(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステン研磨用の研磨用組成物であって、（Ａ）二酸化ケイ素としてヒュームドシリカ、（Ｂ）過ヨウ素酸及びその塩から選ばれる少なくとも一種、（Ｃ）水酸化テトラアルキルアンモニウム及び塩化テトラアルキルアンモニウムから選ばれる少なくとも一種、（Ｄ）塩酸、並びに（Ｅ）水を含有し、鉄を実質含有しないことを特徴とする研磨用組成物。
【請求項２】
塩酸の濃度（質量分率）が１０〜１０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項３】
周期表の２族〜１２族に属する各元素、並びにアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛及びビスマスの濃度（質量分率）がそれぞれ１００ｐｐｂ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研磨用組成物。
【請求項４】
ｐＨが２〜３であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
【請求項５】
凹部が形成された絶縁体層の上層にタングステンからなる導体層を含むメタル層を形成する第１の工程と、前記凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで前記メタル層を研磨して前記凹部内に配線部を形成する第２の工程とを含む配線構造の形成方法において、
前記第２の工程で、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて前記メタル層を研磨することを特徴とする配線構造の形成方法。
【請求項６】
凹部が形成された絶縁体層の上層にタングステンからなる導体層を含むメタル層を形成する第１の工程と、前記凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで前記メタル層を研磨して前記凹部内に配線部を形成する第２の工程とを含む配線構造の形成方法において、
前記第２の工程で、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて前記メタル層の大部分を研磨除去した後に、前記導体層のタングステンを研磨する速度を１としたときに前記絶縁体層を研磨する速度が０．６７〜１．５の範囲にある研磨用組成物を用いて前記メタル層及び絶縁体層を仕上げ研磨することを特徴とする配線構造の形成方法。
【請求項７】
凹部が形成された絶縁体層の上層にタングステンからなる導体層を含むメタル層を形成する第１の工程と、前記凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで前記メタル層を研磨して前記凹部内に配線部を形成する第２の工程とを含む配線構造の形成方法において、
前記第２の工程で、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて前記メタル層の大部分を研磨除去した後に、（ａ）二酸化ケイ素、（ｂ）過ヨウ素酸、（ｃ）アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、過ヨウ素酸アンモニウム、過ヨウ素酸カリウム及び過ヨウ素酸ナトリウムから選ばれる少なくとも一種、並びに（ｄ）水を含有し、鉄を実質含有しない研磨用組成物を用いて前記メタル層及び絶縁体層を仕上げ研磨することを特徴とする配線構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属、特にタングステンを好適に研磨することができる研磨用組成物及びそれを用いた配線構造の形成方法である。より詳しくは、集積回路などの半導体装置の製造工程においてウエハ表面の金属、特にタングステンを好適に研磨することができる研磨用組成物、及びその研磨用組成物を用いた半導体装置における配線構造の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の研磨用組成物としては、例えば特開平１０−２６５７６６号公報に開示される研磨用組成物が知られている。この研磨用組成物は過酸化水素と硝酸鉄を含有し、それらの相乗効果によってタングステンを高速度で研磨することができるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に開示される研磨用組成物では、研磨用組成物に含有される硝酸鉄に由来する鉄イオンが研磨加工後の被研磨物に残留しやすく、その結果、鉄による汚染に起因して被研磨物の表面に欠陥が生じたり、半導体装置においては電気的特性が低下したりするなどの問題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、タングステンを高速度で研磨することができると同時に、鉄による被研磨物の汚染を防止することができる研磨用組成物及びそれを用いた配線構造の形成方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、タングステン研磨用の研磨用組成物であって、（Ａ）二酸化ケイ素としてヒュームドシリカ、（Ｂ）過ヨウ素酸及びその塩から選ばれる少なくとも一種、（Ｃ）水酸化テトラアルキルアンモニウム及び塩化テトラアルキルアンモニウムから選ばれる少なくとも一種、（Ｄ）塩酸、並びに（Ｅ）水を含有し、鉄を実質含有しないことを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨用組成物において、塩酸の濃度（質量分率）が１０〜１０００ｐｐｍであることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の研磨用組成物において、周期表の２族〜１２族に属する各元素、並びにアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛及びビスマスの濃度（質量分率）がそれぞれ１００ｐｐｂ以下であることを要旨とする。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の研磨用組成物において、ｐＨが２〜３であることを要旨とする。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、凹部が形成された絶縁体層の上層にタングステンからなる導体層を含むメタル層を形成する第１の工程と、前記凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで前記メタル層を研磨して前記凹部内に配線部を形成する第２の工程とを含む配線構造の形成方法において、前記第２の工程で、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて前記メタル層を研磨することを要旨とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、凹部が形成された絶縁体層の上層にタングステンからなる導体層を含むメタル層を形成する第１の工程と、前記凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで前記メタル層を研磨して前記凹部内に配線部を形成する第２の工程とを含む配線構造の形成方法において、前記第２の工程で、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて前記メタル層の大部分を研磨除去した後に、前記導体層のタングステンを研磨する速度を１としたときに前記絶縁体層を研磨する速度が０．６７〜１．５の範囲にある研磨用組成物を用いて前記メタル層及び絶縁体層を仕上げ研磨することを要旨とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、凹部が形成された絶縁体層の上層にタングステンからなる導体層を含むメタル層を形成する第１の工程と、前記凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで前記メタル層を研磨して前記凹部内に配線部を形成する第２の工程とを含む配線構造の形成方法において、前記第２の工程で、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて前記メタル層の大部分を研磨除去した後に、（ａ）二酸化ケイ素、（ｂ）過ヨウ素酸、（ｃ）アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、過ヨウ素酸アンモニウム、過ヨウ素酸カリウム及び過ヨウ素酸ナトリウムから選ばれる少なくとも一種、並びに（ｄ）水を含有し、鉄を実質含有しない研磨用組成物を用いて前記メタル層及び絶縁体層を仕上げ研磨することを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態について説明する。
本実施形態の研磨用組成物は、（Ａ）二酸化ケイ素、（Ｂ）過ヨウ素酸及びその塩から選ばれる少なくとも一種、（Ｃ）水酸化テトラアルキルアンモニウム及び塩化テトラアルキルアンモニウムから選ばれる少なくとも一種、（Ｄ）塩酸、並びに（Ｅ）水から構成されている。
【００１２】
まずはじめに、Ａ成分である二酸化ケイ素について説明する。
二酸化ケイ素には、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、沈殿法シリカなど結晶形態や製造方法が異なる種々のものが知られているが、これらいずれの種類の二酸化ケイ素も本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素として使用可能であり、その中でも好ましいのはヒュームドシリカである。ヒュームドシリカは一般に、四塩化ケイ素を酸水素炎中で気相加水分解することによって製造される。こうして製造されるヒュームドシリカは、数個から数十個の粒子が三次元的に凝集した鎖状構造を形成している。またヒュームドシリカは、金属不純物の含有量が少ないという特徴も有している。
【００１３】
本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素のＢＥＴ比表面積と粒子密度とから計算される平均粒子径は、下限については１０ｎｍ以上が好ましく、２０ｎｍ以上がより好ましい。一方、上限については５０ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以下がより好ましい。また、光散乱法で測定される二酸化ケイ素の平均粒子径は、下限については８０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましい。一方、上限については２５０ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましい。
【００１４】
本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の量は、下限については２０ｇ／リットル以上が好ましく、５０ｇ／リットル以上がより好ましい。一方、上限については２００ｇ／リットル以下が好ましく、１５０ｇ／リットル以下がより好ましい。
【００１５】
次に、Ｂ成分である過ヨウ素酸及びその塩について説明する。
本実施形態の研磨用組成物には、Ｂ成分として過ヨウ素酸及びその塩から選ばれる少なくとも一種が配合されている。過ヨウ素酸には、オルト過ヨウ素酸（Ｈ5ＩＯ6）、メタ過ヨウ素酸（ＨＩＯ4）、二メソ過ヨウ素酸（Ｈ4Ｉ2Ｏ9）、メソ過ヨウ素酸（Ｈ3ＩＯ5）、二オルト過ヨウ素酸（Ｈ8Ｉ2Ｏ11）など形態が異なる種々のものが知られている。これらいずれの種類の過ヨウ素酸も本実施形態の研磨用組成物に配合される過ヨウ素酸として使用可能であるが、その中でも好ましいのはオルト過ヨウ素酸である。というのも、オルト過ヨウ素酸は組成が安定しているとともに入手が容易であるからである。また、本実施形態の研磨用組成物に配合される過ヨウ素酸塩としては、いずれの種類の過ヨウ素酸塩も使用可能であるが、好ましいのは過ヨウ素酸アンモニウム、過ヨウ素酸カリウム又は過ヨウ素酸ナトリウムである。
【００１６】
本実施形態の研磨用組成物に配合されるＢ成分の量は、下限については５ｇ／リットル以上が好ましく、１０ｇ／リットル以上がより好ましい。一方、上限については５０ｇ／リットル以下が好ましく、３０ｇ／リットル以下がより好ましい。
【００１７】
次に、Ｃ成分である水酸化テトラアルキルアンモニウム及び塩化テトラアルキルアンモニウムについて説明する。
本実施形態の研磨用組成物には、Ｃ成分として水酸化テトラアルキルアンモニウム及び塩化テトラアルキルアンモニウムから選ばれる少なくとも一種が配合されている。水酸化テトラアルキルアンモニウム及び塩化テトラアルキルアンモニウムにおけるアルキル基は特に限定されないが、メチル基又はエチル基が好ましい。
【００１８】
本実施形態の研磨用組成物に配合されるＣ成分の量は、研磨用組成物のｐＨが２〜３になる量が好ましく、ｐＨが２．１〜２．８になる量がより好ましい。
次に、Ｄ成分である塩酸について説明する。
【００１９】
本実施形態の研磨用組成物における塩酸の濃度（質量分率）は、下限については１０ｐｐｍ以上が好ましく、３０ｐｐｍ以上がより好ましい。一方、上限については１０００ｐｐｍ以下が好ましく、２００ｐｐｍ以下がより好ましい。この塩酸の濃度は、イオンクロマトグラフィで測定される塩素濃度（質量分率）から換算される値である。なお、上記のＡ〜Ｃ成分あるいは下記のＥ成分に不純物として塩酸が含まれる場合（例えばＡ成分である二酸化ケイ素がヒュームドシリカである場合）、その不純物として含まれる塩酸によって研磨用組成物における塩酸の濃度が所望の量に達していれば、改めて塩酸を配合する必要がないことはもちろんである。
【００２０】
最後に、Ｅ成分である水について説明する。
分散媒及び溶媒としての役割を担う水は、不純物をできるだけ含まないものが好ましく、具体的にはイオン交換水を濾過したものが好ましい。
【００２１】
本実施形態の研磨用組成物は以上説明したＡ〜Ｅ成分を混合して調製される。こうして調製される研磨用組成物のｐＨは、下限については２以上が好ましく、２．１以上がより好ましい。一方、上限については３以下が好ましく、２．８以下がより好ましい。
【００２２】
また本実施形態の研磨用組成物は、不純物をできるだけ含まないことが好ましい。具体的には、周期表の２族〜１２族に属する各元素、並びにアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛及びビスマスの濃度（質量分率）が、それぞれ１００ｐｐｂ以下であることが好ましく、５０ｐｐｂ以下であることがより好ましい。その中でも銅、鉄、ニッケル、クロム及びマンガンは、ＳｉＯ2膜などの絶縁体層中に拡散しやすく、半導体装置の歩留まりに影響を及ぼすため、特にこれらの元素の濃度は上記範囲に抑えることが好ましい。
【００２３】
なお、上記の族番号の表記は、ＩＵＰＡＣ無機化学命名法改訂版（１９８９）に基づくものである。また、上記の不純物の濃度は、誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）、誘導結合高周波プラズマ分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）、原子吸光分析装置、全反射蛍光Ｘ線分析装置（ＴＸＲＦ）などを使って測定される。
【００２４】
続いて、上記の研磨用組成物を用いた半導体装置における配線構造の形成方法について説明する。
本実施形態の配線構造の形成方法では、凹部が形成された絶縁体層の上層にタングステンからなる導体層を形成した後、凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで前記導体層を研磨することにより、凹部内に配線部を形成する。
【００２５】
まずはじめに、凹部が形成された絶縁体層の上層にタングステンからなる導体層を形成する第１の工程について説明する。
この第１の工程においてはまず、半導体基板上の絶縁体層に回路設計に基づく所定パターンの凹部を形成する。この凹部の形成は、公知のリソグラフィ技術及びエッチング技術によって行われる。なお、前記絶縁体層の具体例としては、ＳｉＯ2膜、ＳｉＯＦ膜、ＢＳＧ膜、ＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜などが挙げられる。凹部が形成される前の絶縁体層の表面は、できるだけ平坦であることが望ましい。
【００２６】
絶縁体層に凹部を形成した後には、少なくとも凹部が完全に埋まるようにタングステンからなる導体層を絶縁体層の上層に形成する。絶縁体層の上層にタングステンからなる導体層を形成する際には、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法などが用いられる。
【００２７】
次に、凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで前記導体層を研磨して凹部内に配線部を形成する第２の工程について説明する。
この第２の工程においては、上記の研磨用組成物を用いて前記導体層の大部分を研磨除去した後に、後述の仕上げ研磨用組成物を用いて前記導体層及び絶縁体層を仕上げ研磨する。ここで、“導体層の大部分を研磨除去する”とは、凹部以外の箇所の導体層の厚みが２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下になるまで研磨することをいう。
【００２８】
前記仕上げ研磨用組成物として好ましいものとしては、次の３つが挙げられる。一つ目は、タングステンを研磨する速度を１としたときに絶縁体層を研磨する速度が０．６７〜１．５、好ましくは０．７５〜１．２の範囲にあるような研磨用組成物である。二つ目は、（ａ）二酸化ケイ素、（ｂ）過ヨウ素酸、（ｃ）アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、過ヨウ素酸アンモニウム、過ヨウ素酸カリウム及び過ヨウ素酸ナトリウムから選ばれる少なくとも一種、並びに（ｄ）水を含有し、鉄を実質含有しない研磨用組成物である。そして三つ目は、タングステンを研磨する速度を１としたときに絶縁体層を研磨する速度が０．６７〜１．５、好ましくは０．７５〜１．２の範囲にあり、なおかつ、上記（ａ）〜（ｄ）の各成分を含有し、鉄を実質含有しない研磨用組成物である。
【００２９】
ここで、上記した二つ目及び三つ目の仕上げ研磨用組成物に含まれる上記（ａ）〜（ｄ）の各成分について詳細に説明する。
まず、はじめにａ成分である二酸化ケイ素について説明する。
【００３０】
仕上げ研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素としてはいずれの種類の二酸化ケイ素も使用可能であるが、好ましいのはゾルゲル法で合成されるコロイダルシリカである。ゾルゲル法によるコロイダルシリカの合成は一般に、メタノール、アンモニア及び水からなる溶媒中にケイ酸メチルを滴下し、加水分解させることによって行なわれる。こうして製造されるコロイダルシリカは、不純物が極めて少ないという特徴を有している。
【００３１】
仕上げ研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素のＢＥＴ比表面積と粒子密度とから計算される平均粒子径は、下限については４０ｎｍ以上が好ましく、６０ｎｍ以上がより好ましい。一方、上限については１２０ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましい。また、光散乱法で測定される二酸化ケイ素の平均粒子径は、下限については８０ｎｍ以上が好ましく、１５０ｎｍ以上がより好ましい。一方、上限については３００ｎｍ以下が好ましく、２５０ｎｍ以下がより好ましい。
【００３２】
仕上げ研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の量は、下限については１０ｇ／リットル以上が好ましく、３０ｇ／リットル以上がより好ましい。一方、上限については２００ｇ／リットル以下が好ましく、１５０ｇ／リットル以下がより好ましい。
【００３３】
次に、ｂ成分である過ヨウ素酸について説明する。
仕上げ研磨用組成物に配合される過ヨウ素酸の量は、下限については２ｇ／リットル以上が好ましく、３．５ｇ／リットル以上がより好ましい。一方、上限については９ｇ／リットル以下が好ましく、６ｇ／リットル以下がより好ましい。
【００３４】
次に、ｃ成分であるアンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、過ヨウ素酸アンモニウム、過ヨウ素酸カリウム及び過ヨウ素酸ナトリウムについて説明する。仕上げ研磨用組成物には、ｃ成分としてこれらの化合物から選ばれる少なくとも一種が配合されている。
【００３５】
仕上げ研磨用組成物に配合されるｃ成分の量は、研磨用組成物のｐＨが４．５〜７になる量が好ましく、ｐＨが５〜６になる量がより好ましく、ｐＨが５．３〜５．８となる量が最も好ましい。
【００３６】
最後に、ｄ成分である水について説明する。
分散媒及び溶媒としての役割を担う水は、不純物をできるだけ含まないものが好ましく、具体的にはイオン交換水を濾過したものが好ましい。
【００３７】
仕上げ研磨用組成物は以上説明したａ〜ｄ成分と随意で他の添加剤とを混合して調製される。
こうして調製される仕上げ研磨用組成物のｐＨは、下限については４．５以上が好ましく、５以上がより好ましく、５．３以上が最も好ましい。一方、上限については７以下が好ましく、６以下がより好ましく、５．８以下が最も好ましい。
【００３８】
また仕上げ研磨用組成物は、不純物をできるだけ含まないことが好ましい。具体的には、周期表の２族〜１２族に属する各元素、並びにアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛及びビスマスの濃度（質量分率）は、それぞれ１００ｐｐｂ以下であることが好ましく、５０ｐｐｂ以下であることがより好ましい。その中でも銅、鉄、ニッケル、クロム及びマンガンは、ＳｉＯ2膜などの絶縁体層中に拡散しやすく、半導体装置の歩留まりに大きく影響するため、特にこれらの元素の濃度は上記範囲に抑えることが好ましい。
【００３９】
本実施形態によって得られる効果について、以下に記載する。
・  本実施形態の研磨用組成物は、（Ａ）二酸化ケイ素、（Ｂ）過ヨウ素酸及びその塩から選ばれる少なくとも一種、（Ｃ）水酸化テトラアルキルアンモニウム及び塩化テトラアルキルアンモニウムから選ばれる少なくとも一種、（Ｄ）塩酸、並びに（Ｅ）水から構成され、鉄を実質含有しない。従って、研磨加工後の被研磨物に鉄イオンが残留するおそれがなく、鉄による被研磨物の汚染を防止することができる。よって、鉄による汚染に起因して被研磨物の表面に欠陥が生じたり、半導体装置においては電気的特性が低下したりするおそれがない。
【００４０】
・  本実施形態の研磨用組成物によれば、二酸化ケイ素の機械的研磨作用と、過ヨウ素酸及びその塩から選ばれる少なくとも一種並びに塩酸の化学的研磨作用の相乗効果によって、被研磨物、特にタングステンを高速度で研磨することができる。なお、本実施形態の研磨用組成物が特にタングステンの研磨に好適なのは、過ヨウ素酸及びその塩から選ばれる少なくとも一種がその酸化作用によってタングステンを、脆弱で二酸化ケイ素の機械的研磨作用によって容易に研磨除去されうる三酸化タングステンに変化させるように働くためである。
【００４１】
・  本実施形態の研磨用組成物は、水酸化テトラアルキルアンモニウム又は塩化テトラアルキルアンモニウムを含有しているので、ＳｉＯ2膜などの絶縁体層を研磨する速度が小さくなっている。このため、半導体装置の配線構造の形成過程におけるタングステン研磨の際に絶縁体層が研磨されるのを抑制することができる。
【００４２】
・  本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素をヒュームドシリカとすれば、タングステンの研磨速度をさらに大きくし、ＳｉＯ2膜などの絶縁体層の研磨速度をさらに小さくすることができる。この効果は、数個から数十個の粒子が三次元的に凝集した鎖状構造を形成するヒュームドシリカの独特の形態によるものと推測される。
【００４３】
・  本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素のＢＥＴ比表面積と粒子密度とから計算される平均粒子径を１０ｎｍ以上とすれば、タングステンを研磨する速度が大きい研磨用組成物を提供することができる。また、この平均粒子径を２０ｎｍ以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００４４】
・  本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素のＢＥＴ比表面積と粒子密度とから計算される平均粒子径を５０ｎｍ以下とすれば、絶縁体層を研磨する速度が小さい研磨用組成物を提供することができる。また、この平均粒子径を４０ｎｍ以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００４５】
・  本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の光散乱法で測定される平均粒子径を８０ｎｍ以上とすれば、タングステンを研磨する速度が大きい研磨用組成物を提供することができる。また、この平均粒子径を１００ｎｍ以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００４６】
・  本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の光散乱法で測定される平均粒子径を２５０ｎｍ以下とすれば、絶縁体層を研磨する速度が小さい研磨用組成物を提供することができる。また、この平均粒子径を２００ｎｍ以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００４７】
・  本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の量を２０ｇ／リットル以上とすれば、タングステンを研磨する速度が大きい研磨用組成物を提供することができる。また、この配合量を５０ｇ／リットル以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００４８】
・  本実施形態の研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の量を２００ｇ／リットル以下とすれば、絶縁体層を研磨する速度が小さい研磨用組成物を提供することができる。また、この配合量を１５０ｇ／リットル以下とすれば、その効果を一段と高めることができる。
【００４９】
・  本実施形態の研磨用組成物に配合されるＢ成分（過ヨウ素酸及びその塩から選ばれる少なくとも一種）の量を５ｇ／リットル以上とすれば、タングステンを研磨する速度が大きい研磨用組成物を提供することができる。また、この配合量を１０ｇ／リットル以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００５０】
・  本実施形態の研磨用組成物に配合されるＢ成分の量を５０ｇ／リットル以下とすれば、絶縁体層を研磨する速度が小さい研磨用組成物を提供することができる。また、この配合量を３０ｇ／リットル以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００５１】
・  本実施形態の研磨用組成物における塩酸の濃度（質量分率）を１０ｐｐｍ以上とすれば、タングステンを研磨する速度が大きく、絶縁体層を研磨する速度が小さい研磨用組成物を提供することができる。また、３０ｐｐｍ以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００５２】
・  本実施形態の研磨用組成物における塩酸の濃度（質量分率）を１０００ｐｐｍ以下とすれば、研磨用組成物のゲル化を防止することができるので、そのゲル化によって誘発される研磨傷の発生を防止することができる。また、２００ｐｐｍ以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００５３】
・  本実施形態の研磨用組成物のｐＨを２以上とすれば、タングステンを研磨する速度が大きく、絶縁体層を研磨する速度が小さい研磨用組成物を提供することができるとともに、取扱性を向上させることができると。また、ｐＨを２．１以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００５４】
・  本実施形態の研磨用組成物のｐＨを３以下とすれば、研磨用組成物のゲル化を防止することができるので、そのゲル化によって誘発される研磨傷の発生を防止することができる。また、ｐＨを２．８以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００５５】
・  本実施形態の研磨用組成物における周期表の２族〜１２族に属する各元素、並びにアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛及びビスマスの濃度（質量分率）をそれぞれ１００ｐｐｂ以下とすれば、これらの元素による汚染に起因して被研磨物の表面に欠陥が生じるのを抑制することができる。また半導体装置においては、これらの元素による汚染に起因して電気的特性が低下するのを抑制することができる。なお、これらの元素の濃度（質量分率）を５０ｐｐｂ以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００５６】
・  仕上げ研磨用組成物を、タングステンを研磨する速度を１としたときに絶縁体層を研磨する速度が０．６７〜１．５の範囲にあるような研磨用組成物とすれば、平坦な仕上がり面を得ることができる。これは、タングステンと絶縁体層の研磨速度の比が上記範囲内にあれば、タングステンからなる導体層と絶縁体層がほぼ同速度で研磨されるからである。なお、仕上げ研磨用組成物として、タングステンを研磨する速度を１としたときに絶縁体層を研磨する速度が０．７５〜１．２の範囲にあるような研磨用組成物を用いるようにすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００５７】
・  仕上げ研磨用組成物を、上記（ａ）〜（ｄ）の各成分を含有し、鉄を実質含有しない研磨用組成物とすれば、仕上げ研磨後の被研磨物に鉄イオンが残留するおそれがないので、鉄による汚染に起因する弊害を防ぐことができる。
【００５８】
・  仕上げ研磨用組成物を、タングステンを研磨する速度を１としたときに絶縁体層を研磨する速度が０．６７〜１．５の範囲にあり、なおかつ、上記（ａ）〜（ｄ）の各成分を含有し、鉄を実質含有しないものとすれば、平坦な仕上がり面を得られると同時に、鉄による汚染に起因する弊害を防ぐことができる。
【００５９】
・  仕上げ研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素のＢＥＴ比表面積と粒子密度とから計算される平均粒子径を４０ｎｍ以上とすれば、タングステンを研磨する速度、絶縁体層を研磨する速度とも大きい仕上げ研磨用組成物を提供することができる。また、この平均粒子径を６０ｎｍ以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００６０】
・  仕上げ研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素のＢＥＴ比表面積と粒子密度とから計算される平均粒子径を１２０ｎｍ以下とすれば、仕上げ研磨用組成物の粘度が過大になるのを防ぐことができる。加えて、二酸化ケイ素を均一に分散させることできるので、二酸化ケイ素の沈降によって誘発される研磨傷の発生を防止することができる。また、この平均粒子径を１００ｎｍ以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００６１】
・  仕上げ研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の光散乱法で測定される平均粒子径を８０ｎｍ以上とすれば、タングステンを研磨する速度、絶縁体層を研磨する速度とも大きい仕上げ研磨用組成物を提供することができる。また、この平均粒子径を１５０ｎｍ以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００６２】
・  仕上げ研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の光散乱法で測定される平均粒子径を３００ｎｍ以下とすれば、仕上げ研磨用組成物の粘度が過大になるのを防ぐことができる。加えて、二酸化ケイ素を均一に分散させることできるので、二酸化ケイ素の沈降によって誘発される研磨傷の発生を防止することができる。また、この平均粒子径を２５０ｎｍ以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００６３】
・  仕上げ研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の量を１０ｇ／リットル以上とすれば、タングステンを研磨する速度、絶縁体層を研磨する速度とも大きい仕上げ研磨用組成物を提供することができる。また、この配合量を３０ｇ／リットル以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００６４】
・  仕上げ研磨用組成物に配合される二酸化ケイ素の量を２００ｇ／リットル以下とすれば、仕上げ研磨用組成物の粘度が過大になるのを防ぐことができる。加えて、二酸化ケイ素を均一に分散させることできるので、二酸化ケイ素の沈降によって誘発される研磨傷の発生を防止することができる。また、この配合量を１５０ｇ／リットル以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００６５】
・  仕上げ研磨用組成物に配合される過ヨウ素酸の量を２ｇ／リットル以上とすれば、タングステンを研磨する速度、絶縁体層を研磨する速度とも大きい仕上げ研磨用組成物を提供することができる。また、この配合量を３．５ｇ／リットル以上とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００６６】
・  仕上げ研磨用組成物に配合される過ヨウ素酸の量を９ｇ／リットル以下とすれば、仕上げ研磨用組成物が有する酸化力が過大になるのを防ぐことができる。また、この配合量を６ｇ／リットル以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００６７】
・  仕上げ研磨用組成物のｐＨを４．５以上とすれば、タングステンを研磨する速度が大きい仕上げ研磨用組成物を提供することができる。また、このｐＨを５以上とすれば上記の効果を一段と高めることができ、５．３以上とすれば上記の効果をさらに高めることができる。
【００６８】
・  仕上げ研磨用組成物のｐＨを７以下とすれば、絶縁体層を研磨する速度が大きい仕上げ研磨用組成物を提供することができる。また、このｐＨを６以下とすれば上記の効果を一段と高めることができ、５．８以下とすれば上記の効果をさらに高めることができる。
【００６９】
・  仕上げ研磨用組成物における周期表の２族〜１２族に属する各元素、並びにアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛及びビスマスの濃度（質量分率）をそれぞれ１００ｐｐｂ以下とすれば、これらの元素による汚染に起因して被研磨物の表面に欠陥が生じるのを抑制することができる。また半導体装置においては、これらの元素による汚染に起因して電気的特性が低下するのを抑制することができる。なお、これらの元素の濃度（質量分率）を５０ｐｐｂ以下とすれば、上記の効果を一段と高めることができる。
【００７０】
なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・  前記実施形態の研磨用組成物に、従来の研磨用組成物で一般的に使用されている各種の添加剤を添加してもよい。
【００７１】
・  前記実施形態の配線構造の形成方法において、仕上げ研磨を省略し、凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで研磨用組成物で導体層を研磨して前記凹部内に配線部を形成するようにしてもよい。
【００７２】
・  前記実施形態の配線構造の形成方法では絶縁体層の上層に直接タングステンからなる導体層を形成するようにしたが、凹部が形成された絶縁体層の上層にチタン又は窒化チタンからなる下地層を形成した後、その下地層の上層に導体層を形成するようにしてもよい。すなわち、凹部が形成された絶縁体層の上層に下地層と導体層からなるメタル層を形成し、凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまで前記メタル層を研磨して凹部内に配線部を形成するようにしてもよい。このようにすれば、導体層、ひいては配線部が絶縁体層から剥離するのを防ぐことができる。
【００７３】
・  前記実施形態の研磨用組成物及び仕上げ研磨用組成物の供給形態として、使用時に混合される２以上の剤からなる多剤式を採用するようにしてもよい。研磨用組成物であれば、例えば上記（Ａ），（Ｄ），（Ｅ）の各成分を含有する第１剤と、上記（Ｂ），（Ｃ），（Ｅ）の各成分を含有する第２剤とからなる二剤式としてもよい。また仕上げ研磨用組成物であれば、例えば上記（ａ），（ｄ）の各成分を含有する第１剤と、上記（ｂ），（ｃ），（ｄ）の各成分を含有する第２剤とからなる二剤式としてもよい。このようにすれば、保存安定性を向上させることができる。また、（特に仕上げ研磨用組成物では）各剤の配合割合を研磨機の状態や研磨時の環境等に応じて調整することで、研磨速度を微調整することが可能である。
【００７４】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜２５、参考例２６及び比較例１〜５）
実施例１〜２４では、ヒュームドシリカ、過ヨウ素酸、塩酸、水酸化テトラメチルアンモニウム及び水を混合して研磨用組成物をそれぞれ調製した。実施例２５では、ヒュームドシリカ、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸カリウム、塩酸、水酸化テトラメチルアンモニウム及び水を混合して研磨用組成物を調製した。参考例２６では、コロイダルシリカ、過ヨウ素酸、塩酸、水酸化テトラメチルアンモニウム及び水を混合して研磨用組成物を調製した。
【００７５】
比較例１では、ヒュームドシリカ、塩酸、水酸化テトラメチルアンモニウム及び水を混合して研磨用組成物を調製した。比較例２では、ヒュームドシリカ、過ヨウ素酸、水酸化テトラメチルアンモニウム及び水を混合して研磨用組成物を調製した。比較例３では、ヒュームドシリカ、過ヨウ素酸、塩酸及び水を混合して研磨用組成物を調製した。比較例４では、ヒュームドシリカ、過ヨウ素酸、塩酸、水酸化カリウム及び水を混合して研磨用組成物を調製した。比較例５では、ヒュームドシリカ、硝酸鉄、塩酸、水酸化テトラメチルアンモニウム及び水を混合して研磨用組成物を調製した。
【００７６】
但し、各例の研磨用組成物におけるヒュームドシリカ及び過ヨウ素酸の配合量並びに塩素濃度及びｐＨは下記表１に示す通りである。なお、比較例３，４を除く各例の研磨用組成物における水酸化テトラメチルアンモニウムの配合量、及び比較例４の研磨用組成物における水酸化カリウムの配合量は、ｐＨが表１に示す値になる量である。また、実施例１〜２５及び比較例１〜５の研磨用組成物に配合したヒュームドシリカのＢＥＴ比表面積と粒子密度とから計算される平均粒子径は３０ｎｍ、光散乱法で測定される平均粒子径は１００ｎｍである。
【００７７】
（実施例２７〜３９）
ヒュームドシリカ、過ヨウ素酸、塩酸、水酸化テトラメチルアンモニウム及び水を混合して研磨用組成物をそれぞれ調製した。但し、各例の研磨用組成物に配合したヒュームドシリカのＢＥＴ比表面積と粒子密度とから計算される平均粒子径（Ｄ１）、及び光散乱法で測定される平均粒子径（Ｄ２）は下記表２に示す通りである。なお、各例の研磨用組成物におけるヒュームドシリカの配合量は１００ｇ／リットル、過ヨウ素酸の配合量は２０ｇ／リットル、塩素濃度は１００ｐｐｍ、水酸化テトラメチルアンモニウムの配合量はｐＨが２．３になる量である。
【００７８】
以上の実施例１〜３９及び比較例１〜５の各例の研磨用組成物を用いてタングステンとＳｉＯ2、それぞれのブランケットウエハを下記の研磨条件１で研磨し、以下に示す計算式に基づいてタングステンの研磨速度及びＳｉＯ2の研磨速度を求めた。また、各例の研磨用組成物を用いて研磨加工した後のウエハ表面の鉄イオン濃度を、全反射蛍光Ｘ線分析装置（ＴＲＥ−６１０Ｔ；株式会社テクノス製）を用いて測定した。それらの結果を下記表１及び表２に併せて示す。
研磨速度［ｎｍ／ｍｉｎ］＝（研磨加工前のブランケットウエハの厚み［ｎｍ］−研磨加工後のブランケットウエハの厚み［ｎｍ］）÷研磨時間［ｍｉｎ］
なお、研磨加工前後のタングステン膜の厚みはシート抵抗測定器（ＶＲ−１２０；国際電気システムサービス株式会社製）、シリコン酸化膜の厚みは光学式膜厚測定器（大日本スクリーン製造株式会社製）を用いて測定した。
【００７９】
＜研磨条件１＞
研磨機：片面ＣＭＰ用研磨機（Ｍｉｒｒａ；アプライドマテリアルズ社製）、研磨パッド：ポリウレタン製の積層研磨パッド（ＩＣ−１０００／Ｓｕｂａ４００；ロデール社製）、研磨圧力：４ｐｓｉ（＝約２８ｋＰａ）、研磨時間：６０秒、定盤回転数：８０ｒｐｍ、研磨用組成物の供給速度：１５０ｍｌ／分、キャリア回転数：８０ｒｐｍ
【００８０】
【表１】
0004166487.tif 000002
【００８１】
【表２】
0004166487.tif 000003
表１，２に示すように、実施例１〜３９の研磨用組成物では、過ヨウ素酸を含有しない比較例１の研磨用組成物に比べて、タングステンの研磨速度が大きくなる結果が得られた。さらに実施例１〜３９の研磨用組成物では、硝酸鉄を含有する比較例５の研磨用組成物に比べて、研磨加工後のウエハ表面の鉄イオン濃度が少なくなる結果が得られた。また、塩酸を含有しない比較例２や水酸化テトラメチルアンモニウムを含有しない比較例３，４の研磨用組成物では、タングステンの研磨速度が小さくなると同時に、ＳｉＯ2の研磨速度が大きくなる傾向が認められた。
【００８２】
（実施例４０〜５８）
実施例４０〜５８では、実施例４の研磨用組成物を使って上記の研磨条件１でパターンウエハを研磨加工した後に、仕上げ研磨用組成物を使って下記の研磨条件２で仕上げ研磨を行なった。このとき、５０％密度、ホール径１μｍのエリアにおけるディッシング及びエロージョンの量をそれぞれ測定した。その結果を下記表３に示す。但し、各例で使用される仕上げ研磨用組成物は、コロイダルシリカ、過ヨウ素酸、アンモニア及び水を混合して調製され、そのコロイダルシリカ及び過ヨウ素酸の配合量並びにｐＨは下記表３に示す通りである。また、各例で使用される仕上げ研磨用組成物について、タングステン及びＳｉＯ2の研磨速度を測定した結果を、その研磨速度の比（ＳｉＯ2の研磨速度／タングステンの研磨速度）と併せて下記表３に示す。
【００８３】
＜研磨条件２＞
研磨機：片面ＣＭＰ用研磨機（Ｍｉｒｒａ；アプライドマテリアルズ社製）、研磨パッド：ポリウレタン製の積層研磨パッド（ＩＣ−１０００／Ｓｕｂａ４００；ロデール社製）、研磨圧力：４ｐｓｉ（＝約２８ｋＰａ）、研磨時間：６０秒、定盤回転数：６０ｒｐｍ、研磨用組成物の供給速度：２００ｍｌ／分、キャリア回転数：６０ｒｐｍ
【００８４】
【表３】
0004166487.tif 000004
表３に示すように、実施例４０〜５８はいずれもディッシングとエロージョンの和が２０ｎｍ以下であり、平坦な仕上がり面が得られることが示された。
【００８５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、タングステンを高速度で研磨することができると同時に、鉄による被研磨物の汚染を防止することができる。また、絶縁体層の研磨速度をさらに小さくすることができる。
【００８６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、タングステンの研磨速度をさらに大きくすることができると同時に、研磨用組成物のゲル化によって誘発される研磨傷の発生を防止することができる。
【００８７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、不純物元素による汚染に起因して被研磨物の表面に欠陥が生じたり、半導体装置においては電気的特性が低下したりするのを抑制することができる。
【００８９】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明の効果に加え、研磨用組成物の取扱性を向上させることができると同時に、絶縁体層の研磨速度をさらに小さくすることができる。また、研磨用組成物のゲル化によって誘発される研磨傷の発生を防止することができる。
【００９０】
請求項５に記載の発明によれば、鉄による汚染に起因する弊害を防ぐことができる。
請求項６に記載の発明によれば、仕上げ研磨の際にメタル層と絶縁体層をほぼ同速度で研磨できるので、平坦な仕上がり面を得ることができる。
【００９１】
請求項７に記載の発明によれば、鉄による汚染に起因する弊害を防ぐことができる。