JP2003313541A - 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）酸化防止剤、（Ｃ）
有機酸、（Ｄ）過酸化水素、および（Ｅ）水からなり、
研磨材が、平均粒径５〜５００ｎｍの範囲にある有機高
分子化合物からなり、その粒子の２３℃の弾性率が０．
５〜６ＧＰａであり、研磨材の研磨用組成物中の濃度が
１〜３０重量％であ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）酸化防止剤、（Ｃ）
有機酸、（Ｄ）過酸化水素、および（Ｅ）水からなり、
研磨材が、平均粒径５〜５００ｎｍの範囲にある有機高
分子化合物からなり、その粒子の２３℃の弾性率が０．
５〜６ＧＰａであり、研磨材の研磨用組成物中の濃度が
１〜３０重量％であ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）ベンゾトリアゾールまたはその誘導体、
（Ｃ）有機酸、（Ｄ）過酸化水素、および（Ｅ）水から
なり、（Ａ）研磨材が、平均粒径５〜５００ｎｍの範囲
にある有機高分子化合物からなり、その粒子の２３℃の
弾性率が０．５ＧＰａ〜６ＧＰａであり、研磨用組成物
中の濃度が１〜３０重量％であり、（Ｂ）ベンゾトリア
ゾールまたはその誘導体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、シュウ酸、コ
ハク酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、アミノ酸
の中から選択される少なくとも一種であり、研磨組成物
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。 【００１３】 【発明の実施の形態】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、特定の有機微粒子砥粒
と特定の化合物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、有機高分子
化合物であり、例えば、ビニルモノマーの乳化重合など
によって得られる有機高分子化合物の微粒子やポリエス
テル、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾー
ルなど重縮合によって得られる有機高分子の微粒子やフ
ェノール樹脂、メラミン樹脂などの付加縮合によって得
られる有機高分子の微粒子をあげることができ、単独或
いは任意に組み合わせ用いることができる。好ましくは
比較的安価で粒径の揃った極性の低いビニル系高分子で
ある。その有機高分子化合物は、微粒子形状で用いら
れ、その平均粒径は５〜１００ｎｍの範囲にある有機高
分子化合物からなるものである。 【００１５】さらにはこの微粒子の弾性率が２３℃、
０．５ＧＰａ〜６ＧＰａの範囲にあることが好ましい。
弾性率が下限値未満であると銅の研磨速度が極端に低下
するので好ましくなく、上限値を超えると銅膜表面にス
クラッチ入りやすくなったり、タンタルとの研磨選択比
が小さくなるので好ましくない。弾性率の測定は公知の
方法で測定可能である。例を挙げると、成型加工してフ
ィルム化できる場合は短冊状またはダンベル型に加工し
て引っ張り試験を実施して求めたり、動的粘弾性試験機
で求めることができる。また成形加工ができない場合は
粒子のまま微小圧縮試験機（（株）島津製作所製）等で
測定することも可能である。 【００１６】研磨材の一次粒子平均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、平均粒径は５ｎｍ
〜５０ｎｍの範囲にあることがより好ましい。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。また特性を
損なわない程度でコロイダルシリカ等の無機微粒子を研
磨剤として併用することももちろん可能である。 【００１７】研磨材の研磨用組成物中の濃度は１〜３０
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。 【００１８】本発明の研磨用組成物は酸化防止剤として
ベンゾトリアゾール又はその誘導体を含有する。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。 【００１９】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、シュウ酸、コハク酸、クエン酸、酒石
酸、リンゴ酸、乳酸、アミノ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
中に、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。 【００２０】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。 【００２１】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。研磨用組成物中の水の量は、５５〜９
９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。 【００２２】本発明の研磨用組成物は上記の各成分、研
磨材、酸化防止剤、有機酸を水に混合、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。 【００２３】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
剤や水溶性高分子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。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。 【００２４】 【実施例】本発明を実施例で具体的に説明する。 ＜実施例１〜８、比較例１〜６＞研磨材、ベンゾトリア
ゾール、過酸化水素、有機酸が表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実施例１〜８、比較例１〜６の研
磨用組成物を得た。 【００２５】＜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。 【００２６】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。 【００２７】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 【００２８】評価結果を表１に示した。 【表１】 【００２９】 【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）ベンゾトリアゾールまたはその誘導体、
（Ｃ）有機酸、（Ｄ）過酸化水素、および（Ｅ）水から
なり、（Ａ）研磨材が、平均粒径５〜５００ｎｍの範囲
にある有機高分子化合物からなり、その粒子の２３℃の
弾性率が０．５ＧＰａ〜６ＧＰａであり、研磨用組成物
中の濃度が１〜３０重量％であり、（Ｂ）ベンゾトリア
ゾールまたはその誘導体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、シュウ酸、コ
ハク酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、アミノ酸
の中から選択される少なくとも一種であり、研磨組成物
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。 【００１３】 【発明の実施の形態】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、特定の有機微粒子砥粒
と特定の化合物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、有機高分子
