JP2013157581A - 研磨用組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】相変化合金を有する研磨対象物を研磨する用途で好適に用いることができる研磨用組成物を提供する。特に、高い研磨速度を得ることができる研磨用組成物を提供する。
【解決手段】本発明の研磨用組成物は、相変化合金を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、砥粒と飽和モノカルボン酸及び有機リン化合物から選ばれる少なくとも１以上である脆性膜形成剤を含有することを特徴とする研磨用組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明は、相変化合金を有する研磨対象物の研磨に適した研磨用組成物に関する。

ＰＲＡＭ（相変化ランダムアクセスメモリ）デバイス（オボニックメモリデバイス又はＰＣＲＡＭデバイスとしても知られている）には、電子記憶用途のための絶縁性非晶質相と伝導性結晶性相との間で電気的に切り換えることができる相変化材料（ＰＣＭ）が利用される。これらの用途に適した典型的相変化材料には、周期表の種々のＶＩＢ族（カルコゲニド、例えば、Ｔｅ又はＰｏ）及びＶＢ族（例えば、Ｓｂ）元素が、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｎ、又はＡｇなどの１種又は複数種の金属元素との組合せで利用される。特に有用な相変化材料は、ゲルマニウム（Ｇｅ）−アンチモン（Ｓｂ）−テルル（Ｔｅ）合金（ＧＳＴ合金）である。これらの材料は、加熱／冷却速度、温度、及び時間に依存して、物理的状態を可逆的に変化させ得る。他の有用な合金には、インジウムアンチモナイト（ＩｎＳｂ）が含まれる。ＰＲＡＭデバイス中の記憶情報は、異なった物理的な相又は状態の伝導特性により、損失を最小にして保存される。

半導体基材（例えば集積回路）の金属含有表面を研磨する方法としては、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）が知られている。ＣＭＰで用いられる研磨用組成物は、典型的には、砥粒、酸化剤、錯化剤を含有して効果的にエッチングを利用して研磨する。

このようなＣＭＰは、相変化材料を使用する記憶デバイスを製作するために利用することができる。しかしながら、銅（Ｃｕ）またはタングステン（Ｗ）のような単一の成分からなる従来の金属層とは異なり、研磨される相変化材料は、硫黄（Ｓ）、セリウム（Ｃｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）などが結晶相および非結晶質相を可逆的に相変化する特定の割合で混合されてなり、多くの相変化材料（例えば、ＧＳＴ）の物理的性質は、ＰＣＭチップ中で利用される他の材料と比較して「軟質」である点など従来の金属層材料の特性と異なるため、現行の金属含有表面を研磨するための研磨用組成物をそのまま適用することは困難であった。

このような状況の中、相変化合金を有する研磨対象物の研磨に適した研磨用組成物について種々の検討がなされている。例えば、特許文献１には、砥粒及び窒素化合物を含む相変化合金を有する研磨対象物の研磨を目的とした研磨用組成物が開示されている。また、特許文献２には、砥粒、鉄イオン又は鉄キレート錯体を含む相変化合金を有する研磨対象物の研磨を目的とした研磨用組成物が開示されている。しかし、これらの発明だけでは相変化合金を有する研磨対象物の研磨を目的とした研磨用組成物としては十分ではなく、改良が望まれていた。

特開２００９−０１６８２１号公報 特開２００９−０１６８２９号公報

そこで本発明の目的は、相変化合金を有する研磨対象物を研磨する用途で好適に用いることができる研磨用組成物を提供することにある。特に、従来の金属含有表面を研磨するための典型的な研磨用組成物に含まれるような酸化剤及び錯化剤に依存せず、高い研磨速度を得ることができる研磨用組成物を提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討の結果、砥粒と特定の脆性膜形成剤を含むことで、相変化合金を有する研磨対象物に対して高い研磨速度を得ることができる研磨用組成物を見出した。

すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
＜１＞相変化合金を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、砥粒及び脆性膜形成剤を含み、前記脆性膜形成剤が飽和モノカルボン酸及び有機リン化合物から選ばれる少なくとも１以上であることを特徴とする研磨用組成物。
＜２＞砥粒が、コロイダルシリカである研磨用組成物。
＜３＞コロイダルシリカが、有機酸を固定化されたコロイダルシリカである研磨用組成物。
＜４＞脆性膜形成剤が、飽和モノカルボン酸から選ばれる少なくとも１以上である研磨用組成物。
＜５＞飽和モノカルボン酸が酢酸、グリコール酸、乳酸及びサリチル酸から選ばれる少なくとも１以上である研磨用組成物。
＜６＞脆性膜形成剤が、有機リン化合物から選ばれる少なくとも１以上である研磨用組成物。
＜７＞有機リン酸がホスホン酸、アルキルホスホン酸、ＨＥＤＰ及びホスフィン酸から選ばれる少なくとも１以上である研磨用組成物。
＜８＞相変化合金を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、脆性膜形成剤を含むことを特徴とする研磨用組成物。
＜９＞相変化合金としてＧＳＴ有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物。
＜１０＞上記＜１＞〜＜８＞のいずれかの研磨用組成物を用いて、相変化合金を有する研磨対象物の表面を研磨することを特徴とする研磨方法。
＜１１＞上記＜１＞〜＜８＞のいずれかの研磨用組成物を用いて、相変化合金を有する研磨対象物の表面を研磨する工程を有することを特徴とする基板の製造方法。

本発明によれば、相変化合金を有する研磨対象物を研磨する用途で好適に用いることができる研磨用組成物が提供される。特に、研磨速度向上に効果的な研磨用組成物が提供される。

以下、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態の研磨用組成物は、砥粒と特定の脆性膜形成剤を含む。

この研磨用組成物は、相変化合金を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される。相変化合金は、ＰＲＡＭ（相変化ランダムアクセスメモリ）デバイス（オボニックメモリデバイス又はＰＣＲＡＭデバイスとしても知られている）において、電子記憶用途のための絶縁性非晶質相と伝導性結晶性相との間で電気的に切り換えることができる材料として利用されるものである。これらの用途に適した相変化合金として、周期表の種々のＶＩＢ族（カルコゲニド、例えば、Ｔｅ又はＰｏ）及びＶＢ族（例えば、Ｓｂ）元素が、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｎ、又はＡｇなどの１種又は複数種の金属元素との組合せが利用される。特に有用な相変化材料は、ゲルマニウム（Ｇｅ）−アンチモン（Ｓｂ）−テルル（Ｔｅ）合金（ＧＳＴ合金）である。

（砥粒）
研磨用組成物は、砥粒を含有する。砥粒は、無機粒子、有機粒子、及び有機無機複合粒子のいずれであってもよい。無機粒子の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、チタニアなどの金属酸化物からなる粒子、並びに窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子及び窒化ホウ素粒子が挙げられる。有機粒子の具体例としては、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）粒子が挙げられる。その中でもシリカ粒子が好ましく、特に好ましいのはコロイダルシリカである。

砥粒は表面修飾されていてもよい。通常のコロイダルシリカは、酸性条件下でゼータ電位の値がゼロに近いために、酸性条件下ではシリカ粒子同士が互いに電気的に反発せず凝集を起こしやすい。これに対し、酸性条件でもゼータ電位が比較的大きな正もしくは負の値を有するように表面修飾された砥粒は、酸性条件下においても互いに強く反発して良好に分散する結果、研磨用組成物の保存安定性を向上させることになる。このような表面修飾砥粒は、例えば、アルミニウム、チタン又はジルコニウムなどの金属あるいはそれらの酸化物を砥粒と混合して砥粒の表面にドープさせることにより得ることができる。

あるいは、研磨用組成物中の表面修飾砥粒は、有機酸を固定化したシリカであってもよい。中でも有機酸を固定化したコロイダルシリカを好ましく使用することができる。コロイダルシリカへの有機酸の固定化は、コロイダルシリカの表面に有機酸の官能基を化学的に結合させることにより行われる。コロイダルシリカと有機酸を単に共存させただけではコロイダルシリカへの有機酸の固定化は果たされない。有機酸の一種であるスルホン酸をコロイダルシリカに固定化するのであれば、例えば、“Ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｔｈｒｏｕｇｈ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｏｌ ｇｒｏｕｐｓ”, Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ． ２４６−２４７ （２００３）に記載の方法で行うことができる。具体的には、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のチオール基を有するシランカップリング剤をコロイダルシリカにカップリングさせた後に過酸化水素でチオール基を酸化することにより、スルホン酸が表面に固定化されたコロイダルシリカを得ることができる。あるいは、カルボン酸をコロイダルシリカに固定化するのであれば、例えば、“Ｎｏｖｅｌ Ｓｉｌａｎｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ａｇｅｎｔｓ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ａ Ｐｈｏｔｏｌａｂｉｌｅ ２−Ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｙｌ Ｅｓｔｅｒ ｆｏｒ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｃａｒｂｏｘｙ Ｇｒｏｕｐ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｅｌ”, Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ, ３, ２２８−２２９ （２０００）に記載の方法で行うことができる。具体的には、光反応性２−ニトロベンジルエステルを含むシランカップリング剤をコロイダルシリカにカップリングさせた後に光照射することにより、カルボン酸が表面に固定化されたコロイダルシリカを得ることができる。

研磨用組成物中の砥粒の含有量は０．１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．５質量％以上、さらに好ましくは１質量％以上である。砥粒の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の除去速度が向上する利点がある。

研磨用組成物中の砥粒の含有量はまた、２０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。砥粒の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物の材料コストを抑えることができる。

砥粒の平均一次粒子径は５ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは７ｎｍ以上、さらに好ましくは１０ｎｍ以上である。砥粒の平均一次粒子径が大きくなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の除去速度が向上する有利がある。なお、砥粒の平均一次粒子径の値は、例えば、ＢＥＴ法で測定される砥粒の比表面積に基づいて計算することができる。

砥粒の平均一次粒子径はまた、１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは９０ｎｍ以下、さらに好ましくは８０ｎｍ以下である。砥粒の平均一次粒子径が小さくなるにつれて、研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨することにより表面欠陥の少ない研磨面を得られやすい。

砥粒の平均二次粒子径は１５０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１２０ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以下である。砥粒の平均二次粒子径の値は、例えば、レーザー光散乱法により測定することができる。

砥粒の平均二次粒子径の値を平均一次粒子径の値で除することにより得られる砥粒の平均会合度は１．２以上であることが好ましく、より好ましくは１．５以上である。砥粒の平均会合度が大きくなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の除去速度が向上する利点がある。

砥粒の平均会合度はまた、４以下であることが好ましく、より好ましくは３以下、さらに好ましくは２以下である。砥粒の平均会合度が小さくなるにつれて、研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨することにより表面欠陥の少ない研磨面を得られやすい。

（脆性膜形成剤）
研磨用組成物は、飽和モノカルボン酸及び有機リン酸から選ばれる少なくとも１以上である脆性膜形成剤を含む。従来の金属含有表面を研磨するための典型的な研磨用組成物では、その研磨用組成物に含まれる酸化剤で研磨対象の金属を酸化して金属酸化物を形成し、さらに錯化剤で金属酸化物を溶解することで研磨する。それに対して本発明の研磨用組成物は、その研磨用組成物に含まれる上記脆性膜形成剤が、相変化合金表面と錯形成して不溶性の脆性膜を形成し、その脆性膜を砥粒で機械的に研磨することで高い研磨速度が得られると考えられる。

脆性膜形成剤として飽和モノカルボン酸を用いる場合、例えば、酢酸、乳酸、プロピオン酸、酪酸、グリコール酸、グルコン酸、サリチル酸、イソニコチン酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、ヒドロアンゲリカ酸、カプロン酸、２−メチルペンタン酸、４−メチルペンタン酸、２，３−ジメチルブタン酸、２−エチルブタン酸、２，２−ジメチルブタン酸、３，３−ジメチルブタン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸が挙げられる。飽和モノカルボン酸の炭素数は、２〜６が好ましく、２〜４がより好ましい。炭素数が２〜６の飽和モノカルボン酸としては、相変化合金表面と錯形成して不溶性の脆性膜を形成しやすく、その結果として高い研磨速度が得られるという観点から、酢酸、乳酸、プロピオン酸、酪酸、グリコール酸、グルコン酸、サリチル酸、イソニコチン酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、ヒドロアンゲリカ酸、カプロン酸、２−メチルペンタン酸、４−メチルペンタン酸、２，３−ジメチルブタン酸、２−エチルブタン酸、２，２−ジメチルブタン酸及び３，３−ジメチルブタン酸からなる群より選択される少なくとも１以上の化合物を含有することが好ましい。上記飽和モノカルボン酸は、塩であってもよい。また、上記飽和モノカルボン酸は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

研磨用組成物中の飽和モノカルボン酸の含有量の上限は、１０質量％であることが好ましく、より好ましくは８質量％、さらに好ましくは５質量％である。飽和モノカルボン酸の含有量が少なくなるにつれて、製造コストを下げることができるので好ましい。

研磨用組成物中の飽和モノカルボン酸の含有量の下限は、０．００１質量％であることが好ましく、より好ましくは０．０１質量％、さらに好ましくは０．１質量％である。飽和モノカルボン酸の含有量が多くなるにつれて、研磨速度が高くなるので好ましい。

脆性膜形成剤として有機リン化合物を用いる場合、当該有機リン化合物は炭素（Ｃ）−リン（Ｐ）結合を含む有機化合物をいい、例えば、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフィンスルフィド、ジホスファン、などの３価リンの酸及びハロゲン化物、ホスホニウム塩、ホスホン酸、ホスフィン酸及びこれらの誘導体、が挙げられる。相変化合金表面と錯形成して不溶性の脆性膜を形成しやすく、その結果として高い研磨速度が得られるという観点から、ホスフィン酸及びホスホン酸が好ましく、より具体的には、２−アミノエチルホスホン酸、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、エタン−１，１，−ジホスホン酸、エタン−１，１，２−トリホスホン酸、エタン−１−ヒドロキシ−１，１−ジホスホン酸、エタン−１−ヒドロキシ−１，１，２−トリホスホン酸、エタン−１，２−ジカルボキシ−１，２−ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、２−ホスホノブタン−１，２−ジカルボン酸、１−ホスホノブタン−２，３，４−トリカルボン酸、α−メチルホスホノコハク酸、フェニルホスホン酸、ホスフィン酸なる群より選択される少なくとも１以上の化合物を含有することが好ましい。上記有機リン化合物は、塩であってもよい。また、上記有機リン化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

研磨用組成物中の有機リン化合物の含有量の上限は、１０質量％であることが好ましく、より好ましくは８質量％、さらに好ましくは５質量％である。有機リン化合物の含有量が少なくなるにつれて、製造コストを下げることができるので好ましい。

研磨用組成物中の有機リン化合物の含有量の下限は、０．００１質量％であることが好ましく、より好ましくは０．０１質量％、さらに好ましくは０．１質量％である。有機リン化合物の含有量が多くなるにつれて、研磨速度が高くなるので好ましい。

（研磨用組成物のｐＨ及びｐＨ調整剤）
研磨用組成物のｐＨの上限は特に限定されないが、１２であることが好ましく、より好ましくは１０である。ｐＨが低くなるにつれて、研磨用組成物の操作性が向上する。

研磨用組成物のｐＨの下限も特に限定されないが、１であることが好ましく、より好ましくは３である。ｐＨが高くなるほど、研磨用組成物中の砥粒の分散性が向上する。

研磨用組成物のｐＨを所望の値に調整するために必要に応じて使用されるｐＨ調整剤は酸及びアルカリのいずれであってもよく、また無機及び有機の化合物のいずれであってもよい。

（酸化剤）
研磨用組成物には、酸化剤をさらに含有させることができる。酸化剤は研磨対象物の表面を酸化する作用を有し、研磨用組成物中に酸化剤を加えた場合には、研磨用組成物による研磨速度の向上効果がある。しかし、研磨対象物が相変化合金を有する場合、従来の金属含有表面を研磨するための典型的な研磨用組成物で研磨すると、過度な研磨を引き起こす。これは、従来の半導体で使用される金属（例えばＣｕ）と相変化合金の特性の違いに基づくと考えられ、研磨対象物が相変化合金を有する場合は酸化剤の含有量は低いほうが好ましい。

研磨用組成物中の酸化剤の含有量の上限は、１０質量％であることが好ましく、より好ましくは５質量％である。酸化剤の含有量が少なくなるにつれて、酸化剤による相変化合金の過剰な酸化が起こりにくくなり、過度な研磨を抑制することができる。

研磨用組成物中の酸化剤の含有量の下限は、０．１質量％であることが好ましく、より好ましくは０．３質量％である。酸化剤の含有量が多くなるにつれて、研磨速度の向上を助長する。

使用可能な酸化剤は、例えば過酸化物である。過酸化物の具体例としては、例えば、過酸化水素、過酢酸、過炭酸塩、過酸化尿素および過塩素酸、ならびに過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムおよび過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩が挙げられる。中でも過硫酸塩および過酸化水素が研磨速度の観点から好ましく、水溶液中での安定性および環境負荷への観点から過酸化水素が特に好ましい。

（錯化剤）
研磨用組成物には、錯化剤をさらに含有させることができる。研磨用組成物中に含まれる錯化剤は、相変化合金の表面を化学的にエッチングする作用を有し、研磨用組成物による研磨速度を向上させる働きをする。しかし、研磨対象物が相変化合金を有する場合、従来の金属含有表面を研磨するための典型的な研磨用組成物で研磨すると、過剰なエッチングを引き起こし、その結果過度な研磨を引き起こす。これは、従来の半導体で使用される金属（例えばＣｕ）と相変化合金の特性の違いに基づくと考えられ、研磨対象物が相変化合金を有する場合は錯化剤の含有量は低いほうが好ましい。

研磨用組成物中の錯化剤の含有量の上限は、１０質量％であることが好ましく、より好ましくは１質量％である。錯化剤の含有量が少なくなるにつれて、錯化剤による相変化合金に対する過剰なエッチングが起こりにくくなる。その結果、過剰な研磨を抑制することができる。

研磨用組成物中の錯化剤の含有量の下限は、０．０１質量％であることが好ましく、より好ましくは０．１質量％である。錯化剤の含有量が多くなるにつれて、相変化合金へのエッチング効果が増す。その結果、研磨用組成物による研磨速度の向上を助長する。

使用可能な錯化剤は、例えば、無機酸、有機酸、およびアミノ酸である。無機酸の具体例としては、例えば、硫酸、硝酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸およびリン酸が挙げられる。有機酸の具体例としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、２−メチル酪酸、ｎ−ヘキサン酸、３，３−ジメチル酪酸、２−エチル酪酸、４−メチルペンタン酸、ｎ−ヘプタン酸、２−メチルヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、２−エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸および乳酸が挙げられる。メタンスルホン酸、エタンスルホン酸およびイセチオン酸などの有機硫酸も使用可能である。無機酸または有機酸の代わりにあるいは無機酸または有機酸と組み合わせて、無機酸または有機酸のアルカリ金属塩などの塩を用いてもよい。アミノ酸の具体例としては、例えば、グリシン、α−アラニン、β−アラニン、Ｎ−メチルグリシン、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン、２−アミノ酪酸、ノルバリン、バリン、ロイシン、ノルロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、プロリン、サルコシン、オルニチン、リシン、タウリン、セリン、トレオニン、ホモセリン、チロシン、ビシン、トリシン、３，５−ジヨード−チロシン、β−（３，４−ジヒドロキシフェニル）−アラニン、チロキシン、４−ヒドロキシ−プロリン、システイン、メチオニン、エチオニン、ランチオニン、シスタチオニン、シスチン、システイン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、Ｓ−（カルボキシメチル）−システイン、４−アミノ酪酸、アスパラギン、グルタミン、アザセリン、アルギニン、カナバニン、シトルリン、δ−ヒドロキシ−リシン、クレアチン、ヒスチジン、１−メチル−ヒスチジン、３−メチル−ヒスチジンおよびトリプトファンが挙げられる。その中でも錯化剤としては、研磨向上の観点から、グリシン、アラニン、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グリコール酸、イセチオン酸またはそれらの塩が好ましい。

（金属防食剤）
研磨用組成物には、金属防食剤をさらに含有させることができる。研磨用組成物中に金属防食剤を加えた場合には、研磨用組成物を用いて研磨した後の相変化合金にディッシング等の表面欠陥がより生じにくくなる効果がある。また、その金属防食剤は、研磨用組成物中に酸化剤及び／又は錯化剤が含まれている場合には、酸化剤による相変化合金表面の酸化を緩和するとともに、酸化剤による相変化合金表面の金属の酸化により生じる金属イオンと反応して不溶性の錯体を生成する働きをする。その結果、錯化剤による相変化合金へのエッチングを抑制することができ、過度な研磨を抑制することができる。

使用可能な金属防食剤の種類は特に限定されないが、好ましくは複素環化合物である。複素環化合物中の複素環の員数は特に限定されない。また、複素環化合物は、単環化合物であってもよいし、縮合環を有する多環化合物であってもよい。

金属防食剤としての複素環化合物の具体例は、例えば、ピロール化合物、ピラゾール化合物、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、ピリジン化合物、ピラジン化合物、ピリダジン化合物、ピリンジン化合物、インドリジン化合物、インドール化合物、イソインドール化合物、インダゾール化合物、プリン化合物、キノリジン化合物、キノリン化合物、イソキノリン化合物、ナフチリジン化合物、フタラジン化合物、キノキサリン化合物、キナゾリン化合物、シンノリン化合物、ブテリジン化合物、チアゾール化合物、イソチアゾール化合物、オキサゾール化合物、イソオキサゾール化合物およびフラザン化合物などの含窒素複素環化合物が挙げられる。ピラゾール化合物の具体例として、例えば、１Ｈ−ピラゾール、４−ニトロ−３−ピラゾールカルボン酸および３，５−ピラゾールカルボン酸が挙げられる。イミダゾール化合物の具体例としては、例えば、イミダゾール、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルピラゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、ベンゾイミダゾール、５，６−ジメチルベンゾイミダゾール、２−アミノベンゾイミダゾール、２−クロロベンゾイミダゾールおよび２−メチルベンゾイミダゾールが挙げられる。トリアゾール化合物の具体例としては、例えば、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、１−メチル−１，２，４−トリアゾール、メチル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−カルボキシレート、１，２，４−トリアゾール−３−カルボン酸、１，２，４−トリアゾール−３−カルボン酸メチル、３−アミノ−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−５−ベンジル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−５−メチル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、３−ニトロ−１，２，４−トリアゾール、３−ブロモ−５−ニトロ−１，２，４−トリアゾール、４−（１，２，４−トリアゾール−１−イル）フェノール、４−アミノ−１，２，４−トリアゾール、４−アミノ−３，５−ジプロピル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、４−アミノ−３，５−ジメチル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、４−アミノ−３，５−ジペプチル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、５−メチル−１，２，４−トリアゾール−３，４−ジアミン、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール、１−アミノベンゾトリアゾール、１−カルボキシベンゾトリアゾール、５−クロロ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、５−ニトロ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、５−カルボキシ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、５，６−ジメチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、１−（１’’，２’−ジカルボキシエチル）ベンゾトリアゾールが挙げられる。テトラゾール化合物の具体例としては、例えば、１Ｈ−テトラゾール、５−メチルテトラゾール、５−アミノテトラゾール、および５−フェニルテトラゾールが挙げられる。インドール化合物の具体例としては、例えば、１Ｈ−インドール、１−メチル−１Ｈ−インドール、２−メチル−１Ｈ−インドール、３−メチル−１Ｈ−インドール、４−メチル−１Ｈ−インドール、５−メチル−１Ｈ−インドール、６−メチル−１Ｈ−インドール、および７−メチル−１Ｈ−インドールが挙げられる。インダゾール化合物の具体例としては、例えば、１Ｈ−インダゾールおよび５−アミノ−１Ｈ−インダゾールが挙げられる。これらの複素環化合物は、相変化合金への化学的または物理的吸着力が高いため、より強固な保護膜を相変化合金表面に形成する。このことは、研磨用組成物を用いて研磨した後の相変化合金の過剰なエッチングを抑制することができる。その結果、過剰な研磨を抑制することができる。

研磨用組成物中の金属防食剤の含有量の上限は、１０質量％であることが好ましく、より好ましくは５質量％、さらに好ましくは１質量％である。金属防食剤の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物による研磨速度が向上する効果がある。

研磨用組成物中の金属防食剤の含有量の下限は、０．００１質量％であることが好ましく、より好ましくは０．０１質量％、さらに好ましくは０．１質量％である。金属防食剤の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物を用いて研磨した後の相変化合金の過剰なエッチングを抑制することができる。その結果、過剰な研磨を抑制することができる。

本発明の別の実施形態では、本発明の研磨用組成物用いて、相変化合金を有する研磨対象物の表面を研磨する研磨方法を提供する。本研磨方法で使用できるパッドとしては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限はない。また、研磨パッドには研磨用組成物が溜まる様な溝加工が施されていても良い。

相変化合金を有する研磨対象物を研磨する研磨パッドの硬度の下限は、ショアＤ硬度５０であるのが好ましい。パッドのショアＤ硬度が高いほど、パッドの機械的作用が大きくなり、研磨速度が向上する。また、本発明の実施形態における研磨用組成物においては、砥粒を含まずとも高い研磨速度を得ることができるという利点がある。そのような観点から、より好ましくはショアＤ硬度の下限が６０である。

相変化合金を有する研磨対象物を研磨する研磨パッドの硬度の上限は、ショアＤ硬度９９であるのが好ましい。パッドのショアＤ硬度が低いほど、研磨対象物に傷が入りにくくなる。そのような観点から、さらに好ましくはショアＤ硬度の上限は９５である。パッド硬度５０未満ではパッドの機械的作用が小さくなり、研磨速度が低下する。なお、ショアＤ硬度は定義上から１００以上の値にならない。パッドのショアＤ硬度はショアＤ硬度計で測定できる。

ショアＤ硬度５０以上の研磨パッドは、発泡体と、布、不織布等の非発泡体とのどちらでもよく、研磨パッドの材質としてはポリウレタン、アクリル、ポリエステル、アクリル−エステル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ４−メチルペンテン、セルロース、セルロースエステル、ナイロン及びアラミド等のポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリシロキサン共重合体、オキシラン化合物、フェノール樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等の樹脂が使用できる。

本実施形態によれば以下の作用及び効果が得られる。
従来の金属含有表面を研磨するための典型的な研磨用組成物では、その研磨用組成物に含まれる酸化剤で研磨対象の金属を酸化して金属酸化物を形成し、さらに錯化剤で金属酸化物を溶解することで研磨する。それに対して本実施形態の研磨用組成物は、その研磨用組成物に含まれる脆性膜形成剤が、相変化合金表面と錯形成して不溶性膜を形成し、その不溶性膜を砥粒で機械的に研磨していると考えられる。その結果、研磨速度を向上することができる。

前記実施形態は次のように変更されてもよい。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、必要に応じて、界面活性剤や水溶性高分子、防腐剤のような公知の添加剤をさらに含有してもよい。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は一液型であってもよいし、二液型を始めとする多液型であってもよい。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、研磨用組成物の原液を水で希釈することにより調製されてもよい。

次に、本発明の実施例及び比較例を説明する。
表１に記載の組成となるように各成分を混合することにより、実施例１〜１４及び比較例１〜２１の研磨用組成物を調整した。表１の“脆性膜形成剤”欄の“種類”欄には、実施例においては各研磨用組成物中に含まれる飽和モノカルボン酸及び有機リン化合物から選ばれる脆性膜形成剤の種類を、比較例においては当該飽和モノカルボン酸及び有機リン化合物から選ばれる脆性膜形成剤以外の添加剤や各研磨用組成物中に含まれる従来の金属含有表面を研磨するための典型的な研磨用組成物に含まれる錯化剤、防食剤から選定した添加剤の種類を示す。また、“含有量（質量％）”欄には、各研磨用組成物中の当該脆性膜形成剤又は脆性膜形成剤以外の添加剤の含有量を示す。同欄において、“−”表記は当該脆性膜形成剤又は脆性膜形成剤以外の添加剤を含有していないことを示す。表１の“ｐＨ”欄には、各研磨用組成物中のｐＨを示す。また、表１中の砥粒は、約６０ｎｍの平均二次粒子径（平均一次粒子径３０ｎｍ）を有するコロイダルシリカを使用し、“砥粒”欄に含有量を示す。また、ｐＨは無機酸又は無機塩基を添加して所定の値に調整した。なお、表１中には示していないが、各研磨用組成物には、酸化剤として過酸化水素水が２．１質量％になるように添加されている。

実施例１〜１４及び比較例１〜２１の各研磨用組成物を用いて、ＧＳＴ合金（Ｇｅ、Ｓｂ及びＴｅの質量％比は２：２：５）を含むブランケットウェーハを、表２に示す条件で研磨した。表２に示す条件で一定時間研磨したときの研磨速度について、直流４探針法によるシート抵抗の測定から求められる研磨前後のブランケットウェーハの厚みの差を研磨時間で除することにより求めた。その結果を表１の“評価”欄の“研磨速度”欄に示す。

表１に示すように、実施例１〜１４の研磨用組成物を用いた場合には、本発明の条件を満たさない比較例１〜２１の研磨用組成物を用いた場合に比べて、研磨速度において顕著に優れた効果を奏することが認められた。

Claims (11)

1. 相変化合金を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、
   砥粒及び脆性膜形成剤を含み、
   前記脆性膜形成剤が飽和モノカルボン酸及び有機リン化合物から選ばれる少なくとも１以上であることを特徴とする研磨用組成物。
2. 前記砥粒が、コロイダルシリカである、請求項１に記載の研磨用組成物。
3. 前記コロイダルシリカが、有機酸を固定化されたコロイダルシリカである、請求項２に記載の研磨用組成物。
4. 前記脆性膜形成剤が、飽和モノカルボン酸から選ばれる少なくとも１以上である、請求項１に記載の研磨用組成物。
5. 前記飽和モノカルボン酸が酢酸、グリコール酸、乳酸及びサリチル酸から選ばれる少なくとも１以上である、請求項４に記載の研磨用組成物。
6. 前記脆性膜形成剤が、有機リン化合物から選ばれる少なくとも１以上である、請求項１に記載の研磨用組成物。
7. 前記有機リン酸がホスホン酸、アルキルホスホン酸、ＨＥＤＰ及びホスフィン酸から選ばれる少なくとも１以上である、請求項６に記載の研磨用組成物。
8. 相変化合金を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、
   脆性膜形成剤を含むことを特徴とする研磨用組成物。
9. 前記相変化合金がＧＳＴである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて、相変化合金を有する研磨対象物の表面を研磨することを特徴とする研磨方法。
11. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて、相変化合金を有する研磨対象物の表面を研磨する工程を有することを特徴とする基板の製造方法。