一種能夠延長拋光墊使用壽命的矽晶片精拋光液的製作方法
2023-05-03 07:50:21
一種能夠延長拋光墊使用壽命的矽晶片精拋光液的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種能夠延長拋光墊使用壽命的矽晶片精拋光液，本發明屬於化學機械拋光領域，本發明拋光液包括二氧化矽溶膠、鹼性化合物、去離子水餘量，還包括聚陰離子纖維素、小分子無機非金屬橋聯劑、水溶性聚合物和胍基化合物。本發明的拋光液減少拋光墊表面毛囊磨損及內部孔的堵塞，顯著延長矽晶片最終拋光過程中的拋光墊使用壽命；同時提高了最終拋光後矽晶片表面均勻性。
【專利說明】一種能夠延長拋光墊使用壽命的矽晶片精拋光液
【技術領域】
[0001] 本發明涉及化學機械拋光（CMP)領域，特別涉及一種用於矽晶片最終拋光的拋光 組合物。
【背景技術】
[0002] 集成電路（IC)是信息產業的技術基礎，是推動高新技術發展的核心驅動力。化 學機械拋光技術可以有效的兼顧加工表面的全局和局部平整度，在超大規模集成電路製造 中，這種技術被廣泛地用於加工單晶矽襯底。
[0003] 傳統的CMP系統由以下三部分組成：旋轉的矽晶片夾持裝置、承載拋光墊的工作 臺、拋光液（漿料）供應系統。拋光時，旋轉的工件以一定的壓力施於隨工作檯一起旋轉的 拋光墊上，拋光液在工件與拋光墊之間流動，並在工件表面產生化學反應，工件表面形成的 化學反應物由磨料的機械摩擦作用去除。在化學成膜與機械去膜的交替過程中，通過化學 與機械的共同作用從工件表面去除極薄的一層材料，最終實現超精密表面加工。
[0004] 通常，在工業中為了實現矽晶片的拋光加工精度，達到集成電路矽晶片要求的技 術指標，需進行多步化學機械拋光（CMP)，在對矽晶片表面進行分步化學機械拋光時，每步 拋光所使用的拋光液及相應的拋光工藝條件均有所不同，所對應的矽晶片各步所要達到的 加工精度也不同，但最後通過對矽晶片進行"去霧"的最終精拋光，從而最大程度上降低表 面粗糙及其他自由微小缺陷。
[0005] 在實際生廣中，娃晶片的最終拋光是表面質量的決定性步驟，更好的娃晶片表面 及更高效率的去除是新型矽晶片精拋液不斷追求的目標。
[0006] 專利200610014414. 5公開了一種由複合磨料、非離子表面活性劑、螯合劑、有機 鹼和去離子水組成的用於矽晶片的精拋光液，該拋光液具有拋光速率快、無鈉離子沾汙的 特點，拋光後晶片表面無損傷且容易清洗。
[0007] 專利US2008/0127573A1公開了一種用於矽晶片精拋光的組合物，它含有磨料、pH 調節劑、水溶性增稠劑、乙炔表面活性劑、雜環胺和去離子水。該拋光液能夠顯著的減少拋 光後矽晶片表面的LLS缺陷、霧缺陷和粗糙度。
[0008] 專利US5352277公開了一種拋光液，它含有膠態二氧化矽、水溶聚合物和水溶鹽， 該水溶鹽由一種選自Na、K和NH4的陽離子和一種選自Cl、F、N03和C104的陰離子構成， 可實現低於5nm的低表面粗糙度的軟表面。
[0009] 以上方法在控制矽晶片表面缺陷方面取得了一定的效果，但由於水溶性聚合物與 顆粒之間的結合程度不牢固，在實際拋光過程中受溫度和壓力的影響，使聚合物與顆粒之 間產生分離；另外，在實際應用過程中，由於水溶性聚合物與拋光顆粒之間結合的不穩定 性、增加了拋光顆粒在拋光墊中的沉積，使拋光墊表面毛囊磨損及內部孔的堵塞嚴重，影響 到拋光墊使用壽命。
[0010] 目前，矽晶片拋光領域的競爭非常激烈，拋光液領域用戶對生產成本都有嚴格控 制要求，在拋光領域，拋光液的不僅對拋光後晶片質量起決定作用，而且對拋光墊的壽命有 很大影響。為了進一步節約成本，開發一種既能保證拋光效果又能提升拋光墊使用壽命的 拋光液顯得非常重要。
