TWI733935B - 化學機械研磨方法及化學機械研磨用組成物 - Google Patents

Abstract

本發明提供可抑制鈷膜之腐蝕並且實現良好研磨特性之半導體裝置之製造中有用之化學機械研磨用組成物及使用其之化學機械研磨方法。 　　本發明之化學機械研磨方法包含使用化學機械研磨用組成物研磨含有鈷的面之步驟，前述化學機械研磨用組成物含有研磨粒與分散介質，前述化學機械研磨用組成物中之鈷的自然電位為0～-500mV。

Description

化學機械研磨方法及化學機械研磨用組成物

[0001] 本發明係關於化學機械研磨方法及其所使用之化學機械研磨用組成物。

[0002] 隨著半導體裝置之高精細化，於半導體裝置內形成之由配線及栓柱等所成之配線層進展為微細化。伴隨此，使用藉由化學機械研磨（以下亦稱為「CMP」）使配線層平坦化之方法。近幾年來，因微細化為10nm節點以上，作為配線層之導電體金屬，已開始適用比以往的銅導電性及省電力更優異之鈷。而且伴隨作為配線層之鈷的導入，而要求藉由CMP而有效率地去除過度層合之鈷，且可形成反應性高的鈷之腐蝕受抑制之良好表面狀態。 　　[0003] 關於如此之鈷層及鈷栓柱（以下亦稱為「鈷膜」）之化學機械研磨，例如於專利文獻1中，揭示於相當於第1研磨處理步驟之精研磨之前階段使用之化學機械研磨用組成物，其係含有胺基酸、含氮雜環化合物、研磨粒，且pH5以上8.3以下之中性區域之化學機械研磨用組成物。 　　[0004] 又，於專利文獻2中，揭示使用含有氧化劑等之鈷的蝕刻劑、鈷研磨速度提升劑、腐蝕阻礙劑且pH7以上12以下之鹼性區域之化學機械研磨用組成物，對包含鈷之基材進行化學機械研磨之方法。該研磨方法所用之化學機械研磨用組成物經揭示由塔費爾作圖（Tafel plot）定量之鈷的腐蝕電位為0mV以上之正電位。且，專利文獻3中揭示使用含有氧化劑等之鈷的蝕刻劑、金屬防腐蝕劑及水且pH4以下之酸性區域之化學機械研磨用組成物，對包含鈷之基材進行化學機械研磨之方法。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］ 　　[0005] 　　［專利文獻1］日本特開2016-30831號公報 　　［專利文獻2］日本特開2016-58730號公報 　　［專利文獻3］國際公開第2016/98817號

［發明欲解決之課題］ 　　[0006] 然而，藉由以往之使用酸性化學機械研磨用組成物之化學機械研磨，研磨如鈷之金屬膜時，有鈷膜容易溶解，導致鈷配線之異常氧化或腐蝕、斷線、消失之問題。且，藉由以往之使用鹼性之化學機械研磨用組成物之化學機械研磨，研磨如鈷之金屬膜時，由於鈷膜係化學上安定且硬度高，故有不容易有效率研磨之問題。 　　[0007] 因此，本發明之數個態樣係提供可抑制鈷膜之腐蝕並且實現良好研磨特性之半導體裝置之製造中有用之化學機械研磨用組成物及使用其之化學機械研磨方法。 ［用以解決課題之手段］ 　　[0008] 本發明係為了解決上述課題之至少一部分而完成者，可作為以下態樣或適用例而實現。 　　[0009] ［適用例1］ 　　本發明之化學機械研磨方法之一態樣之特徵係包含使用化學機械研磨用組成物研磨含有鈷的面之步驟， 　　前述化學機械研磨用組成物含有研磨粒與分散介質， 　　前述化學機械研磨用組成物中之鈷的自然電位為0～ -500mV。 　　[0010] ［適用例2］ 　　如適用例1之化學機械研磨方法，其中前述化學機械研磨用組成物進而含有鉀及鈉， 　　將前述鉀含量設為M_K （ppm），將前述鈉含量設為M_Na （ppm）時，M_K /M_Na =3×10³ ～3×10⁵ 。 　　[0011] ［適用例3］ 　　如適用例1或適用例2之化學機械研磨方法，其中前述化學機械研磨用組成物之pH為7～12。 　　[0012] ［適用例4］ 　　如適用例1至適用例3中任一例之化學機械研磨方法，其中前述化學機械研磨用組成物之表面張力為20～75mN/m。 　　[0013] ［適用例5］ 　　如適用例1至適用例4中任一例之化學機械研磨方法，其中前述化學機械研磨用組成物進而含有具有1個以上雙鍵之陰離子性化合物， 　　相對於前述化學機械研磨用組成物100質量份，前述陰離子性化合物之含量為0.0001～1質量%。 　　[0014] ［適用例6］ 　　本發明之化學機械研磨用組成物之一態樣之特徵係於如適用例1至適用例5中任一例之化學機械研磨方法中使用者。 ［發明效果］ 　　[0015] 依據本發明之化學機械研磨方法，可抑制鈷膜之腐蝕並且實現良好研磨特性。且依據本發明之化學機械研磨用組成物，可提供抑制鈷膜之腐蝕並且信賴性高的化學機械研磨方法。

[0017] 以下針對本發明之較佳實施形態詳細說明。又，本發明不限定於下述之實施形態，亦包含在不變更本發明主旨之範圍內實施之各種變化例。 　　[0018] 1. 化學機械研磨用組成物 　　本發明之一實施形態之化學機械研磨用組成物之特徵係含有研磨粒與分散介質，鈷的自然電位為0～-500mV。以下針對本實施形態之化學機械研磨用組成物詳細說明。 　　[0019] 1.1. 研磨粒 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物含有研磨粒。作為研磨粒舉例為例如發煙氧化矽、膠體氧化矽、氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等之無機粒子。該等無機粒子中，基於減低刮傷等之研磨缺陷之觀點，較好為膠體氧化矽。膠體氧化矽可使用以例如日本特開2003-109921號公報等中記載之方法製造者。又，亦可使用以日本特開2010-269985號公報或J. Ind. Eng. Chem., Vol. 12, No.6,（2006）911-917等中記載之方法進行表面修飾之膠體氧化矽。 　　[0020] 研磨粒之平均粒徑可藉由以動態光散射法為測定原理之粒度分佈測定裝置測定而求得。研磨粒之平均粒徑之下限較好為10nm，更好為20nm。研磨粒之平均粒徑上限較好為100nm，更好為80nm。研磨粒之平均粒徑若為前述範圍，則可獲得可達成對於鈷膜實用之研磨速度，且不易發生研磨粒之沉降‧分離之儲存安定性優異之化學機械研磨用組成物。作為以動態光散射法為測定原理之粒度分佈測定裝置舉例為BECKMANN COULTER公司製之奈米粒子分析儀［DelsaNano S］；Malvern公司製之「Zetasizer nano zs」；堀場製作所股份有限公司製之「LB550」等。又，使用動態光散射法測定之平均粒徑表示一次粒子複數個凝集而形成之二次粒子之平均粒徑。 　　[0021] 相對於化學機械研磨用組成物之總質量，研磨粒之含量下限較好為0.05質量%，更好為0.1質量%。研磨粒含量之上限較好為10質量%，更好為5質量%。研磨粒之含有比例為上述範圍時，可獲得對於鈷膜之實用研磨速度。 　　[0022] 1.2. 分散介質 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物含有分散介質。作為分散介質舉例為水、水及醇之混合介質、水及與水具有相溶性之有機溶劑之混合介質等。該等中，較好使用水、水及醇之混合介質，更好使用水。 　　[0023] 1.3. 具有1個以上雙鍵之陰離子性化合物 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物較好進而含有具有1個以上雙鍵之陰離子性化合物。且相對於化學機械研磨用組成物之總質量，前述陰離子性化合物之含量下限較好為0.0001質量%，更好為0.001質量%，前述陰離子性化合物含量之上限較好為1質量%，更好為0.5質量%。 　　[0024] 作為具有1個以上雙鍵之陰離子性化合物較好為具有1個以上羧基之陰離子性化合物。又，作為具有1個以上雙鍵之陰離子性化合物較好為以下述通式（1）～（3）表示之化合物。 　　[0025]

（上述通式（1）中，R¹ 為碳數1～15之烷基或羧基，R² 表示具有1個以上羧基之碳數1～8之有機基或羧基）。 　　[0026]

[0027]

（上述通式（2）及（3）中，R³ 、R⁴ 、R⁵ 、R⁶ 分別獨立表示氫或具有羧基之碳數1～3之有機基或羧基）。 　　[0028] 作為具有1個以上雙鍵之陰離子性化合物之具體例舉例為例如馬來酸、富馬酸、喹啉酸、喹哪啶酸（quinaldic acid）、油酸、烯基琥珀酸及其等之鹽，可使用該等之1種以上。雙鍵部位對於陽離子性之過渡金屬的鈷作用時，或藉由選擇性配位陰離子性之羧基，認為可控制鈷的研磨速度及蝕刻速度等。 　　[0029] 1.4. 鉀及鈉 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物亦可含有鉀及鈉。本實施形態之化學機械研磨用組成物含有鉀及鈉時，將前述鉀含量設為M_K （ppm），將前述鈉含量設為M_Na （ppm）時，較好M_K /M_Na =3×10³ ～3×10⁵ ，更好為5×10³ ～5×10⁴ 。化學機械研磨用組成物中之鉀及鈉之含有比在上述範圍內時，認為於半導體處理步驟中，可抑制被研磨面露出之鈷被過度蝕刻而溶出。 　　[0030] 例如如日本特開2000-208451號公報等所記載，於半導體之製造步驟中，鈉或鉀等之鹼金屬被視為應儘可能去除之雜質。因此，CMP漿料等之半導體處理所用之各種組成物中，作為用以控制pH之鹼，並非氫氧化鈉等之無機鹼，而較好使用氫氧化四甲銨（TMAH）等之有機鹼。然而，本發明中，研磨步驟中，藉由使用以特定比例含有鉀及鈉之化學機械研磨用組成物，判知不會使半導體特性大幅劣化，相反地具有提高處理特性之效果。 　　[0031] 本實施形態之化學機械研磨用組成物較好含有鈉1×10^-6 ～1×10¹ ppm，更好含有1×10^-3 ～1×10⁰ ppm。且本實施形態之化學機械研磨用組成物較好含有鉀1×10^-1 ～1×10⁶ ppm，更好含有1×10^-2 ～1×10⁵ ppm。 　　[0032] 本實施形態之化學機械研磨用組成物藉由摻合鉀或鈉做為水溶性之鹽，而可於化學機械研磨用組成物中含有鉀或鈉。作為此等知水溶性之鹽可使用例如鈉或鉀之氫氧化物、碳酸鹽、銨鹽、鹵化物等。 　　[0033] 又，本發明中，化學機械研磨用組成物中含有之鉀含量M_K （ppm）及鈉含量M_Na （ppm）可藉由使用ICP發光分析法（ICP-AES）、ICP質量分析法（ICP-MS）或原子吸光光度法（AA）對化學機械研磨用組成物定量而求得。作為ICP發光分析裝置可使用例如「ICPE-9000（島津製作所股份有限公司）」等。作為ICP質量分析裝置可使用例如「ICPM-8500（島津製作所股份有限公司）」、「RLAN DRC PLUS（PERKIN ELMER公司）」等。作為原子吸光分析裝置可使用例如「AA-7000（島津製作所股份有限公司）」、「ZA3000（日立高科技科學股份有限公司）」等。 　　[0034] 又，化學機械研磨用組成物中含有之鉀及鈉含量，可藉由離心將化學機械研磨用組成物去除研磨粒，定量研磨粒以外之液狀成分中含有之鈉、鉀而算出。 　　[0035] 1.5. 其他添加劑 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物可進而根據需要含有日本特開2014-229827號公報、國際公開第2016/98817號等所記載之習知防腐蝕劑、有機酸、界面活性劑等之添加劑。 　　[0036] 作為防腐蝕劑舉例為例如1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、苯并三唑、3-巰基-1,2,4-三唑及該等之衍生物等。本實施形態之化學機械研磨用組成物藉由含有如上述之防腐蝕劑，有進一步提高對於鈷膜之腐蝕抑制效果之情況。 　　[0037] 1.6. 化學機械研磨用組成物中鈷之自然電位 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物中鈷之自然電位為0～-500 mV，較好為0～-400mV，更好為0～-300mV，又更好為-10～-260mV，特佳為-20～-240mV。化學機械研磨用組成物中鈷之自然電位若為前述範圍內，則認為於研磨步驟中，可抑制被研磨面所露出之鈷被過度蝕刻溶出。相對於此，化學機械研磨用組成物中鈷之自然電位超過前述範圍時（鈷之自然電位＞0mV時），鈷易氧化，易生成化學上安定之氧化鈷或氫氧化鈷，無法有效地研磨故而不佳。另一方面，化學機械研磨用組成物中鈷之自然電位未達前述範圍時（鈷之自然電位＜-500 mV時），認為會進行鈷之過度蝕刻而使被研磨面之平坦性或電特性劣化。 　　[0038] 化學機械研磨用組成物中鈷之自然電位可藉由過氧化物之添加量而控制。例如以含銅之被研磨面為研磨對象之化學機械研磨用組成物，由於係藉由使銅氧化脆弱化而提高銅之研磨速度，因此添加過氧化氫等之氧化劑。相對於此，本實施形態之化學機械研磨用組成物較好不含有此等過氧化氫等之氧化劑。本實施形態之化學機械研磨用組成物因不含過氧化氫等之氧化劑，而容易使鈷之自然電位成為0～-500 mV。 　　[0039] 又，本發明中，化學機械研磨用組成物中鈷之自然電位（靜止電位（rest potential））可藉由定量化學機械研磨用組成物之斷路（open circuit）電位（OCP）而求出。又，本發明中之「自然電位」係與腐蝕電位同義，腐蝕電位亦可藉由線掃描伏安法（LSV：linear sweep voltammetry）由塔菲爾作圖定量求出。作為OCP及LSV裝置可使用例如「電化學測定裝置HZ-7000（北斗電工股份有限公司製）」等。 　　[0040] 1.7. 化學機械研磨用組成物之pH 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物之pH較好為7～12，更好為7.5～11.5，又更好為8～11.5，特佳為8～11。化學機械研磨用組成物之pH在上述範圍時，於研磨步驟中，鈷不會溶出至化學機械研磨用組成物中，可有效地抑制微細化鈷配線之蝕坑（pit）或腐蝕之發生。 　　[0041] 為了使本實施形態之化學機械研磨用組成物之pH為如上述之中性～鹼性區域，而可使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫等之鹼金屬之氫氧化物、氫氧化四甲銨等之有機銨鹽、氨等之鹼性化合物作為pH調整劑。該等pH調整劑可單獨使用1種，亦可混合2種以上使用。 　　[0042] 1.8. 化學機械研磨用組成物之表面張力 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物於25℃之表面張力為20～75 mN/m，更好為50～75mN/m。化學機械研磨用組成物之表面張力在上述範圍內時，認為可減低研磨步驟中之鈷表面缺陷。 　　[0043] 化學機械研磨用組成物之表面張力可藉由具有1個以上雙鍵之陰離子性化合物或其他添加劑而調整。 　　[0044] 又，化學機械研磨用組成物之表面張力可藉由對化學機械研磨用組成物使用懸滴法（pendant drop method）而求得。作為表面張力計，可使用例如「接觸角計DMs-400（協和界面科學股份有限公司製）」等。 　　[0045] 1.9. 用途 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物可達成如上述對鈷膜之實用研磨速度且具有鈷膜之腐蝕抑制效果。因此，本實施形態之化學機械研磨用組成物可於半導體裝置之製造步驟中較好地作為用以形成金屬配線、金屬閘極及金屬栓柱之鈷膜化學機械研磨所用之研磨材料。 　　[0046] 1.10. 化學機械研磨用組成物之調製方法 　　本實施形態之化學機械研磨用組成物可藉由將前述各成分溶解或分散於水等之分散介質而調製。溶解或分散之方法並未特別限制，若為可均一溶解或分散則可適用任何方法。且，前述各成分之混合順序或混合方法亦未特別限制。 　　[0047] 又，本實施形態之化學機械研磨用組成物可調製為濃縮形態之原液，而於使用時以水等之分散介質稀釋使用。 　　[0048] 2. 化學機械研磨方法 　　本發明一實施形態之化學機械研磨方法包含使用上述化學機械研磨用組成物，於半導體金屬配線步驟中之鈷膜進行研磨之步驟。以下，針對本實施形態之化學機械研磨方法之一具體例邊使用圖式邊詳細說明。 　　[0049] 2.1. 裝置（被處理體）之製作 　　本實施形態之化學機械研磨方法之特徵係使用上述化學機械研磨用組成物，研磨設有包含構成半導體裝置之鈷等之金屬的配線層的被處理體。以下，針對本實施形態之化學機械研磨方法之一具體例邊使用圖式邊詳細說明。 　　[0050] 圖1顯示本實施形態之化學機械研磨方法所用之被處理體100。被處理體100可藉由如以下之順序製作。 　　（1）首先，藉由電漿CVD法或熱氧化法於矽基板上形成絕緣膜20。作為絕緣膜20舉例為例如TEOS膜等。 　　（2）於絕緣膜20上使用CVD法或熱氧化法形成保護膜30。作為保護膜30舉例為例如SiN膜等。 　　（3）以使絕緣膜20及保護膜30連通之方式蝕刻而形成配線用凹部40。 　　（4）使用CVD法或PVD法以被覆絕緣膜30表面及配線用凹部40之底部及內壁面之方式，形成障壁金屬膜50。基於與鈷膜之接著性及對於絕緣膜及保護膜之擴散障壁性優異之觀點，障壁金屬膜50較好為Ti或TiN，但不限定於此，亦可為Ta、TaN、Mn、Ru等。 　　（5）於障壁金屬膜50上藉由PVD法、CVD法或電鍍法堆積鈷而形成鈷膜60，獲得被處理體100。 　　[0051] 2.2. 化學機械研磨方法 　　作為第1研磨處理步驟，為了去除被處理體100之障壁金屬膜50上堆積之鈷膜60，對於如日本特開2016-30831號公報等所記載之鈷，使用顯示高研磨速率之化學機械研磨用組成物進行化學機械研磨。首先，藉由化學機械研磨，持續研磨鈷膜60直至保護膜30或金屬障壁膜50露出。通常確認到保護膜30或金屬障壁膜50露出後，有必要停止研磨。於對於鈷膜之研磨速度非常高但相反對障壁金屬膜幾乎不研磨之化學機械研磨用組成物時，如圖2所示，由於在障壁金屬膜50露出之時點不再進行化學機械研磨，故可使化學機械研磨自行停止（self stop）。 　　[0052] 其次，作為第2研磨處理步驟，使用上述本發明之化學機械研磨用組成物，研磨鈷膜60與障壁金屬膜50、保護膜30、絕緣膜20所共存之被處理面，不會使研磨速度降低，而可一面減低鈷膜表面之腐蝕一面進行研磨。 　　[0053] 2.3. 化學機械研磨裝置 　　本實施形態之化學機械研磨方法可使用市售之化學機械研磨裝置。作為市售之化學機械研磨裝置舉例為例如荏原製作所公司製之「EPO-112」、「EPO-222」；LAPMASTER SFT公司製型號「LGP-510」、「LGP-552」；APPLIED MATERIAL公司製型號「Mirra」、「Reflexion」；G&P TECHNOLOGY公司製型號「POLI-400L」等。 　　[0054] 作為較佳之研磨條件，可根據使用之化學機械研磨裝置適當設定，於使用例如「EPO-112」作為化學機械研磨裝置時可設為下述條件。 　　‧壓盤旋轉數：較好為30～120rpm，更好40～100rpm 　　‧壓頭旋轉數：較好為30～120rpm，更好40～100rpm 　　‧壓盤旋轉數/壓頭旋轉數比：較好為0.5～2，更好0.7～1.5 　　‧研磨壓力：較好為60～200gf/cm² ，更好為100～150gf/cm² ‧化學機械研磨用組成物供給速度：較好為50～300mL/分鐘，更好100～200mL/分鐘 　　[0055] 3. 實施例 　　以下藉由實施例說明本發明，但本發明不受該等實施例之任何限定。又，實施例中之「份」及「%」只要未特別說明則為質量基準。 　　[0056] 3.1. 實施例1 　　於聚乙烯製容器中，以成為表1所示之含有比例之方式添加各成分，進而根據需要添加氫氧化四甲基銨（TMAH）、氫氧化鉀或氫氧化鈉，調製成為表1所示之自然電位、pH、K含量、Na含量之化學機械研磨用組成物。 　　[0057] 化學機械研磨用組成物之自然電位係如以下測定。 　　將直徑8吋之附鈷膜200nm之晶圓切斷作成1cm×3cm之試驗片，以絕緣性膠帶被覆中央1cm×1cm之部位。隨後，使用電化學測定裝置「HZ-7000（北斗電工股份有限公司）」，製作以試驗片作為作用極，鉑（Pt）電極作為對極，及銀氯化銀（Ag/AgCl）電極作為參考電極，以調製之化學機械研磨用組成物作為電解質之3極電池。使用如此製作之3極藉由OCP測定，求出60秒保持後之電位作為自然電位。 　　[0058] 化學機械研磨用組成物之表面張力如以下測定。 　　於注射筒中注入上述所調製之化學機械研磨用組成物，並插入分散機。隨後，使用表面張力計「DMs-400（協和界面科學股份有限公司製）」，於25℃下藉由懸滴法，由注射筒作成6μL之液滴，測定保持10秒後之表面張力。 　　[0059] 3.2. 實施例2～8 　　除了如表1記載之組成以外，與實施例1同樣調製化學機械研磨用組成物。又，實施例2～8中，作為研磨粒使用之「PL-3」係繭型之膠體氧化矽水分散體（扶桑化學工業股份有限公司製）。且，「PL-3L」（球狀型）及「PL-2」（繭型）係具有比PL-3更小粒徑之膠體氧化矽水分散體（扶桑化學工業股份有限公司製）。又，油酸鉀係使用花王股份有限公司製之商品名FR-14，烯基琥珀酸二鉀係使用花王股份有限公司製之商品名LATEMUL ASK。 　　[0060] 3.3. 比較例1～8 　　除了設為如表2記載之組成，以使化學機械研磨用組成物中之鈷的自然電位成為表2之值之方式添加31%過氧化氫水溶液以外，分別與實施例1～8同樣調製化學機械研磨用組成物。 　　[0061] 3.4. 評價方法 3.4.1. 研磨速度評價 　　使用上述所調製之化學機械研磨用組成物，將直徑8吋之附鈷膜200nm之晶圓切斷成4cm×4cm之試驗片作為被研磨體，藉下述研磨條件進行1分鐘之化學機械研磨試驗。其評價基準如下述。其結果一併示於表1及表2。 　　[0062] ＜研磨條件＞ 　　‧研磨裝置：G&P TECHNOLOGY公司製，型號「POLI-400L」 　　‧研磨墊：富士紡績公司製，「多孔質聚胺基甲酸酯製墊；H800-type 1（3-1S）-Z5」 　　‧化學機械研磨用組成物供給速度：100mL/分鐘 　　‧壓盤旋轉數：100rpm 　　‧壓頭旋轉數：90rpm 　　‧壓頭押抵壓：2psi 　　研磨速度（nm/min）=（研磨前之各膜厚度－研磨後之各膜厚度）/研磨時間 　　[0063] 又，鈷膜厚度係藉由電阻率測定機（NPS公司製，型號「Σ-5」）以直流4探針法測定電阻，由該薄片電阻值與鈷之體積電阻率由下述式算出。 　　膜厚（nm）=［鈷膜之體積電阻率（Ω‧m）÷薄片電阻值（Ω）］×10⁹ [0064] 評價基準如下述。其結果一併示於表1。 　　‧研磨速度為10nm/min以上且未達20nm/min時，由於研磨速度適當且可容易確保實際半導體研磨中與其他材料膜之研磨之速度平衡，故為非常實用而判斷為非常良好「◎」 　　‧研磨速度為20nm/min以上時，雖由於研磨速度大有必要確保實際半導體研磨中與其他材料膜之研磨之速度平衡，但仍可實用而判斷為良好「○」 　　‧研磨速度為未達10nm/min時，由於研磨速度小，故實用困難而判斷為不良「×」 　　[0065] 3.4.2. 蝕刻速度評價 　　將上述之直徑8吋之附鈷膜之晶圓的被研磨面於60℃，於化學機械研磨用組成物中浸漬20分鐘，並測定鈷膜之蝕刻速度。其評價基準如下述。其結果一併示於表1及表2。又，各膜厚度與上述研磨速度評價同樣測定。 　　蝕刻速度（nm/min）=（浸漬前之鈷膜厚度－浸漬後之鈷膜厚度）/浸漬時間 　　‧蝕刻速度為0nm/min以上且未達0.2nm/min時，由於可容易確保實際半導體研磨中與其他材料膜之研磨之速度平衡，故為非常實用而判斷為非常良好「◎」 　　‧蝕刻速度為0.2nm/min以上且未達0.5nm/min時，雖由於研磨速度大有必要確保實際半導體研磨中與其他材料膜之研磨之速度平衡，但仍可實用而判斷為良好「○」 　　‧蝕刻速度為0.5nm/min以上時，由於研磨速度過大，故實用困難而判斷為不良「×」 　　[0066] 3.4.3. 腐蝕評價 　　將上述研磨速度評價中研磨之直徑8吋之附鈷膜之晶圓切斷作成2cm×2cm之試驗片，以掃描型原子力顯微鏡（Bluker Corporation製AFM）使用Dimension FastScan以框架尺寸10μm觀察12處，算出12處之算術平均粗糙度之平均值。其評價基準如下述。其結果一併示於表1及表2。 　　‧算術平均粗糙度平均值未達0.4nm時，可抑制腐蝕而判斷為非常良好「◎」 　　‧算術平均粗糙度平均值為0.4nm以上且未達0.8nm時，雖發生一部分腐蝕但判斷為可使用「○」 　　‧算術平均粗糙度平均值為0.8nm以上時，無法抑制腐蝕而判斷為難以使用「×」 　　[0067] 3.4.4. 電荷移動電阻值評價 　　將上述研磨速度評價中研磨之直徑8吋之附鈷膜之晶圓切斷作成2片1cm×3cm之試驗片，於兩片試驗片中央部之1cm×1cm之部位以絕緣性膠帶被覆。隨後，使用電化學阻抗測定裝置（Solartron公司製電化學界面（SI1287）及頻率回應分析儀（1252A）），組裝以兩片試驗片分別作為作用極、對極，上述調製之化學機械研磨用組成物作為電解質之2極電池。以高頻至低頻施加振幅5mV、頻率1500-0.07Hz之交流電壓，測定電阻值之實部與虛部。測定結果，以縱軸為虛部，橫軸為實部而獲得之半圓狀之作圖，藉由交流阻抗之解析軟體「Z view」進行解析，算出電荷移動阻抗（Ω）。其評價基準如下述。其結果一併示於表1及表2。 　　‧電荷移動電阻值為100kΩ以上時，可抑制因化學機械研磨用組成物使鈷膜變質而判斷為非常良好「◎」 　　‧電荷移動電阻值為10kΩ以上且未達100kΩ時，雖無法完全抑制因化學機械研磨用組成物使鈷膜變質但判斷為可實用「○」 　　‧電荷移動電阻值未達10kΩ以上時，無法抑制因化學機械研磨用組成物使鈷膜變質，會因腐蝕而發生變質故判斷為不良「×」 　　[0068] 3.4.5. 信賴性評價 　　對於直徑8吋之附鈷膜200nm之晶圓1000片，使用上述調製之化學機械研磨用組成物，以磨擦進行研磨處理。研磨後之附鈷膜之晶圓被研磨面使用缺陷檢查裝置（KLA TENCOL公司製，型號「KLA 2351」）測定腐蝕部位數，基板表面全體之缺陷數多於250個時設為不良。1000片中成為不良之基板數作為化學機械研磨用組成物之信賴性予以評價。其評價基準如以下。其結果一併示於表1及表2。 　　‧判斷為不良之被研磨晶圓未達50片時，判斷為非常良好「◎」 　　‧判斷為不良之被研磨晶圓為50片以上且未達100片時，判斷為可使用「○」 　　‧判斷為不良之被研磨晶圓100片以上時，判斷為不良「×」 　　[0069]

[0070]

[0071] 表1及表2中，各成分之數值表示質量份。各實施例及比較例中，各成分之合計為100質量份，其餘部分為離子交換水。又，表1及表2中各成分之簡稱或商品名分別意指以下成分。 ＜研磨粒＞ 　　‧PL-3：膠體氧化矽水分散體（扶桑化學工業股份有限公司製，商品名「PL-3」） 　　‧PL-3L：膠體氧化矽水分散體（扶桑化學工業股份有限公司製，商品名「PL-3L」） 　　‧PL-2：膠體氧化矽水分散體（扶桑化學工業股份有限公司製，商品名「PL-2」） 　　[0072] 3.5. 評價結果 　　判知使用未添加過氧化氫，且化學機械研磨用組成物中之鈷的自然電位控制於0～-500mV之範圍的實施例1～8之本發明之化學機械研磨用組成物時，鈷膜之腐蝕受到抑制，並且於鹼性區域可有效地研磨，且可維持良好之研磨後表面狀態，並且減低鈷表面之缺陷，可充分確保高的信賴性。 　　另一方面，使用添加過氧化氫，且化學機械研磨用組成物中之鈷的自然電位並非於0～-500mV之範圍的比較例1～8之化學機械研磨用組成物時，無法抑制鈷表面之腐蝕，無法獲得良好被研磨面。 　　[0073] 本發明不限定於上述實施形態，而可有各種變化。例如本發明包含與實施形態中說明之構成實質相同之構成（例如功能、方法及結果相同之構成，或目的及效果相同之構成）。且，本發明包含實施形態中說明之構成中非實質部分經替換構成。又，本發明包含可發揮與實施形態中說明之構成實質相同作用效果之構成或達成相同目的之構成。且，本發明包含對實施形態說明之構成加上習知技術之構成。

[0074]20‧‧‧絕緣膜30‧‧‧保護膜40‧‧‧配線用凹部50‧‧‧障壁金屬膜60‧‧‧鈷膜100‧‧‧被處理體

[0016] 　　圖1係顯示本發明之化學機械研磨方法所使用之被處理體之剖面圖。 　　圖2係用以說明本發明之化學機械研磨方法之研磨步驟之剖面圖。

20‧‧‧絕緣膜

30‧‧‧保護膜

40‧‧‧配線用凹部

50‧‧‧障壁金屬膜

60‧‧‧鈷膜

100‧‧‧被處理體

Claims (6)

1. 一種化學機械研磨方法，其包含使用化學機械研磨用組成物研磨含有鈷的面之步驟，前述化學機械研磨用組成物含有研磨粒與分散介質，前述化學機械研磨用組成物中之鈷的自然電位為-10~-500mV。
2. 如請求項1之化學機械研磨方法，其中前述化學機械研磨用組成物進而含有鉀及鈉，將前述鉀含量設為M_K(ppm)，將前述鈉含量設為M_Na(ppm)時，M_K/M_Na=3×10³~3×10⁵。
3. 如請求項1或2之化學機械研磨方法，其中前述化學機械研磨用組成物之pH為7~12。
4. 如請求項1或2之化學機械研磨方法，其中前述化學機械研磨用組成物之表面張力為20~75mN/m。
5. 如請求項1或2之化學機械研磨方法，其中前述化學機械研磨用組成物進而含有具有1個以上雙鍵之陰離子性化合物，相對於前述化學機械研磨用組成物100質量份，前述陰離子性化合物之含量為0.0001~1質量%。
6. 一種化學機械研磨用組成物，其係於如請求項1至5中任一項之化學機械研磨方法中使用者。

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