CMP用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法技术

本发明专利技术涉及CMP用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法，更详细地说，提供如下的CMP用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法：通过调节添加剂以及溶剂的含量，可自由调节氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比来进行抛光，因此可有效地适用于要求对于氧化硅膜选择性去除氮化硅膜以及多晶硅膜的半导体制造工艺。

Slurry composition for CMP and polishing method using the composition

The present invention relates to a slurry composition used for CMP and a polishing method using the composition, in more detail, to provide the following CMP slurry composition and a polishing method using the composition: by adjusting the additive and the content of the solvent, the choice ratio of the silicon oxide film, the silicon nitride film and the polysilicon film can be freely adjusted to be thrown. The light can therefore be effectively applied to semiconductor manufacturing processes requiring selective removal of silicon nitride films and polysilicon films on silicon oxide films.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】CMP用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法
本专利技术涉及CMP用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法。
技术介绍
随着半导体器件的集成度增加，形成在半导体晶片(Wafer)上的结构的高度差也在增大，当高度差加大时，在后续的光刻工艺中出现焦深(DOF:DepthOfFocusing)问题，存在很难准确地印刷掩模图案的问题。据此，近来正在广泛利用将化学去除工艺和机械去除工艺合成一个加工工艺的化学机械抛光(Chemical-MechanicalPolishing；以下称为CMP)工艺，以用于晶片表面的平坦化。通常，CMP工艺是将具有高度差的晶片表面紧贴于抛光垫(Polishingpad)上，然后在晶片与抛光垫之间注入作为抛光液(含有抛光材料和化学物质)的浆料(Slurry)，从而将晶片表面平坦化。即，CMP工艺仅仅是在半导体晶片中将特定膜质削平作业，并且在该CMP工艺中抛光(Polishing)后的抛光面的均匀度非常重要。在用于CMP工艺的结构具有：用于安装晶片的头部；以与该头部相同方向旋转的抛光垫；含有纳米尺寸的抛光颗粒等的浆料；其中，晶片通过表面张力或真空吸附于头部。在CMP工艺中，通过抛光垫和浆料抛光晶片，并且带有抛光垫的抛光台进行简单的旋转，同时头部进行旋转运动和摆动运动，以预定的压力向抛光台方向加压晶片。通过头部自身的下重与施加的压力使晶片表面和抛光垫相互接触，向该接触面之间的微小的间隙(即，抛光垫的气孔部分之间)流动浆料作为加工液。通过浆料内部的抛光颗粒和抛光垫的表面凸起达到机械性去除作用，通过浆料中的化学成分达成化学去除作用。另外，晶片的器件从形成的凸出部分的上部与抛光颗粒或者表面凸起接触，在该凸出的部分集中压力，因此相比于其他部分具有相对较快的表面去除速度，并且在进行加工的同时均匀地去除整个区域的凸出的部分。在所述平坦化工艺中必须在出现氧化硅膜的层停止抛光。CMP工艺可分为以下两种类型：在执行工艺期间只抛光相同的物质去除指定的厚度；遇到其他种类的物质同时决定抛光终点(Polishingendpoint)的类型。如果在工艺中不应抛光的层的抛光率远小于抛光的物质的抛光率，则能够以稍微过度的抛光自然地决定抛光终点(PEP)。如上所述的两种物质的抛光比率称为选择比。在所述CMP工艺中使用的浆料是必须在能够引起化学反应的溶液混合具有选择比率的抛光材料。也就是说，需要两种物质的抛光比不同(即，选择比不同)的浆料，在镶嵌工艺(Damascene)期间如上所述优先抛光氮化硅膜，在暴露氧化硅膜同时停止抛光。并且，需要无金属层损伤且提高器件的电气性特性的浆料。然而，由于氧化硅膜的抛光速率远高于氮化硅膜的抛光速率，所以存在现有技术开发的浆料无法用于所述镶嵌工艺的问题。据此，在大部分情况是CMP工艺的能力取决于浆料的特性，因此需要开发最佳的CMP用浆料组合物。另一方面，CMP中的被抛光面暴露各种各样的材料，多晶硅膜、单晶硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜等。通常，利用使用上述材料中的一种作为目标的CMP用浆料组合物通过CMP去除该目标材料。但是，如果与其他材料的抛光速度比不同，则目标材料被过度抛光，会产生凹陷、侵蚀等缺陷。此外，针对每种目标材料选择适合于目标材料的CMP浆料组合物，并只能通过CMP去除，所以存在降低生产率的问题。因此，近年来随着半导体器件结构的多样化，要求同时抛光多晶硅膜、氧化硅膜和氮化硅膜这三种膜质。为了同时抛光这三种薄膜，相比于对每个抛光对象选择并供应适合抛光对象的浆料的工艺，需开发用CMP用浆料组合物本身调节膜质的选择比来进行抛光。如上所述，用CMP用浆料组合物本身调节膜质的选择比来进行抛光的技术有韩国注册专利公报第1396853号“氮化硅膜抛光用浆料组合物及利用该组合物的氮化硅膜的抛光方法、半导体装置制造方法”，并公开了如下的氮化硅抛光用组合物：对于氧化硅膜能够以高抛光选择比抛光氮化硅膜，因此能够有效用于要求选择性去除氮化硅膜的半导体工艺。