JP2001144039A - 研磨方法 - Google Patents
研磨方法Info
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- JP2001144039A JP2001144039A JP32399799A JP32399799A JP2001144039A JP 2001144039 A JP2001144039 A JP 2001144039A JP 32399799 A JP32399799 A JP 32399799A JP 32399799 A JP32399799 A JP 32399799A JP 2001144039 A JP2001144039 A JP 2001144039A
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- JP
- Japan
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- polishing
- metal film
- polishing pad
- pad
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨中の研磨パッドの表面状態を制御するこ
とにより、高いＣＭＰによる研磨速度を維持し、エッチ
ング速度を十分に低下させることにより、ディシングの
発生を抑制し、信頼性の高い金属膜の埋め込みパタ−ン
形成を可能とする研磨方法を提供する。 【解決手段】 表面に凹凸の有る金属膜を有する基板を
支持基体に貼り付けた研磨パッドに押し付け、研磨パッ
ド上に研磨液を供給しながら前記基板と前記支持基体と
を相対的に動かすことにより、前記金属膜を研磨し表面
の凹凸を平坦化する研磨方法において、前記研磨液が金
属膜と不溶性の化合物を形成する材料を含有し、研磨に
より発生する不溶性の化合物を研磨パッド上に一定量存
在させながら研磨する研磨方法。
とにより、高いＣＭＰによる研磨速度を維持し、エッチ
ング速度を十分に低下させることにより、ディシングの
発生を抑制し、信頼性の高い金属膜の埋め込みパタ−ン
形成を可能とする研磨方法を提供する。 【解決手段】 表面に凹凸の有る金属膜を有する基板を
支持基体に貼り付けた研磨パッドに押し付け、研磨パッ
ド上に研磨液を供給しながら前記基板と前記支持基体と
を相対的に動かすことにより、前記金属膜を研磨し表面
の凹凸を平坦化する研磨方法において、前記研磨液が金
属膜と不溶性の化合物を形成する材料を含有し、研磨に
より発生する不溶性の化合物を研磨パッド上に一定量存
在させながら研磨する研磨方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
配線形成工程に用いられる研磨方法に関連し、特に埋め
込み配線の形成工程において使用される研磨方法に関す
る。
配線形成工程に用いられる研磨方法に関連し、特に埋め
込み配線の形成工程において使用される研磨方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路（以下ＬＳＩと記
す）の高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術
が開発されている。化学機械研磨（以下ＣＭＰと記す）
法もその一つであり、ＬＳＩ製造工程、特に多層配線形
成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、
埋め込み配線形成において頻繁に利用される技術であ
る。この技術は、例えば米国特許第４９４４８３６号に
開示されている。
す）の高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術
が開発されている。化学機械研磨（以下ＣＭＰと記す）
法もその一つであり、ＬＳＩ製造工程、特に多層配線形
成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、
埋め込み配線形成において頻繁に利用される技術であ
る。この技術は、例えば米国特許第４９４４８３６号に
開示されている。
【０００３】また、最近はＬＳＩを高性能化するため
に、配線材料として銅合金の利用が試みられている。し
かし、銅合金は従来のアルミニウム合金配線の形成で頻
繁に用いられたドライエッチング法による微細加工が困
難である。そこで、あらかじめ溝を形成してある絶縁膜
上に銅合金薄膜を堆積して埋め込み、溝部以外の銅合金
薄膜をＣＭＰにより除去して埋め込み配線を形成する、
いわゆるダマシン法が主に採用されている。この技術
は、例えば特開平２−２７８８２２号公報に開示されて
いる。
に、配線材料として銅合金の利用が試みられている。し
かし、銅合金は従来のアルミニウム合金配線の形成で頻
繁に用いられたドライエッチング法による微細加工が困
難である。そこで、あらかじめ溝を形成してある絶縁膜
上に銅合金薄膜を堆積して埋め込み、溝部以外の銅合金
薄膜をＣＭＰにより除去して埋め込み配線を形成する、
いわゆるダマシン法が主に採用されている。この技術
は、例えば特開平２−２７８８２２号公報に開示されて
いる。
【０００４】金属のＣＭＰの一般的な方法は、円形の支
持基体上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を金
属用研磨液で浸し、基体の金属膜を形成した面を押し付
けて、その裏面から所定の圧力（以下研磨圧力と記す）
を加えた状態で支持基体を回し、研磨液と金属膜の凸部
との機械的摩擦によって凸部の金属膜を除去するもので
ある。
持基体上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を金
属用研磨液で浸し、基体の金属膜を形成した面を押し付
けて、その裏面から所定の圧力（以下研磨圧力と記す）
を加えた状態で支持基体を回し、研磨液と金属膜の凸部
との機械的摩擦によって凸部の金属膜を除去するもので
ある。
【０００５】ＣＭＰに用いられる金属用研磨液は、一般
には酸化剤及び固体砥粒からなっており必要に応じてさ
らに酸化金属溶解剤、保護膜形成剤が添加される。まず
酸化によって金属膜表面を酸化し、その酸化層を固体砥
粒によって削り取るのが基本的なメカニズムと考えられ
ている。凹部の金属表面の酸化層は研磨パッドにあまり
触れず、固体砥粒による削り取りの効果が及ばないの
で、ＣＭＰの進行とともに凸部の金属層が除去されて基
体表面は平坦化される。この詳細についてはジャ−ナル
・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌（Journal of
ElectrochemicalSociety）の第１３８巻１１号（１９
９１年発行）の３４６０〜３４６４頁に開示されてい
る。
には酸化剤及び固体砥粒からなっており必要に応じてさ
らに酸化金属溶解剤、保護膜形成剤が添加される。まず
酸化によって金属膜表面を酸化し、その酸化層を固体砥
粒によって削り取るのが基本的なメカニズムと考えられ
ている。凹部の金属表面の酸化層は研磨パッドにあまり
触れず、固体砥粒による削り取りの効果が及ばないの
で、ＣＭＰの進行とともに凸部の金属層が除去されて基
体表面は平坦化される。この詳細についてはジャ−ナル
・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌（Journal of
ElectrochemicalSociety）の第１３８巻１１号（１９
９１年発行）の３４６０〜３４６４頁に開示されてい
る。
【０００６】ＣＭＰによる研磨速度を高める方法として
酸化金属溶解剤を添加することが有効とされている。固
体砥粒によって削り取られた金属酸化物の粒を研磨液に
溶解させてしまうと固体砥粒による削り取りの効果が増
すためであると解釈できる。但し、凹部の金属膜表面の
酸化層も溶解（以下エッチングと記す）されて金属膜表
面が露出すると、酸化剤によって金属膜表面がさらに酸
化され、これが繰り返されると凹部の金属膜のエッチン
グが進行してしまい、平坦化効果が損なわれることが懸
念される。これを防ぐためにさらに保護膜形成剤が添加
される。酸化金属溶解剤と保護膜形成剤の効果のバラン
スを取ることが重要であり、凹部の金属膜表面の酸化層
はあまりエッチングされず、削り取られた酸化層の粒が
効率良く溶解されＣＭＰによる研磨速度が大きいことが
望ましい。
酸化金属溶解剤を添加することが有効とされている。固
体砥粒によって削り取られた金属酸化物の粒を研磨液に
溶解させてしまうと固体砥粒による削り取りの効果が増
すためであると解釈できる。但し、凹部の金属膜表面の
酸化層も溶解（以下エッチングと記す）されて金属膜表
面が露出すると、酸化剤によって金属膜表面がさらに酸
化され、これが繰り返されると凹部の金属膜のエッチン
グが進行してしまい、平坦化効果が損なわれることが懸
念される。これを防ぐためにさらに保護膜形成剤が添加
される。酸化金属溶解剤と保護膜形成剤の効果のバラン
スを取ることが重要であり、凹部の金属膜表面の酸化層
はあまりエッチングされず、削り取られた酸化層の粒が
効率良く溶解されＣＭＰによる研磨速度が大きいことが
望ましい。
【０００７】このように酸化金属溶解剤と保護膜形成剤
を添加して化学反応の効果を加えることにより、ＣＭＰ
速度（ＣＭＰによる研磨速度）が向上すると共に、ＣＭ
Ｐされる金属層表面の損傷（ダメ−ジ）も低減される効
果が得られる。
を添加して化学反応の効果を加えることにより、ＣＭＰ
速度（ＣＭＰによる研磨速度）が向上すると共に、ＣＭ
Ｐされる金属層表面の損傷（ダメ−ジ）も低減される効
果が得られる。
【０００８】銅合金のディッシングや研磨中の腐食を抑
制し、信頼性の高いＬＳＩ配線を形成するために、グリ
シン等のアミノ酢酸又はアミド硫酸からなる酸化金属溶
解剤及び保護膜形成剤としてベンゾトリアゾール（ＢＴ
Ａ）を含有する金属用研磨液を用いる方法が提唱されて
いる。この技術は、例えば特開平８−８３７８０号に記
載されている。
制し、信頼性の高いＬＳＩ配線を形成するために、グリ
シン等のアミノ酢酸又はアミド硫酸からなる酸化金属溶
解剤及び保護膜形成剤としてベンゾトリアゾール（ＢＴ
Ａ）を含有する金属用研磨液を用いる方法が提唱されて
いる。この技術は、例えば特開平８−８３７８０号に記
載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベンゾ
トリアゾールの保護膜形成効果は非常に高いため、エッ
チング速度のみならず研磨速度をも顕著に低下させてし
まう。従って、エッチング速度を十分に低下させ、且つ
ＣＭＰによる研磨速度を低下させないような研磨方法が
望まれていた。本発明は、研磨中の研磨パッドの表面状
態を制御することにより、高いＣＭＰによる研磨速度を
維持し、エッチング速度を十分に低下させることによ
り、ディシングの発生を抑制し、信頼性の高い金属膜の
埋め込みパタ−ン形成を可能とする研磨方法を提供する
ものである。
トリアゾールの保護膜形成効果は非常に高いため、エッ
チング速度のみならず研磨速度をも顕著に低下させてし
まう。従って、エッチング速度を十分に低下させ、且つ
ＣＭＰによる研磨速度を低下させないような研磨方法が
望まれていた。本発明は、研磨中の研磨パッドの表面状
態を制御することにより、高いＣＭＰによる研磨速度を
維持し、エッチング速度を十分に低下させることによ
り、ディシングの発生を抑制し、信頼性の高い金属膜の
埋め込みパタ−ン形成を可能とする研磨方法を提供する
ものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に凹凸の
有る金属膜を有する基板を支持基体に貼り付けた研磨パ
ッドに押し付け、研磨パッド上に研磨液を供給しながら
前記基板と前記支持基体とを相対的に動かすことによ
り、前記金属膜を研磨し表面の凹凸を平坦化する研磨方
法において、前記研磨液が金属膜と不溶性の化合物を形
成する材料を含有し、研磨により発生する不溶性の化合
物を研磨パッド上に一定量存在させながら研磨すること
を特徴とする。本発明は、埋め込み配線形成のための研
磨方法として、被研磨膜表面に不溶性の化合物を形成
し、その化合物を研磨する研磨方法において、化合物を
研磨パッド上に一定量存在させることにより研磨速度が
大きくなることを見出したものである。これにより研磨
速度の向上が可能になり、生産性を向上させることがで
きる。また、本発明は、金属膜と不溶性の化合物を形成
する材料が、ベンゾトリアゾールまたはその誘導体から
選ばれる少なくとも1種であると好ましい。そして、金
属膜が銅或いは銅合金であると好ましい。研磨液には、
ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩を含むことが好
ましく、さらに、不溶性の化合物の研磨パッド上におけ
る存在量が、５０μｇ／ｃｍ2から５００μｇ／ｃｍ2の
範囲であることが好ましい。本発明では、研磨と同時
に、研磨パッドのドレッシングを行うことにより、研磨
により発生する不溶性の化合物を研磨パッド上に一定量
存在させることが好ましく、研磨液が、固体砥粒を含ま
ない研磨液であることが好ましく、研磨液が、過酸化水
素、リンゴ酸、ベンゾトリアゾール、ポリアクリル酸及
び水を含むことが好ましい。
有る金属膜を有する基板を支持基体に貼り付けた研磨パ
ッドに押し付け、研磨パッド上に研磨液を供給しながら
前記基板と前記支持基体とを相対的に動かすことによ
り、前記金属膜を研磨し表面の凹凸を平坦化する研磨方
法において、前記研磨液が金属膜と不溶性の化合物を形
成する材料を含有し、研磨により発生する不溶性の化合
物を研磨パッド上に一定量存在させながら研磨すること
を特徴とする。本発明は、埋め込み配線形成のための研
磨方法として、被研磨膜表面に不溶性の化合物を形成
し、その化合物を研磨する研磨方法において、化合物を
研磨パッド上に一定量存在させることにより研磨速度が
大きくなることを見出したものである。これにより研磨
速度の向上が可能になり、生産性を向上させることがで
きる。また、本発明は、金属膜と不溶性の化合物を形成
する材料が、ベンゾトリアゾールまたはその誘導体から
選ばれる少なくとも1種であると好ましい。そして、金
属膜が銅或いは銅合金であると好ましい。研磨液には、
ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩を含むことが好
ましく、さらに、不溶性の化合物の研磨パッド上におけ
る存在量が、５０μｇ／ｃｍ2から５００μｇ／ｃｍ2の
範囲であることが好ましい。本発明では、研磨と同時
に、研磨パッドのドレッシングを行うことにより、研磨
により発生する不溶性の化合物を研磨パッド上に一定量
存在させることが好ましく、研磨液が、固体砥粒を含ま
ない研磨液であることが好ましく、研磨液が、過酸化水
素、リンゴ酸、ベンゾトリアゾール、ポリアクリル酸及
び水を含むことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明においては、表面に凹部を
有する絶縁膜を形成した基板上に、銅或いは銅合金膜を
形成・充填する。この基板を本発明による研磨方法でＣ
ＭＰすると、基板の凸部の金属膜が選択的にＣＭＰされ
て、凹部に金属膜が残されて所望の導体パタ−ンが得ら
れる。本発明の研磨方法は、支持基体に貼り付けた研磨
パッド上に前記の金属用研磨液を供給しながら、被研磨
膜を有する基板を研磨パッドに押圧した状態で支持基体
と基板を相対的に動かすことによって被研磨膜を研磨す
る研磨方法である。研磨する装置としては、半導体基板
を保持するホルダと研磨パッドを貼り付けた定盤を有す
る一般的な研磨装置が使用できる。研磨パッドとして
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。本発明では研磨
液中に銅或いは銅化合物と不溶性の塩を形成する材料を
添加する。不溶性の塩を形成する材料としては、ベンゾ
トリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体、例えばベン
ゾトリアゾールのベンゼン環の一つの水素原子をメチル
基で置換したもの（トリルトリアゾール）もしくはカル
ボキシル基等で置換したもの（ベンゾトリアゾール−４
−カルボン酸、このメチル、エチル、プロピル、ブチル
及びオクチルエステル）、１、２、３トリアゾール、
１、２、４トリアゾール、３−アミノ−１Ｈ−１、２、
４トリアゾール、ナフトトリアゾ−ル等が挙げられる
（以下ベンゾトリアゾール類という）。これらの中でベ
ンゾトリアゾールが高い研磨速度と、低いエッチング速
度を両立する材料として好ましい。本発明を適用する金
属膜としては、ベンゾトリアゾール類の防食効果が大き
い銅、銅合金から選ばれた一種を含む積層膜である。本
発明では研磨液にポリアクリル酸またはポリアクリル酸
アンモニウム、ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアク
リル酸塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモ
ニウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等のポリメタクリ
ル酸塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン
等の水溶性高分子を添加することが好ましい。中でもポ
リアクリル酸またはポリアクリル酸アンモニウム、ポリ
アクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸塩が研磨速度
を向上させる効果が大きく好ましい。
有する絶縁膜を形成した基板上に、銅或いは銅合金膜を
形成・充填する。この基板を本発明による研磨方法でＣ
ＭＰすると、基板の凸部の金属膜が選択的にＣＭＰされ
て、凹部に金属膜が残されて所望の導体パタ−ンが得ら
れる。本発明の研磨方法は、支持基体に貼り付けた研磨
パッド上に前記の金属用研磨液を供給しながら、被研磨
膜を有する基板を研磨パッドに押圧した状態で支持基体
と基板を相対的に動かすことによって被研磨膜を研磨す
る研磨方法である。研磨する装置としては、半導体基板
を保持するホルダと研磨パッドを貼り付けた定盤を有す
る一般的な研磨装置が使用できる。研磨パッドとして
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。本発明では研磨
液中に銅或いは銅化合物と不溶性の塩を形成する材料を
添加する。不溶性の塩を形成する材料としては、ベンゾ
トリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体、例えばベン
ゾトリアゾールのベンゼン環の一つの水素原子をメチル
基で置換したもの（トリルトリアゾール）もしくはカル
ボキシル基等で置換したもの（ベンゾトリアゾール−４
−カルボン酸、このメチル、エチル、プロピル、ブチル
及びオクチルエステル）、１、２、３トリアゾール、
１、２、４トリアゾール、３−アミノ−１Ｈ−１、２、
４トリアゾール、ナフトトリアゾ−ル等が挙げられる
（以下ベンゾトリアゾール類という）。これらの中でベ
ンゾトリアゾールが高い研磨速度と、低いエッチング速
度を両立する材料として好ましい。本発明を適用する金
属膜としては、ベンゾトリアゾール類の防食効果が大き
い銅、銅合金から選ばれた一種を含む積層膜である。本
発明では研磨液にポリアクリル酸またはポリアクリル酸
アンモニウム、ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアク
リル酸塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモ
ニウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等のポリメタクリ
ル酸塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン
等の水溶性高分子を添加することが好ましい。中でもポ
リアクリル酸またはポリアクリル酸アンモニウム、ポリ
アクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸塩が研磨速度
を向上させる効果が大きく好ましい。
【００１２】本発明の研磨方法で研磨を行うと、研磨パ
ッド上にベンゾトリアゾール類と銅との化合物が析出す
る。この化合物の研磨液中への溶解度は小さいため、研
磨の進行に伴い化合物が研磨パッド上に堆積する。検討
の結果、この化合物が研磨パッドに一定量堆積すると研
磨速度が増加し、過剰に堆積すると研磨速度が低下する
ことが分かった。不溶性の化合物の研磨パッド上におけ
る存在量は５０μｇ／ｃｍ2以上、５００μｇ／ｃｍ2以
下の範囲に保つことが好ましい。５０μｇ／ｃｍ2以上
で研磨速度の向上が観察され、５００μｇ／ｃｍ2以上
では逆に研磨速度が低下する。研磨により発生する不溶
性の化合物を研磨パッド上に一定量存在させるために
は、過剰の化合物を研磨パッド上から取り除く必要があ
る。取り除く方法としては、研磨と研磨との合間に過剰
の化合物を取り除くことも可能であるが、研磨中に研磨
と併行して取り除くことが、研磨パッド上の存在量を一
定範囲に保つ観点から好ましい。過剰の化合物の研磨パ
ッド上からの除去は、研磨パッドのドレッシングにより
行う。ドレッシングとはドレッサーと呼ばれるステンレ
ス板にダイヤモンド砥粒を付着させた治具、金属または
樹脂性のブラシ、スポンジ等を研磨パッドに押し当てる
ことにより、研磨パッド表面に付着した化合物を除去す
るものである。研磨パッド上の化合物の存在量は、ドレ
ッシングに使用する治具の面積、研磨パッドへの押し付
け圧力、研磨パッドとの相対速度により調整可能であ
る。
ッド上にベンゾトリアゾール類と銅との化合物が析出す
る。この化合物の研磨液中への溶解度は小さいため、研
磨の進行に伴い化合物が研磨パッド上に堆積する。検討
の結果、この化合物が研磨パッドに一定量堆積すると研
磨速度が増加し、過剰に堆積すると研磨速度が低下する
ことが分かった。不溶性の化合物の研磨パッド上におけ
る存在量は５０μｇ／ｃｍ2以上、５００μｇ／ｃｍ2以
下の範囲に保つことが好ましい。５０μｇ／ｃｍ2以上
で研磨速度の向上が観察され、５００μｇ／ｃｍ2以上
では逆に研磨速度が低下する。研磨により発生する不溶
性の化合物を研磨パッド上に一定量存在させるために
は、過剰の化合物を研磨パッド上から取り除く必要があ
る。取り除く方法としては、研磨と研磨との合間に過剰
の化合物を取り除くことも可能であるが、研磨中に研磨
と併行して取り除くことが、研磨パッド上の存在量を一
定範囲に保つ観点から好ましい。過剰の化合物の研磨パ
ッド上からの除去は、研磨パッドのドレッシングにより
行う。ドレッシングとはドレッサーと呼ばれるステンレ
ス板にダイヤモンド砥粒を付着させた治具、金属または
樹脂性のブラシ、スポンジ等を研磨パッドに押し当てる
ことにより、研磨パッド表面に付着した化合物を除去す
るものである。研磨パッド上の化合物の存在量は、ドレ
ッシングに使用する治具の面積、研磨パッドへの押し付
け圧力、研磨パッドとの相対速度により調整可能であ
る。
【００１３】研磨中に発生する研磨傷を抑制し信頼性を
向上させるためには、研磨砥粒を含まない研磨液が有効
である。砥粒を含まない研磨液は、固体砥粒による機械
的な研磨作用が減少するため研磨速度が低下するが、高
硬度の研磨パッドと組み合わせて研磨を行うことによ
り、一定の研磨速度を維持しながら研磨傷の少ない研磨
を可能にすることができる。固体砥粒を含まない研磨液
を使用した場合には、固体砥粒を含む研磨液に比べて研
磨パッドの影響を強く受ける。このため固体砥粒を含ま
ない研磨液の場合、研磨パッド上の化合物の存在量を制
御することが特に有効である。ここで、砥粒を含まない
研磨液とは固体砥粒の濃度が１重量％以下の金属用研磨
液である固体砥粒を含まない研磨液としては、スループ
ットを向上させるため、銅及び銅合金の研磨速度が大き
いことが望ましく、過酸化水素、リンゴ酸、ベンゾトリ
アゾール、ポリアクリル酸を含む金属用研磨液であるこ
とが好ましい。本研磨液は固体砥粒を含まなくても１５
０ｎｍ／ｍｉｎ以上の研磨速度が得られる。
向上させるためには、研磨砥粒を含まない研磨液が有効
である。砥粒を含まない研磨液は、固体砥粒による機械
的な研磨作用が減少するため研磨速度が低下するが、高
硬度の研磨パッドと組み合わせて研磨を行うことによ
り、一定の研磨速度を維持しながら研磨傷の少ない研磨
を可能にすることができる。固体砥粒を含まない研磨液
を使用した場合には、固体砥粒を含む研磨液に比べて研
磨パッドの影響を強く受ける。このため固体砥粒を含ま
ない研磨液の場合、研磨パッド上の化合物の存在量を制
御することが特に有効である。ここで、砥粒を含まない
研磨液とは固体砥粒の濃度が１重量％以下の金属用研磨
液である固体砥粒を含まない研磨液としては、スループ
ットを向上させるため、銅及び銅合金の研磨速度が大き
いことが望ましく、過酸化水素、リンゴ酸、ベンゾトリ
アゾール、ポリアクリル酸を含む金属用研磨液であるこ
とが好ましい。本研磨液は固体砥粒を含まなくても１５
０ｎｍ／ｍｉｎ以上の研磨速度が得られる。
【００１４】本発明の研磨条件には特に制限はないが、
定盤の回転速度は基板が飛び出さないように２００ｒｐ
ｍ以下の回転数が好ましい。被研磨膜を有する半導体基
板の研磨パッドへの押し付け圧力は９．８〜９８ＫＰａ
（１００〜１０００ｇｆ／ｃｍ2）であることが好まし
く、ＣＭＰ速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦
性を満足するためには、９．８〜４９ＫＰａ（１００〜
５００ｇｆ／ｃｍ2）であることがより好ましい。研磨
している間、研磨パッドには研磨液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、研磨パッドの
表面が常に金属用研磨液で覆われていることが好まし
い。
定盤の回転速度は基板が飛び出さないように２００ｒｐ
ｍ以下の回転数が好ましい。被研磨膜を有する半導体基
板の研磨パッドへの押し付け圧力は９．８〜９８ＫＰａ
（１００〜１０００ｇｆ／ｃｍ2）であることが好まし
く、ＣＭＰ速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦
性を満足するためには、９．８〜４９ＫＰａ（１００〜
５００ｇｆ／ｃｍ2）であることがより好ましい。研磨
している間、研磨パッドには研磨液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、研磨パッドの
表面が常に金属用研磨液で覆われていることが好まし
い。
【００１５】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。本発明はこれらの実施例により限定されるものでは
ない。 （実施例１〜３及び比較例１〜３） （研磨液の作製）テトラエトキシシランのアンモニア溶
液中での加水分解により作製した平均粒径８０ｎｍのコ
ロイダルシリカ１０ｇ、ＤＬ−リンゴ酸１．５ｇ、ポリ
アクリル酸０．５ｇ、ベンゾトリアゾール２ｇ、水６８
６ｇに加えて溶解ないし分散し、過酸化水素水（試薬特
級、３０％水溶液）３００ｇを加えて得られたものを研
磨液Ａとした。ＤＬ−リンゴ酸１．５ｇ、ポリアクリル
酸０．５ｇ、ベンゾトリアゾール２ｇを水６９６ｇに加
えて溶解し、過酸化水素水（試薬特級、３０％水溶液）
３００ｇを加えて得られたものを研磨液Ｂとした。実施
例１〜３、比較例１〜３では、上記の研磨液を用いて、
表１に記したドレッサー加圧条件で研磨と同時にドレッ
シングを行いＣＭＰした。 （研磨条件） 基板：厚さ１μｍの銅膜を形成した４インチシリコン基
板 研磨パッド：独立気泡を持つ発泡ポリウレタン樹脂 定盤寸法：直径３８０ｃｍ 研磨圧力：２０．６ＫＰａ（２１０ｇ／ｃｍ2） 研磨定盤回転数：６０ｒｐｍ ドレッサー寸法：直径１８０ｃｍ （研磨品の評価） ＣＭＰによる研磨速度：銅膜のＣＭＰ前後での膜厚差を
電気抵抗値から換算して求めた。 パッド上に析出した化合物の定量：研磨終了後、パッド
上に堆積した緑色の化合物を硫酸で溶解し、原子吸光分
析で銅濃度を定量分析した。化合物の量は銅１ｍｏｌに
対しベンゾトリアゾールが２ｍｏｌが反応するとして銅
濃度から換算した。
る。本発明はこれらの実施例により限定されるものでは
ない。 （実施例１〜３及び比較例１〜３） （研磨液の作製）テトラエトキシシランのアンモニア溶
液中での加水分解により作製した平均粒径８０ｎｍのコ
ロイダルシリカ１０ｇ、ＤＬ−リンゴ酸１．５ｇ、ポリ
アクリル酸０．５ｇ、ベンゾトリアゾール２ｇ、水６８
６ｇに加えて溶解ないし分散し、過酸化水素水（試薬特
級、３０％水溶液）３００ｇを加えて得られたものを研
磨液Ａとした。ＤＬ−リンゴ酸１．５ｇ、ポリアクリル
酸０．５ｇ、ベンゾトリアゾール２ｇを水６９６ｇに加
えて溶解し、過酸化水素水（試薬特級、３０％水溶液）
３００ｇを加えて得られたものを研磨液Ｂとした。実施
例１〜３、比較例１〜３では、上記の研磨液を用いて、
表１に記したドレッサー加圧条件で研磨と同時にドレッ
シングを行いＣＭＰした。 （研磨条件） 基板：厚さ１μｍの銅膜を形成した４インチシリコン基
板 研磨パッド：独立気泡を持つ発泡ポリウレタン樹脂 定盤寸法：直径３８０ｃｍ 研磨圧力：２０．６ＫＰａ（２１０ｇ／ｃｍ2） 研磨定盤回転数：６０ｒｐｍ ドレッサー寸法：直径１８０ｃｍ （研磨品の評価） ＣＭＰによる研磨速度：銅膜のＣＭＰ前後での膜厚差を
電気抵抗値から換算して求めた。 パッド上に析出した化合物の定量：研磨終了後、パッド
上に堆積した緑色の化合物を硫酸で溶解し、原子吸光分
析で銅濃度を定量分析した。化合物の量は銅１ｍｏｌに
対しベンゾトリアゾールが２ｍｏｌが反応するとして銅
濃度から換算した。
【００１６】実施例１〜３、比較例１〜３における、パ
ッド上に析出した化合物の量、ＣＭＰによる研磨速度を
表１に示した。
ッド上に析出した化合物の量、ＣＭＰによる研磨速度を
表１に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】実施例１〜２は、研磨と同時に研磨パッド
のドレッシングを行った結果で、ドレシングを行わなか
った比較例１と比べて、研磨パッド上の化合物量は減っ
ており、研磨速度が１．３〜１．５倍に増加しているこ
とが分かる。一方、比較例２は、ドレッシングを強力に
行った場合で、研磨パッド上の化合物量は減っており、
研磨速度はドレッシングを行わなかった場合に比べて低
下していることが分かる。実施例３は、砥粒を含まない
研磨液の結果で、比較例３と比べ研磨速度が１．７倍に
増加しており、砥粒を含まない研磨液では研磨速度の増
加率が大きいことが分かる。これより研磨パッド上に銅
とベンゾトリアゾールの化合物を適量残存させることが
研磨速度を向上させる上で有効であることが分かる。
のドレッシングを行った結果で、ドレシングを行わなか
った比較例１と比べて、研磨パッド上の化合物量は減っ
ており、研磨速度が１．３〜１．５倍に増加しているこ
とが分かる。一方、比較例２は、ドレッシングを強力に
行った場合で、研磨パッド上の化合物量は減っており、
研磨速度はドレッシングを行わなかった場合に比べて低
下していることが分かる。実施例３は、砥粒を含まない
研磨液の結果で、比較例３と比べ研磨速度が１．７倍に
増加しており、砥粒を含まない研磨液では研磨速度の増
加率が大きいことが分かる。これより研磨パッド上に銅
とベンゾトリアゾールの化合物を適量残存させることが
研磨速度を向上させる上で有効であることが分かる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の研磨方法では、金属膜の研磨に
金属膜と不溶性の化合物を形成する材料を含む研磨液を
使用し、研磨パッド上に析出する不溶性の化合物の量を
制御することにより研磨速度を向上させることができ
る。これによって生産性の高い研磨方法を提供すること
ができる。
金属膜と不溶性の化合物を形成する材料を含む研磨液を
使用し、研磨パッド上に析出する不溶性の化合物の量を
制御することにより研磨速度を向上させることができ
る。これによって生産性の高い研磨方法を提供すること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 剛 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 寺崎 裕樹 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 五十嵐 明子 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 3C058 AA19 AC04 CB01 CB02 CB03 CB10 DA02 DA12 DA17
Claims (8)
- 【請求項１】 表面に凹凸の有る金属膜を有する基板を
支持基体に貼り付けた研磨パッドに押し付け、研磨パッ
ド上に研磨液を供給しながら前記基板と前記支持基体と
を相対的に動かすことにより、前記金属膜を研磨し表面
の凹凸を平坦化する研磨方法において、前記研磨液が金
属膜と不溶性の化合物を形成する材料を含有し、研磨に
より発生する不溶性の化合物を研磨パッド上に一定量存
在させながら研磨することを特徴とする研磨方法。 - 【請求項２】 金属膜と不溶性の化合物を形成する材料
が、ベンゾトリアゾールまたはその誘導体から選ばれる
少なくとも1種である請求項１に記載の研磨方法。 - 【請求項３】 金属膜が銅或いは銅合金である請求項１
または請求項２に記載の研磨方法。 - 【請求項４】 研磨液が、ポリアクリル酸またはポリア
クリル酸塩を含むことを特徴とする請求項１ないし請求
項３のいずれかに記載の研磨方法。 - 【請求項５】 不溶性の化合物の研磨パッド上における
存在量が、５０μｇ／ｃｍ2から５００μｇ／ｃｍ2の範
囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のい
ずれかに記載の研磨方法。 - 【請求項６】 研磨と同時に、研磨パッドのドレッシン
グを行うことにより、研磨により発生する不溶性の化合
物を研磨パッド上に一定量存在させることを特徴とする
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の研磨方法。 - 【請求項７】 研磨液が、固体砥粒を含まない研磨液で
あることを特徴とする請求項1ないし請求項６のいずれ
かに記載の研磨方法。 - 【請求項８】 研磨液が、過酸化水素、リンゴ酸、ベン
ゾトリアゾール、ポリアクリル酸及び水を含むことを特
徴とする請求項1ないし請求項７のいずれかに記載の研
磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32399799A JP2001144039A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32399799A JP2001144039A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001144039A true JP2001144039A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18160980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32399799A Pending JP2001144039A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001144039A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022512431A (ja) * | 2018-12-12 | 2022-02-03 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 銅及びルテニウムを含有する基板の化学機械研磨 |
| JP7504886B2 (ja) | 2018-12-12 | 2024-06-24 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 銅及びルテニウムを含有する基板の化学機械研磨 |
-
1999
- 1999-11-15 JP JP32399799A patent/JP2001144039A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022512431A (ja) * | 2018-12-12 | 2022-02-03 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 銅及びルテニウムを含有する基板の化学機械研磨 |
| JP7504886B2 (ja) | 2018-12-12 | 2024-06-24 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 銅及びルテニウムを含有する基板の化学機械研磨 |
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