TWI288659B - Colloidal silica slurry - Google Patents

Description

丄288659 五、發明說明（]) 本發明係：^關 由電晶體、發朵Γ 一種膠狀氧化矽研喂，姓 基板極體（di〇de)#n t特別是一種在 ，所作成之矽晶圓 之镟小電路、丨◦等之 配線之半導妒一从 Ul 11 con wafer)岑石々曰门 人於爾：：兀件之表面進行平W人晶圓上施以 二於用來當做研磨劑 丁： -化之平坦化處理時，適 圆次矽曰曰固上之配尤：：水’丨目的係對矽晶 而能抑制微生物之產會產生腐•等之$良影響， 穩定性高，故其 f。同時，由於其膠狀顆粒之直徑之 用。 文其保存之穩定性亦高，且可長時間連、=之 體 將二粗極略：广7晶圓(siucon wafer)當做為使電晶 下，通當3古 等微細電路製入之基板而使用的情況 二有必要對石夕晶圓之表面進行微細研磨。 又在針對經過研磨處理後之矽晶圓表面施以佈線程 而進行積層化處理時，也有必要對經過佈線後之半導體 元件之表面進行平坦化研磨。 這種矽晶圓及施以佈線之半導體元件表面之微細研磨 所需之研磨劑，到目前為止之習知技術皆使用膠狀氧化 石夕。 這種膠狀氧化矽在成本方面考量雖然可循環使用，但 經由長時間使用之後膠狀氧化矽中會長菌類等，且形成著 色、漂浮物，並發臭而無法做為研磨劑來使用。為防止這 1288659 五、發明說明（2) 種缺點，本發明提供一 篝夕-A紛 攸仏種將亞氣酸鈉、丄惫7 p V, 等之次醛、乙二胺、p—烴 =/、虱乙烷、戊二醛 甲醛、3， 5甲酯六氫} 3 土女心香酸、五氯苯乙酚鈉、 抗菌劑添加至膠狀氧化矽中之二硫氯雜苯-2-硫磺等之 然而’添加這些抗菌劑的膠 不純物之擴散或石夕晶圓上之佈線氧化^研漿係石夕晶圓之 竹生使半導體零件之電氣特性、腐姓的原因之-而 而且，由於含多量之納孳冬Λ不良影響的問題。 特性之變化的問題。 屬也會帶來無法預測電氣 之安故知^術之抗菌劑，其對人體或環境 之問題仍有^=在處理使用過之膠狀氧化石夕研漿時 針對上述習知技術所產生 在提供一種膠妝4於功；^將 貫際問碭，本發明之目的 劑用之過氧化氫（Η 〇 ) / ，其係由將做為抗菌、.殺生物 優點Α Ϊ 2 2)添加至膠狀氧化石夕上所製成。直 優點為，雖然使用少量之劑 y上所裂成。其 做為石夕晶圓之研磨劑而不會對 故 產生不良之影響，且由於其：件之電氣特性 高，έ今％ &…本 升修狀粒子顆粒直徑之安定锉 文雖經過長時間亦能夠保持其效力。 本發明之申請專利範圍第〗項 膠狀氧化石夕研漿(C0ll0idsilic=_:，i 虱化矽研漿係由在膠狀氧化矽上添加5〜ι〇〇 p叩 1288659 五、發明說明（3) 之過氧化氫 本發明 請專利範圍 為6 · 〇〜8 · 本發明 請專利範圍 氧化碎係由 膠狀氧化矽 本發明 請專利範圍 氧化碎係由 膠狀氧化石夕 本發明 請專利範圍 矽研漿，其 所製成者。 之申請專利範圍第2項所記載夕1 ^ 第1項所記載之膠狀氧化矽研货Λ 為如申 0。 巧表，其中之ΡΗ值 ^申項請/Λ範圍第3項所記裁之發明係為如申 Ϊ酸:S1膠狀氧化: 夕研裝，其中該膠狀 山cate ester)所製成之低金屬含量 :申請專利範圍第4項所記栽之發明係

:酸二載之膠狀氧化:夕研製，其中該膠狀 。-曰（Slllcate ester)所製成之低金屬含量 &申第5項所記載之發明係為如申 中_ m #第中之任何一項所記載之膠狀氧化 中該膠狀氧化矽之金屬含量為1 Ppm以下。 釐之實施檨能 與本發 氧化氫」做 用「過氧化 濃度之溶液 與本發明有 與本發 膠狀氧化矽

^有關之膠狀氧化矽研漿，其特徵為使用「過 ，主要抗菌和殺生物劑成分。此係因為藉由使 ^ ^做為主要抗菌和殺生物劑成分，則以其低 就I ^抑制細菌或微生物繁殖的緣故。以下就 關之膠狀氧化矽研漿加以詳細說明。 明有關之膠狀氧化矽研漿係由第一必要成分為 及第二必要成分為抗菌和殺生物劑所構成。

立、I叼說明（4) 狀氧2::用有Γ膠狀氧化發研漿之第―、 膠狀氧化石夕係在水中：：：枓表面之研磨粒。 子交換牛ΐ 别限制，舉凡溼式生散之溶膠， 义換法、加水分解法均可。 式法、矽膠解膠法、離

在本發明中，膠姑条A 具體言t，金屬之含量：：含少量之鈉等金屬較為理 若納等金屬之含量在J ppm pp=下即可。這是因為 ΐί量就變高，因而對半導體零件之膠二氧广夕研漿之金 衫響。 干之f乳特性會有不良的 在金屬含量少之膠狀氧化 使鈉等之金屬含量減少， :歲中，可在調製過程中 中使鈉等之金屬含量減少1 ° 之後藉在離子交換處理 同時，膠狀氧化矽之冗 〜7. 5之中性範圍來調製較佳。’這是8. 0 ,理想上以6· 5 外（亦即PH值小於6.0之酸性 因為使用中性範圍以 圍)之膠狀氧化矽來調製膠狀二峨值大於8. 0之鹼性範 晶圓腐I虫的原因之*乳化石夕研裝之情況係造成矽 有不= = :，並且對半導體零件之電氣特性也， 之來：：ί 2 ί ί明中，使用矽酸酯等之高純度氧化石J 化石夕^ A採相。二ί屬含量氧化矽溶液所形成之膠狀氧 ^ 21 ^。廷是因為由這些化合物所製成之膠狀氧々 、荨之金屬含量約在i ppm以下，且其ρΗ值約在6 () 8· 0間之中性範圍的緣故。 1288659 ~·-— 五、發明說明（5) 膠狀氧化矽之顆粒直徑雖然沒有特別限制，其平 ?直#在5〜30 0 nm，更佳的是調整為1〇〜25〇J ^ J因：：均顆粒直徑小於5 nffi的情況下無法得到充 ： 磨而大於300 nm的情況下，則被研磨面之表面之 ^ 況就變顯著而無法得到光滑的研磨面，二清 都不好。 M此，坆兩種情況 在本發明中，膠狀氧化矽之調配量 =之總量為。請（重量

重量%的情況30下重里且為有理想：這是因為調配量小於〇. 05 不至於過二法 高黏稠度，這兩種情況都不好。Ί的刀政，而為了達到 與本發明有關之膠狀氧化碎研 菌和殺生物劑係為了防止在膠狀 一必要成分之抗 類或黴菌類之繁殖所做之配合。 夕研漿中有關細菌 在本發明中，過氧化氫係用來 者。這是因為少量的過氧化氣調配量。:=生物劑 菌類或黴菌類之繁殖的緣故。而且，夠長時間抑制細 膠狀氧化矽研漿中因其ΡΗ值係在中性r ^化氫在本發明之 頗高，且不必擔心鈉等之金屬濃度上^。内，故其安定性 同時，調配過氧化氫後之膠狀氧 可當做研磨劑來使用。再者，過 夕不會變成膠狀而 分解之生成物為氧元素和水，故其對亦因其 八駿或環境之安定性 第12頁 1288659 五、發明說明（6) 頗兩。 雖然抗菌和殺生物劑之調配量並盔轉 ?能夠確實抑制細菌類或黴菌類土特二：二最：要 膠狀氧化矽研漿總量的濃度為5 ~ °八對 為10〜M U θ 馮5 100 ppm，最好是調整 , 〇 PPm。迫是因為抗菌和殺生物劑之啁配量d # 广的情況下，無法確實抑制細菌類或㈣里:於 1〇。PP:的情況下’也無法達到以上 ： 種情況都不好。 口此绝兩 將以上所述之各個成分藉由依 或溶解或使分散就能夠將本發明有關：藤25入水中 最好是純水。 離子乂換水」等之精製水、但 如此調製之與本發明有關 之金屬含量為i PPm ^有以，研裝，其納等 其PH值保持在6.5〜7,5\==，〇〜8.0，最好 關之膠狀氧化矽研漿就沒有微生物之°此，與本發明有 之研磨劑也不會對半導體零件牲，丄而且做為晶圓 又，與本發明有關之膠狀氧化不上之影響。 二種必要成分之外，在不損害 研二中，除了上述之 可以將研磨促進劑等加以適；地‘配，效果之範圍内，也 例之詳細說曰j 以下就本發明之實施型態加以說 侷限於以下之實施例。 又’本發明並不 1288659 五、發明說明（7) (實驗例1 :膠狀氧化石夕Φ，讲备# 首务盤D，氧風之分解性試驗1 ) 首先1作在尚純度之膠狀氧化矽） 扶桑化學工業社製）中分別 冏名稱.PL〜10 卞々T刀別添加1〇〇 ppm、5〇 ρριη

ppm、10 ppm之過氧化氫之試料。使其在37^ U 過氧化氨之生成顏色以目視法相比，，並測定 其中，比較樣品」係分別將1 〇〇 ppm、50 ppm、20 PPm、1 0 ppm之過氧化氫添加到膠狀氧化矽中所做成之試 料中取其5ml並加入1 m丨之硫酸釩所調製而成者。 兹將其結果表示在表1中。 ~—--- -—丨丨丨 ---- 丨丨 過氧f 二氫濃度(pi Pm) _______— 添加濃度 100 50 30 20 10 添加之後 100 50 30 _____—-- 10 一天後 100 〜70 50 〜40 30 〜20 20 〜1〇 7〜5 ^週後 100 〜70 50 〜40 30 〜20 20 〜1〇 -----— 7〜5 s週後 100 〜70 50 〜40 30 〜20 20 〜1〇 7〜5 二個月後 100 〜70 50 〜40 30 〜20 2〇 〜1〇 7〜5

V 依照表1之結果，以37 ° C的條件加以保存，可以觀察 到過氣化氫有些微的分解，但是在37。C的條件下，經過一 第14頁 1288659 五、發明說明（8)

天、一週、二週、及一個月後，並無觀察到#「過氧化 氫」殘留量之下降。其結果，過氧化氮之分解雖然在短期 内可以觀察到一些，但在中、長期就沒有進一步的分解。 因此，過氧化氫能夠適合於用來當做膠狀氧化矽研漿之抗 菌和殺生物劑。 (實驗例2 : 試驗1 ) 藉添加「過氧化氫」來進行細菌繁殖之抑制 首先製作在10 ml之高純度膠狀氧化矽（商品名稱： PL-1〇，扶桑化學工業社製）中分別添加5〇〇 ppm、ι〇() PPm、50 Ppm、10 ppm之過氧化氫之試料。然後在此試料 當中加入1 ml之採集自含有耐熱性芽胞菌等之膠狀氧化矽 上之菌類（菌數：5 · 1 X 1 〇6 / m 1 )。接著，在一週、二 週、及一個月後，分別各取丨ml而測定其菌數。 同時’在經過一個月後之各個試料中，將菌類減少之 培養基各添加1 ml，並在37。（；下培養兩天之後，檢查試驗 液中有無菌類（最終菌類數）。 絲將其結果表示在表2中。

(單位：個/ml) 過氧化氣 添加濃度 500 ppm 100 ppm 50 ppm 10 ppm 從膠狀氧化矽 所採集之菌類 0 0 0 0 二週後 0 0 0 0 一個月溪 0 0 0 0 最終菌數 0 0 0 0 第15頁 1288659 五、發明說明（9) 依照表2之結果，g 測出菌類。而且，連最終養—個月後也全然沒有檢 測出菌類。因此，可以日月瞭^ 土添加之後也全然沒有檢 物劑且以低濃度之配量就能夠維菌和殺生 匕驗τ ·添加「過氧化氫」來進行細菌繁殖之抑制 或氨目變化。先在將過氧化氫 *來之菌類。藉狀氧切中採集 來觀察菌類之數目變化。 或糟由調整氨水之ph值 h腺i聊u 別添加1〇 ml之殺菌液而製成嘮祖甘 次，將由膠狀氧化矽採集到之菌類之/卷上成 '科。其 法加以測定，並將其結果表示在表3广一小日守後，以過遽 同時，在將高純度之膠狀氧 扶桑化學工業社製）中分 / I商印名稱.PL-10， ρρ-ι〇ρρ^5ρρ,：；^ΐΓ, ：Γ 'J00^'50 分二階段（高濃度：5. 8 χ丨〇3 ^成之4料如前述 广，培養液各添力 t，將培f基添加1…。再過二天後測定有盖菌類:週繁 殖，並將其結果表示在表4中。 “，、菌類之繁 1288659 五、發明說明⑽ (單位：個/ml)

空白 試驗 過氧化氫 500 ppm 100 ppm 50 ppm 10 ppm 5 ppm 有發育 無發育 無發育 無發育 無發育 無發育 F 有發育 無發育 無發育 無發育 無發育 有發育 依照表3的結果，將殺菌液藉由氨水來做PH值調整也 無法抑制細菌之繁殖。對此，在添加過氧化氫之後的情況 下就可以明瞭，即使添加極少量之過氧化氫如1 ppm也能 夠抑制菌類的繁殖。 同時，依照表4的結果，在膠狀氧化矽中添加過氧化 氫之後的情況下也可以明瞭，藉由添加約1 〇 ppm以上就能 夠抑制菌類的繁殖。 把

第17頁 1288659 五、發明說明（11) 1 i驗例4 ·藉添加抗菌和殺生物劑之膠狀氧化石夕之保存 m J將過氧化氫添加1 〇 PPm、1 00 ppm之後约高純度 ^ q氧化矽（商品名稱·· pL-1〇，扶桑化學工業社製）置 妓、c條件下的密閉容器内，然後在添加過氧化氫起算 I，24小時以及經過6個月之後分別測定其pH值。然後再 ^ .....^司-製造之1魯塔N4 (商品名稱）量測計來測定 壯:均顆粒直徑。另外，在以不添加過氧化氫之高純度膠 氧化石夕做為「空白試驗」（blank test)來加以測定，並 其結果表示在表5中。 添 (PPm) 經過24 /J 、時之後 經過6個月之後 PH値 平均顆粒 直徑(nm) PH値 平均顆粒 直徑(nm) 渔氧化氫 10 7.1 220 6.9 221 歷興化氣 100 7.0 221 6.8 220 g白試驗 ___ 7.1 221 6.8 219

依照表5之結果，將做為抗菌和殺生物劑的過氧化氯 添加之後的膠狀氧化矽雖在長時間加以保存的情況下，由 於對最容易受到影響的平均顆粒直徑和PH值幾乎沒有影 響’可以明暸其具有優越的保存安定性。 、 效果

第18頁 1288659 、發明說明（12) 因為與本發明 努 殺生物劑之過氣=關之膠狀氧化矽研漿係由當做抗菌和 發生上，以及保化氣所構成’故其在抑制菌類等微生物之 特性有不良之^存之安定性上均極優越’況且不會對電氣 環系統之研磨=響，故能夠得到適合於用來做為晶圓之循 而H原劑之膠狀氧化矽研漿。 而且’做A > 之調配量就处抗菌和殺生物劑之過氧化氫，使用其些微 其分解物為^維持長時間的效果，其縱使分解之後，由於 安全性。^ I素和水，也能夠獲得對人體或環境極高的

第19頁 1288659 圖式簡單說明 無 圓ill 第20頁

Claims (1)

1. —90104112

   1:Γ·ι«ί?15Γ衣衆修正後是否變更尺 1β 一種膠狀氧化矽研漿（C〇H77i~sn , 、 ，晶圓或梦晶圓上之配線材llc: s=y)，其為 良影響，且能抑制微生物之產生科】：：產生腐敍等之不 $ ’保存之穩定性亦高，而可 子穩定性優 矽研漿； 我野間連續使用之膠狀氧化 其特徵為·· 製成該！？=研漿係在由…⑹一一所 二，添W〜1。二:P二7二低//含量㈣狀氧切 w()〜8.0，膠狀氧化梦之含旦=斤製成者’且其PH值為 百分比）。 3里為0· 〇5〜5〇重量％ (重量 :為6.1申Κ利範圍第1項之膠狀氧切研聚 氧：氫申Λ?量1:項5 n之膠狀氧化，研漿 4狀夕中請專利範圍第1項之=、。 狀乳化石夕的平均顆 ^ ，狀氧化石夕研漿 •如申請專利範圍第〗二為5〜3〇〇 run。 M匕矽的平均顆鈿古你！\膠狀氧化矽研漿 其中，pH值 其中，該過 其中，該膠 狀氧化，平均顆粒直經:：狀= 研聚，其中 該 第21頁