JP2008177373A - 研磨組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ディッシングを抑制し、より高速研磨が可能な研磨組成物を提供する。
【解決手段】 本発明の研磨組成物は、金属膜、特に銅（Ｃｕ）膜に好適な研磨組成物であって、アンモニア、アンモニウム塩、過酸化水素およびアミノ酸を含み、残部が水である。アンモニウム塩としては、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウムが好ましく、アミノ酸としては、酸性アミノ酸およびヒドロキシアミノ酸が好ましい。
【選択図】 なし
Description
本発明は、金属膜研磨用、特に銅膜研磨用の研磨組成物に関する。
半導体集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および小型化への要求に応えるため、メモリ機能、ロジック機能などの種々の機能を有する複数の半導体素子を一つの基板上に３次元的に搭載する、システムインパッケージ（ＳＩＰ）と呼ばれる手法が開発されている。これに伴い、基板上に形成される配線数およびバンプ数が増加し、各配線の径が小さくなり従来工法のビルドアップ法および機械研削では微細な配線形成が困難になってきている。
このため、従来から配線材料として用いられてきたアルミニウムに代えて、アルミニウムよりも電気抵抗の低い銅、銅合金などが代替利用される。ところが、銅は、その特性上、アルミニウムのようなドライエッチングによる配線形成が困難であるため、ダマシン法と呼ばれる配線形成法が確立されている。
半導体プロセスに用いられるダマシン法によれば、たとえば、二酸化シリコン膜で被覆された基板表面に、形成しようとする配線パターンに対応する溝および形成しようとするプラグ（基板内部の配線との電気的接続部分）に対応する孔を形成した後、溝および孔の内壁面にチタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、タングステンなどからなるバリアメタル膜（絶縁膜）を形成し、次いでめっきなどにより基板表面の全面に銅膜を被覆して溝および孔に銅を埋め込み、さらに溝および孔以外の領域の余分な銅膜を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ、chemical mechanical polishing）によって除去することにより、基板表面に配線およびプラグが形成される。
同様にして、ＳＩＰにもダマシン法およびＣＭＰを適用できるが、基板表面に被覆された銅膜などの金属膜の膜厚が５μｍ以上にも及ぶため、ＣＭＰによる加工時間の増加及び大幅な生産性悪化が懸念される。
金属層に対するＣＭＰにおいては、酸性領域において化学反応により金属表面に生じた化合物を研磨砥粒によって研磨するといったプロセスで研磨が進行していると考えられることから、金属層に対するＣＭＰに用いられるスラリーは通常酸性である（特許文献１参照）。
しかし、酸性スラリーは、研磨枚数が増加するにつれて研磨速度が低下する傾向にあり、また、研磨後に砥粒を除去するためのアルカリ性洗浄液を使用すると、ｐＨショックによって砥粒が凝集してしまうことなどから、酸性スラリーに代わって高速研磨可能なアルカリ性スラリーが望まれている。
また、ｐＨ２〜８の酸性およびアルカリ性で用いられるスラリーとして、砥粒と、過酸化水素、硫酸、硝酸およびオゾンを含む酸化剤と、アンモニウム水、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウムなどを含むアンモニウム基を含有したｐＨ調整剤で構成されるスラリーを用いた研磨方法が開示されている（特許文献２参照）。
ＣＭＰを用いて銅膜を研磨する場合、特許文献２記載のスラリーは、酸化剤とアンモニウム基を含有したｐＨ調整剤を用いているが、これ以上の研磨速度の高速化は困難である。さらに、酸化力を増加させても、エッチング能力の増加を招き、配線パターン部分などの埋め込み部分にディッシングを発生させるという問題がある。
本発明の目的は、研磨速度１μｍ／ｍｉｎ以上を達成し、かつ、ディッシングを抑制する事が出来る研磨組成物を提供することである。
本発明は、アンモニア、アンモニウム塩、過酸化水素およびアミノ酸を含むことを特徴とする研磨組成物である。
また本発明は、前記アンモニウム塩が、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、二硫酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、酢酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、ペルオキソ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウムおよびアジピン酸アンモニウムから選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。
また本発明は、前記アミノ酸が、酸性アミノ酸およびヒドロキシアミノ酸から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。
本発明によれば、アンモニア、アンモニウム塩、過酸化水素およびアミノ酸を含むことを特徴とする研磨組成物である。
これにより、ディッシングを抑制し、より高速研磨が可能な研磨組成物を実現できる。
これにより、ディッシングを抑制し、より高速研磨が可能な研磨組成物を実現できる。
また本発明によれば、前記アンモニウム塩が、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、二硫酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、酢酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、ペルオキソ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウムおよびアジピン酸アンモニウムから選ばれる１種または２種以上を用いることができる。
また本発明によれば、前記アミノ酸が、酸性アミノ酸およびヒドロキシアミノ酸から選ばれる１種または２種以上を用いることができる。
本発明の研磨組成物は、金属膜、特に銅（Ｃｕ）膜に好適な研磨組成物であって、アンモニア、アンモニウム塩、過酸化水素およびアミノ酸を含み、残部が水である。これらを含むことで、ディッシングを抑制するとともに、より高速な研磨速度を実現することができる。
以下、本発明の研磨組成物について詳細に説明する。
本発明の研磨組成物に含まれるアンモニウム塩としては、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、二硫酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、酢酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、ペルオキソ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウムおよびアジピン酸アンモニウムなどがあげられる。これらの中でも塩化アンモニウム、炭酸アンモニウムが好ましい。
本発明の研磨組成物に含まれるアンモニウム塩としては、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、二硫酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、酢酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、ペルオキソ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウムおよびアジピン酸アンモニウムなどがあげられる。これらの中でも塩化アンモニウム、炭酸アンモニウムが好ましい。
アルカリ領域では、アンモニア（ＮＨ３）は、Ｃｕに対する錯化剤および酸化剤として働き、（１）式のように反応して錯体を形成する。
Ｃｕ ＋ ４ＮＨ４ ＋ → ［Ｃｕ（ＮＨ３）４］２＋ …（１）
Ｃｕ ＋ ４ＮＨ４ ＋ → ［Ｃｕ（ＮＨ３）４］２＋ …（１）
銅膜のＣＭＰでは、このテトラアンミン銅錯体が研磨パッドとの接触によって除去され、研磨が進行すると考えられている。
研磨組成物中にアンモニウム塩が存在すると、アンモニウム塩から遊離したアニオンが研磨を促進するように機能する。
アンモニウム塩を、たとえば塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）とすると、塩素イオン（Ｃｌ−）が、テトラアンミン銅錯体または銅表面に作用し、その結果、低荷重であっても研磨速度が大幅に上昇することになる。たとえば、荷重３５ｇｆ／ｃｍ２で研磨速度が７μｍ／ｍｉｎ、荷重１４０ｇｆ／ｃｍ２で研磨速度が９．５μｍ／ｍｉｎを達成する。
さらに研磨屑などによる研磨パッドの目詰まりも抑えられ、研磨速度の安定化、研磨パッドの長寿命化が実現できる。
このように、アンモニウム塩は、研磨促進剤として働くとともに、ｐＨ調整剤としても働く。
本発明の研磨組成物におけるアンモニアの含有量は、研磨組成物全量の１〜３０重量％であり、好ましくは５〜１０重量％である。アンモニアの含有量が１重量％未満および、３０重量％を越えると十分な研磨速度が得られない。
また、本発明の研磨組成物におけるアンモニウム塩の含有量は、研磨組成物全量の０．１〜２５重量％であり、０．１重量％未満では、所望のｐＨを維持することができず、研磨速度が低下し、２５重量％を越えると十分な研磨速度が得られない。
本発明は、過酸化水素を含むことで、さらに高速な研磨速度を実現するとともに、均一性が大きく向上する。これは、過酸化水素を添加することで、研磨組成物の流量に依存しなくなり、被研磨物表面における研磨組成物の局所的な流量のばらつきが発生したとしても、被研磨物全体が一様に研磨されるからである。
本発明の研磨組成物における過酸化水素の含有量は、研磨組成物全量の０．１〜５．０重量％であり、好ましくは０．５〜４．０重量％である。過酸化水素の含有量が０．１重量％未満では、平坦化特性が低く、５．０重量％を越えると、研磨速度が低下する。
従来の技術では、過酸化水素などの酸化剤と、塩化アンモニウムなどのアンモニウム基を含有したｐＨ調整剤とを含むことで研磨速度は向上するが、エッチング力が強いため、配線パターン部分などの埋め込み部分にディッシングが発生してしまう。
本発明は、さらにアミノ酸を含むことで、ディッシングの発生を抑制し、従来よりもさらに高速な研磨速度を実現している。
アミノ酸によって、被研磨物表面に脆弱な反応膜を形成させると同時に、被研磨物表面へのエッチング力が抑制される。したがって、研磨パッドと接触する被研磨物表面は除去されるが、研磨パッドと接触しない埋め込み部分の凹部の底は除去されず、段差解消性が向上する、すなわちディッシングが抑制されることになる。
本発明の研磨組成物に含まれるアミノ酸としては、アスパラギン酸、グルタミン酸を含む酸性アミノ酸およびセリン、スレオニンを含むヒドロキシアミノ酸があげられる。これらの中でも、酸性アミノ酸であるアスパラギン酸が好ましい。
本発明の研磨組成物におけるアミノ酸の含有量は、研磨組成物全量の１．０〜８．０重量％であり、好ましくは３．０〜７．０重量％である。アミノ酸の含有量が１．０重量％未満および８．０重量％を越えると、研磨速度があまり向上しない。
本発明の研磨組成物において、そのｐＨは中性およびアルカリ性、すなわち７〜１４の範囲であればよく、好ましくは９〜１１である。
本発明の研磨組成物においては、砥粒を含まずとも十分な効果が発揮されるが、本発明の好ましい特性を損なわない範囲で、砥粒を含んでいてもよい。
砥粒としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、コロイダルアルミナ、ヒュームドアルミナおよびセリアなどが挙げられる。
本発明の研磨組成物における砥粒の含有量は、被研磨物に応じて適宜設定すればよい。
本発明の研磨組成物には、上記の組成に加えてさらに、表面平滑剤およびｐＨ調整剤などを含んでいてもよい。
本発明の研磨組成物には、上記の組成に加えてさらに、表面平滑剤およびｐＨ調整剤などを含んでいてもよい。
ｐＨ調整剤としては、酸性成分として硝酸（ＨＮＯ３）、硫酸、塩酸、酢酸、乳酸などが挙げられ、アルカリ性成分として水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化カルシウム、水酸化リチウムなどが挙げられる。
本発明の研磨組成物は、その好ましい特性を損なわない範囲で、従来からこの分野の研磨用組成物に常用される各種の添加剤の１種または２種以上を含むことができる。
本発明の研磨組成物で用いられる水としては特に制限はないが、半導体デバイスなどの製造工程での使用を考慮すると、たとえば、純水、超純水、イオン交換水、蒸留水などが好ましい。
本発明の研磨組成物の製造方法について説明する。
研磨組成物が、砥粒を含まず、アンモニア、アンモニウム塩、過酸化水素、アミノ酸および水溶性の他の添加剤のみからなる場合は、これらの化合物をそれぞれ適量、さらに全量が１００重量％になる量の水を用い、これらの成分を一般的な手順に従って、所望のｐＨとなるように水中に均一に溶解または分散させることによって製造することができる。
研磨組成物が、砥粒を含まず、アンモニア、アンモニウム塩、過酸化水素、アミノ酸および水溶性の他の添加剤のみからなる場合は、これらの化合物をそれぞれ適量、さらに全量が１００重量％になる量の水を用い、これらの成分を一般的な手順に従って、所望のｐＨとなるように水中に均一に溶解または分散させることによって製造することができる。
まず、水にアンモニウム塩を混合させることでｐＨを７．０〜９．０に調整した水溶液を作製し、濃度３０％のアンモニア水溶液を所定量だけ混合した後にアミノ酸を添加することでアルカリ溶液を得る。砥粒を含む場合は、このアルカリ溶液に対して、ｐＨが４．０〜６．０に調整されたシリカ分散液を所定の濃度になるように混合する。アンモニウム塩、アミノ酸、およびアンモニアを含むアルカリ溶液、またはアンモニウム塩、アミノ酸、アンモニアおよびシリカを含むアルカリ溶液に、濃度３０％の過酸化水素水を所定量だけ混合することで本発明の研磨組成物が得られる。
本発明の研磨組成物は、ＬＳＩ製造工程における各種金属膜の研磨に好適に使用することができ、特にダマシン法によって金属配線を形成する際のＣＭＰ工程において、金属膜を研磨するための研磨スラリーとして好適に使用できる。より具体的には、ＳＩＰにおいてＬＳＩチップを積層するための金属配線、半導体デバイスの上層銅配線（この銅配線の形成には膜厚５μｍ以上の銅膜を研磨する必要がある）などを形成する際の金属膜研磨スラリーとして非常に好適に使用できる。すなわち、本発明の組成物は、ダマシン法によるＣＭＰ工程用金属膜研磨組成物として特に有用である。
また、ここで研磨対象になる金属膜としては、基板表面に被覆される銅、銅合金などの金属膜、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステンなどが挙げられる。この中でも、特に銅の金属膜が好ましい。
以下では、本発明の実施例および比較例について説明する。
本発明の実施例および比較例を、それぞれ以下のような組成で作製した。
本発明の実施例および比較例を、それぞれ以下のような組成で作製した。
（実施例１〜３）
アンモニア ５重量％
アンモニウム塩：塩化アンモニウム １０重量％
過酸化水素 ２重量％
アミノ酸：アスパラギン酸 ３〜１０重量％
ｐＨ調整剤：水酸化カリウム ５〜１０重量％
水 残部
ｐＨは、１０．２に調整した。
アンモニア ５重量％
アンモニウム塩：塩化アンモニウム １０重量％
過酸化水素 ２重量％
アミノ酸：アスパラギン酸 ３〜１０重量％
ｐＨ調整剤：水酸化カリウム ５〜１０重量％
水 残部
ｐＨは、１０．２に調整した。
実施例１は、アスパラギン酸が３重量％、実施例２は、アスパラギン酸が５重量％、実施例３は、アスパラギン酸が１０重量％である。
（実施例４〜６）
アンモニア ５重量％
アンモニウム塩：塩化アンモニウム １０重量％
過酸化水素 ２重量％
アミノ酸：セリン ３〜１０重量％
ｐＨ調整剤：水酸化カリウム ５〜１０重量％
水 残部
ｐＨは、１０．２に調整した。
アンモニア ５重量％
アンモニウム塩：塩化アンモニウム １０重量％
過酸化水素 ２重量％
アミノ酸：セリン ３〜１０重量％
ｐＨ調整剤：水酸化カリウム ５〜１０重量％
水 残部
ｐＨは、１０．２に調整した。
実施例４は、セリンが３重量％、実施例５は、セリンが５重量％、実施例６は、セリンが１０重量％である。
（実施例７〜１１）
アンモニア ５重量％
アンモニウム塩：塩化アンモニウム １０重量％
過酸化水素 ２重量％
アミノ酸：アスパラギン酸 １〜１０重量％
ｐＨ調整剤：水酸化カリウム ５〜１０重量％
水 残部
ｐＨは、１０．４に調整した。
アンモニア ５重量％
アンモニウム塩：塩化アンモニウム １０重量％
過酸化水素 ２重量％
アミノ酸：アスパラギン酸 １〜１０重量％
ｐＨ調整剤：水酸化カリウム ５〜１０重量％
水 残部
ｐＨは、１０．４に調整した。
実施例７は、アスパラギン酸が１重量％、実施例８は、アスパラギン酸が３重量％、実施例９は、アスパラギン酸が５重量％、実施例１０は、アスパラギン酸が７重量％、実施例１１は、アスパラギン酸が１０重量％である。
（比較例）
アンモニア ５重量％
アンモニウム塩：塩化アンモニウム １０重量％
過酸化水素 ２重量％
ｐＨ調整剤：水酸化カリウム １０重量％
水 残部
比較例は、アミノ酸を含んでいない。
比較例１は、ｐＨ１０．２であり、比較例２はｐＨ１０．４である。
アンモニア ５重量％
アンモニウム塩：塩化アンモニウム １０重量％
過酸化水素 ２重量％
ｐＨ調整剤：水酸化カリウム １０重量％
水 残部
比較例は、アミノ酸を含んでいない。
比較例１は、ｐＨ１０．２であり、比較例２はｐＨ１０．４である。
これらの実施例１〜１１、および比較例１，２を用いて、研磨速度に対するアミノ酸濃度の影響を検討した。研磨条件、および研磨速度の評価方法は以下に示す通りである。また、評価結果を図１および図２に示す。
［研磨条件］
被研磨基板：φ１００ｍｍ銅めっき基板
研磨装置：ＥＣＯＭＥＴ４（ＢＵＥＨＬＥＲ社製）
研磨パッド：ＭＨパッド（ニッタ・ハース社製）
研磨定盤回転速度：２００ｒｐｍ
キャリア回転速度：６５ｒｐｍ
研磨荷重面圧：１４０ｇｆ/ｃｍ２
半導体研磨用組成物の流量：２０ｍｌ/ｍｉｎ
研磨時間：６０秒間
被研磨基板：φ１００ｍｍ銅めっき基板
研磨装置：ＥＣＯＭＥＴ４（ＢＵＥＨＬＥＲ社製）
研磨パッド：ＭＨパッド（ニッタ・ハース社製）
研磨定盤回転速度：２００ｒｐｍ
キャリア回転速度：６５ｒｐｍ
研磨荷重面圧：１４０ｇｆ/ｃｍ２
半導体研磨用組成物の流量：２０ｍｌ/ｍｉｎ
研磨時間：６０秒間
［研磨速度］
研磨速度は、単位時間当たりに研磨によって除去されたウエハの厚み（μｍ／ｍｉｎ）で表される。研磨によって除去されたウエハの厚みは、ウエハ重量の減少量を測定し、ウエハの研磨面の面積で割ることで算出した。
研磨速度は、単位時間当たりに研磨によって除去されたウエハの厚み（μｍ／ｍｉｎ）で表される。研磨によって除去されたウエハの厚みは、ウエハ重量の減少量を測定し、ウエハの研磨面の面積で割ることで算出した。
図１および図２は、研磨速度に対するアミノ酸濃度の影響を示すグラフである。図１は、実施例１〜６および比較例１の結果を示し、図２は、実施例７〜１１および比較例２の結果を示す。縦軸は研磨速度を示し、横軸はアミノ酸濃度を示す。また比較例１，２は、アミノ酸濃度が０重量％のプロットである。折れ線１は、アスパラギン酸（実施例１〜３）の結果を示し、折れ線２は、セリン（実施例４〜６）の結果を示し、折れ線３は、アスパラギン酸（実施例７〜１１）の結果を示している。
グラフからわかるように、アミノ酸を含むことで実施例１〜１１は、比較例１，２より研磨速度が向上した。また、特に図２に示されるようにアミノ酸濃度１．０〜８．０重量％が好ましく、より好ましくは３．０〜７．０重量％である。アスパラギン酸では５重量％、セリンでは３重量％で研磨速度が最大となることがわかった。
次に、段差解消性について評価を行った。
図３は、段差解消性の評価用基板を示す模式図である。
図３は、段差解消性の評価用基板を示す模式図である。
評価用基板は、基板４の表面に、形成しようとする配線パターンに対応する溝５（幅ｗ）を形成したのち、めっきおよび箔貼りなどにより基板表面の全面に銅膜６（厚みｔ）を被覆して溝および孔に銅を埋め込んだ銅めっき基板である。このとき銅膜６の埋め込み部分には、溝５に応じて凹所が形成され、この凹所の深さがいわゆる段差（ｇ）となる。
エッチング力が強いスラリーを用いた場合、銅膜６の表層部分が研磨によって除去されていると同時に、凹所の底部もエッチングによって除去される。そうすると、凹所が形成されたまま研磨が進行するので、余分な銅膜６を除去したときに、本来除去するべきではない溝５の埋め込み部分も除去されてしまう。すなわちディッシングが発生することになる。
凹所の底部は除去されることなく、銅膜６の表層部分のみが除去されれば、研磨が進行するにつれて凹所が浅くなり、段差が解消される。したがって、このような段差解消性を評価することでディッシングの評価を行うことができる。
段差解消性の評価は、φ１００ｍｍ銅めっき基板およびφ３００ｍｍ銅貼ガラスエポキシ基板の２種類の評価基板を用いて評価を行った。
（銅めっき基板）
銅膜６の厚みがｔ＝８μｍ、凹所の深さ（段差）がｇ＝６μｍ、溝５の幅がｗ＝０．３ｍｍの銅めっき基板を用いた。実施例２および比較例１のスラリーを使用し、段差解消性を評価した。研磨条件は、上記の条件と同様である。
銅膜６の厚みがｔ＝８μｍ、凹所の深さ（段差）がｇ＝６μｍ、溝５の幅がｗ＝０．３ｍｍの銅めっき基板を用いた。実施例２および比較例１のスラリーを使用し、段差解消性を評価した。研磨条件は、上記の条件と同様である。