另外，韩国公开专利公报第2014-0133604号“对具有高去除率以及低缺陷的氧化物、氮化物的选择性CMP组合物”提供化学-机械抛光组合物，体现对氧化硅、氮化硅以及/或者多晶硅优选的选择性；其中化学-机械抛光组合物包含：二氧化铈磨料、任选一种或多种的非离子聚合物、任选一种或多种的膦酸、任选一种或多种的含氮两性离子化合物、任选一种或多种的磺酸共聚物、任选一种或多种的阴离子共聚物、任选一种或多种的包含季胺的聚合物、任选一种或多种的调节抛光组合物的pH值的化合物、水以及任选一种或多种的添加剂。另外，还公开了用化学-机械抛光组合物来化学-机械抛光基板的方法，该基板包含氧化硅、氮化硅和/或多晶硅。据此，本专利技术提供如下的CMP用浆料组合物：根据抛光对象，无需分别适用适合膜质(氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜)的浆料，而是通过调节添加剂以及溶剂含量来调节膜质的选择比以进行抛光。
技术实现思路
(要解决的问题)本专利技术的目的在于提供如下的CMP用浆料组合物：可自由调节对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光选择比来进行抛光，因此可有效地适用于要求选择性去除氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的半导体工艺。尤其是，与对氧化硅膜的抛光速率高的现有的浆料不同，提供对于氧化硅膜能够以高抛光选择比抛光氮化硅膜以及多晶硅膜的CMP用浆料组合物。本专利技术的另一目的在与提供利用所述CMP用浆料组合物的抛光方法。(解决问题的手段)为达成上述目的，本专利技术提供一种CMP用浆料组合物，能够对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜调节选择比来进行抛光，包含：抛光材料，由胶体二氧化硅构成；添加剂，从由聚乙二醇以及杂环化合物、有机酸组成的群组中选择一种以上；以及溶剂。在本专利技术的一优选示例中，所述胶体二氧化硅粒度为10至120nm。在本专利技术的一优选示例中，所述杂环化合物是具有两个以上的氮原子的化合物，在由1,2,4H-三唑、5-甲基苯并三唑、四唑、咪唑、1,2-二甲基咪唑和哌嗪组成的群组中选择的一种以上化合物。在本专利技术的一优选示例中，所述有机酸是含有羧酸的化合物，在由琥珀酸(Succinicacid)、戊二酸(Glutaricacid)和己二酸(Adipicacid)组成的群组中选择的一种以上。在本专利技术的一优选示例中，对于所述添加剂由对于多晶硅膜可调节选择比的聚乙二醇、对于氮化硅膜可调节选择比的杂环化合物以及有机酸构成。在本专利技术的一优选示例中，所述CMP用浆料组合物对于组合物总量包含：0.2至10重量％的抛光材料，由胶体二氧化硅构成；0.001至7重量％的添加剂，从由聚乙二醇以及杂环化合物、有机酸组成的群组中选择一种以上；以及剩余溶剂。在本专利技术的一优选示例中，对于所述添加剂，聚乙二醇、杂环化合物和有机酸的比例为0～5.0：0～5.0：0～5.0。在本专利技术的一优选示例中，所述CMP用浆料组合物还包含水溶性高分子。在本专利技术的一优选示例中，所述水溶性高分子可以是在由聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和羟乙基纤维素组成的群组中的选择的一种以上的化合物，对于组合物总量包含0.001至5重量％的水溶性高分子。在本专利技术的一优选示例中，所述CMP用浆料组合物的pH是3至5。在本专利技术的一优选示例中，所述CMP用浆料组合物同时抛光在氧化硅膜、氮化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMP用浆料组合物，其特征在于，对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜调节选择比来进行抛光，包含：0.2至10重量％的抛光材料，由胶体二氧化硅构成；0.001至7重量％的添加剂，A,包含戊二酸和5‑甲基苯并三唑；B，选择性包含聚乙二醇；剩余的溶剂；其中，对于所述添加剂，聚乙二醇、5‑甲基苯并三唑以及戊二酸的比例为0～5.0:0～5.0:0～5.0；所述戊二酸和5‑甲基苯并三唑分别是超过0的比例；对于所述抛光，氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光选择比为1:10～20:1～22.2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.25 KR 10-2015-0136057;2015.11.06 KR 10-2011.一种CMP用浆料组合物，其特征在于，对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜调节选择比来进行抛光，包含：0.2至10重量％的抛光材料，由胶体二氧化硅构成；0.001至7重量％的添加剂，A,包含戊二酸和5-甲基苯并三唑；B，选择性包含聚乙二醇；剩余的溶剂；其中，对于所述添加剂，聚乙二醇、5-甲基苯并三唑以及戊二酸的比例为0～5.0:0～5.0:0～5.0；所述戊二酸和5-甲基苯并三唑分别是超过0的比例；对于所述抛光，氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光选择比为1:10～20:1～22.2。2.根据权利要求1所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，所述胶体二氧化硅粒度为10至120nm。3.根据权利要求1所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，所述添加剂包含：对于多晶硅膜可调节选择比的聚乙二醇；对于氮化硅膜可调节选择比的5-甲基苯并三唑以及戊二酸。4.根据权利要求1所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，所述CMP用浆料组合物还包含水溶性高分子。5.根据权利要求8所述的CMP用浆料组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昇勋，李昇炫，李秀珍，金胜焕，
申请(专利权)人：荣昌化学制品株式会社，SKC株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR