(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（ａ）〜（ｄ）の各成分を含んでなることを特徴とする、少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイスを仕上げ研磨するための研磨用組成物であって、前記タングステン膜に対する研磨速度を基準とした、前記絶縁膜に対する研磨速度の比が０．７５〜１．５である研磨用組成物。
（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、および過ヨウ素酸ナトリウムからなる群から選ばれる、少なくとも１種類のｐＨ調整剤、および
（ｄ）水。
【請求項２】
研磨用組成物中における、２Ａ族、３Ａ族、４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、ランタノイド族、アクチノイド族、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛、ビスマス、フッ素、および塩素の各元素の濃度が、それぞれ１００ｐｐｂ以下である、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項３】
二酸化ケイ素が、ゾルゲル法により製造される二酸化ケイ素である、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項４】
研磨用組成物のｐＨが４．５〜７である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項５】
少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイスを仕上げ研磨する工程において、下記（ａ）〜（ｄ）の各成分を含む研磨用組成物であって、前記タングステン膜に対する研磨速度を基準とした、前記絶縁膜に対する研磨速度の比が０．７５〜１．５である研磨用組成物を用い、タングステン膜と絶縁膜を同時に研磨することを特徴とする研磨方法。
（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、および過ヨウ素酸ナトリウムからなる群から選ばれる、少なくとも１種類のｐＨ調整剤、および
（ｄ）水。
【請求項６】
２Ａ族、３Ａ族、４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、ランタノイド族、アクチノイド族、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛、ビスマス、フッ素、および塩素の各元素の濃度が、それぞれ１００ｐｐｂ以下である、請求項５に記載の研磨方法。
【請求項７】
二酸化ケイ素が、ゾルゲル法により製造される二酸化ケイ素である、請求項５または６に記載の研磨方法。
【請求項８】
研磨用組成物のｐＨが４．５〜７である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の研磨方法。
【請求項９】
少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイス製造に係る研磨工程において、タングステン膜の大部分を除去した後、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨用組成物を用いて仕上げ研磨を行うことを特徴とする、半導体デバイスの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
発明の分野
本発明は、半導体、フォトマスク、各種メモリーハードディスク用基盤などに用いられる、タングステン膜および絶縁膜を具備してなる半導体デバイスの研磨に使用される研磨用組成物に関し、特に半導体産業などにおけるデバイスウェーファーの表面平坦化加工に好適な研磨用組成物、およびその組成物を用いた研磨方法に関するものである。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイス製造に係るデバイスウェーファーのプロセス加工時において、いわゆる化学的・機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing、以下、ＣＭＰという）技術が適用されている半導体デバイスの研磨において、優れた平坦性を有し、研磨傷が無く、かつ鉄イオンなどの不純物により汚染されていない優れた表面を形成させることができる研磨用組成物、およびその組成物を用いた研磨方法に関するものである。
【０００３】
従来の技術
近年のコンピューター製品の進歩は目覚ましく、これに使用される部品、たとえばＵＬＳＩは、年々、高集積化、高速化の一途をたどっでいる。これに伴い、半導体デバイスのデザインルールは、年々微細化が進み、テバイス製造プロセスでの焦点深度は浅くなり、パターン形成面に要求される平坦性は厳しくなってきている。
【０００４】
また、デバイスの微細化、高集積化により、デバイス上の配線はますます複雑になり、そのためシリコン面から上部に多層の配線を積み上げる必要が生じた。この各層を積み上げる過程において、その上層の配線を精度良く形成させるために、各層の平坦性を維持することが重要なプロセスとなってきている。この平坦化に最も有効な手段として、ＣＭＰが使用されている。ＣＭＰは、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸フッ化ケイ素、及びその他の絶縁膜を研磨し、平坦にする方法と、タングステン、銅、アルミニウム、それらの合金、及びその他のメタル膜を研磨し、平坦化する方法の２種類に大別することができる。
【０００５】
これらのメタル膜のうち、タングステン膜は、比較的下層のコンタクト配線部に用いられる。これは、タングステンが、耐熱性、安定性に優れていることによるものである。タングステンに対するＣＭＰは、従来、シリカ、アルミナ等の研磨粒子、過酸化水素等の酸化剤、鉄イオンなどの触媒を含有させた研磨用組成物にてタングステン膜を研磨除去し、絶縁膜が現れた時点で研磨を終える方法が多く採用されてきた。
【０００６】
しかしながら、従来の研磨用組成物を用いて研磨した場合、鉄イオン等の不純物の存在により、研磨後のデバイス表面に傷が発生したり、鉄イオンが研磨後のウェーファーに付着して半導体デバイスの特性を悪化させるなどの問題が起こることがあった。更に研磨後の表面は、その研磨用組成物のタングステン膜に対する研磨速度と、絶縁膜に対する研磨速度との差に起因する凹凸が発生して、デバイスの歩留まりをさらに悪化させることもあった。
【０００７】
本発明は、上記問題を効果的に解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイスを研磨するに際し、優れた平坦性を有し、研磨傷が無く、かつ鉄イオンなどの不純物により汚染されていない、優れた表面を形成させることができる、研磨用組成物を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイスを研磨するに際し、大部分のタングステン膜を研磨除去した後、その仕上げ研磨を本発明による研磨用組成物を用いて行うことで、優れた平坦性を有し、研磨傷が無い、優れた表面を形成させることができ、かつ鉄イオンなどの不純物による汚染を防止することができる、研磨方法を提供するものである。
【０００９】
【発明の概要】
本発明による研磨用組成物は、下記（ａ）〜（ｄ）の各成分を含んでなることを特徴とする、少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイスを研磨するためのものである。
（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、および過ヨウ素酸ナトリウムからなる群から選ばれる、少なくとも１種類のｐＨ調整剤、および
（ｄ）水。
【００１０】
また、本発明による研磨方法は、少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイスを研磨する工程において、下記（ａ）〜（ｄ）の各成分を含む研磨用組成物を用い、タングステン膜と絶縁膜を同時に研磨することを特徴とするものである。
（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、および過ヨウ素酸ナトリウムからなる群から選ばれる、少なくとも１種類のｐＨ調整剤、および
（ｄ）水。
【００１１】
また、本発明による半導体デバイスの研磨方法は、少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイス製造に係る研磨工程において、タングステン膜の大部分を除去した後、前記研磨用組成物を用いて仕上げ研磨を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、少なくともタングステン膜と絶縁膜を含む半導体デバイス製造に係る研磨工程において、埋積されたタングステンを研磨により除去したの後の研磨仕上げ工程において、タングステン膜と絶縁膜を同程度の研磨速度を維持しながら研磨でき、その結果として良好な平坦性を実現でき、且つ、研磨傷が無く、鉄イオンなどの不純物によって汚染されていない面を創出することができる。
【００１３】
【発明の具体的説明】
（ａ）二酸化ケイ素
本発明による研磨用組成物は、二酸化ケイ素を含んでなる。二酸化ケイ素は、研磨材として機械的加工を担うものである。二酸化ケイ素には、既知のいくつかの結晶形態を持ち、また、製造方法も各種知られている。本発明による研磨用組成物には、それらの結晶形態、および製造方法にとらわれることなく、任意のものが使用できるが、その中でも容易に微粒子が作成可能で、また安定した二酸化ケイ素の水性懸濁液を得ることができるものを用いることが好ましい。
【００１４】
具体的には、本発明に使用される二酵化ケイ素は、ゾルゲル法によって製造されるものが好ましい。ゾルゲル法による二酸化ケイ素の製造は、以下のような方法で行われるのが一般的である。すなわち、ケイ酸メチルを、メタノール、アンモニア、水からなる溶媒中に滴下し、加水分解させ、二酸化ケイ素を生成させる。この手法に従えば、不純物の極めて少ない、二酸化ケイ素の懸濁液を得ることができる。
【００１５】
ゾルゲル法以外の二酸化ケイ素の製造方法としては、例えば、四塩化ケイ素を加熱して製造する方法、および、ケイ酸ナトリウムをイオン交換し、二酸化ケイ素を成長させる方法などがある。しかしながら、四塩化ケイ素を出発原料として使用する方法では、できあがった二酸化ケイ素には微量の塩素が不純物として混入することがある。また、ケイ酸ナトリウムを原料として用いた方法では、原料中にアルカリ土類金属や、銅、鉄、クロム等の金属不純物が含まれていることが一般的である。従って、これらの方法により製造された二酸化ケイ素を用いる場合には、不純物を除去するための精製処理を行うことが好ましい。
【００１６】
本発明の二酸化ケイ素の研磨用組成物に対する含有量は、研磨用組成物に十分な機械的加工力を与え、かつ研磨用組成物中に均一かつ安定に分散させ、適度な粘度を維持するという観点から、一般的には、１０〜２００ｇ／リットルの範囲内であり、好ましくは３０〜１５０ｇ／リットルの範囲内である。二酸化ケイ素の含有量が上記に示された範囲内にあれば、十分な機械的加工力によって、タングステン膜、および絶縁膜に対する研磨速度を十分なものとすることができ、加工時間を短くすることができる。さらに、二酸化ケイ素の含有量が上記に示された範囲内にあれば、二酸化ケイ素の研磨用組成物中での分散の安定性を良好に保ち、二酸化ケイ素の沈殿や、研磨用組成物の粘度が過大となることを防止することができる。
【００１７】
また、本発明の二酸化ケイ素の大きさは、ＢＥＴ法（窒素吸着法）にて測定された表面積と粒子の密度から計算された表面積から算出される平均粒子径（以下、表面積粒子径と記す）で、一般的には４０〜１２０ｎｍの範囲内であり、好ましくは、６０〜１００ｎｍの範囲内である。更に、光学式粒径測定装置により光学散乱法にて計測される平均粒子径（以下、光学式粒子径と記す）で、一般的には、８０〜３００ｎｍの範囲内であり、好ましくは１５０〜２５０ｎｍの範囲内である。二酸化ケイ素の粒子径がこの範囲であれば、機械的研磨力を十分なものとすることができ、特に絶縁膜に対する高い研磨速度を達成できるうえに、研磨用組成物の粘度が過大となることを防ぐことができる。さらに、二酸化ケイ素の粒子径が上記に示された範囲内にあれば、二酸化ケイ素を均一に分散させることことができて、粒子の沈降を防止することができ、その結果、研摩後の表面の傷を防止することができる。
【００１８】
（ｂ）過ヨウ素酸
本発明による研磨用組成物は、過ヨウ素酸を含んでなる。過ヨウ素酸は、酸化作用を有する材料として広く知られているものである。本発明による研磨用組成物に含有される過ヨウ素酸は、研磨用組成物に酸化作用を付与するものである。この酸化作用は、主に、タングステン膜に対して作用するものであり、表面のタングステンを三酸化タングステン（ＷＯ３）に変化させる。この酸化された三酸化タングステンは脆性材料であり、前記の二酸化ケイ素による機械的研磨作用にて容易に除去される傾向にある。
【００１９】
本発明による研磨用組成物の過ヨウ素酸含有量は、一般的には、２〜９ｇ／リットルの範囲内、好ましくは、３．５〜６ｇ／リットルの範囲内である。本発明による研磨用組成物の過ヨウ素酸の含有量が前記範囲内にあれば、タングステン膜を酸化させる作用が適切となり、研磨速度も適切な速度に維持できる。また、過ヨウ素酸添加によるｐＨ変化に対して、後述するｐＨ調整も容易である。
【００２０】
（ｃ）ｐＨ調整剤
本発明による研磨用組成物には、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、および過ヨウ素酸ナトリウムからなる群から選ばれる、少なくとも１種類のｐＨ調整剤を含んでなる。これらｐＨ調整剤は、研磨用組成物のｐＨを調製するために添加される。本発明による研磨用組成物のｐＨは、上記のｐＨ調整剤の添加によって、一般的には、４．５〜７、好ましくは、５〜６、更に好ましくは、５．３〜５．８、の範囲内に調整される。ｐＨがこの範囲内にあれば、過ヨウ素酸による酸化作用が十分に発揮されて、研磨用組成物のタングステン膜に対する研磨速度が十分かつ適切に保たれると共に、法規制、および安全衛生の面でも問題がない。
【００２１】
（ｄ）水
本発明による研磨用組成物は媒体として水を含んでなる。本発明による研磨用組成物に用いられる水は、工水、市水、イオン交換水および蒸留水のいずれの水も使用可能であるが、実質的に金属イオンを含有していないものが好ましい。特に、金属イオンを実質的に含有しないイオン交換水を漏過し、異物を除去したものを使用することが好ましい。
【００２２】
研磨用組成物
本発明による研磨用組成物は、半導体デバイスの製造に用いられるものであるが、半導体デバイスは一般的によく知られているように、不純物金属が混入するとその性能が劣化することがある。また、ある種の元素は、研磨用組成物に含まれる二酸化ケイ素の表面に付着して、ウェーファー表面に研磨傷が発生する原因となる。本発明による研磨用組成物は、これらの元素（以下、不純物元素という）の含有量は、半導体製造プロセスの歩留まりを改善するために、低いことが好ましい。このような不純物元素としては、２Ａ族、３Ａ族、４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、ランタノイド族、アクチノイド族、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛、ビスマス、フッ素、および塩素の各元素が挙げられ、その濃度が、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。
【００２３】
これら不純物の濃度の測定は、通常用いられている分析装置、例えば誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＭ−ＭＳ）、誘導結合高周波プラズマ分光分析装置（ＩＣＰ分光分析装置）、原子吸光分析装置等により行うことができる。また、フッ素及び塩素の測定には、イオンクロマトグラフィー等を用いることができる。
【００２４】
また、前記の不純物元素は、研磨用組成物の保存安定性にも影響するものである。すなわち、研磨用組成物中に不純物が多く存在する場合、その不純物によって、本発明による研磨用組成物の成分である過ヨウ素酸が分解されてしまう可能性がある。従って、不純物元素含有量が低い場合には、本願発明による研磨用組成物は優れた保存安定性を発揮することができる。
【００２５】
本発明による研磨用組成物は、調製後、少なくとも１ヶ月間、タングステンおよび絶縁膜に対する研磨速度が、調製直後の研磨速度の９０％以上に維持されることが好ましい。
