TW440603B - Process for preparing metal oxide slurry suitable for semiconductor chemical mechanical polishing - Google Patents
Process for preparing metal oxide slurry suitable for semiconductor chemical mechanical polishing Download PDFInfo
- Publication number
- TW440603B TW440603B TW088115383A TW88115383A TW440603B TW 440603 B TW440603 B TW 440603B TW 088115383 A TW088115383 A TW 088115383A TW 88115383 A TW88115383 A TW 88115383A TW 440603 B TW440603 B TW 440603B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- slurry
- metal oxide
- patent application
- dispersion
- item
- Prior art date
Links
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 11
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006748 scratching Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 abstract 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 27
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 2
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Ce4 + and Zr4 + Chemical class 0.000 description 1
- 101100316841 Escherichia phage lambda bet gene Proteins 0.000 description 1
- 229910020169 SiOa Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- YBHILYKTIRIUTE-UHFFFAOYSA-N berberine Chemical compound C1=C2CC[N+]3=CC4=C(OC)C(OC)=CC=C4C=C3C2=CC2=C1OCO2 YBHILYKTIRIUTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940093265 berberine Drugs 0.000 description 1
- QISXPYZVZJBNDM-UHFFFAOYSA-N berberine Natural products COc1ccc2C=C3N(Cc2c1OC)C=Cc4cc5OCOc5cc34 QISXPYZVZJBNDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding 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
- H01L21/04—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
- H01L21/18—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 comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Description
^ 44060 3 —-_案號 88115383_年月日_^___ 五、發明說明（I) 發明背景 發明領域 ' 本發明一般係關於製備適合用作半導體化學機械研磨' (CMP )之金屬氧化物漿體之方法，且特別是有關於金屬 氧化物聚體反向碰撞（counter c ο 1 1 i s i ο η )的使罔’藉 由從兩個設計成互相面對的孔洞，以高速將金屬氣化物漿 體注射進入’藉此金屬氧化物漿體可提供窄的粒徑分布， 並且有較佳的分散穩定度及研磨率，除此之外，並顯示特 別降低的微刮痕（# - s c r a t c h )頻率。 先前技藝之說明 CMP製程，一種微影製程，被使用於製造半導體。隨 著半導體的微小化，伴隨更高密度的元件，到更複雜的多 層結構；可藉由CMP製程而達成的平坦化，對於半導體的 高整合而言，將是不可或缺的。 一般而言，為了有助益於CMP製程，金屬氧化物漿體 是必需的’以顯示優異的分散性和研磨率，並且留下儘可 能少的缺點’例如，在研磨之後的微刮痕，除此之外，並 顯示高的純度。 所有的這些需求，除了純度之外，是緊密地關係到粒 徑及金屬氧化物的分布。關於粒徑，較小的粒子是較佳的 ’因為它們顯示較佳的分散穩定度，並且提供較少的微刮 痕；但是卻不利於研磨效率，因為愈小的敎子有愈慢的研 磨率。當然’在粒徑分布的形態上，粒子較佳地是分布在 較窄的範圍。換言之，更均勻的粒徑，將弓|起更好的研磨 結果。例如’當使用具有廣範圍的粒徑之漿體時，磨損的
5008-2769-PFDfl,ptc 第5頁
案號 88Π5383 五、發明說明（2) 表面缺乏平坦度，並且在其上具有明顯的微到痕量。 因此’當選擇用於CMP的漿體粒徑及粒徑分布時，必 須考慮到研磨率、分散穩定度以及微刮痕頻率。 美國專利第5, 382, 272號揭露一種高研磨率之硏磨組 成物的製備方法。此組成物是以二氧化矽（s i ）爲基 ，，並使用於矽晶圓的表面研磨。此組成物是在高速混合 is中混合二氧化矽和去離子水，並在含有研磨媒介物（研 磨球（bead))的攪動研磨器中賻其激烈攪動:清楚的是， 基礎研磨料疋藉由第二陽離子的添加而活化，例如，Ce4+ 及Zr4+，以便增加研磨率。揭露於此專利中的方法有許多 缺點：此研磨球在分散期間將不可避免的被污染，此分散 疋藉由在研磨料及研磨球之間的碰撞而完成。除此之外， 還會發生拖尾（ta i 1 i ng )現象，使其很難產生窄粒徑分 布的粒子之漿體。此外，研磨球在研磨期間被飯刻，以致 於它們的分散能力會降低。事實上，因為所產生的漿體在 粒徑及大小分布上，彼此之間會有顯著的不同，所以’一 個固定的研磨能力，將無法從此漿體中被預期。 在另一個已知的製備方法中，—流體藉由轉子（販售 自IKA ’德國）’以局速旋轉，並與—定子（stat〇r)碰 撞°即使增進了相對於美國專利第5，3 8 2，2 7 2號的方法， 此技術仍有問題存在：如同壁碰撞的結果，定子被蝕刻， 以致造成分散能力的顯著降低。
5008-2769-PF修l.ptc 第6頁 這些習知的技術，已知都是產生具有1微米（以m )大 小的粒子。它們對於使用在CMP中是太大的。特別地，它 們不能被使用於作為淺溝隔絕層（s h a Π 〇 w t r e n c h 44060 3 ---_ 案號88]1MS3_年月日 修. ._ 五、發明說明（3) ^solaticm )的CMP漿體，因為微刮痕若發生在隔離製程的 期間，將造成對半導體元件的功能及產率無可挽回的損 - 害。 ' 另一個關於CMP漿體的技術是揭露於f〇專利第9, ，43 0號:在研磨矽晶圓的使用上，這篇專利的漿體組成物 包含二氧化矽作為研磨料’單乙醇胺作為pH調節劑，以及 添加劑，例如NH4+、Cs+及Ba3+。pH調節劑不包括似真實的| (P i a u s i b 1 e )可能性，習知的ρ η調節劑，例如κ⑽或 叫〇!1，在研磨程序的期間可擴散到晶圓s並扮演污染物 的角色°然而，此漿體顯不相當低的研磨率，從1，5 〇 Q到 2’ 5 00埃（A )/分鐘的範圍。此外，並沒有提到對CMp漿體 的分散製程。 美國專利第5, 342, 609號揭露一種用於形成乳化劑的 方法及裝置’其中在油、空穴作周（cavjtati〇n)及切變 應力之間的碰撞被結合使羯。此裝置，稱為微流化器 j (microflmdizer)，已知是應甩在各種不同的自的上，| 並且有優異的乳化作用。然而，它尚未被應用於粒子的分 散，例如，金屬氧化物。 使用微流化器之先前技藝的實施例，是出現在美國專 利第5，342,609號中。根據此寻利，包括舞及氛陰離子 (oxianions )的粒子混合物，被分散於微流化器中，以 便產生具有5 π m粒徑的組成物。然而，此組成物是用於診 斷的目的’例如，MRI ' X-射線及超聲波，而非用於半導 體研磨的目的。 發明摘述
“ 4在 Q ® ___案號 88115383 紅 β ----------- 年 月 Β 五、發明說明（4) 修真 因此， 到的問題， 之金屬氧化 散如同反向 可提供較窄 率，除此之 依據本 體元件的金 到5 0重量百 之混合物， 送到一分散 加壓50大氣 由在分散腔 )，將其反 本發明的一個目的是要克服在先 並提供製備用於半導體化學機械 物漿體之方法，藉此，金屬氧化 碰撞、壁碰撞及空穴作用之複雜 的粒徑分布，並且有較佳的分散 外，並顯示特別降低的微刮痕頻 發明，以上的目的可藉由提供製 屬氧化物CMP漿體的方法而達成， 分比的金屬氧化物，和5 〇到9 9重 在一預混槽中混合；藉由傳送幫 腔（dispersion chamber );藉 歷，而提供不小於1 0 0公尺/秒的 中的2個設計成互相面對的孔洞丨 向碰撞用以分散。 月1J技藝令所遇 研磨（CMP ) 物漿體（其分 的發生結果） 穩定度及研磨 率。 備適合於半導 其中，包括1 量百分比的水 浦的協助，傳 由以高壓幫浦 流速；以及經 、orifices 圖示之簡單說明 本發明的以上及其他目的和形態’從以下具體實施例 的說明及附隨的圖示’將變得顯而易見： 第1圖是顯示根據本發明之金屬氧化物漿體的分散方 法之示意圖；以及 第2圖是顯示藉由在分散腔中的2個孔洞’而使流體互 相反向碰撞的概念圖。 發明之詳細說明 本發明之較佳具體實施例的應用’最佳的是以附隨的
圖示而了解。 第1圖是示意的方法圖’顯示根據本發明之CMP漿體的
5008-2769-PFi®l.ptc 第8頁 -tl, 88Π^--年月日 , 五、發明說明（5) ------- 分散。如在此圖中所顯示的，在預混槽1中，與 混合之後，金屬氧化物漿體藉由傳送幫浦的協助，=質地 到連接一高壓幫浦3的管線。藉由高壓幫浦3的加作爾引 而提供不小於100公尺/秒的流連，此㈣、經由2卞用’ 射進入分散腔4，其中此漿體被分散，％同反向碰撞二辟 =辟=用，的發生結果。壁碰撞是指流體及一孔 洞内土的碰撞。空穴作同是指當流體從大直#的通道 小^徑，通道時，壓力降低的現象。在本發明的方法中^ 其設計，在藉由碰撞而完成的分散之後，直徑仍大於5〇 ◦ ηπι的粒子，須藉由回收裝置而回收，以穩定最終的漿體。 檢查提供於高壓幫浦3前面及背面的閥門5，以便避免衆體 倒流。 7 叙而a ’金屬氧化物的分散，是根據其表面積而 定。如果有較大的表面積，則金屬氧化物就有較佳的分 散。在本發明中可獲得的，是當在1，000 °c或更高的溫度 氧化時’任何具有從20到300平方公尺/公克表面積的金屬 氧化物。較佳的係擇自si 〇2、Ce〇2、Zr〇2及其混合物所組 成的族群中。 所選擇的金屬氧化物是在預混槽中，以這樣方法與水 混合’結果所得的金屬漿體具有1到5 〇重量百分比的固體 含量’較佳地是具有5到30重量百分比的固體含量。如果 預混的漿體具有少於1重量百分比的固體含量，就無法達 到滿足的分散效果。另一方面，超過5 〇重量百分比的固體 含量會引起搖溶現象（thixotropic )，導致黏度的極度 增加。 ‘
5008-2769-PF修l.Ptc 在厶〇6〇 3 --_88115383 —_年月日_修正________ 五、發明說明（6) 在使用於CMP製程之前，此漿體是稀釋的。例如’在 稀釋的金屬氧化物漿體中的固體含量，被使用於CMP製程-’控制在從10到14重量百分比的si〇2，從1到5重量百分比 的Ce〇2 ’以及從4到8重量百分比的zr〇2的範圍内，是有利 於研磨能力及材料成本。 在本發明中，金屬氧化物的分散度，是與增加的流體 之流速成比例’也因此，是與在孔洞直徑的高壓幫浦之壓 力成比例。因此’具有各種粒徑分布的金屬氧化物漿體， 可簡易地藉由控制高壓幫浦的壓力而獲得。 根據本發明’藉由高壓幫满3的加壓而加速的流體’ 具有高於100公尺/秒的流速，較佳地是具有350公尺/秒的 流速。為達成此流速，高壓幫浦3需要以5 0大氣壓加壓， 用於100公尺/秒的流速，以及以5〇〇大氣壓加壓，用於350 公尺/秒的流速。因此，任何具有5 〇大氣壓或更高的加壓 能量的加壓幫浦，可使用於本發明之中。 藉由在分散腔4中所提供的2個孔洞6，如以上所提的 ’藉由高壓幫浦而加速的流體，被導入分散腔4之中，其 中’流體歷經複雜的反向碰撞、壁碰撞及空穴作用，以形 成超微細的粒子。孔洞是由工程塑膠、強化玻璃的塑膠、 碳鋼' 不鏽鋼（SUS )、陶瓷、或具有陶瓷的鑽石或耐久 性的鑽石所製造。然而，這些實例僅是作為舉例說明，而 非用於限制本發明之目的。 考量高壓幫浦與漿體的分散效率之相容性，孔洞6具 有〇_〇5到0.5毫米的直徑’並且較佳地是具有〇·ι到〇.3毫 岽的直徑。例如，如果孔洞6的直徑是低於〇, 〇 5毫米，則
500S.2769-PFf*l,ptc 第10頁 銮號 88115381 年 曰 修正 五、發明說明（7) 金屬氧化物漿體是在加壓的條件不’藉由增加的加速效應 而充分的分散，但禾好的結果是每次生產量的降低°另一 方面，如果孔洞的多·徑是大於〇.5毫米’則生產量會增加 ，但這是經濟上不利的’因為需要具有足以維持所需流速 的能力之高壓幫浦。 如在第2圖中戶斤顯示’孔洞具有柱狀的形式，並且設 計為具有小於入口真徑（込）的出口直徑（11 )’以便在 - 加壓條件下增進加速效果。當出口直徑（丨1)減為入口直 徑（12 )的一半時，流速增加4倍，並且流體導致空穴作 用以及較佳的分散效果。數學上，每次漿體的生產量是與 ί.. 孔洞的出口直禋的平方，及所施壓力的平方根成比例。當 設計分散製程系統時，孔洞的直徑及高壓幫浦的加壓能 力’可藉由考量漿體的處理率而決定。 至於金屬氧化物的分散度（超微細），是與高壓幫浦 -3的®力及流體通過孔洞的次數成比例。換言之，若壓力 1 增加’則粒子會變小，而通過的次數增加，粒徑分布變得 更窄且更均勻。 對於二氧化矽漿體，其是最廣泛的使用作為CMP製 程’例如’當通過孔洞是以35〇公尺/秒的流速，藉由具有 〕.2毫米直徑的2個孔洞與5〇〇大氣壓的力量進行一次時， 可獲得具有平均大小從14〇到150 nm，適合於CMP的粒子。 當然’以高於5 0 0大氣壓的加壓，會產生較小的粒子，使 得粒徑分布更窄=然而，以高於5 〇 〇大氣壓所獲得的漿體 ’顯示相同於以5 0 〇大氣壓所獲得的漿體的研磨效果，例 如’在研磨率及微刮痕頻率方面。因此，如果在研磨結果
Μ0603 銮號 88115383 年 月 曰 修正 五、發明說明（8) 上並沒有差別的話’選擇儘可能低的壓力’是有利於能量 的效率。另一方面，在低於3 〇〇大氣壓的壓力下所製備的 漿體，是有高的研磨率，但較以500大氣壓所所製備的漿 體，產生更高的微刮痕。
以下提出的實施例’適罔以更清楚地對熟悉於此技藝 者說明本發明的原理及實施。就其本身而言，並非用以限 制本發明，而是以特定的較佳具體實施例為舉例說明。 實施例I
130公克具有200平方公尺/公克表面積的二氧化矽， 例如商業上從Degussa可獲得的，以"Aerosi 1 200”為鑑 別，1 8公克的2 0 %氫氧化鉀溶液，以及8 6 0公克的去離子 水，混合在具有1立方公尺體積，鐵氟龍（teflon )包覆 的預混槽中*並且藉由傳送幫浦（孔板控制卜50大氣壓） 傳送到一分散腔，其中’混合物經由兩個設計成互相面對 並且具有0.4¾来入口直控和0.2毫米出口直徑的陶竟孔 洞，藉由高壓幫浦（增強幫浦，50-1，50 0大氣壓）的協 助’提保500大氣壓的力®而反向碰撞，以便提供〇肝發 體。從分散腔中所得的樣品5藉由粒徑分析儀測量粒徑、 粒徑分布及平均粒徑’粒徑分析儀例如由Malvern以 ”Zetasizer1，商標名所販售。結果提供於以下 實施例I I到V I 重複如實施例ί中的相同程序’除了使用根據以下表1 所指示的高壓幫浦的®力之外。結杲提供於表i。’ 實施例V II - 純々口|卿t的相，除了使用氡化鈽
5008-2769.PFjfl.ptc 第12頁 ^4〇6° 3 _案號 88115383_年月日_ί±^._ 五、發明說明（9) (Ce02，表面積30平方公尺/公克）取代二氧化石夕之外。 結杲提供於以下的表1。 實施例VI ί Ϊ 重複如實施例I中的相同程序，除了使用氧化锆 (Zr02，表面積30平方公尺/公克）取代二氧化矽之外。 結果提供於以下的表1。
實施例IX到XI II 重複如實施例I中的相同程序，除了使周如以下表1所 指示的高壓幫浦的壓力及通過孔洞的次數之外。結果提供 於表1。
實施例XI V 重複如實施例I中的相同程序，除了 2 0 %的氫氧化鉀 沒有使用之外=
5008-2769-PF修 l.ptc. 第13頁 忒4 Ο 3案號 五、發明說明（10) 88115383 年月日 倐正
表1 捣號 金屬 氧麟 壓力 C大氣麼） 通過 次數 固饉含壘 (%) 踺《Hi CpH) 粒捶分本 CmO 令均粒检 (ran) i Si02 500 13 10.7 40-390 150 11 Sift- 300 i 13 10.9 50-520 170 111 Si〇i 800 1 13 10.7 30-370 150 IV Si〇2 1000 i 13 10.7 h 30-350 145 V Si02 1200 卜i 13 Ί ίΟ/Γ 30-350 145 VI SiOz 1500 i 13 10. 5 30-320 130 yn CeQ, 500 h i 13 6.8 40-550 17S VI11 Zr02 500 I [3 T.3 40-500 ISO IX SiOi 500 2 13 io.s 30-350 143 X SiOz 500 5 13 10.6 30-280 135 XI Sl02 1 500 L0 13 10.5 30-250 120 XII Si02 j 1200 5 13 10.5 30-300 125 XI11 SiOz 2500 10 13 1〇Γ5~ 30-250 no XIV SiO- 500 1 13 4.5 40-390 153 XV SiOz 500 i IS 10.5 30-370 148 XVI Sift 500 i 25 ιοΤΓ" 30-360 145 XVII Si02 500 L 30 10.5 ------ 30-340 143
比較實施例I到IX 130公克商業上可獲得的二氧化矽（Si〇2，表面積2〇〇 平方公尺/公克）’ 1 8公克的2 0 %氫氧化鉀溶液，以及8 6 〇 公克的去離子水’與具有2毫米大小的3〇〇公克玻璃研磨 球，一起加到2公升的球磨機（DynomiU )中，在以下。表2 中所指的分散速度及時間的條件下實施分散。結杲提徂於
表2。 ‘八、 實施例X 重複如比較實施例ί中的相同程序，除了使用氧化錦 (Ce〇2，表面積30平方公尺/公克）取代二氧化矽’使甩
’在案號 88115383_±__J---—------ 五、發明說明（11) 於沒有20%的氫氧化鉀溶液之外。結果提供於以下的表 2 °
實施例XI 重複如比較實施例I中的相同程序’除了使罔氡化餘 (Zr02，表面積30平方公尺/公克）取代二氧化碎之外。 結果提供於以下的表2。 表2 比較實施例 编號 金屬· 氧化物 分散遠度 Crpn) 分散時簡 C小 璲鹼值 CpK) 粗禋分布 (nm) 乎均粒牷 Crai) i SiOz 1000 10.9 50^1200 456 11 Si02 1500 1 10.9 50-1200 450 ill Si02 2000 10.9 50-1100 450 1¥ Si02 2500 i 10.8 50-950 430 V SiOa 3000 10.7 50-800 420 VI Si02 2000 2 10.8 50-1100 420 VI1 1 卜Si0; 2000 δ h 10.9 50-L100 400 V111 Si02 3000 2 10.7 50-750 370 IX SiOz 3000 5 10.7 50-750 350 X Ce02 2000 1 7.3 70-1300 570 XI Zr02 2000 1 6.7 80-1550 680 測試實施例 測試由實施例I、I I、Vi I、V I Ϊ I及比較實施例ί、X和 XI所得到的漿體，評估其研磨的表現。6英吋直徑P-TEOS 塗覆的裸晶圓，在Strabaugh Model 6 EC研磨機器中’在 下列的磨損條件下以漿體研磨： -研磨墊類型：IC1 000/Suba IV Stacked (Rodel)
5008-2769-PF修l.ptc 第15頁
-轉盤速度.120轉/分鐘（『pm ) -載物盤速度：120轉/分鐘（rpiu) -壓力：6磅/平方英吋（psi ) -背壓力··〇碎/平方英对（psi)
-溫度：2 5 °C -漿體流速：150毫升/分鐘 執行研磨2分鐘。從晶圓的厚度改變測量研磨率。至於微 刮痕’則藉由Tencor model KLA機器的協助而偵測。作為 比較，購自Cabot的漿體n'SS-25”，使用作為控制組。 槳體的研磨能.六 士 〇 ^ 0 衆艚 粗检分布 (nm〕（乎均〕 砑麽性能 硏磨举CA/分越Ί 微刮痕的數 實繞例1 40-390 (150) 3550 0 _ 實跑例 50-520 (170) 3570 12 實施例Vli 40-520 (178) 7210 50 實施例YiiJl 40-500 (180) 4830 42 比較實施例1 50-1200 (455) 3500 Ϊ58 比較費施例X 70-1300 C570) 7210 290 比較實绝例 XI 80-1550 (680) 6230 [?0 SS-25 1 30-390 (160) 3430 123 如在此處之前所說明的，本發明以分散製程所製備的 j CMP漿體，其中，流體被導入反向碰揸、壁碰撞及空穴作 用，是勝過由習知的分散製程，包括研磨球的使用或轉子 及定子，所製備的漿體；其中，本發明之聚體的粒子有較
5008.2769-PF修l.ptc 第16頁 • 4^06°3 _案號88115383 年月日__ 五、發明說明（13) 窄的粒徑分布，顯示範圍從30到50 0 nm的超微細粒徑。此 夕卜，本發明的漿體在製備期間，很少或没有被污染，並顯-示沒有拖尾的現象，故能避免微刮痕。此外，根據本發明t 的方法，可藉由簡單的操作而實施。此外，漿體的分散度 是依據壓力及通過次數而決定，故漿體可以高效率複製。 本發明的方法之額外的利益，是在於以連續的形式生產漿 體的能力，因此也就是有高的生產力。 雖然太發明已藉由較佳實施例詳細地說明，但應了解 的是，在本發明的精神及範疇内，可做各種的潤飾。本發 明之保護範圍應以後附之申請專利範圍所界定者為準。
5008-2769-PF修l.ptc 第17頁
Claims (1)
- ^~IT二製備適合用作半導體化學機械研磨之金屬氧 化物漿體之方法，其中’一混合物包括，1到5 0重量百分 -比的金屬氧化物’和50到99重jf百分比的水，在一預混槽 中 >昆合；藉由傳送幫浦的協助’傳送到一分散腔 (d i spersi on chamber );藉由以高壓幫浦的加壓，而提 供不小於1 0 0公尺/秒的流速；以及注射進入在分散腔中的 兩個設計成互相面對的孔洞（o r i f丨c e s )。 如申請專利範園第1項所逑之方法，其中該金屬氧 化物係擇自二氧化矽（s i % )、氡化鈽（Ce〇2 )、氧化锆 (Zr〇2 )及其混合物所組成之族群中。 、3·=申請專利範圍第1項所述之方法，其中該混合物 藉由以局壓幫浦的加壓，而提供具有或大於3 〇 〇公尺/秒的 流速。 4.如申請專利範園第1項所述之方法，其中該孔洞具 有範圍從0. 05到〇· 5亳采的直徑。 5_如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該漿體的 粒径疋從3 0到5 0 G nm的範園。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該孔洞具 有一小於入口直徑的出口直徑，藉由反向碰撞、壁碰撞及 空穴作用之複雜的發生，而分散該漿體。 7. 如申請專利範圍第1頊所述之方法，其中該孔洞的 材料是陶曼或鑽石。5008-2769-PF^l.ptc 第18頁
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980039212A KR20000006595A (ko) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 반도체소자 cmp용 금속산화물 슬러리의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW440603B true TW440603B (en) | 2001-06-16 |
Family
ID=19551460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW088115383A TW440603B (en) | 1998-09-22 | 1999-09-07 | Process for preparing metal oxide slurry suitable for semiconductor chemical mechanical polishing |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1032615A1 (zh) |
| JP (1) | JP2002526593A (zh) |
| KR (1) | KR20000006595A (zh) |
| CN (1) | CN1113945C (zh) |
