JP2005294283A - Slurry for polishing used for chemical mechanical polishing (cmp) of copper - Google Patents

Slurry for polishing used for chemical mechanical polishing (cmp) of copper Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slurry for polishing which has less of the conventional defects and is improved which is used for chemical mechanical polishing (CMP) to be used for manufacturing a semiconductor integrated circuit, and to provide a polishing method using the same. <P>SOLUTION: The slurry for polishing has a composition which uses colloidal silica instead of the conventional aerosol silica for the material of an abrasive, and uses a corrosion inhibitor while not using an oxidant which has been conventionally used. For wafer interconnection fabrication, a damask inlay method is employed. In the polishing method, a damask inlay structure and a polishing pad are prepared. The slurry is applied on the interface between the structure and the pad, and polishing is performed by a chemical mechanical polishing apparatus using the polishing parameters of the apparatus to remove at least part of a metal layer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は一般に半導体集積回路の製造において使用される化学的−機械的研磨(CMP)処理の分野に関し、さらに特定的には、例えば銅CMPにおいて使用されるスラリー類の組成物及び方法に関する。   The present invention relates generally to the field of chemical-mechanical polishing (CMP) processing used in the manufacture of semiconductor integrated circuits, and more particularly to slurry compositions and methods used, for example, in copper CMP.

本発明の範囲を限定することなしにその背景は、例として、化学的−機械的研磨、及び研磨用スラリーに関連して記載される。   Without limiting the scope of the invention, its background will be described by way of example in connection with chemical-mechanical polishing and polishing slurries.

半導体技術における開発は、多水準の相互接続を有する回路を用いての集積回路(IC)ウェーハの製造に導いた。相互接続により起こされるRC遅延を減少させるために種々の新しい材料がICを製造する方法に導入された。例えば、その低い抵抗及び良好な電子移動抵抗に起因して、アルミニウムに代わって銅が用いられる。フルオロ珪酸塩ガラス(FSG)、水素シルセスキオキサン(HSQ)、有機珪酸塩ガラス(OSG)、ブラックダイヤモンド(登録商標)、SiLK(登録商標)のような低い誘電率の材料(低いk)は配線間のキャパシタンスカップリングを減少させるために用いられる。プラズマエッチング室において銅をエッチングすることの困難なために、ダマスク象眼法(ダマシン法:damascene process)が銅配線を造るために典型的に用いられる。   Developments in semiconductor technology have led to the manufacture of integrated circuit (IC) wafers using circuits with multiple levels of interconnect. A variety of new materials have been introduced into the method of manufacturing ICs to reduce the RC delay caused by the interconnect. For example, copper is used instead of aluminum due to its low resistance and good electron transfer resistance. Low dielectric constant materials (low k) such as fluorosilicate glass (FSG), hydrogen silsesquioxane (HSQ), organosilicate glass (OSG), black diamond (registered trademark), SiLK (registered trademark) Used to reduce capacitance coupling between wires. Due to the difficulty of etching copper in a plasma etch chamber, the damascene process is typically used to make copper wiring.

ダマシン法において、誘電体層中の開通路(opening:開口)がパターン化及びエッチング処理によって形成される。1つのダマシン構造においてその開通路は溝(trench)又は通路(via)であり、そして二重のダマシン構造において、その開通路は、一緒になっての溝と通路とである。その開通路は、次に、銅の拡散を防止し、そして接着を改良するために、Ta又はTaNのようなバリヤー(障壁)層でコーテイングされ、次に銅種子層(seed layer)が形成される。次に開通路は、例えば電気メッキ処理により銅で充たされる。化学的機械的研磨(CMP)処理は銅の過剰な部分を除去し、そして表面を平面化するために用いられる。   In the damascene process, open passages in the dielectric layer are formed by patterning and etching processes. In one damascene structure, the open passage is a trench or a via, and in a double damascene structure, the open passage is a groove and passage together. The open passage is then coated with a barrier layer such as Ta or TaN to prevent copper diffusion and improve adhesion, and then a copper seed layer is formed. The The open passage is then filled with copper, for example by electroplating. A chemical mechanical polishing (CMP) process is used to remove excess copper and planarize the surface.

CMP処理において、材料の除去は、研磨用パッド、研磨用スラリー及びウェーハ間の相互作用により達成される。研磨用スラリーは、その研磨システムの重要な部分である。大いに、それは研磨性能を決定する。銅CMP処理は、典型的には複数工程処理である。第1の工程において、銅に対して高い研磨速度及びバリヤーに対して低い研磨速度を有するスラリーが、ウェーハ表面から余分な銅の大部分又はすべてを除去するために使用される。バリヤー除去速度に対する銅除去速度の高い選択性は研磨がバリヤー層で停止(stop:ストップ)するようにデザインされる。したがって、電気化学メッキからの不均一性は、最終の銅の厚さの変動には移行しないであろう。CMP処理の第2の工程において、層中の配線間のデザインされていない接続を完全に切断するためにバリヤー層は除去される。バリヤー除去工程において使用されるスラリーはバリヤースラリーと呼ばれ、そして第1工程において使用されるスラリーとは典型的に異なる。   In the CMP process, material removal is accomplished by interaction between the polishing pad, the polishing slurry, and the wafer. The polishing slurry is an important part of the polishing system. To a great extent it determines the polishing performance. The copper CMP process is typically a multi-step process. In the first step, a slurry having a high polishing rate for copper and a low polishing rate for the barrier is used to remove most or all of the excess copper from the wafer surface. The high selectivity of the copper removal rate relative to the barrier removal rate is designed so that polishing stops at the barrier layer. Thus, non-uniformities from electrochemical plating will not translate into variations in final copper thickness. In the second step of the CMP process, the barrier layer is removed to completely break undesigned connections between the wiring in the layer. The slurry used in the barrier removal step is called a barrier slurry and is typically different from the slurry used in the first step.

現在、2つのタイプのバリヤースラリー、即ち高選択性スラリー(HSS)と低選択性スラリー(LSS)とが存在する。HSSスラリーは、銅及び誘電体層についての除去速度より高いバリヤー層についての除去速度を有する。LSSスラリーは、銅、誘電体材料及びバリヤー層を同様な速度で研磨する。ときには、(空気)吹き込み(huff)工程と呼ばれる第3の工程が欠陥を改良するために用いられる。   Currently, there are two types of barrier slurries: high selectivity slurries (HSS) and low selectivity slurries (LSS). The HSS slurry has a removal rate for the barrier layer that is higher than the removal rate for the copper and dielectric layers. The LSS slurry polishes copper, dielectric material and barrier layer at similar rates. Sometimes a third process, called the (air) huff process, is used to improve the defects.

典型的には銅CMPバリヤースラリーは、(シリカ又はアルミナのような)研磨材材料、(ベンゾトリアゾール(BTA)のような)腐食防止剤、(過酸化水素、ヨウ素酸カリウムのような)酸化剤、そして界面活性剤、安定剤、錯化剤、殺生物剤、等を包含する多項目の添加剤の1種又はそれ以上を含有する。所望の選択性及び低い欠陥を達成させるために、ウェーハ/パッド界面で研磨と不動態化反応とのバランスをとるために種々の化学剤及び研磨材粒子が使用される。   Typically, the copper CMP barrier slurry is an abrasive material (such as silica or alumina), a corrosion inhibitor (such as benzotriazole (BTA)), an oxidizing agent (such as hydrogen peroxide, potassium iodate). And one or more of a multi-item additive including surfactants, stabilizers, complexing agents, biocides, and the like. In order to achieve the desired selectivity and low defects, various chemical agents and abrasive particles are used to balance polishing and passivation reactions at the wafer / pad interface.

発明の概要
しかしながら、銅CMP処理において用いられる現在のバリヤースラリーは、不利な点を有する。工業において使用される現在のスラリーで遭遇する1つの問題は研磨が誘発する欠陥である。CMP処理からの引っかき傷はその欠陥の主要な原因であり、そして銅はその材料の特性に起因して、CMP引っかきに対してより感受性である。シヤリング(sheering)に対するその感受性の故に、煙霧シリカ(fumed silica:ヒュームドシリカ)を有する殆どのバリヤースラリーは、製造環境において取り扱う(ポンプ輸送及び濾過する)ことが困難である。大きな望ましくない粒子(集塊)は欠陥の主要な原因であると考えられる。
SUMMARY OF THE INVENTION However, current barrier slurries used in copper CMP processes have disadvantages. One problem encountered with current slurries used in the industry is polishing-induced defects. Scratches from the CMP process are a major cause of the defects and copper is more sensitive to CMP scratches due to the properties of the material. Because of their susceptibility to sheering, most barrier slurries with fumed silica are difficult to handle (pump and filter) in a production environment. Large undesired particles (agglomerates) are considered to be a major cause of defects.

現在のバリヤースラリーを用いて遭遇する他の問題は選択性である。低選択性スラリー(LSS)について、銅、バリヤー及び誘電体材料のための研磨速度は同様であることが望ましい。そのような研磨速度同一性(パリテイ)を達成させるために、銅除去速度を増大させるためにスラリーに酸化剤を加えることが現在の一般的慣習である。銅についての研磨速度を維持し、酸化剤の減衰を減少させるために或る種の安定剤がまた典型的にスラリーに加えられる。   Another problem encountered with current barrier slurries is selectivity. For low selectivity slurries (LSS), the polishing rates for copper, barrier and dielectric materials should be similar. In order to achieve such polishing rate identity, it is common practice today to add an oxidant to the slurry to increase the copper removal rate. Certain stabilizers are also typically added to the slurry to maintain the polishing rate for copper and reduce oxidant decay.

しかしながら、安定剤が存在してさえ、酸化剤の添加は研磨速度の不安定性及び限られたポットライフを生じさせる可能性があることが、この発明において認識された。酸化剤は銅を化学的に侵襲して望ましくない銅の腐食を生じさせるであろうことがまた認められた。パイロットウェーハ上で達成された銅、バリヤー及び誘電体の間の研磨速度同一性(パリテイ)が、パターン化されたウェーハ上で実現されない可能性があることがさらに認められた。   However, it was recognized in this invention that the addition of an oxidizer, even in the presence of a stabilizer, can result in polishing rate instability and limited pot life. It has also been observed that oxidants will chemically invade copper and cause undesirable copper corrosion. It has further been observed that the polishing rate identity (parity) between the copper, barrier and dielectric achieved on the pilot wafer may not be achieved on the patterned wafer.

それ故に、銅CMPにおいて必要とされるものは、より低い欠陥性及びパターン化されたウェーハのための所望の選択性を提供するバリヤースラリーである。本発明の1つの態様において、バリヤースラリーにおいて、煙霧シリカ研磨材材料に代わって、コロイドシリカ(colloid silica:コロイド珪素)が使用される。本発明の他の態様において、酸化剤がバリヤースラリーから除去され、そしてパターン化されたウェーハのための所望の選択性は、研磨材粒子(コロイドシリカ)と腐食防止剤(BTA)との間の混合比の制御によって達成される。   Therefore, what is needed in copper CMP is a barrier slurry that provides lower defectivity and the desired selectivity for patterned wafers. In one embodiment of the invention, colloidal silica is used in the barrier slurry in place of the fumed silica abrasive material. In another embodiment of the invention, the oxidant is removed from the barrier slurry and the desired selectivity for the patterned wafer is between the abrasive particles (colloidal silica) and the corrosion inhibitor (BTA). This is achieved by controlling the mixing ratio.

この発明の研磨用スラリーの態様の1つの利点は、より低い欠陥性である。コロイドシリカの使用はスラリー再循環ループ及び使用の点(POU)での、より強力な濾過を可能にする。本発明のスラリーの第2の利点は、バリヤースラリーによる銅への望ましくない侵襲における減少である。本発明のもう2つの利点は、パターン化されたウェーハのための所望の選択性を達成する能力及びポットライフの有意義な改良である。本発明のなお他の利点はバリヤースラリーの製造及び送出に伴う費用の減少である。   One advantage of the polishing slurry aspect of the present invention is lower defectivity. The use of colloidal silica allows for stronger filtration at the slurry recirculation loop and point of use (POU). A second advantage of the slurry of the present invention is a reduction in unwanted invasion to copper by the barrier slurry. Another advantage of the present invention is the significant improvement in ability and pot life to achieve the desired selectivity for patterned wafers. Yet another advantage of the present invention is the reduction in costs associated with the manufacture and delivery of barrier slurries.

さらに特定的には、本発明は、分散用媒体、該分散用媒体中に懸濁されたコロイド珪素、及び研磨用スラリー媒体中の腐食防止剤を含む、研磨用スラリーを提供する。   More specifically, the present invention provides a polishing slurry comprising a dispersing medium, colloidal silicon suspended in the dispersing medium, and a corrosion inhibitor in the polishing slurry medium.

本発明はまた、化学的−機械的研磨(CMP)装置を用いて、ダマシン構造物(damascene structure)を研磨する方法を提供する。研磨用パッドに加えて、ダマシン構造物が用意される。研磨用スラリーは、ダマシン構造物と研磨用パッドとの間の界面に適用される。次にCMP装置の研磨パラメータを用いて、研磨が行われ、金属層の少なくとも一部分を除去する。   The present invention also provides a method of polishing a damascene structure using a chemical-mechanical polishing (CMP) apparatus. In addition to the polishing pad, a damascene structure is provided. The polishing slurry is applied to the interface between the damascene structure and the polishing pad. Next, polishing is performed using polishing parameters of the CMP apparatus to remove at least a portion of the metal layer.

さて、本発明の特徴及び利点のより完全な理解の為に、添付図面と一緒に本発明の詳細な記載に言及がなされ、図面において、異なる図における対応する数値は対応する部分を指しており、図において、
図1は銅CMP処理の前のダマシン構造物の横断面の図例示である。
図2は銅CMPの第1工程、バリヤー上での研磨停止の後のダマシン構造物の横断面の図例示である。
図3はバリヤー除去後のダマシン構造物の横断面の図例示である。
図4は、除去速度、及び本発明に従う組成物の変化する濃度への除去速度の依存性を示すグラフである。
For a more complete understanding of the features and advantages of the present invention, reference is now made to the detailed description of the invention, taken together with the accompanying drawings, in which corresponding numerical values in different drawings designate corresponding parts. In the figure,
FIG. 1 is a cross-sectional illustration of a damascene structure prior to copper CMP processing.
FIG. 2 is an illustration of a cross-sectional view of a damascene structure after copper CMP first step, polishing stop on the barrier.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the damascene structure after removal of the barrier.
FIG. 4 is a graph showing the removal rate and the dependence of the removal rate on the changing concentration of the composition according to the present invention.

本発明の詳細な説明
本発明の種々の態様の作成及び使用が以下に詳細に記載されるけれども、本発明は広い種々の特定な関係において具体化されることができる多くの適用可能な発明概念を提供することが認識されるべきである。本明細書において記載される特定の態様は発明を作成し且つ使用するための特定の方法の単なる例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Although the creation and use of various aspects of the present invention are described in detail below, the present invention can be embodied in a wide variety of specific relationships and many applicable inventive concepts. Should be recognized. The specific embodiments described herein are merely illustrative of specific ways to make and use the invention and do not limit the scope of the invention.

簡略化のために、図1において、1つだけのダマシン溝の構造物が例示される。通路の1つだけのダマシン、又は溝と通路とが一緒に形成されている二重のダマシン、の状態は同様である。図1は、溝のための慣用の1つのダマシン構造物を描いているウェーハ10の横断面図である。ダマシン構造物は水平面間(inter−level)誘電体層(ILD)11の上部上に造られた。金属内(intra−metal)誘電体層(IMD)14はILD層11の上部上に描かれる。パターン化及びエッチングは、溝16を造るために行われる。バリヤー層18は、金属層12と誘電体層14との間の接着を改良するための方法として付着される。バリヤー層18はまた、金属層12のための拡散バリヤーとして働く。ウェーハ10は、種子層(seed layer)と呼ばれる、銅の薄い導伝層でコーテイングされ、そして電気メッキのための第二銅イオンを含有する溶液中に浸漬される。メッキされた金属層12は全体のウェーハ表面10をカバーし、そして溝16を充たす。   For simplicity, only one damascene groove structure is illustrated in FIG. The situation is similar for a damascene with only one passage, or a double damascene where the groove and passage are formed together. FIG. 1 is a cross-sectional view of a wafer 10 depicting a conventional damascene structure for a groove. The damascene structure was built on top of an inter-level dielectric layer (ILD) 11. An intra-metal dielectric layer (IMD) 14 is drawn on top of the ILD layer 11. Patterning and etching are performed to make the grooves 16. The barrier layer 18 is deposited as a method for improving the adhesion between the metal layer 12 and the dielectric layer 14. The barrier layer 18 also serves as a diffusion barrier for the metal layer 12. Wafer 10 is coated with a thin conductive layer of copper, called a seed layer, and immersed in a solution containing cupric ions for electroplating. The plated metal layer 12 covers the entire wafer surface 10 and fills the grooves 16.

