專利名稱：一種化學(xué)機(jī)械拋光液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光液。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，甚大規(guī)模集成電路芯片集成度已高達(dá)幾十億個(gè)元器件， 特征尺寸已進(jìn)入納米級(jí)，這就要求微電子工藝中的近百道工藝，尤其是多層布線、襯底、介 質(zhì)必須進(jìn)行化學(xué)機(jī)械全局平整化，而化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)已被證明是最好的平整化方法。在化學(xué)機(jī)械拋光方法中，將基底的被拋光表面直接與旋轉(zhuǎn)拋光墊接觸，同時(shí)在基 底背面施加壓力。在拋光期間，拋光墊隨操作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在基底背面保持向下的力，將磨 料和化學(xué)活性溶液組成的液體(通常稱為化學(xué)機(jī)械拋光液)涂布于拋光墊片上，該化學(xué)機(jī) 械拋光液與正在拋光的薄膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械作用開(kāi)始進(jìn)行拋光過(guò)程?；瘜W(xué)機(jī)械拋光液 在CMP中是一種重要的因素，而可根據(jù)制程的需要來(lái)選取合適的化學(xué)機(jī)械拋光液的來(lái)改變 拋光性能。在典型的金屬化學(xué)機(jī)械拋光中，缺陷水平通常較高，尤其是存在點(diǎn)蝕、邊蝕、腐蝕 等問(wèn)題。而且，拋光速率也很高，對(duì)金屬表面的損傷程度較大，易產(chǎn)生如劃傷、表面粗糙等問(wèn) 題。如美國(guó)專利US5，209，816揭示了一種用于鋁的拋光液，其含有研磨顆粒、磷酸和雙氧 水，鋁的去除速率較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種降低金屬的去除速率，防止金屬材料在酸性條件下的整 體和局部腐蝕，減少缺陷，提高表面質(zhì)量的化學(xué)機(jī)械拋光液。本發(fā)明揭示了一新的用于拋光金屬層的化學(xué)機(jī)械拋光液。這種拋光液可以通過(guò)下 列物質(zhì)組合在一起而形成研磨顆粒、絡(luò)合劑及腐蝕抑制劑。使用本發(fā)明的漿料的可以降低 金屬的去除速率，防止金屬材料的整體和局部腐蝕，使缺陷明顯下降，提高表面質(zhì)量。詳細(xì)說(shuō)來(lái)，本發(fā)明的具體方法是向拋光液中添加了腐蝕抑制劑。該腐蝕抑制劑是一種具有星型結(jié)構(gòu)的聚合物表面活性劑所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的顏料親和基團(tuán)為羥基、氨基和羧基中 的一種或多種。形成所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物的聚合單體包括下列中的一種或多種 丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體和環(huán)氧乙烷。所述的丙烯酸類單體為丙烯酸和/或甲基丙烯酸；所述的丙烯酸酯類單體為丙烯 酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙 烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯和甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或多種；所述的丙 烯酰胺類單體為丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。形成所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物的單體還包括其他乙烯基類單體。所述的其他乙烯基類單體為乙烯、丙烯、苯乙烯或?qū)谆揭蚁?br> 所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物為聚丙烯酸星型均聚物，苯乙烯與丙烯酸羥 乙酯的二元星型共聚物，對(duì)甲基苯乙烯與環(huán)氧乙烷的二元星型共聚物，苯乙烯與環(huán)氧乙烷 的二元星型共聚物，甲基丙烯酸甲酯與環(huán)氧乙烷的二元星型共聚物，丙烯酸甲酯與丙烯酸 羥乙酯的二元星型共聚物，丙烯酸與丙烯酸羥乙酯的二元星型共聚物，以及丙烯酸、丙烯酸 丁酯和丙烯酰胺的三元星型共聚物中的一種或多種。所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物的數(shù)均分子量為800-50000。所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物的含量為質(zhì)量百分比0. 0001 5%。所述的研磨顆粒為二氧化硅、三氧化二鋁、摻雜鋁的二氧化硅、覆蓋鋁的二氧化 硅、二氧化鈰、二氧化鈦和高分子研磨顆粒中的一種或多種。所述的研磨顆粒的含量為質(zhì)量 百分比0. 1 20%。所述的研磨顆粒的粒徑為20 150nm。所述絡(luò)合劑為有機(jī)酸及其鹽、有機(jī)膦酸及其鹽。所述的有機(jī)酸為醋酸、草酸、檸檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、馬來(lái)酸、蘋(píng)果酸、乳 酸、丹寧酸、沒(méi)食子酸和磺基水楊酸、乙二胺四乙酸、環(huán)己烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二乙 烯三胺五乙酸和三乙烯四胺六乙酸中的一種或多種；所述的有機(jī)膦酸為2-膦酸丁烷_(kāi)1，2， 4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羥基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、 多元醇膦酸酯、2-羥基膦酸基乙酸、乙二胺四甲叉膦酸和多氨基多醚基甲叉膦酸中的一種 或多種。所述的鹽為銨鹽、鉀鹽和鈉鹽等。所述絡(luò)合劑的含量為質(zhì)量百分比0.01 10%。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液還可以包含氧化劑。該氧化劑可為現(xiàn)有技術(shù)中的任何氧 化劑，較佳地為過(guò)氧化氫、硝酸鐵、有機(jī)過(guò)氧化物和/或無(wú)機(jī)過(guò)氧化物。 本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液還可以包括表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、PH調(diào)節(jié)劑等。本發(fā)明的另一目的是提供本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液在拋光金屬中的用途，所述的 金屬為鋁、銅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、銀或金，優(yōu)選拋光鋁。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液可以明顯降低缺陷率，提 高金屬表面平坦化水平，顯著地降低金屬的拋光速率。
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。實(shí)施例1 30表1給出了本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液的實(shí)施例1 30，按表中所給配方，將所有組 分混合均勻，用水補(bǔ)足質(zhì)量百分比至100%。用KOH或HNO3調(diào)節(jié)到所需要的PH值。表1實(shí)施例1 30
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械拋光液，其包含研磨顆粒、絡(luò)合劑及腐蝕抑制劑。
2.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于，所述腐蝕抑制劑為含顏料親和基團(tuán)的星型 聚合物。
3.如權(quán)利要求2所述拋光液，其特征在于，所述含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物為選自 羥基、氨基和羧基中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求3所述拋光液，其特征在于，形成所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物 的聚合單體包括下列中的一種或多種丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體和 環(huán)氧乙烷。
5.如權(quán)利要求4所述拋光液，其特征在于，所述的丙烯酸類單體為丙烯酸和/或甲基丙 烯酸；所述的丙烯酸酯類單體為選自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯 酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯和甲基 丙烯酸羥乙酯中的一種或多種；所述的丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。
6.如權(quán)利要求4所述拋光液，其特征在于，形成所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物 的單體還包括其他乙烯基類單體。
7.如權(quán)利要求6所述拋光液，其特征在于，所述其他乙烯基類單體為選自乙烯、丙烯、 苯乙烯和對(duì)甲基苯乙烯中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求2所述拋光液，其特征在于，所述含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物為選自 聚丙烯酸星型均聚物，苯乙烯與丙烯酸羥乙酯的二元星型共聚物，對(duì)甲基苯乙烯與環(huán)氧乙 烷的二元星型共聚物，苯乙烯與環(huán)氧乙烷的二元星型共聚物，甲基丙烯酸甲酯與環(huán)氧乙烷 的二元星型共聚物，丙烯酸甲酯與丙烯酸羥乙酯的二元星型共聚物，丙烯酸與丙烯酸羥乙 酯的二元星型共聚物，以及丙烯酸、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺的三元星型共聚物中的一種或 多種。
9.如權(quán)利要求2所述拋光液，其特征在于，所述含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物的數(shù)均 分子量為800-50000。
10.如權(quán)利要求2所述拋光液，其特征在于，所述含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物的含量 為質(zhì)量百分比0. 0001 5%。
11.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于，所述研磨顆粒為選自二氧化硅、三氧化二 鋁、摻雜鋁的二氧化硅、覆蓋鋁的二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦和高分子研磨顆粒中的一 種或多種。
12.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于，所述研磨顆粒的含量為質(zhì)量百分比0.1 20%。
13.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于，所述研磨顆粒的粒徑為20 150nm。
14.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述絡(luò)合劑為有機(jī)酸及其鹽、有機(jī)膦酸 及其鹽。
15.如權(quán)利要求14所述的拋光液，其特征在于，所述有機(jī)酸為選自醋酸、草酸、檸檬酸、 酒石酸、丙二酸、丁二酸、馬來(lái)酸、蘋(píng)果酸、乳酸、丹寧酸、沒(méi)食子酸、磺基水楊酸、乙二胺四乙 酸、環(huán)己烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二乙烯三胺五乙酸和三乙烯四胺六乙酸中的一種或多 種；所述有機(jī)膦酸為選自2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羥基乙叉二膦酸、 乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、2-羥基膦酸基乙酸、乙二胺四甲叉膦酸和多氨基多醚基甲叉膦酸中的一種或多種。所述的鹽為銨鹽、鉀鹽和/或鈉鹽。
16.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述絡(luò)合劑的含量為質(zhì)量百分比0. 01 10%。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種新的用于金屬拋光的化學(xué)機(jī)械拋光液。這種拋光液可以通過(guò)下列物質(zhì)組合在一起而形成研磨顆粒、絡(luò)合劑及腐蝕抑制劑。使用本發(fā)明的漿料的可以降低金屬的去除速率，防止金屬材料的整體和局部腐蝕，使缺陷明顯下降，提高表面質(zhì)量。
文檔編號(hào)C09G1/02GK102101977SQ20091020138
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者荊建芬, 蔡鑫元 申請(qǐng)人:安集微電子(上海)有限公司