JP4845373B2 - 研磨液及び研磨方法 - Google Patents
研磨液及び研磨方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4845373B2 JP4845373B2 JP2004354589A JP2004354589A JP4845373B2 JP 4845373 B2 JP4845373 B2 JP 4845373B2 JP 2004354589 A JP2004354589 A JP 2004354589A JP 2004354589 A JP2004354589 A JP 2004354589A JP 4845373 B2 JP4845373 B2 JP 4845373B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- conductive material
- interlayer insulating
- insulating film
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Description
CMPに用いられる金属用研磨液は、一般には酸化剤及び研磨粒子からなっており、必要に応じてさらに酸化金属溶解剤、保護膜形成剤が添加される。まず酸化剤によって金属膜表面を酸化し、その酸化層を研磨粒子によって削り取るのが基本的なメカニズムと考えられている。凹部(溝部)の金属表面の酸化層は研磨パッドにあまり触れず、研磨粒子による削り取りの効果が及ばないので、CMPの進行とともに凸部の金属層が除去されて基板表面は平坦化される。この詳細については非特許文献1に開示されている。
銅或いは銅合金のディッシングや研磨中の腐食を抑制し、信頼性の高いLSI配線を形成するために、グリシン等のアミノ酢酸又はアミド硫酸からなる酸化金属溶解剤及び保護膜形成剤としてベンゾトリアゾールを含有するCMP用研磨液を用いる方法が提唱されている。この技術は、例えば特許文献3に開示されている。
さらに、本発明は、表面が凹部および凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基体の、導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第1の研磨工程と、バリア層と層間絶縁膜および凹部の導電性物質層とを研磨して平坦化させる第2の研磨工程とを含み、第2の研磨工程で上記本発明の研磨液を供給しながら化学機械研磨する研磨方法に関する。
まず、シリコンの基板上に二酸化ケイ素、オルガノシリケートグラス等の層間絶縁膜を積層する。次いで、レジスト層形成、エッチング等の公知の手段によって、層間絶縁膜表面に所定パターンの凹部(基板露出部)を形成して凸部と凹部とを有する層間絶縁膜とする。この層間絶縁膜上に、表面の凸凹に沿って層間絶縁膜を被覆するタンタル等のバリア層を蒸着、スパッタ、CVD等により成膜する。さらに、前記凹部を充填するようにバリア層を被覆する銅等の金属導電性物質層を蒸着、めっきまたはCVD等により形成する。層間絶縁膜、バリア層および導電性物質の形成厚さは、それぞれ0.01〜2.0μm、1〜100nm、0.01〜2.5μm程度が好ましい。
(研磨液作製方法)
2,4,6−トリヒドロキシ安息香酸を25g、平均粒径が50nmのコロイダルシリカを250g、過酸化水素30%水溶液を150g、エタノールを50g、純水を4525g混合して5000gの研磨液を調製した。
[パターン基板の作製] シリコン基板上に層間絶縁層として二酸化ケイ素(厚さ:500nm)をCVD法で成膜した。この層間絶縁層にフォトリソ法によって、配線金属部幅100μm、層間絶縁膜部幅100μmが交互に並ぶように、溝を深さ500nmで形成して表面に凹部(溝部分)と凸部(非溝部分)を作製した。さらにこの表面にそって、スパッタ法によってバリア層として厚さ20nmの窒化タンタル膜を形成した。前記窒化タンタル膜の上に、めっき法により前記溝を全て埋める様に導電性物質層として銅膜を1100nm形成した。
研磨パッド:発泡ポリウレタン樹脂(ロデール社製型番:IC1000)
研磨圧力:14kPa
基板と研磨定盤との相対速度:70m/min
研磨液の供給量:200ml/min
パターン基板を、日立化成工業(株)製HS−C430で、上記研磨条件で240秒間化学機械研磨した。これは第1の研磨工程に相当し、バリア層が露出した。さらに上記で調製した研磨液で、90秒間化学機械研磨した。これは第2の研磨工程に相当し、約30秒で凸部の層間絶縁層は全て被研磨面に露出し、残りの約60秒は凸部ではこの層間絶縁膜を研磨した。
上記で研磨したパターン基板の被研磨面にスポンジブラシ(ポリビニルアルコール製)を押し付け、蒸留水を基板に供給しながら基板とスポンジブラシを回転させ、90秒間洗浄した。つぎにスポンジブラシを取り除き、基板の被研磨面に蒸留水を60秒間供給した。最後に基板を高速で回転させることで蒸留水を弾き飛ばして基板を乾燥し、以下のように評価した。
(1) 基板上の異物:KLA Tencor社製異物検出装置SurfScan6220を用いて、上記研磨および洗浄したパターン基板上の直径1μm以上の大きさの異物を測定し、1平方cm当たりの平均個数で評価した。
(2) 研磨傷:パターン基板から、研磨傷の量をKLA Tencor社製パターンウエハ欠陥検出装置2138を用いて測定し、1平方cm当たりの平均個数で評価した。
(3) 銅表面の腐食:KLA Tencor社製パターンウエハ欠陥検出装置2138で検出された欠陥中の腐食と思われるものを分類し、有無を評価した。
(1) 基板上の異物:0.5個であった。
(2) 研磨傷:0.1個であった。
(3) 銅表面の腐食:見られなかった。
2,4,6−トリヒドロキシ安息香酸を250g、平均粒径が50nmのコロイダルシリカを250g、過酸化水素30%水溶液を150g、エタノールを500g、純水を3850g混合して5000gの研磨液を調製した。
(1) 基板上の異物:0.6個であった。
(2) 研磨傷:0.15個であった。
(3) 銅表面の腐食:見られなかった。
