CN113930163A - 研磨剂和研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硅面的研磨速度得到抑制的研磨剂。该研磨剂含有磨粒和下式(1)表示的化合物。式(1)：R－O－(AO)n－H，其中，R为包含共轭体系的有机基团，在碳骨架中可以具有杂原子，在将构成该碳骨架的原子中的构成共轭体系的原子的数量设为C1、将不构成共轭体系的原子的数量设为C2时，C1/(C1+C2)≥0.4，AO表示氧化亚烷基，多个存在的AO彼此可以相同，也可以不同，n为2～200的整数。

Description

研磨剂和研磨方法
技术领域
本发明涉及研磨剂和研磨方法，特别是涉及半导体集成电路的制造中用于化学机械研磨的研磨剂和研磨方法。
背景技术
近年来，随着半导体集成电路的高集成化、高功能化，不断推进用于半导体元件的微细化和高密度化的微细加工技术的开发。一直以来，在半导体集成电路装置(以下，也称为半导体器件)的制造中，为了防止层表面的凹凸(阶差)超过光刻的焦点深度而得不到充分的分辨率等问题，使用化学机械平坦化法(Chemical Mechanical Polishing：以下，称为CMP)将层间绝缘膜、嵌入配线等平坦化。随着元件的高精细化、微细化的要求变得严格，利用CMP的高平坦化的重要性越发增大。
另外，近年来，在半导体器件的制造中，为了推进半导体元件的更高度的微细化，导入了元件隔离宽度小的利用浅沟槽的隔离法(Shallow Trench Isolation：以下，称为STI)。
STI是在硅基板形成沟槽(槽)并在沟槽内嵌入绝缘膜，从而形成电绝缘的元件区域的方法。参照图1对STI的一个例子进行说明。在图1的例子中，首先，如图1(a)所示，利用氮化硅膜2等将硅基板1的元件区域遮蔽后，在硅基板1形成沟槽3，以掩埋沟槽3的方式堆积二氧化硅膜4等绝缘膜。接着，通过CMP，使作为凹部的沟槽3内的二氧化硅膜4残留，同时将作为凸部的氮化硅膜2上的二氧化硅膜4研磨去除，从而得到如图1(b)所示在沟槽3内嵌入有二氧化硅膜4的元件隔离结构。
对于这样的STI中的CMP，通过提高二氧化硅膜与氮化硅膜的选择比(是指二氧化硅膜的研磨速度与氮化硅膜的研磨速度之比)，能够在氮化硅膜露出的时刻停止研磨的进行。如此使用氮化硅膜作为阻止膜的研磨方法与通常的研磨方法相比，能够得到更平滑的面。
另外，近年来的CMP技术也正在研究代替阻止膜用硅基板面来抑制研磨的进行。另外，也正在研究不仅二氧化硅膜、而且氮化硅膜也成为去除对象的膜的情况。
使用硅(包含多晶硅和非晶硅)面作为阻止膜时，需要减少硅相对于去除对象膜的研磨速度。
例如，在日本专利第5628802号公报中，公开了包含具有亲水性部分和亲油性部分且上述亲水性部分具有500g/mol以上的数均分子量的非离子性表面活性剂的CMP浆料。根据日本专利第5628802号公报，认为上述非离子性表面活性剂抑制含硅基材表面的研磨速度。
在日本专利第5444625号公报中，公开了一种CMP研磨液，是用于研磨具有氧化硅和作为阻止膜的氮化硅或多晶硅的基板的上述氧化硅的CMP研磨液，含有：(1)HLB≥17.5的表面活性剂，(2)无机研磨剂，和(3)上述(1)表面活性剂以外的水溶性有机高分子。根据日本专利第5444625号公报，认为利用上述表面活性剂，能够保持氧化硅膜与多晶硅的研磨速度的高选择比，并且实现氧化硅膜的高速研磨。
发明内容
本发明者人得出如下见解：在对具有形成于硅基板上的图案状的沟槽且在该沟槽内具有绝缘膜的图案晶片进行研磨时，即使在使用上述日本专利第5628802号公报或日本专利第5444625号公报中记载的表面活性剂的情况下，有时硅面也被研磨，存在硅面与绝缘膜的选择性不充分的情况。
本发明是鉴于上述实际情况而作出的，其目的在于提供图案晶片中硅面的研磨速度得到抑制的研磨剂和研磨方法。
本发明的研磨剂含有磨粒和下式(1)表示的化合物。
R－O－(AO)n－H 式(1)
其中，R为包含共轭体系的有机基团，在碳骨架中可以具有杂原子，在将构成该碳骨架的原子中构成共轭体系的原子的数量设为C1、将不构成共轭体系的原子的数量设为C2时，C1/(C1+C2)≥0.4，
AO表示氧化亚烷基，多个存在的AO彼此可以相同，也可以不同，n为2～200的整数。
对于上述研磨剂，上述R可以具有芳基。
对于上述研磨剂，上述式(1)的R－O键中，R侧的原子可以为构成上述芳基的碳原子。
对于上述研磨剂，上述R可以为烃基。
对于上述研磨剂，上述式(1)表示的化合物的HLB值可以为12～20。
对于上述研磨剂，上述磨粒可以为金属氧化物粒子。
对于上述研磨剂，可以进一步含有聚合物。
对于上述研磨剂，上述聚合物可以包含阴离子性聚合物。
对于上述研磨剂，上述阴离子性聚合物可以具有芳基。
对于上述研磨剂，pH可以为2～7。
对于上述研磨剂，可以用于在表面露出包含硅面的图案面。
本发明的研磨方法的特征在于，是一边供给研磨剂一边使研磨垫与被研磨面接触、通过两者的相对运动而进行研磨的研磨方法，作为该研磨剂，使用上述研磨剂，对半导体基板的包含由氧化硅构成的面的被研磨面进行研磨。
上述研磨方法可以在上述半导体基板的表面露出包含硅面的图案面。
通过本发明，可提供硅面的研磨速度得到抑制的研磨剂和研磨方法。
从以下给出的详细描述和仅通过图示给出的附图中将更全面地理解本公开的上述和其它目的、特征和优点，并且因此不应被视为限制本公开。
附图说明
图1是表示STI中通过CMP进行研磨的半导体基板的一个例子的截面图。
图2是用于说明本研磨剂的作用的示意截面图。
图3是表示研磨装置的一个例子的示意图。
图4是表示实施例的图案研磨速度评价中使用的基板和其研磨过程的示意截面图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式，只要符合本发明的主旨，则其它实施方式也可属于本发明的范畴。
应予说明，本发明中，“被研磨面”是指研磨对象物的被研磨的面，例如是指表面。本说明书中，制造半导体器件的过程中在半导体基板出现的中间阶段的表面也包含在“被研磨面”中。
本发明中，“氧化硅”具体为二氧化硅，但并不限定于此，也包含二氧化硅以外的硅氧化物。
本发明中，“选择比”是指膜A(例如阻止膜)的研磨速度(RA)与膜B(例如研磨对象膜)的研磨速度(RB)之比(RA/RB)。
另外，表示数值范围的“～”包含记载于其前后的数值作为下限值和上限值。
为了明确说明，以下的记载和附图适当简化。另外，为了说明，附图中的各部件的比例尺有很大不同。特别是研磨面的凹凸形状进行了极端夸张。
[研磨剂]
本发明的研磨剂(以下，也记为本研磨剂)的特征在于，含有磨粒和下式(1)表示的化合物(以下，也记为化合物(1))。
R－O－(AO)n－H 式(1)
其中，R为包含共轭体系的有机基团，在碳骨架中可以具有杂原子，在将构成该碳骨架的原子中的构成共轭体系的原子的数量设为C1、将不构成共轭体系的原子的数量设为C2时，C1/(C1+C2)≥0.4，
AO表示氧化亚烷基，多个存在的AO彼此可以相同，也可以不同，n为2～200的整数。
根据本发明，可得到在图案晶片中维持研磨对象膜的研磨速度并且硅面的研磨速度得到抑制的研磨剂。对于其作用，虽然还有尚未阐明的部分，但推测如下。
