CN102051283B - 一种含羟胺的清洗液及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含羟胺的清洗液及其应用，其特征是含有溶剂、水、羟胺、和硫醇苯并噻唑类有机物。硫醇苯并噻唑类有机物其结构通式如下：

Description

一种含羟胺的清洗液及其应用

技术领域

本发明涉及一种含羟胺的清洗液及其应用。

背景技术

在半导体元器件制造过程中，光阻层的涂敷、曝光和成像对元器件的图案制造来说是必要的工艺步骤。在图案化的最后(即在光阻层的涂敷、成像、离子植入和蚀刻之后)进行下一工艺步骤之前，光阻层材料的残留物需彻底除去。在掺杂步骤中离子轰击会硬化光阻层聚合物，因此使得光阻层变得不易溶解从而更难于除去。至今在半导体制造工业中一般使用两步法(干法灰化和湿蚀刻)除去这层光阻层膜。第一步利用干法灰化除去光阻层(PR)的大部分；第二步利用缓蚀剂组合物湿蚀刻/清洗工艺除去且清洗掉剩余的光阻层，其步骤一般为清洗液清洗/漂洗/去离子水漂洗。在这个过程中只能除去残留的聚合物光阻层和无机物，而不能攻击损害金属层如铝层。

在目前的湿法清洗工艺中，用得最多的清洗液是含有羟胺类的清洗液，这类清洗液目前主要是有EKC和ACT两家公司开发，并占有较大的市场份额。其典型的专利有US6110881、US6319885、US5672577、US6030932、US6825156和US5419779等。这类清洗液的主要特征是使用邻苯二酚作为其主要组分之一；而邻苯二酚是有毒物质，在许多国家已经开始限制使用。所以随着环保意识增强，越来越多的公司希望能用不含邻苯二酚的含羟胺溶液去进行光阻层材料的残留物去除，以保证操作人员的健康和较好运营环境。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的上述缺馅。提供一种较为环保的含羟胺的清洗液，该清洗液保持了传统羟胺类清洗液的清洗能力，同时对金属和非金属的腐蚀速率较小。

本发明清洗液含有：

1)溶剂：10～80％；

2)水：10～45％；

3)羟胺：1～40％；

4)硫醇苯并噻唑类有机物：0.1～10％；

本发明中，所述的溶剂可选自亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、醚、酰胺和醇胺中的一种或多种，优选醇胺。其中，所述的亚砜较佳的为二甲基亚砜；所述的砜较佳的为环丁砜；所述的咪唑烷酮较佳的为1，3-二甲基-2-咪唑烷酮；所述的吡咯烷酮较佳的为N-甲基吡咯烷酮；所述的咪唑啉酮较佳的为1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)；所述的酰胺较佳的为二甲基甲酰胺；所述的醚较佳的为丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚。所述的醇胺较佳的为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、2-(二乙氨基)乙醇、乙基二乙醇胺和二甘醇胺。

本发明还进一步包含水。

本发明还进一步包含羟胺。

在本发明中，所述的硫醇苯并噻唑类有机物是指含有以下结构的有机物。

其中：取代基R1，R2，R3，R4可以独立地为氢原子，羟基，硫醇基，羧基、磺酸基、C1-C6的有机取代基。优选R1，R2，R3，R4中有两个或两个以上的取代基为羟基的硫醇苯并噻唑类有机物。

本发明的清洗液由上述成分简单均匀混合即可制得。

本发明的清洗液用于去除光阻层残留物，在用光阻清洗液去除晶圆上刻蚀残余物以后，之后漂洗并干燥即可。

本发明的积极进步效果在于：通过加入硫醇苯并噻唑类有机物，成功地替代了传统羟胺类清洗液中使用的有毒物质邻苯二酚，保留了目前羟胺类清洗液较强的清洗能力，同时对金属和非金属的腐蚀速率较小；对环境较为友善，有利于保证操作人员的健康和较好运营环境。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明。

