TW200911972A

TW200911972A - Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing and method for preparing the same, kit for preparing aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, and chemical mechanical polishing method for semiconductor device

Info

Publication number: TW200911972A
Application number: TW097132336A
Authority: TW
Inventors: Akihiro Takemura; Mitsuru Meno; Yuuji Shimoyama; Hirotaka Shida
Original assignee: Jsr Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2009-03-16
Also published as: WO2009031389A1; US20100221918A1; KR20100049626A; JPWO2009031389A1

Description

200911972 六、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於化學機械研磨用水系分散體及其調製方法，化 • 學機械研磨用水系分散體調製用套組及半導體裝置之化學機 ^ 械研磨方法。【先前技術】搭載於高性能LSI之銅金屬鑲嵌⑽，係使用化學機械研磨 Π (γ有時亦稱為「CMP」）所形成。於CMP係進行主要磨驗之第1研磨、與磨削不需之金屬及絕緣膜的第2研磨。第1研磨係要求以高速研磨銅膜，且實質上不磨削化和^等之蔽障金伽’而抑制銅淺碟化。在使用l〇w-k材料作為絕緣膜的情況，若研磨摩擦較大則發生膜剝離和膜本身的破壞。因此，難以適用習知之研磨摩擦較大的化學機械研磨用水系分散體（以下亦稱為「CMP漿料」）。 1)第2研磨亦期望能與第1研磨同樣地依低摩擦進行研磨以提磁處理面與研磨布的親水性，減低銅上刮痕和銅腐蚀、絕緣膜上之刮痕’並改善銅淺碟化和絕緣膜腐飯。習知之添加於 Ci^漿料之聚碎氧系界面活性劑，由於較強地作用於研磨粒之 -魏㈣產絲缝子，故難崎_痕抑速度的穩、定化。 97132336 200911972 2002-517593號公報巾提財❹了聚乙烯基轉伽⑽) 之CMP聚料。又，於日本專利特開2005-340755號公報，亦揭示有使用使乙絲鱗_與具有乙烯基之魏合物聚合之 .乙烯吼口各咬酮-乙烯基味唾共聚物，而提高與銅佈線之親和 _性’藉此抑制淺碟化、侵钱的研磨組成物及研磨方法。然而’近年來隨著佈線之更加細微化，對於銅之淺碟化和腐蝕、絕緣膜之刮痕程度的要求等變得嚴格，尤其是要求將銅淺 Γ?碟化減低至400埃以下。再者，由提升處理量的觀點而言亦要求研磨速度的高速彳b ’㈣求研磨後無峨存讀§且_〇埃/分鐘以上的研磨速度。使用了上述聚乙烯細咯咬酉同的, 敷料、使用了乙烯基轉姻-乙烯基口米唾共聚物的CMp聚料係無法滿足此等要求。因此，企求開發出可達到次世代Lsi之 CMP所要求之尚研磨速度及被研磨面之平坦性之兩者的c,漿料。 ϋ 【發明内容】本發明之目的在於提供不致在金屬膜和絕緣膜引起缺陷，在兼顧高研磨速度與高平坦化特性之下，可均勻並穩定地依低摩擦對金屬膜進行研磨的化學機械研磨用水系分散體，及用於調製該分散體的套組，使用該套組的化學機械研磨用水系分散體之調製方法’以及半導體裝置的化學機械研磨方法。本發明之化學機械研磨用水系分散體係含有： (Α)具磺酸基之水溶性高分子； 97132336 4 200911972 (Β)胺基酸； (C) 研磨粒；與 (D) 氧化劑。本發明之化學機械研磨用水系分散體中，可進一步含有（e) 陰離子型界面活性劑。本發明之化學機械研磨財$分散射，上述⑷具績酸基之水溶性高分子可為含有下述者的共㈣：來自具有續酸基之單體的重複單位；與來自具麵聽之單體的重複單位。本發明之化學機械研磨用水系分散财，上有俩基之單體可為選自異戊二烯雜、红烯鈽、乙烯基雜、烯丙基石頁酸、曱基烯丙基續酸、丙埽酸_3_石黃丙基、甲基丙烯酸_3_ 石頁丙基、2-丙烯醯胺_2_曱基丙烷磺酸及此等之鹽的丨種。 ⑽本發明之化學機械研剌水系分韻巾，上述具雜胺基之 Ο 單體可為選自（甲基）丙稀酿胺、n一經甲基丙婦酿胺、n_2_ 域乙基丙烯醯胺、丙烯醯基味琳、二甲基胺基丙基丙烯醯月女、Ν’ N-二甲基丙稀醯胺、1異6基丙稀醯胺、N_乙烯基乙酿胺及N-乙烯基甲醯胺的1種。本發明之化學機械研磨用水系分散體中，上述(A)具石黃酸基之水溶性高分子的重量平均分子量可為5,刚〜_，000。本發明之化學機械研剌㈣分散體調翻套組，係用於調組錢及第2組錢㈣狀化學機械研㈣水系分散體者， 97132336 200911972 上述第1組成物含有（c)研磨粒，· 高分子與（B)胺上述第2組成物含有（A)具磺酸基之水溶性基酸；劑上述第1組成物及上述第2組成物之至少—者含有⑼氧化制ΓΓΓ化學機械研磨用水系分散體調製用套組，係用於調 ^弟3城物、第4組成物及第5組成物所構狀化研磨用水系分散體者， n 上述第3組成物含有（c)研磨粒；基=述第4組成物含有⑷具顧基之水溶性高分子與⑻胺上述第5組成物含有（d)氧化劑。本發明之化學機械研磨时系分散體之調製方法之特徵 Ο 為’合有將上述化學機械研磨用水系分散體調油套組之各成物混合的步驟。研磨本發明之半導體裝置之化學機械研磨方法之特徵為，使用上 ^匕學機械研磨用水系分散體、或藉由混合上述化學機械研磨 a水系分散體調製用套組而調製成的化學機械研磨用水系分 j體對域於半導體基板上之由銅或銅合金所形成的膜進行磨措由使用上述化學機械研磨用水系分散體進行化學機械研可不致於金屬膜或絕緣膜上引起缺陷，兼顧高研磨速度與 97132336 200911972 南平坦化特性’而可依低摩擦均勻且穩定地研磨金屬膜。上述化學機械研磨用水系分散體可有效使用於下述情況：金屬膜為銅膜，尤其是使用作為以金屬鑲嵌法進行二階段研磨處理時之第1研磨步驟中的研磨材。因此，可使化學機械研磨後之銅殘留車父少，大幅地抑制銅膜淺碟化、侵钮及腐姓之發生。上述化學機械研磨用水系分散體調製用套組由於可將上述化學機械研磨用水系分散體所含之一部分成分以各別的組成物進行保管，故可提高各成分的保存穩定性。而且，由於可於使用時藉由將各組成物混合•稀釋而調製化學機械研磨用水系分散體，故可經常發揮一定的研磨性能。【實施方式】以下’詳細說明本發明之較佳實施形態。 1·化學機械研磨用水系分散體本實施形態之化學機械研磨用水系分散體係含有（A)具磺酸 G基之水溶性高分子、（β)胺基酸、（C)研磨粒與（D)氧化劑。以下，針對本貫施形態之化學機械研磨用水系分散體所含的各成分進行詳細說明。 1·1 (A)具績酸基之水溶性高分子 ~S〇3K 等）本發明中，所謂「猶基」係包括將魏基之氫原子以驗金屬等金屬原子進行取代的磺酸鹽基（例如，_s〇3Na—、的概念作為本實施形態所使用之（A)具磺酸基之水溶性高分子，可 97132336 7 200911972 舉例如聚笨乙烯磺酸、取乙稀基磺酸、聚料-酸、聚甲基烯丙基續酸、聚 ^ Λ 一烯磺酸、丙烯酸-3-磺丙基均聚物、曱 :及此：3〜丙基均聚物、2—羥基―3-丙烯_丙烷磺酸均聚物及此等之鹽。％於美刀^然可為均聚物，亦可為含有來自具有續二土早t重複單位與來自具有磺酸基以外之體之重複單位的it宁私心早 …。作為具有續酸基以外之官能基之單體，較佳為具有醯胺基丄，之早體，但並無特別限定，可舉例如且有羧基之單體、具有靼技 „ 、有鉍基之單體、具有聚環氧乙烷鏈之單體、具有胺基之單體、具有雜環之單體等。上述水溶性高分子由於為3有2具有顿基之單體之4複單位與來自具有確酸基以外之基之早體之重複單位的絲物’故可提高水溶性，或提高對金屬（鋼等）之親和性。 ϋ 作為具有〜酸基之單體，可糊如異戊二烯雜、苯乙稀錯酸、乙烯基續酸、婦两基俩、曱基烯丙基續酸、_酸1 〜丙基、甲基丙烯酸-3_續丙基、2_丙烯醯胺_2_甲基丙烧續酸及此等之鹽等。 / 作為具有酿胺基之單體，可舉例如（甲基）丙稀酿胺、心經甲基丙烯醯胺、N-2~羥基乙基丙烯醯胺、丙稀醯基咮啉、二甲基胺基丙基丙烯醯胺、N，N-二甲基丙烯醯胺、N-異丙基丙烯醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基甲醯胺等。作為具有羧基之單體，可舉例如丙烯酸、曱基丙烯酸、衣康 97132336 8 200911972 此等亦可以酸軒酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸及此等之鹽等之形式使用。作為具有職之單體，可舉例如乙鱗、烯丙基醇、（甲丙埽酸減乙絲、聚乙二醇單（？基）丙職酯、聚丙二醇土單 (甲基)丙婦酸、乙稀二醇酸等。側鏈之燒基鏈長及環氧乙貌鍵長並無特別限定。作為具有胺基之單體，可舉例如〇—二甲基胺基乙基（甲基）丙烯酸醋、二甲基胺基丙基丙胺等。側鏈之絲鍵長並無特別限疋亦可補各種陽離子化舰行了 4級鹽化者。作為具有雜環之單體，可舉例如乙職咪哇、乙縣轉咬酮、乙烯基岭乙婦基，坐琳、N-乙烯基己内醋、乙編咯、乙烯基喹啉等。另外市售有於分子内具有聚合性雙鍵與續酸基之界面活性劑’亦可使用此鱗面活性劑作鱗體。作為此種界面活性別’朴ELEM職JS_2(三洋化成股份有限公司製）、^輒 ASK(花王股份有限公司製）等。作為其他單體，可舉例如苯乙烯、基苯乙稀、乙稀基甲本、對:基本乙烯等之芳香族乙稀基化合物；丁二稀、異戊婦2氯1,3 丁一婦、卜氣-1，3-丁二烯等之脂肪族共輛二烯，（曱基）丙烯腈等之說化乙烯基化合物；（甲基）丙稀酸環己基酉曰％酉夂化口物等。上述單體可單獨使用^種或組合2種以上使用。 97132336 200911972 述(A)具俩基之水雜高分子除了亦可婦减不含上迷A基之單體進行聚合反應而得的水雜高分子進行換雜而使用亦可摻雜上述以外之合成高分子或天然高分子而使 —用。料此種高分子’可舉例如聚乙烯醇、聚環氧乙炫、聚伸 '乙基亞胺、包基乙基纖維素、緩基曱基纖維素、曱基纖維素、每术夂納路蛋白、幾丁質、聚葡萄胺糖、環糊精、加工殿粉等。 Γ 具顿基之水溶㈣分子之製造方法，例如可使用下述方/务於過氧化氫、有機過氧化物、過硫酸鹽、偶氮化合物等之公知之聚合起始劑的存在下，依通常m代、較佳 60⑽C之反應溫度，歷時G.丨，小時、較佳h5小時使上述早體進行聚合反應，可得到聚合物或共聚物。又，亦可—邊逐次添加聚合所使用之單體、一邊進行聚合（逐次聚合）。於此，所謂逐次聚合，係指依每單體時間之固定量、或使添加量 ° 變化而將單體投入至聚合系統中。上述聚°反應中’為了使反應糊進行可使用聚合溶媒，作為此種聚合溶媒，可使用水、或可與水混合之有機溶媒與水的此合物等。作為此有機溶媒之具體例，若為可與水混合則無特 .別限定，可舉例如四氫吱喃、1,4-二η等烧、醇類等。上述具有俩基之水雜高分子，以GPC(_滲透層析法) 所測定之聚乙二醇換算的重量平均分子量㈣較佳為 5,000.肩0、更佳5，咖〜1()()，咖。重量平均分子量為上 97132336 200911972 述範圍内時，由於CMP漿料中之研磨粒可保持均勻分散的狀態，故可穩定地研磨金屬膜。若重量平均分子量小於上述下限，則無法充分發揮CMP漿料之金屬膜保護功能，平坦性變得 -不良，而有無法抑制腐蝕的情形。另一方面，若重量平均分子 - 里超過上述上限，則過剩地抑制研磨粒與金屬膜之接觸，而有無法得到實用之研磨速度的情形。又，由於在聚料供給袭置内引起研磨粒之凝集，故有增加金屬上之刮痕之虞。上述水溶性高分子之含量，係相對於化學機械研磨用水系分散體之總質量，較佳為請1質量％以上且2· G f量％以下，^ 佳為0.01質量％以上且L0質量％以下’特佳為G G2質量％以上且0.5質量％町。若上述水溶性高分子之含量未滿〇.吻質量％，曰則無法得到充分之賴抑制效果。另-方面，若超過質里％則無法付到貫用之金屬膜研磨速度，而有金屬（銅寺之）殘留惡化的情形。 =水雜私子並秘奸料體騎聚合反應所得的 =物，亦可為例如含有触基，合物。作為此種縮合物， %例如萘俩福馬林縮合物，財磺酸基揭及萘紛、與福馬林的縮合物，三聚氰胺續酸縮合物等。 ” i.2 (B)胺基酸 97132336 11 200911972 作為上述⑻胺基酸，較佳係具有由佈線材料元素所 ^對佈線㈣之表面具有配倾力⑽紐係二線材料元素所形成之離子或對佈線材㈣^ :位能力的胺基酸，具體可舉例如甘胺酸、丙胺酸= :=苯Γ酸、_酸、半胱醜1顧酸、麵胺酸、楚胺酸、蘇胺酸'白胺酸、色胺酸等。由於甘胺酸

促進研磨速度的效果較高，故特佳。上述⑻胺基酸可單獨使用Ϊ種或組合2種以上使用。

上述⑻胺基酸可輕易地配位至因銅膜研磨而溶出至化學機械研磨用水系分散體的銅離子’可適當地保護研磨中之銅膜表面。結果’可抑_痕、表面粗鮮之研磨缺陷。再者，本發明所使用之上述⑷具魏基之水溶性高分子，雖然因其種滿"〗、、加里而有吸附於銅膜表面，阻礙該研磨而使研磨速度降低的情形，但藉由並用此種胺基酸，則縱然添加上述（A)具磺酸基之水溶性高分子，也具有增大銅膜之研磨速度的效果。上述(B)胺基酸係相對於化學機械研磨用水系分散體之總質量，較佳為0. 01質量％以上且5質量％以下，更佳〇. 〇5質量0/〇以上且2質量％以下。胺基酸含量末滿0.01質量％時，有無法得到實用之研磨速度的情形。另一方面，若胺基酸之含量超過 5質量％，則有平坦性不良之虞。 1.3 (C)研磨粒作為本實施形態所使用之(C)研磨粒，較佳為無機粒子或有 97132336 12 200911972 機無機複合粒子。作為上述無機粒子，可舉例如：藉由氣_歷幻法將氯化夕氣化銘或氯化鈦等與氧及氣在氣相中進行反應而合成之氣相二氧化石夕（fumedsilica)、氣相氧化銘、氣相氧化鈦；藉由溶膠轉法，使金敎氧化物進行水解縮合而合欽二氧化夕藉‘、、、機膠妝法等進行合成，並藉精製去除雜質之高純度膠體二氧化矽等。 Γ 作為有機錢複合好’若為使有·子與無機粒子在研磨 =不易分離而形成為—體者，财種類、構成等並無特別限二::例如在聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等之聚合體粒人，Μ 1使烧乳基石夕燒、烧氧化銘、烧氧化鈦等進行聚縮 f 錄子之至彡、⑼上形縣时纽、聚銘氧二合物的複合粒子。所形成之聚縮合物，而鍵結。、“體粒子之宫能基上’亦可經由魏偶合劑等另外’有機無顧合好村錢上娜夕粒子、氧她好、氧域㈣㈣成。此時，二:於:r子之表*上存—子等：合體粒子之梦等所具有之絲等宫能基、與聚此基進仃化學性結合而形成。再者，作為有機無機複合粒子，亦可使用使f電位之符號彼 97132336 13 200911972 此不同的有機粒子與無機㈣在含有此等粒子之水分散藉靜電力鍵結的複合粒子。 /機粒子之f電位係在涵括全㈣域或除了低_域之廣犯的PH區域中，大多為負。有機粒子若具有羧基、續酸基等，社多更確實地具有負的f電位。若有機粒子具有胺基等，有 %亦在特定之PH區域中具有正的f電位。另方面’無機粒子之f電位係pH依存性較高，具有^電位成為0之等電點，視pH於其前後使f電位之符號逆轉。有機粒子與無機粒子於此等f電位成為相反付奴PH區域進行混合，啊_電力使有機粒子絲機粒子結合’ 一體化形成複合粒子。又，在混合時之pH下，即使f電位為相同符號，其後使pH變化，藉由使其中_粒子、是使域好y電位成為歧概，_可使有機粒子與無機粒子一體化。如此藉靜電力而—體化之複合粒子，可在此複合粒子的存在下，使燒氧基魏、院氧化銘、燒氧化鈦等進行聚縮合，藉此至㈣表面上進一步形成聚石夕氧燒、聚銘氧燒、聚欽氧烧等之聚縮合物。上述（C)研磨粒之平均粒徑較佳為5,〇nm。此平均粒徑係㈣雷射散射折射型測定機’或以穿透型電子顯微鏡進行觀 ①而進仃測疋。在平均粒徑未滿5nm時，將有無法得到研磨速度充分大的化學機械研磨用水系分散體的情形。若超過 97132336 200911972 lOOOnm，則有淺碟化及侵蝕之抑制不充足的情形，或因研磨粒之沉澱、分離而無法輕易得到穩定之水系分散體的情形。研磨粒之平均粒徑可為上述範圍，較佳為1〇~7〇〇nm、特佳 • 15〜500nm。若平均粒徑為此範圍，則研磨速度較大，充分抑制 • 淺碟化及知银，且不易發生粒子之沉澱、分離，可得到穩定之化學機械研磨用水系分散體。上述研磨粒可單獨使用丨種或組合2種以上使用。 ί 上述（C)研磨粒係相對於化學機械研磨用水系分散體之總質 1，車父佳為0. 01質量％以上且5質量％以下、更佳〇. 〇ι質量％以上且2質量％以下。若研磨粒量未滿〇. 〇1質量％，則有時無法知到充分之研磨速度，若超過5質量％，則成本變高，且有時無法得到穩定之化學機械研磨用水系分散體。 1.4 (D)氧化劑本實施形態所使用之（D)氧化劑，係具有作出使被研磨面表面氧化而呈脆硬狀態，使被研磨面容易進行研磨的作用。作為上述（D)氧化劑，可舉例如過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫、硝酸鐵、硝酸二銨鈽、硫酸鐵、臭氧及過碘酸鉀、過醋酉文等。此等氧化劑可單獨1種使用或組合2種以上使用。此等氧7劑中，若考慮氧化力、與保護膜之相性及操作容易度等，特佳為過硫、過硫酸鉀及過氧化氫。上述（職化劑之含量係相對於化學機械研磨用水系分散體之總質量，較佳為〇. Μ 質量％以上且5質量％以下，更佳為〇. 〇5質量％以上且2質量％ 97132336 15 200911972 以下。在氧化劑之含量未滿〇_ 01質量％時，由於無法使金屬膜表面充分氧化，故有金屬膜研磨速度變小的情形，另一方面，若超過5質量％，則有銅膜等之金屬膜之腐钱和淺碟化變大之虞。 1. 5 (E)陰離子型界面活性劑本發明之化學機械研磨用水系分散體，較佳係進一步含有（E) 陰離子型界面活性劑。上述（E)陰離子型界面活性劑較佳為具有選自竣基 (-coox)、磺酸基（_s〇3X)、磷酸基（_Ηρ〇4Χ)(其中，X表示氫、銨或金屬）之至少1種官能基的陰離子型界面活性劑。作為上述（E)陰離子型界面活性劑，可舉例如脂肪族息、芳香族磺酸鹽、脂肪族磺酸鹽'烷基硫酸鹽及磷酸酯鹽等。作為此種化合物，可較佳地使用十二院基苯續酸钟、十二絲苯石黃酸銨、烧基萘績酸納、烧基績酸基琥拍酸鹽（例如，商品名，「PELEX0T-P」，花王股份有限公司製）、烯基琥賴鉀（例如，商品名「LATEMULASK」花王股份有限公司製）等。又，作為脂肪敎專彳較佳地使用油酸鉀等。此等陰離子型界面活性劑可單獨使用1種或組合2種以上使用。上述(E)陰離子型界面活性劑之含量係相對於化學機械研磨用水系分散體之總質量，較佳為請丨f量％以上且丨質量％以下’更佳為0.01質量％以上且〇. 5質量％以下。若陰離子型界面活性劑之含量為上述範圍，則可提升上述水溶性高分子之 97132336 16 200911972 (銅等之）淺碟化•侵蝕抑制曰土、廿n n 。若陰離子财面活性劑之人 1未滿0.觀質量％，則銅膜此占或過度之钮刻，处果右H 之u用變弱’進行腐韻又触d、、β果有邊碟化或錢變大之虞陰離子型界面活性劑之含旦、方面，若保護作用變得過強，故無法=1質罝％’則由於鋼膜表面之殘存(銅雜）的情形。又_ 之研磨錢’而有發生銅得激烈等而於實用上不佳。i切粒子凝集之虞，起泡變 1. 6其他添加劑 1·6. 1界面活性劑本實施形狀化學_研_水系分散财，視需要可上述(E)陰離子型界面活性冑丨 3 陰離子型界面活賴以外之$ '"劑。作為上述⑻ 面活性劑、陽離子性界面活性^活性劑，可舉例如非離子性界作為上述非離子性界面活性 Ο 環氧乙i環μ賊段綠乙=基，乙炫加成物、乙块醇等。另外 =-酵之孩氧二乙席基甲細餘基乙基纖維料之麵子性高分子化合作為上述陽離子性界面活性劑族銨鹽等。 1.6.2酸性化合物 ’可舉例如脂肪族胺鹽及脂肪本實施形態之化學機械研磨田> 用水糸分㈣巾，視需要可含有 97132336 200911972 酸性化合物。酸性化合物係藉由與上述⑻胺基酸—起並用，而可進—步促進對於由銅或銅合成卿成之佈線材料的研磨速度。作為上述酸性化合物，可使用有機酸、無機酸或此等之鹽，具體可舉例如檸檬酸、I!果酸、草酸、順丁烯二酸、、酒石酸、焦鱗酸、乳酸、苯甲酸等之有機酸；碳酸、确酸、硫酸、碟酸等之無機酸；及此等之銨鹽、鉀鹽等。上述酸性化合物之含量，係與上述（B)胺基酸之含量總合，相對於化學機械研磨用水系分散體之總質量，較佳為Q 質量％以上且5質量％以下，更佳為〇.05質量％以上且2質量％以下。若上述酸性化合物與上述胺基酸之總合量為上述範圍内，則可進一步促進對於由銅或銅合金所形成之佈線材料的研磨速度。

