專利名稱：用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體和利用該分散體的化學(xué)機(jī)械拋光工藝。另外，本發(fā)明尤其涉及一種具有高儲(chǔ)存穩(wěn)定性，甚至防止在高濃度狀態(tài)下儲(chǔ)存時(shí)隨著時(shí)間而變質(zhì)，可通過化學(xué)機(jī)械拋光而提供具有優(yōu)異的平面化和減少表面缺陷的拋光表面并可用于生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，利用這種分散體的具有優(yōu)異的拋光和去除選擇性的化學(xué)機(jī)械拋光工藝，和半導(dǎo)體設(shè)備的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
隨著集成度和多層布線在半導(dǎo)體設(shè)備中的形成的增加，采用一種化學(xué)機(jī)械拋光用于拋光所要處理的膜。該技術(shù)通過將合適的布線材料包埋在具有所需圖案的凹槽，孔或類似物(在工藝晶片的電介質(zhì)上形成)中并隨后化學(xué)和機(jī)械拋光電介質(zhì)而用于去除過量布線材料和形成布線。
除了形成布線，這種化學(xué)機(jī)械拋光工藝還用于形成電容器，門電極和類似物和采用在硅晶片如SOI(在絕緣體上的硅)基材的鏡面拋光。
通過這種化學(xué)機(jī)械拋光工藝拋光的物體包括各種膜如多晶硅膜(聚晶體管線硅膜)，單晶硅膜，氧化硅膜，鋁膜，鎢膜和銅膜。
在這種化學(xué)機(jī)械拋光步驟中，如果通過將布線材料包埋在凹槽或類似物中而形成的具有厚度X(埃)的起始過量膜在去除速率V(埃/分鐘)下拋光，那么物體應(yīng)該通過僅進(jìn)行拋光標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間X/V(min)而自然得到。但在半導(dǎo)體設(shè)備的實(shí)際的生產(chǎn)步驟中，進(jìn)行超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間X/V(min)的過拋光以去除留在除凹槽或類似物之外的其它部分上的布線材料。″凹彎″(一部分布線變成凹面形式)或″侵蝕″(通過交替形成布線部分和絕緣部分而形成的交替布線的一部分變成凹面形式)由這些過拋光所引起。這些現(xiàn)象不優(yōu)選，因?yàn)榘雽?dǎo)體設(shè)備產(chǎn)量下降。
另外，表面包括磨損狀狀態(tài)的所謂的″擦痕″的缺陷在某些情況下可通過拋光而引起。該現(xiàn)象在某些情況下也可如同凹彎和侵蝕而降低半導(dǎo)體設(shè)備的產(chǎn)量。
已經(jīng)提出各種組合物如用于抑制這些凹彎和侵蝕的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，用于抑制表面缺陷如擦痕的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體和同時(shí)具有這兩種性能的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體。
例如已經(jīng)公開，優(yōu)異的表面平面化能力可通過使用包含硅石和哌嗪的組合物拋光硅晶片而實(shí)現(xiàn)(日本專利申請(qǐng)延遲公開No.154760/1993)。但該公開組合物中的基本組分哌嗪是一種控制環(huán)境排放的目標(biāo)物質(zhì)，因此其使用在安全和對(duì)環(huán)境影響方面帶來問題。
另外，公開了包含至少一種選自二氧化硅，氧化鋁，氧化鈰，氧化鈦，氮化硅，氧化鋯和二氧化錳的磨料顆粒和水，和另外包含溶解態(tài)堿性有機(jī)化合物的用于拋光的組合物。據(jù)說利用這些用于拋光的組合物可實(shí)現(xiàn)大的去除速率，并可減少表面缺陷在拋光表面上的出現(xiàn)(參見，例如，日本專利申請(qǐng)延遲公開No.321569/1998)。
隨著要求增加集成度和半導(dǎo)體設(shè)備的微型化，發(fā)展了布線節(jié)距的微型化和較薄電介質(zhì)的形成。通過對(duì)布線節(jié)距的微型化，氧化硅膜和由氮化物如氮化硅或氮化鈦組成的阻礙層也變得細(xì)小。但如果阻礙層過拋光，不能實(shí)現(xiàn)阻礙層的預(yù)期功能，并造成侵蝕或類似現(xiàn)象，這樣在某些情況下可損害作為半導(dǎo)體基材的功能。
另外，拋光表面上的包括擦痕的表面缺陷影響使得沉積在其上的電介質(zhì)的電性能變差，且該影響通過形成較薄電介質(zhì)而變得更大。
如果具有上述阻礙層的所要拋光的表面使用上述這種用于拋光的組合物進(jìn)行拋光，不容易同時(shí)提高針對(duì)所要拋光的層和阻礙層的拋光和去除選擇性，并減少包括擦痕的表面缺陷。
本文所用的″拋光和去除選擇性″是指所要拋光的一種材料實(shí)現(xiàn)高速率的拋光和去除，同時(shí)其它材料的拋光和去除速率低的性能，和是指當(dāng)拋光由例如，至少2材料組成的所要拋光的表面時(shí)，僅一種所要拋光的材料可以高效率拋光而沒有過拋光其它所要拋光的材料的性能。更具體地，術(shù)語″針對(duì)所要所要拋光的層和阻礙層的拋光和去除選擇性″是指當(dāng)同時(shí)拋光都所要拋光的層和阻礙層時(shí)僅所要拋光的層可以高效率拋光而沒有過拋光阻礙層的性能。
為了解決上述問題，已經(jīng)提出了在針對(duì)多晶硅膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性方面改進(jìn)的組合物和在拋光氮化物的去除速率(以下還稱作″拋光速率″)方面受到控制的組合物。
例如，日本專利申請(qǐng)延遲公開No.321569/1998公開，氧化硅膜的拋光速率可通過上述用于拋光的組合物而控制，這樣增加針對(duì)多晶硅膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性。但沒有研究控制氮化物的拋光速率。
還公開了一種用于拋光的組合物，其中組合包含四甲基銨鹽，堿和過氧化氫。據(jù)說利用該組合物可控制氮化物的拋光速率以增加針對(duì)氧化物和氮化物的拋光和去除選擇性(例如，日本專利申請(qǐng)延遲公開No.270401/1998)。但該組合物具有優(yōu)異的針對(duì)氧化物和氮化物的拋光和去除選擇性，但沒有研究針對(duì)多晶(成為門電極的材料)和氮化物的拋光和去除選擇性和針對(duì)多晶和氧化硅的拋光和去除選擇性。
對(duì)于上述用于拋光的組合物，尤其是，沒有研究在高濃度狀態(tài)下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，其中相應(yīng)組分的濃度高于實(shí)際用于拋光的拋光可適應(yīng)狀態(tài)，而且該組合物被設(shè)定在制備組合物之后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)使用。因此，該組合物包括實(shí)際的使用成本增加方面的因素，如需要在其中組分濃度已控制低至其使用時(shí)的狀態(tài)下傳輸和儲(chǔ)存。
本發(fā)明的綜述本發(fā)明是基于前述情況進(jìn)行的且其第一目的是提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，它具有優(yōu)異的表面平面化能力例如通過化學(xué)機(jī)械拋光的表面的凹彎，侵蝕或類似現(xiàn)象在平面化步驟中減少，具有優(yōu)異的針對(duì)多晶和氧化硅的拋光和去除選擇性和針對(duì)多晶和氮化物的拋光和去除選擇性，甚至在高濃度狀態(tài)下具有優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；使用該組合物化學(xué)機(jī)械拋光工藝；和半導(dǎo)體設(shè)備的生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明的第二目的是提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，這樣通過化學(xué)機(jī)械拋光，拋光的表面凹彎、侵蝕或包括擦痕的表面缺陷在平面化步驟中受到抑制，而且它具有優(yōu)異的針對(duì)多晶和氧化硅的拋光和去除選擇性和針對(duì)多晶和氮化物的拋光和去除選擇性，甚至在高濃度狀態(tài)下具有優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；使用該組合物化學(xué)機(jī)械拋光工藝；和半導(dǎo)體設(shè)備的生產(chǎn)工藝。
根據(jù)本發(fā)明，因此提供了通過將水溶性季銨鹽，無機(jī)酸鹽和磨料顆粒混入水介質(zhì)而得到的用于化學(xué)機(jī)械拋光的第一水分散體(以下還稱作″第一淤漿″)。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種通過將至少一種水溶性季銨鹽，不為該水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物，無機(jī)酸鹽，水溶性聚合物和磨料顆?；烊胨橘|(zhì)而得到的用于化學(xué)機(jī)械拋光的第二水分散體(以下還稱作″第二淤漿″)。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步提供了一種制備用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的材料，包括通過將至少一種水溶性季銨鹽和無機(jī)酸鹽混入水介質(zhì)而得到的第一水分散體材料(I)，和通過將至少一種水溶性聚合物和非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物混入水介質(zhì)而得到的第二水分散體材料(II)，其中磨料顆粒被混入第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)中的至少一種，且用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體通過第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)而得到。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光工藝，包括將所要拋光的表面使用上述用于化學(xué)機(jī)械拋光的任何水分散體拋光。
化學(xué)機(jī)械拋光工藝可進(jìn)一步包括，將所要拋光的表面使用非以上用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的另一用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體拋光。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步提供了一種用于生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其中半導(dǎo)體設(shè)備通過將半導(dǎo)體基材上的所要拋光的表面使用上述用于化學(xué)機(jī)械拋光的任何水分散體拋光而生產(chǎn)。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述以下描述按照本發(fā)明的用于化學(xué)機(jī)械拋光水分散體(以下還簡(jiǎn)單地稱作″淤漿″)。
根據(jù)本發(fā)明，主要提供第一淤漿和第二淤漿。
<第一淤漿>
第一淤漿通過將水可溶季銨鹽，無機(jī)酸鹽和磨料顆?；烊胨橘|(zhì)而得到。
以下詳細(xì)描述構(gòu)成第一淤漿的相應(yīng)組分。
第一淤漿可在如下所述的高濃度狀態(tài)下長(zhǎng)期儲(chǔ)存。但以下描述的相應(yīng)組分的優(yōu)選的混合比例(以下還稱作″特定混合比例″)是用于拋光的拋光可適應(yīng)狀態(tài)中的所有的值。
水溶性季銨鹽水溶性季銨鹽優(yōu)選為以下結(jié)構(gòu)式(1)表示的化合物[NR4]+[OH]-(1)其中R是具有1-4個(gè)碳原子的烷基。
順便說說，4個(gè)R基可彼此相同或不同。
其具體例子包括化合物如四甲基氫氧化銨，四乙基氫氧化銨，四丙基氫氧化銨，四異丙基氫氧化銨，四丁基氫氧化銨和四異丁基氫氧化銨。其中，四甲基氫氧化銨和四乙基氫氧化銨是尤其優(yōu)選的。
上述水溶性季銨鹽可單獨(dú)或結(jié)合使用。
水溶性季銨鹽的混合比例優(yōu)選為0.005-5％質(zhì)量，更優(yōu)選0.008-4％質(zhì)量，尤其優(yōu)選0.01-3％質(zhì)量，基于第一淤漿的總質(zhì)量。如果水溶性季銨鹽的混合比例低于0.005％質(zhì)量，在某些情況下不能實(shí)現(xiàn)足夠的拋光速率。無需包含比例超過5％質(zhì)量的水溶性季銨鹽。
順便說說，將水溶性季銨鹽溶解在用于化學(xué)機(jī)械拋光的所得水分散體中，且其一部分作為離子被包含。
無機(jī)酸鹽無機(jī)酸鹽的例子包括鈉鹽，鉀鹽，銨鹽無機(jī)酸如氫氯酸，硝酸，硫酸，碳酸和磷酸；和鈉鹽，鉀鹽和銨鹽具有氫硫酸鹽離子，碳酸氫鹽離子或氫磷酸鹽離子。其中，銨鹽是優(yōu)選的，其中碳酸銨，硝酸銨和硫酸銨是尤其優(yōu)選的。這些無機(jī)酸鹽可單獨(dú)或結(jié)合使用。
無機(jī)酸鹽的混合比例優(yōu)選為0.005-5％質(zhì)量，更優(yōu)選0.008-4％質(zhì)量，尤其優(yōu)選0.01-3％質(zhì)量，基于第一淤漿的總質(zhì)量。
如果無機(jī)酸鹽的混合比例低于0.005％質(zhì)量，控制凹彎和侵蝕的作用，即，減少凹彎和侵蝕的作用在某些情況下可能變得不足。無需包含比例超過5％質(zhì)量的無機(jī)酸鹽。
磨料顆粒磨料顆粒包括無機(jī)顆粒，有機(jī)顆粒和復(fù)合顆粒。
作為無機(jī)顆粒的例子，可以提及二氧化硅，氧化鋁，氧化鈰，氧化鈦，氧化鋯，氮化硅，二氧化錳和類似物的顆粒。其中，二氧化硅的顆粒是優(yōu)選的。
作為氧化硅顆粒的具體例子，可以提及通過熱解工藝合成的熱解硅石，其中氯化硅或類似物與氧和氫在蒸氣相中反應(yīng)，通過溶膠-凝膠工藝合成的膠體硅石，其中金屬醇鹽水解和冷凝，和通過無機(jī)膠體工藝合成的膠體硅石，其中雜質(zhì)通過純化被去除。
通過溶膠-凝膠工藝或膠體工藝合成的膠體硅石處于其中原始顆粒在水介質(zhì)中結(jié)合或聚集的狀態(tài)，即，在二級(jí)顆粒的狀態(tài)，如果其顆粒直徑較小。處于這種狀態(tài)的無機(jī)顆粒優(yōu)選具有平均顆粒直徑1-3,000nm，更優(yōu)選2-1,000nm，以原始顆粒計(jì)。
二級(jí)顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選為5-5,000nm，更優(yōu)選5-3,000nm，尤其優(yōu)選10-1,000nm。如果使用其二級(jí)顆粒的平均顆粒直徑小于5nm的無機(jī)顆粒，那么所得用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體在某些情況下不能實(shí)現(xiàn)足夠的高的拋光速率。另一方面，對(duì)于使用其二級(jí)顆粒的平均顆粒直徑超過5,000nm的無機(jī)顆粒，對(duì)凹彎和侵蝕的防止作用在某些情況下可變得不足，和另外，往往會(huì)出現(xiàn)表面缺陷如擦痕。
原始顆粒的平均顆粒直徑可由預(yù)期顆粒的比表面積的測(cè)量值和傳輸型電子顯微鏡的觀察結(jié)果，等而計(jì)算。二級(jí)顆粒的平均顆粒直徑可利用激光散射衍射測(cè)量設(shè)備，或類似物而測(cè)定。
另一方面，無機(jī)顆粒如通過熱解工藝合成的硅石以二級(jí)顆粒的形式生產(chǎn)，且非常難以在水介質(zhì)中將它們分散為原始顆粒狀態(tài)，因此這些顆粒作為通過聚集原始顆粒而得到的二級(jí)顆粒存在。因此，由熱解工藝所合成的硅石形成的無機(jī)顆粒足夠使用，只要規(guī)定其二級(jí)顆粒。
在無機(jī)顆粒如通過熱解工藝合成的硅石中，其二級(jí)顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選為10-10,000nm，更優(yōu)選20-7,000nm，尤其優(yōu)選50-5,000nm。通過使用由熱解硅石(其二級(jí)顆粒的平均顆粒直徑落入該范圍內(nèi))組成的無機(jī)顆粒，可以提供一種可實(shí)現(xiàn)高拋光速率，充分防止凹彎和侵蝕和具有高穩(wěn)定性的淤漿。
作為有機(jī)顆粒的例子，可以提及分別由以下物質(zhì)組成的聚合物顆粒(1)聚苯乙烯和苯乙烯共聚物，(2)(甲基)丙烯酸聚合物和(甲基)丙烯酸共聚物如聚甲基丙烯酸甲酯，(3)聚氯乙烯，聚縮醛，飽和聚酯，聚酰胺，聚酰亞胺，聚碳酸酯和苯氧基樹脂，和(4)聚烯烴和烯烴共聚物如聚乙烯，聚丙烯，聚(1-丁烯)和聚(4-甲基-1-戊烯)，以及其它熱塑性樹脂。
這些有機(jī)顆?？赏ㄟ^研磨由乳液聚合反應(yīng)工藝，懸浮液聚合反應(yīng)工藝，乳液分散體聚合反應(yīng)工藝，本體聚合反應(yīng)工藝或類似工藝得到的樹脂的方法，或其它方法而制成。有機(jī)顆粒也可以是具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的共聚物的顆粒，所述結(jié)果通過使可交聯(lián)單體如二乙烯基苯或乙二醇二甲基丙烯酸酯在上述聚合反應(yīng)工藝中共存而得到。
有機(jī)顆粒優(yōu)選為上述樹脂中的選自(1)聚苯乙烯和苯乙烯共聚物和(2)(甲基)丙烯酸聚合物和(甲基)丙烯酸共聚物如聚甲基丙烯酸甲酯的樹脂，和具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的其共聚物。
在如上所述的這些有機(jī)顆粒中，幾乎所有的其顆粒一般作為淤漿中的簡(jiǎn)單的顆粒而存在。這些有機(jī)顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選為10-5,000nm，更優(yōu)選15-3,000nm，尤其優(yōu)選20-1,000nm。通過使用平均顆粒直徑在該范圍內(nèi)的有機(jī)顆粒，可以提供一種可實(shí)現(xiàn)高拋光速率，充分防止凹彎和侵蝕和具有高穩(wěn)定性的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體。
在本發(fā)明中，作為復(fù)合顆粒的具體例子，可以提及通過將有機(jī)顆粒與無機(jī)顆粒整合而得到的無機(jī)有機(jī)復(fù)合顆粒，和所得通過將改性物質(zhì)鍵接到有機(jī)顆粒的表面上而得到的改性的顆粒。
由有機(jī)有機(jī)復(fù)合顆粒組成的復(fù)合顆粒是通過將有機(jī)顆粒與無機(jī)顆粒整合使得這些顆粒不容易分離而得到的那些。并不特別限定這些有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒的種類。例如，可以使用以上提及的相同的有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒。
并不特別限定復(fù)合顆粒的具體結(jié)構(gòu)。例如，優(yōu)選使用通過將由聚合物顆粒組成的有機(jī)顆粒與無機(jī)顆粒通過合適的方法結(jié)合而得到的那些。
更具體地，處于其中有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒的ζ電勢(shì)極性相互不同的狀態(tài)，通過電靜電力在，例如，水介質(zhì)中結(jié)合的顆?？捎米鲝?fù)合顆粒。
有機(jī)顆粒的ζ電勢(shì)在整個(gè)pH范圍或排除低pH范圍的寬pH范圍內(nèi)通常是負(fù)值。尤其是，由具有羧基，磺酸基團(tuán)或類似物的聚合物組成的有機(jī)顆粒肯定具有負(fù)ζ電勢(shì)，和由具有氨基或類似物的聚合物組成的有機(jī)顆粒在特定pH范圍內(nèi)具有正ζ電勢(shì)。另一方面，無機(jī)顆粒的ζ電勢(shì)具有高pH依賴性，和一些無機(jī)顆粒在特性pH處具有等電點(diǎn)，此時(shí)ζ電勢(shì)是零。在這些無機(jī)顆粒中，其ζ電勢(shì)的極性在該點(diǎn)上下反轉(zhuǎn)。
根據(jù)上述事實(shí)，將特定種類的有機(jī)顆粒與特定種類的無機(jī)顆粒結(jié)合，并將兩種顆粒在某個(gè)pH范圍內(nèi)混合使得其ζ電勢(shì)變成相互相反的極性，這樣可得到其中這些有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒通過電靜電力被整合的無機(jī)有機(jī)復(fù)合顆粒。即使混合的有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒的ζ電勢(shì)在混合時(shí)具有相同的極性，通過在混合之后改變pH以產(chǎn)生其中其ζ電勢(shì)變成相互相反的極性的狀態(tài)，也可得到其中有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒已整合的無機(jī)有機(jī)復(fù)合顆粒。
在本發(fā)明中，復(fù)合顆粒可以是改性的有機(jī)顆粒，其中合適的改性物質(zhì)已鍵接到例如由，聚合物顆粒組成的有機(jī)顆粒的表面上。作為聚合物顆粒的例子，可以提及聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的顆粒。其上已鍵接有改性物質(zhì)的聚合物顆?？赏ㄟ^，例如以下方法得到，其中用于改性物質(zhì)的反應(yīng)性材料，如烷氧基硅烷，鋁醇鹽或鈦醇鹽在存在聚合物顆粒的情況下縮聚以在聚合物顆粒的表面上形成改性物質(zhì)。
如果用于改性物質(zhì)的材料是烷氧基硅烷，可得到其中聚合物顆粒在其表面上具有聚硅氧烷的改性的有機(jī)顆粒。另一方面，如果用于改性物質(zhì)的材料是鋁醇鹽或鈦醇鹽，可得到具有包含鋁或鈦原子的原子團(tuán)的改性的有機(jī)顆粒。在上述方法中，聚合物顆粒的表面也可用硅烷偶聯(lián)劑或類似物處理。
在本發(fā)明中，復(fù)合顆粒也可是通過將無機(jī)顆粒如硅石顆?；虻\土顆粒鍵接到由合適聚合物顆粒組成的有機(jī)顆粒的表面上而結(jié)合的無機(jī)有機(jī)復(fù)合顆粒。在這種情況下，無機(jī)顆?？梢晕锢硇问竭B接到聚合物顆粒表面上的粘結(jié)組分如聚硅氧烷上或通過存在于聚合物顆粒表面上的官能團(tuán)如羥基而化學(xué)鍵接。
其中無機(jī)有機(jī)復(fù)合顆粒如上所述通過電靜電力整合，已被改性物質(zhì)通過例如，烷氧基硅烷，鋁醇鹽，鈦醇鹽或類似物在存在這些無機(jī)有機(jī)復(fù)合顆粒情況下的縮聚反應(yīng)而改性的那些也可用作復(fù)合顆粒。
如果復(fù)合顆粒由無機(jī)有機(jī)復(fù)合顆粒組成，這些復(fù)合顆粒根據(jù)形成復(fù)合顆粒的相應(yīng)有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒的顆粒直徑和組分比例以任何以下狀態(tài)(1)-(3)存在，或以其中存在一種以上狀態(tài)的狀態(tài)存在。
狀態(tài)(1)其中無機(jī)顆粒作為殼顆粒粘附到由有機(jī)顆粒組成的核顆粒的表面上。
狀態(tài)(2)其中有機(jī)顆粒作為殼顆粒粘附到由無機(jī)顆粒組成的核顆粒的表面上。
狀態(tài)(3)其中有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒已相互聚集而沒有形成透明核-殼結(jié)構(gòu)。
在上述狀態(tài)中，狀態(tài)(1)或(3)是優(yōu)選的。
在每個(gè)狀態(tài)(1)-(3)中，無機(jī)顆?？梢允侨魏螤顟B(tài)的原始顆粒和二級(jí)顆粒，或兩種顆?？苫旌?。
對(duì)于形成無機(jī)有機(jī)復(fù)合顆粒的無機(jī)顆粒和有機(jī)顆粒的組分比例，無機(jī)顆粒的比例優(yōu)選為1-2,000質(zhì)量份，更優(yōu)選10-1,000質(zhì)量份/100質(zhì)量份有機(jī)顆粒。
在本發(fā)明中，復(fù)合顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選為20-20,000nm，更優(yōu)選50-10,000nm，尤其優(yōu)選50-5,000nm。
通過包含滿足上述條件的復(fù)合顆粒，可提供一種可實(shí)現(xiàn)高拋光速率，充分防止凹彎和侵蝕和具有高穩(wěn)定性的淤漿。
磨料顆粒的混合比例可控制至優(yōu)選0.01-10％質(zhì)量，更優(yōu)選0.03-8％質(zhì)量，尤其優(yōu)選0.05-5％質(zhì)量，基于第一淤漿的總質(zhì)量。如果磨料顆粒的混合比例低于0.01％質(zhì)量，所得淤漿不能實(shí)現(xiàn)足夠的拋光速率。另一方面，如果混合比例超過10％質(zhì)量，所得淤漿變得高成本和可在某些情況下儲(chǔ)存穩(wěn)定性變差。
水介質(zhì)第一淤漿通過將如上所述的水溶性季銨鹽，無機(jī)酸鹽和磨料顆粒，和視需要包含的組分混入水介質(zhì)中以將它們分散在水介質(zhì)中而得到。作為水介質(zhì)，可使用水，包含水和其量或比例不損害拋光性能的水溶性醇的混合介質(zhì)，或類似物。但水是尤其優(yōu)選的。
其它組分第一淤漿通過如上所述將水溶性季銨鹽，無機(jī)酸鹽和磨料顆粒混入水介質(zhì)而得到和可根據(jù)需要包含除了上述組分之外的添加劑如有機(jī)酸或其鹽，氧化劑和/或表面活性劑。也可包含水可溶聚合物。
有機(jī)酸的具體例子包括甲酸，乙酸，丙酸，p-甲苯磺酸，異戊二烯磺酸，葡萄糖酸，乳酸，檸檬酸，酒石酸，蘋果酸，乙醇酸，己二酸，丙二酸，草酸，琥珀酸，富馬酸，馬來酸和鄰苯二甲酸，以及為氨基酸的丙氨酸，甘氨酸，天門冬氨酸和甘氨?；拾彼?。
有機(jī)酸的鹽包括上述有機(jī)酸的堿金屬鹽如鉀鹽和銨鹽。
這些有機(jī)酸或其鹽可單獨(dú)或結(jié)合使用。另外，有機(jī)酸和鹽可結(jié)合使用。
有機(jī)酸或其鹽的混合比例可控制至優(yōu)選最多1％質(zhì)量，更優(yōu)選最多0.5％質(zhì)量，基于第一淤漿的總質(zhì)量。
有機(jī)酸的混合比例控制在上述范圍內(nèi)，這樣所得淤漿可實(shí)現(xiàn)足夠的拋光特性和變得穩(wěn)定。
氧化劑的具體例子包括過氧化氫，有機(jī)過氧化物如過乙酸，過苯甲酸和氫過氧化叔丁基，硝酸化合物如硝酸和硝酸鐵，全鹵化合物如高氯酸，過硫酸鹽如過硫酸銨，多價(jià)金屬鹽如硝酸鐵和硝酸鈰銨，和雜多酸如硅鎢酸，磷鎢酸，硅鉬酸和磷鉬酸。其中，過氧化氫和有機(jī)過氧化物(其中不含金屬元素，和其分解產(chǎn)物是無害的)是優(yōu)選的。通過包含這些氧化劑，拋光速率可極大地提高，尤其是，如果拋光在晶片上形成的金屬膜如所要加工的膜。
這些氧化劑可單獨(dú)或結(jié)合使用。
氧化劑的混合比例可控制至最多15％質(zhì)量，優(yōu)選0.001-15％質(zhì)量，更優(yōu)選0.03-10％質(zhì)量，尤其優(yōu)選0.01-8％質(zhì)量，基于第一淤漿的總質(zhì)量。
氧化劑的混合比例被控制在上述范圍內(nèi)，這樣所得淤漿可實(shí)現(xiàn)足夠的高拋光速率。
作為表面活性劑，可以提及陽離子表面活性劑，陰離子表面活性劑，非離子表面活性劑和兩性表面活性劑。
其中，陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑是優(yōu)選的。
陽離子表面活性劑的具體例子包括脂族胺鹽和脂族銨鹽。
陰離子表面活性劑的具體例子包括羧酸鹽如脂肪酸皂和烷基醚羧酸鹽，磺酸鹽如烷基苯磺酸鹽，烷基萘磺酸鹽和α-烯烴磺酸鹽，硫酸鹽如高級(jí)醇硫酸鹽和烷基醚硫酸鹽，和磷酸鹽如烷基磷酸鹽。
非離子表面活性劑的具體例子包括醚型表面活性劑如聚氧基亞乙基烷基醚，醚酯型表面活性劑如甘油酯的聚氧基亞乙基醚，酯型表面活性劑如聚乙二醇脂肪酸酯，甘油酯和脫水山梨醇酯，乙炔二醇和其氧化乙烯加成物，和乙炔醇。兩性表面活性劑的具體例子包括烷基甜菜堿和氧化胺。
這些表面活性劑可單獨(dú)或結(jié)合使用。也可結(jié)合使用不同種類的表面活性劑。
表面活性劑的混合比例可優(yōu)選控制至最多1％質(zhì)量，更優(yōu)選最多0.5％質(zhì)量，基于第一淤漿的總質(zhì)量。表面活性劑的混合比例被控制在以上范圍內(nèi)，這樣所得淤漿可實(shí)現(xiàn)足夠的拋光特性和變得穩(wěn)定。
水溶性聚合物的具體例子包括纖維素，羧基甲基纖維素，羥基乙基纖維素，聚乙二醇，聚亞乙基亞胺，和聚丙烯酸和其鹽。
這些水溶性聚合物可單獨(dú)或結(jié)合使用。
水溶性聚合物的混合比例可控制至優(yōu)選最多1％質(zhì)量，更優(yōu)選最多0.5％質(zhì)量基于第一淤漿的總質(zhì)量。
水溶性聚合物的混合比例被控制在以上范圍內(nèi)，這樣所得淤漿可實(shí)現(xiàn)足夠的拋光特性和變得穩(wěn)定。
根據(jù)需要視需要包含的這些添加劑可在制備第一淤漿時(shí)混合，或也可在第一淤漿的供給管線中或在拋光臺(tái)上在實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光步驟時(shí)通過單獨(dú)制備其水溶液而混合。
第一淤漿的優(yōu)選的pH隨著所要拋光的膜的種類而變化。例如，如果拋光單晶硅膜或多晶硅膜，優(yōu)選的pH范圍是7-13，更優(yōu)選9-12。如果pH低于7，在某些情況下不能實(shí)現(xiàn)足夠的拋光性能。
另一方面，如果pH超過13，淤漿自身的溫度下在某些情況下可變差。第一淤漿不優(yōu)選具有太低或高的pH。
為了調(diào)節(jié)第一淤漿的pH，可以使用酸或堿?？捎玫膲A的例子包括氫氧化鉀和氨。
作為用第一淤漿拋光的膜，優(yōu)選的是硅型膜。其具體例子包括無定形硅膜，單晶硅膜，多晶硅膜，氮化硅膜和類似物。
如果硅型膜是多晶硅膜或無定形硅膜，砷和磷或類似物可摻雜到多晶和/或無定形硅中，相應(yīng)形成這些膜。
如果化學(xué)機(jī)械拋光使用第一淤漿進(jìn)行，拋光使用水溶性季銨鹽，無機(jī)酸鹽和磨料顆粒和視需要包含的組分的相應(yīng)組分的混合比例落入上述特定混合比例范圍內(nèi)的淤漿。用于該拋光的第一淤漿可通過將相應(yīng)組分按照對(duì)應(yīng)于特定混合比例的量混合而制成。另外，可事先制備其中相應(yīng)組分的濃度高于實(shí)際用于拋光的拋光可適應(yīng)狀態(tài)中的特定混合比例的高濃度產(chǎn)品，和該高濃度產(chǎn)品可在拋光時(shí)用水或類似物稀釋使得相應(yīng)組分的混合比例達(dá)到特定混合比例。
第一淤漿的高濃度產(chǎn)品通過將相應(yīng)組分混合使得有關(guān)相應(yīng)組分的混合比例的比率范圍等于有關(guān)特定混合比例的比率范圍而得到，且相應(yīng)組分此時(shí)的混合比例優(yōu)選使得水溶性季銨鹽是最多10％質(zhì)量，無機(jī)酸鹽是最多10％質(zhì)量，和磨料顆粒是最多20％質(zhì)量，都基于高濃度產(chǎn)品的總質(zhì)量。
第一淤漿可在長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存之后在其使用時(shí)通過在化學(xué)機(jī)械拋光步驟中根據(jù)需要進(jìn)行稀釋而具有起始拋光性能，即使該淤漿是通過將相應(yīng)組分按照對(duì)應(yīng)于特定混合比例的量混合而制成的拋光可適應(yīng)狀態(tài)下的淤漿或處于高濃度狀態(tài)下的淤漿。
例如，在40℃下在高濃度狀態(tài)下儲(chǔ)存30天或90天并稀釋之后，第一淤漿可具有起始性能，即使它用于拋光步驟。
順便說說，術(shù)語″起始″是指在混合相應(yīng)組分之后不久幾個(gè)小時(shí)(1-5小時(shí))的流逝時(shí)間。
所要拋光的表面的化學(xué)機(jī)械拋光根據(jù)本發(fā)明的第一化學(xué)機(jī)械拋光工藝包括，用第一淤漿拋光所要拋光的表面。如果所要拋光的表面的化學(xué)機(jī)械拋光使用第一淤漿進(jìn)行，市售化學(xué)機(jī)械拋光裝置如型號(hào)″EPO-112″或型號(hào)″EPO-222″(由Ebara公司制造)；型號(hào)″Mirra″(由應(yīng)用材料公司制造)；或類似物可用于在規(guī)定的拋光條件下進(jìn)行拋光。
根據(jù)本發(fā)明第一化學(xué)機(jī)械拋光工藝的一個(gè)實(shí)施方案，例如，凹槽部分在半導(dǎo)體基材上形成，多晶硅膜在包括該凹槽的半導(dǎo)體基材的整個(gè)表面上形成，多晶硅膜隨后使用如上所述的這種化學(xué)機(jī)械拋光裝置和第一淤漿經(jīng)受拋光處理以去除沒有包埋在凹槽部分中的多晶硅膜的其它部分，這樣具有優(yōu)異的表面特性和由多晶組成的包埋凹槽可在形成于半導(dǎo)體基材上的凹槽部分中形成。
根據(jù)另一實(shí)施方案，氧化硅膜在半導(dǎo)體基材上形成，和凹槽部分另外在所得堆疊膜上形成。在多晶硅膜進(jìn)一步沉積在形成于堆疊膜上的凹槽部分中之后，沉積的多晶硅膜使用氧化硅膜作為阻礙層進(jìn)行拋光處理，并將通過該拋光處理暴露的表面作為所要拋光的表面進(jìn)行處理，使用，例如，上述化學(xué)機(jī)械拋光裝置和第一淤漿進(jìn)行拋光處理，這樣具有優(yōu)異的表面特性和由多晶組成的包埋凹槽可在形成于堆疊膜(通過將氧化硅膜堆疊在半導(dǎo)體基材上而得到)上的凹槽部分中形成，因?yàn)榈谝挥贊{具有優(yōu)異的針對(duì)多晶硅膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性。在該實(shí)施方案，即使拋光處理按照與所述實(shí)施方案相同的方式進(jìn)行，只是形成氮化物膜替代氧化硅膜，和該氮化物膜用作阻礙層，具有優(yōu)異的表面特性和由多晶組成的包埋凹槽可在形成于堆疊膜(通過將氮化物膜堆疊在半導(dǎo)體基材上而得到)上的凹槽部分中形成，因?yàn)榈谝挥贊{具有優(yōu)異的針對(duì)多晶硅膜和氮化物膜的拋光和去除選擇性。
根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施方案，單晶硅膜可使用上述化學(xué)機(jī)械拋光裝置和第一淤漿拋光成鏡面狀態(tài)。
根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施方案，凹槽部分在半導(dǎo)體基材上形成，布線材料膜在包括該凹槽的半導(dǎo)體基材的整個(gè)表面上形成，且化學(xué)機(jī)械拋光處理隨后使用上述化學(xué)機(jī)械拋光裝置和第一淤漿進(jìn)行以去除沒有包埋在凹槽部分中的布線材料膜的其它部分，這樣具有優(yōu)異的表面特性的包埋布線可在形成于半導(dǎo)體基材上的凹槽部分中形成。
針對(duì)多晶硅膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性和針對(duì)多晶硅膜和氮化物膜的拋光和去除選擇性分別可通過將所要拋光的相應(yīng)膜在相同的條件下拋光并相互比較，具體地，通過確定兩個(gè)膜之間的拋光速率的比率而評(píng)估。術(shù)語″相同的條件″是指，使用特定型號(hào)的拋光裝置，并使工作臺(tái)和其頭的旋轉(zhuǎn)速度，拋光壓力，拋光時(shí)間，所用的拋光墊的種類和用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的單位時(shí)間加料量相同。″拋光速率的比率″可由多晶硅膜，氧化硅膜和氮化物膜的相應(yīng)拋光速率的值計(jì)算，其中這些膜分別在相同的條件下拋光。
氮化物膜的例子包括氮化硅膜，氮化鈦膜和氮化鉭膜。
在本發(fā)明第一化學(xué)機(jī)械拋光工藝中，表示為多晶硅膜拋光速率與氧化硅膜拋光速率的比率的第一特定拋光速率比率在其中氧化硅膜和多晶硅膜在相同的條件下拋光的情況下可控制至至少30，優(yōu)選至少100，尤其優(yōu)選至少300。另外，表示為多晶硅膜拋光速率與氮化物膜拋光速率的比率的第二特定拋光速率比率在其中氮化物膜和多晶硅膜在相同的條件下拋光的情況下可控制至至少50，優(yōu)選至少100，尤其優(yōu)選至少300。
在完成拋光處理之后，優(yōu)選去除留在拋光表面上的磨料顆粒。磨料顆粒的去除可通過普通清潔方法進(jìn)行。例如，清潔使用包含相應(yīng)質(zhì)量比率約1∶1∶5的氨，過氧化氫和水的堿性洗滌溶液在刷清洗之后進(jìn)行，這樣可去除粘附到拋光表面上的磨料顆粒。
為了去除吸附到拋光表面上的雜質(zhì)金屬物質(zhì)，清潔可使用例如，由檸檬酸水溶液，氫氟酸和檸檬酸的混合水溶液或氫氟酸和亞乙基二胺-四乙酸(EDTA)的混合水溶液組成的洗滌溶液來進(jìn)行。
如果磨料顆粒僅由有機(jī)顆粒組成，拋光表面也可在存在氧的情況下加熱至高溫，這樣燃燒和去除拋光表面上的有機(jī)顆粒。作為特定燃燒方法的例子，可以提及通過使氧等離子體發(fā)揮作用或通過向下流動(dòng)供給氧自由基而進(jìn)行的灰化處理。通過該方法，可容易去除留在拋光表面上的有機(jī)顆粒。
半導(dǎo)體設(shè)備的生產(chǎn)工藝根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備的第一生產(chǎn)工藝是一種使用第一淤漿生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的工藝。術(shù)語″半導(dǎo)體設(shè)備″廣義上是指拋光晶片，配有該晶片或固定有該晶片的各種設(shè)備和配有由該晶片制成的基材的各種設(shè)備(即，結(jié)合有該基材的各種設(shè)備)。
<第二淤漿>
第二淤漿通過將至少一種水溶性季銨鹽，非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物，無機(jī)酸鹽，水溶性聚合物和磨料顆粒混入水介質(zhì)而得到。
以下詳細(xì)描述第二淤漿。
第二淤漿以包含至少水溶性季銨鹽，非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物，無機(jī)酸鹽，水溶性聚合物，磨料顆粒和水介質(zhì)的含所有組分的淤漿形式或由用于制備用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的材料組成的雙液混合型淤漿形式供給。用于制備用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的材料包括通過將至少一種水溶性季銨鹽和無機(jī)酸鹽混入水介質(zhì)而得到的第一水分散體材料(I)，和通過將至少一種水溶性聚合物和非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物混入水介質(zhì)而得到的第二水分散體材料(II)，其中磨料顆粒被混入第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)中的至少一種且用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體通過第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)而制成。
第二淤漿可如下所述在高濃度狀態(tài)下長(zhǎng)期儲(chǔ)存。但以下描述的相應(yīng)組分的優(yōu)選的特定混合比例是用于拋光的拋光可適應(yīng)狀態(tài)中的所有值。
水溶性季銨鹽和非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物含所有組分的淤漿包含水溶性季銨鹽和非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物。
在雙液混合型淤漿中，水可溶季銨鹽包含在第一水分散體材料(I)中，同時(shí)至少非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物包含在第二水分散體材料(II)。該第二水分散體材料(II)可進(jìn)一步包含水溶性季銨鹽。
作為水溶性季銨鹽，優(yōu)選使用季烷基銨鹽，且季烷基銨鹽優(yōu)選為表示為以下結(jié)構(gòu)式(1)的化合物[NR4]+[OH]-(1)其中R是具有1-4個(gè)碳原子的烷基。
順便說說，4個(gè)R基團(tuán)可相互相同或不同。
作為其具體例子，例如提及與構(gòu)成第一淤漿的水溶性季銨鹽時(shí)所例舉的相同的化合物。其中，四甲基氫氧化銨和四乙基氫氧化銨尤其優(yōu)選使用。
非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物的例子包括水溶性胺。
水溶性胺的例子包括(1)烷基胺如甲基胺，二甲基胺，三甲基胺，乙基胺，二乙基胺和三乙基胺，(2)烷醇胺如二乙醇胺，三乙醇胺和氨基乙基乙醇胺，(3)亞烷基胺如二亞乙基三胺，三亞乙基四胺。四亞乙基五胺，五亞乙基六胺和三亞乙基二胺，和(4)亞胺如亞乙基亞胺。其中，二乙醇胺，三乙醇胺和類似物優(yōu)選使用。
任何上述胺的鹽可用作水溶性胺。
水溶性胺可單獨(dú)或結(jié)合使用。
水溶性季銨鹽和非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物(以下還稱作″特定堿性有機(jī)化合物″)的混合比例可以是0.005-10％質(zhì)量，優(yōu)選0.005-8％質(zhì)量，更優(yōu)選0.008-5％質(zhì)量，尤其優(yōu)選0.01-4％質(zhì)量，基于含所有組分的淤漿或雙液混合型淤漿形式的第二淤漿的總質(zhì)量。如果特定堿性有機(jī)化合物的混合比例低于0.005％質(zhì)量，在某些情況下不能實(shí)現(xiàn)足夠的拋光速率。無需包含比例超過10％質(zhì)量的特定堿性有機(jī)化合物。
將特定堿性有機(jī)化合物溶解在淤漿中，且其一部分作為離子而包含。
無機(jī)酸鹽作為無機(jī)酸鹽，可用作可用作構(gòu)成第一淤漿的無機(jī)酸鹽時(shí)所例舉的任何化合物。
無機(jī)酸鹽的混合比例可以是0.005-8％質(zhì)量，優(yōu)選0.005-6％質(zhì)量，更優(yōu)選0.008-4％質(zhì)量，尤其優(yōu)選0.01-3％質(zhì)量，基于含所有組分的淤漿或雙液混合型淤漿形式的第二淤漿的總質(zhì)量。
如果無機(jī)酸鹽的混合比例低于0.005％質(zhì)量，防止凹彎和侵蝕的作用在某些情況下可變得不足。無需包含比例超過8％質(zhì)量的無機(jī)酸鹽。
水溶性聚合物水溶性聚合物的例子包括纖維素衍生物如甲基纖維素，甲基羥基乙基纖維素，甲基羥基丙基纖維素，羥基乙基纖維素，羥基丙基纖維素，羧基甲基纖維素，羧基乙基纖維素，和羧基甲基羥基乙基纖維素；多糖如脫乙酰殼多糖；以及水溶性聚合物如聚乙二醇，聚亞乙基亞胺，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯基醇，聚丙烯酸和其鹽，聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯。其中，纖維素衍生物，和聚丙烯酸和其鹽是優(yōu)選的，其中羥基乙基纖維素和羧基甲基纖維素是更優(yōu)選的。
這些水溶性聚合物可單獨(dú)或結(jié)合使用。
水溶性聚合物的混合比例可以是0.001-5％質(zhì)量，優(yōu)選0.001-3％質(zhì)量，更優(yōu)選0.003-2％質(zhì)量，尤其優(yōu)選0.005-1％質(zhì)量，基于含所有組分的淤漿或雙液混合型淤漿形式的第二淤漿的總質(zhì)量。
如果水溶性聚合物的混合比例低于0.001％質(zhì)量，防止凹彎和侵蝕的作用在某些情況下可變得不足，且表面缺陷可增加。無需包含比例超過5％質(zhì)量的水溶性聚合物。
磨料顆粒在第二淤漿中，磨料顆粒作為含所有組分的淤漿中的基本組分被包含，且在雙液混合型淤漿中被包含在第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)中的至少一種。
作為磨料顆粒，可使用作為可用作構(gòu)成第一淤漿的磨料顆粒的顆粒時(shí)所例舉的任何顆粒。
磨料顆粒的混合比例可控制至0.01-10％質(zhì)量，優(yōu)選0.03-8％質(zhì)量，尤其優(yōu)選0.05-5％質(zhì)量，基于含所有組分的淤漿或雙液混合型淤漿形式的第二淤漿的總質(zhì)量。如果磨料顆粒的混合比例低于0.01％質(zhì)量，所得淤漿不能實(shí)現(xiàn)任何足夠的拋光速率。另一方面，如果混合比例超過10％質(zhì)量，所得淤漿變得高成本和在某些情況下可在儲(chǔ)存穩(wěn)定性方面變差。
水介質(zhì)構(gòu)成第二淤漿的含所有組分的淤漿或雙液混合型淤漿中的第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)相應(yīng)通過將上述相應(yīng)組分，和視需要包含的組分混入水介質(zhì)中以將它們分散在水介質(zhì)中而得到。作為水介質(zhì)，可使用水，包含其量或比例不損害拋光性能的水和水溶性醇的混合介質(zhì)，或類似物。但水是尤其優(yōu)選的。
其它組分含所有組分的淤漿通過如上所述將水溶性季銨鹽，非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物，無機(jī)酸鹽，水溶性聚合物和磨料顆粒混入水介質(zhì)而得到且可根據(jù)需要包含添加劑如有機(jī)酸或其鹽，氧化劑和/或表面活性劑以及上述組分。
這些其它添加劑也可包含在雙液混合型淤漿中。在這種情況下，其它添加劑可包含在第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)中的至少一種。
作為有機(jī)酸和其鹽，氧化劑和表面活性劑，可以提及例如與可包含在第一淤漿中的那些相同的化合物。
在雙液混合型淤漿中，水溶性聚合物也可根據(jù)需要包含在第一水分散體材料(I)中。
水溶性聚合物的具體例子包括在可用作構(gòu)成第二水分散體材料(II)的聚合物時(shí)所例舉的那些聚合物。
如果水溶性聚合物也包含在第一水分散體材料(I)中，包含在第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)中的水溶性聚合物的總混合比例可以是0.001-5％質(zhì)量，優(yōu)選0.001-3％質(zhì)量，更優(yōu)選0.003-2％質(zhì)量，尤其優(yōu)選0.005-1％質(zhì)量，基于雙液混合型淤漿的總質(zhì)量。
水溶性聚合物的混合比例被控制在以上范圍內(nèi)，這樣所得淤漿可實(shí)現(xiàn)足夠的拋光特性和變得穩(wěn)定。
在含所有組分的淤漿的情況下，可根據(jù)需要視需要包含的這些添加劑可在其制備時(shí)相應(yīng)地混合，或也可在該淤漿的供給管線中或在拋光臺(tái)上在實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光步驟時(shí)通過單獨(dú)制備其水溶液而混合。
在雙液混合型淤漿的情況下，這些添加劑可相應(yīng)地在制備第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)時(shí)混合，可在混合第一水分散體材料(I)與第二水分散體材料(II)時(shí)混合，或也可在該淤漿的供給管線中或在拋光臺(tái)上在實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光步驟時(shí)通過單獨(dú)制備其水溶液而混合。
第二淤漿的優(yōu)選的pH優(yōu)選在與第一淤漿中的優(yōu)選pH范圍相同的范圍內(nèi)。
用第二淤漿拋光的膜的例子包括硅型膜如氧化硅膜，多晶硅膜，單晶硅膜，無定形硅膜和氮化硅膜，純金屬膜如純鎢膜，純鋁膜和純銅膜，和由鎢，鋁或銅與任何其它金屬的合金組成的合金膜。也可提及由金屬如鉭或鈦，氧化物如氧化鉭或氧化鈦，或氮化物如氮化鈦或氮化鉭組成的阻礙層(隔絕層)。其中，第二淤漿可合適地用于拋光，尤其，硅型膜。
對(duì)于以上″多晶硅膜″和″無定形硅膜″，砷，磷或類似物可分別摻雜到多晶和無定形硅中以形成這些膜。這同樣適用于在本說明書的其它位置描述的多晶硅膜和無定形硅膜。
如果化學(xué)機(jī)械拋光使用第二淤漿進(jìn)行，拋光使用其中如上所述相應(yīng)組分和視需要包含的組分的混合比例落入特定混合比例的范圍內(nèi)的淤漿進(jìn)行。用于該拋光的第二淤漿可通過將相應(yīng)組分按照對(duì)應(yīng)于特定混合比例的量混合而制成。另外，可事先制備其中相應(yīng)組分的濃度高于實(shí)際用于拋光的拋光可適應(yīng)狀態(tài)中的濃度的高濃度產(chǎn)品，和該高濃度產(chǎn)品可在拋光時(shí)用水或類似物稀釋使得相應(yīng)組分的混合比例達(dá)到特定混合比例。
第二淤漿的高濃度產(chǎn)品通過將相應(yīng)組分混合使得有關(guān)相應(yīng)組分的混合比例的比率范圍等于有關(guān)特定混合比例的比率范圍而得到，且相應(yīng)組分此時(shí)的混合比例優(yōu)選使得水溶性季銨鹽是最多10％質(zhì)量，無機(jī)酸鹽是最多10％質(zhì)量，和磨料顆粒是最多20％質(zhì)量，都基于高濃度產(chǎn)品的總質(zhì)量。
第二淤漿可在長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存之后在其使用時(shí)通過在化學(xué)機(jī)械拋光步驟中根據(jù)需要進(jìn)行稀釋而具有起始拋光性能，即使該淤漿是通過將相應(yīng)組分按照對(duì)應(yīng)于特定混合比例的量混合而制成的拋光可適應(yīng)狀態(tài)下的淤漿或處于高濃度狀態(tài)下的淤漿。
例如，在40℃下在高濃度狀態(tài)下儲(chǔ)存30天或90天并稀釋之后，第二淤漿可具有起始性能，即使它用于拋光步驟。
如果雙液混合型淤漿用于進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光步驟，第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)可混合用于淤漿加料管線，或可單獨(dú)加料到化學(xué)機(jī)械拋光裝置的拋光臺(tái)和混合用于拋光臺(tái)。另外，第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)也可在使用之前事先混合以將所得混合物儲(chǔ)存在罐或類似物中。在這種情況下，該混合物可優(yōu)選在雙液混合型淤漿的穩(wěn)定性變差之前使用。
并不特別限定第一水分散體材料(I)與第二水分散體材料(II)的比率，只要實(shí)現(xiàn)預(yù)期的拋光速率，凹彎，充分防止侵蝕，擦痕和類似現(xiàn)象，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的穩(wěn)定性。但第一水分散體材料(I)與第二水分散體材料(II)的比率[(I)/(II)]優(yōu)選為30/70-70/30，以質(zhì)量比率計(jì)。
所要拋光的表面的化學(xué)機(jī)械拋光根據(jù)本發(fā)明的第二化學(xué)機(jī)械拋光工藝包括用第二淤漿拋光所要拋光的表面。
如果所要拋光的表面的化學(xué)機(jī)械拋光使用第二淤漿進(jìn)行，作為可用于使用第一淤漿的第一化學(xué)機(jī)械拋光工藝的拋光裝置所例舉的拋光裝置可在規(guī)定的拋光條件下進(jìn)行拋光。
根據(jù)本發(fā)明第二化學(xué)機(jī)械拋光工藝的一個(gè)實(shí)施方案，例如，凹槽部分在半導(dǎo)體基材(也包括半導(dǎo)體晶片)上形成，硅型膜如多晶硅膜或無定形硅膜在包括該凹槽的半導(dǎo)體基材的整個(gè)表面上形成，硅型膜隨后使用如上所述的這種化學(xué)機(jī)械拋光裝置和第二淤漿經(jīng)受拋光處理以去除沒有包埋在凹槽部分中的硅型膜的其它部分，這樣具有優(yōu)異的表面特性和由硅如多晶硅膜或無定形硅膜組成的包埋凹槽可在形成于半導(dǎo)體基材上的凹槽部分中形成。
根據(jù)另一實(shí)施方案，氧化硅膜在半導(dǎo)體基材(也包括半導(dǎo)體晶片)上形成，和凹槽部分另外在所得堆疊膜上形成。在硅如多晶或無定形硅進(jìn)一步沉積在形成于堆疊膜上的凹槽部分上之后，沉積硅型膜使用氧化硅膜作為阻礙層進(jìn)行拋光處理，且通過該拋光處理暴露的表面作為所要拋光的表面進(jìn)行處理，使用，例如，上述化學(xué)機(jī)械拋光裝置和第二淤漿進(jìn)行拋光處理，這樣具有優(yōu)異的表面特性和由硅組成的包埋凹槽可在形成于堆疊膜(通過將氧化硅膜堆疊在半導(dǎo)體基材上而得到)上的凹槽部分中形成，因?yàn)榈诙贊{具有優(yōu)異的針對(duì)硅型膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性。在該實(shí)施方案，即使拋光處理按照與所述實(shí)施方案相同的方式進(jìn)行，只是形成氮化物膜如氮化鈦膜，氮化鉭膜或氮化硅膜替代氧化硅膜，和該氮化物膜用作阻礙層，具有優(yōu)異的表面特性和由硅如多晶硅膜或無定形硅膜組成的包埋凹槽可在形成于堆疊膜(通過將氮化物膜堆疊在半導(dǎo)體基材上而得到)上的凹槽部分中形成，因?yàn)榈诙贊{具有優(yōu)異的針對(duì)硅型膜和氮化物膜的拋光和去除選擇性。
按照本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案，可以采用上述化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備和第二淤漿以鏡狀拋光單晶硅膜。
根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施方案，凹槽部分形成在半導(dǎo)體基材上，布線材料膜如純金屬膜如純鎢膜，純鋁膜或純銅膜，或由鎢，鋁或銅與任何其它金屬的合金組成的合金膜合金在包括該凹槽的半導(dǎo)體基材的整個(gè)表面上形成，且拋光處理隨后使用上述化學(xué)機(jī)械拋光裝置和第二淤漿進(jìn)行以去除沒有包埋在凹槽部分中的布線材料膜的其它部分，這樣具有優(yōu)異的表面特性的包埋布線可在形成于半導(dǎo)體基材上的凹槽部分中形成。順便說說，由金屬如鉭或鈦，氧化物如氧化鉭或氧化鈦，氮化物如氮化鈦或氮化鉭或類似物組成的阻礙層一般在形成于半導(dǎo)體基材上的凹槽的表面上形成，布線材料膜在阻礙層的表面上形成，并隨后進(jìn)行拋光處理。在這種情況下，可形成具有優(yōu)異的表面特性的包埋布線，因?yàn)榈诙贊{具有優(yōu)異的針對(duì)布線材料膜和阻礙層的拋光和去除選擇性。
針對(duì)多晶硅膜或無定形硅膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性，針對(duì)硅型膜和氮化物膜的拋光和去除選擇性和針對(duì)布線材料膜和阻礙層的拋光和去除選擇性可通過將所要拋光的相應(yīng)膜在相同的條件下拋光并相互比較，具體地，通過確定膜之間的拋光速率的比率而評(píng)估。術(shù)語″相同的條件″是指，使用特定型號(hào)的拋光裝置，并使工作臺(tái)和其頭的旋轉(zhuǎn)速度，拋光壓力，拋光時(shí)間，所用的拋光墊的種類和用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的單位時(shí)間加料量相同。″拋光速率的比率″可由(1)硅型膜如多晶硅膜或無定形硅膜，(2)變成阻礙層的氧化硅膜或氮化物膜，和(3)布線材料膜的相應(yīng)拋光速率的值計(jì)算，其中這些膜分別在相同的條件下拋光。
在本發(fā)明的第二化學(xué)機(jī)械拋光工藝中，表示為多晶硅膜拋光速率與氧化硅膜拋光速率的比率的第一特定拋光速率比率在其中氧化硅膜和多晶硅膜在相同的條件下拋光的情況下可控制至至少30，優(yōu)選至少100，尤其優(yōu)選至少300。另外，表示為多晶硅膜拋光速率與氮化物膜拋光速率的比率的第二特定拋光速率比率在其中氮化物膜和多晶硅膜在相同的條件下拋光的情況下可控制至至少50，優(yōu)選至少100，尤其優(yōu)選至少300。
在完成拋光處理之后，優(yōu)選去除留在拋光表面上的磨料顆粒。磨料顆粒的去除可通過例舉為在完成使用第一淤漿的化學(xué)機(jī)械拋光之后可使用的去除方法的去除方法而進(jìn)行。
半導(dǎo)體設(shè)備的生產(chǎn)工藝根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備的第二生產(chǎn)工藝是一種使用上述第二淤漿生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的工藝。
<涉及第一淤漿的實(shí)施例> 包含由無機(jī)顆?；驈?fù)合顆粒組成的磨料顆粒的水分散體所制備(1)包含無機(jī)顆粒的水分散體的制備(a)包含熱解硅石顆粒的水分散體的制備將2kg量的熱解硅石顆粒(Nippon Aerosil Co.，Ltd.的產(chǎn)品；商品名″Aerosil #50″)加入6.7kg離子交換水并利用超聲分散機(jī)器分散，并隨后將該分散體濾過一個(gè)具有孔尺寸5μm的過濾器，制備出包含熱解硅石顆粒的水分散體。該水分散體中的硅石顆粒的平均原始顆粒直徑是30nm，和其平均二級(jí)顆粒直徑是230nm。
(b)包含膠體硅石的水分散體的制備向2-升燒瓶中裝入70g含水氨(濃度25％質(zhì)量)，40g離子交換水，175g乙醇和21g四乙氧基硅烷，并將在180rpm攪拌下加熱至60℃。在混合物在該溫度下連續(xù)攪拌2小時(shí)之后，將它冷卻得到膠體硅石的乙醇分散體。利用蒸發(fā)器同時(shí)在80℃下加入離子交換水而去除乙醇的工藝重復(fù)幾次，制備出包含20％質(zhì)量具有平均原始顆粒直徑35nm和平均二級(jí)顆粒直徑70nm的膠體硅石的水分散體。
包含20％質(zhì)量具有平均原始顆粒直徑15nm和平均二級(jí)顆粒直徑25nm的膠體硅石的水分散體，和包含20％質(zhì)量具有平均原始顆粒直徑70nm和平均二級(jí)顆粒直徑150nm的膠體硅石的水分散體另外分別按照基本上與上述相同的方式制備，只是改變乙醇和四乙氧基硅烷的加入量。
(2)包含由復(fù)合顆粒組成的磨料顆粒的水分散體的制備(a)包含聚合物顆粒的水分散體的制備向2-升燒瓶中裝入90質(zhì)量份(以下簡(jiǎn)單地稱作″份″)甲基丙烯酸甲酯，5份甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(Shin-Nakamura化學(xué)有限公司的產(chǎn)品；商品名″NK Ester M-90G，#400″)，5份4-乙烯基吡啶，2份偶氮型聚合反應(yīng)引發(fā)劑(Wako Pure Chemical Industries Ltd.的產(chǎn)品，商品名″V50″)和400份離子交換水，并將混合物在攪拌下在氮?dú)鈿夥障录訜嶂?0℃以在相同的溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)6小時(shí)，這樣得到包含具有平均顆粒直徑150nm的聚合物顆粒的水分散體，其中所述聚合物具有氨基和聚乙二醇鏈。聚合反應(yīng)產(chǎn)率是95％。
(b)包含復(fù)合顆粒的水分散體的制備將100份包含10％質(zhì)量在以上步驟(a)中得到的聚合物顆粒的水分散體加入2-升燒瓶，另外加入1份甲基三甲氧基硅烷，并將所得混合物在40℃下攪拌2小時(shí)。然后，使用硝酸將該混合物的pH調(diào)節(jié)至2，得到水分散體(1-a)。包含10％質(zhì)量膠體硅石(Nissan ChemicalIndustries，Ltd.的產(chǎn)品；商品名″Snowtex O″，平均原始顆粒直徑10-20nm)的水分散體的pH使用氫氧化鉀調(diào)節(jié)至8，得到水分散體(1-b)。順便說說，包含在水分散體(1-a)中的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒的ζ電勢(shì)是+17mV，同時(shí)包含在水分散體(1-b)中的硅石顆粒的ζ電勢(shì)是-40mV。
在50份水分散體(1-b)逐漸加入并與100份水分散體(1-a)混合2小時(shí)之后，將所得混合物另外攪拌2小時(shí)，得到包含具有鍵接到聚合物顆粒上的膠體硅石顆粒的顆粒的水分散體。向該水分散體中加入2份乙烯基三乙氧基硅烷，并將混合物攪拌1小時(shí)。然后，加入1份四乙氧基硅烷，并將混合物加熱至60℃，在該溫度下連續(xù)攪拌3小時(shí)并隨后冷卻，這樣得到包含復(fù)合顆粒的水分散體。復(fù)合顆粒的平均顆粒直徑是180nm。復(fù)合顆粒使得粘附到聚合物顆粒表面上的硅石顆粒覆蓋其80％。
用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的高濃度產(chǎn)品的制備將離子交換水以使得所得高濃度產(chǎn)品的總質(zhì)量達(dá)到100％質(zhì)量的量加入1-升聚乙烯瓶，將濃度是25％質(zhì)量的四甲基氫氧化銨水溶液加入離子交換水以得到濃度6％質(zhì)量，以四甲基氫氧化銨含量計(jì)，并將混合物充分?jǐn)嚢?。然后，在攪拌下加入碳酸銨的水溶液(濃度20％質(zhì)量)以得到濃度5.5％質(zhì)量，以碳酸銨含量計(jì)，同時(shí)加入9％質(zhì)量膠體硅石(平均原始顆粒直徑35nm；平均二級(jí)顆粒直徑70nm)。在所得混合物充分?jǐn)嚢柚螅瑢⑺鼮V過一個(gè)具有孔尺寸5μm的過濾器，得到淤漿[1A]的高濃度產(chǎn)品[1Ad]。
淤漿[1B]-[1I]的相應(yīng)高濃度產(chǎn)品[1Bd]-[1Id]基本上按照上述的相同的方式得到，只是相應(yīng)組分的種類和混合量按照表1所示變化。
將離子交換水以使得所得高濃度產(chǎn)品的總質(zhì)量達(dá)到100％質(zhì)量的量加入1-升聚乙烯瓶，并將表2的″添加劑1″列中所示的水溶液相應(yīng)加入離子交換水，得到表2的″添加劑1″列中所示的相應(yīng)混合量，并將所得混合物充分?jǐn)嚢?。然后，將?的″添加劑2″列中所示的水溶液分別在攪拌下加入，得到表2的″添加劑2″列中所示的相應(yīng)混合量。同時(shí)，加入磨料顆粒，所得混合物充分?jǐn)嚢?，并將它們相?yīng)濾過一個(gè)具有孔尺寸5μm的過濾器，得到對(duì)比淤漿[1a]-[1e]的高濃度產(chǎn)品[1ad]-[1ed]。
表1和2所示的磨料顆粒的顆粒直徑按照膠體硅石的原始顆粒直徑和平均二級(jí)顆粒直徑的順序描述，僅平均二級(jí)顆粒直徑針對(duì)熱解硅石描述。作為復(fù)合顆粒的顆粒直徑，描述了平均顆粒直徑。
表1和2中的簡(jiǎn)稱分別是指以下化合物。
TMAH四甲基氫氧化銨(25％質(zhì)量水溶液)TEAH四乙基氫氧化銨(20％質(zhì)量水溶液)TPAH四丙基氫氧化銨(15％質(zhì)量水溶液)
表1中提及的硝酸銨以20％質(zhì)量水溶液的形式使用，表2中提及的KOH以10％質(zhì)量水溶液的形式使用，二乙醇胺以10％通過質(zhì)量水溶液的形式使用，HCl在濃度30％質(zhì)量下使用，和這些物質(zhì)分別被描述為″硝酸銨″，″KOH″，″二乙醇胺″和″HCl″并混合得到表中所示的相應(yīng)混合量。
表1

表2
用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的制備在將在步驟[2]中制備的高濃度產(chǎn)品[1Ad]-[1Id]和[1ad]-[1ed]在制備之后在25℃下放置2小時(shí)之后，取出其部分，并向其中加入離子交換水，將它們稀釋成表3和4所示的相應(yīng)稀釋速率，得到得到淤漿[1A]-[1I]和對(duì)比淤漿[1a]-[1e]。如此得到的每種淤漿的相應(yīng)組分的含量和pH值在表3和4中給出。
在高濃度產(chǎn)品在40℃下儲(chǔ)存90天之后，將它們按照上述的相同的方式稀釋，得到淤漿[1A]-[1I]和對(duì)比淤漿[1a]-[1e]。如此得到的每種淤漿的pH值在表3和4中給出。
表3和4中的簡(jiǎn)稱，TMAH，TEAH和TPAH是指表1和2中的相同的化合物。
表3

表4
在多晶硅膜上的拋光性能的評(píng)估實(shí)施例1-1(i)拋光多晶硅膜時(shí)的拋光速率的評(píng)估使用在步驟[3]中制備的淤漿[1A](在制備2小時(shí)之后稀釋的產(chǎn)物)，并將具有熱氧化膜的8-英寸硅基材放在化學(xué)機(jī)械拋光裝置(型號(hào)″EPO112″，由Ebara公司制造)上，利用由多孔聚氨酯制成的拋光墊(Rodel Nitta，Ltd.的產(chǎn)品；商品名″IC1000″)在以下條件下拋光在基材上形成的多晶硅膜(膜厚度5,000埃)。多晶硅膜的拋光速率結(jié)果為4250埃/分鐘。
載體負(fù)荷300g/cm2載體旋轉(zhuǎn)速度50rpm工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度55rpm淤漿的加料速率200ml/min拋光時(shí)間1分鐘[ii]針對(duì)多晶硅膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性的評(píng)估氧化硅膜的拋光速率按照評(píng)估[i]的相同的方式確定，只是使用8-英寸氧化硅膜基材(膜厚度5,000埃)替代評(píng)估[i]中的具有熱氧化膜的8-英寸硅基材。結(jié)果，氧化硅膜的拋光速率是5埃/分鐘。據(jù)此，淤漿[1A]的針對(duì)多晶硅膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性可計(jì)算為850。
針對(duì)多晶硅膜和氮化硅膜的拋光和去除選擇性的評(píng)估氮化硅膜的拋光速率按照評(píng)估[i]的相同的方式確定，只是使用8-英寸氮化硅膜基材(膜厚度1,000埃)替代評(píng)估[i]中的具有熱氧化膜的8-英寸硅基材。結(jié)果，拋光速率是5埃/分鐘。據(jù)此，淤漿[1A]的針對(duì)多晶硅膜和氮化硅膜的拋光和去除選擇性可計(jì)算為850。
侵蝕的評(píng)估拋光處理按照評(píng)估[i]的相同方式進(jìn)行，只是使用其中多晶沉積(單晶硅沉積量3500埃)在包括布線50μm寬/非布線部分9μm寬的圖案和布線2μm寬/非布線部分0.35μm寬的圖案的氧化硅膜上的晶片替代評(píng)估[i]中的具有熱氧化膜的8-英寸硅基材且拋光時(shí)間設(shè)定成超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間30％。在拋光之后，在具有布線寬度50μm的交替布線位和具有布線寬度2μm的交替布線位上的侵蝕利用步高和表面粗糙度計(jì)(型號(hào)″P-10″，由KLA-Tencor Co.制造)測(cè)定。結(jié)果，在交替布線位上的侵蝕分別是750埃和600埃。如果這些值分別不大于1000埃和700埃，侵蝕耐性可確實(shí)地說良好。
順便說說，超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間多達(dá)30％的拋光時(shí)間按照以下方式基于在評(píng)估[i]中測(cè)定的多晶硅膜拋光速率計(jì)算并進(jìn)行。
拋光時(shí)間(min)＝[多晶沉積量(埃)/多晶硅膜拋光速率(埃/分鐘)]×1.3(v)淤漿的高濃度產(chǎn)品的穩(wěn)定性的評(píng)估對(duì)相應(yīng)項(xiàng)目的評(píng)估按照基本上與評(píng)估(i)-(iv)相同的方式進(jìn)行，只是使用通過在制備高濃度產(chǎn)品[1Ad]之后在40℃下儲(chǔ)存90天之后稀釋高濃度產(chǎn)品[1Ad]而得到的淤漿[1A]替代評(píng)估(i)-(iv)中的通過在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋高濃度產(chǎn)品[1Ad]而得到的淤漿[1A]。結(jié)果示于表5。從表5顯然可以理解，淤漿[1A]的性能在其中濃度產(chǎn)品[1Ad]在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋使用的情形和其中濃度產(chǎn)品[1Ad]在制備之后在40℃下儲(chǔ)存90天之后稀釋使用的情形之間幾乎相同，并因此在高濃度狀態(tài)下具有優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
實(shí)施例1-2至1-7和對(duì)比例1-1至1-5評(píng)估基本上按照實(shí)施例1-1的相同的方式進(jìn)行，只是使用表5和6中所示的其相應(yīng)的淤漿替代實(shí)施例1-1中的淤漿[1A]。結(jié)果示于表5和6。
表5

表6
單晶硅膜上的拋光性能的評(píng)估實(shí)施例1-8(vi)單晶硅膜的拋光速率的評(píng)估使用在步驟[3]中制備的淤漿[1B](在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋的產(chǎn)品)，和硅晶片(E & N Co.的產(chǎn)品)放在化學(xué)機(jī)械拋光裝置(型號(hào)″EP0112″，由Ebara公司制造)上，利用由多孔聚氨酯制成的拋光墊(Rodel Nitta，Ltd.的產(chǎn)品；商品名″IC1000″)在以下條件下進(jìn)行拋光。單晶硅膜的拋光速率結(jié)果為1800埃/分鐘。
載體負(fù)荷300g/cm2載體旋轉(zhuǎn)速度50rpm工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度55rpm加料速率淤漿200ml/min拋光時(shí)間3分鐘(vii)淤漿的高濃度產(chǎn)品的穩(wěn)定性的評(píng)估評(píng)估基本上按照評(píng)估(vi)的相同的方式進(jìn)行，只是通過在制備之后在40℃下儲(chǔ)存90天之后稀釋高濃度產(chǎn)品[1Bd]而得到的淤漿[1B]替代評(píng)估(vi)中的通過在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋高濃度產(chǎn)品[1Bd]而得到的淤漿[1B]。
結(jié)果，單晶硅膜的拋光速率是1750埃/分鐘，且與其中高濃度產(chǎn)品[1Bd]在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋的情形差異較小。
實(shí)施例1-9評(píng)估基本上按照實(shí)施例1-8的相同方式進(jìn)行，只是淤漿[1E]用于替代實(shí)施例1-8中的淤漿[1B]。
結(jié)果，對(duì)于在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋的淤漿[1E]，單晶硅膜的拋光速率是2200埃/分鐘，同時(shí)對(duì)于在制備高濃度產(chǎn)品[1Ed]之后在40℃下儲(chǔ)存90天之后稀釋的淤漿[1E]，單晶硅膜的拋光速率是2320埃/分鐘且與其中高濃度產(chǎn)品[1Ed]在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋的情形相比根本沒有降低。
<涉及第二淤漿的實(shí)施例> 包含由無機(jī)顆?；驈?fù)合顆粒組成的磨料顆粒的水分散體的制備(1)包含無機(jī)磨料顆粒(膠體硅石)的水分散體的制備向2-升燒瓶中裝入70g含水氨(濃度25％質(zhì)量)，40g離子交換水，175g乙醇和21g四乙氧基硅烷，并將混合物在180rpm攪拌下加熱至60℃。在混合物在該溫度下連續(xù)攪拌2小時(shí)之后，將它冷卻得到膠體硅石的乙醇分散體。利用蒸發(fā)器同時(shí)在80℃下加入離子交換水而去除乙醇的工藝重復(fù)幾次，制備出包含20％質(zhì)量具有平均原始顆粒直徑35nm和平均二級(jí)顆粒直徑70nm的膠體硅石的水分散體。
包含20％質(zhì)量具有平均原始顆粒直徑15nm和平均二級(jí)顆粒直徑25nm的膠體硅石的水分散體另外按照基本上與上述相同的方式制備，只是改變乙醇和四乙氧基硅烷的加入量。
(2)包含由復(fù)合顆粒組成的磨料顆粒的水分散體的制備(a)包含聚合物顆粒的水分散體的制備向2-升燒瓶中裝入90份(以下簡(jiǎn)單地稱作″份″)甲基丙烯酸甲酯，5份甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(Shin-Nakamura化學(xué)有限公司的產(chǎn)品；商品名″NK Ester M-90G，#400″)，5份4-乙烯基吡啶，2份偶氮型聚合反應(yīng)引發(fā)劑(Wako Pure Chemical Industries Ltd.的產(chǎn)品，商品名″V50″)和400份離子交換水，并將混合物在攪拌下在氮?dú)鈿夥障录訜嶂?0℃以在相同的溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)6小時(shí)，這樣得到包含具有平均顆粒直徑150nm的聚合物顆粒的水分散體，其中所述聚合物具有氨基和聚乙二醇鏈。聚合反應(yīng)產(chǎn)率是95％。
(b)包含復(fù)合顆粒的水分散體的制備將100份包含10％質(zhì)量在以上步驟(a)中得到的聚合物顆粒的水分散體加入2-升燒瓶，另外加入1份甲基三甲氧基硅烷，并將所得混合物在40℃下攪拌2小時(shí)。然后，使用硝酸將該混合物的pH調(diào)節(jié)至2，得到水分散體(2-a)。包含10％質(zhì)量膠體硅石(Nissan ChemicalIndustries，Ltd.的產(chǎn)品；商品名″Snowtex O″，平均原始顆粒直徑10-20nm)的水分散體的pH使用氫氧化鉀調(diào)節(jié)至8，得到水分散體(2-b)。順便說說，包含在水分散體(2-a)中的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒的ζ電勢(shì)是+17mV，同時(shí)包含在水分散體(2-b)中的硅石顆粒的ζ電勢(shì)是-40mV。
在50份水分散體(2-b)逐漸加入并與100份水分散體(2-a)混合2小時(shí)之后，將所得混合物另外攪拌2小時(shí)，得到包含具有鍵接到聚合物顆粒上的膠體硅石顆粒的顆粒的水分散體。向該水分散體中加入2份乙烯基三乙氧基硅烷，并將混合物攪拌1小時(shí)。然后，加入1份四乙氧基硅烷，并將混合物加熱至60℃，在該溫度下連續(xù)攪拌3小時(shí)并隨后冷卻，這樣得到包含復(fù)合顆粒的水分散體。復(fù)合顆粒的平均顆粒直徑是180nm。復(fù)合顆粒使得粘附到聚合物顆粒表面上的硅石顆粒覆蓋其80％。
用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的高濃度產(chǎn)品的制備(a)第一水分散體材料(I)的制備將離子交換水以使得所得高濃度產(chǎn)品的總質(zhì)量達(dá)到100％質(zhì)量的量加入1-升聚乙烯瓶，將濃度是25％質(zhì)量的四甲基氫氧化銨水溶液加入離子交換水以得到濃度5％質(zhì)量，以四甲基氫氧化銨含量計(jì)，并將混合物充分?jǐn)嚢?。然后，在攪拌下加入碳酸銨的水溶液以得到濃度3％質(zhì)量，以碳酸銨含量計(jì)，同時(shí)加入9％質(zhì)量膠體硅石(平均原始顆粒直徑35nm；平均二級(jí)顆粒直徑70nm)。在所得混合物充分?jǐn)嚢柚螅瑢⑺鼮V過一個(gè)具有孔尺寸5μm的過濾器，得到水分散體[2A]的高濃度產(chǎn)品[2Ad]，是構(gòu)成雙液混合型淤漿的第一水分散體材料(I)。
相應(yīng)高濃度產(chǎn)品[2Bd]-[2Ed]水分散體[2B]-[2E](是第一水分散體材料(I))基本上按照上述的相同的方式制成，只是相應(yīng)組分的種類和混合量按照表7所示改變。
將離子交換水以使得所得高濃度產(chǎn)品的總質(zhì)量達(dá)到100％質(zhì)量的量加入1-升聚乙烯瓶，并將表8的″添加劑1″列中所示的水溶液相應(yīng)加入離子交換水，得到表8的″添加劑1″列中所示的相應(yīng)混合量，并將所得混合物充分?jǐn)嚢?。然后，將?的″添加劑2″列中所示的水溶液分別在攪拌下加入，得到表8的″添加劑2″列中所示的相應(yīng)混合量。同時(shí)，加入磨料顆粒，所得混合物充分?jǐn)嚢?，并將它們相?yīng)濾過一個(gè)具有孔尺寸5μm的過濾器，得到水分散體[2F]和[2G]的相應(yīng)高濃度產(chǎn)品[2Fd]和[2Gd]，是對(duì)比第一水分散體材料(I)。
(b)第二水分散體材料(II)的制備將離子交換水以使得所得高濃度產(chǎn)品的總質(zhì)量達(dá)到100％質(zhì)量的量加入1-升聚乙烯瓶，將羥基乙基纖維素的水溶液加入離子交換水以得到濃度0.15％質(zhì)量，以羥基乙基纖維素含量計(jì)，并將混合物充分?jǐn)嚢?。然后，將三乙醇胺的水溶液和四甲基氫氧化銨的水溶液在攪拌下加入，得到濃度3％質(zhì)量和0.1％質(zhì)量，分別以三乙醇胺含量和四甲基氫氧化銨含量計(jì)，并加入膠體硅石(平均原始顆粒直徑35nm；平均二級(jí)顆粒直徑70nm)以得到混合量2.5％質(zhì)量。在所得混合物充分?jǐn)嚢柚?，將它濾過一個(gè)具有孔尺寸5μm的過濾器，得到水分散體[2a]的高濃度產(chǎn)品[2ad]，它是構(gòu)成雙液混合型淤漿的第二水分散體材料(II)。
水分散體[2b]-[2d]的相應(yīng)高濃度產(chǎn)品[2bd]-[2dd](是第二水分散體材料(II))基本上按照上述的相同的方式制成，只是相應(yīng)5組分的種類和混合量按照表7所示改變。
用于水分散體[2dd]的羥基乙基纖維素，和羧基甲基纖維素通過相應(yīng)將其水溶液在固定速率下由一個(gè)方向加料到填充有H型離子交換樹脂和OH型離子交換樹脂的混合物的樹脂柱以使它們接觸離子交換樹脂而純化。
將離子交換水以使得所得高濃度產(chǎn)品的總質(zhì)量達(dá)到100％質(zhì)量的量加入1-升聚乙烯瓶，并將表8的″添加劑3″列中所示的水溶液相應(yīng)加入離子交換水，得到表8的″添加劑3″列中所示的相應(yīng)混合量，并將所得混合物充分?jǐn)嚢?。然后，將?的″添加劑4″列中所示的水溶液分別在攪拌下加入，得到表8的″添加劑4″列中所示的相應(yīng)混合量。同時(shí)，加入磨料顆粒，所得混合物充分?jǐn)嚢?，并將它們相?yīng)濾過一個(gè)具有孔尺寸5μm的過濾器，得到水分散體[2e]和[2f]的相應(yīng)高濃度產(chǎn)品[2ed]和[2fd]，是對(duì)比第二水分散體材料(I)。順便說說，表7和8所示的磨料顆粒的顆粒直徑按照膠體硅石的平均原始顆粒直徑和平均二級(jí)顆粒直徑的順序描述。作為復(fù)合顆粒的顆粒直徑，描述了平均顆粒直徑。
表7和8中的簡(jiǎn)稱分別是指以下化合物。
TMAH四甲基氫氧化銨(25％質(zhì)量水溶液)TEAH四乙基氫氧化銨(20％質(zhì)量水溶液)HEC羥基乙基纖維素(1％質(zhì)量水溶液)CMC羧基甲基纖維素(1％質(zhì)量水溶液)表7中的碳酸銨以20％質(zhì)量水溶液的形式使用，硝酸銨以20％質(zhì)量水溶液的形式使用，且三乙醇胺和二乙醇胺分別以20％質(zhì)量水溶液的形式使用，而表8中的KOH以10％質(zhì)量水溶液的形式使用，和HCl在濃度30％質(zhì)量下使用。這些物質(zhì)制備得到表7和8所示的相應(yīng)混合量。
表7

表8

順便說說，在表7和8中，″液體I″和″液體II″相應(yīng)是指第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)。
用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體(雙液混合5型淤漿)的制備在將在步驟[2]中制備的高濃度產(chǎn)品[2Ad]-[1Gd]和[2ad]-[2fd]在制備之后在25℃下放置2小時(shí)之后，取出其部分，并向其中加入離子交換水，將它們稀釋成表9和10所示的相應(yīng)稀釋速率，得到得到淤漿[2A]-[2G]和對(duì)比淤漿[2a]-[2f]。如此得到的淤漿的相應(yīng)組分的含量和pH值在表9和10中給出。
在將以上的相應(yīng)高濃度產(chǎn)品在40℃下儲(chǔ)存90天之后，將它們按照上述的相同的方式稀釋得到淤漿[2A]-[2G]和對(duì)比淤漿[2a]-[2f]。如此得到的淤漿的pH值在表9和10中給出。
表9和10中的簡(jiǎn)稱，TMAH，TEAH，HEC和CMC是指表7和8中的相同的化合物。
表9

表10

順便說說，在表9和10中，″液體I″和″液體II″相應(yīng)是指第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)。
多晶硅膜上的拋光性能的評(píng)估實(shí)施例2-1(i)多晶硅膜上的拋光速率的評(píng)估使用在步驟[3]中制備的水分散體[2A](在制備2小時(shí)之后稀釋的產(chǎn)物)和水分散體[2a](在制備2小時(shí)之后稀釋的產(chǎn)物)拋光在具有熱氧化膜的8-英寸硅基材上的多晶硅膜(膜厚度5,000埃)。具體地，并將硅基材放在化學(xué)機(jī)械拋光裝置(型號(hào)″EPO112″，由Ebara公司制造)上，利用由多孔聚氨酯制成的拋光墊(Rodel Nitta，Ltd.的產(chǎn)品；商品名″IC1000″)在以下條件下拋光該多晶硅膜。將相應(yīng)水分散體通過單獨(dú)的管線加料到工作臺(tái)。多晶硅膜的拋光速率結(jié)果為2500埃/分鐘。
載體負(fù)荷300g/cm2載體旋轉(zhuǎn)速度50rpm工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度55rpm淤漿的加料速率125ml/min拋光時(shí)間1分鐘。
針對(duì)多晶硅膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性的評(píng)估氧化硅膜的拋光速率按照評(píng)估[i]的相同的方式確定，只是使用8-英寸氧化硅膜基材(膜厚度5,000埃)替代評(píng)估[i]中的具有熱氧化膜的8-英寸硅基材，和拋光時(shí)間改變?yōu)?分鐘。結(jié)果，拋光速率是6埃/分鐘。據(jù)此，由水分散體[2A]和水分散體[2a]的混合物組成的雙液混合型淤漿的針對(duì)多晶硅膜和氧化硅膜的拋光和去除選擇性可計(jì)算為415。
針對(duì)多晶硅膜和氮化硅膜的拋光和去除選擇性的評(píng)估氮化硅膜的拋光速率按照評(píng)估[i]的相同的方式確定，只是使用8-英寸氮化硅膜基材(膜厚度1,000埃)替代評(píng)估[i]中的具有熱氧化膜的8-英寸硅基材，和拋光時(shí)間改變?yōu)?分鐘。結(jié)果，拋光速率是5埃/分鐘。據(jù)此，由水分散體[2A]和水分散體[2a]的混合物組成的雙液混合型淤漿的針對(duì)多晶硅膜和氮化硅膜的拋光和去除選擇性可計(jì)算為500。
侵蝕的評(píng)估拋光處理按照評(píng)估[i]的相同方式進(jìn)行，只是使用其中多晶沉積(單晶硅沉積量3500埃)在包括布線50μm寬/非布線部分9μm寬的圖案和布線2μm寬/非布線部分0.35μm寬的圖案的氧化硅膜上的晶片替代評(píng)估[i]中的具有熱氧化膜的8-英寸硅基材且拋光時(shí)間設(shè)定成超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間30％。在拋光之后，在具有布線寬度50μm的交替布線位和具有布線寬度2μm的交替布線位上的侵蝕利用步高和表面粗糙度計(jì)(型號(hào)″P-10″，由KLA-Tencor Co.制造)測(cè)定。結(jié)果，在交替布線位上的侵蝕分別是510埃和440埃。如果這些值分別不大于600埃和500埃，侵蝕耐性可確實(shí)地說良好。
順便說說，超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間多達(dá)30％的拋光時(shí)間按照以下方式基于在評(píng)估[i]中測(cè)定的多晶硅膜拋光速率計(jì)算并進(jìn)行。
拋光時(shí)間(min)＝[多晶沉積量(埃)/多晶硅膜拋光速率(埃/分鐘)]×1.3(v)擦痕的評(píng)估對(duì)于評(píng)估(i)中的在拋光之后的多晶硅膜，出現(xiàn)在每個(gè)拋光表面的整個(gè)表面上的擦痕的總數(shù)利用晶片缺陷檢查裝置(型號(hào)″KLA2351″，由KLA-Tencor Co.制造)來計(jì)數(shù)。結(jié)果，數(shù)出一個(gè)擦痕。
(vi)水分散體的高濃度產(chǎn)品的穩(wěn)定性的評(píng)估對(duì)相應(yīng)項(xiàng)目的評(píng)估按照基本上與評(píng)估(i)-(v)相同的方式進(jìn)行，只是使用通過在制備之后在40℃下儲(chǔ)存90天之后稀釋高濃度產(chǎn)品[2Ad]和[2ad]而得到的雙液混合型淤漿替代評(píng)估(i)-(v)中的通過在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋高濃度產(chǎn)品[2Ad]和[2ad]雙液混合型淤漿。結(jié)果示于表11。
從表11顯然可以理解，水分散體[2A]和水分散體[2a]的性能在其中濃度產(chǎn)品[2Ad]和[2ad]在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋使用的情形和其中濃度產(chǎn)品[2Ad]和[2ad]在制備之后在40℃下儲(chǔ)存90天之后稀釋使用的情形之間幾乎相同，并因此在高濃度狀態(tài)下具有優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
實(shí)施例2-2至2-7和對(duì)比例2-1至2-5
評(píng)估基本上按照實(shí)施例2-1的相同的方式進(jìn)行，只是使用表11和12中所示的其相應(yīng)的第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)替代實(shí)施例2-1中的水分散體[2A]和[2a]。結(jié)果示于表11和12。
表11

表12
