KR100961116B1

KR100961116B1 - 연마 조성물

Info

Publication number: KR100961116B1
Application number: KR1020077023559A
Authority: KR
Inventors: 노부오 우오타니; 히로시 타카하시; 타카시 사토; 하지메 사토
Original assignee: 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2010-06-07
Also published as: CN100595892C; TWI361218B; TW200710209A; JP4628423B2; EP1870928A1; WO2006112519A1; CN101160644A; EP1870928A4; KR20070112273A; JPWO2006112519A1; US20090093118A1

Abstract

본 발명은 배선 금속의 연마에 있어서, 에로죤, 디싱을 감소시키고, 또 배선 이외의 부분 상의 배선 금속 잔류물을 감소시키는 연마 조성물을 제공한다. (A)아졸기를 분자중에 3개 이상 갖는 분자량 300~15000의 아졸기 함유 화합물, (B) 산화제, (C) 아미노산, 유기산, 무기산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 산을 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물로 한다..

연마 조성물

Description

연마 조성물{POLISHING COMPOSITION}

본 발명은 기판을 연마하는 연마 조성물, 특히, 기판의 금속부분을 연마하기 위한 연마 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 연마방법 및 기판의 제조방법에 관한 것이다.

IC(Integrated Circuit:집적회로)나 LSI(Large Scale Integration:대규모 집적회로)에 있어서의 기술의 진보에 따라, 그 동작속도나 집적규모가 향상하고, 예를 들면, 마이크로프로세서의 고성능화나 메모리칩의 대용량화가 급속하게 달성되고 있다. 이들 고성능화에는 미세가공기술이 크게 기여하고 있다. 이 미세가공기술 중 1개로서 평탄화 기술인, 화학 기계 연마법이 있다. 이 화학 기계 연마법은 다층 배선 공정에 있어서의 층간절연막, 금속플러그, 배선 금속의 평탄화에 사용되고 있다.

이 중에서 배선금속은, 최근 배선 지연의 문제 등에서 동 또는 동 합금을 사용하는 시도가 되고 있다. 동 또는 동 합금을 사용한 배선의 제조방법으로서는 층간절연막에 미리 홈을 형성해 두고, 필요하면 탄탈, 질화탄탈 등의 배리어막을 얇게 형성하고, 그리고 동 또는 동 합금을 퇴적시키는 다마신법이 있다. 이 때, 동 또는 동 합금은 층간절연막 상부에 여분으로 퇴적되어 있으므로, 평탄화를 행하면 서 여분의 동 또는 동 합금을 제거 해 가는 연마를 행함으로써 배선을 형성한다.

또한, 자기 기록 매체로서는 자기기록장치(MRAM)이 주목받고 있다. MRAM으로는 소자 배열 중 특정 비트에 정보를 기록하기 위해, 배열을 종횡으로 가로지는 비트 기입 선과 워드 기입 선을 형성하고, 그 교차영역에 위치하는 소자만을 사용하여 선택 기입을 행하는 방법(예를 들면, 일본 특허공개 평10-116490호 공보 참조)가 알려져 있다. 여기서는 금속 배선이 형성되지만, 금속 배선은 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금으로 이루어지는 도체층과, 이를 둘러싸는 것 같은 니켈-철(퍼멀로이) 등의 강자성 층으로 이루어진다. 필요하면, 탄탈, 질화탄탈 등의 배리어막을, 강자성을 층에 끼우는 것 같이 얇게 형성한다. 이 금속 배선은 다마신법으로 형성되지만, 여분의 도체층, 강자성층 및 배리어막은 연마를 행하면서 평탄화하고 제거된다.

이와 같은 연마를 행하면서 평탄화하는 방법으로서, 연마재를 함유한 연마 조성물로 처리하는 방법이 고려되고 있지만, 연마재 만으로 처리하는 경우에는 동 또는 동 합금은 일반적으로 부드럽기 때문에 스크래치로 불리는 흠집이 생기기 쉽고, 수율이 매우 낮아 진다. 또한 동은 에칭제에 의해 용해하는 것으로 에칭제를 첨가한 연마 조성물이 고려될 수 있다. 그러나 이와 같은 연마 조성물은 볼록부만 뿐만 아니라 오목부도 에칭하고, 평탄화를 할 수 없을 뿐만 아니라 금속 배선부가 깍이는 디싱(dishing)이라고 하는 현상이 발생해 버린다.

이와 같은 현상을 방지하는 동 또는 동 합금으로 이루어지는 금속막을 연마하는 금속 연마 조성물로서, 과산화수소, 벤조트리아졸, 아미노 아세트산을 함유하 고, 필요하면 연마재를 함유하고 있는 조성물이 일본 특허공개 평8-83780호 공보에 개시되어 있다. 여기서 벤조트리아졸은 산화된 금속막과 반응 보호막을 형성하고, 오목부를 우선적으로 기계 연마하고 평탄성을 높임과 아울러 낮은 디싱에 기여한다고 기술되어 있다.

또한, 일본 특허공개 평9-55363호 공보에는 동과 반응하여, 물에 난용성이고, 또 동 보다도 기계적으로 취약한 동착체를 생성하는 2-퀴놀린 카르복실산을 첨가한 금속 연마 조성물을 개시하고 있다. 벤조트리아졸을 함유하는 금속 연마 조성물은 평탄성이나 디싱에는 효과가 있지만, 벤조트리아졸의 방식(防蝕)작용이 강하기 때문에, 연마속도가 현저히 낮다는 결점이 있었다. 또한, 2-퀴놀린 카르복실산을 사용한 금속연마 조성물은 2-퀴놀린 카르복실산이 현저히 고가이어서 공업적으로 사용하는 것은 곤란했다.

일본 특허공개 2002-134444호 공보에는, 세리아와 비닐피롤리돈/비닐이미다졸 공중합체의 슬러리가 동 등의 금속 연마에 사용되는 것이 기재되어 있다. 이 문헌에 기재된 슬러리의 본질은 실리카막의 연마이고, 실제, 금속막 연마의 실시예는 아니고, 이와 같은 슬러리 조성물은 대부분 금속막이 연마되지 않는다.

일본 특허 제3130279호 공보에는, 연마 입자, 이 연마 입자의 전하와 다른 이온성 전하를 갖는 고분자 전해질을 함유하는 연마용 슬러리 조성물을 개시하고 있다. 또한, 여기서는 이 고분자 전해질은 분자량이 약500~약10,000이며, 농도가 연마 입자에 대해 약5~약50중량%있다고 한다. 이 문헌에서는 연마 입자와 고분자 전해질의 전하를 다르게 함으로써 고분자 전해질이 연마 입자에 결합하도록 하고, 또한, 고분자 전해질의 농도를 연마 입자에 대해 약5~약50중량%로 함으로써 연마 입자의 일부만이 고분자 전해질로 피복되도록 하고 있다. 즉, 이 문헌에서는 연마 입자와의 관계에 있어서만 고분자 전해질을 사용하고 있고, 연마된 금속에 대해 특히 큰 친화성을 갖는 아졸의 사용에 대해서는 언급하고 있지 않다. 또한, 이 문헌에서는 기판의 국소적인 평탄화에 관한 효과에 대해 주로 검토하고 있고, 디싱에 관한 고분자 전해질의 분자량의 효과에 대해서는 검토하고 있지 않다.

최근, 동 배선의 기생용량의 관계에서 층간절연막으로서 Low κ의 사용이 검토되고 있다. Low κ재로서는 무기계, 유기계 여러가지 재료가 개발되고 있지만, 차세대 Low κ재로서는 유전율 2.3 미만 정도의 것이 필요로 되고 있다. 이 유전율을 달성하기 위해서는 Low κ재의 다공질화가 필수라고 언급되어 있다. 최근 CMP 공정과 재료기술(기술정보협회)(2002) 제 111페이지에 의하면, 이와 같은 재료는 기계적 강도가 약하고, 종래 사용되고 있는 것과 같은 CMP 연마압에서는 파괴되는 문제점이 있어, 저압에서의 연마가 요구되고 있다. 그러나, 상기 기재된 종래 기술에서는 고압 연마를 상정하고 있고, 저압에서의 고속연마는 검토되고 있지 않았다.

또한, 근래, 배선이 가늘어 지는 경향이 있고, 가는 배선이 고밀도로 존재하는 경우, 배리어막 및 상관 절연막이 연마되어 움푹 패일 수 있는 에로죤(erosion)이라고 하는 현상이 발생한다. 이것은 디싱과 마찬가지로 배선 저항을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 배선 쇼트의 원인으로도 되어 억제하는 것이 바람직하다.

또한, 배선 금속의 연마에 있어서, 배선 이외의 부분, 예를 들면, 배리어막 상에 배선 금속이 남아 있으면, 배리어막 연마 슬러리의 성능이 제한되는 경우도 있다. 따라서, 배리어막 상에 배선 금속 잔류물이 없는 것이 바람직하다

본 발명은 에칭, 에로죤을 억제하고, 특히 금속막의 평탄성을 유지한 채로 고속으로 연마할 수 있고, 배선 이외의 부분, 예를 들면 배리어막 상에 배선 금속 잔류물이 없는 연마 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 이 연마 조성물을 사용한 금속막의 연마방법 및 이 연마 조성물로 평탄화하는 공정을 포함하는 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명자들은 상기 과제의 해결에 대해 예의 검토한 결과, 아졸기를 3개 이상 갖는 질량 평균 분자량(이하, 간단히 "분자량"으로 칭한다) 300~15000의 아졸기 함유 화합물을 사용한 연마 조성물이 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하는데 이르렀다.

즉, 본 발명은 이하의 [1]~[23]에 나타낸다.

[1] (A)아졸기를 분자중에 3개 이상 갖는 분자량 300~15000의 아졸기 함유 화합물,

(B) 산화제,

(C) 아미노산, 유기산, 무기산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 산을 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[2] 상기 [1]에 있어서, 상기 아졸기 함유 화합물의 분자량이 2000~8000인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 아졸기 함유 화합물이 비닐기를 갖는 아졸 단위를 함유한 중합체인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 아졸기 함유 화합물의 함유량이 0.001~1질량인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 상기 아졸기 함유 화합물의 아졸기 1개 당 분자량이 90~300인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[6] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서, 연마재를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[7] 상기 [6]에 있어서, 상기 연마재의 함유량이 30질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[8] 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, 탄소수 8 이상의 알킬 방향족 술폰산을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[9] 상기 [8]에 있어서, 상기 알킬 방향족 술폰산의 함유량이 0.5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[10] 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 있어서, 탄소수 8 이상의 알킬기를 갖는 인산 에스테르를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[11] 상기 [10]에 있어서, 상기 탄소수 8 이상의 알킬기를 갖는 인산에스테르의 함유량이 0.5 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[12] 상기 [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 있어서, 탄소수 8 이상의 지방산을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[13] 상기 [12]에 있어서, 상기 지방산의 함유량이 0.5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[14] 상기 [1] 내지 [13] 중 어느 하나에 있어서, 방식제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[15] 상기 [14]에 있어서, 상기 방식제의 함유량이 0.5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[16] 상기 [1] 내지 [15] 중 어느 하나에 있어서, 알칼리를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[17] 상기 [1] 내지 [16] 중 어느 하나에 있어서, pH가 5~11인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[18] 상기 [1] 내지 [17] 중 어느 하나에 있어서, 비이온성 수용성 폴리머를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[19] 상기 [18]에 있어서, 상기 비이온성 수용성 폴리머가 비닐알콜, 비닐피롤리돈, 아크릴로일몰포린, N-이소프로필아크릴아미드의 폴리머 또는 그 조합의 코폴리머인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[20] 상기 [18] 또는 [19]에 있어서, 상기 비이온성 수용성 폴리머의 함유량이 5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[21] 상기 [18] 내지 [20] 중 어느 하나에 있어서, 상기 비이온성 수용성 폴리머의 분자량이 3000~100000인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[22] 상기 [1] 내지 [21] 중 어느 하나에 있어서, 오목부를 갖는 기판 상에 오목부를 덮도록 매립된 금속막, 또는 오목부를 갖는 기판 상에 형성된 배리어 금속막 및 오목부를 덮도록 매립된 금속막을, 연마하기 위한 것인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.

[23] 오목부를 갖는 기판 상에 오목부를 덮도록 매립된 금속막, 또는 오목부를 갖는 기판 상에 형성된 배리어 금속막 및 오목부를 덮도록 매립된 금속막을, 상기 [1] 내지 [21] 중 어느 하나에 기재된 연마 조성물로 평탄화하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 방법.

[24] 상기 [23]에 있어서, 상기 연마 조성물의 온도를 30℃~50℃로 하여 평탄화를 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마방법.

[25] 상기 [23] 또는 [24]에 있어서, 상기 금속막이 동 또는 동 함유 합금인 것을 특징으로 하는 연마방법.

[26] 상기 [23] 내지 [25] 중 어느 하나에 있어서, 상기 배리어 금속막이 탄탈 또는 탄탈 합금인 것을 특징으로 하는 연마방법.

[27] 상기 [23] 내지 [26] 중 어느 하나에 기재된 연마방법으로 기판을 연마하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 제조방법.

[28] 희석하여 상기 [4], [7], [9], [11], [13] 및 [15] 중 어느 하나에 기재된 연마 조성물로 되는 것을 특징으로 하는 조성물.

[29] 상기 [28]에 기재된 조성물을 수송 또는 보존용 조성물로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.

[30] 복수의 조성물의 키트로서, 그 조성물을 혼합, 또는 혼합 및 희석함으로써 상기 [1] 내지 [22] 중 어느 하나에 기재된 연마 조성물로 되는 것을 특징으로 하는 키트.

[31] 상기 [30]에 기재된 키트를 수송 또는 보존용 조성물로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.

특히, 금속막, 특히 동막의 연마에 있어서, 이 아졸기 함유 화합물은 디싱을 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 아졸기 함유 화합물은 배리아막의 연마 속도를 제어하는 것이 가능하고, 에로죤 억제가 가능하다. 이 아졸기 함유 화합물, 특히 바람직하게는 비닐 이미다졸 중합물을 연마 조성물로 함유시킴으로써, 배리어막 상에 배선 금속 잔류물이 없는 채로, 디싱을 더 저감할 수 있다.

또한, 아졸기를 3개 이상 갖는 분자량 300~15000의 아졸기 함유 화합물을 함유하는 연마 조성물을 사용한 본 발명의 연마방법 및 기판의 제조방법에 의해 평탄성이 우수한 기판을 제조하는 것이 용이하게 된다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

도1은 패턴 웨이퍼의 연마공정을 설명하는 횡단면도이다.

도2는 디싱을 설명하는 횡단면도이다.

도3은 에로죤을 설명하는 횡단면도이다.

본 발명은 아졸기를 분자중에 3개 이상 갖는 분자량 300~15000의 아졸기 함유 화합물, 산화제, 및 아미노산, 유기산, 무기산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 산, 및 임의로 연마재를 함유하는 연마 조성물로서, 바람직하 게는 금속막의 연마에 있어서 사용되는 연마 조성물에 관한 것이다.

<아졸기 함유 화합물>

본 발명에 있어서의 아졸기를 분자중에 3개 이상 갖는 분자량 300~15000의 아졸기 함유 화합물은 1분자 중에 아졸기를 3개 이상 갖는 아졸기 함유 화합물이고, 각종 방법으로 제조할 수 있다. 아졸로는 이미다졸, 트리아졸, 테트라졸, 티아졸이고, 이 중에서 히드록실기, 카르복실기, 아미노기 등의 반응성 치환기를 갖는 것이다. 예를 들면, 4-카르복실-1H-벤조트리아졸, 4-히드록시벤조트리아졸, 2-아미노이미다졸 등을 들 수 있다. 이 중에서, 카르복실기는 다가 알콜, 다가 아민과 반응하여 각각 에스테르, 아미드를 생성한다. 이 때 다가 알콜, 다가 아민으로서 3가 이상의 화합물을 사용함으로써 3개 이상의 아졸을 갖는 화합물을 제조할 수 있다. 마찬가지로 히드록실기, 아미노기를 갖는 아졸에서 이들과 반응하는 부위를 갖는 화합물과 반응함으로써 3개 이상의 아졸기를 갖는 화합물을 제조할 수 있다.

또한, 비닐기를 갖는 아졸을 중합함으로써, 본 발명에서 사용하는 아졸기 함유 화합물을 제조할 수 있다. 비닐기를 갖는 아졸로서는 1-비닐 이미다졸, 2-[3-(2H-벤조트리아졸-1-일)-4-히드록시페닐]에틸메타크릴레이트 등을 들 수 있다.

이들의 아졸기 함유 화합물 중 비닐기를 갖는 아졸 단위를 함유하는 중합체가 바람직하다. 이 중합체는 비닐기를 갖는 아졸을 중합하여 얻어진다. 비닐기를 갖는 아졸은 단독으로 중합해도 상관하지 않고, 그 외의 비닐화합물과 공중합해도 상관하지 않는다.

구체적으로는 아졸기 함유 화합물의 아졸기 1개 당 분자량이 90~300, 특히 바람직하게는 90~200이 되도록 하고, 아졸기 함유 화합물을 합성할 수 있다.

비닐기를 갖는 아졸과 공중합할 수 있는 비닐화합물로서는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 메틸, 메타크릴산 메틸, 아크릴아미드, N-비닐 아세트아미드, N-비닐포름아미드, 아크릴로일몰포린, N-비닐피롤리돈, 아세트산 비닐, 스티렌 등을 들 수 있다.

이와 같은 비닐기 화합물의 중합방법으로서는 수용액, 유기용매 중에서 라디칼 중합이 일반적이다. 아조 비스 이소부티로 니트릴 등의 라디칼 개시제를 사용하여 중합하지만, 도데실 메르캅탄, 트리메티롤 프로판 트리스(3-메르캅토 프로피오네이트), α-메틸스티렌 다이머 등의 연쇄 이동제로 분자량을 조정할 수 있다.

이와 같은 중합물의 분자량으로서는, 질량 평균 분자량으로서, 300~15000의 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 500~10000이고, 더 바람직하게는 2000~8000, 더욱 더 바람직하게는 4500~6500이다.

본 발명에서 사용되는 아졸기 함유 화합물 연마 조성물 중의 함유량은 0.001~1질량%이어도 좋고, 바람직하게는 0.002~0.5질량%, 더욱 바람직하게는 0.003~0.1질량%이다. 소량으로는 에칭억제, 연마속도 향상의 효과가 적고, 다량으로 첨가해도 효과는 적고, 경우에 따라서는 첨가한 연마재의 응집을 촉진하게도 될 수 있다.

본 발명의 연마 조성물은 유기용제 조성물, 유기용제/수혼합 조성물, 수성 조성물 중 어느 것도 사용할 수 있지만, 비용, 유용성 등을 고려하면, 연마 조성물은 수용액인 것이 바람직하다. 그 때문에 본 발명에서 사용하는 아졸기 함유 화합 물도 수용성인 것이 바람직하다. 본 발명의 연마 조성물을 제조하기 위해서는, 농도가 진한 원액을 조제하고, 희석하여 본 발명의 연마 조성물을 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 아졸기 함유 화합물의 물에 대한 용해도는 0.01질량% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.03 질량% 이상이다.

본 발명에서 사용되는 아졸기는 동 등의 금속과 상호작용하는 것이 알려져 있고, 이것이 단차완화성, 디싱 특성을 향상시키는 것으로 고려된다. 또한, 본 발명에서 사용하는 아졸기 함유 화합물은 탄탈 등의 배리어막의 연마 속도를 제어하는 것이 가능하고, 이것이 에로죤 특성의 개량에 효과가 있는 것으로 고려된다. 이것에 대하여, 마찬가지로 배리어막의 연마속도를 제어하기 위해서 일반적으로 사용되는 에탄올아민 등의 염기성 화합물은 에로죤 특성을 향상시키지만, 단차완화성, 디싱 특성은 오히려 악화시킨다. 본 발명은 아졸기를 3개 이상 갖는 분자량 300~15000의 아졸기 함유 화합물을 사용함으로써 복잡한 작용을 일으키고, 단차완화성, 디싱특성의 향상, 에로죤 특성의 향상이라고 하는 상반하는 기능을 한번에 가질 수 있었던 것으로 고려된다. 또한, 분자량이 15000을 초과하는 아졸기를 3개 이상 갖는 아졸기 함유 화합물은 배선 금속의 연마에 있어서의 배선 이외의 부분, 예를 들면 배리어막 상에 금속 잔류물을 발생시키기 쉽고, 배리어막 연마 슬러리의 용도가 제한되는 것이다.

<산>

본 발명의 연마 조성물에 함유된 무기산, 유기산 및 아미노산으로 이루어진 군에서 선택되는 산은 에칭제로서 연마를 촉진함과 아울러 안정한 연마를 행하기 위해서 첨가할 수 있다. 이와 같은 무기산으로서, 황산, 인산, 포스폰산, 질산을 들 수 있다. 또 유기산으로서는, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 2-메틸 부티르산, n-헥산 산, 3,3-디메틸 부티르산, 2-에틸 부티르산, 4-메틸 펜탄산, n-헵탄 산, 2-메틸 헥산 산, n-옥탄 산, 2-에틸 헥산 산, 벤조산, 글리콜 산, 살리실산, 글리세린 산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디핀산, 피메린산, 말레인 산, 프탈산, 말산, 타르타르산, 쿠엔산, 락트산 등의 카르복실산 및 그것들의 염을 들 수 있다. 또 더욱 아미노산으로서는, 글리신, L-알라닌, β-알라닌, L-2-아미노 부티르산, L-노르발린, L-발린, L-류신, L-노르류신, L-이소류신, L-알로이소류신, L-페닐알라닌, L-프롤린, 사르코신, L-오르니틴, L-리신, 타우린, L-세린, L-트레오닌, L-알로트레오닌, L-호모세린, L-티로신, 3,5-디요오드-L-티로신, β-(3,4-디히드록시 페닐)-L-알라닌, L-티록신, 4-히드록시-L-프롤린, L-시스테인, L-메티오닌, L-에티오닌, L-란티오닌, L-시스타티오닌, L-시스테인, L-시스테인산, L-아스파라긴산, L-글루타민산, S-(카르복시메틸)-L-시스테인, 4-아미노 부티르산, L-아스파라긴, L-글루타민, 아자세린, L-알기닌, L-카나바닌, L-시톨린, δ-히드록시-L-리신, 크레아틴, L-퀴누레닌, L-히스티딘, 1-메틸-L-히스티딘, 3-메틸-L-히스티딘, 에르고티오네인, L-트립토판 등의 아미노산을 들 수 있다.

이들 무기산, 유기산 및 아미노산과 같은 산은 1종을 연마 조성물에 함유시켜도 좋고, 2종 이상을 함유시켜도 좋다. 이들 산의 함유량은 연마 조성물에 대해 0.01~10질량%이어도 좋고, 바람직하게는 0.02~5질량%, 더 바람직하게는 0.05~2질량%이다. 너무 적으면 높은 연마속도를 얻기 어렵고, 너무 많으면 금속 또는 금속 합금 등의 에칭속도가 너무 빠르게 되는 것이다.

<산화제>

본 발명의 연마 조성물에 사용되는 산화제는, 금속 또는 금속 합금 등을 산화시켜, 연마속도 향상에 기여한다. 산화제로서는, 산소, 오존, 과산화수소, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 에틸벤젠 하이드로퍼옥사이드 등의 알킬 퍼옥사이드, 과아세트산, 과벤조산 등의 과산(peracid), 과망간산 칼륨 등의 과망간산염, 과요오드산 칼륨 등의 과요오드산염, 과황산 암모늄, 과황산 칼륨 등의 과황산염, 차아염소산 칼륨 등의 차아염소산염, 폴리옥소산 등을 들 수 있다. 이들의 산화제로서는, 취급하기 쉬운 과산화수소, 과황산염이 바람직하다.

산화제의 함유량은 연마 조성물에 대해, 0.01~30질량%이어도 좋고, 바람직하게는 0.05~20질량%, 더 바람직하게는 0.1~10질량%이다. 너무 적으면 연마속도가 너무 작아지는 경우가 있고, 너무 많으면 쓸데없을 뿐만 아니라 반대로 연마속도를 억제하는 경우도 있다.

<연마재>

본 발명의 연마 조성물로 사용할 수 있는 연마재로서는 실리카, 알루미나, 세리아, 유기 연마재를 들 수 있다. 이들 연마재는 1종을 함유시켜도 좋고, 2종 이상을 함유시켜도 좋다. 이들 연마재의 목적은 연마속도를 충분히 높이는 것이지만, 연마재의 종류에 따라 스크래치 등의 흠집을 기판 표면에 생기게 하는 경우가 있다. 연마속도를 충분하게 높이면서, 흠집을 억제하는 바람직한 연마재로서 실리카를 들 수 있다. 더 바람직하게 연마재는 알콕시실란으로부터 가수분해로 제조된 콜 로이드 실리카가 주성분으로 이루어진 것이다. 이러한 연마재 함유량은 연마 조성물에 대해 0.01~30질량%이어도 좋고, 바람직하게는 0.1~20질량%, 더 바람직하게는 0.2~10질량%이다. 연마재의 함유량이 너무 많으면, 디싱이나 스크래치의 원인이 되고, 너무 적으면 연마속도를 충분하게 높일 수 없게 되거나, 배리어막 상의 금속막 잔류물이 해소되지 않을 우려가 있다. 또한, 연마재의 크기는, 바람직하게는 입자 지름이 1㎛ 이하이고, 더 바람직하게는 0.01~0.5㎛이다. 연마재의 입자지름이 너무 작으면 연마속도를 충분하게 높일 수 없고, 너무 크면 스크래치 등의 금속 표면의 흠집의 요인이 경우가 있다.

<기타성분>

본 발명의 연마 조성물에는, 탄소수 8 이상의 알킬 방향족 술폰산을 더 함유시킬 수 있다. 이와 같은 알킬 방향족 술폰산으로서는 데실벤젠술폰산, 운데실벤젠 술폰산, 도데실벤젠술폰산, 트리데실벤젠술폰산, 테트라데실벤젠 술폰산 또는 이들의 혼합물인 알킬 벤젠 술폰산, 알킬 나프탈렌 술폰산, 알킬 나프탈렌 술폰산의 포르말린 축합물을 들 수 있다. 이와 같은 탄소수 8 이상의 알킬 방향족 술폰산은 칼륨이나 암모늄 등의 염이어도 좋다. 이들 중, 도데실벤젠 술폰산이 바람직하다. 이와 같은 탄소수 8 이상의 알킬 방향족 술폰산은 1종을 함유시켜도 좋고, 2종 이상을 함유시켜도 좋다. 탄소수 8 이상의 방향족 술폰산의 함유량은 연마 조성물에 대해 5질량% 이하이어도 좋고, 바람직하게는 1질량% 이하이고, 더 바람직하게는 0.5질량% 이하이다. 탄소수 8 이상의 알킬기 방향족 술폰산은, 금속막의 단차완화성의 향상에 기여하는 것으로 고려된다.

