[发明专利]半导体蚀刻残渣清除剂和清洁剂组合物

说明书

发明领域

本发明涉及含有在制造半导体组件中的加工助剂的组合物，和更特别涉及用于半导体组件的水性(aqueous)或半水性(semi-aqueous)残渣脱除组合物，以及用于清洁半导体制造工艺中使用的工艺设备、工具和游离残渣的水性或半水性残渣脱除组合物，。

发明背景

在半导体装置生产中，用等离子蚀刻、离子铣削、活性离子蚀刻和相似的技术从基体上脱除材料，在基体上形成蚀刻图案。这一蚀刻工艺产生了由等离子气体、基体和抗蚀材料相互作用形成的复合残渣。这些残渣即使在已知的严格手段下也常对脱除剂有顽强的抵抗力。完全脱除由蚀刻工艺产生的残渣，并对底层基体有很小或不明显的损坏或进一步的蚀刻是至关重要的。有时，基体可能具有多于一种裸露的材料。例如，零价的铜、有机硅酸盐玻璃、四乙烯基正硅酸盐都可以在底层基体上存在。暴露在液体清洁剂或残渣脱除剂中会引起一种或多种这些表面的损坏。因此，期望提供一种脱除所有不需要的残渣并且不损坏基体裸露组分的清洁溶液。由于采用每个新工艺节点的设备几何图案收缩，任意基体组分的辅助蚀刻均显示了更大的重要性。

每种残渣脱除剂可通过多种工具应用于半导体晶片上。一种方法是通过载体，在固定的时间和温度下，在槽或池中用残渣脱除剂浸渍晶片或晶片组。接下来的冲洗和干燥提供了为制备方法下一步骤备用的干净的半导体晶片。其他应用方法包括喷雾手段，其中清洁剂被喷至旋转的晶片组上；或者单晶片工具，其中清洁剂被直接用至单独的旋转晶片上。然后按前述方法冲洗和干燥晶片组。本领域技术人员应熟知清洁用具及其生产商的多种形式。

现有技术所述的清洁配方使用了多种有机酸作为缓冲液，大多在半水性氟化物基质中。这些酸包括乙酸、乳酸、甲酸、二酸如己二酸或丙二酸，以及多种氨基磺酸。所有上面列出的酸以及其他，能提供缓冲作用，其定义为当加入少量酸或碱、或在配方中加入或取出水时，抵抗pH值变化的能力。当将所述pH控制在所述pKa值的1个pH单位内时，缓冲液是最有效的。例如，乙酸的pKa为4.76。使用乙酸可在pH约3.75-5.75之间形成有效的缓冲液。加入少量酸或碱、或在这一范围内制备的乙酸缓冲液中加入或取出水时，不会明显改变pH值。类似地，已经表明多质子酸在其相应pKa值附近可形成有效的缓冲液。二酸，如酒石酸，具有2.96和4.24的pKa值，也能在每个pKa值上下约1pH单位内形成有效的缓冲液。三酸，如柠檬酸，也能在其3个pKa值3.13、4.76和6.94附近形成有效的缓冲液。由于这些值相互之间非常接近，柠檬酸的总有效缓冲范围为约4-7.5。

已经显示在清洁半导体装置中多种不同的配方是有效的。这些配方包括溶剂基、氨基、半水性和含有氟化物的。在该领域中，通过在控制成本和最小化人员暴露于有害化学品方面的不断努力，发明了有效的环境友好的水基蚀刻残渣脱除剂，这也是本发明的目的。

发明概述

本发明提供了在不损坏底层基体下，用于从半导体晶片上去除蚀刻残渣的水性或半水性蚀刻残渣脱除/清洁组合物。该组合物作为晶片加工设备的清洁剂也是有用的。水性组合物包含水溶性有机多羧酸、与所述酸成比例的用于形成有效缓冲液的非金属碱、氟化物源和水。半水性组合物包含有机多质子羧酸、与所述酸成比例的用于形成有效缓冲液的非金属碱、氟化物源、水和可与水混合的有机溶剂。此外，水性和半水性组合物都可以任选含有多种添加剂，如螯合剂、表面活性剂和腐蚀抑制剂。这些添加剂的说明和功能在公开号为US2006/0172906的共同申请中公开。对其描述在这里一并引入作为参考。含有本发明组合物的产品没有有害或有毒的性质。

附图简要说明

图1A显示了典型的在清洁前含有蚀刻残渣，和被蚀刻和灰尘残渣阻塞的孔的晶片。

图1B显示了清洁后的图1A的晶片，其中蚀刻残渣已被去除留下没有残渣的孔。

发明详述

按上文指出，本发明的水性组合物提供了更高效的水基半导体残渣清洁水性和半水性清洁组合物，含有即(A)有机多羧酸、按比例加入酸中形成有效缓冲液的非金属碱、氟化物源和水，然而半水性组合物含有，以及(B)有机多羧酸、按比例加入酸中形成有效缓冲液的非金属碱、氟化物源、水和可与水混合的有机溶剂。水性和半水性组合物A和B可任选的含有螯合剂、表面活性剂或腐蚀抑制剂。

本发明预期提供组合物A和B，其含有不同比例的前述组分，如表1中总结的说明性实施例建议的。