研磨用組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及研磨用組合物。另外，本發明涉及使用該研磨用組合物的研磨方法和 基板的制造方法。
【背景技術】
[0002] 本發明涉及例如半導體集成電路（以下稱"LSI"。）中的包含金屬的研磨對象物 表面的研磨用組合物。
[0003] 隨著LSI的高集成化?高速化，正在開發新的微細加工技術。化學機械研磨 (Chemical Mechanical Polishing、以下稱"CMP"。）法也是其中之一，在LSI制造工序、尤 其是多層布線形成工序中的層間絕緣膜的平坦化、接觸插塞（contact plug)的形成、嵌入 布線的形成得到應用。該技術例如在專利文獻1中公開。
[0004] 在接觸插塞的形成中，使用鎢作為嵌入材料和其相互擴散的阻隔材料等。在前述 接觸插塞的形成中，使用通過CMP將除接觸插塞以外的多余部分去除的制造方法。另外， 在嵌入布線的形成中，最近為了使LSI高性能化而嘗試了利用銅或銅合金作為形成布線材 料的金屬布線。銅或銅合金難以使用在以往的鋁合金布線的形成中頻繁使用的干蝕刻法進 行微細加工，因此主要采用所謂的鑲嵌法，即：在預先形成溝的絕緣膜上沉積銅或銅合金的 薄膜并進行嵌入，通過CMP去除溝部以外的前述薄膜，形成嵌入布線。用于CMP的金屬用的 研磨用組合物中，通常含有酸等研磨促進劑和氧化劑，進而根據需要含有磨粒。另外，為了 改善研磨后的研磨對象物的平坦性，也提出了使用進一步添加了金屬防腐劑的研磨用組合 物。例如，專利文獻2中公開了使用含有氨基乙酸和/或氨基磺酸、氧化劑、苯并三唑和水 的研磨用組合物。但是，使用專利文獻1、專利文獻2記載的組合物實施CMP法時，雖然達成 高研磨速度、但對于碟形坑（指過度研磨金屬布線層的現象。）等高度差惡化的方面還有改 良的余地。進而，為了解決該問題，專利文獻3中公開了包含磨粒和特定的添加劑和水、規 定表面張力為一定值以下的研磨用組合物。
[0005] 現有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1:日本特開昭62-102543號公報 [0008] 專利文獻2 :日本特開平8-83780號公報
[0009] 專利文獻3 :日本特開2011-171446號公報
【發明內容】
[0010] 發明要解決的問題
[0011] 然而，對于專利文獻3中記載的研磨用組合物，認為通過降低研磨用組合物自身 的表面張力，使研磨用組合物對研磨對象物的潤濕性（親和性）或均勻性提高，從而發現了 解決方案，但判明對于碟形坑等高度差這樣的課題還有進一步改良的余地。
[0012] 因此本發明的目的在于提供對于用于研磨具有金屬布線層的研磨對象物的用途 的研磨用組合物而言，能夠實現維持高研磨速度且減少碟形坑等高度差缺陷的手段。
[0013] 本發明人等為了解決上述課題反復進行深入研宄。其結果發現，通過使研磨用組 合物包含金屬防腐劑、絡合劑、表面活性劑、和水，并且使利用該研磨用組合物對研磨對象 物進行研磨后的該研磨對象物表面的固體表面能為30mN/m以下，可以解決上述課題，從而 完成本發明。尤其，與專利文獻3中公開的、提高如現有技術那樣的研磨用組合物對研磨對 象物的親和性的技術不同，基于利用在研磨用組合物與研磨對象物之間產生效果的疏水作 用從而可以解決上述課題這樣的新的見解，從而完成本發明。
[0014] 即，本發明的一個實施方式為用于研磨具有金屬布線層的研磨對象物的用途的研 磨用組合物。并且，該研磨用組合物的特征在于，其包含：金屬防腐劑、絡合劑、表面活性劑、 和水，用該研磨用組合物對研磨對象物進行研磨后的該研磨對象物表面的固體表面能為 30mN/m 以下。
【附圖說明】
[0015] 圖1為表示本發明的研磨對象物的一個例子的截面示意圖，11為溝槽、12為絕緣 體層、13為阻隔層、14為金屬布線層。
【具體實施方式】
[0016] 本發明為一種研磨用組合物，其用于研磨具有金屬布線層的研磨對象物的用途， 該研磨用組合物包含：金屬防腐劑、絡合劑、表面活性劑、和水，用該研磨用組合物對研磨對 象物進行研磨后的該研磨對象物表面的固體表面能為30mN/m以下。通過采用這樣的構成， 可以維持高研磨速度且減少高度差缺陷。
[0017] 通過使用本發明的研磨用組合物而可以維持對具有金屬布線層的研磨對象物的 高研磨速度且減少高度差缺陷的詳細的理由不明，但通過將研磨后的研磨對象物表面的固 體表面能維持在一定值以下，從而可以維持研磨中的研磨對象物表面的拒水性。這意味著 研磨中水性的研磨用組合物難以對研磨對象物表面進行接液（降低親和性），其結果，容易 控制對研磨對象物的化學蝕刻、磨粒帶來的機械作用。
[0018] 例如，在像現有技術那樣提高研磨用組合物與研磨對象物間的親和性時，由于過 度的化學蝕刻、磨粒帶來的機械作用而產生高度差，而基于本發明，降低研磨用組合物與研 磨對象物間的親和性，從而可以降低化學蝕刻、磨粒帶來的機械作用，其結果，認為可以維 持高研磨速度且減少碟形坑等高度差缺陷。需要說明的是，上述機理為推測，本發明不受上 述機理的任何限制。
[0019][研磨對象物]
[0020] 首先，根據圖1說明本發明的研磨對象物和半導體布線工藝的一個例子。半導體 布線工藝通常包括以下工序，但本發明并不限定于以下工序的使用。
[0021] 如圖1的（a)所示，在基體（未圖示）上設置的具有溝槽11的絕緣體層12上依 次形成阻隔層13和金屬布線層14。阻隔層13在金屬布線層14的形成之前、以覆蓋絕緣體 層12的表面的方式形成在絕緣體層12上。阻隔層13的厚度比溝槽11的深度和寬度薄。 金屬布線層14接著阻隔層13的形成、以至少溝槽11被填埋的方式形成在阻隔層13上。
[0022] 通過CMP至少去除金屬布線層14的外側部分和阻隔層13的外側部分時，首先，如 圖1的（b)所示，金屬布線層14的外側部分的大半被去除。接著，如圖1的（c)所示，為了 使阻隔層13的外側部分的上表面露出，金屬布線層14的外側部分的剩余部分被去除。
[0023] 其后，通過CMP至少去除位于溝槽11外的金屬布線層14的部分（金屬布線層14 的外側部分）和位于溝槽11外的阻隔層13的部分（阻隔層13的外側部分）。其結果，如 圖1的（d)所示，位于溝槽11中的阻隔層13的部分（阻隔層13的內側部分）的至少一部 分和位于溝槽11中的金屬布線層14的部分（金屬布線層14的內側部分）的至少一部分 殘留在絕緣體層12上。即，阻隔層13的一部分和金屬布線層14的一部分殘留在溝槽11 的內側。如此，殘留在溝槽11的內側的金屬布線層14的部分作為布線發揮功能。
[0024] 本發明的研磨用組合物用于具有金屬布線層的研磨對象物的研磨，優選用于具有 如上所述的金屬布線層和阻隔層的研磨對象物的研磨。
[0025] 對金屬布線層包含的金屬沒有特別的限制，例如可列舉出：銅、鋁、鉿、鈷、鎳、鈦、 鎢等。這些金屬也可以以合金或金屬化合物的形態包含在金屬布線層中。優選為銅、或銅 合金。這些金屬可以單獨或組合2種以上使用。
[0026] 另外，作為阻隔層包含的金屬，沒有特別的限制，例如可列舉出：鈦、鉭的金屬和 釕、銀、金、鈀、鉑、銠、銥和鋨等貴金屬。這些金屬和貴金屬可以以合金或金屬化合物的形態 包含在阻隔層中，可以單獨或組合2種以上使用。
[0027] 接著，詳細說明本發明的研磨用組合物的構成。
[0028][金屬防腐劑]
[0029] 在研磨用組合物中加入金屬防腐劑，從而可以進一步抑制在使用研磨用組合物研 磨時布線側面產生凹陷。另外，還可以進一步抑制使用研磨用組合物進行研磨后的研磨對 象物的表面產生碟形坑等高度差缺陷。
[0030] 對可以使用的金屬防腐劑沒有特別的限制，優選為雜環式化合物或表面活性劑。 對雜環式化合物中的雜環的元數沒有特別限定。另外，雜環化合物可以是單環化合物，也可 以是具有稠環的多環化合物。該金屬防腐劑可以單獨使用或混合2種以上使用。另外，該 金屬防腐劑可以使用市售品也可以使用合成品。
[0031] 作為可用作金屬防腐劑的雜環化合物的具體例子，例如可列舉出吡咯化合物、吡 唑化合物、咪唑化合物、三唑化合物、四唑化合物、吡啶化合物、吡嗪化合物、噠嗪化合物、 4-氮茚（pyrindine)化合物、中氮茚化合物、吲哚化合物、異吲哚化合物、吲唑化合物、嘌呤 化合物、喹嗪化合物、喹啉化合物、異喹啉化合物、萘啶化合物、酞嗪化合物、喹喔啉化合物、 喹唑啉化合物、噌啉化合物、布替利嗪（buterizine)化合物、噻唑化合物、異噻唑化合物、 噁唑化合物、異噁唑化合物、呋咱化合物等含氮雜環化合物。
[0032] 若列舉更具體的例子，則作為吡唑化合物的例子，例如可列舉出：1H_吡唑、4-硝 基-3-吡唑羧酸、3, 5-吡唑羧酸、3-氨基-5-苯基吡唑、5-氨基-3-苯基吡唑、3, 4, 5-三溴 吡唑、3-氨基吡唑、3, 5-二甲基吡唑、3, 5-二甲基-1-羥甲基吡唑、3-甲基吡唑、1-甲基吡 唑、3-氨基-5-甲基吡唑、4-氨基-吡唑并[3, 4-d]嘧啶、別嘌醇、4-氯-1H-吡唑并[3, 4-D] 嘧啶、3,4-二羥基-6-甲基吡唑并（3,4-8)-吡啶、6-甲基-111-吡唑并[3,4-13]吡啶-3-胺 等。
[0033] 作為咪唑化合物的例子，例如可列舉出：咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基 咪唑、1，2-二甲基吡唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-異丙基咪唑、苯并咪唑、5, 6-二甲基苯并 咪唑、2-氨基苯并咪唑、2-氯苯并咪唑、2-甲