JP2004064061A - Metal polishing composition, polishing method using it, and substrate manufacturing method using said metal polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチングを抑制し、金属膜の平坦性を維持したまま高速に基板を研磨できる金属研磨組成物、それを用いた金属研磨方法、及びその金属研磨方法を用いた基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ；集積回路）やＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；大規模集積回路）における技術の進歩により、それらの動作速度や集積規模が向上し、例えばマイクロプロセッサの高性能化やメモリチップの大容量化が急速に達成されている。これら高性能化には微細加工技術が大きく寄与をしている。この微細加工技術のひとつとして平坦化技術である、化学機械研磨法がある。この研磨法は、多層配線工程における、層間絶縁膜、金属プラグ、配線金属の平坦化に使用されている。
【０００３】
このうち配線金属は、近年、配線遅延の問題などから銅又は銅合金を使用する試みがなされている。銅又は銅合金を用いた配線の製造方法としては層間絶縁膜にあらかじめ溝を形成しておき、必要があれば、タンタルなどのバリヤ膜を薄く形成し、メッキ法などにより銅又は銅合金を堆積する。この時銅又は銅合金は層間絶縁膜上部に余分に堆積しているために平坦化を行いながら余分な銅又は銅合金を除去していく研磨を行うことにより配線を形成する。
【０００４】
このような方法として、砥粒を含有する研磨剤で処理する方法が考えられるが、研磨剤のみで処理した場合には、銅又は銅金属は一般的に柔らかいのでスクラッチと呼ばれる傷がつきやすく歩留まりが非常に低くなる。また、銅はエッチング剤により溶解することからエッチング剤を添加した研磨剤が考えられ得るが、凸部ばかりではなく凹部もエッチングし、平坦化ができないばかりか金属配線部が削れたディッシングという現象が発生してしまう。
その他にも各種の提案がなされている（例えば特許文献１〜５など）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−８３７８０号公報（段落番号０００７〜００１１）
【０００６】
【特許文献２】
特開平９−５５３６３号公報（段落番号００１１〜００１４）
【０００７】
【特許文献３】
特開２００１−３０３０５０公報（段落番号０００７〜００１０）
【０００８】
【特許文献４】
特開２００１−１８７８７７公報（段落番号００２０〜００２１）
【０００９】
【特許文献５】
特開２００１−１８９２９６公報（段落番号００１９〜００２１）
【００１０】
特許文献１には、前述のような現象を防止する銅又は銅合金などの金属膜を研磨する金属研磨組成物として、過酸化水素、ベンゾトリアゾール、アミノ酢酸を含有し、必要があれば砥粒を含有している組成物が開示されている。ここでベンゾトリアゾールは酸化された金属膜と反応保護膜を形成し、凸部を優先的に機械研磨し平坦性が高まると共に低ディッシングに寄与していると記述されている。
【００１１】
さらに、特許文献２には、銅と反応して水に難溶性で、かつ銅よりも機械的に脆弱な銅錯体を生成する、２−キノリンカルボン酸、を添加する金属研磨組成物を開示している。
【００１２】
また、アミンを用いた金属研磨組成物も開示されている。特許文献３には金属膜の研磨速度を維持し、エッチング速度を抑制し、金属配線層のディッシングに優れた研磨液組成物として長鎖アルキル基を有するアミン、エッチング剤、水含有研磨液が開示されている。特許文献４及び特許文献５にはアルカノールアミン、研磨材、酸化剤、有機酸を含有する研磨スラリーが開示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載のベンゾトリアゾールを含む金属研磨組成物は平坦性やディッシングには効果があるものの、ベンゾトリアゾールの防食作用が強いため、研磨速度が著しく低下する欠点があった。また、前記特許文献２に記載の２−キノリンカルボン酸を用いた金属研磨組成物では、２−キノリンカルボン酸が著しく高価で工業的に使用することは難しかった。
【００１４】
前記特許文献３〜５は、これらを改善する目的でアミンを添加することを開示した特許であり、前記特許文献３に記載の長鎖アルキル基を有するアミンを添加する金属研磨組成物は研磨速度を維持しつつエッチング速度を抑制することを目的としているが、研磨速度はやや落ち性能的に不充分であった。また、前記特許文献４及び特許文献５にはアルカノールアミン、研磨材、酸化剤、有機酸を含有する研磨スラリーが開示されているが、バリヤ膜の研磨速度を抑制することを目的としており、実施例によれば配線金属膜の研磨速度は著しく低下していた。
【００１５】
そこで、本発明は、エッチングを抑制し金属膜の平坦性を維持したまま高速に研磨できる金属研磨組成物を提供すると共にこの金属研磨組成物を用いた金属膜の研磨方法、およびこの金属研磨組成物で平坦化する工程を含む基板の製造方法を提供することを目的としたものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題の解決について鋭意検討した結果、一般式（１）
【化２】
で示されるアミンを含有する金属研磨組成物を用いることにより前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は以下の［１］〜［１８］に関する。
［１］一般式（１）
【化３】
で表されるアミンを含むことを特徴とする金属研磨組成物。
［２］アミンの濃度が、０．０１〜２０質量％である前項１に記載の金属研磨組成物。
［３］金属研磨組成物が、酸化剤を含有する前項１又は２に記載の金属研磨組成物。
［４］酸化剤が、過酸化水素である前項３に記載の金属研磨組成物。
［５］金属研磨組成物が、エッチング剤を含有する前項１乃至４の何れか１項に記載の金属研磨組成物。
［６］エッチング剤が、アンモニア、有機酸、有機酸の塩、アミノ酸、及びアミノ酸の塩からなる群より選ばれる少なくとも１種である前項５に記載の金属研磨組成物。
［７］有機酸が、酢酸、乳酸、りんご酸、クエン酸、酒石酸、グリコール酸、蓚酸、及びフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも１種である前項６に記載の金属研磨組成物。
［８］アミンのエッチング速度を１／５以下に抑制する前項５乃至７の何れか１項に記載の金属研磨組成物。
［９］金属研磨組成物が、砥粒を含有する前項１乃至８の何れか１項に記載の金属研磨組成物。
［１０］砥粒が、シリカ、アルミナ、セリア、及び有機砥粒からなる群より選ばれる少なくとも１種である前項９に記載の金属研磨組成物。
［１１］砥粒が、１０〜１００ｎｍの一次粒子径を持ち、濃度が２０質量％以下である前項８又は９に記載の金属研磨組成物。
［１２］金属研磨組成物が、銅イオンと接触して不溶性の錯体を形成する化合物を含有する前項１乃至１１の何れか１項に記載の金属研磨組成物。
［１３］銅イオンと接触して不溶性の錯体を形成する化合物が、アゾール類である前項１２に記載の金属研磨組成物。
［１４］アゾール類が、ベンゾトリアゾールである前項１３に記載の金属研磨組成物。
［１５］アミンが、メトキシプロパノールアミン、フルフリルアミン、テトラヒドロフルフリルアミン、モルフォリン、Ｎ置換モルフォリン、アミノプロピルポリアルキレングリコール類、オキサゾリン類、オキサゾール類からなる群より選ばれた少なくとも１種である前項１乃至１４の何れか１項に記載の金属研磨組成物。
［１６］金属研磨組成物のｐＨが、３〜１０である請求項１乃至１５の何れか１項に記載の金属研磨組成物。
【００１８】
［１７］凹部を有する基板上に凹部を覆うように埋め込まれた金属膜を研磨する方法であって、前項１乃至１６の何れか１項に記載の金属研磨組成物を用いることを特徴とする金属研磨方法。
［１８］凹部を有する基板が、基板上にバリヤ金属膜を形成されたものである前項１７に記載の金属研磨方法。
［１９］金属膜が、銅又は銅を含有する合金からなる前項１７に記載の金属研磨方法。
［２０］バリヤ金属膜が、タンタル系金属からなる前項１８に記載の金属研磨方法。
【００１９】
［２１］凹部を有する基板上に凹部を覆うように埋め込まれた金属膜を研磨する平坦化した基板の製造方法であって、前項１乃至１６の何れか１項に記載の金属研磨組成物を用いて平坦化することを特徴とする基板の製造方法。
［２２］凹部を有する基板上に凹部を覆うように埋め込まれた金属膜を研磨する平坦化した基板の製造方法であって、前項１７乃至２０の何れか１項に記載の金属研磨方法を用いて平坦化する工程を含むことを特徴とする基板の製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、前記一般式（１）で示されるアミンを含有する金属研磨組成物であり、エーテル基を分子内に持つことが必須である。このようなアミンとしては、例えば、メトキシエタノールアミン、メトキシプロパノールアミンなどのアルカノールエーテルアミン、フルフリルアミン、ジヒドロフルフリルアミン、テトラヒドロフルフリルアミン、２，５−ジヒドロ−２，５−ジメトキシフルフリルアミンなどのフルフリルアミン類、モルフォリン、４−メチルモルフォリン、メチル４−モルフォリンプロピオネート、２，６−ジメチルモルフォリン、４−（２−クロロエチル）モルフォリン、２，５−ジエトキシ−４−モルフォリノアニリン、４−［２−（ジメチルアミノ）エチル］モルフォリン、４−（２−アミノエチル）モルフォリン、４−アミノモルフォリン、４−（３−アミノプロピル）モルフォリン、４−ヒドロキシ−３−（モルフォリノメチル）べンゾイックアシッド、４−モルフォリンエタノール、３−モルフォリノ−１，２−プロパンジオール、（４−モルフォリニルメチル）ベンゾトリアゾール、４−モルフォリンカルボニトリル、ホルミルモルフォリン、アクリロイルモルフォリン、ポリアクリロイルモルフォリン、２，２，２−トリブロモエチルホスホロモルフォリンクロリデートなどのモルフォリン類、アミノプロピルポリアルキレングリコール、４，７，１０−トリオキサ−１，１３−トリデカンジアミン、２−（アミノメチル）１５−クラウン−５、１−アザ−１５−クラウン−５、１−アザ−１８−クラウン−６、５，６−ベンゾ−４，７，１３，１６，２１，２４−ヘキサオキサ−１，１０−ジアザビシクロ［８．８．８］ヘキサコサン、４，７，１３，１６，２１，２４−ヘキサオキサ−１，１０−ジアザビシクロ［８．８．８］ヘキサコサンＮ，Ｎ´−ジベンジル−１，４，１０，１３−テトラオキサ−７，１６−ジアザシクロオクタデカン、４，７，１３，１６，２１−ペンタオキサ−１，１０−ジアザビシクロ［８．８．５］トリコサン、１−アザ−３，７−ジオキサビシクロ［３．３．０］オクタン−５−メタノールなどの大環状化合物類、２−メチル−２−オキサゾリン、２−フェニル−２−オキサゾリン、２−エチルオキサゾリン、２，４，４−トリメチル−２−オキサゾリンなどのオキサゾリン類、ベンゾオキサゾール、２−フェニルベンズオキサゾール、２，４，５−トリメチルオキサゾール、２−クロロベンズオキサゾール、５−クロロ−２−メチルベンズオキサゾール、２，２−ビス［（４Ｓ）−４−ベンジル−２−オキサゾリン、２，５−ビス（４−ビフェニルイル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾオキサゾリノン、５−クロロメチル−２−オキサゾリジノン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、４，４−ジメチルオキサゾリジン、２−オキサゾリドン、２，５−オキサゾリジンジオンなどのオキサゾール類、２−ブトキシピリジン、１−［２−（４−ブロモフェノキシ）エチル］ピロリジン、２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン−４−メタンアミン、２−メチルアミノメチル−１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサ−８−アザスピロ［４．５］デカン、ネフォパンなどが挙げられる。
【００２１】
本発明で使用されるアミンの金属研磨組成物中の含有量としては、０．０１〜２０質量％が好ましく、更に好ましくは、０．０５〜１０質量％、特に好ましくは０．１〜１０質量％である。この含有量が０．０１質量％より少量ではエッチング抑制の効果が少なく、２０質量％より高濃度に含有させても銅の研磨速度が上がらないばかりか経済的にも有利ではない。
【００２２】
本発明の金属研磨組成物には、酸化剤を含有させて使用することが好ましい。酸化剤は銅又は銅合金を酸化し、研磨速度向上に寄与する。酸化剤としては、酸素、オゾン、過酸化水素、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、エチルベンゼンハイドロパーオキサイドなどのアルキルパーオキサイド、過酢酸、過安息香酸などの過酸、過マンガン酸カリウム、ヨウ素酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。これらの酸化剤のうち、金属元素を有しない過酸化水素が好ましい。
【００２３】
酸化剤の含有量としては、金属研磨組成物に対して０．０１〜３０質量％が好ましく、更に好ましくは、０．１〜２０質量％である。この含有量が０．０１質量％より少ないと研磨速度が小さく十分な効果が得られず、３０質量％より多いと無駄であるばかりか逆に研磨速度を抑制する場合もある。
【００２４】
本発明の金属研磨組成物には、エッチング剤を含有させることが好ましい。エッチング剤は、研磨を促進すると共に安定した研磨を行うために含有させることができる。このようなエッチング剤としては、例えば、アンモニア、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ｎ−ヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、乳酸、りんご酸、酒石酸、クエン酸、グリコール酸などの有機酸（カルボン酸）、それらの塩、フェノール、カテコールなどのフェノール類、グリシン、グリシルグリシン、アラニン、フェニルアラニン、セリン、トリプトファン、アスパラギン酸、リシン、グルタミン酸などのアミノ酸、それらの塩が挙げられる。これらのエッチング剤のうち、アンモニア、有機酸、有機酸の塩、アミノ酸、及びアミノ酸の塩からなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましく、特に有機酸では、酢酸、乳酸、りんご酸、クエン酸、酒石酸、グリコール酸、蓚酸、及びフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。
【００２５】
これらのエッチング剤は、一種を含有させてもよいし、二種以上を含有させてもよい。含有量としては、金属研磨組成物に対して０．０１〜１０質量％が好ましい。この含有量が０．０１質量％以下では、適切な研磨速度がでず、１０質量％以上では、銅又は銅合金のエッチング速度が速く、平坦化ができずディッシングも抑制することができない。本発明のアミンの添加により、エッチング剤のエッチング速度を抑制することができる。エッチング速度の抑制としては、１／５以下が望ましい。また、組み合わせ、濃度比などによりエッチング速度を０ｍｍ／ｍｉｎまで抑制することも可能である。
【００２６】
本発明の金属研磨組成物は、砥粒なしで使用することもできるが、研磨速度を十分に上げたりする目的などで砥粒を含有させることもできる。砥粒としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、有機砥粒が挙げられる。砥粒の含有量が多いと、ディッシングやスクラッチの原因になるので、含有量は金属研磨組成物に対して３０質量％以下が好ましく、更に好ましくは、２０質量％以下である。これら砥粒の粒径としては、１ｍｍから数μｍの一次粒子径をもつものが使用可能であるが、好ましくは５〜２００ｎｍであり、さらに好ましくは１０〜１００ｎｍの一次粒子径を持つ砥粒である。この一次粒子径が小さいと研磨速度が低く、一次粒子径が大きいとスクラッチの原因となる。
【００２７】
本発明の金属研磨組成物には、適正な研磨を行うために、本発明に用いられるアミンと組み合わせて、金属保護膜形成剤や防食剤を含有させることができる。このような成分としては、例えば、銅イオンと接触して不溶性の錯体を形成する化合物が挙げられ、具体的に好ましくは、例えば、ベンズイミダゾール−２−チオール、２−［２−（ベンゾチアゾリル）］チオプロピオン酸、２−［２−（ベンゾチアゾリル）チオブチル酸、２−メルカプトベンゾチアゾール、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール、１−ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、２，３−ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾール、４−ヒドロキシベンゾトリアゾール、４−カルボキシル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、４−メトキシカルボニル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、４−ブトキシカルボニル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、４−オクチルオキシカルボニル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、５−ヘキシルベンゾトリアゾール、Ｎ−（１，２，３−ベンゾトリアゾリル−１−メチル）−Ｎ−（１，２，４−トリアゾリル−１−メチル）−２−エチルヘキシルアミン、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ビス［（１−ベンゾトリアゾリル）メチル］ホスホン酸、ベンズイミダゾール、テトラゾール等のアゾール又はその塩が挙げられ、特にベンゾトリアゾールが好ましい。金属保護膜形成剤や防食剤の含有量は、金属研磨組成物に対して、５質量％以下が好ましく、更に好ましくは１質量％以下である。
【００２８】
本発明の金属研磨組成物には性能、物性などに悪影響を及ぼさない範囲で、無機酸やその塩又はアルカリを添加することができる。安定した研磨性能を維持する目的やｐＨ調整剤、緩衝剤などとして使用される。
【００２９】
このような無機酸としては、例えば、炭酸、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸などの酸が挙げられ、それらの無機酸の塩としては、例えば、アンモニウム塩又はカリウム塩が挙げられる。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウムが挙げられる。これら無機酸又はその塩又はアルカリの添加は、金属研磨組成物に対して、５質量％以下が好ましく、更に好ましくは１質量％以下である。
【００３０】
本発明の金属研磨組成物には、必要に応じて水溶性ポリマーや界面活性剤を含有させることができる。水溶性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸やそのアンモニウム塩、ポリイソプロピルアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリメトキシエチレン、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドンなどが挙げられる。界面活性剤としては、カチオン系、アニオン系及び非イオン系のいずれも使用することができる。カチオン系界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等が挙げられる。
【００３１】
また、アニオン系界面活性剤としては、例えば、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等のカルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩等のスルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩等の硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル等のリン酸エステル塩などが挙げられる。
【００３２】
非イオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のエーテル型、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル等のエーテルエステル型、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ソルビタンエステル等のエステル型などが挙げられる。
【００３３】
これら水溶性高分子、界面活性剤の含有量は、金属研磨組成物に対してそれぞれ５質量％以下が好ましく、更に好ましくは１質量％以下である。
【００３４】
本発明の金属研磨組成物は、ｐＨ２〜１２までの間で使用することができる。好ましくはｐＨ３〜１０である。このようにｐＨを調整する試薬としては、前記エッチング剤、前記無機酸又は無機酸塩を用いることもできるし、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物を用いることができる。
【００３５】
本発明の金属研磨組成物は、０〜７０℃の間で使用することができる。使用温度が低いと研磨速度が低くなり、温度が高いとエッチング速度が高くなりすぎる問題が生ずるので好ましくは１０〜５０℃の間であり、さらに好ましくは１５〜４０℃の間で使用する。
【００３６】
本発明の金属研磨組成物により研磨される金属としては、アルミニウム、銅、タングステン、ニッケル、タンタル、窒化タンタル、ルテニウムや白金などの白金族金属又はこれら金属の合金が挙げられる。
本発明の金属研磨組成物が好ましく使用できる金属は、多層配線部の配線部分になりうる金属であり、凹部を有する基板上に凹部を覆うように埋めこまれる。更に好ましくは、多層配線部の配線部分になりうる銅又は銅合金である。
【００３７】
本発明の金属研磨組成物を用いた金属研磨方法は、研磨定盤の研磨パッド（研磨布）上に本発明の金属研磨組成物を供給しながら、被研磨金属膜を有する基板を研磨パッドに押し当てた状態で研磨定盤と基板を相対的に動かすことによって被研磨金属膜を研磨する方法である。この時、被研磨金属膜を有する基板を研磨布に押し当てる圧力としては任意の圧力を用いることができる。一般的には、０．９８〜９８ｋＰａ（１０〜１０００ｇｆ／ｃｍ２）で使用され、好ましくは４．９〜４９ｋＰａ（５０〜５００ｇｆ／ｃｍ２）で使用される。
【００３８】
研磨する装置としては、半導体基板を保持するホルダーと研磨パッドを貼り付けた定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡ポリウレタンなどが使用できる。研磨定盤の研磨パッド上に本発明の金属研磨組成物を供給する方法としては、ポンプなどで連続的に供給する。この時、金属研磨組成物は全ての成分を含んだ１液で供給されてもよく、更には、液の安定性を考慮して過酸化水素の溶液とその他の溶液を別ラインで供給することもできる。別ラインで２液以上を供給する場合には、研磨パッド直前に１液にして供給することもできるし、別ラインでそのまま研磨パッド上に供給することも可能である。
【００３９】
このような金属研磨方法により金属膜が平坦化された基板を製造することができる。この工程を更に説明する。まず、基板上の層間絶縁膜に配線を形成する溝および開口部を開け、絶縁膜上に薄くバリヤ膜を形成する。更に、前記溝および開口部を埋め込むようにメッキなどの方法により銅などの金属配線用の金属膜を形成させる。この金属膜を研磨し、必要があればバリヤ膜および層間絶縁膜をさらに研磨することにより平坦化を行うことにより金属膜が平坦化された基板を製造することができる。ここでいう層間絶縁膜とは、酸化ケイ素膜、ＨＳＱ、ＭＳＱなどの無機系の層間絶縁膜やベンゾシクロブテンからなる膜のような有機系層間絶縁膜であり、また、これらに空孔を持たせた低誘電率層間絶縁膜も用いることができる。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。
【００４１】
〈研磨速度テスト〉
以下の条件で行った。
基板：４×４ｃｍに切断した銅膜付きシリコンウエハ
基板と研磨定盤との相対速度：５４ｍ／分
研磨圧力：３０．１ｋＰａ（３０７ｇｆ／ｃｍ２）
研磨パッド：ロデールニッタ社製 ＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００
研磨組成物供給速度：１３ｍｌ／分
研磨速度の測定：研磨前後の銅膜抵抗値から換算した。
【００４２】
〈エッチングテスト〉
２ｃｍ×２ｃｍの銅板を金属研磨組成物に浸け、銅板の減少量から、１分間当たりのエッチング速度を計算した。
【００４３】
〈研磨特性テスト〉
実際の研磨特性を評価するためパターンが形成されたウエハの研磨を以下の条件で行った。
基板：タンタルがバリヤ膜として用いられ、溝深さが８００ｎｍで１６００ｎｍの銅膜が付いたシリコンウエハを４×４ｃｍに切った基板。
基板と研磨定盤との相対速度：５４ｍ／分
研磨圧力：３０．１ｋＰａ（３０７ｇｆ／ｃｍ２）
研磨パッド：ロデールニッタ社製 ＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００
研磨組成物供給速度：１３ｍｌ／分
段差の測定：触診式の段差測定計を用い、１００μｍ／１００μｍのライン／スペースでの段差を測定した。
【００４４】
実施例１，２、比較例１：
アミンとしてテトラヒドロフルフリルアミンを用い、エッチング剤としてリンゴ酸を用い、酸化剤として過酸化水素を用い、表１に示した含有量を添加した金属研磨組成物を調整し、エッチング速度を測定してアミンのエッチング抑制効果についてテストを行った。比較例として、アミンを添加しない金属研磨組成物を調整し、上記と同様のテストを行った。
【００４５】
結果は表１に示す通りであって、アミンを添加しない比較例の場合は高いエッチング速度を示したが、アミンを共存させることによりエッチングが著しく抑制され、実施例２の場合は、実質的に零であった。
【００４６】
【表１】
実施例３〜７、比較例２，３：
金属研磨組成物はそれぞれ組成が表２になるように調整した。特定のアミン、砥粒として一次粒子径が３０ｎｍであるコロイダルシリカ、有機酸を水に溶解した後、酸化剤を添加し、最後にｐＨ調整剤で所定のｐＨに調整した。それぞれの金属研磨組成物について、研磨速度測定、エッチング速度測定を行った。その結果を表２に示す。
【００４８】
アミンを添加していない比較例２では研磨速度は遅く、アミンとして（特定のアミンでなく）プロパノールアミンを添加した比較例３では、研磨速度は向上したものの十分ではなかった。これらに対して本発明に用いる特定のアミンを添加した実施例３、４では、エッチングが起こっておらず、研磨速度は著しく向上した。
【００４９】
また、実施例５ではアンモニアでｐＨを調整しなかったが、エッチングが起こらず、研磨速度も速かった。
【００５０】
実施例６では有機酸を乳酸からリンゴ酸に変更したが、良好な研磨速度を示した。
【００５１】
また、実施例７では防食剤としてベンゾトリアゾールを添加して研磨した。実施例３、４では研磨初期の研磨速度がやや遅く、徐々に速くなる傾向を示したが、ベンゾトリアゾールを添加した系では、研磨速度は低下したが、安定した研磨挙動を示した。
【００５２】
【表２】
実施例８：
テトラヒドロフルフリルアミン１質量％、ベンゾトリアゾール０．０１５質量％、酢酸１質量％、一次粒子径が３０ｎｍであるコロイダルシリカ１質量％、過酸化水素２質量％でアンモニアでｐＨを９にした水溶液を調整した。研磨速度は５００ｎｍ／分でエッチング速度は０ｎｍ／分であった。この組成物を用いて、実際の研磨特性を評価するためパターンが形成されたウエハの研磨を行った。
タンタルバリヤ膜が出てくるまで研磨を行ない、基板の段差を測定したところ、３０ｎｍであった。段差緩和性が高く、ディッシングが少ないことがわかった。また、ウエハ上には全くキズは見られなかった。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の金属研磨組成物は、特定のアミンを用いることにより、金属膜表面のエッチングを抑制すると共に研磨速度を向上することが可能になる。また、特定のアミンと防食剤を組み合わせることにより、段差緩和性が高く、ディッシングを少なくすることができる。
さらに、本発明の研磨方法又は基板の製造方法を用いることにより平坦性の優れた基板を製造することが容易にできる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal polishing composition capable of suppressing etching and polishing a substrate at high speed while maintaining the flatness of a metal film, a metal polishing method using the same, and a method for manufacturing a substrate using the metal polishing method. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Advances in technology in integrated circuits (ICs) and large-scale integrated circuits (LSIs) have improved their operation speeds and integration scales. For example, the performance of microprocessors and the capacity of memory chips have increased. Is rapidly being achieved. Fine processing technology has greatly contributed to these high performances. As one of the fine processing techniques, there is a chemical mechanical polishing method which is a flattening technique. This polishing method is used for flattening an interlayer insulating film, a metal plug, and a wiring metal in a multilayer wiring process.
[0003]
Among them, in recent years, attempts have been made to use copper or copper alloy as the wiring metal due to the problem of wiring delay and the like. As a method of manufacturing wiring using copper or copper alloy, a groove is formed in the interlayer insulating film in advance, and if necessary, a thin barrier film such as tantalum is formed, and copper or copper alloy is deposited by plating or the like. I do. At this time, since the copper or copper alloy is excessively deposited on the upper part of the interlayer insulating film, the wiring is formed by performing polishing for removing excess copper or copper alloy while flattening.
[0004]
As such a method, a method of treating with an abrasive containing abrasive grains is conceivable, but when treated with only an abrasive, copper or copper metal is generally soft, so it is easily scratched, called a scratch, and the yield is high. Is very low. In addition, since copper is dissolved by an etching agent, a polishing agent to which an etching agent is added may be considered. Will occur.
Various other proposals have been made (for example, Patent Documents 1 to 5).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-83780 (paragraphs 0007 to 0011)
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-9-55363 (paragraphs 0011 to 0014)
[0007]
[Patent Document 3]
JP 2001-303050 A (paragraphs 0007 to 0010)
[0008]
[Patent Document 4]
JP 2001-187877 A (paragraph numbers 0020 to 0021)
[0009]
[Patent Document 5]
JP 2001-189296 A (paragraph numbers 0019 to 0021)
[0010]
Patent Document 1 discloses a metal polishing composition for polishing a metal film such as copper or a copper alloy for preventing the above-mentioned phenomenon, which contains hydrogen peroxide, benzotriazole, and aminoacetic acid, and contains abrasive grains if necessary. A composition containing is disclosed. Here, it is described that benzotriazole forms a reaction protective film with the oxidized metal film, preferentially mechanically polishes the projections, improves flatness, and contributes to low dishing.
[0011]
Further, Patent Literature 2 discloses a metal polishing composition to which 2-quinoline carboxylic acid, which reacts with copper to form a copper complex that is hardly soluble in water and that is mechanically more brittle than copper, is added. ing.
[0012]
Also disclosed is a metal polishing composition using an amine. Patent Document 3 discloses a polishing composition containing an amine having a long-chain alkyl group, an etching agent, and a water-containing polishing composition as a polishing composition that maintains a polishing rate of a metal film, suppresses an etching rate, and is excellent in dishing a metal wiring layer. Have been. Patent Literatures 4 and 5 disclose a polishing slurry containing an alkanolamine, an abrasive, an oxidizing agent, and an organic acid.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the metal polishing composition containing benzotriazole described in Patent Document 1 has an effect on flatness and dishing, it has a drawback that the polishing rate is significantly reduced due to the strong anticorrosive action of benzotriazole. In addition, in the metal polishing composition using 2-quinoline carboxylic acid described in Patent Document 2, 2-quinoline carboxylic acid was extremely expensive and difficult to industrially use.
[0014]
Patent Literatures 3 to 5 disclose the addition of an amine for the purpose of improving these properties. The metal polishing composition to which an amine having a long-chain alkyl group described in Patent Literature 3 is added has a polishing rate of The purpose is to suppress the etching rate while maintaining the polishing rate, but the polishing rate drops slightly and the performance is insufficient. Further, Patent Documents 4 and 5 disclose a polishing slurry containing an alkanolamine, an abrasive, an oxidizing agent, and an organic acid. The purpose of the polishing slurry is to suppress the polishing rate of the barrier film. According to the example, the polishing rate of the wiring metal film was significantly reduced.
[0015]
Accordingly, the present invention provides a metal polishing composition capable of polishing at high speed while suppressing etching and maintaining the flatness of the metal film, a method for polishing a metal film using the metal polishing composition, and the metal polishing composition. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a substrate including a step of flattening with an object.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies on solving the above-mentioned problems, and as a result, have found that the general formula (1)
Embedded image
It has been found that the above problems can be solved by using a metal polishing composition containing an amine represented by the formula (1), and the present invention has been completed.
[0017]
That is, the present invention relates to the following [1] to [18].
[1] General formula (1)
Embedded image
A metal polishing composition comprising an amine represented by the formula:
[2] The metal polishing composition according to the above [1], wherein the concentration of the amine is 0.01 to 20% by mass.
[3] The metal polishing composition according to the above 1 or 2, wherein the metal polishing composition contains an oxidizing agent.
[4] The metal polishing composition according to the above [3], wherein the oxidizing agent is hydrogen peroxide.
[5] The metal polishing composition according to any one of the above items 1 to 4, wherein the metal polishing composition contains an etching agent.
[6] The metal polishing composition according to the above [5], wherein the etching agent is at least one selected from the group consisting of ammonia, organic acids, salts of organic acids, amino acids, and salts of amino acids.
[7] The metal polishing composition according to the above item 6, wherein the organic acid is at least one selected from the group consisting of acetic acid, lactic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid, glycolic acid, oxalic acid, and phthalic acid.
[8] The metal polishing composition according to any one of the above items 5 to 7, wherein the amine etching rate is suppressed to 1/5 or less.
[9] The metal polishing composition according to any one of the above items 1 to 8, wherein the metal polishing composition contains abrasive grains.
[10] The metal polishing composition according to the above item 9, wherein the abrasive grains are at least one selected from the group consisting of silica, alumina, ceria, and organic abrasive grains.
[11] The metal polishing composition according to item 8 or 9, wherein the abrasive has a primary particle diameter of 10 to 100 nm and a concentration of 20% by mass or less.
[12] The metal polishing composition according to any one of the above items 1 to 11, wherein the metal polishing composition contains a compound which forms an insoluble complex upon contact with copper ions.
[13] The metal polishing composition according to the above item 12, wherein the compound which forms an insoluble complex upon contact with copper ions is an azole.
[14] The metal polishing composition according to the above item 13, wherein the azole is benzotriazole.
[15] The preceding paragraph wherein the amine is at least one selected from the group consisting of methoxypropanolamine, furfurylamine, tetrahydrofurfurylamine, morpholine, N-substituted morpholine, aminopropylpolyalkylene glycols, oxazolines, and oxazoles. 15. The metal polishing composition according to any one of 1 to 14.
[16] The metal polishing composition according to any one of claims 1 to 15, wherein the pH of the metal polishing composition is 3 to 10.
[0018]
[17] A method for polishing a metal film embedded on a substrate having a concave portion so as to cover the concave portion, wherein the metal polishing composition according to any one of the above items 1 to 16 is used. Metal polishing method.
[18] The metal polishing method according to the above [17], wherein the substrate having the concave portion has a barrier metal film formed on the substrate.
[19] The metal polishing method according to the above item 17, wherein the metal film is made of copper or an alloy containing copper.
[20] The metal polishing method according to the above item 18, wherein the barrier metal film is made of a tantalum-based metal.
[0019]
[21] A method for manufacturing a flattened substrate by polishing a metal film embedded on a substrate having a concave portion so as to cover the concave portion, wherein the metal polishing composition according to any one of the above items 1 to 16 is used. A method for manufacturing a substrate, wherein the substrate is planarized by using the method.
[22] A method of manufacturing a flattened substrate by polishing a metal film embedded on a substrate having a concave portion so as to cover the concave portion, using the metal polishing method according to any one of the above items 17 to 20. A method of manufacturing a substrate, comprising a step of flattening the substrate.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The present invention is a metal polishing composition containing an amine represented by the above general formula (1), and it is essential that the compound has an ether group in the molecule. Examples of such an amine include alkanol ether amines such as methoxyethanolamine and methoxypropanolamine, furfurylamine such as furfurylamine, dihydrofurfurylamine, tetrahydrofurfurylamine, and 2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfurfurylamine. Morpholine, 4-methylmorpholine, methyl 4-morpholine propionate, 2,6-dimethylmorpholine, 4- (2-chloroethyl) morpholine, 2,5-diethoxy-4-morpholinoaniline, 4- [2- (dimethylamino) ethyl] morpholine, 4- (2-aminoethyl) morpholine, 4-aminomorpholine, 4- (3-aminopropyl) morpholine, 4-hydroxy-3- (morpholine Rinomethyl) Benzoi Acid, 4-morpholineethanol, 3-morpholino-1,2-propanediol, (4-morpholinylmethyl) benzotriazole, 4-morpholinecarbonitrile, formylmorpholine, acryloylmorpholine, polyacryloylmorpholine, Morpholines such as 2,2,2-tribromoethyl phosphoromorpholine chloridate, aminopropylpolyalkylene glycol, 4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine, 2- (aminomethyl) 15 -Crown-5, 1-aza-15-crown-5, 1-aza-18-crown-6, 5,6-benzo-4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo [8.8.8] Hexakosan, 4,7,13,16,21,24 Oxaoxa-1,10-diazabicyclo [8.8.8] hexacosan N, N′-dibenzyl-1,4,10,13-tetraoxa-7,16-diazacyclooctadecane, 4,7,13,16,21 Macrocyclic compounds such as -pentaoxa-1,10-diazabicyclo [8.8.5] tricosan, 1-aza-3,7-dioxabicyclo [3.3.0] octane-5-methanol, 2-methyl Oxazolines such as -2-oxazoline, 2-phenyl-2-oxazoline, 2-ethyloxazoline, 2,4,4-trimethyl-2-oxazoline, benzoxazole, 2-phenylbenzoxazole, 2,4,5-trimethyl Oxazole, 2-chlorobenzoxazole, 5-chloro-2-methylbenzoxazole, 2,2-bis [(4S -4-benzyl-2-oxazoline, 2,5-bis (4-biphenylyl) -1,3,4-oxadiazole, benzoxazolinone, 5-chloromethyl-2-oxazolidinone, 3-methyl-2 Oxazoles such as -oxazolidinone, 4,4-dimethyloxazolidine, 2-oxazolidone, 2,5-oxazolidinedione, 2-butoxypyridine, 1- [2- (4-bromophenoxy) ethyl] pyrrolidine, 2,2-dimethyl -1,3-dioxolan-4-methanamine, 2-methylaminomethyl-1,3-dioxolan, 1,4-dioxa-8-azaspiro [4.5] decane, nefopan and the like.
[0021]
The content of the amine used in the present invention in the metal polishing composition is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.05 to 10% by mass, and particularly preferably 0.1 to 10% by mass. %. If the content is less than 0.01% by mass, the effect of suppressing the etching is small, and if the content is higher than 20% by mass, the polishing rate of copper is not increased, and it is not economically advantageous.
[0022]
The metal polishing composition of the present invention preferably contains an oxidizing agent. The oxidizing agent oxidizes copper or a copper alloy and contributes to an increase in polishing rate. As the oxidizing agent, oxygen, ozone, hydrogen peroxide, t-butyl hydroperoxide, alkyl peroxides such as ethylbenzene hydroperoxide, peracetic acid, peracids such as perbenzoic acid, potassium permanganate, potassium iodate, And ammonium persulfate. Among these oxidizing agents, hydrogen peroxide having no metal element is preferable.
[0023]
The content of the oxidizing agent is preferably from 0.01 to 30% by mass, more preferably from 0.1 to 20% by mass, based on the metal polishing composition. If the content is less than 0.01% by mass, the polishing rate is small and sufficient effect cannot be obtained. If the content is more than 30% by mass, the polishing rate is not only wasteful but also the polishing rate may be suppressed.
[0024]
The metal polishing composition of the present invention preferably contains an etching agent. An etching agent can be included to promote polishing and perform stable polishing. Examples of such an etching agent include ammonia, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, n-hexanoic acid, n-octanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, Organic acids (carboxylic acids) such as adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, lactic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid and glycolic acid, salts thereof, phenols such as phenol and catechol, glycine and glycylglycine , Alanine, phenylalanine, serine, tryptophan, aspartic acid, lysine, glutamic acid, and other amino acids, and salts thereof. Among these etching agents, ammonia, organic acids, salts of organic acids, amino acids, and at least one selected from the group consisting of salts of amino acids are preferable. Particularly, in the case of organic acids, acetic acid, lactic acid, malic acid, citric acid, At least one selected from the group consisting of tartaric acid, glycolic acid, oxalic acid, and phthalic acid is preferred.
[0025]
One of these etching agents may be contained, or two or more thereof may be contained. The content is preferably 0.01 to 10% by mass based on the metal polishing composition. When the content is 0.01% by mass or less, an appropriate polishing rate cannot be obtained. When the content is 10% by mass or more, the etching rate of copper or a copper alloy is high, flattening cannot be performed, and dishing cannot be suppressed. By adding the amine of the present invention, the etching rate of the etching agent can be suppressed. It is desirable that the etching rate be suppressed to 1/5 or less. Further, the etching rate can be suppressed to 0 mm / min by a combination, a concentration ratio, or the like.
[0026]
The metal polishing composition of the present invention can be used without abrasive grains, but can also contain abrasive grains for the purpose of sufficiently increasing the polishing rate. Examples of the abrasive include silica, alumina, ceria, and organic abrasive. If the content of the abrasive grains is large, dishing or scratching may be caused. Therefore, the content is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less based on the metal polishing composition. As the particle diameter of these abrasive grains, those having a primary particle diameter of 1 mm to several μm can be used, preferably 5 to 200 nm, more preferably 10 to 100 nm. is there. If the primary particle size is small, the polishing rate is low, and if the primary particle size is large, scratches may occur.
[0027]
The metal polishing composition of the present invention may contain a metal protective film forming agent or an anticorrosive in combination with the amine used in the present invention in order to perform appropriate polishing. As such a component, for example, a compound which forms an insoluble complex upon contact with a copper ion can be mentioned. Specifically, for example, benzimidazole-2-thiol, 2- [2- (benzothiazolyl)] is preferable. Thiopropionic acid, 2- [2- (benzothiazolyl) thiobutyric acid, 2-mercaptobenzothiazole, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole Benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxyl-1H-benzotriazole, 4-methoxycarbonyl-1H-benzo Triazole, 4-butoxycarbo -1H-benzotriazole, 4-octyloxycarbonyl-1H-benzotriazole, 5-hexylbenzotriazole, N- (1,2,3-benzotriazolyl-1-methyl) -N- (1,2, Azole such as 4-triazolyl-1-methyl) -2-ethylhexylamine, tolyltriazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) methyl] phosphonic acid, benzimidazole, tetrazole and the like, and salts thereof. Benzotriazole is preferred. The content of the metal protective film forming agent and the anticorrosive is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, based on the metal polishing composition.
[0028]
An inorganic acid, a salt thereof, or an alkali can be added to the metal polishing composition of the present invention within a range that does not adversely affect performance, physical properties, and the like. It is used for the purpose of maintaining stable polishing performance, as a pH adjuster, a buffer and the like.
[0029]
Examples of such inorganic acids include acids such as carbonic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, and examples of the salts of these inorganic acids include ammonium salts and potassium salts. Examples of the alkali include sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, and ammonium hydrogen carbonate. The addition of these inorganic acids or salts or alkalis thereof is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, based on the metal polishing composition.
[0030]
The metal polishing composition of the present invention can contain a water-soluble polymer or a surfactant, if necessary. Examples of the water-soluble polymer include polyacrylic acid, polymethacrylic acid and its ammonium salt, polyisopropylacrylamide, polydimethylacrylamide, polymethacrylamide, polymethoxyethylene, polyvinyl alcohol, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, and polyvinylpyrrolidone. And the like. As the surfactant, any of cationic, anionic and nonionic surfactants can be used. Examples of the cationic surfactant include an aliphatic amine salt and an aliphatic ammonium salt.
[0031]
Examples of the anionic surfactant include, for example, fatty acid soap, carboxylate such as alkyl ether carboxylate, sulfonate such as alkylbenzene sulfonate, alkylnaphthalene sulfonate, higher alcohol sulfate, alkyl ether Sulfuric acid ester salts such as sulfates and phosphoric acid ester salts such as alkyl phosphoric acid esters are exemplified.
[0032]
Examples of the nonionic surfactant include, for example, an ether type such as polyoxyethylene alkyl ether, an ether ester type such as polyoxyethylene ether of glycerin ester, an ester type such as polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester and sorbitan ester. No.
[0033]
The content of each of the water-soluble polymer and the surfactant is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, based on the metal polishing composition.
[0034]
The metal polishing composition of the present invention can be used between pH 2 and 12. Preferably it is pH 3-10. As the reagent for adjusting the pH as described above, the etching agent, the inorganic acid or the inorganic acid salt can be used, and an oxide or hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal can be used.
[0035]
The metal polishing composition of the present invention can be used at a temperature between 0 and 70 ° C. If the operating temperature is low, the polishing rate becomes low, and if the temperature is high, the etching rate becomes too high. Therefore, the temperature is preferably from 10 to 50C, more preferably from 15 to 40C.
[0036]
Examples of the metal polished by the metal polishing composition of the present invention include aluminum, copper, tungsten, nickel, tantalum, tantalum nitride, platinum group metals such as ruthenium and platinum, and alloys of these metals.
The metal which can be preferably used for the metal polishing composition of the present invention is a metal which can be a wiring portion of a multilayer wiring portion, and is buried on a substrate having a concave portion so as to cover the concave portion. More preferably, it is copper or a copper alloy which can be a wiring portion of the multilayer wiring portion.
[0037]
In the metal polishing method using the metal polishing composition of the present invention, a substrate having a metal film to be polished is supplied to a polishing pad while supplying the metal polishing composition of the present invention onto a polishing pad (polishing cloth) of a polishing platen. This is a method of polishing a metal film to be polished by relatively moving a polishing platen and a substrate in a pressed state. At this time, any pressure can be used as the pressure for pressing the substrate having the metal film to be polished against the polishing cloth. In general, used in 0.98~98kPa (10~1000gf / cm 2), it is preferably used in 4.9~49kPa (50~500gf / cm 2).
[0038]
As a polishing apparatus, a general polishing apparatus having a holder for holding a semiconductor substrate and a surface plate to which a polishing pad is attached can be used. As the polishing pad, a general nonwoven fabric, polyurethane foam, or the like can be used. As a method of supplying the metal polishing composition of the present invention onto the polishing pad of the polishing platen, the metal polishing composition is continuously supplied by a pump or the like. At this time, the metal polishing composition may be supplied as one liquid containing all the components, and further, a hydrogen peroxide solution and another solution may be supplied in separate lines in consideration of the stability of the liquid. You can also. When two or more liquids are supplied on separate lines, they can be supplied as one liquid immediately before the polishing pad, or can be supplied on the polishing pad as they are on another line.
[0039]
By such a metal polishing method, a substrate having a flat metal film can be manufactured. This step will be further described. First, a groove for forming a wiring and an opening are formed in an interlayer insulating film on a substrate, and a thin barrier film is formed on the insulating film. Further, a metal film for metal wiring such as copper is formed by a method such as plating so as to fill the grooves and the openings. This metal film is polished, and if necessary, the barrier film and the interlayer insulating film are further polished to be flattened, whereby a substrate having a flattened metal film can be manufactured. Here, the interlayer insulating film is an inorganic interlayer insulating film such as a silicon oxide film, HSQ, or MSQ, or an organic interlayer insulating film such as a film made of benzocyclobutene. A low dielectric constant interlayer insulating film that has been applied can also be used.
[0040]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[0041]
<Polishing speed test>
The test was performed under the following conditions.
Substrate: Relative speed between silicon wafer substrate with copper film cut into 4 × 4 cm and polishing platen: 54 m / min Polishing pressure: 30.1 kPa (307 gf / cm 2 )
Polishing pad: IC1000 / SUBA400 manufactured by Rodel Nitta
Polishing composition supply rate: 13 ml / min Measurement of polishing rate: Conversion from the copper film resistance value before and after polishing.
[0042]
<Etching test>
A 2 cm × 2 cm copper plate was immersed in the metal polishing composition, and the etching rate per minute was calculated from the reduced amount of the copper plate.
[0043]
<Polishing property test>
In order to evaluate the actual polishing characteristics, the wafer on which the pattern was formed was polished under the following conditions.
Substrate: A substrate obtained by cutting a silicon wafer with a copper film having a groove depth of 800 nm and a thickness of 1600 nm into 4 × 4 cm using tantalum as a barrier film.
Relative speed between substrate and polishing platen: 54 m / min. Polishing pressure: 30.1 kPa (307 gf / cm 2 )
Polishing pad: IC1000 / SUBA400 manufactured by Rodel Nitta
Polishing composition supply rate: 13 ml / min Measurement of step: A step was measured at a line / space of 100 μm / 100 μm using a palpable step meter.
[0044]
Examples 1 and 2, Comparative Example 1
Using tetrahydrofurfurylamine as an amine, malic acid as an etching agent, and hydrogen peroxide as an oxidizing agent, adjusting the metal polishing composition to which the content shown in Table 1 was added, measuring the etching rate, A test was carried out on the etching suppression effect of. As a comparative example, a metal polishing composition to which no amine was added was prepared, and the same test as above was performed.
[0045]
The results are as shown in Table 1. In the case of the comparative example in which the amine was not added, the etching rate was high. However, the etching was remarkably suppressed by the coexistence of the amine, and in the case of the example 2, It was zero.
[0046]
[Table 1]
Examples 3 to 7, Comparative Examples 2 and 3:
The metal polishing compositions were adjusted such that the compositions were as shown in Table 2. After dissolving a specific amine, colloidal silica having a primary particle diameter of 30 nm as an abrasive, and an organic acid in water, an oxidizing agent was added, and finally, a predetermined pH was adjusted with a pH adjuster. For each metal polishing composition, a polishing rate measurement and an etching rate measurement were performed. Table 2 shows the results.
[0048]
In Comparative Example 2 in which no amine was added, the polishing rate was low, and in Comparative Example 3 in which propanolamine (instead of a specific amine) was added as the amine, the polishing rate was improved but not sufficient. On the other hand, in Examples 3 and 4 to which the specific amine used in the present invention was added, no etching occurred, and the polishing rate was significantly improved.
[0049]
In Example 5, although the pH was not adjusted with ammonia, etching did not occur, and the polishing rate was high.
[0050]
In Example 6, the organic acid was changed from lactic acid to malic acid, but showed a good polishing rate.
[0051]
In Example 7, benzotriazole was added as an anticorrosive and polished. In Examples 3 and 4, the polishing rate in the initial stage of polishing tended to be slightly lower and gradually increased, but in the system to which benzotriazole was added, although the polishing rate was reduced, stable polishing behavior was exhibited.
[0052]
[Table 2]
Example 8:
An aqueous solution prepared by adjusting the pH to 9 with ammonia using 1% by mass of tetrahydrofurfurylamine, 0.015% by mass of benzotriazole, 1% by mass of acetic acid, 1% by mass of colloidal silica having a primary particle diameter of 30 nm, and 2% by mass of hydrogen peroxide. did. The polishing rate was 500 nm / min and the etching rate was 0 nm / min. Using this composition, a wafer on which a pattern was formed was polished in order to evaluate actual polishing characteristics.
Polishing was performed until the tantalum barrier film came out, and the level difference of the substrate was measured to be 30 nm. It was found that the step relief was high and the dishing was small. Also, no scratch was observed on the wafer.
[0054]
【The invention's effect】
By using a specific amine, the metal polishing composition of the present invention can suppress the etching of the metal film surface and improve the polishing rate. In addition, by combining a specific amine and an anticorrosive, step relieving property is high and dishing can be reduced.
Further, by using the polishing method or the substrate manufacturing method of the present invention, a substrate having excellent flatness can be easily manufactured.
Claims (22)
で表されるアミンを含むことを特徴とする金属研磨組成物。General formula (1)
A metal polishing composition comprising an amine represented by the formula:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2010099757A (en) * | 2008-10-21 | 2010-05-06 | Kao Corp | Polishing liquid composition |
| JP2010269374A (en) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Adeka Corp | Stabilized ammonium persulfate aqueous solution, composition for chemical machinery polishing and chemical machinery polishing method |
| JP2011119405A (en) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Abrasive for polishing silicon wafer and method of polishing silicon wafer |
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4814784B2 (en) * | 2003-02-27 | 2011-11-16 | ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ シーエムピー ホウルディングス インコーポレイテッド | Modular barrier removal polishing slurry |
| JP2006229215A (en) * | 2005-01-24 | 2006-08-31 | Showa Denko Kk | Polishing composition and polishing method |
| US8592314B2 (en) | 2005-01-24 | 2013-11-26 | Showa Denko K.K. | Polishing composition and polishing method |
| JP2007150264A (en) * | 2005-10-27 | 2007-06-14 | Hitachi Chem Co Ltd | Organic insulating material, polishing material for copper film compound material, and polishing method |
| JP2010099757A (en) * | 2008-10-21 | 2010-05-06 | Kao Corp | Polishing liquid composition |
| JP2010269374A (en) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Adeka Corp | Stabilized ammonium persulfate aqueous solution, composition for chemical machinery polishing and chemical machinery polishing method |
| JP2011119405A (en) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Abrasive for polishing silicon wafer and method of polishing silicon wafer |
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