TWI760252B - 研磨粒的製造方法、化學機械研磨用組成物及化學機械研磨方法 - Google Patents

研磨粒的製造方法、化學機械研磨用組成物及化學機械研磨方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用於不僅相對於矽氧化物膜而且相對於非晶矽膜或多晶矽膜亦選擇性地研磨氮化矽膜的研磨粒或化學機械研磨用組成物。本發明的研磨粒的製造方法包括：第一步驟，對混合物進行加熱，所述混合物含有氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面的粒子以及具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物；以及第二步驟，於所述第一步驟後，進而添加過氧化物並進行加熱。

Description

研磨粒的製造方法、化學機械研磨用組成物及化學機械研磨方法
本發明是有關於一種研磨粒的製造方法、化學機械研磨用組成物及化學機械研磨方法。
形成於半導體裝置內的包含配線及插塞（plug）等的配線層的微細化正在發展。伴隨於此，使用藉由化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，以下亦稱為「CMP」）使配線層平坦化的方法。一般而言，於對矽氧化物膜（SiO 2）進行研磨的CMP中，利用氮化矽膜（SiN）為難以研磨的膜這一情況，將氮化矽膜作為阻擋膜，藉此檢測終點。藉由CMP去除矽氧化物膜後，亦需要去除作為阻擋膜的氮化矽膜。
為了藉由CMP選擇性地去除氮化矽膜，需要增大氮化矽膜相對於矽氧化物膜或多晶矽膜的研磨速度比（以下亦稱為「選擇比」）。為了實現此種特性，提出有使用含有磷酸、硝酸、氫氟酸且將pH調整為1～5的研磨液對氮化矽膜進行研磨的方法、或含有抑制了蝕刻作用的酸性添加劑且可選擇性地研磨氮化矽膜的研磨液等（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2004-214667號公報 [專利文獻2]日本專利特開2006-120728號公報
[發明所欲解決之課題] 然而，專利文獻1～專利文獻2中記載的研磨液雖可相對於矽氧化物膜而選擇性地研磨氮化矽膜，但是相對於非晶矽膜或多晶矽膜是否亦可選擇性地研磨氮化矽膜尚不明確。只要不僅相對於矽氧化物而且相對於非晶矽膜、多晶矽膜亦可選擇性地研磨氮化矽膜，則於研磨氮化矽膜的CMP中，矽氧化物膜、非晶矽膜及多晶矽膜均可用作阻擋膜，因此便利性大幅度地提升。
如此，謀求一種用於不僅相對於矽氧化物膜而且相對於非晶矽膜或多晶矽膜亦選擇性地研磨氮化矽膜的研磨粒或化學機械研磨用組成物。
[解決課題之手段] 本發明的研磨粒的製造方法的一態樣，包括： 第一步驟，對混合物進行加熱，所述混合物含有氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面的粒子以及具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物；以及 第二步驟，於所述第一步驟後，進而添加過氧化物並進行加熱。
於所述研磨粒的製造方法的一態樣中， 所述第一步驟中的所述混合物可更含有自由基產生劑。
於所述研磨粒的製造方法的任一態樣中， 所述具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物可具有100～10,000的平均分子量。
於所述研磨粒的製造方法的任一態樣中， 所述研磨粒可於其表面具有下述通式（1）所表示的官能基。 -SO 3 -M +・・・・・（1） （M +表示一價陽離子）
於所述研磨粒的製造方法的任一態樣中， 於含有所述研磨粒的化學機械研磨用組成物中，所述研磨粒的仄他電位可未滿-10 mV。
本發明的化學機械研磨用組成物的一態樣，含有： 研磨粒，其藉由所述任一態樣的方法而製造；以及 液狀介質。
本發明的化學機械研磨用組成物的一態樣， 為含有研磨粒以及液狀介質的化學機械研磨用組成物，其中， 聚合物鏈藉由共價鍵接枝於所述研磨粒的表面， 所述研磨粒於其表面具有下述通式（1）所表示的官能基。 -SO 3 -M +・・・・・（1） （M +表示一價陽離子）
本發明的化學機械研磨用組成物的一態樣， 為含有研磨粒以及液狀介質的化學機械研磨用組成物，其中， 聚合物鏈經由-SO x-（x為0～2的整數）並藉由共價鍵接枝於所述研磨粒的表面。
所述任一態樣的化學機械研磨用組成物， 可為用於對構成半導體裝置的多種材料中於化學機械研磨時帶正電荷的材料進行研磨者。
於所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中， 所述帶正電荷的材料可為氮化矽膜。
本發明的化學機械研磨方法的一態樣，包括： 使用所述任一態樣的化學機械研磨用組成物對構成半導體裝置的多種材料中於化學機械研磨時帶正電荷的材料進行研磨的步驟。
[發明的效果] 根據本發明的研磨粒的製造方法，可製造用於不僅相對於矽氧化物膜而且相對於非晶矽膜或多晶矽膜亦選擇性地研磨氮化矽膜的研磨粒。另外，根據本發明的化學機械研磨用組成物，不僅相對於矽氧化物膜而且相對於非晶矽膜或多晶矽膜亦可選擇性地研磨氮化矽膜。
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。
本說明書中的「(甲基)丙烯酸～」是指包括「丙烯酸～」及「甲基丙烯酸～」雙方的概念。同樣地，「(甲基)丙烯醯胺」是指包括「丙烯醯胺」及「甲基丙烯醯胺」雙方的概念。
於本說明書中，使用「X～Y」記載的數值範圍被解釋為包含數值X作為下限值，並且包含數值Y作為上限值。
1.研磨粒的製造方法 本發明的一實施方式的研磨粒的製造方法包括第一步驟，對混合物進行加熱，所述混合物含有氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面的粒子以及具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物；以及第二步驟，於所述第一步驟後，進而添加過氧化物並進行加熱。根據本實施方式的研磨粒的製造方法，可製造用於不僅相對於矽氧化物膜而且相對於非晶矽膜或多晶矽膜亦選擇性地研磨氮化矽膜的研磨粒。以下，按各步驟對本實施方式的研磨粒的製造方法進行詳細說明。
1.1.第一步驟 第一步驟是對混合物進行加熱的步驟，所述混合物含有氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面的粒子以及具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物。藉由經過第一步驟，可製造經由-S-並藉由共價鍵將聚合物鏈接枝於粒子表面的粒子。
於第一步驟中，使用氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面的粒子。此種氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面的粒子中，不包括於表面物理性或離子性吸附有具有氫硫基的化合物的粒子。
