本發(fā)明涉及研磨組合物以及研磨方法。
背景技術(shù)：
伴隨半導(dǎo)體集成電路的制造技術(shù)的提高，要求半導(dǎo)體元件的高集成化以及高速運(yùn)作，半導(dǎo)體元件中的微細(xì)電路的制造步驟中所要求的半導(dǎo)體基板表面的平坦性變得更為嚴(yán)格，化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)等研磨成為半導(dǎo)體元件的制造步驟中不可或缺的技術(shù)。
半導(dǎo)體元件的制造步驟之一的配線步驟，利用在已形成于絕緣層上的槽中填埋鎢、銅、鋁等金屬材料，而使金屬層沉積于槽部分中。而且，使用CMP以去除此金屬層的不需要的部分。此外，研究對柵極電極等元件部分也使用金屬材料，以便進(jìn)一步提高半導(dǎo)體存儲元件等的性能，在此制造步驟中也使用了CMP(參照專利文獻(xiàn)1、2、3、4)。
CMP的原理，是一邊保持半導(dǎo)體基板，并按壓已貼合于平臺上的研磨墊上，一邊使半導(dǎo)體基板與研磨墊相對運(yùn)動。此時，將包含磨粒和試劑的研磨組合物供應(yīng)至研磨墊上。由此，獲得由試劑所實施的化學(xué)反應(yīng)與由磨粒所實施的機(jī)械性研磨效果，能夠切削基板表面的凹凸，并使表面平坦化。
CMP步驟中重要的特性是研磨速度(研磨速率)以及由研磨所引起的缺陷，所述缺陷包括劃痕、填埋圖案部分的凹陷即碟型凹陷(dishing)、除配線區(qū)域以外的絕緣層部分的膜厚減少即磨損(erosion)等。研磨速度與半導(dǎo)體制造步驟中的生產(chǎn)性相關(guān)，由于生產(chǎn)性會反映在半導(dǎo)體元件的成本上，因此，要求具有高研磨速度。此外，如上所述的缺陷會成為半導(dǎo)體組件的特性偏差的原因，由于會影響良率和可靠性，因此，如何抑制產(chǎn)生CMP步驟中的缺陷是重要的課題，且伴隨半導(dǎo)體元件的微細(xì)化發(fā)展，要求更高水準(zhǔn)的研磨步驟。
專利文獻(xiàn)5、6中記載一種研磨組合物，其能夠控制選擇比以抑制磨損，所述選擇比被定義為金屬層與絕緣層的研磨速度比。然而，如果提高選擇比，伴隨研磨進(jìn)展，相對于絕緣層，金屬層會成為過度研磨的狀態(tài)，容易成為碟型凹陷和絕緣層上的劃痕的原因。另一方面，如果降低選擇比，能夠抑制產(chǎn)生碟型凹陷和劃痕，但金屬層與絕緣層的研磨速度的差異小，伴隨絕緣膜層的研磨進(jìn)展，會有容易產(chǎn)生磨損的問題。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1：日本特公平7-77218號公報；
專利文獻(xiàn)2：日本特公平8-21557號公報；
專利文獻(xiàn)3：日本特表2008-515190號公報；
專利文獻(xiàn)4：日本特開2013-145800號公報；
專利文獻(xiàn)5：日本專利第2819196號公報；
專利文獻(xiàn)6：日本特開2006-228823號公報。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明所要解決的問題
本發(fā)明是鑒于所述問題而完成的，其目的在于，提供一種研磨組合物以及使用所述研磨組合物的半導(dǎo)體基板的研磨方法，所述研磨組合物維持高研磨速率，并能夠抑制產(chǎn)生劃痕、碟型凹陷、磨損等由研磨所引起的缺陷，并且能夠任意地調(diào)節(jié)金屬層與絕緣體層的研磨速度的比例即選擇比。
解決問題的技術(shù)方案
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種研磨組合物，其包含金屬氧化物顆粒作為磨粒，所述研磨組合物的特征在于，作為所述金屬氧化物顆粒，包含：在粉末X射線衍射圖案中的衍射強(qiáng)度達(dá)到最大的峰部分的半值寬度不足1°的金屬氧化物顆粒；進(jìn)一步地，作為選擇比調(diào)節(jié)劑，包含：2種以上的具有不同重均分子量的水溶性聚合物，且該水溶性聚合物的不同重均分子量的比值為10以上。
利用包含半值寬度不足1°的高結(jié)晶性金屬氧化物顆粒、與2種不同重均分子量且其比值為10以上的水溶性聚合物，能夠成為一種研磨組合物，其能夠維持高研磨速度，并且能夠抑制產(chǎn)生劃痕、碟型凹陷、磨損等缺陷，進(jìn)一步地，能夠易于將選擇比調(diào)整成任意值。
此時，作為所述金屬氧化物顆粒，能夠包含：氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰、氧化鋁、氧化錳中的任一種；或這些金屬氧化物中的至少2種以上的混合物；或者含有這些金屬氧化物中的1種以上的復(fù)合氧化物。
作為本發(fā)明中使用的金屬氧化物顆粒，優(yōu)選為包含這些物質(zhì)的金屬氧化物顆粒。
此外，此時，作為所述水溶性聚合物，能夠包含選自由聚羧酸或其鹽、聚苯乙烯磺酸或其鹽、聚丙烯酸或其鹽、聚乙烯吡咯烷酮、陰離子改性聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚醚所組成的群組中的至少1種以上。
作為本發(fā)明中使用的水溶性聚合物，優(yōu)選為包含這些物質(zhì)的水溶性聚合物。
此時，本發(fā)明的研磨組合物優(yōu)選為，進(jìn)一步包含氧化劑。
通過包含氧化劑，能夠?qū)雽?dǎo)體基板的表面氧化，且能夠有效促進(jìn)研磨。
此外優(yōu)選為，作為所述氧化劑，包含過氧化物與鐵(III)鹽中的至少1種以上。
進(jìn)一步優(yōu)選為，作為所述過氧化物，包含選自由過硫酸、高碘酸、高氯酸、這些酸的鹽以及過氧化氫所組成的群組中的至少1種以上。
進(jìn)一步優(yōu)選為，作為所述鐵(III)鹽，包含選自由硫酸鐵(III)、硝酸鐵(III)、氯化鐵(III)、草酸鐵(III)、三(草酸)鐵(III)鉀、六氰合鐵(III)酸銨、六氰合鐵(III)酸鉀、檸檬酸鐵(III)、檸檬酸鐵(III)銨所組成的群組中的至少1種以上。
作為氧化劑，通過包含這種物質(zhì)，能夠適當(dāng)?shù)貙雽?dǎo)體基板的表面氧化，且能夠更有效地促進(jìn)研磨。
此外，本發(fā)明中為了實現(xiàn)上述目的，提供一種研磨方法，其特征在于，使用上述研磨組合物，來研磨半導(dǎo)體基板。
如果使用上述研磨組合物，能夠維持高研磨速度，同時不易產(chǎn)生劃痕、碟型凹陷、磨損，進(jìn)一步地，容易調(diào)整選擇比。
此外優(yōu)選為，所述半導(dǎo)體基板包含金屬層。
本發(fā)明適合于研磨包含金屬層的半導(dǎo)體基板。
此外優(yōu)選為，所述金屬層是鎢或鎢合金。
本發(fā)明特別適合于研磨包含鎢或鎢合金作為金屬層的半導(dǎo)體基板。
發(fā)明的效果
如果是本發(fā)明的研磨組合物以及使用所述研磨組合物的研磨方法，能夠維持高研磨速度并且抑制由研磨所引起的缺陷的產(chǎn)生，同時進(jìn)一步地，容易將選擇比調(diào)整成任意值。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的研磨方法中能夠使用的單面研磨裝置的一個實例的示意圖。
具體實施方式
以下，說明本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明并不限定于以下說明。
首先，說明本發(fā)明的研磨組合物。
本發(fā)明的研磨組合物的特征在于，作為磨粒，含有在粉末X射線衍射圖案中的衍射強(qiáng)度達(dá)到最大的峰部分的半值寬度不足1°的金屬氧化物顆粒；進(jìn)一步地，作為選擇比調(diào)節(jié)劑，包含：2種以上的具有不同重均分子量的水溶性聚合物，該水溶性聚合物的不同重均分子量的比值為10以上。另外，選擇比調(diào)節(jié)劑，是指用以調(diào)整研磨速度的比例即選擇比的物質(zhì)，例如，在半導(dǎo)體基板的研磨中，是指發(fā)揮將金屬層與絕緣層的研磨速度的選擇比調(diào)節(jié)為任意值的作用的物質(zhì)。
與使用半值寬度為1°以上的金屬氧化物粉末的情況相比，如果以本發(fā)明的方式使用半值寬度不足1°的高結(jié)晶的金屬氧化物顆粒，研磨速度和劃痕、碟型凹陷等缺陷的特性變得良好。詳細(xì)的機(jī)制目前不明，但推測可能是由金屬氧化物顆粒的實效的硬度、或金屬氧化物顆粒表面與被研磨物表面之間的化學(xué)性相互作用所導(dǎo)致。
本發(fā)明的研磨組合物所含有的金屬氧化物粒子的半值寬度，能夠由例如X射線圖案求得，所述X射線圖案是通過使用波長1.5418的銅的Kα射線作為X射線源的θ-2θ法所獲得。此外，半值寬度，是指相對于強(qiáng)度達(dá)到最大的峰，去除背景(background)后的峰強(qiáng)度的一半的強(qiáng)度的位置處的峰寬度。
此外，在本發(fā)明中，對金屬氧化物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)并無特別限制，如果半值寬度不足1°，可以是單一結(jié)晶相，也可以具有兩個以上的結(jié)晶相。此外，金屬氧化物也可以是復(fù)合氧化物，可以根據(jù)被研磨物和目的適當(dāng)選擇。
作為金屬氧化物，優(yōu)選為氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰、氧化鋁、氧化錳中的任一種、或這些金屬氧化物中的至少2種以上的混合物。此外，作為復(fù)合氧化物，優(yōu)選為含有氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰、氧化鋁、氧化錳中的至少1種金屬氧化物的復(fù)合氧化物。作為此復(fù)合氧化物，可以列舉例如，氧化鋯/氧化鈰復(fù)合氧化物、氧化鋁/氧化鈰復(fù)合氧化物、氧化鋯/氧化釔復(fù)合氧化物、鐵/錳復(fù)合氧化物，但并不限定于這些復(fù)合氧化物。
此外，金屬氧化物顆粒優(yōu)選為，平均一次粒徑為10nm以上且400nm以下。如果金屬氧化物的平均一次粒徑為10nm以上，能夠獲得充分的研磨速度，此外，如果是400nm以下，能夠減少劃痕的產(chǎn)生。金屬氧化物顆粒的粒度分布，在此粒徑范圍內(nèi)的情況下，并無特別限定，可以根據(jù)目的適當(dāng)改變。
金屬氧化物顆粒的平均一次粒徑優(yōu)選為，對利用穿透式電子顯微鏡(TEM)或掃描式電子顯微鏡(SEM)來獲得的顆粒圖像進(jìn)行測量，并由100個以上顆粒的恒定方向最大直徑，也就是費(fèi)雷特(Feret)直徑的平均值來計算。
此外，研磨組合物中的金屬氧化物顆粒的含量優(yōu)選為0.1質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下，特別期望為0.3質(zhì)量％以上且3質(zhì)量％以下。如果金屬氧化物的含量為0.1質(zhì)量％以上，能夠獲得充分的研磨速度，此外，如果是10質(zhì)量％以下的含量，能夠抑制劃痕等缺陷的產(chǎn)生。
金屬氧化物顆粒的制造方法并無特別限定，能夠根據(jù)目的適當(dāng)選擇。可以列舉例如以下方法：對利用沉淀法等生成的金屬氧化物的前驅(qū)物進(jìn)行熱解(參照日本特開2006-32966號公報)；由金屬醇鹽的水解所實施的溶膠-凝膠法(Sol-Gel method)(參照日本特開2013-18690號公報)；噴霧分解法，噴霧金屬氯化物氣體和金屬鹽，利用熱和等離子體等使其分解(參照日本特開平6-40726號公報)；水熱合成法，使金屬鹽溶液在超臨界狀態(tài)的水中發(fā)生反應(yīng)(參照日本特開2008-137884號公報)；以及，激光燒蝕法，對靶材照射激光使其瞬間蒸發(fā)、再凝縮(參照國際公開第2012/114923號)等。進(jìn)一步地，作為高結(jié)晶性的金屬氧化物顆粒的制造方法，已知以下方法：在10摩爾濃度以上的堿金屬氫氧化物水溶液中，使鈦、鋅的氧化物等與鋇(Ba)等反應(yīng)(參照日本特開2007-31176號公報)；以及，在流通式反應(yīng)裝置中，對金屬氧化物溶膠與金屬鹽等進(jìn)行升溫并進(jìn)行熱處理(參照日本特開2012-153588號公報)等。通過根據(jù)目的適當(dāng)選擇這些制造方法和制造條件，能夠控制所制造的金屬氧化物的結(jié)晶性。
此外，本發(fā)明的研磨組合物中包含的水溶性聚合物，優(yōu)選使用選自聚羧酸或其鹽、聚苯乙烯磺酸或其鹽、聚丙烯酸或其鹽、聚乙烯吡咯烷酮、陰離子改性聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚醚所組成的群組中的至少1種以上。作為陰離子改性聚乙烯醇，優(yōu)選為具有羧基、磺酸基、硅烷醇基等作為改性基。陰離子改性聚乙烯醇分子中的改性基的量，能夠根據(jù)目的適當(dāng)調(diào)整。此外，水溶性聚合物的聚合度或分子量并無特別限定，能夠根據(jù)所使用的金屬氧化物顆粒的種類和粒徑、研磨對象物適當(dāng)選擇。研磨組合物中包含的水溶性聚合物通過被研磨表面和磨粒即金屬氧化物顆粒表面之間的相互作用，能夠抑制磨損。
此外，金屬氧化物磨粒表面和研磨對象物表面之間的相互作用的影響力，會隨著水溶性聚合物的聚合度而變化。一般來說，在聚合度低且重均分子量小的情況下，相互作用弱且使研磨速度下降的影響小，但抑制磨損等缺陷的效果弱。另一方面，在聚合度高且重均分子量大的情況下，相互作用變大且使研磨速度下降的影響大，但抑制磨損等缺陷的效果變強(qiáng)。通過組合并利用這些效果，也就是通過組合2種以上不同重均分子量的水溶性聚合物，并使所組合的水溶性聚合物的不同重均分子量的比值為10以上，從而抑制研磨速度的下降，并能夠調(diào)整磨損量等。另外，不同重均分子量的水溶性聚合物可以是相同種類，也可以是不同種類，并無特別限制。
此外，這種本發(fā)明的研磨組合物，通過根據(jù)研磨對象的材質(zhì)、形成于研磨對象上的圖案的寬度、圖案的密度等，適當(dāng)調(diào)整不同重均分子量的水溶性聚合物的摻合比例和各自的重均分子量，從而能夠任意地調(diào)整研磨時的選擇比。
如上述說明，本發(fā)明利用組合并使用由在粉末X射線衍射圖案中的衍射強(qiáng)度達(dá)到最大的峰部分的半值寬度不足1°的高結(jié)晶的金屬氧化物顆粒構(gòu)成的磨粒、與由2種以上重均分子量不同且該不同重均分子量的比值為10的水溶性聚合物構(gòu)成的選擇比調(diào)節(jié)劑，從而成為一種研磨組合物，所述研磨組合物能夠維持高研磨速度，并且能夠抑制產(chǎn)生劃痕、碟型凹陷、磨損，進(jìn)一步地能夠易于調(diào)整選擇比。
此外，本發(fā)明的研磨組合物，可以進(jìn)一步包含氧化劑。并且，此氧化劑并無特別限定，但優(yōu)選為包含由過氧化物組成的有機(jī)或無機(jī)化合物、或鐵(III)鹽中的至少1種以上。作為過氧化物并無特別限定，但優(yōu)選為包含選自由過硫酸、高碘酸、高氯酸、這些酸的鹽及過氧化氫所組成的群組中的至少1種以上。此外，作為由鐵(III)鹽所組成的化合物并無特別限定，但優(yōu)選為包含選自由硫酸鐵(III)、硝酸鐵(III)、氯化鐵(III)、草酸鐵(III)、三(草酸)鐵(III)鉀、六氰合鐵(III)酸銨、六氰合鐵(III)酸鉀、檸檬酸鐵(III)、檸檬酸鐵(III)銨所組成的群組中的至少1種以上。
本發(fā)明的研磨組合物通過包含這種氧化劑，能夠?qū)雽?dǎo)體基板的表面氧化，并能夠有效促進(jìn)研磨。
此外，本發(fā)明的研磨組合物中，可以進(jìn)一步添加陰離子系聚合物、陽離子系聚合物及非離子系聚合物作為分散劑。這些聚合物的種類、結(jié)構(gòu)、分子量并無特別限制，能夠根據(jù)目的適當(dāng)選擇。作為陰離子系聚合物，能夠使用聚羧酸、聚苯乙烯磺酸，作為陽離子系聚合物，能夠使用烷基三甲基銨鹽、烷基酰胺胺鹽，作為非離子系聚合物，能夠使用山梨醇酐脂肪酸酯等。
此外，本發(fā)明中的研磨組合物的pH并無特別限定，能夠根據(jù)研磨對象和目的適當(dāng)選擇。例如，當(dāng)對包含鎢的表面進(jìn)行研磨時，優(yōu)選pH是1以上且6以下。作為用以調(diào)整研磨組合物的pH的手段，能夠使用：硝酸、鹽酸、硫酸等無機(jī)酸；乙酸、草酸、琥珀酸等有機(jī)酸；氫氧化鉀、氨等無機(jī)堿；氫氧化四甲基銨(TetraMethylAmmonium Hydroxide，TMAH)等有機(jī)堿。
接下來，說明使用本發(fā)明的研磨組合物的研磨方法。以下，以單面研磨半導(dǎo)體基板的情況為例進(jìn)行說明，當(dāng)然并不限定于此情況，本發(fā)明的研磨組合物也能夠用于雙面研磨等。
單面研磨裝置能夠設(shè)為例如單面研磨裝置10，如圖1所示，由貼合有研磨墊4的平臺3、研磨組合物供應(yīng)機(jī)構(gòu)5及研磨頭2等所構(gòu)成。
在這種研磨裝置10上，以研磨頭2保持半導(dǎo)體基板W，由研磨組合物供應(yīng)機(jī)構(gòu)5向研磨墊4上供應(yīng)本發(fā)明的研磨組合物1，并且使平臺3與研磨頭2分別旋轉(zhuǎn)，使半導(dǎo)體基板W的表面滑動接觸于研磨墊4，由此，進(jìn)行研磨。
此時，半導(dǎo)體基板W能夠設(shè)為包含金屬層，進(jìn)一步地，金屬層能夠設(shè)為鎢或鎢合金。
本發(fā)明的研磨方法適合于包含金屬層作為被研磨物的表面的研磨，特別適合用于由鎢、鎢合金組成的金屬層的研磨。
如果是這種使用本發(fā)明的研磨組合物的研磨方法，能夠維持高研磨速度，并且能夠抑制產(chǎn)生劃痕、碟型凹陷、磨損。進(jìn)一步地，通過根據(jù)研磨對象的材質(zhì)、形成于研磨對象上的圖案的寬度、圖案的密度等，適當(dāng)調(diào)整所使用的研磨組合物的不同重均分子量的水溶性聚合物的摻合比例和各自的重均分子量，從而能夠任意調(diào)整研磨時的選擇比。
[實施例]
以下，示出本發(fā)明的實施例和比較例，更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于這些實施例和比較例。
(實施例1)
使用本發(fā)明的研磨組合物，進(jìn)行半導(dǎo)體基板的研磨，并評價研磨后的半導(dǎo)體基板中的碟型凹陷量、磨損量、研磨速度(研磨速率)、選擇比、有無劃痕。
如下所述地制造實施例1中使用的研磨組合物。
最初，將結(jié)晶結(jié)構(gòu)為單斜晶結(jié)構(gòu)、X射線半值寬度為0.4169°、平均一次粒徑為35nm的氧化鋯，以含量成為1.0質(zhì)量％的方式分散至純水中。接下來，按照以下表1的條件1-a～1-e所示的濃度，分別添加重均分子量為5000的聚丙烯酸和重均分子量100000的聚丙烯酸，作為水溶性聚合物。這樣一來，實施例1中，添加重均分子量的比值為20的相同種類水溶性聚合物，來制作5種水溶液。進(jìn)一步地，對這些水溶液添加過氧化氫1.5質(zhì)量％、硝酸鐵(III)0.1質(zhì)量％，并進(jìn)行混合。然后，利用硝酸將溶液的pH調(diào)整為2.5。以這樣的方式進(jìn)行，制造5種研磨組合物，其各水溶性聚合物的濃度不同。
另外，利用理學(xué)股份有限公司(Rigaku Corporation)制造的RINT 2500(型號)，按照受光狹縫寬度0.3mm、管電壓50kV、管電流60mA、掃描速度3°/min、采樣寬度0.024°的條件，來測量氧化鋯的半值寬度。
[表1]
在研磨速度和選擇比的評價中，測量研磨鎢膜時的研磨速度、研磨氧化硅膜時的研磨速度，求得這些研磨速度的比值作為選擇比。
鎢膜的研磨，是使用包覆(blanket)基板作為研磨對象，所述包覆基板是在直徑12英寸(300mm)的硅基板上，隔著厚度約10nm的氮化鈦層沉積約800nm的鎢層而成。并且，分別使用上述5種研磨組合物進(jìn)行研磨，并通過將研磨前后的鎢層的厚度(膜厚)的變化量除以時間(min)，來求得研磨速度。由根據(jù)4探針薄片電阻測量儀(NAPSON股份有限公司制造的RT-70V(型號))測得的薄片電阻率，并利用以下式1求得膜厚。
ρ＝ρs×t (式1)
此處，ρ：比電阻(常數(shù))，ρs：薄片電阻率，t：膜厚。
氧化硅層的研磨是使用包覆基板作為研磨對象，所述包覆基板是在直徑12英寸(300mm)的硅基板上沉積約1000nm的高密度等離子體(High Density Plasma，HDP)氧化硅膜而成。并且，分別使用上述5種研磨組合物進(jìn)行研磨，并根據(jù)將研磨前后的氧化硅膜的厚度的變化量除以時間(min)，來求得研磨速度。根據(jù)橢圓偏振儀(ellipsometer)(SENTECH公司制造的SE800(型號))來測量氧化硅膜的厚度。以這樣的方式進(jìn)行，由鎢膜的研磨速度和氧化硅膜的研磨速度的比值來計算出選擇比(鎢膜的研磨速度/氧化硅膜的研磨速度)。
此外，如下所述地進(jìn)行碟型凹陷量、磨損量、有無劃痕的評價。
研磨對象的半導(dǎo)體基板設(shè)為附有圖案的基板，所述附有圖案的基板是對100nm的間隔且寬度100nm、深度200nm的線狀槽，隔著厚度約1nm的氮化鈦層沉積約600nm的鎢，來填埋槽部分而成。并且，分別使用上述5種研磨組合物進(jìn)行研磨，并切出研磨后的圖案部分，然后利用電子顯微鏡觀察截面，評價無槽的非圖案區(qū)域與鎢填埋部的最凹陷部分之間的差異，作為碟型凹陷量。關(guān)于磨損，也同樣地切出圖案部分，評價研磨前后的絕緣體層的膜厚的減少量，作為磨損量。
有無劃痕的評價，是利用激光顯微鏡(激光科技股份有限公司(Lasertec Corporation)制造的1LM21(型號))，觀察研磨后的附有圖案的基板的表面上的基板中心附近的任意10點、與基板外周附近的任意10點，來確認(rèn)有無劃痕。
另外，在實施例1中，研磨裝置是使用Poli-762(G&P科技公司(G&P Technology,Inc.)制造)，研磨墊是使用IC 1000(霓達(dá)哈斯股份有限公司(Nitta Haas Incorporated)制造)。此外，研磨條件是將對被研磨基板施加的加重設(shè)為193g/cm2，平臺旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)為70rpm，研磨頭旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)為70rpm，漿料(研磨組合物)供應(yīng)量設(shè)為100mL/min，來進(jìn)行單面研磨。
將如上所述的實施例1、以下的實施例2～5以及以下的比較例1～4的碟型凹陷量、磨損量、研磨速度、選擇比、有無劃痕，示出于表10、11中。
如表10所示，實施例1中，能夠?qū)⒌桶枷萘靠刂茷榕c表11所示的比較例同等或小于該比較例，且能夠?qū)⒛p量控制為小于比較例。此外，未產(chǎn)生劃痕。研磨速度變得大幅高于比較例。此外，選擇比的變化相應(yīng)于水溶性聚合物的摻合比的變化(參照表1的各水溶性聚合物的濃度)，由此可知，例如，如果以此實施例1的方式來調(diào)整各水溶性聚合物的添加量等，容易調(diào)節(jié)為任意的選擇比。
(實施例2)
改變添加于研磨組合物中的水溶性聚合物的種類，并且將重均分子量的比值變更為14，除此以外，以與實施例1相同的條件來進(jìn)行各半導(dǎo)體基板的研磨，并以與實施例1相同的方法來評價碟型凹陷量、磨損量、研磨速度、選擇比、有無劃痕。
實施例2中，是按照以下表2的條件2-a～2-e所示的濃度，分別添加重均分子量為5000的聚丙烯酸和重均分子量為70000的聚苯乙烯磺酸，作為水溶性聚合物。
[表2]
如表10所示，實施例2中，能夠?qū)⒌桶枷萘靠刂茷榕c表11所示的比較例同等或小于該比較例，且能夠?qū)⒛p量控制為小于比較例。此外，未產(chǎn)生劃痕。研磨速度變得大幅高于比較例。此外，選擇比的變化相應(yīng)于水溶性聚合物的摻合比的變化(參照表2的各水溶性聚合物的濃度)，由此可知，容易調(diào)節(jié)為任意的選擇比。
(實施例3)
將添加于研磨組合物中的金屬氧化物顆粒變更為半值寬度0.9056°的金屬氧化物顆粒，除此以外，以與實施例2相同的條件來進(jìn)行各半導(dǎo)體基板的研磨，并以與實施例2相同的方法來評價碟型凹陷量、磨損量、研磨速度、選擇比、有無劃痕。
實施例3中，是使用結(jié)晶結(jié)構(gòu)為單斜晶結(jié)構(gòu)、X射線半值寬度0.9056°、平均粒徑為40nm的氧化鋯，作為金屬氧化物顆粒。此外，按照以下表3的條件3-a～3-e所示的濃度，分別添加重均分子量為5000的聚丙烯酸和重均分子量為70000的聚苯乙烯磺酸，作為水溶性聚合物。
[表3]
如表10所示，能夠?qū)⒌桶枷萘俊⒛p量控制為與以下比較例同等或小于該比較例，此外，未產(chǎn)生劃痕。研磨速度變得大幅高于以下比較例。此外，選擇比的變化相應(yīng)于水溶性聚合物的摻合比的變化(參照表3的各水溶性聚合物的濃度)，由此可知，容易調(diào)節(jié)為任意的選擇比。
(實施例4)
將添加于研磨組合物中的水溶性聚合物設(shè)為3種，除此以外，以與實施例1相同的條件來進(jìn)行各半導(dǎo)體基板的研磨，并以與實施例1相同的方法來評價碟型凹陷量、磨損量、研磨速度、選擇比、有無劃痕。
實施例4中，是按照以下表4的條件4-a～4-e所示的濃度，分別添加重均分子量為5000的聚丙烯酸、重均分子量為70000的聚苯乙烯磺酸以及重均分子量為1000000的聚丙烯酰胺，作為水溶性聚合物。
[表4]
如表10所示，能夠?qū)⒌桶枷萘俊⒛p量控制為與以下比較例同等或小于該比較例，此外，未產(chǎn)生劃痕。研磨速度變得大幅高于以下比較例。此外，選擇比的變化相應(yīng)于水溶性聚合物的摻合比的變化，由此可知，容易調(diào)節(jié)為任意的選擇比。
(實施例5)
將添加于研磨組合物中的水溶性聚合物的重均分子量的比值變更為10，除此以外，以與實施例1相同的條件來進(jìn)行各半導(dǎo)體基板的研磨，并以與實施例1相同的方法來評價碟型凹陷量、磨損量、研磨速度、選擇比、有無劃痕。
實施例5中，是按照以下表5的條件5-a～5-e所示的濃度，分別添加重均分子量為5000的聚丙烯酸和重均分子量為50000的聚乙烯吡咯烷酮，作為水溶性聚合物。這樣一來，實施例5中，添加重均分子量的比值為10的不同種類水溶性聚合物。
[表5]
如表10所示，能夠?qū)⒌桶枷萘?、磨損量控制為與以下比較例同等或小于該比較例，此外，未產(chǎn)生劃痕。研磨速度變得大幅高于以下比較例。此外，選擇比的變化大致上相應(yīng)于水溶性聚合物的摻合比的變化(參照表5的各水溶性聚合物的濃度)，由此可知，容易調(diào)節(jié)為任意的選擇比。
(比較例1)
將添加于研磨組合物中的金屬氧化物顆粒變更為半值寬度為0.4917°的金屬氧化物顆粒，且將水溶性聚合物的重均分子量的比值變更為2，除此以外，以與實施例1相同的條件來進(jìn)行各半導(dǎo)體基板的研磨，并以與實施例1相同的方法評價來碟型凹陷量、磨損量、研磨速度、選擇比、有無劃痕。
比較例1中，最初，將結(jié)晶結(jié)構(gòu)為單斜晶結(jié)構(gòu)、X射線半值寬度為0.4917°、平均粒徑為61nm的氧化鋯，以成為1.0質(zhì)量％的方式分散于純水中。接下來，按照以下表6的條件6-a～6-e所示的濃度，分別添加重均分子量為5000的聚丙烯酸和重均分子量為10000的聚丙烯酸，作為水溶性聚合物。這樣一來，比較例1中，添加重均分子量的比值為2的相同種類水溶性聚合物。進(jìn)一步地，對此水溶液添加過氧化氫1.5質(zhì)量％、硝酸鐵(III)0.1質(zhì)量％，并進(jìn)行混合。然后，利用硝酸將溶液的pH調(diào)整成2.5。以這樣的方式進(jìn)行，制造5種研磨組合物，其各水溶性聚合物的濃度不同。
[表6]
其結(jié)果，如表11所示，碟型凹陷量與上述實施例同等或增加，磨損量增加。相較于上述實施例，研磨速度、尤其是鎢膜的研磨速度下降。此外，選擇比是與水溶性聚合物的摻合比的變化無關(guān)且不規(guī)則地變化，由此可知，如果水溶性聚合物的重均分子量的比值不足10，不能調(diào)節(jié)為任意的選擇比。
(比較例2)
將添加于研磨組合物中的金屬氧化物顆粒變更為半值寬度為1.8413°的金屬氧化物顆粒，除此以外，以與實施例2相同的條件來進(jìn)行各半導(dǎo)體基板的研磨，評價碟型凹陷量、磨損量、研磨速度、選擇比、有無劃痕。
比較例2中，是使用結(jié)晶結(jié)構(gòu)為單斜晶結(jié)構(gòu)、X射線半值寬度為1.8413°、平均粒徑為45nm的氧化鋯，作為金屬氧化物顆粒。此外，按照以下表7的條件7-a～7-e所示的濃度，分別添加重均分子量為5000的聚丙烯酸和重均分子量為70000的聚苯乙烯磺酸，作為水溶性聚合物。這樣一來，比較例2中，使用金屬氧化物顆粒的X射線半值寬度為1°以上的研磨組合物。
[表7]
其結(jié)果，如表11所示，碟型凹陷量和磨損量大幅增加，進(jìn)一步地，也產(chǎn)生劃痕。這樣一來，確認(rèn)了如果金屬氧化物顆粒的半值寬度為1°以上，由研磨所引起的缺陷會大幅增加。
(比較例3)
將添加于研磨組合物中的金屬氧化物顆粒變更為半值寬度為1.0957°的金屬氧化物顆粒，除此以外，以與實施例2相同的條件來進(jìn)行各半導(dǎo)體基板的研磨，并以與實施例2相同的方法來評價碟型凹陷量、磨損量、研磨速度、選擇比、有無劃痕。
所添加的金屬氧化物顆粒，是使用結(jié)晶結(jié)構(gòu)為單斜晶結(jié)構(gòu)、X射線半值寬度為1.0957°、平均粒徑為61nm的氧化鋯。此外，按照以下表8的條件8-a～8-e所示的濃度，分別添加重均分子量為5000的聚丙烯酸和重均分子量為70000的聚苯乙烯磺酸，作為水溶性聚合物。
[表8]
其結(jié)果，如表11所示，碟型凹陷量和磨損量增加，進(jìn)一步地，也產(chǎn)生劃痕。這樣一來，確認(rèn)了如果金屬氧化物顆粒的半值寬度為1°以上，相較于實施例，由研磨所引起的缺陷會增加。
(比較例4)
將所使用的研磨組合物中的水溶性聚合物的重均分子量的比值變更為9，除此以外，以與實施例1相同的條件來進(jìn)行各半導(dǎo)體基板的研磨，并以與實施例1相同的方法來評價碟型凹陷量、磨損量、研磨速度、選擇比、有無劃痕。
比較例4中，是按照以下表9的條件9-a～9-e所示的濃度，分別添加重均分子量為5000的聚丙烯酸和重均分子量為45000的聚丙烯酸，作為水溶性聚合物。
[表9]
其結(jié)果，如表11所示，碟型凹陷量與上述實施例同等或增加，磨損量增加。相較于上述實施例，研磨速度、尤其是鎢膜的研磨速度下降。此外，選擇比是與水溶性聚合物的摻合比的變化無關(guān)且不規(guī)則地變化，由此可知，無法如實施例那樣地調(diào)節(jié)為任意的選擇比。
[表10]
[表11]
另外，本發(fā)明并不限定于上述實施方式。上述實施方式為示例，具有與本發(fā)明的權(quán)利要求書所述的技術(shù)思想實質(zhì)上相同的構(gòu)成并發(fā)揮相同作用效果的所有發(fā)明均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。