研磨液及使用该研磨液的基板的研磨方法技术

一种研磨液，其包含氧化铈粒子、有机酸A、具有羧酸基或羧酸盐基的高分子化合物B以及水，其中，有机酸A为丙酸，有机酸A的含量相对于研磨液总质量为0.001～1质量％，高分子化合物B的含量相对于研磨液总质量为0.01～0.50质量％，所述研磨液的pH为4.0以上7.0以下。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2011年12月22日、申请号为201180048658.4、专利技术名称为“研磨液及使用该研磨液的基板的研磨方法”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及研磨液及使用该研磨液的基板的研磨方法。更详细而言，本专利技术涉及在作为半导体元件制造技术的、基板表面的平坦化工序，特别是层间绝缘膜、BPSG膜(掺杂了硼、磷的二氧化硅膜)的平坦化工序，浅沟槽隔离(STI)的形成工序等中使用的研磨液及使用该研磨液的基板的研磨方法。
技术介绍
在目前的ULSI半导体元件制造工序中，对用于使半导体元件高密度、微细化的加工技术进行了研究开发。作为该加工技术之一的CMP(Chemicalmechanicalpolishing：化学机械研磨)技术，逐渐成为在半导体元件制造工序中进行层间绝缘膜的平坦化、STI形成、插塞以及嵌入式金属线路形成等时所必须的技术。以前，在半导体元件制造工序中，氧化硅膜等无机绝缘膜通过等离子体-CVD(化学气相生长)、低压-CVD(化学气相生长)等方法而形成。作为用于使该无机绝缘膜平坦化的化学机械研磨液，通常研究的是使用气相二氧化硅系研磨液。气相二氧化硅系研磨液可通过调整配合了粒子的浆料的pH而制造，该粒子是利用热分解四氯化硅等方法使颗粒生长而得到的。然而这样的气相二氧化硅系研磨液存在研磨速度低这样的技术问题。另外，在设计标准0.25μm以后的代中，在集成电路内的元件隔离中可使用STI。在STI中，为了清除在基板上成膜的多余氧化硅膜而使用CMP技术。在这种情况下，为了使研磨在任意深度停止，可在氧化硅膜下形成研磨速度低的停止膜。停止膜可使用氮化硅膜等。为了高效率地清除多余的氧化硅膜，同时充分地抑制其之后的研磨进行，希望氧化硅膜与停止膜的研磨速度比较大。然而，对于以前的胶体二氧化硅系研磨液而言，氧化硅膜与停止膜的研磨速度比较小，为3左右，作为STI用不具有耐用的特性。另一方面，作为针对光掩模、透镜等玻璃表面的研磨液，使用含有氧化铈粒子的氧化铈研磨液。氧化铈粒子与二氧化硅粒子、氧化铝粒子相比硬度更低，在研磨时不易在研磨表面产生损伤，因此对抛光镜面研磨有用。另外，氧化铈研磨液与气相二氧化硅系、胶体二氧化硅系等二氧化硅研磨液相比，具有研磨速度快的优点。作为氧化铈研磨液，在下述专利文献1中记载了使用高纯度氧化铈研磨颗粒的半导体用CMP研磨液。另外，在下述专利文献2中记载了为了控制氧化铈研磨液的研磨速度、提高总体平坦性而加入添加剂的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-106994号公报专利文献2：日本特许3278532号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，伴随着线路、STI的设计标准的微细化进展，对于上述的氧化铈研磨液要求进一步提高平坦性(例如减少绝缘膜的碟陷(dishing)量)。另外，半导体器件的生产也要求进一步提高精度，例如，要求沟槽密度不同部分的绝缘膜的残膜厚差小、停止膜的过剩研磨量少。进一步，同时研磨工艺的尤度大，在精度高的半导体器件生产中也重要。本专利技术是鉴于上述实情而作出的专利技术，目的在于提供一种研磨液以及使用该研磨液的基板的研磨方法，该研磨液在研磨形成于基板表面上的被研磨膜的CMP技术中，可以提高被研磨膜的研磨速度，并能够进一步提高研磨后的平坦性。解决问题的方法本专利技术提供一种研磨液，其是包含氧化铈粒子、有机酸A、具有羧酸基或羧酸盐基的高分子化合物B以及水的CMP用研磨液，其中，有机酸A具有从-COOM基、-Ph-OM基、-SO3M基以及-PO3M2基(式中，M是从H、NH4、Na以及K中选择的任一种，Ph表示可以具有也可以不具有取代基的苯基)所组成的组中选择的至少一种基团，有机酸A的pKa小于9，有机酸A的含量相对于研磨液总质量为0.001～1质量％，高分子化合物B的含量相对于研磨液总质量为0.01～0.50质量％，该研磨液的pH为4.0以上7.0以下。本专利技术的研磨液，在研磨形成于基板表面上的被研磨膜(例如层间绝缘膜、BPSG膜、STI膜)的CMP技术中，可以提高被研磨膜的研磨速度且能提高研磨后的平坦性。本专利技术的研磨液，可以作为由包含氧化铈粒子和水的第1液体与包含有机酸A、高分子化合物B和水的第2液体构成的二液式研磨液保存。由此，在使用研磨液之前可以更好地维持氧化铈粒子的分散稳定性，因此可以得到更有效的研磨速度以及平坦性。另外，本专利技术的研磨液优选使上述第1液体进一步含有分散剂。由此，可以更好地维持氧化铈粒子的分散稳定性。另外，本专利技术提供一种基板的研磨方法，使用本专利技术的研磨液研磨在基板表面上形成的被研磨膜。根据使用本专利技术研磨液的这样的研磨方法，可以提高被研磨膜的研磨速度，并能够进一步提高研磨后的平坦性。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种研磨液以及使用该研磨液的基板的研磨方法，该研磨液在研磨形成于基板表面上的被研磨膜(例如STI膜)的CMP技术中，可以提高被研磨膜的研磨速度，并能够进一步提高研磨后的表面平坦性。附图说明图1是表示研磨特性的评价基板的示意剖面图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式进行详细地说明。[研磨液]本实施方式的研磨液是包含氧化铈粒子、分散剂、有机酸A、高分子化合物B以及水的CMP用研磨液。以下，对本实施方式的研磨液所含的各成分进行详细地说明。(氧化铈粒子)作为氧化铈粒子，没有特别地限制，可以使用公知的物质。通常氧化铈是通过将碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、草酸盐等铈化合物氧化而得到的。作为制作氧化铈粒子的方法，可列举烧成、利用过氧化氢等的氧化法等。在研磨通过TEOS-CVD法等形成的氧化硅膜时使用氧化铈粒子的情况下，氧化铈粒子的微晶直径(微晶的直径)越大且结晶形变越少，即结晶性越良好，则越能够进行高速研磨，但具有在被研磨膜上容易产生研磨损伤的倾向。从这样的观点考虑，氧化铈粒子优选由2个以上的微晶构成且具有晶界的粒子，更优选微晶直径为1～300nm范围内的粒子。上述微晶直径可以通过扫描型电子显微镜(SEM)的观察来测定。具体而言，从由扫描型电子显微镜(SEM)观察得到的图像，对粒子的长径与短径进行测定，将长径与短径的积的平方根记为粒径。氧化铈粒子中的碱金属以及卤素类的含有率，从可适合在半导体元件制造的研磨中使用的观点考虑，优选为10ppm以下。氧化铈粒子的平均粒径优选为10～500nm，更优选为20～400nm，进一步优选为50～300nm。如果氧化铈粒子的平均粒径为10nm以上，则具有可得到良好的研磨速度的倾向，如果为500nm以下，则具有在被研磨膜上不易产生损伤的倾向。这里，所谓氧化铈粒子的平均粒径，是指通过激光衍射式粒度分布仪(例如，Malvern公司制造商品名：MasterSizerMicroplus，折射率：1.93，光源：He-Ne激光，吸收0)所测定的D50值(体积分布的中位径、累积中央值)。关于平均粒径的测定，使用将研磨液稀释成适宜浓度(例如对于He-Ne激光的测定时透过率(H)为60～70％的浓度)后的样品。另外，将氧化铈研磨液分成如后所述使氧化铈粒子分散在水中所得的氧化铈浆料与使添加剂溶解于水中所得的添加液进行保存的情况下，可以将氧化铈浆料稀释成适宜的浓度来测定。氧化铈粒子的含量，从具有可得到良好的研磨速度的倾向的观点考虑，以研磨液总质量基准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨液，其是包含氧化铈粒子、有机酸A、具有羧酸基或羧酸盐基的高分子化合物B以及水的CMP用研磨液，所述有机酸A为丙酸，所述有机酸A的含量相对于研磨液总质量为0.001～1质量％，所述高分子化合物B的含量相对于研磨液总质量为0.01～0.50质量％，所述研磨液的pH为4.0以上7.0以下。

【技术特征摘要】
2010.12.24 JP 2010-2875941.一种研磨液，其是包含氧化铈粒子、有机酸A、具有羧酸基或羧酸盐基的高分子化合物B以及水的CMP用研磨液，所述有机酸A为丙酸，所述有机酸A的含量相对于研磨液总质量为0.001～1质量％，所述高分子化合物B的含量相对于研磨液总质量为0.01～0.50质量％，所述研磨液的pH为4.0以上7.0以下。2.根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述高分子化合物B是水溶性有机高分子。3.根据权利要求1或2所述的研磨液，其中，所述有机酸A的含量相对于研磨液总质量为0.005质量％以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的研磨液，其中，所述有机酸A的含量相对于研磨液总质量为0.01质量％以上。5.根据权利要求1～4中任一项所述的研磨液，其中，所述有机酸A的含量相对于研磨液总质量为0.1质量％以下。6.根据权利要求1～5中任一项所述的研磨液，其中，所述有机酸A的含量相对于研磨液总质量为0.05质量％以下。7.根据权利要求1～6中任一项所述的研磨液，其中，所述氧化铈粒子是通过将选自碳酸盐的铈化合物、硝酸盐的铈化合物、硫酸盐的铈化合物和草酸盐的铈化合物组成的组中的铈化合物氧化而得到的。8.根据权利要求1～7中任一项所述的研磨液，其中，所述氧化铈粒子的平均粒径是10～500nm。9.根据权利要求1～8中任一项所述的研磨液，其中，所述氧化铈粒子的平均粒径是20～400nm。10.根据权利要求1～9中任一项所述的研磨液，其中，所述氧化铈粒子的平均粒径是50～300nm。11.根据权利要求1～10中任一项所述的研磨液，其中，所述氧化铈粒子的含量为0.1质量％以上。12.根据权利要求1～11中任一项所述的研磨液，其中，所述氧化铈粒子的含量为0.5质量％以上。13.根据权利要求1～12中任一项所述的研磨液，其中，所述氧化铈粒子的含量为20质量％以下。14.根据权利要求1～13中任一项所述的研磨液，其中，所述氧化铈粒子的含量为5质量％以下。15.根据权利要求1～14中任一项所述的研磨液，其中，所述氧化铈粒子的含量为1.5质量％以下。16.根据权利要求1～15中任一项所述的研磨液，其中，作为由包含所述氧化铈粒子和所述水的第1液体和包含所述有机酸A、所述高分子化合物B和所述水的第2液体构成的二液式研磨液保存。17.根据权利要求16所述的研磨液，其中，所述第1液体进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田宗宏，田中孝明，泷泽寿夫，吉川茂，松本贵彬，吉川贵浩，筱田隆，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP