CN1854235A - 抛光浆料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抛光浆料，该抛光浆料包含的研磨颗粒的质量浓度为0.1－2％，该研磨颗粒的平均粒径为1－50nm。本发明的抛光浆料可用于抛光金属及介电薄膜。该抛光浆料中的研磨颗粒在低浓度和小尺寸粒径时，仍可以保持较高的研磨速率，被抛光金属或薄膜表面无腐蚀、缺陷率低、平整度高，同时也增大了制程参数工艺窗口，并可大大降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种抛光浆料。
背景技术
随着微电子技术的发展，甚大规模集成电路芯片集成度已高达几十亿个元器件，特征尺寸已进入纳米级，这就要求微电子工艺中的近百道工艺，尤其是多层布线、衬底、介质必须进行全局平整化，而化学机械抛光(CMP)已被实践证明是最有效的全局平整化方法之一。
在典型的化学机械抛光方法中，将基底抛光表面直接与旋转抛光垫接触，同时在基底背面施加压力。在抛光期间，抛光垫随操作台旋转，同时在基底背面保持向下的力，将磨料和化学活性溶液组成的液体(通常称为抛光浆料，也称抛光液)涂布于抛光垫片上，该抛光浆料与正在抛光的薄膜发生化学反应和机械作用开始进行抛光过程。抛光浆料在CMP中是一种重要的因素，而可根据制程的需要来选取抛光浆料中的氧化剂来调节抛光浆料的抛光性能。
至今为止，为了达到一定的抛光速度，抛光浆料中所用的研磨颗粒的大小均在50nm以上，且多使用较高的研磨颗粒含量，有的抛光浆料中甚至会使用较硬的和带有尖角的研磨颗粒。这使得在抛光中，尤其是金属抛光中，易于出现刮伤、点蚀、腐蚀、表面不均匀和表面粗糙等缺陷问题，以及抛光效果或质量对于一定范围内的工艺参数变化不敏感，从而存在着工艺参数变化范围(制程参数工艺窗口)较狭窄问题。现有技术中通过添加特殊的化学成分、通过修饰衬底表面或通过修饰研磨颗粒来解决这些问题。如美国专利6767476，6705926，6814767，6773476和6565619等。
发明内容
本发明的目的是提供一种抛光浆料，其创新之处在于本抛光浆料包含的研磨颗粒的质量浓度和粒径范围远小其它任何抛光浆料，其质量浓度为0.1-2％，该研磨颗粒的粒径范围为1-50nm。本抛光浆料在保持较高的研磨速率同时，可以大大减少刮伤、点蚀、腐蚀、表面不均匀和表面粗糙等缺陷问题，同时也增大了制程参数工艺窗口，并可大大降低成本。
其中，该研磨颗粒的质量浓度优选0.1-0.8％，该研磨颗粒的粒径优选10-40nm。
该研磨颗粒选自二氧化硅、聚合物、金属氧化物和金属颗粒中的一种或几种；其中该金属氧化物颗粒为氧化铝、二氧化铈、氧化铜或Cu2O颗粒；该金属颗粒为Cu、W、Al、Fe、Ni、Ag、Pt或Au颗粒。
该抛光浆料还包括氧化剂，该氧化剂选自过氧化氢、臭氧、氧气、铜盐、高卤酸盐、过硫酸盐、有机氧化物、无机氧化物、有机过氧化物和无机过氧化物中的一中或几种。
该抛光浆料还包括成膜剂，该成膜剂选自至少含有N、S、O和P中之一元素或含π键、大π键的化合物。
该成膜剂选自苯并三唑、吡唑以及它们的各种衍生物中的一种或几种。
该成膜剂优选选自C6H5NH2、1，3-C6H4(OH)2和1，4-C6H4(O-CH2CH2-O)中的一种或几种。
该抛光浆料还包括络合剂，该络合剂含有-NH2、-N＝N-、-OH、-COOH、-SH基团或其衍生基团，较佳的为氨羧化合物；更佳的为柠檬酸及其盐、酒石酸及其盐、NH3或CS(NH2)2S2O3 2-、Cl-、Br-、I-、SCN-或CN-的酸或盐中的一种或几种。
该抛光浆料还可以包括催化剂，该催化剂为硝酸铁、过渡金属或及其盐。
该抛光浆料还可以包括具有氧化能力的研磨颗粒，该具有氧化能力的研磨颗粒为二氧化铈和/或氧化铜。
该抛光浆料还可包括可以将该研磨颗粒表面修饰成带负电的表面活性剂。
该抛光浆料还可包括包含过渡金属原子或离子的表面活性剂。
该抛光浆料还可包括BET(布鲁瑙尔-埃梅特-泰勒)表面积为200-2000m2/g的颗粒。
该抛光浆料还可以包括化学反应催化剂。
该抛光浆料较佳地包括1％ 30nm的胶质二氧化硅、10.0％的CuSO4、1.0％的NH4Cl、0.1％的丙烯酸和丙烯酸酯共聚物和0.1％的1，4-C6H4(O-CH2CH2-O)，以上均为质量百分比。
该研磨颗粒可以是被选自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、氧化钨、氧化镧、有机或无机聚合物或金属中的一种或几种材料修饰过的或包封的。
该研磨颗粒可以是空心的。
本发明的积极进步效果在于：采用低的研磨颗粒的浓度和其粒径进行化学机械研磨，以使得在使用本发明的抛光浆料时可以保持较高的研磨速率，而同时研磨后的衬底表面具有低水平的表面缺陷率，如点蚀、划伤等。
具体实施方式
实施例1
0.1wt％平均粒径为50nm的气相二氧化硅颗粒、0.5wt％臭氧、0.5wt％1，4-C6H4(O-CH2CH2-O)、0.1wt％柠檬酸、1％NH4I、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：90rpm、抛光头转速：101rpm、抛光浆料流速：150mL/min。
实施例2
2wt％平均粒径为25nm氧化铝颗粒、1.0wt％双氧水、10％CuSO4、0.1wt％草酸、1％KCl、其它为水。下压力：0.5psi、抛光盘的转速：80rpm、抛光头转速：95rpm、抛光浆料流速：150mL/min。
实施例3
1wt％平均粒径为1nm二氧化铈颗粒、1.0wt％双氧水、0.1wt％BTA、0.1wt％酒石酸、0.1％丙烯酸和丙烯酸酯共聚物、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：169rpm、抛光头转速：180rpm、抛光浆料流速：300mL/min。
实施例4
1wt％平均粒径为1nm的金属Cu颗粒、1.0wt％双氧水、0.1wt％BTA、0.1wt％琥珀酸、0.1％丙烯酸和丙烯酸酯共聚物、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：150rpm、抛光头转速：170rpm、抛光浆料流速：250mL/min。
