CN100446191C

CN100446191C - 一种湿式化学清洗方法

Info

Publication number: CN100446191C
Application number: CNB2005100300026A
Authority: CN
Inventors: 郭佳衢
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2005-09-23
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2025-09-23
Also published as: CN1937178A

Abstract

一种在半导体集成电路制造工艺中使用的湿式清洗方法。通过用四甲基氢氧化铵溶液配合常规使用的湿式清洗剂进行清洗，一方面增强了清洗效果，使其有较宽的工艺覆盖窗口，能够满足65纳米或65纳米以下半导体制程的清洗要求；另一方面由于四甲基氢氧化铵是容易得到并且廉价的化学品，这种方法使清洗用的消耗性化学品成本降低，也可以替代原有的湿式清洗工艺，提高生产效率。

Description

一种湿式化学清洗方法

技术领域

本发明涉及一种湿式化学清洗方法，具体涉及一种在半导体制造工艺中进行有效清洗并且经济的湿式化学清洗方法。

背景技术

DUO是一种以硅氧烷为基础的聚合物，它含有合适的能在248纳米和193纳米波长下吸收辐射的发色团，由Honeywell公司生产。DUO248和DUO193在90纳米以及65纳米的后端制程(BEOL，Back End of Line)中通常是作为一种无机的抗光反射涂层原料。对于先进的65纳米或以下半导体制程来说，应用DUO193是一种主要的选择，但是DUO193在蚀刻后制程的清洗或去除会困难得多。通常在对晶片的蚀刻制程之后，如图1所示，会形成数字1标示的经蚀刻形成的高交联光刻胶，2标示的由被蚀刻基材及蚀刻气体形成的Cu-F-O-N-Si-C-H聚合物，3标示的成分为有机高聚合物Cu-O-C-F-H的上层铜聚合物，和4标示的成分为Cu-O-F无机高聚合物的底层铜聚合物，后续的清洗制程需要把光刻胶、DUO以及上述的聚合物等各种物质去除掉。在实际使用中，常规的清洗剂例如CLK888通常不能彻底溶解这些需要清洗的物质，只能把它们分解成小块，故难以达到预期的清洗效果，尤其是对65纳米或以下半导体制程来说，通常的湿式清洗剂不能适用。

许多化学品的商家都已经提出了用于湿式清洗的清洗剂，有些使用一种化学物质，其使用的化学物质可以同时去除光刻胶和DUO；也有一些使用两种化学物质，其一种化学物质用于去除光刻胶，然后使用另一种化学物质去除DUO。两种化学物质的清洗液可以有较宽的工艺覆盖窗口，但是其所需花费也很高。

在目前的湿式清洗工艺中，存在的问题主要在于，传统的清洗工艺一般只能适用于90纳米的后端制程，对更先进的65纳米制程来说，现有的湿式清洗达不到应有的效果。另外，目前采用的湿式清洗剂本身非常昂贵，这也使其应用受到限制。

发明内容

为了克服上述因传统湿式清洗方法不能适应65纳米后端制程的清洗要求，以及减少用于湿式清洗的成本，提出本发明。

本发明的目的在于，提供一种湿式清洗方法，其能够适应65纳米后端制程的清洗要求，并且相对于原有的清洗方法降低清洗成本。

为此，先对适合去除光刻胶以及抗光反射涂层材料DUO的化学物质进行了研究。

表1是涂覆DUO248后，再经过不同温度的烘焙制程，使用不同浓度的TMAH和21℃下使用ATMI公司提供的清洗剂ACT NE-14的蚀刻速率数据对比表格。

表1

表2是2.5％浓度的TMAH在不同温度下对涂覆DUO193并经过烘焙制程的晶片蚀刻速率数据表。

表2

在研究过程中发现，对DUO193及DUO248这两种抗光反射涂层原料来说，当TMAH的浓度只有2.5％并且在较高温度下的时候，已经能有效去除这些材料，湿式清洗的蚀刻速率可以高于

