JP7316112B2 - Substrate cleaning method - Google Patents
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Description
本開示は、基板の洗浄方法及び半導体デバイス用基板の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate cleaning method and a semiconductor device substrate manufacturing method.
近年、半導体集積回路等の半導体デバイスは、処理能力向上に伴い微細化が進んでいる。微細化が進むにしたがって、基板各層における平坦性の高い精度が求められている。さらに、配線等が描かれた、硬さや性質の異なる複数種類の表面を同時に平坦化することが生産効率の面等から求められようになってきている。 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices such as semiconductor integrated circuits have been miniaturized along with improvement in processing capability. As miniaturization progresses, high accuracy of flatness is required in each layer of the substrate. Furthermore, from the standpoint of production efficiency, etc., it has been required to simultaneously planarize a plurality of types of surfaces having different hardnesses and properties on which wirings and the like are drawn.
半導体デバイス用基板の平坦性を確保する技術として化学機械研磨(CMP)が一般的に行われている。CMPでは、研磨砥粒を含む研磨剤(スラリー)を供給しながら研磨パッドを用いて基板表面を研磨し、平坦化する。研磨剤としてシリカスラリーが広く用いられているが、酸化セリウム粒子(セリア)スラリーも用いられている。シリカスラリーは、主に銅等の金属部と二酸化シリコン(SiO2)部を有する基板表面の研磨に利用され、セリアスラリーは、主にSiO2部と窒化ケイ素(Si3N4)部を有する基板表面の研磨に利用されている。そして、シリカスラリーやセリアスラリーを用いたCMPの後は、基板表面に残存する研磨くずや砥粒由来の異物(パーティクル)を除去するために、洗浄が必要である。 Chemical mechanical polishing (CMP) is generally performed as a technique for ensuring the flatness of substrates for semiconductor devices. In CMP, a substrate surface is polished and planarized using a polishing pad while supplying an abrasive (slurry) containing abrasive grains. Silica slurries are widely used as abrasives, but cerium oxide particle (ceria) slurries are also used. Silica slurry is mainly used for polishing a substrate surface having a metal portion such as copper and a silicon dioxide (SiO 2 ) portion, while ceria slurry mainly has an SiO 2 portion and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) portion. It is used for polishing the substrate surface. After CMP using silica slurry or ceria slurry, cleaning is necessary to remove polishing dust remaining on the substrate surface and foreign matter (particles) derived from abrasive grains.
例えば、特許文献1には、アニオン性界面活性剤、水及びpH調整剤を含有し、CMP処理後の基板洗浄用である洗浄液が提案されている。 For example, Patent Literature 1 proposes a cleaning liquid containing an anionic surfactant, water and a pH adjuster for cleaning a substrate after CMP processing.
セリアスラリーを用いたCMPの後には、基板表面に残留する研磨砥粒であるセリアの除去を目的として、通常フッ酸洗浄が行われている。一方で、近年、半導体デバイス分野では微細化目的で配線幅を狭くする傾向にあるため、下地を形成している二酸化シリコン等の熱酸化膜のスクラッチや表面荒れの影響が大きくなっている。さらに、フッ酸洗浄では熱酸化膜に対する溶解性が強すぎるためにスクラッチの発生や表面粗さといった課題が発生し、洗浄後の工程に影響し、半導体デバイスの収率の低下及び品質の低下を招いている。そのため、フッ酸に代わり、平坦性を低下させることなく、基板表面に残留するセリアに対する洗浄性に優れる洗浄剤が求められている。しかし、上記特許文献に開示されている洗浄剤組成物では、表面の一部が酸化珪素である半導体デバイス用基板の基板表面に残留するセリアに対する洗浄性が十分ではなかった。 After CMP using ceria slurry, cleaning with hydrofluoric acid is usually performed for the purpose of removing ceria, which is polishing abrasive grains remaining on the substrate surface. On the other hand, in recent years, in the field of semiconductor devices, there is a tendency to narrow the wiring width for the purpose of miniaturization, so the influence of scratches and surface roughening of the underlying thermal oxide film such as silicon dioxide is increasing. Furthermore, hydrofluoric acid cleaning causes problems such as the generation of scratches and surface roughness due to its excessive solubility in thermal oxide films, which affects the post-cleaning process and reduces the yield and quality of semiconductor devices. I am inviting you. Therefore, instead of hydrofluoric acid, there is a demand for a cleaning agent that is excellent in cleaning property against ceria remaining on the substrate surface without lowering the flatness. However, the cleaning compositions disclosed in the above-mentioned patent documents are not sufficiently cleansing of ceria remaining on the surface of a substrate for semiconductor devices, the surface of which is partly made of silicon oxide.
そこで、本開示は、表面の一部が酸化珪素である半導体デバイス用基板の基板表面に残留するセリアに対する洗浄性に優れる基板の洗浄方法及び半導体デバイス用基板の製造方法を提供する。 Accordingly, the present disclosure provides a substrate cleaning method and a semiconductor device substrate manufacturing method that are excellent in cleaning performance against ceria remaining on the substrate surface of a semiconductor device substrate partly made of silicon oxide.
本開示は、一態様において、下記工程(1)及び(2)を含む、基板の洗浄方法に関する。
(1)被洗浄基板を、分子内にカルボキシル基を2個以上有する化合物(成分A)及び水を含むpH5以下の洗浄剤組成物を用いて洗浄する工程。
(2)工程(1)で得られた基板を、アルカリ剤及び水を含むpH10以上の洗浄剤組成物を用いて洗浄する工程。
ただし、前記被洗浄基板は、酸化セリウム粒子を含む研磨液組成物を用いて研磨された、表面の一部が酸化珪素である半導体デバイス用基板である。
The present disclosure, in one aspect, relates to a substrate cleaning method including the following steps (1) and (2).
(1) A step of cleaning a substrate to be cleaned with a cleaning composition having a pH of 5 or less and containing water and a compound having two or more carboxyl groups in the molecule (component A).
(2) A step of cleaning the substrate obtained in step (1) with a cleaning composition having a pH of 10 or higher containing an alkaline agent and water.
However, the substrate to be cleaned is a semiconductor device substrate having a part of silicon oxide surface which is polished with a polishing composition containing cerium oxide particles.
本開示は、一態様において、本開示の洗浄方法を用いて被洗浄基板を洗浄する工程を含む、半導体デバイス用基板の製造方法に関する。 In one aspect, the present disclosure relates to a method for manufacturing a semiconductor device substrate, including the step of cleaning a substrate to be cleaned using the cleaning method of the present disclosure.
本開示によれば、一実施形態において、表面の一部が酸化珪素である半導体デバイス用基板の基板表面に残留するセリアに対する洗浄性に優れる基板の洗浄方法を提供できる。 According to the present disclosure, in one embodiment, it is possible to provide a method for cleaning a substrate that is excellent in cleaning performance against ceria remaining on the surface of a semiconductor device substrate whose surface is partly made of silicon oxide.
本開示は、セリアを含む研磨液組成物を用いて研磨された、表面の一部が酸化珪素である半導体デバイス用基板を、分子内にカルボキシル基を2個以上有する化合物(成分A)を含む酸性洗浄組成物を用いて洗浄を行い、次いでアルカリ性洗浄剤組成物を用いて洗浄を行うと、基板表面に残留するセリアを効率よく洗浄できるという知見に基づく。 The present disclosure includes a compound (component A) having two or more carboxyl groups in the molecule of a substrate for a semiconductor device, the surface of which is partly made of silicon oxide and which has been polished using a polishing composition containing ceria. It is based on the knowledge that ceria remaining on the substrate surface can be efficiently washed by washing with an acidic cleaning composition and then washing with an alkaline cleaning composition.
すなわち、本開示は、一態様において、下記工程(1)及び(2)を含む、基板の洗浄方法(以下、「本開示の洗浄方法」ともいう)に関する。
(1)被洗浄基板を、分子内にカルボキシル基を2個以上有する化合物(成分A)及び水を含むpH5以下の洗浄剤組成物を用いて洗浄する工程。
(2)工程(1)で得られた基板を、アルカリ剤及び水を含むpH10以上の洗浄剤組成物を用いて洗浄する工程。
ただし、前記被洗浄基板は、酸化セリウム粒子を含む研磨液組成物を用いて研磨された、表面の一部が酸化珪素である半導体デバイス用基板である。
That is, in one aspect, the present disclosure relates to a substrate cleaning method (hereinafter also referred to as “cleaning method of the present disclosure”) including the following steps (1) and (2).
(1) A step of cleaning a substrate to be cleaned with a cleaning composition having a pH of 5 or less and containing water and a compound having two or more carboxyl groups in the molecule (component A).
(2) A step of cleaning the substrate obtained in step (1) with a cleaning composition having a pH of 10 or higher containing an alkaline agent and water.
However, the substrate to be cleaned is a semiconductor device substrate having a part of silicon oxide surface which is polished with a polishing composition containing cerium oxide particles.
本開示の洗浄方法における効果の作用メカニズムの詳細は不明な部分があるが、以下のように推定される。
セリアスラリーを用いたCMPの後には、基板表面に研磨砥粒であるセリアが残留する。本開示の洗浄方法では、まず、セリアが付着した基板を、分子内にカルボキシル基を2個以上有する化合物(成分A)を含むpH5以下の洗浄剤組成物を用いて洗浄することにより、基板に付着したセリアに成分Aが吸着する。次いで、アルカリ剤を含むpH10以上の洗浄剤組成物で洗浄すると、成分Aのカルボン酸基が解離し、基板表面からのセリアの除去が促進されると考えられる。
但し、本開示はこのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
Although the details of the action mechanism of the effect in the cleaning method of the present disclosure are partly unknown, it is presumed as follows.
After CMP using the ceria slurry, ceria, which is abrasive grains, remains on the substrate surface. In the cleaning method of the present disclosure, first, a substrate to which ceria has adhered is cleaned with a cleaning composition having a pH of 5 or less containing a compound (component A) having two or more carboxyl groups in the molecule, thereby cleaning the substrate. Component A is adsorbed on the attached ceria. Then, washing with a cleaning composition containing an alkaline agent and having a pH of 10 or higher dissociates the carboxylic acid groups of component A, presumably promoting the removal of ceria from the substrate surface.
However, the present disclosure may not be construed as being limited to this mechanism.
以下、上記工程(1)及び(2)の詳細を説明する。 Details of the steps (1) and (2) are described below.
[工程(1):酸性洗浄工程]
本開示の洗浄方法における工程(1)は、被洗浄基板を、分子内にカルボキシル基を2個以上有する化合物(成分A)及び水を含むpH5以下の洗浄剤組成物(以下、「本開示の酸性洗浄剤組成物」ともいう)を用いて洗浄する工程(酸性洗浄工程)である。工程(1)は、一又は複数の実施形態において、被洗浄基板に本開示の酸性洗浄剤組成物を接触させる工程を含むことができる。工程(1)は、一又は複数の実施形態において、被洗浄剤基板を本開示の酸性洗浄剤組成物に接触させた後、水でリンスし、乾燥する工程をさらに含むことができる。
[Step (1): Acid washing step]
In step (1) of the cleaning method of the present disclosure, the substrate to be cleaned is treated with a cleaning composition having a pH of 5 or less containing water and a compound having two or more carboxyl groups in the molecule (component A) (hereinafter referred to as "the (also referred to as "acidic detergent composition"). Step (1), in one or more embodiments, can include the step of contacting the substrate to be cleaned with the acidic cleaning composition of the present disclosure. In one or more embodiments, step (1) can further include the step of contacting the substrate to be cleaned with the acidic cleaning composition of the present disclosure, rinsing with water, and drying.
<被洗浄基板>
被洗浄基板は、一又は複数の実施形態において、酸化セリウム粒子(セリア)を含む研磨液組成物を用いて研磨された、表面の一部が酸化珪素である半導体デバイス用基板である。半導体デバイス用基板は、一又は複数の実施形態において、半導体デバイス用基板の製造に用いられる基板である。表面の一部が酸化珪素である半導体デバイス用基板としては、例えば、酸化珪素膜を有するシリコン基板が挙げられる。
<Substrate to be cleaned>
In one or a plurality of embodiments, the substrate to be cleaned is a semiconductor device substrate having a surface partially made of silicon oxide, which has been polished using a polishing composition containing cerium oxide particles (ceria). A semiconductor device substrate is a substrate used in manufacturing a semiconductor device substrate in one or more embodiments. A semiconductor device substrate having a part of the surface made of silicon oxide includes, for example, a silicon substrate having a silicon oxide film.
<工程(1)で使用する洗浄剤組成物(酸性洗浄剤組成物)>
本開示の酸性洗浄剤組成物の洗浄時のpHは、洗浄性向上の観点から、5以下であって、4以下が好ましく、3.5以下がより好ましい。本開示において「洗浄時のpH」とは、25℃における洗浄剤組成物の使用時のpHであり、pHメータを用いて測定できる。具体的には実施例に記載の方法により測定できる。pHの調整は、例えば、硝酸、硫酸等の無機酸;オキシカルボン酸、多価カルボン酸、アミノポリカルボン酸、アミノ酸等の有機酸;及びそれらの金属塩やアンモニウム塩、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミン等の塩基性物質;等を用いて行うことができる。
<Detergent composition used in step (1) (acidic detergent composition)>
The pH of the acidic detergent composition of the present disclosure during cleaning is 5 or less, preferably 4 or less, more preferably 3.5 or less, from the viewpoint of improving cleaning performance. In the present disclosure, the “pH during cleaning” is the pH at 25° C. during use of the cleaning composition, which can be measured using a pH meter. Specifically, it can be measured by the method described in Examples. Adjustment of pH includes, for example, inorganic acids such as nitric acid and sulfuric acid; organic acids such as oxycarboxylic acids, polyvalent carboxylic acids, aminopolycarboxylic acids, and amino acids; and metal salts and ammonium salts thereof, ammonia, sodium hydroxide, Basic substances such as potassium hydroxide and amines;
本開示の酸性洗浄剤組成物に含まれる成分Aは、一又は複数の実施形態において、分子内にカルボキシル基を2個以上有する化合物である。成分Aは、1種単独でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
成分Aの一実施形態としては、例えば、酒石酸、クエン酸等が挙げられる。
成分Aは、ポリマーであってもよく、成分Aがポリマーである場合の一実施形態としては、例えば、ポリアクリル酸;不飽和カルボン酸由来の構成単位a1、及び、カルボン酸基以外の官能基を有するモノマー由来の構成単位a2を含む共重合体(以下、単に「構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体」ともいう);等が挙げられる。成分Aがポリアクリル酸である場合、本開示の酸性洗浄剤組成物を室温以下の低温で長期間(例えば、1か月)保存すると、酸性洗浄剤組成物の透過率が低下し、白濁化する傾向にある。一方、成分Aが構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体である場合は、長期間保存しても酸性洗浄剤組成物の透過率の低下を抑制できる。よって、成分Aがポリマーである場合、成分Aは、保存安定性の観点から、構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体が好ましい。構成単位a1を形成するモノマーである不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びそれらの塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。構成単位a2を形成するモノマーとしては、例えば、分子内にリン酸基、ホスホン酸基、スルホン酸基及びオキシアルキル基を有するモノマーが挙げられ、具体的には、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、エチレングリコールアリルエーテル、(2-ヒドロキシエチルメタクリレート)ホスフェート等が挙げられる。構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体としては、保存安定性の観点から、不飽和カルボン酸由来の構成単位a1、並びに、分子内にリン酸基、ホスホン酸基、スルホン酸基及びオキシアルキル基を有するモノマー由来の構成単位a2を含む共重合体が好ましく、アクリル酸/2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸共重合体(AA/AMPS)、及びアクリル酸/エチレングリコールアリルエーテル共重合体(AA/PEGAE)から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
Component A contained in the acidic detergent composition of the present disclosure is, in one or more embodiments, a compound having two or more carboxyl groups in the molecule. Component A may be used alone or in combination of two or more.
One embodiment of Component A includes, for example, tartaric acid, citric acid, and the like.
Component A may be a polymer, and in one embodiment when Component A is a polymer, for example, polyacrylic acid; a structural unit a1 derived from an unsaturated carboxylic acid, and a functional group other than a carboxylic acid group (hereinafter also simply referred to as "a copolymer containing a structural unit a1 and a structural unit a2"); and the like. When the component A is polyacrylic acid, when the acidic detergent composition of the present disclosure is stored at a low temperature of room temperature or lower for a long period of time (for example, one month), the transmittance of the acidic detergent composition decreases and becomes cloudy. tend to On the other hand, when the component A is a copolymer containing the structural unit a1 and the structural unit a2, it is possible to suppress a decrease in transmittance of the acidic detergent composition even after long-term storage. Therefore, when component A is a polymer, component A is preferably a copolymer containing structural unit a1 and structural unit a2 from the viewpoint of storage stability. Examples of the unsaturated carboxylic acid, which is a monomer forming the structural unit a1, include at least one selected from acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and salts thereof. Examples of the monomer forming the structural unit a2 include monomers having a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, a sulfonic acid group and an oxyalkyl group in the molecule, specifically 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, ethylene glycol allyl ether, (2-hydroxyethyl methacrylate) phosphate and the like. From the viewpoint of storage stability, the copolymer containing the structural unit a1 and the structural unit a2 includes a structural unit a1 derived from an unsaturated carboxylic acid, and a phosphate group, a phosphonic acid group, a sulfonic acid group and an oxy group in the molecule. A copolymer containing a structural unit a2 derived from a monomer having an alkyl group is preferred, and acrylic acid/2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid copolymer (AA/AMPS) and acrylic acid/ethylene glycol allyl ether copolymer At least one selected from coalescence (AA/PEGAE) is more preferable.
成分Aが構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体である場合、成分Aの全構成単位中の構成単位a1の含有量(モル部)は、保存安定性と洗浄性向上の観点から、成分Aの全構成単位(100モル部)に対して、10モル部以上が好ましく、50モル部以上がより好ましく、80モル部以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、99モル部以下が好ましく、95モル部以下がより好ましく、90モル部以下が更に好ましい。より具体的には、構成単位a1の含有量(モル部)は、成分Aの全構成単位(100モル部)に対して、10モル部以上99モル部以下が好ましく、50モル部以上95モル部以下がより好ましく、80モル部以上90モル部以下が更に好ましい。 When component A is a copolymer containing structural unit a1 and structural unit a2, the content (parts by moles) of structural unit a1 in all structural units of component A is 10 mol parts or more is preferable, 50 mol parts or more is more preferable, and 80 mol parts or more is still more preferable, and from the same viewpoint, 99 mol parts or less is Preferably, 95 mol parts or less is more preferable, and 90 mol parts or less is even more preferable. More specifically, the content (mol parts) of the structural unit a1 is preferably 10 mol parts or more and 99 mol parts or less, and 50 mol parts or more and 95 mol parts, relative to all the structural units (100 mol parts) of component A. Parts or less is more preferable, and 80 to 90 molar parts is even more preferable.
成分Aが構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体である場合、成分Aの全構成単位中の構成単位a2の含有量(モル部)は、保存安定性と洗浄性向上の観点から、成分Aの全構成単位(100モル部)に対して、1モル部以上が好ましく、3モル部以上がより好ましく、5モル部以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、90モル部以下が好ましく、50モル部以下がより好ましく、10モル部以下が更に好ましい。より具体的には、構成単位a2の含有量(モル部)は、成分Aの全構成単位(100モル部)に対して、1モル部以上90モル部以下が好ましく、3モル部以上50モル部以下がより好ましく、5モル部以上10モル部以下が更に好ましい。 When component A is a copolymer containing structural unit a1 and structural unit a2, the content (parts by moles) of structural unit a2 in all structural units of component A is 1 mol part or more is preferable, 3 mol parts or more is more preferable, 5 mol parts or more is still more preferable, and from the same viewpoint, 90 mol parts or less is Preferably, 50 mol parts or less is more preferable, and 10 mol parts or less is even more preferable. More specifically, the content (mol parts) of the structural unit a2 is preferably 1 mol part or more and 90 mol parts or less, and 3 mol parts or more and 50 mol parts, with respect to all the structural units (100 mol parts) of the component A. Part or less is more preferable, and 5 to 10 mol parts is even more preferable.
成分Aが構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体である場合、成分Aの全構成単位中の構成単位a1と構成単位a2とのモル比(a1/a2)は、保存安定性と洗浄性向上の観点から、10/90以上が好ましく、50/50以上がより好ましく、60/40以上が更に好ましく、90/10以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、99/1以下が好ましく、98/2以下がより好ましく、97/3以下が更に好ましく、95/5以下が更に好ましい。より具体的には、モル比(a1/a2)は、10/90以上99/1以下が好ましく、50/50以上98/2以下がより好ましく、60/40以上98/2以下が更に好ましく、90/10以上95/5以下が更に好ましい。 When component A is a copolymer containing structural unit a1 and structural unit a2, the molar ratio (a1/a2) of structural unit a1 to structural unit a2 in all structural units of component A is important for storage stability and washing. From the viewpoint of improving properties, 10/90 or more is preferable, 50/50 or more is more preferable, 60/40 or more is still more preferable, 90/10 or more is still more preferable, and from the same viewpoint, 99/1 or less is preferable. , 98/2 or less, more preferably 97/3 or less, and even more preferably 95/5 or less. More specifically, the molar ratio (a1/a2) is preferably 10/90 or more and 99/1 or less, more preferably 50/50 or more and 98/2 or less, and even more preferably 60/40 or more and 98/2 or less. 90/10 or more and 95/5 or less are more preferable.
成分Aが構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体である場合、成分Aの全構成単位中の構成単位a1、a2の合計含有量(モル部)は、保存安定性と洗浄性向上の観点から、成分Aの全構成単位(100モル部)に対して、10モル部以上が好ましく、50モル部以上がより好ましく、80モル部以上が更に好ましい。 When component A is a copolymer containing structural unit a1 and structural unit a2, the total content (mole parts) of structural units a1 and a2 in all structural units of component A is From the viewpoint, it is preferably 10 mol parts or more, more preferably 50 mol parts or more, and even more preferably 80 mol parts or more, relative to all structural units (100 mol parts) of component A.
成分Aが構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体である場合、成分Aは、構成単位a1、a2以外のその他の構成単位をさらに含有することができる。その他の構成単位としては、例えば、ベンゼン環もしくはアルキル鎖等を分子内に含む疎水性モノマーが挙げられる。 When component A is a copolymer containing structural units a1 and a2, component A may further contain structural units other than structural units a1 and a2. Other structural units include, for example, hydrophobic monomers containing a benzene ring, an alkyl chain, or the like in the molecule.
成分Aが構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体である場合、成分Aは、例えば、モノマーa1及びモノマーa2を含むモノマー混合物を溶液重合法で重合させる等の公知の方法により得ることができる。溶液重合に用いられる溶媒としては、水;トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素;エタノール、2-プロパノール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル;等が挙げられる。重合に用いられる重合開始剤としては、公知のラジカル開始剤を用いることができ、例えば、過硫酸アンモニウム塩が挙げられる。重合の際、連鎖移動剤をさらに用いることができ、例えば、2-メルカプトエタノール、β-メルカプトプロピオン酸等のチオール系連鎖移動剤が挙げられる。本開示において、成分Aの全構成単位中の各構成単位の含有量は、重合に用いるモノマー全量に対する各モノマーの使用量の割合とみなすことができる。 When component A is a copolymer containing structural unit a1 and structural unit a2, component A can be obtained by a known method such as, for example, polymerizing a monomer mixture containing monomer a1 and monomer a2 by solution polymerization. can. Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; alcohols such as ethanol and 2-propanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran and diethylene glycol dimethyl ether; . As a polymerization initiator used for polymerization, a known radical initiator can be used, and examples thereof include ammonium persulfate. A chain transfer agent can be further used in the polymerization, and examples thereof include thiol chain transfer agents such as 2-mercaptoethanol and β-mercaptopropionic acid. In the present disclosure, the content of each structural unit in all structural units of component A can be regarded as the ratio of the amount of each monomer used to the total amount of monomers used for polymerization.
成分Aが構成単位a1及び構成単位a2を含む共重合体である場合、成分Aを構成する各構成単位の配列は、ランダム、ブロック、又はグラフトのいずれでもよい。 When component A is a copolymer containing structural units a1 and a2, the arrangement of each structural unit constituting component A may be random, block, or graft.
成分Aがポリマーである場合、成分Aの重量平均分子量は、洗浄性向上の観点から、1,000以上が好ましく、5,000以上がより好ましく、10,000以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、1,000,000以下が好ましく、100,000以下がより好ましく、50,000以下が更に好ましい。より具体的には、成分Aの重量平均分子量は、1,000以上1,000,000以下が好ましく、5,000以上100,000以下がより好ましく、10,000以上50,000以下が更に好ましい。本開示において成分Aの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(ポリエチレングリコール換算)によるものであり、具体的には、実施例に記載の方法により測定できる。 When component A is a polymer, the weight average molecular weight of component A is preferably 1,000 or more, more preferably 5,000 or more, still more preferably 10,000 or more, from the viewpoint of improving washability. From the viewpoint, it is preferably 1,000,000 or less, more preferably 100,000 or less, and even more preferably 50,000 or less. More specifically, the weight average molecular weight of component A is preferably 1,000 or more and 1,000,000 or less, more preferably 5,000 or more and 100,000 or less, and even more preferably 10,000 or more and 50,000 or less. . In the present disclosure, the weight-average molecular weight of component A is determined by gel permeation chromatography (converted to polyethylene glycol), and can be specifically measured by the method described in Examples.
本開示の酸性洗浄剤組成物の洗浄時における成分Aの含有量は、洗浄性向上の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、そして、洗浄性向上及び排水処理負荷低減の観点から、1質量%以下が好ましく、0.75質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下が更に好ましい。より具体的には、成分Aの含有量は、0.01質量%以上1質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.75質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上0.5質量%以下が更に好ましい。成分Aが2種以上の組合せの場合、成分Aの含有量はそれらの合計含有量である。 The content of component A during cleaning with the acidic detergent composition of the present disclosure is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass, from the viewpoint of improving cleaning performance. The above is more preferable, and from the viewpoint of improving the cleaning property and reducing the wastewater treatment load, the content is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.75% by mass or less, and even more preferably 0.5% by mass or less. More specifically, the content of Component A is preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 0.75% by mass or less, and 0.1% by mass or more and 0.1% by mass or less. 5% by mass or less is more preferable. When component A is a combination of two or more, the content of component A is their total content.
本開示の酸性洗浄剤組成物に含まれる水としては、イオン交換水、RO水、蒸留水、純水、超純水が使用されうる。本開示の洗浄剤組成物の洗浄時における水の含有量は、本開示の成物A及び必要に応じて配合される後述する任意成分を除いた残余とすることができる。 As the water contained in the acidic detergent composition of the present disclosure, ion-exchanged water, RO water, distilled water, pure water, and ultrapure water can be used. The content of water during washing with the detergent composition of the present disclosure can be the remainder after removing the component A of the present disclosure and optional components described later that are blended as necessary.
本開示の酸性洗浄剤組成物は、上述した成分A及び水以外に、必要に応じてその他の成分を含有することができる。その他の成分としては、成分A以外の酸、pH調整剤、キレート剤、可溶化剤、防腐剤、防錆剤、殺菌剤、抗菌剤、シリコーン系消泡剤、酸化防止剤、エステル類、アルコール類等が挙げられる。本開示の酸性洗浄剤組成物の洗浄時におけるその他の成分の含有量は、本開示の効果を妨げない観点から、0質量%以上2質量%以下が好ましく、0質量%以上1.5質量%以下がより好ましく、0質量%以上1質量%以下が更に好ましい。 The acidic detergent composition of the present disclosure can contain other components, if necessary, in addition to component A and water described above. Other components include acids other than component A, pH adjusters, chelating agents, solubilizers, preservatives, rust inhibitors, bactericides, antibacterial agents, silicone antifoaming agents, antioxidants, esters, and alcohols. and the like. The content of other components during cleaning with the acidic detergent composition of the present disclosure is preferably 0% by mass or more and 2% by mass or less, and 0% by mass or more and 1.5% by mass, from the viewpoint of not impairing the effects of the present disclosure. The following are more preferable, and 0% by mass or more and 1% by mass or less are even more preferable.
本開示の酸性洗浄剤組成物は、例えば、前記成分A、水及び必要に応じてその他の成分を公知の方法で配合することにより製造できる。したがって、本開示は、一態様において、少なくとも前記成分A及び水を配合する工程を含む、洗浄剤組成物の製造方法に関する。本開示において「配合する」とは、成分A、水及び必要に応じてその他の成分を同時に又は任意の順に混合することを含む。本開示の酸性洗浄剤組成物の製造方法において、各成分の配合量は、上述した本開示の酸性洗浄剤組成物の各成分の含有量と同じとすることができる。 The acidic detergent composition of the present disclosure can be produced, for example, by blending the component A, water and, if necessary, other components by a known method. Accordingly, the present disclosure relates, in one aspect, to a method of making a cleaning composition comprising combining at least said component A and water. In the present disclosure, "blending" includes mixing component A, water and optionally other ingredients simultaneously or in any order. In the method for producing the acidic detergent composition of the present disclosure, the blending amount of each component can be the same as the content of each component of the acidic detergent composition of the present disclosure described above.
本開示において「洗浄剤組成物の洗浄時における各成分の含有量」とは、一又は複数の実施形態において、洗浄工程に使用される、すなわち、洗浄への使用を開始する時点(使用時)での洗浄剤組成物の各成分の含有量をいう。 In the present disclosure, the “content of each component during cleaning of the cleaning composition” is, in one or more embodiments, used in the cleaning step, i.e., at the time of starting use for cleaning (at the time of use) means the content of each component of the detergent composition in
本開示の酸性洗浄剤組成物は、分離や析出等を起こして保管安定性を損なわない範囲で水の量を減らした濃縮物として調製してもよい。本開示の酸性洗浄剤組成物の濃縮物は、輸送及び貯蔵の観点、保存安定性の観点から、希釈倍率10倍以上100倍以下の濃縮物とすることが好ましい。本開示の酸性洗浄剤組成物の濃縮物は、使用時に各成分が上述した含有量(すなわち、洗浄時の含有量)になるよう水で希釈して使用できる。本開示の酸性洗浄剤組成物の濃縮物は、使用時に各成分を別々に添加して使用することもできる。本開示において洗浄剤組成物の濃縮物の「使用時」又は「洗浄時」とは、洗浄剤組成物の濃縮物が希釈された状態をいう。本開示の酸性洗浄剤組成物が濃縮物である場合、本開示の洗浄方法は、酸性洗浄剤組成物の濃縮物を希釈する希釈工程をさらに含むことができる。 The acidic detergent composition of the present disclosure may be prepared as a concentrate in which the amount of water is reduced to the extent that separation, precipitation, etc. do not occur and storage stability is not impaired. The concentrate of the acidic detergent composition of the present disclosure is preferably a concentrate with a dilution rate of 10 times or more and 100 times or less from the viewpoint of transportation and storage and storage stability. The concentrate of the acidic detergent composition of the present disclosure can be used by diluting with water so that each component has the above-described content (that is, the content at the time of washing) at the time of use. Concentrates of acidic detergent compositions of the present disclosure can also be used by adding each component separately at the time of use. In the present disclosure, "at the time of use" or "at the time of washing" of the concentrate of the cleaning composition refers to the state in which the concentrate of the cleaning composition is diluted. When the acidic cleaning composition of the present disclosure is a concentrate, the cleaning method of the present disclosure can further include a dilution step of diluting the concentrate of the acidic cleaning composition.
工程(1)の洗浄方式としては、例えば、ブラシ洗浄やパッドを用いた洗浄が挙げられる。
ブラシ洗浄とは、一又は複数の実施形態において、基板表面に洗浄剤組成物を供給しながら、基板表面に洗浄ブラシを押し当てて基板と洗浄ブラシとを相対的に動かして基板表面を洗浄する方法である。洗浄ブラシとしては、例えば、ロールブラシ、ペンシルブラシ等が挙げられる。
パッドを用いた洗浄とは、一又は複数の実施形態において、基板表面にパッドを押し当て、基板とパッドとの間に洗浄剤組成物を供給しながら、基板とパッドとを相対的に動かすことにより基板表面を洗浄する方法である。パッドとしては、例えば、一般的なCMP研磨で用いられる発砲ポリウレタン製パッド、不織布、フッ素樹脂、スエードパッド(バフ)等が挙げられる。スエードパッドを用いた洗浄は、バフ洗浄ともよばれている。
上述したブラシ洗浄やパッドを用いた洗浄以外にも、例えば、浸漬洗浄、超音波洗浄、揺動洗浄、スプレー洗浄、スピンナー等の回転を利用した洗浄等が挙げられる。
上述した洗浄方式は、単独で実施してもよいし、複数組み合わせて実施してもよい。
Examples of the cleaning method of step (1) include brush cleaning and cleaning using a pad.
In one or more embodiments, brush cleaning is cleaning the substrate surface by pressing a cleaning brush against the substrate surface and moving the substrate and the cleaning brush relative to each other while supplying a cleaning agent composition to the substrate surface. The method. Examples of cleaning brushes include roll brushes and pencil brushes.
Cleaning using a pad, in one or more embodiments, refers to pressing the pad against the substrate surface and moving the substrate and the pad relatively while supplying a cleaning composition between the substrate and the pad. This is a method for cleaning the substrate surface. Examples of the pad include polyurethane foam pads, non-woven fabrics, fluororesins, suede pads (buffs), etc., which are used in general CMP polishing. Cleaning using a suede pad is also called buff cleaning.
In addition to the brush cleaning and pad cleaning described above, for example, immersion cleaning, ultrasonic cleaning, rocking cleaning, spray cleaning, and cleaning using rotation of a spinner or the like can be used.
The cleaning methods described above may be implemented singly or in combination.
[工程(2):アルカリ洗浄工程]
本開示の洗浄方法における工程(2)は、工程(1)で得られた基板を、アルカリ剤及び水を含むpH10以上の洗浄剤組成物(以下、「本開示のアルカリ性洗浄剤組成物」ともいう)を用いて洗浄する工程(アルカリ洗浄工程)である。工程(2)は、一又は複数の実施形態において、工程(1)で得られた基板に本開示のアルカリ性洗浄剤組成物を接触させる工程を含むことができる。工程(2)は、一又は複数の実施形態において、工程(1)で得られた基板に本開示のアルカリ性洗浄剤組成物を接触させた後、水でリンスし、乾燥する工程をさらに含んでもよい。
[Step (2): Alkali cleaning step]
In the step (2) of the cleaning method of the present disclosure, the substrate obtained in the step (1) is treated with a cleaning composition having a pH of 10 or higher containing an alkaline agent and water (hereinafter also referred to as the “alkaline cleaning composition of the present disclosure”). (Alkaline cleaning step). Step (2), in one or more embodiments, can comprise contacting the substrate obtained in step (1) with the alkaline cleaner composition of the present disclosure. In one or more embodiments, step (2) may further include a step of contacting the substrate obtained in step (1) with the alkaline detergent composition of the present disclosure, followed by rinsing with water and drying. good.
<工程(2)で使用する洗浄剤組成物(アルカリ性洗浄剤組成物)>
本開示のアルカリ性洗浄剤組成物は、洗浄性能の観点から、25℃におけるpHは10以上であって、10.5以上が好ましく、11以上がより好ましく、12以上更に好ましい。
<Detergent composition used in step (2) (alkaline detergent composition)>
From the viewpoint of cleaning performance, the alkaline detergent composition of the present disclosure has a pH at 25° C. of 10 or higher, preferably 10.5 or higher, more preferably 11 or higher, and even more preferably 12 or higher.
本開示のアルカリ性洗浄剤組成物に含まれるアルカリ剤としては、無機アルカリ及び有機アルカリの少なくとも一方が挙げられる。無機アルカリとしては、例えば、アンモニア、水酸化カリウム、及び水酸化ナトリウム等が挙げられる。有機アルカリとしては、例えば、ジメチルアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)等が挙げられる。これらのアルカリ剤は、1種単独でもよいし、2種以上の組合せでもよい。 The alkali agent contained in the alkaline detergent composition of the present disclosure includes at least one of inorganic alkali and organic alkali. Examples of inorganic alkalis include ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, and the like. Examples of organic alkalis include dimethylamine and tetramethylammonium hydroxide (TMAH). These alkaline agents may be used singly or in combination of two or more.
本開示のアルカリ性洗浄剤組成物の洗浄時におけるアルカリ剤の含有量は、洗浄性向上の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上が更に好ましく、そして、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。より具体的には、アルカリ剤の含有量は、0.01質量%以上1質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.05質量%以上0.1質量%以下が更に好ましい。アルカリ剤が2種以上の組合せである場合、アルカリ剤の含有量はそれらの合計含有量をいう。 The content of the alkaline agent during cleaning with the alkaline detergent composition of the present disclosure is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.03% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass, from the viewpoint of improving cleaning performance. The above is more preferable, and 1% by mass or less is preferable, 0.5% by mass or less is more preferable, and 0.1% by mass or less is even more preferable. More specifically, the content of the alkali agent is preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less, and 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less. 1% by mass or less is more preferable. When the alkali chemicals are a combination of two or more, the content of the alkali chemicals refers to their total content.
本開示のアルカリ性洗浄剤組成物に含まれる水としては、イオン交換水、RO水、蒸留水、純水、超純水が使用されうる。本開示の洗浄剤組成物の洗浄時における水の含有量は、本開示のアルカリ剤及び必要に応じて配合される後述する任意成分を除いた残余とすることができる。 As the water contained in the alkaline detergent composition of the present disclosure, ion-exchanged water, RO water, distilled water, pure water, and ultrapure water can be used. The content of water during washing with the detergent composition of the present disclosure can be the remainder after removing the alkaline agent of the present disclosure and the optional components described later that are blended as necessary.
本開示のアルカリ性洗浄剤組成物には、上述したアルカリ剤及び水以外に、界面活性剤、キレート剤、エーテルカルボキシレート、脂肪酸、消泡剤、アルコール類、防腐剤、酸化防止剤等のその他の成分が含まれていていてもよい。本開示のアルカリ性洗浄剤組成物の洗浄時におけるその他の成分の含有量は、本開示の効果を妨げない観点から、0質量%以上2質量%以下が好ましく、0質量%以上1.5質量%以下がより好ましく、0質量%以上1質量%以下が更に好ましい。 In addition to the alkaline agent and water described above, the alkaline detergent composition of the present disclosure may contain surfactants, chelating agents, ether carboxylates, fatty acids, antifoaming agents, alcohols, preservatives, antioxidants and the like. may contain ingredients. The content of other components during cleaning with the alkaline detergent composition of the present disclosure is preferably 0% by mass or more and 2% by mass or less, and 0% by mass or more and 1.5% by mass, from the viewpoint of not impairing the effects of the present disclosure. The following are more preferable, and 0% by mass or more and 1% by mass or less are even more preferable.
本開示のアルカリ性洗浄剤組成物は、例えば、アルカリ剤、水及び必要に応じてその他の成分を公知の方法で配合することにより製造できる。また、本開示のアルカリ性洗浄剤組成物は、保管安定性を損なわない範囲で水の量を減らした濃縮物として調製してもよい。アルカリ性洗浄剤組成物の濃縮物の希釈倍率は、例えば、10~100倍が挙げられる。アルカリ性洗浄剤組成物の濃縮物は、使用時に各成分が上述した含有量(すなわち、洗浄時の含有量)になるよう水で希釈して使用できる。本開示のアルカリ性洗浄剤組成物が濃縮物である場合、本開示の洗浄方法は、アルカリ性洗浄剤組成物の濃縮物を希釈する希釈工程をさらに含むことができる。 The alkaline detergent composition of the present disclosure can be produced, for example, by blending an alkaline agent, water and, if necessary, other ingredients by a known method. Also, the alkaline detergent composition of the present disclosure may be prepared as a concentrate with a reduced amount of water to the extent that storage stability is not impaired. The dilution rate of the concentrate of the alkaline detergent composition is, for example, 10 to 100 times. The concentrate of the alkaline detergent composition can be used by diluting with water so that each component has the above-described content (that is, the content at the time of washing) at the time of use. When the alkaline cleaner composition of the present disclosure is a concentrate, the cleaning method of the present disclosure can further comprise a dilution step of diluting the concentrate of the alkaline cleaner composition.
工程(2)の洗浄方式としては、上述の工程(1)と同じ洗浄方式が挙げられる。 As the cleaning method of the step (2), the same cleaning method as the above-described step (1) can be used.
[半導体デバイス用基板の製造方法]
本開示は、一態様において、本開示の洗浄方法を用いて、被洗浄基板を洗浄する洗浄工程を含む、半導体デバイス用基板の製造方法(以下、「本開示の基板製造方法」ともいう)に関する。被洗浄基板としては、上述した基板を用いることができる。本開示の基板製造方法の洗浄工程における洗浄方法や洗浄条件は、上述した本開示の洗浄方法と同じとすることができる。本開示の基板製造方法は、一又は複数の実施形態において、セリアを含む研磨液組成物を用いてCMPを行う工程、及び本開示の洗浄方法を用いて被洗浄基板を洗浄する工程を含むことができる。
[Method for manufacturing substrate for semiconductor device]
In one aspect, the present disclosure relates to a method for manufacturing a semiconductor device substrate (hereinafter also referred to as "substrate manufacturing method of the present disclosure"), which includes a cleaning step of cleaning a substrate to be cleaned using the cleaning method of the present disclosure. . As the substrate to be cleaned, the substrates described above can be used. The cleaning method and cleaning conditions in the cleaning step of the substrate manufacturing method of the present disclosure can be the same as those of the cleaning method of the present disclosure described above. In one or more embodiments, the substrate manufacturing method of the present disclosure includes a step of performing CMP using a polishing composition containing ceria, and a step of cleaning the substrate to be cleaned using the cleaning method of the present disclosure. can be done.
ここで、CMPを行う工程の具体例を以下に示す。
まず、シリコン基板を酸化炉内で酸素に晒して二酸化シリコン層を含むシリコン基板を形成する。次いで、シリコン基板の二酸化シリコン層側、例えば二酸化シリコン層上に、窒化珪素(Si3N4)膜を、例えばCVD法(化学気相成長法)にて形成する。次に、このようにして得られたシリコン基板と前記シリコン基板の一方の主面側に配置された窒化珪素膜とを含む基板、例えば、シリコン基板とシリコン基板の一方の主面上に配置された窒化珪素膜とを含む基板、又はシリコン基板とシリコン基板の一方の主面上に配置された窒化珪素膜とからなる基板に、フォトリソグラフィー技術を用いて窒化珪素膜を貫通し溝底がシリコン基板内に達したトレンチを形成する。次いで、例えばシランガスと酸素ガスを用いたCVD法により、トレンチ埋め込み用の酸化珪素(SiO2)膜を形成し、前記トレンチに酸化珪素が埋め込まれ、トレンチ及び窒化珪素膜が酸化珪素膜で覆われた被研磨基板を得る。酸化珪素膜の形成により、前記トレンチは酸化珪素膜の酸化珪素で満たされ、窒化珪素膜の前記シリコン基板側の面の反対面は酸化珪素膜によって被覆される。このようにして形成された酸化珪素膜のシリコン基板側の面の反対面は、下層の凸凹に対応して形成された、段差を有する。次いで、CMP法により、酸化珪素膜を、少なくとも窒化珪素膜のシリコン基板側の面の反対面が露出するまでセリアスラリーで研磨し、より好ましくは、酸化珪素膜の表面と窒化珪素膜の表面とが面一になるまで酸化珪素膜を研磨する。
Here, a specific example of the process of performing CMP is shown below.
First, a silicon substrate is exposed to oxygen in an oxidation furnace to form a silicon substrate including a silicon dioxide layer. Next, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film is formed on the silicon dioxide layer side of the silicon substrate, eg, on the silicon dioxide layer, eg, by CVD (chemical vapor deposition). Next, a substrate including the silicon substrate thus obtained and a silicon nitride film arranged on one main surface side of the silicon substrate, for example, a silicon substrate and a silicon substrate arranged on one main surface of the silicon substrate. A substrate containing a silicon nitride film, or a substrate consisting of a silicon substrate and a silicon nitride film disposed on one main surface of the silicon substrate is formed with a photolithography technique by forming a groove penetrating the silicon nitride film and having a silicon bottom. A trench is formed that extends into the substrate. Next, a silicon oxide (SiO 2 ) film for embedding trenches is formed by, for example, a CVD method using silane gas and oxygen gas, the trenches are filled with silicon oxide, and the trenches and the silicon nitride film are covered with the silicon oxide film. A substrate to be polished is obtained. By forming the silicon oxide film, the trench is filled with the silicon oxide of the silicon oxide film, and the surface of the silicon nitride film opposite to the silicon substrate side is covered with the silicon oxide film. The surface of the silicon oxide film thus formed opposite to the surface facing the silicon substrate has steps formed corresponding to the unevenness of the lower layer. Next, the silicon oxide film is polished with ceria slurry by CMP until at least the surface of the silicon nitride film opposite to the silicon substrate side surface is exposed. The silicon oxide film is polished until the surface becomes flat.
本開示の基板製造方法は、被洗浄基板の洗浄に本開示の洗浄方法を用いることにより、CMP後の基板表面に残留する砥粒や研磨屑等の異物が低減され、異物が残留することに起因する後工程における不良発生が抑制されるから、信頼性の高い半導体デバイス用基板の製造が可能になる。さらに、本開示の洗浄方法を行うことにより、CMP後の基板表面の砥粒や研磨屑等の残渣の洗浄が容易になることから、洗浄時間が短縮化でき、半導体デバイス用基板の製造効率を向上できる。 The substrate manufacturing method of the present disclosure uses the cleaning method of the present disclosure for cleaning the substrate to be cleaned, thereby reducing foreign matter such as abrasive grains and polishing dust remaining on the substrate surface after CMP, thereby preventing foreign matter from remaining. Since the occurrence of defects in the post-process caused by this is suppressed, it is possible to manufacture highly reliable substrates for semiconductor devices. Furthermore, by performing the cleaning method of the present disclosure, cleaning of residues such as abrasive grains and polishing dust on the substrate surface after CMP is facilitated, so that the cleaning time can be shortened and the manufacturing efficiency of substrates for semiconductor devices can be improved. can improve.
以下に、実施例により本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present disclosure will be specifically described below with reference to Examples, but the present disclosure is not limited by these Examples.
1.酸性洗浄剤組成物及びアルカリ性洗浄剤組成物の調製(実施例1~17及び比較例1~8)
表1に示す成分A又は非成分Aを水に配合して混合し、表1に示すpHとなるように必要に応じてpH調整を行い、実施例1~17及び比較例1~8の酸性洗浄剤組成物を調製した。pH調整には、1%硝酸水溶液を用いた。表1に示す成分A又は非成分Aの含有量は、質量%であり、有効分で示す。
また、表1に示すアルカリ剤を水に配合して混合し、実施例1~17及び比較例1~8のアルカリ性洗浄剤組成物を調製した。表1に示すアルカリ剤の含有量は、質量%であり、有効分で示す。
表1中のpHは、25℃における洗浄剤組成物のpHであり、pHメータ(東亜ディーケーケー株式会社製、HM-30G)を用いて測定し、電極を洗浄剤組成物に浸漬して1分後の数値である。
1. Preparation of acidic detergent composition and alkaline detergent composition (Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 8)
The component A or non-component A shown in Table 1 is blended with water and mixed, and the pH is adjusted as necessary to achieve the pH shown in Table 1, and the acidity of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 8. A cleaning composition was prepared. A 1% nitric acid aqueous solution was used for pH adjustment. The content of component A or non-component A shown in Table 1 is % by mass and is shown as an effective component.
Alkaline detergent compositions of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 8 were prepared by blending and mixing the alkaline agents shown in Table 1 with water. The content of the alkaline agent shown in Table 1 is % by mass, and is shown as an effective component.
The pH in Table 1 is the pH of the cleaning composition at 25° C., measured using a pH meter (HM-30G manufactured by Toa DKK Co., Ltd.), and the electrode was immersed in the cleaning composition for 1 minute. It is the later numerical value.
表1に示す実施例1~17及び比較例1~8の酸性洗浄剤組成物及びアルカリ性洗浄剤組成物の調製には以下の成分を用いた。
(成分A)
ポリアクリル酸[重量平均分子量21000、花王製]
AA/AMPS共重合体(モル比90/10)[重量平均分子量2000、東亜合成製]
AA/AMPS共重合体(モル比75/25)[重量平均分子量2000、東亜合成製]
AA/AMPS共重合体(モル比55/45)[重量平均分子量1500、東亜合成製]
AA/AMPS共重合体(モル比15/85)[重量平均分子量1500、東亜合成製]
AA/PEGAE共重合体(モル比84/16)[重量平均分子量22000、花王製]
L(+)-酒石酸[富士フィルム和光純薬製]
クエン酸[富士フィルム和光純薬製]
(非成分A)
塩酸[関東化学社製]
酢酸[富士フィルム和光純薬製]
乳酸[富士フィルム和光純薬製]
(アルカリ剤)
TMAH[多摩化学工業社製]
ジメチルアミン[富士フィルム和光純薬製]
NH3:アンモニア[関東化学社製]
KOH:水酸化カリウム[富士フィルム和光純薬製]
NaOH:水酸化ナトリウム[富士フィルム和光純薬製]
(水)
栗田工業株式会社製の連続純水製造装置(ピュアコンティ PC-2000VRL型)とサブシステム(マクエース KC-05H型)を用いて製造した超純水
The following components were used for the preparation of the acidic detergent compositions and alkaline detergent compositions of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 8 shown in Table 1.
(Component A)
Polyacrylic acid [weight average molecular weight 21000, manufactured by Kao]
AA/AMPS copolymer (molar ratio 90/10) [weight average molecular weight 2000, manufactured by Toagosei]
AA/AMPS copolymer (molar ratio 75/25) [weight average molecular weight 2000, manufactured by Toagosei]
AA/AMPS copolymer (molar ratio 55/45) [weight average molecular weight 1500, manufactured by Toagosei]
AA/AMPS copolymer (molar ratio 15/85) [weight average molecular weight 1500, manufactured by Toagosei]
AA/PEGAE copolymer (molar ratio 84/16) [weight average molecular weight 22000, manufactured by Kao]
L(+)-tartaric acid [manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical]
Citric acid [manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical]
(Non-component A)
Hydrochloric acid [manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.]
Acetic Acid [Made by Fuji Film Wako Pure Chemical]
Lactic acid [manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical]
(Alkaline agent)
TMAH [manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd.]
Dimethylamine [manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical]
NH 3 : Ammonia [manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.]
KOH: Potassium hydroxide [manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical]
NaOH: sodium hydroxide [manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical]
(water)
Ultrapure water produced using a continuous pure water production system (Pure Conti PC-2000VRL type) and a subsystem (Macace KC-05H type) manufactured by Kurita Water Industries Ltd.
[重量平均分子量の測定]
ポリマーの重量平均分子量は、液体クロマトグラフィー(株式会社日立製作所製、L-6000型高速液体クロマトグラフィー)を使用し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下「GPC」ともいう)法を用いて下記条件で測定した。測定結果を表1に示した。
<GPC条件>
カラム:G4000PWXL+G2500PWXL(東ソー株式会社製)
溶離液:0.2Mリン酸バッファ/CH3CN=9/1(体積比)
流量:1.0mL/min
カラム温度:40℃
検出:RI
サンプル濃度:0.5mg/mL
標準物質:ポリエチレングリコール換算
[Measurement of weight average molecular weight]
The weight average molecular weight of the polymer is determined using liquid chromatography (L-6000 high performance liquid chromatography manufactured by Hitachi, Ltd.) and gel permeation chromatography (hereinafter also referred to as "GPC") under the following conditions. It was measured. Table 1 shows the measurement results.
<GPC conditions>
Column: G4000PWXL + G2500PWXL (manufactured by Tosoh Corporation)
Eluent: 0.2 M phosphate buffer/CH 3 CN=9/1 (volume ratio)
Flow rate: 1.0 mL/min
Column temperature: 40°C
Detection: RI
Sample concentration: 0.5 mg/mL
Standard substance: Polyethylene glycol conversion
2.洗浄剤組成物の評価
調製した実施例1~17及び比較例1~8の酸性洗浄剤組成物及びアルカリ性洗浄剤組成物を用いて下記の評価を行った。
2. Evaluation of Detergent Compositions The acidic detergent compositions and alkaline detergent compositions prepared in Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 8 were used for the following evaluations.
[洗浄評価用試験片の作製]
水に正帯電のセリア(平均一次粒径:45nm)及び2-ヒドロキシピリジン-N-オキシドを混合し、アンモニア水を用いることにより、pHを5に調整し、各濃度が0.15質量%、0.015質量%である研磨液組成物を調製した。研磨前の試験片として、シリコンウエハ(12インチ)の片面に、TEOS-プラズマCVD法で厚さ2000nmの酸化珪素膜を形成したものから、40mm×40mmに切り出した酸化珪素膜試験片を用いた。また、研磨装置には定盤径380mmのテクノライズ社製「R15M-TRK1」を、研磨パッドにはニッタ・ハース株式会社製の積層パッド「IC1000/SUBA400」を用いた。研磨装置の定盤に、研磨パッドを貼り付け、試験片をホルダーにセットし、試験片の酸化珪素膜を形成した面が下になるように、すなわち酸化珪素膜が研磨パッドに接するように、ホルダーを研磨パッドに載せた。さらに、試験片にかかる荷重が300g重/cm2となるように、錘をホルダーに載せ、研磨パッドを貼り付けた定盤の中心に、研磨液組成物を50mL/分の速度で滴下しながら、定盤及びホルダーのそれぞれを同じ回転方向に90回転/分で30秒間回転させて、酸化珪素膜試験片の研磨を行い、洗浄評価用試験片を作製した。
[Preparation of test piece for cleaning evaluation]
Positively charged ceria (average primary particle size: 45 nm) and 2-hydroxypyridine-N-oxide were mixed with water, and the pH was adjusted to 5 using ammonia water, and each concentration was 0.15% by mass. A polishing composition of 0.015% by mass was prepared. As a pre-polishing test piece, a silicon oxide film test piece of 40 mm×40 mm was cut from a silicon wafer (12 inches) on one side of which a silicon oxide film having a thickness of 2000 nm was formed by the TEOS-plasma CVD method was used. . The polishing apparatus used was Technorise's "R15M-TRK1" with a platen diameter of 380 mm, and the polishing pad was a laminated pad "IC1000/SUBA400" manufactured by Nitta Haas. A polishing pad was affixed to the surface plate of the polishing apparatus, and the test piece was set in a holder so that the silicon oxide film-formed surface of the test piece faced downward, that is, the silicon oxide film was in contact with the polishing pad. The holder was placed on the polishing pad. Furthermore, a weight was placed on the holder so that the load applied to the test piece was 300 g/cm 2 , and the polishing liquid composition was dripped at a rate of 50 mL/min onto the center of the surface plate on which the polishing pad was attached. , the surface plate and the holder were rotated in the same direction at 90 revolutions/minute for 30 seconds to polish the silicon oxide film test piece to prepare a cleaning evaluation test piece.
[洗浄性の評価]
まず、洗浄評価用試験片を酸性洗浄剤組成物に浸漬し、マグネチックスターラーを用いて回転数500rpmで30秒間攪拌し、水ですすぐ。次いで、アルカリ洗浄剤組成物に浸漬し、マグネチックスターラーを用いて回転数500rpmで30秒間攪拌し、水ですすぐ。
その後、試験片を、硫酸:20質量%及び過酸化水素:12質量%を含む混合液に浸漬する(浸漬温度:60℃、浸漬時間:12時間)。そして、混合液中のセリウム(Ce)イオン濃度をICP発光分光分析装置(アジレント・テクノロジー社製の“Afilent 5110”)を用いて測定する。測定したセリウムイオン濃度からセリア(CeO2)溶解量(ppb)を算出する。算出結果を表1に示す。セリア溶解量から洗浄性を評価できる。セリア溶解量が少ないほど、洗浄性に優れることを示す。
[Evaluation of washability]
First, a test piece for washing evaluation is immersed in an acidic detergent composition, stirred with a magnetic stirrer at a rotation speed of 500 rpm for 30 seconds, and rinsed with water. Then, it is immersed in an alkaline detergent composition, stirred with a magnetic stirrer at a rotation speed of 500 rpm for 30 seconds, and rinsed with water.
After that, the test piece is immersed in a mixed solution containing 20% by mass of sulfuric acid and 12% by mass of hydrogen peroxide (immersion temperature: 60° C., immersion time: 12 hours). Then, the cerium (Ce) ion concentration in the mixed solution is measured using an ICP emission spectrometer ("Afilent 5110" manufactured by Agilent Technologies). The ceria (CeO 2 ) dissolution amount (ppb) is calculated from the measured cerium ion concentration. Table 1 shows the calculation results. Detergency can be evaluated from the amount of dissolved ceria. The smaller the amount of ceria dissolved, the better the washability.
[保存安定性の評価]
酸性洗浄剤組成物の200倍濃縮液100mLを、100mL容量のガラス瓶に入れて密封し、低温(1℃)で1週間保存した。保存前後の酸性洗浄剤組成物の透過率を測定した。透過率の測定にはUV-vis透過率測定装置(島津製作所社製の“UV-2550”)を用いた。そして、下記評価基準に基づいて評価を行った。Aは、酸性洗浄剤組成物が白濁化しておらず、保存安定性が良好であると判断し、Bは、酸性洗浄剤組成物が白濁化し、保存安定性が良好ではないと判断した。結果を表1に示す。
<評価基準>
A:保存前後の透過率の差が10%以下
B:保存前後の透過率の差が10%超
[Evaluation of storage stability]
100 mL of a 200-fold concentrated solution of the acidic detergent composition was sealed in a 100 mL glass bottle and stored at a low temperature (1° C.) for 1 week. The transmittance of the acidic detergent composition before and after storage was measured. A UV-vis transmittance measuring device (“UV-2550” manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the transmittance. And it evaluated based on the following evaluation criteria. In A, the acidic cleaning composition did not become cloudy and storage stability was judged to be good, and in B, the acidic cleaning composition became cloudy and storage stability was judged to be poor. Table 1 shows the results.
<Evaluation Criteria>
A: difference in transmittance before and after storage is 10% or less B: difference in transmittance before and after storage is more than 10%
表1に示すとおり、実施例1~17の洗浄方法は、比較例1~8の洗浄方法に比べて、セリアに対する洗浄性に優れていた。また、実施例5~11で用いた酸性洗浄剤組成物は、保存安定性が良好であった。 As shown in Table 1, the cleaning methods of Examples 1-17 were superior to the cleaning methods of Comparative Examples 1-8 in cleaning performance against ceria. Moreover, the acidic detergent compositions used in Examples 5 to 11 had good storage stability.
本開示の洗浄方法は、セリアが付着した基板の洗浄工程の短縮化及び製造される半導体デバイス用基板の性能・信頼性の向上が可能となり、半導体装置の生産性を向上できる。 The cleaning method of the present disclosure makes it possible to shorten the cleaning process for substrates to which ceria has adhered and to improve the performance and reliability of manufactured semiconductor device substrates, thereby improving the productivity of semiconductor devices.
Claims (5)
(1)被洗浄基板を、分子内にカルボキシル基を2個以上有する化合物(成分A)及び水を含むpH5以下の洗浄剤組成物を用いて洗浄する工程。
(2)工程(1)で得られた基板を、アルカリ剤及び水を含むpH10以上の洗浄剤組成物を用いて洗浄する工程。
ただし、前記被洗浄基板は、酸化セリウム粒子を含む研磨液組成物を用いて研磨された、表面の一部が酸化珪素である半導体デバイス用基板である。
前記成分Aは、不飽和カルボン酸由来の構成単位a1、並びに、分子内にリン酸基、ホスホン酸基、スルホン酸基及びオキシアルキル基から選ばれる少なくとも1種を有するモノマー由来の構成単位a2を含む共重合体であり、
前記成分Aの全構成単位中の構成単位a1と構成単位a2とのモル比(a1/a2)は、60/40以上98/2以下であり、
前記アルカリ剤は、有機アルカリである。 A substrate cleaning method including the following steps (1) and (2).
(1) A step of cleaning a substrate to be cleaned with a cleaning composition having a pH of 5 or less and containing water and a compound having two or more carboxyl groups in the molecule (component A).
(2) A step of cleaning the substrate obtained in step (1) with a cleaning composition having a pH of 10 or higher containing an alkaline agent and water.
However, the substrate to be cleaned is a semiconductor device substrate having a part of silicon oxide surface which is polished with a polishing composition containing cerium oxide particles.
Component A comprises a structural unit a1 derived from an unsaturated carboxylic acid, and a structural unit a2 derived from a monomer having at least one selected from a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, a sulfonic acid group and an oxyalkyl group in the molecule. is a copolymer containing
The molar ratio (a1/a2) of the structural unit a1 and the structural unit a2 in all the structural units of the component A is 60/40 or more and 98/2 or less,
The alkaline agent is an organic alkali.
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