JP4430331B2

JP4430331B2 - 半導体ウェハ研磨用組成物

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Publication number: JP4430331B2
Application number: JP2003129291A
Authority: JP
Inventors: 匡志寺本; 智史玉川; 光一吉田; 芳和西田
Original assignee: Nitta Haas Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: JP2004335722A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ研磨用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）は、半導体ウェハの平坦化を行う技術であり、半導体の一層の高性能化および高集積化を達成する上で、必要不可欠なものになっている。
【０００３】
ＣＭＰ工程では、図４に示すように、研磨定盤１に貼付されたパッド２に、ウェハ３の被研磨面がパッド２に接するようにウェハ３を載せ、ウェハ３に加圧ヘッド４を押し付けてウェハ３に一定の荷重をかけかつ研磨用組成物５をパッド２表面に供給しながら、パッド２と加圧ヘッド４とを回転させることによって、ウェハ３の研磨が行われる。
【０００４】
研磨用組成物は、研磨粒子を含む水性スラリーであり、ウェハの被研磨面に形成される膜の材質などに応じて、種々の研磨粒子の中から適当なものが選択される。その中でも、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカなどのシリカ系研磨粒子を含む水性スラリーである研磨用組成物（たとえば、特許文献１参照）が汎用されている。しかしながら、このような研磨用組成物を用いてウェハの研磨を行うと、パッド表面にシリカ被膜が形成されるグレージングという現象が起こり、パッド表面がガラス状になる。その結果、パッドの研磨能力が著しく低下し、パッドの寿命が短くなる。
【０００５】
シリカ系研磨粒子を含む研磨用組成物において、グレージングを防止するためには、研磨促進剤であるアミン類（ピペラジン、水酸化テトラメチルアンモニウムなど）の含有量を増加させるか、もしくは無機アルカリ（たとえば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム）の含有量を増加させることで研磨用組成物のｐＨを上昇させるのが有効である。実際、このような研磨促進剤を含む研磨用組成物は種々知られており、たとえば、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカなどのシリカ系研磨剤と置換基を有しまたは有さないピペラジンとを含む組成物（たとえば、特許文献２参照）、シリカゾルまたはシリカゲルと水溶性アルキルアミンとを含む組成物（たとえば、特許文献３参照）、シリカゾルまたはシリカゲルと水溶性アルキルアミンと水溶性第４級アルキルアンモニウム塩または水溶性第４級アルキルアンモニウム塩基とを含む組成物（たとえば、特許文献４参照）、コロイダルシリカとエチレンジアミン４酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン３酢酸などの錯化剤とを含み、エチレンジアミンなどのアミン類を添加してｐＨ９以上に調整した組成物（たとえば、特許文献５参照）などが挙げられる。
【０００６】
しかしながら、研磨促進剤であるアミンを高濃度で存在すると、組成物はｐＨ１１以上になる。このような高アルカリ性の下では、コロイダルシリカなどの研磨粒子の分散安定性が損なわれる。特に研磨用組成物を希釈して研磨に使用することを想定した場合、希釈前のアミン濃度は更に高くなり、研磨粒子の凝集および溶解が生じる。また、原液もしくは希釈後の組成物でも高アルカリ性の溶液では、ウェハ研磨時の局所的な高温および高圧付加によって、研磨剤の凝集、沈降および溶解などが起こり、研磨用組成物そのものの研磨能力が低下する。しかも、アミンはウェハ表面の荒れを引き起こし、ウェハの平坦化を行うというＣＭＰ本来の目的を果たすことができない。
【０００７】
また、ピペラジンは水に対する溶解度が高いものの、これをシリカなどのコロイド状研磨粒子が存在する水系において、組成物全量の５重量％を超える高濃度で存在させると、ヒペラジンの溶解安定性が低下し、析出するおそれがある。すなわち研磨粒子の分散安定性にも悪影響をおよぼす。たとえば、保管時の外気温の変化、とくに５度以下の低温においては、ピペラジンの析出、研磨剤の凝集、沈降などが起こる。したがって、この組成物を用いても研磨能力が発揮できず、グレージングを防止できない。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５２−４７３６９号公報
【特許文献２】
特開昭６２−３０３３３号公報
【特許文献３】
米国特許第４１６９３３７号明細書
【特許文献４】
特開昭５８−２２５１７７号公報
【特許文献５】
特開昭６３−２７２４６０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ウェハの研磨速度および研磨後のウェハの平坦化度を損なうことなく、グレージングを防止し、パッドの耐用性を向上させることができ、しかも研磨粒子の凝集、沈降および溶解、研磨促進剤の析出などが起こらない半導体ウェハ研磨用組成物を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、研磨粒子、研磨促進剤、ｐＨ調整剤およびアルコール類を含み、残部が水であり、水溶性高分子物質を含まない組成物であって、組成物全体に対して、研磨粒子を０．０５〜２０重量％、研磨促進剤としてピペラジンを０．１〜５重量％、アルコール類として炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールを０．１〜５重量％、ｐＨ調整剤を０．０１〜５重量％含有し、組成物のｐＨが１０〜１１．５に調整されてなることを特徴とする半導体ウェハ研磨用組成物である。
【００１１】
本発明に従えば、研磨粒子０．０５〜２０重量％を分散させかつ研磨促進剤としてピペラジン０．１〜５重量％を含有し、およびｐＨ調整剤を溶解させる溶媒として、水と炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールを組成物全重量に対して０．１〜５重量％含有する混合溶媒を用い、ｐＨ調整剤を０．０１〜５重量％を加えて組成物のｐＨを１０〜１１．５に調整することによって、水溶性高分子物質を含まず、研磨促進剤を高濃度で含む高アルカリ性下であっても、研磨粒子の凝集、沈降および溶解を防ぎ、研磨促進剤の析出などが起こり難く、グレージングを防止し、パッドの耐用性すなわちパッドの寿命を向上させることができる半導体ウェハ研磨用組成物が提供される。
【００１２】
本発明の半導体ウェハ研磨用組成物を用いてウェハの研磨を行うと、従来の研磨用組成物と同等またはそれ以上の研磨速度およびウェハの平坦化度を達成することができ、さらに研磨後のウェハ表面における荒れの発生もない。
【００１４】
本発明によれば、パッド寿命、研磨速度、得られるウェハの表面平坦化度などをさらに向上させることができる。
【００１５】
また本発明の半導体ウェハ研磨用組成物は、前述の研磨粒子が、珪素、アルミニウム、セリウム、チタンおよびジルコニウムから選ばれる１種または２種以上の金属を含む金属酸化物であることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、研磨粒子は、特定の金属から選ばれる１種または２種以上を含む金属酸化物が好ましく、シリカが特に好ましい。さらに研磨粒子の含有量を特定の範囲にするのが好ましい。これによって、本発明組成物を用いてウェハを研磨する際の研磨速度がさらに向上する。
【００２０】
本発明に従えば、研磨促進剤としてピペラジンを用いかつその含有量を特定の範囲にすることが特に好ましい。これによって、パッドのグレージングが一層防止され、パッドの耐用性がさらに向上する。
【００２１】
また本発明の半導体ウェハ研磨用組成物は、前述のｐＨ調整剤が錯化剤および有機酸から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。
【００２２】
また本発明の半導体ウェハ研磨用組成物は、前述の錯化剤がエチレンジアミン４酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン３酢酸、ジエチレントリアミン５酢酸、ニトリロ３酢酸、トリエチレンテトラミン６酢酸、ヒドロキシエチルイミノ２酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン、エチレングリコール−ビス（β−アミノエチルエーテル）−Ｎ，Ｎ’−４酢酸および１，２−ジアミノシクロヘキサン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−４酢酸から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。
【００２３】
また本発明の半導体ウェハ研磨用組成物は、前述の有機酸が炭素数２〜６のモノカルボン酸、炭素数２〜６のジカルボン酸、炭素数３〜６のトリカルボン酸およびアスコルビン酸から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、ｐＨ調整剤としては錯化剤および有機酸が好ましく、特定の錯化剤および有機酸がさらに好ましく、それらを特定量用いることが特に好ましい。これによって、研磨剤の分散安定性を向上させることができ、高い表面平坦化度（低い表面粗度）を有するウェハを得ることができる。
【００２７】
また本発明の半導体ウェハ研磨用組成物は、炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールの含有量が、組成物全量の０．１〜５重量％であることを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールの含有量が、組成物全量の０．１〜５重量％であることによって、グレージングの発生がさらに防止され、パッド寿命の一層の延長がもたらされる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体研磨用組成物は、研磨粒子、研磨促進剤、ｐＨ調整剤およびアルコール類を含み、残部が水であり、水溶性高分子物質を含まない組成物であって、組成物全体に対して、研磨粒子を０．０５〜２０重量％、研磨促進剤としてピペラジンを０．１〜５重量％、アルコール類として炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールを０．１〜５重量％、ｐＨ調整剤を０．０１〜５重量％含有し、組成物のｐＨが１０〜１１．５に調整されてなる水性スラリーである。
【００３０】
本発明組成物のｐＨは１０．０〜１１．５、より好ましくは１０．５〜１１．０である。ｐＨが１０を著しく下回ると、充分な研磨速度が得られない可能性がある。ｐＨが１１．５を超えると、研磨後のウェハの表面平坦化度が不充分になり、研磨を行う本来の目的が達成されないおそれがある。また、研磨粒子の分散安定性にも悪影響をおよぼすおそれもある。
【００３１】
本発明組成物は、各成分の含有量を研磨に用いるのに適した範囲に調整したものでもよく、または各成分の含有量を高めに設定しておき、研磨の際に水を用いて１〜３０倍程度に希釈し、各成分の含有量が研磨に適した範囲になるように調整してもよい。
【００３２】
なお、以下における各成分の含有量は、研磨に適した含有量である。
研磨粒子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、珪素、アルミニウム、セリウム、チタン、ジルコニウムなどから選ばれる１種または２種以上の金属を含む金属酸化物が挙げられる。該金属酸化物の具体例としては、たとえば、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどが挙げられる。これらの中でも、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカが好ましい。研磨粒子は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。
【００３３】
研磨粒子の粒子径は特に制限されず、研磨対象の半導体の種類などに応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、通常は１０〜３００ｎｍ程度、好ましくは５０〜１００ｎｍ程度である。
【００３４】
研磨剤の含有量は研磨用組成物全量の０．０５〜２０重量％であり、好ましい含有量は、０．１〜３．０重量％である。０．０５重量％未満では、研磨速度が不充分になる可能性がある。一方、２０重量％を大幅に超えると、研磨剤の分散安定性が低下し、研磨の際の局所的な高温、高圧の付加などによって研磨剤の凝集、沈殿が起こり、ウェハ表面に荒れ、スクラッチなどが生じるおそれがある。
【００３５】
研磨促進剤としてのピペラジンには、置換基を有するピペラジンが包含される。置換基を有するピペラジンとしては、たとえば、Ｎ−アミノエチルピペラジン、１，４−ビス（３−アミノプロピル）ピペラジンなどの、水酸基、アミノ基などを有することのある炭素数１〜４の直鎖または分岐鎖状のアルキル基が窒素原子に置換したピペラジンなどが挙げられる。研磨促進剤たるピペラジンは、１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。
【００３６】
研磨促進剤の含有量は研磨用組成物全量の０．１〜５重量％、好ましくは０．５〜５重量である。０．１重量％未満では、グレージングの防止効果が不充分になる可能性がある。一方８重量％を超えると、研磨促進剤の溶解安定性が低下し、温度および圧力の変化によって研磨促進剤の析出および粒子の凝集、溶解が起こるおそれがある。
【００３７】
ｐＨ調整剤としては、錯化剤および有機酸から選ばれる１種または２種以上を使用する。
【００３８】
錯化剤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、エチレンジアミン４酢酸（ＥＤＴＡ）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン３酢酸（ＨＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン５酢酸（ＤＴＰＡ）、ニトリロ３酢酸（ＮＴＡ）、トリエチレンテトラミン６酢酸（ＴＴＨＡ）、ヒドロキシエチルイミノ２酢酸（ＨＩＤＡ）、ジヒドロキシエチルグリシン（ＤＨＥＧ）、エチレングリコール−ビス（β−アミノエチルエーテル）−Ｎ，Ｎ’−４酢酸（ＥＧＴＡ）、１，２−ジアミノシクロヘキサン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−４酢酸（ＣＤＴＡ）などが挙げられる。これらの中でも、研磨後のウェハが研磨の際などに生じる金属イオンによって汚染されることを防止するという観点から、ＥＤＴＡ、ＤＴＰＡ、ＴＴＨＡなどが好ましく、ＴＴＨＡは二核錯体を形成するので特に好ましい。錯化剤は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。
【００３９】
有機酸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、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、バレリン酸、乳酸などの炭素数２〜６のモノカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、フマル酸などの炭素数２〜６のジカルボン酸、クエン酸、イソクエン酸などの炭素数３〜６のトリカルボン酸、アスコルビン酸などが挙げられる。有機酸には、前記カルボン酸類およびアスコルビン酸の塩も包含される。これらの中でもクエン酸、マロン酸などが好ましい。有機酸は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。
【００４０】
ｐＨ調整剤は、通常、研磨用組成物のｐＨが１０〜１１．５となる量が使用される。研磨用組成物のｐＨを１０〜１１．５の範囲に調整するためのｐＨ調整剤の含有量は、ｐＨ調整剤そのものの種類、他の成分の種類および含有量などに応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、通常は研磨用組成物全量の０．０１〜５重量％である。０．０１重量％未満では、ｐＨを１０〜１１．５の範囲に調整できない可能性がある。一方５重量％を超えると、研磨粒子の分散安定性が損なわれ、研磨粒子の凝集、沈降などが起こるおそれがある上、ｐＨの低下により研磨能力自体が低下する可能性がある。
【００４１】
アルコール類は、たとえば、ピペラジンなどの研磨促進剤および他成分の溶解助剤として作用する。すなわちアルコール類を加えることによって、高濃度の研磨促進剤を用いても、研磨促進剤が析出することなく安定して水中に存在し、さらに温度および圧力の変化などによって析出することがない。したがって、本発明の研磨用組成物は非常に保存安定性の高いものとなる。また、この研磨組成物を調製する際にも研磨促進剤の水への溶解を促進させる働きをもつ。
【００４２】
アルコール類としては、炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールが好ましい。炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールとしては、たとえば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノールなどの炭素数１〜６の直鎖または分岐鎖状の脂肪族飽和アルコールなどが挙げられる。これらのアルコールは、アルキル部分に水酸基などの置換基を有していてもよい。これらの中でも、メタノール、エタノール、プロパノールなどの炭素数１〜３のものが特に好ましい。これらのアルコールは１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。
【００４３】
アルコール類の含有量は、アルコール類そのものの種類、他の成分の種類および含有量、研磨対象である半導体の種類などの各種条件に応じて適宜選択できるけれども、研磨用組成物全量の０．１〜５重量％である。０．１重量％未満では、温度および圧力などの変化によって、研磨促進剤などが水中に析出する可能性がある。さらに研磨剤の分散安定性が損なわれる可能性もある。一方５重量％を大幅に超えると、研磨能力に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００４４】
本発明の研磨組成物は、研磨粒子、研磨促進剤、ｐＨ調整剤およびアルコール類の適量を用い、さらに必要に応じて他の添加剤の適量を用い、かつ水を用いて全量を１００重量％とし、これらの成分を一般的な混合手段に従って混合することによって製造することができる。ここで使用する水は特に制限されないけれども、用途を考慮すると、超純水、純水、イオン交換水、蒸留水などが好ましい。
【００４５】
本発明の研磨用組成物を用いてウェハの研磨を行うに際しては、従来の研磨用組成物に代えて本発明の研磨用組成物を用いる以外は、従来のウェハ研磨と同様に行うことができる。
【００４６】
本発明の研磨用組成物は、ウェハのＣＭＰ加工全般において研磨用組成物として使用できる。具体的には、ウェハに形成された薄膜、たとえば、Ｗ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属膜、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４などのセラミックス膜、ＳｉＯ_２、ｐ−ＴＥＯＳなどの酸化膜、ＨＳＱ膜、メチル化ＨＳＱ膜、ＳｉＬＫ膜、ポーラス膜などの低誘電膜などの薄膜が形成されたウェハの研磨に好適に使用できる。
【００４７】
また本発明の研磨用組成物は、半導体ウェハのＣＭＰ加工に限定されず、それ以外の用途で金属、セラミックスなどを研磨する際にも、好適に使用できる。
【００４８】
[実施例]
以下に実施例、比較例および試験例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
【００４９】
実施例１および比較例１〜３
表１に示す割合（重量％）で各成分を水に混合、溶解し、本発明および比較例の研磨用組成物を調製した。なお、コロイダルシリカとしては、平均粒子径７０ｎｍのものを用いた。
【００５０】
【表１】

【００５１】
比較例４
市販の研磨用組成物（商品名：Ｎａｌｃｏ２３５０、Ｎａｌｃｏ社製）を比較のために用いた。この研磨組成物は、研磨時に純水で２０倍希釈して用い、そのときの研磨粒子濃度は、約２．５重量％である。
【００５２】
試験例１（研磨用組成物の保存安定性評価）
実施例１および比較例１〜３の研磨用組成物を５℃で１０日間保存したのちに、目視観察を行ったところ、実施例１のものではピペラジンの析出およびコロイダルシリカの凝集は認められなかった。これに対し、比較例２のものでは、ピペラジンが多量に析出し、コロイダルシリカの凝集も認められた。また比較例１においては、ピペラジンの析出は見られなかったが、これよりわずかにピペラジン濃度を上昇させるとピペラジンの析出が生じたことから、比較例１がアルコールなしでピペラジンが析出しない上限濃度である。研磨用組成物を静置している際の外的温度変化（５℃未満）および研磨時の局所的な環境下では、実施例１の方が比較例１よりは研磨粒子の分散安定性がより優れた状態にある。さらに実施例１と比較例１との差は、研磨組成物を調製する際、実施例１の組成ではピペラジンが容易に溶解できたのに対し、比較例１では溶解に時間を要した。以上の結果から、本発明の研磨用組成物は、アルコールを含むことによって、優れた保存安定性を有し、ピペラジンなどの成分を析出させることがないので、常に、優れたグレージング防止効果を有していることが判る。
【００５３】
試験例２（パッドの耐用性評価）
研磨装置（商品名：Ｓｔｒａｓｂａｇｈ６ＣＡ）を用い、パッド（商品名：Ｓｕｂａ６５０、ロデール・ニッタ社製）を実施例１、比較例３の研磨用組成物の６倍希釈液（水で６倍に希釈）および比較例４の研磨用組成物を３００ｍｌ／分の割合で供給し、かつ直径４インチ×３枚のシリコンウェハに約２９．４×１０^３Ｐａ（３００ｇｆ／ｃｍ^２）の圧力をかけながら、研磨定盤を１１５ｒｐｍおよび加圧ヘッドを１００ｒｐｍでそれぞれ回転させ、４０分間研磨を行った。研磨終了後、ウェハ重量を測定し、１分間平均除去量を算出して研磨速度（μｍ／分）とした。
【００５４】
上記の研磨を繰り返し行い、シリコンウェハは１回ごとに未研磨のものに取替え、パッドは同一のものを用いた。結果を図１に示す。
【００５５】
図１において、○は実施例１の組成物、●は比較例３の組成物および□は比較例４の組成物の結果をそれぞれ示す。図１から明らかなように、研磨速度０．７μｍ／分をパッド耐性の寿命とした場合、本発明組成物を用いると、同一のパッドで９回の研磨を行うことができるのに対し、比較例３および４の組成物では５回目でパッドのガラス化が顕著になり、それ以上パッドを使用することができなかった。
【００５６】
試験例３（研磨速度評価）
研磨用組成物の供給割合を５リットル／分および研磨時間を３０分とする以外は、試験例２と同様にして、研磨速度（μｍ／分）を求めた。結果を図２に示す。
【００５７】
図２において、（ａ）は実施例１の組成物、（ｂ）は比較例３の組成物、（ｃ）は比較例４の結果をそれぞれ示す。図２から、本発明組成物による研磨速度は、比較用組成物（比較例３）と同等またはそれ以上であり、従来の組成物（比較例４）より著しく高いことが明らかである。
【００５８】
試験例４（平坦化度評価）
試験例３で得られた研磨後のシリコンウェハの平坦化度を評価するため、表面粗度Ｒａ（ｎｍ）およびｒｍｓ（ｎｍ）を測定した。装置は、走査型白色干渉計（商品名：Zygo Maxim GP200、Zygo社製３次元表面情報解析顕微鏡）を用いた。結果を図３に示す。
【００５９】
図３において、（ａ）は実施例１の組成物および（ｂ）は比較例３の組成物の結果をそれぞれ示す。図３から、本発明の研磨用組成物を用いて研磨を行うと、表面粗度が低く、すなわち平坦化度の高い研磨後ウェハが得られることが明らかである。
【００６０】
実施例２
ＥＤＴＡの０．１０重量％に代えてＤＰＴＡを同じ重量％を使用する以外は、実施例１と同様に操作し、本発明の研磨用組成物（ｐＨ１１．０）を調製した。このものは、実施例１の研磨用組成物と同等のパッド寿命延長効果および研磨速度を示した。
【００６１】
実施例３
