[发明专利]悬浮液、研磨液套剂、研磨液以及使用它们的基板的研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及悬浮液、研磨液套剂、研磨液以及使用它们的基板的研磨方法。本发明特别涉及半导体用途的悬浮液、研磨液套剂、研磨液以及使用它们的基板的研磨方法。

背景技术

作为必须将基板表面精密且精巧的研磨加工的例子有，在用于平面显示器的玻璃、磁盘、用于半导体的硅晶圆（silicon wafer）等的基板和半导体器件制造工序中形成的绝缘膜、金属层、障壁（barrier）层等。在这些研磨中，配合各自的用途，一般使用含有例如二氧化硅、氧化铝、氧化锆或氧化铈等组成的磨粒的研磨液。

上述之中，半导体元件制造工序近年来高集成化和微细化进一步进行，研磨时研磨面上发生的研磨损伤的允许尺寸进一步减小。因此，减少研磨损伤变得更加困难。

为了减少研磨损伤使用各种各样的磨粒。例如，在半导体元件制造工序中，对于用于研磨氧化硅膜等无机绝缘膜的研磨液，含有作为磨粒的氧化铈的研磨液被广泛适用（例如参照专利文献1）。氧化铈由于与二氧化硅和氧化铝相比硬度低，不容易在研磨面上造成损伤，所以被作为磨粒广泛使用。

此外，为了减少研磨损伤，减小磨粒的粒径的尝试也在被普遍采用。然而，若减小磨粒的粒径，由于磨粒的机械作用降低，因此产生研磨速度下降的问题。所以，以往使用的磨粒，虽然通过控制磨粒的粒径来谋求兼顾研磨速度的提高和研磨损伤的减少，但减少研磨损伤极其困难。对于该问题，有人研究了使用含有4价氢氧化铈粒子的研磨液来兼顾研磨速度的提高和研磨损伤的减少（例如参照专利文献2），还有人研究了4价氢氧化铈粒子的制造方法（例如参照专利文献3）。

对于这样的含有4价氢氧化铈粒子的研磨液，为了将具有凹凸的无机绝缘膜研磨平坦，要求氧化硅膜等被研磨膜相对于氮化硅膜等终止（stopper）膜的研磨选择比（研磨速度比：被研磨膜的研磨速度／终止膜的研磨速度）优异等。为了解决该问题，各种各样的添加剂被加入研磨液中，进行研究。例如，提出了这样的研磨液：通过将阴离子性添加剂添加入研磨液中，通过具有对氧化硅膜的良好的研磨速度，同时几乎不研磨氮化硅膜（具有氧化硅膜相对于氮化硅膜的研磨选择性），可以提高研磨后表面的平坦性（例如参照专利文献4）。

虽然像这样，为了调节研磨液的特性，研究了各种各样的添加剂，但有时由于使用的添加剂，作为获得添加剂的效果的代价，产生了研磨速度下降的二律背反（Trade off）的关系。

现有技术文献

专利文献1：日本专利特开平9-270402号公报

专利文献2：国际公开第02/067309号手册

专利文献3：日本专利特开2006-249129号公报

专利文献4：日本专利特开2002-241739号公报

发明内容

发明要解决的问题

针对这样的问题，以往，一般通过改变添加剂的种类，或减少添加剂的添加量，谋求兼顾研磨速度和由添加剂得到的功能，由添加剂得到的功能自然就有限制。此外，近年来对于研磨液，寻求更加高度地兼顾研磨速度和添加剂的添加效果。

本发明是为了解决上述课题而做出的，目的在于提供能够以优异的研磨速度研磨被研磨膜的悬浮液。此外，目的在于提供得到这样的悬浮液：在能够得到添加剂的添加效果的同时，能够得到以优异的研磨速度研磨被研磨膜的研磨液。

此外，本发明的目的在于提供在能够得到添加剂的添加效果的同时，能够以优异的研磨速度研磨被研磨膜的研磨液套剂和研磨液。

进一步，本发明的目的在于提供使用上述研磨液套剂或上述研磨液的研磨方法。

解决问题的手段

本发明人潜心研究使用半导体用研磨液的研磨的高速化，结果发现在含有作为磨粒的4价氢氧化铈粒子的悬浮液中，通过使用可以提高在含有特定量的该磨粒的水分散液中相对特定波长的光的透光率的磨粒，能够抑制加入添加剂时研磨速度的下降，从而完成了本发明。

更具体地说，本发明涉及的悬浮液含有磨粒和水，磨粒含有4价氢氧化铈粒子，且在将该磨粒的含量调节至1.0质量%的水分散液中，对于波长500nm的光有50%/cm以上的透光率。

由于根据这样的悬浮液，向悬浮液中添加添加剂时，能够抑制对被研磨膜（例如无机绝缘膜）的研磨速度的降低，所以与以往的研磨液相比较，能够兼顾优异的研磨速度和添加剂的添加效果。此外，使用不添加添加剂的悬浮液研磨时，也能够以优异的研磨速度研磨被研磨膜。

磨粒的平均粒径优选为1~150nm。基于此，可以得到更加优异的对被研磨膜的研磨速度。