JP2000323444A

JP2000323444A - 研磨液組成物

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Publication number: JP2000323444A
Application number: JP12891999A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Hashimoto; 良一橋本; Shigeo Fujii; 滋夫藤井; Yasuhiro Yoneda; 康洋米田
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-10
Also published as: JP3912927B2

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁層と金属層を有する被研磨表面において、
金属膜の研磨速度を向上させ、且つ金属配線層のディッ
シング等の防止効果に優れた研磨液組成物を提供するこ
と。【解決手段】絶縁層と金属層を有する被研磨表面を研磨
する研磨液組成物であって、不飽和ジカルボン酸系共重
合物及び水を含有し、ｐＨが７以下である研磨液組成物
（第１研磨液組成物）、第１研磨液組成物にさらに、有
機酸及び／又は酸化剤を含有する研磨液組成物（第２研
磨液組成物）、並びに第１又は第２研磨液組成物にさら
に研磨材を含有する研磨液組成物（第３研磨液組成
物）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁層と金属層を
有する被研磨表面を研磨する研磨液組成物に関する。さ
らに詳しくは、半導体基板上の埋め込み金属配線の形成
に適用される研磨液組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程における金属配線
層形成において、半導体基板上の絶縁膜表面に配線形状
の溝を形成し、該溝を有する絶縁膜上に銅等からなる金
属膜を堆積し、前記金属膜をポリッシング装置及び研磨
液による研磨処理により、前記溝内のみに金属層を残存
させる配線形成における金属の研磨工程〔メタルケミカ
ルメカニカルポリッシング(Metal Chemical Mechanical
Polishing、以下メタルＣＭＰという）〕が採用されて
いる。

【０００３】しかしながら、このメタルＣＭＰには絶縁
膜の溝内に残存した金属配線層にディッシング（Dishin
g)と呼ばれるくぼみが発生し、金属配線層の断面積が減
少して、電気抵抗の増大等を引き起こすという問題があ
る。このディッシングは、研磨液組成物により金属配線
層の表面が絶縁体表面よりも過剰に研磨又はエッチング
されて生じるとされている。特に、主要な配線金属の１
つである銅は、研磨液組成物により過剰にエッチングさ
れて、ディッシングが発生しやすいという欠点がある。

【０００４】従って、絶縁膜上の金属膜を研磨するため
のエッチング作用は残しつつも、配線形成時には、金属
層にディッシング等の欠陥が存在しない研磨液が望まれ
ている。

【０００５】従来の研磨液としては、例えば、特開平１
０−４４０４７号公報には、水、研磨剤、酸化剤及び有
機酸、さらには界面活性剤を含むスラリーが記載されて
いるが、ディッシング防止に有効に作用する界面活性剤
の具体的な記載はない。特開昭63―272460号公報には、
ポリマレイン酸、マレイン酸とビニル基を有する化合物
の共重合物の研磨液組成物が記載されているが、この研
磨組成物はｐＨ９以上のアルカリ性のものである。ま
た、特表平７−５０２７７８号公報には、イオン性の特
性を持つポリマーのポリカルボキシル塩の界面活性剤を
研磨液に添加することが記載されているが、この研磨組
成物は、絶縁層を平坦化することを目的とするものであ
り、半導体基板の配線金属の研磨には言及しておらず、
ディッシング防止を目的としたものではない。

【０００６】一方、特開平８−２２９７０号公報には研
磨液組成物にカルボキシル基またはその塩、スルホン基
又はその塩からなる少なくとも１つの親水基を有する分
子量１００以上の高分子有機化合物を含有した研磨液が
記載されているが、具体的な不飽和ジカルボン酸系共重
合物に関する記載はない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、絶縁
層と金属層を有する被研磨表面において、金属膜の研磨
速度を向上させ、且つ金属配線層のディッシング等の防
止効果に優れた研磨液組成物を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、〔１〕
絶縁層と金属層を有する被研磨表面を研磨する研磨液組
成物であって、不飽和ジカルボン酸系共重合物及び水を
含有し、ｐＨが７以下である研磨液組成物（以下、第１
研磨液組成物ともいう）、〔２〕さらに、有機酸及び／
又は酸化剤を含有する〔１〕記載の研磨液組成物（以
下、第２研磨液組成物ともいう）、〔３〕さらに、研磨
材を含有する〔１〕又は〔２〕記載の研磨液組成物（以
下、第３研磨液組成物ともいう）に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる不飽和ジカル
ボン酸系共重合物とは、分子内に式（１）又は（２）：

