专利名称：具有高速率及低缺陷率的硅抛光组合物的制作方法
具有高速率及低缺陷率的硅抛光组合物
背景技术：
用于电子器件中的硅晶片典型地由单晶硅锭制备，首先使用金刚石锯将单晶硅锭切成薄晶片，然后，经研磨以除去由锯切过程产生的表面瑕疵。此后，硅晶片典型地需要最终抛光步骤以提供具有极低表面粗糙度的表面，然后，硅晶片适合用于电子器件中。目前用于实施硅晶片最終抛光的方法经常采用这样的抛光组合物，该抛光组合物包含在水性载体中的作为研磨剂的ニ氧化硅并进一歩含有作为抛光加速剂(rateenhancer)的添加剂如胺或季铵盐。用于硅晶片的常规抛光组合物通常需要超过10分钟的抛光以移除10-20微米的ニ氧化硅。希望可用于更快地抛光硅以改善产量并更有效地利用生产能力的抛光组合物。在硅浆料中使用胺来提高移除速率是公知的。然而，胺在抛光浆料中的使用伴随着基板上的颗粒缺陷和雾度的提高。此外，考虑到对于环境的关注(例如废水处理法规)，胺添加剂的使用是不合乎期望的。因此，本领域需要展现出高移除速率、低颗粒缺陷及低雾度的改善的化学机械抛光组合物。
发明内容
本发明提供化学机械抛光组合物，其包含研磨剂、速率促进剂(rateaccelerator)、多糖、碱、任选的表面活性剂和/或聚合物、任选的还原剂及水。具体地说，本发明提供化学机械抛光组合物，其包含:(a) ニ氧化硅，(b) 一种或多种有机羧酸或其盐，(C)选自羟烷基纤维素、角叉菜胶及黄原胶的ー种或多种多糖，(d) —种或多种碱，(e)任选的ー种或多种表面活性剂和/`或聚合物，(f)任选的ー种或多种还原齐U，(g)任选的ー种或多种杀生物剂及(h)水，其中该抛光组合物具有碱性pH。根据本发明的化学机械抛光组合物合意地展现出高移除速率、低颗粒缺陷率及低雾度。此外，根据本发明的抛光组合物的至少ー些实施方案具有低固含量，因而具有相对低的成本。本发明进一歩提供使用本发明化学机械抛光组合物来化学机械抛光基板的方法。典型地，该基板包含硅。
具体实施例方式本发明提供化学机械抛光组合物及化学机械抛光基板(如硅晶片)的方法，其中，该抛光组合物包含一种或多种多糖及一种或多种速率促进剂。申请人已发现，常规的胺速率促进剂导致经抛光的基板中的提高的颗粒缺陷及提高的雾度。在实施方案中，该化学机械抛光组合物包含以下物质、基本上由以下物质组成、或者由以下物质组成:(a) ニ氧化硅，(b) —种或多种有机羧酸或其盐，(C)选自羟烷基纤维素、角叉菜胶及黄原胶的ー种或多种多糖，(d) —种或多种碱，(e)任选的ー种或多种表面活性剂和/或聚合物，(f)任选的ー种或多种还原剂，(g)任选的ー种或多种杀生物剂及(h)水，其中该有机羧酸选自ニ羧酸、氨基酸、羟基酸、经氨基-羧基取代的吡嗪化合物及经氨基-羧基取代的三唑化合物，且其中该抛光组合物具有碱性pH。 当根据本发明的方法抛光基板时，本发明的抛光组合物合意地展现出高的可移除速率。例如，当根据本发明的实施方案抛光硅晶片时，该抛光组合物合意地展现出500A/分钟或更高、优选700人/分钟或更高、且更优选1000A /分钟或更高的移除速率。此外，当抛光基板时，本发明的抛光组合物合意地展现出经适宜的技术测定的低颗粒缺陷。在使用本发明抛光组合物抛光的基板上的颗粒缺陷可通过任何适宜的技术測定。例如，可采用激光散射技术(如暗视场垂直复合光束(dark field normal beamcomposite, DCN)及暗视场斜角复合光束(dark field oblique beam composite, DC0))测定经抛光的基板上的颗粒缺陷。使用本发明抛光组合物抛光的基板(尤其是硅)期望地具有4000或更低，例如，3500或更低、3000或更低、2500或更低、2000或更低、1500或更低、或1000或更低的DCN计数值。可选择地，或者，另外地，使用本发明抛光组合物抛光的基板(尤其是硅)期望地具有2000或更低，例如，1500或更低、1000或更低、或500或更低的DCO计数值。当抛光基板时，本发明的抛光组合物合意地展现出经适宜的技术测定的低雾度。例如，可采用来自激光散射技术的暗视场、窄接收(narrow acceptance)、垂直入射光束(DNN)測量法测量经抛光的基板上的雾度。使用本发明抛光组合物抛光的基板(尤其是硅)合意地具有0.2ppm或更低、更优选0.1ppm或更低、且最优选0.05ppm或更低的雾度(DNN測量结果)。期望地，该化学机械抛光组合物基本上由以下物质组成:(a) ニ氧化硅；(b)选自如下的ー种或多种有机羧酸或其盐:
(i)下式的ニ羧酸:
权利要求
1.学机械抛光组合物，其基本上由以下物质组成: (a)ニ氧化硅， (b)选自如下的ー种或多种有机羧酸、其盐或水合物: (i)下式的ニ羧酸:
2.权利要求1的抛光组合物，其中该ニ氧化硅以该抛光组合物的0.001重量％-20重量％的量存在。
3.权利要求2的抛光组合物，其中该ニ氧化硅以该抛光组合物的0.05重量％-10重量％的量存在。
4.权利要求1的抛光组合物，其中所述ー种或多种有机羧酸以该抛光组合物的0.0005重量％_2重量％的总量存在。
5.权利要求1的抛光组合物，其中该ニ羧酸选自丙ニ酸、甲基丙ニ酸、ニ甲基丙ニ酸、丁基丙ニ酸、马来酸、内消旋草酸钠单水合物、酒石酸、苹果酸、草酸、以及它们的混合物。
6.权利要求5的抛光组合物，其中该ニ羧酸为丙ニ酸。
7.权利要求1的抛光组合物，其中该氨基酸选自甘氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、N-ニ(羟こ基)甘氨酸、次氨基三こ酸、2-哌啶酸、吡啶甲酸及脯氨酸。
8.权利要求1的抛光组合物，其中至少ー种有机羧酸为经羧基取代的吡嗪化合物。
9.权利要求8的抛光组合物，其中该经羧基取代的吡嗪化合物为3-氨基吡嗪-2-羧 酸。
10.权利要求1的抛光组合物，其中该经羧基取代的三唑化合物为3-氨基-1，2，4-三唑-5-羧酸。
11.权利要求1的抛光组合物，其中该芳族羟基酸选自没食子酸、4-羟基苯甲酸、水杨酸、2，4- ニ羟基苯甲酸、2，3- ニ羟基苯甲酸及3，4- ニ羟基苯甲酸。
12.权利要求1的抛光组合物，其中至少ー种多糖为羟基こ基纤维素。
13.权利要求12的抛光组合物，其中该羟基こ基纤维素的平均分子量为300，000g/mol或更低。
14.权利要求13的抛光组合物，其中该羟基こ基纤维素的平均分子量为10，OOOg/mol-100, 000g/molo
15.权利要求1的抛光组合物，其中所述pH为8-12。
16.权利要求15的抛光组合物，其中所述pH为9-11。
17.权利要求1的抛光组合物，其中ー种或多种表面活性剂和/或聚合物存在于该抛光组合物中。
18.权利要求17的抛光组合物，其中至少ー种表面活性剂为非离子型表面活性剤。
19.权利要求18的抛光组合物，其中该表面活性剂为炔ニ醇表面活性剂或疏水化的聚こニ醇。
20.权利要求17的抛光组合物，其中该ー种或多种聚合物为聚こニ醇聚氨酯或水溶性的丙烯酸类物质。
21.权利要求1的抛光组合物，其中该还原剂为焦亚硫酸钾。
22.学机械抛光基板的方法，包括: (i)使基板与抛光垫及权利要求1-21中任ー项的化学机械抛光组合物接触； (ii)使该抛光垫相对于该基板移动，其中该化学机械抛光组合物位于其间，及 (iii)磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。
23.权利要求22的方法,其中该基板包含娃,且磨除一部分所述娃以抛光该基板。
全文摘要
本发明涉及化学机械抛光组合物，其包含二氧化硅、一种或多种有机羧酸或其盐、一种或多种多糖、一种或多种碱、任选的一种或多种表面活性剂和/或聚合物、任选的一种或多种还原剂、任选的一种或多种杀生物剂及水，其中该抛光组合物具有碱性pH。该抛光组合物展现出高移除速率及低颗粒缺陷及低雾度。本发明进一步涉及使用本文所述的抛光组合物来化学机械抛光基板的方法。
文档编号H01L21/304GK103097486SQ201180042324
公开日2013年5月8日 申请日期2011年8月30日 优先权日2010年9月2日
发明者M.怀特, R.罗米恩, B.赖斯, J.吉兰德, L.琼斯 申请人:嘉柏微电子材料股份公司