CN101560373B - 氧化硅用研磨剂、添加液以及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氧化硅用研磨剂、添加液以及研磨方法。本发明的研磨剂为用以研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨剂，含有研磨粒、多晶硅研磨抑制剂及水，作为所述研磨抑制剂，优选使用：炔系二醇的氧化乙烯加成物、具有炔键的水溶性有机化合物、烷氧基化直链脂肪醇中的任一种，或者聚乙烯吡咯烷酮或含有乙烯吡咯烷酮的共聚物。本发明的研磨剂于半导体制造方法中可高速研磨多晶硅膜上的氧化硅膜，并且在多晶硅膜露出时可抑制对多晶硅膜的研磨。

Description

氧化硅用研磨剂、添加液以及研磨方法
本申请是国家申请号为200680042016.2，国际申请号为PCT/JP2006/322372，发明名称为“氧化硅用研磨剂、添加液以及研磨方法”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种研磨剂，其适用于作为半导体元件制造技术的基板表面绝缘膜平坦化工序中，尤其是涉及一种多晶硅上的氧化硅用的研磨剂、用于该研磨剂的添加液、以及使用该研磨剂的研磨方法。
背景技术
在目前的ULSI半导体元件工序中，正研究开发有利于高密度、微细化的加工技术，其中之一的化学机械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)技术已成为半导体元件的制造工序中，在进行层间绝缘膜的平坦化、浅沟槽(shallow trench)元件隔离层形成、插塞(plug)及埋入式金属配线形成等时的必需技术。
用于半导体元件的工序中以使无机绝缘膜层平坦化的化学机械研磨剂中，目前一般研究有气相二氧化硅(fumed silica)研磨剂、胶态氧化硅(colloidalsilica)研磨剂、氧化铈研磨剂。这里，作为无机绝缘膜层，可以举出以等离子化学气相沉积、低压化学气相沉积等方法所形成的氧化硅绝缘膜等。气相二氧化硅，是以将四氯化硅热分解等的方法进行微粒成长而制造，用作研磨剂中的研磨粒。胶态氧化硅以前是以水玻璃为原料而制造，然而此方法有水玻璃中所含的碱过剩，将其用于半导体时金属杂质较多的问题。之后，自从以醇盐为原料的制造方法成功以来，即可获得高纯度的胶态氧化硅，而作为半导体工序用研磨粒的胶态氧化硅也已实用化。为将这些硅石研磨剂应用于研磨氧化硅、硼硅酸盐等半导体用硅氧化物的研磨，pH值经常调整至碱性以提升研磨速率。
另一方面，氧化铈粒子与二氧化硅粒子或氧化铝粒子相比，有硬度低而不易损伤研磨表面的优点。另外，因氧化铈粒子对氧化硅的研磨速率较高，故其适用的pH值范围并无特别限制。近年来，利用高纯度氧化铈研磨粒的半导体用CMP研磨剂被使用。例如，日本特开平10-106994号公报即公开有该技术。另外，已知有为了控制氧化铈研磨液的研磨速率并提高全面平坦度(globalplanarity)而加入添加剂的方法，此种技术例如公开于日本特开平8-22970号公报中。
由于半导体元件结构的进展，CMP工序也变得多样化。在设计规则0.25μm以后的时代中，集成电路内的元件隔离是使用浅沟槽隔离(shallow trenchisolation)。在浅沟槽隔离工序中，为了除去在基板上成膜时的多余氧化硅膜而进行化学机械研磨。为了使化学机械研磨停止，氧化硅膜下面会先形成研磨速率较低的终止膜(stopper film)。终止膜的材质为氮化硅等，希望氧化硅膜与终止膜之间有高研磨速率比。上述使用终止膜以停止研磨的方法的应用也可扩展至浅沟槽隔离工序以外，例如，于插塞形成等工序中，如须利用化学机械研磨以除去膜层的多余部分而使的平坦化，亦可使用终止膜。
发明内容
氮化硅因其硬度较高、研磨速率易控制，故以其作为浅槽隔离的终止膜的作法得以实用化。终止膜不仅限于氮化硅膜，只要其是可减低研磨速率的膜即可，例如，Cu配线的阻障金属(barrier metal)在化学机械研磨中也可发挥终止研磨的功能。与这些不同的是，多晶硅(多结晶态的硅)若可有效降低研磨速率，则也可作为终止膜使用。
多晶硅可用作晶体管(transistor)的闸极(gate)等的导电性材料，因此若可确立将多晶硅用作终止膜的化学研磨技术，则多晶硅可用于与氮化硅不同的用途。然而，氧化硅研磨剂、氧化铈研磨剂均难以将多晶硅的研磨速率压低至可用作终止膜的程度，亦即难以使被研磨膜与多晶硅之间有足够大的研磨速率比。
本发明提供一种使氧化硅与多晶硅间有足够大的研磨速率比，使多晶硅可作为终止膜的用于多晶硅上的氧化硅的研磨剂，以及使用该研磨剂研磨半导体基板等的研磨方法。
本发明是关于[1]一种氧化硅用研磨剂，用以研磨多晶硅上的氧化硅膜，包括研磨粒、多晶硅研磨抑制剂及水。
另外，本发明是关于[2]如上述第[1]项所述的氧化硅用研磨剂，其中氧化硅与多晶硅的研磨速率比大于等于10。
另外，本发明是关于[3]如上述第[1]项或上述第[2]项所述的氧化硅用研磨剂，其中，多晶硅研磨抑制剂为具有由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及其α-取代衍生物所组成的组中的任一种N-单取代衍生物或N，N-二取代衍生物骨架的水溶性高分子。
另外，本发明是关于[4]如上述第[3]项所述的氧化硅用研磨剂，其中，上述水溶性高分子为包含选自由下述通式(I)所表示的聚合性单体及下述通式(II)所表示的聚合性单体所组成的组中的至少一种聚合性单体的聚合物或共聚物，
Figure G2009102035038D00031
(通式(I)中，R1表示氢原子、甲基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基，三氟甲基或氰基，R2、R3各自独立表示氢原子、C1～C18的烷基链、羟甲基或乙酰基，但不包括两者皆为氢原子的情形)
Figure G2009102035038D00032
(通式(II)中，R1表示氢原子、甲基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基，R4表示吗啉基、硫代吗啉基、吡咯烷基或哌啶基)
另外，本发明是关于[5]如上述第[1]项或上述第[2]项所述的氧化硅用研磨剂，其中，多晶硅研磨抑制剂为聚乙二醇。
另外，本发明是关于[6]如上述第[1]项或上述第[2]项所述的氧化硅用研磨剂，其中，多晶硅研磨抑制剂为炔系二醇的氧化乙烯加成物。
另外，本发明是关于[7]如上述第[1]项或上述第[2]项所述的氧化硅用研磨剂，其中，多晶硅研磨抑制剂为下述通式(III)所表示的化合物及下述通式(IV)所表示的化合物中的至少任一种：
R1-C≡C-R2    (III)
(通式(III)中，R1表示氢原子或者碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R2表示碳原子数4～10的取代或未取代烷基)
Figure G2009102035038D00041
(通式(IV)中，R3～R6各自独立表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R7、R8各自独立表示碳原子数1～5的取代或未取代的亚烷基，m、n各自独立表示0或正数)
另外，本发明是关于[8]如上述第[1]项或者上述第[2]项所述的氧化硅用研磨剂，其中，多晶硅研磨抑制剂为烷氧基化直链脂肪醇。
另外，本发明是关于[9]如上述第[1]项至第[7]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂，其含有大于等于两种的多晶硅研磨抑制剂。
另外，本发明是关于[10]如上述第[9]项所述的氧化硅用研磨剂，其中多晶硅研磨抑制剂含有两种以上的自上述水溶性高分子、聚乙二醇、炔系二醇氧化乙烯加成物、上述(III)所表示的化合物、上述(IV)所表示的化合物以及烷氧基化直链脂肪醇所组成的组中选出的化合物。
另外，本发明是关于[11]如上述第[3]项至笫[10]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂，其中多晶硅研磨抑制剂的含量在0.005质量％～2质量％的范围内。
另外，本发明是关于[12]如上述第[3]项至第[11]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂，其pH值为5.0～8.0。
另外，本发明是关于[13]如上述笫[1]项至第[12]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂，其中进一步包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐以及含有丙烯酸盐单元的共聚物中的至少任一种。
另外，本发明是关于[14]如上述第[1]项至第[13]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂，其中研磨粒包含氧化铈。
另外，本发明是关于[15]如上述第[1]项或者第[2]项所述的氧化硅用研磨剂，其中多晶硅研磨抑制剂包括聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)或含乙烯吡咯烷酮单元的共聚物。
另外，本发明是关于[16]如上述第[15]项所述的氧化硅用研磨剂，其中多晶硅研磨抑制剂含量为0.005质量％～5质量％。
另外，本发明是关于[17]如上述第[15]项或者第[16]项所述的氧化硅用研磨剂，其pH值为5.0～12.0。
另外，本发明是关于[18]如上述第[15]项至第[17]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂，其中进一步包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐以及含有丙烯酸盐单元的共聚物中的至少任一种。
另外，本发明是关于[19]如上述第[15]项至第[18]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂，其中研磨粒中含有氧化铈。
另外，本发明是关于[20]如上述第[1]项至第[19]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂，其中聚丙烯酸、聚丙烯酸盐以及含有丙烯酸盐单元的共聚物中的至少1种的含量为0.01质量％～5质量％。
另外，本发明是关于[21]如上述第[1]项至第[20]项中任一项的氧化硅用研磨剂，其中研磨粒包含氧化硅。
另外，本发明是关于[22]一种半导体基板的研磨方法，其使用如上述第[1]项至第[21]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂。
另外，本发明是关于[23]一种研磨剂用添加液，其是用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨剂中，且含有多晶硅研磨抑制剂以及水。
另外，本发明是关于[24]如上述第[23]项所述的研磨剂用添加液，其中多晶硅研磨抑制剂为具有由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺以及其α-取代衍生物所组成的组中的任一种N-单取代衍生物或N，N-二取代衍生物骨架的水溶性高分子。
另外，本发明是关于[25]如上述第[24]项所述的研磨剂用添加液，其中上述水溶性高分子为包含由下述通式(I)所表示的聚合性单体以及下述通式(II)所表示的聚合性单体所组成的组中选出的至少一种聚合性单体的聚合物或共聚物，
(通式(I)中，R1表示氢原子、甲基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基，R2、R3各自独立表示氢原子、C1～C18的烷基、羟甲基或乙酰基，但不包括两者皆为氢原子的情形)
Figure G2009102035038D00062
(通式(II)中，R1表示氢原子、甲基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基，R4表示吗啉基、硫代吗啉基、吡咯烷基或哌啶基)
另外，本发明是关于[26]如上述第[23]项所述的研磨剂用添加液，其中多晶硅研磨抑制剂为聚乙二醇。
另外，本发明是关于[27]如上述第[23]项所述的研磨剂用添加液，其中多晶硅研磨抑制剂为炔系二醇的氧化乙烯加成物。
另外，本发明是关于[28]如上述第[23]项所述的研磨剂用添加液，其中多晶硅研磨抑制剂为下述通式(III)所表示的化合物及下述通式(IV)所表示的化合物中的至少一种：
R1-C≡C-R2    (III)
(通式(III)中，R1表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R2表示碳原子数4～10的取代或未取代烷基)
(通式(IV)中，R3～R6各自独立表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R7、R8各自独立表示碳原子数1～5的取代或未取代的亚烷基，m、n各自独立表示0或正数)
另外，本发明是关于[29]如上述第[23]项所述的研磨剂用添加液，其中多晶硅研磨抑制剂为烷氧基化直链脂肪醇。
另外，本发明是关于[30]如上述第[23]项所述的研磨剂用添加液，其含有大于等于两种的多晶硅研磨抑制剂。
另外，本发明是关于[31]如上述第[30]项所述的研磨剂用添加液，其中多晶硅研磨抑制剂中含有大于等于两种的自上述水溶性高分子、聚乙二醇、炔系二醇的氧化乙烯加成物、上述(III)所表示的化合物、上述(IV)所表示的化合物以及烷氧基化直链脂肪醇所组成的组中选出的化合物。
另外，本发明是关于[32]如上述第[23]项至第[31]项中任一项所述的研磨剂用添加液，其进一步包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐以及含有丙烯酸盐单元的共聚物中的至少一种。
另外，本发明是关于[33]一种研磨方法，其是将研磨对象物以其被研磨面与研磨垫相对的状态下保持于研磨垫上，在研磨垫与被研磨面之间供给研磨剂，同时令研磨垫与研磨对象物相对滑动以研磨对象物，其中研磨剂是使用上述第[1]项至第[21]项中任一项所述的氧化硅用研磨剂。
根据本发明可提供一种研磨剂及研磨方法，其在研磨氧化硅膜的半导体工序的化学机械研磨技术中，可高速研磨多晶硅膜上的氧化硅膜，并且于多晶硅膜露出时，能够抑制对多晶硅膜的研磨。
本申请公开的内容与于2005年11月11日提出申请的日本特愿第2005-327422号所公开的主题相关，其公开内容以引用的方式援引入本案中。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的实施方式。
本发明人等对半导体平坦化步骤中多晶硅膜上的氧化硅膜的研磨进行了努力研究，结果发现：通过在研磨粒与水中添加抑制对多晶硅膜研磨的抑制剂制成研磨剂，即可在保持较高的氧化硅膜研磨速率的情形下将多晶硅膜的研磨速率抑制为较低，藉此可使两者的研磨速率比(选择比)变大，从而完成本发明。发明者进而发现可通过调整研磨剂的pH值而提高选择比。
本发明中所使用的研磨粒例如是氧化铈、氧化硅等，优选是氧化铈。氧化铈粒子的制造方法并无限制，但氧化铈一次粒径的平均值优选为5nm至300nm之间。其原因是存在以下倾向：以TEOS-CVD法等所形成的氧化硅膜的研磨用的氧化铈研磨剂，其氧化铈粒子的一次粒径越大且结晶变形越少，即结晶性越好，则越能够进行高速研磨，但却易造成研磨损伤。此处所谓一次粒子，是指以扫描型电子显微镜(SEM)观察到的与围在晶粒边界周围的微晶尺寸相当的粒子。
本发明中，制作氧化铈粉末的方法可使用煅烧碳酸铈、硝酸铈、硫酸铈、草酸铈等铈化物的方法，或者使用过氧化氢等的氧化法。煅烧温度优选是350℃至900℃。以上述方法制造的氧化铈粒子容易凝集，因此优选对其进行机械粉碎，其方法优选是使用喷射研磨机等的干式粉碎或使用行星珠磨机等的湿式粉碎方法。
上述研磨粒的二次粒径的中间值优选是0.03～0.5μm、更优选是0.05～0.3μm。若二次粒径的中间值小于0.03μm，则研磨速率易变低；若超过0.5μm，则易使被研磨膜表面产生研磨损伤。
将这些研磨粒分散于水中即得研浆(slurry)。作为分散方法除使用通常搅拌机的分散处理以外，亦可使用均质机、超声波分散机、湿式球磨机等。
研磨剂中的研磨粒浓度并无限定，但就分散液(研浆)的操作容易性而言，优选是在0.1～20质量％的范围内，更优选是在0.2～10质量％的范围内，特别优选是在0.5～5质量％的范围内。
研浆中也可含有研磨粒的分散剂。因使用于研磨半导体元件，故研磨粒分散剂中的钠离子、钾离子等碱金属以及卤素、硫的含量优选控制在10ppm以下。例如，优选的是含有丙烯酸铵盐作为共聚合成分的高分子分散剂。
就研磨剂中的粒子分散性和防止沉淀效果，以及研磨损伤与分散剂添加量的关系而言，相对于100重量份研磨粒粒子的分散剂添加量优选是在0.01～5.0重量份的范围内。分散剂的重量平均分子量优选是100～50,000，更优选是1,000～10,000。其原因为：若分散剂分子量小于100，则在研磨氧化硅膜时存在难以获得足够的研磨速率的倾向；若分散剂的分子量超过50,000，则存在粘度变高、研磨剂的保存稳定性下降的倾向。另外，重量平均分子量是以凝胶渗透色谱法进行测定的标准聚苯乙烯换算值。
因所制作的本发明的氧化硅用研磨剂(以下简称研磨剂)中的研磨粒具有粒径分布，故优选的是全体的99体积％(D99)大于1.0μm。若D99超过1.0μm，则擦伤(研磨损伤)的产生会增多。
研磨剂中的研磨粒的二次粒径的中间值可以通过光散射法进行测定，其例如是使用粒度分布计(马尔文仪器公司制造，Mastersizer Micro Plus等)。
优选研磨剂中的固体全体中的大于等于3μm的粗大粒子的含量少。当固体全体中大于等于3μm的粒子含量小于等于500ppm时，擦伤减低效果明显，故优选；小于等于200ppm时，擦伤减低效果较大，故更优选；小于等于100ppm时，擦伤减低效果更大，故特别优选。
大于等于3μm的大粒子的含量，可对以孔径3μm过滤器过滤而被捕捉的粒子进行质量测定而求出。减低大粒子含量的方法，可利用过滤、分级等方法，然而并不限定于此。
本发明的多晶硅膜研磨抑制剂优选是非离子系水溶性高分子。其原因是，特别是若测定本发明的研磨剂的研磨对象即氧化硅膜表面的zeta电位，则于广pH值区域内显示-20mV左右以下的负zeta电位，与此相对，欲抑制研磨进行的多晶硅(多结晶态的硅)膜，其在pH值8以下时的-10mV左右以下的zeta电位更接近于0。因此，与氧化硅膜表面相比，多晶硅膜表面较容易被非离子系水溶性高分子所附着。
水溶性高分子的重量平均分子量优选在500～300万的范围内，更优选在1,000～100万的范围内。推测是，当重量平均分子量越大时，其附着于多晶硅膜表面时的研磨抑制效果越高。然而，若重量平均分子量过大，则会产生研磨剂粘度提高、研磨粒沉淀等不良情形。因此，重量平均分子量的下限优选是大于等于500，更优选是大于等于1,000，特优选是大于等于2,000。另外，重量平均分子量的上限优选是小于等于5万，更优选是小于等于2万，特优选是小于等于1万。
作为多晶硅膜研磨抑制剂，首先可以举出：以由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及其α-取代衍生物所组成的组中任一种N-单取代或N，N-二取代衍生物作为骨架的水溶性高分子。
这些水溶性高分子中，优选的是使用自下述通式(I)以及(II)所表示的聚合性单体中选出的至少一种而得的聚合物或共聚物。另外，也可以是使用通式(I)所表示的聚合性单体及通式(II)所表示的聚合性单体两者而得到的共聚物。另外，也可以是与通式(I)及(II)所表示的聚合性单体以外的、例如丙烯酸、C1～C18的丙烯酸酯、甲基丙烯酸、C1～C18的甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、乙烯醇、丙烯腈、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、醋酸乙烯酯、马来酸、富马酸、衣康酸、对乙烯基苯甲酸等可聚合单体进行共聚合而成的共聚物。聚合物或者共聚物优选是重量平均分子量大于等于500，且可通过自由基聚合等方法而获得的物质。
Figure G2009102035038D00101
在通式(I)中，R1表示氢原子、甲基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基，R2、R3各自独立表示氢原子、C1～C18的烷基链、羟甲基或乙酰基，但不包括两者皆为氢原子的情形。在通式(II)中，R1表示氢原子、甲基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基，R4表示吗啉基、硫代吗啉基、吡咯烷基或哌啶基。
上述具有N-单取代衍生物或者N，N-二取代衍生物骨架的水溶性高分子可例示如下：N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-丁基丙烯酰胺、N-异丁基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-庚基丙烯酰胺、N-辛基丙烯酸胺、N-叔辛基丙烯酰胺、N-十二烷基丙烯酰胺、N-十八烷基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-乙酰基丙烯酰胺、N-二丙酮丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、N-丙基甲基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N-丁基甲基丙烯酰胺、N-异丁基甲基丙烯酸胺、N-叔丁基甲基丙烯酰胺、N-庚基甲基丙烯酰胺、N-辛基甲基丙烯酰胺、N-叔辛基甲基丙烯酰胺，N-十二烷基甲基丙烯酰胺，N-十八烷基甲基丙烯酰胺，N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-乙酰甲基丙烯酰胺、N-二丙酮甲基丙烯酰胺等具有N-单取代衍生物的骨架的化合物类；以及
N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N，N-二丙基丙烯酰胺、N，N-二异丙基丙烯酰胺、N，N-二丁基丙烯酰胺、N，N-二异丁基丙烯酰胺、N，N-二叔丁基丙烯酰胺、N，N-二庚基丙烯酰胺、N，N-二辛基丙烯酰胺、N，N-二叔辛基丙烯酰胺、N，N-二(十二烷基)丙烯酰胺、N，N-二(十八烷基)丙烯酰胺、N，N-二羟甲基丙烯酰胺、N，N-二乙酰基丙烯酰胺、N，N-二丙酮丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基甲基丙烯酰胺、N，N-二丙基甲基丙烯酰胺、N，N-二异丙基甲基丙烯酰胺、N，N-二丁基甲基丙烯酰胺、N，N-二异丁基甲基丙烯酰胺、N，N-二叔丁基甲基丙烯酰胺、N，N-二庚基甲基丙烯酰胺、N，N-二辛基甲基丙烯酰胺、N，N-二叔辛基甲基丙烯酰胺、N，N-二(十二烷基)甲基丙烯酰胺、N，N-二(十八烷基)甲基丙烯酰胺、N，N-二羟甲基甲基丙烯酰胺、N，N-二乙酰甲基丙烯酰胺、N，N-二丙酮甲基丙烯酰胺、丙烯酰基哌啶、丙烯酰基吗啉、丙烯酰基硫代吗啉、丙烯酰基吡咯烷等具有N，N-二取代衍物骨架的化合物类。这些化合物可单独使用或者将2种以上组合使用。
本发明的其他多晶硅膜研磨抑制剂的另一例子是作为水溶性高分子的聚乙二醇。
另外，本发明的多晶硅膜研磨抑制剂的其他例子包括作为水溶性高分子的炔系二醇的氧化乙烯加成物。炔系二醇的氧化乙烯加成物例如是：2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇-二聚氧乙烯醚、2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇-单聚氧乙烯醚等化合物。就水溶性及减低表面张力效果这两方面而言，优选2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇-二聚氧乙烯醚。
另外，其他多晶硅膜研磨抑制剂例如可以举出下述通式(III)所表示的化合物和/或下述通式(IV)所表示的具有炔键的有机化合物。
R1-C≡C-R2    (III)
(通式(III)中，R1表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R2表示碳原子数4～10的取代或未取代烷基)。
Figure G2009102035038D00121
(通式(IV)中，R3～R6各自独立表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R7、R8各自独立表示碳原子数1～5的取代或未取代的亚烷基，m、n各自独立表示0或正数)
本发明的再其他的多晶硅膜研磨抑制剂例如是烷氧基化直链脂肪醇。
使用以上所举例的多晶硅膜研磨抑制剂的研磨剂的pH值优选在5.0～8.0的范围内，更优选在6.0～7.0的范围内。若pH值小于5，则对多晶硅膜的研磨速率会上升；若pH值大于8，则对氧化硅膜的研磨速率会下降。
本发明的研磨剂的pH值的测定方法，是使用pH计(例如，横河电机股份有限公司制造的型号PH81)，使用标准缓冲液(邻苯二甲酸盐pH缓冲液，25℃时pH值为4.21；中性磷酸盐pH缓冲液，25℃时pH值为6.86)进行2点校正，随后将电极置于研磨剂中，测定经过2分钟以上稳定后的值。pH值可通过氨水、氢氧化四甲基铵(TMAH)等碱成分或酸进行调整。
多晶硅膜研磨抑制剂可单独使用一种，但优选是并用两种或更多种，特优选的是使用从以由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及其α-取代衍生物所组成的组中的任一种N-单取代或N，N-二取代衍生物作为骨架的水溶性高分子化合物，聚乙二醇，炔系二醇的氧化乙烯加成物，通式(III)所表示的化合物，通式(IV)所表示的化合物，以及烷氧基化直链脂肪醇中选出的物质。
以上多晶硅膜研磨抑制剂的添加量相对于研磨剂的量为100质量％，优选在大于等于0.005质量％小于等于2质量％的范围内，即占研磨剂的0.005～2质量％。若不到0.005质量％，则多晶硅膜的研磨抑制效果较低；若超过2质量％，则也会使氧化硅膜的研磨速率下降幅度变大，或者由于凝胶化而导致流动性降低。
本发明可使用的其他多晶硅膜研磨抑制剂又例如是：聚乙烯吡咯烷酮、含有乙烯吡咯烷酮单元的共聚物(以下将两者总称为聚乙烯吡咯烷酮类)。相对于研磨剂的总量，聚乙烯吡咯烷酮类的添加量优选在0.005～5质量％的范围内。另外，聚乙烯吡咯烷酮类的重量平均分子量优选是10,000～1,200,000。若不到10,000，则平坦化特性不足；若超过1,200,000，则研磨粒容易凝集。使用聚乙烯吡咯烷酮类的研磨剂的pH值优选在5.0～12.0的范围内，更优选在6.0～7.0的范围内。若pH值不到5.0，则对多晶硅膜的研磨速率易变大；若pH值超过12，则氧化硅膜的研磨速率易下降。此聚乙烯吡咯烷酮类也可与先前所举例的其他多晶硅膜研磨抑制剂并用。
另外，本发明的研磨剂也可以并用其他的水溶性高分子。其他的水溶性高分子并无特别限制，例如是：褐藻酸、果胶酸、羧甲基纤维素、琼脂、卡德兰胶以及支链淀粉等多糖类；聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、聚苹果酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵盐、聚甲基丙烯酸钠盐、聚酰胺酸、聚马来酸、聚衣康酸、聚富马酸、聚(对乙烯基苯甲酸)、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、氨基聚丙烯酰胺、聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚酰胺酸、聚酰胺酸铵盐、聚酰胺酸钠盐以及聚乙醛酸等聚羧酸及其盐类；聚乙烯醇以及聚丙烯醛等乙烯系聚合物等。重量平均分子量优选是大于等于500，而为了避免粘度变高、研磨剂的保存稳定性下降等问题，其值优选是小于等于50,000。
特优选的是，将聚丙烯酸、聚丙烯酸盐及含丙烯酸盐单元的共聚物中的至少一种用作提升氧化膜表面平坦度的添加剂。相对于100质量％的研磨剂，聚丙烯酸、聚丙烯酸盐及含丙烯酸盐单元的共聚物的添加量优选在0.01～5质量％的范围内。若不到0.01质量％，则提升平坦度的效果降低；若超过5质量％，则易产生研磨粒的凝集。
另外，这些多晶硅膜研磨抑制剂也可与以上所举的提升全面平坦度用添加剂并用。亦即，上述水溶性多晶硅膜研磨抑制剂，即使与聚丙烯酸、聚丙烯酸盐或含丙烯酸盐单元的共聚物等用以提升平坦性的添加剂并用，也不会产生问题。
本发明的研磨剂用添加液用于用以研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨剂，其中含有多晶硅研磨抑制剂以及水。
本发明的氧化硅用研磨剂可以二液式研磨剂的型态来保存，分为含研磨粒与水的研浆，以及含多晶硅研磨抑制剂及水的添加液；亦可以预含添加液或多晶硅研磨抑制剂的一液式研磨剂的型态来保存。当以二液式研磨剂的型态保存时，可任意改变此二液体的调配比例，以调整平坦化特性及研磨速率。在以上述二液式研磨剂研磨基板时，方法之一是以与研浆不同的配管输送添加液，且使这些配管合流而在接近供给配管出口处进行混合，再供给至研磨台；之二是在即将进行研磨时与研浆进行混合。于采用二液式的情形下，优选的作法是在添加液中含有用以提升平坦度的添加剂。
可以本发明的研磨剂进行研磨的氧化硅膜制作方法例如是：低压CVD法、等离子CVD法等。利用低压CVD法所形成的氧化硅膜，是使用单硅烷(SiH4)作为硅源，使用氧气(O2)作为氧源，在低于等于400℃的低温下进行SiH4-O2氧化反应而得。视需要而在进行CVD后于低于等于1000℃的温度下进行热处理。在为通过高温回流达成表面平坦化而掺杂磷时，优选使用SiH4-O2-PH3系反应气体。等离子CVD法具有可在低温下进行于通常热平衡条件下需要高温的化学反应的优点。等离子产生法的例子有电容耦合型与感应耦合型两种。反应气体例如是以SiH4为硅源、N2O为氧源的SiH4-N2O系气体，或是以四乙氧基硅烷(TEOS)为硅源的TEOS-O2系气体(对应TEOS-等离子CVD法)。基板温度优选在250～400℃的范围内，反应压力优选在67～400Pa的范围内。另如上所述，亦可将磷、硼等元素掺入氧化硅膜中。