次に、CMP処理は、銅の過剰の部分を除去し、そして表面を平面化するために用いられる。銅CMP処理は、典型的には複数工程処理である。第1工程において、バリヤーに対して銅の高い選択性のスラリーがウェーハ表面から余分な銅の大部分又はすべてを除去するために用いられる。バリヤー除去速度に対しての銅除去速度の高い選択性は研磨がバリヤー層で停止することができるようにデザインされる。したがって、不均一な形での電気化学的付着は、最終の銅の厚さの変動には移行しないであろう。   A CMP process is then used to remove excess copper and planarize the surface. The copper CMP process is typically a multi-step process. In the first step, a highly selective slurry of copper relative to the barrier is used to remove most or all of the excess copper from the wafer surface. The high selectivity of the copper removal rate relative to the barrier removal rate is designed so that polishing can stop at the barrier layer. Thus, non-uniform electrochemical deposition will not translate into final copper thickness variations.

図2は、典型的な銅CMP処理の第1工程後のダマシン構造物の横断面図である。典型的には、銅層12の過剰の銅の除去後に、溝の内部に配置された銅層の幾らかはまた、研磨用パッドの湾曲に起因して除去される。“皿形にくぼむ(dishing)”として知られている、溝内部の銅が望ましくなく薄くなることは、皿形くぼみ20として示される。CMP処理の第2工程において、バリヤー層は除去されてその層中の配線間のデザインされなかった、又は意図されていなかった接続を完全に切断する。バリヤー除去工程において使用されるスラリーはバリヤースラリーと呼ばれ、これは第1工程において用いられるスラリーとは典型的に異なる。現在2つのタイプのバリヤースラリー、即ち高選択性スラリー(HSS)及び低選択性スラリー(LSS)が存在する。HSSスラリーは、銅及び誘電体層のための除去速度よりも高い、バリヤーのための除去速度を有する。LSSスラリーは、銅、誘電体材料及びバリヤー層を、同様な速度で研磨する。低い選択性のスラリーは、前の工程から残っている若干の銅残留物を研磨除去して、比較的に広い処理限界を提供する。それはまた、誘電体材料除去の費用で、表面を平面化し、皿形にくぼむのを減少させる。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the damascene structure after the first step of a typical copper CMP process. Typically, after removal of excess copper in the copper layer 12, some of the copper layer disposed within the trench is also removed due to the curvature of the polishing pad. The undesirably thinning of the copper inside the groove, known as “dish dishing”, is shown as a dished depression 20. In the second step of the CMP process, the barrier layer is removed to completely disconnect any undesigned or unintended connections between the wiring in the layer. The slurry used in the barrier removal step is called a barrier slurry, which is typically different from the slurry used in the first step. There are currently two types of barrier slurries: high selectivity slurry (HSS) and low selectivity slurry (LSS). The HSS slurry has a removal rate for the barrier that is higher than the removal rate for the copper and dielectric layers. The LSS slurry polishes copper, dielectric materials and barrier layers at similar rates. A low selectivity slurry polishes away any copper residue remaining from the previous step, providing a relatively wide processing limit. It also planarizes the surface at the expense of dielectric material removal and reduces dishing.

図3は、ESS方法を用いてのバリヤー除去後のダマシン構造の横断面の図例示である。誘電体層14の薄くなること及び皿形くぼみ20の減少が例示される。銅CMP処理においてのバリヤー研磨のために使用されるスラリーは、パターン化されたウェーハに、より低い欠陥性及びデザインされた選択性を与えることを必要とする。本発明は、そのような低い欠陥のスラリーを提供する。この発明において、スラリーにおいて典型的に用いられていた煙霧シリカに代わってコロイドシリカが、研磨材粒子を提供するために使用される。コロイドシリカの使用は、剪断(shearing)の危険性を少なくして、スラリー再循環ループ及び使用点(POU)での強力な濾過を可能にする。   FIG. 3 is a cross-sectional illustration of a damascene structure after barrier removal using the ESS method. The thinning of the dielectric layer 14 and the reduction of the dish-shaped depression 20 are illustrated. Slurries used for barrier polishing in copper CMP processes need to give patterned wafers lower defects and designed selectivity. The present invention provides such a low defect slurry. In this invention, colloidal silica is used to provide abrasive particles in place of the fumed silica typically used in slurries. The use of colloidal silica reduces the risk of shearing and allows for strong filtration at the slurry recirculation loop and point of use (POU).

先行技術において銅のための研磨速度を増大させるために、そして所望の選択性を達成させるために、酸化剤がバリヤースラリーに典型的に加えられている。その先行技術を用いての1つの問題は、時間経過にわたって酸化剤が減衰して、時間経過にわたって銅研磨速度の減少を起こすことである。このことは混合されたスラリーに限られたポットライフを与えるであろう。その先行技術を用いての他の問題は、酸化剤が銅を浸襲し、それにより望ましくない銅腐食を生じさせることである。その先行技術を用いての第3の問題は、スラリー研磨速度についての試験が、典型的にパイロットウェーハ(パターンが全くほどこされていないブランクウェーハ)上で行われていたことである。   In the prior art, oxidizing agents are typically added to the barrier slurry to increase the polishing rate for copper and to achieve the desired selectivity. One problem with that prior art is that the oxidant decays over time, causing a decrease in the copper polishing rate over time. This will give limited pot life to the mixed slurry. Another problem with that prior art is that the oxidant infiltrates the copper, thereby causing undesirable copper corrosion. A third problem with that prior art is that the slurry polishing rate test was typically performed on a pilot wafer (a blank wafer with no pattern applied).

本発明は、パイロットウェーハ上での除去速度が、パターン化されたウェーハ上での除去速度と必ずしも等しくないことを認識している。酸化剤を添加することなしに、パターン化されたウェーハ上で所望の選択性を達成することは、バリヤースラリーにとって可能である。   The present invention recognizes that the removal rate on the pilot wafer is not necessarily equal to the removal rate on the patterned wafer. It is possible for the barrier slurry to achieve the desired selectivity on the patterned wafer without adding an oxidant.

本発明の1つの態様において、バリヤースラリーは、異なる混合比で、コロイドシリカスラリー(例えばRodel社のCUSI2OIA、30%固形分)の研磨材成分とBTA成分(例えば重量により330ppm)との、プラテン上での混合(on−platen mix)により達成される。その混合比は、1つの例示的場合において、研磨材成分の150ml/分とBTA成分の50ml/分のものであり、他の例示的場合において、研磨材成分の100ml/分とBTA成分の100ml/分のものであり、そして第3の例示的場合において、研磨材成分の50ml/分とBTA成分の150ml/分のものである。パイロットウェーハ上の速度は、研磨の前と研磨の後との厚さの差を測定することにより得られる。パターン化されたウェーハ上の研磨速度を得るための方法は図4において例示される。   In one embodiment of the present invention, the barrier slurry is on the platen with an abrasive component and a BTA component (eg, 330 ppm by weight) of a colloidal silica slurry (eg, Rodel CUSI2OIA, 30% solids) at different mixing ratios. Achieved by on-platen mixing. The mixing ratio is, in one exemplary case, 150 ml / min of the abrasive component and 50 ml / min of the BTA component, and in another exemplary case, 100 ml / min of the abrasive component and 100 ml of the BTA component. And in the third exemplary case, 50 ml / min of the abrasive component and 150 ml / min of the BTA component. The velocity on the pilot wafer is obtained by measuring the difference in thickness before and after polishing. A method for obtaining a polishing rate on a patterned wafer is illustrated in FIG.

パターン化されたウェーハ上の研磨速度を得るために、パターン化された一連のウェーハは、第1次スラリ(例えばキャボット社のMicroeletronics iCue(登録商標)5001)により研磨されて光学的終点シグナルにより停止されることができ、これは、銅が取り除かれることを示す。ウェーハは次に異なる研磨時間(例えば0.25分(15秒)、0.5分(30秒)、0.75分(45秒)及び1分(60秒))を用いてのデザインされたバリヤースラリーを用いて研磨されることができる。図4において例示的方法のために例示されるように、得られた厚さが測定され、そして研磨された時間に対してプロットされる。図4において、水平軸は分の単位での研磨時間であり、そして垂直軸はオングストロームの単位での後の厚さである。プロットの勾配はオングストローム/分の単位での、パターン化されたウェーハ上での除去速度を表す。   In order to obtain a polishing rate on the patterned wafer, a series of patterned wafers are polished by a primary slurry (eg, Cabot's Microelectronics iCue® 5001) and stopped by an optical endpoint signal. Which indicates that the copper is removed. The wafer was then designed with different polishing times (eg 0.25 minutes (15 seconds), 0.5 minutes (30 seconds), 0.75 minutes (45 seconds) and 1 minute (60 seconds)). It can be polished using a barrier slurry. As illustrated for the exemplary method in FIG. 4, the resulting thickness is measured and plotted against the time polished. In FIG. 4, the horizontal axis is the polishing time in minutes and the vertical axis is the subsequent thickness in angstroms. The slope of the plot represents the removal rate on the patterned wafer in angstroms / minute.

本発明の他の態様においてバリヤースラリーは、コロイドシリカスラリー(例えばRodel社のCUSI2OIA、30%固形分)の研磨材成分及びBTA成分から予備混合される。予備混合されたスラリーは、例えば15%の固形分を有するが、しかし異なるBTA濃度(例えば、すべて重量により、200ppm、800ppm及び1000ppm)を有する。   In another embodiment of the invention, the barrier slurry is premixed from the abrasive and BTA components of a colloidal silica slurry (eg, Rodel CUSI2OIA, 30% solids). The premixed slurry has, for example, 15% solids but has different BTA concentrations (eg, 200 ppm, 800 ppm and 1000 ppm, all by weight).

この発明は例示的態様に関して記載されたけれども、この記載は限定的意味で解釈されることを意図しない。本発明の例示的態様、ならびに他の態様の種々の修正及び組み合わせは、該記載を参照した際に当業者に明らかになるであろう。それ故に、特許請求の範囲は、そのような修正又は態様のすべてを包含することが意図される。   Although this invention has been described with reference to illustrative embodiments, this description is not intended to be construed in a limiting sense. Exemplary aspects of the invention, as well as various modifications and combinations of other aspects, will become apparent to those skilled in the art upon reference to the description. Accordingly, the claims are intended to cover all such modifications or aspects.

本発明に関し、以下の内容を更に開示する。
(1) 分散用媒体;
分散用媒体中に懸濁されたコロイドシリカ;及び
分散用媒体中の腐食防止剤、
を含む、研磨用スラリー。
(2) スラリーが酸化剤を含有しない、上記項(1)の研磨用スラリー。
(3) 界面活性剤がスラリーに加えられる、上記項(1)の研磨用スラリー。
(4) 腐食防止剤がベンゾトリアゾールを含む、上記項(1)の研磨用スラリー。
(5) BTAの約0.005〜0.2重量%及びSiO2の約1〜30重量%を含む、上記項(1)の研磨用スラリー。
(6) ダマシン構造物を用意し;
研磨用パッドを用意し;
コロイドシリカ及び腐食防止剤を用意し;
ダマシン構造物と研磨用パッドとの間の界面に研磨用スラリーを適用し;そして
CMP装置の研磨用パラメータを用いて研磨を行い、それらにおいて金属の少なくとも一部分が除去される;
工程を含む、化学的−機械的研磨装置を用いてダマシン構造物を研磨する方法。
(7) スラリーが酸化剤を含有しない、上記項(6)の方法。
(8) 界面活性剤がスラリーに加えられる、上記項(6)の方法。
(9) 腐食防止剤がベンゾトリアゾールからなる、上記項(6)の方法。
(10) スラリーがBTAの約0.005〜0.2重量%及びSiO2の約1〜30重量%を含有する、上記項(6)の方法。
(11) 集積回路製造方法において用いられる化学的−機械的研磨(CMP)処理のための研磨用スラリーが開示される。本発明のスラリーは研磨材粒子としてのコロイドシリカ(SiO2)及び腐食防止剤(例えばベンゾトリアゾール(BTA))を含むことができる。スラリーは酸化防止剤を必要としない。スラリーは銅CMP処理においてバリヤースラリーとして用いられることができる;そしてそれはパターン化されたウェーハ(11)上で銅(16)、バリヤー(18)及び誘電体材料(14)について同様な研磨速度を有する。本発明のスラリーはまた、研磨されたウェーハ上のCMP欠陥を減少させる。
The following content is further disclosed regarding the present invention.
(1) Dispersion medium;
Colloidal silica suspended in a dispersion medium; and a corrosion inhibitor in the dispersion medium;
A slurry for polishing.
(2) The polishing slurry according to item (1), wherein the slurry contains no oxidizing agent.
(3) The polishing slurry according to (1) above, wherein a surfactant is added to the slurry.
(4) The polishing slurry according to item (1), wherein the corrosion inhibitor contains benzotriazole.
(5) The polishing slurry according to item (1), comprising about 0.005 to 0.2% by weight of BTA and about 1 to 30% by weight of SiO 2 .
(6) Prepare damascene structures;
Prepare a polishing pad;
Prepare colloidal silica and corrosion inhibitor;
Applying a polishing slurry to the interface between the damascene structure and the polishing pad; and polishing using polishing parameters of a CMP apparatus, wherein at least a portion of the metal is removed;
A method of polishing a damascene structure using a chemical-mechanical polishing apparatus comprising a step.
(7) The method according to (6) above, wherein the slurry does not contain an oxidizing agent.
(8) The method of the above item (6), wherein a surfactant is added to the slurry.
(9) The method according to item (6), wherein the corrosion inhibitor comprises benzotriazole.
(10) The method of item (6) above, wherein the slurry contains about 0.005 to 0.2% by weight of BTA and about 1 to 30% by weight of SiO 2 .
(11) A polishing slurry for chemical-mechanical polishing (CMP) processing used in an integrated circuit manufacturing method is disclosed. The slurry of the present invention can contain colloidal silica (SiO 2 ) as abrasive particles and a corrosion inhibitor (eg, benzotriazole (BTA)). The slurry does not require an antioxidant. The slurry can be used as a barrier slurry in a copper CMP process; and it has similar polishing rates for copper (16), barrier (18) and dielectric material (14) on a patterned wafer (11). . The slurry of the present invention also reduces CMP defects on the polished wafer.

銅CMP処理の前のダマシン構造物の横断面を例示する図である。It is a figure which illustrates the cross section of the damascene structure before a copper CMP process. 銅CMPの第1工程、バリヤー上での研磨停止(ストップ)の後のダマシン構造物の横断面を例示する図である。It is a figure which illustrates the cross section of the damascene structure after the 1st process of copper CMP, polishing stop (stop) on a barrier. バリヤー除去後のダマシン構造物の横断面を例示する図である。It is a figure which illustrates the cross section of the damascene structure after barrier removal. 除去速度、及び本発明に従う組成物の変化する濃度への該除去速度の依存性を示すグラフである。2 is a graph showing the removal rate and the dependence of the removal rate on the changing concentration of the composition according to the invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 ウェーハ
11 (水平面間)誘電体層(ILD)
12 金属層
14 (金属内)誘電体層(IMD)
16 溝
18 バリヤー層
20 皿形くぼみ
10 Wafer 11 (between horizontal planes) Dielectric layer (ILD)
12 Metal layer 14 (Inside metal) Dielectric layer (IMD)
16 groove 18 barrier layer 20 dish-shaped depression

Claims (2)

分散用媒体;
分散用媒体中に懸濁されたコロイドシリカ;及び
分散用媒体中の腐食防止剤;
を含む研磨用スラリー。
Dispersion medium;
Colloidal silica suspended in a dispersion medium; and a corrosion inhibitor in the dispersion medium;
A slurry for polishing.
ダマシン構造物を用意し;
研磨用パッドを用意し;
コロイドシリカ及び腐食防止剤を用意し;
ダマシン構造物と研磨用パッドとの間の界面に研磨用スラリーを適用し;
そして
CMP装置の研磨用パラメータを用いて研磨を行い、それらにおいて金属層の少なくとも一部分が除去される;
工程を含む、化学的−機械的研磨用装置を用いてダマシン構造物を研磨する方法。
Prepare damascene structures;
Prepare a polishing pad;
Prepare colloidal silica and corrosion inhibitor;
Applying a polishing slurry to the interface between the damascene structure and the polishing pad;
And polishing using polishing parameters of the CMP apparatus, wherein at least a portion of the metal layer is removed;
A method of polishing a damascene structure using a chemical-mechanical polishing apparatus comprising a step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007227446A (en) * 2006-02-21 2007-09-06 Fujifilm Corp Polishing solution for barrier, and polishing method

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