專利名稱：一種濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學機械平坦化漿料產(chǎn)品及其使用方法，具體的涉及一種 濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品及其使用方法。
背景技術：
隨著微電子技術的發(fā)展，甚大規(guī)模集成電路芯片集成度已達幾十億個元器 件，特征尺寸已經(jīng)進入納米級，這就要求微電子工藝中的幾百道工序，尤其是
多層布線、襯底、介質必須要經(jīng)過化學機械平坦化(CMP)。化學機械平坦化漿 料能夠選擇性地促進特定半導體表面材料的去除，常規(guī)的化學機械平坦化漿料 包含研磨顆粒和各種化學添加物，例如研磨速率提升劑，腐蝕抑制劑，氧化劑， 酸堿度調節(jié)劑等和載體。通常，化學機械平坦化漿料中作為載體的水會占總重 量的70-80%，甚至更高，而幾乎每一個用戶端都已經(jīng)擁有成本低廉的去離子水。 因此，這在成本上顯然不合理。因而，濃縮化學機械平坦化漿料的制備日益受 到業(yè)界的關注。目前，濃縮化學機械平坦化漿料的制備及其使用中，存在一個 帶來很多困擾的瓶頸問題漿料中的一些成分可能會影響其他成分的濃縮，尤 其是研磨顆?？赡芘c一些化學添加劑有著復合作用，使得濃縮漿料的濃縮比例 大受限制而且使用壽命大大降低。并且，對于濃縮漿料中究竟是哪些成分影響 了其他成分的濃縮，需要大量的實驗數(shù)據(jù)的分析研究。目前，尚未有這方面的 報道。因此，從長遠來看，亟待解決此問題。
本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中，因濃縮化學機械平坦化槳料 中各成分間有相互作用，會彼此影響彼此的濃縮，使得濃縮漿料的濃縮比例大 受限制并且使用壽命大大降低；而對于濃縮漿料中究竟是哪些成分影響其他成 分的濃縮目前尚未有報道，并且也非本領域可輕易得出的結果。為克服上述問 題，本發(fā)明提供一種濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品及其使用方法。
本發(fā)明的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品中，影響其他成分濃縮，或者易受 其他濃縮成分影響，或者在濃縮狀態(tài)下不穩(wěn)定的成分為獨立分裝。
其中，所述的影響其他成分濃縮的成分較佳的為在濃縮條件下，會使?jié)?縮研磨顆粒的Z電位的絕對值降低到小于或等于5毫伏的化學添加劑；或者會
使?jié)饪s研磨顆粒的平均粒徑在40-45"C下一周之內增加量大于或等于100%的化
學添加劑。由于z電位是表示粒子表面所帶電荷的參數(shù)，z電位的絕對值小于
或等于5毫伏表明粒子表面基本不帶電荷，粒子就可能發(fā)生聚集；而顆粒的平 均粒徑的顯著增加則是粒子已經(jīng)發(fā)生聚集的一個顯著信號。所述的易受其他濃 縮成分影響為氧化劑，如過氧化氫等。
本發(fā)明的較佳例為該濃縮化學機械平坦化槳料產(chǎn)品包括兩個獨立分裝的 部分濃縮部分1.濃縮的研磨顆粒；濃縮部分2.濃縮的化學添加劑。具體的 較佳實例為濃縮部分1含有膠態(tài)三氧化二鋁顆粒；濃縮部分2含有甘氨酸、 5-氨基四氮唑和pH調節(jié)劑。其中濃縮部分2還可含有本領域常用表面活性劑、 穩(wěn)定劑和滅菌劑中的一種或多種。
本發(fā)明的另一較佳例為該濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品包括兩個獨立分
裝的部分濃縮部分1.研磨顆粒和利于或不影響研磨顆粒濃縮的化學添加劑的 濃縮混合物；濃縮部分2.影響研磨顆粒濃縮或者易受其他濃縮成分影響的化學 添加劑。具體的較佳實例為濃縮部分1.膠態(tài)二氧化硅顆粒、苯并氮唑和pH 調節(jié)劑；濃縮部分2.多氨基多醚基四亞甲基膦酸。另一具體的較佳實例為濃
縮部分l.膠態(tài)二氧化硅顆粒、2-膦酸丁烷基-l,2,4-三羧酸、苯并氮唑和pH調節(jié) 劑；所述的濃縮部分2.過氧化氫。其中濃縮部分1還可含有本領域常用表面活 性劑、穩(wěn)定劑和滅菌劑中的一種或多種。
本發(fā)明一個包括兩個以上獨立分裝部分的較佳實例為濃縮部分1含有膠 態(tài)二氧化硅顆粒；濃縮部分2含有羥基乙叉二膦酸，5-氨基四氮唑和pH調節(jié)劑； 濃縮部分3含有過氧化氫。其中濃縮部分2還可含有本領域常用表面活性劑、 穩(wěn)定劑和滅菌劑中的一種或多種。
本發(fā)明進一步的還涉及本發(fā)明的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品的使用方 法，其具體步驟為設所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品共有n個獨立分裝 部分，每個部分的濃縮倍數(shù)依次為A2……An;使用時按下述比例進行稀釋 混合濃縮部分1:濃縮部分2:……濃縮部分n:去離子水=(1/A^: (1/A2): :
<formula>formula see original document page 7</formula>即可制得濃縮化學機械平坦化漿料。
本發(fā)明的兩個較佳例的使用方法為設所述的濃縮部分1的濃縮倍數(shù)為A， 所述的濃縮部分2的濃縮倍數(shù)為B;使用時按下述比例進行稀釋混合濃縮部分
1:濃縮部分2:去離子水-(l/A): (1/B): (l-l/A-l/B)，即可制得濃縮化學機械平
坦化漿料。
本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。
本發(fā)明的積極進步效果在于與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的濃縮化學機械平
坦化漿料產(chǎn)品可提高濃縮比，并大大延長了濃縮化學機械平坦化漿料的使用壽 命，克服了現(xiàn)有技術在制備濃縮化學機械平坦化漿料中的瓶頸問題，大大降低 了制造，運輸，貯備等方面成本。尤其是經(jīng)過大量的實驗分析研究，本發(fā)明得 出了幾類具體的影響其它成分濃縮的成分，并提供了幾類較佳的濃縮化學機械 平坦化漿料產(chǎn)品實例。
具體實施例方式
下面通過實施例的方式進一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所 述的實施例范圍之中。實施例中各成分百分比均為質量百分比。 實施例l
濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其包括兩個獨立分裝的部分:濃縮部分1.濃 縮的研磨顆粒，濃縮倍數(shù)為5;濃縮部分2.濃縮的化學添加劑，濃縮倍數(shù)為8。
具體來說，濃縮的研磨顆粒為膠態(tài)三氧化二鋁顆粒，濃度為25%，濃縮倍 數(shù)為5倍；濃縮的化學添加劑包括6%甘氨酸，0.8%5-氨基四氮唑，0.02%氫氧 化鉀(pH調節(jié)劑)、1600ppm聚丙烯酸(表面活性劑)，400ppm異噻唑啉酮(滅 菌劑)，濃縮倍數(shù)為8倍。使用時按下述比例進行稀釋混合濃縮部分h濃縮 部分2:去離子7K氣l/5): (1/8): (1-1/5-1/8)，即可制得可使用的化學機械平坦化漿 料。最終稀釋后槳料配方為5%膠態(tài)三氧化二鋁顆粒、0.75%甘氨酸、0.1% 5-氨 基四氮唑、0.0025%氫氧化鉀、200ppm聚丙烯酸和50ppm異噻唑啉酮，pH=5.0。
此濃縮樣中，高濃度的甘氨酸和5-氨基四氮唑使?jié)饪s膠態(tài)三氧化二鋁顆粒 的平均粒徑在烘箱中(40-45°C) —周之內增加100%。這表明研磨顆粒明顯發(fā)生 聚集，濃縮膠態(tài)三氧化二鋁顆粒的穩(wěn)定性受到很大影響。所以，將這兩種化學
添加劑與研磨顆粒分開，從而提高可使用的濃縮比，延長濃縮樣品的使用壽命， 并節(jié)省了制造，運輸，貯備等方面的成本，提高了經(jīng)濟效益。
實施例2
濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品包括兩個獨立分裝的部分濃縮部分l.研磨 顆粒和利于或不影響研磨顆粒濃縮的化學添加劑的濃縮混合物，濃縮倍數(shù)為6;
濃縮部分2.影響研磨顆粒濃縮的化學添加劑的濃縮物，濃縮倍數(shù)為25。
具體來說，濃縮部分1包括濃度為30%膠態(tài)二氧化硅顆粒、0.6%苯并氮 唑、0.05%氫氧化鉀(pH調節(jié)劑)、1200ppm聚丙烯酸(表面活性劑)，1200ppm 乙二胺四甲亞基膦酸(穩(wěn)定劑)和300ppm異噻唑啉酮(滅菌劑)，濃縮倍數(shù)為 6倍；濃縮的化學添加劑包括50%多氨基多醚基四亞甲基膦酸，濃縮倍數(shù)為25
倍。使用時按下述比例進行稀釋混合濃縮部分1:濃縮部分2:去離子水=(1/6):
(1/25): (1-1/6-1/25)，即可制得可使用的化學機械平坦化漿料。最終稀釋后槳料配 方為5%膠態(tài)二氧化硅顆粒、2%多氨基多醚基四亞甲基膦酸、0.1%苯并氮唑、 0.0083%氫氧化鉀、200ppm聚丙烯酸、200ppm乙二胺四甲亞基膦酸和50ppm異 噻唑啉酮，pH=2.5。
此濃縮樣中，由于高濃度的多氨基多醚基四亞甲基膦酸使?jié)饪s膠態(tài)二氧化 硅顆粒的Z電位的絕對值降為5毫伏。這表面研磨顆粒表面基本不帶電荷，濃 縮膠態(tài)二氧化硅顆粒的穩(wěn)定性受到很大影響。而苯并氮唑對濃縮膠態(tài)二氧化硅 顆粒的穩(wěn)定性則沒有顯著影響。所以將多氨基多醚基四亞甲基膦酸與其他成分 分開，大大提高了可使用的濃縮比，提高濃縮樣品的使用壽命，節(jié)省了制造， 實施例3
濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品包括兩個獨立分裝的部分濃縮部分1.研磨 顆粒和利于或不影響研磨顆粒濃縮的化學添加劑的濃縮混合物，濃縮倍數(shù)為6; 濃縮部分2.易受其他濃縮成分影響化學添加劑的濃縮物，濃縮倍數(shù)為10。
具體來說，濃縮部分1包括濃度為30%膠態(tài)二氧化硅顆粒、1.2%2-膦酸丁 烷基-l,2，4-三羧酸、0.6%苯并氮唑、0.05%氫氧化鉀(pH調節(jié)劑)、1200ppm聚 丙烯酸(表面活性劑)，1200ppm乙二胺四甲亞基膦酸(穩(wěn)定劑)，300ppm異噻 唑啉酮(滅菌劑)，濃縮倍數(shù)為6倍；易受其他濃縮成分影響的化學添加劑的濃 縮物為濃度30%過氧化氫，濃縮倍數(shù)為10倍。使用時按下述比例進行稀釋混 合濃縮部分l:濃縮部分2:去離子水=(1/6): (1/10): (1-1/6-1/10)，即可制得可 使用的化學機械平坦化漿料。最終稀釋后漿料配方為5%膠態(tài)二氧化硅顆粒、 0.2%2-膦酸丁垸基-1，2，4-三羧酸、0,1%苯并氮唑、0.0083%氫氧化鉀、200ppm聚 丙烯酸、200ppm乙二胺四甲亞基膦酸、50ppm異噻唑啉酮和3%過氧化氫， pH=3.0。
此濃縮樣中，由于其它物質對濃縮膠態(tài)二氧化硅顆粒的穩(wěn)定性沒有顯著影 響，而濃縮的過氧化氫易受其他的化學添加劑影響，故將其獨立分裝，提高了 可使用的濃縮比，提高濃縮樣品的使用壽命，節(jié)省了制造，運輸，貯備等方面 的成本，提高了經(jīng)濟效益。
實施例4
濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其包括三個獨立分裝的部分:濃縮部分1.濃 縮的研磨顆粒，濃縮倍數(shù)為10;濃縮部分2.濃縮的化學添加劑，濃縮倍數(shù)為10，濃縮部分3.濃縮的過氧化氫30%，濃縮倍數(shù)為6。
具體來說，濃縮的研磨顆粒為膠態(tài)二氧化硅顆粒，濃度為20%，濃縮倍數(shù) 為10倍；濃縮的化學添加劑包括5%羥基乙叉二膦酸、3%1-氫-四氮唑、0.05% 氫氧化鉀(pH調節(jié)劑)、2000ppm聚丙烯酸(表面活性劑)、2000ppm乙二胺四 甲亞基膦酸(穩(wěn)定劑)和500ppm異噻唑啉酮(滅菌劑)，濃縮倍數(shù)為10倍； 濃縮部分3.濃縮的過氧化氫30%，濃縮倍數(shù)為6。使用時按下述比例進行稀釋 混合濃縮部分1:濃縮部分2:濃縮部分3:去離子水=(1/10): (1/10): (1/6)(1-1/10-1/10-1/6)，即可制得可使用的化學機械平坦化漿料。最終稀釋后漿料配 方為2%膠態(tài)二氧化硅顆粒、0.5%羥基乙叉二膦酸、0.3%1-氫-四氮唑、0.005% 氫氧化鉀、200ppm聚丙烯酸、200ppm乙二胺四甲亞基膦酸、50ppm異噻唑啉 酮和5%過氧化氫，pH=3.0。
此濃縮樣中，由于在pH:3.0濃縮膠態(tài)二氧化硅顆粒穩(wěn)定性不好，同時其他 的化學添加劑容易使?jié)饪s的過氧化氫分解，我們將研磨顆粒、氧化劑和其他化 學添加劑分別獨立分開，大大提高了可使用的濃縮比，提高濃縮樣品的使用壽 命，節(jié)省了制造，運輸，貯備等各方面的成本，提高了經(jīng)濟效益。
權利要求
1.一種濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其特征在于該產(chǎn)品中影響其他成分濃縮，或者易受其他濃縮成分影響，或者在濃縮狀態(tài)下不穩(wěn)定的成分為獨立分裝。
2. 如權利要求l所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其特征在于所述的影 響其他成分濃縮的成分為在濃縮條件下，會使?jié)饪s研磨顆粒的Z電位的絕 對值降低到小于或等于5毫伏的化學添加劑；或者會使?jié)饪s研磨顆粒的平均 粒徑在40-45。C下一周之內增加量大于或等于100%的化學添加劑；所述的易 受其他濃縮成分影響的成分為氧化劑。
3. 如權利要求2所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其特征在于所述的氧 化劑為過氧化氫。
