清洗液组合物的制作方法_2

文档序号:9402115阅读:来源:国知局
,其中,所述原液 组合物通过稀释至10倍~1000倍来用于所述清洗液组合物。
[0052] [11]半导体基板的制造方法,其中,包括使[1]~[9]中的任一项所述的清洗液组 合物与具有 Cu布线的基板接触的工序。
[0053] [12]如[11]所述的半导体基板的制造方法,其中,在与具有Cu布线的基板接触的 工序之前,包括对具有Cu布线的基板进行化学机械研磨(CMP)的工序。
[0054] [13]如[11]或[12]所述的半导体基板的制造方法,其中,与具有Cu布线的基板 接触的工序为对具有Cu布线的基板进行清洗的工序。
[0055] [14]溶解含Cu的有机残渣的方法,其中,包括使清洗液组合物与含Cu的有机残渣 接触的工序,所述清洗液组合物包含1种或2种以上的碱性化合物以及1种或2种以上的 含氮原子的杂环式单环芳香族化合物,氢离子浓度(pH)为8~11。
[0056] [15]如[14]所述的方法,其中,含Cu的有机残渣包含Cu-苯并三唑(BTA)复合 物。
[0057] 发明的效果
[0058] 本发明的的清洗液组合物在半导体元件等电子器件的制造工序中,于实施了研磨 处理、蚀刻处理、化学机械研磨(CMP)处理等的基板的金属材料表面的清洗中,金属杂质、 微粒、特别是作为Cu与有机防蚀剂的反应生成物的含Cu的有机残渣的除去性良好,不会腐 蚀Cu等金属材料,且以薄的氧化膜层保护清洗后的Cu表面,从而可抑制进一步的氧化。此 外,本发明的清洗液组合物不仅是基板的清洗用途,在所有用途中都可用于含Cu的有机残 渣的溶解。
[0059] 附图的简单说明
[0060] 图1是表示PSL (聚苯乙烯胶乳)粒子表面、SiO2表面、Si 3N4表面和裸露Si表面 的 ζ -电位的 pH 依赖性的图(THE CHEMICAL TIMES, 2005, No. 4,第 6 页)。
[0061 ] 图2是Cu-水系的氢离子浓度线图。
[0062] 图3是Cu-BTA-水系的氢离子浓度线图。
[0063] 图4是实施例29的IR光谱(Abs:吸光度,Initial:初始值,3min: 3分钟、 30min: 30 分钟,Wavenumber:波数)。
[0064] 图5是实施例30的IR光谱(Abs:吸光度,Initial:初始值,3min: 3分钟、 30min: 30 分钟,Wavenumber:波数)。
[0065] 实施发明的方式
[0066] 以下,基于本发明的优选实施方式对本发明进行详细说明。
[0067] 首先,对本发明的清洗液组合物及原液组合物进行说明。
[0068] 本发明的清洗液组合物是用于清洗具有Cu布线的基板的清洗液组合物。
[0069] 本发明的清洗液组合物包含1种或2种以上的碱性化合物以及1种或2种以上的 含氮原子的杂环式单环芳香族化合物,氢离子浓度(pH)为8~11。
[0070] 本发明中所用的碱性化合物只要是可调整至规定的pH即可,无特别限定。
[0071] 特别是将本申请发明的清洗液组合物用于电子器件等的情况下,碱性化合物较好 是不含金属离子的碱性化合物。作为其理由,可例举如果碱性化合物含金属离子,则发生反 向污染和向基板内部的扩散,导致由层间绝缘膜的绝缘不良引起的漏电流增大和半导体特 性的劣化。此外,碱性化合物不含金属离子的情况下,具有可在电路基板制作等中更严格地 控制电阻率的优点。
[0072] 碱性化合物的含量起到调整根据该碱性化合物的种类和其它成分的种类、含量而 改变的PH的作用,因此无特别限定,作为使用时的含量,较好是0. 5~50mmol/L,特别好是 0. 5~30mmol/L,进一步特别好是0. 5~20mmol/L。该碱性化合物的含量低于所述范围时, pH可能会因为微小的组成变动或杂质的混入而变化;该碱性化合物的含量高于所述范围 时,对l〇w-k材料的破坏可能会增大。
[0073] 作为碱性化合物,可例举季铵化合物、胺等,但并不仅限于这些化合物。
[0074] 作为季铵化合物,具体可例举氢氧化四甲基铵(TMAH)、氢氧化三甲基-2-羟基乙 基铵(胆碱)、氢氧化四乙基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化三甲基苯基铵、 氢氧化苄基三甲基铵等,但并不仅限于此。较好是胆碱、氢氧化四乙基铵,更好是胆碱、氢氧 化四乙基铵。
[0075] 本发明的清洗液组合物的一种形态中,不含作为季铵化合物的氢氧化四甲基铵 (TMH)。氢氧化四甲基铵在季铵化合物中毒性较高,近年来担心制造工序中影响操作人员 的健康的制造商倾向于不使用,因此较好是尽可能不含。
[0076] 作为胺,从分子内存在的胺的氮原子的个数的观点来看,可例举具有1个氮原子 的一元胺、具有2个氮原子的二元胺、具有3个氮原子的三元胺或具有更多个数的氮原子的 多元胺。此外,作为胺,从将氨NH 3的氢原子用可具有取代基的烃基取代了的氢原子的个数 的观点来看,可例举伯胺、仲胺和叔胺。
[0077] 作为这些胺,可例举脂肪族伯胺、脂肪族仲胺、脂肪族叔胺、脂环族胺、芳香族胺、 杂环式胺等,但并不仅限于此。其中,从容易获得和抑制原料价格的观点来看,较好是脂肪 族伯胺、脂肪族仲胺、脂肪族叔胺、杂环式胺,更好是脂肪族伯胺、脂肪族仲胺、脂肪族叔胺。 此外,胺也包括烷醇胺和二元胺等。
[0078] 作为脂肪族伯胺、脂肪族仲胺和脂肪族叔胺,可例举烷基胺、烷醇胺、二元胺和三 元胺等,但并不仅限于此。
[0079] 作为脂肪族伯胺,可以是碳数1~10的直链状或分支状的胺,具体可例举单乙醇 胺、乙二胺、2-(2-氨基乙氧基乙醇)、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇、二亚乙基三胺、三亚乙基 四胺等,但并不仅限于此。其中,从容易获得和抑制原料价格的观点来看,较好是单乙醇胺、 2_ (2-氨基乙氧基乙醇)、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇。
[0080] 作为脂肪族仲胺,可以是碳数1~10的直链状或分支状的胺,具体可例举二乙醇 胺、N-甲基氨基乙醇、N-羟基乙基氨基乙醇、二丙基胺、2-乙基氨基乙醇等,但并不仅限于 此。其中,从容易获得和抑制原料价格的观点来看,较好是二乙醇胺和N-甲基氨基乙醇。
[0081] 作为脂肪族叔胺,可以是碳数1~10的直链状或分支状的胺,具体可例举三乙醇 胺、二甲基氨基乙醇和乙基二乙醇胺等,但并不仅限于此。其中,从容易获得和抑制原料价 格的观点来看,较好是三乙醇胺。
[0082] 作为脂环族胺,是碳数3~10的胺,具体可例举环戊胺、环己胺等,但并不仅限于 此。其中,从容易获得和抑制原料价格的观点来看,较好是环己胺。
[0083] 作为芳香族胺,是碳数6~10的胺,具体可例举苯胺、4-氨基苯酚等,但并不仅限 于此。其中,从容易获得和抑制原料价格的观点来看,较好是4-氨基苯酚。
[0084] 作为杂环式胺,是碳数4~10的胺,具体可例举哌啶、哌嗪、N-氨基乙基哌嗪、 N-羟基乙基哌嗪、N-甲基-Ν' -羟基乙基哌嗪、N-氨基乙基哌嗪、N,Ν' -二甲基氨基乙基甲 基哌嗪、1-(2-二甲基氨基乙基)-4-甲基哌嗪、吗啉、N-甲基吗啉、N-羟基乙基吗啉、N-氨 基乙基吗啉等,但并不仅限于此。其中,从容易获得和抑制原料价格的观点来看,较好是吗 啉、哌啶、哌嗪、N-氨基羟基乙基哌嗪、N-氨基乙基哌嗪和1-(2-二甲基氨基乙基)-4-甲基 哌嗪。
[0085] 碱性化合物根据其分子结构的不同,可能会对low-k材料产生破坏。特别是使用 伯胺的情况下,经常会对l〇w-k材料产生破坏。因此,碱性化合物较好是仲胺、叔胺或季铵 化合物。
[0086] 此外,胺中,分子内具有环状结构的脂环族胺、芳香族胺和杂环式胺的部分化合物 可能会牢固地吸附于Cu表面而形成异物,因此较好是直链脂肪族胺。此外,作为该直链脂 肪族胺,可例举烷醇胺、二元胺、三元胺、四元胺等,但并不仅限于此。其中,从容易获得和抑 制原料价格的观点来看,较好是烷醇胺。
[0087] 另外,伯胺或仲胺的部分化合物与Cu的配合物稳定常数高,形成水溶性配合物, 因此存在溶解Cu的倾向。因此,从这点来看,作为胺,较好是碳数1~10的烷醇胺,更好是 脂肪族仲胺的二乙醇胺和脂肪族叔胺的三乙醇胺,特别好是三乙醇胺。
[0088] 含氮原子的杂环式单环芳香族化合物的含量根据含氮原子的杂环式单环芳香族 化合物的种类和其它成分的种类、含量而改变,因此无特别限定,作为使用时的含量,较好 是0. 1~10mmol/L,特别好是0. 1~5mmol/L,进一步特别好是0. 1~2mmol/L。杂环式单 环芳香族化合物的含量低于所述范围时,有机残渣的除去性低;杂环式单环芳香族化合物 的含量高于所述范围时,对Cu的破坏可能会增大。
[0089] 含氮原子的杂环式单环芳香族化合物中,作为五元环化合物,是吡咯、吡唑啉、吡 唑、咪唑、三唑、咪唑啉、噁唑啉、噁唑、异噁唑及其衍生物,具体可例举IH-吡咯、1-吡咯啉、 2-吡咯啉、3-吡咯啉、吡咯烷、吡咯烷酮、γ-丁内酰胺、γ-戊内酰胺、脯氨酸、脯氨酰、古 液酸、古液酰、吡咯甲酸、IH-吡唑、1-吡唑啉、2-吡唑啉、吡唑烷、吡唑烷酮、3-吡唑啉酮、 4-吡唑啉酮、5-吡唑啉酮、IH-吡唑-4-羧酸、1-甲基-IH-吡唑-5-羧酸、5-甲基-IH-吡 唑-3-羧酸、3, 5-吡唑二羧酸、3-氨基-5-羟基吡唑、IH-咪唑、2-咪唑啉、3-咪唑啉、4-咪 唑啉、咪唑烷、咪唑啉酮、亚乙基脲、乙内酰脲、尿囊素、组氨酸、组氨酰、组胺、2, 3-三唑、 1,2, 4-三唑、1-羟基苯并三唑、3-氨基-1,2, 4-三唑、4-氨基-1,2, 4-三唑、3, 5-二氨 基-1,2, 4-三唑等,但并不仅限于此。其中,从工业上容易获得和水溶性高的观点来看,较 好是吡唑、3, 5-吡唑二羧酸、3-氨基-5-羟基吡唑、咪唑、三唑、3, 5-二氨基-1,2, 4-三唑、 组氨酸、组胺,特别好是组氨酸、组胺、3, 5-二氨基-1,2, 4-三唑。
[0090] 此外,含氮原子的杂环式单环芳香族化合物中,六元环化合物是哌啶、P比啶、P比嗪、 哌嗪、嘧啶、哒嗪、吗啉及其衍生物
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