TWI758254B

TWI758254B - 化學機械研磨用組成物及化學機械研磨方法

Info

Publication number: TWI758254B
Application number: TW105127077A
Authority: TW
Inventors: 國谷英一郎; 宮崎仁孝; 三元清孝; 西元和男
Original assignee: 日商Ｊｓｒ股份有限公司
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2022-03-21
Also published as: JP2017061612A; TW201712098A

Abstract

本發明課題為提供一種化學機械研磨用水系分散體及化學機械研磨方法，用來研磨設置了含有金屬的電路層的半導體晶圓等的被處理體的被處理面，而且不會降低研磨速度，可減少鎢膜表面的腐蝕。

課題解決手段一種化學機械研磨用組成物，其特徵為含有：(A)下述一般式(1)所表示的化合物或其鹽、(B)含有水的分散媒、(C)研磨粒、及(D)氧化劑。

(上述式(1)中，R1表示具有取代或未經取代之碳數8以上的烷基之基，R2表示氫原子、具有羥基或羧基的碳數1~3的有機基，R3表示碳數1~3之伸烷基)。

Description

化學機械研磨用組成物及化學機械研磨方法

本發明關於一種化學機械研磨用組成物及化學機械研磨方法。

近年來隨著半導體裝置的高精細化，形成於半導體裝置內的電路及由插塞等所構成的電路層正在往微細化發展。伴隨於此，使用了藉由化學機械研磨(以下亦稱為「CMP」)使電路層平坦化的手段。此手段已知有例如藉由濺鍍、鍍敷等的方法使鋁、銅、鎢等的導電體金屬堆積在設置於半導體基板上的氧化矽等的絕緣膜的微細溝或孔，然後藉由CMP除去過度積層的金屬膜，使金屬僅殘留在微細溝或孔的部分的鑲嵌程序(參考例如專利文獻1)。

在此程序之中，尤其使電路間往上下縱方向通電的插塞等的材料採用了埋入性優異的鎢。形成鎢插塞的化學機械研磨，依序實施研磨主要設置於絕緣膜上的鎢層的第1研磨處理步驟；以及研磨鎢插塞、鈦等的障壁金屬膜、及絕緣膜的第2研磨處理步驟。

關於這種鎢層及鎢插塞(以下亦稱為「鎢膜」)的化學機械研磨，例如專利文獻2揭示了一種半導體研磨用組成物，作為相當於上述第1研磨處理步驟的完工研磨的前階段所使用的半導體研磨用組成物，為了防止高研磨速率以及研磨促進劑的胺化合物與矽的高反應性造成研磨後晶圓表面的粗糙，而含有膠狀二氧化矽等的研磨粒、胺化合物等的鹼性低分子化合物、及聚乙烯亞胺等的具有含氮基團的水溶性高分子化合物。

另外，專利文獻3揭示了一種含鎢的基材的化學機械研磨方法，使用了氧化劑等的鎢的蝕刻劑、氮原子以1~1,000ppm的含量存在的特定聚合物等的鎢的蝕刻抑制劑、以及含有水的化學機械研磨組成物來進行研磨。此研磨方法所使用的化學機械研磨組成物亦可含有作為任意成分的膠體狀二氧化矽等的研磨劑、及單過硫酸鹽(SO₅ ^2-)、二過硫酸鹽(S₂O₈ ^2-)等的化合物。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特表2002-518845號公報

〔專利文獻2〕日本特開2007-19093號公報

〔專利文獻3〕日本特表2008-503875號公報

然而，目前仍未得到可達成維持高研磨速度同時減少被研磨面的腐蝕的鎢膜研磨用水分散體。

於是，本發明所關連的幾個態樣，為了解決上述課題，而提供一種化學機械研磨用組成物及化學機械研磨方法，在半導體裝置製造步驟之中，用來研磨設置含鎢等的金屬的電路層的半導體晶圓等的被處理體，尤其是該被處理體的鎢膜與氧化矽膜等的絕緣膜共存的被處理面，而且不會降低研磨速度，可減少鎢膜表面的腐蝕。

