DE60210706T2

DE60210706T2 - Zusammensetzung zur Reinigung eines Polierkissens und Verfahren zu dessen Reinigung

Info

Publication number: DE60210706T2
Application number: DE60210706T
Authority: DE
Inventors: c/o JSR Corporation Michiaki Ando; c/o JSR Corporation Nobuo Kawahashi; c/o JSR Corporation Masayuki Hattori
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2022-06-13
Also published as: JP4945857B2; US6740629B2; US20030004085A1; DE60210706D1; EP1266956B1; EP1266956A1; JP2002371300A; TWI283706B

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Waschen einer Polierscheibe, eine Zusammensetzung, die in einem Verfahren zum Waschen einer Polierscheibe unter Verwendung einer adäquaten Zusammensetzung eingesetzt wird, welche effektiv durch Hemmen der in einer für das Polieren eingesetzten Polierscheibe erzeugten Verstopfung bzw. Zusetzung wiederhergestellt wird, wobei eine wasserunlösliche Verbindung erzeugt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Beim chemisch-mechanischen Polieren (hierin nachstehend vereinfacht als „CMP" bezeichnet), das für das Polieren von Halbleiterwafern und der Gleichen eingesetzt wird, wird das Polieren durch Zuführen einer Aufschlämmung (wässrige Dispersion) mit Schleifmittel oder der Gleichen auf eine Zwischenfläche zwischen einer Polierscheibe und einer zu polierenden Oberfläche durchgeführt. Im Falle der Verwendung eines porösen Materials wie etwa geschäumtem Polyurethan oder der Gleichen als eine Polierscheibe schreitet ein Zusetzen aufgrund Abnützung graduell voran und eine Entfernungsrate wird reduziert. Aus diesem Grund wird zur Wiederherstellung der Oberfläche der Polierscheibe in einen für das CMP zweckmäßigen Zustand ein Schritt der Erneuerung der Polieroberfläche durchgeführt, welcher als Abrichten bzw. Aufbereiten („Dressing") bezeichnet wird. Dieses Aufbereiten wird durch Gleiten eines Polierkörpers („Dresser") mit daran anhaftendem Diamantpulver oder der Gleichen auf der Oberfläche der Polierscheibe durchgeführt. Als dieses Aufbereiten sind ein als „Insitu-Aufbereiten" bezeichnetes Verfahren und ein als „Intervallaufbereiten" bezeichnetes Verfahren bekannt. Das erstere ist ein Verfahren zur Aufbereitung eines Bereichs einer Polierscheibe, welcher nicht während des Polierens poliert worden ist, und das letztere gibt ein Verfahren zur Durchführung eines Aufbereitens nur dann, wenn das Polieren gestoppt worden ist, an.
In dem heutigen CMP wird, falls notwendig, eine In-situ-Aufbereitung durchgeführt, eine Intervallaufbereitung ist gewöhnlicherweise jedoch wesentlich. Die Intervallaufbereitung wird für ungefähr 5 bis 30 Sekunden beim Polieren eines zu polierenden Materials durchgeführt. Aus diesem Grund gibt es eine bestimmte Grenze für eine Verbesserung in der Produktausbeute. Ferner wird in der Intervallaufbereitung nur eine physikalische Aufbereitung durchgeführt oder eine Aufbereitung wird durchgeführt, während Kühlwasser zugeführt wird. Jedoch gibt es nur wenig Versuche, ebenso chemische Effekte einzusetzen.
Kürzlich wurde eine Intervallaufbereitung unter Verwendung einer Zusammensetzung des Reinigungsmittels mit einem anionischen oberflächenaktiven Mittel in der JP-A 2000-309796 offenbart. Jedoch kann eine solche Zusammensetzung des Reinigungsmittels weit verbreitet eingesetzt werden, unabhängig von der Sorte einer zu polierenden Oberfläche und einer für das Polieren eingesetzten Aufschlämmung, wohingegen es nicht notwendiger Weise die zweckmäßigste Zusammensetzung des Reinigungsmittels ist, und zwar in Abhängigkeit von den Komponenten, welche den Halbleiterwafer aufbauen und den in der Aufschlämmung enthaltenen Komponenten.
Zusätzlich wurden in der JP-A 8-83780, JP-A 10-116804, JP-A 11-116948 und JP-A 2001-110759 als eine in der CMP eingesetzten Aufschlämmung Verfahren unter Verwendung einer Aufschlämmung mit einer Komponente, die eine in Wasser unlösliche Verbindung erzeugt, welche ein von einer zu polierenden Oberfläche abgetrenntes Metallatom oder sein Ion enthält, offenbart. Und dies dient zur Verhinderung, dass ein eine zu polierende Oberfläche aufbauendes Metall übermäßig durch die Aufschlämmung poliert wird, und dient zur Verhinderung, dass ein poliertes Metall an der zu polierenden Oberfläche wieder anhaftet, und der Gleichen.
Zur Lösung der Zusetzung einer Polierscheibe, welche in der CMP unter Verwendung der Aufschlämmung eingesetzt wurde, ist es schwierig nur eine mechanische Behandlung wie etwa die herkömmliche Intervallaufbereitung und die In-situ-Aufbereitung einzusetzen. Und die Intervallaufbereitung bedarf einer längeren Zeit als die herkömmliche Aufbereitung. Aus diesem Grund wird nicht nur eine Verbesserung in der Produktausbeute schlechter, sondern die Aufbereitung wird über eine längere Zeitdauer durchgeführt, eine Polierscheibe wird deshalb stärker verbraucht, was alles nicht bevorzugt ist.
Die US-B-6 194 366 offenbart Zusammensetzung, welche ein Amin wie etwa Methanolamin, TMAH, Gallussäure und deionisiertes Wasser umfasst. Der pH der Lösung ist größer als 10 (Spalte 2, Zeilen 40 bis 56 der D1). Ferner wird ein Verfahren zur Reinigung kupferhaltiger mikroelektronischer Substrate durch Verwendung der Zusammensetzungen beschrieben.
Die KR-A-2001 082 888, ein Stand der Technik gemäß Art. 54(3)(4) EPÜ, offenbart ein Verfahren zur Reinigung einer CMP-Polierscheibe unter Verwendung einer Reinigungslösung, umfassend NH₄OH oder eine verdünnte Säure wie etwa Zitronensäure. Die Reinigungslösung löst Kupferoxide aus der Scheibe.
Die WO 00/73021 offenbart ein Verfahren zur Reinigung einer CMP-Scheibe unter Verwendung von Chemikalien, die HCl und deionisiertes Wasser umfassen, falls Kupfer gelöst werden soll, oder die NH₄OH und deionisiertes Wasser umfassen, wenn Kupferoxide aufzulösen sind.
Die US-A-5 876 508 offenbart ein Verfahren zur effektiven Reinigung der Aufschlämmungsrückstände, die auf einer Polierscheibe nach Beendigung eines CMP-Prozesses verbleiben. In dem Verfahren gemäß der D4 wird ein Reinigungsmittel, welches eine Mischung aus H₂O₂, deionisiertem Wasser und einer Säurelösung ist, und eine alkalische Lösung eingesetzt. Die alkalische Lösung kann eine Lösung aus KOH oder NH₄OH sein und die Säurelösung kann eine Lösung aus KIO₃ oder Zitronensäure sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung der vorstehend erwähnten Probleme und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren wie es in Anspruch 1 definiert ist, zum Waschen einer Polierscheibe vorzusehen, auf welcher eine wasserunlösliche Verbindung erzeugt wurde, und zwar während des Polierens auf wenigstens einem Teil seiner Oberfläche, wobei das Verfahren die Entfernungsrate wiederherstellen kann und es ferner den Verbrauch einer Polierscheibe hemmen kann. Zusätzlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Waschen einer Polierscheibe unter Verwendung der Zusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe vorzusehen, welches die Produktivität verbessern kann und welches ferner den Verbrauch einer Polierscheibe hemmen kann.
Diese Aufgaben können mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung wird folgendermaßen erläutert.

1. Eine für das Waschen einer Polierscheibe eingesetzte Zusammensetzung umfasst eine Komponente, welche eine wasserunlösliche Verbindung mit einem Metallatom oder seinem Ion, welche von einer zu polierenden Oberfläche abgetrennt worden sind, wasserlöslich zu machen, wobei die vorstehend erwähnte Komponente zum Wasserlöslichmachen wenigstens eine ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Ammoniak, Kaliumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid, Trimethyl-2-hydroxyethylammoniumhydroxid, Methyltrihydroxyethylammoniumhydroxid, Dimethyldihydroxyethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid und Trimethylethylammoniumhydroxid besteht.
2. Die für das Waschen einer Polierscheibe gemäß dem vorstehenden Punkt 1 eingesetzte Zusammensetzung umfasst ferner eine Komponente, die einen wasserlöslichen Komplex zur Erzeugung eines wasserlöslichen Komplexes mit dem Metallatom oder seinem Ion erzeugt.
3. Die für das Waschen einer Polierscheibe gemäß dem vorstehenden Punkt 2 eingesetzte Zusammensetzung, wobei die vorstehende erwähnte Komponente, die einen wasserlöslichen Komplex erzeugt, zwei oder mehrere funktionelle Gruppen aufweist, welche an das vorstehend erwähnte Metallatom oder sein Ion koordinieren können.
4. Die für das Waschen einer Polierscheibe gemäß dem vorstehenden Punkt 3 eingesetzte Zusammensetzung, wobei die vorstehend erwähnte Komponente, die einen wasserlöslichen Komplex erzeugt, wenigstens eine Komponente ist, die aus der aus Glycin, Alanin, Cystein, Amidoschwefelsäure, Milchsäure, Zitronensäure, Weinsäure, Apfelsäure, Malonsäure, Oxalsäure, Succinsäure, Fumarsäure und Maleinsäure bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
5. Die zum Waschen einer Polierscheibe gemäß irgendeinem der vorstehenden Punkt 1 bis 4 eingesetzte Zusammensetzung, wobei das vorstehende erwähnte Metall wenigstens ein Metall ist, ausgewählt aus der aus Kupfer, Aluminium, Wolfram und Tantal bestehenden Gruppe.
6. Ein Verfahren zum Waschen einer Polierscheibe, auf welche eine wasserunlösliche Verbindung mit einem Metallatom oder seinem Ion, welches von der zu polierenden Oberfläche abgetrennt worden ist, anhaftet, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Polierscheibe mit einer Zusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe wie sie in irgendeinem der vorstehenden Punkte 1 bis 5 definiert worden ist, in Kontakt gebracht wird.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Waschen einer Polierscheibe kann eine Zusetzung einer zum Polieren eingesetzten Polierscheibe, in welcher eine wasserunlösliche Verbindung, die ein Metallion umfasst und die von einer zu polierenden Oberfläche abgetrennt und ionisiert worden ist, erzeugt worden ist, gelöst werden, und somit kann eine Entfernungsrate wiederhergestellt werden und der Verbrauch der Polierscheibe kann gehemmt werden und ferner kann die Produktivität verbessert werden.
Detaillierte Erläuterung der Erfindung
Eine Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Komponente zum Wasserlöslichmachen einer wasserunlöslichen Verbindung mit einem Metallatom oder seinem Ion, die von der zu polierenden Oberfläche abgetrennt worden sind, enthält.
Das vorstehend erwähnte „Metall" ist nicht besonders beschränkt und schließt Kupfer, Aluminium, Wolfram, Molybdän, Tantal, Titan, Indium, Zinn und der Gleichen mit ein. Diese Metalle können alleine oder in Kombination von zwei Sorten oder mehreren vorliegen. Eine Valenzzahl in den Ionen ist nicht besonders beschränkt. Der Einsatz der Zusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders in dem Falle effektiv, wenn wenigstens eines aus Kupfer, Aluminium, Wolfram und Tantal unter den vorstehenden Metallen ist.
Zusätzlich schließt ein Material, das die vorstehende erwähnte „zu polierende Oberfläche", aus welchem ein Metallatom oder sei Ion abgetrennt wird, aufbaut, eine einfache Substanz eines Metalls, eine Legierung (Kupfer/Silizium-Legierung und Kupfer/Aluminium-Legierung) und der Gleichen ein. Ein Prozess der Abtrennung von der zu polierenden Oberfläche ist nicht besonders beschränkt. Z.B. kann die Abtrennung durch Ionisierung mit einer Säure oder einem oxidierenden Mittel, das in einer Aufschlämmung enthalten ist, vorkommen oder die Abtrennung kann durch Polieren nach dem Binden des Metallatoms oder seines Ions und einer eine wasserunlösliche Verbindung erzeugende Komponente, die in einer Aufschlämmung enthalten ist, vorkommen, wie nachstehend beschrieben ist.
Das Substrat zum Trägern der zu polierenden Oberfläche ist nicht besonders beschränkt, sondern verschiedene Substrate können eingesetzt werden. Das Substrat schließt einen Halbleiterwafer mit ein, welcher als ein Halbleitersubstrat, ein LCD-Glassubstrat, ein TFT-Glassubstrat und der Gleichen eingesetzt wird.
Die vorstehend erwähnte „wasserunlösliche Verbindung" ist eine Verbindung, welche in einer Aufschlämmung während des Polierens nicht aufgelöst wird und als ein Feststoff auf einer polierten Oberfläche einer Polierscheibe verbleibt. Und es schließt ebenso eine in Wasser nicht leicht lösliche Verbindung mit ein, welche nicht hinreichend in Wasser sich auflöst, sondern sich etwas in Wasser löst. Die Löslichkeit der wasserunlöslichen Verbindung ist nicht besonders beschränkt, liegt aber gewöhnlicher Weise bei weniger als 1 g, basierend auf 100 g Wasser, unter jeglichen Bedingungen eines pH zwischen 1 und 12 und einer Temperatur zwischen 15 und 50°C. Insbesondere sind die Bedingungen, bei welchen die Löslichkeit leicht weniger als 1 g, basierend auf 100 g Wasser, wird, bei einem pH zwischen 7 und 11, wenn das Metall Kupfer ist, bei einem pH zwischen 2 und 6 bei Aluminium, bei einem pH zwischen 2 und 6 bei Wolfram und einem pH zwischen 3 und 11 bei Tantal. Zusätzlich kann die wasserunlösliche Verbindung alleine oder in Kombination von zwei Sorten oder mehreren vorliegen.
Die Komponente zur Erzeugung einer wasserunlöslichen Verbindung, welche eine wasserunlösliche Verbindung erzeugt, ist nicht besonders beschränkt, sondern schließt Verbindungen mit einer funktionellen Gruppe mit wenigstens einer Gruppe mit ein, die aus den folgenden Gruppen ausgewählt ist: N, O und S, wie etwa eine Hydroxylgruppe, eine Alkoxygruppe (Methoxygruppe, Ethoxygruppe und der Gleichen), eine Carboxylgruppe, eine Carbonylgruppe (Methoxycarbonylgruppe, Ethoxycarbonylgruppe und der Gleichen), eine Aminogruppe (einschließlich primärer Aminogruppe, sekundärer Aminogruppe, tertiärer Aminogruppe, Hydroxyaminogruppe, Sulfoaminogruppe, Nitroaminogruppe, Nitrosoaminogruppe und der Gleichen), eine Iminogruppe (einschließlich einer Oxyiminogruppe, einer Hydroxyiminogruppe, einer Sulfoiminogruppe, einer Nitroiminogruppe, einer Nitrosoiminogruppe und der Gleichen), eine Cyanogruppe, eine Cyanatgruppe, eine Nitrilgruppe, eine Nitrosogruppe, eine Nitrilgruppe, eine Sulfogruppe, eine Sulfonylgruppe, eine Sulfingruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Mercaptogruppe, eine Carbamoylgruppe und der Gleichen (einschließlich Ionen von diesen in einem wässrigen Medium). Weitere Beispiele schließen eine aromatische Verbindung, eine heterozyklische Verbindung und eine kondensierte heterozyklische Verbindung (insbesondere eine zyklische kondensierte Verbindung mit einem heterozyklischen fünfgliedrigen Ring und eine zyklische kondensierte Verbindung mit einem heterozyklischen sechsgliedrigen Ring), welche die vorstehend erwähnten funktionellen Gruppen enthalten, mit ein.
Beispiele der eine wasserunlösliche Verbindung erzeugenden Komponente schließen Derivate der folgenden Verbindungen mit ein: Pyrazin, Pyridin, Pyrrol, Pyridazin, Histidin, Thiophen, Triazol, Tolyltriazol, Indol, Benzimidazol, Benzotriazol, Benzofuran, Benzooxazol, Benzothiophen, Benzothiazol, Chinolin, Chinoxalin, Chinazolin, Benzochinon, Benzochinolin, Benzopyran, Benzooxazin und Melamin (insbesondere Derivat-Verbindungen mit den vorstehend erwähnten funktionellen Gruppen), Salicylaldoxim, Cupferron, Phosphonsäure und der Gleichen.
Zusätzlich schließt die wasserunlösliche Verbindung nicht nur ein Reaktionsprodukt der vorstehend erwähnten Komponente zur Erzeugung einer wasserunlöslichen Verbindung mit Kupfer, sondern ebenso Kupferoxid mit ein, erhältlich durch die Oxidation mittels einem Oxidationsmittel, das in einer Aufschlämmung enthalten ist.
Die vorstehend erwähnte „Komponente zur Wasserlöslichkeitsmachung" ist eine Komponente für das Wasserlöslichmachen der vorstehend erwähnten wasserunlöslichen Verbindung. Es ist bevorzugt, dass die wasserunlösliche Verbindung hinreichend in Wasser durch Zugabe von Wasser auf die Oberfläche einer Polierscheibe, durch Einweichen einer Polierscheibe in Wasser und der Gleichen mit der Komponente zum Wasserlöslichmachen gelöst werden kann. Die Komponente zum Wasserlöslichmachen schließt die Folgenden mit eine: Ammoniak, Kaliumhydroxid und quartäres Ammoniumhydroxid wie etwa Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH), Trimethyl-2-hydroxyethylammoniumhydroxid, Methyltrihydroxyethylammoniumhydroxid, Dimethyldihydroxyethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Trimethylethylammoniumhydroxid (einschließlich Ionen von diesen in einem wässrigen Medium). Unter diesen sind Ammoniak und TMAH bevorzugt. Es ist besonders bevorzugt, dass Ammoniak eingesetzt wird. Diese Komponenten können alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt werden.
Zusätzlich kann die vorstehend erwähnte Komponente zum Wasserlöslichmachen effektiv eine wasserunlösliche Verbindung wasserlöslich machen, wenn das Metall Kupfer, Aluminium, Wolfram und Tantal ist. Es ist besonders bevorzugt für den Fall von Kupfer.
Der Gehalt der Komponente zum Wasserlöslichmachen in der Zusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders beschränkt, liegt aber bevorzugt von 0,01 bis 20 Gew.-% (weiter bevorzugt von 0,01 bis 15 Gew.-% und am meisten bevorzugt von 0,5 bis 10 Gew.-%), basierend auf 100 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe.
Zusätzlich ist es bevorzugt, dass eine Komponente zur Erzeugung eines wasserlöslichen Komplexes, welche einen wasserlöslichen Komplex mit einem Metallatom oder seinem Ion erzeugt, ferner in der Zusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
Der vorstehend erwähnte „wasserlösliche Komplex" ist ein Komplex, welcher leicht in Wasser gelöst werden kann und welcher hinreichend in Wasser aufgelöst werden kann. Die Löslichkeit des wasserlöslichen Komplexes ist nicht besonders beschränkt, solange sie die Löslichkeit einer wasserunlöslichen Verbindung unter den gleichen Messbedingungen übersteigt. Zusätzlich kann der wasserlösliche Komplex alleine oder in zwei Sorten oder mehreren vorliegen.
Die vorstehend erwähnte „Komponente zur Erzeugung eines wasserlöslichen Komplexes" ist eine Komponente zur Erzeugung eines wasserlöslichen Komplexes durch Koordination an ein Metallion. Die Komponente zur Erzeugung eines wasserlöslichen Komplexes hat gewöhnliche Weise eine funktionelle Gruppe, welche zur Koordination an ein Metallion fähig ist. Es ist bevorzugt, dass die funktionelle Gruppe irgendeines aus N, O und S aufweist. Funktionelle Gruppen schließen die Folgenden mit ein: eine Hydroxylgruppe, eine Alkoxygruppe (Methoxygruppe, Ethoxygruppe und der Gleichen), eine Carboxylgruppe, eine Carbonylgruppe (Methoxycarbonylgruppe, Ethoxycarbonylgruppe und der Gleichen), eine Aminogruppe (einschließlich primärer Aminogruppe, sekundärer Aminogruppe, tertiärer Aminogruppe, Hydroxyaminogruppe, Sulfoaminogruppe, Nitroaminogruppe, Nitrosoaminogruppe und der Gleichen), eine Iminogruppe (einschließlich Oxyiminogruppe, Hydroxyiminogruppe, Sulfoiminogruppe, Nitroiminogruppe, Nitrosoiminogruppe und der Gleichen), eine Cyanogruppe, eine Cyanatgruppe, eine Nitrilgruppe, eine Nitrosogruppe, eine Nitrilgruppe, eine Sulfogruppe, eine Sulfonylgruppe, eine Sulfinogruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Mercaptogruppe, eine Carbamoylgruppe und der Gleichen (einschließlich Ionen von diesen in einem wässrigen Medium).
Die einen wasserlöslichen Komplex erzeugende Komponente kann nur eine der funktionellen Gruppen oder zwei oder mehrere (gewöhnlicher Weise sechs oder weniger und bevorzugt vier oder weniger) funktionelle Gruppen aufweisen, welche an ein Metallion koordinieren können. Unter den einen wasserlöslichen Komplex erzeugenden Komponenten mit zwei oder mehreren funktionellen Gruppen ist eine organische Säure besonders bevorzugt. Die organische Säure schließt eine Aminosäure (Aminoessigsäure wie etwa Glycin, Aminopropionsäure wie etwa Alanin, Aminomercaptopropionsäure wie etwa Cystein, Amidoschwefelsäure und der Gleichen), Milchsäure, Zitronensäure, Weinsäure, Apfelsäure, Malonsäure, Oxalsäure, Succinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure und der Gleichen (einschließlich Ionen von diesen in einem wässrigen Medium) mit ein. Diese können alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt werden.
Falls das eine zu polierende Oberfläche aufbauende Metall Kupfer enthält, kann die einen wasserlöslichen Komplex ausbildende Komponente einen wasserlöslichen Kupferkomplex besonders effektiv ausbilden. Es ist besonders bevorzugt, dass eine Aminosäure eingesetzt wird. Es ist ferner bevorzugt, dass Glycin eingesetzt wird, weil der Effekt zur Wiederherstellung einer Entfernungsrate hoch ist.
Der Gehalt der einen wasserlöslichen Komplex ausbildenden Komponente in der Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung liegt bevorzugt von 0,01 bis 20 Gew.-% (weiter bevorzugt von 0,1 bis 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt von 0,5 bis 15 Gew.-%), basierend auf 100 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe.
Die Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, enthält gewöhnlicher Weise ein wässriges Lösungsmittel als Lösungsmittel für die vorstehend erwähnte Komponente zum Wasserlöslichmachen und der vorstehend erwähnten Komponente zur Erzeugung eines wasserlöslichen Komplexes. Die Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe kann, falls notwendig, ein Additiv wie etwa ein pH-Einstellmittel und ein oberflächenaktives Mittel enthalten. Das pH-Einstellmittel schließt eine organische Säure wie etwa p-Toluolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Isoprensulfonsäure, Glukonsäure, Milchsäure, Zitronensäure, Weinsäure, Apfelsäure, Glykolsäure, Malonsäure, Ameisensäure, Oxalsäure, Succinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Phthalsäure und Benzoesäure, eine anorganische Säure wie etwa Salpetersäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, eine organische Base wie etwa Methylamin, Ethylamin und Ethanolamin, eine anorganische Base wie etwa Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Natriumcarbonat, und der Gleichen mit ein. Unter diesen sind eine organische Säure, eine anorganische Säure und eine organische Base bevorzugt. Und das pH-Einstellmittel kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt werden. Das oberflächenaktive Mittel schließt ein kationisches oberflächenaktives Mittel wie etwa ein aliphatisches Aminsalz und ein aliphatisches Ammoniumsalz, und der Gleichen, ein anionisches oberflächenaktives Mittel wie etwa Carbonsäuresalze, Sulfonsäuresalze, z.B. Alkylbenzolsulfonsäuresalz, Alkylnaphthalinsulfonsäuresalz und α-Olefinsulfonsäuresalz, Sulfatestersalze, wie z.B. Sulfatestersalze eines höheren Alkohols und ein Alkylethersulfatsalz, Phosphatestersalze wie etwa Alkylphosphatester und der Gleichen, ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel wie etwa ein Ether-basiertes oberflächenaktives Mittel, z.B. Polyoxyethylenalkylether, ein Etherester-basiertes oberflächenaktives Mittel wie z.B. Polyoxyethylenether eines Glycerinesters, ein Ester-basiertes oberflächenaktives Mittel wie z.B. Polyethylenglykolfettsäureester, Glycerinester und Sorbitanester und der Gleichen mit ein. Durch Zugabe einer geeigneten Menge des vorstehend erwähnten oberflächenaktiven Mittels kommt es zu einem Effekt der Steigerung der Effizienz der Entfernung einer wasserunlöslichen Verbindung, wobei der während des Polierens erzeugte Abfall (wastage) und der in einer Aufschlämmung verbliebene Abrieb effektiv entfernt werden.
Es ist bevorzugt, dass der pH der Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung höher als der pH einer in einem Polierprozess eingesetzten Aufschlämmung ist. Der pH ist größer als 8 und der bevorzugte ist 9 oder höher, wenn ein die zu polierende Oberfläche aufbauendes Metall Aluminium oder Wolfram ist, und ist 11 oder höher, wenn das Metall Kupfer oder Tantal ist.
Gemäß der Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, kann selbst im Falle einer für die CMP eingesetzten Polierscheibe, in welcher eine wasserunlösliche Verbindung erzeugt wird, eine Zusetzung einer Polieroberfläche der Polierscheibe sicher gelöst werden und eine Entfernungsrate kann wiederhergestellt werden. In diesem Fall kann eine Aufbereitung durchgeführt werden oder sie kann nicht durchgeführt werden. Und falls eine Aufbereitung durchgeführt wird, kann eine Polieroberfläche sicher reproduziert werden, was bevorzugt ist. Und ferner kann durch Einsatz der Zusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung der Verbrauch einer Polierscheibe durch Aufbereitung gehemmt werden und die Produktivität (der Durchsatz) kann verbessert werden.
