用于清洗化学机械平坦化的研磨垫的水性清洗组合物制造技术

本发明专利技术是一种用于化学机械平坦化的研磨垫的水性清洗组合物，其具有一介于７至１４之间的ｐＨ值并包含一以该组合物的总重计含量为０．１～２０重量％的有机二质子酸、一以该组合物的总重计含量为０．１～２０重量％且在水性介质下可解离出四级胺离子的有机碱，以及一与该有机二质子酸及有机碱合计含量为１００重量％的水性介质，该水性清洗组合物不具腐蚀性与挥发性，配制方式简单，清洁效果佳而可倍增研磨垫的使用寿命，有助于业者降低耗材，设备，工时等各项成本，极富商业潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种水性清洗组合物，特别是指一种用于清洗化学机械平坦化的研磨垫的水性清洗组合物。
技术介绍
在半导体后段制程中的化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing，CMP)过程里，会在一旋转的研磨垫上添加一预定量的研磨液，并将欲研磨的晶圆压置在一旋转的研磨垫上，以进行抛光。其过程中自该晶圆上所剥离出的碎屑，以及该研磨液内所含有大量的研磨粒子与各式化学助剂，皆有可能会附着于研磨垫表面，形成污染物。而当污染物沾附得愈多，该研磨垫对晶圆的抛光效率就愈低，更严重地，其研磨效率将降为零，也就是丧失研磨功能而再也无法对一晶圆进行有效抛光，此时势必得更换一新的研磨垫。就一般的作业模式，每结束一次研磨程序，人员就会利用一清洗液来清洗该研磨垫，以避免过多的污染物沾附于该研磨垫上，再使用清水来将该清洗液洗掉。上述污染物包含有各式无机与有机物质，并经由高效能液相层析技术(high-performance liquid chromatography，HPLC)分析得知，所述有机物质包括研磨液中所含的表面活性剂，及用以避免晶圆上的金属被腐蚀的金属络合剂(例如苯并三唑(benzotriazole，BTA))等，而无机物质包含非溶解性与溶解性两部分，非溶解性部分除了原研磨液中的研磨粒子(其成分譬如SiO2、Al2O3及CeO2)之外，也包含于研磨时自晶圆脱落的物质(包括金属、金属氧化物、低介电材料)，溶解性部分包含有可溶性硅酸盐与氧化剂，另一方面，基于实务操作所观察到的现象以及目前已知的学理而推测，BTA会与源自于晶片的铜离子及其他研磨后废液(磨粒、络合剂、表面活性剂...)形成概呈绿色的非溶解性络合物，其对于研磨垫而言应也是一污染。而若清洗液的清洗能力低，则不易将研磨垫上的污染物清除干净，所以需拉长晶圆研磨的时间，且研磨垫所能处理的晶圆片数也较少。因此，该清洗液是否能有效地将上述污染物去除，攸关着该研磨垫的使用寿命。一般而言，业界常用的清洗液包括有单独使用的经稀释的草酸(oxalic acid)水溶液(特别是用以去除氧化铜)、氨水(ammonia)水溶液、柠檬酸(citric acid)水溶液、氢氧化四甲基铵(tetramethylammonium hydroxide，TMAH)水溶液等，主要是将各式污染物溶解掉以带离该研磨垫，而达到清洁的目的，然，目前各式浓度的草酸水溶液、柠檬酸水溶液，与氢氧化四甲基铵水溶液的清洗能力，虽然已获得本业界的认同，但是尚未能符合申请人的需求。另一方面，氨水水溶液虽然具有较优良的清洗效果，但是其缺点在于会散发恶臭，容易影响人员的工作情绪与身体健康，所以人员需自行做好防护措施，相关设备也是业者需负担的成本之一，而且，申请人也发现，在抛光程序中以氨水水溶液来清洗研磨垫时，晶圆已离开研磨垫而未直接接触清洗液，但是晶圆上的铜线仍然会被腐蚀，依申请人推测，这可能是氨水水溶液中的NH3逸散至空气中的缘故；又或者是氨水水溶液残留在研磨垫上，于是当晶圆在被研磨时因与其接触，造成氨水与次微米铜线路反应，形成铜铵络合物，使得晶圆上的铜线被腐蚀，此腐蚀现象可能会造成整片晶圆报废，于是业者需再判断或另处理该已受损的晶圆仍然可供使用的部分，种种人力、设备、工时等相关成本，以及被腐蚀的晶圆皆为额外的损失。也有具其他成分的清洁液被提供，例如US 6,740,629 B2就揭示，以至少一选自于以下群组的成分(A)氨水(ammonia)、氢氧化钾(potassium hydroxide)、氢氧化四甲基铵(tetramethylammoniumhydroxide，TMAH)、三甲基-2-羟基乙基氢氧化铵(trimethyl-2-hydroxyethylammonium hydroxide)、甲基三羟基乙基氢氧化铵(methyltrihydroxyethylammonium hydroxide)、氢氧化四乙基铵(tetraethylammonium hydroxide，TEAH)、三甲基乙基氢氧化铵(trimethylethylammonium hydroxide)及诸如此类者，以及至少一选自于以下群组的成分(B)甘氨酸(glycine)、丙氨酸(alanine)、半胱氨酸(cysteine)、酰胺基硫酸(amidosulfuricacid)、乳酸(lactic acid)、柠檬酸、酒石酸(tartaric acid)、苹果酸(malic acid)、丙二酸(malonic acid)、草酸、琥珀酸(succinicacid)、反丁烯二酸(fumaric acid)及顺丁烯二酸(maleic acid)，相互混合后形成一用于清洗研磨垫的组合物。如先前所提及的，目前业界常单独使用的各式经稀释的酸或碱性溶液，对于研磨垫上的污染物并未有良好的去除效果，虽然US 6,740,629 B2有提出将有机酸与有机碱相互混合来形成研磨垫清洁液的概念，但是在其内容中，仍然特别以氨水为建议使用的有机碱，因此，就算是该组合物有如其所号称的良好清洁效果，显然该案并未顾及后续晶圆在研磨过程会被腐蚀，以及人员操作的不便性等不良影响。而且，US 6,740,629 B2除了列出以上各种组成并对成分(A)、(B)的用量有概略建议外，也没有明白提出或暗示该组合物所应该另外具有，或是可以让效果更为提升的其他条件。TW 416984揭示一种组合物，用以清除在半导体制程中一晶圆上所产生的残留物，例如有机金属及金属氧化物，该组合物包含至少1至50重量百分比的至少一种乙二胺四乙酸或其单-、二-、三-或四铵盐，以及水或极性有机溶剂。而TW 396202则揭示了一种用以从金属或介电质表面脱除化学残留物或用以将铜表面化学机械打光的组合物，其包含具有在3.5与7之间的pH值的水溶液且含有(a)一单官能，双官能或三官能有机酸，及(b)一缓冲量的四级胺，氢氧化铵，羟胺，羟胺盐，肼或肼盐碱。为了延长研磨垫的使用寿命来降低耗材成本，一种除了具有高清洁力以外，更不会腐蚀晶圆，又不具刺鼻气味而有利人员作业的清洁液，是目前业界所非常需要的。
技术实现思路
由于经研磨后的晶圆的品质也可能攸关其他下游业者的产品良率，影响层面非常广泛，所以申请人认为，用以清洁研磨垫的清洁液，其首先考量的要件，应是避免使用会造成晶圆腐蚀的酸及碱为成分，而且，为有利于人员顺利操作、免除相关的人员防护成本，以及环境保护等诉求，具有高挥发性并会散出恶臭的药品，例如氨水，是申请人所排除使用的。申请人惊讶地发现，若欲全面性地顾及业界需求，除了须考量清洗液的成分以外，其pH值对于研磨垫的清洁能力，也有举足轻重的影响性，此点也是目前已知技术中从没有被提出的。因此，本专利技术提供的一种用于化学机械平坦化的研磨垫的水性清洗组合物，其特征在于，具有一介于7至14之间的pH值，并包含下列组份一以该组合物的总重计含量为0.1～20重量％的有机二质子酸，一以该组合物的总重计含量为0.1～20重量％，且在水性介质下可解离出四级胺离子的有机碱，以及一与该有机二质子酸及有机碱合计含量为100重量％的水性介质。另外，本专利技术所述的水性清洗组合物，其特征在于，该有机二质子酸是选自于以下所构成的群组草酸、柠檬酸、丙二酸、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于化学机械平坦化的研磨垫的水性清洗组合物，其特征在于，具有一介于７至１４之间的ｐＨ值并包含下列组份：一以该组合物的总重计含量为０．１～２０重量％的有机二质子酸；一以该组合物的总重计含量为０．１～２０重量％的有机碱，该有机碱在水性介质下可解离出四级胺离子；以及一与该有机二质子酸及有机碱合计含量为１００重量％的水性介质。

【技术特征摘要】
1.一种用于化学机械平坦化的研磨垫的水性清洗组合物，其特征在于，具有一介于7至14之间的pH值并包含下列组份一以该组合物的总重计含量为0.1～20重量％的有机二质子酸；一以该组合物的总重计含量为0.1～20重量％的有机碱，该有机碱在水性介质下可解离出四级胺离子；以及一与该有机二质子酸及有机碱合计含量为100重量％的水性介质。2.根据权利要求1所述的水性清洗组合物，其特征在于，该有机二质子酸是选自于以下所构成的群组草酸、柠檬酸、丙二酸、戊二酸、DL-苹果酸、琥珀酸、酒石酸，以及此等的一组合。3.根据权利要求2所述的水性清洗组合物，其特征在于，该有机二质子酸是草酸。4.根据权利要求2所述的水性清洗组合物，其特征在于，该有机二质子酸是柠檬酸。5.根据权利要求2所述的水性清洗组合物，其特征在于，该有机二质子酸是琥珀酸。6.根据权利要求2所述的水性清洗组合物，其特征在于，该有机二质子酸是戊二酸。7.根据权利要求2所述的水性清洗组合物，其特征在于，该有机二质子酸是...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯惠芳，刘文政，陈彦良，陈瑞清，
申请(专利权)人：长兴开发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]