CN101878520A

CN101878520A - 研磨组合物

Info

Publication number: CN101878520A
Application number: CN2008801040390A
Authority: CN
Inventors: 新田浩士; 松村义之
Original assignee: Nitta Haas Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2010-11-03
Also published as: US20100207057A1; KR20100065333A; WO2009025383A1; JPWO2009025383A1; TW200916567A

Abstract

本发明的目的在于提供一种可以抑制凹陷和碟形缺陷的发生、且研磨速度更高的研磨组合物。本发明的研磨组合物是适合于金属膜、特别是铜(Cu)膜的研磨组合物，其含有氨、过氧化氢、氨基酸以及阴离子性表面活性剂，剩余部分为水。通过含有它们，特别是在第2阶段的研磨中使用时，能够抑制凹陷和碟形缺陷的发生。

Description

研磨组合物

技术领域

本发明涉及金属膜研磨用、特别是铜膜研磨用的研磨组合物。

背景技术

为了适应半导体集成电路(LSI)的高集成化和小型化的要求，开发了被称之为系统级封装(SIP)的技术，在该技术中，要在一个基板上三维地搭载具有储存功能、逻辑功能等各种功能的多个半导体元件。随之，基板上形成的配线数和凸起(bump)数增加，各配线的直径变小，用以往方法的积层法(build up method)和机械磨削法难以形成微细的配线。

因此，人们利用电阻比铝低的铜、铜合金等以代替一直以来作为配线材料使用的铝。然而，铜由于在其特性上难以实现铝之类的基于干腐蚀的配线形成，所以确立了被称之为镶嵌(Damascene)法的配线形成法。

根据半导体工艺中使用的镶嵌法，例如，在被二氧化硅膜覆盖的基板表面，形成对应于要形成的配线图案的沟槽和对应于要形成的插座(plug：基板内部的与配线的电连接部分)的孔，然后在沟槽和孔的内壁面形成由钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨等构成的阻挡金属膜(绝缘膜)，接着通过镀覆等在整个基板表面上覆盖铜膜，从而将铜埋入沟槽和孔中，进而通过化学机械研磨法(CMP、chemical mechanical polishing)除去沟槽和孔以外的区域的多余的铜膜，由此在基板表面形成配线和插座。

同样，也可以将镶嵌法和CMP适用于SIP，但由于基板表面所覆盖的铜膜等金属膜的膜厚将达到5μm以上，所以担心CMP的加工时间的增加以及大幅的生产率恶化。

在针对金属层的CMP中，可以考虑用如下的工艺来进行研磨，该工艺利用研磨磨粒对酸性区域中通过化学反应而在金属表面生成的化合物进行研磨，所以针对金属层的CMP中使用的料浆通常是酸性的(参见特开2002-270545号公报)。

但是，酸性料浆随着研磨块数的增加存在着研磨速度下降的倾向，此外，研磨后如果使用用于除去磨粒的碱性洗涤液，则会因pH刺激而使磨粒凝聚等，所以希望代替酸性料浆而使用可高速研磨的碱性料浆。

作为碱性料浆，正如特开2002-270545号公报所公开的那样，研究了如下的研磨组合物，其含有：在分子中包括3个以上的唑基的化合物，氧化剂、选自氨基酸、有机酸和无机酸之中的1种或2种以上，以及表面活性剂。另外，作为氧化剂，可以使用臭氧、过氧化氢、高碘酸盐等，作为表面活性剂，可以使用阴离子性、阳离子性、非离子性以及两性表面活性剂。

通过在分子中包括3个以上的唑基的化合物而形成保护膜，可控制阻挡金属的研磨速度，从而使磨蚀的抑制成为可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以抑制凹陷(recess)和碟形缺陷(dishing)的发生、且研磨速度更高的研磨组合物。

本发明涉及一种研磨组合物，其特征在于：其含有氨、过氧化氢、氨基酸以及阴离子性表面活性剂。

另外，本发明的特征在于：pH为7～11.5。

另外，本发明的特征在于：所述氨基酸为中性氨基酸。

另外，在本发明中，所述中性氨基酸是选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸以及色氨酸之中的至少1种。

金属层的研磨通常分多个阶段进行，在第1阶段的研磨中，由于以减少金属层的厚度为主要目的，因而所使用的研磨组合物也要求能够高速化的研磨组合物。另外，在第2阶段的研磨中，将厚度业已减少的金属层完全除去，从而形成配线和插座。

为了完全除去金属层，需要薄薄地研磨至绝缘层的过度研磨(overpolishing)，但在以前的研磨组合物中，在进行过度研磨时将产生凹陷和碟形缺陷。另外，以前的研磨组合物由于没有负荷依赖性，研磨速度也低，所以研磨非常耗费时间。

本发明的目的、特征以及优点通过下述的详细说明和附图可以变得更加明确。

附图说明

图1是表示低负荷条件(27hPa)下的研磨速度和高负荷条件(140hPa)下的研磨速度的测定结果的图。

图2是表示氨基酸含量对研磨速度的影响的图。

图3是表示氨含量对研磨速度的影响的图。

图4是表示pH对研磨速度的影响的图。

图5是表示磨粒的有无对负荷依赖性的影响的图。

图6是表示磨粒的含量对负荷依赖性的影响的图。

图7是表示碟形缺陷深度的测定结果的图。

图8是表示各负荷条件下的研磨速度的测定结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图就本发明优选的实施方式进行详细的说明。

本发明的研磨组合物是适合于金属膜、特别是铜(Cu)膜的研磨组合物，其含有氨、过氧化氢、氨基酸以及阴离子性表面活性剂，剩余部分为水。通过含有它们，特别是在第2阶段的研磨中使用时，能够抑制凹陷和碟形缺陷的发生，且可以实现更高的研磨速度。

特别地，由于具有低负荷下的研磨速度较低而高负荷下的研磨速度更高的负荷依赖性，所以在作为被研磨物的晶片的配线部分，表现出优良的高低差消除性。

以下，就本发明的研磨组合物进行详细的说明。

在碱性领域中，氨(NH₃)作为Cu的络合剂和氧化剂而起作用，按照(1)式那样反应而形成配位基。

Cu+4NH₄ ⁺→[Cu(NH₃)₄]²⁺ (1)

在铜膜的CMP中，通常认为该四氨合铜配位基通过与研磨垫的接触而被除去，从而进行研磨。

本发明的研磨组合物中的氨的含量为研磨组合物总量的0.3～9重量％，优选为1～5重量％。氨的含量低于0.3重量％时，则不能获得充分的研磨速度，当超过9重量％时，则低负荷下的研磨速度升高，高低差消除性降低。

另外，本发明由于含有过氧化氢，所以过氧化氢作为氧化剂而起作用，可以获得更为高速的研磨速度，同时均匀性得以大大提高。这是因为通过添加过氧化氢，即使被研磨物表面的研磨组合物的局部流量产生偏差，整个被研磨物也不会依赖于研磨组合物的流量，可以同样地受到研磨。

本发明的研磨组合物中的过氧化氢的含量为研磨组合物总量的0.05～5.0重量％，优选为0.1～4.0重量％。过氧化氢的含量低于0.05重量％时，则不能获得充分的研磨速度，当超过5.0重量％时，则被研磨物的腐蚀速度变得过高，因而是不优选的。

本发明通过进一步含有氨基酸，可以发挥优良的负荷依赖性，同时获得比现有技术更为高速的研磨速度。

在氨基酸的作用下，被研磨物表面形成脆弱的反应膜，同时对被研磨物表面的腐蚀力受到抑制。因此，与研磨垫接触的被研磨物表面得以除去，而与研磨垫不接触的埋入部分的凹部的底不会被除去，从而可以发挥优良的负荷依赖性，高低差消除性得以提高。

作为本发明的研磨组合物中含有的氨基酸，无论使用哪一种都可以发挥出同样的效果，但从抑制碟形缺陷的角度考虑，优选使用中性氨基酸。根据文献(伊東、児玉訳「マクマリ一有機化学概説」、第2版、株式会社東京化学同人、1992年11月24日、P.463-467)等，氨基酸具有在通式(2)中侧链用R表示的结构。氨基酸根据侧链性质的不同，可以分为中性、碱性或酸性，具有中性侧链的氨基酸为中性氨基酸，具有酸性侧链的氨基酸为酸性氨基酸，具有碱性侧链的氨基酸为碱性氨基酸。

中性氨基酸具有中性侧链，其大多数包含具有电子给予性的官能团。由于侧链的电子给予性，羧基的活性得以提高，通过与被研磨物即金属表面配位，便形成具有在27hPa以下的研磨压力下不会脱离的强度的反应膜。而且中性氨基酸与金属表面配位，从而使其中性侧链露出。另外，在相互邻接的中性侧链的作用下，在金属表面形成电子云，它阻碍铵离子向金属表面的移动，由此抑制金属表面的腐蚀。

这样一来，通过使用中性氨基酸，在被研磨物表面进行以反应性较低的官能团(甲基、乙基、具有环状的苯基和吲哚基等)为基础的膜的形成，可以进一步抑制对被研磨物表面的腐蚀力，从而能够抑制碟形缺陷。另外，作为具有电子给予性的官能团，甲基、乙基和其存在数量、或具有环状的基团例如苯基和吲哚基是合适的。

通过使用氨基酸，虽然可以抑制在低负荷下的研磨速度，并且使高负荷下的研磨速度得以提高，但通过使用选自中性氨基酸中具有上述官能团的甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸以及色氨酸之中的至少1种，可以扩展将研磨速度抑制在较低水平上的低负荷区域。由此，可以发挥出优良的负荷依赖性，它在甚至超过预定负荷(例如39hPa)的低负荷区域，可以将研磨速度抑制在充分低的水平，当超过预定负荷时，研磨速度将急剧上升。

另外，特别是具有吲哚环的色氨酸除电子给予性以外，还使吲哚骨架内所具有的酰胺键捕捉研磨组合物中存在的氨和胺类，因而可以抑制由氨和胺类产生的对被研磨物表面的腐蚀能力，在中性氨基酸中是特别适合的。

本发明的研磨组合物中的氨基酸的含量为研磨组合物总量的0.1～10重量％。氨基酸的含量低于0.1重量％和超过10重量％时，则在低负荷下的研磨速度升高，从而高低差消除性降低。

当研磨组合物中进而存在阴离子性表面活性剂时，则阴离子性表面活性剂以包围前述四氨合铜配位基周围的方式进行配位，从而形成一种保护膜。

在该保护膜的作用下，铜的腐蚀受到抑制，从而可以实现碟形缺陷等的抑制以及高低差消除性的提高。另外，保护膜在低负荷的研磨下不易被除去，可抑制低负荷下的研磨速度，同时负荷升高时容易被除去，可发挥四氨合铜配位基带来的研磨促进效果。

作为本发明的研磨组合物中含有的阴离子性表面活性剂，可以列举出聚丙烯酸盐、烷基苯磺酸盐、甲苯磺酸、萘磺酸盐、木质磺酸盐、苯酚磺酸、二辛基磺基丁二酸酯、烷基磺酸酯、二辛基磺基琥珀酸、链烷基磺酸盐、以及链烯基磺酸盐等，其中优选的是烷基苯磺酸盐，特别优选的是十二烷基苯磺酸盐。

本发明的研磨组合物中的阴离子性表面活性剂的含量为研磨组合物总量的0.01～3.0重量％，优选为0.05～2.0重量％。当阴离子性表面活性剂的含量低于0.01重量％时，则在低负荷下的研磨速度升高，从而高低差消除性降低，当超过3.0重量％时，则不能获得充分的研磨速度。

进而本发明通过含有磨粒，能够以物理的方式削取被研磨物表层形成的反应层和保护层，所以特别是在高负荷条件下，研磨速度得以提高。

作为磨粒，可以使用该领域中常用的磨粒，例如可以列举出胶体二氧化硅、热解法二氧化硅、胶体氧化铝、热解法氧化铝以及二氧化铈等。

作为以负荷依赖性为基础的高低差消除性，可以与磨粒的含量无关而发挥出来，所以本发明的研磨组合物中的磨粒的含量只要是在实际使用方面没有问题的含量即可。

在本发明的研磨组合物中，其pH是中性和碱性的，具体地说为7～11.5。在酸性的情况下，正如前面所说明的那样是不优选的，而且当pH超过11.5时，则在高负荷条件下的研磨速度过低，因而是不优选的。

在本发明的研磨组合物中，除了上述的组成以外，也可以进一步含有非离子性表面活性剂以及pH调节剂等。

作为非离子性表面活性剂，可以列举出脂肪酸单乙醇胺、脂肪酸二乙醇胺、脂肪酸乙二醇酯、单脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨糖醇酐酯、脂肪酸蔗糖酯、烷基聚氧乙烯基醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙二醇、聚氧乙烯月桂醚、以及聚氧乙烯油烯基醚等，其中优选的是羧甲基纤维素。

作为pH调节剂，酸性成分可以列举出硝酸(HNO₃)、硫酸、盐酸、乙酸、乳酸等，碱性成分可以列举出氢氧化钾(KOH)、氢氧化钙、氢氧化锂等。

在本发明的研磨组合物中，在无损其优选的特性的范围内，可以含有以往在该领域的研磨组合物中常用的各种添加剂的1种或2种以上。

作为本发明的研磨组合物中使用的水，并没有特别的限制，但考虑到在半导体器件等的制造工序中的使用，例如优选纯水、超纯水、离子交换水、蒸馏水等。

在第2阶段的研磨中，绝缘体层上的金属层通过与研磨垫的接触而如上述那样被完全除去。此时，配线部分的金属表面通过腐蚀而除去。再者，当在研磨过程中进行过度研磨时，绝缘体层通过与研磨垫的接触而被施加负荷，从而借助于碱性的研磨组合物进行研磨，但对因腐蚀而被除去的配线部分的负荷较低，所以在具有负荷依赖性的本发明的研磨组合物中，配线部分的研磨速度大大降低。由此，能够抑制凹陷和碟形缺陷的发生，从而可以得到均匀的研磨面。

下面就本发明的研磨组合物的制造方法进行说明。

当研磨组合物不含磨粒而由氨、过氧化氢、氨基酸以及阴离子性表面活性剂构成时，可以如下进行制造：分别使用适量的这些化合物，进而使用使总量成为100重量％的量的水，将这些成分按照一般的顺序均匀溶解或分散于水中以达到所期望的pH。

研磨组合物在含有磨粒的情况下，首先，使阴离子性表面活性剂混合于水中，并按照预定量混合浓度30％的氨水溶液，然后添加氨基酸，由此便得到碱性溶液。相对于该碱性溶液，混合pH被调节为4.0～6.0的二氧化硅分散液，使其达到预定的浓度。在含有二氧化硅的碱性溶液中，按照预定量混合浓度30％的过氧化氢水溶液，由此便获得本发明的研磨组合物。

本发明的研磨组合物可以优选用于LSI制造工序中的各种金属膜的研磨，特别是在通过镶嵌法形成金属配线时的CMP工序中，可以优选用作研磨金属膜的研磨料浆。更具体地说，在SIP中形成用于层叠LSI芯片的金属配线、半导体器件的上层铜配线(该铜配线的形成中必须研磨膜厚为5μm以上的铜膜)等时可以非常优选地用作金属膜研磨料浆。也就是说，本发明的组合物作为镶嵌法的CMP工序用金属膜研磨组合物特别有用。

另外，这里作为研磨对象的金属膜，可以列举出覆盖于基板表面的铜、铜合金等金属膜、钽、氮化钽、钛、氮化钛、钨等。其中，特别优选的是铜的金属膜。

实施例

以下，就本发明的实施例进行说明。

按照以下的组成制作本发明的实施例。

(实施例1)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶甘氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例2)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶丙氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例3)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶丝氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例4)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶苏氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例5)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶半胱氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例6)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶蛋氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例7)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶缬氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例8)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶亮氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例9)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶天冬氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例10)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶组氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例11)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶色氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例12)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶脯氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(实施例13)

氨 1.5重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶异亮氨酸 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 0.5重量％

水剩余部分

(比较例1)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

(比较例2)

氨 2重量％

过氧化氢 0.5重量％

腺嘌呤 1重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 2重量％

水剩余部分

在实施例1～12和比较例中，均将pH调节为9.5。

在实施例13中，将pH调节为10.5。

实施例1～13是分别改变所添加的氨基酸的种类而得到的。比较例1不含氨基酸，除此以外与实施例同样，比较例2含有腺嘌呤以代替氨基酸，除此以外与实施例同样。

[负荷依赖性评价]

首先，使用这些实施例和比较例，测定低负荷下和高负荷下的研磨速度，以评价负荷依赖性。

研磨条件以及研磨速度的评价方法如下所示。

·研磨条件

被研磨基板：φ100mm镀铜基板

研磨装置：ECOMET4(BUEHLER公司制造)

研磨垫：IC 1400(NITTA HAAS公司制造)

研磨盘相对速度：745mm/sec

研磨负荷面压：27hPa、140hPa

研磨用组合物的流量：30ml/min

研磨时间：60秒钟

·研磨速度

研磨速度用每单位时间内通过研磨除去的基板的厚度(μm/min)来表示。通过研磨除去的基板的厚度是通过测定基板重量的减少量，再用基板的研磨面的面积来除而算出的。

低负荷条件(27hPa)下的研磨速度和高负荷条件(140hPa)下的研磨速度的测定结果如表1和图1所示。

表1

比较例1由于不含氨基酸，所以不能将低负荷条件下的研磨速度抑制在较低的水平，从而观察不到负荷依赖性。比较例2虽然可以稍稍看到负荷依赖性，但在高负荷条件下的研磨速度并不充分。

对于含有氨基酸的实施例1～13，可以明确地看到负荷依赖性，在高负荷条件下可以实现较高的研磨速度。

[氨基酸含量的研究]

以含有天冬氨酸作为氨基酸的实施例9的组成为基础，测定了使氨基酸含量从0变化至25重量％时在低负荷(7hPa)和高负荷(140hPa)下的研磨速度。

研磨条件和研磨速度的评价方法与上述相同。

图2是表示氨基酸含量对研磨速度的影响的图。

横轴表示氨基酸含量[重量％]，纵轴表示研磨速度[μm/min]。

由图可知，当含量为0以及在12.5重量％以上时，由于在低负荷(7hPa)下的研磨速度升高，所以氨基酸含量的适用范围是0.10～10重量％。

[氨含量的研究]

以含有天冬氨酸作为氨基酸的实施例9的组成为基础，测定了使氨含量从0变化至15重量％时在低负荷(7hPa)和高负荷(140hPa)下的研磨速度。

研磨条件和研磨速度的评价方法与上述相同。

图3是表示氨含量对研磨速度的影响的图。

横轴表示氨含量[重量％]，纵轴表示研磨速度[μm/min]。

由图可知，当含量为10重量％以上时，则在低负荷(7hPa)下的研磨速度升高，在不含氨(含量为0重量％)的情况下，低负荷、高负荷下的研磨速度均为0，所以氨含量的适用范围是0.30～9重量％。另外，由于获得了更高的研磨速度，因而可以说1～5重量％是优选的范围。

[pH的研究]

以含有天冬氨酸作为氨基酸的实施例9的组成为基础，测定了使pH从6.5变化至12时在低负荷(7hPa)和高负荷(140hPa)下的研磨速度。

研磨条件和研磨速度的评价方法与上述相同。

图4是表示pH对研磨速度的影响的图。

横轴表示pH[-]，纵轴表示研磨速度[μm/min]。

由图可知，在pH为6.5和12时，由于高负荷(140hPa)下的研磨速度过低，因而pH的适用范围是7～11.5。

[磨粒的有无以及磨粒含量的研究]

以含有天冬氨酸作为氨基酸的实施例9的组成为基础，研究了将pH设定为9.75时磨粒的有无对负荷依赖性的影响。

研磨条件和研磨速度的评价方法与上述相同。

图5是表示磨粒的有无对负荷依赖性的影响的图。

横轴表示负荷[hPa]，纵轴表示研磨速度[μm/min]。

由图可知，在负荷为7hPa、140hPa的条件下，与磨粒的有无无关，具有相同的研磨速度，可以看到负荷依赖性。

在含有磨粒的情况下，在更低负荷侧可以看到研磨速度的上升，在不含磨粒的情况下，在更高负荷侧可以看到研磨速度的上升。

关于磨粒的含量，也以实施例9的组成为基础，研究了使含量从0.5重量％变化至17重量％时对负荷依赖性的影响。

研磨条件和研磨速度的评价方法与上述相同。

图6是表示磨粒的含量对负荷依赖性的影响的图。

横轴表示负荷[hPa]，纵轴表示研磨速度[μm/min]。

由图可知，与磨粒的含量无关，可以看到同样的负荷依赖性。

[碟形缺陷的评价]

为了进行碟形缺陷的评价，按照以下的组成制作了实施例14～18和比较例3。

(实施例14)

氨 1.5重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶色氨酸 1.0重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 0.5重量％

水剩余部分

(实施例15)

将脯氨酸用作氨基酸以代替色氨酸，除此以外，与实施例14同样地得到实施例15。

(实施例16)

将丙氨酸用作氨基酸以代替色氨酸，除此以外，与实施例14同样地得到实施例16。

(实施例17)

将甘氨酸用作氨基酸以代替色氨酸，除此以外，与实施例14同样地得到实施例17。

(实施例18)

将天冬氨酸用作氨基酸以代替色氨酸，除此以外，与实施例14同样地得到实施例18。

(比较例3)

使用马来酸以代替氨基酸，除此以外，与实施例14同样地得到比较例3。

在实施例14～18和比较例3中，均将pH调节为10.5。

研磨条件以及碟形缺陷的评价方法如下所示。

·研磨条件

被研磨基板：φ100mm镀铜基板

研磨装置：ECOMET4(BUEHLER公司制造)

研磨垫：IC 1400(NITTAHAAS公司制造)

研磨盘相对速度：1000mm/sec

研磨负荷面压：140hPa

研磨用组合物的流量：30ml/min

·碟形缺陷深度

作为被研磨基板即φ100mm镀铜基板，使用设置有配线宽度为200μm、配线间隔为200μm、深度为10μm的铜配线，整个面形成有厚度为10μm的铜镀膜的基板。对这样的镀铜基板进行研磨而使铜配线露出后，进行过度研磨以测定碟形缺陷深度。

在铜配线露出后进一步进行追加研磨时，将被研磨的铜膜厚度的量设定为过度研磨的量，以直至配线露出的研磨速度为基础，将与该过度研磨的量相当的研磨时间设定为各实施例和比较例的研磨时间，以进行追加研磨。

追加研磨结束后，采用表面粗糙度测定仪(商品名SURFCOM1400D、株式会社东京精密制造)测定铜配线表面形成的凹陷的深度，将该测定结果作为碟形缺陷深度。

图7是表示碟形缺陷深度的测定结果的图。

横轴表示过度研磨量[μm]，纵轴表示碟形缺陷深度[μm]。

曲线1表示实施例14(含有色氨酸)，曲线2表示实施例15(含有脯氨酸)，曲线3表示实施例16(含有丙氨酸)，曲线4表示实施例17(含有甘氨酸)，曲线5表示实施例18(含有天冬氨酸)，曲线6表示比较例3(含有马来酸)。

由图可知，在比较例3中，碟形缺陷深度较大，且碟形缺陷深度随着过度研磨量的增加而增加。

与此相对照，实施例14～18虽然在追加研磨当初产生碟形缺陷，但碟形缺陷深度较小，即使过度研磨量增加，也可以抑制为大致恒定的碟形缺陷深度。

再者，与含有酸性氨基酸的实施例18的碟形缺陷深度相比，含有中性氨基酸的实施例14～17的碟形缺陷深度更小，可知中性氨基酸可以抑制碟形缺陷的发生。

[中性氨基酸的负荷依赖性]

以碟形缺陷特性优良的中性氨基酸为对象，进一步就其详细的负荷依赖性进行了评价。

为了进行负荷依赖性的评价，按照以下的组成制作了实施例19～28。

(实施例19)

氨 1.5重量％

过氧化氢 0.5重量％

氨基酸∶甘氨酸 2.0重量％

十二烷基苯磺酸 0.5重量％

磨粒∶胶体二氧化硅 0.5重量％

水剩余部分

(实施例20)

将丙氨酸用作氨基酸以代替甘氨酸，除此以外，与实施例19同样地得到实施例20。

(实施例21)

将缬氨酸用作氨基酸以代替甘氨酸，除此以外，与实施例19同样地得到实施例21。

(实施例22)

将亮氨酸用作氨基酸以代替甘氨酸，除此以外，与实施例19同样地得到实施例22。

(实施例23)

将异亮氨酸用作氨基酸以代替甘氨酸，除此以外，与实施例19同样地得到实施例23。

(实施例24)

将脯氨酸用作氨基酸以代替甘氨酸，除此以外，与实施例19同样地得到实施例24。

(实施例25)

将色氨酸用作氨基酸以代替甘氨酸，除此以外，与实施例19同样地得到实施例25。

(实施例26)

将苏氨酸用作氨基酸以代替甘氨酸，除此以外，与实施例19同样地得到实施例26。

(实施例27)

将丝氨酸用作氨基酸以代替甘氨酸，除此以外，与实施例19同样地得到实施例27。

(实施例28)

将蛋氨酸用作氨基酸以代替甘氨酸，除此以外，与实施例19同样地得到实施例28。

实施例19～28的pH调节为10.5。

研磨条件如下所示，研磨速度的评价方法与上述同样。

·研磨条件

被研磨基板：φ100mm镀铜基板

研磨装置：ECOMET4(BUEHLER公司制造)

研磨垫：IC 1400(NITTA HAAS公司制造)

研磨盘相对速度：745mm/sec

研磨负荷面压：27hPa、39hPa、70hPa、140hPa、240hPa

研磨用组合物的流量：30ml/min

研磨时间：60秒钟

各负荷条件下的研磨速度的测定结果如图8所示。

在使用苏氨酸、丝氨酸、蛋氨酸的情况下，在27hPa的负荷条件和240hPa的负荷条件下，研磨速度大为不同，可以看到负荷依赖性，但随着负荷的增加，可以看到研磨速度也上升的倾向。

与此相对照，在使用甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸以及色氨酸的情况下，即使在39hPa、70hPa等负荷条件下，也可以将研磨速度抑制在较低的水平。由此，可以发挥出在低负荷区域将研磨速度抑制在充分低的水平、而在高负荷区域使研磨速度大为上升这一更为优良的负荷依赖性。

本发明只要不超出其主旨或主要特征就能够以其它的各种方式来实施。因此，上述的实施方式在所有方面都只不过是例示，本发明的范围表示在权利要求中，不受说明书文本的任何限制。再者，属于权利要求的变形或变更全都在本发明的范围内。

根据本发明，其特征在于：其含有氨、过氧化氢、氨基酸以及阴离子性表面活性剂。

由此，特别是在第2阶段的研磨中使用时，能够抑制凹陷和碟形缺陷的发生，且可以实现更高的研磨速度。

另外，根据本发明，可以在pH为7～11.5的范围优选使用。在酸性的情况下，正如前面所说明的那样是不优选的，而且当pH超过11.5时，则在高负荷条件下的研磨速度过低，因而是不优选的。

另外，根据本发明，其特征在于：所述氨基酸为中性氨基酸。

由此，可以进一步抑制碟形缺陷的发生。

另外，根据本发明，其特征在于：所述中性氨基酸是选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸以及色氨酸之中的至少1种。

通过使用这些中性氨基酸，可以扩展将研磨速度抑制在较低水平上的低负荷区域，可以发挥出更为优良的负荷依赖性。

Claims

1.一种研磨组合物，其特征在于，其含有氨、过氧化氢、氨基酸以及阴离子性表面活性剂。

2.根据权利要求1所述的研磨组合物，其特征在于，pH为7～11.5。

3.根据权利要求1或2所述的研磨组合物，其特征在于，所述氨基酸为中性氨基酸。

4.根据权利要求3所述的研磨组合物，其特征在于，所述中性氨基酸是选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸以及色氨酸之中的至少1种。