JP2003218071A - 研磨用組成物 - Google Patents
研磨用組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 銅膜とタンタル化合物を有する半導体デバイ
スのＣＭＰ加工プロセスにおいて、銅の研磨レートは大
きいがタンタル化合物の研磨レートが小さいという選択
性の高い研磨用組成物であり、銅膜表面の平滑性にも優
れたＣＭＰ加工用の研磨用組成物を提供する。 【解決手段】 （Ａ）研磨材、（Ｂ）キノキサリンカル
ボン酸及び／又はキナゾリンカルボン酸、（Ｃ）有機
酸、（Ｄ）過酸化水素、および（Ｄ）水からなり、研磨
材がフュームドシリカ、コロイダルシリカ、フュームド
アルミナ、およびコロイダルアルミナのうち少なくとも
１種類からなる研磨用組成物である。
スのＣＭＰ加工プロセスにおいて、銅の研磨レートは大
きいがタンタル化合物の研磨レートが小さいという選択
性の高い研磨用組成物であり、銅膜表面の平滑性にも優
れたＣＭＰ加工用の研磨用組成物を提供する。 【解決手段】 （Ａ）研磨材、（Ｂ）キノキサリンカル
ボン酸及び／又はキナゾリンカルボン酸、（Ｃ）有機
酸、（Ｄ）過酸化水素、および（Ｄ）水からなり、研磨
材がフュームドシリカ、コロイダルシリカ、フュームド
アルミナ、およびコロイダルアルミナのうち少なくとも
１種類からなる研磨用組成物である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、各種メモ
リーハードディスク用基板等の研磨に使用される研磨用
組成物に関し、特に半導体のデバイスウエハーの表面平
坦化加工に好適に用いられる研磨用組成物に関するもの
である。 【０００２】 【従来の技術】エレクトロニクス業界の最近の著しい発
展により、トランジスター、IC、LSI、超LSIと進化して
きており、これら半導体素子に於ける回路の集積度が急
激に増大するに伴って半導体デバイスのデザインルール
は年々微細化が進み、デバイス製造プロセスでの焦点深
度は浅くなり、パターン形成面の平坦性はますます厳し
くなってきている。 【０００３】一方で配線の微細化による配線抵抗の増大
をカバーするために、配線材料としてアルミニウムやタ
ングステンからより電気抵抗の小さな銅配線が検討され
てきている。しかしながら銅を配線層や配線間の相互接
続に用いる場合には、絶縁膜上に配線溝や孔を形成した
後、スパッタリングやメッキによって銅膜を形成し、化
学的機械的研磨法（ＣＭＰ）によって絶縁膜上の不要な
銅が取り除かれる。 【０００４】かかるプロセスでは銅が絶縁膜中に拡散し
てデバイス特性を低下させるので、通常は銅の拡散防止
のために絶縁膜上にバリア層としてタンタルやタンタル
ナイトライドの層を設けることが一般的になっている。 【０００５】このようにして最上層に銅膜を形成させた
デバイスの平坦化ＣＭＰプロセスにおいては、初めに不
要な部分の銅膜を絶縁層上に形成されたタンタル化合物
の表面層まで研磨し、次のステップでは絶縁膜上のタン
タル化合物の層を研磨しＳｉＯ2面が出たところで研磨
が終了していなければならない。このようなプロセスを
図１に示したが、かかるプロセスにおけるＣＭＰ研磨で
は銅、タンタル化合物、ＳｉＯ2などの異種材料に対し
て研磨レートに選択性があることが必要である。 【０００６】即ちステップ１では銅に対する研磨レート
が高く、タンタル化合物に対してはほとんど研磨能力が
ない程度の選択性が必要である。さらにステップ２では
タンタル化合物に対する研磨レートは大きいがＳｉＯ2
に対する研磨レートが小さいほどＳｉＯ2の削りすぎを
防止できるので好ましい。 【０００７】このプロセスを理想的には一つの研磨材で
研磨できることが望まれるが、異種材料に対する研磨レ
ートの選択比をプロセスの途中で変化させることはでき
ないので、プロセスを２ステップに分けて異なる選択性
を有する２つのスラリーでそれぞれのＣＭＰ工程を実施
する。通常溝や孔の銅膜の削りすぎ（ディッシング、リ
セス、エロージョン）を防ぐためにステップ１ではタン
タル化合物上の銅膜は少し残した状態で研磨を終了させ
る。ついでステップ２ではＳｉＯ2層をストッパーとし
て残ったわずかな銅とタンタル化合物を研磨除去する。 【０００８】ステップ１に用いられる研磨用組成物に対
しては、ステップ２でリカバーできないような表面上の
欠陥（スクラッチ）を発生させることなく銅膜に対して
のみ大きい研磨レートを有することが必要である。 【０００９】このような銅膜用の研磨用組成物として
は、特開平７−２３３４８５号公報に示されているが、
アミノ酢酸およびアミド硫酸から選ばれる少なくとも１
種類の有機酸と酸化剤と水とを含有する研磨用組成物で
ある。銅に対して比較的大きな研磨レートが得られてい
るがこれは酸化剤によってイオン化された銅が上記の有
機酸とキレートを形成して機械的に研磨されやすくなっ
たためと推定できる。 【００１０】しかしながら前記研磨用組成物を用いて、
銅膜およびタンタル化合物を有する半導体デバイスを研
磨すると、銅とタンタル化合物の研磨選択比が充分でな
かったり、銅に対する選択比を高めると配線溝や孔の銅
膜が削られ過ぎたり、銅膜表面の平滑性が損なわれる等
の問題があった。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、銅膜とタン
タル化合物を有する半導体デバイスのＣＭＰ加工プロセ
スにおいて、銅の研磨レートは大きいがタンタル化合物
の研磨レートが小さいという選択性の高い研磨用組成物
を提供することにあり、更に銅膜表面の平滑性にも優れ
たＣＭＰ加工用の研磨用組成物である。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）研磨
材、（Ｂ）式（１）で示されるキノキサリンカルボン酸
及び／又は式（２）で示されるキナゾリンカルボン酸、
（Ｃ）有機酸、（Ｄ）過酸化水素、および（Ｅ）水を有
する研磨用組成物であり、（Ａ）研磨材が、フュームド
シリカ、コロイダルシリカ、フュームドアルミナ、及び
コロイダルアルミナのうち少なくとも１種類からなる組
成物であり、研磨材の一次粒子が０．０１〜０．２μｍ
であり、研磨用組成物中の濃度が５〜３０重量％であ
り、（Ｂ）式（１）で示されるキノキサリンカルボン酸
及び／又は式（２）で示されるキナゾリンカルボン酸の
研磨用組成物中の濃度が０．０１〜５重量％であり、
（Ｃ）有機酸がクエン酸、酒石酸、リンゴ酸の中から選
択された少なくとも一つ以上の酸であり、研磨用組成物
中の濃度が０．０１〜５重量％であり、（Ｄ）過酸化水
素の研磨用組成物中の濃度が０．０３〜５重量％である
研磨用組成物である。 【化３】 【化４】 【００１３】 ［発明の詳細な説明］本発明はかかる上記の問題点を解
決するために種々検討した結果、特定の研磨材と特定の
化合物と酸化剤および水を含有する研磨用組成物を用い
ることにより、銅膜に対する研磨レートが大きく、タン
タル化合物に対する研磨レートが小さい、高い選択性を
得ることができ、銅膜表面の平滑性にも優れた結果が得
られることを見いだし、発明を完成するに至ったもので
ある。 【００１４】本発明に用いられる研磨材は、フュームド
シリカ、コロイダルシリカ、フュームドアルミナ、及び
コロイダルアルミナのうちから選ばれた少なくとも１種
類からなるものである。 【００１５】これらのものを単独或いは任意に組み合わ
せ用いることができる。組み合わせや比率などは特に限
定されるものではない。 【００１６】また、これらの研磨材は被研磨物表面に研
磨材起因のスクラッチの発生を防止したり、保存中に沈
殿して組成変化することがないよう粒子径が比較的そろ
い径の小さなものが好ましい。 【００１７】研磨材の一次粒子径は走査型電子顕微鏡に
よって観察することができるが、０１〜０．２μｍの範
囲にあることが好ましい。下限値より小さいと研磨レー
トが大きくなりにくいので好ましくなく、上限値を越え
ると被研磨物表面にスクラッチを発生しやすくなった
り、タンタル化合物の研磨レートを押さえることが難し
くなるので好ましくない。 【００１８】研磨材の研磨用組成物中の濃度は５〜３０
重量％であることが望ましい。研磨材の濃度が小さくな
りすぎると機械的な研磨能力が減少し研磨レートが低下
するので好ましくなく、濃度が高すぎると機械的研磨能
力が増大してタンタル化合物の研磨レートをおさえるこ
とができなくなり、選択性が低下するので好ましくな
い。 【００１９】本発明の研磨用組成物はキノキサリンカル
ボン酸及び／又はキナゾリンカルボン酸を含有する。研
磨用組成物中の濃度は０．０１〜５重量％であることが
望ましい。下限値未満であると銅膜の研磨レートが過度
に大きくなり制御できなくなるので好ましくなく、上限
値を超えると研磨レートが極端に低下するので好ましく
ない。式（１），式（２）で示されるものであれば特に
限定されるものではないが、例を挙げると、用いられる
キノキサリンカルボン酸としては２−キノキサリンカル
ボン酸、３−キノキサリンカルボン酸、５−キノキサリ
ンカルボン酸、６−キノキサリンカルボン酸、７−キノ
キサリンカルボン酸、8−キノキサリンカルボン酸、
２，３−キノキサリンジカルボン酸、２，５−キノキサ
リンジカルボン酸、２，６−キノキサリンジカルボン
酸、２，７−キノキサリンジカルボン酸、２，８−キノ
キサリンジカルボン酸、５，６−キノキサリンジカルボ
ン酸、５，７−キノキサリンジカルボン酸、５，８−キ
ノキサリンジカルボン酸、２，３，５−キノキサリント
リカルボン酸、２，３，６−キノキサリントリカルボン
