研磨用组合物及研磨方法技术

在为去除位于沟槽（１３）外部的导体膜（１５）部分而进行的化学机械研磨中，使用第１研磨用组合物。在为去除位于沟槽外部的导体膜部分的残留部分及位于沟槽外部的屏蔽膜部分而进行的化学机械研磨中，使用第２研磨用组合物。第１研磨用组合物含有特定的表面活性剂、硅氧化物、羧酸、防腐蚀剂、氧化剂和水。第２研磨用组合物含有胶体二氧化硅、防腐蚀剂、完全皂化型聚乙烯醇和水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于，例如，用于形成半导体器件的配线而进行的抛光研磨中使用的研磨用组合物、以及用于形成半导体器件配线的抛光研磨方法。
技术介绍
高集成及高速的ULSI是基于微细的设计尺寸(design rule)而制造。为了抑制因半导体器件的配线微细化而引起的配线电阻的增大，近年来使用含铜金属作为配线材料。由于含铜金属具有各向异性蚀刻的加工困难的性质，含铜金属制成的配线通过如下的化学机械研磨(CMP)过程而形成。首先，在含有沟槽(trench)的绝缘膜上设置由含钽化合物制成的屏蔽膜。然后，在屏蔽膜上设置由含铜金属制成的导体膜，令其至少将沟槽遮蔽。之后，通过化学机械研磨去除位于沟槽外部的导体膜部分以及屏蔽(阻挡)膜部分。这样，位于沟槽中的一部分导体膜残留在绝缘膜之上，该部分发挥配线的功能。用以去除位于沟槽外部的导体膜部分以及屏蔽膜部分的化学机械研磨一般分为第1研磨工序和第2研磨工序。首先，在第1研磨工序中，为了露出屏蔽膜的上面，通过化学机械研磨去除位于沟槽外部的部分导体膜。接着在第2研磨工序中，为了露出绝缘膜的上面，通过化学机械研磨去除位于沟槽外部的导体膜的残留部分以及位于沟槽外部的屏蔽膜部分。专利文献1中公开了含有二氧化硅等的研磨材料、α-丙氨酸、过氧化氢以及水的第1种现有技术的研磨用组合物。专利文献2中公开的是含有氧化铝等研磨材料、过乙酸等的氧化剂、柠檬酸等配位剂以及咪唑等的成膜剂的第2种现有技术的研磨用组合物。研磨材料具有对研磨对象物进行机械研磨的作用，α-丙氨酸以及配位剂具有促进对含铜金属制成的研磨对象物进行研磨的作用。第1及第2的现有技术的研磨用组合物被用于第1研磨工序的化学机械研磨中。专利文献3中公开了含有研磨材料、氧化剂、还原剂以及水的第3种现有技术的研磨用组合物。氧化剂和还原剂具有促进对屏蔽膜进行研磨的作用。专利文献4公开了含有可抑制导体膜腐蚀的三唑衍生物的第4种现有技术的研磨用组合物。专利文献5公开了含有由一次粒径在20nm以下(含20nm)的二氧化硅构成的研磨材料的第5种现有技术的研磨用组合物。一次粒径在20nm以下(含20nm)的二氧化硅对导体膜以及屏蔽膜的研磨能力较高。第3～第5种现有技术的研磨用组合物被用于第2研磨工序的化学机械研磨中。将第1和第2种现有技术的研磨用组合物用于第1研磨工序的化学机械研磨中时，会出现导体膜的上面平整度下降的“碟状凹陷”(dishing)现象。将第3～第5种现有技术的研磨用组合物用于第2研磨工序的化学机械研磨中时，不仅会出现碟状凹陷，还会出现沟槽稠密部分的上面平整度下降的“侵蚀”(erosion)现象。碟状凹陷及侵蚀产生的话，由于研磨后的器件上面产生阶差，研磨后的器件上面的平坦性大幅下降，结果造成难以形成多层配线。此外，碟状凹陷和侵蚀也是造成配线截面积变小、配线电阻增大的原因。专利文献1特开2000-160141号公报专利文献2特开平11-21546号公报专利文献3特开2000-160139号公报专利文献4特开2001-89747号公报专利文献5特开2001-247853号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于形成半导体器件的配线而进行的研磨时不易形成碟状凹陷和侵蚀的(抛光)研磨用组合物，以及不易形成碟状凹陷和侵蚀的(抛光)研磨方法。为了达成上述目的，根据本专利技术的一种形态，提供了研磨用组合物。该研磨用组合物是用于形成半导体器件的配线而进行的研磨时使用的研磨用组合物，该组合物含有胶体二氧化硅、酸、防腐蚀剂、完全皂化型聚乙烯醇和水。根据本专利技术的另一形态，提供了一种(抛光)研磨方法。该研磨方法可通过使用上述研磨用组合物，对研磨对象物进行(抛光)研磨，以形成半导体器件的配线。本专利技术还提供另一种(抛光)研磨方法。根据该研磨方法，可以对研磨对象物进行研磨，从而形成半导体器件的配线。研磨对象物是在含有沟槽的绝缘膜上依次设置屏蔽膜以及导体膜构成的。屏蔽膜以及导体膜各自具有位于沟槽外部的部分及位于沟槽内的部分。上述研磨方法包括通过使用上述研磨用组合物进行化学机械研磨，除去位于沟槽外部的导体膜部分以及位于沟槽外部的屏蔽膜部分，以露出绝缘膜的上面的工序。本专利技术还提供另一种(抛光)研磨方法。该研磨方法包括通过化学机械研磨除去位于沟槽外部的一部分导体膜部分以露出屏蔽膜上面的工序，通过化学机械研磨除去位于沟槽外部的导体膜部分的残留部分以及位于沟槽外部的屏蔽膜部分以露出绝缘膜上面的工序。在除去位于沟槽外部的一部分导体膜部分的化学机械研磨中，使用了第1研磨用组合物。在除去位于沟槽外部的导体膜部分的残留部分以及位于沟槽外部的屏蔽膜部分的化学机械研磨中，使用了第2研磨用组合物。第1研磨用组合物含有表面活性剂、硅氧化物、羧酸、防腐蚀剂、氧化剂和水。第2研磨用组合物含有胶体二氧化硅、酸、防腐蚀剂、完全皂化型聚乙烯醇和水。上述表面活性剂中，含有通式(1)～(7)中任意一式所表示的化合物以及它们的盐中的至少一种。 在通式(1)中，R1表示具有8～16个碳原子的烷基。R2表示氢原子、甲基、或乙基。R3表示具有1～8个碳原子的烷撑、-(CH2CH2O)l-、-(CH2CH(CH3)O)m-或它们中的至少两种的组合。R3表示-(CH2CH2O)l-或-(CH2CH(CH3)O)m-时，l和m为1～8中的整数。R3表示-(CH2CH2O)l-与-(CH2CH(CH3)O)m-的组合时，l与m的和为8和8以下的整数。X1表示羧基或磺酸基。R4-Z-Y1-X2…(2)R4-Z-X2…(3)在通式(2)及(3)中，R4表示具有8～16个碳原子的烷基。Z为化学式(i)或(ii)表示的官能团。Y1表示-(CH2CH2O)n-、-(CH2CH(CH3)O)p-、或-(CH2CH2O)n-与-(CH2CH(CH3)O)p-的组合。Y1表示-(CH2CH2O)n-或-(CH2CH(CH3)O)p-时，n和p为1～6的整数。Y1表示-(CH2CH2O)n-与-(CH2CH(CH3)O)p-的组合时，n与p的和为6或以下的整数。X2表示磷酸基或磺酸基。 [化4] 在通式(4)～(7)中，R5和R6各自表示氢原子、羟基、或具有8～16个碳原子的烷基。Y2和Y3各自表示-(CH2CH2O)q-、-(CH2CH(CH3)O)r-、或-(CH2CH2O)q-与-(CH2CH(CH3)O)r-的组合。Y2或Y3表示-(CH2CH2O)q-或-(CH2CH(CH3)O)r-时，q及r为1～6中的整数。Y2或Y3表示-(CH2CH2O)q-与-(CH2CH(CH3)O)r-的组合时，q与r的和为6或以下的整数。本专利技术还提供另一种(抛光)研磨方法。在该研磨方法中，在用于除去位于沟槽外部的部分导体膜的化学机械研磨中使用的第1研磨用组合物中含有α-氨基酸、苯并三唑衍生物、硅氧化物、表面活性剂、氧化剂和水。在用于除去位于沟槽外部的导体膜残留部分以及位于沟槽外部的屏蔽膜部分的化学机械研磨中使用的第2研磨用组合物中含有胶体二氧化硅、酸、防腐蚀剂、完全皂化型聚乙烯醇和水。苯并三唑衍生物如通式(8)表示。 在通式(8)中，R7表示含有羧基的烷基、含有羟基和叔氨基的烷基、含有羟基的烷基、或它们以外的烷基。附图说明 (a)～(d)为用以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨用组合物，系用于形成半导体器件配线而进行的研磨中使用的研磨用组合物，其特征在于，所述组合物含有：胶体二氧化硅，酸，防腐蚀剂，完全皂化型聚乙烯醇，　水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-9-30 342532/2003;JP 2003-10-17 358551/20031.一种研磨用组合物，系用于形成半导体器件配线而进行的研磨中使用的研磨用组合物，其特征在于，所述组合物含有胶体二氧化硅，酸，防腐蚀剂，完全皂化型聚乙烯醇，水。2.如权利要求1所述的研磨用组合物，其特征在于，所述组合物还含有氧化剂。3.如权利要求1或2所述的研磨用组合物，其特征在于，胶体二氧化硅的平均粒径为0.01～0.5μm。4.如权利要求1～3中任意一项所述的研磨用组合物，其特征在于，胶体二氧化硅含有平均粒径为0.05μm及以上、0.3μm或以下的第1胶体二氧化硅以及平均粒径为0.01μm及以上、不足0.05μm的第2胶体二氧化硅。5.如权利要求1～4中任意一项所述的研磨用组合物，其特征在于，酸含有选自硝酸、盐酸、硫酸、乳酸、乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、丁酸、丙二酸中的至少一种。6.一种研磨方法，其特征在于，所述研磨方法使用权利要求1～5中任意一项所述的研磨用组合物，对研磨对象物进行研磨，以形成半导体器件的配线17。7.一种研磨方法，所述方法系为形成半导体器件的配线17而对研磨对象物进行研磨的研磨方法，其特征在于，研磨对象物是在含有沟槽13的绝缘膜12上依次设置有屏蔽膜14及导体膜15而构成，屏蔽膜及导体膜各自具有位于沟槽外部的部分以及位于沟槽内的部分，上述方法包括籍由使用权利要求1～5中任意一项所述的研磨用组合物进行化学机械研磨，除去位于沟槽外部的导体膜部分及位于沟槽外部的屏蔽膜部分，以露出绝缘膜的上面的工序。8.一种研磨方法，系为形成半导体器件的配线17而对研磨对象物进行研磨的研磨方法，其特征在于，研磨对象物是在含有沟槽13的绝缘膜12上依次设置有屏蔽膜14以及导体膜15，屏蔽膜及导体膜各自具有位于沟槽外部的部分以及位于沟槽内的部分，上述方法包括通过化学机械研磨除去位于沟槽外部的部分导体膜，以露出屏蔽膜的上面的工序；通过化学机械研磨除去位于沟槽外部的导体膜部分的残留部分以及位于沟槽外部的屏蔽膜部分，以露出绝缘膜上面的工序，在为除去位于沟槽外部的部分导体膜的化学机械研磨中，使用第1研磨用组合物，在为除去位于沟槽外部的导体膜部分的残留部分以及位于沟槽外部的屏蔽膜部分的化学机械研磨中，使用第2研磨用组合物；第1研磨用组合物中含有表面活性剂、硅氧化物、羧酸、防腐蚀剂、氧化剂和水，上述表面活性剂含有选自以通式(1)～(7)中任意一式所表示的化合物以及其盐中的至少一种，[化1] 在通式(1)中，R1表示具有8～16个碳原子的烷基，R2表示氢原子、甲基或乙基，R3表示具有1～8个碳原子的烷撑、-(CH2CH2O)l-、-(CH2CH(CH3)O)m-、或它们中的至少两种的组合，在R3表示-...

【专利技术属性】
技术研发人员：松田刚，平野达彦，吴俊辉，河村笃纪，酒井谦儿，
申请(专利权)人：福吉米株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]