Una composición limpiadora no acuosa para limpiar materiales foto-resistentes y residuos de un sustratos microelectrónico caracterizado por una estructura de capas superpuestas de diferentes tipos de metales en la superficie del sustrato microelectrónico,

comprendiendo dicha composición limpiadora: (a) de 50 a 90 % en peso de la composición de al menos un disolvente orgánico polar, (b) de 5 % a 20 % en peso de la composición de al menos una di o poliamina escogida entre el grupo que consiste en (2-aminoetil)-2-aminoetanol, dietilen triamina y trietilen tetramina, y (c) de 0,1 % a 10 % en peso de la composición de al menos un inhibidor de corrosión que se escoge entre el grupo que consiste en 8-hidroxiquinolina y sus isómeros y catecol

Campo de la invención

La presente invención se refiere a procedimientos y composiciones limpiadoras, esencialmente no corrosivas y no acuosas para la limpieza de sustratos microelectrónicos, y en particular a tales composiciones limpiadoras que presentan utilidad y compatibilidad mejoradas con sustratos microelectrónicos que se caracterizan por estructuras de capas superpuestas de metales de distintos tipos en la superficie del sustrato microelectrónico, y la invención también se refiere al uso de dichas composiciones limpiadoras para el decapado de materiales foto-resistentes y la limpieza de residuos procedentes de procedimientos de plasma y de ataque químico que generan compuestos orgánicos, organometálicos e inorgánicos.

Antecedentes de la invención

Se han propuesto muchos decapantes foto-resistentes y agentes de eliminación de residuos para su uso en el campo de la microelectrónica como línea de salida o extremo inferior de los limpiadores de línea de fabricación. En el procedimiento de fabricación, se deposita una fina película de material foto-resistente sobre un sustrato en forma disco, y posteriormente se forma la imagen de diseño del circuito sobre la película fina. Tras cocido, se retira el material resistente no polimerizado con un agente revelador foto-resistente. Posteriormente, se transfiere al imagen al material subyacente, que generalmente es un dieléctrico o un metal, por medio de gases de ataque químico por plasma reactivo o disoluciones de ataque químico. Los gases o las disoluciones de ataque químico producen un ataque selectivo de la zona no protegida foto-resistente del sustrato.

De manera adicional, una vez terminada la etapa de ataque químico, es preciso retirar la cubierta de material resistente de la zona protegida del disco, de manera que puede tener lugar la operación final. Esto puede conseguirse en una etapa de incineración de plasma mediante el uso de gases apropiados de incineración de plasma o decapantes químicos húmedos. Se ha comprobado que el hecho de encontrar una composición limpiadora apropiada para la retirada de esta cubierta de material resistente sin que ello afecte de manera negativa al circuito de metal, por ejemplo mediante corrosión, disolución o mateado, resulta problemático.

Dado que los niveles de integración en la fabricación de componentes microelectrónicos han aumentado y las dimensiones de los dispositivos microelectrónicos con patrón se han visto reducidas hasta el tamaño de átomos, en ocasiones resulta beneficioso adoptar una estructura en forma de capas de diferentes tipos de metales como conductor con el fin de, entre otros, proporcionar resistencia mecánica adicional a la estructura lineal del conductor del dispositivo microelectrónico. Por ejemplo, con frecuencia se usa aluminio con capas adicionales de otros metales, tal como por ejemplo, cobre, cromo o molibdeno. Aunque el tipo de metal se modifica durante la construcción del dispositivo, muchas otras condiciones de procedimiento permanecen esencialmente iguales, incluyendo el material foto-resistente con estructura molecular similar a la que se usa para fabricar circuitos mediante patronaje de la superficie antes de que se produzca el ataque químico sobre el metal. Con frecuencia, el decapante foto-resistente contiene compuesto de amina que muestran un rendimiento superior para atacar el material foto-resistente endurecido y finalmente provocan el decapado del material foto-resistente de la superficie del metal. No obstante, el metal también resulta atacado intensamente por parte de las aminas, y además, si la estructura de metal en forma de capas anteriormente mencionada es sometida a procesado por parte de los decapantes/limpiadores usados convencionalmente así como por medio de los procedimientos de enjuague posteriores con el uso de agua, tiene lugar una corrosión importante. De manera general, esta corrosión importante tiene lugar de acuerdo con el siguiente mecanismo. Tiene lugar la formación un potencial galvánico entre los distintos tipos de metales cuando se encuentran en contacto eléctrico, los electrones se mueven de un metal (que tiene mayor tendencia de ionización) al otro metal (con menor tendencia de ionización), el primer metal experimenta ionización, se disuelve en una disolución, y como resultado de ello, tiene lugar una corrosión severa.

Por ejemplo, la adición de cobre, sobre capas de aluminio, aunque tiene como resultado mejoras en la resistencia de electro-migración, produce un aumento del riesgo del tipo específico de los mecanismos de corrosión, de la aleación de Al-Cu, en comparación con el riesgo de corrosión que tiene lugar con las capas de aluminio puro. Por ejemplo durante la deposición de la aleación de Al-Cu, se forme una fase theta de precipitados de Al2Cu, altamente rica en cobre, y rodeada por zonas de aluminio, que se han desprendido del cobre casi de forma completa. Esta falta de homogeneidad, en la capa de aluminio, puede dar como resultado una célula galvánica en la que los precipitados de Al2Cu se comportan como cátodo, mientras que las zonas ricas en aluminio que rodean se comportan como ánodo. Por tanto, la presencia de un electrolito puede dar lugar posteriormente a corrosión galvánica, o una reacción redox, en la que Al es oxidado, mientras que el Cu es reducido. A través de enjuagues posteriores con agua, se pueden arrastrar los iones Al3+ producidos durante esta reacción. Dado que esta reacción galvánica se encuentra localizado cerca de los precipitados de Al2Cu, el resultado de esta reacción galvánica es la formación de huecos en la capa de aluminio. Ahora, la capa de aluminio, que contiene huecos, es menos resistente al fenómeno nocivo de electro-migración, así como también exhibe una disminución de conductividad.

Se ha comprobado que la eliminación de los residuos de cenizas y/o de ataque químico procedentes de los procedimientos de incineración o de ataque químico de dichas estructuras microelectrónicas metalizadas de molibdeno, cobre y aluminio resulta problemática. Si se produce un fallo a la hora de retirar completamente o neutralizar estos residuos puede dar lugar a la absorción de humedad y a la formación de materiales no deseados que pueden provocar la corrosión anteriormente mencionada sobre la superficies metálicas. Los materiales del circuito experimentan corrosión por parte de los materiales no deseados y se producen discontinuidades en el cableado del circuito e incrementos no deseados de la resistencia eléctrica.

El documento WO 03104185 describe un agente de retirada de residuos para retirar un material polimérico y residuos de ataque químico que incluye 2-(2-aminoetilamino)-etanol y de manera opcional otro compuesto de alcanolamina con enlace de dos átomos de carbono, ácido gálico o catecol, agua, un disolvente orgánico polar e hidroxilamina.

Por tanto, resulta altamente deseable proporcionar formulaciones como decapantes foto-resistentes que proporcionen buen rendimiento de decapado para retirar materiales foto-resistentes así como también residuos de ataque químico e incineración, que tengan un buen rendimiento de inhibición frente a la corrosión galvánica cuando se usan sobre estructuras de capas superpuestas de diferentes tipos de metales en la superficie de un dispositivo microelectrónico.

Breve resumen de la invención

Los decapantes foto-resistentes de extremo inferior y las composiciones limpiadoras de la presente invención se proporcionan por medio de composiciones limpiadoras, no corrosivas y no acuosas que resisten la corrosión galvánica cuando se usan sobre estructuras de capas superpuestas de distintos tipos de metales en la superficie de un dispositivo electrónico. Dichos decapantes foto-resistentes no acuosos y composiciones limpiadoras son como se define en la reivindicación 1.

Las composiciones de la presente invención también pueden contener un número de otros componentes adicionales. Las composiciones limpiadoras de la presente invención se pueden usar en una amplia gama de condiciones de procedimiento/operación de pH y temperatura, y también se pueden usar para retirar de forma eficaz materiales foto-resistentes, residuos de ceniza/post ataque químico, materiales ligeros absorbentes de protección y revestimientos anti-reflectantes (ARC) y materiales foto-resistentes endurecidos.

Las composiciones limpiadoras/decapantes microelectrónicos, no acuosas, esencialmente no corrosivas de la presente invención comprenden de 50 a 90 % en peso del componente de disolvente orgánico polar, de 5 % a 20 % del componente de di-o poli-amina y una cantidad para inhibir la corrosión de un... [Seguir leyendo]

1. Una composición limpiadora no acuosa para limpiar materiales foto-resistentes y residuos de un sustratos microelectrónico caracterizado por una estructura de capas superpuestas de diferentes tipos de metales en la superficie del sustrato microelectrónico, comprendiendo dicha composición limpiadora:

(a) de 50 a 90 % en peso de la composición de al menos un disolvente orgánico polar,

(b) de 5 % a 20 % en peso de la composición de al menos una di o poliamina escogida entre el grupo que consiste en (2-aminoetil)-2-aminoetanol, dietilen triamina y trietilen tetramina, y

(c) de 0,1 % a 10 % en peso de la composición de al menos un inhibidor de corrosión que se escoge entre el grupo que consiste en 8-hidroxiquinolina y sus isómeros y catecol.

2. La composición limpiadora de la reivindicación 1, en la que el componente de disolvente polar (a) comprende de 85 a 90 % en peso de la composición, el componente de di o poliamina (b) comprende de 5 % a 15 % en peso de la composición y el componente de inhibición de la corrosión (c) está presente en la composición en una cantidad de 0,3 % a 3 % en peso de la composición.

3. La composición limpiadora de la reivindicación 1, en la que el componente de disolvente orgánico polar (a) se escoge entre el grupo que consiste en sulfolano, sulfóxido de dimetilo, N-metil-2-pirrolidona, carbitol, etilenglicol y metoxi propanol y sus mezclas, el componente de di o poliamina (b) se escoge entre el grupo que consiste en 2aminoetil-2-aminoetanol, dietilen triamina y trietilen tetramina y el componente de inhibición de la corrosión (c) se escoge entre 8-hidroxiquinolina y catecol.

4. La composición limpiadora de la reivindicación 2, en la que el componente de disolvente orgánico polar (a) se escoge entre el grupo que consiste en sulfolano, sulfóxido de dimetilo, N-metil-2-pirrolidona, carbitol, etilenglicol y metoxi propanol y sus mezclas, el componente de di o poliamina (b) se escoge entre el grupo que consiste en (2aminoetil)-2-aminoetanol, dietilen triamina y trietilen tetramina y el componente de inhibición de la corrosión (c) se escoge entre 8-hidroxiquinolina y catecol.

5. La composición limpiadora de la reivindicación 1 en la que el componente de di-o poliamina (b) es (2-aminoetil)-2aminoetanol.

6. La composición limpiadora de la reivindicación 4, en la que el componente de di-o poliamina (b) es (2-aminoetil)2-aminoetanol.

7. La composición limpiadora de la reivindicación 6 que comprende carbitol como componente de disolvente orgánico polar (a) y 8-hidroxiquinolina como componente de inhibición de la corrosión (c).

8. Un procedimiento para limpiar materiales foto-resistentes o residuos de un dispositivo microelectrónico con estructura en forma de capas de diferentes metales, comprendiendo dicho procedimiento poner en contacto el dispositivo microelectrónico en forma de capas con una composición limpiadora durante el tiempo suficiente para limpiar el material foto-resistente o el residuo del dispositivo, en el que la composición limpiadora comprende una composición no acuosa de:

(a) de 50 a 90 % en peso de la composición de al menos un disolvente orgánico polar,

(b) de 5 % a 20 % en peso de la composición de al menos una di o poliamina escogida entre el grupo que consiste en (2-aminoetil)-2-aminoetanol, dietilen triamina y trietilen tetraamina, y

(c) de 0,1 % a 10 % en peso de la composición de al menos un inhibidor de corrosión que se escoge entre el grupo que consiste en 8-hidroxiquinolina y sus isómeros y catecol.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el componente de disolvente orgánico (a) comprende de 85 a 90 % en peso de la composición, el componente de di-o poliamina (b) comprende de 5 % a 15 % en peso de la composición y el componente de inhibición de la corrosión (c) está presente en la composición en una cantidad de 0,3 % a 3 % en peso de la composición.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el componente de disolvente orgánico polar (a) se escoge entre el grupo que consiste en sulfolano, sulfóxido de dimetilo, N-metil-2-pirrolidona, carbitol, etilenglicol y metoxi propanol y sus mezclas, el componente de di-o poliamina (b) se escoge entre el grupo que consiste en 2aminoetil-2-aminoetanol, dietilen triamina y trietilen tetramina y el componente de inhibición de la corrosión (c) se escoge entre 8-hidroxiquinolina y catecol.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en la que el componente de disolvente orgánico polar (a) se escoge entre el grupo que consiste en sulfolano, sulfóxido de dimetilo, N-metil-2-pirrolidona, carbitol, etilenglicol y metoxi propanol y sus mezclas, el componente de di-o poliamina (b) se escoge entre el grupo que consiste en (2aminoetil)-2-aminoetanol, dietilen triamina y trietilen tetramina y el componente de inhibición de la corrosión (c) se escoge entre 8-hidroxiquinolina y catecol.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el componente de di-o poliamina (b) es (2

aminoetil)-2-aminoetanol.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el componente de di-o poliamina (b) es (2aminoetil)-2-aminoetanol.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende carbitol como componente de disolvente orgánico polar (a) y 8-hidroxiquinolina como componente de inhibición de la corrosión (c).