CN104559926B - 磨料颗粒和抛光浆料的制造方法 - Google Patents

磨料颗粒和抛光浆料的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种包含母粒和形成在所述母粒的表面上的多个辅粒的磨料颗粒的制造方法和抛光浆料的制造方法，在所述抛光浆料中，所述磨料颗粒与抛光加速剂和pH值调节剂混合。本发明提供的制造方法所制造出的磨料颗粒和抛光浆料能够将抛光的目标层的抛光比提高且将微刮痕减到最少。

Description

磨料颗粒和抛光浆料的制造方法
技术领域
本发明涉及一种磨料颗粒的制造方法，尤其涉及能够将抛光的目标层的抛光速率提高且减少微刮痕的磨料颗粒和抛光浆料的制造方法。
背景技术
在将含有磨料颗粒的浆料放置在衬底上后通过抛光设备中所装备的抛光垫来进行化学机械抛光(CMP)工艺。就此方面来说，磨料颗粒通过从抛光设备施加的压力而以机械方式来对衬底的表面进行抛光，且浆料中所含有的化学组份与衬底的表面进行化学反应而以化学方式移除衬底的表面的一部分。磨料颗粒可包含(例如)铈土(CeO2)等，且可根据抛光的目标层来选择性地使用。
同时，在制造NAND快闪存储器的现有方法中，进行浅沟槽隔离(shallow trenchisolation，STI)工艺，其中氮化物层用作为硬掩模以便形成装置隔离层。也就是说，首先在衬底上形成氮化物层，在衬底的预定区域上形成沟槽，形成氧化物层以填充沟槽，且对氧化物层进行抛光以形成装置隔离层。就此方面来说，使用能够确保氧化物层和氮化物层的高抛光选择比的干燥铈土浆料来对氧化物进行抛光直到氮化物层暴露为止，且接着通过湿式蚀刻来移除剩余氮化物层。然而，当装置规模减小到20纳米或20纳米以下时，在氮化物层的湿式蚀刻期间，发生氧化物层的损耗，且由于氧化物层的损耗，漏电流在装置之间急剧增加，以致于装置可能错误地操作。
为了解决上述问题，已开发新的CMP工艺，其将用作浮动栅极的多晶硅层用作抛光中止层，而不是将氮化物层用作硬掩模。也就是说，在衬底上形成通道绝缘层和多晶硅层，依序蚀刻多晶硅层、通道绝缘层和衬底以形成沟槽，形成绝缘层以填充沟槽，且接着对绝缘层进行抛光，直到多晶硅层暴露为止，从而形成装置隔离层。本文中，当在CMP工艺后在用作为浮动栅极的多晶硅层中产生尤其为微刮痕的表面缺陷时，所产生的微刮痕对装置的阈值电压有影响。接着，因为干燥铈土颗粒由于制造方法的限制而具有如图1(a)及图1(b)所示的棱角颗粒形状和广泛颗粒大小分布，所以将这些干燥铈土颗粒用于形成NAND快闪存储器装置的CMP工艺将不可避免地产生微刮痕。与干燥铈土颗粒相比，因为潮湿铈土颗粒具有相对窄的颗粒大小分布，不产生具有大的二次颗粒直径的颗粒，且具有如图2(a)及图2(b)所示的多面体结构，所以与干燥铈土颗粒相比，潮湿铈土颗粒可大幅改进微刮痕。然而，当潮湿铈土颗粒的大小不大于40纳米时，绝缘层的抛光速率极低，且当潮湿铈土颗粒的大小为100纳米或100纳米以上时，由于多面体结构的尖锐晶面，微刮痕的数目急剧增加。
同时，第6,221,118号和第6,343,976号美国专利揭示合成在浅沟槽隔离(STI)工艺中对绝缘层进行抛光的铈土颗粒的方法和使用所述方法的衬底抛光方法。现有技术还揭示用于对绝缘层进行抛光的浆料的特性所需的磨料颗粒的平均颗粒直径和颗粒直径分布范围。然而，因为上述现有技术中所揭示的铈土颗粒实质上包含导致微刮痕的大磨料颗粒，所以铈土颗粒不能抑制微刮痕的产生。
发明内容
本发明提供能够将抛光的目标层的抛光比提高且将微刮痕减到最少的磨料颗粒和抛光浆料的制造方法。
本发明还提供能够通过最大程度地减少具有多面体结构的磨料颗粒的尖锐晶面而将抛光的目标层的抛光比提高且将微刮痕减到最少的磨料颗粒和抛光浆料。
本发明还提供能够通过在具有多面体结构的表面上形成突出形状的辅粒而减少尖锐晶面的磨料颗粒和抛光浆料的制造方法。
根据示范性实施例，一种磨料颗粒的制造方法包含：混合第一前驱物材料水溶液与稀释的碱性溶液且对混合物溶液进行热处理以制备具有多面晶面的母粒；以及将碱性溶液添加到混合了所述母粒的混合物溶液，混合第二前驱物材料水溶液且对所得混合物溶液进行热处理以形成从所述母粒的表面向外突起的多个辅粒。
所述多个辅粒可经形成以便覆盖位于所述多面晶面中的至少三个晶面汇合的边缘部分中心上的晶面中的每一者的一部分。
所述母粒的所述制备可包含：混合前驱物材料与去离子水以制备所述第一前驱物材料水溶液；制备稀释的碱性溶液且在反应容器中装载所制备的所述碱性溶液并搅拌；在所述反应容器中混合所述第一前驱物材料水溶液且对所得混合物溶液进行热处理；以及冷却经热处理的所述混合物溶液。
上述方法可还包含混合酸性溶液与所述第一前驱物材料水溶液。
所述热处理可在高于60℃且不高于100℃的温度下进行持续约2小时到约24小时。
所述热处理温度可按照约0.2℃/分到约1℃/分的速率上升。
所述辅粒的所述形成可包含：在混合了所述母粒的混合物溶液中添加碱性溶液并搅拌；在混合了所述母粒的所述混合物溶液中混合通过混合前驱物材料与去离子水而制备的所述第二前驱物材料水溶液；对所述混合物溶液进行热处理；以及冷却所述经热处理的混合物溶液。
所述热处理可在高于60℃且不高于100℃的温度下进行持续约2小时到约24小时。
所述热处理温度可按照约0.2℃/分到约1℃/分的速率上升。
上述方法可还包含重复调节所述辅粒的大小至少一次。
所述辅粒的所述大小的所述调节可包含：在混合了包含所述母粒和形成在所述母粒的所述表面上的所述辅粒的磨料颗粒的混合物溶液中添加碱性溶液并搅拌；在混合了所述磨料颗粒的所述混合物溶液中混合通过混合前驱物材料与去离子水而制备的第三前驱物材料水溶液；对所述混合物溶液进行热处理；以及冷却所述经热处理的混合物溶液。
所述热处理可在高于60℃且不高于100℃的温度下进行持续约2小时到约24小时。
所述热处理温度可按照约0.2℃/分到约1℃/分的速率上升。
相互邻近的所述辅粒可相互间隔开或相互接触。
相互接触的所述多个辅粒可具有范围为其最大高度的约0％到约70％的重叠高度。
所述母粒和所述辅粒中的每一者可包含铈土颗粒。
所述辅粒和所述母粒可按照约100∶1到约5∶1的尺寸比形成。
所述磨料颗粒可形成为具有范围为约6纳米到约350纳米的平均颗粒直径。
所述母粒可具有约5纳米到约300纳米的平均颗粒直径，且所述辅粒可具有约1纳米到约50纳米的平均颗粒直径。
