JP6222907B2 - 研磨用組成物 - Google Patents
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Description
本形態に係る研磨用組成物は、金属元素または半金属元素を含むオキソ酸と、水とを必須の構成成分として含む。また、本形態に係る研磨用組成物は、非金属酸化剤および/または研磨促進剤(錯化剤など)をさらに含むことが好ましい。そして、砥粒、防食剤、界面活性剤などの添加剤をさらに含んでもよい。
本形態に係る研磨用組成物は、その特徴的な構成成分として、金属元素または半金属元素を含むオキソ酸を必須に含む。
本形態に係る研磨用組成物は、各成分を分散または溶解するための分散媒または溶媒として水を必須に含む。他の成分の作用を阻害することを抑制するという観点から、不純物をできる限り含有しない水が好ましく、具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後、フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、または蒸留水が好ましい。
本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、非金属酸化剤を含んでもよい。本明細書において「非金属酸化剤」とは、金属元素を含有せず、研磨対象物に含まれる金属元素または半金属元素の単体に対して酸化剤として機能することができる化合物を意味する。したがって、「非金属酸化剤」は、かような機能を発揮するのに十分な酸化還元電位を有するものであるか否かという基準に従って選定されうる。このため、「非金属酸化剤」の外延は必ずしも一義的に明確に定まるものではないが、一例として、例えば、過酸化水素、硝酸、過硫酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、酸化水素およびその付加物、例えば尿素過酸化水素およびカーボネート、有機過酸化物、例えばベンゾイル、過酢酸、およびジ−t−ブチル、スルフェイト(SO5)、スルフェイト(S5O8)、並びに過酸化ナトリウムが挙げられる。さらには、過ヨウ素酸、亜ヨウ素酸、次亜ヨウ素酸、ヨウ素酸、過臭素酸、亜臭素酸、次亜臭素酸、臭素酸、過塩素酸、塩素酸、過塩素酸、過ホウ酸、およびそれぞれの塩などが挙げられる。
本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、研磨促進剤を含んでもよい。研磨促進剤は、研磨対象物の表面に錯形成して結合し、不溶性の脆性膜を研磨対象物の表面に形成することによって研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度を向上させる働きをする。研磨促進剤の具体例としては、窒素化合物、カルボン酸化合物、リン含有化合物、スルホン酸化合物などが挙げられる。
本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、砥粒(研磨剤)を含んでもよい。砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨する働きをする。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。
本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、金属防食剤を含んでもよい。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研磨対象物にディッシング等の表面欠陥がより生じにくくなるという有利な効果が奏される。また、研磨用組成物が上述した非金属酸化剤を含む場合、金属防食剤がともに含まれると、非金属酸化剤による研磨対象物表面の酸化を緩和するとともに、非金属酸化剤による研磨対象物表面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。この金属防食剤の働きは、研磨用組成物による研磨対象物の過剰なエッチングを防止する。なお、このような過剰なエッチング防止の効果は、研磨対象物が半金属元素を含む場合(例えば、相変化合金を含む場合)に特に顕著である。
具体的な記載は省略するが、本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、その他の成分(例えば、水溶性高分子、防腐剤、防カビ剤、金属酸化剤、還元剤、難溶性の有機物を溶解するための有機溶媒など)をさらに含んでもよい。また、本形態に係る研磨用組成物は、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。さらに、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。
研磨用組成物のpHは特に限定されない。ただし、12以下、さらに言えば10以下のpHであれば、研磨用組成物の取り扱いは容易になる。また、1以上、さらに言えば3以上であれば、研磨用組成物が砥粒を含む場合に当該砥粒の分散性が向上する。
上述した形態に係る研磨用組成物は、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される。以下、当該用途について、詳細に説明する。
まず、研磨対象物が半金属元素を含む場合の一例として、研磨対象物が相変化合金を含む場合について、説明する。すなわち、本発明の一実施形態において、上述した形態に係る研磨用組成物は、相変化合金を含む研磨対象物を研磨する用途、さらに言えば、相変化合金を含んだ研磨対象物を研磨して相変化デバイスを製造する用途で使用される。相変化合金の具体例としては、上述したゲルマニウム(Ge)やアンチモン(Sb)、テルル(Te)、ポロニウム(Po)などの半金属元素を含有する合金、より具体的には、GST合金およびインジウムアンチモナイド(InSb)が挙げられる。特に好ましい実施形態は、研磨対象物はGST合金を含む。
続いて、上述した形態に係る研磨用組成物を用いたCMP法が適用される別の場面として、絶縁体層に配線構造を形成する工程が挙げられる。CMP法を利用した配線構造の形成工程では、まず凹部が形成された絶縁体層(例えば、SiO2層)上に、タングステンなどからなるメタル層を、少なくとも凹部が完全に埋まるように形成する。次いで、凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまでメタル層をCMP法により研磨除去することで、凹部内に配線部が形成されるのである。
上述した形態に係る研磨用組成物の製造方法は、特に制限されず、例えば、金属元素または半金属元素を含むオキソ酸(またはその塩もしくは水和物)、および必要に応じて上述したような他の成分を、水中で攪拌混合することにより得ることができる。
上述のように、本発明に係る研磨用組成物は、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物の研磨に好適に用いられる。よって、本発明の他の形態によれば、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を、本発明に係る研磨用組成物で研磨する工程を含む研磨方法が提供される。また、本発明のさらに他の形態によれば、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を、本発明に係る研磨方法で研磨する工程を含む基板の製造方法もまた、提供される。
下記の表1に示す組成で、砥粒、オキソ酸(金属元素または半金属元素を含む)、および必要に応じて非金属酸化剤および研磨促進剤を水中で攪拌混合し(混合温度:約25℃、混合時間:約10分)、実施例1〜22および比較例1〜15(オキソ酸を含まない)の研磨用組成物を調製した。この際、砥粒としては、約70nmの平均二次粒子径(平均一次粒子径35nm、会合度2)の有機酸(スルホン酸)修飾されたコロイダルシリカを用いた。また、組成物のpHは、水酸化カリウム(KOH)を加えることで調整し、pHメータにより確認した。
上記で得られた実施例1〜22および比較例1〜15の研磨用組成物を用い、相変化合金膜であるGST合金膜(ゲルマニウムとアンチモンとテルルとの質量比は2:2:5)を含む基板を研磨対象物として、相変化合金膜(GST合金膜)に対する研磨速度を測定した。研磨速度は、直流4探針法を原理とするシート抵抗測定器を用いて測定される研磨前後のウェハの厚みの差を、研磨時間で除することにより求めた。なお、研磨条件は以下のとおりである。
上記で得られた実施例9、13、16および18、並びに比較例1〜4、12および13の研磨用組成物を用い、メタル層であるタングステン層を含むタングステンブランケット基板を研磨対象物として、メタル層(タングステン層)に対する研磨速度を測定した。なお、研磨速度の測定方法および研磨条件は上記の「相変化合金膜に対する研磨速度の測定」と同様である。
Claims (7)
- 金属元素または半金属元素を含む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、
金属元素または半金属元素を含むオキソ酸(ただし、非イオン性界面活性剤およびアニオン性界面活性剤とともに複合体粒子を形成しているものを除く)と、
非金属酸化剤(ただし、テルル酸を除く)と、
水と、
を含み、下記の(1)の要件を満たすものである、研磨用組成物:
(1)前記研磨対象物がゲルマニウム−アンチモン−テルル合金を含み、前記オキソ酸がテルル酸を含む。 - 砥粒をさらに含む、請求項1に記載の研磨用組成物。
- 前記砥粒がシリカを含む、請求項2に記載の研磨用組成物。
- 前記砥粒として酸化モリブデンを含まない、請求項2または3に記載の研磨用組成物。
- さらに研磨促進剤を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
- 研磨対象物を、請求項1〜5のいずれか1項に記載の研磨用組成物で研磨する工程を含む、研磨方法。
- 研磨対象物を、請求項6に記載の研磨方法で研磨する工程を含む、基板の製造方法。
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