CN117402687A - 一种不含羟胺的有机清洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不含羟胺的有机清洗剂及其制备方法。有机清洗剂组分包括：二甲基亚砜、4‑羟基硫代吗啉及其衍生物、邻苯二酚、甲醇和余量的水。其制备方法是先将4‑羟基硫代吗啉及其衍生物和水混合得到溶液A；再将二甲基亚砜、甲醇和邻苯二酚混合，加热搅拌后得到溶液B；待B溶液冷却后，加入溶液A，搅拌均匀后得到产品。本发明的有机清洗剂清洗效率高，能有效去除金属垫晶圆结构表面的残留物；对金属铝、钨、钛的腐蚀速率小，不破坏金属垫晶圆结构；且不含羟胺，生产成本低，使用方法简单，无中间漂洗过程，简单安全，提高清洗效率，节约清洗成本。

Description

一种不含羟胺的有机清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及清洗剂领域，具体涉及一种不含羟胺的有机清洗剂及其制备方法。

背景技术

在金属垫晶圆制造过程中，清洗工艺有上百道，是贯穿整个金属垫晶圆制造的重要工艺环节，清洗工艺是提升良率的关键。芯片对杂质含量十分敏感，金属垫晶圆表面的颗粒、有机物、蚀刻后残留物、光阻残留等，会直接影响产品稳定性和产品良率。随着工艺节点的推进，清洗工序的数量和重要性持续提升，对清洗液性能的要求也越来越高。目前使用的清洗剂主要是含羟胺，清洗效果好，但不安全，对人体和环境产生污染；而不含羟胺的清洗剂清洗效果一般。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种不含羟胺的有机清洗剂，制备简单，对金属膜层蚀刻速率低，清洗蚀刻后金属垫晶圆残留物能力强，且使用步骤简单，无中间漂洗过程，简单安全，提高清洗效率，节约清洗成本。

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)二甲基亚砜；

b)4-羟基硫代吗啉及其衍生物；

c)邻苯二酚；

d)甲醇；

e)水；

所述二甲基亚砜的含量较优为30-55％，优选45-55％。

其中，所述的4-羟基硫代吗啉及其衍生物选自4-羟基硫代吗啉、4-氧化物硫代吗啉、4-羟基硫代吗啉1,1-二氧化物、4-羟基-3,5-硫代吗啉二酮、4-羟基-6-丙基-3-硫代吗啉酮、4-羟基-6-苯基-3-硫代吗啉酮、4-羟基-5-苯基-3-硫代吗啉酮、4-丁基硫代吗啉-1,1,4-三氧化二醇、4-羟基-2-苯基-3,5-硫代吗啉二酮、4-苄甲基硫吗啉-1,1,4-三氧化物、4-羟基-5-苯基-1,1-二氧化物-3-硫代吗啉酮中的一种或几种；所述4-羟基硫代吗啉及其衍生物的含量较优为10-25％，优选15-20％。

其中，所述的腐蚀抑制剂为邻苯二酚，含量较优为1-20％，优选5-15％。

其中，所述的溶剂为甲醇，含量较优为1-20％，优选12-18％。

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60℃至80℃下清洗蚀刻后的残留物。具体方法如下：将干法蚀刻后的金属垫晶圆浸没入本发明的清洗剂中，在60℃至80℃下浸泡一定的时间后，取出后通过去离子水清洗过程，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二甲基亚砜和4-羟基硫代吗啉及其衍生物可以高效去除铝制程金属垫晶圆上的干法蚀刻后残余物。

本发明的清洗剂通过邻苯二酚可以抑制对金属的腐蚀作用和其他设备材料的腐蚀。

本发明的清洗剂不用经过中间清洗过程，极大的提高清洗效率，节约清洗成本。

为使用含羟胺的有机清洗剂价格昂贵、使用危险、对身体造成有害损伤等问题提供了解决方案。

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，将干法蚀刻后金属垫晶圆^1,2,3浸没于按照表1组合得到的清洗剂中，在60-80℃下清洗5～20分钟，取出在室温下通过去离子水漂洗后，高纯氮气吹干。对膜层的的蚀刻速率和对金属垫晶圆的清洗效果如下表2所示。

表2部分实施例的金属垫晶圆清洗效果

从表2可以看出，本发明的实施例清洗剂组合物对金属垫晶圆上的干法蚀刻后残余物清洗效果佳，可以完全去除残余物。且对集成电路中使用到的氮化钛(TiN)、热氧热氧化硅(Tox)膜层几乎无蚀刻，实施例的腐蚀速率均小于/分钟；金属铝(Al)略有蚀刻，大部分实施例的腐蚀速率均小于/>/分钟。同时使用工艺简单，无中间漂洗过程，节约时间和使用成本。

本发明的有机清洗剂，解决了羟胺类清洗剂原料来源单一，使用步骤复杂等问题，在集成电路金属垫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有机清洗剂的组合物清洗剂，对蚀刻后金属垫晶圆有优异的清洗效果。

2)其对氮化钛、热氧二氧化硅的腐蚀速率较小。

3)无中间漂洗过程，简单安全，提高清洗效率，节约清洗成本。

Claims (9)

1.一种不含羟胺的有机清洗剂，其特征在于包含以下组分：

（a）二甲基亚砜；

（b）4-羟基硫代吗啉及其衍生物；

（c）邻苯二酚；

（d）甲醇；

（e）余量的水。

2.根据权利要求1所述的不含羟胺的有机清洗剂，其中，所述的二甲基亚砜质量分数为30-55%。

3.根据权利要求1所述的不含羟胺的有机清洗剂，其中，所述的4-羟基硫代吗啉及其衍生物质量分数为10-25%。

4.根据权利要求1所述的不含羟胺的有机清洗剂，其中，所述的邻苯二酚质量分数为1-10%。

5.根据权利要求1所述的不含羟胺的有机清洗剂，其中，所述的甲醇的质量分数为1-20%。

6.根据权利要求1所述的不含羟胺的有机清洗剂，其中，所述的水的质量分数为15%-30%。

7.根据权利要求1所述的不含羟胺的有机清洗剂，其特征在于，所诉的4-羟基硫代吗啉及其衍生物选自4-羟基硫代吗啉、4-氧化物硫代吗啉、4-羟基硫代吗啉1,1-二氧化物、4-羟基-3,5-硫代吗啉二酮、4-羟基-6-丙基-3-硫代吗啉酮、4-羟基-6-苯基-3-硫代吗啉酮、4-羟基-5-苯基-3-硫代吗啉酮、4-丁基硫代吗啉-1,1,4-三氧化二醇、4-羟基-2-苯基-3,5-硫代吗啉二酮、4-苄甲基硫吗啉-1,1,4-三氧化物、4-羟基-5-苯基-1,1-二氧化物-3-硫代吗啉酮中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的不含羟胺的有机清洗剂，其特征在于，所述的清洗剂中不含有羟胺。

9.根据权利要求1所述的一种不含羟胺的有机清洗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将4-羟基硫代吗啉及其衍生物和水混合得到溶液A；

步骤2：将二甲基亚砜、甲醇和邻苯二酚混合，加热至50℃，搅拌30分钟后得到溶液B；

步骤3：待B溶液冷却至室温，加入溶液A，搅拌30分钟后得到产品。