CN115516605A - Cmp研磨液及研磨方法 - Google Patents

Cmp研磨液及研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115516605A
CN115516605A CN202180032692.6A CN202180032692A CN115516605A CN 115516605 A CN115516605 A CN 115516605A CN 202180032692 A CN202180032692 A CN 202180032692A CN 115516605 A CN115516605 A CN 115516605A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mass
less
polymer
cmp
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180032692.6A
Other languages
English (en)
Inventor
小峰真弓
山下贵司
南久贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Publication of CN115516605A publication Critical patent/CN115516605A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本发明的一方面提供一种CMP研磨液，其用以研磨多晶硅，所述CMP研磨液含有磨粒和阳离子性聚合物，所述阳离子性聚合物包含选自由具有包含氮原子及碳原子的主链和键合于所述碳原子的羟基的聚合物A及烯丙胺聚合物B组成的组中的至少一种。本发明的另一方面提供一种研磨方法，其具备使用该CM P研磨液来研磨被研磨材料的工序。

Description

CMP研磨液及研磨方法
技术领域
本发明涉及一种CMP研磨液及研磨方法等。
背景技术
在半导体制造的领域中，随着存储器件(超大规模集成电路器件等)的高性能化，通过以往技术的延长线上的微细化技术来兼具高集成化及高速化已达到极限。因此，开发了一种进行半导体元件的微细化的同时在垂直方向上也高集成化的技术(即，将布线、元件等进行多层化的技术)。
在制造布线、元件等被多层化的器件的工序中，CMP(化学机械研磨)技术是最重要的技术之一。CMP技术为通过化学气相沉积(CVD)等在基板上形成薄膜而获得基体之后，将该基体的表面进行平坦化的技术。若在平坦化之后的基体的表面有凹凸，则会发生如下不良情况：无法进行曝光工序中的聚焦、或者无法充分地形成微细的布线结构等。CMP技术在器件的制造工序中也应用于如下工序：通过等离子体氧化膜(BPSG、HDP-SiO2、p-TEOS等)的研磨来形成元件分离区域的工序；形成层间绝缘膜的工序；及在将氧化硅膜(包含氧化硅的膜)埋入金属布线中之后将插塞(例如，Al·Cu插塞)进行平坦化的工序等。
关于CMP，通常，使用能够在研磨垫上供给CMP研磨液的装置来进行。一边在基体的表面与研磨垫之间供给CMP研磨液，一边将基体按压在研磨垫上，由此研磨基体的表面。在CMP技术中，高性能的CMP研磨液是主要技术之一，迄今为止已开发了各种CMP研磨液(例如，参考下述专利文献1)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-175731号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
在基板上形成元件分离区域的工序中，形成被研磨材料，以填埋预先设置于基板的表面上的凹凸。其后，通过利用CMP将被研磨材料的表面进行平坦化来形成元件分离区域。在表面设置有用以获得元件分离区域的凹凸的基板上形成被研磨材料的情况下，在被研磨材料的表面也产生与基板的凹凸相对应的凹凸。在具有凹凸的表面的研磨中，优先去除凸部，另一方面，慢慢地去除凹部，由此进行平坦化。
为了提高半导体生产的生产量(throughput)，优选尽可能高速地去除形成于基板上的被研磨材料的不需要的部分。例如，在随着存储器的高层叠化而制作3D-NAND的情况下，要求以高研磨速度去除作为栅极等设置于基板上的多晶硅。因此，对CMP研磨液要求以高研磨速度研磨多晶硅。
本发明的一方面的目的为提供一种能够获得多晶硅的高研磨速度的CMP研磨液。并且，本发明的另一方面的目的为提供一种使用了这样的CMP研磨液的研磨方法。
用于解决技术课题的手段
本发明的一方面提供一种CMP研磨液，其用以研磨多晶硅，所述CMP研磨液含有磨粒和阳离子性聚合物，所述阳离子性聚合物包含选自由具有包含氮原子及碳原子的主链和键合于所述碳原子的羟基的聚合物A及烯丙胺聚合物B组成的组中的至少一种。
本发明的另一方面提供一种研磨方法，其具备使用上述CMP研磨液来研磨被研磨材料的工序。
根据这样的CMP研磨液及研磨方法，能够获得多晶硅的高研磨速度。
发明效果
根据本发明的一方面，能够提供一种能够获得多晶硅的高研磨速度的CMP研磨液。根据本发明的另一方面，能够提供一种使用了这样的CMP研磨液的研磨方法。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式详细地进行说明。但是，本发明并不限定于以下实施方式，能够在其主旨的范围内进行各种变形来实施。
在本说明书中，使用“～”示出的数值范围表示将记载于“～”之前后的数值分别作为最小值及最大值而包括的范围。在本说明书中阶段性地记载的数值范围内，某一个阶段的数值范围的上限值或下限值能够与其他段阶的数值范围的上限值或下限值任意地组合。在本说明书中所记载的数值范围内，该数值范围的上限值或下限值可以替换为实施例中所示的值。“A或B”可以包括A及B中的任一者，也可以包括两者。关于本说明书中所例示的材料，只要无特别说明，则能够单独使用1种或组合使用2种以上。在本说明书中，关于组合物中的各成分的使用量，在组合物中存在多种相当于各成分的物质的情况下，只要无特别说明，则是指存在于组合物中的该多种物质的总量。在本说明书中，关于“膜”这一用语，除了在以俯视图进行观察时，在整个表面形成的形状的结构以外，还包括在局部形成的形状的结构。在本说明书中，“工序”这一用语不仅包括独立的工序，若即使在无法与其他工序明确地区分的情况下也可达成该工序的所期望的作用，则也包括在本用语中。
＜CMP研磨液＞
本实施方式所涉及的CMP研磨液(CMP用研磨液)为用以研磨多晶硅的CMP研磨液。本实施方式所涉及的CMP研磨液含有磨粒(研磨粒子)和阳离子性聚合物，阳离子性聚合物包含选自由具有包含氮原子(N原子)及碳原子(C原子)的主链和键合于所述碳原子的羟基的聚合物A及烯丙胺聚合物B(以下，称为“聚合物B”)组成的组中的至少一种(以下，统称为“特定阳离子性聚合物”)。本实施方式所涉及的CMP研磨液的特定阳离子性聚合物可以为包含聚合物A及聚合物B的方式、包含聚合物A并且不含聚合物B的方式、或包含聚合物B并且不含聚合物A的方式。
根据本实施方式所涉及的CMP研磨液，能够获得多晶硅的高研磨速度。根据本实施方式所涉及的CMP研磨液，在实施例中所记载的评价方法中能够获得
Figure BDA0003923019770000031
/min以上作为多晶硅的研磨速度。虽然可获得多晶硅的高研磨速度的主要原因并不一定明确，但是推测如下述。但是，主要原因并不限定于下述内容。即，特定阳离子聚合物吸附于多晶硅的表面，在多晶硅的硅-硅键产生极性。由此，推断为由于脆弱化而键容易被切断，因此可获得多晶硅的高研磨速度。
根据本实施方式所涉及的CMP研磨液，还能够获得多晶硅的高研磨速度的同时抑制氧化硅的研磨速度。根据本实施方式所涉及的CMP研磨液，在实施例中所记载的评价方法中，作为多晶硅与氧化硅的研磨速度比(多晶硅的研磨速度/氧化硅的研磨速度)能够获得1以上(例如，3以上)。
根据本实施方式所涉及的CMP研磨液，还能够提高氮化硅与氧化硅的研磨速度比(氮化硅的研磨速度/氧化硅的研磨速度)。根据本实施方式所涉及的CMP研磨液，在实施例中所记载的评价方法中，作为氮化硅与氧化硅的研磨速度比能够获得0.2以上(例如，0.5以上)。
关于本实施方式所涉及的CMP研磨液，只要在研磨多晶硅时可获得多晶硅的高研磨速度即可，可以用于与多晶硅不同的被研磨材料的研磨。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以用于氮化硅的研磨，也可以用于多晶硅及氮化硅的研磨。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以用于氧化硅的研磨，也可以用于多晶硅及氧化硅的研磨、氮化硅及氧化硅的研磨、或多晶硅、氮化硅及氧化硅的研磨。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以用于研磨在表面具有选自由多晶硅、氮化硅及氧化硅组成的组中的至少一种被研磨材料的基体的该被研磨材料。
(磨粒)
磨粒能够包含例如铈系化合物、氧化铝、氧化硅(二氧化硅)、氧化钛、氧化锆、氧化镁、莫来石、氮化硅、α-氮化硅、氮化铝、氮化钛、碳化硅、碳化硼等。磨粒的构成成分能够单独使用1种或组合使用2种以上。从容易获得多晶硅的高研磨速度的观点及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，磨粒可以包含选自由铈系化合物及氧化硅组成的组中的至少一种。
然而，在制作3D-NAND时，有时要求以高研磨速度去除多晶硅及氮化硅。相对于此，以往，由于难以使用一种CMP研磨液同时以高研磨速度研磨多晶硅及氮化硅，因此使用不同种类的CMP研磨液，分为研磨多晶硅的工序及研磨氮化硅的工序这两个阶段进行了研磨。然而，从提高生产性及简化设备的观点而言，要求通过一个阶段的研磨来完成。相对于此，在本实施方式所涉及的CMP研磨液中，通过磨粒包含铈系化合物，能够获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度，并且能够获得氮化硅的高研磨速度的同时抑制氧化硅的研磨速度。
作为铈系化合物，可举出氧化铈(铈氧)、氢氧化铈、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、碳酸铈等。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、容易抑制氧化硅的研磨速度的观点、以及容易获得研磨损伤少的被研磨面的观点而言，铈系化合物可以包含氧化铈。
在使用氧化铈的情况下，磨粒可以包含具有晶界的多晶氧化铈(例如，具有被晶界包围的多个微晶的多晶氧化铈)。这样的多晶氧化铈粒子与单晶粒子凝聚而成的单纯的凝聚体不同，因研磨中的应力而变细的同时，接连出现活性面(在变细之前未暴露于外部的面)，因此认为能够高度地保持被研磨材料的高研磨速度。
作为包含氧化铈的磨粒的制造方法，可举出液相合成、烧成、或利用过氧化氢等进行氧化的方法等。在获得包含具有晶界的多晶氧化铈的磨粒的情况下，能够使用对碳酸铈等铈源进行烧成的方法。烧成时的温度例如可以为350～900℃。在制造的氧化铈粒子凝聚的情况下，可以机械性地粉碎。
在磨粒包含铈系化合物(例如，氧化铈)的情况下，从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，以整个磨粒(CMP研磨液中所包含的整个磨粒)为基准，磨粒中的铈系化合物的含量可以为50质量％以上、70质量％以上、90质量％以上、95质量％以上、97质量％以上、99质量％以上或实质上可以为100质量％(磨粒实质上由铈系化合物形成的方式)。
在磨粒包含氧化硅的情况下，从容易获得多晶硅的高研磨速度的观点及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，以整个磨粒(CMP研磨液中所包含的整个磨粒)为基准，磨粒中的氧化硅的含量可以为50质量％以上、70质量％以上、90质量％以上、95质量％以上、97质量％以上或99质量％以上或实质上可以为100质量％(磨粒实质上由氧化硅形成的方式)。
以整个磨粒(CMP研磨液中所包含的整个磨粒)为基准，磨粒中的氢氧化物的含量(例如，氢氧化铈的含量)可以为0.01质量％以下、0.001质量％以下或0.0001质量％以下。磨粒可以不包含氢氧化物(例如，氢氧化铈)(氢氧化物的含量(例如，氢氧化铈的含量)实质上可以为0质量％)。
CMP研磨液中的磨粒的平均粒径可以在下述范围内。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点而言，磨粒的平均粒径可以为50nm以上、70nm以上、超过70nm、75nm以上、80nm以上、85nm以上或90nm以上。从容易抑制研磨损伤的观点而言，磨粒的平均粒径可以为500nm以下、300nm以下、280nm以下、250nm以下、200nm以下、180nm以下、160nm以下、150nm以下、120nm以下、100nm以下或90nm以下。从这些观点而言，磨粒的平均粒径可以为50～500nm。
为了控制磨粒的平均粒径，能够使用以往公知的方法。以氧化铈粒子为例，作为磨粒的平均粒径的控制方法，可举出上述烧成温度、烧成时间、粉碎条件等的控制；过滤、分级等的应用等。
作为磨粒的平均粒径，能够使用通过激光衍射/散射式粒度分布计测定的算术平均直径。关于磨粒的平均粒径，例如，能够使用HORIBA,Ltd.制造的LA-920(商品名称)等，通过实施例中所记载的方法进行测定。
相对于CMP研磨液100质量份，磨粒的含量可以在下述范围内。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点而言，磨粒的含量可以为0.01质量份以上、0.05质量份以上、0.08质量份以上、0.1质量份以上、0.15质量份以上、0.2质量份以上、0.3质量份以上、0.5质量份以上、0.8质量份以上、1.0质量份以上、1.5质量份以上或2.0质量份以上。从容易抑制磨粒的凝聚的观点及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，磨粒的含量可以为10质量份以下、5.0质量份以下、3.0质量份以下、2.0质量份以下、小于2.0质量份、1.5质量份以下、1.0质量份以下、0.8质量份以下或0.5质量份以下。从这些观点而言，磨粒的含量可以为0.01～10质量份、0.1～10质量份或0.1～2质量份。
(阳离子性聚合物)
本实施方式的CMP研磨液包含特定阳离子聚合物，该特定阳离子聚合物包含选自由具有包含氮原子和碳原子的主链和键合于所述碳原子的羟基的聚合物A及聚合物B(烯丙胺聚合物。排除对应于聚合物A的化合物)组成的组中的至少一种。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以含有除了特定阳离子性聚合物以外的阳离子性聚合物，也可以不含除了特定阳离子性聚合物以外的阳离子性聚合物。“阳离子性聚合物”定义为具有阳离子基团或能够离子化成阳离子基团的聚合物。作为阳离子基团，可举出氨基、亚氨基等。阳离子性聚合物(例如，特定阳离子性聚合物)能够单独使用1种或组合使用2种以上。
特定阳离子性聚合物可以为水溶性。通过使用对水的溶解度高的化合物，能够将所期望的量的特定阳离子性聚合物良好地溶解于CMP研磨液中。特定阳离子性聚合物在室温(25℃)下的水100g中的溶解度可以为0.005g以上或0.02g以上。溶解度的上限并无特别限制。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，特定阳离子性聚合物可以包含聚合物P作为聚合物A或聚合物B，该聚合物P具有包含碳原子的主链和键合于该主链的侧链，并且选自由主链及侧链组成的组中的至少一种包含氮原子。“主链”是指最长的分子链。“侧链”是指从主链分支的分子链(例如，包含碳原子的分子链)。侧链可以键合于构成主链的多个原子(例如，2个原子)。
从通过聚合物P吸附于氧化硅而容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物P中的侧链的分子量的最大值可以为100以下、80以下、60以下、50以下、40以下、30以下或20以下。聚合物P中的侧链的分子量的最大值可以为15以上。
特定阳离子性聚合物能够包含聚合物A。在聚合物A中，羟基与主链的碳原子直接键合。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A可以具备具有包含氮原子及碳原子的主链的结构单元，也可以具备具有包含氮原子及碳原子的主链的多种(例如，2种)结构单元。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A可以满足下述特征中的至少一个，也可以具备满足下述特征中的至少一个的结构单元(具有包含氮原子及碳原子的主链的结构单元)。
包含氮原子及碳原子的主链可以包含氮原子、和键合于该氮原子的亚烷基链。羟基可以与亚烷基链的碳原子键合。亚烷基链的碳原子数为1以上，可以为2以上或3以上。亚烷基链的碳原子数可以为6以下、5以下或4以下。亚烷基链的碳原子数可以为1～6。
聚合物A可以包含构成季铵盐的氮原子。季铵盐可以包含选自由烷基及芳基组成的组中的至少一种所键合的氮原子，也可以包含甲基所键合的氮原子。季铵盐可以包含2个烷基所键合的氮原子，也可以包含2个甲基所键合的氮原子。季铵盐可以包含铵阳离子和氯化物离子。
聚合物A可以包含构成酸加成盐的氮原子，也可以包含构成盐酸盐的氮原子。
在聚合物A中，氮原子与羟基所键合的碳原子可以相邻，也可以不相邻。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A可以具有介在于氮原子与羟基所键合的碳原子之间的烃基，也可以具有介在于氮原子与羟基所键合的碳原子之间的碳原子数1的烃基(例如，亚甲基)。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，作为具有包含氮原子及碳原子的主链的结构单元，聚合物A可以具备具有介在于氮原子与羟基所键合的碳原子之间的烃基的结构单元，也可以具备具有介在于氮原子与羟基所键合的碳原子之间的碳原子数1的烃基(例如，亚甲基)的结构单元作为具有包含氮原子及碳原子的主链的结构单元。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A可以包含至少含有二甲胺及环氧氯丙烷的原料的反应物(例如，缩合物)，也可以包含至少含有二甲胺、氨及环氧氯丙烷的原料的反应物(例如，缩合物)。提供反应物的原料可以包含除了二甲胺、氨及环氧氯丙烷以外的化合物。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A可以包含具有由下述式表示的结构的化合物。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A可以包含选自由二甲胺/环氧氯丙烷缩合物(缩聚物)及二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩合物(缩聚物)组成的组中的至少一种。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以不含包含二甲胺、环氧氯丙烷及乙二胺的原料的反应物(例如，缩合物)作为聚合物A。
Figure BDA0003923019770000081
[式中，a表示1以上的整数，b表示0以上(例如，1以上)的整数。]
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A的分子量(例如，重均分子量)可以在下述范围内。聚合物A的分子量可以为5000以上、7000以上、8000以上、10000以上、15000以上、超过15000、30000以上、50000以上、60000以上、80000以上、100000以上、200000以上、300000以上、400000以上、450000以上、500000以上、600000以上、800000以上、1000000以上或1200000以上。聚合物A的分子量可以为2000000以下、1500000以下、1300000以下、1200000以下、1000000以下、800000以下、600000以下、500000以下、450000以下、400000以下、300000以下、200000以下、100000以下、60000以下、50000以下、30000以下、15000以下、小于15000、10000以下或8000以下。从这些观点而言，聚合物A的分子量可以为5000～2000000、5000～1500000、10000～2000000、10000～1000000、50000～500000或100000～500000。关于聚合物A的分子量(例如，重均分子量)，能够通过实施例中所记载的方法进行测定。
在特定阳离子性聚合物包含聚合物A的情况下，从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，以整个阳离子性聚合物(CMP研磨液中所包含的整个阳离子性聚合物)或整个特定阳离子性聚合物(CMP研磨液中所包含的整个特定阳离子性聚合物)为基准，阳离子性聚合物中的聚合物A的含量或特定阳离子性聚合物中的聚合物A的含量可以为50质量％以上、70质量％以上、90质量％以上、95质量％以上、97质量％以上、99质量％以上或实质上100质量％(阳离子性聚合物或特定阳离子性聚合物实质上由聚合物A形成的方式)。
相对于CMP研磨液100质量份，聚合物A的含量可以在下述范围内。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A的含量可以为0.00001质量份以上、0.00005质量份以上、0.0001质量份以上、0.0002质量份以上、0.0003质量份以上、0.0005质量份以上、0.0008质量份以上、0.001质量份以上、0.002质量份以上、0.0025质量份以上、0.003质量份以上、0.004质量份以上、0.005质量份以上、0.008质量份以上、0.01质量份以上、0.012质量份以上或0.015质量份以上。从容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A的含量可以为0.02质量份以上、0.025质量份以上、0.03质量份以上、0.04质量份以上、0.05质量份以上、0.08质量份以上或0.1质量份以上。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物A的含量可以为10质量份以下、5质量份以下、2.5质量份以下、小于2.5质量份、2质量份以下、1质量份以下、0.5质量份以下、0.1质量份以下、0.08质量份以下或0.05质量份以下。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点而言，聚合物A的含量可以为0.04质量份以下、0.03质量份以下、0.025质量份以下、0.02质量份以下或0.015质量份以下。从容易获得氮化硅的高研磨速度的观点而言，聚合物A的含量可以为0.012质量份以下、0.01质量份以下、0.008质量份以下或0.005质量份以下。聚合物A的含量可以为0.004质量份以下、0.003质量份以下或0.0025质量份以下。从这些观点而言，聚合物A的含量可以为0.00001～10质量份、0.0001～1质量份、0.0025～0.1质量份或0.001～0.1质量份。
磨粒的含量与聚合物A的含量的比率A可以在下述范围内。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，比率A可以为0.1以上、0.5以上、1以上、超过1、2以上、3以上、5以上、8以上或10以上。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点而言，比率A可以为15以上、20以上、25以上、30以上或33以上。从容易获得氮化硅的高研磨速度的观点而言，比率A可以为40以上、50以上、60以上、62.5以上、67以上、80以上或100以上。比率A可以为120以上、150以上、167以上、200以上、300以上、400以上或500以上。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，比率A可以为1000以下、800以下、500以下、400以下、300以下、200以下、167以下、150以下、120以下、100以下、80以下、67以下、62.5以下、60以下、50以下、40以下或33以下。从容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，比率A可以为30以下、25以下、20以下、15以下、10以下、8以下或5以下。从这些观点而言，比率A可以为0.1～1000、1～500或5～100。
特定阳离子性聚合物能够包含聚合物B。聚合物B为烯丙胺聚合物，并且为具有烯丙胺化合物(具有烯丙基及氨基的化合物)作为单体单元的聚合物(具有源自烯丙胺化合物的结构单元的聚合物)。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B可以包含具有二烯丙基二烷基铵盐作为单体单元的聚合物。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B可以具有选自由由下述通式(I)表示的结构单元、由下述通式(II)表示的结构单元、由下述通式(III)表示的结构单元、由下述通式(IV)表示的结构单元及由下述通式(V)表示的结构单元组成的组中的至少一种。作为聚合物B中所包含的结构单元，由通式(I)～(V)表示的结构单元可以为单独一种，也可以为两种以上。
Figure BDA0003923019770000111
[式中，R11及R12各自独立地表示氢原子、烷基或芳烷基，氨基可以形成酸加成盐。]
Figure BDA0003923019770000112
[式中，R2表示氢原子、烷基或芳烷基，含氮环可以形成酸加成盐。]
Figure BDA0003923019770000113
[式中，R3表示氢原子、烷基或芳烷基，含氮环可以形成酸加成盐。]
Figure BDA0003923019770000121
[式中，R41及R42各自独立地表示氢原子、烷基或芳烷基，D-表示一价的阴离子。]
Figure BDA0003923019770000122
[式中，R51及R52各自独立地表示氢原子、烷基或芳烷基，D-表示一价的阴离子。]
通式(I)、(II)及(III)中的R11、R12、R2及R3的烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一种。作为R11、R12、R2及R3的烷基，可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环己基、它们的羟基加成物(3-羟丙基等)等。
“芳烷基”是指烷基的1个氢原子被芳基取代的基团。在通式(I)、(II)及(III)中，构成R11、R12、R2及R3的芳烷基的烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一种。作为芳烷基，可举出苄基、苯乙基、苯丙基、苯丁基、苯己基、它们的羟基加成物等。
通式(I)中的氨基、以及通式(II)及(III)中的含氮环可以形成酸加成盐。作为酸加成盐，可举出盐酸盐、氢溴酸盐、醋酸盐、硫酸盐、硝酸盐、亚硫酸盐、磷酸盐、酰胺硫酸盐、甲磺酸盐等。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B可以具有由通式(I)表示的结构单元，也可以具有在通式(I)中R11及R12为氢原子的结构单元。
通式(IV)及(V)中的R41、R42、R51及R52的烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一种。作为R41、R42、R51及R52的烷基，可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环己基、它们的羟基加成物(3-羟丙基等)等。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，选自由R41、R42、R51及R52组成的组中的至少一种烷基的碳原子数可以为1～10、1～7、1～4、1～3或1～2以下。
通式(IV)及(V)中的构成R41、R42、R51及R52的芳烷基的烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一种。作为R41、R42、R51及R52的芳烷基，可举出苄基、苯乙基、苯丙基、苯丁基、它们的羟基加成物等。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B可以具有由通式(IV)表示的结构单元，也可以具有在通式(IV)中R41及R42为甲基的结构单元。
作为通式(IV)及(V)中的D-，可举出Cl-、Br-、I-等卤素离子；甲基硫酸根离子、乙基硫酸根离子、二甲基硫酸根离子等烷基硫酸根离子等。
作为通式(IV)中由下述通式(IVa)表示的部分结构及通式(V)中由下述通式(Va)表示的部分结构，可举出N,N-二烷基铵盐、N-烷基-N-苄基铵盐等。作为N,N-二烷基铵盐，可举出N,N-二烷基卤化铵、N,N-二烷基铵烷基硫酸盐等。作为N,N-二烷基卤化铵，可举出N,N-二甲基卤化铵、N,N-二乙基卤化铵、N,N-二丙基卤化铵、N,N-二丁基卤化铵等。作为N,N-二烷基铵烷基硫酸盐，可举出N,N-二甲基铵甲基硫酸盐、N,N-甲基乙基铵乙基硫酸盐等。作为N-烷基-N-苄基铵盐，可举出N-甲基-N-苄基卤化铵、N-乙基-N-苄基卤化铵等N-烷基-N-苄基卤化铵等。作为上述部分结构的卤化物，可举出氯化物、溴化物、碘化物等。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B可以具有选自由N,N-二甲基氯化铵及N,N-甲基乙基铵乙基硫酸盐组成的组中的至少一种作为上述部分结构。
Figure BDA0003923019770000131
聚合物B可以为烯丙胺化合物与除了烯丙胺化合物以外的化合物的共聚物。聚合物B例如可以具有使提供由通式(IV)表示的结构单元的单体与除了烯丙胺化合物以外的单体共聚而获得的结构。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B可以具有由下述通式(VI)表示的结构单元，也可以具有由通式(IV)表示的结构单元和由通式(VI)表示的结构单元。
Figure BDA0003923019770000141
[式中，R6表示氢原子或烷基。]
作为通式(VI)中的R6，从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，可以为选自由氢原子及甲基组成的组中的至少一种，也可以为氢原子。作为提供由通式(VI)表示的结构单元的单体，可举出丙烯酰胺等。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B可以包含选自由二烯丙基甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物及二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物组成的组中的至少一种，作为具有由通式(VI)表示的结构单元的烯丙胺聚合物。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B的分子量(例如，重均分子量)可以在下述范围内。聚合物B的分子量可以为1000以上、3000以上、5000以上、8000以上、10000以上、30000以上、50000以上、80000以上、100000以上、300000以上或500000以上。聚合物B的重均分子量可以为2000000以下、1500000以下、1000000以下、800000以下、600000以下、500000以下、300000以下、100000以下、80000以下、50000以下、30000以下、15000以下、小于15000、10000以下或8000以下。从这些观点而言，聚合物B的分子量可以为1000～2000000、5000～1000000或8000～1000000。关于聚合物B的分子量，能够以与聚合物A的分子量相同的方式进行测定。
在特定阳离子性聚合物包含聚合物B的情况下，从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，以整个阳离子性聚合物(CMP研磨液中所包含的整个阳离子性聚合物)或整个特定阳离子性聚合物(CMP研磨液中所包含的整个特定阳离子性聚合物)为基准，阳离子性聚合物中的聚合物B的含量或特定阳离子性聚合物中的聚合物B的含量可以为50质量％以上、70质量％以上、90质量％以上、95质量％以上、97质量％以上、99质量％以上或实质上100质量％(阳离子性聚合物或特定阳离子性聚合物实质上由聚合物B形成的方式)。
相对于CMP研磨液100质量份，聚合物B的含量可以在下述范围内。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B的含量可以为0.00001质量份以上、0.00005质量份以上、0.0001质量份以上、0.0002质量份以上、0.0003质量份以上、0.0005质量份以上、0.0008质量份以上、0.001质量份以上、0.002质量份以上、0.0025质量份以上、0.003质量份以上、0.004质量份以上或0.005质量份以上。从容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B的含量可以为0.008质量份以上或0.01质量份以上。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，聚合物B的含量可以为10质量份以下、5质量份以下、2.5质量份以下、小于2.5质量份、2质量份以下、1质量份以下、0.5质量份以下、0.1质量份以下、0.08质量份以下、0.05质量份以下、0.04质量份以下、0.03质量份以下、0.025质量份以下、0.02质量份以下、0.015质量份以下、0.012质量份以下或0.01质量份以下。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点而言，聚合物B的含量可以为0.008质量份以下或0.005质量份以下。从这些观点而言，聚合物B的含量可以为0.00001～10质量份、0.0001～1质量份、0.001～0.01质量份或0.005～0.01质量份。
磨粒的含量与聚合物B的含量的比率B可以在下述范围内。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，比率B可以为0.1以上、0.5以上、1以上、超过1、2以上、3以上、5以上、8以上、10以上、15以上、20以上、25以上、30以上、33以上、40以上或50以上。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点而言，比率B可以为60以上、62.5以上、67以上、80以上或100以上。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，比率B可以为1000以下、800以下、500以下、400以下、300以下、200以下、167以下、150以下、120以下或100以下。从容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，比率B可以为80以下、67以下、62.5以下、60以下或50以下。从这些观点而言，比率B可以为0.1～1000、10～500或50～100。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，相对于CMP研磨液100质量份，特定阳离子性聚合物的含量(聚合物A的含量及聚合物B的总含量)可以在下述范围内。特定阳离子性聚合物的含量可以为0.00001质量份以上、0.00005质量份以上、0.0001质量份以上、0.0002质量份以上、0.0003质量份以上、0.0005质量份以上、0.0008质量份以上、0.001质量份以上、0.002质量份以上、0.0025质量份以上、0.003质量份以上、0.004质量份以上、0.005质量份以上、0.008质量份以上、0.01质量份以上、0.012质量份以上、0.015质量份以上、0.02质量份以上、0.025质量份以上、0.03质量份以上、0.05质量份以上、0.08质量份以上或0.1质量份以上。特定阳离子性聚合物的含量可以为10质量份以下、5质量份以下、2.5质量份以下、2.5质量份未満、2质量份以下、1质量份以下、0.5质量份以下、0.1质量份以下、0.08质量份以下、0.05质量份以下、0.03质量份以下、0.025质量份以下、0.02质量份以下、0.015质量份以下、0.012质量份以下、0.01质量份以下、0.008质量份以下、0.005质量份以下、0.004质量份以下、0.003质量份以下或0.0025质量份以下。从这些观点而言，特定阳离子性聚合物的含量可以为0.00001～10质量份、0.0001～1质量份、0.001～0.01质量份、0.005～0.01质量份、0.0025～0.1质量份或0.001～0.01质量份。
从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，磨粒的含量与特定阳离子性聚合物的含量(聚合物A的含量及聚合物B的总含量)的比率C可以在下述范围内。比率C可以为0.1以上、0.5以上、1以上、超过1、2以上、3以上、5以上、8以上、10以上、15以上、20以上、25以上、30以上、33以上、40以上、50以上、60以上、62.5以上、67以上、80以上、100以上、120以上、150以上、167以上、200以上、300以上、400以上或500以上。比率C可以为1000以下、800以下、500以下、400以下、300以下、200以下、167以下、150以下、120以下、100以下、80以下、67以下、62.5以下、60以下、50以下、40以下、33以下、30以下、25以下、20以下、15以下、10以下、8以下或5以下。从这些观点而言，比率C可以为0.1～1000、1～500、50～100或5～100。
(水)
本实施方式所涉及的CMP研磨液能够含有水。作为水，并无特别限制，但是可以为选自由去离子水、离子交换水及超纯水组成的组中的至少一种。
(其他成分)
本实施方式所涉及的CMP研磨液可以含有其他添加剂(排除相当于阳离子性聚合物的化合物)。作为添加剂，可举出后述的pH调节剂及pH缓冲剂；水溶性高分子；非离子性表面活性剂等。
作为水溶性高分子，可举出聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸共聚物盐等聚丙烯酸系聚合物；聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸盐等聚甲基丙烯酸系聚合物；聚丙烯酰胺；聚甲基丙烯酰胺；藻酸、果胶酸、羟甲基纤维素、洋菜、热凝胶多糖、糊精、环糊精、聚三葡萄糖等多糖类；聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯醛等乙烯系聚合物；聚丙三醇、聚丙三醇衍生物等丙三醇系聚合物；聚乙二醇等。
