CN103060831A - 清洗液及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种清洗液，其包括至少一种载体，其中还包括一种金属防腐抑制剂；本发明还公开了所述的清洗液在清洗金属衬底中的用途。与典型的清洗液相比，本发明提供的清洗液大大降低了金属材料的腐蚀程度，从而具有如下优点：（1）使得金属表面的缺陷率明显下降；（2）大大改善金属表面的平坦度；（3）提高产品质量，增加收益率，（4）提高清洗效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种清洗液及其用途，尤其涉及一种清洗集成电路晶片的清洗液。
背景技术
现有技术中典型的清洗液主要是去离子水、过氧化氢溶液和稀氨水等，这些清洗液主要用于清洗前序工艺中的残留液。该前序工艺比如是：1）化学机械抛光工艺，经过化学机械抛光后的金属表面会残留少量的抛光液；2）刻蚀去强光阻工艺，该工艺之后也会残留去强光阻液；3）沉积工艺以及其他工艺等等。其中的残留液被清洗干净后，但金属表面的腐蚀仍然存在。金属表面的腐蚀会影响金属表面平坦度，也使缺陷水平居高不下，从而降低产品良率和收益率。
一些清洗液已被公开，如美国专利US2004/0204329，US2003/0216270，US2004/0082180，US6147002，US6443814，US6719614，US6767409，US6482749等，其都是关于清洗液或清洗液的使用方法。如专利US6147002中的清洗液是关于一种酸性水溶液的清洗液，其还包括0.5～5重量%的含氟物质，该清洗液适合于清洗铜金属半导体晶片的集成电路元器件。但上述专利中的清洗液，或是含有毒性物质，对环境不友善；或是清洗效率不够高等缺陷；或是清洗使用范围窄，例如US6443814专利的清洗液只能够清洗含铜金属层的晶片。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种清洗液。
一种清洗液，其包括至少一种载体，其还包括一种金属防腐抑制剂。
其中，所述的金属防腐抑制剂较佳地为多聚羧酸和/或其盐。
所述的多聚羧酸和/或其盐较佳地为聚丙烯酸类化合物和/或其盐。
所述的多聚羧酸较佳地为聚丙烯酸类化合物，或者为丙烯酸类化合物与苯乙烯的共聚化合物，或者为丙烯酸类化合物与顺丁烯二酸酐的共聚化合物，或者为丙烯酸类化合物与丙烯酸酯类的共聚化合物，它们分子量在2,000～1,000,000之间，较佳地在10000～500000之间。
所述的多聚羧酸和/或其盐优选式Ⅰ化合物：
式Ⅰ
其中，R1、R2独自地为氢原子或碳原子数小于3的烷基，R3为H、K、Na或NH4。
所述的聚丙烯酸类化合物和/或其盐更优选聚丙烯酸，其分子量优选为10,000～30,000。
本发明的清洗液还可以包括pH调节剂。
本发明的清洗液还较佳地包括含氮杂环化合物，以进一步提高清洗效果。
所述的含氮杂环化合物优选苯并***、吡唑和/或咪唑，更优选苯并***。
所述的载体较佳地为醇类和/或水，所述的醇类可以是丙三醇。
在本发明的清洗液中，该金属防腐抑制剂的质量浓度较佳地为0.0001～20%，该载体为余量。
本发明的另一目的是提供所述的清洗液在金属衬底中的用途，所述的金属衬底为铝、铜、钽、氮化钽、钛、氮化钛、银、金，优选铝。
本发明的积极进步效果在于：与典型的清洗液相比，本发明提供的清洗液大大降低了金属材料的腐蚀程度，从而具有如下优点：（1）使得金属表面的缺陷率明显下降；（2）大大改善金属表面的平坦度；（3）提高产品质量，增加收益率，（4）提高清洗效率。
附图说明
图1A为使用去离子水清洗液清洗后的金属表面的扫描电子显微镜（SEM）图；
图1B为使用本发明的清洗液清洗后的金属表面的SEM图；
图2A为使用去离子水清洗后的金属表面粗糙度的原子力显微镜（AFM）图；
图2B为使用本发明的清洗液清洗后的金属表面粗糙度的原子力显微镜图；
图3A为使用去离子水进行刷清洗后的金属铝表面的光学显微镜暗场图，图中的黑底为金属铝，白圆点为腐蚀；
图3B为使用本发明的清洗液进行刷清洗后的金属铝表面的光学显微镜暗场图。
具体实施方式
实施例1
将含有800ppm聚丙烯酸（分子量为30,000）和水为余量的清洗液（pH=5.3）清洗用化学机械抛光液抛光后的铝金属表面。（1）化学机械抛光液抛光铝金属的工艺为：下压力1psi、抛光盘的转速100rpm、抛光头转速105rpm、清洗液流速200ml/min、清洗时间1min；（2）然后再分别用去离子水及聚乙烯醇（PVA）滚刷和该清冼液及PVA滚刷对晶片上的铝金属表面进行刷洗1min，滚刷转速为100rpm；（3）再取出用去离子水及PVA滚刷刷洗1min。清洗结果见图1B。
结果显示，与使用去离子水清洗液清洗的晶片（如图1A）相比较，使用本发明的清洗液清洗后的金属表面（如图1B）的缺陷率明显下降，金属表面的平坦度得到改善。
实施例2
将含有600ppm聚丙烯酸（分子量为30,000）、500ppm BTA（苯丙***）和水为余量的清洗液（pH=4.3）清洗用化学机械抛光液抛光后的铝金属表面。（1）化学机械抛光液抛光铝金属的工艺为：下压力1psi、抛光盘的转速100rpm、抛光头转速105rpm、清洗液流速200ml/min、清洗时间1min；（2）然后再分别用去离子水及聚乙烯醇（PVA）滚刷和该清冼液及PVA滚刷对晶片上的铝金属表面进行刷洗1min，滚刷转速为100rpm；（3）再取出用去离子水及PVA滚刷刷洗1min。清洗结果见图2B。
结果显示，用去离子水作清洗液清洗的晶片（如图2A）表面的粗糙度为3.72A，而使用本发明的清洗液清洗后的金属表面（如图2B）的粗糙度为3.00A，金属表面点蚀明显下降，金属表面的粗糙度得到改善。
实施例3
将含有1200ppm聚丙烯酸（分子量为30,000），500ppmBTA和水为余量的清洗液（pH=4.4）清洗用化学机械抛光液抛光后的晶片上的铝金属表面。（1）化学机械抛光液抛光铝金属的工艺为：下压力1psi、抛光盘的转速100rpm、抛光头转速105rpm、清洗液流速200ml/min；（2）然后再分别用去离子水及PVA滚刷和该清冼液及PVA滚刷对晶片上的铝金属表面进行刷洗1min，滚刷转速为100rpm；（3）刷洗后静置于离子水中30min；（4）再取出用去离子水及PVA滚刷刷洗1min。
结果表明：在步骤（2）中使用了本发明的含有金属防腐抑制剂的清冼液可以有效的防止金属铝的腐蚀（见图3A），而使用去离子水清洗的金属铝上有大量的腐蚀（见图3B）。
实施例4
将含有1200ppm聚丙烯酸（分子量为10,000），500ppm BTA和水为余量的清洗液（pH=4.6）清洗化学机械抛光液抛光后的铝金属表面。（1）化学机械抛光液抛光铝金属的工艺为：下压力1psi、抛光盘的转速100rpm、抛光头转速105rpm、清洗液流速200ml/min、清洗时间1min；（2）然后再分别用去离子水及PVA滚刷和该清冼液及PVA滚刷对晶片上的铝金属表面进行刷洗1min，滚刷转速为100rpm；（3）再取出用去离子水及PVA滚刷刷洗1min。
实施例5
将含有25ppm聚丙烯酸（分子量为30,000），500ppmBTA和水为余量的清洗液（pH=3.0）清洗用化学机械抛光液抛光后的铝金属表面。（1）化学机械抛光液抛光铝金属的工艺为：下压力1psi、抛光盘的转速100rpm、抛光头转速105rpm、清洗液流速200ml/min、清洗时间1min（2）然后再分别用去离子水及PVA滚刷和该清冼液及PVA滚刷对晶片上的铝金属表面进行刷洗1min，滚刷转速为100rpm；（3）再取出用去离子水及PVA滚刷刷洗1min。
实施例6
将含有10ppm聚丙烯酸（分子量为10,000），500ppm BTA和水为余量的清洗液（pH=3.0）清洗化学机械抛光液抛光后的铜金属表面。（1）化学机械抛光液抛光铜金属的工艺为：下压力1psi、抛光盘的转速100rpm、抛光头转速105rpm、清洗液流速200ml/min、清洗时间1min；（2）然后再分别用去离子水及PVA滚刷和该清冼液及PVA滚刷对晶片上的铜金属表面进行刷洗1min，滚刷转速为100rpm；（3）再取出用去离子水及PVA滚刷刷洗1min。
实施例7
将含有20%聚丙烯酸（分子量为10,000），500ppm BTA和水为余量的清洗液（pH=7.4）清洗化学机械抛光液抛光后的铜金属表面。（1）化学机械抛光液抛光铜金属的工艺为：下压力1psi、抛光盘的转速100rpm、抛光头转速105rpm、清洗液流速200ml/min、清洗时间1min；（2）然后再分别用去离子水及PVA滚刷和该清冼液及PVA滚刷对晶片上的铜金属表面进行刷洗1min，滚刷转速为100rpm；（3）再取出用去离子水及PVA滚刷刷洗1min。
Claims (17)
1.一种金属防腐抑制剂在清洗金属衬底中的用途，其特征在于，所述金属防腐抑制剂为多聚羧酸和/或其盐。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的多聚羧酸为聚丙烯酸类化合物，或者为丙烯酸类化合物与苯乙烯的共聚化合物，或者为丙烯酸类化合物与顺丁烯二酸酐的共聚化合物，或者为丙烯酸类化合物与丙烯酸酯类的共聚化合物，它们分子量在2,000～3,000,000之间。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的多聚羧酸和/或其盐为式Ⅰ化合物：
式Ⅰ
其中，R1、R2独自地为氢原子或碳原子数小于3的烷基，R3为H、K、Na或NH4。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，所述的聚丙烯酸类化合物为聚丙烯酸，其分子量为10,000～30,000。
5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的金属衬底为铝、铜、钽、氮化钽、钛、氮化钛、银或金。
6.一种清洗液在金属衬底中的用途，其特征在于，所述清洗液包括至少一种载体及金属防腐蚀抑制剂。
7.根据权利要求6所述的用途，所述金属防腐抑制剂为多聚羧酸和/或其盐。
8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，所述的多聚羧酸为聚丙烯酸类化合物，或者为丙烯酸类化合物与苯乙烯的共聚化合物，或者为丙烯酸类化合物与顺丁烯二酸酐的共聚化合物，或者为丙烯酸类化合物与丙烯酸酯类的共聚化合物，它们分子量在2,000～3,000,000之间。
9.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，所述的多聚羧酸和/或其盐为式Ⅰ化合物：
式Ⅰ
其中，R1、R2独自地为氢原子或碳原子数小于3的烷基，R3为H、K、Na或NH4。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述的聚丙烯酸类化合物为聚丙烯酸，其分子量为10,000～30,000。
11.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，还包括pH调节剂。
12.根据权利要求6或11所述的用途，其特征在于还包括含氮杂环化合物。
13.根据权利要求12所述的用途，其特征在于，所述清洗液中的含氮杂环化合物为苯并***、吡唑和/或咪唑。
14.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，所述清洗液中的载体为醇类和/或水。
15.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，该金属防腐抑制剂的质量浓度为0.0001～20%，该载体为余量。
16.如权利要求6所述的用途，其特征在于，所述的清洗液pH值小于7。
17.如权利要求6所述的用途，其特征在于，所述的金属衬底为铝、铜、钽、氮化钽、钛、氮化钛、银或金。
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