抛光组合物和抛光方法技术

为了提供允许在进行高速抛光的同时防止蚀刻和侵蚀并且维持金属膜的平直度的抛光组合物，本发明专利技术提供一种抛光组合物，它包含（Ａ）具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物；（Ｂ）氧化剂；和（Ｃ）选自氨基酸、有机酸和无机酸中的一种或多种物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明 本申请是根据35 U.S.C.§111(a)所提出的申请，它按照35 U.S.C.§119(e)(1)要求了根据35 U.S.C§111(b)于2003年11月21日提出的临时申请No.60/523,684的申请日的权益、于2004年12月3日提出的临时申请No.60/526,263的申请日的权益以及于2004年5月17日提出的临时申请No.60/571,525的申请日的权益。本专利技术涉及用于抛光基材的抛光组合物，和更特别地，涉及用于抛光金属基材的抛光组合物。本专利技术还涉及抛光方法，和涉及生产基材的方法。在IC(集成电路)和LSI(大规模集成电路)上的技术发展已经在这些设备的运转速度和集成程度上获得改进。例如，微处理器的特性和存储基片的容量最近得到迅速改进。在设备特性上的此类改进主要利用微处理技术的发展来实现。微处理技术的一种典型实例是化学机械抛光方法，它是一种平面化技术。化学机械抛光用于在多层布线步骤中的介电隔层(interlayer dielectric)、金属栓塞(metal plug)和金属布线(metal wiring)的平面化中。近年来在这些多线元件之中，已经采用了由铜或铜合金制成的金属布线，以防止信号的有问题的延迟。通过预先在介电隔层中形成沟槽；如果需要的话，在沟槽的顶部上形成由钽或钽氮化物组成的薄阻隔膜；和通过诸如镶嵌方法之类的技术沉积铜或或铜合金，来制造此类铜或铜合金布线。在上述制造中，过量的铜或铜合金仍然保留在介电隔层上。因此在形成布线的同时，通过为了平面化目的所进行的抛光操作除去过量的铜或铜合金。同时，磁性随机存取存储器(MRAM)是所考虑的磁记录介质的一个实例。至于MRAM，已知有一种将信息记录到在单元阵列中的特定位中的方法。在该方法中，提供了彼此交叉的且分别在阵列的纵向和横向上延伸的位写入线(bit-writing-in line)和字符写入线(word-writing-in line)，并且信息仅仅写在位于两线交叉的区域之中的单元中(参见，例如日本专利申请未审公开(kokai)No.10-116490)。在MRAM中形成的金属布线包括由铝或铝合金以及铜或铜合金组成的导电层；由镍-铁组成(透磁合金)并覆盖该导电层的铁磁性层；和，如果需要，由某种材料(例如，钽或钽氮化物)组成的和在铁磁性层上形成的阻隔膜。该金属布线是通过镶嵌(damascene)方法形成的，而导电层、铁磁性层和阻隔膜的过量部分是通过并行的抛光操作被除去的，因此得到平的表面。用抛光实施平面化的一种可能方式是利用含有研磨材料的磨料进行处理。然而，当仅仅使用磨料进行处理时，铜或铜合金将因为它们的中等硬度而倾向于产生划痕，显著地降低设备的产率。另一种可能方式是使用含有蚀刻剂的磨料，它能够溶解铜。然而，如果使用这一方式，沟槽和突出部分将被蚀刻，因此引起盘形凹陷(即不能提供平的表面，并且金属线的一部分被抛光除掉)。日本专利申请未审公开(kokai)No.8-83780公开了用于抛光由铜或铜合金组成的金属膜和同时防止上述现象发生的金属抛光组合物。该组合物含有过氧化氢、苯并三唑和氨基乙酸，和如果需要的话包含磨料。该文件描述了，在组合物中所含的苯并三唑为氧化金属膜形成反应保护膜，使得优先对突出部分进行机械抛光，因此增强了平整度，和抑制盘形凹陷。日本专利申请未审公开(kokai)No.9-55363公开了含有2-喹啉羧酸的金属抛光组合物，该2-喹啉羧酸与铜反应形成了在水中有弱溶解性和具有比铜更差的机械强度的铜配合物。日本专利申请未审公开(kokai)No.2002-134444公开了含有氧化铈和乙烯基吡咯烷酮/乙烯基咪唑共聚物的淤浆可用于抛光金属基材如铜。然而，描述在专利文献4中的淤浆被提供来用于抛光二氧化硅膜，并且该文件没有描述用于抛光金属膜的淤浆的工作实施例。因此，很明显金属膜实际上不能利用此类淤浆组合物来抛光。描述在日本专利申请未审公开(Kokai)No.8-83980中的含有苯并三唑的金属抛光组合物有效地提供平整表面和防止盘形凹陷。然而，抛光速率会不利地下降，这归因于苯并三唑的强烈抗腐蚀效果。描述在日本专利申请未审公开(Kokai)-No.9-55363中的含有2-喹啉羧酸的抛光组合物不适合于工业使用，因为2-喹啉羧酸是相当昂贵的材料。近年来，已经研究由低κ值材料形成的介电隔层的使用，鉴于铜布线的寄生电容。在这方面，已经开发了各种无机和有机低κ材料，和在未来此类低κ材料将需要低于2.3的介电常数。为了获得该介电常数，必须提供多孔低κ材料。Up-to-Date CMP Process and Material Technology(由Technical Information Institute Co.，Ltd.，2002出版)，第133页公开了此类多孔性低κ材料具有差的机械强度并且在通常使用的CMP压力下容易破碎，因此强加了在低压下抛光的要求。然而，上述常规技术是为高压抛光所开发的，并且从来没有研究过在低压下的高速抛光。此外，近年来，电路布线的宽度倾向于变得更窄。对于细线以高密度存在的情况，阻隔膜和介电隔层被过度抛光，形成挖空部分(即，所谓侵蚀的现象)。类似于盘形凹陷，侵蚀引起布线电阻的下降以及布线的短路。因此，这些现象的预防是一个需要解决的问题。因此，本专利技术的目的是提供抛光组合物，它允许进行高速抛光并且同时蚀刻和侵蚀得到防止，金属膜的平直度得到维持。本专利技术的另一个目的是提供一种使用抛光组合物抛光金属膜的方法。再一个目的是提供生产基材的方法，包括利用所述抛光组合物将基材平面化的步骤。本专利技术人已经进行广泛研究以便达到以上目的，并且已经发现这些问题能够通过含有具有三个或更多个吡咯结构部分的化合物的抛光组合物来解决。本专利技术基于这一发现来实现。因此，本专利技术涉及下列[1]-[39]项。抛光组合物，包括(A)具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物，(B)氧化剂，和(C)选自氨基酸、有机酸和无机酸中的一种或多种物质。在以上[1]项中所述的抛光组合物，其中具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物(A)是具有乙烯基的吡咯的聚合物。在以上[1]或[2]中所述的抛光组合物，其中具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物(A)可溶于水。根据以上[1]-[3]中任何一项所述的抛光组合物，其中具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物(A)具有在300-5,000,000范围内的质量平均分子量。根据在以上[1]-[4]中任何一项所述的抛光组合物，其中具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物(A)的含量是在0.001-1质量％范围内。根据以上[1]-[5]中任何一项所述的抛光组合物，其中氨基酸包括选自下列这些中的至少一种物质甘氨酸，L-丙氨酸，β-丙氨酸，L-2-氨基丁酸，L-正缬氨酸，L-缬氨酸，L-亮氨酸，L-正亮氨酸，L-异亮氨酸，L-别异亮氨酸，L-苯基丙氨酸，L-脯氨酸，肌氨酸，L-鸟氨酸，L-赖氨酸，牛磺酸，L-丝氨酸，L-苏氨酸，L-别苏氨酸，L-高丝氨酸，L-酪氨酸，3，5-二碘-L-酪氨酸，β-(3，4-二羟苯基)-L-丙氨酸，左旋甲状腺素，4-羟基-L-脯氨酸，L-半胱氨酸，L-蛋氨酸，L-乙基硫氨酸，L-羊毛硫氨酸，L-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光组合物，其包含（Ａ）具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物；（Ｂ）氧化剂；和（Ｃ）选自氨基酸、有机酸和无机酸中的一种或多种物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-11-14 385253/2003;US 2003-11-21 60/523,6841.一种抛光组合物，其包含(A)具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物；(B)氧化剂；和(C)选自氨基酸、有机酸和无机酸中的一种或多种物质。2.根据权利要求1的抛光组合物，其中具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物(A)是具有乙烯基的吡咯的聚合物。3.根据权利要求1或2的抛光组合物，其中具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物(A)可溶于水。4.根据权利要求1-3中任何一项的抛光组合物，其中具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物(A)具有在300-5,000,000范围内的质量平均分子量。5.根据权利要求1-4中任何一项的抛光组合物，其中具有三个或三个以上吡咯结构部分的化合物(A)的含量是在0.001-1质量％范围内。6.根据权利要求1-5中任何一项所述的抛光组合物，其中氨基酸包括选自下列这些中的至少一种物质甘氨酸，L-丙氨酸，β-丙氨酸，L-2-氨基丁酸，L-正缬氨酸，L-缬氨酸，L-亮氨酸，L-正亮氨酸，L-异亮氨酸，L-别异亮氨酸，L-苯基丙氨酸，L-脯氨酸，肌氨酸，L-鸟氨酸，L-赖氨酸，牛磺酸，L-丝氨酸，L-苏氨酸，L-别苏氨酸，L-高丝氨酸，L-酪氨酸，3，5-二碘-L-酪氨酸，β-(3，4-二羟基苯基)-L-丙氨酸，左旋甲状腺素，4-羟基-L-脯氨酸，L-半胱氨酸，L-蛋氨酸，L-乙基硫氨酸，L-羊毛硫氨酸，L-胱硫醚，胱氨酸，L-磺基丙氨酸，L-天冬氨酸，L-谷氨酸，S-(羧甲基)-L-半胱氨酸，4-氨基丁酸，L-天冬酰胺，L-谷氨酰胺，重氮乙酰丝氨酸，L-精氨酸，L-刀豆氨酸，L-瓜氨酸，δ-羟基-L-赖氨酸，肌酸，L-犬尿氨酸，L-组氨酸，1-甲基-L-组氨酸，3-甲基-L-组氨酸，巯组氨酸三甲基内盐，和L-色氨酸。7.根据权利要求1-6中任何一项所述的抛光组合物，其中有机酸包括选自下列这些中的至少一种物质甲酸，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，水杨酸，甘油酸，草酸，丙二酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，马来酸，邻苯二甲酸，苹果酸，酒石酸，柠檬酸和乳酸。8.根据权利要求1-7中任何一项所述的抛光组合物，其中该无机酸是硫酸、硝酸、磷酸或它们的盐。9.根据权利要求1-7中任何一项所述的抛光组合物，其中选自氨基酸、有机酸和无机酸(C)中的一种或多种物质的含量是在0.001-10质量％范围内。10.根据权利要求1-9中任何一项所述的抛光组合物，其中该氧化剂包括选自氧、臭氧、过氧化氢、烷基过氧化物、过酸、高锰酸盐、高碘酸盐、过硫酸盐、多氧酸和次氯酸盐中的至少一种物质。11.根据权利要求1-10中任何一项的抛光组合物，其中氧化剂(B)的含量是在0.01-30质量％的范围内。12.根据权利要求1-11中任何一项的组合物，它进一步含有表面活性剂。13.根据权利要求12的抛光组合物，其中该表面活性剂包括选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子型表面活性剂和两性表面活性剂中的至少一种物质。14.根据权利要求13的抛光组合物，其中该表面活性剂是选自烷基芳族磺酸或其盐、聚氧化乙烯烷基磷酸或其盐、烷基磷酸或其盐以及脂肪酸或其盐中的至少一种物质。15.根据权利要求1-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：鱼谷信夫，高桥博，佐藤隆，佐藤配岛，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]