[发明专利]研磨用组合物和研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及主要在研磨含有钨的晶片的用途、更具体地说是在研磨要形成钨栓(タングステンプラグ)的、具有钨图案的晶片的用途中使用的研磨用组合物，以及使用该研磨用组合物的研磨方法。

背景技术

在专利文献1中，作为在研磨含有钨的晶片用途中使用的研磨用组合物，公开了含有过氧化氢等氧化剂、硝酸铁等铁催化剂、以及二氧化硅等磨粒的研磨用组合物。但是，使用该专利文献1的研磨用组合物进行研磨时，无法避免研磨用组合物中铁离子导致的晶片的铁污染问题。另外，专利文献1的研磨用组合物中，无法相对于硅氧化膜选择性地研磨钨膜。

[专利文献1]日本特开平10-265766号公报

发明内容

本发明针对上述情况而设，其目的在于提供更适合研磨含有钨的晶片的用途的研磨用组合物，以及使用该研磨用组合物的研磨方法。

为实现上述目的，本申请第1发明提供一种研磨用组合物，该研磨用组合物含有胶体二氧化硅和过氧化氢，pH为5～8.5，研磨用组合物中铁离子浓度为0.02ppm以下。

本申请第2发明提供上述第1发明的研磨用组合物，该研磨用组合物中进一步含有磷酸或磷酸盐。

本申请第3发明提供上述第1或第2发明的研磨用组合物，其中，对钨膜的研磨速度与对硅氧化膜的研磨速度之比为3以上。

本申请第4发明提供上述第1～3发明中任一项的研磨用组合物，其中，使用研磨用组合物进行研磨后，可以使晶片中硅氧化膜的损耗(ロス)偏差为0.2nm以下。

本申请第5发明提供使用上述第1～4发明中任一项的研磨用组合物对含有钨的晶片进行研磨的研磨方法。

本发明可提供更适合研磨含有钨的晶片的用途的研磨用组合物，以及使用该研磨用组合物的研磨方法

具体实施方式

以下说明本发明的一个实施方案。

本实施方案的研磨用组合物如下制备：将胶体二氧化硅和过氧化氢优选与pH调节剂一起与水混合，使pH为5～8.5，且使研磨用组合物中铁离子浓度为0.02ppm以下。因此，研磨用组合物含有胶体二氧化硅、过氧化氢和水，优选进一步含有pH调节剂。

该研磨用组合物在研磨含有钨的晶片的用途中使用。更具体地说，是在研磨要形成钨栓的、具有钨图案的晶片的用途，特别是在相对于硅氧化膜选择性地研磨钨膜的用途中使用。

上述胶体二氧化硅在pH为5～8.5的区域内具有相对于硅氧化膜选择性地机械研磨钨膜的作用，发挥使研磨用组合物对钨膜的研磨速度提高的作用。使用热解法二氧化硅或α-氧化铝等其它磨粒代替胶体二氧化硅时，无法使得用研磨用组合物研磨后的晶片所测定的腐蚀量(エロ一ジヨン量)降低至足以实际应用的水平。

作为研磨用组合物中含有的胶体二氧化硅，比起通过硅酸钠法合成的胶体二氧化硅，优选为通过溶胶凝胶法合成的胶体二氧化硅。通过溶胶凝胶法合成的胶体二氧化硅与通过硅酸钠法合成的胶体二氧化硅相比，纯度高、特别是铁离子或钠离子等杂质金属离子的含量少，这一点有利。通过溶胶凝胶法合成胶体二氧化硅可通过将硅酸甲酯溶解于含有甲醇、氨和水的溶剂中使其水解进行。通过硅酸钠法进行的胶体二氧化硅的合成可通过使用硅酸钠作为起始原料，经由离子交换进行。

研磨用组合物中含有的胶体二氧化硅的平均一次粒径优选为8nm以上，更优选10nm以上，进一步优选12nm以上。随着平均一次粒径的增大，胶体二氧化硅机械研磨钨膜的作用增强，因此研磨用组合物对钨膜的研磨速度提高。从该点来讲，如果胶体二氧化硅的平均一次粒径为8nm以上、进一步说为10nm以上、更进一步说为12nm以上，则可以使研磨用组合物对钨膜的研磨速度提高至实际应用中特别合适的水平。

研磨用组合物中含有的胶体二氧化硅的平均一次粒径还优选为100nm以下，更优选85nm以下，进一步优选70nm以下。随着平均一次粒径的减小，胶体二氧化硅的分散性提高，研磨用组合物中难以产生胶体二氧化硅的沉淀。从该点考虑，如果胶体二氧化硅的平均一次粒径为100nm以下、进一步说为85nm以下，更进一步说为70nm以下，则可以使研磨用组合物中胶体二氧化硅的分散性提高至实际应用中特别适合的水平。如果胶体二氧化硅的平均一次粒径为70nm以下，则可以抑制由于胶体二氧化硅平均一次粒径过大而可能引起的研磨用组合物对钨膜的研磨速度的降低。以上说明的平均一次粒径的值是根据BET法测定的胶体二氧化硅的比表面积计算得出。