悬浮液、研磨液套剂、研磨液、基体的研磨方法以及基体技术

本发明专利技术提供一种研磨液，所述研磨液含有：磨粒、具有芳香族杂环的化合物、添加剂(其中，不包括上述具有芳香族杂环的化合物)和水，所述磨粒含有4价金属元素的氢氧化物，所述芳香族杂环具有未与氢原子键合的环内氮原子，使用Merz-Kollman法得到的所述环内氮原子的电荷在-0.45以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及悬浮液、研磨液套剂、研磨液、基体的研磨方法以及基体。本专利技术特别涉及半导体元件的制造工序中使用的悬浮液、研磨液套剂、研磨液、基体的研磨方法以及基体。
技术介绍
作为ULSI半导体元件的制造技术，现在正在研究开发用于半导体元件的高密度化及微细化的加工技术。CMP(chemicalmechanicalpolishing，化学机械研磨)技术是这样的加工技术之一。在半导体元件的制造工序中，使用CMP的平坦化技术正成为进行层间绝缘材料的平坦化、形成STI(浅沟槽隔离)、形成栓塞以及形成嵌入式金属配线(镶嵌工序)等时的必要技术。通常，CMP工序(使用CMP技术的平坦化工序)通过在研磨垫(研磨布)和基体的被研磨材料之间供给CMP用研磨液，通过研磨垫研磨被研磨材料来进行。作为CMP中使用的CMP用研磨液，已知有各种研磨液。根据磨粒(研磨粒子)的种类将CMP用研磨液分类的话，有含有二氧化铈(氧化铈)粒子的氧化铈系研磨液、含有二氧化硅(氧化硅)粒子的氧化硅系研磨液、含有三氧化二铝(氧化铝)粒子的氧化铝系研磨液、含有有机树脂粒子的树脂粒子系研磨液等。但是，近年来在半导体元件的制造工序中需要达到配线的进一步微细化，研磨时产生的研磨缺陷成为问题。即，使用以往的研磨液进行研磨时，即使发生微小的研磨损伤，如果该研磨损伤的尺寸小于以往的配线宽度则没有问题，但是想进一步达到配线的微细化的情况下，就会存在问题。针对该问题，进行了降低研磨液中含有的磨粒的平均粒径的尝试。但是，降低平均粒径的话，存在由于机械作用降低而研磨速度下降的问题。这样极其难以兼顾研磨速度和研磨损伤。针对此问题，探讨了使用含有4价金属元素的氢氧化物的磨粒的研磨液(例如，参考以下专利文献1～4)。现有技术文献专利文献【专利文献1】国际公开第02/067309号【专利文献2】国际公开第2012/070541号【专利文献3】国际公开第2012/070542号【专利文献4】国际公开第2012/070544号
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术人发现，使用含有4价金属元素氢氧化物的磨粒的悬浮液，以及使用该悬浮液而获得的研磨液中，存在随着时间经过而从磨粒中放出离子的情况。像这样从磨粒中放出离子的话，可能导致悬浮液或研磨液中混入对于研磨来说不必要的离子，或者磨粒自身发生变化，研磨特性改变。此外，存在将含有磨粒的悬浮液与含有添加剂的添加液恰在研磨之前进行混合获得研磨液，然后使用该研磨进行研磨的情况。此时，作为简便并且准确连续地按照事前确定的混合比来混合悬浮液和添加液的方法，可以测定混合后的研磨液的电导率。此方法的前提是悬浮液和添加液的电导率固定，或者几乎不发生变化。然而，如果由于上述的从磨粒中放出离子导致悬浮液本身的电导率发生改变的话，则不能使用这样的方法，因而导致工序管理上的困难。本专利技术可解决上述课题，以提供具有优异磨粒稳定性(例如电导率随时间改变的量减少)的悬浮液和研磨液为目的。此外，本专利技术的目的还包括提供使用上述悬浮液、上述研磨液套剂或者上述研磨液的基体研磨方法，以及通过使用该研磨方法获得的基体。解决课题的手段专利技术人认真研究了使用含有4价金属元素氢氧化物的磨粒的悬浮液后想到，可通过使用具有芳香族杂环的特定化合物，提高含有4价金属元素氢氧化物的磨粒的稳定性。即，本专利技术的悬浮液含有：磨粒、具有芳香族杂环的化合物和水，上述磨粒含有4价金属元素的氢氧化物，上述芳香族杂环具有未与氢原子键合的环内氮原子，使用Merz-Kollman法(MK法)得到的上述环内氮原子的电荷(MK电荷)为-0.45以下。通过本专利技术的悬浮液可以得到优异的磨粒稳定性。例如，通过本专利技术的悬浮液，随时间经过从磨粒中释放出的离子比过去少，可以抑制悬浮液的电导率的经时变化(即，悬浮液中离子的含量变化)。此外，通过本专利技术的悬浮液，使用在该悬浮液中加入添加剂而得到的研磨液时，可以维持添加剂的添加效果并以优异的研磨速度研磨被研磨材料。进而，不加入添加剂地将本专利技术的悬浮液用于研磨时，也能够以优异的研磨速度研磨被研磨材料。此外，本专利技术的悬浮液，通过磨粒中含有4价金属元素的氢氧化物，还可以抑制研磨损伤的发生。此外，专利技术人发现，将含有特定量磨粒的水分散液以特定的离心加速度离心分离时得到的液相的非挥发性成分含量高时，可以以更优异的研磨速度研磨被研磨材料。即，本专利技术的悬浮液中，优选磨粒满足以下条件：将该磨粒的含量调整到1.0质量％而获得的水分散液以离心加速度1.59×105G离心分离50分钟时，能够获得非挥发性成分含量500ppm以上的液相。\ppm\表示质量ppm、即“每百万质量份”。此外，专利技术人发现，含有特定量磨粒的水分散液中，对特定波长的光的透光率高时，可以以更优异的研磨速度研磨被研磨材料。即，本专利技术的悬浮液中，优选磨粒满足以下条件：将磨粒的含量调整到1.0质量％而获得的水分散液对波长500nm的光的透光率在50％/cm以上。本专利技术的悬浮液中，磨粒优选满足以下条件：将该磨粒的含量调整到1.0质量％而获得的水分散液对波长400nm的光的吸光度1.00以上。此时，可以以更优异的研磨速度研磨被研磨材料。本专利技术的悬浮液中，磨粒优选满足以下条件：该磨粒的含量调整到0.0065质量％(65ppm)而获得的水分散液对波长290nm的光的吸光度在1.000以上。此时，可以以更优异的研磨速度研磨被研磨材料。本专利技术的悬浮液中，磨粒优选满足以下条件：将该磨粒的含量调整到0.0065质量％而获得的水分散液对波长450～600nm的光的吸光度在0.010以下。此时，可以以更优异的研磨速度研磨被研磨材料。本专利技术的悬浮液中，4价金属元素的氢氧化物优选由4价金属元素的盐与碱源反应而得。这样的情况下，由于可以获得粒径非常细的粒子，可以进一步提高降低研磨损伤的效果。本专利技术的悬浮液中，4价金属元素优选4价铈。这样的情况下，由于可以获得高化学活性，因此可以以更优异的研磨速度研磨被研磨材料。此外，专利技术人发现，除了上述悬浮液的组成成分之外还含有添加剂的研磨液中，通过并用含有4价金属元素的氢氧化物的磨粒和具有芳香族杂环的特定化合物，可以得到优异的磨粒稳定性，同时，可以抑制随着添加剂的添加，被研磨材料的研磨速度降低。即，本专利技术的研磨液套剂中，该研磨液的组成成分分成第一液体和第二液体进行保存，第一液体和第二液体混合后将形成所述研磨液，第一液体为上述悬浮液，第二液体含有添加剂(其中，不包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种悬浮液，其特征在于，含有：磨粒、具有芳香族杂环的化合物以及水，所述磨粒含有4价金属元素的氢氧化物，所述芳香族杂环具有未与氢原子键合的环内氮原子，使用Merz‑Kollman法得到的所述环内氮原子的电荷在‑0.45以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.10 JP 2013-1874931.一种悬浮液，其特征在于，含有：磨粒、具有芳香族杂环的化合物以及水，
所述磨粒含有4价金属元素的氢氧化物，
所述芳香族杂环具有未与氢原子键合的环内氮原子，
使用Merz-Kollman法得到的所述环内氮原子的电荷在-0.45以下。
2.如权利要求1所述的悬浮液，所述磨粒满足以下条件：将该磨粒的含量调整为1.0质
量％而得的水分散液以离心加速度1.59×105G离心分离50分钟时，能够获得非挥发性成分
含量500ppm以上的液相。
3.如权利要求1或2所述的悬浮液，所述磨粒满足以下条件：将该磨粒的含量调整为1.0
质量％而得的水分散液对波长500nm的光的透光率在50％/cm以上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的悬浮液，所述磨粒满足以下条件：将该磨粒的含量
调整为1.0质量％而得的水分散液对波长400nm的光的吸光度在1.00以上。
5.如权利要求1～4中任一项所述的悬浮液，所述磨粒满足以下条件：将该磨粒的含量
调整为0.0065质量％而得的水分散液对波长290nm的光的吸光度在1.000以上。
6.如权利要求1～5中任一项所述的悬浮液，所述磨粒满足以下条件：将该磨粒的含量
调整为0.0065质量％而得的水分散液对波长450～600nm的光的吸光度在0.010以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的悬浮液，所述4价金属元素的氢氧化物由4价金属元
素的盐与碱源反应而得。
8.如权利要求1～7中任一项所述的悬浮液，所述4价金属元素为4价铈。
9.一种研磨液套剂，研磨液的组成成分分成第一液体和第二液体进行保存，所述第一
液体和所述第二液体混合后将形成所述研磨液，其中，所述第一液体是权利要求1～8中任
一项所述的悬浮液，所述第二液体含有添加剂和水，其中，所述添加剂不包括所述具有芳香
族杂环的化合物。
10.一种研磨液，含有：磨粒、具有芳香族杂环的化合物、添加剂和水，其中，所述添加剂
不包括所述具有芳香族杂环的化合物，
所述磨粒含有4价金属元素的氢氧化物，
所述芳香族杂环具有未与氢原子键合的环内氮原子，
使用Merz-Kollman法得到的所述环内氮原子的电荷在-0.45以下。
11.如权利要求10所述的研磨液，所述磨粒满足以下条件：将该磨粒的含量调整为1.0
质量％而得的水分散液以离心加速度1.59×105G离心分离50分钟时，能够获得非挥发性成
分含量500ppm以上的液相。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：南久贵，岩野友洋，荒川敬太，日高敬浩，
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