JP2002359223A - 洗浄液 - Google Patents
洗浄液Info
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- JP2002359223A JP2002359223A JP2001163303A JP2001163303A JP2002359223A JP 2002359223 A JP2002359223 A JP 2002359223A JP 2001163303 A JP2001163303 A JP 2001163303A JP 2001163303 A JP2001163303 A JP 2001163303A JP 2002359223 A JP2002359223 A JP 2002359223A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置等の電子デバイスの製造において
ＣｕまたはＣｕ合金からなる埋込み配線の形成工程での
ＣＭＰ後にＣｕ埋込み配線にダメージを与えることな
く、Ｃｕの埋込み配線表面の錯体層を良好に除去するこ
とが可能な洗浄液を提供する。 【解決手段】 銅と反応して水に実質的に不溶性で、か
つ銅よりも機械的に脆弱な銅錯体を生成する水溶性の有
機酸を含む研磨組成物により銅または銅合金からなる薄
膜を化学的機械研磨した後に使用する洗浄液において、
少なくとも１種の有機アルカリを含有することを特徴と
する。
ＣｕまたはＣｕ合金からなる埋込み配線の形成工程での
ＣＭＰ後にＣｕ埋込み配線にダメージを与えることな
く、Ｃｕの埋込み配線表面の錯体層を良好に除去するこ
とが可能な洗浄液を提供する。 【解決手段】 銅と反応して水に実質的に不溶性で、か
つ銅よりも機械的に脆弱な銅錯体を生成する水溶性の有
機酸を含む研磨組成物により銅または銅合金からなる薄
膜を化学的機械研磨した後に使用する洗浄液において、
少なくとも１種の有機アルカリを含有することを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄液に関し、詳
しくは半導体装置等の電子デバイスの製造工程で適用さ
れる化学機械研磨（ＣＭＰ）後の銅または銅合金からな
る配線の洗浄に用いられる洗浄液に関する。
しくは半導体装置等の電子デバイスの製造工程で適用さ
れる化学機械研磨（ＣＭＰ）後の銅または銅合金からな
る配線の洗浄に用いられる洗浄液に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平５−１０９６８１号公報、特開平
１１−２９７９５号公報には、過酸化水素水やオゾン水
のような強酸化剤を用いてＣＭＰ後の銅配線を洗浄する
ことが開示されている。また、特開平１０−６４８６６
号公報には塩酸、フッ酸等の強酸を用いてＣＭＰ後の銅
配線を洗浄することが記載されている。
１１−２９７９５号公報には、過酸化水素水やオゾン水
のような強酸化剤を用いてＣＭＰ後の銅配線を洗浄する
ことが開示されている。また、特開平１０−６４８６６
号公報には塩酸、フッ酸等の強酸を用いてＣＭＰ後の銅
配線を洗浄することが記載されている。
【０００３】しかしながら、前述した洗浄方法はいずれ
も酸化剤や強酸を使用するため、銅の配線表面にダメー
ジを与える虞がある。
も酸化剤や強酸を使用するため、銅の配線表面にダメー
ジを与える虞がある。
【０００４】このようなことから、特開平５−３１５３
３１号公報、特開２０００−２８２０９６号公報には防
食剤を添加して銅の配線表面にダメージを抑制して洗浄
することが開示されている。しかしながら、これらの方
法は洗浄後に銅配線表面に防食層が残存する問題があっ
た。
３１号公報、特開２０００−２８２０９６号公報には防
食剤を添加して銅の配線表面にダメージを抑制して洗浄
することが開示されている。しかしながら、これらの方
法は洗浄後に銅配線表面に防食層が残存する問題があっ
た。
【０００５】前述した問題を解決するために特開平９−
１５３４７２号公報には、銅配線の表面に錯体を形成し
つつブラシ洗浄で除去し、残存した錯体層を低圧水銀ラ
ンプの照射により分解除去する方法が開示されている。
しかしながら、この洗浄方法は複雑な装置を使用するた
め、操作が煩雑になる。
１５３４７２号公報には、銅配線の表面に錯体を形成し
つつブラシ洗浄で除去し、残存した錯体層を低圧水銀ラ
ンプの照射により分解除去する方法が開示されている。
しかしながら、この洗浄方法は複雑な装置を使用するた
め、操作が煩雑になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体装置
等の電子デバイスの製造においてＣｕまたはＣｕ合金か
らなる埋込み配線の形成工程でのＣＭＰ後にＣｕ埋込み
配線にダメージを与えることなく、Ｃｕの埋込み配線表
面の錯体層を良好に除去することが可能な洗浄液を提供
しようとするものである。
等の電子デバイスの製造においてＣｕまたはＣｕ合金か
らなる埋込み配線の形成工程でのＣＭＰ後にＣｕ埋込み
配線にダメージを与えることなく、Ｃｕの埋込み配線表
面の錯体層を良好に除去することが可能な洗浄液を提供
しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る洗浄液は、
銅と反応して水に実質的に不溶性で、かつ銅よりも機械
的に脆弱な銅錯体を生成する水溶性の有機酸を含む研磨
組成物により銅または銅合金からなる薄膜を化学的機械
研磨した後に使用する洗浄液において、少なくとも１種
の有機アルカリを含有することを特徴とするものであ
る。
銅と反応して水に実質的に不溶性で、かつ銅よりも機械
的に脆弱な銅錯体を生成する水溶性の有機酸を含む研磨
組成物により銅または銅合金からなる薄膜を化学的機械
研磨した後に使用する洗浄液において、少なくとも１種
の有機アルカリを含有することを特徴とするものであ
る。
【０００８】本発明に係る洗浄液において、前記研磨組
成物中の有機酸はキナルジン酸であることが好ましい。
成物中の有機酸はキナルジン酸であることが好ましい。
【０００９】本発明に係る洗浄液において、前記有機ア
ルカリはアンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム、トリメチル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムハ
イドロオキサイド、ＴＭＡＣ、またはステアリントリメ
チルアンモニウムハイドロオキサイドであることが好ま
しい。
ルカリはアンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム、トリメチル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムハ
イドロオキサイド、ＴＭＡＣ、またはステアリントリメ
チルアンモニウムハイドロオキサイドであることが好ま
しい。
【００１０】本発明に係る洗浄液において、さらに消泡
剤を含有することを許容する。
剤を含有することを許容する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る洗浄液を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１２】まず、半導体基板上の絶縁膜に配線層の形
状に相当する溝およびビアフィルの形状に相当する開口
部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成す
る。
状に相当する溝およびビアフィルの形状に相当する開口
部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成す
る。
【００１３】前記絶縁膜としては、例えばＴＥＯＳ膜、
シリコン酸化膜、ボロン添加ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）、
リン添加ガラス膜（ＰＳＧ膜）等を用いることができ
る。
シリコン酸化膜、ボロン添加ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）、
リン添加ガラス膜（ＰＳＧ膜）等を用いることができ
る。
【００１４】次いで、前記埋込み用部材の内面を含む前
記絶縁膜上にＣｕまたはＣｕ合金からなる配線材料膜を
形成する。
記絶縁膜上にＣｕまたはＣｕ合金からなる配線材料膜を
形成する。
【００１５】前記Ｃｕ合金としては、例えばＣｕ−Ｓｉ
合金、Ｃｕ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｃｕ−
Ａｇ合金等を用いることができる。
合金、Ｃｕ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｃｕ−
Ａｇ合金等を用いることができる。
【００１６】前記ＣｕまたはＣｕ合金からなる配線材料
膜は、スパッタ蒸着、真空蒸着、または無電解メッキ等
により形成される。具体的には、銅もしくは銅合金をス
パッタ法またはＣＶＤ法により堆積し、さらに無電解銅
メッキを施して銅または銅合金からなる配線材料膜を形
成する。
膜は、スパッタ蒸着、真空蒸着、または無電解メッキ等
により形成される。具体的には、銅もしくは銅合金をス
パッタ法またはＣＶＤ法により堆積し、さらに無電解銅
メッキを施して銅または銅合金からなる配線材料膜を形
成する。
【００１７】前記配線材料膜の形成に先立って前記埋込
み部材の内面を含む前記絶縁膜上に銅拡散防止膜を形成
することを許容する。この銅拡散防止膜としては、例え
ばＴａＮ、ＴａＮｂ、Ｗ，ＷＮ，ＴａＮ，ＴａＳｉＮ，
Ｔａ，Ｃｏ，Ｚｒ，ＺｒＮおよびＣｕＴａ合金から選ば
れる１層または２層以上から作られる。このような銅拡
散防止膜は、１５〜５０ｎｍの厚さを有することが好ま
しい。
み部材の内面を含む前記絶縁膜上に銅拡散防止膜を形成
することを許容する。この銅拡散防止膜としては、例え
ばＴａＮ、ＴａＮｂ、Ｗ，ＷＮ，ＴａＮ，ＴａＳｉＮ，
Ｔａ，Ｃｏ，Ｚｒ，ＺｒＮおよびＣｕＴａ合金から選ば
れる１層または２層以上から作られる。このような銅拡
散防止膜は、１５〜５０ｎｍの厚さを有することが好ま
しい。
【００１８】次いで、前記配線材料膜を銅と反応して水
に実質的に不溶性で、かつ銅よりも機械的に脆弱な銅錯
体を生成する水溶性の有機酸を含む研磨組成物により化
学的機械研磨することにより、前記埋込み用部材に埋め
込まれた配線層およびビアフィルから選ばれる少なくと
も１つの導電部材を形成する。
に実質的に不溶性で、かつ銅よりも機械的に脆弱な銅錯
体を生成する水溶性の有機酸を含む研磨組成物により化
学的機械研磨することにより、前記埋込み用部材に埋め
込まれた配線層およびビアフィルから選ばれる少なくと
も１つの導電部材を形成する。
【００１９】前記研磨組成物中の有機酸としては、例え
ば２−キノリンカルボン酸（キナルジン酸）、２−ピリ
ジンカルボン酸、２，６−ピリジンカルボン酸、キノン
等を挙げることができる。
ば２−キノリンカルボン酸（キナルジン酸）、２−ピリ
ジンカルボン酸、２，６−ピリジンカルボン酸、キノン
等を挙げることができる。
【００２０】前記有機酸は、前記研磨組成物中に０．１
重量％以上含有されることが好ましい。前記有機酸の含
有量を０．１重量％未満にすると、ＣｕまたはＣｕ合金
の表面に銅よりも機械的に脆弱な銅錯体を十分に生成す
ることが困難になる。その結果、研磨時においてＣｕま
たはＣｕ合金の研磨速度を十分に高めることが困難にな
る。より好ましい前記有機酸の含有量は、０．３〜１．
２重量％である。
重量％以上含有されることが好ましい。前記有機酸の含
有量を０．１重量％未満にすると、ＣｕまたはＣｕ合金
の表面に銅よりも機械的に脆弱な銅錯体を十分に生成す
ることが困難になる。その結果、研磨時においてＣｕま
たはＣｕ合金の研磨速度を十分に高めることが困難にな
る。より好ましい前記有機酸の含有量は、０．３〜１．
２重量％である。
【００２１】前記研磨組成物は、さらに銅もしくは銅合
金に前記研磨用組成物を接触させた際に銅の水和物を生
成する作用を有する酸化剤を含有することを許容する。
かかる酸化剤としては、例えば過酸化水素（Ｈ
2 Ｏ2 ）、次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）のような酸
化剤を用いることができる。
金に前記研磨用組成物を接触させた際に銅の水和物を生
成する作用を有する酸化剤を含有することを許容する。
かかる酸化剤としては、例えば過酸化水素（Ｈ
2 Ｏ2 ）、次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）のような酸
化剤を用いることができる。
【００２２】前記酸化剤の含有量を重量割合で前記有機
酸に対して３倍未満にすると、ＣｕまたはＣｕ合金の表
面への銅錯体生成を十分に促進することが困難になる。
一方、前記酸化剤の含有量が重量割合で前記有機酸に対
して２０倍を超えると銅もしくは銅合金の研磨速度が低
下する虞がある。
酸に対して３倍未満にすると、ＣｕまたはＣｕ合金の表
面への銅錯体生成を十分に促進することが困難になる。
一方、前記酸化剤の含有量が重量割合で前記有機酸に対
して２０倍を超えると銅もしくは銅合金の研磨速度が低
下する虞がある。
【００２３】前記研磨組成物は、さらにコロイダルアル
ミナのようなアルミナ粒子、シリカ粒子、シリカコート
アルミナ粒子、酸化セリウム粒子等の研磨砥粒を添加す
ることを許容する。
ミナのようなアルミナ粒子、シリカ粒子、シリカコート
アルミナ粒子、酸化セリウム粒子等の研磨砥粒を添加す
ることを許容する。
【００２４】前記研磨砥粒は、０．０２〜０．１μｍの
平均一次粒径を有し、球状もしくは球に近似した形状を
有することが好ましい。このような研磨砥粒を含む研磨
組成物を用いてＣｕまたはＣｕ合金を研磨処理すると、
ＣｕまたはＣｕ合金の研磨表面への損傷を抑制すること
ができる。
平均一次粒径を有し、球状もしくは球に近似した形状を
有することが好ましい。このような研磨砥粒を含む研磨
組成物を用いてＣｕまたはＣｕ合金を研磨処理すると、
ＣｕまたはＣｕ合金の研磨表面への損傷を抑制すること
ができる。
【００２５】前記研磨砥粒は、前記研磨組成物中に０．
８〜２０重量％含有されることが好ましい。
８〜２０重量％含有されることが好ましい。
【００２６】前記研磨組成物は、さらに非イオン性、両
性イオン性、陰イオン性、陽イオン性の界面活性剤が添
加されることを許容する。このような界面活性剤をさら
に含む研磨組成物は、後述するようにＣｕまたはＣｕ合
金とＳｉＮ膜およびＳｉＯ2のような絶縁膜との選択研
磨性を高めることが可能になる。
性イオン性、陰イオン性、陽イオン性の界面活性剤が添
加されることを許容する。このような界面活性剤をさら
に含む研磨組成物は、後述するようにＣｕまたはＣｕ合
金とＳｉＮ膜およびＳｉＯ2のような絶縁膜との選択研
磨性を高めることが可能になる。
【００２７】前記非イオン性界面活性剤としては、例え
ばポリエチレングリコールフェニルエーテル、エチレン
グリコール脂肪酸エステルを挙げることができる。
ばポリエチレングリコールフェニルエーテル、エチレン
グリコール脂肪酸エステルを挙げることができる。
【００２８】前記両性イオン性界面活性剤としては、例
えばイミダゾリベタイン等を挙げることができる。
えばイミダゾリベタイン等を挙げることができる。
【００２９】前記陰イオン性界面活性剤としては、例え
ばドデシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸アンモニウム
等を挙げることができる。
ばドデシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸アンモニウム
等を挙げることができる。
【００３０】前記陽イオン性界面活性剤としては、例え
ばステアリントリメチルアンモニウムクロライド等を挙
げることができる。
ばステアリントリメチルアンモニウムクロライド等を挙
げることができる。
【００３１】前述した界面活性剤は、２種以上の混合物
の形態で用いてもよい。
の形態で用いてもよい。
【００３２】前記研磨組成物は、さらに前記研磨砥粒の
分散剤を含有すること許容する。この分散剤としては、
例えばポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）等を挙げること
ができる。
分散剤を含有すること許容する。この分散剤としては、
例えばポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）等を挙げること
ができる。
【００３３】前記化学的機械研磨は、例えば図１に示す
研磨装置を用いて行われる。すなわち、ターンテーブル
１上には例えば布、独立気泡を有するポリウレタン発泡
体から作られた研磨パッド２が被覆されている。研磨組
成物を供給するための供給管３は、前記研磨パッド２の
上方に配置されている。上面に支持軸４を有する基板ホ
ルダ５は、研磨パッド２の上方に上下動自在でかつ回転
自在に配置されている。
研磨装置を用いて行われる。すなわち、ターンテーブル
１上には例えば布、独立気泡を有するポリウレタン発泡
体から作られた研磨パッド２が被覆されている。研磨組
成物を供給するための供給管３は、前記研磨パッド２の
上方に配置されている。上面に支持軸４を有する基板ホ
ルダ５は、研磨パッド２の上方に上下動自在でかつ回転
自在に配置されている。
【００３４】このような研磨装置において、前記ホルダ
５により基板６をその研磨面（例えばＣｕ膜）が前記研
磨パッド２に対向するように保持し、前記供給管３から
前述した組成の研摩液７を供給しながら、前記支持軸４
により前記基板６を前記研磨パッド２に向けて所望の加
重を与え、さらに前記ホルド５および前記ターンテーブ
ル１をそれぞれ同方向に回転させることにより前記基板
６上のＣｕ膜が研磨される。
５により基板６をその研磨面（例えばＣｕ膜）が前記研
磨パッド２に対向するように保持し、前記供給管３から
前述した組成の研摩液７を供給しながら、前記支持軸４
により前記基板６を前記研磨パッド２に向けて所望の加
重を与え、さらに前記ホルド５および前記ターンテーブ
ル１をそれぞれ同方向に回転させることにより前記基板
６上のＣｕ膜が研磨される。
【００３５】図１に示す研磨装置を用いる研磨処理にお
いて、基板ホルダで保持された基板を前記研磨パッドに
与える荷重は研磨組成物の組成により適宜選定される
が、例えば５０〜１０００ｇ／ｃｍ2 にすることが好ま
しい。
いて、基板ホルダで保持された基板を前記研磨パッドに
与える荷重は研磨組成物の組成により適宜選定される
が、例えば５０〜１０００ｇ／ｃｍ2 にすることが好ま
しい。
【００３６】本発明に係る洗浄液は、前述した工程で形
成されたＣｕまたはＣｕ合金からなる配線層およびビア
フィルから選ばれる少なくとも１つの導電部材を洗浄処
理するもので、少なくとも１種の有機アルカリを含有す
る。
成されたＣｕまたはＣｕ合金からなる配線層およびビア
フィルから選ばれる少なくとも１つの導電部材を洗浄処
理するもので、少なくとも１種の有機アルカリを含有す
る。
【００３７】前記有機アルカリとして、例えばアンモニ
ア、水酸化テトラメチルアンモニウム、トリメチル−２
−ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド、
ＴＭＡＣ、またはステアリントリメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド等を挙げることができ、これらは単独
または２種以上の混合物の形態で用いることができる。
ア、水酸化テトラメチルアンモニウム、トリメチル−２
−ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド、
ＴＭＡＣ、またはステアリントリメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド等を挙げることができ、これらは単独
または２種以上の混合物の形態で用いることができる。
【００３８】前記有機アルカリは、洗浄液中に０．１〜
２０重量％の割合で溶解されることが好ましい。洗浄液
中の有機アルカリの量を０．１重量％未満にすると、Ｃ
ｕまたはＣｕ合金からなる導電材表面の錯体層を十分に
除去することが困難になる虞がある。一方、洗浄液中の
有機アルカリの量が２０重量％を超えると層間絶縁膜が
エッチングされたり、研磨布が溶解されたりする虞があ
る。
２０重量％の割合で溶解されることが好ましい。洗浄液
中の有機アルカリの量を０．１重量％未満にすると、Ｃ
ｕまたはＣｕ合金からなる導電材表面の錯体層を十分に
除去することが困難になる虞がある。一方、洗浄液中の
有機アルカリの量が２０重量％を超えると層間絶縁膜が
エッチングされたり、研磨布が溶解されたりする虞があ
る。
【００３９】本発明に係る洗浄液は、さらにシリコン系
消泡剤を含有することを許容する。
消泡剤を含有することを許容する。
【００４０】本発明に係る洗浄液によるＣＭＰ後の洗浄
操作は、次のような方法を採用することができる。
操作は、次のような方法を採用することができる。
【００４１】（１）ＣＭＰ後に例えば前述した図１に示
す研磨装置の研磨パッドに洗浄液を供給しながら半導体
基板のＣｕまたはＣｕ合金からなる導電部材を研磨する
ことにより、前記導電部材表面の錯体層を除去して洗浄
する方法。
す研磨装置の研磨パッドに洗浄液を供給しながら半導体
基板のＣｕまたはＣｕ合金からなる導電部材を研磨する
ことにより、前記導電部材表面の錯体層を除去して洗浄
する方法。
【００４２】（２）ＣＭＰ後にＣｕまたはＣｕ合金から
なる導電部材が形成された半導体基板を洗浄液に浸漬す
ることにより、前記導電部材表面の錯体層を除去して洗
浄する方法。
なる導電部材が形成された半導体基板を洗浄液に浸漬す
ることにより、前記導電部材表面の錯体層を除去して洗
浄する方法。
【００４３】（３）ＣＭＰ後にＣｕまたはＣｕ合金から
なる導電部材が形成された半導体基板を洗浄液を用いて
ブラシ洗浄することにより、前記導電部材表面の錯体層
を除去して洗浄する方法。
なる導電部材が形成された半導体基板を洗浄液を用いて
ブラシ洗浄することにより、前記導電部材表面の錯体層
を除去して洗浄する方法。
【００４４】（４）ＣＭＰ後にＣｕまたはＣｕ合金から
なる導電部材が形成された半導体基板をブラシ洗浄し、
その後洗浄液に浸漬して前記導電部材表面の錯体層を除
去して洗浄する方法。
なる導電部材が形成された半導体基板をブラシ洗浄し、
その後洗浄液に浸漬して前記導電部材表面の錯体層を除
去して洗浄する方法。
【００４５】以上説明した本発明に係る洗浄液は、特定
の研磨組成物でＣｕまたはＣｕ合金の薄膜を化学的機械
研磨（ＣＭＰ）を施した後に使用されるもので、有機ア
ルカリを含有することによって、ＣＭＰ後のＣｕまたは
Ｃｕ合金（例えば埋め込み配線）表面に生成された錯体
層をその配線へのダメージを与えることなく良好に除去
して洗浄することができる。
の研磨組成物でＣｕまたはＣｕ合金の薄膜を化学的機械
研磨（ＣＭＰ）を施した後に使用されるもので、有機ア
ルカリを含有することによって、ＣＭＰ後のＣｕまたは
Ｃｕ合金（例えば埋め込み配線）表面に生成された錯体
層をその配線へのダメージを与えることなく良好に除去
して洗浄することができる。
【００４６】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００４７】（実施例１）表面にＣｕ薄膜を形成した基
板を用意し、この基板を前述した図１に示す研磨装置の
基板ホルダ５にそのＣｕ薄膜１５が研磨パッド２側に対
向するように逆さにして保持し、前記ホルダ５の支持軸
４により前記基板１１をターンテーブル１上のローデル
社製商品名；ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００からなる研
磨パッド２に３００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記ター
ンテーブル１およびホルダ５をそれぞれ６３ｒｐｍ、６
０ｒｐｍの速度で同方向に回転させながら、下記組成を
有する研磨組成物を供給管３を通して前記研磨パッド２
に供給して化学的機械研磨を行った。このような化学機
械研磨後のＣｕ薄膜表面は疎水性を示していた。
板を用意し、この基板を前述した図１に示す研磨装置の
基板ホルダ５にそのＣｕ薄膜１５が研磨パッド２側に対
向するように逆さにして保持し、前記ホルダ５の支持軸
４により前記基板１１をターンテーブル１上のローデル
社製商品名；ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００からなる研
磨パッド２に３００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記ター
ンテーブル１およびホルダ５をそれぞれ６３ｒｐｍ、６
０ｒｐｍの速度で同方向に回転させながら、下記組成を
有する研磨組成物を供給管３を通して前記研磨パッド２
に供給して化学的機械研磨を行った。このような化学機
械研磨後のＣｕ薄膜表面は疎水性を示していた。
【００４８】＜研磨組成物；各成分量は水に対する割合
＞ ・２−キノリンカルボン酸（キナルジン酸）；０．５７
重量％、 ・乳酸；１．００重量％、 ・過酸化水素；３．７８重量％、 ・シリカコートアルミナ粒子（研磨砥粒）；１．０９重
量％、 化学機械研磨後の基板を研磨装置から取り出し、そのＣ
ｕ薄膜表面に洗浄液である２．５％濃度のＴＭＡＨ水溶
液を滴下した。その結果、Ｃｕ薄膜表面は親水性を示し
た。
＞ ・２−キノリンカルボン酸（キナルジン酸）；０．５７
重量％、 ・乳酸；１．００重量％、 ・過酸化水素；３．７８重量％、 ・シリカコートアルミナ粒子（研磨砥粒）；１．０９重
量％、 化学機械研磨後の基板を研磨装置から取り出し、そのＣ
ｕ薄膜表面に洗浄液である２．５％濃度のＴＭＡＨ水溶
液を滴下した。その結果、Ｃｕ薄膜表面は親水性を示し
た。
【００４９】（実施例２）実施例１と同様な組成を有す
る研磨組成物に表面にＣｕ薄膜を形成した基板を１０分
間浸漬した第１サンプルと、この第１サンプルを洗浄液
である２．５％濃度のＴＭＡＨ水溶液に１分間浸漬した
第２サンプルを用意し、これら第１、第２のサンプルのＣ
ｕ表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ法）で分析した。
る研磨組成物に表面にＣｕ薄膜を形成した基板を１０分
間浸漬した第１サンプルと、この第１サンプルを洗浄液
である２．５％濃度のＴＭＡＨ水溶液に１分間浸漬した
第２サンプルを用意し、これら第１、第２のサンプルのＣ
ｕ表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ法）で分析した。
【００５０】その結果、前記研磨組成物に浸漬した第１
サンプルはキナルジン酸に由来するＮのピークが認めら
れた。これに対し、この第１サンプルをＴＭＡＨ水溶液
に浸漬した（洗浄した）第２サンプルは、Ｎのピークが
認められず、Ｃｕ表面の錯体が除去されたことが確認さ
れた。
サンプルはキナルジン酸に由来するＮのピークが認めら
れた。これに対し、この第１サンプルをＴＭＡＨ水溶液
に浸漬した（洗浄した）第２サンプルは、Ｎのピークが
認められず、Ｃｕ表面の錯体が除去されたことが確認さ
れた。
【００５１】（実施例３）実施例１と同様に前述した図
１に示す研磨装置を用いて基板表面のＣｕ薄膜を研磨し
た後、同研磨装置において洗浄液である２．５％濃度の
ＴＭＡＨ水溶液を供給管３を通してローデル社製商品
名；ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００からなる研磨パッド
２に約２００ｍＬ／分の流量で供給しながら、ホルダ５
の支持軸４により前記基板をターンテーブル１上の前記
研磨パッド２に３００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記タ
ーンテーブル１およびホルダ５をそれぞれ６３ｒｐｍ、
６０ｒｐｍの速度で同方向に回転させで研磨を行った。
１に示す研磨装置を用いて基板表面のＣｕ薄膜を研磨し
た後、同研磨装置において洗浄液である２．５％濃度の
ＴＭＡＨ水溶液を供給管３を通してローデル社製商品
名；ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００からなる研磨パッド
２に約２００ｍＬ／分の流量で供給しながら、ホルダ５
の支持軸４により前記基板をターンテーブル１上の前記
研磨パッド２に３００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記タ
ーンテーブル１およびホルダ５をそれぞれ６３ｒｐｍ、
６０ｒｐｍの速度で同方向に回転させで研磨を行った。
【００５２】その結果、件孫に前記研磨パッドに残留し
たＣｕ−キナルジン酸錯体と思われる青緑色の有機物が
消滅することを確認した。
たＣｕ−キナルジン酸錯体と思われる青緑色の有機物が
消滅することを確認した。
【００５３】（実施例４）まず、図２の（Ａ）に示すよ
うに基板１１上にＴＥＯＳからなる厚さ１０００ｎｍの
絶縁膜１２を形成し、この絶縁膜１２に溝１３を形成
し、この溝１３の内面を含む前記絶縁膜１２上に厚さ２
５ｎｍのＴａ膜（銅拡散防止膜）１４を形成し、さらに
このＴａ膜１４上に厚さ１０００ｎｍのＣｕ膜１５を前
記溝１３内を埋めるように形成した。
うに基板１１上にＴＥＯＳからなる厚さ１０００ｎｍの
絶縁膜１２を形成し、この絶縁膜１２に溝１３を形成
し、この溝１３の内面を含む前記絶縁膜１２上に厚さ２
５ｎｍのＴａ膜（銅拡散防止膜）１４を形成し、さらに
このＴａ膜１４上に厚さ１０００ｎｍのＣｕ膜１５を前
記溝１３内を埋めるように形成した。
【００５４】次いで、前述した図１に示す研磨装置を用
い、前記研磨装置の基板ホルダ５に図２の（Ａ）に示す
基板１１をそのＣｕ膜１５が研磨パッド２側に対向する
ように逆さにして保持し、前記ホルダ５の支持軸４によ
り前記基板１１をターンテーブル１上のローデル社製商
品名；ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００からなる研磨パッ
ド２に３００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記ターンテー
ブル１およびホルダ５をそれぞれ６３ｒｐｍ、６０ｒｐ
ｍの速度で同方向に回転させながら、前記研磨組成物を
供給管３を通して前記研磨パッド２に供給して化学的機
械研磨を行った。この時、前記Ｃｕ膜１５の研磨速度は
１２００ｎｍ／分であった。このようなＣｕ膜の研磨、
さらに露出したＴａ膜１４の研磨を行うことにより図２
の（Ｂ）に示すように前記溝１３内にＴａ膜１４が残存
すると共に、このＴａ膜１４で覆われた前記溝１３内に
前記絶縁膜１２表面と面一な平坦な表面を有するＣｕか
らなる埋込み配線層１６が形成された。その後、この配
線層１６は前記研磨組成物と接触することにより図２の
（Ｃ）に示すようにその配線層１６表面にＣｕ−キナル
ジン酸錯体層１７が生成された。ひきつづき、同研磨装
置において洗浄液である２．５％濃度のＴＭＡＨ水溶液
を供給管３を通してローデル社製商品名；ＩＣ１０００
／Ｓｕｂａ４００からなる研磨パッド２に約２００ｍＬ
／分の流量で供給しながら、ホルダ５の支持軸４により
前記基板をターンテーブル１上の前記研磨パッド２に３
００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記ターンテーブル１お
よびホルダ５をそれぞれ６３ｒｐｍ、６０ｒｐｍの速度
で同方向に回転させで研磨を行った。その結果、図２の
（Ｄ）に示すように前記配線層１６表面の錯体層１７が
除去された。
い、前記研磨装置の基板ホルダ５に図２の（Ａ）に示す
基板１１をそのＣｕ膜１５が研磨パッド２側に対向する
ように逆さにして保持し、前記ホルダ５の支持軸４によ
り前記基板１１をターンテーブル１上のローデル社製商
品名；ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００からなる研磨パッ
ド２に３００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記ターンテー
ブル１およびホルダ５をそれぞれ６３ｒｐｍ、６０ｒｐ
ｍの速度で同方向に回転させながら、前記研磨組成物を
供給管３を通して前記研磨パッド２に供給して化学的機
械研磨を行った。この時、前記Ｃｕ膜１５の研磨速度は
１２００ｎｍ／分であった。このようなＣｕ膜の研磨、
さらに露出したＴａ膜１４の研磨を行うことにより図２
の（Ｂ）に示すように前記溝１３内にＴａ膜１４が残存
すると共に、このＴａ膜１４で覆われた前記溝１３内に
前記絶縁膜１２表面と面一な平坦な表面を有するＣｕか
らなる埋込み配線層１６が形成された。その後、この配
線層１６は前記研磨組成物と接触することにより図２の
（Ｃ）に示すようにその配線層１６表面にＣｕ−キナル
ジン酸錯体層１７が生成された。ひきつづき、同研磨装
置において洗浄液である２．５％濃度のＴＭＡＨ水溶液
を供給管３を通してローデル社製商品名；ＩＣ１０００
／Ｓｕｂａ４００からなる研磨パッド２に約２００ｍＬ
／分の流量で供給しながら、ホルダ５の支持軸４により
前記基板をターンテーブル１上の前記研磨パッド２に３
００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記ターンテーブル１お
よびホルダ５をそれぞれ６３ｒｐｍ、６０ｒｐｍの速度
で同方向に回転させで研磨を行った。その結果、図２の
（Ｄ）に示すように前記配線層１６表面の錯体層１７が
除去された。
【００５５】したがって、実施例４によれば絶縁膜１２
に表面に錯体層が存在しないＣｕからなる埋込み配線層
１６を形成することができる。また、この配線層１６は
前記ＴＭＡＨ水溶液による洗浄時にコロージョンや多大
な溶出等のダメージを受けることがなかった。
に表面に錯体層が存在しないＣｕからなる埋込み配線層
１６を形成することができる。また、この配線層１６は
前記ＴＭＡＨ水溶液による洗浄時にコロージョンや多大
な溶出等のダメージを受けることがなかった。
【００５６】なお、前述した各実施例では洗浄液に含ま
れる有機アルカリとして水酸化テトラメチルアンモニウ
ムを用いたが、有機アルカリとしてアンモニア、トリメ
チル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキ
サイド、ＴＭＡＣ、またはステアリントリメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイドを用いても実施例と同様な効
果を発揮できることを確認した。
れる有機アルカリとして水酸化テトラメチルアンモニウ
ムを用いたが、有機アルカリとしてアンモニア、トリメ
チル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキ
サイド、ＴＭＡＣ、またはステアリントリメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイドを用いても実施例と同様な効
果を発揮できることを確認した。
【００５７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば半
導体装置等の電子デバイスの製造においてＣｕまたはＣ
ｕ合金からなる埋込み配線の形成工程でのＣＭＰ後にＣ
ｕ埋込み配線にダメージを与えることなく、Ｃｕの埋込
み配線表面の錯体層を良好に除去することが可能な洗浄
液を提供することができる。
導体装置等の電子デバイスの製造においてＣｕまたはＣ
ｕ合金からなる埋込み配線の形成工程でのＣＭＰ後にＣ
ｕ埋込み配線にダメージを与えることなく、Ｃｕの埋込
み配線表面の錯体層を良好に除去することが可能な洗浄
液を提供することができる。
【図１】本発明の化学的機械研磨に使用される研磨装置
を示す概略図。
を示す概略図。
【図２】本発明の実施例４における埋込み配線層の形成
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
１…ターンテーブル、 ２…研磨パッド、 ３…供給管、 ５…ホルダ、 １１…シリコン基板、 １２…絶縁膜、 １３…溝、 １４…Ｔａ膜（銅拡散防止膜）、 １５…Ｃｕ膜、 １６…埋込み配線層 １７…錯体層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平林 英明 神奈川県横浜市栄区笠間二丁目５番１号 芝浦メカトロニクス株式会社横浜事業所内 (72)発明者 林 俊秀 神奈川県横浜市栄区笠間二丁目５番１号 芝浦メカトロニクス株式会社横浜事業所内 (72)発明者 野中 幹男 神奈川県横浜市栄区笠間二丁目５番１号 芝浦メカトロニクス株式会社横浜事業所内 (72)発明者 桜井 直明 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 加藤 勝弘 神奈川県川崎市川崎区塩浜３−22−９ 多 摩化学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D011 CA01
Claims (4)
- 【請求項１】 銅と反応して水に実質的に不溶性で、か
つ銅よりも機械的に脆弱な銅錯体を生成する水溶性の有
機酸を含む研磨組成物により銅または銅合金からなる薄
膜を化学的機械研磨した後に使用する洗浄液において、 少なくとも１種の有機アルカリを含有することを特徴と
する洗浄液。 - 【請求項２】 前記研磨組成物中の有機酸は、キナルジ
ン酸であることを特徴とする請求項１記載の洗浄液。 - 【請求項３】 前記有機アルカリは、アンモニア、水酸
化テトラメチルアンモニウム、トリメチル−２−ヒドロ
キシエチルアンモニウムハイドロオキサイド、ＴＭＡ
Ｃ、またはステアリントリメチルアンモニウムハイドロ
オキサイドであることを特徴とする請求項１記載の洗浄
液。 - 【請求項４】 さらに消泡剤を含有することを特徴とす
る請求項１記載の洗浄液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001163303A JP4713767B2 (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 洗浄液および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001163303A JP4713767B2 (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 洗浄液および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002359223A true JP2002359223A (ja) | 2002-12-13 |
| JP4713767B2 JP4713767B2 (ja) | 2011-06-29 |
Family
ID=19006302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001163303A Expired - Lifetime JP4713767B2 (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 洗浄液および半導体装置の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4713767B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7825028B2 (en) | 2004-07-16 | 2010-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device |
| WO2012073909A1 (ja) | 2010-11-29 | 2012-06-07 | 和光純薬工業株式会社 | 銅配線用基板洗浄剤及び銅配線半導体基板の洗浄方法 |
| US8765653B2 (en) | 2009-07-07 | 2014-07-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Formulations and method for post-CMP cleaning |
| WO2014168166A1 (ja) | 2013-04-10 | 2014-10-16 | 和光純薬工業株式会社 | 金属配線用基板洗浄剤および半導体基板の洗浄方法 |
| WO2015068823A1 (ja) | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 和光純薬工業株式会社 | 半導体基板用洗浄剤および半導体基板表面の処理方法 |
| KR20230009927A (ko) | 2020-05-11 | 2023-01-17 | 주식회사 다이셀 | 세정제 조성물 및 화학적 기계적 연마용 조성물 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0955363A (ja) * | 1995-06-08 | 1997-02-25 | Toshiba Corp | 銅系金属用研磨液および半導体装置の製造方法 |
| JPH11181494A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-06 | Kao Corp | 洗浄剤組成物 |
| JP2000208466A (ja) * | 1999-01-12 | 2000-07-28 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板処理方法および基板処理装置 |
| JP2000315666A (ja) * | 1999-04-28 | 2000-11-14 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
-
2001
- 2001-05-30 JP JP2001163303A patent/JP4713767B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US7825028B2 (en) | 2004-07-16 | 2010-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device |
| US8765653B2 (en) | 2009-07-07 | 2014-07-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Formulations and method for post-CMP cleaning |
| WO2012073909A1 (ja) | 2010-11-29 | 2012-06-07 | 和光純薬工業株式会社 | 銅配線用基板洗浄剤及び銅配線半導体基板の洗浄方法 |
| WO2014168166A1 (ja) | 2013-04-10 | 2014-10-16 | 和光純薬工業株式会社 | 金属配線用基板洗浄剤および半導体基板の洗浄方法 |
| KR20150143627A (ko) | 2013-04-10 | 2015-12-23 | 와코 쥰야꾸 고교 가부시키가이샤 | 금속배선용 기판 세정제 및 반도체 기판의 세정방법 |
| WO2015068823A1 (ja) | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 和光純薬工業株式会社 | 半導体基板用洗浄剤および半導体基板表面の処理方法 |
| KR20160083885A (ko) | 2013-11-08 | 2016-07-12 | 와코 쥰야꾸 고교 가부시키가이샤 | 반도체 기판용 세정제 및 반도체 기판 표면의 처리방법 |
| US9862914B2 (en) | 2013-11-08 | 2018-01-09 | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | Cleaning agent for semiconductor substrates and method for processing semiconductor substrate surface |
| KR20230009927A (ko) | 2020-05-11 | 2023-01-17 | 주식회사 다이셀 | 세정제 조성물 및 화학적 기계적 연마용 조성물 |
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|---|---|
| JP4713767B2 (ja) | 2011-06-29 |
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