CN116179286A - 一种不含羟胺的水系清洗剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不含羟胺的水系清洗剂制备方法及应用，其包含以下组分：醇胺、1‑羟基吡咯烷及其衍生物、邻苯二酚、二甲基亚砜和余量的水。本发明的水系清洗剂不含羟胺，解决了羟胺类清洗剂原料来源单一，供应风险和产品使用安全性风险问题。同时对金属铝、钛和氮化钛基本无腐蚀。且清洗工艺使用温度窗口大，有利于产品生产的稳定性。该清洗剂能有效的去除晶圆蚀刻后的光阻残留物、无机物残留物、有机聚合物以及金属‑有机聚合物，实现对金属垫、金属线和通孔结构晶圆的高效清洗。本发明的清洗剂在半导体晶圆清洗等领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种不含羟胺的水系清洗剂制备方法及应用。
背景技术
国际上集成电路工艺的最小芯片尺寸以达到5nm，国内主流的技术节点在350nm-90nm之间，处于深亚微米级。随着关键尺寸的缩小，对工艺的要求越来越高和精确，也使得对工艺要有更深入的理解和掌握。
对于芯片而言.经干法蚀刻工艺处理后能得到理想的刻蚀速率、选择比、侧壁形貌等。但干法刻蚀后会产生无机、有机、有机-金属聚合物和光阻等残留，会影响芯片后续工艺的稳定性和良率，这些残留物去除的有效性变的越来也重要。
铝制程芯片刻蚀后残留物是和介电质蚀刻共生的，随着技术的升级，不同的材料类型被应用于铝制程中。羟胺能在不破坏介电质层的同时有效去除蚀刻残留物，目前铝制程残留物的去除多以羟胺清洗液为主。但由于使用羟胺，导致清洗剂原料来源固定化，且羟胺在储存和使用过程中存在爆炸风险。因此使用羟胺替代物，开发低成本、高效、兼容性更强的水系清洗剂是本领域改进优化的方向。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种不含羟胺的水系清洗剂，对多种膜层材料腐蚀速率小，低成本、安全、使用温度窗口大，且能有效去除铝制程刻蚀后残留物。
本发明通过以下技术方案来解决上述问题，该新型清洗液组合物含有：
a)醇胺；
b)1-羟基吡咯烷及其衍生物；
c)邻苯二酚；
d)二甲基亚砜；
e)水。
其中，所述的醇胺选自二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、甲基二乙醇胺、二异丙醇胺、羟乙基乙二胺、二甘醇胺、单乙醇胺、异丙醇胺中的一种或几种；所述醇胺的含量较优为1-60％，优选5-45％。
其中，所述的1-羟基吡咯烷及其衍生物含有的结构通式如下：
其中，取代基R1和R2独立地选自氢原子、甲基、乙基、甲氧基、羟基、羧基、乙烯基中的一种或多种；X独立地选自碳原子、氧原子的一种；n的数值为1和2的一种。
其中，取代基R1位置为杂环中2、3、4号取代位的其中一种。
其中，所述的1-羟基吡咯烷及其衍生物选自1-羟基吡咯烷、N-羟基丁二酰亚胺、N-羟基哌啶、1-羟基-2-甲基-吡咯烷、1-羟基-3-甲基-吡咯烷、1-羟基-2-哌啶酮、1-羟基-4-甲基哌啶、N-羟基-2-吡咯烷酮、N-甲氧基-2-吡咯烷酮、N-羟基丁二酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-甲基吗啉氮氧化物中的一种或几种；所述1-羟基吡咯烷及其衍生物的含量较优为10-40％，优选15-35％。
其中，所述的腐蚀抑制剂为邻苯二酚，含量较优为1-12％，优选3-10％。
其中，所述的溶剂为二甲基亚砜，含量较优为0.1-40％，优选0.1-20％。
余量是水。
本发明的清洗剂由上述成分简单均匀混合即可制得。
本发明所述％均为各组分质量占原料总质量的百分比，即质量分数。
本发明中的清洗剂，可以在55℃至75℃下清洗蚀刻后的残留物。具体方法如下：将干法蚀刻后的晶圆浸没入本发明的清洗剂中，在55℃至75℃下浸泡一定的时间后，取出后通过N-甲基吡咯烷酮中间清洗过程，用高纯氮气吹干。
本发明的技术效果在于：
本发明的清洗剂通过醇胺和1-羟基吡咯烷及其衍生物可以有效的去除铝制程金属衬垫(pad)、金属线(line)、通孔(via)晶圆上的干法蚀刻后残余物。
本发明的清洗剂通过金属腐蚀抑制剂可以抑制对金属铝的腐蚀作用和其他设备材料的腐蚀。
本发明的清洗剂解决了国际上含羟胺的有机清洗剂中羟胺原料供应商单一、价格高昂、供货风险、储存危险等问题。
具体实施方式
下面通过具体实施例具体阐述本发明清洗剂的优点，但本发明的保护范围不仅仅局限于下述实施例。
本发明的所用试剂及原料均市售可得，本发明的清洗剂由上述组分混合配置即可制备。
表1实施例清洗液的组分和含量
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
效果实施例
为了进一步考察本发明的清洗剂的清洗性能，采用了如下技术手段，将干法蚀刻1,2,3后晶圆浸没于按照表1组合得到的清洗剂中，在55-75℃下以约100rpm转速磁力搅拌10～30分钟，取出在室温下进行中间漂洗后高纯氮气吹干。对材料的腐蚀效果和晶圆的清洗效果如下表2所示。
表2部分对比例和实施例的晶圆清洗效果
从表2可以看出，本发明的实施例清洗剂组合物对半导体制程中使用到的金属铝和氮化钛的腐蚀较小，大部分实施例对铝的腐蚀速率均小于
达到铝制程腐蚀速率的常规要求。对铝金属线和通孔结构晶圆干法蚀刻后残余物具有良好的清洗效果，基本无残余，同时使用温度窗口大，便于工艺操作。
本发明的水系清洗剂，解决了羟胺类清洗剂原料来源固定化，原料供应风险，产品储存和使用不安全的问题，在半导体晶圆清洗等领域具有良好的应用前景。
综上，本发明的先进性在于：
1)提供了一种替代羟胺的水系清洗剂的组合物清洗剂，对蚀刻后晶圆有良好的清洗效果。
2)其对铝和氮化钛的腐蚀速率较小。
3)清洗窗口大，有利于工艺操作。
Claims (8)
1.一种不含羟胺的水系清洗剂，其特征在于，包含以下组分：
(a)醇胺；
(b)1-羟基吡咯烷或其衍生物；
(c)邻苯二酚；
(d)二甲基亚砜；
(e)余量的水。
2.根据权利要求1所述的不含羟胺的水系清洗剂，其特征在于，所述的醇胺质量分数为1-60％，1-羟基吡咯烷或其衍生物质量分数为10-40％，邻苯二酚质量分数为1-12％，二甲基亚砜的质量分数为0.1-40％，水的质量分数为1％-30％。
3.根据权利要求2所述的不含羟胺的水系清洗剂，其特征在于，所述的1-羟基吡咯烷及其衍生物含有的结构通式如下：
4.根据权利要求3所述的不含羟胺的水系清洗剂，其特征在于，结构通式中，所述取代基R1和R2独立地选自氢原子、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基、羟基、羧基、乙烯基中的一种或多种；X独立地选自碳原子、氧原子中的一种；n的数值包括1或2。
5.根据权利要求4所述的不含羟胺的水系清洗剂，其特征在于，结构通式中，其特征在于，所述取代基R1位置为杂环中任意位置。
6.根据权利要求1所述的不含羟胺的水系清洗剂，其特征在于，所述的1-羟基吡咯烷、1-羟基吡咯烷酮及其衍生物选自1-羟基吡咯烷、N-羟基丁二酰亚胺、N-羟基哌啶、1-羟基-2-甲基-吡咯烷、1-羟基-3-甲基-吡咯烷、1-羟基-2-哌啶酮、1-羟基-4-甲基哌啶、N-羟基-2-吡咯烷酮、N-甲氧基-2-吡咯烷酮、N-羟基丁二酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-甲基吗啉氮氧化物中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的不含羟胺的水系清洗剂，其特征在于，所述的醇胺选自二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、甲基二乙醇胺、二异丙醇胺、羟乙基乙二胺、二甘醇胺、单乙醇胺、异丙醇胺中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的不含羟胺的水系清洗剂，其特征在于，所述的清洗剂中不含有羟胺。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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