[发明专利]用于去除表面上的残余物的清洗调配物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年2月7日提交的、系列号为61/936,999的美国临时申请和于2013年12月6日提交的、系列号为61/912,697的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本发明涉及用于半导体基板的新型的清洗组合物以及清洗半导体基板的方法。更具体地，本发明涉及用于在对在基板上沉积的金属层或介电材料层进行等离子体蚀刻之后将在半导体基板上形成的等离子体残余物去除以及用于在通过等离子体灰化工艺去除大量抗蚀剂之后将在基板上留下的残余物去除的清洗组合物。

背景技术

在集成电路器件的制造中，光阻剂用作中间掩模，其通过一系列光刻和等离子蚀刻步骤将标线的原始掩模图案转印到晶圆基板上。集成电路器件制造工艺的主要步骤之一是从晶圆基板去除图案化的光阻剂膜。在一般情况下，通过两种方法之一进行此步骤。

一种方法包括湿式剥离步骤，其中光阻剂覆盖的基板与光阻剂剥离液接触，该光阻剂剥离液主要由有机溶剂和胺类组成。然而，剥离液不能完全可靠地去除光阻剂膜，特别是如果在制造过程中光阻剂膜暴露于UV辐射和等离子体处理的情况下。一些光阻剂膜由于这些处理变成高度交联的，且更难以在剥离液中溶解。此外，有时，这些传统的湿式剥离方法中使用的化学品对去除在用含卤气体进行金属或氧化物层的等离子体蚀刻过程中形成的无机或有机残余材料是无效的。

去除光阻剂膜的替代方法涉及将涂布光阻剂的晶圆暴露于氧基等离子体，以便在被称为等离子体灰化的过程中灼烧基板的抗蚀膜。然而，等离子体灰化在去除上述的等离子体蚀刻副产物上也不是完全有效的。相反，这些等离子体蚀刻副产物的去除通常通过后续将经处理的金属和介电薄膜暴露于某些清洗溶液而完成。

金属基板通常易于被腐蚀。例如，基板如铝、铜、铝铜合金、氮化钨、钨 (W)、钴(Co)、氧化钛、其它金属和金属氮化物，会容易腐蚀，并且使用常规的化学清洗剂可以蚀刻电介质[ILD，ULK]。此外，由于器件尺寸缩小，集成电路装置制造商所容忍的腐蚀量变得越来越小。

同时，由于残余物变得更难以去除且腐蚀必须控制在甚至更低水平，清洗溶液必须使用起来安全且环保。

因此，清洗溶液应该有效去除等离子体蚀刻和等离子体灰化残余物，且还必须对暴露的所有基板材料是无腐蚀性的。

发明内容

本发明涉及无腐蚀性的清洗组合物，其主要用于在多步骤制造过程中的中间步骤中从半导体基片去除残余物(例如，等离子体蚀刻和/或等离子体灰化的残余物)。这些残余物包括众多以下材料的相对不溶的混合物：有机化合物比如残余光阻剂、有机金属化合物、由暴露的金属(比如铝、铝/铜合金、铜、钛、钽、钨、钴)形成为反应副产物的金属氧化物、金属氮化物(比如氮化钛和氮化钨)，及其它材料。本文所述的清洗组合物的优点在于：其可以清洗所遇到的范围较宽的残余物，并通常对暴露的基板材料(例如，暴露的金属，比如铝、铝/铜合金、铜、钛、钽、钨、钴，和金属氮化物，比如氮化钛和氮化钨)无腐蚀性。

在一个方面，本发明的特征为清洗组合物，其含有1)至少一种氧化还原剂； 2)至少一种第一螯合剂，该第一螯合剂为聚氨基聚羧酸；3)至少一种第二螯合剂，其不同于第一螯合剂，该第二螯合剂含有至少两个含氮基团；4)至少一种金属腐蚀抑制剂，该金属腐蚀抑制剂为经取代或未经取代的苯并三唑；5)至少一种有机溶剂，其选自水溶性醇、水溶性酮、水溶性酯，和水溶性醚；6)水；和7)任选地，至少一种pH调节剂，该pH调节剂是不含金属离子的碱。在一些实施例中，清洗组合物的pH为约6-约11(例如，在约6-约9.5之间)。在一些实施例中，该清洗组合物是均匀的溶液。

例如，该清洗组合物可包括：

1)约0.5wt％～约20wt％的至少一种氧化还原剂；

2)约0.01wt％～约1wt％的至少一种第一螯合剂；

3)约0.01wt％～约1.8wt％的至少一种第二螯合剂；

4)约0.05wt％～约1wt％的至少一种金属腐蚀抑制剂；

5)约1wt％～约30wt％的至少一种有机溶剂；

6)约78wt％～约98wt％的水；以及

7)任选地，至少一种pH调节剂。

本发明还涉及从半导体基板清洗残余物的方法。该方法包括使含有蚀刻后残余物和/或灰化后残余物的半导体基板与本文中所描述的清洗组合物接触。例如，该方法可以包括如下步骤：

(A)提供含有蚀刻后和/或灰化后残余物的半导体基板；