本發明為了解決上述課題的至少一部分而完成，能夠由以下的態樣或適用例的形式來實現。

〔適用例1〕

本發明所關連的化學機械研磨用組成物的一個態樣，其特徵為含有：(A)下述一般式(1)所表示的化合物或其鹽；(B)含有水的分散媒；(C)研磨粒；及(D)氧化劑，

〔適用例2〕

如適用例1的化學機械研磨用組成物，其可含有(D)選自Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺所構成之群中的至少一個金屬離子。

〔適用例3〕

如適用例1或適用例2的化學機械研磨用組成物，其中前述(A)成分與前述(D)成分的比率(A)/(D)可為0.005~0.1。

〔適用例4〕

如適用例1至適用例3的任一例的化學機械研磨用組成物，其中pH可為1.5~3.5。

〔適用例5〕

如適用例1至適用例4的任一例的化學機械研磨用組成物，其可為選自鎢及鎢合金所構成之群中的至少一種基材的研磨用。

〔適用例6〕

本發明所關連的化學機械研磨方法的一個態樣，其特徵為：使用適用例1至適用例5的任一例所記載的化學機械研磨用組成物來研磨設置含有金屬的電路層的被處理體。

只要利用本發明所關連的化學機械研磨用組成物，即可在半導體裝置製造步驟之中，研磨設置含鎢等的金屬的電路層的半導體晶圓等的被處理體，尤其是該被處理體之鎢膜與氧化矽膜等的絕緣膜共存的被處理面，而且不會降低研磨速度，可減少鎢膜表面的腐蝕。

10‧‧‧矽基板

12‧‧‧矽氧化膜

14‧‧‧鎢膜

20‧‧‧電路用凹部

42‧‧‧研磨漿供給噴嘴

44‧‧‧研磨漿(化學機械研磨用組成物)

46‧‧‧研磨布

48‧‧‧轉檯

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‧‧‧化學機械研磨裝置

圖1表示在使用本實施形態所關連的化學機械研磨方法時適合的被處理體的剖面模式圖。

圖2表示在使用本實施形態所關連的化學機械研磨方法時適合的化學機械研磨裝置的斜視模式圖。

以下針對本發明適合的實施形態作詳細說明。此外，本發明並不受限於下述實施形態，在不變更本發明要旨的範圍實施的各種變形例皆包括在本發明內。

1. 化學機械研磨用組成物

本發明之一實施形態所關連的化學機械研磨用組成物，其特徵為：含有(A)下述一般式(1)所表示的化合物或其鹽、(B)含有水的分散媒、(C)研磨粒、及(D)氧化劑。以下針對本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物所含的各成分等作說明。

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物，例如後述般，使用於研磨設置含鎢等的金屬的電路層的被處理體。

1.1. (A)成分

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物含有(A)下述一般式(1)所表示的化合物或其鹽。

在本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物之中，(A)成分的作用效果未必明確，然而可如下述般推測。亦即，(A)成分具有作為界面活性劑的作用，含有氮原子的離子性單元會藉由與被處理體的金屬表面的交互作用而吸附於金屬表面，R1的長鏈單元抑制了後述(D)氧化劑等造成的化學反應。藉此，(A)成分可作為被處理體的金屬表面的抗腐蝕劑而發揮作用，在設置含有鎢等的金屬的電路層的被處理面形成多層構造的抗蝕膜。像這樣，(A)成分具有化學機械研磨用組成物的(C)研磨粒或調整(D)氧化劑等所產生的氧化力等的平衡的作用，因此認為可研磨被處理面，而且不會降低研磨速度，可減少被處理面的腐蝕。

上述一般式(1)中的R1的具有取代或未經取代之碳數8以上的烷基之基，可列舉例如碳數8以上的直鏈或分支的烷基、具有碳數8以上的直鏈或分支的烷基之醯胺基、具有碳數8以上的直鏈或分支的烷基之胺基、具有碳數8以上的直鏈或分支的烷基之烷基等。其中，從作為抗腐蝕劑的觀點看來，宜為碳數8以上的直鏈烷基、具有碳數8以上的直鏈烷基之醯胺基、具有碳數8以上的直鏈烷基之胺基。若碳數為8以上，則可調整組成物的氧化力的平衡，抑制上述(D)氧化劑所造成的化學反應的作用高，因此作為金屬表面的抗腐蝕劑的效果高。