酸、２，５，６−キノキサリントリカルボン酸、２，
５，７−キノキサリントリカルボン酸、２，５，８−キ
ノキサリントリカルボン酸、５，６，７−キノキサリン
トリカルボン酸、５，７，８−キノキサリントリカルボ
ン酸、２，３，５，６−キノキサリンテトラカルボン
酸、２，３，５，７−キノキサリンテトラカルボン酸、
２，３，５，８−キノキサリンテトラカルボン酸、２，
５，６，７−キノキサリンテトラカルボン酸、２，５，
７，８−キノキサリンテトラカルボン酸、５，６，７，
８−キノキサリンテトラカルボン酸などである。またキ
ナゾリンカルボン酸の例を挙げると、２−キナゾリンカ
ルボン酸、４−キナゾリンカルボン酸、５−キナゾリン
カルボン酸、６−キナゾリンカルボン酸、７−キナゾリ
ンカルボン酸、８−キナゾリンカルボン酸、２，４−キ
ナゾリンジカルボン酸、２，５−キナゾリンジカルボン
酸、２，６−キナゾリンジカルボン酸、２，７−キナゾ
リンジカルボン酸、２，８−キナゾリンジカルボン酸、
４，５−キナゾリンジカルボン酸、４，６−キナゾリン
ジカルボン酸、４，７−キナゾリンジカルボン酸、４，
８−キナゾリンジカルボン酸、５，６−キナゾリンジカ
ルボン酸、５，７−キナゾリンジカルボン酸、５，８−
キナゾリンジカルボン酸、６，７−キナゾリンジカルボ
ン酸、６，８−キナゾリンジカルボン酸、７，８−キナ
ゾリンジカルボン酸、２，４，５−キナゾリントリカル
ボン酸、２，４，６−キナゾリントリカルボン酸、２，
４，７−キナゾリントリカルボン酸、２，４，８−キナ
ゾリントリカルボン酸、２，５，６−キナゾリントリカ
ルボン酸、２，５，７−キナゾリントリカルボン酸、
２，５，８−キナゾリントリカルボン酸、２，６，７−
キナゾリントリカルボン酸、２，６，８−キナゾリント
リカルボン酸、２，７，８−キナゾリントリカルボン
酸、４，５，６−キナゾリントリカルボン酸、４，５，
７−キナゾリントリカルボン酸、４，５，８−キナゾリ
ントリカルボン酸、４，６，７−キナゾリントリカルボ
ン酸、４，６，８−キナゾリントリカルボン酸、４，
７，８−キナゾリントリカルボン酸、５，６，７−キナ
ゾリントリカルボン酸、５，６，８−キナゾリントリカ
ルボン酸、５，７，８−キナゾリントリカルボン酸、
６，７，８−キナゾリントリカルボン酸、２，４，５，
６−キナゾリンテトラカルボン酸、２，４，５，７−キ
ナゾリンテトラカルボン酸、２，４，５，８−キナゾリ
ンテトラカルボン酸、２，５，６，７−キナゾリンテト
ラカルボン酸、２，５，６，８−キナゾリンテトラカル
ボン酸、２，５，７，８−キナゾリンテトラカルボン
酸、２，６，７，８−キナゾリンテトラカルボン酸、
４，５，６，７−キナゾリンテトラカルボン酸、４，
５，６，８−キナゾリンテトラカルボン酸、４，５，
７，８−キナゾリンテトラカルボン酸、４，６，７，８
−キナゾリンテトラカルボン酸、５．６，７，８−キナ
ゾリンテトラカルボン酸などである。 【００２０】本発明の研磨用組成物は有機酸が含まれ
る。本発明における有機酸は銅とのキレートを形成し、
銅の研磨速度を制御しやすくなるので好ましい。具体的
な例を挙げると、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸の中から
選ばれた少なくとも一つの有機酸である。添加量につい
ては研磨組成物中、０．０１〜５重量％の範囲で使用す
る。下限値未満ではキレート形成効果が不十分であり、
上限値を越えると研磨速度が制御できなくなり過研磨に
なるので好ましくない。 【００２１】本発明の研磨用組成物は過酸化水素を含有
する。本発明における研磨用組成物において過酸化水素
は酸化剤として作用しているものである。過酸化水素は
銅膜に対して酸化作用を発揮し、イオン化を促進するこ
とによって銅膜の研磨レートを高める働きがあるが、研
磨用組成物中の濃度は０．０３〜５重量％であることが
望ましい。この範囲の濃度から高くなっても低くなり過
ぎても銅膜の研磨レートが低下するので好ましくない。 【００２２】本発明の研磨用組成物の媒体は水であり、
イオン性不純物や金属イオンを極力減らしたものである
ことが望ましい。６０〜９８重量％である。下限値未満
であるとスラリー粘度が高くなり作業性が低下したり、
研磨時に発熱したりするので好ましくなく、上限値を超
えると研磨速度が低下したり、研磨選択性が低下するの
で好ましくない。 【００２３】本発明の研磨用組成物は上記の各成分であ
る、研磨材、キノリンカルボン酸及び／又はキナゾリン
カルボン酸、有機酸等を水に混合、溶解、分散させて製
造する。過酸化水素は、研磨直前に前記の混合液に添
加、混合するが予め混合しておくことも可能である。そ
れらの混合方法は、任意の装置で行うことができる。例
えば、翼式回転攪拌機、超音波分散機、ビーズミル分散
