专利名称：Cmp用研磨液及使用其的研磨方法
技术领域：
本发明涉及CMP用研磨液及使用其的研磨方法，特别涉及适于半导体晶片材料的化学机械研磨(CMP)的CMP用研磨液及使用其的研磨方法。
背景技术：
在半导体制造领域中，伴随着超LSI器件的高性能化，在现有技术的延长线上的微细化技术中，兼顾高集成化和高速化正逐渐达到极限。因此，开发了推进半导体元件的微细化的同时在垂直方向上也高集成化的技术，也就是将线路多层化的技术。制造线路多层化的器件的工艺中，最重要的技术之一包括CMP技术。CMP技术是通 过化学气相沉积(CVD)等在基板上形成薄膜后使其表面平坦化的技术。例如，为了确保光刻(lithography)的焦点深度,利用CMP的平坦化处理是不可或缺的。如果基板表面有凹凸，则会产生在曝光工序中无法对焦或者不能充分形成微细的线路结构等不良状况。在器件的制造过程中，这样的CMP技术还适用于通过等离子体氧化膜(BPSG、HDP-SiO2, p-TEOS)的研磨而形成元件分离区域的工序、形成层间绝缘膜的工序、或者在金属线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通常使用能够向研磨垫上供给研磨液的装置来进行。并且，一边将研磨液供给至基板表面和研磨垫之间，一边将基板按压在研磨垫上，由此研磨基板表面。这样，在CMP技术中，研磨液是要素技术之一，为了得到高性能的研磨液，时至今日，已经开发了多种研磨液(例如，参见专利文献I)。在适用上述那样的CMP技术的工序中，特别是在半导体的层间绝缘部分的层间绝缘膜(ILD膜)的CMP工序中，例如必需研磨数万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(参见专利文献2)，但在这种情况下，有难以控制研磨损伤的倾向，因此容易发生研磨损伤，此外，与元件分离区域用绝缘膜的CMP工序不同，一般也不进行抛光(仕上汁)镜面研磨。但是，伴随着近年线路的微细化，即使在ILD膜的CMP工序中也希望尽可能减少研磨损伤。但是，对于以往的二氧化硅系研磨液而言，如上所述难以控制研磨损伤。另一方面，虽然已知铈系的研磨液与二氧化硅系的研磨液相比研磨损伤少(参见专利文献3)，但另一方面，还存在例如难以实现在ILD膜的CMP工序中所要求那样的高研磨速度的倾向。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2008-288537号公报专利文献2 :日本特开平9-316431号公报专利文献3 :日本特开平10-102038号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，近年来，在ILD膜的CMP工序中，在要求高研磨速度的同时，为了应对线路的微细化等，还要求能够减少研磨损伤的发生。但是，时至今日，还没有获得能够充分表现这两方特性的CMP用研磨液。此外，以往，对于研磨速度高的CMP用研磨液而言，有其中所含的研磨粒容易产生聚集的倾向，而研磨粒的聚集是研磨速度变化、研磨损伤增加等重大问题的原因，因此，期望即使研磨速度高，研磨粒的聚集也尽可能少。因此，本发明是鉴于这样的情况而作出的发明，其目的在于提供一种CMP用研磨液及使用其的研磨方法，该研磨液在ILD膜的CMP工序中，可以在减少研磨损伤的同时获得充分高的研磨速度，并且研磨粒的聚集不易产生，可以获得高平坦性。解决问题的方法本发明人等为了实现上述目的，对于CMP用研磨液的配合成分反复进行了深入研究，结果发现，通过将特定的化合物组合用作添加剂、并将其与特定的研磨粒和水组合使用，能够在抑制研磨损伤的发生的同时实现高的研磨速度，获得高平坦性，并且还能够减少研磨粒的聚集，从而完成了本发明。S卩，本发明的CMP用研磨液是含有研磨粒、添加剂和水的CMP用研磨液，其特征在于，研磨粒包含铈系粒子，添加剂包含下述通式(I)所示的4-吡喃酮系化合物、以及非离子性表面活性剂和阳离子性表面活性剂中的至少一方。[化I]
权利要求
1.一种CMP用研磨液，其是含有研磨粒、添加剂和水的CMP用研磨液，其中，所述研磨粒包含铈系粒子，所述添加剂包含下述式(I)所示的4-吡喃酮系化合物、以及非离子性表面活性剂和阳离子性表面活性剂中的至少一方，
2.根据权利要求I所述的CMP用研磨液，其中，所述4-吡喃酮系化合物是从包含3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮、5-羟基-2-(羟甲基)-4-吡喃酮、2-乙基-3-羟基-4-吡喃酮的组中选出的至少一种化合物。
3.根据权利要求I或2所述的CMP用研磨液，其中，所述非离子性表面活性剂是从包含醚型表面活性剂、酯型表面活性剂、氨基醚型表面活性剂、醚酯型表面活性剂、烷醇酰胺型表面活性剂、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚二甲基丙烯酰胺的组中选出的至少一种表面活性剂。
4.根据权利要求f3中任一项所述的CMP用研磨液，其中，进一步包含饱和单羧酸作为所述添加剂。
5.根据权利要求4所述的CMP用研磨液，其中，所述饱和单羧酸的碳数为2飞。
6.根据权利要求4或5所述的CMP用研磨液，其中，所述饱和单羧酸是从包含醋酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、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3，3-二甲基丁酸的组中选出的至少一种化合物。
7.根据权利要求广6中任一项所述的CMP用研磨液，其中，pH小于9。
8.根据权利要求f7中任一项所述的CMP用研磨液，其中，pH小于8。
9.根据权利要求广8中任一项所述的CMP用研磨液，其中，pH小于7。
10.根据权利要求广9中任一项所述的CMP用研磨液，其中，pH为I.5以上。
11.根据权利要求广10中任一项所述的CMP用研磨液，其中，pH为2.0以上。
12.根据权利要求f11中任一项所述的CMP用研磨液，其中，pH为2. 5以上。
13.根据权利要求f12中任一项所述的CMP用研磨液，其中，进一步含有pH调节剂。
14.根据权利要求13中任一项所述的CMP用研磨液，其中，所述4-吡喃酮系化合物的含量相对于该CMP用研磨液100质量份为0. 01^5质量份。
15.根据权利要求f14中任一项所述的CMP用研磨液，其中，所述非离子性表面活性剂和所述阳离子性表面活性剂中的至少一方的含量相对于该CMP用研磨液100质量份为0.05、. 5质量份。
16.根据权利要求4 15中任一项所述的CMP用研磨液，其中，所述饱和单羧酸的含量相对于该CMP用研磨液100质量份为0. Of 5质量份。
17.根据权利要求16中任一项所述的CMP用研磨液，其中，所述研磨粒的含量相对于该CMP用研磨液100质量份为0. OriO质量份。
18.根据权利要求f17中任一项所述的CMP用研磨液，其中，所述研磨粒的平均粒径为50 500nm。
19.根据权利要求1 18中任一项所述的CMP用研磨液,其中,所述研磨粒包含由氧化铺构成的所述铈系粒子。
20.根据权利要求19中任一项所述的CMP用研磨液，其中，所述研磨粒包含由具有晶界的多晶氧化铈构成的所述铈粒子。
21.一种研磨方法，其是研磨基板的研磨方法，其中，所述研磨方法包含将权利要求1^20中任一项所述的CMP用研磨液供给至所述基板与研磨部件之间，并通过该研磨部件来研磨所述基板的工序。
22.根据权利要求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，所述研磨方法是将所述CMP研磨液供给至所述基板的所述氧化硅膜与所述研磨部件之间，并通过所述研磨部件来研磨所述基板的所述氧化硅膜。
全文摘要
本发明的目的是提供一种CMP用研磨液及使用其的研磨方法，该研磨液在ILD膜的CMP工序中，可以在减少研磨损伤的同时获得充分高的研磨速度，并且研磨粒的聚集不易产生，可以获得高平坦性。本发明的CMP用研磨液是含有研磨粒、添加剂和水的CMP用研磨液，其中，研磨粒包含铈系粒子，添加剂包含通式(1)所示的4-吡喃酮系化合物、以及非离子性表面活性剂和阳离子性表面活性剂中的至少一方。[式中，X11、X12和X13各自独立地是氢原子或1价的取代基。
文档编号C09G1/02GK102686693SQ201080059718
公开日2012年9月19日 申请日期2010年12月24日 优先权日2009年12月28日
发明者佐藤英一, 太田宗宏, 花野真之, 茅根环司 申请人:日立化成工业株式会社