一种化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术提供一种化学机械抛光液，包括经非离子表面活性剂处理后的α

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械抛光液


[0001]本专利技术涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光液。

技术介绍

[0002]现代芯片技术的快速发展极大促进了集成电路元件的微型化进程，为确保纳米尺度下电路元件的正常分布和有效运行，晶片表面的平坦化程度也必须达到相应的量级。目前实现这一目标最有效的方法就是化学机械抛光(CMP)技术。
[0003]化学机械抛光包含化学、机械两种作用。通常，晶片被固定于研磨头上，并将其正面与CMP设备中的抛光垫接触。在一定压力下，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，在晶片和抛光垫之间以一定流量注入抛光组合物(“浆料”)，浆料因离心作用平铺在抛光垫上。于是，在化学和机械的双重作用下，晶片表面被抛光并实现全局平坦化。在这一过程中，浆料中的磨料必须均匀稳定地存在于体系中才能确保抛光的稳定性，否则容易导致晶片表面产生划痕等问题。
[0004]磨料通常选自相对惰性的氧化物纳米颗粒，如氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铈等。针对不同抛光体系，通常需要对磨料颗粒进行相应的修饰改性以满足特定的抛光需求。专利CN 103946958B提出一种抛光组合物，其含有阴离子共聚物包裹的α
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氧化铝纳米颗粒，能够在含有机酸的酸性浆液中保持长时间的稳定。类似的，专利CN 101978019B使用聚(2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙烷磺酸)或聚苯乙烯磺酸来修饰氧化铝颗粒，其在铝铜合金的抛光中表现出了良好的性能。专利CN 1630697A公开了一种正电性聚电解质处理阴离子性研磨颗粒的方法，可以得到具有明显正的Zeta(ζ)电位的磨料，能有效提高抛光液的稳定性，并降低抛光基底表面缺陷数量。专利WO 01/02134A1提出离子型物种能吸附在磨料颗粒表面，从而有效地提高其分散稳定性，但并没有进一步提出具体有效的离子型化合物种类，且其分散稳定性一般。阴离子型聚合物对于磨料颗粒的修饰改性作用是被广泛认可并应用的。但在离子型聚合物处理磨料颗粒的过程中，由于聚合物的离子型官能团与磨料表面电荷相互吸引，容易导致颗粒团聚的问题。因此，该方法往往对处理工艺有较较严格的要求。
[0005]综合上述，现有技术中的化学机械抛光液，在使用离子型表面活性剂来修饰磨料颗粒时，所得纳米颗粒在有机酸的溶液环境下容易团聚，从而难以具有良好的抛光性能。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术提出一种化学机械抛光液，包括：经非离子表面活性剂处理后的α
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氧化铝纳米研磨颗粒、氧化剂、有机羧酸、水和pH调节剂。
[0007]优选的，所述非离子表面活性剂为包含聚丙烯酸酯链或聚醚链的聚合物。
[0008]优选的，所述非离子表面活性剂为梳型共聚物或线型共聚物。
[0009]优选的，所述非离子表面活性剂为丙烯酸
‑
乙二醇梳型共聚物。
[0010]优选的，所述非离子表面活性剂的分子量在1000
‑
2000000范围内。
[0011]优选的，所述非离子表面活性剂的分子量在3000
‑
500000范围内。
[0012]优选的，所述非离子表面活性剂的质量百分比浓度为0.1～2wt％。
[0013]优选的，所述非离子表面活性剂的质量百分比浓度为0.2～0.5wt％。
[0014]优选的，所述α
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氧化铝纳米研磨颗粒的质量百分比浓度为0.01％～3wt％。
[0015]优选的，所述α
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氧化铝纳米研磨颗粒的质量百分比浓度为0.01％～1wt％。
[0016]优选的，所述有机羧酸选自乳酸、丁二酸、丙二酸、酒石酸、葡萄糖酸、邻苯二甲酸、苹果酸、乙醇酸中的一种或多种。
[0017]优选的，所述有机羧酸的质量百分比浓度为0.01％～5wt％。
[0018]优选的，所述有机羧酸的质量百分比浓度为0.1％～3wt％。
[0019]优选的，所述氧化剂为过氧化氢和/或硝酸铁。
[0020]优选的，所述氧化剂的质量百分比浓度为0～4wt％。
[0021]优选的，所述化学机械抛光液的pH值为2～7。
[0022]本专利技术的化学机械抛光液使用非离子型表面活性剂来修饰具有正电表面的磨料颗粒的方法。所得纳米颗粒在有机酸的溶液环境下能保持长时间稳定，并具有良好的抛光性能。
具体实施方式
[0023]以下结合具体实施例进一步阐述本专利技术的优点。
[0024]按表1中所给配方，将所有组分溶解混合均匀，用水补足质量百分比至100％。最后用pH调节剂(硝酸和/或氨水)调节pH至期望值。
