[發明專利]用于銅CMP后清洗磨料顆粒的清洗液及清洗方法

有效

• 申請號: 201911116905.4
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110813891B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 檀柏梅;楊柳;殷達;何彥剛;王如;孫曉琴;張師浩
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B08B3/08
• 分類號: B08B3/08;C11D1/02;C11D1/66;C11D3/00;C11D3/04
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明為一種用于銅CMP后清洗磨料顆粒的清洗液及清洗方法。該清洗液的組成包括活性劑、螯合劑、pH調節劑和去離子水；所述各組成所占清洗液的質量百分比為：活性劑0.01?0.5％，螯合劑0.01?0.05％，余量為去離子水；清洗液的pH值為9?12；所述活性劑為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑，二者質量比為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑＝1：1?3；所述的陰離子表面活性劑具體為ADS；所述的非離子表面活性劑具體為AEO。本發明為實現銅CMP后復合活性劑的刷片機的高效率清洗、低成本清洗奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于CMP清洗液及使用方法，尤其涉及一種去除硅溶膠磨料顆粒的復合清洗液及其清洗方法。

背景技術

隨著半導體集成電路的不斷發展，集成電路的最小線寬不斷縮小，對表面缺陷的要求也越來越高，清洗難度相應增大，清洗工藝在芯片生成過程中的地位越來越重要。化學機械拋光(CMP)技術是目前應用最廣泛的全局平坦化技術。拋光后表面的潔凈度及表面狀態對于制造高質量的半導體器件至關重要。CMP后迅速吸附拋光液中的磨料SiO₂顆粒，單個SiO₂顆粒沾污的掃描電子顯微鏡(SEM)測試圖像與馬蜂窩極像。由于SiO₂顆粒吸附在銅線條表面，在光刻和離子注入時容易形成“釘子”孔洞，造成器件短路、斷路，甚至影響器件性能甚至導致器件失效，從而降低了半導體器件的品質及優品率。因此CMP后清洗對吸附和鑲嵌在晶圓表面磨料顆粒的清洗效果是關系到半導體集成電路性能的關鍵因素，在集成電路飛速發展的同時，清洗技術的研究也越來越受到重視。

半導體集成電路進入28nm以后，由于阻擋層厚度要求小于2nm，阻擋層材料一般采用鈷(Co)或釕(Ru)等新型材料。鈷或釕在酸性環境中易汽化，且產物有毒，污染環境，并且酸性清洗劑易造成界面腐蝕。堿性清洗劑可以很好地解決這些問題，因此堿性清洗劑的研究具有重要意義。目前國際上常用的堿性清洗劑主要有氫氧化銨(NH₄OH)體系和四甲基氫氧化銨(TMAH)體系等，NH₄OH會嚴重腐蝕銅表面，TMAH容易分解并且蒸發到環境中，此外，TMAH有毒，會帶來一系列健康問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足，提供一種銅CMP后清洗硅溶膠磨料顆粒的配方和方法。該清洗液采用大分子非離子表面活性劑和小分子陰離子表面活性劑復合的形式，非離子表面活性劑能夠有效降低清洗液的表面張力；陰離子表面活性劑對吸附顆粒實現包裹后會與帶負電的銅表面產生斥力，不容易發生顆粒的二次沉積，可以有效提高去除硅溶膠顆粒并降低表面粗糙度。

本發明為實現上述目的，采用以下技術方案：

一種用于銅CMP后清洗磨料顆粒的清洗液，該清洗液的組成包括活性劑、螯合劑、pH調節劑和去離子水；所述各組成所占清洗液的質量百分比為：活性劑0.01-0.5％，螯合劑0.01-0.05％，余量為去離子水；清洗液的pH值為9-12；

所述活性劑為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑，二者質量比為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑＝1：1-3；

所述螯合劑為FA/OII型螯合劑；所述的pH調節劑為無機堿溶液，濃度為1-10g/L；

所述的無機堿為氫氧化鉀KOH或氫氧化銫CsOH。

所述的陰離子表面活性劑具體為十二烷基硫酸銨(ADS)；所述的非離子表面活性劑具體為脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)。

所述的用于銅CMP后清洗磨料顆粒的清洗液的制備方法，包括以下步驟：

按照所述的配比，攪拌下，將螯合劑和活性劑加入到去離子水中，混合后，再加入pH調節劑，繼續攪拌，當pH值達到9-12，即得所述的清洗液。

所述的用于銅CMP后清洗磨料顆粒的清洗液的使用方法，包括以下步驟：