JPH06313164A - 研磨用組成物 - Google Patents

研磨用組成物

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JPH06313164A
JPH06313164A JP10305993A JP10305993A JPH06313164A JP H06313164 A JPH06313164 A JP H06313164A JP 10305993 A JP10305993 A JP 10305993A JP 10305993 A JP10305993 A JP 10305993A JP H06313164 A JPH06313164 A JP H06313164A
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JP
Japan
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polishing
persulfate
polishing composition
hydrogen peroxide
accelerator
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JP10305993A
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English (en)
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Kazushi Kodama
一志 児玉
Shoji Iwasa
昭二 岩沙
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Fujimi Inc
Original Assignee
Fujimi Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 タングステン等の金属材料にも適用可能で金
属材料の研磨速度を高め、かつ表面欠陥を生じさせない
研磨用組成物であり、かつ上述のシリコン基板上に形成
された各種の配線金属パタ−ンの平坦化に用いられ得る
優れた研磨用組成物を提供することを目的とする。 【構成】 水性コロイダルシリカゾル又はゲルの研磨剤
と過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリ
ウムから選ばれた1種である過硫酸塩又は過硫酸塩の1
種と過酸化水素の研磨促進剤からなる研磨用組成物であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属材料、例えばタン
グステンW、アルミニウムAl、銅Cu等を迅速かつ高
品質に研磨する特にシリコン基板上に形成された各種の
配線金属パタ−ンの平坦化に用いられている化学的・機
械的研磨技術に応用できる研磨用組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】一般金属材料の超仕上鏡面加工に対し、
従来使用されている研磨用組成物は、研磨剤、例えば酸
化セリウム、酸化アルミニウム、二酸化クロム、酸化ジ
ルコニウム、酸化スズ、二酸化ケイ素、二酸化チタンを
水でスラリ−状にしたものや、これらの研磨剤を砥石状
にしたものである。しかしながら、これらの研磨剤を用
いた場合は、研磨表面にマイクロスクラッチ或いは完全
に解明されていない各種の要因によって起こると言われ
ている結晶表面の欠陥であるオレンジピ−ルが発生しや
すい。マイクロスクラッチやオレンジピ−ルが発生しな
いようにするには、研磨剤中の研磨粒子の濃度、研磨時
間、研磨圧力、及びその他の研磨要因を精密に調節する
ことが必要で、高度の熟練と相当の時間を要し、技術的
及び経済的に困難であった。
【0003】上記の欠点を解消するために、本出願人
は、先に特公昭53−44273号公報にて次のような
一般金属材料の研磨用組成物を開示した。即ち「シリカ
ゾルの研磨剤と過酸化水素水、過酸化ナトリウム、過ホ
ウ酸ナトリウム等の酸化性化合物からなることを特徴と
する一般金属材料の研磨用組成物。」である。この研磨
用組成物は、一般金属材料例えば銅、アルミニウム、
鉄、ステンレススチ−ル、チタニウム等の研磨用組成物
として優れたものであるが、タングステン等の金属材料
には有効でない欠点があった。さらに最近注目されてい
る高性能VLSI半導体チップ(多層デバイス)の製造
工程において、シリコン基板上に形成された各種の配線
金属パタ−ンの平坦化に用いられている化学的・機械的
研磨技術に応用できる研磨用組成物の開発が要望され
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、タングステ
ン等の金属材料にも適用可能な金属材料の研磨速度を高
め、かつ表面欠陥を生じさせない研磨用組成物であり、
かつ上述のシリコン基板上に形成された各種の配線金属
パタ−ンの平坦化に用いられ得る優れた研磨用組成物を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述のシ