【發明內容】
[0011] 本發明針對本領域內矽晶片最終拋光組合物的不足，提供了一種能夠延長拋光墊 使用壽命的矽晶片精拋光液。通過提高水溶性聚合物在漿料中與拋光顆粒之間結合的穩定 性、降低拋光過程中水溶性聚合物及拋光顆粒在拋光墊中的沉積，減少拋光墊表面毛囊磨 損及內部孔的堵塞，顯著延長矽晶片最終過程中的拋光墊使用壽命；同時提高了最終拋光 後矽晶片表面均勻性。
[0012] 本發明的一種能夠延長拋光墊使用壽命的矽晶片精拋光液，該拋光液包括二氧化 矽溶膠、鹼性化合物和去離子水，其特徵在於：還包括聚陰離子纖維素、小分子無機非金屬 橋聯劑和胍基化合物，其組分及配比為：
[0013]
【權利要求】
1. 一種能夠延長拋光墊使用壽命的矽晶片精拋光液，該拋光液包括二氧化矽溶膠、鹼 性化合物和去離子水，其特徵在於：還包括聚陰離子纖維素、小分子無機非金屬橋聯劑和胍 基化合物，其組分及配比為： 二氧化矽溶膠 0.05?10wt% 小分子無機非金屬橋聯劑 0.0卜l.Owt% 聚陰離子纖維素 0.(H?0.5wt% 水溶性聚合物 0.0卜0.5wt% 胍基化合物 0.01?0,5wt% 鹼性化合物 0.卜5wt% 去離子水 餘量。
2. 根據權利要求1所述的拋光液，其特徵在於，所述二氧化矽溶膠的膠體二氧化矽粒 徑為30?80nm、pH小於6的酸性娃溶膠。
3. 根據權利要求1或2所述的拋光液，其特徵在於，所述小分子無機非金屬橋聯劑為含 硼化合物，具體為氧化硼、硼酸、硼酸及其銨鹽中的一種。
4. 根據權利要求1或2所述的拋光液，其特徵在於，所述胍基化合物為胍基乙酸、胍基 丁胺、胍基丙酸、胍基牛磺酸、硫酸胍基丁胺、甲胍基乙酸、胍基苯甲酸、氨基胍基戊酸中的 一種。
5. 根據權利要求1或2所述的拋光液，其特徵在於，所述聚陰離子纖維素為取代度較 高，取代基分布更為均勻且具有高穩定性能的新型改性羧甲基纖維素。
6. 根據權利要求1或2所述的拋光液，其特徵在於，所述水溶性聚合物為瓜爾膠、黃原 膠、醋酸纖維素、磺酸乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧乙基甲基纖維素、 羥丙基甲基纖維素、羥丁基甲基纖維素、羥乙基纖維素中的至少一種。
7. 根據權利要求1或2所述的拋光液，其特徵在於，所述鹼性化合物為碳酸銨、碳酸氫 銨、四甲基氫氧化銨、氨水、異丙醇胺、氨基丙醇、乙醇胺、二乙基三胺、三乙基四胺、羥乙基 乙二胺、二亞乙基三胺中的至少一種。
8. 根據權利要求1或2所述的拋光液，其特徵於，所述拋光液的pH為8?12。
9. 根據權利要求1或2所述的拋光液，其特徵在於，所述拋光液的各組分配比為二氧化 矽溶膠4wt%，小分子無機非金屬橋聯劑0. 3wt%，聚陰離子纖維素0. 3wt%，水溶性聚合物 0. 45wt%，胍基化合物0.lwt%，鹼性化合物1. 9wt%，去離子水餘量。
10. 根據權利要求9所述的拋光液，其特徵在於，所述二氧化矽溶膠的膠體二氧化矽 粒徑為30nm、pH為3. 5的酸性矽溶膠；小分子無機非金屬橋聯劑為硼酸，水溶性聚合物為 0. 25wt%羧乙基甲基纖維、0. 2wt%黃原膠，胍基化合物為0.lwt%胍基丁胺，鹼性化合物 1. 5wt%氨水及0? 4%乙醇胺。
【文檔編號】C09G1/02GK104479558SQ201410757848
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月10日 優先權日:2014年12月10日
【發明者】潘國順, 顧忠華, 龔樺, 鄒春莉, 羅桂海, 王鑫, 陳高攀 申請人:深圳市力合材料有限公司, 清華大學, 深圳清華大學研究院