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TW202438632A - 具有改善的碳化矽移除率之鑽石基拋光組成物 - Google Patents

具有改善的碳化矽移除率之鑽石基拋光組成物 Download PDF

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TW202438632A
TW202438632A TW112145579A TW112145579A TW202438632A TW 202438632 A TW202438632 A TW 202438632A TW 112145579 A TW112145579 A TW 112145579A TW 112145579 A TW112145579 A TW 112145579A TW 202438632 A TW202438632 A TW 202438632A
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TW
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ppm
semiconductor wafer
polishing composition
single crystal
sic
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TW112145579A
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堤摩西 杜姆
查爾斯 艾利克 莫里茲
托馬斯 德拉斯科威克
Original Assignee
美商戴蒙創新公司
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Abstract

提供一種用於拋光半導體晶圓表面之拋光組成物，其包括經表面改質之單晶鑽石，其具有約0.10 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度；載體，其選自由水基載體、乙二醇基載體、油基載體及烴基載體組成之群；及視需要選用之一或多種添加劑。進一步提出用於拋光半導體晶圓表面之相關方法。

Description

具有改善的碳化矽移除率之鑽石基拋光組成物
本揭示關於用於拋光半導體晶圓表面之鑽石基漿料組成物，以及關於用於拋光半導體晶圓表面之相關方法。
涵蓋更有效地運作以實現功耗顯著降低之能力之半導體晶圓是非常所欲的。一個研究之工業領域包括藉由一種稱為化學機械拋光（chemical-mechanical polishing；CMP）之製程對電子工業中之半導體晶圓表面進行拋光，其中漿料具有機械及化學活性，以從半導體晶圓表面移除干擾的沉積材料及粒子。
總而言之，半導體製造製程之核心思想為對半導體晶圓表面進行拋光以提供有吸引力的光滑表面，並且獲得半導體晶圓表面之精確尺寸。
製造半導體晶圓之製造製程涉及了作為最後步驟之CMP製程。此步驟提供實質上沒有先前研磨循環所獲得之表面缺陷之半導體晶圓表面，並且此外，產生可供終端用戶使用之半導體晶圓表面。然而，一個不可忽視之固有問題為，該製程主要使用之漿料首先且最重要地為昂貴的、對環境有害的，且不利地產生低材料移除率。更重要的是，另一個缺點為CMP製程需要數個小時才能完成，因此會消耗大量昂貴且對環境有害之漿料。
目前製造半導體晶圓之一般做法典型地在精細研磨步驟之後或在最終研光步驟期間併入CMP步驟。在這二個步驟結束時，半導體晶圓之表面粗糙度典型地在約1.5 nm至約3 nm範圍內。然後採用CMP製程以將表面粗糙度降低至約0.5 nm，或在某些情況下甚至更低。簡而言之，使用目前可用之專為半導體晶圓配製之CMP漿料進行拋光製程可能不利地需要數個小時來完成。鑑於CMP漿料價格昂貴，並且甚至使用影響半導體晶圓之移除率及表面品質之伴隨的刺激性化學物質，因此這些特性自然對其用途產生嚴格的限制。因此，電子工業希望實施最佳化的拋光解決方案及製程。考慮到這一點，在電子學部門中不斷尋求可適應拋光製程及組成物，以允許終端用戶完全消除CMP步驟，或顯著減少典型需要之時間及CMP漿料消耗。這最終將降低製程成本並且最佳化縮短循環時間並且改善產量。
鑑於前述，因此需要一種拋光組成物及製程，其賦予來自半導體晶圓表面之高材料移除率，同時降低半導體晶圓之表面粗糙度，相當於CMP品質不麻煩及不耗時，亦不昂貴，並且進一步不含刺激性化學物質以最佳化半導體晶圓表面之拋光循環。
提供一種用於拋光半導體晶圓表面之拋光組成物，其包括經表面改質之單晶鑽石，其具有約0.10 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度；載體，其選自由水基載體、乙二醇基載體、油基載體及烴基載體組成之群；及視需要選用之一或多種添加劑。
視需要地，經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.25 μm至約0.50 μm。
需要地，經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.25 μm至約0.75 μm。
視需要地，經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.50 μm至約0.75 μm。
視需要地，經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.75 μm至約1 μm。
視需要地，一或多種添加劑選自由以下組成之群：分散劑、pH調節劑、pH緩衝劑、界面活性劑、聚合物、錯合劑、流變調節劑、螯合劑、消泡劑、潤濕劑、氧化劑及殺生物劑。
視需要地，碳化矽（SiC）之材料移除率範圍為約1.3 μm/hr至約8.2 μm/hr。
視需要地，SiC之材料移除率範圍為約1.3 μm/hr至約7.2 μm/hr。
視需要地，SiC之材料移除率範圍為約1.3 μm/hr至約3.3 μm/hr。
視需要地，SiC之材料移除率範圍為約3.3 μm/hr至約7.2 μm/hr。
視需要地，SiC之材料移除率範圍為約3.3 μm/hr至約8.2 μm/hr。
視需要地，SiC之材料移除率範圍為約7.2 μm/hr至約8.2 μm/hr。
視需要地，與包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比，SiC之材料移除率增加約185%至約245%之範圍。
視需要地，相較於用包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物拋光之SiC晶圓之表面粗糙度，當經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.25 μm至約1 μm時，SiC晶圓之表面粗糙度實質上相似或更低。
視需要地，經表面改質之單晶鑽石以約0.5重量%（wt.%）至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。
視需要地，經表面改質之單晶鑽石以約0.5 wt.%至約2.5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。
視需要地，載體以約10 vol.%至約70 vol.%之體積存在，以拋光組成物之總體積計。
視需要地，該SiC為單晶碳化矽。
視需要地，經表面改質之單晶鑽石包括一或多個尖峰及一或多個凹坑。
視需要地，半導體晶圓拋光組成物不包括過錳酸鉀。
進一步提供一種用於拋光半導體晶圓表面之方法，其包括使半導體晶圓表面與塗佈有上述拋光組成物之拋光墊接觸。接下來相對於半導體晶圓移動進行拋光之拋光墊。最後，研磨半導體晶圓之至少一部分，以拋光半導體晶圓。
對於本領域技術人員來說，在研究以下圖式及詳細描述後，其他系統、方法、特徵及優點將為顯而易見的。所有如此額外的系統、方法、特徵及優點旨在被包括在此描述內，在本揭示範圍內，並且受到所附請求項之保護。本節之任何內容均不應被視為對該等請求項之限制。以下結合本揭示之具體實例討論其他態樣及優點。應理解，本揭示之前面一般描述及以下詳細描述都為例示性及解釋性的，並且旨在提供對所請之本揭示之進一步解釋。
除非另有定義，否則本文所用之所有技術及科學術語具有與當前描述之標的所屬領域之技術人員通常理解之相同的含義。
在提供數值範圍之情況下，例如濃度範圍、百分比範圍或比例範圍，應理解除非上下文另有明確規定，否則該範圍之上限及下限與該所述範圍內之任何其他所述或中間值之間之每個中間值至下限單位之十分之一都被涵蓋在所描述之標的內。此等較小範圍之上限及下限可獨立地被包括在較小範圍內，並且此等具體實例亦被涵蓋在所描述之標的內，但受到所述範圍內之任何明確排除之限制。在所述範圍包括限制之一或兩者之情況下，排除該等所包括之限制之一或兩者之範圍亦被包括在所描述之標的中。
以下定義闡述所描述之標的之參數。
如本揭示本文所用，術語「鑽石粒子」是指離散體或由鑽石製成之離散體。如本揭示本文所用，術語「鑽石粒子」亦被認為是鑽石晶體或鑽石晶粒。
如本揭示本文所用，術語「wt.%」及「vol.%」分別指基於用於拋光半導體晶圓表面之拋光組成物之總重量或總體積之重量百分比及體積百分比。
如本揭示本文所用，術語「鑽石磨料」是指用於磨掉比鑽石磨料本身更軟之材料之鑽石材料。
如本揭示本文所用，術語「材料移除」是指在所記載給定時間段內移除之工件之重量，以mg、g等為單位。
如本揭示本文所用，術語「材料移除率」是指移除之材料除以記載為例如從半導體晶圓表面移除之材料之時間間隔，以μm/hr、mg/min、g/hr為單位。
如本揭示本文所用，術語「單晶鑽石」是指具有藉由高壓高溫（high-pressure high-temperature；HPHT）固結操作形成之整體平坦結構表面之鑽石，或指天然形成之鑽石。單晶鑽石之斷裂沿著原子解理面進行。單晶鑽石粒子在解理面處相對容易破裂。
如本揭示本文所用，術語「多晶鑽石」是指藉由致使多晶粒子結構之爆炸合成形成之鑽石。每個多晶鑽石粒子可包括大量尺寸小於約100Å之微晶。多晶鑽石粒子不具有解理面。
如本揭示本文所用，術語「超級磨料超硬材料」，或簡單地「超級磨料材料」是指表現出優異的硬度及耐磨性之磨料材料，其可展現出典型地大於2000之努氏壓痕硬度，如以下所示，但不限於晶體鑽石、多晶鑽石（polycrystalline diamond；PCD）、熱穩定多晶鑽石、化學氣相沉積（CVD）鑽石、金屬基質鑽石複合物、陶瓷基質鑽石複合物、奈米鑽石、立方氮化硼（cubic boron nitride；cBN）、多晶立方氮化硼（polycrystalline cubic boron nitride；PcBN），或其任何組合。本文所用之術語「磨料」是指用於磨掉較軟材料之任何材料。
如本揭示本文所用，術語「工件」是指藉由拋光、研磨或其他材料移除方法從其移除材料之部件或物體。
如本揭示本文所用，術語「經表面改質之單晶鑽石」是指由獨特的化學人造或合成鑽石晶體製成之鑽石，當例如在單晶或多晶鑽石上進行拋光時，典型地提供對於從半導體晶圓表面之材料移除率改善的效能。本文所揭示之經表面改質之單晶鑽石之獨特的不規則形狀之表面特徵有利地從半導體晶圓表面提供顯著的材料移除率。由於固有特殊的多面鑽石表面，其進一步涵蓋了賦予在半導體晶圓表面上添加優異的表面光潔度之額外益處。此明顯的不規則表面提供了複數個小尖峰及凹坑，以降低經拋光之半導體晶圓之表面粗糙度。
如本揭示本文所用，術語「多面」是指位於平面周圍之多個邊緣。
如本揭示本文所用，術語「表面粗糙度」是指二維圖像之測量，其量化物體之表面、邊緣及邊界之凹坑及尖峰之範圍或程度，如CLEMEX圖像分析儀，Clemex Vision User’s Guide PE 3.5，2001中所述。表面粗糙度由凸面周長除以周長之比例所測定。
表面粗糙度 = 凸面周長/周長。
隨著凹坑及尖峰程度之增加，表面粗糙度係數降低。
如本揭示本文所用，術語「球形度」是指二維圖像或物體之閉合面積（4πA）除以周長之平方（p 2）之估計值。
球形度 = 4 π A/ p 2。
半導體之表面粗糙度為半導體晶圓之電性質需要考慮之重要因素。半導體晶圓中電子之遷移率部分地受到半導體晶圓表面之厚度及其表面邊緣之尺寸及形狀配置之影響。藉由拋光半導體晶圓表面，這有利地將原本無光澤之粗糙表面轉變為實質上平坦且光滑並且具有鏡面性質之表面，及實質上沒有對半導體晶圓之整體電子操作產生負面影響之粒子之表面。
如本揭示本文所用，術語「周長」是指閉合平面圖形之邊界，或為二維影像之所有邊界之總和。
如本揭示本文所用，術語「凸面周長」是指連接費雷特切點之線，其中費雷特（Feret）為接觸二維圖像或物體之每一側上之邊界之二條平行切線之間之距離。
如本揭示本文所用，術語「凹坑（pit）」是指粒子中之壓痕或裂縫、二維影像中之壓痕或裂縫、或物體中之壓痕或裂縫。
如本揭示本文所用，術語「尖峰（spike）」是指從粒子之質心向外指向之尖銳突起或突出物、從二維圖像之質心向外指向之尖銳突起或突出物、或從物體向外指向之尖銳突起或突出物。
如本揭示本文所用，術語「表面積」是指粒子之外表面。當與複數個粒子（即粉末）一起使用時，使用術語「比表面積」並且記載為表面積/克粉末。
如本揭示本文所用，術語「約」是指在請求項及本揭示本文中所用之數字之數值之平均正負5%。因此，「約」可用於為數值範圍端點提供靈活性，其中給定值可「高於」或「低於」該給定值。因此，例如50%之值可旨在涵蓋一個範圍，該範圍可由例如如以下之範圍所定義：47.5%-52.25%、47.5%-52.5%、47.75%-50%、50%-52.5%、48%-48.5%、48%-48.75%、48%-49%、48%-49.5%、48%-49.75%、48%-50%、48%-50.25%、48%-50.5%、48%-50.75%、48%-51%、48%-51.5%、48%-51.75%、48%-52%、48%-52.25%、48%-52.5%、48.25%-48.5%、48.25%-48.75%、48.25%-49%、48.25%-49.5%、48.25%-49.75%、48.25%-50%、48.25%-50.25%、48.25%-50.5%、48.25%-50.75%、48.25%-51%、48.25%-51.35%、48.25%-51.5%、48.25%-51.75%、48.25%-52%、48.25%-52.25%、48.25%-52.5%、48.5%-48.75%、48.5%-49%、48.5%-49.5%、48.5%-49.75%、48.5%-50%、48.5%-50.25%、48.5%-50.5%、48.5%-50.75%、48.5%-51%、48.5%-51.35%、48.5%-51.5%、48.5%-51.75%、48.5%-52%、48.5%-52.25%、48.5%-52.5%、49%-49.25%、49%-49.5%、49%-49.75%、49%-50%、49%-50.25%、49%-50.5%、49%-50.75%、49%-51%、49%-51.35%、49%-51.5%、49%-51.75%、49%-52%、49%-52.25%、49%-52.5%、49.5%-49.75%、49.5%-50%、49.5%-50.25%、49.5%-50.5%、49.5%-50.75%、49.5%-51%、49.5%-51.5%、49.5%-51.75%、49.5%-52%、49.5%-52.25%、49.5%-52.5%、49.75%-50%、49.75%-50.25%、49.75%-50.5%、49.75%-50.75%、49.75%-51%、49.75%-51.35%、49.75%-51.5%、49.75%-51.75%、49.75%-52%、49.75%-52.25%、49.75%-52.5%、50%-50.25%、50%-50.5%、50%-50.75%、50%-51%、50%-51.35%、50%-51.5%、50%-52%、50%-52.25%、50%-52.5%。
如本揭示本文所用，術語「D（50）」是指對應於50%之採樣粒子之體積小於所述D（50）值且50%之採樣粒子之體積大於所述D（50）值之粒度。
如本揭示本文所用，術語「D（99）」是指對應於99%之採樣粒子之體積小於所述D（99）值且1%之採樣粒子之體積大於所述D（99）值之粒度。
無論在整個揭示中哪裡使用，術語「通常（generally）」具有「典型地」或「接近（closely）」或「在附近或範圍內（within the vicinity or range of）」之含義。
如本揭示本文所用，術語「實質上（substantially）」是指動作、特徵、性質、狀態、結構、項目或結果之完整或接近完整之範圍或程度。其旨在涵蓋在請求項及本揭示本文之其他地方中所用之數字之數值之正負6.25%。
如本揭示本文所用，術語「界面活性劑（surfactant）」是指降低例如二種液體之間、氣體與液體之間、或液體與固體之間之表面張力之化合物。本領域技術人員會知道，界面活性劑通常可包括但不限於例如以下類別之化學成分：清潔劑、潤濕劑、乳化劑、發泡劑及分散劑。
如本揭示本文所用，術語「表面張力」是指液體表面在靜止時收縮至盡可能最小表面積之趨勢。
如本揭示本文所用，術語「兩性（amphoteric）」是指能夠作為鹼及酸反應之化合物。
如本揭示本文所用，術語「流變改質劑（rheology modifier）」是指添加到形成鑽石漿料之拋光組成物中以增加其黏度並且控制鑽石漿料之流動性質之化合物。
如本揭示本文所用，「物理氣相沉積（physical vapor deposition；PVD）」是指多種真空沉積方法，其可用於製造薄膜及塗層。PVD之特徵在於其中沉積之材料從凝聚相變為氣相，然後返回薄膜凝聚相之製程。最常見的PVD製程為濺鍍及蒸鍍。
如本揭示本文所用，「化學氣相沉積（chemical vapor deposition；CVD）」是指一種方法，其中將基材暴露於一或多種揮發性前驅物，該一或多種揮發性前驅物在基材表面上反應及/或分解以產生所欲的沉積物。亦經常產生揮發性副產物，其藉由通過反應腔室之氣流去除。
用於拋光半導體晶圓表面之鑽石基拋光組成物
本揭示是基於存在一種用於拋光幾乎任何半導體晶圓之表面之包括經表面改質之單晶鑽石之拋光組成物之前提。本標的之拋光組成物之關鍵特徵為從半導體晶圓表面之有利的高材料移除率，以及降低的半導體晶圓之表面粗糙度之額外益處，其相當於在較短的時間內之化學機械拋光（CMP）品質。此外，製造半導體拋光組成物並不昂貴，並且拋光組成物進一步有利地不含任何刺激性化學物質以最佳化半導體晶圓之整體成形後拋光循環。
拋光組成物典型地可包括具有約0.10 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。在一些實例中，拋光組成物包括具有約0.25 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。在其他實例中，拋光組成物包括具有約0.35 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。在仍其他實例中，拋光組成物包括具有約0.45 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。在又其他實例中，拋光組成物包括具有約0.55 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。在甚至其他實例中，拋光組成物包括具有約0.65 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。在進一步其他實例中，拋光組成物包括具有約0.75 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。在甚至進一步其他實例中，拋光組成物包括具有約0.85 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。在甚至進一步額外其他實例中，拋光組成物包括具約0.95 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。
拋光組成物亦可包括具有約0.10 μm至約0.25 μm範圍內、約0.25 μm至約0.35 μm範圍內、約0.10 μm至約0.35 μm範圍內、約0.35 μm至約0.45 μm範圍內、約0.45 μm至約0.55 μm範圍內、約0.25 μm至約0.45 μm範圍內、約0.25 μm至約0.55 μm範圍內、約0.35 μm至約0.55 μm範圍內、約0.55 μm至約0.65 μm範圍內、約0.65 μm至約0.75 μm範圍內、約0.75 μm至約0.85 μm範圍內、約0.25 μm至約0.85 μm範圍內、約0.30 μm至約0.85 μm範圍內、約0.35 μm至約0.85 μm範圍內、約0.40 μm至約0.85 μm範圍內、約0.45 μm至約0.85 μm、約0.50 μm至約0.85 μm範圍內、約0.55 μm至約0.85 μm範圍內、約0.60 μm至約0.85 μm範圍內、約0.65 μm至約0.85 μm範圍內、約0.70 μm至約0.85 μm範圍內、約0.80 μm至約0.85 μm範圍內、約0.25 μm至約0.90 μm範圍內、約0.30 μm至約0.90 μm範圍內、約0.35 μm至約0.90 μm範圍內、約0.40 μm至約0.90 μm範圍內、約0.45 μm至約0.90 μm範圍內、約0.50 μm至約0.90 μm範圍內、約0.55 μm至約0.90 μm範圍內、約0.60 μm至約0.90 μm範圍內、約0.65 μm至約0.90 μm範圍內、約0.70 μm至約0.90 μm範圍內、約0.75 μm至約0.90 μm範圍內、約0.80 μm至約0.90 μm範圍內、約0.85 μm至約0.90 μm範圍內、約0.25 μm至約0.95 μm範圍內、約0.30 μm至約0.95 μm範圍內、約0.35 μm至約0.95 μm範圍內、約0.40 μm至約0.95 μm範圍內、約0.45 μm至約0.95 μm範圍內、約0.50 μm至約0.95 μm範圍內、約0.55 μm至約0.95 μm範圍內、約0.60 μm至約0.95 μm範圍內、約0.65 μm至約0.95 μm範圍內、約0.70 μm至約0.95 μm範圍內、約0.75 μm至約0.95 μm範圍內、約0.80 μm至約0.95 μm範圍內、約0.85 μm至約0.95 μm範圍內、或約0.90 μm至約0.95 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石。
為了測定特定鑽石粒度，本領域技術人員典型地可使用動態數字圖像分析（dynamic digital image analysis；DIA）、靜態雷射光散射（static laser light scattering；SLS）（亦已知為雷射繞射），或者藉由電子顯微鏡之目視測量（已知為圖像分析及遮光之技術）。每種方法都涵蓋可進行測量之特徵尺寸範圍。這些範圍部分重疊。然而，測量相同樣品之結果可能會因所使用之特定方法而有所不同。想要測定粒度分佈之技術人員將很容易知道每個提及之方法通常是如何進行及實踐。因此，讀者可參考例如（i）「Comparison of Methods.  Dynamic Digital Image Analysis, Laser Diffraction, Sieve Analysis」，Retsch Technology，及（ii）Kelly等人之科學出版物，「Graphical comparison of image analysis and laser diffraction particle size analysis data obtained from the measurements of nonspherical particle systems」，AAPS Pharm SciTech. 2006 Aug 18；Vol.7(3):69，以進一步深入解每個程序及方法，所有該等文件藉由引用方式整體併入本文中。
拋光組成物通常可包括以約0.5重量%（wt.%）至約5 wt.%之重量存在之經表面改質之單晶鑽石，以拋光組成物之總重量計。在一些實例中，經表面改質之單晶鑽石以約1 wt.%至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。在其他實例中，經表面改質之單晶鑽石以約1.5 wt.%至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。在又其他實例中，經表面改質之單晶鑽石以約2 wt.%至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。在仍其他實例中，經表面改質之單晶鑽石以約2.5 wt.%至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。在進一步其他實例中，經表面改質之單晶鑽石以約3 wt.%至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。在甚至其他實例中，經表面改質之單晶鑽石以約3.5 wt.%至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。在甚至進一步其他實例中，經表面改質之單晶鑽石以約4 wt.%至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。在甚至其他具體實例中，經表面改質之單晶鑽石以約4.5 wt.%至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。
拋光組成物亦可包括以約0.5 wt.%至約1 wt.%、約1 wt.%至約1.5 wt.%、約1.5 wt.%至約2 wt.%、約0.5 wt.%至約1.5 wt.%、約0.5 wt.%至約2 wt.%、約1 wt.%至約2 wt.%、約1 wt.%至約2.5 wt.%、約1.5 wt.%至約2.5 wt.%、約1 wt.%至約3 wt.%、約1.5 wt.%至約3 wt.%、約2 wt.%至約2.5 wt.%、約2.5 wt.%至約3 wt.%、約3 wt.%至約3.5 wt.%、約2 wt.%至約3 wt.%、約2 wt.%至約3.5 wt.%、約2 wt.%至約4 wt.%、約2.5 wt.%至約4 wt.%、約3 wt.%至約4 wt.%、約3.5 wt.%至約4 wt.%、或約3.5 wt.%至約4.5 wt.%之重量存在之經表面改質之單晶鑽石，以拋光組成物之總重量計。
本文所揭示之經表面改質之單晶鑽石包括獨特的人造或合成鑽石晶體，其典型地提供比例如習知單晶或多晶鑽石改善的性能。本文所揭示之經表面改質之單晶鑽石之獨特的不規則形狀之表面特徵有利地從半導體晶圓提供顯著的材料移除率，由於固有特殊的多面鑽石表面，其具有賦予在半導體晶圓表面上提供優異的表面光潔度之額外益處。此明顯的不規則表面提供了小切割點，以降低半導體晶圓之整體表面粗糙度。
現在，將讀者之注意力引向圖式，這在圖1A中得到最好觀察，其描繪本文所揭示之經化學表面改質之單晶鑽石10之例示性微觀結構。圖1A中之數字12展示獨特小尖峰，其經過專門定制以促進最佳的材料移除。這與例如具有實質上整體平坦之結構表面16之習知單晶鑽石晶體14形成鮮明對比，如圖1B所示。因此，與本文所揭示及圖1A所示之經表面改質之單晶鑽石晶體10相比，至少由於單晶鑽石晶體14之表面16上完全缺乏多面表面特徵，因此材料移除率亦將同時受到限制，並且在使用單晶鑽石晶體14時嚴重受阻。如圖1A進一步所示，經表面改質之單晶鑽石粒子10基本上展現出尖峰12及凹坑11，這是圖1B所示之習知單晶鑽石14中明顯缺乏的。尖峰12之基本功能特別是當其用於無磨料漿料應用時充當切割邊緣。已發現，當用於液體漿料或懸浮液內之無磨料研磨應用時，經表面改質之單晶鑽石粒子10之性能得到顯著改善。當將經表面改質之單晶鑽石粒子10用在固定黏合系統中時，凹坑11及尖峰12有助於將粒子固定在黏合系統內。尖峰12之長度及凹坑11之深度根據改質處理參數而變化。鑽石粒子10上之凹坑11之平均深度之尺寸典型地為經表面改質之單晶鑽石粒子10之最長長度之約5%至約70%。經表面改質之單晶鑽石粒子10進一步在表面粗糙度、球形度及材料移除方面展現出獨特的特性。經表面改質之單晶鑽石粒子10表現出小於約0.95之表面粗糙度。亦表現出約0.50至約0.80及約0.50至約0.70之表面粗糙度。經表面改質之單晶鑽石粒子10之表面粗糙度為用於製程中之金屬粒子之尺寸、與鑽石10接觸之金屬粒子之量、反應時間及溫度之函數。隨著表面粗糙度增加，鑽石粒子10在研磨製程中執行材料移除之能力亦增加。這可能歸因於經表面改質之製程賦予鑽石粒子10之切割點數量增加。此外，經表面改質之單晶鑽石粒子10表現出小於約0.70之球形度。亦表現出約0.2至約0.5及約0.25至0.40之球形度讀數。儘管球形度為獨立於表面粗糙度之特徵，然而經表面改質之單晶鑽石粒子10之球形度與研磨性能之間存在正相關。此外，鑽石粒子10之重量損失與研磨性能之間存在正相關。因此，隨著鑽石粒子10之重量損失增加，鑽石粒子10從半導體晶圓表面移除材料之能力變得更強。上述技術參數至少在美國專利第8,182,562B2號；美國專利第8,652,226B2號；以及美國專利第8,927,101B2號中有更詳細的解釋，該等文件於此整體併入本文中。
現在，將解釋形成經表面改質之單晶鑽石10之製程。
在一個實例中，使用反應性塗層來修飾鑽石之表面。此類反應性塗層通常可包括但不限於鹼金屬氫氧化物，諸如氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、過氧化鈉、重鉻酸鉀及硝酸鉀。反應性塗層亦可包括鹼金屬氫氧化物之組合。
可用作反應性塗層之金屬之仍其他實例可選自至少包括在元素周期表第VIII族中之該等金屬、該等金屬化合物及其組合。其他可用作反應性塗層之材料之實例包括美國專利第2,947,609號中教示之催化劑金屬及美國專利第2,947,610號中教示之催化劑金屬，該等文件於此整體併入本文中。
在一個特別實例中，將鎳（Ni）金屬塗層用作反應塗層。所用之金屬塗層典型地可為約10 wt.%至約90 wt.%之Ni，或約10 wt.%至約60 wt.%，餘量為鑽石粒子。然而，應注意的是，這些比例為經濟效率而非技術有效性之問題。在一個實例中，金屬塗層至少部分覆蓋鑽石粒子。或者，金屬塗層可均勻地包圍每個鑽石粒子。金屬不必與鑽石化學鍵結。鎳及/或鎳合金可用作鑽石之塗層。將鎳施加到鑽石上之方法是採用無電沉積製程。然而，同樣可使用諸如電解鍍覆、物理氣相沉積（PVP）或化學氣相沉積（CVD）之方法來用鎳層塗佈鑽石粒子。
在一個實例中，鑽石粒子塗佈有約10 wt.%至約60 wt.%之鎳磷塗層。塗層製程首先使未經塗佈之鑽石粒子經受膠體鈀溶液。細小的鈀粒子均勻地吸附在鑽石表面，使表面自動催化鎳之無電沉積。在製程之下一階段中，將經活化之鑽石放置在每公升含有約10克之溶解鎳之胺基磺酸鎳溶液中。當經活化之鑽石及鎳懸浮液混合時，將連二磷酸鈉添加到懸浮液中並且將鍍浴之溫度保持在約80℃。當添加連二磷酸鈉溶液時，溶液中所有溶解鎳將自動催化沉積到經活化之鑽石表面上。
取決於鑽石上沉積之鎳量，可藉由用新鮮溶液替換用過的鎳/低磷酸鹽溶液並且重複該製程來添加更多的鎳。若均勻地塗佈粒子，可能需要數個循環才能在每個鑽石粒子上獲得足夠均勻之鎳覆蓋。藉由監測循環次數並且控制鍍浴參數（如溫度、pH值及混合能量），鑽石上之鎳含量為可再現的。由於塗層期間鑽石粒子及鎳鍍層相互作用，塗層鑽石具有一定程度之團聚現象並不罕見。只要包括團聚物之各個鑽石粒子含有一定量之鎳塗層，則鑽石團聚物之存在就不會影響製程之品質，亦不需要嘗試移除團聚物。
在用鎳塗佈鑽石粒子之後，將經塗佈之鑽石粒子放置在爐中，並且在氫氣氛圍、真空氛圍或惰性氣體氛圍中，從約650℃加熱至約1000℃。通常可使用約700℃至約950℃、或約800℃至約900℃之溫度。可加熱塗佈有鎳之經塗佈之鑽石約五分鐘至約五小時之任何時間段。典型地可使用約三十分鐘至約二小時、或約一小時至約二小時範圍內之時間段。
在加熱循環完成並且冷卻鑽石粒子之後，藉由將經鎳塗佈之經表面改質之單晶鑽石粒子10溶解在酸中來回收經改質之鑽石粒子10。典型可使用之酸可包括鹽酸、氫氟酸、硝酸或其組合。酸或其組合以酸與經塗佈之鑽石之體積比為100：1至1000：1添加。然後將混合物從約100℃加熱至約120℃約六小時至約八小時之時間。然後冷卻溶液，並且經釋放之經表面改質之單晶鑽石粒子10沉降，並且傾析溶液。可重複酸清洗及加熱步驟，直到實質上所有金屬塗層都已消化。
隨後，然後經由本領域技術人員已知之任何溶解處理方法從經表面改質之單晶鑽石粒子10中移除任何經轉化之石墨（即，來自鑽石之在與鎳之反應期間已轉化為石墨之碳）。常見溶解程序之實例包括藉由在含有HNO 3及H 2SO 4之混合物之酸性溶液中逐漸加熱約150℃至約180℃之範圍來氧化石墨碳。
取決於所選之爐條件，金屬與經表面改質之單晶鑽石粒子10之間可能發生或多或少之反應。鎳蝕刻到經表面改質之單晶鑽石10中越多，不利地形成之石墨就越多，因此鑽石損失之重量越多。為了完全溶解石墨，可使用更多量之酸，或者可能需要額外的溶解處理。然後洗滌經表面改質之單晶鑽石粒子10以移除諸如在水中之酸及殘留物。隨後，將經表面改質之單晶鑽石粒子10在烘箱中乾燥、空氣乾燥、使其經受微波乾燥或其他本領域技術人員公知之乾燥方法。
儘管已描述用於進行改質鑽石粒子表面之製程之鎳，然而其他金屬，諸如鐵或者錳、鉻或其金屬化合物，或其任意組合亦可用於該目的。
在製造經表面改質之鑽石粒子10之另一個特定實例中，使用任何合適的混合方法來混合約10 wt.%至約80 wt.%之鑽石粒子及約20 wt.%至約90 wt.%之鐵粒子，從而實現均勻混合物。在一個實例中，將稱重部分之鐵及鑽石粒子放入罐中，密封並且插入到混合裝置（諸如Turbula搖動混合器（Glen Mills, Inc., Clifton, N.J., U.S.A.））中至少約1小時，或者約30分鐘至約1小時。在混合之前可視需要地將黏合劑添加到混合物中。黏合劑為粒子表面提供潤滑性，使金屬粉末與鑽石之間之堆積更加緻密，接觸更加緊密。黏合劑亦有助於將壓製體保持在一起作為生坯。
然後將混合物壓縮以形成鑽石粒子及鐵粒子之緊密混合物。可使用本領域技術人員公知之任何方法來壓縮鑽石粒子及鐵粒子，只要其形成緊密混合物，並且粒子彼此緊密接觸即可。用於壓縮混合物之一種方法是將混合物放置在壓製機上之固定模具中。合適的壓製機之實例為由Carver, Inc.（Wabash, Ind.）製造之Carver壓粒機。在模壓製機中，使混合物經受約5 psi至約50,000 psi、約10,000 psi至約40,000 psi、或約15,000 psi至約30,000 psi之壓力以形成丸粒。儘管教示將混合物造粒，但不必將鑽石及鐵粒子之混合物嚴格地形成為丸粒，只需將粒子壓縮以形成彼此緊密接觸即可。亦可使用具有可變形工具之等靜壓或單靜壓來實現緊密接觸。
或者，亦可藉由將混合物壓製成數毫米至數吋厚之薄片（即藉由高壓壓實輥或壓塊輥）來壓縮鑽石及鐵混合物。然後可將成形之片材切割成更小部分以用於如下所述之進一步加工。壓縮鐵及鑽石粒子之混合物之另一種方法包括在壓力下混合及擠出混合物。經由造粒機將鑽石及鐵粒子之混合物造粒或在翻滾設備中翻滾混合物亦為可用於壓縮鑽石及鐵混合物之替代方法。然後可如下所述進一步加工藉由這些方法形成之丸粒、磚塊或餅。
壓縮鐵及鑽石粒子之混合物之其他方法可包括注射成型、擠出、將混合物壓製到容器中或刮刀成形。或者，可藉由離子注入、濺鍍、噴霧乾燥、電解塗佈、無電塗佈或任何其他適用的方法用金屬粒子塗佈各個鑽石粒子，只要鐵及鑽石粒子彼此緊密接觸即可。
在壓縮鑽石及鐵粒子之混合物之後，將經壓縮之混合物（可為丸粒、團聚物或其他凝結形式）放置到爐中，並且在氫氣氛圍、真空氛圍或惰性氣體氛圍中從約650℃加熱至約1000℃。典型地可使用約700℃至約900℃、或約750℃至約850℃之溫度。可加熱經壓縮之混合物約五分鐘至約五小時之時間段。一般可使用約三十分鐘到約二小時、或約一小時至約二小時跨度之時間段。
在加熱循環完成並且冷卻經壓縮之混合物之後，藉由將鐵粒子溶解在酸中以回收經表面改質之鑽石粒子10。通常可使用之酸包括鹽酸、氫氟酸、硝酸或其組合。酸或其組合以酸：經壓縮之混合物（即丸粒）體積比為100：1至1000：1添加。然後將混合物從約100℃加熱至約150℃約六小時至約八小時之時間。然後冷卻溶液，並且經釋放之經表面改質之單晶鑽石粒子10沉降，並且傾析溶液。可重複酸清洗及加熱步驟，直到實質上所有鐵都已消化。
隨後，然後藉由本領域已知之任何溶解處理方法從經表面改質之單晶鑽石粒子10中移除任何經轉化之石墨（即，來自鑽石之在與鐵之反應期間已轉化為石墨之碳）。常見溶解程序之實例包括藉由在含有HNO 3及H 2SO 4之混合物之酸性溶液中逐漸加熱約150℃至約180℃之間之範圍來氧化石墨碳。
取決於所選之爐條件，金屬與經表面改質之單晶鑽石粒子10之間可能發生或多或少之反應。鐵蝕刻到經表面改質之單晶鑽石粒子10中越多，不利地形成之石墨就越多，因此鑽石損失之重量越多。為了完全溶解石墨，可使用更多量之酸，或者可能需要額外的溶解處理。然後洗滌經表面改質之單晶鑽石粒子10以移除諸如在水中之酸及殘留物。隨後，將經表面改質之單晶鑽石粒子10在烘箱中乾燥、空氣乾燥、使其經受微波乾燥或其他本領域技術人員公知之乾燥方法。
拋光組成物可包括典型地選自由以下組成之群之載體：水基載體、二醇基載體，例如乙二醇、丙二醇或其混合物、油基載體或烴基載體及其任何所欲的組合。拋光組成物可以與本標的之任何目標並無不一致及不相容之任何可能的組合或vol.%包括前述載體元素，諸如約10 vol.%至約70 vol.%、約15 vol.%至約70 vol.%、約20 vol.%至約70 vol.%、約25 vol.%至約70 wt.%、約30 vol.%至約70 vol.%、約35 vol.%至約70 vol.%、約40 vol.%至約70 vol.%、約45 vol.%至約70 vol.%、約50 vol.%至約70 vol.%、約55 vol.%至約70 vol.%、約60 vol.%至約70 wt.%、約65 vol.%至約70 vol.%、約10 vol.%至約15 vol.%、約10 vol.%至約20 vol.%、約10 vol.%至約25 vol.%、約10 vol.%至約30 vol.%、約10 vol.%至約35 vol.%、約10 vol.%至約40 vol.%、約10 vol.%至約45 vol.%、約10 vol.%至約50 vol.%、約10 vol.% vol.%至約55 vol.%、約10 vol.%至約60 vol.%、約10 vol.%至約65 vol.%、約20 vol.%至約25 vol.%、約20 vol.%至約30 vol.%、約20 vol.%至約35 vol.%、約20 vol.%至約40 vol.%、約20 vol.%至約45 vol.%、約20 vol.%至約50 vol.%、約20 vol.%至約55 vol.%、約20 vol.%至約60 vol.%、或約20 vol.%至約65 vol.% vol.%、約30 vol.%至約35 vol.%、約30 vol.%至約40 vol.%、約30 vol.%至約45 vol.%、約30 vol.%至約50 vol.%、約30 vol.%至約55 vol.%、約30 vol.%至約60 vol.%、約30 vol.%至約65 vol.%、約40 vol.%至約45 vol.%、約40 vol.%至約50 vol.%、約40 vol.%至約55 vol.%、約40 vol.%至約60 vol.%、約40 vol.% vol.%至約65 vol.%、約50 vol.%至約55 vol.%、約50 vol.%至約60 vol.%、約50 vol.%至約65 vol.%、或約60 vol.%至約65 vol.%，以拋光組成物之總體積計。
拋光組成物可進一步視需要地包括至少一或多種添加劑，其典型地可選自由以下組成之群：分散劑、pH調節劑、pH緩衝劑、界面活性劑、聚合物、錯合劑、流變調節劑、螯合劑、消泡劑、潤濕劑、氧化劑及殺生物劑。拋光組成物可以與本揭示之目標並無不一致及不相容之任何可能的組合或任何量包括前述元素。
在一些實例中，前述視需要選用之成分可為水溶性的、醇溶性的或溶劑可溶性的。在其他實例中，前述視需要選用之元素可為水分散性的、醇分散性的或溶劑分散性的，其典型地可包括但不限於以下醇及溶劑：乙醇、甲醇、異丙醇、丁醇、環己醇、丙酮、己烷、庚烷、甲苯或其任何組合。此類組合可涉及例如水與醇、水與溶劑、醇與另一種醇或醇與溶劑之混合。
在一些實例中，本文所揭示之拋光組成物可形成為漿料。在其他實例中，本文所揭示之拋光組成物可形成為懸浮液。在仍其他實例中，本文所揭示之拋光組成物可形成為分散體。在又其他實施例中，本文所揭示之拋光組成物可形成為膏。然而，需要強調的是，用經表面改質之單晶鑽石所製備之拋光組成物可以本領域技術人員之技能範圍內之任何類型或形式來配製，致使從SiC晶圓表面之碳化矽（SiC）移除率在約1.3 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內、約2.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內、約3.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內、約4.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內、約5.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內、約6.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內、約7.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內、約1.3 μm/hr至約2.2 μm/hr範圍內、約2.2 μm/hr至約3.2 μm/hr範圍內、約3.2 μm/hr至約4.2 μm/hr範圍內、約1.3 μm/hr至約4.2 μm/hr範圍內、約2.2 μm/hr至約4.2 μm/hr範圍內、約3.2 μm/hr至約4.2 μm/hr範圍內、約4.2 μm/hr至約5.2 μm/hr範圍內、約4.2 μm/hr至約6.2 μm/hr範圍內、約4.2 μm/hr至約7.2 μm/hr範圍內、約5.2 μm/hr至約6.2 μm/hr範圍內、約6.2 μm/hr至約7.2 μm/hr範圍內、約1.3 μm/hr至約3.3 μm/hr範圍內、約1.3 μm/hr至約7.2 μm/hr範圍內、約3.3 μm/hr至約7.2 μm/hr範圍內、或約3.3 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內。
拋光組成物可包括界面活性劑，該界面活性劑包括例如分散劑及潤濕劑，諸如例如但不限於以下成分：陽離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、非離子界面活性劑、兩性界面活性劑或其任何混合物及組合。拋光組成物中界面活性劑之量典型地可在約0.001 wt.%至約0.05 wt.%、約0.001 wt.%至約0.1 wt.%、約0.001 wt.%至約0.5 wt.%、約0.001 wt.%至約1 wt.%、約0.001 wt.%至約1.5 wt.%、約0.001 wt.%至約2 wt.%、約0.001 wt.%至約2.5 wt.%、約0.001 wt.%至約3 wt.%、約0.0001 wt.%至約1 wt.%、約0.001 wt.%至約0.1 wt.%、約0.001 wt.%至約0.2 wt.%、約0.001 wt.%至約0.3 wt.%、約0.001 wt.%至約0.4 wt.%、約0.001 wt.%至約0.6 wt.%、約0.001 wt.%至約0.7 wt.%、約0.001 wt.%至約0.8 wt.%、約0.001 wt.%至約0.9 wt.%、約0.005 wt.%至約0.1 wt.%、約0.005 wt.%至約0.2 wt.%、約0.005 wt.%至約0.3 wt.%、約0.005 wt.%至約0.4 wt.%、約0.005 wt.%至約0.5 wt.%、約0.005 wt.%至約0.6 wt.%、約0.005 wt.%至約0.7 wt.%、約0.005 wt.%至約0.8 wt.%、約0.005 wt.%至約0.9 wt.%，約0.005 wt.%至約1 wt.%、約0.005 wt.%至約0.05 wt.%、約0.005 wt.%至約0.06 wt.%、約0.005 wt.%至約0.07 wt.%、約0.005 wt.%至約0.08 wt.%，或約0.005 wt.%至約0.09 wt.%範圍內，以拋光組成物之總重量計。
拋光組成物可進一步視需要地包括低表面張力消泡劑及脫氣劑。消泡劑可為任何合適的抗發泡劑，諸如但不限於例如矽基、矽氧烷、炔二醇基、不溶性油，如礦物油、聚甲基矽氧烷及其他聚矽氧、醇，如乙醇、甲醇、異丙醇、丁醇、環己醇、硬脂酸酯、疏水性多元醇、疏水性二氧化矽、亞乙基雙硬脂醯胺、脂肪酸、脂肪酸醇及乙二醇消泡劑。拋光組成物中消泡劑之濃度典型地為約百萬分之一（ppm）至約10 ppm、約1 ppm至約20 ppm、約1 ppm至約30 ppm、約1 ppm至約40 ppm、約1 ppm至約50 ppm、約1 ppm至約60 ppm、約1 ppm至約70 ppm、約1 ppm至約80 ppm、約1 ppm至約90 ppm、約1 ppm至約100 ppm、約1 ppm至約110 ppm、約1 ppm至約120 ppm、約1 ppm至約130 ppm、約1 ppm至約140 ppm、約1 ppm至約150 ppm，約10 ppm至約150 ppm、約20 ppm至約150 ppm、約30 ppm至約150 ppm、約40 ppm至約150 ppm、約50 ppm至約150 ppm、約60 ppm至約150 ppm、約70 ppm至約150 ppm、約80 ppm至約150 ppm、約90 ppm至約150 ppm、約100 ppm至約150 ppm、約110 ppm至約150 ppm、約120 ppm至約150 ppm、約130 ppm至約150 ppm、約140 ppm至約150 ppm、約10 ppm至約20 ppm、約15 ppm至約20 ppm、約20 ppm至約25 ppm、約20 ppm至約30 ppm、約25 ppm至約30 ppm、約30 ppm至約35 ppm、約30 ppm至約40 ppm、約10 ppm至約40 ppm、約15 ppm至約40 ppm、約20 ppm至約40 ppm、約25 ppm至約40 ppm、約40 ppm至約50 ppm、約45 ppm至約50 ppm、約50 ppm至約60 ppm、約55 ppm至約60 ppm、約60 ppm至約70 ppm、約65 ppm至約70 ppm、約40 ppm至約70 ppm、約45 ppm至約70 ppm、約50 ppm至約70 ppm、約55 ppm至約70 ppm、約70 ppm至約80 ppm、約75 ppm至約80 ppm、約80 ppm至約90 ppm、約85 ppm至約90 ppm、約90 ppm至約100 ppm、約70 ppm至100 ppm、約75 ppm至100 ppm、或約80 ppm至100 ppm。
