[发明专利]硬脆材料化学机械抛光用无磨料抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光加工过程中使用的抛光液，尤其是一种用于化学机械抛光的无磨料抛光液，具体地说是一种硬脆材料化学机械抛光用无磨料抛光液。

背景技术

化学机械抛光技术广泛应用于半导体、晶体、陶瓷、玻璃、金属等材料的精密超精密加工，是目前能够实现局部和全局平坦化的唯一实用技术。然而传统化学机械抛光的抛光液含有硬质磨粒，抛光过程中，抛光液中的硬质颗粒容易划伤、嵌入或吸附在被加工材料表面形成加工缺陷，有凹坑、划痕、微裂纹、颗粒嵌入或吸附等表面损伤。为了避免颗粒损伤被加工材料表面，无磨料化学机械抛光技术应运而生,其区别于传统化学机械抛光的是抛光液,无磨料化学机械抛光采用的抛光液不含硬质磨料只有化学作用,其中包括氧化剂、表面活性剂、腐蚀剂和腐蚀抑制剂等而没有磨料。正由于其没有磨料，所以不会产生划痕等表面损伤。同时，其加工成本低，设备和工件清洗简单，对环境要求低。因此，目前无磨料抛光液受到了极大地关注。

中国专利100335581公开了一种硫系相变材料化学机械抛光的无磨料抛光液。该抛光液包含氧化剂，螯合剂，PH调节剂，抗蚀剂，表面活性剂，消泡剂，杀菌剂，溶剂组成。此发明针对硫系化合物GeSbTe薄膜材料的化学机械抛光，对于硬脆材料，难以加工去除率小，无法获得超光滑表面。中国专利101481586公开了一种用于软脆易潮解晶体的非水基无磨料抛光液。此抛光液由油相溶液、去离子水和表面活性剂组成。此抛光液针对软脆材料，且不含腐蚀剂，腐蚀抑制剂，所以，对于硬脆材料，去除率小，无法获得超光滑的表面。美国专利7435356公开了无磨料抛光液的构成及其相关理论方法。该抛光液包含氧化剂，抑制剂，有机溶剂组成。此发明针对有色金属材料，而对于硬脆材料，难以加工去除率小，无法获得超光滑表面。美国专利6800218和20070147551分别公开了无磨料抛光液，均是针对化学机械抛光铜及其相关材料。以上公布的无磨料抛光液都是针对某一种或某几种特定的材料，对于硬脆难加工材料，其去除率低或没有去除，更难获得超光滑表面。

发明内容

本发明目的是针对现有的硬脆材料化学机械抛光液由于添加有磨料，因此在化学机械抛光过程中会对抛光表面产生划痕并且抛光后不易清洗，同时现有的抛光液功能单一，通用性差，需针对不同的被加工材料专门配制相应的抛光液等缺陷和不足，提供一种通用性好，不会对被加工表面产生划痕，易于清洗，成本低的硬脆材料化学机械抛光用无磨料抛光液。

本发明的技术方案是：

一种硬脆材料化学机械抛光用无磨料抛光液，其特征在于它是由腐蚀剂，腐蚀抑制剂，表面活性剂，PH调节剂以及作为溶剂的去离子水混合组成，其质量百分比分别为：

腐蚀剂            0.5%-40%；

腐蚀抑制剂        0.5%-20%；

表面活性剂        0.5%-15%；

PH调节剂         0.1%-10%；

去离子水          30%-95%。

   上述所说的腐蚀剂可为：氢氟酸，磷酸，磷酸盐和焦磷酸盐的混合液，也可以是草酸，浓硫酸，硝酸，盐酸，醋酸中一种或多种的混合液。

上述所说的腐蚀抑制剂可以是：氯化铵，氟化铵，溴化铵中的一种或几种的组合。

 上述所说的表面活性剂可为：聚氧乙烯烷基酚，脂肪酸聚氧乙烯脂，聚氧乙烯脂肪酸脂，聚氧乙烯酰胺，聚氧乙烯胺，烷基酚聚氧乙烯醚，高碳脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种组合。

   上述所说的PH调节剂可以是：氢氧化钾，氢氧化钠，氨水，羟基胺，四甲基氢氧化铵，三乙醇胺，乙醇钠、乙酸钠中的一种或几种的组合。

   

本发明的有益效果是：

   本发明的无磨料抛光液由于包含至少一种腐蚀剂，而腐蚀剂与硬脆材料表面会发生化学反应，在材料表面生成反应物或使表面材料溶解，反应物在抛光垫的作用下很容易被去除而不损伤基体表面。针对硬脆材料，选用的抛光剂为氢氟酸，磷酸，磷酸盐和焦磷酸盐的混合液，草酸，浓硫酸，硝酸，盐酸，醋酸中一种或多种的混合液。

   本发明涉及的无磨料抛光液由于包含至少一种腐蚀抑制剂，而腐蚀抑制剂有一种抗腐蚀的作用，无磨料抛光过程中抑制或平衡腐蚀速率，有助于超光滑表面的形成。所述的腐蚀抑制剂可选用氯化铵，氟化铵，溴化铵中的一种或几种组合。