[发明专利]一种含氟清洗液

说明书

本发明提出一种含氟清洗液，其含有：氟化物、有机胺、有机溶剂、水和含氮杂环物及其聚合物。本发明的清洗液清洗能力强，可有效去除半导体制程过程中等离子刻蚀残留物，尤其是在铜马士革工艺中灰化后的残留物，并且在高转速单片机清洗中对非金属材料(如氮氧化硅)和金属材料(如Cu)等有较小的腐蚀速率，有效的解决了传统氮唑类腐蚀抑制剂控制金属表面腐蚀的吸附问题。

技术领域

本发明涉及清洗液技术领域，尤其涉及一种含氟的清洗液。

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/清洗工艺除去剩余的光阻层，其具体步骤一般为清洗液清洗/漂洗/去离子水漂洗。在此过程中，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。随着半导体制造技术水平的提高以及电子器件尺寸的降低，在半导体制造领域中使用金属铜、low-k介质材料越来越多。尤其是铜双大马士革工艺越来越广泛的情况下，寻找能够有效去除刻蚀残留物的同时又能保护low-k介质材料、非金属材料和金属材料的清洗液就越来越重要。同时随着半导体制程尺寸越来越小，清洗方式也越来越广泛的使用到高速旋转单片清洗，因此对金属和非金属材料的腐蚀控制也越来越严格，开发能够适用于批量浸泡式、批量旋转喷雾式清洗方式，尤其适用于高转速单片旋转式的清洗方式的清洗液是亟待解决的问题。

现有技术中典型的清洗液有以下几种：胺类清洗液，半水性胺基(非羟胺类)清洗液以及氟化物类清洗液。其中，前两类清洗液主要应用在金属铝线的清洗工艺中，该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。而现有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；采用传统苯并三氮唑作金属铜的腐蚀抑制剂，虽然金属铜的蚀刻速率较小，但是传统唑类腐蚀抑制剂(BTA)不仅难以降解对生物体系不环保，而且在清洗结束后容易吸附在铜表面，导致集成电路的污染，会引起电路内不可预见的导电故障；有些现有技术避开传统唑类使用能够控制铜腐蚀和表面吸附的抑制剂，但是存在黏度表面张力大清洗效果不理想的问题。

US6，387，859公开了含氟同时含有羟胺的清洗液，使用苯并三氮唑类(BTA)作为铜的腐蚀抑制剂，虽然保护效果较好，仍然未能解决表面吸附的问题，也没有解决在高速旋转下清洗液对金属腐蚀在控制情况。

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。

US6，224，785公开了一种对铜有极低腐蚀的含氟清洗组合物，尽管该清洗液对铜的保护非常优良，不存在腐蚀抑制表面吸附问题，但是其清洗液的粘度与表面张力都很大，从而影响清洗效果，业界使用中也常常存在球形颗粒(ball defect)的问题。

因此，为了克服现有清洗液的缺陷，适应新的清洗要求，比如环境更为友善、克服金属腐蚀抑制剂表面吸附、低缺陷水平、低刻蚀率以及适用于高转速旋转洗清方式等，亟待寻求新的清洗液。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种含氟清洗液，其含有：氟化物、有机胺、有机溶剂、水和含氮杂环物及其聚合物。本发明清洗液清洗能力强，可有效去除半导体制程过程中等离子刻蚀残留物，尤其是在铜马士革工艺中灰化后的残留物，并且在高转速单片机清洗中对非金属材料(如氮氧化硅)和金属材料(如Cu)等有较小的腐蚀速率，有效的解决了传统氮唑类腐蚀抑制剂控制金属表面腐蚀的吸附问题。