研磨用组合物制造技术

[课题]提供能够以高的研磨速度对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨、并且能够减少该研磨对象物表面的划痕的研磨用组合物。[解决方案]一种研磨用组合物，其用于对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨，所述研磨用组合物包含平均一次粒径为3nm以上且8nm以下的磨粒A、平均一次粒径超过8nm的磨粒B、及分散介质，前述研磨用组合物中的磨粒B的含量比前述研磨用组合物中的前述磨粒A的含量多，前述磨粒A及前述磨粒B的平均硅烷醇基密度为2.0个/nm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】研磨用组合物
本专利技术涉及研磨用组合物。
技术介绍
近年来，随着半导体基板表面的多层布线化，在制造器件时利用了对半导体基板进行物理研磨而平坦化的所谓化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing；CMP)技术。CMP为使用包含二氧化硅、氧化铝、氧化铈等磨粒、防蚀剂、表面活性剂等的研磨用组合物(浆料)将半导体基板等研磨对象物(被研磨物)的表面平坦化的方法，研磨对象物(被研磨物)为硅、多晶硅、硅氧化膜(氧化硅)、硅氮化物、由金属等形成的布线、插塞(plug)等。例如，作为用于研磨氧化硅的CMP浆料，专利文献1中公开了包含盐、可溶性铈、羧酸、及气相二氧化硅的水性化学机械研磨组合物。另外，专利文献2中公开了包含水、0.1～40重量％的胶体二氧化硅磨粒、及0.001～5重量％的添加剂(吡啶衍生物)的化学机械研磨组合物。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2001-507739号公报专利文献2：日本特开2015-063687号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，利用专利文献1中记载的水性化学机械研磨组合物，虽然氧化硅基板的研磨速度提高，但存在大量产生基板表面的划痕的问题。另外，利用专利文献2中记载的化学机械研磨组合物，可抑制氧化硅基板表面的划痕，但存在研磨速度不充分的问题。在这样包含氧原子和硅原子的研磨对象物的研磨中，要求能够解决研磨速度的提高以及划痕的减少这样可以说是相反的课题的研磨用组合物。因此本专利技术的目的在于，提供能够以高的研磨速度对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨、并且能够减少该研磨对象物表面的划痕的研磨用组合物。用于解决问题的方案为了解决上述问题，本专利技术人等反复进行了深入研究。结果发现利用如下的研磨用组合物能够解决问题，所述研磨用组合物包含粒径小的磨粒A、粒径比磨粒A大的磨粒B，磨粒B的含量比磨粒A的含量多，磨粒A及磨粒B的平均硅烷醇基密度为2.0个/nm2以下，并且磨粒B的长径比超过1.3且为2.0以下。而且，基于上述见解，完成了本专利技术。即，本专利技术为一种研磨用组合物，其用于对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨，所述研磨用组合物包含平均一次粒径为3nm以上且8nm以下的磨粒A、平均一次粒径超过8nm的磨粒B、及分散介质，前述研磨用组合物中的磨粒B的含量比前述研磨用组合物中的前述磨粒A的含量多，前述磨粒A及前述磨粒B的平均硅烷醇基密度为2.0个/nm2以下，前述磨粒B的长径比超过1.3且为2.0以下。专利技术的效果根据本专利技术，可提供能够以高的研磨速度对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨、并且能够减少该研磨对象物表面的划痕的研磨用组合物。具体实施方式本专利技术为一种研磨用组合物，其用于对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨，所述研磨用组合物包含平均一次粒径为3nm以上且8nm以下的磨粒A、平均一次粒径超过8nm的磨粒B、及分散介质，前述研磨用组合物中的磨粒B的含量比前述研磨用组合物中的前述磨粒A的含量多，前述磨粒A及前述磨粒B的平均硅烷醇基密度为2.0个/nm2以下，前述磨粒B的长径比超过1.3且为2.0以下。具有这样的构成的本专利技术的研磨用组合物能够以高的研磨速度对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨、并且能够减少该研磨对象物表面的划痕。使用本专利技术的研磨用组合物时可得到上述效果的详细理由尚不明确，但可以认为是下述这样的理由。需要说明的是，本专利技术不受下述理由的限制。即，本专利技术的磨粒A及磨粒B由于平均硅烷醇基密度低，因此有zeta电位表现为正的倾向。与此相对，包含氧原子和硅原子的研磨对象物的zeta电位为负。由此，磨粒A及磨粒B与研磨对象物相互吸引，因此研磨速度提高。另一方面，若磨粒的平均硅烷醇基密度低，则导致真密度变高、硬度变高。在使用硬度高的磨粒时，一般而言，研磨对象物表面的划痕有增加的倾向。另外，在磨粒的长径比高时，一般而言，由于其不规则的形状，研磨对象物表面的划痕仍然有增加的倾向。但是，如本专利技术那样，若组合磨粒A及磨粒B的含量的关系的要件、磨粒A及磨粒B的平均硅烷醇基密度的要件、磨粒B的长径比的要件，则会有一些相互作用，虽然机理不确定，但令人惊讶的是，可以解决能够以高的研磨速度对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨、而且还能够实现减少研磨对象物表面的划痕这样相反的课题。以下，详细地对本专利技术进行说明。[研磨对象物]本专利技术的研磨对象物包含氧原子和硅原子。作为这样的研磨对象物的例子，例如可列举出氧化硅(SiO2)、原硅酸四乙酯(TEOS)等材料。这些材料可以单独使用或者也可以组合使用2种以上。特别是，在研磨对象物包含原硅酸四乙酯(TEOS)的情况下，本专利技术的研磨用组合物的效果更容易发挥。因此，根据本专利技术的优选的实施方式，前述研磨对象物包含原硅酸四乙酯。只要包括上述的包含氧原子和硅原子的材料，本专利技术的研磨对象物还可以包含其它材料。作为其它材料的例子，例如可列举出氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、蓝宝石(Al2O3)、硅锗(SiGe)等。接着，对本专利技术的研磨用组合物的构成进行详细说明。[磨粒]作为本专利技术中所使用的磨粒A及磨粒B的种类，例如可列举出二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛等金属氧化物。磨粒A及磨粒B的种类各自可以为单独的种类或者也可以为2种以上。另外，磨粒A的种类和磨粒B的种类可以相同也可以不同。进而，磨粒A及磨粒B各自可以使用市售品，也可以使用合成品。作为磨粒A及磨粒B的种类，优选为二氧化硅，更优选为胶体二氧化硅。作为胶体二氧化硅的制造方法，可列举出硅酸钠法、溶胶凝胶法，通过任意制造方法制造的胶体二氧化硅均适合用作本专利技术的磨粒A及磨粒B。但是，从减少金属杂质的观点出发，优选的是通过能够以高纯度制造的溶胶凝胶法制造的胶体二氧化硅。<平均一次粒径>本专利技术中所使用的磨粒A的平均一次粒径为3nm以上且8nm以下。磨粒A的平均一次粒径小于3nm的情况下，每1个磨粒的研磨速度的促进效果显著降低，因此研磨速度的促进效果低。磨粒A的平均一次粒径的下限值优选4.0nm以上、更优选5.0nm以上、进一步优选6.0nm以上。另外，磨粒A的平均一次粒径的上限值优选小于8.0nm、更优选7.5nm以下、进一步优选6.5nm以下。另外，本专利技术中所使用的磨粒B的平均一次粒径超过8nm。磨粒的平均一次粒径为8nm以下的情况下，每1个磨粒的研磨速度低，因此通常得不到期待的研磨速度的促进效果，但如本专利技术那样通过使平均一次粒径为8nm以下的磨粒A的含量少于磨粒B，能够发挥本专利技术的期望的效果。磨粒B的平均一次粒径的下限值优选15nm以上、更优选为20nm以上、进一步优选25nm以上、更进一步优选27nm以上。另外，磨粒B的平均一次粒径的上限值没有特别限制，优选为80nm以下、更优选为40nm以下、进一步优选为35nm以下。需要说明的是，磨粒A及磨粒B的平均一次粒径是通过FE-SEM(场发射型扫描电子显微镜)测定的值。<平均硅烷醇基密度>本专利技术的研磨用组合物中所含的磨粒A及磨粒B的平均硅烷醇基密度为2.0个/nm2以下。该平均硅烷醇基密度超过2.0个/nm2的情况下，磨粒的硬度变低，研磨速度降低。磨粒A及磨粒B的平均硅烷醇基密度优选1.9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨用组合物，其用于对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨，所述研磨用组合物包含平均一次粒径为3nm以上且8nm以下的磨粒A、平均一次粒径超过8nm的磨粒B、及分散介质，所述研磨用组合物中的磨粒B的含量比所述研磨用组合物中的所述磨粒A的含量多，所述磨粒A及所述磨粒B的平均硅烷醇基密度为2.0个/nm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.30 JP 2015-1924251.一种研磨用组合物，其用于对包含氧原子和硅原子的研磨对象物进行研磨，所述研磨用组合物包含平均一次粒径为3nm以上且8nm以下的磨粒A、平均一次粒径超过8nm的磨粒B、及分散介质，所述研磨用组合物中的磨粒B的含量比所述研磨用组合物中的所述磨粒A的含量多，所述磨粒A及所述磨粒B的平均硅烷醇基密度为2.0个/nm2以下，所述磨粒B的长径比超过1.3且为2.0以下。2.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其pH为2.0以上且6.0以下。3.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉崎幸信，大西正悟，
申请(专利权)人：福吉米株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP