CMP研磨剂以及研磨方法技术

本发明专利技术提供了一种ＣＭＰ研磨剂以及研磨方法，其中ＣＭＰ研磨剂含有氧化铈粒子、分散剂、水溶性高分子以及水，所述水溶性高分子为具有下述族群中的任一种化合物的Ｎ－单取代化合物骨架和Ｎ，Ｎ－二取代化合物骨架中的任一种的化合物：丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺以及它们的α－取代化合物所构成的族群。其中相对研磨剂１００重量份，水溶性高分子优选为０．０１～１０重量份。从而，在平坦化层间绝缘膜、ＢＰＳＧ膜、浅沟槽分离用绝缘膜等的ＣＭＰ技术中，能够有效、高速地研磨，且操作管理也能容易地进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是半导体组件制造技术，涉及在基板表面的平坦化工序，特别是在层间绝缘膜、BPSG膜(掺杂硼、磷的二氧化硅膜)的平坦化工序、浅沟槽分离的形成工序等中所使用的半导体绝缘膜用的CMP研磨剂以及使用该研磨剂的基板的研磨方法。
技术介绍
现在的超大型集成电路具有封装密度提高的倾向，目前正在研究、开发种种微细加工技术。设计规则已经进入次半微子(sub-halfmicron)的等级。为了满足这样的苛刻的微细化要求而正在开发的技术之一为CMP(ChemicalMechanical Polishing，化学机械研磨)技术。在半导体装置的制造过程中，由于此技术能够将施加曝光的层完全平坦化，减轻曝光技术的负担，使产率稳定，因此，成为进行例如层间绝缘膜、BPSG膜的平坦化、浅沟槽分离等的时候所必须的技术。以往，在半导体装置的制造工序中，等离子CVD(Chemical VaporDeposition，化学气相沉积法)、低压CVD等的方法形成的氧化硅绝缘膜等的无机绝缘膜层平坦化所用的CMP研磨剂，一般地考虑热解法二氧化硅系的研磨剂。热解法二氧化硅系的研磨剂是通过使二氧化硅粒子在四氯硅酸中热分解等的方法发生粒成长、进行pH调整而制造。但是，此种研磨剂无法使无机绝缘膜的研磨速度具有充分的速度，在实用化上存在研磨速度低的技术问题。以往的平坦化层间绝缘膜的CMP技术，研磨速度对基板上被研磨膜的图案的依赖性高，根据图案密度差或尺寸差的大小，凸部的研磨速度具有相当大的差异，而且也对凹部进行研磨，因而具有无法实现晶片面内全体高平坦度的平坦化的技术课题。而且，将层间膜平坦化的CMP技术，需要在层间膜的途中终止研磨，一般采用借助研磨时间来进行研磨量控制的操作管理方法。但是，由于不仅图案的段差形状变化，而且，研磨布的状态等也会使得研磨速度产生显著的变化，因而产生了操作管理难的问题。设计规则0.5μm或其以上的，在集成电路内的器件分离中使用LOCOS(Local Oxidation of silicon，硅的局部氧化)，其后由于要求加工尺寸的微细化与器件隔离宽度的窄化技术，因而继续使用浅沟槽分离。浅沟槽分离为了去除基板上形成的多余的氧化硅膜而使用CMP，为了使研磨停止，在氧化硅膜的下面形成研磨速度慢的停止膜。停止膜使用氮化硅等，优选氧化硅膜与停止膜的研磨速度比值大。另一方面，作为光罩、镜头等的玻璃表面研磨剂，使用氧化铈研磨剂。氧化铈粒子与二氧化硅粒子或氧化铝粒子相比之下硬度较低，因此，由于不易损伤研磨表面，所以对最后加工的镜面研磨是有用的，关注于此点，提出了使用氧化铈研磨剂(参见日本特开2002-353175号公报)。但是，此氧化铈研磨剂，对于近年来要求苛刻的平坦性而言，具有不一定能充分满足要求的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题，提供一种研磨剂以及研磨方法，在平坦化层间绝缘膜、BPSG膜、浅沟槽分离用绝缘膜的CMP技术中，能够有效、高速地研磨，且操作管理也容易进行。本专利技术的CMP研磨剂，(1)涉及下述的CMP研磨剂，其含有氧化铈粒子、分散剂、水溶性高分子以及水，所述水溶性高分子为具有下述族群中的任一种化合物的N-单取代化合物骨架和N，N-二取代化合物骨架中的任一种的化合物丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺以及它们的α-取代化合物所构成的族群。(2)此外，本专利技术的CMP研磨剂，涉及前述(1)所记载的CMP研磨剂，其中水溶性高分子为含有选自由下述化学式(I)以及化学式(II)构成的族群中的至少一种聚合性单体构成的重复单元的聚合物， (式(I)中，R1为氢、甲基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基，R2、R3各自独立地为氢原子、C1～C18的烷基链、羟甲基或乙酰基，不包含R2和R3两者都为氢原子的情形。) (式(II)中，R1为与式(I)中的R1共同的氢、甲基、苯基、苯甲基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基，R4为选自吗啉基，硫代吗啉基、吡咯烷并基、哌啶基。)(3)另外，本专利技术的CMP研磨剂涉及前述(1)或(2)所记载的CMP研磨剂，其中相对研磨剂100重量份，水溶性高分子的添加量为0.01～10重量份。而且，本专利技术的基板研磨方法，(4)将形成有被研磨膜的基板按压在研磨台的研磨布上，一边将前述(1)～(3)中的任一个所记载的CMP研磨剂供给到被研磨膜与研磨布之间，一边使基板的被研磨膜与研磨布相对移动以研磨被研磨膜。具体实施例方式一般的氧化铈，通过氧化碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、草酸盐的铈化合物而得到。用于研磨通过TEOS-CVD法等形成的氧化硅膜的氧化铈研磨剂，其一次粒径愈大，且结晶的错位愈小，即结晶性愈良好的话，则愈可能进行高速的研磨，然而具有容易造成研磨刮伤的倾向。此处本专利技术所使用的氧化铈粒子，虽然其制造方法并没有特别的限定，然而较佳为氧化铈结晶粒径为5～300nm。而且，由于是用于半导体制造的基板研磨，在氧化铈粒子中碱金属以及卤素类的含量较佳为抑制在10ppm或其以下。在本专利技术中，氧化铈粉末的制作方法可使用焙烧或是藉由过氧化氢的氧化法，焙烧温度较佳为350～900℃。由于依照上述方法制造的氧化铈粒子会凝结，较佳为进行机械粉碎。粉碎的方法较佳使用喷射研磨机(Jet Mill)等的干式粉碎法或使用行星珠磨机(Planet Beads Mill)等的湿式粉碎法。喷射研磨机例如在《化学工業論文集》第6卷第5号(1980)，527～532页中有说明。本专利技术的CMP研磨剂，例如是将具有上述特征的氧化铈粒子和分散剂与水所构成的组合物分散，再添加后述的水溶性高分子、添加剂而得到。而且，对于各组成的添加顺序并没有特别的限定。CMP研磨剂中的氧化铈粒子的浓度并没有特别的限制，由分散液(浆液slurry)的操作容易度来考虑的话较佳在0.5～20重量％的范围内。而且，由于分散剂是使用于半导体制造中的基板研磨，所以，钠离子，钾离子等的碱金属以及卤素、硫的含量较佳抑制在10ppm或其以下，例如是，较佳是，含有作为聚合性单体成分的丙烯酸铵盐的高分子分散剂。另外，也可以使用含有含作为聚合性单体成分的丙烯酸铵盐的高分子分散剂和至少一种选自水溶性阴离子分散剂、水溶性非离子分散剂、水溶性阳离子分散剂和水溶性两性分散剂构成的族群中的分散剂的两种或其以上的分散剂。水溶性阴离子分散剂例如可举出，月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵、聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺、特殊聚羧酸型高分子分散剂等。水溶性非离子分散剂例如可举出，聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油酰醚、聚氧乙烯高级醇醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧烯化亚烷基醚、聚氧乙烯衍生物、聚氧乙烯山梨聚糖单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖单油酸酯，聚氧乙烯山梨聚糖三油酸酯、四油酸聚氧乙烯山梨糖醇、聚乙二醇单月桂酸酯、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、烷基烷醇胺化合物等。水溶性阳离子分散剂例如可举出，聚乙烯基吡咯烷酮，椰子胺乙酸酯、硬脂胺乙酸酯等。水溶性两性分散剂，例如可举出，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-羧基甲基-N-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＭＰ研磨剂，其特征在于，其含有氧化铈粒子、分散剂、水溶性高分子以及水，前述水溶性高分子为具有下述族群中的任一种化合物的Ｎ－单取代化合物骨架和Ｎ，Ｎ－二取代化合物骨架中的任一种的化合物：丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺以及它们的α－取代化合物所构成的族群。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-1-31 024105/20031.一种CMP研磨剂，其特征在于，其含有氧化铈粒子、分散剂、水溶性高分子以及水，前述水溶性高分子为具有下述族群中的任一种化合物的N-单取代化合物骨架和N，N-二取代化合物骨架中的任一种的化合物丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺以及它们的α-取代化合物所构成的族群。2.如权利要求1所述的CMP研磨剂，其中，所述水溶性高分子为含有选自由下述化学式(I)和下述化学式(II)构成的族群中的至少一种聚合性单体构成的重复单元的聚合物， 式(I)中，R1为氢、甲基、苯基、苄基...

【专利技术属性】
技术研发人员：深泽正人，吉田诚人，小山直之，大槻裕人，山岸智明，榎本和宏，芳贺浩二，仓田靖，
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]