[發明專利]ULSI銅表面高精密加工過程中化學機械拋光液的制備方法

有效

• 申請號: 201010231552.5
• 申請日: 2010-07-21
• 公開（公告）號: CN102010661A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 劉玉嶺;何彥剛;劉鈉
• 申請（專利權）人: 天津晶嶺微電子材料有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;C23F3/04
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 劉英蘭

技術領域

本發明涉及一種拋光液的制備方法，特別是涉及一種ULSI銅表面高精密加工過程中化學機械拋光液的制備方法。

背景技術

集成電路密度的增加和器件尺寸的減小使線間電容及金屬連線的電阻增大，由此引起的RC延遲也增大。金屬銅具有低的電阻率、優越的抗電遷移特性和低的熱敏感性，產生較小的RC延遲并能提高電路的可靠性，銅線取代傳統的鋁線成為互連線的理想材料。

銅CMP成為ULSI制備中倍受世界各國關注的核心技術之一，世界各國都在加緊對其進行封閉研究，以期優先占領國際市場。但因其涉及的學科多、技術難度大，相關機理還待進一步研究。目前，在銅CMP拋光劑方面處于國際領先地位的有美國Cabot公司、Rodel公司，日本的住友化學工業和Fujimi公司。但是，他們采用的磨料均為Al₂O₃，該類磨料硬度高、分散度大、粘度大、難清洗、易引起表面劃傷且損傷層深，而在氧化劑選擇上均采用含有金屬離子的或屬于強電解質的KMnO₄、K₂CrO₄、K₃Fe(CN)₆和NH₄NO₃等作為氧化劑，拋光后容易造成嚴重的金屬離子的沾污。

傳統拋光液的復配技術因反應器、管道材質易引入金屬離子，同時，攪拌不均引起局部pH過高或過低還導致硅溶膠溶解或凝聚。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足之處，為解決公知的ULSI銅拋光液在制備過程中存在的有機物、金屬離子、大顆粒等有害污染等技術問題，提供一種簡便易行、無污染ULSI銅表面高精密加工過程中化學機械拋光液的制備方法。

為實現上述目的本發明所采用的實施方式如下：

一種ULSI銅表面高精密加工過程中化學機械拋光液的制備方法，其特征在于實施步驟如下：?

（1）將以下成分按重量%計：

納米SiO₂磨料：2-80，?????去離子水：10-95，

活性劑：0.1-3，???????????絡合劑：0.1-3?，???

胺堿：0.1-5；?

（2）采用18MΩ以上超純水清洗反應器3次，去除反應器內部雜質，再用負壓將pH值9-13、粒徑為15-40nm?SiO₂溶膠吸入反應器；

（3）在負壓作用下,實現反應液的劇烈渦流攪拌，使反應器內部無滯留層與死角，可避免外界灰塵等大顆粒雜質引入拋光液中；利用負壓吸入經18MΩ超純水稀釋后的堿性pH調節劑調節pH值為9-13；在渦流狀態下加入所述量的活性劑、絡合劑與堿性pH調節劑胺堿，攪拌均勻。

所述步驟（2）的磨料是粒徑15-40nm、分散度<0.0001的SiO₂溶膠，濃度4-50wt%。

所述步驟（3）中加入的活性劑為市售FA/O活性劑。

所述步驟（3）中加入的絡合劑為市售FA/O絡合劑。

所述步驟（3）中加入的胺堿任意選擇三乙醇胺、四乙基氫氧化胺、乙二胺、羥乙基乙二胺或多乙烯多胺中的一種以上。

所述步驟（2）反應器原材料選用無污染的聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂之一；避免了傳統金屬反應器、金屬管道、金屬攪拌桿等金屬離子引入到拋光液中。

在負壓下形成劇烈渦流攪拌，可避免層流區納米硅溶膠凝聚而造成無法使用；且18MΩ超純水溶解后的堿性調節劑在負壓下引入，可避免因局部反應液pH過高而導致納米硅溶膠的凝聚或溶解而無法使用。

本發明中采用方法的作用為：拋光液制備反應器采用負壓攪拌的方法可避免有機物、金屬離子、大顆粒等有害污染物的引入；可使納米硅溶膠在負壓下呈渦流狀態，防止層流區硅溶膠的凝聚或溶解而無法使用；可避免18MΩ超純水溶解后的堿性pH調節劑由于局部pH過高而導致凝聚，無法使用。

本發明的有益效果是：

選用堿性拋光液，可對設備無腐蝕，硅溶膠穩定性好，解決了酸性拋光液污染重、易凝膠等諸多難題；利用基片材料的兩面性，pH值9以上時，易生成可溶性的化合物，從而易脫離表面。