成為研磨粒的原料的粒子的材質並無特別限制，可列舉氧化矽、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦等無機氧化物，其中較佳為氧化矽。作為氧化矽，例如可列舉氣相氧化矽、膠體氧化矽等，但就減少劃痕等研磨缺陷的觀點而言，較佳為膠體氧化矽。膠體氧化矽可使用例如藉由日本專利特開2003-109921號公報等中記載的方法製造者。
作為經由共價鍵將氫硫基（-SH）固定於氧化矽粒子的表面的方法，可應用日本專利特開2010-269985號公報或「工業與工程化學雜誌（J.Ind.Eng.Chem.）」,Vol.12,No.6,（2006）911-917等中記載的方法。例如，藉由將氧化矽粒子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所述氧化矽粒子的表面。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。
於第一步驟中，使用具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物。作為具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物，只要為可與藉由烯-硫醇反應固定於粒子表面的氫硫基（-SH）反應，並經由-S-鍵與粒子表面鍵結的化合物，則並無特別限制。例如，藉由使具有反應性碳-碳不飽和雙鍵的聚合體反應，可簡便地經由-S-鍵將聚合物鏈接枝於粒子表面。另外，藉由使具有碳-碳不飽和雙鍵的單體反應，亦可同時進行聚合物的合成以及聚合物鏈於粒子表面的接枝反應，經由-S-鍵將聚合物鏈接枝於粒子表面。
作為所述具有反應性碳-碳不飽和雙鍵的聚合體，可較佳地使用具有反應性碳-碳不飽和雙鍵的聚氧伸烷基。作為具有反應性碳-碳不飽和雙鍵的聚氧伸烷基，例如為於烯丙醇上加成環氧烷的化合物，亦包括末端被脂肪族化合物封閉的化合物。例如可列舉於烯丙醇上加成環氧乙烷的化合物、於烯丙醇上加成環氧丙烷的化合物、於烯丙醇上無規加成環氧乙烷以及環氧丙烷的化合物、於烯丙醇上嵌段加成環氧乙烷以及環氧丙烷的化合物等。
作為此種具有反應性碳-碳不飽和雙鍵的聚合體的具體製品名，可列舉日油公司製造的商品名尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5001、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5002、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5003、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5004、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5005、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5006、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5007、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5008、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5009、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5010、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5011、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5012、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5013、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5014TF、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5015、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5016、尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5017等。
此種具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物的平均分子量較佳為100以上，更佳為200以上。此種具有反應性碳-碳不飽和雙鍵的聚合體的平均分子量較佳為10,000以下，更佳為8,000以下。
作為所述具有碳-碳不飽和雙鍵的單體，可列舉不飽和羧酸酯、芳香族乙烯基化合物、不飽和羧酸、α,β-不飽和腈化合物、其他不飽和單體等。
作為不飽和羧酸酯，可較佳地使用(甲基)丙烯酸酯，例如可列舉(甲基)丙烯酸的烷基酯、(甲基)丙烯酸的環烷基酯等。作為(甲基)丙烯酸的烷基酯，較佳為具有碳數1～10的烷基的(甲基)丙烯酸的烷基酯，例如可列舉(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯等。作為(甲基)丙烯酸的環烷基酯，例如可列舉(甲基)丙烯酸環己酯等。所述例示的不飽和羧酸酯可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。該些中，較佳為(甲基)丙烯酸的烷基酯，更佳為使用選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯及(甲基)丙烯酸2-乙基己酯中的一種以上。
作為芳香族乙烯基化合物，例如可列舉苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯等，可為選自該些中的一種以上。作為芳香族乙烯基化合物，所述中特佳為苯乙烯。
作為不飽和羧酸，例如可列舉丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸等的單羧酸或二羧酸，可使用選自該些中的一種以上。作為不飽和羧酸，較佳為使用選自丙烯酸及甲基丙烯酸中的一種以上，更佳為丙烯酸。
作為α,β-不飽和腈化合物，例如可列舉丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、α-乙基丙烯腈、偏二氰乙烯等，可使用選自該些中的一種以上。該些中，較佳為選自由丙烯腈及甲基丙烯腈所組成的群組中的一種以上，特佳為丙烯腈。
作為其他不飽和單體，可列舉(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺等不飽和羧酸的烷基醯胺；胺基乙基丙烯醯胺、二甲基胺基甲基甲基丙烯醯胺、甲基胺基丙基甲基丙烯醯胺等不飽和羧酸的胺基烷基醯胺等，可使用選自該些中的一種以上。
第一步驟中的含有氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面的粒子以及具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物的混合物亦可更含有自由基產生劑。藉由使用自由基產生劑，可促進固定於粒子表面的氫硫基（-SH）與具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物的反應，故較佳。
作為自由基產生劑，例如可列舉：N,N'-偶氮雙異丁腈、2,2'-偶氮雙[N-(2-羧基乙基)-2-甲基丙酸脒]四水合物、二甲基N,N'-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)等偶氮系起始劑；過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯等有機過氧化物系起始劑。相對於具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物100質量份，自由基產生劑較佳為添加0.1質量份～25質量份。
1.2.第二步驟 第二步驟是對於藉由所述第一步驟獲得的、經由-S-並藉由共價鍵將聚合物鏈接枝於表面的粒子，進而添加過氧化物並進行加熱的步驟。於藉由所述第一步驟獲得的、經由-S-並藉由共價鍵將聚合物鏈接枝於表面的粒子中，於粒子表面殘留有未反應的氫硫基（-SH）。因此，藉由進而適量添加過氧化物並進行加熱，可使未反應的氫硫基（-SH）磺化，從而轉換為下述通式（1）所表示的基。 -SO 3 -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 +、NH 4 +。即，藉由本實施方式的方法獲得的研磨粒可謂不僅經由-S-並藉由共價鍵將聚合物鏈接枝於粒子表面，而且具有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，「磺基的鹽」是指磺基（-SO 3H）中所含的氫離子被Li +、Na +、K +、NH 4 +等一價陽離子取代而成的官能基。再者，藉由本實施方式的方法製造的研磨粒是所述通式（1）所表示的官能基經由共價鍵固定於粒子表面的研磨粒，不包括於粒子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的研磨粒。
再者，於第二步驟中，有時作為將粒子表面與聚合物鏈鍵結的部位的-S-鍵被氧化，轉換為-SO-或-SO 2-等鍵。因此，藉由本實施方式的方法製造的研磨粒可謂聚合物鏈經由-SO x-（x為0～2的整數）並藉由共價鍵接枝於粒子表面。
1.3.研磨粒的特徵 1.3.1.仄他電位 藉由本實施方式的方法製造的研磨粒於化學機械研磨用組成物中的仄他電位較佳為未滿-10 mV，更佳為-60 mV以上且未滿-10 mV，特佳為-55 mV以上且-20 mV以下。藉由本實施方式的方法製造的研磨粒可添加至後述的化學機械研磨用組成物中來使用。所述化學機械研磨用組成物的pH較佳為如後所述般為2以上且5以下。於化學機械研磨用組成物的pH為2以上且5以下的區域中，氮化矽膜的表面容易帶正電荷。因此，若pH為2以上且5以下的區域中的任一區域的研磨粒的仄他電位未滿-10 mV，則藉由基於研磨粒與氮化矽膜的靜電相互作用的引力，研磨粒容易局部存在於氮化矽膜的表面，因此可實現對氮化矽膜的高速研磨。另一方面，若pH為2以上且5以下的區域中的研磨粒的仄他電為-10 mV以上，則研磨粒與氮化矽膜的靜電相互作用變小或排斥力起作用，因此有時對氮化矽膜的研磨速度變得不充分。為了使化學機械研磨用組成物的pH為2以上且5以下的區域中的任一區域的研磨粒的仄他電位未滿-10 mV，例如，可藉由於以上所述的經由共價鍵將氫硫基（-SH）固定於氧化矽粒子表面的方法中，增減含巰基的矽烷偶合劑的添加量來調整。
研磨粒的仄他電位可使用以雷射都卜勒法為測定原理的仄他電位測定裝置並藉由常規方法來測定。作為此種仄他電位測定裝置，例如可列舉布魯克哈文儀器（Brookhaven Instrument）公司製造的「仄他電位分析儀（zeta potential analyzer）」、大塚電子股份有限公司製造的「ELSZ-1000ZS」、分散科技（Dispersion Technology）公司製造的｢DT-300｣等。
1.3.2.平均二次粒徑 藉由本實施方式的方法製造的研磨粒的平均二次粒徑較佳為30 nm以上，更佳為40 nm以上，特佳為50 nm以上。藉由本實施方式的方法製造的研磨粒的平均二次粒徑較佳為100 nm以下，更佳為95 nm以下，特佳為90 nm以下。若研磨粒的平均二次粒徑處於所述範圍，則有時會於以實用的研磨速度對作為研磨對象的氮化矽膜進行研磨的同時，抑制研磨缺陷的產生。研磨粒的平均二次粒徑可藉由使用動態光散射式粒徑分佈測定裝置進行測定。作為此種動態光散射式粒徑分佈測定裝置，例如可列舉堀場（HORIBA）公司製造的｢奈米粒子分析裝置 SZ-100｣等。
2.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藉由以上所述的方法製造的研磨粒以及液狀介質。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。
2.1.研磨粒 本實施方式的化學機械研磨用組成物含有藉由以上所述的方法製造的研磨粒。如上所述，於該研磨粒的表面，聚合物鏈藉由共價鍵而接枝化，該研磨粒於其表面具有下述通式（1）所表示的官能基。 -SO 3 -M +・・・・・（1） （M +表示一價陽離子）
再者，藉由經過所述第二步驟而獲得的研磨粒中，有時作為將粒子表面與聚合物鏈鍵結的部位的-S-鍵被氧化，轉換為-SO-或-SO 2-等的鍵。因此，該研磨粒可謂為聚合物鏈經由-SO x-（x為0～2整數）並藉由共價鍵接枝於其表面者。
關於所述研磨粒的製造方法或特徵，如以上所述，因此省略說明。
於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，研磨粒的含量較佳為1質量%以上，更佳為2質量%以上，特佳為3質量%以上。於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，研磨粒的含量較佳為10質量%以下，更佳為8質量%以下，特佳為6質量%以下。若研磨粒的含量處於所述範圍，則存在可實現對於作為研磨對象的氮化矽膜的高速研磨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。
