[发明专利]金属配线用基板清洗剂和半导体基板的清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于具有金属配线的基板的清洗剂和特征在于使用该清洗剂的半导体基板的清洗方法，进一步具体地说，本发明涉及以硅半导体为代表的半导体元件的制造工序中，用于对化学机械研磨(CMP)工序后的半导体基板进行清洗的工序的基板用清洗剂和特征在于使用该清洗剂的半导体基板的清洗方法，所述基板具有金属配线。

背景技术

根据高性能化、小型化等市场需求，以硅半导体等为代表的半导体元件向微细化、高集成化不断发展。伴随着微细化、高集成化，要求半导体基板具有传导率高的金属配线或形成有多层金属配线的多层配线结构等。在这样的半导体基板的制造时，高度的平坦化技术是必须的，因此引入化学机械研磨(以下，有时简记为CMP。)工序，对半导体基板物理研磨来进行平坦化。

CMP为使用含有二氧化硅、氧化铝等微粒(研磨剂)的浆料，将半导体基板的金属配线、阻挡金属等切削来进行平坦化的方法。CMP工序后的半导体基板上容易残留例如在CMP工序中使用的微粒(研磨剂)、源自研磨后的金属的微粒(金属粒子)等。这样的残留物会对半导体的电气特性造成配线间的短路等不良影响，降低半导体元件的可靠性，因此需要清洗CMP工序后的半导体基板，除去这些残留物。

另一方面，在这样的半导体元件的制造工序中所用的金属配线具有高传导率且金属活性高，因此容易因外部环境而发生氧化(腐蚀)。由于这样的氧化(腐蚀)，会存在金属配线的电阻增大或是引起配线间的短路等问题。此外，在CMP工序时，产生金属配线的研磨残留、划痕或表面凹陷等，有时这也会使金属配线的电阻增大或是引起配线间的短路。因此，在CMP工序时，添加例如苯并三唑类(以下，有时简记为BTA类)、咪唑类、喹哪啶酸类(以下有时简记为QCA类)、喹啉酸类等防腐蚀剂，在金属配线的表面形成含有BTA等防腐蚀剂的覆膜(保护膜)，由此进行防止金属配线的氧化(腐蚀)的同时，也对金属配线的研磨残留、划痕或表面凹陷等的发生进行抑制。这样的防腐蚀剂例如与金属配线中的1价金属形成铜(I)-苯并三唑覆膜(Cu(I)-BTA覆膜)等络合物、或与金属配线中的2价金属形成铜(II)-喹哪啶酸覆膜(Cu(II)-QCA覆膜)等络合物。据认为，这样的络合物具有保护金属配线表面的作用，因此在防止金属配线的氧化(腐蚀)的同时，也对金属配线的研磨残留、划痕或表面凹陷等的发生进行抑制。

如上述那样的CMP工序后的半导体基板上不仅容易残留在CMP工序中使用的微粒(研磨剂)、源自研磨后的金属的微粒(金属粒子)等，而且也有可能残留防腐蚀剂。因此，需要清洗工序，除去例如在CMP工序中使用的微粒(研磨剂)、源自研磨后的金属的微粒(金属粒子)、BTA、QCA等防腐蚀剂等残留物。作为这样的清洗工序所用的CMP后清洗剂，已知有例如含有氢氧化铵化合物、螯合剂和防腐蚀化合物的半导体加工物清洗用组合物(例如专利文献1)；含有特定的环胺和含有2～5个羟基的多元酚系还原剂等铜配线半导体用清洗剂(例如专利文献2)；含有至少1种有机碱的清洗液(例如专利文献3)；含有具有至少1个羧基的有机酸或/和络合剂与特定的有机溶剂而形成的基板用清洗剂(例如专利文献4)；含有特定的氨基酸和烷基羟胺的铜配线用基板清洗剂(例如专利文献5)；含有特定的胺和特定的多元酚化合物等铜配线半导体用清洗剂(例如专利文献6)等。此外，虽然并未考虑用作CMP后清洗剂，但在用于除去半导体基板上的杂质(残留物)的清洗剂方面还已知含有1种氨基酸等水溶性腐蚀抑制剂而形成的清洗组合物(例如专利文献7)；含有特定的氨基酸的铜配线用残渣清洗剂(例如专利文献8)；含有碱成分和亲水性有机溶剂等的清洗剂(例如专利文献9)等。

另一方面，在最近的半导体元件的制造工序中，由于金属配线的微细化而使制造工序趋向复杂化，对于结束了CMP后清洗工序的基板，需要时间才能进行至例如金属配线的层积工序等后续工序，因此有时结束了CMP后清洗工序的基板的待机时间变长。此外，因制造装置的故障，制造工序在途中长时间停止的情况下，工序途中的基板待机的状况增多。进一步，在CMP工序中形成的含有防腐蚀剂与金属配线的表面金属的络合物的金属配线表面覆膜最终需要除去，因此有时在CMP后清洗工序中，除去源自防腐蚀剂的金属配线表面覆膜，用氧化亚铜(I)等金属氧化物等使露出于金属配线表面的0价金属配线形成表面覆膜来保护金属配线。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本特表2007-525836号公报

[专利文献2]日本特开2010-235725号公报

[专利文献3]日本特开2002-359223号公报