一种抛光液及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种化学机械抛光液及其制备方法和用途，所述抛光液包含磨粒、分散剂、氧化剂、缓蚀剂、pH调节剂、稳定剂及溶剂。本发明专利技术利用无机填料磷酸锆作为抛光磨粒。这种型抛光新材料与传统的片状氧化铝相比，分散性更好，稳定性高，沉降效果不明显。此外磷酸锆具有二维片层状结构，受到外力时会产生定向排列从而优化磨粒的取向，这样优化后的抛光磨粒在抛光过程中更加稳定，产生的划痕更少，整个抛光体系更加稳定，可达到更好的抛光效果。

A polishing fluid and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种抛光液及其制备方法和用途
本专利技术涉及化学机械抛光液领域，具体涉及一种抛光液及其制备方法和用途。
技术介绍
金属材料因其在国防、航空航天、化工、电子、机械制造等领域的潜在应用，在过去几十年受到了广泛的关注。在采用金属材料时，对金属合金制品表面的整体平整化、粗糙度、缺陷等性能提出了更高的要求。因此，必须进行一系列的工艺流程，如车削、磨削等来降低表面的粗糙度。有些时候，根据粗糙度的需要，后期可能还要进行抛光处理来进一步降低粗糙度。近年来，化学机械抛光(CMP)工艺可为金属材料提供平面化抛光的能力受到了广泛认可。尤其是在当下的发展环境下，集成电路不断缩小的特性尺寸也推动了化学机械抛光(CMP)技术的发展，为创新半导体制造工艺的发展带来了新的可能性。对于CMP工艺中所用到的化学机械抛光液，通常由磨粒、氧化剂、pH调节剂、腐蚀抑制剂、分散剂等组成，是采用分散在各种化学溶液中的磨粒组成的胶体浆料对形貌不均匀的金属材料进行抛光，从而达到平面化抛光效果。然而，对于铝合金来说，其硬度较低，在CMP工艺操作，易产生划痕，也就是说，对于CMP体系，铝合金对划痕具有较高敏感性。此外，众所周知，对于铝合金来说，其化学腐蚀程度较高，容易发生微结构腐蚀(点蚀、晶间腐蚀等)。微观结构腐蚀是由于金属间粒子的存在而引起的，金属间粒子可以是阳极，也可能是阴极。腐蚀敏感性对浆料的化学性质提出了挑战。因此，平衡机械磨粒机械抛光和化学侵蚀抛光被认为是铝合金CMP工艺可行性的关键问题。CN1398938A提供了一种超大规模集成电路多层铜布线化学机械全局平面化抛光液，该抛光液损伤小、平整度高、易清洗；不腐蚀设备，不污染环境；选择性强，速率高；价格便宜，成本低。用于超大规模集成电路多层铜布线化学机械全局平面化抛光。进一步地，CN1560161A提供了一种水基纳米金刚石抛光液及其制造方法，提供的抛光液可用于各类光电子晶体、计算机硬盘基片、光学元器件及铜连接的半导体集成电路等的超精密抛光，将产品的表面粗糙度减小至亚纳米级。CN1621469A提供了一种化学机械抛光液，该抛光液利用该磨粒富含的表面羟基及其在水溶液中优异的单分散性，用于IC加工过程中对层间介质的全局平面化抛光，避免了对抛光表面的亚微米划伤，平整度高、易清洗，抛光速率高。可用于超大规模集成电路制作工艺中的CMP精抛过程以及其他光学材料的精密抛光。但是上述抛光液分散性较差，稳定性低，沉降效果明显，同时其抛光效果仍较差。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供，提供一种化学机械抛光液及其制备方法和用途，本专利技术提供的化学机械抛光液分散性更好，稳定性高，沉降效果不明显。此外磷酸锆具有片层状结构，受到外力时会产生定向排列从而优化磨粒的取向，这样优化后的抛光磨粒在抛光过程中更加稳定，产生的划痕更少，整个抛光体系更加稳定，可达到更好的抛光效果。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种化学机械抛光液，所述化学机械抛光液包含磨粒、分散剂、氧化剂、缓蚀剂、pH调节剂、稳定剂及溶剂。本专利技术利用无机填料磷酸锆作为抛光磨粒，这种新型抛光新材料与传统的片状氧化铝相比，分散性更好，稳定性高，沉降效果不明显。此外磷酸锆具有二维片层状结构，受到外力时会产生定向排列从而优化磨粒的取向，这样优化后的抛光磨粒在抛光过程中更加稳定，产生的划痕更少，整个抛光体系更加稳定，可达到更好的抛光效果。上述抛光液各组分质量百分含量之和为100％。作为本专利技术优选的技术方案，所述化学机械抛光液中磨粒的质量百分含量为8-15％，例如可以是8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％或15％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述化学机械抛光液中分散剂的质量百分含量为1-5％，例如可以是1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述化学机械抛光液中氧化剂的质量百分含量为0.5-2％，例如可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述化学机械抛光液中缓蚀剂的质量百分含量为0.1-0.5％，例如可以是0.1％、0.14％、0.18％、0.22％、0.26％、0.3％、0.34％、0.38％、0.42％、0.46％或0.5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述化学机械抛光液中稳定剂的质量百分含量为0.1-0.5％，例如可以是0.1％、0.14％、0.18％、0.22％、0.26％、0.3％、0.34％、0.38％、0.42％、0.46％或0.5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述化学机械抛光液中溶剂的质量百分含量为77-90.3％，例如可以是77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％或90.3％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述分散剂包括聚乙二醇。优选地，所述氧化剂包括水溶性氧化剂，例如可以是高锰酸钾、氯酸钠、高氯酸钠等氧化剂，但不限于所列举的类型，该范围内其他未列举的类型同样适用，优选为双氧水。优选地，所述缓蚀剂包括离子型缓蚀剂，例如可以是喹啉、乙二胺四乙酸、十六烷胺、甲基苯并三氮唑及苯并三氮唑等，但不限于所列举的类型，该范围内其他未列举的类型同样适用，优选为苯并三氮唑。优选地，所述稳定剂包括十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇。优选地，所述pH调节剂包括水溶性绿色环保调节剂，优选为水杨酸、柠檬酸或磷酸中的1中或至少2中的组合，例如可以是水杨酸和柠檬酸的组合，柠檬酸和磷酸的组合，磷酸和水杨酸的组合等，但不限于所列举的组合，该范围内其他未列举的组合同样适用。优选地，所述溶剂包括水。作为本专利技术优选的技术方案，所述分散剂还包括聚丙烯钠或聚丙烯酰胺。作为本专利技术优选的技术方案，所述磨粒为磷酸锆纳米片。优选地，所述磨粒的直径为0.1-10μm，例如可以是0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述化学机械抛光液的pH为2-4，例如可以是2、2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.2、3.4、3.6、3.8或4等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。第二方面，本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液包含磨粒、分散剂、氧化剂、缓蚀剂、pH调节剂、稳定剂及溶剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液包含磨粒、分散剂、氧化剂、缓蚀剂、pH调节剂、稳定剂及溶剂。


2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液中磨粒的质量百分含量为8-15％；
优选地，所述化学机械抛光液中分散剂的质量百分含量为1-5％；
优选地，所述化学机械抛光液中氧化剂的质量百分含量为0.5-2％；
优选地，所述化学机械抛光液中缓蚀剂的质量百分含量为0.1-0.5％；
优选地，所述化学机械抛光液中稳定剂的质量百分含量为0.1-0.5％；
优选地，所述化学机械抛光液中溶剂的质量百分含量为77-90.3％。


3.如权利要求1或2所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述分散剂包括聚乙二醇；
优选地，所述氧化剂包括水溶性氧化剂，优选为双氧水；
优选地，所述缓蚀剂包括离子型缓蚀剂，优选为苯并三氮唑；
优选地，所述稳定剂包括十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇；
优选地，所述pH调节剂包括水溶性绿色环保调节剂，优选为水杨酸、柠檬酸或磷酸中的1中或至少2中的组合；
优选地，所述溶剂包括水。


4.如权利要求1-3任一项所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述分散剂还包括聚丙烯钠或聚丙烯酰胺。


5.如权利要求1-4任一项所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述磨粒为磷酸锆纳米片；
优选地，所述磨粒的直径为0.1-10μm。


6.如权利要求1-5任一项所述的化学机械抛光液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，孙大陟，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44