化學機械研磨用水系分散體及利用其的化學機械研磨方法
2023-07-22 01:10:11
專利名稱：化學機械研磨用水系分散體及利用其的化學機械研磨方法
技術領域：
本發明涉及化學機械研磨用水系分散體及利用其的化學機械研磨方法。
背景技術：
以往的實際情況是能夠在矽氧化膜、聚矽膜的化學機械研磨(以下也稱為「CMP」)中達到實用的研磨速度的化學機械研磨用水系分散體很常見，但另一方面，能夠在矽氮化膜的CMP中達到實用的研磨速度的化學機械研磨用水系分散體幾乎不存在。由於這樣的實際情況，因而利用將矽氮化膜形成阻擋層卜y ^ 一)、通過CMP除去在該矽氮化膜上形成的矽氧化膜的方法。然後，最終需要對作為阻擋層的矽氮化膜也進行除去。作為除去矽氮化膜的方法，以往採用利用熱磷酸進行蝕刻處理的方法。但是，由於該方法以時間來控制蝕刻處理，因此，有時產生矽氮化膜的殘膜、或對矽氮化膜的下層造成 損傷。於是，對於矽氮化膜也希望利用CMP來除去的方法。為了利用CMP來選擇性地除去矽氮化膜，必需使相對於矽氧化膜的矽氮化膜的研磨速度比(以下也稱為「選擇比」)充分地增大。如下所示地提出了幾種具備這樣的特性的化學機械研磨用水系分散體。例如，在日本特開平11-176773號公報中公開了利用含有磷酸或者磷酸衍生物和粒徑為IOnm以下的二氧化矽的研磨液來對矽氮化膜選擇性地進行研磨的方法。在日本特開2004-214667號公報中公開了利用含有磷酸、硝酸、氫氟酸、且將pH調節為I 5的研磨液來對矽氮化膜進行研磨的方法。在日本特開2006-120728號公報中公開了含有抑制蝕刻作用的酸性添加劑、可以選擇性地研磨矽氮化膜的研磨液。
發明內容
但是，上述在日本特開平11-176773號公報和日本特開2004-214667號公報中記載的化學機械研磨用水系分散體中，雖然選擇比是可以令人滿意的水平，但儲藏穩定性差，因此，難以在產業上利用。另一方面,上述在日本特開2006-120728號公報中記載的化學機械研磨用水系分散體中，為了在矽氮化膜的CMP時達到實用的研磨速度，因此需要5psi左右的高研磨壓這點，在顯示出高選擇比的PH區域中研磨液的儲藏穩定性差，因此存在儲存期的問題、由凝聚的磨粒導致的劃痕等問題。於是，本發明所涉及的幾個方式是通過解決上述課題而提供不需要高研磨壓、能夠使相對於矽氧化膜的矽氮化膜的研磨速度比充分地增大、並且儲藏穩定性良好的化學機械研磨用水系分散體、以及利用其的化學機械研磨方法。本發明是為了解決上述課題的至少一部分而進行的，能夠以以下方式或者適用例的形式來實現。[適用例I]本發明所涉及的化學機械研磨用水系分散體的一個方式，其特徵在於，含有
(A)具有選自磺基及其鹽中的至少I種官能團的二氧化矽粒子，和(B)酸性化合物。[適用例2]在適用例I中，上述(B)酸性化合物可以是有機酸。[適用例3]在適用例I或者適用例2中，pH可以為I 6。[適用例4]在適用例3中，化學機械研磨用水系分散體中的上述(A) 二氧化矽粒子的電動電位可以為_20mV以下。 [適用例5]在適用例I 適用例4中的任一例中，在採用動態光散射法測定時，上述(A) 二氧化娃粒子的平均粒徑可以為15nm lOOnm。[適用例6]在適用例I 適用例5中的任一例中記載的化學機械研磨用水系分散體可以用於研磨構成半導體裝置的多塊基板之中在化學機械研磨時帶有正電荷的基板。[適用例7]在適用例6中，上述帶有正電荷的基板可以為矽氮化膜。[適用例8]本發明所涉及的化學機械研磨方法的一個方式，其特徵在於，利用在適用例I 適用例7中的任一例中記載的化學機械研磨用水系分散體，對構成半導體裝置的多塊基板之中在化學機械研磨時帶有正電荷的基板進行研磨。已知在構成半導體裝置的基板之中矽氮化物的表面在化學機械研磨時帶有正電荷，矽氧化物的表面在化學機械研磨時帶有負電荷。因此，利用本發明所涉及的化學機械研磨用水系分散體，由於(A)具有選自磺基及其鹽中的至少I種官能團的二氧化矽粒子的表面帶有負電荷，因此，可以在化學機械研磨時對帶有正電荷的基板(例如，矽氮化膜)選擇性地進行研磨。進而，通過與(B)酸性化合物的協同效果，尤其可以使相對於矽氧化膜的矽氮化膜的研磨速度比更加增大。另外，本發明所涉及的化學機械研磨用水系分散體在將矽氮化膜形成阻擋層、利用CMP矽氧化膜相對於矽氮化膜凹陷這樣的半導體裝置中，可以尤其在研磨除去矽氮化膜的用途中發揮效果。
圖I是模式地表示適於本實施方式所涉及的化學機械研磨方法的使用的被處理體的截面圖。圖2是模式地表示第I研磨工序完成時的被處理體的截面圖。圖3是模式地表示第2研磨工序完成時的被處理體的截面圖。圖4是模式地表示化學機械研磨裝置的立體圖。圖5是模式地表示在實驗例中使用的被處理體的截面圖。圖6是模式地表示預備研磨完成時的被處理體的截面圖。
圖7是模式地表示正式研磨完成時的被處理體的截面圖。
具體實施例方式下面，對本發明所涉及的優選的實施方式進行詳細地說明。此外，本發明不限定於下述實施方式，也包括在不變更本發明主旨的範圍中實施的各種變形例。I.化學機械研磨用水系分散體本發明的一個實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體其特徵在於，含有(A)具有選自磺基及其鹽中的至少I種官能團的二氧化矽粒子(以下也簡稱為「(A) 二氧化矽粒子」)、和(B)酸性化合物。下面對本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體所含有的各成分進行詳細地說明。I. I. (A) 二氧化矽粒子 本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體含有(A)具有選自磺基及其鹽中的至少I種官能團的二氧化矽粒子作為磨粒。即，在本實施方式中使用的二氧化矽粒子是在其表面介由共價鍵將選自磺基及其鹽中的至少I種官能團固定在表面上的二氧化矽粒子，不包括具有選自磺基及其鹽中的至少I種官能團的化合物物理地或者離子地吸附在其表面這樣的二氧化矽粒子。另外，在本發明中，所謂「磺基的鹽」是指用金屬離子、銨離子等陽離子取代磺基(-SO3H)所含有的氫離子而得到的官能團。在本實施方式中使用的二氧化矽粒子可以如下地製造。首先，準備二氧化矽粒子。作為二氧化矽粒子，例如可以舉出氣相二氧化矽、膠態二氧化矽等，但從減少劃痕等研磨缺陷的觀點考慮，優選膠態二氧化矽。膠態二氧化矽可以使用通過例如在日本特開2003-109921號公報等中記載的公知的方法製造成的膠態二氧化矽。通過對這樣的二氧化矽粒子的表面進行修飾，可以製造能在本實施方式中使用的(A)具有選自磺基及其鹽中的至少I種官能團的二氧化矽粒子。以下例示了對二氧化矽粒子的表面進行修飾的方法，但本發明不受到該具體例的任何限定。二氧化矽粒子表面的修飾可以應用在日本特開2010-269985號公報、J. Ind. Eng.Chem. ,Vol. 12, No. 6，(2006)911-917等中記載的公知的方法。例如可以通過在酸性介質中將上述二氧化矽粒子與含有巰基的矽烷偶聯劑充分地攪拌，從而使含有巰基的矽烷偶聯劑共價鍵合在上述二氧化矽粒子的表面來實現。作為含有巰基的矽烷偶聯劑，例如可以舉出3~疏基丙基甲基_■甲氧基娃燒、3-疏基丙基二甲氧基娃燒等。接著，通過進一步適量添加過氧化氫並充分放置，可以獲得具有選自磺基及其鹽中的至少I種官能團的二氧化矽粒子。(A) 二氧化矽粒子的平均粒徑可以採用動態光散射法測定本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體而獲得。該情況下，(A) 二氧化矽粒子的平均粒徑優選為15nm IOOnm,更優選為30nm 70nm。如果(A) 二氧化娃粒子的平均粒徑為上述範圍，則有時能夠達到實用的研磨速度。進而矽氧化膜的研磨速度具有能夠抑制的趨勢。作為根據動態光散射法的粒徑測定裝置，可以舉出Beckman Coulter公司制的納米粒子分析儀「DelsaNanoS」、Malvern公司制的「Zetasizer nano zs」等。此外,採用動態光散射法測定的平均粒徑表示多個一次粒子凝聚形成的二次粒子的平均粒徑。化學機械研磨用水系分散體的pH為I 6時，(A) 二氧化矽粒子的電動電位在化學機械研磨用水系分散體中是負電位，優選其負電位為_20mV以下。如果負電位為_20mV以下，則通過粒子間的靜電斥力而有效地防止粒子彼此的凝聚、並且有時可以選擇性地研磨在化學機械研磨時帶有正電荷的基板。此外，作為電動電位測定裝置，可以舉出大塚電子株式會社制的「ELSZ-1」、Malvern公司制的「Zetasizer nano zs」等。(A) 二氧化娃粒子的電動電位可以通過增減上述含有巰基的矽烷偶聯劑的添加量來適當調整。相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，(A) 二氧化矽粒子的含量優選為I質量％ 10質量％,更優選為2質量％ 8質量％,特別優選為3質量％ 6質量％。I. 2. (B)酸性化合物本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體含有(B)酸性化合物。作為(B)酸性化合物，可以舉出有機酸和無機酸。因此，本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體可以使用選自有機酸和無機酸中的至少I種。(B)酸性化合物由於與(A) 二氧化矽粒子的協同效果而發揮著尤其使矽氮化膜的研磨速度增大的作用效果。 作為有機酸，沒有特別限制，例如可以舉出丙二酸、馬來酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、草酸、乳酸等及它們的鹽。作為無機酸，沒有特別限制，例如可以舉出磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸等及它們的鹽。上述例示的(B)酸性化合物可以單獨使用I種，也可以將2種以上組合使用。作為(B)酸性化合物，在研磨矽氮化膜的用途中，優選有機酸，更優選酒石酸、蘋果酸、檸檬酸，特別優選酒石酸。上述例示的酒石酸、蘋果酸和檸檬酸在分子內具有2個以上羧基和I個以上羥基。由於該羥基能夠與在矽氮化膜中存在的氮素原子形成氫鍵，因此，在矽氮化膜的表面上存在大量上述例示的有機酸。由此，通過上述例示的有機酸中的羧基發揮蝕刻作用，可以使矽氮化膜的研磨速度增大。如上所述，通過使用上述例示的酒石酸、蘋果酸、檸檬酸作為(B)酸性化合物，可以使對於矽氮化膜的研磨速度更加增大。相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，(B)酸性化合物的含量優選為O. I質量％ 5質量％，更優選為O. 2質量％ I質量％，特別優選為O. 2質量％ O. 5質量％。I. 3.分散介質本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體含有分散介質。作為分散介質，可以舉出水、水和醇的混合介質、含有水和與水具有相溶性的有機溶劑的混合介質等。這些之中，優選使用水、水和醇的混合介質，更優選使用水。I. 4.其它添加劑本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體可以進一步根據需要地添加表面活性劑、水溶性高分子、防蝕劑、PH調節劑等添加劑。下面，對各添加劑進行說明。1.4.1.表面活性劑本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體可以進一步根據需要地添加表面活性劑。表面活性劑具有對化學機械研磨用水系分散體賦予適度的粘性的效果。優選製備成化學機械研磨用水系分散體的粘度在25°C下為大於等於O. 5mPa · s且小於IOmPa · S。作為表面活性劑，沒有特別限制，可以舉出陰離子性表面活性劑、陽離子性表面活性劑、非離子性表面活性劑等。作為陰離子性表面活性劑，例如可以舉出脂肪酸皂、烷基醚羧酸鹽等羧酸鹽；烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽等磺酸鹽；高級醇硫酸酯鹽、烷基醚硫酸鹽、聚氧乙稀燒基苯基釀硫酸鹽等硫酸鹽；燒基憐酸酷等憐酸酷鹽；全氣燒基化合物等含氣系表面活性劑等。作為陽離子性表面活性劑，例如可以舉出脂肪族胺鹽、脂肪族銨鹽等。作為非離子性表面活性劑，例如可以舉出炔屬甘醇、炔屬甘醇環氧乙烷加成物、炔屬醇等具有三鍵的非離子性表面活性劑；聚乙二醇型表面活性劑等。另外，也可以使用聚乙烯醇、環糊精、聚乙烯基甲基醚、羥乙基纖維素等。上述例示的表面活性劑之中，優選烷基苯磺酸鹽，更優選十二烷基苯磺酸鉀、十二烷基苯磺酸銨。這些表面活性劑可以單獨使用I種，也可以將2種以上組合使用。相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，表面活性劑的含量優選為O. 001質 量％ 5質量％，更優選為O. 01質量％ O. 5質量％，特別優選為O. 05質量％ O. 2質量％。I. 4. 2.水溶性高分子本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體可以進一步根據需要地添加水溶性高分子。水溶性高分子具有吸附在矽氮化膜的表面上並使研磨摩擦減少的效果。通過該效果，可以減少矽氮化膜發生凹陷。作為水溶性高分子，可以舉出聚丙烯醯胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、羥乙基纖維素等。水溶性高分子的含量可以調整成化學機械研磨用水系分散體的粘度低於IOmPa · S。1.4.3.防蝕劑本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體可以進一步根據需要而添加防蝕劑。作為防蝕劑，例如可以舉出苯並三唑及其衍生物。在此，所謂苯並三唑衍生物是指將苯並三唑具有的I個或者2個以上氫原子用例如羧基、甲基、氨基、羥基等進行取代而得到的化合物。作為苯並三唑衍生物，可以舉出4-羧基苯並三唑及其鹽、7-羧基苯並三唑及其鹽、苯並三唑丁酯、I-羥基甲基苯並三唑或者I-羥基苯並三唑等。相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，防蝕劑的添加量優選為I質量％以下，更優選為O. 001質量％ O. I質量％。I. 4. 4. pH 調節劑本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體可以進一步根據需要而添加pH調節劑。作為PH調節劑，例如可以舉出氫氧化鉀、乙二胺、TMAH (四甲基氫氧化銨)、氨等鹼性化合物。本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體如上所述地含有(B)酸性化合物，因此，通常可以利用上述例示的鹼性化合物來進行pH的調節。I. 5. pH本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體的pH沒有特別限制，但優選為I 6，更優選為2 4。如果pH處於上述範圍，則可以使矽氮化膜的研磨速度更加增大，另一方面，可以使矽氧化膜的研磨速度更加減小。其結果可以選擇地研磨矽氮化膜。進而，如果pH為2 4，則化學機械研磨用水系分散體的儲藏穩定性良好，因而更優選。I. 6.用途
本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體可以作為用於對主要構成半導體裝置的多塊基板之中在化學機械研磨時帶有正電荷的基板進行研磨的研磨材使用。作為在化學機械研磨時帶有正電荷的代表性基板，可以舉出矽氮化膜、摻雜的聚矽等。本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體尤其適於這些之中研磨矽氮化膜的用途。此外，可以說對於本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體的相對於矽氧化膜的矽氮化膜的研磨速度比，在相同的研磨條件下各自研磨矽氧化膜、矽氮化膜時，優選[矽氮化膜的研磨速度/矽氧化膜的研磨速度]的值為3以上，更優選為4以上。I. 7.化學機械研磨用水系分散體的製備方法本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體可以通過使上述各成分溶解或者分散在水等分散介質中來製備。使其溶解或者分散的方法沒有特別限制，只要可以均勻地溶解或者分散，則任何方法均可以應用。另外，對於上述各成分的混合順序、混合方法也沒有特別限制。另外，本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體也可以製備成濃縮型的原液，並在使用時用水等分散介質進行稀釋而使用。2.化學機械研磨方法本實施方式所涉及的化學機械研磨方法其特徵在於，利用上述本發明所涉及的化學機械研磨用水系分散體對構成半導體裝置的多塊基板之中在化學機械研磨時帶有正電荷的基板(例如，矽氮化膜)進行研磨。下面，利用附圖對本實施方式所涉及的化學機械研磨方法的一個具體例進行詳細地說明。2. I.被處理體圖I是模式地表示適於本實施方式所涉及的化學機械研磨方法的使用的被處理體的截面圖。被處理體100可以經過以下的工序(I) (4)來形成。(I)首先，準備矽基板10。在矽基板10上可以形成(沒有圖示出)電晶體等功能設備。(2)接著，採用CVD法或者熱氧化法在矽基板10上形成第I氧化矽膜12。進一步採用CVD法在第I矽氧化膜12上形成矽氮化膜14。(3)接著，將矽氮化膜14圖案化。將其作為掩膜，應用光刻法或者蝕刻法形成溝道20。(4)接著，採用高密度等離子體CVD法使第2矽氧化膜16堆積以填充溝道20，從而獲得被處理體100。2. 2.化學機械研磨方法2. 2. I.第I研磨工序首先，為了除去堆積在圖I所示的被處理體100的矽氮化膜14上的第2矽氧化膜16，利用矽氧化膜的選擇比大的化學機械研磨用水系分散體進行第I研磨工序。圖2是模式地表示第I研磨工序完成時的被處理體的截面圖。在第I研磨工序中，矽氮化膜14形成阻擋層，可以在矽氮化膜14的表面停止研磨。此時，在填充有氧化矽的溝道20中產生凹陷。由此，如圖2所示，剩下矽氮化膜14，但在矽氮化膜14上常常殘留第2矽氧化膜16的研磨殘渣。該研磨殘渣有時對之後的矽氮化膜14的研磨造成影響。2. 2. 2.第2研磨工序
接著，為了除去圖2所示的矽氮化膜14，利用上述本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體進行第2研磨工序。圖3是模式地表示第2研磨工序完成時的被處理體的截面圖。對於本實施方式所涉及的化學機械研磨用水系分散體，由於相對於矽氧化膜的矽氮化膜的研磨速度充分地大，矽氧化膜的研磨速度不極端地低，所以可以不受到矽氧化膜的研磨殘渣的影響，順利地研磨除去矽氮化膜14。這樣可以獲得圖3所示的在溝道20中嵌入氧化矽的半導體裝置。本實施方式所涉及的化學機械研磨方法可以用於例如溝道分離(STI)等。2. 3.化學機械研磨裝置在上述第I研磨工序和第2研磨工序中可以使用例如圖4所示的化學機械研磨裝置200。圖4是模式地表示化學機械研磨裝置200的立體圖。各研磨工序通過如下方式進行一邊由漿料供給噴嘴42供給漿料(化學機械研磨用水系分散體)44且使粘貼有研磨布46的轉臺48旋轉,一邊使保持半導體基板50的支座頭(carrier head)52抵接。此外,在圖4中也一併示出了水供給噴嘴54和修整器56。
支座頭52的推壓力可以在10 1，OOOhPa的範圍內進行選擇，優選為30 500hPa。另外，轉臺48和支座頭52的轉速可以在10 400rpm的範圍內進行適當選擇，優選為30 150rpm。由漿料供給噴嘴42供給的漿料(化學機械研磨用水系分散體)44的流量可以在10 1，OOOmL/分鐘的範圍內進行選擇，優選為50 400mL/分鐘。作為市售的研磨裝置，例如可以舉出株式會社荏原製作所制的型號「EP0-112」、「EP0-222」 ；Lapmaster SFT 公司制的型號 「LGP-510」、「LGP_552」 ;Applied Material 公司制的型號 「Mirra」、「Reflexion」 等。3.實施例下面，通過實施例來說明本發明，但本發明不限定於這些實施例。3. I.含有膠態二氧化矽的水分散體的製備在容量為2000cm3的燒瓶中加入25質量％濃度的氨水70g、離子交換水40g、乙醇175g和四乙氧基矽烷21g，邊在180rpm下攪拌邊升溫到60°C。保持60°C攪拌I小時後冷卻，從而獲得膠態二氧化矽/醇分散體。接著，利用蒸發器，進行邊在80°C下在該分散體中添加離子交換水邊除去醇組分的操作，將此操作重複數次，從而除去分散體中的醇，製備出固體成分濃度為15%的水分散體。對於取出該水分散體的一部分用離子交換水稀釋得到的試樣，利用動態光散射式粒徑測定裝置(株式會社堀場製作所制，型號「LB550」)測定算術平均徑作為平均粒徑，結果為35nm。其它平均粒徑(10nm、50nm、70nm、130nm)的膠態二氧化娃水分散體通過採用與上
述方法相同的方法適當調整四乙氧基矽烷的添加量和攪拌時間來製作。此外，在表中，將按上述方式得到的通常含有膠態二氧化矽的水分散體稱為「二氧化矽類型B」。3.2.含有磺基修飾膠態二氧化矽的水分散體的製備在離子交換水50g中加入乙酸5g，邊攪拌邊進一步緩慢地滴加含有巰基的矽烷偶聯劑(信越化學工業株式會社制，商品名「KBE803」)5g。30分鐘後，添加在「3. I.含有膠態二氧化矽的水分散體的製備」中製備的水分散體lOOOg，進一步繼續攪拌I小時。之後，力口入31%過氧化氫水200g，在室溫下放置48小時，由此獲得具有選自磺基及其鹽中的至少I種官能團的膠態二氧化矽。對於取出該水分散體的一部分用離子交換水稀釋得到的試樣，利用動態光散射式粒徑測定裝置(株式會社堀場製作所制，型號「LB550」)測定算術平均徑作為平均粒徑，結果為35nm。對於其它平均粒徑(10nm、50nm、70nm、130nm)的膠態二氧化娃水分散體，也可以與
上述方法同樣地用磺基修飾膠態二氧化矽的表面。對於上述以外的磺基修飾膠態二氧化矽水分散體的平均粒徑也與上述方法同樣地進行測定，結果不能確認平均粒徑的增減。此外，在表中，將按上述方式得到的含有磺基修飾膠態二氧化矽的水分散體稱為
「二氧化矽類型A」。3.3.化學機械研磨用水系分散體的製備 將規定量的在「3. 2.含有磺基修飾膠態二氧化矽的水分散體的製備」中製備的水分散體加入到容量為IOOOcm3的聚乙烯制的瓶中，以達到表記載的含量的方式向其中分別添加表記載的酸性物質,並充分攪拌。之後,邊攪拌邊加入離子交換水,調節成規定的二氧化矽濃度後，進一步使用氨使其為表中記載的規定的pH。之後，用孔徑為5 μ m的過濾器過濾，從而獲得實施例I 10和比較例I 5的化學機械研磨用水系分散體。對於得到的化學機械研磨用水系分散體，利用電動電位測定裝置(大塚電子株式會社制，型號「ELSZ-1」)測定磺基修飾膠態二氧化矽的電動電位。將其結果一併示於表I和表2。3.4.化學機械研磨試驗利用在「3. 3.化學機械研磨用水系分散體的製備」中製備的化學機械研磨用水系分散體，將帶有直徑為8英寸的矽氮化膜或者矽氧化膜的矽基板作為被研磨體，在下述的研磨條件I下對各自的膜進行化學機械研磨。·研磨裝置株式會社荏原製作所制，型號「EP0-112」·研磨墊片RodeI · Nitta 株式會社制，「IC1000/ K -Groove」·化學機械研磨用水系分散體供給速度200mL/分鐘 平臺轉速90rpm 研磨頭轉速90rpm 研磨頭推壓力140hPa3.4. I.研磨速度的計算對各個作為被研磨體的帶有直徑為8英寸的矽氮化膜或者矽氧化膜的基板，利用NANOMETRICS JAPAN株式會社制的光幹涉式膜厚計「NanoSpec 6100」預先測定研磨前的膜厚，在上述條件下進行I分鐘研磨。同樣地利用光幹涉式膜厚計測定研磨後的被研磨體的膜厚，並求得研磨前與研磨後的膜厚差，即由化學機械研磨減少的膜厚。然後，由化學機械研磨減少的膜厚和研磨時間計算出研磨速度。將該結果一併示於表I 2。3. 4. 2.儲藏穩定性的評價將500cc的在「3. 3.化學機械研磨用水系分散體的製備」項中製作的化學機械研磨用水系分散體加入500cc的塑料瓶(U瓶)中，在25°C的環境下儲藏2周。對於儲藏前後平均粒徑的變化，利用動態光散射式粒徑測定裝置(株式會社堀場製作所制，型號「LB550」)測定算術平均徑作為平均粒徑。對於儲藏前的粒徑，在儲藏後的平均粒徑的增大小於5%時判斷成儲藏穩定性非常良好為「◎」，增大大於等於5%且小於10%時判斷成良好為「〇」，增大大於等於10%時判斷成差為「 X 」而記載於表中。3.4.3.評價結果在實施例I 10中，相對於矽氧化膜的矽氮化膜的研磨速度被提高到3以上。比較例I是使用磺基修飾膠態二氧化矽但不含有酸性物質的例子。在這種情況下，研磨速度比不足，不能應用。比較例2 4是使用通常的膠態二氧化矽、變更了酸性物質種類的例子。在任一比較例中，均為相對於矽氧化膜的矽氮化膜的研磨速度比小，儲藏穩定性差，因而不能應用。比較例5是使用了平均粒徑小的通常的膠態二氧化矽的例子。雖然研磨速度比提高，但研磨速度過小，儲藏穩定性差，因而不能應用。 [表 I]
權利要求
1.一種化學機械研磨用水系分散體，含有 (A)具有選自磺基及其鹽中的至少I種官能團的二氧化矽粒子，和 (B)酸性化合物。
2.根據權利要求I所述的化學機械研磨用水系分散體，其中，所述(B)酸性化合物為有機酸。
3.根據權利要求I或2所述的化學機械研磨用水系分散體，其中，pH為I 6。
4.根據權利要求3所述的化學機械研磨用水系分散體，其中，化學機械研磨用水系分散體中的所述(A) 二氧化矽粒子的電動電位為_20mV以下。
5.根據權利要求I 4中任一項所述的化學機械研磨用水系分散體，其中，在採用動態光散射法測定時，所述(A) 二氧化娃粒子的平均粒徑為15nm lOOnm。
6.根據權利要求I 5中任一項所述的化學機械研磨用水系分散體，其用於研磨構成半導體裝置的多塊基板之中在化學機械研磨時帶有正電荷的基板。
7.根據權利要求6所述的化學機械研磨用水系分散體，其中，所述帶有正電荷的基板為矽氮化膜。
8.一種化學機械研磨方法，其特徵在於，利用權利要求I 7中任一項所述的化學機械研磨用水系分散體對構成半導體裝置的多塊基板之中在化學機械研磨時帶有正電荷的基板進行研磨。
全文摘要
本發明所涉及的化學機械研磨用水系分散體，其特徵在於，含有(A)具有選自磺基及其鹽中的至少1種官能團的二氧化矽粒子、和(B)酸性化合物。
文檔編號H01L21/304GK102741985SQ20118000785
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月17日 優先權日2010年2月1日
發明者吉尾浩平, 山中達也, 竹村彰浩, 金野智久 申請人:Jsr株式會社