專利名稱：磨料顆粒、拋光漿料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光(以下簡稱為“CMP”)制程的漿料。特別是涉及一種用于淺槽隔離(STI，shallow trench isolatein)CMP制程的拋光漿料，該拋光漿料為制造256M(mega)或更高的D-RAM超高集成半導(dǎo)體(設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)小于或等于0.13μm)所必需，其能夠以很高的移除速率對晶圓進(jìn)行拋光，與氮化物比較而言，該拋光漿料具有優(yōu)異的氧化物移除選擇性。此外，本發(fā)明還涉及磨料顆粒，以及該磨料顆粒和拋光漿料的制造方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是一種半導(dǎo)體加工技術(shù)，即在晶片與拋光墊之間使用磨料顆粒進(jìn)行機(jī)械加工的同時還使用漿料進(jìn)行化學(xué)蝕刻。這種方法從上個世紀(jì)的八十年代由美國IBM公司開發(fā)成功至今，已經(jīng)成為全球生產(chǎn)亞微米級半導(dǎo)體晶片制造中的整體表面化技術(shù)的核心工藝。
拋光漿料的種類按其所要處理對象大致可分為氧化物拋光漿料、金屬拋光漿料和多硅晶片拋光漿料等三種。氧化物拋光漿料適用于拋光淺槽隔離(STI，shallow trench isolation)工藝中中間層絕緣膜的表面以及二氧化硅(SiO2)層，它大致包括拋光粒子、脫離子水、pH穩(wěn)定劑和表面活性劑等成分。其中的拋光粒子在拋光制程中所起的作用就是通過拋光機(jī)產(chǎn)生的壓力而對被加工物表面進(jìn)行機(jī)械拋光處理。拋光粒子的成分可以是二氧化硅(SiO2)、二氧化鈰(CeO2)或三氧化二鋁(Al2O3)。
具體地說，在STI工藝中，通常將二氧化鈰漿料用于拋光二氧化硅層，此時，可主要采用氮化硅層作為拋光終止層。通常，可將添加劑加入該二氧化鈰漿料以減小氮化物層的移除速度，從而改善氧化物層對氮化物層的拋光速度選擇性。但是，使用添加劑是不利的，原因在于其可減小氧化物層的移除速度以及氮化物層的移除速度。此外，二氧化鈰漿料的拋光劑顆粒通常大于硅石漿料的拋光劑顆粒，而讓晶圓表面具有劃痕。
但是，如果氧化物層對氮化物層的拋光速度選擇性較低，則由于過量氧化物層被移除，鄰近氮化物層圖案被破壞，導(dǎo)致在被加工表面發(fā)生凹陷現(xiàn)象。因此，不可能實現(xiàn)均勻的表面平整性。
因此，在STI的CMP制程中所使用的拋光漿料要具備高選擇性、高拋光速度、高分散度、高度穩(wěn)定的微觀劃痕分布以及高度集中和均勻的粒子粒度分布范圍。另外，粒度≥1μm的粒子的數(shù)量必須控制在預(yù)定范圍之內(nèi)。
日本日立公司的美國專利號為6,221,118和6,343,976的兩項專利技術(shù)提供了STI CMP中所采用的常規(guī)技術(shù)，即制備二氧化鈰的方法，采用二氧化鈰做拋光粒子時具有高選擇性的拋光漿料的制備方法。這兩項專利描述了STI CMP工藝中拋光漿料必須具備的特性、含添加劑聚合物的類型以及在各種特殊情況和一般情況下使用它們的方法。尤其值得一提的是，這兩項專利中還提出了拋光粒子、初級拋光粒子及二級粒子粒度均值的范圍以及煅燒溫度的改變可導(dǎo)致拋光粒子粒度改變及其拋光表面劃痕改變的情況。另外一種常規(guī)技術(shù)，美國專利號為6,420,269屬于日立公司的技術(shù)，為我們提供了制備多種二氧化鈰粒子的方法以及采用二氧化鈰做拋光粒子時具有高選擇性的拋光漿料的制備方法。同時，美國專利編號6,615,499，屬于日立公司的專利技術(shù)還為我們提供了在預(yù)定的X-射線輻射范圍內(nèi)依賴鍛燒升溫速度的拋光粒子峰值密度的變化率及拋光去除速度的變化情況。另外，早些時期屬于日本Showa Denko有限公司的美國專利號為6,436,835、6,299,659、6,478,836、6,410,444及6,387,139的專利所提供的技術(shù)中，也為我們指出了制備二氧化鈰的方法以及采用二氧化鈰做拋光粒子時具有高選擇性的拋光漿料的制備方法。這些專利中大多是描述拋光漿料的添加劑、其對拋光效果的影響以及耦合添加劑。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)僅揭示構(gòu)成拋光漿料的磨料顆粒的平均顆粒尺寸及其范圍，而缺少關(guān)于磨料顆粒的原材料的種類及特征、涉及這些特征的煅燒制程以及以此方式所獲得的二氧化鈰顆粒的特性等細(xì)節(jié)。
事實上，二氧化鈰漿料成品的特性，包括比表面積(specific surfacearea)、多孔性、結(jié)晶度以及顆粒尺寸分布均勻性，可根據(jù)材料特性及煅燒條件而發(fā)生改變，因而導(dǎo)致截然不同的STI CMP結(jié)果。具體的說，隨著設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)降低，可導(dǎo)致微劃痕的大磨料顆粒及其結(jié)塊的數(shù)量發(fā)生變化。因此，極其重要的是指定及限制原材料的特征以及根據(jù)這些原材料特征的煅燒制程。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)中所發(fā)生的上述問題而產(chǎn)生。本發(fā)明的一個目的是提供一種高性能納米二氧化鈰漿料，其可應(yīng)用于小于或等于0.13μm的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的超高集成半導(dǎo)體的制造過程，尤其是STI制程，且通過適當(dāng)?shù)夭捎糜糜陬A(yù)處理各種顆粒的方法及裝置、分散裝置及操作該分散裝置的方法、添加化學(xué)添加劑的方法及所添加的量以及用于傳輸樣品的裝置，而讓所產(chǎn)生的微劃痕最小化，其中此微劃痕對半導(dǎo)體裝置來說是致命的。
本發(fā)明提供一種磨料顆粒，其通過控制二氧化鈰漿料的前驅(qū)體材料的碳酸鈰的特性，例如形態(tài)、尺寸分布、聚集趨向等，并且執(zhí)行對應(yīng)于前驅(qū)體材料所控制的特性以及前驅(qū)體材料的尺寸和結(jié)晶度的煅燒制程，可防止形成較大顆粒；一種從該磨料顆粒所制造的拋光漿料，可使微劃痕最小化；以及一種制造該磨料顆粒和該拋光漿料的方法。
本發(fā)明的另一目的為提供一種通過多步驟煅燒制程來制造尺寸分布均勻的成塊前驅(qū)體材料的方法。
基于上述，本發(fā)明提供一種拋光漿料，其包含多個磨料顆粒，其中所述磨料顆粒的尺寸介于10與350μm之間，而所述磨料顆粒的尺寸小于1％的總體分布前驅(qū)體材料的磨料顆粒的尺寸。在該拋光漿料中，多個磨料顆粒的尺寸介于4與100μm之間，而所述磨料顆粒的尺寸小于50％的總體分布前驅(qū)體材料的磨料顆粒的尺寸。
依照本發(fā)明較佳實施例所述拋光漿料，所述磨料顆粒的尺寸介于20與200μm之間，而所述磨料顆粒的尺寸小于1％的總體分布前驅(qū)體材料的磨料顆粒的尺寸。所述磨料顆粒的尺寸介于5與40μm之間，而所述磨料顆粒的尺寸小于50％的總體分布前驅(qū)體材料的磨料顆粒的尺寸。
本發(fā)明另提供一種制造漿料磨料顆粒的方法，其包括制備前驅(qū)體材料；以及以至少兩個或兩個以上階段煅燒該前驅(qū)體材料。
在該制造漿料磨料顆粒的方法中，煅燒步驟包括首先煅燒該前驅(qū)體材料；粉碎或碾碎首先煅燒的前驅(qū)體材料以產(chǎn)生較小的次級前驅(qū)體材料；以及其次煅燒該次級前驅(qū)體材料。
依照本發(fā)明較佳實施例所述制造漿料磨料顆粒的方法，還包括粉碎或碾碎該其次煅燒的前驅(qū)體材料以形成第三級前驅(qū)體材料；以及第三次煅燒該第三級前驅(qū)體材料。
在該制造漿料磨料顆粒的方法中，可在從500到1,000℃的溫度下執(zhí)行煅燒步驟。
本發(fā)明另提供一種制造拋光漿料的方法，該方法包括制備上述所制造的磨料顆粒；在包含去離子水、分散劑以及添加劑的研磨混合物中研磨該磨料顆粒；以及過濾該研磨混合物以移除其中的較大顆粒。
本發(fā)明又提供一種通過上述方法所制造的磨料顆粒和拋光漿料。
磨料顆粒較佳包含二氧化鈰，而前驅(qū)體材料較佳包含碳酸鈰。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。


圖1為一流程圖，其說明本發(fā)明一實施例的拋光漿料的制程。
圖2為一流程圖，其說明本發(fā)明一實施例的前驅(qū)體材料的制程。
圖3展示取決于顆粒尺寸的D1、D50及D99的定義。
圖4展示碳酸鈰次級顆粒的尺寸的分布圖。
圖5為一關(guān)系圖，繪制了相對于煅燒溫度的碳酸鈰次級顆粒的尺寸。
圖6a為一示意圖，其說明當(dāng)煅燒分散前驅(qū)體材料時的顆粒的形成。
圖6b為一示意圖，其說明當(dāng)煅燒成塊前驅(qū)體材料時的顆粒的形成。
圖7a至7c為在800℃下煅燒的具有不同次級顆粒尺寸的磨料顆粒的TEM照片。
圖8為一示意圖，其說明根據(jù)本發(fā)明的前驅(qū)體材料的煅燒制程。
圖9a為分散前驅(qū)體材料的SEM照片。
圖9b為成塊前驅(qū)體材料的SEM照片。
圖10為當(dāng)煅燒分散和成塊前驅(qū)體材料時，相對于顆粒尺寸為分散和成塊前驅(qū)體材料所繪制的密度和比表面積的關(guān)系圖。
圖11a為從分散前驅(qū)體材料所制備的漿料的TEM圖。
圖11b為從成塊前驅(qū)體材料所制備的漿料的TEM圖。
圖12為一圖，其展示在研磨制程前后的漿料1和2的顆粒尺寸。
圖13a為一圖，其展示強(qiáng)制分散漿料1前后的顆粒尺寸分布的變化。
圖13b為一圖，其展示強(qiáng)制分散漿料2前后的顆粒尺寸分布的變化。
圖14為一圖，其展示CMP結(jié)果。
具體實施例方式
下文將分別詳細(xì)闡述本發(fā)明中拋光漿料的制備方法以及對此拋光漿料的性能所進(jìn)行的分析。具體地說，當(dāng)原材料結(jié)塊的尺寸變化時以及當(dāng)引入多步驟煅燒制程時將分別分析拋光漿料特性的變化。另外，本發(fā)明還將闡述采用二氧化鈰作拋光粒子的拋光漿料的制備方法、用脫離子水和陰離子聚合物作分散劑的方法。而且，將給出取決于生產(chǎn)制程條件的CMP結(jié)果，例如氧化物膜拋光速度和選擇性。任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可利用下述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，且本發(fā)明的范疇并非局限于下列描述。
本發(fā)明的二氧化鈰漿料包含二氧化鈰粉末、去離子水、陰離子聚合物分散劑和一種添加劑，如弱酸或弱堿。拋光漿料的制備方法包括以下步驟(見圖1)。首先，對前驅(qū)體如碳酸鈰進(jìn)行預(yù)處理，以合成固態(tài)二氧化鈰粉末(S1)?；蛘?，可在固態(tài)合成之前執(zhí)行多步驟煅燒制程，包括干燥、煅燒、粉碎(pulverizing)和/或碾碎(crushing)步驟。之后，將二氧化鈰粉末與去離子水在容器中混合(S2)，得到的混合物在研磨機(jī)中研磨，以便減少粒徑并達(dá)到要求的粒徑分布(S3)。向上述方法得到的漿料中加入陰離子聚合物分散劑以增加拋光粒子的分散穩(wěn)定性(S4)。在高速混合機(jī)中加入添加劑，如弱酸、弱堿，以控制漿料的pH值，再通過研磨來穩(wěn)定分散性(S5)，以確定漿料中固體的重量百分比(wt％)，即固含量(S6)達(dá)到所需要的值。過濾除去大粒子以阻止沉淀及拋光制程劃痕的發(fā)生(S7)。之后，通過老化來穩(wěn)定漿料(S8)。下面詳述本發(fā)明中二氧化鈰拋光漿料的制備方法。
