磨料颗粒和抛光浆料的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种磨料颗粒的制造方法，尤其涉及能够将抛光的目标层的抛光速率 提高且减少微刮痕的磨料颗粒和抛光浆料的制造方法。
【背景技术】
[0002] 在将含有磨料颗粒的浆料放置在衬底上后通过抛光设备中所装备的抛光垫来进 行化学机械抛光（CMP)工艺。就此方面来说，磨料颗粒通过从抛光设备施加的压力而以机 械方式来对衬底的表面进行抛光，且浆料中所含有的化学组份与衬底的表面进行化学反应 而以化学方式移除衬底的表面的一部分。磨料颗粒可包含（例如）铈土（CeO 2)等，且可根 据抛光的目标层来选择性地使用。
[0003] 同时，在制造 NAND快闪存储器的现有方法中，进行浅沟槽隔离（shallow trench isolation，STI)工艺，其中氮化物层用作为硬掩模以便形成装置隔离层。也就是说，首先 在衬底上形成氮化物层，在衬底的预定区域上形成沟槽，形成氧化物层以填充沟槽，且对氧 化物层进行抛光以形成装置隔离层。就此方面来说，使用能够确保氧化物层和氮化物层的 高抛光选择比的干燥铈土浆料来对氧化物进行抛光直到氮化物层暴露为止，且接着通过湿 式蚀刻来移除剩余氮化物层。然而，当装置规模减小到20纳米或20纳米以下时，在氮化物 层的湿式蚀刻期间，发生氧化物层的损耗，且由于氧化物层的损耗，漏电流在装置之间急剧 增加，以致于装置可能错误地操作。
[0004] 为了解决上述问题，已开发新的CMP工艺，其将用作浮动栅极的多晶硅层用作抛 光中止层，而不是将氮化物层用作硬掩模。也就是说，在衬底上形成通道绝缘层和多晶硅 层，依序蚀刻多晶硅层、通道绝缘层和衬底以形成沟槽，形成绝缘层以填充沟槽，且接着对 绝缘层进行抛光，直到多晶硅层暴露为止，从而形成装置隔离层。本文中，当在CMP工艺后 在用作为浮动栅极的多晶硅层中产生尤其为微刮痕的表面缺陷时，所产生的微刮痕对装置 的阈值电压有影响。接着，因为干燥铈土颗粒由于制造方法的限制而具有如图1(a)及图 1(b)所示的棱角颗粒形状和广泛颗粒大小分布，所以将这些干燥铈土颗粒用于形成NAND 快闪存储器装置的CMP工艺将不可避免地产生微刮痕。与干燥铈土颗粒相比，因为潮湿 铈土颗粒具有相对窄的颗粒大小分布，不产生具有大的二次颗粒直径的颗粒，且具有如图 2(a)及图2(b)所示的多面体结构，所以与干燥铈土颗粒相比，潮湿铈土颗粒可大幅改进微 刮痕。然而，当潮湿铈土颗粒的大小不大于40纳米时，绝缘层的抛光速率极低，且当潮湿铈 土颗粒的大小为100纳米或100纳米以上时，由于多面体结构的尖锐晶面，微刮痕的数目急 剧增加。
[0005] 同时，第6, 221，118号和第6, 343, 976号美国专利揭示合成在浅沟槽隔离（STI) 工艺中对绝缘层进行抛光的铈土颗粒的方法和使用所述方法的衬底抛光方法。现有技术还 揭示用于对绝缘层进行抛光的浆料的特性所需的磨料颗粒的平均颗粒直径和颗粒直径分 布范围。然而，因为上述现有技术中所揭示的铈土颗粒实质上包含导致微刮痕的大磨料颗 粒，所以铈土颗粒不能抑制微刮痕的产生。
【发明内容】
[0006] 本发明提供能够将抛光的目标层的抛光比提高且将微刮痕减到最少的磨料颗粒 和抛光浆料的制造方法。
[0007] 本发明还提供能够通过最大程度地减少具有多面体结构的磨料颗粒的尖锐晶面 而将抛光的目标层的抛光比提高且将微刮痕减到最少的磨料颗粒和抛光浆料。
[0008] 本发明还提供能够通过在具有多面体结构的表面上形成突出形状的辅粒而减少 尖锐晶面的磨料颗粒和抛光浆料的制造方法。
[0009] 根据示范性实施例，一种磨料颗粒的制造方法包含：混合第一前驱物材料水溶液 与稀释的碱性溶液且对混合物溶液进行热处理以制备具有多面晶面的母粒；以及将碱性溶 液添加到混合了所述母粒的混合物溶液，混合第二前驱物材料水溶液且对所得混合物溶液 进行热处理以形成从所述母粒的表面向外突起的多个辅粒。
[0010] 所述多个辅粒可经形成以便覆盖位于所述多面晶面中的至少三个晶面汇合的边 缘部分中心上的晶面中的每一者的一部分。
[0011] 所述母粒的所述制备可包含：混合前驱物材料与去离子水以制备所述第一前驱物 材料水溶液；制备稀释的碱性溶液且在反应容器中装载所制备的所述碱性溶液并搅拌；在 所述反应容器中混合所述第一前驱物材料水溶液且对所得混合物溶液进行热处理；以及冷 却经热处理的所述混合物溶液。
[0012] 上述方法可还包含混合酸性溶液与所述第一前驱物材料水溶液。
[0013] 所述热处理可在高于60°C且不高于100°C的温度下进行持续约2小时到约24小 时。
[0014] 所述热处理温度可按照约0. 2°C /分到约1°C /分的速率上升。
[0015] 所述辅粒的所述形成可包含：在混合了所述母粒的混合物溶液中添加碱性溶液并 搅拌；在混合了所述母粒的所述混合物溶液中混合通过混合前驱物材料与去离子水而制备 的所述第二前驱物材料水溶液；对所述混合物溶液进行热处理；以及冷却所述经热处理的 混合物溶液。
[0016] 所述热处理可在高于60°C且不高于100°C的温度下进行持续约2小时到约24小 时。
[0017] 所述热处理温度可按照约0. 2°C /分到约1°C /分的速率上升。
[0018] 上述方法可还包含重复调节所述辅粒的大小至少一次。
[0019] 所述辅粒的所述大小的所述调节可包含：在混合了包含所述母粒和形成在所述母 粒的所述表面上的所述辅粒的磨料颗粒的混合物溶液中添加碱性溶液并搅拌；在混合了所 述磨料颗粒的所述混合物溶液中混合通过混合前驱物材料与去离子水而制备的第三前驱 物材料水溶液；对所述混合物溶液进行热处理；以及冷却所述经热处理的混合物溶液。
[0020] 所述热处理可在高于60°C且不高于100°C的温度下进行持续约2小时到约24小 时。
[0021] 所述热处理温度可按照约0. 2°C /分到约1°C /分的速率上升。
[0022] 相互邻近的所述辅粒可相互间隔开或相互接触。
[0023] 相互接触的所述多个辅粒可具有范围为其最大高度的约0%到约70%的重叠高 度。
[0024] 所述母粒和所述辅粒中的每一者可包含铈土颗粒。
[0025] 所述辅粒和所述母粒可按照约100 : 1到约5 : 1的尺寸比形成。
[0026] 所述磨料颗粒可形成为具有范围为约6纳米到约350纳米的平均颗粒直径。
[0027] 所述母粒可具有约5纳米到约300纳米的平均颗粒直径，且所述辅粒可具有约1 纳米到约50纳米的平均颗粒直径。
[0028] 根据另一示范性实施例，一种制造对工件进行抛光的抛光浆料的方法，其中对所 述工件进行抛光且具有向外突起的多个突起部的磨料颗粒分散在分散剂中。
[0029] 所述磨料颗粒可包含多面晶面，且所述突起部可从所述多面晶面中的至少两者汇 合的边缘形成。
[0030] 所述辅粒和所述母粒可按照约100 : 1到约5 : 1的尺寸比形成。
[0031] 以固体组份计，所含有的所述磨料颗粒的量的范围可为约0. 1重量％到约5重 量％。
[0032] 上述方法可还包含添加抛光加速剂，其中所述抛光加速剂可包含阳离子低分子量 聚合物、阳离子高分子量聚合物、羟基酸和胺基酸，其将所述磨料颗粒的表面电位转化为负 电位。
[0033] 以1重量％的所述磨料颗粒计，所含有的所述抛光加速剂的量可为约0. 01重量％ 到约0. 1重量％。
[0034] 所述阳离子低分子量聚合物和所述阳离子高分子量聚合物可包含草酸、柠檬酸、 聚磺酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸（Darvan C-N)、其共聚物酸或其盐中的至少一者，所述羟 基酸包括羟基苯甲酸、抗坏血酸或其盐中的至少一者，且所述胺基酸包括吡啶甲酸、麸胺 酸、色胺酸、胺基丁酸或其盐中的至少一者。
[0035] 上述方法可还包含添加调节所述衆料的pH值的pH值调节剂，其中所述衆料的所 述pH值由所述pH值调节剂维持在4到9的范围中。
【附图说明】
[0036] 可结合附图从以下描述更详细地理解示范性实施例。
[0037] 图I (a)?（b)及图2 (a)?（b)展示现有的干燥铺