TW201529770A - 研磨劑之製造方法、研磨方法及半導體積體電路裝置之製造方法 - Google Patents

研磨劑之製造方法、研磨方法及半導體積體電路裝置之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201529770A
TW201529770A TW103143935A TW103143935A TW201529770A TW 201529770 A TW201529770 A TW 201529770A TW 103143935 A TW103143935 A TW 103143935A TW 103143935 A TW103143935 A TW 103143935A TW 201529770 A TW201529770 A TW 201529770A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
cerium oxide
oxide particles
abrasive
slurry
Prior art date
Application number
TW103143935A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuiko YOSHIDA
Iori Yoshida
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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 Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Publication of TW201529770A publication Critical patent/TW201529770A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/224—Oxides or hydroxides of lanthanides
    • C01F17/235—Cerium oxides or hydroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • 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
    • 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
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • 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
    • 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
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/60—Compounds characterised by their crystallite size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Abstract

本發明提供一種可抑制於被研磨面產生研磨損傷，並以較高之研磨速度進行CMP之研磨劑之製造方法、及研磨方法。 本發明之研磨劑之製造方法包括將利用液相合成所獲得之氧化鈰粒子、或含有該氧化鈰粒子及水之漿料於90℃以上且1000℃以下進行加熱之加熱步驟。

Description

研磨劑之製造方法、研磨方法及半導體積體電路裝置之製造方法
本發明係關於一種研磨劑之製造方法及使用該研磨劑之研磨方法、以及使用該研磨方法之半導體積體電路裝置之製造方法。
近年來，隨著半導體元件之高密度化及高精細化，業界要求開發更高度之微細加工技術。自先前以來，於半導體積體電路裝置(以下，亦稱為半導體裝置)之製造中，為了防止層表面之凹凸(階差)超過微影之焦點深度而無法獲得充分之解像度等問題，而使用化學機械研磨法(Chemical Mechanical Polishing，以下稱為CMP)，使層間絕緣膜或銅埋入配線等平坦化。此種利用CMP之平坦化之重要性隨著半導體元件之高精細化或微細化之要求變得嚴格而日益增大。
又，近年來，於半導體裝置之製造中，為了推進半導體元件之更高度之微細化，而導入有元件隔離寬度較小之利用淺溝槽之隔離法(淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation)：以下稱為STI)。
STI係藉由在矽基板上形成溝槽(trench)，並於溝槽內埋入絕緣膜，而形成經電性絕緣之元件區域之方法。於STI中，首先，如圖1A所示，於利用氮化矽膜2等遮蔽矽基板1之元件區域後，於矽基板1上形成溝槽3，並以填埋溝槽3之方式堆積氧化矽膜4等絕緣膜。繼而，藉由CMP，一面保留作為凹部之溝槽3內之氧化矽膜4，一面將作為凸部之氮化矽膜2上之氧化矽膜4研磨去除，藉此獲得如圖1B所示於溝槽3內埋入有氧化矽膜4之元件隔離構造。再者，於此種STI中之CMP 中，藉由充分提高氧化矽膜4之研磨速度與氮化矽膜2之研磨速度之選擇比(氧化矽膜之研磨速度/氮化矽膜之研磨速度)，且構成為於露出氮化矽膜2之時點結束研磨，而可獲得更平滑之面。
於半導體裝置之製造中，為了除此種STI中之氧化矽膜之平坦化以外，亦使藉由電漿-CVD(化學氣相蒸鍍)、低壓-CVD、濺鍍、電鍍等各種方法形成之氧化矽等絕緣膜或電容器用之強介電膜平坦化，而使用包含薰製二氧化矽系、膠體二氧化矽系、氧化鋁系、氧化鈰(ceria)系等之研磨粒之研磨劑進行CMP。並且，隨著進行元件之微細化或高精細化，研磨時形成於層間絕緣膜或STI用絕緣膜之損傷(以下，稱為研磨損傷)成為配線短路等之原因而導致良率下降，故而成為日益嚴重之問題。
自先前以來，於將氧化矽等絕緣膜作為被研磨面之情形時，由於與二氧化矽系之研磨粒相比硬度較低而不易產生研磨損傷，故而可使用包含高純度之氧化鈰粒子之研磨劑(例如參照專利文獻1)。
然而，對應於半導體積體電路之進一步之微細化，防止研磨損傷之要求進一步提高，若為專利文獻1中所記載之研磨劑，則無法充分應對此種要求。因此，業界提出進一步縮小研磨粒之氧化鈰粒子之粒徑(例如參照專利文獻2)。然而，若使用粒徑較小之氧化鈰粒子作為研磨粒，則有研磨速度降低，研磨作業之效率明顯變差之問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-109803號公報
[專利文獻2]日本專利特開平8-81218號公報
本發明係為了解決上述問題而完成者，其目的在於提供一種例 如於用於STI用絕緣膜之平坦化之CMP中，可抑制於被研磨面產生研磨損傷，並以短時間進行研磨之研磨劑之製造方法、研磨方法及半導體積體電路裝置之製造方法。
本發明之研磨劑之製造方法的第1態樣之特徵在於包括：加熱步驟，其係將利用液相合成所獲得之氧化鈰粒子於90℃以上且1000℃以下進行加熱；及分散步驟，其係使上述加熱步驟後之氧化鈰粒子分散於水中。
又，本發明之研磨劑之製造方法的第2態樣之特徵在於：包括將含有利用液相合成所獲得之氧化鈰粒子及水之漿料於90℃以上且1000℃以下進行加熱之加熱步驟。
本發明之研磨方法之特徵在於：其係一面向研磨墊供給研磨劑一面使被研磨面與研磨墊接觸，藉由兩者間之相對運動而進行研磨之方法，且使用於上述本發明之研磨劑之製造方法的第1態樣或第2態樣中所獲得之研磨劑作為上述研磨劑。
本發明之半導體積體電路裝置之製造方法之特徵在於：包括藉由上述本發明之研磨方法對上述被研磨面進行研磨之步驟。
於本發明中，所謂「被研磨面」，為研磨對象物之被研磨之面，例如係指表面。於半導體裝置之製造中，包括製造過程中所出現之中間階段之基板表面在內稱為「被研磨面」。
根據藉由本發明之製造方法而獲得之研磨劑及本發明之研磨方法，可抑制於半導體裝置之包含氧化矽、含碳氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳化矽、非晶矽、多晶矽等之膜之被研磨面產生研磨損傷，並以較高之研磨速度進行研磨。並且，例如可一面抑制產生研磨損傷，一面以高速進行STI用絕緣膜之平坦化，從而可提高半導體裝置之製 造效率。
1‧‧‧矽基板
2‧‧‧氮化矽膜
3‧‧‧溝槽
4‧‧‧氧化矽膜
20‧‧‧研磨裝置
21‧‧‧半導體裝置
22‧‧‧研磨頭
23‧‧‧研磨壓盤
24‧‧‧研磨墊
25‧‧‧研磨劑
26‧‧‧研磨劑供給配管
圖1A係表示於STI中藉由CMP進行研磨之方法之半導體基板之剖面圖。
圖1B係表示於STI中藉由CMP進行研磨之方法之半導體基板之剖面圖。
圖2係表示本發明之研磨方法中可使用之研磨裝置之一例之圖。
以下，對本發明之實施形態進行說明。本發明並不限定於以下之實施形態，只要符合本發明之主旨，則其他實施之形態亦可屬於本發明之範疇。
[研磨劑之製造方法]
本發明之研磨劑之製造方法係製造適於用於對被研磨面進行CMP之研磨劑、尤其是適於STI中之矽氧化膜(尤其是二氧化矽膜)之CMP之研磨劑之方法，且包括如下步驟：將利用液相合成所獲得之氧化鈰粒子(以下，稱為「氧化鈰粒子(A)」)或含有氧化鈰粒子(A)及水之漿料(以下，稱為「漿料(B)」)於特定之溫度下進行加熱。
供至上述加熱步驟之氧化鈰粒子(A)、漿料(B)例如可以如下方式製造。
(氧化鈰粒子(A)之製造)
本發明之製造方法中所使用之氧化鈰粒子(A)例如可利用如下所示之液相合成方法而獲得。
(1)於硝酸鈰(III)水溶液中添加氨水溶液等鹼而生成氫氧化鈰凝膠後，進行加熱處理，藉此獲得包含氧化鈰粒子(A)之漿料。可將以上述方式獲得之漿料過濾、洗淨、乾燥而獲得氧化鈰粒子(A)。
(2)於硝酸鈰(IV)銨水溶液中添加氨水溶液等鹼而生成氫氧化鈰凝 膠後，將其以化學方式氧化而獲得包含氧化鈰粒子(A)之漿料。可將以上述方式獲得之漿料過濾、洗淨、乾燥而獲得氧化鈰粒子(A)。
(3)於溶液中將鈰(III)鹽以化學方式氧化，而獲得包含氧化鈰粒子(A)之漿料。可將以上述方式獲得之漿料過濾、洗淨、乾燥而獲得氧化鈰粒子(A)。
再者，於上述(1)~(3)之任一種方法中，乾燥均係於未達90℃之溫度下進行。
(漿料(B)之製備)
漿料(B)含有氧化鈰粒子(A)、及作為使氧化鈰粒子(A)分散之介質之水。對水並無特別限制，但就防止對其他添加劑之影響、雜質之混入、對pH值等之影響之觀點而言，較佳為純水、超純水、離子交換水等。水之含量相對於漿料(B)整體較佳為50質量%以上且99.9質量%以下之比率，進而較佳為60質量%以上且99.8質量%以下。並且，關於氧化鈰粒子(A)之含有比率，就研磨之效率及防止粒子之凝聚之觀點而言，相對於漿料(B)整體較佳為設為0.1質量%以上且50質量%以下，更佳為0.2質量%以上且40質量%以下。
漿料(B)例如可藉由對利用上述(1)~(3)之任一種方法而獲得之氧化鈰粒子(A)添加上述較佳量之水而進行製備。又，視需要亦可添加下述pH值調整劑、分散劑等。或者，亦可使用於利用上述(1)~(3)之任一種方法進行過濾、洗淨、乾燥而獲得氧化鈰粒子(A)前生成之漿料作為漿料(B)。
(加熱步驟)
本發明之製造方法中，於第1態樣中，將氧化鈰粒子(A)於加熱步驟中於90℃以上且1000℃以下之溫度條件進行加熱，又，於第2態樣中，將漿料(B)於加熱步驟中於90℃以上且1000℃以下之溫度條件下進行加熱。再者，所謂將漿料(B)進行加熱，係指將漿料(B)所含之氧 化鈰粒子(A)加熱。
本發明之研磨劑之製造方法中，於將氧化鈰粒子(A)直接供至加熱步驟之情形時，於加熱步驟後包括使該加熱步驟中所獲得之氧化鈰粒子分散於水中之分散步驟(第1態樣)。於以漿料(B)之形態用於加熱步驟之情形時，將加熱步驟中所獲得之漿料直接製成研磨劑、或進而添加水而製成研磨劑(第2態樣)。
於使用藉由本發明之製造方法而獲得之研磨劑之情形時，對STI中之二氧化矽膜進行研磨時，即便於氧化鈰粒子之粒徑較小之情形時亦可獲得足夠高之研磨速度，可抑制產生研磨損傷。對藉由使用經加熱處理之氧化鈰粒子而如上所述般提高研磨速度之原因未必明確，但可認為其原因在於，加熱處理前之氧化鈰粒子(A)所具有之OH基藉由加熱處理而減少。
如上所述，加熱步驟中之溫度為90℃以上且1000℃以下。加熱溫度越高，所獲得之研磨劑越可獲得優異之研磨特性，但若過高，則會損及工業上之優點，故而設為1000℃以下。作為氧化鈰粒子(A)或漿料(B)之加熱方法，只要為上述加熱溫度，則並無特別限定。
根據第1態樣，於對氧化鈰粒子(A)進行加熱之情形時，例如只要對利用上述(1)~(3)之任一種方法而獲得之氧化鈰粒子(A)進行加熱即可。加熱例如可藉由將氧化鈰粒子(A)保持於設定為上述範圍之溫度之煅燒爐內而進行。此時之加熱時間、即煅燒爐內之保持時間較佳為0.01小時以上且48小時以下。又，加熱溫度、即煅燒爐之設定溫度係根據所使用之煅燒爐之種類等亦有所不同，但設為90℃以上且1000℃以下。煅燒爐之設定溫度較佳為90℃以上且700℃以下。作為煅燒爐，並無特別限定，可使用氣體煅燒爐、電煅燒爐、電漿煅燒爐等。
根據第2態樣，作為對漿料(B)進行加熱之方法，例如可列舉將漿料(B)煮沸之方法。於該情形時，較佳為煮沸溫度為90℃以上且100℃ 以下，煮沸時間為0.01小時以上且48小時以下。
又，亦可使用微波激振器對漿料(B)照射微波，將漿料(B)於上述溫度下進行加熱。於該情形時，微波之頻率較佳為300MHz以上且3THz以下，微波之波長較佳為0.1mm以上且1000mm以下，輸出較佳為100W以上且5000W以下，加熱時間較佳為0.01小時以上且48小時以下左右，加熱溫度為90℃以上，可上升至300℃。
又，亦可藉由將漿料(B)噴霧至高溫氣體氛圍中、例如高溫空氣中而進行加熱。於該方法中，可藉由使漿料以例如霧粒之狀態與高溫空氣接觸，而以極短時間進行加熱。高溫氣體氛圍之溫度可設為上述加熱溫度即90℃以上且1000℃以下。作為噴霧方法，並無特別限定，可使用二流體噴嘴法、三流體噴嘴法、超音波霧化法、靜電霧化法、加熱霧化法、玻璃過濾器法或將該等組合之方法等。
又，亦可使用高壓釜對漿料(B)進行加熱，於該方法中，可藉由在較大氣壓下更高壓下進行加熱而使漿料成為更高溫。作為加熱條件，可根據所使用之高壓釜之態樣等而適當設定，例如設為高壓釜之設定溫度90℃以上且250℃以下，加熱時間0.01小時以上且48小時以下左右。
又，亦可使用批次式或流通式之超臨界流體裝置對漿料(B)進行加熱。作為超臨界流體裝置中所使用之超臨界流體，並無特別限定，可使用水、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、甲醇、乙醇、丙酮等。於該等超臨界流體裝置中，以0.01小時以上且48小時以下左右對漿料進行加熱。溫度條件為90℃以上且1000℃以下。溫度條件較佳為90℃以上且700℃以下。
(研磨劑之製備)
於上述加熱步驟中對氧化鈰粒子(A)進行加熱處理之情形時，使經加熱處理之氧化鈰粒子分散於作為分散介質之水中而製備研磨劑。 又，於上述加熱步驟中對漿料(B)進行加熱處理之情形時，將經加熱處理之漿料、即經加熱處理之包含氧化鈰粒子之漿料直接製成研磨劑、或視需要添加作為分散介質之水而製成研磨劑。以下，於僅稱為「氧化鈰粒子」之情形時，係指於上述條件下經加熱處理之氧化鈰粒子。
研磨劑中之水之含量相對於研磨劑整體較佳為50質量%以上且99.9質量%以下之比率，更佳為70質量%以上且99.9質量%以下，尤佳為90質量%以上且99.9質量%以下。關於研磨劑中之氧化鈰粒子之含有比率，就研磨之效率及防止粒子之凝聚之觀點而言，相對於研磨劑之整體較佳為設為0.1質量%以上且50質量%以下，更佳為0.1質量%以上且30質量%以下，尤佳為0.1質量%以上且10質量%以下。
於製備研磨劑時添加水之情形時，關於所添加之水，可一次添加最終製備之研磨劑所含之量，亦可分成複數次添加。於對包含氧化鈰粒子(A)之漿料(B)進行加熱處理之情形時，加熱處理後之漿料中之水之含量只要為上述較佳之範圍內，則可將該漿料直接用作研磨劑。又，亦可於對漿料(B)進行加熱處理後，藉由添加水而使研磨劑中之水之含量成為上述較佳之量。
進而，為了提高研磨劑中之氧化鈰粒子之分散性，亦可使用均質機等對上述中所獲得之研磨劑進行分散處理。
進而，為了提高分散性，較佳為使用濕式噴射磨機等進行分散處理。此時之濕式噴射磨機之設定壓力亦取決於所使用之裝置，較佳為100MPa以上且400MPa以下。
再者，上述利用均質機及/或濕式噴射磨機之分散處理只要於加熱處理後進行即可，可於添加最終製備之研磨劑中所含之水之一部分量時進行，亦可於添加水之全部量後進行。
(研磨劑)
關於藉由上述本發明之製造方法而獲得之研磨劑，研磨劑中之氧化鈰粒子之微晶徑XS較佳為20nm以上且60nm以下。此處，微晶徑XS係藉由X射線繞射裝置測定氧化鈰粒子之X射線繞射光譜，於所獲得之光譜中，求出(111)面之半寬值，並由該值根據以下所記載之Scherrer之式而算出。
微晶徑XS(nm)=(Scherrer常數×X射線波長(m))/(半寬值(2θ)×cos繞射角)/10
再者，Scherrer常數係使用0.94。
於研磨劑中之氧化鈰粒子之微晶徑XS為20nm以上且60nm以下之情形時，容易獲得對二氧化矽之足夠高之研磨速度，且亦容易抑制產生研磨損傷。上述氧化鈰粒子之微晶徑XS較佳為30nm以上且60nm以下，更佳為40nm以上且60nm以下。
進而，上述研磨劑中之氧化鈰粒子之平均一次粒徑D較佳為30nm以上且100nm以下，更佳為60nm以上且100nm以下。於平均一次粒徑D為30nm以上且100nm以下之情形時，容易獲得充分之研磨速度，且可容易地抑制於被研磨面產生刮痕等研磨損傷。再者，於平均一次粒徑D未達30nm之情形時，根據pH值或添加劑濃度等條件而有容易凝聚之情形。
此處，平均一次粒徑D係由利用掃描型電子顯微鏡(SEM)之觀察而獲得之粒徑，且係藉由對利用SEM而獲得之氧化鈰粒子之圖像進行圖像分析，並算出數量平均粒徑之方法而求出者。
又，關於研磨劑中之氧化鈰粒子，此種微晶徑XS與平均一次粒徑D之比(XS/D)較佳為0.4以上且1.0以下。該比之值(XS/D)表示氧化鈰粒子之單晶之程度(單晶性)，由於越接近1則單晶之程度變得越高，因此可獲得對二氧化矽之足夠大之研磨速度。
(pH值)
上述研磨劑之pH值較佳為3.5以上且11以下，進而較佳為3.5以上且10以下之範圍。於pH值未達3.5之情形時，有研磨速度明顯下降之虞。又，若pH值超過11，則難以維持作為研磨粒之氧化鈰粒子之分散穩定性。若研磨劑之pH值為3.5以上且11以下之範圍，則氧化鈰粒子之分散穩定性良好，且可獲得較高之研磨速度。
上述研磨劑亦可含有各種無機酸或無機酸鹽作為用以將pH值調整為上述特定範圍之pH值調整劑。作為無機酸或無機酸鹽，並無特別限制，例如可使用硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸、硼酸、碳酸及該等之銨鹽、或鉀鹽等。
又，上述研磨劑中亦可添加各種鹼性化合物作為pH值調整劑。鹼性化合物較佳為水溶性，但並無特別限定。例如可使用氨、氫氧化鉀、及氫氧化四甲基銨(TMAH)或氫氧化四乙基銨等氫氧化四級銨等。
上述研磨劑中可含有上述成分以外之其他成分。作為其他成分，可列舉分散劑等。所謂分散劑，係為了使氧化鈰粒子穩定地分散於純水等分散介質中而含有者，可使用陰離子性、陽離子性、非離子性、兩性之界面活性劑。上述研磨劑中可含有1種以上之該等成分。
<研磨方法及研磨裝置>
於使用上述藉由本發明之製造方法而獲得之研磨劑，對半導體裝置之包含氧化矽、含碳氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳化矽、非晶矽、多晶矽等之膜之被研磨面進行研磨之情形時，較佳為一面將研磨劑供給至研磨墊，一面使上述被研磨面與研磨墊接觸，藉由兩者間之相對運動而進行研磨之方法。
於上述研磨方法中，作為研磨裝置，可使用公知之研磨裝置。圖2係表示於本發明之研磨方法中可使用之研磨裝置之一例之圖。
該研磨裝置20具備：研磨頭22，其保持半導體裝置21；研磨壓 盤23；研磨墊24，其貼附於研磨壓盤23之表面；及研磨劑供給配管26，其向研磨墊24供給研磨劑25。該研磨裝置20係構成為：一面自研磨劑供給配管26供給研磨劑25，一面使由研磨頭22保持之半導體裝置21之被研磨面與研磨墊24接觸，使研磨頭22與研磨壓盤23相對地旋轉運動而進行研磨。再者，本發明之實施形態中所使用之研磨裝置並不限定於此種構造者。
研磨頭22不僅可進行旋轉運動，亦可進行直線運動。又，研磨壓盤23及研磨墊24亦可為與半導體裝置21相同程度或其以下之大小。於該情形時，較佳為可藉由使研磨頭22與研磨壓盤23相對地移動，而對半導體裝置21之整個被研磨面進行研磨。進而，研磨壓盤23及研磨墊24可不進行旋轉運動，例如亦可為以皮帶式沿一方向移動者。
此種研磨裝置20之研磨條件並無特別限制，可藉由對研磨頭22施加荷重而壓抵於研磨墊24，而進一步提高研磨壓力，提高研磨速度。研磨壓力較佳為0.5kPa以上且50kPa以下左右，就研磨速度下之半導體裝置21之被研磨面內的均一性、平坦性、防止刮痕等研磨缺陷之觀點而言，更佳為3kPa以上且40kPa以下左右。研磨壓盤23及研磨頭22之轉數較佳為50rpm以上且500rpm以下左右，但並不限定於此。又，關於研磨劑25之供給量，可根據研磨劑之組成或上述各研磨條件等而適當調整。
作為研磨墊24，可使用包含不織布、發泡聚胺基甲酸酯、多孔質樹脂、非多孔質樹脂等者。又，為了促進研磨劑25向研磨墊24之供給，或於研磨墊24上積存一定量之研磨劑25，亦可對研磨墊24之表面實施格子狀、同心圓狀、螺旋狀等之溝槽加工。又，視需要亦可使墊調整器與研磨墊24之表面接觸，而一面進行研磨墊24表面之調整一面進行研磨。
根據本發明之研磨方法，於半導體裝置之製造中的層間絕緣膜 之平坦化或STI用絕緣膜之平坦化等CMP處理中，可以較高之研磨速度對包含氧化矽之被研磨面進行研磨。又，可抑制於被研磨面產生研磨損傷，而以較高之良率獲得半導體裝置。
[實施例]
以下，基於實施例具體地說明本發明，但本發明並不限定於以下之記載。例1~6為本發明之實施例，例7為比較例。又，於以下之例中，「%」只要未特別說明，則係指質量%。又，研磨粒濃度、氧化鈰粒子之平均一次粒徑D、平均二次粒徑及微晶徑XS係分別藉由下述方法進行測定。
(研磨粒濃度)
研磨粒濃度係使用水分計(島津製作所製造，商品名：MOC-120H)而進行測定。
(平均一次粒徑D)
平均一次粒徑D係使用圖像分析軟體(Mountech公司製造，商品名：Mac-View ver.3.5)，對藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)(Hitachi High-Technologies公司製造，裝置名：S-4800)而獲得之氧化鈰粒子之圖像進行分析而求出。使粒子之圖像與圓近似而進行分析，測定圖像內之粒子50個之粒徑，將藉由個數平均而獲得之值設為平均一次粒徑D。
(平均二次粒徑)
平均二次粒徑係使用雷射散射‧繞射裝置(堀場製作所製造，裝置名：LA-920)而進行測定。
(微晶徑XS)
微晶徑XS係藉由X射線繞射裝置(Rigaku公司製造，裝置名：TTR-III)測定X射線繞射光譜，由所獲得之(111)面之半寬值根據下述式算出。
微晶徑XS(nm)=(Scherrer常數×X射線波長(m))/(半寬值(29)×cos繞射角)/10
又，於例1~4之研磨劑之製備中，均質機係使用NIHONSEIKIKAISHA公司製造之US-600TCVP(裝置名)，濕式噴射磨機係使用Sugino Machine公司製造之Starburst Mini(裝置名)。又，於例6之研磨劑調整中，微波加熱裝置係使用Milestone公司製造之MicroSYNTH。
又，作為包含氧化鈰粒子(A)之漿料(B)，使用包含氧化鈰粒子(A)作為研磨粒之膠體氧化鈰。
例1
將膠體氧化鈰(Rhodia公司製造，商品名：HC60，研磨粒濃度：30%)500g於70℃之恆溫槽中乾燥3天。利用研缽將所獲得之乾燥體粉碎成粉末狀後，添加至坩堝中，藉由煅燒爐於690℃下進行5小時煅燒。繼而，利用研缽將煅燒後之氧化鈰之粉體壓碎為較粗後，相對於所獲得之粉末狀之氧化鈰粒子50g添加純水948.5g及1%之硝酸水溶液1.5g，以總量成為1000g之方式進行製備。然後，利用均質機對所獲得之漿料進行分散處理後，使用濕式噴射磨機，將壓力設定為200MPa，並進行處理直至平均二次粒徑之D50成為120nm為止。於如此獲得之漿料(1)之250g中添加純水4750g並加以混合，而製成研磨劑(1)。
又，將上述漿料(1)於70℃下再乾燥3天，而獲得氧化鈰粒子。分別藉由上述方法測定如此獲得之氧化鈰粒子之平均一次粒徑D及微晶徑XS。將測定結果示於表1。
例2
將膠體氧化鈰(Rhodia公司製造，商品名：HC42，研磨粒濃度：30%)500g於70℃之恆溫槽中乾燥3天。利用研缽將所獲得之乾燥體粉 碎成粉末狀後，添加至坩堝中，藉由煅燒爐於690℃下進行5小時煅燒。繼而，利用研缽將煅燒後之氧化鈰之粉體壓碎為較粗後，相對於所獲得之粉末狀之氧化鈰粒子50g添加純水948.5g及1%之硝酸水溶液1.5g，以總量成為1000g之方式進行製備。然後，利用均質機對所獲得之漿料進行分散處理後，使用濕式噴射磨機，將壓力設定為200MPa，並進行處理直至平均二次粒徑之D50成為110nm為止。於如此獲得之漿料(2)之250g中添加純水4750g並加以混合，而製成研磨劑(2)。
又，將漿料(2)於70℃下再乾燥3天，而獲得氧化鈰粒子。分別藉由上述方法測定如此獲得之氧化鈰粒子之平均一次粒徑D及微晶徑XS。將測定結果示於表1。
例3
將膠體氧化鈰(Rhodia公司製造，商品名：HC30，研磨粒濃度：30%)500g於70℃之恆溫槽中乾燥3天。利用研缽將所獲得之乾燥體粉碎成粉末狀後，添加至坩堝中，藉由煅燒爐於690℃下進行5小時煅燒。繼而，利用研缽將煅燒後之氧化鈰之粉體壓碎為較粗後，相對於所獲得之粉末狀之氧化鈰粒子50g添加純水948.5g及1%之硝酸水溶液1.5g，以總量成為1000g之方式進行製備。然後，利用均質機對所獲得之漿料進行分散處理後，使用濕式噴射磨機，將壓力設定為200MPa，並進行處理直至平均二次粒徑之D50成為100nm為止。於如此獲得之漿料(3)之250g中添加純水4750g並加以混合，而製成研磨劑(3)。
又，將漿料(3)於70℃下再乾燥3天，而獲得氧化鈰粒子。分別藉由上述方法測定如此獲得之氧化鈰粒子之平均一次粒徑D及微晶徑XS。將測定結果示於表1。
例4
將膠體氧化鈰(Rhodia公司製造，商品名：HC60，研磨粒濃度：30%)500g於70℃之恆溫槽中乾燥3天。利用研缽將所獲得之乾燥體粉碎成粉末狀後，添加至坩堝中，藉由煅燒爐於150℃下進行5小時煅燒。繼而，利用研缽將煅燒後之氧化鈰之粉體壓碎為較粗後，相對於所獲得之粉末狀之氧化鈰粒子50g添加純水948.5g及1%之硝酸水溶液1.5g，以總量成為1000g之方式進行製備。然後，利用均質機對所獲得之漿料進行分散處理後，使用濕式噴射磨機，將壓力設定為200MPa，並進行處理直至平均二次粒徑之D50成為120nm為止。於如此獲得之漿料(4)之250g中添加純水4750g並加以混合，而製成研磨劑(4)。
又，將漿料(4)於70℃下再乾燥3天，而獲得氧化鈰粒子。分別藉由上述方法測定如此獲得之氧化鈰粒子之平均一次粒徑D及微晶徑XS。將測定結果示於表1。
例5
將膠體氧化鈰(Rhodia公司製造，商品名：HC60，研磨粒濃度：30%)500g添加至容器中，於90℃下加熱(煮沸)5小時。繼而，於如此獲得之漿料(5)之41.6g中添加純水4958.4g並加以混合，而製成研磨劑(5)。
又，將漿料(5)於70℃下再乾燥3天，而獲得氧化鈰粒子。分別藉由上述方法測定如此獲得之氧化鈰粒子之平均一次粒徑D及微晶徑XS。將測定結果示於表1。
例6
將膠體氧化鈰(Rhodia公司製造，商品名：HC60，研磨粒濃度：30%)200g投入至200mL之石英製之耐壓容器中，並將耐壓容器密封。繼而使用上述微波加熱裝置(Milestone公司製造，MicroSYNTH)，照射輸出500W、頻率2.45gHz之微波2分鐘，將耐壓 容器內升溫至180℃。其後於180℃下保持1分鐘，其後進行緩冷。於如此獲得之漿料(6)41.6g中添加純水4958.4g並加以混合，而製成研磨劑(6)。
又，將漿料(6)於70℃下再乾燥3天，而獲得氧化鈰粒子後，分別藉由上述方法測定所獲得之氧化鈰粒子之平均一次粒徑D及微晶徑XS。將測定結果示於表1。
例7
於膠體氧化鈰(Rhodia公司製造，商品名：HC30，研磨粒濃度：30%)41.6g中添加純水4958.4g並加以混合，而製成研磨劑(7)。又，將上述膠體氧化鈰於70℃下乾燥3天而獲得氧化鈰粒子後，分別藉由上述方法測定所獲得之氧化鈰粒子之平均一次粒徑D及微晶徑XS。將測定結果示於表1。
繼而，藉由如下所示之方法評價例1~7中所獲得之研磨劑(1)~(7)之研磨特性。將評價結果與研磨劑之製造條件(氧化鈰粒子(A)之加熱條件)一同示於表1。再者，表1之加熱步驟之形態欄之「(A)」表示以氧化鈰粒子(A)之形態進行加熱處理。「(B)」表示以漿料(B)即膠體氧化鈰之形態進行加熱處理。又，將研磨劑(1)~(7)之單晶之程度(XS/D)示於表2。
(研磨特性之評價)
為了評價研磨特性，而進行測定研磨速度之實驗。
<被研磨物>
經圖案化之被研磨物係使用STI圖案晶圓(International SEMATECH公司製造，商品名：864CMP000)。晶圓尺寸為8英吋，於晶圓以圖案間隔100μm形成模仿STI之圖案之圖案寬度為0.5μm以上且500μm以下、且圖案密度為10%以上且90%以下左右之複數個條紋圖案。於該STI圖案晶圓中，於活性區域(active region)以遮罩之形式 形成之SiN膜之膜厚為90nm，溝槽之深度為350nm。晶圓之整個面係由以四乙氧基矽烷作為原料並藉由電漿CVD成膜之膜厚500nm之二氧化矽膜覆蓋。
<研磨機及研磨條件>
研磨機係使用全自動CMP裝置(Applied Materials公司製造，裝置名：Mirra)。研磨墊係使用2層墊(Rodel公司製造，商品名：IC-1400之K-groove)，使用金剛石圓鋸片(Diamond disc)(3M公司製造，商品名：A165)進行調節。並且，將研磨劑之供給速度設為200cm3/min，將研磨壓盤之轉數設為77rpm，將研磨壓設為3psi，而進行2分鐘研磨。
研磨速度之測定係藉由使用光學式膜厚計(KLA-Tencor公司製造，裝置名：UV-1280SE)，測定上述作為被研磨物之STI圖案晶圓之下述部分之膜厚而進行。即，根據上述STI圖案晶圓中之包含寬度70μm之活性區域與寬度30μm之溝槽區域之圖案形成部的活性區域(元件區域)部分之二氧化矽膜之研磨前後之膜厚，藉由以下之式算出研磨速度。
研磨速度V(nm/min)=(研磨前之膜厚(nm)-研磨2分鐘後之膜厚(nm))/2分鐘
根據表1之結果可知，於使用包含對氧化鈰粒子(A)進行加熱處理而獲得之氧化鈰粒子之例1~6之研磨劑之情形時，相較於例7之於未處理之狀態下使用氧化鈰粒子(A)之研磨劑，研磨速度V較大。
根據表2，例1~7中所獲得之研磨劑中之氧化鈰粒子之上述單晶之程度XS/D為0.4以上且1以下之範圍。
根據本發明，可抑制於被研磨面產生研磨損傷，以較高之研磨速度進行研磨。因此，例如可一面抑制產生研磨損傷，一面以高速進行STI用絕緣膜之平坦化，從而可提高半導體裝置之製造效率。
上文對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提出者，並未意圖限定發明之範圍。該等新穎之實施形態可以其他各種形態實施，可於不脫離發明之主旨之範圍內，進行各種省略、置換、變更。該等實施形態或其變化係包含於發明之範圍或主旨中，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等之範圍中。
1‧‧‧矽基板
2‧‧‧氮化矽膜
3‧‧‧溝槽
4‧‧‧氧化矽膜

Claims (7)

  1. 一種研磨劑之製造方法，其包括：加熱步驟，其係將利用液相合成所獲得之氧化鈰粒子於90℃以上且1000℃以下進行加熱；及分散步驟，其係使上述加熱步驟後之氧化鈰粒子分散於水中。
  2. 如請求項1之研磨劑之製造方法，其中上述加熱步驟係利用煅燒爐對上述利用液相合成所獲得之氧化鈰粒子進行加熱之步驟。
  3. 如請求項2之研磨劑之製造方法，其中上述煅燒爐係選自氣體煅燒爐、電煅燒爐、電漿煅燒爐中之1種以上。
  4. 一種研磨劑之製造方法，其包括將含有利用液相合成所獲得之氧化鈰粒子及水之漿料於90℃以上且1000℃以下進行加熱之加熱步驟。
  5. 如請求項4之研磨劑之製造方法，其中上述加熱步驟係選自將上述漿料煮沸之步驟、對上述漿料照射微波之步驟、將上述漿料噴霧至高溫氣體氛圍中之步驟、及將上述漿料於高壓釜內或超臨界流體裝置內進行加熱之步驟中之1種以上。
  6. 一種研磨方法，其特徵在於：其係一面向研磨墊供給研磨劑一面使被研磨面與研磨墊接觸，藉由兩者間之相對運動而進行研磨之方法，且使用藉由如請求項1至5中任一項之製造方法而獲得之研磨劑作為上述研磨劑。
  7. 一種半導體積體電路裝置之製造方法，其特徵在於：包括藉由如請求項6之研磨方法對上述被研磨面進行研磨之步驟。
TW103143935A 2013-12-24 2014-12-16 研磨劑之製造方法、研磨方法及半導體積體電路裝置之製造方法 TW201529770A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013266113A JP2015120844A (ja) 2013-12-24 2013-12-24 研磨剤の製造方法、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201529770A true TW201529770A (zh) 2015-08-01

Family

ID=52015803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103143935A TW201529770A (zh) 2013-12-24 2014-12-16 研磨劑之製造方法、研磨方法及半導體積體電路裝置之製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150175846A1 (zh)
EP (1) EP2896672A3 (zh)
JP (1) JP2015120844A (zh)
TW (1) TW201529770A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11752519B2 (en) 2020-06-19 2023-09-12 Canon Kabushiki Kaisha Planarization method and photocurable composition
TWI819131B (zh) * 2018-10-31 2023-10-21 日商信越化學工業股份有限公司 合成石英玻璃基板之研磨用研磨粒子及其製造方法，與合成石英玻璃基板之研磨方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3077566A1 (fr) * 2018-02-02 2019-08-09 Rhodia Operations Procede de preparation d'un oxyde a base de cerium et/ou de zirconium
FR3077567A1 (fr) * 2018-02-02 2019-08-09 Rhodia Operations Procede de preparation d'un oxyde a base de cerium et/ou de zirconium
KR102007448B1 (ko) * 2018-12-24 2019-08-05 주식회사 엔팩 산화세륨 나노입자의 제조방법

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2545830B1 (fr) * 1983-05-13 1986-01-03 Rhone Poulenc Spec Chim Nouvelle composition de polissage a base de cerium et son procede de fabrication
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
JP3918241B2 (ja) * 1996-08-01 2007-05-23 日産化学工業株式会社 表面改質された酸化第二セリウム粒子からなる研磨剤及び研磨方法
JP2000026840A (ja) * 1998-07-09 2000-01-25 Toray Ind Inc 研磨材
JP4088811B2 (ja) 1998-10-08 2008-05-21 日立化成工業株式会社 Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
US6451077B1 (en) * 2000-02-02 2002-09-17 3M Innovative Properties Company Fused abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
KR100647023B1 (ko) * 2000-11-30 2006-11-17 쇼와 덴코 가부시키가이샤 세륨계 연마재 및 그 제조 방법
JP3586711B2 (ja) * 2000-12-27 2004-11-10 独立行政法人物質・材料研究機構 ナノセリア粉末の製造方法
CA2459496C (en) * 2001-09-07 2011-11-22 Anan Kasei Co., Ltd. Ceric oxide, method for preparation thereof, and catalyst for purifying exhaust gas
JP3463999B1 (ja) * 2002-05-16 2003-11-05 三井金属鉱業株式会社 セリウム系研摩材の製造方法
KR100460102B1 (ko) * 2002-07-15 2004-12-03 한화석유화학 주식회사 금속산화물 초미립자의 제조방법
KR101087763B1 (ko) * 2002-10-28 2011-11-30 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 산화 세륨 입자 및 그 제조방법
CN100410176C (zh) * 2004-01-21 2008-08-13 三井金属鉱业株式会社 氧化物固溶体粉末
TWI338036B (en) * 2005-04-04 2011-03-01 Showa Denko Kk Cerium-based oxide abrasive, and producing method and use thereof
KR101050136B1 (ko) * 2006-11-20 2011-07-19 주식회사 엘지화학 유기용매를 이용한 산화세륨 분말의 제조방법 및 상기분말을 포함하는ｃｍｐ슬러리
WO2009102615A2 (en) * 2008-02-12 2009-08-20 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Ceria material and method of forming same
JP5574527B2 (ja) * 2009-12-25 2014-08-20 日揮触媒化成株式会社 酸化セリウム微粒子の製造方法
KR101075966B1 (ko) * 2010-03-09 2011-10-21 주식회사 엘지화학 결정성 산화세륨 및 이의 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI819131B (zh) * 2018-10-31 2023-10-21 日商信越化學工業股份有限公司 合成石英玻璃基板之研磨用研磨粒子及其製造方法，與合成石英玻璃基板之研磨方法
US11752519B2 (en) 2020-06-19 2023-09-12 Canon Kabushiki Kaisha Planarization method and photocurable composition

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015120844A (ja) 2015-07-02
EP2896672A3 (en) 2015-08-19
US20150175846A1 (en) 2015-06-25
EP2896672A2 (en) 2015-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102605260B1 (ko) 세리아 입자를 함유하는 연마 조성물 및 사용방법
TW201529770A (zh) 研磨劑之製造方法、研磨方法及半導體積體電路裝置之製造方法
KR100599327B1 (ko) Ｃｍｐ용 슬러리 및 그의 제조법
KR20230008673A (ko) 산화 세륨 입자, 이를 포함하는 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 반도체 소자의 제조 방법
US9328261B2 (en) Polishing agent, polishing method, and manufacturing method of semiconductor integrated circuit device
KR20220133773A (ko) 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 반도체 소자의 제조 방법
CN112758974A (zh) 一种氧化铈颗粒的制备方法
JP2007031686A (ja) 研磨剤用酸化セリウムの製造方法、研磨剤用酸化セリウム、研磨剤及びそれを用いた基板の研磨方法
KR100599328B1 (ko) 연마용 슬러리 및 기판 연마 방법
JP2001002415A (ja) Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
KR100599330B1 (ko) Ｃｍｐ용 고성능 슬러리 및 그를 이용한 기판 연마 방법
TW202334342A (zh) 研磨劑、添加液及研磨方法
CN112680115A (zh) 一种氧化铈颗粒在抛光工艺中的应用
KR100637400B1 (ko) 화학기계적 연마용 세리아 슬러리 및 그 제조 방법
JP2015120845A (ja) 研磨剤の製造方法、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
KR20090073728A (ko) 화학적 기계적 연마용 슬러리 및 그 제조 방법
JP2005005501A (ja) Ｃｍｐ研磨剤、研磨方法及び半導体装置の製造方法