化学机械抛光研磨剂及其制造方法、以及基板的研磨方法技术

本发明专利技术是一种化学机械抛光研磨剂，其包含研磨粒子、保护剂及水，所述化学机械抛光研磨剂的特征在于，前述保护剂是具有极性基的倍半硅氧烷聚合物。据此，提供一种化学机械抛光研磨剂，其在化学机械抛光步骤中，能够减少由于研磨而产生的研磨损伤，并且具有高研磨选择性。

Chemical mechanical polishing abrasive, method for producing the same, and method of grinding substrate

The present invention relates to a chemical mechanical polishing agent, comprising abrasive particles, protective agent and water, wherein the chemical mechanical polishing agent, the protective agent is a silsesquioxane polymer having a polar group. Accordingly, a chemical mechanical polishing agent is provided that reduces grinding damage due to grinding and has high grinding selectivity in a chemical mechanical polishing step.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化学机械抛光研磨剂及其制造方法、以及基板的研磨方法
本专利技术涉及一种化学机械抛光研磨剂及其制造方法、以及使用了前述化学机械抛光研磨剂来实行的基板的研磨方法。
技术介绍
为了提高半导体大规模集成电路的集成度和高性能化，高密度化是必要的，伴随与高密度化相应的配线图案的细微化，要求加工线幅的降低及电路的多层化。这样的多层配线构造是历经数次反复进行的导电膜和绝缘膜的成膜与蚀刻而形成，因此有表面段差变大的倾向。另一方面，为了配线的图案化而采用的抗蚀剂的焦点深度，伴随配线的细微化而有变浅的倾向，表面的段差对图案化的影响变大，这被视为一项问题。由于这样的背景，为了容易进行图案化，需要大范围的平坦化，所述平坦化能够消除表面的段差。作为这样的大范围的平坦化技术，已经知道有下述技术：聚酰亚胺等树脂的被覆技术、对于金属和绝缘膜进行蚀刻的技术、对于金属和绝缘膜进行回流的技术、以及化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)技术。化学机械抛光是一种进行研磨的方法，其将含有研磨粒子的浆料供给到基板上，并使用已安装在研磨装置上的研磨垫来进行研磨。此时，研磨粒子承受来自研磨装置的压力，机械地研磨表面，且浆料所含的化学成分使基板的表面起化学反应，而化学性地去除基板的表面部位。一般来说，用于化学机械抛光的浆料，根据研磨对象膜的种类和特性等，而有各式各样的种类。作为所使用的研磨粒子，有氧化硅(SiO2)、氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)等，能够根据研磨对象膜来选择性使用。在过去，作为用以将氧化硅膜等的绝缘膜平坦化的化学机械抛光用的浆料，一般是研究氧化硅类的浆料。氧化硅类的浆料是通过下述方式制造：根据四氯化硅的热分解而使氧化硅粒子进行粒子成长，并以氨等不含碱金属的碱性溶液进行pH值调整。此外，作为氧化硅膜等无机绝缘膜的化学机械抛光用浆料，也使用氧化铈浆料。由于氧化铈粒子的硬度比氧化硅粒子和氧化铝粒子低，因此研磨后的膜表面不易产生伤痕等缺陷，而被认为是有用的。此外，已知氧化铈粒子作为强氧化剂，具有化学活性的性质，因此氧化铈浆料被认为对于氧化硅膜等无机绝缘膜用的化学机械抛光研磨是有用的。关于使用于化学机械抛光研磨的氧化铈浆料，已被公开于专利文献1及专利文献2中。在过去的形成浅沟槽隔离(SallowTrenchIsolation，STI)的步骤中，实施将氮化硅膜作为硬掩膜的步骤。在基板上形成氮化硅膜后，在氮化硅膜和基板的预定区域形成沟槽，并以填平沟槽的方式形成氧化硅膜后，研磨氧化硅膜，形成元件分离膜。此时，使用能够确保氧化硅膜与氮化硅膜的高研磨选择比的干式氧化铈浆料，研磨氧化硅膜直到露出氮化硅膜为止。另一方面，有时会利用多晶硅膜作为研磨停止膜，来取代使用氮化硅膜作为硬掩膜。此时，多晶硅膜的硬度比氮化硅膜低，因此会有在化学机械抛光研磨后的多晶硅膜表面上变得容易产生损伤等缺陷(刮擦缺陷)的问题。如果在化学机械抛光研磨后的多晶硅膜表面上产生损伤等缺陷，则会发生细微的晶体管和配线的断线不良或短路不良等。相较于干式氧化铈，湿式氧化铈具有多面体的构造，比干式氧化铈能够改善刮擦缺陷且有用，但伴随半导体装置的电路尺寸更微细化，化学机械抛光步骤中产生的刮擦缺陷成为进一步严重的问题，而要求进一步的改善。因此，作为减少刮擦缺陷的方法，专利文献3中公开了一种方法，其根据使用微小的四价金属氢氧化物粒子作为磨料，改善刮擦缺陷。