CN110998800A - 研磨液、研磨液套剂及研磨方法 - Google Patents

研磨液、研磨液套剂及研磨方法 Download PDF

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Abstract

一种研磨液,其为用于通过CMP除去基体的绝缘部的一部分、露出基体的停止部的CMP研磨液,该基体具备基板、设置在该基板的一个表面上的停止部和设置在停止部的与基板相反一侧的表面上的绝缘部,该研磨液含有:含铈的磨粒、非离子性的水溶性化合物A、具有选自羧酸基和羧酸盐基中的至少一种的高分子化合物B、根据情况含有的碱性pH调节剂和水,以研磨液的总质量为基准计,碱性pH调节剂的含量小于1.3×10‑2mol/kg。

Description

研磨液、研磨液套剂及研磨方法
技术领域
本发明涉及研磨液、研磨液套剂及研磨方法。
背景技术
近年来,在ULSI半导体元件的制造工序中,正在进行用于半导体元件的高密度化和微细化的加工技术的研究开发。在半导体元件的制造工序中,在进行层间绝缘膜的平坦化工序、浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation,以下称为“STI”。)的形成工序、插塞的形成工序、埋入金属配线的形成工序(镶嵌工序)等时,作为其加工技术之一的CMP(ChemicalMechanical Polishing:化学机械研磨)技术成为必须的技术。通常,使用CMP技术的平坦化工序(以下称为“CMP工序”。)通过一边向研磨垫(研磨布)和基体上的被研磨部(例如绝缘部)之间供给研磨液一边对被研磨部进行研磨来进行。
已知有各种CMP用的研磨液(以下称为“CMP研磨液”。)。例如根据研磨液中所含的磨粒(研磨粒子)的种类对CMP研磨液进行分类。作为CMP研磨液,已知有含氧化铈(二氧化铈)粒子作为磨粒的二氧化铈系研磨液、含氧化硅(二氧化硅)粒子作为磨粒的二氧化硅系研磨液、含氧化铝(三氧化二铝)粒子作为磨粒的氧化铝系研磨液、含有有机树脂粒子作为磨粒的树脂粒子系研磨液等。
在半导体元件的制造工序中,作为用于对包含氧化硅、含碳氧化硅等绝缘材料的绝缘部进行研磨的研磨液,与二氧化硅系研磨液相比,二氧化铈系研磨液在对该绝缘材料的研磨速度快的方面受到关注。
作为二氧化铈系研磨液,已知有使用高纯度氧化铈磨粒的CMP研磨液(例如下述专利文献1)。另外,在专利文献2中,公开了为了控制二氧化铈系研磨液的研磨速度,提高平坦性,添加具有至少1个亲水基的分子量为100以上的有机化合物的技术。进一步地,已知在含有氧化铈粒子的研磨液中,以还原性无机酸盐和氧作为氧化还原聚合引发剂,使含有具有不饱和双键的羧酸及其盐中的至少一者的单体聚合,通过使用此聚合而形成的聚合物作为添加剂,从而能够实现由配线图案的密度差引起的影响小的均匀的研磨(例如下述专利文献3)。
在CMP工序中,有时会出现使用停止部(例如,单晶硅膜、多晶硅膜、非晶硅膜等)选择性地研磨绝缘部的情况。例如,进行具有在一个表面上具有凹凸图案的基板、配置在该基板的凸部上的停止部(由停止部材料形成的研磨停止层)和以填埋凹凸图案的凹部的方式配置在基板及停止部上的由绝缘材料形成的绝缘部(被研磨部)的层叠体的研磨。
【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:日本特许第3278532号公报
专利文献3:WO2008/032794
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在使用停止部选择性地研磨绝缘部的技术中,为了半导体元件的高密度化及微细化,正在寻求抑制停止部材料的研磨速度,同时进一步提高绝缘材料的研磨速度相对于停止部材料的研磨速度的比(绝缘材料的研磨速度/停止部材料的研磨速度。以下,也简称为“研磨速度比R”。)。但是,在使用能够得到高研磨速度比R的研磨液的情况下,有时会出现在CMP工序后的停止部上产生损伤、孔等缺陷(凹陷缺陷)的情况。由于上述的停止部也被用作构成晶体管的栅电极等的导电部,所以在发生凹陷缺陷的情况下,对半导体元件的可靠性带来很大的影响。由于这样的理由,CMP研磨液中要求在停止部露出的阶段,不研磨停止部地使绝缘部的研磨停止,并且能够抑制停止部中的上述那样的缺陷的发生。
因此,本发明的目的在于提供绝缘材料的研磨速度相对于停止部材料的研磨速度的比优异并且能够抑制停止部的凹陷缺陷的发生的、研磨液、用于得到该研磨液的研磨液套剂以及使用该研磨液的研磨方法。
解决课题手段
为了解决上述课题,本发明人等对CMP研磨液反复进行了深入的研究。其结果,本发明人等发现,通过在包含含铈的磨粒、非离子性的水溶性化合物A和具有选自羧酸基和羧酸盐基中的至少一种的高分子化合物B的CMP研磨液中,使碱性pH调节剂的含量低于规定量,可以兼顾实现优异的研磨速度比R和抑制停止部的凹陷缺陷的发生,从而完成了本发明。
本发明的一个方面涉及一种研磨液,其用于通过CMP除去基体的绝缘部的一部分、露出基体的停止部,所述基体具备:基板、设置在所述基板的一个表面上的停止部和设置在所述停止部的与所述基板相反一侧的表面上的绝缘部。该研磨液含有:含铈的磨粒、非离子性的水溶性化合物A、具有选自羧酸基和羧酸盐基中的至少一种的高分子化合物B、根据情况含有的碱性pH调节剂和水。在该研磨液中,以研磨液的总质量为基准计,碱性pH调节剂的含量小于1.3×10-2mol/kg。根据该研磨液,研磨速度比R优异,并且能够抑制停止部的凹陷缺陷的发生。即,根据上述研磨液,在对基体的该绝缘部进行研磨的CMP技术中,能够提高绝缘材料相对于停止部材料的研磨速度比,并且能够抑制停止部的凹陷缺陷的发生,上述基体具备:基板、设置在基板的一个表面上的停止部(例如,由多晶硅等停止部材料形成的研磨停止层)、设置在停止部的与基体相反一侧的表面上的绝缘部(例如,由氧化硅、含碳氧化硅等绝缘材料形成的绝缘膜。STI膜、BPSG膜(掺杂有硼和磷的二氧化硅膜)等层间绝缘膜等。)。
在一个实施方式中,磨粒可含有氧化铈。
在一个实施方式中,研磨液的pH值可为6.0以下,或者可为5.0以上。
在一个实施方式中,以研磨液的总质量为基准计,高分子化合物B的含量可为0.35质量%以下,或者可为0.05质量%以上。
在一个实施方式中,将研磨液的pH设为x,将以研磨液的总质量为基准计的高分子化合物B的含量设为y时,可满足y≥0.33x-1.7的关系。
在一个实施方式中,以研磨液的总质量为基准计,水溶性化合物A的含量可为0.005~0.3质量%。
在一个实施方式中,以研磨液的总质量为基准计,碱性pH调节剂的含量可小于5.0×10-3mol/kg。
在一个实施方式中,以研磨液的总质量为基准计,磨粒的含量可为0.2~5质量%。
在一个实施方式中,研磨液还可含有选自有机酸和有机酸盐中的至少一种有机酸成分。
在一个实施方式中,停止部可包含选自多晶硅、非晶硅以及单晶硅中的至少一种停止部材料。
在一个实施方式中,上述研磨液可作为由含有磨粒以及水的第1液和含有水溶性化合物A、高分子化合物B和水的第2液构成的双液式研磨液进行保存。在该实施方式中,碱性pH调节剂可包含在第1液和第2液中的至少一者中。
本发明的另一个方面涉及一种研磨液套剂,其中,上述研磨液的构成成分分为第1液和第2液进行保存,第1液含有磨粒和水,第2液含有水溶性化合物A、高分子化合物B和水。
本发明的另一个方面涉及一种研磨方法,该研磨方法包括以下工序:使用上述研磨液或将上述研磨液套剂中的第1液和第2液混合而得到的研磨液,通过CMP除去基体的绝缘部的一部分,露出停止部。根据该研磨方法,能够抑制停止部的凹陷缺陷的发生。另外,该研磨方法中,存在得到优异的研磨速度比R的倾向。
发明效果
根据本发明,能够提供绝缘材料的研磨速度相对于停止部材料的研磨速度的比优异并且能够抑制停止部的凹陷缺陷的发生的、研磨液、用于得到该研磨液的研磨液套剂以及使用该研磨液的研磨方法。根据本发明,可以提供研磨液在作为半导体元件的制造技术的基体表面的平坦化工序(例如BPSG膜等层间绝缘膜的平坦化工序、STI的形成工序)中的用途。
附图说明
[图1]图1是表示本发明的一个实施方式的研磨方法的示意截面图。
[图2]图2是实施例的凹陷缺陷评价中的研磨后的表面的观测图像。
[图3]图3是比较例的凹陷缺陷评价中的研磨后的表面的观测图像。
[图4]图4是表示实施例和比较例的研磨液中的pH和高分子化合物B的含量的关系的图。
附图标记
1:基板;2:停止部;3:绝缘部;100:基体。
具体实施方式
以下,对本发明的一个实施方式进行详细说明。
<研磨液>
一个实施方式的研磨液是用于通过CMP除去基体的绝缘部的一部分、露出基体的停止部的研磨液(CMP研磨液),该基体具备基板、设置在基板的一个表面上的停止部和设置在停止部的与基板相反一侧的表面上的绝缘部,该研磨液含有:含铈的磨粒、非离子性的水溶性化合物A、具有选自羧酸基和羧酸盐基中的至少一种的高分子化合物B、根据情况含有的碱性pH调节剂以及水。在本实施方式的研磨液中,以研磨液的总质量为基准计,碱性pH调节剂的含量小于1.3×10-2mol/kg。
根据本实施方式的研磨液,可以兼顾实现优异的研磨速度比R(绝缘材料的研磨速度/停止部材料的研磨速度)和停止部的凹陷缺陷的发生的抑制。
但是,为了半导体元件的高密度化和微细化,在使用能够得到高研磨速度比R的研磨液的情况下,由于绝缘部被过度研磨,有时会发生被称为凹形变形(dishing)的绝缘部的削入。另一方面,作为本发明人的研究的结果,可明确:在本实施方式的研磨液中,研磨液的pH(x)和以研磨液的总质量为基准计的高分子化合物B的含量(y)满足y≥0.33x-0.133的关系的情况下,容易降低凹形变形量(凹陷量)、配线密度依赖性等,容易提高表面平坦性(研磨后的表面的平坦性)。
即,在本实施方式中,从兼顾优异的研磨速度比R(绝缘材料的研磨速度/停止部材料的研磨速度)和停止部的凹陷缺陷的发生的抑制,并且降低凹形变形量、配线密度依赖性等,提高表面平坦性的观点出发,优选满足y≥0.33x-1.7的关系。从上述效果变得显著的观点出发,研磨液的pH(x)优选为4.0~6.0,更优选4.5~6.0,进一步优选4.7~6.0,特别优选为5.0~6.0,极其优选为5.0~5.8,更进一步优选为5.0~5.7,非常优选5.0~5.6。从上述效果变得显著的观点出发,高分子化合物B的含量(y)优选为0.001~2质量%,更优选为0.01~1质量%,进一步优选为0.05~0.5质量%,特别优选为0.05~0.35质量%,极其优选为0.05~0.25质量%,更进一步优选为0.1~0.25质量%。
以下,对本实施方式的研磨液的构成成分进行详述。
(磨粒)
从得到对绝缘材料(例如氧化硅、含碳氧化硅等)的研磨作用的观点出发,磨粒含有铈。另外,在本说明书中,“磨粒”(abrasive grain)是指研磨液中所含的粒子或其集合,也称为“研磨粒子”(abrasive particle)。磨粒一般为固体粒子。在使用磨粒的研磨中,认为通过磨粒所具有的机械作用以及磨粒(主要是磨粒的表面)的化学作用,除去对象物被除去(remove),但利用磨粒的研磨机制不限于此。
作为含铈的磨粒的构成成分,可列举氧化铈(二氧化铈)、铈氢氧化物、硝酸铵铈、乙酸铈、硫酸铈水合物、溴酸铈、溴化铈、氯化铈、草酸铈、硝酸铈、碳酸铈、铈改性物等。换言之,本实施方式的研磨液可含有含有上述成分(氧化铈、铈氢氧化物等)的粒子作为含铈的磨粒。作为含有铈改性物的粒子,可以举出用烷基对含有氧化铈、铈氢氧化物等的粒子的表面进行改性而得到的粒子、在含铈的粒子的表面附着有其他粒子的复合粒子等。从得到绝缘材料的研磨速度稳定、容易减少凹形变形量等效果的观点出发,磨粒优选含有选自氧化铈和铈氢氧化物中的至少一种,更优选含有氧化铈。
作为含有氧化铈的粒子(以下称为“氧化铈粒子”。),没有特别的限制,可以使用公知的物质。优选的氧化铈粒子是将碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、草酸盐等铈盐氧化而得到的粒子。作为氧化的方法,可以举出在600~900℃左右下烧成铈盐的烧成法、使用过氧化氢等氧化剂将铈盐氧化的化学氧化法等。作为氧化铈粒子的制作法,从容易得到绝缘材料的高研磨速度的观点出发,优选烧成法,从研磨后的表面难以产生研磨损伤的观点出发,优选化学氧化法。
在使用氧化铈粒子的情况下,氧化铈粒子的微晶径(微晶的直径)越大,且结晶应变越少(即,结晶性越好),越能够进行高速研磨,但容易在被研磨面(例如停止部及绝缘部)上产生研磨损伤。从这样的观点出发,作为优选的氧化铈粒子,可以举出由2个以上的微晶构成、具有晶界的粒子等。其中,更优选微晶径为5~300nm的粒子。另外,作为其他优选的氧化铈粒子,可以举出微晶径为5~300nm的胶体二氧化铈粒子(例如Rhodia公司制造的胶体二氧化铈)。
从得到对绝缘材料更良好的研磨速度的观点出发,磨粒的平均粒径优选为10nm以上,更优选为20nm以上,进一步优选为50nm以上。从不易损伤被研磨面(例如停止部及绝缘部)、容易抑制凹陷缺陷的发生的观点出发,磨粒的平均粒径优选为500nm以下,更优选为400nm以下,进一步优选为300nm以下。从这些观点出发,磨粒的平均粒径优选为10~500nm,更优选为20~400nm,进一步优选为50~300nm。
在此,磨粒的平均粒径是指使用激光衍射式粒度分布计Mastersizer Microplus(Malvern公司制造,商品名(“Mastersizer”为注册商标)),在折光率为1.93、吸收为0时测定的测定样品的D50(体积分布的中值粒径、累积中值)的值。在平均粒径的测定中,使用适当的含量(例如,对于He-Ne激光的测定时透过率(H)为60~70%的含量)的样品。另外,在将含有磨粒的研磨液分为使磨粒分散于水中的铈浆料和添加液进行保存的情况下,可以将铈浆料稀释成适当的含量来进行测定。
磨粒可含有铈以外的成分。作为除铈以外的成分,可以举出例如选自二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锰、氧化镁、二氧化钛、氧化锗、树脂、金刚石、碳化硅、立方晶氮化硼及它们的改性物中的至少一种。换言之,本实施方式的研磨液可含有含上述成分(例如二氧化硅、氧化铝等)的粒子作为磨粒。作为含有氧化铝的粒子,也可以使用胶体氧化铝。作为含有上述改性物的粒子,可以举出用烷基将含有二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氧化锗、氧化锰、氧化镁等的粒子的表面进行了改性的粒子、在一个粒子的表面附着有其他粒子的复合粒子等。磨粒可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
可以通过任何制造方法得到磨粒。例如,作为氧化物的制造方法,可以使用:使用烧成等的固相法;沉淀法、溶胶凝胶法、水热合成法等液相法;溅射法、激光法、热等离子体法等气相法等。
在磨粒凝聚的情况下,可将凝聚的磨粒机械粉碎。作为粉碎方法,例如优选使用喷射磨机等的干式粉碎方法、以及利用行星珠磨机等的湿式粉碎方法。喷射磨机可以采用例如“化学工学论文集”、第6卷、第5号、(1980)、527~532页中说明的方法。
在将磨粒应用于研磨液的情况下,优选使磨粒分散在作为主要分散介质的水中,得到研磨液。作为分散方法,例如除了利用通常的搅拌机的分散处理以外,还可以举出使用均化器、超声波分散机、湿式球磨机等的方法。关于分散方法和粒径控制方法,例如可以使用“分散技术大全集”【株式会社信息机构,2005年7月】第三章“各种分散机的最新开发动向和选定基准”中记载的方法。另外,通过降低含有磨粒的分散液的电导率(例如500mS/m以下),也可以提高磨粒的分散性。作为降低分散液的电导率的方法,可以列举出为了将磨粒和分散介质分开而通过离心分离等进行固液分离,舍弃上清液(分散介质),加入电导率低的分散介质使其再分散的方法;使用超滤、离子交换树脂等的方法等。
通过上述方法分散的磨粒可进一步经微粒化。作为微粒化的方法,例如可以举出沉降分级法(用离心分离机将磨粒离心分离后,使其强制沉降,仅取出上清液的方法)。此外,也可使用藉由高压使分散介质中的磨粒彼此之间碰撞的高压均化器。
从容易得到提高绝缘材料的研磨速度的效果的观点出发,以磨粒的总质量为基准计,磨粒中的铈的含量优选为50质量%以上,更优选为60质量%以下,进一步优选为70质量%以下,特别优选为80质量%以下,极其优选为90质量%以上。以磨粒的总质量为基准计,磨粒中的铈的含量可为100质量%。上述含量是磨粒整体中的铈的含量,但磨粒单个粒子中的铈的含量可在上述范围内。
从得到容易抑制磨粒的凝聚、容易抑制凹陷缺陷的发生、容易抑制凹形变形的发生等效果的观点出发,以研磨液的总质量为基准计,含铈的磨粒(例如氧化铈粒子)的含量优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下,特别优选为3质量%以下,极其优选为1质量%以下。从容易得到提高绝缘材料的研磨速度的效果的观点出发,以研磨液的总质量为基准计,含铈的磨粒(例如氧化铈粒子)的含量优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步更优选为0.2质量%以上。从这些观点出发,以研磨液的总质量为基准计,磨粒(例如氧化铈粒子)的含量优选为0.01~20质量%,更优选为0.1质量%~10质量%,进一步优选为0.2~5质量%,特别优选为0.2~3质量%,极其优选为0.2~1质量%。
从容易抑制磨粒的凝聚、容易抑制凹陷缺陷的发生的观点出发,以研磨液的总质量为基准计,磨粒的含量优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下,特别优选为3质量%以下,极其优选为1质量%以下。从容易得到提高绝缘材料的研磨速度的效果的观点出发,以研磨液的总质量为基准计,磨粒的含量优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.2质量%以上。从这些观点出发,以研磨液的总质量为基准计,磨粒的含量优选为0.01~20质量%,更优选为0.1质量%~10质量%,进一步优选为0.2质量%~5质量%,特别优选为0.2~3质量%,极其优选为0.2~1质量%。
(水溶性化合物A)
水溶性化合物A是非离子性的水溶性化合物。水溶性化合物A有助于抑制停止部的研磨等。推测这是因为,非离子性的水溶性化合物与绝缘材料(例如氧化硅、含碳氧化硅等)相比,对停止部材料(例如多晶硅)更具有亲和性,与绝缘部的表面相比,更容易附着在停止部材料的表面。即,推测在CMP工序中进行绝缘部的研磨、停止部露出时,水溶性化合物A附着在停止部的表面上,从而抑制停止部的研磨。另外,在本说明书中,“水溶性化合物”定义为在25℃下在水100g中溶解0.1g以上的化合物。
作为水溶性化合物A,可以广泛使用作为停止部材料(例如多晶硅)的研磨抑制剂使用的水溶性化合物。作为水溶性化合物A,优选使用具有(聚)氧化烯链的化合物(例如,聚亚烷基二醇、聚氧化烯衍生物及乙炔系二醇的(聚)氧化乙烯加合物);乙炔系二醇(例如,2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇);聚甘油;乙烯醇聚合物(其中,相当于具有(聚)氧化烯链的化合物的化合物除外。);选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及其α-取代物中的任何一种化合物的、具有N-单取代物或N,N-二取代物骨架的水溶性高分子化合物(例如,将N-单取代物和N,N-二取代物中的至少一者设为单体的聚合物)等。它们可以单独使用1种,或者可以将2种以上组合使用。
作为聚亚烷基二醇,可以举出聚乙二醇、聚丙二醇等。
作为聚氧化烯衍生物,可以举出在聚亚烷基二醇中引入取代基的化合物、在有机化合物上加成聚环氧烷的化合物等。作为取代基,可以举出烷基醚、烷基苯基醚、苯基醚、苯乙烯化苯基醚、烷基胺、脂肪酸酯、二醇酯、聚甘油醚、二甘油醚、糖醚、糖酯等。
作为聚氧化烯衍生物,优选使用例如:聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚(例如,第一工业制药株式会社制造、Noigen(注册商标)EA系列);聚氧乙烯烷基醚(例如,花王株式会社制造、EMULGEN(注册商标)系列);聚氧乙烯烷基苯基醚(例如,第一工业制药株式会社制造、EMULJIT(エマルジット)(注册商标)系列);聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯(例如,第一工业制药株式会社制造、Sorgen(注册商标)TW系列);聚乙二醇单月桂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯、聚氧乙烯氢化蓖麻油等聚氧乙烯脂肪酸酯(例如,花王株式会社制造、EMANON(注册商标)系列);聚氧乙烯烷基胺(例如,第一工业制药株式会社制造、AMIRADINE(注册商标)D);聚氧丙烯山梨糖醇(例如,日油株式会社制造,Uniol(注册商标)HS-1600D);聚氧乙烯二甘油醚(例如阪本药品工业株式会社制造,SC-E系列)、聚氧丙烯二甘油醚(例如阪本药品工业株式会社制造,SY-DP系列)等聚氧化烯二甘油醚;聚氧乙烯聚甘油醚、聚氧丙烯聚甘油醚等聚氧化烯聚甘油醚;加成了聚环氧烷的化合物(例如Air Products Japan公司制造,Surfynol(注册商标)465;日本乳化剂株式会社制造,TMP系列)等。
作为乙炔系二醇的(聚)氧乙烯加成物,可以例示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。从水溶性和降低表面张力这两方面的观点出发,特别优选2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇-二聚氧乙烯醚。
乙烯醇若为单质则具有不能作为稳定的化合物而存在的倾向,因此,乙烯醇聚合物一般是通过将乙酸乙烯酯单体等羧酸乙烯酯单体聚合而得到聚羧酸乙烯酯后,将其皂化(水解)而得到。因此,例如,使用乙酸乙烯酯单体作为原料得到的乙烯醇聚合物在分子中具有OCOCH3基和水解的羟基(OH基),水解产生的羟基的比例定义为皂化度。即,皂化度不为100%的乙烯醇聚合物实质上具有羧酸乙烯酯单体和乙烯醇的共聚物之类的结构。另外,乙烯醇聚合物可为使乙酸乙烯酯单体等羧酸乙烯酯单体与其他含乙烯基的单体(例如乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯等)共聚后,将来自于羧酸乙烯酯单体的部分的全部或一部分皂化而成者。作为这样的乙烯醇聚合物,具体而言,可以举出株式会社可乐丽制造的PVA-403、日本VAM&POVAL株式会社制造的JC-25等。在本说明书中,将它们总称并定义为“乙烯醇聚合物”。
乙烯醇聚合物可为乙烯醇的均聚物(即皂化度100%的聚合物)的衍生物、乙烯醇单体与其他含乙烯基的单体(例如乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯、乙酸乙烯酯等)的共聚物的衍生物等。作为这样的衍生物,可以列举羟基的至少一部分被氨基、羧基、酯基等取代的化合物、羟基的至少一部分被改性的化合物等。具体而言,可列举出反应型聚乙烯醇(例如,日本合成化学工业株式会社制造,Gohsefimer(注册商标)Z)、阳离子化聚乙烯醇(例如,日本合成化学工业株式会社制造,Gohsefimer(注册商标)K)、阴离子化聚乙烯醇(例如,日本合成化学工业株式会社制造,Gohseran(注册商标)L、Gohsenal(注册商标)T)、亲水基改性聚乙烯醇(例如,日本合成化学工业株式会社制造,Ecomaty(エコマティ)(注册商标))等。
具有N-单取代物或N,N-二取代物骨架的水溶性高分子化合物,是指在基本骨架中具有来源于N-单取代物或N,N-二取代物的结构单元的水溶性高分子化合物。作为N-单取代物或N,N-二取代物,可以列举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-辛基丙烯酰胺、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-异丁基甲基丙烯酰胺、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-乙酰基甲基丙烯酰胺、N-双丙酮甲基丙烯酰胺等N-单取代物;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-双十二烷基丙烯酰胺、N,N-双十八烷基丙烯酰胺、N,N-二羟甲基丙烯酰胺、N,N-双乙酰基丙烯酰胺、N,N-双丙酮丙烯酰胺、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-双十二烷基甲基丙烯酰胺、N,N-双十八烷基甲基丙烯酰胺、N,N-二羟甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二乙酰基甲基丙烯酰胺、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N,N-二取代物等。
作为水溶性化合物A,可使用甲基丙烯酸2-羟基乙酯、烷基烷醇酰胺等。
水溶性化合物A的重均分子量优选为200以上,更优选为500以上,进一步优选为1000以上,特别优选为2000以上。存在水溶性化合物A的重均分子量越大则抑制停止部的研磨的效果越变高的倾向。另外,水溶性化合物A的重均分子量优选为300万以下,更优选为100万以下,进一步优选为5万以下,特别优选为2万以下,极其优选为1万以下。水溶性化合物A的重均分子量过大时,研磨剂的粘度升高,有时会发生磨粒的沉淀等不良情况,但为上述范围时,难以引起这样的不良情况。从这些观点出发,水溶性化合物A的重均分子量优选为200~300万,更优选为500~300万,进一步优选为1000~100万,特别优选为2000~5万,极其优选为2000~2万,更进一步优选为2000~1万。
