研磨用组合物、研磨方法及半导体基板的制造方法技术

本发明专利技术涉及研磨用组合物、研磨方法及半导体基板的制造方法。本发明专利技术的研磨用组合物包含磨粒、碱性无机化合物、阴离子性水溶性高分子和分散介质，前述磨粒的zeta电位为负，前述磨粒的长径比为1.1以下，通过激光衍射散射法求出的前述磨粒的粒度分布中，从微粒侧起的累积颗粒质量达到颗粒总质量的90％时的颗粒的直径D90与从微粒侧起的累积颗粒质量达到颗粒总质量的50％时的颗粒的直径D50的比D90/D50大于1.3，前述碱性无机化合物为碱金属盐。前述碱性无机化合物为碱金属盐。

【技术实现步骤摘要】
研磨用组合物、研磨方法及半导体基板的制造方法


[0001]本专利技术涉及研磨用组合物、研磨方法及半导体基板的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着半导体基板表面的多层布线化，在制造装置时，利用物理研磨半导体基板而将其平坦化、即所谓的化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)技术。CMP是使用包含二氧化硅、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)，对半导体基板等研磨对象物(被研磨物)的表面进行平坦化的方法，具体而言，被用于浅槽分离(STI)、层间绝缘膜(ILD膜)的平坦化、钨插塞形成、由铜与低介电常数膜形成的多层布线的形成等工序中。
[0003]例如，日本特开2001
‑
185516号公报公开了一种研磨用组合物，其包含加成有环氧烷的水溶性高分子、聚丙烯酸和磨粒。通过该技术，可以以高研磨速度进行研磨，并且可以抑制与研磨相伴的研磨对象物的研磨表面的擦伤的产生。

技术实现思路

[0004]专利技术要解决的问题
[0005]然而，日本特开2001
‑
185516号公报记载的技术中，有研磨速度的提高尚不充分的问题。
[0006]用于解决问题的方案
[0007]因此，本专利技术的目的在于，提供可以以高研磨速度对研磨对象物进行研磨的研磨用组合物。
[0008]专利技术的效果
[0009]本专利技术人为了解决上述问题，反复进行深入研究。其结果发现，通过以下研磨用组合物可以解决上述问题：所述研磨用组合物包含磨粒、碱性无机化合物、阴离子性水溶性高分子和分散介质，前述磨粒的zeta电位为负，前述磨粒的长径比为1.1以下，通过激光衍射散射法求出的前述磨粒的粒度分布中，从微粒侧起的累积颗粒质量达到颗粒总质量的90％时的颗粒的直径D90与从微粒侧起的累积颗粒质量达到颗粒总质量的50％时的颗粒的直径D50的比D90/D50大于1.3，前述碱性无机化合物为碱金属盐。
具体实施方式
[0010]以下，对本专利技术的实施方式进行说明，但本专利技术并不仅限于以下的实施方式。需要说明的是，若无特别记载，则操作及物性等测定以室温(20～25℃)/相对湿度40～50％RH的条件测定。另外，本说明书中，表示范围的“X～Y”含义为“X以上且Y以下”。
[0011]<研磨用组合物>
[0012]本专利技术是用于对研磨对象物进行研磨的研磨用组合物，其包含磨粒、碱性无机化合物、阴离子性水溶性高分子和分散介质，前述磨粒的zeta电位为负，前述磨粒的长径比为
1.1以下，通过激光衍射散射法求出的前述磨粒的粒度分布中，从微粒侧起的累积颗粒质量达到颗粒总质量的90％时的颗粒的直径D90与从微粒侧起的累积颗粒质量达到颗粒总质量的50％时的颗粒的直径D50的比D90/D50大于1.3，前述碱性无机化合物为碱金属盐。
[0013]通过本专利技术的研磨用组合物发挥上述效果的理由尚不明确，可认为如下。
[0014]研磨用组合物通常通过基于对基板表面进行摩擦的物理作用及磨粒以外的成分对基板的表面带来的化学作用、以及它们的组合来对研磨对象物进行研磨。由此，磨粒的形态、种类对研磨速度有较大影响。
[0015]本专利技术的研磨用组合物含有具有规定的形状和规定的粒度分布的磨粒。即，研磨用组合物中使用的磨粒由长径比为1.1以下因而接近正球形的球状颗粒形成，进而由D90/D50大于1.3因而粒度分布广的颗粒形成。由于磨粒为接近正球形的球状的颗粒，因此磨粒在研磨面中高效地转动。由此，磨粒可以边转动边对研磨面充分地施加机械力，从而可以适宜地进行研磨。进而，由于磨粒的粒度分布广，因此存在尺寸相对小的磨粒和尺寸相对大的磨粒。尺寸相对小的磨粒通过与尺寸相对大的磨粒接触，从而在研磨面中的转动被抑制，易于滞留在研磨面上。如此滞留在研磨面上的尺寸相对小的颗粒通过与其他颗粒的接触等再次转动时，与颗粒尺寸相比，对研磨面施加较大的机械力。如上可以推测，通过接近正球形的球状的颗粒具有宽粒度分布而存在的磨粒，可以在各自的颗粒尺寸下实现有效的研磨，从而可以使研磨对象物的研磨速度更为提高。即，本专利技术发现了可以有效地作用于研磨面的磨粒的长径比与粒度分布的平衡。
[0016]另外，本专利技术的研磨用组合物中包含的磨粒的zeta(ζ)电位为负。换言之，研磨用组合物中，使用zeta电位为负的磨粒。此处，本专利技术的研磨用组合物中包含的阴离子性水溶性高分子为高分子，因此易于附着在研磨垫(例如，聚氨酯)表面。通过使阴离子性水溶性高分子附着在研磨垫表面，研磨垫表面的zeta电位为负。具体而言，垫表面的zeta电位为正时，通过阴离子性水溶性高分子的附着，垫表面的zeta电位变为负，垫表面的zeta电位为负时，通过阴离子性水溶性高分子的附着，其zeta电位的绝对值增大。由此可推测，将研磨用组合物用于对研磨对象物进行研磨时，与研磨用组合物接触的研磨垫与研磨用组合物中的磨粒之间产生基于负电荷之间的斥力，通过该排斥，磨粒变得更易作用于研磨对象物的表面，研磨速度进一步提高。
[0017]进而，本专利技术的研磨用组合物包含属于碱金属盐的碱性无机化合物。例如，与碱性有机化合物相比，碱性无机化合物更易使研磨用组合物的电导率提高。由此认为，基于研磨用组合物的研磨速度进一步提高。另外，通过使碱性无机化合物为碱金属盐，从而与碱性有机化合物相比没有大的立体体积，由此，碱性无机化合物与阴离子性水溶性高分子不易形成聚集体。因此，本专利技术的研磨用组合物为阴离子性水溶性高分子稳定的分散状态，因此阴离子性水溶性高分子可以高效地附着于研磨垫。
[0018]如上，可以认为，本专利技术的研磨用组合物通过包含具有规定的形状和规定的粒度分布的高研磨力的磨粒、阴离子性水溶性高分子和特定的碱性无机化合物的组合，磨粒的研磨特性进一步提高。但是，所述机制仅为推测，显然并不限制本专利技术的技术范围。
[0019][研磨对象物][0020]作为本专利技术的研磨用组合物所研磨的研磨对象物中包含的材料，没有特别限制，可举出例如氧化硅、氮化硅(SiN)、碳氮化硅(SiCN)、多晶硅(polysilicon)、非晶硅
(amorphous silicon)、金属、SiGe等。
[0021]本专利技术的研磨对象物优选包含氧化硅或氮化硅，更优选包含氧化硅。因此，本专利技术的研磨用组合物优选用于对包含氧化硅或氮化硅的研磨对象物进行研磨的用途，更优选用于对包含氧化硅的研磨对象物进行研磨的用途。
[0022]作为包含氧化硅的膜的例子，可举出例如将原硅酸四乙酯用作前体生成的TEOS(Tetraethyl Orthosilicate)型氧化硅膜(以下也简称作“TEOS膜”)、HDP(高密度等离子体，High Density Plasma)膜、USG(未掺杂的硅玻璃，Undoped Silicate Glass)膜、PSG(磷硅酸盐玻璃，Phosphorus Silicate Glass)膜、BPSG(硼磷硅玻璃，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：磨粒、碱性无机化合物、阴离子性水溶性高分子和分散介质，所述磨粒的zeta电位为负，所述磨粒的长径比为1.1以下，通过激光衍射散射法求出的所述磨粒的粒度分布中，从微粒侧起的累积颗粒质量达到颗粒总质量的90％时的颗粒的直径D90与从微粒侧起的累积颗粒质量达到颗粒总质量的50％时的颗粒的直径D50的比D90/D50大于1.3，所述碱性无机化合物为碱金属盐。2.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其中，所述阴离子性水溶性高分子为选自由聚丙烯酸系高分子及聚甲基丙烯酸系高分子组成的组中的至少1种。3.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其中，所述阴离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：前僚太，
申请(专利权)人：福吉米株式会社，
类型：发明
国别省市：