专利名称：铜化学－机械抛光工艺用抛光液的制作方法
专利说明铜化学-机械抛光工艺用抛光液 本发明涉及铜表面平面化抛光加工技术，特别是金属铜表面平面加工用的抛光液。化学-机械抛光(chemical-mechanical polishing，简称CMP)技术是目前唯一能全局平面化的技术。铜表面全局平面化加工技术使用的抛光液中，有铁氰化钾和苯并三氮唑抛光液等。前者是在铜表面形成无机复合盐的钝化膜后，通过磨粒的磨损来达到全局平面化，此法抛光速率较快，但成本较高；后者是在铜表面形成有机复合盐的钝化膜后，再通过磨粒的磨损来达到全局平面化的，此法抛光速率较低，铜表面钝化膜成膜速率较慢，平面化效果较差，且所用有机物成本较高。本发明是在铜表面形成氧化亚铜钝化膜，通过磨粒的磨损来达到全局平面化，抛光速率较快，成本低。为了克服以上缺陷，本发明提供一种适用面广、抛光后铜表面清洗方便的抛光液。
本发明由化学溶液配方和磨粒组成，化学溶液配方包括成膜剂和成膜助剂。成膜剂是由强碱与醋酸混合后组成的缓冲溶液构成，溶液中醋酸根的总浓度为0.05～0.20mol/L，溶液pH为弱碱性，pH范围为8～11.5。成膜助剂为硝酸钾(钠)盐，组成配方后在缓冲溶液中的浓度为0.10～0.30mol/L。磨粒为Al2O3或SiO2，粒径范围为10～1500nm，施用时加入的重量为溶液重量的5～25％。
金属铜为本发明的施用对象，包括由铜组成的各种元器件。
发明的优点和积极效果a、配方适用范围广，能对各种形式的铜进行平面化抛光。包括铜片、铜条、铜线以及半导体芯片上内联铜线的全局平面化抛光。
b、抛后清洗方便。常温常压下，使用普通设备及药剂便能有效地清洗铜表面的残余物及钝化膜。
c、配方原料普通易得，施用成本低。
d、抛光液腐蚀性小，能适合目前各种抛光机使用，也能适合耐弱碱性元器件中铜的全局平面化抛光。
e、抛后废水污染轻、腐蚀性小。废水中的磨粒可方便地进行回收利用。
f、抛光工艺条件普通，转速小，施加压力低，对机械性能差的器尤为有利。
g、在参考工艺条件下，即施加抛光压力40KPa，抛光盘与抛光片相对转速200r/min时，抛光速率(R)快，R≥210nm/min；抛光效果好，Ra≤80nm、Rmax≤460nm、Rz≤380nm。实施例1a、首先，配制弱碱性成膜溶液。在含0.1mol/L的醋酸溶液中加入氢氧化钠(钾)固体，调节溶液pH为9.5。此溶液简称为HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸钠(钾)固体，使其浓度为0.2mol/L。此溶液即化学溶液，简称为HNN2。
c、抛光前，向HNN2中加入磨粒粒径约100nm的Al2O3粉末，使其重量与HNN2溶液重量之比为20％。充分摇匀后即可使用。
d、抛光工艺参考条件为，施加抛光压力40KPa，抛光盘与抛光片相对转速200r/min。此条件下，R≥210nm/min，Ra≤80nm、Rmax≤460nm、Rz≤380nm。
实施例2a、首先，配制弱碱性成膜溶液。在含0.1mol/L的醋酸溶液中加入氢氧化钠(钾)固体，调节溶液pH为9.5。此溶液简称为HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸钠(钾)固体，使其浓度为0.2mol/L。此溶液即化学溶液，简称为HNN2。
c、抛光前，向HNN2中加入磨粒粒径约100nm的SiO2粉末，使其重量与HNN2溶液重量之比为20％。充分摇匀后即可使用。
d、抛光工艺参考条件为，施加抛光压力40KPa，抛光盘与抛光片相对转速200r/min。此条件下，R≥100nm/min，Ra≤100nm、Rmax≤480nm、Rz≤400nm。
实施例3a、首先，配制弱碱性成膜溶液。在含0.05mol/L的醋酸溶液中加入氢氧化钠(钾)固体，调节溶液pH为8。此溶液简称为HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸钠(钾)固体，使其浓度为0.1mol/L。此溶液即化学溶液，简称为HNN2。
c、抛光前，向HNN2中加入磨粒粒径约100nm的SiO2粉末，使其重量与HNN2溶液重量之比为5％。充分摇匀后即可使用。
d、抛光工艺参考条件为，施加抛光压力40KPa，抛光盘与抛光片相对转速200r/min。此条件下，R≥10nm/min，Ra≤120nm、Rmax≤500nm、Rz≤400nm。
实施例4a、首先，配制弱碱性成膜溶液。在含0.2mol/L的醋酸溶液中加入氢氧化钠(钾)固体，调节溶液pH为11.5。此溶液简称为HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸钠(钾)固体，使其浓度为0.3mo1/L。此溶液即化学溶液，简称为HNN2。
c、抛光前，向HNN2中加入磨粒粒径约100nm的SiO2粉末，使其重量与HNN2溶液重量之比为25％。充分摇匀后即可使用。
d、抛光工艺参考条件为，施加抛光压力40KPa，抛光盘与抛光片相对转速200r/min。此条件下，R≥80nm/min，Ra≤100nm、Rmax≤480nm、Rz≤400nm。
实施例5a、首先，配制弱碱性成膜溶液。在含0.05mol/L的醋酸溶液中加入氢氧化钠(钾)固体，调节溶液pH为8。此溶液简称为HNN1。
b、其次，在HNNl中加入硝酸钠(钾)固体，使其浓度为0.1mol/L。此溶液即化学溶液，简称为HNN2。
c、抛光前，向HNN2中加入磨粒粒径约100nm的Al2O3粉末，使其重量与HNN2溶液重量之比为5％。充分摇匀后即可使用。
d、抛光工艺参考条件为，施加抛光压力40KPa，抛光盘与抛光片相对转速200r/min。此条件下，R≥50nm/min，Ra≤80nm、Rmax≤460nm、Rz≤380nm。
实施例6a、首先，配制弱碱性成膜溶液。在含0.2mol/L的醋酸溶液中加入氢氧化钠(钾)固体，调节溶液pH为11.5。此溶液简称为HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸钠(钾)固体，使其浓度为0.3mol/L。此溶液即化学溶液，简称为HNN2。
c、抛光前，向HNN2中加入磨粒粒径约100nm的Al2O3粉末，使其重量与HNN2溶液重量之比为25％。充分摇匀后即可使用。
d、抛光工艺参考条件为，施加抛光压力40KPa，抛光盘与抛光片相对转速200r/min。此条件下，R≥200nm/min，Ra≤80nm、Rmax≤460nm、Rz≤380nm。
权利要求
1.一种铜化学-机械抛光工艺用抛光液，其特征在于本发明由化学溶液配方和磨粒组成，化学溶液配方包括成膜剂和成膜助剂，成膜剂是由强碱与醋酸混合后组成的缓冲溶液构成，溶液中醋酸根的总浓度为0.05～0.20mol/L，溶液pH为弱碱性，pH范围为8～11.5，成膜助剂为硝酸钾(钠)盐，组成配方后在缓冲溶液中的浓度为0.10～0.30mol/L，磨粒为Al2O3或SiO2，粒径范围为10～1500nm，施用时加入的重量为溶液重量的5～25％。
全文摘要
一种铜化学－机械抛光工艺用抛光液，本发明包括成膜剂和成膜助剂和磨粒，成膜剂是由强碱与醋酸混合后组成的缓冲溶液构成，成膜助剂为硝酸钾(钠)盐，磨粒为Al
文档编号C09G1/02GK1459480SQ0211414
公开日2003年12月3日 申请日期2002年5月21日 优先权日2002年5月21日
发明者胡岳华, 何捍卫 申请人:中南大学