上述一般式(1)中的R2為氫原子、具有羥基或羧基的碳數1~3的有機基。具有羥基或羧基的碳數1~3的有機基，可列舉碳數1~3之羥基、碳數1~3之羧基。碳數1~3之羥基宜為羥乙基、羥甲基。碳數1~3之羧基宜為羧乙基、羧甲基。

尤其上述一般式(1)所表示的化合物或其鹽宜為選自月桂基胺基丙酸鈉、月桂基胺基二丙酸鈉、月桂醯兩性基醋酸鈉、椰油醯兩性基醋酸鈉所構成之群中的至少1種。在使用這些化合物的情況，可研磨被處理面，而且比較不會降低研磨速度，可減少被處理面的腐蝕。上述例示的化合物可單獨使用1種或將2種以上組合使用。

(A)成分的含有比例，相對於化學機械研磨用組成物的總質量為0.0001質量%以上0.5質量%以下，宜為0.001質量%以上0.1質量%以下，較佳為0.01質量%以上0.05質量%以下。在(A)成分的含有比例在前述範圍的情況，可研磨被處理面，而且不會降低研磨速度，可減少被處理面的腐蝕。

1.2. (B)分散媒

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物含有水以作為(B)分散媒。(B)分散媒只要含有水，則其他成分並未受到限定，宜為不會對化學機械研磨用組成物的氧化力造成影響的溶劑。分散媒所含有的水以外的成分可列舉例如醇、與水具有相溶性的有機溶劑等。(B)分散媒宜使用水或水及醇的混合媒體，僅使用水為較佳。

在(B)分散媒之中，在含有水及水以外的分散媒的混合媒體的情況，水的含有比例，相對於化學機械研磨用組成物的總質量為80質量%以上99質量%以下，宜為85質量%以上98質量%以下，較佳為90質量%以上98質量%以下。在水的含有比例在前述範圍的情況，可研磨被處理面，而且不會降低研磨速度，可減少被處理面的腐蝕。

1.3. (C)研磨粒

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物進一步含有(C)研磨粒。(C)研磨粒可列舉例如二氧化矽、氧化鈰、氧化鋁、二氧化鋯、二氧化鈦等的無機粒子。

二氧化矽粒子可列舉膠狀二氧化矽、發煙二氧化矽等，該等之中，宜使用膠狀二氧化矽。從減少刮痕等的研磨缺陷的觀點看來，適合使用膠狀二氧化矽，例如可使用日本特開2003-109921號公報等所記載的方法所製造出的產品。另外，還可使用經過如日本特開2010-269985號公報或J.Ind.Eng.Chem.,Vol,12,No.6,(2006)911-917等所記載的方法表面修飾的膠狀二氧化矽。

尤其，在膠狀二氧化矽表面導入陽離子性基的陽離子性修飾膠狀二氧化矽，在酸性條件下的安定性優異，因此在本發明中適合使用。在膠狀二氧化矽表面導入陽離子性基的方法可列舉以具有可化學性地轉換為陽離子性基的官能基的矽烷偶合劑修飾膠狀二氧化矽表面的方法。這種矽烷偶合劑可列舉胺丙基三甲氧基矽烷、(胺乙基)胺丙基三甲氧基矽烷、胺丙基三乙氧基矽烷、胺丙基二甲基乙氧基矽烷、胺丙基甲基二乙氧基矽烷、胺基丁基三乙氧基矽烷等。

另外還可使用在膠狀二氧化矽表面導入磺酸基的磺酸修飾膠狀二氧化矽。在膠狀二氧化矽表面導入磺酸基的方法可列舉以具有可化學性地轉換為磺酸基的官能基的矽烷偶合劑修飾膠狀二氧化矽表面，然後使該官能基轉換為磺酸基的方法。這樣的矽烷偶合劑可列舉3-巰丙基三甲氧基矽烷、2-巰乙基三甲氧基矽烷、2-巰乙基三乙氧基矽烷等的具有巰基的矽烷偶合劑；雙(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)二硫醚等的具有硫醚基的矽烷偶合劑。藉由使修飾膠狀二氧化矽表面的矽烷偶合劑的巰基或硫醚基氧化，可轉換為磺酸基。

(C)研磨粒的含有比例，相對於化學機械研磨用組成物的總質量為0.1質量%以上10質量%以下，宜為0.3質量%以上8質量%以下，較佳為0.5質量%以上5質量%以下。在(C)研磨粒的含有比例在前述範圍的情況，可減低具有鎢膜等的被處理面的腐蝕，而且可得到實用的研磨速度。

1.4. (D)氧化劑

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物含有(D)氧化劑。本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物，藉由含有(D)氧化劑，可使設置含鎢等的金屬的電路層的被處理面氧化，促進與研磨液成分的錯化反應，在被處理面產生脆弱的改質層，而會有容易研磨的效果。

(D)氧化劑可列舉例如過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫、硝酸鐵(III)、硝酸二銨鈰、次亞氯酸、臭氧、過碘酸鉀及過醋酸等。這些(D)氧化劑可單獨使用1種或將2種以上組合使用。另外，這些(D)氧化劑之中，若考慮氧化力、保護膜相性及使用方便性等，則(D)氧化劑宜使用過硫酸銨、過氧化氫。

(D)氧化劑的含有比例，相對於化學機械研磨用組成物的總質量為0.1質量%以上15質量%以下，宜為0.5質量%以上10質量%以下，較佳為1質量%以上5質量%以下。

上述(A)成分與(D)成分之比(A)/(D)係以0.005~0.1為佳，0.01~0.05為較佳。在(A)成分與(D)成分之比在前述範圍的情況，可研磨被處理面，而且不會降低研磨速度，可減少被處理面的腐蝕。

1.5. (E)金屬離子

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物宜含有 (E)選自Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺所構成之群中的至少一個金屬離子。在本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物中進一步含有(E)金屬離子的情況，可使設置含鎢等的金屬的電路層的被處理面氧化，促進與研磨液成分的錯化反應，在被處理面產生脆弱的改質層，而會有容易研磨的效果。

含有(E)選自Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺所構成之群中的至少一個金屬離子的化合物，可為無機酸鐵鹽或有機酸鐵鹽之任一者，可列舉例如硝酸鐵(II或III)、硫酸鐵(II或III)、硫酸銨鐵(III)、過氯酸鐵(III)、氯化鐵(III)、檸檬酸鐵(III)、檸檬酸銨鐵(III)、草酸銨鐵(III)、硝酸銅(II)、硫酸銅(II)等。這些(E)金屬離子可單獨使用1種或將2種以上組合使用。另外，這些(E)金屬離子之中，若考慮氧化力、保護膜相性及使用方便性等，則硝酸鐵、硫酸鐵、硝酸銅、硫酸銅為佳。

金屬離子的含量，相對於化學機械研磨用組成物的總質量，宜為0.0001質量%以上0.1質量%以下，較佳為0.0005質量%以上0.01質量%以下，特佳為0.001質量%以上0.005質量%以下。

1.6. 其他添加劑

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物，亦可因應必要進一步添加螯合劑、水溶性高分子、pH調整劑、上述一般式(1)所表示的化合物以外的界面活性劑、防蝕劑等的添加劑。以下針對各添加劑作說明。

1.6.1. (F)螯合劑

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物亦可添加(F)螯合劑。藉由在本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物中添加(F)螯合劑，可使設置含有鎢等的金屬的電路層的被處理面氧化，促進與研磨液成分的錯化反應，在被處理面產生脆弱的改質層，而會有容易研磨被處理面的效果。

螯合劑可列舉例如丙二酸、酞酸、檸檬酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、腺嘌呤、組胺酸、乙二胺、1,2,4-三唑、甘胺酸、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸等。這些螯合劑可單獨使用1種或將2種以上組合使用。另外，若考慮氧化力、保護膜相性及使用方便性等，則宜使用這些螯合劑之中的酞酸、丙二酸、己二酸、腺嘌呤、組胺酸。

螯合劑的添加量，相對於化學機械研磨用組成物的總質量，宜為1質量%以下，較佳為0.001質量%以上0.1質量%以下。

1.6.2. (G)水溶性高分子

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物亦可添加(G)水溶性高分子。(G)水溶性高分子具有吸附於被研磨面的表面而減少研磨摩擦的機能。

像這樣，藉由在本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物中添加(G)水溶性高分子，可抑制凹陷或腐蝕的發生。

水溶性高分子可列舉聚丙烯醯胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯亞胺、聚烯丙基胺、羥乙基纖維素等。

水溶性高分子的添加量，相對於化學機械研磨用組成物的總質量，宜為0.005質量%以下，較佳為0.0001質量%以上0.001質量%以下。

另外，水溶性高分子的添加量，可調整成使化學機械研磨用組成物的黏度未滿10mPa．s。若化學機械研磨用組成物的黏度超過10mPa．s，則會有研磨速度降低的情形，另外，黏度變得過高，會有無法在研磨布上安定地供給化學機械研磨用組成物的情形。其結果，研磨布的溫度上昇或研磨不均(面內均勻性的劣化)等，會有發生研磨速度或凹陷的變異的情形。

1.6.3. pH調整劑

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物可含有pH調整劑。pH調整劑可列舉例如馬來酸、硝酸、硫酸、磷酸等的酸性化合物。本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物的pH並未受到特別限制，宜為1.5以上3.5以下。若pH在前述範圍，則可在不降低研磨速度並減少被處理面的腐蝕的狀態下研磨鎢膜與氧化矽膜等的絕緣膜共存的被處理面，而且化學機械研磨用組成物的保存安定性良好。

pH調整劑的含量只要以成為上述pH的方式適當地調整即可，例如相對於化學機械研磨用組成物的總質量，宜為1質量%以下，較佳為0.001質量%以上0.1質量%以下。

1.6.4. 界面活性劑

在本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物中，進一步亦可因應必要添加上述一般式(1)所表示的化合物以外的界面活性劑。界面活性劑會有對化學機械研磨用組成物賦予適度黏性的效果。化學機械研磨用水系分散體的黏度，宜調整成25℃時0.5mPa．s以上未滿10mPa．s。

界面活性劑可列舉並未受到特別限制，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。

陰離子性界面活性劑可列舉例如羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等。羧酸鹽可列舉例如脂肪酸皂、烷醚羧酸鹽等。磺酸鹽可列舉烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽等。硫酸鹽可列舉例如高碳醇硫酸鹽、烷基硫酸鹽等。磷酸鹽可列舉例如烷基磷酸鹽等。

陽離子性界面活性劑可列舉例如脂肪族胺鹽、脂肪族銨鹽等。

非離子性界面活性劑可列舉例如醚型界面活性劑、醚酯型界面活性劑、酯型界面活性劑、乙炔系界面活性劑等。醚酯型界面活性劑可列舉例如甘油酯之聚環氧乙烷醚等。酯型界面活性劑可列舉例如聚乙二醇脂肪酸酯、甘油酯、去水山梨醇酯等。乙炔系界面活性劑可列舉例如乙炔醇、乙炔二醇、乙炔二醇的環氧乙烷加成物等。

這些界面活性劑可單獨使用1種或將2種以上組合使用。

上述界面活性劑的含量，相對於化學機械研磨用組成物的總質量，宜為1質量%以下，較佳為0.001~0.1質量%。若在上述界面活性劑的添加量的範圍內，則在將鎢膜與氧化矽膜等的絕緣膜研磨除去之後，可得到平滑的被研磨面。

1.6.5. 防蝕劑

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物，亦可因應必要進一步添加防蝕劑。防蝕劑可列舉例如苯并三唑及其衍生物。此處，苯并三唑衍生物，是指以例如羧基、甲基、胺基、羥基等來取代苯并三唑所具有的1個或2個以上的氫原子。苯并三唑衍生物可列舉4-羧基苯并三唑及其鹽、7-羧基苯并三唑及其鹽、苯并三唑丁酯、1-羥甲基苯并三唑或1-羥基苯并三唑等。

防蝕劑的添加量，相對於化學機械研磨用組成物的總質量，宜為1質量%以下，較佳為0.001質量%以上0.1質量%以下。

1.7. 用途

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物如上述般，藉由含有(A)成分，可調整化學機械研磨用組成物的氧化力等的平衡，被處理面的腐蝕抑制效果飛躍地提升。因此，本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物，適合作為選自鎢及鎢合金屬所構成之群中的至少一種基材的研磨用的組成物。例如在半導體裝置的製造步驟中，適合作為用來研磨設置含鎢等的金屬的電路層的半導體晶圓等的被處理體，尤其是該被處理體的鎢膜與氧化矽膜等的絕緣膜共存的被處理面的研磨材，而且能夠維持研磨速度、抑制鎢膜表面的腐蝕。

1.8. 化學機械研磨用組成物的調製方法

本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物，可藉由使前述各成分溶解或分散於含有水的(B)分散媒來調製。溶解或分散的方法並未受到特別限制，只要能夠均勻溶解或分散，則任何方法皆可適用。另外，前述各成分的混合順序或混合方法並未受到特別限制。

另外，本實施形態所關連的化學機械研磨用組成物還可調製成濃縮型的原液，在使用時以含有水的(B)分散媒稀釋而使用。

2. 化學機械研磨方法

本實施形態所關連的化學機械研磨方法，其特徵為：使用前述本發明所關連的化學機械研磨用水系分散體來研磨構成半導體裝置而且設置有含鎢等的金屬的電路層的被處理體。以下使用圖式，針對本實施形態所關連的化學機械研磨方法的一個具體例作詳細說明。

2.1. 被處理體

圖1表示在使用本實施形態所關連的化學機械研磨方法時適合的被處理體的剖面模式圖。被處理體100可藉由經過以下的步驟(1)至(4)而形成。

(1)首先準備矽基板10。在矽基板10亦可形成(未圖示的)電晶體等的機能裝置。

(2)接下來，使用CVD法或熱氧化法，在矽基板10上形成矽氧化膜12。

(3)接下來，使矽氧化膜12圖案化。以此作為遮罩，利用例如蝕刻法，在氧化矽膜12形成電路用凹部20。

(4)接下來，藉由CVD法堆積鎢膜14來填充電路用凹部20，則可得到被處理體100。

2.2. 研磨步驟

使用上述的化學機械研磨用組成物，將堆積在被處理體100的矽氧化膜12上的鎢膜14研磨除去，接下來研磨鎢插塞、鈦等的障壁金屬膜、及絕緣膜。依據本實施形態所關連的化學機械研磨方法，藉由使用上述化學機械研磨用組成物，可研磨鎢膜與氧化矽膜等的絕緣膜共存的被處理面，而且不會降低研磨速度，可減少鎢膜表面的腐蝕。

2.3. 化學機械研磨裝置

上述研磨步驟可使用例如圖2所示的化學機械研磨裝置200。圖2表示化學機械研磨裝置200的斜視模式圖。上述研磨步驟是藉由從研磨漿供給噴嘴42供給研磨漿(化學機械研磨用組成物)44，並且使貼附研磨布46的轉檯48旋轉，同時抵住保持著半導體基板50的承載頭52來進行。此外，在圖2中一併表示供水噴嘴54及修整器56。

承載頭52的按壓壓力可在10~1,000hPa的範圍內作選擇，宜為30~500hPa。另外，轉檯48及承載頭52的轉速可在10~400rpm的範圍內適當地選擇，宜為30~150rpm。由研磨漿供給噴嘴42供給的研磨漿(化學機械研磨用組成物)44的流量可在10~1,000mL/分鐘的範圍內作選擇，宜為50~400mL/分鐘。

市售的研磨裝置可列舉例如往原製作所股份有限公司製，型號「EPO-112」、「EPO-222」；Lapmaster SFT公司製，型號「LGP-510」、「LGP-552」；Applied Materials公司製，型號「Mirra」、「Reflexion」等。

3. 實施例

以下藉由實施例對本發明作說明，然而本發明完全不受這些實施例限定。實施例、比較例中的「份」及「%」只要沒有特別註明則為質量基準。

3.1. 化學機械研磨用組成物的調製 <實施例1>

相對於化學機械研磨用組成物的總質量，以二氧化矽來換算相當於1.5質量%的量，將作為(C)研磨粒的膠狀二氧化矽水分散體PL-3(扶桑化學工業股份有限公司製)加入聚乙烯製容器，並計算出最終總構成成分成為100質量%的量來添加離子交換水，及計算出使最終pH成為2.5的量來添加作為pH調整劑的硝酸。接下來，分別加入N-月桂醯基-N'-羧甲基-N'-羥乙基乙二胺鈉(三洋化成工業股份有限公司製，商品名LEBON 101-H)0.030質量%、酞酸112ppm、以過氧化氫換算成為2質量%加入35質量%過氧化氫水溶液，並且攪拌15分鐘，而得到實施例1的化學機械研磨用組成物。所得到的化學機械研磨用組成物的pH為2.5。

<實施例2~14、比較例1~10>

如表1及表2所記載般設定組成，除此之外，與實施例1同樣地調製出化學機械研磨用組成物。此外，在實施例2~14及比較例2~10之中，作為(C)研磨粒使用的 PL-3C具有與膠狀二氧化矽水分散體PL-3同樣的粒徑、陽離子性修飾膠狀二氧化矽水分散體(扶桑化學工業股份有限公司製)。另外，月桂基胺基丙酸鈉是使用泰光油脂化學工業股份有限公司製，商品名Taipol Soft LAP10、月桂基胺基二丙酸是使用泰光油脂化學工業股份有限公司製，商品名Taipol Soft LAP-30。

3.2. 評估方法 3.2.1. 蝕刻速度的評估

將鎢切割晶圓(3×3cm)在45℃加熱下，在所得到的化學機械研磨用組成物中浸漬10分鐘，以流水洗淨10秒，並使其乾燥之後，測定晶圓的厚度變化，將該厚度變化除以10，計算出化學機械研磨用組成物的鎢的蝕刻速度。蝕刻測試的評估基準如以下所述。

◎：0nm/min以上，未滿2nm/min

○：2nm/min以上，未滿5nm/min

△：5nm/min以上，未滿10nm/min

×：10nm/min以上

3.2.2. 研磨速度的評估

研磨裝置採用Lapmaster SFT公司製，型號「LM-15C」、研磨墊採用Rodel Nitta股份有限公司製，「IC1000/K-Groove」，平台轉速為90rpm、研磨頭轉速為90rpm、研磨頭按壓壓力為3psi，化學機械研磨用水系分散體供給速度為100mL/分鐘，以此研磨條件對被研磨體的鎢晶圓測試片的表面實施化學機械研磨處理(CMP)1分鐘。接下來，使用NPS股份有限公司製，金屬膜厚計「RG-5」，預先對作為被研磨體且切割成3×3cm的鎢晶圓測試片測定膜厚，並實施化學機械研磨處理1分鐘。對研磨後的測試片同樣地測定膜厚，計算出研磨前後的膜厚之差，亦即因為化學機械研磨處理而減少的膜厚。由減少的膜厚及研磨時間計算出研磨速度。研磨速度的評估基準如以下所述。

◎：200nm/min以上

○：100nm/min以上未滿200nm/min

△：10nm/min以上未滿100nm/min

×：未滿10nm/min

3.2.3. 腐蝕的評估

將鎢切割晶圓(1×1cm)在所得到的化學機械研磨用組成物中浸漬1小時，以流水洗淨10秒鐘，使其乾燥之後，以掃描式電子顯微鏡觀察表面的腐蝕。腐蝕的評估基準如以下所述。