図４は、段差解消性の評価結果を示す図である。縦軸が段差を示し、横軸が銅膜厚みを示す。なお、研磨前の状態での銅膜厚みを８μｍとし、研磨によって銅膜が除去されると厚みが減少することになる。
段差解消性は、銅膜厚みの減少とともに段差が０へと近づくような状態が望ましい研磨状態であり、図４においては、測定値の近似直線の傾きが大きくなればなるほど望ましい研磨状態であるといえる。
実施例２および比較例１のスラリーを使用した研磨中に、銅膜厚みと段差とを測定し、測定値を図４にプロットした。
図４において、近似直線７が実施例２の段差解消性を示し、近似直線８が比較例１の段差解消性を示す。近似直線８よりも近似直線７の方が傾きが大きいことから、実施例２を用いた場合のほうが段差解消性に優れていることがわかった。
（銅貼ガラスエポキシ基板）
銅膜６の厚みがｔ＝４０μｍ、凹所の深さ（段差）がｇ＝２５μｍ、溝５の幅がｗ＝０．２ｍｍの銅貼ガラスエポキシ基板を用いた。実施例１，２，１２および比較例１のスラリーを使用し、段差解消性を評価した。研磨条件は、下記の条件である。
銅膜６の厚みがｔ＝４０μｍ、凹所の深さ（段差）がｇ＝２５μｍ、溝５の幅がｗ＝０．２ｍｍの銅貼ガラスエポキシ基板を用いた。実施例１，２，１２および比較例１のスラリーを使用し、段差解消性を評価した。研磨条件は、下記の条件である。
［研磨条件］
被研磨基板：φ３００ｍｍ銅貼ガラスエポキシ基板
研磨装置：ＳＰ８００（Ｓｐｅｅｄ ｆａｍ社製）
研磨パッド：ＭＨパッド（ニッタ・ハース株式会社製）
研磨定盤回転速度：１００ｒｐｍ
キャリア回転速度：フリー
研磨荷重面圧：１５０ｇｆ/ｃｍ２
半導体研磨用組成物の流量：１００〜５００ｍｌ/ｍｉｎ
研磨時間：１２０秒間
被研磨基板：φ３００ｍｍ銅貼ガラスエポキシ基板
研磨装置：ＳＰ８００（Ｓｐｅｅｄ ｆａｍ社製）
研磨パッド：ＭＨパッド（ニッタ・ハース株式会社製）
研磨定盤回転速度：１００ｒｐｍ
キャリア回転速度：フリー
研磨荷重面圧：１５０ｇｆ/ｃｍ２
半導体研磨用組成物の流量：１００〜５００ｍｌ/ｍｉｎ
研磨時間：１２０秒間
図５は、段差解消性の評価結果を示す図である。縦軸が段差を示し、横軸が銅膜厚みを示す。なお、研磨前の状態での銅膜厚みを４０μｍとし、研磨によって銅膜が除去されると厚みが減少することになる。
実施例１，２，１２および比較例１のスラリーを使用した研磨中に、銅膜厚みと段差とを測定し、測定値を図５にプロットした。なお、実施例１２は、アスパラギン酸が２重量％であること以外は、実施例１〜３と同様である。
図５において、近似直線９が実施例１２の段差解消性を示し、近似直線１０が実施例１の段差解消性を示し、近似直線１１が実施例２の段差解消性を示し、近似直線１２が比較例１の段差解消性を示す。近似直線１２よりも近似直線９〜１１の方が傾きが大きいことから、実施例１，２，１２を用いた場合のほうが段差解消性に優れていることがわかった。
以上の結果から、本発明の研磨組成物は、基板の大きさを問わず段差解消性に優れ、ディッシングを抑制できることがわかった。
以上のように、本発明は、ディッシングを抑制し、より高速研磨が可能な研磨組成物が実現できる。
４ 基板
５ 溝
６ 銅膜
５ 溝
６ 銅膜
Claims (3)
- アンモニア、アンモニウム塩、過酸化水素およびアミノ酸を含むことを特徴とする研磨組成物。
- 前記アンモニウム塩が、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、二硫酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、酢酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、ペルオキソ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウムおよびアジピン酸アンモニウムから選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項１記載の研磨組成物。
- 前記アミノ酸が、酸性アミノ酸およびヒドロキシアミノ酸から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項１または２記載の研磨組成物。
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