專利名稱：用于晶片粗拋光的研磨組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于晶片粗拋光的研磨組合物，特別是涉及一種減緩拋光速度衰退的用于晶片粗拋光的研磨組合物。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工業(yè)中，硅晶片基材必須處理成平坦表面后，才可用于集成電路裝置(IC Device)制造。一般而言，用于平坦化硅晶片表面的拋光方法，是將晶片置于配有拋光墊 (Pad)的旋轉(zhuǎn)拋光機(jī)臺(tái)上，在晶片表面施加包含亞微米粒子的拋光漿液，以達(dá)到平坦化效^ ο化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)程序?yàn)楣杈圃熘械淖詈蟪绦?，用以降低晶片表面的微粗糙度以使晶片表面平面化及移除物理表面缺陷，例如微刮痕和凹陷?biāo)志。晶片拋光之后，即具有一具有低表面缺陷的鏡面。拋光晶片所用的CMP程序通常以兩步或更多步進(jìn)行。晶片粗拋光步驟為一需要高拋光速度以移除晶片表面上的深刮痕的拋光步驟。然而，拋光時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物會(huì)令如二氧化硅的研磨粒子失去懸浮能力，瞬時(shí)膠化附著于拋光墊表面，使拋光能力下降，且當(dāng)拋光速度加快，上述問題更為嚴(yán)重。另外，美國(guó)專利US 7，253，111揭露了一種用于研磨阻擋層(barrier)的拋光溶液，其使用EDTA或檸檬酸減緩拋光溶液的黃變。另外，美國(guó)專利US6，509，269則揭露了一種含非離子性表面活性劑的拋光溶液，以減緩拋光墊的鈍化或光滑(glazing)，然而該拋光溶液用于鋁或鋁合金的平坦化，而非用于晶片的粗拋光。因此，如何開發(fā)一種用于晶片粗拋光的研磨組合物，降低拋光墊拋光速度的衰退， 維持拋光研磨質(zhì)量，且能提升拋光墊的壽命，實(shí)為目前亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)上述及其他目的，本發(fā)明提供一種用于晶片粗拋光的研磨組合物，包括 (A)具有平均粒徑為5納米至150納米的研磨粒子；⑶pH穩(wěn)定劑，其pKa值介于9至10之間，且該P(yáng)H穩(wěn)定劑的含量占該研磨粒子的？襯^至觀襯^ ； (C)研磨加速劑；以及⑶水。本發(fā)明研磨粒子是選自二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鈰及二氧化鋯所組成的組中的一種或多種，且使用平均粒徑分布較小的研磨粒子有利于提升拋光速度。本發(fā)明用于晶片粗拋光的研磨組合物中，該pH穩(wěn)定劑可為選自烷醇胺、無機(jī)酸及有機(jī)酸所組成的組中的一種或多種。該烷醇胺可為選自單乙醇胺(monoethanolamine)、二乙醇胺(diethanolamine)及三乙醇胺(triethanolamine)所組成的組中的一種或多種。而該無機(jī)酸可為硼酸。此外，為有效提供較快的拋光速度，本發(fā)明的用于晶片粗拋光的研磨組合物包含研磨加速劑，該研磨加速劑可為選自哌嗪(piperazine)、哌嗪鹽、四甲基氫氧化銨 (tetramethylammonium hydroxide)及四甲基氫氧化銨鹽所組成的組中的一種或多種，且該研磨加速劑的含量占該研磨粒子的11襯％至35襯(％。本發(fā)明的用于晶片粗拋光的研磨組合物還可包括PH調(diào)節(jié)劑，其選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸、鹽酸或磷酸，任選添加的pH 調(diào)節(jié)劑主要是將組合物的PH值調(diào)整至10左右。在另一實(shí)例中，本發(fā)明的用于晶片粗拋光的研磨組合物還可包括螯合劑及表面活性劑，該螯合劑的含量占該研磨粒子的5. 9wt%至20wt%，表面活性劑的含量則占該研磨粒子的 0. 16wt%M 0. 18wt%0本發(fā)明的研磨組合物用于晶片粗拋光，能有效減少研磨粒子與拋光過程中的副產(chǎn)物膠化而附著于拋光墊，且能在提升拋光速度的同時(shí)維持拋光質(zhì)量穩(wěn)定，并延緩拋光墊變色，提升拋光墊的性能及壽命。
具體實(shí)施例方式以下，通過特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及功效。本發(fā)明也可通過其它不同的實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不悖離本發(fā)明所揭示的精神下賦予不同的修飾與變更。本發(fā)明提供一種用于晶片粗拋光的研磨組合物，包括(A)具有平均粒徑為5納米至150納米的研磨粒子；(B)pH穩(wěn)定劑，其pKa值介于9至10之間，且該pH穩(wěn)定劑的含量占該研磨粒子的7wt%至； (C)研磨加速劑；以及⑶水。本發(fā)明研磨粒子是選自二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鈰及二氧化鋯所組成的組中的一種或多種，且使用平均粒徑分布較小的研磨粒子有利于提升拋光速度。本發(fā)明的用于晶片粗拋光的研磨組合物中，該pH穩(wěn)定劑可為選自其pKa值介于9 至10的烷醇胺、無機(jī)酸及有機(jī)酸所組成的組中的一種或多種。該烷醇胺可為選自單乙醇胺 (pKa = 9. 50)、二乙醇胺(pKa = 9. 93)及三乙醇胺(pKa = 9. 8)所組成的組中的一種或多種，而該無機(jī)酸的實(shí)例如硼酸(PKa = 9. 23)。本發(fā)明組合物中，添加pH穩(wěn)定劑能在進(jìn)行晶片粗拋光時(shí)，使本發(fā)明組合物的PH值得以維持在9至10. 5之間，避免局部pH值的過酸及過堿，能有效減少研磨粒子與拋光過程中的副產(chǎn)物膠化而附著于拋光墊，且能在提升拋光速度的同時(shí)維持拋光質(zhì)量穩(wěn)定，并延緩拋光墊變色，提升拋光墊的性能及壽命。此外，為有效提供較快的拋光速度，本發(fā)明的用于晶片粗拋光的研磨組合物包含研磨加速劑，該研磨加速劑可為選自哌嗪、哌嗪鹽、四甲基氫氧化銨及四甲基氫氧化銨鹽所組成的組中的一種或多種，且該研磨加速劑的含量占該研磨粒子的11襯％至35襯％。本發(fā)明的用于晶片粗拋光的研磨組合物還包括PH調(diào)節(jié)劑，其選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸、鹽酸或磷酸，任選添加的PH調(diào)節(jié)劑主要是將組合物的pH值調(diào)整至10左右。在另一實(shí)例中，本發(fā)明的用于晶片粗拋光的研磨組合物還可包括螯合劑及表面活性劑，該螯合劑的含量占該研磨粒子的5. 9wt%至20wt%，表面活性劑的含量則占該研磨粒子的0. 16wt%至0. 18wt%。具體實(shí)施例中，使用氮基三醋酸的鈉鹽做為螯合劑，當(dāng)然，也可直接使用氮基三醋酸為螯合劑。以下，通過特定的具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)與功效，但并非用于限制本發(fā)明的范疇。實(shí)施例制備例用于晶片粗拋光的研磨組合物的配制
下表1中各實(shí)施例及比較例的研磨組合物是依后述步驟配制而得。首先在容器中添加如純水或去離子水，接著添加研磨加速劑，再添加PH穩(wěn)定劑， 之后任選添加PH調(diào)節(jié)劑將組合物的pH值調(diào)整至10左右。此外，可任選添加螯合劑及表面活性劑，最后添加研磨粒子。前述每一配制步驟皆在均勻混合各成分后進(jìn)行。測(cè)試?yán)褂盟渲频难心ソM合物進(jìn)行晶片拋光在此實(shí)例中，使用擔(dān)載型號(hào)為SUBA600的拋光墊的研磨機(jī)(SE⑶LARXJ-36)研磨6 英寸晶片，該拋光機(jī)具有四個(gè)研磨頭，每個(gè)研磨頭可承載三片6英寸晶片。研磨過程中，該拋光機(jī)的載盤盤面溫度為31°C至34°C，轉(zhuǎn)速為50RPM，研磨頭壓力為0. 12Mpa，研磨組合物漿液的流速為8L/min。開始拋光后，每小時(shí)紀(jì)錄晶片的厚度變化并以肉眼觀察拋光墊顏色， 當(dāng)拋光墊轉(zhuǎn)變?yōu)辄S褐色時(shí)，即認(rèn)定為拋光墊壽命終點(diǎn)。此外，持續(xù)回收使用拋光用的研磨組合物漿液，直到拋光墊壽命終點(diǎn)。本發(fā)明中，拋光速度衰退百分比的計(jì)算為將第一小時(shí)(A)與最后一小時(shí)(B)的拋光速度差值除以第一小時(shí)的拋光速度(A)而得，如下式所示。拋光速度衰退=[(A-B/A)]*100%拋光墊總移除量為所有晶片被研磨去除的厚度總和。表1研磨組合物的成份
權(quán)利要求
1.一種用于晶片粗拋光的研磨組合物，包括(A)具有平均粒徑為5納米至150納米的研磨粒子；(B)pH穩(wěn)定劑，其pKa值介于9至10之間，且該pH穩(wěn)定劑的含量占該研磨粒子的7wt% 至 ^wt % ；(C)研磨加速劑；以及(D)水。
2.如權(quán)利要求1所述的用于晶片粗拋光的研磨組合物，其中，該研磨粒子是選自二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鈰及二氧化鋯所組成的組中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的用于晶片粗拋光的研磨組合物，其中，該P(yáng)H穩(wěn)定劑是選自pKa 值介于9至10之間的烷醇胺、無機(jī)酸及有機(jī)酸所組成的組中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求3所述的用于晶片粗拋光的研磨組合物，其中，該pH穩(wěn)定劑烷醇胺是選自單乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺所組成的組中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求3所述的用于晶片粗拋光的研磨組合物，其中，該pH穩(wěn)定劑無機(jī)酸為硼酸。
6.如權(quán)利要求1所述的用于晶片粗拋光的研磨組合物，其中，該研磨加速劑是選自哌嗪、哌嗪鹽、四甲基氫氧化銨及四甲基氫氧化銨鹽所組成的組中的一種或多種，且該研磨加速劑的含量占該研磨粒子的11襯％至35襯(％。
7.如權(quán)利要求1所述的用于晶片粗拋光的研磨組合物，其中，還包括螯合劑，其含量占該研磨粒子的5. 9wt%至20wt%。
8.如權(quán)利要求1所述的用于晶片粗拋光的研磨組合物，其中，還包括表面活性劑，其含量占該研磨粒子的0. 16 1%至0. 18wt%。
全文摘要
一種用于晶片粗拋光的研磨組合物，包括(A)具有平均粒徑為5納米至150納米的研磨粒子；(B)pH穩(wěn)定劑，其pKa值介于9至10之間，且該pH穩(wěn)定劑的含量占該研磨粒子的7wt％至28wt％；(C)研磨加速劑；以及(D)水。本發(fā)明研磨組合物能有效減少研磨粒子與拋光過程中的副產(chǎn)物膠化，且能在提升拋光速度的同時(shí)維持拋光質(zhì)量穩(wěn)定，提升拋光墊的性能及壽命。
文檔編號(hào)C09G1/02GK102399496SQ20111014790
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者吳威奇, 李晏成 申請(qǐng)人:臺(tái)灣永光化學(xué)工業(yè)股份有限公司