專利名稱：Cmp用研磨液及使用其的研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMP用研磨液及使用其的研磨方法，特別涉及適于半導(dǎo)體晶片材料的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的CMP用研磨液及使用其的研磨方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中，伴隨著超LSI器件的高性能化，在現(xiàn)有技術(shù)的延長線上的微細(xì)化技術(shù)中，兼顧高集成化和高速化正逐漸達(dá)到極限。因此，開發(fā)了推進(jìn)半導(dǎo)體元件的微細(xì)化的同時(shí)在垂直方向上也高集成化的技術(shù)，也就是將線路多層化的技術(shù)。制造線路多層化的器件的工藝中，最重要的技術(shù)之一包括CMP技術(shù)。CMP技術(shù)是通 過化學(xué)氣相沉積(CVD)等在基板上形成薄膜后使其表面平坦化的技術(shù)。例如，為了確保光刻(lithography)的焦點(diǎn)深度,利用CMP的平坦化處理是不可或缺的。如果基板表面有凹凸，則會(huì)產(chǎn)生在曝光工序中無法對焦或者不能充分形成微細(xì)的線路結(jié)構(gòu)等不良狀況。在器件的制造過程中，這樣的CMP技術(shù)還適用于通過等離子體氧化膜(BPSG、HDP-SiO2, p-TEOS)的研磨而形成元件分離區(qū)域的工序、形成層間絕緣膜的工序、或者在金屬線路中埋入包含氧化硅的膜之后使插塞(7° 5 η (例如Al · Cu插塞)平坦化的工序等。CMP通常使用能夠向研磨墊上供給研磨液的裝置來進(jìn)行。并且，一邊將研磨液供給至基板表面和研磨墊之間，一邊將基板按壓在研磨墊上，由此研磨基板表面。這樣，在CMP技術(shù)中，研磨液是要素技術(shù)之一，為了得到高性能的研磨液，時(shí)至今日，已經(jīng)開發(fā)了多種研磨液(例如，參見專利文獻(xiàn)I)。在適用上述那樣的CMP技術(shù)的工序中，特別是在半導(dǎo)體的層間絕緣部分的層間絕緣膜(ILD膜)的CMP工序中，例如必需研磨數(shù)萬A的二氧化硅膜。因此，在ILD膜的CMP工序中，主要使用具有高研磨速度的二氧化硅系研磨液(參見專利文獻(xiàn)2)，但在這種情況下，有難以控制研磨損傷的傾向，因此容易發(fā)生研磨損傷，此外，與元件分離區(qū)域用絕緣膜的CMP工序不同，一般也不進(jìn)行拋光(仕上汁)鏡面研磨。但是，伴隨著近年線路的微細(xì)化，即使在ILD膜的CMP工序中也希望盡可能減少研磨損傷。但是，對于以往的二氧化硅系研磨液而言，如上所述難以控制研磨損傷。另一方面，雖然已知鈰系的研磨液與二氧化硅系的研磨液相比研磨損傷少(參見專利文獻(xiàn)3)，但另一方面，還存在例如難以實(shí)現(xiàn)在ILD膜的CMP工序中所要求那樣的高研磨速度的傾向?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2008-288537號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開平9-316431號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開平10-102038號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
如上所述，近年來，在ILD膜的CMP工序中，在要求高研磨速度的同時(shí)，為了應(yīng)對線路的微細(xì)化等，還要求能夠減少研磨損傷的發(fā)生。但是，時(shí)至今日，還沒有獲得能夠充分表現(xiàn)這兩方特性的CMP用研磨液。此外，以往，對于研磨速度高的CMP用研磨液而言，有其中所含的研磨粒容易產(chǎn)生聚集的傾向，而研磨粒的聚集是研磨速度變化、研磨損傷增加等重大問題的原因，因此，期望即使研磨速度高，研磨粒的聚集也盡可能少。因此，本發(fā)明是鑒于這樣的情況而作出的發(fā)明，其目的在于提供一種CMP用研磨液及使用其的研磨方法，該研磨液在ILD膜的CMP工序中，可以在減少研磨損傷的同時(shí)獲得充分高的研磨速度，并且研磨粒的聚集不易產(chǎn)生，可以獲得高平坦性。解決問題的方法本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述目的，對于CMP用研磨液的配合成分反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過將特定的化合物組合用作添加劑、并將其與特定的研磨粒和水組合使用，能夠在抑制研磨損傷的發(fā)生的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高的研磨速度，獲得高平坦性，并且還能夠減少研磨粒的聚集，從而完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的CMP用研磨液是含有研磨粒、添加劑和水的CMP用研磨液，其特征在于，研磨粒包含鈰系粒子，添加劑包含下述通式(I)所示的4-吡喃酮系化合物、以及非離子性表面活性劑和陽離子性表面活性劑中的至少一方。[化I]
權(quán)利要求
1.一種CMP用研磨液，其是含有研磨粒、添加劑和水的CMP用研磨液，其中，所述研磨粒包含鈰系粒子，所述添加劑包含下述式(I)所示的4-吡喃酮系化合物、以及非離子性表面活性劑和陽離子性表面活性劑中的至少一方，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CMP用研磨液，其中，所述4-吡喃酮系化合物是從包含3-羥基-2-甲基-4-吡喃酮、5-羥基-2-(羥甲基)-4-吡喃酮、2-乙基-3-羥基-4-吡喃酮的組中選出的至少一種化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的CMP用研磨液，其中，所述非離子性表面活性劑是從包含醚型表面活性劑、酯型表面活性劑、氨基醚型表面活性劑、醚酯型表面活性劑、烷醇酰胺型表面活性劑、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚二甲基丙烯酰胺的組中選出的至少一種表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求f3中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，進(jìn)一步包含飽和單羧酸作為所述添加劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CMP用研磨液，其中，所述飽和單羧酸的碳數(shù)為2飛。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的CMP用研磨液，其中，所述飽和單羧酸是從包含醋酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、新戊酸、2-甲基丁酸、己酸、2-甲基戊酸、4-甲基戊酸、2，3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、2，2-二甲基丁酸以及3，3-二甲基丁酸的組中選出的至少一種化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求廣6中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，pH小于9。
8.根據(jù)權(quán)利要求f7中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，pH小于8。
9.根據(jù)權(quán)利要求廣8中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，pH小于7。
10.根據(jù)權(quán)利要求廣9中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，pH為I.5以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求廣10中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，pH為2.0以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求f11中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，pH為2. 5以上。
13.根據(jù)權(quán)利要求f12中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，進(jìn)一步含有pH調(diào)節(jié)劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，所述4-吡喃酮系化合物的含量相對于該CMP用研磨液100質(zhì)量份為0. 01^5質(zhì)量份。
15.根據(jù)權(quán)利要求f14中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，所述非離子性表面活性劑和所述陽離子性表面活性劑中的至少一方的含量相對于該CMP用研磨液100質(zhì)量份為0.05、. 5質(zhì)量份。
16.根據(jù)權(quán)利要求4 15中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，所述飽和單羧酸的含量相對于該CMP用研磨液100質(zhì)量份為0. Of 5質(zhì)量份。
17.根據(jù)權(quán)利要求16中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，所述研磨粒的含量相對于該CMP用研磨液100質(zhì)量份為0. OriO質(zhì)量份。
18.根據(jù)權(quán)利要求f17中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，所述研磨粒的平均粒徑為50 500nm。
19.根據(jù)權(quán)利要求1 18中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液,其中,所述研磨粒包含由氧化鋪構(gòu)成的所述鈰系粒子。
20.根據(jù)權(quán)利要求19中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液，其中，所述研磨粒包含由具有晶界的多晶氧化鈰構(gòu)成的所述鈰粒子。
21.一種研磨方法，其是研磨基板的研磨方法，其中，所述研磨方法包含將權(quán)利要求1^20中任一項(xiàng)所述的CMP用研磨液供給至所述基板與研磨部件之間，并通過該研磨部件來研磨所述基板的工序。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的研磨方法，其中，所述基板是表面具有氧化硅膜的基板，所述研磨方法是將所述CMP研磨液供給至所述基板的所述氧化硅膜與所述研磨部件之間，并通過所述研磨部件來研磨所述基板的所述氧化硅膜。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種CMP用研磨液及使用其的研磨方法，該研磨液在ILD膜的CMP工序中，可以在減少研磨損傷的同時(shí)獲得充分高的研磨速度，并且研磨粒的聚集不易產(chǎn)生，可以獲得高平坦性。本發(fā)明的CMP用研磨液是含有研磨粒、添加劑和水的CMP用研磨液，其中，研磨粒包含鈰系粒子，添加劑包含通式(1)所示的4-吡喃酮系化合物、以及非離子性表面活性劑和陽離子性表面活性劑中的至少一方。[式中，X11、X12和X13各自獨(dú)立地是氫原子或1價(jià)的取代基。
文檔編號C09G1/02GK102686693SQ201080059718
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者佐藤英一, 太田宗宏, 花野真之, 茅根環(huán)司 申請人:日立化成工業(yè)株式會(huì)社