本發明涉及在半導體設備制造工藝中使用的研磨用組合物及使用其的研磨方法。
背景技術：
在半導體設備制造工藝中，隨著半導體設備的性能的提高，需要以更高密度且高集成地制造布線的技術。在這樣的半導體設備的制造工藝中，cmp(chemicalmechanicalpolishing：化學機械研磨)成為必需的工藝。隨著半導體電路的微細化的發展，圖案晶圓的凹凸所要求的平坦性變高，謀求通過cmp而實現納米級的高平坦性。為了通過cmp實現高的平滑性，優選以高的研磨速度對圖案晶圓的凸部進行研磨，而另一方面基本不研磨凹部。
半導體晶圓由形成電路的多晶硅、絕緣材料氧化硅、用于保護不屬于溝槽或通孔的一部分的二氧化硅表面在蝕刻中免受損傷的氮化硅這樣的不同種材料構成。因此，多晶硅、氧化硅等比較柔軟且容易與研磨劑反應的材料會發生與其周圍的氮化硅等相比被過度切削的凹陷(dishing)這樣的現象，存在殘留高度差的問題。
因此，在由硬且化學穩定的氮化硅等材料形成的圖案晶圓的研磨工序中，謀求充分消除高度差。
作為用于應對該要求的技術，例如，日本特開2012-040671號公報(相當于美國專利申請公開第2013/146804號說明書)中公開了如下的研磨用組合物，其相較于對多晶硅等能夠更高速地對氮化硅等缺乏化學反應性的研磨對象物進行研磨，該研磨用組合物含有固定化有有機酸的膠態二氧化硅，且ph為6以下。
技術實現要素：
但是，以往的研磨用組合物存在無法充分抑制上述的凹陷現象、仍然無法充分消除高度差的問題。
因此，本發明的目的在于，提供一種能充分抑制研磨工序中的凹陷現象、更可靠地消除高度差的研磨用組合物。
為了解決上述問題，本發明人等反復深入研究。結果發現，對于具有聚氧亞烷基的化合物(本說明書中也稱為“含聚氧亞烷基化合物”)，通過使用利用凝膠滲透色譜法(gpc)測定的重均分子量的分子量分布中具有2個以上的峰的化合物，并將其與表面固定有有機酸的二氧化硅組合使用，能解決上述問題，從而完成了本發明。
即，本發明為一種研磨用組合物，其含有表面固定有有機酸的二氧化硅和含聚氧亞烷基化合物，前述含聚氧亞烷基化合物的通過凝膠滲透色譜法(gpc)得到的重均分子量(聚乙二醇換算)的分子量分布具有2個以上的峰，所述研磨用組合物的ph為7以下。
具體實施方式
以下，對本發明進行說明。
<研磨用組合物>
根據本發明的一方案，提供如下研磨用組合物：其含有表面固定有有機酸的二氧化硅和含聚氧亞烷基化合物，前述含聚氧亞烷基化合物的通過凝膠滲透色譜法(gpc)得到的重均分子量(聚乙二醇換算)的分子量分布具有2個以上的峰，所述研磨用組合物的ph為7以下。利用具有這樣的構成的本發明的研磨用組合物，能充分抑制研磨工序中的凹陷現象、更可靠地消除高度差。
通過使用本發明的研磨用組合物，能充分抑制研磨工序中的凹陷現象、更可靠地消除高度差的詳細的理由雖然尚不明確，但推測為以下的機制。
即，如在日本特開2012-040671號公報(相當于美國專利申請公開第2013/146804號說明書)中作為“水溶性高分子”所公開的，已知可以將聚乙二醇(peg)等含聚氧亞烷基化合物添加到研磨用組合物中。可以認為若使用這些化合物，則通過氫鍵等所起的作用而吸附在多晶硅等研磨對象物的表面上，保護研磨對象物的表面免受由磨粒帶來的機械作用，從而控制研磨用組合物對研磨對象物的研磨速度。此處可以認為，如本發明那樣通過使研磨用組合物中含有分子量分布具有2個以上的峰那樣的含聚氧亞烷基化合物，從而以具有更小分子量的化合物填埋具有更大分子量的化合物發生吸附而成的間隙的方式進一步吸附，結果在研磨對象物的表面上形成致密的保護膜，進一步發揮消除高度差的功能。
進而，對于包含氮化硅(sin)作為研磨對象物、并且包含多晶硅、原硅酸四乙酯(teos)等作為包含與研磨對象物不同的材料的層的被研磨材料，在使用本發明的研磨用組合物進行了研磨的情況下，也能有維持或提高作為研磨對象物的sin的研磨速度，并且能夠進一步抑制包含多晶硅、teos等與研磨對象物不同的材料的層的研磨速度的效果。sin的研磨速度在拋光研磨的情況下為
需要說明的是，上述的機制是基于推測的，本發明不受上述機制的任何限定。以下，對本發明的一方案的研磨用組合物的構成詳細地進行說明。
[表面固定有有機酸的二氧化硅]
本發明的研磨用組合物中所含的“表面固定有有機酸的二氧化硅”為作為磨粒使用的、表面化學鍵合有有機酸的二氧化硅。前述二氧化硅包括氣相二氧化硅、膠態二氧化硅等，特別優選膠態二氧化硅。對前述有機酸沒有特別限制，可以舉出磺酸、羧酸、磷酸等，優選為磺酸或羧酸。需要說明的是，在本發明的研磨用組合物中所含的“表面固定有有機酸的二氧化硅”的表面，(根據情況借助連接結構)通過共價鍵固定有源自上述有機酸的酸性基團(例如磺酸基、羧基、磷酸基等)。
表面固定有有機酸的二氧化硅可以使用合成品，也可以使用市售品。另外，表面固定有有機酸的二氧化硅可以單獨使用，也可以混合使用2種以上。
對向二氧化硅表面導入這些有機酸的方法沒有特別限制，除了以巰基、烷基等的狀態導入至二氧化硅表面，然后氧化為磺酸、羧酸的方法外，還有在源自上述有機酸的酸性基團上結合有保護基團的狀態下導入至二氧化硅表面，然后使保護基團脫離的方法。另外，向二氧化硅表面導入有機酸時使用的化合物優選至少具有1個能形成有機酸基團的官能團、進而包含與二氧化硅表面的羥基的結合中使用的官能團、為了控制疏水性·親水性而導入的官能團、為了控制立體位阻而導入的官能團等。
作為表面固定有有機酸的二氧化硅的具體的合成方法，如果將作為有機酸的一種的磺酸固定在二氧化硅的表面上，例如可以通過“sulfonicacid-functionalizedsilicathroughquantitativeoxidationofthiolgroups”,chem.commun.246-247(2003)中記載的方法來進行。具體而言，使3-巰基丙基三甲氧基硅烷等具有巰基的硅烷偶聯劑與二氧化硅偶聯后，用過氧化氫將巰基氧化，由此可以得到表面固定化有磺酸的二氧化硅。或者，如果將羧酸固定在二氧化硅的表面上，例如可以通過“novelsilanecouplingagentscontainingaphotolabile2-nitrobenzylesterforintroductionofacarboxygrouponthesurfaceofsilicagel”,chemistryletters,3,228-229(2000)中記載的方法來進行。具體而言，使含有光反應性2-硝基芐酯的硅烷偶聯劑與二氧化硅偶聯后，進行光照射，由此可以獲得表面固定化有羧酸的二氧化硅。
研磨用組合物中的表面固定有有機酸的二氧化硅的平均一次粒徑優選為5nm以上、更優選為7nm以上、進一步優選為10nm以上。隨著表面固定有有機酸的二氧化硅的平均一次粒徑變大，有研磨用組合物對研磨對象物的研磨速度提高的優點。
另外，研磨用組合物中的表面固定有有機酸的二氧化硅的平均一次粒徑優選為50nm以下、更優選為45nm以下、進一步優選為40nm以下。隨著表面固定有有機酸的二氧化硅的平均一次粒徑變小，有能夠抑制在使用研磨用組合物進行了研磨后的研磨對象物的表面上產生劃痕的優點。需要說明的是，表面固定有有機酸的二氧化硅的平均一次粒徑的值例如基于通過bet法測定的表面固定有有機酸的二氧化硅的比表面積而算出。
研磨用組合物中的表面固定有有機酸的二氧化硅的平均二次粒徑優選為10nm以上、更優選為15nm以上、進一步優選為20nm以上。隨著表面固定有有機酸的二氧化硅的平均二次粒徑變大，有研磨用組合物對研磨對象物的研磨速度提高的優點。
另外，研磨用組合物中的表面固定有有機酸的二氧化硅的平均二次粒徑優選為100nm以下、更優選為90nm以下、進一步優選為80nm以下。隨著表面固定有有機酸的二氧化硅的平均二次粒徑變小，有能夠抑制在使用研磨用組合物進行了研磨后的研磨對象物的表面上產生劃痕的優點。需要說明的是，二氧化硅的平均二次粒徑的值例如基于通過使用了激光的光散射法測定的二氧化硅的比表面積而算出。
研磨用組合物中的表面固定有有機酸的二氧化硅的含量優選為0.0005質量％以上、更優選為0.001質量％以上、進一步優選為0.005質量％以上。隨著表面固定有有機酸的二氧化硅的含量變多，有研磨用組合物對研磨對象物的研磨速度提高的優點。
另外，研磨用組合物中的表面固定有有機酸的二氧化硅的含量優選為10質量％以下、更優選為5質量％以下、進一步優選為1質量％以下。隨著表面固定有有機酸的二氧化硅的含量變少，有與被研磨材料的摩擦減少，例如在以氮化硅(sin)作為研磨對象物的情況下等能夠進一步抑制包含多晶硅、teos等與研磨對象物不同的材料的層的研磨速度的優點。
需要說明的是，在本發明中，需要使用“表面固定有有機酸的二氧化硅”作為磨粒，但根據情況，可以組合使用表面未固定有機酸的二氧化硅。其中，“表面固定有有機酸的二氧化硅”在磨粒整體中所占的含有比率以質量基準計優選為50質量％以上、更優選為80質量％以上、進一步優選為90質量％以上、特別優選為95質量％以上、最優選為100質量％。另外，若僅使用“表面未固定有機酸的二氧化硅”作為磨粒，則會引起由聚集物導致的缺陷性能的惡化，因此不優選。
[含聚氧亞烷基化合物]
本發明的研磨用組合物中所含的“含聚氧亞烷基化合物”為含有聚氧亞烷基的有機化合物。“含聚氧亞烷基化合物”可以為具有聚氧亞烷基的化合物所具有的官能團的一部分被取代或聚合而成的化合物。它們可以單獨使用，也可以組合使用2種以上。
作為聚氧亞烷基的具體例，可列舉出：聚氧乙烯基、聚氧丙烯基、氧化乙烯基與氧化丙烯基嵌段或無規鍵合而成的聚氧亞烷基、在前述聚氧乙烯基、聚氧丙烯基、聚氧亞烷基上進一步通過嵌段或無規鍵合而含有聚氧丁烯基的基團等。
作為聚氧亞烷基的末端為羥基的化合物的具體例，可列舉出：各種加成量的聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等聚亞烷基二醇衍生物、pronon(注冊商標)102、pronon(注冊商標)201等由pronon(注冊商標)系列代表的嵌段聚合物(以上為日油株式會社制)、uniol(注冊商標)da-400、uniol(注冊商標)db-400、uniol(注冊商標)db-530(以上為日油株式會社制)等雙酚a衍生物等。
作為聚氧亞烷基的末端為醚基的化合物的具體例，可列舉出聚乙二醇油醚、聚乙二醇二甲基醚等各種聚亞烷基二醇烷基醚。
作為聚氧亞烷基的末端為酯基的化合物的具體例，可列舉出：聚乙二醇單辛基酯、聚丙二醇單硬脂基酯、聚丙二醇二硬脂基酯等聚亞烷基二醇烷基酯等。
作為聚氧亞烷基的末端為烯丙基的化合物的具體例，可列舉出：uniox(注冊商標)pka-5006、uniol(注冊商標)pka-5014、uniol(注冊商標)pka-5017(以上為日油株式會社制)等各種聚亞烷基二醇烯丙基醚。
作為聚氧亞烷基的末端為(甲基)丙烯酸基的化合物的具體例，可列舉出：blemmer(注冊商標)pp系列、blemmer(注冊商標)pme系列、blemmer(注冊商標)pde系列(以上為日油株式會社制)等聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯。
其中，含聚氧亞烷基化合物優選為選自由聚乙二醇、聚丙二醇及聚丁二醇組成的組中的1種或2種以上，更優選為聚乙二醇。
本發明的研磨用組合物在如下方面具有特征：上述含聚氧亞烷基化合物的通過凝膠滲透色譜法(gpc)得到的重均分子量(聚乙二醇換算)的分子量分布具有2個以上的峰。此處，“具有2個以上的峰”是指含聚氧亞烷基化合物的通過gpc得到的分子量分布的圖具有2個以上的極大值。典型而言，如后述的研磨用組合物的制造方法的欄中所說明的，通過使用重均分子量不同的2種以上的含聚氧亞烷基化合物來制造研磨用組合物，能夠得到滿足如上所述的“具有2個以上的峰”的條件的組合物。
對含聚氧亞烷基化合物測定的通過gpc得到的重均分子量(聚乙二醇換算)的分子量分布具有2個以上的峰的情況下，對于與該2個以上的峰相對應的各個峰的重均分子量，至少2個峰的重均分子量彼此優選有1.1倍以上的不同、更優選有1.3倍以上的不同、進一步優選有1.5倍以上的不同。通過采用這樣的構成，能充分發揮本發明的作用效果。
另外，該分子量分布具有2個峰的情況下，重均分子量較小的峰的重均分子量優選為100～2000、更優選為100～1000。另一方面，重均分子量較大的峰的重均分子量優選為300～1000000、更優選為300～100000。
進而，在該分子量分布具有3個以上的峰的情況下，選自該3個以上的峰的任意2個峰的分子量之中，重均分子量較小的峰的重均分子量優選為100～2000、更優選為100～1000。另外，選自該3個以上的峰的任意2個峰的分子量之中，重均分子量較大的峰的重均分子量優選為300～1000000、更優選為300～100000。
需要說明的是，含聚氧亞烷基化合物的重均分子量具體而言可以通過實施例中記載的方法來測定。
研磨用組合物中的含聚氧亞烷基化合物的含量的下限優選為0.0001質量％以上、更優選為0.0005質量％以上、進一步優選為0.001質量％以上。另外，研磨用組合物中的含聚氧亞烷基化合物的含量的上限優選為30質量％以下、更優選為25質量％以下、進一步優選為20質量％以下。如果為這樣的范圍，則能充分發揮本發明的作用效果。
[添加劑]
本發明的研磨用組合物可以含有添加劑。該添加劑具有提高研磨對象物的研磨速度的功能及調節本發明的研磨用組合物的ph的功能中的至少一者。
作為這樣的添加劑的例子，可列舉出：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸、二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、水楊酸、沒食子酸(gallicacid)、苯六酸、肉桂酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、富馬酸、馬來酸、烏頭酸、氨基酸、鄰氨基苯甲酸、硝基羧酸等羧酸；甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、10-樟腦磺酸、羥乙基磺酸、牛磺酸等磺酸；碳酸、鹽酸、硝酸、磷酸、次磷酸、亞磷酸、膦酸、硫酸、硼酸、氫氟酸、正磷酸、焦磷酸、多磷酸、偏磷酸、六偏磷酸等無機酸；亞氨基二乙酸、次氮基三乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、n,n,n-三亞甲基膦酸、乙二胺-n,n,n’,n’-四亞甲基磺酸、反式環己二胺四乙酸、1,2-二氨基丙烷四乙酸、二醇醚二胺四乙酸、乙二胺鄰羥基苯基乙酸、乙二胺二琥珀酸(ss體)、n-(2-羧化乙基)-l-天冬氨酸、β-丙氨酸二乙酸、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸、1-羥基乙叉基-1,1-二膦酸、n,n’-雙(2-羥基芐基)乙二胺-n,n’-二乙酸、1,2-二羥基苯-4,6-二磺酸、多胺、聚膦酸、多氨基羧酸、多氨基膦酸等螯合劑等、脂肪族胺、芳香族胺等胺、氫氧化季銨等有機堿、氫氧化鉀(koh)等堿金屬的氫氧化物、第2族元素的氫氧化物、及氨等。這些添加劑可以單獨使用或組合使用2種以上。
這些添加劑之中，優選檸檬酸、磷酸、亞氨基二乙酸、鄰氨基苯甲酸、氫氧化鉀。
研磨用組合物中的上述添加劑中，具有調節ph的功能的添加劑的添加量只要適宜選擇成為下述中說明的研磨用組合物的ph那樣的量即可。在使用具有調節ph的功能及提高研磨對象物的研磨速度的功能這兩者的添加劑的情況下，即使為這樣的添加量，也能發揮提高研磨對象物的研磨速度的效果。
在使用僅具有提高研磨對象物的研磨速度的功能的添加劑的情況下，其添加量優選為0.001質量％以上、更優選為0.01質量％以上。另外，在使用僅具有提高研磨對象物的研磨速度的功能的添加劑的情況下，其添加量優選為30質量％以下、更優選為20質量％以下。
[研磨用組合物的ph]
本發明的研磨用組合物的ph的值為7以下。若ph的值比7大，則研磨對象物的表面的正電荷變小，因此難以使用表面帶負電的磨粒(表面固定有有機酸的二氧化硅)以高速度對研磨對象物進行研磨。從利用研磨用組合物以充分的研磨速度對研磨對象物進行研磨的觀點出發，研磨用組合物的ph的值優選為5以下、進一步優選為4以下、特別優選為3以下。
另外，從安全性的觀點出發，研磨用組合物的ph的值優選為1以上、更優選為1.5以上。
[分散介質或溶劑]
本發明的研磨用組合物優選含有水作為分散介質或溶劑。從防止由雜質帶來的對研磨用組合物的其它成分的影響的觀點出發，優選使用盡量高純度的水。具體而言，優選利用離子交換樹脂去除了雜質離子后，通過過濾器去除異物的純水、超純水、或蒸餾水。另外，作為分散介質或溶劑，出于控制研磨用組合物的其它成分的分散性等的目的，還可以包含有機溶劑等。
[其它成分]
本發明的研磨用組合物根據需要還可以含有絡合劑、金屬防腐蝕劑、防腐劑、防霉劑、氧化劑、還原劑、表面活性劑、水溶性高分子等其它成分。以下對氧化劑、防腐劑、防霉劑、水溶性高分子進行說明。
〔氧化劑〕
可以添加至研磨用組合物中的氧化劑具有將研磨對象物的表面氧化的作用，使研磨用組合物對研磨對象物的研磨速度提高。
能使用的氧化劑可列舉出：過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鋇、有機氧化劑、臭氧水、銀(ii)鹽、鐵(iii)鹽、高錳酸、鉻酸、重鉻酸、過氧二硫酸、過氧磷酸、過氧硫酸、過氧硼酸、過甲酸、過乙酸、過苯甲酸、過鄰苯二甲酸、次氯酸、次溴酸、次碘酸、氯酸、亞氯酸、高氯酸、溴酸、碘酸、高碘酸、過硫酸、二氯異氰脲酸及它們的鹽等。這些氧化劑可以單獨使用或混合使用2種以上。這些之中，優選過氧化氫、過硫酸銨、高碘酸、次氯酸、及二氯異氰脲酸鈉。
研磨用組合物中的氧化劑的含量優選為0.1g/l以上、更優選為1g/l以上、進一步優選為3g/l以上。隨著氧化劑的含量變多，研磨用組合物對研磨對象物的研磨速度進一步提高。
另外，研磨用組合物中的氧化劑的含量優選為200g/l以下、更優選為100g/l以下、進一步優選為40g/l以下。隨著氧化劑的含量變少，不僅能夠抑制研磨用組合物的材料成本，而且能夠減少研磨使用后的研磨用組合物的處理即廢液處理的負擔。另外，也能夠減少由氧化劑導致的研磨對象物表面發生過度氧化的擔心。
〔防腐劑及防霉劑〕
作為可添加至本發明的研磨用組合物中的防腐劑及防霉劑，例如可列舉出：2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮等異噻唑啉系防腐劑、對羥基苯甲酸酯類、及苯氧基乙醇等。這些防腐劑及防霉劑可以單獨使用或混合使用2種以上。
〔水溶性高分子〕
出于提高研磨對象物表面的親水性、提高磨粒的分散穩定性的目的，本發明的研磨用組合物中可以添加水溶性高分子。作為水溶性高分子，可列舉出：羥甲基纖維素、羥乙基纖維素(hec)、羥丙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素衍生物；聚(n-酰基亞烷基亞胺)等亞胺衍生物；聚乙烯醇；改性(陽離子改性、或非離子改性)聚乙烯醇；聚乙烯基吡咯烷酮；聚乙烯基己內酰胺；聚氧乙烯等聚氧亞烷基等；以及包含這些結構單元的共聚物。這些水溶性高分子可以單獨使用，也可以混合使用2種以上。
[研磨用組合物的制造方法]
對本發明的研磨用組合物的制造方法沒有特別限制，例如，可以采用包括如下工序的方法：將表面固定有有機酸的二氧化硅和通過凝膠滲透色譜法(gpc)得到的重均分子量(聚乙二醇換算)的分子量分布具有2個以上的峰的含聚氧亞烷基化合物混合的工序、將ph調節為7以下的工序。此時，也可以進而將水及根據需要的其它成分攪拌混合。關于添加的各成分的詳細情況，如上所述。
需要說明的是，上述的[添加劑]的項中說明的化合物中，使用具有對本發明的研磨用組合物的ph進行調節的功能的化合物(例如各種酸等)的情況下，添加該添加劑的工序可以為本制造方法中的“將ph調節為7以下的工序”。
對混合各成分時的溫度沒有特別限制，優選10～40℃，為了提高溶解速度，可以進行加熱。
[研磨對象物]
對本發明的研磨對象物沒有特別限制，例如，可列舉出氮化硅等氮化物、鋁-鎂、硅-鍺等合金、或包含這些復合材料等研磨對象物的材料。另外，作為含有含硅材料的研磨對象物，例如可列舉出單質硅、硅化合物。作為單質硅，例如可列舉出單晶硅、多晶硅(polysilicon、poly-si)、非晶硅等。作為硅化合物，例如可列舉出氮化硅、氧化硅、碳化硅、sige等。硅化合物膜包括相對介電常數為3以下的低介電常數膜。需要說明的是，特別優選研磨對象物包含多晶硅。
另外，研磨對象物可以包含金屬。作為金屬，沒有特別限制，例如可列舉出：鎢、銅、鋁、鉿、鈷、鎳、鈦、鉭、鈦、鈷、金、銀、鉑、鈀、銠、釕、銥、鋨、鍺等。這些金屬可以以合金或金屬化合物的形態含有。研磨對象物包含金屬的情況下，優選為銅。這些研磨對象物可以是單獨的或2種以上的組合。需要說明的是，研磨對象物可以為單層結構，也可以為2種以上的多層結構。在多層結構的情況下，各層可以包含相同的材料，也可以包含不同的材料。
進而，本發明中的研磨對象物可以具有上述研磨對象物和包含與前述研磨對象物不同的材料的層。例如，在研磨對象物為氮化硅(sin)等硅化合物的情況下，作為與研磨對象物不同的材料的例子，例如可列舉出：多晶硅、單晶硅、原硅酸四乙酯(teos)等。這些材料可以為單獨的或2種以上的組合。
[使用研磨用組合物的研磨方法]
根據本發明的又一方案，提供一種研磨方法，其使用本發明的研磨用組合物對研磨對象物(例如多晶硅圖案晶圓)進行研磨。另外，根據本發明的又一方案，提供一種基板的制造方法，其包括通過上述研磨方法對研磨對象物(例如多晶硅圖案晶圓)進行研磨的工序。
使用本發明的研磨用組合物對研磨對象物進行研磨時，可以用通常的研磨中使用的裝置、條件進行。作為通常的研磨裝置，有單面研磨裝置、雙面研磨裝置。對于單面研磨裝置，用被稱為承載器的保持工具保持基板，邊從上方供給研磨用組合物，邊在基板的相向面按壓貼附有研磨墊的平板，并使平板旋轉，由此對被研磨材料的單面進行研磨。此時，通過研磨墊及研磨用組合物與研磨對象物的摩擦的物理作用和研磨用組合物對研磨對象物帶來的化學作用來進行研磨。作為前述研磨墊，可以沒有特別限制地使用無紡布、聚氨酯、絨面革等多孔體。優選對研磨墊實施使研磨液積存的加工。
作為本發明的研磨方法的研磨條件，可列舉出：研磨載荷、平板轉速、承載器轉速、研磨用組合物的流量、研磨時間。對這些研磨條件沒有特別限制，例如，對于研磨載荷，優選基板的每單位面積為0.1psi以上且10psi以下、更優選為0.5psi以上8.0psi以下、進一步優選為1.0psi以上且6.0psi以下。通常載荷越高，磨粒帶來的摩擦力變得越高，機械加工力提高，因此研磨速度上升。如果為該范圍，則能夠發揮充分的研磨速度，抑制由載荷導致的基板的破損、在表面產生傷痕等缺陷。平板轉速及承載器轉速優選為10～500rpm。研磨用組合物的供給量只要是覆蓋被研磨材料的基板整體的供給量即可，可以根據基板的大小等條件來調整。
本發明的研磨用組合物可以是單組分型，也可以是以雙組分型為首的多組分型。另外，本發明的研磨用組合物可以通過用水等稀釋液將研磨用組合物的原液稀釋例如10倍以上來制備。
實施例
用以下的實施例及比較例對本發明進一步詳細地說明。但是，本發明的技術的范圍不僅限于以下的實施例。
(實施例1～13、比較例1～7)
向作為溶劑的水中以表1所示的濃度添加磨粒(表1所示的膠態二氧化硅)及含聚氧亞烷基化合物，以表1所示的濃度添加作為添加劑的表1所示的化合物，進行攪拌混合，得到研磨用組合物(混合溫度：約25℃、混合時間：約10分鐘)。需要說明的是，用表1所示的添加劑1調節研磨用組合物的ph，并利用ph計來確認。
此處，研磨條件及研磨對象物如下。
(研磨條件)
研磨機：200mm晶圓用cmp單面研磨機
墊：聚氨酯制墊
壓力：3psi(約20.7kpa)
平板轉速：90rpm
研磨用組合物的流量：130ml/分鐘
研磨時間：1分鐘
研磨對象物：200mm晶圓(poly-si、sin、teos)
poly-si：通過低壓化學氣相沉積法(lpcvd)制造厚度
sin：通過低壓化學氣相沉積法(lpcvd)制造厚度
teos：通過物理氣相沉積法(pvd)制造厚度
對于研磨速度，利用光干涉式膜厚測定裝置求出研磨前后的膜厚，用其差除以研磨時間，由此進行評價。
關于高度差，對具有下述的構成的8英寸poly-si的圖案晶圓進行研磨，對于lineandspace為0.25μm/0.25μm的部分，用afm(原子力顯微鏡)測定與poly-si層的高度差。
《8英寸poly-si圖案晶圓》
規格
第1層：p-teos厚度
第2層：poly-si厚度
第3層：854圖案+蝕刻
第4層：sin厚度
另外，含聚氧亞烷基化合物的重均分子量的測定條件如下。
gpc裝置：株式會社島津制作所制
型式：prominence+elsd檢測器(elsd-ltii)
柱：vp-ods(株式會社島津制作所制)
流動相a：meoh
b：乙酸1％水溶液
流量：1ml/分鐘
檢測器：elsdtemp.40℃、gain8、n2gas350kpa
恒溫箱溫度：40℃
注入量：40μl。
將研磨速度及高度差的測定結果示于下述表1。
[表1]
由表1所示的結果明確可知，通過使用本發明的實施例1～13的研磨用組合物，與多晶硅(poly-si)及四乙氧基硅烷(teos)相比，能夠高選擇性地對氮化硅(sin)進行研磨。另外可知，由此，能夠充分抑制高度差的產生。
另一方面，對于不添加有機化合物的研磨用組合物(比較例1)、添加了除含聚氧亞烷基化合物以外的有機化合物的研磨用組合物(比較例2、3)、僅添加1種含聚氧亞烷基化合物的研磨用組合物(比較例4～6)，未得到高選擇的研磨速度比，也不能充分抑制高度差的產生。進而，對于ph超過7的比較例7的研磨用組合物，作為研磨對象物的sin的研磨速度降低，poly-si的研磨速度變得過高，因此無法進行高度差的評價。
需要說明的是，本申請基于2014年9月30日申請的日本專利申請第2014-200423號及2015年3月23日申請的日本專利申請第2015-59669號，其公開內容通過參照整體被引用。