[發(fā)明專利]金屬配線用基板清洗劑和半導體基板的清洗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480015211.0
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN105190846A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設計）人: 水田浩德;綿引勉;前澤典明
• 申請（專利權）人: 和光純藥工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;C11D7/32
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;褚瑤楊

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于具有金屬配線的基板的清洗劑和特征在于使用該清洗劑的半導體基板的清洗方法，進一步具體地說，本發(fā)明涉及以硅半導體為代表的半導體元件的制造工序中，用于對化學機械研磨(CMP)工序后的半導體基板進行清洗的工序的基板用清洗劑和特征在于使用該清洗劑的半導體基板的清洗方法，所述基板具有金屬配線。

背景技術

根據(jù)高性能化、小型化等市場需求，以硅半導體等為代表的半導體元件向微細化、高集成化不斷發(fā)展。伴隨著微細化、高集成化，要求半導體基板具有傳導率高的金屬配線或形成有多層金屬配線的多層配線結構等。在這樣的半導體基板的制造時，高度的平坦化技術是必須的，因此引入化學機械研磨(以下，有時簡記為CMP。)工序，對半導體基板物理研磨來進行平坦化。

CMP為使用含有二氧化硅、氧化鋁等微粒(研磨劑)的漿料，將半導體基板的金屬配線、阻擋金屬等切削來進行平坦化的方法。CMP工序后的半導體基板上容易殘留例如在CMP工序中使用的微粒(研磨劑)、源自研磨后的金屬的微粒(金屬粒子)等。這樣的殘留物會對半導體的電氣特性造成配線間的短路等不良影響，降低半導體元件的可靠性，因此需要清洗CMP工序后的半導體基板，除去這些殘留物。

另一方面，在這樣的半導體元件的制造工序中所用的金屬配線具有高傳導率且金屬活性高，因此容易因外部環(huán)境而發(fā)生氧化(腐蝕)。由于這樣的氧化(腐蝕)，會存在金屬配線的電阻增大或是引起配線間的短路等問題。此外，在CMP工序時，產(chǎn)生金屬配線的研磨殘留、劃痕或表面凹陷等，有時這也會使金屬配線的電阻增大或是引起配線間的短路。因此，在CMP工序時，添加例如苯并三唑類(以下，有時簡記為BTA類)、咪唑類、喹哪啶酸類(以下有時簡記為QCA類)、喹啉酸類等防腐蝕劑，在金屬配線的表面形成含有BTA等防腐蝕劑的覆膜(保護膜)，由此進行防止金屬配線的氧化(腐蝕)的同時，也對金屬配線的研磨殘留、劃痕或表面凹陷等的發(fā)生進行抑制。這樣的防腐蝕劑例如與金屬配線中的1價金屬形成銅(I)-苯并三唑覆膜(Cu(I)-BTA覆膜)等絡合物、或與金屬配線中的2價金屬形成銅(II)-喹哪啶酸覆膜(Cu(II)-QCA覆膜)等絡合物。據(jù)認為，這樣的絡合物具有保護金屬配線表面的作用，因此在防止金屬配線的氧化(腐蝕)的同時，也對金屬配線的研磨殘留、劃痕或表面凹陷等的發(fā)生進行抑制。

如上述那樣的CMP工序后的半導體基板上不僅容易殘留在CMP工序中使用的微粒(研磨劑)、源自研磨后的金屬的微粒(金屬粒子)等，而且也有可能殘留防腐蝕劑。因此，需要清洗工序，除去例如在CMP工序中使用的微粒(研磨劑)、源自研磨后的金屬的微粒(金屬粒子)、BTA、QCA等防腐蝕劑等殘留物。作為這樣的清洗工序所用的CMP后清洗劑，已知有例如含有氫氧化銨化合物、螯合劑和防腐蝕化合物的半導體加工物清洗用組合物(例如專利文獻1)；含有特定的環(huán)胺和含有2～5個羥基的多元酚系還原劑等銅配線半導體用清洗劑(例如專利文獻2)；含有至少1種有機堿的清洗液(例如專利文獻3)；含有具有至少1個羧基的有機酸或/和絡合劑與特定的有機溶劑而形成的基板用清洗劑(例如專利文獻4)；含有特定的氨基酸和烷基羥胺的銅配線用基板清洗劑(例如專利文獻5)；含有特定的胺和特定的多元酚化合物等銅配線半導體用清洗劑(例如專利文獻6)等。此外，雖然并未考慮用作CMP后清洗劑，但在用于除去半導體基板上的雜質(殘留物)的清洗劑方面還已知含有1種氨基酸等水溶性腐蝕抑制劑而形成的清洗組合物(例如專利文獻7)；含有特定的氨基酸的銅配線用殘渣清洗劑(例如專利文獻8)；含有堿成分和親水性有機溶劑等的清洗劑(例如專利文獻9)等。

另一方面，在最近的半導體元件的制造工序中，由于金屬配線的微細化而使制造工序趨向復雜化，對于結束了CMP后清洗工序的基板，需要時間才能進行至例如金屬配線的層積工序等后續(xù)工序，因此有時結束了CMP后清洗工序的基板的待機時間變長。此外，因制造裝置的故障，制造工序在途中長時間停止的情況下，工序途中的基板待機的狀況增多。進一步，在CMP工序中形成的含有防腐蝕劑與金屬配線的表面金屬的絡合物的金屬配線表面覆膜最終需要除去，因此有時在CMP后清洗工序中，除去源自防腐蝕劑的金屬配線表面覆膜，用氧化亞銅(I)等金屬氧化物等使露出于金屬配線表面的0價金屬配線形成表面覆膜來保護金屬配線。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

[專利文獻1]日本特表2007-525836號公報

[專利文獻2]日本特開2010-235725號公報

[專利文獻3]日本特開2002-359223號公報