[发明专利]化学机械研磨用水系分散体及利用其的化学机械研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械研磨用水系分散体及利用其的化学机械研磨方法。

背景技术

以往的实际情况是能够在硅氧化膜、聚硅膜的化学机械研磨（以下也称为“CMP”）中达到实用的研磨速度的化学机械研磨用水系分散体很常见，但另一方面，能够在硅氮化膜的CMP中达到实用的研磨速度的化学机械研磨用水系分散体几乎不存在。由于这样的实际情况，因而利用将硅氮化膜形成阻挡层（ストツパ一）、通过CMP除去在该硅氮化膜上形成的硅氧化膜的方法。然后，最终需要对作为阻挡层的硅氮化膜也进行除去。

作为除去硅氮化膜的方法，以往采用利用热磷酸进行蚀刻处理的方法。但是，由于该方法以时间来控制蚀刻处理，因此，有时产生硅氮化膜的残膜、或对硅氮化膜的下层造成损伤。于是，对于硅氮化膜也希望利用CMP来除去的方法。

为了利用CMP来选择性地除去硅氮化膜，必需使相对于硅氧化膜的硅氮化膜的研磨速度比（以下也称为“选择比”）充分地增大。如下所示地提出了几种具备这样的特性的化学机械研磨用水系分散体。

例如，在日本特开平11-176773号公报中公开了利用含有磷酸或者磷酸衍生物和粒径为10nm以下的二氧化硅的研磨液来对硅氮化膜选择性地进行研磨的方法。在日本特开2004-214667号公报中公开了利用含有磷酸、硝酸、氢氟酸、且将pH调节为1～5的研磨液来对硅氮化膜进行研磨的方法。在日本特开2006-120728号公报中公开了含有抑制蚀刻作用的酸性添加剂、可以选择性地研磨硅氮化膜的研磨液。

发明内容

但是，上述在日本特开平11-176773号公报和日本特开2004-214667号公报中记载的化学机械研磨用水系分散体中，虽然选择比是可以令人满意的水平，但储藏稳定性差，因此，难以在产业上利用。

另一方面，上述在日本特开2006-120728号公报中记载的化学机械研磨用水系分散体中，为了在硅氮化膜的CMP时达到实用的研磨速度，因此需要5psi左右的高研磨压这点，在显示出高选择比的pH区域中研磨液的储藏稳定性差，因此存在储存期的问题、由凝聚的磨粒导致的划痕等问题。

于是，本发明所涉及的几个方式是通过解决上述课题而提供不需要高研磨压、能够使相对于硅氧化膜的硅氮化膜的研磨速度比充分地增大、并且储藏稳定性良好的化学机械研磨用水系分散体、以及利用其的化学机械研磨方法。

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而进行的，能够以以下方式或者适用例的形式来实现。

［适用例1］

本发明所涉及的化学机械研磨用水系分散体的一个方式，其特征在于，含有：

（A）具有选自磺基及其盐中的至少1种官能团的二氧化硅粒子，和

（B）酸性化合物。

［适用例2］

在适用例1中，上述（B）酸性化合物可以是有机酸。

［适用例3］

在适用例1或者适用例2中，pH可以为1～6。

［适用例4］

在适用例3中，化学机械研磨用水系分散体中的上述（A）二氧化硅粒子的电动电位可以为-20mV以下。

［适用例5］

在适用例1～适用例4中的任一例中，在采用动态光散射法测定时，上述（A）二氧化硅粒子的平均粒径可以为15nm～100nm。

［适用例6］

在适用例1～适用例5中的任一例中记载的化学机械研磨用水系分散体可以用于研磨构成半导体装置的多块基板之中在化学机械研磨时带有正电荷的基板。

［适用例7］

在适用例6中，上述带有正电荷的基板可以为硅氮化膜。

［适用例8］

本发明所涉及的化学机械研磨方法的一个方式，其特征在于，利用在适用例1～适用例7中的任一例中记载的化学机械研磨用水系分散体，对构成半导体装置的多块基板之中在化学机械研磨时带有正电荷的基板进行研磨。

已知在构成半导体装置的基板之中硅氮化物的表面在化学机械研磨时带有正电荷，硅氧化物的表面在化学机械研磨时带有负电荷。因此，利用本发明所涉及的化学机械研磨用水系分散体，由于（A）具有选自磺基及其盐中的至少1种官能团的二氧化硅粒子的表面带有负电荷，因此，可以在化学机械研磨时对带有正电荷的基板（例如，硅氮化膜）选择性地进行研磨。进而，通过与（B）酸性化合物的协同效果，尤其可以使相对于硅氧化膜的硅氮化膜的研磨速度比更加增大。