專利名稱：銅化學(xué)－機械拋光工藝用拋光液的制作方法
專利說明銅化學(xué)-機械拋光工藝用拋光液 本發(fā)明涉及銅表面平面化拋光加工技術(shù)，特別是金屬銅表面平面加工用的拋光液?；瘜W(xué)-機械拋光(chemical-mechanical polishing，簡稱CMP)技術(shù)是目前唯一能全局平面化的技術(shù)。銅表面全局平面化加工技術(shù)使用的拋光液中，有鐵氰化鉀和苯并三氮唑拋光液等。前者是在銅表面形成無機復(fù)合鹽的鈍化膜后，通過磨粒的磨損來達到全局平面化，此法拋光速率較快，但成本較高；后者是在銅表面形成有機復(fù)合鹽的鈍化膜后，再通過磨粒的磨損來達到全局平面化的，此法拋光速率較低，銅表面鈍化膜成膜速率較慢，平面化效果較差，且所用有機物成本較高。本發(fā)明是在銅表面形成氧化亞銅鈍化膜，通過磨粒的磨損來達到全局平面化，拋光速率較快，成本低。為了克服以上缺陷，本發(fā)明提供一種適用面廣、拋光后銅表面清洗方便的拋光液。
本發(fā)明由化學(xué)溶液配方和磨粒組成，化學(xué)溶液配方包括成膜劑和成膜助劑。成膜劑是由強堿與醋酸混合后組成的緩沖溶液構(gòu)成，溶液中醋酸根的總濃度為0.05～0.20mol/L，溶液pH為弱堿性，pH范圍為8～11.5。成膜助劑為硝酸鉀(鈉)鹽，組成配方后在緩沖溶液中的濃度為0.10～0.30mol/L。磨粒為Al2O3或SiO2，粒徑范圍為10～1500nm，施用時加入的重量為溶液重量的5～25％。
金屬銅為本發(fā)明的施用對象，包括由銅組成的各種元器件。
發(fā)明的優(yōu)點和積極效果a、配方適用范圍廣，能對各種形式的銅進行平面化拋光。包括銅片、銅條、銅線以及半導(dǎo)體芯片上內(nèi)聯(lián)銅線的全局平面化拋光。
b、拋后清洗方便。常溫常壓下，使用普通設(shè)備及藥劑便能有效地清洗銅表面的殘余物及鈍化膜。
c、配方原料普通易得，施用成本低。
d、拋光液腐蝕性小，能適合目前各種拋光機使用，也能適合耐弱堿性元器件中銅的全局平面化拋光。
e、拋后廢水污染輕、腐蝕性小。廢水中的磨?？煞奖愕剡M行回收利用。
f、拋光工藝條件普通，轉(zhuǎn)速小，施加壓力低，對機械性能差的器尤為有利。
g、在參考工藝條件下，即施加拋光壓力40KPa，拋光盤與拋光片相對轉(zhuǎn)速200r/min時，拋光速率(R)快，R≥210nm/min；拋光效果好，Ra≤80nm、Rmax≤460nm、Rz≤380nm。實施例1a、首先，配制弱堿性成膜溶液。在含0.1mol/L的醋酸溶液中加入氫氧化鈉(鉀)固體，調(diào)節(jié)溶液pH為9.5。此溶液簡稱為HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸鈉(鉀)固體，使其濃度為0.2mol/L。此溶液即化學(xué)溶液，簡稱為HNN2。
c、拋光前，向HNN2中加入磨粒粒徑約100nm的Al2O3粉末，使其重量與HNN2溶液重量之比為20％。充分搖勻后即可使用。
d、拋光工藝參考條件為，施加拋光壓力40KPa，拋光盤與拋光片相對轉(zhuǎn)速200r/min。此條件下，R≥210nm/min，Ra≤80nm、Rmax≤460nm、Rz≤380nm。
實施例2a、首先，配制弱堿性成膜溶液。在含0.1mol/L的醋酸溶液中加入氫氧化鈉(鉀)固體，調(diào)節(jié)溶液pH為9.5。此溶液簡稱為HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸鈉(鉀)固體，使其濃度為0.2mol/L。此溶液即化學(xué)溶液，簡稱為HNN2。
c、拋光前，向HNN2中加入磨粒粒徑約100nm的SiO2粉末，使其重量與HNN2溶液重量之比為20％。充分搖勻后即可使用。
d、拋光工藝參考條件為，施加拋光壓力40KPa，拋光盤與拋光片相對轉(zhuǎn)速200r/min。此條件下，R≥100nm/min，Ra≤100nm、Rmax≤480nm、Rz≤400nm。
實施例3a、首先，配制弱堿性成膜溶液。在含0.05mol/L的醋酸溶液中加入氫氧化鈉(鉀)固體，調(diào)節(jié)溶液pH為8。此溶液簡稱為HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸鈉(鉀)固體，使其濃度為0.1mol/L。此溶液即化學(xué)溶液，簡稱為HNN2。
c、拋光前，向HNN2中加入磨粒粒徑約100nm的SiO2粉末，使其重量與HNN2溶液重量之比為5％。充分搖勻后即可使用。
d、拋光工藝參考條件為，施加拋光壓力40KPa，拋光盤與拋光片相對轉(zhuǎn)速200r/min。此條件下，R≥10nm/min，Ra≤120nm、Rmax≤500nm、Rz≤400nm。
實施例4a、首先，配制弱堿性成膜溶液。在含0.2mol/L的醋酸溶液中加入氫氧化鈉(鉀)固體，調(diào)節(jié)溶液pH為11.5。此溶液簡稱為HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸鈉(鉀)固體，使其濃度為0.3mo1/L。此溶液即化學(xué)溶液，簡稱為HNN2。
c、拋光前，向HNN2中加入磨粒粒徑約100nm的SiO2粉末，使其重量與HNN2溶液重量之比為25％。充分搖勻后即可使用。
d、拋光工藝參考條件為，施加拋光壓力40KPa，拋光盤與拋光片相對轉(zhuǎn)速200r/min。此條件下，R≥80nm/min，Ra≤100nm、Rmax≤480nm、Rz≤400nm。
實施例5a、首先，配制弱堿性成膜溶液。在含0.05mol/L的醋酸溶液中加入氫氧化鈉(鉀)固體，調(diào)節(jié)溶液pH為8。此溶液簡稱為HNN1。
b、其次，在HNNl中加入硝酸鈉(鉀)固體，使其濃度為0.1mol/L。此溶液即化學(xué)溶液，簡稱為HNN2。
c、拋光前，向HNN2中加入磨粒粒徑約100nm的Al2O3粉末，使其重量與HNN2溶液重量之比為5％。充分搖勻后即可使用。
d、拋光工藝參考條件為，施加拋光壓力40KPa，拋光盤與拋光片相對轉(zhuǎn)速200r/min。此條件下，R≥50nm/min，Ra≤80nm、Rmax≤460nm、Rz≤380nm。
實施例6a、首先，配制弱堿性成膜溶液。在含0.2mol/L的醋酸溶液中加入氫氧化鈉(鉀)固體，調(diào)節(jié)溶液pH為11.5。此溶液簡稱為HNN1。
b、其次，在HNN1中加入硝酸鈉(鉀)固體，使其濃度為0.3mol/L。此溶液即化學(xué)溶液，簡稱為HNN2。
c、拋光前，向HNN2中加入磨粒粒徑約100nm的Al2O3粉末，使其重量與HNN2溶液重量之比為25％。充分搖勻后即可使用。
d、拋光工藝參考條件為，施加拋光壓力40KPa，拋光盤與拋光片相對轉(zhuǎn)速200r/min。此條件下，R≥200nm/min，Ra≤80nm、Rmax≤460nm、Rz≤380nm。
權(quán)利要求
1.一種銅化學(xué)-機械拋光工藝用拋光液，其特征在于本發(fā)明由化學(xué)溶液配方和磨粒組成，化學(xué)溶液配方包括成膜劑和成膜助劑，成膜劑是由強堿與醋酸混合后組成的緩沖溶液構(gòu)成，溶液中醋酸根的總濃度為0.05～0.20mol/L，溶液pH為弱堿性，pH范圍為8～11.5，成膜助劑為硝酸鉀(鈉)鹽，組成配方后在緩沖溶液中的濃度為0.10～0.30mol/L，磨粒為Al2O3或SiO2，粒徑范圍為10～1500nm，施用時加入的重量為溶液重量的5～25％。
全文摘要
一種銅化學(xué)－機械拋光工藝用拋光液，本發(fā)明包括成膜劑和成膜助劑和磨粒，成膜劑是由強堿與醋酸混合后組成的緩沖溶液構(gòu)成，成膜助劑為硝酸鉀(鈉)鹽，磨粒為Al
文檔編號C09G1/02GK1459480SQ0211414
公開日2003年12月3日 申請日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月21日
發(fā)明者胡岳華, 何捍衛(wèi) 申請人:中南大學(xué)