[发明专利]用于清洗半导体元件的包含碱土金属的清洗液、和使用其的半导体元件的清洗方法

说明书

根据本发明，可以提供一种去除半导体元件表面的干蚀刻残渣和光致抗蚀剂的清洗液，所述半导体元件具有：低介电常数膜(Low‑k膜)、以及选自包含10原子％以上的钛的材料和包含10原子％以上的钨的材料中的1种以上，所述清洗液包含选自由过氧化物、高氯酸和高氯酸盐组成的组中的1种以上的氧化剂0.002～50质量％、碱土金属化合物0.000001～5质量％和水。

技术领域

本发明涉及：在半导体元件的制造工序中至少抑制低介电常数层间绝缘膜、选自包含钛的材料和包含钨的材料中的1种以上材料的损伤、去除被处理物表面的干蚀刻残渣和光致抗蚀剂的清洗液；和，使用其的清洗方法。

背景技术

经过高集成化的半导体元件的制造通常如下：在硅晶圆等元件上形成作为导电用布线原材料的金属膜等导电薄膜、用于进行导电薄膜间的绝缘的层间绝缘膜，然后在其表面上均匀地涂布光致抗蚀剂而设置光敏层，对其实施选择性的曝光、显影处理，制作期望的光致抗蚀图案。接着，以该光致抗蚀图案作为掩模，对层间绝缘膜实施干蚀刻处理，从而在该薄膜上形成期望的图案。而且，一般采用的是，将光致抗蚀图案和通过干蚀刻处理而产生的残渣物(以下，称为“干蚀刻残渣”)等利用基于氧等离子体的灰化、清洗液等完全去除之类的一系列的工序。

近年来，设计规则的微细化推进，信号传导延迟逐渐支配高速度演算处理的限度。因此，导电用布线原材料从铝向电阻更低的铜转移，层间绝缘膜从硅氧化膜向低介电常数膜(相对介电常数小于3的膜。以下，称为“Low-k膜”)的转移正在推进。对于0.2μm以下的图案，膜厚1μm的光致抗蚀剂中的图案的长径比(将光致抗蚀剂膜厚除以光致抗蚀剂线宽而得到的比)变得过大，而产生图案崩溃等问题。为了解决该问题，有时使用如下硬掩模法：向实际想要形成的图案膜与光致抗蚀剂膜之间插入钛系、硅系的膜(以下，称为“硬掩模”)，利用干蚀刻将光致抗蚀图案暂时转印至硬掩模，之后，以该硬掩模作为蚀刻掩模，利用干蚀刻将图案转印至实际想要形成的膜。该方法有如下优点：可以更换将硬掩模进行蚀刻时的气体和将实际想要形成的膜进行蚀刻时的气体，将硬掩模进行蚀刻时，可以选择采用与光致抗蚀剂的选择比的气体，将实际的膜进行蚀刻时，可以选择采用与硬掩模的选择比的气体，因此，可以利用薄的光致抗蚀剂形成图案。另外，进行与基板的连接的接触插头使用包含钨的材料。

伴随着设计规则的微细化，晶体管的栅极绝缘膜的薄膜化接近极限，栅极绝缘膜开始使用高介电常数膜。该高介电常数膜的栅极材料中，利用以往使用的多晶硅难以控制阈值电压，因此有时使用包含钛、钨的材料。另外，铝布线中，连接不同层的布线的接触插头使用包含钨的材料。

如此，去除干蚀刻残渣、光致抗蚀剂的工序中，硬掩模、Low-k膜、包含钨的材料、铜、铜合金露出，因此，用氧等离子体去除干蚀刻残渣、光致抗蚀剂的情况下，硬掩模、Low-k膜、包含钨的材料、铜、铜合金暴露于氧等离子体等而受到损伤，产生电特性的明显劣化、之后的制造工序中产生不良情况。因此，要求抑制这些材料的损伤、且与氧等离子体工序同等程度地去除干蚀刻残渣、光致抗蚀剂。

利用清洗液的处理中，已知通过使用强碱系的清洗液、包含氧化剂的清洗液，从而可以去除干蚀刻残渣、光致抗蚀剂。强碱系的化学溶液也有时能够去除残渣，但与包含氧化剂的清洗液相比时，干蚀刻残渣、光致抗蚀剂的去除性差。另一方面，包含氧化剂的清洗液在干蚀刻残渣、光致抗蚀剂的去除性方面优异，但与包含钛、钨的材料发生液体接触时，会对包含钛、钨的材料激烈地造成损伤。因此，期望能够有效地去除干蚀刻残渣、光致抗蚀剂、且对包含钛的材料或包含钨的材料不造成损伤的包含氧化剂的清洗液。进而，期望在包含钛、钨的材料的基础上、对铜、铜合金不造成损伤的包含氧化剂的清洗液。

专利文献1中提出了，利用包含氧化剂、季铵氢氧化物、烷醇胺、碱金属氢氧化物和水的清洗液进行的布线形成方法。然而，利用该清洗液虽然能够抑制Low-k膜的损伤、且去除残渣，但是无法抑制包含钛的材料的损伤。因此，该清洗液无法用于抑制包含钛的材料和Low-k膜的损伤、去除干蚀刻残渣的本申请目的的半导体元件的清洗(参照比较例19、20)。