根据另一示范性实施例，一种制造对工件进行抛光的抛光浆料的方法，其中对所述工件进行抛光且具有向外突起的多个突起部的磨料颗粒分散在分散剂中。
所述磨料颗粒可包含多面晶面，且所述突起部可从所述多面晶面中的至少两者汇合的边缘形成。
所述辅粒和所述母粒可按照约100∶1到约5∶1的尺寸比形成。
以固体组份计，所含有的所述磨料颗粒的量的范围可为约0.1重量％到约5重量％。
上述方法可还包含添加抛光加速剂，其中所述抛光加速剂可包含阳离子低分子量聚合物、阳离子高分子量聚合物、羟基酸和胺基酸，其将所述磨料颗粒的表面电位转化为负电位。
以1重量％的所述磨料颗粒计，所含有的所述抛光加速剂的量可为约0.01重量％到约0.1重量％。
所述阳离子低分子量聚合物和所述阳离子高分子量聚合物可包含草酸、柠檬酸、聚磺酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸(Darvan C-N)、其共聚物酸或其盐中的至少一者，所述羟基酸包括羟基苯甲酸、抗坏血酸或其盐中的至少一者，且所述胺基酸包括吡啶甲酸、麸胺酸、色胺酸、胺基丁酸或其盐中的至少一者。
上述方法可还包含添加调节所述浆料的pH值的pH值调节剂，其中所述浆料的所述pH值由所述pH值调节剂维持在4到9的范围中。
附图说明
可结合附图从以下描述更详细地理解示范性实施例。
图1(a)～(b)及图2(a)～(b)展示现有的干燥铈土磨料颗粒和潮湿铈土磨料颗粒的照片以及使用这些颗粒进行抛光的示意图。
图3(a)～(c)为说明根据本发明的实施例的磨料颗粒的示意图。
图4为邻近辅粒重叠的磨料颗粒的放大示意图。
图5和图6为用于解释根据本发明的实施例的磨料颗粒的制造方法的流程图和热处理条件图。
图7(a)～(b)、图8(a)～(b)及图9(a)～(b)为通过根据本发明的实施例的制造方法而获得的磨料颗粒的示意图和照片。
图10(a)～(c)为用于现有的干燥磨料颗粒和潮湿磨料颗粒与本发明的磨料颗粒之间的比较的照片。
图11(a)～(b)展示根据本发明的磨料颗粒的照片和使用所述磨料颗粒进行抛光的示意图。
图12为现有的干燥磨料颗粒和潮湿磨料颗粒与本发明的磨料颗粒的XRD曲线图。
图13和图14(a)～(f)为展示在本发明的温度上升到热处理温度的过程中根据温度的辅粒的大小分布的曲线图和照片。
图15(a)～(b)、图16(a)～(b)及图17(a)～(b)为展示根据本发明的热处理温度的辅粒的大小分布的曲线图和照片。
图18到图20为说明通过使用含有根据本发明的实施例的磨料颗粒的抛光浆料而制造半导体装置的方法的横截面图。
图21(a)～(b)和图22(a)～(c)为根据比较例和本发明实例的磨料颗粒的照片。
图23为展示根据本发明实例而制造的磨料颗粒的颗粒直径分布的曲线图。
图24和图25为衬底通过使用含有根据比较例和本发明的实例的磨料颗粒的浆料而经受CMP工艺后的衬底的区段的照片。
图26和图27为衬底通过使用含有根据比较例和本发明实例的磨料颗粒的浆料而经受CMP工艺后的抛光中止层的表面的照片。
附图标记说明
10：母粒
20：辅粒
100：衬底
110：通道绝缘层
120：导电层
130：绝缘层
140：装置隔离层
d1：高度
d2：高度
S100、S200、S300：步骤
具体实施方式
下文中，将参看附图来详细地描述示范性实施例。然而，本发明可按照许多不同形式体现，且不应被解释为限于本文中所陈述的实施例；而是，提供这些实施例以使得本发明将彻底且完整，且将向所属领域的技术人员完全地传达本发明的概念。此外，本发明仅由权利要求书的范围界定。
图3(a)～(c)为说明根据本发明的实施例的磨料颗粒的示意图。
参看图3(a)～(c)，根据本发明的实施例的磨料颗粒包含母粒10和提供到母粒10的表面的多个辅粒20。
母粒10可包含例如铈土(CeO2)等颗粒。且，母粒10可通过XRD测量来分析，且具有与潮湿铈土相同的晶体结构，且具有多面晶面。且，母粒10可按照范围为5纳米到300纳米、优选20纳米到100纳米且更优选40纳米到70纳米的平均颗粒直径来提供。当母粒10的平均颗粒直径过小时，将使抛光的目标层不容易抛光，以致于抛光速率降低，且当母粒10的平均颗粒直径过大时，母粒10再次生长为多面体结构而在抛光中止层中产生微刮痕。因此，母粒10可具有在一范围中的平均颗粒直径，其中，这范围不将抛光的目标层的抛光速率降低，且不在抛光中止层中产生微刮痕。
辅粒20以多个形成在母粒10的表面上，且可形成为从母粒10的多个边缘部分向外突起。也就是说，辅粒20可经形成以便从至少三个晶面汇合的边缘部分覆盖每一晶面的至少一部分。辅粒20可包含铈土(CeO2)等。也就是说，辅粒20可由与母粒10相同的材料或与母粒10不同的材料形成，且优选的是，辅粒20由与母粒10相同的材料形成。就此方面来说，辅粒20可取决于例如母粒10的大小、生长时间、生长温度等生长条件而按照各种大小生长，且邻近辅粒20可形成为如图3(a)所示而相互间隔开或形成为如图3(b)所示而相互接触。且，在辅粒20相互接触的状况下，辅粒20根据辅粒20的生长时间而生长在母粒10的边缘之间的面上，以使得邻近辅粒20可相互重叠。就此方面来说，在邻近辅粒20相互重叠的状况下，假设辅粒20的最大高度(d1)为100，则辅粒20的重叠部分以大于0且小于70的高度(d2)形成，如图4所示。也就是说，辅粒20的重叠部分可按照辅粒20的最大高度的0与70％之间的高度形成，所述最大高度为与母粒10的表面相距的辅粒20的最远距离。就此方面来说，当辅粒20的重叠部分过高时，磨料颗粒变得过大且再次生长为多面体结构，以致于磨料颗粒可导致抛光中止层中的微刮痕的出现。同时，这些辅粒20可相对于母粒10的大小按照范围为1∶300到1∶5的尺寸比形成。举例来说，当母粒10具备范围为5纳米到300纳米的平均颗粒直径时，辅粒20可具备范围为1纳米到50纳米、优选3纳米到20纳米且更优选5纳米到10纳米的平均颗粒直径。也就是说，一个辅粒20的颗粒直径可被定义为从母粒10的表面到对应辅粒20的最远距离的距离，且因此定义的辅粒20的平均颗粒直径可按照1纳米到50纳米的范围来提供。接着，当辅粒20的平均颗粒直径过小时，辅粒20不能降低母粒10的表面的尖锐度，且因此不能防止抛光中止层中的微刮痕的出现，且当辅粒20的平均颗粒直径过大时，辅粒20再次生长为围绕母粒10的多面体结构，以致于辅粒20可能导致抛光中止层中的微刮痕的出现。因此，根据本发明的实施例的磨料颗粒可通过母粒10从一个辅粒20到另一辅粒20而具备范围为6纳米到350纳米、优选20纳米到150纳米且更优选40纳米到80纳米的平均颗粒直径。也就是说，通过母粒10相互最远离的辅粒20之间的距离可处于6纳米到350纳米的范围中。
将参看图5和图6来描述根据本发明的实施例的磨料颗粒的制造方法。图5为展示根据本发明的实施例的磨料颗粒的制造方法的流程图，且图6为热处理时间和温度的条件图。且，图7(a)～(b)、图8(a)～(b)及图9(a)～(b)为通过根据本发明的实施例的制造方法而获得的磨料颗粒的示意图和照片。
参看图5和图6，根据本发明的实施例的磨料颗粒的制造方法可包含：制备母粒(步骤S100)以及在母粒的表面上形成辅粒(步骤S200)。磨料颗粒的制造方法可还包含：增大辅粒的大小(步骤S300)。虽然现有技术中的磨料颗粒是通过固相反应方法来制造且接着粉碎成适当大小以便使用，但根据本发明的实施例的磨料颗粒是通过湿式化学合成方法来制造。
下文中，将描述制备母粒的形成(步骤S100)。首先，通过混合铈盐与去离子水而制备前驱物，例如，铈水溶液。可按照(例如)2∶1到4∶1的比率混合铈盐与去离子水。本文中所使用的铈盐可为Ce(III)盐和Ce(IV)盐中的至少一者。也就是说，至少一种Ce(III)盐可与去离子水混合，至少一种Ce(IV)盐可与去离子水混合，或Ce(III)盐和Ce(IV)盐可与去离子水混合。Ce(III)盐可包含氯化铈、溴化铈、硝酸铈、乙酸氯化铈等，且Ce(IV)盐可包含硝酸铈铵、硫酸铈等。优选地，Ce(III)盐可为硝酸铈，且Ce(IV)盐可为硝酸铈铵。同时，为了使通过混合铈盐与去离子水而制备的铈水溶液稳定，可混合酸溶液。可按照1∶1到1∶100的比率混合酸溶液与铈水溶液。酸溶液可包含充氧水、硝酸、乙酸、盐酸、硫酸等。可将与酸性溶液混合的铈水溶液的pH值调节为(例如)0.01。独立于铈水溶液，而制备碱性溶液。可通过混合氨水(ammonia)、氢氧化钠、氢氧化钾等与去离子水且将混合物稀释到适当浓度而制备碱性溶液。就此方面来说，可按照1∶1到1∶100的比率稀释碱性物质与去离子水，且混合物溶液的pH值可为(例如)12.3。将因此稀释的碱性溶液装载在反应容器中且接着在例如氮气、氩气、氦气等惰性气体的气氛中搅拌(例如)持续不超过5小时的时间。在装载了稀释的碱性溶液的反应容器中添加铈水溶液，且(例如)按照0.1升/秒的速率而与碱性溶液混合。此时，混合物溶液的pH值可为(例如)9.58。接着，在预定温度下对混合物溶液进行热处理。热处理温度可为100℃或100℃以下，例如，超过60℃且不高于100℃的温度，且热处理时间可为24小时或24小时以下，例如，1小时到24小时。且，从室温到热处理温度的温度上升速率可处于0.2℃/分到1℃/分的范围中，例如为0.5℃/分。例如在2小时内，将已经受热处理的混合物溶液冷却到60℃或60℃以下。通过上述工艺，制备了混合物溶液，其中混合了具有80纳米或80纳米以下的颗粒直径的母粒10。也就是说，以具有尖锐晶面的多面体结构形成了母粒，而在其表面上未有任何辅粒，如图7(a)的示意图和图7(b)的照片所示。
接着，将描述母粒的表面上的辅粒的生长(步骤S200)。在维持惰性气体的气氛的状态下，还在混合了母粒10的混合物溶液中添加碱性溶液，且接着执行搅拌持续5小时或5小时以下的时间。就此方面来说，碱性溶液可为(例如)未用去离子水稀释的氨水。将通过按照2∶1到4∶1的混合比率混合铈盐与去离子水而制备的铈水溶液与混合了母粒10的混合物溶液混合，且接着在100℃或100℃以下的温度下(例如，在超过60℃且不高于100℃的温度下)加热所得溶液以执行热处理持续24小时或24小时以下的时间。就此方面来说，混合物溶液的温度可按照0.2℃/分到1℃/分的温度上升速率从(例如)室温到40℃上升到热处理温度。在2小时内，将已经受热处理持续24小时或24小时以下的混合物溶液冷却到60℃或60℃以下。通过上述工艺，形成了具有形成于母粒10的表面上且具有90纳米或90纳米以下的初期颗粒直径的多个辅粒20的磨料颗粒，如图8(a)的示意图和图8(b)的照片所示。同时，在母粒10的表面上形成晶核后，辅粒20可生长且形成为预定大小。也就是说，在温度上升到热处理温度的过程中，在形成晶核后生长辅粒。举例来说，在80℃的温度下进行热处理时，辅粒20的晶核在上升到60℃的温度下形成在母粒10的表面上，且在60℃到80℃的温度上升时期期间生长，以使得具有预定大小的辅粒20得以形成。在母粒10的表面上形成辅粒20后，在24小时内，通过热处理而将辅粒20坚固地接合到母粒10的表面。也就是说，可根据热处理时间来调节母粒10与辅粒20之间的接合力。举例来说，当延长热处理时间时，母粒10与辅粒20之间的接合力增大，且当缩短热处理时间时，母粒10与辅粒20之间的接合力减小。当母粒10与辅粒20之间的接合力弱时，在抛光工艺期间，辅粒20可能与母粒20分离。因此，优选的是，进行热处理持续足够的时间，以使得母粒10与辅粒20相互强接合。然而，当热处理时间过长时，因为生产力降低，所以优选的是，热处理时间在2小时到24小时内。且，可根据热处理温度来调节辅粒20的大小。也就是说，当热处理温度高时，辅粒20的大小可增大。举例而言，在60℃的温度下，辅粒20的晶核形成但未生长，以使得辅粒20的大小未增大，且在高于60℃的温度下，晶核生长，以使得辅粒20的大小随着温度上升而急剧增大。然而，当热处理温度过高时，辅粒20的大小变得过大，以致于可能形成新的母粒10。因此，优选的是，在高于60℃且不高于100℃的温度下进行热处理。
为了增大形成在母粒10的表面上的辅粒20的大小，可进行辅粒20的生长工艺至少一次(步骤S300)。举例来说，在维持惰性气体的气氛的状态下，还将碱性溶液添加到混合了具有母粒10和形成在母粒10的表面上的辅粒20的磨料颗粒的混合物溶液，且进行搅拌持续5小时或5小时以下的时间，且通过按照2∶1到4∶1的混合比率混合铈与去离子水而制备铈水溶液，且接着按照0.2℃/分到1℃/分的温度上升速率将铈水溶液从室温到40℃加热到100℃或100℃以下的温度以执行热处理持续24小时或24小时以下的时间。在2小时内，将已经受热处理的混合物溶液冷却到室温。通过上述工艺，形成了具有形成在母粒10的表面上且具有100纳米或100纳米以下的初期颗粒直径的多个辅粒20的磨料颗粒，如图9(a)的示意图和图9(b)的照片所示。也就是说，通过重复辅粒20的生长工艺，辅粒20的大小增大，以使得辅粒20相互接触或相互重叠。
如上所述，在母粒的状况下，当在适当热处理温度范围中按照适当温度上升速率来加热前驱物水溶液与稀释的碱性溶液的混合物溶液时，混合物溶液中的铈盐反应以产生铈土(即，氧化铈(例如，CeO2、Ce2O3))的细晶核，且晶体从细晶核生长且制造为具有数纳米到数百纳米的晶体颗粒。主要在初始温度上升时期中执行晶体成核，且主要在下一温度上升时期中进行晶体生长。且，在辅粒的状况下，当将含有铈盐的溶液添加到含有母粒的溶液且按照适当温度上升速率将混合物溶液加热到适当温度时，在温度上升的过程中，铈盐附着在母粒的表面上以产生辅粒的晶核，且辅粒的晶核生长且接着制造为辅晶体颗粒。此时，类似于母粒的制造，主要在初始温度上升时期中执行晶体成核，且主要在下一温度上升时期中执行晶体生长。且，因为优先在母粒的晶面汇合的边缘上产生辅粒的晶核，所以辅粒位于母粒的边缘中心上生长。
如上所述，在图10(a)～(c)中展示根据本发明的包含母粒10和形成在母粒10的表面上的辅粒20的磨料颗粒以及现有的干燥铈土颗粒和潮湿铈土颗粒的照片，以比较形状。也就是说，图10(a)和图10(b)为现有的干燥铈土颗粒和潮湿铈土颗粒的照片，且图10(c)为根据本发明的磨料颗粒的照片。如图10(a)所示，因为干燥铈土颗粒为棱角状的晶体颗粒且具有广泛颗粒直径分布，所以将干燥铈土颗粒应用于NAND快闪存储器装置的CMP工艺在多晶硅层中不可避免地产生微刮痕(如图1(a)～(b)所示)。且，如图10(b)所示，因为潮湿铈土颗粒为多面体结构且大小较大，所以将潮湿铈土颗粒应用于NAND快闪存储器装置的CMP工艺在多晶硅层中不可避免地产生微刮痕(如图2(a)～(b)所示)。然而，如图10(c)所示，因为相比于现有的潮湿铈土颗粒，根据本发明的磨料颗粒大小较小且不具有尖锐晶面，所以虽然如图11(a)～(b)所示将磨料颗粒应用于NAND快闪存储器装置的CMP工艺，但在抛光层中不产生微刮痕。且，如从图12的XRD曲线图所见，根据本发明的铈土磨料颗粒具有几乎与现有的干燥铈土颗粒和潮湿铈土颗粒相同的结晶性。因此，可理解，根据本发明的铈土磨料颗粒具有可在用于对装置隔离层进行平坦化的CMP工艺中用作磨料颗粒的强度。
图13为展示在温度上升到热处理温度的过程中根据温度的辅粒的大小分布的曲线图，且图14(a)～(f)展示在相应温度下的磨料颗粒的照片。如图13和图14(a)～(f)所示，30℃下的辅粒的平均颗粒直径为约3.611纳米，40℃下的辅粒的平均颗粒直径为约3.717纳米，且50℃下的辅粒的平均颗粒直径为约3.718纳米，且60℃下的辅粒的平均颗粒直径为约3.574纳米。也就是说，虽然温度从30℃上升到60℃，但辅粒20几乎未生长。这是因为辅粒20的晶核已产生，但未进一步生长。然而，当温度超过60℃时，辅粒20的平均颗粒直径急剧增大，且当温度上升到70℃时，辅粒20的平均颗粒直径增大到14.632纳米，且当温度上升到80℃时，辅粒20的平均颗粒直径增大到20.843纳米。这是因为从超过60℃的温度开始，辅粒20的晶核急剧生长。因此，在根据本发明的磨料颗粒的状况下，可见，在温度上升的过程中，在预定温度范围中，辅粒20的大小急剧增大。
图15(a)～(b)、图16(a)～(b)及图17(a)～(b)为展示根据本发明的热处理温度的辅粒的大小分布的曲线图和照片。也就是说，图15(a)～(b)展示在60℃下执行热处理时的辅粒的大小，图16(a)～(b)展示在70℃下执行热处理时的辅粒的大小，且图17(a)～(b)展示在80℃下执行热处理时的辅粒的大小。如图15(a)～(b)所示，当在60℃下执行热处理时，辅粒具有在约9纳米到约17纳米的范围中的大小分布，且在约12纳米下具有最大分布。且，在此状况下，辅粒的平均颗粒直径为约11.833纳米。如图16(a)～(b)所示，当在70℃下执行热处理时，辅粒具有在约7纳米到约18纳米的范围中的大小分布，且在约11纳米下具有最大分布。且，在此状况下，辅粒的平均颗粒直径为约12.375纳米。如图17(a)～(b)所示，当在80℃下执行热处理时，辅粒具有在约14纳米到约35纳米的范围中的大小分布，且在约23纳米下具有最大分布。且，在此状况下，辅粒的平均颗粒直径为约24.533纳米。从这些结果可见，当热处理温度高时，辅粒的大小增大且辅粒具有广泛大小分布。
可通过在分散剂中混合包含母粒10和形成在母粒10的表面上的多个辅粒20且通过上述方法制造的磨料颗粒来制造抛光浆料。且，可进一步混合抛光加速剂、pH值调节剂等。
如上所述，磨料颗粒包含铈土母粒和形成在铈土母粒的表面上的多个铈土辅粒，且以固体组份计，抛光浆料中所含有的磨料颗粒的量可为0.1重量％到5重量％、优选0.25重量％到2重量％。就此方面来说，当所含有的磨料颗粒的量为0.1重量％或0.1重量％以下时，抛光速率过低，且当所含有的磨料颗粒的量为5重量％或5重量％以上时，抛光速率过高，以致于抛光的目标层可能被过度抛光。
抛光加速剂可包含阴离子低分子量聚合物、阴离子高分子量聚合物、羟基酸或胺基酸，其可将磨料颗粒的表面电位转化为负电位。举例来说，阴离子低分子量聚合物和阴离子高分子量聚合物可包含草酸、柠檬酸、聚磺酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸(Darvan C-N)、其共聚物酸或其盐中的至少一者。且，羟基酸可包含羟基苯甲酸、抗坏血酸或其盐中的至少一者。胺基酸可包含吡啶甲酸、麸胺酸、色胺酸、胺基丁酸或其盐中的至少一者。以1重量％的磨料颗粒计，所含有的抛光加速剂的量可为0.01重量％到0.1重量％、优选0.02重量％到0.06重量％。当以磨料颗粒的重量计，抛光加速剂的量小于0.01重量％时，分散稳定性降低，且当抛光加速剂的量超过0.1重量％时，抛光的目标层的抛光可受到抑制。因此，可调节抛光加速剂的重量百分比，以使得分散稳定性提高，且抛光不受抑制。
可通过使用pH值调节剂而将抛光浆料的pH值调节到4到9，优选5到9。当抛光浆料的pH值为4或4以下时，分散稳定性降低，且当抛光浆料的pH值为9或9以上时，抛光中止层(例如，多晶硅层)的抛光速率由于强碱性而急剧增大。