○：與浸漬前相比，沒有觀察到腐蝕造成的表面形狀變化

×：與浸漬前相比，一部分或全面腐蝕

3.2.4. 保存安定性的評估

將所得到的化學機械研磨用組成物濃縮2倍，在初期粒徑與60℃加熱下，2週後以動態光散射式粒徑分布測定裝置測定粒徑，並以目視確認研磨粒有無沉降。保存安定性的評估基準如以下所述。

○：與初期粒徑相比，沒有觀察到粒徑的變化

△：與初期粒徑相比，觀察到粒徑的變化，然而不至於目視觀察到研磨粒沉降

×：與初期粒徑相比，觀察到粒徑的變化，而且目視觀察到研磨粒沉降

3.3. 評估結果

將實施例1~14所得到的化學機械研磨用組成物的組成、及評估結果揭示於下表1，將比較例1~10所得到的化學機械研磨用組成物的組成、及評估結果揭示於下表2。

由上述表1及2明顯可知，在實施例1~14所揭示的本發明所關連的化學機械研磨用組成物的情況，與比較例1~10相比，可研磨被處理體的鎢膜與氧化矽膜等的絕緣膜共存的被處理面，而且比較不會降低研磨速度，減少鎢膜表面的腐蝕。尤其在添加(E)金屬鹽的實施例2~14的情況，與實施例1、2相比，進一步可兼顧維持高研磨速度與減少鎢膜表面的腐蝕。此外，在比較例8的情況，由於pH高於3.5，Fe²⁺會以氫氧化鐵的形式析出，因此無法評估。另外，在使用具有與(A)成分類似的構造，然而與(A)成分相比，與氮原子鍵結的碳原子較多的月桂基二甲基胺基醋酸甜菜鹼的比較例5的情況，雖然得到高研磨速度，然而為4級銨化合物，因此無法得到保存安定性。

本發明並不受限於上述實施形態，可作各種變形。本發明包括與實施形態所說明的構成實質上相同的構成(例如機能、方法及結果相同的構成、或目的及效果相同的構成)。另外，本發明還包括將上述實施形態所說明的構成中並非本質的部分取代為其他構成的構成。此外，本發明也包括可發揮與上述實施形態所說明的構成相同作用效果的構成或可達成相同目的之構成。甚至本發明也包括在上述實施形態所說明的構成加上周知技術的構成。

Claims

一種化學機械研磨用組成物，其係含有：(A)下述一般式(1)所表示的化合物或其鹽、(B)含有水的分散媒、(C)研磨粒及(D)氧化劑；前述(C)成分為陽離子性修飾膠狀二氧化矽，前述(A)成分與前述(D)成分的比率(A)/(D)為0.01~0.05，前述(A)成分的含有比例為0.01質量%以上0.05質量%以下，其係pH為1.5~3.5，
(上述式(1)中，R1為具有取代或未經取代之碳數8以上的烷基之基，R2為氫原子、具有羥基或羧基的碳數1~3的有機基，R3表示碳數1~3之伸烷基)。
一種化學機械研磨用組成物，其係含有：(A)下述一般式(1)所表示的化合物或其鹽、(B)含有水的分散媒、(C)研磨粒、(D)氧化劑及(E)選自Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺所構成之群中的至少一種金屬離子；前述(A)成分與前述(D)成分的比率(A)/(D)為0.01~0.05，前述(A)成分的含有比例為0.01質量%以上0.05質量%以下，其係pH為1.5~3.5，
(上述式(1)中，R1為具有取代或未經取代之碳數8以上的烷基之基，R2為氫原子、具有羥基或羧基的碳數1~3的有機基，R3表示碳數1~3之伸烷基)。
如申請專利範圍第1或2項之化學機械研磨用組成物，其係選自鎢及鎢合金屬所構成之群中的至少一種基材的研磨用。
一種化學機械研磨方法，其係使用如申請專利範圍第1至3項中任一項之化學機械研磨用組成物來研磨設置含有金屬的電路層的被處理體。