JP2005109256A - 研磨用組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 研磨用組成物は、(a)下記一般式(1)等で示される化合物及びその塩から選ばれる少なくとも一種を含む界面活性剤、(b)酸化ケイ素、(c)カルボン酸及びα−アミノ酸から選ばれる少なくとも一種、(d)防食剤、(e)酸化剤並びに(f)水を含有している。
【化1】
(式中、R1は炭素数が8〜16のアルキル基を示し、R2は水素原子、メチル基又はエチル基を示し、R3は炭素数が1〜8のアルキレン基、−(CH2CH2O)l−及び−(CH2CH(CH3)O)m−から選ばれる少なくとも一種からなる繰返し単位を示し、X1はカルボキシル基又はスルホン基を示す。ここで、l及びmの合計は1〜8の整数である。)
【選択図】 なし
Description
(a):下記一般式(1)〜(7)のいずれか一つで示される化合物及びその塩から選ばれる少なくとも一種を含む界面活性剤
(b):酸化ケイ素
(c):カルボン酸及びα−アミノ酸から選ばれる少なくとも一種
(d):防食剤
(e):酸化剤
(f):水
請求項2に記載の発明の研磨用組成物は、請求項1に記載の発明において、前記成分(a)が、(a1)一般式(1)〜(7)のいずれか一つで示される化合物及びその塩から選ばれる少なくとも一種と、(a2)下記一般式(8)若しくは(9)で示される化合物及びその塩から選ばれる少なくとも一種とからなるものである。
図1(a)に示すように、半導体装置を構成する半導体基板11上の絶縁膜12表面には、回路設計に基づく所定のパターンの配線溝13が公知のリソグラフィ技術やパターンエッチング技術等により形成されている。絶縁膜12としてはTEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の方法によって形成されるSiO2膜の他、SiOF膜、SiOC膜等が挙げられる。
前記一般式(1)〜(9)のいずれか一つで示される化合物の塩としては、アンモニウム塩、ナトリウム塩等のアルカリ金属塩、トリエタノールアミン塩等が挙げられる。一般式(1)〜(8)のいずれか一つで示される化合物及びその塩はアニオン系界面活性剤である。一方、一般式(9)で示される化合物及びその塩はノニオン系界面活性剤である。
成分(d)は、下記一般式(20)で示されるベンゾトリアゾール誘導体が、導体膜表面の保護作用が強いために好ましい。
上記一般式(20)で示されるベンゾトリアゾール誘導体において、R14がカルボキシル基を含有するアルキル基を示すものとしては下記一般式(21)で示されるものが挙げられ、具体例としては下記式(22)で示される1−(1,2−ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾールが挙げられる。
試験例1においては、成分(a1)としてのヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、成分(a2)としてのポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸トリエタノールアミン、成分(b)としてのコロイダルシリカ、成分(c)としてのアラニン、成分(d)としての1−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ベンゾトリアゾール、成分(e)としての過硫酸アンモニウム及び成分(f)の水を混合して研磨用組成物を調製した。成分(f)以外の各成分の含有量を表1に示す。ここで、コロイダルシリカは、N4 Plus Submicron Particle Sizer(Beckman Coulter, Inc.の製品名)で測定されたDN4で0.05μmであり、20質量%水溶液中における鉄、ニッケル、銅、クロム、亜鉛及びカルシウムの含有量の合計は20ppb以下であった。
銅ブランケットウエハの厚みを、シート抵抗機(VR−120;国際電気システムサービス株式会社製)を用いて測定した。次いで、銅ブランケットウエハ表面に、各例の研磨用組成物を用いるとともに下記研磨条件1により1分間研磨を施した。そして、研磨後の銅ブランケットウエハの厚みを前記と同様にして測定した後、下記計算式に基づいて研磨速度を求めた。
<研磨条件1>
研磨機:片面CMP用研磨機(Mirra;アプライドマテリアルズ社製)、被研磨物:銅ブランケットウエハ(電解メッキ法により銅を成膜された8インチシリコンウエハ)、研磨パッド:ポリウレタン製の積層研磨パッド(IC−1000/Suba400;ロデール社製)、研磨加工圧力:2psi(=約13.8kPa)、定盤回転数:60rpm、研磨用組成物の供給速度:200ml/min、キャリア回転数:60rpm
<ディッシング量:d及び被研磨面のクリアー性:C>
銅パターンウエハ表面に、第1の研磨工程用の研磨用組成物(PLANERELITE−7102;株式会社フジミインコーポレーテッド製)を用いるとともに下記研磨条件2により研磨を施した。研磨量は初期膜厚の70%(700nm)とした。上記研磨後、銅パターンウエハ表面に、各例の研磨用組成物を用いるととも前記研磨条件1により、エンドポイントシグナルが現れてから銅膜の研磨量にして200nmオーバーの研磨を施した。次いで、第2研磨後の銅パターンウエハ表面の100μm幅の孤立配線部において、接触式の表面測定装置であるプロフィラ(HRP340;ケーエルエー・テンコール社製)を用いてディッシング量を測定した。さらに、微分干渉顕微鏡(OPTIPHOTO300;NIKON製)を用いて銅配線部以外のバリア膜上に残る銅含有金属の量を目視にて観察した。
<研磨条件2>
研磨機:片面CMP用研磨機(Mirra;アプライドマテリアルズ社製)、被研磨物:銅パターンウエハ(SEMATECH社製、854マスクパターン、成膜厚さ1000nm、初期凹溝800nm)、研磨パッド:ポリウレタン製の積層研磨パッド(IC−1400;ロデール社製)、研磨加工圧力:2.0psi(=約13.8kPa)、定盤回転数:100rpm、研磨用組成物の供給速度:200ml/min、キャリア回転数:100rpm
<ポットライフ:P>
研磨用組成物の調製直後に前記項目<研磨速度>と同様にして研磨速度を求めた。次いで、研磨用組成物を密閉容器にて保存し、保存開始後一定期間経過毎に前記と同様にして研磨速度を求めた。続いて、調製直後の研磨速度に対して研磨速度が90%低下したときの経過時間をポットライフとした。そして、ポットライフについて、(◎)2週間以上、(○)1週間以上2週間未満、(△)3日以上1週間未満、(×)3日未満の4段階で評価した。
<成分(b)>CS1:DN4が0.03μmのコロイダルシリカ、CS2:DN4が0.05μmのコロイダルシリカ、CS3:DN4が0.07μmのコロイダルシリカ、FS3:DN4が0.07μmのフュームドシリカ
<成分(c)>Ala:アラニン、Gly:グリシン、Val:バリン、Cit:クエン酸、Oxa:シュウ酸
<成分(d)>G:1−(2,3ジヒドロキシプロピル)ベンゾトリアゾール、H:1−[N,N−ビス(ヒドロキシジメチル)アミノメチル]−ベンゾトリアゾール、I:1−(1,2−ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾール
<成分(e)>APS:過硫酸アンモニウム、HPO:過酸化水素
表2に示すように、試験例1〜31においては、ディッシング量を低減してディッシングの発生を抑制するとともに、銅含有金属に対する研磨速度を高く維持することができた。試験例1〜4に示すように、成分(a1)の含有量を0.05〜0.1質量%にすることにより、銅含有金属に対する研磨速度を維持しつつディッシング量を特に低減することができた。一方、試験例5〜7に示すように、成分(a2)の含有量を0.05〜0.1質量%にすることにより、銅含有金属に対する研磨速度を維持しつつディッシング量を特に低減することができた。
・ 前記研磨用組成物を、調製されるときには成分(f)の含有量が研磨工程に用いられるときに比べて少なく設定されることにより成分(f)以外の成分が濃縮され、研磨工程に用いられるときには成分(f)が加えられて希釈されるように構成してもよい。このように構成した場合は、研磨用組成物の管理を容易に行なうとともに輸送効率を向上させることができる。
(I) 前記成分(a)の含有量が0.025〜0.2質量%に設定されている請求項1から3のいずれか一項に記載の研磨用組成物。この構成によれば、ディッシングの発生をより確実に抑制することができるとともに、銅含有金属に対する研磨速度を高めることができる。
Claims (3)
- 半導体基板の研磨に用いられ、下記(a)〜(f)の各成分を含有する研磨用組成物。
(a):下記一般式(1)〜(7)のいずれか一つで示される化合物及びその塩から選ばれる少なくとも一種を含む界面活性剤
(b):酸化ケイ素
(c):カルボン酸及びα−アミノ酸から選ばれる少なくとも一種
(d):防食剤
(e):酸化剤
(f):水 - 前記成分(a)が、(a1)一般式(1)〜(7)のいずれか一つで示される化合物及びその塩から選ばれる少なくとも一種と、(a2)下記一般式(8)若しくは(9)で示される化合物及びその塩から選ばれる少なくとも一種とからなる請求項1に記載の研磨用組成物。
- 前記(a1)及び(a2)の各成分の質量比が(a1):(a2)=10:1〜1:1に設定されている請求項2に記載の研磨用組成物。
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