TW202132527A - 化學機械研磨用組成物及研磨方法 - Google Patents

化學機械研磨用組成物及研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202132527A
TW202132527A TW109134818A TW109134818A TW202132527A TW 202132527 A TW202132527 A TW 202132527A TW 109134818 A TW109134818 A TW 109134818A TW 109134818 A TW109134818 A TW 109134818A TW 202132527 A TW202132527 A TW 202132527A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
chemical mechanical
mechanical polishing
polishing composition
component
acid
Prior art date
Application number
TW109134818A
Other languages
English (en)
Inventor
西村康平
山田裕也
中村柊平
王鵬宇
Original Assignee
日商Ｊｓｒ股份有限公司
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 日商Ｊｓｒ股份有限公司 filed Critical 日商Ｊｓｒ股份有限公司
Publication of TW202132527A publication Critical patent/TW202132527A/zh

Links

Images

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
    • 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
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本發明提供一種化學機械研磨用組成物以及研磨方法，可於高速地研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板的同時，減少研磨後的被研磨面上的表面缺陷的產生。本發明的化學機械研磨用組成物含有（A）含有氧化鈦的研磨粒、以及（B）液狀介質，其中所述化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他電位的絕對值為8 mV以上。

Description

化學機械研磨用組成物及研磨方法
本發明是有關於一種化學機械研磨用組成物及使用其的研磨方法。
一般而言，化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，以下亦記為「CMP」）法有效用於半導體製造步驟、特別是多層配線形成步驟中的層間絕緣膜的平坦化、金屬插塞（plug）形成、埋入配線（鑲嵌配線）形成中。於此種半導體製造步驟中，使用鎢或矽氮化物等材料，不僅高速地研磨該些材料，而且謀求一種高平坦性與低研磨缺陷取得平衡的研磨性能。
為了實現取得此種平衡的研磨特性，例如研究有用於研磨鎢膜或矽氮化物膜的研磨用組成物（漿料）（例如，參照專利文獻1～專利文獻2）。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2017-515298號公報 [專利文獻2]國際公開第2014/103725號
[發明所欲解決之課題] 藉由使用含有高硬度的研磨粒的研磨用組成物，可提升鎢膜、矽氮化物膜的研磨速度。然而，於使用了含有高硬度的研磨粒的研磨用組成物的CMP中，存在於研磨後的被研磨面容易產生研磨損傷的課題。另外，於使用了含有高硬度的研磨粒的研磨用組成物的CMP中，存在於導電體金屬與絕緣膜共存的被研磨面上，容易產生導電體金屬部分被削成皿狀的被稱為凹陷（dishing）的表面缺陷的課題。如此，謀求一種可於高速地研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板的同時，減少研磨後的被研磨面上的表面缺陷的產生的化學機械研磨用組成物以及研磨方法。 [解決課題之手段]
本發明的化學機械研磨用組成物的一態樣含有： （A）含有氧化鈦的研磨粒、以及 （B）液狀介質，其中 所述化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他（zeta）電位的絕對值為8 mV以上。
於所述化學機械研磨用組成物的一態樣中， 所述（A）成分可具有下述通式（1）所表示的官能基。 -SO3 - M+ ・・・・・（1） （M+ 表示一價陽離子）
於所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中， 所述化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他電位可為-10 mV以下。
於所述化學機械研磨用組成物的一態樣中， 所述（A）成分可具有下述通式（2）所表示的官能基。 -COO- M+ ・・・・・（2） （M+ 表示一價陽離子）
於所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中， 所述化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他電位可為-10 mV以下。
於所述化學機械研磨用組成物的一態樣中， 所述（A）成分可具有下述通式（3）或下述通式（4）所表示的官能基。 -NR1 R2 ・・・・・（3） -N+ R1 R2 R3 M- ・・・・・（4） （所述式（3）及式（4）中，R1 、R2 及R3 分別獨立地表示氫原子、或經取代或者未經取代的烴基；M- 表示陰離子）
於所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中， 所述化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他電位可為+10 mV以上。
於所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中， pH可為1以上且6以下。
於所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中， 相對於所述化學機械研磨用組成物的總質量，所述（A）成分的含量可為0.1質量%以上且20質量%以下。
於所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中， 可更含有（C）選自由有機酸及其鹽所組成的群組中的至少一種。
本發明的研磨方法的一態樣包括： 使用所述任一態樣的化學機械研磨用組成物對半導體基板進行研磨的步驟。
於所述研磨方法的一態樣中， 所述半導體基板可包括含有鎢膜及矽氮化物膜的至少一種的部位。 [發明的效果]
根據本發明的化學機械研磨用組成物，可高速研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板，且可減少研磨後的被研磨面上的表面缺陷的產生。另外，根據本發明的研磨方法，藉由使用所述化學機械研磨用組成物，高速研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板，可獲得表面缺陷少的被研磨面。
以下，對本發明的較佳實施方式進行詳細說明。再者，本發明並不限定於下述實施方式，亦包括於不變更本發明的主旨的範圍內實施的各種變形例。
於本說明書中，使用「～」記載的數值範圍是包含「～」前後記載的數值作為下限值及上限值的含義。
1.化學機械研磨用組成物 本發明的一實施方式的化學機械研磨用組成物含有：（A）含有氧化鈦的研磨粒（以下亦簡稱為「（A）成分」）、以及（B）液狀介質（以下亦簡稱為「（B）成分」），化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他電位的絕對值為8 mV以上。以下，對本實施方式的化學機械研磨用組成物中所含的各成分進行詳細說明。
1.1.（A）含有氧化鈦的研磨粒 本實施方式的化學機械研磨用組成物包含（A）含有氧化鈦的研磨粒。（A）成分只要為含有氧化鈦且化學機械研磨用組成物中的仄他電位的絕對值為8 mV以上的研磨粒，則並無特別限定。作為（A）成分中所含的氧化鈦，可使用金紅石（rutile）型、銳鈦礦（Anatase）型、無定形及該些的混合物中的任一者。
化學機械研磨用組成物中的（A）成分的仄他電位的絕對值為8 mV以上，較佳為9 mV以上，更佳為10 mV以上。化學機械研磨用組成物中的（A）成分的仄他電位的絕對值較佳為40 mV以下。若化學機械研磨用組成物中的（A）成分的仄他電位的絕對值處於所述範圍，則藉由研磨粒彼此的靜電排斥力，化學機械研磨用組成物中的研磨粒的分散性提升。其結果，可於減少研磨損傷或凹陷的產生的同時，進行高速研磨。
（A）成分的平均粒徑較佳為10 nm以上且300 nm以下，更佳為20 nm以上且200 nm以下。若（A）成分的平均粒徑處於所述範圍，則有時可獲得充分的研磨速度，並且可獲得不會發生粒子沈降、分離而穩定性優異的化學機械研磨用組成物。再者，（A）成分的平均粒徑例如可藉由如下方式求出：使用流動式比表面積自動測定裝置（島津製作所股份有限公司製造，「微型測量流動吸附II2300（micrometricsFlowSorbII2300）」），藉由布厄特（Brunauer-Emmett-Teller，BET）法來測定比表面積，根據其測定值而算出。
（A）成分為以氧化鈦為主要成分的研磨粒，但亦可含有其他成分。作為其他成分，可列舉鋁化合物、矽化合物等。藉由（A）成分更含有鋁化合物或矽化合物，可減小（A）成分的表面硬度，因此存在可於高速研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板的同時，進一步減少被研磨面的研磨損傷或凹陷的產生的情況。
作為鋁化合物，例如可列舉：氫氧化鋁、氧化鋁（氧化鋁（alumina））、氯化鋁、氮化鋁、乙酸鋁、磷酸鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、鋁酸鉀等。另一方面，作為矽化合物，可列舉二氧化矽、氮化矽、碳化矽、矽酸鹽、矽酮、矽樹脂等。
（A）成分較佳為其表面的至少一部分被官能基修飾的研磨粒。表面的至少一部分被官能基修飾的研磨粒，於pH為1以上且6以下的範圍內，與未藉由官能基進行表面修飾的研磨粒相比，仄他電位的絕對值變大，研磨粒彼此的靜電排斥力增大。其結果，由於化學機械研磨用組成物中的研磨粒的分散性提升，因此可於減少研磨損傷或凹陷的產生的同時進行高速研磨。
另外，氧化鈦粒子容易與水、氧、氮等反應，存在隨時間經過而變質的傾向。但是，於（A）成分為其表面的至少一部分被官能基修飾的研磨粒的情況下，藉由該官能基，可降低研磨粒表面的水、氧、氮等的反應性而抑制變質。
以下，對（A）成分的具體態樣進行說明。
1.1.1.第一態樣 作為（A）成分的第一態樣，可列舉具有下述通式（1）所表示的官能基的含有氧化鈦的研磨粒。 -SO3 - M+ ・・・・・（1） （M+ 表示一價陽離子）
所述式（1）中，作為M+ 所表示的一價陽離子，並不限定於該些，例如可列舉H+ 、Li+ 、Na+ 、K+ 、NH4 + 。即、所述通式（1）所表示的官能基亦可改稱為「選自由磺基及其鹽所組成的群組中的至少一種官能基」。此處，所謂「磺基的鹽」，是指用Li+ 、Na+ 、K+ 、NH4 + 等一價陽離子取代磺基（-SO3 H）中所含的氫離子而得的官能基。第一態樣的（A）成分是於其表面經由共價鍵固定有所述通式（1）所表示的官能基的含有氧化鈦的研磨粒，且不包含於其表面物理性或離子性吸附有具有所述通式（1）所表示的官能基的化合物者。
第一態樣的（A）成分可應用例如日本專利特開2010-269985號公報中記載的方法來製造。具體而言，藉由將氧化鈦及含巰基的矽烷偶合劑於酸性介質中充分攪拌，可使含巰基的矽烷偶合劑共價鍵結於含有氧化鈦的研磨粒的表面。此處，作為含巰基的矽烷偶合劑，例如可列舉3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等。接下來，進而適量添加過氧化氫並充分放置，藉此可獲得具有所述通式（1）所表示的官能基的含有氧化鈦的研磨粒。
第一態樣的（A）成分的仄他電位於化學機械研磨用組成物中為負電位，其負電位較佳為-10 mV以下，更佳為-20 mV以下。若第一態樣的（A）成分的仄他電位處於所述範圍，則存在可藉由研磨粒間的靜電排斥力有效地防止粒子彼此的凝聚，並且於化學機械研磨時可選擇性地研磨帶正電荷的基板的情況。再者，作為仄他電位測定裝置，可列舉大塚電子股份有限公司製造的「ELSZ-1」、馬爾文（Malvern）公司製造的「傑塔思傑奈米（Zetasizer nano）zs」等。第一態樣的（A）成分的仄他電位可藉由適當增減所述含巰基的矽烷偶合劑等的添加量來調整。
於本實施方式的化學機械研磨用組成物含有第一態樣的（A）成分的情況下，於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，第一態樣的（A）成分的含量的下限值較佳為0.1質量%，更佳為0.5質量%。於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，第一態樣的（A）成分的含量的上限值較佳為10質量%，更佳為5質量%。若第一態樣的（A）成分的含量為所述範圍，則存在可高速研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板、並且化學機械研磨用組成物的保存穩定性變得良好的情況。
1.1.2.第二態樣 作為（A）成分的第二態樣，可列舉具有下述通式（2）所表示的官能基的含有氧化鈦的研磨粒。 -COO- M+ ・・・・・（2） （M+ 表示一價陽離子）
所述式（2）中，作為M+ 所表示的一價陽離子，並不限定於該些，例如可列舉H+ 、Li+ 、Na+ 、K+ 、NH4 + 。即、所述通式（2）所表示的官能基亦可改稱為「選自由羧基及其鹽所組成的群組中的至少一種官能基」。此處，所謂「羧基的鹽」，是指用Li+ 、Na+ 、K+ 、NH4 + 等一價陽離子取代羧基（-COOH）中所含的氫離子而得的官能基。第二態樣的（A）成分是於其表面經由共價鍵固定有所述通式（2）所表示的官能基的含有氧化鈦的研磨粒，且不包含於其表面物理性或離子性吸附有具有所述通式（2）所表示的官能基的化合物者。
第二態樣的（A）成分可應用例如日本專利特開2010-105896號公報中記載的方法來製造。或者，藉由將氧化鈦及含羧酸酐的矽烷偶合劑於包含水、甲醇、氨的鹼性介質中充分攪拌，可使含羧酸酐的矽烷偶合劑共價鍵結於含有氧化鈦的研磨粒的表面，進而將經修飾的酸酐水解，經由向二羧酸的開環反應，藉此可獲得具有所述通式（2）所表示的官能基的含有氧化鈦的研磨粒。此處，作為含羧酸酐的矽烷偶合劑，例如可列舉3-(三乙氧基矽烷基)丙基琥珀酸酐等。
第二態樣的（A）成分的仄他電位於化學機械研磨用組成物中為負電位，其負電位較佳為-10 mV以下，更佳為-12 mV以下。若第二態樣的（A）成分的仄他電位處於所述範圍，則存在可藉由研磨粒間的靜電排斥力有效地防止粒子彼此的凝聚，並且於化學機械研磨時可選擇性地研磨帶正電荷的基板的情況。再者，仄他電位測定裝置可使用第一態樣中記載的裝置。第二態樣的（A）成分的仄他電位可藉由適當增減所述含羧酸酐的矽烷偶合劑等的添加量來調整。
於本實施方式的化學機械研磨用組成物含有第二態樣的（A）成分的情況下，於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，第二態樣的（A）成分的含量的下限值較佳為0.1質量%，更佳為0.3質量%，特佳為0.5質量%。於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，第二態樣的（A）成分的含量的上限值較佳為10質量%，更佳為8質量%，特佳為5質量%。若第二態樣的（A）成分的含量為所述範圍，則存在可高速研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板、並且化學機械研磨用組成物的保存穩定性變得良好的情況。
1.1.3.第三態樣 作為（A）成分的第三態樣，可列舉具有下述通式（3）或下述通式（4）所表示的官能基的含有氧化鈦的研磨粒。 -NR1 R2 ・・・・・（3） -N+ R1 R2 R3 M- ・・・・・（4） （所述式（3）及所述式（4）中，R1 、R2 及R3 分別獨立地表示氫原子、或經取代或者未經取代的烴基；M- 表示陰離子）。
