[发明专利]研磨用组合物及使用其的研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体设备制造工艺中使用的研磨用组合物及使用其的研磨方法。

背景技术

在半导体设备制造工艺中，随着半导体设备性能的提高，需要以更高密度且高集成地制造布线的技术。在这样的半导体设备的制造工艺中，CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械研磨)成为必需的工艺。随着半导体电路的微细化的发展，图案晶圆的凹凸所要求的平坦性变高，谋求通过CMP而实现纳米级的高平坦性。为了通过CMP而实现高的平滑性，优选以高的研磨速度对图案晶圆的凸部进行研磨，而另一方面不研磨凹部。

此处，在使用由氮化硅膜(SiN膜)形成的图案晶圆的情况下，由于氮化硅膜通常具有凹凸，因此在对这样的材料进行研磨时，不仅凸部会被切削，连凹部也会被一起切削，难以充分消除凹凸。

进而，半导体晶圆是由形成电路的多晶硅、绝缘材料氧化硅、用于保护不属于沟槽或通孔的一部分的二氧化硅表面在蚀刻中免受损伤的氮化硅这样的不同种材料构成。因此，多晶硅、氧化硅等比较柔软且容易与研磨剂反应的材料与其周围的氮化硅等相比，会发生被过度切削的凹陷(dishing)这样的现象，从而残留高度差。

因此，在由硬且化学稳定的氮化硅等材料形成的图案晶圆的研磨工序中谋求充分消除高度差。

作为用于应对该要求的技术，例如，在日本特表2009-530811号公报(美国专利申请公开第2007/209287号说明书)中，作为在对含有钨的电路材料和作为硬涂层的氮化钛这两者同时进行研磨的用途中使用的化学机械研磨用组合物，公开了含有(a)研磨剂、(b)丙二酸0.1mM～10mM、(c)氨基羧酸0.1mM～100mM、(d)硫酸离子0.1mM～100mM及(e)水，且pH为1～6的组合物。

另外，日本特开2012-040671号公报(美国专利申请公开第2013/146804号说明书)中公开了如下的研磨用组合物，其相较于对多晶硅等能够更高速地对氮化硅等缺乏化学反应性的研磨对象物进行研磨，该研磨用组合物含有固定化有有机酸的胶体二氧化硅，且pH为6以下。

发明内容

然而，对于现有的研磨用组合物，有在半导体研磨工序中不能充分消除SiN膜等所具有的凹凸的问题。

因此本发明的目的在于，提供能够充分消除SiN膜的高度差的研磨用组合物。

为了解决上述问题，本发明人反复进行了深入研究。结果发现，使用了同时含有磨粒和特定的阴离子性共聚物的酸性研磨用组合物时，能够对在pH小于6的条件下表面带正电的氮化硅的凸部以相对于凹部格外高的研磨速度进行研磨。然后，基于上述见解，完成了本发明。

即，本发明为一种研磨用组合物，其用于对在pH小于6的条件下表面带正电的研磨对象物进行研磨的用途，前述研磨用组合物含有水、磨粒、和具有下述通式1或下述通式2所示的单元结构的阴离子性共聚物，且pH小于6，前述阴离子性共聚物具有酸度不同的2种以上酸性基团。

(上述通式1中，Q¹为氢；选自由甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基组成的组中的碳数1～6的烷基；选自由甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、正己氧基等组成的组中的碳数1～6的烷氧基，

Q^1’为单键、醚键、酯键、酰胺键、羰基键中的任一种，

x为0～10的整数，

y为0～10的整数，

X为选自磺酸基、羧基、羟基或磷酸基的酸性基团；或者具有至少1种这些酸性基团的碳数1～10的脂肪族烃基；或者具有至少1种前述酸性基团的碳数6～12的芳香族烃基。)

(上述通式2中，Ar为取代或非取代的碳数6～12的芳香族基团，Ar为取代的芳香族基团时，作为取代基，可列举出选自由甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基组成的组中的碳数1～6的烷基；选自由甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、正己氧基等组成的组中的碳数1～6的烷氧基，

Q²为单键、醚键、酯键、酰胺键、羰基键中的任一种，

x为0～10的整数，

y为0～10的整数，

Y为选自磺酸基、羧基、羟基或磷酸基的酸性基团；或者具有至少1种这些酸性基团的碳数1～10的脂肪族烃基；或者具有至少1种前述酸性基团的碳数6～12的芳香族烃基。)