[发明专利]一种稀土复合刚玉微粉抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及工业生产加工中使用的磨具类，尤其是一种稀土复合刚玉微粉抛光液。

背景技术

抛光液是不同于固结磨具、涂附磨具的另一类“磨具”，磨料在分散剂中均匀、游离分布。

抛光液按其作用机理可分为机械作用抛光液，化学机械作用抛光液。 

　　机械作用的研磨液：以金刚石、B₄C等为磨料，通过添加分散剂等方式分散到液体介质中，从而形成具有磨削作用的液体，称为金刚石研磨液、碳化硼研磨液等。磨料在分散液中游离分布，利用磨料硬度比待磨工件硬度大的原理，实现工件的研磨、减薄。根据磨料的表面、颗粒大小及研磨液配置、研磨设备稳定性等情况，研磨完成后，工件表面容易留下或大或小的划痕。所以，机械作用的研磨液一般用于粗磨，后续还需要精密研磨抛光。 

化学机械作用研磨液：化学机械作用研磨液利用了磨损中的“软磨硬”原理，即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的抛光表面，是机械削磨和化学腐蚀的组合技术，它借助超微粒子的研磨作用和化学腐蚀作用在被研磨的介质表面形成光洁平坦表面。所以化学机械作用研磨液又称为化学机械抛光液(Chemical Mechanical Polishing,简称CMP)。在一定压力及抛光浆料存在下，被抛光工件相对于抛光垫作相对运动，借助于纳米粒子的研磨作用与氧化剂的腐蚀作用之间的有机结合，在被研磨的工件表面形成光洁表面。

随着集成电路(IC)产业的飞速发展，IC特征尺寸不断缩小，硅片尺寸不断增大，IC工艺变得越来越复杂和精细。这对芯片内部层间介质的表面质量提出了更高的要求，要求介质层表面必须进行全局平坦化。传统的抛光技术（如：基于淀积技术的选择淀积、溅射等）虽然也可以提供“光滑”的表面，但却都是局部平面化技术，不能做到全局平面化。化学机械抛光(CMP)是目前唯一能够实现芯片全局平面化的实用技术和核心技术，正广泛地应用于IC制造中。然而，由于其工艺的复杂性，人们对CMP机理以及抛光液的作用仍缺乏深入的认识，许多方面还需要进行深入地研究。在CMP过程中，采用现有抛光液对被加工表面具有化学腐蚀和机械研磨的双重作用，对抛光效果产生重要影响，但目前仍存在诸如金属离子污染、分散性差、材料去除率低，加工进度慢等问题。。

发明内容

本发明的目的就是要解决现有抛光液存在金属离子污染、分散性差、材料去除率低，加工速度慢等问题，提供一种稀土复合刚玉微粉抛光液。

本发明的具体方案是：一种稀土复合刚玉微粉抛光液，其特征是：其重量百分比组份为：稀土复合刚玉微粉15-40，聚乙二醇脂肪酸酯分散剂1-12，脂肪醇聚氧化烯醚1-15，乙醇10-20，四甲基氢氧化铵1-5，辅助剂1-10，着色剂1-5，余量为高纯去离子水。

本发明中所述辅助剂为聚丙二醇、三乙醇胺、乙二醇、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇脂、甘油其中的一种或几种的组合。

本发明中所述着色剂是氧化铁、炭黑、有机颜料其中的一种。

本发明利用纳米级磨料富含的稀土元素及其优异的抛光机理，用于硅片及集成电路加工过程中对层间介质的全局平面化抛光，避免了对抛光表面的亚微米划伤，平整度高、易清洗，抛光速率高。

稀土复合刚玉微粉抛光液在抛光过程中，水等溶剂对抛光材料表面有水解作用；水解后的材料表面有粘附性；软质的氧化铈等稀土填充物可以填充材料表面的凹进部分，打破了传统“只削不填”或“只填不削”的模式，采用“削填并举”的手段达到苛刻的抛光要求，简而言之就是:“削波峰，填波谷”

在抛光过程中利用机械化学平坦化技术通过掺有极小研磨颗粒的化学溶液来改变材料表面的化学键，并加以机械式研磨，以获得材料表面平坦化。在含磨料颗粒的抛光液的帮助下实现抛光。其中抛光头在一定温度下提供下压力和背压，这样显著提高了抛光的可靠性、速度和成品率等。