JP2007531992A - エッチング残渣を除去するための水溶液 - Google Patents
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Abstract
Description
半導体素子上のバックエンドオブライン(BEOL)メタライジング部(導体線路)は、主に、<0.5%の銅割合を有するスパッタリングされたアルミニウム/銅層からなる。アルミニウム技術のためのBEOLメタライジング部はフォトリソグラフィーによって作成される。誘電体としてSiO2層が個々の金属層の間に使用され、前記金属層は垂直方向にビアスタッド(Via-studs)(タングステン又はアルミニウム)によって接続されている。この構造(導体線路及びビア)は反応性イオンエッチングプロセスを用いて作成される。このBEOLメタライジング部は通常では次のプロセス工程(1)〜(6)により作成される:
Al/Cu導体線路の作成のためのプロセス進行:
1. SiO2絶縁層上に次の層を全面スパッタリングする:
a. 拡散バリアとして薄いTi/TiN層、
b. AlCuメタライジング層、
c. 反射防止コーティング(ARC)としての薄いTi/TiN層、
2. ポジティブ型フォトレジストをスピンコートして、引き続き露光し、構造を現像する、
3. エッチング:ハロゲン含有エッチングガスを用いて反応性イオンエッチング(RIE)する、
4. 酸素プラズマもしくはH2Oプラズマ中で場合によりCF4を添加しながら前記フォトレジストを燃焼させる、
5. DI−水スプレープロセス(冷間、熱間)、
6. 湿式プロセスを用いてPERを除去する。
・ 前記ポリマーを溶解した形に変換し、次いで前記表面から引き離すことにより除去する。部分的に1/2時間までの長い作用時間及び約90℃までの高めた温度が、前記溶解プロセスを促進する。この方法の場合に主に有機溶剤のアミン、エタノールアミン、カテコール及び還元剤、例えばヒドロキシルアミン(HDA)が使用される(特許EP 485 161-A)。これらの化合物は、良好な生成浄化作用を有するが、毒性であるという大きな欠点を有する。ヒドロキシルアミンは、さらに発ガン性であると分類されている。これらの溶液は、従って、個別に廃棄しなければならない。前記溶液を水で洗い流す前に、さらに水溶性アルコール、大抵はイソプロパノールを用いる中間洗浄工程が必要である。前記溶液の取扱のために、健康及び環境保護のために相応する保護手段が必要である。
前記課題の解決は、少なくとも1つのヒドロキシ−カルボン酸を適当な添加物の存在で含有しかつ半導体製品の製造プロセスにおけるBEOLプロセスでのビア及び導体線路から「サイドウォール残渣(side wall residues)」を清浄化する水溶液に関する組成物によって行われる。
a) 作用時間を極めて短く保持しなければならないが(約1分、最大で数分)、
b) しかしながら、この清浄化プロセスは、PERを完全に除去するかもしくは溶解させるために最小限の作用時間が必要である。
−0.1〜30%の量のヒドロキシカルボン酸及び/又はジカルボン酸及びトリカルボン酸のグループからなる有機酸
− 0.1〜10%の量の酸化剤
− 1ppm〜1%の量の例えばイミダゾリン化合物のグループからなる、タングステン及びアルミニウム用の腐食防止剤
− 0.1〜10%の量の非プロトン性極性溶剤
− 1ppm〜1%の量の脂肪族カルボン酸及びアルキルベンゼンスルホン酸のグループからなるアニオン性界面活性剤
及び/又は
− 1ppm〜1%の量のアルキルオキシアルキラート、アルキルフェノールオキシエチラート及びソルビタン化合物のグループからなる非イオン性界面活性剤。
・ ジ−、トリ−又はヒドロキシカルボン酸 0.1〜30%
・ 過酸化水素 0.1〜30%
・ N−メチル−ピロリドン及び/又はDMSO 0.1〜10%
・ 腐食防止剤 1ppm〜1%
・ アニオン性又は非イオン性界面活性剤 1ppm〜1%。
・ 酸(クエン酸、マレイン酸、酒石酸) 5(±2)%
・ 過酸化水素 2(±0.5)%
・ 溶剤(NMP、DMSO、PGMEA) 1(±0.5)%
・ 腐食防止剤(オレイン酸ヒドロキシエチルイミダゾール) 100〜1000ppm
・ 湿潤剤 100〜1000ppm(エナント酸、Triton X100、Tween 20、ドデシルベンゼンスルホン酸、Plurafac 120)。
・ クエン酸 0.1〜30%
・ 過酸化水素 0.1〜10%
・ N−メチル−ピロリドン NMP 0.1〜10%
・ 腐食防止剤 1〜1000ppm
・ 湿潤剤 1〜1000ppm。
・ クエン酸 5(±2)%
・ 過酸化水素 2(±1)%
・ N−メチル−ピロリドン NMP 1(±0.5%)
・ 腐食防止剤(オレイン酸ヒドロキシエチルイミダゾール) 50〜1000ppm
・ 湿潤剤 100〜1000ppm。
本発明をより理解しかつ明確にするために、次の実施例において、清浄化結果を示す図面の形でも示す。使用された組成物は、本発明の保護領域の範囲内にある。これらの実施例は、従って本発明の具体的説明のためにも利用される。記載された本発明原理の一般的な妥当性に基づき、この実施例は本発明の保護範囲をこの範囲に減縮することには適してはいない。
・ クエン酸 5%
・ 過酸化水素 2%
・ NMP 1%
・ Tween 20 1000ppm
セミツールSATスプレーツールのプロセス温度:
この清浄化は、次の成分を含有している清浄化水溶液を用いて行う:
・ クエン酸 5%
・ 過酸化水素 2%
・ オレイン酸ヒドロキシエチルイミダゾール 1000ppm
Arias Wet Benchに関するプロセスパラメーター
市販の有機ポリマーリムーバーとの比較
1. ポリマーリムーバー(ヒドロキシルアミン、カテコール、モノエタノールアミン含む)
75℃、20min(ビーカーガラス)
2. IPA RT、3min
3. DI−水 RT、5min
4. N2 乾式送風
図5:作用時間に依存したスパッタリングされたAl/Cu層の材料除去量を示す。この使用された溶液は、クエン酸5%、ペルオキシド2%、NMP1%の水溶液からなる。暗い曲線は腐食防止剤なしでの除去を示す。明るい線は腐食防止剤の添加の際の除去を示す。
Claims (22)
- ヒドロキシカルボン酸のグループからなる及び/又はモノ−、ジ−及びトリカルボン酸のグループからなる有機酸を、酸化剤の存在で、並びに場合により清浄化作用を改善する添加剤及びAl、Cu、Ti、W、Al/Cu、TiN及びSiO2表面に対する不活性化のための添加剤の存在で含有する、低いエッチング速度を有するエッチング残渣除去のための水溶液。
- イミダゾリン化合物のグループから選択された腐食防止剤を含有する、請求項1記載の水溶液。
- 腐食防止剤として、アルキル置換されたイミダゾリン及び1,2−ジアルキルイミダゾリン及びオレイン酸ヒドロキシエチルイミダゾリンを含めたベンズイミダゾール、アミノベンズイミダゾール及び2−アルキルベンズイミダゾールのグループからなる1種又は数種の化合物を含有する、請求項1又は2記載の水溶液。
- 少なくとも1種の非プロトン性極性溶剤を含有する、請求項1記載の水溶液。
- N−メチルピロリドン(NMP)、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジメチルスルホキシド(DMSO)及び(1−メトキシ−2−プロピル)アセタート(PGMEA)のグループからなる少なくとも1種の非プロトン性極性溶剤を含有する、請求項1から4までのいずれか1項記載の水溶液。
- 少なくとも1種の界面活性物質を含有する、請求項1記載の水溶液。
- 界面活性物質として少なくとも1種のアニオン性界面活性剤及び/又は非イオン性界面活性剤を含有する、請求項1から6までのいずれか1項記載の水溶液。
- 脂肪族カルボン酸及びアルキルベンゼンスルホン酸のグループからなる少なくとも1種のアニオン性界面活性剤及び/又はアルコキシアルキラート及びアルキルフェノールオキシエチラートのグループからなる少なくとも1種の非イオン性界面活性剤を含有する、請求項7記載の水溶液。
- ヘプタン酸、オクタン酸及びドデシルベンゼンスルホン酸のグループからなる少なくとも1種のアニオン性界面活性剤及び/又は脂肪アルコールアルコキシラート、オクチルフェノールオキシエチラート、ポリオキシエチレン−ソルビタン−脂肪酸エステル(Tween(R))のグループからなる少なくとも1種の非イオン性界面活性剤を含有する、請求項8記載の水溶液。
- グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸、グリセロール酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸及びマレイン酸のグループからなる少なくとも1種の有機酸を含有する、請求項1から9までのいずれか1項記載の水溶液。
- 過酸化水素及びペルオキソ二硫酸アンモニウムのグループからなる少なくとも1種の酸化剤を含有する、請求項1から9までのいずれか1項記載の水溶液。
- ヒドロキシカルボン酸のグループ及び/又はモノ−、ジ−及びトリカルボン酸のグループからなる有機酸を、全体の質量に対して0.1〜30%の量で含有する、請求項1から11までのいずれか1項記載の水溶液。
- 酸化剤を、全体の質量に対して0.1〜10%の量で含有する、請求項1から11までのいずれか1項記載の水溶液。
- 少なくとも1種の腐食防止剤を、全体の質量に対して1ppm〜1%の量で含有する、請求項1から11までのいずれか1項記載の水溶液。
- 少なくとも非プロトン性極性溶剤を、全体の質量に対して0.1〜10%の量で含有する、請求項1から11までのいずれか1項記載の水溶液。
- 少なくとも非プロトン性極性溶剤を、全体の質量に対して0.1〜10%の量で含有する、請求項1から11までのいずれか1項記載の水溶液。
- 少なくとも1種のアニオン性界面活性剤を、質量に対して1ppm〜1%の量で含有し、及び/又は少なくとも1種の非イオン性界面活性剤を質量に対して1ppm〜1%の量で含有する、請求項1から11までのいずれか1項記載の水溶液。
- エナント酸、Triton(R) X100、Tween(R) 20、ドデシルベンゼンスルホン酸及びPlurafac(R) 120のグループからなる少なくとも1種の湿潤剤を、100〜1000ppmの量で含有する、請求項1から11までのいずれか1項記載の水溶液。
- クエン酸、過酸化水素、N−メチルピロリドン(NMP)並びに場合により添加剤を含有する、請求項1から11までのいずれか1項記載の水溶液。
- クエン酸を0.1〜30%の量で、過酸化水素を0.1〜10%の量で、及びN−メチルピロリドンを0.1〜10%の量で含有することを特徴とする、請求項19記載の溶液。
- 腐食防止剤を1ppm〜1%の量で、並びに湿潤剤を1ppm〜1%の量で含有する、請求項19又は20記載の溶液。
- 半導体の製造のためのスプレーツール又はタンク装置での請求項1から21までのいずれか1項記載の水溶液の使用。
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