但是，在这种方法中，虽然根据缩小磨料来改善刮擦缺陷，但另一方面会有研磨速度下降的问题。此外，由于半导体装置的电路尺寸更微细化，以致除了刮擦缺陷以外，研磨选择比的不足也成为问题。当使用氧化硅膜与多晶硅膜的研磨选择比低的研磨剂进行化学机械抛光研磨时，会有研磨停止膜也就是多晶硅膜被过度地研磨的问题，而要求改善。例如，专利文献4中公开了一种浆料，其含有聚氧亚乙基胺醚作为多晶硅的研磨精修剂；专利文献5中公开了一种浆料，其含有阳离子化聚乙烯醇、与选自由氨基糖或其衍生物、具有氨基糖的多糖类、及其衍生物所组成的群组中的至少一种糖类。但是，这些浆料的保护多晶硅膜的机能并不充分，此外，在化学机械抛光研磨后的洗净性方面有问题，而需要改善。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平08-022970号公报；专利文献2：日本特开平10-106994号公报；专利文献3：日本特开2012-084906号报；专利文献4：日本特表2011-529269号报；专利文献5：日本专利第4894981号。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种化学机械抛光研磨剂，所述化学机械抛光研磨剂在化学机械抛光步骤中，能够减少由于研磨而产生的研磨损伤，并且具有高研磨选择性。解决问题的技术方案为了解决上述问题，本专利技术中提供一种化学机械抛光研磨剂，其包含研磨粒子、保护剂及水，其中，前述保护剂是具有极性基的倍半硅氧烷聚合物。如果是这种化学机械抛光研磨剂，则能够成为一种研磨剂，其在化学机械抛光研磨剂步骤中，能够减少研磨损伤，并且具有高研磨选择性。此外，此时优选为，前述研磨粒子是湿式氧化铈粒子。如果研磨粒子是湿式氧化铈粒子，则能够更减少研磨损伤的产生。此时优选为，前述倍半硅氧烷聚合物是水溶性倍半硅氧烷聚合物，所述水溶性倍半硅氧烷聚合物具有磺基和羧基中的任一种或两种作为极性基。如果是这种倍半硅氧烷聚合物，则能够根据磺基和羧基对于研磨停止膜更有效地形成保护膜，因此研磨选择性更高。此外，此时优选为，相对于100质量份的前述化学机械抛光研磨剂，掺合有0.1质量份以上且1质量份以下的前述倍半硅氧烷聚合物。如果是这样的掺合量，则能够对于研磨停止膜充分地形成保护膜，因此研磨选择性更高。此外，此时，前述化学机械抛光研磨剂优选为，绝缘膜研磨用的化学机械抛光研磨剂。本专利技术的化学机械抛光研磨剂，具有高研磨选择性，并能够精度良好地研磨绝缘膜，因此特别适合用于研磨绝缘膜。此外，此时优选为，前述化学机械抛光研磨剂的pH值为3以上且7以下。如果是这样的pH值，会成为一种化学机械抛光研磨剂，其保存稳定性和研磨速度更优异。此外，本专利技术中提供一种基板的研磨方法，其一边将上述化学机械抛光研磨剂供给到已贴附在平台上的用于研磨基板的研磨垫上，一边将已形成在前述基板上的研磨停止膜上的绝缘膜对前述研磨垫进行推抵且加压，并利用使前述基板与前述平台相对地移动来研磨前述绝缘膜。如果是使用了本专利技术的化学机械抛光研磨剂来实行的基板的研磨方法，则能够得到绝缘膜相对于研磨停止膜的高研磨选择比，不会对研磨停止膜过度地研磨，而能够进行高精度的研磨。此外，在基板的研磨面上几乎不会产生损伤等缺陷。此时优选为，将前述研磨停止膜设为多晶硅膜，并将前述绝缘膜设为氧化硅膜。本专利技术的研磨方法特别适合于对基板的绝缘膜进行研磨的情况，所述基板具有氧化硅膜作为绝缘膜并具有多晶硅膜作为研磨停止膜，能够得到氧化硅膜相对于多晶硅膜的高研磨选择比，进一步地，能够更进一步减少在研磨面产生损伤等缺陷的情况。此外，本专利技术中提供一种化学机械抛光研磨剂的制造方法，是制造上述化学机械抛光研磨剂的方法，所述制造方法包含添加作为前述保护膜剂的倍半硅氧烷聚合物的步骤，所述倍半硅氧烷聚合物是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光研磨剂，其包含研磨粒子、保护剂及水，前述化学机械抛光研磨剂的特征在于，前述保护剂是具有极性基的倍半硅氧烷聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.09 JP 2014-2080141.一种化学机械抛光研磨剂，其包含研磨粒子、保护剂及水，前述化学机械抛光研磨剂的特征在于，前述保护剂是具有极性基的倍半硅氧烷聚合物。2.如权利要求1所述的化学机械抛光研磨剂，其中，前述研磨粒子是湿式氧化铈粒子。3.如权利要求1或2所述的化学机械抛光研磨剂，其中，前述倍半硅氧烷聚合物是水溶性倍半硅氧烷聚合物，前述水溶性倍半硅氧烷聚合物具有磺基和羧基中的任一种或两种作为极性基。4.如权利要求1至3中任一项所述的化学机械抛光研磨剂，其中，相对于100质量份的前述化学机械抛光研磨剂，掺合有0.1质量份以上且1质量份以下的前述倍半硅氧烷聚合物。5.如权利要求1至4中任一项所述的化学机械抛光研磨剂，其中，前述化学机械抛光研磨剂是绝缘膜研磨用的化...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥光人，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP