[发明专利]化学机械研磨方法

说明书

本申请是中国申请号为200610057704.8的发明专利申请的分案申请(原申请的发明名称为“化学机械研磨方法”，原申请的申请日为2006年2月23日)。

技术领域

本发明涉及化学机械研磨方法。更详细而言，涉及特别是在将铜或铜合金作为配线材料的半导体装置的制造中，可有效地除去剩余的配线材料、而且能够给予高品质被研磨面的化学机械研磨方法。

背景技术

近年，半导体装置被要求更加高密度化，形成的配线更加微细化。作为能够达成半导体装置中的配线更加微细化的技术，被称为“镶嵌法”的方法倍受关注。该方法是将应成为配线的金属材料埋进在绝缘材料等上形成的槽等之后，通过用化学机械研磨将剩余的配线材料除去而形成希望配线的方法。在该方法中，从研磨工序效率化、高产量化的观点出发，要求高研磨速度。

但是，在形成镶嵌配线时，由于配线部分被过分研磨，有时会形成凹状形状。这样凹状的配线形状被称为“凹陷”或者“磨耗”，因使制造半导体装置的成品率降低而非优选。而且，在研磨的时候，有时会产生被称为“刮痕”的划痕伤状的表面缺陷等，同样地，有时会使制造半导体装置的成品率降低。

进而，在化学机械研磨工序后，配线上的磨料残留及绝缘膜上的异物残留有时也会成为问题，或者也会发生被称为“腐蚀”的配线部分被腐蚀的现象，已知这些现象也对制造半导体装置的成品率有很大影响。

为了抑制上述凹陷或磨耗，并提高被研磨面的表面平坦性，而且为了抑制刮痕或腐蚀的发生，提出了各种化学机械研磨用水系分散体方案。

例如，在特开平10-163141号公报中，公开了含有研磨剂、水及铁化合物的组合物对抑制凹陷有效。此外，在特开2000-160141号公报中，公开了含有研磨剂、α-丙氨酸、过氧化氢及水的组合物对抑制凹陷及磨耗有效，且旨在得到平滑性优异的被研磨面。此外，在特开平10-44047号公报中，记载了一旦在化学机械研磨用水系分散体中配合表面活性剂，就会对被研磨面的平滑性有效。

但是，在现实的化学机械研磨工序中，要求提高被研磨面的表面平坦性及抑制表面缺陷发生，而且要求高研磨速度，而与能并存这些要求的化学机械研磨用水系分散体相关的研究几乎没有被进行。

发明内容

本发明可以提供一种能得到表面平坦性优异、并抑制表面缺陷发生的高品质被研磨面，而且显示高研磨速度的化学机械研磨方法。

上述课题是通过本发明一种形态涉及的化学机械研磨方法来完成的。

本发明一种形态涉及的化学机械研磨方法，其中，

包含通过连续进行第一研磨工序和比该第一研磨工序研磨速度慢的第二研磨工序而化学机械地研磨被研磨面的过程，

在前述第一研磨工序和第二研磨工序中使用的化学机械研磨用水系分散体是水系分散体(I)和水溶液(II)的混合物，

在前述第一研磨工序和第二研磨工序中，通过改变前述水系分散体(I)和前述水溶液(II)的混合比来改变研磨速度。

在上述化学机械研磨方法中，

前述水系分散体(I)含有(A)磨料及(B)喹啉酸，

前述水溶液(II)含有(C)研磨速度提高剂，而且，

在以前述第一研磨工序中的前述水系分散体(I)的供给量为S(I-1)，以前述水溶液(II)的供给量为S(II-1)、以前述第二研磨工序中的前述水系分散体(I)的供给量为S(I-2)、以前述水溶液(II)的供给量为S(II-2)的情况下，能够满足以下的关系：

S(I-1)/S(II-1)＜S(I-2)/S(II-2)。

在该种情况下，前述水系分散体(I)可以进一步含有氧化剂(D)。而且，在该种情况下，前述水溶液(II)可以进一步含有氧化剂(D)。

此外，在上述化学机械研磨方法中，

前述水系分散体(I)含有(A)磨料和(D)氧化剂，

前述水溶液(II)含有(B)喹啉酸，而且，

在以前述第一研磨工序中的前述水系分散体(I)的供给量为S(I-1)、以前述水溶液(II)的供给量为S(II-1)、以前述第二研磨工序中的前述水系分散体(I)的供给量为S(I-2)、以前述水溶液(II)的供给量为S(II-2)的情况下，能够满足以下的关系：

S(I-1)/S(II-1)＜S(I-2)/S(II-2)。

此外，在上述化学机械研磨方法中，

前述水系分散体(I)含有(A)磨料及(B’)具有杂环的化合物(但喹啉酸除外)，

前述水溶液(II)含有(C)研磨速度提高剂及(D)氧化剂，而且，