RU2661219C2 - Композиция химического механического полирования для полирования поверхности сапфира и способы ее применения - Google Patents
Композиция химического механического полирования для полирования поверхности сапфира и способы ее применения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661219C2 RU2661219C2 RU2014134056A RU2014134056A RU2661219C2 RU 2661219 C2 RU2661219 C2 RU 2661219C2 RU 2014134056 A RU2014134056 A RU 2014134056A RU 2014134056 A RU2014134056 A RU 2014134056A RU 2661219 C2 RU2661219 C2 RU 2661219C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mechanical polishing
- chemical mechanical
- silicon dioxide
- colloidal silicon
- abrasive
- Prior art date
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 259
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 189
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 110
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 133
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 124
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229940075614 colloidal silicon dioxide Drugs 0.000 claims description 106
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 56
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 15
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical group OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 10
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 9
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 claims description 8
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 7
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 6
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 4
- 102100038367 Gremlin-1 Human genes 0.000 description 3
- 101001032872 Homo sapiens Gremlin-1 Proteins 0.000 description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 208000016437 hereditary mixed polyposis syndrome Diseases 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
- H01L21/0201—Specific process step
- H01L21/02019—Chemical etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/02—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1409—Abrasive particles per se
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
- C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/20—Aluminium oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
- H01L21/0201—Specific process step
- H01L21/02013—Grinding, lapping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02035—Shaping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/0242—Crystalline insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
- H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к композиции химического механического полирования для обработки наружной сапфировой поверхности и способу полирования сапфировой подложки. Предлагается способ полирования наружной сапфировой подложки с использованием полирующей суспензии, содержащей в качестве исходных компонентов: коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния имеет отрицательный заряд поверхности и где коллоидный диоксид кремния имеет многомодальное распределение частиц по размеру с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм. Полирующая суспензия может дополнительно содержать пестицид, или неионный пеногаситель, или pH-регулятор. Изобретение обеспечивает высокую скорость выравнивания поверхности сапфировых пластин (подложек), в результате чего удаляются поверхностные дефекты, царапины, испорченные слои. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к композиции химического механического полирования для полирования наружной сапфировой поверхности и к способу полирования сапфировой подложки. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу полирования сапфировой подложки с использованием химической механической полирующей суспензии, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит в качестве исходных компонентов: коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива имеет отрицательный заряд поверхности; и где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива имеет многомодальное распределение частиц по размеру с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм; и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм; пестицид; необязательно, неионный пеногаситель и, необязательно, регулятор pH.
Единственная кристаллическая форма оксида алюминия (сапфира) обладает исключительными оптическими, механическими и химическими свойствами. Как следствие сапфир нашел широкое применение в различных электронных и оптических устройствах.
Сапфир имеет ромбоэдральную кристаллическую структуру и высокую анизотропию. Показываемые свойства зависят от кристаллографической ориентации. Соответственно, сапфировые тонкие пластины, используемые в обработке полупроводников, обычно режут вдоль конкретной кристаллографической оси в зависимости от конечного применения. Например, сапфировые подложки С-плоскости режут вдоль плоскости нулевого градуса. Сапфировые подложки С-плоскости имеют особую применимость в способах, содержащих рост III-V и II-VI соединений (например, GaN для получения голубых светодиодов и лазерных диодов).
Благодаря тому, что последующая обработка (например, металлизация) требует, чтобы сапфировые тонкие пластины имели ровную поверхность, сапфировые тонкие пластины необходимо выравнивать. Выравнивание используется для удаления нежелательной поверхностной топографии и поверхностных дефектов, таких как грубые поверхности, агломерированные материалы, разрушение кристаллической решетки, царапины и испорченные слои и материалы.
Химическое механическое выравнивание, или химическое механическое полирование ((ХМП)(СМР)) является общеизвестной технологией, используемой для выравнивания подложек, таких как полупроводниковые тонкие пластины. В традиционном ХМП тонкая пластина устанавливается на узел держателя и располагается в контакте с полирующей подушкой в ХМП-устройстве. Узел держателя обеспечивает регулируемое давление на тонкую пластину и прижимает ее к полирующей подушке. Подушка перемещается (например, вращается) относительно тонкой пластины внешней движущей силой. Одновременно с этим полирующая композиция («суспензия») или другой полирующий раствор обеспечивается между тонкой пластиной и полирующей подушкой. Таким образом, поверхность тонкой пластины полируется и выравнивается химическим и механическим действием поверхности подушки и суспензии.
Тогда как свойства сапфира обеспечивают множественные преимущества конечных применений, твердость сапфира и его стойкость к химическому воздействию делает сложным эффективное полирование и выравнивание.
Одна полирующая композиция для полирования поверхностей сапфира рассматривается в опубликованной заявке на патент США №20090104851 (Cherian et al.). Последние рассматривают композицию химического механического полирования для полирования сапфира, которая (композиция) содержит смесь первого типа абразивных частиц и второго типа абразивных частиц, диспергированную в водной среде, где первый тип абразивных частиц является тверже полируемой поверхности, а второй тип абразивных частиц имеет твердость, которая является мягче полируемой поверхности.
Другая полирующая композиция для полирования поверхностей сапфира рассматривается в опубликованной заявке на патент США №20060196849 (Moeggenborg et al.). Последние рассматривают композицию и способ полирования сапфировых поверхностей, включающий: полирование сапфировой поверхности, такой как С-плоскость или R-плоскость сапфировой тонкой пластины, полирующей суспензией, содержащей абразивное количество неорганического абразивного материала, такого как коллоидный диоксид кремния, суспендированный в водной среде, содержащей соединение соли, растворенное в ней, где водная среда имеет основный pH и содержит соединение соли в количестве, достаточном для улучшения скорости удаления сапфира по сравнению со скоростью, достигаемой в таких же условиях полирования с использованием такого же неорганического абразива при отсутствии соединения соли.
Тем не менее, сохраняется постоянная потребность в композициях химического механического полирования и способах, предназначенных для обеспечения желаемого баланса свойств полирования, чтобы соответствовать необходимым изменениям разработки, включая высокие скорости удаления сапфира (т.е. ≥14000 Å/ч).
Настоящее изобретение предусматривает способ полирования сапфировой подложки, который содержит: обеспечение подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность; обеспечение химической механической полирующей суспензии, имеющей pH>8-12, где химическая механическая полирующая суспензия содержит в качестве исходных компонентов: диоксид кремния в качестве абразива, где диоксид кремния имеет отрицательный заряд поверхности; и где диоксид кремния имеет многомодальное распределение частиц по размеру с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм; необязательно, пестицид; необязательно, неионный пеногаситель; и, необязательно, рН-регулятор; обеспечение химической механической полирующей подушки; создание динамического контакта на поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой, где, по меньшей мере, часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки; где химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥14000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине; и где химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую полирующую подушку, пропитанную полиуретаном.
Настоящее изобретение предусматривает способ полирования сапфировой подложки, который содержит: обеспечение подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность; обеспечение химической механической полирующей суспензии, имеющей pH>8-12, где химическая механическая полирующая суспензия содержит в качестве исходных компонентов: 10-40% масс. коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния имеет отрицательный заряд поверхности; и где диоксид кремния имеет многомодальное распределение частиц по размеру с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм; необязательно, пестицид; необязательно, неионный пеногаситель; и, необязательно, pH-регулятор; обеспечение химической механической полирующей подушки; создание динамического контакта на поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой, где, по меньшей мере, часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки; где химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥14000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине; и где химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую полирующую подушку, пропитанную полиуретаном.
Настоящее изобретение предусматривает способ полирования сапфировой подложки, который содержит: обеспечение подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность; обеспечение химической механической полирующей суспензии, имеющей pH>8-12, где химическая механическая полирующая суспензия содержит в качестве исходных компонентов: коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния имеет отрицательный заряд поверхности; и где диоксид кремния имеет многомодальное распределение частиц по размеру с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм и вторым максимумом размера частиц между 75 и 185 нм; необязательно, пестицид; необязательно, неионный пеногаситель; и, необязательно, pH-регулятор; обеспечение химической механической полирующей подушки; создание динамического контакта на поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой, где, по меньшей мере, часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки; где химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥14000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине; и где химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую полирующую подушку, пропитанную полиуретаном.
Настоящее изобретение предусматривает способ полирования сапфировой подложки, который содержит: обеспечение подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность; обеспечение химической механической полирующей суспензии, имеющей pH>8-12, где химическая механическая полирующая суспензия содержит в качестве исходных компонентов: 10-30% масс. коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 10-25 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 90-110 нм; где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25% масс. первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния; пестицид; 0,2-1,5% масс. неионного пеногасителя, где неионный пеногаситель представляет собой кремнийсодержащий пеногаситель; и, необязательно, pH-регулятор; обеспечение химической механической полирующей подушки; создание динамического контакта на поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой, где, по меньшей мере, часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки; где химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥15000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине; и где химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую полирующую подушку, пропитанную полиуретаном.
Настоящее изобретение предусматривает способ полирования сапфировой подложки, который содержит: обеспечение подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность; обеспечение химической механической полирующей суспензии, имеющей pY 9-10, где химическая механическая полирующая суспензия содержит в качестве исходных компонентов: 10-30% масс. коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 10-21 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 95-105 нм; где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25% масс. первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния; где химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,45-1,05% масс. неионного пеногасителя, где неионный пеногаситель представляет собой кремнийсодержащий пеногаситель; пестицид; и, необязательно, pH-регулятор; обеспечение химической механической полирующей подушки; создание динамического контакта на поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой, где, по меньшей мере, часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки; где химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥20000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине; и где химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую полирующую подушку, пропитанную полиуретаном.
Настоящее изобретение предусматривает способ полирования сапфировой подложки, который содержит: обеспечение подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность; обеспечение химической механической полирующей суспензии, имеющей pH 9-10, где химическая механическая полирующая суспензия содержит в качестве исходных компонентов: 10-30% масс. коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 14-16 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 95-105 нм; где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25% масс. первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния; где химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,45-1,05% масс. неионного пеногасителя, где неионный пеногаситель представляет собой кремнийсодержащий пеногаситель; пестицид; и, необязательно, pH-регулятор; обеспечение химической механической полирующей подушки; создание динамического контакта на поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой, где, по меньшей мере, часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки; где химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥20000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине; и где химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую полирующую подушку, пропитанную полиуретаном.
Настоящее изобретение предусматривает способ полирования сапфировой подложки, который содержит: обеспечение подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность; обеспечение химической механической полирующей суспензии, имеющей pH 9-10, где химическая механическая полирующая суспензия состоит из коллоидного диоксида кремния в качестве абразива; неионного пеногасителя; пестицида; и необязательно pH-регулятора, где химическая механическая полирующая суспензия содержит 10-30% масс. коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 10-21 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 95-105 нм; где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25% масс. первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния; где химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,45-1,05% масс. неионного пеногасителя, где неионный пеногаситель представляет собой кремнийсодержащий пеногаситель; обеспечение химической механической полирующей подушки; создание динамического контакта на поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой, где, по меньшей мере, часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки; где химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥20000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине; и где химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую полирующую подушку, пропитанную полиуретаном.
Настоящее изобретение предусматривает способ полирования сапфировой подложки, который содержит: обеспечение подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность; обеспечение химической механической полирующей суспензии, имеющей pH 9-10, где химическая механическая полирующая суспензия состоит из коллоидного диоксида кремния в качестве абразива; неионного пеногасителя; пестицида; и необязательно pH-регулятора, где химическая механическая полирующая суспензия содержит 10-30% масс. коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 14-16 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 95-105 нм; где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25% масс. первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния; где химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,45-1,05% масс. неионного пеногасителя, где неионный пеногаситель представляет собой кремнийсодержащий пеногаситель; обеспечение химической механической полирующей подушки; создание динамического контакта на поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой, где, по меньшей мере, часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки; где химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥20000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине; и где химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую полирующую подушку, пропитанную полиуретаном.
Настоящее изобретение предусматривает химическую механическую полирующую суспензию для полирования наружной сапфировой поверхности, которая (суспензия) содержит в качестве исходных компонентов: коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния имеет отрицательный заряд поверхности; и где диоксид кремния имеет многомодальное распределение частиц по размеру с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм; неионный полидиметилсилоксансодержащий пеногаситель; необязательно, пестицид; и, необязательно, pH-регулятор.
Подробное описание изобретения
Заявителем разработана уникальная композиция химического механического полирования и способ полирования сапфира, имеющего наружную сапфировую поверхность, с использованием химической механической полирующей суспензии, которая показывает синергическую скорость удаления сапфира. В частности, Заявителем разработан способ химического механического полирования подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность, с использованием химической механической полирующей суспензии, содержащей коллоидный диоксид кремния в качестве абразива и, необязательно, неионный пеногаситель, где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива имеет многомодальное распределение частиц по размеру, где многомодальное распределение частиц по размеру содержит комбинацию частиц, образующих первый вариант с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм и второй вариант со вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм, где комбинация частиц, образующих первый вариант, с частицами, образующими второй вариант, показывает первую скорость удаления сапфира синергически, и где комбинация необязательного неионного пеногасителя с коллоидным диоксидом кремния в качестве абразива, имеющего многомодальное распределение частиц по размеру, показывает вторую скорость удаления сапфира синергически, где химическая механическая полирующая суспензия показывает улучшенную скорость удаления сапфира (т.е. ≥14000 Å/ч) в условиях полирования, как описано здесь в примерах.
Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия для полирования наружной сапфировой поверхности настоящего изобретения содержит (состоит из) в качестве исходных компонентов: коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива имеет отрицательный заряд поверхности при диспергировании отдельно в деионизированной воде, и где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива показывает многомодальное распределение частиц по размеру (предпочтительно, бимодальное распределение частиц по размеру) с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм (предпочтительно, 3-25 нм, более предпочтительно, 10-21 нм, наиболее предпочтительно, 14-16 нм) и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм (предпочтительно, 75-185 нм, более предпочтительно, 75-125 нм, еще более предпочтительно, 90-110 нм, наиболее предпочтительно, 95-105 нм); пестицид (предпочтительно, где пестицидом является пероксид водорода); необязательно, неионный пеногаситель (предпочтительно, 0,1-2,0% масс., более предпочтительно, 0,2-1,5% масс., наиболее предпочтительно, 0,45-1,05% масс.) (предпочтительно, где неионным пеногасителем является неионный силиконсодержащий пеногаситель, более предпочтительно, где неионным пеногасителем является неионный полидиметилсилоксансодержащий пеногаситель); и, необязательно, pH-регулятор.
Предпочтительно, коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, используемый в химической механической полирующей суспензии для полирования наружной сапфировой поверхности настоящего изобретения, показывает отрицательный заряд поверхности при диспергировании отдельно в деионизированной воде перед объединением с другими компонентами химической механической полирующей суспензии.
Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия для полирования наружной сапфировой поверхности настоящего изобретения содержит 5-45% масс. (предпочтительно, 10-30% масс., более предпочтительно, 15-25% масс., наиболее предпочтительно, 18-22% масс.) коллоидного диоксида кремния в качестве абразива. Предпочтительно, коллоидный диоксид кремния в качестве абразива показывает многомодальное распределение частиц по размеру (предпочтительно, бимодальное распределение частиц по размеру) с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм (предпочтительно, 3-25 нм, более предпочтительно, 10-21 нм, наиболее предпочтительно, 14-16 нм) и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм (предпочтительно, 75-185 нм, более предпочтительно, 75-125 нм, еще более предпочтительно, 90-110 нм, наиболее предпочтительно, 95-105 нм). Более предпочтительно, коллоидный диоксид кремния в качестве абразива представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 2-25 нм (предпочтительно, 3-25 нм, более предпочтительно, 10-21 нм, наиболее предпочтительно, 14-16 нм) и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 75-200 нм (предпочтительно, 75-185 нм, более предпочтительно, 75-125 нм, еще более предпочтительно, 90-110 нм, наиболее предпочтительно, 95-105 нм). Более предпочтительно, коллоидный диоксид кремния в качестве абразива представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 2-25 нм (предпочтительно, 3-25 нм, более предпочтительно, 10-21 нм, наиболее предпочтительно, 14-16 нм) и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 75-200 нм (предпочтительно, 75-185 нм, более предпочтительно, 75-125 нм, еще более предпочтительно, 90-110 нм, наиболее предпочтительно, 95-105 нм), где химическая механическая полирующая суспензия содержит 1-25% масс. (предпочтительно, 1-15% масс., более предпочтительно, 1-10% масс., наиболее предпочтительно, 3-5% масс.) первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния.
Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия для полирования наружной сапфировой поверхности настоящего изобретения содержит 0,0001-1% масс. пестицида. Более предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,001-0,01% масс. (наиболее предпочтительно, 0,004-0,006% масс.) пестицида. Предпочтительно, где пестицидом является пероксид водорода.
Химическая механическая полирующая суспензия для полирования наружной сапфировой поверхности настоящего изобретения содержит 0-5% масс. неионного пеногасителя. Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,1-2,0% масс. (более предпочтительно, 0,2-1,5% масс., наиболее предпочтительно, 0,45-1,05% масс.) неионного пеногасителя. Предпочтительно, где неионным пеногасителем является неионный кремнийсодержащий пеногаситель. Более предпочтительно, где неионным пеногасителем является неионный полидиметилсилоксансодержащий пеногаситель (например, силиконсодержащий пеногаситель HS-06 от Senka Corporation).
Предпочтительно, водой, содержащейся в химической механической полирующей суспензии для полирования наружной сапфировой поверхности настоящего изобретения, является, по меньшей мере, одна из деионизированной воды и дистиллированной воды для ограничения случайных примесей.
Химическая механическая полирующая суспензия для полирования наружной сапфировой поверхности настоящего изобретения обеспечивает действенность свыше pH>8-12. Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия обеспечивает действенность свыше pH 8,5-10,5. Кислоты, подходящие для использования для регулирования рН химической механической полирующей суспензии включают в себя, например, азотную кислоту, серную кислоту и хлористоводородную кислоту. Основания, подходящие для использования для регулирования рН химической механической полирующей суспензии включают в себя, например, гидроксид аммония и гидроксид калия.
Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия для полирования наружной сапфировой поверхности настоящего изобретения показывает скорость удаления сапфира в условиях полирования, как описано здесь в примерах, ≥14000 Å/ч (предпочтительно, ≥15000 Å/ч, более предпочтительно, ≥20000 Å/ч, наиболее предпочтительно, ≥21000 Å/ч).
Подложки, подходящие для использования в способе настоящего изобретения, имеют наружную сапфировую поверхность. Предпочтительно, подложкой, имеющей наружную сапфировую поверхность, является сапфировая тонкая пластина. Предпочтительно, сапфировая тонкая пластина выбрана из сапфировых тонких пластин С-плоскости, сапфировых тонких пластин А-плоскости, сапфировых тонких пластин М-плоскости и сапфировых тонких пластин R-плоскости. Более предпочтительно, подложкой, имеющей наружную сапфировую поверхность, является сапфировая тонкая пластина С-плоскости.
Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия, используемая в способе настоящего изобретения, содержит (состоит из) в качестве исходных компонентов: коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива имеет отрицательный заряд поверхности при диспергировании отдельно в деионизированной воде, и где коллоидный диоксид кремния в качестве абразива показывает многомодальное распределение частиц по размеру (предпочтительно, бимодальное распределение частиц по размеру) с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм (предпочтительно, 3-25 нм, более предпочтительно, 10-21 нм, наиболее предпочтительно, 14-16 нм) и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм (предпочтительно, 75-185 нм, более предпочтительно, 75-125 нм, еще более предпочтительно, 90-110 нм, наиболее предпочтительно, 95-105 нм); пестицид (предпочтительно, где пестицидом является пероксид водорода); необязательно, неионный пеногаситель (предпочтительно, 0,1-2,0% масс., более предпочтительно, 0,2-1,5% масс., наиболее предпочтительно, 0,45-1,05% масс.) (предпочтительно, где неионным пеногасителем является неионный силиконсодержащий пеногаситель, более предпочтительно, где неионным пеногасителем является неионный полидиметилсилоксансодержащий пеногаситель); и, необязательно, pH-регулятор; обеспечение химической механической полирующей подушки (предпочтительно, нетканой полирующей подушки, пропитанной полиуретаном); создание динамического контакта на границе раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой, где, по меньшей мере, часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки.
Предпочтительно, коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, используемый в способе настоящего изобретения, показывает отрицательный заряд поверхности при диспергировании отдельно в деионизированной воде перед объединением с другими компонентами химической механической полирующей суспензии.
Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия, используемая в способе настоящего изобретения, содержит 5-45% масс. (предпочтительно, 10-30% масс., более предпочтительно, 15-25% масс., наиболее предпочтительно, 18-22% масс.) коллоидного диоксида кремния в качестве абразива. Предпочтительно, коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, используемый в способе настоящего изобретения, показывает многомодальное распределение частиц по размеру (предпочтительно, бимодальное распределение частиц по размеру) с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм (предпочтительно, 3-25 нм, более предпочтительно, 10-21 нм, наиболее предпочтительно, 14-16 нм) и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм (предпочтительно, 75-185 нм, более предпочтительно, 75-125 нм, еще более предпочтительно, 90-110 нм, наиболее предпочтительно, 95-105 нм). Более предпочтительно, коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, используемый в способе настоящего изобретения, представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 2-25 нм (предпочтительно, 3-25 нм, более предпочтительно, 10-21 нм, наиболее предпочтительно, 14-16 нм) и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 75-200 нм (предпочтительно, 75-185 нм, более предпочтительно, 75-125 нм, еще более предпочтительно, 90-110 нм, наиболее предпочтительно, 95-105 нм). Наиболее предпочтительно, коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, используемый в способе настоящего изобретения, представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 2-25 нм (предпочтительно, 3-25 нм, более предпочтительно, 10-21 нм, наиболее предпочтительно, 14-16 нм) и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 75-200 нм (предпочтительно, 75-185 нм, более предпочтительно, 75-125 нм, еще более предпочтительно, 90-110 нм, наиболее предпочтительно, 95-105 нм), где химическая механическая полирующая суспензия содержит 1-25% масс. (предпочтительно, 1-15% масс., более предпочтительно, 1-10% масс., наиболее предпочтительно, 3-5% масс.) первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния.
Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия, используемая в способе настоящего изобретения, содержит 0,0001-1% масс. пестицида. Более предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,001-0,01% масс. (наиболее предпочтительно, 0,004-0,006% масс.) пестицида. Предпочтительно, где пестицидом является пероксид водорода.
Химическая механическая полирующая суспензия, используемая в способе настоящего изобретения, содержит 0-5% масс. неионного пеногасителя. Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия, используемая в способе настоящего изобретения, содержит 0,1-2,0% масс. (более предпочтительно, 0,2-1,5% масс., наиболее предпочтительно, 0,45-1,05% масс.) неионного пеногасителя. Предпочтительно, где неионным пеногасителем является неионный кремнийсодержащий пеногаситель. Более предпочтительно, где неионным пеногасителем является неионный полидиметилсилоксансодержащий пеногаситель (например, силиконсодержащий пеногаситель HS-06 от Senka Corporation).
Предпочтительно, водой, содержащейся в химической механической полирующей суспензии, используемой в способе химического механического полирования настоящего изобретения, является, по меньшей мере, одна из деионизированной воды и дистиллированной воды для ограничения случайных примесей.
Химическая механическая полирующая суспензия, используемая в способе настоящего изобретения обеспечивает действенность свыше pH>8-12. Предпочтительно, используемая химическая механическая полирующая суспензия обеспечивает действенность свыше pH 8,5-10,5. Кислоты, подходящие для использования для регулирования pH химической механической полирующей суспензии включают в себя, например, азотную кислоту, серную кислоту и хлористоводородную кислоту. Основания, подходящие для использования для регулирования pH химической механической полирующей суспензии включают в себя, например, гидроксид аммония и гидроксид калия.
Предпочтительно, химическая механическая полирующая суспензия, используемая в способе настоящего изобретения, показывает скорость удаления сапфира в условиях полирования, как описано здесь в примерах, ≥14000 Å/ч (предпочтительно, ≥15000 Å/ч, более предпочтительно, ≥20000 Å/ч, наиболее предпочтительно, ≥21000 Å/ч).
Некоторые варианты настоящего изобретения теперь описываются подробно в последующих примерах.
Примеры
Рецептуры химической механической полирующей суспензии
Испытанные рецептуры химической механической полирующей суспензии ((ХМПС)(CMPS)) представлены в таблице 1. Химические механические полирующие суспензии С1-С26 являются сравнительными рецептурами, которые не входят в объем патентуемого изобретения.
Эксперименты по полированию
Химические механические полирующие суспензии (ХМПС), представленные в таблице 1, испытывают с использованием установки шлифовально-полировальный станок/шпиндельная головка Buehler EcoMet® 300/AutoMet® c 5 дюйм (127 мм) единственной головкой и 12 дюйм (305 мм) размером стола и полирующей подушкой SubaТМ 600 (поставщик - Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.), имеющей образец X-Y-канавки с шириной 2,5 мм, шагом 15,75 мм и глубиной 0,8 мм; под усилием вниз 34,3 кПа, со скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 м/мин, скоростью стола 120 об/мин и скоростью держателя 120 об/мин. Сапфировые тонкие пластины (4 дюйм (102 мм) С-плоскость) от Monocrystal сначала шлифуют алмазом с одной стороны до средней неровности поверхности 5 нм, а затем полируют в указанных условиях. Полирующую подушку поддерживают кондиционированной с использованием полиамидной щетки. Результаты скорости удаления сапфира с использованием ХМПС, идентифицированных в таблице 1 (С1-С26 и 1-12), представлены в таблице 2 (РС1-PC26 и Р1-Р12, соответственно). Данные по скорости удаления сапфира, представленные в таблице 2, определяют сравнением массы тонких пластин до и после полирования и преобразованием в скорость удаления поверхности. Полированные тонкие пластины подвергают обработке ультразвуком в деионизированной воде в течение 30 с и продувке сухим азотом перед взвешиванием.
Claims (26)
1. Способ полирования сапфировой подложки, включающий:
обеспечение подложки, имеющей наружную сапфировую поверхность;
обеспечение химической механической полирующей суспензии, имеющей рН>8-12, где химическая механическая полирующая суспензия содержит в качестве исходных компонентов:
диоксид кремния в качестве абразива, где диоксид кремния имеет отрицательный заряд поверхности и где диоксид кремния имеет многомодальное распределение частиц по размеру с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм;
обеспечение химической механической полирующей подушки;
создание динамического контакта на поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой; и
распределение химической механической полирующей суспензии на химической механической полирующей подушке или вблизи поверхности раздела между химической механической полирующей подушкой и подложкой,
в котором по меньшей мере часть сапфира удаляется с наружной сапфировой поверхности подложки, где химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥14000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине и где химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую полирующую подушку, пропитанную полиуретаном.
2. Способ по п.1, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 5-40 мас.% коллоидного диоксида кремния в качестве абразива.
3. Способ по п.1, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 2-25 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 75-185 нм.
4. Способ по п.3, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25 мас.% первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния.
5. Способ по п.1, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 10-30 мас.% коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 10-25 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 90-110 нм, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25 мас.% первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,2-1,5 мас.% неионного пеногасителя, где неионным пеногасителем является кремнийсодержащий пеногаситель, в котором химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥15000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине и в котором химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую подушку, пропитанную полиуретаном.
6. Способ по п.1, в котором химическая механическая полирующая суспензия имеет рН 9-10, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 10-30 мас.% коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 10-21 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 95-105 нм, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25 мас.% первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,45-1,05 мас.% неионного пеногасителя, где неионным пеногасителем является кремнийсодержащий пеногаситель, в котором химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥20000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине и в котором химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую подушку, пропитанную полиуретаном.
7. Способ по п.1, в котором химическая механическая полирующая суспензия имеет рН 9-10, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 10-30 мас.% коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 14-16 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 95-105 нм, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25 мас.% первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,45-1,05 мас.% неионного пеногасителя, где неионным пеногасителем является кремнийсодержащий пеногаситель, в котором химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥20000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине и в котором химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую подушку, пропитанную полиуретаном.
8. Способ по п.1, в котором химическая механическая полирующая суспензия имеет рН 9-10, в котором химическая механическая полирующая суспензия состоит из коллоидного диоксида кремния в качестве абразива; пестицида; неионного пеногасителя; и, необязательно, регулятора рН; в котором механическая полирующая суспензия содержит 10-30 мас.% коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 10-21 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 95-105 нм, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25 мас.% первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,45-1,05 мас.% неионного пеногасителя, где неионным пеногасителем является кремнийсодержащий пеногаситель, в котором химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥20000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине и в котором химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую подушку, пропитанную полиуретаном.
9. Способ по п.1, в котором химическая механическая полирующая суспензия имеет рН 9-10, в котором химическая механическая полирующая суспензия состоит из коллоидного диоксида кремния в качестве абразива; пестицида; неионного пеногасителя; и, необязательно, регулятора рН, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 10-30 мас.% коллоидного диоксида кремния в качестве абразива, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива представляет собой смесь первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 14-16 нм, и второй популяции частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей средний размер частиц 95-105 нм, в котором коллоидный диоксид кремния в качестве абразива содержит 1-25 мас.% первой популяции частиц коллоидного диоксида кремния, в котором химическая механическая полирующая суспензия содержит 0,45-1,05 мас.% неионного пеногасителя, где неионным пеногасителем является кремнийсодержащий пеногаситель, в котором химическая механическая полирующая суспензия показывает скорость удаления сапфира ≥20000 Å/ч со скоростью стола 120 об/мин, скоростью держателя 120 об/мин, скоростью потока химической механической полирующей суспензии 400 мл/мин, номинальным усилием вниз 34,3 кПа на 300 мм полировочной машине и в котором химическая механическая полирующая подушка представляет собой нетканую подушку, пропитанную полиуретаном.
10. Химическая механическая полирующая суспензия для полирования наружной сапфировой поверхности, содержащая в качестве исходных компонентов:
коллоидный диоксид кремния в качестве абразива, где коллоидный диоксид кремния имеет отрицательный заряд поверхности; и где диоксид кремния имеет многомодальное распределение частиц по размеру с первым максимумом размера частиц между 2 и 25 нм и вторым максимумом размера частиц между 75 и 200 нм.
11. Способ по п.1, где химическая механическая полирующая суспензия дополнительно содержит пестицид, или неионный пеногаситель, или рН-регулятор, где
неионный пеногаситель представляет собой пеногаситель, содержащий полидиметилсилоксан;
пестицид представляет собой пероксид водорода; и
рН-регулятор представляет собой гидроксид натрия.
12. Химическая механическая полирующая суспензия по п.10, которая дополнительно содержит пестицид, или неионный пеногаситель, или рН-регулятор, где
неионный пеногаситель представляет собой пеногаситель, содержащий полидиметилсилоксан;
пестицид представляет собой пероксид водорода; и
рН-регулятор представляет собой гидроксид натрия.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/975,890 US9633831B2 (en) | 2013-08-26 | 2013-08-26 | Chemical mechanical polishing composition for polishing a sapphire surface and methods of using same |
| US13/975,890 | 2013-08-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014134056A RU2014134056A (ru) | 2016-03-10 |
| RU2661219C2 true RU2661219C2 (ru) | 2018-07-13 |
Family
ID=52446874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014134056A RU2661219C2 (ru) | 2013-08-26 | 2014-08-19 | Композиция химического механического полирования для полирования поверхности сапфира и способы ее применения |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9633831B2 (ru) |
| JP (1) | JP6437762B2 (ru) |
| KR (1) | KR102350734B1 (ru) |
| CN (1) | CN104416450A (ru) |
| DE (1) | DE102014010808A1 (ru) |
| FR (1) | FR3009802B1 (ru) |
| MY (1) | MY172434A (ru) |
| RU (1) | RU2661219C2 (ru) |
| TW (1) | TWI646180B (ru) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6506913B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2019-04-24 | ニッタ・ハース株式会社 | 研磨用組成物及び研磨方法 |
| JP2016155900A (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨方法及び硬脆材料基板の製造方法 |
| CN107735478A (zh) * | 2015-06-26 | 2018-02-23 | 福吉米株式会社 | 研磨用组合物 |
| KR20180026779A (ko) * | 2015-07-30 | 2018-03-13 | 제이에이치 로드스 컴퍼니, 인크 | 폴리머 래핑 재료, 매질, 폴리머 래핑 재료를 포함하는 시스템, 및 이들을 사용하고 형성하는 방법 |
| US9293339B1 (en) * | 2015-09-24 | 2016-03-22 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Method of polishing semiconductor substrate |
| CN108701616B (zh) * | 2016-02-16 | 2023-04-14 | Cmc材料股份有限公司 | 抛光iii-v族材料的方法 |
| RU2635132C1 (ru) * | 2017-02-20 | 2017-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Компас" (ООО "НТЦ "Компас") | Полировальная суспензия для сапфировых подложек |
| SG10201904669TA (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-30 | Kctech Co Ltd | Polishing Slurry Composition |
| AU2020322038A1 (en) | 2019-07-31 | 2022-02-17 | Ollie Pets Inc. | Animal health assessment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5098483B2 (ja) * | 2007-07-25 | 2012-12-12 | 住友金属鉱山株式会社 | サファイア基板の研磨方法 |
Family Cites Families (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4356107A (en) * | 1979-11-26 | 1982-10-26 | Nalco Chemical Company | Process for preparing silica sols |
| US5385604A (en) * | 1993-12-20 | 1995-01-31 | Huntington Laboratories, Inc. | Germicide resistant floor finish |
| US5575706A (en) * | 1996-01-11 | 1996-11-19 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Chemical/mechanical planarization (CMP) apparatus and polish method |
| US6143662A (en) * | 1998-02-18 | 2000-11-07 | Rodel Holdings, Inc. | Chemical mechanical polishing composition and method of polishing a substrate |
| US6190234B1 (en) * | 1999-01-25 | 2001-02-20 | Applied Materials, Inc. | Endpoint detection with light beams of different wavelengths |
| WO2001074958A2 (de) * | 2000-03-31 | 2001-10-11 | Bayer Aktiengesellschaft | Poliermittel und verfahren zur herstellung planarer schichten |
| JP2001300285A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-10-30 | Sanyo Chem Ind Ltd | 研磨用砥粒分散剤及び研磨用スラリー |
| EP2045307A1 (en) * | 2000-05-12 | 2009-04-08 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Polishing composition |
| US6638328B1 (en) | 2002-04-25 | 2003-10-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd | Bimodal slurry system |
| US7201784B2 (en) * | 2003-06-30 | 2007-04-10 | Intel Corporation | Surfactant slurry additives to improve erosion, dishing, and defects during chemical mechanical polishing of copper damascene with low k dielectrics |
| US7485241B2 (en) | 2003-09-11 | 2009-02-03 | Cabot Microelectronics Corporation | Chemical-mechanical polishing composition and method for using the same |
| CN100335581C (zh) * | 2004-11-24 | 2007-09-05 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 硫系相变材料化学机械抛光的无磨料抛光液及其应用 |
| US20060196849A1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-07 | Kevin Moeggenborg | Composition and method for polishing a sapphire surface |
| US7294044B2 (en) | 2005-04-08 | 2007-11-13 | Ferro Corporation | Slurry composition and method for polishing organic polymer-based ophthalmic substrates |
| US7169031B1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-01-30 | 3M Innovative Properties Company | Self-contained conditioning abrasive article |
| US20070117497A1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-05-24 | Cabot Microelectronics Corporation | Friction reducing aid for CMP |
| US20130000214A1 (en) * | 2006-01-11 | 2013-01-03 | Jia-Ni Chu | Abrasive Particles for Chemical Mechanical Polishing |
| JP2007300070A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-11-15 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 半導体ウエハ研磨用エッチング液組成物、それを用いた研磨用組成物の製造方法、及び研磨加工方法 |
| US20080283502A1 (en) * | 2006-05-26 | 2008-11-20 | Kevin Moeggenborg | Compositions, methods and systems for polishing aluminum oxide and aluminum oxynitride substrates |
| JP2008044078A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | サファイア基板の研磨方法 |
| US20100087065A1 (en) * | 2007-01-31 | 2010-04-08 | Advanced Technology Materials, Inc. | Stabilization of polymer-silica dispersions for chemical mechanical polishing slurry applications |
| CN101681130A (zh) * | 2007-03-31 | 2010-03-24 | 高级技术材料公司 | 用于晶圆再生的材料剥除方法 |
| WO2008142093A1 (en) | 2007-05-24 | 2008-11-27 | Basf Se | Chemical-mechanical polishing composition comprising metal-organic framework materials |
| WO2009042696A1 (en) | 2007-09-24 | 2009-04-02 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for transmitting multiple multicast communications over a wireless communication network |
| AU2008308583B2 (en) * | 2007-10-05 | 2012-03-08 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Polishing of sapphire with composite slurries |
| WO2009046311A2 (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-09 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Composite slurries of nano silicon carbide and alumina |
| EP2342738A4 (en) * | 2008-10-02 | 2013-04-17 | Advanced Tech Materials | USE OF TENSID / DETOINT MIXTURES FOR INCREASED METAL LOADING AND SURFACE PASSIVATION OF SILICON SUBSTRATES |
| US20100159807A1 (en) * | 2008-12-22 | 2010-06-24 | Jinru Bian | Polymeric barrier removal polishing slurry |
| US8247328B2 (en) | 2009-05-04 | 2012-08-21 | Cabot Microelectronics Corporation | Polishing silicon carbide |
| SG188460A1 (en) * | 2010-09-08 | 2013-04-30 | Basf Se | Aqueous polishing composition and process for chemically mechanically polishing substrate materials for electrical, mechanical and optical devices |
| US20130200038A1 (en) * | 2010-09-08 | 2013-08-08 | Basf Se | Aqueous polishing composition and process for chemically mechanically polishing substrates for electrical, mechanical and optical devices |
| CN103459089A (zh) * | 2011-04-11 | 2013-12-18 | 旭硝子株式会社 | 研磨剂及研磨方法 |
| US20120264303A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Chemical mechanical polishing slurry, system and method |
| JPWO2013069623A1 (ja) * | 2011-11-08 | 2015-04-02 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物 |
| CN102585705B (zh) | 2011-12-21 | 2014-02-05 | 上海新安纳电子科技有限公司 | 一种用于蓝宝石衬底的化学机械抛光液及其应用 |
| US9896604B2 (en) * | 2013-03-15 | 2018-02-20 | Ecolab Usa Inc. | Methods of polishing sapphire surfaces |
| US9388328B2 (en) * | 2013-08-23 | 2016-07-12 | Diamond Innovations, Inc. | Lapping slurry having a cationic surfactant |
-
2013
- 2013-08-26 US US13/975,890 patent/US9633831B2/en active Active
-
2014
- 2014-07-22 DE DE102014010808.2A patent/DE102014010808A1/de not_active Withdrawn
- 2014-08-04 TW TW103126539A patent/TWI646180B/zh active
- 2014-08-19 MY MYPI2014702300A patent/MY172434A/en unknown
- 2014-08-19 CN CN201410408641.0A patent/CN104416450A/zh active Pending
- 2014-08-19 RU RU2014134056A patent/RU2661219C2/ru active
- 2014-08-22 KR KR1020140109685A patent/KR102350734B1/ko active IP Right Grant
- 2014-08-25 JP JP2014170163A patent/JP6437762B2/ja active Active
- 2014-08-26 FR FR1457981A patent/FR3009802B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5098483B2 (ja) * | 2007-07-25 | 2012-12-12 | 住友金属鉱山株式会社 | サファイア基板の研磨方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| NIU XIN-HUAN et al. Method of surface treatment on sapphire substrate, "Transactions of Nonferrous Metals Society of China", 2006, Vol.16, No.2, pp. s732-s734. * |
| ZONE-CHING LIN et al. A study of material removal amount of sapphire wafer in application of chemical mechanical polishing with different polishing pads, "Journal of Mechanical Science and Technology", 2012, Vol. 26, No.8, pp. 2353-2364. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104416450A (zh) | 2015-03-18 |
| TW201512383A (zh) | 2015-04-01 |
| JP6437762B2 (ja) | 2018-12-12 |
| MY172434A (en) | 2019-11-25 |
| RU2014134056A (ru) | 2016-03-10 |
| US9633831B2 (en) | 2017-04-25 |
| DE102014010808A1 (de) | 2015-02-26 |
| JP2015051497A (ja) | 2015-03-19 |
| KR20150024275A (ko) | 2015-03-06 |
| FR3009802A1 (fr) | 2015-02-27 |
| FR3009802B1 (fr) | 2018-04-20 |
| US20150053642A1 (en) | 2015-02-26 |
| KR102350734B1 (ko) | 2022-01-12 |
| TWI646180B (zh) | 2019-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2661219C2 (ru) | Композиция химического механического полирования для полирования поверхности сапфира и способы ее применения | |
| US10040972B2 (en) | Single crystal silicon-carbide substrate and polishing solution | |
| US20110223840A1 (en) | Polishing Composition and Polishing Method Using The Same | |
| TWI398506B (zh) | 穩定、高速率之矽漿液 | |
| KR101371870B1 (ko) | 수용성 산화제를 이용한 탄화규소 연마 방법 | |
| KR101141178B1 (ko) | 연마용 조성물 및 연마방법 | |
| US20080283502A1 (en) | Compositions, methods and systems for polishing aluminum oxide and aluminum oxynitride substrates | |
| JP2010535109A (ja) | ワイヤーソー方法 | |
| WO2015152151A1 (ja) | 研磨用組成物及び研磨方法 | |
| WO2016033417A1 (en) | Composition and method for polishing a sapphire surface | |
| KR20220070289A (ko) | 연마용 조성물 | |
| RU2354675C1 (ru) | Полировальная суспензия и способ полирования керамической детали |