[发明专利]一种集成电路用靶材的精密清洗方法在审

专利信息
申请号: 202211546323.1 申请日: 2022-12-05
公开(公告)号: CN116219446A 公开(公告)日: 2023-06-06
发明(设计)人: 王兴权;刘青山;刘晓;何金江;万小勇;尚再艳;罗俊锋;吕保国;曾浩 申请(专利权)人: 有研亿金新材料有限公司;有研亿金新材料(山东)有限公司
主分类号: C23G5/028 分类号: C23G5/028
代理公司: 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 代理人: 陈波
地址: 102299 北京市*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 集成电路 用靶材 精密 清洗 方法
【说明书】:

一种集成电路用靶材的精密清洗方法,包括:(1)靶材在高纯有机溶剂清洗剂中进行高频超声清洗;(2)经步骤(1)超声清洗后的靶材浸泡在高纯共沸物有机溶剂清洗剂中进行漂洗;(3)靶材在蒸汽干燥箱中加热器对步骤(2)所用的高纯有机溶剂清洗剂进行加热,高纯有机溶剂清洗剂加热形成蒸汽清洗靶材,再停止加热溶剂,对靶材进行单独加热,干燥后得到洁净的靶材。所述工艺方法能够实现靶材在成品清洗过程中全程避免和水接触,有效杜绝靶材表面发生电化学反应的可能性,同时能够有效去除靶材表面可能存在的颗粒和油污等污染物,其清洗过程简单高效,整个清洗过程在密闭环境中进行,清洗液可以回收循环利用,排放少,实现集成电路用靶材的精密清洗。

技术领域

本发明属于高纯金属材料处理技术领域,具体的说,是涉及一种集成电路用高纯单质金属或合金靶材的精密清洗方法。

背景技术

高纯金属溅射靶材是集成电路制造用关键材料,在使用过程中主要通过磁控溅射技术获得各种薄膜功能材料。目前,按照化学成分可将溅射靶材分为:纯金属靶材,如铝、铜、钛、钽、钴等;合金靶材,如铝铜、铝硅、铜铝、铜锰、钨钛、镍铂、镍钴、镍钒等。依据摩尔定律,集成电路制造工艺持续进步,不断迭代更新,对各种材料的性能也提出了越来越高的要求,首先是材料的纯度要求越来越高,纯金属的纯度要求从99.99%到99.9999%,甚至到99.99999%,材料中的杂质含量越来越低,对于合金靶材,除主元素外,杂质元素含量通常也是控制在ppm级别甚至更低。高纯金属及其合金靶材作为集成电路用关键材料,除纯度外,其组织性能、表面洁净度等也直接影响芯片溅射镀膜过程中的使用性能。靶材表面洁净度对集成电路金属薄膜的制备以及性能的影响主要表现为,当靶材表面存在不纯物,在等离子体轰击靶材表面时,不纯物容易导致等离子体异常放电打火(arcing),放电形成的颗粒物落在晶圆上将会造成电路失效,无法满足高性能薄膜制备的需求,造成晶圆报废,良率下降。

对于高纯材料单体靶材以及高纯材料与铜合金、铝合金等背板的焊接复合靶材,在加工环境下,材料容易因为受到加工残留的切削液侵蚀以及空气中的水分等影响,而发生氧化变色,因此靶材表面的洁净度经常难以保障。特别是对于铜、铜合金单体靶材以及含铜合金背板的复合靶材,对于表面氧化问题要格外关注。通常,金属材料的清洗剂主要有水性清洗剂和溶剂型清洗剂。对于溶剂型清洗剂,可根据所用溶剂种类的不同进行分类,早期,以汽油、煤油等为主的传统溶剂清洗剂被广泛应用于清洗行业,但是,这些传统清洗剂毒性大及易燃易爆,存在很大的安全隐患,因而实际应用较少。专利“铜或铜合金溅射靶材的清洗方法”(CN101724818 B)采用传统的有机溶剂航空煤油来进行清洗靶材,是存在安全风险的。水性清洗剂应用广泛,在靶材清洗过程中通常也都是采用纯水来清洗,通常,靶材通过纯水超声波清洗去油、漂洗等,再用乙醇、异丙醇等有机溶剂加快靶材脱水、最后烘干来保证其表面洁净度,再进行真空包装,这种靶材清洗的专利非常多,此类方法存在的问题是,对于铜、铝等化学活性较强的高纯靶材,在清洗中与水、氧气等共同作用下,易使靶材表面发生一系列电化学反应,产生腐蚀氧化现象,进而靶材在参与芯片溅射过程中增加Particle出现的风险。随着先进集成电路工艺的不断向发展,工艺制程开始向着更小的5nm、3nm推进,已经越来越逼近物理极限。先进集成电路制造技术对工艺过程中使用材料的纯度、洁净度要求也越来越高,尤其是对于1Xnm及以下集成电路,靶材表面的洁净度已经成为导致靶材失效的重要因素之一。靶材表面存在的微细的油渍、氧化物、杂质等都有可能导致沉积薄膜颗粒物超标从而导致芯片良率下降。采用水机清洗剂清洗靶材,由于水对材料表面油渍、氧化物等污染物的处理能力有限,同时目前的工业清洗中超声清洗的超声频率低(不高于40KHz),难以去住微米级以及更小尺寸的杂质颗粒,存在针对集成电路用高端靶材,目前的清洗方法存在靶材表面难以清洗洁净的风险,且清洗过程中产生的废排较多,清洗过程也较长,不利于节能环保。因此急需开发一种新的避免靶材在清洗过程中发生氧化,高效、高洁净的靶材清洗方法,特别是针对先进集成电路制程对高洁净度靶材的迫切需求,需要有新的高效精密清洗方法。

发明内容

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