TWI683896B

TWI683896B - 研磨用組成物

Info

Publication number: TWI683896B
Application number: TW105127883A
Authority: TW
Inventors: 潘易民
Original assignee: 日商福吉米股份有限公司
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2020-02-01
Also published as: TW201726880A; JP2017057263A; WO2017047307A1; JP6533439B2

Abstract

本發明提供一種研磨用組成物，其係多晶矽及非晶矽的研磨速度相對於氮化矽的研磨速度之比大，多晶矽及非晶矽的研磨速度大，且氮化矽的研磨速度小。研磨用組成物含有磨粒、在構造中具有苯環的四級銨鹽、與水溶性高分子及界面活性劑之至少一者。此研磨用組成物係用於具有多晶矽及非晶矽之至少一者與氮化矽的研磨對象物之研磨。

Description

研磨用組成物

本發明關於研磨用組成物。

藉由化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)將半導體基板的表面予以平坦化時，有在比較容易研磨的多晶矽膜或非晶矽膜之下層配置比較難以研磨的氮化矽膜，將此氮化矽膜當作停止層，進行多晶矽膜或非晶矽膜之研磨。於如此的研磨中，理想上為高效率地研磨多晶矽膜或非晶矽膜，而且幾乎不研磨氮化矽膜。

因此，於如此之研磨所用的研磨用組成物中，要求多晶矽膜及非晶矽膜的研磨速度相對於氮化矽膜的研磨速度之比(藉由將多晶矽膜或非晶矽膜的研磨速度除以氮化矽膜的研磨速度而算出)大、多晶矽膜及非晶矽膜的研磨速度大、及氮化矽膜的研磨速度接近零。

例如於專利文獻1中，揭示多晶矽膜的研磨速度相對於氮化矽膜的研磨速度之比大，且多晶矽膜的研磨速度大之研磨用組成物。然而，專利文獻1中揭示的研磨用組成物不能說是氮化矽膜的研磨速度為充分小。因此，於多晶矽膜的研磨完成後，若沒有準確地結束研磨作業，則有研磨到作為停止層的氮化矽膜之虞。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本發明專利公開公報2004年第266155號

因此，本發明係解決如上述的習知技術所具有的問題點，課題在於提供一種研磨用組成物，其係多晶矽及非晶矽的研磨速度相對於氮化矽的研磨速度之比大，多晶矽及非晶矽的研磨速度大，且氮化矽的研磨速度小。

為了解決前述問題，本發明之一態樣的研磨用組成物係用於具有多晶矽及非晶矽之至少一者與氮化矽的研磨對象物之研磨的研磨用組成物，要旨為含有磨粒、在構造中具有苯環的四級銨鹽、與水溶性高分子及界面活性劑之至少一者。

本發明之研磨用組成物係多晶矽及非晶矽的研磨速度相對於氮化矽的研磨速度之比大，多晶矽及非晶矽的研磨速度大，且氮化矽的研磨速度小。

1‧‧‧矽基板

2‧‧‧氧化矽膜

3‧‧‧氮化矽膜

4‧‧‧多晶矽膜

4a‧‧‧階差

圖1係說明矽晶圓的構成之剖面圖。

[實施發明的形態]

以下詳細說明本發明之一實施形態。再者，本實施形態係表示本發明之一例，本發明不受本實施形態所限定。又，可對於本實施形態加以各種的變更或改良，加有如此的變更或改良之形態亦可包含於本發明中。例如，於本實施形態中，說明用於具有多晶矽及氮化矽的研磨對象物之研磨的研磨用組成物，但此研磨用組成物亦可用於具有非晶矽及氮化矽的研磨對象物之研磨或具有多晶矽與非晶矽與氮化矽的研磨對象物之研磨。

本實施形態之研磨用組成物係用於具有多晶矽及氮化矽的研磨對象物之研磨的研磨用組成物，含有磨粒、在構造中具有苯環的四級銨鹽、與水溶性高分子及界面活性劑之至少一者。

如此的本實施形態之研磨用組成物係在相同條件下進行研磨時，多晶矽的研磨速度相對於氮化矽的研磨速度之比(以下亦記載為「研磨速度比」)大，具有多晶矽的研磨速度大且氮化矽的研磨速度小之性能。再者，當研磨對象物具有非晶矽時，亦可將「多晶矽」換成「非晶矽」之措辭(以下亦同樣)。

詳細說明的話，本實施形態之研磨用組成物由於具有高的水解性，可有效率地研磨多晶矽。因此，若使用本實施形態之研磨用組成物進行研磨，則多晶矽的研磨速度變大。又，四級銨鹽的陽離子由於吸附於帶負電的氮化矽，而抑制氮化矽之研磨。因此，若使用本實施形態之研磨用組成物進行研磨，則氮化矽的研磨速度變小。而且，由於多晶矽的研磨速度係保持大，研磨速度比變大(即，研磨的選擇性高)、研磨速度比可成為250以上。

因此，若使用本實施形態之研磨用組成物進行具有多晶矽及氮化矽的研磨對象物之研磨，則可效率且選擇地研磨多晶矽而去除。又，氮化矽由於難以被研磨，即使於多晶矽的研磨完成後沒有立即地使研磨作業結束，也氮化矽的研磨量為稍微。例如，當在氮化矽膜之上堆積有多晶矽膜之附膜的矽晶圓為研磨對象物時，可有效率且選擇地研磨多晶矽膜而去除。另外，即使於多晶矽膜的研磨完成後沒有立即地使研磨作業結束，也作為停止層的氮化矽膜幾乎沒有被研磨。

再者，水溶性高分子係具有吸附於多晶矽而抑制研磨之作用。當多晶矽之表面有階差時，在構成階差的凸部上所吸附的水溶性高分子由於係藉由研磨去除，而維持多晶矽的研磨速度，另一方面，構成階差的凹部之水溶性高分子係不被去除而抑制研磨。因此，若使用本實施形態之研磨用組成物進行研磨，則在多晶矽的表面之凸部與凹部的研磨速度發生差異，結果多晶矽的表面之階差係容易被緩和。

再者，作為水溶性高分子，若使用在其構造中具有氮的含氮水溶性高分子，則促進凸部的研磨速度，故可得到特別良好的階差緩和性能。茲認為此係因為在多晶矽的表面上所吸附的水溶性高分子之表面上由於氮原子存在，藉由氮原子所具有正電荷及親水性作用之影響，而與親水性且具有負電荷的磨粒與多晶矽之表面的親和性升高，促進磨粒所致的刮取。

以下，更詳細地說明本實施形態之研磨用組成物。

1.關於研磨對象物

於使用本實施形態之研磨用組成物的研磨中，可適用的研磨對象物只要是具有多晶矽及氮化矽者，則沒有特別的限定，例如可舉出在基體的表面上形成有多晶矽膜及氮化矽膜者。基體之材質係沒有特別的限定，可舉出單質矽、矽化合物、金屬、陶瓷、樹脂等。

作為單質矽，例如可舉出單晶矽、多晶矽(多結晶矽)、非晶矽等。又，作為矽化合物，例如可舉出氮化矽、二氧化矽(例如，使用四乙氧基矽烷(TEOS)而形成的二氧化矽層間絕緣膜)、碳化矽等。

又，作為金屬，例如可舉出鎢、銅、鋁、鉿、鈷、鎳、鈦、鉭、金、銀、鉑、鈀、銠、釕、銥、鋨等。此等之金屬亦可以合金或金屬化合物之形態含有。

作為如此的研磨對象物之具體例，可舉出在氮化矽膜之上堆積有多晶矽膜之附膜的矽晶圓。

2.關於磨粒

本實施形態之研磨用組成物中所含有的磨粒之種類係沒有特別的限定，例如可為無機粒子、有機粒子及有機無機複合粒子之任一者。作為無機粒子之具體例，例如可舉出由矽石、氧化鋁、氧化鈰、氧化鈦等之金屬氧化物所成的粒子及由氮化矽、碳化矽、氮化硼等之陶瓷所成的粒子。作為有機粒子之具體例，例如可舉出聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子。此等之磨粒係可單獨使用1種，也可組合2種以上使用。

於此等具體例之中，較佳為矽石。作為矽石之具體例，可舉出膠態矽石、煙薰矽石、溶膠凝膠法矽石等，於此等矽石之中，更佳為膠態矽石，於膠態矽石之中，更佳為繭形(例如，以長軸為中心使橢圓旋轉而得之旋轉體的形狀)的膠態矽石。再者，亦可將有機酸固定化於矽石之表面。有機酸對於矽石之固定化係藉由使有機酸的官能基化學地鍵結於矽石之表面而進行。作為有機酸之例，可舉出磺酸、羧酸、亞磺酸及膦酸。