如上所述，因为根据本发明的实施例的磨料颗粒具备形成在母粒10的表面上的多个辅粒20，所以磨料颗粒可最大程度地减少母粒10的尖锐晶面。因此，磨料颗粒可最大程度地抑制抛光的目标层下方的抛光中止层(例如，多晶硅层)中的微刮痕的出现，从而提高装置可靠性和生产力。将参看图18到图20来描述通过使用含有根据本发明的实施例的磨料颗粒的抛光浆料而制造半导体装置的方法。
参看图18，在衬底100上形成通道绝缘层110，且接着在通道绝缘层110上形成导电层120。衬底100可选自用于制造半导体装置的各种衬底，且可为(例如)硅衬底。通道绝缘层110可通过使用氧化物层(SiO2)、氮化物层(Si3N4)等而形成，且可按照单层结构或具有至少两层的结构而形成。就此方面来说，绝缘层110可按照实现载流子的穿隧的厚度而形成。且，导电层120可用作NAND快闪存储器装置的浮动栅极，且可通过使用多晶硅层而形成。
参看图19，将导电层120、通道绝缘层110和衬底100的预定区域蚀刻到衬底100的预定深度以形成多个沟槽。形成绝缘层130，以使得沟槽被填充。绝缘层130可由基于氧化物的材料形成，例如，以下各者中的至少一者：硼磷硅玻璃(BPSG)层、磷硅玻璃(PSG)层、高密度等离子体(HDP)层、正硅酸四乙酯(TEOS)层、未经掺杂的硅玻璃(USG)层、等离子体增强正硅酸四乙酯(PETEOS)层和高深宽比工艺(HARP)层。另外，绝缘层130可通过物理气相沉积(PVD)方法、化学气相沉积(CVD)方法、金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法、原子层沉积(ALD)方法或组合CVD方法与ALD方法的AL-CVD方法来形成。同时，可在用绝缘层130填充沟槽之前，通过使衬底100氧化而在沟槽的内侧表面上形成衬里氧化物层。
参看图20，将绝缘层130填充在沟槽中的衬底100装载在CMP设备中，且接着通过使用含有根据本发明的实施例的磨料颗粒的抛光浆料而对绝缘层130进行抛光。也就是说，通过使用抛光设备的抛光垫和抛光浆料而对绝缘层130进行抛光，直到导电层120暴露为止。且，为实现充足抛光，可在导电层120暴露后，还进行抛光持续预定时间。就此方面来说，绝缘层130与导电层120的抛光选择比为10∶1到50∶1。因此，多个装置隔离层140形成在导电层120之间。
虽然图中未示，但可在形成了装置隔离层的衬底上形成例如多晶硅层等第二导电层，且接着进行图案化以形成浮动栅极，且可在所得衬底上形成电介质层和第三导电层，且接着进行图案化以形成控制栅极。因此，可制造NAND快闪存储器装置，其中，堆叠了浮动栅极和控制栅极。
<实例>
磨料颗粒的制造
如下制造根据本发明的实施例的包含母粒和形成在母粒的表面上的多个辅粒的磨料颗粒。按照2∶1到4∶1的混合比率混合铈(III)盐与去离子水(例如，1千克到4千克的铈(III)盐与0.25千克到2千克的去离子水)以制备铈(III)水溶液，且按照1∶500到1∶3000的混合比率混合铈(IV)盐与去离子水(例如，1克到3克的铈(IV)盐与0.5千克到9千克的去离子水)以制备铈(IV)水溶液。按照1∶1到100∶1的混合比率混合铈(IV)水溶液与硝酸(例如，1千克到5千克的铈(IV)溶液与0.1千克到5千克的硝酸)以制备铈(IV)混合物溶液。且，混合铈(III)水溶液与铈(IV)混合物溶液以制备铈混合物溶液。此外，在惰性气氛中在反应容器中按照1∶2到1∶10的混合比率装载氨水和去离子水(例如，1千克到5千克的氨水与1千克到50千克的去离子水)且接着搅拌以制备碱性水溶液。在将铈混合物溶液放置在反应容器中且接着在维持惰性气氛的同时搅拌的状态下，将铈混合物溶液从室温加热到100℃或100℃以下(例如，70℃到90℃)以执行热处理持续8小时或8小时以下的时段(例如，1小时到4小时)。通过如上执行热处理，制备了母粒混合物溶液，其中未在母粒的表面上引入突起部。
此后，将铈土颗粒混合物溶液冷却到60℃或60℃以下的温度(例如，20℃到40℃)，且将铈土颗粒混合物溶液和氨水放置在反应容器中，按照10∶1到2∶1的混合比率混合(例如，8千克到100千克的铈土颗粒混合物溶液与10千克到4千克的氨水)，且接着在惰性气氛中搅拌持续数分钟到数十分钟。接着，将混合了1千克到4千克的铈(III)盐、1千克到4千克的铈(IV)盐、1千克到9千克的去离子水和0.1千克到5千克的硝酸的二次铈混合物溶液添加到添加了氨水的铈混合物溶液，搅拌且加热到100℃或100℃以下(例如，70℃到90℃)以执行热处理持续8小时或8小时以下(例如，1小时到4小时)。通过如上完成热处理，制备了颗粒混合物溶液，其中具有突出形状的初期辅粒形成在母粒的表面上。
此后，将形成了初期辅粒的铈土颗粒混合物溶液冷却到60℃或60℃以下的温度(例如，20℃到40℃)，且将铈土颗粒混合物溶液和氨水放置在反应容器中，按照10∶1到2∶1的混合比率混合(例如，8千克到100千克的铈土颗粒混合物溶液与10千克到4千克的氨水)，且接着在惰性气氛中搅拌持续数分钟到数十分钟。接着，将混合了1千克到4千克的铈(III)盐、1千克到4千克的铈(IV)盐、1千克到9千克的去离子水和0.1千克到5千克的硝酸的三次铈混合物溶液添加到添加了氨水的铈混合物溶液，搅拌且加热到100℃或100℃以下(例如，70℃到90℃)以执行热处理持续8小时或8小时以下(例如，1小时到4小时)。通过如上完成热处理，制备了颗粒混合物溶液，其中具有突出形状的二次辅粒形成在母粒的表面上。
将二次辅粒形成在母粒的表面上的颗粒混合物溶液冷却到室温以将混合物溶液的pH值调节到4或4以下的酸性pH值，从而完成反应。将完成了反应的混合物溶液保留在室温以沉积表面上具有突出部的铈土颗粒，接着重复沉积和使用去离子水进行的清洗数次，且接着执行混合物溶液的离心过滤以最终获得颗粒。
实例与比较例之间的比较
将去离子水添加到含有根据比较例的具有多面体结构的尖锐晶面的铈土磨料颗粒的铈土悬浮液以稀释铈土悬浮液，且添加硝酸(HNO3)或氨水(NH4OH)以将铈土悬浮液的pH值调节到4、5和6。充分搅拌这些所得溶液以制备根据比较例的抛光浆料。
且，将去离子水添加到含有通过上述方法制造的具有形成在母粒的表面上的多个辅粒的铈土磨料颗粒的铈土悬浮液以稀释铈土悬浮液，且添加Darvan C-N且接着添加硝酸(HNO3)或氨水(NH4OH)以将铈土悬浮液的pH值调节到4、5和6。充分搅拌这些所得溶液且接着进行超声处理(ultrasonicate)以制备根据发明实例的抛光浆料。
接着，通过使用根据比较例的抛光浆料和抛光浆料来进行抛光工艺。POLI-300(G&P)用作为抛光设备，且IC 1000/Suba IV CMP垫(陶氏化学(Dow chemical))用作为抛光垫。且，将抛光垫的下降压力设置为6磅/平方英寸，且将工作台(table)和心轴(spindle)的旋转速度全部设置为70转/分。在这些条件下，以100毫升/分的流率供应根据比较例和实例的抛光浆料以对形成在75纳米厚的多晶硅层上的250纳米厚的PETEOS层进行抛光持续60秒。根据比较例和实例的抛光结果展示在表1中。且，根据比较例和实例的磨料颗粒的形状展示在图22(a)～(c)的照片中。图23为展示根据实施例而制造的母粒、包含初期辅粒的颗粒和具有二次辅粒的颗粒的大小分布的曲线图。
[表1]
首先，如图21(a)～(b)所示，可见，根据比较例的磨料颗粒具有多面体结构和尖锐晶面。然而，如图22(a)～(c)所示，可见，根据本发明的实例的磨料颗粒具有纳米压纹结构，其中突出形状的辅粒形成在母粒的表面上。且，如图23所示，母粒(A)具有在约12纳米到约150纳米的范围中的大小分布，且在约32.68纳米下具有最大分布。包含初期辅粒的颗粒(B)具有在约8纳米到约150纳米的范围中的大小分布，且在约54.36纳米下具有最大分布。且，包含二次辅粒的颗粒(C)具有在约17纳米到约150纳米的范围中的大小分布，且在约77.25纳米下具有最大分布。同时，如表1所示，根据比较例的具有多面体结构的铈土磨料颗粒和根据发明实例的具有纳米压纹结构的铈土磨料颗粒具有几乎类似的初期颗粒直径和二次颗粒直径。也就是说，根据比较例的磨料颗粒具有78.58纳米的初期颗粒直径和157.5纳米的二次颗粒直径，且根据发明实例的磨料颗粒具有77.25纳米的初期颗粒直径和157.4纳米的二次颗粒直径。本文中，初期颗粒直径指示铈土磨料颗粒的平均颗粒直径，且二次颗粒直径指示在铈土颗粒混合在浆料中时的平均颗粒直径。然而，根据比较例的铈土磨料颗粒具有46.58毫伏的表面ζ电位，且根据实例的铈土磨料颗粒具有-50.02毫伏的表面ζ电位，其极性与比较例的表面ζ电位相反。且，在氧化物的状况下，根据比较例的浆料的抛光速率为1,131埃/分，且根据发明实例的浆料的抛光速率为1,531埃/分，且从这些结果可见，本发明的浆料的抛光速率比根据比较例的浆料的抛光速率优良。且，甚至在添加多晶硅抛光终止添加剂的状况下，根据发明实例的浆料的氧化物抛光速率为680埃/分，且根据比较例的浆料的氧化物抛光速率为472埃/分，且从这些结果可见，本发明的浆料的抛光速率比根据比较例的浆料的抛光速率优良。同时，从图24和图25所示的图案化CMP后的TEM图像的比较结果，可见在碟形坑(dishing)、残余多晶硅的厚度等方面不存在显著差异。然而，在根据比较例的铈土浆料的状况下，如图26所示，出现被看作污点的许多微刮痕，但在根据发明实例的铈土浆料的状况下，如图27所示，未在多晶硅层中出现微刮痕。因此，与根据比较例的铈土磨料颗粒相比，根据发明实例的铈土磨料颗粒可提高氧化物的抛光速率，且减少下方多晶硅层中的微刮痕的出现。
根据本发明的实施例，因为磨料颗粒包含具有多面体结构的母粒和提供在母粒的表面上的多个辅粒，所以磨料颗粒可最大程度地减少母粒的尖锐晶面。且，抛光浆料可通过使用这些磨料颗粒来制造，且所制造的抛光浆料可用于在制造20纳米或20纳米以下的NAND快闪存储器装置的工艺中对上方基于氧化物的材料层进行抛光，其中，用作浮动栅极的多晶硅层用作抛光中止层。
因此，可最大程度地抑制抛光的目标层下方的多晶硅层中的微刮痕的出现，且因此，可防止阈值电压的改变，从而提高装置可靠性。此外，可提高氧化物层的抛光速率，且可提高氧化物层和多晶硅层的抛光选择比，因此减少抛光工艺时间以提高生产力。
虽然磨料颗粒、抛光浆料和使用所述抛光浆料来制造半导体装置的方法已参看特定实施例而得以描述，但其不限于此。因此，所属领域的技术人员应易于理解，在不脱离由所附权利要求书定义的本发明的精神和范围的情况下可对其进行各种修改和改变。

Claims (26)

1.一种磨料颗粒的制造方法，其特征在于，包括：
混合含铈的第一前驱物材料水溶液与稀释的碱性溶液且对混合物溶液进行升温和热处理以制备具有多面晶面的母粒；以及
将碱性溶液添加到混合了所述母粒的混合物溶液，混合含铈的第二前驱物材料水溶液且对所得混合物溶液进行升温和热处理以形成从所述母粒的表面向外突起的多个辅粒，
其中，所述母粒和所述辅粒中的各者包括铈土颗粒，且所述辅粒从所述多面晶面的边缘成长和形成。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述多个辅粒经形成以便覆盖位于所述多面晶面中的至少三个晶面汇合的边缘部分中心上的晶面中的各者的部分。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，制备所述母粒包括：
混合前驱物材料与去离子水以制备所述第一前驱物材料水溶液；
制备稀释的所述碱性溶液且在反应容器中装载所制备的所述碱性溶液并搅拌；
在所述反应容器中混合所述第一前驱物材料水溶液且对所得混合物溶液进行热处理；以及
冷却经热处理的所述混合物溶液。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，还包括混合酸性溶液与所述第一前驱物材料水溶液。
5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述热处理是在高于60℃且不高于100℃的温度下进行持续2小时到24小时。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述热处理温度按照0.2℃/分到1℃/分的速率上升。
7.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，形成所述辅粒包括：
在混合了所述母粒的所述混合物溶液中添加所述碱性溶液并搅拌；
在混合了所述母粒的所述混合物溶液中混合通过混合前驱物材料与去离 子水而制备的所述第二前驱物材料水溶液；
对所述混合物溶液进行热处理；以及
冷却经热处理的所述混合物溶液。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述热处理是在高于60℃且不高于100℃的温度下进行持续2小时到24小时。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述热处理温度按照0.2℃/分到1℃/分的速率上升。
10.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，还包括重复调节所述辅粒的大小至少一次。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，调节所述辅粒的大小包括：
在混合了包含所述母粒和形成在所述母粒的表面上的所述辅粒的磨料颗粒的混合物溶液中添加碱性溶液并搅拌；
在混合了所述磨料颗粒的所述混合物溶液中混合通过混合含铈的前驱物材料与去离子水而制备的第三前驱物材料水溶液；
对所述混合物溶液进行热处理；以及
冷却经热处理的所述混合物溶液。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述热处理是在高于60℃且不高于100℃的温度下进行持续2小时到24小时。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述热处理温度按照0.2℃/分到1℃/分的速率上升。
14.根据权利要求1、2和10中任一项所述的制造方法，其特征在于，相互邻近的所述辅粒相互间隔开或相互接触。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，相互接触的所述多个辅粒具有范围为其最大高度的0％到70％的重叠高度。
16.根据权利要求1、2和10中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述辅粒和所述母粒按照1:300到1:5的粒径比形成。
17.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述磨料颗粒形成为具有范围为6纳米到350纳米的平均颗粒直径。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述母粒具有5纳 米到300纳米的平均颗粒直径，且所述辅粒具有1纳米到50纳米的平均颗粒直径。
19.一种抛光浆料的制造方法，所述抛光浆料用于对工件进行抛光，其特征在于，所述制造方法包括：
混合含铈的第一前驱物材料水溶液与稀释的碱性溶液且对混合物溶液进行升温和热处理以制备具有多面晶面的母粒；
将碱性溶液添加到混合了所述母粒的混合物溶液，混合含铈的第二前驱物材料水溶液且对所得混合物溶液进行升温和热处理以形成从所述母粒的表面向外突起的多个辅粒；以及
将所述磨料颗粒分散在含去离子水的分散剂中，
其中，所述母粒和所述辅粒中的各者包括铈土颗粒，且所述辅粒从所述多面晶面的边缘成长和形成。
20.根据权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述辅粒从所述多面晶面中的至少两者汇合的边缘形成。
21.根据权利要求20所述的制造方法，其特征在于，所述辅粒和所述母粒按照1:300到1:5的粒径比形成。
22.根据权利要求21所述的制造方法，其特征在于，以固体组份计，所含有的所述磨料颗粒的量的范围为0.1重量％到5重量％。
23.根据权利要求19所述的制造方法，其特征在于，还包括添加抛光加速剂，
其中所述抛光加速剂包括阴离子低分子量聚合物、阴离子高分子量聚合物、羟基酸和氨基酸，其将所述磨料颗粒的表面电位转化为负电位。
24.根据权利要求23所述的制造方法，其特征在于，以1重量％的所述磨料颗粒计，所含有的所述抛光加速剂的量为0.01重量％到0.1重量％。
25.根据权利要求24所述的制造方法，其特征在于，所述阴离子低分子量聚合物以及所述阴离子高分子量聚合物包括草酸、柠檬酸、聚磺酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、其共聚物酸或其盐中的至少一者，所述羟基酸包括羟基苯甲酸、抗坏血酸或其盐中的至少一者，且所述氨基酸包括吡啶甲酸、麸氨酸、色氨酸、氨基基丁酸或其盐中的至少一者。
26.根据权利要求19或23所述的制造方法，其特征在于，还包括添加调 节所述抛光浆料的pH值的pH值调节剂，其中所述抛光浆料的pH值由所述pH值调节剂维持在4到9的范围中。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10106704B2 (en) 2014-03-20 2018-10-23 Fujimi Incorporated Polishing composition, polishing method, and method for producing substrate
JP6563957B2 (ja) * 2014-12-26 2019-08-21 花王株式会社 酸化珪素膜研磨用研磨液組成物
US9505952B2 (en) * 2015-03-05 2016-11-29 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition containing ceria abrasive
KR101823083B1 (ko) * 2016-09-07 2018-01-30 주식회사 케이씨텍 표면개질된 콜로이달 세리아 연마입자, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물
CN109937187B (zh) * 2016-11-14 2022-08-09 日挥触媒化成株式会社 氧化铈系复合微粒分散液、其制造方法和包含氧化铈系复合微粒分散液的研磨用磨粒分散液
US11161751B2 (en) * 2017-11-15 2021-11-02 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Composition for conducting material removal operations and method for forming same
JP7315394B2 (ja) * 2019-07-11 2023-07-26 日揮触媒化成株式会社 セリア系微粒子分散液、その製造方法およびセリア系微粒子分散液を含む研磨用砥粒分散液
IL292962A (en) * 2019-11-26 2022-07-01 Rhodia Operations Cerium-based particles, a process for their production and use in polishing
US20240158250A1 (en) * 2021-03-12 2024-05-16 Rhodia Operations Cerium oxide particles, making process thereof and use thereof in chemical mechanical polishing

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08325558A (ja) * 1995-03-31 1996-12-10 Toyota Banmotsupusu Kk 複合砥粒及びその製造方法
CN1543492A (zh) * 2001-08-20 2004-11-03 ��ǿ�ʽ 包括二氧化硅涂覆铈土的抛光淤浆
JP2005096014A (ja) * 2003-09-24 2005-04-14 Japan Science & Technology Agency 繊維状自己集合体の切断方法
JP3755796B2 (ja) * 1999-08-31 2006-03-15 矢崎総業株式会社 Ｌｐガス残量管理装置及びガスメータ
CN101970347A (zh) * 2008-02-08 2011-02-09 尤米科尔公司 具有受控形态的掺杂二氧化铈研磨剂及其制备
CN103260827A (zh) * 2010-10-12 2013-08-21 福吉米株式会社 研磨用组合物

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1282226C (zh) 1996-09-30 2006-10-25 日立化成工业株式会社 氧化铈研磨剂以及基板的研磨方法
JPH11181403A (ja) 1997-12-18 1999-07-06 Hitachi Chem Co Ltd 酸化セリウム研磨剤及び基板の研磨法
JP4557105B2 (ja) 1999-05-28 2010-10-06 日産化学工業株式会社 研磨用組成物
JP3975047B2 (ja) 2000-04-21 2007-09-12 泰弘 谷 研磨方法
US6866793B2 (en) * 2002-09-26 2005-03-15 University Of Florida Research Foundation, Inc. High selectivity and high planarity dielectric polishing
KR100582771B1 (ko) * 2004-03-29 2006-05-22 한화석유화학 주식회사 반도체 얕은 트렌치 소자 분리 공정용 화학적 기계적 연마슬러리
CN101039876B (zh) 2005-10-14 2011-07-27 Lg化学株式会社 用于化学机械抛光的二氧化铈粉末的制备方法及使用该粉末制备化学机械抛光浆料的方法
US7687401B2 (en) * 2006-05-01 2010-03-30 Ferro Corporation Substantially spherical composite ceria/titania particles
KR101032504B1 (ko) 2006-06-30 2011-05-04 주식회사 엘지화학 Ｃｍｐ 슬러리
EP2105256A1 (en) * 2008-03-28 2009-09-30 Cedric Sheridan Method and apparatus for forming aggregate abrasive grains for use in the production of abrading or cutting tools
JP5088453B2 (ja) 2009-12-10 2012-12-05 日立化成工業株式会社 Ｃｍｐ研磨液、基板の研磨方法及び電子部品
JP2011173958A (ja) 2010-02-23 2011-09-08 Tokyo Electron Ltd スラリー製造方法、スラリー、研磨方法及び研磨装置
JP5554121B2 (ja) 2010-03-31 2014-07-23 富士フイルム株式会社 研磨液及び研磨方法
JP2013104023A (ja) 2011-11-15 2013-05-30 Tosoh Corp ジルコニア研磨剤及びその製造方法
JP2013111725A (ja) 2011-11-30 2013-06-10 Admatechs Co Ltd 研磨材およびその製造方法
JP5881394B2 (ja) 2011-12-06 2016-03-09 日揮触媒化成株式会社 シリカ系複合粒子およびその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08325558A (ja) * 1995-03-31 1996-12-10 Toyota Banmotsupusu Kk 複合砥粒及びその製造方法
JP3755796B2 (ja) * 1999-08-31 2006-03-15 矢崎総業株式会社 Ｌｐガス残量管理装置及びガスメータ
CN1543492A (zh) * 2001-08-20 2004-11-03 ��ǿ�ʽ 包括二氧化硅涂覆铈土的抛光淤浆
JP2005096014A (ja) * 2003-09-24 2005-04-14 Japan Science & Technology Agency 繊維状自己集合体の切断方法
CN101970347A (zh) * 2008-02-08 2011-02-09 尤米科尔公司 具有受控形态的掺杂二氧化铈研磨剂及其制备
CN103260827A (zh) * 2010-10-12 2013-08-21 福吉米株式会社 研磨用组合物

Also Published As

Publication number Publication date
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