JP2006049912A - Cmp slurry, chemical mechanical polishing method using the cmp slurry, and method of forming metal wiring using the cmp slurry - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はCMPスラリー、前記CMPスラリーを使用する化学機械的研磨方法、及び前記CMPスラリーを使用する金属配線の形成方法に関する。 The present invention relates to a CMP slurry, a chemical mechanical polishing method using the CMP slurry, and a metal wiring forming method using the CMP slurry.
アルミニウム合金を含むアルミニウムは、半導体デバイスで配線、またはプラグとして使用される導電性物質のうちの一つである。ここでアルミニウム合金は、アルミニウムが主成分であるあらゆる組成物を含むと定義する。 Aluminum including an aluminum alloy is one of conductive materials used as a wiring or a plug in a semiconductor device. Here, an aluminum alloy is defined to include any composition in which aluminum is the main component.
従来、アルミニウム薄膜は、スパッタリング、または化学気相成長法(CVD)を使用して蒸着され、アルミニウムパターンは、反応性イオンエッチング(RIE)法を使用して、アルミニウム薄膜をエッチングして形成される。従来のRIE法は、熱による応力のために、アルミニウムパターンの間の連結、及び/またはアルミニウムパターン中のボイドの発生という欠点がある。 Conventionally, an aluminum thin film is deposited using sputtering or chemical vapor deposition (CVD), and an aluminum pattern is formed by etching a thin aluminum film using reactive ion etching (RIE). . The conventional RIE method has a drawback in that the connection between the aluminum patterns and / or the generation of voids in the aluminum pattern is caused due to thermal stress.
最近、アルミニウム配線を形成するために、ダマシン工程が広く使われている。従来のダマシン工程は、化学機械的平坦化、または化学機械的研磨法(CMP)によって、相互連結した金属のラインを、絶縁体で互いに隔離させる工程である。従来のダマシン工程では、相互連結のパターンを、絶縁層内にフォトリソグラフィによって形成し、金属を堆積させて、その結果金属がパターンの溝を満たし、CMPによって余分な金属を除去する。アルミニウム配線、または銅配線のような金属配線を形成するための従来のダマシン工程について、図1乃至図5に図示している。 Recently, a damascene process has been widely used to form aluminum wiring. The conventional damascene process is a process in which interconnected metal lines are separated from each other by an insulator by chemical mechanical planarization or chemical mechanical polishing (CMP). In a conventional damascene process, an interconnect pattern is formed by photolithography in an insulating layer and a metal is deposited so that the metal fills the pattern trenches and the excess metal is removed by CMP. A conventional damascene process for forming a metal wiring such as an aluminum wiring or a copper wiring is shown in FIGS.
図1に示したように、従来のダマシン工程は、基板10上に金属間絶縁膜(IMD)12を形成する工程と、図2に示したように、金属間絶縁膜12をパターニングして、金属配線が形成される領域14を形成する工程とを含む。 As shown in FIG. 1, the conventional damascene process includes a step of forming an intermetallic insulating film (IMD) 12 on the substrate 10 and a patterning of the intermetallic insulating film 12 as shown in FIG. Forming a region 14 where the metal wiring is formed.
図3に示したように、従来のダマシン工程は、バリア膜16を形成する工程と、図4に示したようにバリア膜16上に、厚いアルミニウム膜18を形成する工程と、図5に示したように、CMP工程を使用して金属間絶縁膜12の表面上部のアルミニウム膜18、及びバリア膜16を除去する工程とをさらに含む。 As shown in FIG. 3, the conventional damascene process includes a process of forming a barrier film 16, a process of forming a thick aluminum film 18 on the barrier film 16 as shown in FIG. 4, and a process shown in FIG. As described above, the method further includes a step of removing the aluminum film 18 and the barrier film 16 on the surface of the intermetal insulating film 12 by using a CMP process.
上述の、アルミニウム配線を形成するための従来のダマシン工程において、CMPの工程は、アルミニウム配線の一つ以上の電気特性に影響を与えうる。さらに具体的には、CMPスラリーの選択的な除去率が、アルミニウム配線の電気特性に影響を与える一つの因子になりうる。 In the conventional damascene process for forming aluminum wiring described above, the CMP process can affect one or more electrical characteristics of the aluminum wiring. More specifically, the selective removal rate of the CMP slurry can be one factor that affects the electrical characteristics of the aluminum wiring.
図1〜5のIMD層12に対するアルミニウム膜18のように、シリコン酸化膜に対するアルミニウム膜18の選択的な除去率が低い場合、アルミニウム膜18がCMPの工程の間、オーバーエッチングされる。オーバーエッチングによって、アルミニウム配線の表面にダマシンが発生し、これはアルミニウム配線の電気抵抗を増加させる。したがって、半導体デバイスのアルミニウム配線を通じて伝達される電気信号の速度が遅くなり、結局は、半導体デバイスの全体的な性能が低下する。 When the selective removal rate of the aluminum film 18 with respect to the silicon oxide film is low like the aluminum film 18 with respect to the IMD layer 12 in FIGS. 1 to 5, the aluminum film 18 is over-etched during the CMP process. Over-etching causes damascene on the surface of the aluminum wiring, which increases the electrical resistance of the aluminum wiring. Therefore, the speed of the electrical signal transmitted through the aluminum wiring of the semiconductor device is reduced, and eventually the overall performance of the semiconductor device is degraded.
上述のシリコン酸化膜に対するアルミニウム膜のように、金属薄膜に対する選択的な除去率が低いと、アルミニウム膜のオーバーエッチングを誘発し、アルミニウム配線の表面領域の減少をもたらす。また、アルミニウム配線の電気抵抗を増加させ、半導体デバイスのアルミニウム配線を通じて伝達される電気信号の速度を減少させて、半導体デバイスの全体的な性能を低下させる。 If the selective removal rate with respect to the metal thin film is low like the above-described aluminum film with respect to the silicon oxide film, overetching of the aluminum film is induced and the surface area of the aluminum wiring is reduced. It also increases the electrical resistance of the aluminum wiring and reduces the speed of electrical signals transmitted through the aluminum wiring of the semiconductor device, thereby reducing the overall performance of the semiconductor device.
従来、シリコン酸化物薄膜に対して、金属薄膜の高い選択的な除去率は、引っかき傷(スクラッチ)、腐食、及び/またはくぼみを誘発する。スクラッチ欠陥は図6に示しているが、これは研磨剤によりアルミニウム膜表面に発生する損傷に起因する、表面の荒れである。アルミニウム膜表面のくぼみ欠陥は図7に示しているが、この欠陥はスクラッチがより進行した状態で生じうる。腐食欠陥は図8に示しているが、他の物質との化学反応によって、アルミニウム膜からアルミニウムイオンが脱離したことを示す。 Conventionally, a high selective removal rate of the metal thin film relative to the silicon oxide thin film induces scratches, corrosion, and / or dents. The scratch defect is shown in FIG. 6 and is a surface roughness caused by damage caused on the surface of the aluminum film by the abrasive. Although the dent defect on the surface of the aluminum film is shown in FIG. 7, this defect can occur when the scratch is more advanced. Although the corrosion defect is shown in FIG. 8, it shows that aluminum ions are desorbed from the aluminum film by a chemical reaction with other substances.
上述の欠陥は、例えばアルミニウムのように、相対的に硬度、及び耐応力が低い金属の柔らかい特性に起因する。アルミニウムのスクラッチ、腐食、またはくぼみは、金属の屈折率を減少させるだけでなく、金属配線の信頼性を低下させ、最も悪い場合には、金属配線が切断する結果に至る。このような柔らかい金属薄膜の、表面に生ずる欠陥を減らす、または防ぐCMPスラリーは、これまでなかった。 The above-mentioned defects are due to the soft properties of metals with relatively low hardness and stress resistance, such as aluminum. Scratches, corrosion, or dents in aluminum not only reduce the refractive index of the metal, but also reduce the reliability of the metal wiring, and at worst, result in the metal wiring being cut. Until now, there has been no CMP slurry that reduces or prevents defects on the surface of such soft metal films.
したがって、本発明の目的は、信頼性の高い金属配線が形成できるCMPスラリーを提供することにある。さらに本発明の目的は、前記CMPスラリーを利用したCMP、及び前記CMPスラリーを利用した金属配線の形成方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a CMP slurry capable of forming a highly reliable metal wiring. A further object of the present invention is to provide a CMP using the CMP slurry and a metal wiring forming method using the CMP slurry.
本発明の第一は、金属薄膜を研磨するための化学的機械研磨(CMP)方法に使われるCMPスラリーであって、前記CMPスラリーは研磨剤、酸化剤、及び前記金属薄膜を保護するための少なくとも一つの欠陥防止剤を含むことを特徴とする、CMPスラリーである。 The first aspect of the present invention is a CMP slurry used in a chemical mechanical polishing (CMP) method for polishing a metal thin film, the CMP slurry protecting an abrasive, an oxidizing agent, and the metal thin film. A CMP slurry comprising at least one defect inhibitor.
また、本発明の第二は、基板上に形成された金属薄膜を研磨する化学機械的研磨方法において、研磨剤、酸化剤、及び前記金属薄膜を保護するための少なくとも一つの欠陥防止剤を含むCMPスラリーを調製する工程と、前記CMPスラリーを使用して前記金属薄膜を化学機械的研磨する工程と、を含むことを特徴とする、化学機械的研磨方法である。 The second aspect of the present invention is a chemical mechanical polishing method for polishing a metal thin film formed on a substrate, comprising an abrasive, an oxidizing agent, and at least one defect preventing agent for protecting the metal thin film. A chemical mechanical polishing method comprising: a step of preparing a CMP slurry; and a step of chemical mechanical polishing the metal thin film using the CMP slurry.
さらに、本発明の第三は、基板上に形成された金属薄膜のための化学機械的研磨方法において、研磨剤及び酸化剤を含む第1スラリーを調製する工程と、前記第1スラリーを使用して前記金属薄膜を化学機械的に研磨する工程と、研磨剤、酸化剤、及び前記金属薄膜を保護するための少なくとも一つの欠陥防止剤を含む第2スラリーを調製する工程と、前記第2スラリーを使用して前記金属薄膜を化学機械的に研磨する工程と、を含むことを特徴とする化学機械的研磨方法である。 Further, a third aspect of the present invention is a chemical mechanical polishing method for a metal thin film formed on a substrate, the step of preparing a first slurry containing an abrasive and an oxidizing agent, and using the first slurry. Chemically and mechanically polishing the metal thin film, preparing a second slurry containing an abrasive, an oxidizing agent, and at least one defect preventing agent for protecting the metal thin film, and the second slurry. And chemical mechanical polishing the metal thin film using a chemical mechanical polishing method.
本発明は金属配線を形成する方法に関し、前記方法は基板上に金属間絶縁膜を形成する工程と、前記金属間絶縁膜をパターニングして金属配線のための領域を形成する工程と、パターニングされた金属間絶縁膜上にバリア膜を形成する工程と、前記バリア膜上に金属薄膜を形成する工程と、研磨剤、酸化剤、及び金属薄膜を保護するための欠陥防止剤を含むCMPスラリーを使用して前記金属薄膜を研磨する工程と、を含む。 The present invention relates to a method of forming a metal wiring, which is patterned by forming an intermetal insulating film on a substrate, patterning the intermetallic insulating film to form a region for metal wiring, and the like. A CMP slurry containing a step of forming a barrier film on the intermetal insulating film, a step of forming a metal thin film on the barrier film, an abrasive, an oxidizing agent, and a defect preventing agent for protecting the metal thin film. And using to polish the metal thin film.
本発明は金属配線を形成する方法に関し、前記方法は半導体基板上に金属間絶縁膜を形成する工程と、前記金属間絶縁膜をパターニングして金属配線のための領域を形成する工程と、パターニングされた金属間絶縁膜上にバリア膜を形成する工程と、前記バリア膜上に金属薄膜を形成する工程と、研磨剤及び酸化剤を含む第1スラリーを使用して前記金属薄膜を研磨する工程と、研磨剤、酸化剤、及び金属薄膜を保護するための欠陥防止剤を含む第2スラリーを使用して前記金属薄膜を研磨する工程と、を含む。 The present invention relates to a method of forming a metal wiring, which includes a step of forming an intermetallic insulating film on a semiconductor substrate, a step of patterning the intermetallic insulating film to form a region for metal wiring, and a patterning Forming a barrier film on the intermetal insulating film formed, forming a metal thin film on the barrier film, and polishing the metal thin film using a first slurry containing an abrasive and an oxidizing agent And polishing the metal thin film using a second slurry containing a polishing agent, an oxidizing agent, and a defect preventing agent for protecting the metal thin film.
本発明のCMPスラリーは、くぼみ、スクラッチなどの欠陥が発生せずに、アルミニウムまたはアルミニウム合金を化学機械的に研磨することができるので、信頼性の高い金属配線を形成することができる。 The CMP slurry of the present invention can chemically and mechanically polish aluminum or an aluminum alloy without causing defects such as dents and scratches, so that highly reliable metal wiring can be formed.
添付の図は、単に本発明の実施形態の方法、及びデバイスの一般的な特性を説明するためのものである。図において層及び領域の厚さは、明確にするために誇張している。また、層が他の層または基板“上”にあると言及する場合、それは他の層または基板上に直接形成される場合、及びそれらの間に第3の層が介在する場合を含む。明細書全体にわたって、同一の参照番号は同一の構成要素を示す。 The accompanying figures are merely illustrative of the general characteristics of the methods and devices of embodiments of the present invention. In the drawings, the thickness of layers and regions are exaggerated for clarity. Also, when a layer is referred to as being “on” another layer or substrate, it includes the case where it is formed directly on the other layer or substrate and the intervening third layer therebetween. Throughout the specification, identical reference numbers indicate identical components.
本発明はCMP工程、または金属薄膜形成に使用するCMPスラリーを提供する。本発明が提供するCMPスラリーは、高い選択的な除去率を示し、このCMPスラリー混合物は、アルミニウム薄膜のような金属薄膜の表面に吸着して、金属薄膜に対して保護膜形成機能を与え、それによりスクラッチ、くぼみ、腐食、ディッシング、もしくは浸食のような金属表面の欠陥形成を減らす、または防止する化合物を含む。 The present invention provides a CMP slurry for use in a CMP process or metal thin film formation. The CMP slurry provided by the present invention exhibits a high selective removal rate, and this CMP slurry mixture is adsorbed on the surface of a metal thin film such as an aluminum thin film to give a protective film forming function to the metal thin film. It includes compounds thereby reducing or preventing metal surface defect formation such as scratches, dimples, corrosion, dishing, or erosion.
前記化合物は、陰イオンを発生することによって、金属薄膜に保護膜形成機能を与えることができる。前記化合物による陰イオンは、陽イオンを有する金属薄膜の表面に吸着して、保護膜を形成することができる。前記化合物はまた、H+のような陽イオンを発生してCMPスラリー溶液の酸性度を増加させることができる。 The compound can provide a protective film forming function to the metal thin film by generating an anion. The anion due to the compound can be adsorbed on the surface of the metal thin film having a cation to form a protective film. The compound can also generate cations such as H + to increase the acidity of the CMP slurry solution.
前記CMPスラリー溶液中で、前記金属薄膜に対する前記化合物の吸着度は、pHが増加するに従って減少する。なぜならば、金属薄膜とCMPスラリー溶液との間のゼータ電位が、pHが増加するにつれて減少するためである。 In the CMP slurry solution, the degree of adsorption of the compound to the metal thin film decreases as the pH increases. This is because the zeta potential between the metal thin film and the CMP slurry solution decreases as the pH increases.
図9は例示的に、マイナスに帯電した粒子のゼータ電位を示している。マイナスに帯電した粒子は、表面にマイナスの電荷を有する。溶液中(例えば水)で、マイナスに帯電した粒子に、大部分が陽イオンである第1層が隣接し、その次に大部分が陰イオンである第2層が隣接する。第1層及び第2層は動くことができないイオンである。マイナスに帯電した粒子から遠くなるほど、陽イオン及び陰イオンの混合層が、バルク溶液(の陽イオン及び陰イオンの混合層に近付く。 FIG. 9 illustratively shows the zeta potential of negatively charged particles. Negatively charged particles have a negative charge on the surface. In solution (eg, water), negatively charged particles are adjacent to a first layer, which is mostly cations, followed by a second layer, which is mostly anions. The first layer and the second layer are ions that cannot move. The further away from the negatively charged particles, the closer the mixed layer of cations and anions to the bulk solution (the mixed layer of cations and anions).
図9に示したように、外部円は陽イオン及び陰イオンが大略的に均等に分布された領域である。 As shown in FIG. 9, the outer circle is a region in which cations and anions are distributed substantially uniformly.
粒子表面の、二つの核(Helmholtz double layer:ヘルムホルツの電気二重層)へのイオンの運動は非常に制限される。イオンは粒子を伴って、電荷の一部分を失う。これら二つの核が形成された後に、すべり面が存在する。ゼータ電位は、液全体と固着したイオンを持つ粒子との間の、電荷の差である。ゼータ電位はイオン濃度、pH、粘度、及び分析される溶液の誘電定数に依存する。 The movement of ions to the two nuclei (Helmholtz double layer) on the particle surface is very limited. Ions lose some of their charge with the particles. After these two nuclei are formed, a slip plane exists. The zeta potential is the difference in charge between the whole liquid and the particles with fixed ions. The zeta potential depends on the ion concentration, pH, viscosity, and the dielectric constant of the solution being analyzed.
図10はアルミニウム基板、シリコン基板、及びテトラエトキシシラン(TEOS)基板における、pHとゼータ電位との関係を示している。 FIG. 10 shows the relationship between pH and zeta potential in an aluminum substrate, a silicon substrate, and a tetraethoxysilane (TEOS) substrate.
カルボキシル基を有する高分子化合物は、金属薄膜の表面に吸着する陰イオンと、CMPスラリー溶液を酸性化させる水素イオンとを発生させることができる、好適な化合物である。図11に示したように、カルボキシル基を有する高分子化合物は、CMPスラリー溶液中でカルボン酸陰イオンCOO−、及び水素イオンH+に解離する。カルボン酸陰イオンは、アルミニウム膜18に吸着して保護膜を形成し、水素イオンはCMPスラリー溶液を酸性化させる。 The polymer compound having a carboxyl group is a suitable compound that can generate anions adsorbed on the surface of the metal thin film and hydrogen ions that acidify the CMP slurry solution. As shown in FIG. 11, the polymer compound having a carboxyl group is dissociated into a carboxylate anion COO − and a hydrogen ion H + in the CMP slurry solution. Carboxylic acid anions adsorb to the aluminum film 18 to form a protective film, and hydrogen ions acidify the CMP slurry solution.
前記CMPスラリーは研磨剤、酸化剤、及び一つ以上の欠陥防止剤を含み、必要に応じてpH調節剤を含む。前記研磨剤はセリア、シリカ、ヒュームドシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、及び酸化ゲルマニウムからなる群より選択される1種以上の物質であることが好ましい。前記研磨剤の含量は、前記CMPスラリーの総重量に対して0.5重量%乃至約20重量%の範囲であることが好ましい。 The CMP slurry includes an abrasive, an oxidizing agent, and one or more defect prevention agents, and optionally includes a pH adjusting agent. The abrasive is preferably one or more substances selected from the group consisting of ceria, silica, fumed silica, alumina, titania, zirconia, and germanium oxide. The abrasive content is preferably in the range of 0.5 wt% to about 20 wt% based on the total weight of the CMP slurry.
前記酸化剤は過酸化水素(H2O2)、硝酸第二セリウムアンモニウム((NH4)2Ce(NO3)6)、ヒドロキシルアミン(NH2OH)、または過硫酸アンモニウム((NH4)2S2O8)が好ましく、過酸化水素がさらに好ましい。前記酸化剤の含量は、前記CMPスラリーの総重量に対して約0.5重量%乃至約5重量%の範囲が好ましい。 The oxidizing agent is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), ceric ammonium nitrate ((NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 ), hydroxylamine (NH 2 OH), or ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) is preferred, and hydrogen peroxide is more preferred. The content of the oxidizing agent is preferably in the range of about 0.5 wt% to about 5 wt% based on the total weight of the CMP slurry.
前記pH調節剤は、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、及びコリンからなる群より選択される少なくとも一つの塩基、または硫酸、塩酸、燐酸、硝酸、琥珀酸、酒石酸、及び酢酸からなる群より選択される少なくとも一つの酸が好ましい。本発明の実施形態において、CMPスラリー溶液のpHは酸性領域である。なぜならば、ゼータ電位は酸性領域でプラスだからである。CMPスラリー溶液のpHは、好ましくは7より小さく、さらに好ましくは、pHは2〜4である。 The pH adjuster is at least one base selected from the group consisting of potassium hydroxide, ammonium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and choline, or sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, At least one acid selected from the group consisting of succinic acid, tartaric acid, and acetic acid is preferred. In an embodiment of the present invention, the pH of the CMP slurry solution is in the acidic region. This is because the zeta potential is positive in the acidic region. The pH of the CMP slurry solution is preferably less than 7, and more preferably the pH is 2-4.
前記欠陥防止剤は、カルボキシル基を有する高分子化合物であることが好ましい。カルボキシル基を有する高分子化合物の例としては、ポリアクリル酸(PAA)、ポリメタクリル酸、アクリル酸−マレイン酸共重合体(PAMA)、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、アクリル酸−アクリルアミド共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合体、前記高分子化合物の誘導体、または前記高分子化合物の塩などである。さらに好ましくは、ポリアクリル酸(PAA)、アクリル酸−マレイン酸共重合体(PAMA)、PAAの塩、PAMAの塩、またはこれらの混合物であり、特に好ましくは、PAAの塩、またはPAMAの塩である。欠陥防止剤は、CMPスラリー溶液のpHを低くすること、水素イオンを有すること、及び/または金属薄膜表面のスクラッチ、腐食、くぼみ、ディッシング、もしくは浸食を減らすことができる。 The defect preventing agent is preferably a polymer compound having a carboxyl group. Examples of the polymer compound having a carboxyl group include polyacrylic acid (PAA), polymethacrylic acid, acrylic acid-maleic acid copolymer (PAMA), methacrylic acid-maleic acid copolymer, acrylic acid-acrylamide copolymer. A polymer, an acrylonitrile-butadiene-acrylic acid copolymer, an acrylonitrile-butadiene-methacrylic acid copolymer, a derivative of the polymer compound, or a salt of the polymer compound. More preferred are polyacrylic acid (PAA), acrylic acid-maleic acid copolymer (PAMA), salt of PAA, salt of PAMA, or a mixture thereof, and particularly preferred salt of PAA or salt of PAMA It is. The defect inhibitor can lower the pH of the CMP slurry solution, have hydrogen ions, and / or reduce scratches, corrosion, dents, dishing, or erosion of the metal film surface.
また本発明のCMPスラリーは、好ましくは0.01乃至20重量%のキレート剤を含んでもよい。キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、シクロヘキサンジアミン四酢酸(CyDTA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、トリエチレンテトラミン六酢酸(TTHA)、L−グルタミン酸二酢酸(GLDA)、アミノトリメチレンホスホン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1、1−ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、β−アラニン二酢酸(β−ADA)、α−アラニン二酢酸(α−ADA)、L−アスパラギン酸二酢酸(ASDA)、エチレンジアミン2琥珀酸(EDDS)、イミノジ酢酸(IDA)、N−(2−ヒドロキシエチル)イミノ二酢酸(HEIDA)、1、3−プロパンジアミン四酢酸(1、3−PDTA)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物が好ましく、また、上に例示したキレート剤の塩も好ましい。 The CMP slurry of the present invention may preferably contain 0.01 to 20% by weight of a chelating agent. As chelating agents, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), cyclohexanediaminetetraacetic acid (CyDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), triethylenetetraminehexaacetic acid (TTHA) ), L-glutamic acid diacetic acid (GLDA), aminotrimethylenephosphonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, ethylenediaminetetrakis (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid), β-alanine diacetic acid (Β-ADA), α-alanine diacetate (α-ADA), L-aspartate diacetate (ASDA), ethylenediamine disuccinate (EDDS), iminodiacetic acid (IDA), N- (2-hydroxyethyl) ) At least one compound selected from the group consisting of iminodiacetic acid (HEIDA) and 1,3-propanediaminetetraacetic acid (1,3-PDTA) is preferable, and salts of the chelating agents exemplified above are also preferable. .
前記欠陥防止剤は、金属薄膜の表面に保護膜を形成すること、及び金属薄膜の表面上に吸着することができる。 The defect preventing agent can form a protective film on the surface of the metal thin film and can be adsorbed on the surface of the metal thin film.
実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜20重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜10重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約10〜20重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜50重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約5〜10重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約10〜15重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約15〜20重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜3重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜1重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜0.5重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜0.1重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜0.05重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.1〜0.5重量%でありうる。実施形態において、欠陥防止剤のうちの一つの量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.2〜0.3重量%でありうる。 In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.01 to 20% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 10 to 20% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.01 to 50% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 5 to 10% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 10 to 15% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 15 to 20% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.01 to 3% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.01 to 1% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.01 to 0.5% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.01 to 0.1% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.01 to 0.05% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.1 to 0.5% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of one of the defect inhibitors may be about 0.2 to 0.3% by weight based on the total weight of the CMP slurry.
実施形態において、前記欠陥防止剤のうちの他の一つはキレート剤であることができる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜20重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜10重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約10〜20重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜5重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約5〜10重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約10〜15重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約15〜20重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜3重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜1重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜0.5重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜0.3重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.01〜0.2重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.05〜0.15重量%でありうる。実施形態において、前記キレート剤の量は前記CMPスラリーの総重量を基準に約0.02〜0.3重量%でありうる。 In another embodiment, the other defect preventing agent may be a chelating agent. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.01 to 20% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 10 to 20% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.01 to 5% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 5 to 10% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 10 to 15% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 15 to 20% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.01 to 3% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.01 to 1% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.01 to 0.5% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.01 to 0.3% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.01 to 0.2% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.05 to 0.15% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the amount of the chelating agent may be about 0.02 to 0.3% by weight based on the total weight of the CMP slurry.
実施形態において、前記キレート剤はエチレンジアミン四酢酸(EDTA)、シクロヘキサンジアミン四酢酸(CyDTA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、ヒドロキシルエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、トリエチレンテトラミン六酢酸(TTHA)、L-グルタミン酸二酢酸(GLDA)、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、1−ヒドロキシエチリデン−1、1−ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、β−アラニンニ酢酸(β−ADA)、α−アラニンニ酢酸(α−ADA)、アスパラギン酸ニ酢酸(ASDA)、エチレンジアミン琥珀酸(EDDS)、イミノジ酢酸IDA、ヒドロキシルエチルイミノニ酢酸(HEIDA)、1、3−プロパンジアミン4酢酸1、3−PDTA、これらの塩、およびこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物が好ましい。 In an embodiment, the chelating agent is ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), cyclohexanediaminetetraacetic acid (CyDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), hydroxylethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), triethylenetetramine hexa Acetic acid (TTHA), L-glutamic acid diacetic acid (GLDA), aminotri (methylenephosphonic acid), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, ethylenediaminetetrakis (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid), β -Alanine diacetate (β-ADA), α-alanine diacetate (α-ADA), aspartate diacetate (ASDA), ethylenediamine succinate (EDDS), iminodiacetic acid IDA, hydroxyl ethyl Iminoni acetate (HEIDA), 1,3-propanediamine tetraacetic acid 1, 3-PDTA, salts thereof, and at least one compound selected from the group consisting of mixtures thereof are preferred.
実施形態において、研磨剤の量はCMPスラリーの総重量を基準に約0.5〜20重量%であることが好ましい。実施形態において、前記研磨剤はセリア、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、及び酸化ゲルマニウムからなる群より選択される少なくとも一つであることが好ましい。 In embodiments, the amount of abrasive is preferably about 0.5-20% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the abrasive is preferably at least one selected from the group consisting of ceria, silica, alumina, titania, zirconia, and germanium oxide.
実施形態において、酸化剤の量はCMPスラリーの総重量を基準に約0.5〜5重量%であることが好ましい。実施形態において、酸化剤は過酸化水素(H2O2)、硝酸第二セリウムアンモニウム((NH4)2Ce(NO3)6)、ヒドロキシルアミン(NH2OH)、及び過硫酸アンモニウム((NH4)2S2O8)からなる群より選択される少なくとも一つであることが好ましい。 In embodiments, the amount of oxidant is preferably about 0.5-5% by weight based on the total weight of the CMP slurry. In an embodiment, the oxidizing agent is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), ceric ammonium nitrate ((NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 ), hydroxylamine (NH 2 OH), and ammonium persulfate ((NH 4 ) At least one selected from the group consisting of 2 S 2 O 8 ) is preferable.
実施形態において、pH調節剤はCMPスラリーのpHを調節する。実施形態において、pH調節剤は硫酸、塩酸、燐酸、硝酸、琥珀酸、酒石酸、および酢酸のうちの少なくとも一つを含む。実施形態において、pH調節剤はCMPスラリーのpHを低下させて、金属薄膜及びCMPスラリーの間のゼータ電位を上昇させる。 In an embodiment, the pH adjuster adjusts the pH of the CMP slurry. In embodiments, the pH adjuster comprises at least one of sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, succinic acid, tartaric acid, and acetic acid. In an embodiment, the pH adjuster lowers the pH of the CMP slurry and increases the zeta potential between the metal film and the CMP slurry.
金属薄膜はアルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金であることが好ましい。金属薄膜は金属配線、または金属プラグを形成するために使用されうる。 The metal thin film is preferably aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy. The metal thin film can be used to form a metal wiring or a metal plug.
カルボキシル基を有する欠陥防止剤の効果をテストするため、約10重量%のコロイダルシリカ、1重量%の過酸化水素、0.1重量%のEDTA、及び0.25重量%のPEI(ポリエチレンイミン)を含む従来のCMPスラリー、約10重量%のコロイダルシリカ、1重量%の過酸化水素、0.1重量%のEDTA、及び0.25重量%のPAMAを含む本発明によるCMPスラリーを、アルミニウムのCMP工程に使用した。第1デバイスFN73に対する結果を図12A及び図12Bに、第2デバイスL13に対する結果を図13A及び図13Bに示した。 About 10% by weight colloidal silica, 1% by weight hydrogen peroxide, 0.1% by weight EDTA, and 0.25% by weight PEI (polyethyleneimine) to test the effectiveness of defect inhibitors with carboxyl groups A CMP slurry according to the present invention comprising about 10 wt% colloidal silica, 1 wt% hydrogen peroxide, 0.1 wt% EDTA, and 0.25 wt% PAMA Used for CMP process. The results for the first device FN73 are shown in FIGS. 12A and 12B, and the results for the second device L13 are shown in FIGS. 13A and 13B.
キレート剤を有する欠陥防止剤の効果をテストするため、約10重量%のコロイダルシリカ、1重量%の過酸化水素、0.25重量%のポリエチレンイミン(PEI)、及び0.1重量%のEDTAを含む従来のCMPスラリー、約10重量%のコロイダルシリカ、1重量%の過酸化水素、及び0.25重量%のPAMAを含む本発明の一つの実施形態によるCMPスラリー、並びに約10重量%のコロイダルシリカ、1重量%の過酸化水素、0.25重量%のPAMA、及び0.1重量%のEDTAを含む本発明のもう一つの実施形態によるCMPスラリーを使用して、アルミニウムのCMPを行い、得られた結果を各々図14、図15、及び図16に示した。 To test the effectiveness of a defect inhibitor with a chelating agent, about 10 wt% colloidal silica, 1 wt% hydrogen peroxide, 0.25 wt% polyethyleneimine (PEI), and 0.1 wt% EDTA A CMP slurry according to one embodiment of the present invention comprising about 10 wt% colloidal silica, 1 wt% hydrogen peroxide, and 0.25 wt% PAMA, and about 10 wt% CMP of aluminum is performed using a CMP slurry according to another embodiment of the present invention comprising colloidal silica, 1 wt% hydrogen peroxide, 0.25 wt% PAMA, and 0.1 wt% EDTA. The obtained results are shown in FIGS. 14, 15, and 16, respectively.
図14乃至図16に示したテスト結果から、欠陥防止剤としてPAMAを含む本発明のCMPスラリーは、PEI及びEDTAを含む従来のCMPスラリーに比べて、全体的に欠陥の数が少ないことが確認できる。そしてPAMAとDETAとを含む本発明のCMPスラリーは、PEI及びDETAを含む従来のCMPスラリーに比べて、全体的に欠陥の数が少ないと同時に、スクラッチ欠陥が減ったことを確認することができる。したがって、CMP工程によって金属配線を形成するときに発生する欠陥は、PAMAのような第1欠陥防止剤、及びEDTAのような第2欠陥防止剤を同時に使用することによって、さらに減少させることができる。 From the test results shown in FIGS. 14 to 16, it is confirmed that the CMP slurry of the present invention containing PAMA as a defect preventing agent has fewer defects overall than the conventional CMP slurry containing PEI and EDTA. it can. The CMP slurry of the present invention containing PAMA and DETA can confirm that the number of defects is reduced and the number of scratch defects is reduced at the same time as the conventional CMP slurry containing PEI and DETA. . Therefore, defects generated when forming the metal wiring by the CMP process can be further reduced by simultaneously using the first defect preventing agent such as PAMA and the second defect preventing agent such as EDTA. .
本発明の実施形態は、金属薄膜の表面に保護膜を形成する、及び/または金属薄膜の除去率を減少させることで、スクラッチ、くぼみ、腐食、ディッシング、及び/または浸食のような欠陥が金属薄膜表面に発生することを防止している。 Embodiments of the present invention can reduce defects such as scratches, dimples, corrosion, dishing, and / or erosion by forming a protective film on the surface of the metal thin film and / or reducing the removal rate of the metal thin film. It prevents it from occurring on the surface of the thin film.
本発明によるCMPスラリーは、金属配線がダマシンパターンにおいて保持するように、金属薄膜の表面を研磨するのに使用することができ、これによって金属間絶縁層の表面は露出する。図17に示したように、本発明のCMPの工程は、上述のように研磨剤、酸化剤、及び欠陥防止剤を含むCMPスラリーを調製する工程(1004)、及び前記CMPスラリーを使用してCMPを行う工程(1006)を含む。 The CMP slurry according to the present invention can be used to polish the surface of a metal thin film such that the metal wiring is held in a damascene pattern, thereby exposing the surface of the intermetallic insulating layer. As shown in FIG. 17, in the CMP process of the present invention, a CMP slurry containing an abrasive, an oxidizing agent, and a defect prevention agent is prepared as described above (1004), and the CMP slurry is used. A step of performing CMP (1006).
