悬浮液、研磨液套剂、研磨液、基体的研磨方法以及基体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及悬浮液、研磨液套剂、研磨液、基体的研磨方法W及基体。本发明特别 设及半导体元件的制造工序中使用的悬浮液、研磨液套剂、研磨液、基体的研磨方法W及基 体。
【背景技术】
[0002] 作为化SI半导体元件的制造技术，现在正在研究开发用于半导体元件的高密度化 及微细化的加工技术。CMP(chemical mechanical polishing，化学机械研磨）技术是运样 的加工技术之一。在半导体元件的制造工序中，使用CMP的平坦化技术正成为进行层间绝缘 材料的平坦化、形成STI(浅沟槽隔离）、形成栓塞W及形成嵌入式金属配线(镶嵌工序)等时 的必要技术。通常，CMP工序(使用CMP技术的平坦化工序)通过在研磨垫(研磨布)和基体的 被研磨材料之间供给CMP用研磨液，通过研磨垫研磨被研磨材料来进行。
[000引作为CMP中使用的CMP用研磨液，已知有各种研磨液。根据磨粒(研磨粒子)的种类 将CMP用研磨液分类的话，有含有二氧化姉(氧化姉)粒子的氧化姉系研磨液、含有二氧化娃 (氧化娃)粒子的氧化娃系研磨液、含有=氧化二侣(氧化侣)粒子的氧化侣系研磨液、含有 有机树脂粒子的树脂粒子系研磨液等。
[0004] 但是，近年来在半导体元件的制造工序中需要达到配线的进一步微细化，研磨时 产生的研磨缺陷成为问题。即，使用W往的研磨液进行研磨时，即使发生微小的研磨损伤， 如果该研磨损伤的尺寸小于W往的配线宽度则没有问题，但是想进一步达到配线的微细化 的情况下，就会存在问题。
[0005] 针对该问题，进行了降低研磨液中含有的磨粒的平均粒径的尝试。但是，降低平均 粒径的话，存在由于机械作用降低而研磨速度下降的问题。运样极其难W兼顾研磨速度和 研磨损伤。针对此问题，探讨了使用含有4价金属元素的氨氧化物的磨粒的研磨液(例如，参 考W下专利文献1~4)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[000引【专利文献1】国际公开第02/067309号
[0009] 【专利文献2】国际公开第2012/070541号
[0010] 【专利文献3】国际公开第2012/070542号
[0011] 【专利文献4】国际公开第2012/070544号
【发明内容】
[0012] 发明要解决的课题
[0013] 本发明人发现，使用含有4价金属元素氨氧化物的磨粒的悬浮液，W及使用该悬浮 液而获得的研磨液中，存在随着时间经过而从磨粒中放出离子的情况。像运样从磨粒中放 出离子的话，可能导致悬浮液或研磨液中混入对于研磨来说不必要的离子，或者磨粒自身 发生变化，研磨特性改变。
[0014] 此外，存在将含有磨粒的悬浮液与含有添加剂的添加液恰在研磨之前进行混合获 得研磨液，然后使用该研磨进行研磨的情况。此时，作为简便并且准确连续地按照事前确定 的混合比来混合悬浮液和添加液的方法，可W测定混合后的研磨液的电导率。此方法的前 提是悬浮液和添加液的电导率固定，或者几乎不发生变化。然而，如果由于上述的从磨粒中 放出离子导致悬浮液本身的电导率发生改变的话，则不能使用运样的方法，因而导致工序 管理上的困难。
[0015] 本发明可解决上述课题，W提供具有优异磨粒稳定性(例如电导率随时间改变的 量减少）的悬浮液和研磨液为目的。此外，本发明的目的还包括提供使用上述悬浮液、上述 研磨液套剂或者上述研磨液的基体研磨方法，W及通过使用该研磨方法获得的基体。
[0016] 解决课题的手段
[0017] 发明人认真研究了使用含有4价金属元素氨氧化物的磨粒的悬浮液后想到，可通 过使用具有芳香族杂环的特定化合物，提高含有4价金属元素氨氧化物的磨粒的稳定性。
[0018] 目P，本发明的悬浮液含有:磨粒、具有芳香族杂环的化合物和水，上述磨粒含有4价 金属元素的氨氧化物，上述芳香族杂环具有未与氨原子键合的环内氮原子，使用Merz-Ko 1 Iman法(M法)得到的上述环内氮原子的电荷(M电荷)为-0.45 W下。
[0019] 通过本发明的悬浮液可W得到优异的磨粒稳定性。例如，通过本发明的悬浮液，随 时间经过从磨粒中释放出的离子比过去少，可W抑制悬浮液的电导率的经时变化（即，悬浮 液中离子的含量变化）。
[0020] 此外，通过本发明的悬浮液，使用在该悬浮液中加入添加剂而得到的研磨液时，可 W维持添加剂的添加效果并W优异的研磨速度研磨被研磨材料。进而，不加入添加剂地将 本发明的悬浮液用于研磨时，也能够W优异的研磨速度研磨被研磨材料。此外，本发明的悬 浮液，通过磨粒中含有4价金属元素的氨氧化物，还可W抑制研磨损伤的发生。
[0021] 此外，发明人发现，将含有特定量磨粒的水分散液W特定的离屯、加速度离屯、分离 时得到的液相的非挥发性成分含量高时，可W W更优异的研磨速度研磨被研磨材料。即，本 发明的悬浮液中，优选磨粒满足W下条件:将该磨粒的含量调整到1.0质量％而获得的水分 散液W离屯、加速度1.59 X IO5G离屯、分离50分钟时，能够获得非挥发性成分含量50化pmW上 的液相。"ppm"表示质量卵m、即"每百万质量份"。
[0022] 此外，发明人发现，含有特定量磨粒的水分散液中，对特定波长的光的透光率高 时，可W W更优异的研磨速度研磨被研磨材料。即，本发明的悬浮液中，优选磨粒满足W下 条件：将磨粒的含量调整到1.0质量％而获得的水分散液对波长500nm的光的透光率在 50%/cmW 上。
[0023] 本发明的悬浮液中，磨粒优选满足W下条件:将该磨粒的含量调整到1.0质量％而 获得的水分散液对波长400nm的光的吸光度1.OOW上。此时，可W W更优异的研磨速度研磨 被研磨材料。
[0024] 本发明的悬浮液中，磨粒优选满足W下条件:该磨粒的含量调整到0.0065质量％ (65ppm)而获得的水分散液对波长290nm的光的吸光度在1.000 W上。此时，可W W更优异的 研磨速度研磨被研磨材料。
[0025] 本发明的悬浮液中，磨粒优选满足W下条件：将该磨粒的含量调整到0.0065质 量％而获得的水分散液对波长450~600nm的光的吸光度在O. OlO W下。此时，可W W更优异 的研磨速度研磨被研磨材料。
[0026] 本发明的悬浮液中，4价金属元素的氨氧化物优选由4价金属元素的盐与碱源反应 而得。运样的情况下，由于可W获得粒径非常细的粒子，可W进一步提高降低研磨损伤的效 果。
[0027] 本发明的悬浮液中，4价金属元素优选4价姉。运样的情况下，由于可W获得高化学 活性，因此可WW更优异的研磨速度研磨被研磨材料。
[0028] 此外，发明人发现，除了上述悬浮液的组成成分之外还含有添加剂的研磨液中，通 过并用含有4价金属元素的氨氧化物的磨粒和具有芳香族杂环的特定化合物，可W得到优 异的磨粒稳定性，同时，可W抑制随着添加剂的添加，被研磨材料的研磨速度降低。
[0029] 目P，本发明的研磨液套剂中，该研磨液的组成成分分成第一液体和第二液体进行 保存，第一液体和第二液体混合后将形成所述研磨液，第一液体为上述悬浮液，第二液体含 有添加剂(其中，不包括含有上述芳香族杂环的化合物)和水。
[0030] 本发明的研磨液套剂可W获得优异的磨粒稳定性。例如，本发明的研磨液套剂随 时间经过从磨粒释放的离子比W往少，因此，可W抑制电导率的经时变化（即，离子的含量 变化）。
[0031] 此外，本发明的研磨液套剂可W在维持添加剂的添加效果的同时W优异的研磨速 度研磨被研磨材料。此外，本发明的研磨液套剂，通过磨粒含有4价金属元素的氨氧化物，可 W抑制研磨损伤的发生。
[0032] 本发明的研磨液含有:磨粒、具有芳香族杂环的化合物、添加剂(其中，不包括上述 具有芳香族杂环的化合物）W及水，上述磨粒含有4价金属元素的氨氧化物，上述芳香族杂 环具有未与氨原子键合的环内氮原子，使用Merz-Kollman法得到的上述环内氮原子的电荷 在-0.45W 下。
[0033] 本发明的研磨液可W获得优异的磨粒稳定性。例如，通过本发明的研磨液，随时间 经过从磨粒释放的离子比W往少，因此，可W抑制电导率的经时变化（即，研磨液中离子的 含量变化）。
[0034] 此外，本发明的研磨液可W在维持添加剂的添加效果的同时W优异的研磨速度研 磨被研磨材料。此外，本发明的研磨液，通过磨粒含有4价金属元素的氨氧化物，可W抑制研 磨损伤的发生。
[0035] 此外，发明人发现，将含有特定量磨粒的水分散液W特定的离屯、加速度离屯、分离 后得到的液相的非挥发性成分含量高时，可W W更优异的研磨速度研磨被研磨材料。即，本 发明的研磨液中，磨粒优选满足W下条件:将该磨粒的含量调整为1.0质量％而得的水分散 液W离屯、加速度1.59 X IO5G离屯、分离50分钟时，能够获得非挥发性成分含量在50化pmW上 的液相。
[0036] 此外，发明人发现，含有特定量磨粒的水分散液对特定波长的光的透光率高时，可 W W更优异的研磨速度研磨被研磨材料。即，本发明的研磨液中，优选磨粒满足W下条件： 将该磨粒的含量调整到1.0质量％而获得的水分散液对波长500nm的光的透光率在50 %/cm 社。
[0037] 本发明的研磨液中，磨粒优选满足W下条件:将该磨粒的含量调整到1.0质量％而 获得的水分散液对波长400nm的光的吸光度I.OOW上。此时，可W W更优异的研磨速度研磨 被研磨材料。
[0038] 本发明的研磨液中，磨粒优选满足W下条件：将该磨粒的含量调整到0.0065质 量％ (65ppm)而获得的水分散液对波长290nm的光的吸光度在1.000W上。此时，可WW更优 异的研磨速度研磨被研磨材料。
[0039] 本发明的研磨液中，磨粒优选满足W下条件：将该磨粒的含量调整到0.0065质 量％而获得的水分散液对波长450~600nm的光的吸光度在0.0 lO W下。此时，可W W更优异 的研磨速度研磨被研磨材料。
[0040] 本发明的研磨液中，4价金属元素的氨氧化物优选由4价金属元素的盐与碱源反应 而得。运样的情况下，由于可W获得粒径非常细的粒子，可W进一步提高降低研磨损伤的效 果。
[0041] 本发明的研磨液中，4价金属元素优选4价姉。运样的情况下，由于可W获得高化学 活性，因此可WW更优异的研磨速度研磨被研磨材料。
[0042] 此外，本发明提供使用了上述悬浮液、上述研磨液套剂或上述研磨液的基体的研 磨方法。通过运些研磨方法，可W获得优异的磨粒稳定性，同时可W W优异的研磨速度研磨 被研磨材料。此外，通过运些研磨方法，可W抑制研磨损伤的发生，同时可W获得平坦性优 异的基体。
[0043] 本发明的研磨方法的第一实施方式设及使用上述悬浮液的研磨方法。即，第一实 施方式的研磨方法具备:将表面具有被研磨材料的基体的该被研磨材料设置为与研磨垫相 向的工序；W及将上述悬浮液供给研磨垫与被研磨材料之间，同时研磨被研磨材料的至少 一部分的工序。
[0044] 本发明的研磨方法的第二和第=实施方式设及使用上述研磨液套剂的研磨方法。 通过该研磨方法，可W规避混合添加剂后长时间保存时所担屯、的磨粒凝集、研磨特性的变 化等问题。
[0045] 目P，第二实施方式设及的研磨方法具有:将表面具有被研磨材料的基体的该被研 磨材料设置为与研磨垫相向的工序、将上述研磨液套剂的第一液和第二液混合获得研磨液 的工序、W及将上述悬浮液供给研磨垫与被研磨材料之间，同时研磨被研磨材料的至少一 部分的工序。第=实施方式设及的研磨方法具有:将表面具有被研磨材料的基体的该被研 磨材料设置为与研磨垫相向的工序、和将上述研磨液套剂的第一液和第二液分别供给于研 磨垫与被研磨材料之间，同时研磨被研磨材料的至少一部分的工序。
[0046] 本发明设及的研磨方法的第四实施方式设及使用上述研磨液的研磨方法。即，第 四实施方式的研磨方法具有:将表面具有被研磨材料的基体的该被研磨材料设置为与研磨 垫相向的工序、将上述研磨液供给研磨垫与被研磨材料之间，同时研磨被研磨材料的至少 一部分的工序。
[0047] 被研磨材料优选含有氧化娃。此外，优选被研磨材料的表面具有凹凸。通过运些研 磨方法，可W充分利用上述悬浮液、研磨液套剂和研磨液的特长。
[0048] 本发明设及的基体是通过上述研磨方法研磨后的基体。
[0049] 发明效果
[0050] 通过本发明的悬浮液，可W获得优异的磨粒稳定性，同时可W W优异的研磨速度 研磨被研