抑制了包含钽的材料的损伤的半导体元件的清洗液、及使用其的清洗方法技术

根据本发明专利技术，可以提供一种去除半导体元件表面的光致抗蚀剂和干蚀刻残渣的清洗方法，其特征在于，所述半导体元件具有Low‑k膜和包含10原子％以上的钽的材料，所述清洗方法使用包含过氧化氢0.002～50质量％、碱土金属化合物0.001～1质量％、碱和水的清洗液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抑制了包含钽的材料的损伤的半导体元件的清洗液、及使用其的清洗方法
本专利技术涉及：在半导体元件的制造工序中抑制低介电常数膜和包含钽的材料的损伤、去除被处理物表面的光致抗蚀剂和干蚀刻残渣的清洗液、及使用其的清洗方法。
技术介绍
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，并对其实施选择性地曝光、显影处理，制作期望的光致抗蚀剂图案。接着，以该光致抗蚀剂图案作为掩模，对层间绝缘膜实施干刻蚀处理，从而在该薄膜上形成期望的图案。而且，一般采用的是，将光致抗蚀剂图案和通过干刻蚀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、使用清洗液的清洗等完全去除之类的一系列工序。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。铜与层间绝缘膜的密合性不充分，而且若铜与层间绝缘膜相接，则铜向层间绝缘膜经时地扩散。为了改善这些问题，通常采用如下方法：在铜与层间绝缘膜之间插入包含被称为势垒金属的钽的材料的膜。另外，随着设计规则的微细化，晶体管的栅极的构成从氧化硅和多晶硅的组合逐渐变更为高介电常数材料和金属的组合。作为该金属，有时使用包含钽的材料。利用氧等离子体去除光致抗蚀剂、干蚀刻残渣的情况下，发生Low-k膜被暴露于氧等离子体等而受到损伤、电特性明显劣化的问题。另外，包含钽的材料被暴露于氧等离子体等而受到损伤，在之后的制造工序发生不良情况。因此，在使用Low-k膜和包含钽的材料的半导体元件(图1)的制造中，要求抑制Low-k膜和包含钽的材料的损伤的同时，与氧等离子体工序同等程度地去除光致抗蚀剂和干蚀刻残渣。已知利用清洗液的处理中，通过使用含过氧化氢且强碱性的清洗液可以去除光致抗蚀剂和干蚀刻残渣。含过氧化氢且强碱性的清洗液去除光致抗蚀剂和干蚀刻残渣的去除性优异，但与包含钽的材料接液时，导致包含钽的材料激烈地受到损伤。因此，期望能够有效地去除光致抗蚀剂和干蚀刻残渣、包含钽的材料不受到损伤的、含过氧化氢且强碱性的清洗液、及使用其的清洗方法。专利文献1中提出了，利用包含碱、WzMXy(式中，M为选自由Si、Ge、Sn、Pt、P、B、Au、Ir、Os、Cr、Ti、Zr、Rh、Ru和Sb组成的组中的金属；X为选自由F、Cl、Br和I组成的组中的卤化物；W为选自H、碱或碱土金属和不含金属离子的氢氧化物碱基部分；y相对应金属卤化物而为4～6的数；而且z为1、2或3的数)的清洗液的布线形成方法。专利文献1记载的清洗方法中，既无法去除光致抗蚀剂，也无法抑制Low-k膜的损伤，因此不能在本目的中使用(参照比较例8)。另外，本专利技术的清洗方法所使用的清洗液中，专利文献1记载的配混有WzMXy的清洗液代替为了抑制包含钽的材料的损伤而配混的碱土金属化合物，会导致包含钽的材料和Low-k膜受到损伤(参照比较例9)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2007-510307号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于，提供在半导体元件的制造工序中抑制低介电常数膜和包含钽的材料的损伤、去除被处理物表面的光致抗蚀剂和干蚀刻残渣的清洗液、及使用其的清洗方法。用于解决问题的方案根据本专利技术，可以解决上述课题。即，本专利技术如以下。＜1＞一种去除半导体元件表面的光致抗蚀剂和干蚀刻残渣的清洗方法，其特征在于，所述半导体元件具有Low-k膜和包含10原子％以上的钽的材料，所述清洗方法使用包含过氧化氢0.002～50质量％、碱土金属化合物0.001～1质量％、碱和水的清洗液。＜2＞根据上述＜1＞所述的清洗方法，其中，前述清洗液的pH值为7～14。＜3＞根据上述＜1＞或＜2＞所述的清洗方法，其中，前述包含10原子％以上的钽的材料为选自由氧化钽、氮化钽和钽组成的组中的至少1种。＜4＞根据上述＜1＞～＜3＞中任一项所述的清洗方法，其中，前述碱土金属化合物为选自由钙化合物、锶化合物和钡化合物组成的组中的至少1种。＜5＞根据上述＜1＞～＜4＞中任一项所述的清洗方法，其中，前述碱的含量为0.1～20质量％。＜6＞根据上述＜1＞～＜5＞中任一项所述的清洗方法，其中，前述碱为选自由氢氧化钾、乙酸钾、碳酸钾、磷酸钾、氨、四甲基氢氧化铵、三乙胺、乙醇胺和1-氨基-2-丙醇组成的组中的至少1种。＜7＞一种去除半导体元件表面的光致抗蚀剂和干蚀刻残渣的清洗液，其特征在于，所述半导体元件具有Low-k膜和包含10原子％以上的钽的材料，所述清洗液包含过氧化氢0.002～50质量％、碱土金属化合物0.001～1质量％、碱和水。＜8＞根据上述＜7＞所述的清洗液，所述清洗液的pH值为7～14。＜9＞根据上述＜7＞或＜8＞所述的清洗液，其中，前述包含10原子％以上的钽的材料为选自由氧化钽、氮化钽和钽组成的组中的至少1种。＜10＞根据上述＜7＞～＜9＞中任一项所述的清洗液，其中，前述碱土金属化合物为选自由钙化合物、锶化合物和钡化合物组成的组中的至少1种。＜11＞根据上述＜7＞～＜10＞中任一项所述的清洗液，其中，前述碱的含量为0.1～20质量％。＜12＞根据上述＜7＞～＜11＞中任一项所述的清洗液，其中，前述碱为选自由氢氧化钾、乙酸钾、碳酸钾、磷酸钾、氨、四甲基氢氧化铵、三乙胺、乙醇胺和1-氨基-2-丙醇组成的组中的至少1种。专利技术的效果根据本专利技术的清洗液及使用其的清洗方法，在半导体元件的制造工序中抑制Low-k膜和包含钽的材料的损伤、选择性地去除被处理物表面的光致抗蚀剂和干蚀刻残渣成为可能，可以成品率良好地制造高精度、高品质的半导体元件。附图说明图1为示出光致抗蚀剂和干蚀刻残渣去除前的半导体元件的包含铜和铜的势垒金属钽的结构的一例的示意性剖视图。图2为示出光致抗蚀剂和干蚀刻残渣去除前的半导体元件的一例的示意性剖视图。具体实施方式本专利技术的清洗液及使用其的清洗方法在制造半导体元件的清洗工序中使用，此时，能够以充分满足的程度清洗、去除光致抗蚀剂和干蚀刻残渣，并且可以抑制Low-k膜和包含钽的材料的损伤。本专利技术的清洗液所应用的半导体元件中所含的包含钽的材料为包含10原子％以上的钽的材料，该钽的原子组成百分率优选为15原子％以上、更优选为20原子％以上、进一步优选为25原子％以上、特别优选为30原子％以上。包含钽的材料的具体例为氧化钽、氮化钽、钽等。然而，包含钽的材料只要为包含10原子％以上的钽的材料，就不限定于这些。本专利技术中，钽的含量利用X射线光电子能谱法(XPS)的离子溅射法，测定作为对象的包含钽的材料的钽原子的构成比，从而可以进行考察。有时因包含钽的材料的表面附近被氧化，而使氧原子的构成比高于材料的内部。因此，可以利用离子溅射对包含钽的材料的表面进行蚀刻直至钽和氧的原子的构成比达到一定，测定因离子溅射而露出的包含钽的材料的内部的钽原子的构成比。作为测定装置，可以使用全自动XPS分析装置K-Alpha(ThermoFisherScientificCo.,Ltd.制)。本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除半导体元件表面的光致抗蚀剂和干蚀刻残渣的清洗方法，其特征在于，所述半导体元件具有Low‑k膜和包含10原子％以上的钽的材料，所述清洗方法使用包含过氧化氢0.002～50质量％、碱土金属化合物0.001～1质量％、碱和水的清洗液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.13 JP 2014-2306351.一种去除半导体元件表面的光致抗蚀剂和干蚀刻残渣的清洗方法，其特征在于，所述半导体元件具有Low-k膜和包含10原子％以上的钽的材料，所述清洗方法使用包含过氧化氢0.002～50质量％、碱土金属化合物0.001～1质量％、碱和水的清洗液。2.根据权利要求1所述的清洗方法，其中，所述清洗液的pH值为7～14。3.根据权利要求1或2所述的清洗方法，其中，所述包含10原子％以上的钽的材料为选自由氧化钽、氮化钽和钽组成的组中的至少1种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的清洗方法，其中，所述碱土金属化合物为选自由钙化合物、锶化合物和钡化合物组成的组中的至少1种。5.根据权利要求1至4中任一项所述的清洗方法，其中，所述碱的含量为0.1～20质量％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的清洗方法，其中，所述碱为选自由氢氧化钾、乙酸钾、碳酸钾、磷酸钾、氨、四甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾家俊行，岛田宪司，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP