Cmp研磨液、基板研磨方法和電子部件的制作方法

專利名稱：Cmp研磨液、基板研磨方法和電子部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及CMP研磨液、基板研磨方法和電子部件。
背景技術：
現在的超大規模集成電路中具有進一步提高安裝密度的傾向，各種微細加工技術被研究、開發，設計規則方面已經達到了亞半微米(sub-half micixm)級別。為了滿足這樣苛刻的微細化要求而開發的技術之一中，有CMP(Chemical Mechanical Polishing,化學機械研磨)技術。該CMP技術通過在半導體裝置的制造工序中將實施曝光的層幾乎完全平坦化，能夠減輕曝光技術的負擔，使成品率穩定在較高水平。因此，CMP技術在例如進行層間絕緣膜、BPSG膜的平坦化,淺溝槽隔離(shallow trench isolation)等時,是必須的技術。現在，通常使用的CMP研磨液是以氧化硅膜為主要研磨對象的CMP研磨液，通常情況下，氧化硅膜、多晶硅膜與氮化硅膜相比，具有被5倍以上快速研磨的特性。另一方面，對于氮化硅膜而言，尚不存在能夠以實用的速度進行研磨的研磨液。因此，存在如專利文獻I那樣的、通過添加I. O質量％以上的磷酸以增大氮化硅膜的研磨速度而使氮化硅膜的研磨工序能夠實用化的技術。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利第3190742號公報

發明內容
發明要解決的問題近年來，已經提出了各種使用CMP技術的電路形成工藝，作為其中之一，存在研磨氧化硅膜和氮化硅膜、并于作為截止膜(stopper film)的多晶硅膜露出時停止研磨的工藝。更具體而言，存在例如45nm節點以后的、預期能夠應用于邏輯(Logic)器件的高介電/金屬柵工藝(High-k/metal Gate process,研磨氧化娃膜、氮化娃膜并于多晶娃膜露出時停止研磨的工藝)。前述專利文獻I中公開的技術并非是能夠將這樣的以實用的研磨速度研磨氧化硅膜和氮化硅膜且以多晶硅膜為截止膜來進行研磨的研磨工序實用化的技術。并且，專利文獻I中公開的技術無法應用于相對于多晶硅膜選擇性地研磨氧化硅膜和氮化硅膜這2種膜的研磨工序。本發明提供能夠提高氧化硅膜和氮化硅膜相對于多晶硅膜的研磨速度、能夠應用于以多晶硅膜為截止膜對氧化硅膜、氮化硅膜進行研磨的研磨工序的CMP研磨液，使用了該CMP研磨液的基板研磨方法和具備通過該研磨方法進行研磨而成的基板的電子部件。解決問題的手段即，本發明提供一種CMP研磨液，其為將第I液和第2液混合使用的CMP研磨液，第I液含有鈰系研磨粒、分散劑和水，第2液含有聚丙烯酸化合物、表面活性劑、pH調整劑、磷酸或磷酸衍生物中的至少一方的磷酸化合物和水，第2液的pH為6. 5以上，以磷酸化合物的含量在以CMP研磨液總質量為基準時達到O. 0Γ1. O質量％的方式混合第I液和第2液。這樣的本發明的CMP研磨液能夠提高氧化硅膜和氮化硅膜相對于多晶硅膜的研磨速度，能夠應用于以多晶硅膜為截止膜對氧化硅膜、氮化硅膜進行研磨的研磨工序。第2液可以含有pKa為8以上的堿性化合物作為pH調整劑。 第2液優選含有非離子性表面活性劑作為表面活性劑。這種情況下，能夠進一步提高氧化硅膜和氮化硅膜相對于多晶硅膜的研磨速度。第I液的pH優選為7. O以上。第I液優選含有氧化鈰粒子作為鈰系研磨粒。此外，更優選第I液含有氧化鈰粒子作為鋪系研磨粒，鋪系研磨粒的平均粒徑為O. 01^2. O μ mo第I液優選含有聚丙烯酸系分散劑作為分散劑。這種情況下，能夠進一步提高氧化硅膜和氮化硅膜相對于多晶硅膜的研磨速度。此外，本發明提供一種CMP研磨液，其含有鈰系研磨粒、分散劑、聚丙烯酸化合物、表面活性劑、pH調整劑、磷酸或磷酸衍生物中的至少一方的磷酸化合物和水，磷酸化合物的含量在以CMP研磨液總質量為基準時為O. 0Γ1. O質量％。這樣的本發明的CMP研磨液能夠提高氧化硅膜和氮化硅膜相對于多晶硅膜的研磨速度，能夠應用于以多晶硅膜為截止膜對氧化硅膜、氮化硅膜進行研磨的研磨工序。本發明的CMP研磨液可以含有pKa為8以上的堿性化合物作為pH調整劑。本發明的CMP研磨液優選含有非離子性表面活性劑作為表面活性劑。這種情況下，能夠進一步提高氧化硅膜和氮化硅膜相對于多晶硅膜的研磨速度。本發明的CMP研磨液優選含有氧化鈰粒子作為鈰系研磨粒。此外，本發明的CMP研磨液優選含有氧化鋪粒子作為鋪系研磨粒，鋪系研磨粒的平均粒徑為O. 01^2. O μ mo本發明的CMP研磨液優選含有聚丙烯酸系分散劑作為分散劑。這種情況下，能夠進一步提高氧化硅膜和氮化硅膜相對于多晶硅膜的研磨速度。本發明提供一種基板研磨方法，其具備如下研磨工序在將至少一個面上形成有被研磨膜的基板的該被研磨膜按壓在研磨平臺的研磨布上的狀態下，一邊將上述CMP研磨液供給到被研磨膜和研磨布之間，一邊使基板和研磨平臺相對移動，從而對被研磨膜進行研磨。此外，本發明提供一種基板研磨方法，其具備研磨液制備工序將含有鈰系研磨粒、分散劑和水的第I液與含有聚丙烯酸化合物、表面活性劑、pH調整劑、磷酸或磷酸衍生物中的至少一方的磷酸化合物和水且pH為6. 5以上的第2液混合，獲得磷酸化合物的含量在以CMP研磨液總質量為基準時為O. 0Γ1. O質量％的CMP研磨液；和研磨工序使用CMP研磨液，對在至少一個面上形成有被研磨膜的基板的該被研磨膜進行研磨。本發明的基板研磨方法能夠提高氧化硅膜和氮化硅膜相對于多晶硅膜的研磨速度，能夠應用于以多晶硅膜為截止膜對氧化硅膜、氮化硅膜進行研磨的研磨工序。在本發明的基板研磨方法中，優選第I液的pH為7. O以上。在本發明的基板研磨方法中，基板的上述一個面可以具有高度差。在本發明的基板研磨方法中，基板和被研磨膜之間形成有多晶硅膜，在研磨工序中，可以以多晶硅膜作為截止膜而對被研磨膜進行研磨。進而，在本發明的基板研磨方法中，可以在基板上形成有氧化硅膜或氮化硅膜中的至少一方作為被研磨膜。本發明提供一種具備通過上述基板研磨方法進行研磨而成的基板的電子部件。這樣的本發明的電子部件由于具備能夠提高氧化硅膜和氮化硅膜相對于多晶硅膜的研磨速度的基板，從而具有能夠應對加工的微細化的優異品質。發明效果本發明的CMP研磨液和使用了該CMP研磨液的基板研磨方法能夠抑制多晶硅膜的研磨速度且以充分實用的速度研磨氧化硅膜和氮化硅膜，能夠應用于以多晶硅膜作為截止 膜對氧化硅膜、氮化硅膜進行研磨的研磨工序。此外，具備通過本發明的研磨方法進行研磨而成的基板的電子部件具有能夠應對加工的微細化的優異品質。


圖I是表示本發明的一個實施方式的研磨方法的模式剖面圖。圖2是表示實施例中使用的圖形晶片(^夕一 > 々二 ο)的模式剖面圖。
具體實施例方式(CMP 研磨液)本實施方式的CMP研磨液含有鈰系研磨粒、分散劑、聚丙烯酸化合物、表面活性劑、pH調整劑、磷酸或磷酸衍生物中的至少一方的磷酸化合物、和水。本實施方式的CMP研磨液可以將漿料(第I液)和添加液(第2液)混合而獲得。{漿料}首先對漿料進行說明。漿料含有鈰系研磨粒、分散劑和水。就漿料而言，優選鈰系研磨粒粒子通過分散劑而分散于水中。〈鈰系研磨粒〉鈰系研磨粒定義為含有鈰作為構成元素的研磨粒。本實施方式的CMP研磨液優選含有選自氧化鈰、氫氧化鈰、硝酸銨鈰、醋酸鈰、硫酸鈰水合物、溴酸鈰、溴化鈰、氯化鈰、草酸鈰、硝酸鈰和碳酸鈰中的至少I種研磨粒作為鈰系研磨粒，更優選含有氧化鈰粒子，進一步優選由氧化鈰粒子構成。作為制造氧化鈰粒子的方法沒有特別限制，例如，可以使用燒成或利用過氧化氫等的氧化法。氧化鈰粒子例如可以通過對碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽等鈰化合物進行氧化而獲得。前述燒成的溫度優選35(T900°C。鈰系研磨粒優選含有具有晶界的多晶體鈰系研磨粒。這樣的多晶體的鈰系研磨粒當在研磨中變細時同時逐漸出現活性面，因此能夠高度地維持對氧化硅膜的高研磨速度。鈰系研磨粒的微晶直徑優選為f400nm。微晶直徑可以通過TEM照片圖像或SEM圖像而測定。就通過TEOS-CVD法等形成的氧化硅膜的研磨中所使用的氧化鈰漿料(以下也簡稱為“漿料”。)而言，氧化鈰粒子的微晶直徑越大、晶體應變(Crystal strain)越少，SP結晶性越好，則越能夠高速研磨。予以說明，微晶直徑是指鈰系研磨粒的一粒單晶的大小，在為具有晶界的多晶體的情況下，是指構成多晶體的一粒粒子的大小。鈰系研磨粒發生聚集的情況下，優選進行機械粉碎。作為粉碎方法例如優選利用了噴射磨等的干式粉碎、利用了行星式珠磨等的濕式粉碎。作為噴射磨，可以使用例如“化學工學論文集”，第6卷第5號，(1980)，527飛32頁說明的噴射磨。將這樣的鈰系研磨粒分散于作為分散介質的水中而獲得漿料。作為分散方法，使用后述的分散劑，除了通過例如通常的攪拌機進行分散處理外，還可以使用均化器、超聲波分散機、濕式球磨等。作為將通過上述方法分散后的鈰系研磨粒進一步微粒化的方法，例如，可以使用如下的沉降分級法，即通過小型離心分離機對漿料進行離心分離后進行強制沉降，僅取出上清液。此外，作為微粒化方法，也可以使用在高壓下使分散介質中的鈰系研磨粒彼此碰撞的高壓均化器。
衆料中的鋪系研磨粒的平均粒徑優選O. 01^2. Oym,更優選O. 08、· 5 μ m,進一步優選O. 08^0. 4 μ m0此外，優選本實施方式的CMP研磨液含有氧化鈰粒子且鈰系研磨粒的平均粒徑為O. 0Γ2. O μ m。平均粒徑為O. 01 μ m以上時，能夠進一步提高氧化硅膜和氮化硅膜的研磨速度。平均粒徑為2. O μ m以下時，能夠抑制對被研磨膜帶來研磨損傷。鈰系研磨粒的平均粒徑是指通過激光衍射式粒度分布儀測定的體積分布的中值粒徑。更具體而言，這樣的平均粒徑可以使用株式會社堀場制作所制的LA-920(商品名)等而獲得。首先，以使測定時對于He-Ne激光的透過率(H)達到6(Γ70%的方式，對含有鈰系研磨粒的樣品(可以是漿料或CMP研磨液)進行稀釋或濃縮，獲得測定用樣品。然后，將該測定樣品加入到LA-920中進行測定，求出獲得的算術平均直徑(mean size，平均尺寸)。鈰系研磨粒的含量在以CMP研磨液總質量為基準時優選O. 2^3. O質量％，更優選O. 3^2. O質量％，進一步優選O. 5^1. 5質量％。鈰系研磨粒的含量為3. O質量％以下時，能夠進一步提高添加液所帶來的研磨速度調整效果。此外，鈰系研磨粒的含量為O. 2質量％以上時，氧化硅膜的研磨速度能夠進一步提高，能夠容易獲得希望的研磨速度。〈分散劑〉就本實施方式的CMP研磨液中使用的分散劑而言，只要是能夠溶解于水、能夠使前述鈰系研磨粒分散的化合物，就除此以外沒有其它限制。作為分散劑，通常優選對水的溶解度達到O. Γ99. 9質量％的化合物，可以列舉出例如水溶性陰離子性分散劑、水溶性非離子性分散劑、水溶性陽離子性分散劑、水溶性兩性分散劑等，優選后述的聚羧酸型高分子分散劑。作為前述的水溶性陰離子性分散劑，可以列舉出例如月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺、聚羧酸型高分子分散劑等。作為前述的聚羧酸型高分子分散劑，可以列舉出例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸等具有不飽和雙鍵的羧酸單體的聚合物、具有不飽和雙鍵的羧酸單體和其它具有不飽和雙鍵的單體的共聚物以及它們的銨鹽、胺鹽等。作為聚羧酸型高分子分散齊U，優選聚丙烯酸系分散劑，更優選以作為共聚成分的丙烯酸銨鹽作為構成單元的高分子分散劑。作為前述的以作為共聚成分的丙烯酸銨鹽作為構成單元的高分子分散劑，可以優選使用例如聚丙烯酸銨鹽、丙烯酸烷基酯與丙烯酸的共聚物的銨鹽等。此外，還可以形成包含以作為共聚成分的丙烯酸銨鹽作為構成單元的高分子分散劑中的至少I種和選自其它分散劑中的至少I種的2種以上的分散劑而使用。聚羧酸型高分子分散劑的重均分子量優選為100000以下。予以說明，重均分子量例如可以在以下條件下使用GPC進行測定。(條件)試樣10μ L標準聚苯乙烯東曹株式會社制標準聚苯乙烯(分子量190000、17900、9100、2980、578、474、370、266)檢測器株式會社日立制作所公司制，RI-監視器，商品名“L-3000”
積分器株式會社日立制作所公司制，GPC積分器，商品名“D-2200”泵株式會社日立制作所公司制，商品名“L-6000”脫氣裝置昭和電工株式會社制，商品名“Shodex DEGAS”柱日立化成工業株式會社制，將商品名“GL-R440”、“GL-R430”、“GL-R420”按照該順序連接而使用洗提液四氫呋喃(THF)測定溫度23°C流速1.75mL/分鐘測定時間45分鐘作為前述的水溶性非離子性分散劑，可以列舉出例如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯鯨蠟基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯高級醇醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧亞烷基烷基醚、聚氧乙烯衍生物、聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、四油酸聚氧乙烯山梨糖醇、聚乙二醇單月桂酸酯、聚乙二醇單硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇單油酸酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯氫化蓖麻油、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、烷基烷醇酰胺等。作為前述的水溶性陽離子性分散劑，可以列舉出例如聚乙烯吡咯烷酮、椰油胺醋酸酯、硬脂酰胺醋酸酯等。作為水溶性兩性分散劑，可以列舉出例如月桂基甜菜堿、硬脂基甜菜堿、月桂基二甲基氧化胺、2-烷基-N-羧甲基-N-羥乙基咪唑鎗甜菜堿等。前述的各種分散劑可以單獨使用或將2種以上組合使用。予以說明，將漿料和添加液混合而得的CMP研磨液，可以使用與后述的聚丙烯酸化合物、表面活性劑同樣的物質作為分散劑。這種情況下，將漿料和添加液混合而得的CMP研磨液含有來源于漿料的物質和來源于添加液的物質。從能夠充分分散研磨粒、能夠抑制保管中的聚集沉降的觀點出發，漿料中的分散劑的含量在以漿料中的研磨粒的總質量為基準時優選I. (Γ5. O質量％，更優選I. (Γ4. O質量％。在與半導體元件的制造相關的研磨中使用CMP研磨液的情況下，例如，在以CMP研磨液全體為基準時，優選將全部分散劑中的雜質離子(鈉離子、鉀離子等堿金屬、鹵素原子和硫原子等)的含有率以質量比計抑制在IOppm以下。< 漿料的 pH>漿料的pH優選為7. O以上，更優選7. (Γ12.0，進一步優選7. (Til. O。當pH為7. O以上時，能夠抑制粒子聚集。當PH為12.0以下時，能夠獲得良好的平坦性。〈水〉本實施方式的CMP研磨液中，對漿料、添加液或它們的濃縮液的稀釋中使用的介質即水沒有特別限制，優選去離子水、超純水。水的含量為其它含有成分含量的剩余部分即可，沒有特別限制。{添加液}
下面對添加液進行說明。添加液含有聚丙烯酸化合物、表面活性劑、pH調整劑、磷酸或磷酸衍生物中的至少一方的磷酸化合物、和水。〈聚丙烯酸化合物〉添加液含有聚丙烯酸化合物作為添加液成分的I種成分。作為聚丙烯酸化合物，可以列舉出由丙烯酸均聚物形成的聚丙烯酸、丙烯酸和水溶性的丙烯酸烷基酯的共聚物。作為聚丙烯酸化合物，可以使用例如聚丙烯酸、丙烯酸和丙烯酸甲酯的共聚物、丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物、丙烯酸和丙烯酸乙酯的共聚物等，其中優選使用聚丙烯酸。這些可以單獨使用或將2種以上組合使用。聚丙烯酸化合物的重均分子量優選為500000以下，更優選為50000以下。當重均分子量為500000以下時，例如使用聚丙烯酸時，聚丙烯酸易于均勻地吸附在被研磨膜上。予以說明，重均分子量可以在與聚羧酸型高分子分散劑同樣的條件下使用GPC進行測定。聚丙烯酸化合物的含量在以CMP研磨液總質量為基準時優選O. 05 2. O質量％，更優選O. 08 1.8質量％，進一步優選O. l(Tl.5質量％。當聚丙烯酸化合物的含量為2.0質量％以下時，能夠進一步提高氧化硅膜的研磨速度。當聚丙烯酸化合物的含量為O. 05質量％以上時，能夠提高平坦性。予以說明，使用聚丙烯酸化合物作為前述分散劑時，優選作為分散劑的聚丙烯酸化合物和添加液中的聚丙烯酸化合物的合計量滿足上述范圍。<表面活性劑>添加液含有表面活性劑作為添加液成分的I種成分。作為表面活性劑，可以列舉出陰離子性表面活性劑、非離子性表面活性劑、陽離子性表面活性劑、兩性離子性表面活性齊U。這些可以單獨使用或將2種以上組合使用。上述表面活性劑中，特別優選非離子性表面活性劑。作為前述的非離子性表面活性劑，可以列舉出例如聚氧丙烯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基烯丙基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚衍生物、聚氧丙烯甘油基醚、聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇、乙炔系二醇的環氧乙烷加成物等醚型表面活性劑、山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油硼酸酯脂肪酸酯等酯型表面活性劑、聚氧乙烯烷基胺等氨基醚型表面活性劑、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油硼酸酯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基酯等醚酯型表面活性劑、月旨肪酸烷醇酰胺、聚氧乙烯脂肪酸烷醇酰胺等烷醇酰胺型表面活性劑、乙炔系二醇的環氧乙烷加成物、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚二甲基丙烯酰胺等。表面活性劑的含量在以CMP研磨液總質量為基準時優選O. 0Γ1. O質量％，更優選O. 02、. 7質量％，進一步優選為O. 03、. 5質量％。當表面活性劑的含量為I. O質量％以下時，氧化硅膜的研磨速度進一步提高。當表面活性劑的含量為0.01質量％以上時，能夠進一步抑制多晶硅膜研磨速度的增加。予以說明，使用表面活性劑作為前述分散劑的情況下，優選作為分散劑的表面活性劑和添加液中的表面活性劑的合計量滿足上述范圍。<添加液的pH>添加液的pH必須為6. 5以上，優選6. 7 12.0，更優選為6. 8 11. O。當pH為6. 5以上時，能夠抑制將添加液和漿料混合時漿料中所含的粒子發生聚集。當PH為12. O以下時，在將添加液和漿料混合時能夠獲得良好的平坦性。添加液的pH可以通過通常的使用玻璃電極的pH計進行測定。測定pH時，具體而言可以使用例如株式會社堀場制作所的商品名=Model (F-51)。添加液的pH可以如下獲得，SM吏用鄰苯二甲酸鹽PH標準液(pH 4. 01)、中性磷酸鹽pH標準液(pH :6. 86)和硼酸鹽pH標準液(pH 9. 18)作為pH標準液，對pH計進行3點校正后，將pH計的電極放入添加液中，測定經過2分鐘以上而穩定后的值，從而獲得。此時，標準緩沖液和添加液的液溫例如均可 以設為25°C。予以說明，漿料的pH也可以通過同樣的方法進行測定。〈pH 調整劑〉本實施方式的CMP研磨液含有pH調整劑作為添加液成分的I種成分。作為pH調整劑，可以列舉出水溶性的堿性化合物、水溶性的酸化合物。作為堿性化合物，可以列舉出PKa為8以上的堿性化合物。這里，“pKa”是指能夠解離的第I酸性基團(第I解離可能酸性基)的酸解離常數，為該基團的平衡常數Ka的負常用對數。作為前述的堿性化合物，具體而言，優選使用水溶性的有機胺、氨水等。此外，添加液的PH還可以通過上述聚丙烯酸化合物等其它含有成分進行調整。作為水溶性的有機胺，可以列舉出例如乙胺、二乙胺、三乙胺、二苯胍、哌啶、丁胺、二丁胺、異丙胺、四甲基氫氧化銨、四甲基氯化銨、四甲基溴化銨、四甲基氟化銨、四丁基氫氧化銨、四丁基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基氟化銨、四甲基銨硝酸鹽、四甲基銨醋酸鹽、四甲基銨丙酸鹽、四甲基銨馬來酸鹽、四甲基銨硫酸鹽等。就pH調整劑的含量而言，例如使用堿性化合物的情況下，在以CMP研磨液總質量為基準時，優選O. OI 10. O質量％，更優選O. 05 5. O質量％，進一步優選O. I 3. O質量％。但是，PH調整劑的含量受調整的pH制約，因此取決于其它含有成分(強酸、聚丙烯酸化合物等)的含量，并沒有特別限制。<磷酸化合物>添加液含有磷酸或磷酸衍生物中的至少一方的磷酸化合物作為添加液成分的I種成分。予以說明，“磷酸化合物”指包括磷酸、磷酸衍生物在內的物質。作為磷酸衍生物，可以列舉出例如二聚體、三聚體等磷酸聚合物(例如焦磷酸、焦亞磷酸、三偏磷酸)、含有磷酸基的化合物(例如，磷酸氫鈉、磷酸鈉、磷酸銨、磷酸鉀、磷酸鈣、焦磷酸鈉、聚磷酸、聚磷酸鈉、偏磷酸、偏磷酸鈉、磷酸銨等)。磷酸化合物的含量在以CMP研磨液總質量為基準時為O. Ofl. O質量％，優選
0.02、. 7質量％，更優選O. 03、. 5質量％。當磷酸化合物的含量為1.0質量％以下時，能夠進一步提高氮化硅膜的研磨速度。同樣，當磷酸化合物的含量為O. 01質量％以上時，能夠進一步提高氮化硅膜的研磨速度。予以說明，同時使用磷酸和磷酸衍生物作為磷酸化合物時，優選它們的合計量滿足上述范圍。(CMP研磨液的保存方法)就本實施方式的CMP研磨液而言，例如，優選以分成通過分散劑使鈰系研磨粒分散于水中的漿料、和添加液的兩液式研磨液的方式進行保存。不將漿料和添加劑混合而是以兩液式研磨液的方式保管時，能夠抑制鈰系研磨粒聚集，抑制研磨損傷的效果和研磨速度發生改變。漿料和添加液既可以事前進行混合，也可以在即將使用前進行混合。使用兩液式研磨液的情況下，例如可以使用A方法，通過不同配管輸送漿料和添加液，使這些配管匯合并在供給配管出口之前混合而供給到研磨平臺上；B方法，在即將研磨前將漿料和添加液混合；C方法，分別將漿料和添加劑供給到研磨平臺上，在研磨平臺上將兩液混合JPD方法，通過供給配管供給預先使漿料和添加液混合而成的液體；等。通過任意改變上述兩液的配合，能夠調整平坦化特性和研磨速度。漿料和添加液的配合比以質量比計優選I : (Γιο I (漿料添加液)左右。在A方法或B方法的情況下，也可以將漿料、添加液預先制成減少了水的含量的濃縮液，在混合時根據需要用去離子水稀釋。(基板研磨方法)本實施方式的基板研磨方法具備如下研磨工序在將至少一個面上形成有被研磨膜的基板的該被研磨膜按壓在研磨平臺的研磨布上的狀態下，一邊將前述CMP研磨液供給到被研磨膜和研磨布之間，一邊使基板和研磨平臺相對移動，從而對被研磨膜進行研磨。此夕卜，本實施方式的基板研磨方法還可以具備研磨液制備工序將漿料和添加液混合獲得前述CMP研磨液；和研磨工序使用獲得的CMP研磨液，對在至少一個面上形成有被研磨膜的基板的該被研磨膜進行研磨。本實施方式的基板研磨方法尤其適合于在基板的形成有被研磨膜的上述一個面具有高度差的情況下，對基板的該一個面進行研磨而將高度差平坦化的研磨工序。本實施方式的基板研磨方法中，在基板和被研磨膜之間形成有多晶硅膜的情況下，在研磨工序中可以以多晶硅膜作為截止膜對被研磨膜進行研磨。例如，可以在形成有分離槽的基板上沿著該分離槽形成截止膜，在截止膜上形成被研磨膜后，除去被研磨膜直至露出截止膜。更具體而言，可以列舉出對具有如圖I的(a)所示的構造的基板100進行研磨的研磨方法。圖I的(a)所示的基板100在硅I上形成的槽中埋入二氧化硅等絕緣物2而形成有淺溝槽隔離(STI)。具有高導電率的絕緣膜(High-k絕緣膜)3層疊在硅I之上。在絕緣膜3上的規定位置形成有多晶硅膜的虛擬柵(dummygate)4，在該虛擬柵4的側部形成有氮化硅膜的側壁5。進而，為了對擴散層施加應力、提高晶體管性能，以覆蓋表面的方式層疊氮化娃膜的應力膜(stress liner)6,最后層疊氧化娃膜7。通過使用本實施方式的CMP研磨液，對這樣的基板的前述氧化硅膜7和前述氮化硅的應力膜6的一部分進行研磨，直至前述多晶硅的虛擬柵4露出，能夠獲得如圖I的(b)所示構造的基板200。該工序中，作為前述虛擬柵4的多晶硅膜作為用于抑制過度研磨的截止膜而起作用。以下，列舉形成有氧化硅膜或氮化硅膜中的至少一方的無機絕緣層作為被研磨膜的半導體基板的例子，對研磨方法進一步進行說明。作為本實施方式的研磨方法中使用的研磨裝置，可以使用例如具有保持具有被研磨膜的基板的固定器、能夠貼合研磨布(襯墊)且安裝有轉速可變的電動機等的研磨平臺的常規研磨裝置等。作為上述研磨裝置，可以列舉出例如株式會社荏原制作所制的研磨裝置，型號EP0-111, AMAT(Applied Materials)公司制的研磨裝置，商品名Mirra3400、Reflection研磨機，等。作為研磨布沒有特別限制，可以使用例如通常的無紡布、發泡聚氨酯、多孔質氟樹脂等。此外，前述研磨布優選實施開槽加工，以留存研磨液。作為研磨條件沒有特別限制，從抑制半導體基板脫出的立場出發，優選研磨平臺的旋轉速度為200rpm以下的低旋轉。從抑制研磨后發生損傷的立場出發，施加于半導體基板的壓力(加工負荷)優選IOOkPa以下。優選在研磨期間用泵等連續地將研磨液供給到研磨布的表面。其供給量沒有限 制，優選研磨布的表面一直被研磨液覆蓋。如前所述，研磨液的供給方法可以列舉出A方法，通過不同配管輸送兩液，使這些配管匯合并在供給配管出口之前混合而供給到研磨平臺上；B方法，在即將研磨前將兩液混合；C方法，分別將兩液供給到研磨平臺上；和D方法，通過供給配管供給預先使漿料和添加液混合而成的液體；等。研磨結束后的半導體基板優選在流水中充分清洗后使用旋轉干燥器等使附著于半導體基板上的水滴脫離然后使之干燥。這樣，通過上述研磨液對作為被研磨膜的無機絕緣層進行研磨，能夠消除表面的凹凸，能夠在半導體基板整個表面獲得平滑的面。通過將該工序重復規定次數，能夠制造具有希望的層數的半導體基板。作為制作被研磨膜即氧化硅膜和氮化硅膜的方法，可以列舉出低壓CVD法、等離子體CVD法等。通過低壓CVD法形成氧化硅膜時，作為Si源可以使用單硅烷SiH4，作為氧源可以使用氧氣02。氧化硅膜可以通過在400°C以下的低溫下進行該SiH4-O2系氧化反應而獲得。通過CVD法制作氧化硅膜后，根據情況可以在1000°C或其以下的溫度下進行熱處理。氧化硅膜中可以摻雜磷、硼等元素。為了謀求通過高溫回流帶來的表面平坦化，在氧化硅膜中摻雜磷P時，優選使用SiH4-O2-PH3系反應氣體。等離子體CVD法具有能夠以低溫來進行在通常的熱平衡下需要高溫的化學反應的優點。等離子體發生法可以列舉出電容耦合(容量結合)型和感應耦合(誘導結合)型兩者。作為反應氣體，可以列舉出使用SiH4為Si源、使用N2O為氧源的SiH4-N2O系氣體，在Si源中使用四乙氧基硅烷(TEOS)的TEOS-O2系氣體(TE0S-等離子體CVD法)。基板溫度優選在25(T400°C的范圍，反應壓力優選在67 400Pa的范圍。利用低壓CVD法形成氮化硅膜的情況下，可以使用二氯硅烷=SiH2Cl2作為Si源，使用氨=NH3作為氮源。氮化硅膜可以通過在900°C的高溫下進行SiH2Cl2-NH3系氧化反應而獲得。作為等離子體CVD法的反應氣體，可以列舉出使用SiH4作為Si源、使用NH3作為氮源的SiH4-NH3系氣體。基板溫度優選30(T400°C。作為本實施方式中使用的基板，可以列舉出具有二極管、晶體管、化合物半導體、熱敏電阻、壓敏電阻(/S'7夕)、閘流晶體管(寸"f V 7夕)等單個半導體、DRAM (DynamicRandom Access Memory,動態隨機存取存儲器)、SRAM (Static Random Access Memory,靜態隨機存取存儲器)、EPR0M(Erasable Programmable Read-Only Memory,可擦寫可編程只讀存儲器)、掩模 ROM (Mask Read-Only Memory，掩模只讀存儲器)、EEPROM (Electrical IyErasable Programmable Read-Only Memory,電可擦寫可編程只讀存儲器)、閃存等存儲元件、微處理器、DSP> ASIC等邏輯電路元件(理論回路素子)、MMIC(Monolithic MicrowaveIntegrated Circuit,單片微波集成電路)所代表的化合物半導體等集成電路元件、混成集成電路(Hybrid 1C)、發光二極管、電荷耦合元件等光電轉換元件等的基板。本實施方式的CMP研磨液不僅能夠研磨形成于半導體基板上的氮化硅膜、氧化硅膜，而且能夠對形成于具有規定布線的布線板上的氧化硅膜、玻璃、氮化硅等無機絕緣膜、多晶硅、主要含有Al、Cu、Ti、TiN, W、Ta、TaN等的膜進行研磨。(電子部件)本實施方式的電子部件使用了通過前述研磨方法進行研磨而獲得的基板。電子部 件不僅是半導體元件，還包括光掩模·透鏡·棱鏡等光學玻璃、ITO等無機導電膜、由玻璃和結晶材料構成的光集成電路·光開關元件·光波導、光纖的端面、閃爍體等光學用單晶、固體激光單晶、藍色激光LED用藍寶石基板、SiC、GaP、GaAs等的半導體單晶、磁盤用玻璃基板、磁頭等。實施例以下，通過實施例對本發明進行說明，但本發明不受這些實施例限定。(氧化鈰粉碎粉末的制作)將碳酸鈰水合物40kg加入到氧化鋁制容器中，在830°C下、空氣中燒成2小時，獲得20kg黃白色粉末。通過X射線衍射法對該粉末進行相鑒別的結果是，確認其為氧化鈰。此外，通過激光衍射式粒度分布儀測定燒成粉末的粒徑，結果是燒成粉末的粒徑95%以上分布于 Λ ΟΟμηι之間。接著，使用噴射磨對前述氧化鈰粉末20kg進行干式粉碎。通過BET法測定多晶體的比表面積，結果為9. 4m2/go(氧化鈰漿料的制作)將氧化鈰粉末10. Okg和去離子水116. 65kg混合，添加市售聚丙烯酸銨鹽水溶液(重均分子量8000,40質量％) :228g作為分散劑,獲得氧化鋪分散液。將氧化鋪分散液攪拌10分鐘后，一邊將液體送入另一容器，一邊在送液的配管內照射超聲波。超聲波頻率為400kHz，經30分鐘輸送氧化鈰分散液。在4個500mL燒杯中加入各500g±20g輸送的氧化鈰分散液，進行離心分離。在設定為施加于外周的離心力達到500G的條件下離心分離2分鐘，除去燒杯底部沉降的氧化鋪。測定獲得的氧化鈰分散液(氧化鈰漿料)的固體成分濃度，結果為4. O質量％。測定該漿料的pH，結果為9.0。進而使用激光衍射式粒度分布儀〔株式會社堀場制作所制，商品名LA_920〕，設折射率1. 93、透過度68%，對漿料中的氧化鈰粒子的平均粒徑進行測定，結果為0. 11 μ m。此外，使用原子吸收光度計〔株式會社島津制作所制，商品名AA-6650〕測得的氧化鋪衆料中的雜質離子(Na、K、Fe、Al、Zr、Cu、Si、Ti)以質量比計為Ippm以下。
(添加液的制作)〈實施例1>按照以下工序制作添加液。將超純水900g稱量到IOOOmL容器a中。
將聚丙烯酸40質量％水溶液(重均分子量3000) 10. Og加入到容器a中。將表面活性劑2，4，7，9-四甲基-5-癸炔_4，7_ 二醇的聚氧乙烯醚(工卜今 一卜)15. Og加入到容器a中。以磷酸達到8. 5g的方式將85質量％的磷酸水溶液加入到容器a中。將氨水(25質量％水溶液)加入到容器a中，調整添加量使添加液的pH達到7. O。加入適量超純水，使得總計達到lOOOg，從而制成添加液。〈實施例2 11>與實施例I同樣地，按照表I所示的配合制作添加液。<比較例I 7>與實施例I同樣地，按照表2所示的配合制作添加液。(研磨液的制作)將前述氧化鈰漿料500g、前述實施例f 11、比較例f 7所制作的添加液500g和純水1500g混合，分別制作總計為2500g的CMP研磨液。表I

配合成Wn實施例
分—I—I—2—I—3—I—4—I—5—I—6—I—7—I—8—|—9—| 10 |—Π—
聚丙烯種類 _聚丙'蹄酸水溶液(40質量％ )_
酸化合重均分子量—3000
物配合量(g) ~Γο I 15 I υ I 10 I IO I 10 I m | 10 | !O | 10 | m ~
表面活種類__*1*2 ~^3~ *4*1_
性劑配合量(e) 15 I 15 I 15 15 15 15 30 | 15 | 15 | 15 I~15~pH調整 #1氨水(25質量％7>溶液)氫氧
劑__化鉀
_配合量(g) ~_調整以達到下述pH_
磷酸化種類磷酸
合物配合量 u> 8.5 I 8.5 I 8.5 8.5 | 8.5 | 8.5 | 8.5 8.5 | 12.5 | 25.5 | 8.5
水__配合量(g)___士述4成分矜余量.(4種今分和7j<-總計■ IOQQg) _
添加液的 pH7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 8.0 7.0 I 7.0 7.0
研磨速氧k桂膜 2750~ 2800 ~2 )0~ 2700 ~2800~ 2750 ~2650 2650 2850 2550~ 2800度(A/分 ~氮化硅膜 1000 1050"―9001050 100095010009509507001050鐘)多晶桂膜 25~ 30 ~1θ~ 35 ~^0~ 30 ~ 25 35 30 40 ~ 35
研磨速氧化顧 / 多 UO 93 87 77 93 92 06 76 95 64 80~
度比晶娃膜____________
氮化硅膜 / 多 40 35 30 30 33 32 40 27 32 8 30~
__晶硅膜____________
圖形晶研磨后的氮無 無無 無無無無無無無無片A評化硅膜的殘
價存膜厚____________
圖形晶平坦性(A) 外O 220 I8U 250 320 .徹 37U 230 320 280 細
片B評
價_____________*1 :2，4，7，9-四甲基_5_癸炔_4，7_ 二醇的聚氧乙烯醚*2 :聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯
*3 :聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯*4 :聚乙二醇(重均分子量4000)表權利要求
1.一種CMP研磨液，其為將第I液和第2液混合使用的CMP研磨液， 所述第I液含有包含氧化鈰粒子的鈰系研磨粒、分散劑和水， 所述第2液含有聚丙烯酸化合物、表面活性劑、磷酸或磷酸衍生物中的至少一方的磷酸化合物和水， 所述第I液的PH為7.0以上， 所述第2液的pH為6. 5以上， 以所述磷酸化合物的含量在以CMP研磨液總質量為基準時達到O. 0Γ1. O質量％的方式混合所述第I液和所述第2液。
2.—種CMP研磨液，其為將第I液和第2液混合而得到的CMP研磨液， 所述第I液的PH為7.0以上， 所述第2液的pH為6. 5以上， 含有包含氧化鈰粒子的鈰系研磨粒、分散劑、聚丙烯酸化合物、表面活性劑、磷酸或磷酸衍生物中的至少一方的磷酸化合物和水， 所述磷酸化合物的含量在以CMP研磨液總質量為基準時為O. 0Γ1. O質量％。
3.一種基板研磨方法，其具備研磨液制備工序將含有包含氧化鈰粒子的鈰系研磨粒、分散劑和水且PH為7. O以上的第I液、與含有聚丙烯酸化合物、表面活性劑、磷酸或磷酸衍生物中的至少一方的磷酸化合物和水且pH為6. 5以上的第2液混合，獲得所述磷酸化合物的含量在以CMP研磨液總質量為基準時為O. 0Γ1. O質量％的CMP研磨液；和 研磨工序使用所述CMP研磨液,對在至少一個面上形成有被研磨膜的基板的該被研磨膜進行研磨。
全文摘要
本發明提供一種CMP研磨液、基板研磨方法和電子部件。所述CMP研磨液為將第1液和第2液混合使用的CMP研磨液，第1液含有包含氧化鈰粒子的鈰系研磨粒、分散劑和水，第2液含有聚丙烯酸化合物、表面活性劑、磷酸化合物和水，第1液的pH為7.0以上，第2液的pH為6.5以上，以磷酸化合物的含量達到規定范圍的方式混合第1液和第2液。
文檔編號B24B37/00GK102876236SQ20121036195
公開日2013年1月16日 申請日期2010年12月10日 優先權日2009年12月10日
發明者筱田隆, 榎本和宏, 阿久津利明 申請人:日立化成工業株式會社