JP2000239653A - 研磨用組成物 - Google Patents
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- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体、フォトマスク、グラスディスク及び
合成樹脂など各種工業製品の研磨に使用される研磨組成
物、特に半導体産業においてデバイスウェーハの表面平
坦化の加工に適当な研磨組成物を提供する。 【解決手段】 本発明は、脱イオン水３０〜９９重量
％、金属酸化物微粉末０．１〜５０重量％及び環状アミ
ン０．０１〜２０重量％を含有する研磨用組成物で、前
記研磨用組成物は、特に半導体デバイスの製造時の層間
絶縁膜及び金属配線の研磨に使用する場合、研磨後のウ
ェーハ研磨表面にμ-スクラッチが発生しないので、Ｓ
ＴＩなどのような高度のデバイス形成技術に適用でき
る。
合成樹脂など各種工業製品の研磨に使用される研磨組成
物、特に半導体産業においてデバイスウェーハの表面平
坦化の加工に適当な研磨組成物を提供する。 【解決手段】 本発明は、脱イオン水３０〜９９重量
％、金属酸化物微粉末０．１〜５０重量％及び環状アミ
ン０．０１〜２０重量％を含有する研磨用組成物で、前
記研磨用組成物は、特に半導体デバイスの製造時の層間
絶縁膜及び金属配線の研磨に使用する場合、研磨後のウ
ェーハ研磨表面にμ-スクラッチが発生しないので、Ｓ
ＴＩなどのような高度のデバイス形成技術に適用でき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体、フォトマス
ク、グラスディスク及び合成樹脂など各種工業製品の研
磨に使用される研磨用組成物に関するもので、より詳細
には脱イオン水、金属酸化物、及び環状アミンを主成分
とする半導体デバイスウェーハの表面平坦化用研磨組成
物に関するものである。
ク、グラスディスク及び合成樹脂など各種工業製品の研
磨に使用される研磨用組成物に関するもので、より詳細
には脱イオン水、金属酸化物、及び環状アミンを主成分
とする半導体デバイスウェーハの表面平坦化用研磨組成
物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、集積回路（ＩＣ）の集積度が増加
するに従いフィーチャーサイズ（Ｆｅａｔｕｒｅ Ｓｉ
ｚｅ）の極小化及び多層配線が必要となり、層間絶縁膜
のグローバル平坦化の重要性が大きくなってきた。一般
的に高集積半導体素子は導体の材料と絶縁体の材料を反
復的に蒸着させ、パターンを形成させることにより製作
されるが、パターンを形成させるとき表面が平坦化され
ていないと、新たなパターン層を形成させるのに多くの
困難を経ることになる。
するに従いフィーチャーサイズ（Ｆｅａｔｕｒｅ Ｓｉ
ｚｅ）の極小化及び多層配線が必要となり、層間絶縁膜
のグローバル平坦化の重要性が大きくなってきた。一般
的に高集積半導体素子は導体の材料と絶縁体の材料を反
復的に蒸着させ、パターンを形成させることにより製作
されるが、パターンを形成させるとき表面が平坦化され
ていないと、新たなパターン層を形成させるのに多くの
困難を経ることになる。
【０００３】マイクロプロセッサやＤＲＡＭなどの構造
が徐々に多層構造化し、例えば６４ＭＤＲＡＭの３世代
バージョンの場合に、メタル層が３つの層になるに従っ
て膜層間が均一でない状態で積層し続けると、構造上の
複雑性のために工程の進行上いろいろな問題が発生する
恐れがある。
が徐々に多層構造化し、例えば６４ＭＤＲＡＭの３世代
バージョンの場合に、メタル層が３つの層になるに従っ
て膜層間が均一でない状態で積層し続けると、構造上の
複雑性のために工程の進行上いろいろな問題が発生する
恐れがある。
【０００４】具体的には、フォトレジスト工程で平坦で
ない、しかも屈折した膜質により入射光線が乱反射する
と、これにより現像時にフォトレジストパターンが正確
に形成されないという問題が発生し得る。このために膜
質間の構造をより単純に構成する必要が生じるようにな
る。従って膜質の不必要に成長した部分を除去してより
多くの膜質が効率的に積層することができるようにする
ことが必要である。
ない、しかも屈折した膜質により入射光線が乱反射する
と、これにより現像時にフォトレジストパターンが正確
に形成されないという問題が発生し得る。このために膜
質間の構造をより単純に構成する必要が生じるようにな
る。従って膜質の不必要に成長した部分を除去してより
多くの膜質が効率的に積層することができるようにする
ことが必要である。
【０００５】この際新たな平坦化技術として注目され始
めるのが化学的機械的平坦化（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ：ＣＭ
Ｐ）である。今までに開発された新たな平坦化工程（Ｓ
ＯＧ膜 エッチバック法／ＥＣＲ Ｄｅｐｏ＆Ｅｔｃｈ
など）はその工程が複雑であり、２〜５ステップで進行
しなければならないのに対して、ＣＭＰ工程はただ一度
の研磨及び洗浄により工程を仕上げることが可能であ
り、現在まで知られている平坦化工程で一番能率的な工
程である。
めるのが化学的機械的平坦化（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ：ＣＭ
Ｐ）である。今までに開発された新たな平坦化工程（Ｓ
ＯＧ膜 エッチバック法／ＥＣＲ Ｄｅｐｏ＆Ｅｔｃｈ
など）はその工程が複雑であり、２〜５ステップで進行
しなければならないのに対して、ＣＭＰ工程はただ一度
の研磨及び洗浄により工程を仕上げることが可能であ
り、現在まで知られている平坦化工程で一番能率的な工
程である。
【０００６】半導体ＣＭＰ工程に使用される研磨用組成
物は、通常脱イオン水、金属酸化物、及び添加剤などで
構成されており、被研磨材質により単結晶シリコン研磨
用、絶縁層研磨用、金属配線及びプラグ研磨用のように
大きく３種類に分けられる。
物は、通常脱イオン水、金属酸化物、及び添加剤などで
構成されており、被研磨材質により単結晶シリコン研磨
用、絶縁層研磨用、金属配線及びプラグ研磨用のように
大きく３種類に分けられる。
【０００７】これら研磨用組成物に使用される金属酸化
物は発煙法またはゾル−ゲル（Ｓｏｌ−Ｇｅｌ）法で製
造されたシリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、
セリア（ＣｅＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、チタニア
（ＴｉＯ2）などが主に使用され、ｐＨ調節のための塩
基または酸、そして研磨速度の改善のための酸化剤など
を含む。
物は発煙法またはゾル−ゲル（Ｓｏｌ−Ｇｅｌ）法で製
造されたシリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、
セリア（ＣｅＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、チタニア
（ＴｉＯ2）などが主に使用され、ｐＨ調節のための塩
基または酸、そして研磨速度の改善のための酸化剤など
を含む。
【０００８】これら組成物スラリーに関する既知の組成
に関して、金属酸化物種類及び添加剤別に、例えば絶縁
層研磨用スラリーとしてシリカ／アミンで構成されたス
ラリー（ＵＳＰ４、１６９、３３７）、シリカ／４級ア
ンモニウム塩で構成されたスラリー（ＵＳＰ５、１３
９、５７１）、金属配線及びプラグ研磨用スラリーとし
てアルミナ／Ｈ2Ｏ2で構成されたスラリー（ＵＳＰ５、
２４４、５３４）、シリカ／Ｋ3Ｆｅ（ＣＮ）6で構成さ
れたスラリー（ＵＳＰ５、３４０、３７０）、シリコン
ナイトライド／ジカルボン酸で構成されたスラリー（Ｅ
Ｐ７８６、５０４）、および金属酸化物／酸化剤／フッ
素イオンで構成されたスラリー（ＷＯ９、７４０、０３
０）などが開示されている。これら既知のスラリーは被
研磨材質及びＣＭＰ要求工程に従ってそれぞれ半導体生
産に実際に適用されており、研磨性能の評価項目の中で
研磨速度、平坦性、選択度などはある程度満足すべき水
準に至ったが、研磨後のウェーハの表面に生成されるμ
-スクラッチが多量発生するという短所があり、いまだ
に改善の余地があると言える。
に関して、金属酸化物種類及び添加剤別に、例えば絶縁
層研磨用スラリーとしてシリカ／アミンで構成されたス
ラリー（ＵＳＰ４、１６９、３３７）、シリカ／４級ア
ンモニウム塩で構成されたスラリー（ＵＳＰ５、１３
９、５７１）、金属配線及びプラグ研磨用スラリーとし
てアルミナ／Ｈ2Ｏ2で構成されたスラリー（ＵＳＰ５、
２４４、５３４）、シリカ／Ｋ3Ｆｅ（ＣＮ）6で構成さ
れたスラリー（ＵＳＰ５、３４０、３７０）、シリコン
ナイトライド／ジカルボン酸で構成されたスラリー（Ｅ
Ｐ７８６、５０４）、および金属酸化物／酸化剤／フッ
素イオンで構成されたスラリー（ＷＯ９、７４０、０３
０）などが開示されている。これら既知のスラリーは被
研磨材質及びＣＭＰ要求工程に従ってそれぞれ半導体生
産に実際に適用されており、研磨性能の評価項目の中で
研磨速度、平坦性、選択度などはある程度満足すべき水
準に至ったが、研磨後のウェーハの表面に生成されるμ
-スクラッチが多量発生するという短所があり、いまだ
に改善の余地があると言える。
【０００９】ＣＭＰ工程において、μ-スクラッチの発
生はＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌ
ａｔｉｏｎ：ＳＴＩ）のような工程において、デバイス
フェール（Ｄｅｖｉｃｅ ｆａｉｌ）を誘発するように
なるので致命的である。これはＳＴＩで形成するトレン
チの構造が２００ｎｍ程度で、薄く微細なμ-スクラッ
チが発生する場合、絶縁部分の断電が発生する可能性が
あり、上層に形成されるＴＲやゲートなどにも影響を及
ぼすようになる。従ってＣＭＰ工程において、デバイス
フェールを誘発させるようなμ-スクラッチをなくすこ
とは非常に重要だと言える。
生はＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌ
ａｔｉｏｎ：ＳＴＩ）のような工程において、デバイス
フェール（Ｄｅｖｉｃｅ ｆａｉｌ）を誘発するように
なるので致命的である。これはＳＴＩで形成するトレン
チの構造が２００ｎｍ程度で、薄く微細なμ-スクラッ
チが発生する場合、絶縁部分の断電が発生する可能性が
あり、上層に形成されるＴＲやゲートなどにも影響を及
ぼすようになる。従ってＣＭＰ工程において、デバイス
フェールを誘発させるようなμ-スクラッチをなくすこ
とは非常に重要だと言える。
【００１０】研磨後の研磨表面に生じるμ-スクラッチ
は研磨機のプラテン又はクイル速度（Ｑｕｉｌｌ ｓｐ
ｅｅｄ）、及び圧力などが要因で発生することもある
が、大抵はスラリーに含まれているおよそ１〜１０μｍ
の径を有する大粒子が要因で発生することが知られてお
り、これら大粒子の発生源として次のようなものがあ
る。 （１） 凝集又は固まり現象（Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉ
ｏｎ） （２） 容器内における部分的乾燥 （３） 温度及びｐＨ変化 （４） 供給／パイピングシステムなどでの目詰まり、
または硬結現象（Ｃｒｕｓｔｉｎｇ） 上記のうち、（１）の凝集又は固まり現象による大粒子
は、スラリー製造時の分散方法及び分散程度により調整
可能であり、また発生したとしてもＣＭＰ工程に使用前
にろ過などのような方法で簡単に除去が可能である。
は研磨機のプラテン又はクイル速度（Ｑｕｉｌｌ ｓｐ
ｅｅｄ）、及び圧力などが要因で発生することもある
が、大抵はスラリーに含まれているおよそ１〜１０μｍ
の径を有する大粒子が要因で発生することが知られてお
り、これら大粒子の発生源として次のようなものがあ
る。 （１） 凝集又は固まり現象（Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉ
ｏｎ） （２） 容器内における部分的乾燥 （３） 温度及びｐＨ変化 （４） 供給／パイピングシステムなどでの目詰まり、
または硬結現象（Ｃｒｕｓｔｉｎｇ） 上記のうち、（１）の凝集又は固まり現象による大粒子
は、スラリー製造時の分散方法及び分散程度により調整
可能であり、また発生したとしてもＣＭＰ工程に使用前
にろ過などのような方法で簡単に除去が可能である。
【００１１】しかし、上記の（２）〜（４）による発生
は分散方法及び分散程度と関係なく運送、貯蔵、環境変
化に関わる事項なので、制御が容易でないのが実状であ
る。
は分散方法及び分散程度と関係なく運送、貯蔵、環境変
化に関わる事項なので、制御が容易でないのが実状であ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とすると
ころは、半導体、フォトマスク、グラスディスク及び合
成樹脂など各種工業製品の研磨に使用される研磨用組成
物を提供することにある。
の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とすると
ころは、半導体、フォトマスク、グラスディスク及び合
成樹脂など各種工業製品の研磨に使用される研磨用組成
物を提供することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、研磨後の表面欠陥で
あるμ−スクラッチ性が改善された半導体デバイスウェ
ーハの表面平坦化用研磨組成物を提供することにある。
あるμ−スクラッチ性が改善された半導体デバイスウェ
ーハの表面平坦化用研磨組成物を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
半導体デバイスウェーハの表面平坦化用の研磨用組成物
について、上記（１）〜（４）のように制御しにくい原
因により生じる大粒子の発生を防止する、または発生を
抑制することにより、研磨後に研磨表面にμ−スクラッ
チが全くなく、または極小化できるという考えで、関連
研究を繰り返したところ、脱イオン水と金属酸化物を主
成分とする研磨剤に環状アミン化合物を添加した研磨剤
を使用することにより、μ−スクラッチが発生しない、
または極小化するということを見出し、本発明を完成さ
せた。
半導体デバイスウェーハの表面平坦化用の研磨用組成物
について、上記（１）〜（４）のように制御しにくい原
因により生じる大粒子の発生を防止する、または発生を
抑制することにより、研磨後に研磨表面にμ−スクラッ
チが全くなく、または極小化できるという考えで、関連
研究を繰り返したところ、脱イオン水と金属酸化物を主
成分とする研磨剤に環状アミン化合物を添加した研磨剤
を使用することにより、μ−スクラッチが発生しない、
または極小化するということを見出し、本発明を完成さ
せた。
【００１５】すなわち本発明は、脱イオン水３０〜９９
重量％、金属酸化物微粉末０．１〜５０重量％及び環状
アミン０．０１〜２０重量％を含有する研磨用組成物で
ある。
重量％、金属酸化物微粉末０．１〜５０重量％及び環状
アミン０．０１〜２０重量％を含有する研磨用組成物で
ある。
【００１６】また本発明は、前記環状アミンは２−ピロ
リジノン、ピロリジン、３−ピロリジノール、３-ピロ
リン、２-オキソ−１-ピロリジンメチルアセテート、１
−メチルピロリジノン、および１−メチルピロリジンか
らなる群より選択される少なくとも１種類である前記研
磨用組成物である。
リジノン、ピロリジン、３−ピロリジノール、３-ピロ
リン、２-オキソ−１-ピロリジンメチルアセテート、１
−メチルピロリジノン、および１−メチルピロリジンか
らなる群より選択される少なくとも１種類である前記研
磨用組成物である。
【００１７】また本発明は、前記金属酸化物はシリカ、
アルミナ、セリア、ジルコニア、チタニアからなる群よ
り選択される少なくとも１種類である前記研磨用組成物
である。
アルミナ、セリア、ジルコニア、チタニアからなる群よ
り選択される少なくとも１種類である前記研磨用組成物
である。
【００１８】また本発明は、前記金属酸化物は一次粒子
の平均粒子径が１０〜１００ｎｍである前記研磨用組成
物である。
の平均粒子径が１０〜１００ｎｍである前記研磨用組成
物である。
【００１９】また本発明は、前記金属酸化物はシリカで
ある研磨用組成物である。
ある研磨用組成物である。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明で使用できる金属酸化物
は、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、セリ
ア（ＣｅＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、およびチタニ
ア（ＴｉＯ2）などで発煙法やゾル-ゲル法などにより作
られた物ならいずれも使用可能である。
は、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、セリ
ア（ＣｅＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、およびチタニ
ア（ＴｉＯ2）などで発煙法やゾル-ゲル法などにより作
られた物ならいずれも使用可能である。
【００２１】これら金属酸化物の１次粒子径は１０〜１
００ｎｍ、望ましくは２０〜６０ｎｍ（ＢＥＴ測定結
果）である。金属酸化物の１次粒子径が１０ｎｍ未満で
あまりに小さいと研磨速度が落ちて処理量の側面で望ま
しくなく、また反対に１００ｎｍを越えて大きい場合、
研磨速度が増加して処理量の側面では有利であるが、分
散に難点があり、大粒子が多量に存在してμ−スクラッ
チを多量に誘発するので望ましくない。
００ｎｍ、望ましくは２０〜６０ｎｍ（ＢＥＴ測定結
果）である。金属酸化物の１次粒子径が１０ｎｍ未満で
あまりに小さいと研磨速度が落ちて処理量の側面で望ま
しくなく、また反対に１００ｎｍを越えて大きい場合、
研磨速度が増加して処理量の側面では有利であるが、分
散に難点があり、大粒子が多量に存在してμ−スクラッ
チを多量に誘発するので望ましくない。
【００２２】これら金属酸化物は水溶性分散状態での２
次平均粒子径が５０〜２５０ｎｍの場合が望ましく、最
大粒子は５００ｎｍ以下の場合が沈降が起こらないとい
うことで望ましい。
次平均粒子径が５０〜２５０ｎｍの場合が望ましく、最
大粒子は５００ｎｍ以下の場合が沈降が起こらないとい
うことで望ましい。
【００２３】平均粒子及び最大粒子が大きければ大きい
ほど沈降安定性が落ちるので、１週間以上室温で放置し
たとき、沈降が発生してＣＭＰ工程の使用前に、撹拌工
程が追加に必要になることにより望ましくない。
ほど沈降安定性が落ちるので、１週間以上室温で放置し
たとき、沈降が発生してＣＭＰ工程の使用前に、撹拌工
程が追加に必要になることにより望ましくない。
【００２４】これら金属酸化物の研磨組成物中の含有量
は組成物全量に対して０．１〜５０重量％、望ましくは
１〜２５重量％である。金属酸化物の含有量が０．１重
量％未満では、粒子の拡散が容易で経時による沈降が起
こらなくて有利であるが、研磨速度が低く処理量の側面
で望ましくない。また５０重量％を越えると、研磨速度
が高く処理量の側面で有利であるが、粒子の完全な分散
が難しく経時による沈降が容易に起こり望ましくない。
さらにシリカを研磨剤としたスラリーとして半導体ウェ
ーハの絶縁層研磨用で使用する場合には９〜１５重量
％、金属配線及びプラグなどを研磨する場合には３〜６
重量％を使用するのが好ましい。
は組成物全量に対して０．１〜５０重量％、望ましくは
１〜２５重量％である。金属酸化物の含有量が０．１重
量％未満では、粒子の拡散が容易で経時による沈降が起
こらなくて有利であるが、研磨速度が低く処理量の側面
で望ましくない。また５０重量％を越えると、研磨速度
が高く処理量の側面で有利であるが、粒子の完全な分散
が難しく経時による沈降が容易に起こり望ましくない。
さらにシリカを研磨剤としたスラリーとして半導体ウェ
ーハの絶縁層研磨用で使用する場合には９〜１５重量
％、金属配線及びプラグなどを研磨する場合には３〜６
重量％を使用するのが好ましい。
【００２５】本発明の研磨用組成物の成分のうち、必須
添加剤として使用される環状アミン類は下記に化学式を
示すように、２−ピロリジノン、ピロリジン、３−ピロ
リジノール、３−ピロリン、２−オキソ−１−ピロリジ
ンメチルアセテート、１−メチルピロリジノン、及び１
−メチルピロリジンなどが挙げられる。
添加剤として使用される環状アミン類は下記に化学式を
示すように、２−ピロリジノン、ピロリジン、３−ピロ
リジノール、３−ピロリン、２−オキソ−１−ピロリジ
ンメチルアセテート、１−メチルピロリジノン、及び１
−メチルピロリジンなどが挙げられる。
【００２６】
【化１】
【００２７】本発明でこれら環状アミン類の含有量は研
磨用組成物の全量に対して０．０１〜２０重量％、望ま
しくは０．０５〜１０重量％である。また含有量が０．
０１重量％未満だと、研磨後のウェーハ研磨表面にμ−
スクラッチを発生しやすくなり本発明の目的を達成でき
なくなる。反対に２０重量％を越える場合には添加に見
合った効果の向上が得られず経済的に好ましくない。
磨用組成物の全量に対して０．０１〜２０重量％、望ま
しくは０．０５〜１０重量％である。また含有量が０．
０１重量％未満だと、研磨後のウェーハ研磨表面にμ−
スクラッチを発生しやすくなり本発明の目的を達成でき
なくなる。反対に２０重量％を越える場合には添加に見
合った効果の向上が得られず経済的に好ましくない。
【００２８】さらにこれら添加剤は単独でまたは混合し
て使用することができる。
て使用することができる。
【００２９】半導体ウェーハの研磨剤用スラリーは長期
保管後に使用するとき、特にμ−スクラッチを多量誘発
させる傾向があるのに比べて、該添加剤が使われたスラ
リーは３ヶ月以上保管してから使用してもμ−スクラッ
チの発生数が増加しないなど貯蔵期間に関係なく一貫性
のある研磨性能を示す。
保管後に使用するとき、特にμ−スクラッチを多量誘発
させる傾向があるのに比べて、該添加剤が使われたスラ
リーは３ヶ月以上保管してから使用してもμ−スクラッ
チの発生数が増加しないなど貯蔵期間に関係なく一貫性
のある研磨性能を示す。
【００３０】また該添加剤を使用する場合に分散安定性
を増加させて使用しない場合、より沈降安全性が増加す
る付随的な効果を確認することができる。
を増加させて使用しない場合、より沈降安全性が増加す
る付随的な効果を確認することができる。
【００３１】本発明の研磨用組成物の作用、すなわちμ
−スクラッチの発生を抑制するという作用については必
ずしも明らかではないが、環状アミン化合物が保湿性を
有することから、これらが研磨用組成物の成分の中で、
（１）金属酸化物の凝集及び固まり現象を防止すること
により、μ−スクラッチの原因となる大粒子の生成を防
ぎ、また（２）運送及び貯蔵、供給／パイピングシステ
ムで発生する目詰まり又は硬結現象などを防止すること
によるものと考えられる。
−スクラッチの発生を抑制するという作用については必
ずしも明らかではないが、環状アミン化合物が保湿性を
有することから、これらが研磨用組成物の成分の中で、
（１）金属酸化物の凝集及び固まり現象を防止すること
により、μ−スクラッチの原因となる大粒子の生成を防
ぎ、また（２）運送及び貯蔵、供給／パイピングシステ
ムで発生する目詰まり又は硬結現象などを防止すること
によるものと考えられる。
【００３２】本発明の研磨用組成物は被研磨物質の種類
により、第２の添加剤を付加的に添加できるが、例えば
ウェーハの絶縁層を研磨する場合にはＫＯＨまたはアミ
ン塩のような塩基を、金属配線及びプラグなどを研磨す
る場合にはＨ2ＳＯ4、ＨＮＯ 3、ＣＨ3ＣＯＯＨのような
酸と共に酸化剤などを添加して使用可能である。
により、第２の添加剤を付加的に添加できるが、例えば
ウェーハの絶縁層を研磨する場合にはＫＯＨまたはアミ
ン塩のような塩基を、金属配線及びプラグなどを研磨す
る場合にはＨ2ＳＯ4、ＨＮＯ 3、ＣＨ3ＣＯＯＨのような
酸と共に酸化剤などを添加して使用可能である。
【００３３】以下、本発明の実施形態をより具体的に説
明するが、この実施例は例示的な意味を有し、本発明の
保護範囲を制限するものではない。
明するが、この実施例は例示的な意味を有し、本発明の
保護範囲を制限するものではない。
【００３４】
【実施例】（実施例１）市販のエアロシル２００（Ａｅ
ｒｏｓｉｌ２００；Ｄｅｇｕｓｓａ社）１３０ｇ、２０
％ＫＯＨ溶液１８ｇ、脱イオン水８６０ｇの混合物を２
Ｌのポリエチレンフラスコで１０００ｒｐｍで２時間予
備混合した混合物に、２−ピロリジノン１０ｇ（１重量
％）を添加した後、２ｍｍグラスビード（Ｇｌａｓｓ
Ｂｅａｄ）５００ｇが入っているバッチタイプのダイノ
ミール（Ｄｙｎｏｍｉｌｌ）を用いて１５００ｒｐｍで
１ｈｒ分散させた。こうして得られたスラリーを１μｍ
浸透フィルタ（Ｄｅｐｔｈ ｆｉｌｔｅｒ）を使用して
ろ過した後、次のような条件で２分間研磨して研磨によ
り除去された厚さの変化から研磨速度を測定し、ＫＬＡ
機器（ＴＥＮＣＯＲ社）を利用してμ−スクラッチの発
生数を測定した。その結果を表１に示す。 研磨機モデル： ６ＥＣ（ＳＴＲＡＳＢＡＵＧＨ社） 研磨条件： パッドタイプ：ＩＣ１０００／ＳｕｂａＩＶ Ｓｔａｃｋｅｄ （Ｒｏｄｅｌ社） プラテン速度：１２０ｒｐｍ クイル速度：１２０ｒｐｍ 圧力：６ｐｓｉ バックプレッシャー：０ｐｓｉ 温度：２５℃ スラリーフロー速度：１５０ｍｌ／ｍｉｎ （実施例２〜７）２−ピロリジノンの代わりに表１に示
す他の環状アミンを使用することを除いては、実施例１
のような方法でスラリーを製造した後に研磨性能を評価
した。その結果を表１に示す。
ｒｏｓｉｌ２００；Ｄｅｇｕｓｓａ社）１３０ｇ、２０
％ＫＯＨ溶液１８ｇ、脱イオン水８６０ｇの混合物を２
Ｌのポリエチレンフラスコで１０００ｒｐｍで２時間予
備混合した混合物に、２−ピロリジノン１０ｇ（１重量
％）を添加した後、２ｍｍグラスビード（Ｇｌａｓｓ
Ｂｅａｄ）５００ｇが入っているバッチタイプのダイノ
ミール（Ｄｙｎｏｍｉｌｌ）を用いて１５００ｒｐｍで
１ｈｒ分散させた。こうして得られたスラリーを１μｍ
浸透フィルタ（Ｄｅｐｔｈ ｆｉｌｔｅｒ）を使用して
ろ過した後、次のような条件で２分間研磨して研磨によ
り除去された厚さの変化から研磨速度を測定し、ＫＬＡ
機器（ＴＥＮＣＯＲ社）を利用してμ−スクラッチの発
生数を測定した。その結果を表１に示す。 研磨機モデル： ６ＥＣ（ＳＴＲＡＳＢＡＵＧＨ社） 研磨条件： パッドタイプ：ＩＣ１０００／ＳｕｂａＩＶ Ｓｔａｃｋｅｄ （Ｒｏｄｅｌ社） プラテン速度：１２０ｒｐｍ クイル速度：１２０ｒｐｍ 圧力：６ｐｓｉ バックプレッシャー：０ｐｓｉ 温度：２５℃ スラリーフロー速度：１５０ｍｌ／ｍｉｎ （実施例２〜７）２−ピロリジノンの代わりに表１に示
す他の環状アミンを使用することを除いては、実施例１
のような方法でスラリーを製造した後に研磨性能を評価
した。その結果を表１に示す。
【００３５】（実施例８〜１１）ヒュームドシリカ（Ｆ
ｕｍｅｄ Ｓｌｌｉｃａ）の代わりに表１に示す他の金
属酸化物を使用することと、分散後にｐＨを異にするの
を除いては実施例１のような方法で研磨性能を評価し
た。その結果を表１に示す。
ｕｍｅｄ Ｓｌｌｉｃａ）の代わりに表１に示す他の金
属酸化物を使用することと、分散後にｐＨを異にするの
を除いては実施例１のような方法で研磨性能を評価し
た。その結果を表１に示す。
【００３６】（実施例１２〜１４）長期貯蔵後の研磨性
能が変化したかどうかを調べるために、実施例１のよう
な方法で製造されたスラリー組成物を１日（実施例１
２）、７日（実施例１３）、３０日（実施例１４）保管
後にそれぞれの研磨性能を評価した。その結果を表３に
示す。
能が変化したかどうかを調べるために、実施例１のよう
な方法で製造されたスラリー組成物を１日（実施例１
２）、７日（実施例１３）、３０日（実施例１４）保管
後にそれぞれの研磨性能を評価した。その結果を表３に
示す。
【００３７】（比較例１）実施例１で２−ピロリジノン
を添加しないことを除いては実施例１のような方法でス
ラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果を表
２に示す。
を添加しないことを除いては実施例１のような方法でス
ラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果を表
２に示す。
【００３８】（比較例２）実施例８で２−ピロリジノン
を添加しないことを除いては実施例８のような方法でス
ラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果を表
２に示す。
を添加しないことを除いては実施例８のような方法でス
ラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果を表
２に示す。
【００３９】（比較例３）実施例９で２−ピロリジノン
を添加しないことを除いては実施例９のような方法でス
ラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果を表
２に示す。
を添加しないことを除いては実施例９のような方法でス
ラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果を表
２に示す。
【００４０】（比較例４）実施例１０で２−ピロリジノ
ンを添加しないことを除いては実施例１０のような方法
でスラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果
を表２に示す。
ンを添加しないことを除いては実施例１０のような方法
でスラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果
を表２に示す。
【００４１】（比較例５）実施例１１で２−ピロリジノ
ンを添加しないことを除いては実施例１１のような方法
でスラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果
を表２に示す。
ンを添加しないことを除いては実施例１１のような方法
でスラリーを製造し及び研磨性能を評価した。その結果
を表２に示す。
【００４２】（比較例６〜８）実施例１２〜１４で２−
ピロリジノンを添加しないスラリー組成物を使用したの
を除いては実施例１２〜１４のような方法で製造された
スラリー組成物をそれぞれ１日（比較例６）、７日（比
較例７）、３０日（比較例８）保管後にそれぞれの研磨
性能を評価した。その結果を表３に示す。
ピロリジノンを添加しないスラリー組成物を使用したの
を除いては実施例１２〜１４のような方法で製造された
スラリー組成物をそれぞれ１日（比較例６）、７日（比
較例７）、３０日（比較例８）保管後にそれぞれの研磨
性能を評価した。その結果を表３に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
【発明の効果】上述したように本発明により得られる研
磨用組成物は、特に半導体デバイスの製造時にＣＭＰ技
術が適用されている層間絶縁膜及び金属配線の研磨に使
用する場合、研磨後のウェーハ研磨表面にμ-スクラッ
チを発生しないので、ＳＴＩなどのような高度のデバイ
ス形成技術に適用することができる優れた利点がある。
磨用組成物は、特に半導体デバイスの製造時にＣＭＰ技
術が適用されている層間絶縁膜及び金属配線の研磨に使
用する場合、研磨後のウェーハ研磨表面にμ-スクラッ
チを発生しないので、ＳＴＩなどのような高度のデバイ
ス形成技術に適用することができる優れた利点がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 碩 珍 大韓民國ソウル市恩平區薪砂洞７−８号 (72)発明者 李 榮 基 大韓民國大田市儒城區田▲民▼洞 世宗Ａ ＰＴ111−108号 (72)発明者 張 斗 遠 大韓民國大田市儒城區田▲民▼洞 世宗Ａ ＰＴ103−1103号 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AC04 CB10 DA02 DA17
Claims (6)
- 【請求項１】 脱イオン水３０〜９９重量％、金属酸化
物微粉末０．１〜５０重量％及び環状アミン０．０１〜
２０重量％を含有する研磨用組成物。 - 【請求項２】 前記環状アミンは、２−ピロリジノン、
ピロリジン、３−ピロリジノール、３-ピロリン、２-オ
キソ−１-ピロリジンメチルアセテート、１−メチルピ
ロリジノン、および１−メチルピロリジンからなる群よ
り選択される少なくとも１種類である請求項１に記載の
研磨用組成物。 - 【請求項３】 前記金属酸化物はシリカ、アルミナ、セ
リア、ジルコニア、及びチタニアからなる群より選択さ
れる少なくとも１種類である請求項１または２に記載の
研磨用組成物。 - 【請求項４】 前記金属酸化物はシリカである請求項３
に記載の研磨用組成物。 - 【請求項５】 前記金属酸化物は、一次粒子の平均粒子
径が１０〜１００ｎｍである請求項１ないし４のいずれ
か一項に記載の研磨用組成物。 - 【請求項６】 半導体デバイスウェーハの表面平坦化用
研磨用組成物である請求項１ないし５のいずれか一項に
記載の研磨用組成物。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR99P5562 | 1999-02-19 | ||
| KR1019990005562A KR100313573B1 (ko) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 연마용 조성물 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239653A true JP2000239653A (ja) | 2000-09-05 |
| JP3418570B2 JP3418570B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=19574603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20684199A Expired - Lifetime JP3418570B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-07-21 | 研磨用組成物 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| KR (1) | KR100313573B1 (ja) |
| CN (1) | CN1131288C (ja) |
| TW (1) | TW428019B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7059941B2 (en) | 2000-10-23 | 2006-06-13 | Kao Corporation | Polishing composition |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100367830B1 (ko) * | 2000-12-18 | 2003-01-10 | 제일모직주식회사 | Ｃｍｐ용 조성물 |
| KR20150008442A (ko) * | 2012-05-07 | 2015-01-22 | 바스프 에스이 | 반도체 소자의 제조 방법 |
| MY182263A (en) * | 2014-01-31 | 2021-01-18 | Hoya Corp | Method for manufacturing magnetic-disk substrate and method for manufacturing magnetic disk |
| CN105538076A (zh) * | 2016-02-05 | 2016-05-04 | 刘汝河 | 一种玻璃用抛光膏及玻璃抛光修复方法 |
| KR20220081840A (ko) | 2020-12-09 | 2022-06-16 | 박재경 | 수거포대용 입구 가이드 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4138228A (en) * | 1977-02-02 | 1979-02-06 | Ralf Hoehn | Abrasive of a microporous polymer matrix with inorganic particles thereon |
| JP2889810B2 (ja) * | 1994-03-14 | 1999-05-10 | 三菱マテリアル株式会社 | ポリシリコン膜の研磨方法およびポリシリコン膜用研磨剤 |
| US6068787A (en) * | 1996-11-26 | 2000-05-30 | Cabot Corporation | Composition and slurry useful for metal CMP |
| US6309560B1 (en) * | 1996-12-09 | 2001-10-30 | Cabot Microelectronics Corporation | Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates |
| US6022400A (en) * | 1997-05-22 | 2000-02-08 | Nippon Steel Corporation | Polishing abrasive grains, polishing agent and polishing method |
-
1999
- 1999-02-19 KR KR1019990005562A patent/KR100313573B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-07-06 TW TW088111415A patent/TW428019B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-07-21 JP JP20684199A patent/JP3418570B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-23 CN CN99111114A patent/CN1131288C/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7059941B2 (en) | 2000-10-23 | 2006-06-13 | Kao Corporation | Polishing composition |
| US7247082B2 (en) | 2000-10-23 | 2007-07-24 | Kao Corporation | Polishing composition |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1131288C (zh) | 2003-12-17 |
| TW428019B (en) | 2001-04-01 |
| KR100313573B1 (ko) | 2001-11-07 |
| JP3418570B2 (ja) | 2003-06-23 |
| CN1263923A (zh) | 2000-08-23 |
| KR20000006605A (ko) | 2000-02-07 |
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