[发明专利]研磨用组合物以及使用其的研磨方法和基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨用组合物，其例如用于研磨具有氮化硅层和该氮化硅层上设置的氧化硅层的研磨对象物的用途。本发明还涉及使用该研磨用组合物的研磨方法和基板的制造方法。

背景技术

半导体装置制造中的研磨工序一般通过化学机械研磨(CMP)实施。具体而言，在浅沟槽隔离(shallow trench isolation，STI)、层间绝缘膜(ILD膜)的平坦化、钨插塞形成、包含铜和低介电常数膜的多层布线的形成等工序中，使用CMP。其中，一般是STI中将氮化硅层用作阻止层(stopper)，通过CMP将氧化硅层研磨去除。

如专利文献1～3中公开的那样，已知在STI等特定的CMP用途中使用氧化铈磨粒。氧化铈磨粒与氮化硅相比，在具有能够选择性研磨去除氧化硅的能力的方面，更适合在这样的用途中使用。然而，氧化铈磨粒通常较昂贵，另外，由于容易沉降而在保存稳定性差的方面也存在不利。因此，产生了用胶体二氧化硅等其它磨粒代替氧化铈磨粒的要求。在相同用途中，使用含有其它磨粒代替氧化铈磨粒的研磨用组合物时，重要的是，如何抑制研磨用组合物的氮化硅研磨速度而不降低氧化硅研磨速度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2004-010487号

专利文献2：国际公开第2008-032681号

专利文献3：日本特开2011-181946号公报

发明内容

发明要解决的问题

因此，本发明的目的在于提供一种研磨用组合物、使用该研磨用组合物的研磨方法以及基板的制造方法，所述研磨用组合物在STI等特定的CMP用途中可以作为含有氧化铈磨粒的研磨用组合物的代替而使用。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明的第1方式提供一种研磨用组合物，其含有阴离子性的水溶性聚合物和磨粒。水溶性聚合物具有3以下的酸离解常数pKa，磨粒在pH3.5以下显示负的Zeta电位。

研磨用组合物优选具有3.5以下的pH。

水溶性聚合物例如具有磺基。

磨粒例如为将有机酸固定化得到的胶体二氧化硅。

本发明的第2方式提供一种研磨方法，其特征在于，其使用上述第1方式的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨，所述研磨对象物具有第1层和设置在前述第1层上的第2层，前述第1层在pH3.5以下显示正的Zeta电位，且前述第2层由与前述第1层不同的材料形成。

本发明的第3方式提供一种基板的制造方法，其特征在于，其通过使用上述第1方式的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨来制造基板，所述研磨对象物具有第1层和设置在前述第1层上的第2层，前述第1层在pH3.5以下显示正的Zeta电位，且前述第2层由与前述第1层不同的材料形成。

发明的效果

根据本发明，可提供如下的研磨用组合物、使用该研磨用组合物的研磨方法以及基板的制造方法，所述研磨用组合物在STI等特定的CMP用途中可以作为含有氧化铈磨粒的研磨用组合物的代替而使用。

具体实施方式

以下对本发明的一个实施方式进行说明。

本实施方式的研磨用组合物通过将水溶性聚合物和磨粒在水中混合来制备。因此，研磨用组合物含有水溶性聚合物和磨粒。

本实施方式的研磨用组合物用于研磨具有氮化硅层和直接设置在该氮化硅层上的氧化硅层的研磨对象物的用途，进而换言之，用于研磨该研磨对象物来制造基板的用途。氮化硅层在pH3.5以下显示正的Zeta电位。

本实施方式的研磨用组合物并非特别谋求在这样研磨金属的用途中使用，因此不含有金属研磨用的组合物中通常包含的氧化剂、金属防腐剂之类的成分。

＜水溶性聚合物＞

研磨用组合物中包含的水溶性聚合物为具有3以下的酸离解常数pKa的阴离子性化合物，其具有磺基、膦基等阴离子基团。作为这样的化合物的具体例子，可列举出：聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酸乙基磺酸、聚丙烯酸丁基磺酸、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、聚异戊二烯磺酸、以及这些酸的盐。

在研磨上述研磨对象物的用途中使用研磨用组合物时，研磨用组合物中的水溶性聚合物吸附在研磨去除氧化硅层后产生的氮化硅层的表面，由此，通过研磨用组合物起到阻碍氮化硅层被研磨的作用。