[发明专利]含水碱性清洁组合物及其应用方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于加工基材的新的含水碱性清洁组合物，所述基材可用于制造电子设备和光学设备，尤其是电子设备，包括用于表面制备、预折清洁（pre-plaiting cleaning）、蚀刻后清洁和化学机械抛光后清洁的组合物。

此外，本发明涉及用于加工基材的新方法，所述基材可用于制造电子设备和光学设备，尤其是电子设备，包括用于表面制备、预折清洁、蚀刻后清洁和化学抛光后清洁的新方法，所述新方法使用新的含水碱性清洁组合物。

引用的文献

将在本申请中所引用文献的全部内容引入供参考。

现有技术的描述

电子设备以及光学设备的生产需要高度精确的方法，所述电子设备尤其是：半导体集成电路（IC）；液晶板；有机场致发光板；印刷电路板；微型机械；DNA芯片；微型设备和磁头；优选具有LSI(大规模集成)或VLSI（超大规模集成）的IC；光学设备尤其是：光学玻璃，例如光掩膜、透镜和棱镜；无机导电膜，例如氧化铟锡(ITO)；光学集成电路；光学开关元件；光学波纹导管；光学单晶，例如光纤和闪烁器的端面；固体激光单晶；用于蓝色激光器LED的蓝宝石基材；半导体单晶；以及用于磁盘的玻璃基材，所述方法尤其涉及表面制备、预折清洁、蚀刻后清洁和/或化学抛光后清洁步骤，其中使用高纯度的清洁组合物。

在具有LSI或VLSI的IC的生产中需要特别小心。用于此目的的半导体晶片包括半导体基材，例如硅，在其中设计图案以用于沉积具有电绝缘性、导电性或半导电性性能的不同材料。

为了获得正确的图案，在基材上形成各个层中使用的过量材料必须除去。此外，为了生产功能性和可靠的IC，重要的是具有平坦或平面的半导体晶片表面。因此，必须在进行下一个工艺步骤之前在IC生产期间除去和/或抛光半导体晶片的特定表面。

化学机械抛光或平坦化（CMP）是这样的一种工艺，其中从基材表面除去材料，例如半导体晶片的表面，并且通过联合物理工艺例如摩擦与化学工艺例如氧化或螯合以将表面抛光（平坦化）。在其最常规的形式中，CMP涉及将浆液、即磨料和活性化学品的悬浮液施用到抛光垫中，这抛光了半导体晶片的表面以实现除去、平坦化和抛光。为了除去或抛光，不希望包含纯物理或纯化学作用，而是希望将这两者协同组合以实现快速的均匀除去。在IC的制造中，CMP浆液应当也能优先除去含有金属和其它材料的复合层的膜，使得能获得高度平坦的表面以用于随后的光蚀刻、刻图案、蚀刻和薄膜加工。

现在，铜日益用于在IC中的金属互联。在普通用于半导体制造中的电路金属化作用的铜镶嵌或双重镶嵌工艺中，必须除去和平坦化的层包括厚度为约1-1.5微米的铜层以及厚度为约0.05-0.15微米的铜种子层。这些铜层是从低-k和超低-k介电材料被隔绝材料层分隔开的，所述隔绝材料层的厚度通常为约5-30nm，这防止了铜扩散到低-k或超低-k介电材料中。在抛光之后实现在晶片表面上的优良均匀性的关键在于使用对于每种材料具有正确除去选择性的CMP浆液。

上述涉及晶片基材表面制备、沉积、电镀、蚀刻和化学机械抛光的各种工艺操作不同地需要清洁操作，从而确保IC不含污染物，否则污染物会不利地影响IC的功能，或甚至导致IC不能起到预期作用。

一个特别重视的问题是在CMP加工之后留在基材上的残余物。这些残余物包括CMP材料和腐蚀抑制剂化合物，例如苯并三唑（BTA）。因此，铜离子浓度会在CMP期间超过铜-抑制剂配合物的最大溶解度。所以，铜-抑制剂配合物会从溶液沉淀出来，并聚集成表面残余物。此外，这些残余物会粘附到抛光垫的表面上并聚集以致最终填充在抛光垫中的沟槽。另外，磨料粒子和在CMP浆液中所含的化学品以及反应副产物会留在晶片表面上。此外，含超低-k介电材料例如碳掺杂氧化物的铜镶嵌结构或有机膜的抛光会产生富含碳的粒子，这些粒子沉积到晶片表面上。当然，所有这些残余物也会污染在工艺中所用的与CMP浆液接触的加工工具。更加严重的是，这些超低-k介电材料以及碳化硅、氮化硅或氧氮化硅CMP终止层具有非常强的疏水性，进而难以用水基清洁溶液清洁。

所有这些残余物会引起铜金属化作用的严重变糙，这必须避免，因为这导致电性能差。

另一种在IC制造中常见的残余物产生过程涉及气相等离子蚀刻，从而将显影的光致抗蚀性涂料的图案转移到下面的层，其可能包含硬掩膜、中间介电层和蚀刻终止层。后气相等离子蚀刻残余物可以包含存在于基材上和基材中以及存在于等离子气体中的化学元素，通常沉积在线路结构的背面（BEOL），并且如果不除去的话，可能干扰随后的硅化和接触形成。