一種去除光阻層殘留物的清洗液的製作方法

2023-04-27 13:19:16

專利名稱：：一種去除光阻層殘留物的清洗液的製作方法
技術領域：
：本發明涉及半導體製造工藝中的一種清洗液，尤其涉及一種去除光阻層殘留物的清洗液。
背景技術：
：在半導體元器件製造過程中，光阻層的塗敷、曝光和成像對元器件的圖案製造來說是必要的工藝步驟。在圖案化的最後(即在光阻層的塗敷、成像、離子植入和蝕刻之後)進行下一工藝步驟之前，光阻層材料的殘留物需徹底除去。在摻雜步驟中離子轟擊會硬化光阻層聚合物，因此使得光阻層變得不易溶解從而更難於除去。至今在半導體製造工業中一般使用兩步法(幹法灰化和溼蝕刻)除去這層光阻層膜。第一步利用幹法灰化除去光阻層(PR)的大部分；第二步利用緩蝕劑組合物溼蝕刻/清洗工藝除去且清洗掉剩餘的光阻層，其步驟一般為清洗液清洗/漂洗/去離子水漂洗。在這個過程中只能除去殘留的聚合物光阻層和無機物，而不能攻擊損害金屬層如鋁層。在目前的溼法清洗工藝中，用得最多的清洗液是含有羥胺類和含氟類的清洗液，羥胺類清洗液的典型專利有US6319885、US5672577、US6030932、US6825156和US5419779等。經過不斷改進，其溶液本身對金屬鋁的腐蝕速率已經大幅降低，但該類清洗液由於使用羥胺，而羥胺存在來源單一、易爆炸和價格昂貴的問題。而半導體的發展已經逐漸演變為成本競爭，因此擁有較低營運成本的公司將在未來的競爭中處於有利地位。而現存的氟化物類清洗液雖然有了較大的改進，如US5，972，862、US6，828，289等，但仍然存在不能很好地同時控制金屬和非金屬基材的腐蝕，清洗後容易造成通道特徵尺寸的改變；另一方面由於一些主流的半導體企業中溼法清洗設備是由石英製成，而含氟的清洗液對石英有腐蝕並隨溫度的升高而腐蝕加劇，故存在與現有石英設備不兼容的問題而影響其廣泛使用。因此儘管已經揭示了一些清洗液組合物，但還是需要而且近來更加需要製備一類價格更為便宜，更合適的清洗組合物或體系，以適應新的清洗要求，並與石英設備兼容。
發明內容本發明要解決的技術問題是針對傳統含羥胺類清洗液中羥胺來源單一、易爆炸和價格昂貴以及傳統含氟類清洗液在溼法清洗中與石英設備不兼容的問題，提供一種能夠去除晶圓上的光阻殘留物的半導體晶圓清洗液，其對金屬和非金屬的腐蝕速率較小，其成本較低；性能穩定，並與石英設備兼容。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是一種去除光阻層殘留物的清洗液，其包含N-甲基乙醇胺、其他醇胺、水和螯合劑。本發明中，所述N-甲基乙醇胺的含量為5_65wt%。本發明中，所述其他醇胺選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、乙基二乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺和二甘醇胺的一種或多種，所述其他醇胺的含量為1070wt%。本發明中，所述水的含量為130wt%。本發明中，所述的螯合劑是指本領域常用的含有多個官能團的有機化合物。如檸檬酸、亞氨基二乙酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、鄰苯二酚、鄰苯三酚、3，4-二羥基苯甲酸、沒食子酸、水楊酸和磺基水楊酸等。優選鄰苯二酚、鄰苯三酚、3，4-二羥基苯甲酸、沒食子酸，所述螯合劑的含量為0.115wt%。本發明中，所述清洗液還進一步包含溶劑，其含量為《50wt%。本發明中，所述的溶劑為本領域等離子刻蝕殘留物清洗液中常規的溶劑，較佳的選自亞碸、碸、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、醇、醚和醯胺中的一種或多種。其中，所述的亞碸較佳的為Q-c;亞碸和/或C7-C1Q的芳基亞碸，更佳的為二甲基亞碸；所述的碸較佳的為Q-Q碸和/或C7-C1Q的芳基碸，更佳的為環丁碸；所述的咪唑烷酮較佳的為1，3-二甲基_2-咪唑烷酮；所述的吡咯烷酮較佳的為N-甲基吡咯烷酮和/或羥乙基吡咯烷酮；所述的咪唑啉酮較佳的為1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI);所述的醇較佳的為C「C4烷基醇和/或C7_C1Q的芳基醇，更佳的為丙二醇和/或二乙二醇；所述的醚較佳的為C3_C2。的醚，更佳的為丙二醇單甲醚和/或二丙二醇單甲醚；所述的醯胺較佳的為C「Ce烷基醯胺，更佳的為二甲基甲醯胺和/或二甲基乙醯胺。本發明所用試劑及原料均市售可得。本發明的清洗液由上述成分簡單均勻混合即可製得。在用光阻清洗液去除晶圓上刻蝕殘餘物以後，直接漂洗之後乾燥即可。本發明的積極進步效果在於1)本發明的清洗液可有效地去除光阻殘留物，其金屬鋁的腐蝕速率可以比傳統羥胺類溶液的腐蝕速率低，甚至可以達到與氟類清洗液相當的水準，而且保留了其非金屬腐蝕速率較低(<0.2)，隨溫度基本無顯著變化的特點；但不含有羥胺和氟化物。2)本發明的清洗液解決了傳統羥胺類清洗羥胺成本高來源單一的問題，有利於降低成本；3)本發明的清洗液由於其非金屬腐蝕速率較低(<0.2)，隨溫度基本無明顯變化的特點；與石英設備兼容。具體實施例方式下面通過各實施例進一步說明本發明。實施例119表1示出本發明實施例119的配方，將每一實施例中的組分簡單混勻即可得到本發明的清洗液，含量均為質量百分比含量。表1本發明的實施例119配方tableseeoriginaldocumentpage51815單乙醇胺1515沒食子酸5二甲基亞碸30二乙二醇201910單乙醇胺2512鄰苯二酚2.5二丙二醇單甲醚10二甘醇胺35.5沒食子酸5NA:表示未加入該類試劑。效果實施例為了進一步體現本發明的效果，本發明選擇了實施例1319來闡明本方案的效果，對這些實施例進行腐蝕速率測試和清洗能力測試。測試內容如下1、本發明的部分清洗液在不同溫度下的金屬鋁及非金屬Si0j石英)腐蝕速率測試將傳統的含有羥胺類和含氟類清洗液與本發明的效果實施例進行對比。其中傳統羥胺類清洗液配方55%的乙醇胺；30%的羥胺水溶液(此溶液中羥胺與水的質量比為1:1);7%的水；8%的鄰苯二酚。某含氟清洗液60.4%二甲基乙醯胺、25%水、7.6%醋酸銨、6%醋酸、1%氟化銨。測試結果見表2。(1)溶液的金屬腐蝕速率測試方法a)利用N即son四點探針儀測試4X4cm鋁空白矽片的電阻初值(Rs》；b)將該4X4cm鋁空白矽片浸泡在預先已經恆溫到指定溫度的溶液中30分鐘；c)取出該4X4cm鋁空白矽片，用去離子水清洗，高純氮氣吹乾，再利用N即son四點探針儀測試4X4cm鋁空白矽片的電阻值(Rs2);d)把上述電阻值和浸泡時間輸入到合適的程序可計算出其腐蝕速率。(2)溶液的非金屬腐蝕速率測試方法a)利用Nanospec6100測厚儀測i式4X4cmSi02矽片的厚度(T》;b)將該4X4cmSi02矽片浸泡在預先已經恆溫到指定溫度的溶液中30分鐘；c)取出該4X4cmS叫矽片，用去離子水清洗，高純氮氣吹乾，再利用Nanospec6100測厚儀測試4X4cmSi(^矽片的厚度(T2);d)把上述厚度值和浸泡時間輸入到合適的程序可計算出其腐蝕速率。表2對比例及部分實施例在不同溫度下的金屬鋁及非金屬Si02腐蝕速率tableseeoriginaldocumentpage7在半導體清洗業界，一般要求清洗液能有效去除光阻殘留物，而對接觸到的金屬和非金屬的腐蝕速率要求小於2A/min。而傳統羥胺類的溶液，一般金屬鋁的腐蝕速率會稍微比標準要求的要大一點，但其非金屬腐蝕速率一般都較低(<0.2)，而且隨溫度基本無明顯變化。表2中對比例1的測試結果也表明了這一點。而含氟清洗液一般金屬鋁和非金屬的腐蝕速率在操作溫度下一般會小於2A/min，但其最大的缺點是其非金屬的腐蝕速率會隨溫度的升高而升高。從表2中可以看出，對比例2的二氧化矽腐蝕速率確實隨溫度的升高而升高，所以該類清洗液不能使用傳統的石英槽設備。表2表明本發明的清洗液其金屬鋁的腐蝕速率是可控制的，有些配方的金屬鋁的腐蝕速率比傳統羥胺類溶液的腐蝕速率低，甚至可以達到與氟類清洗液相當的水準，而且保留了其非金屬腐蝕速率較低(<0.2)，隨溫度基本無顯著變化的特點，與石英設備兼容。2、效果實施例對不同晶圓清洗的結果將效果實施例對不同的晶圓進行清洗測試，測試結果見表3。表3部分實施例對不同晶圓清洗的結果tableseeoriginaldocumentpage8表3表明實施例13到19能有效地去除三種晶圓(金屬線，Metal;通道，Via;金屬墊，Pad)的光阻殘留物，而未對金屬和非金屬產生明顯的腐蝕。綜上，本發明提供一種去除光阻層殘留物的清洗液，該清洗液不含羥胺和氟，不會對石英產生腐蝕作用，可與石英設備相兼容。並且解決了傳統含羥胺類清洗液中羥胺來源單一、易爆炸和價格昂貴的問題，從而節省成本。且該清洗液能夠很好的去除晶圓上的光阻殘留物，同時對金屬和非金屬的腐蝕速率較小。權利要求一種去除光阻層殘留物的清洗液，其包含N-甲基乙醇胺、其他醇胺、水和螯合劑。2.如權利要求1所述清洗液，其特徵在於，所述N-甲基乙醇胺的含量為5-65wt%。3.如權利要求1所述清洗液，其特徵在於，所述其他醇胺選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、乙基二乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺和二甘醇胺的一種或多種。4.如權利要求1所述清洗液，其特徵在於，所述其他醇胺的含量為1070wt%。5.如權利要求1所述清洗液，其特徵在於，所述水的含量為130wt%。6.如權利要求1所述清洗液，其特徵在於，所述螯合劑選自檸檬酸、亞氨基二乙酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、鄰苯二酚、鄰苯三酚、3，4-二羥基苯甲酸、沒食子酸、水楊酸和磺基水楊酸的一種或多種。7.如權利要求1所述清洗液，其特徵在於，所述螯合劑的含量為0.115wt%。8.如權利要求1所述清洗液，其特徵在於，所述清洗液還進一步包含溶劑。9.如權利要求8所述清洗液，其特徵在於，所述溶劑選自亞碸、碸、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、醇、醚和醯胺中的一種或多種。10.如權利要求9所述清洗液，其特徵在於，所述亞碸為C「C4亞碸和/或C7-C1Q的芳基亞碸；所述碸為C「(；碸和/或C廠Q。的芳基碸；所述的咪唑烷酮為1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；所述吡咯烷酮為N-甲基吡咯烷酮和/或羥乙基吡咯烷酮；所述咪唑啉酮為1，3_二甲基-2_咪唑啉酮；所述醇為Q-Q烷基醇和/或C7_C1Q的芳基醇；所述醚為C3_C2。的醚；所述醯胺為Q-Ce烷基醯胺。11.如權利要求IO所述清洗液，其特徵在於，所述亞碸為二甲基亞碸；所述碸為環丁碸；所述的咪唑烷酮為1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；所述吡咯烷酮為N-甲基吡咯烷酮和/或羥乙基吡咯烷酮；所述咪唑啉酮為1，3_二甲基-2-咪唑啉酮；所述醇為丙二醇和/或二乙二醇；所述醚為丙二醇單甲醚和/或二丙二醇單甲醚；所述醯胺為二甲基甲醯胺和/或二甲基乙醯胺。12.如權利要求8所述清洗液，其特徵在於，所述溶劑的含量為《50wt^但不包括Owt%。全文摘要本發明公開了一種去除光阻層殘留物的清洗液，含有N-甲基乙醇胺、其他醇胺、水和螯合劑。該清洗液對非金屬和金屬的腐蝕速率較低，能夠去除晶圓上的光阻殘留物。因此該發明的清洗液在半導體晶片清洗等領域具有良好的應用前景。文檔編號G03F7/42GK101750913SQ20081020410公開日2010年6月23日申請日期2008年12月5日優先權日2008年12月5日發明者劉兵,彭杏,彭洪修申請人:安集微電子(上海)有限公司