CN106919011B - 一种富含水的羟胺剥离清洗液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富含水的羟胺剥离清洗液，其包含(a)羟胺(b)有机溶剂(c)水(d)烷基苯酚以及(e)芳基有机酸。该清洗液不含醇胺，可用以去除半导体晶片表面的光致抗剂、蚀刻后和灰化后的残留物以及来自Al后端工艺互连结构的残留物和污染物。这种低蚀刻性的清洗液能够快速的去除半导体光致抗剂、蚀刻后和灰化后的残留物，同时对金属铝等基材具有非常低的蚀刻速率，还具有很好的稳定性。本发明的清洗液在半导体晶片清洗等领域具有良好的应用前景。

Description

一种富含水的羟胺剥离清洗液

技术领域

本发明涉及半导体晶片清洗液领域，尤其涉及一种富含水的羟胺剥离清洗液。

背景技术

通常在半导体制造工艺中，特别是在光刻工艺以及Al后端工艺中，存在许多残留物会对半导体器件的性能产生不利的影响，如光致抗蚀剂、蚀刻后和灰化后的残留物、来自Al后端工艺互连结构的残留物以及污染等。所以，在半导体制造工艺中需要增加去除此类残留物的步骤，通常使用化工清洗液，在一定的条件下清除以上残留物，但在这个过程中要求完全除去不需要的物质，同时不能腐蚀基材，这对此类清洗液提出了较高的要求。

目前，此类清洗液主要的组成主要包括有机组分、胺、缓蚀剂和少量的水等，其主要通过将半导体晶片浸入清洗液中或者利用清洗液冲洗半导体晶片，去除半导体晶片上的残留物。其中包括一类不含水或者含少量水的半导体清洗液，如US 5279771公开了一种不含水的羟胺清洗液，其组成为羟胺、烷链醇胺、极性溶剂，将晶片浸入该清洗液中，可以于50～150℃下除去金属和电介质基材上的蚀刻残留物，其对半导体晶片基材基本没有腐蚀，也能完全去除半导体晶片上的残留物，但是其成本高、清洗液稳定性差；又例如US5419779公开了由羟胺、乙醇胺、水、腐蚀抑制剂等组成的清洗液，将晶片浸入该清洗液中，可以在40～75℃下除去金属和电介质基材上的蚀刻残留物，但是在该清洗液中乙醇胺含量较高，且成本稍高。而另一类是含水较多的清洗液，其含水量一般大于50％，如CN102004399公开了一种富含水体系的清洗液，其组成是羟胺、叔丁基邻苯二酚、8-羟基喹啉、溶剂和水，能在45～75℃下除去金属和电介质基材上的蚀刻残留物，对金属腐蚀较小，且有较好的稳定性。该类清洗液由于含水较多，其成本相对较低，也相对环保。故具有较强的工业应用背景。

发明内容

本发明的目的是为了提供另一种富含水，但不含醇胺的清洗液。其能够有效地去除光致抗剂、蚀刻后和灰化后基材表面的残留物以及来自Al后端工艺互连结构的残留物和污染物，该清洗液具有对半导体光致抗剂、蚀刻后和灰化后的残留物的快速去除能力，同时对金属铝等具有非常低的蚀刻速率，还具有很好的稳定性。并能够与石英设备兼容。

本发明公开了一种富含水的羟胺剥离清洗液，该新型清洗液含有：

i.羟胺1％-20％，优选1％-15％

ii.有机溶剂1％-50％优选1％-40％

iii.烷基苯酚0.1％-5％优选0.1％-3％

iv.芳基有机酸0.01％-2％优选0.01％-1％

v.水>＝50％(余量)

其中，所述溶剂选自亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、酰胺和醇醚中的一种或多种。优选地，亚砜选自二甲基亚砜和甲乙基亚砜中的一种或多种；砜选自甲基砜、环丁砜中的一种或多种；咪唑烷酮选自2-咪唑烷酮和1,3-二甲基-2-咪唑烷酮中的一种或多种；吡咯烷酮选自N-甲基吡咯烷酮和N-环己基吡咯烷酮中的一种或多种；咪唑啉酮选自1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；酰胺选自二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或多种；醇醚选自二乙二醇单丁醚和二丙二醇单甲醚中的一种或多种。

其中，所述烷基苯酚选自4-叔丁基邻苯二酚、2-甲基苯酚、2,6-二甲基苯酚、4，5-二甲基间苯二酚、2-甲基间苯二酚、2，6-二甲基对苯二酚、4-甲基邻苯二酚、4-甲基对苯二酚、2-甲基苯酚、2-丁基苯酚、3-叔丁基苯酚、2，6-二叔丁基苯酚中的一种或多种。

其中，所述芳基有机酸选自苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、苯乙酸、邻苯二乙酸、间苯二乙酸、4-正丁氧基苯甲酸、4-甲氧基苯甲酸、4-叔丁基苯甲酸、4-正丁氧基苯乙酸中的一种或多种。

本发明中的清洗液，可以在50℃至95℃下清洗晶圆上的蚀刻残留物。具体方法如下：将含有蚀刻残留物的晶圆分别浸入上述清洗液中，在50℃至95℃下利用恒温振荡器以约60转/分的振动频率振荡10～30分钟，然后经漂洗后用高纯氮气吹干。

