抛光组合物和抛光方法

专利名称：抛光组合物和抛光方法
专利说明抛光组合物和抛光方法 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。本发明涉及用于抛光基材的抛光组合物，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。在所述方法中，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)并覆盖所述导电层的铁磁性层；和，如果需要的话，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。所述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磨料的抛光剂的处理。然而，当仅仅使用抛光剂进行处理时，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抛光剂，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，并且金属布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并同时防止上述现象发生的抛光组合物。所述组合物含有过氧化氢、苯并三唑和氨基乙酸，和如果需要的磨料。所述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，所述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.2001-89749公开了用于在存储硬盘中使用的磁盘基材的抛光组合物，所述组合物含有(a)水；(b)选自聚氧化乙烯烷基醚磷酸酯和聚氧化乙烯芳基醚磷酸酯中的至少一种磷酸酯化合物；(c)除了上述磷酸酯化合物(b)以外的选自无机酸、有机酸和其盐中的至少一种抛光促进剂；和(d)选自氧化铝、二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、氮化硅和二氧化锰中的至少一种抛光剂。
因为在日本专利申请未审公开(kokai)No.8-83780中描述的抛光组合物包括具有强防腐蚀效果的苯并三唑，所以抛光速率会不利地下降。如果为了提高抛光速率而减少苯并三唑的量，则平整表面和盘形凹陷会受损。
在日本专利申请未审公开(kokai)No.9-55363中描述的含有2-喹啉羧酸的抛光组合物是相当昂贵的和因此认为它的工业应用是困难的。
描述在日本专利申请未审公开(kokai)No.2001-89749中的抛光组合物是用于抛光存储硬盘的抛光液，并且所述文件不包含与在本发明中加工的金属布线的形成有关的叙述内容。
近年来，已经研究了由低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。为了获得所述介电常数，必须提供多孔低κ材料。Up-to-Date CMP Process and MaterialTechnology(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，并且在低压下的高速抛光从未被研究过。
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，本发明的目的是提供一种抛光组合物，它允许进行高速抛光，并且同时防止盘形凹陷和侵蚀并维持金属膜的平直度。本发明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。仍然另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。本发明人为了实现上述目的已经进行广泛研究，并且已经发现这些问题能够通过一种组合物来解决，所述组合物用于抛光在具有沟槽的基材上所提供的金属膜以使沟槽被金属膜填充，从而提供平面化表面，所述组合物包含水、具有C≥6烷基的磷酸酯和用于金属的蚀刻剂，并且具有5-11的pH。本发明基于这一发现来实现。
因此，本发明涉及下列[1]-[38]项。一种抛光组合物，它用于抛光在具有沟槽的基材上提供的金属膜以使金属膜填充所述沟槽，从而提供平面化表面，其中所述组合物包含水、在分子中具有C≥6碳原子烷基的磷酸酯和用于金属的蚀刻剂，并且具有5-11的pH。根据以上[1]项的抛光组合物，其中磷酸酯是在分子中具有C6-C22烷基的磷酸酯。根据以上[1]或[2]的抛光组合物，其中磷酸酯的含量是在0.0001-2质量％的范围内。根据[1]-[3]中任何一项的抛光组合物，其中所述蚀刻剂包含酸和/或碱，和氧化剂。根据以上[4]的抛光组合物，其中酸和/或碱的含量是在0.01-10质量％范围内。根据以上[4]的抛光组合物，其中氧化剂的含量是在0.01-30质量％的范围内。根据以上[1]-[6]中任何一项的抛光组合物，它进一步包含磨料。根据以上[7]的抛光组合物，其中磨料的含量是在30质量％或30质量％以下的范围内。根据以上[1]-[8]中任何一项的抛光组合物，它进一步包含表面活性剂。根据以上[9]的抛光组合物，其中表面活性剂的含量是在5质量％或5质量％以下的范围内。根据[1]-[10]中任何一项的抛光组合物，它进一步包含在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物。根据以上[11]的抛光组合物，其中在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物的含量是在0.001-1质量％的范围内。根据以上[1]-[12]中任何一项的抛光组合物，它进一步包含氨基酸。根据以上[13]的抛光组合物，其中氨基酸的含量是在0.001-10质量％的范围内。根据以上[1]-[14]中任何一项的抛光组合物，它进一步包含在分子中具有一个吡咯结构部分的化合物。根据以上[15]的抛光组合物，其中在分子中具有一个吡咯结构部分的化合物的含量是在0.001-5质量％的范围内。根据以上[1]-[16]中任何一项的抛光组合物，它进一步包含在分子中具有C≥6原子烷基的脂肪酸。根据以上[17]的抛光组合物，其中在分子中具有六个或六个以上碳原子烷基的脂肪酸的含量是在0.001-5质量％的范围内。根据以上[4]-[18]中任何一项的抛光组合物，其中酸是无机酸或羧酸。根据以上[19]的抛光组合物，其中无机酸是选自硫酸、磷酸、膦酸和硝酸中的至少一种物质。根据以上[19]的抛光组合物，其中羧酸是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(羟基乙酸)，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，乳酸，烟酸，喹哪啶酸和邻氨基苯甲酸。根据以上[1]-[21]中任何一项的抛光组合物，其中所述碱是选自下列这些中的至少一种物质氨；氢氧化钠；氢氧化钾；碳酸钾；碳酸氢钾；碳酸氢铵；烷基单胺；烯丙基胺；2-乙基己胺；环己基胺，苄基胺和糠胺；具有羟基的一元胺；二胺；和多胺。根据以上[4]-[22]中任何一项的抛光组合物，其中所述氧化剂是选自下列这些中的至少一种物质氧，过氧化氢，臭氧，烷基过氧化物，过酸，高锰酸盐，过硫酸盐，多氧(polyoxo)酸，次氯酸盐，和高碘酸盐。根据以上[8]-[23]中任何一项的抛光组合物，其中所述磨料是由选自硅石、二氧化铈、氧化铝、氢氧化铝、二氧化钛和有机磨料中的至少一种物质形成的。根据以上[10]-[24]中任何一项的抛光组合物，其中所述表面活性剂是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。根据以上[10]-[25]中任何一项的抛光组合物，其中所述表面活性剂是烷基芳族磺酸或其盐。根据以上[12]-[26]中任何一项的抛光组合物，其中在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物是具有乙烯基的吡咯聚合物。根据以上[12]-[27]的抛光组合物，其中在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物是具有2,000-500,000的质量平均分子量的聚合物。根据以上[13]-[28]中任何一项的抛光组合物，其中所述氨基酸是选自下列这些中的至少一种物质甘氨酸，丙氨酸，β-丙氨酸，2-氨基丁酸，正缬氨酸，缬氨酸，亮氨酸，正亮氨酸，异亮氨酸，别异亮氨酸，苯基丙氨酸，脯氨酸，肌氨酸，鸟氨酸，赖氨酸，牛磺酸，丝氨酸，苏氨酸，别苏氨酸，高丝氨酸，酪氨酸，3，5-二碘-酪氨酸，β-(3，4-二羟基苯基)-丙氨酸，甲状腺素，4-羟基脯氨酸，半胱氨酸，蛋氨酸，乙基硫氨酸，羊毛硫氨酸，胱硫醚，胱氨酸，磺基丙氨酸，天冬氨酸，谷氨酸，S-(羧甲基)-半胱氨酸，4-氨基丁酸，天门冬酰胺，谷氨酰胺，重氮乙酰丝氨酸，精氨酸，刀豆氨酸，瓜氨酸，δ-羟基-赖氨酸，肌酸，犬尿氨酸，组氨酸，1-甲基-组氨酸，3-甲基-组氨酸，巯组氨酸三甲基内盐，和色氨酸。根据以上[15]-[29]中任何一项的抛光组合物，其中在分子中具有一个吡咯结构部分的化合物是选自下列这些中的至少一种物质苯并咪唑-2-硫醇，2-[2-(苯并噻唑基)]硫基丙酸，2-[2-(苯并噻唑基)]硫基丁酸，2-巯基苯并噻唑，1，2，3-三唑，1，2，4-三唑，3-氨基-1H-1，2，4-三唑，苯并三唑，1-羟基苯并三唑，1-二羟基丙基苯并三唑，2，3-二羧基丙基苯并三唑，4-羟基苯并三唑，4-羧基-1H-苯并三唑，4-甲氧基羰基-1H-苯并三唑，4-丁氧基羰基-1H-苯并三唑，4-辛氧基羰基-1H-苯并三唑，5-己基苯并三唑，N-(1，2，3-苯并三唑基-1-甲基)-N-(1，2，4-三唑基-1-甲基)-2-乙基己胺，甲苯基三唑，萘并三唑，苯并咪唑，四唑，羟基苯并三唑和羧基苯并三唑。一种组合物，它通过稀释而形成在以上[1]-[30]中任何一项中所述的抛光组合物。一种包括多个组合物的套件(kit)，它通过(i)混合或(ii)混合和稀释所述多个组合物而形成在以上[1]-[30]中任何一项所述的抛光组合物。一种抛光方法，其特征在于它包括利用在以上[1]-[30]中任何一项所述的抛光组合物来抛光在具有沟槽的基材上提供的金属膜，使得金属膜填充所述沟槽，从而提供平面化的表面。根据以上[33]的抛光组合物，其中所述金属膜是由铜或含有铜的合金形成的。根据以上[34]的抛光组合物，其中所述金属膜与至少两层堆叠阻隔层和金属布线层。根据以上[35]的抛光组合物，其中阻隔层是由选自钽、钽合金、氮化钽、钛和钛合金中的至少一种物质形成的。使用在以上[31]中所述的组合物的方法。使用在以上[32]中所述的套件作为运输或储存用的组合物的方法。

图1显示了实施例中测量盘形凹陷的带图案的硅晶片的横截面视图。
图2是显示在实施例中盘形凹陷的硅晶片的横截面视图。
图3是显示在实施例中侵蚀的硅晶片的横截面视图。下面将详细描述实施本发明的模式。
本发明涉及用于抛光在具有沟槽的基材上提供的金属膜以使得沟槽被金属膜填充、从而提供平面化表面的一种抛光组合物。所述抛光组合物包含水、在分子中具有C≥6烷基的磷酸酯和用于金属的蚀刻剂，并具有5-11的pH。
在本发明抛光组合物中所含的在分子中具有C≥6烷基的磷酸酯能减少盘形凹陷。
对于在本发明中使用的磷酸酯的结构没有特殊的限制，只要所述酯具有C≥6烷基即可。因此，所述磷酸酯可以在其分子中具有除了烷基以外的基团，如氧化亚烷基链、亚苯基链或苯基。所述磷酸酯可以是单酯、二酯或三酯。磷酸酯优选充分地可溶于或可分散于抛光组合物中，并且它的碳原子的优选数量是6-22。
磷酸酯可以是盐形式如钾盐或铵盐。所述磷酸酯可以是商购产品，或可以通过普通方法从具有羟基的化合物合成。
上述磷酸酯的例子包括磷酸辛基酯，磷酸癸基酯，磷酸月桂基酯，磷酸肉豆蔻基酯，磷酸十六烷基酯，磷酸硬脂基酯，磷酸仲烷基(平均C13)酯，磷酸2-乙基己基酯，磷酸油基酯，单硬脂基甘油基醚磷酸酯，单十六烷基甘油基醚磷酸酯，单油基甘油基醚磷酸酯，异硬脂基甘油基醚磷酸酯，聚氧化乙烯辛基醚磷酸酯，聚氧化乙烯癸基醚磷酸酯，聚氧化乙烯月桂基磷酸酯，聚氧化乙烯肉豆蔻基醚磷酸酯，聚氧化乙烯十六烷基醚磷酸酯，聚氧化乙烯硬脂基醚磷酸酯，聚氧化乙烯仲烷基(平均C13)醚磷酸酯，聚氧化乙烯2-乙基己基醚磷酸酯，聚氧化乙烯2-油基醚磷酸酯，和聚氧化乙烯壬基苯基醚磷酸酯。这些当中，优选的是磷酸C8-C18烷基酯，如磷酸辛基酯、磷酸月桂基酯和磷酸硬脂基酯；和具有氧化亚乙基链的磷酸酯，如聚氧化乙烯月桂基醚磷酸酯和聚氧化乙烯仲烷基(平均C13)醚磷酸酯。
以上具有C≥6烷基的磷酸酯可以单独或以两种或多种物质的结合物被引入到本发明的组合物中。磷酸酯的含量优选是0.0001-2质量％，更优选0.001-1质量％。当所述量过小时，防止盘形凹陷的效果没有完全地达到，而当所述量过大时，虽然可以防止盘形凹陷，但实际上难以用于需要高抛光速率的应用中，抛光液的效果和稳定性可能受到损害。
将蚀刻剂引入到本发明的抛光组合物中，以便促进抛光和进行可靠的抛光。蚀刻剂可以是能够蚀刻所要抛光的金属材料的任何一种蚀刻剂，蚀刻剂的具体组成适当地根据所要抛光的金属物质来控制。例如，对于抛光铜，可以提及含有酸和/或碱以及氧化剂的蚀刻剂。
以上酸的例子包括无机酸，如硫酸、磷酸、膦酸和硝酸；羧酸，比如甲酸，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(羟基乙酸)，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，乳酸，烟酸，喹哪啶酸和邻氨基苯甲酸。
以上碱的例子包括氨；氢氧化钠；氢氧化钾；碳酸钾；碳酸氢钾；碳酸氢铵；烷基单胺，如甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、异丁胺、叔丁胺、戊胺、烯丙基胺、2-乙基己胺、环己胺、苄胺和糠胺；具有羟基的一元胺，如邻-氨基苯酚、乙醇胺、3-氨基-1-丙醇和2-氨基-1-丙醇；二胺，如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、邻苯二胺、三亚甲基二胺、1，2-二氨基丙烷、2，2-二氨基-二正丙基胺、2-甲基-2-(2-苄基硫基乙基)乙二胺、1，5-二氨基-3-戊醇、1，3-二氨基-2-丙醇、二甲苯二胺和双氨基丙基多亚烷基醚；和具有碱性官能团的聚合物如聚烯丙基胺和聚乙烯亚胺。这些当中，氨和乙二胺是优选的。
这些酸和碱可以单独或以多种物质的结合物来使用。因此，可以使用从如上所述的酸和碱形成的盐。对于酸和碱的总量没有特别限制，只要组合物的pH在5-11范围内即可。然而，所述量优选是0.01-10质量％。当所述量过小时，不能达到合适的抛光速率，而当所述量过大时，相对于靶金属或金属的靶合金而言的蚀刻速率会过度提高，因此无法获得平整表面和防止盘形凹陷。当pH低于5或高于11时，抛光液的稳定性会受到损害。
上述氧化剂的例子包括氧、臭氧、过氧化氢、烷基过氧化物(例如氢过氧化叔丁基和乙基苯氢过氧化物)、过酸(例如过乙酸和过苯甲酸)、高锰酸盐(例如高锰酸钾)、高碘酸盐(例如高碘酸钾)、过硫酸盐(例如过硫酸铵和过硫酸钾)、多氧(polyoxo)酸和次氯酸盐(例如次氯酸钾)。在这些氧化剂之中，能够简单处置的过氧化氢、过硫酸盐和次氯酸盐是优选的。
氧化剂的量没有特别规定，因为对于每一种情况，取决于所要抛光的金属物质或溶液的pH等，所述量将存在不同的合适范围。然而，氧化剂的量优选是基于抛光组合物的0.01-30质量％，更优选0.05-20质量％，特别优选0.1-10质量％。当所述量过小或过大时，潜在性地难于达到足够的抛光速率。氧化剂的较大量会引起对抛光组合物的废物而言在经济上不利的处理。
本发明的抛光组合物可以在不采用磨料的情况下使用。然而，为了充分地提高抛光速率，磨料可以被引入到组合物中。磨料的例子包括硅石晶粒、二氧化铈晶粒、氧化铝晶粒、氢氧化铝晶粒、二氧化钛晶粒和有机磨料。这些磨料可以单独使用或以两种或多种物质的结合物使用。也可以使用从以上晶粒组分的两种或多种成员制备的复合磨料。所述磨料是以优选30质量％或更低、更优选20质量％或更低、特别优选10质量％或更低的量被引入到抛光组合物中。磨料的过大量会引起严重的盘形凹陷和增加划痕。
通过将表面活性剂引入到本发明的抛光组合物中可以改进盘形凹陷。
在本发明中，可以使用阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂中的任何一种。阳离子表面活性剂的例子包括脂肪族胺或它的盐和脂肪族铵盐。阴离子表面活性剂的例子包括脂肪酸皂；烷基醚羧酸类及其盐；磺酸化合物，如α-烯烃磺酸及其盐，烷基苯磺酸及其盐，和烷基萘磺酸及其盐；和硫酸酯化合物(例如高级醇硫酸酯和烷基(苯基)醚硫酸及其盐)。非离子型表面活性剂的例子包括酯物质(例如聚氧化乙烯烷基醚)，醚-酯物质(例如甘油酯聚氧乙烯醚)和酯物质(例如聚乙二醇脂肪酸酯，甘油酯和脱水山梨糖醇酯)。这些当中，磺酸盐化合物表面活性剂是优选的，其中具有烷基的烷基芳族烃磺酸及其盐是更优选的。
这些表面活性剂可以单独或以多种物质的结合物来使用。
表面活性剂是以优选5质量％或更低、更优选0.0001-1质量％、特别优选0.0001-0.5质量％的量被引入到抛光组合物中。
本发明的抛光组合物可以进一步含有在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物，所述化合物有效地减少盘形凹陷。
在本发明中使用的在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物可以通过各种方法中的任何一种来生产。一些吡咯化合物如咪唑、三唑、四唑和噻唑包括具有反应活性取代基如羟基、羧基或氨基的化合物。此类吡咯化合物的例子包括4-羧基-1H-苯并三唑、4-羟基苯并三唑和2-氨基咪唑。所述羧基与多元醇或多元胺反应，因此形成相应的酯或酰胺。当使用具有两个或更多个官能团的多元醇或多元胺时，能够生产在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物。或者，具有羟基或氨基的吡咯化合物与具有相对于羟基或氨基而言的反应活性部位的化合物反应，从而生产出在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物。
另外地，具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物可以通过具有乙烯基的吡咯化合物的聚合反应来生产。含乙烯基的吡咯化合物的例子包括1-乙烯基咪唑、甲基丙烯酸2-[3-(2H-苯并三唑-1-基)-4-羟苯基]乙基酯。
在具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物之中，通过聚合具有乙烯基的吡咯化合物所生产的化合物是优选的，因为它们的优点是容易生产和容易控制在一个分子中吡咯的数量以及分子量。所述聚合物可以是均聚物或它与另一种乙烯基化合物的共聚物。
能够与具有乙烯基的吡咯化合物共聚的乙烯基化合物的例子包括丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酰胺，N-异丙基丙烯酰胺，二丙酮丙烯酰胺，N-叔辛基丙烯酰胺，N-乙烯基乙酰胺，N-乙烯基甲酰胺，丙烯酰基吗啉，N-乙烯基吡咯烷酮，乙酸乙烯酯和苯乙烯。
以上乙烯基化合物一般在水溶液或有机溶剂中通过自由基聚合反应来聚合。自由基聚合典型地在引发剂如偶氮二异丁腈存在下进行，以及链转移剂如十二烷基硫醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、巯基乙醇或α-甲基苯乙烯二聚物也可用来控制产物的分子量。
可用于本发明中的如此生产的聚合物具有优选为300-5,000,000、更优选1,000-1,000,000、进一步优选2,000-500,000的质量平均分子量。
可用于本发明中的在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物可以单独或以两种或多种物质的结合物引入到抛光组合物中。它的量优选是0.001-1质量％，更优选0.001-0.5质量％，特别优选0.001-0.1质量％。当用量是小的时，盘形凹陷防止无法充分地实现，而当用量过大时，与增加用量相当的效果不能实现，并且在一些情况下，会促进在抛光组合物中磨料的聚集。
用于本发明中的氨基酸的例子包括甘氨酸，丙氨酸，β-丙氨酸，2-氨基丁酸，正缬氨酸，缬氨酸，亮氨酸，正亮氨酸，异亮氨酸，别异亮氨酸，苯基丙氨酸，脯氨酸，肌氨酸，鸟氨酸，赖氨酸，牛磺酸，丝氨酸，苏氨酸，别苏氨酸，高丝氨酸，酪氨酸，3，5-二碘-酪氨酸，β-(3，4-二羟基苯基)-丙氨酸，甲状腺素，4-羟基脯氨酸，半胱氨酸，蛋氨酸，乙基硫氨酸，羊毛硫氨酸，胱硫醚，胱氨酸，磺基丙氨酸，天冬氨酸，谷氨酸，S-(羧甲基)-半胱氨酸，4-氨基丁酸，天门冬酰胺，谷氨酰胺，重氮乙酰丝氨酸，精氨酸，刀豆氨酸，瓜氨酸，δ-羟基-赖氨酸，肌酸，犬尿氨酸，组氨酸，1-甲基-组氨酸，3-甲基-组氨酸，巯组氨酸三甲基内盐和色氨酸。这些当中，甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、组氨酸和丝氨酸是优选的。
这些氨基酸可以单独使用或以两种或多种物质的结合物使用。所述氨基酸是以优选0.001-10质量％、更优选0.001-5质量％、特别优选0.001-2质量％的量被引入到抛光组合物中。当所述量过大时，抛光液的稳定性会受损害。
在分子中具有一个吡咯结构部分的化合物进一步引入到本发明的抛光组合物中具有减少盘形凹陷的效果。
在分子中具有一个吡咯结构部分的化合物的例子包括苯并咪唑-2-硫醇，2-[2-(苯并噻唑基)]硫基丙酸，2-[2-(苯并噻唑基)]硫基丁酸，2-巯基苯并噻唑，1，2，3-三唑，1，2，4-三唑，3-氨基-1H-1，2，4-三唑，苯并三唑，1-羟基苯并三唑，1-二羟基丙基苯并三唑，2，3-二羧基丙基苯并三唑，4-羟基苯并三唑，4-羧基-1H-苯并三唑，4-甲氧基羰基-1H-苯并三唑，4-丁氧基羰基-1H-苯并三唑，4-辛基氧基羰基-1H-苯并三唑，5-己基苯并三唑，N-(1，2，3-苯并三唑基-1-甲基)-N-(1，2，4-三唑基-1-甲基)-2-乙基己胺，甲苯基三唑，萘并三唑，苯并咪唑和四唑。这些当中，苯并三唑、甲苯基三唑、羟基苯并三唑、羧基苯并三唑、苯并咪唑、四唑和组氨酸是优选的。
这些化合物可以单独使用或以两种或多种物质的结合物使用。化合物是以优选0.001-5质量％、更优选0.001-2质量％、特别优选0.001-0.5质量％的量被引入到抛光组合物中。当所述量过大时，抛光液的稳定性会受损害。
本发明的抛光组合物含有具有C≥6烷基的脂肪酸，所述脂肪酸有效地减少盘形凹陷。
具有C≥6烷基的脂肪酸在其结构上没有特别限制，如碳原子的数量、羧基的数量、其它官能团和分支的存在或不存在，只要它能够溶解或分散在抛光组合物中就行。碳原子的数量优选是在6-22个的范围内。具有C≥6烷基的脂肪酸的例子包括辛酸，癸烷二甲酸，月桂酸，肉豆蔻酸，棕榈酸，硬脂酸，异硬脂酸，12-羟基硬脂酸，癸二酸，油酸和亚油酸。
这些酸可以单独使用或以两种或多种物质的结合物使用。酸是以优选0.001-5质量％、更优选0.001-2质量％、特别优选0.001-0.5质量％的量被引入到抛光组合物中。当所述量过大时，抛光液的稳定性会受损害。
本发明的抛光组合物通常优选在大约室温下使用，因为不需要温度控制设备。然而，为了例如控制抛光速率的目的，抛光组合物的温度可以加以改变和然后供应到抛光机中。温度范围优选是在0-100℃、更优选10-50℃、特别优选15-40℃的范围内。当温度太低时，抛光速率不能被提高，抛光液可能在低于0℃的温度下固化，而当温度过高时，有可能发生不希望有的副反应。
供应到抛光机中的抛光组合物的量根据所使用的抛光机和所要抛光的硅晶片两者的尺寸来确定。当8-英寸硅晶片被抛光时，优选使用10-1,000mL/分钟的量。所述量更优选是50-500mL/分钟，特别优选100-400mL/分钟。组合物的供应量可以在抛光过程中改变。例如，组合物的供应量可以在抛光周期的一半时间时增加或减少。
在使用本发明的抛光组合物的抛光方法中，所要抛光的工件(具有金属膜的基材)被压在附装于台板上的抛光垫片上。在本发明的抛光组合物被提供在所述抛光垫片和基材之间时，在台板和基材之间进行相对旋转，从而抛光所述工件。在这种情况下，可以使用具有用于容纳半导体基材的夹持器和附装抛光垫片的台板的任何普通抛光机。台板的转速根据所使用抛光机的结构和尺寸而在大范围内变化，因此圆周速度不能肯定地预定。然而，当使用普通的抛光机时，转速优选是10-500m/分钟，更优选20-300m/分钟，特别优选30-150m/分钟。为了通过台板的旋转对基材进行均匀的抛光，基材必须旋转。基材是在几乎等于台板转速的一种转速下旋转，和在一些情况下，所述转速可以稍微地改变(加速或放慢)以实现均匀的抛光。基材利用用于容纳基材的夹持器被压在抛光垫片上。压力优选是0.1-100kPa。所述压力不能肯定地预定，因为当所述表面-基材的转速高时，压力倾向于降低。然而，所述压力更优选是0.1-80kPa，特别优选0.1-50kPa。这些抛光条件可以在抛光过程中改变。例如，在抛光周期的一半时间时所述转速可以增减。
用于本发明中的抛光垫片一般是由无纺织物或聚氨酯泡沫体制成。大部分的抛光垫片具有纹槽，从而可以加速抛光和促进抛光淤浆的排出。此类有纹槽的抛光垫片的例子包括在纵向和横向上有纹槽(XY纹槽)的抛光垫片和具有同心纹槽(K形纹槽)的抛光垫片。本发明的抛光组合物适用于这些抛光垫片的任何一种。抛光垫片一般用金刚石砂轮修整器进行修整，为的是防止阻塞和进行可靠的抛光。在本发明中，可以使用任何通常已知的修整方法。
本发明的抛光组合物通过使用泵或类似装置被连续地供应到附装在台板上的抛光垫片上。所要供应的抛光组合物可以是含有全部成分的单一液体形式。或者，考虑到抛光液的稳定性，组合物可以以多个液体组分(例如，过氧化氢溶液和其它溶液；主要由磨料组成的抛光溶液和包含其它组分的溶液；等等)的形式，以分开的方式添加。分开的溶液可以在临到加入到抛光布上之前进行掺混，形成单一溶液。在这种情况下，多个管线可以连接到单个管线上，或可以使用用于混合多个抛光液的混合设备如贮器。另外地，各抛光液可以通过单独的管线供应到抛光布上。在抛光过程中，各自溶液的流速可以改变。例如，当使用两种溶液的结合物时，在抛光周期的一半时间时，滴加的两种溶液当中的一种的流速可以增加或减少。
考虑到处置的方便性，如溶液的稳定性，本发明的抛光组合物在运输或储存过程中是以多个单独组合物的形式和/或以浓稠组合物的形式进行储存。例如，抛光组合物可以分成氧化剂溶液和剩余溶液。当使用磨料时，溶液主要由磨料和剩余溶液组成。同时，抛光组合物可以作为比使用时更浓稠的组合物制得，它在被水等稀释到适合于抛光的浓度之后使用。多个的单独组合物可以相结合构成套件，后者任选通过混合和稀释来形成本发明的抛光组合物。
优选用本发明抛光组合物来抛光的金属膜被提供在具有沟槽的基材的表面上，使得所述沟槽被金属膜填充。通过金属膜的平面化抛光，获得了在沟槽中形成的布线层。阻隔层可以插入在金属布线层和基材之间。在这种情况下，所述阻隔层一般与金属膜一起被抛光。形成金属膜的金属的例子包括铝、铜、铁、钨、镍、钽、铂族金属(例如，钌和铂)和它们的合金。形成阻隔层的金属的例子包括元素金属，如钽和钛；和金属化合物，如氮化钽和一氮化钛。在优选的模式中，所述金属膜覆盖多层布线部分中的各个布线部分或覆盖一个布线部分，并且被提供在具有沟槽的基材的表面上以使得沟槽被金属膜填充。在更优选的模式中，用作多层布线部分中的布线部分的金属膜是由铜或铜合金形成，或由铁或铁合金形成。所述步骤在下面将参考在设备元件上形成布线的实施例来更详细地描述。首先，在附着于基材上的介电隔层上提供布线用的纹槽和开口，并在所述绝缘膜上形成薄的阻隔层。随后，通过镀覆或类似方法形成了金属(例如，铜)布线层，使得所述沟槽和开口被金属布线层填充。金属层被抛光，和如果需要的话，阻隔层和介电隔层被平面化抛光，因此形成在表面上有平直金属膜的基材。所述阻隔层优选是由钽、含钽的合金、钛、含钛的合金或氮化钽形成的。
在本发明中，所述介电隔层包括具有高硅含量的无机介电隔层，如二氧化硅膜、羟基倍半硅氧烷(hydroxysilsesquioxane，简称HSQ)或甲基倍半硅氧烷(methylsilsesquioxane，简称MSQ)；和有机介电隔层，如苯并环丁烯膜。这些膜可以引入孔隙，从而用作低介电常数的介电隔层。
下面描述用于MRAM的布线方法。在MRAM中提供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；和由镍-铁(透磁合金)组成并覆盖导电层的铁磁性层。如果需要，在铁磁性层上形成由某种材料(例如，钽或氮化钽)组成的薄阻隔膜。所述金属布线是通过镶嵌方法形成的，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，因此得到平面型的表面。本发明在下面将通过实施例来更详细地描述，不应当认为本发明限于
<硅晶片>
空白被铜膜和钽膜均匀涂覆的硅晶片有图案如图1中所示。硅晶片1用于在表面上形成铜布线图案，具有按100μm/100μm(或9μm/μm)的线2’/间隔3比率来排列的纹槽2(深度500nm)。硅晶片涂有由钽组成的阻隔膜4(25nm)，并且整个表面涂有铜膜5(1,000nm)。
<切成4×4cm片的硅晶片的抛光>
台板与基材的相对速度70m/分钟抛光垫片IC 1400(Rodel Nitta的产品)抛光组合物添加速率13mL/分钟压制力15kPa<蚀刻试验>
通过将各铜片(2cm×2cm)浸入各抛光组合物中并测量损失量，来获得侵蚀速度(每分钟)。
<抛光特性的评价>
梯级(深度)的测量所述深度通过使用探针型梯级计来测定。
厚度测量(空白铜和钽膜)各厚度通过薄层电阻的测量来测定。
厚度测量(有图案的铜膜)通过在所要评价的位点附近的无图案部分的薄层电阻的测量来测定厚度。
抛光速率的测定在抛光之前和之后，通过电阻的测量来测定铜膜厚度和阻隔膜厚度。差值除以抛光时间。
盘形凹陷的评价所使用的抛光速率是通过抛光有图案的硅晶片，使得铜膜以约300nm的厚度保留，来测定的。通过抛光速率的使用，各硅晶片经过某一段时间进行抛光，从而使铜膜抛光了1,500nm的厚度(相对于初始铜膜厚度而言的50％过度抛光)。如图2中所示，在100μm间隔3”的高度与100μm线部分2”的高度之间的梯级“d”用作评价盘形凹陷的指数。
侵蚀测量所使用的抛光速率是通过抛光有图案的硅晶片，使得铜膜以约300nm的厚度保留，来测定的。通过抛光速率的使用，各硅晶片在某些条件下抛光；即，抛光某一段时间，使得铜膜以相对于初始厚度而言的50％比率(计算的)进行了过度抛光。如图3中所示，在9μm/1μm(线/间隔)的间隔部分中，阻隔膜和介电隔层的损失(“e”)用作评价侵蚀的指数。
<实施例1-11和对比例1-3>
抛光组合物的组成比例示于表1-1到1-5中。
在表1-1到1-5中，聚氧化乙烯仲烷基醚磷酸酯是通过将醇物质(C13(平均)仲醇的平均3mol环氧乙烷加成物)磷酸化来制备的。聚氧化乙烯辛基醚磷酸酯、聚氧化乙烯油基磷酸酯和聚氧化乙烯月桂基磷酸酯是类似的磷酸酯。DBS、APS和BTA分别指十二烷基苯磺酸、过硫酸铵和苯并三唑。
所使用的胶态二氧化硅A具有30-40nm的初级粒度和70nm的二级粒度。所使用的胶态二氧化硅B具有65-75nm的初级粒度和120nm的二级粒度。所使用的胶态二氧化硅C具有95-105nm的初级粒度和210nm的二级粒度。VPI55K18P(BASF的产品)，它是用作具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物，是1-乙烯基咪唑和1-乙烯基吡咯烷酮的1∶1共聚物。通过GPC测量，发现所述共聚物具有5,000的质量平均分子量(已换算成聚乙二醇)和2,300的数均分子量。SokalanHP56(BASF的产品)是由1-乙烯基咪唑和1-乙烯基吡咯烷酮按照1∶1比率组成的共聚物。通过GPC测量，发现所述产物具有18,000的质量平均分子量(已换算成聚乙二醇)和6,600的数均分子量。化合物A、B、C、D和E通过下列程序来合成。
(化合物A)向装有温度计、搅拌器、氮气管道和回流冷凝器的100mL烧瓶中加入1-乙烯基咪唑(10.0g)和水30g，然后向所述混合物中添加2，2’-偶氮双{2-甲基-N-(2-羟乙基)-丙酰胺}(0.61g)。混合物充分搅拌以溶解全部组分，随后在氮气氛中在混合下升高温度至100℃。在混合物在100℃下保持3小时后，将由2，2’-偶氮双{2-甲基-N-(2-羟乙基)-丙酰胺}(0.61g)溶于水中所得到的溶液(20.0g)进一步添加到混合物中，反应继续进行3小时。反应混合物冷却到室温，因此形成约60g透明的棕色溶液。通过GPC测量，发现所述产物具有110,000的质量平均分子量(已换算成聚乙二醇)和27,000的数均分子量。
(化合物B)在装有温度计、搅拌器、氮气管道和回流冷凝器的500-mL烧瓶中加入2-丙醇(40g)，在搅拌的同时在氮气氛中将温度提高到75℃。通过计量泵在其中分别加入由1-乙烯基咪唑(46.31g)和N-乙烯基吡咯烷酮(43.69g)溶于2-丙醇(78g)中所得到的溶液(以下简称“单体溶液”)和二甲基-2，2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)(4.08g)在2-丙醇(163.92g)中的溶液(以下简称“引发剂溶液1”)。单体溶液的添加时间是4小时，引发剂溶液1的添加时间是6小时。在添加引发剂溶液1之后，反应溶液的温度升高至回流温度(约83℃)。此外，将二甲基-2，2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)(2.04g)在2-丙醇(38.76g)中的溶液(以下简称“引发剂溶液2”)添加到混合物中，反应继续进行7.5小时。在反应溶液冷却到室温之后，获得了透明的棕色溶液(约415g)。所述透明的棕色溶液通过旋转真空蒸发器冷凝并溶于水中，这一操作重复两次，从而将溶剂从2-丙醇置换为水。通过GPC测量，发现所述产物具有10,500的质量平均分子量(已换算成聚乙二醇)和4,700的数均分子量。
(化合物C)在装有温度计、搅拌器、氮气管道和回流冷凝器的500-mL烧瓶中加入2-丙醇(40g)，在搅拌的同时在氮气氛中将温度提高到回流温度(约83℃)。通过计量泵在其中分别加入由1-乙烯基咪唑(46.31g)和N-乙烯基吡咯烷酮(43.69g)溶于2-丙醇(78g)中所得到的溶液(以下简称“单体溶液”)和二甲基-2，2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)(0.82g)在2-丙醇(167.18g)中的溶液(以下简称“引发剂溶液1”)。单体溶液的添加时间是4小时，引发剂溶液1的添加时间是7小时。在引发剂溶液1添加之后，反应继续进行1小时。然后，将二甲基-2，2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)(0.21g)在2-丙醇(6.59g)中的溶液(以下简称“引发剂溶液2”)添加到混合物中，反应继续进行5小时。在反应溶液冷却到室温之后，获得了透明的棕色溶液(约380g)。所述透明的棕色溶液通过旋转真空蒸发器冷凝并溶于水中，这一操作重复两次，从而将溶剂从2-丙醇置换为水。通过GPC测量，发现所述产物具有14,200的质量平均分子量(已换算成聚乙二醇)和5,800的数均分子量。
(化合物D)在装有温度计、搅拌器、氮气管道和回流冷凝器的500-mL烧瓶中加入正丙醇(30g)，在搅拌的同时在氮气氛中将温度提高到回流温度(约98℃)。通过计量泵在其中分别加入由1-乙烯基咪唑(15.72g)、N-乙烯基吡咯烷酮(74.28g)和2-巯基乙醇(0.066g)溶于正丙醇(29.93g)中所得到的溶液(以下简称“单体溶液”)和二甲基-2，2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)(0.77g)在正丙醇(215.23g)中的溶液(以下简称“引发剂溶液1”)。单体溶液和引发剂溶液1的添加时间都是4小时。在单体溶液和引发剂溶液1添加之后，反应继续进行1小时。然后，将二甲基-2，2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)(0.77g)在正丙醇(14.63g)中的溶液(以下简称“引发剂溶液2”)添加到混合物中，反应继续进行5小时。在反应溶液冷却到室温之后，获得了透明的棕色溶液(约380g)。所述透明的棕色溶液通过旋转真空蒸发器冷凝并溶于水中，这一操作重复两次，从而将溶剂从2-丙醇置换为水。通过GPC测量，发现所述产物具有5,500的质量平均分子量(已换算成聚乙二醇)和2,900的数均分子量。
(化合物E)重复与合成化合物D相同的程序，前提条件是单体溶液是1-乙烯基咪唑(59.76g)、N-乙烯基吡咯烷酮(30.24g)和α-甲基苯乙烯二聚物(1.07g)溶于正丙醇(76.9g)中的溶液；引发剂溶液1是二甲基-2，2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)(1.25g)在正丙醇(166.75g)中的溶液；所述引发剂溶液2是二甲基-2，2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)(0.42g)在正丙醇(7.94g)中的溶液；和所述引发剂添加操作重复三次。另一个程序与合成化合物D的那些程序相同。通过GPC测量，发现所述产物具有9,300的质量平均分子量(已换算成聚乙二醇)和4,500的数均分子量。
如表2-1到2-5中所示，在全部实施例中基本上没有发生蚀刻。因此，本发明的抛光组合物获得了明显优异的盘形凹陷防止和侵蚀防止特性。相反，不含磷酸酯的对比例1-3的抛光组合物没有抑制盘形凹陷，且侵蚀特性是不令人满意的。
表1-1
表1-2
表1-3
表1-4
表1-5
表2 根据本发明，含有磷酸酯的抛光组合物能够在抛光过程中减少金属膜的盘形凹陷，尤其减少铜膜的盘形凹陷。盘形凹陷能够通过抛光组合物的使用来进一步减少，所述组合物进一步含有结合使用的选自下列这些中的至少一种物质表面活性剂、具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物、氨基酸、具有一个吡咯结构部分的化合物和具有C≥6烷基的脂肪酸。根据使用本发明的抛光组合物的抛光方法和根据生产基材的方法，能够容易地生产出具有显著平整表面的基片。
权利要求
1.一种抛光组合物，它用于抛光在具有沟槽的基材上提供的金属膜以使金属膜填充所述沟槽，从而提供平面化表面，其中所述组合物包含水、在分子中具有C≥6碳原子烷基的磷酸酯和用于金属的蚀刻剂，并且具有5-11的pH。
2.根据权利要求1的抛光组合物，其中磷酸酯是在分子中具有C6-C22烷基的磷酸酯。
3.根据权利要求1或2的抛光组合物，其中磷酸酯的含量是在0.0001-2质量％的范围内。
4.根据权利要求1-3中任何一项的抛光组合物，其中所述蚀刻剂包含酸和/或碱，和氧化剂。
5.根据权利要求4的抛光组合物，其中酸和/或碱的含量是在0.01-10质量％的范围内。
6.根据权利要求4的抛光组合物，其中氧化剂的含量是在0.01-30质量％的范围内。
7.根据权利要求1-6中任何一项的抛光组合物，它进一步包含磨料。
8.根据权利要求7的抛光组合物，其中磨料的含量是在30质量％或30质量％以下的范围内。
9.根据权利要求1-8中任何一项的抛光组合物，它进一步包含表面活性剂。
10.根据权利要求9的抛光组合物，其中表面活性剂的含量是在5质量％或5质量％以下的范围内。
11.根据权利要求1-10中任何一项的抛光组合物，它进一步包含在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物。
12.根据权利要求11的抛光组合物，其中在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物的含量是在0.001-1质量％的范围内。
13.根据权利要求1-12中任何一项的抛光组合物，它进一步包含氨基酸。
14.根据权利要求13的抛光组合物，其中氨基酸的含量是在0.001-10质量％的范围内。
15.根据权利要求1-14中任何一项的抛光组合物，它进一步包含在分子中具有一个吡咯结构部分的化合物。
16.根据权利要求15的抛光组合物，其中在分子中具有一个吡咯结构部分的化合物的含量是在0.001-5质量％的范围内。
17.根据权利要求1-16中任何一项的抛光组合物，它进一步包含在分子中具有六个或六个以上碳原子烷基的脂肪酸。
18.根据权利要求17的抛光组合物，其中在分子中具有C≥6碳原子烷基的脂肪酸的含量是在0.001-5质量％的范围内。
19.根据权利要求4-18中任何一项的抛光组合物，其中所述酸是无机酸或羧酸。
20.根据权利要求19的抛光组合物，其中所述无机酸是选自硫酸、磷酸、膦酸和硝酸中的至少一种物质。
21.根据权利要求19的抛光组合物，其中所述羧酸类是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(羟基乙酸)，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，乳酸，烟酸，喹哪啶酸和邻氨基苯甲酸。
22.根据权利要求1-21中任何一项的抛光组合物，其中所述碱是选自下列这些中的至少一种物质氨；氢氧化钠；氢氧化钾；碳酸钾；碳酸氢钾；碳酸氢铵；烷基单胺；烯丙基胺；2-乙基己胺；环己基胺，苄基胺和糠胺；具有羟基的一元胺；二胺；和多胺。
23.根据权利要求4-22中任何一项的抛光组合物，其中氧化剂是选自下列这些中的至少一种物质氧，过氧化氢，臭氧，烷基过氧化物，过酸，高锰酸盐，过硫酸盐，多氧酸，次氯酸盐和高碘酸盐。
24.根据权利要求8-23中任何一项的抛光组合物，其中磨料是由选自硅石、二氧化铈、氧化铝、氢氧化铝、二氧化钛和有机磨料中的至少一种物质形成的。
25.根据权利要求10-24中任何一项的抛光组合物，其中所述表面活性剂是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。
26.根据权利要求10-25中任何一项的抛光组合物，其中所述表面活性剂是烷基芳族磺酸或其盐。
27.根据权利要求12-26中任何一项的抛光组合物，其中在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物是具有乙烯基的吡咯聚合物。
28.根据权利要求12-27中任何一项的抛光组合物，其中在分子中具有两个或更多个吡咯结构部分的化合物是具有2,000-500,000的质量平均分子量的聚合物。
29.根据权利要求13-28中任何一项的抛光组合物，其中所述氨基酸是选自下列这些中的至少一种物质甘氨酸，丙氨酸，β-丙氨酸，2-氨基丁酸，正缬氨酸，缬氨酸，亮氨酸，正亮氨酸，异亮氨酸，别异亮氨酸，苯基丙氨酸，脯氨酸，肌氨酸，鸟氨酸，赖氨酸，牛磺酸，丝氨酸，苏氨酸，别苏氨酸，高丝氨酸，酪氨酸，3，5-二碘-酪氨酸，β-(3，4-二羟基苯基)-丙氨酸，甲状腺素，4-羟基脯氨酸，半胱氨酸，蛋氨酸，乙基硫氨酸，羊毛硫氨酸，胱硫醚，胱氨酸，磺基丙氨酸，天冬氨酸，谷氨酸，S-(羧甲基)-半胱氨酸，4-氨基丁酸，天门冬酰胺，谷氨酰胺，重氮乙酰丝氨酸，精氨酸，刀豆氨酸，瓜氨酸，δ-羟基-赖氨酸，肌酸，犬尿氨酸，组氨酸，1-甲基-组氨酸，3-甲基-组氨酸，巯组氨酸三甲基内盐和色氨酸。
30.根据权利要求15-29中任何一项的抛光组合物，其中在分子中具有一个吡咯结构部分的化合物是选自下列这些中的至少一种物质苯并咪唑-2-硫醇，2-[2-(苯并噻唑基)]硫代丙酸，2-[2-(苯并噻唑基)]硫代丁酸，2-巯基苯并噻唑，1，2，3-三唑，1，2，4-三唑，3-氨基-1H-1，2，4-三唑，苯并三唑，1-羟基苯并三唑，1-二羟基丙基苯并三唑，2，3-二羧基丙基苯并三唑，4-羟基苯并三唑，4-羧基-1H-苯并三唑，4-甲氧基羰基-1H-苯并三唑，4-丁氧基羰基-1H-苯并三唑，4-辛基氧基羰基-1H-苯并三唑，5-己基苯并三唑，N-(1，2，3-苯并三唑基-1-甲基)-N-(1，2，4-三唑基-1-甲基)-2-乙基己胺，甲苯基三唑，萘并三唑，苯并咪唑，四唑，羟基苯并三唑和羧基苯并三唑。
31.一种组合物，它通过稀释而形成在权利要求1-30中任何一项中所述的抛光组合物。
32.一种包括多个组合物的套件，它通过(i)混合或(ii)混合和稀释所述多个组合物而形成在权利要求1-30中任何一项所述的抛光组合物。
33.一种抛光方法，其特征在于它包括利用在权利要求1-30中任何一项所述的抛光组合物来抛光在具有沟槽的基材上提供的金属膜，使得金属膜填充所述沟槽，从而提供平面化的表面。
34.根据权利要求33的抛光组合物，其中所述金属膜是由铜或含有铜的合金形成的。
35.根据权利要求34的抛光组合物，其中所述金属膜与至少两层堆叠阻隔层和金属布线层。
36.根据权利要求35的抛光组合物，其中阻隔层是由选自钽、钽合金、氮化钽、钛和钛合金中的至少一种物质形成的。
37.一种使用在权利要求31中所述的组合物的方法。
38.一种使用在权利要求32中所述的套件作为运输或储存用的组合物的方法。
全文摘要
作为允许高速抛光并且同时防止盘形凹陷和侵蚀并维持金属膜的平直度的抛光组合物，本发明提供一种抛光组合物，它用于抛光在具有沟槽的基材上提供的金属膜以使金属膜填充所述沟槽，从而提供平面化表面，其中所述组合物包含水、在分子中具有C≥6碳原子烷基的磷酸酯和用于金属的蚀刻剂，并且具有5－11的pH。
文档编号H01L21/321GK1902291SQ20048004037
公开日2007年1月24日 申请日期2004年11月15日 优先权日2003年11月14日
发明者伊藤祐司, 西冈绫子, 鱼谷信夫 申请人:昭和电工株式会社