实施例5
1wt％平均粒径为20nm的金属Cu颗粒、1.0wt％双氧水、0.1wt％BTA、0.1wt％酒石酸、0.1％丙烯酸和丙烯酸酯共聚物、其它为水。下压力：1.5psi、抛光盘的转速：150rpm、抛光头转速：170rpm、抛光浆料流速：300mL/min。
实施例6
1％ 30nm的胶体二氧化硅、10.0％CuSO4、1.0％NH4Cl、0.1％丙烯酸和丙烯酸酯共聚物、0.1wt％1，4-C6H4(O-CH2CH2-O)、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：165rpm、抛光头转速：175rpm、抛光浆料流速：300mL/min。
Claims (19)
1、一种抛光浆料，包含有研磨颗粒，其特征在于该研磨颗粒的质量浓度为0.1-2％，该研磨颗粒的平均粒径为1-50nm。
2、根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒的质量浓度为0.1-0.8％，该研磨颗粒的粒径为10-40nm。
3、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒选自二氧化硅、聚合物、金属氧化物和金属颗粒中的一种或几种；其中该金属氧化物颗粒为氧化铝、二氧化铈、氧化铜或Cu2O颗粒；该金属颗粒为Cu、W、Al、Fe、Ni、Ag、Pt或Au颗粒。
4、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于还包括氧化剂，该氧化剂选自过氧化氢、臭氧、氧气、铜盐、高卤酸盐、过硫酸盐、有机氧化物、无机氧化物、有机过氧化物和无机过氧化物中的一种或几种。
5、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于还包括成膜剂，该成膜剂选自至少含有N、S、O和P中之一元素或含π键、大π键的化合物。
6、根据权利要求5所述的抛光浆料，其特征在于该成膜剂选自苯并三唑、吡唑以及它们的各种衍生物中的一种或几种。
7、根据权利要求5所述的抛光浆料，其特征在于该成膜剂选自C6H5NH2、1，3-C6H4(OH)2和1，4-C6H4(O-CH2CH2-O)中的一种或几种。
8、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于还包括络合剂，该络合剂含有-NH2、-N＝N-、-OH、-COOH、-SH基团或其衍生基团。
9、根据权利要求8所述的抛光浆料，其特征在于该络合剂为氨羧化合物。
10、根据权利要求8所述的抛光浆料，其特征在于该络合剂为柠檬酸及其盐、酒石酸及其盐、NH3或CS(NH2)282O3 2-、Cl-、Br-、I-、SCN-或CN-的酸或盐中的一种或几种。
11、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于还包括催化剂，该催化剂为硝酸铁、过渡金属或及其盐。
12、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于还包括具有氧化能力的研磨颗粒；该具有氧化能力的研磨颗粒为二氧化铈、氧化铜、氧化镧和/或三氧化钨。
13、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于还包括可以将该研磨颗粒表面修饰成带正电或负电的表面活性剂。
14、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于还包括包含过渡金属原子或离子的表面活性剂。
15、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于还包括BET表面积为200-2000m2/g的颗粒。
16、根据权利要求1或2所述的抛光浆料，其特征在于还包括化学反应催化剂。
17、根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该抛光浆料包括1％30nm的胶质二氧化硅、10.0％的CuSO4、1.0％的NH4Cl、0.1％的丙烯酸和丙烯酸酯共聚物和0.1％的1，4-C6H4(O-CH2CH2-O)，以上均为质量百分比。
18、根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒是被选自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、氧化钨、氧化镧、有机或无机聚合物或金属中的一种或几种材料修饰过的或包封的。
19、根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒是空心的。
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| CN 200510025299 CN1854235A (zh) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | 抛光浆料 |
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| CN (1) | CN1854235A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106433482A (zh) * | 2016-06-29 | 2017-02-22 | 上海华明高纳稀土新材料有限公司 | 氧化铝抛光粉及其制备方法 |
-
2005
- 2005-04-21 CN CN 200510025299 patent/CN1854235A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN106433482B (zh) * | 2016-06-29 | 2020-09-18 | 上海华明高纳稀土新材料有限公司 | 氧化铝抛光粉及其制备方法 |
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