亦可視需要地使用氧化劑，其可選自由以下組成之群：過氧化氫、單過硫酸鹽（oxone）、硝酸銨鈰、過碘酸鹽、碘酸鹽、過硫酸鹽及其混合物。過碘酸鹽、碘酸鹽及過硫酸鹽可為任何過碘酸鹽、碘酸鹽、過硫酸鹽或過碘酸鹽、碘酸鹽及過硫酸鹽之組合，諸如例如過碘酸鉀、碘酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀或過硫酸鈉。在一些實例中，氧化劑為單過硫酸鹽或過硫酸鉀。氧化劑可以與本標的之目標並無不一致及不相容之任何合適的量存在於拋光組成物中。典型地，拋光組成物可包括約0.001 wt.%或更多，例如約0.005 wt.%或更多、約0.01 wt.%或更多、約0.05 wt.%或更多、或約0.1 wt.%或更多之氧化劑。在一些實例中，拋光組成物可包括約20 wt.%或更少，例如約17 wt.%或更少、約15 wt.%或更少、約12 wt.%或更少、約10 wt.%或更少、約7 wt.%或更少、約5 wt.%或更少、約2 wt.%或更少、或約0.5 wt.%或更少之氧化劑。在其他實例中，拋光組成物可包括約0.001 wt.%至約20 wt.%，例如約0.001 wt.%至約17 wt.%、約0.001 wt.%至約15 wt.%、約0.001 wt.%至約12 wt.%、約0.001 wt.%至約10 wt.%、約0.001 wt.%至約7 wt.%、約0.001 wt.%至約5 wt.%、約0.001 wt.%至約2 wt.%、約0.005 wt.%至約20 wt.%、約0.005 wt.%至約17 wt.%、約0.005 wt.%至約15 wt.%、約0.005 wt.%至約12 wt.%、約0.005 wt.%至約10 wt.%、約0.005 wt.%至約7 wt.%、約0.005 wt.%至約5 wt.%、約0.005 wt.%至約2 wt.%、0.01 wt.%至約20 wt.%、0.01 wt.%至約17 wt.%、約0.01 wt.%至約15 wt.%、約0.01 wt.%至約12 wt.%、約0.01 wt.%至約10 wt.%、約0.01 wt.%至約7 wt.%、約0.01 wt.%至約5 wt.%、0.01 wt.%至約2 wt.%、約0.05 wt.%至約20 wt.%、約0.05 wt.%至約17 wt.%、約0.05 wt.%至約15 wt.%、約0.05 wt.%至約10 wt.%、約0.05 wt.%至約7 wt.%、約0.05 wt.%至約5 wt.%、約0.05 wt.%至約2 wt.%。在仍其他實例中，拋光組成物可包括約0.001 wt.%至約0.05 wt.%、約0.001 wt.%至約0.1 wt.%、0.001 wt.%至約0.2 wt.%、0.001 wt.%至約0.3 wt.%、0.001 wt.%至約0.4 wt.%、約0.001 wt.%至約0.5 wt.%、0.001 wt.%至約0.6 wt.%、0.001 wt.%至約0.7 wt.%、0.001 wt.%至約0.8 wt.%、0.001 wt.%至約0.9 wt.%、或約0.001 wt.%至約1 wt.%之氧化劑，以拋光組成物之總重量計。
本文所揭示之拋光組成物可展現出與本標的之範圍並無不一致及不相容之任何合適的pH。在一些實例中，拋光組成物典型地可具有約3至約11範圍內之跨度之pH。不希望受任何特定理論之束縛，當pH從例如11降低至3時，本發明組成物之拋光速率可增加。因此，在一些實例中，拋光組成物可具有約3至約11、約3至約10、約3至約9、約3至約8、約3至約7、約3至約6、約3至約5、約3至約4範圍內之pH，或然而，具有約4至約11、約5至約11、約約6至約11、約7至約11、約8至約11、約9至約11、約10至約11、約4至約10、約5至約10、約6至約10、約7至約10、約8至約10、約9至約10、約4至約9、約5至約9、約6至約9、約7至約9、約8至約9、約4至約8、約5至約8、約6至約8、約7至約8、約4至約7、約5至約7、約6至約7、約4至約6、或約5至約6之範圍之跨度。
若需要，為了實現前述pH程度，可使用pH調節劑或pH緩衝劑或其組合。拋光組成物中可包括任何合適的pH調節劑。舉例來說，pH調節劑可為例如硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸或其任何組合中之一或多種之形式，或者為例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫或氫氧化銨，或其任何組合之鹼之形式。pH緩衝劑可為任何合適的緩衝劑，例如磷酸鹽、乙酸鹽、硼酸鹽、磺酸鹽、羧酸鹽、銨鹽等，或其任何組合。典型地可以有效實現所欲的pH程度之量包括pH調節劑或pH緩衝劑，諸如以約0.001 wt.%至約20 wt.%、例如約0.001 wt.%至約17 wt.%、約0.001 wt.%至約15 wt.%、約0.001 wt.%至約12 wt.%、約0.001 wt.%至約10 wt.%、約0.001 wt.%至約7 wt.%、約0.001 wt.%至約5 wt.%、約0.001 wt.%至約2 wt.%、約0.005 wt.%至約20 wt.%、約0.005 wt.%至約17 wt.%、約0.005 wt.%至約15 wt.%、約0.005 wt.%至約12 wt.%、約0.005 wt.%至約10 wt.%、約0.005 wt.%至約7 wt.%、約0.005 wt.%至約5 wt.%、約0.005 wt.%至約2 wt.%、0.01 wt.%至約20 wt.%、0.01 wt.%至約17 wt.%、約0.01 wt.%至約15 wt.%、約0.01 wt.%至約12 wt.%、約0.01 wt.%至約10 wt.%、約0.01 wt.%至約7 wt.%、約0.01 wt.%至約5 wt.%、0.01 wt.%至約2 wt.%、約0.05 wt.%至約20 wt.%、約0.05 wt.%至約17 wt.%、約0.05 wt.%至約15 wt.%、約0.05 wt.%至約10 wt.%、約0.05 wt.%至約7 wt.%、約0.05 wt.%至約5 wt.%、約0.05 wt.%至約2 wt.%、約0.001 wt.%至約0.05 wt.%、約0.001 wt.%至約0.1 wt.%、0.001 wt.%至約0.2 wt.%、0.001 wt.%至約0.3 wt.%、0.001 wt.%至約0.4 wt.%、約0.001 wt.%至約0.5 wt.%、0.001 wt.%至約0.6 wt.%、0.001 wt.%至約0.7 wt.%、0.001 wt.%至約0.8 wt.%、0.001 wt.%至約0.9 wt.%、或約0.001 wt.%至約1 wt.%之量，以拋光組成物之總重量計。
理想地，拋光組成物可進一步包括聚合物，例如以下非限制性實例，諸如例如聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、乙烯基聚合物、聚乙烯基吡咯啶酮、碳氟化物、聚碳酸酯、氟聚合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氟乙烯、胺甲酸乙酯、非離子單體及含有部分之烯系不飽和單體之共聚物，諸如丙烯醯烷基三烷基銨鹽，例如丙烯醯乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯醯烷基三烷基銨鹽，例如甲基丙烯醯乙基三甲基氯化銨、丙烯醯胺基-及甲基丙烯醯胺基烷基三烷基銨鹽，例如丙烯醯胺基丙基三甲基氯化銨及甲基丙烯醯胺基丙基三甲基氯化銨，以及包括磺酸單體單元之聚合物，下文稱為磺酸聚合物或共聚物。磺酸單體單元可為任何合適的磺酸單體單元，其包括一或多個下式之基團：-SO 3H。合適的磺酸(均)聚合物之非限制性實例包括聚乙烯磺酸、聚苯乙烯磺酸（例如聚(4-苯乙烯磺酸)）、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酸乙酯磺酸、聚丙烯酸丁酯磺酸、聚異戊二烯磺酸等。合適的磺酸共聚物包括包含磺酸單體單元及含有羧酸基團之單體或羧酸基團之衍生物（諸如醯胺）之共聚物。
拋光組成物可包括約1 ppm或更多，例如約5 ppm或更多、約10 ppm或更多、約20 ppm或更多、約30 ppm或更多、約40 ppm或更多、或約50 ppm或更多之聚合物。或者或另外，拋光組成物可包括約500 ppm或更少，例如約450 ppm或更少、約400 ppm或更少、約350 ppm或更少、約300 ppm或更少、約250 ppm或更少、約200 ppm或更少、約150 ppm或更少、或約100 ppm或更少之聚合物。因此，拋光組成物可包括由前述端點中之任二者所界定之量之聚合物。例如，拋光組成物可包括約1 ppm至約500 ppm、約5 ppm至約450 ppm、約10 ppm至約400 ppm、約10 ppm至約350 ppm、約10 ppm至約300 ppm、約10 ppm至約250 ppm、約10 ppm至約200 ppm、約20 ppm至約300 ppm、約20 ppm至約250 ppm、約20 ppm至約200 ppm、約20 ppm至約150 ppm、約20 ppm至約100 ppm、約10 ppm至約100 ppm、約10 ppm至約90 ppm、約10 ppm至約80 ppm、約10 ppm至約70 ppm、約10 ppm至約60 ppm、約10 ppm至約50 ppm、或約10 ppm至約40 ppm之聚合物。
在一些實例中，亦可將本領域已知之殺生物劑併入到拋光組成物中。殺生物劑可為任何合適的殺生物劑，如本領域技術人員已知，並且可以與本標的之原理並無不一致及不相容之任何合適的量存在於拋光組成物中。舉例來說但不限於，合適的殺生物劑可為異噻唑啉酮（isothuazolinone）殺生物劑、異噻唑啉酮（isothiazolinone）或類似的殺生物劑、醇、醛、氯及氯釋放劑，例如次氯酸鈉、氯己定、碘、過氧化合物，例如過氧化氫，過乙酸、酚類化合物、四級銨化合物，例如氯化烷基二甲基苄基銨、鹼，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、及酸，例如無機酸及有機酸。拋光組成物中所用之殺生物劑之濃度典型地可為約1 ppm至約60 ppm、約1 ppm至約50 ppm、約1 ppm至約40 ppm、約1 ppm至約30 ppm、約1 ppm至約20 ppm、約1 ppm至約10 ppm、約1 ppm至約5 ppm、約10 ppm至約60 ppm、約15 ppm至約60 ppm、約20 ppm至約60 ppm、約25 ppm至約60 ppm、約30 ppm至約60 ppm、約35 ppm至約60 ppm、約40 ppm至約60 ppm、約45 ppm至約60 ppm、約50 ppm至約60 ppm，或約55 ppm至約60 ppm。
拋光組成物亦可包括一定濃度之習知流變改質劑，例如蓖麻油衍生物聚合物、纖維素、鹼-丙烯酸乳液、疏水性乙氧基化聚氨酯樹脂、聚脲、聚醯胺、磺酸鈣以及此類類似及等同的流變改質劑，濃度通常在約1000 ppm至約20000 ppm範圍內。在一些實例中，拋光組成物包括約2500 ppm至約20000 ppm之流變改質劑。在其他實例中，拋光組成物包括約5000 ppm至約20000 ppm之流變改質劑。在仍其他實例中，拋光組成物包括約7500 ppm至約20000 ppm之流變改質劑。在又其他實例中，拋光組成物包括約10000 ppm至約20000 ppm之流變改質劑。在進一步其他實例中，拋光組成物包括約12500 ppm至約20000 ppm之流變改質劑。在甚至其他實例中，拋光組成物包括約15000 ppm至約20000 ppm之流變改質劑。在甚至進一步其他實例中，拋光組成物包括約17500 ppm至約20000 ppm之流變改質劑。
拋光組成物亦可包括約1000 ppm至約2500 ppm、約2500 ppm至約5000 ppm、約5000 ppm至約7500 ppm、約1000 ppm至約7500 ppm、約2000 ppm至約7500 ppm、約2500 ppm至約7500 ppm、約3000 ppm至約7500 ppm、約3500 ppm至約7500 ppm、約4000 ppm至約7500 ppm、約5000 ppm至約7500 ppm、約6000 ppm至約7500 ppm、約7000 ppm至約7500 ppm、約7500 ppm至約10000 ppm、約8500 ppm至約10000 ppm、約9500 ppm至約10000 ppm、約10000 ppm至約12500 ppm、約10000 ppm至約13000 ppm、約11000 ppm至約12500 ppm、約11500 ppm至約12500 ppm、約12000 ppm至約12500 ppm、約12500 ppm至約15000 ppm、約13000 ppm至約15000 ppm、約13500 ppm至約15000 ppm、約14000 ppm至約15000 ppm、約15000 ppm至約17500 ppm、約16000 ppm至約17500 ppm、約16500 ppm至約17500 ppm、約10000 ppm至約15000 ppm、約10500 ppm至約15000 ppm、約11000 ppm至約15000 ppm、約11500 ppm至約15000 ppm、約12000 ppm至約15000 ppm、約10000 ppm至約17500 ppm、約10500 ppm至約17500 ppm、約11000 ppm至約17500 ppm、約11500 ppm至約17500 ppm、約12000 ppm至約17500 ppm、約12500 ppm至約17500 ppm、約13000 ppm至約17500 ppm、約13500 ppm至約17500 ppm、約14000 ppm至約17500 ppm、約14500 ppm至約17500 ppm、約15000 ppm至約17500 ppm、約15500 ppm至約17500 ppm、約16000 ppm至約17500 ppm、約16500 ppm至約17500 ppm、或約17000 ppm至約17500 ppm之流變改質劑。
拋光組成物可視需要地進一步包括螯合劑或錯合劑。錯合劑可為任何合適的化學添加劑，其增強半導體晶圓表面之材料移除率，或在拋光循環期間移除微量金屬污染物。合適的螯合劑或錯合劑可包括例如羰基化合物，例如乙醯丙酮化物等、簡單的羧酸鹽，例如乙酸鹽、芳基羧酸鹽等、含有一或多個羥基之羧酸鹽，例如乙醇酸鹽、乳酸鹽、葡萄糖酸鹽、沒食子酸及其鹽或部分鹽等、二-、三-及聚羧酸鹽，例如草酸鹽、草酸、鄰苯二甲酸鹽、檸檬酸鹽、琥珀酸鹽、酒石酸鹽、蘋果酸鹽、依地酸鹽，例如EDTA二鉀、其混合物等、含有一或多個磺酸基及/或膦基之羧酸鹽等。合適的螯合劑或錯合劑亦可包括例如二醇、三醇或多元醇，例如乙二醇、鄰苯二酚、鄰苯三酚、單寧酸等，聚膦酸酯，諸如Dequest 2010、Dequest 2060或Dequest 2000（可得自Solutia Corp.），以及含胺化合物，例如氨、胺基酸、胺基醇、二胺、三胺及多胺等，其量為約0.001 wt.%至約20 wt.%，例如約0.001 wt.%至約17 wt.%、約0.001 wt.%至約15 wt.%、約0.001 wt.%至約12 wt.%、約0.001 wt.%至約10 wt.%、約0.001 wt.%至約7 wt.%、約0.001 wt.%至約5 wt.%、約0.001 wt.%至約2 wt.%、約0.005 wt.%至約20 wt.%、約0.005 wt.%至約17 wt.%、約0.005 wt.%至約15 wt.%、約0.005 wt.%至約12 wt.%、約0.005 wt.%約0.005 wt.%至約10 wt.%、約0.005 wt.%至約7 wt.%、約0.005 wt.%至約5 wt.%、約0.005 wt.%至約2 wt.%、0.01 wt.%至約20 wt.%、0.01 wt.%至約17 wt.%、約0.01 wt.%至約15 wt.%、約0.01 wt.%至約12 wt.%、約0.01 wt.%至約10 wt.%、約0.01 wt.%至約7 wt.%、約0.01 wt.%至約5 wt.%、0.01 wt.%至約2 wt.%、約0.05 wt.%至約20 wt.%、約0.05 wt.%至約17 wt.%、約0.05 wt.%至約15 wt.%、約0.05 wt.%至約10 wt.%、約0.05 wt.%至約7 wt.%、約0.05 wt.%至約5 wt.%、約0.05 wt.%至約2 wt.%、約0.001 wt.%至約0.05 wt.%，約0.001 wt.%至約0.1 wt.%、0.001 wt.%至約0.2 wt.%、0.001 wt.%至約0.3 wt.%、0.001 wt.%至約0.4 wt.%、約0.001 wt.%至約0.5 wt.%、0.001 wt.%至約0.6 wt.%、0.001 wt.%至約0.7 wt.%、0.001 wt.%至約0.8 wt.%、0.001 wt.%至約0.9 wt.%、或約0.001 wt.%至約1 wt.%，以拋光組成物之總重量計。
本文所揭示之拋光組成物可藉由任何合適的技術來製備，其中許多技術為本領域技術人員容易已知者。拋光組成物可以間歇法、連續法或其組合來製備。
應理解，一般來說，根據本揭示之具體實例之拋光組成物中之一或多種成分（例如鑽石粒子、拋光組成物組分及水）之實際量可根據所欲的稀釋或濃度程度而變化。在此態樣中，一些具體實例可以濃縮物之形式包裝，例如50倍濃縮物、100倍濃縮物、200倍濃縮物等，隨後可添加水，以稀釋拋光組成物，諸如在例如終端用戶使用時。或者，拋光組成物可以已包括水之稀釋形式包裝。例如，在一些具體實例中，拋光組成物之每種成分之濃縮形式作為一個整體可有利於運輸、分配及銷售。然而，在其他具體實例中，拋光組成物之每種成分作為一個整體可為稀釋之形式，例如以簡化使用者之最終使用。因此，本文所述之成分之重量範圍可指稀釋或濃縮的範圍。
因此，各成分可以適合於終端使用之稀釋形式存在，或在終端用戶使用時當接收時以濃縮形式存在，隨後稀釋，例如濃縮2倍、濃縮5倍、濃縮10倍、濃縮25倍、濃縮40倍、濃縮50倍、濃縮60倍、濃縮70倍、濃縮100倍、濃縮125倍、濃縮150倍、濃縮175倍、濃縮200倍。當濃縮物用水稀釋，例如分別用1重量之水、4重量之水、9重量之水、24重量之水、39重量之水、49重量之水、59重量之水、69重量之水、99重量之水、124重量之水、149重量之水、174重量之水、199重量之水稀釋時，拋光組成物之每種成分將以稀釋範圍內之量存在於本標的之具體實例中。此外，如本領域技術人員將理解，濃縮物可含有存在於最終溶液中之適當分率之水。例如，在一些應用中，濃縮物可含有存在於最終拋光組成物中之合適分率之水，以確保拋光組成物組分至少部分或完全溶解在濃縮形式中。
用於拋光半導體晶圓表面之方法
本揭示之標的亦提供一種用於拋光半導體晶圓表面之方法，其製程如圖2所示。將讀者之注意力引向圖2，該製程至少包括以下步驟：在步驟20中使半導體晶圓表面與塗佈有上述拋光組成物之拋光墊接觸。接下來，在步驟22中，使塗佈有上述拋光組成物之拋光墊相對於半導體晶圓移動。最後，該方法以研磨半導體晶圓之至少一部分來結束，以便拋光半導體晶圓，如步驟24所示。
本領域技術人員會知道，這可在例如15吋台式研磨拋光機（Lapmaster Wolters）上常規地執行，典型地採用施加於半導體晶圓表面上之單面拋光組態。或者，在其他實例中，亦可藉由使用雙面拋光組態來適當地進行半導體晶圓表面之拋光。
一般而言，這種研磨拋光設備含有台板，該台板在使用時處於運動狀態並且具有由軌道運動、線性運動或圓週運動產生之速度。拋光墊與台板直接接觸，因此當台板開始移動時，拋光墊與台板一起移動。托架藉由接觸半導體晶圓並且相對於拋光墊之表面移動半導體晶圓來支撐欲拋光之半導體晶圓。半導體晶圓之拋光是藉由將半導體晶圓放置與拋光墊及拋光組成物（即，拋光組成物設置在半導體晶圓與拋光墊之間）接觸，同時拋光墊及台板以相對於半導體晶圓之組態一起移動來進行，以便研磨半導體晶圓之至少一部分。
拋光終點之程度是藉由監測半導體晶圓之重量來測定，其用於計算被磨損並且由此從半導體晶圓移除之材料之量。此類技術對於本領域技術人員來說通常為本領域眾所周知的。
拋光是指移除半導體晶圓表面之至少一部分以拋光該表面。可進行拋光以當藉由移除例如鑿痕、凹坑、凹坑等來完成拋光時提供具有降低的表面粗糙度之半導體晶圓表面。然而，替代地，亦可進行拋光以引入或恢復以平面段之相交為特徵之表面幾何形狀。
理想地，拋光墊可由任何合適的材料或組態製成，其中許多材料或組態為本領域技術人員容易已知的。合適的拋光墊可例如包括但不限於織造及非織造拋光墊。此外，合適的拋光墊可由具有不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、壓縮時回彈能力及壓縮模數之任何合適的聚合物製成。此類合適的聚合物典型地可包含例如但不限於以下選擇：聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龍、碳氟化物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共成型產物、及其任何混合物或組合。
拋光墊典型地可採用任何合適的組態以向半導體晶圓表面賦予有效的拋光循環。例如，拋光墊可為圓形，並且在使用時典型地可具有圍繞垂直於由墊之表面所定義之平面之軸線之旋轉運動。拋光墊可為圓柱形，其表面充當拋光表面，並且在使用時典型地可展現出圍繞圓柱體之中心軸線之旋轉運動。拋光墊可為環形帶之形式，其在使用時典型地可展現相對於被拋光之切割邊緣之線性運動。拋光墊可容易呈現任何合適的形狀，並且在使用時可沿著平面或半圓進行往復運動或軌道運動。許多其他變化及組態對於本領域技術人員來說將為顯而易見的及可用的，並且因此同樣旨在被併入本揭示之範圍並且由本揭示之範圍所覆蓋。
應強調的是，本標的之方法可常規地用於拋光任何合適的半導體晶圓表面。在一些實例中，這可特別包括根據本標的之核心原理，用其中具有經表面改質之單晶鑽石之拋光組成物從例如SiC晶圓表面拋光至少一層碳化矽（SiC）。在一些實例中，SiC可為單晶SiC。可以任何合適的速率從表面移除SiC以最終實現SiC晶圓表面之拋光。例如，SiC可以約1.3 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內之速率移除。在一些實例中，SiC以約2.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內之速率移除。在其他實例中，SiC以約3.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內之速率移除。在仍其他實例中，SiC以約4.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內之速率移除。在又其他實例中，SiC以約5.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內之速率移除。在甚至其他實例中，SiC以約6.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內之速率移除。在進一步甚至其他實例中，SiC以約7.2 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內之速率移除。
SiC亦可以約1.3 μm/hr至約2.2 μm/hr範圍內、約2.2 μm/hr至約3.2 μm/hr範圍內、約3.2 μm/hr至約4.2 μm/hr範圍內、約1.3 μm/hr至約4.2 μm/hr範圍內、約2.2 μm/hr至約4.2 μm/hr範圍內、約3.2 μm/hr至約4.2 μm/hr範圍內、約4.2 μm/hr至約5.2 μm/hr範圍內、約4.2 μm/hr至約6.2 μm/hr範圍內、約4.2 μm/hr至約7.2 μm/hr範圍內、約5.2 μm/hr至約6.2 μm/hr範圍內、約6.2 μm/hr至約7.2 μm/hr範圍內、約1.3 μm/hr至約3.3 μm/hr範圍內、約1.3 μm/hr至約7.2 μm/hr範圍內、約3.3 μm/hr至約7.2 μm/hr範圍內，或約3.3 μm/hr至約8.2 μm/hr範圍內之速率移除。
