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JP2010050377A - Cleaning agent for semiconductor substrate surfaces, and method of cleaning semiconductor device using the same - Google Patents

Cleaning agent for semiconductor substrate surfaces, and method of cleaning semiconductor device using the same Download PDF

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JP2010050377A
JP2010050377A JP2008215202A JP2008215202A JP2010050377A JP 2010050377 A JP2010050377 A JP 2010050377A JP 2008215202 A JP2008215202 A JP 2008215202A JP 2008215202 A JP2008215202 A JP 2008215202A JP 2010050377 A JP2010050377 A JP 2010050377A
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JP
Japan
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acid
cleaning
cleaning agent
semiconductor device
semiconductor substrate
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP2008215202A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Nishiwaki
良典 西脇
Tadashi Inaba
正 稲葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

【課題】半導体デバイス製造工程における平坦化研磨工程後の洗浄工程に用いられる洗浄剤であって、半導体デバイス表面、特に、表面に銅配線が施された半導体デバイスの表面を、銅配線の腐食を引き起こすことなく、有機物汚染、パーティクル汚染を、短時間で除去することができ、基板表面を高清浄化しうる洗浄剤及びそれを用いた洗浄方法を提供する。
【解決手段】表面に銅配線が施された半導体デバイスの製造工程における化学的機械的研磨工程の後に用いられる洗浄剤であって、シクロヘキシル基を有する化合物を含有する半導体表面用洗浄剤。
【選択図】なし
A cleaning agent used in a cleaning process after a planarization polishing process in a semiconductor device manufacturing process, which corrodes copper wiring on a surface of a semiconductor device, in particular, a surface of a semiconductor device having copper wiring applied to the surface. Provided are a cleaning agent that can remove organic contamination and particle contamination in a short time without causing it, and can highly clean a substrate surface, and a cleaning method using the same.
A cleaning agent for a semiconductor surface, comprising a compound having a cyclohexyl group, which is used after a chemical mechanical polishing step in a manufacturing process of a semiconductor device having a copper wiring on the surface.
[Selection figure] None

Description

本発明は、半導体デバイスの製造工程における化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing:以後「CMP」と呼ぶ)による平坦化工程後の半導体デバイスの洗浄に使用される洗浄剤及びそれを用いた半導体デバイスの洗浄方法に関する。   The present invention relates to a cleaning agent used for cleaning a semiconductor device after a planarization step by chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as “CMP”) in a manufacturing process of a semiconductor device, and a semiconductor device using the same. This relates to the cleaning method.

マイクロプロセッサー、メモリー、CCDなどの半導体デバイスや、TFT液晶などのフラットパネルディスプレイデバイスの製造工程では、シリコンや酸化シリコン(SiO)、ガラス等の基板表面に10〜100nm程度の微細な寸法でパターン形成や薄膜形成を行っており、製造の各工程において該基板表面の微量な汚染を低減することが極めて重要な課題となっている。 In the manufacturing process of semiconductor devices such as microprocessors, memories, and CCDs, and flat panel display devices such as TFT liquid crystals, patterns with a fine dimension of about 10 to 100 nm are formed on the surface of a substrate such as silicon, silicon oxide (SiO 2 ), or glass. Formation of thin films and thin film formation are being performed, and it is an extremely important issue to reduce a small amount of contamination on the surface of the substrate in each manufacturing process.

基板表面の汚染の中でも特にパーティクル汚染、有機物汚染及び金属汚染はデバイスの電気的特性や歩留まりを低下させるため、次工程に持ち込む前に極力低減する必要がある。このような汚染の除去には、洗浄液による基板表面の洗浄が一般的に行われている。しかしながら、高い洗浄性能を追及することで反応性の高い化合物を用いると、銅配線の腐食が発生し、デバイスの信頼性に対して大きな問題となる。したがって、高清浄な表面を、副作用なしで、短時間で再現性よく、低コストで洗浄することが求められる。この要求レベルは、近年のデバイスの高集積化、低価格化と共に益々厳しくなっている。   Among contaminations on the substrate surface, particle contamination, organic contamination, and metal contamination reduce the electrical characteristics and yield of the device, so it is necessary to reduce them as much as possible before bringing them into the next process. In order to remove such contamination, the substrate surface is generally cleaned with a cleaning liquid. However, if a highly reactive compound is used by pursuing high cleaning performance, corrosion of the copper wiring occurs, which poses a major problem for device reliability. Therefore, it is required to clean a highly clean surface with no side effects, in a short time with good reproducibility, and at low cost. This required level is becoming increasingly severe with the recent high integration and low price of devices.

半導体集積回路(以下LSIと記す)で代表される半導体デバイスの製造においては、基板上に絶縁膜や金属膜等の層を多層積層した多層積層構造が形成される。近年、デバイスの高速化・高集積化のために、配線として抵抗値の低い新金属材料(Cu等)、層間絶縁膜として低誘電率(Low−k)材料が用いられ、比誘電率が3.5〜2.0程度の低誘電率層間膜(例えば、有機ポリマー系、メチル基含有シリカ系、H−Si含有シリカ系、SiOF系、ポーラスシリカ系、ポーラス有機系等)等を含む層間絶縁膜(ILD膜)や配線に用いられる銅などの金属膜を堆積後、生じた凹凸をCMPによって平坦化処理を行い、平坦となった面の上に新たな配線を積み重ねて行く工程が一般に行われる。   In the manufacture of a semiconductor device typified by a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as LSI), a multilayer stacked structure in which layers such as insulating films and metal films are stacked on a substrate is formed. In recent years, a new metal material (Cu, etc.) having a low resistance value is used as a wiring and a low dielectric constant (Low-k) material is used as an interlayer insulating film in order to increase the speed and integration of devices, and the relative dielectric constant is 3 Interlayer insulation including low dielectric constant interlayer film of about 5 to 2.0 (for example, organic polymer type, methyl group-containing silica type, H-Si containing silica type, SiOF type, porous silica type, porous organic type, etc.) After depositing a film (ILD film) or a metal film such as copper used for wiring, the process of flattening the resulting irregularities by CMP and stacking new wiring on the flattened surface is generally performed. Is called.

工程間の洗浄には、従来は、酸性またはアルカリ性溶液と、過酸化水素と、を混合したRCA洗浄が用いられてきた。これらの洗浄剤によれば、絶縁膜上に付着した除去すべき不動態としての酸化銅のみならず、配線の金属銅をも溶解してしまい、配線の腐食や断線を引き起こす懸念があり好ましくない。また、低誘電率絶縁膜の多くは表面が疎水性のため、洗浄液をはじいてしまうことから清浄性が低下してしまう。さらにCMP工程後の洗浄においては、CMPに使用するスラリー(研磨粒子)が配線や低誘電率絶縁膜の表面に残存し、汚染するという問題があった。   Conventionally, RCA cleaning in which an acidic or alkaline solution and hydrogen peroxide are mixed has been used for cleaning between processes. According to these cleaning agents, not only the copper oxide as a passivation to be removed adhered on the insulating film but also the metal copper of the wiring is dissolved, which may cause corrosion and disconnection of the wiring. . In addition, since many of the low dielectric constant insulating films have a hydrophobic surface, the cleaning liquid is repelled and the cleanliness is deteriorated. Further, in the cleaning after the CMP process, there is a problem that the slurry (abrasive particles) used in the CMP remains on the surface of the wiring and the low dielectric constant insulating film and is contaminated.

研磨工程後に半導体デバイス表面に付着、残存したパーティクルの除去には、半導体表面とパーティクルとが静電的に反発し合うアルカリ性の洗浄剤が一般に有効であるとされており、例えば、特定の界面活性剤とアルカリ又は有機酸を含む洗浄剤が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、これらの洗浄剤では、基板表面に付着した、被研磨体に起因する金属や基板材料、さらには、有機物残渣や砥粒微粒子などを効率よく除去するといった観点からは、更なる改良が望まれていた。   In order to remove particles adhering to and remaining on the surface of the semiconductor device after the polishing process, an alkaline cleaning agent in which the semiconductor surface and the particles are electrostatically repelled is generally effective. A cleaning agent containing an agent and an alkali or organic acid has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, these cleaning agents are expected to be further improved from the viewpoint of efficiently removing the metal and substrate material resulting from the object to be polished and the organic residue and abrasive particles adhering to the substrate surface. It was rare.

また、有機物残渣や砥粒微粒子などを効率よく除去するといった観点から、特定の有機酸および界面活性剤を含む酸性の洗浄液が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。しかしこれらの洗浄液では、疎水性の低誘電率絶縁膜や、銅配線を施した半導体デバイス表面を銅配線の腐食や酸化を抑制しつつ、表面の不純物を効果的に除去しうるといった観点からは、更なる改良が望まれていた。   Further, from the viewpoint of efficiently removing organic residues and abrasive fine particles, an acidic cleaning liquid containing a specific organic acid and a surfactant has been proposed (for example, see Patent Document 2). However, with these cleaning solutions, it is possible to effectively remove impurities on the surface while suppressing corrosion and oxidation of copper wiring on the surface of a semiconductor device with a hydrophobic low dielectric constant insulating film or copper wiring. Further improvements were desired.

上記観点から、ベンゾトリアゾールのような腐食防止効果のある素材を添加し、銅配線の腐食を低減させる洗浄剤も提案されているが(例えば、特許文献3参照。)、残渣等の不純物除去、または銅表面に残存する保護膜による影響の観点からはあまり好ましくない。   From the above viewpoint, a cleaning agent that reduces corrosion of copper wiring by adding a material having an anticorrosive effect such as benzotriazole has also been proposed (see, for example, Patent Document 3), but removal of impurities such as residues, Or it is not so preferable from the viewpoint of the influence of the protective film remaining on the copper surface.

したがって疎水性の低誘電率絶縁膜や、銅配線を施した半導体デバイス表面を、銅配線の腐蝕や酸化を抑制しつつ、表面の不純物を効果的に除去しうる洗浄剤が求められているのが現状である。
特開2003−289060号公報 特開平10−72594 特開2005−307187
Therefore, there is a demand for a cleaning agent that can effectively remove impurities on the surface of a hydrophobic low dielectric constant insulating film or a semiconductor device coated with copper wiring while suppressing corrosion and oxidation of the copper wiring. Is the current situation.
JP 2003-289060 A JP-A-10-72594 JP 2005-307187 A

上記問題点を考慮してなされた本発明の目的は、半導体デバイス製造工程における平坦化研磨工程後の洗浄工程に用いられる洗浄剤であって、半導体デバイス表面、特に、表面に銅配線が施された半導体デバイスの表面を、銅配線の腐食を引き起こすことなく、有機物汚染、パーティクル汚染を、短時間で除去することができ、基板表面を高清浄化しうる洗浄剤及びそれを用いた洗浄方法を提供することにある。   An object of the present invention made in consideration of the above problems is a cleaning agent used in a cleaning process after a planarization polishing process in a semiconductor device manufacturing process, in which a copper wiring is applied to the surface of a semiconductor device, in particular, the surface. Provided a cleaning agent and cleaning method using the same, which can remove organic contamination and particle contamination in a short time without causing copper wiring corrosion on the surface of the semiconductor device. There is to do.

本発明者は、上記のCMP工程後に用いられる洗浄剤に係る問題点について鋭意検討した結果、シクロヘキシル基を有する化合物を洗浄剤成分として用いることにより、問題を解決できることを見出して本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記の通りである。
As a result of intensive studies on the problems relating to the cleaning agent used after the CMP step, the present inventor has found that the problem can be solved by using a compound having a cyclohexyl group as a cleaning agent component, thereby completing the present invention. It came to.
That is, the present invention is as follows.

<1>表面に銅配線が施された半導体デバイスの製造工程における化学的機械的研磨工程の後に用いられる洗浄剤であって、シクロヘキシル基を有する化合物を含有する半導体基板表面用洗浄剤。
<2>前記シクロヘキシル基を有する化合物が、シクロヘキシルアミンまたはジシクロヘキシルアミンを部分構造として含む塩である前記<1>に記載の半導体基板表面用洗浄剤。
<1> A cleaning agent for a semiconductor substrate surface, comprising a compound having a cyclohexyl group, which is a cleaning agent used after a chemical mechanical polishing step in a manufacturing process of a semiconductor device having copper wiring on the surface.
<2> The cleaning agent for a semiconductor substrate surface according to <1>, wherein the compound having a cyclohexyl group is a salt containing cyclohexylamine or dicyclohexylamine as a partial structure.

<3>pHが5以下である前記<1>または<2>に記載の半導体基板表面用洗浄剤。
<4>少なくとも1種のポリカルボン酸を含有する前記<1>〜<3>のいずれかに記載の半導体基板表面用洗浄剤。
<3> The semiconductor substrate surface cleaning agent according to <1> or <2>, wherein the pH is 5 or less.
<4> The semiconductor substrate surface cleaning agent according to any one of <1> to <3>, which contains at least one polycarboxylic acid.

<5>前記ポリカルボン酸が、蓚酸、クエン酸、マロン酸、乳酸、マレイン酸、リンゴ酸、および酒石酸の群から選ばれる少なくとも1種である前記<4>に記載の半導体基板表面用洗浄剤。
<6>少なくとも1種の界面活性剤を含有する前記<1>〜<5>のいずれかに記載の半導体基板表面用洗浄剤。
<5> The semiconductor substrate surface cleaning agent according to <4>, wherein the polycarboxylic acid is at least one selected from the group consisting of oxalic acid, citric acid, malonic acid, lactic acid, maleic acid, malic acid, and tartaric acid. .
<6> The cleaning agent for a semiconductor substrate surface according to any one of <1> to <5>, which contains at least one surfactant.

<7>前記界面活性剤が、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、並びにアニオン性界面活性剤およびノニオン性界面活性剤の組み合わせの群から選ばれる少なくとも1種である前記<6>に記載の半導体基板表面用洗浄剤。
<8>半導体デバイスに形成された銅配線を、砥粒および酸化剤を含有する金属用研磨液を用いて化学的機械的研磨する工程と、該半導体デバイスの表面を、前記<1>〜<7>のいずれかに記載の半導体基板表面用洗浄剤で洗浄する工程と、を順次有する半導体デバイスの洗浄方法。
<7> In the above <6>, the surfactant is at least one selected from the group consisting of an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and a combination of an anionic surfactant and a nonionic surfactant. The semiconductor substrate surface cleaning agent as described.
<8> A step of chemically and mechanically polishing a copper wiring formed on a semiconductor device using a metal polishing liquid containing abrasive grains and an oxidant, and the surface of the semiconductor device in the above <1> to < And a step of cleaning with the semiconductor substrate surface cleaning agent according to any one of 7).

なお、本発明の洗浄剤が適用される被洗浄物である半導体デバイスは、半導体デバイス製造工程における化学的機械的研磨工程に付された基板であり、基材表面に金属配線が形成された単層基板、その表面に層間絶縁膜などを介して配線が形成されてなる多層配線基板のいずれでもよい。
本発明では、特に金属配線や低誘電率(Low−k)絶縁膜などを表面の一部あるいは全面に有する半導体デバイス用基板の洗浄に有用である。
A semiconductor device that is an object to be cleaned to which the cleaning agent of the present invention is applied is a substrate that has been subjected to a chemical mechanical polishing process in a semiconductor device manufacturing process. Either a layer substrate or a multilayer wiring substrate in which wiring is formed on the surface thereof via an interlayer insulating film or the like may be used.
The present invention is particularly useful for cleaning a semiconductor device substrate having a metal wiring, a low dielectric constant (Low-k) insulating film, or the like on a part of or the entire surface.

本発明の作用は明確ではないが以下のように推定される。
即ち、CMP後に用いる洗浄液への添加剤として、保護膜形成剤を含む洗浄液を用いると、疎水性の低誘電率絶縁膜や、銅配線を施した半導体デバイス表面を、銅配線の腐食や酸化を抑制しつつ効率よく洗浄できるという効果が期待される。
しかしながら近年の配線の微細化、多様なバリアメタル金属種やLow−k絶縁膜の適用に伴い、更なる腐食低減効果と洗浄性の向上の両立が期待されている。ベンゾトリアゾール(BTA)などの一般的な不動態膜形成剤では、銅金属配線表面にその成分が残存してしまい、有機酸と界面活性剤との併用においても、上述した腐食低減効果と洗浄性の向上の両立という効果が得られ難い。
本発明ではこのような不動態膜形成剤の代わりに、シクロヘキシル基を有する特定構造の化合物を適用することにより、低腐食および高清浄化の両立を達成したものである。
Although the operation of the present invention is not clear, it is estimated as follows.
That is, when a cleaning liquid containing a protective film forming agent is used as an additive to the cleaning liquid used after CMP, the hydrophobic low dielectric constant insulating film and the surface of the semiconductor device on which the copper wiring is applied are corroded and oxidized on the copper wiring. The effect that it can wash | clean efficiently while suppressing is anticipated.
However, with the recent miniaturization of wiring and the application of various types of barrier metal metals and low-k insulating films, it is expected that both the effect of reducing corrosion and the improvement of cleaning properties are achieved. In general passive film forming agents such as benzotriazole (BTA), the components remain on the surface of the copper metal wiring, and the above-described corrosion reduction effect and cleaning properties can be obtained even in the combined use of an organic acid and a surfactant. It is difficult to achieve the effect of improving both of the above.
In the present invention, instead of such a passive film forming agent, a compound having a specific structure having a cyclohexyl group is applied to achieve both low corrosion and high cleaning.

本発明によれば、半導体デバイスの製造工程における平坦化研磨工程後の洗浄工程に用いられる洗浄剤であって、半導体デバイス表面、特に、表面に銅配線が施された半導体デバイスの表面に存在する有機物汚染およびパーティクル汚染を、銅配線の腐食を引き起こすことなく、短時間で除去することができ、基板表面を高清浄化しうる洗浄剤及びそれを用いた洗浄方法を提供することができる。   According to the present invention, it is a cleaning agent used in a cleaning process after a planarization polishing process in a semiconductor device manufacturing process, and is present on the surface of a semiconductor device, in particular, on the surface of a semiconductor device in which copper wiring is applied to the surface. Organic substance contamination and particle contamination can be removed in a short time without causing corrosion of copper wiring, and a cleaning agent capable of highly cleaning the substrate surface and a cleaning method using the same can be provided.

以下、本発明の具体的態様について説明する。
本発明の洗浄剤は、シクロヘキシル基を有する化合物(以下、適宜特定シクロヘキシル化合物と称する)を含有することを特徴とし、半導体デバイス製造工程における化学的機械的研磨工程の後に、半導体デバイス、特に表面に銅配線が施されたデバイス表面を洗浄するのに好適に使用される。
以下、本発明の洗浄剤に含まれる各成分について順次説明する。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
The cleaning agent of the present invention is characterized by containing a compound having a cyclohexyl group (hereinafter, referred to as a specific cyclohexyl compound as appropriate). After the chemical mechanical polishing step in the semiconductor device manufacturing step, the cleaning agent is applied to the surface of the semiconductor device. It is suitably used for cleaning a device surface provided with a copper wiring.
Hereinafter, each component contained in the cleaning agent of the present invention will be sequentially described.

<シクロヘキシル基を有する化合物(特定シクロヘキシル化合物)>
本発明の洗浄剤は、シクロヘキシル基を有する化合物(特定シクロヘキシル化合物)を含有する。
<Compound having a cyclohexyl group (specific cyclohexyl compound)>
The cleaning agent of the present invention contains a compound having a cyclohexyl group (specific cyclohexyl compound).

本発明の特定シクロヘキシル化合物は、シクロヘキシル基を有する化合物であれば特に制限はないが、シクロヘキシル基の数としては、1つ〜4つが好ましく、より好ましくは1つ〜2つである。   The specific cyclohexyl compound of the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having a cyclohexyl group, but the number of cyclohexyl groups is preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 2.

また特定シクロヘキシル化合物は、シクロヘキシル基を有する塩の態様であることが好ましく、なかでもシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン塩またはジシクロヘキシルアミン塩であることがより好ましい。シクロヘキシルアミン塩およびジシクロヘキシルアミン塩としては例えば、シクロヘキシルアミンのカルボン酸塩、ジシクロヘキシルアミンのカルボン酸塩またはそれらの亜硝酸塩等が挙げられる。   The specific cyclohexyl compound is preferably in the form of a salt having a cyclohexyl group, and more preferably a cyclohexylamine, dicyclohexylamine, cyclohexylamine salt or dicyclohexylamine salt. Examples of the cyclohexylamine salt and dicyclohexylamine salt include cyclohexylamine carboxylate, dicyclohexylamine carboxylate, or nitrite thereof.

特定シクロヘキシル化合物としては、例えば以下の化合物が挙げられるが、本発明は何らこれらに限定されない。   Specific examples of the cyclohexyl compound include the following compounds, but the present invention is not limited to these.

Figure 2010050377
Figure 2010050377

上記具体例のなかでも、洗浄液への溶解性、腐食防止性能の観点から、DICHA−AA、CHA−CHC、DICHAN、DICHA−CHCが好ましい。   Among the above specific examples, DICHA-AA, CHA-CHC, DICHAN, and DICHHA-CHC are preferable from the viewpoints of solubility in a cleaning solution and corrosion prevention performance.

本発明の特定シクロヘキシル化合物の含有量は、半導体基板表面用洗浄剤の全質量に対して、0.000001質量%〜5質量%であり、好ましくは0.00001質量%〜4質量%であり、より好ましくは0.0001質量%〜3質量%であり、更に好ましくは0.001質量%〜2質量%である。
上記範囲とすることで、銅配線の腐食を引き起こすことなく、有機物汚染、パーティクル汚染を、短時間で除去することができ、基板表面を高清浄化しうることが可能である。
Content of the specific cyclohexyl compound of this invention is 0.000001 mass%-5 mass% with respect to the total mass of the cleaning agent for semiconductor substrate surfaces, Preferably it is 0.00001 mass%-4 mass%, More preferably, it is 0.0001 mass%-3 mass%, More preferably, it is 0.001 mass%-2 mass%.
By setting it as the said range, without causing corrosion of copper wiring, organic matter contamination and particle contamination can be removed in a short time, and the substrate surface can be highly purified.

本発明の洗浄剤において、特定シクロヘキシル化合物は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   In the cleaning agent of the present invention, the specific cyclohexyl compound may be used alone or in combination of two or more.

<ポリカルボン酸>
本発明の洗浄剤は、ポリカルボン酸を含有することが、金属不純物及び金属錯体除去の観点から好ましい。
<Polycarboxylic acid>
The cleaning agent of the present invention preferably contains a polycarboxylic acid from the viewpoint of removing metal impurities and metal complexes.

本発明におけるポリカルボン酸は、分子内に少なくとも2つのカルボキシル基を含む化合物及びそれらの塩であれば、いずれも使用することができるが、好ましくは分子内に2つ〜8つのカルボキシル基を含む化合物または塩であり、より好ましくは分子内に2つ〜6つのカルボキシル基を含む化合物または塩であり、更に好ましくは分子内に2つ〜4つのカルボキシル基を含む化合物または塩である。   The polycarboxylic acid in the present invention may be any compound and salt thereof containing at least two carboxyl groups in the molecule, but preferably contains 2 to 8 carboxyl groups in the molecule. It is a compound or salt, more preferably a compound or salt containing 2 to 6 carboxyl groups in the molecule, and still more preferably a compound or salt containing 2 to 4 carboxyl groups in the molecule.

本発明に使用しうるポリカルボン酸としては、例えば、蓚酸、マロン酸、マレイン酸、コハク酸等のジカルボン酸類;酒石酸、リンゴ酸、クエン酸などのオキシポリカルボン酸類:及びそれらの塩などが挙げられる。   Examples of the polycarboxylic acid that can be used in the present invention include dicarboxylic acids such as succinic acid, malonic acid, maleic acid, and succinic acid; oxypolycarboxylic acids such as tartaric acid, malic acid, and citric acid: and salts thereof. It is done.

上記ポリカルボン酸の中でも、素材の安全性、コスト、洗浄性能の観点からは、蓚酸、クエン酸、マロン酸、乳酸、マレイン酸、リンゴ酸、および酒石酸が好ましく、蓚酸、クエン酸、マレイン酸、リンゴ酸、および酒石酸がより好ましい。   Among the polycarboxylic acids, oxalic acid, citric acid, malonic acid, lactic acid, maleic acid, malic acid, and tartaric acid are preferable from the viewpoint of material safety, cost, and cleaning performance, and succinic acid, citric acid, maleic acid, Malic acid and tartaric acid are more preferred.

本発明の洗浄剤におけるポリカルボン酸の含有量としては、洗浄効率及び銅配線への影響の低減の両立という観点からは、洗浄剤の全質量に対して、0.005〜30質量%が好ましく、特に好ましくは0.01〜10質量%である。   The content of the polycarboxylic acid in the cleaning agent of the present invention is preferably 0.005 to 30% by mass with respect to the total mass of the cleaning agent, from the viewpoint of achieving both cleaning efficiency and a reduction in the influence on the copper wiring. Particularly preferably, the content is 0.01 to 10% by mass.

本発明の洗浄剤において、ポリカルボン酸は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で併用してもよい。   In the cleaning agent of the present invention, the polycarboxylic acid may be used alone or in combination of two or more at any ratio.

また本発明の洗浄剤は、ポリカルボン酸以外の他の有機酸を含有することができる。他の有機酸とは、水中で酸性(pH<7)を示す、ポリカルボン酸以外の有機化合物であって、カルボキシル基、スルホ基、フェノール性ヒドロキシル基、メルカプト基等の酸性の官能基を持つ有機化合物が挙げられる。
他の有機酸を用いる場合の含有量は、前記ポリカルボン酸に対して等量以下であることが好ましい。
Moreover, the cleaning agent of the present invention can contain organic acids other than polycarboxylic acids. Other organic acids are organic compounds other than polycarboxylic acids that show acidity (pH <7) in water, and have acidic functional groups such as carboxyl groups, sulfo groups, phenolic hydroxyl groups, and mercapto groups. An organic compound is mentioned.
The content when other organic acids are used is preferably equal to or less than the polycarboxylic acid.

<界面活性剤>
本発明の洗浄剤は、界面活性剤を含有するのが好ましい。
本発明に用いうる界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤または、それらの組合せからなる界面活性剤が挙げられる。
以下それぞれの界面活性剤について説明する。
<Surfactant>
The cleaning agent of the present invention preferably contains a surfactant.
Examples of the surfactant that can be used in the present invention include an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and a surfactant made of a combination thereof.
Each surfactant will be described below.

《アニオン性界面活性剤》
アニオン性界面活性剤としては、例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩が挙げられる。
カルボン酸塩として、石鹸、N−アシルアミノ酸塩、ポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンアルキルエーテルカルボン酸塩、アシル化ペプチド;
スルホン酸塩として、アルキルスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、N−アシルスルホン酸塩;
硫酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテル硫酸塩、アルキルアミド硫酸塩;
リン酸エステル塩として、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテルリン酸塩等を挙げることができる。
<Anionic surfactant>
Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt, and phosphate ester salt.
As carboxylates, soaps, N-acyl amino acid salts, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl ether carboxylates, acylated peptides;
As sulfonates, alkyl sulfonates, sulfosuccinates, α-olefin sulfonates, N-acyl sulfonates;
As sulfate salts, sulfated oils, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl allyl ether sulfates, alkyl amide sulfates;
Examples of phosphoric acid ester salts include alkyl phosphates, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl allyl ether phosphates.

また、本発明における好ましいアニオン性界面活性剤としては、分子中に芳香族環構造を少なくとも1つ有するものが挙げられ、芳香族環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、フェナントレン環、クリセン環またはピレン環等が挙げられる。   In addition, preferable anionic surfactants in the present invention include those having at least one aromatic ring structure in the molecule, and examples of the aromatic ring include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a tetracene ring, and a phenanthrene. Ring, chrysene ring, pyrene ring and the like.

本発明に好適に用いうるアニオン性界面活性剤の例としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩、アルキルナフタレンスルホン酸及びその塩、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸及びその塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸及びその塩、フェノールスルホン酸ホルマリン縮合物およびその塩、またはアリールフェノールスルホン酸ホルマリン縮合物およびその塩、等が挙げられる。   Examples of the anionic surfactant that can be suitably used in the present invention include, for example, alkylbenzene sulfonic acid and its salt, alkyl naphthalene sulfonic acid and its salt, alkyl diphenyl ether sulfonic acid and its salt, alkyl diphenyl ether disulfonic acid and its salt, Examples thereof include phenolsulfonic acid formalin condensate and salt thereof, or arylphenolsulfonic acid formalin condensate and salt thereof.

上記に列挙したアニオン性界面活性剤において、芳香族環に導入しうるアルキル基としては、直鎖型及び分岐型のいずれであってもよく、炭素数2〜30(好ましくは、炭素数3〜22)のアルキル基が好ましく、例えば、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。   In the anionic surfactants listed above, the alkyl group that can be introduced into the aromatic ring may be either linear or branched, and has 2 to 30 carbon atoms (preferably 3 to 3 carbon atoms). 22) is preferred, and examples thereof include propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl, nonyl, decyl, dodecyl, hexadecyl, octadecyl and the like.

また、これらのアニオン性界面活性剤が塩構造を採る場合、該塩構造としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、トリエタノールアミン塩、テトラメチルアンモニウム塩等が挙げられる。   Moreover, when these anionic surfactants take a salt structure, examples of the salt structure include sodium salt, potassium salt, ammonium salt, triethanolamine salt, tetramethylammonium salt and the like.

アニオン性界面活性剤のより具体的な例としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸、ジフェニルエーテルジスルホン酸、プロピルナフタレンスルホン酸、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム、ドデシルジフェニルエーテルスルホン酸アンモニウムが挙げられる。   More specific examples of the anionic surfactant include, for example, dodecylbenzenesulfonic acid, dodecyldiphenyletherdisulfonic acid, diphenyletherdisulfonic acid, propylnaphthalenesulfonic acid, triisopropylnaphthalenesulfonic acid, ammonium dodecylbenzenesulfonate, dodecyldiphenylethersulfone. An ammonium acid is mentioned.

本発明に用いうるアニオン性界面活性剤の他の例としては、分子内に芳香族環構造に加えて、例えば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、フルオロアルキル基、アセチレン基、水酸基などの置換基をさらに有する界面活性剤が挙げられる。そのより具体的な例としては、ポリオキシエチレントリスチリルフェニルエーテルフォスフェート、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、フェノールスルホン酸ホルマリン縮合物等が挙げられる。   Other examples of the anionic surfactant that can be used in the present invention include, in addition to the aromatic ring structure in the molecule, for example, polyoxyethylene group, polyoxypropylene group, fluoroalkyl group, acetylene group, hydroxyl group and the like. Surfactant which further has a substituent is mentioned. More specific examples include polyoxyethylene tristyryl phenyl ether phosphate, polyoxyethylene lauryl ether, phenolsulfonic acid formalin condensate and the like.

上記したアニオン性界面活性剤の中でも、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレントリスチリルフェニルエーテルフォスフェートがより好ましい。   Among the above-described anionic surfactants, dodecylbenzenesulfonic acid, dodecyldiphenyl ether disulfonic acid, polyoxyethylene lauryl ether, and polyoxyethylene tristyryl phenyl ether phosphate are more preferable.

アニオン性界面活性剤としては市販品を用いてもよく、例えば、ペレックスNBL(アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、花王(株)製)、ネオペレックスGS(ドデシルベンゼンスルホン酸、花王(株)製)、ネオペレックスGS‐15(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、花王(株)製)、ペレックスSS-L(アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウム、花王(株)製)、デモールNL(β‐ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩、花王(株)製)等を好適に用いることができる。   Commercially available products may be used as the anionic surfactant. For example, Perex NBL (sodium alkylnaphthalene sulfonate, manufactured by Kao Corporation), Neoperex GS (Dodecylbenzenesulfonic acid, manufactured by Kao Corporation), Neo Perex GS-15 (sodium dodecylbenzenesulfonate, manufactured by Kao Corporation), Perex SS-L (sodium alkyldiphenyl ether disulfonate, manufactured by Kao Corporation), demole NL (sodium of formalin condensate of β-naphthalene sulfonic acid) Salt, manufactured by Kao Corporation) and the like can be suitably used.

これらアニオン性界面活性剤は、本発明の洗浄剤に1種を単独で使用してもよいし、2種以上を任意の割合で併用してもよい。   One of these anionic surfactants may be used alone for the cleaning agent of the present invention, or two or more thereof may be used in combination at any ratio.

《ノニオン性界面活性剤》
ノニオン性界面活性剤としては、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられ、エーテル型として、ポリオキシエチレンアルキルおよびアルキルフェニルエーテル、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが挙げられる。
《Nonionic surfactant》
Nonionic surfactants include ether type, ether ester type, ester type, and nitrogen-containing type. As ether type, polyoxyethylene alkyl and alkylphenyl ether, alkylallyl formaldehyde condensed polyoxyethylene ether, polyoxyethylene Examples include polyoxypropylene block polymers and polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers.

エーテルエステル型として、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテルが挙げられる。
エステル型として、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエステル、プロピレングリコールエステル、ショ糖エステルが挙げられる。
含窒素型として、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミド等が挙げられる。
その他に、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが挙げられる。
Examples of the ether ester type include polyoxyethylene ether of glycerin ester, polyoxyethylene ether of sorbitan ester, and polyoxyethylene ether of sorbitol ester.
Examples of the ester type include polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester, polyglycerin ester, sorbitan ester, propylene glycol ester, and sucrose ester.
Examples of the nitrogen-containing type include fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene fatty acid amides, and polyoxyethylene alkylamides.
In addition, fluorine surfactants, silicone surfactants, and the like can be given.

これらノニオン性界面活性剤は、本発明の洗浄剤に1種を単独で使用してもよいし、2種以上を任意の割合で併用してもよい。   One of these nonionic surfactants may be used alone in the cleaning agent of the present invention, or two or more thereof may be used in combination at any ratio.

複数種の界面活性剤を含有する場合、2種以上のアニオン性界面活性剤を用いてもよく、また、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤を組み合わせて用いることもできる。   In the case of containing a plurality of kinds of surfactants, two or more kinds of anionic surfactants may be used, or an anionic surfactant and a nonionic surfactant may be used in combination.

本発明の洗浄剤における界面活性剤の含有量は、総量として、洗浄剤の1L中、0.001g〜10gとすることが好ましく、0.01g〜1gとすることがより好ましく0.02g〜0.5gとすることが更に好ましい。   The total content of the surfactant in the cleaning agent of the present invention is preferably 0.001 g to 10 g, more preferably 0.01 g to 1 g, and more preferably 0.02 g to 0 g in 1 L of the cleaning agent. More preferably, it is .5 g.

<キレート剤>
本発明の洗浄剤は、キレート剤を含有してもよい。
キレート剤としては、カルシウムやマグネシウムの沈澱防止剤である汎用の硬水軟化剤やその類縁化合物を用いることができ、必要に応じてこれらを2種以上併用してもよい。キレート剤の添加量は混入する多価金属イオンなどの金属イオンを封鎖するのに充分な量であればよく、一般的には、洗浄剤中に、5ppm〜10000ppm程度である。
<Chelating agent>
The cleaning agent of the present invention may contain a chelating agent.
As a chelating agent, a general-purpose hard water softening agent that is a precipitation inhibitor of calcium or magnesium or an analogous compound thereof can be used, and two or more of these may be used in combination as necessary. The addition amount of the chelating agent may be an amount sufficient to sequester metal ions such as mixed polyvalent metal ions, and is generally about 5 ppm to 10,000 ppm in the cleaning agent.

キレート剤としては、例えば、アミノカルボン酸類又はアミノカルボン酸塩、ポリアミノカルボン酸類又はポリアミノカルボン酸塩、モノアミノポリカルボン酸又はモノアミノポリカルボン酸塩が挙げられる。 The chelating agent, for example, aminocarboxylic acids or amino carboxylic acid salts, poly amino acids or polyamino acid salt include monoamino polycarboxylic acid acids or monoamino polycarboxylic acid salt.

アミノカルボン酸類としてはグリシン、L−アラニン、β−アラニン、L−2−アミノ酪酸、L−ノルバリン、L−バリン、L−ロイシン、L−ノルロイシン、L−イソロイシン、L−アロイソロイシン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、サルコシン、L−オルニチン、L−リシン、タウリン、L−セリン、L−トレオニン、L−アロトレオニン、L−ホモセリン、L−チロシン、3,5−ジヨード−L−チロシン、β−(3,4−ジヒドロキシフェニル)−L−アラニン、L−チロキシン、4−ヒドロキシ−L−プロリン、L−システィン、L−メチオニン、L−エチオニン、L−ランチオニン、L−シスタチオニン、L−シスチン、L−システィン酸、L−アスパラギン酸、L−グルタミン酸等が挙げられる。   Aminocarboxylic acids include glycine, L-alanine, β-alanine, L-2-aminobutyric acid, L-norvaline, L-valine, L-leucine, L-norleucine, L-isoleucine, L-alloisoleucine, L-phenylalanine , L-proline, sarcosine, L-ornithine, L-lysine, taurine, L-serine, L-threonine, L-allothreonine, L-homoserine, L-tyrosine, 3,5-diiodo-L-tyrosine, β- (3,4-dihydroxyphenyl) -L-alanine, L-thyroxine, 4-hydroxy-L-proline, L-cysteine, L-methionine, L-ethionine, L-lanthionine, L-cystathionine, L-cystine, L -Cystic acid, L-aspartic acid, L-glutamic acid, etc. are mentioned.

ポリアミノカルボン酸類としては、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等が挙げられる。
モノアミノポリカルボン酸類としてはN−2−ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、L−アスパラギン酸−N,N−二酢酸等を挙げることができ、さらには、これらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等を挙げることができる。
Examples of polyaminocarboxylic acids include diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA).
Examples of monoaminopolycarboxylic acids include N-2-hydroxyethyliminodiacetic acid, L-aspartic acid-N, N-diacetic acid, and further include ammonium salts and alkali metal salts thereof. Can do.

本発明の洗浄剤は水溶液である。即ち、前記した必須成分または所望により併用されるその他の成分が水系の溶媒中に溶解してなるものが好ましい。溶媒として使用される水としては、効果の観点から、それ自体、不純物を含まないか、その含有量を極力低減させた脱イオン水や超純水を用いることが好ましい。また、同様の観点から、水の電気分解によって得られる電解イオン水や、水に水素ガスを溶存させた水素水などを使用することもできる。   The cleaning agent of the present invention is an aqueous solution. That is, those obtained by dissolving the above-described essential components or other components used together as desired in an aqueous solvent are preferable. As the water used as the solvent, it is preferable to use deionized water or ultrapure water which does not contain impurities or has its content reduced as much as possible from the viewpoint of effect. From the same viewpoint, electrolytic ionic water obtained by electrolysis of water, hydrogen water in which hydrogen gas is dissolved in water, or the like can also be used.

〔洗浄剤のpH〕
本発明の洗浄剤のpHは、特に制限はなく、pH0.5〜12程度の範囲において、洗浄対称となるデバイスの特性、除去しようとする不純物の種類などにより、適宜選択して調整することができるが、被洗浄面(半導体デバイス用基板の表面)の腐食の防止、金属汚染の除去を充分行いうる観点から、pHは5以下であることが好ましい。洗浄液のpHは、より好ましくは1〜5であり、更に好ましくは1〜3である。
pHを上記範囲とすることで、銅金属表面へのパーティクルの吸着を抑制し、金属汚染の除去を充分に行うことができ、さらに銅金属表面の腐食を抑制することができる。
[PH of cleaning agent]
The pH of the cleaning agent of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected and adjusted in the range of about pH 0.5 to 12 depending on the characteristics of the device that is symmetrical to cleaning and the type of impurities to be removed. However, the pH is preferably 5 or less from the viewpoint of sufficiently preventing corrosion of the surface to be cleaned (the surface of the substrate for a semiconductor device) and sufficiently removing metal contamination. The pH of the cleaning liquid is more preferably 1 to 5, and still more preferably 1 to 3.
By adjusting the pH to the above range, adsorption of particles to the copper metal surface can be suppressed, metal contamination can be sufficiently removed, and corrosion of the copper metal surface can be further suppressed.

pH値は、有機酸を添加することにより調整することができる。有機酸としては、例えば、水溶性のものが望ましく、以下の群から選ばれたものがより適している。ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2−メチル酪酸、n−ヘキサン酸、3,3−ジメチル酪酸、2−エチル酪酸、4−メチルペンタン酸、n−ヘプタン酸、2−メチルヘキサン酸、n−オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、ジエチルヒドロキシルグリシン等を用いることができる。   The pH value can be adjusted by adding an organic acid. As the organic acid, for example, a water-soluble one is desirable, and one selected from the following group is more suitable. Formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid , N-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, Tartaric acid, citric acid, lactic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, diethylhydroxyglycine and the like can be used.

また、本発明の洗浄液においては、一般的なpH調整剤を使用することも可能であるが、金属、絶縁膜へのダメージや、無機アルカリ中の金属による汚染の観点からの観点から一般的なpH調整剤は使用しないことが好ましい。なお、ここでいうpH調整剤とは、例えば、酸では硝酸、硫酸などの無機酸、アルカリでは水酸化カリウム、アンモニアなどである。   Further, in the cleaning liquid of the present invention, a general pH adjuster can be used, but it is general from the viewpoint of damage to the metal and the insulating film and contamination from the metal in the inorganic alkali. It is preferable not to use a pH adjuster. The pH adjuster here is, for example, an inorganic acid such as nitric acid or sulfuric acid for an acid, or potassium hydroxide or ammonia for an alkali.

本発明の洗浄剤は、表面に金属又は金属化合物層、或いは、これらで形成された配線を有する半導体デバイス用基板の洗浄に好適に使用される。本発明の洗浄剤は、銅配線に対して腐食や酸化を生じさせる懸念が低いことから、銅配線を表面に有する半導体デバイス用基板の洗浄に特に好適に使用することができる。   The cleaning agent of the present invention is suitably used for cleaning a substrate for a semiconductor device having a metal or metal compound layer on the surface or wiring formed of these. The cleaning agent of the present invention is particularly suitable for cleaning a substrate for a semiconductor device having a copper wiring on the surface because the concern of causing corrosion or oxidation to the copper wiring is low.

以下、本発明の半導体デバイスの洗浄方法について説明する。
<洗浄方法>
本発明の半導体デバイスの洗浄方法は、上述した本発明の洗浄剤を用いることを特徴とするものであり、半導体デバイス製造における化学的機械的研磨工程(CMP工程)に引き続いて実施されるものである。
より詳細には本発明の半導体デバイスの洗浄方法は、半導体デバイスに形成された銅配線を、砥粒および酸化剤を含有する金属用研磨液を用いて化学的機械的研磨する工程と、該半導体デバイスの表面を、上述した本発明の半導体表面用洗浄剤で洗浄する工程と、を順次有するものである。
The semiconductor device cleaning method of the present invention will be described below.
<Washing method>
The semiconductor device cleaning method of the present invention is characterized by using the above-described cleaning agent of the present invention, and is performed subsequent to the chemical mechanical polishing step (CMP step) in semiconductor device manufacturing. is there.
More specifically, the semiconductor device cleaning method of the present invention includes a step of chemically and mechanically polishing a copper wiring formed on a semiconductor device using a metal-polishing liquid containing abrasive grains and an oxidizing agent, and the semiconductor. And sequentially cleaning the surface of the device with the semiconductor surface cleaning agent of the present invention described above.

通常、CMP工程は、研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨体である半導体デバイス用基板などの被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨する工程である。その後、実施される洗浄工程では、研磨を終了した半導体デバイス用基板を、スピンナーに配置し、洗浄剤を被研磨面及びその裏面に対し流量100〜2000ml/min.の条件で基板表面に供給し、室温にて10〜60秒間にわたり、ブラシスクラブする洗浄方法をとることが一般的である。
洗浄は、市販の洗浄槽を用いて行うこともでき、例えば、MAT社製ウェハ洗浄機(商品名:ZAB8W2M)を使用し、該装置に内蔵しているスクラブ部でPVA製ロールブラシを接触するスクラブ洗浄をすることにより行うこともできる。
Usually, in the CMP process, a polishing liquid is supplied to a polishing pad on a polishing surface plate and brought into contact with a surface to be polished such as a substrate for a semiconductor device, which is an object to be polished. It is a process to do. Thereafter, in the cleaning step to be performed, the semiconductor device substrate that has been polished is placed on a spinner, and the cleaning agent is supplied at a flow rate of 100 to 2000 ml / min. In general, a cleaning method is used in which the substrate is supplied to the substrate surface under the above conditions and brush scrubbed at room temperature for 10 to 60 seconds.
Cleaning can also be performed using a commercially available cleaning tank. For example, a wafer cleaning machine manufactured by MAT (trade name: ZAB8W2M) is used, and a PVA roll brush is brought into contact with a scrubbing unit built in the apparatus. It can also be performed by scrub cleaning.

被研磨体である半導体デバイス用基板に用いられる金属としては、主としてW又はCuが挙げられる。近年、配線抵抗の低い銅を用いたLSIが開発されるようになった。
高密度化を目指す配線の微細化に伴って、銅配線の導電性や電子マイギュレート耐性などの向上が必要となり、これらの高精細で高純度の材料を汚染させることなく高生産性を発揮し得る技術が求められている。
As a metal used for the substrate for a semiconductor device which is an object to be polished, W or Cu is mainly mentioned. In recent years, LSIs using copper with low wiring resistance have been developed.
With the miniaturization of wiring aiming at higher density, it is necessary to improve the conductivity and electronic migration resistance of copper wiring, and high productivity can be demonstrated without contaminating these high-definition and high-purity materials. Technology is required.

表面にCuを有する基板、さらには、層間絶縁膜として低誘電率絶縁膜を有し、その表面に銅配線を有する基板の洗浄を行う工程としては、特に、Cu膜に対してCMPを行った後の洗浄工程、配線上の層間絶縁膜にドライエッチングによりホールを開けた後の洗浄工程が挙げられるが、これらの洗浄工程においては、表面に存在する不純物金属やパーティクル等を効率的に除去することが配線の純度、精度を保持するため特に重要である。そのような観点から、これらの洗浄工程において本発明の洗浄剤が好適に使用される。また、既述のごとく、本発明の洗浄剤は、銅配線に対して腐食や酸化を生じさせることがないことから、かかる観点からも本発明の洗浄剤が好適に使用される。
また、銅配線表面に吸着した不動態膜形成剤の残渣を効率よく除去するという目的にも本発明の洗浄剤が好適に使用される。
As a process of cleaning a substrate having Cu on the surface and further having a low dielectric constant insulating film as an interlayer insulating film and having a copper wiring on the surface, CMP was performed particularly on the Cu film. Examples include a subsequent cleaning process, and a cleaning process after opening a hole in the interlayer insulating film on the wiring by dry etching. In these cleaning processes, impurities such as impurities and particles existing on the surface are efficiently removed. This is particularly important for maintaining the purity and accuracy of the wiring. From such a viewpoint, the cleaning agent of the present invention is preferably used in these cleaning steps. Further, as described above, since the cleaning agent of the present invention does not cause corrosion or oxidation on the copper wiring, the cleaning agent of the present invention is also preferably used from this viewpoint.
The cleaning agent of the present invention is also preferably used for the purpose of efficiently removing the passive film forming agent residue adsorbed on the copper wiring surface.

なお、洗浄工程における不純物除去効果を確認するため、ウェハ上の異物を検出する必要があるが、本発明においては、異物を検出する装置として、Applied Materials technology社製の欠陥検査装置ComPLUS3およびApplied Materials technology社製Review SEM観察装置、SEM vision G3が好適に用いられる。   In order to confirm the effect of removing impurities in the cleaning process, it is necessary to detect foreign matter on the wafer. In the present invention, as a device for detecting foreign matter, a defect inspection apparatus ComPLUS3 manufactured by Applied Materials technology and Applied Materials are used. A Review SEM observation device manufactured by technology, SEM vision G3, is preferably used.

本発明の洗浄方法によれば、CMP工程を完了した半導体デバイス用基板の表面における不純物金属、基板材料、層間絶縁膜の研磨屑を含む不純物無機材料、不動態膜形成剤の残渣を含む有機材料、砥粒などのパーティクル等を効率よく除去することができ、特に、高精度の配線を要求されるデバイスや、単層基板の平坦化後、新たに層間絶縁膜、及び、配線を形成する多層配線基板などを平坦化する際に、各工程においてそれぞれの不純物を効率よく除去することが必要なデバイスの洗浄に好適である。さらに、半導体デバイス用基板が銅配線を有する場合においても、銅配線に腐食や酸化を生じさせることがない。   According to the cleaning method of the present invention, the impurity metal on the surface of the semiconductor device substrate that has completed the CMP process, the substrate material, the impurity inorganic material including the polishing scraps of the interlayer insulating film, and the organic material including the residue of the passive film forming agent Particles such as abrasive grains can be removed efficiently, especially for devices that require high-precision wiring, and multilayers that form a new interlayer insulating film and wiring after flattening a single-layer substrate When planarizing a wiring board or the like, it is suitable for cleaning a device that requires efficient removal of impurities in each step. Further, even when the semiconductor device substrate has copper wiring, the copper wiring is not corroded or oxidized.

以下、実施例により本発明を説明する。本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. The present invention is not limited to these examples.

<研磨液の調製>
・コロイダルシリカ(砥粒:平均粒子径30nm) 5g/L
・ベンゾトリアゾール(BTA) 1g/L
・グリシン 10g/L
純水を加えて全量1000mLとし、硝酸及びアンモニアを用いてpHを4.5に調整した。
研磨液には、研磨直前に30%過酸化水素(酸化剤)15ml/Lを加えた。
<Preparation of polishing liquid>
・ Colloidal silica (abrasive grains: average particle diameter 30 nm) 5 g / L
・ Benzotriazole (BTA) 1g / L
・ Glycine 10g / L
Pure water was added to make a total volume of 1000 mL, and the pH was adjusted to 4.5 using nitric acid and ammonia.
To the polishing liquid, 15% / L of 30% hydrogen peroxide (oxidant) was added immediately before polishing.

<Cuウェハの研磨>
−研磨速度評価−
8inch wafer研磨
研磨装置としてラップマスター社製装置「LGP−612」を使用し、下記の条件で、スラリーを供給しながら各ウェハに設けられた膜を研磨した。
基盤:8inch SEMATECH854 銅配線パターン付きシリコンウェハ
テ−ブル回転数:64rpm
ヘッド回転数:65rpm
(加工線速度=1.0m/s)
研磨圧力:140hPa
研磨パッド:ローム アンド ハース社製
品番IC−1400(K−grv)+(A21)
スラリー供給速度:200ml/分
<Cu wafer polishing>
-Polishing rate evaluation-
8 inch wafer polishing The apparatus “LGP-612” manufactured by Lapmaster Co., Ltd. was used as a polishing apparatus, and the film provided on each wafer was polished under the following conditions while supplying slurry.
Base: 8 inch SEMATECH 854 Silicon wafer with copper wiring pattern Table rotation speed: 64 rpm
Head rotation speed: 65rpm
(Processing linear velocity = 1.0 m / s)
Polishing pressure: 140 hPa
Polishing pad: Rohm and Haas
Part No. IC-1400 (K-grv) + (A21)
Slurry supply rate: 200 ml / min

(実施例1)
<洗浄液の調製>
・クエン酸(有機酸): 200.0g/L
・DICHA−AA(特定シクロヘキシル化合物) 5.0g/L
・ドデシルベンゼンスルホン酸(界面活性剤) 5.0g/L
上記成分を混合して洗浄液の濃縮液を調製し、これをさらに純水で希釈して実施例1の洗浄液を得た。希釈倍率は、質量比で、洗浄液:純水=1:40とした。
Example 1
<Preparation of cleaning solution>
Citric acid (organic acid): 200.0 g / L
-DICHA-AA (specific cyclohexyl compound) 5.0 g / L
・ Dodecylbenzenesulfonic acid (surfactant) 5.0 g / L
The above components were mixed to prepare a cleaning liquid concentrate, which was further diluted with pure water to obtain the cleaning liquid of Example 1. The dilution ratio was a washing ratio: pure water = 1: 40 by mass ratio.

(実施例2〜13および比較例1〜3)
実施例1の洗浄液の調製において、有機酸、特定シクロヘキシル化合物、界面活性剤を下記表1に記載の組成で混合し、下記表1の希釈倍率で希釈した他は、実施例1と同様にして、実施例2〜13及び比較例1〜3の洗浄液を得た。
(Examples 2 to 13 and Comparative Examples 1 to 3)
In the preparation of the cleaning liquid of Example 1, an organic acid, a specific cyclohexyl compound, and a surfactant were mixed in the composition shown in Table 1 below, and diluted at the dilution ratio shown in Table 1 below, and the same procedure as in Example 1 was performed. The cleaning liquids of Examples 2 to 13 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained.

<洗浄試験>
前記条件で研磨した銅膜付きシリコン基板について、上記の処方により調製された実施例1〜13、及び比較例1〜3の洗浄剤を使用して洗浄することにより洗浄試験を行った。
洗浄は、MAT社製ウェハ洗浄装置、ZAB8W2Mに内蔵しているスクラブ部でPVA製ロールブラシを接触するスクラブ洗浄をすることにより行った。洗浄液は、研磨基板上側に400ml/min、下側に400ml/minで25秒間流し、その後、純水(脱イオン水)を研磨基板上側に650ml/min、下側に500ml/minで35秒間流し、更に、上記装置に内蔵しているスピンドライ装置で30秒処理した。
<Cleaning test>
The silicon substrate with a copper film polished under the above conditions was subjected to a cleaning test by cleaning using the cleaning agents of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 3 prepared according to the above prescription.
The cleaning was performed by scrub cleaning with a PVA roll brush in contact with a scrub part built in a wafer cleaning apparatus manufactured by MAT, ZAB8W2M. The cleaning solution is allowed to flow for 25 seconds at 400 ml / min on the upper side and 400 ml / min on the lower side, and then pure water (deionized water) is allowed to flow for 650 ml / min on the upper side of the polishing substrate and for 35 seconds at 500 ml / min on the lower side. Further, the treatment was performed for 30 seconds with a spin dry device incorporated in the above device.

<腐食の評価>
洗浄された基板を目視で確認し、腐食が全く見られないものを○とし、腐食がわずかでもみられたら×とした。結果を下記表1に示す。
<Evaluation of corrosion>
The cleaned substrate was visually confirmed, and the case where no corrosion was observed was rated as ◯, and even if slight corrosion was observed, it was marked as x. The results are shown in Table 1 below.

<有機物残渣除去性能評価>
前記実施例1〜13及び比較例1〜3の各洗浄剤にて洗浄乾燥したCuウェハの表面に残る有機残渣の除去性能評価を行った。これら表面の状態の確認はApplied Materials technology社製の欠陥検査装置ComPLUS3を用い測定を行い、検出された欠陥からランダムに100個抽出し、Applied Materials technology社製Review SEM観察装置、SEM vision G3を用いてイメージ所得を行い、欠陥種類ごとに分類を行い、それぞれの欠陥種類の割合を求め、それぞれの欠陥種類についてウェハ上の個数を計算した。以下の基準で評価し、結果を下記表1に示す。
<Evaluation of organic residue removal performance>
The removal performance evaluation of the organic residue remaining on the surface of the Cu wafer cleaned and dried with the cleaning agents of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 3 was performed. These surface states are confirmed by using a defect inspection apparatus ComPLUS3 manufactured by Applied Materials technology, and randomly extracting 100 defects from the detected defects, and using a Revive SEM observation apparatus, SEM vision3 manufactured by Applied Materials technology. Then, the image income was calculated, classification was performed for each defect type, the ratio of each defect type was determined, and the number of wafers for each defect type was calculated. Evaluation was made according to the following criteria, and the results are shown in Table 1 below.

−評価基準−
○:1cmあたりのウェハ上の有機物残渣数が、0個以上0.1個未満
△:1cmあたりのウェハ上の有機物残渣数が、0.1個以上1個未満
×:1cmあたりのウェハ上の有機物残渣数が、1個以上
-Evaluation criteria-
○: The number of organic residue on the wafer per 1 cm 2 is 0 or more and less than 0.1 Δ: The number of organic residue on the wafer per 1 cm 2 is 0.1 or more and less than 1 ×: per 1 cm 2 The number of organic residue on the wafer is 1 or more

Figure 2010050377
Figure 2010050377

表1中、「希釈倍率」欄における洗浄液と純水との比は、質量基準である。   In Table 1, the ratio of the cleaning liquid to pure water in the “dilution ratio” column is based on mass.

表1から明らかなように、CMP工程後に、実施例1〜13の洗浄剤を用いて洗浄した場合には、基板は腐食することなく、表面に付着した有機物残渣を効果的に洗浄、除去することができたことがわかる。
他方、特定シクロヘキシル化合物を含有していない比較例1〜3の洗浄剤を用いた場合は、実施例1〜13の洗浄剤を用いた場合に比べ、腐食が発生していることがわかる。
このように、実施例1〜13の洗浄剤は、Cuウェハに施された銅配線の腐食抑制を維持しつつ、洗浄性に優れるものであることがわかった。
As is apparent from Table 1, when the cleaning is performed using the cleaning agents of Examples 1 to 13 after the CMP process, the organic residue adhered to the surface is effectively cleaned and removed without corroding the substrate. I understand that I was able to.
On the other hand, when the cleaning agents of Comparative Examples 1 to 3 that do not contain the specific cyclohexyl compound are used, it can be seen that corrosion occurs compared to the case of using the cleaning agents of Examples 1 to 13.
Thus, it turned out that the cleaning agent of Examples 1-13 is excellent in cleaning property, maintaining the corrosion suppression of the copper wiring given to Cu wafer.

Claims (8)

表面に銅配線が施された半導体デバイスの製造工程における化学的機械的研磨工程の後に用いられる洗浄剤であって、シクロヘキシル基を有する化合物を含有する半導体基板表面用洗浄剤。   A cleaning agent for a semiconductor substrate surface, comprising a compound having a cyclohexyl group, which is a cleaning agent used after a chemical mechanical polishing step in a manufacturing process of a semiconductor device having a copper wiring on the surface. 前記シクロヘキシル基を有する化合物が、シクロヘキシルアミンまたはジシクロヘキシルアミンを部分構造として含む塩である請求項1に記載の半導体基板表面用洗浄剤。   The cleaning agent for a semiconductor substrate surface according to claim 1, wherein the compound having a cyclohexyl group is a salt containing cyclohexylamine or dicyclohexylamine as a partial structure. pHが5以下である請求項1または請求項2に記載の半導体基板表面用洗浄剤。   The cleaning agent for a semiconductor substrate surface according to claim 1 or 2, wherein the pH is 5 or less. 少なくとも1種のポリカルボン酸を含有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体基板表面用洗浄剤。   The cleaning agent for semiconductor substrate surfaces according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one polycarboxylic acid. 前記ポリカルボン酸が、蓚酸、クエン酸、マロン酸、乳酸、マレイン酸、リンゴ酸、および酒石酸の群から選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載の半導体基板表面用洗浄剤。   The semiconductor substrate surface cleaning agent according to claim 4, wherein the polycarboxylic acid is at least one selected from the group consisting of oxalic acid, citric acid, malonic acid, lactic acid, maleic acid, malic acid, and tartaric acid. 少なくとも1種の界面活性剤を含有する請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の半導体基板表面用洗浄剤。   The cleaning agent for a semiconductor substrate surface according to any one of claims 1 to 5, comprising at least one surfactant. 前記界面活性剤が、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、並びにアニオン性界面活性剤およびノニオン性界面活性剤の組み合わせの群から選ばれる少なくとも1種である請求項6に記載の半導体基板表面用洗浄剤。   The semiconductor substrate according to claim 6, wherein the surfactant is at least one selected from the group consisting of an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and a combination of an anionic surfactant and a nonionic surfactant. Surface cleaning agent. 半導体デバイスに形成された銅配線を、砥粒および酸化剤を含有する金属用研磨液を用いて化学的機械的研磨する工程と、
該半導体デバイスの表面を、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の半導体基板表面用洗浄剤で洗浄する工程と、を順次有する半導体デバイスの洗浄方法。
A step of chemically and mechanically polishing the copper wiring formed in the semiconductor device using a metal polishing liquid containing abrasive grains and an oxidizing agent;
A method for cleaning a semiconductor device, comprising sequentially cleaning the surface of the semiconductor device with the semiconductor substrate surface cleaning agent according to any one of claims 1 to 7.
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