專利名稱：一種拋光墊清洗液及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光墊清洗液及其使用方法，屬于硅晶片拋光墊清洗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于硅晶片循環(huán)拋光后拋光墊清洗液的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以硅材料為主的半導(dǎo)體專用材料已是電子信息產(chǎn)業(yè)最重要的基礎(chǔ)功能材料，在國民經(jīng)濟(jì)和軍事工業(yè)中占有很重要的地位。全世界的半導(dǎo)體器件中有95%以上是用硅材料制成，其中85%的集成電路也是由娃材料制成。獲得表面加工精度更聞的娃晶片是制造集成電路的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到集成電路的合格率。利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體硅片表面進(jìn)行平坦化處理，已經(jīng)成為集成電路制造技術(shù)必不可少的工藝步驟之一?；瘜W(xué)機(jī)械拋光過程中主要耗材為拋光液和拋光墊。為了降低成本，生產(chǎn)廠家一般根據(jù)拋光液的性質(zhì)將拋光液稀釋若干倍后循環(huán)使用，并根據(jù)拋光后硅晶片的去厚速率和表面質(zhì)量更換拋光液。這樣可以減少拋光液的使用量，很大程度上降低成本。然而，拋光液在循環(huán)使用過程中會(huì)造成拋光產(chǎn)物及有害離子在拋光液的中的累積，這些累積物會(huì)不斷的沉積在拋光墊上。隨著不斷的循環(huán)拋光，累積在拋光墊上的殘留物會(huì)堵塞拋光墊的毛孔，造成去厚速率的下降。嚴(yán)重情況下會(huì)結(jié)成塊狀物覆蓋在拋光墊的表面，造成拋光后硅晶片表面變形，帶來腐蝕、劃傷等缺陷。此外，沉積在拋光墊表面的金屬離子會(huì)吸附于硅晶片表面，給后續(xù)的清洗帶來困難。通常情況下，在每次拋光完成后都會(huì)對(duì)拋光墊使用去離子水刷洗I 2分鐘，這樣可以減緩殘留的累積，但是所起的作用十分有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，公開了一種硅晶片循環(huán)拋光后拋光墊清洗液及清洗方法。使用該清洗液及清洗方法可以有效的去除循環(huán)拋光中累積在拋光墊上的污垢、殘留物及離子殘留，增加拋光墊的保濕性，延長拋光墊的使用壽命。本發(fā)明的一種拋光墊清洗液，其特征在于，該清洗液包括聚氧乙烯醚非離子表面活性劑、清洗助劑、結(jié)塊防止劑、增溶劑、潤濕劑和PH調(diào)節(jié)劑，所述清洗液的pH值為8.0 10.0。本發(fā)明的一種拋光墊清洗液的組分配比為:聚氧乙烯醚非離子表面活性劑:1 10% ；清洗助劑:0.5 5wt% ；結(jié)塊防止劑:0.I 5wt% ；增溶劑:10 20wt% ;潤濕劑:0.01 0.lwt% ；PH 調(diào)節(jié)劑:0.1 5wt% ；去離子水:余量。所述的表面活性劑8wt%,清洗助劑5wt%,結(jié)塊防止劑2wt%,增溶劑10wt%,潤濕劑0.lwt%，PH調(diào)節(jié)劑3wt%，去離子水余量；清洗液的pH值為9.4。所述的聚氧乙烯醚非離子表面活性劑為肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一種或幾種；所述的清洗助劑為焦磷酸鈉，三聚磷酸鈉、四聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉中的一種或幾種；所述的結(jié)塊防止劑為聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、丙烯酸-烯丙醇共聚物、聚d-羥基丙烯酸、丙烯酸-馬來酸共聚物中的一種或幾種；所述的增溶劑為乙醇、丙酮、異丙醇中的一種或幾種；所述的潤濕劑為氟碳表面活性劑，包括陰離子、陽離子、非離子、兩性氟碳表面活性劑中的一種或幾種；所述的PH調(diào)節(jié)劑為氨水、碳酸銨、碳酸氫銨、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、二異丙醇胺中的一種或幾種。所述的肪醇聚氧乙烯醚可以用以下通式表示:R-O- (CH2CH20) n_H其中，R—般為飽和的或不飽和的 C7 18的烴基，可以是直鏈烴基，也可以或是帶支鏈的烴基；1!的范圍為5 20。所述的肪醇聚氧乙烯醚為JFC、JFC-1、JFC-2、JFC-E、平加加_0、AE0_9中的一種或幾種。所述的烷基酚聚氧乙烯醚為壬基酚聚氧乙烯醚(ΝΡΕ0)、辛基酚聚氧乙烯醚(0ΡΕ0)、十二烷基聚氧乙烯醚(DPE0)、二壬基酚聚氧乙烯醚(DNPEO)中的一種或幾種。所述的氟碳表面活性劑為陰離子氟碳表面活性劑，包括全氟辛基磺酸四乙基胺、全氟辛基磺酸胺、全氟丁基磺酸鉀、N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸鉀中的一種或幾種。本發(fā)明的拋光墊清洗液的使用方法如下:拋光墊每使用30min后即用去離子水清洗拋光墊一次，拋光墊每使用I 2小時(shí)后使用所述的清洗液清洗拋光墊一次；將清洗液稀釋20 40倍；在0.02MPa的壓強(qiáng)下使用I 3L/min清洗液刷洗I 2min ；然后在0.02MPa的壓強(qiáng)下以5L/min的流量用去離子水刷洗lmin。所述的拋光墊為聚氨酯及無紡布硅晶片拋光墊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):1、加入聚氧乙烯醚非離子表面活性劑，對(duì)殘留在拋光墊上的納米粒子及拋光過程生成物殘留具有吸附作用，通過刷洗可以及時(shí)將其去除。2、不溶性的金屬鹽沉積在拋光墊上，導(dǎo)致紡織物發(fā)硬。清洗助劑對(duì)重金屬離子有很強(qiáng)的螯合能力，能把這些金屬離子封閉起來，以減少金屬離子對(duì)拋光墊的影響。3、結(jié)塊防止劑可以吸附于拋光產(chǎn)物表面，增加這些物質(zhì)與拋光墊之間的靜電斥力，并增加其分散能力，防止再沉積。4、增溶劑可以增加清洗劑中部分物質(zhì)的溶解能力，對(duì)于穩(wěn)定清洗劑起到積極作用。5、潤濕劑可以大幅降低清洗劑的表面張力，提高清洗劑對(duì)拋光墊的潤濕性，有效的減少拋光過程劃傷率。6、陰離子氟碳表面活性劑與聚氧乙烯醚非離子表面活性劑在溶液中形成混合膠束，非離子表面活性劑的分子“插入”離子型表面活性劑膠束之中，使原來離子型表面活性劑帶有相同電荷“離子頭”之間的電斥力減弱，再加上兩種表面活性劑分子中疏水碳鏈間的相斥吸引作用使陰離子表面活性劑分子間吸引力增加，可以獲得比單一表面活性劑更優(yōu)良的清洗和潤濕性。7、加入弱堿性物質(zhì)來控制清洗劑的PH值，避免了強(qiáng)堿性物質(zhì)殘留對(duì)后續(xù)拋光的影響。8、本發(fā)明洗滌液可以稀釋20 40倍后循環(huán)使用，價(jià)格便宜、成本低，在用于清洗中工藝簡單可控。9、使用本發(fā)明的清洗液清洗的拋光墊的使用壽命可以提高一倍。
具體實(shí)施例方式本實(shí)驗(yàn)中使用的拋光機(jī)為SpeedFAM36型單面拋光機(jī)；每次循環(huán)拋光時(shí)間為30min ;使用清洗液與去離子水清洗時(shí)的壓強(qiáng)為0.02MPa (自重壓強(qiáng))；清洗時(shí)拋光轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/min ;清洗時(shí)拋光頭轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min ;使用去離子水刷洗時(shí)間為Imin ;去離子水流量為5L/min (最大流量)。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例一清洗液的制備:在不斷的攪拌情況下，向去離子水中依次加入聚氧乙烯醚非離子表面活性劑、清洗助劑、結(jié)塊防止劑、增溶劑、潤濕劑和PH調(diào)節(jié)劑，并繼續(xù)攪拌至混合均勻。使各組分含量分別為:聚氧乙烯醚非離子表面活性劑(JFC-E)lwt%，清洗助劑(三聚磷酸鈉)3wt%,結(jié)塊防止劑(聚丙烯酸)0.lwt%,增溶劑(乙醇)20wt%,潤濕劑(全氟辛基磺酸四乙基胺)
0.04wt%，PH調(diào)節(jié)劑(氨水)0.lwt% ;清洗液`的pH值為8.0。清洗方法:拋光墊使用30min后用去離子水刷洗一次；拋光墊每使用Ih后用本發(fā)明的清洗液刷洗一次。具體為:將制備將制備好的清洗液稀釋20倍，對(duì)拋光后的無紡布拋光墊使用普通PVA刷子，以lL/min的流量刷洗lmin，然后使用去離子水將無紡布拋光墊上的清洗液刷洗干凈。經(jīng)本發(fā)明的清洗液及使用方法處理后的拋光墊連續(xù)拋光30h后，檢測(cè)硅晶片去厚速率的下降率和劃傷率。結(jié)果如表I所示。實(shí)施例二清洗液的制備:在不斷的攪拌情況下，向去離子水中依次加入表面活性劑、清洗助齊 、結(jié)塊防止劑、增溶劑、潤濕劑和PH調(diào)節(jié)劑，并繼續(xù)攪拌至混合均勻。使各組分含量分別為:表面活性劑(平加加_0)5wt%，清洗助劑(六偏磷酸鈉)0.5wt%，結(jié)塊防止劑(聚丙烯酰胺)5wt%，增溶劑(丙酮)15wt%，潤濕劑(全氟辛基磺酸胺)0.lwt%, PH調(diào)節(jié)劑(碳酸氫銨)2wt% ；清洗液的pH值為8.7。清洗方法:拋光墊在每使用30min后即用去離子水刷洗一次；拋光墊每使用2h后用本發(fā)明的清洗液刷洗一次。具體為:將制備好的清洗液稀釋30倍，對(duì)拋光后的無紡布拋光墊使用普通PVA刷子，以3L/min的流量刷洗2min，然后使用去離子水將無紡布拋光墊上的清洗液刷洗干凈。經(jīng)本發(fā)明的清洗液及使用方法處理后的拋光墊連續(xù)拋光30h后，檢測(cè)硅晶片去厚速率的下降率和劃傷率。結(jié)果如表I所示。實(shí)施例三清洗液的制備:在不斷的攪拌情況下，向去離子水中依次加入表面活性劑、清洗助齊 、結(jié)塊防止劑、增溶劑、潤濕劑和PH調(diào)節(jié)劑，并繼續(xù)攪拌至混合均勻。使各組分含量分別為:表面活性劑(辛基酹聚氧乙烯醚)10wt%,清洗助劑(四聚磷酸鈉)5wt%,結(jié)塊防止劑(聚丙烯酸鈉)3wt%,增溶劑(異丙醇)10wt%,潤濕劑(全氟辛基磺酸胺)0.01wt%, PH調(diào)節(jié)劑(異丙醇胺)5wt% ;清洗液的pH值為10.0。清洗方法:拋光墊每使用30min后即用去離子水刷洗一次；拋光墊每使用1.5h后用本發(fā)明的清洗液刷洗一次。具體為:將制備好的清洗液稀釋40倍，對(duì)拋光后的無紡布拋光墊使用普通PVA刷子，以3L/min的流量刷洗1.5min，然后使用去離子水將無紡布拋光墊上的清洗液刷洗干凈。經(jīng)本發(fā)明的清洗液及使用方法處理后的拋光墊連續(xù)拋光30h后，檢測(cè)硅晶片去厚速率的下降率和劃傷率。結(jié)果如表I所示。實(shí)施例四清洗液的制備:在不斷的攪拌情況下，向去離子水中依次加入表面活性劑、清洗助齊 、結(jié)塊防止劑、增溶劑、潤濕劑和PH調(diào)節(jié)劑，并繼續(xù)攪拌至混合均勻。使各組分含量分別為:表面活性劑(ΑΕ0-9) 8wt%,清洗助劑(六偏磷酸鈉)5wt%,結(jié)塊防止劑(聚丙烯酸)2wt%,增溶劑(異丙醇)10wt%,潤濕劑(全氟丁基磺酸鉀)0.lwt%, PH調(diào)節(jié)劑(三乙醇胺)3wt% ;清洗液的PH值為9.4。清洗方法:拋光墊每使用30min后即用去離子水刷洗一次；拋光墊每使用1.5h后用本發(fā)明的清洗液刷洗一次。具體為:將制備好的清洗液稀釋40倍，對(duì)拋光后的無紡布拋光墊使用普通PVA刷子，以2L/min的流量刷洗2min，然后使用去離子水將無紡布拋光墊上的清洗液刷洗干凈。經(jīng)本發(fā)明的清洗液及使用方法處理后的拋光墊連續(xù)拋光30h后，檢測(cè)硅晶片去厚速率的下降率和劃傷率。結(jié)果如表I所示。實(shí)施例五清洗液的制備:在不斷的攪拌情況下，向去離子水中依次加入表面活性劑、清洗助齊 、結(jié)塊防止劑、增溶劑、潤濕劑和PH調(diào)節(jié)劑，并繼續(xù)攪拌至混合均勻。使各組分含量分別為:表面活性劑(ΑΕ0-9) 8wt%,清洗助劑(六偏磷酸鈉)5wt%,結(jié)塊防止劑(聚丙烯酸)2wt%,增溶劑(異丙醇)10被％，潤濕劑(全氟丁基磺酸鉀)0.lwt%, PH調(diào)節(jié)劑(三乙醇胺)3wt% ;清洗液的PH值為9.4。清洗方法:拋光墊每使用30min后即用去離子水刷洗一次；拋光墊每使用1.5h后用本發(fā)明的清洗液刷洗一次。具體為:將制備好的清洗液稀釋40倍，對(duì)拋光后的無紡布拋光墊使用普通PVA刷子，以2L/min的流量刷洗2min，然后使用去離子水將無紡布拋光墊上的清洗液刷洗干凈。經(jīng)本發(fā)明的清洗液及使用方法處理后的拋光墊連續(xù)拋光30h后，檢測(cè)硅晶片去厚速率的下降率和劃傷率。結(jié)果如表I所示。對(duì)比例一在清洗過程中不使用清洗液，直接使用去離子水刷洗，清洗方法:對(duì)拋光后的聚氨酯拋光墊使用普通PVA刷子，以5L/min (最大流量)的流量刷洗lmin。拋光墊每使用30min后用去離子水刷洗一次。使用該拋光墊連續(xù)拋光30h后，檢測(cè)硅晶片去厚速率的下降率和劃傷率。結(jié)果如表I所示。對(duì)比例二

在清洗過程中不使用清洗液，直接使用去離子水刷洗。清洗方法:對(duì)拋光后的無紡布拋光墊使用普通PVA刷子，以5L/min (最大流量)的流量刷洗lmin。拋光墊每使用30min后用去離子水刷洗一次。使用該拋光墊連續(xù)拋光30h后，檢測(cè)硅晶片去厚速率的下降率和劃傷率。結(jié)果如表I所示。由實(shí)施例結(jié)果(表I)可以看出，在本發(fā)明所述最佳清洗液及清洗方法為:表面活性劑(AE0-9) 8wt%,清洗助劑(六偏磷酸鈉)5wt%,結(jié)塊防止劑(聚丙烯酸)2wt%,增溶劑(異丙醇)10wt%,潤濕劑(全氟丁基磺酸鉀)0.lwt%, PH調(diào)節(jié)劑(三乙醇胺)3wt% ；清洗液的PH值為9.4。清洗方法:將制備好的清洗液稀釋40倍，對(duì)拋光后的拋光墊使用普通PVA刷子，以2L/min的流量刷洗2min，然后使用去離子水將拋光墊上的清洗液刷洗干凈。拋光墊每使用30min后用去離子水刷洗一次；拋光墊每使用1.5h后用去離子水刷洗一次。經(jīng)過清洗后的拋光墊用于硅晶片連續(xù)循環(huán)拋光30個(gè)小時(shí)后，去厚速率下降率控制在5%以內(nèi)，劃傷率控制在6%以內(nèi)。實(shí)施例充分說明本發(fā)明的清洗液是一種性能優(yōu)良清洗液，本發(fā)明清洗方法特別適合于半導(dǎo)體硅晶片拋光后拋光墊的清洗。所述僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。表I
權(quán)利要求
1.一種拋光墊清洗液，其特征在于，該清洗液包括聚氧乙烯醚非離子表面活性劑、清洗助齊U、結(jié)塊防止劑、增溶劑、潤濕劑和PH調(diào)節(jié)劑，所述清洗液的pH值為8.0 10.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊清洗液，其特征在于，該清洗液的組分配比為: 聚氧乙烯醚非尚子表面活性劑:1 10% ； 清洗助劑:0.5 5wt% ； 結(jié)塊防止劑:0.1 5wt% ； 增溶劑:10 20wt% ； 潤濕劑:0.01 0.lwt% ； PH調(diào)節(jié)劑:0.1 5wt% ； 去離子水:余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拋光墊清洗液，其特征在于，所述的表面活性劑8wt%，清洗助劑5wt%,結(jié)塊防止劑2wt%,增溶劑10wt%,潤濕劑0.lwt%, PH調(diào)節(jié)劑3wt%,去離子水余量；清洗液的PH值為9.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拋光墊清洗液，其特征在于，所述的聚氧乙烯醚非離子表面活性劑為肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一種或幾種；所述的清洗助劑為焦磷酸鈉，三聚磷酸鈉、四聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉中的一種或幾種；所述的結(jié)塊防止劑為聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙 烯酰胺、丙烯酸-烯丙醇共聚物、聚d-羥基丙烯酸、丙烯酸-馬來酸共聚物中的一種或幾種；所述的增溶劑為乙醇、丙酮、異丙醇中的一種或幾種；所述的潤濕劑為氟碳表面活性劑，包括陰離子、陽離子、非離子、兩性氟碳表面活性劑中的一種或幾種；所述的PH調(diào)節(jié)劑為氨水、碳酸銨、碳酸氫銨、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、二異丙醇胺中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光墊清洗液，其特征在于，所述的肪醇聚氧乙烯醚通式為: R-O- (CH2CH20)n_H 其中，R為飽和的或不飽和的C7 18的烴基，是直鏈烴基，或是帶支鏈的烴基；n的范圍為5 20。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拋光墊清洗液，其特征在于，所述的肪醇聚氧乙烯醚為JFC、JFC-1、JFC-2、JFC-E、平加加-O、AE0-9 中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光墊清洗液，其特征在于，所述的烷基酚聚氧乙烯醚為壬基酚聚氧乙烯醚(ΝΡΕ0)、辛基酚聚氧乙烯醚(0ΡΕ0)、十二烷基聚氧乙烯醚(DPE0)、二壬基酚聚氧乙烯醚(DNPEO)中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光墊清洗液，其特征在于，所述的氟碳表面活性劑為陰離子氟碳表面活性劑，包括全氟辛基磺酸四乙基胺、全氟辛基磺酸胺、全氟丁基磺酸鉀、N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸鉀中的一種或幾種。
9.一種如權(quán)利要求1、2或3所述的拋光墊清洗液的使用方法，其特征在于，該清洗液的使用方法如下: 拋光墊每使用30min后用去離子水清洗拋光墊一次,拋光墊每使用I 2小時(shí)后用所述的清洗液清洗拋光墊一次； 將清洗液稀釋20 40倍； 在0.02MPa的壓強(qiáng)下使用I 3L/min清洗液刷洗I 2min ；然后在0.02MPa的壓強(qiáng)下以5L/min的流量用去離子水刷洗lmin。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的拋光墊清洗液的使用方法，其特征在于，所述的拋光墊為聚氨酯及無紡布硅 晶片拋光墊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拋光墊清洗液及其使用方法，屬于硅晶片拋光墊清洗技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的清洗液包括聚氧乙烯醚非離子表面活性劑、清洗助劑、結(jié)塊防止劑、增溶劑、潤濕劑和PH調(diào)節(jié)劑，所述清洗液的pH值為8.0～10.0。在循環(huán)拋光過程中，拋光之后將本發(fā)明的拋光墊清洗液稀釋20～40倍，在0.02MPa的壓強(qiáng)下使用1～3L/min清洗液刷洗1～2min，然后以5L/min(最大流量)的流量用去離子水刷洗1min。采用本發(fā)明的清洗液及清洗方法可以有效的去除循環(huán)拋光中累積在拋光墊上的殘留污垢及離子殘留，增加拋光墊的保濕性，延長拋光墊的使用壽命。本發(fā)明的清洗液可以循環(huán)使用，價(jià)格便宜、成本低，在用于清洗中具有工藝簡單、可控等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C11D3/075GK103074175SQ201210592020
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者陳高攀, 潘國順, 顧忠華, 龔樺, 鄒春莉 申請(qǐng)人:深圳市力合材料有限公司, 清華大學(xué), 深圳清華大學(xué)研究院