其使用效果和常规的清洗剂例如CLK888一致。而且，TMAH同样也可以有效溶解光刻胶。不过，TMAH不能有效去除前面所介绍的各种聚合物，因此它需要配合另外可以去除这些聚合物的化学物质完成清洗。

本发明提出一种湿式清洗方法，其用来清除光刻胶以及抗光反射涂层材料DUO，其步骤如下：

先将需要清洗的晶片用四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)处理，其中TMAH的浓度采用20％～30％，清洗的温度为50℃～60℃。此步骤可以去除光刻制程后产生的硬壳以及光刻胶，并且去除一部分抗光反射涂层材料DUO。

优选地，用四甲基氢氧化铵溶液处理半导体晶片的时间为5～10分钟。

然后使用可以去除DUO和聚合物的化学物质进行进一步的清洗。其中化学物质采用常规湿式清洗工艺中采用的各种清洗剂，例如ATMI公司生产的AP811，JT Baker公司生产的CLK888。此步骤可以去除剩下的DUO以及聚合物残余。

采用本发明的方法，可以避免用灰化制程来剥除光刻胶以及抗光反射涂层材料DUO，不管是90纳米还是65纳米的制程，其清洗效果如图2～图5所示。由于避免了灰化制程，本发明的方法可以使半导体材料的介电常数k值保持在更低的范围，从而半导体材料的RC电性参数得以保持。

本发明的优点在于，此种清洗方法可以满足先进的65纳米或65纳米以下半导体制程的清洗要求，相比传统的湿式清洗工艺只能用于90纳米的后端制程应用范围更广。

其次，本发明的优点还在于，方法中的一个步骤用于清洗的化学物质TMAH是一种单一成分的廉价化学品，而传统工艺中使用的清洗剂所采用的化学品都比较昂贵，采用本发明的方法不光在使用效果上超过传统方法，而且相比传统方法节省了大量消耗性化学品的花费。

附图说明

本申请中包括的附图是说明书的一个构成部分，附图与说明书和权利要求书一起用于说明本发明的实质内容，用于更好地理解本发明。附图中：

图1是蚀刻制程后各种残余物的示意图，其中1标示经蚀刻的高交联光刻胶，2标示由被蚀刻基材及蚀刻气体形成的Cu-F-O-N-Si-C-H聚合物，和3标示在底部铜电极上形成的Cu-O-F无机高聚合物，5表示光刻胶，6表示抗光反射涂层材料DUO；和

图2～图5是根据本发明的方法，采用25％的TMAH配合AP-811进行清洗后得到的清洗效果电子显微镜照片。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的工艺，下面结合实施例对本发明作进一步说明，但这些实施例不对本发明构成限制。

先将经过蚀刻制程的晶片用四甲基氢氧化铵溶液(TMAH)处理，其中TMAH的浓度采用25％，清洗的温度为50℃。去除光刻制程后产生的高交联光刻胶硬壳以及光刻胶，还有一部分的抗光反射涂层材料DUO。

然后使用可以去除DUO和聚合物的化学物质作进一步的清洗。其中化学物质采用常规使用的各种清洗剂，例如ATMI公司生产的AP811，JT Baker公司生产的CLK888。以去除剩下的DUO以及聚合物残余。按照此方法清洗的效果见图2～图5显示的电子显微镜照片。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1、一种应用在半导体制造工艺中的湿式清洗方法，其特征在于包括以下步骤：

a，用四甲基氢氧化铵溶液处理需要清洗的半导体晶片；

b，用可以去除以硅氧烷为基础的聚合物和蚀刻制程所产生聚合物的化学物质清洗半导体晶片，其中所述的蚀刻制程所产生聚合物包括：经蚀刻形成的高交联光刻胶，由被蚀刻基材及蚀刻气体形成的Cu-F-O-N-Si-C-H聚合物，成分为有机高聚合物Cu-O-C-F-H的铜聚合物，和成分为Cu-O-F无机高聚合物的铜聚合物；

其中四甲基氢氧化铵溶液的浓度采用20％～30％，清洗的温度为50℃～60℃。

2、如权利要求1所述的湿式清洗方法，其中用四甲基氢氧化铵溶液处理半导体晶片的时间为5～10分钟。