一种精抛光液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种精抛光液及其制备方法，所述精抛光液包括如下重量百分比的组分：纳米氧化铝微粉10‑30％，分散剂5‑10％，螯合剂1‑5％，氧化剂0.5‑5％，抗菌剂0.01‑0.5％，水余量。该发明专利技术制备的精抛光液抛光效果好、抛光效率高，挥发性小、对环境无害，且抛光后工件的平整度高，用于半导体的化学机械抛光，尤其是在集成电路中化学机械抛光的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种精抛光液及其制备方法
本专利技术属于抛光液
，涉及一种精抛光液及其制备方法。
技术介绍
随着半导体制造技术飞跃发展,集成电路制造技术已经跨入0.1μm甚至更小的尺寸水平，加工工艺向着更高的电流密度、更高的时钟频率和更多的互联层转移。化学机械抛光简称CMP，其工作原理是加工件在外加压力以及抛光浆料在抛光垫作旋转运动，借助CMP加工液中的磨料的机械磨削和氧化剂的化学腐蚀作用使工件表面达到平坦化要求，CMP技术是从实践发展起来的，其并没有完整的理论资料。目前，CMP是唯一能够实现硅片局部和全局平坦化的技术。实务当中的化学机械抛光加工分粗磨、中磨和精抛等工序，其中精抛最终决定产品质量的好坏，因此，化学机械精抛液是关键因素之一。CMP的加工液也在不断的更新。CN105734574A公开了一种抛光液，包括如下质量份的各组分：磷酸1020份～1360份；硫酸367份～734份；铝离子3份～30份；强氧化剂5份～40份；缓蚀剂0.5份～10份；光亮剂0.1份～4份。该专利技术制备的抛光液具有较好的抛光效果和较高的抛光效率，但是不利于环保。CN108060421A公开了一种金属材料抛光液，由以下组份的原料制成：柠檬酸13-18份，十二烷基苯磺酸钠8-11份，硬脂酰胺11-13份，草酸钠5-7份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠7-9份，丙二醇4-6份，胶态二氧化硅5-7份，四硼酸钠12-15份，三梨醇3-7份，乙二醇3-5份；该专利技术制备的金属材料抛光液增光性好，对环境无害，但是其抛光效果有待提高。CN102953063A公开了一种金属抛光液，按重量百分数计，由以下各组份组成：油酸钠15～20％、柠檬酸2～5％、三聚磷酸钠5～7％、十二烷基苯磺酸钠3～4％、油基羟乙基咪唑啉1～2％、石英砂8～10％，余量为水；该专利技术制备的抛光液可有效的消除油污和锈斑，但是不适用于化学机械抛光。因此，开发一种抛光效果好、抛光效率高、抛光平整化高，且对环境无害的精抛光液非常有必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种精抛光液及其制备方法，所述精抛光液抛光效果好、抛光效率高，挥发性小、对环境无害，且抛光后工件的平整度高，用于半导体的化学机械抛光，尤其是在集成电路中的应用。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的之一在于提供一种精抛光液，所述精抛光液包括如下重量百分比的组分：本专利技术选用纳米球形氧化铝微粉为磨料，可提高产品的稳定性，且磨削量大，大大提高生产效率；分散剂和螯合剂配合使用，搭配作用，可软化水质，避免分散剂和水中微量元素结合，影响分散效果，解决了氧化铝磨料易板结，不利于存放的问题。在本专利技术中，所述纳米球形氧化铝微粉的重量百分比为10-30％，例如10％、12％、15％、17％、20％、22％、25％、27％、30％等。本专利技术以纳米球形氧化铝为磨料，一方面可提高产品的稳定性，另一方面因为纳米球形氧化铝的硬度高，流动性好，且易于分散，可提高产品的平整性，且磨削量大，大大提高了生产效率。在本专利技术中，所述分散剂的重量百分比为5-10％，例如5％、6％、7％、8％、9％、10％等。在本专利技术中，所述螯合剂的重量百分比为1-5％，例如1％、2％、3％、4％、5％等。在本专利技术中，所述氧化剂的重量百分比为0.5-5％，例如0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.3％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％、5％等。在本专利技术中，所述抗菌剂的重量百分比为0.01-0.5％，例如0.01％、0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％％、0.4％、0.45％、0.5％等。在本专利技术中，所述水的添加量为余量，使得精抛光液所有成分含量总和为100％。作为本专利技术的优选技术方案，所述精抛光液包括如下重量百分比的组分：作为本专利技术的优选技术方案，所述精抛光液包括如下重量百分比的组分：在本专利技术中，所述纳米球形氧化铝微粉的粒径为80-100nm，例如80nm、82nm、85nm、87nm、90nm、92nm、95nm、98nm、100nm等。在本专利技术中，所述纳米球形氧化铝微粉是通过气相法或溶液凝胶法制备得到。本专利技术以纳米球形氧化铝为磨料，一方面可提高产品的稳定性，另一方面因为纳米氧化铝的硬度高，流动性好，且易于分散，可提高产品的平整性，磨削量大，大大提高了生产效率，且抛光后的工件易于清洗；若纳米氧化铝的粒径太小，则不利于分散，且会对工件产生较大的磨损，影响产品的稳定性；若纳米氧化铝的粒径较大，价格较贵，不利于工业生产应用。在本专利技术中，所述分散剂包括萘磺酸盐聚合物、葵二酸或异丙醇胺中的任意一种或至少两种的组合，优选萘磺酸盐聚合物。在本专利技术中，所述萘磺酸盐聚合物的数均分子量为2300-4800，例如2300、2500、2700、3000、3300、3500、3800、4000、4200、4500、4800等。本专利技术选用分子量为2300-4800的萘磺酸盐聚合物作为分散剂，可有效的解决纳米氧化铝微粉易团聚、板结的问题，悬浮性较好。在本专利技术中，所述螯合剂为羟乙基乙二胺、二羟基戊三酸、羟基丁二酸或磺基水杨酸中任意一种或至少两种的组合，优选羟乙基乙二胺和二羟基戊三酸的组合。在本专利技术中，所述羟乙基乙二胺和二羟基戊三酸的质量比0.5:1-1:1，例如0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1等。本专利技术选用羟乙基乙二胺和二羟基戊三酸二者配合使用具有较好的螯合效果，从而提高最终产品的抛光效果；若二者的比例范围不在本专利技术规定的范围内，则螯合作用会降低，从而影响最终产品的性能。在本专利技术中，分散剂和螯合剂配合使用，搭配作用，可软化水质，避免分散剂和水中微量元素结合，影响分散效果，解决了氧化铝磨料易板结，不利于存放的问题。在本专利技术中，所述氧化剂为高铁酸钠、硫代硫酸钠或硫代硫酸铵中任意一种或至少两种的组合，优选硫代硫酸钠。在本专利技术中，所述抗菌剂包括磷酸二氢铵、甲基异噻唑酮、咪唑类、季铵盐等中的任意一种或至少两种的组合，优选甲基异噻唑酮。本专利技术选用的甲基异噻唑酮既可作为杀菌剂，也可作为防腐剂，同时还可作为杀虫剂，对抑制微生物的生长有很好的作用。本专利技术的目的之二在于提供了一种精抛光液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将纳米氧化铝微粉、分散剂和水混合，搅拌溶解，得到第一混合物；(2)将螯合剂、氧化剂以及其他助剂加入步骤(1)制备得到的第一混合物中，搅拌溶解，得到所述精抛光液。本专利技术在制备精抛光液过程中，先将纳米氧化铝微粉、分散剂和水混合均匀后，再将其他助剂混合在一起利于纳米氧化铝磨料分散均匀，并且利于体系稳定，若将所有原料直接混合，则不利于体系的稳定，会缩短保存时间，因此制备工艺简单，生产周期短，体系稳定，利于长久保存。本专利技术的目的之三在于提供一种如目的之一所述的精抛光液在集成电路化学机械抛光中的应用。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术选用纳米级球形氧化铝微粉，和分散剂搭配使用，一方面可提高产品的稳定性，另一方面可提高抛光后产品表面的平整度；本专利技术选用分散剂和螯合剂，配合使用，可以软化水质，避免分散剂和水中的微量元素结合，影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精抛光液，其特征在于，所述精抛光液包括如下重量百分比的组分：

【技术特征摘要】
1.一种精抛光液，其特征在于，所述精抛光液包括如下重量百分比的组分：2.根据权利要求1所述的精抛光液，其特征在于，所述精抛光液包括如下重量百分比的组分：3.根据权利要求1或2所述的精抛光液，其特征在于，所述精抛光液包括如下重量百分比的组分：4.根据权利要求1-3任一项所述的精抛光液，其特征在于，所述纳米球形氧化铝微粉的粒径为80-100nm；优选地，所述纳米球形氧化铝微粉是通过气相法或溶液凝胶法制备得到。5.根据权利要求1-4任一项所述的精抛光液，其特征在于，所述分散剂为萘磺酸盐聚合物、葵二酸或异丙醇胺中的任意一种或至少两种的组合，优选萘磺酸盐聚合物；优选地，所述萘磺酸盐聚合物的数均分子量为2300-4800。6.根据权利要求1-5任一项所述的精抛光液，其特征在于，所述螯合剂为羟乙基乙二胺、二羟基戊三酸、羟基丁二酸或磺基水杨酸中的任意一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：包亚群，
申请(专利权)人：广州亦盛环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44