[发明专利]具有铜/唑类聚合物抑制作用的微电子衬底清洁组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过去除光刻胶、UV/等离子硬化的光刻胶以及等离子蚀刻后(post plasma etch)或蚀刻/灰化后(post etch/ash)残留物而清洁微电子衬底的组合物，并且能在这样做的同时与铝、铜和低κ电介质(low-k dielectrics)以及特别是多孔的低κ电介质相容。特别地，本发明实质上提供了半水基的清洁剂组合物并且还提供了用于清洁微电子衬底的方法和使用这种组合物的装置。

背景技术

制造半导体装置通过以下步骤：用光刻胶涂覆无机衬底；通过曝光来图案化光刻胶膜以及在这之后显影；利用图案化的光刻胶膜作为掩模来蚀刻无机衬底所曝光的区域以形成精密电路；以及从无机衬底上去除图案化的光刻胶膜。可选地，在按如上述相同的方式形成精密电路后，灰化所述图案化的光刻胶膜，然后从无机衬底上去除余留的光刻胶残余物。

为剥离光刻胶(PR)、UV/等离子硬化的PR以及等离子蚀刻/灰化残留物，单独使用普通的有机溶剂一般不能有效提供所需的清洁能力。特定的活性剂例如氟化物和碱(alkaline base)常用于微电子制剂。然而，许多碱例如胺和氢氧化铵会导致严重的金属腐蚀。腐蚀抑制剂的使用可以减轻/减少这种金属腐蚀，但通常不能针对严重的腐蚀情况/制剂提供足够的保护。因此，工作组合物在无腐蚀抑制剂的情况下必须是与金属完全或“合理相容”的。为了满足现代微电子性能的要求，将“合理相容”定义为“具有或更小的金属蚀刻速率”。将“完全相容”定义为“具有或更小的金属蚀刻速率”。

在碱性的pH条件下，微电子组合物在湿PR剥离以及随后的水冲洗过程中经常会遇到较差的金属堆栈(metal stack)兼容性。金属堆栈的电偶腐蚀带来了更大的挑战。腐蚀抑制剂的使用往往会造成表面改性或在表面上留下残余物，从而导致不期望的电性能变化。

建议在这样的微电子清洁组合物中使用的众多类型的腐蚀抑制剂中包括唑类(azole)，尤其是四唑和三唑类，特别是苯并三唑，并且以0.2～2％或更高的水平来使用它们。具有这样的所提及的唑类，尤其是苯并三唑用作腐蚀抑制剂的清洁剂的实例包括，但不限于EP1178359、EP1,752,829、WO2007/111694、US2009/0170037和WO2007/044446。使用苯并三唑作为腐蚀抑制剂的这些清洁组合物通常是基于非水性的有机溶剂的清洁组合物。但是在US2003/144162中的第[0042]段指出苯并三唑并不防止铜的腐蚀。然而，虽然在一些情况下，通常在基于非水性溶剂的清洁组合物中，这些三唑类看起来会为铜提供相当不错的防腐蚀保护，但是我们发现三唑类，例如苯并三唑强烈倾向于在铜表面形成紧密结合的聚合物络合物，其被认为是Cu离子/唑类络合物，例如Cu离子/苯并三唑络合物，下文分别称为Cu(l)/唑类聚合物和Cu(I)/BZT聚合物。若是这样的聚合物的沉积过厚或不受控制，则该Cu(I)/唑类聚合物的形成会导致不利影响。当苯并三唑被用作腐蚀抑制剂时，在铜的表面上形成这种不受期望的Cu(I)/BZT聚合物的现象是特别普遍的，并且尤其是当在具有苯并三唑的清洁组合物中应用二甲基亚砜(DMSO)作为主要的溶剂组分之一时，会造成厚的Cu(l)/BZT聚合物。已发现这些Cu(I)/BZT聚合物会紧密结合到铜的表面并且在于剥离/清洗过程后使用的一般的水清洗过程之后残留在铜的表面。这样的问题已被发现普遍存在于适用平板显示器的衬底中。

对于另一类金属，特别是铜和铝来说，建议使用在这样的清洁组合物中的腐蚀抑制剂为包含邻位羟基的多羟基酚类化合物，例如邻苯二酚、连苯三酚和没食子酸(gallic acid)。使用这样的多羟基酚类化合物作为腐蚀抑制剂的一个缺点是，它们倾向于在被清洗的硅晶片上紧密结合至硅烷醇。即使少量的这种结合也修饰硅表面，且导致性能下降。

因此，丞需一种微电子清洁组合物，其可采用不会形成Cu(I)/唑类聚合物或具有最小化的Cu(I)/唑类聚合物的形成或具有抑制的Cu(I)/唑类聚合物的形成的唑类腐蚀抑制剂。特别需要这样的清洁组合物，其可以是半水性的并且即使在使用该清洁组合物清洗衬底后的水性清洗阶段也不会产生明显的金属腐蚀。额外需要这样的清洁组合物，其对于清洗铝和铜金属化的微电子器件来说表现优异。进一步需要提供这样的清洁组合物，其抑制被用作腐蚀抑制剂的多羟基酚类化合物结合至被清洗的硅晶片上的硅烷醇，并由此抑制了由多羟基酚类腐蚀抑制剂造成的微电子衬底的表面改性。

发明内容