JP2005514778A - 錯化剤を用いた、第viii族金属を含有する表面の平坦化方法 - Google Patents
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Abstract
第2および/または第3周期の第VIII族金属を含有する表面(好ましくは白金を含有する表面)を用意すること、および
該表面を、錯化剤を含む平坦化組成物の存在下で、研磨表面と接触させるように配置することを含む。
Description
本発明は、特に半導体デバイスの製造において第VIII族金属を含有(好ましくは白金を含有)する表面を平坦化するための方法に関する。
金属および金属酸化物、特に第VIII族の重元素の被膜は、種々の電気的および電気化学的用途のために重要になりつつある。これは少なくとも、第VIII族金属被膜の多くが、一般に酸化に対して不活性、耐酸化性であるか、または酸素の拡散を遅延しそして良好な導体であるためである。これらの金属の特定の酸化物も、これらの特性を有するが、しかしおそらくは程度が異なる。
、他方に対応して始動される。いくつかの平坦化方法では、ウェーハホルダーが回転することもあり、テーブルまたはプラテンが回転することもあり、および/またはプラテンが回転とは対照的に線運動で動く。異なる方式で本方法を実施する利用可能な多数の種類の平坦化ユニットが存在する。あるいは、研磨パッドおよび研磨スラリーは、裏当材の少なくとも1つに固着されたバインダーに分散された複数の研磨粒子を含む固定砥粒物に置換され得る。
しかし残念ながら、機械的研磨材は、ともに白金を清浄除去するというよりはむしろ、光学的に検出され得る欠陥(例えばスクラッチおよび粒子)の生成を引き起こす傾向がある。さらにまた、多数の市販されている研磨スラリーは、物質を全く除去しない(ウェーハの抵抗の変化が生じない)か、またはその結果生じる表面に欠陥を与えるため、白金または他の第VIII族金属を含有する表面を有効に平坦化することができない。例えばKLEBOSOL1508−50および30H50ならびにGRANITE MSW2000(全てRodel, Phoenix, AZから入手可能)の商品名で入手可能な研磨スラリー、および他のアルミナベースのスラリーは、白金を有効に除去せず、GRANITE MSW2000はルテニウムおよび白金を除去するが、それはかなりのスクラッチおよび他の欠陥を有する表面を形成し、基板に対して選択的でなく、結果として必要とされる構造を保持することができない。
これらの組成物のいくつかは酸化剤を含有すると考えられるが、しかし通常は比較的多量(例えば約10重量%より多く)に含む。
本発明は、白金および/または他の第VIII族の第2および第3周期金属(すなわち8、9および10族金属、好ましくはRh、Ru、Ir、PdおよびPt)を含む表面の平坦化に関連した多数の問題を克服する方法を提供する。前記表面は、本明細書中では、白金を含有する表面、より一般的には第VIII族金属を含有する表面として言及される。「第VIII族金属を含有する表面」とは、本発明に従って(例えば化学的−機械的または機械的平坦化または研磨により)平坦化される層、被膜、コーティング等として提供され得る領域であって、該領域の組成における第VIII族金属(特に白金)の存在量が、好ましくは少なくとも約10原子%、より好ましくは少なくとも約20原子%、最も好ましくは少なくとも約50原子%である曝露領域を指す。該表面は、好ましくは1つまたは複数の第VIII族金属を、元素形態またはそれらの合金の形態(第VIII族金属同士の組合せ、および/または周期表の1または複数の第VIII族金属以外の金属との組合せでもよい)で、ならびにその酸化物、窒化物およびケイ化物の形態で含む。より好ましくは、該表面は、元素形態または第VIII族金属のみの合金の形態で、1つまたは複数の第VIII族金属を含む(そして最も好ましくは本質的にそれらから成る)。
。錯化剤の好ましい群としては、有機キレート酸、環状ジエン、有機アミンまたはそれらの組合せが挙げられる。
とを含む平坦化方法であって、平坦化組成物は環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実施される平坦化方法が提供される。
本発明は、白金および/または1もしくは複数の他の第VIII族金属を含む表面を平坦化する方法を提供する。第VIII族金属は、第VIIIB族元素、または周期表の8、9および10族の遷移金属とも呼ばれる。第2および第3周期の第VIIIB族金属としては、Rh、Ru、Ir、Pd、PtおよびOsが挙げられる。好ましくはRh、Ru、Ir、Pdおよび/またはPtを含む表面が、本発明の方法に従って平坦化され得る。このような表面は、本明細書中では、第VIII族金属を含有する表面と称される(これは、第2および/または第3周期遷移金属を含有する表面を指す)。
的に除去するという点に関して、セリアまたはシリカより有効に作用する。
例えばH2SO4、NH4OH、酢酸塩および酢酸)等が挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、組成物はこれらの成分を含む水溶液である。より好ましくは、水性平坦化組成物が酸性pHを有する。
回転速度は、約2回転/分(rpm)〜約200rpmの範囲である。
MN)から入手可能である。好ましい固定砥粒物の一例は、「SWR159」の商品名で3M Companyから市販されているセリアベースのパッドである。このような固定砥粒物は、研磨粒子と組み合わせて、または組み合わせずに、本明細書中に記載されたような平坦化組成物とともに用いられ得る。
Aに示したように、キャパシタおよび/またはバリア層19の、非平面性である上面13は、本発明によって平坦化または他の加工処理を施される。その結果得られるウェーハ10(図1Bに示す)は、ウェーハ10の厚みがウェーハ10全体で実質的に均一になるように平坦化された上面17を含み、したがってこのウェーハはキャパシタおよび/またはバリア構造層14を含む。
試験試料をBeuhler Minimet1000ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。15ポンドの圧力および50回転/分(rpm)の速度で、研磨を行った。2分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値(4点測定)が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが125Åであるという計算推定値(または約62.5Å/分という除去率)が得られた。
比較として、氷酢酸を添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試験試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。さらにまた、酢酸を添加しないスラリーは、下層の酸化物フィルムに対する選択性が1:1程度と低かったが、これに比して酢酸を添加したスラリーは、6:1であった。
試験試料をBeuhler Minimet1000ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。15ポンドの圧力および50回転/分(rpm)の速度で、研磨を行った。2分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値(4点測定)が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが293Åであるという計算推定値(または約146.5Å/分という除去率)が得られた。比較として、過酸化水素および氷酢酸を添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。さらにまた、酸化物に対する選択性は低かった。過酸化水素のみを添加した場合、除去率はさらに低く、選択性はさらに低かった。
試験試料をBeuhler Minimet1000ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。15ポンドの圧力および50回転/分(rpm)の速度で、研磨を行った。2分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値(4点測定)が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが185Åであるという計算推定値(または約92.5Å/分という除去率)が得られた。比較として、トリエチルアミンを添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。
試験試料をBeuhler Minimet1000ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。15ポンドの圧力および50回転/分(rpm)の速度で、研磨を行った。2分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値(4点測定)が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが244Åであるという計算推定値(または約122Å/分という除去率)が得られた。比較として、アスコルビン酸を添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。
試験試料をBeuhler Minimet1000ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。15ポンドの圧力および50回転/分(rpm)の速度で、研磨を行った。2分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値(4点測定)が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが462Åであるという計算推定値(または約231Å/分という除去率)が得られた。比較として、トリエチルアミンおよびアスコルビン酸を添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。
試験試料をBeuhler Minimet1000ポリッシャー上のキャリアに固定し、数ミリリットルの調製スラリーが添加されるRodel研磨パッド上で研磨した。15ポンドの圧力および50回転/分(rpm)の速度で、研磨を行った。2分後、試料をすすぎ、乾燥して、シート抵抗を再び測定した。より高いシート抵抗値(4点測定)が測定されたことにより、除去された被膜の厚さが249Åであるという計算推定値(または約124.5Å/分という除去率)が得られた。比較として、1,5−ジメチル−1,5−シクロオクタジエンを添加しないこと以外は前記調製スラリーと同一のスラリーを用いると、同様の試料のシート抵抗の変化がほとんど生じず、スクラッチが生じ、およびいくつかの領域で基板から被膜が離層されただけであった。
Claims (58)
- ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第VIII族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第VIII族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、前記平坦化組成物は環状ジエン、有機アミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含む平坦化方法。 - 前記第VIII族金属は、約50原子%以上の量で存在する、請求項1に記載の平坦化方法。
- 前記第VIII族金属を含有する基板表面は、元素形態の第VIII族金属またはその合金を含む、請求項2に記載の平坦化方法。
- 前記第VIII族金属を含有する表面は、白金元素または白金合金を含む、請求項3に記載の平坦化方法。
- 前記第VIII族金属を含有する表面は白金元素を含む、請求項4に記載の平坦化方法。
- 前記平坦化組成物はさらに酸化剤を含む、請求項1に記載の平坦化方法。
- 前記酸化剤は、過酸化物、硝酸塩、過マンガン酸塩およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項6に記載の平坦化方法。
- 前記研磨表面は研磨パッドを含み、かつ前記平坦化組成物は複数の研磨粒子を含む、請求項1に記載の平坦化方法。
- 前記平坦化組成物は、約9Mohs以下の硬度を有する複数の研磨粒子を含む、請求項1に記載の平坦化方法。
- 前記複数の研磨粒子は、CeO2、Al2O3、SiO2またはそれらの組合せを含む、請求項9に記載の平坦化方法。
- 前記基板は半導体基板または基板アセンブリである、請求項1に記載の平坦化方法。
- 前記第VIII族金属を含有する表面は、酸化物層に対して、少なくとも約10:1の選択性で除去される、請求項1に記載の平坦化方法。