同样，利用CVD法形成多晶硅膜时，亦可以SiH4为硅源，于基板温度600～1000℃进行。
本发明的研磨方法，是将研磨对象物以其被研磨面与研磨垫相对的状态而保持于研磨垫上，将研磨剂供给于研磨垫与被研磨面之间，同时使研磨垫与研磨对象物相对滑动以研磨对象物，其特征为：研磨剂是使用上述本发明的氧化硅用磨研剂。作为研磨对象物的与半导体元件制造有关的基板例如是：在多晶硅膜上形成有氧化硅膜的基板。
就控制研磨停止的容易性而言，在氧化硅膜研磨速率与多晶硅膜研磨速率的比值(即选择比)方面，氧化硅研磨速率/多晶硅研磨速率优选为大于等于10。在研磨速率方面，氧化硅膜的研磨速率优选为大于等于50nm/min，更优选为大于等于100nm/min；多晶硅的研磨速率优选小于等于10nm/min，更优选小于等于5nm/min。研磨装置方面，可使用具有保持基板的固持器(holder)以及可贴附研磨布(垫)且安装有可变转速马达等的平台的普通研磨装置。研磨布的种类并无特别限制，可使用普通不织布、发泡聚氨酯、多孔质氟树脂等。另外，研磨布优选经过加工，以在其中形成可留存研磨剂的沟槽。
研磨条件亦无限制，为防止基板飞出，平台的转速优选是小于等于200min-1的低转速；为防止研磨损伤产生，基板上所施加的压力优选小于等于9.8×104Pa。在研磨期间，以泵等工具将研磨剂连续供给至研磨布。其供给量并无限制，但优选足以使研磨剂经常覆盖研磨布的表面。接着以流水充分清洗研磨结束后的基板，再使用自旋干燥机等将附于基板上的水滴甩落，然后使之干燥。
[实施例]
以下通过一些实施例来说明本发明，但本发明的范围并不限定于这些实施例。
(氧化铈粒子的制作)
将2kg碳酸铈水合物置于铂制容器中，于800℃在空气中煅烧2小时，而得约1kg黄白色粉末。以X射线衍射法对此粉末进行相鉴定，可确认其为氧化铈。煅烧粉末粒径为30～100μm。以扫描型电子显微镜观察此煅烧粉末粒子表面，可观察到氧化铈的晶粒边界。测定围绕在晶粒边界周围的氧化铈的一次粒径，其体积分布的中间值为190nm，最大值为500nm。使用喷射研磨机对1kg氧化铈粉末进行干式粉碎后，以扫描电子显微镜观察粉碎粒子，发现除与一次粒径相同尺寸的较小粒子以外，尚混杂有1～3μm的大的粉碎后残留粒子及0.5～1μm的粉碎后残留粒子。
(氧化铈研浆的制作)
将以上制作的1kg氧化铈粒子与23g聚丙烯酸铵盐水溶液(40质量％)与8977g去离子水混合，一面搅拌一面实行10分钟的超声波分散。接着以1微米过滤器过滤所得研浆，再添加去离子水，得到5质量％的研浆，其pH值为8.3。为了以激光衍射式粒度分布计测量研浆粒子，而将研浆稀释至适当浓度，测定的结果为：粒径的中间值为190nm。
(水溶性高分子的准备)
水溶性高分子1
准备由和光纯药工业公司制造的聚乙烯吡咯烷酮(试剂K-30)。
水溶性高分子2
准备由和光纯药工业公司制造的聚乙烯吡咯烷酮(试剂K-90)。
水溶性高分子3-1[合成例1]
将280g去离子水、20g的2-丙醇投入1升烧瓶中，于氮气环境下一面搅拌一面升温至90℃，随后将1g聚合引发剂(和光纯药工业股份有限公司制，商品名V-601)溶解于100g丙烯酰基吗啉中，用2小时将所得溶液注入烧瓶中。其后，于90℃保温5小时，随后进行冷却并取出的，以准备水溶性高分子溶液。溶液中的水溶性高分子浓度为25.3％。
水溶性高分子3-2[合成例2]
以合成例1的方法使50g N，N-二乙基丙烯酰胺、50g丙烯酰基吗啉进行合成反应，准备水溶性高分子溶液。溶液中的水溶性高分子浓度为25.1％。
水溶性高分子3-3[合成例3]
以合成例1方法使50g N，N-二乙基丙烯酰胺、50g N，N-二甲基丙烯酰胺进行合成反应，准备水溶性高分子溶液。溶液中的水溶性高分子的浓度为25.0％。
水溶性高分子3-4[合成例4]
以合成例1的方法使100g N，N-二甲基丙烯酰胺进行合成反应，准备水溶性高分子溶液。溶液中水溶性高分子的浓度为25.1％。
水溶性高分子4
准备由第一工业制药公司制造的聚乙二醇(试剂PEG-4000)。
水溶性高分子5
准备2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇，作为炔系二醇的氧化乙烯加成物。
水溶性高分子6
准备由巴斯夫公司制造的试剂LF-401，作为烷氧基化直链脂肪醇。
水溶性高分子7
准备聚丙烯酸(日本纯药股份有限公司制，商品名：Jurymer AC-10S)。
(研磨剂的制作)
研磨剂1
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与1g作为多晶硅膜研磨抑制剂的水溶性高分子1的聚乙烯吡咯烷酮及2399g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量硝酸将研磨剂的pH值调整为6.5。
研磨剂2
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与2g作为多晶硅膜研磨抑制剂的水溶性高分子2的聚乙烯吡咯烷酮及2398g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量硝酸将研磨剂的pH值调整为6.5。
研磨剂3
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与0.5g作为多晶硅膜研磨抑制剂的水溶性高分子1的聚乙烯吡咯烷酮、70g作为氧化膜高平坦化剂的水溶性高分子7的溶液及2329.5g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量氨水将研磨剂的pH值调整为6.5。
研磨剂4
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与20g作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子3-1(合成例1)的溶液与2380g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量硝酸将研磨剂的pH值调整为6.5。
研磨剂5
除使用水溶性高分子3-2(合成例2)的溶液代替作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子3-1(合成例1)的溶液以外，以与研磨剂4相同的方法制作研磨剂。
研磨剂6
除使用水溶性高分子3-3(合成例3)的溶液代替作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子3-1(合成例1)的溶液以外，以与研磨剂4相同的方法制作研磨剂。
研磨剂7
除使用水溶性高分子3-4(合成例4)的溶液代替作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子3-1(合成例1)以外，以与研磨剂4相同的方法制作研磨剂。
研磨剂8
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与10g作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子3-1(合成例1)的溶液、70g作为氧化膜高平坦化剂的水溶性高分子7的溶液及2320g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量氨水将研磨剂的pH值调整为6.5。
研磨剂9
除使用水溶性高分子3-4(合成例4)的溶液代替作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子3-1(合成例1)以外，以与研磨剂8相同的方法制作研磨剂。
研磨剂10
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与5g作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子4的溶液、70g作为氧化膜高平坦化剂的水溶性高分子7的溶液及2325g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量氨水将研磨剂的pH值调整为6.5。
研磨剂11
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与5g作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子5的溶液、70g作为氧化膜高平坦化剂的水溶性高分子7的溶液及2325g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量氨水将研磨剂的pH值调整为6.5。
研磨剂12
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与5g作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子6的溶液、70g作为氧化膜高平坦化剂的水溶性高分子7的溶液及2325g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量氨水将研磨剂的pH值调整为6.5。
研磨剂13
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与2400g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量氨水将研磨剂的pH值调整为6.5。
研磨剂14
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与70g作为氧化膜高平坦化剂的水溶性高分子7的溶液及2330g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量氨水将研磨剂pH值调整为6.5。
研磨剂15
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与12g作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子3-1(合成例1)的溶液与2388g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量硝酸将研磨剂的pH值调整为4.5。
研磨剂16
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与60g作为多晶硅研磨抑制剂的水溶性高分子3-1(合成例1)的溶液及2340g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量氨水将研磨剂的pH值调整为9.0。
研磨剂17
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与2400g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量硝酸将研磨剂的pH值调整为4.5。
研磨剂18
将以上准备的氧化铈研浆(固体成分5质量％)600g与2400g去离子水混合，制作研磨剂(氧化铈1质量％)，再使用微量氨水将研磨剂的pH值调整为9.0。各研磨剂的组成及pH值示于表1～表3。
(研磨评价的实施例)
实施例1
使用前述研磨剂1，一面滴加于贴附在研磨机平台上的研磨垫上，一面以下述的评价用基板及研磨条件进行CMP研磨，再进行下述的评价项目。
<评价用基板>
基板1：在Si基板上形成有厚度0.8μm的氧化硅膜(P-TEOS)的8英寸包覆层基板。
基板2：在Si基板上形成0.1μm氧化硅膜，进而在其上形成膜厚0.4μm的多晶硅膜的8英寸包覆层基板。
<评价条件>
研磨装置：AMAT公司的MIRRA机，其平台尺寸为600mmΦ，旋转式平台
研磨垫：霓塔哈斯(Nitta Haas)公司制的IC-1000/Suba 400，具有同心圆沟槽的发泡二层垫
研磨压力：25kPa
平台转速：98min-1
研磨剂流量：200ml/min
研磨时间：1min
<评价项目及评价方法>
CMP的氧化硅研磨速率：以光学式膜厚测定装置求出对基板1进行CMP前后的膜厚差。
CMP的多晶硅研磨速率：以光学式膜厚测定装置求出对基板2进行CMP前后的膜厚差。
评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为160nm/min，多晶硅的研磨速率为0.7nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为228。
实施例2
本例使用前述研磨剂2，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜以及多晶硅膜研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为250nm/min，多晶硅的研磨速率为1.5nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为167。
实施例3
本例使用前述研磨剂3，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为90nm/min，多晶硅的研磨速率为3.5nm/min。氧化硅/多晶硅膜研磨速率比为26。
实施例4
本例使用前述研磨剂4，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为270nm/min，多晶硅的研磨速率为1.2nm/min。氧化硅/多晶硅膜研磨速率比为225。
实施例5
本例使用前述研磨剂5，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为250nm/min，多晶硅的研磨速率为1nm/min。氧化硅/多晶硅膜研磨速率比为250。
实施例6
本例使用前述研磨剂6，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为200nm/min，多晶硅的研磨速率为1.5nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为133。
实施例7
本例使用前述研磨剂7，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为190nm/min，多晶硅的研磨速率为1.1nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为173。
实施例8
本例使用研磨剂8，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为160nm/min，多晶硅的研磨速率为0.8nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为200。
实施例9
本例使用研磨剂9，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为170nm/min，多晶硅的研磨速率为1nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为170。
实施例10
本例使用研磨剂10，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为180nm/min，多晶硅的研磨速率为1nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为180。
实施例11
本例使用研磨剂11，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为180nm/min，多晶硅的研磨速率为2nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为90。
实施例12
本例使用研磨剂12，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为150nm/min，多晶硅的研磨速率为1nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为150。
比较例1
本例使用研磨剂13，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为410nm/min，多晶硅的研磨速率为90nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为4.6。
比较例2
本例使用研磨剂14，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为260nm/min，多晶硅的研磨速率为60nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为4.3。
实施例13
本例使用研磨剂15，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为22nm/min，多晶硅的研磨速率为0.8nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为27.5。
实施例14
本例使用研磨剂16，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为280nm/min，多晶硅的研磨速率为35nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为8.0。
比较例3
本例使用研磨剂17，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为435nm/min，多晶硅的研磨速率为75nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为5.8。
比较例4
本例使用研磨剂18，以与实施例1相同条件进行氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速率的评价。评价结果是，氧化硅膜的研磨速率为432nm/min，多晶硅的研磨速率为110nm/min。氧化硅/多晶硅膜的研磨速率比为3.9。各实施例、比较例的研磨速率及研磨速率比列示于表1～表3中。
[表1]
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7
研磨剂   研磨剂1   研磨剂2   研磨剂3   研磨剂4   研磨剂5   研磨剂6   研磨剂7
  氧化铈(5质量％)水溶性高分子1水溶性高分子2水溶性高分子3-1水溶性高分子3-2水溶性高分子3-3水溶性高分子3-4水溶性高分子7去离子水pH值   6001------23996.5   600-2-----23986.5   6000.5-----702329.56.5   600--20----23806.5   600---20---23806.5   600----20--23806.5   600-----20-23806.5
  氧化硅的研磨速率(nm/分钟) 160 250 90 270 250 200 190
  多晶硅的研磨速率(nm/分钟) 0.7 1.5 3.5 1.2 1 1.5 1.1
  氧化硅与多晶硅的研磨速率比 228 167 26 225 250 133 173
[表2]
  实施例8   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12
  研磨剂   研磨剂8   研磨剂9   研磨剂10   研磨剂11   研磨剂12
  氧化铈(5质量％)水溶性高分子1水溶性高分子2水溶性高分子3-1水溶性高分子3-2水溶性高分子3-3水溶性高分子3-4水溶性高分子4水溶性高分子5水溶性高分子6水溶性高分子7去离子水pH值   600--10------7023206.5   600-----10---7023206.5   600------5--7023256.5   600-------5-7023256.5   600--------57023256.5
  氧化硅研磨速率(nm/分钟) 160 170 180 180 150
  多晶硅的研磨速率(nm/分钟) 0.8 1 1 2 1
  氧化硅与多晶硅的研磨速率比 200 170 180 90 150
[表3]
  比较例1   比较例2   实施例13   实施例14   比较例3   比较例4
研磨剂   研磨剂13   研磨剂14   研磨剂15   研磨剂16   研磨剂17   研磨剂18
  氧化铈(5质量％)水溶性高分子1水溶性高分子2水溶性高分子3-1水溶性高分子3-2水溶性高分子3-3水溶性高分子3-4水溶性高分子7去离子水pH值   600-------24006.5   600------7023306.5   600--12----23884.5   600--60----23409.0   600-------24004.5   600-------24009.0
  氧化硅的研磨速率(nm/分钟)   410   260   22   280   435   432
  多晶硅的研磨速率(nm/分钟)   90   60   0.8   35   75   110
  氧化硅与多晶硅的研磨速率比   4.6   4.3   27.5   8.0   5.8   3.9
本发明的实施例1～14中，氧化硅膜的研磨速率较高，多晶硅的研磨速率较低，使得氧化硅膜与多晶硅的研磨速率比变得足够大，故多晶硅可用作终止层。由于pH值为4.5的实施例13中氧化硅膜的研磨速率稍低，pH值为9的实施例14中多晶硅膜的研磨速率稍高，故可知此种研磨剂在pH＝5～8的范围内实用性较高。另一方面，于不使用多晶硅研磨抑制剂的比较例1、3、4中，氧化硅膜的研磨速率较大，但多晶硅的研磨速率也变大，因而多晶硅无法用作终止层。另外，于比较例2这种不使用多晶硅研磨抑制剂而使用添加剂的情形时，多晶硅的研磨速率较高，无法使氧化硅膜与多晶硅的研磨速率比变大。
如上所述，本发明可提供一种于研磨多晶硅膜上的氧化硅膜的半导体工序的化学机械研磨(CMP)技术中，可高速研磨氧化硅膜，并且在多晶硅膜露出时能够抑制对多晶硅膜的研磨的研磨剂，以及研磨方法。
产业上的可利用性
根据本发明，可提供一种于研磨氧化硅膜的半导体工序的CMP技术中，可高速研磨多晶硅膜上的氧化硅膜，并且在多晶硅膜露出时能够抑制对多晶硅膜的研磨的研磨剂，以及研磨方法。

Claims (24)

1.一种氧化硅用研磨剂的用途，其为用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨剂的用途，所述研磨剂包括研磨粒、多晶硅研磨抑制剂及水，所述多晶硅研磨抑制剂为炔系二醇的氧化乙烯加成物。
2.一种氧化硅用研磨剂的用途，其为用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨剂的用途，所述研磨剂包括研磨粒、多晶硅研磨抑制剂及水，所述多晶硅研磨抑制剂为下述通式(III)所表示的化合物及下述通式(IV)所表示的化合物中的至少任一种：
R1-C≡C-R2   (III)
通式(III)中，R1表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R2表示碳原子数4～10的取代或未取代烷基；
Figure FSB00001061461800011
通式(IV)中，R3～R6各自独立表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R7、R8各自独立表示碳原子数1～5的取代或未取代的亚烷基，m、n各自独立表示0或正数。
3.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，其中，所述研磨剂中多晶硅研磨抑制剂的含量为0.005～2质量％。
4.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，所述研磨剂的pH值为5.0～8.0。
5.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，所述研磨剂进一步包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐和含有丙烯酸盐单元的共聚物中的至少任一种。
6.根据权利要求5所述的氧化硅用研磨剂的用途，所述研磨剂中聚丙烯酸、聚丙烯酸盐和含有丙烯酸盐单元的共聚物中的至少一种的含量为0.01～5质量％。
7.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，其中，所述研磨粒包含氧化铈。
8.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，所述研磨剂含有两种以上的多晶硅研磨抑制剂。
9.根据权利要求1所述的氧化硅用研磨剂的用途，其为用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨剂的用途，
所述研磨剂包括研磨粒、多晶硅研磨抑制剂及水，
其含有两种以上的多晶硅研磨抑制剂，所述多晶硅研磨抑制剂包含从炔系二醇的氧化乙烯加成物、下述通式(III)所表示的化合物、下述通式(IV)所表示的化合物、聚乙二醇、以及烷氧基化直链脂肪醇中选出的两种以上，
R1-C≡C-R2   (III)
通式(III)中，R1表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R2表示碳原子数4～10的取代或未取代烷基；
Figure FSB00001061461800021
通式(IV)中，R3～R6各自独立表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R7、R8各自独立表示碳原子数1～5的取代或未取代的亚烷基，m、n各自独立表示0或正数。
10.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，其中，所述研磨粒包含氧化硅。
11.一种研磨剂用添加液的用途，其为用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨剂的研磨剂用添加液的用途，所述添加液含有多晶硅研磨抑制剂和水，所述多晶硅研磨抑制剂为炔系二醇的氧化乙烯加成物。
12.一种研磨剂用添加液的用途，其为用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨剂的研磨剂用添加液的用途，所述添加液含有多晶硅研磨抑制剂和水，所述多晶硅研磨抑制剂为下述通式(III)所表示的化合物及下述通式(IV)所表示的化合物中的至少任一种，
R1-C≡C-R2   (III)
通式(III)中，R1表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R2表示碳原子数4～10的取代或未取代烷基；
Figure FSB00001061461800031
通式(IV)中，R3～R6各自独立表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R7、R8各自独立表示碳原子数1～5的取代或未取代的亚烷基，m、n各自独立表示0或正数。
13.根据权利要求11或12所述的研磨剂用添加液的用途，所述添加液中含有两种以上的多晶硅研磨抑制剂。
14.根据权利要求11或12所述的研磨剂用添加液的用途，其为用于与研浆混合来得到用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨剂的研磨剂用添加液的用途，所述研浆含有研磨粒和水，所述研磨粒包含氧化铈和氧化硅中的至少一种，
所述添加液含有多晶硅研磨抑制剂和水，其含有两种以上的多晶硅研磨抑制剂，所述多晶硅研磨抑制剂包含从炔系二醇的氧化乙烯加成物、下述通式(III)所表示的化合物、下述通式(IV)所表示的化合物、聚乙二醇、以及烷氧基化直链脂肪醇中选出的两种以上，
R1-C≡C-R2   (III)
通式(III)中，R1表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R2表示碳原子数4～10的取代或未取代烷基；
Figure FSB00001061461800032
通式(IV)中，R3～R6各自独立表示氢原子或碳原子数1～5的取代或未取代烷基，R7、R8各自独立表示碳原子数1～5的取代或未取代的亚烷基，m、n各自独立表示0或正数。
15.根据权利要求11或12所述的研磨剂用添加液的用途，所述添加液中多晶硅研磨抑制剂的含量相对于研磨剂100质量％为0.005质量％以上2质量％以下。
16.根据权利要求11或12所述的研磨剂用添加液的用途，所述研磨剂的pH值为5.0以上8.0以下。
17.根据权利要求11或12所述的研磨剂用添加液的用途，所述研磨剂进一步包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐和含有丙烯酸盐单元的共聚物中的至少任一种。
18.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，所述研磨剂中氧化硅与多晶硅的研磨速率比为10以上。
19.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，所述研磨剂的pH值为6.0以上7.0以下。
20.根据权利要求11或12所述的研磨剂用添加液的用途，所述研磨剂的pH值为6.0以上7.0以下。
21.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，所述研磨剂进一步含有研磨粒的分散剂。
22.根据权利要求21所述的氧化硅用研磨剂的用途，所述研磨粒的分散剂的添加量相对于研磨粒100质量份为0.01～5.0质量份。
23.根据权利要求1或2所述的氧化硅用研磨剂的用途，所述研磨剂作为二液式研磨剂保存，该二液式研磨剂分为含研磨粒和水的研浆、以及含多晶硅研磨抑制剂和水的添加液。
24.根据权利要求23所述的氧化硅用研磨剂的用途，其中，研磨粒的分散剂包含于所述研浆中。
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