研磨用组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及研磨用组合物。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着LSI的高集成化、高性能化，正在开发新的微细加工技术。化学机械研 磨下也简记为"CMP")法也是其中之一，其是在LSI制造工序、特别是多层布线形成工序 中的层间绝缘膜的平坦化、金属插塞(plug)形成、嵌入布线(镶嵌布线)形成中频繁利用的 技术。该技术例如在美国专利第4944836号说明书中被公开。镶嵌布线技术可W使布线工序 简化、提高成品率和可靠性，认为今后的应用会继续扩大。
[0003] 在高速逻辑器件中，作为镶嵌布线，目前从低电阻的方面考虑，主要使用铜作为布 线金属，认为今后铜在WDRAM为代表的存储器装置中的使用也会扩大。金属CMP的通常的方 法如下:在圆形的研磨平板(platen)上贴附研磨垫，用研磨剂浸溃研磨垫表面，按压基板的 形成有金属膜的面，W从其背面施加规定的压力下，也简记为"研磨压力"）的状态，旋转 研磨平板，通过研磨剂与金属膜的凸部的机械摩擦除去凸部的金属膜。
[0004] 另一方面，在布线的铜或铜合金等的下层，为了防止铜向层间绝缘膜中的扩散，形 成了作为阻挡层的粗、粗合金、或粗化合物等。因此，在除了嵌入铜或铜合金的布线部分W 外的部分，需要通过CMP除去露出的阻挡层。但是，由于阻挡层通常比铜或铜合金硬度高，因 此，对于使用了铜或铜合金用的研磨材料的组合的CMP，多数情况下无法得到充分的CMP速 度。
[0005] 另一方面，由于用作阻挡层的粗、粗合金、或粗化合物等化学性质稳定且难W蚀 亥IJ、硬度高，因此机械研磨也不会像铜或铜合金那样容易。而且近年来，作为阻挡层用的材 料，正在研究钉、钉合金、钉化合物等贵金属材料。钉、钉合金、钉化合物等贵金属材料比粗、 粗合金、或粗化合物的电阻率低、且可通过化学气相沉积法(CVD)成膜，在能够应对宽度更 窄的布线的方面优异。但是，由于钉、钉合金、或钉化合物等贵金属材料与粗、粗合金、或粗 化合物同样地，化学性质稳定且硬度高，因此难W研磨。
[0006] 此外，贵金属材料在例如DRAM电容器结构的制造工序中被用作电极材料。而且，为 了去除由含有钉单质、氧化钉(Ru化)运样的贵金属的材料形成的部分的一部分，正在进行 利用使用了研磨用组合物的研磨。但是，与前述的阻挡层用的贵金属材料同样地，含化学性 质稳定的贵金属的材料的除去通常耗费时间，因此，为了提高生产率，强烈要求提高对运种 研磨用组合物的进一步改良。
[0007] CMP中使用的研磨剂通常包含氧化剂和磨粒。利用该CMP用研磨剂的CMP的基本机 理可认为是:首先氧化剂将金属膜表面氧化，得到的金属膜表面的氧化层被磨粒削去。由于 凹部的金属膜表面的氧化层基本不与研磨垫接触，不会达到磨粒带来的削去的效果，因此， 在进行CMP的同时凸部的金属膜被除去，基板表面被平坦化。
[000引 CMP要求对布线金属的高研磨速度、研磨速度的稳定性、W及研磨表面的低缺陷密 度。但是，由于含钉的膜比铜、鹤运样的其他镶嵌布线金属膜化学性质稳定且硬度高，因此 难W研磨。作为运样的含贵金属的膜、特别是含钉的膜的研磨液，例如日本特开2004- 172326号公报中提出了含研磨磨粒、氧化剂、W及苯并Ξ挫的研磨液。
[0009]此外，作为减少晶体管的电力消耗、提高性能(工作特性)的技术之一，正在进行用 于提高载流子的迁移率的高迁移率沟道材料的研究。在运些载流子的输送特性提高了的沟 道中，接通时的漏电流增强，因此得到充分的接通电流，并可W降低电源电压。该组合带来 低电力下更高的M0SFET(金属氧化物半导体场效应晶体管，metal oxide semiconductor field-effect transistor)的性會κ。
[0010]作为高迁移率沟道材料，期待III-V族化合物、IV族化合物、Ge(错）、仅由C(碳)构 成的石墨締等的应用。目前，III-V族化合物沟道的形成有如下问题:还没有确立用于提高 沟道的结晶性、且顺利控制形状并使其生长的技术，因此正在积极地研究与III-V族化合物 相比容易导入的IV族化合物，特别是SiGe和Ge等。
[0011] 使用了高迁移率材料的沟道可W通过对具有IV族化合物沟道、和/或Ge沟道 下，也称为Ge材料部分）、W及含有娃材料的部分（W下，也称为娃材料部分）的研磨对象物 进行研磨来形成。此时，除了要求W高研磨速度对Ge材料部分进行研磨W外，还要求在研磨 对象物的研磨后的表面不会产生因蚀刻而引起的高度差。例如，在日本特开2010-130009号 公报(美国专利第8338302号说明书)和日本特表2010-519740号公报(美国专利申请公开第 2011/117740号说明书）中公开了在研磨Ge基板的用途中使用的研磨用组合物。
【发明内容】
[0012] 但是，日本特开2010-130009号公报（美国专利第8338302号说明书）和日本特表 2010-519740号公报(美国专利申请公开第2011/117740号说明书）中公开的研磨用组合物 有保管稳定性低的问题。
[0013] 因此本发明的目的在于，提供一种保管稳定性优异的研磨用组合物。
[0014] 为了解决上述问题，本发明人反复进行了深入的研究，结果发现，利用如下的研磨 用组合物，可W解决上述问题，所述研磨用组合物中的磨粒所具有的硅烷醇基数量的总和 除W研磨用组合物中的氧化剂的浓度得到的值在特定的范围。并且，基于上述发现，完成了 本发明。
[0015] 目P，本发明为一种研磨用组合物，其包含磨粒和含有面原子的氧化剂，研磨用组合 物中的前述磨粒所具有的硅烷醇基数量的总和(A)(单位:个)除W研磨用组合物中的前述 氧化剂的浓度(B)(单化质量％ )得到的值(A/B)为8 X 102?下。
【具体实施方式】
[0016] 本发明为一种研磨用组合物，其包含磨粒和含有面原子的氧化剂，研磨用组合物 中的前述磨粒所具有的硅烷醇基数量的总和(A)(单位:个)除W研磨用组合物中的前述氧 化剂的浓度(B)(单位:质量％)得到的值(A/B)为8X 102?下。通过采用运样的构成，研磨用 组合物的保管稳定性提高。
[0017] 本发明的研磨用组合物的保管稳定性提高的详细理由不明确，但认为保管稳定性 的降低是起因于研磨用组合物中所含的氧化剂的分解。与此相对，对本发明的研磨用组合 物而言，研磨用组合物中的前述磨粒所具有的硅烷醇基数量的总和(A)(单位:个)除W研磨 用组合物中的前述氧化剂的浓度(B)(单位:质量％ )得到的值(A/B)为特定的范围。该A/B是 指氧化剂浓度和影响氧化剂分解的硅烷醇基数量的比率，认为通过将该值控制在某一定的 值W下，氧化剂的分解比率被抑制在允许范围内，研磨用组合物的保管稳定性提高。
[0018] 本发明人发现，作为抑制氧化剂分解的机理，面素系的氧化剂和硅烷醇基相互作 用，具体而言，面素系的氧化剂作用于硅烷醇基，氧化剂自身分解从而浓度减少。通过与一 定量的硅烷醇基数量相互作用而分解的氧化剂的量是一定的，通过增大氧化剂浓度或减少 磨粒浓度，因分解而减少的氧化剂相对于在初始添加的氧化剂浓度的比率变小，其结果，研 磨性能稳定、研磨用组合物的保存稳定性提高。
[0019] 需要说明的是，上述机理是推测的，本发明不受上述机理的任何限定。
[0020] [研磨对象物]
[0021] 对本发明的研磨对象物没有特别限制，可适当地用于研磨具有含有IV族材料的层 的研磨对象物的用途。进一步来说，可W用于研磨该研磨对象物而制造基板的用途。研磨对 象物可W还含有娃材料部分。作为IV族材料的例子，可W举出Ge(错）、SiGe(娃错)等。此外， 作为娃材料的例子，可W举出多晶娃、氧化娃、氮化娃等。
[0022] 接着，对于本发明的研磨用组合物的构成详细地进行说明。
[0023] [磨粒]
[0024] 研磨用组合物中所含的磨粒具有对研磨对象物进行机械研磨的作用，并且使利用 研磨用组合物的研磨对象物的研磨速度提高。
[0025] 本发明中使用的磨粒只要具有硅烷醇基就没有特别限制。作为其具体例，例如，可 W举出由二氧化娃、氧化侣、氧化错、氧化铁等金属氧化物形成的颗粒。该磨粒可W单独使 用或混合使用巧巾W上。此外，该磨粒可W使用市售品，也可W使用合成品。
[00%]运些磨粒中，优选二氧化娃，特别优选的是胶态二氧化娃。
[0027] 磨粒可W进行过表面修饰。通常的胶态二氧化娃由于在酸性条件下的Zeta电位的 值接近零，因此在酸性