浆料组合物以及基材抛光方法技术

浆料组合物以及用于化学机械抛光(CMP)的基材抛光方法。本发明专利技术涉及含有抛光剂和水溶性聚合物的浆料组合物。该浆料组合物含有具有在9.0至14.0的范围内的溶度参数且可包含杂原子的水溶性聚合物，该水溶性聚合物的含量足以使所抛光的基材的边缘附近处的抛光速率降低至低于所抛光的基材的平均抛光速率的程度，所述边缘定义为离所抛光的基材的外缘不超过1毫米的区域。该水溶性聚合物可具有在200至约3,000,000的范围内的平均分子量，而且，如果在主链结构中存在杂原子且SP值小于9.5，则该平均分子量可在200至110,000的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 本专利技术涉及半导体基材抛光技术。具体而言，其涉及用于化学机械抛光（CMP)的 浆料组合物或化学机械抛光组合物以及基材抛光方法。 在半导体基材的制造中所使用的构成半导体基材的硅晶片经受各种类型的光刻、 沉积加工、抛光加工等，并被利用以提供半导体设备。硅晶片经受很多个步骤以构造半导体 设备，且因为需要改良半导体装置（device)的产率，所以对表面品质有严格的要求。过去 已利用化学机械抛光技术以通过硅晶片的镜面-表面抛光来确保表面品质。 在娃晶片的初次抛光（primarypolishing)中，CMP通常将娃晶片保持在载体上 以固定其于适当之处。然后将硅晶片夹于贴附有含有合成树脂发泡体与合成皮革（如麂皮 等）的抛光布的上下盘之间。接着，在压缩与旋转下同时提供水性组合物而实施抛光，该水 性组合物具有分散的胶体颗粒，例如，氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆等（下文称作浆料组 合物）。 随着近来半导体装置的更高效能与更高集成（integration)化密度和需求的增 加，在硅晶片的CMP中增进生产力与表面品质已越来越被需要。在此方面列出的课题包 括增加抛光速率、减少表面粗糙度与雾度（haze)、增进平整度（塌边（roll-off)、SFQR、 ESFQR)、与减少刮损等。 具体地说，近年来硅晶片具有增加的尺寸，且已积极抑制硅晶片外缘的塌边以 增进来自单一硅晶片的芯片的产率，并已寻求增进表面平整度以及减少边缘排除（edge exclusion)的宽度。例如可调整娃晶片与载体的间隔（separation)以减少边缘排除。另 一提案是抛光方法，其中抛光垫从有效工作表面的最外边缘向外突出。 为了改善塌边，浆料组合物已经被研究。例如，为了改善用于存储硬盘中 的基材在抛光中的塌边，一种含有水、聚氧乙稀聚氧丙稀烷基醚（polyoxyethylene polyoxypropylenealkylether)与聚氧乙稀聚氧丙稀嵌段共聚物（polyoxyethylene polyoxypropyleneblockcopolymer)的衆料组合物载于未经审查的日本专利申请第 2002-167575号（专利文件1)。 -种含有抛光剂、水与有机酸或其盐、并在25°C下剪切速率为1500S1时具有1. 0 至2.0毫帕.秒（mPa.s)的比粘度以减少基材塌边的浆料组合物，载于未经审查的日本专 利申请第2004-91674号（专利文件2)。 此外，未经审查的专利申请第2009-231486号（专利文件3)提出一种浆料组合 物，其含有具有10至50纳米平均初级粒径的氧化硅颗粒A、氧化硅颗粒B、水溶性聚合物与 碱性化合物，其中前述氧化娃颗粒A的缔合程度（degreeof association)为1. 8至2. 5， 前述氧化硅颗粒B的缔合程度为1.0至2. 5,且其中前述氧化硅颗粒A对前述氧化硅颗粒 B的粒径比（前述氧化硅颗粒A的平均初级粒径/前述氧化硅颗粒B的平均初级粒径）为 1. 2至 4.5。 专利申请第2011-9737号（专利文件4)提出一种抛光垫与抛光方法，以改良边缘 区域的塌边。 虽然各种浆料组合物与抛光方法已经被提出，然而如前所述，在硅晶片镜面抛光 技术中，仍寻求通过塌边的改善而进一步降低产品成本和增加产率。 鉴于现有技术的前述问题，本专利技术提供一种（浆料）组合物和硅晶片抛光的方法， 例如能在诸如硅晶片抛光中改良边缘附近或边缘的平整度（塌边等）。 本专利技术人对用于硅晶片的镜面抛光的浆料组合物的研究结果显示，具有特定性 质的水溶性聚合物可使得在边缘附近选择性地介入更加容易，而对硅晶片的FQA(Fixed QualityArea，固定品质区域）（通常定义为不包括边缘排除区域的区域）仅有轻微影响或 无影响。该特征可改善硅晶片的塌边和/或边缘附近的平整度。 硅晶片在晶片抛光处理过程中通过抛光垫经施加压力而实施抛光。在此时，由于 硅晶片具有有限的弹性模数，抛光垫的压缩力可使硅晶片被稍微地向内推挤，且在边缘附 近的压力有升高的趋势。本专利技术人发现，此时在硅晶片边缘的应力集中可能是导致塌边的 一个因素，且此发现成就本专利技术。 本专利技术（浆料）组合物中可包含水溶性聚合物，该水溶性聚合物例如附着于硅晶 片边缘附近的表面，可保护硅晶片表面。优选地，水溶性聚合物含有杂元素或杂原子（例如 氮和/或氧），例如在主链骨架和/或侧链中。该聚合物在抛光时可附着于硅的疏水表面且 /或可阻碍抛光，例如通过抛光颗粒（如胶体氧化硅）的抛光。 依照本专利技术的浆料组合物或化学机械抛光组合物可，例如，通过选择性地降低诸 如在接近硅晶片边缘的抛光速率至低于该硅晶片的平均整体抛光速率，而改善R0A(塌边 量或（边缘）塌边形态）。本专利技术中优选的水溶性聚合物具有在9.0至14.0范围内的 SP(solubilityparameter，溶度参数）值和/或在约200至约3, 000, 000的范围内的平均 分子量。 当（主链结构中）使用或含有一个或多个杂原子，且例如水溶性聚合物的SP值低 于9. 5时，例如从改善塌边的角度而言，该水溶性聚合物的分子量优选为在200至110, 000 的范围内或更小的平均分子量。 从增进稳定性的角度而言，适合的平均分子量可为1000至60,000(的范围内）。 而例如从改善塌边稳定性的角度而言，适合的范围可为1000至40, 000。SP值应为12至13.9,例如当在本专利技术中使用的水溶性聚合物（在主链结构中） 缺少杂原子时，为实现良好的R0A(边缘塌边形态或区域）改善，该SP值可为合乎期望的。 本专利技术提供一种（浆料或化学机械抛光）组合物，其包括或含有抛光剂与水溶性 聚合物。该水溶性聚合物可具有在9. 0至14. 0的范围内的溶度参数（SP)。该聚合物含有 (一个或多个）杂原子，且/或其量可足以使所抛光的基材的边缘附近处的抛光速率降低至 低于所抛光的基材的平均抛光速率。 所述水溶性聚合物优选地具有在约200或1，000或2, 000至约10, 000,100, 000或 3, 000, 000的范围内的（平均）分子量。例如，当所述水溶性聚合物在诸如主链结构中含 有杂原子和/或SP值小于9. 5时，该聚合物的平均分子量可在200至110, 000的范围内。 所述水溶性聚合物可在侧链中、在主链中、和/或在该二种链中含有（一个或多个）杂原子 (例如N和/或0)。 本专利技术或组合物中的水溶性聚合物的含量可在lppm至lOOOppm的范围内，优选 lppm至600ppm，更优选lppm至400ppm，且优选lppm至200ppm。例如，如果所述水溶性聚 合物具有前述12至13. 9的溶度参数，所述水溶性聚合物的量可不多于200ppm。 适宜地，所述水溶性聚合物包括聚-N-乙烯基吡咯烷酮、聚-N-乙烯基乙酰胺、 聚-N-甲基乙烯基乙酰胺、PEG和/或ΡΕ0(例如具有200至110,000的平均分子量）、 ΡΕ0-ΡΡ0共聚物、聚-2-乙基，驢i唑啉、或其混合物。待抛光的或者与所述浆料组合物一起使 用的材料或基材包括硅晶片。pH可为7至12。 本专利技术还提供抛光（基材）的方法，该方法包括使用本专利技术的组合物抛光基材 (例如硅的基材如膜或晶片）。优选地，该方法包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合物，其含有抛光剂和(任选地包含一个或多个杂原子的)水溶性聚合物，该水溶性聚合物具有在9.0至14.0的范围内的溶度参数(SP)，该组合物优选适合用于或者能够降低所抛光的基材的边缘附近的抛光速率，从而高于(或者低于)所抛光的基材的平均抛光速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：北村启，增田刚，松村义之，
申请(专利权)人：日本嘉柏微电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP