(57)【要約】【課題】半導体の製造工程において発生した、金属タンタルやタンタル化合物からなる不純物を、半導体を形成するその他の材料にダメージを与えることなく、溶解除去する組成物及びそれを用いた溶解方法を提供する。【解決手段】グリコール類、糖類、ポリオール類等の多価アルコール及び水からなるタンタル溶解用組成物であり、多価アルコールとしては、エチレングリコール、グルコース、ソルビトール、グリセロール等を組成物の総重量を基準に０．０１〜５０重量％含有することが好ましく、更に当該組成物は、水溶性高分子を含有してもよい。【選択図】　　選択図なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多価アルコール及び水から成るタンタル溶解用組成物。
【請求項２】
多価アルコールが、グリコール類、糖類およびポリオール類から成る群より選ばれる少なくとも一種である請求項１に記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項３】
グリコール類が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールから成る群より選ばれる少なくとも一種である請求項２に記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項４】
糖類が、グルコース、フルクトース、アスコルビン酸およびソルビトールから成る群より選ばれる少なくとも一種である請求項２に記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項５】
ポリオール類が、グリセロール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオールおよびシクロヘキサントリオールから成る群より選ばれる少なくとも一種である請求項２記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項６】
タンタル溶解用組成物の総重量を基準に、多価アルコールの含量が０．０１〜５０重量％である請求項１乃至５のいずれかに記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の組成物に、更に水溶性有機溶媒を添加してなるタンタル溶解用組成物。
【請求項８】
水溶性有機溶媒の含量が、タンタル溶解用組成物の総重量を基準に０．１〜７０重量％である請求項７記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項９】
水溶性有機溶媒が、アルコール類、エーテル類、アミド類、エステル類、スルホキシド類およびアミンオキシド類からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項７または請求項８記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項１０】
アルコール類が、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メトキシエタノール、メトキシプロパノール、エトキシエタノール、エトキシプロパノール、ブトキシエタノールおよびブトキシプロパノールからなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項９に記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項１１】
エーテル類が、テトラヒドロフランおよび／またはジオキサンである請求項９のいずれかに記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項１２】
アミド類が、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルピロリドンおよびジメチルイミダゾリジノンからなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項９のいずれかに記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項１３】
エステル類が、炭酸ジメチル、エチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項９のいずれかに記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項１４】
スルホキシド類が、ジメチルスルホキシドである請求項９のいずれかに記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項１５】
アミンオキシド類が、メチルモルホリンオキシドである請求項９のいずれかに記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項１６】
タンタルが、金属、酸化物、窒化物およびハロゲン化物から成る群より選ばれる少なくとも一種である請求項１乃至１５のいずれかに記載のタンタル溶解用組成物。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかに記載のタンタル溶解用組成物を使用して、タンタルを溶解する方法。
【請求項１８】
タンタルが、半導体製造工程で生成する不純物である請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
タンタルの溶解を、０〜１００℃の温度で行う請求項１７または請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンタル溶解用組成物及びそれを用いたタンタルの溶解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タンタルは半導体製造工程、特に銅を配線材料に使用した半導体の製造工程において、極めて重要な物質である。タンタル金属、窒化タンタル、有機タンタル化合物などを使用して半導体を製造する際、不必要なタンタル、タンタル化合物が、望ましくない場所に付着、生成することがある。タンタル金属は強酸に溶解せず、王水にも溶解しない。ただ高腐食性のフッ化水素酸には溶解することが一般に知られている。またタンタル化合物も水に難溶のものが多い。
【０００３】
この様にタンタルは非常に溶解し難い物質であるため、このタンタルを除去することは容易でない。特に一般的に半導体を形成するその他の材料が、タンタルよりダメージを受けやすいため、不必要なタンタルを除去するのは極めて難しい。そこで、半導体材料にダメージを与えることなく、タンタルを溶解する組成物の開発が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、半導体材料にダメージを与えず、タンタルを溶解する組成物の開発が望まれていた。そのため本発明の目的は、半導体材料にダメージを与えず、タンタルを溶解する組成物及びそれを用いたタンタルの溶解方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはタンタル溶解用組成物について鋭意検討した結果、多価アルコール及び水を使用することにより、半導体材料にダメージを与えることなく、タンタルを室温でも容易に溶解できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
すなわち本発明は、多価アルコール及び水から成るタンタル溶解用組成物及びそれを用いたタンタルの溶解方法である。
【０００７】
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【０００８】
本発明のタンタル溶解用組成物は、多価アルコール及び水から成る。
【０００９】
本発明において、溶解対象のタンタルは、金属、酸化物、窒化物およびハロゲン化物から成る群より選ばれる少なくとも一種である。これらのうち、半導体製造工程において、不必要な物質として存在しているタンタルが好適な溶解対象である。
【００１０】
本発明の組成物において、多価アルコールとは、一分子中に水酸基を複数有する化合物をいう。水酸基は、隣りあった位置に存在していても良いし、離れた位置に存在していても良い。
【００１１】
多価アルコールを例示すると、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリコール類、グルコース、フルクトース、アスコルビン酸、ソルビトールなどの糖類、グリセロール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサントリオールなどのポリオール類が挙げられるが、これ以外の多価アルコールを使用しても一向に差し支えない。
【００１２】
本発明の組成物において、多価アルコールと水との比は、用途、使用条件、多価アルコールの種類により大きく変動するため限定されないが、通常、タンタル溶解用組成物の総重量を基準に多価アルコールの含量が０．０１〜５０重量％が好ましく、多価アルコールの含量が０．１〜３０重量％がさらに好ましい。多価アルコールが０．０１重量％未満であると、タンタルの溶解が実用的でないほど遅く、５０重量％を越えると、水溶液粘度が高くなったり、タンタルの溶解速度が低下するため、実用的ではない。
【００１３】
本発明の組成物において、タンタルの溶解性を向上させるため、酒石酸イオン、シュウ酸イオンを添加しても良い。酒石酸イオン、シュウ酸イオンは、タンタルイオンと錯体を形成して、溶解を補助する。
【００１４】
本発明の組成物において、多価アルコールは水に溶解させて使用する。水だけでは多価アルコールが溶解しない場合は、有機溶媒を添加しても良い。またタンタルの溶解を向上させるため、あるいは半導体材料へのダメージを減らすため、有機溶媒を添加しても良い。
【００１５】
使用できる有機溶媒は、水に溶解するものなら特に制限はないが、あえて例示すると、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メトキシエタノール、メトキシプロパノール、エトキシエタノール、エトキシプロパノール、ブトキシエタノール、ブトキシプロパノールなどのアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルピロリドン、ジメチルイミダゾリジノンなどのアミド類、炭酸ジメチル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのエステル類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、メチルモルホリンオキシドなどのアミンオキシド類などが挙げられる。
【００１６】
本発明の組成物に添加できる水溶性有機溶媒の含量は、タンタル溶解用組成物の総重量を基準に０．１〜７０重量％が好ましく、１〜５０重量％がさらに好ましい。水溶性有機溶媒の含量が１重量％未満であると、水溶性有機溶媒を添加した効果は小さく、７０重量％を超えると、タンタルの溶解速度が工業的でないほど小さくなる。
【００１７】
本発明の組成物において、塩、酸、塩基などを加え、ｐＨを調整することもできる。
【００１８】
本発明の組成物を使用してタンタルを溶解する温度は０〜１００℃であり、
好ましくは１０〜９０℃である。０℃未満では、タンタルの溶解速度が現実的でないほど遅く、１００℃を越える温度では水の蒸発のため、濃度が一定とならず、工業的ではない。
【００１９】
本発明の組成物は、タンタルを溶解処理する様々な分野で使用できる。例示すると、タンタル金属の表面処理、半導体製造工程における不純物除去などが挙げられる。
【００２０】
しかし、その中でも特に半導体製造工程で副生するタンタルを除去するのに使用するのが好ましい。半導体製造工程においては、一般的なタンタル溶解方法ではダメージを受けやすい材料を使用しており、温和な条件でタンタルを溶解できる本発明のような組成物の使用が適している。
【００２１】
【実施例】
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（測定方法）
以下の実施例において、タンタルの溶解性は、陽分極曲線解析と呼ばれる方法で測定した。この方法は、基準となる白金電極とタンタル電極とを被験液に漬け、白金とタンタルの間に流れる、タンタルの溶解電流を測定することで、タンタルの溶解速度を測定するものである。タンタルを溶解させやすい液では、電流密度が増加し、溶解しない液では、電流密度が小さくなる。なお、陽分極曲線解析では、外部から電極間に電位をかけ、酸化雰囲気下、還元雰囲気下における溶解速度を測定するが、以下の実施例では電位０Ｖにおける電流密度を記した。
【００２２】
なお、半導体の配線材料である銅に関しては、金属銅のテストピースを５０℃で被験液に浸漬し、その重量減少から溶解速度を算出した。
【００２３】
（実施例１）
５重量％ソルビトール水溶液の３０℃におけるタンタル溶解電流密度は、０．７２ｍＡ／２ｃｍ２であり、５０℃における銅溶解速度は０．００μｍ／ｈであった。
【００２４】
（比較例１）
５重量％フッ化アンモニウム水溶液の３０℃におけるタンタル溶解電流密度は、０．３１ｍＡ／２ｃｍ２であり、５０℃における銅溶解速度は０．１２μｍ／ｈであった。
【００２５】
（比較例２）
純水の３０℃におけるタンタル溶解電流密度は、０．００ｍＡ／２ｃｍ２であった。
【００２６】
（実施例２〜７）
表１に記載した濃度の組成物の水溶液に関する３０℃におけるタンタル溶解電流密度を測定した。なお表１の組成の残部は水である。結果を表１に示した。
【００２７】
【表１】
2004128381.tif 000002
【発明の効果】
本発明のタンタル溶解用組成物及びそれを用いたタンタルの溶解方法は、温和な条件でタンタルを溶解する組成物及び溶解する方法を提供するものである。