JP7301055B2 - 薬液、基板の処理方法 - Google Patents

薬液、基板の処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7301055B2
JP7301055B2 JP2020541089A JP2020541089A JP7301055B2 JP 7301055 B2 JP7301055 B2 JP 7301055B2 JP 2020541089 A JP2020541089 A JP 2020541089A JP 2020541089 A JP2020541089 A JP 2020541089A JP 7301055 B2 JP7301055 B2 JP 7301055B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chemical solution
mass
chemical
solution
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020541089A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020049955A1 (ja
Inventor
宣明 杉村
智威 高橋
裕之 関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=69721786&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP7301055(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of JPWO2020049955A1 publication Critical patent/JPWO2020049955A1/ja
Priority to JP2023078048A priority Critical patent/JP2023100924A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7301055B2 publication Critical patent/JP7301055B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C09K13/06Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid with organic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32134Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by liquid etching only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/16Acidic compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/40Alkaline compositions for etching other metallic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02057Cleaning during device manufacture
    • H01L21/0206Cleaning during device manufacture during, before or after processing of insulating layers
    • H01L21/02063Cleaning during device manufacture during, before or after processing of insulating layers the processing being the formation of vias or contact holes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02057Cleaning during device manufacture
    • H01L21/02068Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Description

本発明は、薬液、及び、基板の処理方法に関する。
半導体製品の微細化が進む中で、半導体製品製造プロセス中における、基板上の不要な遷移金属含有物を除去する工程を、高効率かつ精度よく実施する需要が高まっている。
一般に、半導体製品製造プロセスにおいて、金属を含有する対象物を溶解する処理液を用いて、エッチング又は固体表面に付着した異物を除去する方法が広く知られている。特許文献1には、湿式エッチングに用いられるアルカリエッチング液であって、水酸化ナトリウム水溶液に特定の濃度の次亜塩素酸ナトリウムを溶解したアルカリエッチング液が記載されている。
特開2013-239661号公報
一方で、近年、基板上の不要な遷移金属含有物を除去する際に、被処理部のラフネス(表面凹凸)を小さくし、被処理部の平滑性を改善することも求められている。被処理部のラフネスが大きいと、被処理部上に積層される積層物の積層性の悪化、及び、半導体製品自体の性能劣化につながる場合がある。
本発明者らは特許文献1に開示された方法を用いて遷移金属含有物の除去性について検討したところ、遷移金属含有物に対する溶解能と、被処理部の平滑性との両立が必ずしも十分でなく、更なる改良が必要であった。
そこで、本発明は、遷移金属含有物に対する優れた溶解能を有し、かつ、被処理部の優れた平滑性を実現できる薬液、及び、これを用いた基板の処理方法を提供することを課題とする。
本発明者は、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、次亜塩素酸類と、所定量のアニオンとを含有する薬液によれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記課題を解決することができることを見出した。
〔1〕 基板上の遷移金属含有物を除去するために用いられる薬液であって、
次亜塩素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の次亜塩素酸類と、ClO 、及び、Clからなる群から選択される1種以上の特定アニオンと、を含有し、
薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、1種の特定アニオンの含有量が、薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%であり、
薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、2種の特定アニオンの含有量が、それぞれ、薬液の全質量に対して、1質量%以下であり、2種の特定アニオンのうちの少なくとも1種の含有量が、薬液の全質量に対して、5質量ppb以上である、薬液。
〔2〕 薬液が、ClO 、及び、Clの両者を含有し、
ClO の含有量、及び、Clの含有量が、それぞれ、薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%である、〔1〕に記載の薬液。
〔3〕 次亜塩素酸類の含有量が、薬液の全質量に対して、30質量%以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の薬液。
〔4〕 次亜塩素酸類の含有量が、薬液の全質量に対して、0.5~20.0質量%である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の薬液。
〔5〕 特定アニオンの含有量に対する次亜塩素酸類の含有量の比が、5×10-1~1×10である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の薬液。
〔6〕 薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、1種の特定アニオンの含有量が、薬液の全質量に対して、1質量ppm~0.1質量%であり、薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、2種の特定アニオンの含有量が、それぞれ、薬液の全質量に対して、1質量ppm~0.1質量%である、〔1〕及び〔3〕~〔5〕のいずれかに記載の薬液。
〔7〕 次亜塩素酸類が、次亜塩素酸ナトリウムを含有する、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の薬液。
〔8〕 薬液が、4級アンモニウムカチオン、及び、4級ホスホニウムカチオンからなる群から選択される1種以上の特定カチオンを更に含有する、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の薬液。
〔9〕 遷移金属含有物が、Ru、Rh、Ti、Ta、Co、Cr、Hf、Os、Pt、Ni、Mn、Cu、Zr、Mo、La、W、及び、Irからなる群から選択される少なくとも1種を含有する、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の薬液。
〔10〕 遷移金属含有物が、Ru含有物を含有する、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の薬液。
〔11〕 pHが10.0以下である、〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の薬液。
〔12〕 pHが7.0超9.0未満である、〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の薬液。
〔13〕 〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の薬液を用いて、基板上の遷移金属含有物を除去する工程Aを含有する、基板の処理方法。
〔14〕 遷移金属含有物が、Ru含有物を含有する、〔13〕に記載の基板の処理方法。
〔15〕 工程Aが、後述する工程A1、後述する工程A2、後述する工程A3、後述する工程A4、又は、後述する工程A5である、〔13〕又は〔14〕に記載の基板の処理方法。
〔16〕 工程Aが、工程A1であり、工程A1の前又は工程A1の後に、更に、後述工程Bを含有する、〔15〕に記載の基板の処理方法。
〔17〕 工程A1と工程Bとを交互に繰り返し行う、〔16〕に記載の基板の処理方法。
〔18〕 工程Aの後、更に、後述する工程Cを含有する、〔13〕~〔17〕のいずれかに記載の基板の処理方法。
〔19〕 リンス液が、フッ酸、塩酸、過酸化水素水、フッ酸と過酸化水素水との混合液、硫酸と過酸化水素水との混合液、アンモニア水と過酸化水素水との混合液、塩酸と過酸化水素水との混合液、二酸化炭素水、オゾン水、水素水、クエン酸水溶液、硫酸、アンモニア水、イソプロピルアルコール、次亜塩素酸水溶液、王水、超純水、硝酸、過塩素酸、シュウ酸水溶液、及び、オルト過ヨウ素酸水溶液からなる群から選択される溶液である、〔18〕に記載の処理方法。
〔20〕 薬液の温度が20~75℃である、〔13〕~〔19〕のいずれかに記載の処理方法。
本発明によれば、遷移金属含有物に対する優れた溶解能を有し、かつ、被処理部の優れた平滑性を実現できる薬液、及び、これを用いた処理方法を提供できる。
工程A1で用いられる被処理物の一例を示す断面上部の模式図である。 工程A1を実施した後の被処理物の一例を示す断面上部の模式図である。 工程A2で用いられる被処理物の一例を示す模式図である。 工程A4で用いられる被処理物の一例を示す断面模式図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に制限されるものではない。
本明細書における基(原子群)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、本発明の効果を損ねない範囲で、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。このことは、各化合物についても同義である。
本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、及び、EUV(Extreme ultraviolet)光等による露光のみならず、電子線、及び、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含有する範囲を意味する。
本明細書においてドライエッチング残渣とは、ドライエッチング(例えば、プラズマエッチング)を行うことで生じた副生成物のことであり、例えば、フォトレジスト由来の有機物残渣物、Si含有残渣物、及び、金属含有残渣物(例えば、遷移金属含有残渣物)等を含有する。
[薬液]
薬液は、基板上の遷移金属含有物を除去するために用いられる。
薬液は、次亜塩素酸類と、特定アニオンとを含有する。
上記次亜塩素酸類は、次亜塩素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上である。
上記特定アニオンは、ClO 、及び、Clからなる群から選択される1種以上である。
薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、上記1種の特定アニオンの含有量は、薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%である。
薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、上記2種の特定アニオンの含有量は、それぞれ、薬液の全質量に対して、1質量%以下であり、上記2種の特定アニオンのうちの少なくとも1種の含有量が、薬液の全質量に対して、5質量ppb以上である。
このような薬液によって、本発明の課題が達成されるメカニズムは必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推測している。
まず、薬液が次亜塩素酸類を含有することで遷移金属に対する優れた溶解性を実現する。また、薬液における特定アニオンの含有量が所定量以上であるため、薬液で基板上の遷移金属含有物を除去する際に生じる金属系成分(金属イオン等)等が、特定アニオンと相互作用して基板上に残留しにくく、被処理部の平滑性が改善される。
<次亜塩素酸類>
薬液は、次亜塩素酸類を含有する。
本明細書において、次亜塩素酸類とは、次亜塩素酸及びその塩からなる群から選択される化合物の総称である。
次亜塩素酸の塩としては、特に制限されず、次亜塩素酸とアルカリ金属元素(ナトリウム及びカリウム等)との塩、次亜塩素酸とアルカリ土類金属元素(マグネシウム及びカルシウム等)、並びに、次亜塩素酸とその他の金属元素との塩が挙げられる。
次亜塩素酸類としては、次亜塩素酸(HClO)、次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)、次亜塩素酸カリウム(NaClO)、又は、次亜塩素酸カルシウム(Ca(ClO))が好ましく、薬液の溶解能が優れる点から、次亜塩素酸ナトリウムがより好ましい。
薬液の溶解能がより優れる点から、次亜塩素酸類の含有量(複数の次亜塩素酸類を含有する場合はその合計含有量)は、薬液の全質量に対して、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1.0質量%以上が更に好ましく、5.0質量%以上が特に好ましく、15.0質量%以上が最も好ましい。
被処理部の平滑性がより優れる点から、次亜塩素酸類の含有量は、薬液の全質量に対して、40.0質量%以下が好ましく、30.0質量%以下がより好ましく、15.0質量%以下が更に好ましい。
薬液の溶解能と被処理部の平滑性とがよりバランス良く優れる点からは、次亜塩素酸類の含有量は、薬液の全質量に対して、0.1~15.0質量%が好ましく、0.5~5.0質量%がより好ましい。
薬液中の次亜塩素酸類の含有量は、イオンクロマトグラフ法で求められる。具体的な装置としては、例えば、サーモフィッシャー社のDionex ICS-2100が挙げられる。また、原料の組成が既知である場合、次亜塩素酸類の含有量を計算して求めてもよい。薬液中の次亜塩素酸類の含有量が測定限界以下である場合、薬液を濃縮した濃縮液を用いて解析すればよい。
<特定アニオン>
薬液は、特定アニオンを含有する。
特定アニオンとは、ClO (塩素酸イオン)、及び、Cl(塩化物イオン)からなる群から選択される1種のアニオンである。
薬液が含有する特定アニオンは1種でもよいし、2種でもよい。言い換えると、薬液は、ClO 及びClから選択される1種のみを含有してもよいし、ClO 及びClの両者を含有してもよい。
薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、1種の特定アニオンの含有量が、薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%である。
以下、薬液の全質量に対する5質量ppb~1質量%の含有量を「所定含有量」ともいい、薬液中に所定含有量で存在する特定アニオンを「所定含有量アニオン」ともいう。
薬液の溶解能がより優れる点から、所定含有量アニオンの含有量(つまり、所定含有量)は、薬液の全質量に対して、0.1質量%以下が好ましく、0.01質量%以下がより好ましい。
被処理部の平滑性がより優れる点から、所定含有量アニオンの含有量(つまり、所定含有量)は、薬液の全質量に対して、1質量ppm以上が好ましく、0.001質量%以上がより好ましく、0.1質量%超が更に好ましい。
薬液の溶解能と被処理部の平滑性とがよりバランス良く優れる点からは、所定含有量アニオンの含有量(つまり、所定含有量)は、薬液の全質量に対して、1質量ppm~0.1質量%が好ましく、0.001質量%~0.01質量%がより好ましい。
薬液が、2種の特定アニオンを含有する場合、上記2種の特定アニオン(ClO 及びCl)の含有量が、それぞれ、薬液の全質量に対して、1質量%以下(薬液の溶解能がより優れる点から、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下)である。
また、上記2種の特定アニオンの内の少なくとも1種の含有量が、薬液の全質量に対して、5質量ppb以上(被処理部の平滑性がより優れる点から、好ましくは1質量ppm以上、より好ましくは0.001質量%以上、更に好ましくは0.1質量%超)である。
言い換えると、薬液は、所定含有量アニオンを少なくとも1種含有し、かつ、いずれの特定アニオンの含有量も薬液の全質量に対して1質量%超になることはない。
被処理部の平滑性がより優れる点から、薬液は、2種の特定アニオン(ClO 及びCl)を含有し、ClO 及びClの含有量が、それぞれ、薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%であることが好ましい。
薬液が2種の所定含有量アニオンを含有する場合、そのうちの少なくとも1種の所定含有量アニオンの含有量は、1質量ppm~0.1質量%が好ましく、0.001~0.01質量%がより好ましい。2種の所定含有量アニオンの含有量が、それぞれ、上記範囲内であってもよい。
薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、薬液中の特定アニオンの合計含有量は、薬液の全質量に対して、5質量ppb超2質量%以下であり、2質量ppm~0.2質量%が好ましく、0.002~0.02質量%がより好ましい。
薬液中、特定アニオンの合計含有量に対する、次亜塩素酸類の含有量の比(質量比)は、薬液の溶解能がより優れる点から、5×10-1以上が好ましく、5×10以上がより好ましく、5×10以上が更に好ましい。被処理部の平滑性がより優れる点から、1×10以下が好ましく、2×10未満がより好ましく、1×10以下が更に好ましい。
薬液の溶解能と被処理部の平滑性とがよりバランス良く優れる点からは、5×10~1×10が好ましく、5×10~1×10がより好ましい。
薬液に特定アニオンを含有させる方法に制限はなく、例えば、特定アニオンを含有する化合物を主成分とする原料を、薬液の調製又は基板の処理直前等に、次亜塩素酸類の溶液に添加して、薬液に所定量の特定アニオンを含有させてもよいし、特定アニオンを不純物等として微量に含有する原料を薬液の調製に用いて、薬液に所定量の特定アニオンを含有させてもよい。
特定アニオンを含有する化合物としては、特に制限されず、例えば、次亜塩素酸類の溶液(好ましくは水溶液)中で解離して特定アニオンとカチオンとを生じる化合物が挙げられる。
より具体的な化合物としては、塩素酸(HClO)、塩酸(HCl)、及び、それらの塩(例えばアルカリ金属との塩、アルカリ土類金属との塩)が挙げられ、塩素酸、塩素酸ナトリウム(NaClO)、塩素酸カリウム(KClO)、塩酸、塩酸ナトリウム(NaCl)、又は、塩酸カリウム(KCl)が好ましく、塩素酸、又は、塩酸がより好ましい。
ClO 及びClの両者を含有する薬液の調製に使用される、ClO を含有する化合物及びClを含有する化合物の組合せとしては、特に制限されず、例えば、塩素酸及びその塩から選択される1種以上と、塩酸及びその塩から選択される1種以上との組合せが挙げられ、塩素酸、塩素酸ナトリウム又は塩素酸カリウムと、塩酸、塩酸ナトリウム又は塩酸カリウムとの組合せが好ましく、塩素酸と塩酸との組合せがより好ましい。
薬液中の特定アニオン及び後述する特定カチオンの含有量は、イオンクロマトグラフ法で求められる。具体的な装置としては、例えば、サーモフィッシャー社のDionex ICS-2100が挙げられる。また、原料の組成が既知である場合、特定アニオンの含有量を計算して求めてもよい。
<任意成分>
薬液は、上述した以外にもその他の任意成分を含有してもよい。以下、任意成分について説明する。
(特定カチオン)
薬液は、第4級アンモニウムカチオン、及び、第4級ホスホニウムカチオンからなる群から選択される1種以上の特定カチオンを含有してもよい。被処理部の平滑性がより優れる点から、薬液は特定カチオンを含有することが好ましい。
薬液が含有する特定カチオンは1種でもよいし、2種以上でもよい。言い換えると、薬液は、第4級アンモニウムカチオン及び第4級ホスホニウムカチオンから選択される1種のみを含有してもよいし、第4級アンモニウムカチオン及び第4級ホスホニウムカチオンの両者を含有してもよい。また、薬液は、2種以上の第4級アンモニウムカチオンを含有してもよいし、2種以上の第4級ホスホニウムカチオンを含有してもよい。
薬液に特定カチオンを含有させる方法に制限はなく、例えば、後述する第4級アンモニウム化合物及び第4級アンモニウム化合物から選択される化合物を、薬液を調製する際又は基板の処理直前に薬液に添加すればよい。
-第4級アンモニウムカチオン-
第4級アンモニウムカチオンは、窒素原子に4つの炭化水素基が置換してなるカチオンであれば特に制限されないが、下記式(1)で表されるカチオンが好ましい。
Figure 0007301055000001
式(1)中、R4A~R4Dは、それぞれ独立に、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、ベンジル基、又は、アリール基を表す。
アルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、又は、ブチル基がより好ましい。
ヒドロキシアルキル基としては、炭素数1~6のヒドロキシアルキル基が好ましく、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、又は、ヒドロキシブチル基がより好ましい。
アリール基としては、フェニル基、又は、ナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
式(1)中のR4A~R4Dとしては、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のヒドロキシアルキル基、又は、ベンジル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又は、ヒドロキシエチル基がより好ましく、メチル基、又は、エチル基が更に好ましい。
式(1)で表されるカチオンとしては、テトラメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン、テトラブチルアンモニウムカチオン、トリメチル(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムカチオン、ジメチルジ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムカチオン、メチルトリ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムカチオン、テトラ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムカチオン、又は、トリメチルベンジルアンモニウムカチオンが好ましく、テトラメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン、又は、テトラブチルアンモニウムカチオンがより好ましい。
また、式(1)で表されるカチオンとしては、特表2015-518068号公報に記載の第4級アンモニウム水酸化物が含有する第4級アンモニウムカチオンも好ましい。
薬液に第4級アンモニウムカチオンを含有させるために薬液に添加する第4級アンモニウム化合物は、上述した第4級アンモニウムカチオンを含有し、次亜塩素酸類の溶液(好ましくは水溶液)中で解離して第4級アンモニウムカチオンを生じる化合物であれば特に制限されない。
第4級アンモニウム化合物としては、例えば、第4級アンモニウム水酸化物、第4級アンモニウムフッ化物、第4級アンモニウム塩化物、第4級アンモニウム臭化物、第4級アンモニウムヨウ化物、第4級アンモニウムの酢酸塩、及び、第4級アンモニウムの炭酸塩が挙げられ、第4級アンモニウム水酸化物、又は、第4級アンモニウム塩化物が好ましく、第4級アンモニウム水酸化物がより好ましい。
第4級アンモニウム水酸化物としては、式(1)で表されるカチオンと水酸化物イオンとを含有する化合物が好ましく、テトラメチルアンモニウム水酸化物(TMAH)、テトラエチルアンモニウム水酸化物(TEAH)、エチルトリメチルアンモニウム水酸化物(ETMAH)、テトラプロピルアンモニウム水酸化物(TPAH)、テトラブチルアンモニウム水酸化物(TBAH)、トリメチル(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム水酸化物(コリン)、ジメチルジ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム水酸化物、メチルトリ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム水酸化物、テトラ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム水酸化物、又は、トリメチルベンジルアンモニウム水酸化物がより好ましく、TMAH、TEAH、ETMAH、TPAH、又は、TBAHが更に好ましい。
また、第4級アンモニウム水酸化物としては、特表2015-518068号公報に記載の第4級アンモニウム水酸化物を使用してもよい。
第4級アンモニウム水酸化物以外の第4級アンモニウム化合物としては、上述した好ましい第4級アンモニウム水酸化物の水酸化物イオン(OH)を対応するアニオンに代えた化合物が好ましい。
第4級アンモニウム塩化物としては、上述した好ましい第4級アンモニウム水酸化物の水酸化物イオン(OH)を塩化物イオン(Cl)に代えた化合物が好ましく、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、エチルトリメチルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、又は、テトラブチルアンモニウムクロリドがより好ましい。
-第4級ホスホニウムカチオン-
第4級ホスホニウムカチオンは、リン原子に4つの炭化水素基が置換してなるカチオンであれば特に制限されないが、下記式(2)で表されるカチオンが好ましい。
式(2)
式(2)中、R、R、R、及び、Rは、それぞれ独立に、置換基を有してもよい炭素数1~18の炭化水素基を表す。
炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、並びに、脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基との組み合わせである炭化水素基が挙げられる。炭素数2以上の脂肪族炭化水素基は、不飽和結合を有していてもよい。
炭化水素基としては、炭素数1~10のアルキル基(より好ましくは炭素数1~4のアルキル基)、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、又は、ナフチルメチル基が好ましい。
炭化水素基が有する置換基としては、例えば、アルキル(好ましくは炭素数1~6のアルキル)カルボニル基、ホルミル基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシ基)、ハロゲン原子、シアノ基、及び、シリル基が挙げられ、メチルカルボニル基、ホルミル基、メトキシ基、エトキシ基、塩素原子、又は、シアノ基が好ましい。
また、式(2)中、R、R、R、及び、Rの少なくとも1つが、炭素数4~10のアルキル基又はフェニル基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
第4級ホスホニウムカチオンとしては、例えば、アセトニルトリフェニルホスホニウムカチオン、アリルトリフェニルホスホニウムカチオン、ベンジルトリフェニルホスホニウムカチオン、trans-2-ブテン-1,4-ビス(トリフェニルホスホニウムカチオン)、(4-クロロベンジル)トリフェニルホスホニウムカチオン、(2-クロロベンジル)トリフェニルホスホニウムカチオン、(クロロメチル)トリフェニルホスホニウムカチオン、(シアノメチル)トリフェニルホスホニウムカチオン、(2,4-ジクロロベンジル)トリフェニルホスホニウムカチオン、(ホルミルメチル)トリフェニルホスホニウムカチオン、(メトキシメチル)トリフェニルホスホニウムカチオン、(1-ナフチルメチル)トリフェニルホスホニウムカチオン、テトラブチルホスホニウムカチオン、テトラフェニルホスホニウムカチオン、トリブチル(シアノメチル)ホスホニウムカチオン、及び、2-(トリメチルシリル)エトキシメチルトリフェニルホスホニウムカチオンが挙げられる。
中でも、アセトニルトリフェニルホスホニウムカチオン、アリルトリフェニルホスホニウムカチオン、ベンジルトリフェニルホスホニウムカチオン、テトラブチルホスホニウムカチオン、テトラフェニルホスホニウムカチオン、又は、トリブチル(シアノメチル)ホスホニウムカチオンが好ましく、アセトニルトリフェニルホスホニウムカチオン、アリルトリフェニルホスホニウムカチオン、ベンジルトリフェニルホスホニウムカチオン、テトラブチルホスホニウムカチオン、又は、テトラフェニルホスホニウムカチオンがより好ましい。
薬液に第4級ホスホニウムカチオンを含有させるために薬液に添加する第4級ホスホニウム化合物は、上述した第4級ホスホニウムカチオンを含有し、次亜塩素酸類の溶液(好ましくは水溶液)中で解離して第4級ホスホニウムカチオンを生じる化合物であれば特に制限されない。
第4級ホスホニウム化合物としては、例えば、第4級ホスホニウム水酸化物、第4級ホスホニウムフッ化物、第4級ホスホニウム塩化物、第4級ホスホニウム臭化物、第4級ホスホニウムヨウ化物、第4級ホスホニウムの酢酸塩、及び、第4級ホスホニウムの炭酸塩が挙げられ、第4級ホスホニウム水酸化物、又は、第4級ホスホニウム塩化物が好ましく、第4級ホスホニウム塩化物がより好ましい。
第4級ホスホニウム塩化物としては、式(2)で表されるカチオンと塩化物イオン(Cl)とを含有する化合物が好ましく、アセトニルトリフェニルホスホニウムクロリド、アリルトリフェニルホスホニウムクロリド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド、テトラブチルホスホニウムクロリド、テトラフェニルホスホニウムクロリド、又は、トリブチル(シアノメチル)ホスホニウムクロリドがより好ましく、アセトニルトリフェニルホスホニウムクロリド、アリルトリフェニルホスホニウムクロリド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド、テトラブチルホスホニウムクロリド、又は、テトラフェニルホスホニウムクロリドが更に好ましい。
特定カチオンとしては、第4級アンモニウムカチオン、及び、第4級ホスホニウムカチオンのいずれでもよいが、薬液は、特定カチオンとして第4級アンモニウムカチオンを少なくとも含有することが好ましい。
薬液中の特定カチオンの含有量(複数の特定カチオンを含有する場合は合計含有量。以下同じ)は、被処理部の平滑性がより優れる点から、薬液の全質量に対して、1質量ppm以上が好ましく、0.001質量%以上がより好ましく、0.005質量%以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、薬液の溶解能がより優れる点から、薬液の全質量に対して、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましい。
薬液中、特定カチオンの含有量に対する、次亜塩素酸類の含有量の比(質量比)は、薬液の溶解能がより優れる点から、1×10-2以上が好ましく、1×10-1以上がより好ましい。また、特定カチオンの含有量に対する、次亜塩素酸類の含有量の比(質量比)は、被処理部の平滑性より優れる点から、1×10以下が好ましく、1×10以下がより好ましく、2×10以下が更に好ましい。
(pH調整剤)
薬液は、pH調整剤を含有してもよい。
pH調整剤としては、例えば、無機酸、有機酸、有機塩基、及び、無機塩基が挙げられる。
pH調整剤は、薬液のpHが後述する好ましい範囲になるよう、適宜、使用するpH調整剤の種類を選択し、含有量を調整すればよい。
pH調整剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
無機酸及び有機酸の具体例としては、硫酸、酢酸、硝酸、リン酸、及び、フッ酸が挙げられる。中でも、硫酸、硝酸、又は、フッ酸が好ましく、硫酸がより好ましい。
なお、硫酸、酢酸、硝酸、リン酸、及び、フッ酸は、それぞれ、HSO、CHCOOH、HNO、HPO、及び、HFが、水に溶解した水溶液を意図する。
有機塩基及び無機塩基の具体例としては、アンモニア水、水溶性アミン、アルカリ金属水酸化物、及び、アルカリ土類金属水酸化物が挙げられる。
また、薬液は、有機塩基として、上述した第4級アンモニウム水酸化物を含有していてもよい。言い換えれば、薬液が第4級アンモニウム水酸化物を含有する場合、第4級アンモニウム水酸化物は、特定カチオンの供給源としての機能と、pH調整剤としての機能とを併せ持つ。
本明細書において、水溶性アミンとは、1Lの水中に50g以上溶解し得るアミンを意図する。また、水溶性アミンとして、アンモニア水は含めない。
水溶性アミンとしては、例えば、ジグリコールアミン(DGA)、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミン、メトキシエチルアミン、メトキシプロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、トリメチルアミン、及び、トリエチルアミンが挙げられる。また、水溶性アミンとして、無置換ヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン誘導体を使用してもよい。
アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び、水酸化カルシウムが挙げられる。
pH調整剤として有機塩基又は無機塩基を使用する場合は、半導体デバイスの電気特性に影響を及ぼしにくい点、及び、次亜塩素酸類との反応性が低い点から、第4級アンモニウム水酸化物、又は、水溶性アミンが好ましい。
(溶剤)
薬液は、溶剤を含有してもよい。
溶剤としては、水、及び、有機溶剤が挙げられ、水が好ましい。
水は、不可避的な微量混合成分を含有してもよい。中でも、蒸留水、イオン交換水、又は、超純水といった浄化処理を施された水が好ましく、半導体製造に使用される超純水がより好ましい。
薬液中の水の濃度は、特に制限されないが、60質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、97質量%以上が更に好ましい。また、上限値は、特に制限されないが、99.9質量%以下が好ましく、99質量%以下がより好ましい。
薬液は、上述した成分以外の成分(他の成分)を含有してもよい。
他の成分としては、特に制限はなく、公知の成分が挙げられる。例えば、特開2014-93407号公報の段落0026等に記載、特開2013-55087号公報の段落0024~0027等に記載、及び、特開2013-12614号公報の段落0024~0027等に記載の各界面活性剤が挙げられる。
また、特開2014-107434号公報の段落0017~0038、特開2014-103179号公報の段落0033~0047、及び、特開2014-93407号公報の段落0017~0049等に開示の各添加剤(防食剤等)が挙げられる。
薬液のpHは、特に制限されず、例えば13.0以下である。中でも、薬液の溶解能と被処理部の平滑性がよりバランス良く優れる点から、10.0以下が好ましく、7.0超9.0未満がより好ましく、7.5~8.5が更に好ましい。
つまり、薬液がpH調整剤を含有する場合、pH調整剤の含有量は、薬液のpHが上記範囲になる量が好ましい。
本明細書において、薬液のpHは、室温(25℃)において、pH計(F-71S(品番)、株式会社堀場製作所製)で測定した値である。
薬液の調製方法は特に制限されず、例えば、所定の原料を混合ミキサー等の攪拌機を用いて十分に混合する方法が挙げられる。
また、調製方法としては、設定pHに予め調整しておいてから混合する方法、又は、混合後に設定pHに調整する方法も挙げられる。更に、濃縮液を製造して、使用時に希釈して所定の濃度へと調整する方法を用いることもできる。また、濃縮液を希釈後、設定pHに調整して用いることもできる。また、濃縮液に対して設定量の希釈用の水を添加することもでき、また希釈用の水に所定量の濃縮液を添加することもできる。
<被処理物>
薬液は、基板上の遷移金属含有物を除去するために用いられる。
なお、本明細書における「基板上」とは、例えば、基板の表裏、側面、及び、溝内等のいずれも含有する。また、基板上の遷移金属含有物とは、基板の表面上に直接遷移金属含有物がある場合のみならず、基板上に他の層を介して遷移金属含有物がある場合も含有する。
遷移金属含有物に含有される遷移金属は、例えば、Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、Co(コバルト)、Cr(クロム)、Hf(ハフニウム)、Os(オスミウム)、Pt(白金)、Ni(ニッケル)、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Zr(ジルコニウム)、Mo(モリブデン)、La(ランタン)、W(タングステン)、及び、Ir(イリジウム)から選択される金属Mが挙げられる。
つまり、遷移金属含有物としては、金属M含有物が好ましい。
中でも、遷移金属含有物としては、Ru含有物がより好ましい。つまり、薬液は、Ru含有物の除去に用いられることがより好ましい。
Ru含有物中のRu原子の含有量は、Ru含有物の全質量に対して、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましく、90質量%以上が特に好ましい。上限は特に制限されず、100質量%が挙げられる。
遷移金属含有物は、遷移金属(遷移金属原子)を含有する物質でありさえすればよく、例えば、遷移金属の単体、遷移金属を含有する合金、遷移金属の酸化物、遷移金属の窒化物、及び、遷移金属の酸窒化物が挙げられる。中でも、遷移金属含有物としては、Ruの単体、Ruの合金、Ruの酸化物、Ruの窒化物、又は、Ruの酸窒化物が好ましい。
なお、上記酸化物、窒化物、及び、酸窒化物は、遷移金属を含有する、複合酸化物、複合窒化物、及び、複合酸窒化物でもよい。
遷移金属含有物中の遷移金属原子の含有量は、遷移金属含有物全質量に対して、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましい。
上限は、遷移金属含有物が遷移金属そのものであってもよいことから、100質量%である。
被処理物は、遷移金属含有物を有する基板である。つまり、被処理物は、基板と、基板上にある遷移金属含有物とを少なくとも含有する。
基板の種類は特に制限されないが、半導体基板が好ましい。
上記基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、及び、光磁気ディスク用基板等の各種基板が挙げられる。
半導体基板を構成する材料としては、ケイ素、ケイ素ゲルマニウム、及び、GaAs等の第III-V族化合物、並びに、それらの任意の組合せが挙げられる。
薬液による処理がなされた被処理物の用途は、特に制限されず、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)、FRAM(登録商標)(Ferroelectric Random Access Memory)、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、及び、PRAM(Phase change Random Access Memory)に使用してもよいし、ロジック回路及びプロセッサ等に使用してもよい。
基板上の遷移金属含有物の種類は、上述した通りである。
基板上の遷移金属含有物の形態は特に制限されず、例えば、膜状に配置された形態(遷移金属含有膜)、配線状に配置された形態(遷移金属含有配線)、及び、粒子状に配置された形態のいずれであってもよい。上述したように、遷移金属としてはRuが好ましく、被処理物としては、基板と、基板上に配置されたRu含有膜、Ru含有配線、又は粒子状のRu含有物とを含有する被処理物が好ましい。
なお、遷移金属含有物が粒子状に配置された形態としては、例えば、後述するように、遷移金属含有膜が配置された基板に対してドライエッチングを施した後に、残渣として粒子状の遷移金属含有物が付着している基板、及び、遷移金属含有膜に対してCMP(chemical mechanical polishing、化学的機械的研磨処理)を施した後に、残渣として粒子状の遷移金属含有物が付着している基板が挙げられる。
遷移金属含有膜の厚みは特に制限されず、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、50nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、10nm以下が更に好ましい。