1.二氧化鈰粉末的制造在本發(fā)明中，制備二氧化鈰漿料的第一步在于采用固體生成方法由前驅(qū)體制備二氧化鈰粉末。前驅(qū)體如碳酸鈰，通過煅燒產(chǎn)生二氧化鈰粉末，但在煅燒前應(yīng)首先單獨采用干燥工藝除去其中的水分以使其傳熱性及工藝性得到保證。取決于例如碳酸鈰等前驅(qū)體材料的特性，二氧化鈰漿料可能根據(jù)特定特性發(fā)生變化，這些特定特性包括比表面積、多孔性、結(jié)晶度、顆粒尺寸分布等，下文將對其進(jìn)行詳細(xì)闡明。
二氧化鈰粉末的性能取決于碳酸鈰的煅燒效果和煅燒設(shè)備的性能。碳酸鈰有吸水性，與水可結(jié)晶，其結(jié)晶水的化合價可以是4、5或6。因此碳酸鈰的煅燒效果跟其晶體中的結(jié)晶水的化合價和它的吸水量有關(guān)。煅燒之后，碳酸鈰中的水分被除去。但隨著溫度的升高和熱量的積聚，脫碳酸反應(yīng)發(fā)生，碳酸根變成了二氧化碳。二氧化鈰粉末也開始生成。其次，執(zhí)行額外的熱處理以導(dǎo)致再結(jié)晶，由此產(chǎn)生由各種尺寸的顆粒所構(gòu)成的二氧化鈰粉末。其中煅燒制程較佳在500-1000℃下執(zhí)行。此處，煅燒溫度可確定結(jié)晶度以及顆粒尺寸。各個顆?；蚪Y(jié)晶體的尺寸隨著煅燒溫度的升高而增加。
此外，可以多個階段而非單一階段來執(zhí)行煅燒，其間引入粉碎或碾碎步驟。此多步驟煅燒制程可確定二氧化鈰漿料的特性，例如比表面積、多孔性、晶體結(jié)晶度、顆粒尺寸等，以及氧化物移除速率和選擇性，下文亦對其進(jìn)行詳細(xì)描述。
2.混合與研磨采用上面煅燒工藝所生成的二氧化鈰粉末在高速旋轉(zhuǎn)的混合器中與脫離子水混合加濕后，所得的混合物被送入高功率研磨機(jī)中研磨以減小其粒子粒度和使粒子分散良好，以便生成納米級的二氧化鈰拋光漿料。與水混合后，可采用高功率研磨機(jī)控制拋光粒子尺寸及分散其已經(jīng)成塊的粒子。研磨機(jī)采用濕式、干式均可。但因干式研磨機(jī)研磨制程中存在被其本身磨損后所產(chǎn)生的金屬粒子腐蝕的可能性，建議采用陶瓷制濕式研磨機(jī)。但濕式研磨機(jī)在研磨制程中可能出現(xiàn)粒子凝聚而成的沉積物，從而生成大范圍的大顆粒粒子，最終發(fā)生研磨效率下降的現(xiàn)象。因此，有必要對拋光粒子的濃度、漿料的pH值及傳導(dǎo)性加以控制，并采用分散劑提高拋光粒子分散的穩(wěn)定性。
3.分散穩(wěn)定性及添加劑的添加拋光漿料中需加入一種陰離子聚合物分散劑及其它的添加劑，如弱酸或弱堿，從而起到控制拋光漿料pH值、穩(wěn)定拋光漿料的作用。此后，可使用高能研磨機(jī)來研磨包括分散劑和添加劑的混合物，以減小粒子尺寸并且分散粒子。其次，使用泵將粉狀及分散的漿料輸送入獨立的罐中，隨后使用適當(dāng)?shù)姆稚⒀b置對其再次進(jìn)行分散，以確保其分散穩(wěn)定性并防止再次結(jié)塊和沉淀。
用作分散劑的陰離子聚合物混料可為選自下列各物所組成的族群的任一種物質(zhì)聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid)、聚丙烯酸(polyacrylicacid)、聚甲基丙烯酸銨(ammonium polyethacrylate)、聚羧酸銨(ammoniumpolycarboxylate)、羧基-丙烯基聚合物(carboxyl-acryl polymer)及其組合。其原因為本發(fā)明的漿料是基于水，而上述聚合物混料在常溫下可溶于水。此外，以拋光顆粒的量來計算，所添加的陰離子聚合物混料的含量適合為0.0001-10.0wt％。穩(wěn)定后的二氧化鈰漿料的粘度性能較佳為牛頓性能。
4.固相含量(wt％)的控制和較大顆粒的移除如上所述，在分散穩(wěn)定制程后，二氧化鈰漿料的固含量被控制在一定的范圍內(nèi)，采用過濾法除去能引起沉淀和結(jié)塊以及在CMP制程中能引起劃痕的大粒子。當(dāng)大體積的粒子存在時，粒子的重力大于由粒子間排斥作用所引起的排斥力，并且大粒子的表面積小于小粒子的表面積，因此大粒子的分散性要小于小粒子的分散性。當(dāng)單位體積的大粒子數(shù)目隨固含量的增加而增加時，會導(dǎo)致沉淀和凝聚結(jié)塊的情況加劇。基于上述的兩個原因，使沉淀和凝聚結(jié)塊很容易發(fā)生，致使?jié){料不穩(wěn)定，因此有必要除去大粒子，其中大粒子去除的程度隨過濾的次數(shù)而增加。
5.漿料的老化在容器內(nèi)，通過24小時的攪拌老化可以進(jìn)一步增加漿料的穩(wěn)定性。這一步驟亦可在漿料完全制備完成后實施，亦可以根據(jù)需要而省略。
如下文所述，在通過上述制造過程來制造二氧化鈰漿料的情況下，來分析前驅(qū)體材料碳酸鈰的特性對二氧化鈰漿料特性的影響。特定而言，將根據(jù)碳酸鈰成塊次級顆粒的尺寸對二氧化鈰漿料特性的變化進(jìn)行詳細(xì)描述。
如上文所述，通過對前驅(qū)體材料進(jìn)行預(yù)干燥和煅燒來制備磨料顆粒，并且隨后在研磨之前與DI水混合。在煅燒之后，前驅(qū)體碳酸鈰的更廣泛的聚集導(dǎo)致更廣的顆粒尺寸分布。即，在煅燒時，可制造精細(xì)二氧化鈰顆粒以及較大顆粒。
但是，若含有尺寸大于1μm的較大顆粒，則拋光漿料可導(dǎo)致產(chǎn)生微劃痕，然而，在0.13μm或更小的超高集成半導(dǎo)體的制造過程中，此將對半導(dǎo)體裝置產(chǎn)生致命影響。因此，盡可能地排除較大顆粒對于二氧化鈰漿料的制造極為重要。為此，必須控制前驅(qū)體材料碳酸鈰的顆粒尺寸和聚集。
可根據(jù)圖2所示的程序制備碳酸鈰，以作為二氧化鈰漿料的前驅(qū)體材料。首先，將稀土金屬的原礦石混合(S10)，并且溶于鹽酸中以獲得稀土氯化物溶液(S20)。執(zhí)行多個萃取和隔離循環(huán)以使氯化鈰與其它稀土金屬分離(S30)。將氯化鈰與碳酸銨混合以形成碳酸鈰沉淀物(S40)，隨后對其進(jìn)行洗滌和干燥(S50)以提供所要的高純度前驅(qū)體材料(S60)。
在使用此共沉淀方法制備前驅(qū)體材料碳酸鈰時，沉淀反應(yīng)條件例如為pH值、溫度、時間等皆可確定沉淀物的特性。具體地說，前驅(qū)體對于沉淀物的趨勢以及所得前驅(qū)體的顆粒尺寸對成品二氧化鈰漿料的特性具有關(guān)鍵影響。
參看圖3，其為一示意圖，說明D1、D50及D99的定義，即，根據(jù)尺寸對顆粒進(jìn)行分類。
如圖3所示，D50對應(yīng)于一顆粒尺寸，其中此顆粒尺寸小于50％的總體分布顆粒的尺寸，而D1對應(yīng)于一顆粒尺寸，其中此顆粒尺寸僅小于1％的總體分布顆粒的尺寸，且D99對應(yīng)于一顆粒尺寸，其中此顆粒尺寸僅大于1％的總體分布顆粒的尺寸。因此，D1所占的次級顆粒尺寸大于其它兩者，而更廣泛的聚集和更差的分散穩(wěn)定性將產(chǎn)生較高的D1值。
為了更能夠理解二氧化鈰漿料的特性乃是取決于前驅(qū)體材料特性的，下文舉出了許多顆粒尺寸分布的實例。
表1

圖4繪制了表1中所給出的前驅(qū)體材料碳酸鈰的顆粒尺寸分布圖。如圖4所示，與前驅(qū)體材料2或前驅(qū)體材料3相比，由于更高的聚集程度，前驅(qū)體材料1含有更大尺寸的顆粒。在高溫下煅燒之后，發(fā)現(xiàn)前驅(qū)體材料1至3的碳酸鈰顆粒具有圖5所示的顆粒尺寸，其如使用X射線衍射儀(XRD)所測量。為了再現(xiàn)圖5中數(shù)據(jù)，從各種前驅(qū)體材料中隨機(jī)選擇兩個顆粒，并測量其尺寸。如圖5可見，隨著煅燒制程的進(jìn)行和前驅(qū)體材料顆粒尺寸的增加，這些顆粒的尺寸將會增加。
在煅燒制程中可制造出碳酸鈰粉末，同時發(fā)生脫碳作用從而以二氧化碳形式移除碳酸官能團(tuán)(carbonate functional group)。在更高的煅燒溫度下，碳酸鈰粉末會再結(jié)晶以生成更大尺寸的顆粒。此外，由于碳酸鈰聚集的高趨勢所導(dǎo)致的顆粒尺寸的增加將會制造更大的顆粒尺寸，其原因如下。
在高密集成塊的納米尺寸粉末中，許多初級顆粒彼此接觸。在鄰近初級顆粒之間的頸縮點處，易于發(fā)生質(zhì)量擴(kuò)散和晶格運動，從而即使在低溫下亦可通過熱降解(thermal degradation)而形成較大顆粒。即，如圖6a所示，當(dāng)顆粒彼此分散開時，其甚至在煅燒之后還保持彼此分離。相反地，如圖6b所示，當(dāng)顆粒彼此接觸時，煅燒可使其以頸縮點為中心而形成較大顆粒。因而，即使在相同溫度下煅燒相同的時間，亦會生成不同尺寸的顆粒。
如圖5所示，在由于碳酸鈰的聚集而形成具有相對較大顆粒尺寸的前驅(qū)體材料1的情況下，可形成更大顆粒，而導(dǎo)致二氧化鈰磨料顆粒的異常顆粒生長。
參看圖7a至7c，其分別為展示前驅(qū)體材料1至3在800℃下煅燒結(jié)果的照片。如照片所示，磨料顆粒中較大顆粒的數(shù)量與前驅(qū)體材料碳酸鈰的顆粒尺寸成比例地增加。
同時，當(dāng)顆粒成塊時，前驅(qū)體材料呈現(xiàn)為較大顆粒，此時由于不完全煅燒故可在較大凝塊內(nèi)形成極小顆粒。成塊前驅(qū)體材料對質(zhì)量轉(zhuǎn)移具有較大抵抗力，因而使得反應(yīng)氣體氧與副產(chǎn)物二氧化碳的質(zhì)量轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散發(fā)生延遲，導(dǎo)致不完全煅燒。在以下部分“取決于多步驟煅燒制程的二氧化鈰漿料特性的變化”將對此現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)描述。由于此原因，隨著前驅(qū)體材料顆粒更廣泛地聚集，而呈現(xiàn)為更大顆粒，其中前驅(qū)體材料具有精細(xì)顆粒，因而提供寬廣的顆粒尺寸分布。
為了控制碳酸鈰的顆粒尺寸，如前述，必須使前驅(qū)體材料制造方法的沉淀制程中的粉末聚集最小化。聚集是取決于粉末制備的反應(yīng)條件而發(fā)生。隨著更多均勻沉淀的產(chǎn)生，碳酸鈰沉淀更不易聚集?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)CeCl3溶液的濃度、混合速率、反應(yīng)溫度和/或通過適當(dāng)?shù)姆稚﹣慝@得均勻的沉淀。
此處，在使用上述制程來制造二氧化鈰漿料的情況下，將詳細(xì)描述多步驟煅燒制程對二氧化鈰漿料特性的影響，具體地說，亦是就CMP速率與微劃痕數(shù)量進(jìn)行描述。
如圖8所示，煅燒制程包括五個步驟。首先，空氣中的氧與碳酸鈰產(chǎn)生反應(yīng)。隨后，氧通過孔(pores)而擴(kuò)散入碳酸鈰并且吸附在反應(yīng)部位。其次，氧發(fā)生反應(yīng)以對碳酸鈰進(jìn)行煅燒。此后，從反應(yīng)部位釋放出二氧化碳等產(chǎn)物，并且二氧化碳通過孔而擴(kuò)散出碳酸鈰并進(jìn)入空氣?？梢詮南铝蟹磻?yīng)方程式1來表示此煅燒制程。
可理解，在煅燒制程中，氧和二氧化碳通過孔的擴(kuò)散速率取決于碳酸鈰的形態(tài)，從而確定總反應(yīng)速率。因此，即使在相同溫度以相同時限執(zhí)行煅燒，所得顆粒亦會展示不同的顆粒生長或結(jié)晶度。
具體地說，在尺寸為幾百μm的碳酸鈰結(jié)塊的外部與內(nèi)部之間的結(jié)晶度具有很大差別，使得顆粒展示寬廣的顆粒尺寸分布。
參照圖9a和9b，其分別為分散和成塊前驅(qū)體材料的SEM照片。在圖10中，在煅燒分散前驅(qū)體材料與成塊前驅(qū)體材料時，對分散前驅(qū)體材料與成塊前驅(qū)體材料繪制相對于顆粒尺寸的密度和比表面積的關(guān)系曲線，其中分別從圖9a中的分散前驅(qū)體材料和圖9b中的成塊前驅(qū)體材料獲得樣品A和B。從曲線圖可易于得出，盡管具有相同的顆粒尺寸，但是與分散碳酸鈰相比，成塊碳酸鈰具有較大的比表面積和較低的密度。其原因為在如圖9b所示的成塊碳酸鈰的情況下，其外部結(jié)晶良好，由此呈現(xiàn)為較大顆粒，而其內(nèi)部由于不完全煅燒而不允許晶體生長，因而展示低結(jié)晶度。
參看圖11a和11b，分別以TEM照片展示通過煅燒分散碳酸鈰和成塊碳酸鈰而制備的漿料。如圖所示，從成塊碳酸鈰所制備的漿料展示不均勻的顆粒尺寸分布，其中具有許多精細(xì)顆粒。此歸因于前驅(qū)體材料內(nèi)的不完全結(jié)晶。即，成塊前驅(qū)體材料的顆粒尺寸分布增加，因為在內(nèi)部與外部顆粒之間具有較大的尺寸差異，例如，外部顆粒較大而內(nèi)部顆粒較小。
此外，在較大顆粒內(nèi)部生成的較小顆粒由于其較大比表面積而易于凝聚，且導(dǎo)致外部較大顆粒具有微劃痕。此外，較小顆粒由于其低內(nèi)部結(jié)晶度而具有不良的氧化物拋光速率，由此增強(qiáng)了氧化物層對氮化物層的拋光速度選擇性。
由于在0.13μm或更小的超高集成半導(dǎo)體的制造過程中，微劃痕對半導(dǎo)體裝置具有致命影響，因此必須避免微劃痕?？紤]到前驅(qū)體材料碳酸鈰的聚集程度，必須調(diào)節(jié)顆粒尺寸。
為此，使用本發(fā)明一實施例的多步驟煅燒制程對成塊碳酸鈰進(jìn)行均勻煅燒。通過本發(fā)明的多步驟煅燒可克服成塊碳酸鈰外部與內(nèi)部之間的結(jié)晶度差異，從而以可控方式制造顆粒尺寸均勻的磨料顆粒。
首先，對碳酸鈰的初級前驅(qū)體材料進(jìn)行干燥并且進(jìn)行初級煅燒。其次，通過粉碎或碾碎獲得較小的次級前驅(qū)體材料，暴露具有低結(jié)晶度的內(nèi)部。對粉狀或碎次級前驅(qū)體材料執(zhí)行次級煅燒步驟以提供磨料顆粒。
可以相同或不同溫度執(zhí)行初級和次級煅燒步驟。對于粉碎或碾碎制程，可利用各種干式粉碎或碾碎裝置，例如分粒器(classifier)、軋碎機(jī)、噴氣研磨機(jī)等。
使用三步驟煅燒制程可獲得進(jìn)一步的改良。在這點上，恰好在隨后的煅燒步驟之前執(zhí)行粉碎或碾碎前驅(qū)體材料的步驟。具體地說，在最初干燥和煅燒之后，將前驅(qū)體材料粉碎或碾碎以獲得較小的次級前驅(qū)體材料，暴露其具有低結(jié)晶度的內(nèi)部。在經(jīng)歷次級干燥和煅燒之后，將次級前驅(qū)體材料進(jìn)一步粉碎或碾碎成更小的第三級前驅(qū)體材料，暴露其具有低結(jié)晶度的內(nèi)部。最后，對第三級前驅(qū)體材料執(zhí)行第三級干燥和煅燒步驟以提供磨料顆粒。
與習(xí)知單步驟煅燒制程相比，該多步驟煅燒制程可使成塊前驅(qū)體材料的外部和內(nèi)部具有類似的結(jié)晶度，因而使顆粒尺寸在較窄的顆粒尺寸分布內(nèi)保持均勻。因此，在成塊前驅(qū)體材料外部形成的可導(dǎo)致微劃痕的較大顆粒可通過多步驟粉碎或碾碎步驟而分裂成更小的顆粒。此外，由于整個前驅(qū)體材料的結(jié)晶度變得均勻，從而煅燒以制造具有較窄尺寸分布的磨料顆粒。
下文中的表2給出了對通過多步驟煅燒制程和單步驟煅燒制程從圖9b中的成塊碳酸鈰所制備的磨料顆粒的結(jié)晶度測量結(jié)果。在表2中，漿料1是通過執(zhí)行如多步驟煅燒制程中的初級煅燒、粉碎或碾碎以及次級煅燒而獲得，而漿料2是通過單步驟煅燒制程而獲得。使用XRD測量剛煅燒后的顆粒尺寸并且量測接著煅燒的濕式研磨制程之后的顆粒尺寸。
表2

從表2和圖12可知，通過多步驟煅燒制程所制備的漿料1在剛煅燒之后和研磨之后幾乎無變化，而通過單步驟煅燒制程所制備的漿料2在研磨后展示了顆粒尺寸的急劇減小。
在X射線衍射中，X射線滲入樣品的深度僅為10μm或更小。但是，如圖9b所示，如在漿料2中，成塊碳酸鈰長達(dá)幾百μm的直徑，并且即使在單步驟煅燒之后仍保持這種形態(tài)。因此，當(dāng)將XRD應(yīng)用于凝塊碳酸鈰時，可測量其外部而不能分析其內(nèi)部。即，XRD可應(yīng)用于具有高結(jié)晶度的外部顆粒，但是不能應(yīng)用于具有低結(jié)晶度的內(nèi)部顆粒。在執(zhí)行濕式研磨制程之后，XRD可分析較小的內(nèi)部顆粒，因此使平均顆粒尺寸減小7nm。
相反，如在漿料1中，由于多步驟煅燒制程可充分煅燒內(nèi)部，因此顆粒的尺寸均勻，并且即使在研磨之后，其平均尺寸僅減小1nm。
此外，顆粒尺寸分布對所得漿料的分散穩(wěn)定性具有影響。作為測量漿料聚集的有效標(biāo)準(zhǔn)，可使用dD15或dD50。換句話說，使用日本Horiba公司生產(chǎn)的LA910來測量顆粒尺寸，且結(jié)果用于對其進(jìn)行計算。其定義如下。
dD1＝D1聲裂(sonication)前-D1聲裂后dD15＝D15聲裂前-D15聲裂后dD50＝D50聲裂前-D50聲裂后其中，各自定義如下D1聲裂前暴露至超聲波前所測量的D1顆粒尺寸；D1聲裂后暴露至超聲波后所測量的D1顆粒尺寸；D15聲裂前暴露至超聲波前所測量的D15顆粒尺寸；D15聲裂后暴露至超聲波后所測量的D15顆粒尺寸；D50聲裂前暴露至超聲波前所測量的D50顆粒尺寸；D50聲裂后暴露至超聲波后所測量的D50顆粒尺寸。
在使用Horiba公司生產(chǎn)的LA910型號測量顆粒尺寸的情況下，若通過超聲波來執(zhí)行測量，則成塊漿料被再分配，從而能夠測量分散狀態(tài)下的顆粒尺寸。在另一方面，若未通過超聲波來執(zhí)行測量，則成塊漿料未被再分配，因而測量成塊漿料的顆粒尺寸。因此，顆粒尺寸偏差dD1、dD15或dD50隨著前驅(qū)體材料聚集的增加而增加，或隨著漿料分散穩(wěn)定性的減小而增加。
在下文的表9b中展示了將多步驟煅燒制程與單步驟煅燒制程應(yīng)用于圖9b中的成塊碳酸鈰分別所得的分散穩(wěn)定性之間的比較。
表3

基于這些數(shù)據(jù)，可測量漿料1和2的分散程度，結(jié)果分別展示于圖13a和13b中。在圖13a中，不管是否通過超聲波進(jìn)行強(qiáng)制分散，由多步驟煅燒制程所制備的漿料1在次級漿料顆粒的顆粒尺寸分布中無變化。相反，如圖13b所示，在強(qiáng)制分散前后，通過單步驟煅燒制程所制備的漿料2在次級漿料顆粒的顆粒尺寸分布中具有較大差異。在漿料2中，由于前驅(qū)體材料外部與內(nèi)部之間的結(jié)晶度差異，具有較大比表面積的較小顆粒與具有較小比表面積的較大顆粒共存，使得漿料具有不良分散穩(wěn)定性并且廣泛結(jié)塊。因此，在存在強(qiáng)制分散和不存在強(qiáng)制分散的漿料之間，顆粒尺寸分布中具有較大差異。
在下文中，通過上述方法以各自的預(yù)定條件從二氧化鈰粉末制造二氧化鈰磨料顆粒和漿料，并且分析了例如各個二氧化鈰漿料的顆粒尺寸和分散穩(wěn)定性等漿料特性以及例如移除速率、微劃痕等CMP特性。
首先，特性的分析儀器如下1)顆粒尺寸使用日本Rigaku公司制造的RINT/DMAX-2500所測量；2)顆粒尺寸分布使用日本Horiba公司制造的LA-910所測量；3)TEM使用日本JEOL有限公司制造的JEM-2010所測量。
使用如上述所制造的二氧化鈰漿料對物體進(jìn)行拋光，并且對關(guān)于移除速率、微劃痕數(shù)量以及移除選擇性進(jìn)行評估。使用美國Strasbaugh公司制造的6EC來執(zhí)行CMP拋光性能測試。將其上涂覆PE-TEOS(等離子體強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積TEOS氧化物)以在其整個表面上形成氧化物膜的一個8”晶圓以及其上涂覆Si3N4以在其整個表面上形成氮化物膜的另一8”晶圓用于CMP拋光性能測試。所使用的測試條件和物質(zhì)如下1)襯墊IC1000/SUBAIV(購自美國Rodel公司)；2)膜厚度測量裝置Nano-Spec 180(購自美國Nano-metrics公司)；3)工作臺速度70rpm4)主軸轉(zhuǎn)速70rpm5)下壓力4psi6)背壓0psi7)漿料供應(yīng)量100ml/min8)殘留顆粒及劃痕的測量使用美國KLA-Tencor公司制造的SurfscanSP1進(jìn)行測量。
使用二氧化鈰漿料對整個表面上形成有氧化物膜(PE-TEOS)或氮化物膜(Si3N4)的晶圓拋光1分鐘，隨后根據(jù)拋光后薄膜的厚度變化確定移除速率，并且使用Surfscan SP1測量微劃痕。以此方式測試各個漿料的拋光性能，從而在對半成品晶圓拋光三次或三次以上后測量拋光特征。
(1)二氧化鈰磨料顆粒1至3的制備將高純度二氧化鈰粉末1至3(分別對應(yīng)于前驅(qū)體材料1至3)裝入各個容器中，各自二氧化鈰粉末的量為800g，并且在隧道爐(tunnel kiln)中于800℃下煅燒4小時。二氧化鈰粉末1至3分別具有與表1所給出的前驅(qū)體材料1至3相同的特性。所有的二氧化鈰粉末1至3均由碳酸鈰制成，且呈現(xiàn)越來越小的顆粒尺寸分布。以5℃/分鐘的溫度升高速率執(zhí)行煅燒。達(dá)到最高溫度之后，使二氧化鈰粉末冷卻。使氣體以20m3/小時的速率在與燒箱(saggar)運動方向相反的方向上流動，從而有效地移除CO2副產(chǎn)物。當(dāng)通過X射線衍射儀進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)經(jīng)如此煅燒的二氧化鈰粉末1至3為高純度二氧化鈰(氧化鈰)磨料顆粒1至3。
(2)二氧化鈰漿料1至3的制備在高速混合器(mixer)中，將在前述條件下分別從二氧化鈰粉末1至3合成高純度二氧化鈰磨料顆粒1至3各10kg并與90kg的去離子水混合1小時或更長時間，從而實現(xiàn)充分濕潤，此后使用通道式研磨制程而對如此獲得的各個10％的漿料進(jìn)行研磨，其意欲將顆粒尺寸控制在所要范圍內(nèi)并且分散漿料的成塊顆粒。隨后，以二氧化鈰粉末的重量計，加入1wt％的聚甲基丙烯酸銨，其充當(dāng)陰離子分散劑。由于考慮到吸附，故使混合持續(xù)2小時或更長時間以分散該漿料，接著過濾以制備二氧化鈰漿料1至3。
(3)二氧化鈰漿料1至3的比較對分別從高純度二氧化鈰磨料顆粒1至3所制備的二氧化鈰漿料1至3進(jìn)行分析，結(jié)果表明前驅(qū)體材料碳酸鈰，即二氧化鈰粉末，廣泛結(jié)塊，并且更大的顆粒尺寸導(dǎo)致二氧化鈰磨料顆粒中形成更為異常擴(kuò)大的顆粒。
(4)CMP測試結(jié)果測試如上述制備的二氧化鈰漿料1至3的CMP拋光性能。
表4

使用從二氧化鈰粉末1至3(即具有不同顆粒尺寸的前驅(qū)體材料碳酸鈰)所制備的二氧化鈰漿料1至3，在相同的CMP條件下執(zhí)行CMP測試，且結(jié)果于上文的表4中給出。
從表4的數(shù)據(jù)可知，從D1大于350μm的前驅(qū)體材料制備的二氧化鈰漿料1展示較大移除速率，但是產(chǎn)生顯著更多的殘留氧化物膜顆粒，因此與二氧化鈰漿料2或3相比產(chǎn)生更多的劃痕。其原因為隨著碳酸鈰顆粒尺寸的增加，顆粒尺寸亦增加，此導(dǎo)致形成在拋光制程中引起微劃痕的較大顆粒。在另一方面，前驅(qū)體材料的較小D1可減小氧化物膜殘留顆粒和微劃痕的數(shù)量，但是降低了移除速率，退化了拋光性能。
超過100μm的D50具有較高的移除速率，但是產(chǎn)生大量氧化物膜殘留顆粒以及由這些顆粒所導(dǎo)致的劃痕。因為超過100μm的D50意味著有50％以上的顆粒大于100μm，因此形成大量較大顆粒，導(dǎo)致與其成比例的微劃痕。在另一方面，若前驅(qū)體材料的D50較小，則移除速率會降低，導(dǎo)致不良拋光性能。
如前述，移除速率以及氧化物膜殘留顆粒和劃痕的數(shù)量為超高集成半導(dǎo)體制造過程中極為重要的因素，其取決于前驅(qū)體材料的顆粒尺寸。
與比較性實例相比，從顆粒尺寸被適當(dāng)控制的前驅(qū)體材料碳酸鈰所制備的二氧化鈰漿料2或3展示優(yōu)異的移除速率，同時氧化物膜殘留顆粒和微劃痕保持于顯著較低水平。
因此，通過提供D1介于10與350μm之間而D50介于4與100μm之間的前驅(qū)體材料，可獲得優(yōu)異的移除率、拋光選擇性或移除速率以及盡可能少的劃痕。前驅(qū)體材料的D1更佳介于20與200μm之間，并且D50更佳介于5與40μm之間。
(1)二氧化鈰磨料顆粒4和5的制備將高純度碳酸鈰粉末4和5(均對應(yīng)于圖9b的成塊前驅(qū)體材料)裝入各個容器，其中各自二氧化鈰粉末的量為800g。首先，將碳酸鈰粉末4在隧道爐中煅燒兩次，最初在750℃下煅燒4小時，其次在650℃下再煅燒4小時，其間執(zhí)行粉碎。在另一方面，將碳酸鈰粉末5在780℃煅燒4小時一次。在此兩種情況下，以5℃/分鐘的溫度增加速率執(zhí)行煅燒。達(dá)到最高溫度后，使碳酸鈰粉末冷卻。使氣體以20m3/小時的速率在與燒箱運動方向相反的方向上流動，從而有效地移除CO2副產(chǎn)物。發(fā)現(xiàn)經(jīng)如此煅燒的二氧化鈰粉末為平均顆粒尺寸分別為29.8nm和29.6nm的高純度二氧化鈰(氧化鈰)磨料顆粒4和5，如通過X射線衍射儀所分析。
(2)二氧化鈰漿料4和5的制備使用高速混合器，將在前述條件下分別將從二氧化鈰粉末4和5所合成的高純度二氧化鈰磨料顆粒4和5各10kg與90kg以去離子水混合1小時或更長時間，從而實現(xiàn)充分濕潤，此后使用通道式研磨制程對如此獲得的各個10％的漿料進(jìn)行研磨，而將顆粒尺寸控制在所要的范圍內(nèi)并且分散漿料的成塊顆粒。隨后，以二氧化鈰粉末的重量計，添加1wt％的聚甲基丙烯酸銨，其可作為陰離子分散劑。考慮到其吸附，使混合持續(xù)2小時或更長時間以分散該漿料，接著進(jìn)行過濾以制備二氧化鈰漿料4和5。
(3)二氧化鈰漿料4和5的比較如從表2和圖12易于了解，對分別從高純度二氧化鈰磨料顆粒4和5所制備的二氧化鈰漿料4和5的分析表明，二氧化鈰漿料4在研磨前后顆粒尺寸中幾乎無變化，而二氧化鈰漿料5在研磨后顆粒尺寸急劇減小。其原因在于由于前驅(qū)體碳酸鈰廣泛結(jié)塊，因此二氧化鈰漿料5的前驅(qū)體碳酸鈰內(nèi)部與外部之間的顆粒尺寸分布具有較大差異，因而形成外部較大顆粒，而內(nèi)部未完全煅燒的情況。
此外，通過顆粒尺寸分析儀(Horiba制造的LA-910)使用光散射方法來分析二氧化鈰漿料4和5的分散穩(wěn)定性。如圖13a所示，不管是否執(zhí)行強(qiáng)制分散，經(jīng)歷多步驟煅燒制程的二氧化鈰漿料4在次級漿料顆粒的顆粒尺寸分布中無變化。相反，如圖13b所示，通過單步驟煅燒制程制備的二氧化鈰漿料5在強(qiáng)制分散前后在次級漿料顆粒的顆粒尺寸分布中具有較大差異。在二氧化鈰漿料4中，較小內(nèi)部顆粒與較大外部顆粒共存，使得漿料具有不良分散穩(wěn)定性并且廣泛結(jié)塊。
(4)CMP測試結(jié)果測試如上述所制備的二氧化鈰漿料4和5的CMP拋光性能。
表5

表5和圖14的數(shù)據(jù)表明通過多步驟煅燒制程所制備的漿料4具有充分均勻的結(jié)晶度，從而可以高速率移除氧化物膜，而由于成塊碳酸鈰內(nèi)的不完全煅燒而使?jié){料5具有不良結(jié)晶度和不良氧化物移除速率。此外，對于其上電性吸附足夠量的表面活性劑的氮化物膜，其移除速率在漿料4與漿料5之間并無差異，從而使用漿料4可獲得較佳的移除選擇性。
漿料4的結(jié)塊程度明顯較小，換句話說，分散的程度較大，因而與漿料5相比，漿料4在晶圓拋光時可實現(xiàn)更佳的平坦度；而由于漿料5的結(jié)塊和較大顆粒均多于漿料4，故漿料5明顯會產(chǎn)生更多的氧化物殘留顆粒和微劃痕。
因此，應(yīng)用多步驟煅燒制程可有效地實現(xiàn)優(yōu)異的移除率、拋光選擇性或移除速率以及最小的微劃痕數(shù)量。換句話說，通過以多步驟方式煅燒二氧化鈰磨料顆粒的前驅(qū)體材料，可易于獲得所要的漿料特性。
因此，本發(fā)明通過將二氧化鈰漿料前驅(qū)體材料的顆粒尺寸控制在預(yù)定范圍內(nèi)，使得二氧化鈰漿料可具有優(yōu)良的移除速率和選擇性，并且具有不引起微劃痕或使微劃痕數(shù)量最小化的能力。因而，通過以多步驟方式控制煅燒制程可易于獲得所要的漿料特性。
如上文所述，根據(jù)本發(fā)明可制造具有各種優(yōu)良特性的拋光漿料，這些特性為用于半導(dǎo)體制造的STI CMP磨料所必需的特性。具體地說，當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的拋光漿料時，在CMP后可保持?jǐn)?shù)量顯著減小的對于半導(dǎo)體裝置具有致命影響的劃痕和殘留顆粒。
此外，本發(fā)明通過執(zhí)行一考慮到前驅(qū)體材料特性的煅燒制程，可制造一種能夠保持較高移除速率同時減少可導(dǎo)致缺陷的劃痕的數(shù)量的漿料。
而且，本發(fā)明可制造一種具有STI CMP拋光劑所必需的優(yōu)異物理特性的漿料。因而，本發(fā)明的拋光漿料可應(yīng)用于超高集成半導(dǎo)體的制造過程中所需的各種圖案，從而可確保優(yōu)異的移除速率、移除選擇性以及晶圓內(nèi)非均勻性(WIWNU)，其表示移除均勻性并且可將微劃痕的發(fā)生最小化。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種拋光漿料，其特征在于包含磨料顆粒，其中所述磨料顆粒的尺寸介于10與350μm之間，而所述磨料顆粒的尺寸小于1％的總體分布前驅(qū)體材料的磨料顆粒的尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光漿料，其特征在于所述磨料顆粒的尺寸介于20與200μm之間，而所述磨料顆粒的尺寸小于1％的總體分布前驅(qū)體材料的磨料顆粒的尺寸。
3.一種拋光漿料，其特征在于包含磨料顆粒，其中所述磨料顆粒的尺寸介于4與100μm之間，而所述磨料顆粒的尺寸小于50％的總體分布前驅(qū)體材料的磨料顆粒的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拋光漿料，其特征在于所述磨料顆粒的尺寸介于5與40μm之間，而所述磨料顆粒的尺寸小于50％的總體分布前驅(qū)體材料的磨料顆粒的尺寸。
5.一種拋光漿料，其特征在于包含磨料顆粒，其中所述磨料顆粒的尺寸介于10至350μm之間以及4至100μm之間，而所述磨料顆粒的尺寸分別小于1％與50％的總體分布前驅(qū)體材料的磨料顆粒的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拋光漿料，其特征在于所述磨料顆粒包含二氧化鈰。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的拋光漿料，其特征在于所述前驅(qū)體材料包含碳酸鈰。
8.一種制造漿料磨料顆粒的方法，其特征在于包括制備前驅(qū)體材料；以及以至少兩個或兩個以上階段煅燒所述前驅(qū)體材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述制造漿料磨料顆粒的方法，其特征在于所述煅燒的步驟包括首先煅燒所述前驅(qū)體材料；粉碎或碾碎所述經(jīng)首先煅燒的前驅(qū)體材料以產(chǎn)生較小的次級前驅(qū)體材料；以及其次煅燒所述次級前驅(qū)體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述制造漿料磨料顆粒的方法，其特征在于進(jìn)一步包括粉碎或碾碎所述其次煅燒的前驅(qū)體材料以形成第三級前驅(qū)體材料；以及第三次煅燒所述第三級前驅(qū)體材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述制造漿料磨料顆粒的方法，其特征在于所述煅燒步驟是在500至1000℃的溫度下執(zhí)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述制造漿料磨料顆粒的方法，其特征在于所述磨料顆粒包含二氧化鈰。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述制造漿料磨料顆粒的方法，其特征在于所述前驅(qū)體材料包含碳酸鈰。
14.一種制造拋光漿料的方法，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項所述制造漿料磨料顆粒的方法制備所述磨料顆粒；在包含去離子水、分散劑以及添加劑的研磨混合物中研磨所述磨料顆粒；以及過濾所述研磨混合物以從其中移除較大顆粒。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項所述制造漿料磨料顆粒的方法所制造的磨料顆粒。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造拋光漿料的方法所制造的拋光漿料。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于STI CMP(淺槽隔離化學(xué)機(jī)械拋光)制程的拋光漿料，其為制造256M(mega)D－RAM或更大的超高集成半導(dǎo)體(設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為小于或等于0.13μm)所必需，該拋光漿料可以較高移除速率對晶圓進(jìn)行拋光，與氮化物相比而言，該拋光漿料具有優(yōu)異的氧化物移除選擇性。該拋光漿料可應(yīng)用于制造超高集成半導(dǎo)體制程中所需的各種圖案，因此可確保優(yōu)異的移除速率、移除選擇性和晶圓內(nèi)不均勻性(within－wafer－nonuniformity，WIWNU)，其表明移除均勻性，并且可將微劃痕的發(fā)生最小化。
文檔編號H01L21/304GK1818002SQ20051013477
公開日2006年8月16日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者金大亨, 洪錫敏, 金容國, 金東炫, 徐明源, 樸在勤, 白云揆 申請人:K.C.科技股份有限公司, 漢陽大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)