[发明专利]一种清洗等离子刻蚀残留物的清洗液

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺中一种清洗液，具体的涉及一种清洗等离子刻蚀残留物的清洗液。

背景技术

在半导体元器件制造过程中，光阻层的涂敷、曝光和成像对元器件的图案制造来说是必要的工艺步骤。在图案化的最后(即在光阻层的涂敷、成像、离子植入和蚀刻之后)进行下一工艺步骤之前，光阻层材料的残留物需彻底除去。在掺杂步骤中离子轰击会硬化光阻层聚合物，因此使得光阻层变得不易溶解从而更难于除去。至今在半导体制造工业中一般使用两步法(干法灰化和湿蚀刻)除去这层光阻层膜。第一步利用干法灰化除去光阻层(PR)的大部分；第二步利用缓蚀剂组合物湿蚀刻/清洗工艺清洗去除剩余的光阻层。在第二步的清洗工艺过程中，缓蚀剂组合物只能除去残留的聚合物光阻层和无机物，而不能损害金属层如铝层。

现有技术中典型的清洗液有以下几种：胺类清洗液，半水性胺基(非羟胺类)清洗液和氟化物类清洗液。其中，前两类清洗液需要在高温(一般在60℃到80℃之间)下使用，存在金属腐蚀速率较大的问题；而现有的氟化物类清洗液也存在一些缺陷，如不能同时控制金属和非金属基材的腐蚀，因蚀刻率较大而造成通道特征尺寸改变，进一步导致半导体结构改变，以及清洗操作窗口比较小等。

现有文献已公开的清洗液也或多或少存在一些缺点：US 6,828,289公开了一种清洗液，其包括：酸性缓冲液、有机极性溶剂、含氟物质和水，且pH值在3～7之间，其中的酸性缓冲液由有机羧酸或多元酸与所对应的铵盐组成，组成比例为10∶1至1∶10之间，但强调不能含有乙二醇类有机溶剂。US 5,698,503公开了一种含氟清洗液，其大量使用乙二醇，该清洗液的粘度与表面张力都很大，从而影响清洗效果。US 5,972,862公开了一种含氟清洗液，其包括含氟物质、弱酸、弱碱和有机极性溶剂，pH为7～11，由于其不含有缓冲体系，清洗效果不稳定，存在多样的问题。

现有技术中，使用的抑制剂通常为邻苯二酚和偏苯三酚等，这些抑制剂不能同时控制金属以及氧化物的蚀刻速率；同时对环境和人体健康有危害。

因此，寻求可避免以上现有的技术缺陷，既具有较强的清洗能力，又能满足对基材的低刻蚀率，较大操作窗口和环境友好等其它清洗要求的清洗液成为半导体制造工艺领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有离子刻蚀残留物清洗液清洗效果不佳或不稳定，对基材腐蚀性大，操作窗口较小，环境污染的问题，而提供一种清洗能力强，具有低刻蚀率且安全无毒害的等离子刻蚀残留物清洗液。

本发明的清洗液含有下列成分：柠檬酸/柠檬酸盐缓冲水溶液、高分子腐蚀抑制剂、抗冻剂、氟化物和溶剂。

其中，所述的柠檬酸/柠檬酸盐缓冲水溶液在清洗液中的含量较佳的为质量百分比15％～56％；所述的高分子腐蚀抑制剂的含量较佳的为质量百分比0.0001％～10％；所述的抗冻剂的含量较佳的为质量百分比0.0001％～10％；所述的氟化物的含量较佳的为质量百分比0.01％～3％；所述的溶剂的质量百分比较佳的为质量百分比40％～80％。

本发明中，所述的柠檬酸/柠檬酸盐缓冲水溶液中柠檬酸和柠檬酸盐的质量百分比含量较佳的为5％～60％，更佳的为10％～50％。其中，柠檬酸和柠檬酸盐的比例可根据需要以任何比例进行，但须使所得最终清洗液能保持均相。所述的柠檬酸盐较佳的为柠檬酸与无机碱或季胺氢氧化物形成的盐；其中，无机碱如氨水和氢氧化钾等，季胺氢氧化物如四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵等。多官能团的柠檬酸/柠檬酸盐缓冲水溶液不仅具有缓冲功能，还具有较强的螯合能力和清洗无机残留物的能力。

本发明中，所述的高分子腐蚀抑制剂较佳的选自含羟基聚合物和含羧基聚合物中的一种或多种。其中，所述的含羟基聚合物较佳的为含羟基聚醚或聚乙烯醇等；所述的含羧基聚合物较佳的为含羧基聚醚、聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丙烯酸与马来酸共聚物、苯乙烯与丙烯酸共聚物、苯乙烯与马来酸共聚物、丙烯腈与马来酸共聚物或上述化合物的铵盐、钾盐或钠盐等。本发明的清洗液配方中的高分子腐蚀抑制剂，可作为腐蚀抑制剂、表面活性剂或螯合剂使用，并且对环境和人体安全无害，避免了传统的腐蚀抑制剂，如邻苯二酚和偏苯三酚等的污染，同时其还可对金属和非金属起到很好的腐蚀抑制作用。