【００２６】
本発明による研磨用組成物は、タングステン膜と絶縁膜とを同時に研磨する、仕上げ研磨にも用いることのできるものである。従って、タングステン膜と絶縁膜とをほぼ同程度の研磨速度で研磨できることが好ましい。従って、タングステン膜に対する研磨速度を基準とした、絶縁膜に対する研磨速度（以下、選択比と称す）は、０．７５〜１．５の範囲内であることが好ましく、０．９〜１．２の範囲内であることがより好ましい。選択比をこの範囲内にすることにより、タングステン膜と絶縁膜が均一に研磨され、最終の研磨仕上がり面の平坦性が改善される。
【００２７】
尚、半導体デバイスの分野において、絶縁膜とよばれるものはいくつかある。具体的には、ＣＶＤ法にて成膜される酸化ケイ素膜（一般的にはＴＥＯＳ膜）、酸フッ化ケイ素膜（一般的にはＳｉＯＦ膜）、ボロンがドープされたＢＳＧ膜、リンがドープされたＰＳＧ膜、ボロンとリンがドープされたＢＰＳＧ膜などが挙げられる。これらは、その種類により機械的強度が異なるため、研磨用組成物による研磨速度もその種類によって異なる。そのため、選択比を最適化するための研磨用組成物中の各成分の調整を行うべきである。また、タングステン膜の成膜条件によって、タングステン膜に対する研磨速度も異なることがあるため、被研磨物の構成に応じた組成の最適化を行うべきである。
【００２８】
本発明による研磨用組成物は、一般に、水に、二酸化ケイ素、過ヨウ素酸、およびｐＨ調整剤を混合し、溶解または分散させ、さらに必要に応じてその他の添加剤を溶解させることにより調製する。これら成分を水に分散または溶解させる方法は任意であり、例えば、翼式撹拌機で撹拌したり、超音波分散により分散させる。また、これら成分の添加順序は任意であり、いずれを先に分散、溶解しても良く、また同時に行っても良い。
【００２９】
本発明による研磨用組成物の供給形態であるが、前記（ａ）二酸化ケイ素、（ｂ）過ヨウ素酸、（ｃ）ｐＨ調整剤、および、（ｄ）水を予め混合したものを準備し、そのまま研磨に使用することもできるが、前記（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）成分を高濃度で含有する、すなわち濃縮された研磨用組成物を準備しておき、使用時に希釈して所望の組成物を得ることも可能である。あるいは、組成物を２以上の液剤に分けて準備しておくことも可能である。例えば、（ａ）二酸化ケイ素および（ｄ）水からなる第一液と、（ｂ）過ヨウ素酸、（ｃ）ｐＨ調整剤、および（ｄ）水からなる第二液とに分けて準備し、使用時にこれら２つの組成物を混合して使用することも可能である。このようにすることで、絶縁膜およびタングステン膜の種類、研磨機の状態、研磨時の環境などに応じて、前記の２つの組成物の割合を微調整して、選択比の微調整を行うことも可能である。また、保存安定性の面からも組成物を２液に分けることは有利である。
【００３０】
研磨方法
本発明による研磨方法は、前記した研磨用組成物で、少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイスを研磨するものである。
本発明による研磨方法は、前記した研磨用組成物を用いて少なくともタングステン膜と絶縁膜とを具備してなる半導体デバイスを研磨する限り、従来のいかなる研磨方法や研磨条件と組み合わせることもできる。
【００３１】
例えば、研磨機として、片面研磨機、両面研磨機、および他を使用することができる。また、研磨パッドは、スウェードタイプ、不織布タイプ、植毛布タイプ、起毛タイプ等を用いることができる。
【００３２】
また、半導体デバイスの研磨において、表面をより平坦にするために、２段階以上の研磨をすることがある。このような他段階での研磨では、初期の研磨では形成される研磨面に多少の欠陥があったとしても、速い速度で研磨を施し、後期の研磨で欠陥を補いながら平坦な研磨面を形成させる。本発明においては、前記した研磨用組成物は選択比が１に近いため、２段階以上の研磨において、最後の研磨工程、すなわち仕上げ研磨に用いることが好ましい。このとき、仕上げ研磨に先立つ研磨工程では、タングステン膜の大部分が除去されていることが好ましい。ここで、タングステン膜の大部分が除去されているとは、一般的に除去すべきタングステン膜の残りが２，０００Å以下、好ましくは１，０００Å以下、の厚さまで研磨されていることをいう。そのような、タングステン膜の大部分が除去されている半導体デバイスを得る方法は任意であるが、前記した研磨用組成物や、一般的に使用されているそのほかの研磨用組成物を用いることができる。
【００３３】
【実施例】
＜試験１＞
＜研磨用組成物の内容および調製＞
二酸化ケイ素、過ヨウ素酸およびアンモニアの各成分を水に溶解あるいは分散させ、実施例１〜２４および比較例１〜３の研磨用組成物を準備した。各成分の濃度または添加量は表１に記載する通りである。尚、上記何れの実施例、比較例においても、二酸化ケイ素はゾルゲル法によって精製された表面積粒子径９０ｎｍ、光学式粒子径２３０ｎｍのコロイダルシリカを用いた。その不純物元素の含有量は、何れの元素においても５０ｐｐｂ以下であった。
【００３４】
実施例１〜７および比較例３では、二酸化ケイ素の濃度を変化させ、その他の成分を一定とした。実施例８〜１３および比較例２では過ヨウ素酸の添加量を変化させ、その他の成分を一定とした。また、実施例１４〜１９および比較例１では、アンモニアの添加量を変化させ、その他の成分を一定とした。尚、比較例１は、アンモニアを添加せず、即ちｐＨの調整を行わなかった例である。また、実施例２２〜２４では、ｐＨを調整するための化合物として、水酸化カリウム、過ヨウ素酸アンモニウム、および、過ヨウ素酸カリウムをそれぞれ用いたものであり、他の成分は一定とした。
【００３５】
【表１】
0004954398.tif 000002
【００３６】
＜研磨試験＞
次に、前記実施例１〜２４および比較例１〜３の研磨用組成物を用いて研磨試験を行った。研磨条件は以下の通りであった。
【００３７】
0004954398.tif 000003
【００３８】
研磨速度の評価は、タングステンおよびＴＥＯＳのブランケットウェーファーを用いて行った。研磨前と、研磨後のタングステン膜およびＴＥＯＳ膜の厚みを測定し、前後の厚みの差異より研磨速度を算出した。尚、タングステン膜の厚さの測定には、シート抵抗器（ＶＲ−１２０、国際電気システムサービス社製）を、ＴＥＯＳ膜の厚さの測定には、光学式腹圧測定器（ＶＭ−２０３０、大日本スクリーン製造社製）を用いた。また、ＴＥＯＳ膜の研磨速度を、タングステン膜の研磨速度の数値で除した値を、選択比として記した。
【００３９】
研磨後、光学式顕微鏡を用いてタングステン表面状態を目視評価した。
また、研磨後表面の金属不純物を元素分析装置（全反射蛍光Ｘ線式、ＴＲＥ−６１０Ｔ、テクノス社製）を用いて測定した。評価結果は表１に記載する通りである。
【００４０】
試験１の評価の結果、実施例１〜２１の結果より、二酸化ケイ素、過ヨウ素酸、およびアンモニアの添加量を変化させることにより、タングステン膜およびＴＥＯＳ膜の研磨速度を調節できることがわかる。また、実施例２２〜２４の結果からは、アンモニアの代わりに、水酸化カリウム、過ヨウ素酸アンモニウム、または過ヨウ素酸カリウムを用いた場合も同等の良好な結果であることが分かる。比較例１はｐＨの調整が行われていない例であるが、ＴＥＯＳ膜の研磨速度に対してタングステン膜の研磨速度が小さいため、選択比が著しく大きくなっている。比較例２は、過ヨウ素酸を含まない例であるが、この比較例２と各実施例を比較すると、過ヨウ素酸の添加によってタングステンに対する研磨速度が著しく改善され、選択比も大きく改良されることがわかる。
尚、研磨後の表面の元素イオン分析を行ったが、実施例、比較例ともに何れの元素についても性能上問題なしと判断できる値であった。さらに、いずれの実施例、比較例とも、研磨後の表面状態は良好であった。
【００４１】
＜試験２＞
本発明による研磨用組成物への金属不純物の影響を評価するため、以下の３種類の研磨用組成物、即ち、実施例４の研磨用組成物、実施例４の研磨用組成物に硝酸鉄を、鉄イオン濃度として１５０ｐｐｂとなるように添加した組成物（実施例２５）、実施例４に使用したコロイダルシリカの代わりに、粒子サイズが同じであるイオン交換法（ケイ酸ナトリウムから精製される方法）で作製したコロイダルシリカを使用した組成物（実施例２６）、を準備した。前記３種類の研磨用組成物を用いて、製造直後、および、製造後１ヶ月間、室温にて密栓保存したものについて、試験１と同じ条件にて研磨および評価を行った。評価結果は表２に記載する通りであった。また、実施例２６で使用した、イオン交換法によるコロイダルシリカの金属不純物の含有量を誘導結合プラズマ質量分析器（ＩＣＭ−ＭＳ）により測定した結果は、表３に示すとおりであった。
【００４２】
【表２】
0004954398.tif 000004
【００４３】
【表３】
0004954398.tif 000005
【００４４】
製造直後、および、１ヶ月保管後の研磨速度を比較したところ、実施例４の組成物の研磨速度はほとんど低下しなかった。また、実施例２５および実施例２６では、保存後の研磨速度が低下する傾向にあり、金属不純物が少ないものの方が保存性がよいことがわかる。
研磨後のタングステン表面を観察したところ、実施例４の研磨用組成物では全く研磨傷が観察されなかったが、実施例２５、２６では研磨傷が観察され、金属不純物が多い方が研磨傷が増加する傾向にあることがわかった。また、研磨後表面の金属不純物を測定したところ、実施例４の研磨用組成物では、何れの元素も検出限界以下であったが、実施例２５では、鉄イオンが４×１０１０ａｔｍｓ／ｃｍ２検出された。また、実施例２６では、シリカに含まれる金属不純物の影響によって、研磨後の表面には、鉄イオンが２×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２の濃度で検出されたほか、チタニウムイオンが３×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２の濃度で検出された。
【００４５】
試験２の結果より、金属不純物を含む研磨用組成物を用いた場合、研磨後のデバイス表面に金属不純物による汚染起こる傾向があることがわかった。また、金属不純物によって過ヨウ素酸の分解が起こり、研磨用組成物が長期保存によって変化し、研磨速度が低下するというメカニズムが推定される。
【００４６】
＜試験３＞
二酸化ケイ素を１００ｇ／リットル、過ヨウ素酸を６ｇ／リットル、アンモニアにてｐＨを４．５に調製した組成物（Ａ）と、二酸化ケイ素のみ２００ｇ／リットル含有された組成物（Ｂ）を予め用意した。ここで、二酸化ケイ素として、試験１で使用したものと同じ、ゾルゲル法により製造されたコロイダルシリカを使用した。次いで、組成物ＡおよびＢを、容積比にしてＡ：Ｂ＝２：１に調製したもの（実施例２７）、およびＡ：Ｂ＝１：１に調製したもの（実施例２８）の２種の研磨用組成物を調製した。実施例２７および２８を使用して試験１と同じ方法にて研磨試験を行い、各々の研磨性能を測定した。その結果、実施例２５は、タングステンの研磨速度が８２０Å／ｍｉｎ，ＴＥＯＳ膜の研磨速度が９００Å／ｍｉｎであった。一方、実施例２６では、タングステンの研磨速度が７５０Å／ｍｉｎ、ＴＥＯＳ膜の研磨速度が７００Å／ｍｉｎであった。また、実施例２７、２８のいずれの場合においても、研磨後の表面状態は良好（◎）であり、研磨後の表面の鉄イオン濃度は性能上問題無しとされる１×１０１０ａｔｍｓ／ｃｍ２以下であった。
【００４７】
＜試験４＞
更に、二酸化ケイ素として、表４に示される表面積粒子径、および、光学式粒子径のコロイダルシリカを用い、実施例４と同様の組成の研磨用組成物を調製し、試験１と同じ条件下にて研磨試験および評価を行った。なお、使用したコロイダルシリカはすべてゾルゲル法により製造されたもので、それらの不純物元素の含有量は、何れの元素においても５０ｐｐｂ以下であった。評価結果は表４に記載する通りであった。
【００４８】
【表４】
0004954398.tif 000006
【００４９】
試験３の結果より、研磨用組成物を２つの組成物に分けて準備し、研磨時に混合した場合でも、傷の無い、また鉄イオン濃度が少ない良好な表面を得ることが可能であることがわかった。また、研磨時に２つの組成物の配合割合を変化させることで、タングステン膜と絶縁膜の研磨速度を調整することができることがわかった。また、試験４の結果より、酸化ケイ素の表面積粒子径または光学式粒子径を変化させた場合、タングステン膜、絶縁膜の研磨速度が変化するが、研磨後の表面、金属不純物のいずれにおいても、良好な結果であることがわかった。