KR101022982B1 - 폴리싱 슬러리 및 그 사용 방법 - Google Patents

폴리싱 슬러리 및 그 사용 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101022982B1
KR101022982B1 KR1020087010126A KR20087010126A KR101022982B1 KR 101022982 B1 KR101022982 B1 KR 101022982B1 KR 1020087010126 A KR1020087010126 A KR 1020087010126A KR 20087010126 A KR20087010126 A KR 20087010126A KR 101022982 B1 KR101022982 B1 KR 101022982B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
delete delete
abrasive particles
particles
abrasive
hard
Prior art date
Application number
KR1020087010126A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080059606A (ko
Inventor
로날드 더블유. 라콘토
앤드레 쥐. 헤레
Original Assignee
생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 filed Critical 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드
Publication of KR20080059606A publication Critical patent/KR20080059606A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101022982B1 publication Critical patent/KR101022982B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1472—Non-aqueous liquid suspensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02024—Mirror polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated
    • Y10T428/2993—Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 폴리싱 슬러리는 액체 매체 및 입자 연마제를 포함한다. 입자 연마제는 연질 연마제 입자들, 경질 연마제 입자들, 콜로이드형 실리카 입자들을 포함하며, 상기 연질 연마제 입자들은 8 이하의 모스 경도를 가지며 경질 연마제 입자들은 8 이상의 모스 경도를 가지며, 연질 연마제 입자들 및 경질 연마제 입자들은 2:1 이상의 중량비로 제공된다.
Figure R1020087010126
폴리싱 슬러리, 액체 매체, 입자 연마제, 연질 연마제 입자들, 경질 연마제 입자들, 콜로이드형 실리카 입자들, 산화세륨 입자들, 다이아몬드 입자들

Description

폴리싱 슬러리 및 그 사용 방법{Polishing slurries and methods for utilizing same}
본 발명은 일반적으로 폴리싱 슬러리(polishing slurries)와, 워크피스(workpiece)들 또는 구성부품(component)들을 폴리싱하기 위한 방법에 관한 것이며, 특히 액체 매체 및 입자 연마제(particulate abrasive)를 포함하는 폴리싱 슬러리 및 이 폴리싱 슬러리를 사용하는 방법에 관한 것이다.
광범위한 산업 분야에서, 복합 구성부품들 뿐 아니라 금속 및 세라믹 구성부품들을 포함하는 구성부품들 또는 워크피스를 가공하는 것이 일반적이다. 하나의 충분하고 심도있게 연구된 산업 영역은, 슬러리가 반도체 기판으로부터 증착 재료를 제거하기 위하여 기계적으로 그리고 화학적으로 활성화되는 공정{화학 기계식 폴리싱(CMP)으로 공지됨}에 의해서 반도체 기판들을 폴리싱하는 것을 포함한다. 다른 기술 영역들은 다수의 세라믹 산화물 및 비산화 재료들 뿐 아니라 다이아몬드와 같은 연마제 입자 재료를 포함하는 연마제 슬러리[또한 자유 연마제(free abrasive)로 공지됨]를 사용함으로써, 순수하게 기계적인 제거에 집중한다.
형성후 기계가공(post formation machining)을 거치는 많은 유형의 세라믹 및 금속 구성부품들중에는, 탄화 실리콘과 같은 경질의 세라믹 재료로 형성된 구성부품들이 특별한 도전에 직면한다. 이러한 구성부품들은 구조재, 내화성 재료 및 반도체 처리 컴포넌트들을 포함하는 넓은 적용 분야에서 산업적으로 사용된다. 고유의 공정 오차를 포함하는 종래 세라믹 처리공정(processing)과 연관된 처리 제한사항들로 인하여, 탄화 실리콘 구성부품들과 같은 세라믹 구성부품들은 종종 형성후 기계가공을 필요로 하는데, 상기 형성후 기계가공은 구성부품들이 조밀한 형태(densified form)이지만 표면 마무리를 필요로 한다. 통상적인 세라믹 구성부품들의 경도가 주어지면, 일반적으로 종종 폴리싱을 포함하는 최종 단계 가공을 실행하기에는 노동 집약적이고, 비용 및 시간이 많이 소요된다.
상술한 관점에서, 많은 산업들에서 낮은 표면 거칠기와 높은 정도의 평탄도 및 표면 평행성(parallelism)과 같은 적당한 미세 마무리 뿐 아니라, 높은 소재 제거율(MRR)을 동시에 달성하기 위하여, 폴리싱 슬러리 또는 자유 연마제 및 그와 연관된 공정 방법을 지속적으로 찾고 있다. 이러한 필요성은 특히 상술한 바와 같이 경질의 세라믹을 포함하는 세라믹 구성부품들 분야에서 특히 심하다.
