Композиции для удаления резиста и способы изготовления электрических устройств

Изобретение относится к способу изготовления электрических устройств, содержащему стадии: 1) нанесение изоляционного диэлектрического слоя, состоящего из по меньшей мере одного материала с низкой или ультранизкой диэлектрической проницаемостью, на поверхность подложки, 2) нанесение позитивного или негативного слоя резиста на поверхность изоляционного диэлектрического слоя, 3) подвергание слоя резиста селективному воздействию электромагнитного излучения или корпускулярного излучения, 4) проявление селективно подвергнутого излучению слоя резиста для образования рисунка в резисте, 5) сухое травление изоляционного диэлектрического слоя с использованием рисунка в резисте в качестве маски для образования проводных канавок и/или сквозных отверстий, сообщающихся с поверхностью подложки, 6) выбор по меньшей мере одного полярного органического растворителя (А) из группы, состоящей из: диэтилентриамина, N-метилимидазола, 3-амино-1-пропанола, 5-амино-1-пентанола и диметилсульфоксида, проявляющего в присутствии от 0,06 до 4 мас. % растворенного гидроксида тетраметиламмония (В), массовая доля которого взята, исходя из полного веса соответствующего тестируемого раствора, постоянную интенсивность удаления при 50°C для полимерного барьерного просветляющего слоя толщиной 30 нм, содержащего хромофорные группы, поглощающие дальнее УФ-излучение, 7) обеспечение по меньшей мере одной композиции для удаления резиста, не содержащей N-алкилпирролидона и гидроксиламина и производных гидроксиламина и обладающей динамической сдвиговой вязкостью при 50°C от 1 до 10 мПа·с, измеренной методом ротационной вискозиметрии, и содержащей, исходя из полного веса композиции, (A) от 40 до 99,95 мас. % по меньшей мере одного полярного органического растворителя, выбранного в соответствии со стадией (6) процесса, (B) от 0,05 до<0,5 мас. %, исходя из полного веса композиции, по меньшей мере одного гидроксида четвертичного аммония, и (C) <5 мас. %, исходя из полного веса композиции, воды, 8) удаление рисунка в резисте и травильных шламов с помощью влажного процесса, используя по меньшей мере одну композицию для удаления резиста (7), полученную в соответствии со стадией (7) процесса, и 9) заполнение проводных канавок (5) и сквозных отверстий (5) по меньшей мере одним материалом, обладающим низким электрическим сопротивлением. Также изобретение относится к применению данной композиции. Настоящая композиция способна удалить положительные и негативные фоторезисты и PER одинаковым, наиболее выгодным образом без повреждения поверхностного слоя пластин, рельефных структур пластин и клеевого материала, соединяющего тонкие кремниевые пластины с подложками. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 пр.

Реферат

Область изобретения

Настоящее изобретение касается новых композиций для удаления резиста, полезных для удаления структурированных резистов с подложек, в частности с полупроводниковых подложек, содержащих медь и материалы с низкой (low-k) или ультранизкой (ultra low-k) диэлектрической проницаемостью.

Более того, настоящее изобретение касается новых способов изготовления электрических устройств, в частности полупроводниковых интегральных схем (ИС), жидкокристаллических индикаторных панелей, органических электролюминесцентных индикаторных панелей, печатных плат, микромашин, ДНК-чипов и микро-заводов, главным образом ИС, новые способы получения которых используют новые композиции для удаления резиста.

Уровень техники

Резисты, такие как фоторезисты, чувствительные к дальнему УФ-излучению, или электронные резисты, применяются в микролитографическом способе изготовления широкого спектра электрических устройств, например полупроводниковых интегральных схем (ИС), жидкокристаллических индикаторных панелей, органических электролюминесцентных индикаторных панелей, печатных плат, микромашин, ДНК-чипов и микро-заводов, главным образом ИС с LSI (высокой степенью интеграции) или VLSI (очень высокой степенью интеграции).

В настоящее время медь традиционно применяется в качестве материала с низким электрическим сопротивлением или в качестве материала для проводных соединений в электрических устройствах, в частности в сквозных соединениях и межсоединениях, содержащихся в ИС. Растущее применение меди и постоянно уменьшающиеся размеры электрических структур вкупе с постоянно увеличивающимися функциональными возможностями ИС требуют применения материалов с низкой и ультранизкой диэлектрической проницаемостью, для того чтобы избежать проблем с сопротивлением проводных соединений и задержкой в проводных соединениях, обусловленных большими емкостями монтажа. Данные перспективные разработки потребовали и до сих пор требуют постоянной оптимизации способов изготовления и задействованных в нем материалов.

При формировании медной металлической проводки, в частности, применяется процесс, в котором медная многослойная проводка формируется без травления меди посредством применения двойного процесса дамаскирования (dual-damascene process). Благодаря низкому сопротивлению травлению меди были предложены различные виды двойных процессов дамаскирования. Один из таких примеров содержит формирование медного слоя и формирование слоя с низкой диэлектрической проницаемостью (например, слоя SiOC) поверх медного слоя с последующим образованием слоя резиста в качестве самого верхнего слоя. Необязательно перед нанесением слоя резиста на поверхности слоя с низкой диэлектрической проницаемостью может быть сформирован слой нитрида металла (например, слой TiN). В другом варианте барьерный просветляющий слой (BARC) помещается между слоем нитрида металла и слоем резиста.

Впоследствии слой резиста выборочно подвергается электромагнитному излучению или потоку электронов и обрабатывается для формирования изображения в слое резиста ("первого рисунка в слое фоторезиста").

Затем, используя первый рисунок в слое фоторезиста в качестве рисунка маски, слой с низкой и ультранизкой диэлектрической проницаемостью частично сухо протравливается путем применения фторсодержащей плазмы. Одновременное использование слоя нитрида металла на данной стадии процесса традиционно именуется "способом жесткой маски". Затем первый рисунок в слое фоторезиста удаляется с помощью озоления в плазме кислорода. Таким образом формируются проводные канавки.

После этого снова формируется еще один рисунок в слое резиста ("второй рисунок в слое фоторезиста") в качестве самого верхнего слоя в оставшейся многослойной структуре, и оставшийся слой с низкой или ультранизкой диэлектрической проницаемостью снова частично стравливаются при помощи второго рисунка в слое фоторезиста, применяемого в качестве рисунка маски, тем самым образуя сквозные отверстия, сообщающиеся с проводными канавками и медными межсоединениями уровнем ниже. Затем второй рисунок в слое фоторезиста также удаляется при помощи озоления в плазме кислорода.

Проводные канавки и сквозные отверстия затем заполняются медью предпочтительно путем осаждения, тем самым создавая многослойные медные системы проводных соединений.

Подложка для применения в данных процессах необязательно может быть оснащена барьерным слоем (например, слоем SiN или слоем SiC) в качестве предотвращающего травление слоя между медным слоем и слоем с низкой диэлектрической проницаемостью. В таком случае формируются сквозные отверстия и канавки, и затем, в то время как представленный на подложке барьерный слой существует как таковой или после удаления барьерного слоя, фоторезист удаляется, после чего сквозные отверстия и проводные канавки заполняются медью.

В описанном выше двойном процессе дамаскирования легко может произойти осаждение кремния, возникающее из слоя с низкой диэлектрической проницаемостью во время травления и озоления в плазме кислорода для формирования сквозных соединений на канавках, и это может привести к образованию осадка кремния по краям канавок. Вдобавок может образоваться осадок от резистов. Если эти осадки удалить не полностью, они могут значительно снизить выход полупроводниковой продукции.

Соответственно, озоление в плазме кислорода применяли для удаления рисунков в слое фоторезиста и травильных шламов, образованных при традиционном формировании рельефа металлической проводки. Однако при разработке технологии формирования ультрамикрорельефа материал, обладающий низкой диэлектрической постоянной, т.е. материал с ультранизкой диэлектрической проницаемостью, должен быть применен в изоляционном слое с низкой диэлектрической проницаемостью. В настоящее время был разработан процесс применения слоя с ультранизкой диэлектрической проницаемостью, обладающего диэлектрической постоянной, равной 3 или менее. Однако материалы с ультранизкой диэлектрической проницаемостью имеют низкое сопротивление либо вовсе не обладают сопротивлением к озолению. Следовательно, при использовании материалов с ультранизкой диэлектрической проницаемостью должен быть применен процесс, не включающий стадию озоления в плазме кислорода после травления.

В этих целях были разработаны и описаны в известном уровне техники так называемые процессы влажного удаления травильного шлама (post-etch residue removal, PERR).

Американская патентная заявка US 2003/0148624 А1 описывает композицию для удаления озоленных или неозоленных резистов, причем указанные композиции содержат гидроксиды четвертичного аммония, такие как гидроксид тетраметиламмония (ТМАН), и органические растворители, такие как этаноламин, 1-амино-2-пропанол, аминоэтоксиэтанол, 1-метиламиноэтанол, диметилсульфоксид, N-метилпирролидон, диэтиленгликоля монометиловый эфир или диэтиленгликоля монобутиловый эфир. Примеры, в частности, описывают композицию для удаления резиста, состоящую из 5 мас.% этаноламина, 50 мас.% диметилсульфоксида, 5 мас.% пропиленгликоля, 0.05 мас.% ТМАН, 39.55 мас.% воды, и 1 мг/м3 или меньше растворенного кислорода, и композицию для удаления резиста, состоящую из 28 мас.% 1-амино-2-пропанола, 62 мас.% N-метилпирролидона, 1 мас.% ТМАН, 9 мас.% воды, и 1 мг/м3 растворенного кислорода. Эти композиции для удаления резиста известного уровня техники применяются в процессах, в которых резисты должны быть предварительно очищены при помощи особой чистящей композиции, содержащей 1 мас.% или больше пероксида водорода и аммиака или иона аммония.

Американская патентная заявка US 2004/0106531 А1 и соответствующий американский патент US 7,250,391 В2 описывают композиции для удаления резиста, содержащие:

(А) соль фтороводородной кислоты и основание, не содержащее металл,

(В1) растворимый в воде органический растворитель,

(C) кислоту, выбранную из группы, состоящей из органических кислот и неорганических кислот, и

(D) воду

в качестве обязательных компонентов, и

(Е) соль аммония

в качестве необязательного компонента.

Этаноламин, изопропаноламин, 2-(2-аминоэтиламино)этанол, N-метилэтаноламин, N-этилэтаноламин, дициклогексиламин и ТМАН могут применяться в качестве основания, не содержащего металл. Полный компонент (А) предпочтительно применяется в количестве от 0.01 до 1 мас.%, исходя из веса композиции для удаления резиста. При применении совместно с дифосфоновой кислотой (С) основание, не содержащее металл, может применяться в количестве от 0.1 до 20 мас.%, исходя из веса композиции для удаления резиста.

Диэтиленгликоля моноэтиловый эфир, диэтиленгликоля монобутиловый эфир, N-метилпирролидон и диметилсульфоксид могут применяться в качестве растворимых в воде органических растворителей (В).

Международная патентная заявка WO 2004/100245 А1 описывает композицию для удаления резиста, содержащую H2SiF6 и/или HBF4 предпочтительно в количестве от 0.001 до 5% по весу композиции, органический растворитель предпочтительно в количестве от 50 до 89% по весу композиции, при необходимости амин предпочтительно в количестве менее 1.5% по весу композиции, ингибитор коррозии предпочтительно в количестве от 0.001 до 10% по весу композиции, и остальное составляет вода. N-метилпирролидон, диэтиленгликоля монометиловый эфир или диэтиленгликоля монобутиловый эфир могут применяться в качестве органического растворителя. Изопропаноламин, 2-(2-аминоэтиламино)-этанол, 2-(2-аминоэтокси)этанол и этаноламин могут применяться в качестве необязательного амина. ТМАН применятся только в так называемых вариантах с применением большого количества воды, в которых практически отсутствуют органические растворители.

Родственные Американские патентные заявки US 2005/0176259 А1 и US 2007/0298619 А1 описывают композицию для удаления резиста, содержащую гидроксид четвертичного аммония, например ТМАН, предпочтительно в количестве от 1 до 20% по весу композиции, воду предпочтительно в количестве от 5 до 60% по весу композиции, растворимый в воде органический растворитель, например диметилсульфоксид, N-метилпирролидон, диэтиленгликоля монометиловый эфир, диэтиленгликоля монобутиловый эфир, и растворимый в воде амин, например этаноламин, изопропаноламин, диэтилентриамин, 2-(2-аминоэтокси)этанол или N-метилэтаноламин, предпочтительно в количестве от 10 до 50% по весу композиции. Эти композиции для удаления резиста известного уровня техники применяются в процессе, в котором структурированные резисты перед удалением должны быть обработаны озонированной водой и/или водным раствором пероксида водорода.

Американская патентная заявка US 2005/0014667 А1 и соответствующий патент US 7,399,365 В2 описывают разбавленные водой композиции для удаления резиста, содержащие, например, от 0.02 до 0.18% по весу композиции фторида аммония, от 20 до 40% по весу композиции воды, от 59 до 85% по весу композиции амида и эфирного растворителя, как, например, диэтиленгликоля моноэтилового эфира, диэтиленгликоля монобутилового эфира и N-метилпирролидона, от 0.2 до 5% по весу кислоты, от 0.2 до 5% по весу алканоламина, как, например, этаноламина, изопропаноламина, N-метилэтаноламина, или 2-(2-аминоэтиламино)-этанола, и от 0.2 до 5% по весу композиции соединения четвертичного аммония, как, например, ТМАН. Эти композиции для удаления резиста известного уровня техники могут использоваться для удаления озоленных и неозоленных резистов.

Родственные американские патентные заявки US 2005/0266683 А1 и US 2005/0263743 А1 описывают композицию для удаления резиста, содержащую гидроксид четвертичного аммония, например ТМАН, предпочтительно в количестве от 1 до 30% по весу композиции, воду, предпочтительно в количестве от 15 до 94% по весу композиции, органический полярный растворитель, например N-метилпирролидон, диметилсульфоксид, 3-амино-1-пропанол и этаноламин, или их смеси, предпочтительно в количестве от 25 до 85% по весу, и гидроксиламин или производное гидроксиламина, предпочтительно в количестве от 2 до 12% по весу композиции. Как утверждается, можно обойтись без проведения стадии озоления с использованием кислородной плазмы.

Американская патентная заявка US 2006/0016785 А1 описывает водные и неводные композиции для удаления резиста, предназначенные для удаления озоленных или неозоленных резистов, причем указанные композиции содержат от 0.5 до 15% по весу композиции соединения четвертичного аммония, например ТМАН или гидроксид тетрабутиламмония (ТВАН), органический растворитель, например диэтиленгликоля монометиловый эфир или диэтиленгликоля монобутиловый эфир.

Пример К, в частности, описывает композицию для удаления резиста, состоящую из 65 мас.% пропиленгликоля метилового эфира, 39 мас.% пропиленгликоля пропилового эфира, 0.4 мас.% воды, 0.6 мас.% ТВАН, 3 мас.% р-толуолсульфоновой кислоты и 1 мас.% этаноламина. Пример L, в частности, описывает композицию для удаления резиста, не содержащую воду и состоящую из 56 мас.% пропиленгликоля пропилового эфира, 35.5 мас.% пропиленгликоля метилового эфира, 0.5 мас.% ТВАН, 6 мас.% р-толуолсульфоновой кислоты и 2 мас.% этаноламина. Пример М, в частности, описывает композицию для удаления резиста, состоящую из 91.5 мас.% пропиленгликоля метилового эфира, 0.2 мас.% воды. 0.2 мас.% ТВАН, 6 мас.% р-толуолсульфоновой кислоты и 2 мас.% этаноламина. В соответствии с примерами С, Е, F, J, N, О, А5, Р и S, ТМАН применяется в более высоких количествах в диапазоне от 2.5 мас.% до 5.5 мас.%. В соответствии со списком аббревиатур, используемых в данных примерах, и PGME, и PGPE должны обе обозначать пропиленгликоля метиловый эфир. Хотя предполагается, что PGPE на самом деле обозначает пропиленгликоля пропиловый эфир.

Американская патентная заявка US 2008/0280452 А1 описывает композицию для удаления неозоленных резистов, обладающую высоким содержанием воды и содержащую гидроксид четвертичного аммония, например ТМАН, ТВАН или гидроксид метилтрипропиламмония (МТРАН) предпочтительно в количестве от 1 до 20% по весу композиции, растворимый в воде органический растворитель, например диметилсульфоксид и N-метилпирролидон, и растворимый в воде амин, например этаноламин, N-метилэтаноламин и 2-(2-аминоэтокси)этанол, предпочтительно в количестве от 10 до 15% по весу композиции. В частности, Таблица 2 описывает композиции для удаления резиста, например, состоящие из 10 мас.% ТМАН, 50 мас.% диметилсульфоксида и 40 мас.% воды (очищающий раствор G), 5 мас.% ТВАН, 30 мас.% N-метилпирролидона, 30 мас.% диметилсульфоксида и 25 мас.% воды (очищающий раствор J), или 5 мас.% МТРАН, 30 мас.% диметилсульфоксида, 15 мас.% N-метилпирролидона, 20 мас.% воды и 30 мас.% 2-(2-аминоэтокси)этанола. Однако для полного удаления резистов обязательна предварительная обработка озонированной водой и/или водным раствором пероксида водорода.

Композиция для удаления резиста известного уровня техники имеет различные изъяны и недостатки.

Таким образом, композиции для удаления резиста, содержащие N-метилпирролидон, вызывают беспокойство по поводу Охраны окружающей среды, здоровья и безопасности жизнедеятельности (EHS).

Композиции, обладающие высоким содержанием воды и/или высоким содержанием гидроксида четвертичного аммония, могут повредить материалам с низкой, в частности с ультранизкой, диэлектрической проницаемостью, используемым в современной технологии ИС. В связи со склонностью гидроксиламина и производных гидроксиламина к комплексообразованию и образованию хелатных соединений, композиции, содержащие эти соединения, могут спровоцировать коррозию медных сквозных соединений и межсоединений. Оба этих воздействия могут привести к частичному или полному отказу ИС.

Интенсивность удаления резистов, травильных шламов (PER) и барьерных просветляющих слоев (BARC) у композиций для удаления резиста, обладающих высоким содержанием органических растворителей, сильно зависит от концентрации гидроксидов четвертичного аммония. Это строгая зависимость от концентрации делает оптимизацию композиций сложной и трудоемкой. В частности, если необходимы высокие концентрации для достижения высокой интенсивности удаления, то снова возникают вышеупомянутые неблагоприятные эффекты.

