[发明专利]研磨组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨基板的研磨组合物，尤其涉及用于研磨基板的金属部分的研磨组合物。另外，本发明还涉及研磨方法和基板的制造方法。

背景技术

由于IC(Integrated circuit：集成电路)和LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)的技术进步，其工作速度、集成规模提高，例如可以迅速地实现微处理器的高性能化、存储芯片的大容量化。微细加工技术大大地有助于其高性能化。作为该微细加工技术之一，有作为平坦化技术的、化学机械研磨法。该化学机械研磨法正被用于多层布线工艺中的层间绝缘膜、金属插头、布线金属的平坦化。

近年由于布线延迟的问题等，其中的布线金属正尝试使用铜或铜合金。作为使用铜或铜合金的布线的制造方法，有下述方法：在层间绝缘膜上预先形成沟，根据需要，薄薄地形成钽、氮化钽等的阻挡膜，然后使铜或铜合金堆积的镶嵌(Damascene)法。这时，由于铜或铜合金剩余地堆积在层间绝缘膜上部，因此通过进行一边进行平坦化，一边除去多余的铜或铜合金的研磨，来形成布线。

另外，作为磁记录介质，磁记忆装置(MRAM)受到关注。已知在MRAM中，为了在元件阵列中特定的位记录信息，设置纵横地穿过阵列的位写入线和字写入线，只使用位于该交叉区域的元件进行选择写入的方法(例如参考特开平10-116490号公报)。这里，虽然形成金属布线，但是金属布线是由由铝或铝合金、铜或铜合金构成的导体层、和包围该导体层的镍-铁(坡莫合金)等的强磁性层形成的。根据需要，薄薄地形成钽、氮化钽等的阻挡膜以便夹住强磁性层。该金属布线由镶嵌法形成，但多余的导体层、强磁性层和阻挡膜一边进行研磨，一边平坦化而被除去。

作为这种一边进行研磨，一边平坦化的方法，可考虑到利用含有研磨材料的研磨组合物进行处理的方法，但在只采用研磨材料进行处理时，由于铜或铜合金一般较柔软，因此容易造成被称为擦痕(Scratch)的划伤，合格率非常低。另外，由于铜因腐蚀剂而溶解，因此可以考虑添加了腐蚀剂的研磨组合物。但是，这样的研磨组合物，不仅仅凸部，连凹部也被腐蚀，不仅不能平坦化，还会产生金属布线部被削减的凹陷(Dishing)现象。

作为防止这种现象的研磨由铜或铜合金构成的金属膜的金属研磨组合物，特开平8-83780号公报中公开了含有过氧化氢、苯并三唑、氨基乙酸，根据需要含有研磨材料的组合物。其中，记述了下述内容：苯并三唑与被氧化的金属膜形成反应保护膜，优先地机械研磨凸部，平坦性提高，与此同时，有助于降低凹陷。

另外，在特开平9-55363号公报中，公开了添加与铜反应，生成在水中难溶的、且力学上比铜脆弱的铜络合物的2-喹啉羧酸的金属研磨组合物。含有苯并三唑的金属研磨组合物虽然在平坦性和凹陷方面有效，但是由于苯并三唑的防腐蚀作用强，因此具有研磨速度显著降低的缺点。另外，使用2-喹啉羧酸的金属研磨组合物，由于2-喹啉羧酸非常昂贵，因此在工业上使用是困难的。

在特开2002-134444号公报中，记载了在铜等的金属研磨中使用二氧化铈和乙烯基吡咯烷酮/乙烯基咪唑共聚物的浆液的内容。该文献中所述的浆液的本质是二氧化硅膜的研磨，实际上，没有金属膜研磨的实施例，这种浆液组合物几乎不能研磨金属膜。

在日本专利第3130279号公报中，公开了含有研磨粒子、带有与该研磨粒子的电荷不同的离子性电荷的高分子电解质的研磨用浆液组合物。另外，在此，该高分子电解质的分子量为约500～约10,000，浓度相对于研磨粒子为约5～约50重量％。在该文献中，通过使研磨粒子和高分子电解质的电荷不同，以使高分子电解质与研磨粒子结合，另外，通过使高分子电解质的浓度相对于研磨粒子为约5～约50重量％，从而只有一部分研磨粒子被高分子电解质被覆。即，在该文献中，只在与研磨粒子的关系上，使用高分子电解质，没有提及使用对被研磨的金属具有特别大的亲和性的咪唑。另外，在该文献中，主要是对于与基板的局部平坦化有关的效果进行研究，而没有对与凹陷有关的高分子电解质的分子量的效果进行研究。