicine)、噻胺(thiamine)、噠嗪(pyridazine)、順丁烯二醯肼(maleic hydrazide)、三聚氰胺(melamine)、三聚氰酸(cyanuric acid)等,但是並不限定於此等。其中,尤其從工業上容易取
得,且水溶性較高的觀點來看,較佳是胞嘧啶及三聚氰酸。
本發明之洗淨液組成物,其包含含氮原子之雜環式單環芳香族化合物。為了去除基板表面之有機殘渣,而添加該雜環式單環芳香族化合物。
作為有機殘渣,具有難溶性,可列舉:一種含Cu之有機殘渣,其為Cu與苯并三唑(BTA)等有機系抗蝕劑在CMP製程中反應所生成且藉由Cu所交聯而成的有機金屬錯合物之二聚物及低聚物,,但是並不限定於此含Cu之有機殘渣。為了使此含Cu之有機殘渣溶解於洗淨液中,而有一種方法,是藉由改變洗淨液的pH值,將Cu與有機系抗蝕劑之配位鍵(coordinate bond)切斷,而使有機殘渣低分子化。
含Cu之有機殘渣之中,作為Cu與苯并三唑(BTA)等有機系抗蝕劑在CMP製程中反應所生成且藉由Cu所交聯而成的有機金屬錯合物之二聚物及低聚物,例如,可列舉:Cu-苯并三唑(BTA)複合物,但是並不限定於此。
Cu-BTA複合物,是指Cu與苯并三唑(BTA)藉由交聯等形成之複合物,可列舉:Cu-BTA錯合物、SiO2等源自漿料之無機物混合至Cu-BTA錯合物中而成的化合物等,但是並不限定於此。因為將pH值調整至2以下或11以上時,該Cu-BTA錯合物會無法安定地保持錯合物狀態而低分子化,所以可溶解於洗淨液(參照第3圖)。但是,如前述,因為在pH值為2以下時,在Cu的腐蝕和處理後,金屬Cu露出,而在大氣中會顯著的氧化,且若pH值超過11,則因為要顧慮對low-k材料的損傷,所以利用改變pH值來去除有機殘渣的方
法並不適用。因此,藉由添加一種錯合劑,其錯合物穩定常數比Cu及BTA高,並且分子內的疏水部位較小且水溶性高,而形成由Cu與錯合劑所生成之新的有機金屬錯合物,可在pH值為8~11的區域中去除Cu-BTA複合物之類的有機殘渣。
此由Cu與錯合劑所生成之新的有機金屬錯合物,相
較於Cu-BTA複合物,因為其疏水部位的比例較小,所以可溶解於洗淨液中。作為此錯合劑,是使用含氮原子之雜環式單環芳香族化合物。作為含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,可列舉:五員環化合物及六員環化合物等,但是並不限定於此等。四員環以下的化合物,因為在工業上較少在進行廉價製造,顧慮到原料價格上升、確保品質的安定性,所以較難以適用;而七員環以上的化合物,對水的溶解性低,即使溶解,在水中也大多不安定,並且與四員環以下的化合物同樣,因為在工業上較少在進行廉價製造,顧慮到原料價格上升、確保品質的安定性,所以較難以適用。
本發明中,洗淨液組成物的pH值,較佳是8~11,更佳是9~11。
本發明中,作為具有銅配線之基板,可列舉,例如:剛進行化學機械研磨(CMP)後之基板;及銅配線形成後剛藉由乾式蝕刻對上層絕緣膜進行加工後之基板等,但是只要是化學機械研磨(CMP)後得到之基板,並不限定於此。其中,較佳是剛進行CMP後之基板。
本發明中,作為銅配線,可列舉,例如:金屬銅配線、銅合金配線、以及銅及銅合金與其他金屬膜之積層配線等,
但是並不限定於此。
本發明中,化學機械研磨(CMP)可依照眾所周知的化學機械研磨進行,可列舉,例如:使用SiO2及Al2O3等研磨粒之研磨方法;及使用電解水之無研磨粒研磨方法等,但是並不限定於此。其中,較佳是使用SiO2及Al2O3等研磨粒之研磨方法。
本發明之洗淨液組成物之一大特徵,在於即使不使用界面活性劑也可去除微粒。此乃因為在鹼性區域中SiO2等氧化物的表面之帶電會變化,利用此特性,將基板及微粒的帶電皆控制為負電,而可藉由靜電排斥力(electrostatic repulsion force)的作用使基板與微粒分離。但是,以往的鹼性洗淨液並無法充分去除基板表面的金屬雜質。被認為此乃因為在鹼性區域中金屬雜質與氫氧化物離子(OH-)反應,而形成為氫氧化物或羥基錯合物吸附於基板表面,而無法溶解於洗淨液中。
雖然若使洗淨液的pH值下降,則金屬雜質的去除性會提升,但是微粒的去除性卻會下降,並且對施加在基板表面的對Cu造成之損傷會有增加的傾向。又,反過來使洗淨液的pH值上升,雖然微粒的去除性會提升,但是金屬雜質的去除性卻會下降,並且對在鹼性區域中較脆弱的SiOC系low-k材料造成之損傷會有增加的傾向。
若根據本發明,藉由將洗淨液組成物之pH值調整為8~11,可將微粒及金屬雜質兩者去除,並且在不損傷Cu及low-k材料兩者之情形下進行洗淨。
又,只要是在此pH值的區域,在Cu-CMP後之洗淨時,洗淨後的Cu表面可形成薄Cu2O層,而可抑制放置於大氣中時之急劇的表面氧化。在水系中,因為在酸性區域的pH時Cu會呈現Cu2+或CuO狀態,所以是在高活性狀態,而容易急劇氧化;但是在鹼性區域時,Cu則呈現CuO及Cu2O狀態(參照第3圖)。因此,在酸性區域的pH時,CMP後的Cu表面會進行不均勻的氧化反應,而在表面覆蓋不均勻的氧化膜,並且表面的粗糙度會增加。相對地,在pH值為8~11時,因為可形成薄Cu2O層,所以此層作為Cu表面的保護膜來發揮作用,而抑制CMP後的Cu表面的急劇氧化,而可進行平坦性優異之洗淨。
本發明之洗淨液組成物,其不含有異抗壞血酸、抗壞血酸或沒食子酸。因為若此等化合物共存於洗淨液組成物中,不但會產生金屬雜質去除性下降的情形,還會因異抗壞血酸或抗壞血酸分解而對組成物的安定性產生顧慮。
進而,本發明之洗淨液組成物,為了提升金屬雜質及微粒的去除性,其亦可含有1種或2種以上之膦酸系螯合劑。
作為膦酸系螯合劑,可列舉:N,N,N’,N’-乙二胺肆(亞甲基膦酸)(EDTPO)、N,N-雙(膦酸甲基)甘胺酸(亦即草二甘膦)、膦酸系螯合劑是次氮基參(亞甲基膦酸)(NTMP)或該等之鹽等,但是只要是具有源自膦酸的結構,並不限定於此。此等膦酸系螯合劑,在pH值為8~11的區域中金屬雜質(尤其是Fe(鐵)及Zn(鋅))去除性優異,並且亦具有使CMP後的Cu表
面上之微粒去除性提升的效果。
又,本發明之洗淨液組成物,為了提升微粒的去除性,亦可含有界面活性劑。界面活性劑的種類,依據要去除的微粒及基板來適當選擇,較佳是水溶性的陰離子型或非離子型界面活性劑,但是並不限定於此。然而,非離子型界面活性劑,由於依照其結構中環氧乙烷及環氧丙烷的數量及比例等,會有對low-k材料的損傷增加的情形,因此在選擇時必須注意。
本發明之原液組成物,藉由將其稀釋而得到本發明之洗淨液組成物,可藉由例如將該原液組成物稀釋10倍以上,較佳是10~1000倍,更佳是50~200倍,得到本發明之洗淨組成物,但是並不限定於此,還是依據所構成之組成來適當決定。
本發明之洗淨組成物,因為大部分是由水所構成,當在電子元件之製造生產線上設置有稀釋混合裝置時,可作為原液組成物來供應,並在即將使用前以含水之稀釋液(該稀釋液包含僅由超純水構成者)加以稀釋而使用,因此其優點在於可有助於減少輸送成本、減少在輸送時之二氧化碳氣體、及減少電子元件製造廠商的製造成本。
本發明之洗淨組成物,例如,適合於具有銅配線之基板,尤其是適合於化學機械研磨(CMP)後之基板。CMP後之基板表面,除了基板表面的各種配線、障壁金屬(barrier metal)材料(Cu、Ti(鈦)系化合物、Ta(鉭)系化合物、Ru(釕)等)及絕緣膜材料(SiO2、low-k),此外,還可能存在有漿料所含
之微粒及金屬雜質。微粒,例如主要是氧化鋁、二氧化矽及二氧化鈰等;金屬雜質,則可列舉:研磨中溶解於漿料中再附著之Cu、源自漿料中之氧化劑之Fe、及由漿料中所含Cu抗蝕劑與Cu反應而成之Cu有機金屬錯合物等。
本發明中,low-k材料是指使用於層間絕緣膜等之具有低介電常數之材料,例如,可列舉:多孔質矽、含矽之有機聚合物、TEOS(四乙氧矽烷)等,但是並不限定於此。具體來說,可列舉:Black Diamond(Applied Materials,Inc.製造)、Aurora(ASM International製造)等。
又,本發明之洗淨組成物,亦可含有上述以外之成分。
作為此類成分,例如,可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)及N,N-二甲基乙醯胺、二甲亞碸(dimethylsulfoxide)等非質子性極性有機溶劑;低級醇、芳香族醇及二元醇等質子性有機溶劑;葡萄糖等醣類及D-山梨糖醇(D-sorbitol)等糖醇;硫酸、磷酸等無機酸;草酸、檸檬酸等羧酸;甲磺酸等磺酸等,並且可從此等中之1種或2種以上作組合使用。
其次,說明本發明之半導體基板的製造方法。
本發明之半導體基板的製造方法,是一種半導體基板的製造方法,其包含使本發明之洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之步驟。
