JP5915842B2 - 化学機械研磨方法 - Google Patents
化学機械研磨方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5915842B2 JP5915842B2 JP2011281528A JP2011281528A JP5915842B2 JP 5915842 B2 JP5915842 B2 JP 5915842B2 JP 2011281528 A JP2011281528 A JP 2011281528A JP 2011281528 A JP2011281528 A JP 2011281528A JP 5915842 B2 JP5915842 B2 JP 5915842B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chemical mechanical
- polishing
- mechanical polishing
- aqueous dispersion
- silica particles
- 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 408
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 141
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 61
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 142
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 107
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 102
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 27
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 22
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims description 15
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 claims description 12
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 claims description 12
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims description 8
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 4
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 4
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 107
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 12
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 12
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 11
- -1 for example Chemical compound 0.000 description 11
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 7
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N Peracetic acid Chemical compound CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N beta-cyclodextrin Chemical compound OC[C@H]([C@H]([C@@H]([C@H]1O)O)O[C@H]2O[C@@H]([C@@H](O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O3)[C@H](O)[C@H]2O)CO)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]3O[C@@H]1CO WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 2
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920000858 Cyclodextrin Polymers 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001116 FEMA 4028 Substances 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011175 beta-cyclodextrine Nutrition 0.000 description 2
- 229960004853 betadex Drugs 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000007521 mechanical polishing technique Methods 0.000 description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 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 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HIVGXUNKSAJJDN-UHFFFAOYSA-N [Si].[P] Chemical compound [Si].[P] HIVGXUNKSAJJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MXSJNBRAMXILSE-UHFFFAOYSA-N [Si].[P].[B] Chemical compound [Si].[P].[B] MXSJNBRAMXILSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000000366 colloid method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical class OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 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
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N periodic acid Chemical compound OI(=O)(=O)=O KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L persulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])OOS(=O)(=O)[O-] JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000004714 phosphonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Description
本発明に係る化学機械研磨方法の一態様は、
研磨パッドを定盤に固定し、前記研磨パッドの研磨層に化学機械研磨用水系分散体を供給しながら前記研磨層に半導体基板を接触させて研磨する化学機械研磨方法において、
前記化学機械研磨用水系分散体が、(A)長径(Rmax)と短径(Rmin)との比率(Rmax/Rmin)が1.1以上1.5以下であるシリカ粒子と、(B)2つ以上のカルボキシル基を有する化合物と、を含み、
前記研磨層の表面粗さ(Ra)が1μm以上10μm以下の範囲にあることを特徴とする。
適用例1の化学機械研磨方法において、
前記研磨パッドの研磨層のデュロD硬度が50D以上80D以下であることができる。
適用例1または適用例2の化学機械研磨方法において、
前記研磨パッドの研磨層を23℃の水に4時間浸漬したときの表面硬度が2N/mm2以上10N/mm2以下であることができる。
適用例1ないし適用例3のいずれか一例の化学機械研磨方法において、
前記化学機械研磨用水系分散体中に含まれる前記(A)シリカ粒子の、平均一次粒子径が0.01μm以上0.1μm以下であり、かつ、平均二次粒子径が0.02μm以上0.3μm以下であることができる。
適用例1ないし適用例4のいずれか一例の化学機械研磨方法において、
前記化学機械研磨用水系分散体を動的光散乱式粒径分布測定装置にて測定して算出される平均粒子径が0.04μm以上0.5μm以下の範囲にあることができる。
適用例1ないし適用例5のいずれか一例の化学機械研磨方法において、
前記化学機械研磨用水系分散体を動的光散乱式粒径分布測定装置にて測定して得られる粒子径分布において、最も高い検出頻度(Fb)を示す粒子径(Db)が35nm<Db≦90nmの範囲にあって、粒子径(Da)が90nm<Da≦100nmの範囲の検出頻度(Fa)と前記検出頻度(Fb)との比率(Fa/Fb)が0.5以下であることができる。
適用例1ないし適用例6のいずれか一例の化学機械研磨方法において、
前記化学機械研磨用水系分散体中に含まれる前記(A)シリカ粒子の含有量が0.1質量%以上20質量%以下であることができる。
適用例1ないし適用例7のいずれか一例の化学機械研磨方法において、
前記(B)化合物が、シュウ酸、マロン酸、酒石酸、グルタル酸、リンゴ酸、クエン酸およびマレイン酸から選択される少なくとも1種であることができる。
適用例1ないし適用例8のいずれか一例の化学機械研磨方法において、
前記化学機械研磨用水系分散体が、さらに(C)水溶性高分子を含むことができる。
適用例1ないし適用例9のいずれか一例の化学機械研磨方法において、
前記化学機械研磨用水系分散体が、さらに(D)酸化剤を含むことができる。
本実施の形態に係る化学機械研磨方法は、研磨パッドを定盤に固定し、前記研磨パッドの研磨層に化学機械研磨用水系分散体を供給しながら前記研磨層に半導体基板を接触させて研磨する化学機械研磨方法において、前記化学機械研磨用水系分散体が、(A)長径(Rmax)と短径(Rmin)との比率(Rmax/Rmin)が1.1以上1.5以下であるシリカ粒子と、(B)2つ以上のカルボキシル基を有する化合物と、を含み、前記研磨パッドの研磨層の表面粗さ(Ra)が1μm以上10μm以下の範囲にあることを特徴とする。以下、本実施の形態に係る化学機械研磨方法で用いられる化学機械研磨用水系分散体、研磨パッド、研磨装置の順に説明する。
本実施の形態で使用される化学機械研磨用水系分散体は、(A)長径(Rmax)と短径(Rmin)との比率(Rmax/Rmin)が1.1以上1.5以下であるシリカ粒子と、(B)2つ以上のカルボキシル基を有する化合物と、を含有する。以下において、(A)〜(D)の各成分を「(A)成分」等と省略して記載することがある。
(A)シリカ粒子は、絶縁膜等の被研磨面を機械的に研磨する成分である。(A)シリカ粒子としては、例えば、気相中で塩化ケイ素、塩化アルミニウム、塩化チタン等を酸素および水素と反応させるヒュームド法により合成されたシリカ粒子;金属アルコキシドから加水分解縮合して合成するゾルゲル法により合成されたシリカ粒子;精製により不純物を除去した無機コロイド法等により合成されたコロイダルシリカ粒子が挙げられる。これらの中でも、分散安定性に優れ、また粒子径の制御が容易で、粗大粒子によるスクラッチの発生を抑制しやすい観点から、コロイダルシリカ粒子が好ましい。
