JP2000328044A - セリウム化合物研磨剤及び基板の研磨法 - Google Patents
セリウム化合物研磨剤及び基板の研磨法Info
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Abstract
なく研磨することが可能なセリウム化合物研磨剤及び被
研磨面を傷が極めて少なく研磨することが可能な半導体
素子等の基板の研磨法を提供する。 【解決手段】 4価のセリウムイオンを含む溶液を処理
することにより得られるコロイドを含むセリウム化合物
研磨剤及びこのセリウム化合物研磨剤で、所定の基板を
研磨する基板の研磨法。
Description
磨剤及び基板の研磨法に関する。
プラズマ−CVD、低圧−CVD等の方法で形成される
SiO2絶縁膜等の無機絶縁膜層を平坦化するための化
学機械研磨剤としてコロイダルシリカ系の研磨剤が一般
的に検討されている。コロイダルシリカ系の研磨剤は、
シリカ粒子を四塩化珪酸を熱分解する等の方法で粒成長
させ、アンモニア等のアルカリ金属を含まないアルカリ
溶液でpH調整を行って製造している。しかしながら、こ
の様な研磨剤はコロイダルシリカの凝集が進み大粒子が
生じ、研磨誤の無機絶縁膜表面に研磨傷が発生するとい
う問題がある。
明は、酸化珪素絶縁膜等の被研磨面を傷が極めて少なく
研磨することが可能なセリウム化合物研磨剤を提供する
ものである。請求項8〜9記載の発明は、被研磨面を傷
が極めて少なく研磨することが可能な半導体素子等の基
板の研磨法を提供するものである。
ムイオンを含む溶液を処理することにより得られるコロ
イドを含むセリウム化合物研磨剤セリウム化合物研磨剤
に関する。また、本発明は4価のセリウムイオンを含む
溶液が、セリウム塩の水溶液である前記のセリウム化合
物研磨剤に関する。また、本発明は、セリウム塩が、硫
酸セリウム(IV)、硝酸セリウム(IV)、硫酸アンモニ
ウムセリウム(IV)、硝酸アンモニウムセリウム(IV)
及びそれらの水和物からなる群より選ばれる少なくとも
1種である前記のセリウム化合物研磨剤に関する。ま
た、本発明は、4価のセリウムイオンを含む溶液の処理
が、4価のセリウムイオンを含む溶液に塩基性物質を加
えることにより行われる前記のセリウム化合物研磨剤に
関する。
水溶液である前記のセリウム化合物研磨剤に関する。ま
た、本発明は、コロイドの分散媒が水である前記のセリ
ウム化合物研磨剤に関する。また、本発明は、コロイド
の分散媒が水である前記のセリウム化合物研磨剤に関す
る。また、本発明は、pHが7.0以上である前記のセリ
ウム化合物研磨剤に関する。
磨剤で、所定の基板を研磨する基板の研磨法に関する。
また、本発明は、所定の基板が酸化珪素絶縁膜の形成さ
れた半導体素子である前記の基板の研磨法に関する。
ムイオンを含む溶液としては、例えば、セリウム塩の水
溶液が挙げられ、セリウム塩としては、例えば、硫酸セ
リウム(IV)、硝酸セリウム(IV)、硫酸アンモニウム
セリウム(IV)、硝酸アンモニウムセリウム(IV)、そ
れらの水和物等が挙げられ、これらは単独で又は2種以
上を組み合わせて用いられる。
は、特に制限はないが、水(特に、純水)が好ましく使
用される。
は、アンモニア(アンモニア水として使用してもよ
い)、オクチルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミ
ン等のフェニル基等の芳香族基で置換されてもよいアル
キル基(置換基を除いて単素数1〜9であることが好ま
しい)を有するアルキルアミン、ジアルキルアミン若し
くはトリアルキルアミン、アニリン等のアリールアミン
(芳香族基を有するアミン化合物)などがあり、これら
は単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
のpHを調整できる。セリウム化合物研磨剤のpHは7.0
以上であることが好ましく、pH7.0未満では研磨剤の
研磨速度が低下する傾向がある。このpHの上限は10.
0程度である。
ムイオン、塩基性物質、水のモル濃度が次のような範囲
として調整されることが好ましい。 セリウムイオン:0.029〜0.5モル/1リットル
(0.029以下では研磨速度が遅い傾向があり、0.
5を超えると増粘して取扱いが困難となる傾向があ
る)。 塩基性物質:0〜2×10-5モル/1リットル(2×1
0-5を超えると必要とする研磨速度が得られない傾向が
ある) 水:52.8〜55.5モル/1リットル
磨される被研磨対象の1つである無機絶縁膜は、定圧C
VD法、プラズマCVD法等により得ることができる。
定圧CVD法による酸化珪素絶縁膜形成は、Si源とし
てモノシラン:SiH4、酸素源として酸素:O2を用い
る。このSiH4−O2系酸化反応を、400℃程度以下
の低温で行わせることにより得られる。高温リフローに
よる表面平坦化を図るために、リン:Pをドープすると
きには、SiH4−O2−PH3系反応ガスを用いること
が好ましい。プラズマCD法は、通常の熱平衡下では高
温を必要とする化学反応が低温できる利点を有する。
合型の2つが挙げられる。反応ガスとしては、Si源と
してSiH4、酸素源としてN2Oを用いたSiH4−N2
O系ガスとテトラエトキシシラン(TEOS)を、Si
源に用いたTEOS−O2系ガス(TEOS−プラズマ
CVD法)が挙げられる。基板温度は250℃〜400
℃、反応圧力は67〜400Paの範囲が好ましい。この
ように、酸化珪素絶縁膜にはリン、ホウ素等の元素がド
ープされていてもよい。
すなわち回路素子とアルミニウム配線が形成された段階
の半導体基板、回路素子が形成された段階の半導体基板
等の半導体基板上に酸化珪素絶縁膜層が形成された基板
等が挙げられる。このような半導体基板上に形成された
酸化珪素絶縁膜層を、本発明の酸化セリウム研磨剤で研
磨することによって、酸化珪素絶縁膜層表面の凹凸を解
消し、半導体基板全面に渡って平滑な面とできる。
板を保持するホルダーと研磨布(パッド)を貼り付けた
(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)定盤
を有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨布として
は、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素
樹脂などが使用でき、特に制限がない。また、研磨布に
はスラリーが溜まる様な溝加工を施すことが好ましい。
研磨条件には制限はないが、ホルダーと定盤の回転速度
は、半導体基板が飛び出さない様にそれぞれ100rpm
以下の低回転が好ましく、半導体基板にかける圧力は、
研磨後に傷が発生しない様に1kgf/cm2以下が好まし
い。研磨している間、研磨布にはスラリーをポンプ等で
連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨布
の表面が常にスラリーで覆われていることが好ましい。
洗浄後、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着
した水滴を払い落としてから乾燥させることが好まし
い。このようにして平坦化された酸化珪素絶縁膜層の上
に、第2層目のアルミニウム配線を形成し、その配線間
及び配線上に再度上記方法により、酸化珪素絶縁膜を形
成後、上記酸化セリウム研磨剤を用いて研磨するとによ
って、絶縁膜表面の凹凸を解消し、半導体基板全面に渡
って平滑な面とする。この工程を所定数繰り返すことに
より、所望の層数の半導体を製造する。
研磨法において所定の基板とは、半導体基板に形成され
た酸化珪素絶縁膜だけでなく、所定の配線を有する配線
板に形成された酸化珪素絶縁膜、ガラス、窒化ケイ素等
の無機絶縁膜、フォトマスク・レンズ・プリズム等の光
学ガラス、ITO等の無機導電膜、ガラス及び結晶質材
料で構成される光集積回路・光スイッチング素子・光導
波路、光ファイバーの端面、シンチレータ等の光学用単
結晶、固体レーザ単結晶、青色レーザ用LEDサファイ
ア基板、SiC、GaP、GaAS等の半導体単結晶、
磁気ディスク用ガラス基板、磁気ヘッド等を含む。
る。 実施例1 硫酸セリウム(IV)四水和物の粉末を11.7g計り取
り、脱イオン水800gに溶解させ、これを攪拌しなが
らpHメーターを用いて、pHが8.5になるまでアンモニ
ア5重量%水溶液を徐々に添加していき、その後、さら
に脱イオン水を加えて全量を1000gにしスラリー
(セリウム化合物研磨剤)を得た。
化珪素絶縁膜を形成させたSiウエハをセットし、多孔
質ウレタン樹脂製の研磨パッドを貼り付けた定盤上に、
絶縁膜面を下にしてホルダーを載せ、さらに加工荷重が
300gf/cm2になるように重しを載せた。上記作製の研
磨剤を攪拌しながらポンプで配管を通じて定盤上に供給
できるようにした。定盤上にスラリーを100cc/minの
速度で滴下しながら、定盤を50rpmで5分間回転さ
せ、絶縁膜を研磨した。研磨後ウエハをホルダーから取
り外して、流水で良く洗浄後、超音波洗浄機によりさら
に20分間洗浄した。洗浄後、ウエハをスピンドライヤ
ーで水滴を除去し、120℃の乾燥機で10分間乾燥さ
せた。光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚
変化から研磨速度を算出した結果、50nm/minであっ
た。また、光学顕微鏡を用いて絶縁膜表面を観察したと
ころ、明確な傷は全く観察されなかった。
い、実施例1と同様にして、Siウエハ表面にTEOS
−CVD法により形成されたSiO2絶縁膜の研磨を行
った。このスラリーのpHは10.3であり、SiO2粒
子を12.5重量%含んでいるものであった。また、研
磨条件は実施例と同一にした。研磨後の絶縁膜を観察し
たところ、研磨による傷が若干見られた。
剤は、酸化珪素絶縁膜等の被研磨面を傷が極めて少なく
研磨することが可能なものである。請求項8〜9記載の
基板の研磨法は、半導体素子等の基板の被研磨面を傷が
極めて少なく研磨することが可能なものである。
Claims (9)
- 【請求項1】 4価のセリウムイオンを含む溶液を処理
することにより得られるコロイドを含むセリウム化合物
研磨剤。 - 【請求項2】 4価のセリウムイオンを含む溶液が、セ
リウム塩の水溶液である請求項1記載のセリウム化合物
研磨剤。 - 【請求項3】 セリウム塩が、硫酸セリウム(IV)、硝
酸セリウム(IV)、硫酸アンモニウムセリウム(IV)、
硝酸アンモニウムセリウム(IV)及びそれらの水和物か
らなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項2記
載のセリウム化合物研磨剤。 - 【請求項4】 4価のセリウムイオンを含む溶液の処理
が、4価のセリウムイオンを含む溶液に塩基性物質を加
えることにより行われる請求項1、2又は3記載のセリ
ウム化合物研磨剤。 - 【請求項5】 塩基性物質がアンモニア水溶液である請
求項4記載のセリウム化合物研磨剤。 - 【請求項6】 コロイドの分散媒が水である請求項1、
2、3、4又5記載のセリウム化合物研磨剤。 - 【請求項7】 pHが7.0以上である請求項1、2、
3、4、5又は6記載のセリウム化合物研磨剤。 - 【請求項8】 請求項1、2、3、4、5、6又は7記
載のセリウム化合物研磨剤で、所定の基板を研磨する基
板の研磨法。 - 【請求項9】 所定の基板が酸化珪素絶縁膜の形成され
た半導体素子である請求項8記載の基板の研磨法。
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JP13509899A JP4277243B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | セリウム化合物研磨剤及び基板の研磨法 |
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