(57)【要約】【課題】配線構造体の製造における研磨工程において、表面段差の発生を抑制と高い研磨速度を両立できる研磨用組成物の提供。【解決手段】砥粒、加工促進剤、ディッシング抑制剤、および水を含んでなる研磨用組成物。ここで、前記砥粒が少なくとも第一の砥粒および第二の砥粒からなり、前記第一の砥粒の平均一次粒子径ＤＳ１に対する前記第二の砥粒の平均一次粒子径ＤＬ１の比ＤＬ１／ＤＳ１が５＞ＤＬ１／ＤＳ１＞１であり、かつ前記第一の砥粒の会合度が１．８以上５以下であり、前記第二の砥粒の会合度が２．５以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）砥粒と、
（ｂ）加工促進剤と、
（ｃ）ディッシング抑制剤と、
（ｄ）水と
を含んでなり、前記砥粒が少なくとも第一の砥粒および第二の砥粒からなり、前記第一の砥粒の平均一次粒子径ＤＳ１に対する前記第二の砥粒の平均一次粒子径ＤＬ１の比ＤＬ１／ＤＳ１が５＞ＤＬ１／ＤＳ１＞１であり、かつ前記第一の砥粒の会合度が１．８以上５以下であり、前記第二の砥粒の会合度が２．５以下であることを特徴とする、研磨用組成物。
【請求項２】
前記砥粒（ａ）の総重量に対する前記第一の砥粒の重量比が０．６以上１未満である、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項３】
前記第一の砥粒の平均一次粒子径が５ｎｍ以上４０ｎｍ未満である、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項４】
酸化剤（ｅ）をさらに含んでなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項５】
前記ディッシング抑制剤（ｃ）が、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項６】
前記ディッシング抑制剤（ｃ）が、
Ｒ−ＰＯＡ    （Ｉ）
（但し、Ｒはアルキル基を表し、ＰＯＡはポリオキシエチレン鎖、ポリオキシプロピレン鎖およびポリ（オキシエチレン・オキシプロピレン）鎖からなる群から選択されるポリオキシアルキレン鎖を表す。）で表されるノニオン界面活性剤、ならびに
Ｒ’−Ａ    （ＩＩａ）、および
Ｒ’−ＰＯＡ’−Ａ    （ＩＩｂ）
（式中、Ｒ’はアルキル基、アルキルフェニル基、およびアルケニル基からなる群から選択される基を表し、ＰＯＡ’はポリオキシエチレン鎖、ポリオキシプロピレン鎖およびポリ（オキシエチレン・オキシプロピレン）鎖からなる群から選択されるポリオキシアルキレン鎖を表し、Ａはアニオン性官能基を表す。）
で表されるアニオン界面活性剤からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項７】
前記加工促進剤（ｂ）が、カルボン酸およびアミノ酸からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨用組成物に関するものである。より詳しくは、本発明は、例えば半導体デバイスの配線を形成するための研磨過程で使用される研磨用組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータに使用されるＵＬＳＩ等の高集積化及び高速化に伴い、半導体装置のデザインルールは微細化が進んでいる。このような半導体装置の配線構造の微細化による配線抵抗の増大に対処するために、銅を含有する金属材料を配線材料として使用することが検討されている。
【０００３】
銅を含有する金属材料を配線材料として使用する場合、異方性エッチングによる配線構造の形成は金属材料の性質上難しい。このため、配線構造は化学的機械的研磨法（Chemical Mechanical Polishing、以下ＣＭＰ法ということがある）を用いた方法等によって形成されるのが一般的である。具体的には以下のような方法が用いられる。まず、タンタルや窒化タンタル等のタンタル含有化合物、またはチタン化合物やルテニウム化合物により形成されているバリア膜を、表面に配線溝が凹設された絶縁膜上に成膜する。次いで、銅を含有する金属材料により形成されている導体膜を、少なくとも配線溝内が完全に埋まるようにバリア膜上に成膜する。続いて、第１の研磨工程で導体膜の一部を研磨する。そして、第２の研磨工程で、導体膜を配線溝以外の箇所のバリア膜が露出するまで研磨する。次いで、第３の研磨工程でバリア膜を配線溝以外の箇所の絶縁膜が露出するまで研磨することにより、配線溝内に配線部を形成する。
【０００４】
従来、研磨用組成物は、二酸化ケイ素等の研磨材や各種の添加剤を含むものが検討されている。しかし、従来の研磨用組成物には、上記したような研磨方法において、銅を含有する金属材料に対する研磨速度が高いために導体膜を過剰に研磨することがあった。このような場合、研磨後の被研磨面には、配線溝に対応する箇所の導体膜の表面がバリア膜の表面に比べて内方へ後退する現象、即ちディッシングが発生するという問題が発生する場合があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、種々の技術が検討されている。特許文献１には、一次粒子径が５〜３０ｎｍで、会合度が５以下のコロイダル粒子からなる研磨粒子を含む化学機械研磨用スラリーが開示されている。また、それに対して一次粒子径が２０ｎｍを超える第２コロイダル粒子を組み合わせることが開示されている。しかしながら、本発明者らの検討によれば、この特許文献に記載されたスラリーは、必ずしも高い研磨速度を得られず、また平坦性も改良の余地があった。これはおそらく、２種類のコロイダル粒子の大きさの比や会合度などが十分に調整されていなかったためと考えられる。
【０００６】
また、特許文献２には、バリア金属膜と導体膜とを有する被研磨体を研磨するＣＭＰ法が開示されている。この方法は、ひとつの被研磨体を２種類の研磨液により続けて研磨するものであるが、それらは、（１）一次粒子径  が２０〜５０ｎｍであり、且つ、会合度が２〜５である粒子、（２）有機酸、および（３）酸化剤を含むものであり、２種類の研磨液は粒子径が同様な粒子を含むものである。
【０００７】
また、特許文献３にも、平均一次粒径が５〜３００ｎｍの範囲にあり、研磨剤中の会合度が１．５〜５の範囲にある砥粒（Ａ）と、酸化剤（Ｂ）と、保護膜形成剤（Ｃ）と、酸（Ｄ）と、塩基性化合物（Ｅ）と、水（Ｆ）とを含有する研磨剤が開示されている。本発明者らの検討によれば、これらの特許文献に示されるような、単一の粒子を含む研磨用組成物では、平坦化特性に優れ、かつ表面に酸化膜等の変質層が形成された被研磨物においても研磨速度の低下を生じないという両方の性能を満たすことは困難である。また、特許文献３のように６０ｎｍ以上の一次粒子径を持つ砥粒を用いた場合、平坦化性能が著しく悪化することもある。
【特許文献１】特開２００２−１４１３１４号公報
【特許文献２】特開２００７−２２７６６９号公報
【特許文献３】特開２００７−１２６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、従来の研磨用組成物では、研磨速度の向上と、ディッシング量の低減とが十分に両立されておらず、このようなジレンマを解決することができる研磨用組成物が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による研磨用組成物は、
（ａ）砥粒と、
（ｂ）加工促進剤と、
（ｃ）ディッシング抑制剤と、
（ｄ）水と
を含んでなり、前記砥粒が少なくとも第一の砥粒および第二の砥粒からなり、前記第一の砥粒の平均一次粒子径ＤＳ１に対する前記第二の砥粒の平均一次粒子径ＤＬ１の比ＤＬ１／ＤＳ１が５＞ＤＬ１／ＤＳ１＞１であり、かつ前記第一の砥粒の会合度が１．８以上５以下であり、前記第二の砥粒の会合度が２．５以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配線構造体の製造における研磨工程において、表面段差の発生を抑制することができるとともに良好な研磨速度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
研磨用組成物
（ａ）砥粒
本発明による研磨用組成物に用いる砥粒は従来知られている任意のものから選択することができるが、具体的には、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、および酸化チタンからなる群より選ばれる少なくとも１種類であることが好ましい。
【００１２】
二酸化ケイ素には、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、およびその他の、製造法や性状の異なるものが多種存在する。
【００１３】
また、酸化アルミニウムには、α−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナ、κ−アルミナ、およびその他の形態的に異なるものがある。また製造法からフュームドアルミナと呼ばれるものもある。
【００１４】
酸化セリウムには、酸化数から３価のものと４価のもの、また結晶系から見て、六方晶系、等軸晶系、および面心立方晶系のものがある。
【００１５】
酸化ジルコニウムは、結晶系から見て、単斜晶系、正方晶系、および非晶質のものがある。また、製造法からフュームドジルコニアと呼ばれるものもある。
【００１６】
酸化チタンには、結晶系から見て、一酸化チタン、三酸化二チタン、二酸化チタンおよびその他のものがある。また製造法からフュームドチタニアと呼ばれるものもある。
【００１７】
本発明の組成物には、これらのものを任意に、必要に応じて組み合わせて、用いることができる。組み合わせる場合には、その組み合わせ方や使用する割合は特に限定されない。しかしながら、本発明による効果、かつ経済性や入手容易性の観点から、二酸化ケイ素が好ましく、コロイダルシリカが特に好ましい。また、本発明による砥粒は後述するように第一の砥粒と、第二の砥粒とを混合して用いるが、いずれもコロイダルシリカであることが好ましい。
【００１８】
本発明においては、砥粒は少なくとも第一の砥粒と、第二の砥粒とを含んでなる。ここで、第一の砥粒と第二の砥粒とは平均一次粒子径が異なるものである。この平均一次粒子径は、ＢＥＴ法（窒素吸着法）による比表面積より計算することにより求められる。また、砥粒は組成物中で会合して二次粒子を形成するが、この二次粒子の平均二次粒子径は動的光散乱法により測定することができる。本発明による研磨用組成物に用いられる砥粒は、平均一次粒子径、平均二次粒子径、およびそれらの比である会合度により特徴づけられる。
【００１９】
まず、第一の砥粒は、第二の砥粒に対して平均一次粒子径が小さいものとする。この第一の砥粒の平均一次粒子径をＤＳ１、平均二次粒子径をＤＳ２とすると、ＤＳ１は一般に５〜４０ｎｍ、好ましくは５〜２０ｎｍ、更に好ましくは７〜１５ｎｍである。ここで、ＤＳ１は金属層、特に銅層を十分な速度で研磨するという観点から５ｎｍ以上であることが好ましく、一方で段差形状を良好に維持するという観点から４０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
また、会合度ＤＳ２／ＤＳ１は１．８以上５以下であり、好ましくは２．０以上４以下であり、更に好ましくは２．５以上３．５以下である。金属層を十分な速度で研磨するという観点から会合度は高いことが好ましく、一方で段差形状を良好に維持するという観点からは会合度は低いことが好ましい。
【００２１】
また、第一の砥粒の含有量は、研磨用組成物の総重量を基準として、一般に０．１〜１０重量％、好ましくは０．５〜３重量％、更に好ましくは０．８〜２重量％である。金属層、特に銅層を十分な速度で研磨するという観点から０．１重量％以上であることが好ましく、一方で製造コストを抑制し、また段差形状を良好に維持するという観点から１０重量％以下であることが好ましい。
【００２２】
一方、第二の砥粒の平均一次粒子径をＤＬ１、平均二次粒子径をＤＬ２とすると、第一の砥粒の一次粒子径ＤＳ１に対して５＞ＤＬ１／ＤＳ１＞１であり、好ましくは４＞ＤＬ１／ＤＳ１＞２、更に好ましくは３．５＞ＤＬ１／ＤＳ１＞２．５である。この平均一次粒子径の比ＤＬ１／ＤＳ１は被研磨物の表面に酸化膜等の変質層が形成されていたり、パターンが形成された後のウェハの研磨において十分な研磨速度を達成するという観点からは大きいことが好ましく、一方、段差形状を良好に保つという観点からは小さいことが好ましい。
【００２３】
また、第二の砥粒における会合度はＤＬ２／ＤＬ１は２．５以下であり、好ましくは２．２以下であり、更に好ましくは２．０以下である。この会合度は段差形状を良好に保つためにより小さいことが好ましい。
【００２４】
また、第二の砥粒の含有量は、第一の砥粒の含有量に依存する。第二の砥粒（平均一次粒子径の大きい砥粒）の含有量が少ないことが好ましく、砥粒の総重量に対して、第一の砥粒の含有量が０．６以上であることが好ましく、０．９以上であることがより好ましく、０．９５以上であることが最も好ましい。言い換えれば、砥粒の総重量に対して、第二の砥粒の含有量が０．４以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましく、０．０５以下であることが最も好ましい。被研磨物の表面に酸化膜等の変質層が形成されていたり、パターンが形成された後のウェハの研磨において十分な研磨速度を達成するという観点からは、第一の砥粒の含有量が多いことが好ましく、段差形状の悪化を抑制するという観点からは第二の砥粒の含有量が多いことが好ましい。
【００２５】
このように、本発明では、平均一次粒子径が小さく、かつ会合度が１．８以上の砥粒を用いることで良好な平坦性と高い研磨速度を達成すると同時に、平均二次粒子径が大きく、会合度が２．５以下の砥粒を併用することで、平坦性を悪化させることなく、表面に酸化膜等の変質層が形成された被研磨物や、パターン付ウェハにおいても研磨速度の低下を防ぐことができる。
【００２６】
（ｂ）加工促進剤
本発明による研磨用組成物は、少なくとも一種類の加工促進剤をさらに含んでなる。この加工促進剤は、金属層、特に銅層の研磨速度を促進するものである。その作用は、研磨により生じた金属イオンを捕捉することで、金属層の研磨を促進する。
【００２７】
加工促進剤として好ましい具体例としては、優れた金属捕捉作用と入手の容易性から、カルボン酸およびアミノ酸が挙げられる。加工促進剤として用いることができるアミノ酸としては、例えばグリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、アロイソロイシン、セリン、トレオニン、アロトレオニン、システイン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、チロシン、プロリン及びシスチン等の中性アミノ酸、アルギニン、ヒスチジン等の塩基性アミノ酸、グルタミン酸、アスパラギン酸等の酸性アミノ酸が挙げられ、カルボン酸としては、シュウ酸、クエン酸、コハク酸、マレイン酸、酒石酸、２−キノリンカルボン酸（キナルジン酸）、２−ピリジンカルボン酸、２，６−ピリジンカルボン酸、キノン等が挙げられる。これらのうち、最も好ましいのはグリシンである。
【００２８】
本発明による研磨用組成物における加工促進剤の含有量は、研磨用組成物の総重量を基準として、一般に０．１〜３重量％、好ましくは０．５〜２重量％、更に好ましくは０．５〜１．５重量％である。金属層、特に銅層を十分な速度で研磨するという観点から０．１重量％以上であることが好ましく、一方で段差形状を良好に維持するという観点から３重量％以下であることが好ましい。
【００２９】
（ｃ）ディッシング抑制剤
本発明による研磨用組成物は、ディッシング抑制剤をさらに含んでなる。このディッシング抑制剤は金属層の表面状態を調製することによりディッシングの発生を抑制し、それと同時に金属層の腐食防止や研磨速度調整の機能をも併せ持つものである。
【００３０】
そのようなディッシング抑制剤のひとつとして、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体、トリアゾールおよびその誘導体、テトラゾールおよびその誘導体、インドールおよびその誘導体、ならびにイミダゾールおよびその誘導体が挙げられる。ベンゾトリアゾールおよびその誘導体は、金属層の表面に作用して、酸化剤などによる表面の腐食を抑制する機能をも有する。
【００３１】
本発明において用いることができるベンゾトリアゾールおよびその誘導体としては、種々のものがあるが、下記一般式（ＩＩＩ）で示されるものが好ましい。
【化１】
2009164188.tif 000002
式中、Ｒ１は、水素、アルキル基、カルボキシル基で置換されたアルキル基、ヒドロキシル基および３級アミノ基で置換されたアルキル基、およびヒドロキシル基で置換されたアルキル基からなる群から選択され、Ｒ２〜Ｒ５はそれぞれ独立に、水素および炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選択されるものである。
【００３２】
具体的には、ベンゾトリアゾール、４−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、１−（２’、３’−ジヒドロキシプロピル）ベンゾトリアゾール、１−（２’、３’−ジヒドロキシプロピル）−４−メチルベンゾトリアゾール、１−（２’、３’−ジヒドロキシプロピル）−５−メチルベンゾトリアゾール、１−［Ｎ，Ｎ−ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール、１−［Ｎ，  Ｎ−ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］−４−メチルベンゾトリアゾール、１−［Ｎ，Ｎ−ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］−５−メチルベンゾトリアゾール、１−ヒドロキシメチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、１−ヒドロキシメチル−４−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、１−ヒドロキシメチル−５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、３−（４−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−イル）酪酸、３−（５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−イル）酪酸、α−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−メタノール、α−エチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−メタノール、α−イソプロピル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−メタノール、１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−酢酸、１−（２−ヒドロキシエチル）−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、１−［［ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミノ］メチル］−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、４，５−ジメチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
【００３３】
これらのうち、本発明において好ましいベンゾトリアゾールは、１−［ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノメチル］−４−メチルベンゾトリアゾール、１−［ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノメチル］−５−メチルベンゾトリアゾール、またはそれらの混合物である。
【００３４】
本発明による研磨用組成物における保護膜形成剤の含有量は、研磨用組成物の総重量を基準として、一般に０．００１〜０．３重量％、好ましくは０．０１〜０．１重量％、更に好ましくは０．０２〜０．０５重量％である。金属層の研磨速度を適切に抑制し、ディッシングを十分に低減させ、段差形状を良好に保つという観点から０．００１重量％以上であることが好ましく。一方で過度に金属層の研磨速度を抑制することにより研磨速度が不当に低くならないように０．３重量％以下であることが好ましい。
【００３５】
本発明による研磨用組成物に用いられるディッシング抑制剤のもう一つは、ノニオン界面活性剤である。このノニオン界面活性剤は、ディッシング抑制剤として機能するほか、研磨速度調整剤としても機能するものである。本発明において用いられるノニオン界面活性剤は、以下の式（Ｉ）により表されるものである。
Ｒ−ＰＯＡ    （Ｉ）
（式中、Ｒはアルキル基を表し、ＰＯＡはポリオキシエチレン鎖、ポリオキシプロピレン鎖およびポリ（オキシエチレン・オキシプロピレン）鎖からなる群から選択されるポリオキシアルキレン鎖を表す。）
ここで、水への溶解性、砥粒の分散性を良好に保つために、ＰＯＡはポリオキシエチレン鎖であることが好ましく、Ｒの炭素数は１０〜１６であることが好ましく、さらにＨＬＢが７〜１４であることが好ましい。また、ＰＯＡの重合度は砥粒の分散性を良好に保つために１２以下であることが好ましい。なお、本発明において、ＨＬＢはグリフィンの式：
ＨＬＢ＝（親水部の式量の総和）／分子量）×２０を用いて算出されたものである。
【００３６】
また、研磨用組成物においてディッシング抑制剤として用いられるノニオン界面活性剤の含有量は、研磨用組成物の総重量を基準として、一般に０．０００５〜０．５重量％、好ましくは０．０１〜０．２重量％、更に好ましくは０．０２〜０．１重量％である。金属層、特に銅層を十分な速度で研磨するという観点から０．０００５重量％以上であることが好ましく、一方で段差形状を良好に維持するという観点から０．５重量％以下であることが好ましい。
【００３７】
本発明による研磨用組成物に用いられるディッシング抑制剤のもう一つは、アニオン界面活性剤である。アニオン界面活性剤は、従来知られている任意のものから選択することができる。しかし、ノニオン界面活性剤との併用により、より強いディッシング抑制機能を発揮するものとして、下記式（ＩＩａ）または（ＩＩｂ）で表されるアニオン界面活性剤が挙げられる。
Ｒ’−Ａ    （ＩＩａ）
Ｒ’−ＰＯＡ’−Ａ    （ＩＩｂ）
（式中、Ｒ’はアルキル基、アルキルフェニル基、およびアルケニル基からなる群から選択される基を表し、ＰＯＡ’はポリオキシエチレン鎖、ポリオキシプロピレン鎖およびポリ（オキシエチレン・オキシプロピレン）鎖からなる群から選択されるポリオキシアルキレン鎖を表し、Ａはアニオン性官能基を表す。）
ここで、ポリオキシアルキレン鎖を含む（ＩＩｂ）のアニオン界面活性剤がより好ましい。
【００３８】
本発明による研磨用組成物におけるアニオン界面活性剤の含有量は、研磨用組成物の総重量を基準として、一般に０．０００５〜０．１重量％、好ましくは０．００１〜０．０５重量％、更に好ましくは０．００５〜０．０２重量％である。段差形状を良好に維持するという観点から０．０００５重量％以上であることが好ましく。また金属層、特に銅層を十分な速度で研磨するという観点から０．１重量％以下であることが好ましい。
【００３９】
（ｄ）水
本発明による研磨用組成物は、各成分を分散又は溶解するための溶媒として水を含んでなる。水は、他の成分の作用を阻害することを抑制するという観点から、不純物をできる限り含有しない水が好ましく、具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後、フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、又は蒸留水が好ましい。
【００４０】
（ｅ）酸化剤
本発明による研磨用組成物は必要に応じて酸化剤を含んでなることもできる。この酸化剤は金属層の研磨を促進する作用を有するものである。酸化剤としては、過酸化水素、過硫酸、過ヨウ素酸、過塩素酸、過酢酸、過蟻酸及び硝酸、並びにそれらの塩のうち少なくとも１種が挙げられるが、安価でかつ金属不純物の少ないものを容易に入手できることから、過酸化水素が好ましい。
【００４１】
本発明による研磨用組成物における酸化剤の含有量は、金属層の十分な研磨速度を得るという観点、特に表面に酸化膜等の変質層が形成された被研磨物やパターン付ウェハにおいても高い研磨速度を達成できるとの観点から、研磨用組成物の総重量を基準として、０．３重量％以上が好ましく、０．５重量％以上がより好ましく、０．７５重量％以上であることが特に好ましい。一方、酸化剤の含有量は、段差形状を良好に保つという観点から５重量％以下が好ましく、３重量％以下がより好ましく、１．５重量％以下であることが特に好ましい。
（ｈ）その他の成分
本発明による研磨用組成物には、必要に応じてその他の成分としてキレート剤、増粘剤、乳化剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、消泡剤等を情報に従って含有させることも可能である。
【００４２】
本発明による研磨用組成物は、水に前記の各成分を溶解または分散させることにより調製される。溶解または分散の方法は任意であり、また各成分の混合順序や混合方法等は特に限定されるものではない。
【００４３】
本発明の研磨用組成物のｐＨは特に限定されないが、公知の酸またはアルカリを添加することによって調整することが可能である。そのｐＨは、研磨用組成物の良好な取扱い性を維持するという観点から、好ましくは８〜１０、より好ましくは９〜１０である。
【００４４】
本発明の研磨用組成物は、比較的高濃度の現役として調製して貯蔵または輸送などをし、実際の研磨加工時に希釈して使用することもできる。前述の好ましい濃度範囲は、実際の研磨加工時のものとして記述したものであり、このような使用方法をとる場合、貯蔵または輸送などをされる状態においてはより高濃度の溶液となることはいうまでもない。
【００４５】
本発明を諸例を用いて説明すると以下の通りである。
【００４６】
研磨用組成物の調製
研磨用組成物として、砥粒としてのコロイダルシリカ、加工促進剤としてのグリシン、酸化剤としての過酸化水素、ディッシング抑制剤としてのアニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、およびベンゾトリアゾール化合物を、表１に示すとおりに配合して研磨用組成物を調製した。
【表１】
2009164188.tif 000003
【００４７】
研磨速度の評価
得られた研磨用組成物を用いて、下記の研磨条件１に従い、研磨速度を評価した。
＜研磨条件１＞
研磨機：片面ＣＭＰ用研磨機（Ｒｅｆｌｅｘｔｏｎ  ＬＫ；アプライドマテリアルズ社製）、
被研磨物：Ｃｕブランケットウェハ（直径３００ｍｍ）
研磨パッド：ポリウレタン製の積層研磨パッド（商品名ＩＣ−１０１０、ローム・アンド・ハース社製）、
研磨圧力：０．９ｐｓｉ（＝約６．２ｋＰａ）、
定盤回転数：１００ｒｐｍ、
研磨用組成物の供給速度：３００ｍｌ／ｍｉｎ、
キャリア回転数：１００ｒｐｍ
＜研磨速度の計算式＞
研磨速度［ｎｍ／ｍｉｎ］＝（研磨加工前のブランケットウェハの厚み［ｎｍ］−研磨加工後のブランケットウェハの厚み［ｎｍ］）÷研磨時間［ｍｉｎ］
【００４８】
研磨加工前後のＣｕブランケットウェハの厚みはシート抵抗測定器（ＶＲ−１２０ＳＤ／８（商品名）、株式会社日立国際電気製）を用いて測定した。得られた結果は表２に示すとおりであった。なお、一般に研磨速度は３００ｎｍ／ｍｉｎであれば実用上問題がないものと考えられる。
【００４９】
段差形状の測定
Ｃｕパターンウェハ表面に、各例の研磨用組成物を用いて下記研磨条件２によりＣｕ残膜３００ｎｍまで研磨を施した。上記研磨後、銅パターンウェハ表面に、各例の研磨用組成物を用いるとともに下記研磨条件３によりバリア膜が露出するまで研磨を施した。次いで、第２研磨後の銅パターンウェハ表面の１００μｍ幅の孤立配線部において、原子間力顕微鏡（商品名ＷＡ−１３００、日立建機ファインテック株式会社製）を用いてディッシング量を測定した。ディッシング量は、（◎）１５ｎｍ未満、（○）１５ｎｍ以上３０ｎｍ未満、（△）３０ｎｍ以上５０ｎｍ未満、（×）５０ｎｍ以上の４段階で評価した。得られた結果は表２に示すとおりであった。
【００５０】
＜研磨条件２＞
研磨機：片面ＣＭＰ用研磨機（Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ  ＬＫ；アプライドマテリアルズ社製）、
被研磨物：銅パターンウェハ（ＳＥＭＡＴＥＣＨ社製、７５４マスクパターン、成膜厚さ１００００Å、初期凹溝５０００Å）、
研磨パッド：ポリウレタン製の積層研磨パッド（ＩＣ−１０１０；ローム・アンド・ハース社製）、
研磨圧力：２ｐｓｉ（＝約１４ｋＰａ）、
定盤回転数：１００ｒｐｍ、
研磨用組成物の供給速度：２００ｍｌ／ｍｉｎ、
キャリア回転数：１００ｒｐｍ
【００５１】
＜研磨条件３＞
研磨機：片面ＣＭＰ用研磨機（Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ  ＬＫ；アプライドマテリアルズ社製）、
被研磨物：銅パターンウェハ（ＳＥＭＡＴＥＣＨ社製、７５４マスクパターン、成膜厚さ１００００Å、初期凹溝５０００Å）、
研磨パッド：ポリウレタン製の積層研磨パッド（ＩＣ−１０１０；ローム・アンド・ハース社製）、
研磨圧力：０．７ｐｓｉ（＝約４．８ｋＰａ）、
定盤回転数：１００ｒｐｍ、
研磨用組成物の供給速度：３００ｍｌ／ｍｉｎ、
キャリア回転数：１００ｒｐｍ
【００５２】
Ｃｕパターン付ウェハの研磨速度の評価
Ｃｕブランケットウェハ表面に、各例の研磨用組成物を用いるとともに研磨条件２により６０秒間研磨を行いＣｕブランケットウェハの研磨速度を測定した。次いで、Ｃｕパターン付ウェハ表面に、各例の研磨用組成物を用いるとともに研磨条件２によりＣｕ残膜３００ｎｍまで研磨を施し、その際の研磨時間Ｔ１から、下記計算式によりパターン付ウェハでのＣｕ速度を算出した。
Ｃｕパターン付ウェハの研磨速度に関しては、下記計算式で求めた研磨速度比に関し、（◎）０．９以上、（○）０．８以上０．９未満、（△）０．６以上０．８未満、（×）０．６未満の３段階で評価した。
＜Ｃｕパターン付ウェハ研磨速度の計算式＞  
研磨速度  ［ｎｍ／ｍｉｎ］＝Ｃｕパターン付ウェハ研磨量  ７００［ｎｍ］／研磨時間  Ｔ１［ｓｅｃ］×６０
＜研磨速度比の計算式＞
研磨速度比＝Ｃｕパターン付ウェハの研磨速度［ｎｍ／ｍｉｎ］  ／  Ｃｕブランケットウェハの研磨速度［ｎｍ／ｍｉｎ］
【表２】
2009164188.tif 000004