专利名称：Cmp方法用研磨液及研磨方法
技术领域：
本发明涉及CMP方法用研磨液，更具体地涉及在制造半导体器件时CMP方法用研磨液，特别是涉及用于使层间绝缘膜平坦化的步骤、用于在槽中形成浅槽元件分离、电容和金属配线的埋层的步骤，以及形成磁头的步骤中所用的CMP方法用研磨液。
背景技术：
在CMP方法中，为了改进研磨后的平坦性，将高分子阴离子表面活性剂用于研磨液的技术是常规已知的(日本未审专利发布号2001-57353)。对于该技术，活性试剂在研磨前与器件晶片(devicewafer)和/或研磨材料相互作用，并通过超过一定的研磨压力以上的该相互作用，从而进行研磨。研磨压力相对难以施用至表面形成有图案的器件晶片的凹部，从而使图案化晶片的凸部被选择性地研磨，用以形成较优的平坦性。
偶尔情况下，CMP是通过消除形成于器件晶片表面上的图案的水平度差异而实现的平坦化研磨方法，其预示着将化学研磨和机械研磨相结合的机械化学研磨(化学机械平面化)。
然而在该方法中，并未以高研磨压力用来进行研磨，由此研磨后晶片上残留有许多瑕疵，这会显著破坏器件晶片的合格品率。
同样，问题还在于，在高分子阴离子表面活性剂和研磨液混合时，很容易引起研磨材料的凝集，而致研磨特性出现偏差；高分子阴离子表面活性剂即使洗净后仍易残留于工件表面上，从而对器件晶片的合格品率无改进；高分子阴离子表面活性剂和研磨材料这两种液体在研磨前须立即混合，因而作业性较低；等等。
本发明首要的目的是提供CMP方法用研磨液，其能够稳定表现出优越的研磨特性，例如平坦化特性、低瑕疵特性和高洗净特性。
本发明第二个目的是提供能够稳定表现优越研磨特性的研磨方法。
本发明第三个目的是通过采用研磨液或采用研磨方法而提供被研磨材料。
就是说，本发明是具有如下[1]-[4]方面的发明。
CMP方法用研磨液，其特征在于包含研磨材料、水性溶剂和添加剂，并含有基于研磨液重量为至少15重量％的粒径为20-80nm的研磨材料粒子。
采用所述研磨液进行研磨的研磨方法。
采用所述研磨液进行研磨所得的层间绝缘膜、元件分离膜或磁头。
半导体器件，其包含层间绝缘膜或元件分离膜。
发明内容
(CMP方法用研磨液)本发明的CMP方法用研磨液必须含有粒径范围为20-80nm的研磨材料粒子，所述粒子占研磨液重量的至少15重量％，更优选为含有粒径范围为30-70nm的粒子，所述粒子占研磨液重量的至少10重量％，特别优选为含有粒径范围为40-60nm的粒子，所述粒子占研磨液重量的至少5重量％。当粒径范围为20-80nm的粒子占研磨液重量的不到15重量％时，研磨后很难形成优越的平坦化特性。
本发明中所有的粒径均为数量基础上的值，通过毛细管型粒度分布测量装置而测得。通过采用MATEC APPLIED SCIENCES COR.制造的粒度分布测量装置CHDF-2000，可以毛细管方法执行粒度分布测量方法。
(采用CHDF-2000时的测量方法)将待测量的研磨液以离子交换水稀释10-20次，以0.5μm滤膜过滤，并以约1ml微型注射器注入粒度分布测量装置，然后在3500psi压力和1.4ml/min流速下使液体于毛细管柱中移动，从而将粒子分离并测量粒径，并采用波长220nm的紫外检测器测量浓度。
全体研磨材料中粒径的范围优选为1-250nm，更优选为20-100nm。其中，基于研磨液的重量，必须含有至少15重量％的粒径范围为20-80nm的粒子；同样，优选为至多80重量％，更优选为至多60重量％。在研磨材料中含有粒径范围为20-80nm的许多粒子的方法，涉及通过制造方法赋予胶状和煅制状的方法，所述制造方法例如离子交换方法、溶液化学反应方法和火焰氧化方法，但不限于此。
特别优选地，通过离子交换方法或溶液化学反应方法所得胶态二氧化硅包含许多粒径范围为20-80nm的粒子。
待使用的研磨材料的材质可同时包含有机粉末和无机粉末。上述粉末可单独使用或将两种或更多种类型结合使用。
有机粉末包含环氧树脂粉末、聚氨酯树脂粉末、乙烯基树脂粉末、聚酯、苯并胍胺树脂粉末、有机硅树脂粉末、酚醛清漆树脂粉末、酚醛树脂粉末等。对这些树脂粉末，其分子量、硬度等无特别限制。
无机粉末包含金属氧化物、金属氮化物等。
金属氧化物包含长周期型元素周期表中4A族、3B族、4B族和3A族中镧系的金属氧化物，例如氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化铈，等。
金属氮化物包含元素周期表中4A族、3B族、4B族和镧系的金属氮化物，例如氮化锆、氮化铝、氮化硅、氮化铈，等。
无机粉末可以选自上述无机粉末的一种或两种或更多种类型而使用。
在这些研磨材料中，优选为无机粉末，更优选为金属氧化物，特别优选为二氧化硅。
对研磨材料粒子的形状无特别限制，对氧化锆的情况，其特别包含单斜晶系、四方晶系、非晶质物和火成物质(火成氧化锆)；对于氧化铝的情况，其包含α-、δ-、θ-、κ-氧化铝和火成物质(火成氧化铝)；对于二氧化硅的情况，其包含胶状和火成物质；对于氧化铈的情况，其包含六方晶系、等轴晶系和面-心立方晶系；而对于氮化硅的情况，其包含α-、β-和非晶质氮化硅，所述形状并不限于此。所述形状优选为火成状，特别是胶状。
本发明中的添加剂优选包含在温度25℃时pKa为7-11的碱性物质，等等，更优选为具有pKa7.5-10.5的碱性物质，特别优选的pKa为8-10。在温度25℃时具有7或以上的pKa可显示出优越的平坦化特性，而pKa为11或以下则可显示出优越的洗净性。添加量优选占研磨液重量的0.01-10重量％，更优选为0.05-5重量％。当碱性物质的添加量占研磨液重量的0.01重量％或以上时，可显示出优越的平坦化特性，而添加量为10重量％或以下时，可显示出优越的洗净性。此处，pKa指代25℃温度时碱性物质在水中的电力常数的对数值。
作为碱性物质，具有pKa为7-11的添加剂包含，例如氨和氨基化合物。
氨基化合物包含如下的脂肪胺、脂环族胺、芳族胺、聚酰胺聚胺、聚醚聚胺、加有环氧的聚胺、氰乙基化的聚胺、季铵盐、氨基醇和其他胺。
(1)脂肪胺(优选地，碳原子数为2-18，官能团数为1-7，分子量为60-500)；(i)氨基数为1的脂肪胺；碳原子数1-8的单烷基胺(例如异丙胺和异丁胺)，碳原子数2-12的二烷基胺(例如二丙胺、二异丙胺、二丁胺、二异丁胺、二丙基氢氧化铵和二异丙基氢氧化铵)，碳原子数3-16的三烷基胺(例如三乙胺、三丙胺、三异丙胺和三异丁胺)，等；(ii)氨基数为2-7或更高的脂肪胺(优选地，碳原子数为2-18，分子量为60-500)；碳原子数为2-6的烷撑二胺(例如乙撑二胺、丙撑二胺、三甲撑二胺、四甲撑二胺和己撑二胺)，聚烷撑(碳原子数为2-6)聚胺(例如二亚乙基三胺，亚氨基双丙胺，双(六甲撑)三胺，三乙撑四胺，四乙撑五胺和五乙撑六胺)，等；(iii)(ii)的(碳原子数为1-4的)烷基或(碳原子数为2-4的)羟烷基取代产物[例如(碳原子数为1-3的)二烷基氨基丙胺，N，N’-二甲基己撑二胺，2，5-二甲基己撑二胺和甲基亚氨基双丙胺]；(iv)芳族脂肪胺(优选地，碳原子数为8-15)(例如二甲苯二胺和四氯对二甲苯二胺)；(2)脂环族聚胺(优选地，碳原子数为4-15，官能团数为2或3)；1，3-二氨基环己烷，异佛尔酮二胺，4，4’-甲撑二环己烷二胺，等等；(3)杂环聚胺(优选地，碳原子数为4-15，官能团数为2或3)；哌嗪，N-氨乙基哌嗪，1，4-二氨乙基哌嗪，1，4-双(2-氨基-2-甲基丙基)哌嗪，[例如3，9-双(3-氨丙基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5，5]十一烷]，等；(4)芳族聚胺(优选地，氨基数为2-7，碳原子数为6-20)；未取代的芳族聚胺，例如1，2-，1，3-和1，4-苯二胺，2，4’-和4，4’-二苯基甲烷二胺，粗二苯基甲烷二胺[聚苯基聚甲撑聚胺]，二氨基二苯基砜，联苯胺，二氨基二苯硫醚，双(3，4-二氨苯基)砜，2，6-二氨基吡啶，间-氨基苄胺，三苯基甲烷-4，4’，4”-三胺，及萘二胺；带有核取代烷基(例如，带有1-4个碳原子的烷基，如甲基、乙基、正丙基和异丙基及丁基)的芳族聚胺，如2，4-和2，6-甲苯二胺，粗甲苯二胺，二乙基甲苯二胺，4，4’-二氨基-3，3’-二甲基二苯基甲烷，4，4’-双(邻-甲苯胺)，联茴香胺，二氨基二甲苯砜，1，3-二甲基-2，4-二氨基苯，1，3-二乙基-2，4-二氨基苯，1，3-二甲基-2，6-二氨基苯，1，4-二乙基-2，5-二氨基苯，1，4-二异丙基-2，5-二氨基苯，1，4-二丁基-2，5-二氨基苯，2，4-二氨基均三甲苯，1，3，5-三乙基-2，4-二氨基苯，1，3，5-三异丙基-2，4-二氨基苯，1-甲基-3，5-二乙基-2，4-二氨基苯，1-甲基-3，5-二乙基-2，6-二氨基苯，2，3-二甲基-1，4-二氨基萘，2，6-二甲基-1，5-二氨基萘，2，6-二异丙基-1，5-二氨基萘，2，6-二丁基-1，5-二氨基萘，3，3’，5，5’-四甲基联苯胺，3，3’，5，5’-四异丙基联苯胺，3，3’，5，5’-四甲基-4，4’-二氨基二苯基甲烷，3，3’，5，5’-四乙基-4，4’-二氨基二苯基甲烷，3，3’，5，5’-四异丙基-4，4’-二氨基二苯基甲烷，3，3’，5，5’-四丁基-4，4’-二氨基二苯基甲烷，3，5-二乙基-3’-甲基-2’，4-二氨基二苯基甲烷，3，5-二异丙基-3’-甲基-2’，4-二氨基二苯基甲烷，3，3’-二乙基-2，2’-二氨基二苯基甲烷，4，4’-二氨基-3，3’-二甲基二苯基甲烷，3，3’，5，5’-四乙基-4，4’-二氨基二苯甲酮，3，3’，5，5’-四异丙基-4，4’-二氨基二苯甲酮，3，3’，5，5’-四乙基-4，4’-二氨基二苯基醚，3，3’，5，5’-四异丙基-4，4’-二氨基二苯基砜，及这些异构体以各比例的混合物；带有核取代吸电基团(例如，诸如Cl、Br、I和F的卤素，诸如甲氧基和乙氧基的烷氧基，以及硝基)的芳族聚胺，例如甲撑双-邻氯苯胺，4-氯-邻苯二胺，2-氯-1，4-苯二胺，3-氨基-4-氯苯胺，4-溴-1，3-苯二胺，2，5-二氯-1，4-苯二胺，5-硝基-1，3-苯二胺，3-二甲氧基-4-氨基苯胺，4，4’-二氨基-3，3’-二甲基-5，5’-二溴-二苯基甲烷，3，3’-二氯联苯胺，3，3’-二甲氧基联苯胺，双(4-氨基-3-氯苯基)氧化物，双(4-氨基-2-氯苯基)丙烷，双(4-氨基-2-氯苯基)砜，双(4-氨基-3-甲氧基苯基)癸烷，双(4-氨基苯基)硫化物，双(4-氨基苯基)碲化物，双(4-氨基苯基)硒化物，双(4-氨基-3-甲氧基苯基)二硫化物，4，4’-甲撑双(2-碘苯胺)，4，4’-甲撑双(2-溴苯胺)，4，4’-甲撑双(2-氟苯胺)和4-氨苯基-2-氯苯胺；带有仲氨基的芳族聚胺[从而使上述芳族聚胺的-NH2部分或全部被-NH-R’(R’为烷基，例如诸如甲基和乙基的低级烷基)取代]，例如4，4’-二(甲氨基)二苯基甲烷，及1-甲基-2-甲氨基-4-氨基苯；(5)聚酰胺聚胺通过二羧酸(例如二聚酸)与过量(2mol伯氨基或仲氨基对1mol酸)聚胺(例如上述官能团数为2-7的烷撑二胺和聚烷撑聚胺)进行缩合得到的聚酰胺聚胺(数量平均分子量为200-1000)，等；(6)聚醚聚胺(氨基数优选为2-7)；聚醚多元醇(OH数优选为2-7)的氰乙基化产物的氢化物(分子量230-1,000)，等；(7)加有环氧的聚胺将1-30mol环氧化合物[上述聚环氧化物(B1)及日本未审专利发布号2001-40331中所述的单环氧化物(b)]加入至聚胺(例如上述烷撑二胺和聚烷撑聚胺)中所得的加有环氧的聚胺，等等；(8)氰乙基化的聚胺通过丙烯腈与聚胺(例如上述脂肪聚胺)的加成反应得到的氰乙基化的聚胺(分子量230-606)(例如双氰乙基二亚乙基三胺)，等；(9)其他聚胺化合物；(i)肼(例如肼和(1-5个碳原子的)单烷基肼)；(ii)二酰肼(带有4-30个碳原子的脂肪二酰肼，例如琥珀酸二酰肼和己二酸二酰肼；及带有10-40个碳原子的芳族二酰肼，例如间苯二甲酸二酰肼和对苯二甲酸二酰肼)；(iii)胍(带有1-5个碳原子数的烷基胍，例如丁基胍；及氰基胍如1-氰基胍)；(iv)双氰胺，等；
另外，两种或更多种上述物质的混合物。
(10)脒的季铵盐上述季铵盐包含如下抗衡阴离子包含卤素离子、羧酸阴离子、磺酸阴离子、磷酸阴离子等，但并不限于此。
(i)带有3-30个或更多碳原子数的咪唑啉鎓(imidazolinium)1，2，3-三甲基咪唑啉鎓，1，2，3，4-四甲基咪唑啉鎓，1，3，4-三甲基-2-乙基咪唑啉鎓，1，3-二甲基-2，4-二乙基咪唑啉鎓，1，2-二甲基-3，4-二乙基咪唑啉鎓，1，2-二甲基-3-乙基咪唑啉鎓，1-乙基-3-甲基咪唑啉鎓，1-甲基-3-乙基咪唑啉鎓，1，2，3，4-四乙基咪唑啉鎓，1，2，3-三乙基咪唑啉鎓，4-氰基-1，2，3-三甲基咪唑啉鎓，2-氰甲基-1，3-二甲基咪唑啉鎓，4-乙酰基-1，2，3-三甲基咪唑啉鎓，3-乙酰基甲基-1，2-二甲基咪唑啉鎓，4-甲基羧甲基-1，2，3-三甲基咪唑啉鎓，3-甲氧基-1，2-二甲基咪唑啉鎓，4-甲酰基-1，2，3-三甲基咪唑啉鎓，4-甲酰基-1，2-二甲基咪唑啉鎓，3-羟乙基-1，2，3-三甲基咪唑啉鎓，3-羟乙基-1，2-二甲基咪唑啉鎓，等；(ii)带有3-30个或更多碳原子的咪唑鎓(imidazolium)1，3-二甲基咪唑鎓，1-乙基-3-甲基咪唑鎓，1-甲基-3-乙基咪唑鎓，1，2，3-三甲基咪唑鎓，1，2，3，4-四甲基咪唑鎓，1，3-二甲基-2-乙基咪唑鎓，1，2-二甲基-3-乙基咪唑鎓，1-乙基-3-甲基咪唑鎓，1-甲基-3-乙基咪唑鎓，1，2，3-三乙基咪唑鎓，1，2，3，4-四乙基咪唑鎓，1，3-二甲基-2-苯基咪唑鎓，1，3-二甲基-2-苄基咪唑鎓，1-苄基-2，3-二甲基咪唑鎓，4-氰基-1，2，3-三甲基咪唑鎓，3-氰甲基-1，2-二甲基咪唑鎓，4-乙酰基-1，2，3-三甲基咪唑鎓，3-乙酰基甲基-1，2-二甲基咪唑鎓，4-羧甲基-1，2，3-三甲基咪唑鎓，4-甲氧基-1，2，3-三甲基咪唑鎓，4-甲酰基-1，2，3-三甲基咪唑鎓，3-甲酰基甲基-1，2-二甲基咪唑鎓，3-羟乙基-1，2-二甲基咪唑鎓，2-羟乙基-1，3-二甲基咪唑鎓，N，N’-二甲基苯并咪唑鎓，N，N’-二乙基苯并咪唑鎓，N-甲基-N’-乙基苯并咪唑鎓，等；(iii)带有4-30个或更多碳原子的四氢嘧啶鎓1，3-二甲基四氢嘧啶鎓，1，2，3-三甲基四氢嘧啶鎓，1，2，3，4-四甲基四氢嘧啶鎓，8-甲基-1，8-二氮杂二环[5，4，0]-7-十一碳烯鎓，5-甲基-1，5-二氮杂二环[4，3，0]-5-壬烯鎓，4-氰基-1，2，3-三甲基四氢嘧啶鎓，3-氰甲基-1，2-二甲基四氢嘧啶鎓，4-乙酰基-1，2，3-三甲基四氢嘧啶鎓，3-乙酰基甲基-1，2-二甲基四氢嘧啶鎓，4-甲基羧甲基-1，2，3-三甲基四氢嘧啶鎓，4-甲氧基-1，2，3-三甲基四氢嘧啶鎓，3-甲氧基甲基-1，2-二甲基四氢嘧啶鎓，4-羟甲基-1，2，3-三甲基四氢嘧啶鎓，4-羟甲基-1，3-二甲基四氢嘧啶鎓，等；(iv)带有4-30个或更多碳原子的二氢嘧啶鎓1，3-二甲基-2，4-或-2，6-二氢嘧啶鎓(以1，3-二甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓表示，下文中表述类似)，1，2，3-三甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，1，2，3，4-四甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，1，2，3，5-四甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，8-甲基-1，8-二氮杂环[5，4，0]-7，9，(10)-十一碳二烯鎓，5-甲基-1，5-二氮杂环[4，3，0]-5，7(8)-壬二烯鎓，2-氰甲基-1，3-二甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，3-乙酰基甲基-1，2-二甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，4-甲基羧甲基-1，2，3-三甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，4-甲氧基-1，2，3-三甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，4-甲酰基-1，2，3-三甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，3-羟甲基-1，2-二甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，2-羟甲基-1，3-二甲基-2，4，(6)-二氢嘧啶鎓，等；(v)具有带3-30个或更多碳原子数的咪唑啉鎓骨架的胍鎓(guanidium)2-二甲氨基-1，3，4-三甲基咪唑啉鎓，2-二乙氨基-1，3，4-三甲基咪唑啉鎓，2-二乙氨基-1，3-二甲基-4-乙基咪唑啉鎓，2-二甲氨基-1-甲基-3，4-二乙基咪唑啉鎓，2-二乙氨基-1，3，4-三乙基咪唑啉鎓，2-二甲氨基-1，3-二甲基咪唑啉鎓，2-二乙氨基-1，3-二甲基咪唑啉鎓，2-二乙氨基-1，3-二乙基咪唑啉鎓，1，5，6，7-四氢-1，2-二甲基-2H-酰亚胺[1，2a]咪唑啉鎓，1，5，6，7-四氢-1，2-二甲基-2H-嘧啶并[1，2a]咪唑啉鎓，1，5-二氢-1，2-二甲基-2H-嘧啶并嘧啶并[1，2a]咪唑啉鎓，2-二甲基-3-氰甲基-1-甲基咪唑啉鎓，2-二甲氨基-3-甲基羧甲基-1-甲基咪唑啉鎓，2-二甲氨基-3-甲氧基甲基-1-甲基咪唑啉鎓，2-二甲氨基-4-甲酰基-1，3-二甲基咪唑啉鎓，2-二甲氨基-3-羟乙基-1-甲基咪唑啉鎓，2-二甲氨基-4-羟甲基-1，3-二甲基咪唑啉鎓，等；(vi)具有带3-30或更多碳原子数的咪唑鎓骨架的胍鎓2-二甲氨基-1，3，4-三甲基咪唑鎓，2-二乙氨基-1，3，4-三甲基咪唑鎓，2-二乙氨基-1，3-二甲基-4-乙基咪唑鎓，2-二乙氨基-1-甲基-3，4-二乙基咪唑鎓，2-二乙氨基-1，3，4-三乙基咪唑鎓，2-二甲氨基-1，3-二甲基咪唑鎓，2-二甲氨基-1-乙基-3-甲基咪唑鎓，2-二乙氨基-1，3-二乙基咪唑鎓，1，5，6，7-四氢-1，2-二甲基-2H-酰亚胺[1，2a]咪唑鎓，1，5，6，7-四氢-1，2-二甲基-2H-嘧啶并[1，2a]咪唑鎓，1，5-二氢-1，2-二甲基-2H-嘧啶并[1，2a]咪唑鎓，2-二甲氨基-3-氰甲基-1-甲基咪唑鎓，2-二甲氨基-乙酰基-1，3-二甲基咪唑鎓，2-二甲氨基-4-甲基羧甲基-1，3-二甲基咪唑鎓，2-二甲氨基-4-甲氧基-1，3-二甲基咪唑鎓，2-二甲氨基-3-甲氧基甲基-1-甲基咪唑鎓，2-二甲氨基-3-甲酰基甲基-1-甲基咪唑鎓，2-二甲氨基-4-羟甲基-1，3-二甲基咪唑鎓，等；(vii)具有带4-30个或更多碳原子数的四氢嘧啶鎓骨架的胍鎓2-二甲氨基-1，3，4-三甲基四氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1，3，4-三甲基四氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1，3-二甲基-4-乙基四氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1-甲基-3，4-二乙基四氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-1，3-二甲基四氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1，3-二甲基四氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1，3-二乙基四氢嘧啶鎓，1，3，4，6，7，8-六氢-1，2-二甲基-2H-酰亚胺[1，2a]嘧啶鎓，1，3，4，6，7，8-六氢-1，2-二甲基-2H-嘧啶并[1，2a]嘧啶鎓，2，3，4，6-四氢-1，2-二甲基-2H-嘧啶并[1，2a]嘧啶鎓，2-二甲氨基-3-氰甲基-1-甲基四氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-4-乙酰基-1，3-二甲基四氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-4-甲基羧甲基-1，3-二甲基四氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-3-甲基羧甲基-1-甲基四氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-3-甲氧基甲基-1-甲基四氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-4-甲酰基-1，3-二甲基四氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-3-羟乙基-1-甲基-四氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-4-羟甲基-1，3-二甲基四氢嘧啶鎓，等；(viii)具有带4-30个或更多碳原子数的二氢嘧啶鎓的胍鎓2-二甲氨基-1，3，4-三甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1，3，4-三甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-1-甲基-3，4-二乙基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1-甲基-3，4-二乙基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1，3，4-三乙基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1，3-二甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二乙氨基-1，3-二甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-1-乙基-3-甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，1，6，7，8-四氢-1，2-二甲基-2H-酰亚胺[1，2a]嘧啶鎓，1，6-二氢-1，2-二甲基-2H-酰亚胺[1，2a]嘧啶鎓，1，6-二氢-1，2-二甲基-2H-嘧啶并[1，2a]嘧啶鎓，2-二甲氨基-4-氰基-1，3-二甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-4-乙酰基-1，3-二甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-3-乙酰基甲基-1-甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-3-甲基羧甲基-1-甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-4-甲氧基-1，3-二甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-4-甲酰基-1，3-二甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-3-甲酰基甲基-1-甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，2-二甲氨基-4-羟甲基-1，3-二甲基-2，4(6)-二氢嘧啶鎓，等；(11)氨基醇(氨基数为1，OH数为1-3)带有2-12个碳原子的烷醇胺，例如单、二或三烷醇胺(例如单乙醇胺、单异丙醇胺、单丁醇胺、三乙醇胺和三丙醇胺)；上述烷醇胺的烷基(碳原子数为1-4)取代产物[N，N-二烷基单烷醇胺(例如N，N-二甲基乙醇胺和N，N-二乙基乙醇胺)和N-烷基二烷醇胺(例如N-甲基二乙醇胺和N-丁基二乙醇胺)]；以及通过诸如二甲基硫酸或苄基氯的四级化试剂(quaternating agent)得到的烷醇胺的氮原子四级化产物；这其中，优选为氨、脂肪胺、脂环族聚胺、杂环聚胺和芳族聚胺，更优选为氨和脂肪胺，特别优选为氨和带有伯氨基的脂肪胺。
本发明中的水性溶剂表示基本上由水组成的溶剂，可使用溶剂水和包含水与有机溶剂的混合溶剂。待使用的有机溶剂优选为带有1-3个碳原子的醇(例如甲醇、乙醇和异丙醇)，带有2-4个碳原子的醚(例如二甲醚和二乙醚)，带有3-6个碳原子的酮(例如丙酮和甲基异丁基酮)，及其混合物。其中，更优选为带有1-3个碳原子的醇(例如甲醇、乙醇和异丙醇)。
对于使用有机溶剂的情况，有机溶剂的含量优选占水性溶剂重量的0.0000001-10重量％，更优选为0.00001-3重量％，特别优选为0.001-1重量％。
水性溶剂的含量优选占研磨液重量的50重量％或以上，更优选为52重量％或以上，特别优选为55重量％或以上，最优选为60重量％或以上；同样优选为99.9％或以下，更优选为99重量％或以下，特别优选为97重量％或以下，最优选为95重量％或以下。
本发明的CMP方法用研磨液即由上述研磨材料、水性溶剂和添加剂以特定量配合而得，根据需要可进一步加入如下物质公知的防锈剂、表面活性剂及其他添加剂(例如螯合剂、pH调节剂、防腐剂和消泡剂)。
待使用的防锈剂是通常用于CMP方法用研磨材料的防锈剂；例如其包含带2-16个碳原子的脂肪胺或脂环族胺(诸如辛胺的烷基胺；油胺；诸如环己胺的环烷基胺；等)及其氧化乙烯(1-2mol)加合物，烷醇胺(例如单乙醇胺、二乙醇胺和单丙醇胺)及其氧化乙烯(1-2mol)加合物，脂肪族羧酸(例如油酸和硬脂酸)与碱金属或碱土金属的盐；磺酸(例如石油磺酸盐)；磷酸酯(例如磷酸月桂酯)，硅酸盐例如硅酸钙，磷酸盐例如磷酸钠、磷酸钾和多磷酸钠，硝酸盐例如硝酸钠，苯并三唑例如1，2，3-苯并三唑和羧基苯并三唑，等。同样，可将两种或多种类型的上述物质结合使用。在加入防锈剂情况下，防锈剂的含量优选占研磨液重量的0.01重量％或以上，更优选为0.05重量％或以上，特别优选为0.1重量％或以上；还优选为5重量％或以下，更优选为3重量％或以下，特别优选为2重量％或以下。
待使用的表面活性剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性表面活性剂。
阴离子表面活性剂包含脂族醇(碳原子数为8-24)烯化氧(亚烷基中碳原子数为2-8)加合物(聚合度为1-100)，(聚)氧化烯(亚烷基中碳原子数2-8，聚合度＝1-100)高级脂肪酸(碳原子数为8-24)酯[例如聚乙二醇一硬脂酸酯(聚合度＝20)，聚乙二醇二硬脂酸酯(聚合度＝30)]，多元(二元至十元或更高)醇(碳原子数为2-10)脂肪酸(碳原子数8-24)酯[例如甘油基一硬脂酸酯，乙二醇一硬脂酸酯，脱水山梨醇一月桂酸酯和脱水山梨醇二油酸酯]，(聚)氧化烯(亚烷基中碳原子数为2-8，聚合度＝1-100)多元(二元至十元或更高)醇(碳原子数为2-10)高级脂肪酸(碳原子数为8-24)酯[例如聚氧化乙烯(聚合度＝10)脱水山梨醇一月桂酸酯和聚氧化乙烯(聚合度＝50)甲基葡糖苷二油酸酯]，(聚)氧化烯(亚烷基中碳原子数为2-8，聚合度＝1-100)烷基(碳原子数1-22)苯基醚，1∶1型的椰油脂肪酸二乙醇酰胺及烷基(碳原子数8-24)二烷基(碳原子数1-6)氧化胺[例如月桂基二甲基氧化胺]，等。
阴离子表面活性剂包含带有8-24个碳原子的烃类羧酸或其盐[例如(聚)氧化乙烯(聚合度＝1-100)月桂基醚乙酸钠，及(聚)氧化乙烯(聚合度＝1-100)月桂基磺基琥珀酸二钠]，带有8-24个碳原子的烃类硫酯盐[例如月桂基硫酸酯钠，(聚)氧化乙烯(聚合度＝1-100)月桂基硫酸酯钠，(聚)氧化乙烯(聚合度＝1-100)三乙醇胺硫酸月桂酯和(聚)氧化乙烯(聚合度＝1-100)椰油脂单乙醇酰胺硫酸钠]，带有8-24个碳原子的烃类磺酸盐[例如十二烷基苯磺酸钠]，带有8-24个碳原子的烃类磷酸盐[例如月桂基磷酸钠]，其他[例如(聚)氧化乙烯(聚合度＝1-100)月桂酰基乙醇酰胺磺基琥珀酸二钠，椰油脂甲基牛磺酸钠，椰油脂肌氨酸钠，椰油脂肌氨酸三乙醇胺，N-椰油脂酰-L-谷氨酸三乙醇胺，N-椰油脂酰L-谷氨酸钠，以及月桂酰基甲基-β-丙氨酸钠]，等。
还可使用诸如丙烯酸和甲基丙烯酸的聚合物(聚合度＝2-200)的碱金属盐。
两性表面活性剂包含甜菜碱型两性表面活性剂[例如椰油脂酰胺丙基二甲基甜菜碱，月桂基二甲基甜菜碱，2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉鎓甜菜碱，月桂基羟基磺基甜菜碱]，及氨基酸型两性表面活性剂[例如β-月桂基氨基丙酸钠]，等。
在加入表面活性剂情况下，表面活性剂含量优选占研磨液重量的0.01重量％或以上，更优选占0.05重量％或以上，特别优选占0.1重量％或以上；还优选为5重量％或以下，更优选为3重量％或以下，特别优选为1重量％或以下。
螯合剂包含聚丙烯酸钠，乙二胺四乙酸钠，琥珀酸钠，1-羟基乙烷-1，1-二膦酸钠，等。
pH调节剂包含诸如乙酸、硼酸、柠檬酸、草酸、磷酸和盐酸的酸；诸如氢氧化钠和氢氧化钾的碱；等。
防腐剂包含烷基二氨乙基甘油盐酸盐，等。
消泡剂包含有机硅消泡剂，长链醇消泡剂，脂肪酸酯消泡剂，聚氧化烯消泡剂，金属皂消泡剂，等。
在加入上述其他添加剂(例如螯合剂、pH调节剂、防腐剂和消泡剂)的情况下，上述添加剂的含量优选占研磨液重量的0.001重量％或以上，更优选占0.05重量％或以上，特别优选占0.01重量％或以上；还优选为10重量％或以下，更优选为5重量％或以下，特别优选为2重量％或以下。
本发明的CMP方法用研磨液的制造方法优选为将各原料进行配合。除使用常规搅拌器外，还可使用分散器(例如匀化器，超声分散器，球磨机和珠磨机)，制造温度和时间并无限制；然而，制造时的温度优选为5℃或以上及40℃或以下。
本发明的CMP方法用研磨液的使用方法是，将液体储存于浆料槽内，并采用计量泵由该浆料槽供给至磨头附近，通常按每分钟50-500ml使用。常规的聚氨酯泡沫可用于研磨垫。公知设备和条件可适用于研磨装置和研磨条件。
研磨之后，CMP方法用研磨液可再循环，在此情况下通过过滤方法等可对其精制。
(研磨方法)本发明研磨方法是采用CMP方法用研磨液研磨器件晶片的方法，所述研磨液包含研磨材料、水性溶剂和添加剂，并含有占研磨液重量的至少15重量％、粒径为20-80nm的研磨材料粒子；同样优选所述研磨材料粒子占研磨液重量的至多80重量％，更优选占至多60重量％。该研磨方法优选为包含如下步骤的研磨方法，即研磨条件改变的两阶段或更多阶段研磨步骤，所述方法可在任一阶段采用本发明的CMP方法用研磨液。
此处，步骤中某一阶段条件的改变表示变换至下一步骤，在每一阶段旋转设备并不总需要停下来。第二阶段及进一步阶段包括条件明确改变的情况从而在第一阶段完成之后执行第二阶段及进一步的阶段，以及包括条件连续改变的情况。研磨方法优选包含两至三个阶段，更优选为两个阶段。条件的连续改变表示多阶段情况。采用本发明的CMP方法用研磨剂的研磨步骤并不特别指定所处阶段，优选是在第一阶段。
所述研磨方法在第一阶段和第二阶段及进一步阶段中并无特别限制，所述方法优选在如下条件中的一个或两个或更多个条件下实施(1)改变第一阶段和第二阶段及进一步阶段所用研磨材料的材质(2)第一阶段的研磨液被稀释1.1-100倍后的研磨液用作第二阶段及进一步阶段中的研磨液(3)使第一阶段所用研磨材料的平均粒径(r1)与第二阶段及进一步阶段中所用研磨材料的平均粒径(r2)之比[(r1)/(r2)]为0.1-10.0(4)使施加于第一阶段研磨时的半导体衬底(substrate)上的压力(p1)与施加于第二阶段及进一步阶段研磨时的半导体衬底上的压力(p2)之比[(p1)/(p2)]为0.3-5.0(5)使第一阶段研磨时的平台(surface plate)的旋转速度(t1)与第二阶段及进一步阶段研磨时的平台的转数(t2)之比[(t1)/(t2)]为0.2-2.0。
在情况(1)下，研磨材料的材质如上所述，其中可选择任意的两种或更多种类型的研磨材料。优选在任一阶段使用胶态二氧化硅，更优选在第一阶段使用胶态二氧化硅。在这种情况下，在第二及进一步阶段中使用的研磨材料优选为除了胶态二氧化硅之外的二氧化硅或无机粉末。第一阶段和第二及进一步阶段之间使用不同的研磨材料，可有效得到被研磨物质的无瑕疵表面，另外可有效得到具有极优越洗净效率的被研磨物质表面。
在情况(2)下，更优选的研磨液使用方法为，使第一阶段的研磨液稀释1.1-80倍而用作第二阶段及进一步阶段中的研磨液，特别优选为稀释1.1-50倍，最优选为稀释1.1-10倍。将第一阶段所用研磨液稀释1.1-100倍作为第二阶段及进一步阶段中使用的研磨液的研磨液使用方法，这可有效得到被研磨物质的无瑕疵表面，另外可有效得到具有极优越洗净效率的被研磨物质表面。
在情况(3)下，[(r1)]/[(r2)]更优选为0.2-80，特别优选为0.3-60，最优选为0.5-40。[(r1)]/[(r2)]处于0.1-10.0的范围可有效得到被研磨物质的无瑕疵表面，另外可有效得到具有极优越洗净效率的被研磨物质表面。
在情况(4)下，[(p1)]/[(p2)]更优选为0.35-4.5，特别优选为0.4-4.0，[(p1)]/[(p2)]值可通过在对研磨垫加压中调节压力而实现。第一阶段的研磨压力并无限制，优选为60kPa或以下，该范围的压力可得到无瑕疵衬底。[(p1)]/[(p2)]处于0.3-5.0的范围可有效得到被研磨物质的无瑕疵表面，另外可有效得到具有极优越洗净效率的被研磨物质表面。
此处，待使用的研磨装置可包含带有平台的普通研磨装置，所述平台上贴有用于保持半导体衬底的载体和研磨垫，对加压方法无特别限制，包含利用载体自重的方法，以空气加压的方法，等等。
在情况(5)下，[(t1)]/[(t2)]优选为0.3-1.8，更优选为0.4-1.5，[(t1)]/[(t2)]值可通过调节平台的旋转速度而实现。[(p1)]/[(p2)]处于0.2-2.0的范围可有效得到被研磨物质的无瑕疵表面，另外可有效得到具有极优越洗净效率的被研磨物质表面。
对于本发明的研磨方法，在第二阶段及进一步阶段研磨时，对待研磨及除去的衬底的厚度无特别限制，优选为30-200mm，更优选为40-160mm，特别优选为50-120mm。处于该范围的厚度可使在器件制造中以实用速率得到无瑕疵的被研磨表面。
另外，对于本发明的研磨方法，采用具有同心凹槽或螺旋凹槽的研磨垫，可产生出使晶片外周部同样均一地保持稳定的研磨特性。
另外，对于本发明的研磨方法，通过进行研磨垫整理同时进行10％或更多时间的研磨，优选进行20％或更多时间的研磨，特别优选为35％或以上时间，可稳定产生优越的平坦化特性。对研磨垫整理器(padconditioner)的形状、粒径和固定金刚石的形式并无特别限制，例如，可将CMP-MC100A(ASAHI DIAMOND INDUSTRIAL CO.，LTD.制造)用作研磨垫整理器。
另外，对于本发明的研磨方法，在将本发明的CMP方法用研磨液滴加入研磨垫中时，通过在研磨的同时将磨头相对于研磨液滴落位置置于研磨台的旋转方向一侧，并将研磨液的滴落位置相对于研磨垫整理器置于研磨台的旋转方向一侧，并且相对于磨头中心进一步接近研磨垫中心，可稳定产生优越的平坦化特性。
本发明的发明人发现，上述研磨材料和添加剂的质和量与研磨特性极大相关，所述研磨特性即在对表面形成有图案的器件晶片进行研磨时，仅选择性地研磨凸部，而对处于不同水平处的凹部则不研磨的特性(平坦化特性)。
根据本发明，研磨后晶片上不再留有无数的瑕疵，通过添加剂防止了研磨材料的凝集，另外研磨后可容易地实施洗净，从而可显著改进器件晶片的合格品率。
(研磨材料)本发明的CMP方法用研磨液和研磨方法适合于上面至少形成有氧化硅膜的器件晶片表面的平坦化加工。最适合于包含半导体工业中的层间绝缘膜或元件分离膜、磁头和液晶显示器用衬底的半导体器件表面的平坦化加工。
采用本发明的CMP方法用研磨液进行研磨的层间绝缘膜和元件分离膜，其具有优越的表面平坦性并且便利了配线的多层化。同样，含有上述层间绝缘膜和元件分离膜或磁头的半导体器件具有出色的电特性性能。
具体实施方案下文通过实施例进一步描述本发明，但本发明并不限于此。下文中，份和％分别表示重量份和重量％。
制造例1使1,000g 0.1％硅酸钠水溶液穿过1,000g阳离子交换树脂(DIAION SKIB；由MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION制造)柱，此后在50℃温度搅拌3小时得到二氧化硅溶胶，将其冷却至室温，随后通过35℃下真空脱水和浓缩得到二氧化硅浓度为30％的浆料(1)。
制造例2将360ml甲苯、10.8g脱水山梨醇一油酸酯、120ml离子交换水和1ml乙酸装入带有1L搅拌器的玻璃反应容器中，并在50℃温度下剧烈搅拌10分钟从而实现乳化。将140ml四乙氧基硅烷一次投入容器中，并在50℃温度下反应3小时而得到二氧化硅溶胶。将二氧化硅溶胶冷却至室温后，以滤纸(No.2)对其过滤，各以1L的甲醇和离子交换水按此顺序洗净滤纸上的二氧化硅溶胶，随后将其分散入离子交换水中，得到二氧化硅浓度为30％的浆料(2)。
制造例3与制造例1类似，使1,000g 0.1％的硅酸钠水溶液穿过1,000g阳离子交换树脂(DIAION SKIB；由MITSUBISHI CHEMICALCORPORATION制造)柱，此后在65℃温度搅拌5小时得到二氧化硅溶胶，将其冷却至室温，随后通过与制造例1中相同方式的脱水和浓缩得到二氧化硅浓度为30％的浆料(3)。
实施例1(研磨液A)将1,000g浆料(1)和13.4g 30％氨水投入行星混合器中，并搅拌15分钟，得到CMP方法用研磨液A。
实施例2(研磨液B)将1,000g浆料(2)和33.5g 30％氨水投入行星混合器中，并搅拌15分钟，得到CMP方法用研磨液B。
实施例3(研磨液C)
将1,000g浆料(1)和40.0g己撑二胺投入行星混合器中，并搅拌15分钟，得到CMP方法用研磨液C。
比较例1(研磨液D)将1,000g浆料(3)和33.5g的30％氨水投入行星混合器中，并搅拌15分钟，得到CMP方法用研磨液D。
比较例2(研磨液E)将1,000g浆料(1)和4.0g氢氧化钾投入行星混合器中，并搅拌15分钟，得到CMP方法用研磨液E。
比较例3(研磨液F)将CMP方法用市售研磨液’SS-25’(由CABOTMICROELECTRONIC COR.制造)当作CMP方法用研磨液F。
比较例4(研磨液G)将碳酸铈水合物在空气中烧结，并采用喷射式磨机进行干式粉碎，得到氧化铈，采用行星混合器将氧化铈分散入水中，制得CMP方法用研磨液G，其具有浓度为1重量％的研磨材料。
比较例5(研磨液H)将氢氧化铝在电炉中熔融，采用行星混合器将所得氧化铝分散入水中。随后，将相对于氧化铝重量百分比为1％的聚丙烯酸铵(重量平均分子量30,000)加入至该流体分散体中，制得CMP方法用研磨液H，其具有浓度为5重量％的研磨材料。
<评测1以粒径作参数的研磨材料浓度的测量>
对所制CMP方法用研磨液A-H，采用粒度分布测量装置CHDF-2000，测量中心粒径及研磨液中处于诸如20-80nm、30-70nm和40-60nm的粒径范围的研磨材料浓度(重量％)。结果示于表1中。
表1
<评测2平坦化特性1>
根据如下研磨条件实施具有凸凹表面的图案化晶片的研磨试验将采用CMP方法用研磨液A-C的情况分别视为实施例4-6，将采用CMP用研磨液D-F的情况分别视为比较例6-8。将图案化晶片SKW7-2(由SKW INC COR.制造)用作待研磨的物质。采用单面研磨机MAT-ARW 681(由MATEC APPLIED SCIENCES COR.制造)实施研磨。
研磨条件1于第一阶段实施研磨，研磨条件为，例如研磨中的磨头压力为40kPa，磨头旋转速度为58rpm，研磨平台旋转速度为60rpm，研磨液流速200ml/min，研磨时间1min，随后采用研磨液实施第二阶段的研磨，采用的方法为用离子交换水将第一阶段研磨中所用研磨液稀释1.5倍，第二阶段研磨条件为，例如研磨中的磨头压力为50kPa，磨头旋转速度95rpm，研磨平台旋转速度100rpm，研磨液流速200ml/min，研磨时间15秒。
于实施上述研磨的同时，将磨头相对于研磨液滴落位置置于研磨台的旋转方向一侧，并将研磨液的滴落位置相对于研磨垫整理器置于研磨台的旋转方向一侧，并且相对于磨头中心进一步接近研磨垫中心。
将具有同心凹槽的IC1000(050)K Groove/Suba 400(由RODELCOR.制造)用于研磨垫。
同样，在20kPa压力及20rpm旋转速度进行研磨的同时，实施对研磨垫的整理。将CMP-MC100A(由ASAHI DIAMOND INDUSTRIALCO.LTD.制造)用于研磨垫整理器。
<评测2平坦化特性2>
随后，在如下研磨条件2-5下，采用CMP方法用研磨液对图案化晶片SKW7-2(SKW INC COR.生产)进行研磨，分别将其视为实施例7-10。
研磨条件2将与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件2，不同之处在于以CMP方法用研磨液G替换从而使第一阶段中所用的研磨液被稀释的第二阶段研磨中的研磨液。
研磨条件3将与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件3，不同之处在于以CMP方法用研磨液D替换从而使第一阶段中所用的研磨液被稀释的第二阶段研磨中的研磨液。
研磨条件4将与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件4，不同之处在于以80kPa代替第二阶段研磨时50kPa的磨头压力。
研磨条件5以与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件5，不同之处在于以120rpm代替第二阶段研磨时100rpm的台转数。
类似地，按如下研磨条件6-13，采用CMP方法用研磨液A对图案化晶片SKW 7-2(由SKW INC COR.制造)进行研磨，并将其分别视为比较例9-16。
研磨条件6以与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件6，不同之处在于不进行第二阶段的研磨。
研磨条件7以与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件7，不同之处在于以CMP方法用研磨液H替换从而使第一阶段中所用研磨液被稀释的第二阶段研磨中的研磨液。
研磨条件8以与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件8，不同之处在于以150kPa替换第二阶段研磨中的磨头压力50kPa。
研磨条件9以与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件9，不同之处在于以20rpm替换第二阶段研磨中的台转数100rpm。
研磨条件10以与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件10，不同之处在于将浆料的滴落位置置于磨头中心的外侧。
研磨条件11以与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件11，不同之处在于倒置磨头位置及整理器和滴落位置。
研磨条件12将与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件12，不同之处在于以IC1000(050)Perforate/Suba 400替换研磨垫。
研磨条件13以与研磨条件1完全相同的研磨条件作为研磨条件13，不同之处在于研磨过程中不进行研磨垫整理。
将评测2中研磨的所有图案化晶片在0.5％氢氟酸水溶液和超纯水中以PVA刷充分洗净，随后采用旋转式脱水机抖落粘附至半导体衬底的水滴同时使其干燥，采用光干涉式膜厚测量器(NanoSpec/AFT6100A，由NANOMETRICS JAPAN LTD.制造)，在存在于晶片中心、6时位置的1/2半径处、9时位置的1/2半径处、12时位置的1/2位置处和3时位置的边缘处的共5个芯片(die)中，将凸部和凹部的线宽比为诸如10∶90、30∶70、40∶60、50∶50、60∶40、70∶30和90∶10的七个点处的凸部与凹部作测量点，计算具有最大膜厚度的凸部与具有最小膜厚度的凹部之间的膜厚差的平均值，作为晶片的残存水平差异。将通过如下标准确定的结果示于表2中。
◎低于2000○2000或以上及低于3000△3000或以上及低于5000×5000或以上<评测3残存研磨材料凝集物数及瑕疵数>
同样，通过采用Surfscan AIT1和Review SEM eV300(均由KLA-TENCOR LTD.制造)进行研磨，对评测2中研磨的所有图案化晶片均观察晶片上的残存研磨材料数和瑕疵数。计算晶片上存在的0.2μm或以上的残存研磨材料凝集物数及瑕疵数，将按如下标准确定的结果示于表2中。
◎低于10个○10个或以上及小于20个△20个或以上及小于30个×30个或以上
从表2所示结果可以理解，采用本发明的研磨方法带来优越的研磨性能(平坦化性能)及优越的晶片表面光洁度，所述晶片表面上具有较少的残存研磨材料聚集物和瑕疵。
工业实用性与通常使用的CMP方法用研磨液相比，本发明的CMP方法用研磨液有效产生显著优越的研磨性能(例如平坦化性能，低瑕疵特性和高洗净特性)。同样，采用本发明的研磨方法可有效获得带有无瑕疵晶片表面、具有优越光洁度的被研磨物质。
因此，CMP方法用研磨液和研磨方法适用于至少形成有氧化硅膜的器件晶片表面的平坦化加工，最适合于半导体工业中包含层间绝缘膜或元件分离膜、磁头和液晶显示器用衬底的半导体器件表面的平坦化加工。
权利要求
1.CMP方法用研磨液，其包含研磨材料；水性溶剂；和添加剂；并含有基于研磨液重量为至少15重量％的粒径为20-80nm的研磨材料粒子。
2.根据权利要求1的CMP方法用研磨液，其中所述添加剂是25℃温度下的pKa为7-11的碱性物质。
3.根据权利要求1的CMP方法用研磨液，其中所述添加剂是带有伯氨基的脂肪胺和/或氨。
4.根据权利要求1的CMP方法用研磨液，其中所述添加剂含量基于研磨液重量为至少0.01重量％。
5.根据权利要求1的CMP方法用研磨液，其中所述研磨材料是一种或两种或更多种选自以下组中的无机物二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氮化硅和氧化锆。
6.根据权利要求1的CMP方法用研磨液，其中所述研磨材料为胶态二氧化硅。
7.采用CMP方法用研磨液研磨器件晶片的研磨方法，所述CMP方法用研磨液包含研磨材料、水性溶剂和添加剂，并含有基于研磨液重量为至少15重量％的粒径为20-80nm的研磨材料粒子。
8.根据权利要求7的研磨方法，其中所述器件晶片的待研磨表面由至少含有氧化硅的膜形成。
9.器件晶片的研磨方法，其包含研磨条件改变的两阶段或更多阶段的研磨步骤；其中在任一阶段采用权利要求7的研磨方法。
10.根据权利要求9的研磨方法，其中第二阶段及进一步阶段中的研磨步骤在如下条件中的一个或两个或更多个条件下实施(1)改变第一阶段和第二阶段及进一步阶段所用研磨材料的种类；(2)第一阶段的研磨液被稀释1.1-100倍后的研磨液用作第二阶段及进一步阶段中的研磨液；(3)使第一阶段所用研磨材料的平均粒径(r1)与第二阶段及进一步阶段中所用研磨材料的平均粒径(r2)之比[(r1)]/[(r2)]为0.1-10.0；(4)使施加于第一阶段研磨时的半导体衬底上的压力(p1)与施加于第二阶段及进一步阶段研磨时的半导体衬底上的压力(p2)之比[(p1)]/[(p2)]为0.3-5.0；和(5)使第一阶段研磨时的平台的旋转速度(t1)与第二阶段及进一步阶段研磨时的平台的转数(t2)之比[(t1)]/[(t2)]为0.2-2.0。
11.根据权利要求7的研磨方法，其中采用带有同心凹槽或螺旋凹槽的研磨垫。
12.根据权利要求7的研磨方法，其中在研磨时间的至少10％的时间与研磨同时进行研磨垫整理。
13.根据权利要求7的研磨方法，其中在将CMP方法用研磨液滴入研磨垫中时，在研磨的同时将磨头相对于研磨液滴落位置置于研磨台的旋转方向一侧，并将研磨液的滴落位置相对于研磨垫整理器置于研磨台的旋转方向一侧，并且相对于磨头中心进一步接近研磨垫中心。
14.采用权利要求1的CMP方法用研磨液进行研磨得到的层间绝缘膜或元件分离膜。
15.含有权利要求14的层间绝缘膜或元件分离膜的半导体器件。
16.采用权利要求1的CMP方法用研磨液进行研磨得到的磁头或液晶显示器用衬底。
全文摘要
本发明公开了CMP方法用研磨液，其特征在于包含研磨材料、水性溶剂和添加剂，并含有基于研磨液重量的至少15重量％的粒径为20－80nm的研磨材料粒子；采用上述研磨液进行研磨的研磨方法适用于至少形成有氧化硅膜的器件晶片表面的平坦化加工，并能有效地稳定表现出优越的研磨特性，例如平坦化特性、低瑕疵特性和高洗净特性，最适用的是半导体工业中包含层间绝缘膜或元件分离膜、磁头和液晶显示器用衬底的半导体器件表面的平坦化加工。
文档编号H01L21/02GK1784770SQ200480012569
公开日2006年6月7日 申请日期2004年5月7日 优先权日2003年5月9日
发明者中野智治, 中岛史博, 宫崎忠一, 邓肯·布朗, 马修·D·希利 申请人:三洋化成工业株式会社, 高级技术材料公司