[0025]实施例中所述浓度中的％均指的是质量百分比含量。
[0026]表1实施例1
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11及对比例1
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6化学机械抛光液的组分及含量
[0027][0028][0029]进一步测量上述实施例及对比例中化学机械抛光液中粒径的分布情况，以及抛光液的抛光性能。具体测试条件如下：
[0030]粒径测定：使用Malvern粒度仪分析分散体的粒径变化。
[0031]具体抛光条件：压力2.5psi，抛光盘及抛光头转速93/87rpm，抛光垫IC1010，抛光液流速300mL/min，抛光机台为12”Reflexion LK，抛光时间为1min。
[0032]测试结果记于表2。
[0033]表2实施例1
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11及对比例1
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6化学机械抛光液的抛光速率
[0034][0035]对比例1表明在单独使用本专利技术中的非离子型表面活性剂修饰研磨颗粒时，不会导致氧化铝颗粒显著长大，但其对铝的抛光速率不甚理想。对比例1、2表明，本专利技术所提出的非离子型表面活性剂的引入能保持原始氧化铝颗粒的均匀分散。该体系在有机酸的酸性条件下仍能保证抛光液的稳定分散，且丙烯酸
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乙二醇梳型共聚物能够维持较低的纳米颗粒的平均粒径(实施例1
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5)。说明梳型结构能够提供更强的空间位阻作用，从而提供更好的分散效果。
[0036]对比例3表明，未经修饰处理的氧化铝纳米颗粒在有机酸溶液中无法稳定存在，其粒径尺寸变化极大，说明产生团聚，很快形成沉淀。为解决这一问题，首先需要对氧化铝颗粒进行表面改性处理。
[0037]实施例6
‑
11表明，在不同pH、磨料浓度、有机酸浓度以及有机酸种类的条件下，丙烯酸
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乙二醇梳型共聚物均能够提供良好的分散效果。与阴离子型表面活性剂(对比例4
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6)相比，丙烯酸
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乙二醇梳型共聚物分散剂表现出了相当甚至更好的分散性能。
[0038]实施例2与对比例6的抛光结果表明，经丙烯酸
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乙二醇梳型共聚物修饰后的氧化铝具有良好的铝的抛光速度，与传统阴离子型聚合物修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，包括：经非离子表面活性剂处理后的α
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氧化铝纳米研磨颗粒、氧化剂、有机羧酸、水和pH调节剂。2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述非离子表面活性剂为包含聚丙烯酸酯链或聚醚链的聚合物。3.如权利要求2所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述非离子表面活性剂为梳型共聚物或线型共聚物。4.如权利要求3所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述非离子表面活性剂为丙烯酸
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乙二醇梳型共聚物。5.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述非离子表面活性剂的分子量在1000
‑
2000000范围内。6.如权利要求5所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述非离子表面活性剂的分子量在3000
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500000范围内。7.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述非离子表面活性剂的质量百分比浓度为0.1～2wt％。8.如权利要求7所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述非离子表面活性剂的质量百分比浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嵩，朱薇菡，孙沉敏，谭明月，孙金涛，顾钦源，董泽同，王晨，
申请(专利权)人：安集微电子科技上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：