[发明专利]用于氧化铟锡表面的化学机械抛光的组合物及方法

说明书

技术领域

本发明涉及抛光组合物以及使用所述组合物抛光基板的方法。更具体而言，本发明涉及适用于抛光包含氧化铟锡(ITO)的基板的化学机械抛光组合物以及利用所述组合物的CMP方法。 

背景技术

氧化铟锡(“ITO”)的薄膜是高度导电性的，且具有高的光透射率。平板显示装置通常利用基本上覆盖平板表面的ITO薄层。将该ITO层配置成具有等电位的表面及具有低于固体金属片的电导率的电导率。ITO还用作用以建构有机发光二极管(OLED)装置的透明电极、用作太阳能电池的窗口材料、以及用作抗静电膜。 

ITO的通常高的表面粗糙度连同例如尖峰、刮痕的不均匀性以及表面残留物(吸附于ITO表面上的外来材料)为漏电流提供路径以流过邻近于ITO层的二极管，导致串扰及不期望的低电阻。串扰可对装置的性能具有电学及光学上的直接影响。需要在ITO层上的光滑、清洁的表面以使ITO装置中产生不稳定像素的串扰的程度最小化，且使泄漏电流最小化。降低ITO表面的不均匀性提供总体性能上的改善，且因此在平板系统中提供更好的图像质量。 

在本领域中已熟知用于化学机械抛光(CMP)基板表面的组合物及方法。用于半导体基板(例如，集成电路)的含金属的表面的CMP的抛光组合物(也称为抛光浆料、CMP浆料及CMP组合物)通常含有氧化剂、各种添加剂化合物、研磨剂等。 

在常规的CMP技术中，在CMP装置中，将基板夹持器(carrier)或抛光头安装在夹持器组件上，且将其定位成与抛光垫接触。该夹持器组件提供对基板的可控制的压力(“下压力”)，迫使基板抵靠在抛光垫上。使该垫与具有附着的基板的夹持器彼此发生相对移动，这用于研磨该基板的表面以从该基板表面移除一部分材料，由此抛光该基板。通常进一步通过抛光组合物的化学活性(例如，通过存在于CMP组合物中的氧化剂)和/或悬浮于抛光组合物 中的研磨剂的机械活性协助基板表面的抛光。典型的研磨材料包括二氧化硅、氧化铈、氧化铝、氧化锆及氧化锡。 

已提出若干方法以用于降低ITO表面的不均匀性，包括抛光、表面处理(例如，等离子体处理)以及受控ITO沉积技术。一种经提出用以改善ITO表面均匀性的抛光方法是用固定研磨剂垫或带进行干式抛光。固定研磨剂垫通常在ITO表面上产生不期望的刮痕。尽管现存方法仍留有改善的余地，但仍对化学机械抛光(CMP)进行了研究以降低ITO表面粗糙度。 

不断地需要开发新型CMP组合物，与常规的抛光方法相比，其在氧化铟锡的抛光中显示出减少的刮痕及残渣瑕疵以及较低的表面粗糙度。本发明提供这样的经改善的CMP组合物及方法。从本文提供的对本发明的描述，本发明的这些和其它优势以及额外的发明特征将变得明晰。 

发明内容

本发明提供用于抛光ITO表面的化学机械抛光(CMP)组合物及方法。本发明的CMP组合物包含具有通过光散射测定的不大于150nm的平均粒度的颗粒氧化锆(ZrO₂)或胶态二氧化硅(SiO₂)研磨剂。该研磨剂悬浮于含水载体(例如，去离子水)中，该含水载体优选具有不大于5的pH值。所述研磨剂颗粒优选具有40至220m²/g的表面积，该表面积使用布鲁诺-埃梅特-特勒(BET)方法通过气体吸附测定，该BET方法在本领域中是公知的(参见S.Brunauer、P.H.Emmett及E.Teller，J.Am.Chem.Soc.，1938，60，309)。 

在一个优选实施方式中，本发明的组合物包含平均粒度不大于150nm(优选不大于100nm)且表面积为40至75m²/g的颗粒氧化锆研磨剂。该氧化锆研磨剂悬浮于含水载体中，该含水载体优选具有不大于5、更优选不大于3的pH值。 

在另一优选实施方式中，本发明的组合物包含颗粒胶态二氧化硅研磨剂，其具有20至140nm的平均粒度、优选具有80至220m²/g的表面积，该表面积使用BET方法通过气体吸附测定。该胶态二氧化硅研磨剂悬浮于含水载体中，该含水载体优选具有不大于5、更优选不大于3的pH值。 

与用包含例如二氧化铈或氧化铝的CMP组合物所获得的结果相比，当用于抛光ITO表面时，本发明的CMP组合物提供显著更低的表面粗糙度。