又,本發明之半導體基板的製造方法,是一種半導體基板的製造方法,其在使洗淨液組成物與具有銅配線之基板接
觸之步驟前,包含將具有銅配線之基板進行化學機械研磨(CMP)之步驟。
作為使洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之步驟,例如,可列舉:CMP後之洗淨步驟及藉由乾式蝕刻對銅配線上層進行絕緣膜加工後之洗淨步驟等,但是並不限定於此。作為用來使洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之方法,例如,可列舉:併用刷子刷洗(brush scrubbing)之單片式洗淨法、從噴槍(spray)及噴嘴(nozzle)將洗淨液作噴霧之單片式洗淨法、批次式噴灑洗淨法、批次式浸漬洗淨法等,但是並不限定於此。其中,較佳是併用刷子刷洗之單片式洗淨法、及從噴槍及噴嘴將洗淨液作噴霧之單片式洗淨法,特佳是併用刷子刷洗之單片式洗淨法。
作為使洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之氣氛(atomosphere),例如,可列舉:空氣中、氮氣氣氛中及真空中等,但是並不限定於此。其中,較佳是空氣中及氮氣氣氛中。
接觸時間可因應目的作適當選擇,因此,併用刷子刷洗之單片式洗淨法、及從噴槍及噴嘴將洗淨液作噴霧之單片式洗淨法時,是0.5~5分鐘;批次式噴灑洗淨法及批次式浸漬洗淨法時,是0.5~30分鐘,但並不限定於此。
溫度雖然無特別限定,但是可因應目的作適當選擇,因此,併用刷子刷洗之單片式洗淨法、及從噴槍及噴嘴將洗淨液作噴霧之單片式洗淨法時,是20℃~50℃;批次式噴灑洗淨法及批次式浸漬洗淨法時,是20℃~100℃。
作為半導體基板,例如,可列舉:矽、碳化矽、氮化矽、砷化鎵、氮化鎵、磷化鎵、磷化銦等,但是並不限定於此。其中,較佳是矽、碳化矽、砷化鎵、氮化鎵,特佳是矽、碳化矽。
上述的接觸條件,可因應目的作適當組合。
其次,說明本發明之溶解含Cu之有機殘渣的方法。
本發明之溶解含Cu之有機殘渣的方法,其包含使洗淨液組成物與含Cu之有機殘渣接觸之步驟,該洗淨液組成物包含:1種或2種以上之鹼性化合物;及1種或2種以上之含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,並且該洗淨液組成物的氫離子濃度(pH值)是8~11。
作為洗淨液組成物,只要是上述者,並無特別限定,可使用前面所詳述之本發明之洗淨液組成物。
作為接觸之方法,只要是上述者,並無特別限定。
其次,針對本發明之洗淨組成物,藉由下述之實施例及比較例,更詳細說明本發明,但是本發明並不受限於此等實施例。
表1~6所示之洗淨組成物之實施例及比較例,其中,濃度是表示在各實施例或比較例之洗淨液組成物中的濃度。
<評估1:有機殘渣去除性>
藉由電解鍍覆法將Cu成膜於8英吋矽晶圓之表面,將該矽晶圓切割成1.0×1.5cm2,並放入裝有48mL之BTA水溶液(濃度10mM,pH值為8)之聚乙烯容器中,在30℃下在不攪拌下
浸漬5分鐘,而於Cu表面形成Cu-BTA複合物層後,以超純水淋洗(rinse)1分鐘,並使用氮氣噴吹使其乾燥。將該晶圓放入裝有48mL之各洗淨液之聚乙烯容器中,在30℃下在不攪拌下浸漬5分鐘後,再以超純水淋洗(rinse)1分鐘,並使用氮氣噴吹使其乾燥。接著,將該晶圓放入裝有48mL之腐蝕水溶液(次氮基三乙酸(nitrilotriacetic acid)1mM+三乙醇胺50mM)之聚乙烯容器中,在30℃下在不攪拌下浸漬2分鐘後,取出晶圓,並使用ICP-MS(inductively coupled plasma mass spectrometer,感應耦合電漿質譜儀)分析腐蝕水溶液中之Cu濃度。腐蝕水溶液中之Cu濃度愈高,作為保護膜形成於Cu表面之Cu-BTA複合物就愈少,則判斷在腐蝕水溶液之前經處理的洗淨液之有機殘渣去除性愈高。洗淨液組成物之組成及結果如表1所示。
[表1]
<評估2:對Cu的損傷性(蝕刻率)>
藉由電解鍍覆法將Cu成膜於8英吋矽晶圓之表面,將該矽晶圓切割成1.5×1.5cm2,放入氫氟酸(0.5wt%)水溶液中,在25℃下在不攪拌下浸漬處理1分鐘,再以超純水淋洗,並使其乾燥後,放入裝有48mL之各洗淨液的聚乙烯容器中,在30℃下在不攪拌下浸漬處理2分鐘後,取出晶圓,再以ICP-MS測量洗淨液中之Cu濃度,並利用晶圓之Cu的表面積及洗淨液中之Cu濃度,計算出洗淨液之Cu的蝕刻率(E.R.)。以pH計(pH meter)測量調整至特定濃度之螯合劑水溶液之pH值,並藉由滴入鹼性化合物,將各洗淨液調整至特定pH值。洗淨液組成物之組成及結果如表2所示。
[表2]
<評估3:對Cu的損傷性(表面粗糙度)>
藉由電解鍍覆法將Cu成膜於8英吋矽晶圓之表面,將該矽晶圓放入草酸(1wt%)水溶液中,在25℃下在不攪拌下浸漬處理1分鐘,再以超純水淋洗,並使其乾燥後,放入洗淨液中,在25℃下在不攪拌下浸漬處理30分鐘後,再以超純水淋洗,並使其乾燥後,使用AFM(atomic force microscope,原子力顯微鏡),測量Cu之表面粗糙度(平均面粗糙度:Ra)。洗淨液組成物及結果如表3所示。
[表3]
<評估4:金屬雜質去除性>
使用氨水(29重量%)-過氧化氫(30重量%)-水之混合液(體積比1:1:6),將矽晶圓洗淨後,利用旋轉塗佈法(spin coating),以相當於表面濃度1012atoms/cm2的程度,將鈣(Ca)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)污染矽晶圓表面。將污染之晶圓放入各洗淨液中,在25℃下不攪拌浸泡3分鐘後,取出晶圓,以超純水作流水淋洗處理3分鐘,使其乾燥,並以全反射X射線螢光光譜儀(total reflection X-ray fluorescence spectrometer)測量晶圓表面之金屬濃度,來評估其金屬雜質去除性。洗淨液組成物之組成及結果如表4所示。
[表4]
<評估5:微粒去除性>
藉由電解鍍覆法將Cu成膜於8英吋矽晶圓之表面,使用CMP裝置及CMP漿料(二氧化矽漿料( 35nm))將該矽晶圓研磨30秒鐘。之後,使用洗淨裝置,以各洗淨液在室溫下進行刷子刷洗30秒鐘,再以超純水進行淋洗處理30秒鐘,並進行旋轉乾燥。使用表面檢查裝置,計量洗淨後之晶圓的表面之微粒數,來評估其微粒去除性。洗淨液組成物之組成及結果如表5所示。
[表5]
<評估6:對low-k材料的損傷性>
將經形成CVD(chemical vapor deposition,化學氣相沉積)型SiOC系低介電常數(low-k)材料(介電常數:2.4)的薄膜之矽晶圓放入各洗淨液中,在25℃下在不攪拌下浸漬處理3分鐘及30分鐘,以超純水淋洗,使其乾燥後,使用FT-IR(Fourier transform infrared spectrometer,傅立葉轉換紅外線吸收光譜儀)測量其紅外線吸收(IR)光譜,並比較1150cm-1附近之源自Si-O鍵之吸收。
洗淨液組成物之組成及評估結果如表6所示。又,實施例29之紅外線光譜如第4圖所示,實施例30之紅外線光譜如第5圖所示。在第4圖及第5圖中,1150cm-1附近的光譜表示Si-O鍵,並未觀察到其變化,由此可得知沒有對low-k材料造成損傷。
[表6]
Claims (17)
- 一種洗淨液組成物,其用於將具有銅配線之基板洗淨,該洗淨液組成物包含1種或2種以上之鹼性化合物、及1種或2種以上之含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,並且該洗淨液組成物的氫離子濃度(pH值)是8~11,前述含氮原子之雜環式單環芳香族化合物選自吡咯、吡唑、噁唑、異噁唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、噠嗪及其衍生物。
- 一種洗淨液組成物,其用於將具有銅配線之基板洗淨,該洗淨液組成物包含1種或2種以上之鹼性化合物、及1種或2種以上之含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,並且該洗淨液組成物的氫離子濃度(pH值)是8~11,前述含氮原子之雜環式單環芳香族化合物選自由1H-吡咯、1-甲基脯胺醯基、吡咯甲酸、1H-吡唑、1H-吡唑-4-甲酸、1-甲基-1H-吡唑-5-甲酸、5-甲基-1H-吡唑-3-甲酸、3,5-吡唑二甲酸、3-胺基-5-羥基吡唑、組胺酸、組織胺、吡啶、吡啶基、亞吡啶基、伸吡啶基、α-柯林鹼、β-柯林鹼、γ-柯林鹼、2-吡啶甲醯胺、菸鹼酸、菸鹼醯胺、異菸鹼酸、檸嗪酸、喹啉酸、2,4-吡啶二甲酸、2,5-吡啶二甲酸、2,6-吡啶二甲酸、3,4-吡啶二甲酸、3,5-吡啶二甲酸、2,4,5-吡啶三甲酸、芙莎酸、乙硫異菸醯胺、龍蝦肌鹼、葫蘆巴鹼、2-吡啶甲醯胺乙酸、菸鹼醯胺乙酸、利塞膦酸、胺基羥基吡唑、二羥基吡啶、吡嗪、2-吡嗪甲酸、2-吡嗪甲醯胺、嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶、乳清酸、噠嗪、三聚氰胺及三聚氰酸所構成之群組。
- 如請求項1或2所述之洗淨液組成物,其中,具有銅配線 之基板,是化學機械研磨(CMP)後得到之基板。
- 如請求項1或2所述之洗淨液組成物,其中,含氮原子之雜環式單環芳香族化合物,是五員環化合物。
- 如請求項2所述之洗淨液組成物,其中,含氮原子之雜環式單環芳香族化合物選自由組胺酸、組織胺及3-胺基-5-羥基吡唑所構成之群組。
- 如請求項1或2所述之洗淨液組成物,其中,鹼性化合物是四級銨化合物或直鏈脂肪族胺。
- 如請求項1或2所述之洗淨液組成物,其中,不包含從異抗壞血酸、抗壞血酸衍生物及沒食子酸所構成群組中選出之1種或2種以上。
- 如請求項6所述之洗淨液組成物,其中,鹼性化合物是四級銨化合物或烷醇胺,但四級銨化合物不包含氫氧化四甲基銨。
- 如請求項1或2所述之洗淨液組成物,其中,進而包含1種或2種以上之膦酸系螯合劑。
- 如請求項9所述之洗淨液組成物,其中,膦酸系螯合劑是從N,N,N’,N’-乙二胺肆(亞甲基膦酸)(EDTPO)、N,N-雙(膦酸甲基)甘胺酸(亦即草二甘膦)、次氮基參(亞甲基膦酸)(NTMP)或該等之鹽類所構成群組中選出之1種或2種以上。
- 如請求項1或2所述之洗淨液組成物,其中,進而包含1種或2種以上之陰離子型或非離子型界面活性劑。
- 一種原液組成物,其用於如請求項1~11中任一項所述之洗淨液組成物,該原液組成物是用於藉由稀釋10~1000倍來得到前述洗淨液組成物。
- 一種半導體基板的製造方法,其包含使如請求項1~11中任一項所述之洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之步驟。
- 如請求項13所述之半導體基板的製造方法,其中,在使洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之步驟前,包含將具有銅配線之基板進行化學機械研磨(CMP)之步驟。
- 如請求項13或14所述之半導體基板的製造方法,其中,使洗淨液組成物與具有銅配線之基板接觸之步驟,是將具有銅配線之基板洗淨之步驟。
- 一種溶解含銅之有機殘渣的方法,其包含使如請求項1~11中任一項所述之洗淨液組成物與含銅之有機殘渣接觸之步驟。
- 如請求項16所述之方法,其中,含銅之有機殘渣包含銅-苯并三唑(BTA)複合物。
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| JP6991711B2 (ja) * | 2016-12-27 | 2022-01-12 | 関東化学株式会社 | 洗浄液組成物 |
| CN110447090A (zh) * | 2017-03-22 | 2019-11-12 | 三菱化学株式会社 | 半导体器件用基板的清洗液、半导体器件用基板的清洗方法、半导体器件用基板的制造方法和半导体器件用基板 |
| CN111033697B (zh) * | 2017-08-31 | 2023-10-10 | 富士胶片株式会社 | 处理液、试剂盒、基板的清洗方法 |
| JP7176089B2 (ja) * | 2018-07-20 | 2022-11-21 | インテグリス・インコーポレーテッド | 腐食防止剤を含む洗浄組成物 |
| SG11202012288PA (en) | 2018-08-24 | 2021-01-28 | Kioxia Corp | Semiconductor device and method of manufacturing same |
| JP7220040B2 (ja) * | 2018-09-20 | 2023-02-09 | 関東化学株式会社 | 洗浄液組成物 |
| CN113574638A (zh) * | 2019-03-27 | 2021-10-29 | Agc株式会社 | 氧化镓基板的制造方法和氧化镓基板用研磨浆料 |
| JP7340614B2 (ja) * | 2019-09-18 | 2023-09-07 | 富士フイルム株式会社 | 洗浄方法 |
| JP7609683B2 (ja) * | 2021-03-30 | 2025-01-07 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 半導体基板の製造方法および当該製造方法より得られる半導体基板 |
| JP2023112749A (ja) * | 2022-02-02 | 2023-08-15 | 関東化学株式会社 | エッチング液組成物およびエッチング方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030083214A1 (en) * | 2000-03-21 | 2003-05-01 | Masahiko Kakizawa | Semiconductor wafer cleaning agent and cleaning method |
| US20080076688A1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Barnes Jeffrey A | Copper passivating post-chemical mechanical polishing cleaning composition and method of use |
Family Cites Families (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0641773A (ja) | 1992-05-18 | 1994-02-15 | Toshiba Corp | 半導体ウェーハ処理液 |
| JP3219020B2 (ja) | 1996-06-05 | 2001-10-15 | 和光純薬工業株式会社 | 洗浄処理剤 |
| JP3165801B2 (ja) | 1997-08-12 | 2001-05-14 | 関東化学株式会社 | 洗浄液 |
| JP3377938B2 (ja) | 1997-10-21 | 2003-02-17 | 花王株式会社 | 洗浄剤組成物及び洗浄方法 |
| US7547669B2 (en) * | 1998-07-06 | 2009-06-16 | Ekc Technology, Inc. | Remover compositions for dual damascene system |
| JP4516176B2 (ja) | 1999-04-20 | 2010-08-04 | 関東化学株式会社 | 電子材料用基板洗浄液 |
| US6395693B1 (en) | 1999-09-27 | 2002-05-28 | Cabot Microelectronics Corporation | Cleaning solution for semiconductor surfaces following chemical-mechanical polishing |
| JP4283952B2 (ja) | 1999-10-12 | 2009-06-24 | 多摩化学工業株式会社 | 非鉄金属洗浄用洗浄液組成物 |
| KR20010107098A (ko) | 2000-05-25 | 2001-12-07 | 김순택 | 칼라 음극선관용 전자총 |
| JP3402365B2 (ja) | 2000-06-28 | 2003-05-06 | 日本電気株式会社 | 防食剤 |
| US6599370B2 (en) * | 2000-10-16 | 2003-07-29 | Mallinckrodt Inc. | Stabilized alkaline compositions for cleaning microelectronic substrates |
| MY131912A (en) | 2001-07-09 | 2007-09-28 | Avantor Performance Mat Inc | Ammonia-free alkaline microelectronic cleaning compositions with improved substrate compatibility |
| CN100437922C (zh) | 2002-11-08 | 2008-11-26 | 和光纯药工业株式会社 | 洗涤液及使用该洗涤液的洗涤方法 |
| JP4257163B2 (ja) | 2002-11-12 | 2009-04-22 | セイコーエプソン株式会社 | 描画装置におけるノズルの異常判別方法および描画装置、並びに電気光学装置、電気光学装置の製造方法および電子機器 |
| US7300601B2 (en) * | 2002-12-10 | 2007-11-27 | Advanced Technology Materials, Inc. | Passivative chemical mechanical polishing composition for copper film planarization |
| US7435712B2 (en) * | 2004-02-12 | 2008-10-14 | Air Liquide America, L.P. | Alkaline chemistry for post-CMP cleaning |
| US20050205835A1 (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-22 | Tamboli Dnyanesh C | Alkaline post-chemical mechanical planarization cleaning compositions |
| US7923423B2 (en) * | 2005-01-27 | 2011-04-12 | Advanced Technology Materials, Inc. | Compositions for processing of semiconductor substrates |
| US7365045B2 (en) * | 2005-03-30 | 2008-04-29 | Advanced Tehnology Materials, Inc. | Aqueous cleaner with low metal etch rate comprising alkanolamine and tetraalkylammonium hydroxide |
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| KR20080025697A (ko) * | 2005-05-26 | 2008-03-21 | 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 | 구리를 부동태화하는 cmp후 세정 조성물 및 이용 방법 |
| US20070225186A1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-09-27 | Matthew Fisher | Alkaline solutions for post CMP cleaning processes |
| CN100537142C (zh) * | 2006-08-10 | 2009-09-09 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 化学机械抛光设备的清洗装置和方法 |
| US20100273330A1 (en) * | 2006-08-23 | 2010-10-28 | Citibank N.A. As Collateral Agent | Rinse formulation for use in the manufacture of an integrated circuit |
| US20080154786A1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-06-26 | Weatherbill, Inc. | Single party platform for sale and settlement of OTC derivatives |
| JP2009194049A (ja) | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Sanyo Chem Ind Ltd | 銅配線半導体用洗浄剤 |
| JP2009239206A (ja) | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Sanyo Chem Ind Ltd | 銅配線半導体用洗浄剤 |
| CN102197124B (zh) * | 2008-10-21 | 2013-12-18 | 高级技术材料公司 | 铜清洁及保护调配物 |
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| US8765653B2 (en) | 2009-07-07 | 2014-07-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Formulations and method for post-CMP cleaning |
| JP5646882B2 (ja) * | 2009-09-30 | 2014-12-24 | 富士フイルム株式会社 | 洗浄組成物、洗浄方法、及び半導体装置の製造方法 |
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| SG182789A1 (en) * | 2010-01-29 | 2012-09-27 | Advanced Tech Materials | Cleaning agent for semiconductor provided with metal wiring |
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| JP5242662B2 (ja) | 2010-11-02 | 2013-07-24 | 定男 篠原 | 分離板型遠心分離機用分離板の製造方法 |
| JP2012186470A (ja) | 2011-02-18 | 2012-09-27 | Sanyo Chem Ind Ltd | 銅配線半導体用洗浄剤 |
| JP6066552B2 (ja) * | 2011-12-06 | 2017-01-25 | 関東化學株式会社 | 電子デバイス用洗浄液組成物 |
| JP6123335B2 (ja) * | 2012-02-17 | 2017-05-10 | 三菱化学株式会社 | 半導体デバイス用洗浄液及び半導体デバイス用基板の洗浄方法 |
| EP2828371A4 (en) * | 2012-03-18 | 2015-10-14 | Entegris Inc | AFTER CMP RECEPTURE WITH IMPROVED BARRIER LAYER COMPATIBILITY AND CLEANING PERFORMANCE |
| KR20230129193A (ko) * | 2013-12-06 | 2023-09-06 | 후지필름 일렉트로닉 머티리얼스 유.에스.에이., 아이엔씨. | 표면 잔류물 제거용 세정 제형 |
| CN110177903A (zh) * | 2017-01-17 | 2019-08-27 | 恩特格里斯公司 | 高阶节点工艺后端处理的蚀刻后残留物去除 |
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2020
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20030083214A1 (en) * | 2000-03-21 | 2003-05-01 | Masahiko Kakizawa | Semiconductor wafer cleaning agent and cleaning method |
| US20080076688A1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Barnes Jeffrey A | Copper passivating post-chemical mechanical polishing cleaning composition and method of use |
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