重均分子量可以通过下述方法测定,并读取作为“Mw”得到的值来测定。
(测定方法)
使用机器(检测器):株式会社日立制作所制造,“L-3300型”液相色谱法用差示折光仪
泵:株式会社日立制作所制造,液相色谱法用“L-7100”
脱气装置:无
数据处理:株式会社日立制作所制造,GPC积分器“D-2520”
柱:昭和电工株式会社制造,“Shodex Asahipak GF-710 HQ”,内径7.6mm×300mm
洗脱液:50mM-Na2 HPO4水溶液/乙腈=90/10(v/v)
测定温度:25℃
流量:0.6mL/分钟(L表示升。以下相同)
测定时间:30分钟
试样:用与洗脱液相同组成的溶液调整浓度,使树脂成分浓度为2质量%,且用0.45μm的聚四氟乙烯过滤器过滤而制备的试样
注入量:0.4μL
标准物质:Polymer Laboratories制造、窄分子量聚丙烯酸钠
以研磨液的总质量为基准计,水溶性化合物A的含量优选为0.005质量%以上,更优选为0.01质量%以上,进一步优选为0.05质量%以上。水溶性化合物A的含量为0.005质量%以上时,容易得到对停止部材料(特别是多晶硅)的研磨抑制效果。另外,以研磨液的总质量为基准计,水溶性化合物A的含量优选为2质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.3质量%以下。水溶性化合物A的含量为2质量%以下时,绝缘材料(特别是氧化硅)的研磨速度容易变得充分,另外,难以引起研磨液的凝胶化引起的流动性的降低。从这些观点出发,以研磨液的总质量为基准计,水溶性化合物A的含量优选为0.005~2质量%,更优选为0.005~1质量%,更优选为0.005~0.3质量%,特别优选为0.01~0.3质量%,极其优选为0.05~0.3质量%。
(高分子化合物B)
高分子化合物B是具有选自羧酸基和羧酸盐基中的至少一种的高分子化合物。高分子化合物B有助于降低绝缘部中的凹形变形量等。高分子化合物B可以单独使用一种,也可以并用两种以上。另外,高分子化合物B也可以用于磨粒的分散。
高分子化合物B中的羧酸基和羧酸盐基的数量没有特别限定。高分子化合物B可为一元羧酸或其盐,也可为多元羧酸或其盐。高分子化合物B例如可以是特殊多元羧酸型高分子化合物(花王株式会社制造的Demol(注册商标)EP等)。
作为高分子化合物B,优选使用使含有选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少一种的单体聚合而得到的聚合物或其盐(以下,将它们总称为“(甲基)丙烯酸系聚合物”)。单体可包含能够与丙烯酸或甲基丙烯酸共聚的其它单体(丙烯酸和甲基丙烯酸除外)。
作为高分子化合物B,可为选自丙烯酸的均聚物(聚丙烯酸)、甲基丙烯酸的均聚物(聚甲基丙烯酸)、丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物、丙烯酸或甲基丙烯酸与其他单体的共聚物、丙烯酸和甲基丙烯酸与其他单体的共聚物、以及它们的盐中的至少一种。其中,作为(甲基)丙烯酸系聚合物,从对被研磨材料(绝缘材料等)的吸附良好的观点出发,优选选自丙烯酸的均聚物(聚丙烯酸)及其盐中的至少一种。作为聚合物的盐(具有羧酸盐基的聚合物),可以列举铵盐等。作为铵盐,可以举出聚丙烯酸铵等。另外,(甲基)丙烯酸系聚合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为其他单体(能够与丙烯酸或甲基丙烯酸共聚的其他单体),可以列举例如:巴豆酸、戊烯酸、己烯酸、庚烯酸、辛烯酸、壬烯酸、癸烯酸、十一碳烯酸、十二碳烯酸、十三碳烯酸、十四碳烯酸、十五碳烯酸、十六碳烯酸、十七碳烯酸等不饱和羧酸;乙烯、丙烯、苯乙烯等乙烯基化合物。
高分子化合物B的重均分子量没有特别限制,优选为500~150000,更优选为1000~80000。高分子化合物B的重均分子量为500以上时,在研磨绝缘材料(氧化硅等)时容易得到良好的研磨速度。高分子化合物B的重均分子量为150000以下时,研磨液的储存稳定性不易降低。可以通过与水溶性化合物A同样的方法测定高分子化合物B的重均分子量。
以研磨液的总质量为基准计,研磨液中的高分子化合物B的含量优选为0.001质量%以上,更优选为0.01质量%以上,进一步优选为0.05质量%以上,特别优选为0.1质量%以上。以研磨液的总质量为基准计,高分子化合物B的含量优选为2质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下,特别优选为0.35质量%以下,极其优选为0.25质量%以下。高分子化合物B的含量可为0.30质量%以下,也可为0.20质量%以下。高分子化合物B的含量为0.001~2.0质量%时,具有可以使储存稳定性良好,并且可以降低凹形变形量、配线密度依赖性等,提高表面平坦性的倾向。即,高分子化合物B的含量为0.001质量%以上时,具有能够降低凹形变形量、能够充分确保表面平坦性的倾向,高分子化合物B的含量为2质量%以下时,存在下述倾向:由于磨粒的储存稳定性提高,难以发生磨粒的凝聚等,获得容易抑制凹陷缺陷的发生、容易降低凹形变形量等效果。从这些观点出发,高分子化合物B的含量优选为0.001~2质量%,更优选为0.01~1质量%,更优选为0.05~0.5质量%,特别优选为0.05~0.35质量%,极其优选为0.05~0.25质量%,更进一步优选为0.1~0.25质量%。
(pH调节剂)
本实施方式的研磨液可以根据需要含有pH调节剂(例如碱性pH调节剂)。由此,能够调整到所希望的pH。作为pH调节剂,没有特别限制,例如可以举出硝酸、硫酸、盐酸、磷酸、硼酸等无机酸成分;氢氧化钠、氨、氢氧化钾、氢氧化钙等碱性成分(碱性pH调节剂)。也可以使用有机酸成分来调节pH。研磨液用于半导体研磨时,优选使用氨或酸成分。
从抑制停止部(由多晶硅等停止部材料形成的研磨停止层)的凹陷缺陷的发生的观点出发,以研磨液的总质量为基准计,研磨液中所含的碱性pH调节剂的含量小于1.3×10-2mol/kg。从同样的观点出发,以研磨液的总质量为基准计,碱性pH调节剂的含量优选为1.4×10-2mol/kg以下,更优选为小于5.0×10-3mol/kg,进一步优选为小于4.0×10-3mol/kg。碱性pH调节剂的含量的下限值没有特别限定,从调节到能够得到磨粒的良好的储存稳定性的pH的观点出发,以研磨液的总质量为基准计,其下限值可为1.0×10-4mol/kg,或者可为1.2×10-4mol/kg,或者可为1.8×10-4mol/kg。
(pH)
研磨液的pH优选为4.0以上,更优选为4.5以上,进一步优选为4.7以上,特别优选为5.0以上。研磨液的pH优选为6.0以下,更优选为5.8以下,进一步优选为5.7以下,特别优选为5.6以下。pH为4.0~6.0时,具有绝缘材料的优异的研磨速度,同时可以得到优异的储存稳定性。另外,存在下述倾向:能够抑制停止部的凹陷缺陷的发生,同时降低凹形变形量,能够提高表面平坦性。即,研磨液的pH为4.0以上时,磨粒的储存稳定性提高,由此难以产生磨粒的凝聚等,具有获得容易抑制凹陷缺陷的产生、容易降低凹形变形量等效果的倾向。另外,研磨液的pH值为6.0以下时,存在下述倾向:可以抑制凹陷缺陷的发生,同时降低凹形变形量,可以充分确保表面平坦性。从这些观点出发,研磨液的pH优选为4.0~6.0,更优选4.5~6.0,进一步优选4.7~6.0,特别优5.0~6.0,极其优选5.0~5.8,更进一步优选5.0~5.7,非常优选5.0~5.6。研磨液的pH可为4.5~5.8,也可为4.7~5.6。
可以使用pH计(例如,横河电机株式会社制造的Model PH 81(商品名))测定研磨液的pH。具体而言,例如使用邻苯二甲酸盐pH缓冲液(pH:4.01)和中性磷酸盐pH缓冲液(pH:6.86)作为标准缓冲液,对pH计进行2点校正后,将pH计的电极放入研磨液中,测定在25℃下经过2分钟以上稳定后的值。此时,标准缓冲液和研磨液的液温均为25℃。
(水)
作为水,没有特别限制,优选去离子水、离子交换水、超纯水等。水的含量可为上述各含有成分的含量的余量,若含有在研磨液中,则没有特别限定。另外,研磨液根据需要可进一步含有水以外的溶剂(例如乙醇、丙酮等极性溶剂)。
(分散剂)
本实施方式的研磨液可以根据需要含有分散剂(水溶性化合物A和高分子化合物B除外)。以磨粒的总质量为基准计,分散剂的含量优选为0.001~4质量%。作为分散剂,可列举例如水溶性阳离子性化合物、水溶性阴离子性化合物和水溶性两性化合物,其中,从静电排斥力大、分散性良好的观点考虑,优选水溶性阴离子性化合物。
作为水溶性阳离子性化合物,可以举出聚乙烯基吡咯烷酮和含有聚乙烯基吡咯烷酮的共聚物(以下,将两者统称为聚乙烯基吡咯烷酮类。)、椰油胺乙酸酯、硬脂胺乙酸酯等。
以研磨液的总质量为基准计,聚乙烯基吡咯烷酮类的含量优选为0.005~5质量%。聚乙烯基吡咯烷酮类的重均分子量优选为10,000~1,200,000。聚乙烯基吡咯烷酮类的重均分子量为10,000以上时,容易提高表面平坦性,聚乙烯基吡咯烷酮类的重均分子量为1,200,000以下时,有容易抑制磨粒凝聚的倾向。使用聚乙烯基吡咯烷酮类时的研磨液的pH优选为5.0以上、12.0以下,更优选为6.0以上、7.0以下。pH为5.0以上时,则停止部(例如多晶硅膜)的研磨速度难以增大,pH为12以下时,容易提高绝缘部(例如氧化硅膜)的研磨速度。
作为水溶性阴离子性化合物,可列举月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵和聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺等。
作为水溶性两性化合物,可以列举月桂基甜菜碱、硬脂基甜菜碱、月桂基二甲基胺氧化物、2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉鎓甜菜碱等。
(有机酸成分)
本实施方式的研磨液可含有选自有机酸和有机酸盐中的至少一种有机酸成分。有机酸成分有助于降低凹形变形量,进一步有助于得到良好的表面平坦性。认为有机酸成分抑制高分子化合物B中的羧基的解离。认为由此,高分子化合物B的疏水性提高,高分子化合物B更容易吸附于被研磨材料(绝缘材料等)。另外,有机酸成分是分子量小于500的低分子化合物。
作为有机酸成分,优选具有选自-COOM基、酚性-OM基、-SO3M基、-O·SO3M基、-PO4M2基和-PO3M2基中的至少一种(M表示阳离子)的化合物(水溶性有机化合物等)。
式中的M可列举:H;NH4;Na、K等碱金属;Ca、Mg等碱土金属;Al、Fe、Cr等可取三价的金属;Ce等稀土金属等。
认为有机酸成分与高分子化合物B相互作用,在绝缘部的表面形成牢固的膜。更具体地说,认为例如,高分子化合物B所具有的羧基(阴离子性)与有机酸成分中的阳离子(上述M等)静电吸引,以阳离子为核,高分子化合物B成为“卷曲状态”,其吸附在绝缘部的表面而形成保护膜。认为该保护膜与由不是“卷曲状态”的高分子化合物B形成的保护膜相比更牢固,有助于提高表面平坦性的效果(减少凹形变形量的效果)。另外,认为有机酸成分中的有机酸部分抑制高分子化合物B中的羧基的解离。认为由此,高分子化合物B的疏水性提高,更容易吸附于绝缘部的表面研磨面。
作为有机酸成分的具体例子,优选为:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、环己烷羧酸、苯基乙酸、苯甲酸、邻甲基苯甲酸、间甲基苯甲酸、对甲基苯甲酸、邻甲氧基苯甲酸、间甲氧基苯甲酸、对甲氧基苯甲酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、戊烯酸、己烯酸、庚烯酸、辛烯酸、壬烯酸、葵烯酸、十一碳烯酸、十二碳烯酸、十三碳烯酸、十四碳烯酸、十五碳烯酸、十六碳烯酸、十七碳烯酸、异丁酸、异戊酸、肉桂酸、喹哪啶酸、烟酸、1-萘甲酸、2-萘甲酸、吡啶甲酸、乙烯基乙酸、苯基乙酸、苯氧基乙酸、2-呋喃羧酸、巯基乙酸、乙酰丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,9-壬烷二羧酸、1,10-癸烷二羧酸、1,11-十一烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,13-十三烷二羧酸、1,14-十四烷二羧酸、1,15-十五烷二羧酸、1,16-十六烷二羧酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸(mesaconicacid)、喹啉酸、奎宁酸(quininic acid)、萘二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、乙醇酸、乳酸、3-羟基丙酸、2-羟基丁酸、3-羟基丁酸、4-羟基丁酸、3-羟基戊酸、5-羟基戊酸、奎尼酸(quinic acid)、犬尿酸(kynurenic acid)、水杨酸、酒石酸、乌头酸(aconiticacid)、抗坏血酸、乙酰基水杨酸、乙酰基苹果酸、乙炔二羧酸、乙酰氧基琥珀酸、乙酰乙酸、3-氧代戊二酸、阿托酸、阿卓乳酸(atrolactic acid)、蒽醌羧酸、蒽羧酸、己酸、异己酸、异樟脑酮酸(isocamphoronicacid)、异巴豆酸、2-乙基-2-羟基丁酸、乙基丙二酸、乙氧基乙酸、草酰乙酸、氧二乙酸、2-氧代丁酸、樟脑三酸、柠檬酸、乙醛酸、环氧丙酸、甘油酸、葡萄糖二酸、葡糖酸、克酮酸(croconic acid)、环丁烷羧酸、环己烷二羧酸、二苯基乙酸、二-邻苯甲酰基酒石酸、二甲基琥珀酸、二甲氧基邻苯二甲酸、羟基丙二酸(tratronic acid)单宁酸、噻吩羧酸、顺芷酸(tiglic acid)、乙二醇三羧酸(1-羧基-2,3-二羟基丁二酸(desoxalic acid))、四羟基琥珀酸、四甲基琥珀酸、季酮酸(tetronic acid)、脱氢乙酸、芸香酸(terebinic acid)、莨菪酸(tropic acid)、香草酸、仲康酸(paraconic acid)、羟基间苯二甲酸、羟基肉桂酸、羟基萘甲酸、邻羟基苯基乙酸、间羟基苯基乙酸、对羟基苯基乙酸、3-羟基-3-苯基丙酸、新戊酸、吡啶二羧酸、吡啶三羧酸、丙酮酸、α-苯基肉桂酸、苯基环氧丙酸、苯基琥珀酸、苯基乙酸、苯基乳酸、丙炔酸、山梨酸、2,4-己二烯二酸、2-亚苄基丙酸、3-亚苄基丙酸、亚苄基丙二酸、二苯基乙醇酸(benzilic acid)、苯三羧酸、1,2-苯二乙酸、苯甲酰氧基乙酸、苯甲酰氧基丙酸、苯甲酰基甲酸、苯甲酰基乙酸、邻苯甲酰基乳酸、3-苯甲酰基丙酸、没食子酸、中草酸(mesoxalic acid)、5-甲基间苯二甲酸、2-甲基巴豆酸、α-甲基肉桂酸、甲基琥珀酸、甲基丙二酸、2-甲基丁酸、邻甲氧基肉桂酸、对甲氧基肉桂酸、巯基琥珀酸、巯基乙酸、邻乳酰基乳酸(o-lactoyllactic acid)、苹果酸、白酮酸(leuconic acid)、亮氨酸、玫棕酸(rhodizonic acid)、玫红酸(rosolic acid)、α-酮戊二酸、L-抗坏血酸(L-アルコルビン酸)、艾杜糖醛酸(iduronic acid)、半乳糖醛酸(galacturonic acid)、葡萄糖醛酸、焦谷氨酸、乙二胺四乙酸、氰化三乙酸、天冬氨酸、谷氨酸、N’-羟乙基-N,N,N’-三乙酸、次氮基三乙酸等羧酸;邻氨基苯酚、间氨基苯酚、对氨基苯酚等酚类;甲磺酸、乙磺酸、丙磺酸、丁磺酸、戊磺酸、己磺酸、庚磺酸、辛磺酸、壬磺酸、癸磺酸、十一烷磺酸、十二烷磺酸、十三烷磺酸、十四烷磺酸、十五烷磺酸、十六烷磺酸、十七烷磺酸、十八烷磺酸、苯磺酸、萘磺酸、甲苯磺酸(例如对甲苯磺酸)、羟基乙磺酸、羟基苯酚磺酸、蒽磺酸等磺酸;癸基膦酸、苯基膦酸等膦酸。羧酸可以期待提高磨粒的分散性等效果。
另外,有机酸成分可为将上述羧酸、磺酸、膦酸的主链的质子用1个或2个以上的F、Cl、Br、I、OH、CN、NO2等原子或原子团进行了取代的衍生物。
有机酸成分的pKa优选小于9,更优选小于8,进一步优选小于7,特别优选小于6,极其优选小于5。有机酸成分的pKa小于9时,在研磨液中至少一部分变成有机酸离子,放出氢离子,容易将pH保持在所希望的pH区域。此外,进一步提高抑制高分子化合物B中的羧基的解离的效果,有效地提高表面平坦性。
有机酸成分可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
从容易提高研磨结束后的绝缘部(例如含有氧化硅的绝缘部)的表面平坦性的观点出发,以研磨液的总质量为基准计,有机酸成分的含量优选为0.001质量%,更优选为0.005质量%以上,进一步优选为0.01质量%以上。从容易充分提高绝缘材料的研磨速度的观点出发,有机酸成分的含量优选为2质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下。从这些观点出发,以研磨液的总质量为基准计,有机酸成分的含量优选为0.001~2质量%,更优选为0.005~1质量%,进一步优选为0.01~0.5质量%。
(其他添加剂)
本实施方式的研磨液可以含有与磨粒、水溶性化合物A、高分子化合物B、pH调节剂、水、分散剂和有机酸成分不同的成分作为其他添加剂。作为其他添加剂,可以列举水溶性高分子化合物(水溶性化合物A和高分子化合物B除外)等。作为水溶性高分子化合物,可以列举海藻酸、果胶酸、羧甲基纤维素、琼脂、可德兰多糖(curdlan)、短梗霉聚糖(pullulan)、糊精、环状糊精等多糖类等。
在将研磨液分为铈浆料和添加液进行保存的情况下,优选使添加液中含有其他添加剂。这些添加剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
本实施方式的研磨液的构成成分可分为二液以上进行保存以成为该研磨液。例如,可作为由含有含铈的磨粒和水的铈浆料(第1液)、与含有水溶性化合物A、高分子化合物B和水的添加液(第2液)构成的二液式研磨液套剂(例如CMP研磨液套剂)进行保存,将两者混合,由此得到研磨液。此时,磨粒以外的成分(例如pH调节剂)可包含在第2液中。pH调节剂只要不改变第1液中含有的磨粒的电位的极性,则可包含在第1液中。有机酸成分和“其他添加剂”中记载的各成分优选包含在第2液中。另外,研磨液的构成成分可作为分为三液以上的研磨液套剂进行保存。
在研磨液套剂中,在即将研磨之前或研磨时,混合浆料和添加液,调制研磨液。另外,一液式研磨液可以减少了水的含量的研磨液用存储液的形式进行保存,并且在即将研磨之前或研磨时用水稀释后使用。二液式的研磨液套剂可以减少了水的含量的浆料用存储液和添加液用存储液的形式进行保存,并且在即将研磨之前或研磨时用水稀释后使用。
在一液式研磨液的情况下,作为向研磨平台上供给研磨液的方法,可以使用直接送液研磨液而供给的方法;将研磨液用存储液和水以各自的配管送液,将它们合流、混合而供给的方法;预先混合研磨液用存储液和水而供给的方法等。
在作为分成浆料和添加液的二液式研磨液套剂进行保存的情况下,可以通过任意改变这些二液的配方来调整研磨速度。在使用研磨液套剂进行研磨的情况下,作为向研磨平台上供给研磨液的方法,有下述所示的方法。例如,可以使用如下方法:将浆料和添加液用各自的配管送液,将这些配管合流、混合而供给的方法;将浆料用存储液、添加液用存储液和水用各自的配管送液,将它们合流、混合而供给的方法;预先混合浆料和添加液而供给的方法;预先混合浆料用存储液、添加液用存储液和水而供给的方法。另外,也可以使用将研磨液套剂中的浆料和添加液分别供给到研磨平台上的方法。在这种情况下,使用在研磨平台上混合浆料和添加液而获得的研磨液,来研磨被研磨面。
本实施方式的研磨液及研磨液套剂,适宜用于通过CMP除去基体的绝缘部的一部分、露出基体的停止部,所述基体具备基板、设置在基板的一个表面上的停止部和设置在停止部的与基板相反一侧的表面上的绝缘部,但也可以用于其他用途。例如,本实施方式的研磨液和研磨液套剂也可以用于通过CMP除去具有绝缘部且不具有停止部的基体的绝缘部的一部分。
<研磨液的制造方法>
本实施方式的研磨液的制造方法例如至少具备下述研磨液制造工序:将磨粒、水溶性化合物A、高分子化合物B和水混合,得到研磨液。在研磨液制造工序中,可进一步混合任意添加的成分(例如pH调节剂、分散剂等)。在研磨液制造工序中,各成分可同时混合,也可依次混合。例如,可将含铈的磨粒(例如含有氧化铈的磨粒)和水混合,得到铈浆料(例如氧化铈浆料)后,将该铈浆料和水溶性化合物A、高分子化合物B和水混合。另外,可在得到含有磨粒、水溶性化合物A、高分子化合物B和水的混合液后,在该混合液中添加pH调节剂。
本实施方式的研磨液的制造方法,在研磨液制造工序之前,可具备得到含铈的磨粒(例如含有氧化铈的磨粒)的工序,可具备得到水溶性化合物A的工序,可具备得到高分子化合物B的工序。
本实施方式的研磨液的制造方法优选具备使磨粒分散于水中的分散工序。分散工序例如是将磨粒和分散剂混合的工序。在这种情况下,优选在获得铈浆料(例如氧化铈浆料)的工序中加入分散剂。即,铈浆料优选含有分散剂。在分散工序中,例如将磨粒、分散剂和水混合,使磨粒分散于水中,得到氧化铈浆料。
<研磨方法>
本实施方式的研磨方法是使用本实施方式的研磨液对基体进行研磨的研磨方法(基体的研磨方法),所述基体具备基板、设置在基板的一个表面上的停止部和设置在停止部的与基板相反一侧的表面上的绝缘部。本实施方式的研磨方法具备:使用本实施方式的研磨液,通过CMP除去基体的绝缘部的一部分,露出停止部的研磨工序;可进一步具备:准备基体的基体准备工序、清洗研磨结束后的基体的清洗工序等。在本实施方式的研磨方法中,作为研磨液,可使用上述的一液式研磨液,也可使用将研磨液套剂中的浆料(第1液)和添加液(第2液)混合而得到的研磨液。
本实施方式的研磨方法可适用于例如层间绝缘膜、BPSG膜等的平坦化工序、浅沟槽隔离(STI)的形成工序等。在本实施方式的研磨方法中,作为被研磨的基体,可以举出二极管、晶体管、化合物半导体、热敏电阻、压敏电阻、晶闸管等单个半导体;DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、EPROM(可擦可编程只读存储器)、掩模型ROM(掩模型只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、闪存等存储元件;微处理器、DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)等逻辑电路元件;以MMIC(单片微波集成电路)为代表的化合物半导体等集成电路元件;具有混合集成电路(Hybrid IC)、发光二极管、电荷耦合元件等光电转换元件等的基板。
以下,参照图1对本实施方式的研磨方法的一例进行说明。
图1是表示本实施方式的研磨方法的一例的示意截面图。在该研磨方法中,首先,作为基体,准备基体100(基体准备工序)(参照图1(A)),该基体100具备:在表面形成有由凹部(沟槽部)和凸部(活动部)构成的凹凸图案的基板(例如晶片(wafer))1、设置在基板1的凸部上的停止部2以及以埋入基板1的凹凸图案的凹部的方式设置在基板1和停止部2上的绝缘部3。)。
作为基板1,例如可以举出半导体元件制造的基板(例如,在形成有电路元件和配线图案的阶段的半导体基板、以及形成有电路元件的阶段的半导体基板等半导体基板上形成有绝缘部(例如由无机绝缘材料形成的绝缘膜)的基板)。另外,在图1所示的基板的表面形成有凹凸图案,但本实施方式的研磨方法也可以应用于在表面未形成凹凸图案的基板。
作为构成停止部2的停止部材料,可以举出单晶硅、多晶硅、非晶硅等。停止部2的形状没有特别限定,例如为膜状(停止部膜:例如多晶硅膜)。在本实施方式的研磨方法中,在停止部材料为多晶硅的情况下,停止部的凹陷缺陷的抑制效果变得显著。
作为构成绝缘部3的绝缘材料,可以举出无机绝缘材料、有机绝缘材料等。作为无机绝缘材料,可以举出硅系绝缘材料等。作为硅系绝缘材料,可以举出氧化硅、含碳氧化硅、氟硅酸盐玻璃、有机硅酸盐玻璃、氢化倍半硅氧烷等二氧化硅系材料;碳化硅;氮化硅(silicon nitride;氮化硅)等。作为有机绝缘材料,例如可以举出全芳香族系低介电常数绝缘材料。绝缘材料(氧化硅等)中可掺杂磷、硼等元素。绝缘部3的形状没有特别限定,例如为膜状(绝缘膜)。
停止部材料和绝缘材料的组合没有特别限定,但从本发明的效果变得显著的观点出发,优选停止部材料为多晶硅,绝缘材料为氧化硅。换言之,研磨工序优选为使用多晶硅作为停止部材料、研磨氧化硅的工序。
在基板准备工序中,可以通过在一个表面上设置有停止部2的基板1的该一个表面上形成绝缘部3来得到基体100。例如,可以在准备具有基板1和形成在基板1的凸部上的停止部2的基板后,在基板1和停止部2上堆积构成绝缘部3的绝缘材料,以埋入基板1的表面的凹部,得到基体100。作为绝缘部3的形成方法,可以举出低压CVD法、等离子体CVD法、涂布法等。
在绝缘部3是由氧化硅构成的氧化硅膜的情况下,使用低压CVD法的氧化硅膜的形成可以使用甲硅烷(SiH4)作为Si源、使用氧气(O2)作为氧源来进行。通过在400℃以下的低温下进行该SiH4-O2系氧化反应,可得到氧化硅膜。根据情况,在1000℃或其以下的温度下对通过CVD得到的氧化硅膜进行热处理。在为了实现基于高温回流的表面平坦化而在氧化硅膜中掺杂磷(P)的情况下,优选使用SiH4-O2-PH3系反应气体。
等离子体CVD法具有在通常的热平衡下需要高温的化学反应能够在低温下进行的优点。作为等离子体产生法,可以列举出电容耦合型和电感耦合型两种。作为反应气体,可以列举使用SiH4作为Si源、使用N2O作为氧源的SiH4-N2O系气体、使用四乙氧基硅烷(TEOS)作为Si源的TEOS-O系气体(TEOS-等离子体CVD法)等。基板温度优选为250~400℃,反应压力优选为67~400Pa。
在绝缘部3是由氮化硅构成的氮化硅膜的情况下,使用低压CVD法的氮化硅膜的形成可以使用二氯硅烷(SiH2Cl2)作为Si源、氨(NH3)作为氮源来进行。通过使该SiH2Cl2-NH3系氧化反应在900℃等高温下进行,由此得到氮化硅膜。作为利用等离子体CVD法的氮化硅膜的形成中的反应气体,可以举出使用SiH4作为Si源、使用NH3作为氮源的SiH4-NH3系气体等。基板温度优选为300~400℃。
在基板准备工序中,可通过CVD法在基板1上形成停止部2(例如多晶硅膜)。利用CVD法的多晶硅膜的形成例如使用SiH4作为Si源,在基板温度为600~1000℃的条件下进行。
接着,使用本实施方式的研磨液,通过CMP对基体100的表面(绝缘部3的表面、由绝缘材料形成的表面)进行研磨(研磨工序)(参照图1(B)。)。由此,除去绝缘部3的一部分、露出停止部2。
研磨工序例如可以使用一般的研磨装置和研磨垫来实施,该研磨装置具有能够保持基体的固定器和能够贴附研磨垫的研磨平台。研磨工序例如按照以下步骤进行。首先,在研磨垫上配置基体100,以使得基体100的表面(绝缘部3的表面、由绝缘材料形成的表面)与研磨垫(研磨布)相对(基体配置工序)。接着,在将基体100的表面按压到研磨平台的研磨垫的状态下,向研磨垫和绝缘部3之间供给研磨液,使基体100和研磨平台相对移动,对基体100的表面进行研磨。通过研磨除去绝缘部3直到停止部2露出,由此得到图1(B)所示的基体200。
在研磨工序中,优选在停止部2的表面中、与基体1平行的面全部露出的时刻结束研磨。在研磨工序中,可与绝缘部3一起研磨停止部2的一部分,但从使停止部2不产生凹陷缺陷的观点出发,优选不研磨停止部2。
作为具体的研磨装置,例如可以举出APPLIED MATERIALS公司制造的研磨装置(商品名:Mirra-3400、Reflexion LK)、株式会社荏原制作所制造的研磨装置(商品名:F-REX300)等。
作为研磨垫,可以使用一般的无纺布、发泡体、非发泡体等。作为研磨垫的材质,可以使用聚氨酯、丙烯酸(酯)系树脂、聚酯、丙烯酸-酯共聚物、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚4-甲基戊烯、纤维素、纤维素酯、聚酰胺(例如尼龙(商标名)和聚芳酰胺)、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺、聚硅氧烷共聚物、环氧乙烷化合物、酚醛树脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、环氧树脂等树脂。作为研磨垫的材质,尤其是从获得更优异的研磨速度和表面平坦性的观点出发,优选发泡聚氨酯和非发泡聚氨酯。可对研磨垫实施研磨液积存这类的沟加工。
研磨条件没有特别限制。研磨平台的旋转速度优选为200min-1(rpm)以下,以使基体100不会从研磨平台飞出。从充分抑制在研磨后的表面产生研磨损伤(例如在停止部上产生凹陷缺陷)的观点出发,施加至基体100的研磨压力(加工负荷)优选为100kPa以下。在研磨工序中,优选在研磨期间,用泵等连续地向研磨垫供给研磨液。该供给量没有限制,但优选研磨垫的表面始终被研磨液覆盖。
最后,在流水中充分清洗研磨结束后的基体,除去附着在基体上的粒子(清洗工序)。在清洗中,除了纯水以外,也可以使用稀氢氟酸或氨水,为了提高清洗效率,可使用刷子。另外,清洗后,优选使用旋转干燥等,将附着在基体上的水滴抖落后,使基体干燥。另外,本实施方式的研磨方法优选具备清洗工序,但可不具备清洗工序。
根据上述实施方式的研磨方法,能够得到高研磨速度比R(绝缘材料的研磨速度/停止部材料的研磨速度),能够相对于停止部材料(停止部)选择性地(优先地)研磨绝缘材料(绝缘部)。在本实施方式的研磨方法中,特别是具有能够相对于多晶硅选择性地(优先地)研磨氧化硅的倾向。换言之,在本实施方式的研磨方法中,研磨工序是相对于停止部材料(停止部)选择性地(优先地)研磨绝缘材料(绝缘部)的工序,也可是相对于多晶硅选择性地(优先地)研磨氧化硅的工序。
另外,在研磨结束后的基体200中,优选停止部2中的凹陷缺陷少。关于这一点,根据本实施方式的研磨方法,能够抑制该凹陷缺陷的产生。
像这样,根据上述实施方式的研磨方法,基体100的表面的凹凸被消除,遍及基体200的整个面得到平滑的面。
另外,在研磨结束后的基体200中,优选作为从凹部(沟槽部)的深度(从基板1的凹部的底面到停止部2的表面的高度)4减去凹部(沟槽部)内的绝缘部3的厚度5而得到的值的凹形变形量(凹陷量)6小。关于这一点,根据本实施方式的研磨方法,有时能够降低凹形变形量6。例如,通过使用研磨液的pH(x)和高分子化合物B的含量(y)满足y≥0.33x-1.7的关系的研磨液,具有能够降低凹形变形量6的倾向。此外,通过使用研磨液的pH(x)和高分子化合物B的含量(y)满足y≥0.33x-1.7的关系,并且满足5.0≤x≤6.0和0.05≤y≤0.35的研磨液,具有能够进一步降低凹形变形量6的倾向。凹形变形量6例如可以通过使用触针式级差测定装置(KLA-Tencor制造,商品名:P16)测定研磨后的基体表面中的停止部2和绝缘部3的级差而得到。
本实施方式的研磨液不限于上述实施方式中所述的基体的研磨(例如,形成于半导体基板上的绝缘膜等的研磨),也可适用于在具有规定的配线的配线板上形成的氧化硅、玻璃、氮化硅等无机绝缘材料;主要含有Al、Cu、Ti、TiN、W、Ta、TaN等的材料的研磨。
通过本实施方式的研磨方法研磨的基体可以用于各种电子部件的制造。作为具备用本实施方式的研磨方法进行了研磨的基体(基板))的电子部件,不仅可以举出半导体元件,还可以举出光掩模、透镜、棱镜等光学玻璃;ITO(氧化铟锡)等无机导电膜;由玻璃及晶体材料构成的光集成电路;光开关元件;光波导;光纤的端面;闪烁体等光学用单晶;固体激光单晶;蓝色激光LED用蓝宝石基板;SiC、GaP、GaAs等半导体单晶;磁盘用玻璃基板;磁头等。在这些电子部件中,通过利用本实施方式的研磨液对各层进行研磨,能够实现高集成化,并且能够发挥优异的特性。
实施例
以下,通过实施例说明本发明,但本发明并不限定于这些实施例。
<磨粒的准备>
将40kg市售的碳酸铈水合物放入氧化铝制容器中,在空气中、830℃下烧成2小时,由此得到20kg黄白色粉末。用X射线衍射法进行该粉末的相鉴定,结果确认是氧化铈。用喷射磨机将得到的20kg氧化铈粉末进行干式粉碎,得到含有氧化铈粒子的氧化铈粉末。
<水溶性化合物A的准备>
作为水溶性化合物A-1,准备聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚(第一工业制药株式会社制造,商品名:Epan)。另外,作为水溶性化合物A-2,准备2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇(乙炔系二醇)。另外,作为水溶性化合物A-3,准备聚乙二醇(第一工业制药株式会社制造,商品名:PGE-4000)。
<高分子化合物B的准备>
作为高分子化合物B-1,准备重均分子量2500(聚丙烯酸钠换算值)的聚丙烯酸。另外,作为高分子化合物B-2,准备重均分子量8000的聚丙烯酸铵。
<碱性pH调节剂的准备>
作为碱性pH调节剂1,准备氨(25质量%水溶液)。另外,作为碱性pH调节剂2,准备咪唑。
<评价用试验晶片的准备>
作为第1评价用试验晶片和第2评价用试验晶片,准备以下所示的未形成有图案结构的毯覆式晶片(Blanket Wafer)。
第1评价用试验晶片:在硅(Si)基板(直径:200mm)上,具有使用TEOS-等离子体CVD法形成的厚度1000nm的氧化硅膜的晶片(p-TEOS晶片)
第2评价用试验晶片:在硅(Si)基板(直径:200mm)上具有多晶硅膜的晶片
作为第3评价用试验晶片,准备形成有下述图案结构的晶片。
凸部(活动部)结构:在硅(Si)基板上依次层叠有TEOS膜、多晶硅膜及TEOS膜,最上层的TEOS膜的厚度为600nm
凹部(沟槽部)结构:在硅(Si)基板上层叠有TEOS膜,TEOS膜的厚度为600nm
图案布局(pattern layout):SEMATCH 864
<CMP研磨液的制备>
(实施例1)
将200.0g如上制备的氧化铈粉末和795.0g去离子水混合,加入5g聚丙烯酸铵水溶液(含有40质量%高分子化合物B-2的水溶液),边搅拌边进行超声波分散,得到氧化铈分散液。超声波分散在超声波频率400kHz、分散时间20分钟的条件下进行。
然后,在1L容器(高度:170mm)中加入1kg的氧化铈分散液,静置,进行沉降分级。分级时间15小时后,用泵汲取与水面相距的深度为130mm以上的上清液。用去离子水稀释得到的上清液的氧化铈分散液,使固体成分含量达到5质量%,得到含有氧化铈和高分子化合物B-2的氧化铈浆料。
为了测定氧化铈浆料中的氧化铈的平均粒径(D50),稀释上述浆料,以使对于He-Ne激光的测定时透过率(H)成为60~70%,制作测定样品。使用激光衍射式粒度分布计(株式会社堀场制作所制造,商品名:LA-920,折射率:1.93,光源:He-Ne激光、吸收0)测定测定样品的D50,结果D50的值为150nm。
将上述准备的氧化铈浆料、水溶性化合物A-1、高分子化合物B-1和纯水混合,得到混合液,然后在得到的混合液中添加碱性pH调节剂1,将pH调节为5.7。由此得到实施例1的研磨液。另外,各成分按照以研磨液的总质量为基准计的含量(单位:质量%)和pH调节剂的含量(单位:mol/kg)为表1所示的值的方式调配。另外,研磨液的pH按照下述进行测定。
·测定器:pH计(横河电机株式会社制造,商品名:Model PH81)
·测定方法:使用邻苯二甲酸盐pH缓冲液(pH:4.01))和中性磷酸盐pH缓冲液(pH:6.86)作为标准缓冲液,对pH计进行2点校正后,将pH计的电极放入研磨液中,测定在25℃下经过2分钟以上稳定后的值。此时,标准缓冲液和研磨液的液温均为25℃。
(实施例2)
除了使用水溶性化合物A-2代替水溶性化合物A-1以外,其余与实施例1同样地进行,制备实施例2的研磨液。
(实施例3~12和比较例1~2)
使用水溶性化合物A-3代替水溶性化合物A-1,并且调整各成分的混合量,使研磨液中的各成分的含量为表1~表3所示的值,除此以外,与实施例1同样地进行,制备实施例3~12和比较例1~2的研磨液。
(实施例13)
使用水溶性化合物A-3代替水溶性化合物A-1、使用碱性pH调节剂2代替碱性pH调节剂1、以及调节各成分的含量以使研磨液中的各成分的含量为表2所示的值,除此以外,与实施例1同样地进行,制备实施例13的研磨液。
(比较例3)
不使用水溶性化合物A-1、以及调整各成分的含量以使研磨液中的各成分的含量为表3所示的值,除此以外,与实施例1同样地进行,制备比较例3的研磨液。
<评价>
(研磨选择性评价)
使用研磨装置(APPLIED MATERIALS公司制造,商品名:Mirra),分别研磨第1评价用试验晶片和第2评价用试验晶片。具体而言,首先,在贴附有基板安装用的吸附垫的固定器上设置评价用试验晶片。接着,在研磨装置的研磨平台上,贴附多孔质聚氨酯树脂制的研磨布(Rohm and Haas Japan株式会社制造,型号:IC1000)。将配置有作为被研磨膜的绝缘膜(氧化硅膜)或多晶硅膜的面朝下,将上述固定器放置在研磨平台上,将加工负荷设定为3.6psi(约25kPa)。接着,一边以200mL/min的速度向上述研磨平台上滴加上述CMP研磨液,一边使研磨平台和评价用试验晶片分别以93min-1、87min-1旋转,将评价用试验晶片研磨60秒。研磨后的晶片用纯水充分清洗后,使其干燥。
使用光干涉式膜厚装置(大日本screen制造株式会社制造,商品名:RE-3000),测定研磨前后的氧化硅膜及多晶硅膜的膜厚,将膜厚变化量的平均值除以研磨时间,由此算出毯覆式晶片中的氧化硅膜及多晶硅膜的研磨速度(单位:nm/min)。根据得到的研磨速度,求出氧化硅膜的研磨速度相对于多晶硅膜的研磨速度的比r(氧化硅膜的研磨速度/多晶硅膜的研磨速度)。
根据下述评价基准,评价研磨速度比r。评价为A或B时,评价为研磨速度比优异。结果如表1~表3所示。
A:r>50
B:10≤r≤50
C:r<10
(凹陷缺陷评价)
使用光学显微镜(奥林巴斯制造、商品名:DSX-510),以×20倍物镜设定,对研磨速度评价中得到的研磨后的第2评价用试验晶片的中央部的5处进行拍摄。然后,对所拍摄的每1个图像的凹陷缺陷的数量进行计数,求出5个图像的平均值作为凹陷缺陷数(单位:个/视野)。
基于下述的评价基准,评价凹陷缺陷的抑制效果。评价为A或B时,评价为凹陷缺陷的抑制效果优异。结果如表1~表3所示。另外,作为一例,实施例5的凹陷缺陷观测图像及比较例1的凹陷缺陷观测图像示于图2和图3中。
A:凹陷缺陷数≤10个
B:10个<凹陷缺陷数<21个
C:凹陷缺陷数≥21个
(凹形变形评价)
除了研磨至凸部/凹部的横向宽度为50μm/50μm的布局部中的凸部的多晶硅露出为止外,与研磨速度评价中的第1评价用试验晶片和第2评价用试验晶片的研磨同样地进行,研磨第3评价用试验晶片。
使用触针式级差测定装置(KLA-Tencor制造,商品名:P16),测定研磨后的第3评价用试验晶片的中心部的、凸部/凹部的横向宽度为50μm/50μm的布局部中的凹部的凹陷量(凹形变形量,单位:nm)。
基于下述的评价基准,评价凹形变形的抑制效果。评价为A或B时,评价为凹形变形的抑制效果优异。结果如表1~表3所示。
A:凹形变形量≤30nm
B:30nm<凹形变形量<41nm
C:凹形变形量≥41nm
【表1】
Figure BDA0002383303100000321
【表2】
Figure BDA0002383303100000322
【表3】
Figure BDA0002383303100000331
如表1~表3以及图2和图3所示,确认了在含有含铈的磨粒、水溶性化合物A和高分子化合物B的研磨液中,通过使碱性pH调节剂的含量小于1.3×10-2mol/kg,从而绝缘材料的研磨速度相对于停止部材料的研磨速度的比优异,并且可以抑制停止部的凹陷缺陷的发生。
图4是表示实施例和比较例的研磨液中的pH与高分子化合物B的含量的关系的图。图4所示的图的x轴表示研磨液的pH,y轴表示高分子化合物B的含量(单位:质量%)。如表1~表3以及图4所示,确认了在研磨液的pH(x)和高分子化合物的含量(y)满足y≥0.33x-1.7的关系的研磨液中,能够得到凹形变形的抑制效果。

Claims (14)

1.一种研磨液,其用于通过化学机械研磨除去基体的绝缘部的一部分、露出基体的停止部,所述基体具备:基板、设置在所述基板的一个表面上的停止部和设置在所述停止部的与所述基板相反一侧的表面上的绝缘部,其中,
所述研磨液含有:含铈的磨粒、非离子性的水溶性化合物A、具有选自羧酸基和羧酸盐基中的至少一种的高分子化合物B、根据情况含有的碱性pH调节剂和水,
以所述研磨液的总质量为基准计,所述碱性pH调节剂的含量小于1.3×10-2mol/kg。
2.根据权利要求1所述的研磨液,其中,所述磨粒含有氧化铈。
3.根据权利要求1或2所述的研磨液,其中,所述研磨液的pH为6.0以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的研磨液,其中,所述研磨液的pH为5.0以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的研磨液,其中,以所述研磨液的总质量为基准计,所述高分子化合物B的含量为0.35质量%以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的研磨液,其中,以所述研磨液的总质量为基准计,所述高分子化合物B的含量为0.05质量%以上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的研磨液,其中,将所述研磨液的pH设为x,将以研磨液的总质量为基准计的所述高分子化合物B的含量设为y时,满足y≥0.33x-1.7的关系。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的研磨液,其中,以所述研磨液的总质量为基准计,所述水溶性化合物A的含量为0.005~0.3质量%。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的研磨液,其中,以所述研磨液的总质量为基准计,所述碱性pH调节剂的含量小于5.0×10-3mol/kg。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的研磨液,其中,以所述研磨液的总质量为基准计,所述磨粒的含量为0.2~5质量%。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的研磨液,其中,所述研磨液还含有选自有机酸和有机酸盐中的至少一种有机酸成分。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的研磨液,其中,所述停止部包含选自多晶硅、非晶硅和单晶硅中的至少一种停止部材料。
13.一种研磨液套剂,其中,权利要求1~12中任一项所述的研磨液的构成成分分为第1液和第2液进行保存,所述第1液含有所述磨粒和水,所述第2液含有所述水溶性化合物A、所述高分子化合物B和水。
14.一种研磨方法,其包括如下工序:使用权利要求1~12中任一项所述的研磨液、或将权利要求13所述的研磨液套剂中的所述第1液和所述第2液混合而得到的研磨液,通过化学机械研磨除去所述基体的所述绝缘部的一部分,露出所述停止部。
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