化合物であり、例えば、ビニルモノマーの乳化重合など
によって得られる有機高分子化合物の微粒子やポリエス
テル、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾー
ルなど重縮合によって得られる有機高分子の微粒子やフ
ェノール樹脂、メラミン樹脂などの付加縮合によって得
られる有機高分子の微粒子をあげることができ、単独或
いは任意に組み合わせ用いることができる。好ましくは
比較的安価で粒径の揃った極性の低いビニル系高分子で
ある。その有機高分子化合物は、微粒子形状で用いら
れ、その平均粒径は５〜１００ｎｍの範囲にある有機高
分子化合物からなるものである。 【００１５】さらにはこの微粒子の弾性率が２３℃、
０．５ＧＰａ〜６ＧＰａの範囲にあることが好ましい。
弾性率が下限値未満であると銅の研磨速度が極端に低下
するので好ましくなく、上限値を超えると銅膜表面にス
クラッチ入りやすくなったり、タンタルとの研磨選択比
が小さくなるので好ましくない。弾性率の測定は公知の
方法で測定可能である。例を挙げると、成型加工してフ
ィルム化できる場合は短冊状またはダンベル型に加工し
て引っ張り試験を実施して求めたり、動的粘弾性試験機
で求めることができる。また成形加工ができない場合は
粒子のまま微小圧縮試験機（（株）島津製作所製）等で
測定することも可能である。 【００１６】研磨材の一次粒子平均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、平均粒径は５ｎｍ
〜５０ｎｍの範囲にあることがより好ましい。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。また特性を
損なわない程度でコロイダルシリカ等の無機微粒子を研
磨剤として併用することももちろん可能である。 【００１７】研磨材の研磨用組成物中の濃度は１〜３０
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。 【００１８】本発明の研磨用組成物は酸化防止剤として
ベンゾトリアゾール又はその誘導体を含有する。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。 【００１９】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、シュウ酸、コハク酸、クエン酸、酒石
酸、リンゴ酸、乳酸、アミノ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
中に、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。 【００２０】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。 【００２１】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。研磨用組成物中の水の量は、５５〜９
９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。 【００２２】本発明の研磨用組成物は上記の各成分、研
磨材、酸化防止剤、有機酸を水に混合、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。 【００２３】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
剤や水溶性高分子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。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。 【００２４】 【実施例】本発明を実施例で具体的に説明する。 ＜実施例１〜８、比較例１〜６＞研磨材、ベンゾトリア
ゾール、過酸化水素、有機酸が表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実施例１〜８、比較例１〜６の研
磨用組成物を得た。 【００２５】＜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。 【００２６】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。 【００２７】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 【００２８】評価結果を表１に示した。 【表１】 【００２９】 【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）ベンゾトリアゾー
ルまたはその誘導体、（Ｃ）有機酸、（Ｄ）過酸化水
素、および（Ｅ）水からなり、（Ａ）研磨材が、平均粒
径５〜５００ｎｍの範囲にある有機高分子化合物からな
り、その粒子の２３℃の弾性率が０．５ＧＰａ〜６ＧＰ
ａであり、研磨用組成物中の濃度が１〜３０重量％であ
り、（Ｂ）ベンゾトリアゾールまたはその誘導体の研磨
用組成物中の濃度が０．０１〜５重量％であり、（Ｃ）
有機酸が、シュウ酸、コハク酸、クエン酸、酒石酸、リ
ンゴ酸、乳酸、アミノ酸の中から選択される少なくとも
一種であり、研磨組成物中の濃度が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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120284A JP2003313541A (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | 研磨用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120284A JP2003313541A (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | 研磨用組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003313541A true JP2003313541A (ja) | 2003-11-06 |
Family
ID=29536553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002120284A Pending JP2003313541A (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | 研磨用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003313541A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7287314B2 (en) * | 2004-02-27 | 2007-10-30 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | One step copper damascene CMP process and slurry |
-
2002
- 2002-04-23 JP JP2002120284A patent/JP2003313541A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7287314B2 (en) * | 2004-02-27 | 2007-10-30 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | One step copper damascene CMP process and slurry |
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