技术领域
本发明涉及一种组成物及其用途，尤其涉及一种研磨组成物及其用 途。
背景技术
在超大规模集成电路(VLSI)制程中，化学机械研磨制程(chemical mechanical polishing，CMP)可提供晶圆表面全面性的平坦化(global planarization)，尤其当半导体制程进入次微米(sub-micron)领域后，化学 机械研磨法更是一项不可或缺的制程技术。
在蓝宝石基材(sapphire substrate)的研磨制程中，其研磨温度会高达 50℃以上，而造成研磨温度过高。然而，当研磨温度过高时，会使得研 磨垫与机台之间的粘着力下降，而产生研磨垫脱胶或自机台脱落的情 况，进而造成研磨失败。
发明内容
本发明提供一种研磨组成物及其用途，其可大幅地降低研磨温度。
本发明提供一种研磨组成物的用途，其可有效地对蓝宝石基材进行 研磨。
本发明提供一种研磨组成物，其组成总量为100重量％，且包括研 磨粒、表面活性剂、抗结晶剂及水。研磨粒的含量为20重量％至60重 量％。表面活性剂的含量为0.001重量％至10重量％。抗结晶剂的含量 为0.001重量％至10重量％。其中，组成所述研磨组成物的剩余部分为 水。
依照本发明的一实施例所述，在上述的研磨组成物中，还包括酸碱 调整剂，其含量例如是0.01重量％至5重量％。
依照本发明的一实施例所述，在上述的研磨组成物中，酸碱调整剂 例如是选自氢氧化钾(potassium hydroxide)、氢氧化钠(sodium hydroxide)、四甲基氢氧化铵(tetramethylammonium hydroxide)、四丁基 氢氧化铵(tetrabutylammonium hydroxide)及氢氧化铵(ammonium hydroxide)中的至少一个。
依照本发明的一实施例所述，在上述的研磨组成物中，研磨组成物 的酸碱值例如是8至12。
依照本发明的一实施例所述，在上述的研磨组成物中，研磨粒例如 是选自氧化硅溶胶(silica sol)、氧化铝溶胶(alumina sol)及氧化铈溶胶 (ceria sol)中的至少一个。
依照本发明的一实施例所述，在上述的研磨组成物中，研磨粒的平 均粒径范围例如是80纳米至150纳米。
依照本发明的一实施例所述，在上述的研磨组成物中，研磨粒的粒 径多分散指数(polydisperse index，PDI)例如是1.0至1.6。
依照本发明的一实施例所述，在上述的研磨组成物中，表面活性剂 例如是选自烷基硫酸盐类(alkyl sulfate)、烷基磺酸盐类(alkyl sulfonate)、 烷基磺基琥珀酸盐类(alkyl sulfosuccinate)及月桂酰谷氨酸盐类(lauroyl glutamate)中的至少一个。
依照本发明的一实施例所述，在上述的研磨组成物中，抗结晶剂例 如是选自聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)、聚醚-聚硅氧烷 (polyether-polysiloxane)及α-高碳醇(alpha-highcarbonalcohol)中的至少一 个。
依照本发明的一实施例所述，在上述的研磨组成物中，使用所述研 磨组成物的研磨温度例如是低于50℃。
本发明提出一种如上所述的研磨组成物的用途，其用于研磨蓝宝石 基材。
基于上述，由于在本发明所提出的研磨组成物中，具有表面活性剂， 因此可大幅地降低研磨温度，而能避免在研磨过程中造成研磨垫脱胶或 脱落的现象，以提升研磨制程的稳定度及可靠度。
此外，由于本发明所提出的研磨组成物具有抗结晶剂，因此可防止 在研磨垫上产生结晶物，进而避免结晶物对被研磨物造成伤害。
另一方面，本发明所提出的研磨组成物的用途是使用上述研磨组成 物对蓝宝石基材进行研磨，因此可具有较佳的研磨效率及研磨品质。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并 配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为以样本12进行研磨后的研磨平台的照片图。
图2为以样本13进行研磨后的研磨平台的照片图。
具体实施方式
首先，说明本发明的研磨组成物，其适用于化学机械研磨制程中， 而其用途例如是用于研磨蓝宝石基材。
本发明提出一种研磨组成物，其组成总量为100重量％，且包括研 磨粒、表面活性剂、抗结晶剂及水。研磨组成物的酸碱值例如是8至12。 使用此研磨组成物的研磨温度例如是低于50℃。
研磨粒的含量为20重量％至60重量％。研磨粒例如是选自氧化硅 溶胶、氧化铝溶胶及氧化铈溶胶中的至少一个。研磨粒的平均粒径范围 例如是80纳米至150纳米。研磨粒的粒径多分散指数(polydisperse index， PDI)例如是1.0至1.6，而粒径多分散指数的定义为：PDI＝Dw/Dn，其 中Dw为重量平均粒径(weight average diameter)，Dn为数量平均粒径 (number average diameter)。
表面活性剂的含量为0.001重量％至10重量％。表面活性剂例如是 选自烷基硫酸盐类、烷基磺酸盐类、烷基磺基琥珀酸盐类及月桂酰谷氨 酸盐类中的至少一个。
抗结晶剂的含量为0.001重量％至10重量％。抗结晶剂例如是选自 聚二甲基硅氧烷、聚醚-聚硅氧烷及α-高碳醇中的至少一个。
