[发明专利]用于移除半导体基材上残余物的清洁制剂

说明书

本发明关于清洁组合物，其含有1)至少一种氧化还原剂；2)至少一种有机溶剂，其选自由水溶性醇、水溶性酮、水溶性酯、及水溶性醚所组成的组；3)至少一种含金属的添加剂；及4)水。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月8日提交的、申请号为62/431,620的美国临时申请及于2016年10月6日提交的、申请号62/404,852的美国临时申请的优先权，此二案在此被完整并入以供参考。

技术领域

本发明关于用于半导体基材的新颖清洁组合物及清洁半导体基材的方法。更具体地，本发明关于清洁组合物，其用于等离子体蚀刻沉积在基材上的金属层或介电材料层后的半导体基材，及移除在经由等离子体灰化方法移除大部分抗蚀剂后留在基材上的残余物。

背景技术

在集成电路器件的制造中，光刻胶作为中间掩模，其用于经由一系列光刻及等离子体蚀刻步骤将标线片(reticle)的原始掩模图案转移至晶圆基材上。集成电路器件制造工艺的基本步骤之一是将图案化光刻胶膜从晶圆基材移除。通常，此步骤由两种方法之一实行。

一种方法涉及湿式剥除步骤，其中，将经光刻胶涂覆的基材与主要由有机溶剂及胺组成的光刻胶剥除剂溶液接触。但是，剥除剂溶液无法完全且可信赖地移除光刻胶膜，特别是若光刻胶膜在制造期间已曝露于紫外线辐射及等离子体处理。某些光刻胶膜通过这种处理变得高度交联，且更难溶于剥除剂溶液。此外，用于这种传统湿式剥除方法的化学品有时对于移除在以含卤素的气体等离子体蚀刻金属或氧化物层期间形成的无机或有机金属残余材料无效。

移除光刻胶膜的另一种方法涉及将经光刻胶涂覆的晶圆曝露于氧基等离子体(oxygen-based plasma)以便在称为等离子体灰化的方法中使光刻胶膜自基材燃烧掉。但是，等离子体灰化对于移除上述等离子体蚀刻副产物并非完全有效。替代地，移除这种等离子体蚀刻副产物通常通过随后将经处理的金属及介电薄膜曝露于某些清洁溶液而完成。

金属基材一般易于腐蚀。例如，诸如铝、铜、铝铜合金、氮化钨、钨(W)、钴(Co)、氧化钛、其他金属及金属氮化物的基材会容易腐蚀，且介电质[ILD、ULK]可通过使用传统清洁化学品蚀刻。此外，因为装置几何形状缩小，集成电路器件制造商可容忍的腐蚀量变得愈来愈小。

同时，因为残余物变得更难被移除且腐蚀需控制到更低程度，清洁溶液需要是安全使用的且环境友好的。

因此，清洁溶液需有效移除等离子体蚀刻及等离子体灰化的残余物且还需对所有暴露的基材材料不具腐蚀性。

发明内容

本发明关于非腐蚀性清洁组合物，其可作为多步骤制造方法的中间步骤用于从半导体基材移除残余物(例如，等离子体蚀刻和/或等离子体灰化的残余物)。这种残余物包括有机化合物，诸如，残余光刻胶；有机金属化合物；金属氧化物，诸如，氧化铝(AlOx)、氧化钛(TiOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化钽(TaOx)，及氧化铪(HfOx)(其作为反应副产物由暴露出的金属形成)；金属，诸如，铝(Al)、铝/铜合金、铜(Cu)、钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)及钴(Co)；金属氮化物，诸如，氮化铝(AlN)、氧氮化铝(AlOxNy)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氮化钨(WN)及其合金；及其他材料的一系列相对较不可溶的混合物。本文所述清洁组合物的优点在于其可清洁所遇到的广范围的残余物，且对于暴露出的基材材料(例如，暴露出的金属(诸如，铝、铝/铜合金、铜、钛、钽、钨及钴)、金属氮化物(诸如，钛、钽及钨的氮化物)及其合金)通常无腐蚀性。

一方面，本发明特征在于一种清洁组合物，其含有

1)至少一种氧化还原剂；

2)至少一种有机溶剂，其选自由水溶性醇、水溶性酮、水溶性酯及水溶性醚所组成的组；

3)至少一种含金属的添加剂；及

4)水。