JP2003336039A - 研磨用組成物 - Google Patents
研磨用組成物Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】銅膜およびタンタル化合物を有する半導体デバ
イスを研磨する場合の、銅とタンタル化合物の研磨選択
比、銅に対する選択比を高めた時の配線溝や孔の銅膜の
削られ過ぎ、及び銅膜表面の平滑性、を改善した研磨用
組成物を提供する。 【解決手段】（Ａ）平均粒径５〜５００ｎｍの有機高分
子化合物である研磨材１〜３０重量％、（Ｂ）ベンゾト
リアゾール又はその誘導体である酸化防止剤０．０１〜
５重量％、（Ｃ）シュウ酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石
酸、クエン酸、乳酸及びアミノ酸から選択される１種以
上の有機酸０．０１〜５重量％、（Ｄ）チオ尿素又はそ
の誘導体である研磨促進剤０．０１〜５重量％、（Ｅ）
過酸化水素水０．０３〜５重量％、及び（Ｆ）水、を含
有する研磨用組成物。
イスを研磨する場合の、銅とタンタル化合物の研磨選択
比、銅に対する選択比を高めた時の配線溝や孔の銅膜の
削られ過ぎ、及び銅膜表面の平滑性、を改善した研磨用
組成物を提供する。 【解決手段】（Ａ）平均粒径５〜５００ｎｍの有機高分
子化合物である研磨材１〜３０重量％、（Ｂ）ベンゾト
リアゾール又はその誘導体である酸化防止剤０．０１〜
５重量％、（Ｃ）シュウ酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石
酸、クエン酸、乳酸及びアミノ酸から選択される１種以
上の有機酸０．０１〜５重量％、（Ｄ）チオ尿素又はそ
の誘導体である研磨促進剤０．０１〜５重量％、（Ｅ）
過酸化水素水０．０３〜５重量％、及び（Ｆ）水、を含
有する研磨用組成物。
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て不
要な部分を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）によって絶縁
膜上の不要な銅を取り除く必要がある。 【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で修正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）酸化防止剤、（Ｃ）有機酸、（Ｄ）研磨促進剤、
（Ｅ）過酸化水素及び（Ｆ）水を含有する研磨用組成物
であり、該研磨材が平均粒径５〜５００ｎｍの範囲にあ
る有機高分子化合物であり、研磨材の研磨用組成物中の
濃度が１〜３０重量％であり、（Ｂ）酸化防止剤がベン
ゾトリアゾール又はその誘導体であり、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、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸
及びアミノ酸からなる群より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）研磨促進剤がチオ尿素又はその誘
導体であり、研磨用組成物中の濃度が０．０１〜５重量
％であり、（Ｅ）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
物である。 【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、特定の研磨材、化合
物、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、有機高分子
化合物であり、有機高分子で有れば特に限定されない
が、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
組み合わせて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５〜５００ｎｍの範囲にある有機高分子化合物か
らなるものである。 【００１５】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５ｎｍ〜
５００ｎｍの範囲にあることが好ましい。５ｎｍ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、５００ｎｍ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。 【００１６】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１重量％
未満であ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、３０重量％を越えると機械的
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。 【００１７】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。０．０１重量％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、
５重量％を越えると銅膜の研磨レートが極端に低下する
ので好ましくない。 【００１８】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、
銅の研磨レート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、リンゴ酸、酒石
酸、クエン酸、乳酸及びアミノ酸からなる群より選ばれ
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。
０．０１重量％未満ではキレート形成効果が不十分であ
り、５重量％を越えると研磨レートが制御できなくなり
過研磨になるので好ましくない。 【００１９】本発明の研磨用組成物は研磨促進剤として
チオ尿素又はその誘導体を含有する。研磨促進剤を加え
ることにより、ベンゾトリアゾール又はその誘導体によ
る酸化防止膜を脆くし、効果的に研磨レートを促進する
ことができる。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。０．０１重量％未満である
と銅膜の研磨レートを促進する効果が不十分であるので
好ましくなく、５重量％を越えると研磨レートが制御で
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。 【００２２】本発明の研磨用組成物は、前述の各成分で
ある研磨材、酸化防止剤、有機酸、研磨促進剤を水に混
合、溶解、分散させて製造する。過酸化水素は研磨直前
に前述の各成分を混合した混合液に添加、混合して使用
する方が好ましい。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
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、研磨レー
トの向上の目的で加えられる。ポリビニルアルコールな
どの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＞研磨材として、平均粒径４０ｎｍのＰＭＭ
Ａとジビニルベンゼンの共縮合物、過酸化水素、ベンゾ
トリアゾール（ＢＴ）、酒石酸、チオ尿素が表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の研磨用組
成物を得た。過酸化水素については研磨直前に混合して
用いた。 【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）及び電解メッキで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４
０ｒｐｍ、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レート（Å／ｍｉｎ）を求めた。タ
ンタルの研磨レートに対する銅の研磨レートの比を選択
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、○：一部にやや平滑不足があるが使用可能、
△：平滑性良好なるもスクラッチ発生、×：平滑不足 【００２８】＜実施例２〜８、比較例１〜７＞研磨材Ｃ
１−Ｃ３、過酸化水素、ベンゾトリアゾール、有機酸、
研磨促進剤が表１に示された濃度になるように０．５μ
ｍ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と同様に研磨用組成物を調整し、実施例１
と同様に研磨性評価を行った。なお、過酸化水素につい
ては研磨直前に混合して用いた。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て不
要な部分を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）によって絶縁
膜上の不要な銅を取り除く必要がある。 【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で修正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）酸化防止剤、（Ｃ）有機酸、（Ｄ）研磨促進剤、
（Ｅ）過酸化水素及び（Ｆ）水を含有する研磨用組成物
であり、該研磨材が平均粒径５〜５００ｎｍの範囲にあ
る有機高分子化合物であり、研磨材の研磨用組成物中の
濃度が１〜３０重量％であり、（Ｂ）酸化防止剤がベン
ゾトリアゾール又はその誘導体であり、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、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸
及びアミノ酸からなる群より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）研磨促進剤がチオ尿素又はその誘
導体であり、研磨用組成物中の濃度が０．０１〜５重量
％であり、（Ｅ）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
物である。 【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、特定の研磨材、化合
物、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、有機高分子
化合物であり、有機高分子で有れば特に限定されない
が、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
組み合わせて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５〜５００ｎｍの範囲にある有機高分子化合物か
らなるものである。 【００１５】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５ｎｍ〜
５００ｎｍの範囲にあることが好ましい。５ｎｍ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、５００ｎｍ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。 【００１６】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１重量％
未満であ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、３０重量％を越えると機械的
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。 【００１７】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。０．０１重量％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、
５重量％を越えると銅膜の研磨レートが極端に低下する
ので好ましくない。 【００１８】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、
銅の研磨レート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、リンゴ酸、酒石
酸、クエン酸、乳酸及びアミノ酸からなる群より選ばれ
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。
０．０１重量％未満ではキレート形成効果が不十分であ
り、５重量％を越えると研磨レートが制御できなくなり
過研磨になるので好ましくない。 【００１９】本発明の研磨用組成物は研磨促進剤として
チオ尿素又はその誘導体を含有する。研磨促進剤を加え
ることにより、ベンゾトリアゾール又はその誘導体によ
る酸化防止膜を脆くし、効果的に研磨レートを促進する
ことができる。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。０．０１重量％未満である
と銅膜の研磨レートを促進する効果が不十分であるので
好ましくなく、５重量％を越えると研磨レートが制御で
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。 【００２２】本発明の研磨用組成物は、前述の各成分で
ある研磨材、酸化防止剤、有機酸、研磨促進剤を水に混
合、溶解、分散させて製造する。過酸化水素は研磨直前
に前述の各成分を混合した混合液に添加、混合して使用
する方が好ましい。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
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、研磨レー
トの向上の目的で加えられる。ポリビニルアルコールな
どの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＞研磨材として、平均粒径４０ｎｍのＰＭＭ
Ａとジビニルベンゼンの共縮合物、過酸化水素、ベンゾ
トリアゾール（ＢＴ）、酒石酸、チオ尿素が表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の研磨用組
成物を得た。過酸化水素については研磨直前に混合して
用いた。 【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）及び電解メッキで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４
０ｒｐｍ、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レート（Å／ｍｉｎ）を求めた。タ
ンタルの研磨レートに対する銅の研磨レートの比を選択
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、○：一部にやや平滑不足があるが使用可能、
△：平滑性良好なるもスクラッチ発生、×：平滑不足 【００２８】＜実施例２〜８、比較例１〜７＞研磨材Ｃ
１−Ｃ３、過酸化水素、ベンゾトリアゾール、有機酸、
研磨促進剤が表１に示された濃度になるように０．５μ
ｍ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と同様に研磨用組成物を調整し、実施例１
と同様に研磨性評価を行った。なお、過酸化水素につい
ては研磨直前に混合して用いた。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概
略図 【符号の説明】 １ Ｃｕ ２ Ｔａ ３ ＳｉＯ2
略図 【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）酸化防止剤、
（Ｃ）有機酸、（Ｄ）研磨促進剤、（Ｅ）過酸化水素及
び（Ｆ）水を含有する研磨用組成物であり、（Ａ）研磨
材が平均粒径５〜５００ｎｍの範囲にある有機高分子化
合物であり、研磨材の研磨用組成物中の濃度が１〜３０
重量％であり、（Ｂ）酸化防止剤がベンゾトリアゾール
又はその誘導体であり、研磨用組成物中の濃度が０．０
１〜５重量％であり、（Ｃ）有機酸がシュウ酸、コハク
酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸及びアミノ酸か
らなる群より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）研磨促進剤がチオ尿素又はその誘導体であ
り、研磨用組成物中の濃度が０．０１〜５重量％であ
り、（Ｅ）過酸化水素の研磨用組成物中の濃度が０．０
３〜５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 |
|---|---|---|---|
| JP2002145638A JP2003336039A (ja) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | 研磨用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002145638A JP2003336039A (ja) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | 研磨用組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003336039A true JP2003336039A (ja) | 2003-11-28 |
Family
ID=29704867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002145638A Pending JP2003336039A (ja) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | 研磨用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003336039A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005186269A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Fujimi Corp | 研磨用組成物及び研磨方法 |
| WO2006120727A1 (ja) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Asahi Glass Company, Limited | 銅配線研磨用組成物および半導体集積回路表面の研磨方法 |
| SG162647A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-29 | Uwiz Technology Co Ltd | Polishing composition for planarizing metal layer |
| CN104962917A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-10-07 | 洛阳理工学院 | 一种零件毛刺去除液及毛刺去除方法 |
-
2002
- 2002-05-21 JP JP2002145638A patent/JP2003336039A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005186269A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Fujimi Corp | 研磨用組成物及び研磨方法 |
| WO2006120727A1 (ja) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Asahi Glass Company, Limited | 銅配線研磨用組成物および半導体集積回路表面の研磨方法 |
| SG162647A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-29 | Uwiz Technology Co Ltd | Polishing composition for planarizing metal layer |
| CN104962917A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-10-07 | 洛阳理工学院 | 一种零件毛刺去除液及毛刺去除方法 |
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