JP3366901B2 - 化学機械的研磨組成物 - Google Patents
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- H01L21/32115—Planarisation
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学機械的研磨組
成物及び研磨方法に関する。本発明化学機械的研磨組成
物は、半導体ウェハ表面の研磨に有用である。
成物及び研磨方法に関する。本発明化学機械的研磨組成
物は、半導体ウェハ表面の研磨に有用である。
【０００２】
【従来の技術】化学機械的研磨（ＣＭＰ）は平坦化技術
の一種であり、これは、集積回路製造用フォトリソグラ
フィプロセスにおいて、蒸着フィルムの厚さの違いに起
因するフォーカシングの困難さに伴う問題を処理するた
めに開発された。当初、化学機械的研磨技術は、０．５
ミクロンオーダーサイズの素子の製造に利用された。素
子のサイズの減少に伴い、化学機械的研磨技術は多数の
層に利用されるようになった。０．２５ミクロンオーダ
ーの素子が開発されるようになった時、化学機械的研磨
は重要かつ必須の平坦化技術となった。一般に、ワイヤ
回路製造における研磨方法は、研磨ヘッドを備えた回転
盤に半導体ウェハを載せる工程と、研磨性能を高めるた
め、このウェハ表面に研磨粒子及び化学添加剤からなる
研磨スラリーを塗布する工程とを含む。実際、ＣＭＰ技
術においては、まず研磨する表面の化学的性質を変化さ
せることによってその表面を形状を変化させ、次いでそ
の変化した表面を機械的研磨手法によって除去する。
の一種であり、これは、集積回路製造用フォトリソグラ
フィプロセスにおいて、蒸着フィルムの厚さの違いに起
因するフォーカシングの困難さに伴う問題を処理するた
めに開発された。当初、化学機械的研磨技術は、０．５
ミクロンオーダーサイズの素子の製造に利用された。素
子のサイズの減少に伴い、化学機械的研磨技術は多数の
層に利用されるようになった。０．２５ミクロンオーダ
ーの素子が開発されるようになった時、化学機械的研磨
は重要かつ必須の平坦化技術となった。一般に、ワイヤ
回路製造における研磨方法は、研磨ヘッドを備えた回転
盤に半導体ウェハを載せる工程と、研磨性能を高めるた
め、このウェハ表面に研磨粒子及び化学添加剤からなる
研磨スラリーを塗布する工程とを含む。実際、ＣＭＰ技
術においては、まず研磨する表面の化学的性質を変化さ
せることによってその表面を形状を変化させ、次いでそ
の変化した表面を機械的研磨手法によって除去する。
【０００３】研磨を行う際には、多様なＩＣパターンの
ための様々なデザイン及び製造プロセスに応じて、異な
る化学機械的研磨スラリーを用いる必要がある。誘電層
の研磨に際し、一般に知られており市販されている研磨
スラリーは通常、塩基性ｐＨ領域（すなわち、ｐＨ＝１
０〜１１．５）に調整し、誘電層の除去速度を高める。
また、ＣｅＯ2又はＳｉ3Ｎ4粒子を用いて研磨速度を高
めることは、既に教示されている。例えば、欧州特許出
願公開第０７８６５０４（Ａ２）号は、窒化珪素と比較
して二酸化珪素の研磨に対し高い選択性を有する研磨組
成物を開示しており、前記組成物は窒化珪素粒子、水及
び酸を含有する。米国特許第５，７５９，９１７号は、
半導体及び集積回路の製造における二酸化珪素及び窒化
珪素研磨用化学機械的研磨組成物及びその研磨方法を開
示している。米国特許第５，７５９，９１７号に記載の
組成物は、窒化珪素と比較して二酸化珪素の研磨に対し
高い選択性を有し、塩、溶解性セリウム及びカルボン酸
を含有し、且つそのｐＨ領域は３〜１１である。米国特
許第５，８６１，０５４号は、窒化珪素と比較して二酸
化珪素の研磨に対し高い選択性を有する、二酸化珪素及
び窒化珪素の研磨に用いる研磨用組成物を開示してお
り、この組成物は、酸性溶媒及び一次粒子径が０．０１
〜１０００ｎｍの範囲である窒化珪素を含有する。米国
特許第５，８９１，２０５号は、半導体デバイスの研磨
用化学機械的研磨組成物を開示しており、この組成物
は、酸化セリウム及び二酸化珪素の混合粒子を含むアル
カリ性水性分散体を含有する。更に、より硬いＡｌ2Ｏ3
研磨粒子を用いて研磨速度を高めることも既に教示され
ている。例えば、米国特許第５，０８４，０７１号は、
化学機械的研磨スラリーを用いた電子コンポーネント基
板の研磨方法を開示しており、この研磨スラリーは、１
重量％以下のアルミナ、研磨粒子（例、ＳｉＯ2、Ｃｅ
Ｏ2、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4又はＦｅ2Ｏ3粒子）、研磨促進
剤としての遷移金属キレート塩（例、アンモニウムイオ
ンＥＤＴＡ）及び前記塩用の溶媒を含有する。米国特許
第５，３３６，５４２号は、アルミナ研磨粒子と、ポリ
アミノカルボン酸（例、ＥＤＴＡ）、そのナトリウム塩
及びそのカリウム塩からなる群より選ばれるキレート剤
とを含有する組成物を開示している。米国特許第５，３
３６，５４２号に記載の組成物は、更にベーマイト又は
アルミニウム塩を含んでもよい。
ための様々なデザイン及び製造プロセスに応じて、異な
る化学機械的研磨スラリーを用いる必要がある。誘電層
の研磨に際し、一般に知られており市販されている研磨
スラリーは通常、塩基性ｐＨ領域（すなわち、ｐＨ＝１
０〜１１．５）に調整し、誘電層の除去速度を高める。
また、ＣｅＯ2又はＳｉ3Ｎ4粒子を用いて研磨速度を高
めることは、既に教示されている。例えば、欧州特許出
願公開第０７８６５０４（Ａ２）号は、窒化珪素と比較
して二酸化珪素の研磨に対し高い選択性を有する研磨組
成物を開示しており、前記組成物は窒化珪素粒子、水及
び酸を含有する。米国特許第５，７５９，９１７号は、
半導体及び集積回路の製造における二酸化珪素及び窒化
珪素研磨用化学機械的研磨組成物及びその研磨方法を開
示している。米国特許第５，７５９，９１７号に記載の
組成物は、窒化珪素と比較して二酸化珪素の研磨に対し
高い選択性を有し、塩、溶解性セリウム及びカルボン酸
を含有し、且つそのｐＨ領域は３〜１１である。米国特
許第５，８６１，０５４号は、窒化珪素と比較して二酸
化珪素の研磨に対し高い選択性を有する、二酸化珪素及
び窒化珪素の研磨に用いる研磨用組成物を開示してお
り、この組成物は、酸性溶媒及び一次粒子径が０．０１
〜１０００ｎｍの範囲である窒化珪素を含有する。米国
特許第５，８９１，２０５号は、半導体デバイスの研磨
用化学機械的研磨組成物を開示しており、この組成物
は、酸化セリウム及び二酸化珪素の混合粒子を含むアル
カリ性水性分散体を含有する。更に、より硬いＡｌ2Ｏ3
研磨粒子を用いて研磨速度を高めることも既に教示され
ている。例えば、米国特許第５，０８４，０７１号は、
化学機械的研磨スラリーを用いた電子コンポーネント基
板の研磨方法を開示しており、この研磨スラリーは、１
重量％以下のアルミナ、研磨粒子（例、ＳｉＯ2、Ｃｅ
Ｏ2、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4又はＦｅ2Ｏ3粒子）、研磨促進
剤としての遷移金属キレート塩（例、アンモニウムイオ
ンＥＤＴＡ）及び前記塩用の溶媒を含有する。米国特許
第５，３３６，５４２号は、アルミナ研磨粒子と、ポリ
アミノカルボン酸（例、ＥＤＴＡ）、そのナトリウム塩
及びそのカリウム塩からなる群より選ばれるキレート剤
とを含有する組成物を開示している。米国特許第５，３
３６，５４２号に記載の組成物は、更にベーマイト又は
アルミニウム塩を含んでもよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、酸性
又は塩基性媒体中で誘電層の除去速度を効果的に高める
ことができる化学機械的研磨組成物を提供することであ
る。誘電体として用いることができる材料として、二酸
化珪素、窒化珪素、硼リン珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）、低
誘電率（低ｋ）の物質及びその複合物が挙げられる。ま
た、本発明の化学機械的研磨組成物は、ポリシリコンの
研磨に対しても効果的であることが見出された。
又は塩基性媒体中で誘電層の除去速度を効果的に高める
ことができる化学機械的研磨組成物を提供することであ
る。誘電体として用いることができる材料として、二酸
化珪素、窒化珪素、硼リン珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）、低
誘電率（低ｋ）の物質及びその複合物が挙げられる。ま
た、本発明の化学機械的研磨組成物は、ポリシリコンの
研磨に対しても効果的であることが見出された。
【０００５】半導体デバイスの研磨方法においては、図
１に示すように、化学機械的研磨スラリーは、二酸化珪
素層を平坦化し窒化珪素層で停止するように用いる必要
がある。二酸化珪素の除去速度は、窒化珪素の除去速度
に対して少なくとも３倍以上でなければならない。従っ
て、本発明の他の目的は、窒化珪素除去速度に対する二
酸化珪素除去速度の比が３以上になることを可能にす
る、半導体デバイス研磨用化学機械的研磨組成物を提供
することである。
１に示すように、化学機械的研磨スラリーは、二酸化珪
素層を平坦化し窒化珪素層で停止するように用いる必要
がある。二酸化珪素の除去速度は、窒化珪素の除去速度
に対して少なくとも３倍以上でなければならない。従っ
て、本発明の他の目的は、窒化珪素除去速度に対する二
酸化珪素除去速度の比が３以上になることを可能にす
る、半導体デバイス研磨用化学機械的研磨組成物を提供
することである。
【０００６】金属の研磨、例えば、半導体製造のための
銅プロセスにおいては、研磨方法には幾つかのステップ
が含まれる。第一ステップでは、図２（ａ）に示すよう
に研磨スラリーを用いて半導体の銅フィルムを研磨し、
窒化タンタル（ＴａＮ）層で研磨を停止させるが、ここ
で窒化タンタル層除去速度に対する銅フィルム除去速度
の比は少なくとも３を超えていなければならない。第二
ステップでは、図２（ｂ）に示すように別の研磨スラリ
ーを用いて半導体の窒化タンタル層及び銅フィルムを研
磨し、誘電層で研磨を停止させるが、ここで銅フィルム
除去速度に対する窒化タンタル層除去速度の比は少なく
とも１を超えていなければならない。第一及び第二ステ
ップにおいて、銅フィルムはくぼみ現象をおこす可能性
があるので、図２（ｃ）に示すように第三ステップとし
て過研磨を行う必要が生じる場合がある。第三ステップ
に用いる第三の研磨スラリーによって、誘電層の除去速
度を銅フィルム及び窒化タンタル層の除去速度と同等か
あるいはそれ以上にする必要がある。金属の研磨技術
は、先行特許に開示されている。例えば、米国特許第
５，１１４，４３７号は、アルミニウム基板用研磨組成
物を開示しており、前記組成物は、平均粒子径が０．２
〜５μｍのアルミナ研磨剤と、硝酸クロム（ＩＩＩ）、
硝酸ランタン、硝酸アンモニウムセリウム（ＩＩＩ）及
び硝酸ネオジムからなる群から選ばれる研磨促進剤とを
含有する。米国特許第５，２０９，８１６号は、Ａｌ又
はＴｉ含有金属層を化学機械的研磨スラリーを用いて研
磨する方法を開示している。この研磨スラリーは、固体
研磨材料の他に、約０．１〜２０容量％のＨ3ＰＯ4及び
約１〜３０容量％のＨ2Ｏ2を含有する。米国特許第５，
２２５，０３４号は、化学機械的研磨スラリーを開示し
ており、このスラリーは、ＡｇＮＯ3、固体研磨粒子及
びＨ2Ｏ2、ＨＯＣｌ、ＫＯＣｌ、ＫＭｇＯ4又はＣＨ3Ｃ
ＯＯＨから選ばれる酸化剤を含有する。このスラリー
は、半導体ウェハ上の銅層を研磨し、ウェハ上に銅ワイ
ヤを形成するために用いる。米国特許第５，３４０，３
７０号は、タングステンフィルム又は窒化タングステン
フィルム用化学機械的研磨スラリーを開示しており、こ
のスラリーは、フェリシアン化カリウム等の酸化剤、研
磨剤及び水を含有し、ｐＨが２〜４である。米国特許第
５，５１６，３４６号は、チタンフィルム用化学機械的
研磨スラリーを開示しており、前記スラリーは、前記チ
タンフィルムと錯体（complex）を形成するのに十分な
濃度のフッ化カリウム及びシリカ等の研磨剤を含有し、
ｐＨが８未満である。
銅プロセスにおいては、研磨方法には幾つかのステップ
が含まれる。第一ステップでは、図２（ａ）に示すよう
に研磨スラリーを用いて半導体の銅フィルムを研磨し、
窒化タンタル（ＴａＮ）層で研磨を停止させるが、ここ
で窒化タンタル層除去速度に対する銅フィルム除去速度
の比は少なくとも３を超えていなければならない。第二
ステップでは、図２（ｂ）に示すように別の研磨スラリ
ーを用いて半導体の窒化タンタル層及び銅フィルムを研
磨し、誘電層で研磨を停止させるが、ここで銅フィルム
除去速度に対する窒化タンタル層除去速度の比は少なく
とも１を超えていなければならない。第一及び第二ステ
ップにおいて、銅フィルムはくぼみ現象をおこす可能性
があるので、図２（ｃ）に示すように第三ステップとし
て過研磨を行う必要が生じる場合がある。第三ステップ
に用いる第三の研磨スラリーによって、誘電層の除去速
度を銅フィルム及び窒化タンタル層の除去速度と同等か
あるいはそれ以上にする必要がある。金属の研磨技術
は、先行特許に開示されている。例えば、米国特許第
５，１１４，４３７号は、アルミニウム基板用研磨組成
物を開示しており、前記組成物は、平均粒子径が０．２
〜５μｍのアルミナ研磨剤と、硝酸クロム（ＩＩＩ）、
硝酸ランタン、硝酸アンモニウムセリウム（ＩＩＩ）及
び硝酸ネオジムからなる群から選ばれる研磨促進剤とを
含有する。米国特許第５，２０９，８１６号は、Ａｌ又
はＴｉ含有金属層を化学機械的研磨スラリーを用いて研
磨する方法を開示している。この研磨スラリーは、固体
研磨材料の他に、約０．１〜２０容量％のＨ3ＰＯ4及び
約１〜３０容量％のＨ2Ｏ2を含有する。米国特許第５，
２２５，０３４号は、化学機械的研磨スラリーを開示し
ており、このスラリーは、ＡｇＮＯ3、固体研磨粒子及
びＨ2Ｏ2、ＨＯＣｌ、ＫＯＣｌ、ＫＭｇＯ4又はＣＨ3Ｃ
ＯＯＨから選ばれる酸化剤を含有する。このスラリー
は、半導体ウェハ上の銅層を研磨し、ウェハ上に銅ワイ
ヤを形成するために用いる。米国特許第５，３４０，３
７０号は、タングステンフィルム又は窒化タングステン
フィルム用化学機械的研磨スラリーを開示しており、こ
のスラリーは、フェリシアン化カリウム等の酸化剤、研
磨剤及び水を含有し、ｐＨが２〜４である。米国特許第
５，５１６，３４６号は、チタンフィルム用化学機械的
研磨スラリーを開示しており、前記スラリーは、前記チ
タンフィルムと錯体（complex）を形成するのに十分な
濃度のフッ化カリウム及びシリカ等の研磨剤を含有し、
ｐＨが８未満である。
【０００７】更に本発明の別の目的は、金属の除去速度
を効果的に高めることができる化学機械的研磨組成物を
提供することである。各種ＩＣパターンデザイン及び半
導体プロセスに応じて、本発明の化学機械的研磨組成物
は、集積回路内の複数の金属ワイヤ及び誘電層に対し、
同一の又は異なる研磨選択性を提供することができる。
を効果的に高めることができる化学機械的研磨組成物を
提供することである。各種ＩＣパターンデザイン及び半
導体プロセスに応じて、本発明の化学機械的研磨組成物
は、集積回路内の複数の金属ワイヤ及び誘電層に対し、
同一の又は異なる研磨選択性を提供することができる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、水性媒体、研
磨剤及び研磨促進剤を含有し、半導体加工に用いる化学
機械的研磨組成物を提供する。研磨促進剤は、主に被除
去物の除去速度を高めるために機能し、次式の化合物
磨剤及び研磨促進剤を含有し、半導体加工に用いる化学
機械的研磨組成物を提供する。研磨促進剤は、主に被除
去物の除去速度を高めるために機能し、次式の化合物
【０００９】
【化２】
【００１０】（式中、Ｘ及びＹは独立して孤立電子対含
有原子又は原子グループを示し、Ｒ1及びＲ2は独立して
水素原子、アルキル基、アミノ基、アミノアルキル基又
はアルコキシ基を示す）、その酸付加塩、並びに二以上
の前記化合物及び塩からなる混合物から選択される。本
発明の化学機械的研磨組成物は、任意に酸性成分及び／
又はその塩を含有してもよく、それによって更に除去速
度を高めることができる。本発明は更に、上記化学機械
的研磨組成物を用いることを特徴とする半導体ウェハ表
面の研磨方法を提供する。
有原子又は原子グループを示し、Ｒ1及びＲ2は独立して
水素原子、アルキル基、アミノ基、アミノアルキル基又
はアルコキシ基を示す）、その酸付加塩、並びに二以上
の前記化合物及び塩からなる混合物から選択される。本
発明の化学機械的研磨組成物は、任意に酸性成分及び／
又はその塩を含有してもよく、それによって更に除去速
度を高めることができる。本発明は更に、上記化学機械
的研磨組成物を用いることを特徴とする半導体ウェハ表
面の研磨方法を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体ウェハの表面を
効果的に研磨するための化学機械的研磨組成物に関し、
前記組成物は、水性媒体、研磨剤及び研磨促進剤を含有
する。本発明の研磨組成物は、研磨剤を０．１〜３０重
量％、特に３〜２５重量％含有するのが好ましい。ま
た、研磨促進剤を０．０１〜５重量％、特に０．０３〜
２重量％含有するのが好ましい。
効果的に研磨するための化学機械的研磨組成物に関し、
前記組成物は、水性媒体、研磨剤及び研磨促進剤を含有
する。本発明の研磨組成物は、研磨剤を０．１〜３０重
量％、特に３〜２５重量％含有するのが好ましい。ま
た、研磨促進剤を０．０１〜５重量％、特に０．０３〜
２重量％含有するのが好ましい。
【００１２】ＩＣ加工において、ウェハ表面全体の平坦
化は化学機械的研磨によって達成される。化学機械的研
磨時に、ウェハ表面から除去された物質はウェハ表面に
再結合し、その表面に蒸着する可能性がある。これは研
磨速度及び平坦化の度合いを減少させるだけでなく、ウ
ェハ表面に欠陥を形成する原因にもなる。従って、ウェ
ハ表面から除去すべき物質の除去を容易にし、それによ
ってこの物質のウェハ表面への再結合を避けるためのキ
レート化能力を有する化合物が必要である。本発明は、
より優れたキレート化特性を有する研磨促進剤を提供す
る。
化は化学機械的研磨によって達成される。化学機械的研
磨時に、ウェハ表面から除去された物質はウェハ表面に
再結合し、その表面に蒸着する可能性がある。これは研
磨速度及び平坦化の度合いを減少させるだけでなく、ウ
ェハ表面に欠陥を形成する原因にもなる。従って、ウェ
ハ表面から除去すべき物質の除去を容易にし、それによ
ってこの物質のウェハ表面への再結合を避けるためのキ
レート化能力を有する化合物が必要である。本発明は、
より優れたキレート化特性を有する研磨促進剤を提供す
る。
【００１３】本発明の研磨促進剤は、次式の化合物
【００１４】
【化３】
【００１５】（式中、Ｘ及びＹは独立して酸素原子
（Ｏ）、硫黄原子（Ｓ）又はＮＨ等の孤立電子対含有原
子又は原子グループを示し、Ｒ1及びＲ2は独立して水素
原子、Ｃ1〜Ｃ6アルキル基、アミノ基、アミノＣ1〜Ｃ6
アルキル基又はＣ1〜Ｃ6アルコキシ基を示す）、その酸
付加塩、並びに二以上の前記化合物及び塩からなる混合
物から選択されるのが好ましい。
（Ｏ）、硫黄原子（Ｓ）又はＮＨ等の孤立電子対含有原
子又は原子グループを示し、Ｒ1及びＲ2は独立して水素
原子、Ｃ1〜Ｃ6アルキル基、アミノ基、アミノＣ1〜Ｃ6
アルキル基又はＣ1〜Ｃ6アルコキシ基を示す）、その酸
付加塩、並びに二以上の前記化合物及び塩からなる混合
物から選択されるのが好ましい。
【００１６】本発明の研磨促進剤化合物によって物質の
原子又は原子グループをキレート化し、それによって前
記物質を除去するメカニズムは、次のようなものである
と考えられる。
原子又は原子グループをキレート化し、それによって前
記物質を除去するメカニズムは、次のようなものである
と考えられる。
【００１７】
【化４】
【００１８】（式中、Ｍは被除去物質の原子又は原子グ
ループであり、ｎはＭの価数である）。
ループであり、ｎはＭの価数である）。
【００１９】驚くべきことに、本発明の研磨組成物は、
酸性、中性又は塩基性のいずれの条件下での研磨に用い
ても除去速度を高めることが見出された。
酸性、中性又は塩基性のいずれの条件下での研磨に用い
ても除去速度を高めることが見出された。
【００２０】本発明の研磨組成物に用いる研磨剤は、Ｓ
ｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣｅＯ 2、ＳｉＣ、Ｆｅ2Ｏ
3、ＴｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4又はその混合物等の市販のもので
よい。これら研磨剤は通常、純度が高い、表面積が大き
い、粒度分布が狭い等の利点を有しており、従って研磨
粒子として研磨組成物に好適に用いられる。
ｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣｅＯ 2、ＳｉＣ、Ｆｅ2Ｏ
3、ＴｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4又はその混合物等の市販のもので
よい。これら研磨剤は通常、純度が高い、表面積が大き
い、粒度分布が狭い等の利点を有しており、従って研磨
粒子として研磨組成物に好適に用いられる。
【００２１】別のプロセスに用いる場合、本発明の化学
機械的研磨組成物は、研磨促進剤の種類及び濃度、ある
いは研磨粒子の量を変更することにより所望の構成を有
するように調製することができる。本発明に用いる好適
な研磨促進剤の例として、メチルグリシネート、グリシ
ンアミド、アミノグアニジン、セミカルバジド、グアニ
ジン、尿素、ホルムアミジン、アセトアミジン、ホルム
アミド、アセトアミド、ホルミルヒドラジド、アセトヒ
ドラジド、エチルグリシネート、メチルカルバゼート、
エチルカルバゼート、メチルカルバメート、エチルカル
バメート、これらの酸付加塩（例、塩酸塩、硝酸塩、炭
酸塩又は硫酸塩）、これらと同様の構造を有する誘導
体、及び二以上の前記化合物の混合物が挙げられる。好
ましくは、研磨促進剤は、メチルグリシネート塩酸塩、
グリシンアミド塩酸塩、アミノグアニジン炭酸塩、セミ
カルバジド塩酸塩、グアニジン炭酸塩及びこれらの混合
物からなる群から選ばれる。
機械的研磨組成物は、研磨促進剤の種類及び濃度、ある
いは研磨粒子の量を変更することにより所望の構成を有
するように調製することができる。本発明に用いる好適
な研磨促進剤の例として、メチルグリシネート、グリシ
ンアミド、アミノグアニジン、セミカルバジド、グアニ
ジン、尿素、ホルムアミジン、アセトアミジン、ホルム
アミド、アセトアミド、ホルミルヒドラジド、アセトヒ
ドラジド、エチルグリシネート、メチルカルバゼート、
エチルカルバゼート、メチルカルバメート、エチルカル
バメート、これらの酸付加塩（例、塩酸塩、硝酸塩、炭
酸塩又は硫酸塩）、これらと同様の構造を有する誘導
体、及び二以上の前記化合物の混合物が挙げられる。好
ましくは、研磨促進剤は、メチルグリシネート塩酸塩、
グリシンアミド塩酸塩、アミノグアニジン炭酸塩、セミ
カルバジド塩酸塩、グアニジン炭酸塩及びこれらの混合
物からなる群から選ばれる。
【００２２】更に研磨速度を高めるために、本発明の化
学機械的研磨組成物は、任意に０．００１〜２重量％の
酸成分及び／又はその塩を含有してもよい。本発明に用
いることのできる酸成分は市販の酸でよく、例えば、硝
酸、塩化水素、炭酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン
酸、塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、過塩素酸、過臭素酸、
過ヨウ素酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草
酸、ヘキサン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ア
ジピン酸、グリコール酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、
酒石酸、シュウ酸、グリシン、クレアチン、ジメチルグ
リシン、アラニン、及びこれらの混合物が挙げられる。
例えば、更に研磨速度を高めるために、本発明の組成物
は炭酸アンモニウムを含有してもよい。
学機械的研磨組成物は、任意に０．００１〜２重量％の
酸成分及び／又はその塩を含有してもよい。本発明に用
いることのできる酸成分は市販の酸でよく、例えば、硝
酸、塩化水素、炭酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン
酸、塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、過塩素酸、過臭素酸、
過ヨウ素酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草
酸、ヘキサン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ア
ジピン酸、グリコール酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、
酒石酸、シュウ酸、グリシン、クレアチン、ジメチルグ
リシン、アラニン、及びこれらの混合物が挙げられる。
例えば、更に研磨速度を高めるために、本発明の組成物
は炭酸アンモニウムを含有してもよい。
【００２３】本発明の化学機械的研磨組成物では、媒体
として水を用いることができる。本研磨組成物の調製に
おいて、水、好ましくは従来の脱イオン水を用いて本研
磨組成物をスラリーの形状にすることができる。
として水を用いることができる。本研磨組成物の調製に
おいて、水、好ましくは従来の脱イオン水を用いて本研
磨組成物をスラリーの形状にすることができる。
【００２４】本発明の化学機械的研磨組成物に悪影響を
及ぼさない限り、本研磨組成物は、従来の化学機械的研
磨組成物に用いられる他の成分を更に含有してもよい。
従って、本発明の化学機械的研磨組成物は、当技術分野
で従来用いられている酸化剤、例えばＨ2Ｏ2、Ｆｅ（Ｎ
Ｏ3）3、ＫＩＯ3、ＣＨ3ＣＯＯＯＨ又はＫＭｎＯ4を任
意に含有してもよく、その量は、０．１〜１０重量％、
好ましくは０．１〜５重量％、より好ましくは１〜３重
量％である。
及ぼさない限り、本研磨組成物は、従来の化学機械的研
磨組成物に用いられる他の成分を更に含有してもよい。
従って、本発明の化学機械的研磨組成物は、当技術分野
で従来用いられている酸化剤、例えばＨ2Ｏ2、Ｆｅ（Ｎ
Ｏ3）3、ＫＩＯ3、ＣＨ3ＣＯＯＯＨ又はＫＭｎＯ4を任
意に含有してもよく、その量は、０．１〜１０重量％、
好ましくは０．１〜５重量％、より好ましくは１〜３重
量％である。
【００２５】本発明を以下の実施例によって更に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されない。当業者に
よって容易に達成しうる本発明のいかなる改良又は変更
も、本発明に包含されるものである。
るが、本発明はこれら実施例に限定されない。当業者に
よって容易に達成しうる本発明のいかなる改良又は変更
も、本発明に包含されるものである。
【００２６】
【実施例】研磨試験
Ａ．研磨試験に用いるウェハの種類：
【００２７】
【表１】
【００２８】
Ｂ．研磨盤：ＩＰＥＣ／Ｗｅｓｔｅｃｈ ４７２
Ｃ．温度：２５℃
Ｄ．パッドタイプ：ＩＣ １４００（Ｒｏｄｅｌ Ｃｏ
ｍｐａｎｙ製） Ｅ．スラリー流速：１５０ｍｌ／分
ｍｐａｎｙ製） Ｅ．スラリー流速：１５０ｍｌ／分
【００２９】研磨試験方法
誘電層の厚さは光学的方法により直接測定することがで
きる。本発明では、Ｍｏｄｅｌ ＳＭ ３００（ＫＬＡ
−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ製）を用いて誘電層の
厚さを測定した。金属層の厚さはＭｏｄｅｌ ＲＳ ７
５（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ製）を用い
て測定した。フィルムの厚さは、フィルム厚測定手段を
用いて研磨試験前後に測定することとする。金属フィル
ムのシート抵抗率を４点プローブにより測定する。フィ
ルムの厚さは次式により求める。
きる。本発明では、Ｍｏｄｅｌ ＳＭ ３００（ＫＬＡ
−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ製）を用いて誘電層の
厚さを測定した。金属層の厚さはＭｏｄｅｌ ＲＳ ７
５（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ製）を用い
て測定した。フィルムの厚さは、フィルム厚測定手段を
用いて研磨試験前後に測定することとする。金属フィル
ムのシート抵抗率を４点プローブにより測定する。フィ
ルムの厚さは次式により求める。
【００３０】Ｔ×Ｒ＝（抵抗率係数）
（式中、Ｔはフィルムの厚さ（Å）を表わし、Ｒはシー
ト抵抗率（Ω／ｃｍ2）を表わす）。各種金属フィルム
において、抵抗率係数は一定である。
ト抵抗率（Ω／ｃｍ2）を表わす）。各種金属フィルム
において、抵抗率係数は一定である。
【００３１】研磨速度は以下のように測定する。まず金
属フィルムの厚さ（Ｔ1）を、上記の装置（Ｍｏｄｅｌ
ＲＳ７５）を用いて測定した後、このフィルムを以下
の実施例に示すスラリーを用いて１分間研磨する。次い
で、研磨したウェハをＥｖｅｒｇｒｅｅｎ Ｍｏｄｅｌ
１０Ｘ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎ
ｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより入手可能）により洗浄
する。ウェハを噴霧乾燥した後、金属フィルムの厚さ
（Ｔ 2）を装置（Ｍｏｄｅｌ ＲＳ７５）を用いて測定
する。金属フィルムの研磨速度はＴ1−Ｔ2で表わされ
る。
属フィルムの厚さ（Ｔ1）を、上記の装置（Ｍｏｄｅｌ
ＲＳ７５）を用いて測定した後、このフィルムを以下
の実施例に示すスラリーを用いて１分間研磨する。次い
で、研磨したウェハをＥｖｅｒｇｒｅｅｎ Ｍｏｄｅｌ
１０Ｘ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎ
ｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより入手可能）により洗浄
する。ウェハを噴霧乾燥した後、金属フィルムの厚さ
（Ｔ 2）を装置（Ｍｏｄｅｌ ＲＳ７５）を用いて測定
する。金属フィルムの研磨速度はＴ1−Ｔ2で表わされ
る。
【００３２】実施例１
メチルグリシネート塩酸塩、グリシンアミド塩酸塩又は
アミノグアニジン炭酸塩を含有する化学機械的研磨スラ
リーをそれぞれ調製した。このスラリーを用い、以下の
条件下でＴＥＯＳフィルムを研磨した。 圧力：５ｐｓｉ スピンドル回転数：６０ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表２に示す。
アミノグアニジン炭酸塩を含有する化学機械的研磨スラ
リーをそれぞれ調製した。このスラリーを用い、以下の
条件下でＴＥＯＳフィルムを研磨した。 圧力：５ｐｓｉ スピンドル回転数：６０ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】上記結果から判るように、ｐＨ値が酸性〜
塩基性を示す条件下において、本発明の化学機械的組成
物を用いることにより、研磨速度を向上させることがで
きる。
塩基性を示す条件下において、本発明の化学機械的組成
物を用いることにより、研磨速度を向上させることがで
きる。
【００３５】実施例２
セミカルバジド塩酸塩、アミノグアニジン炭酸塩又はグ
アニジン炭酸塩を含有する化学機械的研磨スラリーをそ
れぞれ調製した。このスラリーを用い、以下の条件下で
ＳｉＯ2フィルムを研磨した。 圧力：５ｐｓｉ スピンドル回転数：７０ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表３に示す。
アニジン炭酸塩を含有する化学機械的研磨スラリーをそ
れぞれ調製した。このスラリーを用い、以下の条件下で
ＳｉＯ2フィルムを研磨した。 圧力：５ｐｓｉ スピンドル回転数：７０ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】実施例３
アミノグアニジン炭酸塩、セミカルバジド塩酸塩又はグ
アニジン炭酸塩を含有する化学機械的研磨スラリーをそ
れぞれ調製した。このスラリーを用い、以下の条件下で
ＴＥＯＳフィルム及び窒化珪素フィルムを研磨した。 圧力：５ｐｓｉ スピンドル回転数：７０ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表４に示す。
アニジン炭酸塩を含有する化学機械的研磨スラリーをそ
れぞれ調製した。このスラリーを用い、以下の条件下で
ＴＥＯＳフィルム及び窒化珪素フィルムを研磨した。 圧力：５ｐｓｉ スピンドル回転数：７０ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】上記結果は、本発明の研磨組成物を用いる
ことによって、窒化珪素の除去速度に対するＴＥＯＳの
除去速度に関し、所望の値が得られることを示す。従っ
て、本発明の研磨組成物を用いることにより、所望の研
磨選択性が得られる。
ことによって、窒化珪素の除去速度に対するＴＥＯＳの
除去速度に関し、所望の値が得られることを示す。従っ
て、本発明の研磨組成物を用いることにより、所望の研
磨選択性が得られる。
【００４０】実施例４
セミカルバジド塩酸塩、アミノグアニジン炭酸塩又はグ
アニジン炭酸塩を含有し、ｐＨ値が３．８〜４．５の範
囲にある化学機械的研磨スラリーをそれぞれ調製した。
このスラリーを用い、以下の条件下で銅フィルム、窒化
タンタルフィルム及びＴＥＯＳフィルムを研磨した。 圧力：４ｐｓｉ 背圧：０．５ｐｓｉ スピンドル回転数：５５ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表５に示す。
アニジン炭酸塩を含有し、ｐＨ値が３．８〜４．５の範
囲にある化学機械的研磨スラリーをそれぞれ調製した。
このスラリーを用い、以下の条件下で銅フィルム、窒化
タンタルフィルム及びＴＥＯＳフィルムを研磨した。 圧力：４ｐｓｉ 背圧：０．５ｐｓｉ スピンドル回転数：５５ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表５に示す。
【００４１】
【表５】
【００４２】実施例４に示す研磨組成物を半導体研磨に
用いて図２に示すパターンを形成することができる。例
えば、試験番号１と試験番号２の研磨組成物は第一ステ
ップに用いることができる。試験番号３の研磨組成物は
第二ステップに用いることができる。試験番号４〜６の
研磨組成物は第三ステップに用いることができる。
用いて図２に示すパターンを形成することができる。例
えば、試験番号１と試験番号２の研磨組成物は第一ステ
ップに用いることができる。試験番号３の研磨組成物は
第二ステップに用いることができる。試験番号４〜６の
研磨組成物は第三ステップに用いることができる。
【００４３】実施例５
セミカルバジド塩酸塩、アミノグアニジン炭酸塩又はグ
アニジン炭酸塩を含有し、ｐＨ値が３．３〜４．６の範
囲にある化学機械的研磨スラリーをそれぞれ調製した。
このスラリーを用い、以下の条件下でタングステンフィ
ルム、窒化チタンフィルム及び二酸化珪素フィルムを研
磨した。 圧力：５ｐｓｉ スピンドル回転数：７０ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表６に示す。
アニジン炭酸塩を含有し、ｐＨ値が３．３〜４．６の範
囲にある化学機械的研磨スラリーをそれぞれ調製した。
このスラリーを用い、以下の条件下でタングステンフィ
ルム、窒化チタンフィルム及び二酸化珪素フィルムを研
磨した。 圧力：５ｐｓｉ スピンドル回転数：７０ｒｐｍ 盤回転数：５０ｒｐｍ 上記スラリーによる研磨試験結果を表６に示す。
【００４４】
【表６】
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、酸性又は塩基性媒体中
で誘電層の除去速度を効果的に高めることができる化学
機械的研磨組成物が提供される。
で誘電層の除去速度を効果的に高めることができる化学
機械的研磨組成物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体プロセスにおけるＳｉＯ2の平坦化につ
いて概略的に示したものである。
いて概略的に示したものである。
【図２】半導体製造用銅プロセスに用いる研磨工程を概
略的に示したものである。
略的に示したものである。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｋ
(72)発明者 カン−フア リー
台湾，カオシュン，カン サン タウ
ン，タ ペン６ス ヴィレッジ，エヌオ
ー．148
(72)発明者 ツイ−ピン ヤー
台湾，カオシュン，クサン ディストリ
クト，ネイウェイ ロード，レーン459,
エヌオー．11
(56)参考文献 特開 平７−216345（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−137155（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−228863（ＪＰ，Ａ)
特開2000−38573（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−279127（ＪＰ，Ａ)
特開2001−15463（ＪＰ，Ａ)
特開2000−230169（ＪＰ，Ａ)
特開2000−49124（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/304
B24B 37/00
C09K 3/14
Claims (12)
- 【請求項１】 水性媒体、研磨剤及び研磨促進剤を含有
し、前記研磨促進剤がメチルグリシネート、グリシンア
ミド、アミノグアニジン、セミカルバジド、グアニジ
ン、尿素、ホルムアミジン、アセトアミジン、ホルムア
ミド、アセトアミド、ホルミルヒドラジド、アセトヒド
ラジド、エチルグリシネート、メチルカルバゼート、エ
チルカルバゼート、メチルカルバメート、エチルカルバ
メート、これらの酸付加塩、及び二以上のこれらの化合
物からなる混合物から選択されるものである化学機械的
研磨組成物。 - 【請求項２】 前記研磨剤がＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｚｒ
Ｏ2、ＣｅＯ2、ＳｉＣ、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4
及びこれらの混合物から選択される、請求項１記載の組
成物。 - 【請求項３】 前記研磨剤を０．１〜３０重量％含有す
る、請求項１記載の組成物。 - 【請求項４】 前記研磨剤を３〜２５重量％含有する、
請求項３記載の組成物。 - 【請求項５】 前記研磨促進剤を０．０１〜５重量％含
有する、請求項１記載の組成物。 - 【請求項６】 前記研磨促進剤を０．０３〜２重量％含
有する、請求項５記載の組成物。 - 【請求項７】 前記研磨促進剤がメチルグリシネート塩
酸塩、グリシンアミド塩酸塩、アミノグアニジン炭酸
塩、セミカルバジド塩酸塩、グアニジン炭酸塩及びこれ
らの混合物からなる群から選択される、請求項１〜６の
いずれか１項記載の組成物。 - 【請求項８】 更に酸性成分及び／又はその塩を含有す
る、請求項１〜７のいずれか１項記載の組成物。 - 【請求項９】 前記酸性成分が硝酸、塩化水素、炭酸、
硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン酸、塩素酸、臭素酸、ヨ
ウ素酸、過塩素酸、過臭素酸、過ヨウ素酸、ギ酸、酢
酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、マロン
酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、グリコール
酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、シュウ酸、グ
リシン、クレアチン、ジメチルグリシン、アラニン及び
これらの混合物からなる群から選択される、請求項８に
記載の組成物。 - 【請求項１０】 前記塩が炭酸アンモニウムである、請
求項８記載の組成物。 - 【請求項１１】 更に酸化剤を含有する、請求項１〜１
０のいずれか１項記載の組成物。 - 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載の化
学機械的研磨組成物を半導体ウェハ表面に適用すること
を含む、半導体ウェハ表面の研磨方法。
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|---|---|---|---|
| TW88111611 | 1999-07-08 | ||
| TW088111611A TWI227726B (en) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | Chemical-mechanical abrasive composition and method |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000208683A Expired - Lifetime JP3366901B2 (ja) | 1999-07-08 | 2000-07-10 | 化学機械的研磨組成物 |
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| Country | Link |
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