專利名稱：研磨劑及使用該研磨劑的基板研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種研磨劑、保管該研磨劑時(shí)的研磨劑組件及使用該研磨劑的基板研磨方法，該研磨劑用于作為半導(dǎo)體元件制造技術(shù)的基板表面平坦化工序，尤其是淺槽隔離絕緣膜、鍍金屬前(pre-metal)絕緣膜、層間絕緣膜等的平坦化工序。
背景技術(shù)：
在近年的半導(dǎo)體元件制造エ序中，用于高密度化、微細(xì)化的加工技術(shù)的重要性日益增加。其中之一的CMP (Chemical Mechanical Polishing :化學(xué)機(jī)械研磨)技術(shù),在半導(dǎo)體元件的制造エ序中，是淺槽隔離的形成、鍍金屬前絕緣膜或?qū)娱g絕緣膜的平坦化、插塞和嵌入式金屬配線的形成所必須的技木。以往，在半導(dǎo)體兀件的制造エ序中，為了對(duì)通過CVD (Chemical VaporDeposition :化學(xué)氣相沉積)法或旋轉(zhuǎn)涂布法等方法形成的氧化娃膜等絕緣膜進(jìn)行平坦化，普遍研究熱解法ニ氧化硅系的研磨劑。熱解法ニ氧化硅系研磨劑通過熱分解四氯化硅等方法使顆粒成長(zhǎng)、進(jìn)行PH調(diào)整而制造。然而，這樣的ニ氧化硅研磨劑存在研磨速度低的技術(shù)問題。此外，在設(shè)計(jì)規(guī)則為
0.25pm以下的時(shí)代，在集成電路內(nèi)的元件隔離中使用淺槽隔離。在淺槽隔離中，為了除去在基板上成膜的多余的氧化硅膜而使用CMP，為了使研磨停止而在氧化硅膜下形成研磨速度慢的停止膜。停止膜中使用氮化硅等，期望氧化硅膜與停止膜的研磨速度比大。對(duì)于以往的膠體ニ氧化硅系研磨劑而言，上述的氧化硅膜與停止膜的研磨速度比比較小，為3左右，不具有作為淺槽隔離用的耐受實(shí)用的特性。另ー方面，作為光掩模、透鏡等玻璃的表面研磨劑，使用氧化鈰系研磨劑。氧化鈰系研磨劑與ニ氧化硅系研磨劑或氧化鋁系研磨劑相比，具有研磨速度快的優(yōu)點(diǎn)。近年,使用采用有高純度氧化鋪研磨顆粒的半導(dǎo)體用研磨劑。例如，該技術(shù)公開于專利文獻(xiàn)I。此外，已知為了控制氧化鈰系研磨劑的研磨速度、提高總體平坦性而添加添加齊U。例如，該技術(shù)公開于專利文獻(xiàn)2。近年，半導(dǎo)體元件制造エ序進(jìn)一歩向微細(xì)化發(fā)展，研磨時(shí)發(fā)生的研磨損傷開始成為問題。對(duì)于該問題，嘗試減小上述的使用了氧化鈰的研磨劑的氧化鈰粒子的平均粒徑，但是當(dāng)平均粒徑降低時(shí)，機(jī)械作用降低，所以存在研磨速度降低的問題。對(duì)于該問題，正在研究使用有4價(jià)金屬氫氧化物粒子的研磨劑，該技術(shù)公開于專利文獻(xiàn)3。該技術(shù)發(fā)揮了 4價(jià)金屬氫氧化物粒子的化學(xué)作用，且極カ減小機(jī)械作用，因此意圖兼顧降低粒子造成的研磨損傷、提高研磨速度?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開平10-106994號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開平08-022970號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :國際公開第02/067309號(hào)小冊(cè)子

發(fā)明內(nèi)容

然而，由于研磨速度一般優(yōu)選為高，因此，人們一直在尋求ー種研磨劑，其在將研磨損傷抑制在較低程度的同時(shí)，還能進(jìn)ー步地高速研磨。一般來說，研磨速度通過增加研磨顆粒的濃度而提高，但是，同時(shí)也提高了研磨損傷增加的可能。因此，期望不增加研磨顆粒的濃度而可以高速研磨的研磨劑。此外，在淺槽隔離用研磨劑的情況下，要求得到氧化硅與氮化硅的研磨速度比，SP得到高的選擇比。關(guān)于這一點(diǎn)，雖然所述專利文獻(xiàn)3記載了所記載的研磨劑也可得到規(guī)定的選擇比，但由于選擇比越大越好，因此，人們尋求具有更高選擇比的研磨劑。本發(fā)明提供ー種研磨劑及使用了該研磨劑的基板研磨方法，該研磨劑在使淺槽隔離絕緣膜、鍍金屬前絕緣膜、層間絕緣膜等平坦化的CMP技術(shù)中，能夠高速且低研磨損傷地研磨絕緣膜。進(jìn)ー步地，提供一種氧化硅膜與停止膜的研磨速度比高的研磨劑、保管該研磨劑時(shí)的研磨劑組件及使用有該研磨劑的基板研磨方法。進(jìn)ー步地，提供即便是在低的研磨顆粒濃度下也可以高速研磨的研磨劑。解決問題的技術(shù)方案本發(fā)明的特征在于，提供ー種研磨劑，其含有4價(jià)金屬氫氧化物粒子及作為添加劑的、陽離子性的聚合物和陽離子性的多糖類中的至少ー者。該添加劑所含的氨基作用于4價(jià)金屬氫氧化物粒子和/或被研磨膜。此時(shí)，推定通過氨基-氧化硅膜、氨基-停止膜的相互作用的差別，帶來高的氧化硅膜與停止膜的研磨速度比。即上述氨基尤其是與氧化硅膜和停止膜分別相互作用、根據(jù)場(chǎng)合而吸附，但是，該相互作用的程度存在差別。例如，雖然對(duì)于氧化硅的影響小，但對(duì)于停止膜則成為保護(hù)膜從而阻礙研磨。因此，推測(cè)作為結(jié)果，研磨速度產(chǎn)生差別。而且，陽離子性的聚合物和陽離子性的多糖類，對(duì)于研磨顆粒濃度低濃度化也具有效果。研磨中，產(chǎn)生研磨墊的切削屑，一部分的研磨顆粒被吸附于切削屑，成為無助于研磨的無效研磨顆粒。如將研磨顆粒濃度設(shè)為低濃度，則不能無視所述吸附導(dǎo)致的無效研磨顆粒，研磨速度降低。另ー方面，陽離子性的聚合物或陽離子性的多糖類吸附于研磨墊的切削屑，使表面的電荷變化為正電荷、抑制研磨顆粒的吸附。由此，無效研磨顆粒減少，即便是設(shè)為低研磨顆粒濃度也可以得到實(shí)用的研磨速度，出于成本、廢棄物的觀點(diǎn)考慮是有效的。本發(fā)明涉及以下的(I) (14)的技術(shù)方案。(I)ー種研磨劑，含有水、4價(jià)的金屬氫氧化物粒子及添加剤，該添加劑含有陽離子性的聚合物和陽離子性的多糖類中的至少ー者。(2)—種研磨劑，含有水、4價(jià)的金屬氫氧化物粒子及添加劑，所述添加劑中的至少ー種成分選自以下的[ir[e]組成的組[I]氨基糖或具有氨基糖的多糖類；
[2]こ抱亞胺聚合物或其衍生物；[3]烯丙胺聚合物或其衍生物；[4] ニ烯丙基胺聚合物或其衍生物；[5]こ烯胺聚合物或其衍生物；[6]含有選自下述通式(I ) (IV)的組中的至少ー種単體成分的聚合物
權(quán)利要求
1.一種研磨劑，其特征在于，含有水、4價(jià)金屬氫氧化物粒子及添加劑，所述添加劑含有選自陽離子性的聚合物和陽離子性的多糖類中的至少一種，所述陽離子性的聚合物和陽離子性的多糖類選自以下的(I) (6)組成的組 (1)葡糖胺、半乳糖胺、N-乙?；咸前?、硫酸葡糖胺、N-氨基甲?；咸前贰⑵咸前符}酸鹽、葡糖胺醋酸鹽、葡糖胺硫酸鹽、N-乙?；肴樘前?，選自甲殼質(zhì)、脫乙酰度20%以上的殼聚糖、對(duì)于包含殼聚糖O. 5%及醋酸O. 5%的水溶液在20°C下使用B型粘度計(jì)測(cè)定的粘度為f IOOOOmPa · s的殼聚糖、軟骨素、透明質(zhì)酸、硫酸角質(zhì)素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸皮膚素以及它們的衍生物的具有氨基糖的多糖類； (2)重均分子量100以上的乙抱亞胺聚合物或其衍生物； (3)烯丙胺聚合物或其衍生物； (4)二烯丙基胺聚合物或其衍生物； (5)乙烯胺聚合物或其衍生物； (6)含有選自下述通式(I) (IV)的組中的至少一種單體成分的聚合物
2.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，含有殼聚糖，該殼聚糖在對(duì)包含殼聚糖O.5%及醋酸O. 5%的水溶液在20°C下使用B型粘度計(jì)測(cè)定的粘度為I 2000mPa · S。
3.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，含有殼聚糖，該殼聚糖在對(duì)包含殼聚糖O.5%及醋酸O. 5%的水溶液在20°C下使用B型粘度計(jì)測(cè)定的粘度為2 IOOOmPa · S。
4.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，脫乙酰度為50%以上。
5.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，脫乙酰度為70%以上。
6.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，含有殼聚糖衍生物，所述殼聚糖衍生物選自由殼聚糖吡咯烷酮羧酸鹽、陽離子化殼聚糖、羥丙基殼聚糖、殼聚糖乳酸鹽、甘油基化殼聚糖、乙二醇?xì)ぞ厶?、羧甲基殼聚?CM-殼聚糖)、羧甲基殼聚糖琥珀酰胺組成的組。
7.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，含有使乙抱亞胺聚合物的氨基與選自醛類、酮類、齒代烷、異氰酸酯類、硫代異氰酸酯類、雙鍵、環(huán)氧化合物、氨腈類、胍類、尿素、羧酸、酸酐、酰鹵中的一種以上進(jìn)行反應(yīng)而得的乙抱亞胺聚合物衍生物。
8.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述烯丙胺系聚合物含有選自由以下(3) (5)組成的組中的至少一種， (3)烯丙胺聚合物或其衍生物、 (4)二烯丙基胺聚合物或其衍生物、 (5)乙烯胺聚合物或其衍生物。
9.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述烯丙胺聚合物是選自由烯丙胺聚合物、烯丙胺鹽酸鹽聚合物、烯丙胺酰胺硫酸鹽聚合物、烯丙胺鹽酸鹽· 二烯丙基胺鹽酸鹽共聚物、烯丙胺醋酸鹽· 二烯丙基胺醋酸鹽醋酸鹽共聚物、烯丙胺鹽酸鹽 二甲基烯丙胺鹽酸鹽共聚物、烯丙胺· 二甲基烯丙胺共聚物、部分甲氧基羰基化烯丙胺聚合物、部分甲基羰基化烯丙胺醋酸鹽聚合物組成的組中的至少一種。
10.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述二烯丙基胺聚合物是選自由二烯丙基胺聚合物、二烯丙基胺鹽酸鹽聚合物、甲基二烯丙基胺鹽酸鹽聚合物、甲基二烯丙基胺酰胺硫酸鹽聚合物、甲基二烯丙基胺醋酸鹽聚合物、二烯丙基二甲基氯化銨聚合物、二烯丙基胺鹽酸鹽· 二氧化硫共聚物、二烯丙基胺醋酸鹽· 二氧化硫共聚物、二烯丙基甲基乙基銨乙基硫酸鹽· 二氧化硫共聚物、甲基二烯丙基胺鹽酸鹽· 二氧化硫共聚物、二烯丙基二甲基氯化銨· 二氧化硫共聚物、二烯丙基二甲基氯化銨·丙烯酰胺共聚物、部分3-氯-2-羥丙基化的二烯丙胺鹽酸鹽· 二烯丙基二甲基氯化銨共聚物、二烯丙基胺鹽酸鹽·馬來酸共聚物、二烯丙基胺酰胺硫酸鹽·馬來酸共聚物、馬來酸· 二烯丙基二甲基氯化銨· 二氧化硫共聚物組成的組中的至少一種。
11.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述乙烯胺聚合物是選自由乙烯胺共聚物、乙烯醇·乙烯胺共聚物組成的組中的至少一種。
12.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述烯丙胺系聚合物的重均分子量為100以上。
13.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述烯丙胺系聚合物的重均分子量為300以上且小于100萬。
14.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述烯丙胺系聚合物的重均分子量為1000以上且小于30萬。
15.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述通式(I廣(IV)中的X表示的二價(jià)有機(jī)基團(tuán)選自碳原子數(shù)1飛的亞烷基、亞苯基。
16.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述通式(I廣(IV)中的X表示的二價(jià)有機(jī)基團(tuán)為碳原子數(shù)廣3的亞烷基。
17.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述(6)含有選自所述通式(I) (IV)的組中的至少一種單體成分的聚合物選自下述物質(zhì)組成的組僅使所述通式(I ) (IV)的單體成分聚合而成的聚合物(均聚物)；所述通式(I ) (IV)的單體成分的共聚物；所述通式(I ) (IV)的單體成分和(I ) (IV)以外的單體成分的共聚物。
18.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述(6)含有選自所述通式(I) (IV)的組中的至少一種單體成分的聚合物，是所述通式(I ) (IV)的單體成分和非離子性單體成分或陰離子性單體成分的共聚物。
19.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述4價(jià)金屬氫氧化物粒子的平均粒徑為 Inm 400nmo
20.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，研磨劑的pH值為3.(Γ7. O。
21.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述4價(jià)金屬氫氧化物粒子的含有量相對(duì)于100重量份的研磨劑為O. 001重量份重量份。
22.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述4價(jià)金屬氫氧化物粒子在研磨劑中的ζ電位為+IOmV以上。
23.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述陽離子性的聚合物和所述陽離子性的多糖類的合計(jì)含有量相對(duì)于100重量份的研磨劑為O. 0001重量份以上。
24.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述陽離子性的聚合物和所述陽離子性的多糖類的合計(jì)含有量相對(duì)于100重量份的研磨劑為O. 0005重量份 5重量份。
25.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述陽離子性的聚合物和所述陽離子性的多糖類的合計(jì)含有量相對(duì)于100重量份的研磨劑為O. 001重量份5重量份。
26.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，進(jìn)一步含有選自羧酸、氨基酸、兩性表面活性劑、陰離子性表面活性劑、非離子性表面活性劑、陽離子性表面活性劑的第二添加劑。
27.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，進(jìn)一步含有相對(duì)于IOOg的水溶解O.Ig以上的水溶性高分子。
28.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，所述水溶性高分子包含選自下述物質(zhì)組成的組中的至少一種選自藻酸、果膠脂酸、羧甲基纖維素、瓊脂、凝膠多糖及普魯蘭糖的多糖類；選自聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚賴氨酸、聚蘋果酸、聚酰胺酸、聚馬來酸、聚衣康酸、聚富馬酸、聚(對(duì)苯乙烯羧酸)、聚酰胺酸銨鹽、聚酰胺酸鈉鹽及聚乙醛酸的多元酸及其鹽；選自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及聚丙烯醛的乙烯基系聚合物；選自聚丙烯酰胺、聚二甲基丙烯酰胺的丙烯酸系聚合物；聚乙二醇、聚氧化丙烯、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯縮合物、乙二胺的聚氧化乙烯-聚氧化丙烯嵌段聚合物。
29.如權(quán)利要求27所述的研磨劑，其特征在于，所述水溶性高分子含有聚乙烯醇。
30.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，用于研磨至少在表面上含有氧化硅的被研磨面。
31.如權(quán)利要求I所述的研磨劑，其特征在于，4價(jià)金屬氫氧化物為稀土類金屬氫氧化物及氫氧化鋯中的至少一者。
32.—種研磨劑組件，其特征在于，其為漿體與添加液分開保存、在研磨前或研磨時(shí)混合而形成權(quán)利要求廣31中任一項(xiàng)所述的研磨劑的研磨劑組件，漿體含有4價(jià)金屬氫氧化物粒子及水，添加液含有添加劑和水。
33.一種基板的研磨方法，其特征在于，將形成有被研磨膜的基板放到研磨平臺(tái)的研磨布上并加壓，一邊向被研磨膜與研磨布之間供給權(quán)利要求廣31中任一項(xiàng)所述的研磨劑、一邊使基板和研磨平臺(tái)相對(duì)運(yùn)動(dòng)而研磨被研磨膜。
34.如權(quán)利要求33所述的研磨方法，其特征在于，使用肖氏D級(jí)硬度為70以上的研磨布作為所述研磨布。
35.權(quán)利要求f 31中任一項(xiàng)所述的研磨劑在對(duì)至少表面含有氧化硅的被研磨面進(jìn)行研磨中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種研磨劑及使用該研磨劑的基板研磨方法。本發(fā)明涉及含有水、4價(jià)金屬氫氧化物粒子及添加劑的研磨劑，該添加劑含有陽離子性的聚合物和陽離子性的多糖類中的至少一者。本發(fā)明提供一種在使絕緣膜平坦化的CMP技術(shù)中可以高速且低研磨損傷地研磨絕緣膜、且氧化硅膜與停止膜的研磨速度比高的研磨劑。而且提供一種保管該研磨劑時(shí)的研磨劑組件及使用有該研磨劑的基板研磨方法。
文檔編號(hào)B24B37/04GK102766407SQ201210212508
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者小山直之, 星陽介, 野部茂, 龍崎大介 申請(qǐng)人:日立化成工業(yè)株式會(huì)社