用于金屬基底的半水性剝離和清潔制劑及其使用方法
【專利說明】用于金屬基底的半水性剝離和清潔制劑及其使用方法
[0001] 本申請為申請?zhí)枮?01010246319. 4、申請日為2010年8月4日，最早優(yōu)先權(quán)日為 2009年08月05日、發(fā)明名稱為"用于金屬基底的半水性剝離和清潔制劑及其使用方法"的 分案申請。
[0002] 奪叉引用
[0003] 本專利申請要求于08/05/2009提交的美國臨時專利申請61/231，393的優(yōu)先權(quán)。
【背景技術(shù)】
[0004] 在半導(dǎo)體和半導(dǎo)體微電路的制造過程中，經(jīng)常需要用聚合有機(jī)物質(zhì)涂覆基底材 料。一些基底材料的例子包括涂覆有錯、欽、銅、^氧化娃的娃晶片，該娃晶片任選地含有 鋁、鈦或銅等金屬元素。通常，聚合有機(jī)物質(zhì)為光致抗蝕劑材料。它是在用于光刻的曝光之 后顯影（development)后形成蝕刻掩模的材料。在一些情況下，需要再加工光致抗蝕劑層。 在后續(xù)的加工步驟中，從基底的表面除去至少一部分的光致抗蝕劑。一種從基底除去光致 抗蝕劑的常規(guī)方法為通過濕式化學(xué)方法。配制用于從基底除去光致抗蝕劑的濕式化學(xué)組合 物在除去光致抗蝕劑的時候應(yīng)該不會腐蝕、溶解和/或鈍化任何金屬電路的表面；不會化 學(xué)改變無機(jī)基底；和/或不會破壞基底自身。除去光致抗蝕劑的另一方法為通過干式灰化 法（ash method)，其中，使用氧氣或合成氣體（例如氫氣）通過等離子灰化來除去光致抗蝕 劑。殘留物或副產(chǎn)物可以是光致抗蝕劑自身，或光致抗蝕劑、下層基底和/或蝕刻氣體的組 合。這些殘留物或副產(chǎn)物通常被稱為邊側(cè)聚合物、遮擋物（veil)或圍欄（fence)。
[0005] 在通孔（via)、金屬線路和溝槽（trench)形成的過程中，反應(yīng)離子蝕刻（RIE)逐漸 成為圖案轉(zhuǎn)移所選擇的工藝。例如，需要后端工藝線（back-end-of-line)的互連布線的多 個層的復(fù)合半導(dǎo)體裝置（例如高級DRAM和微處理器），使用RIE來產(chǎn)生通孔、金屬線路和溝 槽結(jié)構(gòu)。通過層間絕緣，使用通孔來提供硅、硅化物或金屬布線的一個層和布線的下一層之 間的接觸。
[0006] 金屬線路為用作裝置互連的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。在形成金屬線路結(jié)構(gòu)的過程中使用溝槽結(jié) 構(gòu)。通孔、金屬線路和溝槽結(jié)構(gòu)通常接觸金屬和合金，如Al、Al和Cu合金、Cu、Ti、TiN、Ta、 TaN、W、TiW、硅或硅化物（例如鎢、鈦或鈷的硅化物）。RIE工藝通常留下殘留物或復(fù)合混合 物，它們可以包括再濺射的氧化物材料、來自光致抗蝕劑的有機(jī)材料、和/或用于光刻限定 通孔、金屬線路和/或溝槽結(jié)構(gòu)的抗反射涂層材料。
[0007] 希望提供能夠除去那些不想要的物質(zhì)而不會腐蝕、溶解或鈍化基底的暴露表面的 清潔配方和方法。在一些情況下，不想要的物質(zhì)是被稱為光致抗蝕劑的聚合組合物。在另 一些情況下，待除去的不想要的物質(zhì)是蝕刻或灰化工藝中的殘留物或僅僅是污染物。
[0008]該技術(shù)領(lǐng)域的專利包括 Naghshineh 等人的 US 6, 627, 587、US 6, 723, 691、US 6, 851，432,以及公布的專利申請US2006/0016785。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的總體目的在于開發(fā)用于金屬基底（例如鋁和銅基底）的非羥胺剝離和清 潔制劑。這樣的剝離劑具有比羥胺剝離劑更低的總體擁有成本（coo)。
[0010] 因此，本發(fā)明的一方面為用于除去整體光致抗蝕劑（bulk photoresist)以及蝕刻 后和灰化后（post-ashed)的殘留物的制劑。該制劑包括：鏈烷醇胺、水可混溶的有機(jī)共溶 劑、季銨化合物、非游離酸官能團(tuán)緩蝕劑和剩余物水。PH大于9。對于本發(fā)明而言，"可混溶 的"包括可溶解的。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于從基底除去整體光致抗蝕劑以及蝕刻后和灰化 后的殘留物的方法包括：將上述制劑應(yīng)用到基底上，以從基底除去光致抗蝕劑、蝕刻后和灰 化后的殘留物，以及污染物。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 本發(fā)明描述了主要設(shè)計(jì)用于從金屬基底除去光致抗蝕劑、蝕刻后和灰化后的殘留 物以及污染物的制劑。該制劑包括鏈烷醇胺、水可混溶的有機(jī)共溶劑、季銨化合物、緩蝕劑 和剩余物水。pH大于9。對于本發(fā)明而言，"可混溶的"包括可溶解的。
[0013] 在某些實(shí)施方式中，鏈烷醇胺包括但不限于單乙醇胺、N-甲基乙醇胺、三乙醇胺、 異丙醇胺、二乙基羥胺及其混合物。
[0014] 在某些實(shí)施方式中，水可混溶的有機(jī)共溶劑可以是二醇醚或糠醇。二醇醚可以包 括二醇單（c「c 6)烷基醚和二醇二（c「c6)烷基醚，例如但不限于（C1-CJ鏈烷二醇（C 1-C6) 烷基醚和（C1-CJ鏈烷二醇二（C1-C 6)烷基醚。二醇醚的例子為一縮二丙二醇甲基醚、二縮 三丙二醇甲基醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙 醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單乙醚、二甘醇單丙醚、二甘醇單異丙醚、二甘醇單丁醚、二甘醇 單異丁醚、二甘醇單芐基醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、三甘醇單甲醚、三甘醇二甲醚、 聚乙二醇單甲醚、二甘醇甲乙醚、三甘醇乙二醇單甲醚醋酸酯、乙二醇單乙醚醋酸酯、丙二 醇單甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單丙醚、一縮二丙二醇單甲醚、一縮二丙二 醇單丙醚、一縮二丙二醇單異丙醚、一縮二丙二醇單丁醚、一縮二丙二醇二異丙醚、二縮三 丙二醇單甲醚、1-甲氧基-2- 丁醇、2-甲氧基-1- 丁醇、2-甲氧基-2-甲基丁醇、1，1-二甲 氧基乙烷和2-(2-丁氧乙氧基）乙醇及其混合物。二醇醚的更典型的例子為丙二醇單甲醚、 丙二醇單丙醚、三（丙二醇）單甲醚和2-(2-丁氧乙氧基）乙醇?？反嫉睦訛樗臍淇反?(THFA)〇
[0015] 總的有機(jī)溶劑（鏈烷醇胺和水可混溶的有機(jī)共溶劑）的范圍為1重量％ -50重 量％，而優(yōu)選的范圍為5重量％ -40重量％。去尚子（DI)水的范圍為40重量％ -95重量％， 而優(yōu)選的范圍為50重量％ -80重量％。
[0016] 在某些實(shí)施方式中，季銨化合物包括但不限于：氫氧化季銨，如氫氧化四甲銨 (TMAH)、氫氧化四乙銨、氫氧化四丁銨（TBAH)、氫氧化四丙銨、氫氧化三甲基乙基銨、氫氧化 (2-羥乙基）三甲基銨、氫氧化（2-羥乙基）三乙基銨、氫氧化（2-羥乙基）三丙基銨、氫氧 化（1-羥丙基）三甲基銨、氫氧化乙基三甲基銨、氫氧化二乙基二甲基銨和氫氧化芐基三甲 基銨及其混合物。季銨化合物以〇. 5重量％ -10重量％或5重量％ -10重量％的量存在。
[0017] 在某些實(shí)施方式中，組合物可以包含0.5重量％ -15重量％的一種或多種緩蝕劑。 可以使用本領(lǐng)域已知的用于類似應(yīng)用的任何緩蝕劑?？梢允褂玫木徫g劑的例子包括：兒茶 酚、叔丁基兒茶酚、連苯三酚、苯并三唑（BZT)、間苯二酚、沒食子酸酯及其混合物。這些是非 游離酸官能團(tuán)緩蝕劑，其可以避免金屬的腐蝕。
[0018] 具有游離酸官能團(tuán)且已經(jīng)在下面的實(shí)施例中表明不能夠充分地防止金屬腐蝕的 特定的緩蝕劑的例子包括：鄰氨基苯甲酸、沒食子酸、辛酸、硬脂酸、苯甲酸、間苯二甲酸、馬 來酸、富馬酸、D，L-蘋果酸、丙二酸、鄰苯二甲酸、馬來酸酐、鄰苯二酸酐、羧基苯并三唑、乳 酸、檸檬酸等及其混合物，或連同上面列出的緩蝕劑。
[0019] 盡管通過清潔半導(dǎo)體基底已經(jīng)主要地描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的清潔制劑可用 于清潔任何包含有機(jī)和無機(jī)殘留物的基底