图2是用于说明本研磨剂的作用的示意截面图。以图2(B)为目标，从图2(A)的状态开始研磨时，在通常的制造工序中，在达到图2(B)的状态的瞬间无法停止研磨，很多时候进一步进行研磨。此时，有时硅面被磨削。
与此相对，认为在使用例如日本专利第5628802号公报中记载的非离子性表面活性剂的情况下，通过该非离子表面活性剂被覆在硅面上，从而硅面的研磨得到抑制。然而，在氮化硅膜或氧化硅膜与硅被配置成图案状的图案晶片的情况下，该氮化硅膜或氧化硅膜与硅的选择比变大，结果如图2(C)所示，研磨对象面被过度磨削，有时在表面形成凹部(表面凹陷)。推定如果从该状态进一步进行研磨处理，则对硅面的端部施加大的负荷。其结果，推定如图2(D)所示，从硅面的端部被磨削，进行硅面的研磨。
本研磨剂中所含的化合物(1)具有共轭体系。通过该共轭体系的π电子与作为研磨对象的氮化硅或氧化硅相互作用，从而化合物(1)的共轭体系吸附于膜表面。由此推定研磨对象膜的研磨速度降低，表面凹陷的形成得到抑制。此外，由于化合物(1)的聚氧化亚烷基与硅的亲和性高，因此，推定一部分化合物(1)是共轭体系吸附于氮化硅或氧化硅并且聚氧化亚烷基吸附于硅基板而保护硅面的端部。
根据这样的情况，可得到在图案晶片中硅面的研磨速度得到抑制的效果。
本发明的研磨剂至少含有磨粒和化合物(1)，可以在起到上述本发明的效果的范围内进一步含有其它成分。以下，对本研磨剂中可包含的各成分依次进行详细说明。
＜化合物(1)＞
本研磨剂含有上述式(1)表示的化合物。
R为包含共轭体系的有机基团。作为共轭体系，可举出碳－碳双键、碳－碳三键、芳基和它们的组合，作为该组合的具体例，可举出乙炔基、乙烯基、聚乙炔、苯基乙烯基、联苯基、三联苯基等。化合物(1)中，共轭体系可以为1个，也可以具有2个以上。作为具有2个以上共轭体系的例子，例如可举出枯基苯基等2个以上的芳基由烷基连接而成的结构等。
这些共轭体系均吸附于氮化硅膜和氧化硅膜。从被覆面大的方面、化合物(1)的稳定性的方面出发，作为共轭体系，优选包含芳基。作为芳基，可以为苯基、萘基、蒽基、芘基等芳香族烃环基，也可以为呋喃基、噻吩基、吡啶等芳香族杂环基。芳基可以具有烃基作为取代基。作为该烷基，可举出可以具有碳原子数为1～20的支链、可以具有苯基作为取代基、可以具有杂原子的烷基等。
作为R可以具有的杂原子，可举出氧原子、氮原子、硫原子、硅原子等。杂原子优选包含在芳基内。进一步从结构的稳定性、容易吸附于氮化硅和氧化硅的方面出发，R优选为不具有杂原子的烃基。
R具有芳基时，从向氮化硅和氧化硅的吸附以及向硅面的吸附的方面出发，优选构成该芳基的碳原子与－O－(AO)n－H的氧原子键合。
对于R，在将构成碳骨架的原子(碳原子+杂原子)中的构成共轭体系的原子的数量设为C1、将不构成共轭体系的原子的数量设为C2时，C1/(C1+C2)≥0.4。通过构成共轭体系的原子为40％以上，向氮化硅、氧化硅的吸附性优异。C1/(C1+C2)的上限只要为1以下即可，优选0.9以下，进一步优选0.8以下。
作为AO的氧化亚烷基，可举出碳原子数1～6的氧化亚烷基，从亲水性、向硅面的吸附性的方面出发，优选氧乙基(－OCH2CH2－)或氧丙基(－OCH2CH2CH2－或－OCH2CH(CH3)－)，更优选氧乙基。
AO的重复单元数n只要为2～200即可。从亲水性、向硅面的吸附性的方面出发，优选5以上，更优选10以上。另一方面，n为200以下就足够，从制造的容易性等方面出发，优选180以下，更优选150以下。
化合物(1)优选HLB值为12～20。如果HLB值为12以上，则稳定地分散或溶解于水，因此，研磨剂中的均匀性优异。应予说明，本发明中，HLB值使用由格里芬法求出的值，化合物(1)为2种以上的组合时，使用其平均值。
