[发明专利]研磨液、研磨液套剂和研磨方法

说明书

一种研磨液，其含有磨粒、羟基酸、多元醇、阳离子性化合物和液体介质，所述磨粒的ζ电位为正，所述阳离子性化合物的重均分子量小于1000。

技术领域

本发明涉及研磨液、研磨液套剂和研磨方法。特别地，本发明涉及能够在作为半导体元件的制造技术的基体表面的平坦化工序中使用的研磨液、研磨液套剂和研磨方法。再详细地，本发明涉及可在浅槽隔离(Shallow Trench Isolation。以下称为“STI”。)绝缘材料、前金属绝缘材料、层间绝缘材料等平坦化工序中使用的研磨液、研磨液套剂和研磨方法。

背景技术

近年来，半导体元件的制造工序中，用于实现高密度化及微细化的加工技术的重要性在进一步增加。作为该加工技术之一的CMP(化学·机械·抛光：化学机械研磨)技术，在半导体元件的制造工序中，成为对于STI的形成、前金属绝缘材料或层间绝缘材料的平坦化、插塞或包埋式金属配线的形成等必需的技术。

作为最常用的研磨液，可列举例如包含气相二氧化硅、胶体二氧化硅等二氧化硅(氧化硅)粒子作为磨粒的二氧化硅系研磨液。二氧化硅系研磨液的特征是通用性高，通过适当地选择磨粒含量、pH、添加剂等，无论绝缘材料和导电材料如何，均可以研磨种类广泛的材料。

另一方面，作为主要以氧化硅等绝缘材料为对象的研磨液，对包含铈化合物粒子作为磨粒的研磨液的需求也在扩大。例如，包含氧化铈(二氧化铈)粒子作为磨粒的氧化铈系研磨液，能够以比二氧化硅系研磨液还低的磨粒含量高速地研磨氧化硅(例如，参照下述专利文献1和2)。

然而，近年来，半导体元件的制造工序中，正在寻求实现配线进一步的微细化，研磨时产生的研磨伤成为问题。即，使用以往的氧化铈系研磨液进行研磨时，即使产生微小的研磨伤，如果该研磨伤的大小小于以往的配线宽度，那么就没有问题，但是想要实现配线进一步的微细化时，即使研磨伤微小也成为问题。

对于该问题，研究了使用了4价金属元素的氢氧化物粒子的研磨液(例如，参照下述专利文献3～5)。此外，对于4价金属元素的氢氧化物的粒子的制造方法也有研究(例如，参照下述专利文献6和7)。这些技术旨在活化4价金属元素的氢氧化物粒子所具有的化学作用的同时尽量减小机械作用，从而降低粒子引起的研磨伤。

此外，在用于形成STI的CMP工序等中，对具有具有凹凸图案的基板的凸部上配置的阻挡层(含阻挡层材料的研磨停止层)以及以包埋凹凸图案的凹部的方式配置在基板和阻挡层上的绝缘材料(例如氧化硅)的层叠体进行研磨。这样的研磨中，绝缘材料的研磨被阻挡层停止。即，在阻挡层露出的阶段时使绝缘材料的研磨停止。这是由于难以人为地控制绝缘材料的研磨量(绝缘材料的除去量)，通过研磨绝缘材料直至阻挡层露出从而控制研磨的程度。此时，就需要提高绝缘材料相对于对阻挡层材料的研磨选择性(研磨速度比：绝缘材料的研磨速度/阻挡层材料的研磨速度)。对于该课题，下述专利文献8中公开了，含有4价金属元素的氢氧化物的粒子以及阳离子性聚合物和多糖类中的至少一个的研磨液。此外，下述专利文献9中公开了，含有4价金属元素的氢氧化物的粒子和皂化度95摩尔％以下的聚乙烯醇的研磨液。

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2002/067309号

【专利文献4】国际公开第2012/070541号

【专利文献5】国际公开第2012/070542号

【专利文献6】日本特开2006-249129号公报

【专利文献7】国际公开第2012/070544号

【专利文献8】国际公开第2009/131133号