[發明專利]化學機械平面化（CMP）后清潔

在審

• 申請號: 201910560818.1
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110643434A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: D·C·塔姆博利
• 申請（專利權）人: 弗薩姆材料美國有限責任公司
• 主分類號: C11D1/14
• 分類號: C11D1/14;C11D1/66;C11D3/04;C11D3/20;C11D3/37;C11D7/26;H01L21/02;H01L21/306
• 代理公司: 11256 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 吳亦華;徐志明

本發明提供了制劑，其對由于晶片表面與化學機械平面化(CMP)漿料的相互作用而導致的表面上的無機顆粒、有機殘留物、化學殘留物、反應產物，以及在CMP之后留在半導體器件上的、表面上的升高水平的不期望金屬提供高清潔效果。該CMP后清潔制劑包含一種或多種有機酸、一種或多種聚合物和氟化合物，其中pH<7，及任選地，具有兩個磺酸基的表面活性劑。

相關專利申請的交叉引用

本專利申請要求2018年6月26日提交的美國臨時專利申請序列No.62/690,108的權益。

背景技術

在涉及制造半導體器件的步驟中，需要在各個步驟進行清潔以除去有機/無機殘留物。在半導體制造加工中期望的改善殘留物去除的清潔包括：CMP(化學機械平面化)后清潔、光致抗蝕劑灰分殘留物去除、光致抗蝕劑去除、后端封裝中的各種應用，如預探針晶片清潔(pre-probe wafer cleaning)、切割、研磨等。

在通過化學機械平面化(CMP)工藝形成的各種結構的CMP后清潔中，存在對改進的清潔的特別需要。CMP工藝涉及通過將晶片壓在拋光墊及提供用于材料去除的研磨效果的CMP漿料上而拋光沉積在晶片上的一層或多層膜，并提供平面性。

在CMP步驟之后，晶片表面含有大量缺陷，它們如果不從表面清除，則會作為最終產品產生有缺陷的芯片。CMP工藝之后的典型缺陷是由于晶片表面與CMP漿料的相互作用而導致的表面上的無機顆粒、有機殘留物、化學殘留物、反應產物以及在表面上的升高水平的不期望金屬。晶片在拋光步驟之后進行清潔，最常見的是使用刷子擦洗過程。在該過程中，將清潔化學品分配在晶片上以清潔晶片。在進行干燥過程之前，還用去離子(DI)水沖洗晶片。

在本申請的領域中已經完成的在先工作包括：JP 11-181494；美國專利No.6,440,856；美國專利No.7,497,966 B2；美國專利No.7,427,362 B2；美國專利No.7,163,644 B2；PCT/US2007/061588；美國專利No.7,396,806；美國專利No.6,730,644；美國專利No.7,084,097；美國專利No.6,147,002；US 2003/0129078；和US 2005/0067164。

隨著技術的進步，對于半導體晶片的產量而言至關重要的缺陷尺寸和數量閾值變得更小，從而增加了對CMP后清潔劑的性能要求。包含鎢互連的先進半導體器件由于導致電性能降低的金屬殘留物而具有特別的挑戰性。金屬殘留物的根本原因經常是在拋光漿料中使用的鐵化合物和在拋光步驟中從鈦基阻擋層除去的鈦化合物的沉淀。因此，對于清潔制劑而言至關重要的是除去這些金屬殘留物，以為半導體器件提供期望的電性能。發現本發明的制劑或組合物(制劑和組合物是可互換的)非常有效地除去上述CMP拋光工藝遺留的殘留物。

發明內容

本文描述的是CMP后清潔組合物、用于CMP后處理的方法和系統。

在一個方面，本發明提供一種清潔組合物，其包含：水；至少一種有機酸或其鹽，氟化合物，聚合物添加劑，和任選地，表面活性劑，腐蝕抑制劑，消泡劑，生物防腐劑，pH調節劑。

聚合物添加劑可選自陰離子、陽離子和非離子聚合物或共聚物。聚合物添加劑可選自，但不限于丙烯酸-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)、羧甲基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚(1-乙烯基吡咯烷酮-共-甲基丙烯酸2-二甲基氨基乙基酯)、聚(4-苯乙烯磺酸鈉)、聚(環氧乙烷)、聚(4-苯乙烯磺酸)、聚丙烯酰胺、聚(丙烯酰胺/丙烯酸)共聚物及其組合，及其鹽

在優選的實施方式中，制劑包含陰離子聚合物。優選的陰離子聚合物是丙烯酸-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物。

另一種優選的聚合物/共聚物是包含環氧乙烷(EO)基團的非離子聚合物。