CN102968001A

CN102968001A - 一种碱性的清洗液

Info

Publication number: CN102968001A
Application number: CN 201110257761
Authority: CN
Inventors: 刘兵; 彭洪修; 孙广胜
Original assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd; Anji Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-03-13

Abstract

本发明公开了一种碱性清洗液，其不含羟胺和任何氟化物。其特征是含有水、醇胺、水溶性溶剂和3，4-二羟基苯甲酸。该清洗液对非金属和金属的腐蚀速率较低，能够同时去除金属线(metal)、通孔(via)和金属垫(Pad)晶圆上的光阻残留物。因此该新型的清洗液在半导体晶片清洗等微电子领域具有良好的应用前景。

Description

一种碱性的清洗液

技术领域

本发明涉及一种碱性的清洗液。

背景技术

在半导体元器件制造过程中，光阻层的涂敷、曝光和成像对元器件的图案制造来说是必要的工艺步骤。在图案化的最后(即在光阻层的涂敷、成像、离子植入和蚀刻之后)进行下一工艺步骤之前，光阻层材料的残留物需彻底除去。在掺杂步骤中离子轰击会硬化光阻层聚合物，因此使得光阻层变得不易溶解从而更难于除去。至今在半导体制造工业中一般使用两步法(干法灰化和湿蚀刻)除去这层光阻层膜。第一步利用干法灰化除去光阻层(PR)的大部分；第二步利用缓蚀剂组合物湿蚀刻/清洗工艺除去且清洗掉剩余的光阻层，其步骤一般为清洗液清洗/漂洗/干燥。在这个过程中只能除去残留的聚合物光阻层和无机物，而不能攻击损害金属层如铝层。

在目前的湿法清洗工艺中，用得最多的清洗液是含有羟胺类和含氟类的清洗液，羟胺类清洗液的典型专利有US6319885、US5672577、US6030932、US6825156和US5419779等。经过不断改进，其溶液本身对金属铝的腐蚀速率已经大幅降低，但该类清洗液由于使用羟胺，而羟胺存在来源单一、易爆炸等问题。而现存的氟化物类清洗液虽然有了较大的改进，如US5,972,862、US 6,828,289等，但仍然存在不能很好地同时控制金属和非金属基材的腐蚀，清洗后容易造成通道特征尺寸的改变；另一方面由于一些国内的半导体企业中湿法清洗设备是由石英制成，而含氟的清洗液对石英有腐蚀并随温度的升高而腐蚀加剧，故存在与现有石英设备不兼容的问题而影响其广泛使用。

尽管羟胺类和含氟类的清洗液已经相对比较成功地应用于半导体工业，但是由于其各自的限制和缺点，业界还是开发出了第三类的清洗液，这类清洗液既不含有羟胺也不含有氟化物。如US5988186公开了含有溶剂、醇胺、水和没食子酸类及其酯类的清洗液，既解决了羟胺的来源单一和安全环保方面的问题，又解决了含氟类清洗液非金属腐蚀速率不稳定的问题。但是这类清洗液由于既不含有羟胺也不含有氟化物，往往在使用过程中存在很大的局限性。因此尽管揭示了一些清洗液组合物，但还是需要而且近来更加需要制备适应面更广的该类清洗液。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种能够去除晶圆上的光阻残留物的半导体晶圆清洗液，其对金属和非金属的腐蚀速率较小；并与石英设备兼容。

该新型清洗液含有：

1)水，不少于5％，优选10～30％

2)醇胺：10～60％；优选20～50％

3)水溶性溶剂：10～50％；优选20-40％

4)3，4-二羟基苯甲酸：0.1～10％，优选0.5～5％，上述含量均为质量百分比含量，且不含有羟胺和氟化物。

本发明中，所述的醇胺较佳的为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、乙基二乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺和二甘醇胺。优选单乙醇胺、异丙醇胺和二甘醇胺及其混合物。优选的醇胺体系有利于保持溶液的光阻残留物的去除能力，同时能减少对金属的腐蚀能力。

本发明所述的水溶性溶剂较佳的为亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、酰胺和醚中的一种或多种。所述的亚砜较佳的为二甲基亚砜；所述的砜较佳的为环丁砜；所述的咪唑烷酮较佳的为1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；所述的吡咯烷酮较佳的为N-甲基吡咯烷酮和N-羟乙基吡咯烷酮；所述的咪唑啉酮较佳的为1，3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述的酰胺较佳的为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺；所述的醚较佳的为二乙二醇单烷基醚和二丙二醇单烷基醚。其中，所述的二乙二醇单烷基醚较佳的为二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚和二乙二醇单丁醚；所述的二丙二醇单烷基醚较佳的为二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚和二丙二醇单丁醚。优选二甲基亚砜、环丁砜与二乙二醇单丁醚及二丙二醇单甲醚复配体系。优选的溶剂体系更有利于光阻残留物的去除。

本发明中的清洗液，可以在50℃至90℃下清洗晶圆上的光阻残留物。具体方法如下：将含有光阻残留物的晶圆浸入本发明中的清洗液中，在50℃至90℃下浸泡合适的时间后，取出漂洗后用高纯氮气吹干。

本发明所用试剂及原料均市售可得。本发明的清洗液由上述成分简单均匀混合即可制得。

本发明的积极进步效果在于：

1)本发明的清洗液可有效地去除光阻残留物，其金属和非金属腐蚀速率较低。

2)本发明的清洗液解决了传统羟胺类清洗液中羟胺来源单一、易爆炸等问题；

3)本发明的清洗液由于其非金属腐蚀速率较低；与石英设备兼容。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步阐述本发明。

表1本发明的实施例1～20配方

本发明选择了一些实施例来阐明本方案的效果，其效果见表2：

表2效果实施例

其中：金属线的清洗条件是在70℃的清洗液中浸泡20分钟取出漂洗后用高纯氮气吹干；通道和金属垫的清洗条件是在70℃的清洗液中浸泡30分钟取出漂洗后用高纯氮气吹干。

1)清洗液的金属腐蚀速率测试方法：

利用Napson四点探针仪测试4×4cm铝空白硅片的电阻初值(Rs1)；

将该4×4cm铝空白硅片浸泡在预先已经恒温到指定温度的清洗液中30分钟；

取出该4×4cm铝空白硅片，漂洗，高纯氮气吹干，再利用Napson四点探针仪测试4×4cm铝空白硅片的电阻值(Rs2)；

把上述电阻值和浸泡时间输入到合适的程序可计算出其腐蚀速率。

2)清洗液的非金属腐蚀速率测试方法：

利用Nanospec6100测厚仪测试4×4cm SiO2硅片的厚度(T1)；

将该4×4cm SiO2硅片浸泡在预先已经恒温到指定温度的清洗液中30分钟；

取出该4×4cm SiO2硅片，漂洗，高纯氮气吹干，再利用Nanospec6100测厚仪测试4×4cm SiO2硅片的厚度(T2)；

把上述厚度值和浸泡时间输入到合适的程序可计算出其腐蚀速率。

从表2中可以看出：本发明的清洗液组合物对半导体制成中所用的金属(如金属铝)和非金属(如SiO₂)基本不会侵蚀。用该溶液对等离子刻蚀残留物进行清洗发现，金属线、通孔和金属垫上的等离子刻蚀残留物均被去除，而且没有明显的腐蚀金属和非金属。

Claims

1.一种碱性的清洗液，含有：水、醇胺、水溶性溶剂和3，4-二羟基苯甲酸，且不含有羟胺和氟化物。

2.如权利要求1所述清洗液，其特征在于，所述水的含量为不少于5％、所述醇胺的含量为10～60％、所述水溶性溶剂的含量为10～50％、所述3，4-二羟基苯甲酸的含量为0.1～10％，上述含量为质量百分比含量。

3.如权利要求2所述清洗液，其特征在于，所述水的含量为10～30％、所述醇胺的含量为20～50％、所述水溶性溶剂的含量为20-40％、所述3，4-二羟基苯甲酸的含量为0.5～5％，上述含量为质量百分比含量。

4.如权利要求1所述清洗液，其特征在于，所述的醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、乙基二乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺和二甘醇胺中的一种或多种。

5.如权利要求4所述清洗液，其特征在于，所述的醇胺为单乙醇胺、异丙醇胺和二甘醇胺中的一种或多种。

6.如权利要求1所述清洗液，其特征在于，所述的水溶性溶剂为亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、酰胺和醚中的一种或多种。

7.如权利要求6所述清洗液，其特征在于，所述的亚砜为二甲基亚砜；所述的砜为环丁砜；所述的咪唑烷酮为1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；所述的吡咯烷酮为N-甲基吡咯烷酮和N-羟乙基吡咯烷酮；所述的咪唑啉酮为1，3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述的酰胺为二甲基甲酰胺和/或二甲基乙酰胺；所述的醚为二乙二醇单烷基醚和二丙二醇单烷基醚。

8.如权利要求7所述清洗液，其特征在于，所述的二乙二醇单烷基醚为二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚和二乙二醇单丁醚中的一种或多种；所述的二丙二醇单烷基醚为二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚和二丙二醇单丁醚中的一种或多种。

9.如权利要求6所述清洗液，其特征在于，所述的水溶性溶剂为二甲基亚砜、环丁砜与二乙二醇单丁醚及二丙二醇单甲醚中的一种或多种。