專利名稱：酸性化學(xué)機(jī)械拋光組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光組合物領(lǐng)域，尤其是涉及酸性化學(xué)機(jī)械拋光組合物。
背景技術(shù)：
集成電路芯片由在硅基材上或硅基材內(nèi)形成的數(shù)百萬個(gè)活化元件構(gòu)成，這些互相分離的活化元件通過金屬布線的方法互連形成功能電路和部件。由于Cu具有低的電阻率和高的抗電遷移性，使其成為一種理想的內(nèi)連線材料而取代傳統(tǒng)常用的鋁布線。Cu是氫后金屬，不易被刻蝕，因此目前國(guó)際上一般采用鑲嵌工藝進(jìn)行布線，通過化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)去除上層多余的銅和擴(kuò)散阻擋層。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，特征尺寸已進(jìn)入納米級(jí)，這要求微電子工藝中的近百道工序，必須進(jìn)行全局平面化。傳統(tǒng)的平面化技術(shù)只能提供局部平面化， 平坦效果極其有限。化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù)對(duì)于平坦化而言，帶來了集成電路制造技術(shù)極大的變革。CMP是顆粒的機(jī)械作用與腐蝕劑的化學(xué)作用相結(jié)合的拋光技術(shù)，其原理是工件在壓力及拋光組合物(含有磨粒、腐蝕劑等)的存在下相對(duì)于拋光墊作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用磨粒磨削及化學(xué)組分腐蝕作用實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面材料的去除從而達(dá)到平坦化的效果。CMP的性能由 CMP裝置的操作條件、拋光組合物的類型和拋光墊的類型等因素決定。拋光組合物在CMP步驟中是一種重要的影響因素?？筛鶕?jù)選取的氧化劑、磨料和其它適合的添加劑來調(diào)節(jié)拋光組合物，以按所需的拋光速率來提供有效的拋光，同時(shí)將表面缺陷、腐蝕降至最低，并得到最佳的平面化效果。近幾年來，已有一些專利報(bào)道了集成電路多層銅布線CMP過程中所使用的拋光組合物，例如CN101240147A、CN1256765C、 CN100491072C、CN101333419A、CN101368068A。隨著集成電路技術(shù)進(jìn)入到深亞微米級(jí)，由不斷縮小特征尺寸所帶來的互連性能降低已經(jīng)越來越明顯。而采用低介電常數(shù)介質(zhì)材料(即低k介質(zhì)材料)則是提高互連性能的有效途徑之一。但是當(dāng)k < 2. 2時(shí)，低k介質(zhì)層的機(jī)械強(qiáng)度下降，易出現(xiàn)低k薄膜脫層，所以必須開發(fā)低壓力拋光設(shè)備及拋光組合物。一般，減小下壓力會(huì)對(duì)包括拋光速率在內(nèi)的CMP總體性能產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重影響生產(chǎn)能力。已經(jīng)有一些專利提出了低下壓力拋光組合物，例如CN201110065350. 2、 US6, 620，037、CN1644644A,但此方面的研究仍需加強(qiáng)。半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展對(duì)能夠在 O. 5Psi (3. 45kPa)及以上拋光壓力條件下拋光半導(dǎo)體晶片上銅的改良拋光水性組合物仍存在需求，特別是2. OPsi以下，如O. 5Psi壓力下有效的拋光銅互連層，從而適應(yīng)low-k電介質(zhì)的引入與發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。本發(fā)明提供了一種酸性化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其pH值為2-7，其組成包括磨料 l-20wt %，氧化劑O. 5-10wt %，絡(luò)合劑O. I-IOwt %，緩蝕劑O. OOl-Iwt %，有機(jī)成膜助劑O. 001-5Wt%，pH調(diào)節(jié)劑和去離子水或蒸餾水。其中磨料為改性的膠體二氧化硅溶膠，平均粒度為10-200納米，其制備方法如下(I)去離子化將再生好的強(qiáng)酸型苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹脂柱和強(qiáng)堿型苯乙烯系陰離子交換樹脂柱用去離子水洗至流出水PH值為中性，再將原料硅溶膠依次流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，流速控制在1-10 米/小時(shí)，即得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用有機(jī)堿調(diào)節(jié)PH值至9. 0-10. O,以延長(zhǎng)其穩(wěn)定放置時(shí)間；(2)改性處理將所述去離子化二氧化硅溶膠加熱至50-60°C后，在攪拌下緩慢滴入有機(jī)硅液體，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的水性硅溶膠溶液。本發(fā)明提供的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其磨料進(jìn)行了精制和改性處理，此方法能有效提升拋光漿料中磨料的穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式之一，上述去離子化步驟中有機(jī)堿為乙醇胺(MEA)、四甲基氫氧化銨(TMAH)、三乙醇胺。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，上述改性處理步驟中有機(jī)硅液體選自包括甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、異丁基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物。優(yōu)選地，有機(jī)硅液體為Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，其加入量為 O. 01-10wt%。更優(yōu)選地，甲基丙稀酸氧丙基二甲氧基娃燒的加入量為O. l-lwt%。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式之一，化學(xué)機(jī)械拋光組合物中所述膠體二氧化硅溶膠的含量為3-5wt%，平均粒度為50-80納米。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式之一，化學(xué)機(jī)械拋光組合物中所述氧化劑為無機(jī)或有機(jī)過氧化合物，即分子中含至少一個(gè)過氧基團(tuán)(-0-0-)的化合物和含有處于高氧化態(tài)的元素的化合物，包括但不限于過氧化氫、過氧化氫脲、二過硫酸鹽、過氧乙酸、過氧化苯甲酰、過氧化二叔丁基、過氧化鈉等；高氧化態(tài)化合物包括高碘酸、高碘酸鹽、高溴酸、高溴酸鹽、高氯酸、高氯酸鹽、過碘酸、過碘酸鹽、過硼酸、過硼酸鹽、碘酸鹽、溴酸鹽、氯酸鹽、次氯酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽、鐵鹽和高錳酸鹽。優(yōu)選地，氧化劑為過氧化氫，其含量為O. 9-3wt%。本發(fā)明提供的酸性化學(xué)機(jī)械拋光組合物中，絡(luò)合劑指的是能促進(jìn)拋光組合物對(duì)金屬，例如銅，的氧化作用、增加拋光速率的氨類或羧類有機(jī)酸堿。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式之一，化學(xué)機(jī)械拋光組合物中所述絡(luò)合劑選自包括氨基乙酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、羥谷氨酸、羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、2-羥基膦?；宜?、乙酸、草酸、檸檬酸、草酰胺的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物。優(yōu)選地，絡(luò)合劑為氨基乙酸，其含量為O. 5-3wt%。本發(fā)明提供的酸性化學(xué)機(jī)械拋光組合物中，緩蝕劑指的是有助于在特定金屬層如 Cu的表面形成致密氧化物鈍化層和溶解抑制層的任何化合物或其混合物。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式之一，化學(xué)機(jī)械拋光組合物中所述緩蝕劑選自包括苯并三氮唑、苯并咪唑、咪唑、苯并噻唑、脲、硫脲、亞乙基硫脲的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物。優(yōu)選地，緩蝕劑優(yōu)選含有一個(gè)或一個(gè)以上5或6元雜環(huán)作為活性官能團(tuán)的雜環(huán)有機(jī)化合物，如苯并三氮唑或苯并咪唑或它們的混合物，含量為O. 001-0. 05wt%。本發(fā)明提供的酸性化學(xué)機(jī)械拋光組合物中，有機(jī)成膜助劑指的是能在金屬層(如 Cu層)表面形成優(yōu)勢(shì)吸附、所成膜具備優(yōu)秀的潤(rùn)滑性和潤(rùn)濕性的高分子有機(jī)聚合物。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式之一，化學(xué)機(jī)械拋光組合物中所述有機(jī)成膜助劑選自包括聚乙烯醇、3/8頁(yè)
聚乙二醇、聚亞烷基二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物。優(yōu)選地，有機(jī)成膜助劑為聚亞烷基二醇，其含量為 O. 01-lwt%。本發(fā)明采用的高分子有機(jī)成膜助劑能有效的促進(jìn)材料的拋光去除速率。本發(fā)明提供的化學(xué)機(jī)械拋光組合物中，pH調(diào)節(jié)劑可以為任何已知的酸、堿或胺及其鹽的一種或組合物，包括但不限于硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氯乙酸、丙二酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、氨基丙醇、二異丙醇胺、乙二胺、氫氧化四甲基胺、氫氧化四乙基胺、氫氧化四丙基胺、膽堿、哌啶、哌嗪、多亞乙基亞胺、碳酸鈉、 碳酸鉀、磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鈉、磷酸氫銨等中的一種或其任意比例的混合物。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式之一，PH調(diào)節(jié)劑為無機(jī)或有機(jī)酸堿，優(yōu)選地，pH調(diào)節(jié)劑選自包括硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氧化鉀、氨水、乙醇胺、三乙醇胺的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式之一，本發(fā)明提供的酸性化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其pH值優(yōu)選為3-5。本發(fā)明方法的拋光機(jī)理及優(yōu)點(diǎn)如下 I、本發(fā)明所使用的拋光磨料膠體二氧化硅在使用前進(jìn)行了去離子化精制和表面硅氧烷改性，此舉能有效提升拋光漿料中磨粒的穩(wěn)定性，使拋光漿料的全組分液在放置7 天后仍保持優(yōu)異的拋光效果，拋光去除速率和表面粗糙度均有一定程度的優(yōu)化。2.本拋光組合物呈酸性偏中性，pH值在3-5之間，保持納米二氧化硅顆粒穩(wěn)定性和分散性的同時(shí)，對(duì)氧化劑過氧化氫的穩(wěn)定性也予以了保障，且對(duì)設(shè)備的腐蝕性較小。3.本發(fā)明所使用的優(yōu)選有機(jī)成膜助劑聚亞烷基二醇(PAG)能在氧化的金屬表面形成具有潤(rùn)滑性和潤(rùn)濕性的自組裝分子膜層。在低下壓力拋光的情況下，所處的拋光環(huán)境一般機(jī)械作用強(qiáng)度遠(yuǎn)弱于化學(xué)作用強(qiáng)度，此金屬氧化物表層的分子膜層能有效的保護(hù)被拋光表面的凹陷區(qū)域，提供了形貌的高選擇性；而當(dāng)拋光壓力增大時(shí)，聚合物分子膜層不足以抵御增大的機(jī)械磨削作用，膜層的脫離帶動(dòng)金屬氧化物膜層的脫離，可以有效的增加拋光去除速率?？梢哉J(rèn)為，以上有機(jī)成膜助劑聚亞烷基二醇獨(dú)有的添加效果很好的平衡了化學(xué)腐蝕作用強(qiáng)度和機(jī)械磨削作用強(qiáng)度，從而達(dá)到提高拋光去除效率和全局平坦化的效果。4.在低至O. 5 7. OPsi的下壓力情況下，實(shí)驗(yàn)條件下優(yōu)化組合物配方的拋光去除速率最高可達(dá)1738. Onm/min，表面粗糙度最低可至O. 599nm，拋光去除速率高，表面平整度好，全組分液的放置穩(wěn)定性佳?？捎糜诔笠?guī)模集成電路多層銅布線銅的拋光。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是本發(fā)明實(shí)施例I 6的拋光去除率與壓力關(guān)系的規(guī)律示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例I 6的表面粗糙度與壓力關(guān)系的規(guī)律示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例9的拋光后表面形貌觀測(cè)圖。
具體實(shí)施例方式
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下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)均使用CETR CP4為拋光實(shí)驗(yàn)機(jī)，使用Rodel公司IC1000/SUBA IV 微孔聚氨酯拋光墊，拋光相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度固定為lm/s、拋光液流量為100mL/min，被拋光片為 2寸表面電鍍銅片。拋光去除速率(MRR)采用精度為O. Olmg的精密電子天平測(cè)重計(jì)算，使用Veeco公司microXAM三維白光干涉表面形貌儀觀察表面形貌并計(jì)算表面粗糙度(Sa)。實(shí)施例I將原料硅溶膠依次以流速1-10米/小時(shí)流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH值至10. O 后，加熱至50-60°C，在攪拌下緩慢滴入O. 6wt %的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的50nm 二氧化硅水溶膠。將10克氨基乙酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克經(jīng)精制和改性處理的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. 0， 最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行O. 5Psi下壓力的銅拋光，拋光去除速率MRR 為421. Onm/min，表面粗糖度Sa為4. Olnm0實(shí)施例2將原料硅溶膠依次以流速1-10米/小時(shí)流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)PH值至10. O 后，加熱至50_60°C，在攪拌下緩慢滴入O. 6wt %的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的50nm 二氧化硅水溶膠。將10克氨基乙酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克經(jīng)精制和改性處理的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. 0， 最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行I. OPsi下壓力的銅拋光，拋光去除速率MRR 為569. 4nm/min,表面粗糖度Sa為3. 02nm。實(shí)施例3將原料硅溶膠依次以流速1-10米/小時(shí)流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH值至10. O 后，加熱至50-60°C，在攪拌下緩慢滴入O. 6wt %的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的50nm 二氧化硅水溶膠。將10克氨基乙酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克經(jīng)精制和改性處理的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. 0， 最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行2. OPsi下壓力的銅拋光，拋光去除速率MRR 為692. 5nm/min，表面粗糖度Sa為I. 39nm。實(shí)施例4將原料硅溶膠依次以流速1-10米/小時(shí)流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH值至10. O后，加熱至50-60°C，在攪拌下緩慢滴入O. 6wt %的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的50nm 二氧化硅水溶膠。將10克氨基乙酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克經(jīng)精制和改性處理的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. 0， 最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行3. OPsi下壓力的銅拋光，拋光去除速率MRR 為857. 4nm/min，表面粗糙度Sa為I. 14nm。實(shí)施例5將原料硅溶膠依次以流速1-10米/小時(shí)流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH值至10. O 后，加熱至50-60°C，在攪拌下緩慢滴入O. 6wt %的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的50nm 二氧化硅水溶膠。將10克氨基乙酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克經(jīng)精制和改性處理的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. 0， 最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行4. OPsi下壓力的銅拋光，拋光去除速率MRR 為 897. Onm/min，表面粗糙度 Sa 為 O. 965nm。實(shí)施例6將原料硅溶膠依次以流速1-10米/小時(shí)流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH值至10. O 后，加熱至50-60°C，在攪拌下緩慢滴入O. 6wt %的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的50nm 二氧化硅水溶膠。將10克氨基乙酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克經(jīng)精制和改性處理的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. O， 最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行5. OPsi下壓力的銅拋光，拋光去除速率MRR 為 991. 6nm/min，表面粗糖度 Sa 為 O. 833nm。實(shí)施例7將原料硅溶膠依次以流速1-10米/小時(shí)流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)PH值至10. O 后，加熱至50_60°C，在攪拌下緩慢滴入O. 6wt %的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的50nm 二氧化硅水溶膠。將10克氨基乙酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克經(jīng)精制和改性處理的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. O， 最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行7. OPsi下壓力的銅拋光，拋光去除速率MRR 為 1597. 6nm/min，表面粗糙度 Sa 為 O. 835nm。實(shí)施例8將原料硅溶膠依次以流速1-10米/小時(shí)流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)PH值至10. O 后，加熱至50-60°C，在攪拌下緩慢滴入O. 6wt %的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的50nm 二氧化硅水溶膠。將10克氨基乙酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克經(jīng)精制和改性處理的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. 0， 最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻。放置3天后進(jìn)行7. OPsi下壓力的銅拋光，拋光去除速率 MRR 為 1643. 9nm/min,表面粗糙度 Sa 為 O. 668nm。實(shí)施例9將原料硅溶膠依次以流速1-10米/小時(shí)流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH值至10. O 后，加熱至50-60°C，在攪拌下緩慢滴入O. 6wt %的Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的50nm 二氧化硅水溶膠。將10克氨基乙酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克經(jīng)精制和改性處理的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. 0， 最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻。放置7天后進(jìn)行7. OPsi下壓力的銅拋光，拋光去除速率 MRR 為 1738. Onm/min,表面粗糙度 Sa 為 O. 599nm。對(duì)比試驗(yàn)例I 二氧化硅精制和改性對(duì)拋光效果的影響I.分組及處理方法實(shí)驗(yàn)組1-3，分別采用實(shí)施例7-9的化學(xué)機(jī)械拋光組合物。對(duì)比組1-3，分別采用以下方法制備化學(xué)機(jī)械拋光組合物和拋光處理。對(duì)比組I將10克甘氨酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克30%的未精制和改性處理的50nm 二氧化硅水溶膠，加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. O，最后加水補(bǔ)足 1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行7. OPsi下壓力的銅拋光。對(duì)比組2將10克甘氨酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克30%的未精制和改性處理的50nm 二氧化硅水溶膠，加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. O，最后加水補(bǔ)足 1000克并攪拌均勻。放置3天后進(jìn)行7. OPsi下壓力的銅拋光。對(duì)比組3將10克甘氨酸、O. I克苯并三氮唑和O. I克聚亞烷基二醇依次加入800克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入100克30%的未精制和改性處理的50nm 二氧化硅水溶膠，加入100克30%的氧化劑過氧化氫溶液，用H2SO4校準(zhǔn)pH值至4. O，最后加水補(bǔ)足 1000克并攪拌均勻。放置7天后進(jìn)行7. OPsi下壓力的銅拋光。2.結(jié)果和分析詳細(xì)結(jié)果見表I。
表I磨粒精制與改性前后對(duì)拋光漿料放置穩(wěn)定性的影響
權(quán)利要求
1.一種酸性化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其pH值為2-7，其組成包括磨料l_20wt%，氧化劑O. 5-10wt%，絡(luò)合劑O. I-IOwt %，緩蝕劑O. 001-Iwt %，有機(jī)成膜助劑O. 001-5wt%，pH調(diào)節(jié)劑和去離子水或蒸餾水，其中所述磨料為改性的膠體二氧化硅溶膠，平均粒度為10-200納米，其制備方法如下(1)去離子化將再生好的強(qiáng)酸型苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹脂柱和強(qiáng)堿型苯乙烯系陰離子交換樹脂柱用去離子水洗至流出水PH值為中性，再將原料硅溶膠依次流過經(jīng)再生好的陽(yáng)離子交換樹脂柱和陰離子交換樹脂柱，流速控制在ι- ο米/小時(shí)，即得到去離子化的二氧化硅溶膠，采用有機(jī)堿調(diào)節(jié)pH值至9. 0-10. O ；(2)改性處理將所述去離子化二氧化硅溶膠加熱至50-60°C后，在攪拌下緩慢滴入有機(jī)硅液體，保溫?cái)嚢?小時(shí)后加水稀釋至有效固含量為30%的水性硅溶膠溶液。
2.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其中所述有機(jī)堿為乙醇胺、四甲基氫氧化銨、二乙醇胺。
3.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其中所述有機(jī)硅液體選自包括甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、異丁基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物；所述有機(jī)硅液體優(yōu)選為Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，其加入量為O. 01-10wt%，優(yōu)選為加入量為O.
4.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其中所述膠體二氧化硅溶膠的含量為 3-5wt%，平均粒度為50-80納米。
5.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其中所述氧化劑為無機(jī)或有機(jī)過氧化合物；其含量為O. 9-3wt%0
6.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其中所述絡(luò)合劑選自包括氨基乙酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、羥谷氨酸、羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、2-羥基膦酰基乙酸、乙酸、草酸、檸檬酸、草酰胺的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物；所述絡(luò)合劑優(yōu)選為氨基乙酸，其含量為O. 5-3wt%0
7.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其中所述緩蝕劑選自包括苯并三氮唑、 苯并咪唑、咪唑、苯并噻唑、脲、硫脲、亞乙基硫脲的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物；所述緩蝕劑優(yōu)選為苯并三氮唑或苯并咪唑或它們的混合物，含量為O. 001-0. 05wt%。
8.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其中所述有機(jī)成膜助劑選自包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚亞烷基二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物；所述有機(jī)成膜助劑優(yōu)選為聚亞烷基二醇，其含量為 O. 01-lwt%o
9.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其中所述pH調(diào)節(jié)劑為無機(jī)或有機(jī)酸堿， 選自包括硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氧化鉀、氨水、乙醇胺、三乙醇胺的組以及它們?nèi)我獗壤慕M合物。
10.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其pH值為3-5。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種酸性化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其pH值為2-7，其組成包括磨料1-20wt％，氧化劑0.5-10wt％，絡(luò)合劑0.1-10wt％，緩蝕劑0.001-1wt％，有機(jī)成膜助劑0.001-5wt％，pH調(diào)節(jié)劑和去離子水或蒸餾水，其中所述磨料為特別步驟改性后的膠體二氧化硅溶膠，平均粒度為10-200納米。本發(fā)明提供的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其磨料進(jìn)行了精制和改性處理，此方法能有效提升拋光漿料中磨料的穩(wěn)定性，拋光去除速率和表面粗糙度均有一定程度的優(yōu)化；有機(jī)成膜助劑獨(dú)有的添加效果很好的平衡了化學(xué)腐蝕作用強(qiáng)度和機(jī)械磨削作用強(qiáng)度，達(dá)到提高拋光去除效率和全局平坦化的效果。
文檔編號(hào)C09K3/14GK102585706SQ20121000480
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者戴媛靜, 潘國(guó)順, 路新春, 雒建斌 申請(qǐng)人:清華大學(xué)