サリチル酸を2.5g、平均粒径が50nmのコロイダルシリカを250g、過酸化水素30%水溶液を150g、エタノールを50g、純水を4547.5g混合して5000gの研磨液を調製した。
(1) 基板上の異物:0.3個であった。
(2) 研磨傷:0.1個であった。
(3) 銅表面の腐食:見られなかった。
サリチル酸を0.5g、平均粒径が50nmのコロイダルシリカを250g、過酸化水素30%水溶液を150g、エタノールを50g、純水を4549.5g混合して5000gの研磨液を調製した。
(1) 基板上の異物:0.6個であった。
(2) 研磨傷:0.25個であった。
(3) 銅表面の腐食:見られなかった。
(研磨液作製方法)
グリコール酸を8.8g、平均粒径が50nmのコロイダルシリカを250g、過酸化水素30%水溶液を150g、エタノールを50g、純水を4541.2g混合して5000gの研磨液を調製した。グリコール酸の添加量は実施例の2,4,6−トリヒドロキシ安息香酸と等モルである。
(1) 基板上の異物:0.6個であった。
(2) 研磨傷:0.4個であった。
(3) 銅表面の腐食:パターン基板周縁部の5箇所で見られた。いずれも金属配線の端部で見られた。
Claims (8)
- 表面が凹部および凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア導体層と、前記凹部を充填してバリア導体層を被覆する導電性物質層とを有する基体の、導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア導体層を露出させる第1の研磨工程と、バリア導体層と層間絶縁膜および凹部の導電性物質層とを研磨して平坦化させる第2の研磨工程とを含む研磨方法における、第2の研磨工程で用いられる研磨液であって、
サリチル酸及び2,4,6−トリヒドロキシ安息香酸から選択される少なくとも一種からなるベンゼン誘導体を0.01重量%以上5重量%以下、
研磨粒子、及び
酸化剤
を含み、前記研磨粒子はシリカであり、前記酸化剤は過酸化水素であることを特徴とする研磨液(但し、ホルムアミジン、ホルムアミジン塩、ホルムアミジン誘導体、芳香族スルホン酸、芳香族スルホン酸塩、尿素または尿素誘導体を含む場合を除く)。 - 前記第2の研磨工程は、導電性物質層/バリア層/層間絶縁膜の研磨速度比が0.1〜0.5/1/0.1〜2で研磨する請求項1記載の研磨液。
- 導電性物質が銅を主成分とする請求項1又は2記載の研磨液。
- バリア導体層が前記層間絶縁膜へ前記導電性物質が拡散するのを防ぐ層であって、タンタル、窒化タンタル、タンタル合金、その他のタンタル化合物、チタン、窒化チタン、チタン合金、その他のチタン化合物、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金、その他のタングステン化合物から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜3のいずれか記載の研磨液。
- 表面が凹部および凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア導体層と、前記凹部を充填してバリア導体層を被覆する導電性物質層とを有する基体の、導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア導体層を露出させる第1の研磨工程と、
研磨液を供給しながらバリア導体層と層間絶縁膜および凹部の導電性物質層とを化学機械研磨して平坦化させる第2の研磨工程とを含み、
第2の研磨工程で使用される前記研磨液は、サリチル酸及び2,4,6−トリヒドロキシ安息香酸から選択される少なくとも一種からなるベンゼン誘導体を0.01重量%以上5重量%以下、
研磨粒子、及び
酸化剤
を含み、前記研磨粒子はシリカであり、前記酸化剤は過酸化水素であることを特徴とする研磨方法(但し、前記研磨液が、ホルムアミジン、ホルムアミジン塩、ホルムアミジン誘導体、芳香族スルホン酸、芳香族スルホン酸塩、尿素または尿素誘導体を含む場合を除く)。 - 前記第2の研磨工程は、導電性物質層/バリア層/層間絶縁膜の研磨速度比が0.1〜0.5/1/0.1〜2で研磨する請求項5記載の研磨方法。
- 導電性物質が銅を主成分とする請求項5又は6記載の研磨方法。
- バリア導体層が前記層間絶縁膜へ前記導電性物質が拡散するのを防ぐ層であって、タンタル、窒化タンタル、タンタル合金、その他のタンタル化合物、チタン、窒化チタン、チタン合金、その他のチタン化合物、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金、その他のタングステン化合物から選ばれる少なくとも1種を含む請求項5〜7のいずれか記載の研磨方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004354589A JP4845373B2 (ja) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | 研磨液及び研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004354589A JP4845373B2 (ja) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | 研磨液及び研磨方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006165272A JP2006165272A (ja) | 2006-06-22 |
JP4845373B2 true JP4845373B2 (ja) | 2011-12-28 |
Family
ID=36666941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004354589A Expired - Fee Related JP4845373B2 (ja) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | 研磨液及び研磨方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4845373B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2008004534A1 (ja) * | 2006-07-04 | 2009-12-03 | 日立化成工業株式会社 | Cmp用研磨液 |
US8883034B2 (en) * | 2009-09-16 | 2014-11-11 | Brian Reiss | Composition and method for polishing bulk silicon |
CN115179186B (zh) * | 2022-07-20 | 2024-02-02 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 半导体器件的制作方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3869608B2 (ja) * | 2000-01-25 | 2007-01-17 | Necエレクトロニクス株式会社 | 防食剤 |
KR101020613B1 (ko) * | 2002-03-25 | 2011-03-09 | 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 | 탄탈 배리어 제거 용액 |
JP2004179294A (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Hitachi Chem Co Ltd | 研磨液及び研磨方法 |
-
2004
- 2004-12-07 JP JP2004354589A patent/JP4845373B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006165272A (ja) | 2006-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3954383B2 (ja) | 化学機械研磨用研磨剤及び基板の研磨法 | |
US6821309B2 (en) | Chemical-mechanical polishing slurry for polishing of copper or silver films | |
KR101260597B1 (ko) | 금속용 연마액 및 피연마막의 연마 방법 | |
JP4095731B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
KR101318102B1 (ko) | 금속막용 연마액 및 연마방법 | |
JP2008199036A (ja) | 研磨液及び研磨方法 | |
TWI399428B (zh) | Cmp研磨液以及使用此cmp研磨液的基板研磨方法 | |
JP4618987B2 (ja) | 研磨液及び研磨方法 | |
WO2009119485A1 (ja) | 金属用研磨液及びこの研磨液を用いた研磨方法 | |
JP2005064285A (ja) | Cmp用研磨液及び研磨方法 | |
JP3780767B2 (ja) | 金属用研磨液及び基板の研磨方法 | |
JP2004179294A (ja) | 研磨液及び研磨方法 | |
JP2006147993A (ja) | Cmp用研磨液及び研磨方法 | |
JP2005209800A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP4850167B2 (ja) | 研磨液及び研磨方法 | |
JP2010108985A (ja) | 研磨方法 | |
JP4845373B2 (ja) | 研磨液及び研磨方法 | |
JP4935843B2 (ja) | 研磨液及び研磨方法 | |
JP2004031442A (ja) | 研磨液及び研磨方法 | |
JP5277640B2 (ja) | Cmp用研磨液及び研磨方法 | |
JP2006128552A (ja) | Cmp用研磨液及び研磨方法 | |
JP4774669B2 (ja) | 研磨液及び研磨方法 | |
JP4684121B2 (ja) | 化学機械研磨用研磨剤及び基板の研磨法 | |
JP2005285944A (ja) | 金属用研磨液及び研磨方法 | |
JP2004123931A (ja) | 研磨液及び研磨方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070625 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091211 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091215 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100215 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100323 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100623 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20100707 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20100730 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110620 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110829 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111011 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |