(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイレベルな研磨速度を有しながらも、金属のディッシングおよび残留問題を解決することができる化学機械研磨用組成物を提供する。【解決手段】研磨用化合物と腐蝕抑制剤と界面活性剤と二酸化合物と金属残留抑制剤と水とを含有する化学機械研磨用組成物である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨用化合物と腐蝕抑制剤と界面活性剤と二酸化合物と金属残留抑制剤と水とを含有する化学機械研磨用組成物であって、前記金属残留抑制剤は、下記化学式で表わされる化合物の少なくとも１種を有することを特徴とする化学機械研磨用組成物。
【化１】
2007251175.tif 000006
（上記化学式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4は、それぞれ水素、Ｃ1〜Ｃ6のアルキル基、Ｃ2〜Ｃ6のアルケニル基、およびＣ2〜Ｃ6のアルキリデン基からなる群より選ばれた官能基であり、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9およびＲ10は、それぞれ水素、およびＣ1〜Ｃ6のアルキル基からなる群より選ばれた官能基である。）
【請求項２】
前記研磨用化合物が０.１０〜２５.００ｗｔ％の範囲内にあり、前記腐蝕抑制剤が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、前記界面活性剤が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、前記二酸化合物が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、前記金属残留抑制剤が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、残部は水であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項３】
前記研磨用化合物が０.５０〜１０.００ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項４】
前記研磨用化合物が０.５０〜５.００ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項５】
前記腐蝕抑制剤が０.０１〜０.５０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項６】
前記腐蝕抑制剤が０.０１〜０.２０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項５に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項７】
前記界面活性剤が０.０１〜０.５０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項８】
前記界面活性剤が０.０１〜０.３０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項７に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項９】
前記二酸化合物が０.０５〜１.００ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１０】
前記二酸化合物が０.１０〜１.００ｗｔ％の範囲内にあること特徴とする請求項９に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１１】
前記金属残留抑制剤が、前記化合物（Ｉ）、前記化合物（II）および前記化合物（III）からなる群より選ばれた少なくとも１種を含み、前記金属残留抑制剤が前記化学機械研磨用組成物において占める重量比が０.０１〜０.５０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１２】
前記金属残留抑制剤が０.０１〜０.３０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項１１に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１３】
前記金属残留抑制剤が０.０５〜１.００ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１４】
前記金属残留抑制剤が０.０５〜０.５０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項１３に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１５】
前記化合物（II）が、２,２−ジメチルコハク酸、２−エチル−２−メチルコハク酸、２、３−ジメチルコハク酸、およびメチレンコハク酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物であることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１６】
前記化合物（III）が、マレイン酸、２−メチルマレイン酸、フマル酸、および２−メチルフマル酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物であることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１７】
前記化合物（IV）が、２−ヒドロキシ酢酸、２−メチル−２−ヒドロキシ酢酸、２−エチル−２−ヒドロキシ酢酸、２,２−ジエチル−２−ヒドロキシ酢酸、および２−エチル−２−メチル−２−ヒドロキシ酢酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物であることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１８】
前記化合物（Ｖ）が、アクリル酸、２−メチルアクリル酸、２−エチルアクリル酸、３−メチルアクリル酸、および２,３−ジメチル アクリル酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物であることを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項１９】
前記腐蝕抑制剤が、ベンゾトリアゾール、１,３,５−トリアジン−２,４,６,−トリオール、１,２,３−トリアゾール、３−アミノ−１,２,４−トリアゾール、３−ニトロ−１,２,４−トリアゾール、４−アミノ−３−ヒドラジノ−１,２,４−トリアゾール−５−チオール、ベンゾトリアゾール−５−カルボン酸、３−アミノ−１,２,４−トリアゾール−５−カルボン酸、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、およびニトロベンゾトリアゾールからなる群より選ばれた少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項２０】
前記界面活性剤が、陰イオン性または非イオン性の界面活性剤であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項２１】
前記二酸化合物が、コハク酸、アジピン酸、およびグルタル酸からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項２２】
ｐＨ値が２〜５の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項２３】
ｐＨ値が３〜４の範囲内にあることを特徴とする請求項２２に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項２４】
前記研磨用化合物が、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＳｉＣ、ＴｉＯ2、およびＳｉ3Ｎ4からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項２５】
酸化剤として、過酸化水素、硝酸第二鉄、ヨウ素酸カリウム、過酢酸、および過マンガン酸カリウムからなる群より選ばれたいずれかの化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項２６】
前記酸化剤に対し、前記研磨用化合物と腐蝕抑制剤と界面活性剤と二酸化合物と金属残留抑制剤と水からなる混合物の比が１：９〜１：３０の範囲内にあることを特徴とする請求項２５に記載の化学機械研磨用組成物。
【請求項２７】
０.０１〜１.００ｗｔ％のギ酸をさらに含有することを特徴とする請求項２に記載の化学機械研磨用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械研磨用組成物に係り、特に、ウェハ表面における好ましくない金属残留およびディッシングの発生を防止することができる化学機械研磨用組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ表面の欠陥を除去し、フォトリソグラフィ工程における焦点が合わせ難いという問題を解決するため、化学機械研磨技術（以下ＣＭＰと略す時がある）を用いてウェハ表面を平坦化することができる。元々化学機械研磨技術とは、サイズが０.５μｍ以下の装置を製造するための技術とされる。
【０００３】
集積回路の製造において、シリコンオキサイドまたはシリコンニトライドからなる中間層や、タングステン、銅、アルミニウムなどからなる作動用の金属配線を研磨する平坦化工程がある。その研磨方法としては、研磨ヘッドを備えた研磨盤に半導体ウェハを設置し、砥粒を含むスラリーを半導体ウェハ表面に塗布することによって、研磨速度の向上を図る。スラリー組成物を用いて金属配線を研磨する方法は、２つの方法から選ぶことができる。一つ目の方法においては、スラリー組成物に酸化成分が含まれ、金属配線と反応して酸化層を金属の表面に連続的に生成し、スラリー組成物内の砥粒がそれを研磨して、生成した酸化層を除去する。二つ目の方法では、酸化層を形成せず、スラリー組成物の成分を用いて金属配線の金属を侵食または溶解させ、砥粒の研削効果によって溶解反応を加速する。しかしながら、ＣＭＰ工程における研磨にはムラが生じやすいので、いかにウェハ表面を均一に研磨して好ましくない金属残留を無くすのがＣＭＰ工程における最大の問題点である。
【０００４】
特許文献１には、金属層研磨用スラリーシステムが開示されている。そのスラリーシステムは、砥粒と安定剤と界面活性剤とからなる分散溶液を含む第１の部分と、酸化剤と、酸と、アミンと、キレート剤と、フッ素を含む化合物と、腐蝕抑制剤と、生物学的製剤と、界面活性剤と、緩衝剤と、それらの混合物とからなる群より選ばれた少なくとも２種類の物質が含まれる活性溶液を含む第２の部分とを有し、ｐＨ値が２〜１１の範囲内にあるものとある。活性溶液に含まれる酸としては、ギ酸、酢酸、乳酸などの有機酸、または塩酸、硫酸などを用いることもできる。特に、ヒドロキシ基により置き換えられた１つ以上のカルボン酸基を有する酸、例えばリンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、クエン酸などを用いることが好ましいとしている。さらに、界面活性剤としては、非イオン性、陰イオン性、陽イオン性、両イオン性のものを用いることもできる。この文献の実施例１には、４ｗｔ％のフュームドシリカと、１ｗｔ％の過酸化水素と、０.１Ｍのプロピオン酸とを含有するスラリーを用いて銅ウェハを研磨するテストを行ない、４５０ｎｍ以上の研磨速度および５％以下の平坦化度（non−uniformity）を有する測定結果が得られたとある。しかしながら、この文献の目的は研磨速度が向上されたスラリーを提供するものであり、ウェハ表面の金属残留問題については触れていない。
【０００５】
特許文献２には、化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて半導体装置の金属ラインコンタクトプラグを製造する方法が開示されている。その方法では、（１）１〜２０ｗｔ％の砥粒と、０．１〜１５ｗｔ％の酸化剤と、０.０１〜１０ｗｔ％の錯化剤とを含有し、ｐＨ値が２〜１１の範囲内であり、金属／絶縁フィルムに対するエッチング選択比（etching selectivity）が１０以上である第１のスラリー溶液を用いて行なわれる第１のＣＭＰ工程と、（２）５〜３０ｗｔ％の砥粒と、０．１〜５ｗｔ％の酸化剤とが含まれ、ｐＨ値が６〜１２の範囲内であり、金属／絶縁フィルムに対するエッチング特性が３未満である第２のスラリー溶液を用いて行なわれる第２のＣＭＰ工程とが含まれる。第１のスラリー溶液における錯化剤は、クエン酸、酒石酸、コハク酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、マロン酸、エチレンジアミン四酢酸、グリコール酸、それら酸による塩、またはそれらの混合物からなる群より選ばれたものとある。しかし、この文献は金属ラインコンタクトプラグの不完全分離を解決する方法を提供するものであり、平坦な研磨効果を提供するものではない。
【０００６】
特許文献３には、化学機械研磨（ＣＭＰ）用スラリー組成物および該スラリー組成物を用いる研磨方法が開示されている。そのスラリー組成物は、７０〜９９.５ｗｔ％の液体状溶剤と、０.１〜２５ｗｔ％の砥粒と、０.０１〜１ｗｔ％の腐蝕抑制剤と、０.０１〜１ｗｔ％の化学物質とが含まれるものとある。その化学物質は、下記化学式で表わされる化合物からなる群から選ばれる。
【化２】
2007251175.tif 000002
【０００７】
式中のＸ、Ｙ、Ｚは、それぞれ水素またはＣ1〜Ｃ6のアルキル基である。この文献のスラリーは、銅のディッシングを防止するために提供されたものである。
【０００８】
ＣＭＰ工程において使われるスラリー組成物の成分は、ＣＭＰ工程の研磨速度、ディッシング発生率、そしてウェハ表面における金属の残留に大きく影響するため、ハイレベルな研磨速度を有しながらも、金属のディッシングおよび残留問題を解決することができるスラリー組成物の開発は、現在の業界が待ち望んでいる技術である。
【特許文献１】米国特許第６,４４７,５６３号
【特許文献２】米国特許第６,８４６,１７７号
【特許文献３】台湾特許第５７４３５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、従来の技術では、ＣＭＰ工程におけるディッシング問題を防止する技術があっても、ウェハ表面における金属の残留問題を解決する技術は未だ開発されていない。
【００１０】
したがって、本発明はハイレベルな研磨速度を有しながらも、金属のディッシングおよび残留問題を解決することができる化学機械研磨用組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、研磨用化合物と腐蝕抑制剤と界面活性剤と二酸化合物（diacid compound）と金属残留抑制剤と水とを含有する化学機械研磨用組成物であって、前記金属残留抑制剤は、下記化学式で表わされる化合物の少なくとも１種を含むことを特徴とする化学機械研磨用組成物を提供する。
【化３】
2007251175.tif 000003
【００１２】
（上記化学式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、およびＲ4は、それぞれ水素、Ｃ1〜Ｃ6のアルキル基、Ｃ2〜Ｃ6のアルケニル基、およびＣ2〜Ｃ6のアルキリデン基とからなる群より選ばれた官能基であり、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9およびＲ10は、それぞれ水素、およびＣ1〜Ｃ6のアルキル基とからなる群より選ばれた官能基である。）
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記研磨用化合物が０.１０〜２５.００ｗｔ％の範囲内にあり、前記腐蝕抑制剤が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、前記界面活性剤が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、前記二酸化合物が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、前記金属残留抑制剤が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、そして、残部は水であるように調製することが好ましい。
【００１３】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記研磨用化合物が０.５０〜１０.００ｗｔ％の範囲内にあることがより好ましく、０.５０〜５.００ｗｔ％の範囲内にあることが最も好ましい。
【００１４】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記腐蝕抑制剤が０.０１〜０.５０ｗｔ％の範囲内にあることがより好ましく、０.０１〜０.２０ｗｔ％の範囲内にあることが最も好ましい。
【００１５】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記界面活性剤が０.０１〜０.５０ｗｔ％の範囲内にあることがより好ましく、０.０１〜０.３０ｗｔ％の範囲内にあることが最も好ましい。
【００１６】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記二酸化合物が０.０５〜１.００ｗｔ％の範囲内にあることがより好ましく、０.１０〜１.００ｗｔ％の範囲内にあることが最も好ましい。
【００１７】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記金属残留抑制剤が前記化合物（Ｉ）、前記化合物（II）、および前記化合物（III）からなる群より選ばれた少なくとも１種を含有する場合、前記金属残留抑制剤が０.０１〜０.５０ｗｔ％の範囲内にあることが好ましく、０.０１〜０.３０ｗｔ％の範囲内にあることがより好ましく、０.０５〜１.００ｗｔ％の範囲内にあることがさらに好ましく、そして、０.０５〜０.５０ｗｔ％の範囲内にあることが特に好ましい。
【００１８】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記化合物（II）としては、２,２−ジメチルコハク酸、２−エチル−２−メチルコハク酸、２,３−ジメチルコハク酸、およびメチレンコハク酸とからなる群より選ばれたいずれかの化合物を用いることができる。
【００１９】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記化合物（III）としては、マレイン酸、２−メチルマレイン酸、フマル酸、および２−メチルフマル酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物を用いることができる。
【００２０】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記化合物（IV）としては、２−ヒドロキシ酢酸、２−メチル−２−ヒドロキシ酢酸、２−エチル−２−ヒドロキシ酢酸、２,２−ジエチル−２−ヒドロキシ酢酸、および２−エチル−２−メチル−２−ヒドロキシ酢酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物を用いることができる。
【００２１】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記化合物（Ｖ）としては、アクリル酸、２−メチルアクリル酸、２−エチルアクリル酸、３−メチルアクリル酸、および２,３−ジメチルアクリル酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物を用いることができる。
【００２２】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記腐蝕抑制剤としては、ベンゾトリアゾール、１,３,５−トリアジン−２,４,６,−トリオール、１,２,３−トリアゾール、３−アミノ−１,２,４−トリアゾール、３−ニトロ−１,２,４−トリアゾール、４−アミノ−３−ヒドラジノ−１,２,４−トリアゾール−５−チオール、ベンゾトリアゾール−５−カルボン酸、３−アミノ−１,２,４−トリアゾール−５−カルボン酸、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、およびニトロベンゾトリアゾールからなる群より選ばれた少なくとも１種を含有する組成を用いることができる。
【００２３】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記界面活性剤としては陰イオン性または非イオン性の界面活性剤を用いることができる。
【００２４】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記二酸化合物としては、コハク酸、アジピン酸、およびグルタル酸からなる群より選ばれた少なくとも１種を含有するものを用いることができる。
【００２５】
本発明の化学機械研磨用組成物は、ｐＨ値が２〜５の範囲内にあることが好ましく、３〜４の範囲内にあることがより好ましい。
【００２６】
本発明の化学機械研磨用組成物において、前記研磨用化合物としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＳｉＣ、ＴｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4からなる群より選ばれた少なくとも１種を含有するものを用いることができる。
【００２７】
また、本発明の化学機械研磨用組成物において、酸化剤としては、過酸化水素、硝酸第二鉄、ヨウ素酸カリウム、過酢酸、および過マンガン酸カリウムからなる群より選ばれたいずれかの化合物をさらに含むことが好ましい。
【００２８】
前記酸化剤に対し、前記研磨用化合物と腐蝕抑制剤と界面活性剤と二酸化合物と金属残留抑制剤と水とからなる混合物の比が１：９〜１：３０の範囲内にあることが好ましい。
【００２９】
本発明の化学機械研磨用組成物は、０.０１〜１.００ｗｔ％のギ酸をさらに含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
上記構成によれば、本発明のＣＭＰ組成物は、金属残留抑制剤と、界面活性剤と、腐蝕抑制剤と、二酸化合物とを含むので、ディッシングおよび金属残留現象を抑制することができるとともに、研磨速度をハイレベルに維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の詳しい実施形態について詳しく説明する。
【００３２】
本発明において、金属残留抑制剤は、下記化学式で表わされる化合物の少なくとも１種を含有する。
【化４】
2007251175.tif 000004
【００３３】
（上記化学式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4は、それぞれ水素、Ｃ1〜Ｃ6のアルキル基、Ｃ2〜Ｃ6のアルケニル基、およびＣ2〜Ｃ6のアルキリデン基からなる群より選ばれた官能基であり、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9およびＲ10は、それぞれ水素、およびＣ1〜Ｃ6のアルキル基からなる群より選ばれた官能基である。）
また、本発明の化学機械研磨用組成物において、研磨用化合物が０.１０〜２５.００ｗｔ％の範囲内にあり、腐蝕抑制剤が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、界面活性剤が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、二酸化合物が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、金属残留抑制剤が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあり、そして、残部は水であるように調製することが好ましい。
【００３４】
そして、本発明の化学機械研磨用組成物において、金属残留抑制剤が前記化合物（Ｉ）、前記化合物（II）、および前記化合物（III）からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を含有する場合、各成分が占める割合を以下のように設定し、残部は水を使用して調製することが好ましい：
研磨用化合物：０.５０〜１０.００ｗｔ％
腐蝕抑制剤：０.０１〜０.５０ｗｔ％
界面活性剤：０.０１〜０.５０ｗｔ％
二酸化合物：０.０５〜１.００ｗｔ％
金属残留抑制剤：０.０１〜０.５０ｗｔ％。
【００３５】
その中で、各成分が占める割合を以下のように設定することがさらに好ましい：
研磨用化合物：０.５０〜５.００ｗｔ％
腐蝕抑制剤：０.０１〜０.２０ｗｔ％
界面活性剤：０.０１〜０.３０ｗｔ％
二酸化合物：０.１〜１.００ｗｔ％
金属残留抑制剤：０.０１〜０.３０ｗｔ％。
【００３６】
また、金属残留抑制剤として化合物（Ｉ）を用いる場合、金属残留抑制剤が占める割合は０.０１〜０.１０ｗｔ％に設定することが特に好ましい。
【００３７】
一方、金属残留抑制剤として前記化合物（Ｖ）使用する場合、各成分が占める割合を以下のように設定し、残部は水を使用して調製することが好ましい：
研磨用化合物：０.５０〜１０.００ｗｔ％
腐蝕抑制剤：０.０１〜０.５０ｗｔ％
界面活性剤：０.０１〜０.５０ｗｔ％
二酸化合物：０.０５〜１.００ｗｔ％
金属残留抑制剤：０.０５〜１.００ｗｔ％。
【００３８】
その中で、各成分が占める割合を以下のように設定することがさらに好ましい：
研磨用化合物：０.５０〜５.００ｗｔ％
腐蝕抑制剤：０.０１〜０.２０ｗｔ％
界面活性剤：０.０１〜０.３０ｗｔ％
二酸化合物：０.１０〜１.００ｗｔ％
金属残留抑制剤：０.０５〜０.５０ｗｔ％。
【００３９】
注意すべきなのは、研磨速度が３０００Å／ｍｉｎ以下の場合、二酸化合物が占める割合を上げることによって、研磨速度を上げることができる。また、界面活性剤が占める割合を上げることによって、ディッシングを抑制することができる。そして、金属残留抑制剤が占める割合を上げることも、金属残留の問題を緩和することができる。
【００４０】
また、本発明の化学機械研磨用組成物は、ｐＨ値が２〜５の範囲内にあることが好ましく、３〜４の範囲内にあることがより好ましい。
【００４１】
前記化合物（II）としては、２,２−ジメチルコハク酸、２−エチル−２−メチルコハク酸、２,３−ジメチルコハク酸、およびメチレンコハク酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物を用いることができる。
【００４２】
前記化合物（III）としては、マレイン酸、２−メチルマレイン酸、フマル酸、および２−メチルフマル酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物を用いることができる。
【００４３】
前記化合物（IV）としては、２−ヒドロキシ酢酸、２−メチル−２−ヒドロキシ酢酸２−エチル−２−ヒドロキシ酢酸と、２,２−ジエチル−２−ヒドロキシ酢酸、および２−エチル−２−メチル−２−ヒドロキシ酢酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物を用いることができる。
【００４４】
前記化合物（Ｖ）としては、アクリル酸、２−メチルアクリル酸、２−エチルアクリル酸、３−メチルアクリル酸、および２,３−ジメチルアクリル酸からなる群より選ばれたいずれかの化合物を用いることができる。
【００４５】
前記界面活性剤としては、需要に応じて適当に選択することができる。その中で、陰イオン性または非イオン性の界面活性剤を用いることが好ましい。
【００４６】
前記研磨用化合物としては、需要に応じて適切に選択することができる。その中で、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＳｉＣ、ＴｉＯ2、およびＳｉ3Ｎ4からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を含有することが好ましい。さらに、その粒径が１５〜３０ｎｍの範囲内にあることが特に好ましい。
【００４７】
前記腐蝕抑制剤としては、需要に応じて、半導体業界で通常使用されて腐蝕を抑制する効果があるものから適切に選択することができる。その中で、ベンゾトリアゾール、１,３,５−トリアジン−２,４,６,−トリオール、１,２,３−トリアゾール、３−アミノ−１,２,４−トリアゾール、３−ニトロ−１,２,４−トリアゾール、４−アミノ−３−ヒドラジノ−１,２,４−トリアゾール−５−チオール、ベンゾトリアゾール−５−カルボン酸、３−アミノ−１,２,４−トリアゾール−５−カルボン酸、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、およびニトロベンゾトリアゾールからなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を含有することが好ましい。
【００４８】
前記二酸化合物としては、直鎖状または分岐鎖状のものを用いることができる。その中で、コハク酸、アジピン酸、およびグルタル酸からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を含有することが好ましい。
【００４９】
また、本発明において、水としては脱イオン水を使用することが好ましい。
【００５０】
本発明の化学機械研磨用組成物は、以下の手順で製造することができる。まず、研磨用化合物と、界面活性剤と、腐蝕抑制剤と、二酸化合物と、金属残留抑制剤と、脱イオン水とを混合し、好適な酸またはアルカリを利用して混合物のｐＨ値を２〜５（好ましくは３〜４）の間に調整する。ｐＨ値の調整に利用する酸またはアルカリについて、特に制限はないが、塩酸や硝酸、アンモニアやテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を使用することが好ましい。
【００５１】
また、本発明の化学機械研磨用組成物は、酸化剤をさらに含有することが好ましい。酸化剤としては、過酸化水素、硝酸第二鉄、ヨウ素酸カリウム、過酢酸、および過マンガン酸カリウムからなる群より選ばれたいずれかの化合物を用いることが好ましい。その使用量については、酸化剤と、研磨用化合物と腐蝕抑制剤と界面活性剤と二酸化合物と金属残留抑制剤と水からなる混合物との比が１：９〜１：３０の範囲内にあることが好ましい。
【００５２】
さらに、本発明の化学機械研磨用組成物にギ酸が含まれることによって、研磨速度を上げるとともに、ウェハ表面に生じるディッシングを抑制することができる。その使用量については特に制限はないが、占める重量比が０.０１〜１.００ｗｔ％の範囲内にあることが好ましい。
【００５３】
（実施例）
以下の実施例１〜９においては、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸（以下、化合物（Ｉ）と略す）、メチレンコハク酸、フマル酸、２−ヒドロキシ酢酸、およびアクリル酸（すべて米国Ａｌｄｒｉｃｈ社製のものを使用できる）それぞれの化合物を、金属残留抑制剤としてＣＭＰ組成物に含ませて測定を行なう。各化合物は、それぞれ２.００ｗｔ％のコロイダルシリカと、０.０５ｗｔ％のベンゾトリアゾールと、０.４ｗｔ％のアジピン酸と、０.２ｗｔ％の陰イオン性界面活性剤と、適量のギ酸と、水と混合して混合物を調製する。次いで、過酸化水素を１：１１の重量比で上記各化合物が含まれるそれぞれの混合物に配合し、塩酸またはアンモニアを用いて各混合物のｐＨ値を３〜４の間に調整して、実施例１〜９のＣＭＰ組成物を作製する。各実施例のＣＭＰ組成物において、金属残留抑制剤として使用する化合物および二酸化合物の種類と使用量、そしてギ酸の使用量については、表１の記載を参照する。
【００５４】
また、比較例１〜４のＣＭＰ組成物については、２.００ｗｔ％のコロイダルシリカと、０.０５ｗｔ％のベンゾトリアゾールと、二酸化合物（比較例１〜４では、０.４ｗｔ％のアジピン酸と、０.４ｗｔ％のアジピン酸および０.１ｗｔ％のグルタル酸の混合物と、０.４ｗｔ％のアジピン酸および０.２ｗｔ％のグルタル酸の混合物との３種類が使われる）と、０.２ｗｔ％の陰イオン性界面活性剤と、適量のギ酸と、水とにより調製される。比較例では金属残留抑制剤を使用しない。
【００５５】
本発明の実施例１〜９および比較例１〜４の組成物に対し、以下の条件において研磨試験を行なう。
【００５６】
使用ウェハ：銅メタル層を有するウェハ（線幅０．１８μｍ、Ｓｅｍａｔｅｃｈ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）
研磨装置：ＡＭＡＴ／Ｍｉｒｒａ、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ社製
膜圧：１.０〜１.５ｐｓｉ
リテーナリング圧力：１.８ｐｓｉ
回転速度：７０ｒｐｍ
キャリア速度：７４ｒｐｍ
温度：２５℃
スラリー流速：２００ ｍＬ／ｍｉｎ
研磨盤タイプ：ＣＵＰ４４１０
研磨時間は、研磨装置が内蔵する終点検出システムにより決定される。最初の研磨工程が終了した後、さらに２０％のオーバーポリッシュを行ない、終了したらクリーニング装置（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ社製、型番Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ  Ｍｏｄｅｌ  １０Ｘ）でウェハを洗浄し、窒素ガスで乾燥させる。
【００５７】
研磨速度は、一分間の研磨で銅メタル層が除去される厚さによって決められる。銅メタル層が除去される厚さは、米国ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ社製のＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  ＲＳ−７５を利用して測定する。
【００５８】
ディッシング発生率は、表面形状測定装置（ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ社製、型番ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｐ−１１）を利用して、バリア層と線幅１００μｍの銅線との間に生じるディッシングを測定する。
【００５９】
また、金属残留については目視により確認することができる。
【表１】
2007251175.tif 000005
【００６０】
“−”とは使用しないことを指す。
【００６１】
表１を参照すると、本発明の実施例１〜９の組成物を使用する場合、ウェハ表面に金属残留が全く確認されていないことがわかる。ディッシング発生率は、いずれも７００Å以上であり、研磨速度も４８００Å／ｍｉｎ以上である。一方、比較例１〜４では、ウェハ表面の金属残留がすべて確認されている。さらに、実施例１、２、３、４、６、７によると、金属残留抑制剤として、化合物（Ｉ）、化合物（Ｉ）とメチレンコハク酸との組み合わせ、化合物（Ｉ）と２−ヒドロキシ酢酸との組み合わせを用いる場合は、研磨速度が向上する効果があることが確認された。さらに、実施例９と実施例１との比較から、ギ酸を配合することによって、研磨速度を高めるとともに、ディッシング発生率および金属残留現象を抑止する効果があることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
上記構成によれば、本発明のＣＭＰ組成物は、金属残留抑制剤と界面活性剤と腐蝕抑制剤と二酸化合物と含むので、ディッシングを低減するのみならず、金属残留現象の発生も抑制することができ、研磨速度をハイレベルに維持することができる。