[发明专利]一种含氟清洗液

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体工业用含氟清洗液。

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/清洗工艺除去且清洗掉剩余的光阻层，其步骤一般为清洗液清洗/漂洗/去离子水漂洗。在这个过程中只能除去残留的聚合物光阻层和无机物，而不能攻击损害金属层(如铝层)和非金属层(如氮氧化硅层)。

现有技术中典型的清洗液有以下几种：胺类清洗液(羟胺类)，半水性胺基(非羟胺类)清洗液以及氟化物类清洗液。其中前两类清洗液需要在高温下清洗，一般在60℃到80℃之间，存在对金属的腐蚀速率较大的问题；而现存的氟化物类清洗液虽然能在较低的温度(室温到50℃)下进行清洗，但仍然存在着各种各样的缺点，例如不能同时控制金属和非金属基材的腐蚀，清洗后容易造成通道特征尺寸的改变，从而改变半导体结构；另一方面由于其较大蚀刻速率，清洗操作窗口比较小等。US5320709公开了一种清洗组合物包括：多元醇、氟化铵用于去除半导体基板上的有机金属残留物、有机硅的残留物和氧化硅，但特别指明其水含量不超过4％，而且其对有机聚合物的去除能力较弱。US 6,828,289公开的清洗液组合物包括：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，并特别指出其不含有多元醇。如US 5,698,503公开了含氟清洗液，但大量使用多元醇，其含量为55-85％；因此造成清洗液的粘度与表面张力都很大，从而影响清洗效果。如US 5,972,862公开了含氟物质的清洗组合物，其包括含氟物质、无机或有机酸、季铵盐和有机极性溶剂，pH为7～11，由于其清洗效果不是很稳定，存在多样的问题。

因此尽管已经揭示了一些清洗液组合物，但还是需要而且近来更加需要制备一类更合适的清洗组合物或体系，适应新的清洗要求，比如环境更为友善、低缺陷水平、低刻蚀率以及较大操作窗口和较长的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了解决如何安全、健康和有效的清洗半导体工业中等离子刻蚀残留物，并提供了一种安全有效的使用寿命长的清洗液组合物。

本发明是一种用于半导体工业中等离子刻蚀残留物的清洗液组合物，其包括氟化物、多元醇、水、溶剂、其他本领域的常规添加剂。其中所述的其他本领域的常规添加剂包括但不限于腐蚀抑制剂及螯合剂等中的一种和多种。

所述的清洗液组合物重量百分比含量为：

a)氟化物    0.1％～20％

b)多元醇    0.01％～20％

c)水        5％～75％

d)溶剂      1％～75％

e)其他本领域的常规添加剂0～20％

本发明所述的氟化物较佳地为氟化氢、或氟化氢与碱形成的盐。该碱可以是氨水、季胺氢氧化物和醇胺。氟化物较佳地为氟化氢(HF)、氟化铵(NH₄F)、氟化氢铵(NH₄HF₂)、四甲基氟化铵(N(CH3)₄F)或三羟乙基氟化铵(N(CH2OH)₃HF)中的一种或多种。

本发明所述的多元醇是指二元醇、三元醇、四元醇、五元醇和六元醇。较佳地为乙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇、丁四醇、戊五醇、核糖、核酮糖、葡萄糖、葡萄糖醇、己六醇、甘露醇和山梨醇；更较佳地为四元醇、五元醇和六元醇，优选丁四醇、戊五醇、核糖、核酮糖、葡萄糖、葡萄糖醇、己六醇、甘露醇和山梨醇。

本发明还可进一步含有水。

本发明中，所述的溶剂可选自亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、醚、酰胺中的一种或多种。其中，所述的亚砜较佳的为二甲基亚砜；所述的砜较佳的为环丁砜；所述的咪唑烷酮较佳的为1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；所述的吡咯烷酮较佳的为N-甲基吡咯烷酮、羟乙基吡咯烷酮；所述的咪唑啉酮较佳的为1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)；所述的醚较佳的为丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚；所述的酰胺较佳的为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺。