[发明专利]研磨剂及使用该研磨剂的基板研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨剂、保管该研磨剂时的研磨剂组件及使用该研磨剂的基板研磨方法，该研磨剂用于作为半导体元件制造技术的基板表面平坦化工序，尤其是浅槽隔离绝缘膜、镀金属前(pre-metal)绝缘膜、层间绝缘膜等的平坦化工序。

背景技术

在近年的半导体元件制造工序中，用于高密度化、微细化的加工技术的重要性日益增加。其中之一的CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械研磨)技术，在半导体元件的制造工序中，是浅槽隔离的形成、镀金属前绝缘膜或层间绝缘膜的平坦化、插塞和嵌入式金属配线的形成所必须的技术。

以往，在半导体元件的制造工序中，为了对通过CVD(Chemical VaporDeposition：化学气相沉积)法或旋转涂布法等方法形成的氧化硅膜等绝缘膜进行平坦化，普遍研究热解法二氧化硅系的研磨剂。热解法二氧化硅系研磨剂通过热分解四氯化硅等方法使颗粒成长、进行pH调整而制造。

然而，这样的二氧化硅研磨剂存在研磨速度低的技术问题。此外，在设计规则为0.25μm以下的时代，在集成电路内的元件隔离中使用浅槽隔离。

在浅槽隔离中，为了除去在基板上成膜的多余的氧化硅膜而使用CMP，为了使研磨停止而在氧化硅膜下形成研磨速度慢的停止膜。停止膜中使用氮化硅等，期望氧化硅膜与停止膜的研磨速度比大。对于以往的胶体二氧化硅系研磨剂而言，上述的氧化硅膜与停止膜的研磨速度比比较小，为3左右，不具有作为浅槽隔离用的耐受实用的特性。

另一方面，作为光掩模、透镜等玻璃的表面研磨剂，使用氧化铈系研磨剂。氧化铈系研磨剂与二氧化硅系研磨剂或氧化铝系研磨剂相比，具有研磨速度快的优点。

近年，使用采用有高纯度氧化铈研磨颗粒的半导体用研磨剂。例如，该技术公开于专利文献1。此外，已知为了控制氧化铈系研磨剂的研磨速度、提高总体平坦性而添加添加剂。例如，该技术公开于专利文献2。

近年，半导体元件制造工序进一步向微细化发展，研磨时发生的研磨损伤开始成为问题。对于该问题，尝试减小上述的使用了氧化铈的研磨剂的氧化铈粒子的平均粒径，但是当平均粒径降低时，机械作用降低，所以存在研磨速度降低的问题。

对于该问题，正在研究使用有4价金属氢氧化物粒子的研磨剂，该技术公开于专利文献3。该技术发挥了4价金属氢氧化物粒子的化学作用，且极力减小机械作用，因此意图兼顾降低粒子造成的研磨损伤、提高研磨速度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-106994号公报

专利文献2：日本特开平08-022970号公报

专利文献3：国际公开第02/067309号小册子

发明内容

然而，由于研磨速度一般优选为高，因此，人们一直在寻求一种研磨剂，其在将研磨损伤抑制在较低程度的同时，还能进一步地高速研磨。一般来说，研磨速度通过增加研磨颗粒的浓度而提高，但是，同时也提高了研磨损伤增加的可能。因此，期望不增加研磨颗粒的浓度而可以高速研磨的研磨剂。

此外，在浅槽隔离用研磨剂的情况下，要求得到氧化硅与氮化硅的研磨速度比，即得到高的选择比。关于这一点，虽然所述专利文献3记载了所记载的研磨剂也可得到规定的选择比，但由于选择比越大越好，因此，人们寻求具有更高选择比的研磨剂。

本发明提供一种研磨剂及使用了该研磨剂的基板研磨方法，该研磨剂在使浅槽隔离绝缘膜、镀金属前绝缘膜、层间绝缘膜等平坦化的CMP技术中，能够高速且低研磨损伤地研磨绝缘膜。

进一步地，提供一种氧化硅膜与停止膜的研磨速度比高的研磨剂、保管该研磨剂时的研磨剂组件及使用有该研磨剂的基板研磨方法。

进一步地，提供即便是在低的研磨颗粒浓度下也可以高速研磨的研磨剂。

解决问题的技术方案

本发明的特征在于，提供一种研磨剂，其含有4价金属氢氧化物粒子及作为添加剂的、阳离子性的聚合物和阳离子性的多糖类中的至少一者。

该添加剂所含的氨基作用于4价金属氢氧化物粒子和/或被研磨膜。此时，推定通过氨基-氧化硅膜、氨基-停止膜的相互作用的差别，带来高的氧化硅膜与停止膜的研磨速度比。即上述氨基尤其是与氧化硅膜和停止膜分别相互作用、根据场合而吸附，但是，该相互作用的程度存在差别。例如，虽然对于氧化硅的影响小，但对于停止膜则成为保护膜从而阻碍研磨。因此，推测：作为结果，研磨速度产生差别。