研磨用组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及研磨用组合物。另外，本发明涉及使用该研磨用组合物的研磨方法和 基板的制造方法。
【背景技术】
[0002] 本发明涉及例如半导体集成电路（以下称"LSI"。）中的包含金属的研磨对象物 表面的研磨用组合物。
[0003] 随着LSI的高集成化?高速化，正在开发新的微细加工技术。化学机械研磨 (Chemical Mechanical Polishing、以下称"CMP"。）法也是其中之一，在LSI制造工序、尤 其是多层布线形成工序中的层间绝缘膜的平坦化、接触插塞（contact plug)的形成、嵌入 布线的形成得到应用。该技术例如在专利文献1中公开。
[0004] 在接触插塞的形成中，使用钨作为嵌入材料和其相互扩散的阻隔材料等。在前述 接触插塞的形成中，使用通过CMP将除接触插塞以外的多余部分去除的制造方法。另外， 在嵌入布线的形成中，最近为了使LSI高性能化而尝试了利用铜或铜合金作为形成布线材 料的金属布线。铜或铜合金难以使用在以往的铝合金布线的形成中频繁使用的干蚀刻法进 行微细加工，因此主要采用所谓的镶嵌法，即：在预先形成沟的绝缘膜上沉积铜或铜合金的 薄膜并进行嵌入，通过CMP去除沟部以外的前述薄膜，形成嵌入布线。用于CMP的金属用的 研磨用组合物中，通常含有酸等研磨促进剂和氧化剂，进而根据需要含有磨粒。另外，为了 改善研磨后的研磨对象物的平坦性，也提出了使用进一步添加了金属防腐剂的研磨用组合 物。例如，专利文献2中公开了使用含有氨基乙酸和/或氨基磺酸、氧化剂、苯并三唑和水 的研磨用组合物。但是，使用专利文献1、专利文献2记载的组合物实施CMP法时，虽然达成 高研磨速度、但对于碟形坑（指过度研磨金属布线层的现象。）等高度差恶化的方面还有改 良的余地。进而，为了解决该问题，专利文献3中公开了包含磨粒和特定的添加剂和水、规 定表面张力为一定值以下的研磨用组合物。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开昭62-102543号公报 [0008] 专利文献2 :日本特开平8-83780号公报
[0009] 专利文献3 :日本特开2011-171446号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 然而，对于专利文献3中记载的研磨用组合物，认为通过降低研磨用组合物自身 的表面张力，使研磨用组合物对研磨对象物的润湿性（亲和性）或均匀性提高，从而发现了 解决方案，但判明对于碟形坑等高度差这样的课题还有进一步改良的余地。
[0012] 因此本发明的目的在于提供对于用于研磨具有金属布线层的研磨对象物的用途 的研磨用组合物而言，能够实现维持高研磨速度且减少碟形坑等高度差缺陷的手段。
[0013] 本发明人等为了解决上述课题反复进行深入研宄。其结果发现，通过使研磨用组 合物包含金属防腐剂、络合剂、表面活性剂、和水，并且使利用该研磨用组合物对研磨对象 物进行研磨后的该研磨对象物表面的固体表面能为30mN/m以下，可以解决上述课题，从而 完成本发明。尤其，与专利文献3中公开的、提高如现有技术那样的研磨用组合物对研磨对 象物的亲和性的技术不同，基于利用在研磨用组合物与研磨对象物之间产生效果的疏水作 用从而可以解决上述课题这样的新的见解，从而完成本发明。
[0014] 即，本发明的一个实施方式为用于研磨具有金属布线层的研磨对象物的用途的研 磨用组合物。并且，该研磨用组合物的特征在于，其包含：金属防腐剂、络合剂、表面活性剂、 和水，用该研磨用组合物对研磨对象物进行研磨后的该研磨对象物表面的固体表面能为 30mN/m 以下。
【附图说明】
[0015] 图1为表示本发明的研磨对象物的一个例子的截面示意图，11为沟槽、12为绝缘 体层、13为阻隔层、14为金属布线层。
【具体实施方式】
[0016] 本发明为一种研磨用组合物，其用于研磨具有金属布线层的研磨对象物的用途， 该研磨用组合物包含：金属防腐剂、络合剂、表面活性剂、和水，用该研磨用组合物对研磨对 象物进行研磨后的该研磨对象物表面的固体表面能为30mN/m以下。通过采用这样的构成， 可以维持高研磨速度且减少高度差缺陷。
[0017] 通过使用本发明的研磨用组合物而可以维持对具有金属布线层的研磨对象物的 高研磨速度且减少高度差缺陷的详细的理由不明，但通过将研磨后的研磨对象物表面的固 体表面能维持在一定值以下，从而可以维持研磨中的研磨对象物表面的拒水性。这意味着 研磨中水性的研磨用组合物难以对研磨对象物表面进行接液（降低亲和性），其结果，容易 控制对研磨对象物的化学蚀刻、磨粒带来的机械作用。
[0018] 例如，在像现有技术那样提高研磨用组合物与研磨对象物间的亲和性时，由于过 度的化学蚀刻、磨粒带来的机械作用而产生高度差，而基于本发明，降低研磨用组合物与研 磨对象物间的亲和性，从而可以降低化学蚀刻、磨粒带来的机械作用，其结果，认为可以维 持高研磨速度且减少碟形坑等高度差缺陷。需要说明的是，上述机理为推测，本发明不受上 述机理的任何限制。
[0019][研磨对象物]
[0020] 首先，根据图1说明本发明的研磨对象物和半导体布线工艺的一个例子。半导体 布线工艺通常包括以下工序，但本发明并不限定于以下工序的使用。
[0021] 如图1的（a)所示，在基体（未图示）上设置的具有沟槽11的绝缘体层12上依 次形成阻隔层13和金属布线层14。阻隔层13在金属布线层14的形成之前、以覆盖绝缘体 层12的表面的方式形成在绝缘体层12上。阻隔层13的厚度比沟槽11的深度和宽度薄。 金属布线层14接着阻隔层13的形成、以至少沟槽11被填埋的方式形成在阻隔层13上。
[0022] 通过CMP至少去除金属布线层14的外侧部分和阻隔层13的外侧部分时，首先，如 图1的（b)所示，金属布线层14的外侧部分的大半被去除。接着，如图1的（c)所示，为了 使阻隔层13的外侧部分的上表面露出，金属布线层14的外侧部分的剩余部分被去除。
[0023] 其后，通过CMP至少去除位于沟槽11外的金属布线层14的部分（金属布线层14 的外侧部分）和位于沟槽11外的阻隔层13的部分（阻隔层13的外侧部分）。其结果，如 图1的（d)所示，位于沟槽11中的阻隔层13的部分（阻隔层13的内侧部分）的至少一部 分和位于沟槽11中的金属布线层14的部分（金属布线层14的内侧部分）的至少一部分 残留在绝缘体层12上。即，阻隔层13的一部分和金属布线层14的一部分残留在沟槽11 的内侧。如此，残留在沟槽11的内侧的金属布线层14的部分作为布线发挥功能。
[0024] 本发明的研磨用组合物用于具有金属布线层的研磨对象物的研磨，优选用于具有 如上所述的金属布线层和阻隔层的研磨对象物的研磨。
[0025] 对金属布线层包含的金属没有特别的限制，例如可列举出：铜、铝、铪、钴、镍、钛、 钨等。这些金属也可以以合金或金属化合物的形态包含在金属布线层中。优选为铜、或铜 合金。这些金属可以单独或组合2种以上使用。
[0026] 另外，作为阻隔层包含的金属，没有特别的限制，例如可列举出：钛、钽的金属和 钌、银、金、钯、铂、铑、铱和锇等贵金属。这些金属和贵金属可以以合金或金属化合物的形态 包含在阻隔层中，可以单独或组合2种以上使用。
[0027] 接着，详细说明本发明的研磨用组合物的构成。
[0028][金属防腐剂]
[0029] 在研磨用组合物中加入金属防腐剂，从而可以进一步抑制在使用研磨用组合物研 磨时布线侧面产生凹陷。另外，还可以进一步抑制使用研磨用组合物进行研磨后的研磨对 象物的表面产生碟形坑等高度差缺陷。
[0030] 对可以使用的金属防腐剂没有特别的限制，优选为杂环式化合物或表面活性剂。 对杂环式化合物中的杂环的元数没有特别限定。另外，杂环化合物可以是单环化合物，也可 以是具有稠环的多环化合物。该金属防腐剂可以单独使用或混合2种以上使用。另外，该 金属防腐剂可以使用市售品也可以使用合成品。
[0031] 作为可用作金属防腐剂的杂环化合物的具体例子，例如可列举出吡咯化合物、吡 唑化合物、咪唑化合物、三唑化合物、四唑化合物、吡啶化合物、吡嗪化合物、哒嗪化合物、 4-氮茚（pyrindine)化合物、中氮茚化合物、吲哚化合物、异吲哚化合物、吲唑化合物、嘌呤 化合物、喹嗪化合物、喹啉化合物、异喹啉化合物、萘啶化合物、酞嗪化合物、喹喔啉化合物、 喹唑啉化合物、噌啉化合物、布替利嗪（buterizine)化合物、噻唑化合物、异噻唑化合物、 噁唑化合物、异噁唑化合物、呋咱化合物等含氮杂环化合物。
[0032] 若列举更具体的例子，则作为吡唑化合物的例子，例如可列举出：1H_吡唑、4-硝 基-3-吡唑羧酸、3, 5-吡唑羧酸、3-氨基-5-苯基吡唑、5-氨基-3-苯基吡唑、3, 4, 5-三溴 吡唑、3-氨基吡唑、3, 5-二甲基吡唑、3, 5-二甲基-1-羟甲基吡唑、3-甲基吡唑、1-甲基吡 唑、3-氨基-5-甲基吡唑、4-氨基-吡唑并[3, 4-d]嘧啶、别嘌醇、4-氯-1H-吡唑并[3, 4-D] 嘧啶、3,4-二羟基-6-甲基吡唑并（3,4-8)-吡啶、6-甲基-111-吡唑并[3,4-13]吡啶-3-胺 等。
[0033] 作为咪唑化合物的例子，例如可列举出：咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基 咪唑、1，2-二甲基吡唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-异丙基咪唑、苯并咪唑、5, 6-二甲基苯并 咪唑、2-氨基苯并咪唑、2-氯苯并咪唑、2-甲