[发明专利]包含氧化剂和有机溶剂的微电子清洁组合物

说明书

此案是申请日为2003年5月27日、中国申请号为03813035.1(国际申请号为PCT/US03/16828)、发明名称为“包含氧化剂和有机溶剂的微电子清洁组合物”的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于清洁微电子基底的方法和清洁组合物，以及具体涉及对以二氧化硅、敏感的低κ或高κ电介质和铜金属化(copper metallization)为特征的微电子基底以及Al或Al(Cu)金属化的基底有用并具有改进相容性的清洁组合物。本发明也涉及该清洁组合物用于剥离光致抗蚀剂(photoresist)、清洁来自等离子过程生成的有机化合物、有机金属化合物和无机化合物的残留物、清洁从如化学机械抛光的平整过程(planarization process)中产生的残留物，以及在平整浆料残留物中用作添加剂的用途。

背景技术

在微电子领域中，已经建议使用许多光致抗蚀剂剥离剂和残留物去除剂作为生产线下游或后端(back end)的清洁剂。在制造过程中光致抗蚀剂薄膜沉积在晶片基底上，然后在薄膜上成像电路图案。烘焙后，未聚合的抗蚀剂用光致抗蚀剂展开剂(developer)除去。然后通过反应性等离子体蚀刻气体或化学蚀刻剂溶液将所得到的图像转印至底层材料，该材料通常是电介质或金属。蚀刻气体或化学蚀刻剂溶液选择性蚀刻基底上未被光致抗蚀剂保护的区域。

另外，在蚀刻步骤终止后，抗蚀剂掩膜(mask)必须从晶片的保护区除去，从而可以进行最终的抛光操作。这可以在等离子体灰化步骤中通过采用合适的等离子体灰化(ashing)气体或湿法化学剥离剂完成。然而，寻找用于除去该抗蚀剂掩膜材料而对金属电路没有如腐蚀、溶解或钝化等负面影响的合适清洁组合物，已证实是有问题的。

随着微电子制造集成水平的提高以及图案化微电子器件尺寸的减小，在本领域中使用铜金属化、低κ和高κ电介质变得越来越普遍。这些材料对寻找可接受的清洁剂组合物提出了另外的挑战。先前开发的用于“传统”或“常规”半导体器件(含有Al/SiO₂或Al(Cu)SiO₂结构)的许多工艺技术组合物不能用于铜金属化的低κ或高κ电介质结构。例如，羟胺类剥离剂或残留物除去剂组合物成功地用于清洁由铝金属化的器件，但对那些由铜金属化的器件实际上不合适。同样，如果不在组合物中作出重大调整，许多铜金属化的/低κ剥离剂不适合铝金属化的器件。

已经证实在等离子蚀刻和/或灰化过程后这些蚀刻和/或灰化残留物的去除是有问题的，特别对具有低κ电介质材料的基底和由铜金属化的那些基底。无法完全除去或抵消这些残留物会导致湿气的吸收和对金属结构引起腐蚀的不希望物质的形成。电路材料被这些不希望的物质腐蚀，并在电路线路(circuitry wiring)中产生不连续性以及不希望地增加电阻。

迄今为止，氧化剂使用在主要为水溶液形式的清洁组合物中。已知氧化剂如普通使用的过氧化氢和过酸容易发生反应或易于分解，特别是在有机溶剂基质(通常应用在剥离剂组合物中)中。在这些例子中，氧化剂被消耗，对所期望的应用变得无法得到。另外，含有氧化剂的微电子清洁组合物经常显示出差的产品稳定性，特别在存在大量的(10重量％或更多的)有机溶剂，以及在较高的pH范围内和高的处理温度下。而且，在许多组合物中，稳定剂和溶剂的使用经常会妨碍氧化剂，导致在清洁过程中进行有效氧化/还原反应的能力降低。

发明内容

因此，需要适合后端清洁操作的微电子清洁组合物，其中该组合物是有效的清洁剂，且能用于剥离光致抗蚀剂和清洁来自等离子过程生成的有机化合物、有机金属化合物和无机化合物的残留物，清洁如CMP的平整过程产生的残留物，和在平整浆料/液中用作添加剂，以及该组合物可用于采用铜金属化，和多孔或无孔低κ(即κ值为3或更小)或高κ(即κ值为20或更大)的电介质的高级互连材料(advanced interconnect materials)，以及适用于清洁常规器件，例如那些含有二氧化硅、低κ或高κ电介质的铝或铝(同)金属化的器件。本发明涉及包含氧化剂的清洁组合物，该组合物是用于清洁所有这些器件的有效清洁剂。