DE60301907T2 - Reinigungsmittel nach CMP-Gebrauch - Google Patents
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Technisches Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsflüssigkeit und insbesondere eine Reinigungsflüssigkeit für eine Halbleitersubstratoberfläche, auf der ein metallisches Verdrahtungsmaterial (insbesondere Cu) freiliegt.
- Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Reinigungsflüssigkeit, die zur Entfernung von Mikropartikeln und Metallverunreinigungen verwendet wird, welche nach chemisch-mechanischem Polieren (nachfolgend als CMP bezeichnet), insbesondere in einem Verfahren der Halbleiterherstellung, an der Oberfläche eines Halbleitersubstrats anhaften.
- Stand der Technik
- Einhergehend mit der zunehmenden Integration integrierter Schaltungen besteht das Erfordernis einer strikten Kontrolle von Verunreinigungen, da Spurenmengen von Partikeln und Metallverunreinigungen einen großen Einfluss auf die Leistung und die Ausbeute eines Bauteils haben. Das bedeutet, dass eine strikte Kontrolle von Partikeln und Metallverunreinigungen, die an der Oberfläche eines Substrates anhaften, erforderlich ist, daher werden in jedem der Verfahren zur Halbleiterherstellung verschiedene Arten von Reinigungsflüssigkeiten verwendet.
- Als Reinigungsflüssigkeiten für Halbleitersubstrate werden im Allgemeinen Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid, AmmoniakWasserstoffperoxid-Wasser (SC-1), Salzsäure-Wasserstoffperoxid-Wasser (SC-2), verdünnte Fluorwasserstoffsäure usw. verwendet; die Reinigungsflüssigkeiten werden gemäß dem beabsichtigten Zweck einzeln oder in Kombination eingesetzt. In den jüngsten Jahren hat die CMP-Technik in Halbleiterher stellungsverfahren, wie z.B. die Planarisierung eines Isolierfilms, die Planarisierung eines Durchgangslochs und die Damascene-Verdrahtung, Einzug gehalten. Generell handelt es sich bei CMP um eine Technik, bei der ein Film durch Andrücken eines Wafers gegen ein Poliertuch, im Englischen als "buff" bezeichnet, und Rotierenlassen desselben planarisiert wird, dabei wird ein Polierschlamm zugeführt, bei dem es sich um eine Mischung aus abrasiven Partikeln und einem chemischen Agens handelt, so dass ein Zwischenlagenisolierfilm oder ein metallisches Material durch eine Kombination von chemischen und physikalischen Wirkungen poliert wird. Aus diesem Grunde ist das CMP-behandelte Substrat mit Partikeln und Metallverunreinigungen verunreinigt, hierzu gehören Aluminiumoxidpartikel und Siliciumdioxidpartikel (silica particles), die in großen Mengen in den Schleifpartikeln verwendet werden. Es ist daher erforderlich, vor dem anschließenden Prozess eine Reinigung durchzuführen, um diese Verunreinigungsstoffe vollständig zu entfernen. Als Reinigungsflüssigkeit zur Anwendung nach einer CMP-Behandlung wird herkömmlicher Weise ein wässrige Lösung eines Alkalis, wie Ammoniak, zur Entfernung von Partikeln verwendet. Zur Entfernung von metallischen Verunreinigungsstoffen wurden in JP, A, 10-72594 und JP, A, 11-131093 Verfahren vorgeschlagen, bei denen eine wässrige Lösung einer organischen Säure und ein Komplexbildner verwendet werden. Als eine Technik zur gleichzeitigen Entfernung von metallischen und partikulären Verunreinigungsstoffen wurde in JP, A, 2001-7071 eine wässrige Reinigungsflüssigkeit vorgeschlagen, in der eine organische Säure und eine oberflächenaktive Substanz kombiniert sind.
- In Fällen, bei denen CMP auf die Planarisierung von Zwischenlagenisolierfilmen und Durchgangslöcher beschränkt war, da kein Material mit geringer chemischer Beständigkeit auf der Oberfläche eines Substrats freilag, konnte eine Reinigung mit einer wässrigen Lösung von Ammoniumfluorid oder mit der oben genannten wässrigen Lösung einer organischen Säure durchgeführt werden. Jedoch ist die Damascene- Verdrahtungstechnik als Technik zur Erzeugung der Cu-Verdrahtung eingeführt worden, die zur Erhöhung der Antwortgeschwindigkeit von Halbleiterbauelementen notwendig ist, und gleichzeitig wurden Versuche unternommen, als Zwischenlagenisolierfilm einen organischen Film mit niedriger Permittivität, wie z.B. ein aromatisches Arylpolymer, einen Siloxanfilm wie MSQ (Methylsilsesquioxan) oder HSQ (Hydrogensilsesquioxan), einen porösen Siliciumdioxidfilm (silica film) etc., zu verwenden. Da diese Materialien über eine ungenügende chemische Beständigkeit verfügen, ist die Anwendung der oben erwähnten alkalischen Substanzen oder Fluoride als Reinigungsflüssigkeiten begrenzt.
- Andererseits ist zu erwarten, dass die Korrosion eines Isolierfilms von geringer Permittivität oder die Korrosion von Cu, die durch die oben erwähnte Zusammensetzung, bei welcher eine organische Säure Verwendung findet, verursacht wird, niedrig ist, und diese Zusammensetzung ist vorzuziehen. Das Verfahren zur Erzeugung von Cu-Verdrahtungen stellt jedoch vor neue Probleme. Eines dieser Probleme besteht darin, dass auch die Verwendung einer organischen Säure eine geringfügige Verätzung der Kupferoberfläche hervorruft. Ein weiteres Problem besteht darin, dass beim Damascene-Verfahren zur Einbettung von Kupferverdrahtungen Mikrokorrosionsdefekte im Kupfer auftreten. Hierbei werden Kupferverdrahtungen durch Beschichten von in einem Isolierfilm gebildeten Gräben mit einem Sperrmaterial wie Ta oder TaN, anschließendes Einbetten von Kupfer und Polieren und Entfernen – durch CMP – einer auf der Oberfläche gebildeten Kupfer-Deckschicht ("Blanket"-Kupfer) erzeugt. Es ist daher erforderlich, aus Polierschlämmen stammende Polierpartikel, durch das Polieren entstandenen Staub sowie Metallverunreinigungen zu entfernen, die nach dem CMP-Prozess an der Oberfläche des Substrates anhaften. Liegt die eingebettete Kupferverdrahtung jedoch frei, so kann durch den Kontakt mit einer sauren oder einen alkalischen chemischen Flüssigkeit eine keilförmige Mikrokorrosion des Kupfers an der Grenzfläche zwischen dem Kupfer und dem Sperrmetall wie Ta oder TaN verursacht werden, wo durch die Zuverlässigkeit eines Bauteils herabgesetzt wird. Als Begleiterscheinung der weiteren Miniaturisierung des Bauteils kann während des Prozesses der Erzeugung der Cu-Verdrahtung eine solche Grenzfläche zwischen der Kupferverdrahtung und dem Sperrmetall durch die Anwendung einer Reinigungsflüssigkeit freigelegt werden, und diese Korrosionsdefekte treten stärker hervor, wodurch die Leistung und die Qualität der elektrischen Eigenschaften herabgesetzt wird. Eine solche Korrosion wird als Seitenspalte oder -schlitz bezeichnet.
- Es ist bekannt, dass Seitenspalten durch eine wässrige Lösung einer organischen Säure wie Oxalsäure, Malonsäure oder Zitronensäure hervorgerufen werden können, welche üblicherweise als nichtkorrosiv erachtet werden.
- Ein weiteres Problem betrifft die Korrosion eines Verdrahtungsmaterials, das aus einer Kupferlegierung hergestellt ist, der eine andere Metallart beigefügt wurde. Die Kupferlegierung weist lokale Gebiete auf, in denen der andere Metalltyp mit dem Kupfer in Kontakt ist; diese Gebiete verursachen die gleichen Probleme wie die oben erwähnten Strukturen, bei denen das Sperrmetall, wie Ta, mit Kupfer in Kontakt ist. Das heißt, dass wenn eine solche Verdrahtung aus Kupferlegierung freiliegt, durch den Kontakt mit der organischen Säure, auch dann wenn eine herkömmliche wässrige Lösung einer organischen Säure verwendet wird, leicht ein Korrosion an der Grenzfläche zwischen dem Kupfer und der anderen Metallart hervorgerufen werden kann und dass Oberflächenrauheit, Seitenspalten und grubenförmige Korrosionsdefekte auf der Kupferlegierung verursacht werden können.
- JP, A, 2002-69495 offenbart eine Reinigungsflüssigkeit, die ein Reduktionsmittel enthält und einen pH-Wert von 3 bis 12 aufweist, als Reinigungsflüssigkeit, die in der Lage ist, Mikropartikel und metallische Verunreinigungen ohne Korrosion eines Verdrahtungsmaterials, wie Kupfer oder Wolfram, zu beseitigen. Jedoch, je höher der pH-Wert, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Seitenspalten und der Zersetzung des Reduktionsmittels. Außerdem besteht das Problem, dass eine Ammoniumverbindung eine Mikrokorrosion des Kupfers verursachen könnte.
- US-6156661-A und US-5981454-A offenbaren saure Zusammensetzungen zur Beseitigung chemischer Rückstände von Metall- oder dielektrischen Oberflächen, welche eine organische Säure und eine Puffersubstanz enthält.
- US-20010004633-A offenbart eine alkalische Reinigungslösung zur Reinigung mikroelektronischer Substrate, welche Gallussäure, Ascorbinsäure und Tetramethylammoniumhydroxid enthält.
- WO-03006205-A offenbart ebenfalls Zusammensetzungen zur Entfernung von Sperrschichten in chemischen Polierverfahren.
- Wie oben beschrieben, gibt es verschiedene Arten von Reinigungsflüssigkeiten, die für herkömmliche Verdrahtungsmaterialien und Zwischenlagenisolierfilme geeignet sind, jedoch existiert unter den gegenwärtigen Bedingungen keine Reinigungsflüssigkeit, die zugleich in der Lage ist, den oben erwähnten Bedarf an einem Halbleitersubstrat zu befriedigen, bei welchem beispielsweise eine Kupferverdrahtung freiliegt und das eine Struktur aufweist, bei der Kupfer mit einem unterschiedlichen Metalltyp in Kontakt ist.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Reinigungsflüssigkeit bereitzustellen, die hervorragende Eigenschaften bei der Entfernung von Mikropartikeln und Metallverunreinigungen, welche nach CMP an der Oberfläche eines Halbleitersubstrats anhaften, aufweist und die ein metallisches Verdrahtungsmaterial nicht korrodiert. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Reinigungsflüssigkeit, mit der metallische Verun reinigungen etc. von der Oberfläche eines Substrates entfernt werden können, ohne Korrosion und Seitenschlitze auf einer auf dem Substrat freiliegenden Cu-Oberfläche hervorzurufen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Reinigungsflüssigkeit, mit der metallische Verunreinigungen etc. von der Oberfläche eines Substrates, in welchem Kupfer mit einem Sperrmetall (z.B. Ta/TaN) in Kontakt ist oder bei dem eine Metallverdrahtung unter Verwendung einer Kupferlegierung erzeugt wurde, entfernt werden können, ohne Oberflächenrauheit, Seitenschlitze und grubenartige Korrosionsdefekte der Kupferlegierung hervorzurufen.
- Um die oben genannten Problem zu lösen, wurden seitens der Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive Untersuchungen durchgeführt. Hierbei wurde gefunden, dass mittels einer Kombination einer wässrigen Lösung einer organischen Säure wie Oxalsäure mit einer spezifischen Verbindung metallische Verunreinigungen etc. von der Oberfläche eines Substrates entfernt werden können, ohne die Oberfläche von Metallverdrahtungen zu korrodieren, und, überraschenderweise, ebenfalls das Auftreten von Seitenschlitzen – wobei es sich um Mikrokorrosionsdefekte im Kupfer handelt, die an der Grenzfläche zwischen Kupfer und Ta, TaN etc. hervorgerufen werden – unterdrückt werden kann, womit das Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht wurde.
- Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung, welche eine Art oder zwei oder mehrere Arten von aliphatischen Polycarbonsäuren und eine Art oder zwei oder mehrere Arten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glyoxylsäure, Ascorbinsäure, Glucose, Fructose, Lactose und Mannose umfasst, wobei die Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit einen pH-Wert von weniger als 3,0 aufweist.
- Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung, in welcher es sich bei der aliphatischen Polycarbonsäure um Oxalsäure, Malonsäure, Apfelsäure, Weinsäure oder Zitronensäure handelt.
- Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung, bei welcher die eingesetzte Menge an Glyoxylsäure, Ascorbinsäure, Glucose, Fructose, Lactose und Mannose 0,03 bis 5,0 Gew.-% beträgt.
- Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung, in welcher weiterhin eine oberflächenaktive Substanz enthalten ist.
- Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung, in welcher kein Ammoniak und keine basische organische Verbindung enthalten ist.
- Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung, welche bei einem Substrat angewendet wird, das eine Struktur aufweist, in der Cu mit einem anderen Metalltyp in Kontakt ist, wobei das Substrat nach dem CMP-Prozess eine Cu-Verdrahtung aufweist.
- Da die Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung eine aliphatische Polycarbonsäure und die oben erwähnte spezifische Verbindung enthält, können nach dem CMP-Prozess vorliegende Mikropartikel und metallische Verunreinigungen entfernt werden, ohne das Verdrahtungsmaterial zu korrodieren. Insbesondere tritt nicht nur keine Korrosion der Kupferverdrahtung auf, sondern es gibt auch keine Korrosion des Kupfers an der Grenzfläche zwischen dem Kupfer und der Schicht aus Sperrmetall, wie Ta oder TaN, welche entsteht, wenn Kupfer im Damascene-Verfahren eingebettet wird, und somit kann das Auftreten von Seitenspalten unterdrückt werden. Weiterhin ist es ebenfalls möglich, von einem Substrat, auf dem unter Verwendung einer Kupferlegierung eine Metallverdrahtung aufgebracht wurde, nach dem CMP-Vorgang vorliegende Mikropartikel und metallische Verunreinigungen zu entfernen, ohne Oberflächenrauheit, Seitenspalten und grubenartige Korrosionsdefekte in der Kupferlegierung hervorzurufen. Demzufolge kann ein exzellentes Substrat erhalten werden, dessen Leistung in Bezug auf seine elektrischen Eigenschaften unbeeinträchtigt ist, und zwar auch bei fortschreitender Miniaturisierung der Bauelemente.
-
1 zeigt einen Vergleich zwischen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung einer Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung und einer herkömmlichen Reinigungsflüssigkeit. Eine Cu-Verdrahtung wird erzeugt durch Abscheiden eines Cu-Films auf einem Sperrmetallfilm, der aus Ta oder TaN auf einem isolierenden Film gebildet wurde (oberes Diagramm), und durch Polieren und Entfernen der Kupfer-Deckschicht ("Blanket"-Kupfer) durch CMP. Auf der Substratoberfläche bleiben nach dem CMP-Prozess Rückstandspartikel und metallische Verunreinigungen zurück (mittleres Diagramm). Wird die Reinigung unter Verwendung der herkömmlichen Reinigungsflüssigkeit durchgeführt, so werden die Rückstandspartikel und metallischen Verunreinigungen zwar durch die Reinigung beseitigt, doch wird das Kupfer entlang der Grenzfläche zwischen dem Verdrahtungskupfer und dem Sperrmetall aufgelöst, so dass Seitenspalten entstehen (unten links). Wird die Reinigung jedoch unter Verwendung der Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt, so können die Rückstandspartikel und die metallischen Verunreinigungen ohne die Entstehung von Seitenspalten entfernt werden (unten rechts). - Darüber hinaus kann mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit insbesondere die Benetzbarkeit eines Zwischenlagenisolierfilms von geringer Permittivität bei Anwendung eines oberflächenaktiven Substanz verbessert werden.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt einen Vergleich zwischen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung einer Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung und einer herkömmlichen Reinigungsflüssigkeit. - AUSFÜHRUNGSMODI DER ERFINDUNG
- Die erfindungsgemäße Reinigungsflüssigkeitszusammensetzung zur Post-CMP-Anwendung enthält eine Art oder zwei oder mehrere Arten von aliphatischen Polycarbonsäuren und eine Art oder zwei oder mehrere Arten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glyoxylsäure, Ascorbinsäure, Glucose, Fructose, Lactose und Mannose und weist einen pH-Wert von weniger als 3,0 auf. Die Zusammensetzung ist insbesondere geeignet für die Entfernung von Mikropartikeln und von metallischen Verunreinigungen, die an der Oberfläche eines Substrates anhaften, das eine Struktur aufweist, in welcher Kupfer mit einer anderen Art von Metall, beispielsweise einem Sperrmetall wie Ta oder TaN, in Kontakt ist, oder die an der Oberfläche eines Substrates anhaften, das eine Kupferlegierung aufweist, der eine andere Art von Metall hinzugefügt wurde, wobei die Substrate ein Verdrahtungsmaterial aufweisen, dass nach dem CMP-Prozess frei liegt.
- Spezifische Beispiele für die aliphatische Polycarbonsäure, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit verwendet werden, sind Dicarbonsäuren, wie Oxalsäure und Malonsäure, sowie Oxipolycarbonsäuren, wie Weinsäure, Apfelsäure und Zitronensäure. Insbesondere weist Oxalsäure eine gute Fähigkeit zur Entfernung von Metallverunreinigungen auf, und sie wird in der vorliegenden Erfindung mit Vorzug als die aliphatische Polycarbonsäure eingesetzt.
- Die Konzentration der aliphatischen Polycarbonsäure in der Reinigungsflüssigkeit wird adäquat unter Berücksichtung beispielsweise der Löslichkeit, eines ausreichenden Reinigungs effektes und der Abscheidung von Kristallen bestimmt, sie beträgt jedoch vorzugsweise 0,01 bis 30 Gew.-% und mit größerem Vorzug 0,03 bis 10 Gew.-%.
- Als erfindungsgemäß verwendete Substanzen mit ausgezeichneter Wirkung in Bezug auf die Verhinderung der Korrosion der Metallverdrahtung und insbesondere in Bezug auf die Verhinderung des Auftretens von Seitenspalten in Kupfer sind unter anderem Glyoxylsäure, Ascorbinsäure, Glucose, Fructose, Lactose, Mannose zu nennen. Diese sind als Reduktionsmittel bekannt und enthalten in ihrer Struktur eine Ketongruppe, eine Aldehydgruppe oder eine Doppelbindung. Um die Korrosion von Metallverdrahtungen zu verhindern, wird üblicherweise Benzotriazol, Benzothiazol etc. verwendet. Es wird angenommen, dass diese Substanzen mit dem Metall reagieren und eine unlösliche Beschichtung auf der Oberfläche bilden, wodurch die Korrosion verhindert wird. Allerdings wird durch diese Maßnahmen in einem Gebiet, in dem Cu mit einem unterschiedlichen Metalltyp, wie Ta, in Kontakt ist, wie etwa bei der Cu-Damascene-Verdrahtung, keine ausreichende Funktion erzielt. Andererseits ist eine Verbindung wie Glyoxylsäure, Ascorbinsäure, Glucose, Fructose, Lactose oder Mannose nicht nur in der Lage, das Ätzen der Cu-Oberfläche sondern auch die Entstehung von Seitenspalten zu unterdrücken. Zwar besteht über diesen Mechanismus keine Klarheit, doch wird vermutet, dass diese Substanzen, da es sich bei ihnen um Reduktionsverbindungen handelt, selbst oxidiert werden, wodurch die Oxidation und Korrosion des Metalls verhindert wird. Zwar sind Amine wie Hydrazin und Hydroxylamin Reduktoren, doch zeigen sie eine Tendenz zur Beschleunigung der Bildung von Seitenspalten, und es können nicht alle Reduktionsmittel in der erfindungsgemäßen Reinigungsflüssigkeitszusammensetzung verwendet werden.
- Die Konzentration von Glyoxylsäure, Ascorbinsäure, Glucose, Fructose, Lactose oder Mannose beträgt vorzugsweise 0,0005 bis 10 Gew.-%, um eine ausreichende korrosionsverhindernde Wirkung zu erzielen, und mit größerem Vorzug 0,03 bis 5 Gew.-%.
- Die Reinigungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung kann eine oberflächenaktive Substanz enthalten, damit die Flüssigkeit in der Lage ist, Mikropartikel zu beseitigen und damit sie mit einem wasserabweisenden Film, wie einem Low-k-Film, kompatibel ist. Für diesen Zweck wird vorzugsweise ein nichtionisches oder anionisches Tensid verwendet.
- Die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes beträgt vorzugsweise 0,0001 bis 10 Gew.-%, um eine ausreichende partikelbeseitigende Wirkung zu erzielen, und mit größerem Vorzug 0,001 bis 5 Gew.-%.
- Die erfindungsgemäße Reinigungsflüssigkeit enthält vorzugsweise kein Ammoniak und keine basische organische Verbindung, wie ein Amin, die Korrosion hervorrufen könnten, so dass an der Grenzfläche, an der Kupfer mit einem anderen Metalltyp in Kontakt ist, keine Mikrokorrosion auftritt.
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung wird bei der Herstellung eines Halbleitersubstrats mit Metallverdrahtung zur Beseitigung von Mikropartikeln und metallischen Verunreinigungen verwendet, die nach dem CMP-Prozess an der Oberfläche des Substrates anhaften. Insbesondere ist die Zusammensetzung für Verdrahtungen aus Kupfer und Kupferlegierungen geeignet, welche eine schlechte chemische Beständigkeit aufweisen, da sie eine exzellente Leistungsfähigkeit bei der Entfernung von Verunreinigungen besitzt und da sie die Oberfläche nicht korrodiert.
- Beispiele
- Im Folgenden wird die Erfindung durch Vergleich von Beispielen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung mit Vergleichsbeispielen näher erläutert; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
- Reinigungstest
- Ein Siliciumsubstrat mit einem Oxidfilm wurde in eine Fe und Cu enthaltende wässrige Lösung eingetaucht, um es zu kontaminieren (Menge des Fe-Kontaminanten: 6 × 1013 Atome/cm2, Menge des Cu-Kontaminanten: 6 × 1012 Atome/cm2). Das Substrat wurde mit einer Reinigungsflüssigkeit, welche eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung (Vergleichsbeispiele 1 bis 7 und Beispiele 1 bis 12) aufwies, gewaschen, mit Wasser abgespült und getrocknet. Die Konzentrationen von Fe und Cu auf der Oberfläche wurden unter Verwendung eines Gesamtreflexions-Röntgenfluoreszenz-Systems gemessen, um die Reinigungsleistung zu bewerten (Tabelle 2).
- Waschbedingungen: 25°C, 3 min.
- Korrosionstest
- Ein Siliciumwafer, der einer Cu-Damascene-Verdrahtung unterzogen worden war, wurde in eine in Tabelle 1 gezeigte Reinigungsflüssigkeit (Vergleichsbeispiele 1 bis 7 und Beispiele 1 bis 12) bei 25°C 10 min eingetaucht, mit ultrareinem Wasser abgespült und getrocknet. Das Cu wurde mit einem Elektronenmikroskop (Tabelle 2) auf Korrosion untersucht (Oberflächenrauheit, Vorhandensein von Seitenspalten). TABELLE 1TABELLE 2
- *1 Einheiten × 1010 Atome/cm2, Menge des Kontaminanten 6 × 1013 Atome/cma
- *2 Einheiten × 1010° Atome/cm2, Menge des Kontaminanten 6 × 1012 Atome/cm2
- *3 Rauheit der Cu-Oberfläche A: nicht rau, B: etwas rau, C: rau
- *4 Seitenspalten A: keine, C: Seitenspalten vorhanden Glyoxylsäure, Ascorbinsäure, Glucose, Fructose, Lactose und Mannose können eine Korrosion der Cu-Oberfläche und das Auftreten von Seitenspalten, bei denen es sich um Mikrokorrosionsdefekte handelt, verhindern, ohne die Fähigkeit der aliphatischen Polycarbonsäure zur Entfernung von Metall zu beeinträchtigen.
- Wirkungen der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung verfügt über exzellente Eigenschaften bei der Entfernung von Mikropartikeln und metallischen Verunreinigungen, die nach dem CMP-Prozess an einem Halbleitersubstrat anhaften, sowie bei der Unterdrückung der Korrosion eines Verdrahtungsmaterials. Insbesondere lassen sich die oben genannten Wirkungen auch dann in ausreichendem Maße erzielen, wenn Kupfer als Verdrahtungsmaterial verwendet wird, und das Auftreten von Seitenspalten, bei denen es sich um Mikrokorrosionsdefekte handelt, kann unterdrückt werden. Weiterhin verfügt die erfindungsgemäße Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung über exzellente Eigenschaften bei der Unterdrückung von Oberflächenrauheit, Seitenspalten und grubenartigen Korrosionsdefekten der Kupferlegierung. Es ist somit möglich, ein exzellentes Substrat zu erhalten, dessen Leistung in Bezug auf seine elektrischen Merkmale auch bei fortschreitender Miniaturisierung unbeeinträchtigt bleibt.
Claims (6)
- Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung, umfassend eine Art oder zwei oder mehrere Arten von aliphatischen Polycarbonsäuren und eine Art oder zwei oder mehrere Arten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glyoxylsäure, Ascorbinsäure, Glucose, Fructose, Lactose und Mannose, wobei die Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit einen pH-Wert von weniger als 3,0 aufweist.
- Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung nach Anspruch 1, in welcher es sich bei der aliphatischen Polycarbonsäure um Oxalsäure, Malonsäure, Apfelsäure, Weinsäure oder Zitronensäure handelt.
- Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die eingesetzte Menge an Glyoxylsäure, Ascorbinsäure, Glucose, Fructose, Lactose und Mannose 0,03 bis 5,0 Gew.-% beträgt.
- Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in welcher weiterhin eine oberflächenaktive Substanz enthalten ist.
- Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher kein Ammoniak und keine basische organische Verbindung enthalten ist.
- Zusammensetzung für eine Reinigungsflüssigkeit zur Post-CMP-Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche bei einem Substrat angewendet wird, das eine Struktur aufweist, in der Cu mit einem anderen Metall in Kontakt ist, wobei das Substrat nach dem CMP-Prozess eine Cu-Verdrahtung aufweist.
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