| TW (1) | TW440603B (zh) |
| WO (1) | WO2000017282A1 (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000055131A (ko) * | 1999-02-03 | 2000-09-05 | 유현식 | 반도체소자 ｃｍｐ용 금속산화물 슬러리의 제조방법 |
| KR100310234B1 (ko) * | 1999-08-20 | 2001-11-14 | 안복현 | 반도체 소자 ｃｍｐ용 금속산화물 슬러리의 제조방법 |
| KR20020004425A (ko) * | 2000-07-05 | 2002-01-16 | 안복현 | Ｃｍｐ용 슬러리 및 이의 제조 방법 |
| KR100341141B1 (ko) * | 2000-07-26 | 2002-06-20 | 이종학 | 반도체 ｃｍｐ 공정의 산화막 연마용 슬러리 및 이의제조방법 |
| DE10054345A1 (de) * | 2000-11-02 | 2002-05-08 | Degussa | Wäßrige Dispersion, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung |
| DE10065027A1 (de) | 2000-12-23 | 2002-07-04 | Degussa | Wäßrige Dispersion, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung |
| EP1234800A1 (de) | 2001-02-22 | 2002-08-28 | Degussa Aktiengesellschaft | Wässrige Dispersion, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung |
| KR100781870B1 (ko) * | 2001-05-14 | 2007-12-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 격리막 형성 방법 |
| DE10239144A1 (de) * | 2002-08-27 | 2004-03-18 | Degussa Ag | Dispersion |
| KR100827591B1 (ko) | 2006-11-27 | 2008-05-07 | 제일모직주식회사 | 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 그 전구체 조성물 |
| JP5360902B2 (ja) * | 2009-11-12 | 2013-12-04 | 株式会社イズミフードマシナリ | 粒子の研磨方法及び粒子の研磨システム |
| JP5906254B2 (ja) * | 2010-12-28 | 2016-04-20 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | ジルコニア粒子を含む研磨スラリーおよびその研磨スラリーを使用する方法 |
| CN106450465A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-02-22 | 珠海光宇电池有限公司 | 锂离子电池浆料的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4057939A (en) * | 1975-12-05 | 1977-11-15 | International Business Machines Corporation | Silicon wafer polishing |
| US5575837A (en) * | 1993-04-28 | 1996-11-19 | Fujimi Incorporated | Polishing composition |
-
1998
- 1998-09-22 KR KR1019980039212A patent/KR20000006595A/ko active Search and Examination
-
1999
- 1999-03-19 WO PCT/KR1999/000123 patent/WO2000017282A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-03-19 JP JP2000574185A patent/JP2002526593A/ja active Pending
- 1999-03-19 EP EP99909365A patent/EP1032615A1/en not_active Withdrawn
- 1999-03-19 CN CN99800657A patent/CN1113945C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-07 TW TW088115383A patent/TW440603B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1032615A1 (en) | 2000-09-06 |
| CN1268967A (zh) | 2000-10-04 |
| CN1113945C (zh) | 2003-07-09 |
| JP2002526593A (ja) | 2002-08-20 |
| KR20000006595A (ko) | 2000-02-07 |
| WO2000017282A1 (en) | 2000-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW440603B (en) | Process for preparing metal oxide slurry suitable for semiconductor chemical mechanical polishing | |
| EP0773270B1 (en) | Polishing slurries and a process for the production thereof | |
| US6620215B2 (en) | Abrasive composition containing organic particles for chemical mechanical planarization | |
| TW558479B (en) | Polishing method | |
| US20030082998A1 (en) | Alkali metal-containing polishing system and method | |
| JP2001139935A (ja) | 研磨用組成物 | |
| JPH09193004A (ja) | 研磨剤 | |
| WO2012005142A1 (ja) | 研磨剤および研磨方法 | |
| US6551367B2 (en) | Process for preparing metal oxide slurry suitable for semiconductor chemical mechanical polishing | |
| US6726534B1 (en) | Preequilibrium polishing method and system | |
| WO2010012159A1 (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| TWI314949B (en) | Polishing compound for insulating film for semiconductor integrated circuit and method for producing semiconductor integrated circuit | |
| TW473858B (en) | Process for preparing metal oxide slurries suitable for the chemical mechanical polishing of semiconductors | |
| CN108059921B (zh) | 一种优化晶圆表面形貌的化学机械平坦化方法 | |
| WO2011058816A1 (ja) | Ｃｍｐ研磨液、並びに、これを用いた研磨方法及び半導体基板の製造方法 | |
| WO2010025623A1 (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| JP2004146780A (ja) | 研磨液組成物 | |
| CN1864925A (zh) | Ulsi多层铜布线化学机械抛光中粗糙度的控制方法 | |
| US20080076332A1 (en) | Processing of a CMP slurry for improved planarization of integrated circuit wafers | |
| TWI826624B (zh) | 化學機械拋光液及其應用 | |
| Mu et al. | Synthesis of SiO2/CeO2 nanopaticles with core/shell structure and their polishing performance | |
| Hwang et al. | Study on dispersion stability according to AMP content of CMP ceria slurry for semiconductor | |
| TW379158B (en) | Method of manufacturing micro granule segregate for polishing | |
| KR100386396B1 (ko) | 디펙트 발생이 적은 ｃｍｐ용 금속산화물 슬러리의 제조방법 | |
| JP2011146423A (ja) | 基板の研磨方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent | ||
| MK4A | Expiration of patent term of an invention patent |