实施例1～20

表1实施例1～20

为了进一步说明本发明的效果，我们选择了一些实施例，测试了金属铝，非金属等离子体增强的二氧化硅(PETEOS)的腐蚀速率并对三种不同类型晶圆进行了清洗，其结果见表2。

溶液的金属腐蚀速率测试方法：

1)利用Napson四点探针仪测试4*4cm铝空白硅片的电阻初值(Rs1)；

2)将该4*4cm铝空白硅片浸泡在预先已经恒温到设定温度的溶液中60分钟；

3)取出该4*4cm铝空白硅片，漂洗后高纯氮气吹干，再利用Napson四点探针仪测试4*4cm铝空白硅片的电阻值(Rs2)；

4)把上述电阻值和浸泡时间输入到合适的程序可计算出其腐蚀速率。

溶液的非金属腐蚀速率测试方法：

1)利用Nanospec6100测厚仪测试4*4cm PETEOS硅片的厚度(T1)；

2)将该4*4cmPETEOS硅片浸泡在预先已经恒温到设定温度的溶液中60分钟；

3)取出该4*4cmPETEOS硅片，漂洗后高纯氮气吹干，再利用Nanospec6100测厚仪测试4*4cmPETEOS硅片的厚度(T2)；

4)把上述厚度值和浸泡时间输入到合适的程序可计算出其腐蚀速率。

晶圆清洗的方法：

1)将待清洗的晶圆放入预先已经恒温到设定温度的溶液中；

2)按照金属线浸泡20分钟、通道和金属垫浸泡30分钟的原则浸泡晶圆；

3)浸泡时间到后，取出该晶圆，漂洗后高纯氮气吹干；送SEM测试。

表2部分实施例性能测试结果一览

从表2中可以看出：本发明的清洗液组合物对半导体制成中所用的金属(如金属铝)和非金属(如PETEOS)基本不会侵蚀，其腐蚀速率均大部分小于半导体业界通常所要求的2埃每分钟。用该溶液对等离子刻蚀残留物进行清洗发现，其等离子刻蚀残留物均被去除，而且没有腐蚀金属和非金属。说明本发明的清洗液具有较低的金属和非金属的腐蚀速率，同时能对金属线、通道和金属垫三种晶圆进行清洗。

综上，本发明的积极进步效果在于：

1)提供了一种较为环保并保持了传统羟胺类清洗液的清洗能力半导体晶圆清洗液。有利于保证操作人员的健康和较好运营环境；

2)其对金属和非金属的腐蚀速率较小。

Claims (6)

1.一种含羟胺的清洗液，由溶剂，羟胺，硫醇苯并噻唑类有机物组成，且所述溶剂包括水和其它溶剂，其中所述其它溶剂的质量百分比含量为10～80％；所述水的质量百分比含量为10～45％；所述羟胺的质量百分比含量为1～40％；所述硫醇苯并噻唑类有机物的质量百分比含量为0.1～10％，且所述硫醇苯并噻唑类有机物含有如下结构：

所述取代基R1，R2，R3，R4独立地选自氢原子，羟基，硫醇基，羧基和磺酸基中的一种。

2.如权利要求1所述的清洗液，其特征在于，所述其它溶剂选自亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、醚、酰胺和醇胺中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的清洗液，其特征在于，所述的亚砜为二甲基亚砜；所述的砜为环丁砜；所述的咪唑烷酮为1,3-二甲基-2-咪唑烷酮；所述的吡咯烷酮为N-甲基吡咯烷酮；所述的咪唑啉酮为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述的酰胺为二甲基甲酰胺；所述的醚为丙二醇单甲醚和/或二丙二醇单甲醚；所述的醇胺为选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、2-(二乙氨基)乙醇、乙基二乙醇胺和二甘醇胺中的一种或多种。

4.如权利要求2所述的清洗液，其特征在于，所述其它溶剂选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、2-(二乙氨基)乙醇、乙基二乙醇胺和二甘醇胺中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的清洗液，其特征在于，所述取代基R1，R2，R3，R4中有不少于两个的取代基为羟基的硫醇苯并噻唑类有机物。

6.如权利要求1～5任一项所述清洗液用于去除光阻层残留物的应用。