遷移金属含有膜は、基板の片側の主面上にのみに配置されていてもよいし、両側の主面上に配置されていてもよい。また、遷移金属含有膜は、基板の主面全面に配置されていてもよいし、基板の主面の一部に配置されていてもよい。
また、上記被処理物は、遷移金属含有物以外に、所望に応じた種々の層、及び/又は、構造を含有していてもよい。例えば、基板上には、金属配線、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、絶縁層、強磁性層、及び/又は、非磁性層等が配置されていてもよい。
基板は、曝露された集積回路構造、例えば金属配線及び誘電材料等の相互接続機構を含有していてもよい。相互接続機構に使用する金属及び合金としては、例えば、アルミニウム、銅アルミニウム合金、銅、チタン、タンタル、コバルト、ケイ素、窒化チタン、窒化タンタル、及び、タングステンが挙げられる。基板は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及び/又は、炭素ドープ酸化ケイ素の層を含有していてもよい。
基板の大きさ、厚さ、形状、及び、層構造等は、特に制限はなく、所望に応じ適宜選択できる。
本発明の処理方法に用いる被処理物は、上述したように、基板上に遷移金属含有物を有する。
被処理物の製造方法は、特に制限されない。例えば、スパッタリング法、化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法等で、基板上に遷移金属含有膜を形成できる。なお、スパッタリング法及びCVD法等により遷移金属含有膜を形成した場合、遷移金属含有膜が配置された基板の裏面(遷移金属含有膜側とは反対側の表面)にも、遷移金属含有物が付着する場合がある。
また、所定のマスクを介して上記方法を実施して、基板上に遷移金属含有配線を形成してもよい。
また、遷移金属含有膜又は遷移金属含有配線が配置された基板であって、所定の処理が施された基板を、処理方法の被処理物として用いてもよい。
例えば、遷移金属含有膜又は遷移金属含有配線が配置された基板をドライエッチングに供して、遷移金属を含有するドライエッチング残渣を有する基板を製造してもよい。また、遷移金属含有膜又は遷移金属含有配線が配置された基板をCMPに供して、遷移金属含有物を有する基板を製造してもよい。
[基板の処理方法]
基板の処理方法(以後、「本処理方法」ともいう)は、上述した薬液を用いて、基板上の遷移金属含有物を除去する工程Aを含有する。
上述したように、遷移金属含有物がRu含有物を含有する場合に、本処理方法を適用することが好ましい。
本処理方法で用いられる薬液は、上述した通りである。
また、本処理方法の被処理物である、遷移金属含有物を含有する基板に関しても、上述した通りである。
工程Aの具体的な方法としては、薬液と、被処理物である遷移金属含有物が配置された基板とを接触させる方法が挙げられる。
接触させる方法は特に制限されず、例えば、タンクに入れた薬液中に被処理物を浸漬する方法、被処理物上に薬液を噴霧する方法、被処理物上に薬液を流す方法、及び、それらの任意の組み合わせが挙げられる。中でも、被処理物を薬液に浸漬する方法が好ましい。
更に、薬液の洗浄能力をより増進するために、機械式撹拌方法を用いてもよい。
機械式撹拌方法としては、例えば、被処理物上で薬液を循環させる方法、被処理物上で薬液を流過又は噴霧させる方法、及び、超音波又はメガソニックにて薬液を撹拌する方法等が挙げられる。
工程Aの処理時間は、適宜調整できる。処理時間(薬液と被処理物との接触時間)は特に制限されないが、0.25~10分間が好ましく、0.5~2分間がより好ましい。
処理の際の薬液の温度は特に制限されないが、20~75℃が好ましく、20~60℃がより好ましく、40~65℃が更に好ましく。50~65℃が特に好ましい。
工程Aにおいては、薬液中の次亜塩素酸類、及び/又は、特定アニオンの濃度を測定しながら、必要に応じて、薬液中に溶剤(好ましくは、水)を添加する処理を実施してもよい。本処理を実施することにより、薬液中の成分濃度を所定の範囲に安定的に保つことができる。
工程Aの具体的な好適態様としては、薬液を用いて基板上に配置された遷移金属含有配線をリセスエッチング処理する工程A1、薬液を用いて遷移金属含有膜が配置された基板の外縁部の遷移金属含有膜を除去する工程A2、薬液を用いて遷移金属含有膜が配置された基板の裏面に付着する遷移金属含有物を除去する工程A3、薬液を用いてドライエッチング後の基板上の遷移金属含有物を除去する工程A4、又は、薬液を用いて化学的機械的研磨処理後の基板上の遷移金属含有物を除去する工程A5が挙げられる。
中でも、工程Aは、工程A2又は工程A3であることがより好ましい。
以下、上記各処理に用いられる本処理方法について説明する。
<工程A1>
工程Aとしては、薬液を用いて基板上に配置された遷移金属含有配線をリセスエッチング処理する工程A1が挙げられる。
図1に、工程A1のリセスエッチング処理の被処理物である遷移金属含有配線を含有する基板(以後、「配線基板」ともいう)の一例を示す断面上部の模式図を示す。
図1に示す配線基板10aは、図示しない基板と、基板上に配置された溝を含有する絶縁膜12と、溝の内壁に沿って配置されたバリアメタル層14と、溝内部に充填された遷移金属含有配線16とを含有する。
配線基板中の基板及び遷移金属含有配線は、上述した通りである。
遷移金属含有配線としては、Ru含有配線(Ruを含有する配線)が好ましい。Ru含有配線は、Ruの単体、Ruの合金、Ruの酸化物、Ruの窒化物、又は、Ruの酸窒化物を含有することが好ましい。
配線基板中のバリアメタル層を構成する材料は特に制限されず、例えば、TiN及びTaNが挙げられる。
なお、図1においては、配線基板がバリアメタル層を含有する態様について述べたが、バリアメタル層を含有しない配線基板であってもよい。
配線基板の製造方法は特に制限されず、例えば、基板上に絶縁膜を形成する工程と、上記絶縁膜に溝を形成する工程と、絶縁膜上にバリアメタル層を形成する工程と、上記溝を充填するように遷移金属含有膜を形成する工程と、遷移金属含有膜に対して平坦化処理を施す工程と、を含有する方法が挙げられる。
工程A1においては、上述した薬液を用いて、配線基板中の遷移金属含有配線に対してリセスエッチング処理を行うことで、上遷移金属含有配線の一部を除去して、凹部を形成することができる。
より具体的には、工程A1を実施すると、図2の配線基板10bに示すように、バリアメタル層14及び遷移金属含有配線16の一部が除去されて、凹部18が形成される。
工程A1の具体的な方法としては、薬液と、配線基板とを接触させる方法が挙げられる。
薬液と配線基板との接触方法は、上述した通りである。
薬液と配線基板との接触時間及び薬液の温度の好適範囲は、上述した通りである。
(工程B)
なお、工程A1の前、又は、工程A1の後に、必要に応じて、所定の溶液(以後、「特定溶液」ともいう)を用いて、工程A1で得られた基板を処理する工程Bを実施してもよい。
特に、上述したように、基板上にバリアメタル層が配置されている場合、遷移金属含有配線を構成する成分とバリアメタル層を構成する成分とでは、その種類によって薬液に対する溶解性が異なる場合がある。そのような場合、バリアメタル層に対してより溶解性が優れる溶液を用いて、遷移金属含有配線とバリアメタル層との溶解の程度を調整することが好ましい。
このような点から、特定溶液は、遷移金属含有配線に対する溶解性が乏しく、バリアメタル層を構成する物質に対して溶解性が優れる溶液が好ましい。
特定溶液としては、例えば、フッ酸と過酸化水素水との混合液(FPM)、硫酸と過酸化水素水との混合液(SPM)、アンモニア水と過酸化水素水との混合液(APM)、及び、塩酸と過酸化水素水との混合液(HPM)からなる群から選択される溶液が挙げられる。
FPMの組成は、例えば、「フッ酸:過酸化水素水:水=1:1:1」~「フッ酸:過酸化水素水:水=1:1:200」の範囲内(体積比)が好ましい。
SPMの組成は、例えば、「硫酸:過酸化水素水:水=3:1:0」~「硫酸:過酸化水素水:水=1:1:10」の範囲内(体積比)が好ましい。
APMの組成は、例えば、「アンモニア水:過酸化水素水:水=1:1:1」~「アンモニア水:過酸化水素水:水=1:1:30」の範囲内(体積比)が好ましい。
HPMの組成は、例えば、「塩酸:過酸化水素水:水=1:1:1」~「塩酸:過酸化水素水:水=1:1:30」の範囲内(体積比)が好ましい。
なお、これらの好ましい組成比の記載は、フッ酸は49質量%フッ酸、硫酸は98質量%硫酸、アンモニア水は28質量%アンモニア水、塩酸は37質量%塩酸、過酸化水素水は31質量%過酸化水素水である場合における組成比を意図する。
中でも、バリアメタル層の溶解能の点から、SPM、APM、又は、HPMが好ましい。
ラフネスの低減の点からは、APM、HPM、又は、FPMが好ましく、APMがより好ましい。
性能が、バランス良く優れる点からは、APM又はHPMが好ましい。
工程Bにおいて、特定溶液を用いて、工程A1で得られた基板を処理する方法としては、特定溶液と工程A1で得られた基板とを接触させる方法が好ましい。
特定溶液と工程A1で得られた基板とを接触させる方法は特に制限されず、例えば、薬液を基板に接触させるのと同様の方法が挙げられる。
特定溶液と工程A1で得られた基板との接触時間は、例えば、0.25~10分間が好ましく、0.5~5分間がより好ましい。
本処理方法においては、工程A1と工程Bとを交互に繰り返し実施してもよい。
交互に繰り返し行う場合は、工程A1及び工程Bはそれぞれ1~10回実施されることが好ましい。また、工程A1と工程Bとを交互に繰り返し行う場合、最初に行う工程及び最後に行う工程は、工程A1及び工程Bのいずれであってもよい。
<工程A2>
工程Aとしては、薬液を用いて遷移金属含有膜が配置された基板の外縁部の遷移金属含有膜を除去する工程A2が挙げられる。
図3に、工程A2の被処理物である遷移金属含有膜が配置された基板の一例を示す模式図(上面図)を示す。
図3に示す、工程A2の被処理物20は、基板22と、基板22の片側の主面上(実線で囲まれた全域)に配置された遷移金属含有膜24とを含有する積層体である。後述するように、工程A2では、被処理物20の外縁部26(破線の外側の領域)に位置する遷移金属含有膜24が除去される。
被処理物中の基板及び遷移金属含有膜は、上述した通りである。
なお、遷移金属含有膜としては、Ru含有膜(Ruを含有する膜)が好ましい。Ru含有膜は、Ruの単体、Ruの合金、Ruの酸化物、Ruの窒化物、又は、Ruの酸窒化物を含有することが好ましい。
工程A2の具体的な方法は特に制限されず、例えば、上記基板の外縁部の遷移金属含有膜にのみ薬液が接触するように、ノズルから薬液を供給する方法が挙げられる。
工程A2の処理の際には、特開2010-267690号公報、特開2008-80288号公報、特開2006-100368号公報、及び、特開2002-299305号公報に記載の基板処理装置及び基板処理方法を好ましく適用できる。
薬液と被処理物との接触方法は、上述した通りである。
薬液と被処理物との接触時間及び薬液の温度の好適範囲は、上述した通りである。
<工程A3>
工程Aとしては、薬液を用いて遷移金属含有膜が配置された基板の裏面に付着する遷移金属含有物を除去する工程A3が挙げられる。
工程A3の被処理物としては、工程A2で用いられた被処理物が挙げられる。工程A2で用いられる、基板と、基板の片側の主面上に遷移金属含有膜が配置された被処理物を形成する際には、スパッタリング及びCVD等で遷移金属含有膜を形成される。その際、基板の遷移金属含有膜側とは反対側の表面上(裏面上)には、遷移金属含有物が付着する場合がある。このような被処理物中の遷移金属含有物を除去するために、工程A3が実施される。
工程A3の具体的な方法は特に制限されず、例えば、上記基板の裏面にのみ薬液が接触するように、薬液を吹き付ける方法が挙げられる。
薬液と被処理物との接触方法は、上述した通りである。
薬液と被処理物との接触時間及び薬液の温度の好適範囲は、上述した通りである。
<工程A4>
工程Aとしては、薬液を用いてドライエッチング後の基板上の遷移金属含有物を除去する工程A4が挙げられる。
図4に、工程A4の被処理物の一例を示す模式図を示す。
図4に示す被処理物30は、基板32上に、遷移金属含有膜34、エッチング停止層36、層間絶縁膜38、メタルハードマスク40をこの順に備え、ドライエッチング工程等を経たことで所定位置に遷移金属含有膜34が露出するホール42が形成されている。つまり、図4に示す被処理物は、基板32と、遷移金属含有膜34と、エッチング停止層36と、層間絶縁膜38と、メタルハードマスク40とをこの順で備え、メタルハードマスク40の開口部の位置において、その表面から遷移金属含有膜34の表面まで貫通するホール42を備える積層物である。ホール42の内壁44は、エッチング停止層36、層間絶縁膜38及びメタルハードマスク40からなる断面壁44aと、露出された遷移金属含有膜34からなる底壁44bとで構成され、ドライエッチング残渣46が付着している。
ドライエッチング残渣は、遷移金属含有物を含有する。
遷移金属含有膜としては、Ru含有膜(Ruを含有する膜)が好ましい。Ru含有膜は、Ruの単体、Ruの合金、Ruの酸化物、Ruの窒化物、又は、Ruの酸窒化物を含有することが好ましい。
遷移金属含有物としては、Ru含有物が好ましい。Ru含有物は、Ruの単体、Ruの合金、Ruの酸化物、Ruの窒化物、又は、Ruの酸窒化物を含有することが好ましい。
層間絶縁膜及びメタルハードマスクとしては、公知の材料が選択される。
なお、図4においては、メタルハードマスクを用いる態様について述べたが、公知のフォトレジスト材料を用いて形成されるレジストマスクを用いてもよい。
工程A4の具体的な方法としては、薬液と、上記被処理物とを接触させる方法が挙げられる。
薬液と配線基板との接触方法は、上述した通りである。
薬液と配線基板との接触時間及び薬液の温度の好適範囲は、上述した通りである。
<工程A5>
工程Aとしては、薬液を用いて化学的機械的研磨処理(CMP:chemical mechanical polishing)後の基板上の遷移金属含有物を除去する工程A5が挙げられる。
絶縁膜の平坦化、接続孔の平坦化、及び、ダマシン配線等の製造工程にCMP技術が導入されている。CMP後の基板は、多量に研磨粒子に用いられる粒子及び金属不純物等により汚染される場合がある。そのため、次の加工段階に入る前にこれらの汚染物を除去し、洗浄する必要がある。そこで、工程A5を実施することにより、CMPの被処理物が遷移金属含有配線又は遷移金属含有膜を含有する場合に発生して基板上に付着する遷移金属含有物を除去できる。
工程A5の被処理物は、上述したように、CMP後の、遷移金属含有物を含有する基板が挙げられる。
遷移金属含有物としては、Ru含有物が好ましい。Ru含有物は、Ruの単体、Ruの合金、Ruの酸化物、Ruの窒化物、又は、Ruの酸窒化物を含有することが好ましい。
工程A5の具体的な方法としては、薬液と、上記被処理物とを接触させる方法が挙げられる。
薬液と配線基板との接触方法は、上述した通りである。
薬液と配線基板との接触時間及び薬液の温度の好適範囲は、上述した通りである。
<工程C>
本処理工程は、上記工程Aの後に、必要に応じて、リンス液を用いて、工程Aで得られた基板に対してリンス処理を行う工程Cを含有していてもよい。
薬液を基板と接触させることで、薬液の次亜塩素酸類に由来する塩素化合物が基板の表面上に残存塩素(Cl残り)として付着する場合がある。このような残存塩素(Cl残り)が以降のプロセス及び/又は最終製品に悪影響を与える恐れがある。リンス工程を行うことで、基板の表面から残存塩素(Cl残り)を除去できる。
リンス液としては、例えば、フッ酸(好ましくは0.001~1質量%フッ酸)、塩酸(好ましくは0.001~1質量%塩酸)、過酸化水素水(好ましくは0.5~31質量%過酸化水素水、より好ましくは3~15質量%過酸化水素水)、フッ酸と過酸化水素水との混合液(FPM)、硫酸と過酸化水素水との混合液(SPM)、アンモニア水と過酸化水素水との混合液(APM)、塩酸と過酸化水素水との混合液(HPM)、二酸化炭素水(好ましくは10~60質量ppm二酸化炭素水)、オゾン水(好ましくは10~60質量ppmオゾン水)、水素水(好ましくは10~20質量ppm水素水)、クエン酸水溶液(好ましくは0.01~10質量%クエン酸水溶液)、酢酸(好ましくは酢酸原液、又は0.01~10質量%酢酸水溶液)、硫酸(好ましくは1~10質量%硫酸水溶液)、アンモニア水(好ましくは0.01~10質量%アンモニア水)、イソプロピルアルコール(IPA)、次亜塩素酸水溶液(好ましくは1~10質量%次亜塩素酸水溶液)、王水(好ましくは「37質量%塩酸:60質量%硝酸」の体積比として「2.6:1.4」~「3.4:0.6」の配合に相当する王水)、超純水、硝酸(好ましくは0.001~1質量%硝酸)、過塩素酸(好ましくは0.001~1質量%過塩素酸)、シュウ酸水溶液(好ましくは0.01~10質量%水溶液)、又は、過ヨウ素酸水溶液(好ましくは0.5~10質量%過ヨウ素酸水溶液。過ヨウ素酸は、例えば、オルト過ヨウ素酸及びメタ過ヨウ素酸が挙げられる)が好ましい。
FPM、SPM、APM、及び、HPMとして好ましい条件は、例えば、上述の特定溶液として使用される、FPM、SPM、APM、及び、HPMとしての好ましい条件と同様である。
なお、フッ酸、硝酸、過塩素酸、及び、塩酸は、それぞれ、HF、HNO、HClO、及び、HClが、水に溶解した水溶液を意図する。
オゾン水、二酸化炭素水、及び、水素水は、それぞれ、O、CO、及び、Hを水に溶解させた水溶液を意図する。
リンス工程の目的を損なわない範囲で、これらのリンス液を混合して使用してもよい。
中でも、リンス液としては、リンス工程後の基板表面における残存塩素をより減少させる点から、二酸化炭素水、オゾン水、水素水、フッ酸、クエン酸水溶液、塩酸、硫酸、アンモニア水、過酸化水素水、SPM、APM、HPM、IPA、次亜塩素酸水溶液、王水、又は、FPMが好ましく、フッ酸、塩酸、過酸化水素水、SPM、APM、HPM、又は、FPMがより好ましい。
工程Cの具体的な方法としては、リンス液と、被処理物である工程Aで得られた基板とを接触させる方法が挙げられる。
接触させる方法としては、タンクに入れたリンス液中に基板を浸漬する方法、基板上にリンス液を噴霧する方法、基板上にリンス液を流す方法、又はそれらの任意の組み合わせた方法で実施される。
処理時間(リンス液と被処理物との接触時間)は特に制限されず、例えば、5秒間~5分間である。
処理の際のリンス液の温度は特に制限されないが、一般に、16~60℃が好ましく、18~40℃がより好ましい。リンス液として、SPMを用いる場合、その温度は90~250℃が好ましい。
また、本処理方法は、工程Cの後に、必要に応じて、乾燥処理を実施する工程Dを含有していてもよい。乾燥処理の方法は特に制限されず、スピン乾燥、基板上での乾燥ガスの流動、基板の加熱手段例えばホットプレート又は赤外線ランプによる加熱、IPA(イソプロピルアルコール)蒸気乾燥、マランゴニ乾燥、ロタゴニ乾燥、及び、それらの組合せが挙げられる。
乾燥時間は、用いる特定の方法に応じて変わるが、通例は30秒~数分程度である。
本処理方法は、基板について行われるその他の工程の前又は後に組み合わせて実施してもよい。本処理方法を実施する中にその他の工程に組み込んでもよいし、その他の工程の中に本処理方法を組み込んで実施してもよい。
その他の工程としては、例えば、金属配線、ゲート構造、ソース構造、ドレイン構造、絶縁層、強磁性層及び/又は非磁性層等の各構造の形成工程(層形成、エッチング、化学機械研磨、変成等)、レジストの形成工程、露光工程及び除去工程、熱処理工程、洗浄工程、並びに、検査工程等が挙げられる。
本処理方法において、バックエンドプロセス(BEOL:Back end of the line)中で行っても、フロントエンドプロセス(FEOL:Front end of the line)中で行ってもよいが、本発明の効果をより発揮できる観点から、フロントエンドプロセス中で行うことが好ましい。
以下に実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により制限的に解釈されるべきものではない。
[薬液の調製]
次亜塩素酸類を所定の濃度で含有する水溶液(混合液)を調製した後、更に、特定アニオンの供給源、及び、pH調整剤を添加して、下記表1に示す配合の薬液を調製した。
以下に、薬液の調製に用いた次亜塩素酸類、特定アニオン及び/又は特定カチオンの供給源として使用された化合物、並びに、pH調整剤を示す。薬液の調製に用いた原料はいずれも、半導体グレードの高純度原料であった。
(次亜塩素酸類)
NaClO:次亜塩素酸ナトリウム
KClO:次亜塩素酸カリウム
Ca(ClO):次亜塩素酸カルシウム
HClO:次亜塩素酸
(特定アニオン及び/又は特定カチオンの供給源)
HClO:塩素酸
NaClO:塩素酸ナトリウム
KClO:塩素酸カリウム
HCl:塩酸
NaCl:塩化ナトリウム
KCl:塩化カリウム
N(CHCl:テトラメチルアンモニウムクロリド
N(CCl:テトラエチルアンモニウムクロリド
N(C)(CHCl:エチルトリメチルアンモニウムクロリド
N(CCl:テトラプロピルアンモニウムクロリド
P(CCl:テトラフェニルホスホニウムクロリド
(pH調整剤)
硫酸(95質量%硫酸)
硝酸(60質量%硝酸)
フッ酸(49質量%フッ酸)
TMAH:テトラメチルアンモニウム水酸化物
TEAH:テトラエチルアンモニウム水酸化物
ETMAH:エチルトリメチルアンモニウム水酸化物
TBAH:テトラブチルアンモニウム水酸化物
なお、各特定アニオンの供給源の添加量は、薬液の全質量に対する各特定アニオンの含有量が、「ClO 」欄の「含有量」欄、又は、「Cl」欄の「含有量」欄に記載された値になる量であった。
また、特定カチオンの供給源の添加量は、薬液の全質量に対する特定カチオンの含有量が、「特定カチオン」欄の「含有量」欄に記載された値になる量であり、pH調整剤の添加量は、薬液が「薬液のpH」欄に示したpHになる量であった。なお、pH調整剤が特定カチオンの供給源を兼ねる場合、「特定カチオン」欄の「含有量」欄に、そのpH調整剤を添加した後の薬液が含有する特定カチオンの含有量を示す。
表中に記載される成分以外(残部)は水である。
[試験]
市販のシリコンウエハ(直径:12インチ)の一方の表面上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法によりルテニウム層を形成した基板をそれぞれ準備した。ルテニウム層の厚さは15nmとした。
得られた基板を、薬液を満たした容器に入れ、薬液を撹拌してルテニウム層の除去処理を実施した。薬液の温度は60℃とした。
[評価]
<溶解能>
ルテニウム層が消失するまでに要した時間(除去所要時間)を測定し、下記基準に当てはめて薬液の溶解能を評価した。
なお、除去所要時間が短いほど、薬液の溶解能が優れる。
A:除去所要時間≦30秒
B:30秒<除去所要時間≦45秒
C:45秒<除去所要時間≦60秒
D:60秒<除去所要時間≦120秒
E:120秒<除去所要時間
<平滑性>
溶解能の評価で確認された除去所要時間の半分の時間だけ除去処理を実施した時点で除去処理を中断し、ルテニウム層の表面を走査型電子顕微鏡で観察して、被処理部の平滑性を下記基準で評価した。
なお、溶解能の評価がEであった薬液を用いた場合は、120秒間除去処理を行った時点での、ルテニウム層の表面を走査型電子顕微鏡で観察して平滑性を評価した。
A:ルテニウム層の表面が滑らかで、ラフネスがない。
B:ルテニウム層の表面が滑らかで、ほぼラフネスがない。
C:ルテニウム層の表面が滑らかで、若干ラフネスがある(Bよりラフネスが多い)。
D:ルテニウム層の表面に粗さがあるが、許容レベル。
E:ルテニウム層の表面が粗い。
結果を表1に示す。
表1中、「E+n(nは整数)」及び「E-n(nは整数)」の記載は、それぞれ、「×10+n」及び「×10-n」を意味する。
「次亜塩素酸類/特定アニオン」の欄は、薬液中、特定アニオンの含有量(薬液がClO 及びClの両者を含有する場合はその合計含有量)に対する次亜塩素酸類の含有量の質量比を意味する。
「次亜塩素酸類/特定カチオン」の欄は、薬液中、特定カチオンの含有量に対する次亜塩素酸類の含有量の質量比を意味する。
Figure 0007301055000002
Figure 0007301055000003
Figure 0007301055000004
表に示す結果から、本発明の薬液は、遷移金属含有物に対する優れた溶解能を有し、かつ、被処理部の優れた平滑性を実現できることが確認された。
薬液の溶解能がより優れる点からは、次亜塩素酸類の含有量(合計含有量)は、薬液の全質量に対して、5.0質量%以上が好ましく、15.0質量%以上がより好ましいことが確認された(実施例2~5の比較、実施例14~17の比較、実施例31~34の比較)。
被処理部の平滑性がより優れる点からは、次亜塩素酸類の含有量は、薬液の全質量に対して、15.0質量%以下が好ましいことが確認された(実施例4~5の比較、実施例16~17の比較、実施例33~34の比較)。
薬液の溶解能がより優れる点からは、薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、1種の特定アニオンの含有量は、薬液の全質量に対して、0.1質量%以下が好ましく(実施例1及び2の比較、実施例13及び14の比較)、薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、2種の特定アニオンの含有量は、それぞれ、薬液の全質量に対して、0.1質量%以下が好ましいことが確認された(実施例30及び31の比較)。
中でも、薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、1種の特定アニオンの含有量は、薬液の全質量に対して、0.01質量%以下がより好ましく(実施例2及び6の比較、実施例14及び18の比較)、薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、2種の特定アニオンの含有量は、それぞれ、薬液の全質量に対して、0.01質量%以下がより好ましいことが確認された(実施例31及び35の比較)。
被処理部の平滑性がより優れる点からは、薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、1種の特定アニオンの含有量は、1質量ppm以上が好ましく(実施例10及び12の比較、実施例27及び29の比較)、薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、2種の特定アニオンの含有量は、それぞれ、1質量ppm以上が好ましいことが確認された(実施例38及び40の比較)。
被処理部の平滑性がより優れる観点からは、薬液が、ClO 及びClの両者を含有し、ClO の含有量及びClの含有量が、それぞれ、薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%であることが好ましいことが確認された(実施例39と、実施例9及び26との比較等)。
薬液の溶解能がより優れる点からは、特定アニオンの含有量(合計含有量)に対する、次亜塩素酸類の含有量(合計含有量)の比(質量比)は、5×10以上が好ましく、5×10以上がより好ましいことが確認された(実施例1、2、6、13、14、18、30、31及び35の比較)。
被処理部の平滑性がより優れる点からは、特定アニオンの含有量(合計含有量)に対する、次亜塩素酸類の含有量(合計含有量)の比(質量比)は、2×10未満が好ましいことが確認された(実施例10及び12の比較、実施例27及び29の比較)。
被処理部の平滑性がより優れる点からは、薬液は特定カチオンを含有することが好ましいことが確認された(実施例18~20と実施例21~25及び47~52との比較、実施例53~55と実施例56~65との比較)。
被処理部の平滑性が更に優れる点からは、特定カチオンの含有量(合計含有量)は、薬液の全質量に対して、0.005質量%以上が好ましいことが確認された(実施例47及び49の比較)。
被処理部の平滑性が更に優れる点からは、特定カチオンの含有量(合計含有量)に対する次亜塩素酸類の含有量(合計含有量)の比(質量比)は、2.0×10以下が好ましいことが確認された(実施例47及び49の比較)。
薬液の溶解能がより優れる点からは、次亜塩素酸類が次亜塩素酸ナトリウムを含有することが好ましいことが確認された(実施例35及び53~55の比較)。
薬液の溶解能が更に優れる点から、薬液のpHが7.0超9.0未満であることが好ましいことが確認された(実施例35及び41~46の比較)。
10a 配線のリセスエッチング処理前の配線基板
10b 配線のリセスエッチング処理後の配線基板
12 層間絶縁膜
14 バリアメタル層
16 遷移金属含有配線
18 凹部
20,30 被処理物
22 基板
24 遷移金属含有膜
26 外縁部
32 基板
34 遷移金属含有膜
36 エッチング停止層
38 層間絶縁膜
40 メタルハードマスク
42 ホール
44 内壁
44a 断面壁
44b 底壁
46 ドライエッチング残渣

Claims (21)

  1. 基板上のRu含有物を除去するために用いられる薬液であって、
    次亜塩素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の次亜塩素酸類と、
    ClO 、及び、Clの両者と、を含有し、
    ClO の含有量、及び、Clの含有量が、それぞれ、前記薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%である、薬液。
  2. 基板上のRu含有物をエッチングするエッチング液として用いられる薬液であって、
    次亜塩素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の次亜塩素酸類と、
    ClO 、及び、Clからなる群から選択される1種以上の特定アニオンと、を含有し、
    前記薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、前記1種の特定アニオンの含有量が、前記薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%であり、
    前記薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、前記2種の特定アニオンの含有量が、それぞれ、前記薬液の全質量に対して、1質量%以下であり、前記2種の特定アニオンのうちの少なくとも1種の含有量が、前記薬液の全質量に対して、5質量ppb以上である、薬液。
  3. 前記次亜塩素酸類の含有量が、前記薬液の全質量に対して、30質量%以下である、請求項1又は2に記載の薬液。
  4. 前記次亜塩素酸類の含有量が、前記薬液の全質量に対して、0.5~20.0質量%である、請求項1~3のいずれか1項に記載の薬液。
  5. 記次亜塩素酸類の含有量が、前記薬液の全質量に対して5.0質量%以上である、請求項2に記載の薬液。
  6. 前記薬液が、第4級アンモニウムカチオン、及び、第4級ホスホニウムカチオンからなる群から選択される1種以上の特定カチオンを更に含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の薬液。
  7. 前記薬液が、下記式(1)で表される第4級アンモニウムカチオン、及び、下記式(2)で表される第4級ホスホニウムカチオンからなる群から選択される1種以上の特定カチオンを更に含有する請求項2に記載の薬液。
    Figure 0007301055000005

    式(1)中、R4A~R4Dは、それぞれ独立に、炭素数1~6のアルキル基、又は、炭素数1~6のヒドロキシアルキル基を表す。
    式(2)
    式(2)中、R、R、R、及び、Rは、それぞれ独立に、炭素数1~4のアルキル基、又は、フェニル基を表す。
  8. 前記薬液が、ClO 、及び、Clの両者を含有し、
    ClO の含有量、及び、Clの含有量が、それぞれ、前記薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%である、請求項2、5及び7のいずれか1項に記載の薬液。
  9. 前記薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、前記1種の特定アニオンの含有量に対する前記次亜塩素酸類の含有量の比が、5×10-1~1×10であり、
    前記薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、前記2種の特定アニオンの合計含有量に対する前記次亜塩素酸類の含有量の比が、5×10-1~1×10である、請求項2、5及び7のいずれか1項に記載の薬液。
  10. 前記薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、前記1種の特定アニオンの含有量が、前記薬液の全質量に対して、1質量ppm~0.1質量%であり、
    前記薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、前記2種の特定アニオンの含有量が、それぞれ、前記薬液の全質量に対して、1質量ppm~0.1質量%である、
    請求項2、5、7及び9のいずれか1項に記載の薬液。
  11. 前記次亜塩素酸類が、次亜塩素酸ナトリウムを含有する、請求項1~10のいずれか1項に記載の薬液。
  12. pHが10.0以下である、請求項1~11のいずれか1項に記載の薬液。
  13. pHが7.0超9.0未満である、請求項1~12のいずれか1項に記載の薬液。
  14. 請求項1、5及び7のいずれか1項に記載の薬液を用いて、基板上のRu含有物を除去する工程Aを含有する、基板の処理方法。
  15. 前記工程Aが、前記薬液を用いて基板上に配置されたRu含有配線をリセスエッチング処理する工程A1、前記薬液を用いてRu含有膜が配置された基板の外縁部の前記Ru含有膜を除去する工程A2、前記薬液を用いてRu含有膜が配置された基板の裏面に付着する、Ru含有物を除去する工程A3、前記薬液を用いてドライエッチング後の基板上の、Ru含有物を除去する工程A4、又は、前記薬液を用いて化学的機械的研磨処理後の基板上の、Ru含有物を除去する工程A5である、請求項14に記載の基板の処理方法。
  16. 前記工程Aが、前記工程A1であり、
    前記工程A1の前又は前記工程A1の後に、更に、フッ酸と過酸化水素水との混合液、硫酸と過酸化水素水との混合液、アンモニア水と過酸化水素水との混合液、及び、塩酸と過酸化水素水との混合液からなる群から選択される溶液を用いて、前記工程A1で得られた前記基板を処理する工程Bを含有する、請求項15に記載の基板の処理方法。
  17. 薬液を用いて、基板上に配置されたRu含有配線をリセスエッチング処理する工程A1を含有する、基板の処理方法であって、
    前記工程A1の前又は前記工程A1の後に、更に、フッ酸と過酸化水素水との混合液、硫酸と過酸化水素水との混合液、アンモニア水と過酸化水素水との混合液、及び、塩酸と過酸化水素水との混合液からなる群から選択される溶液を用いて、前記工程A1で得られた前記基板を処理する工程Bを含有し、
    前記薬液が、次亜塩素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の次亜塩素酸類と、ClO 、及び、Clからなる群から選択される1種以上の特定アニオンと、を含有し、
    前記薬液が1種の特定アニオンを含有する場合、前記1種の特定アニオンの含有量が、前記薬液の全質量に対して、5質量ppb~1質量%であり、
    前記薬液が2種の特定アニオンを含有する場合、前記2種の特定アニオンの含有量が、それぞれ、前記薬液の全質量に対して、1質量%以下であり、前記2種の特定アニオンのうちの少なくとも1種の含有量が、前記薬液の全質量に対して、5質量ppb以上である、基板の処理方法。
  18. 前記工程A1と前記工程Bとを交互に繰り返し行う、請求項16又は17に記載の基板の処理方法。
  19. 前記工程Aの後、更に、リンス液を用いて、前記工程Aで得られた前記基板に対してリンス処理を行う工程Cを含有する、請求項14~16のいずれか1項に記載の基板の処理方法。
  20. 前記リンス液が、フッ酸、塩酸、過酸化水素水、フッ酸と過酸化水素水との混合液、硫酸と過酸化水素水との混合液、アンモニア水と過酸化水素水との混合液、塩酸と過酸化水素水との混合液、二酸化炭素水、オゾン水、水素水、クエン酸水溶液、硫酸、アンモニア水、イソプロピルアルコール、次亜塩素酸水溶液、王水、超純水、硝酸、過塩素酸、シュウ酸水溶液、及び、オルト過ヨウ素酸水溶液からなる群から選択される溶液である、請求項19に記載の基板の処理方法。
  21. 前記薬液の温度が20~75℃である、請求項14~20のいずれか1項に記載の基板の処理方法。
JP2020541089A 2018-09-06 2019-08-09 薬液、基板の処理方法 Active JP7301055B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023078048A JP2023100924A (ja) 2018-09-06 2023-05-10 薬液、基板の処理方法

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018166714 2018-09-06
JP2018166714 2018-09-06
JP2019136308 2019-07-24
JP2019136308 2019-07-24
PCT/JP2019/031627 WO2020049955A1 (ja) 2018-09-06 2019-08-09 薬液、基板の処理方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023078048A Division JP2023100924A (ja) 2018-09-06 2023-05-10 薬液、基板の処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020049955A1 JPWO2020049955A1 (ja) 2021-08-26
JP7301055B2 true JP7301055B2 (ja) 2023-06-30

Family

ID=69721786

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020541089A Active JP7301055B2 (ja) 2018-09-06 2019-08-09 薬液、基板の処理方法
JP2023078048A Pending JP2023100924A (ja) 2018-09-06 2023-05-10 薬液、基板の処理方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023078048A Pending JP2023100924A (ja) 2018-09-06 2023-05-10 薬液、基板の処理方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11505743B2 (ja)
JP (2) JP7301055B2 (ja)
KR (1) KR102683037B1 (ja)
TW (1) TW202010871A (ja)
WO (1) WO2020049955A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6798045B2 (ja) * 2018-01-16 2020-12-09 株式会社トクヤマ 次亜塩素酸イオンを含む半導体ウェハの処理液
JPWO2022050273A1 (ja) 2020-09-03 2022-03-10
JPWO2022114036A1 (ja) * 2020-11-26 2022-06-02
KR102658517B1 (ko) * 2020-12-18 2024-04-17 가부시끼가이샤 도꾸야마 천이 금속의 반도체의 처리 방법, 및 천이 금속 산화물의 환원제 함유 처리액

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002161381A (ja) 2000-11-22 2002-06-04 Ebara Corp ルテニウム膜のエッチング方法
JP2003218084A (ja) 2002-01-24 2003-07-31 Nec Electronics Corp 除去液、半導体基板の洗浄方法および半導体装置の製造方法
US20120045898A1 (en) 2010-08-23 2012-02-23 Toshiba America Electronic Components, Inc. Ru CAP METAL POST CLEANING METHOD AND CLEANING CHEMICAL
JP2014044982A (ja) 2012-08-24 2014-03-13 Fujimi Inc 研磨用組成物

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2621398B2 (ja) * 1988-08-09 1997-06-18 三菱マテリアル株式会社 GaAsウェーハの鏡面研磨液および研磨方法
US5532389A (en) * 1993-11-23 1996-07-02 The Dow Chemical Company Process for preparing alkylene oxides
US5486627A (en) * 1994-12-02 1996-01-23 The Dow Chemical Company Method for producing epoxides
JP2677235B2 (ja) * 1995-03-30 1997-11-17 日本電気株式会社 半導体基板の洗浄装置及び洗浄方法並びに洗浄液の生成方法
ITMI20011702A1 (it) * 2001-08-03 2003-02-03 Acraf Soluzione disinfettante a base di ipoclorito di sodio e procedimento per prepararla
KR100474537B1 (ko) * 2002-07-16 2005-03-10 주식회사 하이닉스반도체 산화막용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체소자의 제조 방법
US9168318B2 (en) * 2003-12-30 2015-10-27 Oculus Innovative Sciences, Inc. Oxidative reductive potential water solution and methods of using the same
CN1954267B (zh) * 2004-02-11 2010-12-08 马林克罗特贝克公司 含有卤素含氧酸、其盐及其衍生物的微电子清洗组合物
KR20080015027A (ko) 2005-06-13 2008-02-15 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 금속 규화물 형성 후 금속 또는 금속 합금의 선택적인제거를 위한 조성물 및 방법
ITMI20080027A1 (it) * 2008-01-09 2009-07-10 Industrie De Nora Spa Combinazione biocida per impiego in campo agricolo
JP4864949B2 (ja) * 2008-09-12 2012-02-01 株式会社東芝 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置
US8691289B2 (en) * 2009-06-17 2014-04-08 Apr Nanotechnologies S.A. Methods of treating outer eye disorders using high ORP acid water and compositions thereof
GB2488838A (en) * 2011-03-11 2012-09-12 Biomimetics Health Ind Ltd A stable antimicrobial aqueous hypochlorous acid solution
CN102634801B (zh) * 2012-04-27 2013-11-13 东莞市广华化工有限公司 一种低酸型酸性蚀刻再生剂及其酸性蚀刻母液
JP5742780B2 (ja) 2012-05-17 2015-07-01 信越半導体株式会社 アルカリエッチング液及びこれを用いたアルカリエッチング方法
WO2016068183A1 (ja) * 2014-10-31 2016-05-06 富士フイルム株式会社 ルテニウム除去組成物、及び、磁気抵抗メモリの製造方法
WO2017126554A1 (ja) * 2016-01-22 2017-07-27 富士フイルム株式会社 処理液
US20210206636A1 (en) * 2018-04-03 2021-07-08 Honbusankei Co., Ltd. Manufacturing method for obtaining novel chlorine oxide composition from degraded hypochlorite
US10881111B1 (en) * 2019-11-26 2021-01-05 NEOCL Co., Ltd. Composition for providing room temperature long-term constant-concentration chlorine dioxide solution in aqueous medium and preparation method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002161381A (ja) 2000-11-22 2002-06-04 Ebara Corp ルテニウム膜のエッチング方法
JP2003218084A (ja) 2002-01-24 2003-07-31 Nec Electronics Corp 除去液、半導体基板の洗浄方法および半導体装置の製造方法
US20120045898A1 (en) 2010-08-23 2012-02-23 Toshiba America Electronic Components, Inc. Ru CAP METAL POST CLEANING METHOD AND CLEANING CHEMICAL
JP2014044982A (ja) 2012-08-24 2014-03-13 Fujimi Inc 研磨用組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210039450A (ko) 2021-04-09
US11505743B2 (en) 2022-11-22
KR102683037B1 (ko) 2024-07-09
US20210189235A1 (en) 2021-06-24
TW202010871A (zh) 2020-03-16
JP2023100924A (ja) 2023-07-19
JPWO2020049955A1 (ja) 2021-08-26
WO2020049955A1 (ja) 2020-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7247277B2 (ja) 薬液、基板の処理方法
JP7301055B2 (ja) 薬液、基板の処理方法
JP7513665B2 (ja) 薬液、基板の処理方法
WO2021005980A1 (ja) 組成物、キット、基板の処理方法
WO2022049973A1 (ja) 組成物、基板の処理方法
JP6992095B2 (ja) 基板の処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理用キット
WO2021153171A1 (ja) 組成物、基板の処理方法
WO2022050273A1 (ja) 組成物、基板の処理方法
TWI845711B (zh) 組成物、套組、基板的處理方法
WO2021187006A1 (ja) 基板の処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210304

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210304

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221004

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20221122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230201

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230510

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20230519

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230530

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230620

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7301055

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150