用于从颗粒浆液中选择性移除大颗粒的过滤器制造技术

本发明专利技术提供了用于移除浆液的粒度分布中的高粒度尾料并同时将所需较小颗粒留在所述浆液中的方法。所述方法包括提供具有第一侧面和第二侧面并由至少一片织物形成的过滤介质，所述织物具有至少一个包含聚合物纤维的层，所述聚合物纤维具有小于１０００ｎｍ的平均数均纤维直径。然后向所述织物的其中一面提供浆液流。向所述过滤介质的所述第一侧面提供的所述浆液流具有多种粒度，所述浆液流包含最大尺寸小于０．１微米的第一组颗粒，以及最大个体尺寸大于０．４５微米的第二组颗粒。使所述浆液流通过所述过滤介质到达其所述第二侧面，从而使所述浆液中所述较大颗粒的至少一部分保留在所述介质的所述第一侧面上。所述织物对所述第一组颗粒的过滤效率小于０．０５，对所述第二组颗粒的过滤效率大于０．８。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及用于从包含大颗粒和小颗粒的浆液中分离大尺寸颗粒部分的过滤器，具体地讲涉及化学机械抛光(CMP)浆液。
技术介绍
在半导体装置的一般大规模生产中，在单个半导体晶圆的若干层上对数百个相同的“集成”电路迹线进行光刻成像，然后将此半导体晶圆切割成数百个相同的裸片或芯片。 在每个裸片层中，电路迹线均与下一层通过绝缘材料实现绝缘。希望使所提供的绝缘层具有平滑的表面形貌。就这一点而言，相对粗糙的表面形貌可导致随后沉积的层覆盖不良，且层与层之间形成空隙。随着半导体裸片中的电路密度继续增大，任何此类缺陷都将是不可接受的，并且可使该电路不工作或达不到其最佳性能。为达到生产基本无缺陷的裸片所需的较高平面度，化学机械抛光(CMP)工艺逐渐普及起来。这种工艺涉及对晶圆表面进行化学蚀刻与机械抛光或碾磨相结合。化学和机械操作相结合可控制材料的移除。通过在受控的温度、压力和化学组成条件下，将半导体晶圆紧靠旋转的抛光表面固定，或换句话讲相对于抛光表面移动晶圆而完成CMP。抛光表面可以是由较软和多孔的材料形成的平面垫，用化学反应性和研磨剂含水浆液将抛光表面浸湿。该含水浆液可以是酸性的或碱性的，其通常包含磨粒；诸如过渡金属螯合盐或氧化剂之类的反应性化学试剂；以及辅剂，如溶剂、缓冲液和钝化剂。在该浆液中，盐或其他试剂提供化学蚀刻作用，而磨粒则与抛光垫相配合地提供机械抛光作用。基本CMP工艺在以下美国专利中有进一步描述5, 709，593 ；5，707，274 ；5，705，435 ；5，700，383 ；5，665，201 ； 5，658，185 ；5，655，954 ；5，650，039 ；5，645，682 ；5，643，406 ；5，643，053 ；5，637，185 ； 5，618，227 ；5，607，718 ；5，607，341 ；5，597，443 ；5，407，526 ；5，395，801 ；5，314，843 ； 5，232，875 ；和 5，084，071。用于CMP的浆液在以下美国专利中有进一步描述5，516，346 ；5，318，927 ； 5, 264,010 ；5, 209,816 ；4，954，142，它可以是氧化物型(即陶瓷型)磨粒，或是金属型磨粒。常用的氧化物型颗粒包括二氧化硅(Si02)、二氧化铈(Ce02)、碳化硅(SiC)、氮化硅 (Si3N4)、氧化铁(Fe2O3)、氧化铝(Al2O3)等，常用的金属颗粒包括钨和铜。对于氧化物型浆液，该浆液可以具有低至介于约0. 02至0. 3 μ m之间的平均磨粒粒度。由于暴露于空气，以及在其自身的平面化进程中出现的聚集和干燥，浆液中会形成较大的颗粒。虽然金属型浆液通常比氧化物型浆液更易聚集，但根据浆液的组成和环境条件，这两种类型中的任一种浆液都可能会存在此问题。如果CMP浆液中夹带有聚集的颗粒，将会严重损坏正在进行平面化的晶圆表面。此外，已知为实现低缺陷率和高晶圆产量， 各连续晶圆基底都应在基本相似的条件下进行抛光。CMP工艺液流可在使用时进行过滤，以便从剩余的浆液中分离尺寸大于预定限值的聚集颗粒。最初，提出使用具有常规膜元件的过滤器，这些过滤器可为相转化类型或双向轴向拉伸类型，其通常具有介于0. 3至0. 65 μ m之间的颗粒保留额定值。但在使用时观察到此类型的膜过滤器几乎瞬间就载满颗粒，随即判断其不适用于CMP工艺。常规膜过滤介质的特性在以下美国专利中有更详细的描述=5,449,917 ；4, 863，604 ；4, 795，559 ； 4，791，144 ；4，770，785 ；4，728，394 和 3，852，134。更符合CMP工艺要求的可供选择的过滤元件采用纤维介质，如无规取向的纤维网。实际上，不同于依靠表面式过滤的膜，这些纤维介质采用了弯曲通道、深度型过滤机构。 但为了延长使用寿命，选择的纤维介质必须具有额定值为例如约40至约100 μ m绝对值或5 至30 μ m标称值的相对开放和可渗透的结构。此额定值可确保基本不保留0. 5至2 μ m范围内的颗粒，这些颗粒会导致形成块状物，并最终过早地阻塞过滤元件。更加开放和可渗透的结构的缺点是会允许一些较大的颗粒通过，这可能会损坏正在进行平面化的基底。也就是说，纤维介质一般会特征性地表现出随着粒度的减小而具有逐渐降低的保留分布，这与膜式和其他表面式介质所表现出的更锐利粒度阻隔性相反。深度型和其他过滤介质在以下美国专利中有进一步描述5, 637，271 ；5，225，014 ；5，130，134 ；4，225，642 和 4，025，679。希望过滤元件能够表现出与表面过滤膜相当的颗粒保留分布，而使用寿命与深度型过滤介质更相近。具体地讲，具有可使直径小于约0.1微米的颗粒通过的保留分布，而其粒度相对过滤效率的曲线具有陡斜部分，从而可有效移除大于约0. 5微米的颗粒。附图简述附图说明图1示出了本专利技术和比较样品所用过滤介质的粒度相对于过滤效率的曲线图。图2示出了用以说明本专利技术介质再生能力的曲线图。专利技术概述一种用于移除浆液的粒度分布中的高粒度尾料并同时将较小颗粒留在浆液中的方法，该方法包括以下步骤；(i)提供具有第一侧面和第二侧面的过滤介质，并且该过滤介质由至少一片具有第一表面和第二表面的织物形成，该第一表面和第二表面限定位于其之间的所述织物的厚度尺寸，所述织物包含至少一个具有聚合物纤维的层，这些聚合物纤维具有小于IOOOnm的数均纤维直径，(ii)向所述过滤介质的第一侧面提供具有多种粒度的浆液流，该浆液流包含最大尺寸小于0. 2微米的第一组颗粒，以及最大个体尺寸大于0. 45微米的第二组较大颗粒，以及(iii)使浆液流通过所述过滤介质到达其第二侧面，从而使浆液中较大颗粒的至少一部分保留在所述介质的第一侧面上，其中该织物对第一组颗粒的过滤效率小于0.01，对第二组颗粒的过滤效率大于 0. 8。在该方法的一个实施方案中，聚合物纤维形成纳米纤维网。步骤(i)中所述织物的聚合物纤维优选地具有介于200和IOOOnm之间的数均纤维直径，更优选地介于150和 600nm之间。该聚合物纤维还可任选地通过选自静电纺纱、电吹法、纺粘法和熔喷法的方法进行制备。在该方法的另一个实施方案中，颗粒包含选自陶瓷、金属或金属氧化物材料或它们的混合物的材料。在该方法的另一个实施方案中，步骤(i)中所述织物的厚度尺寸可以介于约 150-200 μ m 之间。在另一个实施方案中，步骤(i)中所述织物进行了有效压延处理，以减小所述织物的孔径，使其比压延前所述织物的第一孔径小约20至50%。在另一个实施方案中，步骤(i)中所述织物的孔径介于约0. 5至10 μ m之间。本专利技术还涉及用于移除浆液的粒度分布中的高粒度尾料并同时将较小颗粒留在浆液中的方法，该方法包括以下步骤；(i)提供具有第一侧面和第二侧面的过滤介质，并且该过滤介质由至少一片具有第一表面和第二表面的织物形成，该第一表面和第二表面限定位于其之间的所述织物的厚度尺寸，所述织物包含至少一个具有聚合物纤维的层，该聚合物纤维具有小于IOOOnm的平均数均纤维直径；(ii)向所述过滤介质的第一侧面提供具有多种粒度的浆液流，该浆液流包含最大尺寸小于0. 2微米(μ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于移除浆液的粒度分布中的高粒度尾料并同时将较小颗粒留在浆液中的方法，所述方法包括以下步骤；（ｉ）提供具有第一侧面和第二侧面的过滤介质，并且所述过滤介质由至少一片织物形成，所述织物包含至少一个具有聚合物纤维的层，所述聚合物纤维具有小于１０００ｎｍ的平均数均纤维直径；（ｉｉ）向所述过滤介质的所述第一侧面提供具有多种粒度的浆液流，所述浆液流包含最大尺寸小于０．１微米的第一组颗粒，以及最大个体尺寸大于０．４５微米的第二组较大颗粒，以及（ｉｉｉ）使所述浆液流通过所述过滤介质到达其所述第二侧面，从而使所述浆液中的较大颗粒的至少一部分保留在所述介质的第一侧面上，其中所述织物对所述第一组颗粒的过滤效率小于０．０５，对所述第二组颗粒的过滤效率大于０．８。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·K·维卢，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US