作为化合物(1)的优选的具体例，可举出以下的化合物。下式中的AO和n与式(1)中的AO和n同样。应予说明，化合物(1－1)的C1/(C1+C2)为0.4，化合物(1－2)的C1/(C1+C2)为0.8，化合物(1－3)的C1/(C1+C2)为1。
Figure BDA0003136167080000061
化合物(1)可以通过合成而获得，也可以使用市售品。作为一个例子，通过使环氧乙烷、环氧丙烷等环氧烷与下述化合物(2)加聚，能够得到化合物(1)。应予说明，式(2)中的R与式(1)中的R同样，优选的形态也同样。
R－OH 式(2)
本研磨剂中的化合物(1)的含有比例优选相对于研磨剂整体为0.001质量％～1质量％，更优选为0.005质量％～0.5质量％。通过为0.001质量％以上，硅的研磨速度得到充分抑制。另一方面，通过为1质量％以下，成为磨粒的分散性和分散稳定性优异的研磨剂。
＜磨粒＞
本研磨剂含有磨粒。作为磨粒，可以从作为CMP用的磨粒所使用的磨粒中适当地选择而使用。从氮化硅、氧化硅的研磨速度优异的方面出发，磨粒优选为金属氧化物粒子。
作为金属氧化物，可举出选自氧化铈、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆中的金属氧化物。从氮化硅、氧化硅的研磨速度优异的方面出发，其中，优选氧化铈。
磨粒用的氧化铈粒子可以从公知的氧化铈粒子中适当地选择而使用。例如，可举出通过日本特开平11－12561号公报、日本特开2001－35818号公报、日本特表2010－505735号公报中记载的方法制造的氧化铈粒子。具体而言，可举出如下的氧化铈粒子等：向硝酸铈(IV)铵水溶液加入碱而制作氢氧化铈凝胶，将其过滤、清洗、煅烧而得到的氧化铈粒子；将高纯度的碳酸铈粉碎后煅烧，进一步进行粉碎、分级而得到的氧化铈粒子；在液体中将铈(III)盐进行化学氧化而得到的氧化铈粒子。
金属氧化物粒子的平均粒径优选0.01～0.5μm，更优选0.03～0.3μm。如果平均粒径为0.5μm以下，则在被研磨面产生的划痕等研磨损伤的发生得到抑制。另外，如果平均粒径为0.01μm以上，则粒子的粗大凝聚得到抑制，研磨剂的保存稳定性优异，并且研磨速度也优异。
金属氧化物粒子在液体中以一次粒子凝聚而成的凝聚粒子(二次粒子)的形式存在，因此，将金属氧化物粒子的优选的粒径用平均二次粒径表示。即，表示上述数值范围的平均粒径通常为平均二次粒径。平均二次粒径可以使用分散在纯水等分散介质中的分散液并使用激光衍射·散射式等的粒度分布计来测定。
磨粒的含有比例(浓度)优选相对于研磨剂整体为0.05～2.0质量％，更优选为0.10～0.5质量％。如果磨粒的含有比例为上述下限值以上，则可得到优异的研磨速度。另一方面，如果磨粒的含有比例为上述上限值以下，则本研磨剂的粘度的上升得到抑制，处理性优异。
＜分散介质＞
本研磨剂优选以浆料状使用，此时，通常含有分散介质。作为分散介质，至少在常温(25℃)下为液态，可以从能将化合物(1)分散或溶解且能使磨粒良好分散的分散介质中适当地选择。本研磨剂中，从处理性优异的方面出发，优选使用水作为分散介质。
＜其它成分＞
本研磨剂可以在起到上述本发明的效果的范围内进一步含有其它成分。作为其它成分，可举出pH调节剂、分散剂、润滑剂、聚合物等。
上述分散剂为了提高磨粒的胶体的分散性和分散稳定性而根据需要使用。作为分散剂，可举出阴离子性、阳离子性、非离子性、两性的表面活性剂、阴离子性、阳离子性、非离子性、两性的高分子化合物，可以含有它们中的1种或2种以上。
上述润滑剂为了提高研磨剂的润滑性、提高研磨速度的面内均匀性而根据需要使用。作为润滑剂的例子，可举出聚乙二醇、聚甘油等水溶性高分子。
(聚合物)
本研磨剂可以含有聚合物。通过该聚合物吸附于磨粒或被研磨面，能够抑制磨粒与被研磨面之间的化学相互作用，控制氮化硅、氧化硅的研磨速度。通过该效果，能够适当地控制研磨速度，此外，在硅面于露出表面后抑制在氮化硅膜、氧化硅膜产生的表面凹陷。
聚合物可以从起到上述的效果的聚合物中适当地选择，可以单独使用1种，或者组合使用2种以上。其中，从能够进一步降低硅的研磨速率的方面出发，优选包含阴离子性聚合物。
作为阴离子性聚合物，优选具有酸性基团的聚合物。作为酸性基团，可举出磺基、磷酸基、羧基或它们的盐。研磨对象为氧化硅膜时，优选羧基，研磨对象为氮化硅膜时，从即使在强酸性下电离状态也稳定的方面出发，优选磺基或磷酸基。
另外，阴离子性聚合物优选具有芳基。推定具有芳基的阴离子性聚合物通过该芳基的π电子与作为研磨对象的氮化硅或氧化硅相互作用而吸附于膜表面。由此，氮化硅膜或氧化硅膜的表面凹陷得到抑制。此外，推定本研磨剂中，通过阴离子性聚合物所具有的芳基与上述化合物(1)所具有的共轭体系进行π－π堆叠，从而氮化硅膜或氧化硅膜的表面凹陷得到进一步抑制。
作为阴离子性聚合物所具有的芳基，可以为苯基、萘基、蒽基、芘基等芳香族烃环基，也可以为呋喃基、噻吩基、吡啶基等芳香族杂环基。从与化合物(1)相互作用而抑制氮化硅膜或氧化硅膜的表面凹陷的方面出发，优选苯基或萘基。
作为阴离子性聚合物的具体例，可举出聚丙烯酸；苯乙烯丙烯酸共聚物；苯乙烯马来酸共聚物；2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸与丙烯酸的共聚物；2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸与马来酸的共聚物；3－烯丙氧基－2－羟基－1－丙磺酸与丙烯酸的共聚物；3－烯丙氧基－2－羟基－1－丙磺酸与马来酸的共聚物；2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸与3－烯丙氧基－2－羟基－1－丙磺酸与马来酸的共聚物与丙烯酸的共聚物；2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸与3－烯丙氧基－2－羟基－1－丙磺酸与马来酸的共聚物与马来酸的共聚物；聚乙烯醇的磺酸改性物；苯乙烯磺酸与马来酸共聚物；苯乙烯磺酸与苯乙烯共聚物；萘磺酸甲醛缩合物；聚对苯乙烯磺酸等，其中，优选包含磺基的聚合物，更优选苯乙烯磺酸马来酸共聚物；萘磺酸甲醛缩合物；或聚对苯乙烯磺酸，进一步优选萘磺酸甲醛缩合物或聚对苯乙烯磺酸。
阴离子性聚合物可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
本研磨剂中使用聚合物时，其含有比例优选相对于研磨剂整体为0.0001～1质量％。根据聚合物的种类，对氧化硅膜或氮化硅膜的研磨速度造成的影响有很大不同，因此，实际上以成为规定的研磨速度的方式调整聚合物的量。
(pH调节剂)
本研磨剂可以为了调节pH而含有pH调节剂。作为pH调节剂，可以从公知的无机酸、有机酸、碱性化合物、氨基酸等两性化合物以及它们的盐中适当地选择而使用。
作为无机酸，例如可举出硝酸、硫酸、盐酸、磷酸等，可以使用它们的铵盐、钠盐、钾盐等。
作为有机酸，例如可举出羧酸类、有机磺酸类、有机磷酸类等，可以使用它们的铵盐、钠盐、钾盐等。
作为羧酸类，例如可举出乙酸、丙酸、乳酸、酒石酸、草酸、马来酸等。作为有机磺酸类，例如可举出苯磺酸、甲苯磺酸等。另外，作为有机磷酸类，可举出甲基膦酸、二甲基次膦酸等。
作为碱性化合物，可举出氨、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、乙二胺等。
另外，作为两性化合物，可举出甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸等。
研磨剂如后所述优选在酸性条件下使用，因此，pH调节剂优选酸性物质。另外，为了具有pH缓冲能力，优选使用研磨剂的使用pH区域与pKa接近的酸，其含义是优选羧酸、膦酸、磷酸。其中，为了提高氮化硅膜研磨速度，优选磷酸。
pH调节剂的含有比例只要以成为期望的pH的方式适当地调整即可。作为一个例子，可以相对于本研磨剂整体为0.005～2.0质量％，优选为0.01～1.5质量％，优选为0.01～0.3质量％。
应予说明，本研磨剂的pH优选为7以下，更优选为2～7。通过使pH为7以下，氮化硅膜和氧化硅膜的研磨速度提高，作为磨粒的金属氧化物粒子的分散稳定性也提高。其中，本研磨剂的pH优选为2～6，更优选为2.0～5.5。特别是以氮化硅膜为研磨对象时，为了促进氮化硅膜的水解，优选pH为2.0～3.5的强酸性。
＜本研磨剂的制备方法＞
本研磨剂的制备方法只要从本研磨剂中可含有的各成分均匀地分散或溶解在上述分散介质中的方法中适当地选择即可。
例如，可以向分散介质添加磨粒、化合物(1)以及根据需要使用的其它成分并搅拌，由此可以制备本研磨剂，也可以分别准备磨粒的分散液和化合物(1)的溶液后，将它们混合。该混合可以在研磨装置内进行。
＜使用本研磨剂的研磨方法＞
作为使用本研磨剂的研磨方法，例如可举出一边供给本研磨剂一边使研磨垫与研磨对象物的被研磨面接触、通过两者的相对运动而进行研磨的方法。这里，进行研磨的被研磨面例如可举出在半导体基板的表面将二氧化硅膜或氮化硅成膜于前表面的毯式晶片以及将这些膜种类配置成图案状的图案晶片等。
使用本研磨剂对氮化硅膜或氧化硅膜进行研磨时，半导体基板的硅面作为阻止膜发挥功能。该硅面可以为硅的单晶，也可以为多晶硅或非晶硅。通过使用本研磨剂，即使是以往比较容易被研磨的多晶硅、非晶硅，研磨也得到抑制。根据本研磨剂，例如，即使是硅面为多晶硅或非晶硅的图案晶片，也能够将该硅面的研磨量抑制到
Figure BDA0003136167080000111
以下。
作为STI用基板的二氧化硅膜，可举出以四乙氧基硅烷(TEOS)为原料并通过等离子体CVD法成膜而成的所谓PE－TEOS膜。另外，作为二氧化硅膜，可举出通过高密度等离子体CVD法成膜的所谓HDP膜。另外，也可以使用通过其它CVD法成膜的HARP膜或FCVD膜、通过旋涂而制膜的SOD膜。作为氮化硅膜，可举出以硅烷或二氯硅烷和氨为原料，通过低压CVD法、等离子体CVD法成膜的膜、通过ALD法成膜的膜。
本发明的实施方式的研磨方法可以使用公知的研磨装置。图3是表示研磨装置的一个例子的示意图。图3的例子所示的研磨装置20具备保持STI基板这样的半导体基板21的研磨头22、研磨平台23、贴附于研磨平台23的表面的研磨垫24以及向研磨垫24供给研磨剂25的研磨剂供给配管26。成为如下构成：一边从研磨剂供给配管26供给研磨剂25，一边使研磨垫24与研磨头22所保持的半导体基板21的被研磨面接触，使研磨头22与研磨平台23相对旋转运动而进行研磨。
研磨头22不仅可以进行旋转运动，也可以进行直线运动。另外，研磨平台23和研磨垫24可以为半导体基板21相同程度或其以下的大小。此时，优选通过使研磨头22与研磨平台23相对移动而能够研磨半导体基板21的被研磨面整面。此外，研磨平台23和研磨垫24也可以不进行旋转运动，例如可以以带式在一个方向移动。
这样的研磨装置20的研磨条件没有特别限制，通过对研磨头22施加负载而按压于研磨垫24，能够进一步提高研磨压力，提高研磨速度。研磨压力优选0.5～50kPa左右，从研磨速度的半导体基板21的被研磨面内的均匀性、平坦性、防止划痕等研磨缺陷的观点考虑，更优选3～40kPa左右。研磨平台23和研磨头22的转速优选50～500rpm左右。另外，对于研磨剂25的供给量，可根据研磨剂的组成、上述各研磨条件等而适当地调整。
作为研磨垫24，可以使用由无纺布、发泡聚氨酯、多孔树脂、非多孔树脂等构成的研磨垫。为了促进研磨剂25向研磨垫24的供给，或者在研磨垫24贮留一定量的研磨剂25，可以对研磨垫24的表面实施格子状、同心圆状、螺旋状等槽加工。另外，也可以根据需要使垫修整器与研磨垫24的表面接触，一边进行研磨垫24表面的修整一边进行研磨。
实施例
以下，通过实施例和比较例对本发明具体地进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。以下的例子中，“％”只要没有特别说明，就是指质量％。另外，特性值通过下述的方法进行测定并评价。应予说明，例1～5为实施例，例6为比较例。
[pH]
pH使用东亚DKK公司制的pH计HM－30R进行测定。
[研磨特性]
研磨特性使用全自动CMP研磨装置(Applied Materials公司制，装置名：Mirra)进行以下的研磨并评价。研磨垫使用2层聚氨酯垫(ShoreD值为65)，研磨垫的修整使用CVD金刚石垫修整器(Kinik公司制，商品名：Pyradia 179B)。研磨条件是将研磨压力设为21kPa，将研磨平台的转速设为77rpm，将研磨头的转速设为73rpm。另外，研磨剂的供给速度为200毫升/分钟。
[毯式膜]
为了测定多晶硅膜和氮化硅膜的研磨速度，作为研磨对象物(被研磨物)，准备在8英寸硅晶片上成膜有多晶硅(poly－Si)的毯式基板和成膜有氮化硅(LP－SiN)的毯式基板。
[Si图案膜]
为了测定图案膜中的多晶硅膜的研磨速度，准备SEMATEC864、STI图案结构、阻止层为poly－Si且制膜有LP－SiN膜的图案晶片。
[研磨速度测定装置]
毯式基板和图案基板的膜厚的测定使用KLA－Tencor公司的膜厚计UV－1280SE。
[毯式研磨速度]
毯式基板通过求出研磨前的膜厚与研磨1分钟后的膜厚的差而算出多晶硅膜和氮化硅膜的研磨速度。将由基板的面内49点的研磨速度得到的研磨速度的平均值
Figure BDA0003136167080000131
作为研磨速度的评价指标。
[图案研磨速度]
作为图案基板，准备如图4(A)所示的线部(多晶硅)的宽度(L)为10μm、空间部(氮化硅)的宽度(S)为90μm的图案。该线/空间比经过了本发明人的事先研究，结果是多晶硅容易磨削的比率。阶段性地进行研磨直至将上层的氮化硅膜去除而露出多晶硅膜，确认到多晶硅膜露出(图4(B))。以图4(B)的状态为初期状态，追加实施30秒的研磨(图4(C))。由该30秒的研磨中的多晶硅膜的膜厚变化(d)计算每1分钟的多晶硅研磨速度。
[例1：研磨剂的制备]
准备使平均二次粒径60nm的氧化铈粒子分散于纯水的氧化铈分散液(以下，称为氧化铈分散液a)。
接着，向氧化铈分散液a加入纯水，以氧化铈相对于研磨剂总量为0.1质量％的方式制备。接着，以成为0.030质量％的方式加入聚氧乙烯(60)二苯乙烯基苯基醚，加入作为阴离子性聚合物的聚对苯乙烯磺酸并搅拌，进一步加入磷酸将pH调节为2.5，得到浆料状的研磨剂(1)。这里，聚对苯乙烯磺酸以氮化硅膜的研磨速度成为
Figure BDA0003136167080000132
的方式进行调整。
[例2～6：研磨剂的制备]
上述例1中，如表1变更化合物(1)和阴离子性聚合物，除此以外，与例1同样地得到例2～6的研磨剂(2)～(6)。
分别通过上述方法测定上述各例中得到的研磨剂(1)～(6)的研磨特性。将测定结果示于表1。
[表1]
表1
Figure BDA0003136167080000141
如表1所示，多晶硅的毯式膜的研磨速度(Si毯式速率：RSi)在例1～例6中均小于
Figure BDA0003136167080000142
然而，看到上述图案研磨速度评价中测定的Si图案速率(RSiP)比RSi上升的趋势。显示在使用含有化合物(1)的例1～例5的研磨剂的情况下，与含有其它表面活性剂的例6的研磨剂相比，Si图案速率的上升得到抑制。其中，发现了组合使用具有苯基的阴离子性聚合物的例1～例4的研磨剂大幅抑制图案晶片的多晶硅的研磨速度的上升。
产业上的可利用性
本发明的研磨剂由于抑制硅面的研磨速度，因此，例如在硅面与氧化硅膜或氮化硅膜被配置成图案状的图案晶片中，能够适合于在表面露出包含硅面的图案面。因此，本发明的氧化铈适于半导体器件制造中的STI用绝缘膜的平坦化。
根据如此描述的公开内容，将会显而易见的是，本公开的实施例可以以多种方式变化。不应将这些变化视为脱离本公开的精神和范围，并且对于本领域的技术人员来说显而易见的是，所有这些修改旨在包括于要求保护的范围内。

Claims (13)

1.一种研磨剂，含有磨粒和下式(1)表示的化合物，
R－O－(AO)n－H 式(1)
其中，R为包含共轭体系的有机基团，在碳骨架中可以具有杂原子，在将构成该碳骨架的原子中的构成共轭体系的原子的数量设为C1、将不构成共轭体系的原子的数量设为C2时，C1/(C1+C2)≥0.4，
AO表示氧化亚烷基，多个存在的AO彼此可以相同，也可以不同，
n为2～200的整数。
2.根据权利要求1所述的研磨剂，其中，所述R具有芳基。
3.根据权利要求2所述的研磨剂，其中，所述式(1)的R－O键中，R侧的原子为构成所述芳基的碳原子。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的研磨剂，其中，所述R为烃基。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的研磨剂，其中，所述式(1)表示的化合物的HLB值为12～20。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的研磨剂，其中，所述磨粒为金属氧化物粒子。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的研磨剂，其中，进一步含有聚合物。
8.根据权利要求7所述的研磨剂，其中，所述聚合物包含阴离子性聚合物。
9.根据权利要求8所述的研磨剂，其中，所述阴离子性聚合物具有芳基。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的研磨剂，其中，pH为2～7。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的研磨剂，用于在表面露出包含硅面的图案面。
12.一种研磨方法，其特征在于，是一边供给研磨剂一边使研磨垫与被研磨面接触、通过两者的相对运动而进行研磨的研磨方法，作为所述研磨剂，使用权利要求1～11中任一项所述的研磨剂，对半导体基板的包含由氧化硅构成的面的被研磨面进行研磨。
13.根据权利要求12所述的研磨方法，其中，在所述半导体基板的表面露出包含硅面的图案面。
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