本发明的积极进步效果在于：

1)本发明的清洗液通过羟胺、有机溶剂、水、烷基苯酚、芳基有机酸的作用，可有效地去除晶圆上的蚀刻残留物，同时，对金属铝等的腐蚀极小；

2)本发明提供一种富含水的清洗液，其具有非常好的稳定性，解决了传统清洗液稳定性差、醇胺含量高、环保性差、成本高等问题，在半导体晶片清洗等领域具有良好的应用前景。

具体实施方法

下面通过具体实施例进一步阐述本发明的优点，但本发明的保护范围不仅仅局限于下述实施例。

本发明所用试剂及原料均市售可得。

表1为本发明实施例及对比例的各组分配比，按照表中配方将各组分简单均匀混合即可制得相应的抛光液。

表1各实施例(Examples)中的清洗液的组分和含量

效果实施例

为了进一步考察该类清洗液的清洗情况，本发明采用了如下技术手段：即将含有蚀刻残留物的晶圆分别浸入清洗液中，在50℃至95℃下利用恒温振荡器以约60转/分的振动频率振荡10～30分钟，然后经漂洗后用高纯氮气吹干。得到光阻残留物的清洗效果和清洗液对晶片的腐蚀情况如表2所示。

表2：部分实施例和对比例的晶圆清洗情况

从表2可以看出，本发明的清洗液对含有蚀刻残留物晶圆具有良好的清洗效果，且使用温度范围广。

同时，比较各对比例与实施例可以发现：在实施例1中，缓释剂选用烷基苯酚和芳基有机酸，随着烷基苯酚和芳基有机酸同时加入，实例1较对比例1-1、1-2表现出更好的金属铝的腐蚀抑制性，故对比例1-1、1-2与实施例1验证了烷基苯酚和芳基有机酸同时加入，较单一加入烷基苯酚或芳基有机酸更有利于抑制金属铝的腐蚀。相似地，对比例1-3中两种物质都不加，在其它组分一样且操作条件相同的条件下，验证了烷基苯酚和芳基有机酸的加入有利于抑制金属铝的腐蚀。故，由上述对比例1-1，1-2，1-3及实施例1的效果实施例可知，烷基苯酚和芳基有机酸的加入有利于抑制金属铝的腐蚀，且烷基苯酚和芳基有机酸同时加入较单一加入烷基苯酚或芳基有机酸更有利于抑制清洗液对金属铝的腐蚀。

而，通过对比例1-4和实施例1的对比，验证了烷基有机酸的加入量超过一定范围，虽然对金属腐蚀有很好的抑制，但对蚀刻残留物的清洗影响很大，清洗后仍有大量残留物。

综上，本发明的积极进步效果在于：本发明的清洗液既能有效的去除蚀刻残留物又能保护基材，还具有较好的稳定性、成本低等优点，在半导体晶片清洗等领域具有良好的应用前景。

应当理解的是，本发明所述％均指的是质量百分含量。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种富含水的羟胺剥离清洗液，其特征在于，所述羟胺剥离清洗液包含羟胺、有机溶剂、烷基苯酚、芳基有机酸以及水，且所述羟胺剥离清洗液不包括醇胺；

所述芳基有机酸选自苯甲酸、苯乙酸、邻苯二乙酸、间苯二乙酸、4-正丁氧基苯甲酸、4-甲氧基苯甲酸、4-叔丁基苯甲酸、4-正丁氧基苯乙酸中的一种或多种；

所述羟胺的含量为1-20％；

所述有机溶剂的含量为1-50％；

所述烷基苯酚的含量为0.1-5％；

所述芳基有机酸的含量为0.01-2％。

2.如权利要求1所述的羟胺剥离清洗液，其特征在于，所述羟胺的含量为1-15％。

3.如权利要求1所述的羟胺剥离清洗液，其特征在于，所述有机溶剂选自亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、酰胺和醇醚中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的羟胺剥离清洗液，其特征在于，所述亚砜选自二甲基亚砜和甲乙基亚砜中的一种或多种；所述砜选自甲基砜和环丁砜中的一种或多种；所述咪唑烷酮选自2-咪唑烷酮和1,3-二甲基-2-咪唑烷酮中的一种或多种；所述吡咯烷酮选自N-甲基吡咯烷酮和N-环己基吡咯烷酮中的一种或多种；所述咪唑啉酮为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述酰胺选自二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或多种；所述醇醚选自二乙二醇单丁醚和二丙二醇单甲醚中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的羟胺剥离清洗液，其特征在于，所述有机溶剂的含量为1-40％。

6.如权利要求1所述的羟胺剥离清洗液，其特征在于，所述烷基苯酚选自4-叔丁基邻苯二酚、2-甲基苯酚、2,6-二甲基苯酚、4，5-二甲基间苯二酚、2-甲基间苯二酚、2，6-二甲基对苯二酚、4-甲基邻苯二酚、4-甲基对苯二酚、2-甲基苯酚、2-丁基苯酚、3-叔丁基苯酚、2，6-二叔丁基苯酚中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的羟胺剥离清洗液，其特征在于，所述烷基苯酚的含量为0.1-3％。

8.如权利要求1所述的羟胺剥离清洗液，其特征在于，所述的芳基有机酸的含量为0.01-1％。