所述通式（3）所表示的官能基表示胺基，所述通式（4）所表示的官能基表示胺基的鹽。因此，亦可將所述通式（3）所表示的官能基及所述通式（4）所表示的官能基彙總而改稱為「選自由胺基及其鹽所組成的群組中的至少一種官能基」。第三態樣的（A）成分是於其表面經由共價鍵固定有所述通式（3）或所述通式（4）所表示的官能基的含有氧化鈦的研磨粒，且不包含於其表面物理性或離子性吸附有具有所述通式（3）或所述通式（4）所表示的官能基的化合物者。
所述式（4）中，作為M- 所表示的陰離子，並不限定於該些，例如除了OH- 、F- 、Cl- 、Br- 、I- 、CN- 等陰離子以外，亦可列舉源於酸性化合物的陰離子。
所述式（3）及所述式（4）中，R1 ～R3 分別獨立地表示氫原子、或經取代或者未經取代的烴基，但R1 ～R3 中的兩個以上亦可鍵結形成環結構。
作為R1 ～R3 所表示的烴基，可為脂肪族烴基、芳香族烴基、芳香脂肪族烴基或脂環式烴基的任一者。另外，脂肪族烴基及芳香脂肪族烴基的脂肪族可為飽和亦可為不飽和，可為直鏈狀亦可為分支狀。作為該些烴基，例如可列舉直鏈狀、分支狀、環狀的烷基、烯基、芳烷基及芳基等。
作為烷基，通常較佳為碳數為1～6的低級烷基，更佳為碳數1～4的低級烷基。作為此種烷基，例如可列舉：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、第二戊基、第三戊基、新戊基、正己基、異己基、第二己基、第三己基、環戊基、環己基等。
作為烯基，通常較佳為碳數1～6的低級烯基，更佳為碳數1～4的低級烯基。作為此種烯基，例如可列舉乙烯基、正丙烯基、異丙烯基、正丁烯基、異丁烯基、第二丁烯基、第三丁烯基等。
作為芳烷基，通常較佳為碳數7～12者。作為此種芳烷基，例如可列舉苄基、苯乙基、苯基丙基、苯基丁基、苯基己基、甲基苄基、甲基苯乙基、乙基苄基等。
作為芳基，通常較佳為碳數6～14者。作為此種芳基，例如可列舉苯基、鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基、2,3-二甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、3,5-二甲苯基、萘基、蒽基等。
所述芳基及芳烷基的芳香環亦可具有例如甲基、乙基等低級烷基或鹵素原子、硝基、胺基、羥基等作為取代基。
第三態樣的（A）成分可應用例如日本專利特開2005-162533號公報中記載的方法來製造。具體而言，藉由將氧化鈦及含胺基的矽烷偶合劑於酸性介質中充分攪拌，而使含胺基的矽烷偶合劑共價鍵結於含有氧化鈦的研磨粒的表面，藉此可達成。此處，作為含胺基的矽烷偶合劑，例如可列舉3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷等。
第三態樣的（A）成分的仄他電位於化學機械研磨用組成物中為正電位，其正電位較佳為+10 mV以上，更佳為+15 mV以上。若第三態樣的（A）成分的仄他電位處於所述範圍，則存在可藉由研磨粒間的靜電排斥力有效地防止粒子彼此的凝聚，並且於化學機械研磨時可選擇性地研磨帶負電荷的基板的情況。再者，仄他電位測定裝置可使用第一態樣中記載的裝置。第三態樣的（A）成分的仄他電位可藉由適當增減所述含胺基的矽烷偶合劑等的添加量來調整。
於本實施方式的化學機械研磨用組成物含有第三態樣的（A）成分的情況下，於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，第三態樣的（A）成分的含量的下限值較佳為0.1質量%，更佳為0.5質量%，特佳為1質量%。於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，第三態樣的（A）成分的含量的上限值較佳為10質量%，更佳為8質量%，特佳為5質量%。若第三態樣的（A）成分的含量為所述範圍，則存在可高速研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板、並且化學機械研磨用組成物的保存穩定性變得良好的情況。
1.2.（B）液狀介質 本實施方式的化學機械研磨用組成物含有（B）液狀介質。作為（B）成分，可列舉水、水與醇的混合介質、包含水及與水具有相溶性的有機溶劑的混合介質等。該些中，較佳為使用水、水與醇的的混合介質，更佳為使用水。作為水，並無特別限制，但較佳為純水。水只要作為化學機械研磨用組成物的構成材料的剩餘部分來調配即可，對水的含量並無特別限制。
1.3.（C）選自由有機酸及其鹽所組成的群組中的至少一種 本實施方式的化學機械研磨用組成物較佳為含有（C）選自由有機酸及其鹽所組成的群組中的至少一種（以下亦稱為「（C）成分」）。藉由含有（C）成分，存在可更高速地研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板的情況。
作為（C）成分，較佳為具有羧基的化合物、具有磺基的化合物。作為具有羧基的化合物，例如可列舉：硬脂酸、月桂酸、油酸、肉豆蔻酸、烯基琥珀酸、乳酸、酒石酸、富馬酸、乙醇酸、鄰苯二甲酸、馬來酸、甲酸、乙酸、草酸、檸檬酸、蘋果酸、丙二酸、戊二酸、琥珀酸、苯甲酸、喹啉酸、喹哪啶酸、醯胺硫酸、丙酸、三氟乙酸；甘胺酸、丙胺酸、天冬胺酸、麩胺酸、離胺酸、精胺酸、色胺酸、十二烷基胺基乙基胺基乙基甘胺酸、芳香族胺基酸、雜環型胺基酸等胺基酸；烷基亞胺基二羧酸等亞胺基酸；及該些的鹽。另外，亦可為具有羧基的高分子化合物，例如亦可為聚丙烯酸或其鹽。作為具有磺基的化合物，例如可列舉十二烷基苯磺酸、對甲苯磺酸等烷基苯磺酸；丁基萘磺酸等烷基萘磺酸；十四碳烯磺酸等α-烯烴磺酸等。該些化合物可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，（C）成分的含量的下限值較佳為0.0001質量%，更佳為0.01質量%。於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，（C）成分的含量的上限值較佳為10質量%，更佳為5質量%。若（C）成分的含量為所述範圍，則存在可更高速地研磨含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板的情況。
1.4.（D）氧化劑 本實施方式的化學機械研磨用組成物較佳為含有（D）氧化劑（以下亦稱為「（D）成分」）。藉由含有氧化劑，將含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板的被研磨面氧化來促進與研磨液成分的錯合反應，從而可於被研磨面上製成脆弱的改質層，因此有容易進行研磨的效果。
作為（D）成分，例如可列舉過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫、硝酸鐵、硝酸二銨鈰、次氯酸鉀、臭氧、過碘酸鉀、過乙酸等。該些（D）成分中，若考慮到氧化力及處理容易度，則較佳為過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫，更佳為過氧化氫。該些（D）成分可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，（D）成分的含量的下限值較佳為0.05質量%，更佳為0.1質量%。於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，（D）成分的含量的上限值較佳為5質量%，更佳為4質量%。
1.5.其他成分 本實施方式的化學機械研磨用組成物除了所述各成分以外，視需要亦可含有含氮雜環化合物、界面活性劑、無機酸及其鹽、水溶性高分子、鹼性化合物等。
＜含氮雜環化合物＞ 含氮雜環化合物為至少具有一個氮原子且包含選自雜五員環及雜六員環中的至少一種雜環的有機化合物。作為所述雜環的具體例，可列舉吡咯結構、咪唑結構、三唑結構等雜五員環；吡啶結構、嘧啶結構、噠嗪結構、吡嗪結構等雜六員環。該雜環亦可形成縮合環。具體而言，可列舉：吲哚結構、異吲哚結構、苯並咪唑結構、苯並三唑結構、喹啉結構、異喹啉結構、喹唑啉結構、噌啉（cinnoline）結構、酞嗪結構、喹噁啉結構、吖啶結構等。於具有此種結構的雜環化合物中，較佳為具有吡啶結構、喹啉結構、苯並咪唑結構、苯並三唑結構的雜環化合物。
作為含氮雜環化合物的具體例，可列舉氮丙啶、吡啶、嘧啶、吡咯啶、哌啶、吡嗪、三嗪、吡咯、咪唑、吲哚、喹啉、異喹啉、苯並異喹啉、嘌呤、喋啶（pteridine）、三唑、三唑烷、苯並三唑、羧基苯並三唑、及具有該些骨架的衍生物。該些中，較佳為選自苯並三唑及三唑中的至少一種。該些含氮雜環化合物可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
＜界面活性劑＞ 作為界面活性劑，並無特別限制，可列舉陰離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、非離子性界面活性劑等。作為陰離子性界面活性劑，例如可列舉：烷基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽等硫酸鹽；全氟烷基化合物等含氟系界面活性劑等。作為陽離子性界面活性劑，例如可列舉脂肪族胺鹽、脂肪族銨鹽等。作為非離子性界面活性劑，例如可列舉乙炔二醇、乙炔二醇環氧乙烷加成物、乙炔醇等具有三鍵的非離子性界面活性劑；聚乙二醇型界面活性劑等。該些界面活性劑可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
＜水溶性高分子＞ 作為水溶性高分子，可列舉：聚丙烯醯胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙烯亞胺、聚烯丙基胺、羥乙基纖維素等。
＜無機酸及其鹽＞ 作為無機酸，較佳為選自鹽酸、硝酸、硫酸及磷酸中的至少一種。再者，無機酸亦可與化學機械研磨用組成物中另行添加的鹼形成鹽。
＜鹼性化合物＞ 作為鹼性化合物，可列舉有機鹼及無機鹼。作為有機鹼，較佳為胺，例如可列舉三乙胺、單乙醇胺、苄基胺、甲基胺、乙二胺、二甘醇胺、異丙胺等。作為無機鹼，例如可列舉氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉等。該些鹼性化合物中，較佳為氨、氫氧化鉀。該些鹼性化合物可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
1.6.pH 本實施方式的化學機械研磨用組成物的pH較佳為1以上且6以下，更佳為2以上且6以下，特佳為2.5以上且5.5以下。若pH為所述範圍，則化學機械研磨用組成物中的（A）成分的仄他電位的絕對值變大，分散性提升，因此可於減少含有鎢膜或矽氮化物膜的半導體基板的研磨損傷或凹陷的產生的同時進行高速研磨。
再者，本實施方式的化學機械研磨用組成物的pH視需要可藉由適當增減所述（C）成分、所述無機酸及其鹽、所述鹼性化合物等的含量來調整。
於本發明中，所謂pH，是指氫離子指數，其值可於25℃、1氣壓的條件下，使用市售的pH計（例如，堀場製作所股份有限公司製造，桌上型pH計）進行測定。
1.7.用途 本實施方式的化學機械研磨用組成物適合作為用於對具有構成半導體裝置的多種材料的半導體基板進行化學機械研磨的研磨材料。例如，所述半導體基板除了鎢或鈷等導電體金屬以外，亦可具有矽氧化物、矽氮化物、非晶矽等絕緣膜材料或鈦、氮化鈦、氮化鉭等位障金屬材料。
本實施方式的化學機械研磨用組成物的研磨對象特佳為包括至少含有鎢膜及矽氮化物膜的部位的半導體基板。作為此種半導體基板的具體例，可列舉於鎢膜的基底施加了矽氮化物膜的半導體基板。根據本實施方式的化學機械研磨用組成物，可高速研磨此種半導體基板，並且可減少研磨後的被研磨面上的表面缺陷的產生。
1.8.化學機械研磨用組成物的製備方法 本實施方式的化學機械研磨用組成物可藉由使所述各成分溶解或分散於水等液狀介質中來製備。溶解或分散的方法並無特別限制，只要可均勻地溶解或分散，則可應用任何方法。另外，對所述各成分的混合順序、混合方法亦無特別限制。
另外，本實施方式的化學機械研磨用組成物亦可作為濃縮類型的原液而製備，並於使用時利用水等液狀介質加以稀釋來使用。
2.研磨方法 本發明的一實施方式的研磨方法包括使用所述化學機械研磨用組成物對半導體基板進行研磨的步驟。所述化學機械研磨用組成物可對包括含有鎢膜或矽氮化物膜的部位的半導體基板進行高速研磨，並且可減少研磨後的被研磨面上的研磨缺陷的產生。本實施方式的研磨方法特別適合於對於鎢膜的基底施加了矽氮化物膜的半導體基板進行研磨的情況。以下，使用圖式對本實施方式的研磨方法的一具體例進行詳細說明。
2.1.被處理體 圖1是示意性地表示適合使用本實施方式的研磨方法的被處理體的剖面圖。被處理體100藉由經過下述步驟（1）～步驟（4）而形成。
（1）首先，如圖1所示，準備基體10。基體10例如可包含矽基板及形成於其上的矽氧化物膜。進而，可於基體10上形成電晶體（未示出）等功能元件。接下來，於基體10上，使用熱氧化法形成作為絕緣膜的矽氧化物膜12。
（2）繼而，將矽氧化物膜12圖案化。將所獲得的圖案作為遮罩，藉由光微影法於矽氧化物膜12上形成配線用槽14。
（3）繼而，於矽氧化物膜12的表面及配線用槽14的內壁面形成矽氮化物膜16。矽氮化物膜16例如可藉由化學氣相成長法（Chemical Vapour Deposition，CVD）、原子層堆積法（Atomic Layer Deposition，ALD）、或者濺鍍等物理氣相堆積法（Physical Vapor Deposition，PVD）來形成。
（4）繼而，藉由化學蒸鍍法或電鍍法，堆積10,000 Å～15,000 Å的鎢膜18。作為鎢膜18的材料，不僅可使用純度高的鎢，亦可使用含有鎢的合金。藉由經過以上步驟（1）～步驟（4）可製作被處理體100。
2.2.研磨方法 2.2.1.第一研磨步驟 圖2是示意性地表示第一研磨步驟結束時的被處理體100的剖面圖。如圖2所示，第一研磨步驟是使用可高速研磨鎢膜的化學機械研磨用組成物對鎢膜18進行研磨直至矽氮化物膜16露出的步驟。
2.2.2.第二研磨步驟 圖3是示意性地表示第二研磨步驟結束時的被處理體100的剖面圖。如圖3所示，第二研磨步驟是使用所述（本發明的）化學機械研磨用組成物對矽氮化物膜16及鎢膜18進行研磨直至矽氧化物膜12露出的步驟。所述（本發明的）化學機械研磨用組成物可平衡良好地抑制鎢膜的研磨速度，因此可減少鎢膜的配線部的凹陷的產生，並且高速且平衡良好地研磨所露出的鎢膜18及矽氮化物膜16。另外，所述（本發明的）化學機械研磨用組成物由於（A）成分的分散性良好，因此可減少被研磨面上的研磨損傷的產生。
2.3.化學機械研磨裝置 於所述第一研磨步驟及第二研磨步驟中，例如可使用圖4所示的研磨裝置200。圖4是示意性地表示研磨裝置200的立體圖。所述第一研磨步驟及第二研磨步驟藉由如下方式進行：自漿料供給噴嘴42供給漿料（化學機械研磨用組成物）44，並且一面使貼附有研磨布46的轉盤（turntable）48旋轉，一面使保持半導體基板50的承載頭（carrier head）52抵接。再者，於圖4中，亦一併示出了供水噴嘴54及修整器（dresser）56。
承載頭52的研磨負荷可於0.7 psi～70 psi的範圍內選擇，較佳為1.5 psi～35 psi。另外，轉盤48及承載頭52的轉速可於10 rpm～400 rpm的範圍內適當選擇，較佳為30 rpm～150 rpm。自漿料供給噴嘴42供給的漿料（化學機械研磨用組成物）44的流量可於10 mL/分鐘～1,000 mL/分鐘的範圍內選擇，較佳為50 mL/分鐘～400 mL/分鐘。
作為市售的研磨裝置，例如可列舉：荏原製作所公司製造的型號「EPO-112」、「EPO-222」；萊瑪特（Lapmaster）SFT公司製造的型號「LGP-510」、「LGP-552」；應用材料（Applied Material）公司製造的型號「米拉（Mirra）」、「來福來克森（Reflexion）」；G&P科技（G&P TECHNOLOGY）公司製造的型號「波利（POLI）-400L」；AMAT公司製造的型號「來福來克森（Reflexion）LK」等。
3.實施例 以下，藉由實施例來說明本發明，但本發明不受該些實施例任何限定。再者，本實施例中的「份」及「%」只要無特別說明，則為質量基準。
3.1.研磨粒的製備 ＜研磨粒A的製備＞ 藉由常規方法對硫酸氧鈦溶液進行水解，於進行過濾清洗後的含水二氧化鈦濾餅（二氧化鈦水合物）35 kg（以TiO2 換算計為10 kg）中，一面攪拌一面投入48%氫氧化鈉水溶液40 kg，其後進行加熱，以95℃～105℃的溫度範圍攪拌2小時。繼而，對所述漿料進行過濾，並進行充分清洗，藉此獲得經鹼處理的二氧化鈦水合物。對所述水合物濾餅加入水進行漿料化，以TiO2 換算濃度計調整為110 g/L。一面攪拌所述漿料，一面添加35%鹽酸，製成pH7.0。
