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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-10
(45)【発行日】2022-05-18
(54)【発明の名称】化学機械研磨用組成物及び研磨方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20220511BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20220511BHJP
C09K 3/14 20060101ALI20220511BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20220511BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 622D
B24B37/00 H
C09K3/14 550Z
C09K3/14 550C
C09G1/02
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021549305
(86)(22)【出願日】2021-05-21
(86)【国際出願番号】 JP2021019426
【審査請求日】2021-08-20
(31)【優先権主張番号】P 2020099777
(32)【優先日】2020-06-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000004178
【氏名又は名称】ＪＳＲ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
(74)【代理人】
【識別番号】100168860
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 充史
(72)【発明者】
【氏名】山田 裕也
(72)【発明者】
【氏名】吉尾 浩平
【審査官】湯川 洋介
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／１８１６９３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１３７８２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１４６４６８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／０６７９２３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－１２１６３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１５３７３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０５５６４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３２８６６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６７６１５５４（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２００３－２８２４９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
Ｂ２４Ｂ ３７／００
Ｃ０９Ｋ ３／１４
Ｃ０９Ｇ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒と、（Ｂ）液状媒体と、
を含有する化学機械研磨用組成物であって、
前記（Ａ）成分が、下記一般式（１）で表される官能基を有し、
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である、化学機械研磨用組成物。
－ＳＯ ３ － Ｍ ＋ ・・・・・（１）
（Ｍ ＋ は１価の陽イオンを表す。）
【請求項2】
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、請求項１に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項3】
（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒と、
（Ｂ）液状媒体と、
を含有する化学機械研磨用組成物であって、
前記（Ａ）成分が、下記一般式（２）で表される官能基を有し、
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である、化学機械研磨用組成物。
－ＣＯＯ － Ｍ ＋ ・・・・・（２）
（Ｍ ＋ は１価の陽イオンを表す。）
【請求項4】
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位が－１０ｍＶ以下である、請求項３に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項5】
ｐＨが１以上６以下である、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項6】
前記化学機械研磨用組成物の全質量に対して、前記（Ａ）成分の含有量が０．００５質量％以上１５質量％以下である、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項7】
さらに、水溶性高分子及びリン酸エステルからなる群より選択される少なくとも１種を含有する、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項8】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の化学機械研磨用組成物を用いて半導体基板を研磨する工程を含む、研磨方法。
【請求項9】
前記半導体基板が、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する部位を備える、請求項８に記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、化学機械研磨用組成物及びそれを用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【0002】
化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing、以下「ＣＭＰ」ともいう。）法は、半導体製造工程、特に、多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み配線（ダマシン配線）形成において活用されている。このような半導体製造工程では、ポリシリコンや窒化シリコンなどの材料が使用され、これらの材料を高速に研磨するだけでなく、高平坦性と低欠陥のバランスの取れた研磨特性が要求される。
【0003】
このようなバランスの取れた研磨特性を実現すべく、例えばポリシリコン膜や窒化シリコン膜を研磨するための研磨用組成物（スラリー）が検討されている（例えば、特許文献１～２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００８－２３５６５２号公報
【文献】特表２０１１－５３１０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
高硬度の砥粒を含有する研磨用組成物を用いることにより、ポリシリコン膜や窒化シリコン膜の研磨速度を向上させることはできる。しかしながら、高硬度の砥粒を含有する研磨用組成物を用いたＣＭＰでは、研磨後の被研磨面に研磨傷が生じやすいという課題があった。また、高硬度の砥粒を含有する研磨用組成物を用いたＣＭＰでは、配線材料と絶縁膜とが共存する被研磨面において、配線材料部分が皿状に削れてしまうディッシングと呼ばれる表面欠陥が発生しやすいという課題があった。このように、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板を高速で研磨しながら、研磨後の被研磨面における表面欠陥の発生を低減できる化学機械研磨用組成物、及び研磨方法が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る化学機械研磨用組成物の一態様は、
（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒と、
（Ｂ）液状媒体と、
を含有する化学機械研磨用組成物であって、
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である。
（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒と、
（Ｂ）液状媒体と、
を含有する化学機械研磨用組成物であって、
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である。
【0007】
前記化学機械研磨用組成物の一態様において、
前記（Ａ）成分が、下記一般式（１）で表される官能基を有してもよい。
－ＳＯ３ －Ｍ＋ ・・・・・（１）
（Ｍ＋は１価の陽イオンを表す。）
前記（Ａ）成分が、下記一般式（１）で表される官能基を有してもよい。
－ＳＯ３ －Ｍ＋ ・・・・・（１）
（Ｍ＋は１価の陽イオンを表す。）
【0008】
前記化学機械研磨用組成物のいずれかの態様において、
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位が－１０ｍＶ以下であってもよい。
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位が－１０ｍＶ以下であってもよい。
【0009】
前記化学機械研磨用組成物の一態様において、
前記（Ａ）成分が、下記一般式（２）で表される官能基を有してもよい。
－ＣＯＯ－Ｍ＋ ・・・・・（２）
（Ｍ＋は１価の陽イオンを表す。）
前記（Ａ）成分が、下記一般式（２）で表される官能基を有してもよい。
－ＣＯＯ－Ｍ＋ ・・・・・（２）
（Ｍ＋は１価の陽イオンを表す。）
【0010】
前記化学機械研磨用組成物のいずれかの態様において、
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位が－１０ｍＶ以下であってもよい。
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位が－１０ｍＶ以下であってもよい。
【0011】
前記化学機械研磨用組成物の一態様において、
前記（Ａ）成分が、下記一般式（３）又は下記一般式（４）で表される官能基を有してもよい。
－ＮＲ１Ｒ２ ・・・・・（３）
－Ｎ＋Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｍ－ ・・・・・（４）
（上記式（３）及び（４）中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は各々独立して、水素原子、又は置換もしくは非置換の炭化水素基を表す。Ｍ－は陰イオンを表す。）
前記（Ａ）成分が、下記一般式（３）又は下記一般式（４）で表される官能基を有してもよい。
－ＮＲ１Ｒ２ ・・・・・（３）
－Ｎ＋Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｍ－ ・・・・・（４）
（上記式（３）及び（４）中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は各々独立して、水素原子、又は置換もしくは非置換の炭化水素基を表す。Ｍ－は陰イオンを表す。）
【0012】
前記化学機械研磨用組成物のいずれかの態様において、
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位が＋１０ｍＶ以上であってもよい。
前記化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位が＋１０ｍＶ以上であってもよい。
【0013】
前記化学機械研磨用組成物のいずれかの態様において、
ｐＨが１以上６以下であってもよい。
ｐＨが１以上６以下であってもよい。
【0014】
前記化学機械研磨用組成物のいずれかの態様において、
前記化学機械研磨用組成物の全質量に対して、前記（Ａ）成分の含有量が０．００５質量％以上１５質量％以下であってもよい。
前記化学機械研磨用組成物の全質量に対して、前記（Ａ）成分の含有量が０．００５質量％以上１５質量％以下であってもよい。
【0015】
前記化学機械研磨用組成物のいずれかの態様において、
さらに、水溶性高分子及びリン酸エステルからなる群より選択される少なくとも１種を含有してもよい。
さらに、水溶性高分子及びリン酸エステルからなる群より選択される少なくとも１種を含有してもよい。
【0016】
本発明に係る研磨方法の一態様は、
前記いずれかの態様の化学機械研磨用組成物を用いて半導体基板を研磨する工程を含む。
前記いずれかの態様の化学機械研磨用組成物を用いて半導体基板を研磨する工程を含む。
【0017】
前記研磨方法の一態様において、
前記半導体基板が、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する部位を備えるものであってもよい。
前記半導体基板が、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する部位を備えるものであってもよい。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係る化学機械研磨用組成物によれば、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板を高速研磨することができ、かつ、研磨後の被研磨面における表面欠陥の発生を低減することができる。また、本発明に係る研磨方法によれば、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板を高速研磨し、表面欠陥の少ない被研磨面が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。
【0021】
本明細書において、「配線材料」とは、アルミニウム、銅、コバルト、チタン、ルテニウム、タングステン等の導電体金属材料のことをいう。「絶縁膜材料」とは、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アモルファスシリコン等の材料のことをいう。「バリアメタル材料」とは、窒化タンタル、窒化チタン等の配線の信頼性を向上させる目的で配線材料と積層させて用いられる材料のことをいう。
【0022】
本明細書において、「Ａ～Ｂ」を用いて記載された数値範囲は、数値Ａを下限値として含み、かつ、数値Ｂを上限値として含むものとして解釈される。
【0023】
１．化学機械研磨用組成物
本発明の一実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒（本明細書において、「（Ａ）成分」ともいう。）と、（Ｂ）液状媒体（本明細書において、「（Ｂ）成分」ともいう。）とを含有し、化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である。以下、本実施形態に係る化学機械研磨用組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒（本明細書において、「（Ａ）成分」ともいう。）と、（Ｂ）液状媒体（本明細書において、「（Ｂ）成分」ともいう。）とを含有し、化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である。以下、本実施形態に係る化学機械研磨用組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
【0024】
１．１．（Ａ）成分
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒を含有する。（Ａ）成分は、表面に複数の突起を有し、かつ、化学機械研磨用組成物中におけるゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である砥粒であれば特に制限されない。
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒を含有する。（Ａ）成分は、表面に複数の突起を有し、かつ、化学機械研磨用組成物中におけるゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である砥粒であれば特に制限されない。
【0025】
表面に複数の突起を有する砥粒は、例えば特開２００７－１５３７３２号公報や特開２０１３－１２１６３１号公報に記載された方法を適用して製造することができる。このようにして得られた砥粒の表面の少なくとも一部を官能基によって修飾することにより、表面に複数の突起を有し、かつ、化学機械研磨用組成物中におけるゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である砥粒を製造することができる。
【0026】
化学機械研磨用組成物中における（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値は、１０ｍＶ以上であり、好ましくは１５ｍＶ以上であり、より好ましくは２０ｍＶ以上である。化学機械研磨用組成物中における（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値は、好ましくは４０ｍＶ以下である。化学機械研磨用組成物中における（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が前記範囲にあると、砥粒同士の静電反発力により、化学機械研磨用組成物中における砥粒の分散性が向上する。その結果、被研磨面での研磨傷やディッシングの発生を低減しながら、被研磨面を高速研磨することができる。
【0027】
（Ａ）成分の平均粒子径は、好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、より好ましくは２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。（Ａ）成分の平均粒子径が前記範囲にあると、十分な研磨速度が得られると共に、粒子の沈降・分離を生ずることのない安定性に優れた化学機械研磨用組成物が得られる場合がある。なお、（Ａ）成分の平均粒子径は、例えば流動式比表面積自動測定装置（株式会社島津製作所製、「ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓＦｌｏｗＳｏｒｂＩＩ２３００」）を用いてＢＥＴ法による比表面積を測定し、その測定値から算出して求めることができる。
【0028】
（Ａ）成分は、表面に複数の突起を有している。ここでいう突起とは、砥粒の粒子径に比べて十分に小さい高さ及び幅を有するものである。（Ａ）成分が表面に有する突起の数は、砥粒１つ当たり平均で３つ以上であることが好ましく、５つ以上であることがより好ましい。（Ａ）成分は、いわゆる金平糖状(confetti-like)のような特異な形状を有する砥粒であるともいえる。（Ａ）成分がこのような特異な形状を有することにより、球形の砥粒を使用した場合に比べて、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板の研磨速度が向上する。また、（Ａ）成分がこのような特異な形状であることにより表面積が大きくなり、後述する官能基を有する化合物との反応性が高まる。これにより、化学機械研磨用組成物中の（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が大きくなり、分散性が向上する。その結果、被研磨面での研磨傷やディッシングの発生を低減しながら、被研磨面を高速研磨することができる。
【0029】
（Ａ）成分は、シリカを主成分として含有することが好ましい。（Ａ）成分がシリカを主成分として含有する場合、さらに他の成分を含有してもよい。他の成分としては、アルミニウム化合物、ケイ素化合物等が挙げられる。（Ａ）成分がアルミニウム化合物又はケイ素化合物をさらに含有することにより、（Ａ）成分の表面硬度を小さくすることができるため、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板を高速研磨しながら、被研磨面の研磨傷やディッシングの発生をより低減できる場合がある。
【0030】
アルミニウム化合物としては、例えば、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム（アルミナ）、塩化アルミニウム、窒化アルミニウム、酢酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等が挙げられる。一方、ケイ素化合物としては、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ酸塩、シリコーン、ケイ素樹脂等が挙げられる。
【0031】
（Ａ）成分は、その表面の少なくとも一部が官能基によって修飾された砥粒であることが好ましい。表面の少なくとも一部が官能基によって修飾された砥粒は、ｐＨが１以上６以下の範囲において、官能基によって表面修飾されていない砥粒に比べてゼータ電位の絶対値が大きくなり、砥粒同士の静電反発力が増大する。その結果、化学機械研磨用組成物中における砥粒の分散性は向上するため、研磨傷やディッシングの発生を低減しながら、高速研磨することができる。
【0032】
以下、（Ａ）成分の具体的態様について詳細に説明する。
【0033】
１．１．１．第１の態様
（Ａ）成分の第１の態様としては、下記一般式（１）で表される官能基を有し、かつ、表面に複数の突起を有する砥粒が挙げられる。
－ＳＯ３ －Ｍ＋ ・・・・・（１）
（Ｍ＋は１価の陽イオンを表す。）
（Ａ）成分の第１の態様としては、下記一般式（１）で表される官能基を有し、かつ、表面に複数の突起を有する砥粒が挙げられる。
－ＳＯ３ －Ｍ＋ ・・・・・（１）
（Ｍ＋は１価の陽イオンを表す。）
【0034】
上記式（１）中、Ｍ＋で表される１価の陽イオンとしては、これらに限定されないが、例えば、Ｈ＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、ＮＨ４
＋が挙げられる。すなわち、上記一般式（１）で表される官能基は、「スルホ基及びその塩よりなる群から選択される少なくとも１種の官能基」と言い換えることもできる。ここで、「スルホ基の塩」とは、スルホ基（－ＳＯ３Ｈ）に含まれている水素イオンをＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、ＮＨ４
＋等の１価の陽イオンで置換した官能基のことをいう。第１の態様に係る（Ａ）成分は、その表面に上記一般式（１）で表される官能基が共有結合を介して固定された砥粒であり、その表面に上記一般式（１）で表される官能基を有する化合物が物理的あるいはイオン的に吸着したような砥粒は含まれない。
【0035】
第１の態様に係る（Ａ）成分は、以下のようにして製造することができる。まず、特開２００７－１５３７３２号公報や特開２０１３－１２１６３１号公報に記載された方法を適用して、表面に複数の突起を有するシリカを作製する。次いで、表面に複数の突起を有するシリカとメルカプト基含有シランカップリング剤を酸性媒体中で十分に攪拌することにより、表面に複数の突起を有するシリカの表面にメルカプト基含有シランカップリング剤を共有結合させる。ここで、メルカプト基含有シランカップリング剤としては、例えば、３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。次に、過酸化水素を更に適量添加して十分に放置することにより、上記一般式（１）で表される官能基を有し、かつ、表面に複数の突起を有する砥粒を得ることができる。
【0036】
第１の態様に係る（Ａ）成分のゼータ電位は、化学機械研磨用組成物中において負電位であり、その負電位は、好ましくは－１０ｍＶ以下であり、より好ましくは－１５ｍＶ以下であり、特に好ましくは－２０ｍＶ以下である。第１の態様に係る（Ａ）成分のゼータ電位が前記範囲にあると、砥粒間の静電反発力によって効果的に粒子同士の凝集を防ぐと共に、化学機械研磨の際に正電荷を帯びる基板を選択的に研磨できる場合がある。なお、ゼータ電位測定装置としては、大塚電子株式会社製の「ＥＬＳＺ－２０００ＺＳ」、Ｍａｌｖｅｒｎ社製の「Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ ｎａｎｏ ｚｓ」等が挙げられる。第１の態様に係る（Ａ）成分のゼータ電位は、上述したメルカプト基含有シランカップリング剤等の添加量を適宜増減することにより調整することができる。
【0037】
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物が第１の態様に係る（Ａ）成分を含有する場合、第１の態様に係る（Ａ）成分の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは０．００５質量％以上であり、より好ましくは０．１質量％以上であり、特に好ましくは０．５質量％以上である。第１の態様に係る（Ａ）成分の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは１５質量％以下であり、より好ましくは８質量％以下であり、特に好ましくは５質量％以下である。第１の態様に係る（Ａ）成分の含有量が前記範囲であると、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板を高速研磨できると共に、化学機械研磨用組成物の保存安定性が良好となる場合がある。
【0038】
１．１．２．第２の態様
（Ａ）成分の第２の態様としては、下記一般式（２）で表される官能基を有し、かつ、表面に複数の突起を有する砥粒が挙げられる。
－ＣＯＯ－Ｍ＋ ・・・・・（２）
（Ｍ＋は１価の陽イオンを表す。）
（Ａ）成分の第２の態様としては、下記一般式（２）で表される官能基を有し、かつ、表面に複数の突起を有する砥粒が挙げられる。
－ＣＯＯ－Ｍ＋ ・・・・・（２）
（Ｍ＋は１価の陽イオンを表す。）
【0039】
上記式（２）中、Ｍ＋で表される１価の陽イオンとしては、これらに限定されないが、例えば、Ｈ＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、ＮＨ４
＋が挙げられる。すなわち、上記一般式（２）で表される官能基は、「カルボキシ基及びその塩よりなる群から選択される少なくとも１種の官能基」と言い換えることもできる。ここで、「カルボキシ基の塩」とは、カルボキシ基（－ＣＯＯＨ）に含まれている水素イオンをＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、ＮＨ４
＋等の１価の陽イオンで置換した官能基のことをいう。第２の態様に係る（Ａ）成分は、その表面に上記一般式（２）で表される官能基が共有結合を介して固定された砥粒であり、その表面に上記一般式（２）で表される官能基を有する化合物が物理的あるいはイオン的に吸着したような砥粒は含まれない。
【0040】
第２の態様に係る（Ａ）成分は、以下のようにして製造することができる。まず、特開２００７－１５３７３２号公報や特開２０１３－１２１６３１号公報に記載された方法を適用して、表面に複数の突起を有するシリカを作製する。次いで、表面に複数の突起を有するシリカとカルボン酸無水物含有シランカップリング剤とを塩基性媒体中で十分に攪拌することにより、表面に複数の突起を有する砥粒の表面にカルボン酸無水物含有シランカップリング剤を共有結合させることにより、上記一般式（２）で表される官能基を有し、かつ、表面に複数の突起を有する砥粒を得ることができる。ここで、カルボン酸無水物含有シランカップリング剤としては、例えば、３－（トリエトキシシリル）プロピルコハク酸無水物等が挙げられる。
【0041】
第２の態様に係る（Ａ）成分のゼータ電位は、化学機械研磨用組成物中において負電位であり、その負電位は、好ましくは－１０ｍＶ以下であり、より好ましくは－１５ｍＶ以下であり、特に好ましくは－２０ｍＶ以下である。第２の態様に係る（Ａ）成分のゼータ電位が前記範囲にあると、砥粒間の静電反発力によって効果的に粒子同士の凝集を防ぐと共に、化学機械研磨の際に正電荷を帯びる基板を選択的に研磨できる場合がある。なお、ゼータ電位測定装置は、第１の態様に記載した装置を使用することができる。第２の態様に係る（Ａ）成分のゼータ電位は、上述したカルボン酸無水物含有シランカップリング剤等の添加量を適宜増減することにより調整することができる。
【0042】
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物が第２の態様に係る（Ａ）成分を含有する場合、第２の態様に係る（Ａ）成分の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは０．００５質量％以上であり、より好ましくは０．１質量％以上であり、特に好ましくは０．５質量％以上である。第２の態様に係る（Ａ）成分の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは１５質量％以下であり、より好ましくは８質量％以下であり、特に好ましくは５質量％以下である。第２の態様に係る（Ａ）成分の含有量が前記範囲であると、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板を高速研磨できると共に、化学機械研磨用組成物の保存安定性が良好となる場合がある。
【0043】
１．１．３．第３の態様
（Ａ）成分の第３の態様としては、下記一般式（３）又は下記一般式（４）で表される官能基を有し、かつ、表面に複数の突起を有する砥粒が挙げられる。
－ＮＲ１Ｒ２ ・・・・・（３）
－Ｎ＋Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｍ－ ・・・・・（４）
（上記式（３）及び上記式（４）中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は各々独立して、水素原子、又は置換もしくは非置換の炭化水素基を表す。Ｍ－は陰イオンを表す。）
（Ａ）成分の第３の態様としては、下記一般式（３）又は下記一般式（４）で表される官能基を有し、かつ、表面に複数の突起を有する砥粒が挙げられる。
－ＮＲ１Ｒ２ ・・・・・（３）
－Ｎ＋Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｍ－ ・・・・・（４）
（上記式（３）及び上記式（４）中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は各々独立して、水素原子、又は置換もしくは非置換の炭化水素基を表す。Ｍ－は陰イオンを表す。）
【0044】
上記一般式（３）で表される官能基はアミノ基を表しており、上記一般式（４）で表される官能基はアミノ基の塩を表している。したがって、上記一般式（３）で表される官能基と上記一般式（４）で表される官能基を纏めて、「アミノ基及びその塩よりなる群から選択される少なくとも１種の官能基」と言い換えることもできる。第３の態様に係る（Ａ）成分は、その表面に上記一般式（３）又は上記一般式（４）で表される官能基が共有結合を介して固定された砥粒であり、その表面に上記一般式（３）又は上記一般式（４）で表される官能基を有する化合物が物理的あるいはイオン的に吸着したような砥粒は含まれない。
【0045】
上記式（４）中、Ｍ－で表される陰イオンとしては、これらに限定されないが、例えば、ＯＨ－、Ｆ－、Ｃｌ－、Ｂｒ－、Ｉ－、ＣＮ－等の陰イオンの他、酸性化合物由来の陰イオンが挙げられる。
【0046】
上記式（３）及び上記式（４）中、Ｒ１～Ｒ３は各々独立して、水素原子、又は置換もしくは非置換の炭化水素基を表すが、Ｒ１～Ｒ３のうち２つ以上が結合して環構造を形成していてもよい。
【0047】
Ｒ１～Ｒ３で表される炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基のいずれでもよい。また、脂肪族炭化水素基及び芳香脂肪族炭化水素基の脂肪族は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状でも分岐状でもよい。これらの炭化水素基としては、例えば直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、及びアリール基等が挙げられる。
【0048】
アルキル基としては、通常炭素数が１～６の低級アルキル基が好ましく、炭素数１～４の低級アルキル基がより好ましい。このようなアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉｓｏ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｉｓｏ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｉｓｏ－ペンチル基、ｓｅｃ－ペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ－ヘキシル基、ｉｓｏ－ヘキシル基、ｓｅｃ－ヘキシル基、ｔｅｒｔ－ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【0049】
アルケニル基としては、通常炭素数１～６の低級アルケニル基が好ましく、炭素数１～４の低級アルケニル基がより好ましい。このようなアルケニル基としては、例えば、ビニル基、ｎ－プロペニル基、ｉｓｏ－プロペニル基、ｎ－ブテニル基、ｉｓｏ－ブテニル基、ｓｅｃ－ブテニル基、ｔｅｒｔ－ブテニル基等が挙げられる。
【0050】
アラルキル基としては、通常炭素数７～１２のものが好ましい。このようなアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルヘキシル基、メチルベンジル基、メチルフェネチル基、エチルベンジル基等が挙げられる。
【0051】
アリール基としては、通常炭素数６～１４のものが好ましい。このようなアリール基としては、例えば、フェニル基、ｏ－トリル基、ｍ－トリル基、ｐ－トリル基、２，３－キシリル基、２，４－キシリル基、２，５－キシリル基、２，６－キシリル基、３，５－キシリル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。
【0052】
上記のアリール基及びアラルキル基の芳香環は、例えば、メチル基、エチル基等の低級アルキル基や、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、ヒドロキシ基等を、置換基として有していてもよい。
【0053】
第３の態様に係る（Ａ）成分は、以下のようにして製造することができる。まず、特開２００７－１５３７３２号公報や特開２０１３－１２１６３１号公報に記載された方法を適用して、表面に複数の突起を有するシリカを作製する。次いで、表面に複数の突起を有するシリカとアミノ基含有シランカップリング剤を酸性媒体中で十分に攪拌し、表面に複数の突起を有するシリカの表面にアミノ基含有シランカップリング剤を共有結合させることにより、上記一般式（３）又は上記一般式（４）で表される官能基を有し、かつ、表面に複数の突起を有する砥粒が得られる。ここで、アミノ基含有シランカップリング剤としては、例えば、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３―アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【0054】
第３の態様に係る（Ａ）成分のゼータ電位は、化学機械研磨用組成物中において正電位であり、その正電位は、好ましくは＋１０ｍＶ以上であり、より好ましくは＋１５ｍＶ以上であり、特に好ましくは＋２０ｍＶ以上である。第３の態様に係る（Ａ）成分のゼータ電位が前記範囲にあると、砥粒間の静電反発力によって効果的に粒子同士の凝集を防ぐと共に、化学機械研磨の際に負電荷を帯びる基板を選択的に研磨できる場合がある。なお、ゼータ電位測定装置は、第１の態様に記載した装置を使用することができる。第３の態様に係る（Ａ）成分のゼータ電位は、上述したアミノ基含有シランカップリング剤等の添加量を適宜増減することにより調整することができる。
【0055】
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物が第３の態様に係る（Ａ）成分を含有する場合、第３の態様に係る（Ａ）成分の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは０．００５質量％以上であり、より好ましくは０．１質量％以上であり、特に好ましくは０．５質量％以上である。第３の態様に係る（Ａ）成分の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは１５質量％以下であり、より好ましくは８質量％以下であり、特に好ましくは５質量％以下である。第３の態様に係る（Ａ）成分の含有量が前記範囲であると、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板を高速研磨できると共に、化学機械研磨用組成物の保存安定性が良好となる場合がある。
【0056】
１．２．（Ｂ）液状媒体
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、（Ｂ）液状媒体を含有する。（Ｂ）成分としては、水、水及びアルコールの混合媒体、水及び水との相溶性を有する有機溶媒を含む混合媒体等が挙げられる。これらの中でも、水、水及びアルコールの混合媒体を用いることが好ましく、水を用いることがより好ましい。水としては、特に制限されるものではないが、純水が好ましい。水は、化学機械研磨用組成物の構成材料の残部として配合されていればよく、水の含有量については特に制限はない。
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、（Ｂ）液状媒体を含有する。（Ｂ）成分としては、水、水及びアルコールの混合媒体、水及び水との相溶性を有する有機溶媒を含む混合媒体等が挙げられる。これらの中でも、水、水及びアルコールの混合媒体を用いることが好ましく、水を用いることがより好ましい。水としては、特に制限されるものではないが、純水が好ましい。水は、化学機械研磨用組成物の構成材料の残部として配合されていればよく、水の含有量については特に制限はない。
【0057】
１．３．その他の成分
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、前述の各成分の他、必要に応じて有機酸及びその塩、リン酸エステル、水溶性高分子、含窒素複素環化合物、界面活性剤、無機酸及びその塩、塩基性化合物等を含有してもよい。
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、前述の各成分の他、必要に応じて有機酸及びその塩、リン酸エステル、水溶性高分子、含窒素複素環化合物、界面活性剤、無機酸及びその塩、塩基性化合物等を含有してもよい。
【0058】
＜有機酸及びその塩＞
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、有機酸及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種を含有してもよい。有機酸及びその塩は、（Ａ）成分との相乗効果により、ポリシリコン膜及び／又は窒化シリコン膜の研磨速度を大きくする作用効果を奏する。
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、有機酸及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種を含有してもよい。有機酸及びその塩は、（Ａ）成分との相乗効果により、ポリシリコン膜及び／又は窒化シリコン膜の研磨速度を大きくする作用効果を奏する。
【0059】
有機酸及びその塩としては、カルボキシ基を有する化合物、スルホ基を有する化合物であることが好ましい。カルボキシ基を有する化合物としては、例えば、ステアリン酸、ラウリン酸、オレイン酸、ミリスチン酸、アルケニルコハク酸、乳酸、酒石酸、フマル酸、グリコール酸、フタル酸、マレイン酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、コハク酸、安息香酸、キノリン酸、キナルジン酸、アミド硫酸、プロピオン酸、トリフルオロ酢酸；グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、アルギニン、トリプトファン、ドデシルアミノエチルアミノエチルグリシン、芳香族アミノ酸、複素環型アミノ酸等のアミノ酸；アルキルイミノジカルボン酸等のイミノ酸；及びこれらの塩が挙げられる。スルホ基を有する化合物としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸等のアルキルベンゼンスルホン酸；ブチルナフタレンスルホン酸等のアルキルナフタレンスルホン酸；テトラデセンスルホン酸等のα－オレフィンスルホン酸等が挙げられる。これらの化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0060】
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物が有機酸（塩）を含有する場合、有機酸（塩）の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは０．００１質量％以上であり、より好ましくは０．０１質量％以上である。有機酸（塩）の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは５質量％以下であり、より好ましくは１質量％以下である。
【0061】
＜リン酸エステル＞
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、リン酸エステルを含有してもよい。リン酸エステルは、配線材料表面に吸着することで、ディッシングの発生を低減させる効果を高めることができる場合がある。
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、リン酸エステルを含有してもよい。リン酸エステルは、配線材料表面に吸着することで、ディッシングの発生を低減させる効果を高めることができる場合がある。
【0062】
一般にリン酸エステルとは、リン酸（Ｏ＝Ｐ（ＯＨ）３）が持つ３個の水素の全て又は一部が有機基で置換された構造を有する化合物の総称のことをいうが、リン酸エステルの中でも、ディッシングの発生を低減させる効果が特に高いことから、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルを好ましく使用することができる。ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルは、ノニオン型アニオン系界面活性剤であり、下記一般式（５）で表すことができる。
［Ｒ４－Ｏ－（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ］ｍ－Ｈ３－ｍＰＯ４－ｍ ・・・・・（５）
［Ｒ４－Ｏ－（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ］ｍ－Ｈ３－ｍＰＯ４－ｍ ・・・・・（５）
【0063】
上記式（５）において、Ｒ４は、炭素数１０以上の炭化水素基を表し、ｎは５以上３０未満であり、ｍは１又は２である。Ｒ４で表される炭素数１０以上の炭化水素基としては、好ましくは炭素数１０以上のアルキル基であり、より好ましくは炭素数１０～３０のアルキル基である。炭素数１０～３０のアルキル基の具体例としては、デシル基、イソデシル基、ラウリル基、トリデシル基、セチル基、オレイル基、ステアリル基等が挙げられる。上記式（５）中、ｍ＝２である場合、２つのＲ４は、同一の基であってもよいし、複数の基が組み合わされていてもよい。このようなポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルの分子量は、通常４００以上である。
【0064】
ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルの具体例としては、ポリオキシエチレンデシルエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンデシルエーテルのリン酸ジエステル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテルのリン酸ジエステル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルのリン酸ジエステル、ポリオキシエチレントリデシルエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレントリデシルエーテルのリン酸ジエステル、ポリオキシエチレンアリルフェニルエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンアリルフェニルエーテルのリン酸ジエステル等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上組み合わせて使用することができる。また、これらのポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルには、モノエステル、ジエステルなどがあるが、本発明では、モノエステル及びジエステルはそれぞれ単独で使用してもよいし、混合物として使用してもよい。
【0065】
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物がリン酸エステルを含有する場合、リン酸エステルの含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは０．００１質量％以上であり、より好ましくは０．００２質量％以上である。リン酸エステルの含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは０．１質量％以下であり、より好ましくは０．０１質量％以下である。
【0066】
＜水溶性高分子＞
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、水溶性高分子を含有してもよい。水溶性高分子は、被研磨面の表面に吸着して研磨摩擦を低減させ、被研磨面のディッシングの発生を低減できる場合がある。
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、水溶性高分子を含有してもよい。水溶性高分子は、被研磨面の表面に吸着して研磨摩擦を低減させ、被研磨面のディッシングの発生を低減できる場合がある。
【0067】
水溶性高分子の具体例としては、ポリカルボン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリエーテル、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ヒドロキシエチルセルロース等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上組み合わせて使用することができる。
【0068】
水溶性高分子の重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは１万以上１５０万以下であり、より好ましくは４万以上１２０万以下である。ここで、「重量平均分子量」とは、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）によって測定されたポリエチレングリコール換算の重量平均分子量のことを指す。
【0069】
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物が水溶性高分子を含有する場合、水溶性高分子の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは０．００１質量％以上であり、より好ましくは０．００２質量％以上である。水溶性高分子の含有量は、化学機械研磨用組成物の全質量を１００質量％としたときに、好ましくは０．１質量％以下であり、より好ましくは０．０１質量％以下である。
【0070】
＜含窒素複素環化合物＞
含窒素複素環化合物とは、少なくとも１個の窒素原子を有する、複素五員環及び複素六員環から選択される少なくとも１種の複素環を含む有機化合物のことである。前記複素環の具体例としては、ピロール構造、イミダゾール構造、トリアゾール構造等の複素五員環；ピリジン構造、ピリミジン構造、ピリダジン構造、ピラジン構造等の複素六員環が挙げられる。これらの複素環は、縮合環を形成していてもよい。具体的には、インドール構造、イソインドール構造、ベンゾイミダゾール構造、ベンゾトリアゾール構造、キノリン構造、イソキノリン構造、キナゾリン構造、シンノリン構造、フタラジン構造、キノキサリン構造、アクリジン構造等が挙げられる。このような構造を有する複素環化合物のうち、ピリジン構造、キノリン構造、ベンゾイミダゾール構造、ベンゾトリアゾール構造を有する複素環化合物が好ましい。
含窒素複素環化合物とは、少なくとも１個の窒素原子を有する、複素五員環及び複素六員環から選択される少なくとも１種の複素環を含む有機化合物のことである。前記複素環の具体例としては、ピロール構造、イミダゾール構造、トリアゾール構造等の複素五員環；ピリジン構造、ピリミジン構造、ピリダジン構造、ピラジン構造等の複素六員環が挙げられる。これらの複素環は、縮合環を形成していてもよい。具体的には、インドール構造、イソインドール構造、ベンゾイミダゾール構造、ベンゾトリアゾール構造、キノリン構造、イソキノリン構造、キナゾリン構造、シンノリン構造、フタラジン構造、キノキサリン構造、アクリジン構造等が挙げられる。このような構造を有する複素環化合物のうち、ピリジン構造、キノリン構造、ベンゾイミダゾール構造、ベンゾトリアゾール構造を有する複素環化合物が好ましい。
【0071】
含窒素複素環化合物の具体例としては、アジリジン、ピリジン、ピリミジン、ピロリジン、ピペリジン、ピラジン、トリアジン、ピロール、イミダゾール、インドール、キノリン、イソキノリン、ベンゾイソキノリン、プリン、プテリジン、トリアゾール、トリアゾリジン、ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、及びこれらの骨格を有する誘導体が挙げられる。これらの中でも、ベンゾトリアゾール及びトリアゾールから選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの含窒素複素環化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0072】
＜界面活性剤＞
界面活性剤としては、特に制限されず、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤等を使用することができる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩等の硫酸塩；パーフルオロアルキル化合物等の含フッ素系界面活性剤等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール、アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物、アセチレンアルコール等の三重結合を有する非イオン性界面活性剤；ポリエチレングリコール型界面活性剤等が挙げられる。これらの界面活性剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
界面活性剤としては、特に制限されず、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤等を使用することができる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩等の硫酸塩；パーフルオロアルキル化合物等の含フッ素系界面活性剤等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール、アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物、アセチレンアルコール等の三重結合を有する非イオン性界面活性剤；ポリエチレングリコール型界面活性剤等が挙げられる。これらの界面活性剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0073】
＜無機酸及びその塩＞
無機酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、及びリン酸から選択される少なくとも１種であることが好ましい。なお、無機酸は、化学機械研磨用組成物中で別途添加した塩基と塩を形成してもよい。
無機酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、及びリン酸から選択される少なくとも１種であることが好ましい。なお、無機酸は、化学機械研磨用組成物中で別途添加した塩基と塩を形成してもよい。
【0074】
＜塩基性化合物＞
塩基性化合物としては、有機塩基及び無機塩基が挙げられる。有機塩基としては、アミンが好ましく、例えばトリエチルアミン、モノエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルアミン、メチルアミン、エチレンジアミン、ジグリコールアミン、イソプロピルアミン等が挙げられる。無機塩基としては、例えばアンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。これらの塩基性化合物の中でも、アンモニア、水酸化カリウムが好ましい。これらの塩基性化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
塩基性化合物としては、有機塩基及び無機塩基が挙げられる。有機塩基としては、アミンが好ましく、例えばトリエチルアミン、モノエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルアミン、メチルアミン、エチレンジアミン、ジグリコールアミン、イソプロピルアミン等が挙げられる。無機塩基としては、例えばアンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。これらの塩基性化合物の中でも、アンモニア、水酸化カリウムが好ましい。これらの塩基性化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0075】
１．４．ｐＨ
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物のｐＨは、好ましくは１以上６以下であり、より好ましくは２以上６以下であり、特に好ましくは２．５以上５．５以下である。ｐＨが前記範囲であると、化学機械研磨用組成物中の（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が大きくなることで分散性が向上するため、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板の研磨傷やディッシングの発生を低減しながら高速研磨することができる。
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物のｐＨは、好ましくは１以上６以下であり、より好ましくは２以上６以下であり、特に好ましくは２．５以上５．５以下である。ｐＨが前記範囲であると、化学機械研磨用組成物中の（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が大きくなることで分散性が向上するため、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板の研磨傷やディッシングの発生を低減しながら高速研磨することができる。
【0076】
なお、本実施形態に係る化学機械研磨用組成物のｐＨは、必要に応じて、有機酸及びその塩、無機酸及びその塩、塩基性化合物の含有量を適宜増減することにより調整することができる。
【0077】
本発明において、ｐＨとは、水素イオン指数のことを指し、その値は、２５℃、１気圧の条件下で市販のｐＨメーター（例えば、株式会社堀場製作所製、卓上型ｐＨメーター）を用いて測定することができる。
【0078】
１．５．用途
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、半導体装置を構成する複数種の材料を有する半導体基板を化学機械研磨するための研磨材料として好適である。研磨対象となる半導体基板は、タングステンやコバルト等の導電体金属の他、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、アモルファスシリコン、ポリシリコン等の絶縁膜材料や、チタン、窒化チタン、窒化タンタル等のバリアメタル材料を有していてもよい。
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、半導体装置を構成する複数種の材料を有する半導体基板を化学機械研磨するための研磨材料として好適である。研磨対象となる半導体基板は、タングステンやコバルト等の導電体金属の他、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、アモルファスシリコン、ポリシリコン等の絶縁膜材料や、チタン、窒化チタン、窒化タンタル等のバリアメタル材料を有していてもよい。
【0079】
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物の研磨対象は、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する部位を備えた半導体基板であることが好ましい。このような半導体基板の具体例としては、例えば図１に示すような窒化シリコン膜をポリシリコン膜の下地に施した半導体基板が挙げられる。本実施形態に係る化学機械研磨用組成物によれば、このような半導体基板を高速研磨でき、かつ、研磨後の被研磨面における表面欠陥の発生を低減することができる。
【0080】
１．６．化学機械研磨用組成物の調製方法
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、水等の液状媒体に上述の各成分を溶解又は分散させることにより調製することができる。溶解又は分散させる方法は、特に制限されず、均一に溶解又は分散できればどのような方法を適用してもよい。また、上述の各成分の混合順序や混合方法についても特に制限されない。
本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、水等の液状媒体に上述の各成分を溶解又は分散させることにより調製することができる。溶解又は分散させる方法は、特に制限されず、均一に溶解又は分散できればどのような方法を適用してもよい。また、上述の各成分の混合順序や混合方法についても特に制限されない。
【0081】
また、本実施形態に係る化学機械研磨用組成物は、濃縮タイプの原液として調製し、使用時に水等の液状媒体で希釈して使用することもできる。
【0082】
２．研磨方法
本発明の一実施形態に係る研磨方法は、上述した化学機械研磨用組成物を用いて半導体基板を研磨する工程を含む。上述した化学機械研磨用組成物は、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する部位を備えた半導体基板を高速研磨でき、かつ、研磨後の被研磨面の表面欠陥の発生を低減することができる。したがって、本実施形態に係る研磨方法は、窒化シリコン膜をポリシリコン膜の下地に施した半導体基板を研磨する場合に特に好適である。以下、本実施形態に係る研磨方法の一具体例について、図面を用いて詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る研磨方法は、上述した化学機械研磨用組成物を用いて半導体基板を研磨する工程を含む。上述した化学機械研磨用組成物は、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する部位を備えた半導体基板を高速研磨でき、かつ、研磨後の被研磨面の表面欠陥の発生を低減することができる。したがって、本実施形態に係る研磨方法は、窒化シリコン膜をポリシリコン膜の下地に施した半導体基板を研磨する場合に特に好適である。以下、本実施形態に係る研磨方法の一具体例について、図面を用いて詳細に説明する。
【0083】
２．１．被処理体
図１は、本実施形態に係る研磨方法の使用に適した被処理体を模式的に示した断面図である。被処理体１００は、下記工程（１）～工程（４）を経ることにより形成される。
図１は、本実施形態に係る研磨方法の使用に適した被処理体を模式的に示した断面図である。被処理体１００は、下記工程（１）～工程（４）を経ることにより形成される。
【0084】
（１）まず、図１に示すように、基体１０を用意する。基体１０は、例えばシリコン基板とその上に形成された酸化シリコン膜から構成されていてもよい。さらに、基体１０には、（図示しない）トランジスタ等の機能デバイスが形成されていてもよい。次に、基体１０の上に、熱酸化法を用いて絶縁膜である酸化シリコン膜１２を形成する。
【0085】
（２）次いで、酸化シリコン膜１２の上に、窒化シリコン膜１４を形成する。窒化シリコン膜１４は、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）により形成することができる。
【0086】
（３）次いで、窒化シリコン膜１４上に感光性レジスト膜をスピンコーターで製膜し、フォトマスクで選択的に露光させ、現像する。次いで、プラズマを照射して、レジストのない部分をエッチングする。その後、保護したレジストを除去する。
【0087】
（４）次いで、化学蒸着法又は電気めっき法により、１，５００～２，０００Åのポリシリコン膜１６を堆積させる。以上のような工程（１）～工程（４）を経ることにより被処理体１００を作製することができる。
【0088】
２．２．研磨方法
２．２．１．第１研磨工程
図２は、第１研磨工程終了時での被処理体１００を模式的に示した断面図である。図２に示すように、第１研磨工程は、ポリシリコン膜１６を高速研磨できる化学機械研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１６を粗方研磨する工程である。第１研磨工程では、ポリシリコン膜を高速研磨できる化学機械研磨用組成物を用いるために、ポリシリコン膜１６の表面に図２に示すようなディッシングと呼ばれる表面欠陥が発生することがある。
２．２．１．第１研磨工程
図２は、第１研磨工程終了時での被処理体１００を模式的に示した断面図である。図２に示すように、第１研磨工程は、ポリシリコン膜１６を高速研磨できる化学機械研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１６を粗方研磨する工程である。第１研磨工程では、ポリシリコン膜を高速研磨できる化学機械研磨用組成物を用いるために、ポリシリコン膜１６の表面に図２に示すようなディッシングと呼ばれる表面欠陥が発生することがある。
【0089】
２．２．２．第２研磨工程
図３は、第２研磨工程終了時での被処理体１００を模式的に示した断面図である。図３に示すように、第２研磨工程は、上述の（本発明の）化学機械研磨用組成物を用いて窒化シリコン膜１４及びポリシリコン膜１６を平坦化するために研磨する工程である。上述の（本発明の）化学機械研磨用組成物は、ポリシリコン膜１６の研磨速度をバランスよく制御することができるので、ポリシリコン膜１６のディッシングの発生を低減し、露出した窒化シリコン膜１４及びポリシリコン膜１６を高速かつバランスよく研磨することにより平坦化することができる。また、上述（本発明の）化学機械研磨用組成物は、（Ａ）成分の分散性が良好であるため、被研磨面における研磨傷の発生を低減することができる。
図３は、第２研磨工程終了時での被処理体１００を模式的に示した断面図である。図３に示すように、第２研磨工程は、上述の（本発明の）化学機械研磨用組成物を用いて窒化シリコン膜１４及びポリシリコン膜１６を平坦化するために研磨する工程である。上述の（本発明の）化学機械研磨用組成物は、ポリシリコン膜１６の研磨速度をバランスよく制御することができるので、ポリシリコン膜１６のディッシングの発生を低減し、露出した窒化シリコン膜１４及びポリシリコン膜１６を高速かつバランスよく研磨することにより平坦化することができる。また、上述（本発明の）化学機械研磨用組成物は、（Ａ）成分の分散性が良好であるため、被研磨面における研磨傷の発生を低減することができる。
【0090】
２．３．化学機械研磨装置
上述の第１研磨工程及び第２研磨工程には、例えば図４に示すような研磨装置２００を用いることができる。図４は、研磨装置２００を模式的に示した斜視図である。上述の第１研磨工程及び第２研磨工程は、スラリー供給ノズル４２からスラリー（化学機械研磨用組成物）４４を供給し、かつ研磨布４６が貼付されたターンテーブル４８を回転させながら、半導体基板５０を保持したキャリアーヘッド５２を当接させることにより行う。なお、図４には、水供給ノズル５４及びドレッサー５６も併せて示してある。
上述の第１研磨工程及び第２研磨工程には、例えば図４に示すような研磨装置２００を用いることができる。図４は、研磨装置２００を模式的に示した斜視図である。上述の第１研磨工程及び第２研磨工程は、スラリー供給ノズル４２からスラリー（化学機械研磨用組成物）４４を供給し、かつ研磨布４６が貼付されたターンテーブル４８を回転させながら、半導体基板５０を保持したキャリアーヘッド５２を当接させることにより行う。なお、図４には、水供給ノズル５４及びドレッサー５６も併せて示してある。
【0091】
キャリアーヘッド５２の研磨荷重は、０．７～７０ｐｓｉの範囲内で選択することができ、好ましくは１．５～３５ｐｓｉである。また、ターンテーブル４８及びキャリアーヘッド５２の回転数は１０～４００ｒｐｍの範囲内で適宜選択することができ、好ましくは３０～１５０ｒｐｍである。スラリー供給ノズル４２から供給されるスラリー（化学機械研磨用組成物）４４の流量は、１０～１，０００ｍＬ／分の範囲内で選択することができ、好ましくは５０～４００ｍＬ／分である。
【0092】
市販の研磨装置としては、例えば、荏原製作所社製、型式「ＥＰＯ－１１２」、「ＥＰＯ－２２２」；ラップマスターＳＦＴ社製、型式「ＬＧＰ－５１０」、「ＬＧＰ－５５２」；アプライドマテリアルズ社製、型式「Ｍｉｒｒａ」、「Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ」；Ｇ＆Ｐ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、型式「ＰＯＬＩ－４００Ｌ」；ＡＭＡＴ社製、型式「Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ＬＫ」等が挙げられる。
【0093】
３．実施例
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、本実施例における「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、本実施例における「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。
【0094】
３．１．砥粒の調製
＜砥粒Ａの調製＞
特開２００７－１５３７３２号公報に記載の実施例６に従い、シリカ濃度１２．０質量％、ｐＨ７．８、動的光散乱による平均粒子径が２０．１ｎｍの、表面に複数の突起を有さない、球状のコロイダルシリカ（砥粒Ａ）を作製した。
＜砥粒Ａの調製＞
特開２００７－１５３７３２号公報に記載の実施例６に従い、シリカ濃度１２．０質量％、ｐＨ７．８、動的光散乱による平均粒子径が２０．１ｎｍの、表面に複数の突起を有さない、球状のコロイダルシリカ（砥粒Ａ）を作製した。
【0095】
＜砥粒Ｂの調製＞
特開２００７－１５３７３２号公報に記載の実施例７に従い、シリカ濃度１３．７質量％、ｐＨ７．７、動的光散乱による平均粒子径が４５．７ｎｍの、表面に複数の突起を有するコロイダルシリカ（砥粒Ｂ）を作製した。
特開２００７－１５３７３２号公報に記載の実施例７に従い、シリカ濃度１３．７質量％、ｐＨ７．７、動的光散乱による平均粒子径が４５．７ｎｍの、表面に複数の突起を有するコロイダルシリカ（砥粒Ｂ）を作製した。
【0096】
＜砥粒Ｃの調製＞
純水１００ｇ、メタノール２８５０ｇの混合溶媒中に砥粒Ｂを３００ｇ分散させた後、２９％アンモニア水を５０ｇ加えた。この分散液中に３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン１５．０ｇを加え、沸点で６時間還流した。その後、純水を追加して分散液の容積を保ちながらメタノール及びアンモニアを水置換した。分散液のｐＨが８．５以下かつ塔頂温が１００℃に達した時点で純水添加を終了した。分散液を放置して温度を３０℃以下とした後、３５％過酸化水素水を３０ｇ添加し、分散液を約７０℃に保ちながら６時間更に反応させた。反応終了後、分散液を放置して温度を３０℃以下として、砥粒Ｂの表面をスルホ基で修飾した砥粒Ｃを含有する分散液を得た。
純水１００ｇ、メタノール２８５０ｇの混合溶媒中に砥粒Ｂを３００ｇ分散させた後、２９％アンモニア水を５０ｇ加えた。この分散液中に３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン１５．０ｇを加え、沸点で６時間還流した。その後、純水を追加して分散液の容積を保ちながらメタノール及びアンモニアを水置換した。分散液のｐＨが８．５以下かつ塔頂温が１００℃に達した時点で純水添加を終了した。分散液を放置して温度を３０℃以下とした後、３５％過酸化水素水を３０ｇ添加し、分散液を約７０℃に保ちながら６時間更に反応させた。反応終了後、分散液を放置して温度を３０℃以下として、砥粒Ｂの表面をスルホ基で修飾した砥粒Ｃを含有する分散液を得た。
【0097】
＜砥粒Ｄの調製＞
純水１００ｇ、メタノール２８５０ｇの混合溶媒中に砥粒Ｂを３００ｇ分散させた後、２９％アンモニア水を５０ｇ加えた。この分散液中に３－（トリエトキシシリル）プロピルコハク酸無水物４０．０ｇを加え、沸点で６時間還流した。その後、純水を追加して分散液の容積を保ちながらメタノール及びアンモニアを水置換した。分散液のｐＨが８．５以下かつ塔頂温が１００℃に達した時点で純水添加を終了した。分散液を放置して温度を３０℃以下として、砥粒Ｂの表面をカルボキシ基で修飾した砥粒Ｄを含有する分散液を得た。
純水１００ｇ、メタノール２８５０ｇの混合溶媒中に砥粒Ｂを３００ｇ分散させた後、２９％アンモニア水を５０ｇ加えた。この分散液中に３－（トリエトキシシリル）プロピルコハク酸無水物４０．０ｇを加え、沸点で６時間還流した。その後、純水を追加して分散液の容積を保ちながらメタノール及びアンモニアを水置換した。分散液のｐＨが８．５以下かつ塔頂温が１００℃に達した時点で純水添加を終了した。分散液を放置して温度を３０℃以下として、砥粒Ｂの表面をカルボキシ基で修飾した砥粒Ｄを含有する分散液を得た。
【0098】
＜砥粒Ｅの調製＞
純水１００ｇ、メタノール２８５０ｇの混合溶媒中に砥粒Ｂを１０００ｇ分散させた後、３－アミノプロピルトリメトキシシラン５．０ｇを加え、沸点で４時間還流した。その後、純水を追加して分散液の容積を保ちながらメタノールを水置換した。塔頂温が１００℃に達した時点で純水添加を終了し、分散液を放置して温度を３０℃以下として、シリカ砥粒Ｂの表面をアミノ基で修飾した砥粒Ｅを含有する分散液を得た。
純水１００ｇ、メタノール２８５０ｇの混合溶媒中に砥粒Ｂを１０００ｇ分散させた後、３－アミノプロピルトリメトキシシラン５．０ｇを加え、沸点で４時間還流した。その後、純水を追加して分散液の容積を保ちながらメタノールを水置換した。塔頂温が１００℃に達した時点で純水添加を終了し、分散液を放置して温度を３０℃以下として、シリカ砥粒Ｂの表面をアミノ基で修飾した砥粒Ｅを含有する分散液を得た。
【0099】
３．２．化学機械研磨用組成物の調製
表１～表３に記載された砥粒を所定濃度となるように容量１Ｌのポリエチレン製の瓶に添加し、表１～表３に示す組成となるように各成分を添加し、さらに表１～表３に示すｐＨとなるように水酸化カリウム水溶液で調整し、全成分の合計量が１００質量％となるように（Ｂ）液状媒体としての純水を添加して調整することにより、各実施例及び各比較例の化学機械研磨用組成物を調製した。このようにして得られた各化学機械研磨用組成物について、ゼータ電位測定装置（大塚電子株式会社製、型式「ＥＬＳＺ－２０００ＺＳ」）を用いて砥粒のゼータ電位を測定した結果を表１～表３に併せて示す。
表１～表３に記載された砥粒を所定濃度となるように容量１Ｌのポリエチレン製の瓶に添加し、表１～表３に示す組成となるように各成分を添加し、さらに表１～表３に示すｐＨとなるように水酸化カリウム水溶液で調整し、全成分の合計量が１００質量％となるように（Ｂ）液状媒体としての純水を添加して調整することにより、各実施例及び各比較例の化学機械研磨用組成物を調製した。このようにして得られた各化学機械研磨用組成物について、ゼータ電位測定装置（大塚電子株式会社製、型式「ＥＬＳＺ－２０００ＺＳ」）を用いて砥粒のゼータ電位を測定した結果を表１～表３に併せて示す。
【0100】
３．３．評価方法
３．３．１．研磨速度評価
上記で得られた化学機械研磨用組成物を用いて、直径１２インチのポリシリコン膜７００ｎｍ付きウェハ及び直径１２インチの窒化シリコン膜１０００ｎｍ付きウェハをそれぞれ被処理体として、下記の研磨条件で６０秒間の化学機械研磨試験を行った。
＜研磨条件＞
・研磨装置：Ｇ＆Ｐ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、型式「ＰＯＬＩ－４００Ｌ」
・研磨パッド：富士紡績社製、「多硬質ポリウレタン製パッド；Ｈ８００－ｔｙｐｅ１（３－１Ｓ）７７５」
・化学機械研磨用組成物供給速度：１００ｍＬ／分
・定盤回転数：１００ｒｐｍ
・ヘッド回転数：９０ｒｐｍ
・ヘッド押し付け圧：２ｐｓｉ
・研磨速度（Å／分）＝（研磨前の膜の厚さ－研磨後の膜の厚さ）／研磨時間
３．３．１．研磨速度評価
上記で得られた化学機械研磨用組成物を用いて、直径１２インチのポリシリコン膜７００ｎｍ付きウェハ及び直径１２インチの窒化シリコン膜１０００ｎｍ付きウェハをそれぞれ被処理体として、下記の研磨条件で６０秒間の化学機械研磨試験を行った。
＜研磨条件＞
・研磨装置：Ｇ＆Ｐ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、型式「ＰＯＬＩ－４００Ｌ」
・研磨パッド：富士紡績社製、「多硬質ポリウレタン製パッド；Ｈ８００－ｔｙｐｅ１（３－１Ｓ）７７５」
・化学機械研磨用組成物供給速度：１００ｍＬ／分
・定盤回転数：１００ｒｐｍ
・ヘッド回転数：９０ｒｐｍ
・ヘッド押し付け圧：２ｐｓｉ
・研磨速度（Å／分）＝（研磨前の膜の厚さ－研磨後の膜の厚さ）／研磨時間
【0101】
ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の厚さは、非接触式光学式膜厚測定装置（ナノメトリックス・ジャパン社製、型式「ＮａｎｏＳｐｅｃ ６１００」）を用いて屈折率を測定することによって算出した。
【0102】
研磨速度の評価基準は、下記の通りである。ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の研磨速度、並びにそれらの評価結果を表１～表３に併せて示す。
（評価基準）
・「Ａ」…ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜のいずれか一方の研磨速度が３００Å／分以上である場合、実際の半導体研磨においてポリシリコン膜あるいは窒化シリコン膜を備えた配線の研磨時間を大幅に短縮できるため、良好であると判断した。
・「Ｂ」…ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜のいずれの研磨速度も３００Å／分未満である場合、研磨速度が小さく、実用に供することが困難であるため、不良であると判断した。
（評価基準）
・「Ａ」…ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜のいずれか一方の研磨速度が３００Å／分以上である場合、実際の半導体研磨においてポリシリコン膜あるいは窒化シリコン膜を備えた配線の研磨時間を大幅に短縮できるため、良好であると判断した。
・「Ｂ」…ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜のいずれの研磨速度も３００Å／分未満である場合、研磨速度が小さく、実用に供することが困難であるため、不良であると判断した。
【0103】
３．３．２．平坦性評価
被処理体として、１０ｎｍのシリコン酸化膜の上部に７０ｎｍの窒化シリコン膜が成膜された１２インチのウェハを、深さ７０ｎｍの幅１０μｍのラインアンドスペースを有するパターンに加工し、１５０ｎｍのポリシリコン膜を積層したテスト用基板を用いた。このテスト用基板について、窒化シリコン膜が露出するまで下記条件にて研磨を行った。研磨処理後の被研磨面を触針式プロファイリングシステム（ＢＲＵＫＥＲ社製、形式「Ｄｅｋｔａｋ ＸＴＬ」）を用いて、ポリシリコン配線幅（ライン、Ｌ）／窒化シリコン膜配線幅（スペース、Ｓ）がそれぞれ１０μｍ／１０μｍのパターン部分におけるポリシリコン／窒化シリコン膜配線のディッシング量を確認した。
＜研磨条件＞
・研磨装置：Ｇ＆Ｐ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、型式「ＰＯＬＩ－４００Ｌ」
・研磨パッド：富士紡績社製、「多硬質ポリウレタン製パッド；Ｈ８００－ｔｙｐｅ１（３－１Ｓ）７７５」
・化学機械研磨用組成物供給速度：１００ｍＬ／分
・定盤回転数：１００ｒｐｍ
・ヘッド回転数：９０ｒｐｍ
・ヘッド押し付け圧：２ｐｓｉ
被処理体として、１０ｎｍのシリコン酸化膜の上部に７０ｎｍの窒化シリコン膜が成膜された１２インチのウェハを、深さ７０ｎｍの幅１０μｍのラインアンドスペースを有するパターンに加工し、１５０ｎｍのポリシリコン膜を積層したテスト用基板を用いた。このテスト用基板について、窒化シリコン膜が露出するまで下記条件にて研磨を行った。研磨処理後の被研磨面を触針式プロファイリングシステム（ＢＲＵＫＥＲ社製、形式「Ｄｅｋｔａｋ ＸＴＬ」）を用いて、ポリシリコン配線幅（ライン、Ｌ）／窒化シリコン膜配線幅（スペース、Ｓ）がそれぞれ１０μｍ／１０μｍのパターン部分におけるポリシリコン／窒化シリコン膜配線のディッシング量を確認した。
＜研磨条件＞
・研磨装置：Ｇ＆Ｐ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、型式「ＰＯＬＩ－４００Ｌ」
・研磨パッド：富士紡績社製、「多硬質ポリウレタン製パッド；Ｈ８００－ｔｙｐｅ１（３－１Ｓ）７７５」
・化学機械研磨用組成物供給速度：１００ｍＬ／分
・定盤回転数：１００ｒｐｍ
・ヘッド回転数：９０ｒｐｍ
・ヘッド押し付け圧：２ｐｓｉ
【0104】
平坦性評価の評価基準は下記の通りである。ディッシング量及びその評価結果を表１～表３に併せて示す。
（評価基準）
・「Ａ」…ディッシング量が５ｎｍ未満である場合、平坦性が非常に良好であると判断した。
・「Ｂ」…ディッシング量が５ｎｍ以上である場合、平坦性が不良であると判断した。
（評価基準）
・「Ａ」…ディッシング量が５ｎｍ未満である場合、平坦性が非常に良好であると判断した。
・「Ｂ」…ディッシング量が５ｎｍ以上である場合、平坦性が不良であると判断した。
【0105】
３．４．評価結果
表１～表３に、各実施例及び各比較例の化学機械研磨用組成物の組成並びに各評価結果を示す。
表１～表３に、各実施例及び各比較例の化学機械研磨用組成物の組成並びに各評価結果を示す。
【0106】
【表1】
【0107】
【表2】
【0108】
【表3】
【0109】
表１～表３中の各成分は、それぞれ下記の商品又は試薬を用いた。
＜砥粒＞
・砥粒Ａ：上記で調製した球状コロイダルシリカ、平均粒子径２０．１ｎｍ
・砥粒Ｂ：上記で調製した表面に複数の突起を有するコロイダルシリカ、平均粒子径４５．７ｎｍ
・砥粒Ｃ：上記砥粒Ｂの表面をスルホ基で修飾したコロイダルシリカ
・砥粒Ｄ：上記砥粒Ｂの表面をカルボキシ基で修飾したコロイダルシリカ
・砥粒Ｅ：上記砥粒Ｂの表面をアミノ基で修飾したコロイダルシリカ
＜その他の添加剤＞
（有機酸）
・マレイン酸：富士フイルム和光純薬社製、商品名「マレイン酸」
・クエン酸：扶桑化学工業社製、商品名「精製クエン酸（結晶）Ｌ」
・酢酸：富士フイルム和光純薬社製、商品名「酢酸」
・マロン酸：東京化成工業社製、商品名「Ｍａｌｏｎｉｃ Ａｃｉｄ」
（無機酸）
・リン酸：富士フイルム和光純薬社製、商品名「りん酸」
・硫酸：富士フイルム和光純薬社製、商品名「硫酸」（１０％水溶液）
（塩基性化合物）
・テトラブチルアンモニウムヒドロキシド：東京化成工業社製、商品名「Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ （４０％ ｉｎ Ｗａｔｅｒ）」
（水溶性高分子）
・ポリビニルアルコール：日本酢ビポバール社製、商品名「ＰＸＰ－０５」
・ポリエチレングリコール：東邦化学工業社製、商品名「ＰＥＧ－４００」
・ポリアクリル酸：東亜合成社製、商品名「ジュリマーＡＣ－１０Ｌ」
・ポリスチレンスルホン酸ナトリウム：アルドリッチ社製、商品名「Ｐｏｌｙ（ｓｏｄｉｕｍ ４－ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ） ｓｏｌｕｔｉｏｎ」Ｍｗ＝７０,０００
（リン酸エステル）
・ジポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸：日光ケミカルズ社製、商品名「ＤＤＰ－１０」
・ポリオキシエチレンアリルフェニルフォスフェートアミン塩：竹本油脂社製、商品名「ニューカルゲンＦＳ－３ＡＱ」（２０％水溶液）
＜砥粒＞
・砥粒Ａ：上記で調製した球状コロイダルシリカ、平均粒子径２０．１ｎｍ
・砥粒Ｂ：上記で調製した表面に複数の突起を有するコロイダルシリカ、平均粒子径４５．７ｎｍ
・砥粒Ｃ：上記砥粒Ｂの表面をスルホ基で修飾したコロイダルシリカ
・砥粒Ｄ：上記砥粒Ｂの表面をカルボキシ基で修飾したコロイダルシリカ
・砥粒Ｅ：上記砥粒Ｂの表面をアミノ基で修飾したコロイダルシリカ
＜その他の添加剤＞
（有機酸）
・マレイン酸：富士フイルム和光純薬社製、商品名「マレイン酸」
・クエン酸：扶桑化学工業社製、商品名「精製クエン酸（結晶）Ｌ」
・酢酸：富士フイルム和光純薬社製、商品名「酢酸」
・マロン酸：東京化成工業社製、商品名「Ｍａｌｏｎｉｃ Ａｃｉｄ」
（無機酸）
・リン酸：富士フイルム和光純薬社製、商品名「りん酸」
・硫酸：富士フイルム和光純薬社製、商品名「硫酸」（１０％水溶液）
（塩基性化合物）
・テトラブチルアンモニウムヒドロキシド：東京化成工業社製、商品名「Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ （４０％ ｉｎ Ｗａｔｅｒ）」
（水溶性高分子）
・ポリビニルアルコール：日本酢ビポバール社製、商品名「ＰＸＰ－０５」
・ポリエチレングリコール：東邦化学工業社製、商品名「ＰＥＧ－４００」
・ポリアクリル酸：東亜合成社製、商品名「ジュリマーＡＣ－１０Ｌ」
・ポリスチレンスルホン酸ナトリウム：アルドリッチ社製、商品名「Ｐｏｌｙ（ｓｏｄｉｕｍ ４－ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ） ｓｏｌｕｔｉｏｎ」Ｍｗ＝７０,０００
（リン酸エステル）
・ジポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸：日光ケミカルズ社製、商品名「ＤＤＰ－１０」
・ポリオキシエチレンアリルフェニルフォスフェートアミン塩：竹本油脂社製、商品名「ニューカルゲンＦＳ－３ＡＱ」（２０％水溶液）
【0110】
実施例１～１６によれば、表面に複数の突起を有し、かつ、化学機械研磨用組成物中のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である砥粒を用いることで、ポリシリコン膜及び／又は窒化シリコン膜を高速研磨することができ、被研磨面の表面欠陥（ディッシング量）を低減できることがわかった。
【0111】
比較例１～６は、表面に複数の突起を有しているが、化学機械研磨用組成物中のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ未満の砥粒を使用した例である。この場合には、高速研磨と表面欠陥の抑制をバランスよく達成することができなかった。
【0112】
比較例７は、表面に複数の突起を有していない砥粒を使用した例である。この場合には、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜のいずれも高速研磨することができなかった。
【0113】
以上の結果から、本願発明に係る化学機械研磨用組成物によれば、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板を高速研磨でき、かつ、被研磨面の表面欠陥（ディッシング量）を低減できることがわかった。
【0114】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0115】
１０…基体、１２…酸化シリコン膜、１４…窒化シリコン膜、１６…ポリシリコン膜、４２…スラリー供給ノズル、４４…化学機械研磨用組成物（スラリー）、４６…研磨布、４８…ターンテーブル、５０…半導体基板、５２…キャリアーヘッド、５４…水供給ノズル、５６…ドレッサー、１００…被処理体、２００…化学機械研磨装置
【要約】
ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも１種を含有する半導体基板を高速で研磨しながら、研磨後の被研磨面における表面欠陥の発生を低減できる化学機械研磨用組成物、及び研磨方法を提供する。
本発明に係る化学機械研磨用組成物は、（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒と、（Ｂ）液状媒体と、を含有し、化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である。
本発明に係る化学機械研磨用組成物は、（Ａ）表面に複数の突起を有する砥粒と、（Ｂ）液状媒体と、を含有し、化学機械研磨用組成物中の前記（Ａ）成分のゼータ電位の絶対値が１０ｍＶ以上である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】