JP6243671B2 - 研磨用組成物 - Google Patents
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Description
本発明の研磨用組成物は、有機化合物を含み、当該有機化合物は、ヒドロキシ基を2〜3個有する。上記のように、研磨用組成物に通常含まれる成分であるベンゾトリアゾール等の金属防食剤や界面活性剤等は、研磨表面に疎水性の保護膜を形成し、ディッシングを抑制する上で有用であることができる。しかし、このような有機物は、研磨対象物(例えば、銅)に付着したまま、洗浄してもとれない有機残となってしまう。
本発明の研磨用組成物中には、金属防食剤(本明細書中、単に「防食剤」とも称する)が含まれうる。本発明の研磨用組成物中に界面活性剤が含まれない場合は、金属防食剤は必須の成分となる。無論、界面活性剤と組み合わせて使用してもよい。研磨用組成物中に金属防食剤を加えることにより、研磨用組成物を用いた研磨で配線の脇に凹みが生じるのをより抑えることができる。また、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面にディッシング等の段差欠陥が生じるのをより抑えることができる。このように金属防食剤を含有させることによって各種の効果があるが、上記のように、研磨済みの研磨対象物に付着して、洗浄しても取れないという、いわゆる有機残の問題があった。このような有機残があると、半導体デバイス生産の歩留まりが低下するという問題がある。これに対し、本発明の研磨用組成物は、ヒドロキシ基を2〜3個有する有機化合物を含むため、有機残を低減させ、(有機残の多い異常品を減らす意味で、)半導体デバイス生産の歩留まりを向上させることができる。また、洗浄プロセスを簡略化できることから、プロセスコストの低減とプロセス時間の低減両面に効果がある。
本発明の研磨用組成物中には、界面活性剤が含まれうる。本発明の研磨用組成物中に金属防食剤が含まれない場合は、界面活性剤は必須の成分となる。無論、金属防食剤と組み合わせて使用してもよい。研磨用組成物中に界面活性剤を加えることにより、研磨用組成物を用いた研磨により形成される配線の脇に凹みがより生じにくくなるのに加え、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面にディッシングがより生じにくくなる利点がある。このように界面活性剤を含有させることによって各種の効果があるが、上記のように、研磨済みの研磨対象物に付着して、洗浄しても取れないという、いわゆる有機残の問題があった。そして、このような有機残があると、半導体デバイス生産の歩留まりが低下するという問題がある。これに対し、本発明の研磨用組成物は、ヒドロキシ基を2〜3個有する有機化合物を含むため、有機残を低減させ、半導体デバイス生産の歩留まりを向上させることができる。このメカニズムは上記の説明が同様に妥当する。
下記式2:
R1〜R5は、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の炭素数1〜21のアルキル基または置換または非置換の炭素数6〜20のアリール基である、で示されると好ましい。
本発明において、研磨用組成物は、酸化剤を含む。本明細書において酸化剤とは、研磨対象物に含まれる金属に対して酸化剤として機能することができる化合物を意味する。したがって、酸化剤は、かような機能を発揮するのに十分な酸化還元電位を有するものであるか否かという基準に従って選定されうる。このため、非金属酸化剤の外延は必ずしも一義的に明確に定まるものではないが、一例として、例えば、過酸化水素、硝酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、過ヨウ素酸、過硫酸塩、酸化水素及びその付加物、例えば尿素過酸化水素及びカーボネート、有機過酸化物、例えばベンゾイル、過酢酸、及びジ−t−ブチル、スルフェイト(SO5)、スルフェイト(S5O8)、並びに過酸化ナトリウムを含む。過ヨウ素酸、亜ヨウ素酸、次ヨウ素酸、ヨウ素酸、過臭素酸、亜臭素酸、次臭素酸、臭素酸、過塩素酸、塩素酸、過塩素酸、過ほう酸、及びそれぞれの塩などが挙げられる。
続いて、本発明に係る研磨対象物および半導体配線プロセスの一例を説明する。半導体配線プロセスは、通常、以下の工程を含むが、本発明は以下の工程の使用に限定されるものではない。
本発明の研磨用組成物は、各成分を分散または溶解するための分散媒または溶媒として水を含んでもよい。他の成分の作用を阻害することを抑制するという観点から、不純物をできる限り含有しない水が好ましく、具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後、フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、または蒸留水が好ましい。
本発明の研磨用組成物は、錯化剤(本明細書中「錯化形成剤」とも称する)を含んでもよい。研磨用組成物中に錯化剤を加えることにより、錯化剤が有するエッチング作用により、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度が向上するという有利な効果がある。
本発明の研磨用組成物は、砥粒を含んでもよい。研磨用組成物中に含まれる砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨する作用を有し、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度を向上させる。
研磨用組成物のpHは特に限定されない。ただし、11.0以下、さらに言えば10.0以下のpHであれば、砥粒が溶解することを防げるため研磨用組成物の安定性が向上する。また、2.0以上、さらに言えば4.0以上であれば、研磨用組成物が砥粒を含む場合に当該砥粒の分散性が向上する。
本発明の研磨用組成物の製造方法は、特に制限されず、例えば、本発明の研磨用組成物を構成する各成分を、水中で攪拌混合することにより得ることができる。また、各成分を混合する際の温度は特に制限されないが、10〜40℃が好ましく、溶解速度を上げるために加熱してもよい。また、混合時間も特に制限されない。
上述のように、本発明の研磨用組成物は、金属配線層を有する研磨対象物の研磨に好適に用いられる。また、本発明は、研磨対象物を本発明の研磨用組成物で研磨する研磨方法を提供する。また、本発明は、研磨対象物を前記研磨方法で研磨する工程を含む基板の製造方法を提供する。
表1で示される、砥粒1、砥粒2、酸化剤、錯体形成剤、金属防食剤、界面活性剤1、界面活性剤2、ヒドロキシ基含有有機化合物を、表1に示される組成となるように、水(超純水)中で攪拌混合し(混合温度:約25℃、混合時間:約10分)、実施例1〜3、比較例1〜6の研磨用組成物を調製した(25℃)。なお、研磨用組成物中のpHは一律7.0に調製している。
実施例2〜3、比較例1〜6の研磨用組成物も、実施例1と同様に調製した。
研磨速度については、得られた研磨用組成物(実施例1〜3、比較例1〜6)を用いて、銅ブランケットウェハ(直径:300mm)の表面を、下記表2に示す研磨条件で60秒間研磨した際の研磨速度を測定した。研磨速度[Å/min]は、直流4探針法を原理とするシート抵抗測定器を用いて測定される研磨前後の銅ブランケットウェハの厚みの差を、研磨時間で除することにより求めた。結果を表1に示す。
研磨済みの銅ブランケットウェハを、ポリビニルアルコール製ブラシを使用して、洗浄薬剤として三菱化学株式会社の液温25℃の洗浄液“MCX−SDR4”を使って、60秒間、洗浄を行った。洗浄後、光干渉式ウェハ表面検査装置(SP−1、KLA-Tencor社製)によって、0.16μm以上のサイズを検出する条件で測定し、有機残の数を数えた。結果を表1に示す。有機残数は、半導体デバイス生産の歩留まりを考慮すると、少なければ少ないほどよいが、実用的な数を鑑みると、10000個以下であり、より好ましくは5000個以下であり、さらに好ましくは2500個以下である。
Claims (6)
- 研磨対象物の研磨に用いられる、研磨用組成物であって、
界面活性剤と;酸化剤と;有機化合物と;を含み、あるいは、界面活性剤と;金属防食剤と;酸化剤と;有機化合物と;を含み、
前記有機化合物が、ヒドロキシ基を2〜3個有し、
前記界面活性剤が、(i)炭素数10〜14のアルキル硫酸またはその塩、(ii)ポリオキシエチレンアルキルエーテル、および(iii)下記式2:
- 前記研磨対象物が、金属配線層を有する、請求項1に記載の研磨用組成物。
- 前記有機化合物が、下記式1:
Xが、炭素数1〜3のアルキレン基であり、
nが、1〜100であり、ただし、nが1のときは、前記アルキレン基の1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されていてもよい、
で示される、請求項1または2に記載の研磨用組成物。 - 前記金属防食剤が、少なくとも1つのヒドロキシアルキル基で置換されたアミノ基を有する、ベンゾトリアゾール化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
- 前記研磨対象物を、請求項1〜4のいずれか1項に記載の研磨用組成物で研磨する、研磨方法。
- 前記研磨対象物を、請求項5に記載の研磨方法で研磨する工程を含む、基板の製造方法。
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