TWI445809B - 研磨液及研磨方法 - Google Patents

研磨液及研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI445809B
TWI445809B TW097134651A TW97134651A TWI445809B TW I445809 B TWI445809 B TW I445809B TW 097134651 A TW097134651 A TW 097134651A TW 97134651 A TW97134651 A TW 97134651A TW I445809 B TWI445809 B TW I445809B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
acid
polishing
polishing liquid
group
mass
Prior art date
Application number
TW097134651A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200914595A (en
Inventor
Tetsuya Kamimura
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of TW200914595A publication Critical patent/TW200914595A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI445809B publication Critical patent/TWI445809B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Description

研磨液及研磨方法
本發明關於半導體積體電路的製程中所用的研磨液，詳細地關於在半導體積體電路的配線步驟之平坦化中用於化學機械研磨的研磨液及研磨方法。
於半導體積體電路(以下記載為LSI)所代的半導體裝置的開發中，為了實現小型化．高速化，而往高密度化．高積體化推進。因此，近年來對配線的微細化及積層化的要求正提高著。
於製造LSI等的半導體積體電路時，形成多層的微細配線，於其各層中形成Cu等的金屬配線時，一般為預先形成Ta或TaN、Ti、TiN等的障壁金屬。障壁層的給予目的為防止配線材料對層間絕緣膜(以下亦稱為「絕緣層」)的擴散，或提高配線材料的密接性。
於此金屬配線形成中，使用化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing,亦稱為「CMP」)等的各種技術。
此CMP係為進行絕緣層等的表面平坦化、插塞形成、埋入金屬配線的形成等時所必須的技術。藉由CMP，進行基板的平滑化或配線形成時的多餘金屬薄膜之去除、或多餘障壁層之去除。
CMP所用的金屬用研磨溶液一般包含磨粒(例如氧化鋁、矽石)及氧化劑(例如過氧化氫、過硫酸)。茲認為基本的機構為藉由氧化劑來氧化金屬表面，以磨粒來去除該氧化 皮膜而研磨。
CMP的一般的方法為在圓形的研磨平台(壓板)上貼上研磨墊，以研磨液浸漬研磨墊表面，將基板(晶圓)的表面朝墊推緊，於由其背面施加指定壓力(研磨壓力)的狀態下，旋轉研磨平台及基板兩者，藉由所產生機械摩擦而將基板的表面平坦化。
為了形成各配線層，一般進行大致分開二階段的研磨。
於第一段階的研磨中，藉由CMP來去除鍍敷法等所附上的多餘金屬配線材。多餘金屬配線材的金屬膜去除步驟在以下係稱為「金屬膜CMP」。金屬膜CMP係經由1段或多段來進行。
於第二段階的研磨中，藉由CMP來去除由於第一段階的研磨所露出表面的前述障壁金屬，再進行絕緣層等的表面平坦化。此研磨步驟在以下稱為「障壁金屬CMP」。障壁金屬CMP係經由1段或多段來進行。
即，於該障壁金屬CMP中，同時研磨金屬配線材與障壁金屬，再同時研磨金屬配線材與絕緣層，將表面平坦化。
此時，若使用含固體磨粒的前述研磨液來進行障壁金屬CMP，則會快速研磨配線部，結果發生侵蝕。
因此，於前述障壁金屬CMP中，要求調整金屬配線部的研磨速度及障壁金屬部或絕緣層的研磨速度，要求最終可形成凹陷或侵蝕等的高低差少之配線層。
即，為了不發生凹陷或侵蝕，希望將絕緣層的研磨速度加快到與金屬配線材的研磨速度相同程度為止。
又，其它問題為由於使用含有固體磨粒的研磨液，於研磨後為了去除半導體面上所殘留的研磨液，通常所進行的洗淨步驟變複雜，再者為了處理該洗淨後的液(廢液)，必須將固體磨粒沈降分離等，而在成本方面有問題點存在。
對含有如此固體磨粒的研磨液，進行如以下的各種檢討。
例如，分別提案以幾乎不發生研磨傷痕而高速研磨當作目的之CMP研磨劑及研磨方法(例如參照專利文獻1)、提高CMP的洗淨性之研磨組成物及研磨方法(例如參照專利文獻2)、及謀求防止研磨磨粒的凝聚之研磨用組成物(例如參照專利文獻3)。
又，作為用於絕緣膜層之平坦化的化學機械研磨劑，有揭示含有氧化鈰粒子、丙烯酸銨鹽與丙烯酸甲酯的共聚物及水的氧化鈰研磨劑(例如參照專利文獻4)。
然而，現狀為即使是如上述的研磨液，也無法得到在研磨絕緣層時可實現高研磨速度，且可充分抑制侵蝕的發生之技術。
[專利文獻1]特開2003－17446公報[專利文獻2]特開2003－142435公報[專利文獻3]特開2000－84832公報[專利文獻4]特開2000－17195公報
本發明之目的為在提供在具有絕緣層的半導體積體電路之平坦化步驟中用於化學機械研磨的使用固體磨粒之研磨液，其為實現絕緣層的高研磨速度且抑制侵蝕的發生之研磨液，及研磨方法。
本發明者進行專心致力的檢討，結果發現藉由使用下述研磨液可解決上述問題，終於達成任務。
本發明的研磨液係在具有絕緣層的半導體積體電路之平坦化步驟中用於化學機械研磨的研磨液，其係含有(A)氧化鈰粒子、(B)具有至少1個烷基的苯并三唑衍生物、及(C)酸之研磨液。
於本發明中，前述(B)苯并三唑衍生物較佳為下述通式(1)所示的化合物。
通式(1)中，R1 ~R5 各自獨立地表示氫原子或烷基，但是R1 ~R5 中的至少1個係烷基。
本發明的研磨液較佳為更含有分子中具有1個以上的四級氮原子之四級銨陽離子。
又，前述(A)氧化鈰粒子的濃度，相對於研磨液的全部質量而言，較佳為在0.05質量%以上15質量%以下的範圍，前述(A)氧化鈰粒子的一次平均粒徑較佳為在10nm以上1000nm以下的範圍。
於本發明中，前述(C)酸較佳為由草酸、乙醇酸、乳酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、及此等的衍生物所組成族群所選出的至少1種之化合物。
本發明的研磨液較佳為更含有水溶性高分子，其中較佳為含有具羧基的單體或其鹽當作構成單位的聚合物或共聚物。
本發明的研磨液之pH較佳為2以上10以下。
又，於本發明的研磨方法中，使用含有(A)氧化鈰粒子、(B)具有至少1個烷基的苯并三唑衍生物、及(C)酸之研磨液，主要是化學機械研磨半導體積體電路的絕緣層。此時，(A)氧化鈰粒子的濃度，相對於研磨液的全部質量而言，較佳為在0.05質量%以上15質量%以下的範圍。
再者，本發明的研磨方法，除了可適用於絕緣層的表面平坦化，亦可適用於障壁金屬的去除。此處，本發明的研磨方法雖然也可適用於一般的障壁金屬之研磨，但於研磨由Mn、Ti、Ru或此等的衍生物所形成的前述障壁層時，亦可達成本發明的效果。
依照本發明，可提供於半導體積體電路的平坦化步驟中用於化學機械研磨的使用固體磨粒之研磨液，其為實現絕緣層的高研磨速度且抑制侵蝕的發生之研磨液，及研磨方法。
 實施發明的最佳形態
以下說明本發明的具體態樣。
本發明的研磨液係具有絕緣層的半導體積體電路之平坦化步驟中用於化學機械研磨的研磨液，其特徵為含有(A)氧化鈰粒子、(B)具有至少1個烷基的苯并三唑衍生物(以下亦稱為「本發明的苯并三唑衍生物」)、及(C)酸，再者視需要亦可含有任意的成分。
本發明的研磨液所含有的各成分係可使用單獨1種，也可併用2種以上。
本發明中的「研磨液」不僅意味研磨使用時的研磨液(即按照需要而稀釋研磨液)，亦包含研磨液的濃縮液。
濃縮液或經濃縮的研磨液係意味比研磨使用時的研磨液之溶質濃度還高而調製的研磨液，在研磨使用時，以水或水溶液等來稀釋而使用於研磨者。稀釋倍率一般為1~20體積倍。本說明書中的「濃縮」及「濃縮液」係指比使用狀態還「濃稠」及「濃稠液」的慣用表現之用法，使用與蒸發等的物理濃縮操作所伴隨的一般用語之意思不同的用法。
以下詳細說明構成本發明的研磨液之各成分。
(A)氧化鈰粒子
本發明的研磨液係含有氧化鈰粒子當作磨粒。一般地，氧化鈰粒子係可藉由將碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽的鈰化合物氧化而得。
氧化鈰粒子的1次平均粒徑較佳為10nm以上1000nm以下，尤佳為10nm以上80nm以下，更佳為20nm以上60nm以下。
氧化鈰粒子的1次平均粒徑，於本發明中可藉由電子顯微鏡(SEM)觀測漿體中所分散的氧化鈰，測定50個最小構成粒徑，以此等當作平均值。
本發明的研磨液由於使用在半導體製造中的基板研磨，故較佳為將氧化鈰粒子中的鹼金屬及鹵素類的含有率抑制在1ppm以下。
氧化鈰粒子的製造方法係沒有限定，作為從前述鈰化合物來製作氧化鈰粉末的方法，可舉出煅燒或過氧化氫等的氧化法。煅燒溫度較佳為350°C以上900°C以下，較佳為機械地進粉碎而使用。作為粉碎方法，較佳為噴射研磨機等的乾式粉碎或行星式珠磨機等的濕式粉碎方法。
磨粒的添加量，相對於研磨液的全部質量而言，較佳為0.05質量%以上15質量%以下，尤佳為在0.5質量%以上10質量%以下的範圍，更佳為在1質量%以上10質量%以下的範圍。
亦可使用氧化鈰粒子以外者當作磨粒，作為可併用的 磨粒，例如可舉出膠態矽石、火成矽石、鈰土、氧化鋁、二氧化鈦等。然而，於此情況下，全部磨粒中的(A)氧化鈰粒子之含有比例較佳為50質量%以上，更佳為80質量%以上。所含有的磨粒亦可全部為(A)氧化鈰粒子。
(B)本發明的苯并三唑衍生物
本發明的苯并三唑衍生物係具有1個以上的烷基當作取代基的苯并三唑衍生物。本發明的苯并三唑衍生物係所謂的腐蝕抑制劑，吸附於被研磨表面而形成皮膜，抑制金屬表面的腐蝕。
特別地，推測本發明的苯并三唑衍生物，由於具有至少1個烷基，而進行充分的金屬配線之腐蝕抑制，此金屬配線抑制過度的絕緣層之研磨，結果抑制侵蝕的發生。
又，藉由組合本發明的苯并三唑衍生物與當作磨粒的氧化鈰，可在場(field)部達成充分的研磨速度，藉與上述結果的相乘效果使場部與間隔(space)部的研磨速度接近等速，結果達成本發明的效果。
但是上述推測係不限定本發明。
如此本發明的苯并三唑衍生物之添加量，從充分抑制金屬配線的腐蝕之觀點來看，相對於研磨使用時的研磨液之質量而言，較佳為0.001質量%以上0.3質量%以下，更佳為0.01質量%以上0.3質量%以下。
本發明的苯并三唑衍生物，只要是具有1個以上的烷基當作取代基即可，亦可以具有其它取代基。其中，較佳為僅具有烷基當作取代基的下述通式(1)所示的苯并三唑衍 生物。
通式(1)中，R1 ~R5 各自獨立地表示氫原子或烷基，但是R1 ~R5 中的至少1個係烷基。
作為R1 ~R5 所示的烷基，可為直鏈狀、支鏈狀、環狀中任一者，較佳為直鏈狀烷基。
又，R1 ~R5 所示的烷基較佳為碳數1~10的烷基，尤佳為碳數1~5的烷基，更佳為碳數1~3的烷基。
R1 ~R5 所示的烷基亦可更具有取代基，作為如此的取代基，可舉出鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)、烷基(直鏈、支鏈或環狀的烷基，可為如雙環烷基的多環烷基，也可含有活性次甲基)、烯基、炔基、芳基、雜環基(不論取代位置為何)、醯基、烷氧羰基、芳氧羰基、雜環氧羰基、胺甲醯基(作為具有取代基的胺甲醯基，例如N－羥基胺甲醯基、N－醯基胺甲醯基、N－磺醯基胺甲醯基、N－胺甲醯基胺甲醯基、硫胺甲醯基、N－胺磺醯基胺甲醯基)、咔唑基、羧基或其鹽、草醯基、草胺醯基、氰基、碳化二 亞胺基、甲醯基、羥基、烷氧基(包括重複含有環氧乙烷基或環氧丙烷基單位的基)、芳氧基、雜環氧基、醯氧基、(烷氧基或芳氧基)羰氧基、胺甲醯氧基、磺醯氧基、胺基、(烷基、芳基或雜環)胺基、醯胺基、磺醯胺基、脲基、硫脲基、N－羥基脲基、醯亞胺基、(烷氧基或芳氧基)羰胺基、胺磺醯基胺基、脲胺基、硫脲胺基、肼基、銨基、草胺醯基胺基、N－(烷基或芳基)磺醯基脲基、N－醯基脲基、N－醯基胺磺醯基胺基、羥胺基、硝基、含4級化氮原子的雜環基(例如吡啶基、咪唑基、喹啉基、異喹啉基)、異氰基、亞胺基、巰基、(烷基、芳基或雜環)硫基、(烷基、芳基或雜環)二硫基、(烷基或芳基)磺醯基、(烷基或芳基)亞磺醯基、磺基、胺磺醯基(作為具有取代基的胺磺醯基，例如N－醯基胺磺醯基、N－磺醯基胺磺醯基)、膦醯基、亞膦醯基、亞膦醯氧基、亞膦醯胺基、矽烷基等。從有效地進行金屬配線的腐蝕抑制之觀點來看，較佳為不具有取代基的烷基。
因此，作為R1 ~R5 所示的烷基，特佳為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、環己基等，其中較佳為甲基、乙基、丙基、丁基。
本發明的苯并三唑衍生物所具有的烷基數，只要為1以上即可，沒有特別的限定，較佳為1~3個，更佳為1~2個。
於本發明的苯并三唑衍生物中，烷基所取代的位置係沒有特別的限定，但於烷基的個數為3個時，R1 、R3 、R4 較佳為烷基，於烷基的個數為2個時，R1 及R3 、或R3 及R4 較佳為烷基，於烷基的個數為1個時，R1 或R3 較佳為烷基。
以下顯示(B)本發明的苯并三唑衍生物之具體例，惟本發明不受此等所限定。
於本發明的研磨液中，與上述本發明的苯并三唑衍生物併用，可含有其它唑衍生物。
相對於研磨使用時的研磨液中之全部唑而言，本發明的苯并三唑之含有率較佳為50質量%~100質量%，尤佳為60質量%~100質量%，更佳為80質量%~100質量%。
作為前述其它唑衍生物，亦可使用不具有取代基的苯并三唑、胺基苯并三唑、烷氧基苯并三唑、甲苯基三唑、1－(1,2－二羧基乙基)甲苯基三唑、1－[N,N－雙(羥乙基)胺基甲基]甲苯基三唑等的苯并三唑衍生物，以及咪唑、1,2,3－三唑、1,2,4－三唑、四唑等之母核大不相同的一般眾所周公知的腐蝕抑制劑及彼等的衍生物，其中更佳為不具有取代基的苯并三唑、胺基苯并三唑、烷氧基苯并三唑、1,2,3－三唑、1,2,4－三唑、四唑。
(C)酸
本發明的研磨液含有酸。酸係具有促進氧化、pH調整、當作緩衝劑的作用。其可為有機酸或無機酸，較佳為至少含有有機酸。
作為本發明的有機酸，較佳為由以下的群中所選出者。
即，可舉出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2－甲基丁酸、正己酸、3,3－二甲基丁酸、2－乙基丁酸、4－甲基戊酸、正庚酸、2－甲基己酸、正辛酸、2－乙基己酸、苯甲酸、乙醇酸、水楊酸、甘油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、馬來酸、富馬酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸、及此等的銨鹽或鹼金屬鹽等的鹽、或彼等的混合物等。
於此等之中，從邊維持實用的CMP速度，邊可有效地抑制侵蝕的觀點來看，較佳為從草酸、乙醇酸、乳酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸等、及此等的衍生物所組成族群所選出的至少1種之化合物。
作為本發明中的有機酸，可舉出胺基酸等當作合適者。
作為此胺基酸等，較佳為水溶性者，從以下族群所選出者係更適合。
即，例如較宜含有甘胺酸、L－丙胺酸、β－丙胺酸、L－2－胺基丁酸、L－原纈胺酸、L－纈胺酸、L－白胺酸、L－原白胺 酸、L－異白胺酸、L－降異白胺酸、L－苯基丙胺酸、L－脯胺酸、肌胺酸、L－鳥胺酸、L－離胺酸、牛磺酸、L－絲胺酸、L－酥胺酸、L－降酥胺酸、L－升酥胺酸、L－酪胺酸、3,5－二碘－L－酪胺酸、β－(3,4－二羥基苯基)－L－丙胺酸、L－甲狀腺素、4－羥基－L－脯胺酸、L－半胱胺酸、L－甲硫胺酸、L－乙硫胺酸、L－羊毛硫胺酸、L－胱硫醚、L－胱胺酸、L－半胱胺酸、L－天冬胺酸、L－麩胺酸、S－(羧甲基)－L－半胱胺酸、4－胺基丁酸、L－天冬醯胺、L－麩胺醯胺、重氮絲胺酸、L－精胺酸、L－刀豆胺酸、L－瓜胺酸、δ－羥基－L－離胺酸、肌酸、L－犬尿素、L－組胺酸、1－甲基－L－組胺酸、3－甲基－L－組胺酸、麥角硫因、L－色胺酸、放線菌素C1、蜂毒明肽、高血壓蛋白寧I、高血壓蛋白寧II及抗木瓜酶等的胺基酸等中的至少1種。
研磨使用時的研磨液之1L中，有機酸的添加量較佳為0.0005mol~0.5mol，更佳為0.005mol~0.3mol，特佳為0.01mol~0.1mol。即，有機酸的添加量從抑制蝕刻之點來看較佳為0.5mol以下，在得到充分的效果方面較佳為0.0005mol以上。
作為無機酸，較佳可舉出硝酸、硫酸、磷酸等的無機酸、碳酸鈉等的碳酸鹽、磷酸三鈉等的磷酸鹽、硼酸鹽、四硼酸鹽、羥基苯甲酸鹽等。特佳的無機酸為硝酸。
無機酸的添加量，只要為將pH維持在較佳範圍的量即可，在研磨使用時的研磨液之1L中較佳為0.0001mol~1.0mol，更佳為0.003mol~0.5mol。
(D)四級銨陽離子
本發明的研磨液可含有當作較佳併用成分的(D)分子中具有1個以上的四級氮原子之四級銨陽離子(以下亦僅稱為「特定陽離子」或「四級銨陽離子」)。
四級銨陽離子的作用雖然尚未明確，但如以下地推測。
即，茲認為藉由使研磨液中的四級銨陽離子吸附於研磨粒子表面，研磨粒子與被研磨面間的相互作用會變強。更具體地，茲認為四級銨陽離子可緩和表面帶負電的研磨粒子、表面帶負電的被研磨面之間斥力。結果，研磨粒子－被研磨面間的物理作用(物理的刮擦去除作用)變強，提高對各膜種的研磨速度。
本發明的四級銨陽離子，只要是分子構造中含有1個以上的四級氮之構造即可，並沒有特別的限定。其中，從達成充分的研磨速度提高之觀點來看，較佳為下述通式(2)或通式(3)所示的陽離子。
於前述通式(2)、通式(3)中，R1 ~R6 各自獨立地表示碳數1~20的烷基、烯基、環烷基、芳基或芳烷基，R1 ~R6 中的2個可互相鍵結以形成環狀構造。
作為R1 ~R6 的碳數1~20之烷基，具體地可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等，其中較佳為甲基、乙基、丙基、丁基。
又，作為前述R1 ~R6 的烯基，較佳為碳數2~10者，具體地可舉出乙烯基、丙烯基等。
作為前述R1 ~R6 的環烷基，具體地可舉出環己基、環戊基等，其中較佳為環己基。
作為前述R1 ~R6 的芳基，具體地較佳為苯基、萘基等，其中較佳為苯基。
作為前述R1 ~R6 的芳烷基，具體地可舉出苄基，其中 較佳為苄基。
作為上述R1 ~R6 所示的各基，亦可更具有取代基。作為可導的取代基，可舉出羥基、胺基、羧基、雜環基、吡啶鎓基、胺基烷基、磷酸基、亞胺基、硫醇基、磺基、硝基等。
上述通式(3)中的X表示碳數1~10的伸烷基、伸烯基、伸環烷基、伸芳基、或2個以上的此等基所組合的基。
再者，X所表示的連結基，除了上述有機連結基，在其鏈中亦可含有－S－、－S(＝O)2 －、－O－、－C(＝O)－。
作為前述碳數1~10的伸烷基，具體地可舉出亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基等，其中較佳為伸乙基、伸戊基。
作為前述伸烯基，具體地可舉出伸乙烯基、伸丙烯基等，其中較佳為伸丙烯基。
作為前述伸環烷基，具體地可舉出伸環己基、伸環戊基等，其中較佳為伸環己基。
作為前述伸芳基，具體地可舉出伸苯基、伸萘基，其中較佳為伸苯基。
上述各連結基亦可更具有取代基，作為可導入的取代基，可舉出羥基、胺基、磺醯基、羧基、雜環基、吡啶鎓基、胺基烷基、磷酸基、亞胺基、硫醇基、磺基、硝基等。
以下顯示本發明中的四級銨陽離子(特定陽離子)之具體例[例示化合物(A1)~(A46)]，惟本發明不受此等所限定。
於如上述的(D)四級銨陽離子(特定陽離子)之中，從在研磨液中的分散安定性之點來看，較佳為A2、A8、A12、A16、A21、A22、A36、A37、A46。
本發明中的(D)四級銨陽離子(特定陽離子)例如可以氨或各種胺等當作親核劑進行取代反應而合成。
又，亦可能當作一般販售的試藥來購入。
本發明中的(D)四級銨陽離子(特定陽離子)之添加量，相對於研磨使用時的研磨液(即以水或水溶液稀釋時為稀釋後的研磨液。亦與以下的「研磨使用時的研磨液」同義)而言，較佳為0.0001質量%以上1質量%以下，更佳為0.0001質量%以上0.3質量%以下。即，如此的特定陽離子之添加量，從充分提高研磨速度的觀點來，較佳為0.0001質量%以上，從充分的漿體安定性之觀點來看，較佳為1質量%以下。
本發明中的(D)四級銨陽離子(特定陽離子)可僅為1種，也可併用2種以上的不同種類。
(E)水溶性高分子
本發明的研磨液可含有當作較好併用成分的水溶性高分子。
作為水溶性高分子，較佳為含有具羧基的單體或其鹽當作構成單位的聚合物或共聚物。具體地，可舉出含有丙烯酸或其鹽當作構成單位的聚合物或共聚物(例如含有聚丙烯酸及其鹽以及彼等的共聚物)、含有甲基丙烯酸或其鹽當作構成單位的聚合物或共聚物(例如含有聚甲基丙烯酸及其鹽以及彼等的共聚物)、含有醯胺酸或其鹽當作構成單位的聚合物或共聚物(例如含有聚醯胺酸及其鹽以及彼等的共聚物)、含有馬來酸、伊康酸、富馬酸、對苯乙烯羧酸、及乙醛酸等的羧酸或其鹽當作構成單位的聚合物或共聚物(例如含有聚馬來酸、聚伊康酸、聚富馬酸、聚(對苯乙烯羧酸) 、及聚乙醛酸等的聚羧酸及其鹽以及彼等的共聚物)。再者，可舉出聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮及聚丙烯醛等的乙烯系聚合物。
但是，於所採用的被研磨體為半導體積體電路用矽基板等時，由於不希望鹼金屬、鹼土類金屬、鹵素化物等的污染，故在水溶性高分子為酸的情況下，較佳為以酸照原樣地用，或以其銨鹽的狀態來使用。
作為(E)水溶性高分子，上述之中較佳為含有丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、丙烯醯胺、丙烯酸銨鹽、乙烯醇、乙烯吡咯啶酮、乙二醇(氧乙烯)等當作構成單位的聚合物或共聚物(例如含有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚馬來酸、聚丙烯醯胺、聚丙烯酸銨鹽、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙二醇及此等的共聚物)，聚氧乙烯－聚氧丙烯嵌段聚合物，更佳為含有有丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、丙烯醯胺等當作構成單位的聚合物或共聚物(例如含有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚馬來酸、聚丙烯醯胺及此等的的共聚物)。
作為合適的共聚物，可舉出丙烯酸－甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸－丙烯醯胺共聚物等。
(E)水溶性高分子的添加量以總量計，在研磨使用時的研磨液之1L中較佳為0.001克~10克，更佳為0.01克~5克，特佳為0.1克~3克。即，水溶性高分子的添加量，在得到充分的效果上，較佳為0.001g以上，從防止CMP的速度降低之點來看，較佳為10克以下。
(E)水溶性高分子的重量平均分子量較佳為500~100000，特佳為2000~50000。
本發明的(E)水溶性高分子可僅為1種，也可併用2種以上的不同種類。
又，(E)水溶性高分子與(A)氧化鈰的含有比，以質量比計較佳為0.0001：1~1：0.001，更佳為0.001：1~1：0.01，特佳為0.005：1~1：0.1。
(F)界面活性劑
本發明的研磨液係可併用界面活性劑。作為可併用的界面活性劑，可舉出陰離子系界面活性劑、陽離子界面活性劑。
作為陰離子系界面活性劑的具體例，例如可舉出癸基苯磺酸、十二基苯磺酸、十四基苯磺酸、十六基苯磺酸、十二基萘磺酸、十四基萘磺酸等的化合物。
作為陽離子系界面活性劑的具體例，例如可舉出月桂基三甲基銨、月桂基三乙基銨、硬脂基三甲基銨、棕櫚基三甲基銨、油基三甲基銨、十二基吡啶鎓、癸基吡啶鎓、油基吡啶鎓等的化合物。
作為本發明所可使用的陰離子系界面活性劑，除了前述磺酸鹽，亦可舉出羧酸鹽、硫酸酯鹽、磷酸酯鹽。
更具體地，作為羧酸鹽，較佳可使用肥皂、N－醯基胺基酸鹽、聚氧乙烯或聚氧丙烯烷基醚羧酸鹽、醯基化肽；作為硫酸酯鹽，較佳可使用硫酸化油、烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、聚氧乙烯或聚氧丙烯烷基烯丙基醚硫酸鹽、烷 基醯胺硫酸鹽；作為磷酸酯鹽，較佳可使用烷基磷酸鹽、聚氧乙烯或聚氧丙烯烷基烯丙基醚磷酸鹽。
界面活性劑的添加量以總量計，在研磨使用時的研磨液之1L中較佳為0.001~10克，更佳為0.01~5克，特佳為0.01~1克。即，界面活性劑的添加量，在得到充分的效果上，較佳為0.01克以上，從防止CMP的速度降低之點來看，較佳為1克以下。
界面括性劑可單獨使用1種類，也可併用2種類以上。
[其它成分]
於本發明的研磨液中，除了上述必要成分的(A)成分~(C)成分、及較佳的併用成分之前述(D)~(F)成分，在不損害本發明的效果之範圍內，亦可併用其它眾所周知的成分。
(pH調整劑)
本發明的研磨液較佳為在pH2~10的範圍，尤佳為在pH2~7的範圍，更佳為在pH2~5的範圍。藉由將研磨液的pH控制在該範圍，可更精密地調整絕緣層的研磨速度。
為了將pH調整在上述較佳範圍，除了上述的酸，亦可使用鹼或緩衝劑。
作為鹼或緩衝劑，較佳可舉出氨、氫氧化銨及氫氧化四甲銨等的有機氫氧化銨，如二乙醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺等之烷醇胺類等的非金屬鹼劑，氫氧化鈉、氫氧化 鉀、氫氧化鋰等的鹼金屬氫氧化物。
作為特佳的鹼劑，有氫氧化銨、氫氧化鉀、氫氧化鋰及氫氧化四甲銨。
鹼或緩衝劑的添加量，只要是將pH維持在較佳範圍的量即可，在研磨使用時的研磨液之1L中較佳為0.0001mol~1.0mol，更佳為0.003mol~0.5mol。
(螯合劑)
本發明的研磨液，為了減低所混入的多價金屬離子等之不良影響，較佳為視需要含有螯合劑(即硬水軟化劑)。
作為螯合劑，可舉出鈣或鎂的沈澱防止劑之通用的硬水軟化劑或其類似化合物，例如氮川三乙酸、二伸乙基三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、N,N,N－三亞甲基膦酸、乙二胺－N,N,N’,N’－四亞甲基磺酸、反式環己烷二胺四乙酸、1,2－二胺基丙烷四乙酸、甘醇醚二胺四乙酸、乙二胺鄰羥基苯基乙酸、乙二胺二琥珀酸(SS體)、N－(2－羧酸根乙基)－L－天冬胺酸、β－丙胺酸二乙酸、2－膦醯丁烷－1,2,4－三羧酸、1－羥基亞乙基－1,1－二膦酸、N,N’－雙(2－羥基苄基)乙二胺－N,N’－二乙酸、1,2－二羥基苯－4,6－二磺酸等。
視需要亦可併用2種以上的螯合劑。
螯合劑的添加量，只要是能封鎖所混入的多價金屬離子等金屬離子之充分量，例如以在研磨使用時的研磨液之1L中成為0.0003mol~0.07mol的方式進行添加。
(氧化劑)
本發明的研磨液亦可含有能將研磨對象的金屬氧化的 化合物(氧化劑)。
作為氧化劑，例如可舉出過氧化氫、過氧化物、硝酸鹽、碘酸鹽、過碘酸鹽、次氯酸鹽、亞氯酸鹽、氯酸鹽、過氯酸鹽、過硫酸鹽、重鉻酸鹽、過錳酸鹽、臭氧水及銀(II)鹽、鐵(III)鹽。
作為鐵(III)鹽，例如較佳為使用硝酸鐵(III)、氯化鐵(III)、硫酸鐵(III)、溴化鐵(III)等無機的鐵(III)鹽，以及鐵(III)的有機錯鹽。
於使用鐵(III)的有機錯鹽時，作為構成鐵(III)錯鹽的錯合形成化合物，例如可舉出乙酸、檸檬酸、草酸、水楊酸、二乙基二硫胺甲酸、琥珀酸、酒石酸、乙醇酸、甘胺酸、丙胺酸、天冬胺酸、硫乙醇酸、乙二胺、三亞甲基二胺、二乙二醇、三乙二醇、1,2－乙烷二硫醇、丙二酸、戊二酸、3－羥基丁酸、丙酸、富馬酸、異富馬酸、3－羥基水楊酸、3,5－二羥基水楊酸、五倍子酸、苯甲酸、馬來酸等或此等的鹽，以及胺基多羧酸及其鹽。
作為胺基多羧酸及其鹽，可舉出乙二胺－N,N,N’,N’－四乙酸、二伸乙基三胺五乙酸、1,3－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸、1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸、乙二胺－N,N’－二琥珀酸(消旋體)、乙二胺二琥珀酸(SS體)、N－(2－羧酸根乙基)－L－天冬胺酸、N－(羧甲基)－L－天冬胺酸、β－丙胺酸二乙酸、甲基亞胺基二乙酸、氮川三乙酸、環己烷二胺四乙酸、亞胺基二乙酸、甘醇醚二胺四乙酸、乙二胺－N,N’－二乙酸、乙二胺鄰羥基苯基乙酸、N,N－雙(2－羥基苄 基)乙二胺－N,N－二乙酸等及其鹽。配對鹽的種類較佳為鹼金屬鹽及銨鹽，特佳為銨鹽。
於此等氧化劑之中，較佳為過氧化氫、碘酸鹽、次氯酸鹽、氯酸鹽、過硫酸鹽、鐵(III)的有機錯鹽。作為使用鐵(III)的有機錯鹽時之較佳錯鹽形成化合物，可舉出檸檬酸、酒石酸、胺基多羧酸(具體地乙二胺－N,N,N’,N’－四乙酸、二伸乙基三胺五乙酸、1,3－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸、乙二胺－N,N’－二琥珀酸(消旋體)、乙二胺二琥珀酸(SS體)、N－(2－羧酸根乙基)－L－天冬胺酸、N－(羧甲基)－L－天冬胺酸、β－丙胺酸二乙酸、甲基亞胺基二乙酸、氮川三乙酸、亞胺基二乙酸)。
再者，作為氧化劑，最佳為過氧化氫、過硫酸鹽、以及鐵(III)的乙二胺－N,N,N’,N’－四乙酸、1,3－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸及乙二胺二琥珀酸(SS體)的錯合物。
氧化劑較佳係在使用研磨液進行研磨時，混入含有氧化劑以外的其它成分之組成物中而使用。混合氧化劑的時期較佳為在使用研磨液之前的1小時以內，更佳為在5分鐘以內，特佳為在供應研磨液給研磨裝置之跟前設置混合器，於供應給被研磨面之前的5秒以內進行混合。
於前述障壁CMP中，當不太想研磨配線材時，宜少量添加氧化劑，當想要凹陷量十分小且以高速研磨配線材時，宜增多氧化劑的添加量。
如此地，為了依照障壁CMP初期的凹陷狀況來適宜改變氧化劑的添加量，在研磨使用時的研磨液之1L中，較 佳為0.01mol~1mol，0.05mol~0.6mol。
[研磨液的用途]
本發明的研磨液，由於可以高速研磨半導體積體電路的絕緣層，故適合於絕緣層的研磨。但是，亦可適用於金屬配線與絕緣層之間所存在的障壁層之研磨。因此，亦可適用於在一階段中一併進行障壁CMP的障壁層研磨及絕緣層研磨之情況。
再者，絕緣層的研磨雖然主要地研磨絕緣層，但亦可同時研磨金屬配線，或亦研磨障壁層而將表面平坦化。因此，於本發明中不排除金屬配線或障壁層的研磨。
[障壁金屬材料]
作為構成障壁層的材料，一般較佳為低電阻的金屬材料，可合適地使用TiN、TiW、Ta、TaN、W、WN、Ru等，其中較佳為使用Ta、TaN。除了此等Ta系的金屬材料，由Mn、Ti、Ru或這些的衍生物所形成的障壁層亦可採用本發明的研磨液。
[絕緣層]
作為本發明的研磨液之研磨對象的絕緣層，除了TEOS等通常使用的絕緣層，例如亦可舉出含有比介電常數為3.5~2.0左右的低介電常數材料(例如可舉出有機聚合物系、SiOC系、SiOF系等，通常簡稱為Low－k膜)之絕緣層。
具體地，作為低介電常數的絕緣層之形成所用的材料，有HSG－R7(日立化成工業)、黑金剛應用材料公司)、SilK(陶化學公司)、Aurora(日本ASM公司製)、 Coral(Novellus Systems,Inc)等。
如此的Low－k膜通常係位於TEOS絕緣膜的下，在TEOS絕緣膜上形成障壁層及金屬配線。
[配線金屬原料]
於本發明中，研磨對象的被研磨體，例如較佳為如LSI等的半導體積體電路中所採用的具有由銅金屬及/或銅合金所成的配線者。特別地，作為該配線的原料，較佳為銅合金，銅合金之中更佳為含有銀的銅合金。
再者，銅合金所含有的銀含量較佳為40質量%以下，特佳為10質量%以下，更佳為1質量%以下，於0.00001~0.1質量%的範圍之銅合金係發揮最優異的效果。
[配線的粗細]
於本發明中，當研磨對象的被研磨體係採用於例如DRAM裝置系統時，較佳為具半間距為0.15μm以下的配線，尤佳為010μm以下，更佳為0.08μm以下。
另一方面，當被研磨體係採用於例如MPU裝置系統時，較佳為具有0.12μm以下的配線，尤佳為0.09μm以下，更佳為0.07μm以下。
對於如此具有配線的被研磨體，以上述本發明的研磨液係發揮特別優異的效果。
[研磨方法]
本發明的研磨液有以下的情況：(1)濃縮液，使用時加水或水溶液而稀釋當作使用液的情況，(2)以下一項中所述的水溶液形態來準備各成分，將此等混合，視需要添加水 而稀釋當作使用液的情況，(3)當作使用液而調製的情況。
使用本發明的研磨液之研磨方法係可採用任一情況的研磨液。
此研磨方法係將研磨液供應給研磨平台上的研磨墊，使與被研磨體的被研磨面接觸，使被研磨面與研磨墊相對運動的方法。
作為研磨所用的裝置，可使用具有用於保持具被研磨面的被研磨體(例如成有導電性材料膜的晶圓等)的托架、及貼有研磨墊的(安裝有可變更轉數的馬達等)研磨平台之一般研磨裝置。
作為研磨墊，可使用一般的不織布、發泡聚胺甲酸酯、多孔質氟樹脂等，並沒有特別的限制。
又，研磨條件雖然沒有限制，但研磨平台的回轉速度較佳為200rpm以下的低回轉，以便被研磨體不會飛出。具被研磨面(被研磨膜)的被研磨體對研磨墊的推緊壓力較佳為0.68~34.5KPa，為了滿足研磨速度在被研磨體之面內均一性及圖案的平坦性，更佳為3.40~20.7KPa。
於研磨期間，藉由泵等將研磨液連續地供應給研磨墊。
研磨結束後的被研磨體在流水中充分洗淨後，使用旋轉式乾燥機等將被研磨體上所附著的水滴抖落後使乾燥。
於本發明中，如前述(1)之方法將濃縮液稀釋時，可使用下述所示的水溶液。水溶液係預先含有(A)氧化鈰粒子、(B)具有至少1個烷基的苯并三唑衍生物、及(C)酸中的至 少1種以上之水，此水溶液中所含有的成分與稀釋的濃縮液中所含有的成分之合計成分，係成為研磨時所使用的研磨液(使用液)之成分。
如此地，於以水溶液來稀釋濃縮液而使用時，在使難溶解的成分成為水溶液之形式後，可進行摻合，然後可調製更濃縮的濃縮液。
又，作為於濃縮液中加水或水溶液的稀釋方法，有將供應濃縮的研磨液的配管與供應水或水溶液的配管在途中合流而混合，將所混合稀釋的研磨液之使用液供應給研磨墊的方法。
濃縮液與水或水溶液的混合，可以採用在附加壓力的狀態下通過狭窄的通路，使液體彼此衝撞混合的方法，在配管中裝填玻璃管等的填充物，重複使液體的流動進行分流分離、合流的方法，在配管中設置以動力旋轉的翼之方法等通常進行的方法。
研磨液的供給速度較佳為10~1000ml/min，為了滿足研磨速度在被研磨面內均一性及圖案的平坦性，更佳為170~800ml/min。
再者，作為從藉由水或水溶液等來稀釋濃縮液，邊進行研磨的方法，有獨立設置供應研磨液的配管及供應水或水溶液的配管，從各自將指定量的液體供應給研磨墊，邊藉由研磨墊與被研磨面的相對運動而混合，邊進行研磨的方法。又，亦可使用將指定量的濃縮液與水或水溶液置入1個容器中及混合，然後將所混合的研磨液供應給研磨墊 ，進行研磨的方法。
作為其它研磨方法，有將研磨液所應含有的成分分開成至少2種構成成分，於使用彼等時，添加水或水溶液來稀，供應給研磨平台上的研磨墊，使與被研磨面接觸，使被研磨面與研磨墊相對運動而研磨的方法。
例如，可以氧化劑當作構成成分(A)，以酸、其它添加劑及水當作構成成分(B)，於使用時以水或水溶液來稀釋構成成分(A)及構成成分(B)而使用。
又，將溶解度低的添加劑分成2種構成成分(A)與(B)，於使用彼等時，添加水或水溶液，將構成成分(A)及構成成分(B)稀釋而使用。
於如上述之例的情況中，必須有分別供應構成成分(A)、構成成分(B)及水或水溶液的3支配管，稀釋混合係有將3支配管結合至供應給研磨墊的1支配管，在該配管內混合的方法，於此情況下，亦可能將2支配管結合後，結合另一支配管。具體地，有混合含有難溶解的添加劑之構成成分與其它構成成分，增長混合路徑，確保溶解時間，然後再結合水或水溶液的配管的方法。
其它混合方法有如上述地直接將3支配管分別導引至研磨墊，藉由研磨墊與被研磨面的相對運動來混合之方法，或於1個容器內混合3個構成成分，由其供應經稀釋的研磨液給研磨墊之方法。
於上述研磨方法中，可使含有氧化劑的1個構成成分成為40°C以下，將其它構成成分從室溫加溫到100°C的範 圍，於1個構成成分與其它構成成分混合時，或添加水或水溶液來稀釋時，使液溫成為40°C以下。此方法係利用溫度高則溶解度變高的現象，是為了提供研磨液的溶解度低之原料的溶解度的較佳方法。
將上述其它構成成分從室溫加溫到100°C的範圍而溶解的原料，由於若溫度降低則在溶液中析出，故於使用低溫狀態的其它構成成分時，必須預先加溫以溶解所析出的原料。其中可採用進行加溫，將溶解有原料的其它構成成分送液的手段，預先攪拌含有析出物的液體，進行送液，將配管加溫而使溶解的手段。由於經加溫的其它構成成分若將含有氧化劑的1個構成成分之溫度提高到40°C以上，則氧化劑有分解之虞，於混合該經加溫的其它構成成分與含有氧化劑的1個構成成分時，較佳為使成為40°C以下。
如此地，於本發明中，亦可將研磨液的成分分割成兩部分以上，供應給被研磨面。於此情況下，較佳為分割成含有氧化物的成分與含有有機酸的成分。又，亦可以研磨液當作濃縮液，將稀釋水另外供應給被研磨面。
於本發明中，採用將研磨液的成分分割成兩部分以上，供應給被研磨面的方法時，其供給量表示來自各配管的供給量之合計。
[墊]
本發明的研磨方法所可適用的研磨用研磨墊，係可為無發泡構造墊或發泡構造墊。前者係使用如塑膠板的硬質合成樹脂膨鬆材於墊。又，後者係更有獨立發泡體(乾式發 泡系)、連續發泡體(濕式發泡系)、2層複合體(積層系)等3種，特佳為2層複合體(積層系)。發泡可為均勻或不均勻。
再者，也可為含有一般研磨所用的磨粒(例如鈰土、矽石、氧化鋁、樹脂等)者。又，其硬度有軟質及硬質，任一種皆可，於積層系中較佳為使用各層不同硬度者。材質較佳為不織布、人造皮革、聚醯胺、聚胺甲酸酯、聚酯、聚碳酸酯等。另外，對與被研磨面接觸的面，亦可施予格子溝/穴/同心溝/螺旋溝等的加工。
[晶圓]
作為本發明的磨液所進行CMP的對象，被研磨體的晶圓較佳為直徑200mm以上，特佳為300mm以上。於300mm以上時可顯著發揮本發明的效果。
[研磨裝置]
使用本發明的研磨液可實施研磨的裝置係沒有特別的限定，可舉出Mirra Mesa CMP、Reflexion CMP(應用材料公司)、FREX200、FREX300(荏原製作所)、NPS3301、NPS2301(Nikon)、A－FP－310A、A－FP－210A(東京精密)、2300TERES(Lam Research)、Momentum(Speedfam IPEC)等。
【實施例】
以下藉由實施例來更詳細說明本發明，惟本發明不受此等所限定。
[實施例1]
調製下述所示組成的研磨液，進行研磨實驗。
<組成(1)>
(評價方法)
使用武藏野電子公司製裝置「MA－300D」當作研磨裝置，於下述的條件下，邊供應漿體，邊研磨下述所示的晶圓。
(研磨速度評價的研磨對象物)
製作於Si基板上成膜有研磨對象物(TEOS絕緣層)的8吋晶圓，將其切割成6cm×6cm，使用所切割的晶圓於研磨速度評價。
(侵蝕評價的研磨對象物)
藉由微影步驟及反應性離子蝕刻步驟，對Si基板上的矽氧化膜進行圖案化，形成寬度0.09~100μm、深度600nm的配線用溝及連接孔。
再者，藉由濺鍍法來形成厚度20nm的Ta膜，接著藉由濺鍍法來形成厚度50nm的銅膜後，將由鍍敷法形成有合計厚度1000nm的銅膜之晶圓(通稱854PTN晶圓)切成6×6cm。
於該切割的晶圓中，以另外的漿體來研磨銅膜直到Ta表面出現為止，將此晶圓當作侵蝕評價用的晶圓。所用的晶圓之初期高低差皆為10nm以下。
<研磨速度>
研磨速度係藉由測定CMP前後的TEOS(絕緣層)之膜厚，由下式來換算而求得。表1中顯示所得到的結果。
研磨速度(/分鐘)＝(研磨前的層(膜)厚度－研磨後的層(膜)厚度)/研磨時間
<侵蝕評價>
首先，對上述侵蝕評價用的晶圓，使用Cu－CMP漿體，僅於相當於OP＋30%的時間進行研磨。其次，對該晶圓，使用上述組成(1)的研磨液，研磨45秒，使用觸針式的高低差測定計DektakV320Si(Veeco公司製)來測定處理後的晶圓，以9μm/1μm的線/間隙部的高低差當作侵蝕度來測定。再者，Cu－CMP後的侵蝕度為15nm。表中顯示各自所得到的結果。
[實施例2~30及比較例1~4]
將實施例1的組成變更為下述表1~3中記載的組成，使用所調製的研磨液，在與實施例1同樣的研磨條件下，進行研磨實驗。表1~表3中顯示結果。
上述表1~表3中記載的(B)苯并三唑衍生物(BTA衍生物)B1~B24係指前述的例示化合物。又，所併用的苯并三唑BB1~BB3係以下化合物。
以下顯示上述表1~表3中所簡稱的化合物之詳細。
TBAN：硝酸四丁銨[陽離子性四級銨鹽化合物]TMAN：硝酸四甲銨[陽離子性四級銨鹽化合物]HMC：六甲基鎓氯化物[陽離子性四級銨鹽化合物]DPC：十二基吡啶鎓氯化物[界面活性劑]DBSA：十二基苯磺酸[界面活性劑]LTM：硝酸月桂基三甲基銨[界面活性劑] BTA：1,2,3－苯并三唑[腐蝕抑制劑]
上述表1~表3中的「－」係意味不添加相當於該項目的化合物。
以下表4顯示上述表1~表3中記載的研磨粒子之一次平均粒徑。再者，研磨粒子的一次平均粒徑係以SEM(掃描式電子顯微鏡)來觀測研磨粒子，測定構成1個粒子的最小構成粒徑之值。
依照表1~表3，於使用實施例1~30的研磨液時，與比較例1~4比較下，可知TEOS(絕緣層)的研磨速度高，抑制侵蝕的發生之效果高。
另一方面，可知比較例1~4的研磨液之TEOS研磨速度、侵蝕的抑制效果皆比實施例的研磨液差。
由以上可知本發明的研磨液係TEOS研磨速度優異，抑制侵蝕的發生，可達成良好的平坦性。

Claims (11)

  1. 一種研磨液，其係於具有絕緣層的半導體積體電路之平坦化步驟中用於化學機械研磨的研磨液，其含有(A)氧化鈰粒子、(B)下述通式(1)所示的苯并三唑衍生物、及(C)酸； [通式(1)中，R1 ~R5 各自獨立地表示氫原子或烷基，但是R1 ~R5 中的2個或3個係烷基]。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨液，其中更含有分子中具有1個以上的四級氮原子之四級銨陽離子。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之研磨液，其中該(A)氧化鈰粒子的濃度，相對於研磨液的全部質量而言，係在0.05質量%以上15質量%以下的範圍。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之研磨液，其中該(A)氧化鈰粒子的一次平均粒徑係在10nm以上1000nm以下的範圍。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之研磨液，其中該(C)酸係由 草酸、乙醇酸、乳酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、及此等的衍生物所組成族群所選出的至少1種之化合物。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之研磨液，其中更含有水溶性高分子。
  7. 如申請專利範圍第6項之研磨液，其中該水溶性高分子係含有具羧基的單體或其鹽當作構成單位的聚合物或共聚物。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之研磨液，其pH為2以上10以下。
  9. 一種研磨方法，其係使用含有(A)氧化鈰粒子、(B)下述通式(1)所示的苯并三唑衍生物、及(C)酸的研磨液，主要是化學機械研磨半導體積體電路的絕緣層之研磨方法； [通式(1)中，R1 ~R5 各自獨立地表示氫原子或烷基，但是R1 ~R5 中的2個或3個係烷基]。
  10. 如申請專利範圍第9項之研磨方法，其中該(A)氧化鈰粒子的濃度，相對於研磨液的全部質量而言，係在0.05質量%以上15質量%以下的範圍。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之研磨方法，其中半導體積體電路具備障壁層，對由Mn、Ti、Ru或彼等的衍生物所形成的該障壁層進行研磨。
TW097134651A 2007-09-25 2008-09-10 研磨液及研磨方法 TWI445809B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007247936A JP5523662B2 (ja) 2007-09-25 2007-09-25 研磨液及び研磨方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200914595A TW200914595A (en) 2009-04-01
TWI445809B true TWI445809B (zh) 2014-07-21

Family

ID=40655754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097134651A TWI445809B (zh) 2007-09-25 2008-09-10 研磨液及研磨方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5523662B2 (zh)
KR (1) KR101515837B1 (zh)
TW (1) TWI445809B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5345515B2 (ja) * 2009-12-18 2013-11-20 昭和電工株式会社 磁気記録媒体の製造方法
JP2012121086A (ja) * 2010-12-07 2012-06-28 Yokkaichi Chem Co Ltd 研磨用添加剤及び高分散性研磨スラリー
JP6435689B2 (ja) * 2014-07-25 2018-12-12 Ａｇｃ株式会社 研磨剤と研磨方法、および研磨用添加液
JP2020203980A (ja) * 2019-06-17 2020-12-24 日本キャボット・マイクロエレクトロニクス株式会社 化学機械研磨組成物、リンス組成物、化学機械研磨方法及びリンス方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4206233B2 (ja) * 2002-07-22 2009-01-07 旭硝子株式会社 研磨剤および研磨方法
JP2005268664A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Fujimi Inc 研磨用組成物
JP2005142597A (ja) * 2005-02-16 2005-06-02 Hitachi Chem Co Ltd 金属用研磨液及びそれを用いた研磨方法
JP2007088024A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Fujifilm Corp 研磨方法
JP2007194335A (ja) * 2006-01-18 2007-08-02 Fujifilm Corp 化学的機械的研磨方法
JP2007207908A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Fujifilm Corp バリア層用研磨液
JP2007227446A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Fujifilm Corp バリア用研磨液及び研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009081199A (ja) 2009-04-16
KR101515837B1 (ko) 2015-05-04
KR20090031813A (ko) 2009-03-30
JP5523662B2 (ja) 2014-06-18
TW200914595A (en) 2009-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5441345B2 (ja) 研磨液、及び研磨方法
TWI443729B (zh) 研磨液及使用它之研磨方法
JP5121273B2 (ja) 金属用研磨液及び研磨方法
KR20090033016A (ko) 연마액 및 그것을 사용하는 연마 방법
WO2011122415A1 (ja) 研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
KR20070088245A (ko) 금속용 연마액
JP2008288537A (ja) 金属用研磨液及び化学的機械的研磨方法
JP4816836B2 (ja) 金属用研磨液及びそれを用いた研磨方法
KR20060103166A (ko) 화학적 기계적 연마방법 및 이를 사용한 연마액
TWI485761B (zh) 研磨液及研磨方法
TWI445809B (zh) 研磨液及研磨方法
JP2009088080A (ja) 化学的機械的研磨用研磨液
JP2006269909A (ja) 金属用研磨液及び研磨方法
JP2009289886A (ja) 研磨液及び研磨方法
JP5080012B2 (ja) 金属用研磨液
JP2007088024A (ja) 研磨方法
JP2008085145A (ja) 金属用研磨液
JP2007067089A (ja) 研磨液及びそれを用いる半導体デバイスの製造方法
JP2008288509A (ja) 金属用研磨液
JP2007088226A (ja) カーボン配線用研磨液、及び、研磨方法
JP2006100570A (ja) 研磨用組成物及びそれを用いた研磨方法
JP2006100550A (ja) 金属用研磨液材料及び研磨方法