CN102101976A - 一种化学机械抛光液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学机械抛光液，其含有研磨颗粒、一种聚合物和水，其还含有一种用于提高抛光浆料稳定性的稳定剂。本发明的抛光液中，研磨颗粒的粒径随时间延长的增长率低。本发明的化学机械抛光液具有较高的稳定性、较长的存储时间和使用寿命。

Description

一种化学机械抛光液
技术领域
本发明涉及一种化学机械抛光液。
背景技术
在半导体工业中的化学机械抛光(CMP)领域，使用的化学机械抛光液主要分酸性和碱性浆料两种。其中，碱性浆料的稳定性比较好，但存在没有合适的氧化剂，以及在抛光过程中易造成表面浊点和轻微划伤的问题。酸性浆料在这方面表现出了一定的优势。但是酸性浆料中磨料颗粒的尺寸会随着存储时间的延长，在浆料中化学组分的作用下逐渐长大。当粒径大于120纳米以后，会出现沉降分层等现象，严重影响抛光质量，造成产品失效。所以控制磨料粒子的长大，延长使用寿命是酸性浆料急于解决的问题。
化学机械抛光液均含有研磨颗粒，大部分采用纳米二氧化硅溶胶作为磨料颗粒。关于二氧化硅溶胶的稳定性有很多文献报道。但在CMP领域关于抑制磨料颗粒粒径增长，延长化学机械抛光液稳定性的文献还未见报道。
发明内容
在抛光液中，还常常需要加入一些聚合物来调节抛光液的粘度和抛光过程中的摩擦力，但酸性抛光液中加入这类聚合物会导致研磨颗粒、尤其是带负电的研磨颗粒的聚结。因此，本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中酸性化学机械抛光液的存储稳定性的问题，而提供一种具有较高稳定性的化学机械抛光液。
本发明的化学机械抛光液含有研磨颗粒、一种聚合物和水，其还含有一种用于提高抛光浆料稳定性的稳定剂。
其中，所述的聚合物为纤维素类聚合物，优选为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素。所述的纤维素的分子量较佳为10000～2000000。更佳为50000～500000。所述的纤维素的含量较佳为质量百分数0.0001～1％，更佳为质量百分数0.001～0.5％。
其中，所述的提高抛光浆料稳定性的添加剂为乙烯基吡咯烷酮类聚合物。
所述的乙烯基吡咯烷酮类聚合物为聚乙烯吡咯烷酮和/或乙烯基吡咯烷酮与醋酸乙烯酯的共聚物。所述的聚乙烯吡咯烷酮或乙烯基吡咯烷酮与醋酸乙烯酯的共聚物的分子量较佳为800～100000。更佳为1000～50000。
所述的聚乙烯吡咯烷酮和/或乙烯基吡咯烷酮与醋酸乙烯酯的共聚物的含量较佳为质量百分比0.001～3％。更佳为质量百分比0.005～1％。
其中，所述研磨颗粒为本领域常规使用的各种研磨颗粒，优选为表面带负电荷的研磨颗粒。
所述的表面带负电荷的研磨颗粒为二氧化硅，表面包裹二氧化硅的研磨颗粒和带负电的高分子研磨颗粒。所述的研磨颗粒的粒径较佳为20～150nm，更佳为30～120nm。所述的研磨颗粒的含量为质量百分比0.1～30％。
本发明的化学机械抛光液还可含有本领域常用的其他添加剂，如氧化剂、成膜剂、络合剂等以达到抛光目的。
本发明中，所述的化学机械抛光液的pH值较佳的为2～7。
本发明的抛光液由上述成分简单均匀混合，之后采用pH调节剂调节至合适pH值即可制得。pH调节剂可选用本领域常规pH调节剂，如氢氧化钾、氨水和硝酸等。本发明中，所用试剂及原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明的抛光液中，研磨颗粒的粒径在40C时也能保持稳定。本发明的化学机械抛光液具有较高的稳定性、较长的存储时间和使用寿命。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
表1给出了本发明的化学机械抛光液实施例1～9，按表中配方，将各成分简单均匀混合，余量为水，之后采用氢氧化钾、氨水和硝酸调节至合适pH值，即可制得各实施例抛光液。
表1本发明的化学机械抛光液实施例1～9
Figure G2009102013787D00031
Figure G2009102013787D00041
效果实施例
表2给出了对比抛光液1和本发明的抛光液10～15，按表中配方，将各成分简单均匀混合，余量为水，之后采用氢氧化钾、氨水和硝酸调节至合适pH值，即可制得各抛光液。各抛光液中初始的二氧化硅研磨颗粒均为75nm，在40℃烘箱中放置后测量粒径如表3所示。
表2对比抛光液1及本发明的化学机械抛光液实施例10～15
Figure G2009102013787D00042
Figure G2009102013787D00051
表3对比抛光液1和本发明的抛光液10～15的研磨颗粒粒径变化
Figure G2009102013787D00052
由表3可见，与对比抛光液相比，本发明的抛光液中添加了稳定剂后，研磨颗粒的稳定性增加，当稳定剂与聚合物达到一定比例后，能使抛光液长时间稳定。稳定剂所需的量随聚合物和研磨颗粒的增加而增加。本发明的抛光液具有较高的稳定性、较长的存储时间和使用寿命。

Claims (19)

1.一种化学机械抛光液，其含有研磨颗粒、一种聚合物和水，其特征在于：还含一种用于提高抛光浆料稳定性的稳定剂。
2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的稳定剂为乙烯基吡咯烷酮类聚合物。
3.如权利要求2所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的乙烯基吡咯烷酮类聚合物为聚乙烯吡咯烷酮和/或乙烯基吡咯烷酮与醋酸乙烯酯的共聚物。
4.如权利要求2所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的乙烯基吡咯烷酮类聚合物的分子量为800～100000。
5.如权利要求4所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的乙烯基吡咯烷酮类聚合物的分子量为1000～50000。
6.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的稳定剂的含量为质量百分比0.001～3％。
7.如权利要求6所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的稳定剂的含量为质量百分比0.005～1％。
8.如权利要求1所述化学机械抛光液，其特征在于：所述研磨颗粒为表面带负电荷的研磨颗粒。
9.如权利要求8所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒为二氧化硅、表面包裹二氧化硅的研磨颗粒和/或带负电的高分子研磨颗粒。
10.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒的粒径为20～150nm。
11.如权利要求10所述的抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒的粒径为30～120nm。
12.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒的含量为质量百分比0.1～30％。
13.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的聚合物为纤维素。
14.如权利要求13所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的纤维素为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种。
15.如权利要求13所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的纤维素的分子量为10000～2000000。
16.如权利要求15所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的纤维素的分子量为50000～500000。
17.如权利要求13所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的纤维素的含量为质量百分数0.0001～1％
18.如权利要求17所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的纤维素的含量为质量百分数0.001～0.5％。
19.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的化学机械抛光液的pH值为2～7。
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