含有碱性物质的使用了亲水性高的研磨粒子的研磨用组合物制造技术

本发明专利技术的课题是提供用于CMP研磨而可以抑制缺陷的产生的研磨用组合物。解决手段是一种研磨用组合物，其包含二氧化硅粒子、碱性的含氮有机化合物和作为溶剂的水，并且由脉冲NMR的测定值算出的下述式(1)所示的Rsp值超过0.7且为6以下。Rsp＝(Rav

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有碱性物质的使用了亲水性高的研磨粒子的研磨用组合物


[0001]涉及使用了二氧化硅系磨粒的研磨用组合物以及研磨方法。

技术介绍

[0002]使用了二氧化硅系磨粒的研磨用组合物被用于硅晶片的研磨。
[0003]此外，近年来随着半导体基板表面的多层配线化，在形成器件时在高低差基板上埋入硅氧化膜、金属配线将其平坦化，在其表面上进一步进行光刻，实施多层配线而制造集成电路。随着图案的高集成化进行，图案的微细化更加进行，光刻所使用的化学射线变为近紫外线、远紫外线、超紫外线，抗蚀剂的曝光波长也为248nm、193nm、157nm、13.6nm，被短波长化，进一步也使用电子射线光刻。在因多层配线化而实施几次光刻时，在光刻所使用的曝光波长为短波长的情况下，如果研磨面未被高度平坦化则在其表面曝光光在抗蚀剂与基板的界面发生漫反射而不能形成矩形的抗蚀剂图案，不能将抗蚀剂图案转印于下层。
[0004]因此对于研磨用组合物，期望不仅提高研磨速度，而且使因研磨面上的划痕产生、残留异物而产生的缺陷(defect)减少。
[0005]这些研磨用组合物是在水性介质中包含二氧化硅系磨粒、碱性成分、水溶性化合物、螯合剂、氧化剂、金属防蚀剂等的物质。
[0006]公开了作为磨粒的二氧化硅粒子使用由脉冲NMR的弛豫时间的倒数与二氧化硅粒子的总表面积的关系求出的显示与水的亲和性的函数进行了定义的研磨用组合物(参照专利文献1)。
[0007]公开了对磨粒所包含的二氧化硅粒子的BET比表面积与由脉冲NMR法得到的比表面积的关系进行了定义的研磨用组合物(参照专利文献2)。
[0008]公开了将磨粒的溶剂亲和性用NMR弛豫时间进行了评价的研磨用组合物(参照专利文献3、4)。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1：国际公开小册子WO2018/116890
[0012]专利文献2：国际公开小册子WO2015/152151
[0013]专利文献3：日本特开2017
‑
117894
[0014]专利文献4：国际公开小册子WO2018/012174

技术实现思路

[0015]专利技术所要解决的课题
[0016]本申请权利要求涉及的专利技术(本专利技术)着眼于磨粒所使用的二氧化硅粒子在研磨用组合物的水性介质中与水性介质的亲和性，确定了成为亲和性的指标的参数的值。进而发现，通过二氧化硅粒子与碱性的含氮有机化合物的组合，进而与亲和性的最佳值组合，从而研磨速度提高，且研磨表面变得良好。即，以在用于器件晶片的CMP研磨时抑制缺陷(在研
磨面残留的残留异物、和划痕)的发生作为课题。
[0017]用于解决课题的手段
[0018]本专利技术中作为第1观点，是一种研磨用组合物，其包含二氧化硅粒子、碱性的含氮有机化合物和作为溶剂的水，并且由脉冲NMR的测定值算出的下述式(1)所示的Rsp值超过0.7且为6以下。
[0019]Rsp＝(Rav
‑
Rb)/(Rb)
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(1)
[0020](在式(1)中，Rsp为表示亲水性的指标，Rav为该研磨用组合物的弛豫时间倒数，Rb为作为该研磨用组合物的溶剂的水的弛豫时间倒数。)。
[0021]作为第2观点，是根据第1观点所述的研磨用组合物，通过氮气吸附法测得的二氧化硅粒子的平均一次粒径为5～80nm，并且通过动态光散射法测得的二氧化硅粒子的平均粒径为12～200nm。
[0022]作为第3观点，是根据第1观点或第2观点所述的研磨用组合物，上述碱性的含氮有机化合物为可以包含羟基、羧基、或其组合的脂肪族直链状或环状的胺，该胺为伯胺、仲胺、叔胺、或它们的组合。
[0023]作为第4观点，是根据第1观点～第3观点中任一项所述的研磨用组合物，上述碱性的含氮有机化合物是分子量为60～350的分子。
[0024]作为第5观点，是根据第1观点～第4观点中任一项所述的研磨用组合物，上述碱性的含氮有机化合物为仲直链脂肪族胺或叔直链脂肪族胺。
[0025]作为第6观点，是根据第1观点或第2观点所述的研磨用组合物，上述碱性的含氮有机化合物为N
‑
乙基乙二胺、或三乙胺。
[0026]作为第7观点，是第1观点～第6观点中任一项所述的研磨用组合物，其包含由碱金属氢氧化物或氨、和碱性的含氮有机化合物构成的碱成分或它们的盐，所述碱金属氢氧化物由NaOH或KOH构成，且为(碱性的含氮有机化合物或其盐的摩尔数)＞(由NaOH或KOH构成的碱金属氢氧化物或氨或其盐的摩尔数)的关系，SiO2浓度10质量％时的电导率为100～650μS/cm。
[0027]作为第8观点，是根据第1观点～第7观点中任一项所述的研磨用组合物，其进一步包含pH调节剂，上述pH调节剂由无机酸、有机酸、碱金属氢氧化物、铵盐、氨、或它们的组合构成。
[0028]作为第9观点，是根据第1观点～第8观点中任一项所述的研磨用组合物，其进一步包含螯合剂，所述螯合剂由氨基羧酸系螯合剂、膦酸系螯合剂、或它们的组合构成。
[0029]作为第10观点，是根据第1观点～第9观点中任一项所述的研磨用组合物，其pH为1～12。
[0030]作为第11观点，是根据第1观点～第10观点中任一项所述的研磨用组合物，其用于硅晶片、器件晶片、或含Si基板的研磨。
[0031]作为第12观点，是第1观点～第11观点中任一项所述的研磨用组合物的制造方法，其包含：将通过下述(a)工序～(d)工序中的任一个制法而获得的硅溶胶、与上述碱性的含氮有机化合物进行混合的方法(A)；或将该硅溶胶与上述碱性的含氮有机化合物分散于水性介质的方法(B)。
[0032](a)工序：将硅酸钠水溶液进行离子交换，将所得的活性硅酸水溶液进行加热处理
而获得硅溶胶的工序
[0033](b)工序：通过烷氧基硅烷的水解而获得硅溶胶的工序
[0034](c)工序：通过将二氧化硅粉末在水性介质中进行湿式粉碎的方法而获得硅溶胶的工序
[0035](d)工序：通过将通过四氯化硅在火焰中的燃烧水解而获得的二氧化硅粉末分散于水性介质的方法而获得硅溶胶的工序
[0036]作为第13观点，是根据第12观点所述的研磨用组合物的制造方法，在(a)工序中使用的硅酸钠水溶液和/或活性硅酸水溶液预先用过滤器进行了过滤。
[0037]作为第14观点，是根据第12观点或第13观点所述的研磨用组合物的制造方法，添加碱性的含氮有机化合物前后的通过动态光散射法测得的平均粒径值的变化率小于20％。
[0038]作为第15观点，是一种研磨方法，其中，使用第1观点～第11观点中任一项所述的研磨用组合物将带有TEOS膜的晶片进行60秒的研磨，将每1平方厘米的180nm以上的缺陷的数减少到1.4个以下。
[0039]作为第16观点，是根据第15观点所述的研磨方法，带有TE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】1.一种研磨用组合物，其包含二氧化硅粒子、碱性的含氮有机化合物和作为溶剂的水，并且由脉冲NMR的测定值算出的下述式(1)所示的Rsp值超过0.7且为6以下，Rsp＝(Rav
‑
Rb)/(Rb)
ꢀꢀꢀ
(1)在式(1)中，Rsp为表示亲水性的指标，Rav为该研磨用组合物的弛豫时间倒数，Rb为作为该研磨用组合物的溶剂的水的弛豫时间倒数。2.根据权利要求1所述的研磨用组合物，通过氮气吸附法测得的二氧化硅粒子的平均一次粒径为5～80nm，并且通过动态光散射法测得的二氧化硅粒子的平均粒径为12～200nm。3.根据权利要求1或2所述的研磨用组合物，所述碱性的含氮有机化合物为可以包含羟基、羧基、或其组合的脂肪族直链状或环状的胺，该胺为伯胺、仲胺、叔胺、或它们的组合。4.根据权利要求1～3中任一项所述的研磨用组合物，所述碱性的含氮有机化合物是分子量为60～350的分子。5.根据权利要求1～4中任一项所述的研磨用组合物，所述碱性的含氮有机化合物为仲直链脂肪族胺或叔直链脂肪族胺。6.根据权利要求1或2所述的研磨用组合物，所述碱性的含氮有机化合物为N
‑
乙基乙二胺、或三乙胺。7.根据权利要求1～6中任一项所述的研磨用组合物，其包含由碱金属氢氧化物或氨、和碱性的含氮有机化合物构成的碱成分或它们的盐，所述碱金属氢氧化物由NaOH或KOH构成，且为(碱性的含氮有机化合物或其盐的摩尔数)＞(由NaOH或KOH构成的碱金属氢氧化物或氨或者其盐的摩尔数)的关系，SiO2浓度10质量％时的电导率为100～650μS/cm。8.根据权利要求1～7中任一项所述的研磨用组合物，其进一步包含pH调节剂，所述pH调节剂由...

【专利技术属性】
技术研发人员：三井滋，石水英一郎，西村透，大森恒，
申请(专利权)人：日产化学株式会社，
类型：发明
国别省市：