1. 7 pH 本實施形態之化學機械研磨用水系分散體之pI]，較佳為 8〜11，更佳為9〜10.5。若pH為上述範圍内，則不需添加苯并三唑或其衍生物等之防蝕劑，而可防止金屬膜之腐蝕。為了調整PH，可添加例如氫氧化鉀、氨、乙二胺及TMAH(四甲基氫氧化銨）等之鹼性化合物。 1.8用途本實施形態之化學機械研磨用水系分散體，主要可使用作為用於對形成半導體裝置之佈線之銅膜進行化學機械研磨的研 97132336 18 200911972 磨材。具體而言’可使用作為形成銅（或銅合金）金屬職佈線時的研磨材。藉化學機械研磨形成銅（或銅合金）金屬鎮欲佈線的步驟，包括主要進行銅（或銅合金）之去除的第】研磨步驟、 .與主要去除形成於銅（或銅合金）下部之導電性金屬蔽障膜的 .第2研鮮驟，上軌學顧研剌料分散體可有效使用於第1研磨步驟。 2.化學機械研磨方法〇使用以下圖面具體說明使用上述化學機械研磨用水系分散體對被處理體進行化學機械研磨的各步驟。圖1A〜圖lc係表示化學機械研磨方法之一具體例的概略剖面圖。 2. 1被處理體圖1A表示被處理體i〇〇a。如圖μ所示，被處理體具有基體10。基體1〇至少具有未圖示之半導體基板。基體ι〇亦可由例如矽基板與形成於其上之氧化矽膜所構成。再者，於 G 基體10之半導體基板上，亦可形成電晶體等之機能裝置。被處理體l〇〇a係依序積層下述者而構成：形成於基體上之由石夕氧化物等所形成的絕緣膜12，形成於絕緣膜a上之由 .矽氮化物等所形成的絕緣膜14，於絕緣膜14上設有佈線用凹部22之絕緣膜16 ’以覆蓋絕緣膜16表面及配線用凹部22底部及内壁面之方式設置的金屬蔽障膜18，與填充佈線用凹部 22且形成於金屬蔽障膜18上的金屬膜2〇。絕緣膜16可舉例如，以真空製程所形成之氧化矽膜（例如， 97132336 19 200911972 PETEOS 膜（Plasma Enhanced-TEOS 膜）、HDP 膜（High Density

Plasma Enhanced-TEOS膜）’藉熱化學氣相蒸鍍法所得之氧化矽膜等）、所謂 FSG(Fluorine-doped silicate glass)的絕緣膜、矽酸硼磷膜（BPSG 膜）、所謂 SiON(Silic〇n oxynitride) 之絕緣膜、Siliconnitride、低介電係數絕緣膜等。作為金屬蔽障膜18，可舉例如鈕、氮化鈕、鈦、氮化鈦、鈕-鈮合金等。金屬蔽障膜18大多由此等之丨種所形成，伸亦可並用鈕與氮化鈕等2種以上。金屬膜20係如圖1A所示，必須完全地埋覆佈線用凹部&。因此，一般藉由化學蒸鍍法或電鍍法，堆積1〇, 〇〇〇~15，叫〇埃之金屬膜。作為金屬膜20，可舉例如鎢、鋁、鋼等，或含有此等之合金。此等之中，在將銅或含有銅之合金作為佈線^ 時’可最有效地發揮本發明效果。作為含有銅之量，較佳為95質量％以上。

CJ 2. 2研磨步驟 2. 2. 1第1研磨步驟第1研磨步驟做肖上述化學频研磨躲％分散體處理體隐之金屬膜20進行研磨的步驟。於第i研磨: 中’係如圖1B所示，對埋覆於佈線用凹部22之部分以相屬膜20進行研磨直到露出蔽障金屬膜18。、金膜如上述，上述化學機械研磨用水系分散體係於金屬膜或絕不發生缺陷，兼顧高研麵度與高平坦化紐，且可依低摩 97132336 20 200911972 擦均勾並穩定地對金屬膜進行研磨，故可適合使用於步驟中。唧磨第1步驟中’可例如使用如圖2所示之化學機械研磨裝置 ' 200 ® 2表不化學機械研磨裂置200之概略圖。藉由自漿料 •供給噴嘴42供給漿料44，且在使貼附了研磨布46之旋轉二 48進行旋轉之下，使保持著半導體基板50之頂環（top ring)5D2 -接進行又，於圖2中，亦合併表示水供給喷嘴 D 整輪（dresser)56。及^ 頂環52之研磨負重可於1〇]，_gf/cn]2之範圍内選擇，較佳為30~500gf/cm2。又，旋轉台48及頂環52之旋轉數可於 10〜25〇rpm之範圍内適當選擇’較佳為3〇〜15〇rpm。自漿料供給喷嘴42所供給之襞料44的流量，可於1(M，咖—分鐘之範圍内選擇，較佳為5〇〜4〇〇cmV分鐘。 2. 2.2第2研磨步驟〇第2研磨步驟係使用金屬蔽障膜用漿料，對被處理體i〇〇a 之金屬蔽J1 早膜18進行研磨的步驟。於第2研磨步驟中，係如圖ic所示，對金屬蔽障膜18進行研磨直到絕緣膜16露出於被研磨面。藉此，去除金屬蔽障膜18中位於佈線用凹部22底部及内壁面以外的部分。藉以上步驟，得到圖1C所示之佈線構造體100b。第2研磨步驟中，亦可例如使用圖2所示之化學機械研磨裝置200，研磨條件亦可設定於上述範圍内。 97132336 21 200911972 3.化學機械研磨用水系分散體調製用套組上述化學機械研磨用水系分散體可依於調製後能夠直接使用作為研磨用組成物的狀態。或者，可先準備依高濃度含有上 - 述化學機械研磨用水系分散體之各成分的研磨用組成物（亦 • 即’經濃縮之研磨用組成物），於使用時將此經濃縮之研磨用組成物稀釋’得可所需的化學機械研磨用水系分散體。另外’如下述般’亦可調製含有任一種上述成分之複數的組 Γ 成物（例如，2種或3種之組成物），於使用時將其等混合而使用。此時，可於混合複數之液體而調製化學機械研磨用水系分散體後，將其供給至化學機械研磨裝置，亦可將複數之液體個別地供給至化學機械研磨裝置而於定盤上調製化學機械研磨用水系分散體。例如，可藉由使用以下所示之第卜第2套組，混合複數之液體，而調製上述化學機械研磨用水系分散體。 3. 1第1套組 ^ 弟1套組係混合第1組成物及第2組成物，用於得到上述化學機械研磨用水系分散體的套組。第1套組中，第1組成物係含有（C)研磨粒之水系分散體，第2組成物係含有以）具磺酸基之水溶性高分子、與（B)胺基酸的水溶液，上述第丨組成物及上述第2組成物之至少一者含有（d)氧化劑。於調製構成第1套組之第1組成物及第2組成物時，在混合第1組成物及弟2組成物而得的水系分散體中，必須依以上述濃度範圍含有上述各成分之方式，決定第i组成物及第2組成 97132336 22 200911972 物所含有之各成分的濃度。又，第1組成物及第2組成物亦可依间/辰度含有各成分（亦即，可為經濃縮者），此時 ’可於使用時進打稀釋而得到第1組成物及第2組成物。根據第1套组，精由分開第1組成物與第2組成物，尤其可提高第丄組成物所含之（C)研磨粒的分散穩定性。在使用第1套組調製上述化學機械研磨用水系分散體時，可刀群備•供給第1組成物及第2喊物，且於研磨時成為一 f 體U方法及時機並無特別限定。例如，調製以高濃度含有錢分之第1、址成物及第2組成物，於使用時將第i組成物及々第2組成物稀釋，並將其等混合，調製成使各成分濃度在上述範圍内的化學機械研磨用水系分散體。具體而言，在以1 : 1 一之重里比⑨合第丨組成物及第2組成物時，可調製經濃縮為貝際使用之化學機械研磨用水系分散體之濃度2倍的第工組成滅第2組成物。又，亦可調製2倍以上漠度的第1組成物及〇第2組成物，將其等依1 : 1之重量比混合後，以水進行稀釋而使各成分成為上述範圍。於使用第1套_情況，可於研磨_製上述化學機械研磨用=分散體。例如，可在將第1組成物及第2組成物混合而凋衣成上述化學機械研磨用水系分散體後，將其供給至化學機械研磨裝置’亦可分別地將第1組成物及第2組成物供給至化學__裝置，於定盤上進行混合。或者，可將第i、组成物第’、且成物刀別地供給至化學機械研磨裝置，於裝置内進行 97132336 23 200911972 管線混合，亦可於化學機械研磨裝置設置混合槽，而於混合槽内進行混合。又，在進行管線混合時，為了得到更均勻之水系分散體’亦可使用管線混合器等。 3.2第2套組第2套組係混合第3組成物、第4組成物及第5組成物，用於得到上述化學機械研磨用水系分散體的套組。第2套組中，第3組成物係含有（c)研磨粒之水系分散體’第4組成物係含有（A)具磺酸基之水溶性高分子、與（b)胺基酸的水溶液，第5 組成物係含有（D)氧化劑。於調製構成第2套組之第3〜5組成物時，在混合第3〜5組成物而得的水系分散體中，必須依以上述濃度範圍含有上述各成分之方式，決定第3〜5組成物所含有之各成分的濃度。又，第 3〜5組成物亦可依高濃度含有各成分（亦即，可為經濃縮者），此時’可於使用時進行稀釋而得到第3 +挺成物。根據第2套組，藉由分開第3〜5組成物，可提高第3組成物所含之( 磨粒的分散敎缺第5組錄所奴⑻氧化_保存穩定八=第2套组調製上述化學機械研磨用水系分散體時，可刀，i準備·供給4 3〜5组成物，且於研磨時成為方法及時機並無特舰定。例如，㈣以高^ ^合第15組成物，於使用日4#$ q R + J Λ 又3有各成分之乂巧於使用時將第3〜5 ,组成物稀釋調製成使各成分漠度在上述範八〜’ G子機械研磨用水系分 97132336 24 200911972 散體L具崎，在則：1:1之線混合可調製經濃縮為實際使用之化成物時’ 請的叫罐。又，;可機;體之濃組成物，將其 1 濃度的第w 使各成分成為上述範圍。·合後’以水進行稀釋而於使用第2套組的情況，可於 f 用水系分散體。例如，可在料=H上錢學機械研磨化與細㈣了在將第3〜5組成物混合而調製成上述罢子機械用料讀賴，將其供給至化學顧研磨褒 ’亦可分舰將第3〜5組絲供給至化學機定盤上進行混合。或者’可將第3〜5組成物分別地供給至置化= ^械研磨裝置，於裝置㈣行管線齡，亦可於化學機械研磨裝置設置混合槽，而於混合槽内進行混合。又，在進行管線混口時，為了付到更均勻之水系分散體，亦可使用管線混合器等。 4·實施例 ° Ο 以下’藉實施例說明本發明，但本發明並不限定於此實施例。 4.1水溶性高分子之合成 (a)N-2-經基乙基丙稀醯胺·2一丙烯酸胺_2_▼基丙烧石黃酸共聚物於分離燒瓶中，填裝離子交換水働質量份，於授摔下使溫度上升至65t ’投人2. 5%之2, 2-偶氮雙-2-甲基_脉鹽酸鹽（商品「V50」；和光純藥工業公司製）水溶液8〇 f量份。液溫到達75°C後，將NIN-經基乙基丙烯醯胺⑽f量份）、 97132336 25 200911972 20%之2-丙烯酿胺-2-甲基丙燒磺酸（棚質量份）的混合液歷時5小時進行連續添加。此期間，液溫保持於75〜8(rc。冷卻後，測定所得之水溶性高分子之重量平均分子量（Mw)，結果為 450, 000(PEG 換算）。 (b) 丙稀驢基咮琳•稀丙基確酸鈉共聚物於分離燒瓶中’填裝離子交換水棚質量份，於獅下使溫度上升至65°C ’投入2. 5%之過硫酸銨水溶》夜8〇質量份。液溫〇到達75°C後，將丙烯醯基味琳⑽質量份）、20%之烯丙基續酉夂納（400負置份）的混合液歷時5小時進行連續添加。此期間，，溫保持於75〜8(rc。冷卻後，測定所得之水溶性高分子之重置平均分子量（Mw)，結果為120,000(PEG換算）。 (c) 丙烯醯胺·苯乙烯磺酸鉀共聚物於分離燒瓶中，填裝離子交換水28G質量份，於授掉下使溫度上升至阶，投人職氧化第三丁基水溶液Μ質量份: G液溫到達75°C後，將5〇%之丙稀醯胺（240質量份）、2〇%之苯乙烯石黃酸鉀_質量份）的混合液及3. 8%經基甲貌亞績酸鋼 -水合物（64質量份）歷時5小時進行連續添加。溫=於^8(TC。冷卻後’測定所得之水雜高分子之重量 .平均分子量（黯），結果為6,000(PEG換算）。 (d) N-2-羥基乙基丙烯醯胺.烯丙基磺酸鈉共聚物 =離燒瓶中’填裝離子交換水權質量份，於授摔下使溫又升至65 C，投入5%過硫酸銨水溶液8〇質量份。液溫到達 97132336 26 200911972 75°C後，將N-2-羥基乙基丙烯醯胺（12〇質量份）、2〇%之烯丙基續酸納_質量份）的混合液歷時5小時進行連續添加。此期間’液溫保持於75〜8(TC。冷卻後，測定所得之水溶性高分子之重量平均分子量（Mw)，結果為16,500(PEG換算）。 . (e)丙烯酸•苯乙烯磺酸鉀共聚物於分離燒瓶中，填裝離子交換水37〇質量份，於攪拌下使溫度上升至65°C，投入5%過硫酸銨水溶液8〇質量份。液溫到達肌後，將8〇%丙烯酸（150質量份）、20%之苯乙烯績酸鉀（働質量份）的混合液歷時5小時進行連續添加。此期間，液溫保持於75〜80 C。冷卻後，測定所得之水溶性高分子之重量平均分子量（Mw) ’結果為52, 000(PEG換算）。 (f)聚烯丙基磺酸鈉於分離燒瓶中，填㈣子交換水52G f量份，於娜下使溫度上升i 65 C，投入5%過硫酸錄水溶液8〇質量份。液溫到達 G 75 C後’將20%之烯丙基續酸納〇刚#量份)歷時5小時進行連續添加。此期間，液溫保持於75〜8〇t。冷卻後，測定所= 之水溶性高分子之重量平均分子量（Mw)，結果為I卿⑽^ 算）。、 (g)聚烯丙基磺酸鈉於分離燒瓶中，縣離子交換水56G f量份，於獅下使溫度上升至65〇C，投入5%之過硫酸銨水溶液4〇質量份。液溫= 達75 C後，將20%之烯丙基石黃酸納〇_質量份)歷時5小時 97132336 27 200911972 進行連續添加。此期間，液溫保持於65~75°C。冷卻後，測定所得之水溶性高分子之重量平均分子量（Mw)，結果為 5,500(PEG 換算）。 . (h)聚乙稀基石黃酸 . 於分離燒瓶中’填裝離子交換水720質量份’於攪拌下使溫度上升至65°C，投入5%之過硫酸銨水溶浪80質量份。液溫到達75°C後，將乙烯基磺酸（200質量份）歷時5小時進行連續添 Ο 加。此期間，液溫保持於65〜75。(：。冷卻後’測定所得之水溶性高分子之重量平均分子量（MW)，結果為18,000(PEG換算）。關於其他之水溶性高分子，係使用下述卞售藥品。 (i) 苯乙烯•異戊二烯共聚物績化物（财==20, 000，JSR公司製 DYNAFLOW DK106) (j) 聚苯乙烯磺酸鈉（Mw=70, 000，和光純藥工業公司販售） (k) 聚苯乙烯磺酸鈉（Mw=l，000, 〇〇〇，和光純藥工業公司販 Ο 售） (l) 聚丙烯酸(Mw=250, 000，和光純藥工業公司販售） (m) 聚乙稀醇（聚合度1000/部化皂化物，和光純藥工業公司販售） (η)聚乙烯基吡咯啶酮（Mw=35, 000，和光純藥工業公司販隹） (〇)聚丙烯醯胺（Mw=500,000，和光純藥工業公司販售）表1整合表示上述水溶性高分子之名稱與分子量。 97132336 28 200911972 (表1)

符號水溶性高分子重量平均分子量(Mw) (a) N-2-羥基乙基丙烯醯胺· 2-丙烯醯胺-2-曱基 450,000 丙院續酸共聚物 (b) 丙烯醯基咮琳•烯丙基績酸納共聚物 120,000 (c) 丙烯醯胺·苯乙稀績酸奸共聚物 6, 000 (d) N-2-羥基乙基丙烯醯胺•烯丙基續St納共聚物 16, 500 (e) 丙烯酸•苯乙烯續S曼鉀共聚物 52,000 (f) 聚烯丙基石黃酸納 1,500 (g) 聚烯丙基績 5,500 (h) 聚乙烯基績酸 18,000 (i) 苯乙烯•異戊二烯共聚物磺化物 20, 000 (j) 聚苯乙烤石黃義 70, 000 (k) 聚苯乙烯績 1,000, 000 (1) 聚丙烯酸 250,000 (m) 聚乙烯醇聚合度1000/部化皂化物 (n) 聚乙烯基吡11 各咬酮 35,000 (〇) 聚丙烯醯胺 500,000 29 97132336 200911972 4·2 =膠體二氧化石夕粒子之水分散體的調製將漢度25質量％之氨水70質量份、離子交乙醇170質量份乃m 7 $甘換水40質量份、貝里仞及四乙氧基矽烷2〇邊以旋韓球声1βΛ 質1伤裝填至燒瓶中，一遭以㈣賴⑽rpm騎勝、— 維持於6(TC之下，，皿GC。在將溫度广繼續擾拌2小時，得到之醇分散體。寸冰體-乳化雜子

妾=，添加離子交換水並藉由_式蒸發器除製成含有膠體二氧化雜㈣質數之水分散體「⑽」水分散體所含之膠體二氧切粒子以掃_電子賴鏡進行硯察，結果平均—次粒徑為3Qnm，竭_她場製作所公司製’動態光散射式粒徑分佈測定裝置，型號「膽im LB550」）所測定之平均二次粒徑為阽咖。另外’於上述反應巾使氨水、乙醇、四乙氧基魏之使用量及攪拌時之溫度進行變化，㈣分別含有雜二氧化雜子

「C35」（平均一次粒徑35咖，平均二次粒徑70腿）及「C50」（平均-次粒徑5Gmn，平均二次粒徑12Qnm)各別f量％之水分散 4.3實施例1〜14，比較例1〜7 4.3. 1化學機械研磨用水系分散體之調製 (a)實施例1 將最終之化學機械研磨用水系分散體的質量設為1〇〇質量 %，對其將以固形份換算計為相當〇· 3質量％之量的膠體二氧化 97132336 30 200911972 石夕水刀散體C35置入聚乙烯製的槪中’於其中依序添加丙胺酸 =質量％、以純份換算計為G 5質量％之m氨水、以固形份、算汁為0.1貝量％之十二烷基苯磺酸銨、以固形份換算計為 0· 05%之N-2-M基乙基丙烯醯胺· 2_丙烯醯胺_2—曱基丙烧石黃酸妓物（重量平均分子量Mw=·，_，並再添加相當於〇. 2 質量％之量白勺30質量％過氧化氫水，最後，加入離子交換水使總構成成分之量成為100質量％並祕1小時。其後，以孔徑 _之過㈣進行顧，藉此得縣2之實施例丨攔記載的化學機械研磨用水系分散體。 ⑹實施例2〜實施例14、比較例卜比較例7 除了將水雜高分子之麵及其他添加成錢更為如表2〜表^所不Μ外，其餘如同上述調製方法般調製各例中所使用的化于機械研磨用水系分散體。又，關於實施们3及實施例Μ， Ο 係分別添加2種之水溶性高分子使其成為表中記载的濃度。 ’「PELEX NB-L」係花王股份有限公司製之具有燒基萘 =納_之界面雜綱商品名，「醜㈣」係花王股刀限公司製之具有烧基罐酸基琥王白酸納構造之界面活性劑 =商品名，「臟GEN腿，」係花王股份核公㈣之且有聚被氧乙錢基醚構造之界面活性劑的商品名。「p順 'L」及「聰㈣」屬於陰離子性界面活性劑，「卿刪 6 70」屬於非離子性界面活性齊j。 4·3· 2鋼獏之研磨速度評價 97132336 31 200911972 於化學機械研磨裝置（Applied Material(股）公司製，「M職-Mesa」）安裝多孔質聚胺基甲酸醋製研磨塾（_ MAS(股）製’《「K：」），—邊供給上述調製之分散體，一邊針對下述研磨速制定祕板，町述研贿件騎化學機械研磨處理丨分鐘，藉下述手法算出蝴之研磨速度。鋼膜之研磨速度雖為8, _埃/分鐘以上，更佳為ig，_埃纷以上。 (a)研磨速度測定用基板 •於附有8忖熱氧化膜之絲板上設置了膜厚15，咖埃之銅膜者。 (b) 研磨條件 •研磨頭旋轉數：90rpm •旋轉台旋轉數：90rpm •研磨頭負重：105g/cm2 G ·化學機械研磨用水系分散體之供給速度：2〇〇mL/分鐘 (c) 研磨速度之算出方法使用電阻測定器（NPS公司製，形式「s_5」），藉直流4探針法測定研磨處理後之薄片電阻值，藉下式算出研磨後之金屬膜之厚度，自藉化學機械研磨所減少之膜厚與結束點時間算出研磨速度。金屬膜厚度（埃）=薄片電阻值金屬之理論電阻值（Ω/cnOxlO8 97132336 32 200911972 4. 3. 3銅膜之研磨性能評價以附有圖案之晶圓（SEMATSCH INTERNATIONAL製，形式「SEMATECH 854」，具有各種佈線圖案之銅膜研磨之測試用夷 _ 板）作為被研磨物，除了將研磨時間設為自研磨開始至藉由表 • 扭矩電流之變化所檢測出之終點為止之時間的1.3倍以外，其餘與上述「4. 3. 2銅膜之研磨速度評價」之研磨條件同樣地進行化學機械研磨’如下述評價細微佈線圖案上之銅殘存、鋼佈 ί" 線之淺碟化、侵蝕及腐蝕。 (a)銅殘存之評價方法針對使寬0. 之佈線部及寬〇· 18/zm之絕緣部（長度均為1 · 6mm)父互連續的圖案，於垂直長度方向之方向上連續 1.25mm的部分，使用KLA Tencor(股）製之精密段差計（形式「HRP-240」）測定殘存於該部分之銅膜厚度，而評價殘存之銅膜。以銅之殘渣完全消除的狀態時為最佳，於表2〜表4中記 G載為〇。將於數個圖案上殘存銅殘潰的狀態判斷為猶佳，於^ 1記載為△。將於所有_上發钱雜的耗觸為研磨性能不良，記載為X。 (b)淺碟化之評價方法於此，「淺碟化」係指晶圓上面（由絕緣膜或導電性金屬蔽障膜所形成时面）與佈線部分之最低部位之間的距離（高低差）。針對使寬1〇〇_之佈線部及寬之絕緣部（長度均為3. 0_)交互連續的㈣，於垂直長度方向之方向上連續 97132336 33 200911972 3.0mm的部分’使用KLA Tencor(股）製之并& 伸费#又差計（形式 HRP-240」）測定佈線寬1 〇〇 # m之部分的鋼佑 J师線凹陷量（淺碟化）。將結果示於表2〜表4。淺碟化量較佳為i〇〇〇埃以下佳為500埃以下。 (c)侵蝕之評價方法針對使寬9/ΖΠ1之銅佈線部及寬丨#!!!之絕緣部交互連續的圖案，於長度方向上連續1.25mm的部分，使用精密段差計（kla Tencor公司製，形式「HRP-240」）測定相對於佈線群中央部之兩端部的凹陷量（侵飯）。將結果示於表2〜表4。一般而古，侵蝕較佳為500埃以下，更佳為250埃以下。 (cl)腐蝕之評價方法針對lcmx lcm之銅的區域，使用缺陷檢查裝置（KLA Tencor(股）製，形式「2351」）’評價1〇nm2〜刚聰2之大小之缺陷數。於表2〜表4中，〇為腐蝕數〇〜1〇個之最佳狀態。△ 為11個〜100之稍佳狀態。X為存在101個以上腐蝕之狀態，判斷為研磨性能不良。表2表示實施例1〜實施例7所使用之化學機械研磨用水系分散體的組成，及銅膜之研磨性能評價結果。 97132336 34 200911972 f c 實施例7 /"N • 1—♦ ί—Η CD 過氧化氫 LO d 丙胺酸 CD Η 膠體二氧化矽C30 CD 十二烧基苯磺酸銨 LO 〇> CO CT5 11600 LO CD LO § cvl 〇〇實施例6 LO cz> 過氧化氫 CM CD 甘胺酸〇〇膠體二氧化石夕C30 LO 十二院基苯磺酸銨〇〇 CD C? 卜 σί 10490 LO OO CO § 〇〇實施例5 〇 CO <d> 過硫酸敍 Ο 严丨< 天冬胺酸〇> 膠體二氧化矽C50 CO 〇十二院基苯磺酸銨 LO Ο LO cri 8560 LO § LO 卜 τ—Η 〇〇實施例4 LO CD 過氧化氫 CO CD 甘胺酸 LO d 膠體二氧化矽C35 1_________」 CD F—1 PELEX 0Τ-Ρ LO C3 〇> ai 8340 LO C^> CO ο OJ <1 〇實施例3 LO O 過氧化氫 »—Η CD 甘胺酸〇〇 cz> 膠體二氧化矽C30 CO C5 PELEX NB-L CO CNl O’ 12900 cz> oo LO LO (>a C<J 〇〇實施例2 S LO <zi 過氧化氫 οα ci 甘胺酸 οα 1—t 膠體二氧化石夕C30 in <〇" PELEX NB-L 03 d 00 01 14215 o 03 CO § <N1 〇 <] 實施例1 1_ 3 LO o cz! 過氧化氫 οα cz> 丙胺酸 LO ci 膠體二氧化石夕C35 CO 十二烧基苯磺酸銨 i 1 CD 05 8600 o C^l 寸〇 T**H <] 〇種類濃度（質量％) 種類濃度（質量％) 種類濃度（質量％) 種類 1_ 濃度（質量％) 種類 i濃度（質量％) a 研磨速度（埃/分鐘）淺碟量（埃）侵蝕量（埃） Cu殘存評價 Cu表面狀態（腐蝕)評價水溶性高分子氧化劑胺基酸研磨粒界面活性劑平坦性 se 9-zm6 200911972 表3表示實施例8〜實施例1 4所使用之化學機械研磨用水系分散體的組成，及銅膜之研磨性能評價結果。

97132336 36 200911972

(co<) 實施例14 (j)/(n) 0.2/0.3 過氧化氫丙胺酸 LO 膠體二氧化矽C50 <N1 〇· 十二焼基苯石夤酉赵安 τ-Η cn ③’ 8560 CO LO 寸〇 < 實施例13 (j)/(〇) 0. 2/0. 3 過氧化氫 CSi (zS 丙胺酸 LO CD !- 膠體二氧化矽C50 CO 十二炫基苯續酸銨 Τ—Η oo ai 8230 LO co § (NJ 〇〇實施例12 3 CM 1 過氧化氫 οα 丙胺酸 LO 膠體二氧化矽C50 Csl <〇 PELEX 0T-P 0.005 oo c6 13100 ο 5S LO τ—Η 〇 < 實施例11 /^-*N *»—ϊ 0. 0015 過氧化氫 CO o’ 甘胺酸 1______ 一 oo c? 膠體二氧化矽C30 CO o PELEX NB-L 〇卜〇6 12320 ι_ο CO 00 Ο CO 〇 < 實施例10 H-Η 〇〇 CZ3 過氧化氫 οα CO 丙胺酸 LO CZ5 膠體二氧化石夕C50 CM c6 月祕硫酸鈉 CD oo σί 9430 ο τ·Ή cn> Ξ LO 〇 < 實施例9 •»—ϊ 〇〇 1 i 過氧化氫 CO CZ5 丙胺酸 OO 膠體二氧化矽C35 LO 十二院基苯確酉14安 LO Ο* σί 8010 LO oo 03 Ο < 〇實施例8 g OJ co 過氧化氫 CO 〇· 丙胺酸 OO CD 膠體二氧化矽C35 LO <z6 十二烧基苯績酸錢 g CD CD ai 8450 Ο r—Η CO LO CT5 <3 〇丨種類濃度(質量%) 種類濃度（質量〇/〇) 種類濃度(質量%) 種類濃度（質量» 種類濃度(質量%) 淺碟量(埃）侵钱量(埃） Cu殘存言啊賈 Cu表面狀態(腐蝕)評價水溶性高分子氧化劑胺基酸研磨粒界面活性劑研磨歧(埃/分箱平坦(生

Li 9seu6 200911972 表4表示比較例1 ~比較例7所使用之化學機械研磨用水系分散體的組成，及銅膜之研磨性能評價結果。

J 97132336 38 200911972

J -¾ 比車交例7 1 4 CZ3 1 1 甘胺酸 LO c> 膠體二氧化石夕C35 LO CD PELEX NB-L τ—Η 〇〇 cii 評價不良無法評價無法評價無法評價無法評價比車交例6 1 < / τ~-Η Ο 過氧化氫 CNI C3 甘胺酸 to CD* 1 1 PELEX NB-L cd 〇〇 cji 評價不良無法評價無法評價無法評價無法評價比車交例5 i " A di 過氧化氫 CN1 C3 1 1 膠體二氧化矽C35 LO CZ5 PELEX NB-L 10.6 評價不良無法評價無法評價無法評價無法評價比幸交例4 1 I 過氧化氫 C<1 <〇甘胺酸 LO 膠體二氧化矽C35 LO d PELEX NB-L τ—I oo σΰ 12850 4800 2650 〇 X 比幸交例3 1 ) τ—Η <ζ> 過氧化氫 CNI CD 甘胺酸 LO cr> 膠體二氧化石夕C35 LO o EMULGEN 1135S-70 τ—Η C5 CO σί 8540 3550 LO οα 〇〇〇 X 比車交例2 I 1 s—/ CD 過氧化氫 οα CT5 甘胺酸 LO C3> 膠體二氧化石夕C35 LD CD PELEX NB-L 1—Η CO σί 11450 2250 LO CO 05 〇 X 比車交例1 LO CD· 過氧化氮 CO C5 甘胺酸 LO C3> 膠體二氧化石夕C35 LO CIS 十二烧基苯續酸錢 g . ο CD CD I 1 12600 2800 Ο» 〇0 〇 <] 種類濃度（質量» 種類濃度（質量〇/〇) 種類濃度（質量%) 種類濃度(質量%) 種類 ------— .丨濃度(質量%) 研磨雜(埃/分鐘）淺碟量(埃）侵餘量(埃） Cu殘存言愤 Cu表面狀態(腐蝕)評價水溶性高分子氧化劑胺基酸研磨粒界面活性劑平坦性 6£ 9££3-卜6 200911972 尚且，表2〜表4中水溶性高分子之種類欄中記载的符號，係與表1之水溶性高分子所附加的記號一致。根據表2〜表3，可知藉由使用實施例卜實施例u之化學機械研磨用水纟分散體，在_姐半導體絲上确膜進行化學機械研磨時，可大幅抑倾研磨面之峨存、淺碟化及侵姓的發生，且亦抑制腐触等之表面缺陷的發生。因此，可得到充分平坦化之高精度被研磨面。另一方面，於使用比較例丨〜比較例3(含有不具磺酸基之水溶性高分子的例子）之化學機械研磨用水系分散體時，淺碟化及侵蝕之量過大，且亦確認到腐蝕發生。於使用比較例4(不含水溶性高分子之例）之化學機械研磨用水系分散體時，淺碟化及侵餘莖更大於比較例1〜比較例3，且亦續認到腐钮之發生。由以上可知，若添加具有磺酸基之水溶性高分子，則可大幅抑制淺碟化及侵蝕之量，並亦可減低腐蝕之發生。於比較例5(含有不具磺酸基之水溶性高分子，且不含胺基酸的例）中，研磨速度顯著降低，無法設定結束點時間，可認為於實用上使用困難。於使用比較例6(含有不具磺酸基之水溶性高分子，且不含研磨粒的例）之化學機械研磨用水系分散體時，研磨速度顯著降低，無法設定結束點時間，可認為於實用上無法使用。於使用比較例7(含有不具磺酸基之水溶性高分子，且不含氧化劑的例）之化學機械研磨用水系分散體時，無法將銅膜進 97132336 40 200911972 订氧化研磨速度顯著降低，無法設定結束點時間，可認為於實用上使用困難。 '可A藉由添加具有續酸基之水溶性高分子，並一同添加胺基酸、研磨粒及童各次虱化劑，可得到銅研磨性能優越之化學機械研磨用水系分散體。【圖式簡單說明】圖1A為表示化學機械研磨方法之—具體例的被處理體剖面圖。圖1B為表示化學機械研磨方法之—具體例的被處理體剖面圖。圖ic為表雜學機械研財法之—具體_被處理體剖面圖。圖2為表示化學機械研磨裝置的概略圖。【主要元件符號說明】 10 基體 12 絕緣膜（例如矽氧化物等） 14 絕緣膜（例如矽氮化物等） 16 絕緣膜（例如PETE0S等） 18 金屬蔽障膜 20 金屬膜 22 佈線用凹部 42 漿料供給喷嘴 97132336 41 200911972 44 漿料 46 研磨布 48 旋轉台 50 半導體基板 52 頂環 54 水供給喷嘴 56 修整輪 100a 被處理體 100b 佈線構造體 200 化學機械研磨裝置 97132336 42

Claims

200911972 七、申請專利範圍：

(B) 胺基酸；用水系分散體，係含有： [性高分子； (C) 研磨粒；與 (D) 氧化劑。 2·如申請專利範圍第

1項之化學機械研磨用水系分散體，其學機械研磨用水系分散體，其中’上述(A)具俩基之水溶性高分子之重量平均分子量為 5, 000〜500, 000。 4.如申明專利範圍第1項之化學機械研磨用水系分散體，其中，上述（A)具磺酸基之水溶性高分子為含有下述者的共聚物：來自具有磺酸基之單體的重複單位；與來自具有醯胺基之 ϋ 單體的重複單位。 5·如申請專利範圍第4項之化學機械研磨用水系分散體，其中，上述（Α)具續酸基之水溶性高分子之重量平均分子量為 5, 000〜500, 000。 6·如申請專利範圍第4項之化學機械研磨用水系分散體，其中，上述具有磺酸基之單體為選自異戊二稀續酸、苯乙稀石黃酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、曱基烯丙基磺酸、丙烯酸_3一石只丙基、曱基丙細酸-3-績丙基、2-丙烯酿胺—2-甲基丙烧橫酸 97132336 43 200911972 及此等之鹽的1種。 7.如申請專利範圍第4項之化學機械研磨用水系分散體，其中，上述具有醯胺基之單體為選自（甲基）两稀贐胺、n_羥甲基 •丙稀醯胺、N-2一經基乙基丙婦醯胺、丙烯醯基咮琳、二甲基胺 ,基丙基丙烯醯胺、N，N-二甲基丙婦醯胺、N—異丙基丙婦酿胺、 N-乙烯基乙醯胺及N-乙烯基甲醯胺的1種。 8· -種化學機械研磨用水系分散體調㈣套組，係用於調製 *第1組成物及第2組成物所構成之化學機械研磨用水系分散體者，其中，上述弟1組成物含有（c)研磨粒；上述第2組成物含有⑷具續酸基之水溶性高分子與⑻胺基酸；上述第1組成物及上述第2組成物之至少_者含有⑶）氧化劑。 ϋ 9. 一種化學機械研磨用水系分散體之調製方法，係含有將申 π專利範圍第8項之化學機械研磨用水系分散體調製用套組之各組成物混合的步驟。 . 10. —種化學機械研磨用水系分散體調製用套組，係用於調 . 製由第3組成物、第4組成物及第5組成物所構成之化學機械研磨用水系分散體者，其中，上述第3組成物含有（C)研磨粒；上述第4組成物含有（Α)具碍酸基之水溶性高分子與（β)胺 97132336 44 200911972 基酸；上述第5組成物含有（D)氧化劑。 11. 種化學機械研磨用水系分散申請專利範圍第項之化學機㈠有將組之各组祕混合的倾。分舰調製用套

範1 圍2·第一Γ/7料衫德學機械方法，係制巾請專利由、、θ人φ & · \巾任—項德學顺研磨帛m散體、或藉料研麻利㈣第8項或巾請糊範15第1G項之化學機 ^ 水系分散體調製用套組而調製成的化學機械研磨用膜進_成於半導體基板上之由銅或銅合金所形成的膜進行研磨。 97132336 45