JP2001160545A - 半導体基板上の白金層の化学機械研磨方法 - Google Patents

半導体基板上の白金層の化学機械研磨方法

Info

Publication number
JP2001160545A
JP2001160545A JP34271599A JP34271599A JP2001160545A JP 2001160545 A JP2001160545 A JP 2001160545A JP 34271599 A JP34271599 A JP 34271599A JP 34271599 A JP34271599 A JP 34271599A JP 2001160545 A JP2001160545 A JP 2001160545A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
substrate
polishing liquid
acid
volume
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34271599A
Other languages
English (en)
Inventor
Yamato Sako
大和 左光
Tomio Kubo
富美夫 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okamoto Machine Tool Works Ltd
Original Assignee
Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okamoto Machine Tool Works Ltd filed Critical Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority to JP34271599A priority Critical patent/JP2001160545A/ja
Publication of JP2001160545A publication Critical patent/JP2001160545A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上の白金膜の薄膜化・平坦化を速
い速度で行う化学機械研磨方法の提供。 【解決手段】 基板の表面に研磨パッドを押し付け、
基板と研磨パッド間に研磨液を介在させつつ研磨パッド
を摺動させて基板上の白金層の平坦化を行う化学機械研
磨方法であって、研磨液として弗化水素酸と酸素含有化
合物を含有する液体を用い、かつ、化学機械研磨中に基
板と研磨パッドとの間の研磨液と、基板に電圧を印加さ
せて研磨液よりオゾンを発生させて白金層の平坦化を行
うことを特徴とする、半導体基板上の白金層の化学機械
研磨方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランジスタ強誘
電体メモリアルの電極を形成する、あるいはデバイス半
導体チップの配線回路を形成する際に用いる半導体基板
上の白金層の化学機械研磨方法に関する。
【0002】
【従来の技術】トランジスタ強誘電体メモリアルの電極
形成としては、FEMゲ−トユニットを構築するため、
シリコン基板上にゲ−ト酸化珪素層を形成し、それによ
ってゲ−ト領域を形成する工程と、該ゲ−ト酸化珪素層
の上にポリシリコン層を形成する工程と、該ポリシリコ
ン層を所望の極性にド−ピングする工程と、該ポリシリ
コン層をエッチングしてポリシリコンゲ−トの上に位置
する窒化層を取除き、ポリシリコンを露出する。FEM
セル下部電極を形成するため白金層あるいはPt、Pt
/TiN、Pt/TaSiN、Pt/TiSiN、また
はPt/IrO2・等のバリア層とPtの層との積層構
造が形成され、化学機械研磨工程が取られる。また、ゲ
−ト電極の他に上部電極が形成される(特開平11−3
17502号)。また、デバイス半導体チップの配線回
路用金属としては、従来金が使用されていたが安価な銅
の使用が提案され、半導体基板上の銅薄膜層を化学機械
研磨する方法が実用化されている(特開平8−1974
14号、同10−180626号、同10−22678
4号、同10−303152号、同11−156711
号、特許第2968784号)。
【発明が解決しようとする課題】
【0003】トランジスタ強誘電体メモリアルの電極素
材の白金層の化学機械研磨において、白金は耐薬品性に
富むため強酸の弗化水素酸と過酸化水素水との混合液、
あるいはこれに酢酸または硝酸を加えた研磨液では研磨
速度が100〜200オングストロ−ム/分と遅い。本
発明は、白金電極、白金配線回路等を形成するに必要な
白金の薄膜化、平坦化を化学機械研磨(CMP)で短時
間で行う方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の1は、基板の表
面に研磨パッドを押し付け、基板と研磨パッド間に研磨
液を介在させつつ研磨パッドを摺動させて基板上の白金
層の平坦化を行う化学機械研磨方法であって、研磨液と
して弗化水素酸と酸素含有化合物を含有する液体を用
い、かつ、化学機械研磨中に基板と研磨パッドとの間の
研磨液と、基板に電圧を印加させて研磨液よりオゾンを
発生させて白金層の平坦化を行うことを特徴とする、半
導体基板上の白金層の化学機械研磨方法を提供するもの
である。
【0005】白金層のCMP方法により、ポリシリコン
電極形成のド−ピング工程が省略できる。また、電圧の
印加により研磨液よりオゾン気体を発生させる手段を取
るのでオゾン気体供給装置を付属させる必要がなく、C
MP装置がコンパクトとなる。さらに、オゾンを発生し
ない弗化水素酸(HF)と水の混合液、または弗化水素
酸と過酸化水素水との混合液、弗化水素酸と過酸化水素
水と硝酸の混合液を研磨剤として用いたときよりも研磨
速度が速くなる。
【0006】本発明の請求項2は、上記化学機械研磨方
法において、研磨液中の酸素含有化合物として、純水、
過酸化水素、硝酸、硫酸、リン酸、酢酸、蓚酸、マロン
酸、クエン酸より選ばれた一種以上の化合物を用いるこ
とを特徴とする。
【0007】オゾン発生の酸素を供給する。
【0008】本発明の請求項3は、半導体基板上の白金
層を化学機械研磨する研磨液が、(a)弗化水素酸 3
0〜75容量%と純水 70〜25容量%の混合液、
(b)弗化水素酸 30容量%、濃硝酸 20容量%、
約36%過酸化水素水 50容量%の混合液、(c)弗
化水素酸 50容量%と純水 40容量%と酢酸 10
容量%の混合液、および(d)前記(a)から(c)お
よび(c)の研磨液に更に固形砥粒が研磨液中2〜15
重量%の割合となる含有量となるように配合された研磨
液から選らばれたものであることを特徴とする。
【0009】これら研磨液は、市場より容易に入手でき
る。あるいは市場より入手した研磨剤を混合して調製で
きる。
【0010】本発明の請求項4は、半導体基板上の白金
層を化学機械研磨する際の印加は、基板が負電位で基板
と研磨パッド間に介在する研磨液が正電位となるように
基板と研磨液との間に電圧を印加することを特徴とす
る。
【0011】印加が、基板が正電位で基板と研磨パッド
間に介在する研磨液が負電位となるように基板と研磨液
との間に電圧を印加すると研磨速度の改良効果は大きい
が、選られる白金の平坦製性は、印加を基板が負電位で
基板と研磨パッド間に介在する研磨液が正電位となるよ
うに基板と研磨液との間に電圧を印加した場合より劣
る。
【0012】本発明の請求項5は、上記半導体基板上の
白金層の化学機械研磨方法において、印加は、基板上の
複数の負電極と、研磨液を供給するノズル内の複数の正
電極を用いて基板と研磨液との間に電圧を印加するもの
であることを特徴とする。電極が1個の場合は研磨速度
が遅くなるし、基板の平坦性が電極を複数用いた場合よ
りも劣る。よって、電極を複数用いることにより研磨速
度がより向上し、平坦性もより向上する。
【0013】本発明の請求項6は、上記半導体基板上の
白金層の化学機械研磨方法において、電極としてオゾン
や弗化水素酸に耐久性のあるセラミック電極、ポリマ−
電極または活性炭電極を使用するものである。白金電極
では、暫時溶解してしまい、適切な時期に電極の交換が
必要となるが、オゾンや弗化水素酸に耐久性のあるセラ
ミック電極、ポリマ−電極または活性炭電極を使用する
ことにより電極の交換が不要となる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明をさら
に詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示す化学
機械研磨(CMP)装置の正面図、図2は本発明の別の
一実施例を示す化学機械研磨装置の正面図である。
【0015】図1、図2に示すCMP装置1において、
Wは基板、Waは基板の白金層を有する表面側、2はチ
ャック機構、3はスピンドル軸、4は研磨パッド、5は
テフロン(ポリ4弗化エチレン)被覆スピンドル軸、6
は研磨液供給ノズル、7は負電極、8は正電極、9は電
源、10はケ−ブル、11はケ−ブル保持スリップリン
グまたはユニバ−サルジョイントでスピンドル軸に結合
されたケ−ブル保持管である。
【0016】負電極7としては白金電極、セラミック電
極、ポリマ電極が、正電極としては白金電極、セラミッ
ク電極、ポリマ電極、炭素材料をパ−フルオロ(アルキ
ルビニ−ルエ−テル)・弗化ビニリデン共重合体バイン
ダ−で結合した活性炭素電極等が用いられる。負電極、
正電極同一であっても異なっていてもよい。ポリマ電極
としてはアセチレン、ピロ−ル、フラン、チオフェン、
イソチアナフテンおよびアクリロニトリルより選ばれた
モノマ−の単独重合体または、これらモノマ−の一種以
上と(メタ)アクリル酸アルキルエステル(アルキル基
の炭素数は1〜4)やスチレンスルホン酸との共重合体
を電気的ド−ピングさせて得られた導電材を用いた電極
が使用される。オゾン、弗化水素酸への耐久性の面から
は、セラミック電極、ポリマ−電極、活性炭電極が好ま
しい。印加電圧は、10〜600mV、電流は0.1〜
10Aである。印加通電により基板上の白金膜上でオゾ
ンが発生し、弗酸とオゾンの両酸化剤の作用により白金
が溶け出し、白金層の平坦化が行われる。
【0017】電極の保持は図1に示すようにスリップ保
持リング11内に複数のリ−ドケ−ブルを垂らし、電極
を吊り下げてもよいし、図2に示すように電極をバネで
基板側面の金属層に押し付け、ロ−タリ−ジョイントに
よりスピンドル軸に結合され、天井より吊り下げられて
いる保持管に収納させてもよい。さらに、図示はしない
が、複数の電極を保持板に固定し、この保持板をエア−
シリンダで基板表面に押圧するようにしてもよい。
【0018】研磨液は、弗化水素酸(HF)と酸素含有
化合物を含有するもので、酸素含有化合物として、純
水、過酸化水素、硝酸、硫酸、リン酸、酢酸、蓚酸、マ
ロン酸、クエン酸、リンゴ酸、過ヨウ素酸等が挙げられ
る。具体的には、(a)弗化水素弗酸 30〜75容量
%と純水 70〜25容量%の混合液、(b)弗化水素
酸 30容量%、濃硝酸 20容量%、約36%過酸化
水素水 50容量%の混合液、(c)弗化水素酸 50
容量%と純水 40容量%と酢酸 10容量%の混合
液、および(d)前記(a)から(c)の研磨液に更に
固形砥粒が研磨液中2〜15重量%の割合となる含有量
となるように配合された研磨液が挙げられる。
【0019】固形砥粒としては、シリコン、コロイダル
シリカ、ベ−マイト、酸化セリウム、二酸化マンガン、
アルミナ等が挙げられる。必要により、更に界面活性
剤、キレ−ト剤、などが配合される。固形砥粒を配合す
ることにより更に研磨速度は向上する。例えば、負電
極、正電極とも各々4個の電極を用い、1mV、1.2
Aで印加を行う場合、研磨液が弗化水素酸 50容量%
と純水 50容量%の混合液を用いると白金層の研磨速
度は500オングストロ−ム/分であるのが、この研磨
液に10重量%の割合でコロイダルシリカを配合した研
磨液を用いると研磨速度は1500オングストロ−ム/
分で、また、この研磨液に10重量%の割合でシリコン
粉末を配合した研磨液を用いると研磨速度は1700オ
ングストロ−ム/分であった。また、研磨液が弗化水素
酸 30容量%、濃硝酸 20容量%、約36%過酸化
水素水 50容量%の混合液の場合、研磨速度は800
オングストロ−ム/分であり、この研磨液に10重量%
の割合でコロイダルシリカを配合した研磨液を用いると
研磨速度は2000オングストロ−ム/分、この研磨液
に10重量%の割合でシリコン粉末を配合した研磨液を
用いると研磨速度は2300オングストロ−ム/分であ
った。
【0020】スピンドル軸の回転速度は、20〜150
rpm、基板への研磨パッドの押圧は10〜150g/
cm2が一般である。研磨パッドとしては、ポリ(4弗
化エチレン)、ポリ(ジフルオロジクロロエチレン)、
ジフルオロジクロロエチレン・エチレン共重合体、トリ
フルオロモノクロロエチレン・エチレン共重合体など
の、弗化水素酸やオゾンに対して優れた耐薬品性を示す
樹脂を素材とするものが使用される。
【0021】
【発明の効果】本発明の基板上の白金層の化学機械研磨
方法は、液中研磨が可能であり、研磨速度が速い利点を
有する。特に、研磨液にシリコン(Si)を配合したも
のは研磨速度が速い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施を行う化学機械研磨装置の正面
図である。
【図2】 本発明の実施を行う他の化学機械研磨装置の
正面図である。
【符号の説明】
1 化学機械研磨装置 W 基板 2 チャック機構 3 スピンドル軸 4 研磨パッド 5 テフロン(ポリ4弗化エチレン)被覆スピンドル
軸 6 研磨液供給ノズル 7 負電極 8 正電極 9 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C058 AA07 AA09 AB04 AC04 BA02 BA09 CB03 CB10 DA02 DA12 DA17 5F043 AA26 BB30 DD10 DD14 DD16 DD30 EE07 EE08 FF07 GG02 GG04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の表面に研磨パッドを押し付け、基
    板と研磨パッド間に研磨液を介在させつつ研磨パッドを
    摺動させて基板上の白金層の平坦化を行う化学機械研磨
    方法であって、 研磨液として弗化水素酸と酸素含有化合物を含有する液
    体を用い、かつ、化学機械研磨中に基板と研磨パッドと
    の間の研磨液と、基板に電圧を印加させて研磨液よりオ
    ゾンを発生させて白金層の平坦化を行うことを特徴とす
    る、半導体基板上の白金層の化学機械研磨方法。
  2. 【請求項2】 研磨液中の酸素含有化合物が、純水、過
    酸化水素、硝酸、硫酸、リン酸、酢酸、蓚酸、マロン
    酸、クエン酸より選ばれた一種以上の化合物であること
    を特徴とする、請求項1に記載の化学機械研磨方法。
  3. 【請求項3】 研磨液が、(a)弗化水素酸 30〜7
    5容量%と純水 70〜25容量%の混合液、(b)弗
    化水素酸 30容量%、濃硝酸 20容量%、約36%
    過酸化水素水 50容量%の混合液、(c)弗化水素酸
    50容量%と純水 40容量%と酢酸 10容量%の
    混合液、および(d)前記(a)から(c)および
    (c)の研磨液に更に固形砥粒が研磨液中2〜15重量
    %の割合となる含有量となるように配合された研磨液か
    ら選らばれたものである、請求項2に記載の化学機械研
    磨方法。
  4. 【請求項4】 印加は、基板が負電位で基板と研磨パッ
    ド間に介在する研磨液が正電位となるように基板と研磨
    液との間に電圧を印加するものであることを特徴とす
    る、請求項1に記載の化学機械研磨方法。
  5. 【請求項5】 印加は、基板上の複数の負電極と、研磨
    液を供給するノズル内の複数の正電極を用いて基板と研
    磨液との間に電圧を印加するものであることを特徴とす
    る、請求項4に記載の化学機械研磨方法。
  6. 【請求項6】 電極が、セラミック電極、ポリマ−電
    極、活性炭電極より選ばれたものであることを特徴とす
    る、請求項1に記載の化学機械研磨方法。
JP34271599A 1999-12-02 1999-12-02 半導体基板上の白金層の化学機械研磨方法 Pending JP2001160545A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34271599A JP2001160545A (ja) 1999-12-02 1999-12-02 半導体基板上の白金層の化学機械研磨方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34271599A JP2001160545A (ja) 1999-12-02 1999-12-02 半導体基板上の白金層の化学機械研磨方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001160545A true JP2001160545A (ja) 2001-06-12

Family

ID=18355936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34271599A Pending JP2001160545A (ja) 1999-12-02 1999-12-02 半導体基板上の白金層の化学機械研磨方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001160545A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004043952A (ja) * 2002-05-17 2004-02-12 Ebara Corp 電解加工方法及び装置
JP2004514266A (ja) * 1999-12-14 2004-05-13 ロデール ホールディングス インコーポレイテッド 貴金属用研磨組成物
JPWO2003009362A1 (ja) * 2001-07-19 2004-11-11 株式会社ニコン 研磨体、cmp研磨装置及び半導体デバイスの製造方法
US10369676B2 (en) 2016-07-06 2019-08-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Chemical mechanical polishing apparatus
WO2020189004A1 (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置、基板処理方法、および、半導体製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004514266A (ja) * 1999-12-14 2004-05-13 ロデール ホールディングス インコーポレイテッド 貴金属用研磨組成物
JPWO2003009362A1 (ja) * 2001-07-19 2004-11-11 株式会社ニコン 研磨体、cmp研磨装置及び半導体デバイスの製造方法
JP2004043952A (ja) * 2002-05-17 2004-02-12 Ebara Corp 電解加工方法及び装置
US10369676B2 (en) 2016-07-06 2019-08-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Chemical mechanical polishing apparatus
WO2020189004A1 (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置、基板処理方法、および、半導体製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW559928B (en) Methods and compositions for chemical mechanical polishing barrier layer materials
KR100745447B1 (ko) 금속의화학기계적연마에유용한조성물및슬러리
JP4740110B2 (ja) 混合研磨材の研磨用組成物及びその使用方法
JP4782673B2 (ja) Cmp用被覆金属酸化物粒子
TWI375712B (en) Slurry compositions, methods of preparing slurry compositions, and methods of polishing an object using slurry compositions
US20030168627A1 (en) Slurry and method for chemical mechanical polishing of metal structures including refractory metal based barrier layers
US8603319B2 (en) Methods and systems for removing materials from microfeature workpieces with organic and/or non-aqueous electrolytic media
US20060096179A1 (en) CMP composition containing surface-modified abrasive particles
KR20110095838A (ko) 금속의 화학 기계적 연마에 유용한 조성물 및 슬러리
KR20100084197A (ko) 양으로 하전된 고분자 전해질로 처리된 cmp용 음이온성 연마제 입자
TW200301175A (en) Methods for planarization of group VIII metal-containing surfaces using complexing agents
JP2000501771A (ja) 化学機械研磨組成物及び化学機械研磨方法
KR20050102112A (ko) 모듈라 베리어 제거 연마 슬러리
WO2006076857A1 (fr) Systeme de polissage chimio-mecanique et solution abrasive
KR20100050415A (ko) 화학 기계 연마 조성물 및 관련 방법
JP4791037B2 (ja) 導電性ポリマーを含有する研磨用組成物
WO2009119485A1 (ja) 金属用研磨液及びこの研磨液を用いた研磨方法
KR100713286B1 (ko) 산화가스들을 사용해서 8족 금속-함유 표면을 평탄화하는 방법
JP4756814B2 (ja) ルテニウムcmp用溶液及びこれらを利用するルテニウムパターン形成方法
JP2001160545A (ja) 半導体基板上の白金層の化学機械研磨方法
JP2001023940A (ja) 半導体集積回路の平坦化方法及びそのための化学的機械研磨スラリ
JP3660511B2 (ja) 研磨方法及び半導体装置の製造方法
JP4251395B2 (ja) 研磨用スラリー
Seo et al. Improvements of oxide-chemical mechanical polishing performances and aging effect of alumina and silica mixed abrasive slurries
CN1238560C (zh) 铂化学机械抛光用的溶液