TW202106849A - 磨粒及化學機械研磨用組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種抑制對人體毒性強的四氧化釕的產生，並且穩定性亦優異，可對半導體基板（尤其是含釕膜及矽氧化膜的基板）進行高速研磨的化學機械研磨用組成物、及用於其的磨粒。本發明的磨粒是用於研磨包含釕的基板的、利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成的磨粒，將所述磨粒中的氧化鈦的莫耳數設為MTi
、氧化鋁的莫耳數設為MAl
、氧化矽的莫耳數設為MSi
時，MAl
/MTi
的值為0.004以上且2.35以下，且MSi
/MTi
的值為0.007以上且8.00以下。
Description
本發明是有關於一種磨粒及使用其的化學機械研磨用組成物。
隨著半導體積體電路的製造技術的提高，要求半導體元件的高積體化、高速動作。伴隨於此，半導體元件中的微細電路的製造步驟中所要求的半導體基板表面的平坦性變得更加嚴格，化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，CMP）成為半導體元件的製造步驟中必不可少的技術。
CMP是一種一面將包含磨粒或試劑的研磨組成物供給至研磨墊上，一面將半導體基板推壓至貼附於壓盤上的研磨墊，使半導體基板與研磨墊相互滑動，對半導體基板進行化學及機械研磨的技術。在CMP中，可藉由基於試劑的化學反應及基於磨粒的機械研磨來切削半導體基板表面的凹凸，使其表面平坦化。
在微細化發展的半導體市場中，目前，電路線寬10 nm級別的尖節點（tip node）的半導體基板已成為主流。並且，為了實現電路線寬10 nm級別以下的微細配線，研究了藉由對銅膜的基底施加低電阻且與銅的相容性良好的釕膜來改善銅膜的埋入性的技術。
在此種背景下，研究了一種釕膜研磨用組成物（漿料）用以藉由CMP來對作為下一代半導體材料的釕膜進行平坦化（例如，參照專利文獻1～專利文獻2）。作為此種釕膜研磨用組成物，為了提高釕膜的研磨速度，研究了併用氧化鋁或氧化鈦等磨粒以及氧化劑的漿料。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2009-514219號公報
[專利文獻2]日本專利特表2010-535424號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，在CMP中，為了提高釕膜的研磨速度，需要使用含有高氧化力的氧化劑及/或高硬度的磨粒的釕膜研磨用組成物。但是，在使用含有高氧化力的氧化劑的釕膜研磨用組成物的CMP中，容易產生對人體毒性強的四氧化釕，可能會對生產製程產生阻礙。
而且，作為構成半導體基板的材料，除了銅膜或釕膜以外，亦存在矽氧化膜等絕緣膜。在現有技術中，難以高速對此種混合存在多種材料的半導體基板的表面進行研磨，若可實現，則可期待帶來高生產量。
因此，本發明的幾個態樣提供一種抑制對人體毒性強的四氧化釕的產生，並且穩定性亦優異，可對半導體基板（尤其是含釕膜及矽氧化膜的基板）進行高速研磨的化學機械研磨用組成物、及用於其的磨粒。
[解決課題之手段]
本發明是為了解決所述課題中的至少一部分而完成，可作為以下的任一態樣來實現。
本發明的磨粒的一態樣用於研磨包含釕的基板，並且是利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成，
將所述磨粒中的氧化鈦的莫耳數設為MTi
、氧化鋁的莫耳數設為MAl
、氧化矽的莫耳數設為MSi
時，MAl
/MTi
的值為0.004以上且2.35以下，且MSi
/MTi
的值為0.007以上且8.00以下。
在所述磨粒的一態樣中，可為：
在所述磨粒的外層的至少一部分上吸附或包覆有選自由脂肪酸及其鹽所組成的群組中的至少一種。
本發明的磨粒的一態樣用於研磨包含釕的基板，並且是利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成，
在所述磨粒的外層的至少一部分上吸附或包覆有選自由脂肪酸及其鹽所組成的群組中的至少一種。
在所述磨粒的任一態樣中，可為：
所述脂肪酸及其鹽為選自由辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、異肉豆蔻酸、棕櫚酸、異棕櫚酸、硬脂酸、異硬脂酸、花生酸、十一烯酸、油酸、肉豆蔻油酸、反油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、花生油酸及該些的鹽所組成的群組中的至少一種。
本發明的化學機械研磨用組成物的一態樣含有所述任一態樣的磨粒。
本發明的化學機械研磨用組成物的一態樣用於研磨包含釕的基板，並且
含有（A）利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成的磨粒。
在所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中，可為：更含有（B）聚醚化合物。
在所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中，可為：pH為7以上且13以下。
在所述化學機械研磨用組成物的任一態樣中，可為：更含有（C）氧化劑。
[發明的效果]
根據含有本發明的磨粒的化學機械研磨用組成物，抑制對人體毒性強的四氧化釕的產生，並且穩定性亦優異，可對半導體基板，尤其是含釕膜及矽氧化膜的基板進行高速研磨。藉此，可實現下一代半導體器件製造的高生產量化。
以下，針對本發明的較佳的實施方式進行詳細說明。另外，本發明並不限定於下述實施方式，亦包含在不變更本發明的主旨的範圍內所實施的各種變形例。
在本說明書中，使用「～」而記載的數值範圍是包含「～」前後所記載的數值作為下限值及上限值的意思。
1.磨粒
本發明的一實施方式的磨粒是用於研磨包含釕的基板的、利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成的磨粒。以下，針對本實施方式的磨粒進行詳細說明。
在本實施方式的磨粒中，氧化鈦粒子被氧化鋁及氧化矽修飾。在本發明中，「被氧化鋁及氧化矽修飾」是指氧化鋁及氧化矽包覆氧化鈦粒子的表面的至少一部分。另外，在本發明中，設「氧化鋁」中包含氫氧化鋁（Al(OH)3
）。
一般而言，由於氧化鈦粒子的表面具有化學活性，因此具有容易與後述的（C）氧化劑等其他組成物成分反應的一面。另一方面，在本實施方式的磨粒中，由於氧化鈦粒子被氧化鋁及氧化矽修飾，因此容易控制此種活性，具有適度的硬度的同時，可降低與（C）氧化劑等其他組成物成分的反應性。因此，包含本實施方式的磨粒的化學機械研磨用組成物不易發生起泡等，而且亦不易發生組成物中的氧化劑等的消失。其結果，可穩定地高速研磨含釕膜及矽氧化膜的基板。
本實施方式的磨粒具有氧化鋁及氧化矽的包覆，該包覆既可為在內側具有氧化鋁的包覆層、在外側具有氧化矽的包覆層的構成，亦可為在內側具有氧化矽的包覆層、在外側具有氧化鋁的包覆層的構成。而且，亦可為氧化鋁與氧化矽的混合包覆層。
另外，如後所述，本實施方式的磨粒存在在被氧化鋁及氧化矽修飾的包覆層（在本說明書中亦稱為「外層」）的至少一部分上進而吸附或包覆脂肪酸及/或脂肪酸鹽的情況。該情況下，藉由設為內側為氧化矽的包覆層、外側為氧化鋁的包覆層的構成，可使脂肪酸及/或脂肪酸鹽更牢固地吸附或包覆於該粒子，因此較佳。
作為本實施方式的磨粒的主成分的氧化鈦可為金紅石型、銳鈦礦型、無定形以及該些的混合物中的任一種，但較佳為金紅石型。
本實施方式的磨粒的粒子形狀無特別限制，可為針狀、棒狀、板狀、球狀等。作為板狀，例如可列舉六角板狀，作為棒狀，例如可列舉六角柱狀。其中，就抑制被研磨面上的劃痕等的產生的觀點而言，較佳為球狀。另外，粒子的形狀可藉由掃描式電子顯微鏡來觀察。
將本實施方式的磨粒中的氧化鈦（TiO2
）的莫耳數設為MTi
、氧化鋁（Al2
O3
）的莫耳數設為MAl
、氧化矽（SiO2
）的莫耳數設為MSi
時，MAl
/MTi
的值為0.004以上且2.35以下，且MSi
/MTi
的值較佳為0.007以上且8.00以下。MAl
/MTi
的下限值較佳為0.004，更佳為0.01，尤佳為0.03。MAl
/MTi
的上限值較佳為2.35，更佳為1.00，尤佳為0.10。而且，MSi
/MTi
的下限值較佳為0.007，更佳為0.01，尤佳為0.05。MSi
/MTi
的上限值較佳為8.00，更佳為2.00，尤佳為0.40。另外，本實施方式的磨粒中的MAl/
MTi
的值及MSi
/MTi
的值可由螢光X射線分析的測定結果求出。具體而言，將磨粒的粉末作為樣品，使用理學（Rigaku）股份有限公司製造的螢光X射線分析裝置ZSX Primus IV，在X射線管球的電壓為50 kV且X射線管球的電流為50 mA的條件下進行測定，按照以各種金屬氧化物換算的質量%形式獲得測定結果。其次，將所述測定結果中以氧化鈦（TiO2
）換算的質量%的值除以氧化鈦（TiO2
）的分子量，計算出MTi
。同樣地，將所述測定結果中以氧化鋁（Al2
O3
）換算的質量%的值除以氧化鋁（Al2
O3
）的分子量，計算出MAl
，並將以氧化矽（SiO2
）換算的質量%的值除以氧化矽（SiO2
）的分子量，計算出MSi
。藉由將MAl
或MSi
分別除以MTi
可求出MAl
/MTi
及MSi
/MTi
的值。
若為MAl
/MTi
的值為所述範圍，且MSi
/MTi
的值為所述範圍的磨粒，則容易控制氧化鈦粒子的活性，因此具有適度的硬度的同時，可降低與氧化劑等其他組成物成分的反應性。因此，在化學機械研磨用組成物中不易出現起泡的發生或氧化劑等的消失。其結果，可穩定地高速研磨含釕膜及矽氧化膜的基板。
而且，本實施方式的磨粒較佳為在外層的至少一部分上吸附或包覆有脂肪酸及/或脂肪酸鹽。若為在外層的至少一部分上吸附或包覆有脂肪酸及/或脂肪酸鹽的磨粒，則更容易控制氧化鈦粒子的活性，因此具有適度的硬度的同時，可降低與氧化劑等其他組成物成分的反應性。因此，在化學機械研磨用組成物中不易出現起泡的發生或氧化劑等的消失。其結果，可穩定地高速研磨含釕膜及矽氧化膜的基板。
作為此種脂肪酸及其鹽，無特別限制，可列舉辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、異肉豆蔻酸、棕櫚酸、異棕櫚酸、硬脂酸、異硬脂酸、花生酸、十一烯酸、油酸、肉豆蔻油酸、反油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、花生油酸及該些的鹽等。其中，考慮到對磨粒外層的吸附或包覆的容易度、以及在組成物中的分散穩定性，較佳為棕櫚酸、異棕櫚酸、硬脂酸、異硬脂酸、花生酸、十一烯酸、油酸、肉豆蔻油酸、反油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、花生油酸等碳數16以上的脂肪酸及該些的鹽，更佳為選自硬脂酸、油酸及該些的鹽中的至少一種。該些脂肪酸及該些的鹽可使用一種，亦可將兩種以上積層或混合來使用。
相對於氧化鈦粒子，本實施方式的磨粒中的脂肪酸及/或脂肪酸鹽的包覆量較佳為0.1質量%～30質量%的範圍，更佳為0.5質量%～20質量%的範圍，尤佳為1質量%～15質量%的範圍。
本實施方式的磨粒的動（Zeta）電位的絕對值在pH為7以上且13以下的化學機械研磨用組成物中較佳為25 mV以上，更佳為30 mV以上，尤佳為35 mV以上。在處於所述pH區域的化學機械研磨用組成物中，若本實施方式的磨粒的動電位的絕對值為所述範圍，則磨粒的分散性提高，除了存在可穩定地高速研磨含釕膜及矽氧化膜的基板的情況以外，亦存在不易產生劃痕等的情況。
本實施方式的磨粒的平均粒徑較佳為10 nm以上且300 nm以下。本實施方式的磨粒的平均粒徑的下限值較佳為10 nm，更佳為20 nm，尤佳為25 nm。本實施方式的磨粒的平均粒徑的上限值較佳為300 nm，更佳為200 nm，尤佳為150 nm。藉由具有所述範圍的平均粒徑，相對於含釕膜及矽氧化膜的基板可獲得充分的研磨速度，並且可獲得不易產生粒子的沈降/分離的穩定性優異的化學機械研磨用組成物，因此可達成良好的性能。另外，磨粒的平均粒徑可如下求出：對於使磨粒分散體的一部分乾燥而獲得的試樣，例如使用自動圖像處理解析裝置（尼利可（nireco）製造的魯澤庫斯AP（LuzexAP））進行圖像處理，對2000個粒子測定一次粒徑，由該測定值進行計算而求出。
作為所述般的本實施方式的磨粒的製造方法，無特別限定，例如可藉由以下般的方法來製造。
本實施方式的磨粒可藉由利用氧化鋁及氧化矽對未處理的氧化鈦粒子進行表面處理等而獲得。此處，未處理的氧化鈦粒子可使用各種公知的方法而獲得。作為此種方法，例如可使用將四氯化鈦水溶液用鹼中和水解，並對所獲得的含水二氧化鈦進行煆燒的方法；或將四氯化鈦水溶液用鹼中和水解，將所獲得的含水二氧化鈦用氫氧化鈉進行加熱處理，並將所獲得的反應生成物用酸加熱熟化的方法等。
關於利用氧化鋁及氧化矽對所述未處理的氧化鈦粒子進行表面修飾時的表面修飾，亦可使用各種公知的方法來進行。作為此種方法，例如可使用使所述未處理的氧化鈦粒子分散在水等溶媒中而漿料化，並在該漿料中添加鋁源或矽源的方法。作為鋁源，可使用鋁酸鈉或硫酸鋁等。而且，作為矽源，可使用矽酸鈉等。鋁源及矽源的添加量可在滿足所述MAl
/MTi
及MSi
/MTi
的規定範圍的範圍內，根據所期望的修飾量來進行適當調整。
接著，藉由調整漿料的pH來中和所述鋁源或矽源，可使源自所述鋁源或矽源的氧化物及/或氫氧化物析出（修飾）在所述未處理的氧化鈦粒子的表面。漿料的pH可根據使用的鋁源或矽源的種類等適當設定。另外，關於所述表面修飾，既可在進行了氧化鋁的表面修飾之後進行氧化矽的表面修飾，亦可在進行了氧化矽的表面修飾之後進行氧化鋁的表面修飾。進而，亦可同時進行氧化鋁與氧化矽的表面修飾。
進而，視需要，可使各種脂肪酸及/或脂肪酸鹽吸附或包覆於經氧化鋁及氧化矽進行了修飾的氧化鈦粒子。關於該吸附或包覆，亦可使用各種公知的方法來進行。作為此種方法，例如可列舉在包含所述經氧化鋁及氧化矽進行了修飾的氧化鈦粒子的水性漿料中添加脂肪酸及/或脂肪酸鹽的方法。作為脂肪酸及脂肪酸鹽，可使用上述例示的各種脂肪酸及該些的鈉鹽等。脂肪酸及/或脂肪酸鹽的添加量可根據所期望的吸附或包覆量來適當調整。調整漿料的pH，使來源於所述脂肪酸及/或脂肪酸鹽的脂肪酸中和析出，並使其吸附或包覆於所述經氧化鋁及氧化矽進行了修飾的氧化鈦粒子的外層。漿料的pH可根據使用的脂肪酸及/或脂肪酸鹽來適當設定。
所述表面處理後的氧化鈦粒子亦可藉由各種公知的方法來進行清洗。藉由利用各種公知的方法對清洗後的固體成分進行乾燥，可獲得本實施方式的磨粒的粉末。關於如此獲得的磨粒的粉末，亦可藉由利用各種公知的方法進行粉碎，來進行粒度的調整。
2.化學機械研磨用組成物
本發明的一實施方式的化學機械研磨用組成物用於研磨包含釕的基板，含有（A）利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成的磨粒（以下，亦簡稱為「（A）磨粒」）。以下，針對本實施方式的化學機械研磨用組成物中所含的各成分進行詳細說明。
2.1.（A）磨粒
本實施方式的化學機械研磨用組成物含有（A）利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成的磨粒。本實施方式中的（A）利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成的磨粒是在所述「1.磨粒」的項中說明的磨粒。
一般而言，由於氧化鈦粒子的表面具有化學活性，因此具有容易與水、氧、氮、氧化劑等反應的一面。另一方面，本實施方式的化學機械研磨用水系分散體由於含有（A）磨粒，因此容易控制氧化鈦粒子的活性，具有適度的硬度的同時，可降低與氧化劑等其他組成物成分的反應性。因此，本實施方式的化學機械研磨用組成物不易發生起泡等，而且亦不易發生組成物中的氧化劑等的消失。其結果，可穩定地高速研磨含釕膜及矽氧化膜的基板。
另外，關於（A）磨粒的組成（MAl
/MTi
及MSi
/MTi
的值、脂肪酸及其鹽等）及物性，由於與所述「1.磨粒」的項中說明的內容相同，因此省略說明。
就以高速對含釕膜及矽氧化膜的基板進行研磨的觀點而言，相對於化學機械研磨用組成物的總質量，（A）磨粒的含量較佳為0.1質量%以上，更佳為0.3質量%以上，尤佳為0.5質量%以上。就減少被研磨面的研磨損傷的產生的觀點而言，（A）磨粒的含量較佳為10質量%以下，更佳為5質量%以下，尤佳為3質量%以下。
2.2.（B）聚醚化合物
本實施方式的化學機械研磨用組成物可含有（B）聚醚化合物。（B）聚醚化合物具有提高（A）磨粒的分散性的功能。尤其，當在（A）磨粒的外層的至少一部分上吸附或包覆有脂肪酸及/或脂肪酸鹽時，藉由該脂肪酸及/或脂肪酸鹽的疏水基與（B）聚醚化合物的疏水基相互作用，（B）聚醚化合物的親水基配向於水相側，因此（A）磨粒的分散性提高。藉此，存在可穩定地高速研磨含釕膜及矽氧化膜的基板，並且可減少被研磨面的研磨損傷的產生的情況。
作為（B）聚醚化合物，只要為包含兩個以上醚鍵的化合物，則無特別限制，例如可列舉含有矽的聚合物與具有聚醚結構的聚合物的無規或嵌段共聚物、環氧乙烷（Ethylene oxide，EO）及環氧丙烷（propylene oxide，PO）等具有伸烷基氧基的化合物等。作為（B）聚醚化合物的具體例，可列舉聚醚改質矽酮、聚氧伸烷基烷基醚、聚氧伸烷基芳基醚、聚氧伸烷基脫水山梨糖醇脂肪酸酯等，由於可進一步提高（A）磨粒的分散性，因此較佳為聚醚改質矽酮。
（B）聚醚化合物的重量平均分子量（Mw）的下限值較佳為100，更佳為300，尤佳為500。（B）聚醚化合物的重量平均分子量（Mw）的上限值較佳為100,000，更佳為70,000，尤佳為50,000。若（B）聚醚化合物的重量平均分子量在所述範圍內，則（B）聚醚化合物容易吸附於（A）磨粒的外層，因此存在可進一步提高（A）磨粒的分散性的情況。另外，本說明書中的「重量平均分子量（Mw）」是指藉由凝膠滲透層析法（Gel Penetration ChromatograpHy，GPC）所測定的聚乙二醇換算的重量平均分子量。
在含有（B）聚醚化合物的情況下，關於（B）聚醚化合物的含量的下限值，就有效果地獲得提高（A）磨粒的分散性的效果的觀點而言，相對於化學機械研磨用組成物的總質量，較佳為0.001質量%，更佳為0.003質量%，尤佳為0.01質量%。就合理地保持化學機械研磨用組成物的黏度，並且同時對含釕膜及矽氧化膜的基板進行高速研磨的觀點而言，（B）聚醚化合物的含量的上限值較佳為15質量%，更佳為10質量%，尤佳為3質量%。
2.3.（C）氧化劑
本實施方式的化學機械研磨用組成物亦可在不會在CMP步驟中將釕膜氧化而生成四氧化釕的範圍內，含有（C）氧化劑。藉由含有（C）氧化劑，會對釕等金屬進行氧化而促進與研磨液成分的錯合反應，藉此可在被研磨面製作出脆弱的改質層，因此具有使研磨容易進行的效果。
作為（C）氧化劑，例如可列舉：過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫、硝酸鐵、硝酸鈰銨（Diammonium Cerium Nitrate）、次氯酸鉀、臭氧、過碘酸鉀、過氧乙酸等。該些氧化劑中，就抑制四氧化釕的產生的觀點而言，較佳為選自過碘酸鉀、次氯酸鉀及過氧化氫中的至少一種，更佳為過氧化氫。該些（C）氧化劑可單獨使用一種，亦可組合兩種以上來使用。
在含有（C）氧化劑的情況下，關於（C）氧化劑的含量的下限值，就防止釕等金屬的氧化變得不充分而研磨速度下降的觀點而言，相對於化學機械研磨用組成物的總質量，較佳為0.001質量%，更佳為0.005質量%，尤佳為0.01質量%。就防止因釕的過度氧化而產生四氧化釕的觀點而言，（C）氧化劑的含量的上限值較佳為5質量%，更佳為3質量%，尤佳為1質量%。
2.4.其他成分
本實施方式的化學機械研磨用組成物除了作為主要的液狀介質的水以外，亦可視需要含有pH調整劑等。
＜水＞
本實施方式的化學機械研磨用組成物含有水作為主要的液狀介質。作為水，並無特別限制，但較佳為純水。水只要作為所述化學機械研磨用組成物的構成材料的剩餘部分來調配即可，關於水的含量，並無特別限制。
＜pH調整劑＞
本實施方式的化學機械研磨用組成物的pH的下限值較佳為7，更佳為8，尤佳為9。本實施方式的化學機械研磨用組成物的pH的上限值較佳為13，更佳為12.5，尤佳為12。若pH為7以上，則化學機械研磨用組成物中的（A）磨粒的動電位的絕對值變大，分散性提高，因此存在可穩定地高速研磨含釕膜及矽氧化膜的基板，並且可減少被研磨面的研磨損傷的產生的情況。而且，若pH為13以下，則生產時的操作性會提高。
另外，本實施方式的化學機械研磨用組成物亦可出於調整為所述範圍的pH的目的，而含有pH調整劑。作為pH調整劑，例如可列舉氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫等鹼金屬的氫氧化物、胺、氨等。該些pH調整劑可單獨使用一種，亦可混合兩種以上來使用。而且，藉由在所述pH調整劑之外，同時添加鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸等無機酸；檸檬酸、丙二酸、馬來酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸、鄰苯二甲酸等有機酸等，存在可提高矽氧化膜的研磨速度的情況。
在本發明中，pH是指氫離子指數，其值可使用市售的pH計（例如，堀場製作所股份有限公司製造的桌上型pH計）來測定。
2.5.用途
本實施方式的化學機械研磨用組成物，如上所述，於含釕膜及矽氧化膜的基板的CMP中，抑制對人體毒性強的四氧化釕的產生，並且穩定性優異，可對含釕膜及矽氧化膜的基板進行高速研磨。因此，本實施方式的化學機械研磨用組成物在對銅膜的基底施加作為下一代半導體材料的釕膜而成的半導體基板中，適合作為用以對含釕膜及矽氧化膜的基板進行化學機械研磨的研磨材料。另外，該半導體基板可在釕膜與銅膜之間具有位障金屬膜，亦可具有作為遮罩膜、鈍化膜或阻擋膜的氮化矽膜。
2.6.化學機械研磨用組成物的製備方法
本實施方式的化學機械研磨用組成物可藉由使所述各成分溶解或分散於水等液狀介質中來製備。溶解或分散的方法並無特別限制，只要可均勻地進行溶解或分散，則可應用任意方法。而且，關於所述各成分的混合順序或混合方法，亦無特別的限制。
而且，本實施方式的化學機械研磨用組成物亦可作為濃縮型的原液來製備，在使用時利用水等液狀介質進行稀釋來使用。
3.研磨方法
本發明的一實施方式的研磨方法包括使用所述化學機械研磨用組成物對含有釕膜及矽氧化膜的半導體基板進行研磨的步驟。所述化學機械研磨用組成物在對釕膜進行化學機械研磨時，抑制對人體毒性強的四氧化釕的發生，並且穩定性優異，可對含釕膜及矽氧化膜的基板進行高速研磨。因此，本實施方式的研磨方法在對銅膜的基底施加作為下一代半導體材料的釕膜而成的半導體基板中，適合作為用於對含釕膜及矽氧化膜的基板進行化學機械研磨的研磨材料。以下，使用圖式，對本實施方式的研磨方法的一具體例進行詳細說明。
3.1.被處理體
圖1是示意性地表示適合使用本實施方式的研磨方法的被處理體的剖面圖。被處理體100經過以下的步驟（1）至步驟（4）而形成。
（1）首先，如圖1所示，準備基體10。基體10例如可包括矽基板及形成於其上的矽氧化膜。進而，亦可對基體10形成（未圖示）電晶體等功能裝置。其次，使用熱氧化法在基體10之上形成作為絕緣膜的矽氧化膜12。
（2）接著，對矽氧化膜12進行圖案化。將所獲得的圖案作為遮罩，藉由光微影法在矽氧化膜12上形成配線用槽14。
（3）接著，在矽氧化膜12的表面及配線用槽14的內壁面形成釕膜16。釕膜16例如可藉由使用釕前驅物的化學氣相成長法（Chemical Vapour Deposition，CVD）或原子層堆積法（Atomic Layer Deposition，ALD）、或者濺鍍等物理氣相堆積法（Physical Vapor Deposition，PVD）來形成。
（4）接著，藉由化學蒸鍍法或電鍍法，堆積10,000 Å～15,000 Å的銅膜18。作為銅膜18的材料，不僅可使用純度高的銅，亦可使用含有銅的合金。作為含有銅的含金中的銅含量，較佳為95質量%以上。
3.2.研磨方法
3.2.1.第一研磨步驟
圖2是示意性地表示第一研磨步驟結束時的被處理體100的剖面圖。如圖2所示，第一研磨步驟是使用銅膜用的化學機械研磨用組成物對銅膜18進行研磨直至露出釕膜16為止的步驟。
3.2.2.第二研磨步驟
圖3是示意性地表示第二研磨步驟結束時的被處理體100的剖面圖。如圖3所示，第二研磨步驟是使用所述化學機械研磨用組成物對矽氧化膜12、釕膜16及銅膜18進行研磨的步驟。在第二研磨步驟中，會使用所述化學機械研磨用組成物，所以抑制對人體毒性強的四氧化釕的產生，並且可對釕膜及矽氧化膜進行高速研磨。藉由經過第二研磨步驟，可製造被研磨面的平坦性優異的下一代半導體裝置。
3.3.化學機械研磨裝置
在所述第一研磨步驟及第二研磨步驟中，例如可使用圖4所示般的研磨裝置200。圖4是示意性地表示研磨裝置200的立體圖。所述第一研磨步驟及第二研磨步驟是藉由自漿料供給噴嘴42供給漿料（化學機械研磨用組成物）44，且一面使貼附有研磨布46的轉盤48旋轉一面將保持著半導體基板50的載架頭（carrier head）52抵接來進行。另外，圖4亦一併示出了水供給噴嘴54及修整器（dresser）56。
載架頭52的研磨負荷可在0.7 psi～70 psi的範圍內選擇，較佳為1.5 psi～35 psi。而且，轉盤48及載架頭52的轉速可在10 rpm～400 rpm的範圍內適當選擇，較佳為30 rpm～150 rpm。自漿料供給噴嘴42供給的漿料（化學機械研磨用組成物）44的流量可在10 mL/分～1,000 mL/分的範圍內選擇，較佳為50 mL/分～400 mL/分。
作為市售的研磨裝置，例如可列舉荏原製作所公司製造的型號「EPO-112」、「EPO-222」；藍邁斯特（lapmaster）SFT公司製造的型號「LGP-510」、「LGP-552」；應用材料（Applied Material）公司製造的型號「米拉（Mirra）」、「瑞福興（Reflexion）」；G＆P科技（TECHNOLOGY）公司製造的型號「POLI-400L」；AMAT公司製造的型號「瑞福興（Reflexion）LK」等。
4.實施例
以下，藉由實施例對本發明進行說明，但本發明並不受該些實施例的任何限定。另外，本實施例中的「份」及「%」只要無特別說明則為質量基準。
4.1.水系分散體的製備
＜水系分散體A1的製備＞
將四氯化鈦水溶液（以TiO2
換算計為200 g/L）保持為室溫，同時利用氫氧化鈉水溶液進行中和，使膠體狀的非晶質氫氧化鈦析出，其後進行熟化，獲得金紅石型的二氧化鈦溶膠。對該溶膠進行過濾、清洗，將所獲得的清洗餅在600℃下煆燒3小時，利用砂磨機進行濕式粉碎，製成氧化鈦粒子的漿料。將該漿料加熱至80℃後保持溫度，一面充分攪拌，一面添加相對於氧化鈦以SiO2
換算計為10質量%的矽酸鈉，並使用20質量%硫酸使漿料的pH成為8.5～9.5，藉此利用二氧化矽包覆了氧化鈦粒子。繼而，添加相對於氧化鈦以Al2
O3
換算計為4質量%的鋁酸鈉，並使用20質量%硫酸使漿料的pH成為7.5～8.5，藉此利用鋁的水合氧化物（氧化鋁）包覆了氧化鈦粒子。進而，使用20質量%硫酸使漿料的pH成為5左右，添加相對於氧化鈦以硬脂酸換算計為5質量%的硬脂酸鈉，攪拌、混合1小時左右後，將漿料的溫度冷卻至50℃以下，利用硬脂酸包覆了氧化鈦粒子。對其進行過濾、清洗，並進行乾燥後，利用錘型磨機進行粉碎，獲得磨粒A。磨粒A的平均一次粒徑為40 nm。而且，磨粒A中，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）為0.04，氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）為0.15。
接著，將純水60.2質量份與作為聚醚化合物的Si系聚醚化合物即PEG-11甲基醚二甲基矽酮（商品名「KF-6011」，信越矽酮公司製造）4.5質量份混合。一面攪拌混合液，一面向其中投入30質量份的所述磨粒A，用分散器充分地混合。向其中添加單乙醇胺0.3質量份與脫水山梨糖醇脂肪酸酯（商品名「索爾根（SORGEN）30」，第一工業化學公司製造）5.0質量份，用分散器充分地混合。用砂磨機對其進行濕式粉碎，獲得水系分散體A1。
＜水系分散體A2的製備＞
以所述磨粒A的製造方法為基本，將矽酸鈉的添加量增量至相對於氧化鈦以SiO2
換算計為16.6質量%。除此之外，與所述磨粒A的製造方法同樣地獲得磨粒B。磨粒B的平均一次粒徑為40 nm，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）為0.04，氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）為0.23。對於該磨粒B，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地使其分散在純水中，獲得水系分散體A2。
＜水系分散體A3的製備＞
以所述磨粒A的製造方法為基本，將矽酸鈉的添加量減量至相對於氧化鈦以SiO2
換算計為4.1質量%。除此之外，與所述磨粒A的製造方法同樣地獲得磨粒C。磨粒C的平均一次粒徑為40 nm，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）為0.04，氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）為0.06。對於該磨粒C，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地使其分散在純水中，獲得水系分散體A3。
＜水系分散體A4的製備＞
以所述磨粒A的製造方法為基本，將矽酸鈉的添加量增量至相對於氧化鈦以SiO2
換算計為15質量%，並且將鋁酸鈉的添加量增量至相對於氧化鈦以Al2
O3
換算計為6質量%。除此之外，與所述磨粒A的製造方法同樣地獲得磨粒D。磨粒D的平均一次粒徑為40 nm，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）為0.05，氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）為0.21。對於該磨粒D，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地使其分散在純水中，獲得水系分散體A4。
＜水系分散體A5的製備＞
以所述磨粒A的製造方法為基本，使用月桂酸鈉代替硬脂酸鈉。除此之外，與所述磨粒A的製造方法同樣地獲得磨粒E。磨粒E的平均一次粒徑為40 nm，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）為0.04，氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）為0.15。對於該磨粒E，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地使其分散在純水中，獲得水系分散體A5。
＜水系分散體A6的製備＞
以所述磨粒A的製造方法為基本，使用油酸鈉代替硬脂酸鈉。除此之外，與所述磨粒A的製造方法同樣地獲得磨粒F。磨粒F的平均一次粒徑為40 nm，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）為0.04，氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）為0.15。對於該磨粒F，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地使其分散在純水中，獲得水系分散體A6。
＜水系分散體A7的製備＞
在所述水系分散體A1的製備方法中，將添加的聚醚化合物變更為作為非Si系聚醚化合物的聚氧乙烯脫水山梨糖醇單油酸酯（商品名「吐溫（Tween） 80」，東京化成工業公司製造）。除此之外，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地獲得水系分散體A7。
＜水系分散體A8的製備＞
在所述水系分散體A1的製備方法中，將添加的聚醚化合物變更為作為非Si系聚醚化合物的聚氧伸烷基癸基醚（商品名「能伊淨（Noigen）XL-140」，第一工業化學公司製造）。除此之外，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地獲得水系分散體A8。
＜水系分散體A9的製備＞
在所述水系分散體A1的製備方法中，將添加的聚醚化合物變更為作為非Si系聚醚化合物的聚氧乙烯十三烷基醚（商品名「能伊淨（Noigen）TDS-120」，第一工業化學公司製造）。除此之外，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地獲得水系分散體A9。
＜水系分散體A10的製備＞
在所述水系分散體A1的製備方法中，將添加的聚醚化合物變更為作為非Si系聚醚化合物的聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚（商品名「能伊淨（Noigen）EA-177」，第一工業化學公司製造）。除此之外，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地獲得水系分散體A10。
＜水系分散體A11的製備＞
以所述磨粒A的製造方法為基本，在未處理的氧化鈦粒子的製造中，將二氧化鈦溶膠的清洗餅的煆燒溫度變更為400℃，獲得一次粒徑相對小的氧化鈦粒子。而且，在之後的表面處理中，將矽酸鈉的添加量變更為相對於氧化鈦以SiO2
換算計為20質量%，將鋁酸鈉的添加量變更為相對於氧化鈦以Al2
O3
換算計為8質量%，並將硬脂酸鈉的添加量變更為相對於氧化鈦以硬脂酸換算計為10質量%。這是為了既減小氧化鈦粒子的一次粒徑，又使包覆層的厚度與所述磨粒A～磨粒F為大致相同的程度。除此之外，與所述水系分散體1的製備方法同樣地獲得磨粒G。磨粒G的平均一次粒徑為20 nm，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）為0.07，氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）為0.28。在純水58.9質量份、作為聚醚化合物的PEG-11甲基醚二甲基矽酮（商品名「KF-6011」，信越矽酮公司製造）7.5質量份、磨粒G 25.0質量份、單乙醇胺0.6質量份、脫水山梨糖醇脂肪酸酯（商品名「索爾根（SORGEN）30」，第一工業化學公司製造）8.0質量份的調配中，以與所述水系分散體A1的製造方法同樣的流程獲得水系分散體A11。
＜比較例用水系分散體B1的製備＞
以所述磨粒A的製造方法為基本，將矽酸鈉的添加量設為相對於氧化鈦以SiO2
換算計為24質量%，並省略使用鋁酸鈉的表面處理步驟。除此之外，與所述磨粒A的製造方法同樣地獲得磨粒H。磨粒H的平均一次粒徑為40 nm，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）為0，氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）為0.34。在純水75.2質量份、作為聚醚化合物的PEG-11甲基醚二甲基矽酮（商品名「KF-6011」，信越矽酮公司製造）4.5質量份、磨粒H 15.0質量份、單乙醇胺0.3質量份、脫水山梨糖醇脂肪酸酯（商品名「索爾根（SORGEN）30」，第一工業化學公司製造）5.0質量份的調配中，以與所述水系分散體A1的製造方法同樣的流程獲得比較例用水系分散體B1。
＜比較例用水系分散體B2的製備＞
以所述磨粒A的製造方法為基本，省略使用矽酸鈉及鋁酸鈉的表面處理步驟。除此之外，與所述磨粒A的製造方法同樣地獲得磨粒I。磨粒I的平均一次粒徑為40 nm，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）以及氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）均為0。對於該磨粒I，與所述水系分散體A1的製備方法同樣地使其分散在純水中，獲得比較例用水系分散體B2。
＜比較例用水系分散體B3的製備＞
以所述磨粒A的製造方法為基本，省略使用矽酸鈉的表面處理步驟，並將鋁酸鈉的添加量設為相對於氧化鈦以Al2
O3
換算計為5質量%。除此之外，與所述磨粒A的製造方法同樣地獲得磨粒J。磨粒J的平均一次粒徑為40 nm，氧化鋁與氧化鈦的莫耳比（MAl
/MTi
）為0.05，氧化矽與氧化鈦的莫耳比（MSi
/MTi
）為0。在純水43.2質量份、作為聚醚化合物的PEG-11甲基醚二甲基矽酮（商品名「KF-6011」，信越矽酮公司製造）6.75質量份、磨粒J 45.0質量份、單乙醇胺0.3質量份、脫水山梨糖醇脂肪酸酯（索爾根（SORGEN）30：第一工業化學公司製造）5.0質量份的調配中，以與所述水系分散體A1的製備方法同樣的流程獲得比較例用水系分散體B3。
4.2.磨粒的物性評價
上述獲得的磨粒的平均一次粒徑及組成分析分別藉由以下記載的評價方法來進行。
＜平均一次粒徑＞
使用透射型電子顯微鏡（日立製作所公司，型號「H-7000」）拍攝磨粒，使用自動圖像處理解析裝置（尼利可（nireco）製造的魯澤庫斯AP（LuzexAP））進行圖像處理，對2000個粒子測定一次粒徑，將其平均值作為平均一次粒徑。
＜組成分析＞
使用螢光X射線分析裝置（理學（Rigaku）公司製造，型號「ZSX Primus IV」）進行測定。使用在鋁環（aluminium ring）中裝入試樣（磨粒粉末），用液壓壓製機進行加壓形成而製作的樣品進行測定。基於測定結果，計算出將氧化鈦的莫耳數設為MTi
、氧化鋁的莫耳數設為MAl
、氧化矽的莫耳數設為MSi
時MAl
/MTi
及MSi
/MTi
的值。
4.3.化學機械研磨用組成物的製備及評價
4.3.1.化學機械研磨用組成物的製備
在聚乙烯製容器中以使化學機械研磨用組成物中的磨粒的含量成為1質量%的方式加入水系分散體，進而以使氧化劑的含量成為1質量%，化學機械研磨用組成物的pH成為11的方式添加pH調整劑及純水，藉此製備全部成分的合計量為100質量份的表2所示的各實施例及各比較例的化學機械研磨用組成物。
4.3.2.評價方法
＜研磨速度評價＞
使用上述獲得的化學機械研磨用組成物，以直徑8吋的帶釕膜50 nm的晶圓、直徑12吋的帶二氧化矽膜20000 nm的晶圓為被研磨體，以下述研磨條件進行30秒或60秒的化學機械研磨試驗。
（研磨條件）
·研磨裝置：G＆P科技（TECHNOLOGY）公司製造的型號「POLI-400L」
·研磨墊：富士紡績公司製造的「多硬質聚胺基甲酸酯墊；H800-typel（3-1S）775」
·化學機械研磨用組成物供給速度：100 mL/分
·壓盤轉速：100 rpm
·研磨頭轉速：90 rpm
·研磨頭按壓壓力：2 psi
·研磨速度（nm/分）=（研磨前的膜的厚度-研磨後的膜的厚度）/研磨時間
另外，釕膜的厚度是藉由電阻率測定機（NPS公司製造的型號「Σ-5」），以直流四探針法對電阻進行測定，並根據下述式由該片電阻值及釕的體積電阻率而計算出。
釕膜的厚度（Å）＝[釕膜的體積電阻率（Ω･m）÷片電阻值（Ω）]×1010
二氧化矽膜的厚度藉由利用非接觸式光學式膜厚測定裝置（日本耐諾（Nanometrics Japan）公司製造，型號「NanoSpec6100」）測定折射率來計算出厚度。
（釕膜研磨速度的評價標準）
釕膜研磨速度的評價標準如下。將釕膜的研磨速度及其評價結果一併示於表2。
·在研磨速度為300 Å/分以上的情況下，由於研磨速度大，因此，可容易地確保實際的半導體研磨中與其他材料膜的研磨的速度平衡，具有實用性，由此判斷為良好，標記為「A」。
·在研磨速度不足300 Å/分的情況下，由於研磨速度小，因此，難以實用，而判斷為不良，標記為「B」。
（二氧化矽膜研磨速度的評價標準）
二氧化矽膜研磨速度的評價標準如下。將二氧化矽膜的研磨速度及其評價結果一併示於表2。
·在研磨速度為30 Å/分鐘以上的情況下，可判斷為二氧化矽的研磨性能亦充分。這在實際的半導體研磨中，判斷為會對含有釕、二氧化矽這兩者的部位的平坦性確保帶來良好的結果，標記為「A」。
·在研磨速度不足30 Å/分鐘的情況下，由於二氧化矽的研磨速度小，因此在實際的半導體研磨中僅引起釕膜的過度研磨。故而判斷為難以實用，標記為「B」。
＜缺陷評價＞
針對作為被研磨體的直徑12吋的帶釕膜的晶圓，以下述條件進行1分鐘的研磨。
（研磨條件）
·研磨裝置：AMAT公司製造的型號「瑞福興（Reflexion）LK」
·研磨墊：富士紡績公司製造的「多硬質聚胺基甲酸酯墊；H800-typel（3-1S）775」
·化學機械研磨用組成物供給速度：300 mL/分
·壓盤轉速：100 rpm
·研磨頭轉速：90 rpm
·研磨頭按壓壓力：2 psi
針對上述進行了研磨的帶釕膜的晶圓，使用缺陷檢查裝置（科磊（KLA Tencor）公司製造的型號「薩佛斯坎（Surfscan）SP1）」），對90 nm以上的大小的缺陷總數進行計數。評價標準如下。將單位晶圓的缺陷總數及其評價結果一併示於表2。
（評價標準）
·將單位晶圓的缺陷總數不足500個的情況判斷為良好，在表中記載為「A」。
·將單位晶圓的缺陷總數為500個以上的情況判斷為不良，在表中記載為「B」。
＜化學機械研磨用組成物中所含有的過氧化氫分解速度試驗＞
將表2中記載的化學機械研磨用組成物100 mL放入至聚乙烯製容器中，蓋上蓋進行密閉，靜置7天。7天后用純水將化學機械研磨用組成物稀釋10倍，相對於稀釋液20 g分別加入10%硫酸水溶液10 g、10%碘化鉀水溶液10 g，製備過氧化氫分解速度評價液，靜置30分鐘。其後，藉由攪拌器以150 rpm的速度攪拌過氧化氫分解速度評價液，使用縮二脲向該體系中添加0.1 mol/L硫代硫酸鈉水溶液。記錄過氧化氫分解速度評價液自紅色變為白色時0.1 mol/L硫代硫酸鈉水溶液的添加量。使用該結果，藉由下述式確定過氧化氫的殘存量。
過氧化氫殘存量（%）=0.1701×T×100/200
另外，T表示0.1 mol/L硫代硫酸鈉水溶液的添加量（g）。
化學機械研磨用組成物的過氧化氫分解速度試驗的評價標準如下。將過氧化氫的殘存量及其評價結果一併示於表2。
（評價標準）
·在過氧化氫殘存量為70%以上的情況下，由於具有實用性，因此判斷為良好，標記為「A」。
·在過氧化氫殘存量不足70%的情況下，由於不具有實用性，因此判斷為不良，標記為「B」。
＜化學機械研磨用組成物的分散性評價＞
將表2中記載的化學機械研磨用組成物100 mL放入至聚乙烯製容器中，蓋上蓋子密閉後進行攪拌，在40℃恆溫槽中靜置48小時。針對靜置後的聚乙烯容器，分別在經過24小時時及經過48小時時進行觀察，確認有無沈降。
（評價標準）
·在經過48小時後幾乎看不到沈降的情況下，標記為「AA」。
·在經過24小時後，幾乎看不到沈降，但在經過48小時後看到一部分沈降的情況下，標記為「A」。
·在經過24小時後看到一部分沈降的情況下，標記為「B」。
·在經過24小時後看到大量沈降的情況下，標記為「C」。
4.4.評價結果
下表1中示出各水系分散體的組成及各水系分散體中所含的磨粒的物性。下表2中示出各實施例及各比較例的化學機械研磨用組成物、以及各評價結果。
[表1]
| 水系分散體的種類 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | |
| 磨粒 | 種類 | 磨粒A | 磨粒B | 磨粒C | 磨粒D | 磨粒E | 磨粒F | 磨粒A |
| MAl /MTi | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | |
| MSi /MTi | 0.15 | 0.23 | 0.06 | 0.21 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | |
| 平均一次粒徑（nm） | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | |
| 脂肪酸或脂肪酸鹽 | 種類 | 硬脂酸Na | 硬脂酸Na | 硬脂酸Na | 硬脂酸Na | 月桂酸Na | 油酸Na | 硬脂酸Na |
| 聚醚化合物 | 種類 | PEG-11甲基醚 二甲基矽酮 | PEG-11甲基醚 二甲基矽酮 | PEG-11甲基醚 二甲基矽酮 | PEG-11甲基醚 二甲基矽酮 | PEG-11甲基醚 二甲基矽酮 | PEG-11甲基醚 二甲基矽酮 | 聚氧乙烯 脫水山梨糖醇單油酸酯 |
| 水系分散體的種類 | A8 | A9 | A10 | A11 | B1 | B2 | B3 | |
| 磨粒 | 種類 | 磨粒A | 磨粒A | 磨粒A | 磨粒G | 磨粒H | 磨粒Ⅰ | 磨粒J |
| MAl /MTi | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.07 | 0 | 0 | 0.05 | |
| MSi /MTi | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.28 | 0.34 | 0 | 0 | |
| 平均一次粒徑（nm） | 40 | 40 | 40 | 20 | 40 | 40 | 40 | |
| 脂肪酸或脂肪酸鹽 | 種類 | 硬脂酸Na | 硬脂酸Na | 硬脂酸Na | 硬脂酸Na | - | - | - |
| 聚醚化合物 | 種類 | 聚氧伸烷基 癸基醚 | 聚氧乙烯 十三烷基醚 | 聚氧乙烯 苯乙烯化苯基醚 | PEG-11甲基醚 二甲基矽酮 | PEG-11甲基醚 二甲基矽酮 | - | PEG-11甲基醚 二甲基矽酮 |
[表2]
| 實施例 1 | 實施例 2 | 實施例 3 | 實施例 4 | 實施例 5 | 實施例 6 | 實施例 7 | 實施例 8 | 實施例 9 | 實施例 10 | 實施例 11 | 比較例 1 | 比較例 2 | 比較例 3 | ||
| 化學機械研磨用組成物 | 水系分散體 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | A10 | A11 | B1 | B2 | B3 |
| 氧化劑 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | 過氧化氫 | |
| pH調整劑 | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | 硝酸/ KOH | |
| pH | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | |
| 評價項目 | Ru研磨速度 （nm/分） | 319 | 339 | 320 | 321 | 417 | 314 | 352 | 336 | 330 | 331 | 329 | 342 | 224 | 228 |
| A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | ||
| SiO2 研磨速度 （nm/分） | 62 | 93 | 43 | 86 | 72 | 56 | 67 | 80 | 68 | 75 | 89 | 74 | 67 | 16 | |
| A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | ||
| 缺陷評價 | 591 | 332 | 891 | 349 | 981 | 699 | 681 | 690 | 719 | 775 | 301 | 1401 | 2915 | 1491 | |
| B | A | B | A | B | B | B | B | B | B | A | B | B | B | ||
| 過氧化氫分解 （H2 O2 殘存%） | 90 | 90 | 90 | 89 | 60 | 89 | 86 | 89 | 85 | 91 | 91 | 63 | 3 | 90 | |
| A | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | B | B | A | ||
| 分散性評價 | AA | AA | AA | AA | A | AA | AA | AA | AA | AA | A | B | C | B |
上表2中的各成分，分別使用了下述商品或試劑。
＜氧化劑＞
·過氧化氫：和光純藥公司製造，商品名「過氧化氫」
＜pH調整劑＞
·氨：三菱瓦斯化學公司製造，商品名「超純氨水」
已知在實施例1～實施例11中，藉由使用被氧化鋁及氧化矽進行了修飾的氧化鈦粒子作為磨粒，而在化學機械研磨用組成物的穩定性方面優異，可對釕膜及矽氧化膜進行高速研磨。
比較例1是使用了含有未經氧化鋁修飾的氧化鈦粒子（磨粒H）的化學機械研磨用組成物的例子。該情況下，在磨粒H的表面發現由於與過氧化氫的反應引起的起泡。而且，在分散性評價中，發現磨粒H的一部分凝聚，可知穩定性受損。
比較例2是使用了含有未經氧化鋁及氧化矽修飾的氧化鈦粒子（磨粒I）的化學機械研磨用組成物的例子。該情況下，在磨粒I的表面發現大量由於與過氧化氫的反應引起的起泡，可確認過氧化氫基本消失。因此，釕膜的研磨速度下降。而且，在分散性評價中，發現磨粒I凝聚，可知穩定性受損。
比較例3是使用了含有未經氧化矽修飾的氧化鈦粒子（磨粒J）的化學機械研磨用組成物的例子。該情況下，可確認到釕膜及矽氧化膜任一者的研磨速度都下降。而且，在分散性評價中，發現磨粒J的一部分凝聚，可知穩定性受損。
本發明不限定於所述實施方式，可進行各種變形。例如，本發明包括與實施方式中說明的構成實質上相同的構成（例如功能、方法及結果相同的構成，或目的及效果相同的構成）。而且，本發明包括將實施方式中說明的構成的非本質部分進行了替換的構成。而且，本發明包括發揮與實施方式中說明的構成相同的作用效果的構成或可達成相同目的之構成。而且，本發明包括對實施方式中說明的構成附加公知技術所得的構成。
10:基體
12:矽氧化膜
14:配線用槽
16:釕膜
18:銅膜
42:漿料供給噴嘴
44:漿料（化學機械研磨用組成物）
46:研磨布
48:轉盤
50:半導體基板
52:載架頭
54:水供給噴嘴
56:修整器
100:被處理體
200:研磨裝置
圖1是示意性地表示適合使用本實施方式的研磨方法的被處理體的剖面圖。
圖2是示意性地表示第一研磨步驟結束時的被處理體的剖面圖。
圖3是示意性地表示第二研磨步驟結束時的被處理體的剖面圖。
圖4是示意性地表示化學機械研磨裝置的立體圖。
Claims (13)
- 一種磨粒，利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成， 所述磨粒用於研磨包含釕的基板，並且將所述磨粒中的氧化鈦的莫耳數設為MTi 、氧化鋁的莫耳數設為MAl 、且氧化矽的莫耳數設為MSi 時，MAl /MTi 的值為0.004以上且2.35以下，且MSi /MTi 的值為0.007以上且8.00以下。
- 如請求項1所述的磨粒，其中在所述磨粒的外層的至少一部分上吸附或包覆有選自由脂肪酸及其鹽所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項2所述的磨粒，其中所述脂肪酸及其鹽為選自由辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、異肉豆蔻酸、棕櫚酸、異棕櫚酸、硬脂酸、異硬脂酸、花生酸、十一烯酸、油酸、肉豆蔻油酸、反油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、花生油酸及該些的鹽所組成的群組中的至少一種。
- 一種磨粒，利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成， 所述磨粒用於研磨包含釕的基板，並且在所述磨粒的外層的至少一部分上吸附或包覆有選自由脂肪酸及其鹽所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項4所述的磨粒，其中所述脂肪酸及其鹽為選自由辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、異肉豆蔻酸、棕櫚酸、異棕櫚酸、硬脂酸、異硬脂酸、花生酸、十一烯酸、油酸、肉豆蔻油酸、反油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、花生油酸及該些的鹽所組成的群組中的至少一種。
- 一種化學機械研磨用組成物，其含有如請求項1至請求項5中任一項所述的磨粒。
- 如請求項6所述的化學機械研磨用組成物，其更含有（B）聚醚化合物。
- 如請求項6所述的化學機械研磨用組成物，其中pH為7以上且13以下。
- 如請求項6所述的化學機械研磨用組成物，其更含有（C）氧化劑。
- 一種化學機械研磨用組成物，用於研磨包含釕的基板，且含有（A）利用氧化鋁及氧化矽修飾氧化鈦粒子而成的磨粒。
- 如請求項10所述的化學機械研磨用組成物，其更含有（B）聚醚化合物。
- 如請求項10所述的化學機械研磨用組成物，其中pH為7以上且13以下。
- 如請求項10所述的化學機械研磨用組成物，其更含有（C）氧化劑。
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