JP7727416B2 - Cobalt etching chemicals - Google Patents
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Description
本発明は、コバルトエッチング用の薬液、及び当該薬液を用いてエッチングを行うエッチングされた基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a chemical solution for cobalt etching and a method for manufacturing an etched substrate using the chemical solution.
半導体デバイスの微細化にともない、半導体デバイス内に作りこまれる配線、コンタクトプラグ、配線間の接続材料等について種々の検討が進んでいる。
また、配線の微細化による、エレクトロマイグレーションの課題や抵抗上昇の課題の点から、銅配線を被覆するキャップ層としてコバルトを用いたり、銅配線自体がコバルト配線へ変更したりされている。このような事情から、半導体デバイスの製造工程において、半導体基板上に、コバルトからなる領域とともに、コバルト以外の材料からなる領域が設けられることが多い。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of semiconductor devices, various studies are underway regarding the interconnects, contact plugs, and interconnect materials that are fabricated within semiconductor devices.
Furthermore, due to the challenges of electromigration and increased resistance caused by miniaturization of wiring, cobalt is being used as a cap layer to cover copper wiring, or the copper wiring itself is being replaced with cobalt wiring. For these reasons, in the manufacturing process of semiconductor devices, regions made of materials other than cobalt are often provided on a semiconductor substrate along with regions made of cobalt.
半導体デバイスの製造工程において、例えば、配線の加工の目的等で、コバルトからなる領域とともに、コバルト以外の材料からなる領域を有する半導体基板において、コバルトに対するエッチングが行われる場合がある。コバルトに対するエッチング方法としては、例えば、基板表面に対して、ハロゲン化物の暴露と、プラズマの暴露と、バイアス電圧の印加とを行う方法が知られている(特許文献1を参照。)。 During the manufacturing process of semiconductor devices, for example, for the purpose of wiring processing, cobalt etching may be performed on a semiconductor substrate that has regions made of cobalt as well as regions made of materials other than cobalt. Known cobalt etching methods include exposing the substrate surface to a halide, plasma, and applying a bias voltage (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、金属種に応じたエッチング速度の差が小さくコバルトのみを優先的にエッチングすることが困難である。また、半導体デバイスを製造する際のコバルトのエッチングには、エッチングされたコバルトの表面粗さを増大させないことも望まれる。 However, with the method described in Patent Document 1, the difference in etching rate depending on the metal type is small, making it difficult to preferentially etch only cobalt. Furthermore, when etching cobalt in the manufacture of semiconductor devices, it is also desirable to avoid increasing the surface roughness of the etched cobalt.
本発明は、上記の状況に鑑みなされたものであり、コバルト又はコバルト合金のみを、エッチング後の表面粗さの増大を抑制しつつ、優先的にエッチングできる薬液と、当該薬液を用いてエッチングを行う、エッチングされた基板の製造方法とを提供することを目的とする。 The present invention was developed in consideration of the above circumstances, and aims to provide a chemical solution that can preferentially etch only cobalt or cobalt alloys while suppressing an increase in surface roughness after etching, and a method for manufacturing an etched substrate using this chemical solution.
本発明者らは、アミン化合物(A)、カルボン酸(B)、防食剤(C)、水溶性有機溶媒(O)、及び水(W)を含む薬液を、コバルト又はコバルト合金のエッチングに用いることにより上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors discovered that the above problems can be solved by using a chemical solution containing an amine compound (A), a carboxylic acid (B), a corrosion inhibitor (C), a water-soluble organic solvent (O), and water (W) for etching cobalt or a cobalt alloy, and thus completed the present invention.
本発明の第1の態様は、アミン化合物(A)、カルボン酸(B)、防食剤(C)、水溶性有機溶媒(O)、及び水(W)を含む、コバルトエッチング用の薬液である。 A first aspect of the present invention is a chemical solution for cobalt etching, comprising an amine compound (A), a carboxylic acid (B), a corrosion inhibitor (C), a water-soluble organic solvent (O), and water (W).
本発明の第2の態様は、
表層の少なくとも一部に、コバルト又はコバルト合金により構成される領域を有する基板を準備する工程と、
基板に、第1の態様にかかる薬液を接触させて、表層の少なくとも一部をエッチングする工程と、
を含む、エッチングされた基板の製造方法である。
A second aspect of the present invention is
providing a substrate having a region composed of cobalt or a cobalt alloy on at least a portion of a surface thereof;
a step of contacting a substrate with the chemical solution according to the first aspect to etch at least a part of a surface layer;
1. A method for producing an etched substrate, comprising:
本発明によれば、コバルト又はコバルト合金のみを、エッチング後の表面粗さの増大を抑制しつつ、優先的にエッチングできる薬液と、当該薬液を用いてエッチングを行う、エッチングされた基板の製造方法とを提供することができる。 The present invention provides a chemical solution that can preferentially etch only cobalt or cobalt alloys while suppressing an increase in surface roughness after etching, and a method for manufacturing an etched substrate using this chemical solution.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施態様に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。 The following describes in detail an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the following embodiment and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the present invention.
≪薬液≫
薬液は、コバルトエッチング用に用いられる。コバルトエッチングは、コバルト単体のエッチングだけでなくコバルト合金、又はコバルト合金を含む材料のエッチングも包含する。
コバルト合金に含まれる金属は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。コバルト合金に含まれていてもよい金属としては、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、鉄、アルミニウム、ニッケル、ニオブ、ジルコニウム、又はパラジウム等が挙げられる。コバルト合金又はそれを含む材料としては、コバルトモリブデン、コバルトタンタル、コバルトチタン、コバルトタングステン、コバルト鉄、コバルトタングステンリン、コバルトタングステンボロン、コバルトクロム、コバルトクロムモリブデン、コバルトニオブジルコニウム、コバルトアルミニウム、コバルトニッケル、鉄ニッケルコバルト、コバルトパラジウム等が挙げられる。
<Chemical solution>
The chemical solution is used for cobalt etching, which includes not only etching of cobalt alone but also etching of cobalt alloys or materials containing cobalt alloys.
The metal contained in the cobalt alloy is not particularly limited as long as the desired effect is not impaired. Examples of metals that may be contained in the cobalt alloy include molybdenum, tantalum, titanium, tungsten, iron, aluminum, nickel, niobium, zirconium, and palladium. Examples of cobalt alloys or materials containing them include cobalt-molybdenum, cobalt-tantalum, cobalt-titanium, cobalt-tungsten, cobalt-iron, cobalt-tungsten-phosphorus, cobalt-tungsten-boron, cobalt-chromium, cobalt-chromium-molybdenum, cobalt-niobium-zirconium, cobalt-aluminum, cobalt-nickel, iron-nickel-cobalt, and cobalt-palladium.
薬液は、アミン化合物(A)、カルボン酸(B)、防食剤(C)、水溶性有機溶媒(O)、及び水(W)を必須に含む。かかる薬液を用いることにより、コバルト又はコバルト合金のみを、エッチング後の表面粗さの増大を抑制しつつ、優先的にエッチングできる。 The chemical solution essentially contains an amine compound (A), a carboxylic acid (B), a corrosion inhibitor (C), a water-soluble organic solvent (O), and water (W). By using this chemical solution, it is possible to preferentially etch only the cobalt or cobalt alloy while suppressing an increase in surface roughness after etching.
薬液は、全ての成分が溶解した1液型の組成物であってもよく、2以上の複数の液からなる多液型の組成物であってもよい。 The drug solution may be a one-component composition in which all components are dissolved, or a multi-component composition consisting of two or more components.
以下、薬液に含まれる、必須、又は任意の成分について説明する。 Below, we will explain the essential and optional ingredients contained in the medicinal solution.
<アミン化合物(A)>
アミン化合物(A)は、化学分野の当業者に一般的にアミン化合物として認識される化合物であれば特に限定されない。アミン化合物(A)は、窒素原子に結合する芳香族基を有する芳香族アミンであってもよく、窒素原子に脂肪族基のみが結合する脂肪族アミンであっても、ヒドロキシルアミン又はその誘導体であってもよい。
アミン化合物(A)は、塩として用いることもできる。塩としては、アミン化合物と無機酸との塩であっても、アミン化合物と有機酸との塩であってもよい。無機酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、及びリン酸等が挙げられる。アミン化合物(A)は、薬液中で、後述するカルボン酸(B)とともに塩を形成していてもよい。
<Amine Compound (A)>
The amine compound (A) is not particularly limited as long as it is a compound generally recognized as an amine compound by those skilled in the art of chemistry. The amine compound (A) may be an aromatic amine having an aromatic group bonded to a nitrogen atom, an aliphatic amine having only an aliphatic group bonded to a nitrogen atom, or hydroxylamine or a derivative thereof.
The amine compound (A) can also be used as a salt. The salt may be a salt of an amine compound with an inorganic acid or a salt of an amine compound with an organic acid. Examples of inorganic acids include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid. The amine compound (A) may form a salt with a carboxylic acid (B) described later in the chemical solution.
アミン化合物の具体例としては、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-プロピルアミン、及びメチルジエチルアミン等のアルキルアミン;エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、及びメチルジエタノールアミン等のアルカノールアミン;ヒドロキシルアミン、O-メチルヒドロキシルアミン、O-エチルヒドロキシルアミン、N-メチルヒドロキシルアミン、N,N-ジメチルヒドロキシルアミン、N,O-ジメチルヒドロキシルアミン、N-エチルヒドロキシルアミン、N,N-ジエチルヒドロキシルアミン、N,O-ジエチルヒドロキシルアミン、O,N,N-トリメチルヒドロキシルアミン、N,N-ジカルボキシエチルヒドロキシルアミン、及び、N,N-ジスルホエチルヒドロキシルアミン等のヒドロキシルアミン又はその誘導体が挙げられる。 Specific examples of amine compounds include alkylamines such as ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, and methyldiethylamine; alkanolamines such as ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, dimethylethanolamine, and methyldiethanolamine; and hydroxylamines or derivatives thereof such as hydroxylamine, O-methylhydroxylamine, O-ethylhydroxylamine, N-methylhydroxylamine, N,N-dimethylhydroxylamine, N,O-dimethylhydroxylamine, N-ethylhydroxylamine, N,N-diethylhydroxylamine, N,O-diethylhydroxylamine, O,N,N-trimethylhydroxylamine, N,N-dicarboxyethylhydroxylamine, and N,N-disulfoethylhydroxylamine.
これらのアミン化合物の中では、十分に高いコバルトに対するエッチング速度を得やすい点で、アルカノールアミン、及びヒドロキシルアミンが好ましい。 Of these amine compounds, alkanolamines and hydroxylamines are preferred because they tend to provide a sufficiently high etching rate for cobalt.
薬液におけるアミン化合物(A)の含有量は、所望する効果が損なわれない限り特に限定されない。薬液におけるアミン化合物(A)の含有量は、薬液の質量に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上2質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上1質量%以下がさらに好ましい。
なお、薬液は、後述するように、2液型以上の多液型であってもよい。薬液が多液型である場合、薬液におけるアミン化合物(A)の含有量は、複数の液の質量の合計に対するアミン化合物(A)の質量の比率である。
The content of the amine compound (A) in the chemical solution is not particularly limited as long as the desired effect is not impaired. The content of the amine compound (A) in the chemical solution is preferably 0.01% by mass or more and 5% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 2% by mass or less, and even more preferably 0.1% by mass or more and 1% by mass or less, based on the mass of the chemical solution.
The chemical solution may be a multi-component type (two or more components), as described below. When the chemical solution is a multi-component type, the content of the amine compound (A) in the chemical solution is the ratio of the mass of the amine compound (A) to the total mass of the multiple components.
<カルボン酸(B)>
薬液は、カルボン酸(B)を含む。カルボン酸(B)としては、カルボキシ基を有する化合物であれば特に限定されない。カルボン酸(B)は、脂肪族カルボン酸であっても、芳香族基を有する芳香族カルボン酸であってもよい。カルボン酸(B)は、1つのカルボキシ基を有するモノカルボン酸であっても、2つ以上のカルボキシ基を有するポリカルボン酸であってもよい。カルボン酸(B)としては、より広いpH緩衝範囲を与え得る点で、2つ以上のカルボキシ基を有するポリカルボン酸が好ましい。ポリカルボン酸としては、ジカルボン酸、トリカルボン酸、又はテトラカルボン酸が好ましい。
<Carboxylic Acid (B)>
The chemical solution contains a carboxylic acid (B). The carboxylic acid (B) is not particularly limited as long as it is a compound having a carboxy group. The carboxylic acid (B) may be an aliphatic carboxylic acid or an aromatic carboxylic acid having an aromatic group. The carboxylic acid (B) may be a monocarboxylic acid having one carboxy group or a polycarboxylic acid having two or more carboxy groups. As the carboxylic acid (B), a polycarboxylic acid having two or more carboxy groups is preferred because it can provide a wider pH buffer range. As the polycarboxylic acid, a dicarboxylic acid, a tricarboxylic acid, or a tetracarboxylic acid is preferred.
カルボン酸(B)の具体例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、及び乳酸等の脂肪族モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、リンゴ酸、及び酒石酸等の脂肪族ジカルボン酸;クエン酸等の脂肪族トリカルボン酸;安息香酸、1-ナフトエ酸、2-ナフトエ酸、p-ヒドロキシ安息香酸、m-ヒドロキシ安息香酸、及びo-ヒドロキシ安息香酸(サリチル酸)等の芳香族モノカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、及びフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸等の芳香族トリカルボン酸;ピロメリット酸等の芳香族テトラカルボン酸が挙げられる。これらの中では、脂肪族ジカルボン酸が好ましい。 Specific examples of carboxylic acids (B) include aliphatic monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, isovaleric acid, and lactic acid; aliphatic dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, maleic acid, malic acid, and tartaric acid; aliphatic tricarboxylic acids such as citric acid; aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, 1-naphthoic acid, 2-naphthoic acid, p-hydroxybenzoic acid, m-hydroxybenzoic acid, and o-hydroxybenzoic acid (salicylic acid); aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, and phthalic acid; aromatic tricarboxylic acids such as trimellitic acid; and aromatic tetracarboxylic acids such as pyromellitic acid. Among these, aliphatic dicarboxylic acids are preferred.
薬液におけるカルボン酸(B)の含有量は、所望する効果が損なわれない限り特に限定されない。薬液におけるカルボン酸(B)の含有量は、薬液の質量に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上3質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上2質量%以下がさらに好ましい。
なお、薬液は、後述するように、2液型以上の多液型であってもよい。薬液が多液型である場合、薬液におけるカルボン酸(B)の含有量は、複数の液の質量の合計に対するカルボン酸(B)の質量の比率である。
The content of the carboxylic acid (B) in the chemical solution is not particularly limited as long as the desired effect is not impaired. The content of the carboxylic acid (B) in the chemical solution is preferably 0.01% by mass or more and 5% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 3% by mass or less, and even more preferably 0.1% by mass or more and 2% by mass or less, relative to the mass of the chemical solution.
The chemical solution may be a multi-component type (two or more components), as described below. When the chemical solution is a multi-component type, the content of the carboxylic acid (B) in the chemical solution is the ratio of the mass of the carboxylic acid (B) to the total mass of the multiple components.
<防食剤(C)>
薬液は、防食剤(C)を含有する。防食剤(C)としては、従来より金属に対する防食作用を有することが知られている化合物を特に限定なく用いることができる。薬液が防食剤(C)を含むことにより、薬液を用いてコバルトをエッチングする際の、コバルトの表面粗さの増大を抑制できる。
<Corrosion inhibitor (C)>
The chemical solution contains an anticorrosive (C). As the anticorrosive (C), any compound that has been known to have anticorrosive properties against metals can be used without any particular limitation. By including the anticorrosive (C) in the chemical solution, an increase in the surface roughness of the cobalt can be suppressed when etching the cobalt using the chemical solution.
防食剤(C)の具体例としては、フェノール、カテコール、1,2,4-トリアゾール(TAZ)、5-アミノテトラゾール(ATA)、5-アミノ-1,3,4-チアジアゾール-2-チオール、3-アミノ-1H-1,2,4-トリアゾール、3,5-ジアミノ-1,2,4-トリアゾール、3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、1-アミノ-1,2,4-トリアゾール、1-アミノ-1,2,3-トリアゾール、1-アミノ-5-メチル-1,2,3-トリアゾール、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、3-イソプロピル-1,2,4-トリアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール(2-MBT)、1-フェニル-2-テトラゾリン-5-チオン、2-メルカプトベンゾイミダゾール(2-MBI)、4-メチル-2-フェニルイミダゾール、2-メルカプトチアゾリン、2,4-ジアミノ-6-メチル-1,3,5-トリアジン、チアゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアジン、メチルテトラゾール、ビスムチオールI、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,5-ペンタメチレンテトラゾール、1-フェニル-5-メルカプトテトラゾール、ジアミノメチルトリアジン、イミダゾリンチオン、4-メチル-4H-1,2,4-トリアゾール-3-チオール、5-アミノ-1,3,4-チアジアゾール-2-チオール、ベンゾチアゾール、2,3,5-トリメチルピラジン、2-エチル-3,5-ジメチルピラジン、キノキサリン、アセチルピロール、ピリダジン、及び、ピラジン等が挙げられる。 Specific examples of corrosion inhibitors (C) include phenol, catechol, 1,2,4-triazole (TAZ), 5-aminotetrazole (ATA), 5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, 3,5-diamino-1,2,4-triazole, 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, 1-amino-1,2,4-triazole, 1-amino-1,2,3-triazole, 1-amino-5-methyl-1,2,3-triazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, 3-isopropyl-1,2,4-triazole, 2-mercaptobenzothiazole (2-MBT), 1-phenyl-2-tetrazoline-5-thione, 2-mercaptobenzimidazole (2- MBI), 4-methyl-2-phenylimidazole, 2-mercaptothiazoline, 2,4-diamino-6-methyl-1,3,5-triazine, thiazole, imidazole, benzimidazole, triazine, methyltetrazole, bismuthiol I, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,5-pentamethylenetetrazole, 1-phenyl-5-mercaptotetrazole, diaminomethyltriazine, imidazolinethione, 4-methyl-4H-1,2,4-triazole-3-thiol, 5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol, benzothiazole, 2,3,5-trimethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, quinoxaline, acetylpyrrole, pyridazine, and pyrazine, etc.
また、防食剤(C)としては、ベンゾトリアゾール類も好ましい。ベンゾトリアゾール類としては、ベンゾトリアゾール(BTA)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール、5-フェニルチオール-ベンゾトリアゾール、5-クロロベンゾトリアゾール、4-クロロベンゾトリアゾール、5-ブロモベンゾトリアゾール、4-ブロモベンゾトリアゾール、5-フルオロベンゾトリアゾール、4-フルオロベンゾトリアゾール、ナフトトリアゾール、トリルトリアゾール、5-フェニル-ベンゾトリアゾール、5-ニトロベンゾトリアゾール、4-ニトロベンゾトリアゾール、3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、2-(5-アミノ-ペンチル)-ベンゾトリアゾール、1-アミノ-ベンゾトリアゾール、5-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール-5-カルボン酸、4-メチルベンゾトリアゾール、4-エチルベンゾトリアゾール、5-エチルベンゾトリアゾール、4-プロピルベンゾトリアゾール、5-プロピルベンゾトリアゾール、4-イソプロピルベンゾトリアゾール、5-イソプロピルベンゾトリアゾール、4-n-ブチルベンゾトリアゾール、5-n-ブチルベンゾトリアゾール、4-イソブチルベンゾトリアゾール、5-イソブチルベンゾトリアゾール、4-ペンチルベンゾトリアゾール、5-ペンチルベンゾトリアゾール、4-ヘキシルベンゾトリアゾール、5‐ヘキシルベンゾトリアゾール、5-メトキシベンゾトリアゾール、5-ヒドロキシベンゾトリアゾール、ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、5-t-ブチルベンゾトリアゾール、5-(1’,1’-ジメチルプロピル)-ベンゾトリアゾール、5-(1’,1’,3’-トリメチルブチル)ベンゾトリアゾール、5-n-オクチルベンゾトリアゾール、及び、5-(1’,1’,3’,3’-テトラメチルブチル)ベンゾトリアゾールが挙げられる。 Benzotriazoles are also preferred as the corrosion inhibitor (C). Examples of benzotriazoles include benzotriazole (BTA), 1-hydroxybenzotriazole, 5-phenylthiolbenzotriazole, 5-chlorobenzotriazole, 4-chlorobenzotriazole, 5-bromobenzotriazole, 4-bromobenzotriazole, 5-fluorobenzotriazole, 4-fluorobenzotriazole, naphthotriazole, tolyltriazole, 5-phenylbenzotriazole, 5-nitrobenzotriazole, 4-nitrobenzotriazole, 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, 2-(5-amino-pentyl)benzotriazole, 1-aminobenzotriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, benzotriazole-5-carboxylic acid, 4-methylbenzotriazole, 4-ethylbenzotriazole, 5-ethylbenzotriazole, and 4-propylbenzylbenzotriazole. Examples of suitable benzotriazoles include benzotriazole, 5-propylbenzotriazole, 4-isopropylbenzotriazole, 5-isopropylbenzotriazole, 4-n-butylbenzotriazole, 5-n-butylbenzotriazole, 4-isobutylbenzotriazole, 5-isobutylbenzotriazole, 4-pentylbenzotriazole, 5-pentylbenzotriazole, 4-hexylbenzotriazole, 5-hexylbenzotriazole, 5-methoxybenzotriazole, 5-hydroxybenzotriazole, dihydroxypropylbenzotriazole, 5-t-butylbenzotriazole, 5-(1',1'-dimethylpropyl)benzotriazole, 5-(1',1',3'-trimethylbutyl)benzotriazole, 5-n-octylbenzotriazole, and 5-(1',1',3',3'-tetramethylbutyl)benzotriazole.
薬液における防食剤(C)の含有量は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。薬液における防食剤(C)の含有量の好ましい範囲は、薬液の質量に対して、0.0001質量%以上10質量%以下が好ましく、0.001質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下がさらに好ましい。 The content of the corrosion inhibitor (C) in the chemical solution is not particularly limited as long as the desired effect is not impaired. The preferred range of the content of the corrosion inhibitor (C) in the chemical solution is 0.0001% by mass to 10% by mass, more preferably 0.001% by mass to 5% by mass, and even more preferably 0.01% by mass to 1% by mass, based on the mass of the chemical solution.
<界面活性剤(D)>
薬液は、界面活性剤(D)を含んでいてもよい。薬液が界面活性剤(D)を含むことにより、コバルトをエッチングする際のコバルトの表面の表面粗さの増大を抑制しやすい。
<Surfactant (D)>
The chemical solution may contain a surfactant (D). When the chemical solution contains the surfactant (D), an increase in the surface roughness of the cobalt surface during etching of the cobalt can be easily suppressed.
界面活性剤(D)としては、特に限定されず、従来公知の界面活性剤を用いることができる。アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、及びノニオン系界面活性剤のいずれも、界面活性剤(D)として用いることができる。 The surfactant (D) is not particularly limited, and any conventionally known surfactant can be used. Anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants can all be used as the surfactant (D).
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、炭素-炭素三重結合を有するジオールのアルキレンオキシド付加体や、炭素-炭素三重結合を有するモノオールのアルキレンオキシド付加体が好ましい。
炭素-炭素三重結合を有するジオールのアルキレンオキシド付加体としては、例えば、下記式(d-1)で表されるノニオン系界面活性剤が好ましい。
HO-(Rd6-O)n1-CRd3Rd4-C≡C-CRd1Rd2-(O-Rd5)n2-OH・・・(d-1)
式(d-1)中、Rd1~Rd4は、それぞれ独立に炭素原子数1以上6以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基である。Rd5、及びRd6は、それぞれ独立に、炭素原子数2以上4以下の直鎖状又は分岐状のアルキレン鎖である。n1及びn2は、それぞれ独立に0以上30以下の整数である。
As the nonionic surfactant, for example, an alkylene oxide adduct of a diol having a carbon-carbon triple bond, or an alkylene oxide adduct of a monool having a carbon-carbon triple bond is preferred.
As the alkylene oxide adduct of a diol having a carbon-carbon triple bond, for example, a nonionic surfactant represented by the following formula (d-1) is preferred.
HO-(R d6 -O) n1 -CR d3 R d4 -C≡C-CR d1 R d2 -(O-R d5 ) n2 -OH...(d-1)
In formula (d-1), R d1 to R d4 each independently represent a linear or branched alkyl group having from 1 to 6 carbon atoms. R d5 and R d6 each independently represent a linear or branched alkylene chain having from 2 to 4 carbon atoms. n1 and n2 each independently represent an integer of from 0 to 30.
Rd1~Rd4としては、メチル基、エチル基、及びイソプロピル基が好ましい。Rd5、及びRd6としては、エタン-1,2-ジイル基(エチレン基)、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、及びブタン-1,4-ジイル基が好ましい。n1及びn2としては、0以上16以下の整数が好ましい。 R d1 to R d4 are preferably a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group. R d5 and R d6 are preferably an ethane-1,2-diyl group (ethylene group), a propane-1,3-diyl group, a propane-1,2-diyl group, or a butane-1,4-diyl group. n1 and n2 are preferably integers of 0 or more and 16 or less.
炭素-炭素三重結合を有するジオールのアルキレンオキシド付加体や、炭素-炭素三重結合を有するモノオールのアルキレンオキシド付加体の具体例としては、日信化学工業株式会社製のオルフィンEXP4200、それぞれエアプロダクツ社製のサーフィノール104E、サーフィノール104H、サーフィノール104A、サーフィノール104PA、及びサーフィノール104PG-50等の「サーフィノール104シリーズ」、並びに、それぞれエアプロダクツ社製のサーフィノール420、サーフィノール445、サーフィノール465、及びサーフィノール485等の「サーフィノール400シリーズ」等を挙げることができる。これらのうち、「サーフィノール400シリーズ」が好ましい。 Specific examples of alkylene oxide adducts of diols having a carbon-carbon triple bond and alkylene oxide adducts of monools having a carbon-carbon triple bond include Olfine EXP4200 manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.; the "Surfynol 104 series" such as Surfynol 104E, Surfynol 104H, Surfynol 104A, Surfynol 104PA, and Surfynol 104PG-50 manufactured by Air Products Co., Ltd.; and the "Surfynol 400 series" such as Surfynol 420, Surfynol 445, Surfynol 465, and Surfynol 485 manufactured by Air Products Co., Ltd. Of these, the "Surfynol 400 series" is preferred.
また、ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルアミンも好ましい。ポリオキシアルキレンアルキルアミンは、アルキルアミンにアルキレンオキサイドが付加した化合物である。ポリオキシアルキレンアルキルアミンとしては、下記式(d-2)で表される化合物が好ましい。
H-(O-Rd9)n4-NRd7-(Rd8-O)n3-H・・・(d-2)
Furthermore, polyoxyalkylene alkylamines are also preferred as nonionic surfactants. Polyoxyalkylene alkylamines are compounds in which alkylene oxide is added to alkylamines. As polyoxyalkylene alkylamines, compounds represented by the following formula (d-2) are preferred:
H-(O-R d9 ) n4 -NR d7- (R d8 -O) n3 -H...(d-2)
式(d-2)中、Rd7は炭素原子数8以上22以下の、分岐を有してもよく不飽和結合を有してもよい脂肪族炭化水素基である。Rd8、及びRd9は、それぞれ独立に、エタン-1,2-ジイル基(エチレン基)、又はプロパン-1,2-ジイル基(プロピレン基)である。n3、及びn4は、それぞれエチレンオキシド、又はプロピレンオキシドの平均付加モル数である。n3、及びn4は、それぞれ0以上の数であり、n3及びn4の合計が1以上である。 In formula (d-2), R d7 represents an aliphatic hydrocarbon group having 8 to 22 carbon atoms, which may have a branch or an unsaturated bond. R d8 and R d9 each independently represent an ethane-1,2-diyl group (ethylene group) or a propane-1,2-diyl group (propylene group). n3 and n4 represent the average number of moles of ethylene oxide or propylene oxide added, respectively. n3 and n4 are each a number of 0 or greater, and the sum of n3 and n4 is 1 or greater.
Rd7としての脂肪族炭化水素基の炭素原子数は、10以上22以下が好ましく、12以上20以下がより好ましく、14以上20以下がさらに好ましい。 The aliphatic hydrocarbon group represented by R d7 preferably has 10 or more and 22 or less carbon atoms, more preferably has 12 or more and 20 or less carbon atoms, and even more preferably has 14 or more and 20 or less carbon atoms.
式(d-2)で表されるポリオキシアルキレンアルキルアミンは、アルキルアミンのエチレンオキシド単独の付加物であってもよく、プロピレンオキシド単独の付加物であっても、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの混合物付加物であってもよい。
式(d-2)で表されるポリオキシアルキレンアルキルアミンが、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの混合物付加物である場合、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドは、ランダム的に付加していてもブロック的に付加していてもよい。
The polyoxyalkylene alkylamine represented by formula (d-2) may be an adduct of alkylamine with ethylene oxide alone, an adduct of propylene oxide alone, or an adduct of a mixture of ethylene oxide and propylene oxide.
When the polyoxyalkylene alkylamine represented by formula (d-2) is a mixed adduct of ethylene oxide and propylene oxide, the ethylene oxide and propylene oxide may be added randomly or in blocks.
式(d-2)で表されるポリオキシアルキレンアルキルアミンとしては、それぞれ三洋化成工業社製である、ピュアミールEP-300S、ピュアミールCPE-100、ピュアミールPPE-103、ピュアミールCCS-80、及びピュアミールCF-60等が挙げられる。 Examples of polyoxyalkylene alkylamines represented by formula (d-2) include Puremeal EP-300S, Puremeal CPE-100, Puremeal PPE-103, Puremeal CCS-80, and Puremeal CF-60, all manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.
アニオン系界面活性剤としては、例えば、下記式(d-3)で表されるアニオン系界面活性剤が挙げられる。
Rd10-SO3H・・・(d-3)
Examples of the anionic surfactant include anionic surfactants represented by the following formula (d-3):
R d10 -SO 3 H... (d-3)
式(d-2)において、Rd10は炭素原子数7以上20以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基である。当該アルキル基は、水酸基及び/又はカルボキシル基を有していてもよく、フェニレン基及び/又は酸素原子によって中断されていてもよい。
Rd10としては、炭素原子数8以上11以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基が好ましい。
In formula (d-2), R d10 represents a linear or branched alkyl group having from 7 to 20 carbon atoms. The alkyl group may have a hydroxyl group and/or a carboxyl group, and may be interrupted by a phenylene group and/or an oxygen atom.
R d10 is preferably a linear or branched alkyl group having 8 to 11 carbon atoms.
式(d-2)で表されるアニオン系界面活性剤としては、具体的には、n-オクタンスルホン酸、n-ノナンスルホン酸、n-デカンスルホン酸、及びn-ウンデカンスルホン酸を挙げることができる。この中でも、n-オクタンスルホン酸、n-ノナンスルホン酸及びn-デカンスルホン酸が好ましい。 Specific examples of anionic surfactants represented by formula (d-2) include n-octanesulfonic acid, n-nonanesulfonic acid, n-decanesulfonic acid, and n-undecanesulfonic acid. Of these, n-octanesulfonic acid, n-nonanesulfonic acid, and n-decanesulfonic acid are preferred.
薬液における界面活性剤(D)の含有量は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。薬液における界面活性剤(D)の含有量の好ましい範囲は、薬液の質量に対して、0.0001質量%以上10質量%以下が好ましく、0.001質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下がさらに好ましい。 The content of surfactant (D) in the chemical solution is not particularly limited as long as the desired effect is not impaired. The preferred range of the content of surfactant (D) in the chemical solution is 0.0001% by mass to 10% by mass, more preferably 0.001% by mass to 5% by mass, and even more preferably 0.01% by mass to 1% by mass, based on the mass of the chemical solution.
〔キレート剤(E)〕
薬液は、カルボン酸(B)に該当しないキレート剤(E)を含んでいてもよい。薬液が、キレート剤(E)を含むことにおり、薬液のコバルトに対するエッチング速度が向上しやすい。
[Chelating agent (E)]
The chemical solution may contain a chelating agent (E) that does not fall under the category of the carboxylic acid (B). When the chemical solution contains the chelating agent (E), the etching rate of the chemical solution for cobalt tends to be improved.
キレート剤としては、メタンスルホン酸等のスルホン酸化合物や、メチルジホスホン酸、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、ニトリロトリスメチレンホスホン酸(NTMP)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)(EDTPO)、ヘキサメチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、プロピレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、トリエチレンテトラミンヘキサ(メチレンホスホン酸)、トリアミノトリエチルアミンヘキサ(メチレンホスホン酸)、トランス-1,2-シクロヘキサンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、グリコールエーテルジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)及びテトラエチレンペンタミンヘプタ(メチレンホスホン酸)、及び、グリシン-N,N-ビス(メチレンホスホン酸)(グリホシン)等のホスホン酸化合物が挙げられる。
これらのキレート剤は、アルカリ金属塩やアンモニウム塩等の塩として使用されてもよい。
Examples of the chelating agent include sulfonic acid compounds such as methanesulfonic acid, and phosphonic acid compounds such as methyldiphosphonic acid, aminotri(methylenephosphonic acid), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, nitrilotrismethylenephosphonic acid (NTMP), ethylenediaminetetrakis(methylenephosphonic acid) (EDTPO), hexamethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid), propylenediaminetetra(methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid), triethylenetetraminehexa(methylenephosphonic acid), triaminotriethylaminehexa(methylenephosphonic acid), trans-1,2-cyclohexanediaminetetra(methylenephosphonic acid), glycol etherdiaminetetra(methylenephosphonic acid), tetraethylenepentaminehepta(methylenephosphonic acid), and glycine-N,N-bis(methylenephosphonic acid) (glyphosine).
These chelating agents may be used in the form of salts such as alkali metal salts and ammonium salts.
薬液におけるキレート剤(E)の含有量は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。薬液におけるキレート剤(E)の含有量の好ましい範囲は、薬液の質量に対して、0.01質量%以上20質量%以下が好ましく、0.1質量%以上10質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がさらに好ましい。 The content of the chelating agent (E) in the chemical solution is not particularly limited as long as the desired effect is not impaired. The preferred range of the content of the chelating agent (E) in the chemical solution is 0.01% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and even more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, based on the mass of the chemical solution.
〔水溶性有機溶媒(O)〕
薬液は、水溶性有機溶媒(O)を含む。薬液が水溶性有機溶媒(O)を含むことにより、薬液を用いてコバルトを良好にエッチングできる。ここで、20℃において薬液中に所定の使用量で均一に混合され得る有機溶媒を水溶性有機溶媒(O)とする。水溶性有機溶媒(O)は、必ずしも、20℃において水と自由に混和し得る必要はない。水溶性有機溶媒(O)は、20℃において水と自由に混和し得る溶媒であるのが好ましい。
[Water-soluble organic solvent (O)]
The chemical solution contains a water-soluble organic solvent (O). By including the water-soluble organic solvent (O) in the chemical solution, cobalt can be etched well using the chemical solution. Here, the water-soluble organic solvent (O) is defined as an organic solvent that can be uniformly mixed in a predetermined amount in the chemical solution at 20°C. The water-soluble organic solvent (O) does not necessarily have to be freely miscible with water at 20°C. The water-soluble organic solvent (O) is preferably a solvent that is freely miscible with water at 20°C.
水溶性有機溶媒(O)の具体例としては、スルホラン;ヘキサメチルリン酸トリアミド;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、エチルメチルスルホン、エチルイソプロピルスルホン、3-メチルスルホン、ビス(2-ヒドロキシエチル)スルホン、テトラメチレンスルホン等のスルホン類;N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド等のアミド類;N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-プロピル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシメチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン等のラクタム類;1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,3-ジエチル-2-イミダゾリジノン、1,3-ジイソプロピル-2-イミダゾリジノン等のイミダゾリジノン類;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルカノール類;エチレングリコール、プロピレングリコール(プロパン-1,2-ジオール)、1,3-プロピレングリコール、1,2-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、2,3-ブチレングリコール、ジエチレングリコール等のグリコール類;グリセリン;β-プロピロラクトン、γ-ブチロラクトン、δ-ペンチロラクトン等のラクトン類;等が挙げられる。 Specific examples of water-soluble organic solvents (O) include sulfolane; hexamethylphosphoric triamide; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; sulfones such as dimethyl sulfone, diethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, ethyl isopropyl sulfone, 3-methyl sulfone, bis(2-hydroxyethyl) sulfone, and tetramethylene sulfone; amides such as N,N-dimethylformamide, N-methylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylacetamide, and N,N-diethylacetamide; N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-propyl-2-pyrrolidone, N-hydroxymethyl-2-pyrrolidone, and N-hydrogen lactams such as hydroxyethyl-2-pyrrolidone; imidazolidinones such as 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-diethyl-2-imidazolidinone, and 1,3-diisopropyl-2-imidazolidinone; alkanols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol; glycols such as ethylene glycol, propylene glycol (propane-1,2-diol), 1,3-propylene glycol, 1,2-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,3-butylene glycol, and diethylene glycol; glycerin; lactones such as β-propylolactone, γ-butyrolactone, and δ-pentyrolactone; and the like.
これらの水溶性有機溶媒(O)の中では、コバルト(コバルト合金等も含む)に対し、より高いエッチングレートとなる点でグリコール類が好ましく、エチレングリコール、及びプロピレングリコール(プロパン-1,2-ジオール)がより好ましく、プロピレングリコール(プロパン-1,2-ジオール)がさらに好ましい。 Of these water-soluble organic solvents (O), glycols are preferred because they provide a higher etching rate for cobalt (including cobalt alloys, etc.), with ethylene glycol and propylene glycol (propane-1,2-diol) being more preferred, and propylene glycol (propane-1,2-diol) being even more preferred.
薬液における水溶性有機溶媒(O)の含有量は、所望する効果が損なわれない限り特に限定されない。薬液における水溶性有機溶媒(O)の含有量は、例えば、薬液の質量に対して0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、1質量%以上30質量%以下がより好ましく、5質量%以上20質量%以下がさらに好ましい。 The content of the water-soluble organic solvent (O) in the chemical solution is not particularly limited as long as the desired effect is not impaired. For example, the content of the water-soluble organic solvent (O) in the chemical solution is preferably 0.1% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less, based on the mass of the chemical solution.
〔その他の成分〕
薬液は、上記の成分以外に、消泡剤等を含んでいてもよい。これらの成分の使用量は、各成分が通常使用される量を勘案して適宜定められる。
[Other ingredients]
The chemical solution may contain, in addition to the above components, an antifoaming agent, etc. The amounts of these components used are determined appropriately taking into consideration the amounts of each component normally used.
〔水(W)〕
薬液は水(W)を含む。水(W)としては、所望する効果を阻害しない範囲で特に限定されず、種々の品質の水を用いることができる。水(W)としては、例えば、イオン交換水、蒸留水、イオン交換蒸留水等が好ましく、イオン交換蒸留水がより好ましい。
それぞれ所望する量の、以上説明した薬液の必須又は任意の成分を水(W)に溶解させることにより薬液が調製される。
[Water (W)]
The chemical solution contains water (W). The water (W) is not particularly limited as long as it does not impair the desired effect, and water of various qualities can be used. As the water (W), for example, ion-exchanged water, distilled water, ion-exchanged distilled water, etc. are preferable, and ion-exchanged distilled water is more preferable.
The chemical solution is prepared by dissolving the required or optional components of the chemical solution described above in desired amounts in water (W).
以上説明した薬液を用いることにより、コバルト又はコバルト合金からなる表面を選択的に、表面粗さの増大を抑制しつつ、高いエッチング速度にてエッチングできる。
より具体的には、以上説明した薬液について、コバルトに対するエッチング速度ERCoが、好ましくは10Å/分以上であり、より好ましくは20Å/分以上であり、さらに好ましくは30Å/分以上である。
また、タングステンに対するエッチング速度ERWが、好ましくは0.5Å/分以下であり、より好ましくは0.3Å/分以下であり、さらに好ましくは0.2Å/分以下である。
By using the chemical solution described above, the surface made of cobalt or a cobalt alloy can be selectively etched at a high etching rate while suppressing an increase in surface roughness.
More specifically, for the chemical solution described above, the etching rate ER Co for cobalt is preferably 10 Å/min or more, more preferably 20 Å/min or more, and even more preferably 30 Å/min or more.
The etching rate ER W for tungsten is preferably 0.5 Å/min or less, more preferably 0.3 Å/min or less, and even more preferably 0.2 Å/min or less.
また、十分に高いコバルトのエッチング速度を得やすい点から、薬液の20℃におけるpHは、5以下が好ましく、4.5以下がより好ましく、4以下がさらに好ましい。
薬液のpHは、アミン化合物(A)の使用量や、カルボン酸(B)の使用量を調整したり、薬液にpH調整剤を加えること等により調整できる。
In addition, the pH of the chemical solution at 20° C. is preferably 5 or less, more preferably 4.5 or less, and even more preferably 4 or less, in order to easily obtain a sufficiently high cobalt etching rate.
The pH of the chemical solution can be adjusted by adjusting the amount of the amine compound (A) used or the amount of the carboxylic acid (B) used, or by adding a pH adjuster to the chemical solution.
≪エッチングされた基板の製造方法≫
エッチングされた基板の製造方法は、
表層の少なくとも一部に、コバルト又はコバルト合金により構成される領域を有する基板を準備する工程と、
基板に、上記の薬液を接触させて、表層の少なくとも一部をエッチングする工程と、
を含む。
<Method for manufacturing an etched substrate>
The method for producing an etched substrate comprises:
providing a substrate having a region composed of cobalt or a cobalt alloy on at least a portion of a surface thereof;
a step of contacting the substrate with the chemical solution to etch at least a portion of the surface layer;
Includes.
基板の材質は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。基板としては、典型的には半導体基板やガラス基板が挙げられる。基板の材質としては、ケイ素、ケイ素ゲルマニウム、及びガリウムヒ素等の第III-V族化合物等が挙げられる。
基板の形状や大きさは特に限定されない。基板の形状や大きさは、基板の用途に応じて適宜選択される。
The material of the substrate is not particularly limited as long as the desired effect is not impaired. Typical examples of the substrate include semiconductor substrates and glass substrates. Examples of the substrate material include silicon, silicon germanium, and III-V group compounds such as gallium arsenide.
The shape and size of the substrate are not particularly limited and are appropriately selected depending on the application of the substrate.
基板上にコバルト又はコバルト合金により構成される領域を設ける方法は特に限定されない。例えば、スパッタリング法、物理蒸着法(PVD)法、(化学気相成長法(CVD法)、分子線エピタキシー法等によって、基板上にコバルト又はコバルト合金により構成される領域が設けられる。 The method for providing a region made of cobalt or a cobalt alloy on a substrate is not particularly limited. For example, a region made of cobalt or a cobalt alloy can be provided on a substrate by sputtering, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), molecular beam epitaxy, or the like.
コバルト又はコバルト合金により構成される領域の、基板の厚さ方向の厚さは、特に限定されない。典型的には、コバルト又はコバルト合金により構成される領域の、基板の厚さ方向の厚さは、10nm以上200nm以下が好ましく、50nm以上150nm以下がより好ましい。 The thickness of the region made of cobalt or a cobalt alloy in the thickness direction of the substrate is not particularly limited. Typically, the thickness of the region made of cobalt or a cobalt alloy in the thickness direction of the substrate is preferably 10 nm or more and 200 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 150 nm or less.
基板の表層は、コバルト又はコバルト合金により構成される領域のみからなってもよいが、コバルト又はコバルト合金により構成される領域とともに、コバルト又はコバルト合金以外の他の材質により構成される領域を備えていてもよい。他の材質の好適な例としては、チタン、チタン合金、酸化チタン、窒化チタン、タンタル、タンタル合金、酸化タンタル、窒化タンタル、タングステン、及びタングステン合金が挙げらる。これらの中では、半導体デバイス等を製造する際の有用性や、上記の薬液を用いエッチングを行う際に、コバルト又はコバルト合金により構成される領域と、他の材質により構成される領域とでエッチング速度に十分な差をつけやすいこと等から、タングステン、又は窒化チタンが好ましい。 The surface layer of the substrate may consist solely of a region made of cobalt or a cobalt alloy, or may include a region made of a material other than cobalt or a cobalt alloy in addition to the region made of cobalt or a cobalt alloy. Suitable examples of other materials include titanium, titanium alloys, titanium oxide, titanium nitride, tantalum, tantalum alloys, tantalum oxide, tantalum nitride, tungsten, and tungsten alloys. Among these, tungsten and titanium nitride are preferred because of their usefulness in manufacturing semiconductor devices and the ease with which a sufficient difference in etching rate can be achieved between the region made of cobalt or a cobalt alloy and the region made of other materials when etching using the above-mentioned chemical solutions.
他の材質により構成される領域は、基板の表層に存在してもよく、コバルト又はコバルト合金により構成される領域に接する位置に存在してもよい。 The region made of the other material may be present on the surface of the substrate, or may be in contact with the region made of cobalt or a cobalt alloy.
基板に、上記の薬液を接触させて、表層の少なくとも一部をエッチングする工程において、エッチング方法は、基板の表層と前述の薬液を接触させることができる方法であれば特に限定されない。
エッチングを行う方法としては、スプレー法、浸漬法、液盛り法等が例示される。
スプレー法でのエッチングにおいては、例えば、基板を所定の方向に搬送もしくは回転させ、その空間にエッチング液を噴射して基板の表層に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エッチング液を噴霧してもよい。
浸漬法でのエッチングにおいては、薬液からなる液浴に基板を浸漬させ、液浴内で基板の表層と薬液とを接触させる。
液盛り法でのエッチングにおいては、基板の表層に薬液を盛って、基板の表層と薬液とを接触させる。
これらのエッチング方式は基板の構造や材料等により適宜使い分ければよい。
In the step of bringing the above-mentioned chemical solution into contact with the substrate to etch at least a part of the surface layer, the etching method is not particularly limited as long as it is a method that can bring the surface layer of the substrate into contact with the above-mentioned chemical solution.
Examples of etching methods include spraying, immersion, and puddling.
In the spray etching, for example, the substrate is conveyed or rotated in a predetermined direction, and the etching solution is sprayed into the space between the substrate and the surface layer of the substrate, and if necessary, the etching solution may be sprayed onto the substrate while rotating it using a spin coater.
In the immersion etching method, the substrate is immersed in a liquid bath containing a chemical solution, and the surface layer of the substrate is brought into contact with the chemical solution within the liquid bath.
In etching using the puddle method, a chemical solution is puddled on the surface of the substrate, and the surface of the substrate is brought into contact with the chemical solution.
These etching methods may be appropriately selected depending on the structure and material of the substrate.
薬液と、基板の表層とを接触させる時間は、コバルト又はコバルト合金により構成される領域の厚さ等を勘案して適宜定められる。エッチングを行う際の薬液の温度は、基板にダメージが生じたりしない限り特に限定されない。薬液の温度は、典型的には、10℃以上70℃以下が好ましく、20℃以上40℃以下がより好ましい。 The time for which the chemical solution is in contact with the surface layer of the substrate is determined appropriately, taking into account factors such as the thickness of the region made of cobalt or a cobalt alloy. The temperature of the chemical solution during etching is not particularly limited, as long as it does not damage the substrate. Typically, the temperature of the chemical solution is preferably 10°C or higher and 70°C or lower, and more preferably 20°C or higher and 40°C or lower.
以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は、下記の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.
〔実施例1~実施例11、及び比較例1~比較例3〕 [Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3]
表1に記載種類及び量の各成分を均一に混合して、実施例1~実施例11、及び比較例1~比較例3の薬液を得た。
実施例、及び比較例において、アミン化合物(A)として、トリエタノールアミン(A1)、又はヒドロキシルアミン(A2)を用いた。
実施例、及び比較例において、カルボン(B)として、脂肪族トリカルボン酸であるクエン酸を用いた。
実施例、及び比較例において、防食剤(C)として、下記のC1~C5を用いた。
C1:ベンゾトリアゾール
C2:5-メチルベンゾトリアゾール
C3:カテコール
C4:1,2,4-トリアゾール
C5:1-ヒドロキシベンゾトリアゾール
実施例において、界面活性剤(D)として、ポリオキシアルキレンアルキルアミン(ピュアミールCCS-80、三洋化成工業社製)を用いた。
実施例、及び比較例において、水溶性有機溶媒(O)として、プロピレングリコールを用いた。
The components shown in Table 1 were mixed uniformly in the amounts and types shown therein to obtain the chemical solutions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3.
In the examples and comparative examples, triethanolamine (A1) or hydroxylamine (A2) was used as the amine compound (A).
In the examples and comparative examples, citric acid, an aliphatic tricarboxylic acid, was used as carboxylic acid (B).
In the examples and comparative examples, the following C1 to C5 were used as the anticorrosive agent (C).
C1: Benzotriazole C2: 5-methylbenzotriazole C3: Catechol C4: 1,2,4-triazole C5: 1-hydroxybenzotriazole In the examples, polyoxyalkylene alkylamine (Puremeal CCS-80, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) was used as surfactant (D).
In the examples and comparative examples, propylene glycol was used as the water-soluble organic solvent (O).
得られた薬液について、20℃における薬液のpHの測定と、コバルト(Co)、タングステン(W)、及び窒化チタン(TiN)に対する薬液のエッチング速度の測定と、エッチング後のコバルトの表面粗さの測定とを行った。これらの測定結果を表2に記す。 The pH of the resulting solution at 20°C was measured, as was the etching rate of the solution for cobalt (Co), tungsten (W), and titanium nitride (TiN), and the surface roughness of the cobalt after etching. The results of these measurements are shown in Table 2.
<エッチング速度の測定>
コバルトからなる表層を備える基板と、タングステンからなる表層を備える基板と、窒化チタンからなる表層を備える基板とを各実施例及び比較例の薬液に、20℃で10分間浸漬してエッチングを行った。エッチング後に、各基板の表層の膜厚を蛍光X線分析(XRF)を用いて測定し、エッチング速度(Å/分)を算出した。
<Measurement of Etching Rate>
A substrate having a surface layer made of cobalt, a substrate having a surface layer made of tungsten, and a substrate having a surface layer made of titanium nitride were immersed in the chemical solutions of each example and comparative example for 10 minutes at 20° C. to perform etching. After etching, the film thickness of the surface layer of each substrate was measured using X-ray fluorescence analysis (XRF), and the etching rate (Å/min) was calculated.
<薬液との接触後の銅めっき造形物表面の表面粗さ測定>
約20℃の各実施例、及び比較例の薬液に、コバルトからなる表層を備える基板を浸漬し、表層の膜厚が10nm減少するまでエッチングを行った。エッチング後に、基板の表面水でリンスし、次いで、基板を乾燥させた。エッチング後の表層の表面粗さ(二乗平均平方根高さ)を原子間力顕微鏡により測定した。
<Measurement of surface roughness of copper-plated object surface after contact with chemical solution>
Substrates having a surface layer made of cobalt were immersed in the chemical solutions of each Example and Comparative Example at approximately 20°C, and etching was performed until the film thickness of the surface layer was reduced by 10 nm. After etching, the surface of the substrate was rinsed with water and then dried. The surface roughness (root mean square height) of the surface layer after etching was measured using an atomic force microscope.
表1、及び表2によれば、アミン化合物(A)、カルボン酸(B)、防食剤(C)、水溶性有機溶媒(O)、及び水(W)を含む実施例の薬液を用いることにより、コバルト又はコバルト合金のみを、エッチング後の表面粗さの増大を抑制しつつ、優先的にエッチングできることが分かる。
他方、表1、及び表2によれば、アミン化合物(A)、カルボン酸(B)、及び水(W)を含むが、防食剤(C)、及び水溶性有機溶媒(O)のいずれかを含まない比較例1の薬液を用いる場合、十分に高いエッチング速度でコバルトをエッチングできなかったり、コバルト以外の材質のエッチングを十分に抑制できなかったり、エッチング後にコバルトの表面粗さが増大したりすることが分かる。
Tables 1 and 2 show that by using the chemical solution of the example containing the amine compound (A), the carboxylic acid (B), the corrosion inhibitor (C), the water-soluble organic solvent (O), and the water (W), it is possible to preferentially etch only the cobalt or the cobalt alloy while suppressing an increase in the surface roughness after etching.
On the other hand, Tables 1 and 2 show that when the chemical solution of Comparative Example 1 containing the amine compound (A), the carboxylic acid (B), and the water (W) but not containing either the anticorrosive (C) or the water-soluble organic solvent (O) is used, it is not possible to etch cobalt at a sufficiently high etching rate, it is not possible to sufficiently suppress etching of materials other than cobalt, and the surface roughness of the cobalt increases after etching.
Claims (11)
前記アミン化合物(A)が、アルカノールアミン又はヒドロキシルアミンであり、
前記防食剤(C)が、ベンゾトリアゾール、5-メチルベンゾトリアゾール、カテコール、1,2,4-トリアゾール及び1-ヒドロキシベンゾトリアゾールからなる群から選択される1種であり、
前記水溶性有機溶媒(O)が、エチレングリコール又はプロピレングリコールであり、
過ヨウ素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類、並びに、ヒドラジン、ヒドラジン塩、及び、ヒドラジン誘導体からなる群から選択される1種以上のヒドラジン類のいずれも含まない、コバルトエッチング用の薬液。 The present invention relates to a method for producing a coating composition comprising an amine compound (A), a carboxylic acid (B), a corrosion inhibitor (C), a water-soluble organic solvent (O), and water (W),
the amine compound (A) is an alkanolamine or a hydroxylamine,
the corrosion inhibitor (C) is one selected from the group consisting of benzotriazole, 5-methylbenzotriazole, catechol, 1,2,4-triazole, and 1-hydroxybenzotriazole;
the water-soluble organic solvent (O) is ethylene glycol or propylene glycol,
A chemical solution for cobalt etching that does not contain any of one or more periodic acids selected from the group consisting of periodic acid and its salts, and one or more hydrazines selected from the group consisting of hydrazine, hydrazine salts, and hydrazine derivatives.
前記アミン化合物(A)が、アルカノールアミン又はヒドロキシルアミンであり、
前記防食剤(C)が、ベンゾトリアゾール、5-メチルベンゾトリアゾール、カテコール、1,2,4-トリアゾール及び1-ヒドロキシベンゾトリアゾールからなる群から選択される1種であり、
前記水溶性有機溶媒(O)が、エチレングリコール又はプロピレングリコールであり、
過ヨウ素酸及びその塩からなる群から選択される1種以上の過ヨウ素酸類を含まない、コバルトエッチング用の薬液であって、
前記防食剤(C)の含有量が、前記薬液の質量に対して0.01質量%以上1質量%以下である、薬液。 The present invention relates to a method for producing a coating composition comprising an amine compound (A), a carboxylic acid (B), a corrosion inhibitor (C), a water-soluble organic solvent (O), and water (W),
the amine compound (A) is an alkanolamine or a hydroxylamine,
the corrosion inhibitor (C) is one selected from the group consisting of benzotriazole, 5-methylbenzotriazole, catechol, 1,2,4-triazole, and 1-hydroxybenzotriazole;
the water-soluble organic solvent (O) is ethylene glycol or propylene glycol,
A chemical solution for cobalt etching that does not contain one or more periodic acids selected from the group consisting of periodic acid and its salts,
The content of the anticorrosive agent (C) is 0.01 mass% or more and 1 mass% or less relative to the mass of the chemical solution.
前記基板に、請求項1~9のいずれか1項に記載の薬液を接触させて、前記表層の少なくとも一部をエッチングする工程と、
を含む、エッチングされた基板の製造方法。 providing a substrate having a region composed of cobalt or a cobalt alloy on at least a portion of a surface thereof;
a step of contacting the substrate with the chemical solution according to any one of claims 1 to 9 to etch at least a part of the surface layer;
1. A method for producing an etched substrate, comprising:
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