4. 如權利要求l所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其特征在于該產(chǎn)品包括 兩個獨立分裝的部分濃縮部分l:濃縮的研磨顆粒； 濃縮部分2:濃縮的化學添加劑。
5. 如權利要求4所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其特征在于所述的濃 縮部分1含膠態(tài)三氧化二鋁顆粒；所述的濃縮部分2含甘氨酸、5-氨基四氮 唑和pH調節(jié)劑。
6. 如權利要求l所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其特征在于該產(chǎn)品包括兩個獨立分裝的部分濃縮部分1:研磨顆粒和利于或不影響研磨顆粒濃縮的化學添加劑的濃縮混 合物；濃縮部分2:影響研磨顆粒濃縮，或者易受其他濃縮成分影響的化學添加劑。
7.如權利要求6所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其特征在于所述的濃 縮部分1含膠態(tài)二氧化硅顆粒、苯并氮唑和pH調節(jié)劑；所述的濃縮部分2 含多氨基多醚基四亞甲基膦酸。
8. 如權利要求6所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其特征在于所述的濃縮部分1含膠態(tài)二氧化硅顆粒、2-膦酸丁烷基-l，2，4-三羧酸、苯并氮唑和pH 調節(jié)劑；所述的濃縮部分2含過氧化氫。
9. 如權利要求l所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品，其特征在于該產(chǎn)品包括三個獨立分裝的部分 濃縮部分l含有膠態(tài)二氧化硅顆粒濃縮部分2含有羥基乙叉二膦酸，5-氨基四氮唑，pH調節(jié)劑； 濃縮部分3含有過氧化氫。
10. 如權利要求5、 7、 8和9中的任一項所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品， 其特征在于權利要求5、 9中所述的濃縮部分2，或權利要求7或8中所述 濃縮部分1還含有表面活性劑、穩(wěn)定劑和滅菌劑中的一種或多種。
11. 如權利要求1所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品的使用方法，其特征在于設所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品共有n個獨立分裝部分，每個部分的 濃縮倍數(shù)依次為A,、 A2……An;使用時按下述比例進行稀釋混合濃縮部分 1:濃縮部分2:……濃縮部分n:去離子水-(l/AO: (1/A2):……(1/An)(1-1/A!-1/A2-……-1/An)，即可制得濃縮化學機械平坦化漿料。
12. 如權利要求4 8中任一項所述的濃縮化學機械平坦化槳料產(chǎn)品的使用方法， 其特征在于設所述的濃縮部分1的濃縮倍數(shù)為A，所述的濃縮部分2的濃縮倍數(shù)為B;使用時按下述比例進行稀釋混合濃縮部分l:濃縮部分2:去 離子水氣1/A): (1/B): (l-l/A-l/B)，即可制得濃縮化學機械平坦化漿料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品該產(chǎn)品中影響其他成分濃縮的成分為獨立分裝；及其使用方法設所述的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品共有n個獨立分裝部分，每個部分的濃縮倍數(shù)依次為A<sub>1</sub>、A<sub>2</sub>……A<sub>n</sub>；使用時按下述比例進行稀釋混合濃縮部分1∶濃縮部分2∶……濃縮部分n∶去離子水＝(1/A<sub>1</sub>)∶(1/A<sub>2</sub>)∶……∶(1/A<sub>n</sub>)∶(1-1/A<sub>1</sub>-1/A<sub>2</sub>-……-1/A<sub>2</sub>)，即可。本發(fā)明的濃縮化學機械平坦化漿料產(chǎn)品可提高濃縮比，并大大延長了濃縮化學機械平坦化漿料的使用壽命，克服了現(xiàn)有技術中制備濃縮化學機械平坦化漿料的瓶頸問題，極大的降低了產(chǎn)品制造，運輸，貯備等方面成本，具有較高的經(jīng)濟價值。
文檔編號H01L21/304GK101358125SQ20071004458
公開日2009年2月4日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權日2007年8月3日
發(fā)明者春 徐 申請人:安集微電子(上海)有限公司