一つの実施形態において、CMPスラリーの金属薄膜に対する選択的な除去率は20:1〜1:1でありうる。他の実施形態において、CMPスラリーの金属薄膜に対する選択的な除去率は17:1〜1.5:1でありうる。 In one embodiment, the selective removal ratio of the CMP slurry to the metal thin film may be 20: 1 to 1: 1. In other embodiments, the selective removal rate of the CMP slurry relative to the metal film can be 17: 1 to 1.5: 1.
他の実施形態において、本発明によるCMPスラリーは、第1スラリーを使用する第1のCMP工程が進行した以後に、金属配線がダマシンパターンに保持されるように、金属薄膜の表面を研磨する第2スラリーとして使用することができ、これによって金属間絶縁層の表面は露出される。図18に示したように、本発明による例示的なCMPの工程は、研磨剤及び酸化剤を含む第1スラリーを調製する工程(1000)、前記第1スラリーを使用してCMPを行う工程(1002)、研磨剤、酸化剤、及び欠陥防止剤を含む第2スラリーを調製する工程(1004)、並びに前記第2スラリーを使用してCMPを行う工程を(1006)を含む。 In another embodiment, the CMP slurry according to the present invention includes a first polishing step for polishing the surface of the metal thin film so that the metal wiring is held in the damascene pattern after the first CMP process using the first slurry proceeds. Can be used as two slurries, thereby exposing the surface of the intermetallic insulating layer. As shown in FIG. 18, an exemplary CMP process according to the present invention includes a process of preparing a first slurry containing an abrasive and an oxidizing agent (1000), and a process of performing CMP using the first slurry ( 1002), a step (1004) of preparing a second slurry containing an abrasive, an oxidizing agent, and a defect preventing agent, and a step of performing CMP using the second slurry (1006).
第1スラリーの選択的な除去率は、第2スラリーの選択的な除去率より大きいことが好ましい。第1スラリーの選択的な除去率は50:1以上であることが好ましい。一つの実施形態において、第2スラリーの選択的な除去率は20:1〜1:1でありうる。他の実施形態において、第2スラリーの選択的な除去率は17;1〜1.5:1でありうる。 The selective removal rate of the first slurry is preferably larger than the selective removal rate of the second slurry. The selective removal rate of the first slurry is preferably 50: 1 or more. In one embodiment, the selective removal rate of the second slurry can be 20: 1 to 1: 1. In other embodiments, the selective removal rate of the second slurry can be 17: 1 to 1.5: 1.
図19〜21は、上記で説明をした第1スラリー及び第2スラリーを使用する、本発明によるCMPの工程を説明する図である。図19に示すように、基板10上に金属間縁膜12を形成し、金属間絶縁膜12をパターニングして金属配線のための領域14を形成する。金属間絶縁膜12上に、バリア膜16を形成し、バリア膜16の上部にアルミニウム膜18を形成する。図20に示すように、研磨剤及び酸化剤を含む第1スラリーを使用して、アルミニウム膜に対する第1のCMP工程を行う。図21に示すように、研磨剤、酸化剤、及び欠陥防止剤を含む第2スラリーを使用して、第2のCMP工程を行う。 19-21 is a figure explaining the CMP process by this invention using the 1st slurry and 2nd slurry which were demonstrated above. As shown in FIG. 19, an intermetallic film 12 is formed on a substrate 10, and the intermetallic insulating film 12 is patterned to form a region 14 for metal wiring. A barrier film 16 is formed on the intermetal insulating film 12, and an aluminum film 18 is formed on the barrier film 16. As shown in FIG. 20, the first CMP process for the aluminum film is performed using the first slurry containing the abrasive and the oxidizing agent. As shown in FIG. 21, a second CMP process is performed using a second slurry containing an abrasive, an oxidizing agent, and a defect preventing agent.
本発明によるCMPスラリーは、金属配線を形成するのに使用することができる。図22に示したように、本発明の一実施形態による金属配線の形成方法は、金属間絶縁膜を形成する工程(1100)、金属間絶縁膜をパターニングする工程(1102)、バリア膜を形成する工程(1104)、金属薄膜を形成工程(1106)、並びに研磨剤、酸化剤、及び欠陥防止剤を含むCMPスラリーを使用してCMPを行う工程(1110)を含む。 The CMP slurry according to the present invention can be used to form metal wiring. As shown in FIG. 22, the method for forming a metal wiring according to an embodiment of the present invention includes a step of forming an intermetallic insulating film (1100), a step of patterning the intermetallic insulating film (1102), and forming a barrier film. A step (1104) of forming a metal thin film (1106), and a step (1110) of performing CMP using a CMP slurry containing an abrasive, an oxidizing agent, and a defect preventing agent.
前記金属間絶縁膜はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及びこれらの組み合わせの膜からなる群より選択されるいずれか一つであることが好ましい。金属薄膜はスパッタリング、またはCVDによって形成されることが好ましい。 Preferably, the intermetal insulating film is any one selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a combination thereof. The metal thin film is preferably formed by sputtering or CVD.
他の実施形態において、前記CMPスラリーの選択的な除去率は20:1〜1:1でありうる。他の実施形態において、前記CMPスラリーの選択的な除去率は17:1〜1.5:1でありうる。 In another embodiment, the selective removal rate of the CMP slurry may be 20: 1 to 1: 1. In another embodiment, the selective removal rate of the CMP slurry may be 17: 1 to 1.5: 1.
他の実施形態において、本発明によるCMPは、第1スラリーを使用した第1のCMPの工程以後に、金属配線がダマシンパターンに保持されるように、金属薄膜の表面を研磨する第2スラリーを使用する、第2のCMPの工程にも使用することができ、これによって金属間絶縁膜の表面は露出する。図23に示したように、本発明による例示的なCMPの工程は、金属間絶縁膜を形成する工程(1100)、前記金属間絶縁膜をパターニングする工程(1102)、バリア膜を形成する工程(1104)、金属薄膜を形成する工程(1106)、酸化剤及び研磨剤を含む第1スラリーを使用して金属薄膜を研磨する第1のCMPの工程(1108)、並びに研磨剤、酸化剤、及び欠陥防止剤を含む第2スラリーを使用して金属薄膜を研磨する第2のCMPの工程(1110)を含む。 In another embodiment, the CMP according to the present invention includes a second slurry for polishing the surface of the metal thin film so that the metal wiring is held in the damascene pattern after the first CMP process using the first slurry. It can also be used for the second CMP step used, whereby the surface of the intermetallic insulating film is exposed. As shown in FIG. 23, the exemplary CMP process according to the present invention includes an intermetallic insulating film forming process (1100), an intermetallic insulating film patterning process (1102), and a barrier film forming process. (1104), a step (1106) of forming a metal thin film, a first CMP step (1108) of polishing the metal thin film using a first slurry containing an oxidizing agent and an abrasive, and an abrasive, an oxidizing agent, And a second CMP step (1110) of polishing the metal thin film using the second slurry containing the defect preventing agent.
前記金属間絶縁膜はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及びこれらの組み合わせの膜からなる群より選択されるいずれか一つであることが好ましい。金属薄膜はスパッタリング、またはCVDによって形成されることが好ましい。 Preferably, the intermetal insulating film is any one selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a combination thereof. The metal thin film is preferably formed by sputtering or CVD.
第1スラリーの選択的な除去率は第2スラリーの選択的な除去率より大きいことが好ましい。第1スラリーの選択的な除去率は50:1以上が好ましい。一つの実施形態において、第2スラリーの選択的な除去率は20:1〜1:1でありうる。他の実施形態において、第2スラリーの選択的な除去率は17:1〜1.5:1でありうる。 The selective removal rate of the first slurry is preferably larger than the selective removal rate of the second slurry. The selective removal rate of the first slurry is preferably 50: 1 or more. In one embodiment, the selective removal rate of the second slurry can be 20: 1 to 1: 1. In other embodiments, the selective removal rate of the second slurry can be 17: 1 to 1.5: 1.
第1のCMPの工程中に発生するスクラッチ、腐食、くぼみなどの欠陥は、第2のCMPの工程中に除去することができる。 Defects such as scratches, corrosion, and indentations that occur during the first CMP step can be removed during the second CMP step.
上述の本発明の実施形態では、例としてカルボキシル基を含む重合体を記述したが、金属表面に吸着可能な陰イオン、及び/またはCMPスラリー溶液を酸性化できる水素イオンを、発生させることができるどんな化合物も使用することができる。 In the above-described embodiments of the present invention, a polymer containing a carboxyl group has been described as an example. However, anions that can be adsorbed on a metal surface and / or hydrogen ions that can acidify a CMP slurry solution can be generated. Any compound can be used.
上述の本発明の実施形態はPAA、PAMA、これらの塩、そしてこれらの混合物などを記述したが、カルボキシル基を有して金属表面に吸着することができるマイナスイオンそして/またはCMPスラリーを酸性化させることができる水素イオンを発生させることができるどんな混合物も使用されることができる。 Although the embodiments of the present invention described above describe PAA, PAMA, their salts, and mixtures thereof, acidify negative ions and / or CMP slurries that have carboxyl groups and can be adsorbed on metal surfaces. Any mixture capable of generating hydrogen ions that can be generated can be used.
以上典型的な実施形態に準拠して、本発明を詳細に明示及び記述したが、特許請求の範囲に定義された本発明の技術的な思想、及び範囲から逸脱することなく、形式及び詳細の様々な変化がなされうるということが、当業者によって理解されるであろう。 Although the present invention has been described and described in detail according to the exemplary embodiments, details of the form and details have been described without departing from the technical idea and scope of the present invention defined in the claims. It will be appreciated by those skilled in the art that various changes can be made.
10 基板
12 金属間絶縁膜
14 金属配線のための領域
16 バリア膜
18 アルミニウム膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Board | substrate 12 Intermetal insulating film 14 Area | region for metal wiring 16 Barrier film 18 Aluminum film
Claims (68)
前記CMPスラリーは研磨剤、酸化剤、及び前記金属薄膜を保護するための少なくとも一つの欠陥防止剤を含むことを特徴とする、CMPスラリー。 A CMP slurry used in a chemical mechanical polishing (CMP) method for polishing a metal thin film,
The CMP slurry includes a polishing agent, an oxidizing agent, and at least one defect preventing agent for protecting the metal thin film.
研磨剤、酸化剤、及び前記金属薄膜を保護するための少なくとも一つの欠陥防止剤を含むCMPスラリーを調製する工程と、
前記CMPスラリーを使用して前記金属薄膜を化学機械的研磨する工程と、
を含むことを特徴とする、化学機械的研磨方法。 In a chemical mechanical polishing method for polishing a metal thin film formed on a substrate,
Preparing a CMP slurry comprising an abrasive, an oxidizing agent, and at least one defect inhibitor to protect the metal thin film;
Chemically mechanically polishing the metal thin film using the CMP slurry;
A chemical mechanical polishing method comprising:
研磨剤及び酸化剤を含む第1スラリーを調製する工程と、
前記第1スラリーを使用して前記金属薄膜を化学機械的に研磨する工程と、
研磨剤、酸化剤、及び前記金属薄膜を保護するための少なくとも一つの欠陥防止剤を含む第2スラリーを調製する工程と、
前記第2スラリーを使用して前記金属薄膜を化学機械的に研磨する工程と、
を含むことを特徴とする化学機械的研磨方法。 In a chemical mechanical polishing method for a metal thin film formed on a substrate,
Preparing a first slurry containing an abrasive and an oxidizing agent;
Chemically mechanically polishing the metal thin film using the first slurry;
Preparing a second slurry comprising an abrasive, an oxidizing agent, and at least one defect inhibitor for protecting the metal thin film;
Chemically mechanically polishing the metal thin film using the second slurry;
A chemical mechanical polishing method comprising:
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