具有改进的硅钝化的半水性光致抗蚀剂或半导体制造残余物剥离和清洁组合物的制作方法
【专利说明】具有改进的硅钝化的半水性光致抗蚀剂或半导体制造残余物 剥离和清洁组合物
[0001 ]本发明要求2014年12月23日提交的具有相同名称的US 62/095,857号申请的优先 权，其通过引用全部并入本文。
技术领域
[0002] 本发明涉及半水性剥离组合物的改进，所述组合物特别用于从硅晶片剥离光致抗 蚀剂、光致抗蚀剂残余物和其他残余物。
【背景技术】
[0003] 在制造半导体和半导体微电路期间，经常需要用聚合物有机薄膜涂覆由其制造半 导体和微电路的衬底，所述聚合物有机薄膜通常称为光致抗蚀剂，例如，在曝光时形成蚀刻 抗蚀剂的物质。这些光致抗蚀剂用于保护所选择的衬底表面区域，而蚀刻剂选择性地攻击 衬底的不受保护的区域。衬底通常是二氧化硅涂覆的硅晶片且也可以在表面上包含金属微 电路，例如铝、铜、钨、钛、钽及金属合金和氮化物。完成蚀刻操作和洗除剩余的蚀刻剂后，必 需从保护表面去除抗蚀剂以允许必不可少的完工作业。期望的是开发改进的剥离和清洁组 合物以从涂覆的无机衬底去除有机的聚合物基质而不腐蚀、溶解或钝化金属电路并且也不 去除硅晶片材料。在将电路的第一层施加到晶片的正面上(其中夹子用于操作晶片)和施加 到晶片的背面上期间，硅晶片可以暴露于光致抗蚀剂剥离和清洁组合物(本文也称为"剥离 剂"或"清洁组合物"或"剥离和清洁组合物"）。通常，硅晶片的暴露部分对于剥离清洁组合 物是钝性的。然而，在一些情况下，暴露的硅可能被光致抗蚀剂剥离剂、特别是高pH剥离剂 腐蚀。这些剥离剂可以包含胺、季碱及其混合物。因此，期望提供改进的剥离剂，其不蚀刻硅 晶片，且反而提供改进的硅钝化。
[0004] 发明简述
[0005] 本发明提供一种合适的剥离和清洁组合物，其中消除或大幅度减少了以上提及的 腐蚀的不利之处或缺点。本发明减少硅晶片的暴露部分(例如背面)的蚀刻。一方面，本发明 提供一种光致抗蚀剂剥离和清洁组合物，其包含水和一种或多种碱性化合物、至少一种腐 蚀抑制剂、和一种或多种抗氧化剂的一种或多种氧化部分(fraction)(本文也称为氧化产 物）。在本发明的另一方面，本发明的一种或多种碱性化合物可以包含一种或多种胺或一种 或多种季铵氢氧化物或其组合。在单独或与本发明的其他方面一起的本发明的组合物中， 一种或多种腐蚀抑制剂可以包含一种或多种抗氧化剂腐蚀抑制剂。单独或与本发明的其他 方面一起的本发明的组合物可以包含一种或多种抗氧化剂的一种或多种氧化产物，其通过 氧化一种或多种抗氧化剂腐蚀抑制剂而形成。在单独或与本发明的其他方面一起的本发明 的方面中，所述一种或多种抗氧化剂的一种或多种氧化产物通过向所述组合物添加含氧气 体、过氧化物或硝酸盐或通过将含氧气体鼓泡通过所述组合物而原位形成。在本发明的另 一方面，单独或与其他方面一起的所述组合物包含选自儿茶酚、叔丁基邻苯二酚、间苯二 酚、连苯三酚、没食子酸、没食子酸的酯和抗坏血酸的一种或多种抗氧化剂腐蚀抑制剂，或 可以选自没食子酸和儿茶酚。在本发明的另一方面，单独或与其他方面一起的所述组合物 包含或进一步包含一种或多种钝化腐蚀抑制剂。在本发明的另一方面，单独或与其他方面 一起的本发明所述组合物中的一种或多种碱性化合物选自包含以下的组:一种或多种胺或 者一种或多种季铵氢氧化物或者一种或多种胺或一种或多种季铵氢氧化物的混合物。在本 发明的另一方面，单独或与本发明其他方面中任一一起的本发明组合物可以具有一种或多 种钝化腐蚀抑制剂，其可以选自三唑和pH为约4到约7的弱酸，或可以选自邻氨基苯甲酸、苯 甲酸、间苯二酸、马来酸、富马酸、D，L-苹果酸、丙二酸、酞酸、马来酸酐、酞酸酐、苯并三唑 (BZT)、羧基苯并三唑、二乙基羟胺、其乳酸和柠檬酸盐、连苯三酚、果糖、硫代硫酸铵、甘氨 酸、乳酸、四甲基胍、亚氨基二乙酸、和二甲基乙酰乙酰胺、三羟基苯、二羟基苯和水杨基羟 肟酸。
[0006] 在本发明的另一方面，单独或与本发明任何其他方面一起的本发明组合物可以具 有选自下组的一种或多种胺:己胺、5-氨基-2-甲基戊烷、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、二丙胺、二 异丙胺、二丁胺、二异丁胺、二正丁胺、二叔丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、 二癸胺、戊基甲胺、甲基异戊胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、二甲基乙胺、甲基二乙胺、甲基二 丙胺、N-亚乙基甲胺、N-亚乙基乙胺、N-亚乙基丙胺、N-亚乙基丁胺、烷醇胺、乙醇胺、N-甲基 乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-丙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、二乙醇胺、1-氨基-2-丙醇、N-甲基异 丙醇胺、N-乙基异丙醇胺、N-丙基异丙醇胺、2-氨基丙-1-醇、N-甲基-2-氨基丙-1-醇、N-乙 基-2-氨基丙-1-醇、1-氨基丙-3-醇、N-甲基-1-氨基丙-3-醇、N-乙基-1-氨基丙-3-醇、1-氨 基丁-2-醇、N-甲基-1-氨基丁-2-醇、N-乙基-1-氨基丁-2-醇、2-氨基丁-1-醇、N-甲基-2-氨 基丁-1-醇、N-乙基-2-氨基丁-1-醇、N-羟基-甲基乙醇胺、N-羟甲基乙二胺、N，N'_双(羟甲 基）乙二胺、N-羟甲基丙醇胺、乙二胺、丙二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、1，3_二氨基丁 烷、2,3_二氨基丁烷、戊二胺、2,4_二氨基戊烷、己二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚 甲基二胺、N-甲基乙二胺、N，N-二甲基乙二胺、三甲基乙二胺、N-乙基乙二胺、N，N-二乙基乙 二胺、三乙基乙二胺、1，2,3_三氨基丙烷、肼、三（2-氨乙基）胺、四（氨甲基）甲烷、二亚乙基 三胺、三亚乙基四胺、四乙基戊胺、七亚乙基八胺、九亚乙基十胺、二氮杂双环十一碳烯、羟 胺、N-甲基羟胺、N-乙基羟胺和N，N-二乙基羟胺吗啉，或选自具有1到5个碳原子的伯、仲和 叔烷醇胺。
[0007] 在本发明的另一方面，单独或与本发明任何其他方面一起的本发明组合物可以具 有一种或多种选自以下的烷醇胺作为所述碱性化合物:N-甲基乙醇胺(NMEA)、单乙醇胺 (MEA)、二乙醇胺、单-、二-和二异丙醇胺、2_(2_氨基乙氨基）乙醇、2_(2_氨基乙氧基）乙醇、 三乙醇胺，或所述一种或多种碱性化合物可以选自吗啉、环己胺、哌啶烷基胺(烷基具有1到 5个碳）、和亚烷基二胺(具有1到5个碳)或其混合物，或所述一种或多种碱可以是选自烷醇 胺和羟胺、或烷醇胺和羟胺的混合物的一种或多种胺。
[0008] 在本发明的另一方面，单独或与本发明其他方面一起的本发明组合物可以包含一 种或多种选自具有式[N-RifcfcRd+OIT的化合物的季铵氢氧化物，其中和R4各自独 立地是烷基、羟烷基及其组合，其中所述烷基是具有1到20个碳原子的直链或支链烃基和其 中所述羟烷基是具有1到20个碳原子的直链或支链的含羟基的烃基，或选自四甲基氢氧化 铵(TMAH)、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵(TBAH)、四丙基氢氧化铵、三甲基乙基氢氧化 铵、（2-羟乙基)三甲基氢氧化铵、（2-羟乙基)三乙基氢氧化铵、（2-羟乙基）三丙基氢氧化 铵、（1-羟丙基)三甲基氢氧化铵、乙基三甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵和苄基三甲 基氢氧化铵。
[0009] 在本发明的另一方面，单独或与本发明任何其他方面一起的本发明组合物可以具 有5-50wt%、或5-30wt%、或 10-40wt%、或 10-30wt%、或 15-25wt% 的所述水。单独或与本 发明任何其他方面一起的本发明组合物可以具有按重量计35-94.5wt %、或30-80wt %、或 45-9(^丨％、或55-85￥丨％、或50-8(^丨％、或70-85%的所述一种或多种碱性化合物。单独或 与本发明其他方面一起的本发明组合物可以具有〇. 1 -15wt %或0.5-1 Owt %或0.5-7wt %或 0.5-5wt%的所述一种或多种腐蚀抑制剂。单独或与本发明任何其他方面一起的本发明组 合物可以具有0.001-5￥七％、或0.001-3￥七％、或0.002-0.5￥七％、或0.003-0.8￥七％、或 0?003-0?3wt %、或0?004-0?2wt %、或0?005-0?lwt %、或0?007-0?lwt %、或0?01-5wt %、或 0.01-3wt%、S0.02-0.5wt%、S0.03-0.8wt%、S0.03-0.3wt%、S0.04-0.2wt%、S 0.05-0. lwt %的所述一种或多种抗氧化剂的一种或多种氧化产物。
[0010] 在本发明的另一方面中，单独或与任何其他方面一起的本发明组合物可以具有按 重量计约〇. 1-10 %、或约〇. 5-3%、或约0.5-5%、或约0.5-2.5%的一种或多种钝化腐蚀抑 制剂和按重量计约0.1-10%、或约0.5-5%、或约0.5-2.5%的一种或多种抗氧化剂腐蚀抑 制剂。单独或与其他方面一起的本发明组合物还可以包含一种或多种钝化腐蚀抑制剂。
[0011] 在单独或与其他方面一起的本发明其他方面中，提供了一种光致抗蚀剂或半导体 制造残余物剥离和清洁