研磨液組合物的制造方法及依據(jù)其制造的研磨液組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明關(guān)于一種制備研磨液組合物的方法及一種通過該方法制備的研磨液組合物，該方法及該研磨液組合物可減少刮痕及剩余顆粒且維持高拋光速率，該刮痕及剩余顆粒在應(yīng)用于半導(dǎo)體化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)中被公認(rèn)為因塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒所致的良率降低的一個(gè)主要因素。此外，該方法及該研磨液組合物可應(yīng)用于超大規(guī)模整合的半導(dǎo)體程序所需的各種圖案且在針對(duì)應(yīng)用的拋光速率、拋光選擇比率、表示拋光均勻性的晶圓內(nèi)非均勻性(WIWNU)及微痕小型化方面達(dá)成優(yōu)良結(jié)果。
【專利說明】
研磨液組合物的制造方法及依據(jù)其制造的研磨液組合物
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]例示性實(shí)施例關(guān)于一種制備研磨液組合物的方法及一種通過該方法制備的研磨液組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體裝置的多樣化及高度整合，正使用用于形成較精細(xì)圖案的技術(shù)，且因此半導(dǎo)體裝置的表面結(jié)構(gòu)已變得更復(fù)雜且表面膜之間的梯級(jí)差變得更大。在制造半導(dǎo)體裝置中，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)用作平坦化技術(shù)以移除形成于基板上的特定膜的梯級(jí)。舉例而言，CMP用于移除針對(duì)層間絕緣過度形成的絕緣膜的程序，其廣泛用于層間介電質(zhì)(ILD)及用于淺溝槽隔離(STI)的絕緣膜(其使芯片彼此絕緣)的平坦化且用于諸如布線、接觸插塞及導(dǎo)通體觸點(diǎn)的金屬導(dǎo)電膜的形成。
[0003]在CMP中，拋光速度、經(jīng)拋光表面的平坦化程度及刮痕的發(fā)生率是重要的。此等因素取決于CMP狀況、研磨液種類及拋光墊類型而判定。特定而言，用于移除與刮痕的出現(xiàn)直接相關(guān)的大的顆粒的技術(shù)是更關(guān)鍵的。當(dāng)研磨液的平均直徑減小以減少刮痕時(shí)，拋光經(jīng)減少以降低生產(chǎn)。因此，針對(duì)CMP，需要鑒于拋光速度、分散穩(wěn)定性及刮痕具有適當(dāng)大小及分布的研磨液。此外，當(dāng)雖然顆粒經(jīng)密集且均勻地分布但顆粒當(dāng)中仍存在小量的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒時(shí)，減少刮痕的出現(xiàn)受到限制，且因此完全移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒優(yōu)選的。由于甚至小量的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒包含于研磨液中，因此甚至低數(shù)目個(gè)刮痕導(dǎo)致CMP及后續(xù)STI中的經(jīng)降低良率。因此，需要移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明將解決前述問題，且本發(fā)明的實(shí)施例將提供一種制備研磨液組合物的方法及一種通過該方法制備的研磨液組合物，該方法能夠移除由塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒導(dǎo)致的刮痕及剩余顆粒以不僅改良化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)所需的拋光速度及分散穩(wěn)定性而且改良晶圓的平坦化，且顯著減少刮痕發(fā)生率。
[0006]然而，本發(fā)明待解決的問題并不限于前述問題，且本領(lǐng)域技術(shù)人員將自以下說明清晰地理解本文中未提及的其它問題。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供一種制備研磨液組合物的方法，該方法包含:通過混合二氧化鈰磨料顆粒、分散劑及水制備原料研磨液組合物;將該原料研磨液組合物中的二氧化鋪(ceria)磨料顆粒粉末化(碾磨)；通過將含有該等經(jīng)粉末化二氧化鋪磨料顆粒的該原料研磨液組合物推送至包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的分離裝置中且使該原料研磨液組合物離心而自該原料研磨液組合物移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒；以及獲得移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物。
[0009]可以2公升/分鐘(L/min)至10公升/分鐘推送該原料研磨液組合物。
[0010]通過使該原料研磨液組合物離心而移除該塊狀顆粒及聚結(jié)顆?？梢?00G至3，000G的離心力執(zhí)行離心。
[0011]該塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒可緊密地附著至該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的旋轉(zhuǎn)表面以自該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的封閉端移動(dòng)至該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的敞開端，且經(jīng)陷獲于塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器中以自該原料研磨液組合物經(jīng)移除。
[0012]該原料研磨液組合物中的該磨料顆?？删哂?0納米至330納米的一個(gè)二次粒徑，且該移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的該等磨料顆?？删哂?0nm至280nm的一個(gè)二次粒徑。
[0013]該原料研磨液組合物中的固體含量可為]^1:%至2(^1:%。
[0014]該移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的該等磨料顆粒的粒徑比率根據(jù)方程式I可為0.3至1.0:
[0015][方程式I]
[0016](B2-A2)/(B1-Ai),
[0017]其中，A1表示在分類之前的Dl粒徑，
[0018]B1表示在分類之前的D99粒徑，
[0019]A2表示在分類之后的Dl粒徑，且
[0020]B2表示在分類之后的D99粒徑。
[0021]該移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的固體含量的降低率根據(jù)方程式2可小于30%:
[0022][方程式2]
[0023]C2/C1X10，
[0024]其中C1表示在分類之前的該研磨液組合物的該固體含量，且
[0025]&表示在分類之后的該研磨液組合物的該固體含量。
[0026]該方法可進(jìn)一步包含使該移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物經(jīng)受具有0.1微米(μπι)至0.2微米孔隙的過濾器。
[0027]該分離裝置可包含:該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體;及原料研磨液組合物引入單元，其形成于該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的中心軸上，該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體可包含敞開端及封閉端，該敞開端可包含具有梯級(jí)的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器，且該原料研磨液組合物引入單元的原料研磨液組合物進(jìn)口可形成于該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的該封閉端周圍。
[0028]該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的旋轉(zhuǎn)表面可包含不平整部分。
[0029]該分離裝置可進(jìn)一步包含外部殼，該外部殼包含該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體，且該外部殼可與該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體共享該中心軸的水平圓柱形殼且包含在該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的底部側(cè)處的出口。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供一種通過根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的方法制備的研磨液組合物。
[0031 ] 該移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒可具有50nm至280nm的一個(gè)二次粒徑。
[0032]該移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒的粒徑比率根據(jù)方程式I可為0.3至1.0:
[0033][方程式I]
[0034](B2-A2)/(B1-Ai),
[0035]其中，A1表示在分類之前的Dl粒徑，
[0036]B1表示在分類之前的D99粒徑，
[0037]A2表示在分類之后的Dl粒徑，且
[0038]B2表示在分類之后的D99粒徑。
[0039]該移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的該固體含量的降低率根據(jù)方程式2可小于30%:
[0040][方程式2]
[0041]C2/C1X10，
[0042]其中C1表示在分類之前的該研磨液組合物的該固體含量，且
[0043]C2表不在分類之后的該研磨液組合物的該固體含量。
[0044](三)有益效果
[0045]根據(jù)本發(fā)明的一種制備研磨液組合物的方法及一種依其制備的研磨液組合物可減少刮痕及剩余顆粒且維持高拋光速率，該刮痕及剩余顆粒在應(yīng)用于半導(dǎo)體化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)中被公認(rèn)為因塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒所致的良率的降低的一個(gè)主要因素。此外，該方法及該研磨液組合物可應(yīng)用于用于超大規(guī)模整合的半導(dǎo)體程序所需的各種圖案且在針對(duì)應(yīng)用的拋光速率、拋光選擇比率、表示拋光均勻性的晶圓內(nèi)非均勻性(WIWNU)及微痕小型化方面達(dá)成優(yōu)良結(jié)果。
【附圖說明】
[0046]圖1為說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的研磨液組合物分離裝置的剖視圖。
[0047]圖2為說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制備研磨液組合物的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下文中將參考附圖詳細(xì)地闡述本發(fā)明的例示性實(shí)施例。當(dāng)判定與相關(guān)已知功能或構(gòu)形有關(guān)的詳細(xì)說明其等在闡述本發(fā)明時(shí)可使本發(fā)明的目的不必要地模糊時(shí)，此處將省略詳細(xì)說明。此外，本文中所使用的術(shù)語經(jīng)定義以適當(dāng)?shù)仃U述本發(fā)明的示例性實(shí)施例且因此可取決于使用者、操作者的意圖或慣例而改變。因此，必須基于此說明書的以下總體說明定義術(shù)語。附圖中存在的相似組件符號(hào)在通篇中指相似組件。
[0049]貫穿整個(gè)說明書將理解，除非另外規(guī)定，否則當(dāng)一個(gè)部件“包含”或“包括”一個(gè)組件時(shí)，該部件不排除其它組件而是可進(jìn)一步包含其它組件。
[0050]下文中，將參考實(shí)施例及附圖詳細(xì)闡述制備研磨液組合物的方法及依其制備的研磨液組合物。然而，本發(fā)明并不限于該等實(shí)施例及附圖。
[0051 ]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供制備研磨液組合物的方法，該方法包含:通過混合二氧化鈰磨料顆粒、分散劑及水制備原料研磨液組合物;將原料研磨液組合物中的二氧化鈰磨料顆粒粉末化;通過將含有經(jīng)粉末化二氧化鈰磨料顆粒的原料研磨液組合物推送至包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的分離裝置中且使原料研磨液組合物經(jīng)受離心而自原料研磨液組合物移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒;以及獲得移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物。
[0052]可使用包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的分離裝置實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的制備研磨液組合物的方法。在使用根據(jù)本發(fā)明的分離裝置制備的研磨液組合物中，在不具有經(jīng)拋光量的降低的情況下有效地移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒以減少拋光中的刮痕且降低所產(chǎn)生刮痕的大小，由此使因刮痕所致的缺陷率最小化。
[0053]分離裝置研磨液組合物分離裝置，其包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體及形成于該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的中心軸上的原料研磨液組合物引入單元，其中該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體包含敞開端及封閉端，該敞開端具備具有梯級(jí)的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器，該原料研磨液組合物引入單元的原料研磨液組合物進(jìn)口形成于該水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的該封閉端周圍。
[0054]分離裝置用于使用離心來移除導(dǎo)致拋光中的刮痕的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的分類程序，其中離心根據(jù)塊體的量值使用原理(在對(duì)固體組分施加諸如重力的外部力時(shí)，漂浮于懸浮液中的經(jīng)聚集固體組分取決于其質(zhì)量而以不同速度迀移)分類固體組分的程序。
[0055]包含垂直圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的通常使用的離心機(jī)允許原料研磨液組合物通過高速旋轉(zhuǎn)而沿著旋轉(zhuǎn)主體的壁垂直上升以溢流，從而使得難以獲得通過低速旋轉(zhuǎn)的離心效應(yīng)。因此，導(dǎo)致高的粒徑降低率及高的固體移除率。然而，根據(jù)本發(fā)明的包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的研磨液組合物分離裝置可允許原料研磨液組合物甚至通過因低速旋轉(zhuǎn)所致的離心力而水平溢流，由此獲得充分的離心效應(yīng)。
[0056]圖1為說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的研磨液組合物分離裝置的剖視圖。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的研磨液組合物分離裝置100包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110及原料研磨液組合物引入單元120，且可進(jìn)步包含外部殼130。另外，研磨液組合物分離裝置100可進(jìn)一步包含外部殼130，該外部殼包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110及在外部殼130的底部上的出口140。
[0057]水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110包含敞開端112及封閉端114，且敞開端112包含具有梯級(jí)的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器116及118。
[0058]水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110可具有50毫米至500毫米的半徑。當(dāng)該半徑短于50mm時(shí)，可能不會(huì)獲得充分離心效應(yīng)。當(dāng)該半徑長于500mm時(shí)，使用過量的時(shí)間用于通過離心的分類，因此使生產(chǎn)率退化。
[0059]塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器116及118的梯級(jí)可為1mm至200mm。含有磨料顆粒的原料研磨液組合物中的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒可緊密地附著至水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的旋轉(zhuǎn)表面以在水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的旋轉(zhuǎn)期間通過離心力自水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的封閉端114移動(dòng)至水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的敞開端112，且經(jīng)陷獲于塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器116及118中，由此自原料研磨液組合物經(jīng)移除。
[0060]水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的旋轉(zhuǎn)表面可包含不平整部分以供塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒有效地附著。不平整部分允許塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒以實(shí)體方式容易地附著至水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的旋轉(zhuǎn)表面。
[0061]原料研磨液組合物引入單元120可形成于水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的中心軸上且包含原料研磨液組合物進(jìn)口 122。原料研磨液組合物進(jìn)口 122可形成于水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的封閉端114周圍，且因此原料研磨液組合物可安置于水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的中心軸上。
[0062]通過移除原料研磨液組合物的磨料顆粒當(dāng)中的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒(通過水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的旋轉(zhuǎn))所獲得的研磨液組合物移動(dòng)至敞開端112且經(jīng)由塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器116及118排放。
[0063]外部殼130與水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110共享中心軸的水平圓柱形殼。除圓柱形殼之夕卜，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的研磨液組合物分離裝置的外部殼130亦可包含水平矩形殼，且具備能夠包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的任何形狀，且不限于前述實(shí)例。
[0064]當(dāng)提供外部殼130時(shí)，移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物可經(jīng)由水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的底部側(cè)處的出口 140排放。
[0065]與包含垂直圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的離心分離器相比，根據(jù)本發(fā)明的包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的研磨液組合物分離裝置100可甚至以低速旋轉(zhuǎn)獲得離心效應(yīng)且自原料研磨液組合物有效地移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒，由此移除拋光中的晶圓上的刮痕及剩余顆粒。
[0066]圖2為說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制備研磨液組合物的方法的流程圖。
[0067 ]透過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的研磨液組合物分離裝置100的原料研磨液組合物弓I入單元120在水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的封閉端114中混合二氧化鈰磨料顆粒、分散劑、pH調(diào)節(jié)劑及水，由此制備原料研磨液組合物(SllO)。
[0068]除二氧化鈰磨料顆粒之外，磨料顆粒亦可包含二氧化硅、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋇鈦、氧化鍺、氧化錳及氧化鎂中的至少一者。磨料顆?？梢?.^^%至10被％存在于原料研磨液組合物中。當(dāng)磨料顆粒以小于0.lwt%存在時(shí)，拋光速度可經(jīng)減小。當(dāng)磨料顆粒以大于1wt %存在時(shí)，可出現(xiàn)因磨料顆粒所致的缺陷。
[0069]分散劑用以涂布金屬氧化物磨料顆粒以改良金屬氧化物磨料顆粒在分散溶液中的分散性。分散劑可包含銨鹽、胺鹽及胺基醇鹽中的至少一者且以0.1?〖％至10的％存在于原料研磨液組合物中。當(dāng)分散劑以小于0.lwt%存在時(shí)，研磨液經(jīng)較少吸附至拋光表面上以降低拋光速率。當(dāng)分散劑以大于10wt%存在時(shí)，過量的分散劑可減少分散穩(wěn)定性以引起聚結(jié)，因此導(dǎo)致微缺陷及刮痕。
[°07°] pH調(diào)節(jié)劑用以調(diào)節(jié)原料研磨液組合物的pH以控制磨料顆粒的分散性。pH調(diào)節(jié)劑可為任何酸或堿，且包含氨、氨甲基丙醇(AMP)、氫氧化四甲基錢(TMAH)、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸氫鈉、碳酸鈉、三乙醇胺、胺丁三醇、煙酰胺、硝酸、硫酸、磷酸、氫氯酸、乙酸、檸檬酸、戊二酸、葡萄糖酸、甲酸、乳酸、蘋果酸、丙二酸、順丁烯二酸、草酸、酞酸、丁二酸及酒石酸中的至少一者，并不限于該等酸或堿。
[0071 ] 原料研磨液組合物中的pH調(diào)節(jié)劑的含量可在0.0lwt %至]^1:%的范圍中，其中調(diào)節(jié)劑并不妨礙金屬氧化物磨料顆粒、分散劑及其它組分的功能。當(dāng)PH調(diào)節(jié)劑以小于
0.01wt%存在時(shí)，磨料顆粒之間的電斥力下降以減小儲(chǔ)存穩(wěn)定性以通過聚結(jié)導(dǎo)致塊狀顆粒，因此在拋光之后產(chǎn)生包含精細(xì)刮痕的缺陷。當(dāng)pH調(diào)節(jié)劑以大于lwt%存在時(shí)，氮化物層沈積于其上的晶圓的表面在諸如淺溝槽隔離(STI)程序的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)程序中帶負(fù)電荷，使得拋光速度可經(jīng)減小。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的用于CMP的原料研磨液組合物的剩余組分(水)優(yōu)選地可為超純水。
[0073]將原料研磨液組合物中的二氧化鈰磨料顆粒粉末化(S120)。
[0074]前述粉末化程序用于將經(jīng)聚結(jié)成所期望直徑的相對(duì)微弱黏結(jié)的二次金屬氧化物顆粒粉末化且將金屬氧化物磨料顆粒均勻地分散于分散溶液中的程序，此對(duì)于調(diào)節(jié)顆粒的大小、均勻性及分散穩(wěn)定性程度是必要的。可使用珠研磨或超音波碾磨(優(yōu)選地，噴射碾磨)執(zhí)行粉末化程序。噴射碾磨允許磨料顆粒分散溶液中的磨料顆粒彼此碰撞以被破壞的方法，此導(dǎo)致較少的研磨液污染且施加總體均勻撞擊，由此將顆粒粉末化成均勻大小且提供優(yōu)良的生產(chǎn)率。
[0075]可使用各種類型的噴射碾磨設(shè)備(諸如納米均化器(Nanomizer)、微流化器(Microf Iuidizer)及超均化器(Ult imizer))執(zhí)行粉末化程序。
[0076]可以500千克力/平方厘米(kgf/cm2)至3，000千克力/平方厘米的混合物溶液的碰撞壓力執(zhí)行粉末化程序。另一選擇是，碰撞壓力可為700kgf/cm2至3，000kgf/cm2或I，OOOkgf/cm2至3 ,OOOkgf/cm2。當(dāng)碰撞壓力低于500kgf/cm2時(shí)，難以將顆粒粉末化。當(dāng)碰撞壓力大于3，OOOkgf/cm2時(shí)，顆粒經(jīng)粉末化成過小顆粒且經(jīng)濟(jì)效益是不利的。
[0077]粉末化程序包含珠，其中，通過因珠之間的碰撞且因顆粒之間的碰撞所致的撞擊能量、摩擦能量及剪應(yīng)力來相繼執(zhí)行分散及粉末化程序。
[0078]含有經(jīng)粉末化二氧化鈰磨料顆粒的原料研磨液組合物安置于包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的分離裝置中且經(jīng)受離心，由此自原料研磨液組合物移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒(S130)。
[0079]可以2公升/分鐘(L/min)至10公升/分鐘推送原料研磨液組合物。當(dāng)以小于2L/min推送原料研磨液組合物時(shí)，效率良好但生產(chǎn)時(shí)間長以使效率退化。當(dāng)以大于10L/min推送原料研磨液組合物時(shí)，過量的原料研磨液組合物在研磨液組合物分離裝置100的水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110中經(jīng)受離心力達(dá)不充分時(shí)間段，使得可能無法容易地移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒。
[0080]可以(舉例而言)500G至3，000G(優(yōu)選地500G至2，500G且更佳地I，500G至2，500G)的離心力執(zhí)行將原料研磨液組合物離心以移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒。
[0081]原料研磨液組合物中的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒緊密地附著至以500G至3，000G旋轉(zhuǎn)的水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的旋轉(zhuǎn)表面以自水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的封閉端114水平移動(dòng)至水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的敞開端112，使得經(jīng)受大的離心力的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒附接至內(nèi)壁且經(jīng)陷獲于塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器116及118中以自原料研磨液組合物經(jīng)移除，然而具有小的大小的顆粒經(jīng)由塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器Il6及Il8水平通過水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110，而并不附接至內(nèi)壁。
[0082]包含垂直圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的離心機(jī)允許原料研磨液組合物通過高速旋轉(zhuǎn)而沿著旋轉(zhuǎn)主體的壁垂直上升以溢流，從而使得難以獲得通過低速旋轉(zhuǎn)的離心效應(yīng)。因此，結(jié)果是高的粒徑降低率及高的固體移除率。然而，根據(jù)本發(fā)明的包含水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體110的研磨液組合物分離裝置100可允許原料研磨液組合物甚至通過因以500G至2500G的低速旋轉(zhuǎn)所致的離心力而水平溢流，由此獲得充分的離心效應(yīng)。
[0083]獲得移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物(S140)。
[0084]可使用諸如HoribaLA-910的雷射散射粒徑分布分析器量測磨料顆粒的二次粒徑。原料研磨液組合物中的磨料顆粒的二次粒徑可為SOnm至330nm，且移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒的二次粒徑可為50nm至280nm。粒徑是指顆粒分布，其表示平均粒徑。離心之后的二次粒徑的減小歸因于由于通過離心移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒所致的平均粒徑的減小。因此，離心之后的最小二次粒徑的自SOnm至50nm的減小歸因于由于塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒不存在于移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中所致的平均粒徑的減小。
[0085]移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒的粒徑比率根據(jù)方程式I可為0.3至1.0。
[0086][方程式I]
[0087](B2-A2)/(B1-Ai)
[0088]此處，A1表示在分類之前的Dl粒徑，B1表示在分類之前的D99粒徑，A2表示在分類之后的Dl粒徑且B2表示在分類之后的D99粒徑。
[0089]當(dāng)離心之后的移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒的粒徑比率小于0.3時(shí)，諸如塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的殘留物通過離心經(jīng)不充分移除，且因此拋光之后的刮痕發(fā)生率增加。當(dāng)粒徑比率大于1.0時(shí)，離心之后的磨料顆粒的含量與離心之前的磨料顆粒的含量相比顯著減少，使得良率大大降低。
[°09°] 原料研磨液組合物中的固體含量可為1￥1:%至2(^1:%。當(dāng)原料研磨液組合物中的固體含量大于20% (此意指塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒經(jīng)不充分移除)時(shí)，拋光之后的刮痕發(fā)生率增加。
[0091]移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的固體含量的降低率根據(jù)方程式2可小于30%，優(yōu)選地小于20%。
[0092][方程式2]
[0093]C2/C1X10
[0094]此處，C1表示在分類之前的研磨液組合物的固體含量且(:2表示在分類之后的研磨液組合物的固體含量。
[0095]當(dāng)移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的固體含量的降低率30%或更大時(shí)，不僅移除諸如塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的異常顆粒而且移除正常顆粒。此外，當(dāng)與具有小于30 %的固體含量的降低率的研磨液組合物相比時(shí)(當(dāng)與具有相同二次粒徑的研磨液組合物比較時(shí))，展現(xiàn)塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的高比率。
[0096]舉例而言，具有30%或更高的固體移除率的研磨液組合物在分類之后展現(xiàn)0.3或更低或者0.95或更高的粒徑比率，且具有小于30%的固體移除率的研磨液組合物在分類之后具有0.03至0.95的粒徑比率。在此情形中，當(dāng)在塊狀顆粒及刮痕位準(zhǔn)方面比較研磨液組合物時(shí)，具有小于30 %的固體移除率的研磨液組合物具有優(yōu)良的改良效應(yīng)。
[0097]根據(jù)本發(fā)明的制備研磨液組合物的方法包含制備研磨液組合物，其中根據(jù)磨料顆粒的大小取決于研磨液組合物的固體含量而調(diào)節(jié)磨料顆粒當(dāng)中的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的數(shù)目。當(dāng)研磨液組合物的固體含量降低時(shí)，塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的數(shù)目降低，其中由研磨液的固體含量的降低導(dǎo)致的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的數(shù)目的降低程度按粒徑隨著粒徑變大而增加。特定而言，由固體含量的降低導(dǎo)致的塊狀磨料顆粒的數(shù)目的降低程度趨向于顯著增加。亦即，當(dāng)固體含量降低至1/2時(shí)，塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的數(shù)目的降低程度為1/2或更大。此外，此趨勢(shì)隨著塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒具有更大的大小而變得顯著，然而當(dāng)顆粒具有小的大小時(shí)，顆粒的數(shù)目的改變是相對(duì)微小的。
[0098]基于移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的2.0wt %的固體含量，具有1.99微米或更大的直徑的累積數(shù)目個(gè)磨料顆?？蔀?.0E X 13/毫升或更少個(gè)，具有1.ΟΟμπι或更大的直徑的累積數(shù)目個(gè)磨料顆?？蔀?.0E X 105/ml或更少個(gè)，且具有0.70μπι或更大的直徑的累積數(shù)目個(gè)磨料顆?？蔀?.0E X 108/ml或更少個(gè)。
[0099]在本發(fā)明中，通過離心不僅移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒而且移除精細(xì)顆粒，由此減少刮痕及缺陷。
[0100]該方法可進(jìn)一步包含使移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物經(jīng)受具有0.Ιμπι至0.2μπι孔隙的過濾器。該過濾器可包含選自由薄膜過濾器、深度過濾器及折迭過濾器組成的群組中的至少一者。
[0101]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供通過根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的制備方法制備的研磨液組合物。
[0102]移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒可具有50nm至280nm的一個(gè)二次粒徑。
[0103]移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒的粒徑比率根據(jù)方程式I可為0.3至1.0。
[0104][方程式I]
[0105](B2-A2)/(B1-Ai)
[0106]此處，A1表示在分類之前的Dl粒徑，B1表示在分類之前的D99粒徑，A2在分類之后的Dl粒徑且B2表示在分類之后的D99粒徑。
[0107]當(dāng)離心之后的移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒的粒徑比率小于0.3時(shí)，諸如塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的殘留物通過離心經(jīng)不充分移除，且因此拋光之后的刮痕發(fā)生率增加。當(dāng)粒徑比率大于1.0時(shí)，離心之后的磨料顆粒的含量與離心之前的磨料顆粒的含量相比顯著減少，使得良率大大降低。
[0108]移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的固體含量的降低率根據(jù)方程式2可小于30%，優(yōu)選地小于20%。
[0109][方程式2]
[0110]C2/C1X10
[0111]此處，&表示在分類之前的研磨液組合物的固體含量，且&為在分類之后的研磨液組合物的固體含量。
[0112]當(dāng)移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的固體含量的降低率為20%或更大時(shí)，不僅移除諸如塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的異常顆粒而且移除正常顆粒。此外，當(dāng)與具有小于20%的固體含量的降低率的研磨液組合物相比時(shí)(當(dāng)與具有相同二次粒徑的研磨液組合物比較時(shí))，展現(xiàn)塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的高比率。
[0113]基于移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的2.0wt %的固體含量，具有
1.99μπι或更大的直徑的累積數(shù)目個(gè)磨料顆粒可為2.0E X 103/ml或更少個(gè)，具有1.0Oym或更大的直徑的累積數(shù)目個(gè)磨料顆?？蔀?.0E X 105/ml或更少個(gè)，且具有0.70μπι或更大的直徑的累積數(shù)目個(gè)磨料顆粒可為3.0E X 108/ml或更少個(gè)。
[0114]本發(fā)明的研磨液組合物可減少刮痕及剩余顆粒且維持高拋光速率，該刮痕及剩余顆粒被公認(rèn)為因塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒而使良率降低的主要因素。此外，研磨液組合物可應(yīng)用于用于超大規(guī)模整合的半導(dǎo)體程序所需的各種圖案且在針對(duì)應(yīng)用的拋光速率、拋光選擇比率、表示拋光均勻性的晶圓內(nèi)非均勻性(WIWNU)及微痕小型化方面達(dá)成優(yōu)良結(jié)果。
[0115]雖然已參考附圖展示并闡述本發(fā)明的幾項(xiàng)示例性實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于所闡述的示例性實(shí)施例。替代地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明了，可自前述說明做出各種修改及變化。因此，本發(fā)明的范疇并不由前述實(shí)施例限制而由隨附申請(qǐng)專利范圍及其等等效形式定義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備研磨液組合物的方法，所述方法包括: 通過混合二氧化鈰磨料顆粒、分散劑及水制備原料研磨液組合物； 將所述原料研磨液組合物中的所述等二氧化鈰磨料顆粒粉末化； 通過將含有所述等經(jīng)粉末化二氧化鈰磨料顆粒的所述原料研磨液組合物推送至包括水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的分離裝置中且使所述原料研磨液組合物離心而自所述原料研磨液組合物移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒;及 獲得移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以2公升/分鐘(L/min)至10公升/分鐘推送所述原料研磨液組合物。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過使所述原料研磨液組合物離心而移除所述塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒以500G至3,000G的離心力執(zhí)行離心。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒緊密地附著至所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的旋轉(zhuǎn)表面以自所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的封閉端移動(dòng)至所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的敞開端，且經(jīng)陷獲于塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器中以自所述原料研磨液組合物移除。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料研磨液組合物中的所述磨料顆粒具有80納米至330納米的一個(gè)二次粒徑，且所述移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的所述等磨料顆粒具有50nm至280nm的一個(gè)二次粒徑。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料研磨液組合物中的固體含量為1界1:%至2(^1:%。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的所述磨料顆粒的粒徑比率根據(jù)方程式I為0.3至1.0: [方程式I](B2_A2)/(B1-Ai)， 其中，Ai表示在分類之前的Dl粒徑， B1表示在分類之前的D99粒徑， A2表示在分類之后的Dl粒徑，且 B2表示在分類之后的D99粒徑。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的固體含量的降低率根據(jù)方程式2小于30%: [方程式2] C2/C1X10， 其中，C1表示在分類之前的所述研磨液組合物的所述固體含量，且 C2表示在分類之后的所述研磨液組合物的所述固體含量。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其進(jìn)一步包括使所述移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物經(jīng)受具有0.1微米至0.2微米孔隙的過濾器。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分離裝置包括:所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體;及原料研磨液組合物引入單元，其形成于所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的中心軸上，所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體包括敞開端及封閉端，所述敞開端包括具有梯級(jí)的塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒止擋器，且所述原料研磨液組合物引入單元的原料研磨液組合物進(jìn)口形成于所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的所述封閉端周圍。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的旋轉(zhuǎn)表面包括不平整部分。12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述分離裝置進(jìn)一步包括外部殼，所述外部殼包括所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體，且所述外部殼與所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體共享所述中心軸的水平圓柱形殼且包括在所述水平圓柱形旋轉(zhuǎn)主體的底部側(cè)處的出口。13.—種移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物，其通過如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法制備。14.如權(quán)利要求13所述的研磨液組合物，其特征在于，所述移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒具有50nm至280nm的一個(gè)二次粒徑。15.如權(quán)利要求13所述的研磨液組合物，其特征在于，所述移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的磨料顆粒的粒徑比率根據(jù)方程式I為0.3至1.0: [方程式I](B2_A2)/(B1-Ai)， 其中，Ai表示在分類之前的Dl粒徑， B1表示在分類之前的D99粒徑， A2表示在分類之后的Dl粒徑，且 B2表示在分類之后的D99粒徑。16.如權(quán)利要求13所述的研磨液組合物，其特征在于，所述移除塊狀顆粒及聚結(jié)顆粒的研磨液組合物中的固體含量的降低率根據(jù)方程式2小于30%: [方程式2] C2/C1X10， 其中，C1表示在分類之前的所述研磨液組合物的所述固體含量，且 C2表示在分類之后的所述研磨液組合物的所述固體含量。
【文檔編號(hào)】H01L21/304GK105980509SQ201580008046
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日
【發(fā)明人】權(quán)璋國, 全燦云, 鄭記和, 金廷潤, 崔洛炫, 李性表, 崔輔爀
【申請(qǐng)人】凱斯科技股份有限公司