CN101368132A - 低表面张力电路芯片清洗剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低表面张力电路芯片清洗剂，其包括渗透剂、pH调节剂、表面活性剂、增溶剂和纯水；其中，氧化剂的重量百分比为1％至5％，pH调节剂的重量百分比为2％至10％，表面活性剂的重量百分比为5％至10％，增溶剂的重量百分比为1％至10％，其余为纯水；其为碱性水溶性清洗剂，对电路芯片表面清洗剂张力的抑制效果好，腐蚀性小，不腐蚀设备，且不易损坏电路芯片表面，便于废弃清洗剂的处理排放，符合环境保护的要求；其配方设计合理，制备工艺简单，成本较低。

Description

低表面张力电路芯片清洗剂

技术领域

本发明涉及电路芯片清洗剂，尤其涉及一种低表面张力电路芯片清洗剂。

背景技术

在超大规模集成电路的制备过程中，芯片的表面状态及洁净度是影响晶片优良率和器件质量与可靠性的最重要的因素之一。半导体工艺中有超过50％的产品损耗是由于芯片表面存在微小的污染物、颗粒或者其它缺陷。污染物对半导体器件的影响是复杂的，并且取决于污染物的本质和数量。化学机械全局平面化过程是实现多层布线和提高集成度的唯一有效方法。由于布线后镜片表面存在各种物质如：布线金属Cu、阻挡层Ta、插塞W或Al等。CMP过程中这些物质被磨料研磨下来，形成污染，同时磨料本身也会带来污染。因此CMP后晶片表面存在大量的污染物，如果不能有效去除，将严重影响集成电路的成品率和可靠性。为了去除芯片表面的颗粒和化学污染物，为了得到洁净的芯片表面，人们采用了各种清洗技术，这些技术必须在清洗芯片表面张力的同时不会造成进一步的损伤，因此CMP后清洗是一个十分重要的课题。

芯片在进行加工前需要进行清洗，而且采用金属材料加工制备的普通机械零件以及其他领域中使用的精密元器件的用量相当大，因此对这类芯片表面张力去除的工作量也相应的很大，清洗过程中需要的清洗剂的使用量肯定也是相当大的。随着环境保护要求标准的严格化，对工业废水的排放控制也越来越严格，因此大量的废弃清洗剂的排放成为该行业需要研究的重要课题。

现有芯片清洗剂多为溶剂型或者含磷水基清洗剂等，这些清洗剂存在的缺点是，清洗效果不很理想，不能有效去除芯片表面的加工碎屑、粉尘颗粒以及张力等各种污染物，清洗后的芯片表面容易出现很大的张力，给后续加工带来麻烦，特别对精密元器件的加工造成困惑；而且对设备腐蚀性较强，增加设备成本；清洗时间较长，需要10到30分钟的清洗时间。

因此有待研制水基型的清洗剂，以有利于废弃清洗剂的处理排放，并能有效提高清洗的效果，降低对设备的腐蚀性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种对芯片表面积存污染物和张力的清洗效果好，清洗后的芯片表面清洁度高，符合产品加工要求；其腐蚀性小，不会损坏芯片表面，不腐蚀清洗设备，而且不含有对人体有害的物质，便于废弃清洗剂的处理排放，符合环境保护的要求；配方设计合理，制备工艺简单，成本较低的低表面张力电路芯片清洗剂。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明低表面张力电路芯片清洗剂，包括渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂和纯水；其特征在于，其中，氧化剂的重量百分比为1％至5％，PH调节剂的重量百分比为2％至10％，表面活性剂的重量百分比为5％至10％，增溶剂的重量百分比为1％至10％，其余为纯水。

前述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述渗透剂是n-辛醇、二缩三乙二醇丙二醇或丙三醇。

前述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述的PH调节剂是无机碱；所述的无机碱是钾、钠、钙、铵、钡的氢氧化物及碳酸钠、氟化钠。

前述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述的表面活性剂是聚氧乙烯系非离子表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中的一种或几种组合。

前述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述聚氧乙烯系非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚、多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯和烷基醇酰胺中的一种或者它们的组合；所述聚氧乙烯醚是脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是失水山梨醇聚氧乙烯醚酯；所述的烷基醇酰胺是月桂酰单乙醇胺。

前述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚是聚合度为15的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-15)、聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-20)或聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-25)；所述多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是聚合度为7的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-7，TWEEN-7)、聚合度为9的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-9，TWEEN-9)、聚合度为80的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-80，TWEEN-80)或聚合度为81的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-81，TWEEN-81)。

前述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述的高分子及元素有机系非离子表面活性剂是三氟甲基环氧乙烷、甲基环氧氯丙烷、胆固醇、多元醇太古油或者十六烷基磷酸。

前述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述增溶剂是癸烷、己烷、丁烷、硅烷或者庚烷。

本发明低表面张力电路芯片清洗剂的制备方法，其特征在于，在纯水中分别加入渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂，加热搅拌至完全溶解，即得成品。

前述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述加热温度为60至100℃。

本发明低表面张力电路芯片清洗剂的有益效果，其为一种碱性水基清洗剂，对电路芯片表面抑制张力的效果理想，清洗后的芯片材料表面清洁度高，可以符合各种芯片加工要求；其腐蚀性小，不会损坏芯片表面，不腐蚀清洗设备，而且不含有对人体有害的ODS物质，便于废弃清洗剂的处理排放，符合环境保护的要求；配方设计合理，制备工艺简单，成本较低，有效克服现有清洗剂张力不能去除的缺点。

具体实施方式

本发明低表面张力电路芯片清洗剂，其包括渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂和纯水；其中，氧化剂的重量百分比为1％至5％，PH调节剂的重量百分比为2％至10％，表面活性剂的重量百分比为5％至10％，增溶剂的重量百分比为1％至10％，其余为纯水。

本发明低表面张力电路芯片清洗剂，其中，渗透剂是n-辛醇、二缩三乙二醇、丙二醇或丙三醇。

本发明低表面张力电路芯片清洗剂，其中，PH调节剂是无机碱，该无机碱是钾、钠、钙、铵、钡的氢氧化物及碳酸钠、氟化钠。

本发明低表面张力电路芯片清洗剂，其中，表面活性剂是聚氧乙烯系非离子表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中的一种或几种组合；所述聚氧乙烯系非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚、多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯和烷基醇酰胺中的一种或者它们的组合；所述聚氧乙烯醚是脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是失水山梨醇聚氧乙烯醚酯；所述的烷基醇酰胺是月桂酰单乙醇胺；该脂肪醇聚氧乙烯醚是聚合度为15的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-15)、聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-20)或聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-25)该多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是聚合度为7的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-7，TWEEN-7)、聚合度为9的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-9，TWEEN-9)、聚合度为80的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-80，TWEEN-80)或聚合度为81的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-81，TWEEN-81)；该高分子及元素有机系非离子表面活性剂是三氟甲基环氧乙烷、甲基环氧氯丙烷、胆固醇、多元醇太古油或者十六烷基磷酸。

本发明低表面张力电路芯片清洗剂，其中，增溶剂是癸烷、己烷、丁烷、硅烷或者庚烷。

本发明低表面张力电路芯片清洗剂，是在纯水中分别加入前述比例的渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂加热至60至100℃搅拌完全溶解，即可得到成品。

本发明的工作原理在于：清洗剂可以完全溶解于水，在超声作用下能够有效去除残留在芯片表面上积存的各种污染物以及张力，且在超声水洗过程能够将残留在芯片表面上的清洗剂张力和其他杂质去除，然后通过喷淋和烘干使金属材料表面洁净，通过放大镜观察，芯片表面无明显油污、粉尘颗粒等污染物。

本发明低表面张力电路芯片清洗剂中含有增溶剂，它的结构与残留在芯片表面上的油污等有机污染物结构相近，根据溶涨的原理，可以大大的减小普通清洗剂清洗后的张力问题；清洗剂中含有的非离子表面活性剂能够降低溶液的表面张力，并且具有很强渗透能力的渗透剂，能够渗透到芯片表面各种污染物之间，将污染物托起，使其脱离芯片表面，达到去除的目的，而且可以实现优先吸附，并在芯片表面形成保护层，可防止各种污染物的二次吸附，还可以降低对芯片表面的损伤；清洗剂中的氧化剂，可以氧化难以去除的污染物，使其消耗或转化为易溶解的物质，以达到去除的目的，让清洗效果更加理想。

本发明的优点是：(1)清洗剂中选用增溶剂，能够提高对油污等有机污染物的溶解度，根据溶涨原理，可以大大的减小普通清洗剂清洗后的张力问题；(2)清洗剂中加入了的表面活性剂，能够降低清洗剂的表面张力，增强清洗剂的渗透性，提高对芯片表面张力的清洗效果；(3)清洗剂中的表面活性剂能够增强质量传递，保证清洗的均匀性，降低对芯片表面的损伤；(4)清洗剂中合理配制增溶剂、表面活性剂能够很好降低清洗剂的表面张力，同时具有水溶性好、渗透力强、无污染等优点；(5)清洗剂中选用的化学试剂，不污染环境，不易燃烧，属于非破坏臭氧层物质，清洗后的废液便于处理排放，能够满足环保三废排放要求；(6)该清洗剂呈碱性，不腐蚀金属设备，使用安全可靠；(7)制备工艺简单，操作方便，使用安全可靠。

