ＣＭＰ研磨剂及基板的研磨方法技术

一种ＣＭＰ研磨剂以及使用该研磨剂研磨基板的被研磨面的基板的研磨方法，该研磨剂含有氧化铈颗粒、具有炔键（碳－碳三键）的有机化合物及水。本发明专利技术在使半导体装置制造过程中的层间绝缘膜及浅沟隔离用绝缘膜等平坦化的ＣＭＰ（化学机械抛光）技术中，可进行有效率且高速的研磨。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing)研磨剂及使用该研磨剂研磨基板的方法，其用于半导体元件等半导体装置的制造过程中的层间绝缘层平坦化工序或浅沟隔离形成工序等中。
技术介绍
在超大型集成电路(ULSI)领域，为提高组装密度，现今已研究开发出多种微细加工技术，设计规格(Design Rule)已达到深亚微米(sub halfmicron)级。而能满足此高度微细化要求的技术之一即是化学机械抛光(CMP)。CMP技术通过使接受曝光层完全平坦化，能够实现微细化及提高收率。由此，CMP是进行例如层间绝缘膜的平坦化及浅沟隔离等时所必要的技术。以往，在集成电路内的元件隔离中一直使用LOCOS法(硅局部氧化法)。但为使元件隔离的宽度更小，近年来开始采用浅沟隔离法。在浅沟隔离法中，晶片基板上成膜后剩余部分的氧化硅膜须以CMP除去。为使研磨终止，一般会先在氧化硅膜下形成氮化硅膜作为中止层。在半导体装置的制造过程中，作为用于使以等离子化学气相沉积法(等离子CVD)(Plasma-Chemical Vapor Deposition、化学蒸镀法)、低压化学气相沉积法(低压-CVD)等形成的氧化硅绝缘膜平坦化的CMP研磨剂，以往，多使用以烧制的二氧化硅(fumed silica)作为研磨颗粒且pH值超过9的碱性研磨剂。然而，此种为提高二氧化硅膜的研磨速率而保持在碱性的研磨剂，对作为研磨中止层的氮化硅膜的研磨速度也颇高，所以会有晶片整个表面的均匀受损(即无法达成高度平坦化效果)，或是造成电气特性变差的研磨损伤等问题。另一方面，作为光罩或透镜等的玻璃表面研磨剂，最年多使用氧化铈(例如参照日本特开平5-326469号公报)。与二氧化硅研磨剂相比，氧化铈研磨剂的优点在于其对二氧化硅膜的研磨速度高，所造成的研磨损伤也比较少。因此，近年来进行了使用氧化铈研磨剂作为半导体用研磨剂的可行性的探讨，其中有一部分作为半导体用研磨剂实现了实用化(例如参照日本特开平9-270402号公报)。但是，还没有得到可以使形成有各种元件的基板的整个表面完全平坦化，同时又几乎不会产生导致电气特性变差的研磨损伤的氧化铈研磨剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种CMP研磨剂及使用其研磨基板的方法，该研磨剂可在几乎不产生导致电气特性变差的研磨损伤的情形下，使被研磨的表面达到高度平坦化。本专利技术通过以具有炔键的有机化合物的碳-碳三键吸附被研磨膜的表面，而得以在几乎不会产生导致电气特性变差的研磨损伤的情形下，使被研磨的表面达到高度平坦化。即，本专利技术涉及以下(1)～(7)(1)一种CMP研磨剂，其包括氧化铈颗粒、具有炔键的有机化合物及水。(2)根据上述(1)所述的CMP研磨剂，其中，所述具有炔键的有机化合物以下述通式(I)表示R1-C≡C-R2(I)其中，R1表示氢原子或碳原子数为1～5的取代或未取代烷基，R2表示碳原子数为4～10的取代或未取代烷基。(3)根据上述(1)所述的CMP研磨剂，其中，所述具有炔键的有机化合物以下述通式(II)表示 其中，R3～R6各自独立，表示氢原子或碳原子数为1～5的取代或未取代烷基，R7与R8各自独立，表示碳原子数为1～5的取代或未取代亚烷基，m与n各自独立，表示0或正数。(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的CMP研磨剂，其中，该CMP研磨剂中还包括由乙烯基化合物的聚合物所构成的水溶性高分子化合物。(5)基板研磨方法，其包括将形成有待研磨膜的基板压附在研磨台的研磨垫上，将上述(1)～(4)中任一项所述的CMP研磨剂供应于待研磨膜与研磨垫之间，同时，使基板的待研磨膜与研磨垫作相对运动，以研磨待研磨膜。(6)基板研磨方法，其包括将形成有待研磨膜的基板压附在研磨台的研磨垫上，将含有氧化铈颗粒、具有炔键的有机化合物与水的研磨剂供应于待研磨膜与研磨垫之间，同时，在所述有机化合物的炔键部分吸附于待研磨膜的状态下使基板的待研磨膜与研磨垫作相对运动，以研磨待研磨膜。(7)根据上述(6)所述的基板研磨方法，其中，所述CMP研磨剂中还包括由乙烯基化合物的聚合物所构成的水溶性高分子化合物。具体实施例方式一般氧化铈颗粒是由铈的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐或草酸盐化合物氧化而得。用于研磨以TEOS-CVD等方法形成的二氧化硅膜等的氧化铈颗粒，其制造方法虽无特别限制，但其结晶粒径优选为5～300nm。此外，为适用于半导体装置制造所涉及的基板的研磨，氧化铈颗粒中的钠离子及钾离子等碱金属及卤素离子等的含量优选控制在小于等于10ppm。在本专利技术中，作为氧化铈粉末的制造方法，可以使用烧成法或过氧化氢氧化法，其中烧成法的温度优选为350～900℃。由于以上述方法制造的氧化铈颗粒常有凝集现象，所以优选再以机械方法加以粉碎。粉碎方法优选使用喷射式粉碎机等进行的干式粉碎法，或是使用行星式珠磨机等进行的湿式粉碎法，其中喷射研磨法如化学工业论文集第6卷第5号(1980)第527～532页所述。本专利技术的CMP研磨剂，例如，在由如上述得到的氧化铈颗粒、分散剂及水构成分散液中，添加后述的有机化合物而制得。此处，氧化铈颗粒的浓度并无限制，但为分散液的处理方便起见，优选CMP研磨剂中的含量为0.5～20重量％。本专利技术的研磨剂中优选含有分散剂。作为分散剂，优选含有选自水溶性阴离子分散剂、水溶性非离子性分散剂、水溶性阳离子分散剂及水溶性两性分散剂中的至少1种，更优选使用其中的2种或2种以上。此外，分散剂中的碱金属及卤素离子的含量优选控制在小于等于10ppm。作为水溶性阴离子分散剂，例如可以使用十二烷基硫酸三乙醇胺、十二烷基硫酸铵、聚氧乙烯烷醚硫酸三乙醇胺等等，也可以是后述的水溶性高分子化合物中的阴离子类化合物。作为水溶性非离子性分散剂，例如可以使用聚氧乙烯十二烷醚、聚氧乙烯十六烷醚、聚氧乙烯十八烷醚、聚氧乙烯油烯醚、其他聚氧乙烯高级醇醚类、聚氧乙烯辛基苯醚、聚氧乙烯壬基苯醚、聚氧烷烯烷基醚、聚氧乙烯山梨醇单十二酸酯、聚氧乙烯山梨醇单十六酸酯、聚氧乙烯山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇四油酸酯、聚乙二醇单十二酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯硬化蓖麻油、烷基烷醇酰胺等等。作为水溶性阳离子分散剂，例如可以举出，乙酸椰胺及乙酸硬脂酰胺等等。作为水溶性两性分散剂，例如可以举出，月桂基甜菜碱、硬脂基甜菜碱、月桂基二甲基胺氧化物、2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑鎓甜菜碱等等。添加这些分散剂时的添加量，从浆状研磨剂中的颗粒的分散性，和防止沉淀，以及研磨损伤和分散剂添加量间的关系考虑，相对于100重量份的氧化铈颗粒而言，优选为0.01～2.0重量份。分散剂的分子量优选为100～50,000，更优选为1,000～10,000。这是因为，如果分散剂的分子量小于100，在研磨二氧化硅膜或氮化硅膜时，无法产生足够的研磨速度；而当分子量超过50,000时，粘度变大，CMP研磨剂的保存稳定性有降低的倾向。作为将氧化铈颗粒分散在水中的方法，除了以一般常用的搅拌器分散处理之外，还可采用均化器、超声分散器、湿式球磨机等等。以上述方法制作的CMP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨用添加液，其中，含有以下述通式（Ⅰ）表示的具有炔键的有机化合物：Ｒ↑［１］－Ｃ≡Ｃ－Ｒ↑［２］（Ⅰ）其中，Ｒ↑［１］表示氢原子或碳原子数为１～５的烷基，Ｒ↑［２］表示碳原子数为４～１０的烷基。

【技术特征摘要】
JP 2002-8-9 2002-233702;JP 2003-3-6 2003-05928...

【专利技术属性】
技术研发人员：芳贺浩二，大槻裕人，仓田靖，榎本和宏，
申请(专利权)人：日立化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]