Una composición de limpieza no acuosa para limpiar una sustancia fotorresistente,

residuos posteriores al grabado y la calcinación plasmáticos, materiales absorbentes de luz sacrificiales o revestimientos antirreflectantes de sustratos microelectrónicas, comprendiendo dicha composición de limpieza: de aproximadamente 70% en peso a aproximadamente 95% en peso de un disolvente orgánico polar, de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 15% en peso de una amina orgánica hidroxilada, una cantidad inhibidora de la corrosión del inhibidor de la corrosión fructosa y opcionalmente uno o más de los siguientes componentes:

un codisolvente orgánico que contiene hidroxilo;

un agente quelante o complejante de metales;

otro agente inhibidor de la corrosión de metales; y

un tensioactivo;

en la que los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición de limpieza

Composiciones de limpieza no acuosas para microelectrónica que contienen fructosa.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a métodos y composiciones de limpieza no acuosas para limpiar sustratos microelectrónicos, y particularmente a tales composiciones de limpieza útiles con y que tienen compatibilidad mejorada con sustratos microelectrónicos caracterizados por metalización con cobre. La invención también se refiere al uso de tales composiciones de limpieza para separar sustancias fotorresistentes y limpiar residuos de compuestos orgánicos, organometálicos e inorgánicos generados en procedimientos plasmáticos.

Antecedentes de la invención

Se han propuesto muchos separadores de sustancias fotorresistentes y eliminadores de residuos para el uso en el campo de la microelectrónica como parte aguas abajo o final de los limpiadores de la cadena de fabricación. En el procedimiento de fabricación, una película delgada de sustancia fotorresistente se deposita sobre un sustrato de microplaqueta, y a continuación un diseño de circuito se dibuja sobre la película delgada. Después del horneo, el protector no polimerizado se retira con un revelador fotorresistente. La imagen resultante se transfiere a continuación al material subyacente, que generalmente es un material dieléctrico o un metal, por medio de gases de grabado plasmatico reactivo o soluciones químicas grabadoras. Los gases de grabado o las soluciones químicas grabadoras atacan selectivamente el área del sustrato no protegida por sustancia fotorresistente.

Adicionalmente, después de la terminación de la etapa de grabado, la pantalla protectora debe retirarse del área protegida de la microplaqueta de modo que pueda tener lugar la operación de acabado final. Esto puede lograrse en una etapa de calcinación plasmática mediante el uso de gases de calcinación plasmática o separadores químicos en húmedo adecuados. Encontrar una composición de limpieza adecuada para la retirada de este material de pantalla protectora sin afectar adversamente, p. ej., corroer, disolver o deslustrar, el sistema de circuitos metálico también ha resultado problemático.

A medida que los niveles de integración de la fabricación de dispositivos microelectrónicos se han incrementado y diseñado, las dimensiones de los dispositivos microelectrónicos han disminuido hacia el tamaño de átomos, y el calor formado a medida que la corriente pasa a través de los circuitos se ha convertido en un problema serio. Se ha hecho cada vez más común en la técnica emplear metalizaciones de cobre como el material conductor, en lugar de aluminio, puesto que el cobre es más beneficioso para reducir la formación de calor. Estos materiales microelectrónicos que contienen cobre han presentado retos adicionales para encontrar composiciones limpiadoras aceptables. Muchas composiciones de tecnología de procesos que se han desarrollado previamente para dispositivos semiconductores "tradicionales" o "convencionales" que contienen estructuras de Al/SiO₂ o Al(Cu)/SiO₂ no pueden emplearse con estructuras metalizadas con cobre. Por ejemplo, las composiciones separadoras o eliminadoras de residuos basadas en hidroxilamina se usan satisfactoriamente para dispositivos de limpieza con metalizaciones de Al, pero son inadecuadas en la práctica para aquellos con metalizaciones de cobre. De forma similar, muchas composiciones para dispositivos metalizados con cobre no son adecuadas para dispositivos metalizados con Al a no ser que se realicen ajustes significativos en las composiciones.

La retirada de estos residuos de grabado y/o calcinación después del procedimiento plasmático de grabado y/o calcinación para tales estructuras microelectrónicas metalizadas con cobre y aluminio ha resultado problemática, particularmente para sustratos metalizados con cobre. El fallo para retirar o neutralizar completamente estos residuos puede dar como resultado la absorción de humedad y la formación de materiales no deseables que pueden provocar corrosión en las estructuras metálicas. Los materiales del sistema de circuitos son corroídos por los materiales no deseables y producen discontinuidades en los cables del sistema de circuitos e incrementos no deseables en la resistencia eléctrica.

Hasta ahora, los separadores de sustancias fotorresistentes han contenido a menudo aminas, ya que generalmente muestran un comportamiento de limpieza superior para atacar a una sustancia fotorresistente endurecida y en la capacidad para separar tal sustancia fotorresistente endurecida de la superficie de los sustratos microelectrónicos. Sin embargo, el cobre generalmente también es intensamente atacado por las aminas y puede producirse una corrosión del metal significativa si se utiliza tal separador de sustancias fotorresistentes convencional sin modificación. Por lo tanto, es muy deseable proporcionar un separador o limpiador de sustancias fotorresistentes compatible con cobre para usar en la industria microelectrónica, particularmente para materiales metalizados con cobre. También es muy deseable proporcionar un separador o limpiador de sustancias fotorresistentes compatible con cobre para usar en la industria microelectrónica, particularmente para materiales metalizados con cobre, que también sea compatible con materiales metalizados con aluminio. Puesto que el mismo cambio en la tecnología de metalización con aluminio a cobre se está observando en el desarrollo de pantallas planas, también es deseable proporcionar un separador/limpiador que pueda usarse para producir tales pantallas planas.

Breve compendio de la invención

Las composiciones separadoras y limpiadoras de sustancias fotorresistentes finales de esta invención se proporcionan mediante composiciones no acuosas que son esencialmente no corrosivas para el cobre así como el aluminio y que comprenden un disolvente orgánico polar, una amina hidroxilada y, como un inhibidor de la corrosión, fructosa. Las composiciones de esta invención también pueden contener un número de otros componentes opcionales. Las composiciones de limpieza de esta invención pueden usarse a lo largo de una amplia gama de condiciones de procesamiento/funcionamiento de pH y temperatura, y pueden usarse para retirar eficazmente sustancias fotorresistentes, residuos posteriores al grabado/la calcinación plasmáticos, materiales absorbentes de luz sacrificiales y revestimientos antirreflectantes (ARC, por sus siglas en inglés). Adicionalmente, se ha descubierto que muestras muy difíciles de limpiar, tales como sustancias fotorresistentes altamente reticuladas o endurecidas y estructuras que contienen titanio (tales como titanio, óxido de titanio y nitruro de titanio) o tántalos (tales como tántalo, óxido de tántalo y nitruro de tántalo), pueden limpiarse fácilmente con las composiciones de limpieza de esta invención.

Las composiciones separadoras/limpiadoras de dispositivos microelectrónicos no acuosas, esencialmente no corrosivas, de esta invención comprenden de aproximadamente 70% a aproximadamente 95% del disolvente orgánico polar, de aproximadamente 1% a aproximadamente 15% de la amina orgánica hidroxilada y una cantidad inhibidora de la corrosión del inhibidor de la corrosión fructosa, generalmente de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 15% de la fructosa. Los porcentajes en peso proporcionados en esta memoria descriptiva se basan en el peso total de la composición de limpieza.

Las composiciones de separación/limpieza no acuosas, esencialmente no corrosivas, de esta invención también pueden contener opcionalmente otros componentes compatibles, incluyendo, pero no limitados a, componentes tales como agentes quelantes, codisolventes orgánicos que contienen hidroxilo, agentes estabilizantes y quelantes o complejantes de metales, otros inhibidores de la corrosión de metales, y tensioactivos.

Descripción detallada de la invención y realizaciones preferidas

Las composiciones separadoras y limpiadoras de sustancias fotorresistentes finales de esta invención se proporcionan mediante composiciones no acuosas que son esencialmente no corrosivas para el cobre así como el aluminio y que comprenden un disolvente orgánico polar, una amina orgánica hidroxilada y, como un inhibidor de la corrosión, fructosa. Las composiciones de esta invención también pueden contener un número de otros componentes opcionales.

Las composiciones de limpieza de esta invención pueden usarse a lo largo de una amplia gama de condiciones de procesamiento/funcionamiento de pH y temperatura, y pueden usarse para retirar eficazmente sustancias fotorresistentes, residuos posteriores al grabado/la calcinación...

1. Una composición de limpieza no acuosa para limpiar una sustancia fotorresistente, residuos posteriores al grabado y la calcinación plasmáticos, materiales absorbentes de luz sacrificiales o revestimientos antirreflectantes de sustratos microelectrónicas, comprendiendo dicha composición de limpieza: de aproximadamente 70% en peso a aproximadamente 95% en peso de un disolvente orgánico polar, de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 15% en peso de una amina orgánica hidroxilada, una cantidad inhibidora de la corrosión del inhibidor de la corrosión fructosa y opcionalmente uno o más de los siguientes componentes:

un codisolvente orgánico que contiene hidroxilo;

un agente quelante o complejante de metales;

otro agente inhibidor de la corrosión de metales; y

un tensioactivo;

en la que los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición de limpieza.

2. La composición de limpieza de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la fructosa está presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 15% en peso de la fructosa, basado en el peso total de la composición.

3. La composición de limpieza de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el disolvente orgánico polar se selecciona del grupo que consiste en: sulfolano, 3-metilsulfolano, n-propilsulfona, dimetilsulfóxido, metilsulfona, n-butilsulfona, sulfoleno, 3-metilsulfolano, 1-(2-hidroxietil)-2-pirrolidona (HEP), dimetilpiperidona, N-metil-2-pirrolidona, dimetilacetamida y dimetilformamida y sus mezclas.

4. La composición de limpieza de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la amina hidroxilada se selecciona del grupo que consiste en hidroxilamina y alcanolaminas.

5. La composición de limpieza de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la amina orgánica hidroxilada se selecciona del grupo que consiste en hidroxilamina, monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, 2-aminoetanol, 1-amino-2-propanol, 1-amino-3-propanol, 2-(2-aminoetoxi)etanol, dietanolamina, 2-(2-aminoetilamino)etanol y 2-(2-aminoetilamino)etilamina y sus mezclas.

6. Una composición de limpieza de acuerdo con las reivindicaciones 3-5, en la que un codisolvente orgánico que contiene hidroxilo está presente y se selecciona del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, éteres mono- y di-alquílicos de dietilenglicol, etanol, propanol, butanol, hexanol y hexafluoroisopropanol.

7. Una composición de limpieza de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el agente quelante o complejante de metales está presente en la composición y se selecciona del grupo que consiste en ácido trans-1,2-ciclohexanodiaminotetraacético, ácido etilendiaminotetraacético, estannatos, pirofosfatos, derivados de ácidos alquilidendifosfónicos, etilendiaminotetra(ácido metilenfosfónico), dietilentriaminopenta(ácido metilenfosfónico) y trietilentetraminohexa(ácido metilenfosfónico).

8. Una composición de limpieza de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el otro agente inhibidor de la corrosión de metales está presente y es un compuesto arílico que contiene dos o más restos seleccionados del grupo que consiste en restos OH, OR₆ y/o SO₂R₆R₇ unidos directamente al anillo aromático, donde R₆, R₇ y R₈ son cada uno independientemente alquilo de 1 a 6 átomos de carbono o arilo de 6 a 14 átomos de carbono.

9. Una composición de limpieza de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el disolvente orgánico polar se selecciona del grupo que consiste en N-metilpirrolidona, sulfolano y sus mezclas, la amina hidroxilada se selecciona del grupo que consiste en monoetanolamina, trietanolamina y aminopropanol y sus mezclas.

10. Una composición de limpieza de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende adicionalmente 2-(2-etoxietoxi)etanol como un codisolvente orgánico que contiene hidroxilo.

11. Una composición de limpieza de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende N-metilpirrolidona, sulfolano, monoetanolamina y fructosa.

12. Un procedimiento para limpiar una sustancia fotorresistente, residuos posteriores al grabado y la calcinación plasmáticos, materiales absorbentes de luz sacrificiales o revestimientos antirreflectantes de un sustrato microelectrónico, comprendiendo el procedimiento poner en contacto el sustrato con una composición de limpieza durante un tiempo suficiente para limpiar la sustancia fotorresistente o el residuo del sustrato, en el que la composición de limpieza comprende una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11.

13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el sustrato microelectrónica que ha de limpiarse se caracteriza por la presencia de metalización con cobre.