一种能够延长抛光垫使用寿命的硅晶片精抛光液的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种能够延长抛光垫使用寿命的硅晶片精抛光液，本发明属于化学机械抛光领域，本发明抛光液包括二氧化硅溶胶、碱性化合物、去离子水余量，还包括聚阴离子纤维素、小分子无机非金属桥联剂、水溶性聚合物和胍基化合物。本发明的抛光液减少抛光垫表面毛囊磨损及内部孔的堵塞，显著延长硅晶片最终抛光过程中的抛光垫使用寿命；同时提高了最终抛光后硅晶片表面均匀性。
【专利说明】一种能够延长抛光垫使用寿命的硅晶片精抛光液
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学机械抛光（CMP)领域，特别涉及一种用于硅晶片最终抛光的抛光 组合物。
【背景技术】
[0002] 集成电路（IC)是信息产业的技术基础，是推动高新技术发展的核心驱动力。化 学机械抛光技术可以有效的兼顾加工表面的全局和局部平整度，在超大规模集成电路制造 中，这种技术被广泛地用于加工单晶硅衬底。
[0003] 传统的CMP系统由以下三部分组成：旋转的硅晶片夹持装置、承载抛光垫的工作 台、抛光液（浆料）供应系统。抛光时，旋转的工件以一定的压力施于随工作台一起旋转的 抛光垫上，抛光液在工件与抛光垫之间流动，并在工件表面产生化学反应，工件表面形成的 化学反应物由磨料的机械摩擦作用去除。在化学成膜与机械去膜的交替过程中，通过化学 与机械的共同作用从工件表面去除极薄的一层材料，最终实现超精密表面加工。
[0004] 通常，在工业中为了实现硅晶片的抛光加工精度，达到集成电路硅晶片要求的技 术指标，需进行多步化学机械抛光（CMP)，在对硅晶片表面进行分步化学机械抛光时，每步 抛光所使用的抛光液及相应的抛光工艺条件均有所不同，所对应的硅晶片各步所要达到的 加工精度也不同，但最后通过对硅晶片进行"去雾"的最终精抛光，从而最大程度上降低表 面粗糙及其他自由微小缺陷。
[0005] 在实际生广中，娃晶片的最终抛光是表面质量的决定性步骤，更好的娃晶片表面 及更高效率的去除是新型硅晶片精抛液不断追求的目标。
[0006] 专利200610014414. 5公开了一种由复合磨料、非离子表面活性剂、螯合剂、有机 碱和去离子水组成的用于硅晶片的精抛光液，该抛光液具有抛光速率快、无钠离子沾污的 特点，抛光后晶片表面无损伤且容易清洗。
[0007] 专利US2008/0127573A1公开了一种用于硅晶片精抛光的组合物，它含有磨料、pH 调节剂、水溶性增稠剂、乙炔表面活性剂、杂环胺和去离子水。该抛光液能够显著的减少抛 光后硅晶片表面的LLS缺陷、雾缺陷和粗糙度。
[0008] 专利US5352277公开了一种抛光液，它含有胶态二氧化硅、水溶聚合物和水溶盐， 该水溶盐由一种选自Na、K和NH4的阳离子和一种选自Cl、F、N03和C104的阴离子构成， 可实现低于5nm的低表面粗糙度的软表面。
[0009] 以上方法在控制硅晶片表面缺陷方面取得了一定的效果，但由于水溶性聚合物与 颗粒之间的结合程度不牢固，在实际抛光过程中受温度和压力的影响，使聚合物与颗粒之 间产生分离；另外，在实际应用过程中，由于水溶性聚合物与抛光颗粒之间结合的不稳定 性、增加了抛光颗粒在抛光垫中的沉积，使抛光垫表面毛囊磨损及内部孔的堵塞严重，影响 到抛光垫使用寿命。
[0010] 目前，硅晶片抛光领域的竞争非常激烈，抛光液领域用户对生产成本都有严格控 制要求，在抛光领域，抛光液的不仅对抛光后晶片质量起决定作用，而且对抛光垫的寿命有 很大影响。为了进一步节约成本，开发一种既能保证抛光效果又能提升抛光垫使用寿命的 抛光液显得非常重要。
【发明内容】
[0011] 本发明针对本领域内硅晶片最终抛光组合物的不足，提供了一种能够延长抛光垫 使用寿命的硅晶片精抛光液。通过提高水溶性聚合物在浆料中与抛光颗粒之间结合的稳定 性、降低抛光过程中水溶性聚合物及抛光颗粒在抛光垫中的沉积，减少抛光垫表面毛囊磨 损及内部孔的堵塞，显著延长硅晶片最终过程中的抛光垫使用寿命；同时提高了最终抛光 后硅晶片表面均匀性。
[0012] 本发明的一种能够延长抛光垫使用寿命的硅晶片精抛光液，该抛光液包括二氧化 硅溶胶、碱性化合物和去离子水，其特征在于：还包括聚阴离子纤维素、小分子无机非金属 桥联剂和胍基化合物，其组分及配比为：
[0013]
【权利要求】
1. 一种能够延长抛光垫使用寿命的硅晶片精抛光液，该抛光液包括二氧化硅溶胶、碱 性化合物和去离子水，其特征在于：还包括聚阴离子纤维素、小分子无机非金属桥联剂和胍 基化合物，其组分及配比为： 二氧化硅溶胶 0.05?10wt% 小分子无机非金属桥联剂 0.0卜l.Owt% 聚阴离子纤维素 0.(H?0.5wt% 水溶性聚合物 0.0卜0.5wt% 胍基化合物 0.01?0,5wt% 碱性化合物 0.卜5wt% 去离子水 余量。
2. 根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述二氧化硅溶胶的胶体二氧化硅粒 径为30?80nm、pH小于6的酸性娃溶胶。
3. 根据权利要求1或2所述的抛光液，其特征在于，所述小分子无机非金属桥联剂为含 硼化合物，具体为氧化硼、硼酸、硼酸及其铵盐中的一种。
4. 根据权利要求1或2所述的抛光液，其特征在于，所述胍基化合物为胍基乙酸、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 一种。
5. 根据权利要求1或2所述的抛光液，其特征在于，所述聚阴离子纤维素为取代度较 高，取代基分布更为均匀且具有高稳定性能的新型改性羧甲基纤维素。
6. 根据权利要求1或2所述的抛光液，其特征在于，所述水溶性聚合物为瓜尔胶、黄原 胶、醋酸纤维素、磺酸乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、甲基纤维素、羧乙基甲基纤维素、 羟丙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。
7. 根据权利要求1或2所述的抛光液，其特征在于，所述碱性化合物为碳酸铵、碳酸氢 铵、四甲基氢氧化铵、氨水、异丙醇胺、氨基丙醇、乙醇胺、二乙基三胺、三乙基四胺、羟乙基 乙二胺、二亚乙基三胺中的至少一种。
8. 根据权利要求1或2所述的抛光液，其特征于，所述抛光液的pH为8?12。
9. 根据权利要求1或2所述的抛光液，其特征在于，所述抛光液的各组分配比为二氧化 硅溶胶4wt%，小分子无机非金属桥联剂0. 3wt%，聚阴离子纤维素0. 3wt%，水溶性聚合物 0. 45wt%，胍基化合物0.lwt%，碱性化合物1. 9wt%，去离子水余量。
10. 根据权利要求9所述的抛光液，其特征在于，所述二氧化硅溶胶的胶体二氧化硅 粒径为30nm、pH为3. 5的酸性硅溶胶；小分子无机非金属桥联剂为硼酸，水溶性聚合物为 0. 25wt%羧乙基甲基纤维、0. 2wt%黄原胶，胍基化合物为0.lwt%胍基丁胺，碱性化合物 1. 5wt%氨水及0? 4%乙醇胺。
【文档编号】C09G1/02GK104479558SQ201410757848
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】潘国顺, 顾忠华, 龚桦, 邹春莉, 罗桂海, 王鑫, 陈高攀 申请人:深圳市力合材料有限公司, 清华大学, 深圳清华大学研究院