作为非离子性表面活性剂，可举出聚氧丙烯聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基烯丙基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚衍生物、聚氧丙烯甘油醚、聚乙二醇的氧乙烯加成物、甲氧基聚乙二醇的氧乙烯加成物、乙炔系二醇的氧乙烯加成物等醚型表面活性剂；脱水山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙三醇硼酸酯脂肪酸酯等酯型表面活性剂；聚氧乙烯烷基胺等氨基醚型表面活性剂；聚氧乙烯脱水山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基酯等醚酯型表面活性剂；脂肪酸烷醇醢胺、聚氧乙烯脂肪酸烷醇醢胺等烷醇醢胺型表面活性剂；乙炔系二醇的氧乙烯加成物；聚乙烯吡咯烷酮；聚丙烯酰胺；聚二甲基丙烯酰胺；聚乙烯醇等。
在本实施方式所涉及的CMP研磨液中，相对于CMP研磨液100质量份，碳酸胍的含量可以为0.001质量份以下、小于0.001质量份或0.0001质量份以下。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以不含碳酸胍(碳酸胍的含量实质上可以为0质量份)。相对于CMP研磨液100质量份，羟烷基纤维素的含量可以为0.005质量份以下、小于0.005质量份或0.001质量份以下。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以不含羟烷基纤维素(羟烷基纤维素的含量实质上可以为0质量份)。相对于CMP研磨液100质量份，氧化剂的含量可以为0.01质量份以下、0.001质量份以下或0.0001质量份以下。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以不含氧化剂(氧化剂的含量实质上可以为0质量份)。相对于CMP研磨液100质量份，4-吡喃酮系化合物的含量可以为0.01质量份以下、小于0.01质量份、0.001质量份以下、小于0.001质量份或0.0001质量份以下。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以不含4-吡喃酮系化合物(4-吡喃酮系化合物的含量实质上可以为0质量份)。相对于CMP研磨液100质量份，芳香族聚氧亚烷化合物的含量可以为0.1质量份以下、0.05质量份以下、小于0.005质量份、0.001质量份以下或0.0001质量份以下。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以不含芳香族聚氧亚烷化合物(芳香族聚氧亚烷合物的含量实质上可以为0质量份)。
(pH)
本实施方式所涉及的CMP研磨液的pH可以在下述范围内。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点、以及容易抑制氧化硅的研磨速度的观点而言，pH可以为10.0以下、9.5以下、9.0以下、8.0以下、小于8.0、7.0以下、小于7.0、6.5以下、6.0以下、小于6.0、5.0以下、小于5.0或4.8以下。从容易获得多晶硅及氮化硅的高研磨速度的观点而言，pH可以为1.0以上、1.5以上、2.0以上、2.2以上、2.4以上、2.5以上、3.0以上、超过3.0、3.2以上、3.5以上、3.8以上、4.0以上、超过4.0、4.2以上、4.5以上或4.8以上。从这些观点而言，pH可以为1.0～10.0、1.0～8.0、3.0～7.0、3.5～6.0或2.0～5.0。pH定义为液温25℃下的pH。
关于本实施方式所涉及的CMP研磨液的pH，能够利用pH计(例如，HORIBA,Ltd.制造的型号F-51)进行测定。例如，使用酞酸盐pH缓冲液(pH：4.01)、中性磷酸盐pH缓冲液(pH：6.86)及硼酸盐pH缓冲液(pH：9.18)作为标准缓冲液而对pH计进行3点校正之后，将pH计的电极放入到CMP研磨液中，测定经过3分钟以上而稳定之后的值。此时，标准缓冲液和CMP研磨液的液温均设为25℃。
CMP研磨液的pH可以根据用作添加剂的化合物的种类而改变。因此，CMP研磨液可以含有pH调节剂(排除相当于特定阳离子性聚合物的化合物)，以将pH调节在上述范围内。作为pH调节剂，可举出酸成分、碱成分等。作为酸成分，可举出丙酸、乙酸等有机酸(排除相当于氨基酸的化合物)；硝酸、硫酸、盐酸、磷酸、硼酸等无机酸；甘胺酸等氨基酸；杂环式胺；烷醇胺等。作为碱成分，可举出氨、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、四甲基氢氧化铵(TMAH)等。本实施方式所涉及的CMP研磨液可以含有酸成分，也可以含有有机酸。CMP研磨液可以含有pH缓冲剂，以使pH稳定化。作为缓冲液(包含缓冲剂的液)，可以添加缓冲剂。作为缓冲液，可举出醋酸盐缓冲液、酞酸盐缓冲液等。可以将不使用pH调节剂或pH缓冲剂而制备的CMP研磨液直接应用于CMP。
本实施方式所涉及的CMP研磨液可以作为至少含有磨粒及阳离子性聚合物的单液式研磨液来保存，也可以作为将浆料(第1液)和添加液(第2液)混合，将所述CMP研磨液的构成成分分成浆料和添加液，使其成为所述CMP研磨液的多液式(例如，双液式)研磨液套组(CMP研磨液套组)来保存。浆料例如至少包含磨粒和水。添加液例如至少包含阳离子性聚合物和水。
在上述研磨液套组中，即将研磨之前或研磨时，混合浆料及添加液而制作CMP研磨液。并且，单液式研磨液可以作为减少了水的含量的研磨液用储存液来保存，并且可以在研磨时用水进行稀释来使用。多液式研磨液套组可以作为减少了水的含量的浆料用储存液及添加液用储存液来保存，并且可以在研磨时用水进行稀释来使用。
＜研磨方法＞
本实施方式所涉及的研磨方法具备使用本实施方式所涉及的CMP研磨液来研磨被研磨材料的研磨工序。研磨工序可以为使用本实施方式所涉及的CMP研磨液来研磨在表面具有被研磨材料的基体的该被研磨材料的工序。研磨工序可以为一边将本实施方式所涉及的CMP研磨液供给至被研磨材料与研磨用部件(研磨垫等)之间，一边使用研磨部件研磨被研磨材料的工序。被研磨材料可以包含选自由多晶硅、氮化硅及氧化硅组成的组中的至少一种，也可以包含多晶硅。研磨工序例如为使用调节了各成分的含量、pH等的CMP研磨液，通过CMP技术将在表面具有被研磨材料的基体进行平坦化的工序。被研磨材料可以为膜状(被研磨膜)，也可以为多晶硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜等。
本实施方式所涉及的研磨方法，在以下的器件的制造过程中，适合于研磨在表面具有被研磨材料的基体。作为器件，可举出二极管、电晶体、化合物半导体、热敏电阻，变阻器，晶闸管等个别半导体；DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、掩模ROM(掩模式只读存储器)、EEPROM(带电可擦可编程只读存储器)、快闪存储器等存储元件；微处理器、DSP(数字信号处理)、ASIC(专用集成电路)等理论电路元件；以MMIC(单片微波集成电路)为代表的化合物半导体等集成回路元件；混合集成电路(混合IC)、发光二极管、电荷耦合元件等光电转换元件等。
本实施方式所涉及的研磨方法适合于在表面具有台阶(凹凸)的基体中的该表面的研磨。作为基体，可举出逻辑用半导体器件、存储器用半导体器件等。被研磨材料可以为具有高度为1μm以上的台阶的被研磨材料、或从上方观察时具有凹部或凸部设置成T字形或格子状的部分的被研磨材料。例如，具有被研磨材料的研磨对象可以为具有存储器单元的半导体基板。根据本实施方式，也能够以高研磨速度研磨在具备具有存储器单元的半导体基板的半导体器件(DRAM，快闪存储器等)的表面设置的被研磨材料。根据本实施方式，设置于3D-NAND快闪存储器的表面的被研磨材料也能够确保高平坦性的同时以高研磨速度研磨。基体的被研磨材料除了多晶硅、氮化硅或氧化硅以外，还可以包含Al、Cu、Ti、TiN、W、Ta、TaN等。
作为研磨装置，例如，优选具备保持基体的固持器、贴附有研磨垫的研磨平板及将CMP研磨液供给至研磨垫上的机构的装置。作为研磨装置，可举出EBARA CORPORATION制造的研磨装置(型号：EPO-111、EPO-222、FREX200、FREX300等)、APPLIED MATERIALS制造的研磨装置(商品名称：Mirra3400、Reflexion等)等。
作为研磨垫，能够使用一般的不织布、发泡体、非发泡体等。作为研磨垫的材质，能够使用聚氨酯、丙烯酸树脂、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(商标名称)及芳纶)、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，特别是从研磨速度及平坦性进一步优异的观点而言，可以为选自由发泡聚氨酯及非发泡聚氨酯组成的组中的至少一种。可以对研磨垫实施如积存CMP研磨液般的槽加工。
对研磨条件并无特别限制，从抑制基体飞出的观点而言，研磨平板的转速可以为200rpm(min-1)以下，从容易抑制被研磨面的损伤的观点而言，施加到基体的压力(加工负载)可以为100kPa以下。在研磨期间，可以通过泵等对研磨垫连续地供给CMP研磨液。该供给量并无特别限制，但是可以始终用CMP研磨液覆盖研磨垫的表面。
研磨结束之后，可以在流水中充分地清洗基体，进而，使用旋转干燥器等擦拭附着于基体上的水滴之后使其干燥。
通过以这种方式进行研磨，能够消除表面的凹凸，而获得基体的整个表面平滑的面。通过将被研磨材料的形成及研磨反复进行规定的次数，能够制造具有所期望的层数的基体。
以这种方式获得的基体能够用作各种电子零件及机械零件。作为具体例，可举出半导体元件；光掩模、透镜、棱镜等光学玻璃；ITO等无机导电膜；由玻璃及晶质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。
本实施方式所涉及的零件的制造方法具备将通过本实施方式所涉及的研磨方法研磨的基体进行单片化的单片化工序。基体可以具备选自由多晶硅、氮化硅及氧化硅组成的组中的至少一种。作为基体，可举出晶圆(例如，半导体晶圆)等。单片化工序例如可以为将通过本实施方式所涉及的研磨方法研磨的晶圆(例如，半导体晶圆)进行切割而获得晶片(例如，半导体晶片)的工序。本实施方式所涉及的零件的制造方法可以在单片化工序之前，具备通过本实施方式所涉及的研磨方法研磨基体的工序。本实施方式所涉及的零件例如为晶片(例如，半导体晶片)。本实施方式所涉及的零件为通过本实施方式所涉及的零件的制造方法获得的零件。本实施方式所涉及的电子器件具备本实施方式所涉及的零件。
实施例
以下，根据实施例对本发明进一步详细地进行说明，但是本发明并不限定于这些实施例。例如，CMP研磨液的材料的种类及其配合比率可以为除了本实施例中所记载的种类及比率以外的种类及比率，研磨对象的组成及结构也可以为除了本实施例中所记载的组成及结构以外的组成及结构。
＜磨粒的准备＞
(氧化铈粒子)
将碳酸铈水合物40kg放入到氧化铝制容器中之后，在830℃下，在空气中烧成2小时而获得了黄白色的粉末20kg。使用X射线衍射法对该粉末进行物相鉴定，确认到该粉末包含多晶的氧化铈。使用SEM观察通过烧成获得的粉末的粒径，结果为20～100μm。接着，使用喷射磨机对氧化铈粉末20kg进行了干式粉碎。使用SEM观察粉碎之后的氧化铈粉末，确认到包括包含具有晶界的多晶氧化铈的粒子。并且，氧化铈粉末的比表面积为9.4m2/g。通过BET法来实施了比表面积的测定。
将上述氧化铈粉末15kg及去离子水84.7kg放入到容器内并进行了混合。进而，添加0.3kg的1N的乙酸水溶液并搅拌10分钟，由此获得了氧化铈混合液。经30分钟将该氧化铈混合液送液至另一容器中。在此期间，在送液的配管内，以400kHz的超声波频率对氧化铈混合液进行了超声波照射。
在4个500mL烧杯中分别采取500g的氧化铈混合液，并进行了离心分离。对于离心分离，在施加于外周的离心力为500G条件下实施了2分钟。回收沉降在烧杯的底部的氧化铈粒子(铈氧粒子、磨粒)，并分取了上清液。使用激光衍射/散射式粒度分布计(HORIBA,Ltd.制造，商品名称：LA-920)，测定氧化铈粒子的含量为5质量％的分散液中的氧化铈粒子的平均粒径，结果平均粒径为90nm。
(氧化硅粒子)
作为氧化硅粒子(二氧化硅粒子、磨粒)，准备了FUSO CHEMICAL CO.,LTD制造的商品名称“PL-3”。使用激光衍射/散射式粒度分布计(HORIBA,Ltd.制造，商品名称：LA-920)，测定氧化硅粒子的含量为5质量％的分散液中的氧化硅粒子的平均粒径，结果平均粒径为70nm。
＜CMP研磨液的制作＞
通过混合表1～4中所记载的磨粒(上述氧化铈粒子或氧化硅粒子)及阳离子性聚合物和去离子水而获得了各实施例及比较例2～比较例4的CMP研磨液。通过混合上述氧化铈粒子和去离子水而获得了比较例1的CMP研磨液。将磨粒及阳离子性聚合物的含量(基准：CMP研磨液的总量)示于表1～4中。在使用聚合物水溶液供给阳离子性聚合物的情况下，根据聚合物水溶液中的聚合物的质量来计算出阳离子性聚合物的含量。作为阳离子性聚合物，使用了下述化合物。
(阳离子性聚合物)
[特定阳离子性聚合物]
A1：二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩聚物(SENKA corporation制造，商品名称：UnisenseKHE100L，重均分子量：7056(测定值))
A2：二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩聚物(SENKA corporation制造，商品名称：UnisenseKHE102L，重均分子量：53336(测定值))
A3：二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩聚物(SENKA corporation制造，商品名称：UnisenseKHE105L，重均分子量：479796(测定值))
A4：二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩聚物(SENKA corporation制造，商品名称：UnisenseKHE1000L，重均分子量：1296145(测定值))
A5：二甲胺/环氧氯丙烷缩聚物(SENKA corporation制造，商品名称：UnisenseKHE104L)
B1：二烯丙基二甲基氯化铵缩聚物(SENKA corporation制造，商品名称：UnisenseFPA1002L，具有由上述通式(IV)表示的结构单元的聚合物)
B2：二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(NITTOBO MEDICALCO.,LTD.制造，商品名称：PAS-J-81，具有由上述通式(IV)表示的结构单元及由上述通式(VI)表示的结构单元的聚合物)
B3：烯丙胺聚合物(NITTOBO MEDICAL CO.,LTD.制造，商品名称：PAA-08，具有由上述通式(I)表示的结构单元的聚合物)
[不符合特定阳离子性聚合物的阳离子性聚合物]
X1：甲基丙烯酸三甲基氨基乙基甲基硫酸盐聚合物(SENKA corporation制造，商品名称：Unisense FPV1000L)
X2：聚亚烷基二醇改性苯乙烯-马来酸共聚物(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.制造，商品名称：Floren GW-1500)
X3：聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚(AOKI OIL INDUSTRIAL Co.,Ltd.制造，商品名称：GEP-2500，EO/PO＝30/70)
关于上述特定阳离子性聚合物A1～A4的重均分子量的测定值，通过下述条件的凝胶渗透色谱法(GPC)，根据使用了标准聚苯乙烯的标准曲线进行了换算。关于校准曲线，使用标准聚环氧乙烷(TOSOH CORPORATION制造，SE-2、SE-5、SE-30及SE-150)、普鲁兰多醣(PSS制造，pss-dpul 2.5m)以及聚乙二醇(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation制造，PEG400、PEG1000、PEG3000及PEG6000)以三次方程式进行了近似。
泵：SHIMADZU CORPORATION制造，商品名称“LC-20AD”
检测器：SHIMADZU CORPORATION制造，商品名称“RID-10A”
管柱烘箱：SHIMADZU CORPORATION制造，商品名称“CTO-20AC”
管柱：将2个TOSOH CORPORATION制造的商品名称“TSKGelG6000PWXL-CP”串联地连接
管柱尺寸：7.8mmI.D×300mm
洗脱液：0.1M硝酸钠水溶液
试样浓度：4mg/2mL(N.V.换算)
注入量：100μL
流量：1.0mL/min
测定温度：25℃
使用激光衍射/散射式粒度分布计(HORIBA,Ltd.制造，商品名称：LA-920)，测定CMP研磨液中的磨粒的平均粒径，结果氧化铈粒子的平均粒径均为90nm，氧化硅粒子的平均粒径为70nm。
通过以下条件测定了CMP研磨液的pH。将测定结果示于表1～4中。
测定温度：25℃
测定装置：HORIBA,Ltd.制造，型号F-51
测定方法：使用标准缓冲液(酞酸盐pH缓冲液、pH：4.01(25℃)；中性磷酸盐pH缓冲液、pH：6.86(25℃)；硼酸盐pH缓冲液、pH：9.18)进行3点校正之后，将电极放入到CMP研磨液中，通过上述测定装置测定了经过3分钟以上而稳定之后的pH。
＜研磨特性评价＞
使用上述各CMP用研磨液，在下述研磨条件下研磨了在表面具有被研磨膜(多晶硅膜、氮化硅膜或氧化硅膜)的毯覆式晶圆(blanket wafer)。作为毯覆式晶圆，使用了具有配置于直径为300mm的硅基板上的膜厚为200nm的多晶硅膜的晶圆、具有配置于直径为300mm的硅基板上的膜厚为300nm的氮化硅膜的晶圆及具有配置于直径为300mm的硅基板上的膜厚为1000nm的氧化硅膜(二氧化硅膜)的晶圆。在使用磨粒的水分散液来研磨多晶硅膜之后，进行了使用了上述各CMP用研磨液的多晶硅膜的研磨。
[研磨条件]
研磨装置：CMP用研磨机，Reflexion-LK(Applied Materials,Inc.制造)
研磨垫：多孔聚氨酯垫IC-1010(杜邦公司制造)
研磨压力(负载)：3.0psi
平板转速：93rpm
研磨头转速：87rpm
CMP研磨液的供给量：125mL/min
研磨时间：15秒(多晶硅)、15秒(氮化硅)、30秒(氧化硅)
使用Nova Measuring Instruments公司制造的光干涉式膜厚测定装置(装置名称：NOVA i500)，测定研磨前后的被研磨膜(多晶硅膜、氮化硅膜及氧化硅膜)的膜厚并计算出膜厚的变化量。测定79个点的膜厚，并使用膜厚的平均值计算出膜厚的变化量。根据膜厚的变化量和研磨时间，通过下述式计算出被研磨膜的研磨速度(毯覆式晶圆研磨速度)。并且，计算出多晶硅与氧化硅的研磨速度比及氮化硅与氧化硅的研磨速度比。将结果示于表1～4中。可知通过使用特定阳离子性聚合物而可获得多晶硅的高研磨速度。
Figure BDA0003923019770000251
[表1]
Figure BDA0003923019770000252
[表2]
Figure BDA0003923019770000261
[表3]
Figure BDA0003923019770000262
[表4]
Figure BDA0003923019770000271

