TW202108733A - 研磨液及化學機械研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種在應用於具有含鈷膜之被研磨體的CMP之情況下,研磨速度良好且能夠抑制被研磨面的腐蝕及劃痕的產生之研磨液。又,提供一種使用了上述研磨液之化學機械研磨方法。本發明的研磨液係使用於具有含鈷膜之被研磨體之化學機械研磨之研磨液,前述研磨液包含:膠體二氧化矽;ClogP值為1.5~3.8的鈍化膜形成劑;高分子化合物;及過氧化氫,pH為2.0~4.0。

Description

研磨液及化學機械研磨方法
本發明有關一種研磨液及化學機械研磨方法。
半導體積體電路(LSI:large-scale integrated circuit)的製造中,在裸晶圓的平坦化、層間絕緣膜的平坦化、金屬栓塞的形成及埋入配線的形成等時使用化學機械研磨(CMP:chemical mechanical polishing)法。 例如,在專利文獻1中揭示有“一種化學機械研磨用水系分散體,其含有:(A)研磨粒;(B)碳數為4以上的有機酸,具有π電子且具有1個以上的羧基、並且具有2個以上的選自包括羧基及羥基之群組中的至少1種基團;(C)胺基酸;(D)陰離子性界面活性劑;及(E)氧化劑,pH為6.5以上且9.5以下。”。
[專利文獻1]日本特開2014-229827號公報
然而,近年來,隨著對配線的精細化的需求,鈷作為代替銅之配線金屬元素而受到關注。 在具有含鈷膜之被研磨體進行CMP時,要求對含鈷膜的研磨速度為一定以上。又,要求在研磨後的被研磨體的被研磨面中,能夠抑制腐蝕(Corrosion:由腐蝕引起之表面粗糙)及劃痕(Scratch:劃痕狀的缺陷)的產生。
因此,本發明的課題在於提供一種在應用於具有含鈷膜之被研磨體的CMP之情況下,研磨速度良好且能夠抑制被研磨面的腐蝕及劃痕的產生之研磨液。 又,本發明的課題在於提供一種使用了上述研磨液之化學機械研磨方法。
本發明人發現,藉由以下構成能夠解決上述課題。
〔1〕 一種研磨液,其係使用於具有含鈷膜之被研磨體之化學機械研磨,前述研磨液包含: 膠體二氧化矽; ClogP值為1.5~3.8的鈍化膜形成劑; 高分子化合物;及 過氧化氫, pH為2.0~4.0。 〔2〕 如〔1〕所述之研磨液,其係進一步包含陽離子化合物。 〔3〕 如〔2〕所述之研磨液,其中 上述陽離子化合物為包含選自包括第四級銨陽離子及第四級鏻陽離子之群組中的陽離子之化合物。 〔4〕 如〔1〕至〔3〕之任一項所述之研磨液,其係進一步包含苯并三唑化合物。 〔5〕 如〔4〕所述之研磨液,其係包含2種以上的上述苯并三唑化合物。 〔6〕 如〔4〕或〔5〕所述之研磨液,其中 上述鈍化膜形成劑的含量相對於上述苯并三唑化合物的含量的質量比為0.01~4.0。 〔7〕 如〔1〕至〔6〕之任一項所述之研磨液,其中 在存在於上述研磨液中之狀態下測量之上述膠體二氧化矽的zeta電位為+20.0mV以上。 〔8〕 如〔1〕至〔7〕之任一項所述之研磨液,其中 上述膠體二氧化矽的含量相對於上述研磨液的總質量為1.0質量%以上, 上述膠體二氧化矽的平均一次粒徑為5nm以上。 〔9〕 如〔1〕至〔8〕之任一項所述之研磨液,其係進一步包含選自包括聚羧酸及聚膦酸之群組中的1種以上的有機酸。 〔10〕 如〔9〕所述之研磨液,其中 上述有機酸為選自包括檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸、順丁烯二酸、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸及乙二胺四亞甲基膦酸之群組中的1種以上。 〔11〕 如〔1〕至〔10〕之任一項所述之研磨液,其中 上述高分子化合物具有羧酸基。 〔12〕 如〔1〕至〔11〕之任一項所述之研磨液,其中 上述高分子化合物的重量平均分子量為2000~30000。 〔13〕 如〔1〕至〔12〕之任一項所述之研磨液,其係進一步包含相對於上述研磨液的總質量為0.05~5.0質量%的有機溶劑。 〔14〕 如〔1〕至〔13〕之任一項所述之研磨液,其中 上述鈍化膜形成劑為選自包括水楊酸、4-甲基水楊酸、4-甲基苯甲酸、4-第三丁基苯甲酸、4-丙基苯甲酸、6-羥基-2-萘甲酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、喹哪啶酸、8-羥基喹啉及2-甲基-8-羥基喹啉之群組中的1種以上。 〔15〕 如〔1〕至〔14〕之任一項所述之研磨液,其中 上述鈍化膜形成劑的ClogP值為2.1~3.8。 〔16〕 如〔1〕至〔15〕之任一項所述之研磨液,其係進一步包含陰離子系界面活性劑。 〔17〕 如〔1〕至〔16〕之任一項所述之研磨液,其係進一步包含非離子系界面活性劑。 〔18〕 如〔17〕所述之研磨液,其中 上述非離子系界面活性劑的HLB值為8~15。 〔19〕 如〔1〕至〔18〕之任一項所述之研磨液,其中 上述鈍化膜形成劑的含量相對於上述高分子化合物的含量的質量比為0.05以上且小於10。 〔20〕 如〔1〕至〔19〕之任一項所述之研磨液,其中 固體成分濃度為10質量%以上, 以質量基準計稀釋3倍以上來使用。 〔21〕 一種化學機械研磨方法,其包括以下製程: 一邊將〔1〕至〔19〕之任一項所述之研磨液供給至安裝於研磨台之研磨墊,一邊使上述被研磨體的被研磨面與上述研磨墊接觸,使上述被研磨體和上述研磨墊相對地移動以研磨上述被研磨面,從而獲得經研磨之被研磨體。 〔22〕 如〔21〕所述之化學機械研磨方法,其係為了形成由含鈷膜構成之配線而進行。 〔23〕 如〔21〕或〔22〕所述之化學機械研磨方法,其中 上述被研磨體具有由與上述含鈷膜不同之材料構成之第2層, 上述含鈷膜的研磨速度相對於上述第2層的研磨速度的速度比為大於0.05且小於5。 〔24〕 如〔23〕所述之化學機械研磨方法,其中 上述第2層包含選自包括Ta、TaN、TiN、SiN、四乙氧基矽烷、SiC及SiOC之群組中的1種以上的材料。 〔25〕 如〔21〕至〔24〕之任一項所述之化學機械研磨方法,其中 研磨壓力為0.5~3.0psi。 〔26〕 如〔21〕至〔25〕之任一項所述之化學機械研磨方法,其中 供給至上述研磨墊之上述研磨液的供給速度為0.14~0.35ml/(min·cm2 )。 〔27〕 如〔21〕至〔26〕之任一項所述之化學機械研磨方法,其係包括在獲得上述經研磨之被研磨體之製程之後,用鹼清洗液清洗上述經研磨之被研磨體之製程。 〔28〕 如〔21〕至〔27〕之任一項所述之化學機械研磨方法,其係包括在獲得上述經研磨之被研磨體之製程之後,用有機溶劑系溶液清洗上述經研磨之被研磨體之製程。 〔29〕 一種研磨液,其係使用於被研磨體的化學機械研磨,前述研磨液包含: 研磨粒; ClogP值為1.5~3.8的鈍化膜形成劑; 高分子化合物;及 過氧化氫, pH為2.0~4.0。 [發明效果]
依本發明,能夠提供一種在應用於具有含鈷膜之被研磨體的CMP之情況下,研磨速度良好且能夠抑制被研磨面的腐蝕及劃痕的產生之研磨液。 又,能夠提供一種使用了上述研磨液之化學機械研磨方法。
以下,對本發明進行詳細說明。 以下所記載之構成要件的說明有時基於本發明的代表性實施形態而完成,但本發明並不限定於該種實施形態。
另外,本說明書中,用“~”來表示之數值範圍係指將記載於“~”前後之數值作為下限值及上限值而包括之範圍。 本說明書中,ClogP值係指,藉由計算求出對1-辛醇和水的分配係數P的常用對數logP之值。關於ClogP值的計算中使用之方法及軟體,能夠使用公知者,但只要沒有特別指定,則在本發明中使用併入到Cambridgesoft公司的Chem Bio Draw Ultra12.0之ClogP程式。 本說明書中,pH能夠藉由pH計來測量,測量溫度為25℃。另外,pH計能夠使用產品名稱“LAQUA系列”(HORIBA, Ltd.製造)。 在本說明書中,psi係指,pound-force per square inch;重量磅每平方英吋,1psi=6894.76Pa。
[研磨液] 本發明的研磨液(以下,亦稱為“本研磨液”。)係使用於被研磨體(較佳為具有含鈷膜之被研磨體)之化學機械研磨(CMP)之研磨液,前述研磨液包含:研磨粒(較佳為膠體二氧化矽);ClogP值為1.5~3.8的鈍化膜形成劑;高分子化合物;及pH為2.0~4.0的過氧化氫。 雖然用該種結構的研磨液獲得所希望的效果機制尚不明確,但本發明人推測如下。 亦即,本研磨液包含研磨粒(較佳為膠體二氧化矽)及過氧化氫,藉由將pH設為預定上限值以下來確保研磨速度。又,藉由包含ClogP值為預定值以上的鈍化膜形成劑及高分子化合物並將pH設為預定的範圍內來抑制被研磨面之腐蝕的產生。此外,推測藉由包含ClogP值為預定值以下的鈍化膜形成劑來抑制本研磨液中的粗大粒子的產生並且抑制被研磨面之劃痕的產生。 又,本研磨液亦能夠抑制被研磨面之碟陷(Dishing:利用CMP形成配線之情況下,藉由研磨而在被研磨面露出之配線的表面以碟狀碟陷之現象)的產生。 以下,滿足研磨液中的研磨速度優異、在被研磨面不易產生腐蝕度優異(亦簡稱為腐蝕抑制性優異)、在被研磨面不易產生劃痕度優異(亦簡稱為劃痕抑制性優異)及在被研磨面不易產生碟陷度優異(亦簡稱為碟陷抑制性優異)中的至少一個以上時,亦稱作本發明之效果優異。
在以下中,對本研磨液中所包含之成分及能夠包含之成分進行說明。 另外,在以下進行說明之各成分可以在本研磨液中進行電離。例如,後述之通式(1)所表示之化合物中的羧酸基(-COOH)成為羧酸陰離子(-COO-)之化合物(離子)包含於本研磨液中之情況下,視為本研磨液包含通式(1)所表示之化合物。 另外,在以下說明中的各成分的含量係指,將在本研磨液中進行電離而存在之成分假設成未電離之狀態者而換算求得之含量。
<膠體二氧化矽(研磨粒)> 本研磨液中包含膠體二氧化矽(二氧化矽膠體粒子)。膠體二氧化矽作為研磨被研磨體之研磨粒發揮功能。 在本發明的另一態樣中,本研磨液包含研磨粒。作為研磨粒,例如,可以舉出二氧化矽、氧化鋁、二氧化鋯、鈰氧、二氧化鈦、氧化鍺及碳化矽等無機研磨粒;聚苯乙烯、聚丙烯酸及聚氯乙烯等有機研磨粒。其中,從在研磨液中的分散穩定性優異之觀點及藉由CMP而產生之劃痕(研磨刮痕)的產生數少之觀點考慮,二氧化矽粒子作為研磨粒為較佳。 作為二氧化矽粒子,沒有特別限制,例如,可以舉出沉澱二氧化矽、氣相二氧化矽及膠體二氧化矽等。其中,膠體二氧化矽為更佳。 本研磨液為漿料為較佳。
從能夠更加抑制產生被研磨面的缺陷之觀點考慮,膠體二氧化矽的平均一次粒徑為60nm以下為較佳,30nm以下為更佳。 從藉由抑制膠體二氧化矽的凝聚而本研磨液的經時穩定性提高之觀點考慮,膠體二氧化矽的平均一次粒徑的下限值為1nm以上為較佳,3nm以上為更佳,5nm以上為進一步較佳。 平均一次粒徑係測量從使用JEOL Ltd.製造之穿透式電子顯微鏡TEM2010(加壓電壓200kV)進行拍攝之圖像中任意選擇之1000個一次粒子的粒徑(等效圓直徑),並將該等進行算術平均而求出。另外,等效圓直徑係指假設具有與觀察時的粒子的投影面積相同的投影面積之正圓時的該圓的直徑。 其中,在作為膠體二氧化矽而使用市售品之情況下,作為膠體二氧化矽的平均一次粒徑而優先採用產品目錄值。
從提高研磨力之觀點考慮,膠體二氧化矽的平均縱橫比為1.5~2.0為較佳,1.55~1.95為更佳,1.6~1.9為特佳。 膠體二氧化矽的平均縱橫比係藉由以下方式求出:測量藉由上述穿透式電子顯微鏡觀察之任意100個的每個粒子之長徑和短徑,並計算每個粒子的縱橫比(長徑/短徑),藉由將100個縱橫比進行算術平均而求出。另外,粒子的長徑係指,粒子的長軸方向的長度,粒子的短徑係指,與粒子的長軸方向正交之粒子的長度。 其中,在作為膠體二氧化矽而使用市售品之情況下,作為膠體二氧化矽的平均縱橫比優先採用產品目錄值。
從更加提高研磨速度之觀點考慮,膠體二氧化矽的締合度為1~3為較佳。 本說明書中,締合度藉由締合度=平均二次粒徑/平均一次粒徑而求出。平均二次粒徑相當於凝聚狀態之二次粒子的平均粒徑(等效圓直徑),能夠藉由與上述之平均一次粒徑相同的方法求出。 其中,在作為膠體二氧化矽而使用市售品之情況下,作為膠體二氧化矽的締合度優先採用產品目錄值。
膠體二氧化矽可以在表面具有表面修飾基(磺酸基、膦酸基和/或羧酸基等)。 另外,上述基團可以在研磨液中電離。 作為獲得具有表面修飾基之膠體二氧化矽之方法,並沒有特別限定,例如,可以舉出日本特開2010-269985號公報中所記載之方法。
膠體二氧化矽可以使用市售品,例如,可以舉出PL1、PL3、PL7、PL10H、PL1D、PL07D、PL2D及PL3D(均為產品名稱、FUSO CHEMICAL CO.,Ltd.製造等。
從本研磨液的碟陷抑制性更加優異之觀點考慮,膠體二氧化矽的含量的下限值相對於本研磨液的總質量(100質量%)為0.1質量%以上為較佳,1.0質量%以上為更佳,3.0質量%以上為進一步較佳。從本研磨液的劃痕抑制性更加優異之觀點考慮,上限值相對於本研磨液的總質量為15質量%以下為較佳,10質量%以下為更佳,5.5質量%以下為進一步較佳。 從本研磨液的性能的平衡優異之觀點考慮,1.0~5.5質量%為較佳。 膠體二氧化矽可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。在使用2種以上的膠體二氧化矽之情況下,合計含量在上述範圍內為較佳。 本研磨液中的研磨粒的含量的優選範圍與上述膠體二氧化矽的含量的優選範圍相同。
<鈍化膜形成劑> 本研磨液包含鈍化膜形成劑。 上述鈍化膜形成劑的ClogP值為1.5~3.8,2.1~3.8為更佳。 本研磨液中所使用之鈍化膜形成劑只要ClogP值在預定的範圍內且在含鈷膜的表面能夠形成鈍化膜,則並沒有特別限制。其中,鈍化膜形成劑係選自包括通式(1)所表示之化合物及通式(2)所表示之化合物之群組中的鈍化膜形成劑為較佳。
[化學式1]
Figure 02_image001
通式(1)中,R1 ~R5 分別獨立地表示氫原子或取代基。 作為上述取代基,例如,可以舉出烷基(可以係直鏈狀,亦可以係支鏈狀。碳數為1~6為較佳)、硝基、胺基、羥基及羧酸基。 R1 ~R5 中的相鄰的2個彼此可以相互鍵結而形成環。 作為R1 ~R5 中的相鄰的2個彼此相互鍵結而形成之環,例如,可以舉出芳香環(可以係單環,亦可以係多環。較佳為苯環或吡啶環)。上述環(較佳為芳香環、更佳為苯環或吡啶環)可以進一步具有取代基。
通式(2)中,R6 ~R10 分別獨立地表示氫原子或取代基。 作為上述取代基,例如,可以舉出烷基(可以係直鏈狀,亦可以係支鏈狀。碳數為1~6為較佳)、硝基、胺基、羥基及羧酸基。 R6 ~R10 中的相鄰的2個彼此可以相互鍵結而形成環。 作為R6 ~R10 中的相鄰的2個彼此相互鍵結而形成之環,例如,可以舉出芳香環(可以係單環,亦可以係多環。較佳為、苯環或吡啶環)。上述環(較佳為芳香環、更佳為苯環或吡啶環)可以進一步具有取代基。
鈍化膜形成劑選自包括水楊酸、4-甲基水楊酸、4-甲基苯甲酸、4-第三丁基苯甲酸、4-丙基苯甲酸、6-羥基-2-萘甲酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、喹哪啶酸、8-羥基喹啉及2-甲基-8-羥基喹啉之群組中的1種以上為較佳。
本發明之效果更優異之觀點考慮,鈍化膜形成劑的含量相對於本研磨液的總質量為0.001~5.0質量%為較佳,0.001~1.0質量%為更佳,0.005~0.5質量%為進一步較佳。 鈍化膜形成劑可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。使用2種以上的鈍化膜形成劑之情況下,合計含量在上述範圍內為較佳。
<高分子化合物> 本研磨液包含高分子化合物。 高分子化合物係陰離子性高分子化合物(例如,具有羧酸基之高分子化合物)為較佳。
作為陰離子性高分子化合物,可以舉出將具有羧酸基之單體設為基本構成單元之聚合物及其鹽、以及包含它們之共聚物。具體而言,可以舉出聚丙烯酸及其鹽、以及包含它們之共聚物;聚甲基丙烯酸及其鹽、以及包含它們之共聚物;聚醯胺酸及其鹽、以及包含它們之共聚物;聚順丁烯二酸、聚伊康酸、聚富馬酸、聚(對苯乙烯羧酸)及聚乙醛酸等之聚羧酸及其鹽、以及包含該等之共聚物。 其中,包含選自包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、包含聚丙烯酸及聚甲基丙烯酸之共聚物、以及該等鹽之群組中的至少1種為較佳。 陰離子性高分子化合物中的、基於具有羧酸基之單體之構成單元的含量相對於所有重複單元為30~100莫耳%為較佳,75~100莫耳%為更佳,95~100莫耳%為進一步較佳。 陰離子性高分子化合物可以在研磨液中電離。
高分子化合物的重量平均分子量為500~100000為較佳,1000~50000為更佳,2000~30000為進一步較佳。 只要高分子化合物的重量平均分子量為一定值以上,並且本研磨液的腐蝕抑制性更優異且高分子化合物的重量平均分子量為一定值以下,則本研磨液的劃痕抑制性更加優異。 高分子化合物的重量平均分子量為基於GPC(凝膠滲透層析)法之聚苯乙烯換算值。GPC法基於如下方法:使用HLC-8020GPC(TOSOH CORPORATION製造),作為管柱使用TSKgel SuperHZM-H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ2000(TOSOH CORPORATION製造、4.6mmID×15cm),作為洗提液使用THF(四氫呋喃)。
從腐蝕抑制性更加優異之觀點考慮,高分子化合物的含量的下限值相對於本研磨液的總質量為0.01質量%以上為較佳,0.05質量%以上為更佳。 從劃痕抑制性更加優異之觀點考慮,高分子化合物的含量的上限值相對於本研磨液的總質量為10.0質量%以下為較佳,5.0質量%以下為更佳,3.0質量%以下為進一步較佳。 另外,高分子化合物可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。使用2種以上的高分子化合物之情況下,合計含量在上述範圍內為較佳。
又,從本發明之效果更優異之觀點考慮,本研磨液中鈍化膜形成劑的含量相對於高分子化合物的含量的質量比(鈍化膜形成劑的含量/高分子化合物的含量)為0.005~20為較佳,0.05以上且小於10為更佳。
<過氧化氫> 本研磨液包含過氧化氫(H2 O2 )。 過氧化氫的含量相對於本研磨液的總質量為0.005~10質量%為較佳,0.01~1.0質量%為更佳,0.05~0.5質量%為進一步較佳。
<水> 本研磨液包含水為較佳。作為含有本研磨液之水並沒有特別限制,例如,可以舉出離子交換水及純水。 水的含量相對於本研磨液的總質量為80~99質量%為較佳,90~99質量%為更佳。
<陽離子化合物> 本研磨液包含陽離子化合物亦較佳。 陽離子化合物中所包含之陽離子(鎓離子)的中心元素為磷原子或氮原子為較佳。 陽離子化合物係除了界面活性劑以外的化合物為較佳。
陽離子化合物中所包含之陽離子中,作為具有氮原子作為中心元素之陽離子,可以舉出四甲基銨、四乙基銨、四丙基銨、四丁基銨、四戊基銨、四辛基銨、乙基三甲基銨及二乙基二甲基銨等銨。 陽離子化合物中所包含之陽離子中,作為具有磷原子作為中心元素之陽離子,可以舉出四甲基鏻、四乙基鏻、四丙基鏻、四丁基鏻、四苯基鏻、甲基三苯基鏻、乙基三苯基鏻、丁基三苯基鏻、芐基三苯基鏻、二甲基二苯基鏻、羥甲基三苯基鏻及羥乙基三苯基鏻等鏻。
陽離子化合物中所包含之陽離子具有對稱結構為較佳。其中,“具有對稱結構”係指,分子結構相當於點對稱、線對稱及旋轉對稱中的任一者。 又,陽離子化合物中所包含之陽離子為與中心元素鍵結之氫原子被除了氫原子以外的原子團取代而得之第四級陽離子為較佳。作為第四級陽離子,可以舉出第四級銨陽離子及第四級鏻陽離子。亦即,本研磨液包含選自包括第四級銨陽離子及第四級鏻陽離子之群組中的陽離子之化合物作為陽離子化合物亦較佳。 作為構成陽離子化合物之陰離子,可以舉出氫氧化物離子、氯離子、溴離子、碘離子及氟離子,從能夠更抑制被研磨面的缺陷的產生之觀點考慮,氫氧化物離子為更佳。 陽離子化合物可以在研磨液中電離。
尤其,作為陽離子化合物中所包含之陽離子,作為中心元素,具有磷原子或氮原子以及與中心元素鍵結之包含2~10個(較佳為3~8個、更佳為4~8個)碳原子之基團者為較佳。藉此,能夠更抑制被研磨面的缺陷的產生。 其中,作為與中心元素鍵結之包含2~10個碳原子之基團的具體例,可以舉出直鏈狀、支鏈狀或環狀的烷基、可以被烷基取代之芳基、苄基、及芳烷基等。 作為具有作為中心元素的磷原子或氮原子及與中心元素鍵結之包含2~10個碳原子之基團之陽離子的具體例,可以舉出四乙基銨、四丙基銨、四丁基銨、四戊基銨、四辛基銨、四乙基鏻、四丙基鏻、四丁基鏻及四苯基鏻等。
從能夠更抑制被研磨面的缺陷的產生之觀點考慮,陽離子化合物包含選自包括氫氧化四甲基銨(TMAH)、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨(TBAH)、氫氧化四辛基銨、2-羥乙基三甲基氫氧化銨(膽鹼)、氫氧化四丁基鏻(TBPH)及四丙基氫氧化鏻(TPPH)之群組中的至少1種為較佳。 其中,陽離子化合物包含TBAH、TMAH、膽鹼、TBPH或TPPH為較佳。
陽離子化合物的含量相對於本研磨液的總質量大於0.01質量%為較佳,0.1質量%以上為更佳。 作為陽離子化合物的含量的上限值,相對於本研磨液的總質量為5.0質量%以下為較佳,3.0質量%以下為更佳。 另外,陽離子化合物可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。使用2種以上的陽離子化合物之情況下,合計含量在上述範圍內為較佳。
從腐蝕抑制性更加優異之觀點考慮,本研磨液包含陽離子化合物之情況下,鈍化膜形成劑的含量相對於陽離子化合物的含量的質量比(鈍化膜形成劑的含量/陽離子化合物的含量)為0.001以上為較佳,0.01以上為更佳。又,上述質量比的上限為5.0以下為較佳,2.0以下為更佳。
從腐蝕抑制性更加優異之觀點考慮,在本研磨液包含陽離子化合物之情況下,高分子化合物的含量相對於陽離子化合物的含量的質量比(高分子化合物的含量/陽離子化合物的含量)為50以下為較佳,小於10為更佳。又,上述質量比的下限為0.005以上為較佳,0.01以上為更佳。
<苯并三唑化合物> 本研磨液包含苯并三唑化合物(具有苯并三唑結構之化合物)亦較佳。 苯并三唑化合物只要係具有苯并三唑結構之化合物,則並沒有特別限定。其中,苯并三唑化合物為下述式(A)所表示之化合物為較佳。
[化學式2]
Figure 02_image003
上述式(A)中,R1 分別獨立地表示取代基。 R1 所表示之取代基為碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、碳數6~14的芳基、式(B)所表示之基團、羥基、巰基或碳數1~6的烷氧基羰基為較佳。 n為0~4的整數,n為2以上之情況下,n個R1 可以相同,亦可以不同。 R2 表示氫原子或取代基。 R2 所表示之取代基為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、碳數6~14的芳基、式(B)所表示之基團、羥基、巰基或碳數1~12的烷氧基羰基為較佳。
[化學式3]
Figure 02_image005
式(B)中,R3 及R4 分別獨立地表示氫原子或取代基(較佳為碳數1~10的烷基)。 R5 表示單鍵或碳數1~6的伸烷基。 *表示鍵結部位。
作為苯并三唑化合物,例如,可以舉出苯并三唑、5-甲基-1H-苯并三唑、1-羥基苯并三唑、5-胺基苯并三唑、5,6-二甲基苯并三唑、1-[N,N-雙(羥乙基)胺基乙基]苯并三唑、1-(1,2-二羧乙基)苯并三唑、甲苯三唑、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]苯并三唑、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]甲基苯并三唑、2,2’-{[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亞胺基}雙乙醇及羧基苯并三唑。
苯并三唑化合物使用2種以上亦較佳。 作為使用2種以上之組合,例如,可以舉出1-羥基苯并三唑與5-甲基-1H-苯并三唑的組合。 在使用2種以上的苯并三唑化合物之情況下,含量第2多的苯并三唑化合物的含量相對於含量第1多的苯并三唑化合物的含量的質量比(含量第2多的苯并三唑化合物的含量/含量第1多的苯并三唑化合物的含量)為0.1~1.0為較佳,0.3~0.7為更佳。另外,含量第1多的苯并三唑化合物的含量與含量第2多的苯并三唑化合物的含量實質上可以相同。
本研磨液包含苯并三唑化合物之情況下,從本發明之效果更優異之觀點考慮,苯并三唑化合物的含量相對於本研磨液的總質量為0.001~3.0質量%為較佳,0.01~0.5質量%為更佳。 在使用2種以上的苯并三唑化合物之情況下,合計含量在上述範圍內為較佳。
本研磨液包含苯并三唑化合物之情況下,鈍化膜形成劑的含量相對於苯并三唑化合物的含量的質量比為0.001~20為較佳,0.01~4.0為更佳。
<陰離子系界面活性劑> 本研磨液包含陰離子系界面活性劑。 陰離子系界面活性劑為與上述高分子化合物不同之化合物為較佳。 陰離子系界面活性劑為與上述非導體膜形成劑不同之化合物為較佳。 本發明中,陰離子系界面活性劑並沒有特別限定,典型地係指在分子內具有親水基團和親油基團,並且親水基團的局部在水溶液中進行解離而成為陰離子,或者帶陰離子性之化合物。其中,陰離子系界面活性劑可以作為伴有氫原子之酸而存在,亦可以係其解離而得之陰離子,亦可以係其鹽。只要帶陰離子性,則可以係非解離性者,亦可以包含酸酯等。
陰離子系界面活性劑為具有選自包括羧酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基、硫酸酯基、磷酸酯基及作為該等鹽之基團之群組中的1種以上的陰離子性基團之陰離子系界面活性劑為較佳。 換言之,關於陰離子系界面活性劑,在本研磨液中,具有選自包括羧酸陰離子(-COO- )、磺酸陰離子(-SO3 - )、磷酸陰離子(-OPO3 H- 、-OPO3 2- )、膦酸陰離子(-PO3 H- 、-PO3 2- )、硫酸酯陰離子(-OSO3 - )及磷酸酯陰離子(*-O-P(=O)O- -O-*、*表示與除了氫原子以外的原子的鍵結位置)之群組中的1種以上的陰離子之陰離子系界面活性劑為較佳。 又,陰離子系界面活性劑具有2個以上上述陰離子性基團亦較佳。此時,存在2個以上之陰離子性基團可以相同亦可以不同。
作為陰離子系界面活性劑,例如,可以舉出磺酸化合物、烷基硫酸酯、烷基磺酸、烷基苯磺酸(較佳為碳數8~20)、烷基萘磺酸、烷基二苯基醚磺酸、聚氧乙烯烷基醚羧酸、聚氧乙烯烷基醚乙酸、聚氧乙烯烷基醚丙酸、磷酸烷基酯及該等鹽。作為“鹽”,例如,可以舉出銨鹽、鈉鹽、鉀鹽、三甲基銨鹽及三乙醇胺鹽。
本研磨液包含陰離子系界面活性劑之情況下,從本發明之效果更優異之觀點考慮,陰離子系界面活性劑的含量相對於本研磨液的總質量為0.0005~5.0質量%為較佳,0.002~0.3質量%為更佳。 陰離子系界面活性劑可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。在使用2種以上的陰離子系界面活性劑之情況下,合計含量在上述範圍內為較佳。
<非離子系界面活性劑> 本研磨液包含非離子系界面活性劑亦較佳。 作為非離子系界面活性劑,例如,可以舉出聚環氧烷烷基苯基醚系界面活性劑、聚環氧烷烷基醚系界面活性劑、由聚環氧乙烷及聚環氧丙烷構成之嵌段聚合物系界面活性劑、聚氧伸烷基二苯乙烯化苯基醚系界面活性劑、聚伸烷基三芐基苯基醚系界面活性劑及乙炔聚環氧烷系界面活性劑等。
非離子性界面活性劑為下述通式(A1)所表示之化合物為較佳。
[化學式4]
Figure 02_image007
通式(A1)中,Ra1 、Ra2 、Ra3 及Ra4 分別獨立地表示烷基。 Ra1 、Ra2 、Ra3 及Ra4 的烷基可以係直鏈狀,亦可以係支鏈狀,亦可以具有取代基。 Ra1 、Ra2 、Ra3 及Ra4 的烷基為碳數1~5的烷基為較佳。碳數1~5的烷基例如可以舉出甲基、乙基、異丙基及丁基等。
通式(A1)中,La1 及La2 分別獨立地表示單鍵或2價的連結基。 La1 及La2 的2價的連結基為伸烷基、-ORa5 -基及該等組合為較佳。Ra5 表示伸烷基(較佳為碳數1~8)。
通式(A1)所表示之化合物例如可以係下述通式(A2)所表示之化合物。
[化學式5]
Figure 02_image009
通式(A2)中,Ra1 、Ra2 、Ra3 及Ra4 分別獨立地表示烷基。 Ra1 、Ra2 、Ra3 及Ra4 的烷基與通式(A1)中的Ra1 、Ra2 、Ra3 及Ra4 的烷基相同。
通式(A2)中,m及n表示環氧乙烷的加成數,分別獨立地表示0.5~80的正數,並且滿足m+n≥1。只要係滿足m+n≥1的範圍,則能夠選擇任意值。m及n滿足1≤m+n≤100為較佳,滿足3≤m+n≤80為更佳。
作為非離子系界面活性劑,例如,可以舉出2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、3,5-二甲基-1-己炔-3醇、2,5,8,11-四甲基-6-十二炔-5,8-二醇、5,8-二甲基-6-十二炔-5,8-二醇、4,7-二甲基-5-癸炔-4,7-二醇8-十六炔-7,10-二醇、7-十四炔-6,9-二醇、2,3,6,7-四甲基-4-辛炔-3,6-二醇、3,6-二乙基-4-辛炔-3,6-二醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇及2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇等。
又,非離子系界面活性劑可以使用市售品。作為市售品,例如,可以舉出AirProducts&Chemicals公司製造之Surfinol61、82、465、485、DYNOL604、607、Nissin Chemical Industry Co., Ltd.製造之OLFINE STG、OLFINE E1010等。
非離子系界面活性劑的HLB(Hydrophile-Lipophile Balance:親水-親油平衡)值為3~20為較佳,8~17為更佳,8~15為進一步較佳,10~14為特佳。 其中,HLB值由格里芬式(20Mw/M;Mw=親水性部位的分子量、M=非離子系界面活性劑的分子量)計算之值規定。
本研磨液包含非離子系界面活性劑之情況下,從本發明之效果更優異之觀點考慮,非離子系界面活性劑的含量相對於本研磨液的總質量為0.0001~1.0質量%為較佳,0.001~0.05質量%為更佳。 非離子系界面活性劑可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。使用2種以上的非離子系界面活性劑之情況下,合計含量在上述範圍內為較佳。
<有機酸> 本研磨液包含有機酸亦較佳。 有機酸選自包括聚羧酸及聚膦酸之群組中的1種以上。 聚羧酸為在1個分子中具有2個以上(較佳為2~4)羧酸基(-COOH)之化合物,聚膦酸為在1個分子中具有2個以上(較佳為2~4)膦酸基(-P(=O)(OH)2 )之化合物。 作為聚羧酸,例如,可以舉出檸檬酸、順丁烯二酸、蘋果酸及琥珀酸。 作為聚膦酸,例如,可以舉出1-羥基乙烷-1,1-二膦酸及乙二胺四亞甲基膦酸。 有機酸與上述高分子化合物不同為較佳。 有機酸與上述陰離子系界面活性劑不同為較佳。 有機酸與上述鈍化膜形成劑不同為較佳。
有機酸使用2種以上亦較佳。 作為使用2種以上之組合,例如,可以舉出檸檬酸與丙二酸的組合、蘋果酸與乙二胺四亞甲基膦酸及丙二酸與乙二胺四亞甲基膦酸的組合。 使用2種以上有機酸之情況下,含量第2多的有機酸的含量相對於含量第1多的有機酸的含量之質量比(含量第2多的有機酸的含量/含量第1多的有機酸的含量)為0.1~1.0為較佳,0.2~1.0為更佳。另外,含量第1多的有機酸的含量與含量第2多的有機酸的含量實質上亦可以相同。
有機酸的含量相對於本研磨液的總質量為0.001~8.0質量%為較佳,0.05~4.0質量%為更佳。 使用2種以上的特定化合物之情況下,合計含量在上述範圍內為較佳。
<有機溶劑> 本研磨液包含有機溶劑亦較佳。 有機溶劑為水溶性的有機溶劑為較佳。 作為有機溶劑,例如,可以舉出酮系溶劑、醚系溶劑、醇系溶劑、二醇系溶劑、二醇醚系溶劑及醯胺系溶劑等。 更具體而言,例如,可以舉出丙酮、甲乙酮、四氫呋喃、二噁烷、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、二甲基亞碸、乙腈、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、乙二醇、丙二醇、3-甲氧基-3-甲基丁醇及乙氧基乙醇。 其中,3-甲氧基-3-甲基丁醇為較佳。
本發明之效果更優異之觀點考慮,本研磨液包含有機溶劑之情況下,有機溶劑的含量相對於本研磨液的總質量為0.001~10質量%為較佳,0.05~5質量%為更佳。 有機溶劑可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。使用2種以上的有機溶劑之情況下,合計含量在上述範圍內為較佳。
<pH調節劑> 除了上述成分以外,本研磨液亦可以包含pH調節劑以將pH調節至預定的範圍。 作為用於將pH調節至酸性側之pH調節劑,例如,可以舉出硫酸,作為用於將pH調節至鹼性側之pH調節劑,例如,可以舉出氨(氨水)。 只要使用適當量的pH調節劑以設為預定的pH即可。 pH調節劑可以單獨使用1種,亦可以使用2種以上。 本研磨液的pH為2.0~4.0。其中,從本發明之效果更優異之觀點考慮,本研磨液的pH為2.5~3.8為較佳。
<其他成分> 只要不損害本發明的上述效果之範圍內,本研磨液可以包含除了上述成分以外的成分(其他成分)。 作為其他成分,例如,可以舉出除了苯并三唑化合物以外的含氮雜環化合物、除了上述界面活性劑以外的界面活性劑及除了膠體二氧化矽以外的粒子。
<zeta電位> 在存在於研磨液中之狀態下測量之膠體二氧化矽的zeta電位(ζ電位)為+10.0mV以上為較佳,+20.0mV以上為更佳,+20.0~+40.0mV為進一步較佳。
本發明中,“zeta電位(ζ電位)”係指,存在於液體(本研磨液)中的粒子(膠體二氧化矽)的周圍之擴散電雙層的“平滑面”上之電位。“平滑面”係指,粒子在液體中運動時,可視為粒子的流體動力學表面之面。 擴散電雙層具有形成於粒子(膠體二氧化矽)的表面側之固定層及形成於固定層的外側之擴散層。其中,固定層係離子在表面帶電之粒子(膠體二氧化矽)的周圍被吸附而固定之狀態之層。擴散層係離子藉由熱運動而自由擴散之層。 平滑面存在於固定層與擴散層的邊界區域。在粒子進行電泳之情況下,遷移距離藉由平滑面的電位(zeta電位)而變化。因此,能夠藉由電泳而測量粒子的zeta電位。 本研磨液中的膠體二氧化矽的zeta電位(mV)能夠使用zeta電位測量裝置DT-1200(產品名稱、Dispersion Technology Inc.製造、NIHON RUFUTO CO., LTD.銷售)進行測量。另外,測量溫度為25℃。
<本研磨液的製造方法> 作為本研磨液的製造方法,沒有特別限制,能夠使用公知的製造方法。 例如,可以藉由將上述各成分混合成預定的濃度而製造本研磨液。
又,可以將調節至高濃度之本研磨液(高濃度研磨液)進行稀釋以獲得所需配合的本研磨液。上述高濃度研磨液係其配合被調節成能夠藉由用水等進行稀釋來製造所需配合的本研磨液之混合物。 稀釋高濃度研磨液時之稀釋倍率以質量基準計為3倍以上為較佳,3~20倍為更佳。 高濃度研磨液的固體成分濃度為10質量%以上為較佳,10~50質量%為更佳。藉由稀釋高濃度研磨液來獲得較佳固體成分濃度(較佳為0.1~10質量%,更佳為1.5質量%以上且小於10質量%)的本研磨液為較佳。 另外,固體成分係指,本在研磨液中,除了水、過氧化氫及有機溶劑以外的所有成分。
[化學機械研磨方法] 本發明的化學機械研磨方法(以下,亦稱為“本CMP方法”。)包括以下製程:一邊將上述研磨液供給至安裝於研磨台之研磨墊,一邊使被研磨體的被研磨面與上述研磨墊接觸,使上述被研磨體和上述研磨墊相對地移動以研磨上述被研磨面,從而獲得經研磨之被研磨體。
<被研磨體> 作為能夠應用上述實施形態之CMP方法之被研磨體,沒有特別限制,作為配線金屬元素,可以舉出含有選自包括銅、銅合金及鈷之群組中的至少1種金屬之具有膜之態樣,具有含鈷膜之態樣為較佳。 含鈷膜只要至少包含鈷(Co)即可,亦可以包含其他成分。含鈷膜中的鈷的狀態並沒有特別限制,例如,可以係單體亦可以係合金。其中,含鈷膜中的鈷為單體的鈷為較佳。含鈷膜中的鈷(較佳為單體的鈷)的含量相對於含鈷膜的總質量為50~100質量%為較佳,80~100質量%為更佳,99~100質量%為進一步較佳。
作為被研磨體的一例,可以舉出在表面具有含鈷膜之基板。 作為更具體的被研磨體的例子,可以舉出後述之圖2中的被研磨體,圖2中的被研磨體例如藉由對後述之圖1中示出之被前處理體實施前處理而獲得。
圖1中示出表示被前處理體的一例之截面上部的示意圖,該被前處理體被實施前處理以獲得用於實施本CMP方法之被研磨體。 圖1中示出之被前處理體10a具有:未圖示之基板;層間絕緣膜16,具有配置於基板上之槽(例如,配線用槽);阻擋層14,沿上述槽的形狀配置;及含鈷膜12,以填充上述槽之方式配置。上述含鈷膜以填充上述槽並進一步溢出的方式配置到比上述槽的開口部高的位置。將含鈷膜12中的比該種槽的開口部高的位置上形成之部分稱為塊體層18。 在上述被前處理體10a中,可以省略存在於層間絕緣膜16與含鈷膜12之間之上述阻擋層14。 上述被前處理體10a中,可以在含鈷膜12與阻擋層14之間、阻擋層14與層間絕緣膜16之間和/或省略阻擋層14時之層間絕緣膜16與含鈷膜12之間具有停止層(蝕刻停止層)。又,阻擋層可以兼作停止層的作用。 藉由去除(前處理)被前處理體10a的塊體層18可獲得以下說明之圖2的被研磨體。 例如,能夠藉由使用與本發明的研磨液不同之研磨液之CMP來實施塊體層18的去除。
圖2係示出實施本CMP方法之被研磨體的一例之截面上部的示意圖。 圖2的被研磨體10b中,從圖1的被前處理體10a中去除塊體層而在被處理面上露出阻擋層14和含鈷膜12。 在本CMP方法中,同時研磨在上述被處理面的表面露出之阻擋層14和含鈷膜12,並研磨至層間絕緣膜16在被研磨面的表面露出而獲得具有由含鈷膜構成之配線之、圖3的經研磨之被研磨體10c為較佳。 亦即,本CMP方法係為了形成由含鈷膜構成之配線而進行為較佳。 在層間絕緣膜16在被研磨面的表面露出之後,亦可以對層間絕緣膜16、沿層間絕緣膜16的槽的形狀配置之阻擋層14、填充上述槽之含鈷膜12(配線)和/或依需要具有之停止層有意或不可避免地繼續進行研磨。 另外,在圖2的被研磨體10b中,雖然塊體層被完全去除,但塊體層的一部分可以不被完全去除,未被徹底去除之塊體層亦可以局部或全面地包覆被研磨體10b的被處理面。在本CMP方法中,亦可以進行對該種未被徹底去除之塊體層的研磨和去除。 如上所述,被前處理體10a可以具有停止層。因此,被研磨體10b亦可以具有停止層。例如,可以獲得停止層局部或全面地包覆阻擋層14和/或層間絕緣膜16的被處理面之狀態的被研磨體10b。 又,在圖3的經研磨之被研磨體10c中,雖然層間絕緣膜16上的阻擋層14被完全去除,但可以在層間絕緣膜16上的阻擋層14被完全去除之前結束研磨。亦即,可以在阻擋層14將層間絕緣膜16局部或全面地包覆之狀態下結束研磨而獲得經研磨之被研磨體。 如上所述,被研磨體10b可以具有停止層。因此,經研磨之被研磨體10c亦可以具有停止層。例如,可以在停止層將層間絕緣膜16局部或全面地包覆之狀態下結束研磨而獲得經研磨之被研磨體10c。
作為層間絕緣膜16,例如,可以舉出包含選自包括氮化矽(SiN)、氧化矽、碳化矽(SiC)、碳氮化矽、碳氧化矽(SiOC)、氧氮化矽及TEOS(四乙氧基矽烷)之群組中的1種以上的材料之層間絕緣膜。其中,氮化矽(SiN)、TEOS、碳化矽(SiC)、碳氧化矽(SiOC)為較佳。又,層間絕緣膜16可以由複數個膜構成。作為由複數個膜構成之層間絕緣膜,例如,可以舉出組合包含氧化矽之膜和包含碳氧化矽之膜而成之絕緣膜。 作為阻擋層14,例如,可以舉出包含選自包括Ta、TaN、TiN、TiW、W及WN之群組中的1種以上的材料之阻擋層。其中,Ta、TaN或TiN為較佳。 作為停止層,例如,可以舉出包含能夠使用於阻擋層之材料和/或氮化矽之停止層。
作為基板的具體例,可以舉出由單層構成之半導體基板及由多層構成之半導體基板。 作為構成由單層構成之半導體基板之材料的具體例,可以舉出矽、矽鍺、如GaAs的第III-V族化合物、或該等的任意組合。 作為由多層構成之半導體基板的具體例,可以舉出在上述矽等半導體基板上配置有如金屬線及介電材料之類的互連結構(interconnect features)等露出之積體電路結構之基板。 作為成為本CMP方法的應用對象之被研磨體的市售品,例如,可以舉出SEMATEC754TEG(SEMATECH公司製造)。
<研磨速度之比> 如上述圖2中示出之研磨被研磨體那樣,在本CMP方法中,被研磨體具有由與含鈷膜(第1層)不同之材料構成之第2層(阻擋層、停止層、和/或層間絕緣膜等)為較佳。又,與含鈷膜(第1層)同時對上述第2層進行研磨為亦較佳。 亦即,在本CMP方法中,同時對由與作為第1層的含鈷膜和作為第2層的含鈷膜不同之材料構成之層(阻擋層、停止層、和/或層間絕緣膜等)進行研磨為較佳。 如圖2中示出之被研磨體那樣,在研磨時,可以在同一平面的被研磨面上同時露出第1層和第2層這兩者。 此時,從所獲得之經研磨之被研磨體的被研磨面的均勻性之觀點考慮,對第1層的研磨速度與對第2層的研磨速度之差不極端大為較佳。 具體而言,第1層的研磨速度相對於第2層的研磨速度的速度比(第1層的研磨速度/第2層的研磨速度)為大於0.01且20以下為較佳,大於0.05且小於5為更佳。 第2層例如為阻擋層、停止層和/或層間絕緣膜。更具體而言,第2層為例如包含選自包括Ta、TaN、TiN、SiN、TEOS(四乙氧基矽烷)、SiC及SiOC之群組中的1種以上的材料之層為較佳。本CMP方法中,含鈷膜(較佳為Co)的研磨速度相對於TiN、Ta、TaN、SiN、TEOS、SiOC和/或SiC的研磨速度的速度比(“含鈷膜(較佳為Co)的研磨速度”/“TiN、Ta、TaN、SiN、TEOS、SiOC和/或SiC的研磨速度”)成為大於0.01且20以下為較佳,成為大於0.05且小於5為更佳。
<研磨裝置> 能夠實施本CMP方法之研磨裝置能夠使用公知的化學機械研磨裝置(以下,亦稱為“CMP裝置”。)。 作為CMP裝置,例如,可以舉出一般的CMP裝置,該CMP裝置具有:支架,保持具有被研磨面之被研磨體;及研磨台,貼附有研磨墊(安裝有轉速可變之馬達等)。
<研磨壓力> 從能夠抑制被研磨面之侵蝕(Erosion:利用CMP形成配線之情況下,除了配線以外的部分會被局部大量地削減之現象)的產生,並且研磨後的被研磨面容易變得均勻之觀點考慮,本CMP方法中的研磨壓力為0.1~5.0psi為較佳,0.5~3.0psi為更佳,1.0~3.0psi為進一步較佳。另外,研磨壓力係指,被研磨面與研磨墊之接觸面產生之壓力。
<研磨台的轉速> 本CMP方法中的研磨台的轉速為50~200rpm為較佳,60~150rpm為更佳。 另外,為了使被研磨體和研磨墊相對地移動,可以使支架旋轉和/或擺動,亦可以使研磨台進行行星旋轉,亦可以使帶狀研磨墊沿長尺寸方向的一方向以直線狀移動。另外,支架可以係固定、旋轉或擺動中的任意狀態。該等研磨方法只要使被研磨體和研磨墊相對地移動,則能夠藉由被研磨面和/或研磨裝置而適當地選擇。
<研磨液的供給方法> 在本CMP方法中,在對被研磨面進行研磨之期間,用泵等將本研磨液連續供給至研磨台上的研磨墊為較佳。本研磨液的供給量並沒有限制,但研磨墊的表面始終被本研磨液包覆為較佳。 例如,從殘渣不易殘留在被研磨面(藉由研磨而產生之研磨屑的殘渣和/或基於本研磨液中所包含之成分之殘渣等。殘渣可以係微粒狀,亦可以係非微粒狀)且研磨後的被研磨面容易變得均勻之觀點考慮,研磨液供給速度為0.05~0.75ml/(min·cm2 )為較佳,0.14~0.35ml/(min·cm2 )為更佳,0.21~0.35ml/(min·cm2 )為進一步較佳。 另外,上述研磨液供給速度中的“ml/(min·cm2 )”表示在研磨過程中,每分鐘向1cm2 的被研磨面供給之研磨液的量(ml)。
<清洗製程> 在本CMP方法中,在獲得經研磨之被研磨體之製程之後,具有清洗所獲得之經研磨之被研磨體之清洗製程亦較佳。 能夠藉由清洗製程來去除被研磨面的殘渣。 使用於清洗製程之清洗液並沒有限制,例如,可以舉出鹼性的清洗液(鹼清洗液)、酸性的清洗液(酸性清洗液)、水及有機溶劑系溶液等,鹼清洗液為較佳。清洗製程可以使用不同的清洗液來實施2次以上。 另外,上述有機溶劑系溶液係包含有機溶劑之溶液,可以與除了有機溶劑以外的成分(例如,水)混合。作為有機溶劑系溶液中的有機溶劑,例如,可以舉出酮系溶劑、醚系溶劑、醇系溶劑、二醇系溶劑、二醇醚系溶劑及醯胺系溶劑等,更具體而言,可以舉出異丙醇。有機溶劑系溶液中的有機溶劑的含量為大於50質量%且100質量%以下為較佳,80~100質量%為更佳,99~100質量%為進一步較佳。
又,在清洗製程之後,可以進一步實施用於去除附著於經研磨之被研磨體之清洗液之後清洗製程。作為本製程的後清洗製程的具體實施形態,例如,可以舉出用有機溶劑系溶液或水等後清洗液進一步清洗清洗製程後的經研磨之被研磨體之方法。 關於有機溶劑系溶液,如清洗液的說明中所述。 若藉由清洗製程及後清洗製程至少進行1次以上使用有機溶劑系溶液之清洗,則容易去除被研磨面上的基於有機物之殘渣(尤其,基於有機物之非微粒狀的殘渣)。 [實施例]
以下,根據實施例對本發明進行進一步詳細的說明。以下實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容或處理步驟等只要不脫離本發明的主旨,則能夠適當地變更。從而,本發明的範圍並不藉由以下所示之實施例而被限定性解釋。另外,只要沒有特別指定,則“%”係指“質量%”。
《實施例A》 [研磨液的製作] <原料> 使用以下原料製作了下述表1中記載之研磨液。
(膠體二氧化矽) ·PL1(產品名稱、FUSO CHEMICAL CO.,Ltd.製造、膠體二氧化矽、平均一次粒徑15nm、締合度2.7)
(鈍化膜形成劑) ·水楊酸 ·4-甲基水楊酸 ·鄰胺苯甲酸 ·4-甲基苯甲酸 ·4-第三丁基苯甲酸 ·4-丙基苯甲酸 ·4-戊基苯甲酸 ·6-羥基-2-萘甲酸 ·1-羥基-2-萘甲酸 ·3-羥基-2-萘甲酸 ·喹哪啶酸 ·8-羥基喹啉 ·2-甲基-8-羥基喹啉
(高分子化合物) ·MAA(聚丙烯酸、重量平均分子量如後述表所示)
(過氧化氫) ·過氧化氫
(陽離子化合物) ·TPPH(四丙基氫氧化鏻) ·TBPH(氫氧化四丁基鏻) ·TBAH(氫氧化四丁基銨) ·TMAH(氫氧化四甲基銨) ·Choline(2-羥乙基三甲基氫氧化銨)
(苯并三唑化合物) ·BTA(苯并三唑) ·5-MBTA(5-甲基-1H-苯并三唑) ·1-HBTA(1-羥基苯并三唑)
(有機酸) ·Malonic Acid(丙二酸) ·Malic Acid(蘋果酸) ·CA(檸檬酸) ·HEDP(1-羥基乙烷-1,1-二膦酸) ·EDTPO(乙二胺四亞甲基膦酸)
(有機溶劑) ·MMB(3-甲氧基-3-甲基丁醇)
(陰離子系界面活性劑) ·N-LSAR(N-月桂醯肌氨酸鹽) ·DBSA(十二烷基苯磺酸) ·LPA(月桂基膦酸) ·LAPhEDSA(月桂基二苯醚二磺酸)
(非離子系界面活性劑) ·Surfinol 465(Nissin Chemical Industry Co., Ltd.製造) ·Surfinol 61(Nissin Chemical Industry Co., Ltd.製造) ·Surfinol 485(Nissin Chemical Industry Co., Ltd.製造)
(pH調節劑) ·H2 SO4 (硫酸) ·氨水
(水) ·水(超純水)
<研磨液的製備> 藉由混合各原料(或其水溶液)而製備了下述表1中示出之實施例或比較例的研磨液。
將所製造之研磨液的成分示於下述表中。 表中的“量”欄表示各成分相對於研磨液的總質量的含量。 “%”的記載分別表示“質量%”。 表中的各成分的含量表示各成分作為化合物的含量。例如,在研磨液的製備中,過氧化氫雖然以過氧化氫水溶液的狀態被添加,但表中的“過氧化氫”欄中的含量的記載並不表示添加到研磨液之過氧化氫水溶液的含量,而表示研磨液中所包含之過氧化氫(H2 O2 )本身的含量。 膠體二氧化矽的含量表示二氧化矽膠體粒子本身在研磨液中所佔的含量。 作為pH調節劑的含量的“調節”的記載表示,以最終獲得之研磨液的pH成為“pH”欄中示出之值的量添加H2 SO4 及氨水中的任一者。 作為水的添加量的“殘部”的記載表示研磨液中的除了表中示出之成分以外的成分為水。 “比率1”欄表示,研磨液中的鈍化膜形成劑的含量相對於高分子化合物的含量的質量比(鈍化膜形成劑的含量/高分子化合物的含量)。 “比率2”欄表示研磨液中的鈍化膜形成劑的含量相對於苯并三唑化合物的含量的質量比(鈍化膜形成劑的含量/苯并三唑化合物的含量)。 “比率3”欄表示,研磨液中的鈍化膜形成劑的含量相對於陽離子系界面活性劑的含量的質量比(鈍化膜形成劑的含量/高分子化合物的含量)。 “比率4”欄表示,研磨液中的高分子化合物的含量相對於陽離子系界面活性劑的含量的質量比(鈍化膜形成劑的含量/高分子化合物的含量)。 “HLB”欄表示,非離子系界面活性劑的HLB值。 “ζ電位”欄表示,在存在於研磨液中的狀態下測量之膠體二氧化矽的zeta電位。
在表1-1a、表1-1b、表1-1c、表1-1d中,分別分割記載了同一研磨液中的各成分的含量及特徵。例如,實施例1的研磨液包含2.0質量%的作為膠體二氧化矽的PL1、0.2質量%的作為鈍化膜形成劑且ClogP值為2.06的水楊酸,0.1質量%的作為高分子化合物且重量平均分子量為25000的聚丙烯酸(PAA)、0.1質量%的過氧化氫、作為最終的研磨液整體pH成為3.0的量的pH調節劑,剩餘成分為水。又,實施例1的研磨液的比率1為2.0,ζ電位為12.4mV。 “表1-2a、表1-2b、表1-2c、表1-2d”及“表1-3a、表1-3b、表1-3c、表1-3d”中亦相同。
[表1]
表1-1a 膠體二氧化矽 鈍化膜形成劑 高分子化合物
種類 量 (%) 種類 ClogP 量 (%) 種類 分子量 量 (%)
實施例1 PL1 2.0 水楊酸 2.06 0.2 PAA 25000 0.1
實施例2 PL1 2.0 4-甲基水楊酸 2.52 0.2 PAA 25000 0.1
實施例3 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例4 PL1 2.0 4-第三丁基苯甲酸 3.58 0.2 PAA 25000 0.1
實施例5 PL1 2.0 4-丙基苯甲酸 3.42 0.2 PAA 25000 0.1
實施例6 PL1 2.0 6-羥基-2-萘甲酸 2.39 0.2 PAA 25000 0.1
實施例7 PL1 2.0 1-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例8 PL1 2.0 3-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例9 PL1 2.0 喹哪啶酸 2.17 0.2 PAA 25000 0.1
實施例10 PL1 2.0 8-羥基喹啉 1.87 0.2 PAA 25000 0.1
實施例11 PL1 2.0 2-甲基-8-羥基喹啉 2.33 0.2 PAA 25000 0.1
實施例12 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例13 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例14 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例15 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例16 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例17 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例18 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例19 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例20 PL1 2.0 4-甲基水楊酸 2.52 0.2 PAA 25000 0.1
實施例21 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例22 PL1 2.0 4-第三丁基苯甲酸 3.58 0.2 PAA 25000 0.1
實施例23 PL1 2.0 4-丙基苯甲酸 3.42 0.2 PAA 25000 0.1
實施例24 PL1 2.0 6-羥基-2-萘甲酸 2.39 0.2 PAA 25000 0.1
實施例25 PL1 2.0 1-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例26 PL1 2.0 3-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例27 PL1 2.0 水楊酸 2.06 0.2 PAA 25000 0.1
實施例28 PL1 2.0 4-甲基水楊酸 2.52 0.2 PAA 25000 0.1
實施例29 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例30 PL1 2.0 4-第三丁基苯甲酸 3.58 0.2 PAA 25000 0.1
[表2]
表1-1b 過氧化氫 陽離子化合物 有機酸 有機溶劑 苯并三唑化合物
量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%)
實施例1 0.1                
實施例2 0.1                
實施例3 0.1                
實施例4 0.1                
實施例5 0.1                
實施例6 0.1                
實施例7 0.1                
實施例8 0.1                
實施例9 0.1                
實施例10 0.1                
實施例11 0.1                
實施例12 0.1 TPPH 0.1     MMB 0.5    
實施例13 0.1 TPPH 0.5     MMB 0.5    
實施例14 0.1 TPPH 3.0     MMB 0.5    
實施例15 0.1 TBPH 0.5     MMB 0.5    
實施例16 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5    
實施例17 0.1 TMAH 0.5     MMB 0.5    
實施例18 0.1 Choline 0.5     MMB 0.5    
實施例19 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 BTA 0.05
實施例20 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 BTA 0.05
實施例21 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 BTA 0.05
實施例22 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 BTA 0.05
實施例23 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 BTA 0.05
實施例24 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 BTA 0.05
實施例25 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 BTA 0.05
實施例26 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 BTA 0.05
實施例27 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 0.05
實施例28 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 0.05
實施例29 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 0.05
實施例30 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 0.05
[表3]
表1-1c 陰離子系界面活性劑 非離子系界面活性劑 pH調節劑 pH
種類 量 (%) 種類 HLB 量 (%) 含量
實施例1           調節 3.0 殘部
實施例2           調節 3.0 殘部
實施例3           調節 3.0 殘部
實施例4           調節 3.0 殘部
實施例5           調節 3.0 殘部
實施例6           調節 3.0 殘部
實施例7           調節 3.0 殘部
實施例8           調節 3.0 殘部
實施例9           調節 3.0 殘部
實施例10           調節 3.0 殘部
實施例11           調節 3.0 殘部
實施例12           調節 3.0 殘部
實施例13           調節 3.0 殘部
實施例14           調節 3.0 殘部
實施例15           調節 3.0 殘部
實施例16           調節 3.0 殘部
實施例17           調節 3.0 殘部
實施例18           調節 3.0 殘部
實施例19           調節 3.0 殘部
實施例20           調節 3.0 殘部
實施例21           調節 3.0 殘部
實施例22           調節 3.0 殘部
實施例23           調節 3.0 殘部
實施例24           調節 3.0 殘部
實施例25           調節 3.0 殘部
實施例26           調節 3.0 殘部
實施例27           調節 3.0 殘部
實施例28           調節 3.0 殘部
實施例29           調節 3.0 殘部
實施例30           調節 3.0 殘部
[表4]
表1-1d 比率1 比率2 比率3 比率4 ζ電位 (mV)
實施例1 2.0       12.4
實施例2 2.0       15.1
實施例3 2.0       14.2
實施例4 2.0       19.2
實施例5 2.0       16.2
實施例6 2.0       14.3
實施例7 2.0       19.7
實施例8 2.0       19.7
實施例9 2.0       13.0
實施例10 2.0       11.2
實施例11 2.0       14.0
實施例12 2.0   2.00 1.00 24.2
實施例13 2.0   0.40 0.20 26.2
實施例14 2.0   0.07 0.03 28.9
實施例15 2.0   0.40 0.20 28.2
實施例16 2.0   0.40 0.20 26.2
實施例17 2.0   0.40 0.20 22.2
實施例18 2.0   0.40 0.20 20.2
實施例19 2.0 4.0 0.40 0.20 24.6
實施例20 2.0 4.0 0.40 0.20 25.7
實施例21 2.0 4.0 0.40 0.20 25.0
實施例22 2.0 4.0 0.40 0.20 32.3
實施例23 2.0 4.0 0.40 0.20 31.4
實施例24 2.0 4.0 0.40 0.20 25.2
實施例25 2.0 4.0 0.40 0.20 30.2
實施例26 2.0 4.0 0.40 0.20 30.2
實施例27 2.0 4.0 0.40 0.20 22.8
實施例28 2.0 4.0 0.40 0.20 25.7
實施例29 2.0 4.0 0.40 0.20 25.0
實施例30 2.0 4.0 0.40 0.20 32.3
[表5]
表1-2a 膠體二氧化矽 鈍化膜形成劑 高分子化合物
種類 量 (%) 種類 ClogP 量 (%) 種類 分子量 量 (%)
實施例31 PL1 2.0 4-丙基苯甲酸 3.42 0.2 PAA 25000 0.1
實施例32 PL1 2.0 6-羥基-2-萘甲酸 2.39 0.2 PAA 25000 0.1
實施例33 PL1 2.0 1-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例34 PL1 2.0 3-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例35 PL1 2.0 水楊酸 2.06 0.2 PAA 25000 0.1
實施例36 PL1 2.0 4-甲基水楊酸 2.52 0.2 PAA 25000 0.1
實施例37 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例38 PL1 2.0 4-第三丁基苯甲酸 3.58 0.2 PAA 25000 0.1
實施例39 PL1 2.0 4-丙基苯甲酸 3.42 0.2 PAA 25000 0.1
實施例40 PL1 2.0 6-羥基-2-萘甲酸 2.39 0.2 PAA 25000 0.1
實施例41 PL1 2.0 1-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例42 PL1 2.0 3-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例43 PL1 2.0 水楊酸 2.06 0.2 PAA 25000 0.1
實施例44 PL1 2.0 4-甲基水楊酸 2.52 0.2 PAA 25000 0.1
實施例45 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例46 PL1 2.0 4-第三丁基苯甲酸 3.58 0.2 PAA 25000 0.1
實施例47 PL1 2.0 4-丙基苯甲酸 3.42 0.2 PAA 25000 0.1
實施例48 PL1 2.0 6-羥基-2-萘甲酸 2.39 0.2 PAA 25000 0.1
實施例49 PL1 2.0 1-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例50 PL1 2.0 3-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例51 PL1 2.0 水楊酸 2.06 0.2 PAA 25000 0.1
實施例52 PL1 2.0 4-甲基水楊酸 2.52 0.2 PAA 25000 0.1
實施例53 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例54 PL1 2.0 4-第三丁基苯甲酸 3.58 0.2 PAA 25000 0.1
實施例55 PL1 2.0 4-丙基苯甲酸 3.42 0.2 PAA 25000 0.1
實施例56 PL1 2.0 6-羥基-2-萘甲酸 2.39 0.2 PAA 25000 0.1
實施例57 PL1 2.0 1-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例58 PL1 2.0 3-羥基-2-萘甲酸 3.29 0.2 PAA 25000 0.1
實施例59 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例60 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
 
[表6]
表1-2b 過氧化氫 陽離子化合物 有機酸 有機溶劑 苯并三唑化合物
量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%)
實施例31 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 0.05
實施例32 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 0.05
實施例33 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 0.05
實施例34 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 0.05
實施例35 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例36 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例37 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例38 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例39 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例40 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例41 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例42 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例43 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 1-HBTA 0.05 0.10
實施例44 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 1-HBTA 0.05 0.10
實施例45 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 1-HBTA 0.05 0.10
實施例46 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 1-HBTA 0.05 0.10
實施例47 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 1-HBTA 0.05 0.10
實施例48 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 1-HBTA 0.05 0.10
實施例49 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 1-HBTA 0.05 0.10
實施例50 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 5-MBTA 1-HBTA 0.05 0.10
實施例51 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例52 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例53 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例54 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例55 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例56 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例57 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例58 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例59 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例60 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
[表7]
表1-2b 陰離子系界面活性劑 非離子系界面活性劑 pH調節劑 pH
種類 量 (%) 種類 HLB 量 (%) 含量
實施例31           調節 3.0 殘部
實施例32           調節 3.0 殘部
實施例33           調節 3.0 殘部
實施例34           調節 3.0 殘部
實施例35           調節 3.0 殘部
實施例36           調節 3.0 殘部
實施例37           調節 3.0 殘部
實施例38           調節 3.0 殘部
實施例39           調節 3.0 殘部
實施例40           調節 3.0 殘部
實施例41           調節 3.0 殘部
實施例42           調節 3.0 殘部
實施例43           調節 3.0 殘部
實施例44           調節 3.0 殘部
實施例45           調節 3.0 殘部
實施例46           調節 3.0 殘部
實施例47           調節 3.0 殘部
實施例48           調節 3.0 殘部
實施例49           調節 3.0 殘部
實施例50           調節 3.0 殘部
實施例51 N-LSAR 0.01       調節 3.0 殘部
實施例52 N-LSAR 0.01       調節 3.0 殘部
實施例53 N-LSAR 0.01       調節 3.0 殘部
實施例54 N-LSAR 0.01       調節 3.0 殘部
實施例55 N-LSAR 0.01       調節 3.0 殘部
實施例56 N-LSAR 0.01       調節 3.0 殘部
實施例57 N-LSAR 0.01       調節 3.0 殘部
實施例58 N-LSAR 0.01       調節 3.0 殘部
實施例59 DBSA 0.01       調節 3.0 殘部
實施例60 LPA 0.01       調節 3.0 殘部
[表8]
表1-2d 比率1 比率2 比率3 比率4 ζ電位 (mV)
實施例31 2.0 4.0 0.40 0.20 31.4
實施例32 2.0 4.0 0.40 0.20 25.2
實施例33 2.0 4.0 0.40 0.20 30.2
實施例34 2.0 4.0 0.40 0.20 30.2
實施例35 2.0 2.0 0.40 0.20 22.8
實施例36 2.0 2.0 0.40 0.20 25.7
實施例37 2.0 2.0 0.40 0.20 25.0
實施例38 2.0 2.0 0.40 0.20 32.3
實施例39 2.0 2.0 0.40 0.20 31.4
實施例40 2.0 2.0 0.40 0.20 25.2
實施例41 2.0 2.0 0.40 0.20 30.2
實施例42 2.0 2.0 0.40 0.20 30.2
實施例43 2.0 1.3 0.40 0.20 22.8
實施例44 2.0 1.3 0.40 0.20 25.7
實施例45 2.0 1.3 0.40 0.20 25.0
實施例46 2.0 1.3 0.40 0.20 32.3
實施例47 2.0 1.3 0.40 0.20 31.4
實施例48 2.0 1.3 0.40 0.20 25.2
實施例49 2.0 1.3 0.40 0.20 30.2
實施例50 2.0 1.3 0.40 0.20 30.3
實施例51 2.0 2.0 0.40 0.20 22.9
實施例52 2.0 2.0 0.40 0.20 25.7
實施例53 2.0 2.0 0.40 0.20 24.8
實施例54 2.0 2.0 0.40 0.20 32.2
實施例55 2.0 2.0 0.40 0.20 31.6
實施例56 2.0 2.0 0.40 0.20 24.9
實施例57 2.0 2.0 0.40 0.20 30.2
實施例58 2.0 2.0 0.40 0.20 30.4
實施例59 2.0 2.0 0.40 0.20 24.8
實施例60 2.0 2.0 0.40 0.20 24.8
[表9]
表1-3a 膠體二氧化矽 鈍化膜形成劑 高分子化合物
種類 量 (%) 種類 ClogP 量 (%) 種類 分子量 量 (%)
實施例61 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例62 PL1 1.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例63 PL1 6.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例64 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例65 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例66 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例67 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例68 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例69 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例70 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.001 PAA 25000 0.1
實施例71 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.01 PAA 25000 0.1
實施例72 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.05 PAA 25000 0.1
實施例73 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.1 PAA 25000 0.1
實施例74 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.02
實施例75 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.5
實施例76 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 1.0
實施例77 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 5.0
實施例78 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例79 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例80 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例81 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例82 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例83 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例84 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例85 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例86 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
實施例87 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 500 0.1
實施例88 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 2000 0.1
實施例89 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 5000 0.1
實施例90 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 30000 0.1
實施例91 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 50000 0.1
比較例1 PL1 2.0       PAA 25000 0.1
比較例2 PL1 2.0 鄰胺苯甲酸 1.21 0.2 PAA 25000 0.1
比較例2 PL1 2.0 4-戊基苯甲酸 4.48 0.2 PAA 25000 0.1
比較例3 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2      
比較例4 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
比較例5 PL1 2.0 4-甲基苯甲酸 2.36 0.2 PAA 25000 0.1
[表10]
表1-3b 過氧化氫 陽離子化合物 有機酸 有機溶劑 苯并三唑化合物
量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%) 種類 量 (%)
實施例61 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例62 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例63 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例64 0.1 TBAH 0.5 丙二酸 CA 0.3 0.3 MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例65 0.1 TBAH 0.5 HEDP 0.1 MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例66 0.1 TBAH 0.5 蘋果酸 EDTPO 0.4 0.1 MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例67 0.1 TBAH 0.5 蘋果酸 0.5 MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例68 0.1 TBAH 0.5 蘋果酸 3.0 MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例69 0.1 TBAH 0.5 蘋果酸 5.0 MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例70 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例71 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例72 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例73 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例74 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例75 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例76 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例77 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例78 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.01 1-HBTA 0.10
實施例79 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.1 1-HBTA 0.10
實施例80 0.1 TBAH 0.5     MMB 3.0 1-HBTA 0.10
實施例81 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例82 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例83 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例84 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例85 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例86 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例87 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例88 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例89 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例90 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
實施例91 0.1 TBAH 0.5     MMB 0.5 1-HBTA 0.10
比較例1 0.1         MMB 0.5 1-HBTA 0.10
比較例2 0.1         MMB 0.5 1-HBTA 0.10
比較例2 0.1         MMB 0.5 1-HBTA 0.10
比較例3 0.1         MMB 0.5 1-HBTA 0.10
比較例4 0.1         MMB 0.5 1-HBTA 0.10
比較例5 0.1         MMB 0.5 1-HBTA 0.10
[表11]
表1-3c 陰離子系界面活性劑 非離子系界面活性劑 pH調節劑 pH
種類 量 (%) 種類 HLB 量 (%) 含量
實施例61 LAPhEDSA 0.01       調節 3.0 殘部
實施例62           調節 3.0 殘部
實施例63           調節 3.0 殘部
實施例64           調節 3.0 殘部
實施例65           調節 3.0 殘部
實施例66           調節 3.0 殘部
實施例67           調節 3.0 殘部
實施例68           調節 3.0 殘部
實施例69           調節 3.0 殘部
實施例70           調節 3.0 殘部
實施例71           調節 3.0 殘部
實施例72           調節 3.0 殘部
實施例73           調節 3.0 殘部
實施例74           調節 3.0 殘部
實施例75           調節 3.0 殘部
實施例76           調節 3.0 殘部
實施例77           調節 3.0 殘部
實施例78           調節 3.0 殘部
實施例79           調節 3.0 殘部
實施例80           調節 3.0 殘部
實施例81     Surfinol 465 13 0.005 調節 2.0 殘部
實施例82     Surfinol 465 13 0.005 調節 3.0 殘部
實施例83     Surfinol 465 13 0.005 調節 3.5 殘部
實施例84     Surfinol 465 13 0.005 調節 4.0 殘部
實施例85     Surfinol 61 6 0.005 調節 3.0 殘部
實施例86     Surfinol 485 17 0.005 調節 3.0 殘部
實施例87           調節 3.0 殘部
實施例88           調節 3.0 殘部
實施例89           調節 3.0 殘部
實施例90           調節 3.0 殘部
實施例91           調節 3.0 殘部
比較例1           調節 3.0 殘部
比較例2           調節 3.0 殘部
比較例2           調節 3.0 殘部
比較例3           調節 3.0 殘部
比較例4           調節 1.5 殘部
比較例5           調節 5.0 殘部
[表12]
表1-3d 比率1 比率2 比率3 比率4 ζ電位 (mV)
實施例61 2.0 2.0 0.40 0.20 24.8
實施例62 2.0 2.0 0.40 0.20 25.1
實施例63 2.0 2.0 0.40 0.20 25.2
實施例64 2.0 2.0 0.40 0.20 24.6
實施例65 2.0 2.0 0.40 0.20 24.7
實施例66 2.0 2.0 0.40 0.20 24.8
實施例67 2.0 2.0 0.40 0.20 24.9
實施例68 2.0 2.0 0.40 0.20 24.5
實施例69 2.0 2.0 0.40 0.20 24.5
實施例70 0.01 0.01 0.002 0.20 24.5
實施例71 0.1 0.1 0.02 0.20 24.6
實施例72 0.5 0.5 0.10 0.20 24.6
實施例73 1 1.0 0.20 0.20 24.7
實施例74 10 2.0 0.40 0.04 25.2
實施例75 0.4 2.0 0.40 1.00 25.2
實施例76 0.2 2.0 0.40 2.00 25.1
實施例77 0.04 2.0 0.40 10.00 24.8
實施例78 2.0 2.0 0.40 0.20 25.1
實施例79 2.0 2.0 0.40 0.20 24.9
實施例80 2.0 2.0 0.40 0.20 24.8
實施例81 2.0 2.0 0.40 0.20 25.2
實施例82 2.0 2.0 0.40 0.20 24.7
實施例83 2.0 2.0 0.40 0.20 25.1
實施例84 2.0 2.0 0.40 0.20 24.9
實施例85 2.0 2.0 0.40 0.20 24.9
實施例86 2.0 2.0 0.40 0.20 24.8
實施例87 2.0 2.0 0.40 0.20 24.7
實施例88 2.0 2.0 0.40 0.20 25.1
實施例89 2.0 2.0 0.40 0.20 24.9
實施例90 2.0 2.0 0.40 0.20 24.8
實施例91 2.0 2.0 0.40 0.20 25.1
比較例1 -        
比較例2 2.0 2.0      
比較例2 2.0 2.0      
比較例3 - 2.0      
比較例4 2.0 2.0      
比較例5 2.0 2.0      
[試驗] 使用所獲得之研磨液,分別進行了以下評價。
<Dishing抑制性的評價> 使用FREX300SII(研磨裝置),並以研磨壓力設為2.0psi、研磨液供給速度設為0.28ml/(min·cm2 )之條件,對晶圓進行了研磨。 另外,在上述晶圓中,在直徑為12英吋(30.48cm)的矽基板上形成由氧化矽構成之層間絕緣膜,並在上述層間絕緣膜刻有具有由線10μm及空間10μm構成之線與空間圖案之槽。在上述槽中,沿槽的形狀配置有阻擋層(材料:TiN、膜厚:10nm)並且填充有Co。此外,以從槽溢出Co之方式,在線與空間部的上部形成有由膜厚為150~300nm的Co構成之塊體層。 首先,作為研磨液,使用CSL5250C(產品名稱、FUJIFILM PLANAR SOLUTIONS公司製造),在非配線部的Co(塊體層)被完全研磨之後,進一步進行了10秒鐘的研磨。然後,關於在層間絕緣膜上包覆有阻擋層之狀態的晶圓,使用各實施例或比較例的研磨液以相同的條件研磨1分鐘,並去除了層間絕緣膜上的阻擋層。 測量研磨後的晶圓中的基準面(研磨後的晶圓中的最高位置)與線部(形成有各配線的部分)的中心部分之間的段差(高低差),並對晶圓整體的段差的平均值進行了如下區分。 上述段差為碟陷,該段差(段差的平均值)越小,則能夠評價為Dishing抑制性越優異。 AAA:段差小於1nm AA:段差為1以上且小於3nm A:段差為3以上且小於5nm B:段差為5以上且小於8nm C:段差為8以上且小於10nm D:段差為10nm以上
<Scratch抑制性的評價> 使用FREX300SII(研磨裝置),並以研磨壓力設為2.0psi、研磨液供給速度設為0.28ml/(min·cm2 )之條件,研磨了與在<Dishing抑制性的評價>中使用之晶圓相同的晶圓。首先,使用CSL5250C作為研磨液,在非配線部的Co(塊體)被完全研磨之後,進一步進行了10秒鐘的研磨。然後,關於在層間絕緣膜上包覆有阻擋層之狀態的晶圓,使用表3中示出之研磨液以相同之條件研磨1分鐘,並去除了層間絕緣膜上的阻擋層。藉由清洗單元並用清洗液(pCMP液)(鹼清洗液:CL9010(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製造))對研磨後的晶圓清洗1分鐘,進一步進行30分鐘IPA(異丙醇)清洗之後進行了乾燥處理。 用缺陷檢測裝置測量所獲得之晶圓,並確定存在長徑為0.06μm以上的缺陷之座標之後,對所確定之座標中的缺陷的種類進行了分類。對晶圓上檢測之Scratch(劃痕狀的缺陷)的數進行了如下區分。 Scratch的數越少,則能夠評價為Scratch抑制性越優異。 AA:Scratch為3個以下 A:Scratch為4~5個 B:Scratch為6~10個 C:Scratch為11~15個 D:Scratch為16個以上
<Corrosion抑制性的評價> 除了所使用之晶圓的線與空間為線100μm、空間100μm的結構以外,以與上述<Scratch抑制性的評價>相同的方式對晶圓進行了處理。 用AFM(原子力顯微鏡)並以N=3測量所獲得之晶圓中的在被研磨面表面露出之Co配線(寬度為100μm的配線)上的Surface Roughness(表面粗糙度Ra),並對其平均的Ra進行了如下區分。 Ra越小,則能夠評價為Corrosion(腐蝕)抑制性越優異。 AAA:測量區域5μm的Ra小於1.0nm AA :測量區域5μm的Ra為1.0以上且小於1.5nm A  :測量區域5μm的Ra為1.5以上且小於2.0nm B  :測量區域5μm的Ra為2.0以上且小於2.5nm C  :測量區域5μm的Ra為2.5以上且小於3.0nm D  :測量區域5μm的Ra為3.0nm以上
<RR(研磨速度)的評價> 使用FREX300SII(研磨裝置),並以研磨壓力設為2.0psi、研磨液供給速度設為0.28ml/(min·cm2 )之條件,對表面具有由Co構成之膜之矽晶圓進行了研磨。 研磨時間設為1分鐘,測量研磨前後之膜厚,由該差分計算研磨速度RR(nm/min),並對Co研磨速度進行了評價。 A:RR為10nm/min以上 B:RR小於10nm/min
下述表中示出使用各實施例或比較例的研磨液進行之試驗的評價結果。
[表13]
表2-1 評價
RR Dishing 抑制性 Corrosion 抑制性 Scratch 抑制性
實施例1 A A B A
實施例2 A A A A
實施例3 A A A A
實施例4 A A A A
實施例5 A A A A
實施例6 A A A A
實施例7 A A A A
實施例8 A A A A
實施例9 A A A A
實施例10 A A B A
實施例11 A A A A
實施例12 A A A AA
實施例13 A A A AA
實施例14 A A A AA
實施例15 A A A AA
實施例16 A A A AA
實施例17 A A A AA
實施例18 A A A AA
實施例19 A A AA AA
實施例20 A A AA AA
實施例21 A A AA AA
實施例22 A A AA AA
實施例23 A A AA AA
實施例24 A A AA AA
實施例25 A A AA AA
實施例26 A A AA AA
實施例27 A A A AA
實施例28 A A AA AA
實施例29 A A AA AA
實施例30 A A AA AA
[表14]
表2-2 評價
RR Dishing 抑制性 Corrosion 抑制性 Scratch 抑制性
實施例31 A A AA AA
實施例32 A A AA AA
實施例33 A A AA AA
實施例34 A A AA AA
實施例35 A A A AA
實施例36 A A AA AA
實施例37 A A AA AA
實施例38 A A AA AA
實施例39 A A AA AA
實施例40 A A AA AA
實施例41 A A AA AA
實施例42 A A AA AA
實施例43 A AA A AA
實施例44 A AA AA AA
實施例45 A AA AA AA
實施例46 A AA AA AA
實施例47 A AA AA AA
實施例48 A AA AA AA
實施例49 A AA AA AA
實施例50 A AA AA AA
實施例51 A AAA AA AA
實施例52 A AAA AAA AA
實施例53 A AAA AAA AA
實施例54 A AAA AAA AA
實施例55 A AAA AAA AA
實施例56 A AAA AAA AA
實施例57 A AAA AAA AA
實施例58 A AAA AAA AA
實施例59 A AAA AAA AA
實施例60 A AAA AAA AA
[表15]
表2-3 評價
RR Dishing 抑制性 Corrosion 抑制性 Scratch 抑制性
實施例61 A AAA AAA AA
實施例62 A A AA AA
實施例63 A AA AA A
實施例64 A AAA AA AA
實施例65 A AAA AA AA
實施例66 A AAA AA AA
實施例67 A AAA AA AA
實施例68 A AAA AA AA
實施例69 A AA AA AA
實施例70 A A A AA
實施例71 A A AA AA
實施例72 A A AA AA
實施例73 A A AA AA
實施例74 A A AA A
實施例75 A A AA AA
實施例76 A A AA AA
實施例77 A A A AA
實施例78 A A AA A
實施例79 A A AA AA
實施例80 A A AA AA
實施例81 A AAA A AA
實施例82 A AAA AA AA
實施例83 A AAA AA AA
實施例84 A AAA A AA
實施例85 A AA AA AA
實施例86 A AA AA AA
實施例87 A A A AA
實施例88 A A AA AA
實施例89 A A AA AA
實施例90 A A AA AA
實施例91 A A AA A
比較例1 A AA D D
比較例2 A AA D A
比較例2 A A AA D
比較例3 A B D A
比較例4 A A D A
比較例5 B A D A
從上述表中示出之結果,確認到若使用本發明的研磨液可獲得所希望的結果。
其中,確認到,在存在於研磨液中之狀態下測量之膠體二氧化矽的zeta電位為+20.0mV以上之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例1~11與其他實施例的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液中非導體膜形成劑的ClogP值為2.10~3.80之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例1~11的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液包含陽離子化合物之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例3、12~18的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液包含苯并三唑化合物之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例16、21、37、45的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液包含2種以上的苯并三唑化合物之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例21、37、45的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液包含陰離子系界面活性劑之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例35~42、51~61的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液包含有機酸之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例37、64~69的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液包含有機酸之情況下,只要其含量相對於研磨液的總質量為0.05~4.0質量%,則本發明之效果更加優異(參閱實施例64~69的結果的比較等)。
確認到,只要在本研磨液中鈍化膜形成劑的含量相對於高分子化合物的含量的質量比(鈍化膜形成劑的含量/高分子化合物的含量)為0.05以上且小於10,則本發明之效果更加優異(參閱實施例37、70~77的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液包含相對於研磨液的總質量為0.05~5質量%的有機溶劑之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例37、78~80的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液的pH為2.5~3.8之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例81~84的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液包含非離子系界面活性劑之情況下,本發明之效果更加優異(參閱實施例37、82、85、86的結果的比較等)。
確認到,在本研磨液包含非離子系界面活性劑之情況下,只要其HLB值為8~15,則本發明之效果更加優異(參閱實施例82、85、86的結果的比較等)。
確認到,只要在本研磨液中的高分子化合物的分子量為2000~30000,則本發明之效果更加優異(參閱實施例37、87~91的結果的比較等)。
《實施例B》 此外,使用上述實施例51、52、53、54、55、56、57、58的研磨液,變更研磨壓力(使被研磨面與研磨墊接觸之接觸壓力)並進行了以下試驗。
[試驗] <Erosion抑制性的評價-1> 除了試驗中使用之晶圓的線與空間為線9μm、空間1μm的結構,並且如下述表3所示對研磨壓力分別進行變更以外,以與<Dishing抑制性的評價>相同的方式進行了晶圓的研磨。 測量研磨後的晶圓中的基準面(研磨後的晶圓中的最高位置)與空間部(阻擋層或層間絕緣膜露出的部分)的中心部分之間的段差(高低差),並對晶圓整體的段差的平均值進行了如下區分。 上述段差為侵蝕,該段差(段差的平均值)越小,則能夠評價為Erosion抑制性越優異。 AAA:段差小於5nm AA:段差為5以上且小於8nm A:段差為8以上且小於10nm B:段差為10以上且小於12nm C:段差為12以上且小於15nm D:段差為15nm以上
<Uniformity(均勻性)的評價-1> 按上述的<Erosion抑制性的評價-1>中記載之方法獲得了經研磨之晶圓。 針對研磨後的晶圓測量形成於研磨面的中心附近之芯片及形成於研磨面的邊緣附近之芯片中的各段差,並比較在形成於中心附近之芯片中測量之段差與形成於邊緣附近之芯片中測量之段差之差,並進行了如下區分。 另外,此處提及之段差係指,侵蝕的值(基準面與空間部的中心部分之間的高低差)和碟陷的值(基準面與線部的中心部分之間的高低差)的合計值。 上述段差之差越小,則能夠評價為Uniformity越優異。 AAA:段差之差小於3nm AA:段差之差為3以上且小於5nm A:段差之差為5以上且小於8nm B:段差之差為8以上且小於10nm C:段差之差為10nm以上
以下,示出一邊變更接觸壓力,一邊進行之試驗的評價結果。
[表16]
表3 研磨壓力(psi)
0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 3.5
實施例51 Erosion抑制性 AA AAA AAA AAA AAA B
Uniformity C AA AAA AAA AAA B
實施例52 Erosion抑制性 AA AAA AAA AAA AAA B
Uniformity C AA AAA AAA AAA B
實施例53 Erosion抑制性 AA AAA AAA AAA AAA B
Uniformity C AA AAA AAA AAA B
實施例54 Erosion抑制性 AA AAA AAA AAA AAA B
Uniformity C AA AAA AAA AAA B
實施例55 Erosion抑制性 AA AAA AAA AAA AAA B
Uniformity C AA AAA AAA AAA B
實施例56 Erosion抑制性 AA AAA AAA AAA AAA B
Uniformity C AA AAA AAA AAA B
實施例57 Erosion抑制性 AA AAA AAA AAA AAA B
Uniformity C AA AAA AAA AAA B
實施例58 Erosion抑制性 AA AAA AAA AAA AAA B
Uniformity C AA AAA AAA AAA B
如上述表所示,確認到研磨壓力為0.5~3.0psi為較佳,1.0~3.0psi為更佳。
《實施例C》 此外,使用上述實施例51、52、53、54、55、56、57、58的研磨液,變更研磨液供給速度(研磨過程中供給至研磨墊之研磨液的供給量)並進行了以下試驗。
[試驗]
<Residue抑制性的評價> 除了如表4所示分別變更研磨液供給速度以外,以與<Scratch抑制性的評價>相同的方式對晶圓進行了處理。 用缺陷檢測裝置測量所獲得之晶圓,並確定存在長徑為0.06μm以上的缺陷之座標之後,對所確定之座標中的缺陷的種類進行了分類。將晶圓上檢測之Residue(基於殘渣的缺陷)的數進行了如下區分。 Residue的數越少,則能夠評價為Residue抑制性越優異。 AAA:Residue數小於200個 AA :Residue數為200個以上且小於350個 A  :Residue數為350個以上且小於500個 B  :Residue數為500個以上且小於750個 C  :Residue數為750個以上且小於1000個 D  :Residue數為1000個以上
<Uniformity的評價-2> 除了如表4所示分別變更研磨液供給速度,並且將研磨壓力固定於2.0psi以外,以與<Uniformity的評價-1>相同的方式進行了Uniformity的評價。
以下,示出一邊改變研磨液供給速度,一邊進行之試驗的評價結果。
[表17]
表4 研磨液供給速度(ml/(min·cm2 ))
0.10 0.14 0.21 0.28 0.35 0.40
實施例51 Residue抑制性 C AAA AAA AAA AAA AA
Uniformity B AA AAA AAA AAA C
實施例52 Residue抑制性 C AAA AAA AAA AAA AA
Uniformity B AA AAA AAA AAA C
實施例53 Residue抑制性 C AAA AAA AAA AAA AA
Uniformity B AA AAA AAA AAA C
實施例54 Residue抑制性 C AAA AAA AAA AAA AA
Uniformity B AA AAA AAA AAA C
實施例55 Residue抑制性 C AAA AAA AAA AAA AA
Uniformity B AA AAA AAA AAA C
實施例56 Residue抑制性 C AAA AAA AAA AAA AA
Uniformity B AA AAA AAA AAA C
實施例57 Residue抑制性 C AAA AAA AAA AAA AA
Uniformity B AA AAA AAA AAA C
實施例58 Residue抑制性 C AAA AAA AAA AAA AA
Uniformity B AA AAA AAA AAA C
如上述表所示,確認到研磨液供給速度為0.14~0.35ml/(min·cm2 )為較佳,0.21~0.35ml/(min·cm2 )為更佳。
《實施例D》 此外,使用上述實施例51、52、53、54、55、56、57、58的研磨液,一邊變更清洗液(pCMP液)的種類一邊進行了以下試驗。
<Organic Residue抑制性的評價> 除了如表5所示分別變更所使用之清洗液的種類以外,以與<Scratch抑制性的評價>相同的方式對晶圓進行了處理。 用缺陷檢測裝置測量所獲得之晶圓,並確定存在長徑為0.06μm以上的缺陷之座標之後,對所確定之座標中的缺陷的種類進行了分類。對晶圓上檢測之Organic Residue(基於作為非微粒狀的有機物的殘渣之缺陷)的數進行了如下區分。 Organic Residue的數越少,則能夠評價為Organic Residue抑制性越優異。 AAA:Organic Residue數小於20個 AA :Organic Residue數為20個以上且小於35個 A  :Organic Residue數為35個以上且小於50個 B  :Organic Residue數為50個以上且小於75個 C  :Organic Residue數為75個以上且小於100個 D  :Organic Residue數為100個以上
<Particle Residue抑制性的評價> 除了將所檢測之缺陷的種類變更為Particle Residue(基於微粒狀的殘渣之缺陷)以外,以與<Organic Residue抑制性的評價>相同的方式,進行如下區分並進行了Particle Residue抑制性的評價。 Particle Residue的數越少,則能夠評價為Particle Residue抑制性越優異。 AAA:Particle Residue數小於5個 AA :Particle Residue數為5個以上且小於10個 A  :Particle Residue數為10個以上且小於20個 B  :Particle Residue數為20個以上且小於40個 C  :Particle Residue數為40個以上且小於60個 D  :Particle Residue數為60個以上
以下,示出一邊改變清洗液的種類,一邊進行之試驗的評價結果。
[表18]
表5 清洗液
DIW Acidic Alkaline
實施例51 Organic Residue抑制性 C B AAA
Particle Residue抑制性 AAA C AAA
實施例52 Organic Residue抑制性 C B AAA
Particle Residue抑制性 AAA C AAA
實施例53 Organic Residue抑制性 C B AAA
Particle Residue抑制性 AAA C AAA
實施例54 Organic Residue抑制性 C B AAA
Particle Residue抑制性 AAA C AAA
實施例55 Organic Residue抑制性 C B AAA
Particle Residue抑制性 AAA C AAA
實施例56 Organic Residue抑制性 C B AAA
Particle Residue抑制性 AAA C AAA
實施例57 Organic Residue抑制性 C B AAA
Particle Residue抑制性 AAA C AAA
實施例58 Organic Residue抑制性 C B AAA
Particle Residue抑制性 AAA C AAA
DIW:水 Acidic:CLEAN100(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製造:酸性清洗液) Alkaline:CL9010(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製造:鹼清洗液)
如上述表所示,確認到清洗液為鹼清洗液為較佳。
《實施例E》 此外,使用上述實施例51、52、53、54、55、56、57、58的研磨液,一邊變更被研磨體的種類一邊進行了以下試驗。
<RR(研磨速度)的評價> 使用FREX300SII(研磨裝置),並以研磨壓力設為2.0psi、研磨液供給速度設為0.28ml/(min·cm2 )之條件,研磨了表面具有由Co、TiN、Ta、TaN、SiN、TEOS、SiOC或SiC構成之膜之矽晶圓。 將研磨時間設為1分鐘,測量研磨前後之膜厚,由其差分計算研磨速度RR(nm/min),並以下述區分評價了對各材料的研磨速度。
(膜為TiN、Ta、TaN、TEOS或SiOC之情況) A:RR為50nm/min以上 B:RR小於50nm/min
(膜為SiN或SiC之情況) A:RR為20nm/min以上 B:RR小於20nm/min
(膜為Co之情況) A:RR為10nm/min以上 B:RR小於10nm/min
以下,示出評價結果。 另外,Co的研磨速度相對於TiN、Ta、TaN、SiN、TEOS、SiOC或SiC的研磨速度的速度比(Co的研磨速度/TiN、Ta、TaN、SiN、TEOS、SiOC或SiC的研磨速度)均在大於0.05且小於5的範圍內。
[表19]
表6 研磨對象
Co TiN Ta TaN SiN TEOS SiOC SiC
實施例51 A A A A A A A A
實施例52 A A A A A A A A
實施例53 A A A A A A A A
實施例54 A A A A A A A A
實施例55 A A A A A A A A
實施例56 A A A A A A A A
實施例57 A A A A A A A A
實施例58 A A A A A A A A
如上述結果所示,確認到本發明的研磨液在對Co的研磨速度與對TiN、Ta、TaN、SiN、TEOS、SiOC或SiC的研磨速度之間沒有極端的速度差,且作為用於去除阻擋層等之研磨液為較佳。 另外,本發明的研磨液藉由調節研磨液中的過氧化氫的含量,能夠任意地調節對Co的研磨速度(例如,在0~30nm/min之間調節)。
10a:被前處理體 10b:被研磨體 10c:經研磨之被研磨體 12:含鈷膜 14:阻擋層 16:層間絕緣膜 18:塊體層
圖1係示出被前處理體的一例之截面上部的示意圖,該被前處理體被實施前處理以獲得用於實施本發明的化學機械研磨方法之被研磨體。 圖2係示出實施本發明的化學機械研磨方法之被研磨體的一例之截面上部的示意圖。 圖3係示出實施本發明的化學機械研磨方法而獲得之經研磨之被研磨體的一例之截面上部的示意圖。
10a:被前處理體
12:含鈷膜
14:阻擋層
16:層間絕緣膜
18:塊體層

Claims (29)

  1. 一種研磨液,其係使用於具有含鈷膜之被研磨體之化學機械研磨,前述研磨液包含: 膠體二氧化矽; ClogP值為1.5~3.8的鈍化膜形成劑; 高分子化合物;及 過氧化氫, pH為2.0~4.0。
  2. 如請求項1所述之研磨液,其係進一步包含陽離子化合物。
  3. 如請求項2所述之研磨液,其中 前述陽離子化合物包含選自包括第四級銨陽離子及第四級鏻陽離子之群組中的陽離子之化合物。
  4. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其係進一步包含苯并三唑化合物。
  5. 如請求項4所述之研磨液,其係包含2種以上的前述苯并三唑化合物。
  6. 如請求項4所述之研磨液,其中 前述鈍化膜形成劑的含量相對於前述苯并三唑化合物的含量的質量比為0.01~4.0。
  7. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其中 在存在於前述研磨液中之狀態下測量之前述膠體二氧化矽的zeta電位為+20.0mV以上。
  8. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其中 前述膠體二氧化矽的含量相對於前述研磨液的總質量為1.0質量%以上, 前述膠體二氧化矽的平均一次粒徑為5nm以上。
  9. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其係進一步包含選自包括聚羧酸及聚膦酸之群組中的1種以上的有機酸。
  10. 如請求項9所述之研磨液,其中 前述有機酸為選自包括檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸、順丁烯二酸、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸及乙二胺四亞甲基膦酸之群組中的1種以上。
  11. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其中 前述高分子化合物具有羧酸基。
  12. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其中 前述高分子化合物的重量平均分子量為2000~30000。
  13. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其係進一步包含相對於前述研磨液的總質量為0.05~5.0質量%的有機溶劑。
  14. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其中 前述鈍化膜形成劑為選自包括水楊酸、4-甲基水楊酸、4-甲基苯甲酸、4-第三丁基苯甲酸、4-丙基苯甲酸、6-羥基-2-萘甲酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、喹哪啶酸、8-羥基喹啉及2-甲基-8-羥基喹啉之群組中的1種以上。
  15. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其中 前述鈍化膜形成劑的ClogP值為2.1~3.8。
  16. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其係進一步包含陰離子系界面活性劑。
  17. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其係進一步包含非離子系界面活性劑。
  18. 如請求項17所述之研磨液,其中 前述非離子系界面活性劑的HLB值為8~15。
  19. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其中 前述鈍化膜形成劑的含量相對於前述高分子化合物的含量的質量比為0.05以上且小於10。
  20. 如請求項1或請求項2所述之研磨液,其中 固體成分濃度為10質量%以上, 以質量基準計稀釋3倍以上來使用。
  21. 一種化學機械研磨方法,其係包括以下製程: 一邊將請求項1至請求項19之任一項所述之研磨液供給至安裝於研磨台之研磨墊,一邊使前述被研磨體的被研磨面與前述研磨墊接觸,使前述被研磨體和前述研磨墊相對地移動以研磨前述被研磨面,從而獲得經研磨之被研磨體。
  22. 如請求項21所述之化學機械研磨方法,其係為了形成由含鈷膜構成之配線而進行。
  23. 如請求項21或請求項22所述之化學機械研磨方法,其中 前述被研磨體具有由與前述含鈷膜不同之材料構成之第2層, 前述含鈷膜的研磨速度相對於前述第2層的研磨速度的速度比為大於0.05且小於5。
  24. 如請求項23所述之化學機械研磨方法,其中 前述第2層包含選自包括Ta、TaN、TiN、SiN、四乙氧基矽烷、SiC及SiOC之群組中的1種以上的材料。
  25. 如請求項21或請求項22所述之化學機械研磨方法,其中 研磨壓力為0.5psi~3.0psi。
  26. 如請求項21或請求項22所述之化學機械研磨方法,其中 供給至前述研磨墊之前述研磨液的供給速度為0.14ml/(min·cm2 )~0.35ml/(min·cm2 )。
  27. 如請求項21或請求項22所述之化學機械研磨方法,其係包括在獲得前述經研磨之被研磨體之製程之後,用鹼清洗液清洗前述經研磨之被研磨體之製程。
  28. 如請求項21或請求項22所述之化學機械研磨方法,其係包括在獲得前述經研磨之被研磨體之製程之後,用有機溶劑系溶液清洗前述經研磨之被研磨體之製程。
  29. 一種研磨液,其係使用於被研磨體的化學機械研磨,前述研磨液包含: 研磨粒; ClogP值為1.5~3.8的鈍化膜形成劑; 高分子化合物;及 過氧化氫, pH為2.0~4.0。
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