CN102981377A - 金属和电介质相容的牺牲性抗反射涂层清洗及去除组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了金属和电介质相容的牺牲性抗反射涂层清洗及去除组合物。所述清洗及去除组合物包括至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂、任选的水和任选的至少一种螯合剂。所述组合物在集成电路的制造中实现了SARC材料的至少部分的去除，而在基板上的例如铝、铜和钴合金的金属物质的蚀刻最少，并且不破坏在半导体结构中所使用的低-k介电材料。
Description
本申请是申请日为2006年6月7日、申请号为200680028153.0的中国国家专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及适用于硅酸盐剥离的液体去除组合物及方法，所述硅酸盐剥离为例如从具有在其上沉积的牺牲性抗反射硅酸盐材料和/或蚀刻后残留物的微电子器件上的所述材料的液体去除，特别是当所述牺牲性抗反射硅酸盐材料与之下的硅酸盐材料和例如铝、铜和钴合金的互连金属一起存在时，理想的是所述互连金属不会受到所述液体去除组合物的影响。
背景技术
目前，存在四种在光刻工业中使用的辐射波长——436nm、365nm、248nm和193nm——近期努力的重点则集中于157nm光刻的工艺上。从理论上讲，随着每次的波长减小，可以在半导体芯片上构造出更小的图形。然而，由于微电子器件基板的反射率与光刻波长成反比，干涉及不均匀曝光的光致抗蚀剂已限制了微电子器件临界尺寸的一致性。
例如，当曝光于DUV辐射时，公知的是，光致抗蚀剂的透射率与基板对DUV波长的高反射率的结合将导致DUV辐射被反射回到光致抗蚀剂中，从而在光致抗蚀剂层中产生驻波。该驻波引发在光致抗蚀剂中进一步的光化学反应，造成光致抗蚀剂的不均匀曝光，其中包括不打算暴露于辐射的掩蔽部分，这导致线宽、间距以及其它临界尺寸的变化。
为了解决透射率和反射率的问题，已经开发出二层和三层的光致抗蚀剂、底部抗反射涂层(BARC)以及牺牲性抗反射涂层(SARC)；在施加光致抗蚀剂之前将这些涂层施加到基板上。所有这些抗反射涂层都对在典型的双镶嵌集成中所遇到的晶片表面具有平坦化效果，并且均将UV发色团并入到吸收入射UV辐射的旋涂式聚合物基体中。
当与基于SiOC的电介质一起使用时，SARC具有两个重要的优点：SARC是基于TEOS的，并且因而蚀刻速率与SiOC电介质相同，这使得蚀刻的均匀性及控制性要大得多，从而沟槽蚀刻中止可以被消除及，通孔蚀刻中止的厚度的减少可达50%；并且蚀刻的SARC可以用液体去除组合物除去，因为相对于蚀刻的光致抗蚀剂和蚀刻的BARC而言，蚀刻的SARC中的蚀刻后交联没有显着增加。
已证明从微电子器件晶片上清洗去除SARC材料是困难的和/或昂贵的。若不去除的话，所述层可能干扰后续的硅化或触点的形成。通常情况下，所述层通过氧化或还原性等离子体灰化或湿法清洗而被去除。然而，基板暴露于氧化或还原性等离子体蚀刻的等离子体灰化可能会通过改变图形的形状和尺寸或通过增大介电常数而导致对介电材料的破坏。当低-k介电材料，例如有机硅酸盐玻璃(OSG)或碳掺杂氧化物玻璃是所述的之下的介电材料时，后者的问题更为突出。因此，常常希望能避免使用等离子体灰化去除SARC层。
当在后端工序(BEOL)应用中使用清洗剂/蚀刻剂组合物处理铝、铜、钴合金或者被低容抗(低-k)绝缘材料或电介质分开的其它互连金属或互联阻挡物时，重要的是用于去除SARC的组合物具有良好的金属相容性，例如对铜、铝、钴等的蚀刻速率低，以及所述之下的硅酸盐材料不受清洗组合物的影响，水基去除溶液是优选的，因为其处理的技术更简单，然而已知的是，水基去除溶液能蚀刻或腐蚀所述金属互连材料。
因此，本领域中需要一种去除组合物，其具有低水含量，其可以完全和有效地从微电子器件的表面上去除SARC层，同时最大限度地减少对共存的介电材料和/或互连金属的破坏。
发明内容
本发明涉及适用于从具有在其上沉积的牺牲性抗反射硅酸盐材料的微电子器件表面上去除所述材料的液体去除组合物及方法，特别是当所述牺牲性抗反射硅酸盐材料与之下的硅酸盐材料和互连金属一起存在时，理想的是后者不会受到液体去除组合物的影响。具体而言，本发明涉及与铝、铜和钴合金相容的SARC去除组合物。
一方面，本发明涉及一种液体去除组合物，其包含至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂、任选的水和任选的至少一种螯合剂，其中所述液体去除组合物适用于从其上具有牺牲性抗反射涂层(SARC)材料和/或蚀刻后残留物的微电子器件上去除这些材料和/或残留物。
另一方面，本发明涉及一种试剂盒，其在一个或多个容器中包含液体去除组合物的试剂，其中所述液体去除组合物包含至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂、任选的水和任选的至少一种螯合剂，并且其中所述试剂盒适于形成适用于从其上具有SARC材料和/或蚀刻后残留物的微电子器件上去除所述材料和/或残留物的液体去除组合物。
在进一步的一个方面中，本发明涉及一种从其上具有SARC材料和/或蚀刻后残留物的微电子器件上去除所述材料和残留物的方法，所述方法包括使所述微电子器件与液体去除组合物接触足够的时间，从而至少部分地从所述微电子器件上去除所述材料和残留物，其中所述液体去除组合物包含至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂、任选的水和任选的至少一种螯合剂。
在又一方面中，本发明涉及一种液体去除组合物，其包含至少一种含氟化合物、任选的至少一种有机溶剂、任选的酸碱缓冲剂、任选的至少一种螯合剂/钝化剂和任选的水，其中所述液体去除组合物适用于从其上具有牺牲性抗反射涂层(SARC)材料的微电子器件上去除这些材料和残留物。
另一方面，本发明涉及一种试剂盒，其在一个或多个容器中包含液体去除组合物的试剂，其中所述液体去除组合物包含至少一种含氟化合物、任选的至少一种有机溶剂、任选的酸碱缓冲剂、任选的至少一种螯合剂/钝化剂和任选的水，并且其中所述试剂盒适于形成适用于从其上具有SARC材料的微电子器件上去除所述材料的液体去除组合物。
在进一步的方面中，本发明涉及一种从其上具有SARC材料的微电子器件上去除所述材料的方法，所述方法包括使所述微电子器件与液体去除组合物接触足够的时间，从而至少部分地从所述微电子器件上去除所述材料，其中所述液体去除组合物包含至少一种含氟化合物、任选的至少一种有机溶剂、任选的酸碱缓冲剂、任选的至少一种螯合剂/钝化剂和任选的水。
另一方面，本发明涉及微电子器件的制造方法，所述方法包括使所述微电子器件与液体去除组合物接触足够的时间，从而至少部分地从其上具有SARC材料和/或蚀刻后残留物的微电子器件上去除所述材料和/或残留物，其中所述液体去除组合物包括至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂、任选的水和任选的至少一种螯合剂。
本发明的又一方面涉及改进的微电子器件和结合了这种器件的产品，它们是通过采用本发明的方法制造的，本发明的方法包括至少部分地从其上具有SARC和蚀刻后残留物的微电子器件上去除所述材料，使用本文中所述的方法和/或组合物，和任选将所述微电子器件并入到产品中。
本发明的其它方面、特征和实施方案将从随后的公开内容和所附的权利要求而更加显而易见。
发明详述及最佳实施方式
本发明设想的液体去除组合物适用于从其上具有牺牲性抗反射涂层(SARC)材料和/或蚀刻后残留物的微电子器件表面上去除所述材料。
为便于参考，“微电子器件”对应于为微电子、集成电路或计算机芯片应用制造的半导体基板、平板显示器和微机电系统(MEMS)。应所述理解的是，术语“微电子器件”不具有任何方式的限制意义，并包括最终将成为微电子器件或微电子组件的任何基板。
如本文中定义的，“低-k介电材料”对应于在层状微电子器件中用作介电材料的任何材料，其中所述材料具有的介电常数小于约3.5。优选的是，所述低-k介电材料包括低极性材料，例如含硅有机聚合物、含硅混合有机/无机材料、有机硅酸盐玻璃(OSG)、TEOS、氟化硅酸盐玻璃(FSG)、二氧化硅和碳掺杂氧化物(CDO)玻璃。应理解的是，所述低-k介电材料可以具有不同的密度和不同的孔隙度。
如本文中所用的，“约”意指对应于所提及的值的±5%。
如本文中所用的，从其上具有SARC材料和/或蚀刻后残留物的微电子器件上去除所述材料的“适合性”对应于至少部分地从所述微电子器件上去除所述SARC和/或蚀刻后残留物材料。优选的是，采用本发明的组合物从所述微电子器件上去除至少约90%、更优选至少95%、最优选至少99%的所述材料。
如本文中所用的，“蚀刻后残留物”对应于在例如BEOL双镶嵌处理的气相等离子体蚀刻工艺之后残留的材料。所述蚀刻后残留物在本质上可以是有机的、有机金属的、有机硅的或无机的，例如为含硅材料、碳基有机材料以及包括但不限于氯和氟的蚀刻气体残留物。
如本文中所定义的，“SARC材料”对应于二层和三层的光致抗蚀剂、底部抗反射涂层(BARC)以及牺牲性抗反射涂层(SARC)，并且在本质上可以是有机的和/或无机的。此外，SARC材料可以包括SARC层和/或包含SARC的残留物。
如下文中更详细描述的那样，本发明的组合物可以具体表现为多种具体的制剂。
在所有的此类组合物中，其中是按照包括零下限的重量百分比范围讨论组合物的具体组分，应该理解的是，在所述组合物的各种具体实施方案中，这种组分可以存在也可以不存在，并且在这些组分存在的情况下，它们的存在浓度可以是基于使用这些组分的组合物总重量计的低至0.001重量百分比。
实施方案A
一方面，本发明涉及适用于从微电子器件上去除SARC层和/或蚀刻后残留物的液体去除组合物。在广泛描述本发明的下文中所具体提及的SARC层旨在提供本发明的说明性实施例，并且不意味着具有任何方式的限制意义。实施方案A的制剂包括基于所述组合物总重量计的按以下范围存在的至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂、任选的水和任选的至少一种螯合剂/钝化剂：
在本发明的广泛实践中，实施方案A的液体去除组合物可以包含至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂、任选的水和任选的至少一种螯合剂/钝化剂，或者可以由上述物质组成，或基本上由上述物质组成。一般而言，含氟化合物、有机溶剂、任选的水和任选的螯合剂/钝化剂彼此之间的具体比例和量可以作适当的改动，从而使所述液体组合物对SARC层物质和/或处理设备提供理想的去除效果，如本领域技术人员无需进行过多的努力而可以容易地确定的。
有机溶剂相对于含氟化合物的摩尔比范围是约1:1至约120:1，优选为约20:1至约80:1，和最优选为约30:1至约65:1；有机溶剂相对于水(当存在时)的摩尔比范围是约1:1至约150:1，优选为约20:1至约80:1，最优选为约30:1至约60:1；和有机溶剂相对于螯合剂(当存在时)的摩尔比范围是约1:1至约300:1。
实施方案A的组合物优选的pH值范围是约1至约5，更优选低于约4。
这种组合物可任选包括另外的组分，包括活性及非活性成分，例如表面活性剂、稳定剂、分散剂、抗氧化剂、渗透剂、助剂、添加剂、填充剂、赋形剂等。此外，本文中还设想的是，可以将实施方案A的组合物配制成泡沫、雾剂、亚临界或超临界流体。例如，可以将实施方案A的组合物加入到例如二氧化碳的超临界流体中，比例从约100份SCF对1份的实施方案A的制剂物到约6:1，优选为约20:1。
优选的是，实施方案A的清洗组合物包括以下组分：
其中所述组分的百分比为重量百分比，基于所述组合物的计，并且其中所述组合物的这种组分的重量百分比总计不超过100重量%。在特别优选的实施方案中，水的存在量为约0.01wt.%至约1wt.%，是去离子化及非臭氧化的，并且被添加到所述组合物中，或者残存于其它组分之一当中。此外，优选的是，所述组合物中基本上不含有胆碱类化合物和例如过氧化氢的氧化剂。
需要有氟离子源，因为氟的存在对于在酸性溶液中腐蚀硅酸盐材料是必需的。含氟化合物的合适来源包括但不限于氟化氢、氟化铵和三乙醇胺氢氟酸盐。或者，可以使用二氟化物盐，包括氟化氢铵((NH4)HF2)和四烷基氟化氢铵((R)4NHF2，其中R为甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、苄基或氟化的C1-C4烷基)。本文中还可设想两种或更多种氟化物物质的组合。在优选的实施方案中，所述含氟化合物包括氟化氢。值得注意的是，氟化氢的运输中通常带有残余水量，因此即使之后不故意添加水，在所述去除组合物中也可能有水的存在。或者，可以使用气态的无水氟化氢，这样在所述制剂中仅存的水为来自所述溶剂的微量水。包含无水氟化氢的制剂典型地显示出比含水的制剂更好的金属及电介质相容性。
所述有机溶剂物质作为溶剂，并且帮助可能存在于SARC和/或蚀刻后残留物中的有机残留物的溶解。这种组合物的合适溶剂物质包括但不限于：四氢噻吩砜；直链或支链的C1-C6醇，包括但不限于甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇和己醇；二醇类，例如乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、四亚甲基二醇(1,4-丁二醇)和新戊二醇；或二醇醚，例如二乙二醇单甲醚、三乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、三乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇正丙醚、二丙二醇正丙醚、三丙二醇正丙醚、丙二醇正丁醚、二丙二醇正丁醚和三丙二醇正丁醚。其它适用的溶剂为典型的极性溶剂，如二甲基乙酰胺、甲酰胺、二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜以及其它的极性溶剂。本文中还可设想两种或更多种溶剂物质的组合。对于多孔性低-k介电材料，所述有机溶剂物质优选包括1-丁醇和1,4-丁二醇。对于致密电介质最优选的清洗溶液为二醇、极性溶剂和二醇醚的组合，更优选为乙二醇、四氢噻吩砜和三丙二醇甲醚或者为乙二醇、四氢噻吩砜和二丙二醇正丁醚。
可以加入螯合剂以减少对下层中例如铜和/或钴的金属的侵蚀。在这种组合物中的螯合剂/钝化剂可以为任何适当的类型，并且可以包括但不限于：三唑，例如1,2,4-三唑，或用例如C1-C8烷基、氨基、硫醇、巯基、亚氨基、羧基及硝基的取代基取代的三唑，例如苯并三唑、甲苯基三唑、5-苯基-苯并三唑、5-硝基-苯并三唑、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑、1-氨基-1,2,4-三唑、羟基苯并三唑、2-(5-氨基-戊基)-苯并三唑、1-氨基-1,2,3-三唑、1-氨基-5-甲基-1,2,3-三唑、3-氨基-1,2,4-三唑、3-巯基-1,2,4-三唑、3-异丙基-1,2,4-三唑、5-苯硫基-苯并三唑、卤代苯并三唑(卤=F、Cl、Br或I)、萘并三唑等，以及噻唑、四唑、咪唑、磷酸酯、硫醇和吖嗪，例如2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巯基噻唑啉、5-氨基四唑、5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、2,4-二氨基-6-甲基-1,3,5-三嗪、噻唑、三嗪、甲基四唑、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,5-五亚甲基四唑、1-苯基-5-巯基四唑、二氨甲基三嗪、巯基苯并噻唑、咪唑啉硫酮、巯基苯并咪唑、4-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇、5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、苯并噻唑、磷酸三甲苯酯、苯并异二唑(indiazole)等。合适的螯合剂物质还包括甘油、氨基酸、羧酸、醇、酰胺和喹啉，例如鸟嘌呤、腺嘌呤、甘油、硫代甘油、次氮基三乙酸、水杨酰胺、亚氨基二乙酸、苯并胍胺、三聚氰胺、硫氰尿酸、邻氨基苯甲酸、没食子酸、抗坏血酸、水杨酸、8-羟基喹啉、5-羧酸-苯并三唑、3-巯基丙醇、硼酸、亚氨基二乙酸等。本文中还可设想两种或更多种螯合剂的组合。所述螯合剂适用于增加所述组合物与用于微电子器件中的金属和介电材料的相容性。
在各种优选的实施方案中，将实施方案A的去除组合物配制成在如下实施方案A1-A7中，其中所有的百分比均按重量计，基于所述制剂的总重量：
实施方案A1
实施方案A2
实施方案A3
实施方案A4
实施方案A5
实施方案A6
实施方案A7
在各种优选的实施方案中，将实施方案A的去除组合物配制成如下制剂AA-AI3，其中所有的百分比均按重量计，基于所述制剂的总重量：
制剂AA：99.5%乙醇；0.245%氟化氢；0.255%水
制剂AB：98.5%乙醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AC：74.5%乙醇；25.0%二丙二醇甲醚；0.245%氟化氢；0.255%水
制剂AD：73.5%乙醇；25.0%二丙二醇甲醚；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AE：74.5%乙醇；25.0%二乙二醇甲醚；0.245%氟化氢；0.255%水
制剂AF：73.5%乙醇；25.0%二乙二醇甲醚；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AG：98.0%乙醇；0.98%氟化氢；1.02%水
制剂AH：98.5%甲醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AI：98.5%乙二醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AJ：98.5%丙二醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AK：98.5%二乙二醇丁醚；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AL：98.5%2-丙醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AM：98.5%1,4-丁二醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AN：98.5%1-丙醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AO：98.5%1-戊醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AP：25.0%乙二醇；73.5%1-丁醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AQ：98.5%1-丁醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AR：50.0%乙二醇；48.5%1-丁醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AS：75.0%乙二醇；23.5%1-丁醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AT：25.0%乙二醇；73.5%乙醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AU：50.0%乙二醇；48.5%乙醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AV：75.0%乙二醇；23.5%乙醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AW：70.0%乙二醇；28.5%1-丁醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AX：50.0%乙二醇；48.5%1-丁醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AY：75.0%乙二醇；23.5%1,4-丁二醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AZ：60.0%乙二醇；38.5%1-戊醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AA 2 ：50.0%乙二醇；48.5%1-戊醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AB 2 ：80.0%乙二醇；18.5%1-戊醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AC 2 ：90.0%乙二醇；8.5%1-戊醇；0.735%氟化氢；0.765%水
制剂AD 2 ：99.25%1,4-丁二醇；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AE 2 ：90.0%乙二醇；9.25%1-戊醇；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AF 2 ：99.51%1,4-丁二醇；0.49%氟化氢
制剂AG 2 ：99.265%1,4-丁二醇；0.735%氟化氢
制剂AH 2 ：89.25%1,4-丁二醇；10.0%1-丁醇；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AI 2 ：80.0%1,4-丁二醇；19.25%1-丁醇；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AJ 2 ：70.0%1,4-丁二醇；29.25%1-丁醇；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AK 2 ：60.0%1,4-丁二醇；39.25%1-丁醇；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AL 2 ：50.0%1,4-丁二醇；49.25%1-丁醇；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AM 2 ：98.875%1,4-丁二醇；0.55125%氟化氢；0.57375%水
制剂AY 2 ：79.25%乙醇；20%1-甲基-2-吡咯烷酮；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AZ 2 ：79.25%乙二醇；20%二甲基乙酰胺；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AA 3 ：99.25%四氢噻吩砜；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AB 3 ：50%乙二醇；49.25%四氢噻吩砜；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AC 3 ：50%乙二醇；49.625%四氢噻吩砜；0.375%氟化氢
制剂AD 3 ：45%乙二醇；39.625%四氢噻吩砜；15%三丙二醇甲醚；0.375%氟化氢
制剂AE 3 ：45%乙二醇；34.625%四氢噻吩砜；20%三丙二醇甲醚；0.375%氟化氢
制剂AF 3 ：45%乙二醇；39.625%四氢噻吩砜；15%二丙二醇正丁醚；0.375%氟化氢
制剂AG 3 ：45%乙二醇；39.625%四氢噻吩砜；15%二丙二醇甲醚；0.375%氟化氢
制剂AH 3 ：70.0%1,4-丁二醇；29.25%1-丁醇；0.3675%氟化氢；0.3825%水
制剂AI 3 ：44.882%乙二醇；15%二(丙二醇)丁醚；39.64%环丁砜0.375%HF；0.1%聚季铵盐2；0.003%四甲基氢氧化铵硅酸盐。
优选的是，为获得最大的多孔性低-k电介质相容性，实施方案A的液体去除组合物包括1,4-丁二醇和1-丁醇。最优选的是，所述液体去除组合物对应于制剂AL2、AM2、AH3和AI3。
实施方案A的组合物在从微电子器件基底上去除SARC层和蚀刻后残留物时是特别有效的，其对金属互连物质和/或低-k介电材料的破坏最小。有关的金属包括但不限于铜、钨、钴、铝、钽和钌。此外，本文中可设想用例如水的溶剂稀释实施方案A的组合物并用作化学机械抛光后(CMP)组合物，以去除CMP后残留物，包括但不限于来自抛光浆料的颗粒、富碳颗粒、抛光垫颗粒、刷下料颗粒（brush deloadingparticle）、构造颗粒的设备材料、铜、铜氧化物以及作为CMP工艺副产物的任何其它材料。
在另一个实施方案中，为获得最大的致密电介质相容性，实施方案A的液体去除组合物包括乙二醇、四氢噻吩砜和二醇醚。最优选的是，所述液体去除组合物对应于制剂AS2或AV2。
在又一个实施方案中，实施方案A的液体去除组合物包括至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂，用于残留物材料的去除，并且任选包括水和任选的至少一种螯合剂/钝化剂，其中所述残留物材料包括SARC和/或蚀刻后残留物。重要的是，所述残留物材料可以溶解和/或悬浮在本发明的液体去除组合物中。
通过简单地添加各成分并混合至均匀的状态可以很容易地配制本发明的液体去除组合物。此外，可以很容易地将所述液体去除组合物配制为单包装制剂或配制为在使用之时或之前进行混合的多部分制剂，例如，可以在用具或用具上游的储槽中将所述多部分制剂的单独的各部分进行混合。在本发明的广泛实践中，各成分的浓度可以有很大的变化，为所述液体去除组合物的特定倍数，即更稀或更浓，且应理解的是，本发明的液体去除组合物可以在不同的情况下且选择性地包含与本文中公开的成分一致的任意组合，或者由上述的组合构成，或基本上由上述的组合构成。
由此，本发明的另一方面涉及试剂盒，其在一个或多个容器中包括适合于形成本发明组合物的一种或多种组分。例如，所述试剂盒可以在一个或多个容器中包括至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂和任选的至少一种螯合剂/钝化剂，用于在加工或使用时与任选的水组合。或者，所述试剂盒可以在一个或多个容器中包括至少一种含氟化合物和任选的至少一种螯合剂/钝化剂，用于在加工或使用时与至少一种溶剂和任选的水组合。在另一个实施方案中，所述试剂盒可以在一个或多个容器中包括至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂和水，用以输送至加工或使用点。所述试剂盒的容器必须适合储存和运输所述的液体去除组合物，例如，
容器(Advanced TechnologyMaterials,Inc.,Danbury,Conn.,USA)。
实施方案B
在另一方面，本发明的制剂包括基于组合物总重量计的按以下范围存在的至少一种含氟化合物、任选的至少一种有机溶剂、任选的酸碱缓冲剂、任选的至少一种螯合剂/钝化剂和任选的水：
在本发明的广泛实践中，实施方案B的液体去除组合物可以包含至少一种含氟化合物、任选的至少一种有机溶剂、任选的酸碱缓冲剂和任选的至少一种螯合剂/钝化剂和任选的水，或者可以由上述物质组成，或基本上由上述物质组成。一般而言，含氟化合物、任选的水、任选的有机溶剂、任选的酸碱缓冲剂和任选的螯合剂/钝化剂彼此之间的具体比例和量可以作适当的改动，从而使所述液体组合物对SARC层物质和/或处理设备提供理想的去除效果，如本领域技术人员无需进行过多的努力便可以容易地确定的。
如下文中更详细描述的那样，本发明的组合物可以具体表现为多种具体的制剂。
实施方案B的组合物优选的pH值范围是约4至约9，优选约5至约7的范围。
这种组合物可任选包括另外的组分，包括活性及非活性成分，如表面活性剂、稳定剂、分散剂、抗氧化剂、渗透剂、助剂、添加剂、填充剂、赋形剂等。此外，本文中还设想的是，可以将实施方案B的组合物配制成泡沫、雾剂、亚临界或超临界流体。例如，可以将实施方案B的组合物加入到例如二氧化碳的超临界流体中，比例从约100份SCF对1份的实施方案B的制剂到约6:1，优选为约20:1。
需要有氟离子源，因为氟的存在对于在酸性溶液中腐蚀硅酸盐材料是必需的。从制备和处理的安全性考虑，中性氟化物盐是优选的。包含非挥发性胺的胺-氢氟化物盐是最优选的，这可以避免由于胺蒸发所带来的pH值变化。含氟化合物的合适来源包括但不限于氟化铵、三乙胺三氢氟酸盐((C2H5)3N·3HF)、甲基二乙醇胺-氢氟酸盐、三乙醇胺-氢氟酸盐和羟乙基吗啉-氢氟酸盐。或者，可以使用二氟化物盐，包括氟化氢铵((NH4)HF2)和四烷基氟化氢铵((R)4NHF2，其中R为甲基、乙基、丁基、苯基或氟化的C1-C4烷基)。本文中还可设想两种或多种含氟化合物的组合。在一个优选的实施方案中，所述含氟化合物为氟化铵或甲基二乙醇胺-氢氟酸盐。
所述有机溶剂物质用作溶剂，并帮助溶解可能存在于SARC中的有机残留物。这种组合物的合适溶剂物质包括但不限于：二醇和二醇醚，例如上文中对于实施方案A所列举的那些；二甲亚砜(DMSO)；二甲基乙酰胺；和胺，例如单乙醇胺、三乙醇胺、三乙撑二胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基二甘醇胺、1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一烯、氨丙基吗啉、羟乙基吗啉、氨乙基吗啉、羟丙基吗啉、二甘醇胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-辛基吡咯烷酮、N-苯基吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮、咪唑烷酮和乙烯基吡咯烷酮。本文中还可设想两种或更多种有机溶剂的组合。优选的是，所述有机溶剂包括二乙二醇、二甲基二甘醇胺、二乙二醇甲醚和NMP。
所述酸/碱缓冲剂用于稳定pH值和控制所述溶液对SARC、其它残留物以及例如电介质和互连金属的之下材料的蚀刻速率选择性。适用于本发明的缓冲系统的有机酸包括但不限于：甲酸、三氟乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、庚酸、乳酸、草酸、苹果酸、丙二酸、丁二酸、富马酸、己二酸、苯甲酸、邻苯二甲酸和柠檬酸。适用于本发明的缓冲系统的共轭碱包括但不限于：有机酸盐和上文有机溶剂列表中所列举的胺。本文中还可设想两种或更多种酸/碱缓冲剂的组合。在优选的实施方案中，含氟化合物本发明的缓冲系统包含丙二酸和二甲基二甘醇胺。
可以加入螯合剂以减少对下层中例如铜和/或钴的金属的侵蚀。在这种组合物中的螯合剂/钝化剂可以为任何适当的类型，例如上文中关于实施方案A所列出的那些。
本文中可设想的是，即使不故意加入水，实施方案B的去除组合物中也可以有水存在。
在各种优选的实施方案中，将实施方案B的去除组合物配制成如下制剂BA-BJ2，其中所有的百分比均按重量计，基于所述制剂的总重量：
制剂BA：0.5%氟化铵；2.58%丙二酸；68.08%二乙二醇；3%二甲基二甘醇胺；25.64%水；0.2%3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑
制剂BB：0.5%氟化铵；2.58%丙二酸；68.08%二乙二醇；3%二甲基二甘醇胺；25.64%水；0.2%4-甲基-2-苯基咪唑
制剂BC：0.5%氟化铵；2.58%丙二酸；68.08%二乙二醇；3%二甲基二甘醇胺；25.64%水；0.2%5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇
5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇0.1%0.1%0.1%0.1%
制剂BR：2.0%氟化铵；2.58%丙二酸；89.52%乙二醇；3%二甲基二甘醇胺；2.9%柠檬酸
制剂BS：1.0%氟化铵；5.16%丙二酸；87.84%二乙二醇；3%二甲基二甘醇胺；3%马来酸
制剂BT：75%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；25%水
制剂BU：67.5%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；22.5%水；10%二乙二醇甲醚
制剂BV：60%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；20%水；20%二乙二醇甲醚
制剂BW：67.5%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；22.5%水；10%咪唑烷酮
制剂BX：60%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；20%水；20%NMP
制剂BY：74.85%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；24.95%水；0.2%3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑
制剂BZ：74.85%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；24.95%水；0.2%5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇
制剂BA 2 ：74.85%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；24.95%水；0.2%4-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇
制剂BB 2 ：60%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；20%水；20%五甲基二亚乙基三胺
制剂BC 2 ：59.88%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；19.96%水；19.96%NMP；0.2%5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇
制剂BD 2 ：59.88%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；19.96%水；19.96%NMP；0.2%4-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇
制剂BE 2 ：37.5%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；18.75%三乙醇胺-氢氟酸盐；22.1%羟乙基吗啉-氢氟酸盐；21.65%水
制剂BF 2 ：60%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；7.5%三乙醇胺-氢氟酸盐；8.84%羟乙基吗啉-氢氟酸盐；23.66%水
制剂BG 2 ：45%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；29.88%甲基二乙醇胺-磷酸盐；25.12%水
制剂BH 2 ：40.55%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；26.89%甲基二乙醇胺-磷酸盐；10%二甲基乙酰胺；22.6%水
制剂BI 2 ：40.55%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；26.89%甲基二乙醇胺-磷酸盐；10%NMP；22.6%水
制剂BJ 2 ：40.55%甲基二乙醇胺-氢氟酸盐；26.89%甲基二乙醇胺-磷酸盐；10%DMSO；22.6%水
此外，本文中可设想用例如水的溶剂稀释实施方案B的组合物并用作化学机械抛光后(CMP)组合物，以去除CMP后残留物，包括但不限于来自抛光浆料的颗粒、富碳颗粒、抛光垫颗粒、刷下料颗粒、构造颗粒的设备材料、铜、铜氧化物以及作为CMP工艺副产物的任何其它材料。
通过简单地添加各成分并混合至均匀的状态可以很容易地配制本发明的液体去除组合物。此外，可以很容易地将所述液体去除组合物配制为单包装制剂或配制为在使用之时或之前进行混合的多部分制剂，例如，可以在用具或用具上游的储槽中将所述多部分制剂的单独的各部分进行混合。在本发明的广泛实践中，各成分的浓度可以有很大的变化，为所述液体去除组合物的特定倍数，即更稀或更浓，且应理解的是，本发明的液体去除组合物可以在不同的情况下且选择性地包含与本文中公开的成分一致的任意组合，或者由上述的组合构成，或基本上由上述的组合构成。
由此，本发明的另一方面涉及试剂盒，其在一个或多个容器中包括适合于形成本发明组合物的一种或多种组分。例如，所述试剂盒可以在一个或多个容器中包括至少一种含氟化合物、任选的至少一种有机溶剂、任选的酸碱缓冲剂、任选的至少一种螯合剂/钝化剂，用于在加工或使用时与任选的水组合。或者，所述试剂盒可以在一个或多个容器中包括至少一种含氟化合物、任选的酸碱缓冲剂、任选的至少一种螯合剂/钝化剂，用于在加工或使用时与任选的水和任选的至少一种有机溶剂组合。所述试剂盒的容器必须适合储存和运送所述的液体去除组合物，例如，
容器(Advanced Technology Materials,Inc.,Danbury,Conn.,USA)。
在又一个实施方案中，实施方案B的液体去除组合物包括至少一种含氟化合物，用于残留物材料的去除，任选包括至少一种有机溶剂、任选的酸碱缓冲剂、任选的至少一种螯合剂/钝化剂和任选的水，其中所述残留物材料包括SARC和/或蚀刻后残留物。重要的是，所述残留物材料可以溶解和/或悬浮在本发明的液体去除组合物中。
液体去除组合物的使用方法
通过简单地添加各成分并混合至均匀的状态可以很容易地配制本发明的去除组合物。
在去除的应用中，以任何适当的方式将去除组合物施加到待被清洗的微电子器件上，例如，在待清洗微电子器件的表面上喷淋所述去除组合物，在大量的所述清洗组合物中浸渍微电子器件，使待被清洗的微电子器件与以所述去除组合物饱和的另一种材料，例如垫或纤维吸附剂涂敷器元件接触，使微电子器件与循环的去除组合物接触，或者任何其它适当方法、方式或技术，通过其使所述去除组合物与待被清洗的微电子器件发生旨在去除的接触。
当施加于半导体制造操作时，本发明的清洗组合物适用于从其上具有SARC和/或蚀刻后残留物材料的微电子器件结构上去除所述材料。
相对于可能在所述微电子器件上存在并暴露于所述去除组合物的其它材料，例如ILD结构、金属化布线、阻挡层等，本发明的组合物利用它们对这种SARC材料的选择性，以高效的方式实现SARC和/或蚀刻后残留物材料的至少部分的去除。
重要的是，本发明的组合物具有低量的水，低于约1重量%，尤其是实施方案A的组合物，并且这样的话与例如铜、铝和钴的金属互连层相容。在本发明组合物的存在下铜和/或钴的蚀刻速率优选低于
更优选低于
最优选低于
在将本发明的组合物用于从其上具有SARC材料的微电子器件基板上去除所述SARC材料时，通常在约20°C至约80°C的温度下使清洗组合物与所述器件基板接触约1至约60分钟的时间，优选约20至约30分钟。这样的接触时间及温度是示例性的，在本发明的广泛实践中，可以采用对至少部分地从所述器件基板上去除SARC材料是有效的任何其它的合适时间和温度条件。如本文中定义的，“至少部分地去除”对应于至少去除50%的SARC材料，优选至少去除80%的SARC材料。最优选的是，使用本发明的组合物去除至少90%的SARC材料。
在达到所需的清洗效果后，可以容易地将所述清洗组合物从其先前施加的器件上去除掉，例如通过漂洗、冲洗或其它的一个或多个去除步骤，如在本发明的组合物应用的给定最终用途上可能是理想的和有效的。例如，可以用去离子水对所述器件进行漂洗。
本发明进一步的实施方案涉及包括微电子器件的制品的制造方法，所述方法包括使所述微电子器件与液体去除组合物接触足够的时间，从而从其上具有SARC和/或蚀刻后残留物材料的微电子器件上去除所述材料，并将所述微电子器件并入到所述制品之中，其中所述液体去除组合物包括至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂、任选的水和任选的至少一种螯合剂/钝化剂。
本发明另一实施方案涉及包括微电子器件的制品的制造方法，所述方法包括使所述微电子器件与液体去除组合物接触足够的时间，从而从其上具有SARC和/或蚀刻后残留物材料的微电子器件上去除所述材料，并将所述微电子器件并入到所述制品之中，其中所述液体去除组合物包括至少一种含氟化合物、任选的至少一种有机溶剂、任选的酸碱缓冲剂、任选的至少一种螯合剂/钝化剂和任选的水。
通过以下讨论的说明性实施例可以更充分地显示本发明的特征及优点。
实施例1
SARC的去除在包括SARC层的图案化低-k电介质基板的样品上进行。将该样品在实施方案A的去除溶液中于40°C下浸泡30分钟(表1和2)或于20°C下浸泡15分钟(表3)，然后用大量的去离子水漂洗。使用扫描电子显微方法估计图案化晶片上的SARC材料的百分比去除率。结果列于下文的表1-3中。
除了估计从所述图案化晶片上的SARC层的去除率外，确定在去除溶液中铜和/或钴金属的蚀刻速率。将铜和/或钴的覆盖金属晶片浸没到所述去除溶液中，并基于电阻率采用四点探针测量方法确定各金属的蚀刻速率。结果列于下文表1中。
表1.SARC去除率和蚀刻速率的结果
表2.SARC去除率结果
表3.SARC去除率结果
实施例2
实验确定铜和/或钴金属在实施方案B的去除溶液中的蚀刻速率。将铜和/或钴的覆盖金属晶片浸没到去除溶液中，并采用原电池法确定各金属的蚀刻速率。结果列于下文表4中。
表4.金属的相容性
实施例3
在40°C下将覆盖的电介质、铜和钴晶片在制剂AL2和AM2中静态浸泡30分钟，之后确定介电材料、铜和钴的蚀刻速率。采用电化学导出的Tafel图确定蚀刻速率。
在制剂AL2中，介电材料、钴和铜的蚀刻速率分别确定为
和在制剂AM2中，介电材料、钴和铜的蚀刻速率分别确定为
和
因此，虽然已参照本发明的具体方面、特征和示例的实施方案对本发明进行了描述，但应理解的是，本发明的效用并不因此而受到限制，而是延伸并涵盖了许多其它的方面、特征和实施方案。因此，应将以下阐明的权利要求相应地广义解释为包括在其实质和范围之内的所有这些方面、特征和实施方案。
Claims (10)
1.一种液体去除组合物，其包含至少一种含氟化合物、至少一种有机溶剂、任选的水和任选的至少一种螯合剂，其中所述液体去除组合物适用于从其上具有牺牲性抗反射涂层(SARC)材料和蚀刻后残留物的微电子器件上去除这些材料和残留物。
2.权利要求1的液体去除组合物，其中所述至少一种含氟化合物包含选自如下的物质：氟化氢，氟化铵，三乙醇胺氢氟酸盐，氟化氢铵((NH4)HF2)，具有式(R)4NHF2的四烷基氟化氢铵其中R为甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、苄基或氟化的C1-C4烷基。
3.权利要求1的液体去除组合物，其中所述至少一种含氟化合物包含氟化氢。
4.权利要求1的液体去除组合物，其中所述至少一种有机溶剂包含至少一种醇和至少一种二醇醚，其中所述至少一种醇包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇及其组合，其中基于所述组合物的总重，所述至少一种含氟化合物的量为0.01~25重量%，所述至少一种醇的含量为0.01~99重量%，所述至少一种二醇醚的含量为0.01~99重量%，且水的含量为0.01~10重量%。
5.权利要求1的液体去除组合物，其中所述至少一种有机溶剂包含四氢噻吩砜和至少一种二醇，其中基于所述组合物的总重，所述至少一种含氟化合物的量为0.01~25重量%，所述四氢噻吩砜的含量为0.01~99重量%，所述至少一种二醇的含量为0.01~99重量%，且水的含量为0.01~10重量%。
6.权利要求1的液体去除组合物，其中所述至少一种有机溶剂包含四氢噻吩砜、至少一种二醇和至少一种二醇醚，其中基于所述组合物的总重，所述至少一种含氟化合物的量为0.01~25重量%，所述四氢噻吩砜的含量为0.01~99重量%，所述至少一种二醇的含量为0.01~99重量%，且所述至少一种二醇醚的含量为0.01~99重量%。
7.权利要求4~6中任一项的液体去除组合物，其中所述至少一种二醇包含选自如下的物质：乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇及其组合，且
其中所述至少一种二醇醚包含选自如下的物质：二乙二醇单甲醚、三乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、三乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇正丙醚、二丙二醇正丙醚、三丙二醇正丙醚、丙二醇正丁醚、二丙二醇正丁醚、三丙二醇正丁醚及其组合。
8.权利要求1的液体去除组合物，其包含至少一种选自如下的螯合剂：苯并三唑、甲苯基三唑、5-苯基-苯并三唑、5-硝基-苯并三唑、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑、1-氨基-1,2,4-三唑、羟基苯并三唑、2-(5-氨基-戊基)-苯并三唑、1-氨基-1,2,3-三唑、1-氨基-5-甲基-1,2,3-三唑、3-氨基-1,2,4-三唑、3-巯基-1,2,4-三唑、3-异丙基-1,2,4-三唑、5-苯硫基-苯并三唑、卤代苯并三唑、萘并三唑、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巯基噻唑啉、5-氨基四唑、5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、2,4-二氨基-6-甲基-1,3,5-三嗪、噻唑、三嗪、甲基四唑、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,5-五亚甲基四唑、1-苯基-5-巯基四唑、二氨甲基三嗪、巯基苯并噻唑、咪唑啉硫酮、巯基苯并咪唑、4-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇、5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、苯并噻唑、磷酸三甲苯酯、苯并异二唑、鸟嘌呤、腺嘌呤、甘油、硫代甘油、次氮基三乙酸、水杨酰胺、亚氨基二乙酸、苯并胍胺、三聚氰胺、硫氰尿酸、邻氨基苯甲酸、没食子酸、抗坏血酸、水杨酸、8-羟基喹啉、5-羧酸-苯并三唑、3-巯基丙醇、硼酸、亚氨基二乙酸及其组合。
9.权利要求1的液体去除组合物，其中所述组合物的pH处于1至5的范围内。
10.一种从其上具有SARC材料和/或蚀刻后残留物的微电子器件上去除所述材料和残留物的方法，所述方法包括使所述微电子器件与权利要求1~9中任一项的液体去除组合物接触足够的时间，从而至少部分地从所述微电子器件上去除所述材料和残留物。
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