ＥＤＴＡの０．１０重量％に代えてＴＴＨＡを同じ重量％を使用する以外は、実施例１と同様に操作し、本発明の研磨用組成物（ｐＨ１１．０）を調製した。実施例１の研磨用組成物と同等のパッド寿命延長効果および研磨速度を示した。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、研磨剤を分散させかつ研磨促進剤としてのピペラジンおよびｐＨ調整剤を溶解させる溶媒として、水と炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールとの混合溶媒を用いることによって、高アルカリ性下であっても、研磨剤の凝集および溶解、研磨促進剤の析出などを起こすことがなく、ウェハ表面における荒れの発生もなく、グレージングが防止されてパッドの寿命を延ばすことができ、ウェハの研磨速度および平坦化度を向上させることができ、しかも保存安定性に優れ、気温および気圧の変化による成分の析出、研磨粒子の凝集、沈降および溶解が起こり難い半導体ウェハ研磨用組成物が提供される。
【００６３】
本発明によれば、本発明組成物のｐＨを１０．０〜１１．５という範囲に調整することによって、パッド寿命、研磨速度、得られるウェハの表面平坦化度（表面粗度）などをさらに向上させることができる。
【００６４】
本発明によれば、研磨粒子としてコロイダルシリカ、ヒュームドシリカなどのシリカ系研磨粒子を用いることによって、本発明組成物のウェハ研磨速度をさらに向上させることができる。
【００６５】
本発明によれば、研磨促進剤としてピペラジンを５重量％前後の高濃度で用いることによって、パッドのグレージングが一層防止され、パッドの寿命がさらに延びる。
【００６６】
本発明によれば、ｐＨ調整剤として錯化剤および有機酸を用いることによって、研磨粒子の分散安定性を向上させることができるとともに、研磨ウェハの表面に荒れ、スクラッチなどが生じるのを防止することができる。
【００６７】
本発明によれば、アルコール類として炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールを用いることによって、研磨用組成物中における研磨促進剤などの溶解速度、溶解安定性が向上し、温度および圧力の変化による研磨促進剤の析出、研磨粒子の凝集、沈降および溶解などがなく、研磨促進剤が高濃度で溶解した状態を維持できる。したがって、本発明の研磨用組成物は、常に、優れたグレージング防止効果を発揮でき、パッド寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１および比較例３、４の研磨用組成物を用いて研磨を行う際の研磨パッドの寿命を示すグラフである。
【図２】実施例１および比較例３、４の研磨用組成物を用いて研磨を行う際の研磨速度を示すグラフである。
【図３】実施例１および比較例３の研磨用組成物を用いて研磨を行う際の、研磨後のウェハ表面の表面粗度を示すグラフである。
【図４】ＣＭＰ工程を簡略的に示す図面である。

Claims

研磨粒子、研磨促進剤、ｐＨ調整剤およびアルコール類を含み、残部が水であり、水溶性高分子物質を含まない組成物であって、組成物全体に対して、研磨粒子を０．０５〜２０重量％、研磨促進剤としてピペラジンを０．１〜５重量％、アルコール類として炭素数１〜６の脂肪族飽和アルコールを０．１〜５重量％、ｐＨ調整剤を０．０１〜５重量％含有し、組成物のｐＨが１０〜１１．５に調整されてなることを特徴とする半導体ウェハ研磨用組成物
研磨粒子が、珪素、アルミニウム、セリウム、チタンおよびジルコニウムから選ばれる１種または２種以上の金属を含む金属酸化物であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハ研磨用組成物。
ｐＨ調整剤が錯化剤および有機酸から選ばれる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に記載の半導体ウェハ研磨用組成物。
錯化剤がエチレンジアミン４酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン３酢酸、ジエチレントリアミン５酢酸、ニトリロ３酢酸、トリエチレンテトラミン６酢酸、ヒドロキシエチルイミノ２酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン、エチレングリコール−ビス（β−アミノエチルエーテル）−Ｎ，Ｎ’−４酢酸および１，２−ジアミノシクロヘキサン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−４酢酸から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項３記載の半導体ウェハ研磨用組成物。
有機酸が炭素数２〜６のモノカルボン酸、炭素数２〜６のジカルボン酸、炭素数３〜６のトリカルボン酸およびアスコルビン酸から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項３記載の半導体ウェハ研磨用組成物。