DE60031857T2

DE60031857T2 - Verwendung eines cmp schleifmittels

Info

Publication number: DE60031857T2
Application number: DE60031857T
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Hitachi Kasei Matsushiro Hau KOYAMA; Kouji Hitachi-shi HAGA; Masato Hitachi Kasei Matsushiro Haus YOSHIDA; Keizou Hirai; Toranosuke Ashizawa; Youiti Machii
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co ltd
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: TW200643158A; US20070169421A1; KR100796070B1; KR20020015697A; EP1691401B1; EP1205965B1; KR20050118314A; US7410409B1; WO2000079577A1; US8002860B2; EP1205965A1; EP1691401A2; TWI265958B; US20090253355A1; JP4729834B2; DE60031857D1; EP1205965A4; TWI292781B; EP1691401A3

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines CMP-Schleifmittels (CMP=Chemical Mechanical Polishing, chemisch-mechanisches Polieren) zur Glättung einer Oberfläche eines Substrates, insbesondere in einem Schritt zur Glättung eines Zwischenschicht-Isolierfilms und eines BPSG-Films (ein Bor-Phosphor-dotierter Siliciumdioxidfilm), einem Schritt zur Bildung zur Bildung von Shallow Trench Isolation oder dgl., welches Herstellungstechniken für Halbleiterelemente sind.
Stand der Technik
Derzeitige ultrahochintegrierte Schaltkreise neigen zur Steigerung der Packungsdichte, und verschiedene mikroskopische Verarbeitungstechniken wurden untersucht und entwickelt. So hat die Designregel die Größenordnung von einem halben Mikrometer erreicht. Eine der Techniken, die entwickelt wurden, um die Anforderungen für eine solche starke Verkleinerung zu erfüllen, ist die CMP-Technologie. Diese CMP-Technologie kann eine zu belichtende Schicht vollständig glätten, die Belastung für die Belichtungstechnologie reduzieren und die Ausbeute in den Schritten zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen stabilisieren. Deshalb ist die CMP-Technologie eine wesentliche Technologie zum Glätten eines Zwischenschicht-Isolierfilms und eines BPSG-Films und beispielsweise zur Durchführung der Shallow Trench Isolation.
In den Schritten zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen wurden allgemein als CMP-Schleifmittel zum Glätten anorganischer Isolierfilme, wie zum Beispiel von Siliciumoxid-Isolierfilmen, die durch ein Plasma-CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition, chemische Gasphasenabscheidung), ein Niederdruck-CVD-Verfahren oder dgl. gebildet werden, Schleifmittel aus der Reihe der pyrogenen Kieselsäure allgemein untersucht. Die Schleifmittel aus der Reihe der pyrogenen Kieselsäure werden durch Kornwachstum durch ein Verfahren erzeugt, in dem Kieselerdeteilchen in Siliciumtetrachlorid oder dgl. der Pyrolyse unterworfen werden und eine pH-Einstellung durchgeführt wird. Jedoch beinhaltet ein solches Schleifmittel technische Probleme, indem die Poliergeschwindigkeit für anorganische Isolierfilme nicht ausreichend ist, was eine geringe Poliergeschwindigkeit in der praktischen Verwendung verursacht.
In einer herkömmlichen DMP-Technologie zum Glätten eines Zwischenschichtisolierfilms gibt es technische Probleme, indem eine hochgradige Glättung nicht über die gesamte Oberfläche eines Wafers erreicht werden kann, da die Abhängigkeit der Poliergeschwindigkeit vom Muster eines zu polierenden Films auf einem Substrat hoch ist, die Poliergeschwindigkeiten in hervorstehenden Bereichen aufgrund der Größe des Musterdichteunterschieds oder des Größenunterschieds sich stark unterscheiden und das Polieren von gleichmäßig hervorstehenden Teilen fortschreitet.
Außerdem ist es in der CMP-Technologie zum Glätten des Zwischenschichtfilms notwendig, das Polieren in der Mitte des Zwischenschichtfilms zu beenden, und ein Verfahren zum Steuern eines Prozesses zur Steuerung des Poliergrades gemäß der Polierzeit wird allgemein durchgeführt. Da sich jedoch die Poliergeschwindigkeit deutlich verändert, nicht nur aufgrund der Veränderung der Formen der Musterschritte, sondern auch aufgrund des Zustands des Poliertuchs und dgl., besteht das Problem, daß die Prozeßsteuerung schwierig ist.
LOCOS ("Local Oxidation of Silicon", lokale Siliciumoxidation) wurde zur Elementisolierung in integrierten Schaltkreisen in der Erzeugung einer Designregel mit 0,5 μm oder mehr verwendet. Da die Arbeitsgröße danach feiner wurde, waren Technologien mit engerer Breite der Elementisolierung erforderlich, und eine Shallow Trench Isolation wird verwendet. In der Shallow Trench Isolation wird CMP zur Entfernung überschüssiger Siliciumoxidfilme verwendet, die auf einem Substrat gebildet sind, und ein Stopper-Film mit langsamer Poliergeschwindigkeit wird unter dem Siliciumoxidfilm gebildet, um das Polieren anzuhalten. Als Stopper-Film werden Siliciumnitrid und dgl. verwendet, und bevorzugt ist das Verhältnis der Poliergeschwindigkeit zwischen dem Siliciumoxidfilm und dem Stopper-Film hoch. Herkömmliche Schleifmittel aus der Reihe der pyrogenen Kieselsäure besitzen ein Poliergeschwindigkeitsverhältnis von so wenig wie ca. 3 zwischen dem oben genannten Siliciumoxidfilm und dem Stopper-Film, und die pyrogenen Kieselsäure-Schleifmittel besitzen ein Problem, indem sie keine Eigenschaften aufweisen, die zuträglich zur praktischen Verwendung für die Shallow Trench Isolation sind.
Andererseits wird als Glasoberflächen-Schleifmittel für Photomasken, Linsen und dgl. ein Ceroxid-Schleifmittel verwendet. Da Ceroxidteilchen eine geringere Härte als Kieselerdeteilchen oder Aluminiumoxidteilchen haben, neigen sie dazu, weniger Kratzer auf einer zu polierenden Oberfläche zu verursachen, so daß sie nützlich zum Polieren auf Hochglanz sind. Da jedoch das Ceroxid-Schleifmittel zum Glasoberflächenpolieren ein Dispergiermittel verwendet, das ein Natriumsalz enthält, kann es nicht als solches als Schleifmittel für Halbleiter eingesetzt werden.
WO 99/64527 A1 stellt Stand der Technik gemäß Artikel 43(3) und (4) EPÜ dar und offenbart eine Zusammensetzung zum Polieren im Metall-CMP, wobei die Zusammensetzung ein wäßriges Medium, ein Schleifmittel, ein Oxidationsmittel und ein spezifisches organisches Polymer umfaßt. Die frühere Anmeldung, deren Priorität WO 99/64527 A1 beansprucht, offenbart jedoch nicht Ceroxid als Schleifmittel.
US-A-4 222 747 offenbart ein Poliermaterial für ophthalmische Linsen, das 30 bis 70 Gew.% Ceroxid, ein Dispergiermittel und ein organisches Polymer, das Polyvinylpyrrolidon sein kann, umfaßt.
EP-A-0 820 092 offenbart ein Schleifmittel zum Polieren von Isolierfilmen, das eine Aufschlämmung aus Ceroxidteilchen umfaßt, und ein Verfahren zum Polieren von Substraten.
EP-A-0 846 740 offenbart eine Aufschlämmung, die eine flüssige Suspension aus Schleifmittelteilchen umfaßt.
EP-A-0 373 501 offenbart eine Feinpoliturverbindung zum Polieren eines Siliciumwafers, die Wasser, kolloidale Kieselerdeteilchen, eine wasserlösliche polymere Verbindung und ein wasserlösliches Salz umfaßt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines CMP-Schleifmittels, das eine zu polierende Oberfläche wie einen Siliciumoxid-Isolierfilm mit hoher Geschwindigkeit polieren kann, ohne Kratzer zu verursachen, während eine hochgradige Glättung erreicht wird, und das eine hohe Lagerstabilität besitzt.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines CMP-Schleifmittels zum Polieren eines Substrats, das eine zu polierende Oberfläche eines Substrats mit hoher Geschwindigkeit polieren kann, ohne Kratzer zu verursachen, während eine hochgradige Glättung bei einfacher Prozeßsteuerung erreicht wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines CMP-Schleifmittels zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, das eine Halbleitervorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit bei hoher Produktivität und guter Ausbeute herstellen kann.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines CMP-Schleifmittels, das Ceroxidpartikel, ein Dispergiermittel, ein organisches Polymer mit einem Atom oder einer Struktur, das/die eine Wasserstoffbindung mit einer Hydroxyl-Gruppe bilden kann, die auf einer Oberfläche des zu polierenden Films vorhanden ist, und Wasser umfaßt, zum Polieren eines anorganischen isolierenden Films.
In der vorliegenden Erfindung ist das organische Polymer Polyvinylpyrrolidon.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Ceroxidpartikel in der vorliegenden Erfindung werden durch Oxidieren von Cersalzen wie Cercarbonat, Cernitrat, Cersulfat und Ceroxalat erhalten. Die Ceroxidpartikel haben bevorzugt einen Kristalldurchmesser von 5 bis 300 nm im Hinblick auf Hochgeschwindigkeitspolier- und geringe Kratzeigenschaften.
In der vorliegenden Erfindung können als Verfahren zum Herstellen von Ceroxid das Rösten oder ein Oxidationsverfahren unter Verwendung von Wasserstoffperoxid etc. verwendet werden. Bevorzugt beträgt die Rösttemperatur 350°C oder höher und 900°C oder niedriger.
Da die durch das obige Verfahren hergestellten Ceroxidpartikel agglomeriert sind, ist es bevorzugt, sie mechanisch zu mahlen. Die Mahlverfahren schließen bevorzugt ein trockenes Mahlverfahren mit einer Strahlmühle oder dgl. und ein Naßmahlverfahren mit einer Planetenkugelmühle oder dgl. ein. Die Strahlmühle wird zum Beispiel beschrieben in Chemical Industry Theses, Bd. 6, Nr. 5 (1980), S. 527-532.
Das erfindungsgemäß verwendete CMP-Schleifmittel kann hergestellt werden, indem zuerst eine Dispersion aus Ceroxidpartikeln hergestellt wird (her nachfolgend manchmal als "Aufschlämmung" bezeichnet), die Ceroxidpartikel, ein Dispergiermittel und Wasser umfaßt, und ein organisches Polymer mit einem Atom oder einer Struktur hinzugegeben wird, das/die eine Wasserstoffbindung mit einer Hydroxyl-Gruppe bilden kann, die auf einer Oberfläche eines zu polierenden Films vorhanden ist (hier nachfolgend manchmal bloß als "organisches Polymer" bezeichnet). Hier ist die Konzentration der Ceroxidpartikel im Bereich von 0,5 bis 20 Gew.%.
Als Dispergiermittel können ein wasserlösliches anionisches Dispergiermittel, ein wasserlösliches nichtionisches Dispergiermittel, ein wasserlösliches kationisches Dispergiermittel und ein wasserlösliches amphoteres Dispergiermittel genannt werden.
Als die oben genannten wasserlöslichen anionischen Dispergiermittel können beispielsweise genannt werden:
Triethanolaminlaurylsulfat, Ammoniumlaurylsulfat, Triethanolaminpolyoxyethylenalkylethersulfat und ein Polymer der Polycarbonsäurereihe (zum Beispiel ein Alkalimetallsalz oder Ammoniumsalz eines (Co)polymers, das (Meth)acrylsäure, Alkyl(meth)acrylat nach Bedarf und Vinylmonomer nach Bedarf umfaßt). Hier bedeutet die (Meth)acrylsäure in der vorliegende Erfindung eine Acrylsäure und eine dieser entsprechende Methacrylsäure, und das Alkyl(meth)acrylat bedeutet ein Alkylacrylat und ein diesem entsprechendes Alkylmethacrylat.
Als die oben genannten wasserlöslichen nichtionischen Dispergiermittel können beispielsweise genannt werden:
Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylen-höherer Alkohol-Ether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Polyoxyalkylenalkylether, Polyoxyethylen-Derivat, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylensorbitanmonopalmitat, Polyoxyethylensorbitanmonostearat, Polyoxyethylensorbitantristearat, Polyoxyethylensorbitanmonooleat, Polyoxyethylensorbitantrioleat, Tetraoleinsäurepolyoxyethylensorbit, Polyethylenglykolmonolaurat, Polyethylenglykolmonostearat, Polyethylenglykoldistearat, Polyethylenglykolmonooleat, Polyoxyethylenalkylamin. Polyoxyethylen-gehärtetes Rizinusöl und Alkylalkanolamid etc.
Als die oben genannten wasserlöslichen kationischen Dispergiermittel können beispielsweise Cocoaminacetat und Stearylaminacetat etc. genannt werden.
Ferner können als die oben genannten wasserlöslichen amphoteren Dispergiermittel beispielsweise Laurylbetain, Stearylbetain, Lauryldimethylaminoxid und 2-Alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazoliniumbetain etc. genannt werden.
Die hinzuzugebende Menge dieser Dispergiermittel ist im Bereich von 0,01 Gew.-Teilen oder mehr und 2,0 Gew.-Teilen oder weniger, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Ceroxidpartikel, im Hinblick auf die Verbesserung der Dispergierbarkeit oder Verhinderung von Sedimentation von Ceroxidpartikeln in einer Aufschlämmung und der Verhinderung von Polierkratzern und dgl. Der Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts (ein durch Messung mit GPC erhaltener und in bezug auf Standardpolystyrol berechneter Wert) ist bevorzugt 100 bis 50 000, besonders bevorzugt 1000 bis 10 000. wenn das Molekulargewicht des Dispergiermittels weniger als 100 ist, kann eine ausreichende Poliergeschwindigkeit beim Polieren eines Siliciumoxidfilms oder eines Siliciumnitridfilms nicht erhalten werden, und wenn das Molekulargewicht des Dispergiermittels 50 000 überschreitet, wird seine Viskosität hoch und die Lagerstabilität eines CMP-Schleifmittels neigt zu Verringerung.
In dem Verfahren zum Dispergieren dieser Ceroxidpartikel in Wasser können zusätzlich zur Dispersionsverarbeitung unter Verwendung eines gewöhnlichen Rührers ein Homogenisator, eine Ultraschall-Dispergiermaschine, eine Kugelmühle vom Naßtyp oder dgl. verwendet werden.
Der durchschnittliche Partikeldurchmesser der so hergestellten Ceroxidpartikel in einer Aufschlämmung ist bevorzugt 0,01 bis 1,0 μm. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Ceroxidpartikel weniger als 0,01 μm ist, neigt die Poliergeschwindigkeit niedrig zu werden, und wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser 1,0 μm überschreitet, neigt das Schleifmittel dazu, Kratzer auf einem zu polierenden Film zu verursachen.
Das in der Erfindung verwendete organische Polymer ist Polyvinylpyrrolidon.
Die hinzuzugebende Menge des organischen Polymers ist bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 100 Gew.-Teilen, besonders bevorzugt 0,1 bis 50 Gew.-Teilen und am meisten bevorzugt 1 bis 50 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile von Ceroxidpartikeln im Hinblick auf die Verbesserung der Dispergierbarkeit der Ceroxidpartikel im CMP-Schleifmittel, der Verhinderung der Sedimentation und der Verhinderung von Polierkratzern. Ferner ist der Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts des organischen Polymers (ein durch Messung durch GPC und in bezug auf Standardpolystyrol berechneter Wert) bevorzugt 5000 bis 2 000 000 und besonders bevorzugt 10 000 bis 1 200 000.
In der vorliegenden Erfindung können eine Ceroxidaufschlämmung, die Ceroxidpartikel, ein Dispergiermittel und Wasser umfaßt, und ein Additiv für ein CMP-Schleifmittel, das ein organisches Polymer und Wasser umfaßt, unterteilt werden und können als CMP-Schleifmittel vom Typ mit zwei Flüssigkeiten gelagert und verwendet werden.
Wenn ein Substrat mit dem oben genannten CMP-Schleifmittel poliert wird, kann ein Verfahren mit den Schritten der separaten Zufuhr der Aufschlämmung und des Additivs auf eine Polierplatte und ihres Vermischens, ein Verfahren mit den Schritten des Vermischens der Aufschlämmung und des Additivs gerade vor dem Polieren und des Zuführens der Mischung zu einer Polierplatte etc. eingesetzt werden.
Zum erfindungsgemäß verwendeten CMP-Schleifmittel können Additive wie N,N-Dimethylethanolamin, N,N-Diethylethanolamin, Aminoethylethanolamin und dgl. hinzugegeben werden.
Im erfindungsgemäß verwendeten CMP-Schleifmittel ist die Sedimentationsgeschwindigkeit der Ceroxidpartikel bevorzugt 20 μm/s oder weniger im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit.
Ein anorganischer isolierender Film, der der unter Verwendung des CMP-Schleifmittels zu polierende Film ist, wird durch ein Niederdruck-CVD-Verfahren, ein Plasma-CVD-Verfahren oder dgl. gebildet.
Die Bildung eines Siliciumoxidfilms durch das Niederdruck-CVD-Verfahren verwendet Monosilan (SiH₄) als Si-Quelle und Sauerstoff (02) als Sauerstoffquelle. Ein Siliciumoxidfilm kann durch Durchführen dieser Oxidationsreaktion der SiH₄-O₂-Reihe bei einer geringen Temperatur von 400°C oder darunter erhalten werden. Eine Wärmebehandlung wird gegebenenfalls bei einer Temperatur von 1000°C oder weniger nach dem CVD-Verfahren durchgeführt. Wenn Phosphor (P) dotiert wird, um die Oberflächenglattheit durch einen Hochtemperatur-Schmelzprozeß zu erreichen, wird bevorzugt ein Reaktionsgas der SiH₄-O₂-PH₃-Reihe verwendet.
Das Plasma CVD-Verfahren hat den Vorteil, daß eine chemische Reaktion, die eine hohe Temperatur im gewöhnlichen thermischen Gleichgewicht erfordert, bei einer geringen Temperatur durchgeführt werden kann. Das Plasmaerzeugungsverfahren schließt zwei Typen ein: einen Volumenverbindungstyp und einen Induktionsverbindungstyp. Die Reaktionsgase schließen ein Gas der SiH₄-N₂O-Reihe unter Verwendung von SiH₄ als Si-Quelle und N₂O als Sauerstoffquelle und ein Gas der TEOS-O₂-Reihe (TEOS-Plasma-CVD-Verfahren) unter Verwendung von Tetraethoxysilan (TEOS) als Si-Quelle ein. Die Temperatur des Substrats ist bevorzugt in einem Bereich von 250 bis 400°C, und der Reaktionsdruck ist bevorzugt in einem Bereich von 67 bis 400 Pa. So kann der Siliciumoxidfilm der vorliegenden Erfindung mit Elementen wie Phosphor und Bor dotiert werden.
In ähnlicher Weise verwendet die Bildung eines Siliciumnitridfilmes durch das Niederdruck-CVD-Verfahren Dichlorsilan (SiH₂Cl₂) als Si-Quelle und Ammoniak (NH₃) als Stickstoffquelle. Ein Siliciumnitridfilm kann durch Durchführen dieser Oxidationsreaktion der SiH₂Cl₂-NH₃-Reihe bei einer hohen Temperatur von 900°C erhalten werden.
Im Plasma-CVD-Verfahren schließen die Reaktionsgase ein Gas der SiH₄-NH₃-Reihe unter Verwendung von SiH₄ als Si-Quelle und NH₃ als Stickstoffquelle ein. Die Temperatur des Substrats ist bevorzugt 300 bis 400°C.
Als Substrat können ein Halbleitersubstrat, das heißt ein Halbleitersubstrat in einer Phase von Schaltkreiselementen und einem darauf gebildeten Verdrahtungsmuster, oder Schaltkreiselemente, die darauf gebildet sind und dgl., auf dem eine Siliciumoxid-Filmschicht oder eine Siliciumnitrid-Filmschicht gebildet ist, verwendet werden. Durch Polieren des auf einem solchen Halbleitersubstrat gebildeten Siliciumoxidfilms oder Siliciumnitridfilms mit einem CMP-Schleifmittel werden die Vorsprünge und Vertiefungen einer Oberfläche der Siliciumoxid-Filmschicht entfernt, und eine glatte Oberfläche über die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats kann erhalten werden.
Ferner kann es auch für die Shallow Trench Isolation verwendet werden. Zur Verwendung für die Shallow Trench Isolation ist das Verhältnis zwischen der Siliciumoxidfilm-Poliergeschwindigkeit und der Siliciumnitridfilm-Poliergeschwindigkeit, d.h. Siliciumoxidfilm-Poliergeschwindigkeit/Siliciumnitridfilm-Poliergeschwindigkeit, bevorzugt 10 oder mehr. Für den Fall, daß dieses Verhältnis weniger als 10 ist, ist die Differenz zwischen der Siliciumoxidfilm-Poliergeschwindigkeit und der Siliciumnitridfilm-Poliergeschwindigkeit klein, und das Anhalten des Polierens in einer vorgegebenen Position in der Shallow Trench Isolation neigt schwierig zu werden. Für den Fall, daß dieses Verhältnis 10 oder mehr ist, wird die Siliciumnitridfilm-Poliergeschwindigkeit weiter reduziert, was das Anhalten des Polierens leicht macht, was es geeigneter für die Shallow Trench Isolation macht.
Zur Verwendung des CMP-Schleifmittels für die Shallow Trench Isolation ist es bevorzugt, daß die Erzeugung von Kratzern während des Polierens gering ist.
Hier kann als Poliervorrichtung eine allgemeine Poliervorrichtung mit einem Halter, der ein Halbleitersubstrat trägt, und einer Platte, an der ein Poliertuch (Kissen) angebracht wird (ein Motor, dessen Umdrehungszahl veränderbar ist, wird angebracht), verwendet werden.
Als Poliertuch kann ein allgemeines Vliesgewebe, ein geschäumtes Polyurethan oder ein poröses Fluorharz oder dgl. ohne besondere Beschränkung verwendet werden. Ferner ist es bevorzugt, daß eine Rille, in der das CMP-Schleifmittel gelagert wird, im Poliertuch gebildet wird.
Obwohl die Polierbedingungen nicht beschränkt sind, ist die Rotationsgeschwindigkeit der Platte bevorzugt so gering wie 200 min^–1 oder weniger, so daß sich das Halbleitersubstrat nicht ablöst, und der an das Halbleitersubstrat angelegte Druck ist bevorzugt 10⁵ Pa oder weniger, so daß nach dem Polieren keine Kratzer vorhanden sein werden.
Während des Polierens wird eine Aufschlämmung kontinuierlich auf das Poliertuch mit einer Pumpe oder dgl. zugeführt. Obwohl die zugeführte Menge der Aufschlämmung nicht beschränkt ist, ist es bevorzugt, daß die Oberfläche des Poliertuchs immer mit der Aufschlämmung bedeckt ist.
Es ist bevorzugt, daß nach dem sorgfältigen Spülen des polierten Halbleitersubstrats in fließendem Wasser Wassertropfen, die am Halbleitersubstrat anhaften, mit einer Trockenschleuder oder dgl. abgeschüttelt und getrocknet werden.
Dann wird nach der Bildung des geglätteten Shallow Trench eine Aluminiumverdrahtung auf einer Siliciumoxidschicht als isolierendem Film gebildet, und ein isolierender Siliciumoxidfilm wird zwischen den Verdrahtungen und auf der Verdrahtung durch das oben genannte Verfahren erneut gebildet, dann wird das Polieren unter Verwendung des CMP-Schleifmittels durchgeführt, so daß die Vorsprünge und Vertiefungen auf der Oberfläche des isolierenden Films entfernt werden, um eine glatte Oberfläche über die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats zu bilden. Durch Wiederholen dieser Schritte für eine vorgegebene Anzahl von Wiederholungen wird ein Halbleiter mit einer gewünschten Anzahl von Schichten hergestellt.
Das CMP-Schleifmittel wird erfindungsgemäß beim Polieren eines anorganischen isolierenden Films verwendet. Es ist nützlich zum Verständnis der vorliegenden Anmeldung, daß das CMP-Schleifmittel nicht nur einen auf einem Halbleitersubstrat gebildeten Siliciumoxid polieren kann, sondern auch einen auf einer Verdrahtungsplatte mit einer vorgegebenen Verdrahtung gebildeten Siliciumoxidfilm, einen anorganischen isolierenden Film wie Glas, Siliciumnitrid etc., einen Film, der prinzipiell Polysilicium, Al, Cu, Ti, TiN, W, Ta, TaN und dgl. enthält, ein optisches Glas wie eine Photomaske, eine Linse und ein Prisma, einen anorganischen leitenden Film wie ITO, einen optischen integrierten Schaltkreis, ein optisches Schaltelement, einen optischen Wellenleiter, der aus Glas und einem kristallinen Material zusammengesetzt ist, eine Endoberfläche einer optischen Faser, einen optischen Einkristall wie einen Szintillator, einen Feststofflaser-Einkristall, ein Saphirsubstrat für eine blaue Laser-LED, einen Halbleiter-Einkristall wie SiC, GaP und GaAs, ein Glassubstrat für eine Magnetplatte, einen Magnetkopf und dgl.
Beispiel
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Verwendung von Beispielen beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Beispiel 1
(Herstellung von Ceroxidpartikeln)
2 kg Cercarbonathydrat wurden in ein aus Aluminiumoxid hergestelltes Gefäß gegeben und bei einer Temperatur von 800°C für 2 Stunden in Luft gebrannt, um ca. 1 kg eines gelblich-weißen Pulvers zu erhalten. Dieses Pulver wurde auf seine Phase durch Röntgenbeugung identifiziert, wodurch es als Ceroxid bestätigt wurde. Der Durchmesser der gebrannten Pulverpartikel betrug 30 bis 100 μm. Die Oberfläche der gebrannten Pulverpartikel wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet, und die Partikelgrenzen des Ceroxids wurden betrachtet. Der Primärpartikeldurchmesser des von der Korngrenze umgebenen Ceroxids wurde gemessen. Der Medianwert und der Maximalwert der Volumenverteilung betrugen 190 bzw. 500 nm.
1 kg Ceroxidpulver wurden mit einer Strahlmühle trocken gemahlen. Die Betrachtung der gemahlenen Partikel wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop durchgeführt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß nicht nur kleine Partikel mit der gleichen Größe wie dem Primärpartikeldurchmesser, sondern auch verbliebene ungemahlene große Partikel mit 1 bis 3 μm und verbliebene ungemahlene Partikel mit 0,5 bis 1 μm miteinander vermischt waren.
(Messung der Adsorption von organischem Polymer an Siliciumoxidpartikeln)
100 g Versuchwasser mit einer Konzentration von 500 ppm Polyvinylpyrrolidon mit einem Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts von 25 000 wurden auf pH 7,0 eingestellt, und 50 g des Versuchwassers wurden gemessen und entnommen. Dann wurden 0,5 g Siliciumoxidpartikel mit einer spezifischen Oberfläche von 50 m²/g zum Wasser gegeben und reziprok für 10 Minuten geschüttelt. Danach wurde eine Zentrifugentrennung mit 15 000 min^–1 für 5 Minuten durchgeführt, um eine überstehende Flüssigkeit zu erhalten. Anschließend wurde die Gesamtmenge von organischem Kohlenstoff (TOC) in diesem Überstand (Flüssigkeit A) und diejenige des verbleibenden Versuchswassers (Flüssigkeit B), das nicht mit Siliciumoxidpartikeln vermischt war, jeweils mit einem Meßgerät TOC-5000 für den organischen Gesamtkohlenstoff, hergestellt von Shimadzu Corp, gemessen. Die TOC-Messung wurde durch Subtrahieren der Menge des anorganischen Kohlenstoffs (IC) von der Gesamtmenge des Kohlenstoffs (TC) bestimmt.
Ferner wurden Kieselerdepartikel in ähnlicher Weise mit reinem Wasser vermischt und geschüttelt, und nach Zentrifugentrennung wurde der TOC-Wert des Überstands auf einen Blindwert gesetzt. Die TOC-Werte der Flüssigkeiten A und B wurden als TOCA bzw. TOCB definiert, und die adsorbierte Menge wurde durch den Ausdruck (TOCB-TOCA/TOCA) berechnet. Als Ergebnisbetrug die adsorbierte Menge von Polyvinylpyrrolidon an den Siliciumoxidpartikeln 78 %.
(Adsorption von organischem Polymer an Siliciumnitridpartikeln)
100 g Versuchswasser mit einer Konzentration von 50 ppm Polyvinylpyrrolidon mit einem Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts von 25 000 wurden auf pH 7,0 eingestellt, und 50 g des Versuchswassers wurden gemessen und entnommen. Dann wurden 4,0 g Siliciumoxidpartikel mit einer spezifischen Oberfläche von 3,3 m²/g zum Wasser gegeben und reziprok für 10 Minuten geschüttelt. Danach wurde eine Zentrifugentrennung mit 15 000 min^–1 für 5 Minuten durchgeführt, um einen Überstand zu erhalten. Anschließend wurde die Gesamtmenge an organischem Kohlenstoff (TOC) im Überstand (Flüssigkeit C) und diejenige des verbleibenden Versuchswassers (Flüssigkeit D), das nicht mit Siliciumoxidpartikeln vermischt war, jeweils mit einem Meßgerät TOC-5000 für den organischen Gesamtkohlenstoff, hergestellt von Shimdadzu Corp, gemessen. Die TOC-Messung wurde durch Subtrahieren der Menge von anorganischem Kohlenstoff (IC) von der Gesamtmenge von Kohlenstoff (TC) bestimmt.
Ferner wurden Kieselerdepartikel in ähnlicher Weise mit reinem Wasser vermischt und geschüttelt, und nach der Zentrifugentrennung wurde der TOC-Wert des Überstands auf einen Blindwert gesetzt. Die TOC-Werte der Flüssigkeiten C und D wurden als TOCC bzw. TOCD definiert, und die adsorbierte Menge wurde durch den Ausdruck (TOCD-TOCC/TOCD) berechnet. Als Ergebnis betrug die adsorbierte Menge von Polyvinylpyrrolidon an den Siliciumoxidpartikeln 53 %.
(Herstellung von Ceroxidaufschlämmung)
1 kg der oben hergestellten Ceroxidpartikel, 23 g einer wäßrigen Ammoniumpolyacrylat-Lösung (40 Gew.%) und 8977 g entionisiertes Wasser wurden vermischt, und eine Ultraschall-Dispergierung wurde für 10 Minuten unter Rühren durchgeführt. Die erhaltene Aufschlämmung wurde mit einem 1 μm-Filter filtriert, und eine Aufschlämmung (Feststoffgehalt: 5 Gew.%) wurde durch weiteres Zugeben von entionisiertem Wasser erhalten. Der pH dieser Aufschlämmung betrug 8,3. Zur Messung der Aufschlämmungspartikel mit einem Korngrößenverteilungsmeßgerät vom Laserbeugungstyp wurden die Partikel auf eine geeignete Konzentration verdünnt. Als Ergebnis betrug der Medianwert der Partikeldurchmesser 190 nm.
Ferner wurden 600 g der Ceroxidaufschlämmung (Feststoffgehalt: 5 Gew.%), 3 g Polyvinylpyrrolidon mit einem Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts von 25 000 als Additiv und 2397 g entionisiertes Wasser zur Herstellung eines CMP-Schleifmittels vermischt (Feststoffgehalt: 1 Gew.%). Der pH dieses CMP-Schleifmittels betrug 8,0. Zur Messung der Partikel im CMP-Schleifmittel mit einem Korngrößenverteilungsmeßgerät vom Laserbeugungstyp wurden die Partikel auf eine geeignete Konzentration verdünnt. Als Ergebnis betrug der Medianwert der Partikeldurchmesser 190 nm.
(Messung der Sedimentationsgeschwindigkeit)
500 g der im obigen Abschnitt "Herstellung von Ceroxidaufschlämmung" hergestellten Ceroxidaufschlämmung wurden in eine Andreasen-Pipette gegeben und stehengelassen. Unmittelbar nach dem Vorgang wurden 10 ml der Aufschlämmung aus einer Position 20 cm unterhalb der Oberfläche der Ceroxidaufschlämmung als Probe entnommen und ihre Konzentration gemessen.
Der gleiche Vorgang wurde nach 3 Stunden, 6 Stunden, 24 Stunden, 2 Tagen, 5 Tagen, 8 Tagen, 13 Tagen, 20 Tagen, 30 Tagen, 70 Tagen und 120 Tagen durchgeführt.
Als Ergebnis betrug die durchschnittliche Sedimentationsgeschwindigkeit der Ceroxidaufschlämmung 0,11 μm/s.
Hier bedeutet die durchschnittliche Sedimentationsgeschwindigkeit einen Wert, der durch Dividieren von 20 cm durch die Zeit erhalten wird, die erforderlich ist, damit sich die in der oben genannten Weise gemessene Konzentration zur Hälfte der anfänglichen 5 Gew.% (oder 2,5 Gew.%) reduziert.
Die für diese Zeit erforderliche Zeit betrug 21 Tage. Ferner betrug die nach 6 Tagen gemessene Konzentration 5 Gew.%, was nicht verändert war. Somit beträgt die maximale Sedimentationsgeschwindigkeit dieser Ceroxidaufschlämmung 9 μm/s oder weniger. Das heißt, die Sedimentationsgeschwindigkeit aller in dieser Ceroxidaufschlämmung enthaltenen Ceroxidpartikel ist 9 μm/s oder weniger.
(Polieren einer isolierenden Filmschicht)
Nach Bildung eines Al-Verdrahtungslinienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 0,05 bis 5 mm und einer Höhe von 1000 nm auf einem Si-Substrat mit einem Durchmesser von 200 mm wurde ein Musterwafer hergestellt, auf dem ein 2000 nm dicker Siliciumoxidfilm durch das TEOS-Plasma-CVD-Verfahren gebildet war.
Der oben genannte Musterwafer wurde in einen Halter eingesetzt, an dem ein Adsorptionskissen zum Montieren eines zu haltenden Substrats angebracht war, und der Halter wurde auf eine Platte mit einem Durchmesser von 600 mm plaziert, an der ein aus porösem Urethanharz hergestelltes Polierkissen mit der Oberfläche des isolierenden Films nach unten angebracht war, und dann wurde die Arbeitsbelastung auf 30 kPa eingestellt.
Die Platte und der Wafer wurden für 2 Minuten mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 50 min^–1 rotiert, während das oben genannte Ceroxidschleifmittel (Feststoffgehalt: 1 Gew.%) auf die Platte mit einer Tropfgeschwindigkeit von 200 ml/min getropft wurde, wodurch der isolierende Film poliert wurde.
Nach sorgfältigem Spülen des polierten Wafers mit reinem Wasser wurde er getrocknet. In ähnlicher Weise wurden die oben genannten Musterwafer für Polierzeiten von 3 Minuten, 4 Minuten, 5 Minuten und 6 Minuten poliert.
Unter Verwendung einer Filmdickenmeßvorrichtung vom optischen Interferenztyp wurde der Dickenunterschied vor und nach dem Polieren gemessen und die Poliergeschwindigkeit berechnet.
Die Poliergeschwindigkeit eines Linienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 1 mm wird als R₁ definiert, die Poliergeschwindigkeit eines Linienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 3 mm als R₃ und die Poliergeschwindigkeit eines Linienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 5 mm als R₅. Die Poliergeschwindigkeitsverhältnisse R₅/R₁ und R₃/R₁ wurden größer für eine Polierzeit zwischen einer Polierzeit von 2 und 4 Minuten gemäß der Zunahme der Polierzeit und wurden im wesentlichen konstant zwischen einer Polierzeit von 4 und 6 Minuten.
Im Fall der Polierzeit von 4 Minuten, bei der die Musterbreitenabhängigkeit der Poliergeschwindigkeit konstant wird, betrug die Poliergeschwindigkeit R₁ für einen Linienteil mit einer Linien/Abstandsbreit von 1 mm 344 nm/min (Poliermenge: 1377 nm), die Poliergeschwindigkeit R₃ für einen Linienteil mit einer Linien/Abstandsbreite von 3 mm betrug 335 nm/min (Poliermenge: 1338 nm), und die Poliergeschwindigkeit R₅ für einen Linienteil mit einer Linien/Abstandsbreite von 5 mm betrug 315 nm/min (Poliermenge: 1259 nm), und die Poliergeschwindigkeitsverhältnisse R₅/R₁ und R₃/R₁ betrugen 0,91 bzw. 0,97.
Die Poliermengen der Linienteile in jeder Linien/Abstandsbreite für die Polierzeit von 5 Minuten und 6 Minuten waren im wesentlichen die gleichen wie im Fall von 4 Minuten, und es wurde festgestellt, daß kein Polieren nach 4 Minuten fortschritt.
Beispiel 2
(Herstellen von Ceroxidpartikeln)
2 kg Cercarbonathydrat wurden in ein aus Aluminiumoxid hergestelltes Gefäß gegeben und bei einer Temperatur von 800°C für 2 Stunden in Luft gebrannt, um ca. 1 kg eines gelblich-weißen Pulvers zu erhalten. Dieses Pulver wurde auf seine Phase durch Röntgenbeugung identifiziert, wodurch es als Ceroxid bestätigt wurde. Der Durchmesser der gebrannten Pulverpartikel betrug 30 bis 100 μm. Die Oberfläche der gebrannten Pulverpartikel wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet, und die Partikelgrenzen des Ceroxids wurden betrachtet. Der Primärpartikeldurchmesser eines von der Korngrenze umgebenen Ceroxidpartikels wurde gemessen. Der Medianwert und der Maximalwert der Volumenverteilung betrugen 190 bzw. 500 nm.
1 kg Ceroxidpulver wurden mit einer Strahlmühle trocken gemahlen. Die Betrachtung der gemahlenen Partikel wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop durchgeführt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß nicht nur kleine Partikel mit der gleichen Größe wie dem Primärpartikeldurchmesser, sondern auch verbliebene ungemahlene große Partikel mit 1 bis 3 μm und verbliebene ungemahlene Partikel mit 0,5 bis 1 μm miteinander vermischt waren.
(Herstellung von Ceroxidaufschlämmung)
1 kg der oben hergestellten Ceroxidpartikel, 23 g einer wäßrigen Ammoniumpolyacrylat-Lösung (40 Gew.%) und 8977 g entionisiertes Wasser wurden vermischt, und eine Ultraschall-Dispergierung wurde für 10 Minuten unter Rühren durchgeführt. Die erhaltene Aufschlämmung wurde mit einem 1 μm-Filter filtriert, und eine Aufschlämmung (Feststoffgehalt: 5 Gew.%) wurde durch weiteres Zugeben von entionisiertem Wasser erhalten. Der pH dieser Aufschlämmung betrug 8,3. Zur Messung der Aufschlämmungspartikel mit einem Korngrößenverteilungsmeßgerät vom Laserbeugungstyp wurden die Partikel auf eine geeignete Konzentration verdünnt. Als Ergebnis betrug der Medianwert der Partikeldurchmesser 190 nm.
Ferner wurden 600 g der Ceroxidaufschlämmung (Feststoffgehalt: 5 Gew.%), 3 g Polyvinylpyrrolidon als Additiv und 2397 g entionisiertes Wasser zur Herstellung eines CMP-Schleifmittels vermischt (Feststoffgehalt: 1 Gew.%). Der pH dieses CMP-Schleifmittels betrug 8,0. Zur Messung der Partikel im CMP-Schleifmittel mit einem Korngrößenverteilungsmeßgerät vom Laserbeugungstyp wurden die Partikel auf eine geeignete Konzentration verdünnt. Als Ergebnis betrug der Medianwert der Partikeldurchmesser 190 nm.
(Polieren der Shallow Trench-Trennschicht)
Hervorstehende Teile mit einem Quadratabschnitt mit einer Seitenlänge von jeweils 350 nm bis 0,1 mm und vertiefte Teile mit einer Tiefe von jeweils 400 nm wurden auf einem Si-Substrat mit einem Durchmesser von 200 mm gebildet, und ein Musterwafer mit einer Dichte des hervorstehenden Teils von 2 bis 40 % wurde hergestellt.
Ein 100 nm dicker Stickoxidfilm wurde auf den hervorstehenden Teilen gebildet, und ein 500 nm dicker Siliciumoxidfilm wurde darauf durch das TEOS-Plasma-CVD-Verfahren gebildet.
Der oben genannte Musterwafer wurde in einen Halter eingesetzt, an dem ein Adsorptionskissen zum Montieren eines zu haltenden Substrats angebracht war, und der Halter wurde auf eine Platte mit einem Durchmesser von 600 mm plaziert, an der ein aus einem porösen Urethanharz hergestelltes Polierkissen mit der Oberfläche des isolierenden Films nach unten angebracht war, und ferner wurde die Arbeitsbelastung auf 30 kPa eingestellt.
Die Platte und der Wafer wurden für 4 Minuten mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 50 min^–1 rotiert, während das oben genannte CMP-Schleifmittel (Feststoffgehalts 1 Gew.%) auf die Platte mit einer Tropfgeschwindigkeit von 200 ml/min getropft wurde, wodurch der isolierende Film poliert wurde. Nach sorgfältigem Spülen des polierten Wafers mit reinem Wasser wurde er getrocknet. In ähnlicher Weise wurden die oben genannten Musterwafer durch Einstellen der Polierzeit auf 5 Minuten und 6 Minuten poliert.
Unter Verwendung einer Filmdickenmeßvorrichtung vom optischen Interferenztyp wurden die Filmdicken vor und nach dem Polieren gemessen. Nach der Polierzeit von 4 Minuten war der gesamte Siliciumoxidfilm auf den hervorstehenden Teilen poliert, und als der Stickoxidfilm freigelegt war, wurde das Polieren angehalten. Dann wurde die Filmdicke vor und nach dem Polieren gemessen und die Poliergeschwindigkeit berechnet. Die Poliergeschwindigkeiten an hervorstehenden Teilen mit einem Quadrat von 0,1 mm und Dichten von 40 % und 2 % werden als R_0,1-40 bzw. R_0,1-2 definiert, und die Poliergeschwindigkeiten an hervorstehenden Teilen mit einem Quadrat von 350 nm und Dichten von 40 % und 2 % werden als R_350-40 bzw. R_350-2 definiert. Für den Fall, daß die Polierzeit auf 4 Minuten eingestellt wurde, betrugen R_0,1-40, R_0,1-2, R_350-40 und R_350-2 126 nm/mim, 135 nm/min, 133 nm/min bzw. 137 nm/min, und R_0,1-40/R_350-40 und R_0,1-2/R_350-2 betrugen 0,95 bzw. 0,99. Somit gab es keine Musterbreitenabhängigkeit. Ferner waren die Poliermengen in den hervorstehenden Teilen in jeder Musterbreite für den Fall einer Polierzeit von 5 Minuten und 6 Minuten im wesentlichen die gleichen wie im Fall von 4 Minuten, und es wurde festgestellt, daß nach 4 Minuten überhaupt kein Polieren fortschritt.
Vergleichsbeispiel 1
(Herstellung von Ceroxidpartikeln)
2 kg Cercarbonathydrat wurden in ein aus Aluminiumoxid hergestelltes Gefäß gegeben und bei einer Temperatur von 800°C für 2 Stunden in Luft gebrannt, um ca. 1 kg eines gelblich-weißen Pulvers zu erhalten. Dieses Pulver wurde auf seine Phase durch Röntgenbeugung identifiziert, wodurch es als Ceroxid bestätigt wurde. Der Durchmesser der gebrannten Pulverpartikel betrug 30 bis 100 μm. Die Oberfläche der gebrannten Pulverpartikel wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet, und die Partikelgrenzen des Ceroxids wurden betrachtet. Der Primärpartikeldurchmesser eines von der Korngrenze umgebenen Ceroxids wurde gemessen. Der Medianwert und der Maximalwert der Volumenverteilung betrugen 190 bzw. 500 nm.
1 kg Ceroxidpulver wurden mit einer Strahlmühle trocken gemahlen. Die Betrachtung der gemahlenen Partikel wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop durchgeführt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß nicht nur kleine Partikel mit der gleichen Größe wie dem Primärpartikeldurchmesser, sondern auch verbliebene ungemahlene große Partikel mit 1 bis 3 μm und verbliebene ungemahlene Partikel mit 0,5 bis 1 μm miteinander vermischt waren.
(Herstellung von Ceroxidaufschlämmung)
1 kg der hergestellten Ceroxidpartikel, 23 g einer wäßrigen Ammoniumpolyacrylat-Lösung (40 Gew.%) und 8977 g entionisiertes Wasser wurden vermischt, und eine Ultraschall-Dispergierung wurde für 10 Minuten unter Rühren durchgeführt. Die erhaltene Aufschlämmung wurde mit einem 1 μm-Filter filtriert, und eine Aufschlämmung (Feststoffgehalt: 5 Gew.%) wurde durch weiteres Zugeben von entionisiertem Wasser erhalten. Der pH dieser Ceroxidaufschlämmung betrug 8,3.
600 g der oben genannten Ceroxidaufschlämmung (Feststoffgehalt: 5 Gew.%) und 2400 g entionisiertes Wasser wurden zur Herstellung eines Schleifmittels vermischt (Feststoffgehalt: 1 Gew.%). Der pH dieses Schleifmittels betrug 7,4. Zur Messung der Partikel im Schleifmittel mit einem Korngrößenverteilungsmeßgerät vom Laserbeugungstyp wurden die Partikel auf eine geeignete Konzentration verdünnt. Als Ergebnis betrug der Medianwert der Partikeldurchmesser 190 nm.
(Polieren des isolierenden Films)
Nach Bildung eines Al-Verdrahtungslinienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 0,05 bis 5 mm und einer Höhe von 1000 nm auf einem Si-Substrat mit einem Durchmesser von 200 mm wurde ein Musterwafer hergestellt, auf dem ein 2000 nm dicker Siliciumoxidfilm durch das TEOS-Plasma-CVD-Verfahren gebildet war.
Der oben genannte Musterwafer wurde in einen Halter eingesetzt, an dem ein Adsorptionskissen zum Montieren eines zu haltenden Substrats angebracht war, und der Halter wurde auf eine Platte mit einem Durchmesser von 600 mm plaziert, an der ein aus porösem Urethanharz hergestelltes Polierkissen mit der Oberfläche des isolierenden Films nach unten angebracht war, und dann wurde die Arbeitsbelastung auf 30 kPa eingestellt.
Die Platte und der Wafer wurden für 1 Minute mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 50 min^–1 rotiert, während die oben genannte Ceroxidaufschlämmung (Feststoffgehalt: 1 Gew.%) auf die Platte mit einer Tropfgeschwindigkeit von 200 ml/min getropft wurde, wodurch der isolierende Film poliert wurde. Nach sorgfältigem Spülen des polierten Wafers mit reinem Wasser wurde er getrocknet. In ähnlicher Weise wurden die oben genannten Musterwafer durch Einstellen der Polierzeiten auf 1,5 Minuten und 2 Minuten poliert.
Die Poliergeschwindigkeit eines Linienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 1 mm wird als R₁ definiert, die Poliergeschwindigkeit eines Linienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 3 mm als R₃ und die Poliergeschwindigkeit eines Linienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 5 mm als R₅. Die Poliergeschwindigkeitsverhältnisse R₅/R₁ und R₃/R₁ wurden im wesentlichen konstant zwischen einer Polierzeit von 1 und 2 Minuten.
Im Fall der Polierzeit von 1,5 Minuten, bei der die Musterbreitenabhängigkeit der Poliergeschwindigkeit konstant wird, betrug die Poliergeschwindigkeit R₁ für einen Linienteil mit einer Linien/Abstandsbreit von 1 mm 811 nm/min (Poliermenge: 1216 nm), die Poliergeschwindigkeit R₃ für einen Linienteil mit einer Linien/Abstandsbreite von 3 mm betrug 616 nm/min (Poliermenge: 924 nm), und die Poliergeschwindigkeit R₅ für einen Linienteil mit einer Linien/Abstandsbreite von 5 mm betrug 497 nm/min (Poliermenge: 746 nm), und die Poliergeschwindigkeitsverhältnisse R₅/R₁ und R₃/R₁ betrugen 0,61 bzw. 0,76. Bei der Polierzeit von 2 Minuten schritt das Polieren zur Al-Verdrahtung fort, die eine Schicht unter den Siliciumoxidfilm in einem Linienteil mit der Linien/Abstandsbreite von 0,05 bis 1 mm ist.
Vergleichsbeispiel 2
(Polieren von isolierendem Film)
Nach Bildung eines Al-Verdrahtungslinienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 0,05 bis 5 mm und einer Höhe von 1000 nm auf einem Si-Substrat mit einem Durchmesser von 200 mm wurde ein Musterwafer hergestellt, auf dem ein 2000 nm dicker Siliciumoxidfilm durch das TEOS-Plasmid-CVD-Verfahren gebildet worden war.
2 Minuten Polieren wurden unter Verwendung einer handelsüblichen Kieselerdeaufschlämmung in der gleichen Weise wie in den oben genannten Beispielen durchgeführt. Der pH dieser handelsüblichen Kieselerdeaufschlämmung beträgt 10,3, und die Aufschlämmung enthält 12,5 Gew.% SiO₂-Partikel. Die Polierbedingungen wurden auf die gleichen wie in Beispiel 1 eingestellt. Wie im Fall von Beispiel 1 wurden die oben genannten Musterwafer durch Einstellen der Polierzeit auf 3 Minuten, 4 Minuten, 5 Minuten und 6 Minuten poliert.
Unter Verwendung einer Filmdickenmeßvorrichtung vom optischen Interferenztyp wurde der Dickenunterschied vor und nach dem Polieren gemessen und die Poliergeschwindigkeit berechnet. Die Poliergeschwindigkeit eines Linienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 1 mm wird als R₁ definiert, die Poliergeschwindigkeit eines Linienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 3 mm als R₃ und die Poliergeschwindigkeit eines Linienteils mit einer Linien/Abstandsbreite von 5 mm als R₅. Die Poliergeschwindigkeitsverhältnisse R₅/R₁ und R₃/R₁ wurden größer zwischen einer Polierzeit von 2 und 5 Minuten gemäß der Zunahme der Polierzeit und wurden im wesentlichen konstant zwischen einer Polierzeit von 5 und 6 Minuten.
Im Fall der Polierzeit von 5 Minuten, bei der die Musterbreitenabhängigkeit der Poliergeschwindigkeit konstant wird, betrug die Poliergeschwindigkeit R₁ für einen Linienteil mit einer Linien/Abstandsbreit von 1 mm 283 nm/min (Poliermenge: 1416 nm), die Poliergeschwindigkeit R₃ für einen Linienteil mit einer Linien/Abstandsbreite von 3 mm betrug 218 nm/min (Poliermenge: 1092 nm), und die Poliergeschwindigkeit R₅ für einen Linienteil mit einer Linien/Abstandsbreite von 5 mm betrug 169 nm/min (Poliermenge: 846 nm), und die Poliergeschwindigkeitsverhältnisse R₅/R₁ und R₃/R₁ betrugen 0,60 bzw. 0,77.
Die Poliergeschwindigkeit der Linienteile in jeder Linien/Abstandsbreite für die Polierzeit von 6 Minuten war im wesentlichen die gleiche wie im Fall von 5 Minuten, und es wurde festgestellt, daß das Polieren mit der gleichen Poliergeschwindigkeit fortschritt, nachdem die Musterbreitenabhängigkeit der Poliergeschwindigkeit konstant wurde.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäß verwendete CMP-Schleifmittel kann einen anorganischen isolierenden Film, wie z.B. einen isolierenden Siliciumoxidfilm oder dgl., mit hoher Geschwindigkeit ohne Verursachen von Kratzern polieren, während eine hochgradige Glättung erreicht wird, und besitzt eine ausgezeichnete Lagerstabilität.

Claims

Verwendung einer Zusammensetzung, die – Ceroxidpartikel mit einer Konzentration von 0,5 bis 20 Gew.%, – ein Dispergiermittel in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-Teilen auf Basis von 100 Gew.-Teilen der Ceroxidpartikel, – Polyvinylpyrrolidon und – Wasser umfaßt, als CMP-Schleifmittel im Polieren eines anorganischen isolierenden Films.
Verwendung gemäß Anspruch 1, worin die Ceroxidpartikel einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,01 bis 1,0 μm haben.
Verwendung gemäß Anspruch 1, worin das Dispergiermittel einen Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts von 100 bis 50 000 hat.
Verwendung gemäß Anspruch 1, worin das Polyvinylpyrrolidon einen Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts von 5000 bis 2 000 000 hat.
Verwendung gemäß Anspruch 1, worin das Polyvinylpyrrolidon in einer Menge von 0,01 bis 100 Gew.-Teilen auf Basis von 100 Gew.-Teilen der Ceroxidpartikel vorhanden ist.