機、ニーダー、ボールミルなどが適用可能である。 【００２４】また上記成分以外に種々の研磨助剤を配合
してもよい。このような研磨助剤の例としては、分散助
剤、防錆剤、消泡剤、ｐＨ調整剤、防かび剤等が挙げら
れるが、これらはスラリーの分散貯蔵安定性、研磨速度
の向上の目的で加えられる。分散助剤としてはヘキサメ
タリン酸ソーダ等が挙げられる。もちろん各種界面活性
剤などを添加して分散性を向上させることができること
は言うまでもない。防腐剤としてはベンゾトリアゾール
及びその誘導体が挙げられる。ｐＨ調整剤としてはアン
モニアなどの塩基性化合物や酢酸、塩酸、硝酸等の酸性
化合物が挙げられる。消泡剤としては流動パラフィン、
ジメチルシリコーンオイル、ステアリン酸モノ、ジグリ
セリド混合物、ソルビタンモノパルミチエート、等が挙
げられる。 【００２５】 【実施例】本発明を実施例で具体的に説明する。 ＜実施例１＞研磨材として一次粒子の平均粒径が３０ｎ
ｍであるコロイダルシリカを用い、過酸化水素、８−キ
ノキサリンカルボン酸、クエン酸が表１に示された濃度
になるように０．５μｍのカートリッジフィルターで濾
過されたイオン交換水に混合し、高速ホモジナイザーで
攪拌して均一に分散させて研磨用組成物を得た。 ＜実施例２〜８、比較例１〜７＞表１に示された配合に
より、実施例１と同様にして研磨用組成物を調整し、研
磨特性を評価した。 【００２６】＜研磨性評価＞被研磨物は６インチのシリ
コンウエハー上にスパッタリングで２０００Åのタンタ
ル（Ｔａ）並びに電解メッキで１００００Åの銅を製膜
したものを準備し、銅、Ｔａ面を研磨した。 【００２７】研磨は定盤径６００ｍｍの片面研磨機を用
いた。研磨機の定盤にはロデール社製（米国）のポリウ
レタン製研磨パッドＩＣ−１０００／Ｓｕｂａ４００を
専用の両面テープで張り付け、研磨液組成物（スラリ
ー）を流しながら１分間、銅、タンタル膜を研磨した。
研磨条件としては加重を３００ｇ／ｃｍ2、定盤の回転
数を４０ｒｐｍ、ウエハー回転数４０ｒｐｍ、研磨材組
成物の流量を２００ｍｌ／ｍｉｎとした。 【００２８】ウエハーを洗浄、乾燥後減少した膜厚を求
めることにより研磨速度（Å／ｍｉｎ）を求めた。タン
タルの研磨速度に対する銅の研磨速度の比を選択比とし
た。また光学顕微鏡で研磨面を観察して研磨状態を調べ
以下のランク分けをした。 ◎：良好、○：ごく一部にやや平滑不足があるも全般に
良好、×：平滑不足、××：著しく腐食され平滑性ＮＧ 【００２９】結果を表１に示した。 【表１】 【００３０】 【発明の効果】本発明によれば、銅膜、タンタル膜を含
む半導体デバイスのＣＭＰ加工プロセスにおいて、銅膜
を優先的に研磨可能な研磨液組成物が得られ、半導体デ
バイスを効率的に製造することができる。
リーハードディスク用基板等の研磨に使用される研磨用
組成物に関し、特に半導体のデバイスウエハーの表面平
坦化加工に好適に用いられる研磨用組成物に関するもの
である。 【０００２】 【従来の技術】エレクトロニクス業界の最近の著しい発
展により、トランジスター、IC、LSI、超LSIと進化して
きており、これら半導体素子に於ける回路の集積度が急
激に増大するに伴って半導体デバイスのデザインルール
は年々微細化が進み、デバイス製造プロセスでの焦点深
度は浅くなり、パターン形成面の平坦性はますます厳し
くなってきている。 【０００３】一方で配線の微細化による配線抵抗の増大
をカバーするために、配線材料としてアルミニウムやタ
ングステンからより電気抵抗の小さな銅配線が検討され
てきている。しかしながら銅を配線層や配線間の相互接
続に用いる場合には、絶縁膜上に配線溝や孔を形成した
後、スパッタリングやメッキによって銅膜を形成し、化
学的機械的研磨法（ＣＭＰ）によって絶縁膜上の不要な
銅が取り除かれる。 【０００４】かかるプロセスでは銅が絶縁膜中に拡散し
てデバイス特性を低下させるので、通常は銅の拡散防止
のために絶縁膜上にバリア層としてタンタルやタンタル
ナイトライドの層を設けることが一般的になっている。 【０００５】このようにして最上層に銅膜を形成させた
デバイスの平坦化ＣＭＰプロセスにおいては、初めに不
要な部分の銅膜を絶縁層上に形成されたタンタル化合物
の表面層まで研磨し、次のステップでは絶縁膜上のタン
タル化合物の層を研磨しＳｉＯ2面が出たところで研磨
が終了していなければならない。このようなプロセスを
図１に示したが、かかるプロセスにおけるＣＭＰ研磨で
は銅、タンタル化合物、ＳｉＯ2などの異種材料に対し
て研磨レートに選択性があることが必要である。 【０００６】即ちステップ１では銅に対する研磨レート
が高く、タンタル化合物に対してはほとんど研磨能力が
ない程度の選択性が必要である。さらにステップ２では
タンタル化合物に対する研磨レートは大きいがＳｉＯ2
に対する研磨レートが小さいほどＳｉＯ2の削りすぎを
防止できるので好ましい。 【０００７】このプロセスを理想的には一つの研磨材で
研磨できることが望まれるが、異種材料に対する研磨レ
ートの選択比をプロセスの途中で変化させることはでき
ないので、プロセスを２ステップに分けて異なる選択性
を有する２つのスラリーでそれぞれのＣＭＰ工程を実施
する。通常溝や孔の銅膜の削りすぎ（ディッシング、リ
セス、エロージョン）を防ぐためにステップ１ではタン
タル化合物上の銅膜は少し残した状態で研磨を終了させ
る。ついでステップ２ではＳｉＯ2層をストッパーとし
て残ったわずかな銅とタンタル化合物を研磨除去する。 【０００８】ステップ１に用いられる研磨用組成物に対
しては、ステップ２でリカバーできないような表面上の
欠陥（スクラッチ）を発生させることなく銅膜に対して
のみ大きい研磨レートを有することが必要である。 【０００９】このような銅膜用の研磨用組成物として
は、特開平７−２３３４８５号公報に示されているが、
アミノ酢酸およびアミド硫酸から選ばれる少なくとも１
種類の有機酸と酸化剤と水とを含有する研磨用組成物で
ある。銅に対して比較的大きな研磨レートが得られてい
るがこれは酸化剤によってイオン化された銅が上記の有
機酸とキレートを形成して機械的に研磨されやすくなっ
たためと推定できる。 【００１０】しかしながら前記研磨用組成物を用いて、
銅膜およびタンタル化合物を有する半導体デバイスを研
磨すると、銅とタンタル化合物の研磨選択比が充分でな
かったり、銅に対する選択比を高めると配線溝や孔の銅
膜が削られ過ぎたり、銅膜表面の平滑性が損なわれる等
の問題があった。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、銅膜とタン
タル化合物を有する半導体デバイスのＣＭＰ加工プロセ
スにおいて、銅の研磨レートは大きいがタンタル化合物
の研磨レートが小さいという選択性の高い研磨用組成物
を提供することにあり、更に銅膜表面の平滑性にも優れ
たＣＭＰ加工用の研磨用組成物である。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）研磨
材、（Ｂ）式（１）で示されるキノキサリンカルボン酸
及び／又は式（２）で示されるキナゾリンカルボン酸、
（Ｃ）有機酸、（Ｄ）過酸化水素、および（Ｅ）水を有
する研磨用組成物であり、（Ａ）研磨材が、フュームド
シリカ、コロイダルシリカ、フュームドアルミナ、及び
コロイダルアルミナのうち少なくとも１種類からなる組
成物であり、研磨材の一次粒子が０．０１〜０．２μｍ
であり、研磨用組成物中の濃度が５〜３０重量％であ
り、（Ｂ）式（１）で示されるキノキサリンカルボン酸
及び／又は式（２）で示されるキナゾリンカルボン酸の
研磨用組成物中の濃度が０．０１〜５重量％であり、
（Ｃ）有機酸がクエン酸、酒石酸、リンゴ酸の中から選
択された少なくとも一つ以上の酸であり、研磨用組成物
中の濃度が０．０１〜５重量％であり、（Ｄ）過酸化水
素の研磨用組成物中の濃度が０．０３〜５重量％である
研磨用組成物である。 【化３】 【化４】 【００１３】 ［発明の詳細な説明］本発明はかかる上記の問題点を解
決するために種々検討した結果、特定の研磨材と特定の
化合物と酸化剤および水を含有する研磨用組成物を用い
ることにより、銅膜に対する研磨レートが大きく、タン
タル化合物に対する研磨レートが小さい、高い選択性を
得ることができ、銅膜表面の平滑性にも優れた結果が得
られることを見いだし、発明を完成するに至ったもので
ある。 【００１４】本発明に用いられる研磨材は、フュームド
シリカ、コロイダルシリカ、フュームドアルミナ、及び
コロイダルアルミナのうちから選ばれた少なくとも１種
類からなるものである。 【００１５】これらのものを単独或いは任意に組み合わ
せ用いることができる。組み合わせや比率などは特に限
定されるものではない。 【００１６】また、これらの研磨材は被研磨物表面に研
磨材起因のスクラッチの発生を防止したり、保存中に沈
殿して組成変化することがないよう粒子径が比較的そろ
い径の小さなものが好ましい。 【００１７】研磨材の一次粒子径は走査型電子顕微鏡に
よって観察することができるが、０１〜０．２μｍの範
囲にあることが好ましい。下限値より小さいと研磨レー
トが大きくなりにくいので好ましくなく、上限値を越え
ると被研磨物表面にスクラッチを発生しやすくなった
り、タンタル化合物の研磨レートを押さえることが難し
くなるので好ましくない。 【００１８】研磨材の研磨用組成物中の濃度は５〜３０
重量％であることが望ましい。研磨材の濃度が小さくな
りすぎると機械的な研磨能力が減少し研磨レートが低下
するので好ましくなく、濃度が高すぎると機械的研磨能
力が増大してタンタル化合物の研磨レートをおさえるこ