研磨组成物的剩余部分为水。水例如是去离子水。
此外，研磨组成物还可包括酸碱调整剂，其含量例如是0.01重量％ 至5重量％，以对研磨组成物的酸碱值进行调整。酸碱调整剂例如是选 自氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵及氢氧化铵 中的至少一个。
基于上述实施例可知，由于研磨组成物中的表面活性剂可大幅地降 低研磨温度(例如，将研磨温度控制在低于50℃)，所以能有效地避免在 研磨过程中造成研磨垫脱胶或脱落的现象，因此能提升研磨制程的稳定 度及可靠度。
此外，由于研磨组成物中的抗结晶剂可防止在研磨垫上产生结晶 物，所以能避免研磨垫上的结晶物对被研磨物造成伤害。
另一方面，由于上述研磨组成物可将研磨温度控制在适当范围内， 且可防止在研磨垫上产生结晶物，因此当上述研磨组成物的用途是用于 对蓝宝石基材进行研磨时，可具有较佳的研磨效率及研磨品质。
以下，进行实际的实验测试。其中，下述实验例1至实验例3所使 用的化学机械研磨机台及实验设定如下。
化学机械研磨机台型号：SpeedFam 36SPM
待研磨基材：2时的蓝宝石基材
研磨垫：RODEL SUBA 800(产品名)
下压力(down force)：2.4kg/cm2
平台速度(platen speed)：50rpm
研磨时间：2小时
实验例1
实验例1是用以测试研磨组成物中的研磨粒的组成比例对于移除率 与研磨温度的影响。在实验例1中，是以平均粒径为105纳米的胶质氧 化硅(colloidal silica)制备样本1至样本5的研磨组成物，其组成成分及 比例如下表1所示。
表1
样本 研磨粒(％) 酸碱值 样本1 10 10.1 样本2 20 10.1 样本3 30 10.1 样本4 40 10.1 样本5 50 10.1
实验例1的实验结果如下表2所示。
表2
由上表2的实验结果可知，在研磨组成物中，研磨粒的含量对于研 磨温度与移除率具有很大的影响。当研磨组成物中的研磨粒的含量增加 时，研磨温度与移除率也会随着增加。
此外，虽然样本3至样本5具有高移除率，然而其尖峰温度也高达 50℃以上。因此，在样本3至样本5的研磨温度下，会使得研磨垫与机 台之间的粘着力下降，而产生研磨垫脱胶或自机台脱落的情况，进而造 成研磨失败的情况。
实验例2
实验例2是用以测试研磨组成物中的表面活性剂对于移除率与研磨 温度的影响。在实验例2中，是以平均粒径为105纳米的胶质氧化硅 (colloidal silica)制备样本6至样本10的研磨组成物，其组成成分及比例 如下表3所示。
表3
实验例2的实验结果如下表4所示。
表4
由上表4的实验结果可知，添加表面活性剂的样本6至样本10均 可有效地将研磨温度控制在低于50℃。
请参照样本6及样本7的实验结果，由于样本6及样本7分别添加 有聚丙烯酸及三乙醇胺，因此有助于降低样本6及样本7的尖峰温度， 以使其低于50℃。然而，样品6及样品7明显降低移除率，此两类表面 活性剂不适合于此应用。
请参照样本8至样本10的实验结果，由于样本8至样本10分别添 加有十二烷基硫酸铵(样本8)、十二烷基硫酸钠(样本9)及十二烷基硫酸 钠与月桂酰谷氨酸钠的组合(样本10)，因此样本8至样本10除了可具有 低于50℃的尖峰温度之外，还可保有较高的移除率。此外，由样本10 可知，亦可同时使用两种以上的表面活性剂来达到降低研磨温度。
实验例3
实验例3是用以测试研磨组成物中的表面活性剂及抗结晶剂对于结 晶性、研磨温度与移除率的影响。在实验例3中，是以平均粒径为105 纳米的胶质氧化硅(colloidal silica)制备样本11至样本13的研磨组成物， 其组成成分及比例如下表5所示。
表5
实验例3的实验结果如下表6所示。
表6
请参照表5及表6。由样本11与样本12的比较可知：样本11的研 磨温度在50℃以上。由于样本12具有表面活性剂，因此可在将研磨温 度控制在低于50℃。此外，样本12保有较高的移除率。然而，样本11 与样本12均会在研磨垫上产生结晶物。
由样本12与样本13的比较可知：由于样本12及样本13均具有表 面活性剂，因此可将研磨温度控制在低于50℃。此外，样本12及样本 13保有较高的移除率。然而，样本12会在研磨垫上产生结晶物。由于 样本13具有抗结晶剂，因此不会在研磨垫上产生结晶物。
图1为以样本12进行研磨后的研磨平台的照片图。图2为以样本 13进行研磨后的研磨平台的照片图。
请参照图1及图2，在样本12进行研磨之后，样本12的研磨粒会 残留在研磨垫的沟槽中并形成结晶物。然而，在使用样本13进行研磨 之后，在研磨垫的沟槽中并没有任何的结晶物。
综上所述，上述实施例至少具有下列优点：
1、上述实施例的研磨组成物可大幅地降低研磨温度，进而提升研 磨制程的稳定度及可靠度。
2、通过上述实施例的研磨组成物可防止在研磨垫上产生结晶物， 进而避免结晶物对被研磨对象造成伤害。
3、当使用上述实施例的研磨组成物对蓝宝石基材进行研磨时，可 具有较佳的研磨效率及研磨品质。
虽然本发明以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作任意改动或等同替 换，故本发明的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。