Claims (18)

1.一种CMP研磨液，其用以研磨多晶硅，
所述CMP研磨液含有磨粒和阳离子性聚合物，
所述阳离子性聚合物包含选自由具有包含氮原子及碳原子的主链和键合于所述碳原子的羟基的聚合物A及烯丙胺聚合物B组成的组中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的CMP研磨液，其中，
所述阳离子性聚合物包含所述聚合物A。
3.根据权利要求2所述的CMP研磨液，其中，
所述聚合物A具备具有所述主链的多种结构单元。
4.根据权利要求2或3所述的CMP研磨液，其中，
所述聚合物A包含至少含有二甲胺及环氧氯丙烷的原料的反应物。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的CMP研磨液，其中，
所述聚合物A包含至少含有二甲胺、氨及环氧氯丙烷的原料的反应物。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的CMP研磨液，其中，
所述聚合物A的重均分子量为5000～1500000。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的CMP研磨液，其中，
相对于该CMP研磨液100质量份，所述聚合物A的含量为0.001～0.1质量份。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的CMP研磨液，其中，
所述阳离子性聚合物包含所述烯丙胺聚合物B。
9.根据权利要求8所述的CMP研磨液，其中，
所述烯丙胺聚合物B包含具有二烯丙基二烷基铵盐作为单体单元的聚合物。
10.根据权利要求8或9所述的CMP研磨液，其中，
相对于该CMP研磨液100质量份，所述聚合物B的含量为0.001～0.01质量份。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的CMP研磨液，其中，
所述磨粒包含铈系化合物。
12.根据权利要求11所述的CMP研磨液，其中，
所述铈系化合物包含氧化铈。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的CMP研磨液，其中，
所述磨粒不含氢氧化物。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的CMP研磨液，其中，
相对于该CMP研磨液100质量份，所述磨粒的含量为0.1～2质量份。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的CMP研磨液，其中，
pH为7.0以下。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的CMP研磨液，其中，
pH为2.0～5.0。
17.一种研磨方法，其具备使用权利要求1至16中任一项所述的CMP研磨液来研磨被研磨材料的工序。
18.根据权利要求17所述的研磨方法，其中，
所述被研磨材料包含多晶硅。
CN202180032692.6A 2021-04-20 2021-04-20 Cmp研磨液及研磨方法 Pending CN115516605A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/016073 WO2022224357A1 (ja) 2021-04-20 2021-04-20 Ｃｍｐ研磨液及び研磨方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115516605A true CN115516605A (zh) 2022-12-23

Family

ID=83722068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180032692.6A Pending CN115516605A (zh) 2021-04-20 2021-04-20 Cmp研磨液及研磨方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230174822A1 (zh)
EP (1) EP4122994A4 (zh)
JP (1) JPWO2022224357A1 (zh)
KR (1) KR20220158840A (zh)
CN (1) CN115516605A (zh)
TW (1) TW202305070A (zh)
WO (1) WO2022224357A1 (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7247567B2 (en) * 2004-06-16 2007-07-24 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a tungsten-containing substrate
KR101268615B1 (ko) 2008-12-11 2013-06-04 히타치가세이가부시끼가이샤 Ｃｍｐ용 연마액 및 이것을 이용한 연마 방법
US9303187B2 (en) * 2013-07-22 2016-04-05 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and methods for CMP of silicon oxide, silicon nitride, and polysilicon materials
JP2016017149A (ja) * 2014-07-09 2016-02-01 日立化成株式会社 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法
JP2016017150A (ja) * 2014-07-09 2016-02-01 日立化成株式会社 研磨剤及び基体の研磨方法
US20160053381A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Cabot Microelectronics Corporation Germanium chemical mechanical polishing
JP2017110177A (ja) * 2015-12-14 2017-06-22 日立化成株式会社 研磨液、研磨液セット及び基体の研磨方法
JP2017139349A (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 日立化成株式会社 研磨液、研磨液セット、及び、基体の研磨方法
US10822524B2 (en) * 2017-12-14 2020-11-03 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, I Aqueous compositions of low dishing silica particles for polysilicon polishing

Also Published As

Publication number Publication date
EP4122994A1 (en) 2023-01-25
WO2022224357A1 (ja) 2022-10-27
KR20220158840A (ko) 2022-12-01
EP4122994A4 (en) 2023-09-13
TW202305070A (zh) 2023-02-01
JPWO2022224357A1 (zh) 2022-10-27
US20230174822A1 (en) 2023-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101886892B1 (ko) 슬러리, 연마액 세트, 연마액, 기판의 연마 방법 및 기판
KR101277029B1 (ko) Ｃｍｐ 연마액, 기판의 연마 방법 및 전자 부품
KR101886895B1 (ko) 슬러리, 연마액 세트, 연마액, 기판의 연마 방법 및 기판
KR101419156B1 (ko) Ｃｍｐ용 연마액 및 이것을 사용한 연마 방법
US10155886B2 (en) Polishing liquid for CMP, and polishing method
US11773291B2 (en) Polishing liquid, polishing liquid set, and polishing method
CN108026432B (zh) 具有改善的稳定性和改善的抛光特性的选择性氮化物淤浆
CN110998800A (zh) 研磨液、研磨液套剂及研磨方法
JP5088453B2 (ja) Ｃｍｐ研磨液、基板の研磨方法及び電子部品
JP2023164473A (ja) Ｃｍｐ研磨液及び研磨方法
KR20220087492A (ko) 실리콘 산화물보다 실리콘 질화물 및 폴리실리콘에 대해 높은 선택성을 갖는 연마 조성물 및 방법
CN115516605A (zh) Cmp研磨液及研磨方法
JP6601209B2 (ja) Ｃｍｐ用研磨液及びこれを用いた研磨方法
WO2021161462A1 (ja) Ｃｍｐ研磨液及び研磨方法
JP4491857B2 (ja) Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法
JP2002134444A (ja) Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: No. 13-9, Shigemen 1-chome, Tokyo Metropolitan Area, Japan

Applicant after: Lishennoco Co.,Ltd.

Address before: Japan's Tokyo within Chiyoda pill yidingmu 9 No. 2

Applicant before: Showa electrical materials Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Country or region after: Japan

Address after: 9-1 Higashinbashi 1-chome, Tokyo Metropolitan Area, Japan

Applicant after: Lishennoco Co.,Ltd.

Address before: No. 13-9, Shigemen 1-chome, Port ku, Tokyo, Japan

Applicant before: Lishennoco Co.,Ltd.

Country or region before: Japan

CB02 Change of applicant information