[发明专利]研磨剂、研磨剂组和基体的研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及研磨剂、研磨剂组以及使用上述研磨剂或上述研磨剂组的基体的研磨方法。特别是，本发明涉及作为半导体元件的制造技术的、在基体表面的平坦化工序中使用的研磨剂、研磨剂组以及使用上述研磨剂或上述研磨剂组的基体的研磨方法。更详细地，本发明涉及在浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，以下称为“STI”)绝缘材料、金属前(Premetal)绝缘材料、层间绝缘材料等的平坦化工序中所使用的研磨剂、研磨剂组以及使用上述研磨剂或上述研磨剂组的基体的研磨方法。

背景技术

近年的半导体元件的制造工序中，用于高密度化·微细化的加工技术的重要性越来越增高。作为加工技术之一的CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械研磨)技术在半导体元件的制造工序中，成为STI的形成、金属前绝缘材料或层间绝缘材料的平坦化、插入或嵌入金属布线的形成等中所必需的技术。

作为CMP研磨剂使用最多的是二氧化硅系CMP研磨剂，其含有作为磨粒的气相二氧化硅(fumed silica)、胶体二氧化硅等二氧化硅(氧化硅)粒子。二氧化硅系CMP研磨剂的特征在于通用性高，通过适当选择磨粒含量、pH、添加剂等，不论绝缘材料或导电材料都可以对广范的种类的材料进行研磨。

另一方面，对主要以氧化硅等绝缘材料为对象的、含有以铈化合物粒子作为磨粒的CMP研磨剂的需求也正在扩大。例如，含有氧化铈粒子作为磨粒的氧化铈系CMP研磨剂，即使以比二氧化硅系CMP研磨剂更低的磨粒含量，也能高速研磨氧化硅(例如，参照下述专利文献1和2)。

另外，近年来，在半导体元件的制造工序中，要求达到布线的进一步的微细化，存在研磨时产生研磨损伤的问题。也就是说，使用现有的氧化铈系研磨剂进行研磨时，即使产生微小的研磨损伤，如果该研磨损伤的大小小于现有的布线宽度，则不会成为问题，但在欲达到布线的进一步的微细化时，即使研磨损伤微小，也会成为问题。

对于这样的问题，研究了使用四价金属元素的氢氧化物粒子的研磨剂(例如，参照下述专利文献3)。另外，对四价金属元素的氢氧化物粒子的制造方法也进行了研究(例如，参照下述专利文献4)。这些技术通过边活化四价金属元素的氢氧化物粒子所具有的化学作用，边尽量缩小机械作用，由此降低由粒子引起的研磨损伤。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平10-106994号公报

专利文献2：日本专利特开平08-022970号公报

专利文献3：国际公开第2002/067309号

专利文献4：日本专利特开2006-249129号公报

专利文献5：日本专利特开2010-153781号公报

专利文献6：国际公开第2010/143579号

非专利文献

非专利文献1：分散技术大全集，株式会社情报机构，2005年7月，第三章“各种分散机的最新开发动向和选定基准”

发明内容

发明要解决的问题

然而，在用于形成STI的CMP工序中，使用氮化硅、多晶硅等作为停止层材料(研磨停止层的构成材料)，对氧化硅等绝缘材料进行研磨。在这种情况下，为了提高平坦性、抑制侵蚀(停止层材料的过研磨)等目的，需要绝缘材料相对于停止层材料的研磨选择性(研磨速度比：绝缘材料的研磨速度/停止层材料的研磨速度)高的研磨剂。

本发明是为了解决这样的技术问题而形成的，其目的在于提供一种能提高绝缘材料对停止层材料的研磨选择性的研磨剂、研磨剂组和研磨方法。

解决问题的手段

本发明所涉及的研磨剂含有：水、包含四价金属元素的氢氧化物的磨粒、聚亚烷基二醇和阳离子性聚合物，其中，阳离子性聚合物是选自由烯丙基胺聚合物、二烯丙基胺聚合物、乙烯基胺聚合物和乙烯亚胺聚合物构成的组群中的至少一种。

根据本发明所涉及的研磨剂，能提高绝缘材料对停止层材料的研磨选择性。因此，能得到高度平坦的面。另外，根据本发明所涉及的研磨剂，特别是，在对STI绝缘材料、金属前绝缘材料、层间绝缘材料等进行平坦化的CMP技术中，能对这些绝缘材料进行高度平坦化。进一步，根据本发明所涉及的研磨剂，能对绝缘材料进行高度平坦化，同时也能以低研磨损伤对绝缘材料进行研磨。