DE602004007718T2 - Chemisch-mechanisches Poliermittel-Kit und chemisch-mechanisches Polierverfahren unter Verwendung desselben - Google Patents

Chemisch-mechanisches Poliermittel-Kit und chemisch-mechanisches Polierverfahren unter Verwendung desselben Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kit mit einem Mittel für das chemisch-mechanische Polieren, umfassend eine wässrige Dispersion für das chemisch-mechanische Polieren, die Schleifkörner enthält, und eine wässrige Zusammensetzung für das chemisch-mechanische Polieren, die eine organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring enthält.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In jüngster Zeit wurden bei der Verdichtung von Halbleitervorrichtungen Leitungen, die in den Vorrichtungen erzeugbar sind, feiner gestaltet. Exemplarische Techniken, die in der Lage sind, viel feinere Leitungen zu erreichen, schließen das Damascen-Verfahren ein. Dieses Verfahren umfasst die Schritte des Füllens eines Grabens bzw. einer Furche oder dergleichen, erzeugt in einem isolierenden Substrat, mit einem leitenden Material, und danach Entfernen eines überschüssigen leitenden Materials durch chemisch-mechanisches Polieren, um die gewünschte Leitung zu bilden.
  • In dem konventionellen chemisch-mechanischen Polieren, wenn eine Leitung beispielsweise durch Kupfer als ein leitendes Material erzeugt wird, wird der leitende Kupfer-Teil übermäßig poliert, und somit wird der leitende Kupfer-Teil manchmal etwas konkav. Eine derartige konkave Rundung der Leitung wird "Dishing" oder "Erosion" genannt, und dies verursacht einen Ausbeuteverlust der Halbleitervorrichtungen.
  • Wenn die Polierdauer nicht verminderbar minimiert wird, um das Dishing geringer zu machen, neigt das Kupfer dazu, auf der Oberfläche einer Barriere-Metallschicht oder dem isolierenden Substrat zu verbleiben. Wenn ein derartiges Überbleibsel vorhanden ist, verbleibt Kupfer manchmal auf der Oberfläche des isolierenden Substrats, auch nach dem Barriere-Metall-Polieren, und dies verursacht ein massives Verringern der Ausbeute.
  • Darüber hinaus besteht ein weiteres Problem darin, dass ein Auftreten von Kratzern auf der Leitung oder dem isolierenden Substrat, oder ein Auftreten von "Korrosion", welches ein derartiges Phänomen ist, bei dem der leitende Kupfer-Teil während des Polierens korrodiert wird, einen hohen Einfluss auf die Ausbeute besitzt.
  • Um das Dishing oder die Erosion zu vermeiden, um auf diese Weise die Glattheit der Wafer-Oberfläche zu erhöhen, oder um das Auftreten von Kratzern und Korrosion zu vermeiden, wurden bislang zahlreiche Polierzusammensetzungen vorgeschlagen.
  • Beispielsweise offenbart die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 163141/1998 , dass eine Zusammensetzung für das Polieren eines Kupferfilms, umfassend ein Schleifmittel, Wasser und eine Eisen(III)-Verbindung wirksam ist bei dem Unterdrücken von Dishing oder Verkratzen. Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 160141/2000 offenbart, dass eine Polierzusammensetzung, umfassend ein Schleifmittel, α-Alanin, Wasserstoffperoxid und Wasser, wirksam ist bei dem Unterdrücken von Dishing und Erosion, und dass eine polierte Oberfläche mit ausgezeichneter Glattheit erhalten wird. Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 44047/1998 offenbart, dass eine Aufschlämmung für das chemisch-mechanische Polieren, enthaltend ein wässriges Medium, ein Schleifmittel, ein Oxidationsmittel und eine organische Säure, Mangelhaftigkeit, Defekte und Korrosion einer Oberfläche auf ein minimales Niveau verringern kann. Es wird auch offenbart, dass ein oberflächenaktiver Stoff wirkungsvoll ist für das Verbessern der Glattheit einer Wafer-Oberfläche.
  • In dem gegenwärtigen chemisch-mechanischen Polieren ist es für das vollständige Beseitigen von überschüssigem Kupfer, das auf der Barriere-Metallschicht vorhanden ist, durch Polieren notwendig, ein weiteres Polieren durchzuführen (Over-Polishing), auch nachdem die Barriere-Metallschicht freigesetzt ist. In diesem Fall besteht darin ein Problem, dass ein Dishing eines breiten leitenden Teils erhöht wird, oder Korrosion eines leitenden Kupfer-Teils während des Over-Polishing auftritt. Ein derartiges Problem verursacht ein massives Verringern der Ausbeute. Aus diesem Grund ist ein Verfahren für das vollständige Vermeiden eines Erhöhens von Dishing und einem Auftreten von Korrosion während des Over-Polishing erwünscht. Das heißt, eine Entwicklung eines Hochleistungs-Polierverfahrens und eines Poliermittels, verwendet für das Verfahren, sind unter dem Gesichtspunkt der Vergrößerung der Ausbeute im Polierverfahren erwünscht.
  • Dokument EP-A-1 116 762 offenbart eine wässrige Dispersion für das chemisch-mechanische Polieren von Kupferfilmen, Barriere-Metallfilmen und isolierenden Filmen auf Halbleitersubstraten, sowie ein Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren, das die wässrige Dispersion verwendet. Die wässrige Dispersion ist besonders nützlich für den Schritt des zweiten Stadiums des chemisch- mechanischen Polierens von Zweistadien-Polierverfahren, oder für den Schritt des zweiten Stadiums oder den Schritt des dritten Stadiums des chemisch-mechanischen Polierens von Dreistadien-Polierverfahren. Die wässrige Dispersion enthält ein Schleifmittel, eine heterocyclische Verbindung, eine organische Säure und ein Oxidationsmittel.
  • Dokument US 6 217 416 B1 offenbart eine erste CMP-Aufschlämmung, die enthält ein Schleifmittel, ein Oxidationsmittel, ein komplexierendes Mittel, ein filmerzeugendes Mittel und eine organische Aminoverbindung, eine zweite polierende Aufschlämmung, die enthält ein Schleifmittel, ein Oxidationsmittel und Essigsäure, wobei das Verhältnis des Oxidationsmittels zur Essigsäure mindestens 10 beträgt, und ein Verfahren für das Verwenden der ersten und zweiten polierenden Aufschlämmungen in nachfolgender Weise, um ein Substrat zu polieren, das Kupfer enthält und Tantal oder Tantalnitrid enthält, oder sowohl Tantal als auch Tantal und Tantalnitrid.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, solche Probleme, mit dem obenstehend beschriebenen Stand der Technik verbunden sind, zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Polierverfahren bereitzustellen, das fähig ist, einen Anstieg von Dishing und Korrosion eines leitenden Teils während des Polierens zu vermeiden, um die Ausbeute zu vergrößern, und ein in dem Verfahren verwendetes Poliermittel.
  • ZUSAMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfinder hat in ernsthafter Weise versucht, die obigen Probleme zu lösen, und hat gefunden, dass eine Erhöhung von Dishing und Korrosion des leitenden Teils während eines Over-Polishing vermieden werden kann durch Durchführen eines Polierens unter Verwendung einer wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, enthaltend Schleifkörner, und danach Durchführen eines Polierens unter Verwendung einer wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren, enthaltend mindestens eine organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring, zusätzlich zu der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren. Auf Grundlage dieser Erkenntnis wurde die vorliegende Erfindung bewerkstelligt.
  • Ein Kit mit einem Mittel für das chemisch-mechanische Polieren gemäß der vorliegenden Erfindung ist gemäß Anspruch 1 definiert. Die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren enthält vorzugsweise weiter einen oberflächenaktiven Stoff.
    • (i) Die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren enthält kein Schleifkorn, oder enthält Schleifkörner in einer Konzentration von nicht mehr als 1/2-mal die Schleifkorn-Konzentration der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, und
    • (ii) die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren enthält die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring in einer Konzentration von 0,005 bis 3 Gew.-%. Es wird bevorzugt, dass die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren weiter enthält einen oberflächenaktiven Stoff in einer Konzentration von 0,005 bis 1 Gew.-%.
  • Es wird auch bevorzugt, dass die wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren weiter enthält ein Oxidationsmittel, und die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren kein Oxidationsmittel enthält oder ein Oxidationsmittel enthält in einer Konzentration von nicht mehr als 1/2-mal der Oxidationsmittel-Konzentration der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren.
  • Es wird auch bevorzugt, dass die wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren die Schleifkörner in einer Konzentration von 0,01 bis 5 Gew.-% enthält, eine organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring in einer Konzentration von 0,01 bis 5 Gew.-%, einen oberflächenaktiven Stoff in einer Konzentration von 0,01 bis 2 Gew.-% und ein Oxidationsmittel in einer Konzentration von 0,01 bis 9 Gew.-%.
  • Ein Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren gemäß der vorliegenden Erfindung ist gemäß Anspruch 6 definiert und ist ein Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren einer Metallschicht, erzeugt auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats, wobei auf der Oberfläche ein metallischer Leitungs-Teil vorhanden ist, in der Herstellung des Halbleitersubstrats, umfassend das Substrat mit einem Graben und einem in dem Graben eingegrabenen metallischen Material, wobei das metallische Material den metallischen Leitungs-Teil bildet.
  • EFFEKT DER ERFINDUNG
  • Der Kit mit einem Mittel für das chemisch-mechanische Polieren der vorliegenden Erfindung und das Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren unter Verwendung des Kits kann einen Anstieg des Dishing und ein Auftreten von Korrosion während des Over-Polishing unterdrücken und kann ein Verringern der Ausbeute verhindern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Gruppe von Ansichten, die exemplarische Schritte eines Verfahrens für das chemisch-mechanische Polieren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine Gruppe von Ansichten, die exemplarische Schritte eines Verfahrens für das chemisch-mechanische Polieren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist eine Auftragung, die eine Beziehung zwischen einem Verhältnis der Over-Polishing-Dauer zur Polierdauer bis zum Endpunkt und dem Dishing zeigt.
  • Hier gezeigt werden die Symbole in den Figuren.
    • 1
    metallisches Material (metallischer Leitungs-Teil)
    2
    Substrat
    2a
    nicht-leitender Teil
    3a
    Barriere-Metallschicht in einem Graben des Substrats
    3b
    Barriere-Metallschicht auf der nicht-leitenden Fläche
    4
    Metallschicht.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • <Kit mit Mittel für das chemisch-mechanische Polieren>
  • Der Kit mit einem Mittel für das chemisch-mechanische Polieren gemäß der Erfindung umfasst eine Kombination einer wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, enthaltend Schleifkörner, und eine wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren, die enthält mindestens eine organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring, und die sich nicht mit der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren mischt. In diesem Kit mit einem Mittel für das chemisch-mechanische Polieren werden die wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren und die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren nicht vermischt, bevor der Kit für das chemisch-mechanische Polieren verwendet wird, aber wenn der Kit für das chemisch-mechanische Polieren verwendet wird, wird die wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren allein verwendet, oder wird vermischt mit der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren, um es zu verwenden. Das Wort "Mischen", das hierin verwendet wird, bezeichnet, dass die wässrige Dispersion (A) und die wässrige Zusammensetzung (B) im gemischten Zustand während des Polierens vorliegen. Beispielsweise können die wässrige Dispersion (A) und die wässrige Zusammensetzung (B) vorangehend vermischt werden, und das Gemisch kann in eine Poliervorrichtung zugeführt werden, oder die wässrige Dispersion (A) und die wässrige Zusammensetzung (B) können individuell in eine Poliervorrichtung zugeführt werden, und sie können vermischt werden in der Poliervorrichtung oder über einer Polierscheibe.
  • (A) Wässrige Dispersion für das chemisch-mechanische Polieren
  • Die wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren ist nicht besonders eingeschränkt bezüglich ihrer Zusammensetzung, vorausgesetzt, dass sie eine wässrige Dispersion für das chemisch-mechanische Polieren ist für das Polieren eines Metallfilms, aber die wässrige Dispersion enthält Schleifkörner und enthält vorzugsweise eine organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring, einen oberflächenaktiven Stoff und bei Bedarf ein Oxidationsmittel.
  • (Schleifkörner)
  • Die Schleifkörner zur Verwendung in der wässrigen Dispersion (A) sind vorzugsweise anorganische Partikel oder organisch-anorganische Kompositpartikel. Beispiele der anorganischen Partikel schließen ein Quarzstaub (fumed silica), Aluminiumoxid-Staub oder Titanoxid-Staub, das synthetisiert wird durch Reaktion von Siliciumchlorid, Aluminiumchlorid oder Titanchlorid mit Sauerstoff und Wasserstoff in einer Gasphase durch ein Dampfverfahren; Siliciumoxid, synthetisiert durch Hydrolyse-Kondensation von Metallalkoxid über ein Sol-Gel-Verfahren; und hochreines kolloidales Siliciumoxid, synthetisiert durch ein anorganisches Kolloidverfahren und das durch Reinigung von Verunreinigungen befreit ist.
  • Die organisch-organischen Kompositpartikel sind nicht besonders eingeschränkt hinsichtlich der Art und der Zusammensetzung, vorausgesetzt, dass sie in einem solchen vereinigten Körper erzeugt werden, dass der organische Partikel und der anorganische Partikel nicht in einfacher Weise im Polierverfahren voneinander abgetrennt werden sollten. Beispielsweise können erwähnt werden Kompositpartikel, die erhalten werden durch Polykondensieren von Alkoxysilan, Aluminiumalkoxid oder Titanalkoxid im Vorhandensein von Polymerpartikeln wie Partikel von Polystyrol oder Polymethylmethacrylat, um ein Polykondensat zu bilden wie ein Polysiloxan, Polyaluminoxan oder Polytitanoxan, auf mindestens Oberflächen der Polymerpartikel. In diesen Kompositpartikeln kann das so gebildete Polykondensat in direkter Weise an eine funktionelle Gruppe des Polymerpartikels gebunden sein oder kann über ein Silankupplungsmittel gebunden sein.
  • Die organisch-anorganischen Kompositpartikel können erzeugt werden durch Verwenden der oben beschriebenen Polymerpartikel und Siliciumoxidpartikel, Aluminiumoxidpartikel oder Titanoxidpartikel. In diesem Fall können die Kompositpartikel so erzeugt werden, dass die Siliciumoxidpartikel oder dergleichen vorhanden sind auf den Oberflächen der Polymerpartikel unter Verwendung des Polykondensats, wie einem Polysiloxan, Polyaluminoxan oder Polytitanoxan als Bindemittel, oder sie können so erzeugt werden, dass die funktionelle Gruppe des Siliciumoxidpartikels oder dergleichen, wie eine Hydroxygruppe, chemisch mit der funktionellen Gruppe des Polymerpartikels gebunden ist.
  • Des Weiteren sind Kompositpartikel, in denen ein organischer Partikel und ein anorganischer Partikel, die im Vorzeichen eines Zeta-Potenzials verschieden sind, gebunden durch die elektrostatische Kraft in einer wässrigen Dispersion dieser Partikel, ebenfalls anwendbar als die organisch-anorganischen Kompositpartikel.
  • Das Zeta-Potenzial des organischen Partikels ist häufig ein negatives Potenzial über dem gesamten pH-Bereich oder einem breiten pH-Bereich mit Ausnahme eines Bereiches von geringem pH. Wenn der organische Partikel eine Carboxylgruppe oder eine Sulfonsäuregruppe hat, neigt er dazu, mit höherer Gewissheit ein negatives Zeta-Potenzial zu besitzen. Wenn der organische Partikel eine Aminogruppe hat, hat er manchmal ein positives Zeta-Potenzial in einem besonderen pH-Bereich.
  • Andererseits zeigt das Zeta-Potenzial des anorganischen Partikels eine hohe pH-Abhängigkeit, und der anorganische Partikel hat einen isoelektrischen Punkt, bei dem das Zetaq-Potenzial null ist, so dass das Vorzeichen des Zeta-Potenzials gegenüber dem Punkt in Abhängigkeit vom pH umgekehrt wird.
  • Demgemäß werden durch Mischen der speziellen organischen Partikel mit speziellen anorganischen Partikeln in einem pH-Bereich, bei dem die Vorzeichen der Zeta-Potenziale entgegengesetzt sind, der organische Partikel und der anorganische Partikel durch die elektrostatische Kraft gebunden und vereinigt, um einen Kompositpartikel zu bilden. Selbst wenn die Vorzeichen der Zeta-Potenziale gleich sind bei dem pH während des Vermischens, kann das Vorzeichen des Zeta-Potenzials eines dieser Partikel, insbesondere eines anorganischen Partikels, durch Verändern des pH entgegengesetzt gemacht werden, wodurch der organische Partikel und der anorganische Partikel vereint werden können.
  • Auf mindestens Oberflächen der Kompositpartikel, die so durch die elektrostatische Kraft vereint worden sind, kann ein Polykondensat wie ein Polysiloxan, Polyaluminoxan oder Polytitanoxan weiter gebildet werden durch Polykondensieren von Alkoxysilan, Aluminiumalkoxid oder Titanalkoxid im Vorhandensein dieser Kompositpartikel.
  • Die Schleifkörner besitzen vorzugsweise einen mittleren Partikeldurchmesser von 5 bis 1000 nm. Der mittlere Partikeldurchmesser kann bestimmt werden durch Verwendung eines Laserstreuungs-Diffraktionsanalysators oder durch Beobachtung unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops. Wenn der mittlere Partikeldurchmesser weniger als 5 nm ist, kann in einigen Fällen eine wässrige Dispersion für das chemisch-mechanische Polieren mit einer ausreichend hohen Entfernungsrate nicht erhalten werden. Wenn der mittlere Partikeldurchmesser 1000 nm übersteigt, wird die Unterdrückung von Dishing und Erosin manchmal unzureichend, und eine stabile wässrige Dispersion kann in einigen Fällen nicht bereitwillig erhalten werden wegen eines Ausfällens oder Separierens der Schleifkörner. Auch wenn der mittlere Partikeldurchmesser der Schleifkörner im obigen Bereich sein kann, ist er weiter bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 700 nm, insbesondere bevorzugt von 15 bis 500 nm. Wenn der mittlere Partikeldurchmesser in diesem Bereich ist, kann eine stabile wässrige Dispersion für das chemisch-mechanische Polieren mit einer hohen Entfernungsrate, die fähig ist, ein Dishing und Erosion ausreichend zu unterdrücken und die kaum unter einem Ausfällen oder einer Separation der Schleifkörner leidet, erhalten werden.
  • Wenn Metallionen wie Eisen, Nickel und Zink in einer Halbleitervorrichtung verbleiben, die einer Behandlung des chemisch-mechanischen Polierens ausgesetzt worden ist, wird häufig ein Ausbeuteverlust herbeigeführt. Selbst wenn diese Metallionen in den Schleifkörnern enthalten sind, ist daher die Menge der Metallionen vorzugsweise im Bereich von gewöhnlich nicht mehr als 10 ppm, vorzugsweise nicht mehr als 5 ppm, weiter bevorzugt nicht mehr als 3 ppm, insbesondere bevorzugt nicht mehr als 1 ppm. Selbstverständlich wird bevorzugt, dass die Schleifkörner diese Metallionen nicht enthalten.
  • Die Schleifkörner sind enthalten in einer Menge von vorzugsweise 0,01 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,02 bis 4 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren. Wenn die Menge der Schleifkörner weniger als 0,01 Gew.-% beträgt, kann in einigen Fällen eine ausreichende Entfernungsrate nicht erhalten werden. Wenn deren Menge 5 Gew.-% übersteigt, werden die Kosten erhöht, und daneben wird die Stabilität der wässrigen Dispersion (A) manchmal unzureichend.
  • (Organische Verbindung mit heterocyclischem Ring)
  • Die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring zur Verwendung in der wässrigen Dispersion (A) ist beispielsweise eine organische Verbindung mit mindestens einem heterocyclischen Ring, gewählt von der Gruppe, bestehend aus 5-gliedrigen heterocyclischen Ringen und 6-gliedrigen heterocyclischen Ringen mit mindestens einem Stickstoffatom. Beispiele der heterocyclischen Ringe schließen ein 5-gliedrige heterocyclische Ringe wie eine Pyrrolstruktur, eine Imidazolstruktur und Triazolstruktur; und 6-gliedrige heterocyclische Ringe wie eine Pyridinstruktur, Pyrimidinstruktur, Pyridazinstruktur und Pyrazinstruktur. Diese heterocyclischen Ringe können kondensierte Ringe bilden. Beispiele der kondensierten Ringe schließen ein eine Indolstruktur, Isoindolstruktur, Benzimidazolstruktur, Benzotrialzolstruktur, Chinolinstruktur, Isochinolinstruktur, Chinazolinstruktur, Cinnolinstruktur, Phthalazinstruktur, Chinoxalinstruktur und Acridinstruktur.
  • Von den organischen Verbindungen mit derartigen Strukturen werden organische Verbindungen bevorzugt mit Pyridinstruktur, Chinolinstruktur, Benzimidazolstruktur oder Benzotriazolstruktur. Als die organischen Verbindungen werden bevorzugt Chinolinsäure, Chinaldinsäure, Benzimidazol und Benzotriazol, und Chinolinsäure und Chinaldinsäure werden weiter bevorzugt.
  • Die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring ist enthalten in einer Menge von vorzugsweise 0,01 bis 5 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge der Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren. Wenn die Menge der organischen Verbindung mit einem heterocyclischen Ring weniger als 0,01 Gew.-% beträgt, kann eine ausreichende Entfernungsrate in einigen Fällen nicht erhalten werden. Wenn die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring in einer Menge von 5 Gew.-% enthalten ist, wird ein ausreichender Effekt erhalten. Daher, unter Berücksichtigung der ökonomischen Effizienz, ist es nicht notwendig, die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring in einer Menge von mehr als 5 Gew.-% hinzuzufügen.
  • (Oberflächenaktiver Stoff)
  • Der oberflächenaktive Stoff zur Verwendung in der wässrigen Dispersion (A) ist beispielsweise ein kationischer oberflächenaktiver Stoff, ein anionischer oberflächenaktiver Stoff oder ein nichtionischer oberflächenaktiver Stoff.
  • Beispiele der kationischen oberflächenaktiven Stoffe schließen ein aliphatische Aminsalze und aliphatische Ammoniumsalze. Beispiele der anionischen oberflächenaktiven Stoffe schließen ein Fettsäureseife; Carboxylate wie Alkylethercarboxylate; Sulfonate wie Alkylbenzolsulfonat, Alkylnaphthalinsulfonat und α-Olefin-Sulfonat; Sulfate, wie ein Sulfat eines höheren Alkohols und Alkylethersulfat; und Phosphate wie Alkylphosphat.
  • Beispiele der nichtionischen oberflächenaktiven Stoffe schließen ein oberflächenaktive Stoffe vom Ether-Typ, wie Polyoxyethylenalkylether; oberflächenaktive Stoffe vom Etter-Ester-Typ wie Polyoxyethylenether von Glycerinester; oberflächenaktive Stoffe vom Ester-Typ wie Polyethylenglycol-Fettsäureester, Glycerinester und Sorbitanester; Acetylenglycol; Ethylenoxid-Additionsprodukt von Acetylenglycol; und Acetylenalkohol.
  • Der oberflächenaktive Stoff ist enthalten in einer Menge von vorzugsweise nicht mehr als 2 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,01 bis 2 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren. Wenn die Menge des oberflächenaktiven Stoffes weniger als 0,01 Gew.-% ist, kann in einigen Fällen das Dishing, die Erosion und dergleichen nicht ausreichend unterdrückt werden. Wenn die Menge des oberflächenaktiven Stoffes 2 Gew.-% übersteigt, wird ein Verringern einer Entfernungsrate induziert, und daneben kann in einigen Fällen ein Aufschäumen nicht unterdrückt werden.
  • (Oxidationsmittel)
  • Beispiele der Oxidationsmittel zur Verwendung in der wässrigen Dispersion (A) schließen ein Wasserstoffperoxid; organische Peroxide wie Peressigsäure, Perbenzoesäure und tert-Butyl-Hydroperoxid; Permangansäureverbindungen wie Kaliumpermanganat; Bichromsäureverbindungen wie Kaliumbichromat; Halogensäureverbindungen wie Kaliumiodat; Salpetersäureverbindungen wie Salpetersäure und Eisennitrat; Perhalogensäureverbindungen wie Perchlorsäure; Persulfate wie Ammoniumpersulfat; und Heteropolysäure. Durch das Hinzufügen dieser Oxidationsmittel kann eine Entfernungsrate weiter verbessert werden.
  • Von den obigen Oxidationsmitteln sind Wasserstoffperoxid, organische Peroxide und Persulfate wie Ammoniumpersulfat besonders bevorzugt, weil deren Zersetzungsprodukte unbedenklich sind.
  • Das Oxidationsmittel ist enthalten in einer Menge von vorzugsweise 0,01 bis 9 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,02 bis 6 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,03 bis 5 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren. Wenn die Menge des Oxidationsmittels weniger als 0,01 Gew.-% ist, wird die Oxidationswirkung des Kupfers manchmal ungenügend, und eine ausreichende Entfernungsrate kann in einigen Fällen nicht erhalten werden. Wenn das Oxidationsmittel in einer Menge von 9 Gew.-% enthalten ist, wird ein ausreichender Effekt erhalten. Daher ist es angesichts der ökonomischen Effizienz nicht notwendig, das Oxidationsmittel in einer Menge von mehr als 9 Gew.-% hinzuzufügen.
  • (Andere Additive)
  • Die wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren kann bei Bedarf weiter verschiedene Additive enthalten, zusätzlich zu den obigen Bestandteilen. Durch das Hinzufügen verschiedener Additive kann die Dispersionsstabilität weiter vergrößert werden, eine Entfernungsrate kann erhöht werden, und wenn die wässrige Dispersion (A) verwendet wird für das Polieren zweier oder mehrerer Filme mit verschiedener Härte, kann ein Unterschied in der Entfernungsrate zwischen diesen Filmen kontrolliert werden.
  • Weiter im Besonderen kann durch das Hinzufügen einer organischen Säure oder einer anorganischen Säure eine wässrige Dispersion (A) mit einer höheren Entfernungsrate erhalten werden. Beispiele der organischen Säuren schließen ein para-Toluolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Isoprensulfonsäure, Gluconsäure, Milchsäure, Zitronensäure, Weinsäure, Apfelsäure, Glycolsäure, Malonsäure, Ameisensäure, Oxalsäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure und Phthalsäure. Beispiele der anorganischen Säuren schließen ein Salpetersäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure. Diese Säuren können verwendet werden einzeln oder in Kombination zweier oder mehrerer Arten. Des Weiteren sind Aminosäure wie Glycin, Alanin und Glutaminsäure; und wasserlösliche Polymere wie Harnstoff, Polyacrylamid, Polyacrylsäure, Polyvinylpyrrolidin und Hydroxyethylcellulose auch bei Bedarf verwendbar.
  • Durch Hinzufügen eines Alkali zu der wässrigen Dispersion (A) und dadurch Einstellen des pH kann eine Entfernungsrate erhöht werden. In diesem Fall wird bevorzugt, den pH in geeigneter Weise einzustellen innerhalb eines Bereichs, in dem die Schleifkörner stabil vorhanden sind, durch Berücksichtigen der elektrochemischen Eigenschaften einer zu polierenden Oberfläche, der Dispergierbarkeit und Stabilität der Polymerpartikel und einer Entfernungsrate. Beispiele der hierin verwendbaren alkalischen Stoffe schließen ein organische Basen wie Ethylendiamin, Ethanolamin und Tetramethylammoniumhydroxid; und anorganische Basen wie Hydroxide von Alkalimetallen, insbesondere Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Rubidiumhydroxid und Cäsiumhydroxid und Ammoniak.
  • Durch geeignetes Auswählen der Bestandteile der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, und falls notwendig, Einstellen des pH, um eine Entfernungsrate, wie obenstehend beschrieben, zu kontrollieren, kann eine wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren mit erwünschter Polierleistung erhalten werden.
  • (B) Wässrige Zusammensetzung für das chemisch-mechanische Polieren
  • Die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren ist nicht besonders eingeschränkt hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, vorausgesetzt, dass sie eine wässrige Zusammensetzung für das chemisch-mechanische Polieren ist, enthaltend mindestens eine organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring. Die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren kann enthalten Schleifkörner, einen oberflächenaktiven Stoff und bei Bedarf ein Oxidationsmittel, innerhalb Grenzen, die der Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht abträglich sind. Auf ähnliche Weise kann im Fall der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren durch geeignetes Auswählen der Komponenten der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren, und falls notwendig, Einstellen des pH, um eine Entfernungsrate zu steuern, eine wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren mit erwünschter Polierleistung erhalten werden.
  • (Organische Verbindung mit heterocyclischem Ring)
  • Beispiele der organischen Verbindungen mit einem heterocyclischen Ring zur Verwendung in der wässrigen Zusammensetzung (B) schließen ein die gleichen Verbindungen, wie vorangehend beispielhaft aufgeführt für die wässrige Dispersion (A). Die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring, enthalten in der wässrigen Zusammensetzung (B), kann die gleiche wie, oder anders als die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring, enthalten in der wässrigen Dispersion (A), sein. Die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring ist enthalten in einer Menge von gewöhnlich 0,005 bis 3 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren. Wenn die Menge der organischen Verbindung mit einem heterocyclischen Ring weniger als 0,005 Gew.-% ist, kann in einigen Fällen ein Anstieg des Dishing und der Erosion und ein Auftreten von Korrosion nicht unterdrückt werden. Wenn die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring in einer Menge von 3 Gew.-% enthalten ist, wird ein ausreichender Effekt erhalten. Daher ist es angesichts der ökonomischen Effizienz nicht notwendig, die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring in einer Menge von mehr als 3 Gew.-% hinzuzufügen.
  • (Schleifkörner)
  • Auch wenn die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren vorzugsweise kein Schleifkorn enthält, kann die wässrige Zusammensetzung (B) Schleifkörner enthalten in einer Menge, die der Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht abträglich ist. Wenn die Schleifkörner enthalten sind, ist die Schleifkornkonzentration vorzugsweise nicht mehr als 1/2-mal die Schleifkornkonzentration der wässrigen Dispersion (A). Wenn die wässrige Zusammensetzung (B) kein Schleifkorn enthält oder Schleifkörner enthält in der oben erwähnten Schleifkornkonzentration, kann ein Anstieg des Dishing unterdrückt werden und eine Korrosion wird sich nicht ereignen. Somit kann ein Ausbeutverlust vermieden werden.
  • Beispiele der Schleifkörner zur Verwendung in der wässrigen Zusammensetzung (B) schließen die gleichen Schleifkörner ein, wie vorangehend beispielhaft ausgeführt für die wässrige Dispersion (A). Die Schleifkörner, enthalten in der wässrigen Zusammensetzung (B), können die gleichen sein, oder anders als die Schleifkörner, enthalten in der wässrigen Dispersion (A).
  • (Oberflächenaktiver Stoff)
  • Beispiele der oberflächenaktiven Stoffe zur Verwendung in der wässrigen Zusammensetzung (B) schließen ein die gleichen oberflächenaktiven Stoffe, wie vorangehend beispielhaft ausgeführt für die wässrige Dispersion (A). Der oberflächenaktive Stoff, enthalten in der wässrigen Zusammensetzung (B), kann der gleiche, oder anders sein als der oberflächenaktive Stoff, enthalten in der wässrigen Dispersion (A). Der oberflächenaktive Stoff ist enthalten in einer Menge von vorzugsweise 0,005 bis 1 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren. Wenn die Menge des oberflächenaktiven Stoffes nicht weniger als 0,005 Gew.-% ist, kann ein Dishing, eine Erosion und dergleichen ausreichend unterdrückt werden, aber die Menge hiervon ist vorzugsweise nicht mehr als 1 Gew.-% unter dem Gesichtspunkt, dass ein Verringern einer Entfernungsrate und ein Aufschäumen unterdrückt werden kann.
  • (Oxidationsmittel)
  • Auch wenn die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren vorzugsweise kein Oxidationsmittel enthält, kann die wässrige Zusammensetzung (B) ein Oxidationsmittel enthalten in einer Menge, die der Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht abträglich ist. Wenn das Oxidationsmittel enthalten ist, ist die Oxidationsmittelkonzentration vorzugsweise nicht mehr als 1/2-mal die Oxidationsmittelkonzentration der wässrigen Dispersion (A). Wenn die wässrige Zusammensetzung (B) kein Oxidationsmittel enthält oder ein Oxidationsmittel in der oben erwähnten Oxidationsmittelkonzentration enthält, kann ein Anstieg des Dishing unterdrückt werden und eine Korrosion wird sich nicht ereignen. Somit kann ein Ausbeuteverlust vermieden werden.
  • Beispiele der Oxidationsmittel zur Verwendung in der wässrigen Zusammensetzung (B) schließen die gleichen Oxidationsmittel ein, wie vorangehend beispielhaft ausgeführt für die wässrige Dispersion (A). Das Oxidationsmittel, enthalten in der wässrigen Zusammensetzung (B), kann das gleiche, oder anders sein als das in der wässrigen Dispersion (A) enthaltene Oxidationsmittel.
  • <Verfahren für chemisch-mechanisches Polieren>
  • Das Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren gemäß der Erfindung ist ein Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren einer Metallschicht, erzeugt auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats, wobei auf der Oberfläche ein metallischer Leitungs-Teil vorhanden ist, in der Herstellung des Halbleitersubstrats (1(c) oder 2(c)), umfassend das Substrat mit einem Graben und einem in dem Graben eingegrabenen metallischen Material, wobei das metallische Material den metallischen Leitungs-Teil bildet, welches Verfahren umfasst ein Polieren der Metallschicht mit einem Zuführen der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, und nachfolgend ein Polieren der Metallschicht, die auf der nicht-leitenden Fläche verbleibt während des obigen Polierens mit einem Zuführen der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren zusätzlich zu der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren. Eine Barriere-Metallschicht kann bei Bedarf erzeugt werden auf dem Boden und der inneren Oberfläche des Grabens im Substrat und auf der Substratoberfläche, in der der Graben vorhanden ist (2).
  • Das Halbleitersubstrat mit einer Metallschicht auf einer solchen Oberfläche ist beispielsweise ein Halbleitersubstrat, das erhalten wird im Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung wie einem Super-LSI, und das keiner polierenden Behandlung ausgesetzt worden ist.
  • Beispiele der Metalle für das Erzeugen des metallischen Leitungs-Teils und der Metallschicht schließen ein reine Metalle wie reines Wolfram, reines Aluminium und reines Kupfer; und Legierungen von Wolfram, Aluminium oder Kupfer und anderen Metallen. Das Material für das Bilden des nicht-leitenden Teils ist nicht besonders eingeschränkt, vorausgesetzt, dass es ein Material mit isolierenden Eigenschaften ist, und ist beispielsweise Siliciumoxid oder ein isolierendes Harz. Beispiele von Metallen für das Bilden der Barriere-Metallschicht schließen ein Tantal, Titan, Tantalnitrid und Titannitrid.
  • Als Poliervorrichtung ist verwendbar eine kommerziell erhältliche Vorrichtung für das chemisch-mechanische Polieren (z.B. EPO-112-Modell und EPO-222-Modell, hergestellt von Ebara Corporation, LGP-510-Modell und LBP-552-Modell, hergestellt von Lap Master SFT Co., Mirra (Handelsname), hergestellt von Applied Materials Inc.).
  • Das Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren gemäß der Erfindung wird weiter ausführlich mit Bezug auf die Figuren beschrieben, es sollte aber verstanden werden, dass die Erfindung keineswegs auf die Figuren eingeschränkt ist. Ein zu polierendes Halbleitersubstratmaterial ist ein Material, in dem eine Metallschicht 4 auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats erzeugt ist, wo ein metallischer Leitungs-Teil vorhanden ist (1(a) oder 2(a)). Wie in 1(a) oder 2(a) gezeigt, umfasst das Halbleitersubstrat ein Substrat 2 mit einem Graben und einem metallischen Material 1, das in dem Graben eingegraben ist. Das metallische Material erzeugt einen metallischen Leitungs-Teil. Zunächst wird ein Halbleitersubstrat, wie in 1(a) oder 2(a) in eine polierende Vorrichtung eingesetzt, und die metallische Schicht 4 wird poliert mit einem Zuführen der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren. Dieses Polieren wird durchgeführt, bis zu dem Zeitpunkt (Endpunkt (1(b) oder 2(b)), bei dem eine Schicht, die anders ist als die Metallschicht 4, freigesetzt ist in einer nicht-leitenden Fläche 2a, anders als der metallische Teil 1. Die Schicht, anders als die Metallschicht 4, ist das Substrat 2a oder die Barriere-Metallschicht 3b. Dieser Endpunkt kann bestimmt werden durch Messen eines Werts eines Stroms, der in einen Motor während des Polierens fließt, und auf diese Weise Detektieren einer Veränderung des Drehmoments oder durch Detektieren eines Wirbelstroms durch ein Wirbelstromverfahren oder durch optisches Detektieren einer Farbveränderung der Oberfläche, die poliert wird.
  • Die Polierbedingungen, wie die Art der Polierscheibe, die Trägerbeladung, die Trägerrotationsgeschwindigkeit, die Tischrotationsgeschwindigkeit und die Flussrate der wässrigen Dispersion (A) werden in geeigneter Weise in dem Material der zu polierenden Metallschicht bestimmt.
  • In dem obigen Polieren bis zu dem Endpunkt durch Verwendung von allein der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren verbleibt die Metallschicht häufig auf dem nicht-leitenden Teil (1(b) oder 2(b)). Daher, nachfolgend zu dem Polieren bis zum Endpunkt, wird ein Over-Polishing durchgeführt für eine bestimmte Zeitdauer mit einem Zuführen der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren, zusätzlich zu der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, um die verbleibende Metallschicht 4a zu entfernen. Die Dauer des Over-Polishing wird in geeigneter Weise bestimmt auf einer experimentellen Grundlage, und ist vorzugsweise 0 bis 50 % der Polierdauer bis zum Endpunkt. Die Polierbedingungen, wie eine Art der Polierscheibe, die Trägerbeladung, die Trägerrotationsgeschwindigkeit, die Tischrotationsgeschwindigkeit, die Flussrate der wässrigen Dispersion (A) und die Flussrate der wässrigen Zusammensetzung (B) werden in geeigneter Weise gemäß dem Material der zu polierenden Metallschicht bestimmt. Die Flussrate der wässrigen Dispersion (A) während des Over-Polishing ist vorzugsweise nicht mehr als die während des Polierens bis zum Endpunkt. Die Flussrate der wässrigen Zusammensetzung (B) ist vorzugsweise 0,5- bis 2-mal die Flussrate der wässrigen Dispersion (A).
  • Nachdem die Metallschicht, wie obenstehend beschrieben, poliert ist, werden die Schleifkörner, die auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats verbleiben, vorzugsweise entfernt, beispielsweise durch eine gewöhnliche Reinigungsmethode.
  • Wie obenstehend beschrieben, wird ein Polieren durchgeführt mit einem Zuführen von allein der wässrigen Dispersion (A), bis das Substrat oder die Barriere-Metallschicht freigesetzt sind, und danach wird ein Over-Polishing durchgeführt mit einem Zuführen der wässrigen Zusammensetzung (B) zusätzlich zur wässrigen Dispersion (A), wodurch ein Anstieg des Dishing vermieden werden kann, und ein Polieren, frei von verbleibendem Kupfer, kann erreicht werden. Gemäß dem Verfahren für das chemisch- mechanische Polieren der Erfindung können des Weiteren flache und ausgezeichnete Metallhalbleitersubstrate erhalten werden ohne ein Auftreten von Korrosion. Des Weiteren wird gemäß dem Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren der Erfindung, nachdem das Polieren bis zum Endpunkt durch Verwendung von allein der wässrigen Dispersion (A) durchgeführt wurde, die wässrige Zusammensetzung (B) einfach hinzugefügt, wodurch ein Polieren in einfacher Weise durchgeführt wird, und das obige metallische Halbleitersubstrat wird erhalten.
  • Wenn Polieren durchgeführt wird bis zum Endpunkt durch Verwendung von allein der wässrigen Dispersion (A) und nachfolgend ein Over-Polishing durchgeführt wird für eine bestimmte Zeitdauer durch Verwendung von allein der wässrigen Dispersion (A), um eine verbleibende Metallschicht 4a zu entfernen, wird der metallische Leitungs-Teil poliert während des Over-Polishing, und somit wird ein Dishing groß. Wenn des Weiteren die Zeitdauer des Over-Polishing verkürzt wird, um einen Anstieg des Dishing zu unterdrücken, kann die verbleibende Metallschicht 4a nicht ausreichend entfernt werden. Wenn des Weiteren sowohl das Polieren bis zum Endpunkt, als auch das Over-Polishing durchgeführt werden mit einem Zuführen von allein der wässrigen Zusammensetzung (B), ist eine Entfernungsrate extrem gering, und somit kann ein metallisches Halbleitersubstrat nicht bereitwillig hergestellt werden.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird weiter mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben, es sollte aber verstanden werden, dass die Erfindung keineswegs auf diese Beispiele beschränkt ist. Die Bezeichnungen "Teil(e)" und "Prozent", verwendet in den Beispielen und Vergleichsbeispielen, bedeuten "Gewichtsteil(e)" und "Gew.-%", wenn nicht anders angegeben.
  • Herstellungsbeispiel 1
  • (Herstellung von Quarzstaub-Partikel-enthaltender wässriger Dispersion)
  • 100 Gewichtsteile Quarzstaub-Partikel (erhältlich von Nippon Aerosil Co., Ltd., Handelsname: AEROSIL #90) wurden in 900 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser dispergiert mittels einer Ultraschall-Dispersionsmaschine, und die resultierende Dispersion wurde filtriert über einen Filter mit einer Porengröße von 5 μm, um eine wässrige Dispersion (1) herzustellen, enthaltend 10 Gew.-% Quarzstaub-Partikel.
  • Herstellungsbeispiel 2
  • (Herstellung einer wässrigen Dispersion, die kolloidales Siliciumoxid enthält)
  • In einen 2-Liter-Kolben wurden 70 Gewichtsteile Ammoniakwasser mit einer Konzentration von 25 Gew.-%, 40 Gewichtsteile deionisiertes Wasser, 175 Gewichtsteile Ethanol und 21 Gewichtsteile Tetraethoxysilan gegeben, und diese wurden erwärmt auf 60°C unter Rühren bei 180 Umdrehungen pro Minute. Bei dieser Temperatur wurde für 2 Stunden ein Rühren fortgesetzt, und danach wurde ein Abkühlen durchgeführt, um eine Alkoholdispersion zu erhalten, die kolloidales Siliciumoxid mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 97 nm enthält. Danach wurde ein Alkohol aus der Dispersion entfernt mittels eines Verdampfers bei Hinzufügen von deionisiertem Wasser bei 80°C. Diese Operation wurde mehrere Male wiederholt, um einen Alkohol aus der Dispersion genügend zu entfernen.
  • Somit wurde eine wässrige Dispersion (2), enthaltend 10 Gew.-% kolloidales Siliciumoxid mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 97 nm hergestellt.
  • Herstellungsbeispiel 3
  • (Herstellung einer wässrigen Dispersion, die Schleifkörner, umfassend Kompositpartikel, enthält)
  • In einen 2-Liter-Kolben wurden 90 Gewichtsteile Methylmethacrylat, 2 Gewichtsteile Methoxypolyethylenglycolmethacrylat (erhältlich von Shinnakamura Chemical Co., Ltd., Handelsname: NK ester M-90G #400), 5 Gewichtsteile 4-Vinylpyridin, 2 Gewichtsteile eines Polymerisationsstarters vom Azo-Typ (erhältlich von Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Handelsname: V50) und 400 Gewichtsteile deionisiertes Wasser gegeben, und diese wurden unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre auf 70°C erwärmt. Bei dieser Temperatur wurde eine Polymerisation durchgeführt über 6 Stunden, um eine wässrige Dispersion zu erhalten, die Polymethylmethacrylat-Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 150 nm enthält, wobei die Partikel eine funktionelle Gruppe besitzen mit einem Kation einer Aminogruppe und einer Polyethylenglykolkette. Die Polymerisationsausbeute betrug 95 %. In einen 2-Liter-Kolben wurden 100 Gewichtsteile dieser wässrigen Dispersion, enthaltend 10 Gew.-% Polymethylmethacrylat-Partikel, gegeben, und 1 Gewichtsteil Methyltrimethoxysilan wurden hinzugefügt, gefolgt von Rühren bei 40°C für 2 Stunden. Danach wurden 50 Gewichtsteile einer wässrigen Dispersion, enthaltend 10 Gew.-% kolloidales Silidiumoxid (erhältlich von Nissan Chemical Industries, Ltd., Handelsname: Snowtex O) schrittweise hinzugefügt über einen Zeitraum von 2 Stunden, um diese zu vermischen. Das Gemisch wurde weiter 2 Stunden gerührt, um eine wässrige Dispersion zu ergeben, die Partikel enthält, wobei Siliciumoxid-Partikel auf den Polymethylmethacrylat-Partikeln haften. Danach wurden zu der wässrigen Dispersion 2 Gewichtsteile Vinyltriethoxysilan hinzugefügt, und diese wurden eine Stunde lang gerührt. Danach wurde weiter 1 Gewichtsteil Tetraethoxysilan hinzugefügt, und die Dispersion wurde bei 60°C erwärmt, gefolgt von Rühren für 3 Stunden. Danach wurde die Dispersion abgekühlt, um eine wässrige Dispersion (3), enthaltend 10 Gew.-% Kompositpartikel, zu ergeben. Die Kompositpartikel hatten einen mittleren Partikeldurchmesser von 180 nm und waren Partikel, in denen Siliciumoxid-Partikel auf 80 % der Oberflächen der Polymethylmethacrylat-Partikel hafteten.
  • Beispiele 1 bis 6
  • (1) Herstellung der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren
  • In eine 10-Liter-Polyethylenbehälter wurde eine gegebene Menge deionisiertes Wasser gegeben, und zu dem Wasser wurden eine Verbindung mit einem heterocyclischen Ring und ein oberflächenaktiver Stoff, gezeigt in Tabelle 1, hinzugefügt, um die in Tabelle 1 gezeigten Konzentrationen zu ergeben, gefolgt von einem ausreichenden Rühren. Mit einem Rühren des Gemisches wurde ein in Tabelle 1 gezeigtes Oxidationsmittel hinzugefügt, um eine in Tabelle 1 gezeigte Oxidationsmittelkonzentration zu ergeben. Danach wurde die in dem obigen Herstellungsbeispiel erhaltene wässrige Dispersion hinzugefügt, um eine in Tabelle 1 gezeigte Schleifkornkonzentration zu ergeben, gefolgt von ausreichendem Rühren. Danach wurde die resultierende Dispersion über einen Filter mit einer Porengröße von 5 μm filtriert, um eine wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren zu ergeben.
  • (2) Herstellung einer wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren
  • In einer Weise, ähnlich der in der Herstellung (1) der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, wurden die in Tabelle 1 gezeigten Bestandteile hinzugefügt zu deionisiertem Wasser, um die in Tabelle 1 gezeigten Konzentrationen zu erhalten. Auf diese Weise wurde eine wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren erhalten.
  • (3) Polieren eines Wafers mit Kupfer-Leitungsmuster
  • Ein kommerziell erhältlicher Wafer mit einem Kupfer-Leitungsmuster (SEMATECH #831, metallischer Leitungs-Teil und Metallschicht: Cu, nichtleitender Teil: SiO2, Barriere-Metallschicht: Ta) wurde auf eine polierende Vorrichtung gegeben (Ebara Corporation, Modell: EPO112), und der Wafer wurde poliert unter den folgenden Bedingungen mit einem Zuführen der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren bei einer in Tabelle 2 gezeigten Flussrate. Ein Endpunkt wurde angesehen als der Zeitpunkt, bei dem die Kupferschicht auf dem nicht-leitenden Bereich des Wafers entfernt war, d.h. der Zeitpunkt, bei dem die Barriere-Metallschicht auf der nicht-leitenden Fläche freigesetzt war, und der Endpunkt wurde bestimmt durch Detektieren einer Veränderung eines Tisch-Strom-Wertes (Veränderung des Drehmoments).
  • (Polierbedingungen)
    • Polierscheibe: erhältlich bei Rodel Inc. (U.S.A.),
    • Handelsname: IC1000-050-(603)-(P)-S400J
    • Carrier-Beladung: 200 g/cm2
    • Carrier-Rotationsgeschwindigkeit: 80 Umdrehungen pro Minute
    • Tisch-Rotationsgeschwindigkeit: 100 Umdrehungen pro Minute.
  • Nachfolgend dem obigen Polieren bis zum Endpunkt wurde ein Over-Polishing des Wafers durchgeführt (nachfolgendes Polieren) unter den gleichen Polierbedingungen wie obenstehend beschrieben mit einem Zuführen der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren zusätzlich zur wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren bei den in Tabelle 2 gezeigten Flussraten. Die Dauer des Over-Polishing wurde betrachtet als 20 % der Polierdauer bis zum Endpunkt.
  • (4) Bewertung des Dishing
  • Mit Bezug auf den 100 μm Leitungs-Teil des Wafers, der dem Polieren (3) ausgesetzt worden ist, wurde eine Entfernung (Unterschied in der Höhe) zwischen der Ebene, erzeugt durch den Isolierfilm oder die Barriere-Metallschicht, und dem untersten Punkt des Leitungs-Teils gemessen durch Verwendung eines akkuraten Differenz-Meters HRP (hergestellt von KLA Tencor Co.), um ein Dishing zu bewerten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
  • (5) Bewertung von verbleibendem Kupfer
  • Der 0,35 μm Leitungs-Teil des Wafers, der dem Polieren (3) ausgesetzt worden ist, wurde untersucht durch ein Lichtmikroskop, um das Vorhandensein von verbleibendem Kupfer zu überprüfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargelegt.
  • (6) Bewertung von Korrosion
  • Mit Bezug auf den 0,35 μm Leitungs-Teil des Wafers, der dem Polieren (3) ausgesetzt worden ist, wurde ein Kantenteil der Kupfer-Leitung untersucht durch ein Abtastelektronenmikroskop, um das Vorhandensein von Korrosion zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargelegt.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Unter Verwendung der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, verwendet in Beispiel 1, wurde der Wafer poliert bis zum Endpunkt, in der gleichen Weise wie in Beispiel 1. Danach wurde ein Over-Polishing des Wafers durchgeführt in der gleichen Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass nur die wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren zugeführt wurde bei einer in Tabelle 3 gezeigten Flussrate. Der resultierende Wafer wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Resultate sind in Tabelle 3 dargelegt.
  • Vergleichbeispiel 2
  • (1) Herstellung der wässrigen Zusammensetzung (b) für das chemisch-mechanische Polieren
  • In einen 10-Liter-Polyethylenbehälter wurde eine gegebene Menge deionisiertes Wasser gegeben, und bei Rühren des Wassers wurde Wasserstoffperoxid so hinzugefügt, dass eine in Tabelle 1 gezeigte Konzentration erhalten wurde. Danach wurde die im oben erwähnten Herstellungsbeispiel erhaltene wässrige Dispersion (2) so hinzugefügt, dass eine Schleifkornkonzentration von 0,01 % erhalten wurde, gefolgt von einem ausreichenden Rühren. Danach wurde die resultierende Dispersion über einen Filter mit einer Porengröße von 5 μm filtriert, um eine wässrige Zusammensetzung (b) für das chemisch-mechanische Polieren zu ergeben.
  • (2) Polieren eines Wafers mit Kupfer-Leitungsmuster
  • Unter Verwendung der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, verwendet in Beispiel 1, wurde der Wafer bis zum Endpunkt in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 poliert. Danach wurde ein Over-Polishing des Wafers in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die wässrige Zusammensetzung (b) für das chemisch-mechanische Polieren zugeführt wurde zusätzlich zur wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren bei den in Tabelle 3 gezeigten Flussraten. Der resultierende Wafer wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargelegt.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Unter Verwendung der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, verwendet in Beispiel 1, wurde der Wafer bis zum Endpunkt in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 poliert. Der resultierende Wafer wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargelegt. Tabelle 1
    Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3
    Wässrige Dispersion (A) für chemisch-mechanisches Polieren
    Schleifkörner Partikeldispersion Wässrige Dispersion (1) Wässrige Dispersion (1) Wässrige Dispersion (2)
    Typ Quarzstaub Quarzstaub Kolloidales Siliciumoxid
    Konz. (%) 1 2 2
    Heterocyclische Verbindung Typ Chinaldinsäure Chinaldinsäure Chinolinsäure
    Konz. (%) 0,2 0,2 1
    Oberflächenaktiver Stoff Typ DBS-K DBS-A SLA
    Konz. (%) 0,1 0,1 0,1
    Oxidationsmittel Typ Wasserstoffperoxid Wasserstoffperoxid Wasserstoffperoxid
    Konz. (%) 1 1 1
    Wässrige Zusammensetzung (B) für chemisch-mechanisches Polieren
    Schleifkörner Partikeldispersion Keines Keines Wässrige Dispersion (2)
    Typ – – Kolloidales Siliciumoxid
    Konz. (%) – – 0,01
    Heterocyclische Verbindung Typ Chinaldinsäure Chinolinsäure Chinolinsäure
    Konz. (%) 0,1 0,1 0,2
    Oberflächenaktiver Stoff Typ nichtionisch (1) nichtionisch (2) nichtionisch (3)
    Konz. (%) 0,05 0,01 0,02
    Oxidationsmittel Typ Keines Keines Wasserstoffperoxid
    Konz. (%) – – 0,01
    • DBS-K: Kaliumdodecylbenzolsulfonat
    • DBS-A: Ammoniumsalz von Dodecylbenzolsulfonat
    • SLA: Ammoniumlaurylsulfat
    • Nichtionisch (1): Polyoxyethylenlaurylether, EMULGEN 109P (erhältlich von Kao Corporation)
    • Nichtionisch (2): Polyoxyethylenalkylether, EMULGEN 1108 (erhältlich von Kao Corporation)
    • Nichtionisch (3): Ethylenoxid-Additionsprodukt von Acetylenglycol, Surfynol 465 (erhältlich von Air Products Japan Co., Ltd.)
    • Nichtionisch (4): Ethylenoxid-Additionsprodukt von Acetylenglycol, Surfynol 485 (erhältlich von Air Products Japan Co., Ltd.)
    Tabelle 1 (fortgesetzt)
    Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6
    Wässrige Dispersion (A) für chemisch-mechanisches Polieren
    Schleifkörner Partikeldispersion Wässrige Dispersion (3) Wässrige Dispersion (1) Wässrige Dispersion (2)
    Typ Komposit-Partikel Quarzstaub Kolloidales Siliciumoxid
    Konz. (%) 3 2 2
    Heterocyclische Verbindung Typ Chinolinsäure Chinaldinsäure Chinolinsäure
    Konz. (%) 0,2 0,2 1
    Oberflächenaktiver Stoff Typ DBS-A DBS-A SLA
    Konz. (%) 0,3 0,1 0,1
    Oxidationsmittel Typ Ammonium-Persulfat Wasserstoffperoxid Wasserstoffperoxid
    Konz. (%) 1 1 1
    Wässrige Zusammensetzung (B) für chemisch-mechanisches Polieren
    Schleifkörner Partikeldispersion Keines Keines Keines
    Typ – – –
    Konz. (%) – – –
    Heterocyclische Verbindung Typ Chinaldinsäure Chinaldinsäure Chinolinsäure
    Konz. (%) 0,2 1,5 0,2
    Oberflächenaktiver Stoff Typ nichtionisch (4) Keines nichtionisch (1)
    Konz. (%) 0,05 – 1,5
    Oxidationsmittel Typ Keines Keines Wasserstoffperoxid
    Konz. (%) – – 0,01
    • DBS-K: Kaliumdodecylbenzolsulfonat
    • DBS-A: Ammoniumsalz von Dodecylbenzolsulfonat
    • SLA: Ammoniumlaurylsulfat
    • Nichtionisch (1): Polyoxyethylenlaurylether, EMULGEN 109P (erhältlich von Kao Corporation)
    • Nichtionisch (2): Polyoxyethylenalkylether, EMULGEN 1108 (erhältlich bei Kao Corporation)
    • Nichtionisch (3): Ethylenoxid-Additionsprodukt von Acetylenglycol, Surfynol 465 (erhältlich bei Air Products Japan Co., Ltd.)
    • Nichtionisch (4): Ethylenoxid-Additionsprodukt von Acetylenglycol, Surfynol 485 (erhältlich bei Air Products Japan Co., Ltd.)
    Figure 00360001
    Tabelle 3
    Figure 00370001
    • DBS-K: Kaliumdodecylbenzolsulfonat
    • DBS-A: Ammoniumsalz von Dodecylbenzolsulfonat
    • SLA: Ammoniumlaurylsulfat
    Tabelle 3 (fortgesetzt)
    Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Vergleichsbeispiel 3
    Polieren bis Endpunkt Flussrate der wässrigen Dispersion (A) (ml/min) 200 200 200
    Polierdauer (sek) 185 185 185
    Over-Polishing Flussrate der wässrigen Dispersion (A) (ml/min) 200 200 –
    Flussrate der wässrigen Zusammensetzung (b) (ml/min) 0 300 –
    Polierdauer (sek) 37 37 –
    Wafer-Bewertung 100 μm Dishing (A) 2300 1750 650
    Verbleiben von Cu (lichtmikroskopische Untersuchung) nein nein ja
    Korrosion (SEM-Untersuchung) ja ja nein
  • Wie aus den in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, war bei Verwenden der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren zusätzlich zur wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren während des Over-Polishing das Dishing klein, ein Verbleiben von Kupfer und Korrosion ereigneten sich nicht, und gute Ergebnisse wurden erhalten. Im Allgemeinen wird ein Dishing von nicht mehr als 1500 Å bevorzugt, und ein Wafer mit einem Dishing von mehr als 1500 Å wird häufig als Nicht-Erfolg bewertet.
  • Dagegen ist ersichtlich, dass wenn der Wafer poliert wurde mittels Verwendung von allein der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren ohne Verwenden der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren während des Over-Polishing, das Dishing groß war und sich Korrosion ereignete (Vergleichsbeispiel 1).
  • Des Weiteren ist ersichtlich, dass wenn der Wafer poliert wurde während des Over-Polishing mittels Verwenden der wässrigen Zusammensetzung (b) für das chemisch-mechanische Polieren, die keine heterocyclische Verwendung enthält, anstelle der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren, die eine heterocyclische Verbindung enthält, sich sowohl ein Dishing als auch Korrosion ereignete (Vergleichsbeispiel 2).
  • Des Weiteren ist ersichtlich, dass wenn das Over-Polishing nicht durchgeführt wurde, sich ein Verbleiben von Kupfer ereignete, auch wenn das Dishing gut war (Vergleichsbeispiel 3).
  • In 3 ist eine Beziehung zwischen einem Verhältnis der Over-Polishing-Dauer zur Polierdauer bis zum Endpunkt und dem Dishing gezeigt. Aus 3 ist ersichtlich, dass eine Erhöhung des Dishing während des Over-Polishing unterdrückt wurde durch Verwenden der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Der Kit mit einem Mittel für das chemisch-mechanische Polieren der vorliegenden Erfindung ist verwendbar für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen. Weiter im Besonderen kann der Kit mit einem Mittel für das chemisch-mechanische Polieren in günstiger Weise beim Verfahren für das Herstellen einer Leitung einer Halbleitervorrichtung verwendet werden, die das Befestigen einer extrem feinen Leitung von etwa 0,05 μm bei einer breiten Leitung von etwa 100 μm erfordert, wie einer logischen Hochgeschwindigkeits-LSI, weiter im Besonderen in einem Polierschritt des Verfahrens.
  • Gemäß dem Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren der vorliegenden Erfindung kann eine Erhöhung des Dishing und ein Auftreten von Korrosion verhindert werden, und eine Halbleitervorrichtung, die das gemischte Befestigen einer extrem feinen Leitung von etwa 0,05 μm bei einer breiten Leitung von etwa 100 μm erfordert, wie eine logische Hochgeschwindigkeits-LSI, kann hergestellt werden.

Claims (6)

  1. Kit mit Mittel für das chemisch-mechanische Polieren, umfassend eine Kombination aus einer wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, die Schleifkörner enthält, und eine wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren, die mindestens eine organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring enthält, wobei sich die wässrige Zusammensetzung (B) nicht mit der wässrigen Dispersion (A) mischt, und wobei (i) die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren kein Schleifkorn enthält, oder Schleifkörner in einer Konzentration von nicht mehr als 1/2 mal die Schleifkorn-Konzentration der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren enthält, und (ii) die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren die organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring in einer Konzentration von 0,005 bis 3 Gew.-% enthält.
  2. Kit mit Mittel für das chemisch-mechanische Polieren nach Anspruch 1, wobei die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren weiter einen oberflächenaktiven Stoff enthält.
  3. Kit mit Mittel für das chemisch-mechanische Polieren nach Anspruch 2, wobei die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren den oberflächenaktiven Stoff in einer Konzentration von 0,005 bis 1 Gew.-% enthält.
  4. Kit mit Mittel für das chemisch-mechanische Polieren nach Anspruch 1, wobei die wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren weiter ein Oxidationsmittel enthält, und die wässrige Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren kein Oxidationsmittel enthält, oder ein Oxidationsmittel in einer Konzentration von nicht mehr als 1/2 mal die Konzentration des Oxidationsmittels der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren enthält.
  5. Kit mit Mittel für das chemisch-mechanische Polieren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die wässrige Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren die Schleifkörner in einer Konzentration von 0,01 bis 5 Gew.-%, eine organische Verbindung mit einem heterocyclischen Ring in einer Konzentration von 0,01 bis 5 Gew.-%, einen oberflächenaktiven Stoff in einer Konzentration von 0,01 bis 2 Gew.-% und ein Oxidationsmittel in einer Konzentration von 0,01 bis 9 Gew.-% enthält.
  6. Verfahren für das chemisch-mechanische Polieren einer Metallschicht, erzeugt auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats, wobei auf der Oberfläche ein metallischer Leitungs-Teil vorhanden ist, in der Herstellung des Halbleitersubstrats, umfassend das Substrat mit einem Graben und einem in dem Graben eingegrabenen metallischen Material, wobei das metallische Material den metallischen Leitungs-Teil bildet, welches Verfahren umfasst: Polieren der Metallschicht mit Zuführen der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren, wie in Anspruch 1 definiert, bis eine Schicht, die anders als die Metallschicht ist, freigesetzt wird in einer nicht-leitenden Fläche, die anders als der metallische Teil ist, und nachfolgend ein Polieren der Metallschicht, die auf der nicht-leitenden Fläche verbleibt, während des obigen Polierens mit einem Zuführen der wässrigen Zusammensetzung (B) für das chemisch-mechanische Polieren, wie in Anspruch 1 definiert, zusätzlich zu der wässrigen Dispersion (A) für das chemisch-mechanische Polieren.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4541796B2 (ja) * 2004-07-30 2010-09-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 研磨スラリーの製造方法
JP5147185B2 (ja) * 2005-01-24 2013-02-20 昭和電工株式会社 研磨組成物及び研磨方法
DE602006004624D1 (de) * 2005-02-23 2009-02-26 Jsr Corp Chemisch-mechanisches Polierverfahren
US20070049180A1 (en) * 2005-08-24 2007-03-01 Jsr Corporation Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, kit for preparing the aqueous dispersion, chemical mechanical polishing process, and process for producing semiconductor devices
JP4799122B2 (ja) * 2005-10-20 2011-10-26 株式会社東芝 Ｃｕ膜の研磨方法および半導体装置の製造方法
TW200734448A (en) * 2006-02-03 2007-09-16 Advanced Tech Materials Low pH post-CMP residue removal composition and method of use
US8162723B2 (en) * 2006-03-09 2012-04-24 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a tungsten carbide surface
US20090194504A1 (en) * 2006-05-16 2009-08-06 Showa Denko K.K. Method for producing abrasive composition
JP5177430B2 (ja) * 2006-07-18 2013-04-03 Ｊｓｒ株式会社 化学機械研磨用水系分散体、その製造方法および化学機械研磨方法
JP4614981B2 (ja) * 2007-03-22 2011-01-19 Ｊｓｒ株式会社 化学機械研磨用水系分散体および半導体装置の化学機械研磨方法
US9293418B2 (en) 2007-07-03 2016-03-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Backside through vias in a bonded structure
US20090008794A1 (en) * 2007-07-03 2009-01-08 Weng-Jin Wu Thickness Indicators for Wafer Thinning
JP5220428B2 (ja) * 2008-02-01 2013-06-26 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物を用いた研磨方法
EP2533274B1 (de) * 2010-02-01 2014-07-30 JSR Corporation Wässrige dispersion zum chemischen und mechanischen polieren sowie verfahren zum chemischen und mechanischen polieren damit
JP5877940B2 (ja) * 2010-04-08 2016-03-08 株式会社フジミインコーポレーテッド 銅及びシリコンが表面に露出したウェーハの研磨方法
KR20120019242A (ko) * 2010-08-25 2012-03-06 삼성전자주식회사 연마용 슬러리 및 이를 이용하는 반도체 장치의 제조 방법
DE112011103232T5 (de) * 2010-09-27 2013-06-27 Fujimi Incorporated Oberflächenbehandlungszusammensetzung und Oberflächenbehandlungsverfahren unter Verwendung derselben

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01116762A (ja) * 1987-10-30 1989-05-09 Hitachi Ltd 投票券自動照合機
US6046110A (en) * 1995-06-08 2000-04-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Copper-based metal polishing solution and method for manufacturing a semiconductor device
JP3507628B2 (ja) 1996-08-06 2004-03-15 昭和電工株式会社 化学的機械研磨用研磨組成物
US5985748A (en) * 1997-12-01 1999-11-16 Motorola, Inc. Method of making a semiconductor device using chemical-mechanical polishing having a combination-step process
US6217416B1 (en) * 1998-06-26 2001-04-17 Cabot Microelectronics Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper/tantalum substrates
US6083840A (en) * 1998-11-25 2000-07-04 Arch Specialty Chemicals, Inc. Slurry compositions and method for the chemical-mechanical polishing of copper and copper alloys
KR100447551B1 (ko) * 1999-01-18 2004-09-08 가부시끼가이샤 도시바 복합 입자 및 그의 제조 방법, 수계 분산체, 화학 기계연마용 수계 분산체 조성물 및 반도체 장치의 제조 방법
US6855266B1 (en) * 1999-08-13 2005-02-15 Cabot Microelectronics Corporation Polishing system with stopping compound and method of its use
US6368955B1 (en) * 1999-11-22 2002-04-09 Lucent Technologies, Inc. Method of polishing semiconductor structures using a two-step chemical mechanical planarization with slurry particles having different particle bulk densities
TW572980B (en) * 2000-01-12 2004-01-21 Jsr Corp Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing and chemical mechanical polishing process
US6380069B1 (en) * 2000-01-14 2002-04-30 United Microelectronics Corp. Method of removing micro-scratch on metal layer
US6355075B1 (en) 2000-02-11 2002-03-12 Fujimi Incorporated Polishing composition
JP2001269859A (ja) * 2000-03-27 2001-10-02 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体
US6367955B1 (en) * 2000-04-07 2002-04-09 Shin W. Rhee Light fixture apparatus with pan retainer
JP3837277B2 (ja) * 2000-06-30 2006-10-25 株式会社東芝 銅の研磨に用いる化学機械研磨用水系分散体及び化学機械研磨方法
US6623355B2 (en) * 2000-11-07 2003-09-23 Micell Technologies, Inc. Methods, apparatus and slurries for chemical mechanical planarization
JP2002170790A (ja) 2000-11-30 2002-06-14 Showa Denko Kk 半導体基板研磨用組成物、半導体配線基板およびその製造方法
US7029373B2 (en) * 2001-08-14 2006-04-18 Advanced Technology Materials, Inc. Chemical mechanical polishing compositions for metal and associated materials and method of using same
JP2003100673A (ja) 2001-09-25 2003-04-04 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用組成物
JP2003124157A (ja) 2001-10-16 2003-04-25 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用組成物
JP4187497B2 (ja) * 2002-01-25 2008-11-26 Ｊｓｒ株式会社 半導体基板の化学機械研磨方法
KR100442873B1 (ko) * 2002-02-28 2004-08-02 삼성전자주식회사 화학적 기계적 폴리싱 슬러리 및 이를 사용한 화학적기계적 폴리싱 방법
US7021993B2 (en) * 2002-07-19 2006-04-04 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a substrate with a polishing system containing conducting polymer
US20040162011A1 (en) * 2002-08-02 2004-08-19 Jsr Corporation Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing and production process of semiconductor device
US20040077295A1 (en) * 2002-08-05 2004-04-22 Hellring Stuart D. Process for reducing dishing and erosion during chemical mechanical planarization
US6919276B2 (en) * 2003-04-24 2005-07-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Method to reduce dishing and erosion in a CMP process
DE602006004624D1 (de) * 2005-02-23 2009-02-26 Jsr Corp Chemisch-mechanisches Polierverfahren

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Publication number Publication date
US20080274620A1 (en) 2008-11-06
TWI292931B (en) 2008-01-21
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