繼而，將所述漿料加熱至50℃，於所述溫度下一面進行攪拌一面花4分鐘添加35%鹽酸12.5 kg，以使鹽酸添加後的漿料中的鹽酸濃度以100%HCl換算計為40 g/L。鹽酸添加速度設為以TiO2 換算每1 kg計而為0.11 kg/分鐘。繼鹽酸添加之後，進行漿料的加熱，並於100℃下熟化2小時。對熟化後的漿料添加氨水，並中和為pH6.5。其後，進行過濾、水洗，乾燥後粉碎，獲得研磨粒A。
＜研磨粒B的製備＞ 使研磨粒A 300 g分散於純水100 g、甲醇2850 g的混合溶劑中後，加入29%氨水50 g。於所述分散液中加入3-巰基丙基三甲氧基矽烷15.0 g，於沸點下回流6小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇及氨進行水置換。於分散液的pH為8.5以下且塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加。放置分散液使溫度成為30℃以下後，添加35%過氧化氫水30 g，一面將分散液保持於約70℃一面進一步反應6小時。反應結束後，放置分散液，使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被磺基修飾的研磨粒B的分散液。
＜研磨粒C的製備＞ 使研磨粒A 300 g分散於純水100 g、甲醇2850 g的混合溶劑中後，加入29%氨水50 g。於所述分散液中加入3-(三乙氧基矽烷基)丙基琥珀酸酐40.0 g，於沸點下回流6小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇及氨進行水置換。於分散液的pH為8.5以下且塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加。放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被羧基修飾的研磨粒C的分散液。
＜研磨粒D的製備＞ 使研磨粒A 1000 g分散於純水100 g、甲醇2850 g的混合溶劑中後，加入3-胺基丙基三甲氧基矽烷5.0 g，於沸點下回流4小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇進行水置換。於塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加，放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被胺基修飾的研磨粒D的分散液。
＜研磨粒E的製備＞ 使研磨粒A 1000 g分散於純水100 g、甲醇2850 g的混合溶劑中後，加入矽酸鈉150.0 g，於沸點下回流6小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇進行水置換。於分散液的pH為8.5以下且塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加，放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被氧化矽被覆的研磨粒E的分散液。
＜研磨粒F的製備＞ 使研磨粒A 1000 g分散於純水100 g、甲醇2850 g的混合溶劑中後，加入鋁酸鈉50.0 g，於沸點下回流1小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇進行水置換。於分散液的pH為8.5以下且塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加，放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被氧化鋁被覆的研磨粒F的分散液。
＜研磨粒G的製備＞ 利用甲醇稀釋作為固體成分的300 g的研磨粒E，使總重量成為900 g後，加入純水50 g及29%氨水50 g。於所述分散液中加入3-巰基丙基三甲氧基矽烷5.0 g，於沸點下回流6小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇及氨進行水置換。於分散液的pH為8.5以下且塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加。放置分散液使溫度成為30℃以下後，添加35%過氧化氫水10 g，一面將分散液保持於約70℃一面進一步反應6小時。反應結束後，放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被磺基修飾並且被氧化矽被覆的研磨粒G的分散液。
＜研磨粒H的製備＞ 利用甲醇稀釋作為固體成分的300 g的研磨粒E，使總重量成為900 g後，加入純水50 g及29%氨水50 g。於所述分散液中加入3-(三乙氧基矽烷基)丙基琥珀酸酐10.0 g，於沸點下回流6小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇及氨進行水置換。於分散液的pH為8.5以下且塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加。放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被羧基修飾並且被氧化矽被覆的研磨粒H的分散液。
＜研磨粒I的製備＞ 利用甲醇稀釋作為固體成分的300 g的研磨粒E，使總重量成為950 g後，加入純水50 g及3-胺基丙基三甲氧基矽烷2.0 g，於沸點下回流4小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇進行水置換。於塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加，放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被胺基修飾並且被氧化矽被覆的研磨粒I的分散液。
＜研磨粒J的製備＞ 利用甲醇稀釋作為固體成分的300 g的研磨粒F，使總重量成為900 g後，加入純水50 g及29%氨水50 g。於所述分散液中加入3-巰基丙基三甲氧基矽烷5.0 g，於沸點下回流6小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇及氨進行水置換。於分散液的pH為8.5以下且塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加。放置分散液使溫度成為30℃以下後，添加35%過氧化氫水10 g，一面將分散液保持於約70℃一面進一步反應6小時。反應結束後，放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被磺基修飾並且被氧化鋁被覆的研磨粒J的分散液。
＜研磨粒K的製備＞ 利用甲醇稀釋作為固體成分的300 g的研磨粒F，使總重量成為900 g後，加入純水50g及29%氨水50 g。於所述分散液中加入3-(三乙氧基矽烷基)丙基琥珀酸酐10.0 g，於沸點下回流6小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇及氨進行水置換。於分散液的pH為8.5以下且塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加。放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被羧基修飾並且被氧化鋁被覆的研磨粒K的分散液。
＜研磨粒L的製備＞ 利用甲醇稀釋作為固體成分的300 g的研磨粒F，使總重量成為950 g後，加入純水50g及3-胺基丙基三甲氧基矽烷2.0 g，於沸點下回流4小時。其後，追加純水，一面保持分散液的容積，一面對甲醇進行水置換。於塔頂溫度達到100℃的時間點，結束純水的添加，放置分散液使溫度成為30℃以下，獲得含有氧化鈦粒子表面被胺基修飾並且被氧化鋁被覆的研磨粒L的分散液。
3.2.化學機械研磨用組成物的製備 將表1～表3中記載的研磨粒以成為規定的質量%的方式添加至容量1 L的聚乙烯製瓶子中，以成為表1～表3所示的組成的方式添加有機酸（鹽）或其他添加劑，其後，以成為表1～表3所示的組成的方式添加作為氧化劑的過氧化氫（和光純藥工業股份有限公司製造，30%水溶液），進而調整成表1～表3所示的pH，並以全部成分的合計量成為100質量%的方式添加作為（B）液狀介質的純水進行調整，藉此製備各實施例及各比較例的化學機械研磨用組成物。對於以所述方式獲得的各化學機械研磨用組成物，使用仄他電位測定裝置（分散科技公司（Dispersion Technology Inc.）製造，型號「DT300」）測定研磨粒的仄他電位並將其結果一併示於表1～表3中。
3.3.評價方法 3.3.1.研磨速度評價 使用上述獲得的化學機械研磨用組成物，將直徑12英吋的帶700 nm鎢膜的晶圓及直徑12英吋的帶1000 nm矽氮化物膜的晶圓作為被處理體，於下述研磨條件下進行60秒的化學機械研磨試驗。 ＜研磨條件＞ ·研磨裝置：G&P科技（G&P TECHNOLOGY）公司製造，型號「波利（POLI）-400L」 ·研磨墊：富士紡績公司製造，「多硬質聚胺基甲酸酯製墊；H800-typel（3-1S）775」 ·化學機械研磨用組成物供給速度：100 mL/分鐘 ·壓盤轉速：100 rpm ·頭轉速：90 rpm ·頭按壓壓力：2 psi ·研磨速度（Å/分鐘）=（研磨前的膜的厚度-研磨後的膜的厚度）/研磨時間
再者，鎢膜的厚度是藉由電阻率測定機（NPS公司製造，型號「Σ-5」），以直流四探針法對電阻進行測定，並根據此片電阻值及鎢的體積電阻率而由下述式算出。 膜的厚度（Å）=[鎢膜的體積電阻率（Ω·m）÷片電阻值（Ω）]×1010 矽氮化物膜的厚度是藉由使用非接觸式光學式膜厚測定裝置（日本耐諾（Nanometrics Japan）公司製造，型號「納諾斯派克（NanoSpec）6100」）測量折射率而算出。
研磨速度的評價基準如下所述。將鎢膜及矽氮化物膜的研磨速度、以及該些的評價結果一併示於表1～表3中。 （評價基準） ·「A」…於鎢膜及矽氮化物膜的任一者的研磨速度為300 Å/分鐘以上的情況下，於實際的半導體研磨中可大幅度地縮短包括鎢膜或者矽氮化物膜的配線的研磨時間，因此判斷為良好。 ·「B」…於鎢膜及矽氮化物膜的研磨速度均未滿300 Å/分鐘的情況下，研磨速度小，因此難以供於實用，判斷為不良。
3.3.2.平坦性評價 作為被處理體，使用如下測試用基板，即將成膜有100 nm的矽氮化物膜的12英吋的晶圓加工成深度100 nm的各種圖案，積層10 nm的TiN膜後，進而積層200 nm的鎢膜而成。對所述測試用基板於下述條件下進行研磨直至矽氮化物膜露出。針對研磨處理後的被研磨面，使用觸針式輪廓測量系統（profiling system）（布魯克（BRUKER）公司製造，型號「德克塔（Dektak）XTL」），對鎢配線寬度（線、L）/矽氮化物膜配線寬度（空間、S）分別為0.18 μm/0.18 μm的圖案部分的鎢配線/矽氮化物膜配線的階差（凹陷）進行確認。 ＜研磨條件＞ ·研磨裝置：AMAT公司製造，型號「來福來克森（Reflexion）LK」 ·研磨墊：富士紡績公司製造，「多硬質聚胺基甲酸酯製墊；H800-type1（3-1S）775」 ·化學機械研磨用組成物供給速度：300 mL/分鐘 ·壓盤轉速：100 rpm ·頭轉速：90 rpm ·頭按壓壓力：2.5 psi
平坦性評價的評價基準如下所述。將凹陷量及其評價結果一併示於表1～表3中。 （評價基準） ·「A」…於凹陷量未滿6.0 nm的情況下，判斷為平坦性非常良好。 ·「B」…於凹陷量為6.0 nm以上的情況下，判斷為平坦性不良。
3.3.3.缺陷評價 對作為被處理體的直徑12英吋的帶矽氮化物膜的晶圓，於下述條件下進行1分鐘的研磨。 ＜研磨條件＞ ·研磨裝置：AMAT公司製造，型號「來福來克森（Reflexion）LK」 ·研磨墊：富士紡績公司製造，「多硬質聚胺基甲酸酯製墊；H800-type1（3-1S）775」 ·化學機械研磨用組成物供給速度：300 mL/分鐘 ·壓盤轉速：100 rpm ·頭轉速：90 rpm ·頭按壓壓力：2 psi
對於上述進行了研磨的帶矽氮化物膜的晶圓，使用缺陷檢查裝置（科磊（KLA-Tencor）公司製造，型號「色芬（Surfscan）SP1」），對90 nm以上大小的缺陷總數進行計數。評價基準如下所述。將單位晶圓的缺陷總數及其評價結果一併示於表1～表3中。 （評價基準） ·「A」…於單位晶圓的缺陷總數未滿500個的情況下，可供於實用，因此判斷為良好。 ·「B」…於單位晶圓的缺陷總數為500個以上的情況下，半導體的良品良率極端惡化，因此無法供於實用而判斷為不良。
3.4.評價結果 於表1～表3中示出各實施例及各比較例的化學機械研磨用組成物的組成以及各評價結果。
[表1]
實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 實施例9
化學機械研磨用組成物 研磨粒 種類 研磨粒B 研磨粒C 研磨粒D 研磨粒G 研磨粒I 研磨粒K 研磨粒J 研磨粒B 研磨粒L
特徵 氧化鈦+磺基 氧化鈦+羧基 氧化鈦+胺基 氧化鈦+氧化矽+磺基 氧化鈦+氧化矽+胺基 氧化鈦+氧化鋁+羧基 氧化鈦+氧化鋁+磺基 氧化鈦+磺基 氧化鈦+氧化鋁+胺
仄他電位（mV） -32 -12 29 -31 22 -15 -36 -31 -36
仄他電位絕對值 32 12 29 31 22 15 36 31 36
含量（質量%） 1.0 1.0 2.0 1.0 3.0 3.0 1.0 1.0 1.0
有機酸及其鹽 種類 檸檬酸 檸檬酸 檸檬酸 烷基亞胺基二羧酸鈉 檸檬酸 鄰苯二甲酸 丙酸
含量（質量%） 4 0.5 4 0.01 0.001 0.001 5
種類 聚丙烯酸
含量（質量%） 0.01
其他添加劑 種類 磷酸 硝酸 硫酸
含量（質量%） 0.002 0.001 0.001
氧化劑 含量（質量%） 1 1 2 1 2 0.5 3 1 1
pH 2.5 3.5 2.5 2.5 2.5 5.5 4.0 4.0 2.5
評價項目 研磨速度 W研磨速度（Å/分鐘） 123 112 452 116 307 241 137 120 118
SiN研磨速度（Å/分鐘） 371 316 103 461 119 319 377 352 431
評價 A A A A A A A A A
平坦性評價 凹陷量（nm） 3.1 3.9 4.0 5.2 5.8 3.1 2.9 4.1 2.4
評價 A A A A A A A A A
缺陷評價 個數 63 398 342 37 428 194 248 22 467
評價 A A A A A A A A A
[表2]
實施例10 實施例11 實施例12 實施例13 實施例14 實施例15 實施例16 實施例17
化學機械研磨用組成物 研磨粒 種類 研磨粒H 研磨粒K 研磨粒I 研磨粒I 研磨粒B 研磨粒D 研磨粒G 研磨粒K
特徵 氧化鈦+氧化矽+羧基 氧化鈦+氧化鋁+羧基 氧化鈦+氧化矽+胺基 氧化鈦+氧化矽+胺基 氧化鈦+磺基 氧化鈦+胺基 氧化鈦+氧化矽+磺基 氧化鈦+氧化鋁+羧基
仄他電位（mV） -20 -18 25 19 -27 11 -33 -17
仄他電位絕對值 20 18 25 19 27 11 33 17
含量（質量%） 0.5 1.0 2.0 1.5 1.0 2.0 1.0 1.0
有機酸及其鹽 種類 乙酸 草酸 丙酸 乙酸 檸檬酸 檸檬酸 檸檬酸 檸檬酸
含量（質量%） 0.003 0.7 1 0.001 1 4 0.0001 0.001
種類 十二烷基苯磺酸鈉 十二烷基胺基乙基胺基乙基甘胺酸 甘胺酸 十二烷基胺基乙基胺基乙基甘胺酸
含量（質量%） 0.02 0.005 0.1 0.01
其他添加劑 種類 單乙醇胺 聚乙二醇
含量（質量%） 0.3 0.005
氧化劑 含量（質量%） 0.5 1 1 0.2 1 1 0.3 1
pH 4.5 3.5 3.0 5.5 4.0 2.5 5.5 4.0
評價項目 研磨速度 W研磨速度（Å/分鐘） 112 125 458 436 126 461 118 132
SiN研磨速度（Å/分鐘） 331 369 148 117 347 104 302 349
評價 A A A A A A A A
平坦性評價 凹陷量（nm） 5.4 3.0 5.7 4.9 3.5 4.0 5.9 3.1
評價 A A A A A A A A
缺陷評價 個數 64 428 69 81 352 91 454 42
評價 A A A A A A A A
[表3]
比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 比較例5 比較例6 比較例7
化學機械研磨用組成物 研磨粒 種類 研磨粒A 研磨粒E 研磨粒F 氧化矽A 氧化矽B 氧化鋁 研磨粒G
特徵 氧化鈦 氧化鈦+氧化矽 氧化鈦+氧化鋁 氧化矽+磺基 氧化矽 氧化鋁 氧化鈦+氧化矽+磺基
仄他電位（mV） 7 -2 6 -32 -4 26 -7
仄他電位絕對值 7 2 6 32 4 26 7
含量（質量%） 1.0 1.0 1.0 2.0 1.0 0.5 1.0
有機酸及其鹽 種類 檸檬酸 乙酸 草酸 丙酸 十二烷基胺基乙基胺基乙基甘胺酸
含量（質量%） 0.00001 0.00003 0.007 0.01 0.05
種類 十二烷基苯磺酸鈉
含量（質量%） 0.02
其他添加劑 種類 磷酸 硫酸
含量（質量%） 0.00002 0.05
氧化劑 含量（質量%） 1 1 2 1 2 0.5 0.2
pH 2.5 1.0 4.0 4.5 4.0 3.0 9.0
評價項目 研磨速度 W研磨速度（Å/分鐘） 349 204 83 211 119 142 39
SiN研磨速度（Å/分鐘） 251 175 152 519 201 41 28
評價 A B B A B B B
平坦性評價 凹陷量（nm） 5.9 7.6 5.4 11.4 10.4 8.3 11.1
評價 A B A B B B B
缺陷評價 個數 2940 739 803 38 31 3009 794
評價 B B B A A B B
表1～表3中的各成分分別使用下述商品或試劑。 ＜研磨粒＞ ·研磨粒A～研磨粒L：上述製作的研磨粒A～研磨粒L ·氧化矽A：扶桑化學工業公司製造，商品名「PL-3D」，經磺基修飾的氧化矽 ·氧化矽B：扶桑化學工業公司製造，商品名「PL-3L」，未經修飾的氧化矽 ·氧化鋁：住友化學公司製造，商品名「先進氧化鋁系列（Advanced Alumina series）AA-04」 ＜有機酸及其鹽＞ ·檸檬酸：扶桑化學工業公司製造，商品名「精製檸檬酸（結晶）L」 ·鄰苯二甲酸：富士軟片和光純藥公司製造，商品名「鄰苯二甲酸」 ·丙酸：東京化成工業公司製造，商品名「丙酸（Propionic Acid）」 ·乙酸：關東化學公司製造，商品名「乙酸」 ·草酸：富士軟片和光純藥公司製造，商品名「草酸」 ·鄰苯二甲酸：富士軟片和光純藥公司製造，商品名「鄰苯二甲酸」 ·甘胺酸：日理化學股份有限公司製造，商品名「甘胺酸」 ·十二烷基胺基乙基胺基乙基甘胺酸：三洋化成工業公司製造，商品名「萊博（rebon）S」（30%水溶液） ·烷基亞胺基二羧酸鈉：竹本油脂股份有限公司製造，商品名「皮傲寧（Pionin）C-158C」 ·十二烷基苯磺酸鈉：富士軟片和光純藥公司製造，商品名「十二烷基磺酸鈉」 ·聚丙烯酸：東亞合成公司製造，商品名「朱瑞莫（Jurymer）AC-10L」，重量平均分子量（Mw）=50,000 ＜無機酸＞ ·硝酸：關東化學公司製造，商品名「硝酸1.38」（60%-61%水溶液） ·硫酸：關東化學公司製造，商品名「高純度硫酸（96%）」（96%水溶液） ·磷酸：拉莎（RASA）工業公司製造，商品名「85%磷酸」（85%水溶液） ＜水溶性高分子＞ ·聚乙二醇：東邦化學工業公司製造，商品名「PEG-20000-40W」（40%水溶液），重量平均分子量（Mw）=20,000 ＜鹼性化合物＞ ·單乙醇胺：林純藥工業公司製造，商品名「乙醇胺」 ＜氧化劑＞ ·過氧化氫：富士軟片和光純藥公司製造，商品名「過氧化氫」（30%水溶液）
於實施例1～實施例17中，可知藉由使用含有（A）含有氧化鈦的研磨粒、以及（B）液狀介質且所述（A）成分的仄他電位的絕對值為8 mV以上的本申請案發明的化學機械研磨用組成物，可達成良好的研磨特性。
比較例1～比較例3、比較例7是使用了含有（A）含有氧化鈦的研磨粒、但（A）成分的仄他電位的絕對值未滿8 mV的化學機械研磨用組成物的例子。於所述情況下，無法平衡良好地達成高速研磨與缺陷抑制。
於未使用（A）含有氧化鈦的研磨粒的比較例4～比較例6中，無法平衡良好地達成高速研磨與平坦性。
根據以上結果可知，根據本申請案發明的化學機械研磨用組成物，可高速研磨半導體基板、特別是包括含有鎢膜及矽氮化物膜中的至少一種的部位的半導體基板，且可減少研磨後的被研磨面上的表面缺陷的產生。
本發明並不限定於所述實施方式，能夠進行各種變形。例如，本發明包括與實施方式中所說明的結構實質上相同的結構（例如功能、方法及結果相同的結構、或者目的及效果相同的結構）。另外，本發明包括對實施方式中所說明的結構的非本質部分進行替換而成的結構。另外，本發明包括發揮與實施方式中所說明的結構相同的作用效果的結構或可達成相同目的的結構。另外，本發明包括對實施方式中所說明的結構附加公知技術所得的結構。
10:基體 12:矽氧化物膜 14:配線用槽 16:矽氮化物膜 18:鎢膜 42:漿料供給噴嘴 44:漿料（化學機械研磨用組成物） 46:研磨布 48:轉盤 50:半導體基板 52:承載頭 54:供水噴嘴 56:修整器 100:被處理體 200:研磨裝置
圖1是示意性地表示適合使用本實施方式的研磨方法的被處理體的剖面圖。 圖2是示意性地表示第一研磨步驟結束時的被處理體的剖面圖。 圖3是示意性地表示第二研磨步驟結束時的被處理體的剖面圖。 圖4是示意性地表示化學機械研磨裝置的立體圖。

Claims (12)

  1. 一種化學機械研磨用組成物，含有： （A）含有氧化鈦的研磨粒、以及 （B）液狀介質，其中 所述化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他電位的絕對值為8 mV以上。
  2. 如請求項1所述的化學機械研磨用組成物，其中所述（A）成分具有下述式（1）所表示的官能基， -SO3 - M+ ・・・・・（1） 所述式（1）中，M+ 表示一價陽離子。
  3. 如請求項2所述的化學機械研磨用組成物，其中所述化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他電位為-10 mV以下。
  4. 如請求項1所述的化學機械研磨用組成物，其中所述（A）成分具有下述式（2）所表示的官能基， -COO- M+ ・・・・・（2） 所述式（2）中，M+ 表示一價陽離子。
  5. 如請求項4所述的化學機械研磨用組成物，其中所述化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他電位為-10 mV以下。
  6. 如請求項1所述的化學機械研磨用組成物，其中所述（A）成分具有下述式（3）或下述式（4）所表示的官能基， -NR1 R2 ・・・・・（3） -N+ R1 R2 R3 M- ・・・・・（4） 所述式（3）及式（4）中，R1 、R2 及R3 分別獨立地表示氫原子、或經取代或者未經取代的烴基；M- 表示陰離子。
  7. 如請求項6所述的化學機械研磨用組成物，其中所述化學機械研磨用組成物中的所述（A）成分的仄他電位為+10 mV以上。
  8. 如請求項1至請求項7中任一項所述的化學機械研磨用組成物，其中pH為1以上且6以下。
  9. 如請求項1至請求項8中任一項所述的化學機械研磨用組成物，其中相對於所述化學機械研磨用組成物的總質量，所述（A）成分的含量為0.1質量%以上且20質量%以下。
  10. 如請求項1至請求項9中任一項所述的化學機械研磨用組成物，其更含有（C）選自由有機酸及其鹽所組成的群組中的至少一種。
  11. 一種研磨方法，包括使用如請求項1至請求項10中任一項所述的化學機械研磨用組成物對半導體基板進行研磨的步驟。
  12. 如請求項11所述的研磨方法，所述半導體基板包括含有鎢膜及矽氮化物膜的至少一種的部位。
TW109134818A 2019-12-12 2020-10-07 化學機械研磨用組成物及研磨方法 TW202132527A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-224280 2019-12-12
JP2019224280 2019-12-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202132527A true TW202132527A (zh) 2021-09-01

Family

ID=76329794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109134818A TW202132527A (zh) 2019-12-12 2020-10-07 化學機械研磨用組成物及研磨方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230002640A1 (zh)
JP (1) JPWO2021117428A1 (zh)
CN (1) CN114761502A (zh)
TW (1) TW202132527A (zh)
WO (1) WO2021117428A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI792315B (zh) * 2020-06-09 2023-02-11 日商Ｊｓｒ股份有限公司 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TWI859998B (zh) 2022-09-01 2024-10-21 日商Ｊｓｒ股份有限公司 化學機械研磨用組成物及研磨方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10260718A1 (de) * 2002-12-23 2004-07-08 Degussa Ag Mit Siliziumdioxid umhülltes Titandioxid
US7044836B2 (en) * 2003-04-21 2006-05-16 Cabot Microelectronics Corporation Coated metal oxide particles for CMP
CN100447959C (zh) * 2004-04-12 2008-12-31 日立化成工业株式会社 金属用研磨液以及使用该研磨液的研磨方法
EP2389417B1 (en) * 2009-01-20 2017-03-15 Cabot Corporation Compositons comprising silane modified metal oxides
JP2010269985A (ja) * 2009-05-22 2010-12-02 Fuso Chemical Co Ltd スルホン酸修飾水性アニオンシリカゾル及びその製造方法
JPWO2012032868A1 (ja) * 2010-09-09 2014-01-20 Hoya株式会社 表面修飾チタニア粒子の製造方法、チタニア粒子分散液およびチタニア粒子分散樹脂
US9236194B2 (en) * 2012-02-17 2016-01-12 Northwestern University Metal oxide-encapsulated dye-sensitized photoanodes for dye-sensitized solar cells
KR20160002729A (ko) * 2013-04-25 2016-01-08 히타치가세이가부시끼가이샤 Cmp용 연마액 및 이것을 사용한 연마 방법
US20160257854A1 (en) * 2013-10-22 2016-09-08 Noritake Co., Limited Polishing composition and polishing processing method using same
US10160884B2 (en) * 2015-03-23 2018-12-25 Versum Materials Us, Llc Metal compound chemically anchored colloidal particles and methods of production and use thereof
KR101731523B1 (ko) * 2015-04-22 2017-04-28 제이에스알 가부시끼가이샤 화학 기계 연마용 처리 조성물, 화학 기계 연마 방법 및 세정 방법
JP2017061612A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 Jsr株式会社 化学機械研磨用組成物および化学機械研磨方法
WO2019151144A1 (ja) * 2018-02-05 2019-08-08 Jsr株式会社 化学機械研磨用組成物及び研磨方法
WO2019151145A1 (ja) * 2018-02-05 2019-08-08 Jsr株式会社 化学機械研磨用組成物及び研磨方法
JP2019167405A (ja) * 2018-03-22 2019-10-03 Jsr株式会社 化学機械研磨用組成物及び回路基板の製造方法
US10968366B2 (en) * 2018-12-04 2021-04-06 Cmc Materials, Inc. Composition and method for metal CMP

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI792315B (zh) * 2020-06-09 2023-02-11 日商Ｊｓｒ股份有限公司 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TWI859998B (zh) 2022-09-01 2024-10-21 日商Ｊｓｒ股份有限公司 化學機械研磨用組成物及研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021117428A1 (zh) 2021-06-17
CN114761502A (zh) 2022-07-15
US20230002640A1 (en) 2023-01-05
WO2021117428A1 (ja) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI808121B (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TWI795521B (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TWI814885B (zh) 化學機械研磨用水系分散體及其製造方法
TWI814880B (zh) 化學機械研磨用水系分散體
TW202132527A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TWI792315B (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TWI842954B (zh) 化學機械研磨用組成物以及化學機械研磨方法
JP7468811B1 (ja) 化学機械研磨用組成物及び研磨方法
WO2024181261A1 (ja) 化学機械研磨用組成物及び研磨方法
TW202007752A (zh) 化學機械研磨用水系分散體及其製造方法
WO2023007938A1 (ja) 化学機械研磨用組成物および研磨方法
TWI743989B (zh) 化學機械研磨用組成物以及化學機械研磨方法
JP2024075071A (ja) 化学機械研磨用組成物の製造方法
TW202436536A (zh) 化學機械研磨用組成物的製造方法
TW202436541A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TW202323464A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TW202323463A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TW202326838A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TW202310031A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TW202336181A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TW202313922A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TW202334341A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TW202320159A (zh) 化學機械研磨用組成物及其製造方法、以及研磨方法
TW202336182A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
TW202436583A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法