한 형태에 따라서, 액체 매체 및 입자 연마제를 포함하는 폴리싱 슬러리가 제공되며, 상기 입자 연마제는 연질 연마제 입자들, 경질 연마제 입자들, 콜로이드형 실리카 입자들을 포함한다. 상기 연질 연마제 입자들은 8 이하의 모스 경도(Mohs hardness)를 가지며, 경질 연마제 입자들은 8 이상의 모스 경도를 가질 수 있다. 상기 연질 연마제 입자들은 상기 경질 연마제 입자들에 대해서 2:1의 중량비로서, 통상적으로 상기 경질 연마제 입자들 보다 많은 양이 제공된다.
다른 실시예에 따라, 폴리싱 슬러리는 액체 매체 및 입자 연마제를 포함하고, 상기 입자 연마제는 산화세륨(ceria) 입자들, 다이아몬드 입자들 및 콜로이드형 실리카 입자들을 포함한다. 상기 산화세륨 입자들은 입자 연마제의 50wt% 이상을 형성한다.
다른 형태에 따라, 폴리싱 슬러리는 액체 매체 및 입자 연마제를 포함하고, 상기 입자 연마제는 연질 연마제 입자들, 경질 연마제 입자들, 콜로이드형 실리카 입자들을 포함한다. 상기 입자들은 각각 x wt%, y wt% 및 z wt%인 경우에 x + z ≥2y로서 제공된다.
다른 실시예에 따라, 폴리싱 슬러리는 액체 매체 및 입자 연마제를 포함하고, 상기 입자 연마제는 연질 연마제 입자들, 경질 연마제 입자들, 콜로이드형 실리카 입자들을 포함한다. 상기 경질 연마제 입자들은 상기 연질 연마제 입자들의 모스 경도 보다 큰 모스 경도를 가지며, 상기 연질 연마제 입자들 및 상기 경질 연마제 입자들중 적어도 하나는 양(+)의 표면 전하(surface charge)를 가지므로, 콜로이드형 실리카 입자들과 함께 응집된다.
다른 형태에 따라, 세라믹 구성부품의 폴리싱 방법이 제공되며, 이 방법은 세라믹 구성부품과 기계 공구 사이에 상술한 바와 같은 폴리싱 슬러리들중 하나를 제공하는 단계, 및 상기 세라믹 구성부품의 표면으로부터 재료 제거를 실행하기 위하여, 상기 세라믹 구성부품과 기계 공구를 서로에 대해서 이동시키는 단계를 포함한다.
도 1 내지 도 4는 단일 액정 SiC 상의 여러 슬러리들의 폴리싱 속도를 도시한다.
일 실시예에 따라서, 입자 연마제가 내부에 공급된 액체 매체를 포함하는 폴리싱 슬러리가 제공된다. 입자 연마제는 일반적으로 여러 다른 종류의 연마제 입자들을 포함하는 복합 구조를 가진다. 일 실시예에서, 입자 연마제는 연질 연마제 입자, 경질 연마제 입자 및 콜로이드형 실리카 입자들을 포함한다. 일반적으로, 경질 연마제 입자들은 연질 연마제 입자 보다 큰 모스 경도를 가진다. 예를 들어, 경질 연마제 입자들의 모스 경도는 8이상 또는 9 이상이고, 실질적으로는 10의 경도를 가질 수 있다. 대조적으로, 연질 연마제 입자들은 8이하, 양호하게는 7이하 또는 6이하의 경도를 가질 수 있다. 특수한 일 실시예에서, 연질 연마제 입자들은 원칙적으로 산화세륨으로 형성되고, 경질 연마제 입자들은 원칙적으로 다이아몬드로 형성된다. 다른 경질 연마제 입자들은 탄화 붕소, 탄화 실리콘 및 산화 알루미늄을 포함한다.
본원에서 연질 연마제 입자 재료로서 산화세륨을 사용하는 실시예들은 기계적 및 화학적으로 모두 활성인 화학 기계식 폴리싱(CMP) 슬러리를 형성하는 것으로 고려될 수 있다. 여기서, 산화세륨은 재료의 제거작업을 보조하기 위하여 폴리싱 동작 동안 산화제로 작용할 수 있다.
빈번하게, 입자 연마제는 경질 연마제 입자들에 대하여 현저하게 높은 함량의 연질 연마제 입자들을 포함하며, 예를 들어 연질 연마제 입자:경질 연마제 입자의 중량비가 2:1 이상, 양호하게는 5:1, 10:1 또는 15:1 이 될 수 있다. 사실, 어떤 실시예들은 약 20:1 이상의 중량비로 표현되는 것과 같이 상당히 많은 적재물(loading)의 연질 연마제 입자들을 가진다.
연질 연마제 입자들은 입자 연마제내에 대부분의 성분으로서 제공되어서, 입자 연마제의 50 wt% 이상을 형성한다. 다른 실시예에서, 입자 연마제는 x wt%의 연질 연마제 입자, y wt%의 경질 연마제 입자 및 z wt%의 콜로이드형 실리카 입자를 함유하며, 여기서 x ＋ z ≥2y이다. 예를 들어, 어떤 실시예들은 경질 연마제 입자에 대하여 높은 농도의 연질 연마제 입자 및 콜로이드형 실리카 입자를 가지며, 관계식 x ＋ z ≥3y 또는 5y, 8y, 10y 또는 ≥12y로 표현될 수 있다. 사실, 어떤 실시예들은 관계식 x ＋ z ≥15y 또는 20y로서 표현되는 것과 같이, 경질 연마제 입자들에 대해서 많은 적재물의 연질 연마제 입자들 및 콜로이드형 실리카 입자들을 가질 수 있다.
다시, 본원의 실시예에 따른 여러 폴리싱 슬러리들의 특정한 조성 변수들에 있어서, 슬러리는 50 내지 95 wt%의 연질 연마제 입자들, 0.5 내지 15 wt%의 경질 연마제 입자들 및 4.5 내지 35 wt%의 콜로이드형 실리카를 포함하는 입자 연마제를 수용할 수 있다. 다른 실시예에서, 입자 연마제는 70 내지 95 wt%의 연질 연마제 입자들, 0.5 내지 15 wt%의 경질 연마제 입자들 및 4.5 내지 29.5 wt%의 콜로이드형 실리카를 포함한다. 또다른 실시예에서, 상기 입자 연마제는 75 내지 95 wt%의 연질 연마제 입자들, 0.5 내지 10 wt%의 경질 연마제 입자들 및 4.5 내지 24.5 wt%의 콜로이드형 실리카를 포함한다.
더욱 상세하게는 입자 연마제를 구성하는 여러 입자들에 대해서, 일반적으로 경질 연마제 입자들은 약 0.02 내지 50㎛의 평균 입자 크기를 가지며, 양호하게는 0.05 내지 10㎛ 또는 0.05 내지 1.0㎛의 좁은 범위 내의 평균 입자 크기를 가진다. 본원에 언급한 상기 범위들 내의 평균 입자 크기들을 갖는, 다양하게 상업적으로 구매가능한 다이아몬드 입자들이 사용될 수 있다. 다시, 연질 연마제 입자에 있어서, 이 입자들은 약 3 내지 800nm의 범위 내의 입자 크기, 양호하게는 약 10 내지 300nm의 범위 내 또는 10 내지 200nm 의 범위를 갖는, 매우 미세한 구조를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 본원에 사용된 특수 종류의 연질 연마제 입자들중 하나는 CeO2(산화세륨)이다.
콜로이드형 실리카에 있어서, 용어 "콜로이드형"은 본원에서 액체 매체에서 정상적으로 분산되고, 다른 입자 종류들과 상호 작용하지 않는 브라운 운동(Brownian motion absent interaction)에 의해서 분산된 채로 유지되어 있는 입자 재료를 의미하는 것으로 사용된다. 즉, 다른 입자 종류들과 함께 슬러리 안으로 통합되기 위한 독립 성분(standalone ingredient)으로서, 콜로이드형 실리카는 일반적으로 거의 집합체로 되지 않으며 실질적으로 단분산(mono-disperse)될 수 있다. 그러나, 콜로이드형 실리카의 분산 상태는 하기에 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 슬러리를 사용할 준비 상황에서 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 콜로이드형 실리카는 나노 크기의 입자들을 형성하기 위하여, 졸(sol) 또는 졸-겔(sol-gel) 프로세스로부터 형성된 용액 형성된 입자 재료이다. 콜로이드형 실리카는 일반적으로 서브미크론(submicron)의 매우 미세한 평균 입자 크기를 가지며, 양호하게는 약 3 내지 200nm의 범위 또는 약 10 내지 100nm 또는 약 10 내지 75nm의 범위의 입자 크기를 가진다.
통상적으로, 상기 폴리싱 슬러리내에 적재된 입자 연마제의 비율 또는 고체 적재물은 약 2 내지 50 wt%의 범위, 양호하게는 약 2 내지 35 wt% 또는 약 5 내지 25 wt%의 범위에 있다. 상기 적재물은 액체 요소들 및 고체 입자 요소들을 모두 포함하는 슬러리의 전체 중량에 기초하여 슬러리 내의 전체 고체 함량을 나타낸다. 여기서, 액체 매체는 물(수성), 유기 또는 물과 유기 종류의 조합일 수 있다. 액체 매체의 통상적인 종류는 탈이온수, 글리세린 및/또는 TEA를 포함한다.
보기
하나의 보기에서, 하기 슬러리 조성이 형성되었다.
콜로이드형 실리카 : 0.0177 중량부
글리세린 : 0.2474 중량부
물 : 0.62277 중량부
TEA : 0.0032 중량부
산화세륨 : 0.1100 중량부
다이아몬드 : 0.0045 중량부
전체 고체 적재물은 3.4 wt% 다이아몬드, 83wt% 산화세륨 및 13.4wt% 콜로이드형 실리카로 구성된 13.22 wt% 또는 약 0.1322 중량부이다. 콜로이드형 실리카는 약 40nm 및 약 50nm의 특별한 실리카들과 함께, 100nm 이하의 평균 입자 크기를 가진다. 산화세륨은 200nm 미만, 약 165 nm의 평균 입자 크기를 가진다. 다이아몬드는 약 0.10 ㎛의 평균 입자를 가진다.
본 발명의 다른 형태에 따라서, 세라믹 요소를 가공(특히 폴리싱을 포함하는 가공)하는 방법이 제공된다. 하나의 방법에 따라서, 폴리싱 슬러리가 폴리싱을 겪는 세라믹 구성부품과 기계 공구 사이에 공급되며, 상기 세라믹 구성부품 및 기계 공구는 서로에 대해 이동하여서 세라믹 구성부품의 표면으로부터 재료 제거를 실행한다. 여기서, 기계 공구는 고정 세라믹 구성부품에 대해서 이동할 수 있으며, 상기 세라믹 구성부품은 고정 기계 공구에 대해서 이동하거나 또는 세라믹 구성부품 및 기계 공구 모두가 이동하거나 또는 병진운동할 수 있다; 그럼에도 불구하고, 모든 경우에, 두 구성부품들(세라믹 구성부품 및 기계 공구)이 비록 그중 하나가 고정되어 있어도 서로에 대해서 상대이동한다. 액체 매체 및 입자 연마제를 포함하는 폴리싱 슬러리는 상술한 여러 슬러리 실시예들중 어느 하나가 될 수 있다. 폴리싱 작업의 특수 양식에 대해서, 여러 폴리싱 장치들중에서 당기술에서 상업적으로 구매가능한 임의의 하나가 사용될 수 있다. 기계 공구는 예를 들어, 하나의 폴리싱 패드, 복수의 폴리싱 패드 또는 연속 벨트로 구현될 수 있다. 기계 공구는 이 기계 공구와 세라믹 구성부품 사이에 슬러리가 공급된 상태에서, 일반적으로 세라믹 구성부품에 대해서 편향된다. 본원에 공개된 슬러리는 상기 상세하게 기술된 바와 같이, 특히 가공처리된 복합 입자 연마제 구조를 가지기 때문에, 비록 통상적으로 기계 공구가 그 자체로 연마 부품이 아닐지라도, 상기 기계 공구는 코팅 연마제 또는 접착 연마제와 같이 고정 연마제로 구현될 수 있다.
본원의 발명자들은 본원에 상세하게 기술된 바와 같이, 특히 복합 입자 연마제를 포함하는 본 발명의 여러 실시예들에 따라서, 소재 제거율 및 표면 마무리의 관점에서 바람직한 성능을 제공한다는 것을 발견하였다. 여러 실시예들은 0.5㎛/hr 이상, 양호하게는 1.0㎛/hr 이상 및 1.25㎛/hr 이상의 소재 제거율을 나타내었다. 사실, 특정 폴리싱 작업들은 약 1.5㎛/hr 의 소재 제거율(MRR)을 제공하였다. 또한, 바람직한 표면 마무리들은 본 발명의 실시예들에 따라서, 100Å 이하, 양호하게는 50Å 이하, 20Å 이하 및 10Å 이하의 표면 거칠기 rms를 갖는 것으로 나타났다. 사실, 본원의 보기에 따른 폴리싱 작업들은 약 4 내지 5Å rms의 표면 거칠기를 나타내었다.
대조적으로, 연질 연마제 요소(즉, 산화세륨), 경질 연마제 요소(즉, 다이아몬드) 및 콜로이드형 실리카의 3가지 모두를 수용하지는 않는 비교예들이 형성되었다. 각각의 상기 비교예들에서, 소재 제거율은 매우 낮았다. 예를 들어, 다이아몬드 및 콜로이드형 실리카를 수용하는 슬러리와, 산화세륨 및 콜로이드형 실리카를 수용하는 슬러리는 동일한 처리 조건에서 본원의 실시예에 따른 실례들보다 충분히 낮은 크기, 일반적으로 0.2㎛/hr 정도의 소재 제거율을 가지는 것으로 확인되었다.
임의의 특수 이론에 한정되지 않고, 본원에 사용된 콜로이드형 실리카는 그 표면 상에 음전하를 가짐으로써, 산화세륨 입자들과 같이 양전하의 연질 연마제 입자와 상호작용함으로 인하여 약간의 응집(flocculation)이 발생하는 것으로 사료된다. 이러한 응집은 경질 연마제 입자들(즉, 다이아몬드)의 분포(미소량으로)를 수용하는 연질 집합체의 형성을 유발하는 것으로 사료된다. 아마도, 다이아몬드 입자들은 [스크래칭(scratching) 감소를 위해서] 큰 연질 입자들 및 (높은 MRR을 달성하기 위해서) 경질 입자들의 특성들을 조합하는 집합체의 외면을 따라서 노출되는 것으로 사료된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 집합체를 형성하는 응집에 대한 설명은 미국 특허 제 6,081,483호에 기재된 바와 같이 경질 연마 골재(aggregates)의 형성과는 뚜렷하게 구분된다. 여기서, 용어 "집합체"는 약하게 접착된 입자들의 집합체를 지칭하는 것으로서, 상기 입자들의 각 구성 종류들은 상기 집합체에서 개별적으로 식별가능하며, 접착된 골재와는 반대로 함께 강하게 접착된 것은 아니며, 이 골재들은 통상적으로 열처리를 통해서 형성된 공유 결합된 접착 입자들로 조성되고, 상기 종류들중 하나는 더 이상 입자 형태가 아니다(즉, 비입자 접착층을 형성하는 콜로이드형 실리카이다). 본원의 실시예에 따라서, 콜로이드형 실리카가 슬러리에서 다른 종류의 연마제 입자와 응집될 수 있지만, 콜로이드형 실리카는 일반적으로 입자 형태로 존재한다. 또한, 일반적으로 실시예들은 경질 종류(즉, 다이아몬드), 연질 종류(즉, 산화세륨) 및 콜로이드형 실리카를 함유하는 골재(aggregate)가 필수적으로 없다.
추가 보기들
도 1 내지 도 4에 있어서, 스트라스바우 6 씨에이(Strasbaugh 6 CA) 폴리싱 공구에 설치된 단결정 탄화 실리콘 워크피스 상에서 이상적인 처리 조건 하에 여러 슬러리들(11 내지 42)이 생성되고 평가되었다. 이 슬러리들에 대한 설명은 하기 표 1에 제공된다.
Figure 112010018533173-pct00006
상기 사용된 바와 같이, CER은 산화세륨을 나타내고, D는 다이아몬드를 나타내며, CS1은 제 1 콜로이드형 실리카 기반 첨가제(부유물 형태로 제공됨)이고, CS2는 제 2 콜로이드형 실리카 기반 첨가제(역시 부유물 형태로 제공됨)이다.
도 1은 콜로이드형 실리카, 경질 연마제(이 경우에, 다이아몬드) 및 양전하의 연질 연마제(이 경우에, 산화세륨)의 조합을 통해서 폴리싱 속도에서 현저한 개선이 이루어질 수 있다는 것을 도시하고 있다. 주목할 만한, 3 성분 시스템의 폴리싱 속도들은 단지 하나 또는 두개의 성분들을 가진 슬러리들의 폴리싱 속도를 상당히 초과하였고, 슬러리 18은 알루미나와 같은 음전하 재료가 산화세륨과 같은 양전하 재료를 사용하는 것과 비교할 때 특히 효과적이지 않다는 것을 보여준다.
도 2는 실리카 함유 부유물의 주성분(active ingredient)인 CS1 및 CS2은 실제로 실리카라는 것을 도시한다. 특히, 실리카가 없는 부유물을 수용하는 슬러리 22를 참조하시오.
도 3은 슬러리에서 높은 농도의 다이아몬드가 제한된 효과를 나타낸다는 것을 도시한다.
도 4는 pH 9와 비교할 때, pH 12에서 현저하게 우수한 폴리싱 속도를 갖는다는 것과 함께 높은 pH가 폴리싱 속도를 향상시킨다는 것을 도시한다.
본 발명의 실시예들은 특별한 실례를 들어 설명하였지만, 본 발명의 여러 변형 및 대체 사항들은 본 발명의 범주 내에 이탈되지 않고 제조될 수 있으므로, 본 발명은 도시된 상세 구성에 국한되지 않는다. 예를 들어, 추가 사항 또는 동등한 대체 구성들이 제공될 수 있으며 추가 또는 동등한 제조 단계들이 사용될 수 있다. 이와 같이, 본원에 기재된 본 발명의 추가 변형 및 동등 구성도 당기술에 숙련된 기술자들에게는 일반 실험들을 통해서 얻어질 수 있는 것이며 이러한 모든 변형 및 동등 구성들도 하기 청구범위에 규정된 바와 같이, 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 사료된다.

Claims (70)

  1. 액체 매체; 및
    연질 연마제 입자들, 경질 연마제 입자들, 콜로이드형 실리카 입자들을 함유하는 입자 연마제를 포함하는 폴리싱 슬러리로서,
    상기 연질 연마제 입자들은 양전하를 띠고 그리고 8 이하의 모스 경도(Mohs hardness)를 가지며, 상기 경질 연마제 입자들은 8 이상의 모스 경도를 가지며, 상기 연질 연마제 입자들은 상기 입자 연마제의 50 내지 95 wt%의 양이고,
    상기 연질 연마제 입자들 및 상기 경질 연마제 입자들은 2:1 이상의 중량비로 제공되고,
    상기 폴리싱 슬러리는 적어도 부분적으로 응집되어서 상기 연질 연마제 입자들, 상기 경질 연마제 입자들 및 상기 콜로이드형 실리카 입자들을 함유하는 집합체(agglomerates)를 갖는, 폴리싱 슬러리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연질 연마제 입자들은 상기 입자 연마제의 x wt%의 양 만큼 제공되고, 상기 경질 연마제 입자들은 상기 입자 연마제의 y wt%의 양 만큼 제공되고, 상기 콜로이드형 실리카 입자들은 상기 입자 연마제의 z wt%의 양 만큼 제공되며,
    x + z ≥2y인, 폴리싱 슬러리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    x + z ≥3y인, 폴리싱 슬러리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연질 연마제 입자들은 7 이하의 모스 경도를 가지는, 폴리싱 슬러리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연질 연마제 입자들은 산화세륨(ceria)을 포함하는, 폴리싱 슬러리.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경질 연마제 입자들은 9 이상의 모스 경도를 가지는, 폴리싱 슬러리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 경질 연마제 입자들은 다이아몬드를 포함하는, 폴리싱 슬러리.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연질 연마제 입자들은 상기 입자 연마제의 50wt% 이상을 형성하는, 폴리싱 슬러리.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연질 연마제 입자들 및 상기 경질 연마제 입자들은 5:1 이상의 중량비로 제공되는, 폴리싱 슬러리.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 연마제는 50 내지 95 wt%의 연질 연마제 입자들, 0.5 내지 15 wt%의 경질 연마제 입자들 및 4.5 내지 35 wt%의 콜로이드형 실리카를 포함하는, 폴리싱 슬러리.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리싱 슬러리는 상기 입자 연마제의 2 내지 35 wt% 적재물을 포함하는, 폴리싱 슬러리.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리싱 슬러리는 수성이고, 상기 액체 매체는 물을 포함하는, 폴리싱 슬러리.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 매체는 유기 액체를 포함하는, 폴리싱 슬러리.
  14. 세라믹 구성부품과 기계 공구 사이에 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 따른 폴리싱 슬러리를 공급하는 단계; 및
    상기 세라믹 구성부품의 표면으로부터 세라믹 재료를 제거하기 위하여, 상기 세라믹 구성부품과 기계 공구를 서로에 대해서 이동시키는 단계를 포함하는, 세라믹 구성부품의 폴리싱 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 세라믹 구성부품은 6 이상의 모스 경도를 가지는 경질 세라믹 재료를 포함하고,
    상기 경질 세라믹 재료는 적어도 폴리싱을 겪는 상기 표면을 형성하는, 세라믹 구성부품의 폴리싱 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 표면은 폴리싱을 완료한 후에, 100Å rms 이하의 표면 거칠기를 가지는, 세라믹 구성부품의 폴리싱 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 세라믹 재료가 0.5㎛/hr 이상의 비율로 표면에서 제거되는, 세라믹 구성부품의 폴리싱 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 삭제
  47. 삭제
  48. 삭제
  49. 삭제
  50. 삭제
  51. 삭제
  52. 삭제
  53. 삭제
  54. 삭제
  55. 삭제
  56. 삭제
  57. 삭제
  58. 삭제
  59. 삭제
  60. 삭제
  61. 삭제
  62. 삭제
  63. 삭제
  64. 삭제
  65. 삭제
  66. 삭제
  67. 삭제
  68. 삭제
  69. 삭제
  70. 삭제
KR1020087010126A 2005-09-30 2006-09-29 폴리싱 슬러리 및 그 사용 방법 KR101022982B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US72227005P 2005-09-30 2005-09-30
US60/722,270 2005-09-30
US75555405P 2005-12-30 2005-12-30
US60/755,554 2005-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080059606A KR20080059606A (ko) 2008-06-30
KR101022982B1 true KR101022982B1 (ko) 2011-03-18

Family

ID=37499367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087010126A KR101022982B1 (ko) 2005-09-30 2006-09-29 폴리싱 슬러리 및 그 사용 방법

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8105135B2 (ko)
EP (1) EP1928966A2 (ko)
JP (1) JP2009509784A (ko)
KR (1) KR101022982B1 (ko)
AU (1) AU2006297240B2 (ko)
BR (1) BRPI0616706A2 (ko)
CA (1) CA2624246A1 (ko)
IL (1) IL190409A0 (ko)
NO (1) NO20082052L (ko)
TW (1) TW200724633A (ko)
WO (1) WO2007041199A2 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8721917B2 (en) * 2007-10-05 2014-05-13 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Polishing of sapphire with composite slurries
AU2008308580B2 (en) 2007-10-05 2011-12-01 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Improved silicon carbide particles, methods of fabrication, and methods using same
US20100062287A1 (en) * 2008-09-10 2010-03-11 Seagate Technology Llc Method of polishing amorphous/crystalline glass to achieve a low rq & wq
US9567492B2 (en) 2014-08-28 2017-02-14 Sinmat, Inc. Polishing of hard substrates with soft-core composite particles
JP6756460B2 (ja) * 2014-12-26 2020-09-16 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨方法及びセラミック製部品の製造方法
JP2017002166A (ja) * 2015-06-09 2017-01-05 テイカ株式会社 ガラス及びセラミック研磨用組成物
JP6694745B2 (ja) * 2016-03-31 2020-05-20 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
US11078380B2 (en) 2017-07-10 2021-08-03 Entegris, Inc. Hard abrasive particle-free polishing of hard materials
GB2584372B (en) * 2018-02-22 2022-04-13 Massachusetts Inst Technology Method of reducing semiconductor substrate surface unevenness
US11597854B2 (en) * 2019-07-16 2023-03-07 Cmc Materials, Inc. Method to increase barrier film removal rate in bulk tungsten slurry

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040157535A1 (en) * 2003-02-11 2004-08-12 Cabot Microelectronics Corporation Mixed-abrasive polishing composition and method for using the same
US20040216388A1 (en) * 2003-03-17 2004-11-04 Sharad Mathur Slurry compositions for use in a chemical-mechanical planarization process

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60172465A (ja) 1984-02-20 1985-09-05 Nec Corp 高密度磁気デイスク基板の研磨方法
US5086021A (en) * 1990-06-28 1992-02-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Dielectric composition
US5102769A (en) * 1991-02-04 1992-04-07 Xerox Corporation Solution coated carrier particles
US5607718A (en) * 1993-03-26 1997-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Polishing method and polishing apparatus
US5441549A (en) * 1993-04-19 1995-08-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive articles comprising a grinding aid dispersed in a polymeric blend binder
US5487965A (en) * 1994-09-06 1996-01-30 Xerox Corporation Processes for the preparation of developer compositions
US5521046A (en) * 1995-03-13 1996-05-28 Olin Corporation Liquid colored toner compositions with fumed silica
US5837436A (en) * 1995-07-28 1998-11-17 Fuji Photo Film Co., Ltd. Silver halide color photographic material and package thereof
US5935772A (en) * 1995-11-21 1999-08-10 Fuji Photo Film Co., Ltd. Silver halide photographic light-sensitive material and package thereof
GB2311996A (en) * 1996-04-12 1997-10-15 Reckitt & Colman Inc Hard surface scouring cleansers `
DE69806337T2 (de) * 1998-03-05 2003-06-05 Piguet Frederic Sa Kalendermechanismus für Uhrwerk
EP1102821A4 (en) * 1998-06-10 2004-05-19 Rodel Inc COMPOSITION AND METHOD FOR CMP POLISHING METAL
US6818153B2 (en) * 1998-10-13 2004-11-16 Peter Burnell-Jones Photocurable thermosetting luminescent resins
JP2000336344A (ja) 1999-03-23 2000-12-05 Seimi Chem Co Ltd 研磨剤
JP4151179B2 (ja) 1999-11-22 2008-09-17 Ｊｓｒ株式会社 複合粒子の製造方法及びこの方法により製造される複合粒子並びに複合粒子を含有する化学機械研磨用水系分散体
US20020039839A1 (en) * 1999-12-14 2002-04-04 Thomas Terence M. Polishing compositions for noble metals
CA2418078A1 (en) * 2000-09-08 2002-03-14 3M Innovative Properties Company Abrasive sheet, method of manufacturing the same and method to abrade a fiber optic connector
ATE513885T1 (de) * 2000-10-06 2011-07-15 3M Innovative Properties Co Agglomeriertes schleifmittelkorn und verfahren zu seiner herstellung
DE60141700D1 (de) * 2000-10-16 2010-05-12 3M Innovative Properties Co Atteilchen
TWI292780B (ko) * 2000-12-12 2008-01-21 Showa Denko Kk
US20040011991A1 (en) * 2001-06-13 2004-01-22 Markle Richard J. Use of a gettering agent in a chemical mechanical polishing and rinsing operation and apparatus therefor
MY144587A (en) * 2001-06-21 2011-10-14 Kao Corp Polishing composition
JP3895949B2 (ja) * 2001-07-18 2007-03-22 株式会社東芝 Ｃｍｐ用スラリー、およびこれを用いた半導体装置の製造方法
US20030211747A1 (en) * 2001-09-13 2003-11-13 Nyacol Nano Technologies, Inc Shallow trench isolation polishing using mixed abrasive slurries
US20030092271A1 (en) * 2001-09-13 2003-05-15 Nyacol Nano Technologies, Inc. Shallow trench isolation polishing using mixed abrasive slurries
US6821897B2 (en) * 2001-12-05 2004-11-23 Cabot Microelectronics Corporation Method for copper CMP using polymeric complexing agents
US7513920B2 (en) * 2002-02-11 2009-04-07 Dupont Air Products Nanomaterials Llc Free radical-forming activator attached to solid and used to enhance CMP formulations
US20030171078A1 (en) * 2002-03-06 2003-09-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. Polishing member and method for polishing end faces of optical fibers
US6604987B1 (en) * 2002-06-06 2003-08-12 Cabot Microelectronics Corporation CMP compositions containing silver salts
JP2004200268A (ja) * 2002-12-17 2004-07-15 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
JP2004247605A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Toshiba Corp Ｃｍｐ用スラリーおよび半導体装置の製造方法
JP4322035B2 (ja) 2003-04-03 2009-08-26 ニッタ・ハース株式会社 半導体基板用研磨組成物及びこれを用いた半導体基板研磨方法
US20050056810A1 (en) * 2003-09-17 2005-03-17 Jinru Bian Polishing composition for semiconductor wafers
JP2005236275A (ja) * 2004-01-23 2005-09-02 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法
JP4433918B2 (ja) * 2004-07-15 2010-03-17 コニカミノルタエムジー株式会社 画像形成方法
US20060065989A1 (en) * 2004-09-29 2006-03-30 Thad Druffel Lens forming systems and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040157535A1 (en) * 2003-02-11 2004-08-12 Cabot Microelectronics Corporation Mixed-abrasive polishing composition and method for using the same
US20040216388A1 (en) * 2003-03-17 2004-11-04 Sharad Mathur Slurry compositions for use in a chemical-mechanical planarization process

Also Published As

Publication number Publication date
NO20082052L (no) 2008-04-29
US8105135B2 (en) 2012-01-31
CA2624246A1 (en) 2007-04-12
AU2006297240B2 (en) 2009-04-09
TW200724633A (en) 2007-07-01
WO2007041199A3 (en) 2007-06-28
IL190409A0 (en) 2008-11-03
AU2006297240A1 (en) 2007-04-12
EP1928966A2 (en) 2008-06-11
US20070087667A1 (en) 2007-04-19
WO2007041199A2 (en) 2007-04-12
KR20080059606A (ko) 2008-06-30
JP2009509784A (ja) 2009-03-12
BRPI0616706A2 (pt) 2011-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101022982B1 (ko) 폴리싱 슬러리 및 그 사용 방법
EP2365042B1 (en) Polishing composition and polishing method using the same
JP3887230B2 (ja) 改良セリア粉末
FI118180B (fi) Optisille pinnoille soveltuva kiillotusformulaatio
KR101371870B1 (ko) 수용성 산화제를 이용한 탄화규소 연마 방법
US6645265B1 (en) Polishing formulations for SiO2-based substrates
CN113930165B (zh) 一种研磨助剂、制备方法、用途及研磨液和研磨方法
TWI646180B (zh) 用於硏磨藍寶石表面之化學機械硏磨組成物及其使用方法
KR102176147B1 (ko) 연마용 조성물
KR20130114635A (ko) 연마제 및 연마 방법
CN114231182A (zh) 一种易解理氧化镓晶片化学机械抛光工艺、抛光液及其制备方法
KR20190009411A (ko) 연마지립, 그 제조 방법, 그것을 포함하는 연마 슬러리 및 그것을 이용하는 연마 방법
CN113480942B (zh) 一种多晶yag陶瓷化学机械抛光液
JP2000265160A (ja) 高速鏡面研磨用研磨材
JP2011110657A (ja) 加工用砥粒、加工具、加工液およびそれらを用いた加工方法
RU2354675C1 (ru) Полировальная суспензия и способ полирования керамической детали
JP2003117806A (ja) 多結晶セラミックスの鏡面研磨方法
CN101273105A (zh) 抛光浆料及其使用方法
KR100679460B1 (ko) 세리아-판상마이카 복합연마재 및 그 제조방법
JP5554052B2 (ja) 研磨用組成物および研磨方法
JP2023141786A (ja) 研磨スラリー及び研磨方法
JPH02158683A (ja) 研磨剤組成物
JP2001035819A (ja) 研磨スラリー及びこれを用いた研磨方法
KR20180006897A (ko) 유리 및 세라믹 연마용 조성물
JP2017136676A (ja) 研磨具及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140303

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150309

Year of fee payment: 5