研磨用組成物中的磨粒之含量係可設為0.1質量%以上，較佳為0.5質量%以上，更佳為1質量%以上。隨著磨粒含量變多，研磨用組成物所致的研磨對象物之去除速度(研磨速度)升高。

又，研磨用組成物中的磨粒之含量可設為15質量%以下，較佳為10質量%以下，更佳為5質量%以下，尤佳為3質量%以下，特佳為2.3質量%以下。隨著磨粒含量變少，可抑制研磨用組成物之材料成本，而且磨粒的凝集難以發生。

磨粒的平均一次粒徑係可設為5nm以上，較佳為10nm以上，尤佳為30nm以上。隨著磨粒的平均一次粒徑變大，研磨用組成物所致的研磨對象物之研磨速度升高。

又，磨粒的平均一次粒徑係可設為200nm以下，較佳為100nm以下，更佳為50nm以下。隨著磨粒的平均一次粒徑變小，藉由使用研磨用組成物來研磨研磨對象物，容易得到表面缺陷少的被研磨面。

再者，磨粒的平均一次粒徑之值例如可以使用氮氣等的BET法所測定的磨粒之比表面積為基礎而計算。再者，於繭形的膠態矽石等之非球狀的磨粒時，由於以BET法所測定的磨粒之比表面積為基礎來計算假想的球狀粒子之平均一次粒徑，故將此假想的球狀粒子之平均一次粒徑當作非球狀的磨粒之平均一次粒徑。

3.關於在構造中具有苯環的四級銨鹽

於本實施形態之研磨用組成物中，添加在構造中具有苯環的四級銨鹽(以下，亦僅記載為「四級銨鹽」)。四級銨鹽之種類只要是在其構造中具有苯環，則沒有特別的限定，例如可舉出四級銨鹽的銨離子為以下述化學式1表示者。

再者，下述化學式1中的x為1以上15以下之整數，y、z及w各自獨立為0以上4以下之整數。惟，x、y、z、及w愈小愈佳。

作為以上述化學式1表示之具有銨離子的四級銨鹽之例，可舉出下述各化學式2~4中所示的氯化苄基三甲基銨、氯化苄基三乙基銨、氯化苄基三丁基銨等。

又，作為以上述化學式1表示者以外之具有銨離子的四級銨鹽之例，可舉出下述各化學式5~12中所示的氯化苄基二甲基十四基銨水合物、氯化苄基二甲基苯基銨、氯化三甲基苯基銨、氯化三乙基苯基銨、氯化本索寧(benzethonium chloride)、氯化苯甲醯基膽鹼、氯化苄烷胺(benzalkonium chloride)、苯酸苄銨醯胺(denatonium benzoate)等。

此等之四級銨鹽係可單獨使用1種，也可組合2種以上使用。

再者，化學式2~12中所示的四級銨鹽係銨離子與氯化物離子或苯甲酸離子之鹽，但亦可為銨離子與氫氧化物離子、氟化物離子、溴化物離子、碘化物離子或有機酸離子之鹽。

又，為了提高多晶矽的研磨速度及多晶矽的研磨速度相對於氮化矽的研磨速度之比，四級銨鹽的銨離子係化學式1所示者比其他化學式所示之四級銨鹽的銨離子更佳。

再者，作為四級銨鹽的陰離子，從研磨後表面的陰離子殘留之觀點來看，最佳為氫氧化物離子。

研磨用組成物中的四級銨鹽之含量係可設為0.0001質量%以上，較佳為0.001質量%以上，更佳為0.01質量%以上，尤佳為0.03質量%以上。隨著四級銨鹽之含量變高，研磨用組成物所致之多晶矽的研磨速度及多晶矽的研磨速度相對於氮化矽的研磨速度之比升高。

又，研磨用組成物中的四級銨鹽之含量係可設為1質量%以下，較佳為0.5質量%以下，更佳為0.3質量%以下。藉此，得到優異的階差緩和性能。

4.關於水溶性高分子

於本實施形態之研磨用組成物中，添加水溶性高分子及界面活性劑之至少一者。水溶性高分子之種類係沒有特別的限定，例如可舉出甲基纖維素、甲基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素等之纖維素類，或殼聚糖等之多糖類，或聚乙二醇、聚乙烯亞胺、聚-N-乙烯吡咯啶酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸(或其鹽)、聚丙烯醯胺、聚環氧乙烷等之聚合物類。此等之水溶性高分子係可單獨使用1種，也可組合2種以上使用。

於此等水溶性高分子之中，較佳為在其構造中具有氮的含氮水溶性高分子。含氮水溶性高分子之單體所具有的氮原子之數係可為1個或複數。又，含氮水溶性高分子係可在其主鏈中具有氮原子，也可在側鏈中具有氮原子。再者，含氮水溶性高分子亦可具有氮原子作為胺基、亞胺基、醯胺基、醯亞胺基、碳二亞胺基、醯肼基或胺基甲酸酯基。

再者，含氮水溶性高分子亦可具有氮原子作為由氮陽離子與其他陰離子所形成之鹽(例如銨鹽)。作為具有鹽的構造之含氮水溶性高分子，例如可舉出水溶性尼龍等之聚縮合系聚醯胺、水溶性聚酯等之聚縮合系聚酯、聚加成系聚胺、聚加成系聚亞胺、聚加成系(甲基)丙烯醯胺、於烷基主鏈的至少一部分具有氮原子的水溶性高分子、於側鏈的至少一部分具有氮原子的水溶性高分子等。

作為聚加成系的含氮水溶性高分子之具體例，可舉出聚乙烯基咪唑、聚乙烯基咔唑、聚-N-乙烯吡咯啶酮、聚乙烯基己內醯胺、聚乙烯基哌啶。又，含氮水溶性高分子亦可部分地具有乙烯醇構造、甲基丙烯酸構造、乙烯基磺酸構造、乙烯醇羧酸酯構造、氧化烯構造等之具有親水性的構造。另外，亦可為具有此等之二嵌段型或三嵌段型、無規型、交替型之複數種的構造之聚合物。

再者，含氮水溶性高分子係可為在分子中之一部分或全部具有陽離子者、具有陰離子者、具有陰離子與陽離子之兩方者、具有非離子者之任一個。

於此等含氮水溶性高分子之中，更佳為聚-N-乙烯吡咯啶酮、聚乙烯亞胺、聚丙烯醯胺。

水溶性高分子之重量平均分子量係可設為5000以上，較佳為10000以上，更佳為30000以上，尤佳為40000以上。藉此，研磨用組成物所致之多晶矽的研磨速度及多晶矽的研磨速度相對於氮化矽的研磨速度之比係升高。

又，水溶性高分子之重量平均分子量係可設為300萬以下，較佳為100萬以下，更佳為10萬以下，尤佳為6萬以下。藉此，得到優異的階差緩和性能。

再者，研磨用組成物中的水溶性高分子之含量係可設為0.0001質量%以上，較佳為0.001質量%以上，更佳為0.01質量%以上，尤佳為0.03質量%以上。藉此，得到優異的階差緩和性能。

還有，研磨用組成物中的水溶性高分子之含量係可設為1質量%以下，較佳為0.5質量%以下，更佳為0.3質量%以下，尤佳為0.1質量%以下。藉此，研磨用組成物所致之多晶矽的研磨速度及多晶矽的研磨速度相對於氮化矽的研磨速度之比係升高。

再者，研磨用組成物中的水溶性高分子之含量與磨粒之含量之比([磨粒之含量]/[水溶性高分子之含量])係可設為250以下，較佳為150以下，更佳為100以下，尤佳為50以下。

還有，研磨用組成物中的水溶性高分子之含量與四級銨鹽之含量之比([四級銨鹽之含量]/[水溶性高分子之含量])係可設為1以上，較佳為2以上。

5.關於界面活性劑

於本實施形態之研磨用組成物中，添加水溶性高分子及界面活性劑之至少一者。作為界面活性劑，可使用陰離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、兩性界面活性劑及非離子性界面活性劑之任一者。

作為陰離子性界面活性劑之具體例，聚氧乙烯烷基醚醋酸、聚氧乙烯烷基硫酸酯、烷基硫酸酯、聚氧乙烯烷基硫酸、烷基硫酸、烷基苯磺酸、烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯磺基琥珀酸、烷基磺基琥珀酸、烷基萘磺酸、烷基二苯基醚二磺酸、或此等之鹽(例如月桂基硫酸銨)。

又，作為陽離子性界面活性劑之具體例，可舉出烷基三甲基銨鹽、烷基二甲基銨鹽、烷基苄基二甲基銨鹽、烷基胺鹽。

還有，作為兩性界面活性劑之具體例，可舉出烷基甜菜鹼、烷基胺氧化物。

再者，作為非離子性界面活性劑之具體例，可舉出聚氧乙烯烷基醚、聚氧化烯烷基醚、山梨醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷基烷醇醯胺。

此等之界面活性劑係可單獨使用1種，也可組合2種以上使用。

6.關於其他的添加劑

於本實施形態之研磨用組成物中，為了提高其性能，視需要亦可更添加一般的研磨用組成物中所含有之眾所周知的添加劑。例如，可添加pH調整劑、氧化劑、防蝕劑、螯合劑、分散助劑、防腐劑、防黴劑等之各種添加劑。

6-1 關於pH調整劑

於本實施形態之研磨用組成物中，為了將pH調整至所欲之值，視需要亦可添加pH調整劑。所使用的pH調整劑係可為酸及鹼之任一者，而且可為無機化合物及有機化合物之任一者。作為pH調整劑，例如可使用硝酸、磷酸、鹽酸、硫酸、檸檬酸等。

本實施形態之研磨用組成物的pH係沒有特別的限定，但可設為7以上11以下。

6-2 關於氧化劑

於本實施形態之研磨用組成物中，為了將研磨對象物之表面予以氧化，視需要亦可添加氧化劑。氧化劑係具有將研磨對象物之表面予以氧化之作用，當於研磨用組成物中加有氧化劑時，有研磨用組成物所致的研磨速度之提高效果。

可使用的氧化劑例如為過氧化物。作為過氧化物之具體例，可舉出過氧化氫、過乙酸、過碳酸鹽、過氧化脲、過氯酸、過硫酸鹽(例如過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨)等。

6-3 關於防蝕劑

於本實施形態之研磨用組成物中，為了抑制研磨對象物的表面之腐蝕，視需要亦可添加防蝕劑。作為防蝕劑之具體例，可舉出胺類、吡啶類、四苯基鏻鹽、苯并三唑類、三唑類、四唑類、苯甲酸等。

6-4 關於螯合劑

於本實施形態之研磨用組成物中，藉由捕捉研磨系中的金屬雜質成分而形成錯合物，可抑制研磨對象物的金屬污染，視需要亦可添加螯合劑。作為螯合劑之具體例，可舉出羧酸、胺、有機膦酸、胺基酸等。

6-5 關於分散助劑

於本實施形態之研磨用組成物中，為了使磨粒的疑集體之再分散成為容易，視需要亦可添加分散助劑。作為分散助劑之具體例，可舉出焦磷酸鹽或六偏磷酸鹽等之縮合磷酸鹽等。

6-6 關於防腐劑、防黴劑

於本實施形態之研磨用組成物中，視需要亦可添加防腐劑或防黴劑。作為防腐劑及防黴劑，例如可舉出2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮等之異噻唑啉系防腐劑、或對羥基苯甲酸酯類、或苯氧基乙醇。

7.關液狀介質

本實施形態之研磨用組成物亦可含有水、有機溶劑等之液狀介質。液狀介質係具有作為將研磨用組成物的各成分(磨粒、在構造中具有苯環的四級銨鹽、水溶性高分子、界面活性劑、添加劑等)分散或溶解用之分散介質或溶劑的機能。

作為液狀介質，可舉出水、有機溶劑，可單獨使用1種，也可混合2種以上使用，較佳為含有水。惟，從將阻礙各成分的作用者予以抑制之觀點來看，較佳為使用儘可能不含雜質的水。具體而言，較佳為以離子交換樹脂去除雜質離子後，通過過濾器去除異物後之純水或超純水或蒸餾水。

8.關於研磨用組成物之製造方法

本實施形態之研磨用組成物之製造方法係沒有特別的限定，例如可藉由在水等之液狀介質中攪拌、混合磨粒、四級銨鹽、與水溶性高分子及界面活性劑之至少一者、與依所欲的各種添加劑而製造。混合時的溫度係沒有特別的限定，但較佳為10℃以上40℃以下，為了提高溶解速度，亦可加熱。又，混合時間亦沒有特別的限定。

9.關於研磨對象物之研磨方法

使用本實施形態之研磨用組成物來將研磨對象物予以研磨之方法或條件係沒有特別的限定，可適宜選擇一般的研磨之方法、於條件之範圍內適合研磨對象物的研磨之方法，適宜選擇條件而進行研磨。例如，可藉由使研磨用組成物介於研磨對象物(例如，於氮化矽膜之上堆積有多晶矽膜之附膜的矽晶圓)與研磨墊之間存在，使用研磨裝置(單面研磨裝置、雙面研磨裝置等)，於一般的研磨條件下進行研磨，而進行研磨對象物之研磨。

例如，將於氮化矽膜之上堆積有多晶矽膜之附膜的矽晶圓當作研磨對象物，使用單面研磨裝置進行研磨時，使用被稱為載體的保持具來保持矽晶圓，將貼附有研磨墊的壓盤推壓至矽晶圓的單面，藉由一邊供給研磨用組成物一邊使壓盤旋轉，而研磨矽晶圓的單面。

又，使用雙面研磨裝置來研磨矽晶圓時，使用被稱為載體的保持具來保持矽晶圓，將貼附有研磨墊的壓盤從矽晶圓的兩側分別推壓至矽晶圓的雙面，藉由一邊供給研磨用組成物一邊使兩側的壓盤旋轉，而研磨矽晶圓的雙面。

研磨墊之種類係沒有特別的限定，可為發泡體，也可為布、不織布等之非發泡體，可使用一般的不織布、發泡聚胺基甲酸酯、多孔質氟樹脂等。又，於研磨墊，亦可施予形成如研磨用組成物積留的溝之溝加工。作為研磨墊之材質，可使用聚胺基甲酸酯、丙烯酸、聚酯、丙烯酸酯共聚物、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚4-甲基戊烯、纖維素、纖維素酯、聚醯胺(尼龍、芳香族聚醯胺等)、聚醯亞胺、聚醯亞胺醯胺、聚矽氧烷共聚物、環氧乙烷化合物、酚樹脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、環氧樹脂等之樹脂。

還有，本實施形態之研磨用組成物係在使用於研磨對象物之研磨後回收，可再使用於研磨對象物之研磨。作為再使用研磨用組成物的方法之一例，可舉出在桶槽中回收自研磨裝置所排出的研磨用組成物，再度使循環到研磨裝置內而使用於研磨之方法。若循環使用研磨用組成物，則由於可減少作為廢液所排出的研磨用組成物之量.而可減低環境負荷。又，由於可減少所使用的研磨用組成物之量，故可抑制研磨對象物之研磨所需要的製造成本。

再使用本實施形態之研磨用組成物時，可將因使用於研磨而消耗、損失的磨粒、四級銨鹽、水溶性高分子、界面活性劑、添加劑等之一部分或全部作為組成調整劑添加後，再使用。作為組成調整劑，可使用磨粒、四級銨鹽、水溶性高分子、界面活性劑、添加劑等以任意的混合比率所混合者。藉由追加地添加組成調整劑，可調整至適合研磨用組成物再使用的組成，進行適宜的研磨。組成調整劑中所含有的磨粒、四級銨鹽、水溶性高分子、界面活性劑、添加劑之濃度為任意，並沒有特別的限定，可按照桶槽之大小或研磨條件來適宜調整。

又，本實施形態之研磨用組成物係可為一液型，也可為將研磨用組成物的成分之一部分或全部以任意之比率所混合的二液型等之多液型。再者，本實施形態之研磨用組成物係可將原液直接使用於研磨，也可將原液以水等的液狀介質稀釋，將所得之研磨用組成物的稀釋物用於研磨。

[實施例]

以下顯示實施例及比較例，更具體地說明本發明。

(實施例1)

混合磨粒、四級銨鹽、水溶性高分子及水，而製造研磨用組成物(參照表1)。磨粒為平均一次粒徑35nm之繭形的膠態矽石，研磨用組成物中的磨粒之濃度為2.0質量%。四級銨鹽為氫氧化苄基三甲基銨(以下記載為「BTMAH」)，研磨用組成物中的BTMAH之濃度為0.05質量%。水溶性高分子為重量平均分子量(Mw)45000之聚-N-乙烯吡咯啶酮(以下記載為「PVP」)，研磨用組成物中的PVP之濃度為0.02質量%。又，此研磨用組成物之pH為10.0。

(實施例2~9)

除了使研磨用組成物中之磨粒、BTMAH及PVP之濃度以及PVP之重量平均分子量(Mw)成為如表1中所示之點以外，與實施例1同樣地製造研磨用組成物。此等研磨用組成物之pH係如表1中所示。

(實施例10)

除了代替作為水溶性高分子的PVP，使用重量平均分子量500000之聚乙烯基甲基酮(以下記載為「PVMK」)，使研磨用組成物中的PVMK之濃度成為0.05質量%之點以外，與實施例2同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(實施例11)

除了代替作為水溶性高分子的PVP，使用重量平均分子量216000之甲基乙烯基醚/馬來酸酐交替共聚物(以下記載為「PMVEMA」)，使研磨用組成物中的PMVEMA之濃度成為0.05質量%之點以外，與實施例2同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(實施例12)

此實施例係使用界面活性劑代替水溶性高分子之例。除了代替水溶性高分子，使用界面活性劑的月桂基硫酸銨 (以下記載為「ALS」)，使研磨用組成物中的ALS之濃度成為0.10質量%之點以外，與實施例2同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(比較例1)

除了代替作為四級銨鹽的BTMAH，使用氫氧化三甲銨(以下記載為「TMAH」)，使研磨用組成物中的TMAH之濃度成為0.07質量%之點以外，與實施例2同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.4。

(比較例2)

除了代替作為四級銨鹽的BTMAH，使用氫氧化三乙銨(以下記載為「TEAH」)，使研磨用組成物中的TEAH之濃度成為0.08質量%之點以外，與實施例4同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.2。

(比較例3)

除了代替作為四級銨鹽的BTMAH，使用氫氧化三丁銨(以下記載為「TBAH」)，使研磨用組成物中的TBAH之濃度成為0.12質量%之點以外，與實施例4同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.1。

(比較例4)

除了代替四級銨鹽，使用氨作為鹼，使研磨用組成物中的氨之濃度成為0.07質量%之點以外，與實施例2同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(比較例5)

除了代替四級銨鹽，使用氨作為鹼，使研磨用組成物中的氨之濃度成為0.07質量%之點以外，與實施例4同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(比較例6)

除了代替四級銨鹽，使用氨作為鹼，使研磨用組成物中的氨之濃度成為0.07質量%之點以外，與實施例6同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(比較例7)

除了代替四級銨鹽，使用氨作為鹼，使研磨用組成物中的氨之濃度成為0.07質量%之點以外，與實施例10同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(比較例8)

除了代替四級銨鹽，使用氨作為鹼，使研磨用組成物中的氨之濃度成為0.07質量%之點以外，與實施例11同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(比較例9)

除了代替四級銨鹽，使用氨作為鹼，使研磨用組成物中的氨之濃度成為0.07質量%之點，代替作為水溶性高分子的PVP，使用重量平均分子量40000之聚乙烯醇(以下記載為「PVA」)，使研磨用組成物中的PVA之濃度成為0.10質量%之點以外，與實施例2同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(比較例10)

除了代替四級銨鹽，使用氨作為鹼，使研磨用組成物中的氨之濃度成為0.07質量%之點，與代替作為水溶性高分子的PVP，使用重量平均分子量250000之羥乙基纖維素(以下記載為「HEC」)，使研磨用組成物中的HEC之濃度成為0.04質量%之點以外，與實施例2同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

(比較例11)

除了代替四級銨鹽，使用氨作為鹼，使研磨用組成物中的氨之濃度成為0.07質量%之點，與代替作為水溶性高分子的PVP，使用重量平均分子量1100之聚氧乙烯(3)聚氧丙烯(17)二醇(以下記載為「POEPOP」)，使研磨用組成物中的POEPOP之濃度成為0.10質量%之點以外，與實施例2同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

還有，聚氧乙烯(3)聚氧丙烯(17)二醇之「(3)」係意指氧乙烯單位的平均重複數為3。同樣地，「(17)」係指氧丙烯單位的平均重複數為17。

(比較例12)

除了代替四級銨鹽，使用氨作為鹼，使研磨用組成物中的氨之濃度成為0.07質量%之點以外，與實施例12同樣地製造研磨用組成物。此研磨用組成物之pH為10.0。

接著，使用此等之研磨用組成物，進行研磨對象物之研磨。首先，將在表面上具有多晶矽膜的矽晶圓(SVM公司製)及在表面上具有氮化矽膜的矽晶圓(SVM公司製)當作研磨對象物，以相同的研磨方法、研磨條件，各自進行研磨，分別算出多晶矽及氮化矽的研磨速度。然後，自所算出之多晶矽的研磨速度與氮化矽的研磨速度，算出多晶矽的研磨速度相對於氮化矽的研磨速度之比(研磨速度比)。

表1中顯示各研磨速度及研磨速度比之值。研磨速度係藉由將矽晶圓的多晶矽膜或氮化矽膜在研磨前後的膜厚差除以研磨時間而算出。因此，研磨速度之單位為nm/min。多晶矽膜或氮化矽膜之膜厚係使用KLA-Tencor股份有限公司製之膜厚測定裝置ASET-F5x(商品名)進行測定。

研磨條件係如下述。

研磨裝置：股份有限公司荏原製作所製之CMP裝置F-REX300E(商品名)

研磨墊：DOW電子材料公司製之研磨墊IC1010(商品名)

研磨荷重：10.3kPa

壓盤旋轉速度：60rpm

載體旋轉速度：65rpm

研磨時間：1分鐘

研磨用組成物之供給速度：300mL/分鐘(溢流使用)

接著，將形成有配線的矽晶圓(參照圖1)當作研磨對象物，使用實施例1~12及比較例1~12之研磨用組成物，各自進行研磨。首先，關於研磨對象物的矽晶圓之構成，邊參照圖1邊說明。此矽晶圓係Advanced Materials Technology股份有限公司製之直徑300mm的晶圓，於矽基板1上形成有氧化矽膜2、氮化矽膜3及多晶矽膜4者。

詳細說明的話，於矽基板1上形成藉由熱氧化所造成的氧化矽膜2(膜厚12.5nm)，再於氧化矽膜2之上形成藉由減壓化學氣相蒸鍍法所造成的氮化矽膜3(膜厚70.0nm)。然後，去除氧化矽膜2及氮化矽膜3之一部分，形成複數的溝狀之溝槽(最小寬度0.18μm)。再者，於氮化矽膜3之上堆積多晶矽膜4(膜厚152.5nm)，亦以多晶矽埋入溝槽內。

於如此的矽晶圓之表面(多晶矽膜4之表面)的溝槽之上方部分，形成有階差(階梯)4a。此階差4a的階梯高度為70nm。然後，使用實施例1~12及比較例1~12之研磨用組成物，各自研磨此矽晶圓之表面，測定研磨後殘留的階差4a之階梯高度。

研磨條件係如下述。

研磨裝置：日本ENGIS股份有限公司製的研磨裝置EJ-380IN(商品名)

研磨墊：DOW電子材料公司製之研磨墊IC1010(商品名)

研磨荷重：6.9kPa

壓盤旋轉速度：70rpm

研磨時間：1分鐘

研磨用組成物之供給速度：100mL/分鐘(溢流使用)

又，於階梯高度之測定中，使用KLA-Tencor股份有限公司製之高分解能力表面地形描繪系統HRP340(商品名)。表1中顯示結果。於表1中，研磨後殘留的階差4a之階梯高度未達8nm時係以「A」表示，8nm以上且未達12nm時係以「B」表示，超過12nm時係以「C」表示。

如由表1可知，於使用實施例1~12之研磨用組成物的研磨中，研磨速度比大，多晶矽的研磨速度大，而且氮化矽的研磨速度小。又，階梯高度為A或B，研磨後殘留的階差4a小。

相對於其，於使用比較例1~12之研磨用組成物的研磨中，雖然有多晶矽的研磨速度大或氮化矽的研磨速度小者，但皆研磨速度比小，未達250。又，關於階梯高度，亦有A或B者，但也有C者(研磨後殘留的階差4a大)。

1‧‧‧矽基板

2‧‧‧氧化矽膜

3‧‧‧氮化矽膜

4‧‧‧多晶矽膜

4a‧‧‧階差

Claims

一種研磨用組成物，其係用於具有多晶矽與氮化矽的研磨對象物之研磨的研磨用組成物，含有磨粒、在構造中具有苯環的四級銨鹽、與水溶性高分子及界面活性劑之至少一者，pH為7以上、11以下，前述四級銨鹽的銨離子係以下述化學式1表示者，下述化學式1中的x為1以上15以下之整數，y、z及w各自獨立地為0以上4以下之整數；
如請求項1之研磨用組成物，其中前述水溶性高分子係含氮水溶性高分子。