CN111902514A - 研磨用组合物、研磨用组合物的制造方法、研磨方法、及半导体基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供对包含(a)具有硅‑氮键的材料、和(b)其他材料的研磨对象物进行研磨时,可以使前述(a)材料的研磨速度相对于前述(b)材料的研磨速度的比提高的手段。本发明为用于对包含(a)具有硅‑氮键的材料和(b)其他材料的研磨对象物进行研磨的研磨用组合物,所述研磨用组合物包含:有机酸固定二氧化硅、分散介质、使前述(a)材料的研磨速度相对于前述(b)材料的研磨速度的比提高的选择比提高剂和、酸,前述选择比提高剂为具有亲水性基团的有机聚硅氧烷。
Description
技术领域
本发明涉及研磨用组合物、研磨用组合物的制造方法、研磨方法、及半导体基板的制造方法。
背景技术
近年来,随着LSI(Large Scale Integration)的高集成化、高性能化,开发了新型的微细加工技术。化学机械研磨(chemical mechanical polishing;CMP)法是其中之一,其是在LSI制造工序、特别是在多层布线形成工序中的层间绝缘膜的平坦化、金属插塞形成、嵌入布线(镶嵌布线)形成中被频繁利用的技术。
该CMP被应用于半导体制造的各工序中,作为其一个方式,例如可举出对晶体管制作中的栅极形成工序的应用。晶体管制作时,对金属、硅、氧化硅、多结晶硅(多晶硅)、硅氮化物(氮化硅)等材料进行研磨,根据晶体管的结构,要求对各材料的研磨速度(研磨速率)进行控制。
作为控制研磨速度的技术,例如,日本特开2008-130988号公报(相当于美国专利申请公开第2008/0125017号说明书)中公开了一种研磨用组合物,其含有:磨粒,其选自二氧化硅及氧化铈;碱,其选自氨、铵盐、碱金属盐及碱金属氢氧化物;以及有机改性硅油,其选自聚氧乙烯改性硅油、聚(氧乙烯氧丙烯)改性硅油、环氧/聚醚改性硅油及氨基/聚醚改性硅油。通过这样的研磨用组合物,可以进行硅氧化膜相对于多晶硅膜的选择性的研磨。
发明内容
在需要对各材料的研磨速度进行控制的要求之中,还存在需要对氮化硅膜等包含硅-氮键的材料选择性地进行研磨的要求。
然而,日本特开2008-130988号公报(相当于美国专利申请公开第2008/0125017号说明书)中并未公开对氮化硅膜等包含硅-氮键的材料选择性地进行研磨的技术,另外,未能发挥对氮化硅膜等包含硅-氮键的材料的研磨速度的高选择性。
因此,本发明的目的在于,提供在对包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的研磨对象物进行研磨时,可以使前述(a)材料的研磨速度相对于前述(b)材料的研磨速度的比提高的手段。
为了解决上述的问题,本发明人等反复进行深入研究。其结果发现,通过如下的研磨用组合物可以解决上述问题,从而完成了本发明,所述研磨用组合物是用于对包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的研磨对象物进行研磨的研磨用组合物,其包含:有机酸固定二氧化硅、分散介质、使前述(a)材料的研磨速度相对于前述(b)材料的研磨速度的比提高的选择比提高剂、和酸,前述选择比提高剂为具有亲水性基团的有机聚硅氧烷。
具体实施方式
本发明是用于对包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的研磨对象物进行研磨的研磨用组合物,其包含:有机酸固定二氧化硅、分散介质、使前述(a)材料的研磨速度相对于前述(b)材料的研磨速度的比提高的选择比提高剂、和酸,前述选择比提高剂为具有亲水性基团的有机聚硅氧烷。具有这样的构成的本发明的研磨用组合物在对包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的研磨对象物进行研磨时,可以使(a)具有硅-氮键的材料的研磨速度相对于(b)其他材料的研磨速度的比提高。
以下,对本发明的实施的方式进行说明。需要说明的是,本发明并不仅限定于以下的实施方式。
本说明书中,若无特别说明,则操作及物性等的测定在室温(20℃以上25℃以下)/相对湿度40%RH以上且50%RH以下的条件下进行。
[研磨对象物]
本发明所述的研磨对象物包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料。
作为(a)具有硅-氮键的材料(以下也简称作“(a)材料”)的例子,可举出氮化硅膜、SiCN(碳氮化硅)膜等。
作为(b)其他材料(以下也简称作“(b)材料”)的例子,只要是除具有硅-氮键的材料以外就没有特别限制,可举出含硅材料(除具有硅-氮键的材料外)、各种绝缘材料、各种金属材料等等。
根据本发明的优选实施方式,(b)其他材料为选自由如下材料组成的组中的至少一种:钨、铜、钽、钛、钴、钌、铪、或铝等金属材料;使前述金属材料与氮、氧、硅、碳、或磷复合而成的合金材料;具有硅-硅键的材料;低介电常数材料(Low-k材料);及绝缘材料。只要为所述研磨对象物就可以更为有效地发挥研磨速度的高选择性。
此处,作为具有硅-硅键的材料,可举出多晶硅、非晶硅、单晶硅、n型掺杂单晶硅、p型掺杂单晶硅等。
低介电常数材料(Low-k材料)为相对介电常数k比氧化硅(k=4.0)低的材料,优选相对介电常数k为3.0以下的材料,具体而言,为选自由SiOC、含甲基的氧化硅、苯并环丁烯(BCB)、氟化氧化硅(SiOF)、HSQ(氢倍半硅氧烷)、MSQ(甲基倍半硅氧烷)、HMSQ(氢化物-甲基倍半硅氧烷)、聚酰亚胺系聚合物、亚芳基醚系聚合物、环丁烯系聚合物及全氟环丁烯(PFCB)组成的组中的至少一种。
绝缘材料是指具有1×1010Ω·cm以上的体积电阻率的、上述以外的材料。具体而言,可举出例如丙烯酸类树脂、酚醛树脂、氟树脂、环氧树脂、Cardo系树脂、乙烯基树脂、酰亚胺树脂、酚醛清漆树脂、聚对二甲苯等有机材料、氧化硅(例如,将原硅酸四乙酯用作前体而生成的TEOS(Tetraethyl Orthosilicate)型氧化硅膜(以下也简也称作“TEOS膜”)、HDP(High Density Plasma)膜、USG(Undoped Silicate Glass)膜、PSG(Phosphorus SilicateGlass)膜、BPSG(Boron-Phospho Silicate Glass)膜、RTO(Rapid Thermal Oxidation)膜等)、Al2O3等无机材料。
[磨粒:有机酸固定二氧化硅]
本发明中,作为研磨用组合物的磨粒发挥作用的有机酸固定二氧化硅是在二氧化硅上固定化有机酸而成的(本说明书中,有时也将“有机酸固定二氧化硅”简称作“磨粒”)。作为二氧化硅,从抑制研磨擦伤的发生的观点来看,优选使用胶体二氧化硅。
胶体二氧化硅例如可以通过溶胶凝胶法制造。通过溶胶凝胶法制造的胶体二氧化硅的在半导体中具有扩散性的金属杂质、氯化物离子等腐蚀性离子的含量少,故优选。基于溶胶凝胶法的胶体二氧化硅的制造可以使用以往公知的方法进行,具体而言,以可水解的硅化合物(例如烷氧基硅烷或其衍生物)为原料,通过进行水解/缩合反应,可以得到胶体二氧化硅。
然而,对于有机酸的固定化而言,仅使二氧化硅与有机酸共存无法达成。若要将作为有机酸的一种的磺酸固定化在二氧化硅上,则例如可以用“Sulfonic acid-functionalized silica through of thiol groups”,Chem.Commun.246-247(2003)中记载的方法进行。具体而言,使3-巯基丙基三甲氧基硅烷等具有硫醇基的硅烷偶联剂与二氧化硅偶联后,用过氧化氢将硫醇基氧化,由此得到在表面固定化有磺酸的二氧化硅。实施例中使用的胶体二氧化硅也这样被磺酸基修饰。
或者,若要将作为有机酸的一种的羧酸固定化在二氧化硅上,则例如可以用“Novel Silane Coupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Esterfor Introduction of a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel”,ChemistryLetters,3,228-229(2000)中记载的方法进行。具体而言,使包含光反应性2-硝基苄基酯的硅烷偶联剂与二氧化硅偶联后,进行光照射,由此可以得到在表面固定化有羧酸的二氧化硅。
根据本发明的优选实施方式,前述有机酸固定二氧化硅为磺酸固定二氧化硅。通过所述实施方式,可以得到研磨用组合物中的磨粒(磺酸固定二氧化硅)的分散性更为优异的效果。
本发明的研磨用组合物中,磨粒的平均一次粒径的下限优选为5nm以上,更优选为7nm以上,进一步优选为10nm以上。另外,本发明的研磨用组合物中,磨粒的平均一次粒径的上限优选为60nm以下,更优选为40nm以下,进一步优选为25nm以下。若为这样的范围,则可以抑制使用研磨用组合物进行研磨后的研磨对象物的表面发生的划痕等缺陷。需要说明的是,磨粒的平均一次粒径例如可基于用BET法测定的磨粒的比表面积算出。
本发明的研磨用组合物中,磨粒的平均二次粒径的下限优选为5nm以上,更优选为10nm以上,进一步优选为15nm以上。另外,磨粒的平均二次粒径的上限优选为250nm以下,更优选为170nm以下,进一步优选为120nm以下,特别优选为80nm以下。若为这样的范围,则可以更为抑制使用研磨用组合物进行研磨后的在研磨对象物的表面生成的表面缺陷。需要说明的是,此处的二次颗粒是指磨粒在研磨用组合物中发生缔合而形成的颗粒,该二次颗粒的平均二次粒径例如可以利用以激光衍射散射法为代表的动态光散射法测定。
本发明的研磨用组合物中的磨粒的、利用激光衍射散射法求出的粒径分布中,累计颗粒质量从微粒侧起达到总颗粒质量的90%时的颗粒的直径D90与达到总颗粒质量的10%的颗粒的直径D10的比(本说明书中也简称作“D90/D10”)的下限优选为1.3以上,更优选为1.4以上,进一步优选为1.5以上。另外,D90/D10的上限并无特别限制,优选为5.0以下,更优选为4.0以下,进一步优选为3.0以下。若为这样的范围,则可以更为抑制使用研磨用组合物进行研磨后的在研磨对象物的表面生成的表面缺陷。
磨粒的平均缔合度优选为5.0以下,更优选为4.0以下,进一步优选为3.0以下。随着磨粒的平均缔合度变小,可以更为减少缺陷。另外,磨粒的平均缔合度优选为1.0以上,更优选为1.1以上。该平均缔合度可以通过用磨粒的平均二次粒径的值除以平均一次粒径的值得到。随着磨粒的平均缔合度变大,有基于研磨用组合物的研磨对象物的研磨速度提高的有利效果。
磨粒的长径比的上限并没有特别限制,优选不足2.0,更优选为1.8以下,进一步优选为1.5以下。若为这样的范围,则可以更为减少研磨对象物表面的缺陷。需要说明的是,长径比为如下值:利用扫描型电子显微镜,取与磨粒颗粒的图像外接的最小的长方形,用该长方形的长边的长度除以相同长方形的短边的长度,由此得到的值的平均,可以使用通常的图像解析软件求出。研磨用组合物中的磨粒的长径比的下限并没有特别限制,优选为1.0以上。
磨粒的大小(平均一次粒径、平均二次粒径、长径比、D90/D10等)可以通过磨粒的制造方法的选择等更为适当地控制。
本发明的研磨用组合物中,磨粒的含量的下限优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上。另外,本发明的研磨用组合物中,磨粒的含量的上限优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下,更进一步优选为3质量%以下,最优选为2质量%以下。含量的上限为这样时,可以抑制研磨用组合物的成本,可以更为抑制使用研磨用组合物进行研磨后的在研磨对象物的表面生成的表面缺陷。
[分散介质]
本发明的研磨用组合物包含用于对各成分进行分散的分散介质。作为分散介质,可例示出水;甲醇、乙醇、乙二醇等醇类;丙酮等酮类等、它们的混合物等。这些之中,作为分散介质,优选水。即,根据本发明的优选方式,分散介质包含水。根据本发明的更优选方式,分散介质实质上由水构成。需要说明的是,上述的“实质上”是指在可达成本发明的目的效果的限度下,可以包含水以外的分散介质,更具体而言,优选包含90质量%以上且100质量%以下的水和0质量%以上且10质量%以下的除水以外的分散介质,更优选包含99质量%以上且100质量%以下的水和0质量%以上且1质量%以下的除水以外的分散介质。最优选分散介质为水。
从不抑制研磨用组合物所包含的成分的作用的观点来看,作为分散介质,优选尽可能不含杂质的水,具体而言,更优选用离子交换树脂去除杂质离子后,通过过滤器去除异物而成的纯水、超纯水、或蒸馏水。
[选择比提高剂]
本发明中,通过使研磨用组合物含有选择比提高剂,可以使(a)材料的研磨速度相对于(b)材料的研磨速度的比(选择比)提高。
本发明中,该选择比提高剂为具有亲水性基团的有机聚硅氧烷。具有亲水性基团的有机聚硅氧烷容易吸附于(b)材料的表面,因此具有抑制(b)材料的研磨速度的作用,其结果,(a)材料的研磨速度的选择比提高。该选择比提高剂(具有亲水性基团的有机聚硅氧烷)可以单独使用或混合使用两种以上。
作为具有亲水性基团的有机聚硅氧烷,优选亲水性基团改性硅油。作为亲水性基团,可举出氨基、环氧基、羧基、甲醇基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、酚基、聚氧亚烷基(例如聚氧亚乙基、聚氧亚丙氧基等)等。
另外,根据亲水性基团的改性位置,可以分类成两末端型、单末端型、侧链型、侧链两末端型。
从更为高效地得到本发明的期望的效果的观点来看,优选两末端型、单末端型、侧链型、或侧链两末端型的聚氧化烯改性硅油。即,上述亲水性基团优选聚氧亚烷基。更优选侧链型的聚氧化烯改性硅油。
优选实施方式中,聚氧化烯改性硅油使用合成品或市售品均可。
作为两末端型的聚氧化烯改性硅油的市售品,可举出X-22-4952、X-22-4272、X-22-6266(以上,信越化学工业株式会社制);FZ-2203、FZ-2207、FZ-2208、FZ-2154(以上,DowCorning Toray Silicone Co.,Ltd.制)、Silsoft(注册商标)870(以上,MomentivePerformance Materials LLC制);等。
作为单末端型的聚氧化烯改性硅油的市售品,可举出FZ-2122、FZ-720(以上,DowCorning Toray Silicone Co.,Ltd.制)等。
作为侧链型的聚氧化烯改性硅油的市售品,可举出DBE-224、DBE-621、DBE-712、DBE-814、DBE-821、DBP-732、DBP-534、YAD-122、YBD-125、YMS-T31(以上,Gelest公司制);KF-351A、KF-352A、KF-353、KF-354L、KF-355A、KF-615A、KF-945、KF-640、KF-642、KF-643、KF-6020、X-22-6191、X-22-4515、KF-6011、KF-6012、KF-6015、KF-6017、X-22-2516(以上,信越化学工业株式会社制);FZ-2110、FZ-2166、FZ-2164、FZ-2191、FZ-7001、FZ-2120、FZ-2130、FZ-2101、FZ-7002、FZ-2123、FZ-2104、FZ-2105、FZ-2118、FZ-2161、FZ-2162、SF8428、SH3771、BY16-036、BY16-027(以上,Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.制);TSF4440、TSF4441、TSF4445、TSF4446、TSF4450、TSF4452、TSF4453、TSF4460、SF1188A、Silsoft(注册商标)305、Silsoft(注册商标)430、Silsoft(注册商标)440、Silsoft(注册商标)475、Silsoft(注册商标)805、Silsoft(注册商标)810、Silsoft(注册商标)840、Silsoft(注册商标)875、Silsoft(注册商标)876、Silsoft(注册商标)880、Silsoft(注册商标)895(以上,Momentive Performance Materials LLC制);等。
聚氧化烯改性硅油例如可以用日本特开2002-179797号公报、日本特开2008-1896号公报、日本特开2008-1897号公报等记载的方法、或基于这些的方法容易地合成。
选择比提高剂(具有亲水性基团的聚有机硅氧烷)的重均分子量的下限优选为200以上,更优选为400以上,进一步优选为600以上。另外,重均分子量的上限优选为100000以下,更优选为20000以下,进一步优选为15000以下。即,选择比提高剂的重均分子量优选为200以上且100000以下,更优选为400以上且20000以下,进一步优选为600以上且15000以下。若为这样的范围,则易于溶解在分散介质中,变得易于得到选择比的提高效果。另外,研磨用组合物的稳定性也提高。
需要说明的是,选择比提高剂的重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定,具体而言可以通过下述的装置及条件测定。
GPC装置:株式会社岛津制作所制
型式:Prominence+ELSD检测器(ELSD-LTII)
柱:VP-ODS(株式会社岛津制作所制)
流动相A:MeOH
B:1%乙酸水溶液
流量:1mL/分钟
检测器:ELSD temp.40℃、Gain 8、N2GAS 350kPa
烘箱温度:40℃
注入量:40μL。
研磨用组合物中的选择比提高剂的含量的下限并没有特别限制,优选为0.0001质量%(0.001g/L)以上,更优选为0.001质量%(0.01g/L)以上,进一步优选为0.005质量%(0.05g/L)以上。含量的下限为这样的范围时,可以高效地得到研磨速度的选择比提高效果。
另外,研磨用组合物中的选择比提高剂的含量的上限优选为1质量%(10g/L)以下,更优选为0.5质量%(5g/L)以下,进一步优选为0.05质量%(0.5g/L)以下,特别优选为0.03质量%(0.3g/L)以下。含量的上限为这样的范围时,可以抑制作为磨粒的有机酸固定二氧化硅的聚集。
因此,选择比提高剂的含量的范围优选为0.0001质量%(0.001g/L)以上且1质量%(10g/L)以下,更优选为0.001质量%(0.01g/L)以上且0.5质量%(5g/L)以下,进一步优选为0.005质量%(0.05g/L)以上且0.05质量%(0.5g/L)以下,特别优选为0.005质量%(0.05g/L)以上且0.03质量%(0.3g/L)以下。
[酸]
本发明的研磨用组合物包含酸。通过包含酸,可以得到氮化硅等(a)材料的研磨速度更为提高的效果。
作为酸的具体例,为无机化合物及有机化合物均可,可举出例如盐酸、硫酸、硝酸、硼酸、碳酸、次磷酸、亚磷酸及磷酸等无机酸;柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、羟基乙酸、水杨酸、甘油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、苯二甲酸、苹果酸、酒石酸、羟基异丁酸、及乳酸等羧酸、以及甲磺酸、乙磺酸及羟乙基磺酸等有机硫酸等有机酸等。这些酸可以单独使用或混合使用两种以上。使用无机酸作为pH调节剂时,更优选硫酸、硝酸、亚磷酸、磷酸等。另外,使用有机酸作为pH调节剂时,优选乙酸、乳酸、苯甲酸、羟基乙酸、马来酸、柠檬酸、酒石酸、羟基异丁酸,更优选马来酸、柠檬酸、酒石酸。
研磨用组合物中的酸的含量并无特别限制,以研磨用组合物成为期望的pH的方式适当调节即可。
[pH调节剂]
本发明的研磨用组合物调节为酸性区域、中性区域、碱性区域均可,从氮化硅等(a)材料的研磨速度提高的观点来看,优选调节为酸性区域。
本发明中的酸性区域是指pH不足7.0,优选pH为6以下,更优选为4以下,进一步优选为3以下。另外,优选pH为1以上,更优选为1.2以上,进一步优选为2以上。若为所述范围,则可以更为有效地发挥研磨速度的高选择性。另外,中性区域是指pH7.0。进而,碱性区域是指pH超过7.0,优选为pH8以上且13以下。需要说明的是,本发明中pH的值为用实施例记载的方法测定的值。
作为用于调节为酸性区域的pH调节剂的具体例,可举出上述酸。另外,为上述的酸中2元以上的酸(例如硫酸、碳酸、磷酸、草酸等)时,只要可以释放一个以上质子(H+),就可以将其盐用作pH调节剂。具体而言,可举出例如碳酸氢铵、磷酸氢铵等(抗衡阳离子的种类基本上可以为任意,但优选弱碱的阳离子(铵、三乙醇胺等))。
作为用于调节为碱性的区域的pH调节剂的具体例,无机化合物及有机化合物均可,可举出碱金属的氢氧化物或其盐、季铵、氢氧化季铵或其盐、氨、胺等。
作为碱金属的具体例,可举出钾、钠等。作为盐的具体例,可举出碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、乙酸盐等。
作为季铵的具体例,可举出四甲基铵、四乙基铵、四丁基铵等。
作为氢氧化季铵或其盐,作为具体例,可举出四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵等。
pH调节剂的添加量并无特别限制,以研磨用组合物成为期望的pH的方式适当调节即可。
[其他成分]
在不显著地妨碍本发明的效果的范围内,本发明的研磨用组合物根据需要还可包含氧化剂、络合剂、防腐剂、防霉剂等可以用于研磨用组合物的公知的添加剂。
[研磨用组合物的制造方法]
本发明的研磨用组合物的制造方法并无特别限制,例如,可以在分散介质(例如水)中将有机酸固定二氧化硅、选择比提高剂、酸、及根据需要的其他添加剂搅拌混合而得到。因此,本发明提供一种本发明的研磨用组合物的制造方法,其包括对前述有机酸固定二氧化硅、前述分散介质、前述选择比提高剂、及前述酸进行混合的工序。各成分的详细如上所述。
混合各成分时的温度并无特别限制,优选为10℃以上且40℃以下,为了提升溶解速度也可进行加热。另外,只要可以均匀混合,则混合时间也没有特别限制。
[研磨方法及半导体基板的制造方法]
如上所述,本发明的研磨用组合物可适宜地用于包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的研磨对象物的研磨。因此,本发明提供一种研磨方法,其中,用本发明的研磨用组合物对包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的研磨对象物进行研磨。另外,本发明提供一种半导体基板的制造方法,其包括用前述研磨方法对包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的半导体基板进行研磨的工序。
作为研磨装置,可使用安装有用于保持具有研磨对象物的基板等的支架和可变更转速的发动机等、并具有可粘附研磨垫(研磨布)的研磨平板的通常的研磨装置。
作为研磨垫,可无特别限制地使用通常的无纺布、聚氨酯、及多孔氟树脂等。研磨垫优选实施有可积存研磨液的槽加工。
关于研磨条件,例如研磨平板的转速优选为10rpm(0.17s-1)以上且500rpm(8.33s-1)以下。对具有研磨对象物的基板施加的压力(研磨压力)优选为0.5psi(3.45kPa)以上且10psi(69.0kPa)以下。对研磨垫供给研磨用组合物的方法也没有特别限制,例如,可采用通过泵等连续地进行供给的方法。该供给量并无限制,但优选研磨垫的表面一直被本发明的研磨用组合物覆盖。
研磨结束后,在流水中清洗基板,利用旋转干燥器等将基板上附着的水滴甩落而使其干燥,由此得到具有包含金属的层的基板。
本发明的研磨用组合物可以为单组分型,也可以为以双组分型为首的多组分型。另外,本发明的研磨用组合物也可通过使用水等稀释液将研磨用组合物的原液稀释为例如10倍以上来制备。
(选择比)
如实施例一栏所述,通过本发明,与不含本发明所述的选择比提高剂的情况相比,前述(a)材料相对于前述(b)材料的选择比提高。
本发明的优选实施方式中,前述(b)材料具有硅-硅键时,优选的选择比为10以上,更优选为11以上,进一步优选为15以上,特别优选为20以上。
此处,即使使用相同的选择比提高剂,根据(b)材料的种类,(a)材料的选择比的数值也可能发生变化。因此,可以针对每个(b)材料的种类,通过与不含选择比提高剂时进行比较来判断是否通过含有选择比提高剂而提高了选择比。
实施例
使用以下的实施例及比较例对本发明进一步进行详细说明。但是,本发明的技术范围并不仅限于以下的实施例。需要说明的是,若无特别说明,则“%”及“份”含义分别为“质量%”及“质量份”。
选择比提高剂的重均分子量通过下述的装置及条件测定。
GPC装置:株式会社岛津制作所制
型号:Prominence+ELSD检测器(ELSD-LTII)
柱:VP-ODS(株式会社岛津制作所制)
流动相A:MeOH
B:1%乙酸水溶液
流量:1mL/分钟
检测器:ELSD temp.40℃、Gain 8、N2GAS 350kPa
烘箱温度:40℃
注入量:40μL。
<研磨用组合物的制备>
(实施例1)
以磨粒浓度成为1.5质量%的方式、且以pH成为1.5的方式,在分散介质(纯水)中,将磨粒(磺酸固定胶体二氧化硅、平均二次粒径:20nm)、作为选择比提高剂的DBE-712(Gelest公司制、侧链型聚氧化烯改性硅油、氧亚乙基含量:70质量%、重均分子量:600)、和作为酸的马来酸搅拌混合,从而制备研磨用组合物(混合温度:约25℃、混合时间:约10分钟)。
需要说明的是,磨粒的平均二次粒径利用激光衍射散射法测定。另外,研磨用组合物(液温:25℃)的pH利用pH计(株式会社堀场制作所制、型号:LAQUA)确认。
(实施例2~11、比较例1~6)
除了将pH、磨粒的种类及含量、以及选择比提高剂的种类及含量变更为如下述表1外,与实施例1同样地制备研磨用组合物。
使用的选择比提高剂的详细内容如下;
·DBE-814:Gelest公司制、侧链型聚氧化烯改性硅油、氧亚乙基含量80质量%、重均分子量1000
·DBP-732:Gelest公司制、侧链型聚氧化烯改性硅油、氧亚乙基含量40质量%、重均分子量20000
·TSF4440:Momentive Performance Materials LLC制、侧链型聚氧化烯改性硅油、氧亚乙基含量9质量%、重均分子量8000
·Silsoft(注册商标)870:Momentive Performance Materials LLC制、两末端型聚氧化烯改性硅油、氧亚乙基含量9质量%、重均分子量10000
·Silsoft(注册商标)876:Momentive Performance Materials LLC制、侧链型聚氧化烯改性硅油、氧亚乙基含量12质量%、重均分子量10000
·Silsoft(注册商标)895:Momentive Performance Materials LLC制、侧链型聚氧化烯改性硅油、氧亚乙基含量17质量%、重均分子量12000
·PEG600:关东化学株式会社制、聚乙二醇、重均分子量600。
需要说明的是,比较例4未使用酸,比较例6使用氢氧化钾作为pH调节剂。
<评价>
使用上述得到的各研磨用组合物,测定按以下的研磨条件对上述的各研磨对象物进行研磨时的研磨速度。
(研磨装置及研磨条件)
研磨装置:200mm用CMP单面研磨装置Mirra
研磨垫:NITTA HAAS株式会社制硬质聚氨酯垫IC1010
研磨压力:4.0psi(1psi=6894.76Pa)
研磨平板转速:90rpm
研磨头(托架)转速:100rpm
研磨用组合物的供给:溢流
研磨用组合物供给量:100mL/分钟
研磨时间:60秒。
(研磨速度)
研磨速度(研磨速率)利用以下式计算。
膜厚利用光干涉式膜厚测定装置(KLA-Tencor株式会社制、型号:ASET-f5x)求出,通过用研磨前后的膜厚的差除以研磨时间进行评价。评价结果示于下述表1。
[表1]
根据上述表1可明确,实施例的研磨用组合物与比较例的研磨用组合物相比,使(a)材料的研磨速度相对于(b)材料的研磨速度的比提高的效果优异。
需要说明的是,本申请基于2018年3月23日申请的日本专利申请编号第2018-055682号,其公开内容以参照的方式整体引用。
Claims (8)
1.一种研磨用组合物,其是用于对包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的研磨对象物进行研磨的研磨用组合物,
所述研磨用组合物包含:
有机酸固定二氧化硅、
分散介质、
使所述(a)材料的研磨速度相对于所述(b)材料的研磨速度的比提高的选择比提高剂、和
酸,
所述选择比提高剂为具有亲水性基团的有机聚硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的研磨用组合物,其中,所述亲水性基团为聚氧亚烷基。
3.根据权利要求1或2所述的研磨用组合物,其中,所述选择比提高剂的分子量为200以上且100000以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的研磨用组合物,其中,所述有机酸固定二氧化硅为磺酸固定二氧化硅。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的研磨用组合物,其pH为4以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的研磨用组合物的制造方法,其中,包括对所述有机酸固定二氧化硅、所述分散介质、所述选择比提高剂、及所述酸进行混合的工序。
7.一种研磨方法,其包括使用权利要求1~5中任一项所述的研磨用组合物,对包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的研磨对象物进行研磨的工序。
8.一种半导体基板的制造方法,其具有利用权利要求7所述的研磨方法对包含(a)具有硅-氮键的材料和(b)其他材料的半导体基板进行研磨的工序。
Applications Claiming Priority (3)
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