[发明专利]研磨用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及研磨用组合物。更详细地，本发明涉及在例如用于形 成半导体装置的布线的研磨过程中所使用的研磨用组合物。

背景技术

近年来，伴随着在计算机中使用的ULSI等的高集成化和高速化， 半导体装置的设计规则逐渐在微细化。为了应付由这种半导体装置的 布线结构的微细化所导致的布线电阻的增大，研究了使用含有铜的金 属材料来作为布线材料。

当使用含有铜的金属材料作为布线材料时，由于金属材料的性质， 难以利用各向异性蚀刻进行布线结构的形成。因此，布线结构一般通 过使用了化学机械研磨法(ChemicalMechanicalPolishing、以下称作为 CMP法)的方法等来形成。具体来说可以使用以下的方法。首先，将由 钽或氮化钽等含钽的化合物、或者钛化合物或钌化合物形成的屏蔽(バ リア)膜成膜在绝缘膜上，所述绝缘膜在表面上凹设了布线沟。接着， 将由含有铜的金属材料形成的导体膜在屏蔽膜上成膜，以使至少布线 沟内完全埋没。接着，在第1研磨工序中将导体膜的一部分进行研磨。 在第2研磨工序中，研磨导体膜直至布线沟以外的地方的屏蔽膜露出。 接着，在第3研磨工序中，研磨屏蔽膜直至布线沟以外的地方的绝缘 膜露出，由此在布线沟内形成布线部分。

目前，对于研磨用组合物，研究了含有二氧化硅等研磨材料或各 种添加剂的组合物。但是，对于现有的研磨用组合物，在上述的研磨 方法中，由于相对于含有铜的金属材料的研磨速度高，因此有过度研 磨导体膜的情况。此时，有在研磨后的被研磨面上发生下述那样的问 题的情况，所述问题是与布线沟对应处的导体膜表面与屏蔽膜表面相 比，产生向内部方向后退的现象，即发生了表面缩穴。

还研究了用于抑制这种表面缩穴的研磨用组合物。例如在专利文 献1中，公开了一种含有溶剂、研磨粒子、至少1种的第1表面活性 剂和至少1种的第2表面活性剂的CMP用浆液。在该浆液中，第1表 面活性剂用于提高上述研磨粒子的分散性和研磨时在作为被研磨膜的 金属膜的表面形成的表面保护膜的致密性，第2表面活性剂用于提高 上述研磨粒子的分散性、上述表面保护膜的致密性和亲水性，且提高 在研磨时使用的研磨垫表面的亲水性。但是，就本发明人们所知，当 过于提高表面保护膜的致密性时，能够抑制表面缩穴，但有不能获得 研磨速度的情况，从而有改良的空间。另外，可知在该技术中，表面 活性剂的结构自身是非常重要的因素，仅仅添加2种表面活性剂不能 得到良好的性能。例如当使用分子量大的非离子表面活性剂时，有分 散稳定性变差的现象，另外对于HLB高的表面活性剂，有表面缩穴变 大的现象。

另外，在专利文献2中，公开了使含有包含铜的金属层的基材与 CMP组合物接触而进行研磨的方法，所述CMP组合物含有(a)研磨剂 粒子、(b)具有大于6的HLB值的亲两性非离子性表面活性剂、(c)用于 氧化金属层的手段、(d)有机酸、(e)腐蚀抑制剂、和(f)液体载体(キヤリ ア一)。但是，就本发明人们所知，即使对于该方法，仅以单体使用非 离子表面活性剂，难以在维持研磨速度的状态下减小表面缩穴。另外， 对于HLB大于12的非离子表面活性剂，难以减小表面缩穴。

【专利文献1】特开2002-155268号公报

【专利文献2】特开2006-502579号公报

发明内容

如上所述，现有的研磨用组合物不能充分兼顾研磨速度的提高和 表面缩穴量的降低，人们期望有一种能够解决这种困境的研磨用组合 物。

本发明的研磨用组合物的特征在于，含有

(a)磨料、

(b)加工促进剂、

(c)用R-POE(I)表示且HLB为7～12的至少1种的非离子表面活 性剂，(式中、R表示具有支链结构的碳原子数为10～16的烷基，POE 表示聚氧乙烯链)、

(d)至少1种的阴离子表面活性剂、

(e)与上述非离子表面活性剂和上述阴离子表面活性剂不同的保护 膜形成剂、

(f)氧化剂，和

(g)水而成。

根据本发明，在制备布线结构体的研磨工序中，可以在抑制表面 阶梯度产生的同时得到良好的研磨速度。

具体实施方式

研磨用组合物

(a)磨料