JP4620680B2

JP4620680B2 - ハロゲン化金属の腐食阻害剤を含有するアルカリ性のプラズマエッチング／灰化後の残渣の除去剤およびフォトレジスト剥離組成物

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Publication number: JP4620680B2
Application number: JP2006538087A
Authority: JP
Inventors: デイビッド・シー・スキー
Original assignee: Mallinckrodt Baker Inc
Current assignee: Avantor Performance Materials LLC
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: IL175146A0; EP1692572A2; BRPI0416067A; SG147482A1; TWI350431B; US20070060490A1; CN1875325B; JP2007510307A; WO2005043245A3; CA2544198C; NO20062438L; KR101132533B1; CA2544198A1; ZA200603387B; IL175146A; KR20060113906A; US7671001B2; TW200523690A; CN1875325A; WO2005043245A2

Description

発明の詳細な説明

発明の分野
本発明は、半導体ウエハ基板を洗浄するための、マイクロエレクトロニクス産業で有用な組成物に関する。特に、本発明は、金属腐食を低減し、集積回路に有意な損傷を与えずに、プラズマエッチングおよび灰化後の残渣並びに金属性および有機性汚染を除去することにより、金属ライン（line）およびバイア（via）を有するウエハを洗浄するために使用される、ハロゲン化金属の腐食阻害剤を含有するアルカリ性の剥離または洗浄組成物に関する。本組成物はまた、フォトレジストをウエハ基板から剥離するのにも適する。本発明はまた、金属腐食を低減し、集積回路に有意な損傷を与えずに、プラズマエッチングおよび灰化後の残渣並びに金属性および有機性汚染を除去するための組成物の使用、およびフォトレジストをウエハ基板から剥離することにも関する。

先行技術の記載
マイクロエレクトロニクス製造に不可欠な部分は、マスクまたはレチクルから所望の回路層に像を転写するためのフォトレジストの使用である。所望の像転写を達成した後、エッチングプロセスを使用して所望の構造を形成する。かくして形成される最も一般的な構造は、金属ラインおよびバイアである。

金属ラインは、同じ部品層に位置する集積回路の様々な部分の間の電気的連結を形成するために使用される。バイアは、誘電層を通してエッチングされ、後に導電性金属で満たされる孔である。これらは、集積回路の異なる垂直層の間の電気的連結を作るために使用される。ハロゲン含有ガスは、金属ラインおよびバイアを形成するために使用されるプロセスにおいて、一般的に使用される。

エッチングプロセスの完了後、フォトレジストのバルク（bulk）を、化学的剥離液または酸素プラズマ灰化プロセスにより除去し得る。問題は、これらのエッチングプロセスが、一般的な化学的剥離液により除去し得ない高度に不溶性の金属含有残渣を産生することである。また、灰化プロセスの間に、金属含有残渣が酸化され、より一層除去し難くなる。これは、アルミニウムをベースとする集積回路の場合に特に該当する。"Managing Etch and Implant Residue," Semiconductor International, August 1997, pages 56-63 参照。

かかるエッチングプロセスの一例は、集積回路上の金属ラインのパターン化である。このプロセスでは、フォトレジスト被覆を金属フィルムに適用し、次いで、フォトレジスト被覆中のパターンを選択的に露光するマスクまたはレチクルを通して画像化する。使用したフォトレジストの色調に応じて被覆を現像して露光または非露光フォトレジストを除去し、金属上にフォトレジストパターンをもたらす。残っているフォトレジストは通常高温でハードベイク（hard-baked）し、溶媒を除去し、場合によりポリマーマトリックスをクロスリンクする。次いで、実際の金属エッチング段階を実施する。このエッチング段階は、ガス状プラズマの作用を通して、フォトレジストにより覆われていない金属を除去する。かかる金属の除去は、パターンをフォトレジスト層から金属層に転写する。次いで、残っているフォトレジストを有機剥離液または酸素プラズマ灰化操作で除去（「剥離」）する。しばしば、灰化操作に続き、液体有機剥離液を使用するすすぎ段階を行う。しかしながら、現在利用可能な剥離液、通常アルカリ性剥離液は、不溶性の金属酸化物および他の金属含有残渣を集積回路上に残す。

かかるエッチングプロセスの別の例は、集積回路上でのバイア（相互接続孔）のパターン化である。このプロセスでは、フォトレジスト被覆を誘電性フィルムに適用し、次いでフォトレジスト被覆中のパターンを選択的に露光するマスクまたはレチクルを通して画像化する。使用したフォトレジストの色調に応じて被覆を現像して露光または非露光フォトレジストを除去し、金属上にフォトレジストパターンをもたらす。残っているフォトレジストは通常高温でハードベイクし、溶媒を除去し、場合によりポリマーマトリックスをクロスリンクする。次いで、実際の誘電体エッチング段階を実施する。このエッチング段階は、ガス状プラズマの作用を通して、フォトレジストにより覆われていない誘電体を除去する。かかる誘電体の除去は、パターンをフォトレジスト層から誘電体層に転写する。次いで、残っているフォトレジストを有機剥離液または酸素プラズマ灰化操作で除去（「剥離」）する。典型的には、下層の金属層が露出する点まで誘電体をエッチングする。典型的には、チタンまたは窒化チタンの反射防止または拡散障壁層が金属／誘電体の境界に存在する。通常、この障壁層をエッチングで貫いて下層の金属を露出させる。チタンまたは窒化チタン層を貫くエッチングの作用が、バイアの内側に形成されるエッチング残渣にチタンを組み込ませることが判明した。酸素プラズマ灰化は、これらのバイア残渣を酸化し、より除去し難くする。

金属フィルムを含有する超小型回路へのアルカリ性剥離剤の使用は、特に、アルミニウムまたは、アルミニウムまたはチタンなどの活性金属と銅またはタングステンなどのより電気陽性の金属との様々な組合せまたは合金を含有する金属フィルムを使用するとき、常に上質の回路をもたらすわけではい。腐食のひげ（whisker）、点食、金属ラインの切り欠き（notching）などの様々なタイプの金属腐食は、少なくとも部分的に、金属のアルカリ性剥離剤との反応に起因すると観察された。さらに、Lee et al., Proc. Interface '89, pp. 137 149 により、有機剥離剤をウエハから除去するのに必要とされる水すすぎ段階までに、非常に小さい腐食作用が生じることが示された。この腐食は、明らかに金属がすすぎ中に存在する強アルカリ性水性溶液と接触する結果である。アルミニウム金属は、かかる条件下で急速に腐食すると知られている。Ambat et al., Corrosion Science, Vol. 33 (5), p. 684. 1992。

この腐食問題を回避するために使用された先行方法は、イソプロピルアルコールなどの非アルカリ性有機溶媒による中間すすぎを採用した。しかしながら、かかる方法は、高価であり、望まざる安全上、化学衛生上および環境上の帰結を伴う。

先行技術は、エッチングプロセス後にバルクのフォトレジストを除去するのに使用されるいくつかの有機剥離剤を開示している。米国特許第４,７６５,８４４号、第５,１０２,７７７号および第５,３０８,７４５号は、様々な有機溶媒の組合せを含むフォトレジスト剥離剤を開示している。これらの剥離剤は、しかしながら、上記のように酸素プラズマで「灰化」されたウエハに対してあまり効果的ではない。いくつかのフォトレジスト剥離剤は、さらなる水およびカテコールなどの有機腐食阻害剤の添加により、この問題に取り組もうと試みている。かかる組成物は、米国特許第５,４８２,５６６号、第５,２７９,７７１号、第５,３８１,８０７号、第５,３３４,３３２号、第５,７０９,７５６号、第５,７０７,９４７号および第５,４１９,７７９号並びにＷＯ９８００２４４に開示されている。いくつかの場合では、ヒドラジン誘導体であるヒドロキシルアミンを同様に添加する。剥離組成物におけるカテコールまたはヒドロキシルアミンの使用は、様々な環境上、安全上、および健康上の懸念を生じさせる。

第四級水酸化アンモニウムおよび珪酸または珪酸アルキルの第四級アンモニウム塩を含有する水性溶液の使用は、ＪＰ１１２０５５２（１９８９年５月１２日公開）および米国特許第４,６２８,０２３号などの開示にあるポジ色調のフォトレジスト用のフォトレジスト現像剤として利用されてきた。ポジ色調のフォトレジスト現像剤は、可溶化線源への露光後に、パターン化されたバルクのフォトレジストを除去するのに使用される。現像剤は、金属残渣が生成されるところである露出した金属または誘電性基板へのパターン転写のためのエッチングに先立ち使用される。この開示における珪酸の第四級アンモニウム塩の使用目的は、可溶性のバルクの有機フォトレジストを除去しながら金属基板の腐食を防止することであり、腐食を起こさずに金属基板上に存在する金属に富むエッチング後の残渣を除去することではない。

米国特許第６,５９９,３７０号；第６,５８５,８２５号；第６,４６５,４０３号；第６,０２０,２９２号；および第５,８１７,６１０号およびＥＰ８２９,７６８には、プラズマエッチング残渣の除去に使用するための、第四級珪酸アンモニウム、第四級水酸化アンモニウムおよび水の使用が開示されている。米国特許第５,７５９,９７３号およびＥＰ８２８,１９７では、剥離および洗浄組成物として利用するための、第四級珪酸アンモニウム、アミン化合物、水および場合により有機極性溶媒の使用が開示されている。ＷＯ９９６０４４８では、腐食を起こさずに効果的に金属含有灰化残渣を除去する多くの珪酸塩含有組成物が記載されている。

フォトレジスト剥離剤における第四級水酸化アンモニウムの使用は、米国特許第４,７７６,８９２号、第５,５６３,１１９号および第４,７４４,８３４号、並びに、ＪＰ０９３１９０９８Ａ２；ＥＰ５７８５０７Ａ２；ＷＯ９１１７４８４Ａ１に開示されている。様々な洗浄剤における金属を封鎖するためのキレート化および錯体化剤の使用も、ＷＯ９７０５２２８、ＵＳ５,４６６,３８９、ＵＳ５,４９８,２９３、ＥＰ８１２０１１、ＵＳ５,５６１,１０５、ＪＰ０６２１６０９８、ＪＰ０６４１７７３、ＪＰ０６２５０４００およびＧＢ１,５７３,２０６で報告された。

マイクロエレクトロニクス素子の製造プロセスで使用するエッチング後の残渣除去剤として使用するための、パターン化された金属層の側壁上に吸着した単層を形成する能力のある界面活性剤を含有するアルキル水酸化アンモニウム溶液の使用は、米国特許第６,０５７,２４０号に開示されている。

米国特許第５,４１２,８６８号およびＵＳ５,５９７,９８３およびＥＰ５４０２６１Ｂ１において、テトラメチル水酸化アンモニウムを含有するフォトレジスト現像剤の使用も、バイアのエッチング後のポリマーを除去するのに有用であると開示された。

米国特許第５,４６６,３８９号は、第四級水酸化アンモニウムおよび任意の金属キレート化剤を含有し、約８ないし１０のｐＨ範囲で有用な、マイクロエレクトロニクス基板用の水性アルカリ含有洗浄液を開示している。

米国特許第５,４９８,２９３号は、シリコンウエハの洗浄に有用な第四級水酸化アンモニウムおよび任意の金属キレート化剤を含有する水性アルカリ性洗浄液を使用するためのプロセスを開示している。この洗浄プロセスの開示は、集積金属回路が存在する前に基板を処理するためのものであり、本質的に二酸化珪素を含まないウエハ表面を生成させるのに使用され、集積回路製造にフォトレジストを使用する前に用いられよう。本発明は、対照的に、フォトレジスト被覆され、エッチングされ、酸素プラズマ灰化された集積回路が存在するウエハを洗浄することに焦点を当てる。

半導体ウエハから、プラズマエッチングおよび／または灰化残渣を、露出した金属の有意な腐食を起こさずに、そしてこれらの半導体ウエハ上に見出される誘電体の特徴に損傷を与えずに、より効果的に洗浄できる組成物へのさらなる要望がある。

発明の要旨
従って、本発明の特徴は、半導体ウエハ基板を洗浄するための、マイクロエレクトロニクス産業で有用な組成物を提供することである。本発明の別の特徴は、集積回路に損傷を与えずに半導体ウエハ基板から金属および有機汚染を除去する組成物を提供することである。本発明の別の特徴は、フォトレジストをウエハ基板から除去できる組成物を提供することである。本発明のさらなる特徴は、集積回路に損傷を与えず、中間すすぎに起因する出費および有害な結果を避けて、金属および有機汚染をかかる基板から除去する、半導体ウエハ基板の洗浄方法を提供することである。これらおよび他の特徴は、半導体ウエハ基板の剥離または洗浄用の新しいアルカリ性組成物、一般的には水性アルカリ性組成物を使用して達成される。そのアルカリ性組成物は、１種またはそれ以上のハロゲン化金属の腐食阻害剤を含有する。その組成物を、金属腐食および誘電体への損傷を低減または排除して、望まざる汚染および／または残渣を基板表面から洗浄するのに十分な時間および温度で半導体ウエハ基板と接触させる。

そのアルカリ性組成物は、一般的には、アルカリ性ｐＨ、好ましくはｐＨ約９またはそれ以上、より好ましくはｐＨ約９ないし約１３、をもたらすのに十分な量で水に溶解された、１種またはそれ以上の塩基、好ましくは金属イオン不含塩基を含有し、金属腐食を阻害するのに有効な量、一般的には約０.５重量％ないし約１０重量％の、式：
Ｗ_ｚＭＸ_ｙ
式中、Ｍは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐ、Ｂ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｈ、ＲｕおよびＳｂの群から選択される金属、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、ＺｒおよびＳｂであり；Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩから選択されるハロゲン化物、好ましくはＦであり；Ｗは、Ｈ、アルカリまたはアルカリ土類金属または金属イオン不含水酸化物塩基部分、特にアンモニウムまたはテトラアルキル（Ｃ_１−Ｃ_４）アンモニウム基であり；ｙは、ハロゲン化金属に応じて、４ないし６の数であり；そして、ｚは、１、２または３の数である、のハロゲン化金属化合物から選択される少なくとも１種のハロゲン化金属腐食阻害化合物を含む少なくとも１種のハロゲン化金属の腐食阻害化合物を含有する。任意の適する塩基を本発明の組成物で使用し得る。好ましくは、塩基は、水酸化物および有機アミン化合物、最も好ましくは第四級水酸化アンモニウム化合物、水酸化アンモニウム化合物およびジアミン化合物から選択される。その組成物は、例えば、水、有機溶媒および共溶媒、金属キレート化または錯体化剤、フッ化化合物、珪酸塩、さらなる金属腐食阻害剤、界面活性剤、チタン残渣除去促進剤、浴安定化剤（bath stabilizing agent）などの成分を含むがこれらに限定されるものではない、１種またはそれ以上の他の任意成分を含有してもよく、好ましくは含有する。

本発明の半導体ウエハ基板の洗浄方法は、本発明の組成物を、望まざる汚染および／または残渣を基板表面から洗浄するのに十分な時間および温度で、半導体ウエハ基板と接触させることを必要とする。本方法は、浴およびスプレー適用の両方を含む。典型的には、適切な時間、適切な温度で基板を組成物に曝し、高純度の脱イオン水を使用してすすぎ、乾燥させる。

本組成物は、金属および有機汚染を除去することにより、ウエハ基板を洗浄する。重要なことに、この洗浄プロセスは、ウエハ基板上の集積回路に損傷を与えず、先行方法で必要とされる中間すすぎに伴う出費および有害な結果を回避する。

発明の詳細な説明
本発明は、水に溶解された１種またはそれ以上の塩基、好ましくは金属イオン不含塩基および１種またはそれ以上の式
Ｗ_ｚＭＸ_ｙ
式中、Ｍは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐ、Ｂ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｈ、ＲｕおよびＳｂの群から選択される金属、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、ＺｒおよびＳｂであり；Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩから選択されるハロゲン化物、好ましくはＦであり；Ｗは、Ｈ、アルカリまたはアルカリ土類金属または金属イオン不含水酸化物塩基部分、特にアンモニウムまたはテトラアルキル（Ｃ_１−Ｃ_４）アンモニウム基であり；ｙは、ハロゲン化金属に応じて、４ないし６の数であり；そして、ｚは、１、２または３の数である、の金属腐食阻害性ハロゲン化金属化合物を含有する、半導体ウエハ基板の剥離または洗浄用の新しいアルカリ性組成物を提供する。組成物は、例えば、水、有機溶媒および共溶媒、金属キレート化または錯体化剤、フッ化化合物、珪酸塩、さらなる金属腐食阻害剤、界面活性剤、チタン残渣除去促進剤、浴安定化剤などの成分を含むがこれらに限定されるものではない、他の任意成分を含有してもよく、好ましくは含有する。

任意の適する塩基を、一般的には、組成物の重量をベースとして、重量で約０.１％ないし約３０％、好ましくは約０.１５ないし約１０％、最も好ましくは約０.１％ないし約５％の量で、本発明の組成物において使用し得る。塩基は、好ましくは第四級水酸化アンモニウム化合物、例えばテトラアルキル水酸化アンモニウム化合物（一般的にはアルキルまたはアルコキシ基に１個ないし４個の炭素原子を有するヒドロキシ−およびアルコキシ−含有アルキル基を含む）およびジアミン化合物である。これらのアルカリ性物質に最も好ましいのは、テトラメチル水酸化アンモニウムおよびトリメチル−２−ヒドロキシエチル水酸化アンモニウム（コリン）である。他の使用できる第四級水酸化アンモニウムの例には、トリメチル−３−ヒドロキシプロピル水酸化アンモニウム、トリメチル−３−ヒドロキシブチル水酸化アンモニウム、トリメチル−４−ヒドロキシブチル水酸化アンモニウム、トリエチル−２−ヒドロキシエチル水酸化アンモニウム、トリプロピル−２−ヒドロキシエチル水酸化アンモニウム、トリブチル−２−ヒドロキシエチル水酸化アンモニウム、ジメチルエチル−２−ヒドロキシエチル水酸化アンモニウム、ジメチルジ（２−ヒドロキシエチル）水酸化アンモニウム、モノメチルトリエタノール水酸化アンモニウム、テトラエチル水酸化アンモニウム、テトラプロピル水酸化アンモニウム、テトラブチル水酸化アンモニウム、テトラエタノール水酸化アンモニウム、モノメチルトリエチル水酸化アンモニウム、モノメチルトリプロピル水酸化アンモニウム、モノメチルトリブチル水酸化アンモニウム、モノエチルトリメチル水酸化アンモニウム、モノエチルトリブチル水酸化アンモニウム、ジメチルジエチル水酸化アンモニウム、ジメチルジブチル水酸化アンモニウムなど、およびこれらの混合物が含まれる。

本発明で機能する他の塩基には、水酸化アンモニウム、有機アミン化合物、特にアルカノールアミン化合物、例えば２−アミノエタノール、１−アミノ−２−プロパノール、１−アミノ−３−プロパノール、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、２−（２−アミノエチルアミノ）エチルアミンなど、および他の強有機塩基、例えばグアニジン、１,２−エタンジアミン、１,３−プロパンジアミン、１,４−ブタンジアミン、１,５−ペンタンジアミン、１,６−ヘキサンジアミン、１,７−ヘプタンジアミン、１,８−オクタンジアミン、１,９−ノナンジアミン、１,１０−デカンジアミン、１,１２−ドデカンジアミン、１,３−ペンタンジアミン、４−アミノメチル−１,８−オクタンジアミン、アミノエチルピペラジン、４−（３−アミノプロピル）モルホリン、１,２−ジアミノシクロヘキサン、トリス（２−アミノエチル）アミン、２−メチル−１,５−ペンタンジアミンおよびヒドロキシルアミンが含まれる。ナトリウムまたはカリウムなどの金属イオンを含有するアルカリ性溶液も効果を奏し得るが、可能性のある残存金属汚染が生じるかもしれないので、好ましくない。これらのさらなるアルカリ性成分、特に水酸化アンモニウムの、上述のテトラアルキル水酸化アンモニウム化合物との混合物も有用である。

本発明の組成物は、１種またはそれ以上の式
Ｗ_ｚＭＸ_ｙ
式中、Ｍは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐ、Ｂ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｈ、ＲｕおよびＳｂの群から選択される金属、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、ＺｒおよびＳｂであり；Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩから選択されるハロゲン化物、好ましくはＦであり；Ｗは、Ｈ、アルカリまたはアルカリ土類金属または金属イオン不含水酸化塩基部分、特にアンモニウムまたはテトラアルキル（Ｃ_１−Ｃ_４）アンモニウム基であり；ｙは、ハロゲン化金属に応じて、４ないし６の数であり；そして、ｚは、１、２または３の数である、の金属腐食阻害性ハロゲン化金属化合物を含有する。ハロゲン化金属の腐食阻害性化合物は、以下：Ｈ_２ＳｉＦ_６、Ｈ_２ＧｅＦ_６、（ＮＨ_４）_２ＧｅＦ_６、ＨＳｂＦ_６、ＨＰＦ_６、ＬｉＳｎＦ_６、Ｈ_２ＰｔＣｌ_６、Ｈ_２ＴｉＦ_６、（ＮＨ_４）_２ＯｓＢｒ_６、（ＮＨ_４）_２ＰｔＢｒ_６、（ＮＨ_４）_３ＩｒＣｌ_６、（ＮＨ_４）_２ＩｒＣｌ_６、（ＮＨ_４）_２ＯｓＣｌ_６、（ＮＨ_４）_２ＰｄＣｌ_６、（ＮＨ_４）_３ＲｈＣｌ_６、（ＮＨ_４）_２ＲｕＣｌ_６、（ＮＨ_４）_２ＳｎＣｌ_６、（ＮＨ_４）ＰＦ_６、（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６、（ＮＨ_４）_２ＴｉＦ_６、Ｈ_２ＩｒＢｒ_６、Ｈ_２ＯｓＢｒ_６、Ｈ_２ＰｔＢｒ_６、Ｈ_２ＩｒＢｒ_６、Ｈ_２ＩｒＣｌ_６、Ｈ_２ＰｔＣｌ_６、ＨＡｕＢｒ_４、ＨＡｕＣｌ_４、（ＣＨ_３）_４ＮＰＦ_８、ＨＢＦ_４、ＮＨ_４ＢＦ_４、Ｈ_２ＺｒＦ_６、Ｈ_２ＯｓＣｌ_６、（ＮＨ_４）_２ＺｒＦ_６、（（ＣＨ_３）_４Ｎ）_２ＳｉＦ_６、（（ＣＨ_３）_４Ｎ）_２ＺｒＦ_６、（（ＣＨ_３）_４Ｎ）_２ＧｅＦ_６、（ＣＨ_３）_４ＮＳｂＦ_６、Ｈ_３ＣｒＦ_６、（ＮＨ_４）_３ＣｒＦ_６、Ｈ_２ＣｒＦ_６、（ＮＨ_４）_２ＣｒＦ_６および（ＣＨ_３）_４ＮＢＦ_４のような化合物であり得るが、これらに限定されるものではない。好ましいハロゲン化金属の腐食阻害剤は、Ｈ_２ＳｉＦ_６である。ハロゲン化金属の腐食阻害性化合物は、一般的には、組成物の総重量の約０.５％ないし約１０％、好ましくは約０.５％ないし約６％、より好ましくは約０.５％ないし約５％の量で組成物中に存在する。

その組成物は、好ましくは、塩基、ハロゲン化金属の腐食阻害剤化合物および水、好ましくは高純度脱イオン水、およびもしあれば任意成分を含有する水性溶液である。水は、組成物の重量の約０％ないし約９９％、好ましくは約１％ないし約９９％、より好ましくは約２５％ないし約９８％の量で組成物中に存在し得る。

本発明の組成物は、１種またはそれ以上の適する水溶性有機溶媒または共溶媒も含有し得る。溶媒および共溶媒は、組成物全体の重量をベースとして、０ないし約９０％、好ましくは約０.１％ないし約８０％、より好ましくは約１％ないし約３０％の量で組成物中に存在し得る。様々な有機溶媒および共溶媒の中で、適するのは、アルコール化合物、ポリヒドロキシアルコール化合物、グリコール化合物、グリコールエーテル化合物、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）などのアルキル−ピロリジノン化合物、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリジノン（ＨＥＰ）などの１−ヒドロキシアルキル−２−ピロリジノン化合物、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、スルホラン、ジメチル−２−ピペリドン（ＤＭＰＤ）またはジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）である。これらの溶媒は、さらなるアルミニウムおよび／またはアルミニウム−銅合金および／または銅の腐食阻害が望まれる場合に、アルミニウムおよび／またはアルミニウム−銅合金および／または銅の腐食速度を減ずるために添加し得る。好ましい水溶性有機溶媒は、グリセロールなどのポリヒドロキシアルコール化合物、および／または１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリジノン（ＨＥＰ）などの１−ヒドロキシアルキル−２−ピロリジノン化合物である。

本組成物は、水溶性金属イオン不含珪酸塩も含有し得る。珪酸塩は、組成物中で、組成物重量の約０ないし約５％、好ましくは約０.０１％ないし５％の量で、そして金属キレート化または錯体化剤は、組成物の重量で約０.０１％ないし約１０％、一般的には約０.０１％ないし約２％の重量濃度で用い得る。

任意の適する金属イオン不含珪酸塩を本発明の組成物で使用し得る。珪酸塩は、好ましくは、テトラアルキル珪酸アンモニウムなどの第四級珪酸アンモニウム化合物（一般的にはアルキルまたはアルコキシ基に１個ないし４個の炭素原子を有するヒドロキシ−およびアルコキシ−含有アルキル基を含む）である。最も好ましい金属イオン不含珪酸塩成分は、テトラメチル珪酸アンモニウムである。他の本発明に適する金属イオン不含珪酸塩供給源は、以下の物質の任意の１種またはそれ以上をアルカリ性の高い洗浄剤に溶解することによりその場で生成させ得る。珪酸塩の生成に有用な適する金属イオン不含物質は、固体のシリコンウエハ、珪酸、コロイダルシリカ、フュームド（fumed）シリカまたは他の適する珪素またはシリカの形態である。メタ珪酸ナトリウムなどの金属珪酸塩を使用し得るが、集積回路の金属性汚染の不利益な効果のため、推奨しない。

本発明の組成物はまた、適する金属キレート化剤または錯体化剤を配合して、配合剤が金属を溶液中に保持する能力を高め、ウエハ基板上の金属性残渣の溶解を促進するようにしてもよい。この目的に有用なキレート化剤の典型例は、以下の有機酸およびそれらの異性体および塩である：（エチレンジアミン）四酢酸（ＥＤＴＡ）、ブチレンジアミン四酢酸、（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミンテトラプロピオン酸、（ヒドロキシエチル）エチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）、Ｎ,Ｎ,Ｎ',Ｎ'−エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン）酸（ＥＤＴＭＰ）、トリエチレンテトラミン六酢酸（ＴＴＨＡ）、１,３−ジアミノ−２−ヒドロキシプロパン−Ｎ,Ｎ,Ｎ',Ｎ'−四酢酸（ＤＨＰＴＡ）、メチルイミノ二酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、１,５,９−トリアザシクロドデカン−Ｎ,Ｎ',Ｎ”−トリス（メチレンホスホン酸）（ＤＯＴＲＰ）、１,４,７,１０−テトラアザシクロドデカン−Ｎ,Ｎ',Ｎ”,Ｎ'”−テトラキス（メチレンホスホン酸）（ＤＯＴＰ）、ニトリロトリス（メチレン）トリホスホン酸、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）（ＤＥＴＡＰ）、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、１−ヒドロキシエチレン−１,１−ジホスホン酸、ビス（ヘキサメチレン）トリアミンホスホン酸、１,４,７−トリアザシクロノナン−Ｎ,Ｎ',Ｎ”−トリス（メチレンホスホン酸（ＮＯＴＰ）、２−ホスホノブタン−１,２,４−トリカルボン酸、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、糖酸、グリセリン酸、蓚酸、フタル酸、マレイン酸、マンデル酸、マロン酸、乳酸、サリチル酸、５−スルホサリチル酸、カテコール、没食子酸、没食子酸プロピル、ピロガロール、８−ヒドロキシキノリンおよびシステイン。錯体化剤の例は、リン酸、硝酸、硫酸、塩酸およびフッ化水素酸である。ホスホン酸またはＣｙＤＴＡのキレート化剤は、組成物が過酸化水素などの酸化性浴安定化剤を含有するとき、好ましく用いられる。ＥＤＴＡなどのキレート化剤は、ＣｙＤＴＡおよびホスホン酸のキレート化剤のような酸化耐性とはほど遠い。

好ましいキレート化剤は、ＥＤＴＡまたはＣｙＤＴＡなどのアミノカルボン酸およびホスホン酸である。多数のアミノカルボン酸およびホスホン酸のキレート化剤は、少なくとも１つのｐＫａを１０−１３の範囲に有する。このクラスのキレート化剤は、プラズマ「灰化」後に金属ラインおよびバイアに典型的に見出されるアルミニウム含有残渣に高い親和性を有する。加えて、このクラスのキレート化剤のｐＫａは、典型的には約１２のｐＫａを１つ含み、このことが本発明の組成物の性能を改善する。

本発明の組成物は、任意の適する水溶性の、両性、非イオン性、陽イオン性または陰イオン性界面活性剤も含有し得る。界面活性剤の添加は、製剤の表面張力を低下させ、洗浄しようとする表面の湿潤を改善し、それにより本組成物の洗浄作用を改善する。界面活性剤は、さらなるアルミニウム腐食阻害が望ましいならば、アルミニウム腐食速度を低下させるために添加してもよい。界面活性剤は、一般的には、組成物重量の約０ないし約５％、好ましくは約０.１ないし３％の量で組成物中に存在する。

本発明の組成物で有用な両性界面活性剤には、アルキルベタイン化合物、アミドアルキルベタイン化合物、アルキルスルホベタイン化合物およびアミドアルキルスルホベタイン化合物などのベタイン化合物およびスルホベタイン化合物；アムホ（ampho）グリシネート化合物、アムホプロピオネート化合物、アムホジグリシネート化合物およびアムホジプロピオネート化合物などのアミノカルボン酸誘導体；アルコキシアルキルイミノ二酸化合物またはアルコキシアルキルイミノ二酸化合物などのイミノ二酸（iminodiacid）化合物；アルキルアミンオキシド化合物およびアルキルアミドアルキルアミンオキシド化合物などの酸化アミン化合物；フルオロアルキルスルホネート化合物およびフッ化両性アルキル（fluorinated alkyl amphoteric）化合物；並びにこれらの混合物が含まれる。

好ましくは、両性界面活性剤は、ココアミド（cocoamido）プロピルベタイン、ココアミドプロピルジメチルベタイン、ココアミドプロピルヒドロキシスルテイン（sultaine）、カプリロアムホジピロピオネート、ココアミドジプロピオネート、ココアムホ（cocoampho）プロピオネート、ココアムホヒドロキシエチルプロピオネート、イソデシルオキシプロピルイミノジプロピオン酸、ラウリルイミノジプロピオネート、ココアミドプロピルアミンオキシドおよびココアミンオキシドおよびフッ化両性アルキル化合物である。

本発明の組成物で有用な非イオン性界面活性剤には、アセチレンジオール（acetylenic diol）化合物、エトキシル化アセチレンジオール化合物、フッ化アルキルアルコキシレート化合物、フッ化アルキルエステル化合物、フッ化ポリオキシエチレンアルカノール化合物、多価アルコールの脂肪酸エステル化合物、ポリオキシエチレンモノアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンジオール化合物、シロキサン型界面活性剤およびアルキレングリコールモノアルキルエーテル化合物が含まれる。好ましくは、非イオン性界面活性剤は、アセチレンジオール化合物またはエトキシル化アセチレンジオール化合物である。

本発明の組成物で有用な陰イオン性界面活性剤には、カルボキシレート化合物、Ｎ−アシルサルコシネート（sarcosinate）化合物、スルホネート化合物、スルフェート化合物、およびデシルホスフェートなどのオルトリン酸のモノおよびジエステル化合物が含まれる。好ましくは、陰イオン性界面活性剤は、金属不含の界面活性剤である。

本発明の組成物で有用な陽イオン性界面活性剤には、アミンエトキシレート化合物、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、ジアルキルモルホリナム（morpholinum）塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩、およびアルキルピリジニウム塩が含まれる。好ましくは、陽イオン性界面活性剤は、ハロゲン不含界面活性剤である。

好ましい界面活性剤の例には、ジメチルヘキシノール（Surfynol-61）、エトキシル化テトラメチルデシンジオール（Surfynol-465）、ポリテトラフルオロエチレンセトキシプロピルベタイン（Zonyl FSK）、Zonyl FSH などが含まれる。これらの界面活性剤は、一般的に、組成物の０ないし約５ｗｔ％、好ましくは０.１ないし約３ｗｔ％の量で存在する。

１０ないし１３の範囲に少なくとも１つのｐＫａを含む任意の適する浴安定化剤を、本発明の組成物で使用し得る。浴安定化剤は、好ましくは、１１ないし１２.５の範囲に少なくとも１つのｐＫａを有する化合物である。これらの化合物で最も好ましいのは、アセトンオキシム、過酸化水素、サリチル酸、５−スルホサリチル酸、リン酸、２−ヒドロキシピリジン、４−ヒドロキシピリジン、レゾルシノール、２−メチルレゾルシノール、サリチルアルドキシム、２−メチル−１,５−ペンタンジアミン、１,２−エタンジアミン、１,３−プロパンジアミン、１,４−ブタンジアミン、１,５−ペンタンジアミン、１,６−ヘキサンジアミン、１,７−ヘプタンジアミン、１,８−オクタンジアミン、１,９−ノナンジアミン、１,１０−デカンジアミン、１,１１−ウンデカンジアミン、１,１２−ドデカンジアミン、１,３−ジアミノペンタンおよびオルシノールである。１１ないし１２.５の好ましい範囲にｐＫａを有する浴安定化剤の他の例は：ゲルマニウム酸水素（hydrogen germanate）、アデノシン、シトシン、アルギニン、ベンジル−α−ジオキシム、ベンゾイミダゾール、ベンゾイルヒドラジン、ベンゾイルピルビン酸、ベルベリン、ビグアナイド、２−ブチル−１−メチル−２−ピロリン、カルマガイト（calmagite）、クロムアズロール（chrome azurol）Ｓ、クロムダークブルー（chrome dark blue）、過酸化水素クメン、１,２−シクロヘキシレンジニトリロ酢酸、シチジン、ジエチルビグアナイド、ジグアナイド（diguanide）、２,４−ジヒドロキシ−１−フェニルアゾベンゼン、２,６−ジヒドロキシプリン、ジメチルビグアナイド、エチルビグアナイド、エチレンビグアナイド、エチルメチルケトミン、１−エチル−２−メチル−２−ピロリン、４−ホルミル−３−メトキシピリジン、グアニン、グアノシン、２−ヒドロキシベンズアルデヒドオキシム、Ｎ−（ヒドロキシエチル）ビグアナイド、２−ヒドロキシキノリン、ハイポ（hypo）キサンテン、イノシン、５−ヨードヒスタミン、２,２'−メチレンビス（４−クロロフェノール）、２−メチル−８−ヒドロキシキノリン、４−メチル−８−ヒドロキシキノリン、１−メチルキサンチン、フェニルアラニルアルギニン、珪酸、スパルテイン、トリン（thorin）、トルヒドロキノン（toluhydroquinone）、チロシルアルギニン、キサントシン、アセトアミジン、トリフルオロエタノール、トリクロロエタノール、ピリジン−４−アルデヒド、ハイポキサンチン、尿酸、ピロリジン、ジエチルアミン、ピペリジン、３−アミノ−３−メチルペンタン、ジイソプロピルアミン、サッカリン、２,２,４−トリメチルピペリジン、ジブチルアミン、Ｌ−３,４−ジヒドロキシフェニルアラニン、２,２,６,６−テトラメチルピペリジン、５−ヒドロキシトリプタミン、ブチルシクロヘキシルアミン、２−フェニルベンゾイミダゾール、２−メチル−２−ブタンチオール、２−メチル−２−プロパンチオール、ジヘキシルアミン、メトキシピリジン、１,４−ジヒドロキシ−２,３,５,６−テトラメチルベンゼン、グルタルイミド、マロノニトリル、ベンズアミジン、４−ヒドロキシキノリン、４,４,９,９−テトラメチル−５,８−ジアゾドデカン−２,１１−ジアミン、１,６−ヘキサンジアミン、１,７−ヘプタンジアミン、１,８−オクタンジアミン、１,９−ノナンジアミン、１,１０−デカンジアミン、１,１２−ドデカンジアミン、次亜硝酸水素（hydrogen hyponitrite）、ヒドロキシルアミン−Ｎ,Ｎ−ジスルホン酸、（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）およびジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）（ＤＥＴＰＡ）である。

１０−１１の範囲に少なくとも１つのｐＫａを有する浴安定化剤のさらなる例は：リジン、チロシン、３−アミノ−Ｎ,Ｎ−ビス（２−アミノエチル）プロピルアミン、トリス（２−アミノエチル）アミン、３−（シクロヘキシルアミノ）−１−プロパンスルホン酸、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、システアミン、１,２−エタンジアミン、α−アラニン、β−アラニン、アゼチジン、メチルグリシン、システイン、プロピルアミン、１,３−プロパンジアミン、４−アミノブタノン酸、２−メチルアラニン、ホモシステイン、２,４−ジアミノブタノン酸、ブチルアミン、１,４−ブタンジアミン、２,３−ブタンジアミン、１,２−ジメチルアミノエタン、プロリン、Ｎ−メチルピロリジン、５−アミノペンタン酸、Ｎ−プロピルグリシン、オルニチン、１−アミノ−２,２−ジメチルプロパン、ジエチルメチルアミン、３−メチル−１−ブタンアミン、２−メチル−２−ブタンアミン、３−ペンタンアミン、ペンチルアミン、１,５−ペンタンジアミン、２−ピリジンカルボキシアルデヒドオキシム、ヒドロキノン、ピペコリン酸、シクロヘキシルアミン、１,２−ジメチルピロリジン、１−メチルピペリジン、６−アミノヘキサン酸、ヘキシルアミン、トリエチルアミン、クレゾール、２−ジメチルアミノプリン、１,２−ジメチルピペリジン、１−エチルピペリジン、２−ヘプタンアミン、ヘプチルアミン、チラミン、ドーパミン、Ｎ−メチル−２−ヘプタンアミン、オクチルアミン、１−ブチルピペリジン、ノニルアミン、トリプタミン、ｄ−エフェドリン、ボルニルアミン（bornylamine）、ネオボルニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、Ｌ−チロキシン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、４−アミノ酪酸、２−アミノ−２−メチルプロピオン酸、３−アミノプロピオン酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、Ｎ,Ｎ'−ジメチルエチレンアミン−Ｎ,Ｎ'−二酢酸、メチルアミノ二酢酸、２−メチル−２−プロピルアミン、ニトリロ三酢酸、１,２,４−トリアゾール、クロラール、エチルアセトアセテート、フェノール、β−フェニルエチルホウ酸、ニトロメタン、チオグリコール酸、エチルメルカプタン、シアナミド、ドコシルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、トリメチルアミン、２−メルカプトエチルアミン、５−アミノ吉草酸、４−アミノフェノール、次亜ヨウ素酸水素（hydrogen hypoiodite）、アミノプロピルモルホリン、エタンチオール、炭酸、テトラメチル炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、重炭酸コリン、二酸化炭素＋水、スレオニン、水素チオホスフェート、サルコシン、４−メトキシフェノール、４−エトキシフェノール、４−プロポキシフェノール、４−ブトキシフェノールおよび４−ペントキシフェノールである。

１２.５−１３の範囲に少なくとも１つのｐＫａを有する浴安定化剤のさらなる例は：５−ヒドロキシメチルシトシン、オキサロ酢酸、過酸化水素クメン、ジグアニジン、硫化水素および過リン酸水素（hydrogen peroxophosphate）である。

少なくとも１つの１０ないし１３のｐＫａ値を有するさらなる適する浴安定化剤は、J. Dean の "Lange's Handbook of Chemistry" 第１５版、第８部、８−２４頁ないし８−７９頁、A. Albert および E. Serjeant の "The Determination of Ionization Constants, A Laboratory Manual"、第２版、６ないし９章、７２−１０７頁、および D. Lide の "CRC Handbook of Chemistry and Physics" 第７８版、７−１ないし７−３、７−６および８−４３ないし８−５５頁に列挙されているのを見出すことができる。少なくとも１つのｐＫａを１０−１３の範囲に有するさらなる化合物は、ＮＩＳＴから入手し得るコンピューターソフトウエアプログラムの "NIST Standard Reference Database 46: NIST Critically Selected Stability Constants of metal Complexes Database" およびカナダ、トロントの Advanced Chemistry Development, Inc. から入手し得るプログラム "ACD/pKa DB" で見出すこともできる。ACD/pKa DB はまた、構造からのｐＫａの予想も可能にする。少なくとも１つのｐＫａを１０−１３の範囲に有する、本発明の浴安定化剤として有用な化合物は、集積回路基板の剥離または洗浄用の組成物に組み込まれると、浴安定化剤のない同一の組成物と比較して、組成物が老化する際に明らかにｐＨ低下が少ない組成物を提供するものである。適する浴安定化剤の混合物を使用し得る。

浴安定化剤は、一般的に、組成物中で、組成物重量の約０％ないし約５０％、好ましくは約０.１％ないし約３５％の量で用い得る。

本発明の組成物は、他の金属腐食阻害剤、例えば、ベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾールなどの置換ベンゾトリアゾール化合物、ピロカテコール、３,４−ジヒドロキシ安息香酸、４−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール、アルキル３,４−ジヒドロキシベンゾエート化合物、アルキル−２,４−ジヒドロキシベンゾエート化合物、アルキル３,５−ジヒドロキシベンゾエート化合物、アルキル２,６−ジヒドロキシベンゾエート化合物およびアルキル２,５−ジヒドロキシベンゾエート化合物などの芳香族性エステル、没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピルおよび没食子酸ブチルなどの没食子酸アルキル化合物、ピロガロールおよび没食子酸なども含有し得、これらは、０ないし約５ｗｔ％、好ましくは約０.１ないし２ｗｔ％の量で用い得る。

本洗浄組成物は、場合により洗浄組成物中に、例えば、テトラメチルフッ化アンモニウム、テトラブチルフッ化アンモニウムおよびフッ化アンモニウムなどのフッ化化合物も含有し得る。他の適するフッ化物には、例えば、フルオロボレート化合物、テトラブチルアンモニウムフルオロボレート化合物、六フッ化アルミニウム化合物、フッ化アンチモンなどが含まれる。フッ化物成分は、組成物重量の０ないし１０％、好ましくは約０.１％ないし５％の量で存在する。

本発明の組成物は、場合により、例えば、テトラアルキルフッ化アンモニウム、フッ化アンモニウム、ＨＦ、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）などの過酸化物、オゾンおよびヒドロキシルアミンなどの１種またはそれ以上のチタン残渣除去促進剤も含有し得る。チタン残渣除去促進剤は、組成物中で、組成物重量の約０ないし約３０％、好ましくは約０.１％ないし約２０％、最も好ましくは約１％ないし約１８％の量で用い得る。

本発明の洗浄組成物は、場合により、金属の、特にアルミニウムの腐食に対してさらなる保護をもたらすために、酸化剤も含有する。過酸化水素、過硫酸塩化合物、過リン酸塩化合物、次亜硫酸塩化合物、次亜塩素酸塩化合物などを含むがこれらに限定されるものではない、任意の適する酸化剤を、本発明の洗浄組成物で用い得る。好ましい酸化剤は、過酸化水素および次亜塩素酸水素である。用いる酸化剤の量は、一般的には、組成物重量の０％ないし約９％、好ましくは約０.２５％ないし約８％、より好ましくは約０.５％ないし３％、最も好ましくは約０.６％ないし約１.６％の量である。

本発明の方法は、汚染された基板を、望まざる汚染を基板表面から洗浄するのに十分な時間および温度で本発明の組成物に曝すことにより、半導体ウエハ基板を洗浄する。場合により、組成物および汚染を除去するために基板をすすぎ、過剰の溶媒またはすすぎ剤を除去するために乾燥させる。その後、基板をその意図する目的に使用できる。

好ましくは、本方法は、浴またはスプレー適用を使用して基板を組成物に曝す。浴またはスプレーの洗浄時間は、一般的に、１分間ないし３０分間、好ましくは５分間ないし２０分間である。浴またはスプレーの洗浄温度は、一般的に１０℃ないし８５℃、好ましくは２０℃ないし６５℃である。

必要ならば、すすぎ時間は、一般的に室温で１０秒間ないし５分間、好ましくは室温で３０秒間ないし２分間である。好ましくは、基板をすすぐのに脱イオン水を使用する。

必要ならば、基板の乾燥は、空気蒸発、加熱、回転または加圧ガスの任意の組合せを使用して達成できる。好ましい乾燥技法は、ウエハ基板が乾燥するまでの時間、窒素などのフィルターを通した不活性ガス流下で回転させることである。

本発明の方法は、バルクのフォトレジストを除去するために以前に酸素プラズマ灰化した半導体ウエハ基板、特に、珪素、酸化珪素、窒化珪素、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、タンタル、タンタル合金、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金のフィルムを含有するウエハ基板の洗浄に非常に効果的である。本方法は、望まざる金属性および有機性汚染を除去するが、珪素、酸化珪素、窒化珪素、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、タンタル、タンタル合金、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金のフィルムに、許容できない腐食を引き起こさない。

以下の実施例は、本文書に記載の発明の具体的実施態様を例示説明する。当業者には明らかな通り、様々な変更および改変が、可能であり、記載した発明の範囲内にあると意図されている。

実施例
実施例の試験手順は、以下の通りであった。
アルミニウム金属のエッチング速度の測定：アルミニウム薄片の細片（純度９９.８％、厚さ０.０５ｍｍ、Sigma-Aldrich, Inc. から購入）を、５０ｍｍｘ１３ｍｍの細片に切り、次いで以下の通りに洗浄した：脱イオン水、イソプロピルアルコール、次いでアセトンですすぎ、続いてオーブン中で乾燥させた。５桁精度（5-decimal precision）の化学天秤を使用して、当初重量を記録した。次いで、薄片を、試験溶液で満たし Teflon のスターラーバーを備え Teflon で蓋をした１００ｍｌの Teflon PFA ボトルを有し、蓋には Teflon 温度探針用の穴がある器具に入れた。ボトルをデジタルホットプレートスターラーの上に設置する。アルミニウム薄片を、ボトル中の溶液に、Teflon で被覆した磁気スターラーバーで１５０ｒｐｍの速度で撹拌しながら６０分間４５℃で置く。処理完了後、薄片を取り出し、脱イオン水、イソプロピルアルコール、次いでアセトンですすぎ、続いてオーブン中で乾燥させる。精密化学天秤を使用して最終重量を記録した。グラム表記の重量損失を用い、以下の式を使用して、金属エッチング速度をオングストローム／分表記で算出した：｛［［（重量損失のグラム）／（出発重量のグラム）］＊（薄片の厚さのｍｍ／２）］／６０分｝＊（１ｘ１０^７オングストローム／ｍｍ）＝オングストローム／分のエッチング速度。

チタン金属エッチング速度の測定：チタン薄片（純度９９.９４％、厚さ０.０２５ｍｍ、Alfa Aesar, Inc. から購入）を、３０ｍｍｘ２５ｍｍの細片に切り、次いで、９０度の角度で半分に曲げる。次いで、薄片を以下の通りに洗浄した：脱イオン水、イソプロピルアルコール、次いでアセトンですすぎ、続いてオーブン中で乾燥させた。５桁精度の化学天秤を使用して、当初重量を記録した。試験溶液を有する１２５ｍｌのポリエチレン広口ボトルを、薄片を添加する約１時間前に、オーブン中で予め４５℃に加熱した。薄片が縁で立つように薄片を入れ、ボトルに蓋をゆるく合わせ、２４時間（１,４４０分間）４５℃でオーブン中に置いた。処理時間中に溶液をかき回さない。処理完了後、薄片を取り出し、脱イオン水、イソプロピルアルコール、次いでアセトンですすぎ、続いてオーブン中で乾燥させた。精密化学天秤を使用して最終重量を記録した。グラム表記の重量損失を用い、以下の式を使用して、金属エッチング速度をオングストローム／分表記で算出した：｛［［（重量損失のグラム）／（出発重量のグラム）］＊（薄片の厚さのｍｍ／２）］／１,４４０分｝＊（１ｘ１０^７オングストローム／ｍｍ）＝オングストローム／分のエッチング速度。

ＦＥ−ＳＥＭの実施例：事前に以下の通りに調製した、１ミクロン幅の形状の、アルミニウム−銅で浮き出させ、窒化チタンで覆ったラインを有するウエハサンプルを、溶液の性能の評価に使用した：（ａ）アルミニウム−銅合金、続いて窒化チタンによる金属被膜加工（metallization）（ｂ）フォトレジスト物質を使用するリソグラフパターン形成（ｃ）反応性イオンエッチングを使用するパターン転写（ｄ）有機フォトレジスト残渣を除去するための、しかし、主に無機残渣は残される、酸素プラズマ灰化。ウエハサンプルを溶液中に４５℃で２０分間置き、取り出し、脱イオン水ですすぎ、加圧窒素ガスで乾燥させた。乾燥後、サンプルを Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) で調査し、アルミニウム−銅の金属形状の洗浄および／または腐食の程度を判定した。

アルミニウムまたはアルミニウム−銅合金の金属腐食の量を、金属損失割合として、そして全般的腐食の所見として、両方で表現する。与えられる全般的腐食の所見は、非常に僅か、僅か、軽度、中度および重度である。許容し得る限度内にあると見なされる少量のアルミニウム腐食は、非常に僅かまたは僅かとした。軽度、中度または重度の腐食は、許容し得ないと見なした。Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) を使用して生成された全ての洗浄および腐食のデータの入力は、同じウエハからの非処理サンプルと処理サンプルとの間の差異の目視解釈に基づいた。本発明の阻害剤の使用によるアルミニウムおよびアルミニウム−銅合金の腐食速度の低下は、実施例１および３で立証される。本発明の阻害剤の使用によるチタン腐食速度の低下は、実施例２で立証される。

実施例で用いられる製剤
水性溶液「Ａ１」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）５.３５重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセントおよび過酸化水素１.６４重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１３.３であった。水性溶液「Ａ２」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）２.０５重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセントおよび過酸化水素１.６４重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.４であった。

水性溶液「Ｂ１」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）３.３５重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロ珪酸二水素（Alfa Aesar, Inc. の製品）０.２３重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.５であった。水性溶液「Ｂ２」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）４.８３重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロ珪酸二水素（Alfa Aesar, Inc. の製品）０.４６重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.５であった。水性溶液「Ｂ３」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）５.０４重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロ珪酸二水素（Alfa Aesar, Inc. の製品）０.６０重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.５であった。

水性溶液「Ｂ４」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）５.３５重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロ珪酸二水素（Alfa Aesar, Inc. の製品）０.６９重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.５であった。水性溶液「Ｂ５」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）９.６１重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセント、ヘキサフルオロ珪酸二水素（Alfa Aesar, Inc. の製品）０.６９重量パーセントおよびフッ化アンモニウム２.０４重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.５であった。

水性溶液「Ｃ１」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）４.０９重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロゲルマニウム酸二水素１.００重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.５であった。水性溶液「Ｃ２」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）６.２４重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロゲルマニウム酸アンモニウム（９９.９９％、Alfa Aesar, Inc. の製品）３.７５重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.５であった。

水性溶液「Ｄ１」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）３.８０重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロアンチモン酸水素（Ｖ）（Alfa Aesar, Inc. の製品）０.６５重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.６であった。水性溶液「Ｄ２」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）８.７３重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロアンチモン酸水素（Ｖ）（Alfa Aesar, Inc. の製品）２.５８重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.６であった。

水性溶液「Ｅ１」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）４.５０重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロジルコニウム酸二水素（Sigma-Aldrich, Inc.の製品）０.７５重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.５であった。水性溶液「Ｅ２」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）６.３８重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６４重量パーセントおよびヘキサフルオロジルコニウム酸二水素（Sigma-Aldrich, Inc.の製品）１.５１重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.５であった。

水性溶液「Ｆ１」は、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）３.１７重量パーセント、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸（ＣｙＤＴＡ）０.１１重量パーセント、過酸化水素１.６１重量パーセントおよびテトラフルオロホウ酸（Sigma-Aldrich, Inc.の製品）０.６７重量パーセントを用い、脱イオン水をこの溶液の残りに添加して調製し、ｐＨ約１１.６であった。

製剤Ｃ１およびＣ２で用いたヘキサフルオロゲルマニウム酸二水素は、以下のやり方で調製した。以下のもの：脱イオン水５０.００グラム、二酸化ゲルマニウム（９９.９９９％ Puratronic 等級、Alfa Aesar, Inc. の製品）９.５１グラムおよび４９.１％フッ化水素酸（Finyte^{(登録商標）}等級、Mallinckrodt Baker, Inc.の製品）２２.２３グラムを、Teflon １２５ｍｌボトル中で合わせる（混合時にいくらかの熱発生があった）ことにより、水性２１.０重量パーセント溶液のヘキサフルオロゲルマニウム酸二水素溶液を調製した。

実施例１

実施例２

実施例３

本発明をその様々な例示的実施態様を用いて記載および例示説明した。これらの実施態様は限定的ではなく、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、様々な改変および変更を成し得ることが理解されよう。

Claims

プラズマエッチングおよび灰化後の残渣並びに金属性および有機性汚染を有する基板表面を有する半導体ウエハ基板を、望まざる汚染および残渣を該基板表面から洗浄するのに十分な時間および温度で、ｐＨ９以上を有するアルカリ性組成物と接触させることを含み、該組成物が、
（ａ）１種またはそれ以上の塩基；および、
（ｂ）１種またはそれ以上の式：
Ｗ_ｚＭＸ_ｙ
式中、Ｍは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐ、Ｂ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｈ、ＲｕおよびＳｂからなる群から選択される金属であり；Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩからなる群から選択されるハロゲン化物であり；Ｗは、Ｈ、アルカリまたはアルカリ土類金属および金属イオン不含水酸化物塩基部分からなる群から選択され；ｙは、ハロゲン化金属に応じて、４ないし６の数であり；そして、ｚは、１、２または３の数である、
のハロゲン化金属化合物
を含むものである、半導体ウエハ基板からプラズマエッチングおよび灰化後の残渣並びに金属性および有機性汚染を洗浄する方法。
該組成物が水性アルカリ性組成物である、請求項１に記載の方法。
塩基成分（ａ）が金属イオン不含塩基であり、該塩基が、約１０ないし約１３の組成物のｐＨをもたらすのに十分な量で組成物中に存在する、請求項２に記載の方法。
１種またはそれ以上のハロゲン化金属化合物が、組成物重量の約０.５％ないし約１０％の量で組成物中に存在する、請求項２に記載の方法。
塩基成分（ａ）が、水酸化アンモニウム、第四級水酸化アンモニウム化合物およびジアミン化合物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
塩基成分（ａ）が、１個ないし４個の炭素原子のアルキル基を含有するテトラアルキル水酸化アンモニウムである、請求項５に記載の方法。
Ｍが、Ｓｉ、Ｇｅ、ＺｒおよびＳｂからなる群から選択される、請求項２に記載の方法。
Ｍが、Ｓｉ、Ｇｅ、ＺｒおよびＳｂからなる群から選択される、請求項４に記載の方法。
Ｍが、Ｓｉ、Ｇｅ、ＺｒおよびＳｂからなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
ハロゲン化金属が、Ｈ_２ＳｉＦ_６、Ｈ_２ＧｅＦ_６、（（ＣＨ_３）_４Ｎ）_２ＧｅＦ_６、（（ＣＨ_３）_４Ｎ）_２ＳｉＦ_６、（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６および（ＮＨ_４）_２ＧｅＦ_６からなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
ハロゲン化金属が、Ｈ_２ＳｉＦ_６、Ｈ_２ＧｅＦ_６、（（ＣＨ_３）_４Ｎ）_２ＧｅＦ_６、（（ＣＨ_３）_４Ｎ）_２ＳｉＦ_６、（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６および（ＮＨ_４）_２ＧｅＦ_６からなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
ハロゲン化金属が、Ｈ_２ＳｉＦ_６、Ｈ_２ＧｅＦ_６、（（ＣＨ_３）_４Ｎ）_２ＧｅＦ_６、（（ＣＨ_３）_４Ｎ）_２ＳｉＦ_６、（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６および（ＮＨ_４）_２ＧｅＦ_６からなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
ハロゲン化金属がＨ_２ＳｉＦ_６である、請求項１０に記載の方法。
ハロゲン化金属がＨ_２ＳｉＦ_６である、請求項１１に記載の方法。
ハロゲン化金属がＨ_２ＳｉＦ_６である、請求項１２に記載の方法。
該組成物が、有機溶媒および共溶媒、金属キレート化または錯体化剤、珪酸塩、フッ化物、さらなる金属腐食阻害剤、界面活性剤、チタン残渣除去促進剤、酸化剤並びに浴安定化剤（bath stabilizing agent）からなる群から選択される１種またはそれ以上のさらなる成分をさらに含む、請求項１に記載の方法。
該組成物が、有機溶媒および共溶媒、金属キレート化または錯体化剤、珪酸塩、フッ化物、さらなる金属腐食阻害剤、界面活性剤、チタン残渣除去促進剤、酸化剤並びに浴安定化剤からなる群から選択される１種またはそれ以上のさらなる成分をさらに含む、請求項２に記載の方法。
該組成物が、有機溶媒および共溶媒、金属キレート化または錯体化剤、珪酸塩、フッ化物、さらなる金属腐食阻害剤、界面活性剤、チタン残渣除去促進剤、酸化剤並びに浴安定化剤からなる群から選択される１種またはそれ以上のさらなる成分をさらに含む、請求項４に記載の方法。
該組成物が、テトラメチル水酸化アンモニウム、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸、過酸化水素、ヘキサフルオロ珪酸二水素および水を含む、請求項１６に記載の方法。
該組成物が、約１１.５のｐＨを有する、請求項１９に記載の方法。
該組成物が、テトラメチル水酸化アンモニウム、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸、過酸化水素、ヘキサフルオロゲルマニウム酸二水素および水を含む、請求項１６に記載の方法。
該組成物が、約１１.５のｐＨを有する、請求項２１に記載の方法。
該組成物が、テトラメチル水酸化アンモニウム、ｔｒａｎｓ−（１,２−シクロヘキシレンジニトリロ）四酢酸、過酸化水素、ヘキサフルオロゲルマニウム酸アンモニウムおよび水を含む、請求項１６に記載の方法。
該組成物が、約１１.５のｐＨを有する、請求項２３に記載の方法。