研磨液、分散体、研磨液的制造方法及研磨方法技术

一种CMP用研磨液，其含有包含二氧化硅的磨粒及液状介质，所述CMP用研磨液中，以研磨液的总量为基准，磨粒的含量为1.0质量％以上，且在通过离心分离法而获得的质量基准的粒度分布中，磨粒的D50为150nm以下，磨粒的D90为100nm以上，D90与D50的差为21nm以上。D90与D50的差为21nm以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】研磨液、分散体、研磨液的制造方法及研磨方法


[0001]本专利技术涉及一种研磨液、分散体、研磨液的制造方法及研磨方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着半导体集成电路(以下，称为“LSI(Large Scale Integra tion，大规模集成电路)”)的高集成化、高性能化，正在开发新的微细加工技术。化学机械研磨(以下，称为“CMP(Chemical Mechanical Polishin g)”)法也为该技术的一种，其是在LSI制造工序、尤其是多层配线形成工序中的绝缘膜的平坦化、金属插塞的形成、埋入配线的形成等中频繁利用的技术。
[0003]作为一例，对使用CMP法的埋入配线的形成进行说明。首先，准备如下层叠体，所述层叠体包括：表面具有预先形成的凹凸的基体(例如，基板)、以及层叠于基体上且包含绝缘材料的膜(以下，也称为“绝缘膜”)。接着，在整个绝缘膜上堆积包含阻挡材料的膜(以下，也称为“阻挡膜”)。另外，以埋入凹部(槽部)的方式在整个阻挡膜上堆积配线用金属膜。接着，通过CMP将凹部以外的不需要的配线用金属膜及其下层的阻挡膜去除，从而形成埋入配线。将这种配线形成方法称为镶嵌(damascene)法(例如，参考下述专利文献1)。
[0004]近年来，配线金属膜中逐渐使用钨、钨合金等钨材料。作为通过使用包含钨材料的膜(以下，也称为“钨膜”)的镶嵌法来形成配线的方法，例如，通常为包括如下工序的方法：第一研磨工序，对钨膜的大部分进行研磨；以及第二研磨工序，对钨膜及阻挡膜进行研磨，且根据情况实施对钨膜、阻挡膜及绝缘膜进行研磨的第三研磨工序(精研磨工序)。在专利文献1中，公开有可在上述方法(尤其是第一研磨工序)中使用的CMP用研磨液。
[0005]以往技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本专利第3822339号

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的技术课题
[0009]在第一研磨工序中，有时不仅对钨膜进行研磨，而且也对阻挡膜及绝缘膜进行研磨。对于第一研磨工序中所使用的CMP用研磨液，为了提高生产量(throughput)而要求钨材料的研磨速度优异，不仅如此，而且为了在后续的第二研磨工序中获得优异的平坦性，或者为了抑制因绝缘膜受到研磨而过于变薄所致的配线间的绝缘性过于变低，也要求钨材料的研磨速度相对于绝缘材料的研磨速度的比(钨材料的研磨速度/绝缘材料的研磨速度。以下，也简称为“研磨速度比”)也优异。
[0010]另一方面，在专利文献1的方法中，难以高度兼顾钨材料的研磨速度与上述研磨速度比。
[0011]因此，本专利技术的目的在于提供一种能够以优异的研磨速度、且相对于绝缘材料而言高的选择性对钨材料进行研磨的CMP用研磨液、该研磨液用的分散体、该研磨液的制造方
法及使用该研磨液的研磨方法。
[0012]用于解决技术课题的手段
[0013]本专利技术的一方面涉及一种CMP用研磨液，其含有包含二氧化硅的磨粒及液状介质，所述CMP用研磨液中，在通过离心分离法而获得的质量基准的粒度分布中，磨粒的D50为150nm以下，磨粒的D90为100nm以上，D90与D50的差为21nm以上，且以研磨液的总量为基准，磨粒的含量为1.0质量％以上。根据该研磨液，能够以优异的研磨速度、且相对于绝缘材料而言高的选择性对钨材料进行研磨。即，根据上述方面的研磨液，能够高度兼顾钨材料的研磨速度与研磨速度比(钨材料的研磨速度/绝缘材料的研磨速度)。
[0014]以研磨液的总量为基准，磨粒的含量可为5.0质量％以下。
[0015]磨粒的D50可为50nm以上。
[0016]磨粒的D90可为200nm以下。
[0017]研磨液还可以含有氧化剂。该氧化剂可包含过氧化氢。
[0018]研磨液还可以含有铁离子供给剂。该铁离子供给剂可包含选自由硝酸铁及硝酸铁的水合物组成的组中的至少一种。
[0019]研磨液还可以含有有机酸。在研磨液还含有有机酸的情况下，解离的有机酸的分子数相对于铁离子一原子的比可为2.0以上。
[0020]有机酸可为不具有碳
‑
碳不饱和键的二价或三价的有机酸，可包含选自由丙二酸、琥珀酸、己二酸、戊二酸、苹果酸及柠檬酸组成的组中的至少一种。
[0021]研磨液还可以含有防腐蚀剂。该防腐蚀剂可包含不具有硫醇基和/或碳
‑
碳不饱和键的唑化合物，可包含由下述式(1)表示、且不具有硫醇基和/或碳
‑
碳不饱和键的化合物。
[0022]H2N
‑
X
‑
COOH
ꢀꢀ
(1)
[0023][式(1)中，X表示可具有取代基的碳原子数为1以上的烃基。][0024]防腐蚀剂优选包含选自由1,2,4
‑
三唑、4
‑
氨基
‑
1,2,4
‑
三唑、甘氨酸及6
‑
氨基己酸组成的组中的至少一种。
[0025]研磨液的pH值可为4.0以下，可为2.0以上。
[0026]研磨液可为用于对包括第一部分及第二部分的基体中的至少第二部分进行研磨的研磨液，所述第一部分由绝缘材料构成，所述第二部分设置于该第一部分上且由钨材料构成。
[0027]本专利技术的另一方面涉及一种分散体，其在CMP用研磨液中使用，所述分散体含有包含二氧化硅的磨粒及液状介质，且在通过离心分离法而获得的质量基准的粒度分布中，磨粒的D50为150nm以下，磨粒的D90为100nm以上，D90与D50的差为21nm以上。根据该分散体，可获得能够高度兼顾钨材料的研磨速度与研磨速度比(钨材料的研磨速度/绝缘材料的研磨速度)的CMP用研磨液。
[0028]本专利技术的另一方面涉及一种CMP用研磨液的制造方法，其包括将包含二氧化硅的磨粒与液状介质混合的工序，在通过离心分离法而获得的质量基准的粒度分布中，磨粒的D50为150nm以下，磨粒的D90为100nm以上，D90与D50的差为21nm以上，在上述工序中，以研磨液的总量为基准，以使磨粒的含量成为1.0质量％以上的方式调配磨粒。根据通过该方法而获得的研磨液，能够以优异的研磨速度、且相对于绝缘材料而言高的选择性对钨材料进行研磨。
[0029]本专利技术的另一方面涉及一种基体的研磨方法，所述研磨方法包括：准备包括第一部分及第二部分的基体的工序，所述第一部分由绝缘材料构成，所述第二部分设置于该第一部分上且由钨材料构成；以使第二部分中与第一部分相反的一侧的表面和研磨垫相对置的方式，将所述基体配置于所述研磨垫上的工序；及在研磨垫与基体之间供给上述研磨液，并且使研磨垫与基体相对移动，由此至少对第二部分进行研磨的工序。根据该方法，能够以优异的研磨速度、且相对于绝缘材料而言高的选择性对钨材料进行研磨。
[0030]专利技术效果
[0031]根据本专利技术，能够提供一种能够以优异的研磨速度、且相对于绝缘材料而言高的选择性对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种CMP用研磨液，其含有包含二氧化硅的磨粒及液状介质，所述CMP用研磨液中，在通过离心分离法而获得的质量基准的粒度分布中，所述磨粒的D50为150nm以下，所述磨粒的D90为100nm以上，所述D90与所述D50的差为21nm以上，且以所述研磨液的总量为基准，所述磨粒的含量为1.0质量％以上。2.根据权利要求1所述的CMP用研磨液，其中，以所述研磨液的总量为基准，所述磨粒的含量为5.0质量％以下。3.根据权利要求1或2所述的CMP用研磨液，其中，所述D50为50nm以上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的CMP用研磨液，其中，所述D90为200nm以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的CMP用研磨液，其还含有氧化剂。6.根据权利要求5所述的CMP用研磨液，其中，所述氧化剂包含过氧化氢。7.根据权利要求1至6中任一项所述的CMP用研磨液，其还含有铁离子供给剂。8.根据权利要求7所述的CMP用研磨液，其中，所述铁离子供给剂包含选自由硝酸铁及硝酸铁的水合物组成的组中的至少一种。9.根据权利要求7或8所述的CMP用研磨液，其还含有有机酸，且解离的所述有机酸的分子数相对于铁离子一原子的比为2.0以上。10.根据权利要求9所述的CMP用研磨液，其中，所述有机酸为不具有碳
‑
碳不饱和键的二价或三价的有机酸。11.根据权利要求9或10所述的CMP用研磨液，其中，所述有机酸包含选自由丙二酸、琥珀酸、己二酸、戊二酸、苹果酸及柠檬酸组成的组中的至少一种。12.根据权利要求1至11中任一项所述的CMP用研磨液，其还含有防腐蚀剂。13.根据权利要求12所述的CMP用研磨液，其中，所述防腐蚀剂包含不具有硫醇基和/或碳
‑
碳不饱和键的唑化合物。14.根据权利要求12或13所述的CMP用研磨液，其中，所述防腐蚀剂包含由下述式(1)表示且不具有硫醇基和/或碳
‑
碳不饱和键的化合物，H2N
‑
X
‑
COOH
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【专利技术属性】
技术研发人员：井上惠介，小野裕，
申请(专利权)人：昭和电工材料株式会社，
类型：发明
国别省市：