悬浮液、研磨液套剂、研磨液、基体的研磨方法以及基体的制作方法_5

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.2mmol/LW上。上述芳香族杂环化合物的含量上限,从提高磨粒的分散性的观点考虑,W 悬浮液总质量为基准,优选lOOmmol/LW下、更优选50mmol/LW下、进一步优选20mmol/LW 下、特别优选lOmmol/LW下、极其优选5mmol/LW下、非常优选2mmol/LW下。
[0155] 本实施方式的悬浮液通过含有具有MK电荷在-0.45W下的环内氮原子的芳香族杂 环化合物,可W减小电导率的经时变化量,由此,工序管理变得容易。从运样的观点考虑,电 导率的经时变化量的上限优选25mS/mW下、更优选20mS/mW下、进一步优选18mS/mW下、特 别优选15mS/mW下。电导率的经时变化量的下限优选OmS/mW上,从实用水平考虑也可W 是-lOmS/mW上。上述经时变化量表示将悬浮液调整到25°C测定的电导率A与将该悬浮液在 60°C下加热72小时后测定的电导率B之差的测定值(B-A)。
[0156] 本实施方式的悬浮液的抑从获得更优异的研磨速度的观点考虑,优选2.0~9.0。 运是因为,磨粒的表面电位相对于被研磨面的表面电位良好,磨粒容易作用于被研磨面。从 悬浮液的抑稳定、不易产生磨粒的凝集等问题的观点考虑,抑的下限优选2.OW上、更优选 2.2W上、进一步优选2.5W上。抑的上限,从磨粒的分散性优异、能够获得更优异的研磨速 度的观点考虑,优选9.OW下、更优选8.OW下、进一步优选7.OW下、特别优选6.5W下、极其 优选6.OW下。抑定义为液溫25°C的抑。悬浮液的抑用与本实施方式的研磨液的抑同样的方 法测定。
[0157] <研磨液套剂>
[0158] 本实施方式的研磨液套剂,将研磨液的组成成分分为悬浮液和添加液保存,悬浮 液(第一液体)和添加液(第二液体)混合将形成该研磨液。悬浮液可W使用本实施方式的悬 浮液。添加液可W使用将添加剂溶解于水中而得的液体(含有添加剂和水的液体)。研磨液 套剂可W在研磨时将悬浮液和添加液混合作为研磨液。运样,通过将研磨液的组成成分至 少分成两种液体保存,可W制成保存稳定性优异的研磨液。本实施方式的研磨液套剂也可 W分成巧巾液体W上的组成成分。
[0159] 添加液中含有的添加剂可W使用与在上述研磨液中说明的添加剂同样的添加剂。 添加剂的含量下限,从在添加液和悬浮液混合配制研磨液时充分抑制研磨速度过度下降的 观点考虑,W添加液总质量为基准,优选O. OI质量% W上、更优选0.02质量% W上。添加液 中添加剂的含量上限,从在添加液和悬浮液混合配制研磨液时充分抑制研磨速度过度下降 的观点考虑,W添加液总质量为基准,优选20质量% W下。
[0160] 添加液中的水没有特别限制,优选去离子水、超纯水等。水的含量可W是除其它组 成成分的含量外的余量,没有特别限制
[0161] <基体的研磨方法和基体>
[0162] 对使用上述研磨液、悬浮液或研磨液套剂的基体的研磨方法W及由此得到的基体 进行说明。本实施方式的研磨方法,在使用上述研磨液或悬浮液时,是使用一液型研磨液的 研磨方法,在使用上述研磨液套剂时,是使用二液型研磨液或=液W上型研磨液的研磨方 法。
[0163] 本实施方式的基体的研磨方法,研磨表面具有被研磨材料的基体(例如半导体基 板等的基板)。本实施方式的基体的研磨方法,也可W使用在被研磨材料下面形成的阻止层 (含有阻止材料的研磨阻止层)研磨被研磨材料。本实施方式的基体的研磨方法至少具有基 体配置工序和研磨工序。基体配置工序中,将表面具有被研磨材料的基体的该被研磨材料 配置成与研磨垫相向。研磨工序中,使用研磨液、悬浮液或研磨液套剂,研磨除去被研磨材 料的至少一部分。作为研磨对象的被研磨材料的形状没有特别限制,例如膜状(被研磨材料 膜)。
[0164] 被研磨材料可W例举氧化娃等的无机绝缘材料;有机娃酸盐玻璃、全芳香环系低 介电常数化ow-k)材料等有机绝缘材料;氮化娃、多晶娃等阻止材料等,其中,优选无机绝缘 材料和有机绝缘材料等绝缘材料,更优选无机绝缘材料。氧化娃的膜可W通过低压CVD法、 等离子体CV的去等获得。氧化娃的膜中可W渗杂憐、棚等元素。优选被研磨材料的表面(被研 磨面)具有凹凸。本实施方式的基体的研磨方法中,优选研磨被研磨材料的凹凸的凸部,可 W获得表面平坦化的基体。
[0165] W使用形成绝缘材料的半导体基板的情况为例对研磨方法进行更详细的说明。首 先,准备具有晶片1、阻止层2和绝缘材料3的基板(图2(a)),所述晶片1的表面形成有具有凹 部和凸部的凹凸,阻止层2配置在晶片1的凸部上,绝缘材料3设置成掩埋晶片1的表面的凹 凸。绝缘材料3通过等离子体TEOS法等形成在晶片1上。接着,使用上述研磨液等研磨基板, 除去绝缘材料3直至晶片1的凸部上的阻止层2露出(图2(b))。
[0166] 使用一液型研磨液或悬浮液的情况下,研磨工序中,将研磨液或悬浮液供给基体 的被研磨材料和研磨平台的研磨垫之间的同时,研磨被研磨材料的至少一部分。例如,将被 研磨材料按压在研磨垫的状态下,在研磨垫和被研磨材料之间提供研磨液或悬浮液的同 时,使基体和研磨平台相对移动,研磨被研磨材料的至少一部分。此时,研磨液和悬浮液可 WW具有希望的水分量的组合物直接供给至研磨垫上。
[0167] 本实施方式的研磨液和悬浮液,从降低储藏、运输、保管等成本的观点考虑,可W W用水等液态介质将液体成分稀释例如2倍W上(质量基准)使用的研磨液用储藏液或悬浮 液用储藏液的方式保管。上述各储藏液可W在即将研磨前用液态介质稀释,也可W将储藏 液和液态介质提供至研磨垫上稀释。
[0168] 因为稀释倍率越高则储藏、运输、保管等成本的降低效果越高,因此,储藏液的稀 释倍率(质量基准)的下限优选2倍W上、更优选3倍W上、进一步优选5倍W上、特别优选10 倍W上。稀释倍率的上限没有特别限制,倍率越高则储藏液中含有的成分的量变多(浓度 高),有保管中的稳定性容易下降的倾向,因此优选500倍W下、更优选200倍W下、进一步优 选100倍W下、特别优选50倍W下。将组成成分分成=液W上的研磨液也同样。
[0169] 上述储藏液中,磨粒的含量上限没有特别限制,从容易避免磨粒的凝集的观点考 虑,W储藏液总质量为基准,优选20质量% W下、更优选15质量% ^下、进一步优选10质 量% ^下、特别优选5质量% ^下。磨粒的含量下限,从降低储藏、运输、保管等成本的观点 考虑,W储藏液总质量为基准,优选0.02质量% ^上、更优选0.1质量% ^上、进一步优选 0.5质量% ^上、特别优选1质量% W上。
[0170] 使用二液型研磨液的情况下,本实施方式的基体的研磨方法,在研磨工序前,可W 具有混合悬浮液和添加液获得研磨液的研磨液配制工序。运样的情况下,研磨工序中,使用 研磨液配制工序中获得的研磨液研磨被研磨材料,例如,将研磨液供给至基体的被研磨材 料和研磨平台的研磨垫之间,同时研磨被研磨材料的至少一部分。运样的研磨方法,可W在 研磨液配制工序中分别用不同的配管输送悬浮液和添加液,将运些配管在供给配管出口的 正前方合流获得研磨液。研磨液可W作为具有希望的水分量的研磨液直接供给研磨垫上, 也可W作为水分量少的储藏液被供给至研磨垫上后在研磨垫上被稀释。将组成成分分成= 液W上的研磨液也同样。
[0171] 使用二液型研磨液的情况下,研磨工序中,也可W分别将悬浮液和添加液供给至 研磨垫和被研磨材料之间,同时通过将悬浮液和添加液混合得到的研磨液研磨被研磨材料 的至少一部分。运样的研磨方法中,将悬浮液和添加液通过分别的送液系统供给至研磨垫 上。悬浮液和/或添加液可W作为具有希望的水分量的液体直接供给至研磨垫上,也可W作 为水分量少的储藏液供给至研磨垫上后在研磨垫上被稀释。将组成成分分成=液W上的研 磨液也同样。
[0172] 本实施方式的研磨方法中使用的研磨装置可W使用例如,具备用于支撑具有被研 磨材料的基体的支架;和可安装有转数可变的马达等且能够贴合研磨垫的研磨平台的一般 的研磨装置。研磨装置可W例举株式会社甚原制作所制造的研磨装置(型号:EP0-111)、应 用材料公司(Applied Materials)制造的研磨装置(商品名:Mirra 3400、RefIexion研磨 机)等。
[0173] 研磨垫没有特别限制,可W使用一般的无纺布、发泡聚氨醋、多孔质氣树脂等。研 磨垫优选实施用于使研磨液等积存的槽加工。
[0174] 研磨条件没有特别限制,从抑制基体飞出的观点考虑,研磨平台的旋转速度优选 200mirTi(rpm) W下的低旋转。从进一步抑制发生研磨损伤的观点考虑,施加在基体上的压 力(加工荷重),优选IOOk化W下。研磨期间优选在研磨垫的表面通过累等连续供给研磨液 或悬浮液等。所述供给量没有限制,优选研磨垫的表面总是被研磨液或悬浮液等覆盖。研磨 结束后的基体优选在流水中充分清洗后,使用甩干机等将附着于基体上的水滴甩落使其干 燥。
[017引[实施例]
[0176] W下,例举实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不局限于运些实施例。
[0177] (含有4价金属元素的氨氧化物的磨粒的制作)
[0178] 按照下列顺序,制作含有4价金属元素的氨氧化物的磨粒。下述说明中A~G所示的 值分别为表1中表示的值。
[0179] (磨粒1~2的制作)
[0180] 将A[L]水装入容器中后,加入B[L]浓度50质量%的硝酸姉锭水溶液(通式Ce(NH4)2 (N03 ) 6、化学式量548.2g/mo 1、日本化学产业株式会社审Ij、产品名50 % CA脚夜)混合。然后,将 液溫调整到C[°C]获得金属盐水溶液。金属盐水溶液的金属盐浓度如表1所示。
[0181] 接着,将表1所示的碱性物质溶解于水中准备浓度D[mol/L]的水溶液E[L]。然后, 将液溫调整到溫度C[°C ]得到碱液。
[0182] 将装有上述金属盐水溶液的容器放入装有水的水槽中。使用外部循环装置尼克斯 冷循环器(夕一瓜二夕乂哥一年二レ一夕)(东京理化器械株式会社化YELA)制、产品名 Cooling Iliermo pump CTP101),水槽的水溫调整为C[°C]。将水溫保持在C[°C],同时W揽 拌速度FDnirTi]揽拌金属盐水溶液,并W混合速度G[m 3/min]将上述碱液加入容器内,得到 含有含4价姉氨氧化物的磨粒的悬浮液前体1。用叶片全长5cm的3片叶片奖片(Pitch paddl e)揽拌金属盐水溶液。
[0183] 用截留分子量50000的中空纤维过滤膜将得到的悬浮液前体1边循环边超滤,除去 离子直至电导率变为50mS/mW下,得到悬浮液前体2。上述超滤使用液面传感器一边添加水 一边进行,添加水的位置为直至装有悬浮液前体1的罐的水位达到特定位置。取适量得到的 悬浮液前体2,通过量取干燥前后的质量,算出悬浮液前体2中非挥发性成分含量(含有4价 姉的氨氧化物的磨粒含量)。在运个阶段非挥发性成分含量不足1.0质量%的情况下,通过 进一步进行超滤,浓缩至超过1.1质量%的程度。
[0184] [表1]
[0186] (磨粒的结构分析)
[0187] 取适量悬浮液前体2,真空干燥,分离磨粒。通过FT-IR ATR法对用纯水充分清洗后 得到的试样进行测定,结果显示,除了基于氨氧化物离子的峰之外,还观测到基于硝酸根 (N(V)的峰。此外,对相同试样进行针对氮的XPS(N-XPS)测定,结果未观测到NH/的峰,观测 到硝酸根的峰。由运些结果可W确认,悬浮液前体2中含有的磨粒中至少含有一部分具有键 和了姉元素的硝酸根的粒子。
[0188] (吸光度和透光率的测定)
[0189] 取适量悬浮液前体2,用水稀释至磨粒的含量为0.0065质量% (65ppm),得到测定 试样A(水分散液)。将测定试样A约4mL放入边长Icm的样品池中,并将样品池放置于株式会 社日立制作所制造的分光光度计(装置名:U3310)内。在波长200~600nm范围内测定吸光 度,测定对波长290nm的光的吸光度与对波长450~600nm的光的吸光度。结果示于表2。
[0190] 取适量悬浮液前体2,用水稀释至磨粒的含量为1.0质量%,得到测定试样B(水分 散液)。将测定试样B约4mL装入边长Icm的样品池中,并将样品池放置于株式会社日立制作 所制造的分光光度计(装置名:U3310)内。在波长200~6(K)nm范围内测定吸光度,测定对波 长400nm的吸光度和对波长500nm的光的透光率。结果示于表2。
[0191] (上清液中非挥发性成分含量的测定)
[0192] 取适量悬浮液前体2,用水稀释至磨粒的含量为1.0质量%,得到
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