JP6130316B2 - 研磨組成物及び研磨方法並びに研磨組成物の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、研磨組成物及び研磨方法並びに研磨組成物の製造方法に関する。
半導体集積回路の製造技術の向上に伴い半導体素子の高集積化、高速動作が求められるようになると半導体素子における微細回路の製造工程において要求される半導体基板表面の平坦性はより厳しくなってきており、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)が半導体素子の製造工程に不可欠な技術となっている。
このCMPは、半導体基板の絶縁層上に形成された溝にタングステンや銅、アルミニウムなどの金属材料を埋め込み、溝部分に堆積した金属層を研磨し除去する配線工程に用いられている(特許文献1参照)。また、近年では半導体メモリ素子等では更なる性能の向上のため、ゲート電極等の素子部分にも金属材料を使用することが検討されおり、この半導体メモリ素子の製造工程においてもCMPが用いられる(特許文献2参照)。
CMPでは、砥粒や試薬を含む研磨組成物を研磨パッド上に供給しつつ、定盤上に貼り付けた研磨パッドに半導体基板を押し当てながら研磨パッドを相対的に運動させる。この際に、試薬による化学的な反応と、砥粒による機械的な研磨効果により半導体基板表面の凹凸を削り、表面を平坦化することができる。尚、研磨組成物中に含まれる砥粒として二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンド、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化マンガン等の無機粒子が使用されている(特許文献3、4参照)。
CMP工程において重要な特性は、研磨速度と、スクラッチや埋め込みパターン部分の凹みであるディッシング等の研磨工程に由来する欠陥である。研磨速度は半導体製造工程における生産性に関わり、生産性は半導体素子のコストに反映することから、高い研磨速度を有することが要求される。また、欠陥は半導体素子の歩留りや信頼性に影響することから、いかにCMP工程における欠陥の発生を抑制するかが課題である。このように、半導体素子の微細化が進むにつれ、より高水準の研磨工程が求められるようになってきた。
特公平7−77218号公報 特表2008−515190号公報 特開平10−310766号公報 特開2000−080352号公報
しかしながら、半導体素子の微細化が進むにつれ、従来の研磨技術では必要とされる研磨速度や欠陥の特性を充分に満たせなくなってきている。そのため、高い研磨速度を有し、且つスクラッチ及びディッシング等の欠陥に対して更なる特性の向上が可能な研磨技術が必要とされている。
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、半導体基板の研磨工程、特にタングステン等の金属層を有する半導体基板の化学機械研磨工程において、高い研磨速度を有し、且つ半導体装置の信頼性低下の原因となるスクラッチ及びディッシング等の欠陥の発生を抑制する研磨組成物及び研磨方法並びに研磨組成物の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、砥粒として結晶性の金属酸化物粒子を含む研磨組成物であって、前記金属酸化物粒子が、粉末X線回折パターンにおける回折強度が最大となるピーク部分の半値幅が1°未満のものであることを特徴とする研磨組成物を提供する。
このように砥粒として粉末X線回折で得られる回折強度のピーク部分の半値幅が1°未満である高結晶性の金属酸化物粒子を含む研磨組成物であれば、高い研磨速度を有し、スクラッチ及びディッシング等の欠陥の発生を抑制できるものとなる。
このとき、前記金属酸化物粒子の平均粒子径が10nm以上、100nm以下であることが好ましい。
金属酸化物粒子の平均粒子径が10nm以上であれば極端に研磨速度が遅くなることがなく、また、平均粒子径が100nm以下であれば、スクラッチの発生を防ぐことができるものとなる。
またこのとき、前記金属酸化物粒子は酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガンのいずれか、あるいはこれらの中の少なくとも2個以上の混合物、又はこれらの金属酸化物のうち少なくとも1つを含有する複合酸化物を含むことができる。
本発明で用いられる金属酸化物としては、これらのようなものを含んだ金属酸化物粒子が好適である。
このとき研磨組成物は、さらに酸化剤を含むことが好ましい。
酸化剤を含むことで、半導体基板の表面を酸化でき、研磨を効果的に促進することができるものとなる。
また前記酸化剤として、過酸化物と鉄(III)塩のうち少なくとも1種類以上を含むことが好ましい。
更に、前記過酸化物として過硫酸、過ヨウ素酸、過塩素酸、これらの塩、及び過酸化水素からなる群より選ばれる少なくとも1種類以上を含むことが好ましい。
更に、前記鉄(III)塩として、硫酸鉄(III)、硝酸鉄(III)、塩化鉄(III)、シュウ酸鉄(III)、トリス(オキサラト)鉄(III)カリウム、ヘキサシアノ鉄(III)アンモニウム、ヘキサシアノ鉄(III)カリウム、クエン酸鉄(III)、クエン酸鉄(III)アンモニウム、水溶性フェロセン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種類以上を含むことが好ましい。
酸化剤として、これらのようなものを含むことで、半導体基板の表面を酸化でき、研磨をより効果的に促進することができるものとなる。
またこのとき、前記金属酸化物粒子の含有量が0.1質量%以上、10質量%以下であることが好ましい。
金属酸化物粒子の含有量が0.1質量%以上であれば充分な研磨速度を得ることができ、金属酸化物粒子の含有量が10質量%以下であればスクラッチの発生を抑制することができるものとなる。
さらに、本発明の研磨組成物は分散剤とpH調整剤のうち少なくとも1種類以上を含むことができる。
このような研磨組成物であれば、被研磨物や目的に応じた特性、pHを有するものとなる。
また本発明では上記目的を達成するために、上記の研磨組成物を用いて半導体基板を研磨することを特徴とする研磨方法を提供する。
上記の研磨組成物を用いれば、高い研磨速度で半導体基板を研磨でき、且つスクラッチおよびディッシングの発生を抑制することができる。
また、前記半導体基板が金属層を含むことが好ましい。
本発明は、金属層を含んだ半導体基板の研磨に好適である。
また、前記金属層はタングステン又はタングステン合金であることが好ましい。
本発明は、金属層としてタングステン又はタングステン合金を含んだ半導体基板の研磨に特に好適である。
また、本発明によれば、上記の研磨組成物の製造方法であって、粉末X線回折法によって、前記金属酸化物粒子の回折強度が最大となるピーク部分の半値幅を測定する工程と、該測定した半値幅が1°未満である前記金属酸化物粒子を砥粒として前記研磨組成物に添加する工程を含むことを特徴とする研磨組成物の製造方法が提供される。
CMP等の研磨に使用する研磨組成物に、半値幅が1°未満である金属酸化物粒子を選別して、砥粒として添加することで、研磨速度が大きく、且つスクラッチ及びディッシングの発生を抑制可能な研磨組成物を得ることができる。
本発明であれば、半導体基板の研磨工程、特にタングステン等の金属層を有する半導体基板のCMPにおいて、高い研磨速度を維持でき、且つスクラッチ及びディッシング等の欠陥の発生を抑制することができる。
本発明の研磨方法において使用できる片面研磨装置の一例を示した概略図である。
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上述のように、半導体素子の微細化が進むにつれ、CMP等の研磨におけるスクラッチやディッシング等の欠陥の低減要求が高まっている。そして、欠陥の低減と同時に、研磨速度の低下も抑制しなければならないという課題があった。
そこで、本発明者はこのような課題を達成すべく鋭意検討を重ねた。その結果、研磨砥粒として高結晶性の金属酸化物、具体的には粉末X線回折により測定される回折強度が最大となるピーク部分の半値幅が1°未満である金属酸化物を研磨組成物に添加することで上記課題を達成できることに想到し、本発明を完成させた。
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の研磨組成物について説明する。
本発明の研磨組成物は、粉末X線回折によって測定される回折強度のメインピークの半値幅が1°未満である高結晶性の金属酸化物を含有している。
この半値幅は、例えばX線源として波長1.5418(Å)である銅のKα線を用いたθ−2θ法により得られるX線パターンから求めることができる。また、半値幅とは、強度が最大となるピークに対し、バックグラウンドを除いたピーク強度の半分の強度となる位置におけるピーク幅を意味する。
このように、半値幅が1°未満である金属酸化物粒子を用いると、半値幅が1°以上である金属酸化物粉末を用いた場合と比べて、研磨速度及びスクラッチ、ディッシング等の欠陥の特性が良好となる。これは、詳細なメカニズムは現在のところ不明であるが、金属酸化物粒子の実効的な硬度、あるいは金属酸化物粒子表面と被研磨物表面との化学的な相互作用によるものではないかと考えられる。
また、本発明において、金属酸化物の結晶構造については特に制限されず、半値幅が1°未満であれば単一の結晶相であっても良いし、複数の結晶相を有していても良い。また、金属酸化物は複合酸化物であってもよく、被研磨物や目的に応じ適宜選択できる。
金属酸化物としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガンのいずれか、あるいはこれらの中の少なくとも2個以上の混合物が好適である。
また、複合酸化物は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガンのうち少なくとも1つの金属酸化物を含有する複合酸化物であることが好適である。
この複合酸化物として、例えばジルコニア/セリア複合酸化物、アルミナ/セリア複合酸化物、ジルコニア/イットリア複合酸化物、鉄/マンガン複合酸化物が挙げられるが、これらに限定されることはない。
また、研磨組成物中における金属酸化物の平均粒子径(1次粒子径)が10nm以上、100nm以下であることが好ましい。
金属酸化物粒子の平均粒子径が10nm以上では研磨速度が極端に遅くならず、100nm以下であれば、粒子が大き過ぎないのでスクラッチが発生し難い。
ここで、金属酸化物の平均粒子径は透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)或いは走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)により得られる粒子画像を計測し、粒子100個以上の定方向最大径、即ちフェレ(Feret)径の平均値から計算することができる。もちろん、平均粒子径の測定方法はこれに限定されず、他の方法で測定を行うことが可能である。
また本発明の研磨組成物は、上記金属酸化物に加えて、さらに酸化剤を含むものであってもよい。
そして、この酸化剤は特に限定されないが、過酸化物からなる有機又は無機化合物、或いは鉄(III)塩であることが好ましい。
過酸化物としては特に限定されないが、過酢酸、過ヨウ素酸、過塩素酸、過酸化水素が、鉄(III)塩からなる化合物としては特に限定されないが、硫酸鉄(III)、硝酸鉄(III)、塩化鉄(III)、シュウ酸鉄(III)、トリス(オキサラト)鉄(III)カリウム、ヘキサシアノ鉄(III)アンモニウム、ヘキサシアノ鉄(III)カリウム、クエン酸鉄(III)、クエン酸鉄(III)アンモニウム、水溶性フェロセン誘導体が含まれることが好ましい。
本発明の研磨組成物が、これらの酸化剤を含むことで、半導体基板の表面を酸化でき、研磨を効果的に促進することができるものとなる。
また、研磨組成物の金属酸化物粒子の含有量は0.1質量%以上、10質量%以下が好ましく、より望ましくは0.3質量%以上3質量%以下であることが好ましい。
金属酸化物の含有量が0.1質量%以上であれば充分な研磨速度を得ることができ、また10質量%以下の含有量であればスクラッチ等の欠陥が発生し難い。
さらに、本発明の研磨組成物は、分散剤とpH調整剤のうち少なくとも1種類以上を含むものであることが好ましい。
分散剤として、例えば水溶性高分子を添加することができる。水溶性高分子の種類、構造、分子量は特に制限されず従来公知のものを目的に応じ適宜選択できる。また、水溶性高分子の例として、ポリカルボン酸、ポリスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリアミン、ポリイミンなどが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
pH調整剤としては、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸、酢酸、シュウ酸、コハク酸などの有機酸、水酸化カリウム、アンモニアなどの無機塩基、水酸化テトラメチルアンモニウム(Tetramethylammonium hydroxide:TMAH)などの有機塩基を用いることができる。
また、本発明における研磨組成物のpHは特に限定されず、被研磨物及び目的に応じ適宜選択できる。例えば、タングステン又はタングステン合金を含む半導体基板の表面を研磨する場合は、研磨組成物のpHが1以上、6以下であることが好ましい。
次に、本発明の研磨組成物の製造方法について説明する。
本発明において、高結晶性の金属酸化物粒子の製造方法は特に限定されず、目的に応じ適宜選択できる。
例えば、沈殿法等により生成した金属酸化物の前駆体を熱分解することにより高結晶性の金属酸化物を得る方法(特開2006−32966号公報参照)や金属アルコキシドの加水分解によるゾルゲル法(特開2013−18690号公報参照)、金属塩化物ガスや金属塩を噴霧し、熱やプラズマ等により分解させる噴霧分解法(特開平6−40726号公報参照)、金属塩溶液を超臨界状態の水中で反応させる水熱合成法(特開2008−137884号公報参照)、ターゲット材料にレーザーを照射し瞬間的に蒸発、再凝縮させるレーザーアブレーション法(国際公開第2012/114923号参照)などが挙げられる。
更に、高結晶性の金属酸化物粒子の製造方法として、チタンや亜鉛の酸化物等を10モル濃度以上のアルカリ金属水酸化物水溶液中でBa等と反応させる方法(特開2007−31176号公報参照)や、金属酸化物ゾルと金属塩等を流通式反応装置中で昇温し熱処理する方法(特開2012−153588号公報参照)等が知られている。これらの製造方法や製造条件を目的に合わせ適宜選択することにより金属酸化物の結晶性を制御できる。
そして、本発明の研磨組成物の製造方法では、粉末X線回折法によって、製造した金属酸化物粒子の回折強度が最大となるピーク部分の半値幅を測定する工程を有する。
更に、本発明の研磨組成物の製造方法では、半値幅の測定工程の後に、測定した半値幅が1°未満である金属酸化物粒子を砥粒として研磨組成物に添加する工程を有する。尚、必ずしも金属酸化物粒子の製造の都度半値幅の測定を行う必要はなく、一度半値幅の測定を行い、半値幅が1°未満となる条件を見出して選択すれば、その後は、その選択された条件と同じ条件で金属酸化物粒子を製造することができる。
このように、本発明では半値幅が1°未満である高結晶性の金属酸化物を砥粒として、研磨組成物に添加することで高研磨速度且つ低欠陥を実現可能な研磨組成物を確実に製造することができる。
また、上記の酸化剤、分散剤、pH調整剤等を研磨組成物に添加する工程を含んでも良い。
次に、本発明の研磨組成物を使用した研磨方法について説明する。以下では、半導体基板を片面研磨する場合を例に説明するが、もちろんこれに限定されることはなく、本発明の研磨組成物は両面研磨や面取り部の研磨にも用いることができる。
片面研磨装置は、例えば、図1に示すように、研磨パッド4が貼り付けられた定盤3と、研磨組成物供給機構5と、研磨ヘッド2等から構成された片面研磨装置10とすることができる。
このような研磨装置10では、研磨ヘッド2で半導体基板Wを保持し、研磨組成物供給機構5から研磨パッド4上に本発明の研磨組成物1を供給するとともに、定盤3と研磨ヘッド2をそれぞれ回転させて半導体基板Wの表面を研磨パッド4に摺接させることにより研磨を行う。
このとき、半導体基板Wは金属層を含むものとすることができ、更に金属層がタングステン又はタングステン合金であるものとすることができる。
本発明の研磨方法は被研磨物として金属層を含む表面の研磨に好適であり、特にタングステン、タングステン合金から成る金属層の研磨に対し好適に用いられる。
本発明の研磨組成物を用いた研磨方法であれば、研磨速度が大きいことに加え、研磨後の半導体基板の表面にスクラッチやディッシング等の欠陥の発生を抑制できる。
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
まず、本発明の研磨組成物を供給しながら、半導体基板の表面を片面研磨し、その後研磨速度及びスクラッチの発生量を評価した。
この片面研磨で使用した研磨組成物は、以下のように製造した。
最初に、結晶構造がアナターゼ構造であり、X線半値幅が0.4322°、平均粒子径が32nmである酸化チタンを、含有量が1.0質量%となるよう純水に分散させ、次に過酸化水素1.5質量%、硝酸鉄(III)0.1質量%を添加し混合した。その後、硝酸により溶液のpHを2.5に調整して研磨組成物を製造した。
このとき、半値幅は(株)リガク製のRINT2500により、受光スリット幅0.3mm、管電圧50kV、管電流60mA、スキャンスピード3°/min、サンプリング幅0.024°の条件にて測定を行った。
また、研磨対象の半導体基板は、直径12インチ(300mm)のシリコン基板上に厚さ約10nmの窒化チタン層を介して約800nmのタングステン層を堆積したブランケット基板とした。
研磨速度の評価は、研磨前後のタングステン層の厚さ(膜厚)の変化量を時間(min)で割ることで研磨速度を算出した。膜厚は4探針シート抵抗測定機(ナプソン(株)製 RH−100PV)により測定したシート抵抗率から下記の(式1)により求めた。
ρ=ρ×t …(式1)
(ここで、ρ:比抵抗(定数)、ρ:シート抵抗率、t:膜厚である。)
スクラッチの発生量の評価は、レーザー顕微鏡(レーザーテック(株)製 1LM21)により、研磨後のブランケット基板の表面における基板中心付近の任意の10点と基板外周付近の任意の10点を観察して、スクラッチの個数をカウントし、スクラッチの個数の総数を観察領域の合計面積で割ることで1mm当たりのスクラッチの個数を評価した。
また、上記したものとは別の半導体基板の表面を片面研磨し、ディッシング量を評価した。
このとき使用した研磨組成物は、上記で製造した研磨組成物と同様のものであった。
研磨対象の半導体基板は、100nm間隔で幅100nm、深さ200nmの線状の溝に厚さ約1nmの窒化チタン層を介して厚さ約600nmのタングステン層を堆積し、溝部分を埋めたパターン付き基板とした。
ディッシングの発生量の評価は、研磨後のパターン部分を切り出し、断面を電子顕微鏡により観察し、溝のない非パターン領域とタングステン埋め込み部の最も窪んだ部分との差をディッシング量として評価した。
尚、実施例1において、研磨装置はPoli−762(G&P Technology, Inc.製)を、研磨パッドはIC1000(ニッタ・ハース(株)製)を使用した。また、研磨条件は、被研磨基板に加える加重を193g/cm、定盤回転数を70rpm、研磨ヘッド回転数を70rpm、スラリー(研磨組成物)供給量を100mL/minとして片面研磨を行った。
(実施例2)
使用する研磨組成物を変えたこと以外、実施例1と同様な条件で2種類の半導体基板の片面研磨を行い、実施例1と同様な方法で研磨速度、スクラッチの発生量、ディッシング量を評価した。
このとき、以下のように製造した研磨組成物を使用した。
最初に、結晶構造が単斜晶構造、X線半値幅が0.4169°、平均粒子径が35nmである酸化ジルコニウムを1.0質量%となるよう純水に分散させ、次に、過酸化水素1.5質量%、硝酸鉄(III)0.1質量%を添加、混合した。その後、硝酸により溶液のpHを2.5に調整して研磨組成物を製造した。
(実施例3)
使用する研磨組成物を変えたこと以外、実施例1と同様な条件で2種類の半導体基板の片面研磨を行い、実施例1と同様な方法で研磨速度、スクラッチの発生量、ディッシング量を評価した。
このとき、以下のように製造した研磨組成物を使用した。
最初に、結晶構造が三方晶構造、X線値幅が0.8469°、平均粒子径が58nmであるα−酸化アルミニウムを1.0質量%となるよう純水に分散させ、次に、過酸化水素1.5重量%、硝酸鉄(III)0.1質量%を添加、混合した。その後、硝酸により溶液のpHを2.5に調整して研磨組成物を製造した。
(実施例4)
使用する研磨組成物を変えたこと以外、実施例1と同様な条件で2種類の半導体基板の片面研磨を行い、実施例1と同様な方法で研磨速度、スクラッチの発生量、ディッシング量を評価した。
最初に、結晶構造が単斜晶構造、X線半値幅が0.9108°、平均粒子径が33nmである酸化ジルコニウムを1.0重量%となるよう純水に分散させ、次に、過酸化水素1.5重量%、硝酸鉄(III)0.1重量%を添加、混合した。その後、硝酸により溶液のpHを2.5に調整して研磨組成物を製造した。
(比較例1)
使用する研磨組成物を変えたこと以外、実施例1と同様な条件で2種類の半導体基板の片面研磨を行い、実施例1と同様な方法で研磨速度、スクラッチの発生量、ディッシング量を評価した。
このとき、以下のように製造した研磨組成物を使用した。
X線半値幅が5°以上あるブロードなピークを有するアモルファス(非晶質)構造で、平均粒子径が54nmであるコロイダルシリカを、研磨組成物中の含有量が1.0質量%となるよう純水に分散させ、次に、過酸化水素1.5質量%、硝酸鉄(III)0.1質量%を添加、混合した。その後、硝酸により溶液のpHを2.5に調整して研磨組成物を製造した。
このように、比較例1の研磨組成物は、砥粒として半値幅が1°未満の金属酸化物を含んでいないものとした。
(比較例2)
使用する研磨組成物を変えたこと以外、実施例1と同様な条件で2種類の半導体基板の片面研磨を行い、実施例1と同様な方法で研磨速度、スクラッチの発生量、ディッシング量を評価した。
このとき、以下のように製造した研磨組成物を使用した。
最初に、結晶構造がアナターゼ構造、X線半値幅が2.1563°、平均粒子径が25nmである酸化チタンを1.0質量%となるよう純水に分散させ、次に、過酸化水素1.5質量%、硝酸鉄(III)0.1質量%を添加し、混合した。その後、硝酸により溶液のpHを2.5に調整して研磨組成物を製造した。
このように、比較例2の研磨組成物は、砥粒として半値幅が1°未満の金属酸化物を含んでいないものとした。
(比較例3)
使用する研磨組成物を変えたこと以外、実施例1と同様な条件で2種類の半導体基板の片面研磨を行い、実施例1と同様な方法で研磨速度、スクラッチの発生量、ディッシング量を評価した。
このとき、以下のように製造した研磨組成物を使用した。
最初に、結晶構造が単斜晶構造、X線半値幅が1.9254°、平均粒子径が22nmである酸化ジルコニウムを1.0質量%となるよう純水に分散させ、次に、過酸化水素1.5質量%、硝酸鉄(III)0.1質量%を添加し、混合した。その後、硝酸により溶液のpHを2.5に調整して研磨組成物を製造した。
このように、比較例3の研磨組成物は、砥粒として半値幅が1°未満の金属酸化物を含んでいないものとした。
(比較例4)
使用する研磨組成物を変えたこと以外、実施例1と同様な条件で2種類の半導体基板の片面研磨を行い、実施例1と同様な方法で研磨速度、スクラッチの発生量、ディッシング量を評価した。
このとき以下のように製造した研磨組成物を使用した。
最初に、結晶構造が単斜晶構造、X線半値幅が1.1796°、平均粒子径が29nmである酸化ジルコニウムを1.0重量%となるよう純水に分散させ、次に、過酸化水素1.5重量%、硝酸鉄(III)0.1重量%を添加、混合した。その後、硝酸により溶液のpHを2.5に調整して研磨組成物を製造した。
このように、比較例4の研磨組成物は、砥粒として半値幅が1°未満の金属酸化物を含んでいないものとした。
(比較例5)
使用する研磨組成物を変えたこと以外、実施例1と同様な条件で2種類の半導体基板の片面研磨を行い、実施例1と同様な方法で研磨速度、スクラッチの発生量、ディッシング量を評価した。
このとき、以下のように製造した研磨組成物を使用した。
最初に、結晶構造が三方晶構造、X線半値幅が2.6985°、平均粒子径が46nmであるα−酸化アルミニウムを1.0質量%となるよう純水に分散させ、次に、過酸化水素1.5質量%、硝酸鉄(III)0.1質量%を添加し、混合した。その後、硝酸により溶液のpHを2.5に調整して研磨組成物を製造した。
このように、比較例5の研磨組成物は、砥粒として半値幅が1°未満の金属酸化物を含んでいないものとした。
表1に実施例、比較例の研磨組成物及び評価結果をまとめたもの示す。
Figure 0006130316
表1に示すように、比較例に比べて実施例1−4では研磨速度が大きく、且つディッシング量及びスクラッチの個数は少ないという結果となった。
一方で、比較例1−4は実施例に比べ研磨速度は小さく、更にディッシング量及びスクラッチの個数が大幅に増加してしまう結果となった。
比較例5では、実施例1と同程度で研磨速度は大きいものの、ディッシング量及びスクラッチの個数が大幅に増加してしまう結果となった。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1…研磨組成物、 2…研磨ヘッド、 3…定盤、
4…研磨パッド、 5…研磨組成物供給機構、
10…片面研磨装置、
W…半導体基板。

Claims (12)

  1. 砥粒として結晶性の金属酸化物粒子を含む研磨組成物であって、
    前記金属酸化物粒子が、粉末X線回折パターンにおける回折強度が最大となるピーク部分の半値幅が1°未満のものであり、前記金属酸化物粒子は酸化チタン、酸化マンガンのいずれか、あるいはこれらの混合物、又はこれらの金属酸化物のうち少なくとも1つを含有する複合酸化物を含むことを特徴とする研磨組成物。
  2. 前記金属酸化物粒子の平均粒子径が10nm以上、100nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の研磨組成物。
  3. さらに酸化剤を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の研磨組成物。
  4. 前記酸化剤として、過酸化物と鉄(III)塩のうち少なくとも1種類以上を含むことを特徴とする請求項に記載の研磨組成物。
  5. 前記過酸化物として過硫酸、過ヨウ素酸、過塩素酸、これらの塩、及び過酸化水素からなる群より選ばれる少なくとも1種類以上を含むことを特徴とする請求項に記載の研磨組成物。
  6. 前記鉄(III)塩として、硫酸鉄(III)、硝酸鉄(III)、塩化鉄(III)、シュウ酸鉄(III)、トリス(オキサラト)鉄(III)カリウム、ヘキサシアノ鉄(III)アンモニウム、ヘキサシアノ鉄(III)カリウム、クエン酸鉄(III)、クエン酸鉄(III)アンモニウム、水溶性フェロセン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種類以上を含むことを特徴とする請求項又は請求項に記載の研磨組成物。
  7. 前記金属酸化物粒子の含有量が0.1質量%以上、10質量%以下であることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の研磨組成物。
  8. さらに、分散剤とpH調整剤のうち少なくとも1種類以上を含むことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の研磨組成物。
  9. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の研磨組成物を用いて半導体基板を研磨することを特徴とする研磨方法。
  10. 前記半導体基板が金属層を含むことを特徴とする請求項に記載の研磨方法。
  11. 前記金属層はタングステン又はタングステン合金であることを特徴とする請求項10に記載の研磨方法。
  12. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の研磨組成物の製造方法であって、
    粉末X線回折法によって、前記金属酸化物粒子の回折強度が最大となるピーク部分の半値幅を測定する工程と、
    該測定した半値幅が1°未満である前記金属酸化物粒子を砥粒として前記研磨組成物に添加する工程を含むことを特徴とする研磨組成物の製造方法。
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