2.2.液狀介質 本實施方式的化學機械研磨用組成物含有液狀介質。作為液狀介質，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。
2.3.其他添加劑 本實施方式的化學機械研磨用組成物視需要亦可更含有酸性化合物、水溶性高分子、界面活性劑、氧化劑、防蝕劑、pH調整劑等添加劑。以下，對各添加劑進行說明。
＜酸性化合物＞ 本實施方式的化學機械研磨用組成物亦可含有酸性化合物。藉由含有酸性化合物，可獲得與所述研磨粒的協同效應，從而存在可提升氮化矽膜的研磨速度的情況。
作為此種酸性化合物，可列舉有機酸及無機酸。作為有機酸，例如可列舉：丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、草酸、乳酸、亞胺基二乙酸等飽和羧酸；丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2-丁烯酸、2-甲基-3-丁烯酸、2-己烯酸、3-甲基-2-己烯酸等不飽和單羧酸；馬來酸、富馬酸、檸康酸、中康酸、2-戊烯二酸、衣康酸、烯丙基丙二酸、亞異丙基琥珀酸、2,4-己二烯二酸、乙炔二羧酸等不飽和二羧酸；偏苯三甲酸等芳香族羧酸及該些的鹽。作為無機酸，例如可列舉磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸及該些的鹽。該些酸性化合物可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
於本實施方式的化學機械研磨用組成物含有酸性化合物的情況下，於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，酸性化合物的含量較佳為0.001質量%～5質量%，更佳為0.003質量%～1質量%，特佳為0.005質量%～0.5質量%。
＜水溶性高分子＞ 本實施方式的化學機械研磨用組成物亦可含有水溶性高分子。水溶性高分子有吸附於氮化矽膜的表面而減少研磨摩擦的效果。藉由所述效果，存在可大幅度地減少氮化矽膜的凹陷的產生的情況。
作為水溶性高分子，可列舉：聚乙烯亞胺、聚(甲基)丙烯醯胺、聚N-烷基(甲基)丙烯醯胺、聚(甲基)丙烯酸、聚氧乙烯烷基胺、聚乙烯醇、聚乙烯烷基醚、聚乙烯吡咯啶酮、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、(甲基)丙烯酸與馬來酸的共聚物、聚(甲基)丙烯胺等高分子胺化合物等。該些中，藉由添加聚乙烯甲基醚、聚(N-異丙基丙烯醯胺)等熱響應性聚合物或聚(甲基)丙烯胺等高分子胺化合物，存在可於不降低對氮化矽膜的研磨速度的條件下，更有效地減少氮化矽膜的凹陷的產生的情況。
水溶性高分子的重量平均分子量（Mw）較佳為1,000～1,000,000，更佳為3,000～800,000。若水溶性高分子的重量平均分子量處於所述範圍，則存在容易吸附於氮化矽膜的表面而可進一步減少研磨摩擦的情況。其結果，存在可更有效地減少氮化矽膜的凹陷的產生的情況。再者，所謂本說明書中的「重量平均分子量（Mw）」，是指藉由凝膠滲透層析法（gel permeation chromatography，GPC）測定的聚乙二醇換算的重量平均分子量。
於本實施方式的化學機械研磨用組成物含有水溶性高分子的情況下，於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，水溶性高分子的含量較佳為0.005質量%～0.5質量%，更佳為0.01質量%～0.2質量%。
再者，水溶性高分子的含量雖亦依賴於水溶性高分子的重量平均分子量（Mw），但較佳為以化學機械研磨用組成物於25℃下的黏度成為0.5 mPa·s以上且未滿10 mPa·s的方式進行調整。若化學機械研磨用組成物於25℃下的黏度為0.5 mPa·s以上且未滿10 mPa·s，則容易高速地研磨氮化矽膜，且由於黏度適當，因此可於研磨布上穩定地供給化學機械研磨用組成物。
＜界面活性劑＞ 本實施方式的化學機械研磨用組成物亦可含有界面活性劑。藉由含有界面活性劑，存在可對化學機械研磨用組成物賦予適度的黏性的情況。化學機械研磨用組成物的黏度較佳為以於25℃下成為0.5 mPa·s以上且未滿10 mPa·s的方式調整。
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，例如可列舉脂肪酸皂、烷基醚羧酸鹽等羧酸鹽；烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽等磺酸鹽；高級醇硫酸酯鹽、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。
於本實施方式的化學機械研磨用組成物含有界面活性劑的情況下，於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，界面活性劑的含量較佳為0.001質量%～5質量%，更佳為0.003質量%～3質量%，特佳為0.005質量%～1質量%。
＜氧化劑＞ 本實施方式的化學機械研磨用組成物亦可含有氧化劑。藉由含有氧化劑，可將氮化矽膜氧化而製成脆弱的改質層，因此存在研磨速度提升的情況。
作為氧化劑，例如可列舉：過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫、硝酸鐵、硝酸二鈰銨、次氯酸鉀、臭氧、過碘酸鉀、過乙酸等。該些氧化劑中，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。該些氧化劑可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
於本實施方式的化學機械研磨用組成物含有氧化劑的情況下，於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，氧化劑的含量較佳為0.1質量%～5質量%，更佳為0.3質量%～4質量%，特佳為0.5質量%～3質量%。再者，氧化劑於化學機械研磨用組成物中容易分解，因此理想的是進行CMP的研磨步驟之前添加。
＜防蝕劑＞ 本實施方式的化學機械研磨用組成物亦可含有防蝕劑。作為防蝕劑，例如可列舉苯并三唑及其衍生物。此處，所謂苯并三唑衍生物，是指將苯并三唑所具有的一個或兩個以上氫原子例如用羧基、甲基、胺基、羥基等取代而成者。作為苯并三唑衍生物的具體例，可列舉4-羧基苯并三唑、7-羧基苯并三唑、苯并三唑丁酯、1-羥甲基苯并三唑、1-羥基苯并三唑及該些的鹽等。
於本實施方式的化學機械研磨用組成物含有防蝕劑的情況下，於將化學機械研磨用組成物的總質量設為100質量%時，防蝕劑的含量較佳為1質量%以下，更佳為0.001質量%～0.1質量%。
＜pH調整劑＞ 本實施方式的化學機械研磨用組成物視需要亦可更含有pH調整劑。作為pH調整劑，可列舉：氫氧化鉀、乙二胺、單乙醇胺、氫氧化四甲基銨（Tetramethyl ammonium hydroxide，TMAH）、氫氧化四乙基銨（Tetraethyl ammonium hydroxide，TEAH）、氨等鹼，可使用該些中的一種以上。
