[发明专利]化学机械抛光水性组合物及钛基片化学机械抛光工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械抛光水性组合物及钛基片化学机械抛光工艺方法。

背景技术

目前，关于钛的化学机械抛光法（CMP）的研究主要集中在抛光速率的提升和相对钨/铜/氧化物等的选择比的调节上，而对抛光后钛的表面质量如抛光缺陷、表面粗糙度等很少涉及。然而，就目前的发展趋势来看，下一代高技术电子产品制造要求的是高度平坦化、纳米级表面粗糙度、极低微观缺陷和极低颗粒吸附的表面，这也对抛光钛金属的改良性抛光组合物和抛光工艺方法提出了更高的需求，特别是在低抛光压力的实验条件下实现高抛光速率、高表面质量的抛光钛金属层。

因此，目前用于钛基片抛光的组合物及化学机械抛光工艺方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能快速有效去除钛基片冷热加工过程中生成的氧化层及表面缺陷、获得极低颗粒残留、极低腐蚀缺陷的高平整度、低表面粗糙度表面的两步式抛光工艺方法和用于此工艺方法的化学机械抛光水性组合物。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种化学机械抛光水性组合物。根据本发明的实施例，该化学机械抛光水性组合物包含：1-20重量%，优选4—6重量%的磨料；0.5-10重量%，优选0.9-3重量%的氧化剂；0.01-10重量%，优选0.1-2重量%的络合剂；以及0.1-10重量％，优选1-5重量%的缓蚀成膜剂，其中，所述化学机械抛光水性组合物的pH值为1.0-7.0，优选1.5-4.0。根据本发明的实施例，该化学机械抛光水性组合物能够有效地应用于钛基片的化学机械抛光工艺，从而能够有效地获得高抛光速率、高表面质量的抛光钛金属层。

根据本发明的一些实施例，本发明的化学机械抛光水性组合物还可以包含：1-20重量%，优选4—6重量%的磨料；0.5-10重量%，优选0.9-3重量%的氧化剂；0.01-10重量%，优选0.1-2重量%的络合剂；0.1-10重量%，优选1-5重量%的缓蚀成膜剂，以及pH调节剂和去离子水（或蒸馏水）。

根据本发明的实施例，在本发明的化学机械抛光水性组合物中，磨料可以为选自二氧化硅、二氧化铈、氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化锗的至少一种，优选胶体二氧化硅。其中，胶体二氧化硅的性状和粒度不受特别限制，根据本发明的一些实施例，选择硬度粒度适中、颗粒圆润均匀的纳米二氧化硅颗粒作为磨料，从而能够在保证抛光速率的同时避免划痕、凹坑、橘皮等表面缺陷。根据本发明的一个具体示例，胶体二氧化硅的平均粒度可以为10-200纳米，优选10-50纳米。

根据本发明的实施例，在本发明的化学机械抛光水性组合物中，氧化剂可以为选自无机过氧化合物和有机过氧化合物的至少一种，优选过氧化氢。这是因为，过氧化氢作为一种“清洁氧化剂”，能够提供一个氧，自身变为水，具有选择性的强氧化性，并且能够避免在抛光组合物中引入污染成分，从而能够减少体系的复杂性。

根据本发明的实施例，在本发明的化学机械抛光水性组合物中，络合剂可以为选自氨、多聚氰酸、多聚氰酸盐、磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐、多聚磷酸盐、氮川三乙酸钠、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸盐、二乙烯三胺五乙酸、二乙烯三胺五乙酸盐、羟乙基乙二胺三乙酸、乙二醇二乙醚二胺四乙酸、二羟基甘氨酸、草酸、酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸、氨基乙酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、羟谷氨酸、羧甲基羟基丙二酸、羧甲基羟基丁二酸、羟乙基氨基乙酸、草酰胺、氟化钠、氟化钾和氟化铵的至少一种，优选氟化铵。这是因为，氟化铵的组成离子在抛光组合物的酸度条件下均可有效的与抛光产物离子如钛离子有效络合，从而能够降低抛光产物离子对抛光过程产生的消极作用如降低抛光速率、增大抛光过程的不稳定性等。其中，需要说明的是，当络合剂为上述可选物质中的两种及以上的组合时，组合物中各物质的比例并不受特别限制，只要能够使组合物实现其作为络合剂的作用即可。此外，根据本发明的一些实施例，磷酸盐、偏磷酸盐、多聚磷酸盐的种类均不受特别限制，例如磷酸盐可以为磷酸三钠等，偏磷酸盐可以为三偏磷酸钠、四偏磷酸钠等、多聚磷酸盐可以为三聚磷酸钠等。