- 前記環状ジエンは、1,5−シクロオクタジエン(COD)、1,5−ジメチル−1,5−シクロオクタジエンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の平坦化方法。
- 前記有機アミンは、エチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の平坦化方法。
- 前記研磨表面は固定砥粒物を含む、請求項1に記載の平坦化方法。
- ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第VIII族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第VIII族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、前記平坦化組成物は有機アミンおよび有機キレート酸を含む平坦化方法。 - 前記第VIII族金属は、約50原子%以上の量で存在する、請求項16に記載の平坦化方法。
- 前記第VIII族金属を含有する表面は白金元素を含む、請求項16に記載の平坦化方法。
- 前記平坦化組成物はさらに酸化剤を含む、請求項16に記載の平坦化方法。
- 前記酸化剤は、過酸化物、硝酸塩、過マンガン酸塩およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項19に記載の平坦化方法。
- 前記研磨表面は研磨パッドを含み、かつ前記平坦化組成物は複数の研磨粒子を含む、請求項16に記載の平坦化方法。
- 前記平坦化組成物は、約9Mohs以下の硬度を有する複数の研磨粒子を含む、請求項16に記載の平坦化方法。
- 前記複数の研磨粒子は、CeO2、Al2O3、SiO2またはそれらの組合せを含む、請求項22に記載の平坦化方法。
- 前記基板は半導体基板または基板アセンブリである、請求項16に記載の平坦化方法。
- 前記有機キレート酸は、酢酸、アスコルビン酸、クエン酸、プロペン酸、酒石酸、コハク酸およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項16に記載の平坦化方法。
- 前記有機アミンは、エチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項16に記載の平坦化方法。
- 前記研磨表面は固定砥粒物を含む、請求項16に記載の平坦化方法。
- ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第VIII族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第VIII族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、前記平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、複数の研磨粒子の大多数がCeO2研磨粒子である平坦化方法。 - 前記第VIII族金属は、約50原子%以上の量で存在する、請求項28に記載の平坦化方法。
- 前記第VIII族金属を含有する表面はルテニウム元素を含む、請求項28に記載の平
坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項28に記載の平坦化方法。
- 前記錯化剤は、有機キレート酸、有機アミン、環状ジエンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項28に記載の平坦化方法。
- 前記有機キレート酸は、酢酸、アスコルビン酸、クエン酸、プロペン酸、酒石酸、コハク酸およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項32に記載の平坦化方法。
- 前記有機アミンは、エチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項32に記載の平坦化方法。
- 前記環状ジエンは、1,5−シクロオクタジエン(COD)、1,5−ジメチル−1,5−シクロオクタジエンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項32に記載の平坦化方法。
- 前記研磨表面は研磨パッドを含む、請求項28に記載の平坦化方法。
- ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第VIII族金属を含有する基板表面を、研磨表面との界面に配置すること、
前記界面の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第VIII族金属を含有する表面を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は、環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実行される平坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項37に記載の平坦化方法。
- 白金を含有する表面の少なくとも1つの領域を含む半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
研磨表面を用意すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも1つの領域と前記研磨表面との界面に平坦化組成物を提供すること、および
前記白金を含有する表面の少なくとも1つの領域を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は、環状ジエン、有機アミンおよびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含む平坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項39に記載の平坦化方法。
- 白金を含有する表面の少なくとも1つの領域を含む半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
研磨表面を用意すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも1つの領域と前記研磨表面との界面に平坦化組成物を提供すること、および
前記白金を含有する表面の少なくとも1つの領域を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は有機アミンおよび有機キレート酸を含む平坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項41に記載の平坦化方法。
- 白金を含有する表面の少なくとも1つの領域を含む半導体基板アセンブリを用意すること、
研磨表面を用意すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも1つの領域と前記研磨表面との界面に平坦化組成物を提供すること、および
前記白金を含有する表面の少なくとも1つの領域を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、かつ複数の研磨粒子の大多数がCeO2研磨粒子である平坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項43に記載の平坦化方法。
- 前記研磨表面は研磨パッドを含む、請求項43に記載の平坦化方法。
- 白金を含有する表面の少なくとも1つの領域を含む半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
研磨表面を用意すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも1つの領域と前記研磨表面との界面に平坦化組成物を提供すること、
前記白金を含有する表面の少なくとも1つの領域を平坦化すること
を含む平坦化方法であって、
前記平坦化組成物は、環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実施される平坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項44記載の平坦化方法。
- キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、
パターン誘電体層、ならびに該パターン誘電体層上に形成された、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第VIII族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
前記第VIII族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、
前記研磨表面と前記第VIII族金属を含有する層との接触部の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第VIII族金属を含有する層を平坦化すること
を含み、前記平坦化組成物は、環状ジエン、有機アミン、およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含む平坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項48に記載の平坦化方法。
- キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、
パターン誘電体層、ならびに該パターン誘電体層上に形成された、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第VIII族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
前記第VIII族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置する
こと、
前記研磨表面と前記第VIII族金属を含有する層との接触部の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第VIII族金属を含有する層を平坦化すること
を含み、前記平坦化組成物は有機アミンおよび有機キレート酸を含む平坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項50に記載の平坦化方法。
- キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、
パターン誘電体層、ならびに該パターン誘電体層上に形成された、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第VIII族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
前記第VIII族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、
前記研磨表面と前記第VIII族金属を含有する層との接触部の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第VIII族金属を含有する層を平坦化すること
を含み、前記平坦化組成物は研磨粒子および錯化剤を含み、かつ複数の研磨粒子の大多数がCeO2研磨粒子である平坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項52に記載の平坦化方法。
- 前記研磨表面は研磨パッドを含む、請求項52に記載の平坦化方法。
- キャパシタまたはバリア層を形成するために用いられる平坦化方法であって、
パターン誘電体層、ならびに該パターン誘電体層上に形成された、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金およびそれらの組合せからなる群から選択される第VIII族金属を含有する層を有する半導体基板または基板アセンブリを用意すること、
前記第VIII族金属を含有する層と接触させるように研磨表面の第一部分を配置すること、
前記研磨表面と前記VIII族金属を含有する層との接触部の付近に平坦化組成物を供給すること、および
前記第VIII族金属を含有する層を平坦化すること
を含み、前記平坦化組成物は環状ジエン、有機アミン、有機キレート酸およびそれらの組合せからなる群から選択される錯化剤を含み、かつ該方法は一工程で実施される平坦化方法。 - 前記平坦化組成物は酸化剤をさらに含む、請求項55に記載の平坦化方法。
- 前記研磨表面は研磨パッドを含む、請求項55に記載の平坦化方法。
- 前記研磨表面は固定砥粒物を含む、請求項55に記載の平坦化方法。
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