(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨが５．０より小さい半導体基材の化学機械研磨用の水性研磨組成物であって、少なくとも２つ以上のポリアクリル酸のブレンドを含み、一方のポリアクリル酸が２０，０００〜１００，０００の低い数平均分子量を有し、他方のポリアクリル酸が２００，０００〜１，５００，０００の高い数平均分子量を有し；その場合に高分子量のポリアクリル酸に対する低分子量のポリアクリル酸の重量比が１０：１〜１：１０の範囲にあり、
前記組成物の重量を基準にして３．０重量％までの研磨粒子、
前記組成物の重量を基準にして１〜１５重量％の酸化剤、
重量で５０〜５０００の重量ｐｐｍの防食剤、及び
前記組成物の重量を基準にして３．０重量％までの錯化剤
を含む水性研磨組成物。
【請求項２】
２つのポリアクリル酸のブレンドであり、一方のポリアクリル酸が２０，０００〜４０，０００の低い数平均分子量を有し、他方のポリアクリル酸が２００，０００〜３００，０００の高い数平均分子量を有し；その場合に高分子量のポリアクリル酸に対する低分子量のポリアクリル酸の重量比が４：１〜１：４の範囲にある、請求項１に記載の水性研磨組成物。
【請求項３】
酸化剤が過酸化水素である、請求項１に記載の水性研磨組成物。
【請求項４】
防食剤がベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、またはそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の水性研磨組成物。
【請求項５】
錯化剤が少なくとも２つのカルボキシル基と水酸基を有するカルボン酸である、請求項１に記載の水性研磨組成物。
【請求項６】
ｐＨが２．８〜４．２であり、２つのポリアクリル酸のブレンドであり、一方のポリアクリル酸が２０，０００〜４０，０００の低い数平均分子量を有し、他方のポリアクリル酸が２００，０００〜３００，０００の高い数平均分子量を有し；その場合に高分子量のポリアクリル酸に対する低分子量のポリアクリル酸の重量比が４：１〜１：４の範囲にあり、酸化剤が過酸化水素からなり、防食剤がベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、またはそれらの混合物からなる群から選択され、錯化剤が少なくとも２つのカルボキシル基と水酸基とを有するカルボン酸である、請求項１に記載の水性研磨組成物。
【請求項７】
（ａ）研磨表面を有する研磨パッドを準備する工程；
（ｂ）前記ウェーハの表面が研磨表面と接触するように前記ウェーハをキャリア内に保持する工程；
（ｃ）前記ウェーハの表面に圧力及び前記ウェーハ表面と前記研磨表面との間の相対的な側面運動の双方を与えるように、前記キャリアを動かす工程；かつ
（ｄ）前記ウェーハ表面と研磨表面との間の界面に、請求項１記載の水性研磨組成物を供給する工程
を含む半導体ウェーハの表面を研磨する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は、集積回路表面、特にシリコンジオキシド膜（ＴＥＯＳ、熱酸化物又はＢＰＳＧ）、ｌｏｗ−Ｋ  ＩＬＤ膜、シリコンナイトライド膜、金属膜（線）及びこれらの混合物を含むものの研磨及び平坦化に関する。
【０００２】
〔関連する技術の説明〕
ＣＭＰは、ＩＣ生産において、半導体基材の表面から種々の薄膜を除去／平坦化することを可能にする半導体工業で使用される技術である。いろいろなタイプの研磨剤がＣＭＰに用いられる。一般的にポリマー材料から製造される研磨パッドは、ＣＭＰプロセスにおいて、別の重要な部分である。シリコンジオキシド、金属酸化物（アルミナ、セリア、チタニア及びジルコニアなど）又はそれらの混合物の粒子が、一般的にＣＭＰスラリーの研磨剤として使用される。
【０００３】
平滑な、スクラッチがなく欠陥の少ない表面を備えたＩＣウェーハの平坦化を達成することが、研磨粒子の存在とポリマーパッドのミクロ凹凸構造によって、大いに挑戦されている。適切に配合されていないＣＭＰスラリーは、研磨した表面にスクラッチ及び残渣を発生させる。スクラッチは、粒子の微量の痕跡（スラリー粒子及び除去された材料からの残渣）から生じるおそれがあリ、一方残渣のコーティングは、ゲル化したスラリー及び除去された材料（金属ＣＭＰの場合は金属酸化物及びシリコンオキシドＣＭＰの場合はシラノール又はシリケート）の再沈着から発生する。密なスクラッチを与えるテクスチャーは、ウェーハ表面のより高いレベルの粗さに大きく効いてくる。スラリーコーティング及び残渣の再沈着は、密なパターンの領域、特に表面エネルギーが高く残渣が容易に蓄積されうる領域にある小さな表面形状及び結合線で起こりやすい。
【０００４】
米国特許第５，７０４，９８７号明細書には、化学機械研磨の後、ウェーハ表面に吸着したスラリー粒子残渣を除去する問題が述べられている。２段階の清浄化操作が提案されている。第１のステップではノニオン性高分子界面活性剤の塩基性水溶液を使用する；第２のステップでは純水を使用する。
【０００５】
米国特許第５，７８３，４８９号明細書には、沈降、凝集及び分解に対する酸化剤を含む研磨スラリーの安定性を促進する界面活性剤、安定剤又は分散剤の使用について述べられている。界面活性剤は、アニオン性、カチオン性、ノニオン性又は両性である。界面活性剤の添加は、ウェーハのウェーハ内非均一性（ＷＴＷＮＵ）の改善に有効であり、それによってウェーハ表面が改良され、ウェーハ欠陥が減少する。
【０００６】
本発明は、ＩＣウェーハ表面上のスクラッチを防止し、表面粗さを最小にし、そしてゲル化したスラリー又は残渣のコーティングを除去するために、ＣＭＰスラリーに使用できる化合物を提供する。本特許に挙げた化学化合物は、これに限定されるものではないが、シリコンジオキシド、金属酸化物及び他の任意の無機酸化物、及びこれらの混合物を含む研磨剤粒子と効果的に作用する。本発明のスラリーは、シート状ウェーハ、シリコンジオキシド（ＴＥＯＳ、ＢＰＳＧ、熱酸化物）の膜／線を有するパターンウェーハ、ｌｏｗ−Ｋポリマー、シリコンナイトライド及び金属、並びにこれらの混合物などに対し、ＣＭＰプロセスで用いると、効果的に作用する。
【０００７】
〔発明の概要〕
少なくとも１６個の炭素原子を含む主鎖を有する有機ポリマーを含有し、このポリマーは半導体ウェーハ基材表面の表面基と親和性を有する複数の部分を持つ、半導体ウェーハ基材の研磨に有用な組成物を提供する。
【０００８】
少なくとも１６個の炭素原子を含む炭素主鎖を有する界面活性剤を含有する半導体ウェーハ基材の研磨に有用な別の組成物を提供する。
【０００９】
ｐＨが５．０より小さい水溶性組成物並びに数平均分子量が約２０，０００〜１５０，０００のポリアクリル酸、又は高及び低数平均分子量のポリアクリル酸のブレンドを含む、金属回路を有する半導体ウェーハの化学機械研磨のための、さらに別の研磨組成物を提供する。
【００１０】
本発明のさらに別の様相は、半導体ウェーハを研磨する方法であり、その場合に基材がパッドに押し付けられ、基材とパッドが相互に相対的に動き、そして研磨組成物が研磨作業中にパッドに供給され、この組成物は少なくとも１６個の炭素原子を含む主鎖を有する有機ポリマーを含有し、このポリマーが半導体ウェーハ表面上の表面基に対して親和性を有する複数の部分を有するものである。
【００１１】
本発明のまたさらに別の様相は、半導体ウェーハを研磨する方法であり、その場合に基材がパッドに押し付けられ、基材とパッドが相互に相対的に動き、そして研磨組成物が研磨作業中にパッドに供給され、この組成物は少なくとも１６個の炭素原子を含む主鎖を有する界面活性剤を含有する。
【００１２】
本発明の組成物は、１以上の次のものを、場合によりさらに含むことができる：サブミクロン研磨粒子、分散剤、酸化剤、及び錯化剤。
【００１３】
〔好ましい態様の説明〕
研磨するＩＣウェーハ表面を、好ましくは吸着された界面活性剤又はポリマーによりコーティングすることにより、スクラッチ及び残渣の再沈着を著しく除去することができる。しかしながら、コーティング層は、ウェーハ表面に弱く結合しているべきであり、しかも材料の研磨速度が著しく減少しないように、ＣＭＰプロセスの間、磨耗により容易に拭い去られるべきである。コーティング層はまた、ＣＭＰ後の洗浄プロセスにおけるイオン交換水又はアルカリ溶液により、容易に洗浄除去されるべきである。あるタイプの界面活性剤又はあるタイプのポリマーをＣＭＰスラリーに添加すると、この添加剤が約１６以上の炭素鎖長を有する場合には、先に述べた目的を効果的に果たすことができることを発見した。界面活性剤は、ＣxＨ2x+1（ｘ＞１６）を含む疎水性末端、若しくはエチレンオキシド鎖（ＯＣＨ2ＣＨ2）n（ｎ＞８）、又は両方の混合物を有する必要がある。界面活性剤の他の末端は、上述した疎水性の鎖に結合した親水性官能基部分を含む。これらの部分は、ウェーハ表面に含まれる表面基（即ちシラノール、シロキサン、又は加水分解された金属の膜又は線）に対して親和性を有する。これらの末端官能基は、通常極性部分、例えば、これらに限定されるものではないが、水酸基、エーテル、アミンオキシド、フォスフィンオキシド、スルフォオキシド、カルボキシ、カルボニル、アルコキシ、スルフォニル、サルフェート及びフォスフォニルなどである。ポリマーは、主鎖から伸びている官能基部分を備えた炭素主鎖を含む高分子量有機ポリマーであることができる。この官能基部分は、保護層を与えるようにウェーハ表面と強く相互作用する。官能基部分と水酸基表面との間の相互作用は、これに限定されるものではないが、極性種の水素結合（例えば水酸基同士の相互作用）において観察されるものと似ている。このポリマー化合物は、さらに高分子量有機材料として定義され、少なくとも５（即ち５つの繰り返しモノマー単位）の重合度、より好ましくは１０以上、最も好ましくは５０以上の重合度を有する。このポリマーの炭素主鎖は、約１６以上の炭素鎖長を有する必要がある。
【００１４】
このポリマー化合物は、ウェーハ表面に含まれる表面基（即ちシラノール、シロキサン、加水分解された金属の膜又は線など）に対して親和性を有する複数の部分を含む。これらの末端官能基は、通常極性部分、例えば、これらに限定されるものではないが、水酸基、エーテル、アミンオキシド、フォスフィンオキシド、スルフォオキシド、カルボキシ、カルボニル、アルコキシ、スルフォニル、サルフェート及びフォスフォニルなどである。主鎖の炭素数に対するウェーハ表面の親和性官能基数の比は、１：１から１：２００の間であり、好ましくは１：１から１：５０、最も好ましくは１：１から１：１０の間である。前に定義したポリマーのブロック共重合体は、前述の応用に関して同じ作用を有することがわかった。このタイプの分子の例は、これに限定されないが、ポリビニールアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリメチルメタクリレート、ポリフォルムアルデヒド、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、及びこれらの混合物を含む。
【００１５】
本発明のスラリーは、場合により分散剤を含むことができる。水性ＣＭＰスラリーは、サブミクロンの研磨粒子を含有する。これら粒子の大きさは、スラリーの性能および結果として生じる表面の品質にとって重要である。研磨粒子が凝集すると、研磨除去速度が変わり、表面品質は劣化するであろう。研磨粒子のこの凝集を防ぐために、スラリー配合物中に分散剤を含めることができる。分散剤は、アニオン性、カチオン性またはノニオン性であっても良い。適切な分散剤の選択は、研磨粒子の表面特性およびスラリー配合物のイオン的性質を含む多くの要因に依存する。イオン性界面活性剤のいくつかの例として、ラウリル硫酸ナトリウム、臭化セチルートリメチルアンモニウムがある。アミノアルコールもまたＣＭＰのためのスラリーに分散剤として用いられる。
【００１６】
酸化剤もまた、本発明の組成物に存在することができる。通常の酸化剤の例としては、硝酸塩、ヨウ素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、亜塩素酸塩、硫酸塩、過硫酸塩、過酸化物、オゾン化水、酸素化水がある。酸化剤は、ＣＭＰ用スラリーに、約０．０１重量％から約７重量％の濃度で使用できる。一般に、それらは約１重量％から約７重量％の濃度で使用される。好ましい酸化剤はヨウ素酸塩である。
【００１７】
任意の金属酸化物または他の研磨剤（例えば、アルミナ、セリア、ジルコニア、シリカ、チタニア、炭酸バリウム、又はダイヤモンド）を、本発明のスラリーに使用することができる。
【００１８】
金属及び特に銅の金属回路を有する半導体ウェーハの化学機械研磨用の本発明の特に有用な一つの研磨組成物は、ｐＨが５．０より小さい水溶性組成物と、
約２０，０００から１５０，０００の数平均分子量を有するポリアクリル酸、又は高及び低数平均分子量ポリアクリル酸のブレンド、
３．０重量％までの研磨粒子、
１〜１５重量％の酸化剤、好ましくは過酸化水素、
５０〜５，０００ppm（重量で百万分の一）の防食剤、及び
３．０重量％までの錯化剤、好ましくはリンゴ酸
を含むポリアクリル酸組成物である。
【００１９】
好ましいポリアクリル酸研磨組成物は、約２０，０００〜１００，０００の数平均分子量を有する低分子量ポリアクリル酸ポリマーと、約２００，０００から１，５００，０００の数平均分子量を有する高分子量のポリアクリル酸ポリマーと、の２つ以上のポリアクリルポリマーのブレンドである。高分子量ポリマーに対する低分子量ポリマーの重量比は、約１０：１から１：１０である。
【００２０】
このポリアクリル酸研磨組成物は、ｐＨが５．０より小さい水溶性組成物で、好ましくは約２．８〜４．２、より好ましくは２．８〜３．８である。ｐＨが５．０以上になると、半導体基材における銅の研磨が著しく減少することがわかった。
【００２１】
このポリアクリル酸組成物は、組成物重量を基にして約０．０５〜１．０重量％のポリアクリル酸、又は少なくとも１つの比較的高い数平均分子量を有するポリアクリル酸と、他の１つ以上の比較的低い数平均分子量を有するポリアクリル酸と、の混合物を含有する。
【００２２】
ポリアクリル酸の数平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により決定される。
【００２３】
ポリアクリル酸組成物に使用されるポリアクリル酸は、約２０，０００〜１５０，０００、好ましくは２５，０００〜７５，０００、より好ましくは２５，０００〜４０，０００の数平均分子量を有する。２つのポリアクリル酸のブレンド又は混合物を使用する場合には、分子量２０，０００〜１００，０００、好ましくは２０，０００〜４０，０００の低数平均分子量のポリマーが使用される。高数平均分子量のポリアクリル酸は、約２００，０００から１，５００，０００、好ましくは１５０，０００〜３００，０００の分子量を有する。高分子量ポリマーに対する低分子量ポリアクリル酸ポリマーの重量比は、約１０：１から１：１０、好ましくは４：１から１：４、より好ましくは２：１から１：２である。
【００２４】
特に好ましい一つのブレンドは、約３０，０００の低数平均分子量を有するポリアクリル酸ポリマーと、約２５０，０００の高数平均分子量を有するポリアクリル酸ポリマーの１：１重量比のポリアクリル酸ポリマーを含む。
【００２５】
数平均分子量が１，０００〜５，０００のポリアクリル酸のような低分子量ポリアクリル酸を、ブレンド中にさらに使用することもできる。
【００２６】
研磨条件や組成物中の他の成分を適切に調節することにより、研磨組成物中にさらなる添加剤として、非常に高分子量のポリアクリル酸ポリマー（分子量が１，５００，０００以上）、又は架橋されたポリアクリル酸ポリマーを使用することができる。また、これらの高分子量又は架橋されたポリアクリル酸ポリマーを、前述の単一のポリアクリル酸又はポリアクリル酸のブレンドの代りに使用することもできる。
【００２７】
アクリル酸共重合体、ポリメタアクリル酸、メタクリル酸共重合体、ポリアクリルアミド、アクリルアミド共重合体、ポリメタクリルアミド、メタクリルアミド共重合体、及び多様な上記と別の共重合体のようなアクリル基のポリマーを使用し、そして受け入れられる研磨組成物を得ることが可能である。
【００２８】
また、微生物劣化可能、光劣化可能、又は本発明において研磨組成物に使用可能な他の手段により劣化可能なポリアクリル酸ポリマーを形成することができる。その様な組成物の例は、ポリ（アクリレート−コ−メチル２−シアノアクリレート）のセグメントを含有する微生物劣化性ポリアクリル酸である。
【００２９】
ポリアクリル酸研磨組成物は、上述の研磨粒子を３．０重量％まで含有することができる。好ましくは、この組成物はその様な粒子を含有しない。
【００３０】
ポリアクリル酸研磨組成物は、約１〜１５重量％、好ましくは５〜１０重量％の酸化剤、例えば過酸化水素、ヨウ素酸カリウムのようなヨウ素酸塩、硝酸セシウム、硝酸バリウム、硝酸アンモニウムのような硝酸塩、硝酸アンモニウム及び硝酸セシウムの混合物、炭酸アンモニウムのような炭酸塩、硫酸アンモニウム及び硫酸ナトリウムのような過硫酸塩及び過塩素酸塩を含有する。過酸化水素は、好ましくは約９重量％の量である。
【００３１】
ポリアクリル酸組成物は、ここに引用文献として挿入されている、１９９５年２月２１日に発行されたBrancaleoni等の米国特許第５，３９１，２５８号明細書に開示されているように、水酸基と共に２つ以上のカルボキシル基を含有するカルボン酸のような錯化剤を、３．０重量％まで、及び好ましくは０．１〜１．０％含む。代表的な錯化剤は、直鎖モノ−及びジカルボン酸及びその塩、例えばリンゴ酸及びリンゴ酸塩、酒石酸及び酒石酸塩、グルコン酸及びグルコン酸塩、クエン酸及びクエン酸塩、マロン酸及びマロン酸塩、ギ酸及びギ酸塩、乳酸及び乳酸塩を含む。ポリヒドロキシ安息香酸及びその塩、フタル酸およびその塩も使用できる。
【００３２】
ポリアクリル酸組成物はまた、防食剤、例えば好適なＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）及びＴＴＡ（トリルトリアゾール）又はそれらの混合物を、約５０〜５，０００ppm（重量百万分の一）含有する。使用可能な他の防食剤は、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール、Ｎ−（１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−イルメチル）ホルムアミド、３，５−ジメチルピラゾール、インダゾール、４−ブロモピラゾール、３−アミノ−５−フェニルピラゾール、３−アミノ−４−ピラゾールカルボニトリル、１−メチルイミダゾール、インドリンＱＴＳなどである。
【００３３】
ポリアクリル酸組成物は、アミンのようなｐＨ緩衝剤を含有し、かつ界面活性剤、凝集防止剤、粘度調整剤、湿潤剤、洗浄剤などを含有してもよい。
【００３４】
次のものが、半導体を研磨するために、本発明の新規な研磨組成物と本発明のポリアクリル酸組成物と共に使用できる代表的な研磨パッドである：２０００年２月８日に発行されたRobertsらの米国特許第６，００２，２６８号明細書に述べられた金属パッド、２０００年２月８日に発行されたCookらの米国特許第６，０２２，２６４号明細書に述べられた研磨粒子を含むパッド、１９９６年２月６日に発行されたCookらの米国特許第５，４８９，２３３号明細書に述べられたパッド、ＳＵＢＡの商標でRodel Inc.から販売されているパッドに代表されるポリマーを含浸した繊維マトリックス、工程内生産又は中空充填材の添加により達成される空隙スペースを含有するポリマーシートのパッド（代表的にはＰＯＬＩＴＥＸ及びＩＣ１０１０の商標でRodel Inc.から販売されているパッド）、工程内生産又は中空充填材の添加により達成される、場合によっては空隙スペースを含むことができる、充填剤として添加した固体粒子を含有するポリマーシートのパッド（代表的には、ＭＨの商標でRodel Inc.から販売されているパッド）、及び表面に接触しているパッドの外側基材が上記の１つから選択されたパッドからなる、多層材料から構成される複合パッド。
【００３５】
以下に示す実施例において、スラリー中の上記添加剤の吸着により生じるウェーハ表面張力の減少について述べる。表面粗さの改良及びスラリー／残渣の再沈着の防止についての実施例についても示す。全ての部及びパーセントは、重量を基にしており、分子量は他に記載がなければゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより決定される。
【００３６】
実施例１：スラリー中の添加剤によるウェーハ表面張力の低減
Cruise K-12表面張力計を、表面張力の測定に使用した。表面張力の測定のために、スラリーの密度を測定し記録する。四角形に切断し火炎法により清浄化したウェーハは、厚みと幅を測定し、次いでその後の使用のために、清浄領域に静置する。装置にスイッチを入れ、秤のゼロ調整を行う。ウェーハを留め金保持具により秤に取り付け、８０mlのスラリーを適切な試料容器に加える。実験の間、ウェーハがスラリー中に所定の深さで浸漬するまで、試料容器を上昇させる。装置により発生したデータは、ウェーハがスラリーの表面に浸漬するにつれて、ウェーハに生じた重量差に基づいて計算される。表面張力を決定するために、表面張力ソフトウェアを開き、プレート法を選択し、試料パラメーター（例えば、ウェーハの厚み及び幅、スラリーの密度及び浸漬深さ）を入力する。装置をスタートさせ表面張力を計算する。
【００３７】
表１に示すように、スラリーへのＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）の添加により、ＴＥＯＳ及びＢＰＳＧ両方のウェーハ表面の表面張力が減少し、このことはＰＶＰが表面に吸着され、その表面に沿って保護層が形成されることを示している。
【００３８】
【表１】
0004832690.tif 000002
【００３９】
実施例２：ウェーハ表面粗さの減少
試料Ａ、ＢのウェーハについてＡＦＭ像を撮影した。ウェーハを撮影するのにDigital Instrument Dimension 5000 AFMを使用した。１０μm角の走査寸法を選択した。ＲＭＳ（ルートミーンスクエア）粗さを、Ｐ−Ｖ（最低値に対する最高値）と同様に、全表面ポイントで測定した。ウェーハの中央及び端のポイントを試料とした。
【００４０】
図１に示すように、ＰＶＰの添加により、表面粗さが著しく改善された。ＰＶＰの添加によりスクラッチが除去された。
【００４１】
実施例３：スラリー／残渣の再沈着の防止
極端な表面粗さとスラリー残渣の再沈着に及ぼすＰＶＰの影響を示すために、コンディショニングされていないＯＸＰ−３０００を緩やかなテーブル及び定盤速度のプロセスで使用した。ＰＶＰ無添加の試料Ａを所定の条件下で研磨スラリーとして使用した。次いでＰＶＰを添加した試料Ｂを使用した。ＴＥＯＳのシート状のウェーハを研磨し、イオン交換水で拭い、OnTrak DSS-200洗浄機で水酸化アンモニウム溶液を用いて洗浄し、そしてライカ欠陥検査光学顕微鏡で観察した。このライカは５倍の対物レンズを備えており、１４３倍の全スクリーン倍率に相当する。Normarskiプリズム様式を、コントラストを高めるために使用した。
【００４２】
図２に示すように、スラリーの沈着又は研摩屑の再沈着は、スラリーにＰＶＰを添加することにより除去され、このことはウェーハ上のＰＶＰコーティング層により、スラリー又は研摩屑がウェーハに直接沈着するのを防止する。
【００４３】
実施例４：スラリー／残渣の再沈着の防止
実施例３において、スラリー／残渣の再沈着を測定したいくつかのポリマー及び界面活性剤を本実施例で使用した。驚くべきことに、スラリー／残渣の再沈着を防止するポリマー及び界面活性剤は、少なくとも約１６以上の炭素鎖長を有する必要があることがわかった。上記の官能部分を有するポリマー及び界面活性剤の全てが有効であるとは一般的に言えない。これらの分子は、スラリー／残渣の再沈着を防止するのに十分な厚さの膜を形成するのに十分な大きさである必要がある。
【００４４】
次のスラリー／再沈着試験では、次の条件で、ＴＥＯＳウェーハをStrasbaugh 6DS-SP研磨機で研磨した。デラウェア州ニューアークのRodel Inc.から市販されているＩＬＤ１３００スラリーが、０．２重量％の界面活性剤又はポリマー添加剤と共に使用された。
【００４５】
【表２】
0004832690.tif 000003
【００４６】
表２は、スラリー／残渣の再沈着を防ぐのに有効であるためには、炭素鎖長が約１６以上でなければならないことを示す。好適な添加剤は、比較的硬い表面を有する研磨パッド、例えばデラウェア州ニューアークのRodel Inc.から市販されているＯＸＰ−３０００パッドと共に使用されるとき、特に有用であることもわかった。
【００４７】
実施例５：ポリアクリル酸研磨組成物
水性研磨組成物１は、次の成分を一緒にブレンドすることにより作製した：リンゴ酸０．２２部、ベンゾトリアゾール３０００ppm（百万分の一）、過酸化水素９．０部及び水から成る１００部の組成物を作製し、ｐＨを３．１に調節した。次いで、数平均分子量が２５０，０００のポリアクリル酸０．０９部及び数平均分子量が３００，０００のポリアクリル酸０．０９部を添加した。
【００４８】
Ｍｉｒａ研磨機を次の条件で使用した：５psiの加工圧力、４０秒間に１００rpmの定盤速度及び９０rpmのヘッド速度；第２段階の研磨は、５psiの加工圧力、４０秒間に１００rpmの定盤速度及び２５rpmヘッド速度であった；第３段階の研磨は、２psiの加工圧力、２２０秒間に１００rpmの定盤速度及び９０rpmのヘッド速度であった。使用したパッドは、Rodel Inc.により作製され、米国特許第６，０２２，２６８号明細書に記載されたMetals２６パッドであった。このパッドは、１００グリットのダイアモンドディスク（Abrasives Technology Inc.製）を用いて、３０分間の前コンディショニングを行い、何枚かのウェーハの研磨の間に、２０秒間コンディショニングを行った。
【００４９】
研磨した試験ウェーハは、夫々１０μm、２５μm、１００μmの幅を有する銅の溝又は線を備えたシリコンジオキシド層を有するシリコンウェーハであり、そのウェーハの表面に薄い銅層を析出させたものである。
【００５０】
研磨後、各々の線のディッシングを線の中央、中間及び端部で測定し、平均値を決定した。研磨組成物は、バリヤに対して銅の高い選択性を有するので、銅の除去は本質的にバリヤに到達すると停止する。それ故、次の表３に報告されているディッシング値は、バリヤの厚みを含んでいる。以下の表３に示した結果は、受け入れ可能であると考えられる。
【００５１】
次のポリアクリル酸混合物を使用した以外は、組成物１と同じものである水性研磨組成物２を作製した：平均分子量１，２５０，０００のポリアクリル酸０．０９％＋平均分子量３０，０００のポリアクリル酸０．０９％。研磨は前記のように行い、結果は受け入れ可能なものであり、下記の表３に示す。
【００５２】
次のポリアクリル酸混合物を使用した以外は、組成物１と同じものである水性研磨組成物３を作製した：平均分子量７５０，０００のポリアクリル酸０．０９％＋平均分子量３０，０００のポリアクリル酸０．０９％。研磨は前記のように行い、結果は受け入れ可能なものであり、下記の表３に示す。
【００５３】
次のポリアクリル酸を使用した以外は、組成物１と同じものである水性研磨組成物４を作製した：分子量３０，０００のポリアクリル酸０．１８％。研磨は前記のように行い、結果は受け入れ可能なものであり、下記の表３に示す。
【００５４】
全てのベンゾトリアゾールをトリルトリアゾールに置き換えた以外は、組成物１と同じものである水性研磨組成物５を作製した。研磨は次の条件で行った：５psiの加工圧力、６０秒間に１００rpmの定盤速度及び９０rpmのヘッド速度；第２段階の研磨は、５psiの加工圧力、６０秒間に１００rpmの定盤速度及び２５rpmのヘッド速度であった；第３段階の研磨は、２psiの加工圧力、１１５秒間に１００rpmの定盤速度及び９０rpmのヘッド速度であった。研磨結果は受け入れ可能なものであり、下記の表３に示す。
【００５５】
表３
組成物１
（平均分子量２５０，０００のポリアクリル酸０．０９％＋平均分子量３０，０００のポリアクリル酸０．０９％）
１０μm線           ２５μm線             １００μm線
平均  ３９１        平均  ４９３          平均  ９４３
組成物２
（平均分子量１，２５０，０００のポリアクリル酸０．０９％＋平均分子量３０，０００のポリアクリル酸０．０９％）
１０μm線           ２５μm線             １００μm線
平均  ３１６        平均  ３８３          平均  ６３７
組成物３
（平均分子量７５０，０００のポリアクリル酸０．０９％＋平均分子量３０，０００のポリアクリル酸０．０９％）
１０μm線           ２５μm線             １００μm線
平均  ４１６        平均  ４４１          平均  ９４０
組成物４
（平均分子量３０，０００のポリアクリル酸０．１８％）
１０μm線           ２５μm線             １００μm線
平均  ４６９        平均  ７１５          平均  １００７
組成物５
（全てのベンゾトリアゾールをトリルトリアゾールに置き換えた以外は組成物１と同じもの）
１０μm線           ２５μm線             １００μm線
平均  ３５４        平均  ５０３          平均  ７５７
【００５６】
実施例８（比較例）
ポリアクリル酸を含む次の研磨組成物は、適切な研磨結果を与えない組成物を示す：
【００５７】
組成物６
この組成物は、数平均分子量が１，８００であるポリアクリル酸０．１８％を、組成物１で使用したポリアクリル酸のブレンドと置き換えた以外は、組成物１と同じものである。研磨は、第３段階の研磨を５００秒間継続した以外は、組成物１で使用したのと同じ方法で行った。ウェーハから銅の除去がなかったので、研磨は不充分であった。
【００５８】
組成物７
この組成物は、数平均分子量が２５０，０００であるポリアクリル酸０．１８％を、組成物１で使用したポリアクリル酸のブレンドと置き換えた以外は、組成物１と同じものである。研磨は、組成物１で使用したのと同じ方法で行った。
【００５９】
結果は次の通りであった：１０μm−７２５、２５μm−９５９、１００μm−１５８１。１００μm線のディッシング値は受け入れられないと考えられる。
【００６０】
組成物８
この組成物は、ｐＨを５．５に調整した以外は、組成物１と同じものである。研磨は、組成物１で使用したのと同じ方法で行った。ウェーハから銅の除去がなかったので、研磨は不充分であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  試料Ａ（ＰＶＰ無添加）及び試料Ｂ（ＰＶＰ０．２重量％添加）を用いて研磨したウェーハのＡＦＭ像を示す図である。
【図２】  試料Ａ（ＰＶＰ無添加）及び試料Ｂ（ＰＶＰ０．２重量％添加）を用いて研磨したウェーハのライカ欠陥検査光学顕微鏡の観察結果を示す図である。
【図１】
0004832690.tif 000004
【図２】
0004832690.tif 000005