实施例1：配制1公斤清洗剂。

分别称取配制清洗剂重量为3％的丙二醇，10％的聚合度为20的聚氧乙烯脂肪醇醚(商业名称：平平加，结构式为：RO-(CH2CH2O)n-H)，5％的氢氧化钾，6％的正己烷，余量为纯水，备用。

在纯水中分别加入前述比例的丙二醇、聚氧乙烯脂肪醇醚、氢氧化钾、及正己烷，然后加热至80℃搅拌至完全溶解，即可得到成品清洗剂。该清洗液的比重1.050g/cm³，PH值为12.0。

清洗时，步骤(1)：取清洗剂清洗，清洗剂加入5至16倍去离子水放入第一槽内，加热到60至80℃，将需清洗的金属材料放入第一槽，进行超声，超声频率控制在18KHz至80KHz，超声时间控制在5至10分钟；

步骤(2)：用去离子水超声，将去离子水放入第二槽，加热到40至50℃，将金属材料从一槽中取出，放入二槽，进行超声，超声频率控制在18KHz至80KHz，超声时间控制在5至8分钟；

步骤(3)：用去离子水超声，将去离子水放入第三槽，无需加热，将金属材料从二槽中取出，放入三槽，进行超声，超声频率控制在18KHz至80KHz，超声时间控制在1至5分钟；

步骤(4)：喷淋，用常温的去离子水喷淋，时间为1至3分钟；

步骤(5)：烘干，时间为3至5分钟。

上述所说步骤(5)中的烘干方式可以采用热风或红外进行，本实施例采用热风烘干。

经过上述步骤清洗的电路芯片，经过放大镜检测，表面洁净无明显的油污、粉尘颗粒等污染物，一次通过率达到80％，优于正常水平。

本实施例中使用的设备均为现有技术，故不再进行赘述。

上述实施例中，清洗剂配制时，其中渗透剂选用丙二醇或n-辛醇；PH调节剂选用氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钾；表面活性剂选用聚合度为15的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-15)、聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-25)、聚合度为7的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-7，TWEEN-7)、聚合度为9的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-9，TWEEN-9)、聚合度为80的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-80，TWEEN-80)、聚合度为81的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-81，TWEEN-81)、三氟甲基环氧乙烷、甲基环氧氯丙烷、胆固醇、多元醇太古油或者十六烷基磷酸；增溶剂选用癸烷、丁烷、硅烷或者庚烷，也可以达到相同效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种低表面张力电路芯片清洗剂，包括渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂和纯水；其特征在于：其中，氧化剂的重量百分比为1％至5％，PH调节剂的重量百分比为2％至10％，表面活性剂的重量百分比为5％至10％，增溶剂的重量百分比为1％至10％，其余为纯水。

2.根据权利要求1所述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述渗透剂是n-辛醇、二缩三乙二醇丙二醇或丙三醇。

3.根据权利要求1所述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述PH调节剂是有机碱；所述无机碱是钾、钠、钙、铵、钡的氢氧化物及碳酸钠、氟化钠。

4.根据权利要求1所述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述表面活性剂是聚氧乙烯系非离子表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中的一种或几种组合。

5.根据权利要求4所述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于：所述聚氧乙烯系非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚、多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯和烷基醇酰胺中的一种或者它们的组合；所述聚氧乙烯醚是脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是失水山梨醇聚氧乙烯醚酯；所述的烷基醇酰胺是月桂酰单乙醇胺。

6.根据权利要求5所述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚是聚合度为15的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-15)、聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-20)或聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-25)；所述多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是聚合度为7的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-7，TWEEN-7)、聚合度为9的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-9，TWEEN-9)、聚合度为80的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-80，TWEEN-80)或聚合度为81的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-81，TWEEN-81)。

7.根据权利要求4所述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述的高分子及元素有机系非离子表面活性剂是三氟甲基环氧乙烷、甲基环氧氯丙烷、胆固醇、多元醇太古油或者十六烷基磷酸。

8.根据权利要求1所述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，所述增溶剂是癸烷、己烷、丁烷、硅烷或者庚烷。

9.权利要求1所述的低表面张力电路芯片清洗剂，其特征在于，在纯水中分别加入渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂，加热搅拌至完全溶解，即得成品。