研磨用组合物和研磨方法技术

本发明专利技术涉及研磨用组合物和研磨方法。[课题]提供如下研磨用组合物：适合于利用CMP法对在由绝缘膜形成的图案上形成了由具有硅

【技术实现步骤摘要】
研磨用组合物和研磨方法


[0001]本专利技术涉及研磨用组合物和研磨方法。

技术介绍

[0002]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研磨并平坦化的、所谓化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)技术。CMP为如下方法：使用包含二氧化硅、氧化铝、氧化铈等磨粒、防腐蚀剂、表面活性剂等的研磨用组合物(浆料)，使半导体基板等研磨对象物(被研磨物)的表面平坦化，研磨对象物(被研磨物)为硅、多晶硅、硅氧化膜(氧化硅)、氮化硅、由金属等形成的布线、插头等。
[0003]关于利用CMP对半导体基板进行研磨时使用的研磨用组合物，迄今为止已经进行了各种提案。
[0004]例如，专利文献1中记载了一种用于改善对多晶硅的研磨特性、特别是高度差消除效率的研磨用组合物。该研磨用组合物包含磨粒(胶体二氧化硅)和氧化剂，且pH为6以上。记载了如下内容：根据该研磨用组合物，氧化剂在pH6以上的组合物中对作为研磨对象物的多晶硅的表面施加化学作用以进行化学研磨，因此改善对具有高度差的研磨对象物的高度差消除特性。
[0005]另外，专利文献1中记载了一种研磨用组合物，其包含：500ppm的作为为了进一步改善高度差消除效率而配混的添加剂即水溶性高分子的一例的重均分子量为40000的聚乙烯基吡咯烷酮。该研磨用组合物的pH为9，含有0.1质量％的过氧化氢。
[0006]专利文献2中记载了一种CMP研磨剂用添加剂，其包含具有乙炔键的有机化合物、水溶性的乙烯基聚合物和水，pH为4～9，通过与半导体用氧化铈浆料组合，从而能对半导体用无机绝缘膜进行研磨。记载了如下内容：通过配混该添加剂，从而能够改善晶圆面内整面的研磨均匀性，改善晶圆面内整面的平坦化特性。另外，作为水溶性的乙烯基聚合物，未示例聚乙烯基吡咯烷酮。
[0007]专利文献3中，作为对硅晶圆进行粗研磨用途的研磨用组合物，记载了一种研磨用组合物，其包含：磨粒；由重均分子量不同的二种同一结构体(第一含氮水溶性高分子和第二含氮水溶性高分子)形成的含氮水溶性高分子(聚乙烯基吡咯烷酮、含有率为0.005质量％以下)；碱性化合物；和，水。另外，作为二种含氮水溶性高分子的配混比，记载了第一含氮水溶性高分子(重均分子量为30万以上)：第二含氮水溶性高分子(重均分子量低于30万)＝5：1～1：20。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2015-86355号公报
[0011]专利文献2：日本特开2008-85058号公报
[0012]专利文献3：WO2019/116833小册子

技术实现思路

[0013]专利技术要解决的问题
[0014]半导体装置的制造工序中，例如进行如下操作：利用CMP法对在由氮化硅膜(绝缘膜)形成的图案上形成了多晶硅膜(由具有硅-硅键的硅材料形成的膜)的研磨对象物进行研磨，从而形成由多晶硅膜形成的布线图案。作为该研磨时产生的问题，可以举出如下问题：由多晶硅膜形成的布线图案的上表面产生如盘子那样凹下的凹陷(Dishing)；布线间的氮化硅膜的上表面被切削而产生侵蚀；要被切削的多晶硅膜残留而成为布线图案间的氮化硅膜不露出的状态。
[0015]专利文献1中记载的研磨用组合物以抑制凹陷为目的，但由于包含氧化剂，而使多晶硅膜的研磨速度显著降低。专利文献2中记载的CMP用研磨剂包含氧化铈作为磨粒。氧化铈通常昂贵且容易沉降，因此保存稳定性差。
[0016]专利文献3中记载的研磨用组合物包含分子量为30万以上的水溶性高分子，因此不适于“利用CMP法对在由绝缘膜形成的图案上形成了由具有硅-硅键的硅材料形成的膜的研磨对象物进行研磨而形成由具有硅-硅键的硅材料形成的布线图案的用途”。
[0017]本专利技术的课题在于，提供如下研磨用组合物：适合于利用CMP法对在由绝缘膜形成的图案上形成了由具有硅-硅键的硅材料形成的膜的研磨对象物进行研磨而形成由具有硅-硅键的硅材料形成的布线图案的用途(上述问题得到抑制)，且也能够抑制研磨速度的显著降低。
[0018]用于解决问题的方案
[0019]为了解决上述课题，本专利技术的一个方案的研磨用组合物包含：磨粒；第一水溶性高分子，其由包含内酰胺环的高分子化合物形成、且重均分子量低于30万；第二水溶性高分子，其由包含内酰胺环的高分子化合物形成、且重均分子量小于第一水溶性高分子；碱性化合物；和，水。
[0020]专利技术的效果
[0021]根据本专利技术，可以提供如下研磨用组合物：适合于利用CMP法对在由绝缘膜形成的图案上形成了由具有硅-硅键的硅材料形成的膜的研磨对象物进行研磨而形成由具有硅-硅键的硅材料形成的布线图案的用途，且也能够抑制研磨速度的显著降低。
附图说明
[0022]图1为示出实施例中进行了研磨试验的研磨对象物、和该研磨对象物的理想的研磨状态的截面图。
[0023]图2为示出实施例中在进行了研磨试验后的研磨对象物上多晶硅膜无残留的状态(
◎
)的俯视图。
[0024]图3为示出实施例中在进行了研磨试验后的研磨对象物上多晶硅膜残留有一部分、但没有问题的状态(
○
)的俯视图。
[0025]图4为示出实施例中在进行了研磨试验后的研磨对象物上多晶硅膜大量残留而存在问题的状态(
×
)的俯视图。
[0026]附图标记说明
[0027]10 研磨对象物
[0028]1 硅晶圆
[0029]2 氧化膜
[0030]3 由氮化硅膜形成的图案
[0031]4 多晶硅膜
[0032]41 由多晶硅膜形成的布线图案
[0033]31 由氮化硅膜形成的线状图案
具体实施方式
[0034][本专利技术的一个方案][0035]如上述，本专利技术的一个方案的研磨用组合物包含：二氧化硅磨粒；第一水溶性高分子，其由包含内酰胺环的高分子化合物形成、且重均分子量低于30万；第二水溶性高分子，其由包含内酰胺环的高分子化合物形成、且重均分子量小于第一水溶性高分子；碱性化合物；和，水。
[0036]根据本专利技术的一个方案的研磨用组合物，通过包含上述第一水溶性高分子和第二水溶性高分子这两者，从而与不含上述第一水溶性高分子和第二水溶性高分子这两者或仅包含任一者的研磨用组合物相比，对于包含由具有硅-硅键的硅材料形成的膜的研磨对象物进行研磨时的研磨特性改善。
[0037]第一水溶性高分子和第二水溶性高分子均由包含内酰胺环的高分子化合物形成，且重均分子量均低于30万。第二水溶性高分子的重均分子量小于第一水溶性高分子的重均分子量。通过包含这样的第一水溶性高分子和第二水溶性高分子这两者(重均分子量低于30万)，从而与不含这两者或仅包含任一者的研磨用组合物相比，在实施“利用CMP法对在由绝缘膜形成的图案上形成了由具有硅-硅键的硅材料形成的膜的研磨对象本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种研磨用组合物，其包含：二氧化硅磨粒；第一水溶性高分子，其由包含内酰胺环的高分子化合物形成、且重均分子量低于30万；第二水溶性高分子，其由包含内酰胺环的高分子化合物形成、且重均分子量小于第一水溶性高分子；碱性化合物；和，水。2.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其中，所述第一水溶性高分子和所述第二水溶性高分子为由包含内酰胺环的化合物形成的单体构成的均聚物，或为由包含内酰胺环的化合物形成的单体和不含内酰胺环的化合物形成的单体构成的共聚物。3.根据权利要求2所述的研磨用组合物，其中，作为所述由包含内酰胺环的化合物形成的单体，包含选自由乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺、乙烯基戊内酰胺、乙烯基月桂内酰胺、乙烯基哌啶酮组成的组中的至少一种。4.根据权利要求2所述的研磨用组合物，其中，作为所述均聚物，包含选自由聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基己内酰胺、聚乙烯基戊内酰胺、聚乙烯基月桂内酰胺和聚乙烯基哌啶酮组成的组中的至少一种。5.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其中，所述第一水溶性高分子和所述第二水溶性高分子为聚乙烯基吡咯烷酮。6.根据权利要求1...

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