[发明专利]用于金属基底的半水性剥离和清洁制剂及其使用方法

说明书

交叉引用

本专利申请要求于08/05/2009提交的美国临时专利申请61/231,393的优先权。

背景技术

在半导体和半导体微电路的制造过程中，经常需要用聚合有机物质涂覆基底材料。一些基底材料的例子包括涂覆有铝、钛、铜、二氧化硅的硅晶片，该硅晶片任选地含有铝、钛或铜等金属元素。通常，聚合有机物质为光致抗蚀剂材料。它是在用于光刻的曝光之后显影(development)后形成蚀刻掩模的材料。在一些情况下，需要再加工光致抗蚀剂层。在后续的加工步骤中，从基底的表面除去至少一部分的光致抗蚀剂。一种从基底除去光致抗蚀剂的常规方法为通过湿式化学方法。配制用于从基底除去光致抗蚀剂的湿式化学组合物在除去光致抗蚀剂的时候应该不会腐蚀、溶解和/或钝化任何金属电路的表面；不会化学改变无机基底；和/或不会破坏基底自身。除去光致抗蚀剂的另一方法为通过干式灰化法(ash method)，其中，使用氧气或合成气体(例如氢气)通过等离子灰化来除去光致抗蚀剂。残留物或副产物可以是光致抗蚀剂自身，或光致抗蚀剂、下层基底和/或蚀刻气体的组合。这些残留物或副产物通常被称为边侧聚合物、遮挡物(veil)或围栏(fence)。

在通孔(via)、金属线路和沟槽(trench)形成的过程中，反应离子蚀刻(RIE)逐渐成为图案转移所选择的工艺。例如，需要后端工艺线(back-end-of-line)的互连布线的多个层的复合半导体装置(例如高级DRAM和微处理器)，使用RIE来产生通孔、金属线路和沟槽结构。通过层间绝缘，使用通孔来提供硅、硅化物或金属布线的一个层和布线的下一层之间的接触。

金属线路为用作装置互连的传导结构。在形成金属线路结构的过程中使用沟槽结构。通孔、金属线路和沟槽结构通常接触金属和合金，如Al、Al和Cu合金、Cu、Ti、TiN、Ta、TaN、W、TiW、硅或硅化物(例如钨、钛或钴的硅化物)。RIE工艺通常留下残留物或复合混合物，它们可以包括再溅射的氧化物材料、来自光致抗蚀剂的有机材料、和/或用于光刻限定通孔、金属线路和/或沟槽结构的抗反射涂层材料。

希望提供能够除去那些不想要的物质而不会腐蚀、溶解或钝化基底的暴露表面的清洁配方和方法。在一些情况下，不想要的物质是被称为光致抗蚀剂的聚合组合物。在另一些情况下，待除去的不想要的物质是蚀刻或灰化工艺中的残留物或仅仅是污染物。

该技术领域的专利包括Naghshineh等人的US 6,627,587、US6,723,691、US 6,851,432，以及公布的专利申请US2006/0016785。

发明内容

本发明的总体目的在于开发用于金属基底(例如铝和铜基底)的非羟胺剥离和清洁制剂。这样的剥离剂具有比羟胺剥离剂更低的总体拥有成本(COO)。

因此，本发明的一方面为用于除去整体光致抗蚀剂(bulkphotoresist)以及蚀刻后和灰化后(post-ashed)的残留物的制剂。该制剂包括：链烷醇胺、水可混溶的有机共溶剂、季铵化合物、非游离酸官能团缓蚀剂和剩余物水。pH大于9。对于本发明而言，“可混溶的”包括可溶解的。

根据本发明的另一方面，提供用于从基底除去整体光致抗蚀剂以及蚀刻后和灰化后的残留物的方法包括：将上述制剂应用到基底上，以从基底除去光致抗蚀剂、蚀刻后和灰化后的残留物，以及污染物。

具体实施方式

本发明描述了主要设计用于从金属基底除去光致抗蚀剂、蚀刻后和灰化后的残留物以及污染物的制剂。该制剂包括链烷醇胺、水可混溶的有机共溶剂、季铵化合物、缓蚀剂和剩余物水。pH大于9。对于本发明而言，“可混溶的”包括可溶解的。

在某些实施方式中，链烷醇胺包括但不限于单乙醇胺、N-甲基乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二乙基羟胺及其混合物。