單晶硅膜上的拋光性能的評(píng)估實(shí)施例2-8(vii)評(píng)估拋光速率單晶硅膜使用在步驟[3]中制備的水分散體[2A]和[2a](在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋的產(chǎn)品)，并將硅晶片(E & M Co.的產(chǎn)品)放在化學(xué)機(jī)械拋光裝置(型號(hào)″EPO112″，由Ebara公司制造)上，按照步驟[4](i)的相同方式進(jìn)行拋光。
單晶硅膜的拋光速率是1400埃/分鐘。
(viii)擦痕的評(píng)估對(duì)于評(píng)估(vii)中的在拋光之后的多晶硅膜，按照評(píng)估(v)的相同方式數(shù)出擦痕數(shù)。結(jié)果，沒有數(shù)出擦痕。
(ix)水分散體的高濃度產(chǎn)品的穩(wěn)定性的評(píng)估評(píng)估基本上按照評(píng)估(vii)的相同的方式進(jìn)行，只是使用通過在制備之后在40℃下儲(chǔ)存90天之后稀釋高濃度產(chǎn)品[2Ad]和[2ad]而得到的雙液混合型淤漿替代評(píng)估(vii)中的通過在制備之后2小時(shí)時(shí)稀釋高濃度產(chǎn)品[2Ad]和[2ad]而得到的雙液混合型淤漿。
結(jié)果，單晶硅膜的拋光速率是1300埃/分鐘，沒有數(shù)出擦痕，且即使使用通過在制備之后在40℃下儲(chǔ)存90天之后稀釋高濃度產(chǎn)品[2Ad]和[2ad]而得到的雙液混合型淤漿，拋光性能的差異較小。
根據(jù)本發(fā)明的用于化學(xué)機(jī)械拋光的第一水分散體具有優(yōu)異的表面平面化能力，因此，通過化學(xué)機(jī)械拋光而拋光的表面在平面化步驟中較少出現(xiàn)凹彎，侵蝕或類似現(xiàn)象，并具有高儲(chǔ)存穩(wěn)定性，因此防止甚至在高濃度狀態(tài)下儲(chǔ)存時(shí)隨著時(shí)間而變質(zhì)并因此具有優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的第一化學(xué)機(jī)械拋光工藝在拋光硅膜如多晶硅膜時(shí)實(shí)現(xiàn)高拋光速率，并具有在拋光和去除多晶硅膜和氧化硅膜時(shí)優(yōu)異的選擇性和在拋光和去除多晶硅膜和氮化物膜時(shí)優(yōu)異的選擇性。
根據(jù)本發(fā)明的用于化學(xué)機(jī)械拋光的第二水分散體具有優(yōu)異的表面平面化能力，因此，通過化學(xué)機(jī)械拋光而拋光的表面在平面化步驟中較少出現(xiàn)凹彎，侵蝕或類似現(xiàn)象，不造成或至少減少包括擦痕的表面缺陷，具有高儲(chǔ)存穩(wěn)定性，因此防止甚至在高濃度狀態(tài)下儲(chǔ)存時(shí)隨著時(shí)間而變質(zhì)并因此具有優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
在根據(jù)本發(fā)明的用于化學(xué)機(jī)械拋光的第二水分散體中，如果水溶性季銨鹽是表示為結(jié)構(gòu)式(1)的化合物，拋光速率進(jìn)一步提高。
如果無機(jī)酸鹽是無機(jī)銨鹽，可充分防止凹彎和侵蝕。
如果它用于拋光硅型膜，拋光速率高，并防止凹彎和類似現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的第二化學(xué)機(jī)械拋光工藝，所要拋光的表面可不足速率下拋光，凹彎，侵蝕和類似現(xiàn)象可減少，且擦痕也可得到防止。
如果多晶硅膜拋光速率與氧化硅膜拋光速率的比率是至少30，如果拋光在相同的條件下進(jìn)行，這些膜可以足夠的選擇性進(jìn)行拋光。
如果多晶硅膜拋光速率與氧化硅膜拋光速率的比率是至少50，如果拋光在相同的條件下進(jìn)行，這些膜和層可以足夠的選擇性進(jìn)行拋光。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)工藝，可提供具有優(yōu)異的表面光滑的和高質(zhì)量的半導(dǎo)體設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種通過將水溶性季銨鹽，無機(jī)酸鹽和磨料顆?；烊胨橘|(zhì)而得到的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，其中水溶性季銨鹽，無機(jī)酸鹽和磨料顆粒的含量比例分別為0.005-5％質(zhì)量，0.005-5％質(zhì)量和0.01-10％質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，進(jìn)一步包含水溶性聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，其中水溶性季銨鹽是表示為以下結(jié)構(gòu)式(1)的化合物[NR4]+[OH]-(1)其中R是具有1-4個(gè)碳原子的烷基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，其中無機(jī)酸鹽是無機(jī)銨鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，它用于拋光硅型膜。
7.一種化學(xué)機(jī)械拋光工藝，包括用根據(jù)權(quán)利要求1的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體拋光所要拋光的表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的化學(xué)機(jī)械拋光工藝，其中表示為多晶硅膜去除速率與氧化硅膜去除速率的比率的第一特定去除速率比率在其中氧化硅膜和多晶硅膜在相同的條件下拋光的情況下是至少30。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的化學(xué)機(jī)械拋光工藝，其中表示為多晶硅膜去除速率與氮化物膜去除速率的比率的第二特定去除速率比率在其中氮化物膜和多晶硅膜在相同的條件下拋光的情況下是至少50。
10.一種用于生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其中半導(dǎo)體設(shè)備通過將半導(dǎo)體基材上的所要拋光的表面用根據(jù)權(quán)利要求1的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體進(jìn)行拋光而制成。
11.一種通過將至少一種水溶性季銨鹽，非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物，無機(jī)酸鹽，水溶性聚合物和磨料顆?；烊胨橘|(zhì)而得到的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，其中水溶性季銨鹽，非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物，無機(jī)酸鹽，水溶性聚合物和磨料顆粒的含量比例分別為0.005-10％質(zhì)量，0.005-10％質(zhì)量，0.005-8％質(zhì)量，0.001-5％質(zhì)量和0.01-10％質(zhì)量。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，其中水溶性季銨鹽是表示為以下結(jié)構(gòu)式(1)的化合物[NR4]+[OH]-(1)其中R是具有1-4個(gè)碳原子的烷基。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，其中無機(jī)酸鹽是無機(jī)銨鹽。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，它用于拋光硅型膜。
16.一種化學(xué)機(jī)械拋光工藝，包括將所要拋光的表面用根據(jù)權(quán)利要求11的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體拋光。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的化學(xué)機(jī)械拋光工藝，其中表示為多晶硅膜去除速率與氧化硅膜去除速率的比率的第一特定去除速率比率在其中氧化硅膜和多晶硅膜在相同的條件下拋光的情況下是至少30。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的化學(xué)機(jī)械拋光工藝，其中表示為多晶硅膜去除速率與氮化物膜去除速率的比率的第二特定去除速率比率在其中氮化物膜和多晶硅膜在相同的條件下拋光的情況下是至少50。
19.一種用于生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其中半導(dǎo)體設(shè)備通過將半導(dǎo)體基材上的所要拋光的表面用根據(jù)權(quán)利要求11的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體進(jìn)行拋光而制成。
20.一種用于制備用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的材料，包括通過將至少一種水溶性季銨鹽和無機(jī)酸鹽混入水介質(zhì)而得到的第一水分散體材料(I)，和通過將至少一種水溶性聚合物和非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物混入水介質(zhì)而得到的第二水分散體材料(II)，其中磨料顆粒被混入第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)中的至少一種，且用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體通過第一水分散體材料(I)和第二水分散體材料(II)而制備。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的用于制備用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的材料，其中水溶性季銨鹽是表示為以下結(jié)構(gòu)式(1)的化合物[NR4]+[OH]-(1)其中R是具有1-4個(gè)碳原子的烷基。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的用于制備用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的材料，其中第一水分散體材料(I)與第二水分散體材料(II)的比率[(I)/(II)]是30/70-70/30，以質(zhì)量比率計(jì)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的用于制備用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體的材料，其中無機(jī)酸鹽是無機(jī)銨鹽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使所要拋光的表面平面化和具有高儲(chǔ)存穩(wěn)定性的用于化學(xué)機(jī)械拋光的水分散體，一種在拋光不同材料的表面時(shí)具有優(yōu)異的選擇性的化學(xué)機(jī)械拋光工藝，和一種半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)工藝。第一水分散體包含水溶性季銨鹽，無機(jī)酸鹽，磨料顆粒和水介質(zhì)。第二水分散體包含至少一種水溶性季銨鹽，非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物，無機(jī)酸鹽，水溶性聚合物，磨料顆粒和水介質(zhì)。第二水分散體由通過將水溶性季銨鹽和無機(jī)酸鹽混入水介質(zhì)而得到的第一水分散體材料(I)，和通過將水溶性聚合物和非水溶性季銨鹽的另一堿性有機(jī)化合物混入水介質(zhì)而得到的第二水分散體材料(II)組成。磨料顆粒包含在至少一種水分散體材料中。
文檔編號(hào)C09G1/00GK1498931SQ20031010471
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者西元和男, 坂野達(dá)章, 竹村彰浩, 服部雅幸, 川橋信夫, 宮下直人, 重田厚, 松井嘉孝, 井田和彥, 人, 夫, 孝, 幸, 彥, 浩, 章 申請(qǐng)人:Jsr株式會(huì)社, 株式會(huì)社東芝