とができなくなり、選択性が低下するので好ましくな
い。 【００１９】本発明の研磨用組成物はキノキサリンカル
ボン酸及び／又はキナゾリンカルボン酸を含有する。研
磨用組成物中の濃度は０．０１〜５重量％であることが
望ましい。下限値未満であると銅膜の研磨レートが過度
に大きくなり制御できなくなるので好ましくなく、上限
値を超えると研磨レートが極端に低下するので好ましく
ない。式（１），式（２）で示されるものであれば特に
限定されるものではないが、例を挙げると、用いられる
キノキサリンカルボン酸としては２−キノキサリンカル
ボン酸、３−キノキサリンカルボン酸、５−キノキサリ
ンカルボン酸、６−キノキサリンカルボン酸、７−キノ
キサリンカルボン酸、8−キノキサリンカルボン酸、
２，３−キノキサリンジカルボン酸、２，５−キノキサ
リンジカルボン酸、２，６−キノキサリンジカルボン
酸、２，７−キノキサリンジカルボン酸、２，８−キノ
キサリンジカルボン酸、５，６−キノキサリンジカルボ
ン酸、５，７−キノキサリンジカルボン酸、５，８−キ
ノキサリンジカルボン酸、２，３，５−キノキサリント
リカルボン酸、２，３，６−キノキサリントリカルボン
酸、２，５，６−キノキサリントリカルボン酸、２，
５，７−キノキサリントリカルボン酸、２，５，８−キ
ノキサリントリカルボン酸、５，６，７−キノキサリン
トリカルボン酸、５，７，８−キノキサリントリカルボ
ン酸、２，３，５，６−キノキサリンテトラカルボン
酸、２，３，５，７−キノキサリンテトラカルボン酸、
２，３，５，８−キノキサリンテトラカルボン酸、２，
５，６，７−キノキサリンテトラカルボン酸、２，５，
７，８−キノキサリンテトラカルボン酸、５，６，７，
８−キノキサリンテトラカルボン酸などである。またキ
ナゾリンカルボン酸の例を挙げると、２−キナゾリンカ
ルボン酸、４−キナゾリンカルボン酸、５−キナゾリン
カルボン酸、６−キナゾリンカルボン酸、７−キナゾリ
ンカルボン酸、８−キナゾリンカルボン酸、２，４−キ
ナゾリンジカルボン酸、２，５−キナゾリンジカルボン
酸、２，６−キナゾリンジカルボン酸、２，７−キナゾ
リンジカルボン酸、２，８−キナゾリンジカルボン酸、
４，５−キナゾリンジカルボン酸、４，６−キナゾリン
ジカルボン酸、４，７−キナゾリンジカルボン酸、４，
８−キナゾリンジカルボン酸、５，６−キナゾリンジカ
ルボン酸、５，７−キナゾリンジカルボン酸、５，８−
キナゾリンジカルボン酸、６，７−キナゾリンジカルボ
ン酸、６，８−キナゾリンジカルボン酸、７，８−キナ
ゾリンジカルボン酸、２，４，５−キナゾリントリカル
ボン酸、２，４，６−キナゾリントリカルボン酸、２，
４，７−キナゾリントリカルボン酸、２，４，８−キナ
ゾリントリカルボン酸、２，５，６−キナゾリントリカ
ルボン酸、２，５，７−キナゾリントリカルボン酸、
２，５，８−キナゾリントリカルボン酸、２，６，７−
キナゾリントリカルボン酸、２，６，８−キナゾリント
リカルボン酸、２，７，８−キナゾリントリカルボン
酸、４，５，６−キナゾリントリカルボン酸、４，５，
７−キナゾリントリカルボン酸、４，５，８−キナゾリ
ントリカルボン酸、４，６，７−キナゾリントリカルボ
ン酸、４，６，８−キナゾリントリカルボン酸、４，
７，８−キナゾリントリカルボン酸、５，６，７−キナ
ゾリントリカルボン酸、５，６，８−キナゾリントリカ
ルボン酸、５，７，８−キナゾリントリカルボン酸、
６，７，８−キナゾリントリカルボン酸、２，４，５，
６−キナゾリンテトラカルボン酸、２，４，５，７−キ
ナゾリンテトラカルボン酸、２，４，５，８−キナゾリ
ンテトラカルボン酸、２，５，６，７−キナゾリンテト
ラカルボン酸、２，５，６，８−キナゾリンテトラカル
ボン酸、２，５，７，８−キナゾリンテトラカルボン
酸、２，６，７，８−キナゾリンテトラカルボン酸、
４，５，６，７−キナゾリンテトラカルボン酸、４，
５，６，８−キナゾリンテトラカルボン酸、４，５，
７，８−キナゾリンテトラカルボン酸、４，６，７，８
−キナゾリンテトラカルボン酸、５．６，７，８−キナ
ゾリンテトラカルボン酸などである。 【００２０】本発明の研磨用組成物は有機酸が含まれ
る。本発明における有機酸は銅とのキレートを形成し、
銅の研磨速度を制御しやすくなるので好ましい。具体的
な例を挙げると、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸の中から
選ばれた少なくとも一つの有機酸である。添加量につい
ては研磨組成物中、０．０１〜５重量％の範囲で使用す
る。下限値未満ではキレート形成効果が不十分であり、
上限値を越えると研磨速度が制御できなくなり過研磨に
なるので好ましくない。 【００２１】本発明の研磨用組成物は過酸化水素を含有
する。本発明における研磨用組成物において過酸化水素
は酸化剤として作用しているものである。過酸化水素は
銅膜に対して酸化作用を発揮し、イオン化を促進するこ
とによって銅膜の研磨レートを高める働きがあるが、研
磨用組成物中の濃度は０．０３〜５重量％であることが
望ましい。この範囲の濃度から高くなっても低くなり過
ぎても銅膜の研磨レートが低下するので好ましくない。 【００２２】本発明の研磨用組成物の媒体は水であり、
イオン性不純物や金属イオンを極力減らしたものである
ことが望ましい。６０〜９８重量％である。下限値未満
であるとスラリー粘度が高くなり作業性が低下したり、
研磨時に発熱したりするので好ましくなく、上限値を超
えると研磨速度が低下したり、研磨選択性が低下するの
で好ましくない。 【００２３】本発明の研磨用組成物は上記の各成分であ
る、研磨材、キノリンカルボン酸及び／又はキナゾリン
カルボン酸、有機酸等を水に混合、溶解、分散させて製
造する。過酸化水素は、研磨直前に前記の混合液に添
加、混合するが予め混合しておくことも可能である。そ
れらの混合方法は、任意の装置で行うことができる。例
えば、翼式回転攪拌機、超音波分散機、ビーズミル分散
機、ニーダー、ボールミルなどが適用可能である。 【００２４】また上記成分以外に種々の研磨助剤を配合
してもよい。このような研磨助剤の例としては、分散助
剤、防錆剤、消泡剤、ｐＨ調整剤、防かび剤等が挙げら
れるが、これらはスラリーの分散貯蔵安定性、研磨速度
の向上の目的で加えられる。分散助剤としてはヘキサメ
タリン酸ソーダ等が挙げられる。もちろん各種界面活性
剤などを添加して分散性を向上させることができること
は言うまでもない。防腐剤としてはベンゾトリアゾール
及びその誘導体が挙げられる。ｐＨ調整剤としてはアン
モニアなどの塩基性化合物や酢酸、塩酸、硝酸等の酸性
化合物が挙げられる。消泡剤としては流動パラフィン、
ジメチルシリコーンオイル、ステアリン酸モノ、ジグリ
セリド混合物、ソルビタンモノパルミチエート、等が挙
げられる。 【００２５】 【実施例】本発明を実施例で具体的に説明する。 ＜実施例１＞研磨材として一次粒子の平均粒径が３０ｎ
ｍであるコロイダルシリカを用い、過酸化水素、８−キ
ノキサリンカルボン酸、クエン酸が表１に示された濃度
になるように０．５μｍのカートリッジフィルターで濾
過されたイオン交換水に混合し、高速ホモジナイザーで
攪拌して均一に分散させて研磨用組成物を得た。 ＜実施例２〜８、比較例１〜７＞表１に示された配合に
より、実施例１と同様にして研磨用組成物を調整し、研
磨特性を評価した。 【００２６】＜研磨性評価＞被研磨物は６インチのシリ
コンウエハー上にスパッタリングで２０００Åのタンタ
ル（Ｔａ）並びに電解メッキで１００００Åの銅を製膜
したものを準備し、銅、Ｔａ面を研磨した。 【００２７】研磨は定盤径６００ｍｍの片面研磨機を用
いた。研磨機の定盤にはロデール社製（米国）のポリウ
レタン製研磨パッドＩＣ−１０００／Ｓｕｂａ４００を
専用の両面テープで張り付け、研磨液組成物（スラリ
ー）を流しながら１分間、銅、タンタル膜を研磨した。
研磨条件としては加重を３００ｇ／ｃｍ2、定盤の回転
数を４０ｒｐｍ、ウエハー回転数４０ｒｐｍ、研磨材組
成物の流量を２００ｍｌ／ｍｉｎとした。 【００２８】ウエハーを洗浄、乾燥後減少した膜厚を求
めることにより研磨速度（Å／ｍｉｎ）を求めた。タン
タルの研磨速度に対する銅の研磨速度の比を選択比とし
た。また光学顕微鏡で研磨面を観察して研磨状態を調べ
以下のランク分けをした。 ◎：良好、○：ごく一部にやや平滑不足があるも全般に
良好、×：平滑不足、××：著しく腐食され平滑性ＮＧ 【００２９】結果を表１に示した。 【表１】 【００３０】 【発明の効果】本発明によれば、銅膜、タンタル膜を含
む半導体デバイスのＣＭＰ加工プロセスにおいて、銅膜
を優先的に研磨可能な研磨液組成物が得られ、半導体デ
バイスを効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅膜を形成させたデバイスの研磨プロセスの模
式図 【符号の説明】 １．Ｃｕ ２．Ｔａ ３．ＳｉＯ2
式図 【符号の説明】 １．Ｃｕ ２．Ｔａ ３．ＳｉＯ2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 （Ａ）研磨材、（Ｂ）式（１）で示され
るキノキサリンカルボン酸及び／又は式（２）で示され
るキナゾリンカルボン酸、（Ｃ）有機酸、（Ｄ）過酸化
水素、および（Ｅ）水を有する研磨用組成物であり、
（Ａ）研磨材が、フュームドシリカ、コロイダルシリ
カ、フュームドアルミナ、及びコロイダルアルミナのう
ち少なくとも１種類からなる組成物であり、研磨材の一
次粒子が０．０１〜０．２μｍであり、研磨用組成物中
の濃度が５〜３０重量％であり、（Ｂ）式（１）で示さ
れるキノキサリンカルボン酸及び／又は式（２）で示さ
れるキナゾリンカルボン酸の研磨用組成物中の濃度が
０．０１〜５重量％であり、（Ｃ）有機酸がクエン酸、
酒石酸、リンゴ酸の中から選択された少なくとも一つ以
上の酸であり、研磨用組成物中の濃度が０．０１〜５重
量％であり、（Ｄ）過酸化水素の研磨用組成物中の濃度
が０．０３〜５重量％であることを特徴とする研磨用組
成物。 【化１】 【化２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002018272A JP2003218071A (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 研磨用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002018272A JP2003218071A (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 研磨用組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003218071A true JP2003218071A (ja) | 2003-07-31 |
Family
ID=27653687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002018272A Pending JP2003218071A (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 研磨用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003218071A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2404921A (en) * | 2003-08-08 | 2005-02-16 | Kao Corp | Polishing composition for magnetic disk |
| GB2406098A (en) * | 2003-09-09 | 2005-03-23 | Kao Corp | Polishing kit for magnetic disk |
| GB2410030A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-20 | Fujimi Corp | Polishing composition and polishing method |
| GB2410250A (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-27 | Fujimi Inc | Polishing composition and polishing method |
| GB2433515A (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-27 | Kao Corp | Polishing composition for hard disk substrate |
-
2002
- 2002-01-28 JP JP2002018272A patent/JP2003218071A/ja active Pending
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| US7368387B2 (en) | 2003-12-25 | 2008-05-06 | Fujimi Incorporated | Polishing composition and polishing method |
| GB2433515A (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-27 | Kao Corp | Polishing composition for hard disk substrate |
| US7780751B2 (en) | 2005-12-22 | 2010-08-24 | Kao Corporation | Polishing composition for hard disk substrate |
| GB2433515B (en) * | 2005-12-22 | 2011-05-04 | Kao Corp | Polishing composition for hard disk substrate |
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