본 발명의 연마 조성물에는, 탄소수 8 이상의 알킬기를 갖는 인산 에스테르를 더욱 함유시킬 수 있다. 인산 에스테르로서는, 옥틸인산, 데실인산, 라우릴인산, 미리스틸인산, 세틸인산, 스테아릴인산, 2급 알킬(평균 탄소수 13)인산, 2-에틸헥실 인산, 올레일 인산 등의 알킬 인산 에스테르, 모노스테아릴글리세릴에테르인산, 모노세틸글리세릴에테르 인산, 모노올레일글리세릴에테르 인산, 이소스테아릴글리세릴에테르 인산, 폴리옥시에틸렌옥틸에테르 인산, 폴리옥시에틸렌데실에테르 인산, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르 인산, 폴리옥시에틸렌미리스틸에테르 인산, 폴리옥시에틸렌세틸에테르 인산, 폴리옥시에틸렌 스테아릴에테르 인산, 폴리옥시에틸렌2급 알킬(평균 탄소수 13)에테르 인산, 폴리옥시에틸렌 2-에틸헥실에테르 인산, 폴리옥시에틸렌 2올레일 에테르 인산, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 인산 등의 폴리옥시알킬렌에테르알킬 인산 에스테르를 들 수 있다. 이러한 인산 에스테르는, 칼륨이나 암모늄 등의 염이어도 좋고, 1급, 2급, 3급 에스테르 또는 이것들의 혼합물이여도 개의치 않는다. 바람직하게는 옥틸 인산, 라우릴 인산, 스테아릴 인산 등의 탄소수 8∼18의 알킬 인산이나 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르 인산, 폴리옥시에틸렌2급 알킬(평균 탄소수 13) 에테르 인산과 같은 폴리옥시알킬렌에테르 인산 에스테르이다. 더욱 바람직하게는, 탄소수 10∼15의 폴리옥시알킬렌에테르 인산 에스테르이다.

본 발명에서 사용되는 탄소수 8 이상의 알킬기를 갖는 인산 에스테르는, 1종을 함유시켜도 좋고, 2종 이상을 함유시켜도 좋다. 이들의 화합물의 연마 조성물에 대한 함유량은, 5질량% 이하이어도 좋고, 바람직하게는 1질량% 이하이며, 더 바람 직하게는 0.5질량% 이하이다. 이러한 인산 에스테르 또는 폴리옥시알킬렌에테르 인산 에스테르는 디싱 억제를 발휘하지만, 소량으로는 디싱 억제의 효과가 작고, 다량으로 첨가할 경우에는, 디싱은 저감할 수 있지만 높은 연마 속도가 요구되는 곳에는 실용 성능상 적용하기 어렵다.

본 발명의 연마 조성물에는, 탄소수 8 이상의 지방산을 더욱 함유시킬 수 있다. 이 탄소수 8 이상의 지방산은, 단독 또는 아졸기를 분자 중에 3개 이상 갖는 분자량 300∼15000의 아졸기 함유 화합물 등과의 조합으로, 연마중의 금속막의 표면 거침을 억제한다. 이러한 탄소수 8 이상의 지방산으로서는, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프르산, 라우린산, 미리스틴산, 펜타데실산, 팔미틴산, 마가 인산, 스테아린산, 아라킨산, 베헨산, 리구노세린산, 세로틴산, 몬탄산 , 멜리신산 등의 포화 지방산, 에이코사펜타엔산, 올레산, 리놀산, 리놀렌산 등의 불포화지방산을 들 수 있다. 이것들은, 칼륨이나 암모늄 등의 염이어도 좋고, 1종을 함유시켜도 좋고, 2종 이상을 함유시켜도 좋다. 이들 중, 바람직하게는, 올레산이다. 올레산은, 단독이어도 개의치 않고, 50질량% 이상이 올레산인 지방산의 혼합물이어도 개의치 않는다. 이러한 탄소수 8 이상의 지방산의 함유량은, 5질량% 이하이어도 좋고, 바람직하게는 1질량% 이하, 더 바람직하게는 0.5질량% 이하이다. 너무 작으면 금속막의 표면 거침의 방지가 충분하지 않고, 너무 많으면 배리어막 상의 금속막 잔류물이 생기는 경우가 있다.

본 발명의 연마 조성물에는, 또한, 수용성 폴리머나 계면활성제를 첨가할 수도 있다.

수용성 폴리머로서는, 폴리 아크릴산, 폴리메타크릴산이나 그 암모늄 염, 폴리이소프로필아크릴아미드, 폴리디메틸아크릴아미드, 폴리 메타크릴아미드, 폴리메톡시에틸렌, 폴리비닐알콜, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 카프로락탐, 폴리아크릴로일몰포린을 들 수 있다. 이것들은 성능에 영향을 주지 않는 범위에서 첨가할 수 있다. 아미드기, 알콜성 수산기, 메톡시, 에톡시 등을 갖는 비이온성의 비이온성 수용성 폴리머가, 금속 표면의 부식방지이라고 하는 관점에서 바람직하다. 더욱 바람직한 수용성 폴리머는, 환상 아미드, N-알킬 치환 아미드기, 알콜성 수산기를 갖는 비이온성의 비이온성 수용성 폴리머이며, 특히 바람직한 비이온성의 비이온성 수용성 폴리머는, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴로일몰포린,또는 폴리 N-이소프로필아크릴아미드이다. 또한, 이것들의 공중합체를 사용할 수도 있고, 예를 들면 N-이소프로필 아크릴아미드와 비닐피롤리돈의 공중합체, N-이소프로필 아크릴아미드와 아크릴로일 몰포린의 공중합체, 비닐 카프로락탐과 비닐피롤리돈의 공중합체 등을 들 수 있다.

계면활성제로서는, 양이온성, 음이온성 및 비이온성 모두 사용할 수 있다. 양이온성 계면활성제로서는, 지방족아민 또는 그 염, 지방족 암모늄 염 등을 들 수 있다. 또한, 음이온성 계면활성제로서는, 알킬에테르 카르복실산 또는 그 염, 고급 알콜 황산 에스테르, 알킬에테르 황산 또는 그 염 등의 황산에스테르 화합물 등을 들 수 있다. 비이온성 계면활성제로서는, 폴리옥시에틸렌알킬 에테르등의 에테르형, 글리세린 에스테르의 폴리옥시에틸렌 에테르 등의 에테르 에스테르형, 폴리에 틸렌글리콜 지방산 에스테르, 글리세린 에스테르, 소르비탄 에스테르 등의 에스테르형을 들 수 있다.

이것들 수용성고분자, 계면활성제의 함유량은, 연마 조성물에 대하여 각각 바람직하게는 5질량% 이하이다. 더 바람직하게는 1질량% 이하이며, 특히 바람직하게는 0.5질량% 이하이다.

본 발명의 연마 조성물에는, 방식제(보호막형성제)를 더욱 함유시킬 수 있다. 이러한 성분으로서는 벤즈이미다졸―2-티올, 2-[2-(벤조티아졸릴)]티오 프로피온산, 2-[2-(벤조티아졸릴)티오 부틸 산, 2-메르캅토 벤조티아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 3-아미노-lH-1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-디히드록시프로필벤조트리아졸, 2,3-디카르복시프로필벤조트리아졸, 4-히드록시 벤조트리아졸, 4-카르복실-lH-벤조트리아졸, 4-메톡시카르보닐-lH-벤조트리아졸, 4-부톡시 카르보닐-lH-벤조트리아졸, 4-옥틸옥시카르보닐-lH-벤조트리아졸, 5-헥실 벤조트리아졸, N-(1,2,3-벤조트리아졸릴-1-메틸)-N-(1,2,4-트리아졸릴-1-메틸)-2-에틸헥실아민, 톨릴 트리아졸, 나프토 트리아졸, 비스[(1-벤조트리아졸릴)메틸]포스폰산, 벤즈이미다졸, 테트라졸 등의 아졸 또는 그 염이 바람직하다. 더 바람직하게는, 벤조트리아졸, 톨릴 트리아졸, 히드록시벤조트리아졸, 카르복시 벤조트리아졸, 벤즈이미다졸, 테트라졸, 퀴날딘산이다. 방식제의 함유량은, 연마 조성물에 대하여, 5질량% 이하이어도 좋고, 바람직하게는 2질량% 이하이며, 더 바람직하게는 0.5질량% 이하이다. 이러한 방식제를 함유시키는 것은, 금속막 표면의 거침 방지에 유효하다.

본 발명의 연마 조성물에는 성능, 물성에 악영향을 미치지 않는 범위에서, 알칼리를 첨가할 수 있다. 안정한 연마 성능을 유지하는 목적이나 pH조정제, 완충제로서 사용된다. 이러한 알칼리로서는, 암모니아, 수산화 나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 탄산수소암모늄, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸 아민, 이소부틸 아민, t-부틸 아민, 아밀 아민, 알릴 아민, 2-에틸헥실 아민, 시클로헥실 아민, 벤질 아민, 푸르푸릴 아민 등의 알킬 모노아민, 0-아미노 페놀, 에탄올아민, 3-아미노-1-프로판올, 2-아미노-1-프로판올 등의 히드록실기를 갖는 모노아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, O-페닐렌 디아민, 트리메틸렌 디아민, 2,2-디아미노 디 n-프로필아민, 2-메틸―2-(2-벤질티오에틸)에틸렌디아민, 1,5-디아미노―3-펜탄올, 1,3-디아미노―2-프로판올, 크실렌 디아민, 비스아미노프로필폴리알킬렌에테르 등의 디아민, 폴리알릴아민, 포리에틸렌이민등의 폴리아민을 들 수 있다. 이것들 알칼리 중, 바람직하게는, 암모니아, 수산화칼륨이다. 알칼리의 첨가는, 연마 조성물에 대하여 10질량% 이하이어도 좋고, 바람직하게는 5질량% 이하이며, 더 바람직하게는 1질량% 이하이다.

< 연마 조성물의 사용>

본 발명에서 사용되는 연마 조성물은, pH2∼12 까지의 사이로 사용할 수 있다. 바람직하게는 pH3∼11, 더 바람직하게는 pH5∼10이다. 이렇게 pH를 조정하는 시약으로서는, 상기 무기산, 상기 유기산, 상기 알칼리를 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 연마 조성물은, 바람직하게는 0∼10O℃의 범위에서 사 용할 수 있다. 일반적으로는 사용하는 실온 부근이 바람직하지만, 연마 속도를 조정하는 등의 목적 등에서 연마 조성물의 온도를 조절하는 것도 가능하다. 온도가 지나치게 낮으면 연마 속도가 높아지지 않고, 0℃ 이하이면 얼음으로 되어 버리는 경우도 있다. 또한, 온도가 높으면, 부반응이 일어나거나 하는 것으로도 생각된다. 바람직하게는, l0∼50℃, 더 바람직하게는 15℃∼40℃이다.

본 발명에서 사용되는 연마 조성물의 연마기에의 적하량은, 연마기, 웨이퍼의 크기에 따라 결정된다. 8 인치 웨이퍼(200mm웨이퍼)을 사용한 때에는, 1O∼1OOOm1/분에서 사용할 수 있다. 바람직하게는, 50∼500m1/분, 더 바람직하게는1OO∼4OOm1/분이다.

본 발명의 연마 조성물이 바람직하게 통용되는 피연마 대상물로서 금속을 들 수 있고, 바람직한 금속의 구체예로서는, 알루미늄, 동, 철, 텅스텐, 니켈, 탄탈, 루테늄이나 백금 등의 백금족 금속 또는 이것들 금속의 합금을 들 수 있다. 특히 바람직하게는 다층배선부의 배선 부분 혹은 배선 부분을 덮게 되는 금속막이며, 오목부를 갖는 기판 상에 오목부를 덮도록 매립된다. 더 바람직하게는, 다층배선부의 배선 부분이 되는 동 또는 동 합금, 철 또는 철합금으로 사용할 수 있다. 또 이 배선 금속막은 기판과의 사이에 배리어막이 형성되는 경우가 있고, 그 경우에는 금속막과 함께 배리어막도 연마될 수 있다. 이러한 배리어막재료로서는, 탄탈, 탄탈 합금, 질화 탄탈, 티탄, 티탄 합금 등이 바람직하게 사용된다.

본 발명의 연마 조성물을 사용한 연마 방법으로서는, 연마 정반의 연마 천 상에 본 발명의 연마 조성물을 공급하면서, 예를 들면 피연마 금속막을 갖는 기판 을 연마 천에 꽉 누른 상태로 연마 정반과 기판을 상대적으로 움직임으로써 피연마 금속막을 연마하는 방법을 들 수 있다. 연마하는 장치로서는, 반도체기판을 유지하는 홀더와 연마 천을 붙인 정반을 갖는 일반적인 연마 장치를 사용할 수 있다. 연마 정반의 회전속도는, 연마기의 구조, 크기에 따라 완전히 다르기 때문에 여기에서 규정하는 것은 어렵지만, 10∼500m/분으로 연마가 행해진다. 바람직하게는, 20∼300m/분, 더 바람직하게는 30∼150m/분이다. 연마 정반이 회전함으로써 기판 연마의 균일성을 유지하기 위해서, 기판을 회전할 필요가 있다. 기판은, 연마 정반과 거의 같은 회전수로 하지만, 균일성을 얻기 위해서 약간, 회전수를 적게 하거나 많게 하거나 하는 경우가 있다. 또한, 기판은 홀더를 통해서 연마 천에 압력을 가해서 꽉 누르지만, 이 때의 압력은, 0.1∼1OOkPa에서 행할 수 있다. 연마 정반의 회전속도가 빠르면 압력이 낮은 경향이 있거나 하므로, 규정하는 것은 어렵지만, 바람직하게는, 0.5∼80kPa, 더 바람직하게는 1∼50kPa이다.

연마 천으로서는, 일반적인 부직포, 발포 폴리 우레탄 등을 사용할 수 있다.연마 천에는, 연마 속도를 높이거나, 슬러리의 배출을 좋게 하거나 할 목적으로 그루브(groove)를 부착하고 있는 것이 많다. XY 그루브, K 그루브 등이 있지만, 본 발명의 연마 조성물은 어느 쪽의 그루브도 사용할 수 있다. 또한, 연마 천은 막힘을 방지하고, 안정한 연마를 행하기 위해서, 다이아몬드 등이 붙은 드레서(dresser)로 드레스하지만, 일반적으로 알려져 있는 방법을 사용할 수 있다.

연마 정반의 연마 천 상에 본 발명의 연마 조성물을 공급하는 방법으로서는, 펌프 등으로 연속적으로 공급한다. 이 때, 연마 조성물은 모든 성분을 포함한 1액 으로 공급되어도 좋고, 또, 액의 안정성을 고려해서 과산화 수소의 용액과 그 밖의 용액을 다른 라인에서 공급할 수도 있다. 다른 라인에서 2액 이상을 공급하는 경우에는, 연마 천 직전에 1액으로 해서 공급할 수도 있고, 다른 라인에서 그대로 연마 천 상에 공급하는 것도 가능하다.

본 발명의 연마 조성물은 액의 안정성 등의 취급의 편리성을 고려해서 수송시나 보존시에 복수종으로 나누어서 및/또는 농후한 조성물로서 보존해도 좋다. 예를 들면 산화제와 그 밖의 용액을 2종으로 나눈다. 또한, 연마재로서 연삭입자를 함유하는 경우에는 연삭입자를 주체로 하는 것을 나누고, 합계 3종류의 조성물로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 연마 조성물은, 사용시 보다 농후한 연마 조성물로 하고, 연마시에 물 등으로 희석해서 연마에 알맞은 농도로 해서 사용해도 개의치 않는다. 예를 들면 사용시 보다 2∼5배 농후한 조성물로 할 수 있다. 이렇게 나눈 조성물을 조합시키고, 그 조성물을 혼합 및 필요하면 희석함으로써 본 발명의 연마 조성물이 되는 키트를 구성해도 좋다.

이러한 연마 방법에 의해 금속막이 평탄화된 기판을 제조할 수 있다. 이 공정을 소자 상에 배선을 형성하는 방법으로서 더욱 설명한다. 우선, 기판 상의 층간 절연막에 배선을 형성하는 홈 및 개구부를 만들고, 절연막 상에 얇게 배리어막을 형성한다. 또한, 상기 홈 및 개구부를 채워 넣도록 하는 도금 등의 방법에 의해 동 등의 금속 배선용의 금속막을 형성시킨다. 이 금속막을 연마하고, 필요하면 배리어막 및 층간 절연막을 또한 연마 평탄화를 행함으로써 금속막이 평탄화된 기판을 제조할 수 있다. 다음에 MRAM에 있어서의 배선 형성 방법에 관하여 설명한다. 금속 배선은 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금으로 이루어지는 도체층과 이것을 둘러싸는 것 같은 니켈―철(퍼멀로이)등의 강자성층으로 이루어진다. 필요하면, 탄탈, 질화 탄탈 등의 배리어막을, 강자성층에 끼우도록 얇게 형성한다. 이 금속 배선은 다마신법으로 형성되지만, 여분의 도체층, 강자성층 및 배리어막은, 연마를 행하면서 평탄화해서 제거된다.

여기에서 말하는 층간 절연막이란, 산화 규소막, 히드록시 실세스퀴옥산(HSQ), 메틸 실세스퀴옥산(MSQ) 등의 규소를 다량으로 함유한 무기계의 층간 절연막이나 벤조시클로부텐으로 이루어지는 막과 같은 유기계 층간절연막이며, 또한, 이것들에 중공을 갖게 한 저유전율 층간 절연막도 사용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어서 본 발명을 또한 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들 실시예에 조금도 한정되는 것은 아니다.

〔합성예〕

이하, 아졸기를 3개 이상 갖는 아졸기 함유 화합물(화합물 A∼G)의 합성예, 및 비이온성 수용성 폴리머(화합물 H 및 I)의 합성예를 나타내지만, 본 발명은 이들 합성예에 조금도 한정되는 것은 아니다.

<화합물A>

온도계, 교반장치, 질소도입관 및 환류 냉각관을 설치한 500m1의 플라스크에, 2-프로판올 40g을 주입하고 질소분위기 하에서 교반하면서 75℃까지 승온했다. 이것에, 1-비닐 이미다졸 46.31g과 1-비닐피롤리돈 43.69g을 2-프로판올 78g에 용 해한 액(이하, 모노머 용액이라고 한다.)과, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 4.08g을 2-프로판올 163.92g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 1이라고 한다.)을, 각각 정량 펌프로 첨가했다. 첨가 시간은 모노머 용액이 4시간, 개시제 용액 1이 6시간이다. 개시제 용액 첨가후, 반응 용액을 환류 온도(약 83℃)까지 승온했다. 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트) 2.04g을 2-프로판올 38.76g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 2이라고 한다.)을 첨가하고, 또한, 7.5시간동안 반응을 계속했다. 실온까지 냉각후, 약415g의 갈색 투명 용액을 얻었다. 이 갈색 투명 용액을 회전식 진공 증발기로 농축하고, 수용해를 2회 반복하고, 용매를 2-프로판올에서 물로 치환했다. 고형분농도는 15%이며, 단리하지 않고 그대로 슬러리 조정에 사용했다.

(화합물B)

온도계, 교반장치, 질소도입관 및 환류 냉각관을 설치한 500m1의 플라스크에, 2-프로판올 30g을 주입하고, 질소분위기하에서 교반 하면서 환류 온도(약83℃)까지 승온했다. 이것에 1-비닐 이미다졸 46.31g, 1-비닐피롤리돈 43.69g과 α-메틸스티렌 다이머 0.84g을 2-프로판올 77.2g에 용해한 액(이하, 모노머 용액이라고 한다.)과, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 3.26g을 2-프로판올 164.74g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 1이라고 한다.)을, 각각 정량 펌프로 첨가했다. 첨가 시간은 양쪽의 액 모두에 4시간이다. 모노머 용액, 개시제 용액 1을 첨가후, 1시간동안 반응을 계속했다. 또한, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트) 0.82g을 2-프로판올 15.58g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 2이라고 한다.)을 첨가 했다. 반응 한시간 걸러서 같은 개시제 용액 2을 첨가하는 조작(개시제 추가 첨가 조작)을 또한 3회 반복한 후에, 4시간동안 반응을 계속했다. 실온까지 냉각후, 약420g의 갈색 투명 용액을 얻었다. 이 갈색 투명 용액을 회전식 진공 증발기로 농축하고, 수용해를 2회 반복하고, 용매를 2-프로판올에서 물로 치환했다. 고형분농도는 15%이며, 단리하지 않고 그대로 슬러리 조정에 사용했다.

<화합물C>

온도계, 교반장치, 질소도입관 및 환류 냉각관을 설치한 500m1의 플라스크에, n-프로판올 30g을 주입하고, 질소분위기 하에서 교반 하면서 환류 온도(약98℃)까지 승온했다. 여기에 1-비닐 이미다졸 15.72g, 1-비닐피롤리돈 74.28g과 2-메르캅토 에탄올 0.066g을 n-프로판올 29.93g에 용해한 액(이하, 모노머 용액이라고 한다.)과, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트) 0.77g을 n-프로판올 215.23g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 1이라고 한다)을 각각 정량 펌프로 첨가했다. 첨가 시간은 양쪽의 액 모두 4시간이다. 모노머 용액, 개시제 용액 1을 첨가후, 1시간동안 반응을 계속했다. 또한, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트) 0.77g을 n-프로판올 14.63g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 2로 함)을 첨가했다. 그 후 또한, 5시간동안 반응을 계속했다. 실온까지 냉각후, 약380g의 갈색 투명 용액을 얻었다. 이 갈색 투명 용액을 회전식 진공 증발기로 농축하고, 수용해를 2회 반복하고, 용매를 2-프로판올에서 물로 치환했다. 고형분농도는 15%이며, 단리하지 않고 그대로 슬러리 조정에 사용했다.

<화합물D>

모노머 용액이, 1-비닐 이미다졸 46.31g, 1-비닐피롤리돈 43.69g과 2-메르캅토 에탄올 0.21g을 n-프로판올 29.79g에 용해한 액인 것, 개시제 용액 1은, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 0.82g을 n―프로판올 215.18g에 용해한 액인 것, 개시제 용액 2는, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 0.82g을 n-프로판올 15.58g에 용해한 액인 것, 및, 개시제 추가 첨가 조작을 2회 반복한 것 이외는 화합물C와 같이 합성했다. 고형분농도는 18%이며, 단리하지 않고 그대로 슬러리 조정에 사용했다.

(화합물E)

온도계, 교반장치, 질소도입관 및 환류 냉각관을 설치한 500m1의 플라스크에, 2-프로판올 40g을 주입하고, 질소분위기 하에서 교반 하면서 환류 온도(약83℃)까지 승온했다. 이것에 1-비닐 이미다졸 46.31g, N-비닐피롤리돈 43.69g과 α-메틸스티렌다이머 1.46g을 2-프로판올 28.5g에 용해한 액을 2-프로판올 78g에 용해한 액(이하, 모노머 용액이라고 함)과, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트) 2.45g을 2―프로판올 213.55g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 1이라고 함)을, 각각 정량 펌프로 첨가했다. 첨가 시간은 모노머 용액이 4시간, 개시제 용액 1이 7시간이다. 개시제 용액 1 첨가후 1시간동안 반응을 계속한 후, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 0.21g을 2-프로판올 6.59g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 2이라고 함)을 첨가했다. 반응 한시간 걸러서 같은 개시제 용액 2을 첨가하는 조작(개시제 추가 첨가 조작)을 또한 5회 반복한 후에, 4시간동안 반응을 계속했다. 실온까지 냉각후, 약380g의 갈색 투명 용액을 얻었다. 이 갈색 투명 용액을 회 전식 진공 증발기로 농축하고, 수용해를 2회 반복하고, 용매를 2-프로판올에서 물로 치환했다. 고형분농도는 15%이며, 단리하지 않고 그대로 슬러리 조정에 사용했다.

<화합물F>

온도계, 교반장치, 질소도입관 및 환류 냉각관을 설치한 500m1의 플라스크에, 2-프로판올 40g을 주입하고, 질소분위기 하에서 교반하면서 환류 온도(약83℃)까지 승온했다. 이것에 1-비닐 이미다졸 46.31g, N-비닐피롤리돈 43.69g과 도데실 메르캅탄 0.36g을 2-프로판올 77.6g에 용해한 액(이하, 모노머 용액이라고 함)과, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트) 1.22g을 2-프로판올 166.78g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 1이라고 함)을, 각각 정량 펌프로 첨가했다. 첨가 시간은 모노머 용액이 4시간, 개시제 용액 1이 7시간이다. 개시제 용액 1 첨가후 1시간동안 반응을 계속한 후, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트) 0.41g을 2-프로판올 7.79g에 용해한 액(이하, 개시제 용액 2이라고 함)을 첨가했다. 반응 한시간 걸러서 같은 개시제 용액 2을 첨가하는 조작(개시제 추가 첨가 조작)을 2회 반복한 후에, 4시간동안 반응을 계속했다. 실온까지 냉각후, 이 갈색 투명 용액을 회전식 진공 증발기로 농축하고, 수용해를 2회 반복하고, 용매를 2-프로판올에서 물로 치환했다. 고형분농도는 15%이며, 단리하지 않고 그대로 슬러리 조정에 사용하였다.

<화합물G>

도데실메르캅탄이 1.00g인 것이외는 화합물F와 같이 합성했다. 이 갈색 투명 용액을 회전식 진공 증발기로 농축하고, 수용해를 2회 반복하고, 용매를 물로 치환후, 정제했다. 고형분농도는 14%이며, 단리하지 않고 그대로 슬러리 조정에 사용했다.

<화합물H>

온도계, 교반장치, 질소도입관 및 환류 냉각관을 설치한 100m1의 플라스크에, n―프로판올 55g, 아크릴로일 몰포린 10g, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트) 0.36g, 1-도데칸 티올 0.08g을 주입하고, 질소분위기 하에서 교반 하면서, 환류 온도(약98℃)까지 승온했다. 환류 온도에서 4시간경과한 후, 4질량%의 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트)의 n-프로판올 용액 4.OOg을 가하고, 또한, 4시간에 걸쳐 환류 온도를 유지했다. 실온까지 냉각한 후, 얻어진 반응액을 회전식 진공 증발기로 농축하고, 물에 용해했다. 농축하고, 수용해를 또 한번 행하고, 용매를 n-프로판올에서 물로 치환했다. 고형분농도는 5%이며, 단리하지 않고 그대로 슬러리 조정에 사용했다.

<화합물I>

온도계, 교반장치, 질소도입관 및 환류 냉각관을 설치한 100m1의 플라스크에, n-프로판올 55g, N-비닐피롤리돈 5.15g, N-이소프로필아크릴아미드 4.85g, 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트) 0.45g, 1-도데칸 티올 0.1Og을 주입하고, 질소분위기 하에서 교반하면서, 환류 온도(약98℃)까지 승온했다. 환류 온도에서 4시간경과한 후, 4질량%의 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트)의 n-프로판올 용액 5.00g을 가하고, 또한, 4시간에 걸쳐 환류 온도를 유지했다. 실온까 지 냉각한 후, 얻어진 반응액을 회전식 진공 증발기로 농축하고, 물에 용해했다. 농축하고, 수용해를 또 한번 행하고, 용매를 n-프로판올에서 물로 치환했다. 고형분농도는 5%이며, 단리하지 않고 그대로 슬러리 조정에 사용했다.

<분자량측정>

합성한 화합물의 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)을 사용하고, 폴리에틸렌 글리콜 환산으로 측정했다. 한편, 본 발명에서는 시판의 화합물도 사용했으므로 이것들도 맞춰서 측정했다. 시판의 화합물로서는 1-비닐 이미다졸과 1-비닐피롤리돈의 1:1 공중합체, VPI55K72W(72W로 생략한다. BASF 사)을 사용했다.

화합물A∼I 및 72W의 분자량을 측정한 결과는 각각 아래와 같았다.

화합물 A:10500

화합물 B:6200

화합물 C:5500

화합물 D:5500

화합물 E:5000

화합물 F:6100

화합물 G:1800

화합물 H:11000

화합물 I:12000

화합물 72W:220000

<웨이퍼>

블랭킷 웨이퍼:동막 및 탄탈 막(배리어막)이 균일하게 붙은 실리콘 웨이퍼.

패턴 웨이퍼:홈(2)의 깊이가 500nm이고, 25nm의 두께이며 탄탈이 배리어막(4)으로서 형성되어, 1000nm의 동막(5)이 붙은 실리콘 웨이퍼(1)(도1의 윗 도면 참조). 여기에서는, 동 라인(2', 2")이 스페이스(3, 3")의 사이에 배치되어 있다.

<8인치 웨이퍼의 연마>

기판과 연마 정반의 상대 속도:70m/분

연마 패드: 로델닛타사 제품 IC1000/SUBA400

연마 조성물 공급 속도:200m1/분

<연마 특성평가>

단차의 측정:촉진식의 단차측정계를 사용했다.

블랭킷 동, 탄탈 막두께 측정:시트 저항으로부터 측정했다.

패턴 동막두께 측정:평가하는 부위 근방의 패턴이 없는 동막의 시트저항으로부터 측정했다.

연마 속도의 측정:연마전후의 전기저항치로부터 동막, 배리어막 두께를 측정하고, 연마 시간으로부터 환산했다.

디싱 평가:상기 패턴 웨이퍼(1OOμm/1OOμm의 라인/스페이스;도1의 윗 도면 참조)을 약300nm의 동이 남도록 연마했을 때의 연마 속도를 기준으로 해서, 초기 동막두께에 대하여 50% 오버 연마(도1 중 도면으로부터 또한 50%연마)가 되도록 연마했을 때의 1OOμm/1OOμm의 라인/스페이스의 동 패턴에 발생한 단차(도2의 d)를 디싱으로서 평가했다.

에로죤 측정:상기와 같은 패턴 웨이퍼(9μm/1μm의 라인/스페이스)을 약300nm의 동이 남도록 연마했을 때의 연마 속도를 기준으로 하고, 초기 동막두께에 대하여 50% 오버 연마가 되도록 연마했을 때의 9μm/1μm 라인/스페이스의 스페이스부의 배리어막 및 상관 절연막의 감소(도3의 e)을, 에로죤으로서 측정했다.

[실시예 2∼10, 참고예 및 비교예 1, 2]

연마기는 스피드 팜사 제품 SH-24을 이용하여, 8인치 웨이퍼(200mm웨이퍼)의 평가를 행했다. 기판과 연마 정반과의 상대 속도 70m/분, 연마 조성물 공급 속도는 200m1/분, 압력은 15kPa에서 연마를 행했다.

연마 패드는 로델닛타사 제품 IC14OO(K 그루브)을 사용했다. 조성은 표1에 나타냈다. 표 이외의 첨가물은 물이며, 첨가량은 질량%로 나타냈다. 여기에서, APS는 과황산 암모늄, DBS는 도데실 벤젠 술폰산, POE는 폴리옥시에틸렌 2급 알킬에테르 인산 에스테르, OLA는 올레산, BZI는 벤즈이미다졸을 나타낸다. 콜로이드 실리카는 입자지름 120nm의 것을 사용했다.

결과를 표2에 나타냈다. 패턴 웨이퍼의 동 거칠기는 다음과 같이 평가했다. 연마한 패턴 웨이퍼를 금속현미경으로 10∼100배로 확대하고, 동의 부분에 어두운 갈색의 변색이 있는지 확인했다. 이 어두운 갈색의 변색은 SEM관찰에 의해 잔 구멍이 나 있는 것을 알 수 있고, 이 변색이 있을 경우에는, 거친 부분 있음이라고 했다. 또한, 동잔류물도 금속현미경을 이용하여 10∼100배로 확대해서 관찰하고, 반점상 동잔류물과 0.25μ/0.25μ의 좁은 배선에서 문제가 되는 험프(hump) 동잔류물을 평가했다. 또한, 반점상 동잔류물이 있는 경우에는 보다 넓은 영역에서 동 잔류물이 있는 것을 나타내고 있다.

실시예 2∼5, 참고예 및 비교예 1은, 여러가지의 비닐 이미다졸과 1-비닐피롤리돈 공중합체를 아졸류로서 사용하고, 그 밖의 첨가제는 동일했다. 실시예5의 분자량 1800의 아졸류를 사용한 경우는 약간 디싱이 커졌지만, 디싱, 에로죤은 모두 낮고, 특히 분자량이 큰 화합물 72W를 사용하는 비교예에서는, 소량의 첨가로 같은 성능이 얻어졌다.

그런데, 분자량 220000의 아졸기 함유 화합물 72W를 사용한 비교예 1에서는, 연마 종료후의 동 잔류물이 많고, 웨이퍼 전체에 반점상 동잔류물이 관찰된 것 이외에 험프 잔류물도 관찰되었다. 이것은, 동 잔류물이 조금 있어도 수정할 수 있는 배리어 연마 슬러리를 사용하거나 할 수 있는 경우 등에는 문제가 되지 않지만, 그렇지 않는 경우도 있고, 분자량이 크면 적용할 수 있는 연마의 종류가 한정되게 된다. 한편, 분자량 10500의 화합물을 사용한 참고예에서는 적은 험프 잔류물이 관측되어, 분자량 5000∼6000 정도의 화합물을 사용한 실시예 2∼4에서는 동 잔류물은 전혀 관측되지 않았다. 이 결과로부터 동 잔류물은 3개 이상의 아졸기를 갖는 화합물의 분자량에 의존하는 것은 명확하다.

실시예 6은 인산 에스테르로 올레일 인산을 사용한 예이지만, 어느쪽의 성능도 좋았다. 실시예7은 알칼리로서 에틸렌디아민을 소량첨가해서 연마했다. 이 경우에는, 약간 디싱이 커지게 된다. 공정에 따라서는 어느 정도의 디싱이 필요한 경우도 있고, 이 경우에는 에틸렌디아민을 첨가하는 것이 유효해진다.

실시예 8∼10은 콜로이드 실리카 첨가량을 변화시켰다. 디싱은 첨가량이 많아질 수록 약간 증가 경향이지만, 그 만큼 커지지 않았다.

한편, 실시예 2∼10, 참고예 및 비교예 1에 있어서 패턴 웨이퍼의 배선 동의 거칠기는 확인되지 않았다. 또한, 비교예2에서는, 아졸류의 대신에 분자량 2000의 폴리에틸렌이민을 첨가했다. 연삭입자와 산화제 이외의 첨가제를 용해해서 연삭입자를 첨가하였더니 조금씩 백색이 짙어지고, 2 층으로 분리하기 시작했다. 또한, 산화제를 첨가하였더니, 또한, 분리가 가속되었다. 연삭입자가 응집하고, 침전한 것이라고 생각되었다. 이 비교예 2은 연마에 사용할 수는 없었다.

[실시예 11~14]

연마기는 아프라이드 머티리얼사 Mirra를 사용하여, 8인치 웨이퍼의 평가를 행했다. 기판과 연마정반의 상대속도는 75m/분, 연마 조성물 공급 속도는 200m1/분, 압력은 14kPa에서 연마를 행했다.

연마 패드는 로델닛타사 제품 IC1000(k 그루브)을 사용했다. 조성은 표3에 나타냈다. 표 이외의 첨가물은 물이며, 첨가량은 질량%로 나타냈다. 여기에서, APS는 과황산 암모늄, DBS는 도데실 벤젠 술폰산, POE는 폴리옥시에틸렌 2급 알킬에테르 인산 에스테르, OLA는 올레산, BZI는 벤즈이미다졸을 나타낸다. 콜로이드 실리카는 입자지름 120nm의 것을 사용했다.

결과를 표4에 나타냈다. 동 잔류물, 동 거칠기는 참고예와 같이 평가했다. 실시예11 및 12은 올레산을 첨가한 연마 조성물이며, 실시예 13 및 14은 올레산 미첨가의 슬러리이다. 실시예 11, 12은 실시예 13, 14에 비해 약간 디싱, 에로죤 성능이 높고, 특히, 배선 부분의 동 거칠기에 올레산첨가 효과가 확인되었다. 올레산은 단독으로 동 거칠기 방지 효과를 발휘한 것인지, 아졸기를 분자중에 3개 이상 갖는 아졸기 함유 화합물 등의 상승효과에 의해 동 거칠기 방지 효과를 발휘한 것인지는 모르지만, 본 발명에 올레산을 첨가하고 있는 것이 바람직한 것을 알았다.

[실시예 15~17]

연마기는 스피드 팜사 제품, SH-24 을 이용하여, 8인치 웨이퍼의 평가를 행했다. 기판과 연마 정반과의 상대 속도 83m/분, 연마 조성물 공급 속도는 150m1/분, 압력은 7kPa에서 연마를 행했다. 고온에서의 동 연마 속도, 디싱, 에로죤 성능에 대해서 비교했다.

연마 패드는 로델닛타사 제품 IC1400(k 그루브)을 사용했다. 조성은 표5에 나타냈다. 표 이외의 첨가물은 물이며, 첨가량은 질량%로 나타냈다. 여기에서, APS는 과황산 암모늄, DBS는 도데실 벤젠 술폰산, POE는 폴리옥시에틸렌 2급 알킬에테르 인산 에스테르, OLA는 올레산, BZI는 벤즈이미다졸을 나타낸다. 콜로이드 실리카는 입자지름 120nm의 것을 사용했다. 고온에서의 연마는, 산화제를 첨가한 슬러리를 약30분에 걸쳐서 승온하고, 조속히 연마에 제공했다.

결과를 표6에 나타냈다. 보통, 실온 부근에서(22℃) 연마하지만, 40℃, 50℃로 승온해서 연마하였더니, 연마 속도는 빠르고, 디싱, 에로죤 성능도 향상하는 결과가 얻어졌다.

[실시예18∼26]

이들 실시예에서는 부식의 억제에 대해서 검토했다.

연마기로서 아프라이드 머티리얼사 제품 Mirra 을 이용하여, 8인치 웨이퍼의 평가를 행했다. 기판과 연마 정반의 상대 속도는 75m/분, 연마 조성물 공급 속도는 150m1/분, 압력은 14kPa에서 연마를 행했다.

연마 패드로서는, 로델닛타사 제품 IC1000(k-XY그루브)을 사용했다. 조성은 표에 나타냈다. 표에 나타나 있는 성분 이외의 성분은 물이며, 이것들의 성분의 양은 질량%로 나타냈다. 여기에서, APS는 과황산 암모늄, DBS는 도데실 벤젠 술폰산, POE는 폴리옥시에틸렌 2급 알킬에테르 인산 에스테르, OLA는 올레산, BZI는 벤즈이미다졸, Phe는 페닐알라닌을 나타낸다. 콜로이드 실리카로서는, 입자지름 120nm의 것을 사용했다.

부식의 평가는, 웨이퍼 중앙의 100μ/100μ스퀘어를 SEM에 의해 50000배로 관찰하고, A∼G의 7단계의 상대적 평가를 행했다. 즉, 시야중에 부식이 확인되지 않은 것을 A, 극히 약간 확인된 것을 B, 이하, 부식이 많아지는 것에 따라 C, D, E, F로 하고, 시야중의 거의 전역이 부식되어 있는 것을 G로 했다.

폴리비닐알콜이 첨가되어 있는 실시예19은, 폴리비닐알콜이 첨가되지 않는 실시예18에 비해, 연마 속도가 약간 낮지만, 디싱·에로죤이 매우 양호하고, 부식도 적다.

실시예21에 있어서 첨가된 폴리비닐피롤리돈(알드리치사 제품, 분자량10000)은, 연마속도, 디싱·에로죤에는 영향을 주지 않지만, 부식을 완전히 없애는 효과가 있었다. 또한, 실시예 22 및 23에서 사용한 비이온성 수용성 폴리머(화합물 H 및 I)도, 연마속도, 디싱·에로죤에 영향을 주지 않지만, 부식을 억제하는 효과가 있었다. 실시예 25 및 26에서는 산으로서 옥살산을 가하고, 페닐알라닌도 첨가했다. 페닐 알라닌도 첨가하였더니 부식을 더욱 억제했다.

[실시예 27 및 28, 및 비교예 3∼6]

연마기로서 아프라이드 머티리얼사 제품 Mirra 을 이용하여, 8인치 웨이퍼의 평가를 행했다. 기판과 연마 정반의 상대 속도는 75m/분, 연마 조성물 공급 속도는 200m1/분, 압력은 14kPa에서 연마를 행했다.

연마 패드로서는 로델닛타사 제품 IC1000(k-XY그루브)을 사용했다. 조성은 표에 나타냈다. 표에 나타낸 성분 이외의 성분은 물이며, 이들의 성분의 양은 질량%로 나타냈다. 여기에서, APS는 과황산 암모늄, DBS는 도데실 벤젠 술폰산, POE는 폴리옥시에틸렌 2급 알킬에테르 인산 에스테르, OLA는 올레산, BZI는 벤즈이미다졸을 나타낸다. 콜로이드 실리카로서는 입자지름 120nm의 것, 폴리아크릴아미드(알드리치사 제품)로서는 분자량 10000의 것, 및 폴리 아크릴산(와코쥰야쿠공업제)로서는 분자량 25000의 것을 각각 사용했다.

비교예4은 아졸 화합물, 방식재를 모두 포함하지 않는 조성이지만, 디싱, 에로죤 모두 커지고 있다. 또한, 비교예3은 비교예4에 방식재 BZI를 첨가한 조성이지만, 디싱, 에로죤 모두 변화가 없었다. 이에 대하여 아졸 화합물 만을 첨가한 실시예 28에서는 디싱, 에로죤 모두 향상했다. 또한, 방식재인 BZI를 첨가한 실시예27에서는 더욱 디싱이 작아졌다.

실시예27과 비교예3에 대해서, Ta의 연마 속도를 측정하고, 아졸 화합물의 첨가에 의해 어느 정도 변화할지 검토했다. 이것에 의하면, 아졸 화합물을 첨가함으로써, 약간 Ta연마 속도가 저하하는 결과가 얻어졌다.

또한, 아졸 화합물 대신에 폴리아크릴아미드를 첨가한 비교예 5에서는, 디싱은 약간 향상하고 있지만 에로죤은 현저하게 큰 채로 있었다. 또한, 실시예27에 음이온성 폴리머인 폴리아크릴산을 첨가한 것이 비교예6이다. 본 발명을 저해하지 않는 범위에서 그 외의 수용성 폴리머를 첨가하는 것이 가능하지만, 본 조건하에서 폴리아크릴산은, 디싱을 현저하게 크게 하는 동시에, 동막 표면에 다수의 부식을 발생시킨다.

일본 특허공개 평11-195628에서는, 수용성 폴리머는, 벤조트리아졸 등의 방식재와 조합함으로써, 연마속도를 증가 시킴과 동시에 에칭 속도를 현저하게 저하할 수 있고, 이에 따라 디싱을 작게 할 수 있다고 한다.

그러나, 본 발명에 의하면, 수용성 폴리머만으로도 디싱, 에로죤의 억제에 효과가 있고, 이것에 방식재인 벤즈이미다졸을 첨가함으로써 더욱 디싱이 양호해진다. 또한, 방식재의 유무에 따라서는, 동의 연마속도나 에칭 속도에 큰 차이가 없다. 이것들의 것으로부터, 본 발명은, 일본 특허공개 평11-195628과는 다른 기구에 유래하고 있는 것으로 추찰된다. 또한, 일본 특허공개 평11-195628에서는 유용하다고 하는 폴리아크릴아미드나 폴리 아크릴산을 사용한 비교예3이나 4에서는, 성능이 좋아지기는 커녕, 경우에 따라서는 현저하게 성능을 떨어뜨리고 있는 것으로부터 분명히 알수 있었다.

Claims

(A)아졸기를 분자중에 3개 이상 갖는 분자량 500~10000의 아졸기 함유 화합물,

(B) 산화제,

(C) 아미노산, 유기산, 무기산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 산을 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 아졸기 함유 화합물의 분자량이 2000~8000인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아졸기 함유 화합물이 비닐기를 갖는 아졸 단위를 함유한 중합체인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 아졸기 함유 화합물의 함유량이 0.001~1질량인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 아졸기 함유 화합물의 아졸기 1개 당 분자량이 90~300인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 연마재를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 6 항에 있어서, 상기 연마재의 함유량이 30질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 탄소수 8 이상의 알킬 방향족 술폰산을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 8 항에 있어서, 상기 알킬 방향족 술폰산의 함유량이 0.5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 탄소수 8 이상의 알킬기를 갖는 인산 에스테르를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 10 항에 있어서, 상기 탄소수 8 이상의 알킬기를 갖는 인산에스테르의 함유량이 0.5 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 탄소수 8 이상의 지방산을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 12 항에 있어서, 상기 지방산의 함유량이 0.5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 방식제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 14 항에 있어서, 상기 방식제의 함유량이 0.5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 알칼리를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, pH가 5~11인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 비이온성 수용성 폴리머를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 18 항에 있어서, 상기 비이온성 수용성 폴리머가 비닐알콜, 비닐피롤리 돈, 아크릴로일몰포린, N-이소프로필아크릴아미드의 폴리머 또는 그 조합의 코폴리머인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 비이온성 수용성 폴리머의 함유량이 5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 비이온성 수용성 폴리머의 분자량이 3000~100000인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
제 1 항에 있어서, 오목부를 갖는 기판 상에 오목부를 덮도록 매립된 금속막, 또는 오목부를 갖는 기판 상에 형성된 배리어 금속막 및 오목부를 덮도록 매립된 금속막을, 연마하기 위한 것인 것을 특징으로 하는 연마 조성물.
오목부를 갖는 기판 상에 오목부를 덮도록 매립된 금속막, 또는 오목부를 갖는 기판 상에 형성된 배리어 금속막 및 오목부를 덮도록 매립된 금속막을 제 1 항 에 기재된 연마 조성물로 평탄화하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마 방법.
제 23 항에 있어서, 상기 연마 조성물의 온도를 30℃~50℃로 하여 평탄화를 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마방법.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 금속막이 동 또는 동 함유 합금인 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 배리어 금속막이 탄탈 또는 탄탈 합금인 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 23 항 또는 제 24 항에 기재된 연마방법으로 기판을 연마하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 제조방법.
희석하여 제 4 항, 제 7 항, 제 9 항, 제 11 항, 제 13 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 연마 조성물로 되는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 28 항에 기재된 조성물을 수송 또는 보존용 조성물로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
복수의 조성물의 키트로서, 그 조성물을 혼합, 또는 혼합 및 희석함으로써 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 연마 조성물로 되는 것을 특징으로 하는 키트.
제 30 항에 기재된 키트를 수송 또는 보존용 조성물로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.