新型碱性清洗剂对BTA去除的研究

为了有效去除化学机械抛光(CMP)后清洗中的苯并三氮唑(BTA)沾污,分析了碱性清洗剂中FA/OⅡ型螯合剂和FA/OⅠ型表面活性剂对BTA去除的影响规律。铜光片上的单因素实验中,通过测试铜光片清洗前后铜表面与去离子水的接触角得出:FA/OⅡ型螯合剂是影响铜光片上BTA去除的主要因素,FA/OⅠ型表面活性剂对铜光片上BTA的去除有一定的作用。利用扫描电镜测试采用不同体积分数和不同配比的清洗液清洗后的图形片上的BTA沾污,通过对比清洗后铜光片上残留的BTA沾污数量可知,清洗剂中FA/OⅡ型螯合剂体积分数为0.01%和FA/O I型表面活性剂体积分数为0.25%时,清洗剂清洗BTA沾污效果最好,基本上无BTA沾污残留,并且清洗后未发现氧化铜颗粒和硅溶胶颗粒沾污。

BTA系列缓蚀剂对铜缓蚀作用的光电化学比较

采用光电化学方法将不同浓度的BTA(苯并三氮唑)及其衍生物在硼砂缓冲溶液(pH9．2)中对铜电极的缓 蚀性能及机理作了比较研究。研究发现,羧基类BTA衍生物(4CBTA、5CBTA、CBT-1)和酯类BTA衍生物(CBTME、 CBTBE,含BTA)对铜的缓蚀作用机理不同。前者对铜的作用主要是缓蚀剂在电极表面形成的膜能促使Cu2O膜不 断增厚,进而起到缓蚀作用,体现在一定浓度的缓蚀剂作用下,电位负向扫描过程中阴极光电流明显增大,缓蚀效 果可用阴极光电流的大小来评定,阴极光电流越大,缓蚀效果越好;后者对铜的作用主要是通过缓蚀剂在电极表面 形成的膜比较致密地阻止了溶液中的O2-进入到金属表面,改变了铜表面的Cu2O膜的化学计量比,体现在一定浓 度的缓蚀剂作用下,电位正向扫描过程中光响应由p型转为n型,缓蚀效果可用阳极光电流的大小来评定,阳极光 电流越大,缓蚀效果越好。

多层铜布线CMP后BTA去除和铜表面腐蚀抑制

有机残余(主要是苯并三氮唑(BTA))和铜表面腐蚀是多层铜布线化学机械抛光(CMP)后晶圆缺陷中的两个重要问题,针对BTA去除和铜表面腐蚀抑制提出了一种新的碱性清洗剂。该清洗剂主要由FA/O螯合剂和FA/O表面活性剂组成。FA/O螯合剂对于去除BTA起主要作用,FA/O表面活性剂不仅能抑制腐蚀而且促进了BTA的去除。通过接触角测量、扫描电镜(SEM)、金相显微镜、静态腐蚀速率(SER)等实验及线上测试研究了该清洗剂的性能,结果表明清洗剂能有效去除BTA且在抑制铜表面腐蚀方面效果明显,有效解决了极大规模集成电路(GLSI)多层铜布线CMP后清洗中的多项技术难题。

碱性多羟多胺螯合剂对Cu CMP后BTA去除作用及机理

苯并三唑（BTA）在微电子领域常被用于铜抛光液中的抗蚀剂,抛光后的BTA残留需要通过化学机械抛光（CMP）后清洗工序从晶圆表面去除,否则会影响器件的性能。通过实验研究了碱性多羟多胺类螯合剂对抛光后晶圆表面残留BTA的去除效果及机理。首先通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）研究了BTA在铜表面的吸附状态,发现铜表面的氧化程度会影响BTA在晶圆表面的吸附状态;然后采用体积分数为0.02%、pH值为10.3的碱性多羟多胺螯合剂去除铜表面BTA薄膜。FTIR和XPS测试结果显示,碱性多羟多胺螯合剂可以有效去除铜表面BTA薄膜;最后,通过实验数据研究了碱性多羟多胺螯合剂去除BTA的机理。

