用於晶片粗拋光的研磨組合物的製作方法
2023-06-25 02:41:21
專利名稱：用於晶片粗拋光的研磨組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於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於晶片粗拋光的研磨組合物。
背景技術：
半導體工業中，矽晶片基材必須處理成平坦表面後，才可用於集成電路裝置(IC Device)製造。一般而言，用於平坦化矽晶片表面的拋光方法，是將晶片置於配有拋光墊 (Pad)的旋轉拋光機臺上，在晶片表面施加包含亞微米粒子的拋光漿液，以達到平坦化效^ ο化學機械拋光(CMP)程序為矽晶片製造中的最後程序，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，例如微刮痕和凹陷標誌。晶片拋光之後，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，拋光時產生的副產物會令如二氧化矽的研磨粒子失去懸浮能力，瞬時膠化附著於拋光墊表面，使拋光能力下降，且當拋光速度加快，上述問題更為嚴重。另外，美國專利US 7，253，111揭露了一種用於研磨阻擋層(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)，然而該拋光溶液用於鋁或鋁合金的平坦化，而非用於晶片的粗拋光。因此，如何開發一種用於晶片粗拋光的研磨組合物，降低拋光墊拋光速度的衰退， 維持拋光研磨質量，且能提升拋光墊的壽命，實為目前亟待解決的課題。
發明內容
為實現上述及其他目的，本發明提供一種用於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穩定劑，其pKa值介於9至10之間，且該PH穩定劑的含量佔該研磨粒子的？襯^至觀襯^ ； (C)研磨加速劑；以及⑶水。本發明研磨粒子是選自二氧化矽、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於提升拋光速度。本發明用於晶片粗拋光的研磨組合物中，該pH穩定劑可為選自烷醇胺、無機酸及有機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。而該無機酸可為硼酸。此外，為有效提供較快的拋光速度，本發明的用於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佔該研磨粒子的11襯％至35襯(％。本發明的用於晶片粗拋光的研磨組合物還可包括PH調節劑，其選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸、鹽酸或磷酸，任選添加的pH 調節劑主要是將組合物的PH值調整至10左右。在另一實例中，本發明的用於晶片粗拋光的研磨組合物還可包括螯合劑及表面活性劑，該螯合劑的含量佔該研磨粒子的5. 9wt%至20wt%，表面活性劑的含量則佔該研磨粒子的 0. 16wt%M 0. 18wt%0本發明的研磨組合物用於晶片粗拋光，能有效減少研磨粒子與拋光過程中的副產物膠化而附著於拋光墊，且能在提升拋光速度的同時維持拋光質量穩定，並延緩拋光墊變色，提升拋光墊的性能及壽命。
具體實施例方式以下，通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易了解本發明的優點及功效。本發明也可通過其它不同的實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明所揭示的精神下賦予不同的修飾與變更。本發明提供一種用於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穩定劑，其pKa值介於9至10之間，且該pH穩定劑的含量佔該研磨粒子的7wt%至； (C)研磨加速劑；以及⑶水。本發明研磨粒子是選自二氧化矽、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於提升拋光速度。本發明的用於晶片粗拋光的研磨組合物中，該pH穩定劑可為選自其pKa值介於9 至10的烷醇胺、無機酸及有機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，而該無機酸的實例如硼酸(PKa = 9. 23)。本發明組合物中，添加pH穩定劑能在進行晶片粗拋光時，使本發明組合物的PH值得以維持在9至10. 5之間，避免局部pH值的過酸及過鹼，能有效減少研磨粒子與拋光過程中的副產物膠化而附著於拋光墊，且能在提升拋光速度的同時維持拋光質量穩定，並延緩拋光墊變色，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，本發明的用於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佔該研磨粒子的11襯％至35襯％。本發明的用於晶片粗拋光的研磨組合物還包括PH調節劑，其選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸、鹽酸或磷酸，任選添加的PH調節劑主要是將組合物的pH值調整至10左右。在另一實例中，本發明的用於晶片粗拋光的研磨組合物還可包括螯合劑及表面活性劑，該螯合劑的含量佔該研磨粒子的5. 9wt%至20wt%，表面活性劑的含量則佔該研磨粒子的0. 16wt%至0. 18wt%。具體實施例中，使用氮基三醋酸的鈉鹽做為螯合劑，當然，也可直接使用氮基三醋酸為螯合劑。以下，通過特定的具體實施例進一步說明本發明的特點與功效，但並非用於限制本發明的範疇。實施例製備例用於晶片粗拋光的研磨組合物的配製
下表1中各實施例及比較例的研磨組合物是依後述步驟配製而得。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穩定劑， 之後任選添加PH調節劑將組合物的pH值調整至10左右。此外，可任選添加螯合劑及表面活性劑，最後添加研磨粒子。前述每一配製步驟皆在均勻混合各成分後進行。測試例使用所配製的研磨組合物進行晶片拋光在此實例中，使用擔載型號為SUBA600的拋光墊的研磨機(SE⑶LARXJ-36)研磨6 英寸晶片，該拋光機具有四個研磨頭，每個研磨頭可承載三片6英寸晶片。研磨過程中，該拋光機的載盤盤面溫度為31°C至34°C，轉速為50RPM，研磨頭壓力為0. 12Mpa，研磨組合物漿液的流速為8L/min。開始拋光後，每小時紀錄晶片的厚度變化並以肉眼觀察拋光墊顏色， 當拋光墊轉變為黃褐色時，即認定為拋光墊壽命終點。此外，持續回收使用拋光用的研磨組合物漿液，直到拋光墊壽命終點。本發明中，拋光速度衰退百分比的計算為將第一小時(A)與最後一小時(B)的拋光速度差值除以第一小時的拋光速度(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
權利要求
1.一種用於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穩定劑，其pKa值介於9至10之間，且該pH穩定劑的含量佔該研磨粒子的7wt% 至 ^wt % ；(C)研磨加速劑；以及(D)水。
2.如權利要求1所述的用於晶片粗拋光的研磨組合物，其中，該研磨粒子是選自二氧化矽、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.如權利要求1所述的用於晶片粗拋光的研磨組合物，其中，該PH穩定劑是選自pKa 值介於9至10之間的烷醇胺、無機酸及有機酸所組成的組中的一種或多種。
4.如權利要求3所述的用於晶片粗拋光的研磨組合物，其中，該pH穩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.如權利要求3所述的用於晶片粗拋光的研磨組合物，其中，該pH穩定劑無機酸為硼酸。
6.如權利要求1所述的用於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佔該研磨粒子的11襯％至35襯(％。
7.如權利要求1所述的用於晶片粗拋光的研磨組合物，其中，還包括螯合劑，其含量佔該研磨粒子的5. 9wt%至20wt%。
8.如權利要求1所述的用於晶片粗拋光的研磨組合物，其中，還包括表面活性劑，其含量佔該研磨粒子的0. 16 1%至0. 18wt%。
全文摘要
一種用於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穩定劑，其pKa值介於9至10之間，且該pH穩定劑的含量佔該研磨粒子的7wt％至28wt％；(C)研磨加速劑；以及(D)水。本發明研磨組合物能有效減少研磨粒子與拋光過程中的副產物膠化，且能在提升拋光速度的同時維持拋光質量穩定，提升拋光墊的性能及壽命。
文檔編號C09G1/02GK102399496SQ20111014790
公開日2012年4月4日 申請日期2011年5月25日 優先權日2010年9月14日
發明者吳威奇, 李晏成 申請人:臺灣永光化學工業股份有限公司