JP7624882B2 - Etching solution, method for producing etching solution, method for treating object, and method for producing ruthenium-containing wiring - Google Patents
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Description
本発明は、エッチング液、エッチング液の製造方法、被処理体の処理方法、及びルテニウム含有配線の製造方法に関する。 The present invention relates to an etching solution, a method for producing the etching solution, a method for treating an object to be treated, and a method for producing ruthenium-containing wiring.
半導体デバイスの製造プロセスは、多段階の様々な加工工程で構成されている。そのような加工工程には、半導体層や電極等をエッチング等によりパターニングするプロセスも含まれる。近年では、半導体デバイスの高集積化や高速化などの進展に伴い、配線等にルテニウム(Ru)が用いられる場合がある。この場合、ルテニウムがエッチングされる対象となる。 The manufacturing process of semiconductor devices is made up of a variety of multi-stage processing steps. Such processing steps include processes for patterning semiconductor layers and electrodes by etching, etc. In recent years, with the progress of higher integration and higher speed of semiconductor devices, ruthenium (Ru) is sometimes used for wiring, etc. In this case, ruthenium is the target to be etched.
ルテニウムをエッチング処理するためのルテニウム用エッチング液としては、例えば、酸化剤としてオルト過ヨウ素酸を含むものが提案されている(特許文献1、2)。また、特許文献3には、オルト過ヨウ素酸と、アンモニアとを含み、pHが4.5であるルテニウム用エッチング液(表1、実施例A32)が記載されている。
As a ruthenium etching solution for etching ruthenium, for example, one containing orthoperiodic acid as an oxidizing agent has been proposed (
半導体デバイスの製造プロセスにおけるエッチング処理では、エッチングレートが小さすぎると、エッチング処理に長時間を要し、実用的ではない。また、特許文献3に記載されるようなエッチング液を用いた場合、エッチング液とルテニウムとの接触により、毒性のある四酸化ルテニウム(RuO4)が生成されるおそれがある。
そのため、工業的に実用的なエッチングレートを有し、且つ四酸化ルテニウムの生成が抑制されたルテニウム用エッチング液が求められる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ルテニウムエッチング工程に実用的で、四酸化ルテニウムの発生リスクが低減されたエッチング液、前記エッチング液の製造方法、並びに前記エッチング液を用いた被処理体の処理方法、及びルテニウム含有配線の製造方法を提供することを課題とする。
In the etching process in the manufacturing process of semiconductor devices, if the etching rate is too low, the etching process takes a long time and is not practical. Furthermore, when an etching solution such as that described in
Therefore, there is a demand for a ruthenium etchant that has an industrially practical etching rate and suppresses the production of ruthenium tetroxide.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an etching solution that is practical for a ruthenium etching process and has a reduced risk of generating ruthenium tetroxide, a method for producing the etching solution, a method for treating a workpiece using the etching solution, and a method for producing a ruthenium-containing wiring.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。 To solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
本発明の第1の態様は、オルト過ヨウ素酸と、アンモニアと、を含み、pHが8以上10以下であることを特徴とする、ルテニウムをエッチング処理するためのエッチング液である。 The first aspect of the present invention is an etching solution for etching ruthenium, characterized in that it contains orthoperiodic acid and ammonia and has a pH of 8 or more and 10 or less.
本発明の第2の態様は、前記エッチング液の製造方法であって、オルト過ヨウ素酸を含む溶液とアンモニア水とを混合して混合液を調製し、前記混合液のpHを8以上10以下に調整する工程と、前記混合液をフィルターでろ過する工程と、をこの順で含む、製造方法である。 The second aspect of the present invention is a method for producing the etching solution, which includes, in this order, a step of mixing a solution containing orthoperiodic acid with ammonia water to prepare a mixed solution, a step of adjusting the pH of the mixed solution to 8 or more and 10 or less, and a step of filtering the mixed solution through a filter.
本発明の第3の態様は、前記エッチング液を用いて、ルテニウムを含む被処理体をエッチング処理する工程を含むことを特徴とする、被処理体の処理方法である。 A third aspect of the present invention is a method for treating an object, comprising the step of etching the object containing ruthenium using the etching solution.
本発明の第4の態様は、表層に絶縁膜により構成される領域とルテニウムにより構成される領域とを含む基板に対し、前記エッチング液を適用することにより、前記ルテニウムにより構成される領域を選択的にエッチングする工程を含む、ルテニウム含有配線の製造方法である。 The fourth aspect of the present invention is a method for producing ruthenium-containing wiring, which includes a step of selectively etching the area composed of ruthenium by applying the etching solution to a substrate including a surface area composed of an insulating film and a surface area composed of ruthenium.
本発明によれば、ルテニウムエッチング工程に実用的で、四酸化ルテニウムの発生リスクが低減されたエッチング液、前記エッチング液の製造方法、並びに前記エッチング液を用いた被処理体の処理方法、及びルテニウム含有配線の製造方法を提供することができる。 The present invention provides an etching solution that is practical for use in ruthenium etching processes and reduces the risk of generating ruthenium tetroxide, a method for producing the etching solution, a method for treating a workpiece using the etching solution, and a method for producing ruthenium-containing wiring.
(エッチング液)
本発明の第1の態様にかかるエッチング液は、オルト過ヨウ素酸と、アンモニアと、を含み、pHが8以上10以下であることを特徴とする。本態様にかかるエッチング液は、ルテニウムをエッチング処理するために用いられる。
(Etching solution)
The etching solution according to a first aspect of the present invention is characterized in that it contains orthoperiodic acid and ammonia, and has a pH of 8 to 10. The etching solution according to this aspect is used for etching ruthenium.
<オルト過ヨウ素酸>
本実施形態にかかるエッチング液は、オルト過ヨウ素酸(H5IO6)を含む。
<Orthoperiodic acid>
The etching solution according to this embodiment contains orthoperiodic acid (H 5 IO 6 ).
本実施形態のエッチング液中のオルト過ヨウ素酸の含有量は、特に限定されないが、例えば、エッチング液の全質量に対し、0.05~8質量%が例示され、0.1~7質量%が好ましく、0.5~5質量%がより好ましく、0.5~3質量%がさらに好ましい。オルト過ヨウ素酸の含有量が前記範囲内であると、ルテニウムに対するエッチングレートがより向上する。 The content of orthoperiodic acid in the etching solution of this embodiment is not particularly limited, but is, for example, 0.05 to 8 mass% relative to the total mass of the etching solution, preferably 0.1 to 7 mass%, more preferably 0.5 to 5 mass%, and even more preferably 0.5 to 3 mass%. When the content of orthoperiodic acid is within the above range, the etching rate for ruthenium is further improved.
<アンモニア>
本実施形態にかかるエッチング液は、アンモニア(NH3)を含む。
本実施形態のエッチング液におけるアンモニアの含有量は、特に限定されず、前記オルト過ヨウ素酸の含有量や、必要に応じて添加される他のpH調整剤の量に応じて、本実施形態のエッチング液のpHが8以上となる含有量とすればよい。好ましくは、アンモニアは、後述する本実施形態のエッチング液の好ましいpHの範囲となるような含有量で用いられる。かかるアンモニアの含有量としては、例えば、オルト過ヨウ素酸の配合量を100質量部に対して、5~150質量部が挙げられ、10~100質量部が好ましく、15~75質量部がより好ましい。アンモニアの含有量が前記範囲内であると、ルテニウムに対するエッチングレートが低くなりすぎず、四酸化ルテニウムの生成が低減される。
<Ammonia>
The etching solution according to this embodiment contains ammonia (NH 3 ).
The content of ammonia in the etching solution of this embodiment is not particularly limited, and may be set to a content that makes the pH of the etching solution of this embodiment 8 or higher depending on the content of the orthoperiodic acid and the amount of other pH adjusters added as necessary. Preferably, ammonia is used in a content that makes the etching solution of this embodiment have a preferred pH range described below. Examples of the content of ammonia include 5 to 150 parts by mass, preferably 10 to 100 parts by mass, and more preferably 15 to 75 parts by mass, relative to 100 parts by mass of orthoperiodic acid. When the content of ammonia is within the above range, the etching rate for ruthenium is not too low, and the generation of ruthenium tetroxide is reduced.
<他の成分>
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分に加えて他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、水、水溶性有機溶剤、pH調整剤、界面活性剤、及び酸化剤等が挙げられる。
<Other Ingredients>
The etching solution of the present embodiment may contain other components in addition to the above components, as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the other components include water, a water-soluble organic solvent, a pH adjuster, a surfactant, and an oxidizing agent.
また、本実施形態のエッチング液は、たとえばCMP(Chemical Mechanical Polishing)プロセスに用いられるようなスラリー(金属酸化物粒子)を含んでいてもよいし、このようなスラリー(金属酸化物粒子)を含まなくてもよい。
ただし、たとえば基板上に配されたルテニウム薄膜に対して、本実施形態のエッチング液をマスクを介して適用し、ルテニウムの配線を形成するといった用途に用いる場合、プロセス安定性の観点からこのようなスラリー(金属酸化物粒子)を含まないことが好ましい。
本実施形態のエッチング液は、研磨剤を含まないことが好ましい。研磨剤は、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア等の金属酸化物粒子である。本実施形態のエッチング液は、これらの金属酸化物粒子を含まないことが好ましい。
Furthermore, the etching liquid of the present embodiment may contain a slurry (metal oxide particles) such as that used in a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process, or may not contain such a slurry (metal oxide particles).
However, when the etching solution of this embodiment is used for applications such as forming ruthenium wiring by applying the etching solution of this embodiment through a mask to a thin ruthenium film disposed on a substrate, it is preferable that the etching solution does not contain such a slurry (metal oxide particles) from the viewpoint of process stability.
The etching solution of the present embodiment preferably does not contain an abrasive. The abrasive is, for example, a metal oxide particle such as alumina, silica, titania, ceria, or zirconia. The etching solution of the present embodiment preferably does not contain these metal oxide particles.
・水
本実施形態のエッチング液は、上記成分の溶媒として水を含むことが好ましい。水は、不可避的に混入する微量成分を含んでいてもよい。本実施形態のエッチング液に用いられる水は、蒸留水、イオン交換水、及び超純水などの浄化処理を施された水が好ましく、半導体製造に一般的に使用される超純水を用いることがより好ましい。
本実施形態のエッチング液中の水の含有量は、特に限定されないが、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、94質量%以上がさらに好ましい。また、上限値は、特に限定はないが、99.95質量%未満が好ましく、99.9質量%以下がより好ましく、99.5質量%以下がさらに好ましい。本実施形態のエッチング液は、上記オルト過ヨウ素酸を水に溶解し、アンモニアでpH8以上10以下に調整された、水溶液であることが好ましい。
Water The etching solution of the present embodiment preferably contains water as a solvent for the above components. The water may contain trace components that are inevitably mixed in. The water used in the etching solution of the present embodiment is preferably water that has been subjected to a purification treatment, such as distilled water, ion-exchanged water, or ultrapure water, and it is more preferable to use ultrapure water that is generally used in semiconductor manufacturing.
The content of water in the etching solution of this embodiment is not particularly limited, but is preferably 80 mass% or more, more preferably 90 mass% or more, and even more preferably 94 mass% or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably less than 99.95 mass%, more preferably 99.9 mass% or less, and even more preferably 99.5 mass% or less. The etching solution of this embodiment is preferably an aqueous solution in which the orthoperiodic acid is dissolved in water and adjusted to a pH of 8 to 10 with ammonia.
・水溶性有機溶剤
本実施形態のエッチング液は、本発明の効果を損なわない範囲で、水溶性有機溶剤を含有ししてもよい。水溶性有機溶剤としては、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、フルフリルアルコール、及び2-メチルー2,4-ペンタンジオール等)、ジメチルスルホキシド、エーテル類(例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル)等が挙げられる。
Water-soluble organic solvent The etching solution of the present embodiment may contain a water-soluble organic solvent within a range that does not impair the effects of the present invention. Examples of the water-soluble organic solvent include alcohols (e.g., methanol, ethanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, furfuryl alcohol, and 2-methyl-2,4-pentanediol), dimethyl sulfoxide, and ethers (e.g., ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, and propylene glycol dimethyl ether).
本実施形態のエッチング液が水溶性有機溶剤を含む場合、水溶性有機溶剤の含有量は、水の量と水溶性有機溶剤の量との合計に対して50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。 When the etching solution of this embodiment contains a water-soluble organic solvent, the content of the water-soluble organic solvent is preferably 50 mass % or less, more preferably 30 mass % or less, and even more preferably 10 mass % or less, based on the total amount of water and the amount of the water-soluble organic solvent.
・pH調整剤
本実施形態のエッチング液は、本発明の目的を逸しない範囲でpH調整剤を含んでいてもよい。なお、本明細書における「pH調整剤」とは、前述したアンモニア以外の成分であって、液のpHを調整できる成分を指す。
また、その添加量は任意であり、後述するpHとなるように設定して添加量を選べばよい。
The etching solution of the present embodiment may contain a pH adjuster as long as the object of the present invention is not deviated from. In this specification, the term "pH adjuster" refers to a component other than the above-mentioned ammonia that can adjust the pH of the solution.
The amount of the additive is arbitrary and may be selected so as to achieve the pH described below.
このpH調整剤としては、酸性化合物又はアルカリ性化合物を使用することができる。酸性化合物としては塩酸や、硫酸、硝酸などの無機酸及びその塩、又は、酢酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸及びクエン酸などの有機酸及びその塩が好適な例として挙げられる。 As the pH adjuster, an acidic or alkaline compound can be used. Suitable examples of acidic compounds include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid, and their salts, and organic acids such as acetic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid, and citric acid, and their salts.
また、アルカリ性化合物については、有機アルカリ性化合物および無機アルカリ性化合物を用いることができ、有機アルカリ化合物としては、有機第四級アンモニウム水酸化物をはじめとする四級アンモニウム塩、トリメチルアミン及びトリエチルアミンなどのアルキルアミン及びその誘導体の塩、が好適な例として挙げられる。 As for the alkaline compound, organic alkaline compounds and inorganic alkaline compounds can be used. Suitable examples of organic alkaline compounds include quaternary ammonium salts such as organic quaternary ammonium hydroxides, and salts of alkylamines such as trimethylamine and triethylamine and their derivatives.
この有機第四級アンモニウム水酸化物としては具体的には、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ビス(2-ヒドロキシエチル)ジメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル(ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド及びトリエチル(ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。 Specific examples of organic quaternary ammonium hydroxides include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), bis(2-hydroxyethyl)dimethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, methyltriethylammonium hydroxide, trimethyl(hydroxyethyl)ammonium hydroxide, and triethyl(hydroxyethyl)ammonium hydroxide.
また、無機アルカリ性化合物は、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属を含む無機化合物及びその塩が挙げられる。例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム及び水酸化セシウムなどが挙げられる。 Inorganic alkaline compounds include inorganic compounds containing alkali metals or alkaline earth metals and their salts. Examples include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, and cesium hydroxide.
・界面活性剤
本実施形態のエッチング液は、被処理体に対するエッチング液の濡れ性の調整の目的等のために、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、又は両性界面活性剤を用いることができ、これらを併用してもよい。
Surfactant The etching solution of the present embodiment may contain a surfactant for the purpose of adjusting the wettability of the etching solution to the object to be treated, etc. As the surfactant, a nonionic surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, or an amphoteric surfactant may be used, and these may be used in combination.
ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリアルキレンオキサイドアルキルフェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレンオキサイドアルキルエーテル系界面活性剤、ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドからなるブロックポリマー系界面活性剤、ポリオキシアルキレンジスチレン化フェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレントリベンジルフェニルエーテル系界面活性剤、アセチレンポリアルキレンオキサイド系界面活性剤等が挙げられる。 Examples of nonionic surfactants include polyalkylene oxide alkyl phenyl ether surfactants, polyalkylene oxide alkyl ether surfactants, block polymer surfactants consisting of polyethylene oxide and polypropylene oxide, polyoxyalkylene distyrene-type phenyl ether surfactants, polyalkylene tribenzyl phenyl ether surfactants, and acetylene polyalkylene oxide surfactants.
アニオン界面活性剤としては、例えば、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸、脂肪酸アミドスルホン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテルプロピオン酸、アルキルホスホン酸、脂肪酸の塩等が挙げられる。「塩」としてはアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、テトラメチルアンモニウム塩等が挙げられる。 Examples of anionic surfactants include alkylsulfonic acids, alkylbenzenesulfonic acids, alkylnaphthalenesulfonic acids, alkyldiphenylethersulfonic acids, fatty acid amidesulfonic acids, polyoxyethylene alkyl ether carboxylic acids, polyoxyethylene alkyl ether acetic acids, polyoxyethylene alkyl ether propionic acids, alkylphosphonic acids, and salts of fatty acids. Examples of "salts" include ammonium salts, sodium salts, potassium salts, and tetramethylammonium salts.
カチオン界面活性剤としては、例えば、第4級アンモニウム塩系界面活性剤、又はアルキルピリジウム系界面活性剤等が挙げられる。 Examples of cationic surfactants include quaternary ammonium salt surfactants and alkylpyridinium surfactants.
両性界面活性剤としては、例えば、ベタイン型界面活性剤、アミノ酸型界面活性剤、イミダゾリン型界面活性剤、アミンオキサイド型界面活性剤等が挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include betaine type surfactants, amino acid type surfactants, imidazoline type surfactants, and amine oxide type surfactants.
これらの界面活性剤は一般に商業的に入手可能である。界面活性剤は、1種を単独で用いてもよく。2種以上を併用してもよい。 These surfactants are generally commercially available. The surfactants may be used alone or in combination of two or more.
・酸化剤
本実施形態のエッチング液は、上記のオルト過ヨウ素酸に加えて、他の酸化剤を含んでいてもよい。酸化剤としては、例えば、遷移金属酸化物、過酸化物、セリウム硝酸アンモニウム、硝酸塩、亜硝酸塩、ヨウ素酸、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸、過硫酸塩、過酢酸、過酢酸塩、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物等が挙げられる。
Oxidizing Agent The etching solution of the present embodiment may contain other oxidizing agents in addition to the above-mentioned orthoperiodic acid. Examples of the oxidizing agent include transition metal oxides, peroxides, cerium ammonium nitrate, nitrates, nitrites, iodic acid, iodates, periodates, perchlorates, persulfuric acid, persulfates, peracetic acid, peracetates, permanganate compounds, and dichromate compounds.
<pH>
本実施形態のエッチング液は、pHが8以上10以下であることを特徴とする。pH調整剤としてアンモニアを用いて、pHが8以上10以下に調整されることにより、ルテニウムに対して実用的なエッチングレートを維持し、且つ四酸化ルテニウムの発生リスクを低減することができる。本実施形態のエッチング液は、エッチングレートの観点からは、pH9.5以下であることが好ましく、pH9.0以下であることがより好ましく、pH8.5以下であることがさらに好ましい。本実施形態のエッチング液は、四酸化ルテニウムの発生リスクがより低減される観点から、pH8超であることが好ましい。本実施形態のエッチング液のpHの範囲としては、pHが8以上9.5以下であることが好ましく、pHが8以上9.0以下であることがより好ましく、pHが8以上8.5以下であることがさらに好ましい。また、本実施形態のエッチング液のpHの範囲は、pHが8超9.5以下であることが好ましく、pHが8超9.0以下であることがより好ましく、pHが8超8.5以下であることがさらに好ましい。
前記pHの値は、常温(23℃)、常圧(1気圧)の条件下において、pHメーターにより測定される値である。
<pH>
The etching solution of the present embodiment is characterized in that the pH is 8 or more and 10 or less. By adjusting the pH to 8 or more and 10 or less using ammonia as a pH adjuster, a practical etching rate for ruthenium can be maintained and the risk of generating ruthenium tetroxide can be reduced. From the viewpoint of the etching rate, the etching solution of the present embodiment preferably has a pH of 9.5 or less, more preferably a pH of 9.0 or less, and even more preferably a pH of 8.5 or less. From the viewpoint of further reducing the risk of generating ruthenium tetroxide, the etching solution of the present embodiment preferably has a pH of more than 8. The pH range of the etching solution of the present embodiment is preferably a pH of 8 or more and 9.5 or less, more preferably a pH of 8 or more and 9.0 or less, and even more preferably a pH of 8 or more and 8.5 or less. In addition, the pH range of the etching solution of the present embodiment is preferably a pH of more than 8 and 9.5 or less, more preferably a pH of more than 8 and 9.0 or less, and even more preferably a pH of more than 8 and 8.5 or less.
The pH value is a value measured by a pH meter under conditions of room temperature (23° C.) and normal pressure (1 atm).
<100nmより大きい粒子数>
本実施形態のエッチング液は、100nmより大きい粒子の個数が、20個/mL以下であることが好ましい。100nmより大きい粒子の個数は、15個/mL以下が好ましく、10個/mL以下がより好ましく、5個/mL以下がさらに好ましい。100nmより大きい粒子の個数を上記上限値以下とすることにより、例えば、後述するような表層に絶縁膜により構成される領域とルテニウムにより構成される領域とを含む基板に対し、ルテニウムにより構成される領域を選択的にエッチングするプロセスに適用した場合、凹部となるルテニウム上に粒子が入り込むリスクを低減させることができる。エッチング液1mL中の100nmより大きい粒子の個数は、光散乱式液中粒子検出器により測定することができる。前記光散乱式液中粒子検出器としては、例えば、リオン株式会社製のKS-19F等が挙げられる。
<Number of particles larger than 100 nm>
In the etching solution of this embodiment, the number of particles larger than 100 nm is preferably 20/mL or less. The number of particles larger than 100 nm is preferably 15/mL or less, more preferably 10/mL or less, and even more preferably 5/mL or less. By making the number of particles larger than 100 nm equal to or less than the upper limit, for example, when the etching solution is applied to a process of selectively etching a region composed of ruthenium for a substrate including a region composed of an insulating film and a region composed of ruthenium on the surface layer as described below, the risk of particles getting into the ruthenium that becomes a recess can be reduced. The number of particles larger than 100 nm in 1 mL of the etching solution can be measured by a light scattering type liquid-borne particle detector. As the light scattering type liquid-borne particle detector, for example, KS-19F manufactured by Rion Co., Ltd. can be mentioned.
<被処理体>
本実施形態のエッチング液は、ルテニウムのエッチングのために用いられるものであり、ルテニウムを含む被処理体をエッチング処理の対象とする。被処理体は、ルテニウムを含むものであれば特に限定さないが、ルテニウム含有層(ルテニウム含有膜)を有する基板等が挙げられる。前記基板は、特に限定されず、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の各種基板が挙げられる。前記基板としては、半導体デバイス作製のために使用される基板が好ましい。前記基板は、ルテニウム含有層及び基板の基材以外に、適宜、種々の層や構造、例えば、金属配線、ゲート構造、ソース構造、ドレイン構造、絶縁層、強磁性層、及び非磁性層等を有していてもよい。また、基板のデバイス面の最上層がルテニウム含有層である必要はなく、例えば、多層構造の中間層がルテニウム含有層であってもよい。
基板の大きさ、厚さ、形状、層構造等は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Object to be treated>
The etching solution of this embodiment is used for etching ruthenium, and the target of the etching process is a workpiece containing ruthenium. The workpiece is not particularly limited as long as it contains ruthenium, and examples thereof include a substrate having a ruthenium-containing layer (ruthenium-containing film). The substrate is not particularly limited, and examples thereof include various substrates such as a semiconductor wafer, a glass substrate for a photomask, a glass substrate for a liquid crystal display, a glass substrate for a plasma display, a substrate for an FED (Field Emission Display), a substrate for an optical disk, a substrate for a magnetic disk, and a substrate for a magneto-optical disk. The substrate is preferably a substrate used for manufacturing a semiconductor device. In addition to the ruthenium-containing layer and the substrate base material, the substrate may have various layers and structures, such as metal wiring, a gate structure, a source structure, a drain structure, an insulating layer, a ferromagnetic layer, and a non-magnetic layer, as appropriate. In addition, the top layer of the device surface of the substrate does not need to be a ruthenium-containing layer, and for example, the intermediate layer of a multilayer structure may be a ruthenium-containing layer.
The size, thickness, shape, layer structure, etc. of the substrate are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
前記ルテニウム含有層は、ルテニウム金属を含有する層であることが好ましく、ルテニウム金属膜であることがより好ましい。基板上のルテニウム含有層の厚さは、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。ルテニウム含有層の厚さとしては、例えば、1~500nmや1~300nmの範囲が挙げられる。 The ruthenium-containing layer is preferably a layer containing ruthenium metal, and more preferably a ruthenium metal film. The thickness of the ruthenium-containing layer on the substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the thickness of the ruthenium-containing layer include a range of 1 to 500 nm and 1 to 300 nm.
<用途> <Use>
本実施形態のエッチング液は、基板におけるルテニウム含有層の微細加工を行うために用いられてもよく、基板に付着したルテニウム含有付着物を除去するために用いられてもよく、表面にルテニウム含有層を有する被処理体からパーティクル等の不純物を除去するために用いられてもよい。 The etching solution of this embodiment may be used to perform microfabrication of a ruthenium-containing layer on a substrate, may be used to remove ruthenium-containing deposits attached to a substrate, or may be used to remove impurities such as particles from a workpiece having a ruthenium-containing layer on its surface.
より具体的には、本実施形態のエッチング液の用途としては、例えば、表層に絶縁膜により構成される領域とルテニウムにより構成される領域とを含む基板におけるルテニウムにより構成される領域の選択的なエッチング処理(基板上に配置されたルテニウム含有配線のリセスエッチング処理);ルテニウム含有膜が配置された基板の外縁部のルテニウム含有膜の除去;ルテニウム含有膜が配置された基板の裏面に付着するルテニウム含有物の除去;ドライエッチング後の基板上のルテニウム含有物の除去;CMP処理後の基板上のルテニウム含有物の除去等が挙げられる。但し、本実施形態のうち、一態様のエッチング液は、CMP処理には用いられない。 More specifically, the uses of the etching solution of this embodiment include, for example, selective etching of a region composed of ruthenium in a substrate including a region composed of an insulating film and a region composed of ruthenium on the surface layer (recess etching of a ruthenium-containing wiring disposed on a substrate); removal of a ruthenium-containing film from the outer edge of a substrate on which the ruthenium-containing film is disposed; removal of ruthenium-containing material adhering to the back surface of a substrate on which the ruthenium-containing film is disposed; removal of ruthenium-containing material on a substrate after dry etching; removal of ruthenium-containing material on a substrate after CMP processing. However, one embodiment of the etching solution of this embodiment is not used for CMP processing.
≪リセスエッチング処理≫
本実施形態のエッチング液の用途としては、表層に絶縁膜により構成される領域とルテニウムにより構成される領域とを含む基板において、ルテニウムにより構成される領域を選択的にエッチングする処理が好ましい。当該処理の具体例としては、基板上に配置されたルテニウム含有配線のリセスエッチング処理が挙げられる。「リセスエッチング処理」とは、基板上に配置されたルテニウム含有配線のエッチング処理により、基板上のルテニウム含有配線配置部分に凹部(リセス)を形成する処理(凹部を有するルテニウム含有配線を製造すること)を意味する。特に、本実施形態のエッチング液に含まれる100nmより大きい粒子が20個/mL以下である場合、本実施形態のエッチング液は、基板上に配置されたルテニウム含有配線のリセスエッチング処理に適している。ルテニウム含有配線のリセスエッチング処理では、エッチング液に含まれる不純物粒子が凹部に入り込むことが懸念され、また、この不純物粒子を取り除くことも困難である。100nmより大きい粒子の数が20個/mL以下のエッチング液を用いてリセスエッチング処理を行うことにより、このようなリスクを低減することができる。
<Recess Etching Process>
The etching solution of this embodiment is preferably used for selectively etching the area composed of ruthenium in a substrate including an area composed of an insulating film and an area composed of ruthenium on the surface. A specific example of this process is a recess etching process of a ruthenium-containing wiring arranged on a substrate. The "recess etching process" means a process of forming a recess (recess) in the ruthenium-containing wiring arrangement part on the substrate by etching the ruthenium-containing wiring arranged on the substrate (manufacturing a ruthenium-containing wiring having a recess). In particular, when the number of particles larger than 100 nm contained in the etching solution of this embodiment is 20 pieces/mL or less, the etching solution of this embodiment is suitable for the recess etching process of a ruthenium-containing wiring arranged on a substrate. In the recess etching process of a ruthenium-containing wiring, there is a concern that impurity particles contained in the etching solution will enter the recess, and it is also difficult to remove the impurity particles. By performing the recess etching process using an etching solution having a number of particles larger than 100 nm of 20 pieces/mL or less, such a risk can be reduced.
