化学机械研磨用水系分散体制造技术

本发明专利技术提供一种化学机械研磨用水系分散体，其可高速研磨包含钨及绝缘膜的基板，并且可减低被研磨面中的研磨损伤的产生。本发明专利技术的化学机械研磨用水系分散体的一实施方式含有：(A)在表面具有能够形成磺酸盐的基的二氧化硅研磨粒、(B)选自由金属硝酸盐及金属硫酸盐所组成的群组中的至少一种、以及(C)选自由有机酸及其盐所组成的群组中的至少一种，且pH值为1以上且6以下。

Water Dispersions for chemical mechanical grinding

【技术实现步骤摘要】
化学机械研磨用水系分散体
本专利技术涉及一种化学机械研磨用水系分散体。
技术介绍
发现化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)在半导体装置的制造中的平坦化技术等中急速普及。所述CMP为如下技术：使被研磨体压接于研磨垫并一边向研磨垫上供给化学机械研磨用水系分散体一边使被研磨体与研磨垫相互滑动，从而对被研磨体进行化学且机械性研磨。近年来，随着半导体装置的高精细化，形成于半导体装置内的包含布线及插塞(plug)等的布线层的微细化进展。伴随于此，使用利用CMP使布线层平坦化的方法。半导体装置的基板中包含绝缘膜材料、布线材料、用于防止所述布线材料向无机材料膜扩散的势垒金属(barriermetal)材料等。此处，作为绝缘膜材料，例如主要使用二氧化硅，作为布线材料，例如主要使用铜或钨，作为势垒金属材料，例如主要使用氮化钽或氮化钛。而且，在钨插塞及相互连接工序中，对以更低的速度蚀刻(腐蚀)钨的化学机械研磨组合物存在需求，例如，提出有包含永久正电荷为6mV以上的胶体二氧化硅(colloidalsilica)、胺化合物及硝酸铁等的化学机械研磨组合物(例如，参照专利文献1)。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特表2017-514295号公报
技术实现思路
[专利技术所要解决的问题]专利文献1中记载的化学机械研磨组合物通过将研磨粒表面设为稳定的正电荷，而提高研磨粒的分散性，并且提高钨膜的研磨速度。推测其原因在于：通过使用电动电位(zetapotential)的值高的研磨粒，而利用静电性排斥力抑制研磨粒的凝聚，并且显著地显现出与钨膜的密合效果。但是，随着近年来的多层布线化，在实际的钨插塞及相互连接工序中，对如下技术存在需求：利用CMP去除布线以外的钨，并且可同时使包围作为布线的钨的层间绝缘膜平坦化。专利文献1中记载的化学机械研磨组合物虽可提高钨膜的研磨速度，但难以高速研磨绝缘膜。因此，本专利技术的若干实施方式是提供一种化学机械研磨用水系分散体，其可高速研磨包含钨及绝缘膜的基板，并且可减低被研磨面中的研磨损伤的产生。[解决问题的技术手段]本专利技术是为了解决所述课题的至少一部分而成，可作为以下的任一实施方式来实现。本专利技术的化学机械研磨用水系分散体的一实施方式含有：(A)在表面具有能够形成磺酸盐的基的二氧化硅研磨粒、(B)选自由金属硝酸盐及金属硫酸盐所组成的群组中的至少一种、以及(C)选自由有机酸及其盐所组成的群组中的至少一种，且pH值为1以上且6以下。根据所述化学机械研磨用水系分散体的一实施方式，其可进而含有(D)水溶性高分子。根据所述化学机械研磨用水系分散体的任一实施方式，其中所述(A)二氧化硅研磨粒可具有-20mV以下的永久负电荷。根据所述化学机械研磨用水系分散体的任一实施方式，其与研磨对象的静电相互作用系数可为负号。根据所述化学机械研磨用水系分散体的任一实施方式，其可为含硅基板研磨用。根据所述化学机械研磨用水系分散体的任一实施方式，其中所述含硅基板可具有钨。[专利技术的效果]根据本专利技术的化学机械研磨用水系分散体，可高速研磨包含钨及绝缘膜的基板，并且可减低被研磨面中的研磨损伤的产生。进而，根据本专利技术的化学机械研磨用水系分散体，可提高分散体中所含的研磨粒的分散稳定性。附图说明图1是示意性表示化学机械研磨装置的立体图。[符号的说明]42：浆料供给喷嘴44：浆料(化学机械研磨用水系分散体)46：研磨布48：转台50：基板52：承载头54：供水喷嘴56：修整器100：研磨装置具体实施方式以下，对本专利技术的适宜的实施方式进行详细说明。再者，本专利技术并不限定于下述实施方式，也包含在不变更本专利技术的主旨的范围内实施的各种变形例。在本说明书中，使用“～”记载的数值范围为包含“～”前后记载的数值作为下限值及上限值的含义。所谓“布线材料”，是指铝、铜、钴、钛、钌、钨等导电体金属材料。所谓“绝缘膜材料”，是指二氧化硅、氮化硅、非晶硅等材料。所谓“势垒金属材料”，是指氮化钽、氮化钛等为了提高布线的可靠性而与布线材料层叠使用的材料。1.化学机械研磨用水系分散体本实施方式的化学机械研磨用水系分散体含有：(A)在表面具有能够形成磺酸盐的基的二氧化硅研磨粒(以下，也称为“(A)成分”)、(B)选自由金属硝酸盐及金属硫酸盐所组成的群组中的至少一种(以下，也称为“(B)成分”)、以及(C)选自由有机酸及其盐所组成的群组中的至少一种(以下，也称为“(C)成分”)，且pH值为1以上且6以下。以下，对本实施方式的化学机械研磨用水系分散体中所含的各成分进行详细说明。1.1.(A)二氧化硅研磨粒本实施方式的化学机械研磨用水系分散体含有(A)在表面具有能够形成磺酸盐的基的二氧化硅研磨粒。(A)成分具有对布线材料、绝缘膜材料及势垒金属膜材料进行机械研磨且提高对于这些材料的研磨速度的功能。(A)成分因在表面具有能够形成磺酸盐的基，因此在这些材料中尤其可提高包含钨及硅的材料的研磨速度。另外，(A)成分因在表面具有能够形成磺酸盐的基，因此利用静电排斥力而分散性或分散稳定性变良好。结果，可减低被研磨面中的研磨损伤的产生。“能够形成磺酸盐的基”具体是指下述通式(1)所表示的基。[化1](式(1)中，R表示亚烷基、亚芳基、或这些的组合、或单键)作为(A)成分，可列举气相二氧化硅(fumedsilica)、胶体二氧化硅等，优选为胶体二氧化硅。作为胶体二氧化硅，例如可使用利用日本专利特开2003-109921号公报等中记载的方法制造的胶体二氧化硅。作为在二氧化硅研磨粒的表面导入能够形成磺酸盐的基的方法，并无特别限制，例如可列举国际公开第2011/093153号、《工业与工程化学期刊(JournalofIndustrialandEngineeringChemistry，J.Ind.Eng.Chem.)》(Vol.12,No.6,(2006)911-917)等中记载的对二氧化硅研磨粒的表面进行修饰的方法。作为在二氧化硅研磨粒的表面导入能够形成磺酸盐的基的方法的一例，可列举经由共价键而使能够形成磺酸盐的基固定于二氧化硅研磨粒的表面的方法。具体而言可通过如下方式来达成：在酸性介质中充分搅拌二氧化硅研磨粒与含有巯基的硅烷偶合剂，由此使含有巯基的硅烷偶合剂共价键结于二氧化硅研磨粒的表面。作为含有巯基的硅烷偶合剂，例如可列举：3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等。其后，进而适量添加过氧化氢并充分放置，由此可获得在表面具有能够形成磺酸盐的基的二氧化硅研磨粒。再者，二氧化硅研磨粒的电动电位可通过适宜增减所述含有巯基的硅烷偶合剂的添加量来调整。(A)成分优选为具有-20mV以下的永久负电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械研磨用水系分散体，含有：/n(A)二氧化硅研磨粒，其在表面具有能够形成磺酸盐的基，/n(B)选自由金属硝酸盐及金属硫酸盐所组成的群组中的至少一种，以及/n(C)选自由有机酸及其盐所组成的群组中的至少一种，/n且所述化学机械研磨用水系分散体的pH值为1以上且6以下。/n

【技术特征摘要】
20180807 JP 2018-1483611.一种化学机械研磨用水系分散体，含有：
(A)二氧化硅研磨粒，其在表面具有能够形成磺酸盐的基，
(B)选自由金属硝酸盐及金属硫酸盐所组成的群组中的至少一种，以及
(C)选自由有机酸及其盐所组成的群组中的至少一种，
且所述化学机械研磨用水系分散体的pH值为1以上且6以下。


2.根据权利要求1所述的化学机械研磨用水系分散体，其进而含有(D)水溶性高分子。


3.根据权利要求1所述的化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田裕也，国谷英一郎，山中达也，
申请(专利权)人：JSR株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP