[发明专利]一种富水基清洗液组合物

说明书

技术领域

本发明涉及化学品制剂领域，具体是一种用于剥离和去除微电子基底光刻胶，光刻胶残余物和蚀刻后残余物的富水基清洗液组合物及使用方法。

背景技术

在Al或Al（Cu）金属化基底的后段（back-end of line）微电子元器件制备过程中，一个必不可少的步骤就是在晶片基底上沉积光刻胶薄膜，然后以光刻胶作为掩膜（Mask）形成电路图案，经过烘烤、显影之后，然后经由反应性等离子体蚀刻气体将所得到的图案转移至底层基底材料（电解质或金属层）。蚀刻气体会选择性的蚀刻基底未被光刻胶保护的区域，而经由蚀刻所形成的结构主要有金属线（metal line）、结合垫（pad）和通孔（via）。蚀刻气体通常为含有卤素的气体，在等离子体蚀刻过程中，由于等离子体气体，蚀刻基底材料和光刻胶的相互作用，会在蚀刻基底的侧壁或周围形成蚀刻残余物，同时也会造成光刻胶掩膜材料的交联，进而更加难以去除。

在蚀刻过程完成之后，光刻胶掩膜以及蚀刻后的残余物必须从晶片上除去，以便进行下一步的操作。可以通过化学剥离溶液或者通过氧等离子灰化法（ash）除去大部分光刻胶。上述蚀刻后的残余物通常含有高难溶性的金属残渣，常见的化学剥离溶剂难以清除。同时，在灰化过程中，上述的金属残渣会进一步被氧化，使其更加难以清除。因此需要一种清洗液能够去除在蚀刻过程中产生在各种基底上的残余物，该清洗液同时又不能腐蚀这些基底材料如铝、铝/硅/铜、钛、氮化钛、钛/钨、钨、氧化硅、多晶硅等。该清洗液同时还能去除未灰化的光刻胶残余物。

在目前，典型的Al基后段清洗液主要包括有以下几种：羟胺类清洗液，氟类清洗液，半水基胺类清洗液（不含羟胺）以及水基清洗剂。

EKC265，EKC270和EKC270T以及ACT915，ACT927，ACT930和ACT940是典型的羟胺类清洗液，也是当前用的最多的Al基后段清洗液。羟胺类清洗液的组成主要包括有机胺，羟胺，水以及缓蚀剂和稳定剂邻苯二酚等。羟胺类清洗液对应的典型专利有US5279771，US5911835，US6187730，US5988186，US5419779，EP0656405A2，US6951710等。羟胺类清洗液的优点在于能够非常有效的去除各种难溶的无机残渣以及有机残余物。但是羟胺类清洗剂的操作温度通常要在65^oC以上，而羟胺非常不稳定，在较高的操作温度下有爆炸的危险。同时较高的操作温度会造成体系组成的快速分解以及水分的挥发，使得羟胺类清洗液的槽液寿命（life time）通常只有1000分钟左右，需要不断的补液来维持槽液寿命。另外，晶片经羟胺清洗液处理之后，需要IPA或NMP有机溶剂作为中间润洗，然后才能去离子水冲洗，以避免对晶元表面金属造成腐蚀，从而也增加了晶元制造成本。

典型的含氟类的清洗液主要有ELM C30，ACT@NE 系列，EKC6800系列以及ideal clean 960（SP）等。含氟类清洗液的组成主要包括氟化物、有机剥离溶剂、水、金属腐蚀抑制剂以及缓冲溶液等。含氟类清洗液的典型专利包括US5279771，US5630904，WO2012171324，US20020037820，US2003022800A，US20130237469A，US2003148910A1等。当前含氟类的清洗液一方面仍然存在不能很好的控制基底材料的腐蚀，甚至清洗之后容易造成通道特征尺寸的改变。另一方面就是含氟类清洗液与石英基材的不兼容，操作温度越高对石英基材的腐蚀越严重，而当前一些半导体企业的湿法清洗设备由石英制成。因而限制了含氟类清洗液的广泛使用。

羟胺类清洗液和含氟类清洗液是当前Al基后段清洗使用最多的两种清洗液。除此之外，还有半水基胺类清洗剂（不含羟胺）和水基清洗液。典型的半水基胺类清洗液有ALEG310，ALEG380，ST26S和ACT970等。半水基胺类清洗液的典型专利有US2003130146，WO2006023061A等。其组成主要包含有机胺，有机剥离溶剂，水以及金属腐蚀抑制剂等。半水基胺类清洗剂的操作温度范围较宽，通常在50-90^oC。与羟胺类清洗剂相比，此类清洗剂对无机类金属残渣特别是富钛类金属残渣去除效果较差，当前还不具有更广泛的使用。