[发明专利]铜研磨用研磨剂和使用了其的研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜研磨用研磨剂和使用了其的研磨方法。此外，本发明还涉及特别适合化学·机械·磨光(CMP)工序中使用的、高研磨速度并且研磨后的平滑性高的铜研磨用研磨剂和使用了其的研磨方法。

背景技术

为了使LSI高性能化，作为布线材料，代替以往的铝合金而利用铜合金正在发展。对于铜合金，采用以往的铝合金布线的形成中频繁使用的干式蚀刻法的微细加工困难。因此，在预先形成了沟部(凹部)和隆起部(凸部)的绝缘膜上堆积铜合金薄膜，在沟部埋入铜合金，接下来，将在隆起部上堆积的铜合金薄膜(沟部以外的铜合金薄膜)采用CMP除去而形成埋入布线的所谓镶嵌(damascene，ダマシン)法，在铜合金的微细加工中已主要采用(例如参照下述专利文献1)。

对于铜合金等金属的CMP的一般方法是在圆形的研磨定盘(压磨板)上粘贴研磨布(研磨衬垫)，将研磨布表面用金属用研磨剂浸湿，将基体的形成了金属膜的面挤靠于研磨布表面，在从其背面将规定的压力(以下称为“研磨压力”。)施加于金属膜的状态下，使研磨定盘旋转，通过研磨剂与隆起部上的金属膜的机械摩擦而将隆起部上的金属膜除去。

能够用于CMP的金属用研磨剂，一般含有氧化剂和固体磨粒(以下简称为“磨粒”。)，根据需要还含有氧化金属溶解剂、保护膜形成剂。使用了含有氧化剂的研磨剂的CMP的基本的机理认为是首先利用氧化剂将金属膜表面氧化而形成氧化层，通过用磨粒对该氧化层磨削，从而将金属膜研磨。

对于这样的研磨方法，绝缘膜的沟部的金属膜表面的氧化层不太接触研磨布，磨粒产生的磨削效果达不到，因此随着CMP的进行，将隆起部上的金属膜除去，使基体表面平坦化(例如参照下述非专利文献1)。

一般地，LSI的制造中，待研磨的铜合金膜的膜厚为1μm左右，使用了研磨速度为5000埃/分钟左右的研磨剂(例如参照下述专利文献2)。

另一方面，近年来，对于铜合金的CMP处理，也已应用于封装基板等高性能·微细布线板的制造、作为新的实装方法已受到关注的硅贯通通孔(TSV：Through Silicon Vias)形成。

但是，这些用途中，与LSI相比金属膜的膜厚更厚，因此对于以往的LSI用的研磨剂，存在研磨速度低、生产率下降的问题。特别是对于TSV用，必须研磨通常5μm以上、有时10μm以上的膜厚的铜合金膜，因此需要能够更高速的研磨的研磨剂。

对此，下述专利文献3中，公开了能够以比以往高的研磨速度(22000～29000埃/分钟左右)对铜合金膜进行研磨的研磨剂。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开平2-278822号公报

[专利文献2]日本特开2003-124160号公报

[专利文献3]日本特开2007-150263号公报

[非专利文献]

[非专利文献1]ジヤ一ナル·オブ·エレクトロケミカルソサエテイ志(电化学会杂志)、第138卷第11期(1991年发行)3460～3464页

发明内容

[发明要解决的问题]

专利文献3中记载的研磨剂能用作TSV用的研磨剂，但为了生产率的提高，需要能够以更高的研磨速度且平滑地研磨铜合金膜的研磨剂。

本发明鉴于这样的实际情况而完成，其目的在于提供能够以高研磨速度且平滑地研磨铜膜，在高性能布线板、TSV等的厚金属膜的需要研磨的用途中能够以短时间进行研磨处理，能够确保充分的生产率的铜研磨用研磨剂和使用了其的研磨方法。

[用于解决问题的手段]

本发明人发现了通过将二元以上的无机酸(以下简称为“无机酸”)、氨基酸和保护膜形成剂的含量控制在规定量以上，能够得到能够以高研磨速度且平滑地研磨铜膜的研磨剂。进而，本发明人发现了通过将无机酸、氨基酸和保护膜形成剂的含量控制在规定量以上，而且满足下述条件(i)、(ii)中至少一者，能够得到可用作高性能布线板用途、TSV用途，获得对于铜的高研磨速度(例如超过30000埃/分钟的研磨速度)的研磨剂。

条件(i)无机酸的含量(摩尔/千克)与保护膜形成剂的含量(摩尔/千克)的比率(无机酸的含量/保护膜形成剂的含量)为2.00以上。

条件(ii)研磨剂中包含选自有机酸及其酸酐中的至少一种。