CN101096576A

CN101096576A - 一种除藻型抛光液

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Publication number: CN101096576A
Application number: CNA2006100145966A
Authority: CN
Inventors: 仲跻和; 李家荣; 周云昌; 高如山
Original assignee: TIANJIN JINGLING ELECTRONIC MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN JINGLING ELECTRONIC MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-02

Abstract

一种除藻型抛光液，其特征在于它是由SiO₂溶胶、pH值调节剂、表面活性剂、杀菌除藻剂、螯合剂和水混合组成，其重量分数配比：SiO₂溶胶占25％～45％，pH值调节剂占5％～10％，表面活性剂作占1％～4％，杀菌除藻剂占0.02～2％，螯合剂占0.1～3％，水占30％～65％。pH值范围为9～13.5，粒径范围为10～130nm。本发明的优越性在于：在不影响抛光液的性质下，明显延长了其质保时间，解决了外观和污染问题；采用合适的杀菌除藻剂，在原有硅溶胶抛光液的基础上，直接加入一定比例的杀菌除藻剂制备而成，操作简单易行，工业化合理。

Description

一种除藻型抛光液

(一)技术领域：

本发明涉及一种抛光液，特别是一种除藻型抛光液。

(二)背景技术：

CMP是一种半导体加工技术，即在被抛晶片与抛光垫之间导入抛光浆料，在对晶片的加工表面进行化学腐蚀的同时进行机械抛光。这种技术由美国IBM公司于上个世纪八十年代成功开发。迄今为止，该技术已经成为全球生产亚微米级半导体芯片的最基本方法。

影响CMP抛光效果的一个重要因素是CMP抛光浆料。抛光浆料按其所要处理的表面的种类不同大致可分为氧化物抛光浆料、金属抛光浆料和多晶硅片抛光浆料等三种。其中氧化物抛光浆料适用于抛光STI工艺中的绝缘膜的表面以及氧化硅的表面，它大致由磨料、去离子水、pH稳定剂以及表面活性剂等成分组成。磨料在抛光过程中所起的作用是通过抛光机产生的压力采用机械的方法对被加工物表面进行抛光处理。磨料的选择可以为多种，如二氧化硅(SiO₂)、二氧化铈(CeO₂)或三氧化二铝(Al₂O₃)等。其中二氧化硅是常用的一种抛光磨料。例如U.S.5,209,816，日本公开公报平10-204416号，CN1082584A等均提供了一种以二氧化硅为磨料的CMP抛光浆料，且都取得了良好的抛光效果。

美国的一些公司，如Cabot.Rodel等，采用大粒径的SiO₂(130nm左右)作为磨料。大粒径的SiO₂具有能够增强抛光过程中的机械作用、提高抛光速率的优点，但是容易造成表面划伤，残余颗粒难以清洗且抛光液流动性差，所以目前一般不被选用。目前通常以SiO₂溶胶作为磨料，这种SiO₂溶胶中的SiO₂颗粒较小，解决了上述的表面划伤等问题。但是，由于这种SiO₂溶胶易于提供适于藻类生长的环境：即充足的湿气、氧和养分，于是在一定的温度和pH值条件下，就会造成藻类的迅速生长和繁殖，使二氧化硅溶胶发生不可逆的转化。这些滋生绿藻的随着硅溶胶磨料而被引入抛光液中，并且在抛光液的碱性环境下仍然能够存在和生长繁殖，从而影响抛光液的性质和外观，同时也污染了抛光液的生产设备。因此，如何解决以SiO₂为磨料的抛光液中的除藻麻烦，是提高抛光液质量、效果的重要课题。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种除藻型抛光液，它使应用于CMP抛光领域的SiO₂磨料的生长绿藻的问题得以克服，是一种能够保证抛光质量、外观，且不污染设备的新型抛光液。

本发明的技术方案：一种除藻型抛光液，其特征在于它是由SiO2溶胶、pH值调节剂、表面活性剂、杀菌除藻剂、螯合剂和水混合组成，其重量分数配比：SiO₂溶胶占25％～45％，pH值调节剂占5％～10％，表面活性剂占1％～4％，杀菌除藻剂占0.02～2％，螯合剂占0.1～3％，水占30％～65％；PH值范围为9～13.5，粒径范围为10～130nm。

上述所说的SiO₂溶胶可取粒径10～130nm的二氧化硅溶胶。

上述所说的pH值调节剂取有机碱类，包括多羟多胺、胺碱、羟胺或醇胺。

上述所说的表面活性剂包括聚氧乙烯系非离子表面活性剂、多元醇酯类非离子表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中一种或两种以上组合。

上述所说的聚氧乙烯系非离子表面活性剂是聚氧乙烯烷基酚、聚氧乙烯脂肪醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯胺或聚氧乙烯酰胺。

上述所说的多元醇酯类非离子表面活性剂是乙二醇酯、甘油酯或聚氧乙烯多元醇酯。

上述所说的杀菌除藻剂类包括三嗪类、酚类、氧化剂类、挥发性烷化剂类或非氧化型杀生剂类杀菌除藻剂。

上述所说的三嗪类包括羟乙基均三嗪杀菌除藻剂。

上述所说的非氧化型杀生剂包括季铵盐、异噻唑啉酮、戊二醛、季怜盐或氯酚类杀菌除藻剂。

上述所说的季铵盐包括氯化十二烷基二甲基苄基铵。

上述所说的螯合剂包括乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)，四乙酸四羟乙基乙二胺盐或13个以上螯合环容丁水螯合剂。

上述所说的水可取去离子水。

本发明的工作原理及各组分的效能分析：本案主要是通过在硅溶胶中加入适当适量的杀菌除藻剂来除去硅溶胶中的微生物，解决硅溶胶抛光液中长绿藻的问题。其中：

SiO₂溶胶，作为磨料，具有机械磨削作用，取纳米级粒径在10～90nm可控，因其无棱角、富有弹性、粒径小、分散度好，经磨削过的材料表面状态好；

有机碱作为pH值调节剂，氢氧根在溶液中缓慢释放，起到均匀腐蚀衬底的作用，且具有络合作用，能够除去颗粒和金属离子污染。

表面活性剂，可以降低溶液的表面张力，使除藻型抛光液能够全面铺展在抛光垫内以及衬底和抛光垫之间；并且有强渗透作用，能加快质量交换、提高去除速率；另外活性剂在衬底表面形成保护层，防止污染物二次吸附。同时活性剂能够渗透到芯片表面和有机污染物之间，达到去除污染的目的。

杀菌除藻剂主要通过杀死微生物和细菌来抑制藻类生长，本案所取的杀菌除藻剂不但能抑制抛光液中藻类的生长，并且不破坏抛光液的碱性环境，不与抛光液中的胺类发生化学反应，不影响抛光液的抛光性能。所选的杀菌除藻剂应当满足如下的条件：

1.不破坏硅溶胶的性质；改进型的抛光液与未改进前的抛光液使用比较试验后，证实改进型抛光液性质基本不受影响。

2.不与胺类作用；因为抛光液成份之一有机碱属于胺类。

3.能在碱性环境中使用；抛光液pH值一般在10～11左右。

4.能溶于水；抛光液属于水溶液，水性杀菌除藻剂保证抛光液原有的分散稳定性。

5.使用一定的有效浓度；实验证实杀菌除藻剂加入的量在0.02～2％(质量分数)效果最佳。

6.对人体无毒无害；

7.价格合理，能适应工业化生产的需要。

故经综合比较和筛选多种杀菌除藻剂后，三嗪类和非氧化型杀生剂比较适合本案抛光液的要求，该类杀菌除藻剂能够杀灭和抑制多种细菌；在广泛的pH范围内均有效，该杀菌除藻剂呈碱性，可促使乳胶保持稳定；可溶于水、醇和多种油，与涂料、乳液中其它助剂相容性好；对设备无腐蚀；价格低，效果好。

螯合剂是为了螯合金属离子，与金属离子形成大分子稳定的化合物，防止碱、重金属离子对衬底的沾污。

抛光液属于水溶液，故取去离子水作为溶剂，使得上述的各种成分能够均匀溶解。

本发明的实验效果：

例1：从本案生产成品罐中取2瓶硅溶胶抛光液，每瓶200g，分别编号为1，2；在2瓶中加入2g的SZSH-3型杀菌除藻剂(主要成分是羟乙基均三嗪)；测定各瓶溶液的PH值，1瓶PH＝10.1，2瓶PH＝10.2；将溶液放置观察。

	0天	10天	3月	6月
	0天	10天	3月	6月	1瓶	无明显变化	长出少量绿藻	绿藻增多	绿藻较多
2瓶	无明显变化	无明显变化	无明显变化	无明显变化	1瓶	无明显变化	长出少量绿藻	绿藻增多	绿藻较多

例2：从本案生产成品罐中取2瓶硅溶胶抛光液，每瓶200g，分别编号为1，2；在2瓶中加入0.2g的SZSH-3型杀菌除藻剂(主要成分是羟乙基均三嗪)；测定各瓶溶液的PH值，1瓶PH＝10.1，2瓶PH＝10.1；将溶液放置观察。

例3：从本案生产成品罐中取2瓶硅溶胶抛光液，每瓶200g，分别编号为1，2；在2瓶中加入2g的氯化十二烷基二甲基苄基铵杀菌除藻剂；测定各瓶溶液的PH值，1瓶PH＝10.1，2瓶PH＝9.7；将溶液放置观察。

本发明的优越性在于：(1)在不影响抛光液的性质下，明显延长了其质保时间，解决了外观问题，和使用过程对设备的污染问题；(2)采用选择合适的杀菌除藻剂，在原有硅溶胶抛光液的基础上，直接加入一定比例的杀菌除藻剂制备而成，操作简单易行，工业化合理；(3)所用的杀菌除藻剂都是工业级用品，来源丰富，价格便宜。

(四)具体实施方式：

实施例1：一种除藻型抛光液，其特征在于它是由SiO₂溶胶、pH值调节剂、表面活性剂、杀菌除藻剂、螯合剂和水混合组成。

上述所说的除藻型抛光液中包括具体七种成分：

成分I：SiO₂溶胶；

成分II：pH值调节剂选择有机碱中的三乙醇胺，(HOCH₂CH₂)₃；

成分III：选择杀菌除藻剂中的羟乙基均三嗪杀菌除藻剂；

成分IIII与成分V为表面活性剂：成分IIII选择表面活性剂中聚氧乙烯醚类的环氧乙烷和高级脂肪醇的缩合物(JFC)R-O(C₂H₄O)_nH；成分V：选择表面活性剂中聚氧乙烯醚类的脂肪醇聚氧乙烯(20)醚(平平加O-20)，RO(CH₂CH₂O)₂₀H R＝C_12-18H_25-37；

成分VI：选择螯合剂中的乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)；

成分VII：H₂O；

七种成分的重量分数配比为：成分I占30％，成分II占10％，成分III占1％，成分IIII占3％，成分V占1％，成分VI占1％，成分VII占54％。

实施例2：一种除藻型抛光液，其特征在于它是由SiO₂溶胶、pH值调节剂、表面活性剂、杀菌除藻剂、螯合剂和水混合组成。

上述所说的除藻型抛光液中包括具体七种成分：

成分I：SiO₂溶胶；

成分II：pH值调节剂选择有机碱中的四甲基氢氧化胺；

成分III：选择杀菌除藻剂中的羟乙基均三嗪杀菌除藻剂；

成分IIII与成分V为表面活性剂：成分IIII选择表面活性剂中的聚氧乙烯失水山梨糖醇单油酸酯(吐温-80)；成分V选择表面活性剂中的聚氧乙烯系中辛醇聚氧乙烯醚二乙二胺；

成分VI：选择螯合剂中的四乙酸四羟乙基乙二胺盐；

成分VII：H₂O；

实施例3：一种除藻型抛光液，其特征在于它是由SiO₂溶胶、pH值调节剂、表面活性剂、杀菌除藻剂、螯合剂和水混合组成。

上述所说的除藻型抛光液中包括具体七种成分：

成分I：SiO₂溶胶；

成分II：pH值调节剂选择有机碱中的六羟基乙二胺；

成分III：选择杀菌除藻剂中的氯化十二烷基二甲基苄基铵杀菌除藻剂；

成分IIII与成分V为表面活性剂：成分IIII选择表面活性剂中的聚氧乙烯系壬基酚聚氧乙烯醚；成分V选择表面活性剂中的聚氧乙烯系失水山梨糖醇单油酸酯失水山梨醇油酸酯；

成分VI：选择螯合剂中的乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)；

成分VII：H₂O；

Claims

1、一种除藻型抛光液，其特征在于它是由SiO₂溶胶、pH值调节剂、表面活性剂、杀菌除藻剂、螯合剂和水混合组成，其重量分数配比：SiO₂溶胶占25％～45％，pH值调节剂占5％～10％，表面活性剂占1％～4％，杀菌除藻剂占0.02～2％，螯合剂占0.1～3％，水占30％～65％；PH值范围为9～13.5，粒径范围为10～130nm。

2、根据权利要求1所说的一种除藻型抛光液，其特征在于所说的SiO₂溶胶可取粒径10～130nm的二氧化硅溶胶。

3、根据权利要求1所说的一种除藻型抛光液，其特征在于所说的pH值调节剂取有机碱类，包括多羟多胺、胺碱、羟胺或醇胺。

4、根据权利要求1所说的一种除藻型抛光液，其特征在于所说的表面活性剂包括聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂、多元醇酯类非离子表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中的一种或两种以上组合。

5、根据权利要求4所说的一种除藻型抛光液，其特征在于所说的聚氧乙烯系非离子表面活性剂是聚氧乙烯烷基酚、聚氧乙烯脂肪醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯胺或聚氧乙烯酰胺；所说的多元醇酯类非离子表面活性剂是乙二醇酯、甘油酯或聚氧乙烯多元醇酯。

6、根据权利要求1所说的一种除藻型抛光液，其特征在于所说的杀菌除藻剂类包括三嗪类、酚类、氧化剂类、挥发性烷化剂类或非氧化型杀生剂类杀菌除藻剂。

7、根据权利要求6所说的一种除藻型抛光液，其特征在于所说的三嗪类包括羟乙基均三嗪杀菌除藻剂；所说的非氧化型杀生剂包括季铵盐、异噻唑啉酮、戊二醛、季怜盐或氯酚类杀菌除藻剂。

8、根据权利要求7所说的一种除藻型抛光液，其特征在于所说的季铵盐包括氯化十二烷基二甲基苄基铵。

9、根据权利要求1所说的一种除藻型抛光液，其特征在于所说的螯合剂包括乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)，四乙酸四羟乙基乙二胺盐或13个以上螯合环容丁水螯合剂。

10、根据权利要求1所说的一种除藻型抛光液，其特征在于所说的水可取去离子水。