CN1648191A - 化学机械研磨用水性分散剂及其化学机械研磨方法 - Google Patents

化学机械研磨用水性分散剂及其化学机械研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1648191A
CN1648191A CNA2005100026549A CN200510002654A CN1648191A CN 1648191 A CN1648191 A CN 1648191A CN A2005100026549 A CNA2005100026549 A CN A2005100026549A CN 200510002654 A CN200510002654 A CN 200510002654A CN 1648191 A CN1648191 A CN 1648191A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dispersion agent
grinding
acid
cmp
mentioned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005100026549A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100543100C (zh
Inventor
池田·宪彦
西元·和男
服部·雅幸
川桥·信夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JSR Corp filed Critical JSR Corp
Publication of CN1648191A publication Critical patent/CN1648191A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100543100C publication Critical patent/CN100543100C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D5/00—Sheets united without binding to form pads or blocks
    • B42D5/04—Calendar blocks
    • B42D5/043—Supports for desk-type calendars or diaries
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F23/00—Advertising on or in specific articles, e.g. ashtrays, letter-boxes
    • G09F23/10—Advertising on or in specific articles, e.g. ashtrays, letter-boxes on paper articles, e.g. booklets, newspapers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step

Abstract

本发明涉及化学机械研磨用水性分散剂，其特征在于：所述化学机械研磨用水性分散剂含有，含二氧化铈的研磨粉粒(A)、阴离子水溶性聚合物(B)以及阳离子表面活性剂(C)；基于100质量份的含二氧化铈的研磨粉粒(A)，阴离子水溶性聚合物(B)的含量为60～600质量份；阳离子表面活性剂(C)的含量对于全部化学机械研磨用水性分散剂为0.1～100ppm。

Description

化学机械研磨用水性分散剂及其化学机械研磨方法
技术领域
本发明涉及一种化学机械研磨用水性分散剂及其化学机械研磨方法。更详细地说，是有关细微化元素分离(浅槽隔离)工序中，适用于去除多余的绝缘膜的化学机械研磨用水性分散剂，以及在细微化元素分离工序中能使层间绝缘膜平坦化，使用上述研磨用水性分散剂的化学机械研磨方法。
背景技术
随着半导体装置集成度的提高和多层配线化等、存储设备的记忆容量飞跃性地增大。虽然这是由加工技术细微化的进步支持的，施行多层配线化等，但芯片尺寸变大和伴随着细微化使工序增加，导致芯片成本提高。在这种情况下，引入用于加工膜等的研磨化学机械研磨技术，且被关注。通过这种化学机械研磨技术的应用，实现具体的平坦化等多种细微化技术。
作为这种细微化技术，例如，细微化元素分离(Shallow TrenchIsolation)，也就是，熟知的STI技术。在这种STI技术中，为除去在晶片基板上成膜后多余的绝缘层，而进行化学机械研磨。在这种化学机械研磨工序中，研磨面的平坦性非常重要的，因此考虑过各种研磨剂。
例如，特开平5-326469号公报以及特开平9-270402号公报中，公开了在STI的化学机械研磨工序中，通过使用以二氧化铈作为研磨粉粒的水性分散剂，加快研磨速度、从而得到研磨伤痕较少的被研磨面。
近年，随着半导体元件的多层化、高精细化的进步，对半导体元件的产量和生产能力有更高的要求。对于这些要求，希望在经化学机械研磨工序之后的被研磨面实质上不产生研磨伤痕，和高速度研磨。
关于减少被研磨面的研磨伤痕，一并使用含有丙稀酰铵的聚羧酸型高分子化合物等的分散剂和乙酰壳聚糖(特开2001-7061号公报)、聚乙烯吡咯烷酮(特开2001-185514号公报)等的表面活性剂(添加剂)的研磨剂是有效的。但是，用这样的研磨剂，从浆液中氧化铈颗粒的分散性以及沉淀的防止和研磨伤痕减少的观点来看，对于100重量份的氧化铈颗粒，分散剂使用0.01重量份以上2.0重量份以下，表面活性剂使用100重量份以下。
而且，在美国第6443811号专利中，公开了5wt％以下的氧化铈和临界胶态离子浓度以下的阳离子表面活性剂组成的研磨剂，这种研磨剂也可以含有2～6wt％的阴离子表面活性剂。但是，关于阳离子表面活性剂的种类没有具体的公开，而且，阴离子表面活性剂也只示例了含碳原子为6～18的烷基的铵化合物和吡啶化合物。
而且，在日本特开2002-190458号公报中，公开了含有二氧化铈和含氮原子表面活性剂的研磨剂，这种研磨剂也可以是含有高分子量的聚丙烯酸等的分散剂。但是，在该公报中，关于含氮原子表面活性剂和分散剂的一并使用，没有具体的公开。
而且，根据这些技术，虽然可以看到研磨伤痕减少的效果，但研磨速度低下，不能实现生产能力的提高。
发明内容
有鉴于上述STI技术的现状，本发明目的在于提供一种化学机械研磨用水性分散剂，旨在不降低研磨速度的情况下，减少研磨伤痕，以及提供一种采用上述研磨用水性分散剂的化学机械研磨方法，能够除去细微化元素分离工序中多余的绝缘膜。
本发明的发明人在含有含二氧化铈的研磨粉粒的化学机械研磨用水性分散剂中，通过一并使用一定量的阴离子水溶性聚合物和一定量的阳离子表面活性剂，来实现上述目的，从而完成本发明。
即，本发明涉及的化学机械研磨用水性分散剂，其特征在于，是含有含二氧化铈的研磨粉粒(A)、阴离子水溶性聚合物(B)以及阳离子表面活性剂(C)的化学机械研磨用水性分散剂；
基于100质量份的含二氧化铈的研磨粉粒(A)，阴离子水溶性聚合物(B)的含量为60～600质量份；
阳离子表面活性剂(C)的含量对于全部化学机械研磨用水性分散剂为0.1～100ppm。
本发明涉及的化学机械研磨方法，其特征在于，使用上述研磨用水性分散剂来除去细微化元素分离工序中多余的绝缘膜。
根据本发明，在除去细微化元素分离工序中多余的绝缘膜的工序中，在不使研磨速度降低的情况下，能够减少研磨伤痕。
附图说明
图1为本发明涉及的化学机械研磨方法的一实施例的实施形态模式图；
图2为一实施例的被研磨物(例如，晶片)的模式图。
1、研磨衬垫                 2、回转台
3、加压头                   4、被研磨物
41、硅衬底                  42、绝缘膜(例如，PETEOS膜)
43、绝缘膜(例如，SiO2膜)  44、止挡层(例如，氮化硅层)
45、优选的研磨后表面        5、浆液供给部
具体实施方式
以下，本发明中的化学机械研磨用水性分散剂的各成分进行详细说明。
本发明的化学机械研磨用水性分散剂中所混合的研磨粉粒(A)构成成分包括二氧化铈。该二氧化铈可使用通过煅烧处理氢氧化铈、碳酸铈、草酸铈等得到的研磨粉粒。而且，上述研磨粉粒(A)中二氧化铈的含量对于全部研磨粉粒(A)，优选的含量为20～100wt％、更优选为50～100wt％、最优选为80～100wt％。
上述研磨粉粒(A)可以是只有二氧化铈，也可以是二氧化铈和二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铬、二氧化锰、三氧化二锰、氧化铁、氧化锆、碳化硅、碳化硼、金刚石、碳酸钡等其他成分组成的混合物。而且，作为上述研磨粉粒(A)，也可以使用以上述其他成分覆盖二氧化铈颗粒表面的一部分或全部的研磨粉粒。
而且，本发明中，可以将上述二氧化铈形成的研磨粉粒(含有上述混合物)与公知的有机颗粒、有机/无机复合颗粒一同使用。
作为构成有机颗粒的有机材料可以为聚氯乙稀、聚苯乙烯、聚乙烯共聚物、聚缩醛、饱和聚酯、聚胺、聚羧酸、聚乙烯、聚丙烯、聚-1-丁烯、聚-4-甲醛等聚烯烃、烯烃共聚物、苯氧树脂、聚甲醛丙烯酸甲酯等甲醛丙烯酸树脂等的热可塑性树脂；具有苯乙烯、甲醛丙烯酸甲酯等和二乙烯苯、二甲苯丙烯酸乙二醇酯等聚合而成的交联构造的聚合树脂；苯氧树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、烷基树脂、不饱和聚酯等的热硬化性树脂等。
所述材料形成的有机颗粒可以用一种独立的或者二种以上材料组合使用。而且，所述材料形成的有机颗粒可以通过乳液聚合、悬浮液聚合、乳液分散、粉碎等各种方法制造。
作为有机/无机复合颗粒可以是，例如，在无机颗粒和有机颗粒混合状态下缩聚烷氧基硅烷，至少在有机颗粒的表面结合聚硅氧烷等而形成的颗粒，由二氧化硅、二氧化铈等形成的无机颗粒无机颗粒通过静电力等与有机颗粒结合的颗粒等。上述聚硅氧烷等，可以直接结合于有机颗粒的阴离子基团，也可以通过硅烷偶联剂等间接结合。
上述研磨粉粒(A)的平均粒子直径，优选值为0.01～3μm、更优选为0.02～1μm、最优选为优选0.04～0.7μm。平均粒子如果直径过小，易导致研磨速度不足，另一方面，如果过大，研磨粉粒就会沉淀或者分离，而不能得到稳定的研磨用水性分散剂。且，上述平均粒子直径可以用动态光散射、激光散射衍射等装置，或者用透射电子显微镜来测量。或者，也可以从干燥的研磨粉粒的比表面积数据来计算。
在本发明的化学机械研磨用水性分散剂中，把全部研磨用水性分散剂作为100wt％，研磨粉粒(A)的优选配量为0.02～5wt％、更优选为0.05～3wt％、最优选为0.1～2wt％。而且，把全部研磨用水性分散剂作为100wt％，二氧化铈的优选含量为0.02～5wt％，更优选为0.05～3wt％，最优选为0.1～2wt％。如果二氧化铈的含量过少，则不能实现高效率的研磨，另一方面，如果过多的话，研磨用水性分散剂容易干燥，生成粗大的干燥粉而增加刮痕。
本发明涉及的化学机械研磨用水性分散剂还含有阴离子水溶性聚合物(B)。作为这种阴离子水溶性聚合物(B)可以是，例如，含有(1)聚羧酸、聚苯乙烯磺酸、聚异戊二烯磺酸和聚谷氨酸、(2)阴离子基团的单体和其他单体的共聚物；(3)上述酸(1)的盐、(4)上述酸(1)和盐(3)的混合物；与(5)上述共聚物(2)的阴离子基团中和的氯化物；以及(6)上述共聚物(2)和上述氯化物(5)的混合物。
作为上述聚羧酸可以是，例如，聚甲基丙烯酸等。
作为含有上述阴离子基团的单体可以是，例如，聚甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸、萘磺酸、异戊二烯磺酸等；作为上述其他单体可以是，例如，甲基丙稀酰胺、甲基丙稀酸酯、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯等；作为甲基丙稀酸酯可以是，例如，甲基丙稀酸甲酯、甲基丙稀酸乙酯、甲基丙稀酸苯酯等。
作为阴离子水溶性聚合物(B)使用上述氯化物(5)或共聚物(2)和氯化物(5)的混合物(6)的时候，配对阳离子可以是，例如，铵离子、烷基铵离子、钾离子等。
作为阴离子水溶性聚合物(B)使用上述氯化物(5)或共聚物(2)和氯化物(5)的混合物(6)的时候，也可以使用含有阴离子基团的单体和其他的单体共聚后，与共聚体的阴离子基团的全部或一部分中和，而形成氯化物(5)或混合物(6)；或者，也可以使用含有阴离子基团的单体以及/或它的盐与其他单体共聚，形成氯化物(5)或混合物(6)。
上述阴离子水溶性聚合物(B)的，用水作溶剂通过凝胶渗透层析(GPC)测定的聚乙二醇换算的平均分子量优选为3000～30000、更优选为4000～20000、最优选为5000～15000。通过使用含有该范围的重量平均分子量的阴离子水溶性聚合物(B)，可以得到研磨速度和平坦化性能之间平衡性良好的化学机械研磨用水性分散剂。
在本发明的化学机械研磨用水性分散剂中，基于100质量份的含二氧化铈研磨粉粒A，阴离子水溶性聚合物(B)的配量为60～600质量份、优选的是60～500质量份、更优选的是60～450质量份。通过使用该范围配量的阴离子水溶性聚合物(B)，可以得到含二氧化铈的研磨粉粒(A)的分散性和研磨速度之间平衡性良好的化学机械研磨用水性分散剂。
本发明的化学机械研磨用水性分散剂也含有阳离子表面活性剂(C)。作为阳离子表面活性剂(C)可以使用含氮原子的阳离子表面活性剂，优选使用含氮原子且不含氧原子的阳离子表面活性剂。具体的说，也可以是氯化月桂酰三甲基胺、氯化十六烷基三甲基胺、氯化硬脂酰三甲基胺等含有，碳原子数12～18的烷基的氯化烷基三甲基胺；氯化二硬脂酰二甲基胺等含有，碳原子数12～18的烷基的氯化二烷基二甲基胺、烷基咪唑啉、氯化苯甲烃胺、聚乙烯胺、乙酰月桂酰胺、乙酰硬脂酰胺、以及含有下式(1)所表示结构的化合物等。
所述阳离子表面活性剂(C)优选为具有氯化月桂酰三甲基胺、聚乙烯胺以及含有上式(1)所表示结构的化合物。
上述阳离子表面活性剂(C)的分子量，优选为500以上、更优选为500～100万、更优选为1000～50万、特别优选为1000～25万。而且，上述分子量是阳离子表面活性剂(C)在单体的情况下从化学式计算的理论值，在聚合物的情况下是通过GPC来测定的重量平均分子量。该重量平均分子量是根据各聚合物用适当的溶剂来测定，并通过适当的标准物质换算的值。例如，使用聚乙烯胺的情况下，以0.2mol/L的单乙醇胺水溶液(用乙酸调整PH＝5.1)为溶剂，以麦芽三糖、麦芽庚糖、支链淀粉等糖类为标准物质。使用含有上式(1)所表示结构的化合物情况下，以含有5mol/L乙酸以及0.2mol/L硝酸钠的水溶液为溶剂，以聚乙二醇为标准物质。
作为阳离子表面活性剂(C)，使用含有上式(1)所表示结构的化合物的情况下，优选上式(1)所表示结构的，具有连续结构的，表面活性剂。而且，含有上式(1)所表示结构的化合物的分子量没有特别限制，但分子量优选为，在25℃的阳离子表面活性剂(C)40wt％的水溶液中，粘度为5000～20000mPa·s、更优选为7500～20000mPa·s、最优选为10000～15000mPa·s。上述化合物的可以用商品，例如，ADEKA CATIOACE PD-50(旭电化工业(株)制造)。
在本发明的化学机械研磨用水性分散剂中，对于全部研磨用水性分散剂来说，阳离子表面活性剂(C)的配量是0.1～100ppm、优选为1～50ppm、更优选为1～20ppm。通过使用该用量范围的阳离子表面活性剂(C)，可以得到研磨速度和研磨后被研磨面研磨伤痕的减少之间平衡性良好的化学机械研磨用水性分散剂。
在本发明的化学机械研磨用水性分散剂中，可以加入酸(D)，通过使用酸(D)，可以稳定研磨用水性分散剂、提高选择性。该酸(D)没有特别的限定，可以使用任何有机酸、无机酸。
作为有机酸可以使用对甲苯磺酸、异戊二烯磺酸、葡萄糖酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙醇酸、丙二酸、蚁酸、草酸、琥珀酸、反丁烯二酸、马来酸以及苯二甲酸等。
而且，作为无机酸可以使用硝酸、盐酸以及硫酸。
所述有机酸以及无机酸可以分别只用一种或二种以上来组合使用，而且，也可以一并使用有机酸和无机酸。
在100wt％的全部化学研磨机械用水性分散剂的情况下，上述酸(D)的优选配量为2wt％以下，更优选为1wt％以下。
而且，本发明中，在化学机械研磨用水性分散剂中加入碱(E)，根据其使用的研磨粉粒的构成材料来调整PH值，可以进一步提高研磨粉粒的分散性、研磨速度以及选择性。该碱(E)没有特别的限定，可以使用任何有机碱、无机碱。
作为有机碱可以使用乙烯胺、乙醇胺等含氮的有机化合物等。
而且，作为无机碱可以使用氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂等。
这些有机碱以及无机碱可以分别用单独一种或二种以上组合使用，而且，也可以一并使用有机碱和无机碱。
把全部化学机械研磨用水性分散剂作为100wt％的情况下，上述碱(E)的优选配量为1wt％以下，更优选为0.5wt％以下。
作为本发明的化学机械研磨用水性分散剂的媒质可以使用水、水和乙醇(甲醇)的混合媒质、水和其他成分的混合媒质等。优选使用水作为媒质。
上述化学机械研磨用水性分散剂的优选pH值是5～12。如果pH值在该范围内，可以得到研磨速度高，减少被研磨面的研磨伤痕的化学机械研磨用水性分散剂，而且，研磨用水性分散剂自身的稳定性也很好。
本发明的研磨用水性分散剂含有用上述配量的上述各成分，并且该研磨用水性分散剂可以在浓缩后保存、运输。在化学机械研磨工序中使用时，将浓缩后的研磨用水性分散剂稀释，将各成分的配量调整到上述范围内来使用。
浓缩本发明的研磨用水性分散剂时，含二氧化铈的研磨粉粒(A)的量优选为不超过全部研磨用水性分散剂的20wt％。通过浓缩到该浓缩度范围，可以长时间稳定保存研磨用水性分散剂。
本发明的化学机械研磨用水性分散剂，优选用于半导体装置的制造的细微化元素分离(STI)工序中，除去多余的绝缘膜。具体的说，可以用于研磨半导体基板和如下所示绝缘膜等被研磨材料；所述半导体基板，在形成元素分离用的沟槽，并由硅制成的基板中，埋设绝缘膜的表面上具有凹凸。
由绝缘材料构成的上述绝缘膜，可以使用二氧化硅膜(SiO2膜)、在SiO2中添加少量的硼以及磷的硼磷硅膜(BPSG膜)、在SiO2中掺杂氟的称为FSG(Fluorine doped silicate glass)的绝缘膜、低介电的氧化硅基绝缘膜等。
作为二氧化硅膜可以使用，例如，热氧化膜、PETEOS膜(PlasmaEnhanced-TEOS膜)、HDP膜(High Density Plasma Enhanced-TEOS膜)，通过热CVD法得到的二氧化硅膜等。
上述硼磷硅膜(BPSG膜)可以通过常压CVD法(AP-CVD法)或减压CVD法(LP-CVD法)制造。
称为FSG的上述绝缘膜可以通过以高密度等离子体为催化条件用化学气相淀积方法来制造。
上述低介电的二氧化硅基绝缘膜，可以通过回转涂覆法，涂覆于原料的基体后，在氧化环境下加热得到。所述二氧化硅基绝缘膜可以使用，例如，以三乙氧硅烷为原料的HSQ膜(Hydrogen Silsesquioxane膜)、含有将甲基三甲氧硅烷作为一部分原料添加到四乙氧硅烷的MSQ膜(Methyl Silsesquioxane膜)等。
上述热氧化膜，可以通过把高温的硅晾晒于氧化环境中，硅和氧气或者硅和水分起化学反应制得。
上述PETEOS膜，可通过以四乙酰正硅酸盐(TEOS)为原料，以等离子体为催化条件，用化学气相淀积方法来制造。
上述HDP膜可以通过以四乙基正硅酸盐(TEOS)为原料，以高密度等离子体为催化条件，用化学气相淀积方法来制造。
用上述热CVD法得到的二氧化硅膜，可以通过常压CVD法(AP-CVD法)或减压CVD法(LP-CVD法)制造。
作为含有如上所述绝缘膜的被研磨物可以是，例如，如图2所示构造的晶片。
根据本发明的化学机械研磨方法的研磨，可以使用(株)荏原制作所制造的“EPO-112”、“EPO-222”等型号化学机械研磨装置，Lapmasther SFT CO.制造的“LGP-510”、“LGP-552”等型号化学机械研磨装置、Applied Materials CO.制造的商品名为“Mirra”等化学机械研磨装置、Lam Research CO.制造的“AVANTI 472”等型号化学机械研磨装置，在公知的研磨条件下工作。
对于本发明的化学机械研磨方法，根据图1进行详细说明，但本发明的方法并不局限于此。首先，在沿轴向旋转的回转台2上固定研磨衬垫1。其次，被研磨物4安装于加压头3的一端。加压头3可以一边把被研磨物4向研磨衬垫1的表面按压一边自身旋转和移动，同时使被研磨物4可以在研磨衬垫1的表面上滑动。本发明的化学机械研磨方法，通过一边把本发明的化学机械研磨用水性分散剂从上方(浆液供给部5等)流向研磨衬垫1的表面一边进行上述滑动，除去多余绝缘膜的研磨方法。
作为优选的研磨条件，回转台转速通常为50～150rpm、更优选为80～120rpm，加压头转速通常为50～150rpm、更优选的是80～120rpm，回转台转速/加压头转速通常为0.5～2、更优选的是0.7～1.5，研磨压力通常为200～800g/cm2、更优选的是400～600g/cm2，研磨用水性分散剂供给速度通常为50～300ml/分、更优选的是100～200ml/分。
作为上述研磨衬垫可以使用公知的产品，例如，Rodel Nitta CO.制造的商品名为“IC1000/SUBA400”、“IC1010、SUBA系列、Polytex系列”等。而且，研磨的时候，也可以更换不同种类的研磨衬垫。
根据本发明的化学机械研磨方法，优选使用10nm/分以上、更优选为20nm/分以上的研磨速度来研磨绝缘膜。
实施例
以下结合实施例，更具体的说明本发明。
[实施例1]
化学机械研磨用水性分散剂的调制
将氟碳铈矿溶解于硝酸，反复再结晶三次得到高纯度的碳酸铈。将其在空气中900℃下加热5小时，得到二氧化铈。把该二氧化铈使用锆珠在珠磨机中粉碎后，通过水压淘洗工序来分级。
存在硝酸的条件下，将上述二氧化铈颗粒分散在在离子置换水中，含量5.0wt％，把pH值调整到6，得到含有平均粒子直径(二次粒子直径)为0.24μm二氧化铈的水性分散剂(以下简称“二氧化铈水性分散剂”)。
然后，向该二氧化铈水性分散剂中加入离子置换水，稀释至0.5wt％，然后，添加作为阴离子水溶性聚合物(B)的重量平均分子量为7000的聚丙烯酰铵水溶液(浓度：30wt％)，其中，在全部化学机械研磨用水性分散剂中，聚丙烯酰铵的量为1.6wt％，并搅拌5分钟。然后，添加作为阳离子表面活性剂(C)的，具有与下述式(1)所示构造单位连接所形成构造的化合物相当的，氯化聚二甲基亚甲基基啶翁(重量平均分子量：12万)的水溶液(商品名为“ADEKA CATIOACEPD-50”、旭电化工业(株)制造)，用氯化聚二甲基亚甲基基啶翁来换算，相对于全部化学机械研磨用水性分散剂，其量为10ppm，并搅拌5分钟，而调制成pH值为6.3的化学机械研磨用水性分散剂。且，氯化聚二甲基亚甲基基啶翁的重量平均分子量，使用含有0.5m/L乙酸以及0.2m/L硝酸的水溶液作为溶剂、聚乙二醇作为标准物质，通过GPC来测定。
<绝缘膜的化学机械研磨>
使用上述化学机械研磨用水性分散剂，直径8英寸的PETEOS膜(无级差)作为被研磨物，在下述条件下进行化学机械研磨。
(研磨条件)
研磨装置：(株)荏原制作所制“EPO-112型”
研磨衬垫：Rodel Nitta CO.制“IC1000/SUBA400”
回转台转速：100转/分
加压头转速：107转/分
加压头压力：490g/cm2
研磨用水性分散剂供给速度：200ml/分
研磨时间：5分钟
<研磨速度的评估>
使用光干涉式膜厚计“NanoSpec 6100”(Nanometrics Japan Ltd.制造)，对被研磨材料的研磨前后的厚度进行测定，其差值除以研磨时间算出研磨速度。研磨速度如表1所示。
该值以超过20nm/分时研磨速度极好，10～20nm/分时研磨速度良好，不到10nm/分时研磨速度通常判定为不良。
<刮痕的评估>
研磨后的PETEOS膜通过KLA Tencor CO.制造的“KLA2351”来检查缺陷。首先，在象素尺寸0.39μm、极限值(threshold)50的条件下，在晶片表面的全部范围内，“KLA2351”作为“缺陷”的计算值来测定。然后，这些“缺陷”随机地抽出250个来观察，可观察到各“缺陷”为刮痕、附着的废物等，算出这些“缺陷”中含有的刮痕比例，来计算每个晶片整个表面的刮痕。结果显示于表1。
该值以在500个/面以下时刮痕数极好、在501～2000个/面时刮痕数良好、在2001个/面以上时刮痕数通常判定为不良。
[实施例2]
除用氯化聚二甲基亚甲基基啶翁来换算，相对于全部化学机械研磨用水性分散剂，把ADEKA CATIOACE PD-50的配量变更为100ppm以外，与实施例1相同调制成pH值为6.3的化学机械研磨用水性分散剂，来评估研磨特性。结果显示于表1。
[比较例1]
除不使用阳离子表面活性剂(C)以外，与实施例1相同调制成pH值为6.4的化学机械研磨用水性分散剂，来评估研磨特性。结果显示于表1。
[比较例2～4]
相对于全部化学机械研磨用水性分散剂，将ADEKA CATIOACEPD-50的配量，分别按照表1所示，变更为氯化聚二甲基亚甲基基啶翁的换算量以外，与实施例1相同调制成pH值为6.3的化学机械研磨用水性分散剂，来评估研磨特性。结果显示于表1。
[实施例3]
作为阳离子表面活性剂(C)，，除用相对于全部化学机械研磨用水性分散剂添加10ppm氯化月桂酰三甲基胺(理论分子量：263.5)替换氯化聚二甲基亚甲基基啶翁以外，与实施例1相同调制成pH值为6.3的化学机械研磨用水性分散剂，来评估研磨特性。结果显示于表1。
[比较例5]
作为阳离子表面活性剂(C)，除相对于全部化学机械研磨用水性分散剂添加10000ppm氯化月桂酰三甲基胺以外，与实施例3相同调制成pH值为6.3的化学机械研磨用水性分散剂，来评估研磨特性。结果显示于表1。
[实施例4～8]
作为阳离子表面活性剂(C)，除分别使用如表1所示重量平均分子量的聚乙烯胺替换氯化聚二甲基亚甲基基啶翁以外，与实施例1相同调制成pH值为6.3的化学机械研磨用水性分散剂，来评估研磨特性。结果显示于表1。而且，聚乙烯胺的重量平均分子量通过GPC方法来测定，并以乙酸调整pH至5.1的0.2m/L的单乙醇胺水溶液为溶剂、以下述糖类为标准物质。
麦芽三糖：分子量＝504
麦芽庚糖：分子量＝1153
支链淀粉：分子量＝5800、12200、23700、48000、100000、186000、
                  380000、853000
[比较例6]
作为阳离子表面活性剂(C)，除相对于全部化学机械研磨用水性分散剂添加0.05ppm聚乙烯胺以外，与实施例6相同调制成pH值为6.3的化学机械研磨用水性分散剂，来评估研磨特性。结果显示于表1。
[比较例7]
作为阳离子表面活性剂(C)，除相对于全部化学机械研磨用水性分散剂添加1000ppm聚乙烯胺以外，与实施例4相同调制成pH值为6.3的化学机械研磨用水性分散剂，来评估研磨特性。结果显示于表1。
[比较例8]
作为阳离子表面活性剂(C)，除相对于全部化学机械研磨用水性分散剂添加500ppm聚乙烯胺以外，与实施例7相同调制成pH值为6.3的化学机械研磨用水性分散剂，来评估研磨特性。结果显示于表1。
                                              表1
                     阳离子表面活性剂(C)   pH   研磨速度(nm/分)    刮痕数(个/面)
种类 重量平均分子量   配量(ppm)
  实施例1     氯化聚二甲基亚甲基基啶翁   120000   10   6.3   28    442
  实施例2     氯化聚二甲基亚甲基基啶翁   120000   100   6.3   15    120
  实施例3     氯化月桂酰三甲基胺   263.5   10   6.3   27    921
  实施例4     聚乙烯胺   600   0.1   6.3   31    1047
  实施例5     聚乙烯胺   1200   50   6.3   21    357
  实施例6     聚乙烯胺   1800   70   6.3   17    207
  实施例7     聚乙烯胺   10000   1   6.3   28    876
  实施例8     聚乙烯胺   70000   20   6.3   23    368
  比较例1                                 不添加   6.4   31    2001
  比较例2     氯化聚二甲基亚甲基基啶翁   120000   10000   6.3   3    49
  比较例3     氯化聚二甲基亚甲基基啶翁   120000   0.05   6.3   31    2483
  比较例4     氯化聚二甲基亚甲基基啶翁   120000   1000   6.3   5    26
  比较例5     氯化月桂酰三甲基胺   263.5   10000   6.3   7    87
  比较例6     聚乙烯胺   1800   0.05   6.3   30    2169
  比较例7     聚乙烯胺   600   1000   6.3   6    19
  比较例8     聚乙烯胺   10000   500   6.3   8    7
从上述实施例以及比较例的结果来看，在不使用阳离子表面活性剂(C)情况下(比较例1)、或阳离子表面活性剂(C)的配量为相对于全部化学机械研磨用水性分散剂不满0.1ppm的情况下(比较例3和6)，虽然研磨速度良好，但刮痕数不良。而且阳离子表面活性剂(C)的配量为相对于全部化学机械研磨用水性分散剂超过100ppm时，虽然刮痕数少，但研磨速度慢(比较例2、4、5、7和8)。这些都不实用。
另外，实施例1～8中，研磨速度、刮痕数都极好或良好时，已确认这样的化学机械研磨用水性分散剂在细微化元素分离工序中，作为使用除去多余的绝缘膜工序的研磨用水性分散剂有非常良好的性能。
工业应用性
根据本发明能够用良好的研磨速度除去多余的绝缘膜，能够制造具有刮痕数很少的绝缘膜的基板。

Claims (2)

1、一种化学机械研磨用水性分散剂，其特征在于：
所述化学机械研磨用水性分散剂含有，含二氧化铈的研磨粉粒(A)、阴离子水溶性聚合物(B)以及阳离子表面活性剂(C)；
基于100质量份的含二氧化铈的研磨粉粒(A)，阴离子水溶性聚合物(B)的含量为60～600质量份；
对于全部化学机械研磨用水性分散剂，阳离子表面活性剂(C)的含量为0.1～100ppm。
2、一种化学机械研磨方法，其特征在于：使用权利要求1所述的化学机械研磨用水性分散剂，除去细微化元素分离工序中多余的绝缘膜。
CNB2005100026549A 2004-01-23 2005-01-21 化学机械研磨用水性分散剂及其化学机械研磨方法 Expired - Fee Related CN100543100C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004016270 2004-01-23
JP2004016270 2004-01-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1648191A true CN1648191A (zh) 2005-08-03
CN100543100C CN100543100C (zh) 2009-09-23

Family

ID=34709065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100026549A Expired - Fee Related CN100543100C (zh) 2004-01-23 2005-01-21 化学机械研磨用水性分散剂及其化学机械研磨方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7252782B2 (zh)
EP (1) EP1566420A1 (zh)
KR (1) KR20050076752A (zh)
CN (1) CN100543100C (zh)
TW (1) TW200525020A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102464946A (zh) * 2010-11-19 2012-05-23 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液及其应用
CN101372606B (zh) * 2008-10-14 2013-04-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 用氧化铈化学机械抛光液抛光硫系化合物相变材料的方法
CN101374922B (zh) * 2006-01-25 2013-06-12 Lg化学株式会社 用于抛光半导体晶片的cmp浆料及使用该浆料的方法
CN103189457A (zh) * 2010-09-08 2013-07-03 巴斯夫欧洲公司 用于化学机械抛光电子、机械和光学器件用基底材料的含水抛光组合物和方法
CN103717351A (zh) * 2011-08-01 2014-04-09 巴斯夫欧洲公司 一种制造半导体装置的方法，其包括在具有3.0至5.5的pH值的CMP组合物的存在下化学机械抛光元素锗及/或Si1-xGex 材料
CN111318955A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 化学机械研磨装置以及执行氧化铈基化学机械研磨的方法
CN113004796A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 安集微电子科技（上海）股份有限公司 一种化学机械抛光液

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005294798A (ja) * 2004-03-08 2005-10-20 Asahi Glass Co Ltd 研磨剤および研磨方法
JP4292117B2 (ja) * 2004-07-15 2009-07-08 Ｊｓｒ株式会社 化学機械研磨用水系分散体及び化学機械研磨方法
US7531105B2 (en) * 2004-11-05 2009-05-12 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition and method for high silicon nitride to silicon oxide removal rate ratios
JP4768335B2 (ja) * 2005-06-30 2011-09-07 株式会社東芝 有機膜の化学的機械的研磨方法、半導体装置の製造方法、およびプログラム
US7879255B2 (en) * 2005-11-04 2011-02-01 Applied Materials, Inc. Method and composition for electrochemically polishing a conductive material on a substrate
JP5182483B2 (ja) * 2005-12-16 2013-04-17 Ｊｓｒ株式会社 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法、ならびに化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット
KR100793240B1 (ko) * 2006-06-02 2008-01-10 삼성전자주식회사 슬러리 조성물, 이를 이용한 연마 방법 및 불휘발성 메모리장치의 제조 방법
US20100001229A1 (en) * 2007-02-27 2010-01-07 Hitachi Chemical Co., Ltd. Cmp slurry for silicon film
JP2011502362A (ja) * 2007-10-31 2011-01-20 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ウエハを研磨するための組成物、方法及びプロセス
US8366959B2 (en) * 2008-09-26 2013-02-05 Rhodia Operations Abrasive compositions for chemical mechanical polishing and methods for using same
EP2415849A4 (en) * 2009-03-30 2014-12-17 Toray Industries CONDUCTIVE FILM ELIMINATING AGENT AND METHOD FOR REMOVING CONDUCTIVE FILM
US8119529B2 (en) * 2009-04-29 2012-02-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method for chemical mechanical polishing a substrate
KR101804589B1 (ko) * 2009-12-11 2018-01-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 그 제조 방법
US10570313B2 (en) * 2015-02-12 2020-02-25 Versum Materials Us, Llc Dishing reducing in tungsten chemical mechanical polishing
TWI625372B (zh) * 2016-01-06 2018-06-01 卡博特微電子公司 低介電基板之研磨方法
KR102619722B1 (ko) * 2016-10-27 2024-01-02 삼성디스플레이 주식회사 트랜지스터 표시판의 제조 방법 및 이에 이용되는 연마 슬러리
US11203703B2 (en) * 2018-03-20 2021-12-21 Samsung Display Co., Ltd. Polishing slurry and method of polishing substrate by using the polishing slurry
JP2022010758A (ja) * 2020-06-29 2022-01-17 Ａｇｃ株式会社 研磨剤及び研磨方法
US20220332977A1 (en) * 2021-04-16 2022-10-20 Entegris, Inc. Cmp compositions for polishing dielectric materials

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4220706A (en) 1978-05-10 1980-09-02 Rca Corporation Etchant solution containing HF-HnO3 -H2 SO4 -H2 O2
US4462861A (en) 1983-11-14 1984-07-31 Shipley Company Inc. Etchant with increased etch rate
US5100505A (en) 1990-10-18 1992-03-31 Micron Technology, Inc. Process for etching semiconductor devices
JP3335667B2 (ja) 1992-05-26 2002-10-21 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JPH09270402A (ja) 1996-03-29 1997-10-14 Hitachi Chem Co Ltd 酸化セリウム研磨剤及び基板の製造法
US5851303A (en) 1996-05-02 1998-12-22 Hemlock Semiconductor Corporation Method for removing metal surface contaminants from silicon
US5698503A (en) 1996-11-08 1997-12-16 Ashland Inc. Stripping and cleaning composition
US6099604A (en) * 1997-08-21 2000-08-08 Micron Technology, Inc. Slurry with chelating agent for chemical-mechanical polishing of a semiconductor wafer and methods related thereto
US6127908A (en) 1997-11-17 2000-10-03 Massachusetts Institute Of Technology Microelectro-mechanical system actuator device and reconfigurable circuits utilizing same
TW512170B (en) * 1998-07-24 2002-12-01 Ibm Aqueous slurry composition and method for polishing a surface using the same
JP2000109809A (ja) 1998-10-08 2000-04-18 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
JP2001007061A (ja) 1999-06-18 2001-01-12 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
DE60031857T2 (de) * 1999-06-18 2007-09-13 Hitachi Chemical Co., Ltd. Verwendung eines cmp schleifmittels
TWI254070B (en) * 1999-08-18 2006-05-01 Jsr Corp Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing
US6258140B1 (en) * 1999-09-27 2001-07-10 Fujimi America Inc. Polishing composition
US6387822B1 (en) 1999-11-12 2002-05-14 Texas Instruments Incorporated Application of an ozonated DI water spray to resist residue removal processes
JP2001185514A (ja) 1999-12-27 2001-07-06 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
US6443811B1 (en) * 2000-06-20 2002-09-03 Infineon Technologies Ag Ceria slurry solution for improved defect control of silicon dioxide chemical-mechanical polishing
JP2002190458A (ja) 2000-12-21 2002-07-05 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体
US20020132560A1 (en) * 2001-01-12 2002-09-19 Qiuliang Luo Polishing method for selective chemical mechanical polishing of semiconductor substrates
JP2003313542A (ja) * 2002-04-22 2003-11-06 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体
US20050028450A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Wen-Qing Xu CMP slurry
TW200521217A (en) * 2003-11-14 2005-07-01 Showa Denko Kk Polishing composition and polishing method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101374922B (zh) * 2006-01-25 2013-06-12 Lg化学株式会社 用于抛光半导体晶片的cmp浆料及使用该浆料的方法
CN101372606B (zh) * 2008-10-14 2013-04-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 用氧化铈化学机械抛光液抛光硫系化合物相变材料的方法
CN103189457A (zh) * 2010-09-08 2013-07-03 巴斯夫欧洲公司 用于化学机械抛光电子、机械和光学器件用基底材料的含水抛光组合物和方法
CN103189457B (zh) * 2010-09-08 2015-12-09 巴斯夫欧洲公司 用于化学机械抛光电子、机械和光学器件用基底材料的含水抛光组合物和方法
CN102464946A (zh) * 2010-11-19 2012-05-23 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液及其应用
CN103717351A (zh) * 2011-08-01 2014-04-09 巴斯夫欧洲公司 一种制造半导体装置的方法，其包括在具有3.0至5.5的pH值的CMP组合物的存在下化学机械抛光元素锗及/或Si1-xGex 材料
CN111318955A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 化学机械研磨装置以及执行氧化铈基化学机械研磨的方法
CN113004796A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 安集微电子科技（上海）股份有限公司 一种化学机械抛光液

Also Published As

Publication number Publication date
CN100543100C (zh) 2009-09-23
KR20050076752A (ko) 2005-07-27
US20050164510A1 (en) 2005-07-28
TW200525020A (en) 2005-08-01
US7252782B2 (en) 2007-08-07
EP1566420A1 (en) 2005-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1648191A (zh) 化学机械研磨用水性分散剂及其化学机械研磨方法
CN1171963C (zh) 用于化学机械抛光的组合物
KR101277029B1 (ko) Ｃｍｐ 연마액, 기판의 연마 방법 및 전자 부품
KR101276026B1 (ko) 화학 기계 연마용 수계 분산체 및 화학 기계 연마 방법, 및 화학 기계 연마용 수계 분산체를 제조하기 위한 키트
KR101419156B1 (ko) Ｃｍｐ용 연마액 및 이것을 사용한 연마 방법
KR100988749B1 (ko) 반도체용 연마제, 그 제조 방법 및 연마 방법
CN100339954C (zh) Cmp研磨剂及基板的研磨方法
JP2005236275A (ja) 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法
CN1572424A (zh) 用于浅沟槽隔离的化学/机械抛光方法
CN1453328A (zh) 化学机械研磨用的水分散体
CN1324106C (zh) 化学机械研磨用水性分散剂以及化学机械研磨方法
KR100786948B1 (ko) 연마 선택비 조절제 및 이를 함유한 ｃｍｐ 슬러리
CN1782013A (zh) 半导体基板用研磨液组合物
JP2006339594A (ja) 半導体用研磨剤
JP2010028086A (ja) Ｃｍｐ研磨剤、このｃｍｐ研磨剤を用いた研磨方法
JP7480384B2 (ja) 研磨用組成物
JP5088453B2 (ja) Ｃｍｐ研磨液、基板の研磨方法及び電子部品
CN1276051C (zh) 化学/机械抛光用水分散体
JP2008182179A (ja) 研磨剤用添加剤、研磨剤、基板の研磨方法及び電子部品
JP2014187268A (ja) Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
JP2006303348A (ja) 化学的機械的研磨用研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
JP2010087457A (ja) Ｃｍｐ研磨剤及びこれを用いた研磨方法
KR20200057374A (ko) 연마 슬러리 조성물 및 그의 제조방법
JP2007073596A (ja) 研磨剤、その製造方法、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
JP2011233748A (ja) 基板の研磨方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090923