[发明专利]高精度氧化铝抛光液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铝抛光液及其制备方法，更确切地说，是关于一种中位粒径小，粒度分布窄，抛光精度高的氧化铝抛光液及其制备方法。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)技术是由IBM公司于20世纪80年代中期开发的一项新技术，这种方法可以真正使整个硅晶片表面平坦化。CMP技术主要被应用于半导体集成电路电子化学品的加工以及精密光学系统的制造。区别于传统的纯机械或纯化学的抛光方法，CMP通过化学的和机械的综合作用，从而避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点，是世界十大IC(Integrate Circuit)制造厂广为接受的技术。

在CMP技术中，化学机械抛光浆液是关键因素之一，对CMP的平坦化效果有着非常关键的影响，所以CMP的工艺方法基本上都是围绕研磨液的发展来开展的。CMP抛光液一般可分为氧化物抛光液和金属层抛光液两种，其中氧化物抛光液的使用较为广泛。目前国内外的CMP抛光液主要有：SiO₂抛光液、CeO₂抛光液和Al₂O₃抛光液。

α-氧化铝凭借其高硬度、稳定性好等优点，已被广泛应用于集成电路和玻璃基片等元器件的表面抛光；作为化学机械抛光磨料，α-氧化铝的形状、尺寸大小都直接影响着抛光效果。磨粒粒径越小，粒度分布越窄，即均一性越好。否则，会导致抛光片面上各处的抛光速率不等，使抛光不均匀，影响抛光浆传质的均匀性和片上压力的分布，抛光过程中对表面的损伤较严重，不仅造成表面粗糙度较大，还易出现抛光划痕、凹坑等表面缺陷影响抛光效果。而抛光材料中大颗粒的存在被认为是抛光划痕产生的根源之一。

CN1398939A公布了一种抛光组合物，它包含：(a)至少一种选自二氧化硅和氧化铝的研磨剂；(b)至少一种有机化合物，它选自聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚氧乙烯烷基醚、聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚和具有C-C三键的聚氧化烯加聚物：其中R₁-R₆各是H或C_1-10烷基，X和Y各是乙烯氧基或丙烯氧基，m和n各是1-20的正整数；(c)至少一种选自拧棱酸、草酸、酒石酸、甘氨酸、α-丙氨酸和组氨酸的加速抛光的化合物；(d)至少一种选自苯并三唑、苯并咪唑、三唑、咪唑和甲苯三唑的防腐蚀剂；(e)过氧化氢；以及(f)水。

CN1316477一种用于存储器硬盘的抛光组合物，该组合物至少包含以下组分(a)以抛光组合物总量计的0.1-50％(重量)至少一种磨料，选自二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化钛、氮化硅和二氧化锰。

由以上可以看出，目前统一的认识是氧化铝是一种非常好的抛光材料，但对抛光材料的粒度分布并没有提出要求，而粒度分布不均匀，含有大颗粒导致抛光过程中对表面的损伤较严重，不仅造成表面粗糙度较大，还易出现抛光划。目前对氧化铝的粒度分布对高精度抛光要求，并没有一个统一的认识。

WO2007/046420公布了一种氧化铈浆料、氧化铈抛光液以及使用其抛光衬底的方法，其提供了通过使氧化铈粒子的分散性达到最大状态而减小粗大粒子的含有比率，从而实现减少抛光损伤以及使抛光高速化的氧化铈浆料、氧化铈抛光液以及使用其抛光衬底的方法。

CN1696236A公布了化学机械抛光浆料及抛光基板的方法，其通过控制浆料固含量来减少粗颗粒的分布。

以上两种方法通过提高分散性减少粗大粒子的含有比率，却不能从根本上去除大颗粒，依然存在着使用过程中划伤的可能。

CN 101628728A公布了一种白刚玉超精细研磨微粉的生产方法，对于粒径在40微米以下的微粉，采用水力沉降法分级，分级由细到粗进行，先分细级别的，后分粗级别的，直至全部分级完毕。该发明的分级方法在严格控制料浆浓度、沉降时间、虹吸高度的同时，加入了高效的分散剂，分散剂的分子在水中穿插在团聚颗粒之间，包附在所有大小不同的微粒的周围，受分散剂分子电荷的排斥，使微粒再不能团聚在一起，既使得分级的精度提高，又使得最终产品可以保持松散状态。

CN 1587055A公开了一种低玻粉用α-氧化铝，包括氧化铝的球磨和水力旋流分级，但如何分级并没有详细说明，同时得到的产品粒度较大，为200-250目。