1nm<di≦10.0nm、
10.0nm<di≦11.4nm、
11.4nm<di≦13.1nm、
13.1nm<di≦15.0nm、
15.0nm<di≦17.1nm、
17.1nm<di≦19.6nm、
19.6nm<di≦22.5nm、
22.5nm<di≦25.7nm、
25.7nm<di≦29.5nm、
29.5nm<di≦33.8nm、
33.8nm<di≦38.7nm、
38.7nm<di≦44.3nm、
44.3nm<di≦50.7nm、
50.7nm<di≦58.1nm、
58.1nm<di≦66.6nm、
66.6nm<di≦76.2nm、
76.2nm<di≦87.3nm、
87.3nm<di≦100.0nm、
100.0nm<di≦114.5nm、
114.5nm<di≦131.2nm、
131.2nm<di≦150.3nm、
150.3nm<di≦172.1nm、
172.1nm<di≦197.1nm、
197.1nm<di≦225.8nm、
225.8nm<di≦296.2nm、
296.2nm<di≦339.3nm、
339.3nm<di≦388.6nm、
388.6nm<di≦445.1nm、
445.1nm<di≦509.8nm、
509.8nm<di≦583.9nm、
583.9nm<di≦668.7nm、
668.7nm<di≦766.0nm、
766.0nm<di≦877.3nm。
本実施の形態で使用される化学機械研磨用水系分散体は、(B)2つ以上のカルボキシル基を有する化合物を含有することにより、被研磨面でのスクラッチの発生を抑制すると共に、pH調整剤の添加量を最適化することが容易となり、また塩溶効果により化学機械研磨用水系分散体の貯蔵安定性が向上する。
本実施の形態で使用される化学機械研磨用水系分散体は、(C)水溶性高分子を含有してもよい。(C)水溶性高分子を含有することで、層間絶縁膜に及ぼす研磨圧力を低減させることができる。これにより、層間絶縁膜を研磨圧力によって損傷させることなく高速で研磨することが可能となる。一般に低誘電率絶縁膜(Low−k膜)は、他の層間絶縁膜よりも機械的強度が相対的に低い。そのため、Low−k膜を研磨対象とする場合、(C)水溶性高分子を添加することにより、Low−k膜の損傷を防ぎながら高速で研磨することが可能となる。
本実施の形態で使用される化学機械研磨用水系分散体は、(D)酸化剤を含有してもよい。(D)酸化剤を含有することで、研磨速度がさらに向上する。酸化剤としては、広範囲の酸化剤を使用することができ、例えば、過酸化水素水、酸化性金属塩、酸化性金属錯体、非金属系酸化剤の過酢酸や過ヨウ素酸、鉄系イオンのニトレート、スルフェート、EDTA、シトレート、フェリシアン化カリウム等、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第4級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、あるいは過酸化物のその他のカチオン塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、硝酸塩、過マンガン酸塩、過硫酸塩およびこれらの混合物が挙げられる。
1.1.5.1.pH調整剤
本実施の形態で使用される化学機械研磨用水系分散体のpHの値は、酸性の場合、好ましくは1.5〜4.5、より好ましくは2〜4である。塩基性の場合、好ましくは8〜12であり、より好ましくは9〜11.5である。pHの値が上記範囲にあると、(A)シリカ粒子の凝集や溶解等を引き起こすことなく安定性が向上し、良好な配線パターンが得られやすい。
本実施の形態で使用される化学機械研磨用水系分散体は、必要に応じて、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤またはカチオン性界面活性剤を添加することができる。上記非イオン性界面活性剤としては、例えば、高級アルコール、脂肪酸エーテル、脂肪酸エステル等が挙げられる。上記アニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族せっけん、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等が挙げられる。上記カチオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等が挙げられる。これらの界面活性剤は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することもできる。
本実施の形態で使用される化学機械研磨用水系分散体は、純水に直接(A)成分、(B)成分、必要に応じてその他の成分を添加して混合・撹拌することにより調製することができる。このようにして得られた化学機械研磨用水系分散体をそのまま使用してもよいが、各成分を高濃度で含有する(すなわち、濃縮された)化学機械研磨用水系分散体を調製し、使用時に所望の濃度に希釈して使用してもよい。
本実施の形態で使用される研磨パッドの構成としては、少なくとも一方の面に研磨層を備えていれば特に限定されない。前記研磨層は、化学機械研磨を行う際に被研磨物と接触する面(以下、単に「研磨面」ともいう)の表面粗さ(Ra)が1μm以上10μm以下の範囲にあることを特徴とする。以下、かかる化学機械研磨パッドについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
1.2.1.1.形状および材質
図5は、図4における領域Iの拡大図であり、研磨層10の詳細な形状を模式的に示した断面図である。図5に示すように、研磨面20には、複数の凹部16が形成されていることが好ましい。凹部16は、化学機械研磨の際に供給される化学機械研磨用水系分散体を保持し、これを研磨面20に均一に分配すると共に、研磨屑や使用済みの化学機械研磨用水系分散体等の廃棄物を一時的に滞留させ、外部へ排出するための経路となる機能を有する。
研磨層10の研磨面20における表面粗さ(Ra)は、1μm以上10μm以下の範囲であればよく、2μm以上8μm以下であることが好ましい。研磨面20の表面粗さ(Ra)が前記範囲にあると、前述した化学機械研磨用水系分散体中に含まれている(A)シリカ粒子が研磨面20の窪み部分に入り込みやすくなる。その結果、前記粒子が研磨面20の窪み部分で保持されて滞留することにより、研磨速度がより向上する。さらに、研磨面20の表面粗さ(Ra)が前記範囲にあると、(A)シリカ粒子が局部的に大きな圧力で被研磨面と接触することを避けるクッションとして研磨面20が作用することができ、被研磨面のスクラッチを抑制することができる。この際、(A)シリカ粒子の比率(Rmax/Rmin)が上記範囲にあると、研磨層の窪み部分に入り込んだ(A)シリカ粒子と被研磨面との引っ掛かりおよび摩擦力が適度となるため、スクラッチ等の欠陥を低減しながら、絶縁膜に対する高研磨速度と高平坦化を両立させることができる。表面粗さ(Ra)が前記範囲未満である場合、研磨面20が略平坦であることを示しており、研磨面20において(A)シリカ粒子の保持・滞留が起こりにくくなるため、研磨速度が大幅に低下することがある。一方、表面粗さ(Ra)が前記範囲を超える場合、研磨面20の窪み部分の体積が大きくなることで、該窪み部分における(A)シリカ粒子が相対的に不足することになる。その結果、研磨面20における(A)シリカ粒子の保持・滞留が起こりにくくなり、研磨速度が低下することがある。
研磨層10のデュロD硬度は、50D以上80D以下であることが好ましく、55D以上80D以下であることがより好ましく、55D以上75D以下であることがさらに好ましく、60D以上70D以下であることが特に好ましい。
研磨層10のウエット状態における表面硬度は、2N/mm2以上10N/mm2以下であることが好ましく、3N/mm2以上9N/mm2以下であることがより好ましく、4N/mm2以上8N/mm2以下であることが特に好ましい。研磨層のウエット状態における表面硬度は、研磨工程時における実際の表面硬度を表す指標となる。
支持層12は、研磨パッド100において、研磨装置用定盤14に研磨層10を支持するために用いられる。支持層12は、接着層であってもよいし、接着層を両面に有するクッション層であってもよい。
本実施の形態で使用される研磨パッドの製造方法の一例について説明する。
まず、ポリウレタン(好ましくは熱可塑性ポリウレタン)、必要に応じて水溶性粒子、架橋剤、架橋助剤、有機フィラー、無機フィラー等の添加剤が添加された組成物を用意する。組成物の混練は、公知の混練機等により行うことができる。混練機としては、例えば、ロール、ニーダー、ルーダー、バンバリーミキサー、押出機(単軸、多軸)等が挙げられる。
本実施の形態で使用される研磨装置は、研磨パッドを定盤に固定し、前記研磨パッドの研磨層に化学機械研磨用水系分散体を供給しながら前記研磨層に半導体基板を接触させて研磨することができる研磨装置であれば特に限定されない。
本実施の形態に係る化学機械研磨方法の用途としては、特に限定されるものではないが、絶縁膜を研磨する用途に好適である。具体的な用途としては、微細素子分離工程(STI工程)における絶縁膜研磨、多層化配線基板の層間絶縁膜研磨等が挙げられる。上記STI工程における研磨対象となる絶縁膜または多層化配線基板の層間絶縁膜を構成する材料としては、例えば熱酸化膜、PETEOS(Plasma Enhanced−TEOS)膜、HDP(High Density Plasma Enhanced−TEOS)膜、熱CVD法により得られる酸化シリコン膜、BPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass)膜、PSG(Phosphorus Silicon Glass)膜等が挙げられる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
以下の方法により、表1および表2に記載のシリカ粒子を含む水分散体A1〜A9をそれぞれ調製した。
3容量のテトラエトキシシランと1容量のエタノールを混合して原料溶液を得た。反応槽にあらかじめエタノール、イオン交換水、およびアンモニアを混合した反応溶媒を仕込んだ。反応溶媒の温度を20℃に維持するように冷却しながら、反応溶媒9容量当たり1容量の原料溶液を反応槽に滴下して、コロイダルシリカのアルコール分散体を得た。
次いで、ロータリーエバポレータを用い、得られたアルコール分散体の温度を80℃に維持しながらイオン交換水を添加しつつアルコールを除去する操作を数回繰り返した。この操作により、表1に記載のコロイダルシリカ粒子を含む水分散体(A1〜A4)をそれぞれ調製した。なお、前記の操作において、アンモニア濃度と滴下速度を調整することによりコロイダルシリカの粒子径を制御した。
コンデンサー付留出管を備えたガラス容器中に、イオン交換水2900容量、トリエタノールアミン1容量を仕込み、反応容器内液温を70〜90℃に保ちながら、テトラメチルシリケート520容量を攪拌下に約3時間かけて連続的に供給した。反応容器内の反応混合物を更に95±5℃に加熱し、生成したメタノールをコンデンサー付留出管から留出温度90±10℃で水と共に留出させ、コロイダルシリカ粒子を含む水分散体を得た。
そのコロイダルシリカ粒子を含む水分散体90容量、イオン交換水940容量およびトリエタノールアミン1容量を、コンデンサー付留出管を備えたガラス容器中に仕込み、反応容器内の液温を80℃に保ちながら、テトラメチルシリケート410容量を攪拌下に3時間かけて連続的に供給した。
反応容器内の液面を一定に保ったまま、イオン交換水を添加しながら、反応混合物を更に95±5℃に加熱し、生成したメタノールをコンデンサー付留出管から留出温度90±10℃で水と共に留出させ、表2に記載のコロイダルシリカ粒子(A5〜A8)を含む水分散体を得た。なお、前記の操作において、反応温度、攪拌速度、及び反応時間を調整することによりコロイダルシリカの粒子径を制御した。
ヒュームドシリカ粒子(日本アエロジル株式会社製、商品名「アエロジル#90」、平均一次粒子径0.02μm)を、イオン交換水中に超音波分散機を用いて分散させた。これを孔径5μmのフィルターで濾過することにより、表2に記載のヒュームドシリカ粒子(A9)を得た。この水分散体中に含まれるヒュームドシリカの平均二次粒子径は、0.
22μmであった。
マレイン酸を0.3質量部、ポリアクリル酸(東亞合成株式会社製、商品名「AC−10H」、Mw:15万)を0.1質量部、コロイダルシリカ水分散体A1を固形分として3質量部となるように混合し、さらに水酸化カリウムをpHが10.5になるように添加し、全構成成分の量が100質量部となるようにイオン交換水をポリエチレン製の瓶に加えて1時間撹拌した後、孔径0.5μmのフィルターでろ過し、表1に記載の実施例1の化学機械研磨用水系分散体S1を作製した。
2.3.1.平均粒子径の測定
上記で作製した化学機械研磨用水系分散体をそのまま測定用試料とした。その測定用試料を、動的光散乱式粒径分布測定装置(株式会社堀場製作所製、型番「LB−550」)を用いて測定することにより粒子径分布を得た。得られた粒子径分布から、化学機械研磨用水系分散体中に含まれる粒子の平均粒子径を求めた。また、得られた粒子径分布から、化学機械研磨用水系分散体中に含まれる粒子の最も高い検出頻度(Fb)を示す粒子径区間を求め、さらに87.3nm〜100.0nmの範囲における検出頻度(Fa)から検出頻度比率(Fa/Fb)を求めた。その結果を表1および表2に併せて示す。
作製した化学機械研磨用水系分散体を100ccのガラス管に入れ、25℃で6ヶ月静置保管したときの沈降物の有無を目視により確認した。その結果を表1および表2に併せて示す。表1および表2において、粒子の沈降および濃淡差が認められない場合を「良好」、粒子の沈降および濃淡差が認められた場合を「不良」と評価した。
2.4.1.研磨パッドP1〜P7の作製
非脂環式熱可塑性ポリウレタン(BASF社製、商品名「エラストラン1174D」、硬度70D)を50質量部、脂環式熱可塑性ポリウレタン(BASF社製、商品名「エラストランNY1197A」、硬度61D)を50質量部、水溶性粒子としてβ−サイクロデキストリン(塩水港精糖株式会社製、商品名「デキシパールβ−100」、平均粒径20μm)29質量部を、200℃に調温されたルーダーにより混練して熱可塑性ポリウレタン組成物を作製した。作製した熱可塑性ポリウレタン組成物を、プレス金型内で180℃で圧縮成型し、直径845mm、厚さ3.2mmの円柱状の成型体を作製した。次に、作製した成型体の表面をサンドペーパーで研磨して厚みを調整し、さらに切削加工機(加藤機械株式会社製)により幅0.5mm、深さ1.0mm、ピッチ1.5mmの同心円状の凹部を形成し外周部を切り離すことで、直径600mm、厚さ2.8mmの研磨層を得た。このようにして作製した研磨層のうち凹部を形成していない面へ両面テープ#422JA(3M社製)を貼り付け、研磨層を化学機械研磨装置(荏原製作所社製、形式「EPO−112」)に装着し、ドレッサー(アライド社製、商品名「#325−63R」)を用いてドレッシング処理して、研磨パッドP1を作製した。
空気雰囲気下で、撹拌機を備えた2Lの4つ口セパラブルフラスコに、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル(日油株式会社製、商品名「ユニオールDA400」)を38質量部およびポリテトラメチレングリコール(保土谷化学工業株式会社製、商品名「PTG−1000SN」、Mn:1012)を31質量部投入し、40℃に調温して撹拌した。次いで、前記フラスコに、80℃の油浴で溶解させた4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名「MILLIONATE MT」)を31質量部加え、15分撹拌・混合した。次いで、得られた混合物を表面加工されたSUS製のバットに拡げ、110℃で1時間静置して反応させ、さらに80℃で16時間アニールし、熱可塑性のポリウレタンAを得た。熱可塑性ポリウレタンとしてポリウレタンAを用い、組成物の他の成分および含有量を表3に記載したものに変更したこと以外は、上記の研磨パッドP1と同様にして研磨パッドP8〜P11を作製した。なお、研磨パッドP11を作製する際、サンドペーパーで研磨しドレッシング処理する工程を行わなかった。
市販の研磨パッド(ROHM&HAAS社製、商品名「IC1000」、熱架橋ポリウレタン樹脂により研磨層が作製されている)を使用した。かかる研磨パッドの研磨層をドレッシング処理することにより表面粗さ(Ra)を調整して、研磨パッドP12〜P15を作製した。後述する方法により研磨層の物性を評価したところ、デュロD硬度は63D、表面硬度は14.5N/mm2であった。
・「PU1−1」:非脂環式熱可塑性ポリウレタン(BASF社製、商品名「エラストラン1174D」、硬度70D)
・「PU1−2」:非脂環式熱可塑性ポリウレタン(BASF社製、商品名「エラストラン1180A」、硬度41D)
・「PU2−1」:脂環式熱可塑性ポリウレタン(BASF社製、商品名「エラストランNY1197A」、硬度61D)
・「β−CD」:β−サイクロデキストリン(平均粒径20μm、塩水港精糖株式会社製、商品名「デキシパールβ−100」)
2.5.1.表面粗さ(Ra)の測定
上記で作製された研磨パッドの研磨層のうち任意の部位について、表面粗さ測定機(株式会社ミツトヨ製、「SURFTEST」)を用いて、速度0.5mm/s、基準長さ0.8mmの条件で縦方向および横方向についてそれぞれ5区間の粗さ曲線を2回測定した。得られた粗さ曲線から、平均線から測定曲線までの偏差の絶対値の平均を求め、その値を研磨面の表面粗さ(μm)とした。その結果を表3に併せて示す。
上記で作製された研磨パッドの研磨層について、デュロD硬度を測定した。研磨層のデュロD硬度は、「JIS K6253」に準拠して測定した。その結果を表3に併せて示す。
上記で作製された研磨パッドの研磨層について、ウエット状態の表面硬度を測定した。研磨層のウエット状態における表面硬度は、23℃の水に4時間浸漬させた研磨層について、ナノインデンター(FISCHER社製、型式「HM2000」)を使用し、300mN押し込み時のユニバーサル硬さ(HU)を表面硬度として測定した。その結果を表3に併せて示す。
化学機械研磨装置(株式会社荏原製作所製、型式「EPO112」)に表4に記載の研磨パッドを装着し、表4に記載の化学機械研磨用水系分散体を供給しながら、下記の研磨速度測定用基板につき、下記の研磨条件にて1分間研磨処理を行い、下記の手法によって研磨速度、平坦性、およびスクラッチの個数を評価した。これらの結果を表4に併せて示す。
(1)研磨速度測定用基板
・膜厚20,000ÅのPETEOSが積層された8インチシリコン基板
(2)研磨条件
・ヘッド回転数:107rpm
・ヘッド荷重:300gf/cm2
・テーブル回転数:100rpm
・化学機械研磨水系分散体の供給速度:200mL/分
この場合における化学機械研磨用水系分散体の供給速度とは、全供給液の供給量の合計を単位時間当たりで割り付けた値をいう。
(3)研磨速度の算出方法
PETEOS膜は、光干渉式膜厚測定器(ナノメトリクス・ジャパン社製、形式「Nanospec6100」)を用いて、研磨処理後の膜厚を測定し、化学機械研磨により減少した膜厚および研磨時間から研磨速度を算出した。
上記のPETEOS膜付きウエハの被研磨面を、光干渉式膜厚測定器(ナノメトリクス・ジャパン社製、形式「Nanospec6100」)を用いて、研磨処理前後の膜厚を測定し、研磨処理前後の膜厚の差分の標準偏差(σ)を研磨処理前後の膜厚の差分の平均値(AVG)で除した値を百分率(%)で示した。その結果を表4に併せて示す。平坦性(σ/AVG)は、5%以下であると良好であると判断できる。
上記のPETEOS膜付きウエハの被研磨面を、欠陥検査装置(KLAテンコール社製、形式「KLA2351」)を使用して研磨傷(スクラッチ)の数を測定した。その結果を表4に併せて示す。表4において、ウエハ一枚あたりのスクラッチ個数を「個/ウェハ」という単位を付して記す。スクラッチ個数は、100個/ウエハ以下であると良好であると判断できる。
実施例1〜11に係る化学機械研磨方法によれば、PETEOS膜に対する研磨速度が1800Å/分以上と十分に高く、スクラッチ個数も35個/ウエハ以下に抑制され、平坦性も良好であった。
Claims (10)
- 研磨パッドを定盤に固定し、前記研磨パッドの研磨層に化学機械研磨用水系分散体を供給しながら前記研磨層に半導体基板を接触させて研磨する化学機械研磨方法において、
前記化学機械研磨用水系分散体が、(A)長径(Rmax)と短径(Rmin)との比率(Rmax/Rmin)が1.1以上1.5以下であるシリカ粒子と、(B)2つ以上のカルボキシル基を有する化合物と、を含み、
前記研磨層の表面粗さ(Ra)が1μm以上10μm以下の範囲にあることを特徴とする、化学機械研磨方法。 - 前記研磨パッドの研磨層のデュロD硬度が50D以上80D以下である、請求項1に記載の化学機械研磨方法。
- 前記研磨パッドの研磨層を23℃の水に4時間浸漬したときの表面硬度が2N/mm2以上10N/mm2以下である、請求項1または請求項2に記載の化学機械研磨方法。
- 前記化学機械研磨用水系分散体中に含まれる前記(A)シリカ粒子の、平均一次粒子径が0.01μm以上0.1μm以下であり、かつ、平均二次粒子径が0.02μm以上0.3μm以下である、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の化学機械研磨方法。
- 前記化学機械研磨用水系分散体を動的光散乱式粒径分布測定装置にて測定して算出される平均粒子径が0.04μm以上0.5μm以下の範囲にある、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の化学機械研磨方法。
- 前記化学機械研磨用水系分散体を動的光散乱式粒径分布測定装置にて測定して得られる粒子径分布において、最も高い検出頻度(Fb)を示す粒子径(Db)が35nm<Db≦90nmの範囲にあって、粒子径(Da)が90nm<Da≦100nmの範囲の検出頻度(Fa)と前記検出頻度(Fb)との比率(Fa/Fb)が0.5以下である、請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の化学機械研磨方法。
- 前記化学機械研磨用水系分散体中に含まれる前記(A)シリカ粒子の含有量が0.1質量%以上20質量%以下である、請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の化学機械研磨方法。
- 前記(B)化合物が、シュウ酸、マロン酸、酒石酸、グルタル酸、リンゴ酸、クエン酸およびマレイン酸から選択される少なくとも1種である、請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の化学機械研磨方法。
- 前記化学機械研磨用水系分散体が、さらに(C)水溶性高分子を含む、請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の化学機械研磨方法。
- 前記化学機械研磨用水系分散体が、さらに(D)酸化剤を含む、請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の化学機械研磨方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011281528A JP5915842B2 (ja) | 2010-12-22 | 2011-12-22 | 化学機械研磨方法 |
Applications Claiming Priority (15)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010285272 | 2010-12-22 | ||
JP2010285272 | 2010-12-22 | ||
JP2011135141 | 2011-06-17 | ||
JP2011135141 | 2011-06-17 | ||
JP2011137019 | 2011-06-21 | ||
JP2011137019 | 2011-06-21 | ||
JP2011138150 | 2011-06-22 | ||
JP2011138150 | 2011-06-22 | ||
JP2011144126 | 2011-06-29 | ||
JP2011144124 | 2011-06-29 | ||
JP2011144126 | 2011-06-29 | ||
JP2011144125 | 2011-06-29 | ||
JP2011144125 | 2011-06-29 | ||
JP2011144124 | 2011-06-29 | ||
JP2011281528A JP5915842B2 (ja) | 2010-12-22 | 2011-12-22 | 化学機械研磨方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013033897A JP2013033897A (ja) | 2013-02-14 |
JP5915842B2 true JP5915842B2 (ja) | 2016-05-11 |
Family
ID=47069215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011281528A Active JP5915842B2 (ja) | 2010-12-22 | 2011-12-22 | 化学機械研磨方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5915842B2 (ja) |
TW (1) | TWI568541B (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6483089B2 (ja) * | 2013-04-17 | 2019-03-13 | シルボンド・コーポレイションSilbond Corporation | コロイドゾルとその製造方法 |
CN106716531B (zh) * | 2014-10-14 | 2019-06-04 | Hoya株式会社 | 磁盘用基板的制造方法和磁盘的制造方法 |
US10037889B1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-07-31 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Cationic particle containing slurries and methods of using them for CMP of spin-on carbon films |
TWI743989B (zh) * | 2019-11-15 | 2021-10-21 | 日商Jsr股份有限公司 | 化學機械研磨用組成物以及化學機械研磨方法 |
TW202120637A (zh) * | 2019-11-15 | 2021-06-01 | 日商Jsr股份有限公司 | 化學機械研磨用組成物以及化學機械研磨方法 |
JP7443857B2 (ja) | 2020-03-18 | 2024-03-06 | 三菱ケミカル株式会社 | シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法 |
US11759909B2 (en) * | 2020-06-19 | 2023-09-19 | Sk Enpulse Co., Ltd. | Polishing pad, preparation method thereof and method for preparing semiconductor device using same |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4944836A (en) * | 1985-10-28 | 1990-07-31 | International Business Machines Corporation | Chem-mech polishing method for producing coplanar metal/insulator films on a substrate |
JP2000232082A (ja) * | 1998-12-11 | 2000-08-22 | Toray Ind Inc | 研磨パッドおよび研磨装置 |
WO2001012741A1 (en) * | 1999-08-13 | 2001-02-22 | Cabot Microelectronics Corporation | Polishing system with stopping compound and method of its use |
EP1588803A1 (en) * | 2004-04-21 | 2005-10-26 | JSR Corporation | Chemical mechanical polishing pad, manufacturing process thereof and chemical mechanical polishing method |
JP4475404B2 (ja) * | 2004-10-14 | 2010-06-09 | Jsr株式会社 | 研磨パッド |
US7790618B2 (en) * | 2004-12-22 | 2010-09-07 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Selective slurry for chemical mechanical polishing |
JP4963825B2 (ja) * | 2005-11-16 | 2012-06-27 | 日揮触媒化成株式会社 | 研磨用シリカゾルおよびそれを含有してなる研磨用組成物 |
EP2020680A4 (en) * | 2006-04-24 | 2011-09-21 | Hitachi Chemical Co Ltd | POLISHING LIQUID FOR CMP AND POLISHING METHOD |
JP2008124377A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Jsr Corp | 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法、ならびに化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット |
JP2008235481A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 半導体ウエハ研磨用組成物、その製造方法、及び研磨加工方法 |
JP5143518B2 (ja) * | 2007-09-27 | 2013-02-13 | 株式会社クラレ | 繊維複合研磨パッド |
JP5240202B2 (ja) * | 2007-10-23 | 2013-07-17 | 日立化成株式会社 | Cmp研磨液及びこれを用いた基板の研磨方法 |
-
2011
- 2011-12-21 TW TW100147748A patent/TWI568541B/zh active
- 2011-12-22 JP JP2011281528A patent/JP5915842B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201231220A (en) | 2012-08-01 |
TWI568541B (zh) | 2017-02-01 |
JP2013033897A (ja) | 2013-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5915842B2 (ja) | 化学機械研磨方法 | |
JP6044630B2 (ja) | 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法 | |
JP4894981B2 (ja) | 研磨剤、濃縮1液式研磨剤、2液式研磨剤及び基板の研磨方法 | |
TWI343944B (en) | Cmp slurry, preparation method thereof and method of polishing substrate using the same | |
JP2010153781A (ja) | 基板の研磨方法 | |
JP5413456B2 (ja) | 半導体基板用研磨液及び半導体基板の研磨方法 | |
WO2014034358A1 (ja) | 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法 | |
WO2012070542A1 (ja) | スラリー、研磨液セット、研磨液、基板の研磨方法及び基板 | |
WO2019181016A1 (ja) | 研磨液、研磨液セット及び研磨方法 | |
JP6517555B2 (ja) | 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法 | |
JP2010153782A (ja) | 基板の研磨方法 | |
WO2014034379A1 (ja) | 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法 | |
JP2015088495A (ja) | 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法 | |
JP2015129217A (ja) | 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法 | |
JP6965999B2 (ja) | スラリ及び研磨方法 | |
WO2019182061A1 (ja) | 研磨液、研磨液セット及び研磨方法 | |
JP6888744B2 (ja) | スラリ及び研磨方法 | |
JP4784614B2 (ja) | 化学機械研磨用水系分散体 | |
JP2017220588A (ja) | 研磨液、研磨液セット及び基体の研磨方法 | |
WO2021084706A1 (ja) | 研磨液、研磨方法及び半導体部品の製造方法 | |
JP2009094450A (ja) | アルミニウム膜研磨用研磨液及び基板の研磨方法 | |
JP2020002358A (ja) | 低酸化物トレンチディッシング化学機械研磨 | |
JP4878728B2 (ja) | Cmp研磨剤および基板の研磨方法 | |
WO2022074835A1 (ja) | シリコン基板の研磨 | |
JP2022063116A (ja) | 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: 20140703 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150617 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150701 |
|
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: 20160309 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160322 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5915842 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |