本发明专利技术提供一种在半导体元件等电子设备的制造工艺中对金属杂质和微粒的除去性能优异且不腐蚀Cu，对含有铜配线的半导体基板进行清洁的清洁液组合物。所述清洁液组合物为对含有铜配线的半导体基板进行清洁的清洁液组合物，包括一种或两种以上的不含金属的碱性化合物以及一种或两种以上膦酸类螯合剂，且氢离子浓度(pH)为8～10。本发明专利技术还提供上述清洁液组合物的浓缩液，以及使用该清洁液组合物的清洁方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在电子设备的清洁中使用的清洁液组合物。更详细地，本专利技术涉及一种在半导体元件等电子设备的制造工艺中，在对进行了研磨处理、蚀刻处理、化学机械研磨(以下称为“CMP”)处理等的金属材料表面、特别是含有铜配线的半导体基板的清洁中使用的清洁液，以及使用该清洁液的该电子设备的清洁方法。
技术介绍
随着IC的高集成化，微量的杂质对设备的性能和产率具有较大的影响，因此要求严格的污染控制。也就是说，要求对基板的污染进行严格控制，为此在半导体制造的各个工艺中使用各种清洁液。一般地，作为半导体用基板清洁液，为了除去粒子污染，使用作为碱性清洁液的氨水-过氧化氢水溶液-水(SC-1)，为了除去金属污染,使用作为酸性清洁液的硫酸-过氧化氢水溶液、盐酸-过氧化氢水溶液-水(SC-2)、稀氟酸等，根据目的单独或组合使用各种清洁液。另一方面，随着设备的微细化和多层配线构造化的发展，在各个工艺中，追求基板表面更加致密的平坦化，在半导体制造工艺中作为新技术引入了在供给研磨粒子和化学药品的混合物浆料的同时，使用称为软皮(〃 7 )的研磨布压接晶片，通过旋转同时利用化学作用和物理作用，对绝缘膜和金属材料进行研磨和平坦化的CMP技术。另外同时，构成平坦化的基板表面、浆料的物质也发生迁移。CMP后的基板表面被浆料中含有的氧化铝和二氧化硅、以氧化铈粒子为代表的粒子、以及被研磨表面的构成物质和浆料中含有的来自药品的金属杂质所污染。由于这些污染物会引起图案缺陷、粘附性不良、电气特性不良等，因此需要在进入后续工艺之前完全去除。作为用于去除这些污染物的一般CMP后清洁，进行同时利用清洁液的化学作用和聚乙烯醇制成的海绵刷等的物理作用的刷洗。作为清洁液，现有技术中使用如氨的碱来去除粒子。另外，对于去除金属污染，专利文件I和专利文件2中提出了使用有机酸和络合剂的技术。进一步，作为同时去除金属污染和粒子污染的技术，专利文件3提出了有机酸和表面活性剂组合的清洁液。但是，随着半导体元件的配线图案微细化的发展，重视CMP后清洁中Cu的腐蚀，对于酸性清洁液，存在表面的粗糙度增大的问题。另一方面，对于碱性清洁液，随着配线的微细化，对所导入的低介电常数(low-k)层间绝缘膜材料造成损害。专利文件4中，记载了含有膦酸化合物以及环氧乙烷化合物和/或环氧丙烷化合物等的发泡性小的清洁剂组合物；专利文件5中，记载了含有羧酸、含胺化合物和膦酸的CMP后半导体表面的净化溶液；专利文件6中，记载了含有碱性成分和防吸附剂的半导体晶片处理液；专利文件7 9中，记载了含有表面活性剂和螯合剂的对半导体基板和磁盘等进行清洁的各种清洁组合物，但是都没有讨论具有铜配线的基板。 作为对具有Cu配线的基板进行清洁的组合物，专利文件10中，记载了具有磺酸类聚合物的组合物；专利文件11中，记载了含有多孔性电介质、阻碍腐蚀的溶剂化合物、有机共溶剂、金属螯合剂和水的清洁组合物；专利文件12中，记载了含有螯合剂或其盐、碱金属氢氧化物和水的清洁液，但是都没有讨论这些组合物对于低介电常数材料的损害，也没有针对去除微粒和金属杂质这二者进行讨论。专利文件13中，记载了含有对低介电常数材料的表面进行钝化的钝化剂的清洁液，但是需要对由于该钝化剂形成的钝化膜进行去除的工序。这样，目前为止尚没有发现一种对金属杂质和微粒的去除性优异，且不存在铜腐蚀和损害低介电常数层间绝缘膜问题的清洁液。专利文件1:日本特开平10-072594号公报专利文件2:日本特开平11-131093号公报专利文件3:日本特开2001-7071号公报专利文件4:日本特开平11-116984号公报专利文件5:日本特表2003-510840号公报专利文件6:日本特开平06-041773号公报专利文件7:日本特开2009-084568号公报 专利文件8:日本特开2009-087523号公报专利文件9:日本特开2010-163608号公报专利文件10:日本特开2011-040722号公报专利文件11:日本特开2009-081445号公报专利文件12:国际公布第2004/042811号专利文件13:日本特表2008-543060
技术实现思路
由此，本专利技术的目的在于，提供一种在半导体元件等电子设备的制造工艺中，在进行了研磨处理、蚀刻处理、化学机械研磨(CMP)处理等的金属材料表面，特别是含有铜配线的半导体基板的清洁中，对金属杂质和微粒的去除性优异且能够不腐蚀Cu等金属材料而进行清洁的清洁液。本专利技术人在为了解决上述问题而潜心研究的过程中，发现了一种含有一种或两种以上的不含金属的碱性化合物以及一种或两种以上的膦酸类螯合剂，且氢离子浓度(PH)为8 10的清洁液组合物，该清洁液组合物可同时具备对金属杂质和微粒的高去除性，不腐蚀Cu等金属材料，且以薄氧化膜进行保护清洁后的Cu表面，从而进一步抑制氧化，通过进一步研究，结果完成了本专利技术。也就是说，本专利技术涉及以下内容。(I) 一种清洁液组合物，所述清洁液组合物为对含有铜配线的半导体基板进行清洁的清洁液组合物，包括一种或两种以上的不含金属的碱性化合物以及一种或两种以上膦酸类螯合剂，且氢离子浓度(PH)为8 10。(2)根据上述(I)所述的清洁液组合物，其中所述含有铜配线的半导体基板为化学机械研磨(CMP)后的基板。(3)根据上述(I)或(2)所述的清洁液组合物，其中所述不含金属的碱性化合物为季铵化合物或直链脂肪族胺。(4)根据上述(I)至(3)中任一项所述的清洁液组合物，其中所述清洁液组合物不含过氧化氢水溶液。(5)根据上述(I)至(4)中任一项所述的清洁液组合物，其中所述清洁液组合物不含抗坏血酸。(6)根据上述(I)至(5)中任一项所述的清洁液组合物，其中所述清洁液组合物不含羧酸类螯合剂。(7)根据上述(I)至(6)中任一项所述的清洁液组合物，其中所述不含金属的碱性化合物为除四甲基氢氧化铵之外的季铵化合物或烷醇胺。(8)根据上述(I)至(7)中任一项所述的清洁液组合物，其中所述膦酸类螯合剂为N，N，N'，N'-乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTPO)、甘氨酸-N，N-二(亚甲基膦酸)(草甘二膦)、氨基三(亚甲基膦酸)(NTMP)或它们的盐。(9)根据上述(I)至(8)中任一项所述的清洁液组合物，其中所述清洁液组合物进一步包括一种或两种以上的阴离子型或非离子型表面活性剂。(10) 一种浓缩液，所述浓缩液稀释10至1000倍而成为上述(I)至(9)中任一项所述的清洁剂组合物。(11)根据上述(10)所述的浓缩液，其中利用含水的稀释液进行稀释。(12)根据上述(10)或(11)所述的浓缩液，其中pH为10 12。(13) 一种使用上述(I)至(9)中任一项所述的清洁液组合物对含有铜配线的半导体基板进行清洁的方法。本专利技术的清洁液组合物在半导体元件等电子设备的制造工艺中，在进行了研磨处理、蚀刻处理、化学机械研磨(CMP)处理等的金属材料表面清洁中，对金属杂质和微粒的去除性优异且能够不腐蚀Cu等金属材料，且以薄氧化膜保护清洁后的Cu表面，从而进一步抑制氧化。附图说明图1为示出了 PSL (聚苯乙烯胶乳)粒子表面、SiO2表面、SiN4表面和BareSi表面的 ζ 电势的 pH 值依赖性的图(THE CHEMICAL TIMES本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种清洁液组合物，所述清洁液组合物为对含有铜配线的半导体基板进行清洁的清洁液组合物，所述清洁液组合物包括一种或两种以上的不含金属的碱性化合物以及一种或两种以上的膦酸类螯合剂；且pH为8～10。
【技术特征摘要】
2011.12.06 JP 2011-2673681.一种清洁液组合物，所述清洁液组合物为对含有铜配线的半导体基板进行清洁的清洁液组合物，所述清洁液组合物包括一种或两种以上的不含金属的碱性化合物以及一种或两种以上的膦酸类螯合剂；且pH为8 10。2.根据权利要求1所述的清洁液组合物，其中所述含有铜配线的半导体基板为化学机械研磨后的基板。3.根据权利要求1或2所述的清洁液组合物，其中所述不含金属的碱性化合物为季铵化合物或直链脂肪族胺。4.根据权利要求1至3中任一项所述的清洁液组合物，其中所述清洁液组合物不含过氧化氢水溶液。5.根据权利要求1至4中任一项所述的清洁液组合物，其中所述清洁液组合物不含抗坏血酸。6.根据权利要求1至5中任一项所述的清洁液组合物，其中所述清洁液组合物不含羧酸类螯合剂。7...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷口优美子，守田菊恵，堀家千代子，大和田拓央，
申请(专利权)人：关东化学株式会社，
类型：发明
国别省市：
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