図1は、リセスエッチング処理の被処理体であるルテニウム含有配線を有する基板(以下、「配線基板」ともいう)の一例を示す模式図である。配線基板1は、基板3と、基板上の下地層4と、下地層4上に配置されたトレンチ8を有する絶縁膜5と、トレンチ8の内壁に沿って配置されたバリアメタル層6と、トレンチ内部に充填されたルテニウム含有配線7とを有する。配線基板1において、絶縁膜5は、絶縁膜により構成される領域を形成する。ルテニウム含有配線7は、ルテニウムにより構成される領域を形成する。
Figure 1 is a schematic diagram showing an example of a substrate (hereinafter also referred to as a "wiring substrate") having ruthenium-containing wiring, which is the object to be processed in the recess etching process. The
基板3は、厚さ、形状、及び、層構造等は、特に限定されず、適宜選択することができる。基板3としては、例えば、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の各種基板が挙げられる。半導体基板を構成する材料としては、ケイ素、ケイ素ゲルマニウム、及びGaAs等の第III-V族化合物、並びにそれらの任意の組合せ等が挙げられる。
基板3は、上記の構成に加えて、適宜、任意の構造を有することができる。例えば、基板3は、金属配線、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、絶縁層、強磁性層、非磁性層等を有していてもよい。基板3は、曝露された集積回路構造、例えば金属配線及び誘電材料などの相互接続機構を有していてもよい。相互接続機構に使用する金属及び合金としては、例えば、アルミニウム、銅アルミニウム合金、銅、チタン、タンタル、コバルト、ケイ素、窒化チタン、窒化タンタル、及び、タングステンが挙げられる。基板3は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及び/又は、炭素ドープ酸化ケイ素の層を有していてもよい。
The thickness, shape, layer structure, etc. of the
In addition to the above configuration, the
ルテニウム含有配線7は、ルテニウムの単体、ルテニウムの合金、ルテニウムの酸化物、ルテニウムの窒化物、又はルテニウムの酸窒化物を含むことが好ましい。ルテニウム含有配線7におけるルテニウムの含有量は、ルテニウム含有配線の全質量(100質量%)に対して、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましく、100質量%であってもよい。ルテニウム含有量は、例えば、50~90 atomic%である。ルテニウム含有配線7は、公知の方法で形成することができ、例えば、CVD、ALD等を用いることができる。
The ruthenium-containing
下地層4を構成する材料は、特に限定されず、例えば、窒化ケイ素(SiN)、炭窒化ケイ素(SiCN)、炭化ケイ素(SiC)、酸化アルミニウム(AlOx)、窒化アルミニウム(AlN)、及び炭素ドープ酸化物(ODC:oxide doped carbon)等が挙げられる。
The material constituting the
絶縁膜5は、例えば、酸化膜、Low-k層とすることができ、例えば、SiOCH、ドープ二酸化ケイ素(フッ素、炭素および他のドーパント)、スピンオンポリマー(有機及びケイ素系のポリマーを含む)、多孔質酸化物等により形成することができる。
The insulating
バリアメタル層6を構成する材料は、特に限定されず、例えば、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)等が挙げられる。図1の例では、バリアメタル層6を有する配線基板1を示しているが、配線基板はバリアメタル層を有さなくてもよい。また、バリアメタル層6と、ルテニウム含有配線7との間に、図示しないライナー層が配置されていてもよい。ライナー層を構成する材料は特に制限されず、例えば、Ru含有物及びCu含有物が挙げられる。
The material constituting the
配線基板1の製造方法は特に制限されず、例えば、基板上に下地層を形成する工程と、絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜にトレンチを形成する工程と、絶縁膜上にバリアメタル層を形成する工程と、トレンチを充填するようにルテニウム含有膜を形成する工程と、ルテニウム含有膜に対して平坦化処理を施す工程と、を含む方法が挙げられる。また、絶縁膜上にバリアメタル層を形成する工程と、トレンチを充填するようにルテニウム含有膜を形成する工程との間に、バリアメタル層上にライナー層を形成する工程を含んでもよい。
The method for manufacturing the
本実施形態のエッチング液を用いて、配線基板1中のルテニウム含有配線7に対してリセスエッチング処理を行うことで、ルテニウム含有配線の一部を除去して、リセス2を形成することができる(図2)。
By performing a recess etching process on the ruthenium-containing
リセスエッチング処理の具体的な方法としては、本実施形態のエッチング液と、配線基板1とを接触させる方法が挙げられる。接触させる方法は、特に限定されず、例えば、タンクに入れた本実施形態のエッチング液中に配線基板1を浸漬する方法(浸漬法);配線基板1上に本実施形態のエッチング液を吐出する方法(枚葉スピン法);配線基板1上に本実施形態のエッチング液を盛る方法(液盛り法);配線基板1上に本実施形態のエッチング液を流す方法;又はそれらの組み合わせが挙げられる。
Specific methods for the recess etching process include a method of contacting the etching solution of this embodiment with the
リセスエッチング処理の処理時間は、エッチング方法、及びエッチング液の温度等に応じて、適宜調整することができる。処理時間(エッチング液と配線基板との接触時間)は、特に限定されないが、例えば、0.01~30分、0.1~20分、0.1~10分、又は0.15~5分等が挙げられる。
リセスエッチング処理の際のエッチング液の温度は、特に限定されないが、例えば、15~75℃、15~65℃、15~65℃、又は15~50℃等が挙げられる。
The processing time of the recess etching process can be appropriately adjusted depending on the etching method, the temperature of the etching solution, etc. The processing time (contact time between the etching solution and the wiring substrate) is not particularly limited, but examples thereof include 0.01 to 30 minutes, 0.1 to 20 minutes, 0.1 to 10 minutes, or 0.15 to 5 minutes.
The temperature of the etching solution during the recess etching process is not particularly limited, but may be, for example, 15 to 75°C, 15 to 65°C, 15 to 65°C, or 15 to 50°C.
なお、リセスエッチング処理の後に、必要に応じて、所定の薬液を用いて、リセスエッチング処理で得られた配線基板を処理してもよい。特に、配線基板1のように、配線基板上にバリアメタル層が配置されている場合、ルテニウム含有配線を構成する成分とバリアメタル層を構成する成分とでは、その種類によってエッチング液に対する溶解性が異なる場合がある。そのような場合、バリアメタル層に対してより溶解性が優れる薬液を用いて、ルテニウム含有配線とバリアメタル層との溶解の程度を調整することが好ましい。このような点から、前記薬液は、ルテニウム含有配線の溶解能が乏しく、バリアメタル層を構成する物質の溶解能が優れる薬液が好ましい。
After the recess etching process, the wiring substrate obtained by the recess etching process may be treated with a specified chemical solution as necessary. In particular, when a barrier metal layer is disposed on the wiring substrate, as in the case of
前記薬液としては、アンモニア水と過酸化水素水との混合液(APM)、及び、塩酸と過酸化水素水との混合液(HPM)からなる群から選択される溶液が挙げられる。APMの組成は、例えば、「アンモニア水:過酸化水素水:水=1:1:500」~「アンモニア水:過酸化水素水:水=1:1:3」の範囲内(体積比)が好ましい。HPMの組成は、例えば、「塩酸:過酸化水素水:水=1:1:3」~「塩酸:過酸化水素水:水=1:1:400」の範囲内(体積比)が好ましい。
これらの好ましい組成比の記載は、アンモニア水は28質量%アンモニア水、塩酸は37質量%塩酸、過酸化水素水は31質量%過酸化水素水である場合における組成比を意図する。
バリアメタル層の溶解能又はパーティクル除去性能の点から、APMが好ましい。
The chemical solution may be a solution selected from the group consisting of a mixture of ammonia water and hydrogen peroxide water (APM) and a mixture of hydrochloric acid and hydrogen peroxide water (HPM). The composition of APM is preferably within the range of "ammonia water: hydrogen peroxide water: water = 1: 1: 500" to "ammonia water: hydrogen peroxide water: water = 1: 1: 3" (volume ratio). The composition of HPM is preferably within the range of "hydrochloric acid: hydrogen peroxide water: water = 1: 1: 3" to "hydrochloric acid: hydrogen peroxide water: water = 1: 1: 400" (volume ratio).
These preferred composition ratios are intended to mean composition ratios in the case where the ammonia water is 28 mass% ammonia water, the hydrochloric acid is 37 mass% hydrochloric acid, and the hydrogen peroxide solution is 31 mass% hydrogen peroxide solution.
From the viewpoint of the ability to dissolve the barrier metal layer or the ability to remove particles, APM is preferred.
前記薬液を用いて、リセスエッチング後の配線基板を処理する方法としては、前記薬液とリセスエッチング処理後の配線基板とを接触させる方法が挙げられる。接触方法としては、前記リセスエッチング処理で挙げた接触方法と同様の方法が挙げられる。前記薬液とリセスエッチング処理後の配線基板との接触時間としては、例えば、0.1~10分、又は0.15~5分等が挙げられる。 As a method for treating the wiring substrate after recess etching with the chemical solution, a method of contacting the wiring substrate after recess etching with the chemical solution can be mentioned. Examples of the contact method include the same contact method as that mentioned for the recess etching process. Examples of the contact time between the chemical solution and the wiring substrate after recess etching include 0.1 to 10 minutes, or 0.15 to 5 minutes, etc.
本処理方法においては、リセスエッチング処理と前記薬液による処理とは、交互に実施されてもよい。交互に実施する場合は、リセスエッチング処理及び前記薬液による処理のサイクルを、それぞれ1~10回実施することが好ましい。
In this processing method, the recess etching process and the treatment with the chemical solution may be performed alternately. When performing the processes alternately, it is preferable to perform the cycles of the recess etching process and the treatment with the
≪基板外縁部のルテニウム含有膜の除去≫
本実施形態のエッチング液は、ルテニウム含有膜が配置された基板の外縁部のルテニウム含有膜を除去するために用いられてもよい。本実施形態のエッチング液は、例えば、基板と、基板の片側の主面上に配置されたルテニウム含有膜と、を有する積層体において、外縁部に位置するルテニウム含有膜を除去するために用いてもよい。
<Removal of ruthenium-containing film from the outer edge of the substrate>
The etching solution of the present embodiment may be used to remove the ruthenium-containing film located on the outer edge of a substrate on which the ruthenium-containing film is disposed. For example, the etching solution of the present embodiment may be used to remove the ruthenium-containing film located on the outer edge of a laminate having a substrate and a ruthenium-containing film disposed on one main surface of the substrate.
ルテニウム含有膜は、ルテニウムの単体、ルテニウムの合金、ルテニウムの酸化物、ルテニウムの窒化物、又はルテニウムの酸窒化物を含むことが好ましい。 The ruthenium-containing film preferably contains ruthenium alone, a ruthenium alloy, a ruthenium oxide, a ruthenium nitride, or a ruthenium oxynitride.
具体的な方法は、特に限定されないが、例えば、基板の外縁部のルテニウム含有膜にのみ本実施形態のエッチング液が接触するように、ノズルから薬液を供給する方法が挙げられる。接触方法としては、上記と同様の方法が挙げられる。接触時間及びエッチング液の温度の好適範囲は、上記と同様のものが挙げられる。 The specific method is not particularly limited, but an example is a method in which a chemical solution is supplied from a nozzle so that the etching solution of this embodiment contacts only the ruthenium-containing film on the outer edge of the substrate. Examples of the contact method include the same methods as described above. Examples of the preferred ranges for the contact time and the temperature of the etching solution are the same as those described above.
≪基板裏面に付着するルテニウム含有物の除去≫
本実施形態のエッチング液は、ルテニウム含有膜が配置された基板の裏面に付着するルテニウム含有物を除去するために用いられてもよい。基板と、基板の片側の主面上にルテニウム含有膜が配置された積層体を形成する際には、スパッタリング及びCVD等でルテニウム含有膜を形成される。その際、基板のルテニウム含有膜側とは反対側の表面上(裏面上)に、ルテニウム含有物が付着する場合がある。このような積層体の裏面に付着するルテニウム含有物を除去するために、本実施形態のエッチング液を用いてもよい。
<Removal of ruthenium-containing material adhering to the back surface of the substrate>
The etching solution of this embodiment may be used to remove ruthenium-containing substances adhering to the back surface of a substrate on which a ruthenium-containing film is disposed. When forming a substrate and a laminate in which a ruthenium-containing film is disposed on one main surface of the substrate, the ruthenium-containing film is formed by sputtering, CVD, or the like. At that time, ruthenium-containing substances may adhere to the surface (back surface) of the substrate opposite to the ruthenium-containing film side. The etching solution of this embodiment may be used to remove ruthenium-containing substances adhering to the back surface of such a laminate.
具体的な方法は、特に限定されないが、例えば、基板の裏面にのみ本実施形態のエッチング液が接触するように、薬液を吐出する方法が挙げられる。接触方法としては、上記と同様の方法が挙げられる。接触時間及びエッチング液の温度の好適範囲は、上記と同様のものが挙げられる。 The specific method is not particularly limited, but an example is a method in which a chemical solution is discharged so that the etching solution of this embodiment contacts only the back surface of the substrate. Examples of contact methods include the same methods as described above. Examples of suitable ranges for the contact time and the temperature of the etching solution are the same as those described above.
以上説明した本実施形態のエッチング液によれば、酸化剤としてオルト過ヨウ素酸を含み、アンモニアによりpHが8以上10以下に調整されるため、ルテニウムに対する実用的なエッチングレートが維持されるとともに、四酸化ルテニウムの発生リスクを低減することができる。そのため、本実施形態のエッチング液を用いることにより、ルテニウム含有層の微細加工やルテニウム基板の洗浄等を安全且つ好適に行うことができる。 The etching solution of this embodiment described above contains orthoperiodic acid as an oxidizing agent, and the pH is adjusted to 8 or more and 10 or less using ammonia, so that a practical etching rate for ruthenium is maintained and the risk of generating ruthenium tetroxide can be reduced. Therefore, by using the etching solution of this embodiment, microfabrication of ruthenium-containing layers and cleaning of ruthenium substrates can be performed safely and effectively.
また、本実施形態のエッチング液中の100nmより大きい粒子の個数が20個/mL以下である場合には、ルテニウム含有配線のリセスエッチング処理に好適に用いることができる。 In addition, when the number of particles larger than 100 nm in the etching solution of this embodiment is 20 particles/mL or less, it can be suitably used for recess etching processing of ruthenium-containing wiring.
(エッチング液の製造方法)
本発明の第2の態様にかかるエッチング液の製造方法は、オルト過ヨウ素酸を含む溶液とアンモニア水とを混合して混合液を調製し、前記混合液のpHを8以上10以下に調整する工程(以下、「工程(i)」ともいう)と、前記混合液をフィルターでろ過する工程(以下、「工程(ii)」ともいう)と、をこの順で含むことを特徴とする。本実施形態の製造方法により、前記第1の態様にかかるエッチング液が製造される。
(Method of producing etching solution)
The method for producing an etching solution according to the second aspect of the present invention is characterized by including, in this order, a step of mixing a solution containing orthoperiodic acid with aqueous ammonia to prepare a mixed solution, adjusting the pH of the mixed solution to 8 or more and 10 or less (hereinafter also referred to as "step (i)"), and a step of filtering the mixed solution through a filter (hereinafter also referred to as "step (ii)"). The etching solution according to the first aspect is produced by the production method of this embodiment.
<工程(i)>
工程(i)は、オルト過ヨウ素酸を含む溶液とアンモニア水とを混合して混合液を調製し、前記混合液のpHを8以上10以下に調整する工程である。
<Step (i)>
Step (i) is a step of mixing a solution containing orthoperiodic acid with aqueous ammonia to prepare a mixed liquid, and adjusting the pH of the mixed liquid to 8 or more and 10 or less.
オルト過ヨウ素酸を含む溶液(以下、「オルト過ヨウ素酸溶液」ともいう)は、適量のオルト過ヨウ素酸を水に溶解することにより、作製することができる。オルト過ヨウ素酸溶液におけるオルト過ヨウ素酸の濃度は、最終的なエッチング液におけるオルト過ヨウ素酸濃度よりも高い濃度とすることができる。 A solution containing orthoperiodic acid (hereinafter also referred to as "orthoperiodic acid solution") can be prepared by dissolving an appropriate amount of orthoperiodic acid in water. The concentration of orthoperiodic acid in the orthoperiodic acid solution can be higher than the concentration of orthoperiodic acid in the final etching solution.
オルト過ヨウ素酸溶液は、適宜、オルト過ヨウ素酸に加えて、任意成分を含んでいてもよい。任意成分としては、上記「(エッチング液)」における「<他の成分>」の項で挙げた成分が挙げられる。 The orthoperiodic acid solution may contain optional components in addition to orthoperiodic acid. Optional components include those listed in the "Other Components" section of "(Etching Solution)" above.
次に、オルト過ヨウ素酸溶液に、アンモニア水を添加して混合し、混合液を調製する。アンモニア水は、市販のものを用いることができ、例えば、25~30質量%アンモニア水等を用いることができる。 Next, ammonia water is added to the orthoperiodic acid solution and mixed to prepare a mixed solution. Ammonia water that is commercially available can be used, for example, 25 to 30% by mass ammonia water.
オルト過ヨウ素酸溶液へのアンモニア水の添加は、pHメーターを用いて混合液のpHを測定しながら行う。このときのオルト過ヨウ素酸溶液及び混合液の温度は、23℃に維持されることが好ましい。混合液のpHがpH8以上10以下の範囲の所望のpHとなったときに、アンモニア水の添加を終了する。 The addition of ammonia water to the orthoperiodic acid solution is carried out while measuring the pH of the mixture using a pH meter. At this time, it is preferable to maintain the temperature of the orthoperiodic acid solution and the mixture at 23°C. When the pH of the mixture reaches the desired pH in the range of pH 8 to 10, the addition of ammonia water is terminated.
次に、オルト過ヨウ素酸の濃度が所望の濃度となるように、前記混合液に、水を添加する。オルト過ヨウ素酸の濃度は、上記「(エッチング液)」における「<オルト過ヨウ素酸>」の項で挙げた好適な濃度範囲となるように調整することが好ましい。 Next, water is added to the mixture so that the concentration of orthoperiodic acid is the desired concentration. It is preferable to adjust the concentration of orthoperiodic acid so that it is within the suitable concentration range listed in the "Orthoperiodic Acid" section of the "Etching Solution" section above.
本工程により、pH8以上10以下である、オルト過ヨウ素酸溶液及びアンモニア水の混合液を得ることができる。 This process produces a mixture of orthoperiodic acid solution and ammonia water with a pH of 8 or more and 10 or less.
<工程(ii)>
工程(ii)は、前記混合液をフィルターでろ過する工程である。
<Step (ii)>
Step (ii) is a step of filtering the mixture through a filter.
本工程で用いるフィルターは、特に限定されず、半導体プロセスで用いられる薬液の製造に一般的に用いられるフィルターを特に制限なく用いることができる。フィルターの材質としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン及びポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等が挙げられる。中でも、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、ポリテトラフルオロエチレン製又はナイロン製が好ましく、ポリエチレン製又はポリテトラフルオロエチレン製がより好ましく、ポリテトラフルオロエチレン製が特に好ましい。 The filter used in this process is not particularly limited, and any filter generally used in the manufacture of chemicals used in semiconductor processes can be used without particular limitation. Examples of filter materials include fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamide resins such as nylon, and polyolefin resins (including high density and ultra-high molecular weight) such as polyethylene and polypropylene (PP). Among these, filters made of polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, or nylon are preferred, polyethylene or polytetrafluoroethylene are more preferred, and polytetrafluoroethylene is particularly preferred.
フィルターの孔径は、100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましく、20nm以下がさらに好ましく、15nm以下が特に好ましい。前記上限値以下の孔径のフィルターを用いることにより、微細な粒子も除去することができる。フィルターの孔径の下限値は、特に限定されないが、ろ過効率の観点から、例えば、0.1nm以上、又は0.5nm以上とすることができる。 The pore size of the filter is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, even more preferably 20 nm or less, and particularly preferably 15 nm or less. By using a filter with a pore size equal to or less than the upper limit, even fine particles can be removed. The lower limit of the pore size of the filter is not particularly limited, but from the viewpoint of filtration efficiency, it can be, for example, 0.1 nm or more, or 0.5 nm or more.
フィルターは、2種類以上のフィルターを組み合わせて用いてもよい。2種類以上のフィルターを用いる場合、異なる材質の同じ孔径のフィルターを用いてもよく、同じ材質の孔径の異なるフィルターを用いてもよく、異なる材質の異なる孔径のフィルターを用いてもよい。例えば、第1のフィルターを用いて混合液をろ過した後、第1のフィルターよりも孔径の小さい第2のフィルターでろ過してもよい。 Two or more types of filters may be used in combination. When two or more types of filters are used, filters made of different materials and with the same pore size may be used, or filters made of the same material and with different pore sizes may be used, or filters made of different materials and with different pore sizes may be used. For example, the mixed liquid may be filtered using a first filter, and then filtered using a second filter having a smaller pore size than the first filter.
前記混合液のろ過回数は、特に限定されず、任意の回数とすることができる。ろ過回数は、例えば、3回以上とすることができ、5回以上が好ましく、10回以上がより好ましく、15回以上がさらに好ましく、20回以上、25回以上、又は30回以上が特に好ましい。ろ過回数を前記下限値以上とすることにより、前記混合液中の微細な粒子をより低減することができる。混合液のろ過回数の上限値は、特に限定されないが、製造効率の観点から、例えば、50回以下とすることができる。
2種類以上のフィルターを組み合わせてろ過を行う場合、ろ過回数は、混合液が、組み合わせの2種類以上のフィルター(以下、「フィルターセット」ともいう)における最後のフィルターを通過した時点で1回とカウントすることができる。
The number of times of filtration of the mixed liquid is not particularly limited and can be any number of times. The number of times of filtration can be, for example, 3 times or more, preferably 5 times or more, more preferably 10 times or more, even more preferably 15 times or more, and particularly preferably 20 times or more, 25 times or more, or 30 times or more. By setting the number of times of filtration to the lower limit or more, it is possible to further reduce fine particles in the mixed liquid. The upper limit of the number of times of filtration of the mixed liquid is not particularly limited, but can be, for example, 50 times or less from the viewpoint of production efficiency.
When filtration is performed using a combination of two or more types of filters, the number of filtrations can be counted as one when the mixed liquid passes through the last filter in the combination of two or more types of filters (hereinafter also referred to as a "filter set").
ろ過回数が2回以上である場合、循環ろ過により、混合液をろ過することが好ましい。 If the filtration is performed twice or more, it is preferable to filter the mixed liquid by circulating filtration.
本工程により、混合液中の微細な粒子を低減することができ、高品質なエッチング液を得ることができる。 This process reduces the number of fine particles in the mixed solution, resulting in a high-quality etching solution.
本実施形態の製造方法によれば、不純物粒子(例えば、100nmより大きい粒子)が低減された高品質のエッチング液を得ることができる。本実施形態の製造方法により得られるエッチング液は、例えば、100nmより大きい粒子の個数が20個/mL以下である。そのため、本実施形態の製造方法により得られるエッチング液は、基板上に配置されたルテニウム含有配線のリセスエッチング処理に好適に用いることができる。 According to the manufacturing method of this embodiment, a high-quality etching solution can be obtained in which impurity particles (e.g., particles larger than 100 nm) are reduced. The etching solution obtained by the manufacturing method of this embodiment has, for example, 20 particles/mL or less larger than 100 nm. Therefore, the etching solution obtained by the manufacturing method of this embodiment can be suitably used for recess etching of ruthenium-containing wiring arranged on a substrate.
(被処理体の処理方法)
本発明の第3の態様にかかる被処理体の処理方法は、上記第1の態様にかかるエッチング液を用いて、ルテニウムを含む被処理体をエッチング処理する工程を含むことを特徴とする。
(Method of Processing Object)
A method for processing an object according to a third aspect of the present invention is characterized by comprising the step of etching an object containing ruthenium with the etching solution according to the first aspect.
ルテニウムを含む被処理体としては、上記「(エッチング液)」における「<被処理体>」で説明したものと同様のものが挙げられ、ルテニウム含有層を有する基板が好ましく例示される。基板上にルテニウム含有層を形成する方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。かかる方法としては、例えば、スパッタリング法、化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、及び原子層堆積法(ALD:Atomic layer deposition)等が挙げられる。基板上にルテニウム含有層を形成する際に用いるルテニウム含有層の原料も、特に限定されず、成膜方法に応じて適宜選択することができる。 Examples of the ruthenium-containing object to be treated include those described in "<Object to be treated>" in "(Etching solution)" above, and a preferred example is a substrate having a ruthenium-containing layer. The method for forming the ruthenium-containing layer on the substrate is not particularly limited, and any known method can be used. Examples of such methods include sputtering, chemical vapor deposition (CVD), molecular beam epitaxy (MBE), and atomic layer deposition (ALD). The raw material of the ruthenium-containing layer used to form the ruthenium-containing layer on the substrate is also not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the film formation method.
<被処理体をエッチング処理する工程>
本工程は、上記第1の態様にかかるエッチング液を用いてルテニウムを含む被処理体をエッチング処理する工程であり、前記エッチング液を前記被処理体に接触させる操作を含む。エッチング処理の方法は、特に限定されず、公知のエッチング方法を用いることができる。かかる方法としては、例えば、スプレー法、浸漬法、液盛り法等が例示されるが、これらに限定されない。
スプレー法では、例えば、被処理体を所定の方向に搬送もしくは回転させ、その空間に上記第1の態様にかかるエッチング液を噴射して、被処理体に前記エッチング液を接触させる。必要に応じて、スピンコーターを用いて基板を回転させながら前記エッチング液を噴霧してもよい。
浸漬法では、上記第1の態様にかかるエッチング液に被処理体を浸漬して、被処理体に前記エッチング液を接触させる。
液盛り法では、被処理体に上記第1の態様にかかるエッチング液を盛って、被処理体と前記エッチング液とを接触させる。
これらのエッチング処理の方法は、被処理体の構造や材料等に応じて適宜選択することができる。スプレー法、又は液盛り法の場合、被処理体への前記エッチング液の供給量は、被処理体における被処理面が、前記エッチング液で十分に濡れる量であればよい。
<Step of Etching Object>
This step is a step of etching a ruthenium-containing object to be treated using the etching solution according to the first embodiment, and includes an operation of contacting the object to be treated with the etching solution. The method of etching is not particularly limited, and a known etching method can be used. Examples of such methods include, but are not limited to, a spray method, a dipping method, a puddle method, and the like.
In the spray method, for example, the workpiece is transported or rotated in a predetermined direction, and the etching solution according to the first aspect is sprayed into the space between the workpiece and the etching solution is brought into contact with the workpiece. If necessary, the etching solution may be sprayed onto the workpiece while rotating the substrate using a spin coater.
In the immersion method, the object to be treated is immersed in the etching solution according to the first aspect to bring the etching solution into contact with the object to be treated.
In the puddle method, the etching liquid according to the first embodiment is puddled on the object to be treated, and the object to be treated is brought into contact with the etching liquid.
These etching methods can be appropriately selected depending on the structure, material, etc. of the object to be treated. In the case of the spray method or the puddle method, the amount of the etching liquid supplied to the object to be treated may be an amount that allows the surface of the object to be treated to be sufficiently wetted with the etching liquid.
エッチング処理の目的は特に限定されず、被処理体のルテニウムを含む被処理面(例えば、基板上のルテニウム含有層)の微細加工であってもよく、被処理体(例えば、ルテニウム含有層を有する基板)に付着するルテニウム含有付着物の除去であってもよく、被処理体のルテニウムを含む被処理面(例えば、基板上のルテニウム含有層)の洗浄であってもよい。
エッチング処理の目的が、被処理体のルテニウムを含む被処理面の微細加工である場合、通常、エッチングされるべきでない箇所をエッチングマスクにより被覆したうえで、被処理体とエッチング液とを接触させる。
エッチング処理の目的が、被処理体に付着するルテニウム含有付着物の除去である場合、上記第1の態様にかかるエッチング液を被処理体に接触させることで、ルテニウム含有付着物が溶解し、被処理体からルテニウム付着物を除去することができる。
エッチング処理の目的が、処理体のルテニウムを含む被処理面の洗浄である場合、上記第1の態様にかかるエッチング液を被処理体に接触させることで前記被処理面が速やかに溶解し、被処理体の表面に付着するパーティクル等の不純物が短時間で被処理体の表面から除去される。
また、エッチング処理の目的としては、前述の≪リセスエッチング処理≫と同様のものが挙げられる。
The purpose of the etching treatment is not particularly limited, and may be fine processing of a ruthenium-containing surface of a workpiece (e.g., a ruthenium-containing layer on a substrate), removal of a ruthenium-containing deposit adhering to the workpiece (e.g., a substrate having a ruthenium-containing layer), or cleaning of a ruthenium-containing surface of a workpiece (e.g., a ruthenium-containing layer on a substrate).
When the purpose of the etching treatment is to finely process the ruthenium-containing surface of the treatment object, the treatment object is usually brought into contact with the etching solution after covering the areas that should not be etched with an etching mask.
When the purpose of the etching treatment is to remove ruthenium-containing deposits adhering to the workpiece, the ruthenium-containing deposits are dissolved by contacting the workpiece with the etching liquid according to the first aspect, and the ruthenium deposits can be removed from the workpiece.
When the purpose of the etching process is to clean a ruthenium-containing surface of a treatment object, the treatment surface is quickly dissolved by contacting the treatment object with the etching solution according to the first aspect, and impurities such as particles adhering to the surface of the treatment object are removed from the surface of the treatment object in a short period of time.
The purpose of the etching process may be the same as that of the recess etching process described above.
エッチング処理を行う温度は、特に限定されず、前記エッチング液にルテニウムが溶解する温度であればよい。エッチング処理の温度としては、例えば、20~60℃が挙げられる。スプレー法、浸漬法、及び液盛り法のいずれの場合も、エッチング液の温度を高くすることで、エッチングレートは上昇するが、エッチング液の組成変化を小さく抑えることや、作業性、安全性、コスト等も考慮し、適宜、処理温度を選択することができる。 The temperature at which the etching process is carried out is not particularly limited, and may be any temperature at which ruthenium dissolves in the etching solution. Examples of etching temperatures include 20 to 60°C. In the case of the spray method, immersion method, and puddle method, the etching rate increases by increasing the temperature of the etching solution, but the processing temperature can be selected appropriately while keeping the compositional change of the etching solution to a minimum and taking into consideration workability, safety, cost, etc.
エッチング処理を行う時間は、エッチング処理の目的、エッチングにより除去されるルテニウムの量(例えば、ルテニウム含有層の厚さ、ルテニウム付着物の量など)、及びエッチング処理条件に応じて、適宜、選択すればよい。 The time for which the etching process is performed may be appropriately selected depending on the purpose of the etching process, the amount of ruthenium to be removed by etching (e.g., the thickness of the ruthenium-containing layer, the amount of ruthenium deposits, etc.), and the etching process conditions.
エッチング処理の具体例としては、上記「(エッチング液)」における「<用途>」の項で挙げた処理が挙げられる。なお、本実施形態の一態様におけるエッチング処理には、CMP処理は含まれない。エッチング処理としては、表層に絶縁膜により構成される領域とルテニウムにより構成される領域とを含む基板において、前記ルテニウムにより構成される領域を選択的にエッチングする処理が好ましい。特に、ルテニウム含有配線のリセスエッチング処理が好ましい。 Specific examples of the etching process include the processes listed in the "<Application>" section of "(Etching solution)" above. Note that the etching process in one aspect of this embodiment does not include CMP. As the etching process, a process for selectively etching the area composed of ruthenium in a substrate including an area composed of an insulating film and an area composed of ruthenium on the surface layer is preferred. In particular, a recess etching process for ruthenium-containing wiring is preferred.
<任意工程>
本実施形態の処理方法は、上記工程に加えて、任意の工程を含んでいてもよい。任意工程としては、例えば、被処理体のリンス処理を行う工程が挙げられる。
前記工程において被処理をエッチング処理した後に、第1の態様にかかるエッチング液に由来するヨウ素化合物が被処理体の表面上に残存ヨウ素として付着している場合がある。このような残存ヨウ素がその後のプロセスに悪影響を与える恐れがある。そのため、被処理体の表面から残存ヨウ素を除去するために、リンス処理を行うことが好ましい。また、リンス処理により、エッチング処理により被処理体の表面に生じる、ルテニウム含有物の残渣等も除去することができる。
<Optional step>
The processing method of this embodiment may include any optional step in addition to the above steps, for example, a step of rinsing the processing target object.
After the etching process of the object to be treated in the above-mentioned step, the iodine compound derived from the etching solution according to the first embodiment may adhere to the surface of the object to be treated as residual iodine. Such residual iodine may adversely affect the subsequent process. Therefore, it is preferable to perform a rinsing process in order to remove the residual iodine from the surface of the object to be treated. In addition, the rinsing process can also remove residues of ruthenium-containing substances that are generated on the surface of the object to be treated by the etching process.
リンス処理は、リンス液と被処理体とを接触させることにより行うことができる。接触させる方法は、特に限定されず、例えば、タンクに入れたリンス液中に被処理体を浸漬する方法、被処理体の表面上にリンス液を噴霧する方法、被処理体の表面上にリンス液を流す方法、又はそれらの任意の組み合わせた方法等が挙げられる。 The rinse treatment can be carried out by contacting the object to be treated with the rinse liquid. The contacting method is not particularly limited, and examples include a method of immersing the object to be treated in the rinse liquid contained in a tank, a method of spraying the rinse liquid onto the surface of the object to be treated, a method of flowing the rinse liquid onto the surface of the object to be treated, or any combination of these methods.
リンス液としては、例えば、フッ酸、塩酸、過酸化水素水、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、コリン、フッ酸と過酸化水素水との混合液(FPM)、硫酸と過酸化水素水との混合液(SPM)、アンモニア水と過酸化水素水との混合液(APM)、塩酸と過酸化水素水との混合液(HPM)、二酸化炭素水、オゾン水、水素水、クエン酸水溶液、硫酸、アンモニア水、イソプロピルアルコール、次亜塩素酸水溶液、超純水、硝酸、シュウ酸水溶液、酢酸(酢酸水溶液を含む)等が挙げられる。
上記のようなリンス液を用いたリンス処理により、エッチング処理によって被処理体の表面に生じるルテニウム含有物の残渣を効率的に除去することができる。
Examples of rinsing liquids include hydrofluoric acid, hydrochloric acid, hydrogen peroxide, ammonia, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), choline, a mixture of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide (FPM), a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide (SPM), a mixture of ammonia water and hydrogen peroxide (APM), a mixture of hydrochloric acid and hydrogen peroxide (HPM), carbon dioxide water, ozone water, hydrogen water, a citric acid solution, sulfuric acid, ammonia water, isopropyl alcohol, a hypochlorous acid solution, ultrapure water, nitric acid, an oxalic acid solution, and acetic acid (including an acetic acid solution).
By carrying out the rinsing process using the above-mentioned rinsing liquid, it is possible to efficiently remove the residue of the ruthenium-containing material that is generated on the surface of the treatment target body by the etching process.
酸性リンス液としては、例えば、クエン酸水溶液(好ましくは0.01~10質量%クエン酸水溶液)、フッ酸(好ましくは0.001~1質量%フッ酸)、塩酸(好ましくは0.001~1質量%塩酸)、過酸化水素水(好ましくは0.05~6質量%過酸化水素水、より好ましくは0.3~4.5質量%過酸化水素水)、フッ酸と過酸化水素水との混合液(FPM)、硫酸と過酸化水素水との混合液(SPM)、塩酸と過酸化水素水との混合液(HPM)、二酸化炭素水(好ましくは10~60質量ppm二酸化炭素水)、オゾン水(好ましくは5~60質量ppmオゾン水)、水素水(好ましくは0.5~20質量ppm水素水)、硫酸(好ましくは1~10質量%硫酸水溶液)、アンモニア水(好ましくは0.05~6質量%アンモニア水)、THAH水溶液(好ましくは0.05~5質量%TMAH水溶液)、コリン水溶液(好ましくは0.05~5質量%コリン水溶液)硝酸(好ましくは0.001~1質量%硝酸)、シュウ酸水溶液(好ましくは0.01~10質量%シュウ酸水溶液)、酢酸(好ましくは0.01~10質量%酢酸水溶液、若しくは、酢酸原液)等が挙げられる。
FPM、SPM、APM、及び、HPMとして好ましい条件は、上記と同様である。
なお、フッ酸、硝酸、及び、塩酸は、それぞれ、HF、HNO3、及び、HCl、が、水に溶解した水溶液を意図する。オゾン水、二酸化炭素水、アンモニア水、TMAH水溶液、コリン水溶液、及び、水素水は、それぞれ、O3、CO2、NH3、水酸化メチルアンモニウム([(CH3)4N]+[OH]-)、コリン(トリメチル-2-ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド;[(CH3)3N(CH2)2OH]+[OH]-)、及び、H2を水に溶解させた水溶液を意図する。
リンス処理の目的を損なわない範囲で、これらのリンス液は混合して使用してもよい。また、リンス液には有機溶剤が含まれていてもよい。
Examples of the acidic rinse liquid include an aqueous citric acid solution (preferably 0.01 to 10 mass % aqueous citric acid solution), hydrofluoric acid (preferably 0.001 to 1 mass % hydrofluoric acid), hydrochloric acid (preferably 0.001 to 1 mass % hydrochloric acid), hydrogen peroxide solution (preferably 0.05 to 6 mass % hydrogen peroxide solution, more preferably 0.3 to 4.5 mass % hydrogen peroxide solution), a mixture of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution (FPM), a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution (SPM), a mixture of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution (HPM), carbon dioxide solution (preferably 10 to 60 mass ppm carbon dioxide solution), ozone water (preferably is 5 to 60 ppm by mass ozone water), hydrogen water (preferably 0.5 to 20 ppm by mass hydrogen water), sulfuric acid (preferably 1 to 10 mass% sulfuric acid aqueous solution), ammonia water (preferably 0.05 to 6 mass% ammonia water), THAH aqueous solution (preferably 0.05 to 5 mass% TMAH aqueous solution), choline aqueous solution (preferably 0.05 to 5 mass% choline aqueous solution), nitric acid (preferably 0.001 to 1 mass% nitric acid), oxalic acid aqueous solution (preferably 0.01 to 10 mass% oxalic acid aqueous solution), acetic acid (preferably 0.01 to 10 mass% acetic acid aqueous solution, or acetic acid undiluted solution), and the like.
The preferred conditions for FPM, SPM, APM, and HPM are the same as those described above.
Note that hydrofluoric acid, nitric acid, and hydrochloric acid refer to aqueous solutions in which HF, HNO 3 , and HCl are dissolved in water, respectively. Ozone water, carbon dioxide water, ammonia water, TMAH aqueous solution, choline aqueous solution, and hydrogen water refer to aqueous solutions in which O 3 , CO 2 , NH 3 , methylammonium hydroxide ([(CH 3 ) 4 N] + [OH] - ), choline (trimethyl-2-hydroxyethylammonium hydroxide; [(CH 3 ) 3 N(CH 2 ) 2 OH] + [OH] - ), and H 2 are dissolved in water, respectively.
These rinse solutions may be mixed together as long as the purpose of the rinse treatment is not impaired. The rinse solution may also contain an organic solvent.
リンス処理の処理時間(リンス液と被処理体との接触時間)は、特に限定されないが、例えば、5秒~5分間である。処理の際のリンス液の温度は、特に限定されないが、例えば、一般に、16~60℃が好ましく、18~40℃がより好ましい。 The processing time of the rinse process (contact time between the rinse liquid and the treated object) is not particularly limited, but is, for example, 5 seconds to 5 minutes. The temperature of the rinse liquid during processing is not particularly limited, but is generally, for example, preferably 16 to 60°C, and more preferably 18 to 40°C.
以上説明した本実施形態の被処理体の処理方法によれば、酸化剤としてオルト過ヨウ素酸を含み、アンモニアによりpHが8以上10以下に調製された上記第1の態様にかかるエッチング液を用いて、被処理体のエッチング処理を行う。当該エッチング液は、四酸化ルテニウムの発生リスクが小さく、且つルテニウムに対して実用的なエッチングレートを有するため、安全にルテニウムのエッチング処理を行うことができる。そのため、本実施形態の処理方法は、基板上に形成されたルテニウム含有層の微細加工やルテニウム基板の洗浄等に好適に用いることができる。 According to the method for treating an object to be treated of this embodiment described above, an etching treatment is performed on the object to be treated using the etching solution according to the first aspect described above, which contains orthoperiodic acid as an oxidizing agent and has a pH adjusted to 8 to 10 with ammonia. This etching solution has a low risk of generating ruthenium tetroxide and has a practical etching rate for ruthenium, so that the etching treatment of ruthenium can be performed safely. Therefore, the processing method of this embodiment can be suitably used for microfabrication of a ruthenium-containing layer formed on a substrate, cleaning of a ruthenium substrate, etc.
(ルテニウム含有配線の製造方法)
本発明の第4の態様にかかるルテニウム含有配線の製造方法は、表層に絶縁膜により構成される領域とルテニウムにより構成される領域とを含む基板に対し、前記第1の態様にかかるエッチング液を適用することにより、前記ルテニウムにより構成される領域を選択的にエッチングする工程を含むことを特徴とする。
(Method of manufacturing ruthenium-containing wiring)
A method for producing a ruthenium-containing wiring according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that it includes a step of selectively etching the area composed of ruthenium by applying the etching solution according to the first aspect to a substrate including a surface area composed of an insulating film and a surface area composed of ruthenium.
本実施形態の製造方法は、前記「(エッチング液)」における「≪リセスエッチング処理≫」で挙げた方法と同様に行うことができる。 The manufacturing method of this embodiment can be carried out in the same manner as the method described in "Recess Etching Process" in "(Etching Solution)" above.
(半導体素子の製造方法)
本実施形態の半導体素子の製造方法は、上記第1の態様にかかるエッチング液を用いて、ルテニウムを含む被処理体をエッチング処理する工程を含むことを特徴とする。
(Method of manufacturing semiconductor device)
The method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment is characterized by including a step of etching a target object containing ruthenium with the etching solution according to the first aspect.
ルテニウムを含む被処理体をエッチング処理する工程は、上記「(被処理体の処理方法)」において説明した方法と同様に行うことができる。ルテニウムを含む被処理体は、ルテニウム含有層を有する基板であることが好ましい。前記基板としては半導体素子の作製に通常用いられる基板を用いることができる。 The process of etching the workpiece containing ruthenium can be carried out in the same manner as described above in "(Workpiece treatment method)". The workpiece containing ruthenium is preferably a substrate having a ruthenium-containing layer. The substrate may be a substrate that is typically used in the manufacture of semiconductor devices.
<他の工程>
本実施形態の半導体素子の製造方法は、上記エッチング処理工程に加えて、他の工程を含んでいてもよい。他の工程は、特に限定されず、半導体素子を製造する際に行われる公知の工程が挙げられる。かかる工程としては、例えば、金属配線、ゲート構造、ソース構造、ドレイン構造、絶縁層、強磁性層、及び非磁性層等の各構造の形成工程(層形成、上記エッチング処理以外のエッチング、化学機械研磨、変成等)、レジスト膜形成工程、露光工程、現像工程、熱処理工程、洗浄工程、検査工程等が挙げられるが、これらに限定されない。これらの他の工程は、必要に応じ、上記エッチング処理工程の前又は後に、適宜行うことができる。
<Other steps>
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment may include other steps in addition to the etching process. The other steps are not particularly limited, and include known steps carried out when manufacturing a semiconductor device. Examples of such steps include, but are not limited to, steps for forming each structure such as metal wiring, gate structure, source structure, drain structure, insulating layer, ferromagnetic layer, and non-magnetic layer (layer formation, etching other than the above etching process, chemical mechanical polishing, modification, etc.), resist film formation, exposure step, development step, heat treatment step, cleaning step, inspection step, etc. These other steps can be appropriately carried out before or after the above etching process step, as necessary.
以上説明した本実施形態の半導体素子の製造方法によれば、酸化剤としてオルト過ヨウ素酸を含み、アンモニアによりpHが8以上10以下に調製された上記第1の態様にかかるエッチング液を用いて、被処理体のエッチング処理を行う。当該エッチング液は、四酸化ルテニウムの発生リスクが小さく、且つルテニウムに対して実用的なエッチングレートを有するため、基板上に形成されたルテニウム含有層の微細加工や基板の洗浄を安全に行うことができる。そのため、本実施形態の製造方法は、ルテニウム配線等を含む半導体素子の製造に好適に用いることができる。 According to the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment described above, an etching process is performed on a processed object using the etching solution according to the first aspect described above, which contains orthoperiodic acid as an oxidizing agent and has a pH adjusted to 8 to 10 with ammonia. Since this etching solution has a low risk of generating ruthenium tetroxide and has a practical etching rate for ruthenium, it is possible to safely perform microfabrication of a ruthenium-containing layer formed on a substrate and cleaning of the substrate. Therefore, the manufacturing method of this embodiment can be suitably used for manufacturing semiconductor devices including ruthenium wiring, etc.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
<エッチング液の調製(1)>
(実施例1~5、比較例1~3)
オルト過ヨウ素酸2gを水に溶解した。pHメーターを用いて23℃におけるpHを測定しながら、前記オルト過ヨウ素酸溶液にアンモニアを添加し、表1に示す各pHとなるように調整した。その後、溶液全体の体積が100mLとなるように水を添加して、各例のエッチング液を調製した。
<Preparation of Etching Solution (1)>
(Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 3)
2 g of orthoperiodic acid was dissolved in water. Ammonia was added to the orthoperiodic acid solution while measuring the pH at 23° C. using a pH meter, and the solution was adjusted to each pH shown in Table 1. Then, water was added so that the total volume of the solution became 100 mL, thereby preparing the etching solution of each example.
<被処理体のエッチング処理(1)>
被処理体には、12インチシリコン基板上にALD法によりルテニウム膜(厚さ30nm)を成膜したルテニウム基板を用いた。各例のエッチング液をビーカーに入れ、室温(23℃)で、前記ルテニウム基板を各例のエッチング液に浸漬することによりエッチング処理を行った。
<Etching of object to be processed (1)>
The object to be treated was a ruthenium substrate having a ruthenium film (thickness: 30 nm) formed on a 12-inch silicon substrate by ALD. The etching solution of each example was placed in a beaker, and the ruthenium substrate was immersed in the etching solution of each example at room temperature (23° C.) to perform the etching treatment.
[エッチングレートの評価]
上記「<被処理体のエッチング処理>」に示す方法でエッチング処理を行った後、被処理体をエッチング液から取り出し、基板表面のシート抵抗値を測定した。前記シート抵抗値から各例のエッチングレートを算出した。その結果を「エッチングレート」として表2に示した。
[Evaluation of Etching Rate]
After the etching process was performed by the method described above in "<Etching process of the treated object>", the treated object was removed from the etching solution, and the sheet resistance of the substrate surface was measured. The etching rate of each example was calculated from the sheet resistance. The results are shown in Table 2 as "etching rate".
[四酸化ルテニウム生成の評価]
各例のエッチング液20mLをボトルに入れ、ルテニウム粉末0.01gを添加した。ルテニウム粉末を添加後直ぐに、パラフィルムでボトルの入口を密封し、室温で、3日間静置した。その後、パラフィルムの変色を目視で確認し、以下の評価基準で評価した。その結果を「パラフィルムの変色」として表2に示した。パラフィルムの変色は、四酸化ルテニウムが生成したことを示す。
評価基準
〇:パラフィルムの変色なし
×:パラフィルム変色
[Evaluation of ruthenium tetroxide generation]
20 mL of the etching solution of each example was placed in a bottle, and 0.01 g of ruthenium powder was added. Immediately after adding the ruthenium powder, the opening of the bottle was sealed with parafilm and left to stand at room temperature for 3 days. Thereafter, discoloration of the parafilm was visually confirmed and evaluated according to the following evaluation criteria. The results are shown in Table 2 as "discoloration of parafilm." Discoloration of the parafilm indicates the formation of ruthenium tetroxide.
Evaluation criteria: 〇: No discoloration of the Parafilm ×: Discoloration of the Parafilm
表2から分かるように、実施例1~5では、パラフィルムは変色せず、四酸化ルテニウムの生成は確認されなかった。また、エッチングレートは、実用的な範囲に維持された。
一方、比較例1及び2では、エッチングレートは大きかったが、パラフィルムが変色し、四酸化ルテニウムの生成が確認された。比較例3では、四酸化ルテニウムの生成は確認されなかったが、エッチングレートが低く、実用的ではなかった。
以上より、本発明を適用した実施例のエッチング液によれば、四酸化ルテニウムの発生リスクを低減しつつ、ルテニウムのエッチング処理ができること、が確認できる。
As can be seen from Table 2, the Parafilm did not discolor and no generation of ruthenium tetroxide was confirmed in Examples 1 to 5. In addition, the etching rate was maintained within a practical range.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the etching rate was high, but the Parafilm discolored and the generation of ruthenium tetroxide was confirmed. In Comparative Example 3, the generation of ruthenium tetroxide was not confirmed, but the etching rate was low and not practical.
From the above, it can be confirmed that the etching solution of the example to which the present invention is applied makes it possible to etch ruthenium while reducing the risk of generating ruthenium tetroxide.
<エッチング液の調整(2)>
(実施例6~10、比較例4~6)
オルト過ヨウ素酸2gを水に溶解した。pHメーターを用いて23℃におけるpHを測定しながら、前記オルト過ヨウ素酸溶液にアンモニアを添加し、表3に示す各pHとなるように調整した。その後、溶液全体の体積が2000mLとなるように水を添加し、孔径15nmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製フィルターを30回通過させて、各例のエッチング液を調製した。各例のエッチング液について、光散乱式液中粒子検出器(KS-19F、リオン社製)により、エッチング液1mLあたりの100nmより大きい粒子の個数を測定した。その結果を「粒子数(個/mL)」として、表3に併記した。
なお、実施例6に記載のエッチング液について、フィルターを通過させずに粒子の数を測定したところ、エッチング液1mLあたりの100nmより大きい粒子の個数として10,000を超える測定値となった。
<Preparation of Etching Solution (2)>
(Examples 6 to 10, Comparative Examples 4 to 6)
2 g of orthoperiodic acid was dissolved in water. While measuring the pH at 23° C. using a pH meter, ammonia was added to the orthoperiodic acid solution to adjust it to each pH shown in Table 3. Thereafter, water was added so that the total volume of the solution became 2000 mL, and the solution was passed through a polytetrafluoroethylene (PTFE) filter having a pore size of 15 nm 30 times to prepare an etching solution for each example. For the etching solution for each example, the number of particles larger than 100 nm per mL of the etching solution was measured using a light scattering type liquid particle detector (KS-19F, manufactured by Rion Co., Ltd.). The results are shown in Table 3 as "number of particles (particles/mL)".
When the number of particles in the etching solution described in Example 6 was measured without passing it through a filter, the measured value was more than 10,000 particles larger than 100 nm per mL of the etching solution.
<被処理体のエッチング処理(2)>
エッチング液として、実施例6~10、及び比較例4~6の各例のエッチング液を用いたこと以外は、<被処理体のエッチング処理(1)>と同様に、被処理体のエッチング処理を行った。
<Etching of object to be processed (2)>
The etching treatment of the treated object was carried out in the same manner as in <Etching treatment of treated object (1)>, except that the etching solutions of Examples 6 to 10 and Comparative Examples 4 to 6 were used as the etching solutions.
[エッチングレートの評価/四酸化ルテニウム生成の評価]
上記と同様の方法でエッチングレート及び四酸化ルテニウム生成を評価した。その結果、実施例6~10及び比較例4~6は、それぞれ、実施例1~5及び比較例1~3とほぼ同様の結果が得られた。すなわち、実施例6~10では、エッチングレートは1~10nm/minであり、実用的な範囲に維持された。また、パラフィルムの変色は認められず、四酸化ルテニウムの生成は確認されなかった。一方、比較例4及び5では、エッチングレートは実施例よりも大きかったが、パラフィルムが変色し、四酸化ルテニウムの生成が確認された。また、比較例6では、四酸化ルテニウムの生成は確認されなかったが、エッチングレートが低く、実用的ではなかった。
[Evaluation of Etching Rate/Evaluation of Ruthenium Tetroxide Generation]
The etching rate and the generation of ruthenium tetroxide were evaluated in the same manner as above. As a result, in Examples 6 to 10 and Comparative Examples 4 to 6, almost the same results as in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained. That is, in Examples 6 to 10, the etching rate was 1 to 10 nm/min, which was maintained within a practical range. Furthermore, discoloration of the Parafilm was not observed, and the generation of ruthenium tetroxide was not confirmed. On the other hand, in Comparative Examples 4 and 5, the etching rate was higher than in the Examples, but the Parafilm was discolored, and the generation of ruthenium tetroxide was confirmed. Furthermore, in Comparative Example 6, the generation of ruthenium tetroxide was not confirmed, but the etching rate was low and not practical.
1 配線基板
2 リセス
3 基板
4 下地層
5 絶縁膜
6 バリアメタル層
7 ルテニウム含有配線
1
Claims (7)
pHが8以上10以下であり、
スラリー及び研磨剤を含まない、
ルテニウムをエッチング処理するためのエッチング液。 Contains 0.5 to 3 mass % orthoperiodic acid and ammonia,
The pH is 8 or more and 10 or less,
No slurry or abrasives
An etching solution for etching ruthenium.
オルト過ヨウ素酸を含む溶液とアンモニア水とを混合して混合液を調製し、前記混合液のpHを8以上10以下に調整し、前記混合液におけるオルト過ヨウ素酸の濃度を0.5~3質量%に調整する工程と、
前記混合液をフィルターでろ過する工程と、
をこの順で含む、製造方法。 A method for producing the etching solution according to any one of claims 1 to 4 ,
a step of mixing a solution containing orthoperiodic acid with ammonia water to prepare a mixed solution, adjusting the pH of the mixed solution to 8 or more and 10 or less , and adjusting the concentration of orthoperiodic acid in the mixed solution to 0.5 to 3 mass % ;
filtering the mixture through a filter;
in that order.
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