[发明专利]对铜、钨和多孔低κ电介质具有增强的相容性的半水性聚合物移除组合物

说明书

技术领域

本发明涉及微电子清洗／移除组合物，以及其用于从半导体衬底移除后蚀刻处理(PET)聚合物膜和光致抗蚀剂以及后蚀刻灰化残留物的用途。该组合物展现出优异的聚合物膜移除能力，而同时维持了对铜、钨和低κ电介质的相容性。该清洗／移除组合物可以既不蚀刻又不损伤多孔低κ电介质，并且可以与钨和氮化钛相容。

背景技术

已经通过如下步骤制造半导体设备：采用光致抗蚀剂涂覆无机衬底；通过暴露至光以及随后显影而图形化光致抗蚀剂膜；使用图形化的光致抗蚀剂膜作为掩模蚀刻无机衬底的已暴露区域以形成微细电路；以及从无机衬底移除图形化的光致抗蚀剂膜。或者，在以与上述相同的方式形成微细电路之后，灰化该图形化的光致抗蚀剂膜，并且随后从无机衬底移除保留的光致抗蚀剂残留物。

在高级集成工艺中，除22nm节点技术之外，金属硬掩模可以用于辅助设备架构的制造。硬掩模通常由Ti或TiN构成，并且对于任何下层的相对敏感的低κ电介质材料、特别是多孔低κ电介质材料提供了干法蚀刻选择性和保护。该工艺的一种缺点在于得到的蚀刻残留物可能非常难以移除，因为它由相对难溶的TiO_xF_y的无机聚合物构成。移除这些聚合化合物的主要方法可以使用基于稀HF的清洗配方。这种基于稀HF的清洗配方的使用通常将导致敏感的多孔低κ电介质以及在低κ电介质上或其周围、或者在TiN与低κ电介质界面处的任何已硬化二氧化硅材料的损伤，这导致TiN的分层。为了防止形成这些无机残留物，可以使用后蚀刻等离子体处理将聚合物膜施加至衬底，所述后蚀刻等离子体处理例如CH4等离子体处理，如以下所述的：O.Jourbert.N.Posseme，T.Chevolleau，T.David，M.Darnon，UCPSS(2010年9月)Ostend，比利时；Q.T.Le，F.Drieskens，J.F.de Marneffe，T.Conard，m.Lux，H.Struyf，G.Vereecke，UCPSS(2010年9月)Ostend，比利时；以及N.Posseme，R.Bouyssou，T.Chevolleau，T.David，V.Arnal，S.Chhun，C，Monget，E.Richard，D.Galpin，J.Guillan，L.Arnaud，D.Roy，M.Guillermet，J.Ramard，O.Joubert，C.Verove，IITC(2009)Sapporo，Hokkaido，日本。该聚合物膜基本上消除了TiO_xF_y类型残留物的出现。然而，必须在蚀刻工艺之后以及在任何后续金属化工艺可以发生之前移除后蚀刻处理(PET)聚合物膜。

多孔低κ电介质发展近些年来已经取得了重大进步。电介质的通常定义包括具有小于3.0的κ值的低κ电介质，以及具有小于2.5的κ值的超低κ电介质。超低κ电介质材料本身是高度多孔的，并且非常易于受到化学处理的损伤，该化学处理或者是通过对材料结构框架的直接侵袭(导致蚀刻)，或者是通过化学穿入材料的孔中(损坏了其绝缘特性)。

因此需要提供用于移除PET聚合物膜和残留物而同时不会损伤任何下层电介质层、特别是低κ电介质材料或者设备的金属化层的一种清洗溶液。特别需要提供用于移除蚀刻／灰化残留物、光致抗蚀剂和PET聚合物而同时不会损伤下层的多孔低κ电介质层或者金属化层、特别是铜和钨的一种清洗组合物。

改进的溶液必须具有从表面移除聚合物膜和残留物的能力，尽可能对铜金属温和(蚀刻速率＜／min)，可以既不蚀刻又不损伤多孔低κ电介质(由折射率和κ值位移确定)，并且必须与钨和氮化钛相容。

发明内容

本发明的PET聚合物移除组合物是半水性的、具有＞9的碱性pH(稀释于水中的5％溶液)的包含溶剂和胺的组合物，该组合物包含、基本由以下组成或者由以下组成：水、乙二醇、一种或多种二醇醚(glycol ether)溶剂、吗啉代丙胺、腐蚀抑制化合物(其为甲基苯并三唑或甲苯基三唑)，以及任选的一种或多种其他有机极性溶剂、一种或多种金属离子螯合化合物、一种或多种叔胺、作为铝腐蚀抑制剂的一种或多种儿茶酚或烷基取代的儿茶酚、以及一种或多种表面活性剂。本发明的组合物可以用于清洗微电子衬底以特别是从包含TiN硬掩模、多孔低κ电介质膜和铜或钨金属化层的那些微电子衬底移除光致抗蚀剂、蚀刻残留物和PET聚合物。为了实现微电子衬底或设备的清洗，根据本领域众所周知的工序以足以实现这种清洗的时间和温度，采用本发明的组合物接触微电子衬底。

附图说明

在附图中：