化学机械研磨用水系分散体和化学机械研磨方法技术

本发明专利技术提供一种化学机械研磨用水系分散体，含有（Ａ）磨粒、（Ｂ）有机酸、（Ｃ）水溶性高分子、（Ｄ）氧化剂及（Ｅ）水，并且所述（Ｃ）水溶性高分子的重均分子量为５０，０００～５，０００，０００。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及化学机械研磨用水系M体和化学机械研磨方法、以及用 于制^ft学M^^磨用水系^t体的试剂盒。
技术介绍
近年来，为了实现半导体装置的高性能化，要求例如(i )配线的 低电阻率化和(ii )绝缘层的低介电常数化。为了实现(i )配线层的低电阻率，正进行从以往作为配线材料使 用的鴒、铝向铜、铜合金的转换。然而，采用由铜、铜合金难以进行微 细加工，所述微细加工是采用在由铝等构成的配线层的形成中使用的干 法蚀刻而进行的。因此，在形成由铜、铜合金形成的配线时，使用被称 为"镶嵌法"的工序，该镶嵌法在绝缘层上形成的槽中堆积并埋入铜或铜 合金，通过用化学机械研磨来除去配线以外的剩余部分(例如，参照特开 平2 -278822号公报)。此外，在使用铜或铜合金作为配线材料时，为了 避免铜原子向绝缘层中迁移(migration),通常在配线与绝缘层的界面上 形成由钽、氮化钽、氮化钛等构成的导电性阻挡层。此外，为了实现(ii )绝缘层的低介电常数化，提出了各种新型材 料。例如在特开2001 -308089号公报中，公开了将烷氧基硅烷的水解 缩合物涂布在基体上，通过对其进行加热得到低介电常数的绝缘层的方 法。此外，在特开2001 -298023号公报中，公开了使含有有机硅烷化合 物的硅烷系气体在采用等离子体或微波的强化条件下进行化学气相沉 积，从而得到低介电常数的绝缘层的方法。使用这样的低介电常数绝缘层时，为了保护低介电常数绝缘层免于气 体吸附、配线材料的金属原子扩散，常常在低介电常数绝缘层上层积被称 为覆盖层的硅氧化膜系材料。即，这时，绝缘层由低介电常数绝缘层和硅氧化膜系材料的层合体构成.在使用铜或铜合金作为配线材料时，在采用镶嵌法制造使用了低介电 常数绝缘层作为绝缘层的半导体装置时，通常实施通过化学机械研磨除去 导电性阻挡层上的配线材料的工序(第一研磨处理工序)以及之后通过研 磨除去导电性阻挡层，并根据需要进一步研磨配线材料和绝缘层而进行平 坦化的工序(第二研磨处理工序)。其中，进行第二研磨处理工序时，存 在以下的问题。即，低介电常数绝缘层的材料强度弱，而且对封闭层等其它层合材料 的密合性弱，因此使用以往已知的化学^研磨用水系^t体来进行化学 机m磨时，材料本身被破坏，或在与其它层合材料的界面产生剥离，结 果产生成品率显著下降的问题。作为处理该问题的方法，考虑例如通过降 低研磨压力来使晶片所受的摩擦力减小的方法。然而，研磨压力的降低会导致以封闭层为代表的硅氧化膜系材料研磨 速度的下降。在设备制造过程中，必须通过研磨除去上述封闭层、或者通 过研磨削去规定厚度的封闭层来确保平坦性，因此硅氧化膜系材料研磨速 度的下降会显著降低半导体基板的处理效率。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述情况而完成，提供能够以高效率研磨被研磨体，并 且能够高效得到具有高度平坦性的被研磨面的化学M研磨用水系M 体和使用其的化学机械研磨方法、以及用于制备上述化学M研磨用水系 M体的试剂盒。本专利技术人经过锐意研究，结果发现，通过使用含具有特定物性的水溶 性高分子的化学M研磨用水系分散体来进行化学M研磨，能够显著提 高研磨速度，并且能够高效地得到没有刮痕、膜剥离且具有高度平坦性 的被研磨面。还发现，上述含具有特定物性的水溶性高分子的化学M研磨用水系 *体，即使在以防止刮痕、膜剥离等为目的的低研磨压力条件下，也 能够表现出实用上没有问题的研磨速度。本专利技术人等经过锐意研究，结果发现，通过使用含具有特定物性的水 溶性高分子的化学机械研磨用水系^t体来进行化学,研磨，能够显著 提高研磨速度，并且能够高效地得到没有刮痕、膜剥离且具有高度平坦 性的被研磨面。还发现，上述含具有特定物性的水溶性高分子的化学M研磨用水系 ^体，即使在以防止刮痕、膜剥离等为目的的低研磨压力条件下，也 能够表现出实用上没有问题的研磨速度。本专利技术的第一方式的化学机械研磨用水系^t体，含有(A)磨粒、 (B)有机酸、(C)水溶性高分子、(D)氧化剂和(E)水，并且所述(C) 水溶性高分子的重均分子量为50,000 ~5，000，000。在上述化学机械研磨用水系M体中，所述(C)水溶性高分子可以 为聚(甲基)丙烯酸或其盐。在上述化学机械研磨用水系^ft体中，所述(c)水溶性高分子的配合量可以为0.05~2重量0/0。在上述化学;^研磨用水系^t体中，pH可以为8 12。在上述化学机械研磨用水系分散体中，所述(B)有机酸可以为选自 会#^酸、二元有机酸及羟基酸中的至少1种，其配合量可以为0.01 ~ 5 质量％。在上述化学机械研磨用水系*体中，所述(C)水溶性高分子的配 合量与所述(B)有机酸的配合量之比可以为1: 40~20: 1。在上述化学^研磨用水系分散体中，还可以含有0.001 ~ 1质量％的 (F)表面活性剂。这时，所述(C)水溶性高分子的配合量与所述(F) 表面活性剂的配合量之比可以为1: 10-200: 1。进而，这时，所述(F) 表面活性剂可以为非离子系表面活性剂。在上述化学机械研磨用水系*体中，所述(A)磨粒的配合量可以 为1~10质量％。在上述化学机械研磨用水系*体中，所述(A)磨粒可以为二氧化硅。本专利技术的第二方式的化学机,磨用水系*体是将液体(I )和液体(n )混合，从而用于制备上述化学;ta^研磨用水系分散体的试剂盒，其中，所述液体(I )是含有(a)磨粒、(B)有机酸、(c)重均分子量为 50,000~5，000，000的水溶性高分子和(E)水的水系^ft体， 所述液体(n )含有(D)氧化剂和(E)水。本专利技术的第三方式的化学机,磨用水系^t体是将液体(I )和液 体(n )混合，从而用于制备上述化学;^研磨用水系^t体的试剂盒，其中，所述液体(I )是含有(A)磨粒和(E)水的水系分^:体， 所述液体(n )含有(B)有机酸、(C )重均分子量为50,000 ~ 5,000,000 的水溶性高分子和(E)水。本专利技术的第四方式的化学机械研磨用水系*体是将液体(I )、液体(n )和液体(m)混合，用于制备上述化学^研磨用水系^Hlt体的 试剂盒，其中，所述液体(I )是含有(A)磨粒和(E)水的水系M体， 所述液体(II )含有(B )有机酸、(C )重均分子量为50,000 ~ 5,000,000 的水溶性高分子和(E)水。所述液体(m) ^^有(D)氧化剂和(E) 7jc。上述试剂盒中，所述液体(I )还可以含有选自(B)有机酸、(C) 重均分子量为50,000 ~5,000,000的水溶性高分子、(D)氧化剂和(F)表 面活性剂中的一种以上的成分。上述试剂盒中，所述液体(n )还可以含有选自(a)磨粒、(D)氧化剂和(F)表面活性剂中的一种以上的成分。本专利技术的第五方式的化学W^f磨用水系^L体的制造方法，包括使 用上述化学^L^研磨用水系^t体，以60~200gf/cm2的研磨压力对该被 研磨体进行化学^研磨的工序。根据上述化学机械研磨用水系分散体，通过含有重均分子量为50，000~5,000,000的7JC溶性高分子，由于具有适度的粘性，因此能够佳_研 磨压力有效地传达至被研磨体。因此，在为了减少刮痕、膜剥离等缺陷而 在低研磨压力条件下进行研磨时，能够维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨用水系分散体，其特征在于，含有（Ａ）磨粒、（Ｂ）有机酸、（Ｃ）水溶性高分子、（Ｄ）氧化剂和（Ｅ）水，并且所述（Ｃ）水溶性高分子的重均分子量为５０，０００～５，０００，０００。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹村彰浩，仕田裕贵，池田正俊，
申请(专利权)人：JSR株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]