JP4419528B2 - Cleaning liquid and cleaning method using the same - Google Patents

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Description

本発明は銅の洗浄液、更に詳しくは、銅配線半導体デバイスの洗浄に極めて有用な銅を侵すことない洗浄液に関する。本発明の洗浄剤は、銅の防錆剤として使用されるベンゾトリアゾール等の有機物の除去も可能な洗浄液に関する。   The present invention relates to a cleaning solution for copper, and more particularly to a cleaning solution that does not attack copper, which is extremely useful for cleaning a copper wiring semiconductor device. The cleaning agent of the present invention relates to a cleaning solution capable of removing organic substances such as benzotriazole used as a copper rust preventive.

近年、情報化技術の急速な進展に伴い大規模集積回路(LSI、ULSI、VLSI)の微細化、高密度化、高集積化による高速化が成される動向にあり、配線の多層化による技術開発が行われている。配線の多層化を達成するには配線ピッチ幅の縮小及び配線間容量の低減等を行うことが必要となり、配線ピッチ幅の縮小解決策として現有の金属配線材料であるタングステン及びアルミニウムをより抵抗率の低い銅(Cu)に変更する技術開発が精力的に研究されている。   In recent years, along with the rapid development of information technology, there is a trend toward miniaturization, high density, and high speed of large scale integrated circuits (LSI, ULSI, VLSI). Development is underway. In order to achieve multi-layer wiring, it is necessary to reduce the wiring pitch width and reduce the inter-wiring capacitance. As a solution for reducing the wiring pitch width, the current metal wiring materials tungsten and aluminum are more resistant. Technology development to change to low copper (Cu) has been energetically studied.

銅配線においては、埋め込みによるダマシンプロセスが主流となる傾向にある。ダマシン法により埋め込み形成された配線の平坦化は、機械的研磨作用と化学的研磨作用を利用した、所謂CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により成されており、銅配線材料も同一方法で研磨が成されている。   In copper wiring, a damascene process by embedding tends to become mainstream. The planarization of the wiring embedded by the damascene method is performed by a so-called CMP (Chemical Mechanical Polishing) method using a mechanical polishing action and a chemical polishing action, and the copper wiring material is also polished by the same method. Has been.

CMPによる方法では、金属研磨を行った後、研磨剤などのパーティクル、金属不純物がウエハーに多数付着するため、ウエハー表面を洗浄する必要がある。   In the CMP method, after metal polishing, many particles such as abrasives and metal impurities adhere to the wafer, so it is necessary to clean the wafer surface.

従来、アルカリ性溶液で洗浄を行うと不純物の再付着が抑制できるため、銅以外の金属の場合は、アンモニアが一般的に使用されてきた。ところが、銅の場合はアンモニアに腐食されやすく、アンモニアを洗浄剤として使用することができなかった。   Conventionally, ammonia has generally been used in the case of metals other than copper, since cleaning with an alkaline solution can suppress the reattachment of impurities. However, copper is easily corroded by ammonia, and ammonia cannot be used as a cleaning agent.

そこで、銅の腐食速度を低減させるため、アンモニアに銅の防食剤を添加する方法が提案されている。例えば、特許文献1にはメルカプト基を含む化合物を防食剤として添加した洗浄液が開示されている。   Therefore, in order to reduce the corrosion rate of copper, a method of adding a copper anticorrosive to ammonia has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a cleaning liquid in which a compound containing a mercapto group is added as an anticorrosive.

また、特許文献2に示すように、モルホリン類に水及び/又は水溶性有機溶媒を添加してなる化合物を防食剤として用いる洗浄剤が提案されている。   Further, as shown in Patent Document 2, a cleaning agent using a compound obtained by adding water and / or a water-soluble organic solvent to morpholines as an anticorrosive agent has been proposed.

しかしながら、同公報に記載されているようにメルカプト基を含む化合物は特有の不快臭があり、環境的にも、工業的にも防食剤として使用するには問題がある。その他の防食剤としてベンゾトリアゾール等の芳香族化合物が知られているが、有害性が高い、一度銅に付着したベンゾトリアゾールは除去することが困難である等の問題がある。さらに、これら防食剤は少量では銅の腐食を抑制できず、従来提案されてきたアンモニア系洗浄液は銅への腐食性、環境問題の点で十分なものとはいえなかった。   However, as described in the publication, a compound containing a mercapto group has a peculiar unpleasant odor, and there is a problem in using it as an anticorrosive agent both environmentally and industrially. Aromatic compounds such as benzotriazole are known as other anticorrosive agents, but there are problems such as high toxicity and difficulty in removing benzotriazole once attached to copper. Further, these anticorrosives cannot suppress copper corrosion in a small amount, and the conventionally proposed ammonia-based cleaning solutions are not sufficient in terms of corrosiveness to copper and environmental problems.

特に一度銅に付着したベンゾトリアゾールは除去することが困難であることが知られている。例えば、非特許文献1には、ベンゾトリアゾールが銅とキレートを形成することが記載されている。   In particular, it is known that benzotriazole once attached to copper is difficult to remove. For example, Non-Patent Document 1 describes that benzotriazole forms a chelate with copper.

銅とキレートを形成したベンゾトリアゾールの残存は、銅配線用半導体の歩留まりの低下を招き、悪影響を及ぼしていた。このように、ベンゾトリアゾールは銅の酸化を防止する反面、その吸着が強いため容易には除去することができなかった。また、非特許文献1には酸性下におけるベンゾトリアゾールの除去については記載されているが、塩基性下におけるベンゾトリアゾールの除去に関する記載はなく、塩基性下で銅膜よりベンゾトリアゾールを効率的に除去する洗浄液は知られていない。   Residue of benzotriazole formed with a chelate with copper caused a decrease in the yield of the semiconductor for copper wiring and had an adverse effect. Thus, benzotriazole prevents copper from being oxidized, but cannot be easily removed due to its strong adsorption. Non-Patent Document 1 describes the removal of benzotriazole under acidic conditions, but there is no description regarding the removal of benzotriazole under basic conditions, and benzotriazole is efficiently removed from a copper film under basic conditions. No cleaning solution is known.

一方、銅の防食剤として尿素(誘導体)とヒロドキシ芳香族を必須成分とするものが提案されており(特許文献3)、それを用いたCMP研磨スラリーやレジスト剥離剤が知られている。しかし、これらはヒドロキシ芳香族を含まなければ防食の効果が得られず、レジスト剥離剤や研磨スラリーについては示されているが、洗浄液としての使用について一切示唆されていない。   On the other hand, as an anticorrosive agent for copper, one having urea (derivative) and hydroxyaromatic as essential components has been proposed (Patent Document 3), and a CMP polishing slurry and a resist stripper using the same are known. However, if these do not contain hydroxy aromatics, the anticorrosive effect cannot be obtained, and resist stripping agents and polishing slurries are shown, but there is no suggestion about their use as cleaning liquids.

一方、希釈アンモニア水による洗浄と、キレート形成能力を有するカルボン酸、それらのアンモニウム塩を用いる方法が提案されている(特許文献4)。しかしこの様な2回に分けて洗浄する方法は、煩雑であり、工業的には問題があった。   On the other hand, a method using washing with dilute aqueous ammonia, a carboxylic acid having chelating ability, and an ammonium salt thereof has been proposed (Patent Document 4). However, such a method of washing in two steps is complicated and industrially problematic.

また、スルホン酸基等の共重合体を有する洗浄剤が提案されている(特許文献5)。当該洗浄液にはカチオン種としてアンモニア、公知の洗浄剤成分としてシュウ酸、クエン酸等を含むものが開示されている。しかし、洗浄剤としての性能を発揮するためには、共重合体が必須であり、その様な成分を加えないで洗浄機能を引き出す技術については全く示唆されていなかった。   Further, a cleaning agent having a copolymer such as a sulfonic acid group has been proposed (Patent Document 5). In the cleaning liquid, those containing ammonia as a cationic species and oxalic acid, citric acid and the like as a known detergent component are disclosed. However, a copolymer is indispensable for exerting the performance as a cleaning agent, and there has been no suggestion of a technique for extracting a cleaning function without adding such a component.

SCAS NEWS 2001−II,p7SCAS NEWS 2001-II, p7

特開2000−273663号公報(特許請求の範囲)JP 2000-273663 A (Claims) 特開2002−241795号公報(特許請求の範囲)JP 2002-241895 A (Claims) 特開2001−207170JP 2001-207170 A 特開平11−330023JP-A-11-330023 特開2001−64681JP 2001-64681 A

以上説明した様に、これまで、アンモニア等のアルカリを含む洗浄液では、銅の腐蝕に問題があり、これまで知られているアンモニア等のアルカリを用いない洗浄液では洗浄効果が不十分という問題があった。そこで、アンモニア等のアルカリを用いることによって洗浄効果が高く、なおかつ銅の防食性にも問題のない洗浄液が求められていた。   As described above, until now, cleaning liquids containing alkali such as ammonia have had problems with copper corrosion, and conventional cleaning liquids that do not use alkali such as ammonia have had a problem of insufficient cleaning effect. It was. Accordingly, there has been a demand for a cleaning solution that has a high cleaning effect by using an alkali such as ammonia and that has no problem with copper corrosion resistance.

本発明の目的は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、銅を侵さず、不純物除去性に優れ、洗浄液成分の析出がない洗浄液を提供することにあり、さらには塩基性下で銅を侵すことなしにベンゾトリアゾール等の有機物を除去する洗浄液を提供することにある。   An object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a cleaning liquid that does not attack copper, has excellent impurity removability, and has no precipitation of cleaning liquid components. An object of the present invention is to provide a cleaning liquid that removes organic substances such as benzotriazole without attacking copper under the condition of copper.

本発明者らは、洗浄液について鋭意検討した結果、水、尿素化合物、有機酸、およびアンモニア及び/又は水酸化4級アンモニウムを含んでなる洗浄液が銅材料を侵さない洗浄液として用いることができることを見出し、さらに、過酸化水素を含んでなる洗浄液では、銅を腐蝕することなく特にベンゾトリアゾールの除去効果に優れることを見出し本発明を完成するに至ったものである。 As a result of intensive studies on the cleaning liquid, the present inventors have found that a cleaning liquid containing water, a urea compound, an organic acid, and ammonia and / or quaternary ammonium hydroxide can be used as a cleaning liquid that does not attack the copper material. Furthermore, the present inventors have found that a cleaning liquid containing hydrogen peroxide is particularly excellent in the effect of removing benzotriazole without corroding copper, and has completed the present invention.

すなわち、本発明は、水、尿素及び/又はエチレン尿素、有機酸及び/又はその塩及びアンモニア及び/又は水酸化4級アンモニウムを含んでなる洗浄液である That is, the present invention is a cleaning liquid comprising water, urea and / or ethylene urea, an organic acid and / or salt thereof, and ammonia and / or quaternary ammonium hydroxide .

以下に本発明を詳細に説明する。   The present invention is described in detail below.

本発明の洗浄液は水、尿素及び/又はエチレン尿素と有機酸及びアンモニア及び/又は水酸化4級アンモニウムを含んでなるものである。 The cleaning liquid of the present invention comprises water, urea and / or ethylene urea, an organic acid, ammonia and / or quaternary ammonium hydroxide .

本発明の洗浄液では、防食剤として尿素又はエチレン尿素だけで十分であり、従来技術の様にその他の防食成分をさらに加える必要がない。但し、本発明の機能を阻害しない範囲で他の防食成分を含むものを除外するものではない。   In the cleaning liquid of the present invention, only urea or ethylene urea is sufficient as an anticorrosive, and it is not necessary to add other anticorrosive ingredients as in the prior art. However, those containing other anticorrosive ingredients are not excluded as long as the functions of the present invention are not impaired.

本発明の洗浄液に使用する尿素、エチレン尿素は夫々単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。これらは、一般的に市販されており容易に入手することができる。尿素及び/又はエチレン尿素は良好な防食性能を示し、また生分解性にも優れる。   Urea and ethylene urea used in the cleaning liquid of the present invention may be used alone or in combination. These are generally commercially available and can be easily obtained. Urea and / or ethylene urea exhibits good anticorrosion performance and is also excellent in biodegradability.

本発明の洗浄液に使用する有機酸としては、カルボン酸またはスルホン酸を含有するものであり、これらの有機酸の塩も好適に使用することができる。   The organic acid used in the cleaning liquid of the present invention contains a carboxylic acid or a sulfonic acid, and salts of these organic acids can also be suitably used.

有機酸の具体例としては、ギ酸、酢酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フタル酸などのカルボン酸類、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸、グリコール酸、サリチル酸などのヒドロキシカルボン酸類、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、2,4−トルエンジスルホン酸等のスルホン酸類であり、それらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等の金属塩やアンモニウム塩等をあげることができる。
これらのうち、金属不純物除去能力および尿素系化合物の結晶析出を防ぐ観点からヒドロキシカルボン酸類が好ましく、特に、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸が好ましい。これらの有機酸は金属不純物を除去するとともに、金属表面に尿素系化合物の結晶析出を防ぐ働きがある。尿素系化合物は単独で使用した場合、金属表面に結晶として析出し水洗のみでは除去しにくくなるが、本発明の有機酸を組み合わせることにより結晶析出を防ぐことができ、特に、エチレン尿素において効果的である。これらの有機酸及び/又はその塩は単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。これらは、一般的に市販されており容易に入手することができる。
Specific examples of organic acids include carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, and phthalic acid, hydroxycarboxylic acids such as citric acid, malic acid, tartaric acid, lactic acid, glycolic acid, and salicylic acid, and methanesulfone. Acids, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, sulfonic acids such as 2,4-toluenedisulfonic acid, and salts thereof include metal salts such as sodium salts and potassium salts, ammonium salts, and the like. .
Of these, hydroxycarboxylic acids are preferred from the viewpoint of metal impurity removal ability and prevention of crystal precipitation of urea compounds, and citric acid, malic acid, and tartaric acid are particularly preferred. These organic acids have the function of removing metal impurities and preventing crystal precipitation of urea compounds on the metal surface. When the urea compound is used alone, it precipitates as a crystal on the metal surface and becomes difficult to remove only by washing with water, but it can prevent crystal precipitation by combining the organic acid of the present invention, and is particularly effective in ethylene urea. It is. These organic acids and / or salts thereof may be used alone or in combination of two or more. These are generally commercially available and can be easily obtained.

本発明の洗浄液に使用するアンモニア及び/又は水酸化4級アンモニウムとしては、特に半導体用途では金属不純物を嫌うためLi、Na、K等のアルカリ金属を含有するものは好ましくない場合があり、具体的には水酸化テトラメチルアンモニム、水酸化トリメチル(ヒドロキシエチル)アンモニウム(通称コリン)等の水酸化第4級アンモニウム類、及びアンモニア等が挙げられる As ammonia and / or quaternary ammonium hydroxide used in the cleaning liquid of the present invention, those containing alkali metals such as Li, Na and K may not be preferable because they dislike metal impurities particularly in semiconductor applications. Includes quaternary ammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, trimethyl (hydroxyethyl) ammonium hydroxide (commonly known as choline), and ammonia .

本発明において、防食剤として用いられるベンゾトリアゾール等の強固な被膜、除去し難い有機物を除去する目的で過酸化水素を使用することができる。   In the present invention, hydrogen peroxide can be used for the purpose of removing a strong film such as benzotriazole used as an anticorrosive and an organic substance that is difficult to remove.

本発明の洗浄液に使用する過酸化水素は、一般的に市販されているものを使用することができるが、半導体用の高純度品も容易に入手できるため、この高純度過酸化水素を使用するほうが好ましい。   As the hydrogen peroxide used in the cleaning liquid of the present invention, commercially available ones can be used. However, since high-purity products for semiconductors are also readily available, this high-purity hydrogen peroxide is used. Is preferred.

本発明の洗浄液は一般的に水を添加して水溶液とするが、洗浄力の向上を目的として水溶性有機溶媒を添加してもよい。水溶性有機溶媒としては、洗浄液として一般に使用しているものを使用することができる。   The cleaning liquid of the present invention is generally made into an aqueous solution by adding water, but a water-soluble organic solvent may be added for the purpose of improving the cleaning power. As the water-soluble organic solvent, those generally used as a cleaning liquid can be used.

具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、i−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、1−ブトキシ−2−プロパノール等のアルコール類、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン等のアミド類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグリム等のエーテル類等が挙げられる。   Specifically, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, i-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, t-butyl alcohol, benzyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene Alcohols such as glycol and 1-butoxy-2-propanol, amides such as N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and dimethylimidazolidinone, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane and diglyme And the like.

本発明の洗浄液において、表面張力を下げ、親水性を向上させるために、更にエチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテルなどのエーテルアルコール類、特に、プロピレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテルのいずれかを含有させてもよい。これらの化合物を含有させると、疎水性のベンゾトリアゾール等の有機物と本発明の洗浄剤の接触が向上し、ベンゾトリアゾール除去性が高まるとともに、半導体デバイスなどの微細な配線中の粒子汚染の除去能力を高めることができる。 In the cleaning liquid of the present invention, in order to lower the surface tension and improve the hydrophilicity, further ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol propyl ether, ethylene glycol butyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene Glycol propyl ether, propylene glycol butyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol propyl ether, diethylene glycol butyl ether, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol propyl ether, dipropylene glycol butyl ether Alcohols, in particular, propylene glycol butyl ether, may contain any of diethylene glycol butyl ether. When these compounds are contained, the contact between the organic substance such as hydrophobic benzotriazole and the cleaning agent of the present invention is improved, the benzotriazole removability is improved, and the particle contamination removal ability in fine wiring such as a semiconductor device is improved. Can be increased.

本発明の洗浄液のpHは、銅腐食を抑制し、優れた洗浄効果が得られる点で、7.1〜12が好ましく、更に好ましくは7.5〜11.5、特に好ましくは8.0〜11.0である。   The pH of the cleaning liquid of the present invention is preferably 7.1 to 12, more preferably 7.5 to 11.5, particularly preferably 8.0, in that copper corrosion is suppressed and an excellent cleaning effect is obtained. 11.0.

本発明の洗浄液の組成は、尿素及び/又はエチレン尿素、有機酸及び/又はその塩およびアンモニア及び/又は水酸化4級アンモニウム、過酸化水素、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテルなどのエーテルアルコール類、特に、プロピレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテルのいずれかの組み合わせで所定のpHに調整することができるが、これらの化合物の混合割合としては、使用する化合物によって異なるものの、尿素及び/又はエチレン尿素の含有量は0.001〜60重量%、有機酸及び/又はその塩の含有量は0.0001〜10重量%、アンモニア及び/又は水酸化4級アンモニウムの濃度としては0.0001〜10重量%、過酸化水素の含有量は30重量%以下が好ましく、過酸化水素を使用する場合の好ましい含有量としては0.01〜30重量%であり、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテルなどのエーテルアルコール類、特に、プロピレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテルのいずれかを添加する場合、その含有量は0.0001〜10重量%が好ましい(残部は水であり、全量を100重量%として)。


The composition of the cleaning liquid of the present invention is urea and / or ethylene urea, organic acid and / or salt thereof, ammonia and / or quaternary ammonium hydroxide , hydrogen peroxide, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol propyl. Ether, ethylene glycol butyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol propyl ether, propylene glycol butyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol propyl ether, diethylene glycol butyl ether, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol ethyl Ether, dipropylene glycol Pills ether, alcohols such as dipropylene glycol butyl ether, especially, propylene glycol butyl ether, can be adjusted to a predetermined pH with any combination of diethylene glycol butyl ether, the mixing ratio of these compounds, the compounds used The content of urea and / or ethylene urea is 0.001 to 60% by weight, the content of organic acid and / or its salt is 0.0001 to 10% by weight, and ammonia and / or quaternary ammonium hydroxide, depending on as the concentration of 0.0001 wt%, the content of hydrogen peroxide is preferably 30 wt% or less, and from 0.01 to 30 wt% as a preferable content when using hydrogen peroxide, ethylene Glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl Ether, ethylene glycol propyl ether, ethylene glycol butyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol propyl ether, propylene glycol butyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol propyl ether, diethylene glycol butyl ether, dipropylene glycol methyl ether In the case of adding ether alcohols such as dipropylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol propyl ether, dipropylene glycol butyl ether, especially propylene glycol butyl ether or diethylene glycol butyl ether , the content is 0 0.0001 to 10% by weight is preferable (the balance is water and the total amount is 100% by weight).


この範囲を外れても所定のpHであれば使用できないことはないが、粒子除去性能の低下、銅の腐食、尿素又はエチレン尿素結晶の析出をまねくおそれがある。   Even if it is out of this range, it cannot be used if it has a predetermined pH, but there is a possibility that the particle removal performance is lowered, copper is corroded, and urea or ethylene urea crystals are precipitated.

本発明の洗浄液は、洗浄する際に各成分を添加して良いし、あらかじめ各成分を混合しておいてから使用してもよい。   In the cleaning liquid of the present invention, each component may be added at the time of cleaning, or may be used after mixing each component in advance.

本発明の洗浄液は、銅配線半導体デバイスの洗浄に利用できる。本発明の洗浄液を使用すると銅配線に対する腐食性は小さく、特にCMP後の洗浄に有効である。   The cleaning liquid of the present invention can be used for cleaning copper wiring semiconductor devices. When the cleaning liquid of the present invention is used, the corrosiveness to the copper wiring is small, and it is particularly effective for cleaning after CMP.

本発明に用いることができる洗浄手段としては、特に限定されるものではなく、流水洗浄、浸漬洗浄、揺動洗浄、スピナー洗浄、パドル洗浄、スプレー洗浄、超音波洗浄、ブラシ洗浄等公知の手段を用いることができる。洗浄時の温度は特に限定されるものではないが、腐食抑制、粒子除去性、操業性の観点から10℃〜100℃が好ましい。   The cleaning means that can be used in the present invention is not particularly limited, and known means such as running water cleaning, immersion cleaning, rocking cleaning, spinner cleaning, paddle cleaning, spray cleaning, ultrasonic cleaning, brush cleaning, and the like can be used. Can be used. Although the temperature at the time of washing is not particularly limited, it is preferably 10 ° C. to 100 ° C. from the viewpoints of corrosion inhibition, particle removability, and operability.

本発明の洗浄液は、不純物除去性につき優れた洗浄能力を示すとともに、洗浄液の析出成分がなく、銅を腐食しない洗浄液として使用でき、また、更に過酸化水素を添加することにより銅表面に付着したベンゾトリアゾール等の有機物をも除去することができるため、半導体デバイスの洗浄に対して極めて有用に使用することができる。   The cleaning liquid of the present invention exhibits an excellent cleaning ability with respect to impurity removal properties, has no precipitation component of the cleaning liquid, can be used as a cleaning liquid that does not corrode copper, and further adheres to the copper surface by adding hydrogen peroxide. Since organic substances such as benzotriazole can also be removed, it can be used very effectively for cleaning semiconductor devices.

以下、本発明の方法を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1〜8、比較例1〜4
(粒子除去性)
銅メッキしたウエハーを120nmの平均粒子径を有するコロイダルシリカを分散させた超純水に浸漬した後、硫酸でpH6に調整した超純水で洗浄した。これを乾燥し、シリカ粒子で汚染された粒子とした。このウエハーを表1に示す洗浄液に50℃、30分間浸漬洗浄し、その後水洗、乾燥した。表面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、単位面積あたりのシリカ粒子数を調べた。なお、SEMは日本電子社製JSM T220Aを用いた。
Hereinafter, the method of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
Examples 1-8, Comparative Examples 1-4
(Particle removability)
The copper-plated wafer was immersed in ultrapure water in which colloidal silica having an average particle diameter of 120 nm was dispersed, and then washed with ultrapure water adjusted to pH 6 with sulfuric acid. This was dried to obtain particles contaminated with silica particles. This wafer was immersed and washed in the cleaning liquid shown in Table 1 at 50 ° C. for 30 minutes, then washed with water and dried. The surface was observed with SEM (scanning electron microscope), and the number of silica particles per unit area was examined. The SEM used was JSM T220A manufactured by JEOL.

粒子除去性は以下のように評価した。
○:除去性良好
△:一部残存有り
×:大部分残存していた
(銅腐食性)
銅メッキしたウエハーを表1に示す洗浄液に70℃、1時間浸漬し、その後水洗、乾燥した。このウエハーの浸漬前後のCu膜の膜厚を測定し、膜厚変化量から溶解速度を算出し、腐食防止効果を判定した。また、浸漬前後の表面をAFM(原子間力顕微鏡)で観察し、Cu膜表面の状態を観察した。なお、膜厚の測定には三菱化学社製のシート抵抗測定装置を用い、シート抵抗値の値から膜厚換算する方法を用いた。
The particle removability was evaluated as follows.
○: Good removability △: Some remain ×: Most remain (copper corrosion)
The copper-plated wafer was immersed in a cleaning solution shown in Table 1 at 70 ° C. for 1 hour, then washed with water and dried. The film thickness of the Cu film before and after the immersion of the wafer was measured, and the dissolution rate was calculated from the amount of film thickness change to determine the corrosion prevention effect. Moreover, the surface before and behind immersion was observed with AFM (atomic force microscope), and the state of the Cu film | membrane surface was observed. For measuring the film thickness, a sheet resistance measuring device manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation was used, and a method of converting the film thickness from the value of the sheet resistance value was used.

銅腐食性は以下のように評価した。
○:膜厚減少3オングストローム/分未満
△:膜厚減少3〜10オングストローム/分
×:膜厚減少10オングストローム/分超
(尿素系化合物析出性)
銅メッキしたウエハーを表1に示す洗浄液に70℃、1時間浸漬し、その後水洗、乾燥した。このウエハーの浸漬前後の表面をAFM(原子間力顕微鏡)で観察し、Cu膜表面の状態を観察した。なお、AFMにはセイコーインスツルメンツ社製Nanopicsを用いた。結果を表1に示す。
Copper corrosivity was evaluated as follows.
○: Thickness reduction less than 3 angstroms / minute Δ: Thickness reduction of 3-10 angstroms / minute ×: Thickness reduction of more than 10 angstroms / minute (urea compound precipitation)
The copper-plated wafer was immersed in a cleaning solution shown in Table 1 at 70 ° C. for 1 hour, then washed with water and dried. The surface of the wafer before and after immersion was observed with an AFM (atomic force microscope), and the state of the Cu film surface was observed. In addition, Seiko Instruments Inc. Nanopics was used for AFM. The results are shown in Table 1.

実施例9〜12、比較例5〜8
粒子除去性、銅腐食性、および尿素系化合物析出性については実施例1と同様の方法により評価した。
(有機物(ベンゾトリアゾール)除去性)
銅メッキしたウエハーを0.6wt%の1,2,3−ベンゾトリアゾール水溶液に室温で1時間浸漬し、水洗して1,2,3−ベンゾトリアゾールが付着した銅ウエハーを得た。このウエハーを表1に示す洗浄液(残部は水であり、洗浄液全体で100重量%である)に室温で10分間超音波洗浄し、その後水洗、乾燥した。この銅ウエハーをXPS(X線光電子分光)で分析しベンゾトリアゾールの有無を調べた。
Examples 9-12, Comparative Examples 5-8
Particle removability, copper corrosivity, and urea compound precipitation were evaluated by the same method as in Example 1.
(Removability of organic substance (benzotriazole))
The copper-plated wafer was immersed in a 0.6 wt% 1,2,3-benzotriazole aqueous solution at room temperature for 1 hour and washed with water to obtain a copper wafer having 1,2,3-benzotriazole attached thereto. This wafer was subjected to ultrasonic cleaning for 10 minutes at room temperature in the cleaning liquid shown in Table 1 (the balance is water, and the total cleaning liquid is 100% by weight), and then washed with water and dried. The copper wafer was analyzed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) to check for the presence of benzotriazole.

1,2,3−ベンゾトリアゾール(BTA)除去性は、洗浄前のBTA付着量と比較して以下のように評価した。結果を表1に示す。
○:残存量5%未満
△:残存量5〜50%未満
×:残存量50%以上
The 1,2,3-benzotriazole (BTA) removability was evaluated as follows in comparison with the BTA adhesion amount before cleaning. The results are shown in Table 1.
○: Remaining amount less than 5% Δ: Remaining amount less than 5-50% ×: Remaining amount 50%

Figure 0004419528
Figure 0004419528

Claims (8)

水、尿素及び/又はエチレン尿素、有機酸及び/又はその塩、及びアンモニア及び/又は水酸化4級アンモニウムを含んでなる洗浄液。 A cleaning solution comprising water, urea and / or ethylene urea, an organic acid and / or salt thereof, and ammonia and / or quaternary ammonium hydroxide . 有機酸及び/又はその塩が、シュウ酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、フタル酸、酒石酸、乳酸、グリコール酸及びそれらの塩からなる群から選ばれる1種以上である請求項1記載の洗浄液。 The organic acid and / or salt thereof is at least one selected from the group consisting of oxalic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, phthalic acid, tartaric acid, lactic acid, glycolic acid and salts thereof. cleaning solution described in 1. 過酸化水素をさらに含んでなる請求項1又は請求項2に記載の洗浄液。 The cleaning liquid according to claim 1 or 2, further comprising hydrogen peroxide. エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテルから成る群より選ばれる少なくとも一種をさらに含んでなる請求項1乃至請求項のいずれかに記載の洗浄液。 Ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol propyl ether, ethylene glycol butyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol propyl ether, propylene glycol butyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol propyl ether, diethylene glycol butyl ether, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol propyl ether, any one of claims 1 to 3 further comprising at least one selected from the group consisting of dipropylene glycol butyl ether Cleaning solution described. 洗浄液のpHが、7.1〜12である請求項1乃至請求項のいずれかに記載の洗浄液。 The cleaning liquid according to any one of claims 1 to 4 , wherein the pH of the cleaning liquid is 7.1 to 12. 尿素及び/又はエチレン尿素の濃度が0.001〜60重量%、有機酸の濃度が0.0001〜10重量%、アンモニア及び/又は水酸化4級アンモニウムの濃度が0.0001〜10重量%、過酸化水素の濃度が30重量%以下、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテルから成る群より選ばれる少なくとも一種が10重量%以下である請求項乃至請求項のいずれかに記載の洗浄液。 The concentration of urea and / or ethylene urea is 0.001 to 60% by weight, the concentration of organic acid is 0.0001 to 10% by weight, the concentration of ammonia and / or quaternary ammonium hydroxide is 0.0001 to 10% by weight, Hydrogen peroxide concentration is 30% by weight or less, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol propyl ether, ethylene glycol butyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol propyl ether, propylene glycol butyl ether, diethylene glycol Methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol propyl ether, diethylene glycol butyl ether, dipropylene glycol methyl Ether, dipropylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol propyl ether, washing liquid according to any one of claims 4 to 5 at least one selected from the group consisting of dipropylene glycol ether is 10 wt% or less. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載の洗浄液を用いて半導体デバイスを洗浄することを特徴とする洗浄方法。 Cleaning method characterized by cleaning a semiconductor device using the cleaning solution according to any one of claims 1 to 6. 半導体デバイスが銅配線を有することを特徴とする請求項に記載の洗浄方法。 The cleaning method according to claim 7 , wherein the semiconductor device has a copper wiring.
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