專利名稱：化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種化學(xué)/機(jī)械拋光用的水分散體。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的集成、多層布線等程度的提高，存儲設(shè)備的存儲容量已經(jīng)顯著提高。這得益于微型制造技術(shù)的進(jìn)步。然而，也存在著問題，諸如盡管使用多層布線等仍增大了的集成電路片尺寸，和由于微型制造技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致的生產(chǎn)步驟的數(shù)目增加而提高了的芯片生產(chǎn)的成本。在這種情況下，制造半導(dǎo)體器件中，在加工膜等的拋光步驟中引入了化學(xué)/機(jī)械拋光技術(shù)。該技術(shù)引起了注意。許多微型制造技術(shù)如整平已通過應(yīng)用化學(xué)/機(jī)械拋光技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
例如，淺槽隔離(STI)技術(shù)已知是作為這樣一種微型制造技術(shù)，例如(例如，見日本專利申請公開No.8-22970)。已經(jīng)提出了用于微型制造技術(shù)的化學(xué)/機(jī)械拋光的各種水分散體。為了提高這些水分散體的拋光性能，常常加入有機(jī)添加劑。然而，有機(jī)添加劑，容易使水分散體腐敗。為避免這一問題，添加能使水分散體強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性，或能抑制水分散體腐敗的成分。例如，日本專利申請公開No.2002-45681，公開了一種添加過氧化氫等以抑制水分散體腐敗的方法。日本專利申請公開No.3-197575公開了一種將氯化四烷基季銨、氫氧化四烷基季銨等作為殺菌劑添加至含有膠態(tài)二氧化硅的水分散體中的方法。
然而，由于常用于STI技術(shù)中、包含二氧化鈰顆粒的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體通常在中性pH范圍內(nèi)使用，通過調(diào)節(jié)pH來抑制腐敗有著限制。另外，由于作為防腐劑過氧化氫的效果不能持久，在約一周的連續(xù)使用中可能在水分散體給料裝置中開始腐敗。如果將常規(guī)已知的防腐劑加入至這樣一種水分散體中，即使顯示了防腐效果，拋光表面也可能因劃痕和凹痕而被損傷。
本發(fā)明已經(jīng)完全解決了上述問題，以及其目的在于提供一種化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體，該水分散體即使在中性pH范圍內(nèi)使用也不腐敗，在拋光表面上幾乎不造成諸如劃痕和凹痕的損傷，并能充分平整表面。
發(fā)明概述本發(fā)明的上述目的能通過一種化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體達(dá)到，所述水分散體包括(A)磨料粒，(B)選自2-溴-2硝基-1，3-丙二醇、2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇、2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一種化合物，和(C)一種不同于組分(B)的化合物的有機(jī)組分。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，磨料粒(A)是二氧化鈰顆粒。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，有機(jī)組分(C)包括一種水溶性聚合物。
本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體優(yōu)選用于淺槽隔離方法中。
本發(fā)明其它的和更進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的描述更充分地展現(xiàn)。
附圖簡要說明

圖1為本發(fā)明被拋光物體一實(shí)施方案的橫截面圖。
發(fā)明詳述和優(yōu)選實(shí)施方案本發(fā)明中化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的組分現(xiàn)在將得到詳細(xì)描述。
(A)磨料粒作為用于本發(fā)明的磨料粒(A)，可提及的是選自無機(jī)顆粒、有機(jī)顆粒和有機(jī)-無機(jī)復(fù)合顆粒中的至少一種。作為無機(jī)顆粒的例子，可列舉二氧化鈰顆粒、二氧化硅顆粒、氧化鋁顆粒、氧化鋯顆粒和二氧化鈦顆粒。
作為有機(jī)顆粒的例子，可列舉熱塑性樹脂顆粒如聚氯乙烯，聚苯乙烯，苯乙烯共聚物，聚縮醛，飽和聚酯，聚酰胺，聚碳酸酯，聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯、聚-1-丁烯、和聚-4-甲基-1-戊烯，烯烴共聚物，苯氧基樹脂，聚(甲基)丙烯酸如聚甲基丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸共聚物、和(甲基)丙烯酸酯共聚物；以及熱固性樹脂顆粒如酚樹脂，脲醛樹脂，三聚氰胺樹脂，環(huán)氧樹脂，醇酸樹脂，和不飽和聚酯樹脂。
作為有機(jī)-無機(jī)復(fù)合顆粒，可以是由上述無機(jī)顆粒中的至少一種和上述有機(jī)顆粒中的至少一種結(jié)合在一起構(gòu)成的復(fù)合顆粒。這里術(shù)語“結(jié)合”意味著除了化學(xué)鍵之外還包括靜電鍵。
盡管對可以加入至本發(fā)明水分散體中的磨料粒(A)的平均粒徑?jīng)]有特別限定，優(yōu)選平均粒徑為0.01～3μm范圍內(nèi)的磨料粒。如果用平均粒徑在上述范圍內(nèi)的磨料粒，隨著磨料粒在水分散體中的受控沉淀，能夠得到穩(wěn)定并顯示高拋光速率的水分散體。磨料粒的平均粒徑優(yōu)選為0.02～1.5μm，更優(yōu)選為0.03～1μm，特別優(yōu)選為0.04～0.5μm。
磨料粒的平均粒徑可以用動態(tài)光散射測量儀、激光散射衍射測量儀等測定。用透射電鏡檢測也能測量平均粒徑。也可測量磨料粒干燥粉末的比表面積并由比表面積計(jì)算平均粒徑。
加入至本發(fā)明水分散體中的磨料粒(A)的用量為，以水分散體的總量為100wt％計(jì)，優(yōu)選0.1～15wt％，更優(yōu)選0.2～10wt％，和特別優(yōu)選0.3～6wt％。0.4～3wt％的用量為最佳。如果磨料粒的用量小于0.1wt％，水分散體不可能顯示足夠的拋光速率；如果大于15wt％，磨料粒容易生成難于再分散的沉淀。
包含無機(jī)顆粒，尤其二氧化鈰顆粒的磨料粒，優(yōu)選用于本發(fā)明的水分散體中。
作為二氧化鈰顆粒，可提及的是通過在氧化氣氛中加熱處理碳酸鈰、氫氧化鈰、草酸鈰等的粉末而得到的顆粒。其中，特別優(yōu)選從碳酸鈰得到的二氧化鈰顆粒。
當(dāng)二氧化鈰顆粒作為磨料粒(A)用于本發(fā)明的水分散體時，部分二氧化鈰顆粒可被另一類磨料粒代替。其它類顆粒的比例優(yōu)選是二氧化鈰顆粒和其它類顆?？偭康?0wt％或以下，更優(yōu)選是50wt％或以下。
當(dāng)其它類的磨料粒與二氧化鈰顆粒一起使用時，這些其它類的磨料粒優(yōu)選具有幾乎相同的平均粒徑。
(B)選自2-溴-2硝基-1，3-丙二醇、2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇、2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一種化合物將選自2-溴-2硝基-1，3-丙二醇、2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇、2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一種化合物，加入至本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體中。在這些化合物中，從防腐性能和拋光后表面情況之間平衡的觀點(diǎn)來看，2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇是特別優(yōu)選的。
加入至本發(fā)明中化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體中的、選自2-溴-硝基-1，3-丙二醇、2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇、2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一種化合物的用量，以水分散體的總量為100wt％計(jì)，優(yōu)選為0.0002～0.2wt％，更優(yōu)選0.001～0.17wt％，和特別優(yōu)選0.002～0.15wt％。0.003～0.12wt％的用量為最佳。添加用量在此范圍內(nèi)的化合物確保防腐性能和水分散體拋光性能之間極好的平衡。
(C)不同于組分(B)的有機(jī)組分添加至本發(fā)明化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體中的有機(jī)組分(C)是不同于組分(B)的、選自水溶性聚合物、表面活性劑和有機(jī)酸的至少一種化合物。
作為上述水溶性聚合物的例子，可列舉聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚苯乙烯磺酸，磺化聚異戊二烯，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，由兩種或更多形成這些聚合物的單體所形成的共聚物，以及纖維素衍生物如羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素和乙基羥乙基纖維素。
其中，聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸是優(yōu)選的。
這些水溶性聚合物可以是鹽的形式，其中部分或全部的羧基、磺酸基或羥基形成選自銨鹽、烷基銨鹽和鉀鹽中的至少一種鹽。
形成上述鹽的反離子如銨離子、烷基銨離子或鉀離子的濃度，以包括在水溶性分散體中的羧基、磺酸基或羥基為100mol計(jì)，優(yōu)選為50～90mol，和更優(yōu)選為60～80mol。
由凝膠滲透色譜法(溶劑水，下文稱為“水溶液GPC”)測定的水溶性聚合物折合聚乙二醇的重均分子量優(yōu)選為3,000～30,000，更優(yōu)選為4,000～20,000，和特別優(yōu)選5,000～12,000。
當(dāng)水溶性聚合物作為有機(jī)組分用于本發(fā)明化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體中不同于上述組分(B)的組分(C)時，水溶性聚合物的用量為，以水分散體的總量為100wt％計(jì)，優(yōu)選0.1～15wt％，和更優(yōu)選1～8wt％。
作為上述表面活性劑，可以用任意一種陽離子、陰離子、兩性和非離于表面活性劑。
作為陰離子表面活性劑的例子，可以列舉脂肪酸皂化物；羧酸鹽如烷基醚羧酸鹽；磺酸鹽如烷基苯磺酸鹽，烷基萘磺酸鹽，和α-烯烴磺酸鹽；硫酸鹽如高級醇硫酸鹽，烷基醚硫酸鹽，和聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽；以及磷酸鹽如磷酸烷基酯。
作為鹽，可列舉銨鹽、鉀鹽、鈉鹽等，銨鹽和鉀鹽是特別優(yōu)選的。
在上述表面活性劑中，磺酸鹽是優(yōu)選的，特別優(yōu)選的磺酸鹽是十二烷基苯磺酸鉀和/或十二烷基苯磺酸銨。
作為陽離子表面活性劑，可列舉氯化月桂基三甲銨，氯化硬脂酰三甲銨，氯化十六烷基三甲銨，氯化硬脂酰三甲銨，氯化二硬脂基二甲銨，氯化二烷基二甲銨，烷基咪唑啉，殺藻銨溶液等。作為上述氯化二烷基二甲銨中包括的烷基，優(yōu)選具有12～18個碳原子的烷基。
作為兩性表面活性劑，可列舉甜菜堿月桂基二甲基氨基乙酸酯，甜菜堿硬脂酰二甲基氨基乙酸酯，2-烷基-N-羧甲基-N-羥乙基咪唑啉甜菜堿，月桂酰胺基丙基甜菜堿，椰油酰胺基丙基甜菜堿，月桂基羥基磺基甜菜堿，月桂基二甲基胺氧化物等。
作為非離子表面活性劑，可列舉聚氧乙烯烷基胺，烷基鏈烷醇酰胺如棕櫚仁油脂肪酸二乙醇酰胺和月桂酸二乙醇酰胺，環(huán)氧乙烷與炔二醇的加成產(chǎn)物等。
當(dāng)表面活性劑作為有機(jī)組分用于本發(fā)明化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體中不同于上述組分(B)的組分(C)時，表面活性劑的用量為，以水分散體的總量為100wt％計(jì)，優(yōu)選0.01～5wt％，和更優(yōu)選0.05～2wt％。
作為有機(jī)酸的例子，可列舉對甲苯磺酸，異戊二烯磺酸，葡糖酸，乳酸，檸檬酸，酒石酸，蘋果酸，乙醇酸，丙二酸，甲酸，草酸，琥珀酸，富馬酸，馬來酸，鄰苯二甲酸；以及氨基酸如甘氨酸，丙氨酸，谷氨酸和色氨酸；以及這些酸的鹽如銨鹽和鉀鹽。作為鹽，銨鹽是優(yōu)選的。
當(dāng)有機(jī)酸作為有機(jī)組分用于本發(fā)明化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體中不同于上述組分(B)的組分(C)時，有機(jī)酸的用量為，以水分散體的總量為100wt％計(jì)，優(yōu)選0.1～10wt％，和更優(yōu)選0.5～5wt％。
作為本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體中不同于上述組分(B)的組分(C)的有機(jī)組分的用量，就水溶性聚合物、表面活性劑和有機(jī)酸的總量而言，優(yōu)選為0.1～15wt％，和更優(yōu)選0.5～8wt％。
任選的組分根據(jù)需要，在不會對防腐性能有不利影響的范圍內(nèi)，可以將其它的組分加至水分散體中。作為這些其它組分，可列舉氧化劑如過氧化氫，過硫酸鹽和雜多酸；多價金屬如鋁、鈦、釩、鉻和鐵的離子；等。
本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體可通過添加上述組分(A)至(C)和上述任選的組分至含水介質(zhì)中以及，根據(jù)需要，通過調(diào)節(jié)pH制備。
作為含水介質(zhì)，可用水，或包括水作為主要成分的混合介質(zhì)如水和甲醇的混合物等。特別優(yōu)選單獨(dú)用水作為含水介質(zhì)。
本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體即使調(diào)節(jié)至接近中性pH，例如，4～10，特別是6～9，也不造成腐敗問題。除上述有機(jī)酸外，無機(jī)酸、有機(jī)堿和無機(jī)堿可以用于調(diào)節(jié)本發(fā)明的化/機(jī)械拋光用水分散體的pH。
作為無機(jī)酸的例子，可列舉硝酸，鹽酸，和硫酸。作為有機(jī)堿，可列舉乙二胺，乙醇胺等。作為無機(jī)堿的例子，可列舉氨水，氫氧化鉀，氫氧化鈉和氫氧化鋰。
在制備水分散體中，為避免腐敗問題，通常必須在使用之前將組分與水立即混合。為此，常規(guī)的水分散體具有諸如要求復(fù)雜的供應(yīng)系統(tǒng)，不一致的組合物等問題。
另一方面，具有顯著防腐性能的本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體沒有腐敗的問題。為此，可預(yù)先制備具有高濃度的水分散體組合物，并在使用該水分散體時用含水的介質(zhì)稀釋。因此，本發(fā)明的水分散體具有無需復(fù)雜的供應(yīng)系統(tǒng)而提供一致的組合物的優(yōu)點(diǎn)。
在使用本發(fā)明水分散體的化學(xué)/機(jī)械拋光方法中，包含在上述建議含量內(nèi)的組分(A)至(C)的水分散體用于拋光。當(dāng)制備本發(fā)明的水分散體時，以相應(yīng)于拋光所需組合物的用量混合組分的方法，或預(yù)先制備更高濃度的組合物并在用于拋光時以水等稀釋該組合物的方法。
為制備具有更高濃度的組合物，組分的比例應(yīng)當(dāng)與拋光用時建議的比例相同。關(guān)于具有更高濃度的組合物中各組分的含量，組分(A)的磨料粒為優(yōu)選20wt％或以下，和更優(yōu)選15wt％，組分(B)為優(yōu)選15wt％或以下，和更優(yōu)選12wt％或以下，以及組分(C)為優(yōu)選30wt％或以下。
通過以拋光時組合物所需的相同用量混合組分制備水分散體的情況下，或制備具有上述范圍內(nèi)的各組分濃度的濃縮水分散體的情況下，本發(fā)明的水分散體在長期儲存后不會腐敗，和當(dāng)根據(jù)需要通過稀釋用于化學(xué)/機(jī)械拋光方法時，能顯示目標(biāo)拋光性能而在使用中不引起腐敗的問題。
本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體尤其能夠適于用在制造半導(dǎo)體器件中的淺槽隔離方法中，并且顯示出極好的具有最小限度絕緣薄膜過拋光(凹痕)及很少劃痕形成(拋光后絕緣體材料表面上的損傷)的表面平整性能。
作為在淺槽隔離方法中被拋光的表面的一個例子，可以是具有如圖1所示橫截面結(jié)構(gòu)的被拋光物體。該物體包含由硅等形成并具有凸起和凹陷的基底11，由氮化硅等形成于基底11的凸起上的阻擋層12，和由絕緣材料形成、以覆蓋基底11的凹陷和阻擋層12的嵌埋絕緣層13。
作為形成上述嵌埋絕緣層13的材料，可列舉二氧化硅(SiO2)，通過在二氧化硅中添加少量硼和磷制得的硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)膜，通過以氟摻雜二氧化硅形成的稱為FSG(氟摻雜硅酸鹽玻璃)的絕緣膜，具有低介電常數(shù)的含二氧化硅的絕緣膜等。
作為氧化硅的類型，可列舉熱氧化膜，PETEOS膜(等離子體增強(qiáng)TEOS膜)，HDP膜(高密度等離子體增強(qiáng)TEOS膜)，通過熱CVD方法得到的二氧化硅膜等。其中，優(yōu)選PETEOS膜，HDP膜和通過熱CVD方法得到的二氧化硅膜。
熱氧化膜可通過將加熱至高溫的硅暴露在氧化氣氛中以使硅與氧氣或水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成。
PETEOS膜可通過以原硅酸四乙酯(TEOS)為原料在用等離子體加速條件下化學(xué)氣相生長法形成。
HDP膜可通過以原硅酸四乙酯(TEOS)為原料在用高密度等離子體加速條件下化學(xué)氣相生長法形成。
由熱CVD方法得到的二氧化硅膜可通過大氣壓CVD法(AP-CVD法)或低壓CVD法(LP-CVD法)制成。
硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)膜可通過大氣壓CVD法(AP-CVD法)或低壓CVD法(LP-CVD法)制成。
稱為FSG(氟摻雜硅酸鹽玻璃)的絕緣膜可通過用高密度等離子體加速條件下化學(xué)氣相生長法形成。
上述具有低介電常數(shù)的含二氧化硅絕緣膜可通過以輥涂法施加原料于基底之上并在氧化氣氛中加熱得到。作為用這種方法得到的具有低介電常數(shù)的含二氧化硅絕緣膜的示例，可列舉包含除四乙氧基硅烷外甲基三甲氧基硅烷作為部分原料的HSQ膜(氫硅倍半氧烷膜)和MSQ膜(甲基硅倍半氧烷膜)。此外，可用由有機(jī)聚合物如聚芳撐聚合物、聚芳醚聚合物、聚酰亞胺聚合物或苯并環(huán)丁烯聚合物作為原料制得的具有低介電常數(shù)的絕緣膜。
為了拋光以使用本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的化學(xué)/機(jī)械拋光方法拋光的物體表面，可以用商業(yè)上現(xiàn)有的化學(xué)/機(jī)械拋光設(shè)備如Ebara Corp.制造的EPO-112和EPO-222，Lapmaster SFT Corp.制造的LGP-510和LGP-552，Applied Materials，Inc.制造的Mirra，Ram Research Co.制造的Teres，和SpeedFam-IPEC Co.，Ltd.制造的AVANTI 472。
任何已知的拋光墊可用于拋光以使用本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的化學(xué)/機(jī)械拋光方法拋光的物體表面。例如，可列舉IC1000/SUBA400，IC1010，SUBA系列和Polytex系列(都由Rodel Nitta Co.制造)。
可采用適合拋光目的的拋光條件。例如，可用下列條件。
水分散體的進(jìn)料速度100～300mL/min拋光頭壓力200～600g/cm2操作臺旋轉(zhuǎn)50～100rpm拋光頭旋轉(zhuǎn)50～100rpm實(shí)施例化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體濃縮物的制備制備實(shí)施例1(1)包含磨料粒(A)分散體的制備將35重量份的由在空氣中加熱碳酸鈰得到的二氧化鈰加入至65重量份的離子交換水中。加硝酸調(diào)節(jié)混合物pH至5.0。得到的混合物投入球磨機(jī)(由Ashizawa Co.，Ltd.制造)中，用直徑1mm的氧化鋯小球磨碎并通過5μm過濾器過濾，以得到包含平均粒徑為0.14μm的二氧化鈰顆粒的分散體。該粒徑是用粒徑分布測量設(shè)備SALD-200A(由Shimadzu Corp制造)測量的。
(2)包含不同于組分(B)的有機(jī)組分(C)的水溶液的制備將5wt％KOH水溶液加入至包含40wt％、由水溶液GPC測定具有折合聚乙二醇的重均分子量6000的聚丙烯酸的水溶液中，以得到包含中和度70％的聚丙烯酸鉀的水溶液。
(3)化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體濃縮物的制備將包含上述(1)中制備的二氧化鈰顆粒的分散體，5wt％2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇的水溶液，和上述(2)中制備的包含聚丙烯酸的水溶液以指定的比例混合，隨后通過加入離子交換水以得到化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的濃縮物(S-1)，其包含10wt％的二氧化鈰顆粒、0.004wt％的2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇和25wt％的聚丙烯酸的鉀鹽(中和度＝70％)。
制備實(shí)施例2～16，對比制備實(shí)施例1～7化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的濃縮物(S-1)至(S-16)和(R-1)至(R-7)是用表1中所示種類和用量的成分，以制備實(shí)施例1中幾乎相同的方法得到的。
磨料粒的平均粒徑是在根據(jù)上述(1)包含磨料粒(A)的分散體的制備中，通過調(diào)節(jié)使用球磨機(jī)研磨過程的時間而改變。
表1中，PAA-K表示其中部分羧基已被鉀離子中和的聚丙烯酸(由水溶液GPC測量具有折合聚乙二醇的重均分子量6000)的鉀鹽。示于表1中的中和度通過調(diào)節(jié)上述(2)中加入的5wt％KOH水溶液的用量來改變。
PAA-NH4表示其中部分羧基已被銨離子中和的聚丙烯酸(由水溶液GPC測量具有折合聚乙二醇的重均分子量6000)的銨鹽。PAA-NH4是通過在上述(2)中用28wt％氨水代替5wt％KOH水溶液而得到的。示于表1中的中和度通過調(diào)節(jié)28wt％氨水的用量來改變。
檸檬酸銨以20wt％的水溶液加入。
DBS-NH4表示十二烷基苯磺酸銨，其以20wt％的水溶液加入。
過氧化氫以30wt％的水溶液加入。
BNP代表2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇；BNB，2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇；DBNE，2，2-二溴-2-硝基乙醇；DBNPA，2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺；TMA-CL，氯化四甲銨；和TEA-OH，氫氧化四甲銨。所有這些化合物以5wt％的水溶液加入。
表1中的符號“-”表示該成分沒有加入。
表1

實(shí)施例1上述制備實(shí)施例中化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的濃縮物(S-1)以離子交換水稀釋20倍。如此制得的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的拋光性能和防腐性能評價如下。
(1)拋光速率的評價8英寸熱氧化膜晶片被用作用EPO-112(由Ebara Corp.制造的化學(xué)/機(jī)械拋光設(shè)備)在下列條件下化學(xué)/機(jī)械拋光的對象，以根據(jù)拋光所移除的厚度和拋光時間計(jì)算拋光速率。結(jié)果示于表2中。
拋光墊由Rodel Nitta Co.制造的IC1000/SUBA400(P)。
拋光頭壓力400g/cm2操作臺旋轉(zhuǎn)70rpm拋光頭旋轉(zhuǎn)70rpm化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的進(jìn)料速率200mL/min拋光時間3分鐘(2)劃痕數(shù)目的評價將8英寸熱氧化膜晶片在上述(1)拋光速率評價中相同的條件下拋光，除了拋光時間為2分鐘之外。劃痕數(shù)目通過用暗場晶片光刻檢驗(yàn)系統(tǒng)，KLA2112(由KLA-Tencor Corp.制造)檢驗(yàn)晶片表面而確定。整個晶片表面上的劃痕數(shù)目顯示于表2中。
(3)凹痕的評價將形成圖案的晶片SKW-7(由SKW Associates Inc.制造，與淺槽隔離方法中被拋光的物體一致，線寬250μm，層狀絕緣材料膜厚度2,000nm，初始級差900nm)在與上述(1)拋光速率的評價中相同的條件下拋光，除了采用由以下公式確定的拋光時間之外。這里的初始級差表示圖1中嵌埋絕緣層13中的凹陷和平面之間的垂直級差。
拋光時間(分鐘)＝1.15×2,000(nm)/(根據(jù)拋光速率評價(1)計(jì)算的拋光速率(nm/min))用微構(gòu)造表面靠模銑床P-10(由KLA-Tencor Corp.制造)來評價被拋光材料上線寬250nm的單元上的凹痕。結(jié)果顯示于表2中。
(4)防腐性能的評價將5wt％KOH水溶液加入至包含40wt％、重均分子量為6000的聚丙烯酸水溶液中，以得到包含中和度70％的聚丙烯酸鉀的水溶液。該溶液用未消毒的工業(yè)用水稀釋以制備濃度為1wt％和pH為7的聚丙烯酸水溶液。
該水溶液在35℃下被放置28天以得到每立方厘米為103細(xì)菌濃度的腐敗樣板水溶液。
該腐敗的樣板水溶液與從濃縮物(S-1)制得的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體以重量比1∶9混合。用簡化的微生物測試工具Easicult TTC(由OrionDiagnostica Co.制造)在35℃下培養(yǎng)7天后，該混合物被用作測量細(xì)胞數(shù)目的測試溶液。結(jié)果顯示于表2中。
實(shí)施例2～16，對比實(shí)施例1～7以實(shí)施例1中同樣的方法評價拋光性能和防腐性能，除了以表2中所示的稀釋率，用顯示于表2中的濃縮物代替化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的濃縮物(S-1)之外。結(jié)果顯示于表2中。
表2

從表2中可看出，沒有加入組分(B)的對比實(shí)施例1、5、6和7的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體包含103～104細(xì)菌/cm3，顯示出較差的防腐性能。這些水分散體也造成大量的劃痕。另外，對比實(shí)施例1和7的水分散體沒有顯示出足夠的拋光速率，表明它們不適合作為化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體。
對比實(shí)施例2、3和4是以常規(guī)已知的防腐劑代替組分(B)加入至其中的水分散體的示例。在防腐性能的評價中對比實(shí)施例2的水分散體包含103細(xì)菌/cm3，顯示出其較差的防腐性能。另外，劃痕數(shù)目更大，拋光速率也不令人滿意。對比實(shí)施例3和4的水分散體在防腐性能的評價中表明沒問題。然而，這些水分散體在劃痕、凹痕數(shù)目和拋光速率中存在問題，表明其不適合作為化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體。
另一方面，在用本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體的實(shí)施例1～16的試驗(yàn)中，劃痕和凹痕的數(shù)目都是極好，拋光速率充足，并且其在防腐性能中也沒問題。
如上所述，本發(fā)明的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體即使儲存后或在中性pH范圍內(nèi)使用也沒有腐敗的問題，以及特別用于半導(dǎo)體器件制造的STI方法中時生產(chǎn)出幾乎沒有凹痕或劃痕的極好的拋光表面。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體，包含(A)磨料粒，(B)選自2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇，2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一種化合物，和(C)一種不同于組分(B)化合物的有機(jī)組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體，其中磨料粒(A)為二氧化鈰顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體，其中有機(jī)組分(C)包含一種水溶性聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的化學(xué)/機(jī)械拋光用水分散體，其用于淺槽隔離方法。
全文摘要
公開了一種水分散體，其包含(A)磨料粒，(B)選自2－溴－2－硝基－1，3－丙二醇，2－溴－2－硝基－1，3－丁二醇，2，2－二溴－2－硝基乙醇和2，2－二溴－3－次氮基丙酰胺中的至少一種化合物，和(C)一種不同于組分(B)中化合物的有機(jī)組分。該水分散體即使儲存后或在中性pH范圍內(nèi)使用也沒有腐敗的問題，以及特別應(yīng)用于半導(dǎo)體器件制造的STI方法中時生產(chǎn)出幾乎沒有凹痕或劃痕的極好的拋光表面。
文檔編號C09K13/00GK1576345SQ20041005526
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者服部雅幸, 川橋信夫 申請人:Jsr株式會社