【００１０】

【化１】

【００１１】（式中、Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ独立して
水素原子、メチル基又はエチル基、Ｘ ¹及びＸ²はそれ
ぞれ独立して水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土
類金属原子、アンモニウム基又は有機アンモニウム基を
示す）で表される単量体ユニットを有する重合物をい
う。

【００１２】本発明は、前記不飽和ジカルボン酸系共重
合物を用いることに一つの大きな特徴があり、かかる不
飽和ジカルボン酸系共重合物を含有する研磨液組成物を
用いることで、研磨速度を向上させるだけでなく、金属
膜の過剰なエッチングを防止することができ、ディッシ
ング等の欠陥のない研磨表面を得ることができるという
優れた効果が発現される。

【００１３】式（１）又は（２）中において、Ｘ¹及び
Ｘ²は、水素原子、アンモニウム基、モノエタノールア
ンモニウム、ジエタノールアンモニウム、トリエタノー
ルアンモニウム、トリエチルアンモニウム等の有機アン
モニウム基が好ましい。

【００１４】不飽和ジカルボン酸系共重合物は、例え
ば、不飽和ジカルボン酸系化合物とそれらと共重合し得
る単量体とを共重合させることにより得ることができ
る。

【００１５】不飽和ジカルボン酸系化合物としては、マ
レイン酸系化合物、フマル酸系化合物、イタコン酸系化
合物等が好ましく、式（３）〜（６）：

【００１６】

【化２】

【００１７】（式中、Ｒ³〜Ｒ⁸はそれぞれ独立して水
素原子、メチル基又はエチル基を示し、Ｘ¹及びＸ²は
前記と同様である）で表される化合物が挙げられ、具体
的には、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、それらの
酸無水物、それらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、
アミン塩等の塩基性塩等が挙げられる。これらの中で
は、重合性の観点からマレイン酸系化合物が好ましい。

【００１８】不飽和ジカルボン酸系化合物と共重合し得
る単量体としては、（Ａ）分子内にカルボキシル基を有
するモノカルボン酸系単量体、（Ｂ）分子内にカルボキ
シル基を有さない非カルボン酸系単量体が挙げられる。
（Ａ）の単量体としては、不飽和モノカルボン酸系単量
体又はその塩が挙げられ、具体的にはアクリル酸、メタ
クリル酸、それらのアンモニウム塩、有機アミン塩等が
挙げられる。（Ｂ）の単量体としては、（メタ）アクリ
ル酸エステル系単量体、ビニルエステル系単量体、芳香
族ビニル系単量体、α−オレフィン、ビニルエーテル系
単量体、アリル化合物、Ｎ−アルキル置換（メタ）アク
リルアミド、ニトリル系単量体等が挙げられる。

【００１９】具体的には、（メタ）アクリル酸エステル
系単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、エチ
ル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレー
ト、ｎ―ブチル（メタ）アクリレート、２―エチルヘキ
シル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレ
ート、ステアリル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキ
シルエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコ
ール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリ
コール（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アク
リレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレー
ト、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート等；ビ
ニルエステル系単量体としては、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル等；芳香族ビニル系単量体としては、スチレ
ン、メチルスチレン、ビニルナフタレン等；α−オレフ
ィンとしては、イソブチレン、ジイソブチレン等；ビニ
ルエーテル系単量体としては、ビニルメチルエーテル、
ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等；
アリル化合物としては、アリルアルコール、アリルエチ
ルエーテル、アリルブチルエーテル、アリルグリシジル
エーテル又はアリルアルコールのアルキレンオキサイド
（以下、ＡＯという）付加物（なお、ＡＯ付加物には、
エチレンオキサイド（以下、ＥＯという）付加物、プロ
ピレンオキサイド（以下、ＰＯという）付加物等が含ま
れる）等；Ｎ−アルキル置換（メタ）アクリルアミドと
しては、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチ
ル（メタ）アクリルアミド等；ニトリル系単量体として
は、（メタ）アクリロニトリル等が挙げられる。

【００２０】前記不飽和ジカルボン酸系化合物と前記の
単量体とを共重合する方法としては、例えば、式（３）
で表される不飽和ジカルボン酸系化合物又はイタコン酸
無水物と、これらと共重合し得る単量体とを共重合した
後、酸無水物部分を加水分解する方法、さらにアンモニ
ア、有機アミンで中和する方法がある。なお、式（３）
で表される不飽和ジカルボン酸系化合物と共重合し得る
単量体としては、スチレン、イソブチレン、ジイソブチ
レン等が挙げられる。

【００２１】また、式（４）〜（６）で表される不飽和
ジカルボン酸系化合物と、これらと共重合し得る単量体
とを共重合する方法が挙げられる。なお、式（４）〜
（６）で表される不飽和ジカルボン酸系化合物と共重合
し得る単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、ア
リルアルコール、アリルアルコールのＡＯ付加物、ポリ
エチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポ
リエチレングリコール（メタ）アクリレート等が挙げら
れる。

【００２２】また、不飽和ジカルボン酸系共重合物は、
２，２’−アゾビスイソブチルニトリル、２，２’−ア
ゾビス〔２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパ
ン〕二硫酸塩二水和物、ベンゾイルパーオキサイド、過
硫酸アンモニウム、過酸化水素等の重合開始剤の存在下
に塊状重合、溶液重合等の公知の重合方法により前記不
飽和ジカルボン酸系化合物とそれと共重合し得る単量体
とを共重合させることによっても得ることができる。

【００２３】不飽和ジカルボン酸系共重合物の組成は、
研磨速度を向上させ、且つディッシングを抑制する観点
から、以下のように設定される。即ち、不飽和ジカルボ
ン酸と（Ａ）の単量体との共重合物の組成は、不飽和ジ
カルボン酸ユニットが、３〜９５モル％、より好ましく
は５〜８０モル％、さらに好ましくは５〜５０モル％、
特に好ましくは５〜３０モル％である。また、不飽和ジ
カルボン酸と（Ｂ）の単量体との組成は、不飽和ジカル
ボン酸ユニットが、５〜９５モル％、さらに好ましくは
２０〜８０モル％、特に好ましくは４０〜８０モル％で
ある。

【００２４】不飽和ジカルボン酸系共重合物の分子量
は、研磨速度を向上させ、かつディッシングを抑制する
観点から、５００〜５００００が好ましく、１０００〜
１００００が特に好ましい（ゲル浸透クロマトグラフィ
ー（ＧＰＣ）によるポリスチレンスルホン酸ナトリウム
換算）。

【００２５】不飽和ジカルボン酸系共重合物の研磨液組
成物中における配合量は、研磨速度を上げ、且つエッチ
ング速度を下げてディッシングを防ぐ観点から、０．０
１〜３０重量％が好ましく、０．０５〜５重量％がより
好ましく、０．１〜３重量％がさらに好ましい。

【００２６】本発明に用いられる水は、媒体として用い
られるものである。その配合量は、被研磨物を効率よく
研磨できる観点から、好ましくは６０〜９９．９９重量
％、より好ましくは７０〜９９．４重量％、さらに好ま
しくは８０〜９９重量％である。

【００２７】かかる組成を有する本発明の第１研磨液組
成物のｐＨは、７以下であり、研磨速度を実用レベルに
保ち、且つディッシングを防止する観点及び表面の微細
なスクラッチ傷を除去する観点から、１〜７が好まし
く、2 〜６がより好ましく、３〜５がさらに好ましい。
ｐＨを前記範囲内に調整するために、必要に応じて、硝
酸、硫酸等の無機酸、有機酸、水酸化カリウム、水酸化
ナトリウム、アンモニア、有機アミン等の塩基性物質を
適宜配合することができる。

【００２８】本発明の第２研磨液組成物は、第１研磨液
組成物に有機酸及び／又は酸化剤をさらに含有させたも
のである。本発明において、かかる有機酸を用いること
で、金属層を構成する各種金属、特に銅と錯体を形成又
は結合し、金属層を脆弱な層にして、研磨の際に、金属
層の除去を容易にするという効果が発現される。

【００２９】また、特に、有機酸と不飽和ジカルボン酸
系共重合物を併用することで、より高い研磨速度が実現
でき、且つディッシングを防止することができる。

【００３０】有機酸は、酸性を示す官能基を有する有機
化合物である。これらの酸性を示す官能基は、カルボキ
シル基、ホスホン基、スルホン基、スルフィン基、フェ
ノール基、エノール基、チオフェノール基、イミド基、
オキシム基、芳香族スルホアミド基、第一級及び第二級
ニトロ基等が挙げられる。

【００３１】カルボキシル基を有する有機酸としては、
モノカルボン酸、ジカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸
及びアミノカルボン酸が挙げられる。具体的には、モノ
カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪
酸、バレリアン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン
酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステア
リン酸、ピルビン酸等；ジカルボン酸としては、シュウ
酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フ
タル酸等；ヒドロキシカルボン酸としては、グルコン
酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸
等；アミノカルボン酸としては、エチレンジアミンテト
ラ酢酸、ニトリロトリ酢酸等が挙げられる。ホスホン基
を有する有機酸としては、１−ヒドロキシエチリデン−
１，１−ジホスホン酸等；スルホン基を有する有機酸と
しては、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−
トルエンスルホン酸、ナフタリンスルホン酸等；スルフ
ィン基を有する有機酸としては、ベンゼンスルフィン
酸、ｐ−トルエンスルフィン酸等が挙げられる。これら
の中でも、モノカルボン酸、ジカルボン酸、ヒドロキシ
カルボン酸及びアミノカルボン酸が好ましく、酢酸、シ
ュウ酸、コハク酸、グリコール酸、乳酸、クエン酸、リ
ンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、エチレンジアミンテトラ
酢酸及びニトリロトリ酢酸がさらに好ましい。これらの
有機酸は、単独で又は２種以上を混合して用いてもよ
い。また、これらの有機酸の分子量は、５００未満が好
ましい。

【００３２】有機酸は、第２研磨液組成物中において水
を媒体とした状態で使用される。有機酸の第２研磨液組
成物中における配合量は、金属層の除去のために実用レ
ベルでの研磨速度を確保し、且つ金属層の過剰なエッチ
ングを防ぐために種々選択することができ、例えば、好
ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．２〜
８重量％、さらに好ましくは０．３〜５重量％である。

【００３３】本発明に用いられる酸化剤は、金属を酸化
させるものである。本発明においては、かかる酸化剤を
用いることにより、金属層を酸化させ、金属層の機械的
研磨効果を促進させる効果が発現されると考えられる。

【００３４】酸化剤としては、過酸化物、過マンガン酸
又はその塩、クロム酸又はその塩、硝酸又はその塩、ペ
ルオクソ酸又はその塩、酸素酸又はその塩、金属塩類、
硫酸等が挙げられる。

【００３５】その具体例として、過酸化物としては、過
酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化バリウム等；過マ
ンガン酸又はその塩としては、過マンガン酸カリウム
等；クロム酸又はその塩としては、クロム酸金属塩、重
クロム酸金属塩等；硝酸又はその塩としては、硝酸、硝
酸鉄(III) 、硝酸アンモニウム等；ペルオクソ酸又はそ
の塩としては、ペルオクソ二硫酸、ペルオクソ二硫酸ア
ンモニウム、ペルオクソ二硫酸金属塩、ペルオクソリン
酸、ペルオクソ硫酸、ペルオクソホウ酸ナトリウム、過
ギ酸、過酢酸、過安息香酸、過フタル酸等；酸素酸又は
その塩としては、次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素
酸、塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、過塩素酸、次亜塩素酸
ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム等；金属塩類として
は、塩化鉄(III) 、硫酸鉄(III) 、クエン酸鉄(III) 、
硫酸アンモニウム鉄(III) 等が挙げられる。好ましい酸
化剤としては、過酸化水素、硝酸鉄(III) 、過酢酸、ペ
ルオクソ二硫酸アンモニウム、硫酸鉄(III) 及び硫酸ア
ンモニウム鉄(III) が挙げられ、特に過酸化水素が好ま
しい。これらの酸化物は、単独で又は２種以上を混合し
て使用してもよい。

【００３６】酸化剤は、第２研磨液組成物中において水
を媒体とした状態で使用される。該酸化剤の第２研磨液
組成物中における配合量は、金属層の迅速な酸化によ
り、実用レベルの研磨速度を得る観点から、好ましくは
０．１〜６０重量％、より好ましくは０．２〜５０重量
％、さらに好ましくは０．３〜３０重量％である。

【００３７】また、第２研磨液組成物における不飽和ジ
カルボン酸系共重合物の配合量は、好ましくは０．０１
〜３０重量％、より好ましくは０．０５〜５重量％、さ
らに好ましくは０．１〜３重量％である。水の配合量
は、好ましくは６０〜９９．８９重量％、より好ましく
は７０〜９９．４重量％、さらに好ましくは８０〜９９
重量％である。

【００３８】本発明の第１及び第２研磨液組成物は、固
定砥石等を用いる研磨方式において有効である。例え
ば、固定砥石による研磨方式に第１研磨液組成物を使用
することにより、研磨速度を向上させるだけでなく、金
属層のディッシングを防止することができる。

【００３９】本発明の第３研磨液組成物は、第１又は第
２研磨液組成物に研磨材をさらに含有させたものであ
り、遊離研磨材による研磨方式に用いられるものであ
る。

【００４０】研磨材としては、研磨用に一般に使用され
る研磨材を使用することができ、例えば、二酸化ケイ
素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化チタン、酸
化ジルコニウム、窒化ケイ素、二酸化マンガン、炭化ケ
イ素、酸化亜鉛、ダイヤモンド及び酸化マグネシウムが
挙げられる。

【００４１】この具体例として、二酸化ケイ素として
は、コロイダルシリカ粒子、フュームドシリカ粒子、表
面修飾したシリカ粒子等；酸化アルミニウムとしては、
α―アルミナ粒子、γ―アルミナ粒子、δ―アルミナ粒
子、θ―アルミナ粒子、η―アルミナ粒子、無定型アル
ミナ粒子、その他の製造法の異なるフュームドアルミナ
やコロイダルアルミナ等；酸化セリウムとしては、酸化
数が３価又は４価のもの、結晶系が六方晶系、等軸晶系
又は面心立方晶系のもの等；酸化チタンとしては、一酸
化チタン、三酸化チタン二チタン、二酸化チタン、その
他の製造法の異なるフュームドチタニア等；酸化ジルコ
ニウムとしては、結晶系が単斜晶系、正方晶系又は非晶
質のもの、その他の製造法の異なるフュームドジルコニ
ウム等；窒化ケイ素としては、α―窒化ケイ素、β―窒
化ケイ素、アモルファス窒化ケイ素、その他の形態の異
なるもの等；二酸化マンガンとしては、α―二酸化マン
ガン、β―二酸化マンガン、γ―二酸化マンガン、δ―
二酸化マンガン、ε―二酸化マンガン、η―二酸化マン
ガン等が挙げられる。これらの研磨材は、単独で又は２
種以上を混合して用いてもよい。

【００４２】かかる研磨材の一次粒子の平均粒径は、一
定の研磨速度を維持する観点から、好ましくは５ｎｍ以
上、より好ましくは１０ｎｍ以上、さらに好ましくは２
０ｎｍ以上、特に好ましくは５０ｎｍ以上である。ま
た、被研磨物の表面に引っ掻き傷（スクラッチ）を発生
させない観点から、好ましくは１０００ｎｍ以下、より
好ましくは５００ｎｍ以下、さらに好ましくは３００ｎ
ｍ以下、特に好ましくは２００ｎｍ以下、最も好ましく
は１００ｎｍ以下である。

【００４３】特に、研磨材としてフュームドシリカ粒子
を用いた場合には、研磨速度を向上させる観点から、一
次粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ
以上、より好ましくは２０ｎｍ以上である。

【００４４】なお、研磨材の一次粒子の平均粒径は、
０．１％ポリスチレンスルフォン酸ソーダ水溶液１００
ｇに、該研磨材０．１ｇを加え、次いで超音波を印加し
た該研磨材を分散させたものを透過型電子顕微鏡で観察
して画像解析により求められる。

【００４５】第３研磨液組成物を半導体装置の配線形成
の際に用いる場合、前記不飽和ジカルボン酸系共重合物
との添加相乗効果が向上する観点から、特に好ましく用
いられる研磨材は、純度が好ましくは９８重量％以上、
より好ましくは９９重量％以上、特に好ましくは９９．
９重量％以上のシリカ粒子である。かかる研磨材として
は、四塩化ケイ素等の揮発性ケイ素化合物を酸水素焔中
での高温加水分解により製造されるフュームドシリカ、
又はケイ酸アルカリやケイ酸エチルを出発原料とする製
法で得られるコロイダルシリカが挙げられる。

【００４６】なお、前記研磨材の純度は次のようにして
求められる。即ち、研磨材１〜３ｇを酸又はアルカリ水
溶液に溶かし、ＩＣＰ（プラズマ発光分析）法により、
ケイ素イオンを定量することにより測定することができ
る。

【００４７】かかる研磨材は、第３研磨液組成物中にお
いて水を媒体とした、いわゆるスラリー状態で使用され
る。研磨材の第３研磨液組成物中における配合量は、本
発明の研磨液組成物の粘度や被研磨物の要求品質等に応
じて種々選択することができ、第１又は第２研磨液組成
物１００重量部に対して、０．０１〜３０重量部、より
好ましくは０．０２〜２０重量部、さらに好ましくは
０．０５〜１０重量部である。

【００４８】本発明の研磨液組成物は、絶縁層と金属層
を有する表面を研磨の対象とし、メタルＣＭＰに用いら
れる。金属層を形成する金属としては、銅又は銅合金、
アルミニウム又はアルミニウム合金、タングステン等が
挙げられる。これらの中では、特に半導体基板上の埋め
込み金属配線形成工程に用いる場合、銅又は銅合金が好
ましい。かかる銅又は銅合金の金属配線層の形成に、本
発明の研磨液組成物を用いると、研磨速度を向上させる
効果や埋め込み金属配線層のディッシングを抑制する効
果が特に顕著に発現される。また、絶縁層を形成する材
としては、二酸化ケイ素、窒化物（例えば、窒化タンタ
ル、窒化チタン等）、フッ素添加二酸化ケイ素、テフロ
ン、（登録商標）ポリイミド、有機ＳＯＧ（スピンオン
グラス）、水素含有ＳＯＧ等が挙げられる。

【００４９】これらの被研磨物の形状は、半導体基板上
の絶縁膜表面に配線形状の溝を形成し、該溝を含む絶縁
膜上に金属が堆積した形状であることが好ましい。ま
た、絶縁膜と金属層の間にタンタル、チタン又はそれら
の窒化物からなるバリア膜が設けられてもよい。特に金
属層が銅又は銅合金である場合、前記バリア膜を設ける
ことにより、絶縁層への銅の拡散を防止できるため好ま
しい。

【００５０】

【実施例】実施例１〜１０及び比較例１〜５表１に不飽和ジカルボン酸系化合物、それと共重合させ
た単量体、それらの共重合組成比（モル比）、並びに得
られた不飽和ジカルボン酸系共重合物及びマレイン酸重
合物の分子量を示した。表１に示した不飽和ジカルボン
酸系共重合物又はマレイン酸重合物と表２に示した有機
酸をそれぞれ表２に示す含有量で、３１％過酸化水素水
２重量％及び残部水と混合して、第２研磨液組成物を得
た。得られた第２研磨液組成物１００重量部に対して、
表２に示した研磨材５重量部を混合し、攪拌した後、ｐ
Ｈ調整を行い、第３研磨液組成物を得た。なお、使用し
た各研磨材は、フュームドシリカ（１次粒径：５０ｎ
ｍ）、コロイダルシリカ（１次粒径：３０ｎｍ）であ
る。また、被研磨物を片面研磨機により下記の条件にて
研磨した。

【００５１】＜片面加工機の設定条件＞使用片面加工機：エンギス社製片面加工機（定盤サイ
ズ30cm）加工圧力：300gf/cm² 研磨パッド：上層：IC1000（ロデールニッタ社製）、下
層：SUBA400 （ロデールニッタ社製）定盤回転数：60rpm 研磨液組成物供給流量：100mL/min 研磨時間：２分間

【００５２】また、相対研磨速度、被研磨表面のディッ
シング等の研磨液組成物の特性を以下の方法に従って評
価した。

【００５３】〔相対研磨速度〕相対研磨速度を求めるた
めに用いた被研磨対象物は、シリコン基板上に電気メッ
キ等で銅膜を成膜したシリコン基板である。また、研磨
速度は、研磨前後の銅膜表面を２０箇所測定し、それを
研磨時間で除すことにより求め、比較例１又は２を基準
として相対値を求めた。その結果を表２に示す。

【００５４】〔ディッシング〕ディッシング評価のため
に、銅ダマシン配線パターン付きウエハ（ＳＫＷ社製、
「SKW6-2」、サイズ: 200mm)から２０ｍｍ角のチップを
５枚切り出し、セラミック製の貼り付け板に固定後、上
記条件で研磨し、ディッシング評価用サンプルとした。
ディッシング評価は、配線幅のサイズが１５００μｍ×
１５００μｍのパターンの断面の走査型電子顕微鏡観察
により行った。その結果を表２に示す。なお、表中、
「無」はディッシングが無いこと、「有」はディッシン
グが１箇所以上あることを示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】

【表２】

【００５７】実施例の結果から、非カルボン酸系の単量
体を用いた不飽和ジカルボン酸系共重合物や、モノカル
ボン酸系単量体を用いた不飽和ジカルボン酸系共重合物
を研磨液組成物に配合すると、マレイン酸重合物（マレ
イン酸１００モル％）を配合する場合に比べて、著しく
研磨速度は上がり、ディッシングは抑えられることがわ
かる。また、不飽和ジカルボン酸系共重合物と有機酸と
酸化剤を併用することにより、より高い研磨速度を実現
でき、且つディッシングを防止できることがわかる。ま
た、ｐＨ７以下で研磨することで、十分な研磨速度を実
現することができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明の研磨液組成物を絶縁層と金属層
を有する被研磨表面の研磨に用いることにより、金属膜
の研磨速度が向上しかつ配線金属層にディッシング等の
欠陥を発生させないという効果が奏される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 13/06 １０１Ｃ０９Ｋ 13/06 １０１Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｍ (72)発明者米田康洋和歌山市湊1334番地花王株式会社研究所内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CB02 CB03 CB10 DA02 DA17 5F043 AA22 BB15 DD04 DD30 GG02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁層と金属層を有する被研磨表面を研
磨する研磨液組成物であって、不飽和ジカルボン酸系共
重合物及び水を含有し、ｐＨが７以下である研磨液組成
物。
【請求項２】不飽和ジカルボン酸系共重合物が、不飽
和ジカルボン酸系化合物と（メタ）アクリル酸エステル
系単量体、ビニルエステル系単量体、芳香族ビニル系単
量体、α−オレフィン、ビニルエーテル系単量体、アリ
ル化合物、不飽和カルボン酸系単量体又はその塩、Ｎ−
アルキル置換（メタ）アクリルアミド並びにニトリル系
単量体からなる群より選ばれた１種以上の単量体とを共
重合してなる請求項１記載の研磨液組成物。
【請求項３】さらに、有機酸及び／又は酸化剤を含有
する請求項１又は２記載の研磨液組成物。
【請求項４】さらに、研磨材を含有する請求項１〜３
いずれか記載の研磨液組成物。
【請求項５】金属層が半導体基板上の銅又は銅合金の
埋め込み金属配線層である請求項１〜４いずれか記載の
研磨液組成物。