Довольно часто известные композиции для удаления резиста проявляют различную интенсивность удаления для оставшихся без изменений резистов с одной стороны и для PER и BARC с другой. В большинстве случаев PER и BARC сложнее в удалении, чем оставшиеся без изменений резисты. Это потому, что PER обладают отличной от резистов химической природой, и потому, что BARC являются поперечно-сшитыми материалами с высокой частотой поперечных связей и их трудно растворить или диспергировать.

Более того, композиции для удаления резиста известного уровня техники могут удовлетворительно удалять резисты, но показывают неудовлетворительную интенсивность удаления по отношению к травильным шламам, которые обладают сложным составом и, среди прочего, содержат материалы, схожие с тефлоном, и материалы, содержащие титан и/или кремний.

И последнее, но не менее важное, множество процессов, использующих композиции для удаления резиста известного уровня техники, требуют наличие стадии предварительной обработки перед стадией удаления. Довольно часто применяется озонированная вода и/или водный раствор пероксида водорода. Помимо опасений за EHS, эти сильно окислительные растворы могут повредить материалам с низкой или ультранизкой диэлектрической проницаемостью, в частности материалам из легированного углеродом оксида кремния (SiOC), посредством окисления углерода, содержащегося в них.

Трехмерные (3D) технологии и структуры становятся все более и более важными в технологии ИС, т.к. они сулят возможность дальнейшего повышения производительности системы, в то время как уменьшение размеров устройств становится все более сложной задачей.

В трехмерных решениях фоторезисты применяются для формирования рельефа сквозных соединений через кремний (TSV), а также для осаждения и для формирования столбиковых выводов (3D пакетированная интегральная схема, 3D-SiC; 3D корпусирование на уровне пластин, 3D-WLP).

Обычно позитивные фоторезисты толщиной несколько микрометров применяются для 3D-WLP TSV травления. Обычно применяется комбинация сухого травления кремния и влажного удаления фоторезиста. Вдобавок отрицательные фоторезисты также могут применяться в качестве шаблона для осаждения меди и микро-формирования столбиковых выводов. Однако композиции для удаления резиста известного уровня техники не всегда способны удалить оба, и обратный, и позитивный, фоторезиста одинаковым образом.

Довольно часто фоторезисты, поврежденные плазмой, например травильные шламы (PER), очень трудно удалить. Для того чтобы избежать таких PER, необходимо приложение дополнительной физической силы.

Для способа 3D-WLP формирование рельефа TSV и микро-формирование столбиковых выводов часто проводят на тонких кремниевых пластинах, закрепленных на подложках. В этом случае композиции для удаления резиста должны быть совместимы с клеевым материалом.

Ввиду этого желательно иметь в наличии композицию для удаления резиста, способную удалить положительные и негативные фоторезисты и PER одинаковым, наиболее выгодным образом без повреждения поверхностного слоя пластин, рельефных структур пластин и клеевого материала, соединяющего тонкие кремниевые пластины с подложками. Однако композиции для удаления резиста известного уровня техники не могут или только частично могут удовлетворить этим сложным требованиям.

Цели изобретения

Вследствие этого, целью настоящего изобретения являлось предоставление новых композиций для удаления резиста и новых способов изготовления электрических устройств, использующих новые композиции для удаления резиста, причем указанные композиции и способы не должны проявлять изложенные выше изъяны и недостатки известного уровня техники.

В частности, новые композиции для удаления резиста больше не должны содержать N-метилпирролидон, чтобы избежать проблем, связанных с охраной окружающей среды, здоровья и безопасности жизнедеятельности (EHS), причиняемых данным растворителем.

Новые композиции для удаления резиста больше не должны проявлять нежелательные эффекты, связанные с большим содержанием воды и/или большим содержанием гидроксида четвертичного аммония, и больше не должны наносить ущерб материалам с низкой, в частности с ультранизкой, диэлектрической проницаемостью, применяемым в современной технологии ИС. Вдобавок новые композиции для удаления резиста больше не должны содержать гидроксиламин и производные гидроксиламина, и, следовательно, риск коррозии медных сквозных соединений и межсоединений будет снижаться или, в идеале, будет полностью исключен.

Интенсивность удаления резистов, травильных шламов (PER) и барьерных просветляющих слоев (BARC) у новых композиций для удаления резиста, обладающих высоким содержанием органических растворителей, больше не должна зависеть от концентрации гидроксидов четвертичного аммония. Таким образом, оптимизация и адаптация новых композиций к изменению технологических параметров должна проводиться легко, прямо и эффективно, с тем чтобы больше не было необходимости в высоких концентрациях для достижения высокой интенсивности удаления.

Новые композиции для удаления резиста должны показывать одинаковую, либо по существу одинаковую скорость удаления для оставшихся без изменений резистов с одной стороны и для PER и BARC с другой, для того чтобы химическая природа PER и BARC больше не препятствовала эффективному удалению.

Более того, новые композиции для удаления резиста должны не только отлично удалять резисты, но также демонстрировать отличную интенсивность удаления по отношению к PER, которые обладают сложным составом и содержат материалы, схожие с тефлоном, и материалы, содержащие титан и/или кремний.

Новые способы изготовления электрических устройств, в частности полупроводниковых интегральных схем (ИС), жидкокристаллических индикаторных панелей, органических электролюминесцентных индикаторных панелей, микромашин, ДНК-чипов и микро-заводов, главным образом ИС, в которых применяются новые композиции для удаления резиста, больше не должны нуждаться в стадии предварительной обработки перед стадией удаления. В частности, необходимо полностью исключить применение озонированной воды и/или водного раствора пероксида водорода, чтобы больше не было связанных с ними беспокойств по поводу EHS и чтобы можно было полностью избежать повреждений материалов с низкой и ультранизкой диэлектрической проницаемостью, вызванных этими сильно окислительными растворами. В целом новые способы изготовления должны обеспечивать получение электрических устройств, которые полностью или по существу не содержат дефекты, демонстрируют отличные функциональные свойства и обладают долгим сроком службы.

Наконец, что не менее важно, новые композиции для удаления резиста должны предпочтительно применяться в 3D технологиях для изготовления 3D структур, в частности в области формирования рельефа сквозных соединений через кремний (TSV), а также для осаждения и для формирования столбиковых выводов (3D пакетированная интегральная схема, 3D-SiC; 3D корпусирование на уровне пластин, 3D-WLP). В данных областях применения они должны быть способны удалять позитивные и негативные фоторезисты и PER одинаковым, наиболее выгодным образом без повреждения поверхностных слоев пластин, рельефных структур пластин и клеевого материала, соединяющего тонкие кремниевые пластины с подложками.

Сущность изобретения

Соответственно, была обнаружена новая жидкая композиция, причем указанная композиция не содержит N-алкилпирролидонов, гидроксиламина и производных гидроксиламина, обладает динамической сдвиговой вязкостью при 50°С от 1 до 10 мПа·с, измеренной методом ротационной вискозиметрии, и содержит, исходя из полного веса композиции, (A) от 40 до 99.95 мас.%, исходя из полного веса композиции, по меньшей мере одного полярного органического растворителя, выбранного из группы, состоящей из растворителей, проявляющих в присутствии от 0.06 до 4 мас.% растворенного гидроксида тетраметиламмония (В), массовая доля которого взята, исходя из полного веса соответствующего тестируемого раствора (АВ), постоянную интенсивность удаления при 50°С для полимерного барьерного просветляющего слоя толщиной 30 нм, содержащего хромофорные группы, поглощающие дальнее УФ-излучение,

(B) от 0.05 до <0.5 мас.%, исходя из полного веса композиции, по меньшей мере одного гидроксида четвертичного аммония, и

(C) <5 мас.%, исходя из полного веса композиции, воды.

Далее в описании новая жидкая композиция, которая не содержит N-алкилпирролидонов, гидроксиламина и производных гидроксиламина и обладает динамической сдвиговой вязкостью при 50°С от 1 до 10 мПа·с, измеренной методом ротационной вискозиметрии, именуется "композицией или композициями изобретения" в зависимости от контекста.

Кроме того, новый способ получения жидкой композиции, не содержащей N-алкилпирролидонов, гидроксиламина и производных гидроксиламина, содержит следующие стадии:

I. выбор по меньшей мере одного полярного органического растворителя (А), демонстрирующего в присутствии от 0.06 до 4 мас.% растворенного гидроксида тетраметиламмония (В), массовая доля которого взята, исходя из полного веса соответствующего тестируемого раствора (АВ), постоянную интенсивность удаления при 50°С для полимерного барьерного просветляющего слоя толщиной 30 нм, содержащего хромофорные группы, поглощающие дальнее УФ-излучение,

II. смешивание, исходя из полного веса полученной смеси,

(A) от 40 до 99.95 мас.% по меньшей мере одного из выбранных полярных органических растворителей,

(B) от 0.05 до <0.5 мас.% по меньшей мере одного гидроксида четвертичного аммония, и

(C) <5 мас.% воды,

при отсутствии N-алкилпирролидонов, гидроксиламина и производных гидроксиламина, и

III. доведение динамической сдвиговой вязкости при 50°С смеси, полученной на стадии (II) процесса, до значения от 1 до 10 мПа·с, измеренного методом ротационной вискозиметрии.

Далее в описании новый способ получения жидкой композиции, не содержащей N-алкилпирролидонов, гидроксиламина и производных гидроксиламина, именуется "способом получения изобретения".

Более того, был обнаружен новый способ изготовления электрических устройств, причем указанный способ содержит стадии:

1) нанесение изоляционного диэлектрического слоя, состоящего из по меньшей мере одного материала с низкой или ультранизкой диэлектрической проницаемостью, на поверхность подложки,

2) нанесение позитивного или негативного слоя резиста на поверхность изоляционного диэлектрического слоя (1),

3) подвергание слоя резиста селективному воздействию электромагнитного излучения или корпускулярного излучения,

4) проявление слоя резиста (3) для образования рисунка в резисте.

5) сухое травление изоляционного диэлектрического слоя (1) с использованием рисунка в резисте (4) в качестве маски для образования проводных канавок и/или сквозных отверстий, сообщающихся с поверхностью подложки,

6) выбор по меньшей мере одного полярного органического растворителя (А), проявляющего в присутствии от 0.06 до 4 мас.% растворенного гидроксида тетраметиламмония (В), массовая доля которого взята, исходя из полного веса соответствующего тестируемого раствора (АВ), постоянную интенсивность удаления при 50°С полимерного барьерного просветляющего слоя толщиной 30 нм, содержащего хромофорные группы, поглощающие дальнее УФ-излучение,

7) обеспечение по меньшей мере одной композиции для удаления резиста, не содержащей N-алкилпирролидонов, гидроксиламина и производных гидроксиламина и обладающей динамической сдвиговой вязкостью при 50°С от 1 до 10 мПа·с, измеренной методом ротационной вискозиметрии, и содержащей, исходя из полного веса композиции,

(A) от 40 до 99.95% по меньшей мере одного полярного органического растворителя, выбранного в соответствии со стадией (6) процесса,

(B) от 0.05 до <0.5 мас.%, исходя из полного веса композиции, по меньшей мере одного гидроксида четвертичного аммония, и

(C) <5% по весу, исходя из полного веса композиции, воды,

8) удаление рисунка в резисте и травильных шламов с помощью влажного процесса, используя по меньшей мере одну композицию для удаления резиста, полученную в соответствии со стадией (7) процесса, и

9) заполнение проводных канавок и сквозных отверстий по меньшей мере одним материалом, обладающим низким электрическим сопротивлением.

Далее в описании новый способ изготовления электронных устройств именуется "способом изготовления изобретения".

Кроме того, было обнаружено новое применение жидкой композиции для удаления негативных и позитивных фоторезистов и травильных шламов при производстве 3D пакетированных интегральных схем и 3D корпусирования на уровне пластин путем формирования рельефа сквозных соединений через кремний и/или путем осаждения и формирования столбиковых выводов, причем указанная жидкая композиция не содержит N-алкилпирролидоны, гидроксиламин и производные гидроксиламина, обладает динамической сдвиговой вязкостью при 50°С от 1 до 10 мПа·с, измеренной методом ротационной вискозиметрии и содержит, исходя из полного веса композиции,

(A) от 40 до 99.95 мас.%, исходя из полного веса композиции, по меньшей мере одного полярного органического растворителя, выбранного из группы, состоящей из растворителей, проявляющих в присутствии от 0.06 до 4 мас.% растворенного гидроксида тетраметиламмония (В), массовая доля которого взята, исходя из полного веса соответствующего тестируемого раствора (АВ), постоянную интенсивность удаления при 50°С полимерного барьерного просветляющего слоя толщиной 30 нм, содержащего хромофорные группы, поглощающие дальнее УФ-излучение,

(B) от 0.05 до <0.5 мас.%, исходя из полного веса композиции, по меньшей мере одного гидроксида четвертичного аммония, и

(C) <5 мас.%, исходя из полного веса композиции, воды.

Далее в описании новое применение жидкой композиции именуется "применением изобретения".

Преимущества изобретения

Принимая во внимание известный уровень техники, обсуждаемый выше, для специалистов в данной области техники стало неожиданностью, что цели, лежащие в основе настоящего изобретения, могут быть достигнуты при помощи композиции изобретения, получения изобретения и способа изготовления изобретения.

В частности, композиции изобретения больше не содержали N-алкилпирролидон, в частности, N-метилпирролидон, так что уже не возникало проблем с охраной окружающей среды, здоровья и безопасности жизнедеятельности (EHS), связанных с ним.

Композиции изобретения уже не проявляли неблагоприятных эффектов, связанных с высоким содержанием воды и/или высоким содержанием гидроксида четвертичного аммония, и уже не могли повредить материалам с низкой, в частности с ультранизкой, диэлектрической проницаемостью, используемым в современной технологии ИС. Вдобавок композиции изобретения уже не содержали гидроксиламина и производных гидроксиламина, так что риск коррозии медных сквозных соединений и межсоединений был заметно снижен или, во многих случаях, полностью исключен.

В интервале концентрации от 0.06 до 4% по весу композиции изобретения интенсивность удаления резистов, травильных шламов (PER) и барьерных просветляющих слоев (BARC) у композиций изобретения уже не зависела от концентрации гидроксидов четвертичного аммония. Таким образом, оптимизация и адаптация композиций изобретения к изменению технологических параметров проводилась легко, прямо и эффективно, чтобы больше не было необходимости в высоких концентрациях для достижения высокой интенсивности удаления.

Композиции изобретения демонстрировали одинаковую или по существу одинаковую интенсивность удаления для оставшихся без изменений резистов с одной стороны и для PER и BARC с другой, чтобы различная химическая природа PER и BARC более не препятствовала их эффективному удалению.

Более того, композиции изобретения не только отлично удаляли резисты, но также демонстрировали отличную скорость удаления по отношению к PER, которые обладают сложным составом и содержат материалы, схожие с тефлоном, и материалы, содержащие титан и/или кремний.

В целом композиции изобретения могли храниться, транспортироваться и применяться без возникновения проблем, связанных с охраной окружающей среды, здоровья и безопасности жизнедеятельности (EHS).

Способ получения изобретения мог осуществляться простым, экономичным, безопасным и отлично воспроизводимым способом без возникновения проблем с EHS, и не нуждался в особых и специальных средствах и мерах предосторожности. Способ обеспечил жидкие композиции, в особенности композиции изобретения, обладавшие превосходными прикладными профилями и профилями свойств.

Способ изготовления изобретения для электрических устройств, в частности полупроводниковых интегральных схем (ИС), жидкокристаллических индикаторных панелей, органических электролюминесцентных индикаторных панелей и печатных плат, микромашин, ДНК-чипов и микро-заводов, главным образом ИС, уже не нуждался в стадии предварительной обработки перед стадией удаления. В частности, можно было полностью прекратить применение озонированной воды и/или водного раствора пероксида водорода, чтобы больше не было связанных с ними беспокойств по поводу EHS и можно было полностью исключить повреждение материалов с низкой или ультранизкой диэлектрической проницаемостью этими сильно окислительными растворами. В целом способ изготовления изобретения обеспечивал электрические устройства, которые полностью или по существу не содержат дефекты, проявляют отличные функциональные свойства и имеют длительный срок службы.

Более того, композиции изобретения наиболее хорошо подходили для применения изобретения в 3D технологиях для изготовления 3D структур, в особенности в области формирования рельефа сквозных соединений через кремний (TSV), а также для осаждения и для формирования столбиковых выводов (3D пакетированная интегральная схема, 3D-SiC; 3D корпусирование на уровне пластин, 3D-WLP). В этих областях применения они были способны удалять позитивные и негативные фоторезисты и PER очень быстро, одинаковым наиболее выгодным образом без повреждения поверхностного слоя пластин, рельефных структур пластин и клеевого материала, соединяющего тонкие кремниевые пластины с подложками.

Подробное описание изобретения

В наиболее широком смысле настоящее изобретение касается жидких композиций, не содержащих N-алкилпирролидонов, в частности N-метилпирролидона и N-этилпирролидона, а также гидроксиламина и производных гидроксиламина, в частности производных гидроксиламина, описанных в Американских патентных заявках US 2005/0266683 А1, стр.4, абзацы [0046Н0050], и US 2005/0263743 А1, стр.4, абзац [0057] до стр.5, абзац [0063].

В контексте изобретения характеристика "жидкая" означает, что композиция изобретения является жидкой по меньшей мере при комнатной температуре (т.е. 23°С), предпочтительно при по меньшей мере 0°С и наиболее предпочтительно при по меньшей мере -10°С.

Более того, в контексте изобретения характеристика "не содержащая" означает, что соответствующие соединения не могут быть обнаружены в композиции изобретения при помощи известных самых современных аналитических способов качественного и/или количественного обнаружения N-алкилпирролидонов, гидроксиламина и производных гидроксиламина, например при помощи газовой хроматографии и/или масс-спектрометрии.

Композиция изобретения демонстрирует динамическую сдвиговую вязкость при 50°С, измеренную методом ротационной вискозиметрии, от 1 до 10 мПа·с, предпочтительно от 2 до 8 мПа·с, более предпочтительно от 1.5 до 7 мПа·с и наиболее предпочтительно от 2 до 6 мПа·с. Предпочтительно композиция изобретения также демонстрирует динамическую сдвиговую вязкость при 23°С, измеренную методом ротационной вискозиметрии, от 2 до 20 мПа·с, более предпочтительно от 3 до 16 мПа·с и наиболее предпочтительно от 3 до 14 мПа·с.

Композиция изобретения может быть дисперсией, т.е. эмульсией или суспензией, или гомогенной композицией, где все компоненты диспергированы на мол