研磨液和研磨方法技术

一种研磨液，其含有磨粒、分子量为210以上的膦酸化合物以及选自氨基酸和氨基酸衍生物中的至少一种，所述磨粒的硅烷醇基密度在6.5个/nm

Abrasives and methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】研磨液和研磨方法
本专利技术涉及研磨液和研磨方法。本专利技术涉及例如可在半导体基板的布线形成工序等中的研磨中使用的研磨液和研磨方法。
技术介绍
近年来，随着半导体集成电路(以下，称为“LSI”)的高集成化和高性能化，正在开发新的微细加工技术。化学机械研磨(以下，称为“CMP”)法是其中之一，是LSI制造工序(特别是，多层布线形成工序中的层间绝缘膜的平坦化、金属插塞的形成或者嵌入式布线的形成)中频繁使用的技术。例如在下述专利文献1中公开了该技术。CMP被应用于半导体制造中的各工序，作为其中的一个形式，例如，可举出应用于晶体管制造中的栅极(gate)形成工序。在制造晶体管时，有时研磨金属、硅、氧化硅、氮化硅、多晶硅(polysilicon)等材料，要求根据晶体管结构来控制各材料的研磨速度。在这种情况下，作为课题之一，在包含二氧化硅、氮化硅以及多晶硅的被研磨面的研磨中，存在相对于二氧化硅而言非选择性地研磨氮化硅和多晶硅的要求。在此处，“非选择性”是指，相对于二氧化硅而言，未选择性地研磨氮化硅和多晶硅，是指相对于二氧化硅的研磨速度而言，氮化硅和多晶硅的研磨速度为相同程度。作为研磨二氧化硅、氮化硅以及多晶硅时所使用的磨粒，二氧化铈(铈土；ceria)颗粒和二氧化硅颗粒是众所周知的。下述专利文献2中，公开了使用包含胶态二氧化铈颗粒(二氧化铈颗粒)和季甲基丙烯酰基烷基铵聚合物(阳离子性聚合物)的研磨液，同时研磨二氧化硅、氮化硅以及多晶硅的情况。下述专利文献3中，公开了通过使用将磺酸固定于磨粒表面并具有负的ζ(zeta)电位的二氧化硅颗粒来提高氮化硅研磨速度的情况。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利第4944836号说明书专利文献2：日本特表2016-531429号公报专利文献3：日本专利第6028046号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，使用二氧化铈颗粒时，由于二氧化铈与二氧化硅的反应性高，因而，相对于氮化硅和多晶硅的研磨速度，二氧化硅的研磨速度过高，氮化硅和多晶硅这两者的研磨速度也提高，在此基础上，相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅是困难的。另外，即使在使用二氧化硅颗粒时提高氮化硅研磨速度的情况下，也难以控制二氧化硅、氮化硅以及多晶硅的研磨速度，难以相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅。本专利技术旨在解决上述问题，其目的是提供一种可相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅的研磨液和研磨方法。解决问题的手段为解决上述问题，本专利技术人进行了各种研究，其结果发现，将特定的磨粒和特定的添加剂并用是重要的因素。本专利技术的研磨液含有磨粒、分子量为210以上的膦酸化合物以及选自氨基酸和氨基酸衍生物中的至少一种，所述磨粒的硅烷醇基密度在6.5个/nm2以下，所述磨粒的缔合度在1.5以上。本专利技术的研磨液能相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅。本专利技术的研磨液能边对包含二氧化硅、氮化硅以及多晶硅的被研磨面进行平坦化边进行研磨。所述磨粒优选包含胶态二氧化硅。所述磨粒的ζ电位优选为正。本专利技术的研磨液的pH优选为2.0～5.0。本专利技术的研磨液可用于研磨包含二氧化硅、氮化硅以及多晶硅的被研磨面。本专利技术的研磨液中，氮化硅和多晶硅的研磨速度相对于二氧化硅的研磨速度的比率(氮化硅和多晶硅的研磨速度/二氧化硅的研磨速度)优选为0.80～1.20，更优选为0.80以上且小于1.20。本专利技术的研磨方法具备下述工序：使用上述研磨液，研磨包含二氧化硅、氮化硅以及多晶硅的被研磨面。专利技术效果本专利技术可以相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅。本专利技术中，当将二氧化硅的研磨速度设为1.00时，可获得0.80～1.20作为氮化硅和多晶硅的研磨速度。本专利技术能边对包含二氧化硅、氮化硅以及多晶硅的被研磨面进行平坦化边进行研磨。本专利技术可以提供研磨液在包含二氧化硅、氮化硅以及多晶硅的被研磨面的研磨中的应用。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行详细说明。<定义>本说明书中，用“～”所示的数值范围表示包含将“～”的前后所记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。本说明书中阶段性地记载的数值范围中，某阶段的数值范围的上限值或下限值可与另一阶段的数值范围的上限值或下限值进行任意组合。本说明书记载的数值范围中，其数值范围的上限值或下限值也可替换为实施例中所示的数值。“A或B”可包含A和B中的任一者，也可包含这两者。除非另有说明，否则本说明书中例示的材料可单独使用1种或将2种以上组合使用。本说明书中，组合物中存在多种与各成分相当的物质时，除非另有说明，否则组合物中各成分的含量是指组合物中存在的该多种物质的总量。<研磨液>本实施方式的研磨液含有磨粒、分子量为210以上的膦酸化合物以及选自氨基酸和氨基酸衍生物中的至少一种，所述磨粒的硅烷醇基密度在6.5个/nm2以下，所述磨粒的缔合度在1.5以上。本实施方式的研磨液可用作CMP研磨液。本实施方式的研磨液可用于研磨包含二氧化硅、和选自氮化硅以及多晶硅中的至少一种的被研磨面，也可用于研磨包含二氧化硅、氮化硅以及多晶硅的被研磨面。本实施方式的研磨液可相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅。虽然呈现这种效果的原因并不一定清楚，但本专利技术人推测如下。即，在上述特定分子量的膦酸化合物和氨基酸成分的存在下，膦酸化合物容易与氮化硅表面配位，氨基酸成分容易与多晶硅表面配位。而且，通过各化合物配位，被研磨面的润湿性发生变化，硅烷醇基密度低的磨粒容易作用于被研磨面。另外，由于缔合度高的磨粒的表面积大，因而，容易呈现这种作用。根据以上情况，氮化硅和多晶硅的研磨速度提高至与二氧化硅的研磨速度同等的研磨速度。(磨粒)本实施方式涉及的研磨液含有磨粒。作为磨粒的材质，可举出二氧化硅、氧化铝和二氧化铈等。从容易相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅的角度来看，作为磨粒，优选包含二氧化硅，更优选包含胶态二氧化硅。从相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅的角度来看，磨粒的硅烷醇基密度的上限在6.5个/nm2以下。从容易相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅的角度点来看，磨粒的硅烷醇基密度的上限优选在5.0个/nm2以下，更优选在4.2个/nm2以下，进一步优选在4.0/nm2以下，特别优选在3.0个/nm2以下，极其优选在2.0个/nm2以下，非常优选在1.7个/nm2以下，更进一步优选在1.6个/nm2以下。从容易相对于二氧化硅非选择性地研磨氮化硅和多晶硅的角度来看，磨粒的硅烷醇基密度的下限优选在1.0个/nm2以上，更优选在1.1个/nm2以上，进一步优选在1.2个/nm2以上，特别优选在1.4个/nm2以上，极其优选在1.5个/nm2以上。硅烷醇基密度(ρ[个/nm2])可以通过下述的滴定来测定并计算。首先，量取15g颗粒(A[g])，使其分散在适量(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研磨液，其含有：/n磨粒、/n分子量为210以上的膦酸化合物、/n选自氨基酸和氨基酸衍生物中的至少一种；/n所述磨粒的硅烷醇基密度在6.5个/nm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种研磨液，其含有：
磨粒、
分子量为210以上的膦酸化合物、
选自氨基酸和氨基酸衍生物中的至少一种；
所述磨粒的硅烷醇基密度在6.5个/nm2以下，
所述磨粒的缔合度在1.5以上。


2.根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述磨粒包含胶态二氧化硅。


3.根据权利要求1或2所述的研磨液，其中，所述磨粒的ζ电位为正。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的研磨液，其中，所述研磨液的pH为2.0～5.0。


5.根据权利要求1～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：大塚祐哉，岩野友洋，
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