Ein Verfahren zum Waschen einer Polierscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Waschen einer Polierscheibe, auf welche eine wasserunlösliche Verbindung, die ein von der zu polierenden Oberfläche abgetrenntes Metallatom oder dessen Ion enthält, anhaftet, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die vorstehend erwähnte Polierscheibe mit der vorstehend erwähnten Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe in Kontakt gebracht wird.
Ein Verfahren zum Kontaktieren der Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe mit der Polierscheibe ist nicht besonders beschränkt, aber irgendein Verfahren kann eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe tropfenweise auf eine Oberfläche einer Polierscheibe hinzugegeben werden oder die Zusammensetzung kann dazu mit einem hohen Druck aufgesprüht werden. Ferner kann eine Polierscheibe selbst in die Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe eingetaucht werden.
Falls zusätzlich die Polierscheibe und die Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe in Kontakt gebracht werden, kann ein Kontakt gerade eben durchgeführt werden, oder aber eine andere physikalische Kraft kann gleichzeitig darauf ausgeübt werden. Das heißt, falls die Zusammensetzung durch tropfenweise Zugabe wie vorstehend beschrieben zugeführt wird, kann ein Rohwafer (Wafer ohne Metallteil) anstelle eines Halbleiterwafers eingesetzt werden und der Rohwafer kann über die Polierscheibe hinübergleiten. Alternativ kann eine Aufbereitungsvorrichtung zur gleichen Zeit wie eine herkömmliche Vorrichtung eingesetzt werden. Ferner kann die Oberfläche einer Polierscheibe mit einer Bürste oder der Gleichen gereinigt werden. Zusätzlich kann bei Kontaktierung mittels Eintauchen ein Hochdruckstrom erzeugt werden und kann auf die Oberfläche einer Polierscheibe gerichtet werden, oder ein Ultraschall kann dazu eingesetzt werden.
Unter Verwendung des Waschverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe mit einer Geschwindigkeit von 100 bis 1000 cm³/min zugeführt werden. Und ferner kann eine Intervallaufbereitung gleichzeitig mit einer Last von 30 bis 200 N, die mittels einer Aufbereitungsvorrichtung aufgebracht wird, durchgeführt werden, wobei die Zeit vom Abbruch des Polierens zur Beendigung des Waschens einer Polierscheibe 10 Sekunden bis 5 Minuten beträgt. Zusätzlich kann gemäß dem Waschverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verbrauch einer Polierscheibe merklich gehemmt werden und die Anzahl der zu polierenden Materialien, welche in einer vorbestimmten Zeit poliert werden können, kann gesteigert werden, d.h. die Produktivität kann verbessert werden. Falls die Polierfähigkeit einer Polierscheibe, die mit einer wasserunlöslichen Verbindung zugesetzt ist, welche in der vorliegenden Erfindung das Objekt ist, durch Verwendung von nur der Intervallaufbereitung, welches das herkömmliche mechanische Polieren ist, wiederhergestellt wird, werden gewöhnlicherweise 10 Minuten oder mehr benötigt. Deshalb gibt es nicht nur ein Problem bezüglich der Herstellungseffizienz, sondern ebenso die Lebensdauer einer Scheibe wird nachteilig beeinflusst, was nicht praktikabel ist.
Gemäß dem Verfahren zur Kontaktierung der Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe kann die Wiederherstellung einer Oberfläche der Polierscheibe bevorzugt 88% oder mehr und weiter bevorzugt 90% oder mehr sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Anzahl der zu polierenden Wafer, die in den Beispielen erhalten worden ist, und der Entfernungsrate zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter mittels Beispielen erläutert.
[1] Herstellung der Aufschlämmung
(1) Aufschlämmung S₁
Wenn das Gesamte 100 Gewichtsteile betrug (hierin nachstehend einfach als „Teil" bezeichnet), wurden 93,2 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 0,2 Teile Kaliumhydroxid, 0,5 Teile Chinaldinsäure (als eine Komponente zur Erzeugung einer wasserunlöslichen Verbindung), 5,0 Teile eines kolloidalen Siliciumoxids mit einem durchschnittlichen Primärteilchendurchmesser von 12 nm und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 200 nm, 0,1 Teile Ammoniumdodecylbenzolsulfonat und 1,0 Teile Ammoniumpersulfat vermischt und über 3 Stunden gerührt, um eine Aufschlämmung S₁ zu erhalten. Der pH der resultierenden Aufschlämmung S₁ betrug 7,2.
(2) Aufschlämmung S₂
Wenn das Gesamte 100 Gewichtsteile betrug, wurden 95,5 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 0,15 Teile Ammoniak, 0,5 Teile Chinaldinsäure (als eine Komponente zur Erzeugung einer wasserunlöslichen Verbindung), 3,5 Teile eines kolloidalen Siliciumoxids mit einem durchschnittlichen Primärteilchendurchmesser von 30 nm und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 200 nm, 0,1 Teile Ammoniumdodecylbenzolsulfonat und 0,3 Teile Wasserstoffperoxid vermischt und über 3 Stunden gerührt, um eine Aufschlämmung S₂ zu erhalten. Der pH der resultierenden Aufschlämmung S₂ betrug 7,6.
[2] Herstellung der Zusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe
Zusammensetzungen A bis H zum Waschen einer Polierscheibe (A bis G; gemäß der vorliegenden Erfindung, H; Vergleichsbeispiel)
Wenn das Gesamte einer jeden Zusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe 100 Teile betrug, wurden eine Komponente zur Wasserlöslichmachung und eine Komponente zur Erzeugung eines wasserlöslichen Komplexes, wie in Tabelle 1 gezeigt, mit einem in Tabelle 1 gezeigten Anteil vermischt (der Rest war ionenausgetauschtes Wasser) und über 30 Minuten gerührt, um die Zusammensetzungen A bis F zum Waschen einer Polierscheibe zu erhalten.
Zusätzlich wurde, wenn das Gesamte einer Zusammensetzung für das Waschen einer Polierscheibe 100 Teile betrug, nur eine Komponente zum Wasserlöslichmachen oder nur eine Komponente zur Erzeugung eines wasserlöslichen Komplexes, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, mit einem in Tabelle 1 gezeigten Anteil inkorporiert (der Rest war ionenausgetauschtes Wasser) und über 30 Minuten gerührt, um Zusammensetzungen G und H zum Waschen einer Polierscheibe zu erhalten. Es ist anzumerken, dass „Ammoniak" in der Tabelle 1 für nasses Ammoniak steht.
[3] Entfernungsrate beim kontinuierlichen Polieren (Bezugsbeispiel)
Ein blanker Kupfer-Wafer mit einer Membranstärke von 6000 Å oder mehr als einem zu polierenden Material (das die zu polierende Oberfläche aufbauende Metall ist Kupfer), wurde eingesetzt, wobei 25 Wafer kontinuierlich durch Verwendung der Aufschlämmung S₁, die in dem vorstehenden Punkt [1] erhalten wurde, poliert wurden (d.h. ohne eine Intervallaufbereitung zwischen den Abschleifungen). Das CMP-Gerät (hergestellt von Ebara Corporation Model „EPO-112") wurde durch Auftragen einer porösen Polyurethanpolierscheibe (hergestellt von Rodalenitta, Marke „IC1000") auf eine Platte des Geräts in dem Poliervorgang eingesetzt. Die Zuführrate der Aufschlämmung S₁ betrug 200 cm³/min, eine Last eines Waferträgers betrug 105 hPa, die Tischrotationszahl betrug 100 UpM und die Kopfrotationszahl betrug 101 UpM. Ferner wurde jeder Wafer über 1 Minute poliert.
Während des Poliervorgangs wurde die Entfernungsrate bei jedem Poliervorgang berechnet und die Ergebnisse sind in der 1 gezeigt. Die Entfernungsraten wurden gemäß der folgenden Gleichung (1) berechnet. Zusätzlich wurde eine Stärke einer Kupfermembran in der Gleichung (1) unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) aus einem Widerstandswert, gemessen mittels eines Widerstandsmessgeräts (hergestellt von NPS Company, Model „Σ-10"), und einem spezifischen Widerstand einer Kupfermembran (Wert aus der Literatur) gemessen. Entfernungsrate (Å/min) = (Dicke einer Kupfermembran vor dem Poliervorgang – Dicke einer Kupfermembran nach dem Poliervorgang)/Polierzeit (1) Dicke einer Kupfermembran (Å) = [Widerstandswert (Ω/cm2) × spezifischer Widerstand einer Kupfermembran (Ω/cm)] × 108 (2)
[4] Effekte der Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe
(1) Poliervorgang des Wafers
Durch Verwendung der Aufschlämmung S₁ oder der Aufschlämmung S₂ wurden ein blanker Kupfer-Wafer mit einer Membranstärke von 6000 Å oder mehr als einem zu polierenden Material (das die zu polierende Oberfläche aufbauende Metall ist Kupfer), 23 Wafer, kontinuierlich unter den gleichen Bedingungen wie in Punkt [3] poliert. In diesem Poliervorgang wurde die Entfernungsrate (V_F) eines ersten Wafers und die Entfernungsrate des 23. Wafers berechnet und sie sind in Tabelle 2 gezeigt.
(2) Waschen einer Polierscheibe und Aufbereitung (Beispiel)
Dann wurde vor dem Poliervorgang des 24. Wafers ein Rohsilikonwafer auf einen Waferträger angebracht, jede der Zusammensetzungen A bis G zum Waschen einer Polierscheibe, die in dem vorstehenden Punkt [2] erhalten wurde, wurde jeweils mit einer Rate von 200 cm³/min zugeführt, und das Waschen einer Polierscheibe wurde über 2 Minuten durchgeführt, in welchem die Tischrotationszahl 70 UpM betrug, die Last eines Waferträgers 300 hPa betrug und die Kopfrotationszahl 70 UpM betrug. In einem Bereich, in dem ein Waferträger nicht auf einer Polierscheibe vorhanden ist, wurde eine Intervallaufbereitung durchgeführt, in welcher ein Aufbereitungsring aus #100-Diamant mit einem externen Durchmesser von 270 mm auf einer Polierscheibe mit einer Aufbereitungsrotationszahl von 25 UpM und einer Aufbereitungslast von 100 hPa hin- und hergerutscht wurde. Unmittelbar danach wurde ionenausgetauschtes Wasser mit einer Rate von 600 cm³/min über 1 Minute zugeführt, um eine Waschung mit Wasser durchzuführen.
(3) Waschen einer Polierscheibe und Aufbereitung (Vergleichsbeispiel)
Auf die gleiche Art und Weise wie in dem vorstehend erwähnten Punkt (2) wurde mit Ausnahme, dass S₁ als eine Aufschlämmung eingesetzt wurde, H als eine Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe eingesetzt und eine Aufbereitung nicht durchgeführt wurde, das Waschen und das Waschen mit Wasser einer Polierscheibe durchgeführt.
(4) Effekte des Waschens einer Polierscheibe
Durch Einsatz der Polierscheibe nach Beendigung des vorstehend erwähnten Waschens einer Polierscheibe wurde ein Polieren des 24. Wafers für 1 Minute wie in dem vorstehenden Punkt (1) durchgeführt: Die Entfernungsrate des 24. Wafers wurde berechnet und das Ergebnis ist in der Tabelle 2 gezeigt. Zusätzlich wurde (V_L/V_F) × 100 als eine Wiederherstellungsrate aus der Entfernungsrate (V_F) eines ersten Wafers und eine Entfernungsrate (V_L) des 24. Wafers berechnet und das Ergebnis ist ebenso in Tabelle 2 gezeigt.
[5] Ergebnisse
Aus den Ergebnissen aus 1 in Punkt [3] ist ersichtlich, dass die anfängliche Entfernungsrate (6500Å/min) beinahe mit einer Polierzahl von ungefähr 10 beibehalten wurde, aber die Entfernungsrate graduell um ungefähr 15 zu sinken begann, und die Entfernungsrate schnell absank, falls die Anzahl 20 überschreitet (bei 25 ist die Rate von der anfänglichen Entfernungsrate um ungefähr 1000 Å/min abgesenkt), und zwar beim Poliervorgang eines Wafers, welcher eine wasserunlösliche Verbindung erzeugt.
Im Gegensatz dazu ist aus den Ergebnissen der Tabelle 2 in Punkt [4] ersichtlich, dass selbst bei einer Polierscheibe durch welche 20 oder mehr Wafer kontinuierlich poliert worden waren und in welcher eine Entfernungsrate schnell in den Ergebnissen des Punktes [3] sank, durch Durchführung eines Waschvorgangs unter Verwendung der Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung die Entfernungsrate nahezu komplett auf die anfängliche Entfernungsrate wiederhergestellt werden kann (Wiederherstellungsrate 94,2% oder mehr), wie in den Beispielen 1 bis 13 gezeigt ist. Insbesondere ist ersichtlich, dass bei Einsatz von Ammoniak als einer Komponente zur Wasserlöslichkeitsmachung und unter Verwendung von Glycin als einer Komponente zur Ausbildung eines wasserlöslichen Komplexes die Wiederherstellungsrate 98% oder mehr ist und ausgezeichnete Effekte erhalten werden können, wie in den Beispielen 1 und 2 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu ist ersichtlich, dass die Wiederherstellungsrate im Vergleichsbeispiel 1 bei 86,8% liegt, was verglichen mit den Beispielen 1 bis 13 schlechter ist.

Claims

Verfahren zum Waschen einer Polierscheibe, an welche eine wasserunlösliche Verbindung mit einem Metallatom oder seinem Ion, das von einer zu polierenden Oberfläche nach dem chemisch-mechanischen Polieren abgetrennt worden ist, anhaftet, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierscheibe mit einer Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe in Kontakt zu bringen ist, welche eine Komponenten zum Wasserlöslichmachen einer wasserunlöslichen Verbindung mit einem Metallatom oder seinem Ion, das von der zu polierenden Oberfläche durch chemisch-mechanisches Polieren abgetrennt worden ist, umfasst und einen pH von mehr als 8 aufweist, wobei die Komponenten zum Wasserlöslichmachen wenigstens eine Komponente ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Ammoniak, Kaliumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid, Trimethyl-2-hydroxyethylammoniumhydroxid, Methyltrihydroxyethylammoniumhydroxid, Dimethyldihydroxyethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid und Trimethylethylammoniumhydroxid besteht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Gehalt der Komponente zum Wasserlöslichmachen bei 0,01 bis 20 Gew.-% liegt, basierend auf 100 Gew.-% der Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe ferner eine Komponente, die einen wasserlöslichen Komplex eerzeugt, zum Erzeugen eines wasserlöslichen Komplexes mit dem Metallatom oder seinem Ion umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Komponente, die einen wasserlöslichen Komplex erzeugt, zwei oder mehrere funktionelle Gruppen aufweist, welche an das Metallatom oder sein Ion koordinieren können.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Komponente, die einen wasserlöslichen Komplex erzeugt, wenigstens eine Komponente ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Glycin, Alanin, Cystein, Amidoschwefelsäure, Milchsäure, Zitronensäure, Weinsäure, Apfelsäure, Malonsäure, Oxalsäure, Succinsäure, Fumarsäure und Maleinsäure besteht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Gehalt der Komponente, die einen wasserlöslichen Komplex erzeugt, bei 0,01 bis 20 Gew.-% liegt, basierend auf 100 Gew.-% der Zusammensetzung zum Waschen einer Polierscheibe.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Metall wenigstens ein Metall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Kupfer, Aluminium, Wolfram und Tantal besteht.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der pH im Bereich von 9 oder höher liegt.