研磨剂、浓缩一液式研磨剂、二液式研磨剂、基板研磨法制造技术

本发明专利技术提供研磨剂、浓缩一液式研磨剂、二液式研磨剂、基板研磨法。一种研磨剂用于形成有被研磨膜的基板的研磨的应用，所述研磨剂含有：4价金属氢氧化物粒子，阳离子化聚乙烯醇，选自由氨基糖、该氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖类以及该多糖类的衍生物所组成的组的至少一种糖类，以及水。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于对形成有被研磨膜的基板、特别是形成有氧化硅系绝缘膜的半导体基板进行研磨的研磨剂，成为该研磨剂的浓缩一液式研磨剂、二液式研磨剂以及使用该研磨剂的基板研磨方法。
技术介绍
在近年的半导体元件制造工序中，用于实现高密度化、微细化的加工技术的重要性正逐渐增大。作为其中之一的化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing, CMP)技术成为在半导体元件的制造工序中，形成浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation, STI)、金属沉积前的(Pre-Metal)绝缘膜或层间绝缘膜平坦化、形成插塞(plug)以及埋入金属配线所必须的技术。通常情况下，在CMP工序中，将形成有被研磨膜的基板的该被研磨膜抵压于研磨垫上并进行加压，一边将研磨剂供给至被研磨膜与研磨垫之间，一边使基板与研磨垫相对移动而进行研磨。此处，研磨剂、研磨垫是决定被研磨膜的研磨速度、平坦性、研磨选择性、研磨损伤数、基板面内的均一性等研磨特性的重要因素。特别是通过变更研磨剂中所含的研磨粒、添加剂的种类、研磨垫的材质、硬度等，使这些研磨特性产生较大的变化。作为CMP工序用的研磨剂，多使用包含热解法二氧化硅(fumed silica)、胶体二氧化娃(colloidal silica)等氧化娃(二氧化娃)研磨粒的研磨剂。已知可通过适宜选择二氧化硅系研磨剂的研磨粒浓度、pH、添加剂等，而研磨种类广泛的膜。此外，主要以氧化硅膜等氧化硅系绝缘膜为对象的包含铈化合物研磨粒的研磨剂的需要也在扩大。例如，已知含有氧化铈(二氧化铈)粒子作为研磨粒的二氧化铈系研磨齐U，可以较二氧化硅系研磨剂低的研磨粒浓度而高速地研磨氧化硅系绝缘膜。此外，已知可通过向二氧化铈系研磨剂中添加适宜的添加剂，而改善平坦性、研磨选择性。例如，在形成STI的工序中，在硅基板上形成作为被研磨膜的氧化硅系绝缘膜，在硅基板上所挖的沟中埋入氧化硅系绝缘膜。在这样的工序中，反映在下层硅基板上所挖的沟的段差的凹凸通常产生在氧化硅系绝缘膜的表面上。此处，在研磨氧化硅系绝缘膜时，可通过适宜选择二氧化铈系研磨剂中所添加的添加剂，而提高氧化硅系绝缘膜的凸部的研磨速度相对于凹部的研磨速度的比。其结果，与氧化硅系绝缘膜的凹部相比而言更优先研磨氧化硅系绝缘膜的凸部，从而可提高研磨后的平坦性。此外，在形成STI的工序中，通常在氧化硅系绝缘膜的下层具有氮化硅膜、多晶硅膜(PSi膜)作为研磨停止层。此处，在研磨氧化硅系绝缘膜时，可通过适宜选择二氧化铈系研磨剂中所添加的添加剂，而提高氧化硅系绝缘膜相对于研磨停止层的研磨速度比(研磨选择比)。其结果是，容易在研磨停止层露出时停止研磨，可提高研磨停止性。关于CMP工序中所使用的氧化铈(二氧化铈)系研磨剂，例如公开于专利文献I、专利文献2。然而，近年来，随着半导体设备的电路尺寸的微细化，在CMP工序中所产生的研磨损伤正成为深刻的问题。其原因在于如果在CMP工序中在被研磨膜上产生研磨损伤，则产生微细的晶体管(transistor)、配线的断路不良、短路不良等。因此，作为减低研磨损伤数的方法，提出了减小研磨剂中的研磨粒的平均粒径的方法。例如，专利文献3中记载了使用微小的4价金属氢氧化物粒子作为研磨粒的研磨剂。专利文献3中记载了可通过包含4价金属氢氧化物粒子的研磨剂，而与先前的二氧化铈系研磨剂相比减少研磨损伤数。此外，专利文献3中记载了可通过含有4价金属氢氧化物粒子与规定添加剂的研磨剂而使研磨选择比成为规定值。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平08-022970号公报专利文献2 :日本特开平10-106994号公报专利文献3 :国际公开第02/067309号小册子
技术实现思路
专利技术要解决的课题如果半导体设备的电路尺寸微细化，则除上述的研磨损伤以外，平坦性、研磨选择比不足亦成为CMP工序中深刻的问题。如果在CMP工序中平坦性不足,则难以在其后的光刻(photolithography)工序中高精度地形成微细的电路。因此，CMP工序中的平坦性越高越优选，从而要求可进一步提高平坦性的研磨剂。此外，如果在CMP工序中研磨选择比不足,则难以在研磨停止层露出时停止研磨，研磨过度进行。其结果是，难以提高研磨停止性。因此，CMP工序中的研磨选择比越高越优选，从而要求可进一步提高研磨选择比的研磨剂。此外，作为所述研磨停止层通常使用氮化硅膜或多晶硅膜。然而，难以制成无论对哪一种研磨停止层均可获得充分的研磨选择比的研磨剂，必须根据研磨停止层而改变研磨液。本专利技术是鉴于上述课题，目的在于提供一种可在研磨氧化硅系绝缘膜等被研磨膜的CMP技术中，抑制研磨损伤且高平坦性地研磨被研磨膜的研磨剂，用于获得该研磨剂的浓缩一液式研磨剂以及二液式研磨剂。此外，本专利技术的目的在于提供一种使用该研磨剂的基板研磨方法。进一步地，本专利技术的目的在于提供一种即使在使用氮化硅膜及多晶硅膜的任一种作为研磨停止层时，也可获得良好的研磨选择比、提高研磨停止性的研磨剂，用于获 得该研磨剂的浓缩一液式研磨剂以及二液式研磨剂，以及使用该研磨剂的基板研磨方法。另外，以下如果无特别的说明，则所谓相对于氮化硅膜的研磨选择比是表示被研磨膜(例如氧化硅系绝缘膜)相对于氮化硅膜的研磨速度的比(被研磨膜的研磨速度/氮化硅膜的研磨速度)，所谓研磨选择比高或者研磨选择比优异是表示上述研磨速度的比足够大。关于多晶娃膜也相同。解决课题的方法
本专利技术人等发现通过使用如下的研磨剂可解决上述课题，所述研磨剂含有4价金属氢氧化物粒子，阳离子化聚乙烯醇，选自由氨基糖、该氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖类以及该多糖类的衍生物所组成的组的至少一种糖类，以及水。即，本专利技术涉及含有如下化合物的研磨剂4价金属氢氧化物粒子，阳离子化聚乙烯醇，选自由氨基糖、该氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖类以及该多糖类的衍生物所组成的组的至少一种糖类，以及水。通过本专利技术的研磨液，可在研磨被研磨膜的CMP技术中，抑制研磨损伤且高平坦性地研磨被研磨膜。此外，通过本专利技术的研磨液，即使在使用氮化硅膜及多晶硅膜的任一种作为研磨停止层时，也可获得良好的研磨选择比、提高研磨停止性。关于本专利技术起到这些效果的原因，本专利技术人等推断是基于如下所述的含有成分彼此的相互作用等。但是，原因并不限定于以下的内容。4价金属氢氧化物粒子由于粒子微小，因此推断对于抑制研磨损伤而言特别有效。此外，推断阳离子化聚乙烯醇主要吸附于4价金属氢氧化物粒子上，选自由氨基糖、该氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖类以及该多糖类的衍生物所组成的组的至少一种糖类主要吸附于被研磨膜上。推断其结果是在4价金属氢氧化物粒子与被研磨膜之间产生适宜的相互作用。推断该相互作用可带来与被研磨膜的凹部相比而言优先地研磨被研磨膜的凸部的效果，对于高平坦性地研磨被研磨膜而言特别有效。另外，可推断选自由氨基糖、该氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖类以及该多糖类的衍生物所组成的组的至少一种糖类除了吸附于被研磨膜上之外还吸附于研磨停止层上。推断其结果是在4价金属氢氧化物粒子与研磨停止层之间产生适宜的相互作用。推断该相互作用可带来与研磨停止层相比而言优先地研磨被研磨膜的效果，对于提高研磨选择比而言特别有效。此外，4价金属氢氧化物粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：龙崎大介，成田武宪，星阳介，岩野友洋，
申请(专利权)人：日立化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：