CN112646550A - 一种用于晶片衬底片的金刚石研磨液 - Google Patents

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Abstract

一种用于晶片衬底片的金刚石研磨液，其属于精细化工技术领域。该研磨液中醇醚有机溶剂的加入，使该研磨液的表面张力降低，增加了润湿渗透能力。多功能金属离子捕捉剂的分子结构中含有酰胺官能团，酰胺键与一个氧原子相连。金属离子捕捉剂与有机溶剂的协同作用可显著降低研磨屑对晶片表面以及边缘的吸附力，易被冲洗，避免将研磨屑带入去蜡槽。并且采用高性能的分散剂对金刚石微粉进行均匀分散，是研磨液具有良好的分散稳定性。

Description

一种用于晶片衬底片的金刚石研磨液
技术领域
本发明涉及研磨液领域，尤其涉及一种研磨后易清洗的金刚石研磨液，属于精细化工领域。
背景技术
金刚石研磨液由磨粒分散于介质制备而成，是一种具有优良化学机械性能的研磨产品，可用于硅片、工程陶瓷、化合物晶体、精密光学器件、液晶面板、宝石、金属工件等的研磨抛光。
在晶片衬底制程中的研磨、抛光工序后，需要对研磨颗粒的残留、有机物的残留、金属氧化物的残留等进行清洗。清洗效果对后端制程有着重要的影响，因此不仅对研磨后的清洗剂有着较高的要求，也对研磨液的易清洗能力提出了新的要求。例如在蓝宝石衬底片铜抛研磨后，晶片表面会有磨屑残留，这些残留需要初步使用去离子水对陶瓷盘上的晶片表面磨屑进行清洗(尤其是片子边缘的粘贴蜡更容易吸附研磨屑等)，得到符合质量要求的蓝宝石晶片，才能进一步放入去蜡槽里进行清洗。若该步骤磨屑不易被水冲洗，将会被带到去蜡槽里，造成电极的污染。
目前，常用的金刚石研磨液通常使用的是混合烷烃类溶剂如白油、煤油等，该类研磨液移除率高、成本低等优点，但是该类研磨液盘面不易清洗，磨屑废液处理成本高；此外，还可以使用水性研磨液如乙二醇、乙醇、丙二醇、丙三醇等，该类研磨液盘面易清洗，磨屑废液易处理、环境友好等优点，但该类研磨液片子边缘极易吸附磨屑等脏污不易被清洗，易被带到去蜡槽中，造成电极污染、影响LED质量等。
因此，如何在高速研磨衬底片的同时，能够提高衬底片表面的清洗能力，显著降低芯片表面缺陷仍是一项需要研究的课题。
发明内容:
针对现有技术的不足，本发明提供一种抛光后易清洗的金刚石研磨液，可显著减少研磨屑被带入去蜡槽中的几率。
本申请的技术方案：一种金刚石研磨液，具体组分及其含量：金刚石微粉0.5-5％；表面活性剂0.1-5％；金属离子捕捉剂0.1-5％；分散剂0.1-10％；润滑剂15-70％；醇醚有机溶剂20-60％。
所述金刚石微粉为非团聚的粉末，粒度为2-10um。
金属离子捕捉剂为甘氨酸、赖氨酸、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、三乙烯四乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPA)、乙二胺二邻苯基乙酸钠(EDDHA-Na)，优选氨基三甲叉膦酸或乙二胺二邻苯基乙酸钠；
所述分散剂为聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、聚羧酸盐、嵌段磷酸酯聚合物，优选聚丙烯酸酯或聚丙烯酸铵盐。
所述表面活性剂为聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基醇酰胺、聚炔醇或脂肪醇聚醚，优选聚炔醇；
所述润滑剂为乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、中的一种或两种，优选乙二醇。
所述醇醚有机溶剂为三丙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二乙二醇***、丙酮缩甘油中的一种或两种，优选二乙二醇***或三丙二醇甲醚。
本发明的有益效果为：醇醚有机溶剂的加入，使该研磨液的表面张力降低，增加了润湿渗透能力。多功能金属离子捕捉剂，它的分子结构中含有酰胺官能团，酰胺键与一个氧原子相连。该金属离子捕捉剂具有分子量大，强分散性、对金属离子有较强的捕捉能力。金属离子捕捉剂与有机溶剂的协同作用可显著降低研磨屑对晶片表面以及边缘的吸附力，易被冲洗，避免将研磨屑带入去蜡槽。并且采用高性能的分散剂对金刚石微粉进行均匀分散，是研磨液具有良好的分散稳定性。
附图说明
图1是对比例1的研磨液对蓝宝石的研磨效果图。
图2是实施10的研磨液对蓝宝石的研磨效果图。
图3是实施2的研磨液对蓝宝石的研磨效果图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
本实施例的金刚石研磨液，由以下重量份数的组分：0.5％钻石微粉、4％分散剂、0.1％金属离子捕捉剂、0.1％表面活性剂、70％润滑剂、27.3％有机溶剂。PH调节剂为三乙醇胺，本实施例的蓝宝石研磨用钻石抛光液的pH为7.5。
表1实施例1-15研磨液与对比例研磨液组分及质量含量
Figure BDA0002856262590000031
Figure BDA0002856262590000041
本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。如陶氏化学、蒂凯姆等。
本申请的实施例中分析测试方法如下：
对上述金刚石研磨液，对蓝宝石衬底进行抛光研磨测试；同时，对上述研磨液抛光后的晶片用去离子水进行清洗，观察晶片表面以及边缘处磨屑的易清洗程度：
设备：研磨机
抛光主盘：铜盘，盘径60cm左右，转速80rpm
抛光头：三个抛头，每个抛头通过陶瓷修正环固定陶瓷盘上的蓝宝石片
压力：15kg/抛头
抛光液流量：3ml/min
温度：20-30℃，开启循环水冷却机
稀释配比：原液使用
抛光时长：10-15min
表二：在相同的条件下，实施例2、10、和市面上购买的常规蓝宝石研磨液，抛光速率以及研磨水洗后晶面洁净度如下表。
对比例1：无醇醚溶剂和离子捕捉剂的研磨液配方，0.5％的钻石微粉、4％聚丙烯酸酯、0.1％的聚炔醇、95.4％的乙二醇。
对比例2：无离子捕捉剂的研磨液的配方：以重量份数计，0.5％的钻石微粉、4％的聚丙烯酸酯、0.1％的聚炔醇、70％的乙二醇、其余为有机溶剂三丙二醇甲醚。
Figure BDA0002856262590000042
Figure BDA0002856262590000051
从表二的数据和图1、2和3的效果对比表明，相对于市面购买的水性蓝宝石研磨液，本发明实施例在加入有机溶剂之后，降低了研磨液的表面张力，初步提高了去离子水的清洗能力；结合加入的金属离子捕捉剂，凭借其螯合与分散作用，更有利于减少残留物的吸附，又一次提升了的清洁能力。二者的协同作用在保证移除率的同时大大减少了晶片表面对残留物的吸附，提高了去离子水的清洗能力，极大的减少了被带到去蜡槽中的残留物。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (6)

1.一种用于晶片衬底片的金刚石研磨液，其特征在于，它包括的组分及其质量百分比为：
金刚石微粉0.5-5％；
表面活性剂0.1-5％；
金属离子捕捉剂0.1-5％；
分散剂0.1-10％；
润滑剂15-70％；
醇醚类有机溶剂20-60％；
所述金刚石微粉为非团聚的粉末，粒度为2-10微米；
所述金属离子捕捉剂为甘氨酸、赖氨酸、氨基三甲叉膦酸、三乙烯四乙二胺四亚甲基膦酸、乙二胺二邻苯基乙酸钠中的一种或多种；
所述分散剂为聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、聚羧酸盐、嵌段磷酸酯聚合物；
所述表面活性剂为聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基醇酰胺、聚炔醇或脂肪醇聚醚；
所述润滑剂为乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、中的一种或两种；
所述醇醚有机溶剂为三丙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二乙二醇***、丙酮缩甘油中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种用于晶片衬底片的金刚石研磨液，其特征在于：所述金属离子捕捉剂为氨基三甲叉膦酸或乙二胺二邻苯基乙酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种用于晶片衬底片的金刚石研磨液，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸酯或聚丙烯酸铵盐。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶片衬底片的金刚石研磨液，其特征在于：所述表面活性剂为聚炔醇。
5.根据权利要求1所述的一种用于晶片衬底片的金刚石研磨液，其特征在于：所述润滑剂为乙二醇。
6.根据权利要求1所述的一种用于晶片衬底片的金刚石研磨液，其特征在于：所述醇醚有机溶剂为二乙二醇***或三丙二醇甲醚。
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