磨料颗粒、抛光浆料和使用其的半导体装置的制造方法_2

文档序号:8245833阅读:来源:国知局
表面的照片。
[0039] 附图标记说明
[0040] 10 :母粒
[0041] 20 :辅粒
[0042] 100 :衬底
[0043] 110:通道绝缘层
[0044] 120:导电层
[0045] 130 :绝缘层
[0046] 140 :装置隔离层
【具体实施方式】
[0047] 下文中,将参看附图来详细地描述示范性实施例。然而,本发明可按照许多不同形 式体现,且不应被解释为限于本文中所陈述的实施例;而是,提供这些实施例以使得本发明 将彻底且完整,且将向所属领域的技术人员完全地传达本发明的概念。此外,本发明仅由权 利要求书的范围界定。
[0048] 图3(a)?(c)为说明根据本发明的实施例的磨料颗粒的示意图。
[0049] 参看图3 (a)?(c),根据本发明的实施例的磨料颗粒包含母粒10和提供到母粒 10的表面的多个辅粒20。
[0050] 母粒10可包含例如铈土(Ce02)等颗粒。且,母粒10可通过XRD量测来分析,且 母粒10具有与潮湿铈土相同的晶体结构及具有多面晶面。同时,母粒10可按照范围为5 纳米到300纳米、优选20纳米到100纳米且更优选40纳米到70纳米的平均颗粒直径来提 供。当母粒10的平均颗粒直径过小时,抛光的目标层不容易抛光,以致于抛光速率降低,且 当母粒10的平均颗粒直径过大时,母粒10再次生长为多面体结构而在抛光中止层中产生 微刮痕。因此,母粒10可具有在上述范围中的平均颗粒直径,其中,这范围不降低抛光的目 标层的抛光速率且不在抛光中止层中产生微刮痕。
[0051] 辅粒20以多个形成在母粒10的表面上,且可形成为从母粒10的多个角落部分向 外突起。也就是说,辅粒20可经形成以便从至少三个晶面汇合的角落部分覆盖每一晶面的 至少一部分。辅粒20可包含铈土(Ce02)等。也就是说,辅粒20可由与母粒10相同的材 料或与母粒10不同的材料形成,且优选的是,辅粒20由与母粒10相同的材料形成。就此 方面来说,辅粒20可取决于例如母粒10的大小、生长时间、生长温度等生长条件而按照各 种大小生长,且邻近辅粒20可形成为如图3 (a)所示而相互间隔开或形成为如图3(b)所示 而相互接触。且,在辅粒20相互接触的状况下,辅粒20根据辅粒20的生长时间而生长在 母粒10的角落之间的面上,以使得邻近辅粒20可相互重叠。就此方面来说,在邻近辅粒20 相互重叠的状况下,假设辅粒20的最大高度为100,则辅粒20的重叠部分以大于0且小于 70的高度形成。也就是说,辅粒20的重叠部分可按照辅粒20的最大高度的0与70%之间 的高度形成,所述最大高度为与母粒10的表面相距的辅粒20的最远距离。就此方面来说, 当辅粒20的重叠部分过高时,磨料颗粒变得过大且再次生长为多面体结构,以致于磨料颗 粒可导致抛光中止层中的微刮痕的出现。同时,这些辅粒20可相对于母粒10的大小按照 范围为1 : 300到1 : 5的尺寸比形成。举例来说,当母粒10具备范围为5纳米到300纳 米的平均颗粒直径时,辅粒20可具备范围为1纳米到50纳米、优选3纳米到20纳米且更 优选5纳米到10纳米的平均颗粒直径。也就是说,一个辅粒20的颗粒直径可被定义为从 母粒10的表面到对应辅粒20的最远距离的距离,且因此定义的辅粒20的平均颗粒直径可 按照1纳米到50纳米的范围来提供。接着,当辅粒20的平均颗粒直径过小时,辅粒20不 能降低母粒10的表面的尖锐度,且因此不能防止抛光中止层中的微刮痕的出现,且当辅粒 20的平均颗粒直径过大时,辅粒20再次生长为围绕母粒10的多面体结构,以致于辅粒20 可能导致抛光中止层中的微刮痕的出现。因此,根据本发明的实施例的磨料颗粒可通过母 粒10而从一个辅粒20到另一辅粒20具备范围为6纳米到350纳米、优选20纳米到150 纳米且更优选40纳米到80纳米的平均颗粒直径。也就是说,通过母粒10相互最远离的辅 粒20之间的距离可处于6纳米到350纳米的范围中。
[0052] 下文中,将描述根据本发明的实施例的制造磨料颗粒的方法。
[0053] 首先,通过混合铈盐与去离子水而制备前驱物,例如,铈水溶液。可按照(例 如)2 : 1到4 : 1的比率混合铈盐与去离子水。本文中所使用的铈盐可为Ce(III)盐 和Ce(IV)盐中的至少一种。也就是说,至少一种Ce(III)盐可与去离子水混合,至少一种 Ce(IV)盐可与去离子水混合,或Ce (III)盐和Ce (IV)盐可与去离子水混合。Ce(HI)盐可 包含氯化铈、溴化铈、硝酸铈、乙酸氯化铈等,且Ce (IV)盐可包含硝酸铈铵、硫酸铈等。优选 地,Ce (III)盐可为硝酸铺,且Ce (IV)盐可为硝酸铺按。同时,为了使通过混合铺盐与去离 子水而制备的铈水溶液稳定,可混合酸溶液。可按照1 : 1到1 : 100的比率混合酸溶液 与铈水溶液。酸溶液可包含充氧水、硝酸、乙酸、盐酸、硫酸等。独立于铈水溶液,而制备碱 性溶液。可通过混合氨水(ammonia)、氢氧化钠、氢氧化钾等与去离子水且将混合物稀释到 适当浓度而制备碱性溶液。可按照I : 1到1 : 100的比率稀释碱性物质与去离子水。将 因此稀释的碱性溶液装载在反应容器中且接着在例如氮气、氩气、氦气等惰性气体的气氛 中搅拌(例如)持续不超过5小时的时间。在装载了稀释的碱性溶液的反应容器中添加铈 水溶液,且(例如)按照0. 1升/秒的速率而与碱性溶液混合,且在预定温度下对混合物进 行热处理。热处理温度可为l〇〇°C或100°C以下,例如,超过60°C且不高于100°C的温度,且 热处理时间可为24小时或24小时以下,例如,1小时到24小时。且,从室温到热处理温度 的温度上升速率可为(例如)〇. 5°C /分。在两个小时内将已经受热处理的混合物溶液冷却 到60°C或60°C以下,例如,室温到60°C。通过上述工艺,制备了混合物溶液,其中混合了具 有80纳米或80纳米以下的颗粒直径的母粒10。也就是说,以具有尖锐晶面的多面体结构 形成了母粒10,而在其表面上未有任何辅粒,如图4(a)的示意图和图4(b)的照片所示。
[0054] 接着,在维持惰性气体的气氛的状态下,还在混合了母粒10的混合物溶液中添加 碱性溶液,且接着执行搅拌持续5小时或5小时以下的时间。就此方面来说,碱性溶液可为 (例如)未用去离子水稀释的氨水。将通过按照2:1到4:1的混合比率混合铈盐与去 离子水而制备的铈水溶液与混合了母粒10的混合物溶液混合,且接着在100°C或100°C以 下的温度下(例如,在超过60°C且不高于100°C的温度下)加热所得溶液以执行热处理持 续24小时或24小时以下的时间。就此方面来说,可按照0. 5°C /分的温度上升速率将所得 混合物溶液从室温到40°C加热到热处理温度。在两个小时内将已经受热处理持续24小时 或24小时以下的混合物溶液冷却到60°C或60°C以下,例如,室温到60°C。通过上述工艺, 形成了具有形成在母粒10的表面上且具有90纳米或90纳米以下的初期颗粒直径的多个 辅粒20的磨料颗粒,如图5(a)的示意图和图5(b)的照片所示。同时,可根据热处理时间 来调节母粒10与辅粒20之间的接合力。也就是说,当延长热处理时间时,母粒10与辅粒 20之间的接合力变强,且当缩短热处理时间时,接合力变弱。当母粒10与辅粒20之间的接 合力弱时,在抛光工艺期间,辅粒20可能与母粒20分离。因此,优选的是,进行热处理持续 足够的时间,以使得母粒10与辅粒20相互强接合。然而,当热处理时间过长时,因为生产 力降低,所以优选的是,热处理时间在2小时到24小时内。且,可根据热处理温度来调节辅 粒20的大小。
[0055] 也就是说,当热处理温度高时,相同热处理时间中的辅粒20的大小可增大。
[0056] 举例来说,虽然热处理时间在60°C或60°C以下的温度下增加,但辅粒20的大小不 增大,但当热处理时间在超过60°C的温度下增加时,辅粒20的大小急剧增大。然而,当热处 理温度过高时,辅粒20的大小变得过大,以致于可能形成新的母粒10。因此,优选的是,在 高于60°C且不高于100°C的温度下进行热处理。
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