Состав для химико-механического полирования кремниевых пластин

 

Сущность изобретения: состав содержит (мае. %) двуокись кремния 2 - 7; этиленгликоль 1,2 - 3,0, травитель 0,5 - 1,0; поверхностно-активную суспензию на основе полиметилсилоксана 0,2 - 0,6 и воду - остальное. Перемешивают в течение 10 мин двуокись кремния, водный раствор аммиака , гидрооксиь калия и этиленгликоль, затем добавляют деионизированную воду и перемешивают 15 мин. Перед употреблением вводят кремнийорганическую добавку и перемешивают 5 мин. Характеристики состава: скорость полирования 60,2 - 70,0 мкм/ч 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (яis С 09 G 1/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СГСР (ГОСПАТЕНТ СС:P) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4858366/05 (22) 14.05.90 (46) 15.12.92. Бюл, N 46 (71) Калушское опытное производство Института химии поверхности АН УССР (72) М,И,Хома. P.Â.Ñóøêî и Н.M.Êðÿýåö (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1517345, кл, С 09 G 1/02, 1987, (54) СОСТАВ ДЛЯ ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ КРЕМНИЕВЫХ

ПЛАСТИН

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при химико-механическом полировании кремниевых пластин, Известный состав включает абразивный компонент на основе двуокиси кремния, в качестве .которого использована пирогенная двуокись кремния с удельной поверхностью 40 — 100 м /г., этиленгликоль, водный аммиак и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Абразивный компонент 2,0 — 7,0

Аммиак водный 25%-ный раствор 0,5 — 1,0Этиленгликоль 1,2 — 3,0 . — -.Вода Остальное

Недостатками указанного состава является то, что водная полировальная суспензия, отталкиваясь от гидрофобной поверхности кремниевых пластин, способствует неравномерному распределению абразивных частичек, вследствие чего могут образовываться полосы на отполированной поверхности, что снижает качество обрабатываемой поверхности, усложняет процесс отмывки, В процессе полирования под-воз!

Ж„„1781270 Al (57) Сущность изобретения: состав содержит(мас,%) двуокись кремния 2 — 7; этиленгликоль 1,2 — 3,0, травитель 0,5 — 1,0; поверхностно-активную суспензию на основе полиметилсилоксана 0,2 — 0,6 и воду— остальное, Перемешивают в течение 10 мин двуокись кремния, водный раствор аммиака, гидрооксиь калия и этиленгликоль, затем добавляют деионизированную воду и перемешивают 15 мин. Перед употреблением вводят кремнийорганическую добавку и перемешивают 5 мин. Характеристики состава: скорость полирования 60,2 — 70,0 мкм/ч.

1 табл. действием давления и трения повышается температура рабочей суспензии, при этом, наблюдаются спонтанные тиксотропно-коагуляционные процессы, вызванные структурирующим воздействием диоксида кремния и алюмосиликата. Процесс характеризуется невысокой производительностью, Целью изобретения является повышение производительности полирования и упрощение процесса отмывки;

:::Поставленная цель достигается тем, что состав для химико-механического полирования кремниевых пластин, включающий абразивный компонент на основе двуокиси кремния, этиленгликоль, травитель и воду, в качестве травителя содержит смесь водного аммиака и гидроокиси калия в соотношении

1; 1 и дополнительно кремнийорганическую добавку в количестве 0,2 — 0,6 мас.%.

Другие компоненты берут в тех же количествах, что и по прототипу. В каче.стве абразива используется диоксид кремния, полученный в воздушно-водородном пламени при повышенной температуре.

1781270

10

55

В качестве травителя используется аммиак водный ГОСТ 24147-80 и гидроокись калия о.с.ч, ОСТ 6-01-301-77, Стабилизатором является зтиленгликоль ГОСТ 19710-83.

Кремнийорганическую добавку, используемую в заявляемой композиции получают следующим образом.

В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой (до 800 об/мин1 загружают

13 — 15 мэс.% глицерина ГОСТ 6259-75, 2024 мас. а м м и а кKа вBоoд нHоoгrоo, 13 — 15 мэс,% олеиновой кислоты ГОСТ 7580-55 и перемешивают в течение 20 минут, затем, добавляют 50 мас.% полиметилсилоксанэ марки

ПМС ГОСТ 13022-77 и перемешивают, Гомогенизация осуществляется при нормальной температуре (18 — 22 C) s течение 20 минут, Полученная кремнийорганическая добавка характеризуется следующими аналитическими характеристиками;

Водородный показатель рН 7

Плотность 25 -ного раствора (гсм ) 0,98 и представляет собой концентрированную поверхностно-активную суспензию, которая повышает стабильность предлагаемой полировальной композиции и улучшает качество отполированной поверхности полупроводниковых кремниевых пластин.

Предлагаемая полировальная композиция с добавкой проявляет гидрофильные свойства по отношению к поверхности пластин кремния, что способствует сокращению количества операций отмывки и легкому удалению посторонних включений на поверхности отполированных пластин, Кроме того, образовавшийся сплошной ламинарный поток суспензии на поверхности кремниевых пластин (вследствие гидрофильности) способствует равномерному переносу составных компонентов в растворе, ускоряет и стабилизирует процесс травления, предупреждает образование полос на отполированной поверхности, что способствует улучшению качества отполированной поверхности кремния, Кремнийорганическая добавка в полировальной композиции способствует lloстоянству вязкости при разных температурах, а также химической ийертности и стабильности суспензии при повышении температуры в процессе полирования, Использование кремнийорганической добавки в предлагаемом составе позволяет увеличить скорость полирования от

62 мкм/ч до 70 мкм/ч, что способствует увеличению производительности процесса (см.таблицу), Пример 1, В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой (до 1400 об/мин подают 1 мас.% пироген ной двуокиси кремния, 0,3 мас.% водного раствора аммиака, 0,3 мас,% гидроокиси калия, 1,0 мас,% зтиленгликоля и перемешивают в течение

10 мин, Затем добавляют 97,2 мас.% деионизированной воды и перемешивают в течение 15 мин. В приготовленную суспензию перед употреблением добавляют 0,2 мас.% кремнийорганической добавки, перемешивают в течение 5 мин и применяют для полировки кремниевых пластин.

Пример 2. В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой (до 1400 об/мин подают 5 мас,% пирогенной двуокиси кремния, 0,6 мас.% водного раствора аммиака, 0,6 мас,% гидроокиси калия, 2,1 мас.% этиленгликоля и перемешивают в течение

10 мин. Затем добавляют 91,5 мас.% деионизированной воды и перемешивают в течение 15 мин. В приготовленную суспензию перед употреблением добавляют 0,2 мас,% кремнийорганической добавки, перемешивают в течение 5 мин и применяют для полировки кремниевых пластин..

Пример 3. В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой, подают 7,0 мас., пирогенной двуокиси кремния, 0,5 мас.% водного раствора аммиака,.0,5 мас.% гидроокиси калия, 1,2 мас.% зтиленгликоля и перемешивают в течение 15 мин, Затем добавляют 90,2 мас,% деионизированной воды и перемешивают в течение 15 минут.

В приготовленную суспензию перед употреблением добавляют 0,6 мас.% кремнийорганической добавки, перемешивают в течение 5 мин и применяют для полировки кремниевых пластин, Пример 4, В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой, подают 9,0 мас,% пирогенной двуокиси кремния, 1,2 мас,% водного раствора гидроокиси калия, 4,0 мас,% зтиленгликоля и перемешивают в течение

15 мин. Затем, добавляют 84,0 мас,% деионизирован ной воды и перемешивают в течение 15 мин. В приготовленную суспензию перед употреблением добавляют 0,6 мас.% кремнийорганической добавки, перемешивают в течение 5 мин и применяют для полировки кремниевых пластин.

Пример 5. В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой, подают 6,0 мас. % пирогенной двуокиси кремния, 0.7 мас.% водного раствора аммиака, 0,7 мас.% гидроокиси калия, 2,0 Mac,% этиленгликоля и перемешивают в течение 10 мин, Затем добавляют 90,0 Mac.% деионизировэнной воды и перемешивают в течение 10 мин, В приготовленную суспензию перед употреб178.1 270

6 лением добавляют 0,6 мас.% кремнийорганической добавки, перемешивают в течение

5 мин и применяют для полировки кремниевых пластин.

Пример 6, В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой, подают 6,0 мас.% пирогенной двуокиси кремния, 1,0 мас.% водного раствора аммиака, 1,0 мас.% гидроокиси калия, 2,0 мас.% этиленгликоля и перемешивают в течение 10 мин. Затем добавляют 90,0 мас.% деионизировэнной воды, перемешивают в течение 20 мин и применяют для полировки кремниевых пластин.

Пример 7, В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой, подают 6,0 мас,% пирогенной двуокиси кремния, 0,8 мас.% водного раствора аммиака, 2,0 мас.% этиленгликоля и перемешивают в течение

15 мин, Затем добавляют 90,7 мас.% деионизированной воды и перемешивают в течение 10 мин. В приготовленную суспензию перед употреблением добавляют 0,5 мас.% кремнийорганической добавки, перемешивают в течение 5 мин и применяют для полировки кремниевых пластин, Пример 8. В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой, подают

6,0 мас,% пирогенной двуокиси кремния, 0,8 мас,% гидроокиси калия. 2.0 мас.% этиленгликоля и перемешивают в течение

15 мин. Затем добавляют 90,7 мас,% деионизированной воды и перемешивают в течение 10 мин, В приготовленную суспензию перед употреблением добавляют 0,5 мас.% кремнийорганической добавки, перемешивают в течение 5 мин и применяют для полировки кремниевых пластин.

Пример 9 (прототип). В реактор, снабженный высокооборотной мешалкой, подают 9,5 мас.% пирогенной двуокиси кремния, 0,4 мас.% водного раствора эммиака и перемешивают в течение 10 мин. Затем добавляют 90,1 мас.% деионизированной воды и перемешивают в течение 10 мин и применяют для полирования кремниевых пластин.

5 Применение исходных компонентов предлагаемого состава в количестве, превышающем или недостаточном, указанных в формуле, приводит к снижению скорости съема, производительности процесса пол10 ирования и выхода годных пластин (см.табл. пример 1 и пример 4). В случае применения только одного травителя водного аммиака или гидроокиси калия также наблюдается снижение производительности процесса

15 полирования (см.пример 7 и пример 8).

Использование предлагаемого состава без кремнийорганической добавки резко уменьшает производительность химико-механической полировки на 10 мкм/ч, падает

20 выход годных пластин на 6% (см, пример 6).

Формула изобретения

Состав для химико-механического пол25 ирования кремниевых пластин, содержащий двуокись кремния, этиленгликоль, травительи воду,отл ича ющийсятем, что, с целью повышения производительности полирования и упрощения процесса бт30 мывки, он в качестве травителя содержит смесь 25%-ного водного раствора аммиака и гидроокиси калия в массовом соотношении 1: 1 и дополнительно поверхностно-активную суспензию на основе

35 полиметилсилоксана при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Двуокись кремния 2 — 7

Этиленгликоль 1,2 — 3,0

Травитель 0,5 — 1,0

40 Поверхностно-активная суспензия на основе полиметилсилоксана 0,2 — 0,6

Вода Остальное

1781270

Содеркание компонентов, мас.2

Свойства полировального состава ъ и и «им И Ь

- "- мак - - а -Выход горных пластин

Вязкость, сСт

С корост ь полирования, нкн/ч

Вод ро.ный показатель, pit

Плотност ь, г/снз

Креннийорганическая добавка

Деионизмрованная вода

Стабилизатор зтиленглнколь

Травитель

Абразив

Алинак Гидроводный Окись калию

АлвноснлиДиоксид креинмя кат

Известные составы (прототип) 11,23 0,991,06

1,042

2,4-2,9 46,4-60,0 86,2-99,1

0,3-1,0.- I,С-З,С 09-97,7

I G, 75

0,6

99,4

2,6 64,0

2,1 0,5

Состав C 1 по ССТ 1114

11,3

t I,45 1,13

11,5 I, l t

2,3

2,3

60-62

Е7-90

93 с,е с,е

IС

С 5

Предлагаемы состав

Составитель И. Гинзбург

Редактор В. Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Демчик

Заказ 4254 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

2

4,5

7 е

4,5

4,5

4,5

0,2

0,25

С,4

0,5

0,5

I,C

С,2

С,25

С,5

С,с

G,5

1,,0

I,С

1,2

1,6

2,С

1,6

1,6

1,6

С,2

С,2

С,4

G,6

С,S

С,S

С,5

9 l,8

;сс3 86

89,2

ЕЕ,7

97,4

96,t

92,7

92,9

92,9

92,9

11,45

11,2

11>5 !

1,8

11,7

11,4

11,4

11,45

1,025

1,020

1,030

1, 045

1,040

l,С34

1,035

1, С28

2,25

2,3

2,5

2,5

2,8

2,4

2,15

2,t6

62

65,0

70,0

68,0

63

60, 2.

6 I,0

61,2

97,1

98,9

99,6

99,4

97,3

93,6

96,4

96,3