BTA酰基衍生物的合成及对Cu在3%NaCl水溶液中缓蚀性能的研究

用苯并三氮唑（ＢＴＡ）和酸性氯化物（酰氯类）合成７种ＢＴＡ酰基衍生物．采用间接失重方法比较ＢＴＡ及其衍生物对Ｃｕ在３％ＮａＣｌ水溶液中的缓蚀性能．结果表明：７种ＢＴＡ衍生物中，Ｇｌｕｔａｒｙｌ／ＢＴＡ的缓蚀性能远优于ＢＴＡ；Ｃ５／ＢＴＡ的缓蚀性不及ＢＴＡ；其余５种的缓蚀性能均略优于ＢＴＡ．用传统的失重方法测试金属缓蚀性能需要最少几十天才能完成．用阳极微分脉冲溶出伏安法（ＤＰＡＳ），可以灵敏地测出Ｃｕ泡在３％ＮａＣｌ里一天溶出痕量的铜离子浓度．

BTA缓蚀剂在文物保护中的应用

根据青铜器的腐蚀现象和文物保护的特殊要求，从苯骈三氮唑（ＢＴＡ）的化学作用机理及它对青铜保护的实际使用效果。

铜互连CMP中BTA的缓蚀机理及Cu-BTA的去除研究进展

铜具有低电阻率和高抗电迁移性,是目前极大规模集成电路的主流金属互连材料。化学机械抛光(CMP)是实现铜表面局部与全局平坦的关键工艺。为获得铜互连较高的凹凸材料去除速率选择比,通常需在CMP抛光液中加入缓蚀剂苯并三唑(BTA),而CMP后铜表面的BTA残留需要在后续的清洗工艺中进行有效的去除。对铜互连CMP中BTA对铜的腐蚀抑制机理的研究进行了归纳分析,并对BTA与其他试剂协同抑制铜腐蚀的研究进行了讨论,进而论述了碱性清洗液对Cu-BTA络合物去除的研究进展,并概述了新型缓蚀剂的研究现状,最后对缓蚀剂未来的研究方向进行了展望。

基于FA/OⅡ螯合剂的复配清洗液去除Cu-BTA的研究

在减少清洗液对晶圆表面腐蚀的前提下,尽可能地去除表面残留的苯并三唑(BTA)是Cu互连化学机械抛光(CMP)后清洗的研究重点。选择了两种非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-20)与质量分数为0.02%的FA/OⅡ螯合剂复配成碱性清洗剂,研究其对Cu表面BTA的去除效果,对其作用机理进行了分析。接触角和电化学测试结果表明,两种清洗剂均改善了Cu表面Cu-BTA的去除效果。其中FA/OⅡ螯合剂与质量分数为0.22%的Triton X-100复配清洗Cu表面后,接触角降为37.75°,腐蚀电流密度增大到2.424×10-6 A/cm2;与质量分数为0.25%的AEO-20复配清洗Cu表面后,接触角降为32.5°,腐蚀电流密度增大到2.657×10-6 A/cm2;当AEO-20与FA/OⅡ复配清洗液pH值为10.5时,几乎不影响BTA的去除效果,但Cu表面的粗糙度降至5.59 nm。

苯三唑及其衍生物在润滑油防腐的研究进展

介绍了苯三唑及其衍生物的种类与结构,重点综述了苯三唑及其衍生物的缓蚀机理及其影响因素。提出了苯三唑衍生物在润滑油防腐方面存在的问题,并展望其以后的发展方向。

苯并三氮唑及其衍生物在NaCl溶液中对铜缓蚀作用的表面增强拉曼光谱

Corrosion inhibition of benzotriazole(BTA) and its derivative CBTME on Cu in 3%NaCl solution was studied by SERS technique. The inhibition mechanism for BTA and CBTME on copper corrosion in the solution was found to be similar each other, by which a protective film is formed through the triazole ring. The substituent group ( -COOCH 3 ) of CBTME plays the role in the inhibition effect due to steric hindrance. A combination of BTA and CBTME showed a synergistic effect and the inhibition mechanism remained the same as individual species.

苯并三氮唑及其衍生物在菜籽油中的摩擦学性能研究

利用四球试验机考察了苯并三氮唑及其衍生物在菜籽油中的摩擦学性能 ,并用 X射线光电子能谱和扫描电子显微镜分析观察磨斑表面的化学组成和形貌 .结果表明 ,苯并三氮唑在菜籽油中有良好的抗磨作用 ,在其分子中引入长链烷基虽然提高了其在菜籽油中的溶解度 ,但却降低了其抗磨减摩性能 .

含硫和磷的苯并三氮唑衍生物作为菜籽油添加剂的摩擦学性能研究

利用四球摩擦磨损试验机考察了一种含硫和磷的苯并三氮唑衍生物 BDDP作为菜籽油添加剂的摩擦学性能 ,在热重分析仪上考察了其热稳定性能 ,并通过钢球磨损表面的 X射线光电子能谱分析探讨了其在菜籽油中的减摩抗磨和极压作用机理 .结果表明 ,所合成的添加剂具有较高的热稳定性和很高的承载能力 ,可以明显改善菜籽油的抗磨性能 。

Mannich反应制备苯三唑脂肪胺衍生物及其性能

阐述了以苯三唑、甲醛、脂肪胺为原料的Mannich反应制备苯三唑脂肪胺衍生物的方法、性能评定及结果表征。合成反应是以水为溶剂在80～100℃下进行,具有反应条件温和、方法简便、产率高的特点。合成添加剂的分子结构经过了元素分析、红外光谱和核磁共振等分析鉴定。通过四球试验和铜片腐蚀等试验分别考察了其对润滑油的抗磨减磨性能、抗腐性能、油溶性能和热稳定性能的影响,经测试,制得的产品具有优良的油溶性、减磨性、热稳定性、防锈性和抗磨性。尤其是选择了牛脂胺代替十八胺作为原料,降低了生产成本,并且各项指标均达到了油性剂要求。合成的添加剂是一种多用途、性能优良的润滑油添加剂。

苯并三唑对铜/磷酸体系电化学腐蚀抑制作用

为确定苯并三唑(BTA)在铜的电解抛光液中的腐蚀抑制作用,研究铜在30%(质量分数)H3PO4+0.01 mol/L BTA抛光液中的电化学行为,测试铜在该抛光液中的极化曲线以及静态腐蚀量.应用原子力显微镜和能谱分析,观测不同阳极电势下静态腐蚀后的铜表面形貌并分析CuBTA膜的形成过程.结果表明,一定阳极电势范围下铜先行溶解,表面粗糙度加大,之后铜离子吸附BTA分子在表面逐渐形成CuBTA覆盖层,铜的溶解速度受到抑制,表面粗糙度稳定于一较低值.为保证CuBTA膜的形成,铜片所加的静态阳极电势应在0.5 V以下,本实验条件下形成稳定的CuBTA膜需要2 min.

固相萃取-高效液相色谱法测定地表水中的苯并三唑和苯并噻唑

建立了固相萃取-高效液相色谱分析地表水中苯并噻唑、苯并三唑、5-甲基-苯并三唑、5-氯-苯并三唑及5,6-二甲基-苯并三唑的方法。地表水样品采用HLB固相萃取柱富集净化后,在甲醇-水(55∶45,v/v)流动相中用ZORB-AX SB-C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm)分离,紫外检测,外标法定量。结果表明,5种目标化合物在0.064～80 mg/L范围内均呈良好的线性关系,线性相关系数均大于0.999 9,仪器检出限为1.9～3.2μg/L。空白自来水样中的加标回收率为87.8%～125.6%,相对标准偏差(n=3)为0.4%～9.4%。应用该方法测定了大连自来水及辽河入海口水样,在辽河入海口地表水中检出苯并噻唑、苯并三唑、5-甲基-苯并三唑、5-氯-苯并三唑。

1-H苯并三氮唑乙酸酯的合成、表征及其摩擦学性能

苯并三氮唑具有良好的摩擦学性能,但在矿物油中的溶解性较差。为提高其在矿物油中的溶解性,采用1-H苯并三氮唑与氯乙酸酯进行取代反应,合成了3种1-H苯并三氮唑乙酸酯新型润滑油添加剂,用IR、UV1、H NMR1、3C NMR、MS和元素分析对其结构进行了分析表征,确证了其结构。利用四球试验机考察了其在液体石蜡中的最大无卡咬负荷值。结果表明:合成的3种化合物均能溶于大部分有机溶剂而难溶于水;热失重分析结果表明,第一分解温度均高于218℃,能适应一般工况条件的要求;3种化合物在液体石蜡中有良好的极压抗磨作用,最大无卡咬负荷值可达862 N,与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)相当。

苯并三氮唑乙酰苯胺衍生物的合成、表征及其摩擦学性能

将苯并三氮唑与氯代乙酰苯胺衍生物进行反应,合成了3种苯并三氮唑乙酰苯胺衍生物,采用~1H NMR、^(13)C NMR、FT-IR、UV-vis、MS、元素分析和热失重分析(TGA)对其进行表征,确证了其结构。以这3种苯并三氮唑乙酰苯胺衍生物作为新型无灰无磷润滑油添加剂,利用四球摩擦磨损试验机考察了其在液体石蜡中的极压性能和抗磨性能,并初步探讨了摩擦过程的机理。结果表明,这3种化合物均能溶于大部分有机溶剂而难溶于水.在液体石蜡中溶解性能良好;它们的初始分解温度均高于245℃,能适应一般工况条件的要求;这类化合物在液体石蜡中都有良好承载能力,其中苯并三氮唑基-N-对氯乙酰苯胺(2a)的P_B值最大,可达900 N,与ZDDP相当;都能有效地减少钢球的磨斑直径,效果最好的是苯并三氮唑基-N-对甲氧基乙酰苯胺(2b)。

苯骈三氮唑酰基衍生物的缓蚀性能

合成了四种苯骈三氮唑 (BTA)的酰基衍生物。并采用失重法、电化学法和表面分析法研究了它们在 3 %NaCl溶液中对铜的缓蚀作用。结果表明 :BTA的四种酰基衍生物的缓蚀性能均优于BTA 。

液态苯三唑脂肪胺盐合成及性能研究

以苯三唑和脂肪胺为原料,在氢氧化钠水溶液中进行化学反应,合成了液态苯三唑脂肪胺盐。采用四球试验、铜片腐蚀试验、高压差示扫描量热法(PDSC)、旋转氧弹法分别考察其抗磨性、抗腐蚀性、抗氧化性能,探索其在润滑油中的溶解度和低温油溶性。结果表明:液态苯三唑脂肪胺盐具有与固态苯三唑脂肪胺盐T406等同的抗磨性、抗腐蚀性和抗氧化性,对铜片防护能力好,呈现更好的油溶性和低温油溶性,可有效解决T406低温油溶性差的问题。实际生产过程中液态苯三唑烷基胺盐比T406更有利于润滑油品调合。

苯并三氮唑及其羧酸酯衍生物对铜缓蚀机理的分子动力学模拟研究

用分子动力学(MD)方法,模拟计算了5种铜缓蚀剂[苯并三氮唑(BTA)、苯并三氮唑-5-羧酸甲酯(MBTC)、苯并三氮唑-5-羧酸丁酯(BBTC)、苯并三氮唑-5-羧酸己酯(HBTC)、苯并三氮唑-5-羧酸辛酯(OBTC)]与Cu2O晶体的相互作用.结果发现,中性条件下缓蚀剂分子与Cu2O晶体的结合能均大于酸性条件下的数值,但两种条件下结合能的大小排序均为OBTC>HBTC>BBTC>MBTC>BTA.对体系各种相互作用以及对关联函数g(r)的分析表明,体系结合能主要由库仑作用提供,Cu2O晶体中的Cu原子与缓蚀剂分子中的N原子之间形成了配位键.在与Cu2O(001)晶面结合过程中,BTA及其衍生物分子发生了扭曲变形,但形变能远小于体系的非键相互作用能.