JP2001244224A - アルミニウムの化学的機械研磨におけるパッドグレージングの除去 - Google Patents
アルミニウムの化学的機械研磨におけるパッドグレージングの除去Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パッドのグレージングを減らしたＣＭＰによ
るＡｌ及び／又はＡｌ合金の平坦化を可能にする方法、
特に、パッドのグレージングを除去又は大幅に減少させ
ることによるＡｌ及び／又はＡｌ合金の高製造スループ
ットのＣＭＰを可能にする方法を提供すること。 【解決手段】 Ａｌ及びＡｌ合金のＣＭＰ中の研磨パッ
ドのグレージングは、研磨材粒子の研磨副産物による塊
状化を防止するのに十分な量の界面活性剤を含む中性研
磨スラリを利用することで除去又は大幅に減少される。
実施形態は、研磨Ａｌ2Ｏ3粒子と、Ａｌ2Ｏ3研磨材スラ
リがＡｌ（ＯＨ）3研磨副産物によって塊状化するのを
防止する約０．０２から約５重量％の界面活性剤とを含
むスラリを利用したＡｌ又はＡｌ合金表面のＣＭＰを含
む。実施形態は更に、Ａｌ（ＯＨ） 3研磨副産物を溶解
する酸又は塩基、若しくは除去する錯化剤を使用した別
の状態でのその後のパッドのコンディショニングを含
む。
るＡｌ及び／又はＡｌ合金の平坦化を可能にする方法、
特に、パッドのグレージングを除去又は大幅に減少させ
ることによるＡｌ及び／又はＡｌ合金の高製造スループ
ットのＣＭＰを可能にする方法を提供すること。 【解決手段】 Ａｌ及びＡｌ合金のＣＭＰ中の研磨パッ
ドのグレージングは、研磨材粒子の研磨副産物による塊
状化を防止するのに十分な量の界面活性剤を含む中性研
磨スラリを利用することで除去又は大幅に減少される。
実施形態は、研磨Ａｌ2Ｏ3粒子と、Ａｌ2Ｏ3研磨材スラ
リがＡｌ（ＯＨ）3研磨副産物によって塊状化するのを
防止する約０．０２から約５重量％の界面活性剤とを含
むスラリを利用したＡｌ又はＡｌ合金表面のＣＭＰを含
む。実施形態は更に、Ａｌ（ＯＨ） 3研磨副産物を溶解
する酸又は塩基、若しくは除去する錯化剤を使用した別
の状態でのその後のパッドのコンディショニングを含
む。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、平坦性を改善した半導体装置に
おけるアルミニウム（Ａｌ）及び／又はアルミニウム合
金の金属化に関する。本発明は、高速集積回路の製造に
おけるアルミニウム及びアルミニウム合金表面の化学的
機械研磨（ＣＭＰ）に適用し得る。
おけるアルミニウム（Ａｌ）及び／又はアルミニウム合
金の金属化に関する。本発明は、高速集積回路の製造に
おけるアルミニウム及びアルミニウム合金表面の化学的
機械研磨（ＣＭＰ）に適用し得る。
【０００２】
【背景技術】従来の半導体装置は、典型的にドーピング
された単結晶シリコンである半導体基板と、複数の連続
的に形成された中間層の誘導体及び導電パターンとを備
える。集積回路は、相互配線間隔によって隔てられた導
電ラインと、バスライン、ビットライン、ワードライン
及びロジック相互接続ライン等の複数の相互接続ライン
とを備える複数の導電パターンを含んで形成される。通
常、異なる層、つまり下層及び上層の導電パターンは、
バイアホールを埋める導電プラグによって電気的に接続
され、一方、コンタクトホールを埋める導電プラグは、
ソース／ドレイン領域等の半導体基板上のアクティブな
領域との電気接続を確立する。導電ラインは、通常、半
導体基板と実質的に平行に伸びるトレンチ内に形成され
る。５レベル以上の金属化を含む半導体化された「チッ
プ」は、装置形状がサブミクロンレベルの深さに縮小す
るにつれ、更に一般的になってきている。
された単結晶シリコンである半導体基板と、複数の連続
的に形成された中間層の誘導体及び導電パターンとを備
える。集積回路は、相互配線間隔によって隔てられた導
電ラインと、バスライン、ビットライン、ワードライン
及びロジック相互接続ライン等の複数の相互接続ライン
とを備える複数の導電パターンを含んで形成される。通
常、異なる層、つまり下層及び上層の導電パターンは、
バイアホールを埋める導電プラグによって電気的に接続
され、一方、コンタクトホールを埋める導電プラグは、
ソース／ドレイン領域等の半導体基板上のアクティブな
領域との電気接続を確立する。導電ラインは、通常、半
導体基板と実質的に平行に伸びるトレンチ内に形成され
る。５レベル以上の金属化を含む半導体化された「チッ
プ」は、装置形状がサブミクロンレベルの深さに縮小す
るにつれ、更に一般的になってきている。
【０００３】多層半導体装置の製造において、Ａｌ又は
Ａｌ合金等の金属層は、誘導体中間層と、実質的に平坦
な表面を得るためにＣＭＰによって平坦化された表面と
の開口部に付着される。従来のＣＭＰ技術において、ウ
ェーハキャリヤアセンブリは、ＣＭＰ器具の研磨パッド
と接触した状態で回転する。研磨パッドは、回転する研
磨用ターンテーブル又はプラテンに取り付けられている
か、外部の駆動力によって駆動される固定された研磨テ
ーブル上で動く。ウェーハは、通常、回転又は直線移動
研磨パッドに対してウェーハを押しつける制御可能な圧
力を提供するキャリヤ又は研磨ヘッドに取り付けられ
る。ＣＭＰ器具は、薄い半導体ウェーハそれぞれの表面
と研磨パッドとの間の研磨又は摩擦動作を実行し、その
間に、ウェーハと研磨ヘッドとの間に力を加えながら、
化学的動作及び機械的動作を実行するために、反応性溶
液中に研磨粒子を含む研磨スラリを供給する。
Ａｌ合金等の金属層は、誘導体中間層と、実質的に平坦
な表面を得るためにＣＭＰによって平坦化された表面と
の開口部に付着される。従来のＣＭＰ技術において、ウ
ェーハキャリヤアセンブリは、ＣＭＰ器具の研磨パッド
と接触した状態で回転する。研磨パッドは、回転する研
磨用ターンテーブル又はプラテンに取り付けられている
か、外部の駆動力によって駆動される固定された研磨テ
ーブル上で動く。ウェーハは、通常、回転又は直線移動
研磨パッドに対してウェーハを押しつける制御可能な圧
力を提供するキャリヤ又は研磨ヘッドに取り付けられ
る。ＣＭＰ器具は、薄い半導体ウェーハそれぞれの表面
と研磨パッドとの間の研磨又は摩擦動作を実行し、その
間に、ウェーハと研磨ヘッドとの間に力を加えながら、
化学的動作及び機械的動作を実行するために、反応性溶
液中に研磨粒子を含む研磨スラリを供給する。
【０００４】研磨スラリ処理に利用される従来の研磨パ
ッドは、通常、ポリウレタン等の溝の付いた多孔性の重
合体表面を備え、研磨スラリはＣＭＰの対象となる特定
の素材によって変化する。基本的には、溝が研磨スラリ
をＣＭＰの対象となるウェーハに運ぶ間に、研磨スラリ
は重合体表面の孔を埋める。通常、ＣＭＰは、シリコン
ウェーハ自体だけではなく、酸化シリコン等の様々な誘
導体層、Ａｌ及び銅等の導電体層、又はダマシン処理の
ように、誘電体材料及び導電体材料の両方を含む層でも
実施される。
ッドは、通常、ポリウレタン等の溝の付いた多孔性の重
合体表面を備え、研磨スラリはＣＭＰの対象となる特定
の素材によって変化する。基本的には、溝が研磨スラリ
をＣＭＰの対象となるウェーハに運ぶ間に、研磨スラリ
は重合体表面の孔を埋める。通常、ＣＭＰは、シリコン
ウェーハ自体だけではなく、酸化シリコン等の様々な誘
導体層、Ａｌ及び銅等の導電体層、又はダマシン処理の
ように、誘電体材料及び導電体材料の両方を含む層でも
実施される。
【０００５】小型化の流れが急速に進みにつれ、特に、
約０．２５ミクロン未満等のサブミクロンのサイズを達
成することに関して、従来のフォトリソグラフィ技術の
焦点深度の制限に挑むのを回避するために、高レベルの
平坦性を有する表面を得ることの重要性が増している。
しかし、ＣＭＰ研磨処理中、研磨パッドの研磨面は交換
される。こうした交換は、特に、研磨パッドの孔に蓄積
した使用済みスラリと、パッドに対する基板の荷重によ
る研磨パッド表面の圧縮によって発生すると考えられて
いる。多孔性研磨面での使用済みスラリの蓄積と、パッ
ド表面の圧縮との組み合わせにより、パッド上で「グレ
ージングされた」状態が生成される。グレージングされ
たパッドは、通常、摩擦係数が低くなり、従って新しい
又はグレージングされていない研磨パッドに比べて、素
材除去率が大幅に低くなる。研磨パッドの除去率が減少
すると、基板を研磨するのに要する時間が増加し、製造
スループットが減少する。基板の一貫した研磨を達成す
る重要な要素は、研磨パッドの表面の状態である。加え
て、グレージングされたパッド表面は、ウェーハ表面の
スクラッチを引き起こす。したがって、従来の動作に
は、デラウェア州ニューアークのロデル社から入手可能
な織ったポリウレタン素材のモデルＩＣ１０００又はＳ
ｕｂｏｌ Ｖのような従来の研磨パッドを、コンディシ
ョニングツールを使用してコンディショニングすること
が含まれる。例えば、シェンドン他の米国特許第５，７
７５，９８３号を参照されたい。。スクローバンは、米
国特許第５，６４５，６８２号において、半導体ウェー
ハの平坦化の際に、平坦化される表面上に供給するコン
ディショニング溶液の使用について開示している。
約０．２５ミクロン未満等のサブミクロンのサイズを達
成することに関して、従来のフォトリソグラフィ技術の
焦点深度の制限に挑むのを回避するために、高レベルの
平坦性を有する表面を得ることの重要性が増している。
しかし、ＣＭＰ研磨処理中、研磨パッドの研磨面は交換
される。こうした交換は、特に、研磨パッドの孔に蓄積
した使用済みスラリと、パッドに対する基板の荷重によ
る研磨パッド表面の圧縮によって発生すると考えられて
いる。多孔性研磨面での使用済みスラリの蓄積と、パッ
ド表面の圧縮との組み合わせにより、パッド上で「グレ
ージングされた」状態が生成される。グレージングされ
たパッドは、通常、摩擦係数が低くなり、従って新しい
又はグレージングされていない研磨パッドに比べて、素
材除去率が大幅に低くなる。研磨パッドの除去率が減少
すると、基板を研磨するのに要する時間が増加し、製造
スループットが減少する。基板の一貫した研磨を達成す
る重要な要素は、研磨パッドの表面の状態である。加え
て、グレージングされたパッド表面は、ウェーハ表面の
スクラッチを引き起こす。したがって、従来の動作に
は、デラウェア州ニューアークのロデル社から入手可能
な織ったポリウレタン素材のモデルＩＣ１０００又はＳ
ｕｂｏｌ Ｖのような従来の研磨パッドを、コンディシ
ョニングツールを使用してコンディショニングすること
が含まれる。例えば、シェンドン他の米国特許第５，７
７５，９８３号を参照されたい。。スクローバンは、米
国特許第５，６４５，６８２号において、半導体ウェー
ハの平坦化の際に、平坦化される表面上に供給するコン
ディショニング溶液の使用について開示している。
【０００６】従来の研磨スラリについては、シェルバ他
が米国特許第５，８５８，８１３号で開示しているが、
このスラリは酸化シリコンを研磨するためのもので、界
面活性剤を含んでいる。ホイン他は、米国特許第５，７
０４，９８７号で、非イオン化重合体界面活性剤を含む
基本的な研磨溶液について開示している。ムロヤマは、
米国特許第５，７０９，５８８号で、少なくともカルボ
キシル基含有素材と、アミノ基含有素材と、スルホン酸
基含有素材とを含む、酸化シリコンの基本的な研磨スラ
リについて開示している。
が米国特許第５，８５８，８１３号で開示しているが、
このスラリは酸化シリコンを研磨するためのもので、界
面活性剤を含んでいる。ホイン他は、米国特許第５，７
０４，９８７号で、非イオン化重合体界面活性剤を含む
基本的な研磨溶液について開示している。ムロヤマは、
米国特許第５，７０９，５８８号で、少なくともカルボ
キシル基含有素材と、アミノ基含有素材と、スルホン酸
基含有素材とを含む、酸化シリコンの基本的な研磨スラ
リについて開示している。
【０００７】Ａｌ及びＡｌ合金のＣＭＰにおけるパッド
のグレージングは、製造スループットの深刻な障害とな
る。例えば、Ａｌ及びＡｌ合金のＣＭＰの１分毎にパッ
ドのグレージングを除去するためのパッドのコンディシ
ョニングに２分を要する。こうしたパッドのコンディシ
ョニングは、通常、メガソニックパッド洗浄とダイヤモ
ンドディスクによる別の状態での処置とを利用して実行
する。大量の時間を消費するのに加え、メガソニックノ
ズルはかなり高価である。
のグレージングは、製造スループットの深刻な障害とな
る。例えば、Ａｌ及びＡｌ合金のＣＭＰの１分毎にパッ
ドのグレージングを除去するためのパッドのコンディシ
ョニングに２分を要する。こうしたパッドのコンディシ
ョニングは、通常、メガソニックパッド洗浄とダイヤモ
ンドディスクによる別の状態での処置とを利用して実行
する。大量の時間を消費するのに加え、メガソニックノ
ズルはかなり高価である。
【０００８】パッドのグレージングを減らしたＣＭＰに
よるＡｌ及び／又はＡｌ合金の平坦化を可能にする方法
に対する必要性が存在する。特に、パッドのグレージン
グを除去又は大幅に減少させることによるＡｌ及び／又
はＡｌ合金の高製造スループットのＣＭＰを可能にする
方法に対する必要性が存在する。
よるＡｌ及び／又はＡｌ合金の平坦化を可能にする方法
に対する必要性が存在する。特に、パッドのグレージン
グを除去又は大幅に減少させることによるＡｌ及び／又
はＡｌ合金の高製造スループットのＣＭＰを可能にする
方法に対する必要性が存在する。
【０００９】
【発明の概要】本発明の利点は、パッドのグレージング
が無い又は大幅に減少された高製造スループットのＣＭ
ＰによるＡｌ及びＡｌ合金の平坦化を行う方法である。
が無い又は大幅に減少された高製造スループットのＣＭ
ＰによるＡｌ及びＡｌ合金の平坦化を行う方法である。
【００１０】本発明の別の利点及びその他の特徴につい
ては、一部は以下の説明に記載され、一部は以下の検討
により当業者に自明であったり、また本発明の実施から
教示されよう。本発明の利点は、上記特許請求の範囲で
特に記載されているように実現され且つ取得され得る。
ては、一部は以下の説明に記載され、一部は以下の検討
により当業者に自明であったり、また本発明の実施から
教示されよう。本発明の利点は、上記特許請求の範囲で
特に記載されているように実現され且つ取得され得る。
【００１１】本発明によれば、前記その他の利点は、Ａ
ｌ又はＡｌ合金表面を平坦化する方法によって一部が達
成され、この方法は、酸化アルミニウム研磨材（Ａｌ2
Ｏ3）粒子を含有する実質的に中性のｐＨのスラリと、
Ａｌ2Ｏ3粒子が水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）
を含有するＣＭＰの副産物と共に塊状化するのを防止す
るのに十分な量の界面活性剤とを利用した研磨パッドで
の表面のＣＭＰを含む。
ｌ又はＡｌ合金表面を平坦化する方法によって一部が達
成され、この方法は、酸化アルミニウム研磨材（Ａｌ2
Ｏ3）粒子を含有する実質的に中性のｐＨのスラリと、
Ａｌ2Ｏ3粒子が水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）
を含有するＣＭＰの副産物と共に塊状化するのを防止す
るのに十分な量の界面活性剤とを利用した研磨パッドで
の表面のＣＭＰを含む。
【００１２】本発明の実施形態は、Ａｌ（ＯＨ）3を含
有するＣＭＰの副産物を溶解又は化合させて除去する化
学剤を使用して研磨パッド表面を処置することによる、
別の状態での研磨パッド表面のコンディショニングを更
に含む。本発明の実施形態は、約０．０２から約５重量
％の非イオン化界面活性剤を含むスラリでのＣＭＰと、
脱イオン化水、硫酸等の酸、水酸化カリウム等の塩基、
又はＡｌ（ＯＨ）3と化合する錯化剤を含有する化学剤
を利用した別の状態での研磨パッドのコンディショニン
グとを含む。
有するＣＭＰの副産物を溶解又は化合させて除去する化
学剤を使用して研磨パッド表面を処置することによる、
別の状態での研磨パッド表面のコンディショニングを更
に含む。本発明の実施形態は、約０．０２から約５重量
％の非イオン化界面活性剤を含むスラリでのＣＭＰと、
脱イオン化水、硫酸等の酸、水酸化カリウム等の塩基、
又はＡｌ（ＯＨ）3と化合する錯化剤を含有する化学剤
を利用した別の状態での研磨パッドのコンディショニン
グとを含む。
【００１３】本発明の付加的な利点は、当業者にとっ
て、以下の詳細な説明から容易に明白となり、以下の説
明では、本発明を実施するのに最適と考えられる方式の
単なる例示として、本発明の実施形態が説明されてい
る。理解されるように、本発明はその他の異なる実施形
態においても可能であり、いくつかの詳細は、すべて本
発明から逸脱することなく、様々な明白な点において変
形が可能である。したがって、この説明は例示的な性質
のものであり、限定的なものと做されるべきではない。
て、以下の詳細な説明から容易に明白となり、以下の説
明では、本発明を実施するのに最適と考えられる方式の
単なる例示として、本発明の実施形態が説明されてい
る。理解されるように、本発明はその他の異なる実施形
態においても可能であり、いくつかの詳細は、すべて本
発明から逸脱することなく、様々な明白な点において変
形が可能である。したがって、この説明は例示的な性質
のものであり、限定的なものと做されるべきではない。
【００１４】
【発明の説明】本発明では、Ａｌ及びＡｌ合金の両方又
は一方のＣＭＰに伴うパッドのグレージングの問題に取
り組み、これを解決する。本開示を通じて使用されてい
る通り、記号Ａｌは、高純度アルミニウム元素及び少な
くとも約８０％のアルミニウムを含むアルミニウム合金
等のアルミニウムベースの合金を包含することを意図し
ている。同じく本開示を通じて使用されている通り、
「元の状態」でのコンディショニングという表現は、ウ
ェーハのＣＭＰ中に実施される研磨パッドのコンディシ
ョニングを含有し、一方、「別の状態」でのコンディシ
ョニングという表現は、ウェーハのＣＭＰとは別に実施
される研磨パッドのコンディショニングを含有すること
を意図している。
は一方のＣＭＰに伴うパッドのグレージングの問題に取
り組み、これを解決する。本開示を通じて使用されてい
る通り、記号Ａｌは、高純度アルミニウム元素及び少な
くとも約８０％のアルミニウムを含むアルミニウム合金
等のアルミニウムベースの合金を包含することを意図し
ている。同じく本開示を通じて使用されている通り、
「元の状態」でのコンディショニングという表現は、ウ
ェーハのＣＭＰ中に実施される研磨パッドのコンディシ
ョニングを含有し、一方、「別の状態」でのコンディシ
ョニングという表現は、ウェーハのＣＭＰとは別に実施
される研磨パッドのコンディショニングを含有すること
を意図している。
【００１５】半導体装置製造の従来の動作には、ダマシ
ン技術によってＡｌ導電パターンを形成する際に、Ａｌ
付着層のＣＭＰが含まれる。パッドのグレージングはＣ
ＭＰの均一性及び研磨速度に悪影響を与える。したがっ
て、パッドのコンディショニングが必要になり、メガソ
ニックパッド洗浄及びダイヤモンドディスクを使用した
元の状態でのコンディショニングや別の状態でのコンデ
ィショニングを行い、こうした研磨パッドのコンディシ
ョニングはＣＭＰ１分毎に２分を要するため、製造スル
ープットに悪影響を与える。研究及び実験を実施し、Ａ
ｌのパッドのグレージング問題に改善措置で取り組むの
ではなく、Ａｌのパッドのグレージングを防止するため
の方法を案出するために、動作中のパッドのグレージン
グのメカニズムに関する知識を獲得した。こうした実験
及び調査の実施において、ＡｌのＣＭＰが、Ａｌ（Ｏ
Ｈ）3を含有する研磨副産物を生成することが分かっ
た。Ａｌは酸性及び塩基性溶液の両方に溶解するため、
ＡｌのＣＭＰのスラリは実質的に中性のｐＨである。し
かし、Ａｌ（ＯＨ）3は中性のｐＨでは溶解しない。Ａ
ｌ2Ｏ3の研磨材粒子は通常、負に帯電し、Ａｌ+++、Ａ
ｌ（ＯＨ）++、及びＡｌ（ＯＨ）2 +を引きつけるため、
沈殿が発生する。ゼラチン状のＡｌ（ＯＨ）3とＡｌ2Ｏ
3の沈殿によって、パッドのグレージングが発生すると
考えられている。
ン技術によってＡｌ導電パターンを形成する際に、Ａｌ
付着層のＣＭＰが含まれる。パッドのグレージングはＣ
ＭＰの均一性及び研磨速度に悪影響を与える。したがっ
て、パッドのコンディショニングが必要になり、メガソ
ニックパッド洗浄及びダイヤモンドディスクを使用した
元の状態でのコンディショニングや別の状態でのコンデ
ィショニングを行い、こうした研磨パッドのコンディシ
ョニングはＣＭＰ１分毎に２分を要するため、製造スル
ープットに悪影響を与える。研究及び実験を実施し、Ａ
ｌのパッドのグレージング問題に改善措置で取り組むの
ではなく、Ａｌのパッドのグレージングを防止するため
の方法を案出するために、動作中のパッドのグレージン
グのメカニズムに関する知識を獲得した。こうした実験
及び調査の実施において、ＡｌのＣＭＰが、Ａｌ（Ｏ
Ｈ）3を含有する研磨副産物を生成することが分かっ
た。Ａｌは酸性及び塩基性溶液の両方に溶解するため、
ＡｌのＣＭＰのスラリは実質的に中性のｐＨである。し
かし、Ａｌ（ＯＨ）3は中性のｐＨでは溶解しない。Ａ
ｌ2Ｏ3の研磨材粒子は通常、負に帯電し、Ａｌ+++、Ａ
ｌ（ＯＨ）++、及びＡｌ（ＯＨ）2 +を引きつけるため、
沈殿が発生する。ゼラチン状のＡｌ（ＯＨ）3とＡｌ2Ｏ
3の沈殿によって、パッドのグレージングが発生すると
考えられている。
【００１６】ＡｌをＣＭＰした際のパッドのグレージン
グのメカニズムに関して知識を得た後、Ａｌ（ＯＨ）3
とＡｌ2Ｏ3の沈殿を防止又は大幅に減少させ、これによ
りパッドのグレージングを防止又は大幅に減少される方
法を決定するための研究を更に実施した。本発明の実施
形態に従えば、ＡｌをＣＭＰする際のパッドのグレージ
ングは、ＣＭＰスラリのＡｌ2Ｏ3研磨材粒子がＡｌ（Ｏ
Ｈ）3のＣＭＰ副産物によって塊状化するのを防止する
非イオン化界面活性剤等の界面活性剤を十分に含むＣＭ
Ｐスラリを利用することにより、防止又は大幅に減少さ
れる。言い換えれば、ＡｌのＣＭＰに伴うパッドのグレ
ージングの問題の原因がＡｌ2Ｏ3とＡｌ（ＯＨ）3の塊
状化であることを発見した後、こうした塊状化を防止又
は大幅に減少させることにより、パッドのグレージング
を防止又は大幅に減少できることを発見した。Ａｌ2Ｏ3
研磨材粒子の表面の電荷を変化させ、Ａｌ（ＯＨ）3と
の塊状化を防止するのに十分な量の非イオン化界面活性
剤を含む研磨パッドスラリを利用するのが特に効果的な
ことを発見した。
グのメカニズムに関して知識を得た後、Ａｌ（ＯＨ）3
とＡｌ2Ｏ3の沈殿を防止又は大幅に減少させ、これによ
りパッドのグレージングを防止又は大幅に減少される方
法を決定するための研究を更に実施した。本発明の実施
形態に従えば、ＡｌをＣＭＰする際のパッドのグレージ
ングは、ＣＭＰスラリのＡｌ2Ｏ3研磨材粒子がＡｌ（Ｏ
Ｈ）3のＣＭＰ副産物によって塊状化するのを防止する
非イオン化界面活性剤等の界面活性剤を十分に含むＣＭ
Ｐスラリを利用することにより、防止又は大幅に減少さ
れる。言い換えれば、ＡｌのＣＭＰに伴うパッドのグレ
ージングの問題の原因がＡｌ2Ｏ3とＡｌ（ＯＨ）3の塊
状化であることを発見した後、こうした塊状化を防止又
は大幅に減少させることにより、パッドのグレージング
を防止又は大幅に減少できることを発見した。Ａｌ2Ｏ3
研磨材粒子の表面の電荷を変化させ、Ａｌ（ＯＨ）3と
の塊状化を防止するのに十分な量の非イオン化界面活性
剤を含む研磨パッドスラリを利用するのが特に効果的な
ことを発見した。
【００１７】本開示及び目的から、特定の状況におい
て、界面活性剤の最適な量及びタイプを決定できる。例
えば、エトキシルアルコール、グリセロールエステル、
又はアルカノールアミド等の非イオン化界面活性剤を重
量にして約０．０２から約５％、例えば重量にして約１
から２％含む研磨材スラリは、ＡｌのＣＭＰ中に研磨パ
ッドのグレージングを効果的に除去又は大幅に減少させ
る。本発明の実施形態は、約１から約１０重量％例えば
約３から５重量％の粒子サイズが約２００から約３００
ナノメートルのＡｌ2Ｏ3粒子と、約１から約５重量％例
えば約２から約３重量％の過酸化水素等の酸化剤と、約
０．０２から約５重量％例えば約１％から約２％のエト
キシルアルコール、グリセロールエステル、又はアルカ
ノールアミド等の非イオン化界面活性剤と、残りの脱イ
オン化水とを含む。
て、界面活性剤の最適な量及びタイプを決定できる。例
えば、エトキシルアルコール、グリセロールエステル、
又はアルカノールアミド等の非イオン化界面活性剤を重
量にして約０．０２から約５％、例えば重量にして約１
から２％含む研磨材スラリは、ＡｌのＣＭＰ中に研磨パ
ッドのグレージングを効果的に除去又は大幅に減少させ
る。本発明の実施形態は、約１から約１０重量％例えば
約３から５重量％の粒子サイズが約２００から約３００
ナノメートルのＡｌ2Ｏ3粒子と、約１から約５重量％例
えば約２から約３重量％の過酸化水素等の酸化剤と、約
０．０２から約５重量％例えば約１％から約２％のエト
キシルアルコール、グリセロールエステル、又はアルカ
ノールアミド等の非イオン化界面活性剤と、残りの脱イ
オン化水とを含む。
【００１８】また、ＡｌのＣＭＰに伴う研磨パッドのグ
レージングは、Ａｌ（ＯＨ）3のＣＭＰ副産物を除去す
るために別の状態で研磨パッドのコンディショニングを
行うことにより、大幅に減少することが分かった。した
がって、本発明の実施形態は、脱イオン水及びこうした
Ａｌ（ＯＨ）3の研磨副産物を溶解するための酸又は塩
基を含む化学剤、又は水での洗浄による除去のためにＡ
ｌ（ＯＨ）3の研磨磨副産物と化合できる錯化剤を使用
した別の状態でのパッドのコンディショニングを含む。
こうした化学剤は、蒸留水と、約５重量％例えば約１か
ら２重量％の酸、塩基、又は錯化剤とを含むことができ
る。酸としては硫酸、塩基としては水酸化カリウムを利
用するのが特に最適であることが分かっている。最適な
錯化剤には、蓚酸塩、ジカルボン酸塩、例えば、蓚酸
塩、マノレート（ｍａｎｏｌａｔｅｓ）、琥珀酸塩、マ
レオネート（ｍａｌｅｏｎａｔｅｓ）が含まれる。別の
状態でのパッドのコンディショニングのための化学剤
は、酸を利用するときは約１から約５のｐＨ、塩基を利
用するときは約９から１３のｐＨ、錯化剤を利用すると
きは約７の中性のｐＨを利用できる。
レージングは、Ａｌ（ＯＨ）3のＣＭＰ副産物を除去す
るために別の状態で研磨パッドのコンディショニングを
行うことにより、大幅に減少することが分かった。した
がって、本発明の実施形態は、脱イオン水及びこうした
Ａｌ（ＯＨ）3の研磨副産物を溶解するための酸又は塩
基を含む化学剤、又は水での洗浄による除去のためにＡ
ｌ（ＯＨ）3の研磨磨副産物と化合できる錯化剤を使用
した別の状態でのパッドのコンディショニングを含む。
こうした化学剤は、蒸留水と、約５重量％例えば約１か
ら２重量％の酸、塩基、又は錯化剤とを含むことができ
る。酸としては硫酸、塩基としては水酸化カリウムを利
用するのが特に最適であることが分かっている。最適な
錯化剤には、蓚酸塩、ジカルボン酸塩、例えば、蓚酸
塩、マノレート（ｍａｎｏｌａｔｅｓ）、琥珀酸塩、マ
レオネート（ｍａｌｅｏｎａｔｅｓ）が含まれる。別の
状態でのパッドのコンディショニングのための化学剤
は、酸を利用するときは約１から約５のｐＨ、塩基を利
用するときは約９から１３のｐＨ、錯化剤を利用すると
きは約７の中性のｐＨを利用できる。
【００１９】本発明の実施形態に従って、ＡｌのＣＭＰ
における研磨パッドのグレージングは、研磨材Ａｌ2Ｏ3
粒子とＡｌ（ＯＨ）3含有ＣＭＰ副産物との塊状化を防
止するのに十分な量の界面活性剤を含む研磨スラリの利
用により、除去又は大幅に減少される。加えて、研磨パ
ッドのグレージングは、Ａｌ（ＯＨ）3を溶解する酸又
は塩基、若しくはＡｌ（ＯＨ）3と化合する錯化剤を利
用し、研磨パッド表面からこれを除去する別の状態での
研磨パッドのコンディショニングによって、更に減少す
る。したがって、本発明は、ウェーハ対ウェーハの高い
均一性を達成することでＡｌのＣＭＰを改善し、これに
より、スクラッチを減らし、表面の平坦性を改善し、製
造スループットを大幅に増加させる。本発明は、様々な
タイプの半導体装置製造において、様々な平坦化段階
中、ＣＭＰが実施される時に応用できる。本発明は、深
さがサブミクロンの範囲である特徴を有する高密度半導
体装置の製造において、特に適用性を有する。
における研磨パッドのグレージングは、研磨材Ａｌ2Ｏ3
粒子とＡｌ（ＯＨ）3含有ＣＭＰ副産物との塊状化を防
止するのに十分な量の界面活性剤を含む研磨スラリの利
用により、除去又は大幅に減少される。加えて、研磨パ
ッドのグレージングは、Ａｌ（ＯＨ）3を溶解する酸又
は塩基、若しくはＡｌ（ＯＨ）3と化合する錯化剤を利
用し、研磨パッド表面からこれを除去する別の状態での
研磨パッドのコンディショニングによって、更に減少す
る。したがって、本発明は、ウェーハ対ウェーハの高い
均一性を達成することでＡｌのＣＭＰを改善し、これに
より、スクラッチを減らし、表面の平坦性を改善し、製
造スループットを大幅に増加させる。本発明は、様々な
タイプの半導体装置製造において、様々な平坦化段階
中、ＣＭＰが実施される時に応用できる。本発明は、深
さがサブミクロンの範囲である特徴を有する高密度半導
体装置の製造において、特に適用性を有する。
【００２０】本開示では、本発明の好適な実施形態及び
万能性の例の一部のみを示した。本発明は、他の様々な
組み合わせ及び環境において使用可能であり、ここで説
明した本発明の概念の範囲内での変更や修正が可能であ
ることは理解されよう。
万能性の例の一部のみを示した。本発明は、他の様々な
組み合わせ及び環境において使用可能であり、ここで説
明した本発明の概念の範囲内での変更や修正が可能であ
ることは理解されよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２４Ｂ 37/00 Ｂ２４Ｂ 37/00 Ｈ Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０ Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０Ｃ ５５０Ｄ ５５０Ｚ (72)発明者 リツォン スン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ウィンザー ヒルズ サー クル 952 (72)発明者 シジアン リー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ドニングトン ドライヴ 1202 (72)発明者 フレッド シー． レデカー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， シオックス ドライヴ 1801
Claims (15)
- 【請求項１】 アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム
合金の表面を平坦化する方法であって、 研磨アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粒子と、水酸化アルミニウム
（Ａｌ（ＯＨ）3）を含有する化学的機械研磨（ＣＭ
Ｐ）副産物により該Ａｌ2Ｏ3粒子が塊状化するのを防止
するに十分な量の界面活性剤とを含む実質的に中性ｐＨ
のスラリを利用した研磨パッドで、前記表面を化学的機
械研磨するステップを含む方法。 - 【請求項２】 別の状態で前記研磨パッド表面をコンデ
ィショニングするステップを更に含む、請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】 Ａｌ（ＯＨ）3を含有するＣＭＰ副産物
を溶解及び／又は除去するために化学剤で前記研磨パッ
ド表面を処理することによりコンディショニングするス
テップを含む、請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 約０．０２から約５重量％の界面活性剤
を含むスラリを利用したＣＭＰを行なうステップ含む、
請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 約１から約２重量％の界面活性剤を含む
スラリを利用したＣＭＰを行なうステップを含む、請求
項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記界面活性剤が非イオン化界面活性剤
である、請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記スラリが、 約１から約１０重量％のＡｌ2Ｏ3と、 約１から約５重量％の酸化剤と、 約０．０２から約５重量％の非イオン化界面活性剤と、 残りの脱イオン水と、を含む、請求項６記載の方法。
- 【請求項８】 前記スラリが、 約３から約５重量％のＡｌ2Ｏ3と、 約２から約３重量％の酸化剤と、 約１から約２重量％の非イオン化界面活性剤と、 残りの脱イオン水と、を含む、請求項７記載の方法。
- 【請求項９】 前記化学剤が、脱イオン水と、Ａｌ（Ｏ
Ｈ）3を溶解可能な酸又は塩基若しくはＡｌ（ＯＨ）3と
化合できる錯化剤とを含む、請求項３記載の方法。 - 【請求項１０】 前記化学剤が、脱イオン水と、約５重
量％までの酸、塩基、又は錯化剤とを含む、請求項９記
載の方法。 - 【請求項１１】 前記化学剤が約１から約２重量％の
酸、塩基、又は錯化剤を含む、請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 前記錯化剤がジカルボキシル酸塩を含
む、請求項９記載の方法。 - 【請求項１３】 前記酸が硫酸である、請求項９記載の
方法。 - 【請求項１４】 前記塩基が水酸化カリウムである、請
求項９記載の方法。 - 【請求項１５】 前記化学剤が約１から約５のｐＨ又は
約９から約１３のｐＨを有する、請求項９記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/421452 | 1999-10-19 | ||
| US09/421,452 US6509269B2 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Elimination of pad glazing for Al CMP |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000319581A Pending JP2001244224A (ja) | 1999-10-19 | 2000-10-19 | アルミニウムの化学的機械研磨におけるパッドグレージングの除去 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2001244224A (ja) |
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| US6772510B1 (en) * | 2000-08-22 | 2004-08-10 | David J. Corisis | Mapable tape apply for LOC and BOC packages |
| US20040175918A1 (en) * | 2003-03-05 | 2004-09-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Novel formation of an aluminum contact pad free of plasma induced damage by applying CMP |
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| US20050153631A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-14 | Psiloquest | System and method for monitoring quality control of chemical mechanical polishing pads |
| EP1715979A4 (en) * | 2004-01-26 | 2010-03-31 | Tbw Ind Inc | SYSTEM AND METHOD FOR MULTIPLE IN-SITU TOWEL CONDITIONING FOR CHEMICAL-MECHANICAL PLANARIZATION |
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