當與包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比時，使用其中具有經表面改質之單晶鑽石10之拋光組成物，SiC之材料移除率可增加約185%至約245%之範圍。在一些實例中，當與包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比時，使用其中具有經表面改質之單晶鑽石10之拋光組成物，SiC之材料移除率增加約190%至約245%之範圍。在又其他實例中，當與包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比時，使用其中具有經表面改質之單晶鑽石10之拋光組成物，SiC之材料移除率增加約200%至約245%之範圍。在甚至其他實例中，當與包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比時，使用其中具有經表面改質之單晶鑽石10之拋光組成物，SiC之材料移除率增加約210%至約245%之範圍。在進一步其他實例中，當與包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比時，使用其中具有經表面改質之單晶鑽石10之拋光組成物，SiC之材料移除率增加約220%至約245%之範圍。在甚至進一步其他實例中，當與包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比時，使用其中具有經表面改質之單晶鑽石10之拋光組成物，SiC之材料移除率增加約230%至約245%之範圍。
當與包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比時，使用其中具有經表面改質之單晶鑽石10之拋光組成物，SiC之材料移除率亦可增加約185%至約190%、約190%至約195%、約185%至約195%、約185%至約200%、約185%至約205%、約185%至約210%、約185%至約215%、約185%至約220%、約185%至約225%、約185%至約230%、約185%至約235%、約185%至約240%、約190%至約200%、約190%至約205%、約190%至約210%，約190%至約215%、約190%至約220%、約190%至約225%、約190%至約230%、約190%至約235%、約190%至約240%、約195%至約200%、約195%至約205%、約195%至約210%、約195%至約215%、約195%至約220%、約195%至約225%、約195%至約230%、約195%至約235%、約195%至約240%、約195%至約245%、約200%至約205%、約200%至約210%、約200%至約215%、約210%至約220%、約210%至約225%、約210%至約230%、約210%至約235%、約210%至約240%、約200%至約220%、約200%至約225%、約200%至約230%、約200%至約235%、約215%至約220%、約220%至約225%、約220%至約230%、約220%至約235%、約220%至約240%、約225%至約230%、約220%至約235%、約225%至約235%、約225%至約240%、約230%至約240%、約225%至約245%、約235%至約240%、約235%至約245%、或約240%至約245%之範圍。
實施例
提出以下實施例以向本領域技術人員提供關於如何製作及使用所描述之標的之完整揭示及描述，不旨在限制發明人視為其揭示之範圍，亦不旨在表示以下實驗為全部或唯一進行之實驗。已努力確保所用數字之準確性，但應考慮一些實驗誤差及偏差。 實施例1
當與包括單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比，包括經表面改質之單晶鑽石之拋光組成物表現出改善的從SiC晶圓表面之碳化矽（SiC）移除率
藉由使用以下來測試從4吋直徑碳化矽晶圓之表面之碳化矽（SiC）之材料移除率及表面粗糙度：根據本標的之例示性具體實例，（I）使用經表面改質之單晶鑽石之拋光組成物（表1中之Smmd*），其具有特徵為0.25 μm、0.5 μm、0.75 μm或1 μm之D（50）粒度；（II）使用單晶鑽石之拋光組成物（表1中之Mono），其具有特徵為0.25 μm、0.5 μm、0.75 μm或1 μm之D（50）粒度；或（III）使用多晶鑽石之拋光組成物（表1中之Poly），其具有特徵為0.25 μm、0.5 μm、0.75 μm或1 μm之D（50）粒度。除了所用之特別鑽石類型之外，（I）、（II）及（III）之拋光組成物之所有化學成分均相同。
表1第1欄顯示拋光組成物中所用之鑽石之粒度，第2欄顯示拋光組成物中所用之特別鑽石類型，第3欄顯示所獲得之從SiC晶圓表面之SiC之材料移除率之結果，第4欄顯示SiC晶圓之表面粗糙度，第5欄顯示體積分佈平均值，第6欄顯示D（50）粒度分佈，及第7欄顯示D（99）粒度分佈。表1所示之所有拋光數據為在15吋台式研磨拋光機（Lapmaster Wolters）上藉由使用由聚氨酯製成之15吋拋光墊所獲得。15吋台式研磨拋光機之台板以每分鐘60轉（RPM）之速度進行圓週運動，並且以10 mL/min之漿料流速及3.2 psi之下壓力施加鑽石漿料。在拋光組成物（I）、（II）及（III）中以80克拉/加侖之濃度使用鑽石粒子作為懸浮在蒸餾水（distilled water；DIW）中之水基漿料。所獲得之結果如下。
基本上，當與包括單晶鑽石粒子（表1中之Mono）或多晶鑽石粒子（表1中之Poly）之拋光組成物相比時，包括經表面改質之單晶鑽石（表1中之Smmd*）之拋光組成物展現出增加約185%至約245%之範圍之從SiC晶圓表面之SiC之材料移除率。
為了獲得上述結果，將單晶鑽石（表1中之Mono）及多晶鑽石（表1中之Poly）之分別為0.25 μm、0.5 μm、0.75 μm或1 μm之每個粒度之第3欄中之材料移除率之計算平均值與其在相同鑽石粒度下所用之對應的各別經表面改質之單晶鑽石（表1中之Smmd*）值進行比較。換句話說，將第3欄中Mono 0.25 μm及Poly 0.25 μm之材料移除率之平均計算值與經表面改質之單晶鑽石（Smmd）0.25 μm*之材料移除率值進行比較。將第3欄中Mono 0.50 μm及Poly 0.50 μm之材料移除率之平均計算值與經表面改質之單晶鑽石（Smmd）0.50 μm*之材料移除率值進行比較。將第3欄中Mono 0.75 μm及Poly 0.75 μm之材料移除率之平均計算值與經表面改質之單晶鑽石（Smmd）0.75 μm*之材料移除率值進行比較。將第3欄中Mono 1 μm及Poly 1 μm之材料移除率之平均計算值與經表面改質之單晶鑽石（Smmd）1 μm*之材料移除率值進行比較。
表1之結果進一步圖示於圖3中。重要的是，值得注意的是，與單晶鑽石（表1中之Mono）或多晶鑽石（表1中之Poly）相比，使用經表面改質之單晶鑽石（表1中之Smmd*）進行拋光時，所測量之表面粗糙度實質上相似或有所改善，如黑色實心點所示，其中所獲得之表面粗糙度值在圖3中之右側y軸上可見。 [表1]
1. 粒度 2. 拋光組成物中之鑽石類型 3. 材料移除率 （ um/hr ） 4. 表面粗糙度 （ nm ） 5. 體積分佈 （ um ） 6. D （ 50 ） （ um ） 7. D （ 99 ） （ um ）
1 um Smmd 1 µm* 8.2 0.71 1.3 1.08 7.01
Poly 1 µm 2.4 0.72 1.09 0.97 3.71
Mono 1 µm 2.34 0.69 0.92 0.86 2.21
0.75 um Smmd 0.75 µm* 7.2 0.98 0.9 0.79 3.35
Poly 0.75 µm 2.76 0.88 0.86 0.79 2.23
Mono 0.75 µm 1.84 0.88 0.79 0.75 1.63
0.5 um Smmd 0.5 µm* 3.34 0.53 0.59 0.56 1.16
Poly 0.5 µm 0.84 1 0.59 0.55 1.3
Mono 0.5 µm 1.18 0.65 0.4 0.38 0.87
0.25 um Smmd 0.25 µm* 1.30 0.48 0.28 0.27 0.64
Poly 0.25 µm 0.50 0.67 0.27 0.25 0.72
Mono 0.25 µm 0.42 0.64 0.31 0.29 0.76
儘管已結合本揭示之具體實例描述本揭示，但是本領域技術人員將理解，在不脫離所附請求項中所定義之本揭示之精神及範圍之情況下，可進行未具體描述之增加、刪除、修改及替換。
關於本文中實質上使用之任何複數及/或單數術語，本領域技術人員可根據上下文及/或應用適當地將複數轉換為單數及/或將單數轉換為複數。為了清楚起見，本文中未明確提出各種單數/複數置換。
本文描述之標的有時說明包含在不同的其他組件中或與不同的其他組件連接之不同組件。應當理解的是，這樣描繪之架構僅是例示性的，且實際上可實現許多其他架構，其實現相同功能。從概念上來說，實現相同功能之任何組件經有效地「關聯」，從而實現所欲的功能。因此，本文中經組合以實現特定功能之任何二個組件可視為彼此「關聯」，從而實現所欲的功能，而與系統結構或中間組件無關。同樣地，如此關聯之任何二個組件亦可視為彼此「可操作地連接」或「可操作地耦合」以實現所欲的功能，且能夠如此關聯之任何二個組件亦可視為彼此「可操作地耦合」以實現所欲的功能。可操作地耦合之特定實例包括但不限於物理上可配合及/或物理上相互作用的組件、及/或無線上可相互作用的及/或無線相互作用的組件、及/或邏輯上相互作用的及/或邏輯上可相互作用的組件。
在一些情況下，一或多個組件在本文中可稱作「配置以（configured to/configured by/configurable to）」、「可操作（operable/operative to）」、「適於（adapated/adaptable）」、「能夠（able to）」、「一致之（conformable/conformed to）」等等。本領域技術人員將認知，除非上下文另外要求，否則此類術語（例如，「配置以」）通常可涵蓋活動狀態組件、及/或非活動狀態組件、及/或待機狀態組件。
儘管已顯示及描述本文所述之本案標的之特定態樣，但是對於本領域技術人員來說顯而易見的是，基於本文之教示，可在不背離本文所述之標的及其更廣泛態樣之情況下進行改變及修改，因此，所附請求項將在其範圍內涵蓋如本文所述之標的之真實精神及範圍內之所有此類改變及修改。本領域技術人員將理解的是，一般來說，本文中且特別是在所附請求項（例如，所附請求項之主體）中所用之術語通常意欲作為「開放」術語（例如，術語「包括」應解釋為「包括但不限於」，術語「具有」應解釋為「至少具有」，術語「包含」應解釋為「包含但不限於」等等）。
本領域技術人員將進一步理解的是，若意欲引入之請求項記載之特定數目，則這樣的目的將在請求項中明確地記載，並且在沒有這樣的記載之情況下，不存在這樣的目的。舉例來說，為助於理解，以下所附請求項可含有介紹性詞組「至少一個」及「一或多個」之使用以引入請求項記載。然而，這種詞組之使用不應解釋為暗示由不定冠詞「一」或「一個」引入之請求項記載將含有這種引入之請求項記載之任何特定請求項限制為僅含有一個這種記載之請求項，即使當同一請求項包括引導性詞組「一或多個」或「至少一個」以及不定冠詞如「一」或「一個」時（例如，「一」及/或「一個」典型地應解釋為意指「至少一個」或「一或多個」）；這同樣適用於使用定冠詞以引入請求項記載。
另外，即使明確記載引入之請求項記載之具體數量，本領域技術人員亦會認知到，這樣的記載典型地應解釋為意指至少為所記載之數目（例如，沒有其他修飾語之「二個記載」之純粹記載典型地是指至少二個記載、或二或多個記載）。
此外，在那些情況下，其中慣例類似於「A、B及C中之至少一個等等」，一般來說，這種句構意欲在本領域技術人員理解慣例之意義上（例如，「具有A、B及C中之至少一個之系統」將包括但不限於僅具有A、僅具有B、僅具有C、具有A及B、具有A及C、具有B及C、及/或具有A、B及C等之系統）。在那些情況下，其中慣例類似於「A、B或C中之至少一個等等」，一般來說，這種句構意欲在本領域技術人員理解慣例之意義上（例如，「具有A、B或C中之至少一個之系統」將包括但不限於僅具有A、僅具有B、僅具有C、具有A及B、具有A及C、具有B及C、及/或具有A、B及C等之系統）。除非上下文另有規定，否則本領域技術人員將進一步理解的是，典型地無論是在說明書、請求項或圖式中，呈現二或多個替代術語之分離性詞語及/或詞組都應理解為預期包括這些術語其一、兩者術語其一、或兩者術語之可能性。例如，詞組「A或B」典型地將理解為包括「A」或「B」或「A及B」之可能性。
關於所附請求項，本領域技術人員將理解的是，其中所記載之操作通常可以任何順序執行。而且，儘管以一或複數個序列示出各種操作流程，但是應當理解的是，可以與所示出之順序不同的其他順序執行或可同時執行各種操作。除非上下文另有指示，否則此類替代排序之實例可包括重疊、交錯、間斷、重新排序、遞增、預備、補充、同時、反向或其他變體排序。此外，除非上下文另有指示，否則諸如「對…作出回應」、「關於」或其他過去式形容詞等之術語通常不意欲排除此類變體。
本領域技術人員將理解的是，前述特定的例示性製程及/或設備及/或技術代表本文其他地方教示之更通用之製程及/或設備及/或技術，諸如在本申請案提交之請求項中及/或其他地方教示之更通用之製程及/或設備及/或技術。
儘管本文已揭示了各個態樣及具體實例，但是其他態樣及具體實例對於本領域技術人員將是顯而易見的。本文所揭示之各個態樣及具體實例是出於說明之目的，而非意欲限制，真實的範圍及精神由所附請求項指示。
在實施方式、圖式及請求項中描述之說明性具體實例並不意指為限制。在不背離此處呈現之標的之精神或範圍之情況下，可利用其他具體實例，並且可進行其他改變。
在提供數值範圍之情況下，應當理解，除非上下文另有明確說明，否則該範圍之上限與下限之間之各中間值（達到下限單位之十分之一）及所述範圍內之任何其他所述或中間值皆涵蓋於本揭示內。可獨立地包括於較小範圍中之此等較小範圍之上限及下限亦涵蓋於本揭示內，但要遵守所述範圍內之任何具體排除之限制。在所述範圍包括一或二個限制之情況下，排除了該等所包括限制中之二者之範圍亦包括於本揭示中。
本領域技術人員將認知到，本文描述之組件（例如，操作）、裝置、目的以及伴隨其之討論是為了概念清楚而用作實例，並且可設想各種配置修改。因此，如本揭示本文所用，所闡述之特定實例及所附的討論意欲代表其更一般的類別。一般來說，任何特定實例之使用意欲代表其類別，不應將特定組件（例如，操作）、裝置及目的之不包括視為限制。
此外，例如本文中描述之系統及方法之任何序列及/或序列之時間順序為說明性的，不應被解釋為本質上為限制性的。因此，應理解，製程步驟可被顯示及描述為按序列或時間順序，但其不一定限於以任何特定序列或順序執行。例如，這些製程或方法中之步驟通常可以各種不同的序列及順序執行，同時仍落入本揭示之範圍內。
最後，本文所討論之申請公開案及/或專利僅針對在所述揭示之提申日期之前之發明而提供。本文中之任何內容均不應被解釋為承認所述揭示由於先前揭示而不享有早於該公開案之權利。
10:經表面改質之單晶鑽石粒子 11:凹坑 12:尖峰 14:單晶鑽石晶體 16:表面 20:步驟 22:步驟 24:步驟
被包括以提供對標的之進一步理解並且被併入及構成本說明書之一部分之附圖說明了標的之實現並且與描述一起用於解釋本揭示之原理。
[ 圖 1A]顯示根據本標的之例示性具體實例之經表面改質之單晶鑽石晶體之例示性微觀結構。
[ 圖 1B]顯示根據本標的之例示性具體實例之單晶鑽石晶體之例示性微觀結構。
[ 圖 2]顯示說明根據本標的之例示性具體實例之用於拋光半導體晶圓表面之各個製程步驟之流程圖。
[ 圖 3]顯示根據本標的之例示性具體實例（i）在左側y軸上觀察到之碳化矽晶圓（垂直條）之碳化矽材料移除率，及（ii）藉由使用以下之一者在右側y軸上觀察到之表面粗糙度（黑色實心點）：（I）使用具有約0.25 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之經表面改質之單晶鑽石（Smmd）之拋光組成物，（II）使用具有約0.25 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之單晶鑽石之拋光組成物，或（III）使用具有約0.25 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度之多晶鑽石之拋光組成物。

Claims (30)

  1. 一種半導體晶圓拋光組成物，其包含： 經表面改質之單晶鑽石，其具有約0.10 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度； 載體，其選自由水基載體、乙二醇基載體、油基載體及烴基載體組成之群； 及視需要選用之一或多種添加劑。
  2. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中該經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.25 μm至約0.50 μm。
  3. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中該經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.25 μm至約0.75 μm。
  4. 如請求項3之半導體晶圓拋光組成物，其中該經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.50 μm至約0.75 μm。
  5. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中該經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.75 μm至約1 μm。
  6. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中該一或多種添加劑選自由以下組成之群：分散劑、pH調節劑、pH緩衝劑、界面活性劑、聚合物、錯合劑、流變調節劑、螯合劑、消泡劑、潤濕劑、氧化劑及殺生物劑。
  7. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中碳化矽（SiC）之材料移除率範圍為約1.3 μm/hr至約8.2 μm/hr。
  8. 如請求項7之半導體晶圓拋光組成物，其中該SiC之材料移除率範圍為約1.3 μm/hr至約7.2 μm/hr。
  9. 如請求項8之半導體晶圓拋光組成物，其中該SiC之材料移除率範圍為約1.3 μm/hr至約3.3 μm/hr。
  10. 如請求項8之半導體晶圓拋光組成物，其中該SiC之材料移除率範圍為約3.3 μm/hr至約7.2 μm/hr。
  11. 如請求項7之半導體晶圓拋光組成物，其中該SiC之材料移除率範圍為約3.3 μm/hr至約8.2 μm/hr。
  12. 如請求項11之半導體晶圓拋光組成物，其中該SiC之材料移除率範圍為約7.2 μm/hr至約8.2 μm/hr。
  13. 如請求項7之半導體晶圓拋光組成物，其中與包含單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比，該SiC之材料移除率增加約185%至約245%之範圍。
  14. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中相較於用包含單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物拋光之SiC晶圓之表面粗糙度，當該經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.25 μm至約1 μm時，SiC晶圓之表面粗糙度實質上相似或更低。
  15. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中該經表面改質之單晶鑽石以約0.5重量%（wt.%）至約5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。
  16. 如請求項15之半導體晶圓拋光組成物，其中該經表面改質之單晶鑽石以約0.5 wt.%至約2.5 wt.%之重量存在，以拋光組成物之總重量計。
  17. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中該載體以約10 vol.%至約70 vol.%之體積存在，以拋光組成物之總體積計。
  18. 如請求項7之半導體晶圓拋光組成物，其中該SiC為單晶SiC。
  19. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中該經表面改質之單晶鑽石包含一或多個尖峰及一或多個凹坑。
  20. 如請求項1之半導體晶圓拋光組成物，其中該半導體晶圓拋光組成物不包括過錳酸鉀。
  21. 一種用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其包含： 使半導體晶圓之表面與塗佈有拋光組成物之拋光墊接觸，該拋光組成物包含 經表面改質之單晶鑽石，其具有約0.10 μm至約1 μm範圍內之D（50）粒度，載體，其選自由水基載體、乙二醇基載體、油基載體及烴基載體組成之群，及視需要選用之一或多種添加劑； 相對於該半導體晶圓移動塗佈有該拋光組成物之該拋光墊；及 研磨該半導體晶圓之至少一部分，以拋光該半導體晶圓。
  22. 如請求項21之用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其中碳化矽（SiC）之材料移除率範圍為約1.3 μm/hr至約8.2 μm/hr。
  23. 如請求項22之用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其中該SiC之材料移除率範圍為約1.3 μm/hr至約7.2 μm/hr。
  24. 如請求項23之用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其中該SiC之材料移除率範圍為約1.3 μm/hr至約3.3 μm/hr。
  25. 如請求項23之用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其中該SiC之材料移除率範圍為約3.3 μm/hr至約7.2 μm/hr。
  26. 如請求項22之用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其中該SiC之材料移除率範圍為約3.3 μm/hr至約8.2 μm/hr。
  27. 如請求項26之用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其中該SiC之材料移除率範圍為約7.2 μm/hr至約8.2 μm/hr。
  28. 如請求項22之用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其中與包含單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物相比，該SiC之材料移除率增加約185%至約245%之範圍。
  29. 如請求項21之用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其中相較於用包含單晶鑽石粒子或多晶鑽石粒子之拋光組成物拋光之SiC晶圓之表面粗糙度，當該經表面改質之單晶鑽石之D（50）粒度範圍為約0.25 μm至約1 μm時，SiC晶圓之表面粗糙度實質上相似或更低。
  30. 如請求項22之用於拋光半導體晶圓之表面之方法，其中該SiC為單晶SiC。
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