JP2005529487A - 酸化剤および有機溶媒を含有するマイクロエレクトロニクス洗浄組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロエレクトロニクス基板の洗浄方法および洗浄用組成物に関し、特に、二酸化珪素、高感度低κまたは高κの誘電体、および銅金属被覆が特色である、マイクロエレクトロニクス基板、並びに、AlまたはAl(Cu)金属被覆の基板との適合性を改良した、それらの洗浄に有用な洗浄組成物に関する。本発明はまた、フォトレジストのストリッピング、および、有機、有機金属および無機化合物生成プラズマ工程由来の残渣の洗浄、および化学的機械的研磨(CMP)などの平坦化工程由来の残渣の洗浄等のための、および平坦化スラリー残渣中の添加物として使用される、かかる洗浄組成物の使用に関する。
マイクロエレクトロニクス分野で製造ラインの下流または後端の洗浄剤として使用するための、多数のフォトレジストストリッパーおよび残渣除去剤が提唱されてきた。これらの製造工程では、フォトレジストの薄膜をウエーハー基板に堆積させ、回路設計を薄膜上で画像化する。焼付けに続き、非重合レジストをフォトレジスト現像剤で除去する。次いで、生じる画像を、反応性プラズマエッチングガスまたは化学腐食液により、一般的に誘電性または金属である下層の材料に転写する。エッチングガスまたは化学腐食液は、基板のフォトレジスト非保護領域を選択的に攻撃する。
それ故、後端洗浄操作に好適な、マイクロエレクトロニクス洗浄組成物が要望されている。そのような組成物は、有効な洗浄剤であり、かつフォトレジストのストリッピングに適用可能なものであり、また、プラズマ工程で生成された有機、有機金属および無機化合物に由来する残渣の洗浄、およびCMPなどの平坦化工程由来の残渣の洗浄に適用可能なものであり、そして、平坦化スラリー/液体中の添加物として有用であり、さらに、銅金属被覆を利用する高度な相互接続材料、あるいは、多孔性または非多孔性の低κ(即ち、κ値が3またはそれ以下である)または高κ(即ち、κ値が20またはそれ以上である)の誘電体に使用できるものであるとともに、在来の素子、例えば、二酸化珪素、低κまたは高κ誘電体を含有する、アルミニウムまたはアルミニウム(銅)金属被覆を有するものの洗浄にも有用なものである。本発明は、そのようなあらゆる素子の洗浄にも有効な洗浄剤である、酸化剤を含有する洗浄組成物に関する。
本発明の新規後端洗浄組成物は、1またはそれ以上の任意の酸化剤、および、極性有機溶媒を含む。洗浄組成物は、高度に水性、半水性または有機溶媒ベースの製剤に製剤できる。洗浄組成物は、単独で、他の溶媒のみと共に使用でき、または塩基および酸と組み合わせることができる。本発明の洗浄組成物は、幅広いpHと温度の工程/操作条件で使用でき、フォトレジスト、プラズマエッチング/灰化後の残渣、犠牲的光吸収材料、および抗反射性被覆(ARC)を効果的に除去するのに使用できる。加えて、清浄化が極めて困難な試料、例えば、高度に架橋したまたは固まったフォトレジストおよびチタン含有構造(例えば、チタン、酸化チタンおよび窒化チタン)またはタンタル類(例えば、タンタル、酸化タンタルおよび窒化タンタル)を、本発明の洗浄組成物により容易に清浄化できることが分かってきた。
W−[CR1R2]n−Y
のものである。式中、R1およびR2は、各々独立して、H、アルキル、好ましくは炭素数1ないし6のアルキル、アリール、好ましくは炭素数3ないし14のアリール、OR3およびSO2R4から選択され;nは、2ないし6、好ましくは2または3の数であり;WおよびYは、各々独立して、OR3およびSO2R4から選択され;そして、R3およびR4は、各々独立して、H、アルキル、好ましくは炭素数1ないし6のアルキル、およびアリール、好ましくは炭素数3ないし14のアリールから選択される。そのような腐食阻害性共溶媒の例には、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールおよびグリセロールなどが挙げられる。洗浄組成物に必要な極性有機溶媒成分が上記式内の飽和アルコールではないならば、そのような飽和アルコールは、共溶媒として存在し得る。共溶媒は、組成物中、0ないし約80重量%、好ましくは約1ないし約50重量%、最も好ましくは約1ないし30重量%の量で存在し得る。
場合により:他の金属腐食阻害剤、例えばベンゾトリアゾールを、0ないし約5重量%、好ましくは、約0.1ないし2重量%の量で用い得る。
下表中で用いる略号は以下の通りである。
HEP=1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン
TMAH=テトラメチルアンモニウムヒドロキシド
TMAF=フッ化テトラメチルアンモニウム
ACA=アセトアニリド
CyDTA=トランス−1,2−シクロヘキサンジアミンテトラ酢酸
TEOS=テトラエチルオルト珪酸塩
DMPD=ジメチルピペリドン
SFL=スルホラン
TMAS=テトラメチルアンモニウム珪酸塩
EG=エチレングリコール
CAT=カテコール
EHDP=エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸塩
EDTMP=エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)
1N HCl=1規定塩酸
NH4OH=水酸化アンモニウム
CH=水酸化コリン
水=成分の水性溶液由来の水を超える、付加的水
XM−188=SFL(300)、水(75)、25%TMAH(25)、CyDTA(2.3)
XM−188A=SFL(150)、水(60)、25%TMAH(17.5)、EDTMP(1.8)
XM−191=SFL(150)、水(60)、25%TMAH(17.5)、EDTMP(1.8)、EG(30)
ウエーハー片のフィルム厚を、ルドルフ干渉計を用いて測定した。各ウエーハー片(シリコンウエーハー上にILD材料を沈着させてある)を、計画した洗浄組成物中に指定した温度で30分間浸積し、続いて脱イオン水で洗い、さらに窒素気流中で乾燥した。該処理に引き続いて厚みを再測定し、それから、当該指定処理により生じたフィルム厚の変化に基づいてエッチング率を計算した。
アルミニウムフォイルの約13×50mmの小片を用いた。フォイル片の厚みを測定した。フォイル片を2−プロパノール、蒸留水およびアセトンで洗浄した後、フォイル片を乾燥用オーブン中で乾燥した。これらの洗浄し、乾燥したフォイル片を、次いで、予熱した本発明の洗浄組成物が入ったゆるく蓋をした瓶中に入れ、2ないし4時間、指示温度の真空オーブン中に置いた。処理後、これらの洗浄したフォイルをオーブンおよび瓶から取り出し、大量の蒸留水で洗い、乾燥用オーブン中で約1時間乾燥し、次いで室温まで放冷し、それから重量損失または重量変化に基づいてエッチング率を測定した。
Claims (36)
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するための洗浄組成物であって:
酸化剤;および
アミド、スルホン、スルホレン、セレノンおよび飽和アルコールからなる群から選択される極性有機溶媒;
を含み、
場合により、以下の成分:
酸;
アルカリ塩基;
腐食阻害性共溶媒;
キレート化または金属錯体化剤;
酸化剤安定化剤;
腐食阻害剤;
金属腐食阻害剤;
フッ化化合物;
界面活性剤;および
水;
の1またはそれ以上を含むこともある、洗浄組成物。 - 極性有機溶媒が、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン(HEP)、ジメチルピペリドン(DMPD)、N−メチルピロリジノン(NMP)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DMF)、スルホラン、3−メチルスルホラン、n−プロピルスルホン、n−ブチルスルホン、メチルスルホン、スルホレン、3−メチルスルホレン、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロールおよびヘキサフルオロイソプロパノールからなる群から選択される、請求項1に記載の洗浄組成物。
- 酸化剤が過酸化水素である、請求項1に記載の洗浄組成物。
- 酸化剤が過酸化水素である、請求項2に記載の洗浄組成物。
- 組成物が、組成物中に存在する水酸化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドおよび水酸化コリンから選択されるアルカリ塩基も含む、請求項4に記載の洗浄組成物。
- 極性有機溶媒がスルホランであり、酸化剤が過酸化水素である、請求項1に記載の洗浄組成物。
- 組成物が、金属キレート化剤として、組成物中に存在するトランス−1,2−シクロヘキサンジアミンテトラ酢酸も含む、請求項6に記載の洗浄組成物。
- 組成物が、組成物中に存在するエチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)も含む、請求項6に記載の洗浄組成物。
- 酸化剤が過酸化水素であり、極性有機溶媒が1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノンである、請求項1に記載の洗浄組成物。
- 組成物が、組成物中に存在する金属キレート化剤としてのトランス−1,2−シクロヘキサンジアミンテトラ酢酸およびアルカリ塩基としてのテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドも含む、請求項9に記載の洗浄組成物。
- 組成物が、組成物中に存在する金属キレート化剤としてのトランス−1,2−シクロヘキサンジアミンテトラ酢酸およびアルカリ塩基としての水酸化アンモニウムも含む、請求項6に記載の洗浄組成物。
- スルホラン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トランス−1,2−シクロヘキサンジアミンテトラ酢酸、過酸化水素および水を含む、請求項1に記載の洗浄組成物。
- スルホラン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、過酸化水素および水を含む、請求項1に記載の洗浄組成物。
- スルホラン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、エチレングリコール、過酸化水素および水を含む、請求項1に記載の洗浄組成物。
- ジメチルピペリドン、トランス−1,2−シクロヘキサンジアミンテトラ酢酸、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、過酸化水素および水を含む、請求項1に記載の洗浄組成物。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項1の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項2の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項3の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項4の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項5の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項6の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項7の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項8の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項9の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項10の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項11の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項12の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項13の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項14の組成物を含む、方法。
- マイクロエレクトロニクス基板からフォトレジストまたは残渣を洗浄する方法であって、該基板からフォトレジストおよび残渣を洗浄するのに十分な時間、該基板を洗浄組成物と接触させることを含み、洗浄組成物が請求項15の組成物を含む、方法。
- 洗浄されるマイクロエレクトロニクス構造が、銅金属被覆、並びに二酸化珪素、低κ誘電体および高κ誘電体からなる群から選択される誘電体の存在を特徴とする、請求項25に記載の方法。
- 洗浄されるマイクロエレクトロニクス構造が、アルミニウム金属被覆、並びに二酸化珪素、低κ誘電体および高κ誘電体からなる群から選択される誘電体の存在を特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 洗浄されるマイクロエレクトロニクス構造が、銅金属被覆、並びに二酸化珪素、低κ誘電体および高κ誘電体からなる群から選択される誘電体の存在を特徴とする、請求項27に記載の方法。
- 洗浄されるマイクロエレクトロニクス構造が、銅金属被覆、並びに二酸化珪素、低κ誘電体および高κ誘電体からなる群から選択される誘電体の存在を特徴とする、請求項28に記載の方法。
- 洗浄されるマイクロエレクトロニクス構造が、銅金属被覆、並びに二酸化珪素、低κ誘電体および高κ誘電体からなる群から選択される誘電体の存在を特徴とする、請求項29に記載の方法。
- 洗浄されるマイクロエレクトロニクス構造が、銅金属被覆、並びに二酸化珪素、低κ誘電体および高κ誘電体からなる群から選択される誘電体の存在を特徴とする、請求項30に記載の方法。
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