專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬膜用研磨液及研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體裝置的配線形成工序等中研磨所使用的金屬膜用研磨液及研磨方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體集成電路(以下記作LSI)的高集成化、高性能化，開(kāi)發(fā)出新的微細(xì)加工技術(shù)。化學(xué)機(jī)械研磨(以下記作CMP)法就是其中之一。其為在LSI制造工序特別是在多層配線形成工藝中，層間絕緣膜的平坦化、金屬插塞的形成、埋入式配線形成中頻繁利用的技術(shù)。該技術(shù)公開(kāi)于例如美國(guó)專(zhuān)利第4944836號(hào)的說(shuō)明書(shū)中。另外，最近，為了使LSI高性能化，嘗試?yán)勉~和銅合金作為構(gòu)成配線材料的導(dǎo)電性物質(zhì)。但是，銅或者銅合金很難通過(guò)以往的鋁合金配線形成中頻繁使用的干式蝕刻法進(jìn)行微細(xì)化加工。因此，主要采用鑲嵌(damascene)法，所謂鑲嵌法是指，在預(yù)先形成有溝槽的絕緣膜上沉積并埋入銅或者銅合金薄膜，通過(guò)CMP除去溝槽部以外的上述薄膜，從而形成埋入式配線的方法。該技術(shù)公開(kāi)于例如日本特開(kāi)平2-278822號(hào)公報(bào)。研磨銅或者銅合金等配線金屬的金屬CMP的通常方法為，將研磨布(墊)貼附在圓形的研磨定盤(pán)(壓磨板)上，一邊用金屬膜用研磨液浸漬研磨布表面，一邊將基板的形成有金屬膜的面按壓在研磨布的表面，在從研磨布的背面向金屬膜施加規(guī)定的壓力(以下記作研磨壓力)的狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)研磨定盤(pán)，通過(guò)研磨液和金屬膜的凸部的相對(duì)機(jī)械摩擦，除去凸部的金屬膜。CMP所使用的金屬膜用研磨液通常包括氧化劑、磨粒和水，根據(jù)需要還可以進(jìn)一步添加氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑等。認(rèn)為基本的機(jī)理是，首先通過(guò)氧化劑將金屬膜表面氧化形成氧化層，再通過(guò)磨粒磨削該氧化層。因?yàn)榘疾康慕饘倌け砻娴难趸瘜硬辉趺磁c研磨墊接觸，沒(méi)有磨粒產(chǎn)生的磨削效果，所以隨著CMP的進(jìn)行，凸部金屬膜的氧化層被除去， 實(shí)現(xiàn)基板表面平坦化。關(guān)于詳細(xì)情況，公開(kāi)于Journal of Electrochemical Society (電化學(xué)會(huì)志期刊)的第138卷11號(hào)(1991年發(fā)行)的3460 3464頁(yè)。作為提高CMP的研磨速度的方法，將氧化金屬溶解劑添加到金屬膜用研磨液中是有效的。這被解釋為，因?yàn)槟チＤハ鞯慕饘傺趸锪Ｈ芙庥谘心ヒ褐?以下記作蝕刻)時(shí)， 磨粒磨削的效果增強(qiáng)。氧化金屬溶解劑的添加提高了 CMP的研磨速度，另一方面，凹部的金屬膜表面的氧化層也被蝕刻，金屬膜表面露出時(shí)，氧化劑將對(duì)金屬膜表面進(jìn)一步氧化，如此反復(fù)進(jìn)行，對(duì)凹部金屬膜進(jìn)行蝕刻。因此，研磨后，埋入的金屬配線的表面中央部分會(huì)出現(xiàn)蝶形洼陷的現(xiàn)象(以下記作蝶陷)，平坦化效果會(huì)受到影響。為了防止這種情況，在金屬膜用研磨液中進(jìn)一步添加保護(hù)膜形成劑。保護(hù)膜形成劑在金屬膜表面的氧化層上形成保護(hù)膜，防止氧化層被蝕刻。該保護(hù)膜可以容易地被磨粒磨削，希望不使CMP的研磨速度降低。為了抑制金屬膜的蝶陷或者蝕刻，形成可靠性高的LSI配線，提倡使用如下所述金屬膜用研磨液的方法含有作為氧化金屬溶解劑的甘氨酸等氨基乙酸或者酰胺硫酸以及作為保護(hù)膜形成劑的苯并三唑。該技術(shù)記載于例如日本特開(kāi)平8-83780號(hào)公報(bào)中。在銅或者銅合金等的鑲嵌配線形成或鎢等插塞配線形成等金屬埋入式形成中，作為在埋入部分以外形成的層間絕緣膜的二氧化硅膜的研磨速度也較大的情況下，發(fā)生配線連同層間絕緣膜在內(nèi)的厚度變薄的現(xiàn)象(以下記作侵蝕)以及配線金屬部附近的層間絕緣膜局部被磨削的現(xiàn)象(以下記作裂縫)，因此平坦性變差。導(dǎo)致的結(jié)果是，會(huì)發(fā)生配線電阻增加等的問(wèn)題，所以要求侵蝕和裂縫盡可能小的發(fā)生。另一方面，在銅或者銅合金等配線金屬的下層，形成有例如含有鉭、鉭合金、氮化鉭等導(dǎo)體的層，作為用于防止金屬向?qū)娱g絕緣膜中擴(kuò)散和提高密合性的阻擋導(dǎo)體層(以下也稱(chēng)為阻擋層)。所以，除了埋入銅或銅合金等配線金屬的配線部以外，還需要通過(guò)CMP除去露出的阻擋層。但是，由于這些阻擋層的導(dǎo)體比銅或者銅合金的硬度高，因此，即使組合銅或者銅合金用的研磨材料，也不能獲得充分的研磨速度，并且經(jīng)常有被研磨面的平坦性變差的情況。因此，研究包含研磨配線金屬的第1研磨工序和研磨阻擋層的第2研磨工序的2段研磨方法。圖1用截面示意圖示出采用一般的鑲嵌工藝的配線形成。圖1 (a)示出研磨前的狀態(tài)，包括在表面形成溝槽的層間絕緣膜1、按追隨層間絕緣膜1的表面凹凸的方式形成的阻擋層2、為填埋凹凸而沉積了銅或銅合金的配線金屬3。首先，如圖1(b)所示，利用配線金屬研磨用研磨液，研磨配線金屬3直到露出阻擋層2。然后，如圖1(c)所示，利用阻擋層研磨用研磨液，研磨直到露出層間絕緣膜1的凸部。作為這樣的阻擋層研磨用的研磨液，提出如下所述化學(xué)機(jī)械研磨用研磨劑含有氧化劑、金屬表面的保護(hù)膜形成劑、酸和水，并且PH在3以下，所述氧化劑的濃度為0. 01 3重量％。(參照例如日本再公表特許W001/13417號(hào)小冊(cè)子。)所述的2段研磨方法中，在研磨阻擋層的第2研磨工序中，為了被研磨面的平坦化，有些情況下要求過(guò)度研磨層間絕緣膜的過(guò)研磨工序。作為上述的層間絕緣膜，例如可以舉出，二氧化硅、或者作為L(zhǎng)ow-k(低介電常數(shù))膜的有機(jī)硅酸鹽玻璃或者全芳香環(huán)系Low-k 膜等。過(guò)研磨這些層間絕緣膜的時(shí)候，取決于CMP研磨液的組成，和其他部分相比較，配線金屬密集的部分被過(guò)剩研磨，因此，發(fā)生配線金屬部附近的層間絕緣膜的厚度會(huì)變薄的侵蝕，或配線金屬附近的層間絕緣膜會(huì)局部凹陷的裂縫，有時(shí)被研磨面的平坦性惡化，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)配線電阻增加等問(wèn)題。作為降低上述侵蝕或裂縫的發(fā)生的方法，本發(fā)明人研究了采用保護(hù)配線金屬例如銅的表面用的含有水溶性聚合物的研磨液的方法，發(fā)現(xiàn)通過(guò)該方法能夠降低侵蝕或裂縫的發(fā)生。然而，另一方面，有時(shí)候，上述第2研磨工序后的基板上，上述水溶性聚合物和配線金屬銅形成銅絡(luò)合物，這種銅絡(luò)合物吸附在基板上成為有機(jī)殘?jiān)蚨廴净濉Ａ硗猓灿锌赡埽捎谒苄跃酆衔锏淖饔檬沟媚チ＞奂诨宓谋谎心ッ嫔袭a(chǎn)生刮傷(研磨傷)， 使得平坦性惡化。在不可或缺地需要微細(xì)配線的形成的高性能半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中， 由于這些缺陷的產(chǎn)生，會(huì)發(fā)生短路、斷線、成品率和可靠性降低等不良情況。
本發(fā)明的課題是提供一種金屬膜用研磨液及研磨方法，其既能夠維持對(duì)層間絕緣膜的良好的研磨速度，又能夠抑制侵蝕和裂縫的發(fā)生，使得被研磨面的平坦性高。另外，本發(fā)明的課題是提供一種能夠抑制在研磨后的基板上發(fā)生刮傷、有機(jī)殘?jiān)l(fā)生的金屬膜研磨液及研磨方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人想到，為了降低上述侵蝕或裂縫的發(fā)生，使用對(duì)配線金屬銅有高吸附能的添加劑是有效的，研究發(fā)現(xiàn)將特定的聚合物作為添加劑使用的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。也就是說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于⑴一種金屬膜用研磨液，其特征在于，包含磨粒、甲基丙烯酸系聚合物和水。另外，本發(fā)明是關(guān)于(2)上述(1)所述的金屬膜用研磨液，上述甲基丙烯酸系聚合物為選自甲基丙烯酸的均聚物，以及甲基丙烯酸和與該甲基丙烯酸能夠共聚的單體的共聚物中的至少一種。另外，本發(fā)明是關(guān)于(3)上述(1)或(2)所述的金屬膜用研磨液，所述磨粒為選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈰、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化鍺或者它們的改性物中的至少一種。另外，本發(fā)明是關(guān)于⑷上述⑴ (3)中任意一項(xiàng)所述的金屬膜用研磨液，還包含有機(jī)溶劑。另外，本發(fā)明是關(guān)于(5)上述⑴ (4)中任意一項(xiàng)所述的金屬膜用研磨液，還包含氧化金屬溶解劑。另外，本發(fā)明是關(guān)于(6)上述⑴ (4)中任意一項(xiàng)所述的金屬膜用研磨液，還包含金屬的氧化劑。另外，本發(fā)明是關(guān)于(7)上述⑴ (6)中任意一項(xiàng)所述的金屬膜用研磨液，還包含金屬的防腐蝕劑。另外，本發(fā)明是關(guān)于⑶上述⑴ (7)中任意一項(xiàng)所述的金屬膜用研磨液，其為用于研磨表面具有配線密度在50%以上的配線形成部的被研磨膜的研磨液。另外，本發(fā)明是關(guān)于(9) 一種研磨方法，其特征在于，包含第1研磨工序和第2研磨工序；所述第1研磨工序?yàn)槿缦鹿ば蜓心セ宓膶?dǎo)電性物質(zhì)層使凸部的阻擋層露出， 所述基板具有表面有凹部和凸部的層間絕緣膜、沿表面覆蓋上述層間絕緣膜的阻擋層、填充上述凹部并覆蓋阻擋層的導(dǎo)電性物質(zhì)層；所述第2研磨工序?yàn)槿缦鹿ば蛴蒙鲜?1) (8)中任意一項(xiàng)所述的金屬膜用研磨液研磨在上述第1研磨工序中露出的上述基板的阻擋層，使上述凸部的層間絕緣膜露
出ο另外，本發(fā)明是關(guān)于(10)上述(9)所述的研磨方法，上述層間絕緣膜為硅系覆膜或者有機(jī)聚合物膜。另外，本發(fā)明是關(guān)于(11)上述(9)或(10)所述的研磨方法，上述導(dǎo)電性物質(zhì)以銅為主要成分。另外，本發(fā)明是關(guān)于(12)上述(9) (11)中任意一項(xiàng)所述的研磨方法，其特征在于，所述阻擋層包含選自鉭、鉭化合物、鈦、鈦化合物、鎢、鎢化合物、釕及釕化合物中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明可以提供一種金屬膜用研磨液及研磨方法，其通過(guò)包含甲基丙烯酸系聚合物來(lái)維持對(duì)層間絕緣膜的良好的研磨速度，同時(shí)抑制侵蝕和裂縫的發(fā)生，使得被研磨面的平坦性高。另外，根據(jù)本發(fā)明可以提供一種金屬膜用研磨液及研磨方法，其通過(guò)從上述甲基丙烯酸系聚合物中選擇最合適的聚合物，除了能達(dá)到上述的效果以外，還能夠抑制在研磨后的基板上發(fā)生刮傷或能夠抑制有機(jī)殘?jiān)陌l(fā)生。另外，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)包含磨粒、金屬的氧化劑、金屬的防腐蝕劑等，除了能達(dá)到上述的效果以外，還能夠獲得對(duì)配線金屬及阻擋金屬的良好的研磨速度，從而能夠得到適合上述第2研磨工序的金屬膜用研磨液。


圖1是關(guān)于采用鑲嵌工藝的配線形成的截面示意圖。圖2是表示帶有銅配線的圖形基板的配線金屬部和層間絕緣膜部交互排列的條紋狀圖形部及侵蝕的截面示意圖。圖3是表示帶有銅配線的圖形基板的配線金屬部和層間絕緣膜部交互排列的部分及裂縫的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的金屬膜用研磨液，其特征在于，包含甲基丙烯酸系聚合物。與其他水溶性聚合物相比較，甲基丙烯酸系聚合物對(duì)銅的吸附性高，特別是對(duì)配線密度高的部位的銅的吸附性高，保護(hù)性能優(yōu)異，因此推定研磨被研磨膜的時(shí)候，能夠降低侵蝕和裂縫的發(fā)生。作為上述的甲基丙烯酸系聚合物，優(yōu)選為選自甲基丙烯酸的均聚物，以及甲基丙烯酸和與該甲基丙烯酸能夠共聚的單體的共聚物中的至少一種。在甲基丙烯酸系聚合物是甲基丙烯酸和與該甲基丙烯酸能夠共聚的單體的共聚物的情況下，相對(duì)于單體總量，甲基丙烯酸的比例優(yōu)選為40摩爾％以上小于100摩爾％，更優(yōu)選為50摩爾%以上小于100摩爾%，進(jìn)一步優(yōu)選為60摩爾%以上小于100摩爾%，特別優(yōu)選為70摩爾％以上小于100摩爾％。通過(guò)使上述甲基丙烯酸的比例在40摩爾％以上， 可以很容易地有效抑制侵蝕和裂縫的發(fā)生，提高被研磨面的平坦性。甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量，優(yōu)選為3000以上，更優(yōu)選為5000以上。通過(guò)使上述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量在3000以上，可以很容易有效地抑制侵蝕和裂縫的發(fā)生，提高被研磨面的平坦性。另外，雖然上述重均分子量的上限沒(méi)有特別的規(guī)定，但是從溶解性的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選為500萬(wàn)以下。從合成的難易程度、分子量的控制的難易程度等觀點(diǎn)來(lái)考慮，上述重均分子量?jī)?yōu)選為100萬(wàn)以下；從水溶性?xún)?yōu)異和提高添加量的自由度的觀點(diǎn)來(lái)考慮，更優(yōu)選為10萬(wàn)以下。甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量，可以利用標(biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)曲線通過(guò)凝膠滲透色譜來(lái)測(cè)量。具體地，例如可以列舉出下述的測(cè)定條件。使用儀器具備示差折射計(jì)(株式會(huì)社日立制作所制、型號(hào)L-3300)的HPLC泵(株式會(huì)社日立制作所制、L-7100)。色譜柱Shodex Asahipak GF_710HQ(昭和電工株式會(huì)社制、產(chǎn)品名)移動(dòng)相50mM磷酸氫二鈉水溶液/乙腈=90/10 (V/V)混合液流量0. 6mL/min柱溫25°C作為能夠與上述甲基丙烯酸共聚合的單體，可舉出例如，丙烯酸、巴豆酸、乙烯基乙酸、惕各酸、2-三氟化甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、馬來(lái)酸、檸康酸、中康酸、葡糖酸等羧酸類(lèi)；2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸等磺酸類(lèi)；丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯等丙烯酸系酯類(lèi)；以及它們的銨鹽、堿金屬鹽、烷基胺鹽等鹽等。適用的基板為半導(dǎo)體集成電路用的硅基板等時(shí)，由于不希望堿金屬產(chǎn)生的污染，因此，優(yōu)選使用酸或者其銨鹽。基板為玻璃基板等時(shí)則沒(méi)有這樣的限制。如上所述，甲基丙烯酸系聚合物中甲基丙烯酸的含量高時(shí)，可以有效地降低侵蝕和裂縫的發(fā)生。但是，另一方面，對(duì)于本發(fā)明的研磨液來(lái)說(shuō)，如果從降低研磨后的被研磨面上的有機(jī)殘?jiān)a(chǎn)生和刮傷產(chǎn)生等缺陷來(lái)看，上述甲基丙烯酸系聚合物，優(yōu)選使用甲基丙烯酸和與該甲基丙烯酸能夠共聚的單體的共聚物。上述與甲基丙烯酸能夠共聚的單體，從有效降低上述缺陷來(lái)看，更優(yōu)選使用丙烯酸和丙烯酸系酯類(lèi)，進(jìn)一步地，從著眼于侵蝕發(fā)生的降低和裂縫發(fā)生的降低之間的平衡角度考慮，更優(yōu)選使用丙烯酸及丙烯酸酯。甲基丙烯酸系聚合物的配合量，相對(duì)于金屬膜用研磨液全部成分的總量100g， 優(yōu)選為0. 001 15g，更優(yōu)選為0. 01 5g。通過(guò)使上述甲基丙烯酸系聚合物的配合量在 0. OOlg以上，很容易有效抑制侵蝕和裂縫的發(fā)生，提高被研磨面的平坦性；通過(guò)使上述甲基丙烯酸系聚合物的配合量在15g以下，不僅可以抑制侵蝕和裂縫的發(fā)生，還可以維持金屬膜用研磨液中所含的磨粒的穩(wěn)定性，使得磨粒分散性良好。像以上說(shuō)明的那樣，本發(fā)明的金屬膜用研磨液從有效抑制侵蝕和裂縫的發(fā)生的方面考慮，優(yōu)選滿足下述的(1)和O)中的至少一個(gè)。(1)提高甲基丙烯酸相對(duì)于構(gòu)成甲基丙烯酸系聚合物的單體的總量的比例。(2)使用丙烯酸或者丙烯酸系酯類(lèi)作為和甲基丙烯酸的共聚的單體。另外，滿足上述的(1)和0)，從不僅可以抑制侵蝕和裂縫的發(fā)生，還能夠降低刮傷或有機(jī)殘?jiān)热毕萁嵌瘸霭l(fā)是優(yōu)選的。也就是說(shuō)，優(yōu)選甲基丙烯酸與丙烯酸的共聚物、或者甲基丙烯酸與丙烯酸系酯類(lèi)的共聚物。其中，從降低侵蝕和裂縫的發(fā)生的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選甲基丙烯酸與丙烯酸的共聚物、或者甲基丙烯酸與丙烯酸酯的共聚物。相對(duì)于構(gòu)成甲基丙烯酸系聚合物的單體的總量，甲基丙烯酸的比例優(yōu)選為70摩爾％以上不到100摩爾％，更優(yōu)選為80摩爾％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為90摩爾％以上。而且，為了有效地抑制缺陷，相對(duì)于上述單體的總量，甲基丙烯酸的比例優(yōu)選為99摩爾％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為95摩爾％以下。本發(fā)明的金屬膜用研磨液，能夠分為兩種液體至少含有磨粒的漿液、至少含有甲基丙烯酸系聚合物的添加液。這樣能夠避免大量添加甲基丙烯酸系聚合物時(shí)所產(chǎn)生的磨粒的穩(wěn)定性的問(wèn)題。在分為兩種液體的情況下，在漿液中也可以含有甲基丙烯酸系聚合物。 在這種情況下，漿液中的甲基丙烯酸系聚合物的含量調(diào)整到不損害磨粒的分散性的范圍之內(nèi)。作為本發(fā)明的金屬膜用研磨液，為了用于上述的第二研磨工序，優(yōu)選包含磨粒、有機(jī)溶劑、氧化金屬溶解劑和水。下面對(duì)這些成分進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。(磨粒)從獲得對(duì)阻擋層和層間絕緣膜的良好的研磨速度的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選本發(fā)明的金屬膜用研磨液中包含磨粒。作為能夠使用的磨粒，為選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈰、二氧化鈦、二氧化鍺或者它們的改性物中的至少一種。上述的改性物為二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈰、二氧化鈦、二氧化鍺等磨粒粒子的用烷基改性表面之后的改性物。磨粒粒子的表面用烷基改性的方法沒(méi)有特別的限制，例如，可舉出使得磨粒粒子表面存在的羥基和帶有烷基的烷氧基硅烷進(jìn)行反應(yīng)的方法。帶有烷基的烷氧基硅烷沒(méi)有特別的限制，例如，可舉出單甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基單甲氧基硅烷、 單乙基三甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、三乙基單甲氧基硅烷、單甲基三乙氧基硅烷、 二甲基二乙氧基硅烷、三甲基單乙氧基硅烷。反應(yīng)方法沒(méi)有特別的限制，例如磨粒粒子和烷氧基硅烷在研磨液中在室溫下反應(yīng)，但是為了加快反應(yīng)速度，也可以加熱。上述的磨粒中，優(yōu)選在研磨液中的分散穩(wěn)定性好，通過(guò)CMP產(chǎn)生的研磨損傷(刮傷)的發(fā)生數(shù)少，平均粒徑為200nm以下的膠體二氧化硅、膠體氧化鋁，更優(yōu)選為平均粒徑為IOOnm以下的膠體二氧化硅、膠體氧化鋁。另外，這里提及的粒徑為在配合于研磨液中之前的磨粒的二次粒徑。上述粒徑 (二次粒徑)，例如可以將上述磨粒分散于水中制成樣品，通過(guò)光衍射散射式粒度分布儀測(cè)定。具體的，例如使用COULTER Electronics公司制造的COULTER N4SD、測(cè)定溫度20°C、 溶劑折射率1. 333(水)、粒子折射率未知(設(shè)定)、溶劑粘度:1. 005cp (水)、操作時(shí)間 200秒、激光入射角90°、強(qiáng)度(散射強(qiáng)度，相當(dāng)于濁度)在5E+04 4E+05范圍內(nèi)測(cè)定， 如果高于4E+05時(shí)則可以用水稀釋并測(cè)定。膠體粒子通常可以處于分散在水中的狀態(tài)下， 因此也可以適當(dāng)?shù)南♂尦稍谏鲜龅纳⑸鋸?qiáng)度的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。作為指導(dǎo)，使粒子含量為 0. 5 2.0質(zhì)量％即可。另外，從配線金屬膜、阻擋金屬膜和層間絕緣膜的研磨速度的角度來(lái)考慮，上述磨粒優(yōu)選一次粒子僅平均不足2個(gè)粒子凝集的粒子、更優(yōu)選為一次粒子僅平均不足1. 2粒子凝集的粒子。集合度的上限，因所使用磨粒的一次粒徑的不同而不同，通常認(rèn)為只要使二次粒徑在如上說(shuō)明的范圍內(nèi)即可。另外，對(duì)于上述的集合度，可以通過(guò)求出二次粒徑和一次粒徑，把它們的比值(二次粒徑/ 一次粒徑)作為凝集度。上述的一次粒徑的測(cè)定方法，可以利用公知的透射式電子顯微鏡(例如株式會(huì)社日立制作所制的H-7100FA)來(lái)測(cè)定。例如，用上述的電子顯微鏡、拍攝粒子的圖像，對(duì)于規(guī)定數(shù)量的任意粒子，算出二軸平均一次粒徑，求出它們的平均值。粒度分布大時(shí)，上述規(guī)定數(shù)量應(yīng)該為平均值達(dá)到穩(wěn)定的數(shù)量。作為磨粒，使用膠體二氧化硅或者膠體氧化鋁時(shí)，由于通常粒徑齊整，因此進(jìn)行測(cè)定的粒子數(shù)量例如可以為20粒子左右。具體的，引入如下所述的長(zhǎng)方形(外接長(zhǎng)方形)，即，按照在選定的粒子上外接、且長(zhǎng)邊最長(zhǎng)而構(gòu)成的長(zhǎng)方形(外接長(zhǎng)方形)。從而，將此外接長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊作為L(zhǎng)、短邊作為 B，將(L+B)/2作為一粒子的二軸平均一次粒徑而算出。按照此方法計(jì)算任意20個(gè)粒子所得到的值的平均值，就是本發(fā)明中的二軸平均一次粒徑(Rl)。此方法可以利用計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，優(yōu)選地，平均粒度分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差在IOnm以下，更優(yōu)選地，平均粒度分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差在5nm以下。這些可以單獨(dú)使用一種或者兩種以上混合使用。作為粒度分布的測(cè)定方法，可以將研磨液中的磨粒投入到COULTER Electronics公司制造的COULTER N4SD 中，根據(jù)粒度分布圖得到標(biāo)準(zhǔn)偏差的值。相對(duì)于金屬膜用研磨液的全部成分的總量100g，磨粒的配合量?jī)?yōu)選為0.01 50g，更優(yōu)選為0. 02 30g，特別優(yōu)選為0. 05 20g。通過(guò)使得上述磨粒的配合量在0. Olg 以上可以使研磨速度良好，通過(guò)使得上述磨粒的配合量50g以下則容易抑制刮傷的發(fā)生。(有機(jī)溶劑)作為本發(fā)明的金屬膜用研磨液，從提高對(duì)于金屬膜用研磨液的基板的浸潤(rùn)性，在使用有機(jī)系膜作為層間絕緣膜時(shí)也能得到良好的研磨速度觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選包含有機(jī)溶劑。 本發(fā)明中使用的有機(jī)溶劑沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選和水能夠任意混合的有機(jī)溶劑。例如可以列舉出碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等碳酸酯類(lèi)；丁內(nèi)酯、丙內(nèi)酯等內(nèi)酯類(lèi)；乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇等二醇類(lèi)；作為二醇類(lèi)的衍生物，乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、三乙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、丙二醇單乙醚、二乙二醇單乙醚、二丙二醇單乙醚、三乙二醇單乙醚、三丙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、丙二醇單丙醚、二乙二醇單丙醚、二丙二醇單丙醚、三乙二醇單丙醚、三丙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚、二丙二醇單丁醚、三乙二醇單丁醚、三丙二醇單丁醚等二醇單醚類(lèi)；乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、三丙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇二乙醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇二乙醚、三乙二醇二乙醚、三丙二醇二乙醚、乙二醇二丙醚、丙二醇二丙醚、二乙二醇二丙醚、二丙二醇二丙醚、三乙二醇二丙醚、三丙二醇二丙醚、乙二醇二丁醚、丙二醇二丁醚、二乙二醇二丁醚、二丙二醇二丁醚、三乙二醇二丁醚、三丙二醇二丁醚等二醇二醚類(lèi)；四氫呋喃、二噁烷、二甲氧基乙烷、聚環(huán)氧乙烷、乙二醇單甲基乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯等醚類(lèi)；甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、異丙醇等醇類(lèi)；丙酮、甲乙酮等酮類(lèi)；除此以外，還有苯酚、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乳酸乙酯和環(huán)丁砜等。優(yōu)選的有機(jī)溶劑為選自二醇單醚類(lèi)、醇類(lèi)和碳酸酯類(lèi)中的至少一種。相對(duì)于金屬膜用研磨液的全部成分的總量100g，有機(jī)溶劑的配合量?jī)?yōu)選為0. 1 95g，更優(yōu)選為0. 2 50g，特別優(yōu)選為0. 5 10g。通過(guò)使上述有機(jī)溶劑的配合量在0. Ig 以上，對(duì)金屬膜用研磨液的基板的浸潤(rùn)性就較為良好，通過(guò)使上述有機(jī)溶劑的配合量在95g以下，可以降低溶劑的揮發(fā)，確保制造工藝的穩(wěn)定性。(氧化金屬溶解劑)從能夠促進(jìn)氧化劑氧化之后的配線金屬和阻擋金屬的溶解、提高研磨速度的觀點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明的金屬膜用研磨液優(yōu)選包含氧化金屬溶解劑。本發(fā)明中使用的氧化金屬溶解劑只要能夠使氧化的阻擋金屬或者配線金屬溶解于水中即可，并沒(méi)有特別的限制，例如可以列舉出甲酸、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、安息香酸、羥基乙酸、水楊酸、 甘油酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、馬來(lái)酸、苯二甲酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、檸檬酸、對(duì)甲苯磺酸等有機(jī)酸，這些有機(jī)酸的酯及這些有機(jī)酸的銨鹽等。另外，還可以列舉出鹽酸、硫酸、硝酸等無(wú)機(jī)酸，這些無(wú)機(jī)酸的銨鹽類(lèi)，例如過(guò)硫酸銨、硝酸銨、氯化銨、鉻酸等。其中，從不僅可以維持實(shí)用的研磨速度，而且能夠有效抑制蝕刻速度的甲酸的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選選自甲酸、丙二酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、檸檬酸、水楊酸、己二酸中的至少一種。它們可以單獨(dú)使用，或者兩種以上混合使用。相對(duì)于金屬膜用研磨液的全部組分的總量100g，氧化金屬溶解劑的配合量?jī)?yōu)選為 0. 001 20g，更優(yōu)選為0. 002 10g，特別優(yōu)選為0. 005 5g。通過(guò)使上述氧化金屬溶解劑的配合量在0. OOlg以上，對(duì)配線金屬和阻擋金屬的研磨速度良好，通過(guò)使上述氧化金屬溶解劑的配合量在20g以下，可以很容易抑制蝕刻、降低被研磨面的粗糙。另外，水的配合量可以為余量，只要包含就沒(méi)有特別的限制。本發(fā)明的金屬膜用研磨液，可以包含金屬的氧化劑。作為金屬的氧化劑，可以列舉出過(guò)氧化氫、硝酸、高碘酸鉀、次氯酸、臭氧水等，其中特別優(yōu)選過(guò)氧化氫。它們可以單獨(dú)使用一種或者兩種以上混合使用。基板為含有集成電路用元件的硅基板時(shí)，由于不希望被堿金屬、堿土金屬、鹵化物等污染，所以希望不含有不揮發(fā)性成分的氧化劑。不過(guò)，由于臭氧水組成隨時(shí)間變化劇烈，所以過(guò)氧化氫最為合適。不過(guò)，適用對(duì)象基板為不含有半導(dǎo)體元件的玻璃基板等時(shí)，即使是含有不揮發(fā)性成分的氧化劑也無(wú)妨。相對(duì)于金屬膜用研磨液的全部組分的總量100g，金屬的氧化劑的配合量?jī)?yōu)選為 0. 01 50g，更優(yōu)選為0. 02 30g，特別優(yōu)選為0. 05 15g。通過(guò)使上述金屬的氧化劑的配合量在0. Olg以上，研磨速度良好，通過(guò)使上述金屬的氧化劑的配合量在50g以下，容易降低被研磨面的粗糙。本發(fā)明的金屬膜用研磨液可以包含金屬的防腐蝕劑。作為金屬的防腐蝕劑，可以選擇對(duì)于銅系金屬等配線金屬能夠形成保護(hù)膜的材料，具體地可以列舉出例如，2-巰基苯并噻唑、1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、3-氨基-1H-1，2，4-三唑、苯并三唑、1-羥基苯并三唑、1- 二羥基丙基苯并三唑、2，3- 二羧基丙基苯并三唑、4-羥基苯并三唑、4-羧基(-1H-) 苯并三唑、4-羧基(-1H-)苯并三唑甲基酯、4-羧基(-1H-)苯并三唑丁基酯、4-羧基(-1H-) 苯并三唑辛基酯、5-己基苯并三唑、(1，2，3-苯并三唑基-1-甲基)(1，2，4-三唑基-1_甲基)O-乙基己基)胺、甲苯并三唑、萘并三唑、雙[(1-苯并三唑基)甲基]膦酸等三唑系防腐蝕劑。配線金屬包含銅時(shí)，從防腐蝕作用優(yōu)異的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用這些三唑系防腐蝕劑。另外，可以列舉出具有嘧啶骨架的嘧啶、1，2，4_三唑并[1,5-a]嘧啶、1，3，4，6， 7，8-六氫-2H-嘧啶并[1，2-a]嘧啶、1，3- 二苯基-嘧啶-2，4，6-三酮、1，4，5，6-四氫嘧啶、2，4，5，6-四氨基嘧啶硫酸鹽、2，4，5-三羥基嘧啶、2，4，6-三氨基嘧啶、2，4，6-三氯嘧啶、2， 4，6-三甲氧基嘧啶、2，4，6-三苯基嘧啶、2，4- 二氨基-6-羥基嘧啶、2，4- 二氨基嘧啶、2-乙酰胺基嘧啶、2-氨基嘧啶、2-甲基-5，7-二苯基_(1，2，4)三唑并(l，5-a)嘧啶、2-甲基對(duì)氨基苯磺酰基-5，7-二苯基_(1，2，4)三唑并(l，5-a)嘧啶、2-甲基對(duì)氨基苯磺酰基_5， 7-二苯基-4，7-二氫_(1，2，4)三唑并(1,5-a)嘧啶、4-氨基吡唑并[3，4_d]嘧啶等。這些可以單獨(dú)使用一種，或者兩種以上混合使用。相對(duì)于金屬膜用研磨液的全部組分的總量100g，金屬的防腐蝕劑的配合量?jī)?yōu)選為 0. 001 10g，更優(yōu)選為0. 005 5g，特別優(yōu)選為0. 01 2g。通過(guò)使上述防腐蝕劑的配合量在0. OOlg以上，容易抑制配線金屬的蝕刻、降低被研磨面的粗糙，通過(guò)使上述防腐蝕劑的配合量在IOg以下，配線金屬及阻擋層用金屬的研磨速度有變好的傾向。如以上的說(shuō)明，本發(fā)明的金屬膜用研磨液最優(yōu)選的是，包含甲基丙烯酸系聚合物、 磨粒、氧化金屬溶解劑、金屬的防腐蝕劑和金屬的氧化劑。通過(guò)包含這些成分可以最大限度的得到抑制由于甲基丙烯酸系聚合物引起的侵蝕和裂縫的發(fā)生。本發(fā)明的金屬膜用研磨液，可以適用于半導(dǎo)體裝置中配線層的形成。例如可以用于配線金屬層、阻擋層和層間絕緣膜的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)。同一條件下的CMP中，配線金屬層/阻擋層/層間絕緣膜的研磨速度比，優(yōu)選以(0.1 2)/(1)/(0. 1 2)的比例研磨， 更優(yōu)選以(0. 5 1. 5)/(1)/(0. 5 1.幻的比例研磨。這些研磨速度比可以通過(guò)比較研磨由各層材質(zhì)構(gòu)成的無(wú)圖形的芯片(blanket wafer)時(shí)的研磨速度而求得。作為層間絕緣膜，可以舉出硅系覆膜、有機(jī)聚合物膜。作為硅系覆膜，可以舉出 二氧化硅、氟硅酸鹽玻璃、以三甲基硅烷或者二甲氧基二甲基硅烷為起始原料得到的有機(jī)硅酸鹽玻璃、氮氧化硅、氫化硅倍半氧烷等硅系覆膜，碳化硅和氮化硅。作為有機(jī)聚合物膜， 可以舉出全芳香族系低介電常數(shù)層間絕緣膜。特別優(yōu)選有機(jī)硅酸鹽玻璃。這些膜可以通過(guò)CVD法、旋轉(zhuǎn)涂布法、浸漬涂布法或者噴灑法成膜。作為層間絕緣膜的具體例子，可以舉出LSI制造工序、特別是多層配線形成工序中的層間絕緣膜等。作為配線金屬，可以使用導(dǎo)電性物質(zhì)。作為這樣的導(dǎo)電性物質(zhì)，可以舉出銅、銅合金、銅的氧化物或者銅合金的氧化物、鎢、鎢合金、銀、金等以金屬為主要成分的物質(zhì)，優(yōu)選銅、銅合金、銅的氧化物、銅合金的氧化物等以銅為主要成分的物質(zhì)。配線金屬層可以使用利用公知的噴鍍法、鍍覆法將上述物質(zhì)成膜得到的膜。作為阻擋層，是為了防止導(dǎo)電性物質(zhì)向?qū)娱g絕緣膜中擴(kuò)散，以及為了提高層間絕緣膜和導(dǎo)電性物質(zhì)的貼合性而形成的。阻擋層的組成優(yōu)選為選自鎢、氮化鎢、鎢合金等鎢化合物，鈦、氮化鈦、鈦合金等鈦化合物，鉭、氮化鉭、鉭合金等鉭化合物，釕、釕化合物中的物質(zhì)。阻擋層，可以是這些物質(zhì)中的一種構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是兩種以上構(gòu)成的積層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的金屬膜用研磨液，適合用于研磨具有配線密度在50%以上的配線形成部的被研磨膜的場(chǎng)合。這里的配線密度，是指在配線形成的部位，由層間絕緣膜和配線金屬部 (包含阻擋金屬)的各自寬度計(jì)算得到的值；例如線及間距為ΙΟΟμπι/ΙΟΟμπι時(shí)，這部分的配線密度為50%。如果配線密度在50%以上，則由于配線金屬部所占的面積變大，因此，這部分中侵蝕和裂縫的問(wèn)題有變顯著的傾向，利用本發(fā)明的金屬膜用研磨液進(jìn)行研磨，能夠減少這些問(wèn)題。本發(fā)明的金屬膜用研磨液，也能夠適宜用于研磨具有上述配線密度在80%以上的配線形成部的被研磨膜的場(chǎng)合。作為研磨裝置，例如通過(guò)研磨布進(jìn)行研磨的情況，可以使用如下所述一般的研磨裝置具有能夠保持被研磨的基板的支持物和連接有轉(zhuǎn)速可變的馬達(dá)等的貼附有研磨布的研磨定盤(pán)。作為研磨布，可以使用一般的非織造布、發(fā)泡聚氨酯、多孔質(zhì)氟樹(shù)脂等，沒(méi)有特別的限制。研磨條件沒(méi)有特別的限制，定盤(pán)的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為基板不會(huì)飛出的200rpm以下的低旋轉(zhuǎn)。具有被研磨面的半導(dǎo)體基板按壓在研磨布上的壓力優(yōu)選為1 lOOkPa、為了滿足研磨速度在被研磨面內(nèi)的均一性及圖形的平坦性，更優(yōu)選為5 50kPa。研磨期間，利用泵等將本發(fā)明的金屬膜用研磨液連續(xù)供給研磨布。該供給量沒(méi)有限制，優(yōu)選研磨布的表面經(jīng)常被研磨液覆蓋。研磨結(jié)束后的基板，優(yōu)選地，在流水中充分洗凈之后，利用紡紗干燥器等除掉附著在基板上的水滴，然后使其干燥。為了使研磨布的表面狀態(tài)經(jīng)常一致來(lái)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，優(yōu)選地，研磨前引入研磨布的修整(conditioning)工序。例如，用附有金剛石粒子的打磨機(jī)通過(guò)至少含有水的液體對(duì)研磨布進(jìn)行修整。接下來(lái)實(shí)施本發(fā)明的研磨方法，進(jìn)一步優(yōu)選，增加基板清洗工序。本發(fā)明的研磨方法，其特征在于，包含第1研磨工序和第2研磨工序；所述第1研磨工序?yàn)槿缦鹿ば驕?zhǔn)備具有表面有凹部和凸部的層間絕緣膜、沿表面覆蓋上述層間絕緣膜的阻擋層、填充上述凹部并覆蓋阻擋層的導(dǎo)電性物質(zhì)層(配線金屬層)的基板，研磨上述基板的導(dǎo)電性物質(zhì)層，使上述凸部的阻擋層露出；所述第2研磨工序?yàn)槿缦鹿ば蛴帽景l(fā)明的金屬膜用研磨液研磨在第1研磨工序中露出的上述基板的阻擋層，使上述凸部的層間絕緣膜露出。本發(fā)明的研磨方法，例如可適用于半導(dǎo)體裝置中配線層的形成。以下按照半導(dǎo)體裝置中的配線層的形成，說(shuō)明本發(fā)明的研磨方法的實(shí)施形態(tài)。首先，在硅基板上積層二氧化硅等層間絕緣膜。然后，利用抗蝕劑層形成、蝕刻等公知手段，在層間絕緣膜表面形成規(guī)定圖形的凹部(基板露出部)，從而形成具有凸部和凹部的層間絕緣膜。在此層間絕緣膜上，沿著表面的凹凸，通過(guò)蒸鍍或CVD等成膜為覆蓋層間絕緣膜的鉭等阻擋層。進(jìn)一步地，為了填充上述凹部而通過(guò)蒸鍍、鍍覆或者CVD等形成覆蓋阻擋層的銅等導(dǎo)電性物質(zhì)層。優(yōu)選地，基板上形成的層間絕緣膜的厚度為0. 01 2. 0 μ m左右、阻擋層的厚度為0.01 2. 5μπι左右、導(dǎo)電性物質(zhì)層的厚度為0.01 2. 5μπι左右。經(jīng)過(guò)這些工序，可以得到具有如圖1所示的構(gòu)造的基板。另外，利用例如導(dǎo)電性物質(zhì)層/阻擋層的研磨速度比充分大的導(dǎo)電性物質(zhì)用的研磨液，通過(guò)CMP研磨該基板表面的導(dǎo)電性物質(zhì)層(第一研磨工序)。通過(guò)此方法，如圖1(b) 所示，基板上凸部的阻擋層露出于表面，得到上述導(dǎo)電性物質(zhì)層殘留在凹部的所期望的導(dǎo)體圖形。進(jìn)行此研磨時(shí)，導(dǎo)電性物質(zhì)層和凸部的阻擋層的一部分同時(shí)研磨也可以。將通過(guò)第1研磨工序得到的圖形面作為第2研磨工序用的被研磨面，可以利用本發(fā)明的金屬膜用研磨液進(jìn)行研磨。第2研磨工序中，上述基板在按壓研磨布上的狀態(tài)下，一邊將本發(fā)明的金屬膜用研磨液供給到上述研磨布和基板之間，一邊使得研磨定盤(pán)和上述基板相對(duì)運(yùn)動(dòng)，研磨通過(guò)第1研磨工序露出的阻擋層。本發(fā)明的金屬膜用研磨液能夠研磨導(dǎo)電性物質(zhì)層、阻擋層和層間絕緣層；第2研磨工序中，至少研磨上述不斷露出的阻擋層和凹部的導(dǎo)電性物質(zhì)層。凸部阻擋層下面的層間絕緣膜全部露出，形成配線層的上述導(dǎo)電性物質(zhì)層殘留在凹部，在凸部和凹部的邊界阻擋層的截面露出，得到所期望的圖形，此時(shí)，結(jié)束研磨。這個(gè)狀態(tài)如圖1(c)所示。為了確保研磨結(jié)束時(shí)得到更加優(yōu)異的平坦性，進(jìn)一步地，可以進(jìn)行過(guò)研磨(例如， 第2研磨工序中，直到得到所期望的圖形的時(shí)間是100秒時(shí)，除了該100秒研磨之外另外追加的50秒研磨叫做過(guò)研磨50% )，研磨至包含凸部的層間絕緣膜的一部分的深度也可以 (圖中未示出)。這樣形成的金屬配線上，進(jìn)一步地，形成層間絕緣膜和第2層金屬配線，該配線之間和配線上再次形成層間絕緣膜之后，研磨使得半導(dǎo)體基板的整面成為平滑面。通過(guò)將這個(gè)工序反復(fù)進(jìn)行規(guī)定的次數(shù)，就可以制造具有所期望的配線層數(shù)的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的金屬膜用研磨液，不僅可以用于研磨如上述的在半導(dǎo)體基板上形成的金屬膜，而且可以用于研磨磁頭等基板。
實(shí)施例以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，只要不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想，本發(fā)明就不應(yīng)該受這些實(shí)施例的限定。例如，研磨液的材料的種類(lèi)或者其配合比率，也可以在本實(shí)施例記載的種類(lèi)或比率之外，研磨對(duì)象的組成或者構(gòu)造，也可以在本實(shí)施例記載的組成或構(gòu)造之外。實(shí)施例1 14及比較例1 6(研磨液制備方法)按照規(guī)定量混合表1 表3中所示的各成分，調(diào)制實(shí)施例1 14及比較例1 6 的各金屬膜用研磨液。另外，表1 表3的共聚物 *5中，單體的摩爾比率(摩爾％ )如下。
氺1甲基丙烯酸/丙烯酸=94/6
氺2甲基丙烯酸/丙烯酸=73/27
氺3甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯=90/10
氺4甲基丙烯酸/丙烯酸丁酯=95/5
氺5甲基丙烯酸/甲基丙烯酸丁酯=95/5
(銅圖形基板的研磨)
用銅膜研磨用研磨液(日立化成工業(yè)(株)制、HS-H635)通過(guò)公知CMP法研磨帶
有銅配線的圖形基板(ATDF制854CMP圖形由二氧化硅構(gòu)成的厚度為500nm的層間絕緣膜)的溝槽部以外的銅膜，使得凸部的阻擋層露出成為被研磨面，得到如圖1(b)所示狀態(tài)的基板。將該基板使用在本發(fā)明的金屬膜用研磨液的研磨特性評(píng)價(jià)中。另外，上述圖形基板的阻擋層由厚度為250人的氮化鉭膜構(gòu)成。[研磨條件]研磨裝置單面金屬膜用研磨機(jī)(應(yīng)用材料有限公司U H八F r ·； T 乂 )制、MIRRA)
15
研磨布絨面革狀(suede)發(fā)泡聚氨酯樹(shù)脂制研磨布定盤(pán)轉(zhuǎn)速93轉(zhuǎn)/分鐘機(jī)頭轉(zhuǎn)速87轉(zhuǎn)/分鐘研磨壓力14kPa研磨液的供給量200ml/min〈基板的研磨工序〉利用上述研磨液制備方法調(diào)制得到的各金屬膜用研磨液，在上述研磨條件下化學(xué)機(jī)械研磨上述圖形基板60秒。這相當(dāng)于第2研磨工序，約30秒凸部的層間絕緣膜全部露出成為被研磨面；剩下的30秒，研磨在凸部的該露出的層間絕緣膜。〈基板的清洗工序〉將海綿刷(聚乙烯醇系樹(shù)脂制)按壓在利用上述基板的研磨工序研磨得到的圖形基板的被研磨面上，一邊給基板供給蒸餾水，一邊使得基板和海綿刷旋轉(zhuǎn)，清洗60秒。然后，撤除海綿刷，將蒸餾水供給到基板的被研磨面60秒。最后使得基板高速旋轉(zhuǎn)，甩出蒸餾水，干燥基板，得到以下評(píng)價(jià)中所使用的圖形基板。〈評(píng)價(jià)項(xiàng)目〉關(guān)于利用上述基板的清洗工序得到的圖形基板，進(jìn)行下述(1)和(2)所示的評(píng)價(jià)。(1)侵蝕量對(duì)于利用上述基板的清洗工序得到的圖形基板，如圖2(a)所示，通過(guò)觸針式粗糙度儀(觸針式段差計(jì))測(cè)定如下所述的條紋狀圖形部的表面形狀寬度為 90 μ m的配線金屬部、寬度為10 μ m的層間絕緣膜部交替排列成總寬度為四90 μ m的條紋狀圖形部的表面形狀。接下來(lái)，如圖2(b)所示，求出條紋狀圖形部的層間絕緣膜的研磨量的最大值(B)和條紋狀圖形部的外邊緣的層間絕緣膜部的研磨量(A)的差(B)-(A)即侵蝕量，作為平坦性的指標(biāo)。(2)裂縫量關(guān)于上述基板的清洗工序中得到的圖形基板，如圖3(a)所示，通過(guò)觸針式粗糙度儀測(cè)定如下所述條紋狀圖形部的表面形狀寬度為100 μ m的配線金屬部、寬度為100 μ m的層間絕緣膜部交替排列成的總寬度為四00 μ m的條紋狀圖形部的表面形狀。接下來(lái)，如圖3 (b)所示，求出從配線金屬部附近6的層間絕緣膜上端開(kāi)始，到被過(guò)度磨削的層間絕緣膜部下端的距離(C)，即裂縫量，作為平坦性的指標(biāo)。另外，層間絕緣膜部的膜厚的測(cè)定如下所述，用帶有銅配線的圖形基板進(jìn)行研磨， 通過(guò)光學(xué)膜厚度測(cè)定儀，求出寬度為100 μ m的配線金屬部、寬度為100 μ m的層間絕緣膜部交替排列的總寬度為四00 μ m的條紋狀圖形部的層間絕緣膜的膜厚，作為層間絕緣膜研磨量。另外，圖2為，上述帶有銅配線的圖形基板的、寬度為90 μ m的配線金屬部、寬度為 10 μ m的層間絕緣膜部交替排列的條紋狀圖形部的截面示意圖，1為層間絕緣膜，2為阻擋層，3為配線金屬層，4為侵蝕，5為研磨前的狀態(tài)，A為條紋狀圖形部的外邊緣的層間絕緣膜部的研磨量，B為條紋狀圖形部的層間絕緣部的研磨量的最大值。圖3為，上述帶有銅配線的圖形基板的寬度為100 μ m的配線金屬部、100 μ m的層間絕緣膜部交替排列的部分的截面示意圖，1為層間絕緣膜，2為阻擋層，3為配線金屬層，5 為研磨前的狀態(tài)，6為層間絕緣膜的配線金屬部附近，7為裂縫，C為從配線金屬部附近的層間絕緣部上端到被過(guò)度磨削的層間絕緣膜部下端的距離。
(3)缺陷用缺陷檢查裝置(應(yīng)用材料有限公司制的Complus 3T)檢查基板上的缺陷后，用測(cè)長(zhǎng)度型掃描電子顯微鏡檢查lcm2的所有缺陷(刮傷·有機(jī)殘?jiān)?的數(shù)量，進(jìn)行評(píng)價(jià)。[表1]
權(quán)利要求
1.一種金屬膜用研磨液，其特征在于，包含磨粒、由甲基丙烯酸系聚合物構(gòu)成的水溶性聚合物和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物為選自甲基丙烯酸的均聚物，以及甲基丙烯酸和與該甲基丙烯酸能夠共聚的單體的共聚物中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述磨粒為選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈰、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化鍺或者它們的改性物中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，還包含有機(jī)溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，還包含氧化金屬溶解劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，還包含金屬的氧化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，還包含金屬的防腐蝕劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，其為用于研磨表面具有配線密度在50%以上的配線形成部的被研磨膜的研磨液。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述能夠共聚的單體為下述物質(zhì)中的至少一種選自丙烯酸、巴豆酸、乙烯基乙酸、惕各酸、2-三氟化甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、馬來(lái)酸、檸康酸、中康酸、葡糖酸的羧酸類(lèi)；2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸；選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、 甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯的丙烯酸系酯類(lèi)；以及選自它們的銨鹽、堿金屬鹽、烷基胺鹽的鹽。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物為甲基丙烯酸和丙烯酸的共聚物或者甲基丙烯酸和丙烯酸系酯的共聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述共聚物中的甲基丙烯酸的比例為80摩爾％以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述共聚物中的甲基丙烯酸的比例為90摩爾％以上。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述共聚物中的甲基丙烯酸的比例為99摩爾％以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述共聚物中的甲基丙烯酸的比例為95摩爾％以下。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為3000以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為5000以上。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為500萬(wàn)以下。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為100萬(wàn)以下。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為10萬(wàn)以下。2
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的配合量相對(duì)于金屬膜用研磨液全部成分的總量IOOg為0. 001 15g。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的配合量相對(duì)于金屬膜用研磨液全部成分的總量IOOg為0.01 5g。
22.—種研磨方法，其特征在于，包含第1研磨工序和第2研磨工序；所述第1研磨工序?yàn)槿缦鹿ば蜓心セ宓膶?dǎo)電性物質(zhì)層使凸部的阻擋層露出，所述基板具有表面有凹部和凸部的層間絕緣膜、沿表面覆蓋所述層間絕緣膜的阻擋層、填充所述凹部并覆蓋所述阻擋層的導(dǎo)電性物質(zhì)層；所述第2研磨工序?yàn)槿缦鹿ば蛴脵?quán)利要求1所述的金屬膜用研磨液研磨在所述第1 研磨工序中露出的所述基板的阻擋層，使所述凸部的層間絕緣膜露出。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的研磨方法，其特征在于，所述層間絕緣膜為硅系覆膜或者有機(jī)聚合物膜。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或者23所述的研磨方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性物質(zhì)以銅作為主要成分。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的研磨方法，其特征在于，所述阻擋層包含選自鉭、鉭化合物、鈦、鈦化合物、鎢、鎢化合物、釕及釕化合物中的至少一種。
26.一種金屬膜用研磨液對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述金屬膜用研磨液包含磨粒、由甲基丙烯酸系聚合物構(gòu)成的水溶性聚合物和水，所述被研磨膜在表面具有配線密度為50%以上的配線形成部。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物為選自甲基丙烯酸的均聚物，以及甲基丙烯酸和與該甲基丙烯酸能夠共聚的單體的共聚物中的至少一種。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述配線密度為80%以上。
29.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述被研磨膜具有作為配線金屬的導(dǎo)電性物質(zhì)、阻擋層以及層間絕緣膜。
30.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述配線金屬以銅為主要成分。
31.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述阻擋層為 選自鎢、氮化鎢、鎢合金的鎢化合物；選自鈦、氮化鈦、鈦合金的鈦化合物；選自鉭、氮化鉭、 鉭合金的鉭化合物；釕化合物。
32.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述層間絕緣膜為硅系覆膜或者有機(jī)聚合物膜。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述能夠共聚的單體為下述物質(zhì)中的至少一種選自丙烯酸、巴豆酸、乙烯基乙酸、惕各酸、2-三氟化甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、馬來(lái)酸、檸康酸、中康酸、葡糖酸的羧酸類(lèi)；2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸；選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯的丙烯酸系酯類(lèi)；以及選自它們的銨鹽、堿金屬鹽、烷基胺鹽的鹽。
34.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物為甲基丙烯酸和丙烯酸的共聚物或者甲基丙烯酸和丙烯酸系酯的共聚物。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述共聚物中的甲基丙烯酸的比例為80摩爾％以上。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述共聚物中的甲基丙烯酸的比例為90摩爾％以上。
37.根據(jù)權(quán)利要求27所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述共聚物中的甲基丙烯酸的比例為99摩爾％以下。
38.根據(jù)權(quán)利要求27所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述共聚物中的甲基丙烯酸的比例為95摩爾％以下。
39.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為3000以上。
40.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為5000以上。
41.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為500萬(wàn)以下。
42.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為100萬(wàn)以下。
43.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的重均分子量為10萬(wàn)以下。
44.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的配合量相對(duì)于金屬膜用研磨液全部成分的總量IOOg為0. 001 15g。
45.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的對(duì)被研磨膜進(jìn)行研磨的應(yīng)用，其特征在于，所述甲基丙烯酸系聚合物的配合量相對(duì)于金屬膜用研磨液全部成分的總量IOOg為0. 01 5g。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬膜用研磨液及研磨方法。該金屬膜用研磨液包含磨粒、由甲基丙烯酸系聚合物構(gòu)成的水溶性聚合物和水，其能夠維持對(duì)層間絕緣膜的良好的研磨速度，同時(shí)抑制侵蝕和裂縫的發(fā)生，使得被研磨面的平坦性高。
文檔編號(hào)B24B37/00GK102352187SQ201110208059
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者櫻田剛史, 深澤正人, 田中孝明, 筱田隆, 野部茂 申請(qǐng)人:日立化成工業(yè)株式會(huì)社