2.4.pH 本實施方式的化學機械研磨用組成物的pH並無特別限制，較佳為2以上且5以下，更佳為2以上且4以下。於化學機械研磨用組成物的pH為2以上且5以下的區域中，氮化矽膜的表面容易帶正電荷，研磨粒的仄他電位容易變得未滿-10 mV。因此，藉由基於研磨粒以及氮化矽膜的靜電相互作用的引力，研磨粒容易局部存在於氮化矽膜的表面，因此可實現對氮化矽膜的高速研磨。另外，若化學機械研磨用組成物的pH為2以上且5以下，則研磨粒的分散性提升，藉此化學機械研磨用組成物的保存穩定性變得良好，故較佳。
再者，本實施方式的化學機械研磨用組成物的pH例如可藉由適當增減所述酸性化合物或所述pH調整劑等的含量來調整。
於本說明書中，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。
2.5.用途 本實施方式的化學機械研磨用組成物可作為用於對構成半導體裝置的多種材料中於化學機械研磨時帶正電荷的材料進行研磨的研磨材來使用。本實施方式的化學機械研磨用組成物特別適合於對在化學機械研磨時帶正電荷的材料中的氮化矽膜進行研磨的用途，例如可用於半導體製造製程中的元件間分離。
2.6.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。
3.化學機械研磨方法 本發明的一實施方式的研磨方法包括使用以上所述的化學機械研磨用組成物對構成半導體裝置的多種材料中於化學機械研磨時帶正電荷的材料進行研磨的步驟。本實施方式的研磨方法適合於對在化學機械研磨時帶正電荷的材料中的氮化矽膜選擇性地進行研磨的用途，例如可應用於半導體製造製程中的元件間分離。以下，作為本實施方式的化學機械研磨方法的一具體例，一面使用圖式一面對元件間分離進行說明。
3.1.被處理體 圖1是示意性地表示元件間分離的被處理體的製作步驟的剖面圖。被處理體100藉由經過以下的步驟（1）～步驟（3）來製作。
（1）首先，如圖1所示，準備矽晶圓10。可於矽晶圓10上形成電晶體（未示出）等功能器件。接下來，使用熱氧化法於矽晶圓10上形成熱氧化膜12。接下來，於熱氧化膜12上堆積氮化矽膜14。氮化矽膜14具有作為阻擋膜的功能。關於熱氧化膜12，若於矽晶圓10上直接形成氮化矽膜14，則有時會對矽晶圓10造成不良影響，而且為了防止矽晶圓10與氮化矽膜14因熱膨脹的不同而剝離，於矽晶圓10與氮化矽膜14之間介隔存在有熱氧化膜12。
（2）繼而，將氮化矽膜14圖案化。將所獲得的圖案作為遮罩，藉由乾式蝕刻形成槽16。
（3）繼而，應用化學氣相沈積（chemical vapor deposition，CVD）法於槽16的內側使矽氧化物膜18生長。
藉由以上的步驟，形成被處理體100。
3.2.化學機械研磨方法 3.2.1.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的剖面圖。如圖2所示，於第一研磨步驟中，使用圖4所示的研磨裝置200，藉由CMP對埋入有氮化矽膜14作為阻擋件的矽氧化物膜18進行研磨。於第一研磨步驟中，使用矽氧化物膜用的化學機械研磨用組成物進行CMP。
3.2.2.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的剖面圖。如圖3所示，於第二研磨步驟中，使用圖4所示的研磨裝置200，利用所述化學機械研磨用組成物對氮化矽膜14及埋入至槽16的矽氧化物膜18進行研磨而使其平坦化。所述化學機械研磨用組成物可選擇性地對氮化矽膜14進行研磨，因此適合於第二研磨步驟。其後，進而藉由繼續CMP或進行濕式蝕刻來去除熱氧化膜12，藉此可進行所謂的元件間分離。
3.3.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10 hPa～980 hPa的範圍內選擇，較佳為30 hPa～490 hPa。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 Materials）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。
4.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。
4.1.研磨粒的製造 4.1.1.氧化矽粒子A的合成 於常溫常壓下，將原矽酸四甲酯（多摩化學工業股份有限公司製造）100質量份以及甲醇26.8質量份混合來製作單體溶液。繼而，向反應容器中投入氨水溶液（28質量%）61.2質量份、水98.6質量份以及甲醇791.4質量份，於35℃下攪拌的同時，歷時30分鐘緩緩添加上述製作的單體溶液。其後，加熱至90℃並保持6小時。其後，加入水341質量份，將反應液減壓濃縮，製作氧化矽換算濃度為20質量%的氧化矽粒子A的分散液。
4.1.2.氧化矽粒子B的合成 於常溫常壓下，於攪拌水1216質量份的同時，添加原矽酸四甲酯（多摩化學工業股份有限公司製造）100質量份，使其反應1小時，製作原矽酸四甲酯的水解液。繼而，於攪拌加熱至80℃的氫氧化四甲基銨（富士軟片和光純藥股份有限公司製造，1 N水溶液）0.2質量份及水1737質量份的混合液的同時，以6 mL/分鐘的速度添加先前製作的原矽酸四甲酯的水解液的全部。再者，於添加過程中溶液的pH降低至6.35時，逐次添加氫氧化四甲基銨的1 N水溶液，將反應溶液調整至pH8左右。添加完成後，利用90 μm的網式過濾器進行過濾，最後進行減壓濃縮，製作氧化矽換算濃度為20質量%的、粒子呈念珠狀連結的氧化矽粒子B的分散液。
4.1.3.氧化矽粒子C的合成 於攪拌加熱至70℃的三乙醇胺（富士軟片和光純藥股份有限公司製造）0.2質量份與水557質量份的混合液的同時，歷時3小時添加原矽酸四甲酯（多摩化學工業股份有限公司製造）100質量份。其後，將混合液加熱至90℃，以總量成為324質量份的方式進行減壓濃縮。繼而，將反應溶液冷卻至40℃後，添加水3354質量份以及三乙醇胺3.6質量份後，加熱至80℃，歷時3小時添加原矽酸四甲酯（多摩化學工業股份有限公司製造）1464質量份。添加結束後，將反應溶液加熱至90℃，進而添加水2114質量份進行減壓濃縮，製作氧化矽換算濃度為20質量%的、表面具有多個突起的氧化矽粒子C的分散液。
此處所謂的突起是指與氧化矽粒子C的粒徑相比具有足夠小的高度及寬度的突起。氧化矽粒子C於表面所具有的突起的數量較佳為每粒粒子平均為三個以上，更佳為五個以上。氧化矽粒子C亦可謂為具有所謂的金平糖狀（confetti-like）之類的特殊形狀的粒子。
4.2.實施例1 4.2.1.研磨粒的製作 將上述製作的氧化矽粒子A的分散液100質量份加熱至60℃，於劇烈攪拌的同時滴加作為接枝劑的(3-巰基丙基)三甲氧基矽烷（富士軟片和光純藥股份有限公司製造）0.12質量份，進而於60℃下繼續攪拌2小時。 其後，將溶液加熱至80℃，進而添加作為接枝聚合物的烯丙基化聚醚（日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5013」，平均分子量2000）0.32質量份後，加入自由基產生劑（富士軟片和光純藥股份有限公司製造，製品名「VA-057」）0.07質量份。進而於80℃下保持3小時。 最後，將溶液降溫至60℃，添加過氧化氫水（富士軟片和光純藥股份有限公司製造，35質量%水溶液）0.54質量份，於60℃下維持2小時，製作研磨粒。
4.2.2.化學機械研磨用組成物的製備 將上述製作的研磨粒以氧化矽換算濃度達到2質量%的方式進行添加，進而以pH達到2.1的方式添加磷酸及水。其後，利用孔徑0.3 μm的過濾器進行過濾，獲得化學機械研磨用組成物。
4.2.3.化學機械研磨用組成物的評價 ＜仄他電位的測定＞ 使用超音波方式粒度分佈-仄他電位測定裝置（分散科技（Dispersion Technology）公司製造，型號「DT-300」）測定上述製作的化學機械研磨用組成物所含的研磨粒的仄他電位（表面電荷）。將其結果示於下表1中。
＜平均二次粒徑的測定＞ 使用堀場（HORIBA）公司製造的奈米粒子分析裝置SZ-100測定上述製作的化學機械研磨用組成物所含的研磨粒的平均二次粒徑。將其結果示於下表1中。
＜研磨速度評價＞ 使用上述製作的化學機械研磨用組成物，將12英吋的帶250 nm氮化矽膜的矽基板、12英吋的帶2000 nm矽氧化物膜的矽基板、12英吋的帶200 nm非晶矽膜的矽基板及12英吋的帶500 nm多晶矽膜的矽基板分別作為被研磨體，於下述條件下使用化學機械研磨裝置（G&P科技（G&P Technology）公司製造，型號「波利（Poli）-400L」）實施化學機械研磨。再者，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「耐諾斯派克（NanoSpec）6100」）測定研磨前後的各膜厚。 （研磨條件） ·研磨墊：陶氏（Dow）製造，型號「IK4010」 ·承載頭負荷：129 g/cm 2·壓盤轉速：100 rpm ·研磨頭轉速：90 rpm ·化學機械研磨用組成物供給量：50 mL/分鐘 （評價基準） ·於相對於氮化矽膜的矽氧化物膜、非晶矽膜、多晶矽膜的研磨速度比全部為5.0以上的情況下，可選擇性地研磨氮化矽膜，故判斷為良好。 ·於相對於氮化矽膜的矽氧化物膜、非晶矽膜、多晶矽膜的研磨速度比的至少任一者未滿5.0的情況下，存在無法選擇性地研磨氮化矽膜的情況，因此判斷為不良。
4.3.實施例2～實施例18 於所述實施例1的「4.2.1.研磨粒的製作」中，對於氧化矽粒子、含巰基的矽烷偶合劑、具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物、自由基產生劑、過氧化氫，使用下表1或下表2中所示的種類以及量，除此以外，以與實施例1相同的方式製作研磨粒。
將上述製作的研磨粒以氧化矽換算濃度成為2質量%的方式進行添加，進而以成為下表1或下表2中所示的pH的方式添加磷酸及水。其後，利用孔徑0.3 μm的過濾器進行過濾，獲得各化學機械研磨用組成物。使用所獲得的化學機械研磨用組成物，以與實施例1相同地測定研磨粒的仄他電位及平均二次粒徑，評價研磨速度。將結果示於下表1或下表2中。
4.4.比較例1 將於粒子表面未接枝聚合物鏈的氧化矽粒子A直接用作研磨粒，除此以外，以與實施例1相同地製作化學機械研磨用組成物，並進行研磨速度的評價。將結果示於下表2中。
4.5.比較例2 使用雖為利用含巰基的矽烷偶合劑使氧化矽粒子A的表面反應而氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面上的粒子但未接枝有聚合物鏈的研磨粒，除此以外，以與實施例1相同地製作化學機械研磨用組成物，進行研磨速度的評價。將結果示於下表2中。
4.6.比較例3 除使用如下研磨粒，即將利用含巰基的矽烷偶合劑使氧化矽粒子A的表面反應而氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面上的粒子，使用氧化劑進行處理而於表面具有-SO 3H基但未接枝有聚合物鏈的研磨粒以外，以與實施例1相同地製作化學機械研磨用組成物，進行研磨速度的評價。將結果示於下表2中。
4.7.比較例4 將使用含巰基的矽烷偶合劑使氧化矽粒子A的表面反應而氫硫基（-SH）經由共價鍵固定於表面上的粒子、具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物以及自由基產生劑混合並進行加熱的步驟之後，不進而添加過氧化物地直接製作研磨粒。然而，由於發生凝聚，因此無法利用孔徑0.3 μm的過濾器進行過濾而製作化學機械研磨用組成物，無法進行研磨速度的評價。
4.8.評價結果 下表1及下表2中示出各實施例及各比較例的研磨粒的製造步驟中使用的試劑及添加量、以及化學機械研磨用組成物的各評價結果。
[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 實施例10 實施例11
化學機械研磨用組成物 研磨粒 氧化矽粒子 種類 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子B 氧化矽粒子C 氧化矽粒子A
添加量（份數） 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
含巰基的矽烷偶合劑 添加量（份數） 0.12 0.6 0.6 1.2 1.2 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物 種類 PKA-5013 PKA-5013 PKA-5013 PKA-5013 PKA-5013 PKA-5013 PKA-5013 PKA-5013 PKA-5013 PKA-5013 PKA-5001
添加量（份數） 0.32 0.32 1.6 3.2 6.4 0.32 0.32 0.32 0.32 0.32 0.032
自由基產生劑 種類 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057
添加量（份數） 0.07 0.07 0.35 0.7 1.4 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07
過氧化氫（35 wt%水溶液）（份數） 0.54 2.69 2.69 5.37 5.37 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54
仄他電位（mV） -21 -40 -30 -50 -45 -25 -28 -29 -22 -21 -23
平均二次粒徑（nm） 93 70 83 65 68 80 75 74 82 75 59
含巰基的矽烷偶合劑/具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物（莫耳比） 4 20 4 4 8 4 4 4 4 4 4
具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物/自由基產生劑（莫耳比） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
pH 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 3.0 4.0 6.0 2.1 2.1 2.1
研磨評價 研磨速度 氮化矽膜（Å/分鐘） 545 605 583 650 620 545 500 480 620 580 560
矽氧化物膜（Å/分鐘） 42 32 21 18 15 38 32 20 30 50 110
非晶矽膜（Å/分鐘） 35 34 22 15 12 30 30 25 28 32 105
多晶矽膜（Å/分鐘） 94 89 61 40 30 89 89 70 73 78 110
研磨速度比 氮化矽膜/矽氧化物膜 13.0 18.9 27.8 36.1 41.3 14.3 15.6 24.0 20.7 11.6 5.1
氮化矽膜/非晶矽膜 15.6 17.8 26.5 43.3 51.7 18.2 16.7 19.2 22.1 18.1 5.3
氮化矽膜/多晶矽膜 5.8 6.8 9.6 16.3 20.7 6.1 5.6 6.9 8.5 7.4 5.1
[表2]
實施例12 實施例13 實施例14 實施例15 實施例16 實施例17 實施例18 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4
化學機械研磨用組成物 砥粒 氧化矽粒子 種類 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A 氧化矽粒子A
添加量（份數） 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
含巰基的矽烷偶合劑 添加量（份數） 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 - 0.12 0.12 0.12
具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物 種類 PKA-5003 PKA-5005 PKA-5008 PKA-5010 PKA-5011 PKA-5012 PKA-5014TF - - - PKA-5013
添加量（份數） 0.072 0.24 0.072 0.32 0.12 0.32 0.24 - - - 0.32
自由基產生劑 種類 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 VA-057 - - - VA-057
添加量（份數） 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 - - - 0.07
過氧化氫（35 wt%水溶液）（份數） 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 - - 0.54 -
仄他電位（mV） -24 -26 -26 -23 -28 -22 -25 1 2 -38 -1
平均二次粒徑（nm） 58 61 59 90 60 85 62 60 58 59 ＞1000
含巰基的矽烷偶合劑/具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物（莫耳比） 4 4 4 4 4 4 4 - - - 4
具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物/自由基產生劑（莫耳比） 1 1 1 1 1 1 1 - - - 1
pH 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1
研磨評價 研磨速度 氮化矽膜（Å/分鐘） 520 560 530 520 580 530 560 497 496 640 -
矽氧化物膜（Å/分鐘） 98 60 90 100 53 43 95 502 368 200 -
非晶矽膜（Å/分鐘） 68 45 85 70 43 38 91 309 353 210 -
多晶矽膜（Å/分鐘） 100 99 100 102 98 92 110 259 263 195 -
研磨速度比 氮化矽膜/矽氧化物膜 5.3 9.3 5.9 5.2 10.9 12.3 5.9 1.0 1.3 3.2 -
氮化矽膜/非晶矽膜 7.6 12.4 6.2 7.4 13.5 13.9 6.2 1.6 1.4 3.0 -
氮化矽膜/多晶矽膜 5.2 5.7 5.3 5.1 5.9 5.8 5.1 1.9 1.9 3.3 -
上表1及上表2中的試劑分別使用下述市售品。 ＜含巰基的矽烷偶合劑＞ 富士軟片和光純藥股份有限公司製造，(3-巰基丙基)三甲氧基矽烷 ＜具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物＞ ·PKA-5001：日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5001」，平均分子量200，烯丙基化聚醚，EO鏈，末端OH ·PKA-5003：日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5003」，平均分子量450，烯丙基化聚醚，EO鏈，末端OH ·PKA-5005：日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5005」，平均分子量1500，烯丙基化聚醚，EO鏈，末端OH ·PKA-5008：日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5008」，平均分子量450，烯丙基化聚醚，EO鏈，末端CH 3·PKA-5010：日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5010」，平均分子量2000，烯丙基化聚醚，EO鏈，末端CH 3·PKA-5011：日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5011」，平均分子量7500，烯丙基化聚醚，EO/PO鏈，末端OH ·PKA-5012：日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5012」，平均分子量2000，烯丙基化聚醚，EO/PO鏈，末端OH ·PKA-5013：日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5013」，平均分子量2000，烯丙基化聚醚，EO/PO鏈，末端OH ·PKA-5014TF：日油股份有限公司製造，製品名「尤尼奧克斯（UNIOX）PKA-5014TF」，平均分子量1500，烯丙基化聚醚，PO鏈，末端OH ＜自由基產生劑＞ ·VA-057：富士軟片和光純藥股份有限公司製造，2,2'-偶氮雙[N-(2-羧基乙基)-2-甲基丙酸脒]四水合物，水溶性偶氮聚合起始劑。 ＜過氧化物＞ ·過氧化氫（35質量%水溶液）、富士軟片和光純藥股份有限公司製造
於實施例1～實施例18中，可知藉由使用將聚合物鏈經由-SO x-（x=0～2）並藉由共價鍵接枝於表面的研磨粒，相對於矽氧化物膜、非晶矽膜、多晶矽膜，可選擇性地研磨氮化矽膜，可達成良好的研磨特性。
比較例1～比較例3由於未使用於表面接枝有聚合物鏈的研磨粒，因此無法選擇性地研磨氮化矽膜，無法達成良好的研磨特性。比較例4由於發生凝聚，因此無法利用孔徑0.3 μm的過濾器進行過濾而製作化學機械研磨用組成物，無法進行研磨速度的評價。
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，相對於矽氧化物膜、非晶矽膜、多晶矽膜，可選擇性地高速研磨氮化矽膜，可達到良好的研磨特性。
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:矽晶圓 12:熱氧化膜 14:氮化矽膜 16:槽 18:矽氧化物膜 42:漿料供給噴嘴 44:化學機械研磨用組成物（漿料） 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:化學機械研磨裝置（研磨裝置）
圖1是示意性地表示元件間分離的被處理體的製作步驟的剖面圖。 圖2是示意性地表示第一研磨步驟後的被處理體的剖面圖。 圖3是示意性地表示第二研磨步驟後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。
42:漿料供給噴嘴 44:化學機械研磨用組成物（漿料） 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 200:化學機械研磨裝置（研磨裝置）

Claims (14)

  1. 一種研磨粒的製造方法，其製造於表面具有下述通式(1)所表示的官能基的研磨粒，所述研磨粒的製造方法包括：第一步驟，對混合物進行加熱，所述混合物含有氫硫基(-SH)經由共價鍵固定於表面的粒子以及具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物；以及第二步驟，於所述第一步驟後，進而添加過氧化物並進行加熱，-SO3 -M+‧‧‧‧‧(1)M+表示一價陽離子。
  2. 如請求項1所述的研磨粒的製造方法，其中，所述第一步驟中的所述混合物更含有自由基產生劑。
  3. 如請求項1或請求項2所述的研磨粒的製造方法，其中，所述具有碳-碳不飽和雙鍵的化合物具有100~10,000的數量平均分子量。
  4. 如請求項1或請求項2所述的研磨粒的製造方法，其中，於含有所述研磨粒的化學機械研磨用組成物中，所述研磨粒的仄他電位未滿-10mV，所述仄他電位是藉由仄他電位分析儀所測定。
  5. 一種化學機械研磨用組成物，含有：研磨粒，其藉由如請求項1至請求項4中任一項所述的研磨粒的製造方法而製造；以及 液狀介質。
  6. 一種化學機械研磨用組成物，含有研磨粒以及液狀介質，其中，聚合物鏈藉由共價鍵接枝於所述研磨粒的表面，且所述研磨粒於其表面具有下述通式(1)所表示的官能基，-SO3 -M+‧‧‧‧‧(1)M+表示一價陽離子。
  7. 一種化學機械研磨用組成物，含有研磨粒以及液狀介質，其中，聚合物鏈經由-SOx-並藉由共價鍵接枝於所述研磨粒的表面，其中x為0~2的整數。
  8. 如請求項7所述的化學機械研磨用組成物，其中，所述研磨粒於其表面具有下述通式(1)所表示的官能基，-SO3 -M+‧‧‧‧‧(1)M+表示一價陽離子。
  9. 如請求項6至請求項8中任一項所述的化學機械研磨用組成物，其中，於含有所述研磨粒的化學機械研磨用組成物中，所述研磨粒的仄他電位未滿-10mV，所述仄他電位是藉由仄他電位分析儀所測定。
  10. 如請求項5至請求項8中任一項所述的化學機械研磨用組成物，其中，所述研磨粒的平均二次粒徑為30nm以上且100nm以下。
  11. 如請求項5至請求項8中任一項所述的化學機械研磨用組成物，其pH為2以上且5以下。
  12. 如請求項5至請求項8中任一項所述的化學機械研磨用組成物，其用於對構成半導體裝置的多種材料中於化學機械研磨時帶正電荷的材料進行研磨。
  13. 如請求項12所述的化學機械研磨用組成物，其中，所述帶正電荷的材料為氮化矽膜。
  14. 一種化學機械研磨方法，包括使用如請求項5至請求項13中任一項所述的化學機械研磨用組成物對構成半導體裝置的多種材料中於化學機械研磨時帶正電荷的材料進行研磨的步驟。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016052281A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
TW201619346A (zh) * 2014-09-30 2016-06-01 Fujimi Inc 研磨用組成物及使用其之研磨方法
TW201839087A (zh) * 2017-03-14 2018-11-01 日商福吉米股份有限公司 研磨用組成物、其製造方法以及使用此組成物之研磨方法及基板之製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018067696A (ja) * 2016-10-21 2018-04-26 Jsr株式会社 基板パターン倒壊抑制用処理材及び基板の処理方法
JP6819280B2 (ja) * 2016-12-27 2021-01-27 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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016052281A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
TW201619346A (zh) * 2014-09-30 2016-06-01 Fujimi Inc 研磨用組成物及使用其之研磨方法
TW201839087A (zh) * 2017-03-14 2018-11-01 日商福吉米股份有限公司 研磨用組成物、其製造方法以及使用此組成物之研磨方法及基板之製造方法

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