[發(fā)明專利]用于拋光藍(lán)寶石表面的化學(xué)機械拋光組合物及其使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410408641.0
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104416450A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·S·巴里克;西澤秀明;森山和樹;吉田光一;江澤俊二;S·阿魯姆甘
• 申請（專利權(quán)）人: 羅門哈斯電子材料CMP控股股份有限公司;霓塔哈斯株式會社
• 主分類號: B24B37/00
• 分類號: B24B37/00;C09G1/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陸蔚

本發(fā)明涉及一種用于拋光暴露的藍(lán)寶石表面的化學(xué)機械拋光組合物以及拋光藍(lán)寶石基材的方法。更具體的，本發(fā)明涉及一種用化學(xué)機械拋光漿液拋光藍(lán)寶石基材的方法，其中所述化學(xué)機械拋光漿液包含以下成分作為初始組分：膠體二氧化硅磨料，其中該膠體二氧化硅磨料具有負(fù)表面電荷，且該膠體二氧化硅磨料具有多峰粒度分布，第一粒度最大為2-25nm，第二粒度最大為75-200nm；殺生物劑；任選的非離子型消泡劑；和任選的pH調(diào)節(jié)劑。

單晶形式的氧化鋁(藍(lán)寶石)具有杰出的光學(xué)、機械和化學(xué)性質(zhì)。因此，已發(fā)現(xiàn)藍(lán)寶石在各種電子器件和光學(xué)器件的廣泛用途。

藍(lán)寶石具有菱面體(rhombohedral)晶體結(jié)構(gòu)且高度各向異性。這些表現(xiàn)的性質(zhì)取決于晶體取向。因此，用于半導(dǎo)體工藝的藍(lán)寶石晶片通常根據(jù)最終應(yīng)用沿特定的晶體軸向切割。例如，C-平面藍(lán)寶石基材沿0度平面切割。C-平面藍(lán)寶石基材對于涉及III-V和II-VI化合物(例如用于藍(lán)色LED和激光二極管制備的GaN)的生長的工藝具有特別的用途。

因為隨后的加工(例如金屬化)需要藍(lán)寶石晶片具有平坦的表面，所以所述藍(lán)寶石晶片需要被平面化。平面化可用來除去不合乎希望的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面，團聚材料，晶格破壞，劃痕和污染的層或材料。

化學(xué)機械平面化，或者化學(xué)機械拋光(CMP)是一種用來對基材，例如半導(dǎo)體晶片進(jìn)行平面化的常用技術(shù)。在常規(guī)的CMP中，將晶片安裝在支架組件上，并設(shè)置在與CMP設(shè)備中的拋光墊接觸的位置。所述支架組件為晶片提供可控制的壓力，將其壓向拋光墊。通過外界驅(qū)動力使得拋光墊相對于晶片運動(例如轉(zhuǎn)動)。與此同時,在晶片和拋光墊之間提供拋光組合物(“漿液”)或者其它的拋光溶液。從而，通過拋光墊表面以及漿液的化學(xué)作用和機械作用，對晶片表面進(jìn)行拋光使其變平。

雖然藍(lán)寶石的性質(zhì)提供了大量終端使用優(yōu)勢，但藍(lán)寶石的硬度和耐化學(xué)侵蝕性使得有效的拋光和平面化很困難。

Cherian等的美國專利申請公開第20090104851號公開了一種用于拋光藍(lán)寶石表面的拋光組合物。Cherian等公開了一種用于拋光藍(lán)寶石的化學(xué)機械拋光組合物，其包括分散在水性介質(zhì)中的第一型磨料顆粒和第二型磨料顆粒的混合物，其中該第一型磨料顆粒比被拋光的表面硬，而第二型磨料顆粒的硬度比被拋光的表面軟。

Moeggenborg等的美國專利申請公開第20060196849號公開了另一種用于拋光藍(lán)寶石表面的拋光組合物。Moeggenborg等公開了一種用于拋光藍(lán)寶石表面的組合物和方法，其包括：用含有磨料量的無機磨料材料的拋光漿液摩擦藍(lán)寶石表面，例如藍(lán)寶石晶片的C-平面或R-平面表面，所述無機磨料材料例如懸浮在溶解有鹽化合物的水性介質(zhì)中的膠體二氧化硅，所述水性介質(zhì)具有堿性pH，且相對于用相同的無機磨料在沒有鹽化合物存在下在相同的拋光條件下可獲得的藍(lán)寶石去除速率，所述水性介質(zhì)含有的鹽化合物的量足夠提高藍(lán)寶石去除速率。

然而，人們?nèi)匀灰恢毙枰渲七@樣的化學(xué)機械拋光組合物和方法，以提供所希望的適合變化的設(shè)計要求的拋光性質(zhì)之間的平衡，包括高藍(lán)寶石去除速率(即≥/小時)。

本發(fā)明提供了一種拋光藍(lán)寶石基材的方法，其包括：提供具有暴露的藍(lán)寶石表面的基材；提供pH為大于8至12的化學(xué)機械拋光漿液，其中該化學(xué)機械拋光漿液包括以下成分作為初始組分：膠體二氧化硅磨料，其中該膠體二氧化硅磨料具有負(fù)表面電荷，且該膠體二氧化硅磨料具有多峰粒度分布，第一粒度最大為2-25nm；第二粒度最大為75-200nm；任選的殺生物劑；任選的非離子型消泡劑；以及任選的pH調(diào)節(jié)劑；提供化學(xué)機械拋光墊；在化學(xué)機械拋光墊和基材的界面處形成動態(tài)接觸；以及在所述化學(xué)機械拋光墊和基材之間的界面處或界面附近，將所述化學(xué)機械拋光漿液分配到所述化學(xué)機械拋光墊上；其中至少一些藍(lán)寶石從基材暴露的藍(lán)寶石表面上去除；所述化學(xué)機械拋光漿液在以下條件下具有≥/小時的藍(lán)寶石去除速率：臺板轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)/分鐘，支架轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)/分鐘，化學(xué)機械拋光漿液的流速為400毫升/分鐘，在300毫米的拋光設(shè)備上施加34.3kPa的標(biāo)稱向下作用力，其中所述化學(xué)機械拋光墊是聚氨酯浸漬的無紡拋光墊。