一种用于硅片抛光粗抛工序的抛光液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于硅片抛光粗抛工序的抛光液及其制备方法和应用，属于抛光液领域，包括如下重量百分比的组分：二氧化硅胶体20％

【技术实现步骤摘要】
一种用于硅片抛光粗抛工序的抛光液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术主要涉及抛光领域，特别是涉及一种用于硅片粗抛抛光工序的抛光液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]1965年Walsh和Herzog首次提出化学机械抛光技术以来，以硅溶胶为主要成分的抛光方法，已经成为硅衬底材料抛光的最主流工艺。一方面，由于二氧化硅胶体质地较软，不容易对硅片表面造成划伤；另一方面，二氧化硅胶体的化学稳定性和储存稳定性好，可以满足电子加工的可靠性要求。除了硅溶胶外，硅片抛光液通常包含氧化剂、分散剂、稳定剂等成分，在抛光过程中，它一方面利用自身的腐蚀作用与硅片表面发生化学反应，一方面利用胶体磨粒进行机械摩擦，同时抛光液在抛光垫上的流动又起到传输热量并带走研磨产生的硅颗粒的作用。因此，抛光液对硅片抛光加工有着至关重要的影响。
[0003]按照硅片加工的通常工艺，一般抛光工序分为粗抛、中抛和精抛，其中粗抛起到去除表面划伤和杂质的作用。出于对提高加工效率和降低成本的需求，希望粗抛所用的抛光液具有去除速率快，循环次数多，使用时间长的性能优势。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于硅片抛光粗抛工序的抛光液及其制备方法和应用，使用该抛光液粗抛，能够达到较高的去除速率和较高的良率，可有效提高加工效率、降低成本。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一方面，提供一种用于硅片抛光粗抛工序的抛光液，包括如下重量百分比的组分：二氧化硅胶体20％
‑
40％、非离子活性剂0.01％
‑
0.05％、分散剂0.1％
‑
0.5％、络合剂1％
‑
5％和抑泡剂0.05％
‑
0.1％，有机碱调节pH至11
‑
13，余量为去离子水。优选地，二氧化硅胶体30％
‑
40％、非离子活性剂0.02％
‑
0.03％、分散剂0.3％
‑
0.5％、络合剂3％
‑
5％和抑泡剂0.07％
‑
0.1％，有机碱调节pH至12.5
‑
13，余量为去离子水。
[0007]本专利技术采用二氧化硅胶体为主要原料，通过助剂椰子油脂肪醇二乙醇酰胺，聚乙二醇2000，三乙醇胺，氨水的复合添加，发现可以更好的抑制在抛光中出现的晶片划伤可提供较快的粗抛速率，从而达到最佳的抛光效果。
[0008]为了达到更好的抛光效果，采用的所述二氧化硅胶体粒径优选为30nm
‑
35nm。
[0009]进一步地，所述二氧化硅胶体中二氧化硅的含量为30～40％wt，优选为40％wt。为了达到更好的抛光效果，本专利技术采用的二氧化硅胶体粒径优选为30nm
‑
35nm，常规的，对于该粒径范围硅溶胶，一般采用X射线小角散射法(Small Angel X
‑
Ray Scattering)或透射电子显微镜图像法(TEM)检测一次粒径。通常，采用碱滴定法，可以推算出二氧化硅胶体表面的硅羟基数量，并进一步推算出胶体直径。本专利技术的专利技术人通过对比发现二氧化硅表面硅羟基数量不同，带来的抛光表面效果不同。具体的，依据公开方法，用0.1mol/L的氢氧化
钠标准溶液，滴定1.5g(以SiO2计)硅溶胶，记录溶液pH值从4到9所消耗的氢氧化钠的体积V，得到比表面积S＝32V
‑
25，再依据经验公式可以推算出胶体粒径为d＝2720/S。并且惊奇的发现，这个粒径(dSi
‑
OH)与X射线小角散射法(dX
‑
Ray)的比值与抛光效果直接存在一些联系。通过对比，本专利技术优选出最佳范围是d
Si
‑
OH
/d
X
‑
Ray
＝1.1
‑
1.3，其中X射线小角散射法一次粒径数据由日本理学Rigaku3014型X射线衍射光谱仪测定.d
Si
‑
OH
为根据二氧化硅胶体表面的硅羟基数量推算出的二氧化硅胶体直径，d
X
‑
Ray
为X射线小角散射法测出的二氧化硅胶体粒径。
[0010]进一步地，所述有机碱采用四甲基氢氧化铵、乙二胺和三乙烯二胺中的一种或多种，优选为四甲基氢氧化铵。
[0011]进一步地，所述非离子活性剂为椰子油脂肪醇二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和油酸二乙醇酰胺中的一种或多种，可以优选椰子油脂肪醇二乙醇酰胺。
[0012]进一步地，所述分散剂为聚乙二醇2000、三乙基己基磷酸、甲基戌醇和纤维素衍生物中的一种或多种，可以优选聚乙二醇2000。
[0013]进一步地，所述络合剂为三乙醇胺、二羟基甘氨酸、二乙醇胺和乙二胺四醋酸中的一种或多种，可以优选三乙醇胺。
[0014]进一步地，所述抑泡剂为有机硅抑泡剂。
[0015]另一方面，提供一种所述的用于硅片抛光粗抛工序的抛光液的制备方法，包括如下步骤：将二氧化硅胶体放入搅拌桶中，依次将稀释好的活性剂、分散剂、络合剂加入搅拌桶中，搅拌10分钟，后加入抑泡剂，最后调节PH值，搅拌40分钟。
[0016]再一方面，提供一种所述的用于硅片抛光粗抛工序的抛光液的应用，在硅片加工工艺中进行粗抛抛光的应用。
[0017]采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：
[0018]本专利技术采用二氧化硅胶体为主要原料，通过助剂椰子油脂肪醇二乙醇酰胺，聚乙二醇2000，三乙醇胺，氨水的复合添加，发现可以更好的抑制在抛光中出现的晶片划伤。可提供较快的粗抛速率，从而达到最佳的抛光效果。
具体实施方式
[0019]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术不局限于下述实施例，任何在本专利技术的启示下得出的与本专利技术相同或相近似的产品，均在保护范围之内。
[0020]为了达到更好的抛光效果，本专利技术采用的二氧化硅胶体粒径优选为30nm
‑
35nm，常规的，对于该粒径范围硅溶胶，一般采用X射线小角散射法(Small Angel X
‑
Ray Scattering)或透射电子显微镜图像法(TEM)检测一次粒径。本专利技术的专利技术人发现可以采用碱滴定法，可以推算出二氧化硅胶体表面的硅羟基数量，并进一步推算出胶体直径。通过对比发现二氧化硅表面硅羟基数量不同，带来的抛光表面效果不同。具体的，依据公开方法，用0.1mol/L的氢氧化钠标准溶液，滴定1.5g(以SiO2计)硅溶胶，记录溶液pH值从4到9所消耗的氢氧化钠的体积V，得到比表面积S＝32V
‑
25，再依据经验公式可以推算出胶体粒径为d＝2720/S。并且惊奇的发现，这个粒径(dSi
‑
OH)与X射线小角散射法(dX
‑
Ray)的比值与抛光效果直接存在一些联本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于硅片抛光粗抛工序的抛光液，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：二氧化硅胶体20％
‑
40％、非离子活性剂0.01％
‑
0.05％、分散剂0.1％
‑
0.5％、络合剂1％
‑
5％和抑泡剂0.05％
‑
0.1％，有机碱调节pH至11
‑
13，余量为去离子水。2.根据权利要求1所述的用于硅片抛光粗抛工序的抛光液，其特征在于，二氧化硅胶体30％
‑
40％、非离子活性剂0.02％
‑
0.03％、分散剂0.3％
‑
0.5％、络合剂3％
‑
5％和抑泡剂0.07％
‑
0.1％，有机碱调节pH至12.5
‑
13，余量为去离子水。3.根据权利要求1或2所述的用于硅片抛光粗抛工序的抛光液，其特征在于，所述二氧化硅胶体的粒径满足式(1)的条件：d
Si
‑
OH
/d
X
‑
Ray
＝1.1
‑
1.3
ꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，d
Si
‑
OH
为根据二氧化硅胶体表面的硅羟基数量推算出的二氧化硅胶体直径，d

【专利技术属性】
技术研发人员：裴亚利，赵雪振，操应军，刘阳，
申请(专利权)人：北京航天赛德科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：