JP5288697B2 - 半導体基板用研磨液組成物 - Google Patents
半導体基板用研磨液組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5288697B2 JP5288697B2 JP2006280740A JP2006280740A JP5288697B2 JP 5288697 B2 JP5288697 B2 JP 5288697B2 JP 2006280740 A JP2006280740 A JP 2006280740A JP 2006280740 A JP2006280740 A JP 2006280740A JP 5288697 B2 JP5288697 B2 JP 5288697B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- semiconductor substrate
- weight
- ceria particles
- composition
- 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.)
- Active
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims description 218
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 93
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 85
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 68
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 59
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 82
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 82
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 58
- FSVCELGFZIQNCK-UHFFFAOYSA-N N,N-bis(2-hydroxyethyl)glycine Chemical compound OCCN(CCO)CC(O)=O FSVCELGFZIQNCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 25
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 229920005682 EO-PO block copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 79
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 31
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 20
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 8
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 8
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 8
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 6
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- -1 amine salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 3
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 3
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 3
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- URDCARMUOSMFFI-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl-(2-hydroxyethyl)amino]acetic acid Chemical compound OCCN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O URDCARMUOSMFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAEOEMDZDMCHJA-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl-[2-[2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl-(carboxymethyl)amino]ethyl]amino]acetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(=O)O)CCN(CCN(CC(O)=O)CC(O)=O)CC(O)=O RAEOEMDZDMCHJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RNMCCPMYXUKHAZ-UHFFFAOYSA-N 2-[3,3-diamino-1,2,2-tris(carboxymethyl)cyclohexyl]acetic acid Chemical compound NC1(N)CCCC(CC(O)=O)(CC(O)=O)C1(CC(O)=O)CC(O)=O RNMCCPMYXUKHAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DMQQXDPCRUGSQB-UHFFFAOYSA-N 2-[3-[bis(carboxymethyl)amino]propyl-(carboxymethyl)amino]acetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCCN(CC(O)=O)CC(O)=O DMQQXDPCRUGSQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N D-gluconic acid Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N N,N-bis{2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl}glycine Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(=O)O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JYXGIOKAKDAARW-UHFFFAOYSA-N N-(2-hydroxyethyl)iminodiacetic acid Chemical compound OCCN(CC(O)=O)CC(O)=O JYXGIOKAKDAARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N gamma-aminobutyric acid Chemical compound NCCCC(O)=O BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N iminodiacetic acid Chemical compound OC(=O)CNCC(O)=O NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 2
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N nitrilotriacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CC(O)=O MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960003330 pentetic acid Drugs 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- VKZRWSNIWNFCIQ-WDSKDSINSA-N (2s)-2-[2-[[(1s)-1,2-dicarboxyethyl]amino]ethylamino]butanedioic acid Chemical compound OC(=O)C[C@@H](C(O)=O)NCCN[C@H](C(O)=O)CC(O)=O VKZRWSNIWNFCIQ-WDSKDSINSA-N 0.000 description 1
- DCCWEYXHEXDZQW-BYPYZUCNSA-N (2s)-2-[bis(carboxymethyl)amino]butanedioic acid Chemical compound OC(=O)C[C@@H](C(O)=O)N(CC(O)=O)CC(O)=O DCCWEYXHEXDZQW-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- VCVKIIDXVWEWSZ-YFKPBYRVSA-N (2s)-2-[bis(carboxymethyl)amino]pentanedioic acid Chemical compound OC(=O)CC[C@@H](C(O)=O)N(CC(O)=O)CC(O)=O VCVKIIDXVWEWSZ-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- UEFCKYIRXORTFI-UHFFFAOYSA-N 1,2-thiazolidin-3-one Chemical compound O=C1CCSN1 UEFCKYIRXORTFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UWRBFYBQPCJRRL-UHFFFAOYSA-N 3-[bis(carboxymethyl)amino]propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O UWRBFYBQPCJRRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N Etidronic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(O)(C)P(O)(O)=O DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P L-argininium(2+) Chemical compound NC(=[NH2+])NCCC[C@H]([NH3+])C(O)=O ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- 241000047703 Nonion Species 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WDJHALXBUFZDSR-UHFFFAOYSA-N acetoacetic acid Chemical compound CC(=O)CC(O)=O WDJHALXBUFZDSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical group 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000686 benzalkonium chloride Drugs 0.000 description 1
- UREZNYTWGJKWBI-UHFFFAOYSA-M benzethonium chloride Chemical compound [Cl-].C1=CC(C(C)(C)CC(C)(C)C)=CC=C1OCCOCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 UREZNYTWGJKWBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960001950 benzethonium chloride Drugs 0.000 description 1
- DMSMPAJRVJJAGA-UHFFFAOYSA-N benzo[d]isothiazol-3-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)NSC2=C1 DMSMPAJRVJJAGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N benzyl(dimethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[NH+](C)CC1=CC=CC=C1 CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical group 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001785 cerium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003113 dilution method Methods 0.000 description 1
- DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N dtpmp Chemical compound OP(=O)(O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(=O)O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N edtmp Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003692 gamma aminobutyric acid Drugs 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960002989 glutamic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylammonium Chemical class C[N+](C)(C)C QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
いて、基板上には配線あるいは埋め込み用の溝の形成により、種々の幅を有する微細な凹
凸が多数存在しており、この凹凸段差を平坦化すること及びディフェクトを低減することが要求されている。
[1] ジヒドロキシエチルグリシン、セリア粒子、分散剤及び水系媒体を含有する半導体基板用研磨液組成物であって、該研磨液組成物中のセリア粒子の含有量が2〜22重量%、分散剤の含有量が0.001〜1.0重量%である半導体基板用研磨液組成物、
[2] ジヒドロキシエチルグリシン、セリア粒子、分散剤及び水系媒体が配合されて得られる半導体基板用研磨液組成物であって、該研磨液組成物中、セリア粒子が2〜22重量%、分散剤が0.001〜1.0重量%および水系媒体が配合されて得られる半導体基板用研磨液組成物、
[3] 前記[1]または[2]記載の半導体基板用研磨液組成物を希釈した液を、被研磨基板1cm2当たり0.01〜10g/分の供給速度で該基板に供給する工程を含む半導体基板の研磨方法、及び
[4] 前記[3]記載の研磨方法により被研磨基板を研磨する工程を有する半導体装置の製造方法、
に関する。
本発明の研磨液組成物が、高い平坦化性能を示し、かつセリア粒子の分散安定性に優れる理由は、セリア粒子及びジヒドロキシエチルグリシンが共存することにより、以下のようなメカニズムが起こっているためと推定される。
ジヒドロキシエチルグリシンは、分子内にアニオン基、カチオン基、ノニオン基がバランスよく存在するため、セリア粒子に吸着しても粒子のゼータ電位や親水性を大きく低下させることがなく、また、分散剤の効果に影響を与えにくいと推定される。さらに高分子化合物のようなセリア粒子間の架橋効果もないため、高濃度に添加した場合でもセリア粒子の分散安定性に優れると推定される。
一方、研磨液組成物を半導体基板に供した場合、ジヒドロキシエチルグリシンが、セリア粒子表面及び/又は被研磨膜表面に吸着し皮膜を形成する。表面に形成された皮膜は、セリア粒子の被研磨膜表面への作用を阻害し、研磨の進行を抑制する。ところが、高い研磨荷重が加わると、ジヒドロキシエチルグリシンの吸着皮膜が破断して、セリア粒子が被研磨膜表面に作用できるため研磨が進行する。従って凹凸段差を有する被研磨膜を研磨する場合、凸部には局部的に高い研磨荷重が働くため、吸着膜が破断して研磨が進行し、反対に凹部は局部的に荷重が低く、吸着皮膜に保護され研磨が進行しない。従って凸部のみが選択的に研磨され効率的に凹凸段差の低減が進行する。
さらに、研磨が進行し、凹凸段差が減少すると凸部と凹部にかかる局部荷重は設定荷重に近づいていく。そこで予め設定荷重では研磨がほとんど進行しないような条件を設定しておくことで、凹凸段差解消後(平坦化後)は研磨がほとんど進行しなくなるという特徴的な研磨特性(凸部/平坦化後研磨選択比)を発現させることができる。
その結果、少ない研磨量でパターン依存性の少ない高度な平坦化が速やかに達成できるという優れた効果が発現する。この効果は半導体基板の表面の膜に少なくともケイ素を含む場合、特に酸化ケイ素を含む場合に顕著である。
〔セリア粒子〕
本発明に用いられるセリア粒子としては、例えば種々の合成法により調製されるセリア粒子が挙げられる。この合成法としては、焼成法、水熱合成法、塩・触媒法、気相法(PSV法)等が挙げられ、中でも、研磨速度の観点から、炭酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩等のセリウム化合物を焼成し、酸化セリウム(セリア)を得る焼成法が好ましい。
22重量%以下である。従って、前記含有量は2〜22重量%、好ましくは2〜15重量%、より好ましくは2.5〜12重量%、さらに好ましくは3〜10重量%、さらにより好ましくは3〜8重量%である。
使用時において希釈された場合の研磨液組成物中のセリア粒子の含有量としては、研磨速度の観点から、0.1重量%以上が好ましく、0.2重量%以上がより好ましく、0.4重量%以上がさらに好ましく、0.5重量%以上がさらにより好ましい。また、セリア粒子の水系媒体中での分散安定性やコストの観点から、前記含有量は、8重量%以下が好ましく、5重量%以下がより好ましく、4重量%以下がさらに好ましく、3重量%以下がさらにより好ましい。従って、使用時における前記含有量は0.1〜8重量%が好ましく、0.2〜5重量%がより好ましく、0.4〜4重量%がさらに好ましく、0.5〜3重量%がさらにより好ましい。
研磨液組成物中のジヒドロキシエチルグリシンの含有量としては、製造・輸送コストの観点から0.4重量%以上が好ましく、また、セリア粒子の水系媒体中での分散安定性・沈降分離防止の観点から、40重量%以下が好ましい。従って前記含有量は、好ましくは0.4〜40重量%、より好ましくは1〜20重量%、さらに好ましくは2〜15重量%、さらにより好ましくは3〜12重量%である。
使用時において希釈された場合の研磨液組成物中のジヒドロキシエチルグリシンの含有量としては、平坦化性能の観点から、0.2重量%以上が好ましく、10重量%以下が好ましい。従って前記含有量は0.2〜10重量%が好ましく、0.5〜8重量%がより好ましく、1〜6重量%がさらに好ましい。
本発明の研磨液組成物において、前記ジヒドロキシエチルグリシン/セリア粒子の含有量比(重量比)は、ディッシング防止及びディフェクト低減の観点から、1/5以上が好ましく、1/4以上がより好ましく、1/3以上がさらに好ましい。また、平坦化速度の観点から、15/1以下が好ましく、12/1以下がより好ましく、10/1以下がさらに好ましい。
従って、ジヒドロキシエチルグリシン/セリア粒子の含有量比(重量比)は、1/5〜15/1が好ましく、1/4〜12/1がより好ましく、1/3〜10/1がさらに好ましい。
分散剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等の界面活性剤、あるいは、アクリル酸共重合体、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドブロック共重合体(プルロニック類)等の高分子分散剤等が挙げられる。中でも、分散効果の観点から、アクリル酸共重合体、特にポリアクリル酸又はその塩が好ましく、その重量平均分子量としては1000〜10000が好ましく、1000〜6000がより好ましい。ここで、前記の重量平均分子量は、以下のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定された値である。
<GPC条件>
カラム:G4000PWXL+G2500PWXL(東ソー(社)製)
溶離液:0.2Mリン酸バッファー/CH3CN=9/1
流量:1.0mL/min
カラム温度:40℃
検出:RI
標準物質:ポリアクリル酸換算
使用時において希釈された場合の研磨液組成物中の分散剤の含有量は、分散効果の観点から0.0005〜0.5重量%が好ましく、0.001〜0.1重量%がさらに好ましい。
なお、分散効果の観点から、アクリル酸共重合体の好ましい塩としては、アンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、水溶性アミン塩、カリウム塩等が、より好ましくはアンモニウム塩が挙げられる。
本発明において、水系媒体とは、水、及び水と混合することが可能な溶媒(アルコール等)と水との混合媒体をいう。水系媒体としては、イオン交換水等の水を用いることが好ましい。
研磨液組成物中の水系媒体の含有量としては、研磨速度を向上する観点及びセリア粒子の水系媒体中での分散安定性・沈降分離防止の観点から、60〜97.599重量%が好ましく、70〜96重量%がより好ましい。
使用時において希釈された場合の研磨液組成物中の水系媒体の含有量としては、研磨速度を向上する観点及びセリア粒子の水系媒体中での分散安定性・沈降分離防止の観点から、80〜99.6995重量%が好ましく、85〜99重量%がより好ましい。
本発明の研磨液組成物は、前記のセリア粒子、ジヒドロキシエチルグリシン、分散剤、及び所望により後述の任意成分を水系媒体に配合することにより調製することができる。中でも配合時のセリア粒子の分散安定性の観点から、予めセリア粒子、又はセリア粒子と分散剤、を含む水分散体(セリアスラリー)を調製し、このセリアスラリーとジヒドロキシエチルグリシンを溶解した水溶液とを混合撹拌する方法が好ましい。また、セリアスラリー及びジヒドロキシエチルグリシン水溶液を混合する前にそれぞれ設定pHに予め調製しておいてから混合する方法、あるいは混合後に設定pHに調製する方法を用いることができる。
セリアスラリーは、分散処理を行うことで調製することができる。分散処理としては、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機、湿式ボールミル等の攪拌機で分散する方法が挙げられる。また、セリア粒子の分散性の観点から、分散処理の際に、前記の分散剤を併用することが好ましい。なお、セリアスラリーのpHは、3〜10に調整されることが好ましい。
また、本発明の研磨液組成物には、任意成分(添加剤)として、ベンザルコニウムクロライド、ベンゼトニウムクロライド、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、(5−クロロ−)2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、過酸化水素、次亜塩素酸塩等の防腐剤を混合してもよい。また、過酸化物又は過マンガン酸、クロム酸、硝酸、ペルオキソ酸もしくはそれらの塩等の酸化剤を混合することができる。加えて、ジヒドロキシエチルグリシン以外のキレート剤として、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)、ニトリロトリ酢酸(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(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)、アスパラギン酸二酢酸(ASDA)、エチレンジアミンニコハク酸(EDDS)、イミノジ酢酸(IDA)、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸(HEIDA)、1,3−プロパンジアミン四酢酸(1,3−PDTA)、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、クエン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、4−アミノ酪酸、アルギニン、フタル酸等を本発明の効果を損なわない範囲で混合することができる。これらの任意成分は、前記セリアスラリー、ジヒドロキシエチルグリシン水溶液のいずれに混合してもよい。
以上の任意成分は、本発明の効果を損なわない範囲で添加できるが、かかる任意成分の量としては、研磨液組成物中において0.001〜1.0重量%が好ましく、0.01〜0.5重量%がより好ましい。
以上のような方法で得られる本発明の研磨液組成物のpH範囲としては、研磨速度の観点から、3〜10が好ましく、4〜8がより好ましく、4.5〜7が更に好ましく、5〜7が更に好ましく、5.8〜6.5が更に好ましい。
希釈方法としては、本発明の研磨液組成物に所定量の水系媒体を加え、撹拌混合する方法を用いることができる。さらに具体的には、研磨前に本発明の研磨液組成物をタンクにとり、それに所定量の水系媒体を加え撹拌混合する方法や、研磨中に本発明の研磨液とは別に水系媒体を加える方法を用いることができる。
本発明の研磨液組成物は、半導体基板の研磨に用いられる。
本発明における半導体基板について、詳細は後述するが、その材質としては、シリコン、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン等の金属又は半金属、及びこれらの金属を主成分とした合金、ガラス、ガラス状カーボン、アモルファスカーボン等のガラス状物質、アルミナ、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化タンタル、窒化チタン等のセラミック材料、ポリイミド樹脂等の樹脂等が挙げられるが、効率的な平坦化発現の観点から中でも基板表面にケイ素を含み凹凸段差形状を有する膜が形成されたものが好適である。ケイ素を含む膜としては、TEOS(Tetraethoxysilane)、石英、ガラス等の酸化ケイ素、BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)、PSG(Phospho-Silicate Glass)等のリン、ホウ素等の元素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン等が挙げられる。特に、二酸化ケイ素を主成分とする被研磨膜を有する半導体基板を研磨する際に本発明の研磨液組成物を用いた場合、効率的に平坦化が実現できる。
BPSGやPSGのようにリン、ホウ素等の元素がドープされた酸化ケイ素の場合、平坦化性能の発現には通常の酸化ケイ素膜に比べ、より多くの添加剤の添加が必要となる。しかし、添加剤が高濃度であるほど塩析効果等により、セリア粒子が凝集・沈降しやすくなるため、より分散安定性に優れた本発明の研磨液組成物がより好適に用いられる。
本発明の「凹凸段差形状」とは、半導体基板の表面に少なくともケイ素を含む膜が凹凸の段差を生じた状態にパターンニングされたものをいう。例えば、前記の膜を有する半導体基板としてはシリコン基板上に、窒化ケイ素をCVD(Chemical vapor deposition)法で製膜後、エッチングして、パターンニングし、さらに、HDP−TEOS(High-density plasma tetraethoxysilane)酸化珪素を製膜した際に形成される凹凸段差状にパターンニングされたものが挙げられる。同様にシリコン基板をエッチングして、パターニングし、さらにその上にBPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)を製膜した際に形成される凹凸段差状にパターンニングされたものが挙げられる。これらの場合、先にエッチングした際のパターニングの深さが半導体基板表面のケイ素を含む膜の「凹凸段差形状」に反映される。後述の実施例では、窒化ケイ素をCVD法で製膜後または、BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)を製膜する前にエッチングしているが、このエッチングした際のパターンニングの深さが各半導体基板の表面のケイ素を含む膜の「凹凸段差形状」に反映される。
特に、凹凸段差が同一の部材からなる場合、本発明の研磨液組成物は、凸部を速やかに研磨して平坦化することができるという優れた効果が発現される。
本発明の研磨方法としては、前記の研磨液組成物を希釈した液を、被研磨基板1cm2当たり0.01〜10g/分の供給速度で該基板に供給する工程を含む半導体基板の研磨方法が挙げられる。
研磨液組成物(希釈液)の供給速度は、被研磨基板1cm2当たり、高い研磨速度を維持し、短時間で平坦化する観点から、0.01g/分以上、好ましくは0.1g/分以上であり、また、経済性の観点と廃液処理の観点から、10g/分以下、好ましくは5g/分以下である。従って、該供給速度は、0.01〜10g/分、好ましくは0.1〜5g/分である。
研磨荷重としては、研磨速度の観点から、好ましくは5kPa以上、より好ましくは10kPa以上であり、また、被研磨面の平坦化及び傷抑制の観点から、好ましくは100kPa以下、より好ましくは70kPa以下、さらに好ましくは50kPa以下である。従って研磨荷重は、好ましくは5〜100kPa、より好ましくは10〜70kPa、さらに好ましくは10〜50kPaである。
メモリーIC、ロジックIC、あるいはシステムLSI等の半導体装置は、一般に、シリコンを代表とする単結晶基板(ウェハ)上に酸化ケイ素等の絶縁膜を形成しその上に金属電極を配してトランジスタ、抵抗、コンデンサ、ダイオード、容量等の素子を形成する工程、前記素子間を金属配線化する配線工程、前記工程を経て得られる基板をチップ化する工程を含む。また、金属電極を配するとは、ウェハ上に絶縁膜等の薄膜を形成しリソグラフィーによりパターニングする、さらに不純物を拡散してp型及び/又はn型領域を形成する等の工程を経て金属電極を形成する場合を含む。絶縁膜素子形成工程及び/又は配線工程には、具体的には、埋め込み素子分離工程、層間絶縁膜の平坦化工程、埋め込み金属配線の形成工程、埋め込みキャパシタ形成工程等が含まれる。ここに、前記素子を形成する工程及び/又は素子間を金属配線化する工程で得られる素子又は素子と配線が結合するウェハを半導体基板という。
本発明の半導体装置の製造方法は、前記の研磨液組成物(希釈液)を用いて半導体基板を研磨する工程を有する方法である。その例としては、前記の研磨方法により被研磨基板を研磨する工程を有する半導体装置の製造方法が挙げられる。
なお、研磨パッド等の研磨条件については、前記の研磨方法と同じものであればよい。
1.分散安定性評価
表2記載の所定量のジヒドロキシエチルグリシン(キレスト社製、キレストGA)、アスパラギン酸(和光純薬工業社製)、エチレンジアミン四酢酸(同仁化学社製、4H)、ニトリロトリ酢酸(キレスト社製、キレストNT)、フタル酸(キシダ化学社製)又はポリアクリル酸(アンモニア中和度65mol%、分子量6000、固形分40重量%)にイオン交換水を加えて混合溶解した。該溶液に撹拌状態で、さらに表2記載の所定量のセリアの水分散体(セリア固形分40重量%、セリア粒子の平均粒子径125nm、セリア粒子の結晶子サイズ28nm、分散剤として分子量6000のポリアクリル酸アンモニウム塩を0.1重量%を含有)を加え、アンモニア水(アンモニア28重量%)(富山薬品工業社製)によりpH6.0〜6.3に調整し、実施例1〜7及び比較例1〜10の研磨液組成物を得た。なお、セリア粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分布計(堀場製作所製 LA−920)で測定した体積基準のメジアン径である。
このようにして調製した研磨液組成物を用い、以下の条件でセリア粒子径の測定及び分散性試験を行った。
高濃度状態の研磨液組成物におけるセリア粒子の凝集レベルの指標として、調製後、1日放置した研磨液組成物中のセリア粒子径を測定した。具体的には、マイクロトラック粒度測定装置 UPA−150(日機装社製)を用い、測定直前に前記研磨液組成物を振とうし、十分に分散させてから測定を行った。測定条件は、セリア比重を7.3とし、測定時間2分で、連続して3回繰り返し測定を行った。セリア粒子径は、体積平均粒径のメジアン径(D50)の値とした。
各研磨液組成物100mlをマグネチックスターラーで10分間撹拌後、共栓付比色管(直径29mm、容量100ml)中で室温(20〜25℃)で静置し、一定時間経過後(1日後、3日後、7日後)のセリア粒子の沈降による上澄み液の分離状態より分散安定性を判定した。判定基準を表1に、結果を表2に示す。
表2の結果の通り、実施例1〜7及び比較例2の研磨液組成物は、研磨液組成物中のセリア粒子径が小さいことから、凝集はみられず、また、良好な分散安定性を示す。一方、比較例1および3〜5、7〜10の研磨液組成物は、研磨液組成物中のセリア粒子径が大きいことから、凝集がみられ、また、分散安定性に問題があった。また、比較例6の研磨液組成物は、不溶物が存在した。
さらに、上記の研磨液組成物をイオン交換水で希釈した希釈品を用いて、以下の条件で研磨試験を行った。
<研磨試験(1)>
1.研磨条件
研磨試験機 :片面研磨機(品番:LP−541、ラップマスターSFT製、定盤径 540mm)
研磨パッド :IC-1000/Sub400(ニッタ・ハース社製)
定盤回転数 :60rpm
ヘッド回転数:62rpm(回転方向は定盤と同じ)
研磨荷重 :40kPa
研磨液供給量:200ml/min( 0.6g/cm2・min)
被研磨基板 :CMP特性評価用市販パターンウエハであるSematech864(シリコン基板上に膜厚170nmの窒化ケイ素をCVD(Chemical vapor deposition)法で製膜後、エッチングで500nmの深さにパターンニングされた基板上に厚さ600nmのHDP−TEOS(High-density plasma tetraethoxysilane)酸化珪素膜を形成したもの)又は、BPSG膜パターンウエハ(370nmの深さにパターンニング(Sematech864と同じ形状)されたシリコン基板上に厚さ1000nmのBPSG膜を形成したもの)
BPSG膜パターンウエハ: Step Height=凸部残存膜厚+Si段差−凹部残存膜厚
ここで、Si段差とは、シリコンウエハ上にパターン形成された凹部の深さを表す。
Sematech864:実施例1希釈品では窒化ケイ素膜上の凸部HDP膜は消失しており、窒化ケイ素膜の研磨量もわずかである。さらに凹部のHDP残存膜厚のD20とD80のパターン間での差が150nm以内という、パターン依存性が小さく良好な平坦化性能が得られた。また、比較例1および3の希釈品でも、実施例1の希釈品と同様に良好な平坦化表面が得られた。ただし、比較例3希釈品では、研磨速度の低下により、2分間の研磨では凸部HDP膜が残存し目標とする平坦化が完了せず、研磨時間を5分間に延長する必要があった。一方、比較例2希釈品では、凸部HDP膜は消失しているが、その下の窒化ケイ素膜の研磨も進行しD20パターン部では窒化ケイ素膜が消失した。さらに凹部のHDP残存膜厚の差もD20とD80のパターン間で250nm以上であったことから、パターン依存性が大きく良好な平坦化性能は得られなかった。
BPSG膜パターンウエハ:実施例2の希釈品ではD20、D50、D80各パターンでのStep Heightは30nm以内となり、さらに凹部残存膜厚もD20とD80のパターン間でその差が100nm以内とパターン依存性が小さく良好な平坦化性能が得られた。比較例4の希釈品では、凹部残存膜厚のD20とD80のパターン間でその差が100nm以内とパターン依存性に優れるものの、D80パターンでStep Heightが137nmとなり段差が解消しなかった。一方、比較例2希釈品では2分間の研磨で凸部のBPSG膜が全て消失したため、研磨時間を1分に短縮したが、D20パターンでは凸部BPSG膜が消失した。さらに凹部残存膜厚もD20とD80のパターンの間でその差が200nm以上とパターン依存性が大きく、良好な平坦化性能は得られなかった。
実施例7、2及び比較例10の研磨液組成物を、イオン交換水で表5に記載した希釈倍率で希釈した希釈品(希釈後の組成を表5に記載)を用いて、以下の条件で研磨試験(2)を行なった。
<研磨試験(2)>
1.研磨条件
研磨試験機 :片面研磨機(品番:EPO222D、荏原製作所社製)
研磨パッド :IC-1000/Sub400(ニッタ・ハース社製)
定盤回転数 :100rpm
ヘッド回転数:107rpm(回転方向は定盤と同じ)
研磨荷重 :30kPa
研磨液供給量:200ml/min( 0.6g/cm2・min)
被研磨基板 :CMP特性評価用市販パターンウエハであるSematech864(シリコン基板上に膜厚150nmの窒化ケイ素をCVD法で製膜後、エッチングで500nmの深さにパターンニングされた基板上に厚さ550nmのHDP−TEOS酸化珪素膜を形成したもの)又は、BPSG膜パターンウエハ(350nmの深さにパターンニングされたシリコン基板上に厚さ1000nmのBPSG膜を形成したもの)
平坦化性能は、Sematech864又はBPSG膜パターンウエハの残存膜厚を測定することで評価した。具体的には、P25、P50、P100、P250、P500パターン部(P25:凸部幅12.5μm/凹部幅12.5μmのLine&Spaceパターン、P50:凸部幅25μm/凹部幅25μmのLine&Spaceパターン、P100:凸部幅50μm/凹部幅50μmのLine&Spaceパターン、P250:凸部幅125μm/凹部幅125μmのLine&Spaceパターン、P500:凸部幅250μm/凹部幅250μmのLine&Spaceパターン)の残存膜厚を測定し、さらにこれら残存膜厚の値からStep Height(凹凸段差)を算出する。
BPSG膜パターンウエハ: Step Height=凸部残存膜厚+Si段差−凹部残存膜厚
ここで、Si段差とは、シリコンウエハ上にパターン形成された凹部の深さを表す。
実施例7希釈品および実施例2希釈品は比較例10希釈品に比べ、いずれのパターンにおいてもStep Heightの値は小さくなっており、平坦化性能が優れることがわかった。
さらに実施例7、2及び比較例10の研磨液組成物の希釈品(表5に記載)で、平坦化性能評価(2)と同様に研磨試験を行った。ただし、被研磨基板には熱酸化膜のブランケットウエハを使用した。60秒間研磨を行った後、過酸化水素(2%)を用い、ロールブラシで60秒洗浄を行った。ディフェクトはレーザー式欠陥検査装置(KLAテンコール社製、商品名:サーフスキャンSP1)を用い、ブランケットウエハ全面1枚あたりの数とサイズを求めた。なお、測定方法はウエハ表面にレーザーを照射し反射光の強度と角度から、ディフェクトの数とサイズを換算している。
表6にディフェクト数の結果を示す。
検査装置のレシピの設定上最も現実的と考えられる0.14μm以上レベルでのディフェクト数は比較例10の希釈品に対して実施例7、2の希釈品の方が、少なく性能に優れることがわかった。
Claims (12)
- ジヒドロキシエチルグリシン、体積平均粒子径が30〜500nmのセリア粒子、分散剤及び水系媒体を含有する半導体基板用研磨液組成物であって、該研磨液組成物中のセリア粒子の含有量が2〜22重量%、分散剤の含有量が0.001〜1.0重量%であり、該ジヒドロキシエチルグリシンと該セリア粒子の含有量比(ジヒドロキシエチルグリシン/セリア粒子)が1/5〜15/1(重量比)である、半導体基板用研磨液組成物。
- ジヒドロキシエチルグリシン、体積平均粒子径が30〜500nmのセリア粒子、分散剤及び水系媒体が配合されて得られる半導体基板用研磨液組成物であって、該研磨液組成物中の該ジヒドロキシエチルグリシンと該セリア粒子の含有量比(ジヒドロキシエチルグリシン/セリア粒子)が1/5〜15/1(重量比)であり、該研磨液組成物中、セリア粒子が2〜22重量%、分散剤が0.001〜1.0重量%および水系媒体が配合されて得られる半導体基板用研磨液組成物。
- 前記ジヒドロキシエチルグリシンと前記セリア粒子の含有量比(ジヒドロキシエチルグリシン/セリア粒子)が1/5〜1/1.15(重量比)である、請求項1又は2記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 水系媒体とセリア粒子とを除く成分中のジヒドロキシエチルグリシンの含有量が80〜99.98重量%である請求項1〜3いずれか記載の半導体基板用研磨液組成物。
- ジヒドロキシエチルグリシンの半導体基板用研磨液組成物中の含有量が0.4〜40重量%である請求項1〜4いずれか記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 水系媒体の半導体基板用研磨液組成物中の含有量が60〜97.599重量%である請求項1〜5いずれか記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 分散剤が、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、アクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体の塩およびエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドブロック共重合体からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜6いずれか記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 半導体基板が、その表面に少なくともケイ素を含み50〜2000nmの凹凸段差形状を有する膜が形成されてなるものである請求項1〜7いずれか記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 請求項1〜8いずれか記載の半導体基板用研磨液組成物を希釈した液を、被研磨基板1cm2当たり0.01〜10g/分の供給速度で該基板に供給する工程を含む半導体基板の研磨方法。
- 5〜100kPaの研磨荷重で研磨パッドを押し当てて被研磨基板を研磨する請求項9記載の半導体基板の研磨方法。
- 請求項9又は10記載の研磨方法により被研磨基板を研磨する工程を有する半導体装置の製造方法。
- 単結晶基板上に絶縁膜を形成しその上に金属電極を配する素子形成工程、前記素子間を金属配線化する配線工程、前記工程を経て得られる基板をチップ化する工程を含む半導体装置の製造方法であって、素子形成工程及び/又は配線工程で請求項9又は10記載の研磨方法により被研磨基板を研磨する工程を有する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006280740A JP5288697B2 (ja) | 2005-10-14 | 2006-10-13 | 半導体基板用研磨液組成物 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005300633 | 2005-10-14 | ||
JP2005300633 | 2005-10-14 | ||
JP2006280740A JP5288697B2 (ja) | 2005-10-14 | 2006-10-13 | 半導体基板用研磨液組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007134696A JP2007134696A (ja) | 2007-05-31 |
JP5288697B2 true JP5288697B2 (ja) | 2013-09-11 |
Family
ID=38156056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006280740A Active JP5288697B2 (ja) | 2005-10-14 | 2006-10-13 | 半導体基板用研磨液組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5288697B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101603361B1 (ko) * | 2008-09-12 | 2016-03-14 | 페로 코포레이션 | 화학적-기계적 연마 조성물 및 그 제조 및 사용 방법 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003060163A (ja) * | 2001-08-14 | 2003-02-28 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
JP2003234315A (ja) * | 2001-12-04 | 2003-08-22 | Sanyo Chem Ind Ltd | Cmpプロセス用研磨液 |
JP2004027042A (ja) * | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Yuka Sangyo Kk | 微粒子分散ゲル化体及びそれから得られた微粒子分散液 |
JP2004247542A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Kao Corp | 精密部品用基板の製造方法 |
JP2004247605A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Toshiba Corp | Cmp用スラリーおよび半導体装置の製造方法 |
JP4546071B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2010-09-15 | パナソニック株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
2006
- 2006-10-13 JP JP2006280740A patent/JP5288697B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007134696A (ja) | 2007-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI384058B (zh) | 半導體基板用研磨液組合物 | |
JP6434501B2 (ja) | 酸化物および窒化物に選択的な高除去速度および低欠陥を有するcmp組成物 | |
CN104835732B (zh) | 选择性地抛光碳化硅膜的方法 | |
KR102283152B1 (ko) | 기판을 연마하기 위한 습식 공정 세리아 조성물, 및 이와 관련된 방법 | |
JPWO2007029465A1 (ja) | 研磨剤、被研磨面の研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法 | |
CN101568615A (zh) | 研磨液组合物 | |
US20090156006A1 (en) | Compositions and methods for cmp of semiconductor materials | |
KR102444499B1 (ko) | 연마용 조성물 및 그것을 사용한 연마 방법 | |
JP5105869B2 (ja) | 研磨液組成物 | |
KR102556208B1 (ko) | Sti 웨이퍼 연마에서 감소된 디싱을 나타내는 cmp 조성물 | |
JP2009272601A (ja) | 研磨剤、これを用いた基板の研磨方法並びにこの研磨方法に用いる溶液及びスラリー | |
JP4027929B2 (ja) | 半導体基板用研磨液組成物 | |
JP5516594B2 (ja) | Cmp研磨液、並びに、これを用いた研磨方法及び半導体基板の製造方法 | |
JP7356932B2 (ja) | 研磨用組成物及び研磨方法 | |
JP2009260236A (ja) | 研磨剤、これを用いた基板の研磨方法並びにこの研磨方法に用いる溶液及びスラリー | |
JP5288697B2 (ja) | 半導体基板用研磨液組成物 | |
JP6191433B2 (ja) | 研磨剤および研磨方法 | |
US10640679B2 (en) | CMP compositions selective for oxide and nitride with improved dishing and pattern selectivity | |
TWI625372B (zh) | 低介電基板之研磨方法 | |
CN112552824B (zh) | 研磨用组合物和研磨方法 | |
JP2006173411A (ja) | 半導体基板用研磨液組成物 | |
JP6551136B2 (ja) | Cmp用研磨液及び研磨方法 | |
JP2018053138A (ja) | 金属酸化物粒子分散液 | |
JP2015120846A (ja) | 研磨剤および研磨方法 | |
JP6627283B2 (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: 20090915 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120131 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120329 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120926 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121122 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130603 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130604 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5288697 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |