表面改性膠體二氧化矽以及含有該膠體二氧化矽的化學機械研磨用研磨組合物的製作方法

2023-05-06 07:50:51 1

專利名稱：表面改性膠體二氧化矽以及含有該膠體二氧化矽的化學機械研磨用研磨組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及經過了表面改性的膠體二氧化矽以及含有該膠體二氧化矽的 CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨)用研磨組合物，尤其涉及在製造半 導體裝置的過程中通過嵌入(damascene)法等形成配線時適於使用的CMP用研磨組合物。
背景技術：
在CMP技術中，通過下述方法進行研磨將待進行平坦化處理的晶片放置於旋轉 的板上，使晶片表面與研磨墊(pad)接觸，在向晶片與研磨墊之間供給研磨用組合物的同 時，使轉盤和研磨墊兩者均進行旋轉，從而進行研磨。通過CMP用研磨組合物內的研磨磨粒 和研磨墊表面之間的機械作用，被研磨體表面受到研磨，同時，通過CMP用研磨組合物內的 化合物和被研磨體表面之間的化學反應，晶片表面達到平坦化。在製造半導體設備的過程中，通過嵌入法形成配線時，進行CMP來除去多餘的配 線層以及阻擋金屬(barrier metal)層。在該CMP中，經常採用的是兩段研磨法(2段研磨 法)在第1階段的研磨中，通過研磨除去最表層部的配線層，在第2階段的研磨中，對經過 第1階段研磨後殘餘的配線層、阻擋金屬層以及絕緣層進行研磨來實現表面的平坦化。對於CMP，提出了下述要求能夠獲得凹曲(dishing)、腐蝕(erosion)等得到抑制 的平坦的研磨表面；無研磨殘留；能夠獲得劃痕(scratch)得到抑制的研磨麵；能夠提供在 生產性方面不會出現問題的充分的研磨速度。進一步，對於第1階段的研磨，要求進行能有 效除去由銅、銅合金等銅類材料構成的配線層，並且能夠儘可能抑制由鉭、氮化鉭等鉭類材 料構成的阻擋金屬層的選擇研磨；對於第2階段的研磨，要求進行對於配線材料、阻擋金屬 層、由二氧化矽、有機二氧化矽等二氧化矽類材料構成的絕緣層這些不同材料的研磨速度 的差異很小的非選擇研磨。作為在CMP用研磨組合物中使用的研磨磨粒，已針對利用有機基團實施了表面改 性的二氧化矽展開了研究。例如，專利文獻1公開了下述內容將利用以二甲基矽烷醇基為 代表的除去速度改變基團進行了表面修飾的二氧化矽用於CMP漿料中，其中，作為用以導 入二甲基矽烷醇基的化合物，公開了二甲基二氯矽烷。另外，專利文獻2公開了一種利用氨 基矽烷偶聯劑進行過表面修飾的膠體二氧化矽。此外，專利文獻3公開了一種含有矽烷改 性磨粒的CMP用研磨組合物，所述矽烷改性磨粒由表面具有金屬氫氧化物的金屬氧化物研 磨劑和具有非水解性取代基的矽烷化合物組合而成。作為CMP用研磨組合物，通過將對於研磨磨粒、氧化劑等各種成分的選擇以及配 合組合在一起，能夠設計出滿足所要求的特性的製品，但對於各種要求的性能，仍存在改善 的餘地。尤其是在第1階段研磨過程中，就CMP的機理而言，要兼顧對凹曲的抑制和對研磨 殘留的消除是困難的。其理由在於雖然提高研磨抑制效果對於實現對凹曲的抑制是有效 的，但提高研磨抑制效果時，又容易產生被研磨體的研磨殘留。另外，在第2階段研磨過程 中，存在下述問題在配線層和阻擋金屬層以及絕緣層的交界部分，阻擋金屬層及絕緣層被過度研磨，因而阻擋金屬層以及絕緣層上會出現較配線層表面向內側後退的尖牙(7 7 >
夕『)。專利文獻1 日本特表2004-534396號公報專利文獻2 日本特開2007-273910號公報專利文獻3 日本特開2007-088499號公報

發明內容
發明要解決的問題本發明的目的在於提供一種CMP用研磨組合物，該CMP用研磨組合物在CMP、尤其 是利用嵌入法形成銅類配線中的CMP研磨的第1階段研磨過程中，能夠抑制凹曲的惡化、且 無研磨殘留。並且，提供能夠在第2階段研磨過程中使尖牙得以改善的CMP用研磨組合物。解決問題的方法為了解決上述問題，本發明人等進行了深入研究，結果發現經過了特定表面改性 的膠體二氧化矽對於解決上述問題是有效的，並完成了本發明。即，本發明提供一種表面改 性膠體二氧化矽，其用下述通式(1)、(2)以及(3)表示的至少1種基團進行過表面改性。
權利要求
一種表面改性膠體二氧化矽，其經下述通式(1)、(2)及(3)表示的至少1種基團進行過表面改性，式中，A1表示選自下述式(a11)～(a13)、(a31)～(a33)以及(a51)～(a53)的基團，A2表示選自下述式(a21)～(a23)、(a41)～(a43)以及(a61)～(a63)的基團，R3表示氫原子或碳原子數1～30的烴基，Y表示A2或R3，EO表示氧化乙烯基，PO表示氧化丙烯基，m、n、p中，m表示0～170、n表示0～120、p表示0～170，且m+p表示不為0的數，式中，R1、R2表示碳原子數1～4的烷基、苯基或羥基，X表示碳原子數1～18的亞烷基，R表示氫原子或甲基。FPA00001230591300011.tif,FPA00001230591300012.tif,FPA00001230591300021.tif,FPA00001230591300031.tif
2.根據權利要求1所述的表面改性膠體二氧化矽，其中，在上述通式(1)、(2)或(3) 中，m+p為η以上的數值。
3.根據權利要求2所述的表面改性膠體二氧化矽，其中，在上述通式(1)、(2)或(3) 中，m+p在2 340範圍。
4.一種化學機械研磨用研磨組合物，其含有權利要求1 3中任一項所述的表面改性 膠體二氧化矽。
5.根據權利要求4所述的化學機械研磨用研磨組合物，其中還含有過硫酸鹽。
全文摘要
本發明涉及經下述通式(1)、(2)及(3)表示的至少1種基團進行過表面改性的表面改性膠體二氧化矽以及含有該表面改性膠體二氧化矽的CMP用研磨組合物。根據上述本發明，可以提供一種CMP用研磨組合物，其在CMP研磨的第1階段研磨過程中，能夠抑制凹曲的惡化、且無研磨殘留，在第2階段研磨過程中能夠使尖牙得以改善。
文檔編號C09K3/14GK101981665SQ20098011050
公開日2011年2月23日 申請日期2009年2月16日 優先權日2008年3月24日
發明者沖本圭生, 田口雄太 申請人:株式會社Adeka