磨料粒子、抛光浆料以及制造磨料粒子的方法技术

本发明专利技术涉及一种磨料粒子、抛光浆料以及制造磨料粒子的方法。根据本发明专利技术的示范性实施例的磨料粒子的制造方法包含制备前驱体溶液，其中第一前驱体与不同于所述第一前驱体的第二前驱体混合，制备碱性溶液，混合所述碱性溶液与所述前驱体溶液并且形成沉淀物，并且洗涤通过沉淀合成的磨料粒子。所述磨料粒子和抛光浆料可抑制或防止出现抛光划痕。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磨料粒子和抛光浆料，并且更具体来说，涉及可在半导体制造工艺中用于化学机械抛光以使介电层平坦化的磨料粒子和抛光浆料，并且涉及制造所述磨料粒子的方法。
技术介绍
化学机械抛光(CMP)工艺通过向工件上施加含有磨料粒子的浆料，并且旋转与抛光设备连接的抛光垫来进行。磨料粒子接着对工件的表面进行机械抛光，而浆料中所含的化学物质与表面发生化学反应，由此以化学方式去除工件的表面。此类磨料粒子的实例包含二氧化硅(SiO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)以及二氧化钛(TiO2)，并且可视工件的类型而选择性使用。另一方面，在精细设计规则(例如19或16纳米)的NAND闪存装置的制造工艺中，使用浅沟道隔离(ShallowTrenchIsolation，STI)工艺和CMP工艺。此处，CMP工艺涉及抛光介电层(即二氧化硅层)直到暴露出多晶硅层。另外，在精细设计规则(例如14纳米)的应用处理器(applicationprocessor，AP)制造工艺中，制造硅或硅-锗场效应晶体管(fieldeffecttransistor，FET)，并且使用CMP工艺。此处，CMP工艺涉及抛光介电层(即二氧化硅层)直到暴露出氮化物层。上述CMP工艺涉及抛光氧化硅层同时具有多晶硅层或氮化物层作为抛光或蚀刻停止层，并且利用适于此类用途的磨料粒子。举例来说，使用二氧化铈作为磨料粒子，并且可以通过干式法或湿式法制造二氧化铈。由于与制造工艺有关的限制，干式法二氧化铈粒子具有棱角形状以及广泛粒径分布的晶粒，这必然导致应用于CMP工艺时在抛光停止层处产生微小划痕。另一方面，湿式法二氧化铈粒子具有无二次粒径的较大粒子的窄尺寸分布并且具有多面体结构，因此相比于常规干式法二氧化铈粒子可减少微小划痕的出现。然而，湿式法二氧化铈粒子难以制造，并且尚未解决由于多面体结构的尖锐面产生的微小划痕问题。另外，随着上述多种装置的设计规则降低，装置变得更容易受抛光刮擦、破坏等损伤。然而，二氧化铈磨料粒子迄今为止具有几十纳米的尺寸并且为具有多面体的尖锐面的多面体形状。因此，二氧化铈磨料粒子继续造成在所抛光的多种装置的表面或蚀刻停止层上产生划痕、擦伤和凹坑的问题。在美国专利第6,221,118号和第6,343,976号中，披露形成二氧化铈磨料粒子的方法和使用其抛光芯片的方法。(相关技术文献)美国专利第6,221,118号美国专利第6,343,976号
技术实现思路
本专利技术提供磨料粒子、抛光浆料和制造所述磨料粒子的方法。本专利技术还提供可抑制或防止出现抛光划痕的磨料粒子和抛光浆料，以及制造磨料粒子的方法。根据示范性实施例，制造磨料粒子的方法包含制备前驱体溶液，在所述前驱体溶液中第一前驱体与不同于第一前驱体的第二前驱体混合；制备碱性溶液；混合碱性溶液与前驱体溶液并且形成沉淀物；以及洗涤通过沉淀合成的磨料粒子。第一前驱体可包含含有铈(III)的有机盐，第二前驱体可包含含有铈(III)的无机盐，并且第二前驱体可包含卤族元素。制备前驱体溶液可包含混合第一前驱体与水来制备第一前驱体溶液；混合第二前驱体与水来制备第二前驱体溶液；以及混合第一前驱体溶液与第二前驱体溶液。另外，第一前驱体溶液可以是pH值低于第二前驱体溶液的pH值的溶液。制备前驱体溶液可更包含在混合第一前驱体溶液与第二前驱体溶液之前向第二前驱体溶液添加酸性材料。混合第一前驱体溶液与第二前驱体溶液可包含在1∶1到1∶5范围内调整第一前驱体溶液与第二前驱体溶液的混合比。形成的沉淀物可保持在8到10的pH值下。形成沉淀物后可更包含将混合溶液的pH调整到酸性范围。另外，在将pH调整到酸性范围之前可包含搅拌碱性溶液和前驱体溶液的混合溶液。第一前驱体可包含乙酸铈(ceriumacetate)、碳酸铈(ceriumcarbonate)以及草酸铈(ceriumoxalate)中的至少一个，并且第二前驱体可包含氯化铈、溴化铈、碘化铈、硫酸铈(ceriumsulfate)以及硝酸铈中的至少一个。在室温下形成沉淀物，并且在沉淀之后，不进行额外热处理。也就是说，沉淀物的合成可以是不涉及加热的非热过程。合成的磨料粒子的平均粒径可以在2纳米到10纳米范围内，并且合成的磨料粒子可包含二氧化铈粒子。根据示范性实施例，磨料粒子用于抛光工作区，磨料粒子由两种或更多种不同前驱体合成，并且为包含铈的结晶，并且平均粒径在2纳米到10纳米范围内。粒子可以是单晶，并且可具有圆形形状，并且粒子的平均粒径可在3纳米或更大并且小于6纳米的范围内。根据另一示范性实施例，用于抛光工作区的抛光浆料包含进行抛光的磨料粒子，所述粒子由两种或更多种不同前驱体合成，为结晶，包含铈，并且平均直径在2纳米到10纳米范围内；以及去离子水，其中分布有磨料粒子。磨料粒子可以是单晶，并且可具有圆形形状。另外，抛光浆料可更包含调整pH的pH调整剂。附图说明可以从结合附图进行的以下描述来更详细地理解示例性实施例，其中：图1为根据一个实施例制造磨料粒子的工艺流程图。图2为概念上说明图1的制造过程的概念图。图3为图1的流程图的部分的详细流程图。图4为作为一个实施例制备的磨料粒子的电子显微图。具体实施方式下文中将参考附图详细描述具体实施例。然而，本专利技术可以用不同形式实施并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例。而是，提供这些实施例是为了使得本专利技术将是透彻并且完整的，并且这些实施例将把本专利技术的范围完整地传达给所属领域的技术人员。在所述图式中，为了清楚说明起见可放大或扩大元件的尺寸。相同参考标号通篇指代相同元件。图1为根据一个实施例制造磨料粒子的工艺流程图，图2为概念上显示图1的过程的概念图，并且图3为图1的流程图的部分的详细流程图。根据一个实施例的磨料粒子的制造方法包含制备前驱体溶液，前驱体溶液中第一前驱体与不同于第一前驱体的第二前驱体组合(步骤S100)；制备碱性溶液(步骤S200)；混合碱性溶液与前驱体溶液并且形成沉淀物(步骤S300)；以及洗涤通过沉淀合成的磨料粒子(步骤S500)。此处，制备前驱体溶液(步骤S100)和制备碱性溶液(步骤S200)可以以任何顺序进行，只要其在混合两种溶液之前制备。首先，制备前驱体溶液(步骤S100)涉及制备含有具有不同组成的两种或更多种前驱体的溶液。此处，具有不同组成的前驱体为磨料粒子的主要材料，具有不同组成的前驱体的共同之处在于构成磨料粒子的组分，然而，其在整体组成和物理性质方面彼此不同。举例来说，当合成二氧化铈粒子时，前驱体可以是盐，其全部含有铈(Ce)但物理性质不同。换句话说，第一前驱体可包含含有铈(III)的有机盐，然而第二前驱体可包含含有铈(III)的无机盐。另外，第一前驱体可以比第二前驱体更具酸性，并且第二前驱体可包含卤族元素。卤族元素为周期表的第17族元素并且包含氟、氯、溴、碘。这些元素与碱金属反应形成容易溶解于水中并且看起来与常见食盐类似的典型盐。卤素元素是最具反应性并且非金属家族，并因此通常与其它元素一起存在于化合物中。为了制备二氧化铈(CeO2)粒子，前驱体的实例如下。第一前驱体可包含以下中的至少一个：乙酸铈(III)(Ce(CH3CO2)3)、碳酸铈(Ce2(CO3)3)以及草酸铈(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造磨料粒子的方法，所述方法包括：制备前驱体溶液，所述前驱体溶液中第一前驱体与不同于所述第一前驱体的第二前驱体混合；制备碱性溶液；混合所述碱性溶液与所述前驱体溶液并且形成沉淀物；以及洗涤通过沉淀合成的磨料粒子。

【技术特征摘要】
2015.06.30 KR 10-2015-00934201.一种制造磨料粒子的方法，所述方法包括：制备前驱体溶液，所述前驱体溶液中第一前驱体与不同于所述第一前驱体的第二前驱体混合；制备碱性溶液；混合所述碱性溶液与所述前驱体溶液并且形成沉淀物；以及洗涤通过沉淀合成的磨料粒子。2.根据权利要求1所述的制造磨料粒子的方法，其中所述第一前驱体包括含有铈(III)的有机盐，并且所述第二前驱体包括含有铈(III)的无机盐。3.根据权利要求2所述的制造磨料粒子的方法，其中所述第二前驱体包括卤族元素。4.根据权利要求1所述的制造磨料粒子的方法，其中制备所述前驱体溶液包括：混合所述第一前驱体与水制备第一前驱体溶液；混合所述第二前驱体与水制备第二前驱体溶液；以及混合所述第一前驱体溶液与所述第二前驱体溶液。5.根据权利要求4所述的制造磨料粒子的方法，其中所述第一前驱体溶液为pH值低于所述第二前驱体溶液的pH值的溶液。6.根据权利要求4所述的制造磨料粒子的方法，其中制备所述前驱体溶液更包括在混合所述第一前驱体溶液与所述第二前驱体溶液之前向所述第二前驱体溶液添加酸性材料。7.根据权利要求4所述的制造磨料粒子的方法，其中混合所述第一前驱体溶液与所述第二前驱体溶液包括在1∶1到1∶5范围内调整所述第一前驱体溶液与所述第二前驱体溶液的混合比。8.根据权利要求1所述的制造磨料粒子的方法，其中在所述碱性溶液和所述前驱体溶液的混合溶液的pH保持在8到10时形成所述沉淀物。9.根据权利要求8所述的制造磨料粒子的方法，包括在形成所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴珍亨，
申请(专利权)人：优备材料有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR