CN1837320A - 抛光用组合物及抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的抛光用组合物，合适地使用在形成半导体器件的导体配线用的抛光上。该抛光用组合物含有抑制抛光用组合物的抛光能力降低的抑制降低剂、磨料以及水。抑制降低剂是选自多糖类及聚乙烯醇中的至少一种。多糖类理想的是淀粉、支链淀粉、糖原、纤维素、果胶、半纤维素、茁霉多糖(プルラン)或艾鲁西南(エルシナン)。磨料是选自氧化铝及二氧化硅中的至少一种，理想的是选自气相二氧化硅、气相氧化铝及胶体二氧化硅中的至少一种。
Description
技术领域
本发明涉及一种在形成例如半导体器件的配线用的抛光中所使用的抛光用组合物，及使用该抛光用组合物的抛光方法。
背景技术
作为半导体器件的形成导体配线的方法，现在，以采用化学机械抛光(CMP)技术的Damassin方法为主流。在形成导体配线之际，首先，在由设置在半导体基片上的绝缘体(例如SiO2)组成的绝缘层上形成沟槽(配线槽)。接着，在绝缘层上形成由导体金属(例如Cu)组成的导体层，以使其至少埋没沟槽。其后，通过抛光去除位于沟槽之外的导体层部分。这样残留在绝缘层上的位于沟槽中的导体层部分具有导体配线的功能。
在去除位于沟槽之外的导体层部分用的抛光中，一般使用含有磨粒、氧化剂、保护膜形成剂等的抛光用组合物。第WO00/13217号国际专利公开公报、特开平8-83780公报及特开平11-21546号公报所揭示的抛光用组合物中含有氨等氮化合物、苯并三唑及表面活性剂等的保护膜形成剂。特开平7-233485号公报所揭示的抛光用组合剂含有氨基乙酸等有机酸和氧化剂。
去除位于沟槽之外的导体层部分用的抛光，通过分为用高抛光效率对抛光对象物进行预备抛光的工序和为得到良好的表面品质对抛光对象物进行精抛光的工序，以期达到高效率。使用预备抛光用的抛光用组合物的预备抛光和使用加工抛光用的抛光用组合物的精抛光通常用具有多个抛光定盘的一台抛光装置连续进行。因此，精抛光用的抛光用组合物附着残留在抛光装置上，在下次的预备抛光中，该残留的精抛光用组合物就会混入到预备抛光用的抛光用组合物中。一部分的精抛光用的抛光用组合物含有苯丙三唑或聚乙烯吡咯烷酮等保护膜形成剂。若精抛光用的抛光用组合物混入到预备抛光用的抛光用组合物中，则由于精抛光用的抛光用组合物中的保护膜形成剂的作用在导体层表面形成保护膜，所以大大地降低预备抛光时的抛光效率。还有，因为每次精抛光用的抛光用组合物混入到预备抛光用的抛光用组合物的量不是一定的，所以每次预备抛光时的抛光效率的降低程度也不是光用的抛光用组合物的量不是一定的，所以每次预备抛光时的抛光效率的降低程度也不是一定的。这是预备抛光时的抛光效率产生偏差的原因。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更合适地使用在形成半导体器件的导体配线用的抛光上的抛光用组合物，及使用该抛光用组合物的抛光方法。
为达到上述目的，本发明提供一种抛光用组合物。该抛光用组合物含有抑制抛光用组合物的抛光能力降低的抑制降低剂、抛光材料以及水；所述抑制降低剂是选自多糖类及聚乙烯醇中的至少一种。
本发明还提供一种抛光方法，所述抛光方法包括配制所述抛光用组合物的工序；及为形成半导体器件的配线，用配制的抛光用组合物对抛光对象物进行抛光的工序。
附图说明
图1(a)～图1(d)是对本发明的一个实施形态的抛光方法进行说明用的抛光对象物的剖视图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施形态进行说明。
首先，对半导体器件的导体配线的形成方法进行说明。在形成半导体器件的导体配线的场合，首先，如图1(a)所示，在具有沟槽12的绝缘层11上形成阻挡层13及导体层14。
绝缘层11可以由SiO2、SiOF及SiOC的任何一种形成。绝缘层11通过使用例如四乙氧基硅烷(TEOS)、硼硅酸盐玻璃(BSG)、磷硅酸盐玻璃(PSG)或硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)的化学气相沉积法(CVD)形成。沟槽12由例如已知的平板印刷技术及图像蚀刻技术形成，以使其具有规定的设计图案。
阻挡层13先于导体层14形成，如包覆绝缘层11的表面般地设置在绝缘层11上，起着防止导体层14中的金属原子向绝缘层11中扩散的作用。阻挡层13由例如物理吸附法(PVD)或CVD形成。希望阻挡层13的厚度与沟槽12的深度相比充分小。阻挡层13可以由例如氮化钽等含钽化合物、钽或钽合金形成，也可以由氮化钛等含钛化合物、钛或钛合金形成。
将导体层14设置在阻挡层13上，以使其至少埋没沟槽12。导体层14由例如PVD、CVD或电镀形成。导体层14由钨、铜、铝等导体金属形成。
接着，用化学机械抛光去除位于沟槽12之外的导体层14的部分及阻挡层13的部分。其结果，如图1(d)所示，位于沟槽12中的阻挡层13的部分及导体层14的部分残留在绝缘层11上，该残留的导体层14部分具有作为导体配线15的功能。
去除位于沟槽12之外的导体层14部分及阻挡层13部分用的化学机械抛光通常包括第1～第3抛光工序。如图1(b)所示，在第1抛光工序中，由化学机械抛光法去除位于沟槽12之外的导体层14部分中的一部分。第1抛光工序中的抛光在阻挡层13露出之前结束。接着，如图1(c)所示，在第2抛光工序中，由化学机械抛光法去除位于沟槽12之外的导体层14部分中的另一部分，以使阻挡层13的上表面露出。最后，如图1(d)所示，在第3抛光工序中，由化学机械抛光法去除位于沟槽12之外的导体层14部分中的残余部分及位于沟槽12之外的阻挡层13的部分，使绝缘层11的上表面露出。
第1～第3抛光工序的化学机械抛光由一台抛光装置连续地进行。抛光装置具备支承抛光对象物用的支承台和多个抛光定盘。支承台具有多个分别固定抛光对象物的支承部，可转动地支承在抛光装置上。各抛光定盘的表面张贴有对抛光对象物的表面进行抛光用的抛光垫。用抛光装置进行抛光时，在将固定在支承台上的抛光对象物按压在抛光垫上的状态下，一面向抛光垫供给抛光用组合物，一面使支承垫与抛光定盘相互转动。在第1抛光工序结束后，转动支承台，将抛光对象物移动到第2抛光工序的实施位置。第2抛光工序结束后，再次转动支承台，将抛光对象物移动到第3抛光工序的实施位置。
本实施形态的抛光用组合物可以在第1～第3抛光工序任一个中使用，其中，理想的是，用于第1抛光工序中的抛光，即在用于去除位于沟槽12之外的导体层14部分的一部分的抛光。该抛光用组合物含有抑制降低剂、磨料及水。
抛光用组合物所含的抑制降低剂具有，抑制由于像例如在第2抛光工序或第3抛光工序中用的抛光用组合物这样的其他抛光用组合物的混入而导致对导体层14进行抛光的抛光用组合物的能力降低的作用。抛光用组合物所含的抑制降低剂是选自多糖类及聚乙烯醇中的至少一种。多糖类，可以是淀粉、支链淀粉及糖原等储存多糖类，也可以是纤维素、果胶、半纤维素等结构多糖类，也可以是茁霉多糖及艾鲁西南(エルシナン)等细胞外多糖类。其中，理想的是支链淀粉，因为其抑制对导体层14进行抛光的抛光用组合物能力且也具有使对导体层14进行抛光的抛光用组合物能力稳定化的作用。
从强烈抑制对导体层14进行抛光的抛光用组合物的能力降低的观点看，抛光用组合物中的抑制降低剂的含量，理想的是在0.01质量％以上，更理想的是0.05质量％以上。又从使对导体层14进行抛光的抛光用组合物的能力稳定化的观点看，抛光用组合物中的抑制降低剂的含量，理想的是在10质量％以下，更理想的是5质量％以下。
抛光用组合物中的磨料起着对抛光对象物进行机械抛光的作用。因为要求抛光用组合物所含的磨料对抛光用组合物进行机械抛光的能力特别高，所以理想的是选自氧化铝及二氧化硅中的至少一种，为了减少划痕发生，提高抛光后的抛光对象物的表面品质，理想的是选自气相二氧化硅、气相氧化铝及胶体二氧化硅中的至少一种。
从进一步提高对导体层14进行抛光的抛光用组合物的能力的观点看，由粒子密度和通过BET法测定的比表面积求得的磨料的平均粒径，理想的是在10nm以上，更理想的是20nm以上。另一方面，从抑制磨料的凝聚提高抛光用组合物的分散稳定性的观点看，理想的是在200nm以下，更理想的是在120nm以下。将磨料的平均粒径设定在所述范围，对磨料为气相二氧化硅与胶体二氧化硅等二氧化硅的场合特别有效。
从进一步提高对导体层14进行抛光的抛光用组合物的能力的观点看，抛光用组合物中的磨料含量，理想的是在0.1质量％以上，更理想的是0.5质量％以上。另一方面，从抑制磨料的凝聚提高抛光用组合物的分散稳定性的观点看，理想的是在10质量％以下，更理想的是5质量％以下。
抛光用组合物所含的水起着使抛光用组合物中的水之外的成分溶解或分散的作用。理想的是水尽量不含杂质以不妨碍其他成分作用。具体地说，理想的是纯水、超纯水或蒸馏水。
抛光用组合物还可以含有氧化剂。氧化剂具有通过氧化导体层14的表面，促进磨料对导体层14进行机械抛光的作用。抛光用组合物所含的氧化剂可以是过氧化氢、过硫酸、过溴酸、过氯酸、过乙酸、过蚁酸、硝酸或这些酸的盐，其中因为过氧化氢价格低、且易得到还金属杂质少而理想。抛光用组合物中的氧化剂的种类数也可以是一种，也可以是两种以上。
从进一步提高对导体层14进行抛光的抛光用组合物的能力的观点看，抛光用组合物中的氧化剂含量，理想的是在0.1质量％以上，更理想的是1质量％以上。另一方面，因为即使添加过量的氧化剂在抛光用组合物中也不能期待再提高抛光导体层14的抛光用组合物的能力，所以理想的是在10质量％以下，更理想的是5质量％以下。
抛光用组合物还可以含有螯合剂，螯合剂具有通过捕捉因对导体层14的抛光而在抛光用组合物中产生的金属粒子，促进对导体层14的抛光的作用。抛光用组合物所含的螯合剂，从容易得到且螯合作用强的观点来看，理想的是选自α-氨基酸及有机酸中的至少一种。α-氨基酸可以是甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、白氨酸、异白氨酸、别异白氨酸、丝氨酸、苏氨酸、别苏氨酸、脯氨酸及胱氨酸等的中性氨基酸，也可以是精氨酸及组氨酸等碱性氨基酸，也可以是谷氨酸及天冬氨酸等的酸性氨基酸。其中，理想的是选自甘氨酸及α-丙氨酸中的至少一种，因为其促进导体层14抛光的作用特别强。α-丙氨酸可以是互为镜相异构体关系的L体及D体中的任何一种，也可以是其混合物。有机酸举例有草酸、柠檬酸、琥珀酸、顺丁烯二酸、酒石酸、2-喹啉羧酸(喹哪啶酸)、2-吡啶羧酸、2，6-吡啶羧酸及醌酸。抛光用组合物中的螯合剂种类数，可以是一种，也可以是两种以上。
从进一步提高对导体层14进行抛光的抛光用组合物的能力的观点看，抛光用组合物中的螯合剂含量，理想的是在0.01质量％以上，更理想的是0.1质量％以上。另一方面，因为即使添加过量的氧化剂在抛光用组合物中也不能期待再提高抛光导体层14的抛光用组合物的能力，所以理想的是在20质量％以下，更理想的是10质量％以下。
抛光用组合物还可以含有防腐剂。防腐剂，通过在导体层14表面形成保护膜，保护由于防腐剂而被氧化的导体层14，起着抑制抛光后的抛光对象物产生表面粗糙、小坑等表面缺陷提高抛光后的抛光对象物的表面品质。防腐剂还起着使抛光后的抛光对象物的表面阶差变小。抛光用组合物所含的防腐剂，可以是苯丙三唑、苯并咪唑、三唑、咪唑、甲苯丙三唑或其衍生物和盐，其中，从防腐作用强看，理想的是选自苯并三唑及其衍生物中的至少一种。抛光用组合物中的防腐剂的种类数，可以是一种，也可以是两种以上。
从提高抛光后的抛光对象物的表面品质和减小表面阶梯的观点看，抛光用组合物中的防腐剂含量，理想的是在0.0001质量％以上。另一方面，从下面的观点看，理想的是在0.02质量％以下，更理想的是0.01质量％以下。抛光用组合物中的防腐剂在0.02质量％以下，甚至在0.01质量％以下的场合，即使有其他的抛光用组合物中的防腐剂混入到本实施形态的抛光用组合物中，也能抑制由于含有的防腐剂而使抛光导体层14的抛光用组合物的能力降低。
根据需要，抛光用组合物还可以含有增粘剂、乳化剂、防锈剂、防腐剂、防霉剂、消沫剂、PH调整剂、表面活性剂等。
本实施形态的抛光用组合物，可以水之外的成分以浓缩的状态保存，用水稀释后供使用。据此，能够容易地进行抛光用组合物的管理，且提高抛光用组合物的输送效率。
本实施形态的抛光用组合物含有氧化剂的场合，抛光用组合物可以是以将氧化物与其他成分分开的状态配制及保存。该场合，通过使用之前将氧化剂和其他成分混合，配制抛光用组合物。据此，能够抑制保存时抛光用组合物中的氧化剂分解。
根据本实施形态可得到以下的优点。
因为本实施形态的抛光用组合物含有抑制降低剂，所以即使有像在例如第2抛光工序或第3抛光工序中所用的抛光用组合物这样的其他的抛光用组合物混入，也能抑制本实施形态的抛光用组合物用于对导体层14进行抛光时的抛光能力的降低。从而，提高制造半导体器件的效率，能降低成本。
在第2抛光工序或第3抛光工序中所用的抛光用组合物，通常除磨料及含有具有促进抛光作用的成分外，还含有具有提高抛光后的抛光对象物的表面品质作用的成分。作为具有提高表面品质作用的成分的例子，举例有防腐剂。防腐剂具有在导体层14的表面形成保护膜防止对导体层14的腐蚀的作用，还具有抑制导体配线15上表面的水平面降低的碟形凹陷现象以及沟槽12紧密形成的区域的上表面水平面降低的腐蚀现象的发生的作用。在抛光用组合物不含抑制降低剂的场合，混入微量的防腐剂也会导致抛光导体层14的能力降低。对此，在本实施形态的抛光用组合物中，即使混入一定量的防腐剂也不会使抛光导体层14的抛光用组合物的能力降低。
还有，在半导体器件具有多层配线的场合，反复地进行绝缘层11、阻挡层13及导体层14的成膜和通过抛光用组合物将其成膜的导体层14的一部分及阻挡层13的一部分去除的操作。本实施形态的抛光用组合物即使混入有用于形成下层配线使所用的抛光用组合物，也能抑制抛光用组合物对导体层14进行抛光的抛光能力的降低。
下面，对本发明的实施例及比较例进行说明。
将表1所示的各成分混合在水里，配制实施例1～21及比较例1～20的抛光用组合物。将实施例1～21及比较例1～20的抛光用组合物的PH的测定结果表示在表1中。
表1
| 降低抑制剂或其取代化合物(质量百分比) | 磨料(质量百分比) | 螯合剂(质量百分比) | 防腐剂(质量百分比) | 氧化剂(质量百分比) | PH | |
| 实施例1 | 茁霉多糖0.1％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例2 | 茁霉多糖0.1％ | 胶体二氧化硅*11％ | 丙氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例3 | 茁霉多糖0.1％ | 胶体二氧化硅*11％ | 喹啉羧酸1％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 7.1 |
| 实施例4 | 茁霉多糖0.1％ | 胶体二氧化硅*21％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例5 | 茁霉多糖0.1％ | 气相二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例6 | 茁霉多糖0.1％ | 气相氧化铝*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例7 | PVA*10.1％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例8 | PVA*10.1％ | 胶体二氧化硅*11％ | 丙氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例9 | PVA*10.1％ | 胶体二氧化硅*11％ | 喹啉羧酸1％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 7.1 |
| 实施例10 | PVA*10.1％ | 胶体二氧化硅*21％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例11 | PVA*10.1％ | 气相二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例12 | PVA*10.1％ | 气相氧化铝*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例13 | 茁霉多糖0.01％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例14 | 茁霉多糖0.05％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例15 | 茁霉多糖0.5％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例16 | 茁霉多糖5％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例17 | PVA*10.01％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例18 | PVA*10.05％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例19 | PVA*10.5％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例20 | PVA*15％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 实施例21 | PVA*20.1％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例1 | - | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例2 | - | 胶体二氧化硅*11％ | 丙氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例3 | - | 胶体二氧化硅*11％ | 喹啉羧酸1％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 7.1 | |||
| 比较例4 | - | 胶体二氧化硅*21％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例5 | - | 气相二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例6 | - | 气相氧化铝*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例7 | PEG*11％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例8 | PEG*11％ | 胶体二氧化硅*11％ | 丙氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例9 | PEG*11％ | 胶体二氧化硅*11％ | 喹啉羧酸1％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 7.1 | |||
| 比较例10 | PEG*11％ | 胶体二氧化硅*21％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例11 | PEG*11％ | 气相二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例12 | PEG*11％ | 气相氧化铝*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例13 | PEG*21％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例14 | PEG*21％ | 胶体二氧化硅*11％ | 丙氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例15 | PEG*21％ | 胶体二氧化硅*11％ | 喹啉羧酸1％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 7.1 | |||
| 比较例16 | PEG*21％ | 胶体二氧化硅*21％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例17 | PEG*21％ | 气相二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例18 | PEG*21％ | 气相氧化铝*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 | |||
| 比较例19 | 聚丙烯酸0.2％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
| 比较例20 | 月桂硫酸铵0.2％ | 胶体二氧化硅*11％ | 甘氨酸0.9％ | BTA0.0005％ | 过氧化氢3％ | 6.8 |
在表1的“抑制降低剂或其取代化合物”栏中，
“茁霉多糖”是表示平均分子量为200000的茁霉多糖；
“PVA*1”是表示平均分子量为100000的聚乙烯醇；
“PVA*2”是表示平均分子量为10000的聚乙烯醇；
“PEG*1”是表示平均分子量为600的聚乙二醇；
“PEG*2”是表示平均分子量为2000的聚乙二醇；
“聚丙烯酸”是表示平均分子量为1000的聚丙烯酸。
在表1的“磨料”栏中，
“胶体二氧化硅*1”是表示平均粒径为35nm的胶体二氧化硅；
“胶体二氧化硅*2”是表示平均粒径为10nm的胶体二氧化硅；
“气相二氧化硅”是表示平均粒径为30nm的气相二氧化硅；
“气相氧化铝”是表示平均粒径为30nm的气相氧化铝。
胶体二氧化硅、气相二氧化硅及气相氧化铝的平均粒径是由粒子密度和用micromeritics制造的“FlowSorbII 2300”测定的比表面积求得。
在表1的“防腐剂”栏中，“BTA”表示苯丙三唑。
按照下述抛光条件，用实施例1～21及比较例1～20的抛光用组合物对铜盖封晶片进行抛光。铜盖封晶片是通过电解法在8英寸硅片上形成铜膜。这时，用国际电气シズテムサ一ビス株式会社的电阻机“VR-120”测定抛光前的铜盖封晶片的厚度及抛光后的铜盖封晶片的厚度。这样，通过下述计算式，求得对于铜盖封晶片的各抛光用组合物的抛光效率值。该结果表示在表2的“抛光效率”栏中的“无添加”栏中。
<抛光条件>
抛光机器：アプライドマテリアルズ公司制造的单面CMP用抛光机“Mirra”；
抛光垫：ロデ一ル社的聚氨脂层叠抛光垫“IC-1000/Suba400”；
抛光压力：28kPa(＝约2psi)；
抛光盘(定盘)转速：每分100转；
抛光用组合物的供给速度：200ml/分；
载料块转速：每分100转；
抛光时间：1分；
<计算式>
抛光效率[nm/分]＝(抛光前的铜盖封晶片的厚度[nm]-抛光后的铜盖封晶片的厚度[nm])÷抛光时间[分]
在实施例1～21及比较例1～20的抛光用组合物中添加苯丙三唑，使苯丙三唑的含量为0.01质量％。按照上述抛光条件，用添加该苯丙三唑的各抛光用组合物对铜盖封晶片进行抛光。将这时求得的对于铜盖封晶片的各抛光用组合物的抛光效率值表示在表2的“抛光效率”栏中的“BTA*1”栏中。
在实施例1～21及比较例1～20的抛光用组合物中添加苯丙三唑，使苯丙三唑的含量为0.02质量％。按照上述抛光条件，用添加该苯丙三唑的各抛光用组合物对铜盖封晶片进行抛光。将这时求得的对于铜盖封晶片的各抛光用组合物的抛光效率值表示在表2的“抛光效率”栏中的“BTA*2”栏中。
在实施例1～21及比较例1～20的抛光用组合物中添加平均分子量为100000的聚乙烯醇，使聚乙烯醇的含量为0.1质量％。按照上述抛光条件，用添加该聚乙烯醇的各抛光用组合物对铜盖封晶片进行抛光。将这时求得的对于铜盖封晶片的各抛光用组合物的抛光效率值表示在表2的“抛光效率”栏中的“PVP”栏中。
在实施例1～21及比较例1～20的抛光用组合物中添加乳酸，使乳酸的含量为0.1质量％。按照上述抛光条件，用添加该乳酸的各抛光用组合物对铜盖封晶片进行抛光。将这时求得的对于铜盖封晶片的各抛光用组合物的抛光效率值表示在表2的“抛光效率”栏中的“乳酸”栏中。
为使苯丙三唑、聚乙烯醇及乳酸的添加对各抛光用组合物的抛光能力的影响数值化，用在添加了添加剂的抛光用组合物所求得的抛光效率的值除以在添加了添加剂前的抛光用组合物所求得的抛光效率的值，求得抛光能力的维持率。在各抛光用组合物中添加苯丙三唑、其含量为0.01质量％的场合所求得的维持率表示在表2的“抛光能力维持率”栏中的“BTA*1”栏中。在各抛光用组合物中添加苯丙三唑、其含量为0.02质量％的场合所求得的维持率表示在表2的“抛光能力维持率”栏中的“BTA*2”栏中。在各抛光用组合物中添加聚乙烯醇、其含量为0.1质量％的场合所求得的维持率表示在表2的“抛光能力维持率”栏中的“PVP”栏中。在各抛光用组合物中添加乳酸、其含量为0.1质量％的场合所求得的维持率表示在表2的“抛光能力维持率”栏中的“乳酸”栏中。
表2
| 抛光效率(nm/分) | 抛光能力维持率(％) | |||||||||
| 无添加 | BTA*1 | BTA*2 | PVP | 乳酸 | BTA*1 | BTA*2 | PVP | 乳酸 | ||
| 实施例1 | 800 | 550 | 400 | 700 | 810 | 0.69 | 0.50 | 0.88 | 1.01 | |
| 实施例2 | 370 | 270 | 210 | 330 | 380 | 0.73 | 0.57 | 0.89 | 1.03 | |
| 实施例3 | 340 | 230 | 190 | 320 | 320 | 0.68 | 0.56 | 0.94 | 0.94 | |
| 实施例4 | 690 | 480 | 330 | 650 | 670 | 0.70 | 0.48 | 0.94 | 0.97 | |
| 实施例5 | 750 | 530 | 350 | 670 | 750 | 0.71 | 0.47 | 0.89 | 1.00 | |
| 实施例6 | 770 | 520 | 370 | 700 | 750 | 0.68 | 0.48 | 0.91 | 0.97 | |
| 实施例7 | 800 | 600 | 450 | 730 | 790 | 0.75 | 0.56 | 0.91 | 0.99 | |
| 实施例8 | 500 | 410 | 290 | 450 | 520 | 0.82 | 0.58 | 0.90 | 1.04 | |
| 实施例9 | 330 | 220 | 190 | 300 | 320 | 0.67 | 0.58 | 0.91 | 0.97 | |
| 实施例10 | 710 | 480 | 310 | 640 | 720 | 0.68 | 0.44 | 0.90 | 1.01 | |
| 实施例11 | 800 | 550 | 330 | 670 | 790 | 0.69 | 0.41 | 0.84 | 0.99 | |
| 实施例12 | 800 | 540 | 360 | 650 | 800 | 0.68 | 0.45 | 0.81 | 1.00 | |
| 实施例13 | 800 | 490 | 340 | 680 | 800 | 0.61 | 0.43 | 0.85 | 1.00 | |
| 实施例14 | 800 | 530 | 370 | 690 | 810 | 0.66 | 0.46 | 0.86 | 1.01 | |
| 实施例15 | 800 | 510 | 410 | 700 | 810 | 0.64 | 0.51 | 0.88 | 1.01 | |
| 实施例16 | 800 | 400 | 320 | 720 | 820 | 0.50 | 0.40 | 0.90 | 1.03 | |
| 实施例17 | 800 | 590 | 430 | 680 | 810 | 0.74 | 0.54 | 0.85 | 1.01 | |
| 实施例18 | 800 | 600 | 450 | 690 | 820 | 0.75 | 0.56 | 0.86 | 1.03 | |
| 实施例19 | 800 | 620 | 460 | 700 | 820 | 0.78 | 0.58 | 0.88 | 1.03 | |
| 实施例20 | 800 | 510 | 390 | 700 | 810 | 0.64 | 0.49 | 0.88 | 1.01 | |
| 实施例21 | 800 | 530 | 400 | 680 | 810 | 0.64 | 0.49 | 0.85 | 1.01 | |
| 比较例1 | 800 | 200 | 120 | 410 | 310 | 0.25 | 0.15 | 0.51 | 0.39 | |
| 比较例2 | 370 | 190 | 100 | 300 | 180 | 0.51 | 0.27 | 0.81 | 0.49 | |
| 比较例3 | 340 | 120 | 80 | 250 | 150 | 0.35 | 0.24 | 0.74 | 0.44 | |
| 比较例4 | 620 | 180 | 110 | 350 | 210 | 0.29 | 0.18 | 0.56 | 0.34 | |
| 比较例5 | 780 | 200 | 120 | 350 | 300 | 0.26 | 0.15 | 0.45 | 0.38 | |
| 比较例6 | 760 | 210 | 120 | 340 | 300 | 0.28 | 0.16 | 0.45 | 0.39 | |
| 比较例7 | 600 | 200 | 150 | 350 | 250 | 0.33 | 0.25 | 0.58 | 0.42 | |
| 比较例8 | 330 | 100 | 80 | 280 | 170 | 0.30 | 0.24 | 0.85 | 0.52 | |
| 比较例9 | 350 | 80 | 60 | 270 | 180 | 0.23 | 0.17 | 0.77 | 0.51 | |
| 比较例10 | 550 | 180 | 120 | 320 | 240 | 0.33 | 0.22 | 0.58 | 0.44 | |
| 比较例11 | 600 | 170 | 120 | 310 | 240 | 0.28 | 0.20 | 0.52 | 0.40 | |
| 比较例12 | 610 | 180 | 130 | 310 | 240 | 0.30 | 0.21 | 0.51 | 0.39 | |
| 比较例13 | 270 | 120 | 80 | 150 | 110 | 0.44 | 0.30 | 0.56 | 0.41 | |
| 比较例14 | 150 | 120 | 80 | 70 | 60 | 0.80 | 0.53 | 0.47 | 0.40 | |
| 比较例15 | 330 | 70 | 50 | 140 | 120 | 0.21 | 0.15 | 0.42 | 0.36 | |
| 比较例16 | 250 | 100 | 50 | 120 | 90 | 0.40 | 0.20 | 0.48 | 0.36 | |
| 比较例17 | 270 | 120 | 60 | 120 | 100 | 0.44 | 0.22 | 0.44 | 0.37 | |
| 比较例18 | 280 | 120 | 60 | 120 | 100 | 0.43 | 0.21 | 0.43 | 0.36 |
| 比较例19 | 250 | 150 | 100 | 110 | 80 | 0.60 | 0.40 | 0.44 | 0.32 |
| 比较例20 | 500 | 250 | 130 | 280 | 210 | 0.50 | 0.26 | 0.56 | 0.42 |
如表2所示，实施例1～21的抛光用组合物，抛光能力比较高，即使再添加添加剂其抛光效率也不会降低。从实施例1、4～7及10～12的结果可以看出，通过将平均粒径为35nm的胶体二氧化硅作为抛光材料使用，特别能抑制抛光效率的降低。从实施例1～3及7～9的结果可以看出，通过将甘氨酸或丙氨酸作为螯合剂使用，能抑制由于添加剂的添加而导致的抛光效率的降低，通过将甘氨酸作为螯合剂使用，特别能抑制由于添加剂的添加而导致的抛光效率的降低。从实施例7及21的结果可以看出，分子量不同的聚乙烯醇，其分子量的不同几乎不影响抛光用组合物的抛光能力及由于添加剂的添加而导致的抛光效率降低的程度。从比较例7～20的结果可以看出，代替降低抑制剂使用聚乙二醇或聚丙烯酸，与含有抑制降低剂的抛光用组合物相比，由于添加剂的添加而导致的抛光效率降低的比例较高。
Claims (19)
1.一种抛光用组合物，其特征在于，
抛光用组合物含有抑制抛光用组合物的抛光能力降低的抑制降低剂、磨料以及水；
所述抑制降低剂是选自多糖类及聚乙烯醇中的至少一种。
2.如权利要求1所述的抛光用组合物，其特征在于，
抛光用组合物用于对在具有沟槽的绝缘层上设置导体层的抛光对象物进行抛光的用途；
所述抑制降低剂抑制对导体层进行抛光的抛光用组合物的能力降低。
3.如权利要求1所述的抛光用组合物，其特征在于，所述多糖类是淀粉、支链淀粉、糖原、纤维素、果胶、半纤维素、茁霉多糖或艾鲁西南。
4.如权利要求3所述的抛光用组合物，其特征在于，所述多糖类是茁霉多糖。
5.如权利要求1所述的抛光用组合物，其特征在于，抛光用组合物中的抑制降低剂的含量是0.01～10质量％。
6.如权利要求1所述的抛光用组合物，其特征在于，所述磨料是选自氧化铝及二氧化硅中的至少一种。
7.如权利要求6所述的抛光用组合物，其特征在于，所述磨料是选自气相二氧化硅、气相氧化铝及胶体二氧化硅中的至少一种。
8.如权利要求1所述的抛光用组合物，其特征在于，抛光用组合物中的磨料的含量是0.1～10质量％。
9.如权利要求1所述的抛光用组合物，其特征在于，抛光用组合物还含有氧化剂。
10.如权利要求9所述的抛光用组合物，其特征在于，所述氧化剂是过氧化氢、过硫酸、过溴酸、过氯酸、过乙酸、过蚁酸、硝酸或这些酸的盐。
11.如权利要求1所述的抛光用组合物，其特征在于，抛光用组合物还含有螯合剂。
12.如权利要求11所述的抛光用组合物，其特征在于，所述螯合剂是选自α-氨基酸及有机酸中的至少一种。
13.如权利要求12所述的抛光用组合物，其特征在于，所述α-氨基酸是甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、白氨酸、异白氨酸、别异白氨酸、丝氨酸、苏氨酸、别苏氨酸、脯氨酸及胱氨酸、精氨酸、组氨酸、谷氨酸或天冬氨酸，所述有机酸是草酸、柠檬酸、琥珀酸、顺丁烯二酸、酒石酸、2-喹啉羧酸、2-吡啶羧酸、2，6-吡啶羧酸或醌酸。
14.如权利要求1所述的抛光用组合物，其特征在于，抛光用组合物还含有防腐剂。
15.如权利要求14所述的抛光用组合物，其特征在于，所述防腐剂是苯丙三唑、苯并咪唑、三唑、咪唑、甲苯丙三唑或其衍生物和盐。
16.一种抛光方法，其特征在于，该抛光方法具有：
配制权利要求1～15中任一项所述的抛光用组合物的工序；及
为形成半导体器件的配线，用配制的抛光用组合物对抛光对象物进行抛光的工序。
17.如权利要求16所述的抛光方法，其特征在于，
所述抛光对象物，在具有沟槽的绝缘层上依次设置阻挡层及导体层，阻挡层及导体层分别具有位于沟槽之外的部分及位于沟槽中的部分；
对抛光对象物进行抛光的工序包括：抛光去除位于沟槽之外的导体层部分的一部分的工序，及抛光去除位于沟槽之外的导体层部分的残部及位于沟槽之外的阻挡层部分的工序；所述抛光用组合物用于去除位于沟槽之外的导体层部分的一部分。
18.如权利要求17所述的抛光方法，其特征在于，抛光去除位于沟槽之外的导体层部分的一部分的工序和抛光去除位于沟槽之外的导体层部分的残部及位于沟槽之外的阻挡层部分的工序用一台抛光装置进行。
19.如权利要求17所述的抛光方法，其特征在于，在去除位于沟槽之外的导体层部分的残部及位于沟槽之外的阻挡层部分的工序中所使用的抛光用组合物，含有在导体层表面形成保护膜的保护膜形成剂。
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