研磨剂、研磨剂套剂及基体的研磨方法_2

文档序号:8268348阅读:来源:国知局
件材料对绝缘 材料的研磨中,即使进行过度研磨时,也可以不依赖凸部图案密度,提高绝缘材料相对多晶 硅的研磨选择性。
[0019] 此外,根据本发明的研磨剂,在使浅沟槽隔离绝缘材料、金属前绝缘材料、层间绝 缘材料等平坦化的CMP技术中,可以使这些绝缘材料高度平坦化。根据本发明的研磨剂,可 以在使绝缘材料高度平坦化的同时,还能以较低的研磨损伤对绝缘材料进行研磨。
[0020] 4价金属元素优选含有选自稀土类元素及锆中的至少一种。由此,可以不依赖凸部 图案密度,进一步提高绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性,还可以抑制被研磨面上 研磨损伤的产生。
[0021] 高分子化合物的含量,以研磨剂的总质量为基准,优选0. 01质量%以上。由此,可 以不依赖凸部图案密度,进一步提高绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性,还可以抑 制被研磨面上研磨损伤的产生。
[0022] 高分子化合物优选含有下述通式(I)所示的化合物。 Rn-〇-(R12-〇)ml-H…(I)
[式(I)中,R11表示具有或不具有取代基的芳基,R12表示具有或不具有取代基的碳原 子数1?5的亚烷基,ml表示15以上的整数。]
[0023] 本发明的一个形态涉及所述研磨剂在含有氧化硅的被研磨面的研磨中的使用。即 本发明的研磨剂的一个形态优选用于含有氧化硅的被研磨面的研磨。
[0024] 本发明的研磨剂套剂中,所述研磨剂的构成成分分为第1液体与第2液体保存,第 1液体包含所述磨粒及液态介质,第2液体包含所述高分子化合物、所述阳离子性聚合物及 液态介质。根据本发明的研磨剂套剂,可以得到与本发明的研磨剂相同的上述效果。
[0025] 本发明的基体的研磨方法还可以具有使用所述研磨剂对基体的被研磨面进行研 磨的工序。根据这样的基体的研磨方法,通过使用所述研磨剂,可以得到与本发明的研磨剂 相同的上述效果。
[0026] 本发明的基体的研磨方法,还可以具有使用所述研磨剂套剂中的所述第1液体与 所述第2液体混合而成的研磨剂对基体的被研磨面进行研磨的工序。根据这样的基体的研 磨方法,通过使用所述研磨剂套剂,可以得到与本发明的研磨剂相同的上述效果。 发明效果
[0027] 根据本发明,可以提供研磨剂、研磨剂套剂及基体的研磨方法,所述研磨剂、研磨 剂套剂及基体的研磨方法可以提高绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性,同时,在使 用止动件的绝缘材料的研磨中,即使进行过度研磨时也可以不依赖凸部图案密度而抑制止 动件材料的研磨速度。
[0028] 此外,根据本发明,可以提供研磨剂、研磨剂套剂及基体的研磨方法,所述研磨剂、 研磨剂套剂及基体的研磨方法可以提高绝缘材料相对多晶硅的研磨选择性,同时,在使用 多晶硅作为止动件材料对绝缘材料的研磨中,即使进行过度研磨时也可以不依赖凸部图案 密度而抑制多晶硅的研磨速度。
[0029] 进一步地,根据本发明,在使浅沟槽隔离绝缘材料、金属前绝缘材料、层间绝缘材 料等平坦化的CMP技术中,使用止动件对绝缘材料进行研磨时,不依赖凸部图案密度而提 高绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性,还能以较低的研磨损伤对绝缘材料进行研 磨。
【附图说明】
[0030] [图1]实施例中使用的显示有图晶圆的截面示意图。
【具体实施方式】
[0031] 以下对本发明的实施方式中涉及的研磨剂、研磨剂套剂、及使用了这些的基体的 研磨方法进行详细地说明。
[0032] < 定义 > 本说明书中将"研磨剂(abrasive)"定义为研磨时与被研磨面接触的组合物。"研磨 剂"词语本身并不对研磨剂中含有的成分做任何限定。如后所述,本实施方式中涉及的研磨 剂含有磨粒(abrasivegrain)。磨粒也可以称为"研磨粒子"(abrasiveparticle),本说 明书中将其称为"磨粒"。磨粒一般是固体粒子。此时,认为通过磨粒在研磨时所具有的机 械作用及磨粒(主要是磨粒的表面)具有的化学作用,可以将除去对象物除去(remove),机 制并不局限于此。
[0033] <研磨剂> 本实施方式中涉及的研磨剂,例如为CMP用研磨剂。具体地,本实施方式中涉及的研磨 剂至少含有液态介质、含4价金属元素的氢氧化物的磨粒、添加剂,作为所述添加剂,至少 含有具有芳香环及聚氧化烯链的高分子化合物(以下称为"芳族聚氧化烯化合物")和阳离 子性聚合物。以下对必须成分以及可以任意添加的成分进行说明。
[0034](磨粒) 本实施方式中涉及的研磨剂的磨粒,含有4价金属元素的氢氧化物。"4价金属元素的 氢氧化物"是含有4价金属(M4+)与至少一种的羟基离子(OH〇的化合物。4价金属元素的 氢氧化物可以含有羟基离子之外的阴离子(例如,硝酸根NO'硫酸根SO广)。例如,4价金 属元素的氢氧化物,可以含有与4价金属元素键合的阴离子(例如硝酸根、硫酸根)。所述 含有4价金属元素的氢氧化物的磨粒,与二氧化硅、氧化铝、氧化铯等形成的以往的磨粒相 比,与绝缘材料(例如氧化硅)的反应性高,可以以较高的研磨速度研磨绝缘材料。
[0035] 4价金属元素优选含有稀土类元素及锆中的至少一种。作为4价金属元素,从进一 步提高绝缘材料的研磨速度方面出发,优选稀土类元素。作为带有4价的稀土类元素,举例 有铈、镨、铽等镧系元素等,其中,从绝缘材料的研磨速度进一步优异方面出发,优选铈。稀 土类元素的氢氧化物与锆的氢氧化物可以并用,还可以从稀土类元素的氢氧化物中选择二 种以上使用。
[0036] 4价金属元素的氢氧化物可以通过4价金属元素的盐与碱性化合物(碱源)来反 应制作。例如,作为制造4价金属元素的氢氧化物的方法,可以使用4价金属元素的盐与碱 液混合的方法。该方法有如在《稀土类的科学(希土類?科学)》(足立吟也编、株式会社 化学同人、1999年)304?305页中所说明的。
[0037] 作为4价金属元素的盐,可以使用以往公知的物质而无特别限制,可以举例 1(50 4)2、1(順4)2(勵3) 6、1(順4)4(504)4(1表示稀土类元素。)、21^0 4)2.41120等,其中优选 M(NH4) 2 (N03) 6。作为M,优选化学活性的铈(Ce)。
[0038] 作为碱液,可以使用以往公知的物质而无特别限制。作为碱液中的碱性化合物,举 例有咪唑、四甲基氢氧化铵(TMAH)、胍、三乙胺、吡啶、哌啶、吡咯烷、壳聚糖等有机碱;氨、 氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙等无机碱等。这些之中,从进一步提高绝缘材料的研磨速度 方面出发,优选氨及咪唑,更优选咪唑。所述方法中合成的含有4价金属元素的氢氧化物的 磨粒,对其进行洗涤可以除去金属不纯物。含有4价金属元素的氢氧化物的磨粒的洗涤中, 可以使用通过离心分离重复进行数次固液分离的方法等。还可以通过离心分离、透析、超 滤、离子交换树脂等除去离子的工序进行洗涤。
[0039] 所述得到的含有4价金属元素的氢氧化物的磨粒凝集时,优选通过适当的方法使 其在液态介质(例如水)中分散。作为将含有4价金属元素的氢氧化物的磨粒分散在液态 介质中的方法,举例有使用一般的搅拌机进行的分散处理;使用均质机、超声波分散机、湿 式球磨机等进行的机械分散;使用离心分离、透析、超滤、离子交换树脂等进行的杂质离子 的除去等。对于分散方法及粒径控制方法,可以使用例如《分散技术大全集(分散技術大 全集)》(株式会社情报机构,2005年7月)第3章"各种分散机的最新开发动向与选定基 准(各種分散機?最新開発動向t選定基準)"中记述的方法。通过进行所述洗涤处理,降 低含有含4价金属元素的氢氧化物的磨粒的分散液的导电率(例如500mS/m以下),可以 提高含有4价金属元素的氢氧化物的磨粒的分散性,所以可以将所述洗涤处理用作分散处 理,也可以同时进行所述洗涤处理与分散处理。
[0040] 另外,上述专利文献7对上述磨粒的制造方法进行了详细说明,本发明引用了该 说明。
[0041] 本实施方式中涉及的研磨剂,可以将含有4价金属元素的氢氧化物的磨粒与其他 磨粒并用。作为这样的其他磨粒,举例有二氧化
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