[发明专利]一种用于金属抛光后的清洗液及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于金属抛光后的清洗液及其使用方法。

背景技术

金属材料如铜，铝，钨等是集成电路中常用的导线材料。在制造器件时，化学机械抛光（CMP）成为晶片平坦化的主要技术。金属化学机械抛光液通常含有研磨颗粒、络合剂、金属腐蚀抑制剂、氧化剂等。其中研磨颗粒主要为二氧化硅、三氧化二铝、掺杂铝或覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛、高分子研磨颗粒等。在金属CMP工序以后，晶片表面会受到金属离子以及抛光液中研磨颗粒本身的污染，这种污染会对半导体的电气特性以及器件的可靠性产生影响。这些金属离子和研磨颗粒的残留都会影响晶片表面的平坦度，从而可能降低器件的性能影响后续工序或者器件的运行。所以在金属CMP工艺后，去除残留在晶片表面的金属离子、金属腐蚀抑制剂以及研磨颗粒，改善清洗后的晶片表面的亲水性，降低表面缺陷是非常有必要的。

公开号为CN100543124C的专利，提供了基板的清洗剂和清洗方法，去除基本表面颗粒剂金属杂质，不影响表面粗糙，在不去除防金属腐蚀剂-Cu涂层同时，去除存在于基板表面的碳缺陷。清洗剂含有具有至少1个羧基的有机酸、由有机膦酸组成的络合剂以及至少一种有机溶剂。该清洗液还进一步含有选自由还原剂、防金属腐蚀剂及表面活性剂组成的组中的至少1种物质。其中所述的表面活性剂选自下述物质组成的组中的至少一种：分子中具有聚氧亚烷基的非离子类表面活性剂；分子中具有选自磺酸基、羧酸、膦酸基、次硫酸基和膦酰氧基的基团的阴离子类表面活性剂，两性表面活性剂。但是该技术方案使用有机溶剂不环保。清洗液中所添加的防腐蚀抑制剂为铜抛光浆料中含有的防腐蚀抑制剂，同样有可能会残留在晶片表面形成碳缺陷。另外，无实施例证明添加由还原剂、防金属腐蚀剂及表面活性剂组成的清洗液的效果。

公开号分别为US2001/0051597A1公开了一种用柠檬酸和螯合剂组成的清洗液，其目的在于将晶片上的残留的金属离子去除。US2005/0197266，提供了一种由酸性化学物质及腐蚀抑制剂组成的清洗液，去除晶片表面残留的金属离子，调节清洗液的pH跟抛光液的pH匹配。US2005/0199264A1提供了一种含有羟基羧酸/盐和杀菌剂的清洗液，去除晶片表面残留的研磨颗粒和抑制晶片表面的细菌的生长。TW416987B提供了一种含有羟基羧酸/盐和杀菌剂的清洗液，去除晶片表面残留的研磨颗粒和抑制晶片表面的细菌的生长。但是这些清洗液均存在清洗效果单一的缺点，仅可以起到去除金属离子，去除研磨颗粒以及杀菌等中的一项效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于金属抛光后的清洗液及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明的一方面在于提供了一种清洗液，其含有至少一种有机酸，一种有机膦酸，一种羧酸类聚合物和/或盐，一种非离子表面活性剂。

其中，有机酸为柠檬酸，苹果酸，草酸，酒石酸，水杨酸等。优选为柠檬酸，有机酸的浓度为质量百分比0.05～5%，优选为质量百分比0.1~3%。

其中，有机膦酸为氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、双1，6-亚己基三胺五亚甲基膦酸和羟基膦酰基乙酸、有机膦磺酸及其盐，可一种或者多种配合使用，盐类优选氨盐，钾盐。其浓度为质量百分比0.005～1%，优选为质量百分比0.01~0.5%。

羧酸类聚合物为丙烯酸类聚合物及其盐，为聚丙烯酸，或者为丙烯酸与苯乙烯的共聚物，或者为丙烯酸与顺丁烯二酸酐的共聚物，或者为丙烯酸与丙烯酸酯的共聚物，它们分子量在1,000～300,000之间。较佳为1,000~30,000。

该羧酸类聚合物浓度为质量百分比0.0005～1%，优选为质量百分比0.001~0.1%。

其中，该清洗液还包括一种非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂为聚氧乙烯型非离子表面活性剂，包括烷基聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚，脂肪酸聚氧乙烯酯，脂肪胺聚氧乙烯醚，脂肪酰胺聚氧乙烯醚及聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物一种或多种，例如：辛基苯基聚氧乙烯醚，壬基酚聚氧乙烯醚，月桂醇聚氧乙烯醚，十八醇聚氧乙烯酯，十二胺聚氧乙烯醚，棕榈酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚，蓖麻油聚氧乙烯醚，聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物。

其中，清洗液pH值小于7，优选为：1~3。

上述的清洗液，其中，还可以包括pH调节剂，消泡剂，杀菌剂等本领域常规的添加剂。

上述的清洗液可制备成浓缩样品，使用前用去离子水稀释到本发明的浓度范围即可。