TW202334342A - 研磨劑、添加液及研磨方法 - Google Patents
研磨劑、添加液及研磨方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202334342A TW202334342A TW111140826A TW111140826A TW202334342A TW 202334342 A TW202334342 A TW 202334342A TW 111140826 A TW111140826 A TW 111140826A TW 111140826 A TW111140826 A TW 111140826A TW 202334342 A TW202334342 A TW 202334342A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- polishing
- abrasive
- metal salt
- metal
- polished
- Prior art date
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 170
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 54
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims description 24
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims description 24
- 229910052751 metal Chemical class 0.000 claims abstract description 85
- 239000002184 metal Chemical class 0.000 claims abstract description 85
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 69
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 claims abstract description 46
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical class [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 21
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 31
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 16
- UBXAKNTVXQMEAG-UHFFFAOYSA-L strontium sulfate Chemical compound [Sr+2].[O-]S([O-])(=O)=O UBXAKNTVXQMEAG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical class [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims description 3
- 150000005323 carbonate salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 35
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 32
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- GXUARMXARIJAFV-UHFFFAOYSA-L barium oxalate Chemical compound [Ba+2].[O-]C(=O)C([O-])=O GXUARMXARIJAFV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229940094800 barium oxalate Drugs 0.000 description 4
- GHLITDDQOMIBFS-UHFFFAOYSA-H cerium(3+);tricarbonate Chemical compound [Ce+3].[Ce+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O GHLITDDQOMIBFS-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 4
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- KQAGKTURZUKUCH-UHFFFAOYSA-L strontium oxalate Chemical compound [Sr+2].[O-]C(=O)C([O-])=O KQAGKTURZUKUCH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017569 La2(CO3)3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- WAKZZMMCDILMEF-UHFFFAOYSA-H barium(2+);diphosphate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[Ba+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O WAKZZMMCDILMEF-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H lanthanum carbonate Chemical compound [La+3].[La+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 229960001633 lanthanum carbonate Drugs 0.000 description 3
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 3
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L barium(2+);oxomethanediolate Chemical compound [Ba+2].[O-][14C]([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L 0.000 description 2
- 150000007514 bases Chemical class 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 2
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- -1 pH adjusters Substances 0.000 description 2
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 description 2
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940092714 benzenesulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P ceric ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Ce+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001759 cerium oxalate Drugs 0.000 description 1
- XQTIWNLDFPPCIU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+) Chemical class [Ce+3] XQTIWNLDFPPCIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHUUWBOPPIDIBL-UHFFFAOYSA-H cerium(3+) tricarbonate octahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.[Ce+3].[Ce+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O XHUUWBOPPIDIBL-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- ZMZNLKYXLARXFY-UHFFFAOYSA-H cerium(3+);oxalate Chemical compound [Ce+3].[Ce+3].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O ZMZNLKYXLARXFY-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- VGBWDOLBWVJTRZ-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);triacetate Chemical compound [Ce+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O VGBWDOLBWVJTRZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- OZECDDHOAMNMQI-UHFFFAOYSA-H cerium(3+);trisulfate Chemical compound [Ce+3].[Ce+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O OZECDDHOAMNMQI-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K cerium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Ce+3] UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOJNABIZVJCYFL-UHFFFAOYSA-N dimethylphosphinic acid Chemical compound CP(C)(O)=O GOJNABIZVJCYFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OXHNIMPTBAKYRS-UHFFFAOYSA-H lanthanum(3+);oxalate Chemical compound [La+3].[La+3].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O OXHNIMPTBAKYRS-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- LQFNMFDUAPEJRY-UHFFFAOYSA-K lanthanum(3+);phosphate Chemical compound [La+3].[O-]P([O-])([O-])=O LQFNMFDUAPEJRY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- GAYSPCNXZCAPHX-UHFFFAOYSA-H lanthanum(3+);tricarbonate;octahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.[La+3].[La+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O GAYSPCNXZCAPHX-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- VQEHIYWBGOJJDM-UHFFFAOYSA-H lanthanum(3+);trisulfate Chemical compound [La+3].[La+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O VQEHIYWBGOJJDM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N methylphosphonic acid Chemical compound CP(O)(O)=O YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000223 polyglycerol Polymers 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOPDZQBPOWAEHC-UHFFFAOYSA-H tristrontium;diphosphate Chemical compound [Sr+2].[Sr+2].[Sr+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O JOPDZQBPOWAEHC-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
本發明提供一種能夠對氮化矽膜進行高速研磨之包含氧化鈰及金屬鹽之研磨劑以及研磨方法。
本發明係一種研磨劑及研磨方法，上述研磨劑含有研磨粒(A)、水難溶性之金屬鹽(B)、及水，上述研磨方法係一面供給該研磨劑一面使被研磨面與研磨墊接觸，藉由兩者之相對運動進行研磨者，且係一面供給對半導體基板之包含氧化矽及/或氮化矽之被研磨面進行研磨之研磨劑，一面使被研磨面與研磨墊接觸，藉由兩者之相對運動進行研磨者。
Description
本發明係關於一種研磨劑、添加液及研磨方法。
近年來，隨著半導體積體電路之高積體化或高功能化，對用於半導體元件之微細化及高密度化之微細加工技術的開發不斷發展。自先前起，於半導體積體電路裝置(以下，亦稱作半導體裝置)之製造中，為了防止層表面之凹凸(階差)超過微影術之焦深而無法獲得足夠之解像度等問題，使用化學機械平坦化法(Chemical Mechanical Polishing：以下，稱作CMP)，將層間絕緣膜或嵌入式配線等平坦化。隨著元件之高精細化或微細化之要求變嚴格，利用CMP所進行之高平坦化之重要性愈加增大。
又，近年來，於半導體裝置之製造中，為了推動半導體元件之更高程度之微細化，導入了利用元件隔離寬度較小之淺溝槽的隔離法(Shallow Trench Isolation：以下，稱作STI)。
STI係於矽基板形成溝槽(Trench)，將絕緣膜嵌入至溝槽內，藉此形成電性絕緣之元件區域之方法。參考圖1A、圖1B，對STI之一例進行說明。於圖1A、圖1B之例中，首先，如圖1A所示，藉由氮化矽膜2等將矽基板1之元件區域遮蔽後，於矽基板1形成溝槽3，以填埋溝槽3之方式沈積氧化矽膜4等絕緣膜。其次，藉由CMP，一面留下作為凹部之溝槽3內之氧化矽膜4，一面研磨去除作為凸部之氮化矽膜2上之氧化矽膜4，藉此，獲得如圖1B所示於溝槽3內嵌入有氧化矽膜4之元件隔離構造。
例如，於專利文獻1中揭示有一種研磨劑，其含有特定之水溶性聚合物、氧化鈰粒子、及水，且pH值為4～9。根據該專利文獻1之研磨劑，能夠一面維持對氧化矽膜之較高之研磨速度，一面將對氮化矽膜之研磨速度抑制得較低。於圖1A、圖1B之例中，氮化矽膜2成為研磨之阻擋膜，藉此，獲得良好之平坦面。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2019-87660號公報
[發明所欲解決之問題]
參考圖2A～圖2C，對STI之另一例進行說明。於圖2A～圖2C之例中，如圖2A所示，將於矽基板10之元件區域上積層氮化矽膜13及氧化矽膜14而成之積層體作為研磨對象。再者，於圖2A中，為了方便而於矽基板10中區分了結晶性矽11與非晶矽12，但並不限定於此種構成。又，存在結晶性矽11與非晶矽12之交界並不明確之情況。
於圖2A之積層體中，存在需將氮化矽膜13亦與氧化矽膜14一起研磨去除之情況(圖2C)。然而，一般而言，先前之研磨劑對氮化矽膜13之研磨速度慢於對氧化矽膜14之研磨速度，因此當藉由該研磨劑進行研磨時有圖2C之氧化矽膜14之凹處變大之虞。因此，一般會在暫時對氧化矽膜14進行研磨之後(圖2B)，使用添加有抑制氧化矽膜之研磨之添加劑等之研磨劑對氮化矽膜13進行研磨。然而，該方法存在妨礙研磨處理之高速化之問題。
為了於CMP中一面維持足夠高之研磨速度一面對氧化矽膜及氮化矽進行等速研磨，又，亦從單獨對氮化矽膜進行研磨之觀點考慮，需要一種能夠對氮化矽膜高速地進行研磨之研磨劑。
本發明係鑒於上述實情而完成者，其目的在於提供一種能夠對氮化矽膜進行高速研磨之包含氧化鈰及金屬鹽之研磨劑。
[解決問題之技術手段]
本發明之研磨劑含有研磨粒(A)、水難溶性之金屬鹽(B)、及水。
上述研磨劑中，上述金屬鹽(B)亦可包含選自由碳酸金屬鹽、硫酸金屬鹽、磷酸金屬鹽、乙酸金屬鹽及草酸金屬鹽所組成之群中之至少一種金屬鹽。
上述研磨劑中，上述碳酸金屬鹽亦可包含選自由碳酸鋇及碳酸鍶所組成之群中之至少一種金屬鹽。
上述研磨劑中，上述硫酸金屬鹽亦可包含選自由硫酸鋇及硫酸鍶所組成之群中之至少一種金屬鹽。
上述研磨劑中，上述金屬鹽(B)之含有比率相對於研磨劑之總質量亦可為0.1質量%以上5質量%以下。
上述研磨劑中，上述金屬鹽(B)之含有比率亦可以相對於上述研磨粒(A)之質量比(B/A)計為0.1～20。
上述研磨劑中，上述研磨粒(A)亦可包含選自由氧化鈰及膠體二氧化矽所組成之群中之至少一種。
本發明之添加液含有水難溶性之金屬鹽(B)、分散劑(C)、及水。
本發明之研磨方法係一面供給研磨劑一面使被研磨面與研磨墊接觸，藉由兩者之相對運動進行研磨者，且使用上述本發明之研磨劑作為上述研磨劑，對半導體基板之包含氧化矽及/或氮化矽之被研磨面進行研磨。
[發明之效果]
根據本發明，提供一種能夠對氮化矽膜進行高速研磨之包含氧化鈰之研磨劑。
以下，對本發明之實施方式進行說明。本發明並不限定於以下之實施方式，只要與本發明之主旨相吻合，則其他實施方式亦可屬於本發明之範疇。為了明確說明，以下之記載及圖式已經過適當簡化。又，存在為了進行說明，圖式中之各構件之縮小比例大不相同之情況。
再者，於本發明中，所謂「被研磨面」，係指研磨對象物被研磨之面，例如指表面。於本說明書中，於製造半導體裝置之過程中出現於半導體基板之中間階段之表面亦包含於「被研磨面」。
於本發明中，「氧化矽」主要為二氧化矽，但並不限定於二氧化矽，亦可包含除了二氧化矽以外之矽氧化物。
又，表示數值範圍之「～」包含記載於其前後之數值作為下限值及上限值。
為了明確說明，以下之記載及圖式已經過適當簡化。又，存在為了進行說明，圖式中之各構件之縮小比例大不相同之情況。
[研磨劑]
本發明之研磨劑(以下，亦記作本研磨劑)含有研磨粒(A)、水難溶性之金屬鹽(B)(亦簡記為金屬鹽(B))、及水，亦可於發揮本發明之效果之範圍內進而含有其他成分。
＜研磨粒(A)＞
本研磨劑含有研磨粒(A)。作為研磨粒，可從可用作CMP用研磨粒者中適當選擇並使用。從氮化矽或氧化矽之研磨速度優異之方面而言，研磨粒較佳為金屬氧化物粒子。
作為金屬氧化物，可例舉選自由氧化鈰(Ceria)、氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯所組成之群中之金屬氧化物。從氮化矽或氧化矽之研磨速度優異之方面而言，其中，較佳為氧化鈰或膠體二氧化矽。再者，研磨粒(A)可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
研磨粒用氧化鈰粒子可從公知者中適當選擇並使用。例如可例舉藉由日本專利特開平11-12561號公報、日本專利特開2001-35818號公報、日本專利特表2010-505735號中所記載之方法所製造出之氧化鈰粒子。具體而言，可例舉：於硝酸鈰(IV)銨水溶液中加入鹼而製作氫氧化鈰凝膠，對其進行過濾、洗淨、煅燒而獲得之氧化鈰粒子；將高純度之碳酸鈰粉碎後煅燒，進而進行粉碎、分級而獲得之氧化鈰粒子；於液體中使鈰(III)鹽進行化學氧化而獲得之氧化鈰粒子等。
研磨粒(A)之平均粒徑較佳為0.01～0.5 μm，進而較佳為0.03～0.3以下。若平均粒徑為0.5 μm以下，則於被研磨面產生之刮痕等研磨痕之產生得到抑制。又，若平均粒徑為0.01 μm以上，則研磨粒(A)之粗大凝集得到抑制，研磨劑之保存穩定性優異，並且，研磨速度亦優異。
研磨粒(A)於液體中作為一次粒子凝集而成之凝集粒子(二次粒子)而存在，因此，以平均二次粒徑來表示研磨粒(A)之較佳粒徑。即，呈現出上述數值範圍之平均粒徑通常為平均二次粒徑。平均二次粒徑係使用分散於純水等分散介質中而成之分散液，使用雷射繞射散射式等之粒度分佈儀進行測定。
關於研磨粒(A)之含有比率(濃度)，相對於研磨劑整體，較佳為0.05～2.0質量%，更佳為0.1～0.5質量%。若研磨粒之含有比率為上述下限值以上，則可獲得優異之研磨速度。另一方面，若研磨粒之含有比率為上述上限值以下，則本研磨劑之黏度上升得到抑制，使用性優異。
＜金屬鹽(B)＞
本研磨劑之特徵在於含有水難溶性之金屬鹽(B)。關於藉由含有金屬鹽(B)而使氮化矽膜之研磨速度上升之作用，發明人推定如下。
圖5A、圖5B係用以對金屬鹽(B)之作用進行說明之模式性剖視圖。本研磨劑於作為溶劑之水中分散有研磨粒(A)31及金屬鹽(B)32。於圖5A之例中，推定作為被研磨面之氮化矽膜13之表面藉由與水接觸而水合，氮化矽之一部分變化為氧化矽13a(圖5B)。推定若金屬鹽(B)32存在於氮化矽膜13之表面附近，則會促進該水合作用。推測本研磨劑係藉由使由於該金屬鹽(B)之作用而露出之氮化矽膜13最表面依序變化為研磨速度較快之氧化矽而使研磨粒(A)之研磨速度上升。
於本發明之研磨劑中，可適當選擇並使用水難溶性之金屬鹽作為金屬鹽(B)。再者，於本發明中，所謂水難溶性，係指於25℃下之溶解度為未達1 g，係指較佳為0.5 g以下，更佳為0.1 g以下。
作為水難溶性之金屬鹽(B)，從進一步提昇氮化矽膜之研磨速度之方面而言，可例舉碳酸金屬鹽、硫酸金屬鹽、磷酸金屬鹽、草酸金屬鹽、乙酸金屬鹽等，其中，較佳為包含選自由碳酸金屬鹽、硫酸金屬鹽、磷酸金屬鹽、乙酸金屬鹽及草酸金屬鹽所組成之群中之至少一種金屬鹽，更佳為碳酸金屬鹽或硫酸金屬鹽。
又，作為構成金屬鹽(B)之金屬，從進一步提昇氮化矽膜之研磨速度之方面而言，較佳為鹼土金屬或鑭系元素，其中，較佳為鋇、鍶、鑭或鈰，進而較佳為鋇或鍶。
作為水難溶性之金屬鹽(B)之具體例，可例舉碳酸鋇、碳酸鍶、碳酸鑭、碳酸鈰、硫酸鋇、硫酸鍶、硫酸鑭、硫酸鈰、磷酸鋇、磷酸鍶、磷酸鑭、磷酸鈰、草酸鋇、草酸鍶、草酸鑭、草酸鈰、乙酸鈰(III)等，從進一步提昇氮化矽膜之研磨速度之方面而言，其中，較佳為碳酸鋇、碳酸鍶、硫酸鋇、硫酸鍶、草酸鋇或草酸鍶。再者，金屬鹽(B)可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
金屬鹽(B)之平均粒徑並無特別限定，例如為5 nm～3 μm即可，較佳為10 nm～2 μm。若金屬鹽(B)之平均粒徑為上述上限值以下，則於被研磨面產生之刮痕等研磨痕之產生得到抑制。又，若為上述下限值以上，則金屬鹽(B)之粗大凝集得到抑制，研磨劑之保存穩定性優異，並且，研磨速度亦優異。
再者，金屬鹽(B)之平均粒徑之測定方法與上述研磨粒(A)相同。
關於金屬鹽(B)之含有比率，從進一步提昇氮化矽膜之研磨速度之方面而言，相對於本研磨劑之總質量，較佳為0.1質量%以上5質量%以下。
又，關於金屬鹽(B)之含有比率，從進一步提昇氮化矽膜之研磨速度之方面而言，以相對於上述研磨粒(A)之質量比(B/A)計，較佳為0.1～20。
＜水＞
本發明之研磨劑含有水作為使研磨粒(A)及金屬鹽(B)分散之介質。水之種類雖無特別限定，但考慮到對水溶性聚合物等之影響、防止雜質混入、對pH值等之影響，較佳為使用純水、超純水、離子交換水等。
＜其他成分＞
本研磨劑亦可於發揮上述本發明之效果之範圍內進而含有其他成分。作為其他成分，可例舉分散劑、pH值調整劑、潤滑劑、聚合物等。
(分散劑(C))
分散劑(C)係為了提昇研磨粒(A)及/或金屬鹽(B)之分散性以及分散穩定性而視需要使用。作為分散劑，可從用於研磨劑用途之公知者中適當選擇並使用，例如可例舉陰離子性、陽離子性、非離子性、兩性之界面活性劑，或陰離子性、陽離子性、非離子性、兩性之高分子化合物，可使用該等中之一種或兩種以上。
作為分散劑，較佳為水溶性之有機高分子或陰離子性之界面活性劑。作為水溶性之有機高分子，較佳為具有羧基或羧酸銨鹽等之聚合物，尤佳為聚丙烯酸或聚丙烯酸鹽。
於使用分散劑(C)之情形時，關於其含有比率，從研磨粒(A)及/或金屬鹽(B)之分散性以及分散穩定性之方面而言，相對於研磨粒(A)及金屬鹽(B)之總質量100質量份，較佳為0.0001～10質量份，更佳為0.0001～5質量份，進而較佳為0.001～1質量份。
(pH值調整劑)
為了對本研磨劑之pH值進行調節，亦可使用pH值調整劑。作為pH值調整劑，可從水溶性之無機酸、有機酸、鹼性化合物、或胺基酸等兩性化合物，以及該等之鹽中適當選擇並使用。
作為無機酸，例如可例舉硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸等，亦可使用該等之銨鹽、鈉鹽、鉀鹽等。
作為有機酸，例如可例舉羧酸類、有機磺酸類、有機磷酸類等，亦可使用該等之銨鹽、鈉鹽、鉀鹽等。
作為羧酸類，例如可例舉：乙酸、丙酸、乳酸、酒石酸、草酸、順丁烯二酸等。作為有機磺酸類，例如可例舉：苯磺酸、對甲苯磺酸等。又，作為有機磷酸類，可例舉：甲基膦酸、二甲基次膦酸等。
作為鹼性化合物，可例舉：氨、氫氧化鉀、氫氧化四甲基銨、乙二胺等。
又，作為兩性化合物，可例舉：甘胺酸、丙胺酸、苯丙胺酸等。
本研磨劑之pH值較佳為3以上12以下。於研磨劑之pH值處於該範圍之情形時，可充分獲得對氧化矽膜高速地進行研磨並且亦對氮化矽膜高速地進行研磨之效果。從進一步提昇氮化矽膜之研磨速度之方面而言，研磨劑之pH值更佳為4以上11以下，尤佳為4.5以上10以下。
pH值調整劑之含有比率可適當調整，以成為上述pH值。作為一例，可設為相對於本研磨劑整體為0.005～2.0質量%，較佳為0.01～1.5質量%，更佳為0.01～0.3質量%。
又，上述潤滑劑係為了提昇研磨劑之潤滑性、研磨速度之面內均勻性而視需要使用。作為潤滑劑之例，可例舉聚乙二醇、聚甘油等水溶性高分子。
(ζ電位)
本研磨劑之ζ電位之絕對值較佳為30 mV以上。於研磨劑之ζ電位處於該範圍之情形時，可充分獲得維持分散穩定性並且亦對氮化矽膜高速地進行研磨之效果。研磨劑之ζ電位之絕對值更佳為40 mV以上，絕對值尤佳為50 mV以上。
再者，ζ電位可藉由對上述分散劑等加以選擇而進行調整。
＜本研磨劑之製備方法＞
關於本研磨劑之製備方法，從使研磨粒(A)、水難溶性之金屬鹽(B)及視需要使用之各成分均勻地分散或溶解於作為介質之水中之方法中適當選擇即可。
例如，較佳為藉由分別準備含有水難溶性之金屬鹽(B)、分散劑(C)、及水之研磨液，以及包含研磨粒(A)之漿料，並將該等加以混合，而製備本研磨劑。本研磨劑亦可於研磨裝置內進行上述混合而於使用時製備。
為了存放或運輸之便利性，本發明之研磨劑亦可分別準備兩液，即，研磨粒之分散液(以下，亦稱作分散液α)，以及含有水難溶性之金屬鹽(B)、分散劑(C)、及水之分散液(以下，亦稱作分散液β)，於使用時加以混合。再者，該分散液β為以下所示之研磨用添加液。
＜研磨用添加液＞
本發明之(研磨用)添加液係用以與研磨粒之分散液(上述分散液α)混合而製備研磨劑者，且含有水難溶性之金屬鹽(B)、分散劑(C)、及水。於研磨劑之製備中，藉由使用該研磨用添加液，能夠提昇研磨劑之存放或運輸之便利性。
於本發明之研磨用添加液中，關於水難溶性之金屬鹽(B)、分散劑(C)、及水，與上述研磨劑中所含有之各成分及液體之pH值之相關記載相同。
於本發明之研磨用添加液中，水難溶性之金屬鹽(B)之含有比率(濃度)並無特別限定，但從添加液之使用之容易性、或與研磨粒之分散液之混合之容易性之觀點而言，相對於添加液之總量，較佳為0.1質量%以上10質量%以下。
於本發明之研磨用添加液中，分散劑(C)之含有比率(濃度)並無特別限定，但從添加液之使用之容易性、或與研磨粒之分散液之混合之容易性之觀點而言，相對於添加液之總量，較佳為0.1質量%以上10質量%以下。
於與此種研磨用添加液混合之研磨粒之分散液中，從研磨粒之分散性及分散液之使用之容易性等觀點而言，液體中之研磨粒之含有比率(濃度)較佳為0.01質量%以上40質量%以下。更佳為0.01質量%以上20質量%以下，尤佳為0.01質量%以上10質量%以下。
藉由將本發明之研磨用添加液與研磨粒之分散液混合，能夠實現上述研磨劑，即，維持對氧化矽膜之足夠高之平坦性，並且對氧化矽膜及氮化矽一起進行高速研磨。再者，於研磨用添加液與研磨粒之分散液之混合中，可將研磨用添加液添加至研磨粒之分散液中加以混合，亦可於研磨用添加液中添加研磨粒之分散液加以混合。
研磨用添加液與研磨粒之分散液之混合比率並無特別限定，較佳為於混合後之研磨劑中，相對於研磨劑之總量而言，水難溶性之金屬鹽(B)、分散劑(C)、及水之含有比率(濃度)相對於研磨劑之總質量分別成為0.1質量%以上5質量%以下及0.0002質量%以上2質量%以下之混合比率。從研磨用添加液及研磨粒之分散液之混合之容易性之觀點而言，較佳為以研磨用添加液：研磨粒之分散液＝130：1～1：130之質量比率進行混合。
本發明之研磨劑並不一定要預先將構成之研磨成分全部混合後供給至研磨場所。亦可於供給至研磨場所時，將研磨成分加以混合而使之成為研磨劑之組成。
為了存放或運輸之便利性，本發明之研磨劑亦可分別準備兩液，即，研磨粒之分散液(分散液α)及上述研磨用添加液(分散液β)，於使用時加以混合。於分為分散液α及分散液β之兩液，將該等加以混合而製備研磨劑之情形時，亦可如上所述，將分散液β中之水難溶性之金屬鹽(B)、分散劑(C)、及水之濃度濃縮至使用研磨劑時之例如10倍左右，以混合後達到規定濃度之方式用水稀釋後使用。
[使用本研磨劑之研磨方法]
作為使用本研磨劑之研磨方法，例如可例舉一面供給本研磨劑一面使作為研磨對象物之被研磨面與研磨墊接觸，藉由兩者之相對運動進行研磨之方法。
此處，被進行研磨之被研磨面例如可例舉：於半導體基板之表面積層有氮化矽膜及氧化矽膜之無圖案晶圓、以及該等種類之膜配置為圖案狀之圖案晶圓等。
根據本研磨方法，例如將如圖3A所示於矽基板10之元件區域上積層有氮化矽膜13及氧化矽膜14之積層體作為研磨對象，藉由1階段之研磨步驟，亦能對氮化矽膜13及氧化矽膜14進行研磨(圖3B)。
作為STI用基板中之氧化矽膜，可例舉以四乙氧基矽烷(TEOS)為原料，藉由電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法成膜之所謂之PE-TEOS(Plasma Enhanced TEOS，電漿輔助四乙氧基矽烷)膜。又，作為氧化矽膜，可例舉藉由高密度電漿CVD法成膜之所謂之HDP(High Density Plasma，高密度電漿)膜。又，亦可使用藉由其他CVD法成膜之HARP(High Aspect-Ratio Process，高深寬比工藝)膜或FCVD(Flowable Chemical Vapor Deposition，可流動化學氣相沈積)膜、藉由旋轉塗佈製膜之SOD(Spin-On Dielectric，旋塗介電質)膜。作為氮化矽膜，可例舉以矽烷或二氯矽烷與氨為原料，藉由低壓CVD法或電漿CVD法成膜者或者藉由ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沈積)法成膜者。
本研磨方法可使用公知研磨裝置。圖4係表示研磨裝置之一例之模式圖。圖4之例中所示之研磨裝置20具備：研磨頭22，其保持STI基板之類的半導體基板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，其對研磨墊24供給研磨劑25。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保持之半導體基板21之被研磨面與研磨墊24接觸，並使研磨頭22與研磨壓盤23進行相對旋轉運動而進行研磨。
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亦可為與半導體基板21相同程度或比半導體基板21小之尺寸。於該情形時，較佳為藉由使研磨頭22與研磨壓盤23相對移動，從而使得能夠對半導體基板21之被研磨面之整面進行研磨。進而，研磨壓盤23及研磨墊24亦可不進行旋轉運動，例如亦可為以皮帶式進行單向移動者。
此種研磨裝置20之研磨條件並無特別限制，可對研磨頭22施加負荷而將其壓抵於研磨墊24，藉此進一步提高研磨壓力，提昇研磨速度。研磨壓力較佳為0.5～50 kPa左右，從研磨速度下之半導體基板21之被研磨面內之均勻性、平坦性、防止刮痕等研磨缺陷之觀點而言，更佳為3～40 kPa左右。研磨壓盤23及研磨頭22之轉速較佳為50～500 rpm左右。又，關於研磨劑25之供給量，根據研磨劑之組成或上述各研磨條件等進行適當調整。
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、非多孔質樹脂等之研磨墊。為了促進研磨劑25向研磨墊24之供給或於研磨墊24蓄積一定量之研磨劑25，亦可於研磨墊24之表面實施格子狀、同心圓狀、螺旋狀等之溝槽加工。又，亦可視需要使墊調整器與研磨墊24之表面接觸，一面進行研磨墊24表面之調整一面進行研磨。
[實施例]
以下，藉由實施例及比較例對本發明更加具體地進行說明，但本發明並不限定於該等實施例。於以下之例中，除非另有說明，否則「%」表示質量%。又，特性值係藉由下述方法進行測定及評價。再者，例1～2為比較例，例3～例15為實施例。
[pH值]
pH值係使用東亞DKK公司製造之pH計HM-30R而進行測定。
[ζ電位]
ζ電位係使用協和界面科學股份有限公司製造之ZetaProbe而進行測定。
[研磨特性]
研磨特性係使用全自動CMP研磨裝置(Applied Materials公司製造，裝置名：Mirra)進行以下之研磨並進行評價。研磨墊係使用二層聚胺酯墊(ShoreD值為65者)，研磨墊之調整係使用CVD金剛石墊調整器(Kinik公司製造，商品名：Pyradia 179B)。研磨條件係將研磨壓力設為21 kPa，將研磨壓盤之轉速設為77 rpm，將研磨頭之轉速設為73 rpm。又，研磨劑之供給速度設為200毫升/分鐘。
[研磨速度測定裝置]
各膜之膜厚之測定係使用KLA-Tencor公司之膜厚計UV-1280SE，由研磨時間及膜厚之變化算出研磨速度(研磨速率)。
[例1：研磨劑之製備]
將平均粒徑為100 nm之氧化鈰約30 g加入至包含純水270 mL之容器中，使用超音波均質機照射5分鐘，壓碎，實施分散處理。繼而，重複進行5次噴射碰撞處理，壓碎，實施分散處理而獲得分散有氧化鈰之漿料。超音波均質機係使用NIHONSEIKI KAISHA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Star Burst Mini(裝置名)。對所獲得之10%之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例1之研磨劑。
[例2：研磨劑之製備]
將碳酸鋇(關東化學股份有限公司製造)約30 g加入至包含純水270 mL之容器中，使用超音波均質機照射5分鐘，壓碎，使用分散劑(聚丙烯酸銨)實施分散處理。繼而，重複進行5次噴射碰撞處理，壓碎，實施分散處理而獲得分散有碳酸鋇之漿料。對所獲得之10%之碳酸鋇漿料進行稀釋而製成例2之研磨劑。例3～例12之金屬鹽(B)亦進行同樣之分散處理。
[例3：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中以碳酸鑭成為3.0 g之方式加入碳酸鑭八水合物(關東化學股份有限公司製造)而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例3之研磨劑。
[例4：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中以碳酸鈰成為3.0 g之方式加入碳酸鈰八水合物(關東化學股份有限公司製造)而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例4之研磨劑。
[例5：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中加入碳酸鋇(關東化學股份有限公司製造)3.0 g而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例5之研磨劑。
[例6：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中加入碳酸鋇(關東化學股份有限公司製造)1.5 g而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例6之研磨劑。
[例7：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中加入碳酸鋇(關東化學股份有限公司製造)0.3 g而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例7之研磨劑。
[例8：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中加入碳酸鋇BW-KH30(堺化學工業股份有限公司製造)3.0 g而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例8之研磨劑。
[例9：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中加入碳酸鍶SW-K40(堺化學工業股份有限公司製造)3.0 g而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例9之研磨劑。
[例10：研磨劑之製備]
製作於例8之研磨劑中加入適量硝酸水溶液而將pH值調整至4.5而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例10之研磨劑。
[例11：研磨劑之製備]
製作於例8之研磨劑中加入適量氫氧化鉀水溶液而將pH值調整至10而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例11之研磨劑。
[例12：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中加入硫酸鍶(關東化學股份有限公司製造)3.0 g而成之漿料。對所獲得之氧化鈰漿料進行稀釋而製成例12之研磨劑。
[例13：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中加入草酸鍶(關東化學股份有限公司製造)3.0 g而成之漿料。將所獲得之氧化鈰漿料作為例13之研磨劑。
[例14：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中加入草酸鋇(關東化學股份有限公司製造)3.0 g而成之漿料。將所獲得之氧化鈰漿料作為例14之研磨劑。
[例15：研磨劑之製備]
製作於例1之研磨劑中加入磷酸鋇(關東化學股份有限公司製造)3.0 g而成之漿料。將所獲得之氧化鈰漿料作為例15之研磨劑。
使用各例之研磨液，藉由上述方法分別對氧化矽膜及氮化矽膜進行研磨，測定研磨速率。將結果示於表1。
[表1]
| 表1 | ||||||||
| 例 | 研磨粒(A) | 金屬鹽(B) | pH值 | ζ電位 | SiOx研磨速率 | SiN研磨速率 | ||
| No. | 種類 | 質量% | 種類 | 質量% | Å/min | Å/min | ||
| 1 | 氧化鈰 | 0.25 | - | - | 7.0 | -56 | 3010 | 569 |
| 2 | - | - | 碳酸鋇 | 0.25 | 7.0 | -24 | 3 | 5 |
| 3 | 氧化鈰 | 0.25 | 碳酸鑭 | 0.025 | 7.0 | -41 | 2744 | 615 |
| 4 | 氧化鈰 | 0.25 | 碳酸鈰 | 0.025 | 7.0 | -43 | 3276 | 594 |
| 5 | 氧化鈰 | 0.25 | 碳酸鋇 | 0.025 | 7.0 | -53 | 3222 | 1347 |
| 6 | 氧化鈰 | 0.25 | 碳酸鋇 | 0.0125 | 7.0 | -53 | 3349 | 1264 |
| 7 | 氧化鈰 | 0.25 | 碳酸鋇 | 0.0025 | 7.0 | -54 | 3192 | 806 |
| 8 | 氧化鈰 | 0.25 | 碳酸鋇 | 0.025 | 7.0 | -53 | 3300 | 1264 |
| 9 | 氧化鈰 | 0.25 | 碳酸鍶 | 0.025 | 7.0 | -48 | 3099 | 1124 |
| 10 | 氧化鈰 | 0.25 | 碳酸鋇 | 0.025 | 4.5 | -50 | 4005 | 1307 |
| 11 | 氧化鈰 | 0.25 | 碳酸鋇 | 0.025 | 10 | -60 | 2780 | 749 |
| 12 | 氧化鈰 | 0.25 | 硫酸鍶 | 0.025 | 7.0 | -54 | 2411 | 906 |
| 13 | 氧化鈰 | 0.25 | 草酸鍶 | 0.025 | 9.0 | -52 | 3355 | 1012 |
| 14 | 氧化鈰 | 0.25 | 草酸鋇 | 0.025 | 9.0 | -52 | 3103 | 1267 |
| 15 | 氧化鈰 | 0.25 | 磷酸鋇 | 0.025 | 9.0 | -56 | 3132 | 662 |
| -表示不含有。 |
例2～例12及例13～例15之金屬鹽(B)均為水難溶性之金屬鹽。不含有研磨粒(A)之例2之研磨劑即使金屬鹽(B)為粒子狀，亦未表現出研磨性。如例1與例3～例12及例13～例15之比較所示，可知藉由組合使用研磨粒(A)及水難溶性之金屬鹽(B)，能一面保持氧化矽膜之研磨速度大致固定一面提昇氮化矽膜之研磨速度。
[產業上之可利用性]
本發明之氧化鈰不僅對氧化矽膜，而且對氮化矽膜之研磨速度亦較高，因此，例如於氧化矽及氮化矽配置為圖案狀之被研磨面之CMP中，能夠維持足夠高之研磨速度並且對氧化矽膜及氮化矽進行等速研磨或調整為所需之選擇比而進行研磨。因此，本發明之氧化鈰適於半導體裝置製造中之STI用絕緣膜之平坦化。
本申請主張以於2021年11月4日申請之日本申請特願2021-180049作為基礎之優先權，將其揭示之全部內容引入本文中。
1:矽基板
2:氮化矽膜
3:溝槽
4:氧化矽膜
10:矽基板
11:結晶性矽
12:非晶矽
13:氮化矽膜
13a:氧化矽
14:氧化矽膜
20:研磨裝置
21:半導體基板
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
31:研磨粒(A)
32:金屬鹽(B)
圖1A係表示先前之研磨方法之一例之圖，係表示研磨對象物之研磨前之狀態之剖視圖。
圖1B係表示先前之研磨方法之一例之圖，係表示研磨對象物之研磨後之狀態之剖視圖。
圖2A係表示先前之研磨方法之研磨步驟之一例之圖，係表示研磨對象物之研磨前之狀態之剖視圖。
圖2B係表示先前之研磨方法之研磨步驟之一例之圖，係表示研磨對象物之研磨中之狀態之剖視圖。
圖2C係表示先前之研磨方法之研磨步驟之一例之圖，係表示研磨對象物之研磨後之狀態之剖視圖。
圖3A係表示本發明之研磨方法之一例之圖，係表示研磨對象物之研磨前之狀態之剖視圖。
圖3B係表示本發明之研磨方法之一例之圖，係表示研磨對象物之研磨後之狀態之剖視圖。
圖4係表示研磨裝置之一例之模式圖。
圖5A係用以對金屬鹽(B)之作用進行說明之模式性剖視圖。
圖5B係用以對金屬鹽(B)之作用進行說明之模式性剖視圖。
20:研磨裝置
21:半導體基板
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
Claims (9)
- 一種研磨劑，其含有：研磨粒(A)、水難溶性之金屬鹽(B)、及水。
- 如請求項1之研磨劑，其中上述金屬鹽(B)包含選自由碳酸金屬鹽、硫酸金屬鹽、磷酸金屬鹽、乙酸金屬鹽及草酸金屬鹽所組成之群中之至少一種金屬鹽。
- 如請求項2之研磨劑，其中上述碳酸金屬鹽包含選自由碳酸鋇及碳酸鍶所組成之群中之至少一種金屬鹽。
- 如請求項2之研磨劑，其中上述硫酸金屬鹽包含選自由硫酸鋇及硫酸鍶所組成之群中之至少一種金屬鹽。
- 如請求項1至4中任一項之研磨劑，其中上述金屬鹽(B)之含有比率相對於研磨劑之總質量為0.1質量%以上5質量%以下。
- 如請求項1至5中任一項之研磨劑，其中上述金屬鹽(B)之含有比率以相對於上述研磨粒(A)之質量比(B/A)計為0.1～20。
- 如請求項1至6中任一項之研磨劑，其中上述研磨粒(A)包含選自由氧化鈰及膠體二氧化矽所組成之群中之至少一種。
- 一種添加液，其含有：水難溶性之金屬鹽(B)、分散劑(C)、及水。
- 一種研磨方法，其係一面供給研磨劑一面使被研磨面與研磨墊接觸，藉由兩者之相對運動進行研磨者，且使用如請求項1至7中任一項之研磨劑作為上述研磨劑，對半導體基板之包含氧化矽及/或氮化矽之被研磨面進行研磨。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021180049 | 2021-11-04 | ||
| JP2021-180049 | 2021-11-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202334342A true TW202334342A (zh) | 2023-09-01 |
Family
ID=86240948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111140826A TW202334342A (zh) | 2021-11-04 | 2022-10-27 | 研磨劑、添加液及研磨方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TW202334342A (zh) |
| WO (1) | WO2023080014A1 (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3495143B2 (ja) * | 1995-07-04 | 2004-02-09 | 富士通株式会社 | 研磨剤、研磨方法および半導体装置の製造方法 |
| JP2003059868A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Hitachi Chem Co Ltd | Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法 |
| US6589100B2 (en) * | 2001-09-24 | 2003-07-08 | Cabot Microelectronics Corporation | Rare earth salt/oxidizer-based CMP method |
| WO2018179062A1 (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-04 | 日立化成株式会社 | 研磨液、研磨液セット、添加液及び研磨方法 |
| JP7493367B2 (ja) * | 2020-03-27 | 2024-05-31 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨用組成物の製造方法、研磨方法および半導体基板の製造方法 |
-
2022
- 2022-10-25 WO PCT/JP2022/039682 patent/WO2023080014A1/ja unknown
- 2022-10-27 TW TW111140826A patent/TW202334342A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023080014A1 (ja) | 2023-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9828528B2 (en) | Polishing composition containing ceria abrasive | |
| EP1542266B1 (en) | Semiconductor abrasive, process for producing the same and method of polishing | |
| KR101389151B1 (ko) | Ｃｍｐ용 연마액 및 이를 이용한 연마 방법 | |
| US10414947B2 (en) | Polishing composition containing ceria particles and method of use | |
| JP5157908B2 (ja) | 半導体集積回路装置用研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法 | |
| WO2010052990A1 (ja) | 研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法 | |
| TW201632605A (zh) | Cmp研磨液、基板的研磨方法及電子零件 | |
| TW202244243A (zh) | 研磨劑及研磨方法、與研磨用添加液 | |
| KR20080012864A (ko) | 반도체용 연마제 | |
| TW200815288A (en) | Cerium oxide powder, method for preparing the same, and CMP slurry comprising the same | |
| TWI798345B (zh) | 研磨用組成物 | |
| KR20220029512A (ko) | 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 반도체 소자의 제조 방법 | |
| KR20220133773A (ko) | 화학적 기계적 연마 슬러리 조성물 및 반도체 소자의 제조 방법 | |
| TWI488952B (zh) | Ｃｍｐ研磿液以及使用此ｃｍｐ研磨液的研磨方法以及半導體基板的製造方法 | |
| US20150175846A1 (en) | Manufacturing method of polishing agent, polishing method, and manufacturing method of semiconductor integrated circuit device | |
| TW201527507A (zh) | 研磨劑及研磨方法 | |
| TW202334342A (zh) | 研磨劑、添加液及研磨方法 | |
| JP2010087454A (ja) | Ｃｍｐ研磨剤及びこれを用いた研磨方法 | |
| US9328261B2 (en) | Polishing agent, polishing method, and manufacturing method of semiconductor integrated circuit device | |
| CN108473850A (zh) | 低k基板的抛光方法 | |
| CN113632205A (zh) | 研磨液及研磨方法 | |
| TW201522599A (zh) | 研磨用組合物及研磨方法 | |
| WO2024111032A1 (ja) | Ｃｍｐ用研磨液、ｃｍｐ用研磨液セット及び研磨方法 | |
| US20150175847A1 (en) | Manufacturing method of polishing agent, polishing method, and manufacturing method of semiconductor integrated circuit device | |
| JP2001002415A (ja) | Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法 |