リカゾルの研磨剤と過酸化水素水、過酸化ナトリウム、
過ホウ酸ナトリウム等の酸化性化合物からなる研磨用組
成物を更に改良すべく鋭意研究した結果、本発明は開発
されたものである。本発明は、水性コロイダルシリカゾ
ル又はゲルの研磨剤と過硫酸アンモニウム、過硫酸ナト
リウム、過硫酸カリウムから選ばれた1種である過硫酸
塩又は前記過硫酸塩の1種と過酸化水素の研磨促進剤か
らなることを特徴とする研磨用組成物である。
【0006】
【作用】本発明の研磨用組成物を用いると、金属材料の
研磨速度が著しく増加し、かつ表面欠陥を生じさせない
効果がある。本発明の研磨用組成物は、水性コロイダル
シリカゾル又はゲルの研磨剤と、過硫酸アンモニウム、
過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムから選ばれた1種で
ある過硫酸塩又は前記過硫酸塩の1種と過酸化水素を研
磨促進剤として用いるものであるが、これらの過硫酸塩
の研磨促進剤は水性コロイダルシリカゾル又はゲルの研
磨速度を促進する効果がある。単位時間に対する金属材
料の研磨量を測定してみると、過硫酸塩は研磨用組成物
の約1重量%程度の少量でも研磨能率を著しく増進する
ことが判る。特に、高性能VLSI半導体チップ(多層
デバイス)の製造工程において、シリコン基板上に形成
された各種の配線金属パタ−ンの平坦化に用いられる研
磨用組成物として好適で有ることが判った。
【0007】本発明において、各構成研磨剤の限定した
理由について、次に述べる。 (1)水性コロイダルシリカゾル又はゲルの研磨剤 研磨剤としての有用な水性コロイダルシリカゾル又はゲ
ルは液中にある無定形シリカの安定な分散体の全てを包
括し、それらの製法は、湿式法シリカゲルの解膠法、イ
オン交換法、或いは有機ケイ素化合物の加水分解法等い
ずれの方法にて得られるものでもよく、その液中におい
てシリカ粒子は約2乃至500mμの究極粒子を持って
いる。研磨剤としての用途に対するシリカの濃度はシリ
カ固形分重量で約2%から50%に変更することが出来
る。多くの用途に対してはシリカ固形分10乃至30%
の範囲が満足すべき範囲である。この組成物は水性スラ
リ−として安定化することが出来、かつこの様な形で通
常使用される。使用に当たっては、上記スラリ−を稀釈
して所望の濃度と粘度とを有する研磨用スラリ−を生成
することが出来、このスラリ−は通常5乃至50重量%
のシリカを含有することが望ましい。
【0008】(2)研磨促進剤の過硫酸塩 過硫酸塩は、通常スラリ−に混合すると酸素を除々に放
出して、前述の特公昭53−44273号公報に開示し
た一般金属材料の研磨用組成物の酸化性化合物と同様な
作用をするものであり、上述の研磨剤の研磨有効度を増
進するのに効果がある。その量は、2g/リットル未満
では研磨の増進効果は不十分であり、80g/リットル
を越えて含有させてもその効果は横ばいであり、経済的
でないから10〜80g/リットルが望ましい。過硫酸
塩としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、
過硫酸カリウムから選ばれた1種であることが好まし
い。しかしながら、研磨促進剤として用いるに当たって
は、予め過硫酸塩を研磨剤として調製しておくと、酸素
を放出するので研磨用組成物使用時に、上記の過硫酸塩
を添加することが必要である。更に、上記の過硫酸塩に
研磨促進剤として酸性化合物の過酸化水素などを添加し
ても良い。
【0009】また、金属材料の研磨に当たっては、前記
水性コロイダルシリカゾル又はゲルの水性スラリ−に過
硫酸塩を添加し研磨用組成物を調製し、この水性スラリ
−化研磨用組成物を金属材料の表面に通常室温において
適用し、次いで不織布タイプ、スウェ−ドタイプ又は硬
質ウレタンパッド上で研磨する。
【0010】
【実施例】次に本発明の好ましい実施例について述べ
る。 実施例1 通常市販されているシリカ粒子径30nmで、SiO2
濃度が30重量%のコロイダルシリカスラリ−をSiO
2 が10重量%になるように稀釈し、得られた水性スラ
リ−1リットルに過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウ
ム、過硫酸カリウム、過酸化水素等の研磨促進剤を添加
し、表1に示すような組成の研磨用組成物を調製した。
なお、過酸化水素の添加量は、市販の30重量%濃度の
過酸化水素水を使用して、過酸化水素(H2 2 )濃度
に換算した値である。この研磨用組成物を用いてタング
ステン金属板を、所定の研磨条件にて研磨し、研磨後、
研磨能率及びオレンジピ−ル、スクラッチ等の表面欠陥
の有無を視覚的観察によって調べ、その結果を表1に示
す。
【0011】
【表1】
【0012】(研磨条件) 研磨機 : レンズ研磨機 研磨圧力 : 160g/cm2 回転数 : 130rpm 研磨パッド : 不織布タイプポリシングパッド 研磨時間 : 30分 スラリ−供給量: 20cc/分 ワ−ク : タングステン(18mmφ、1mm
t、5枚)
【0013】表1に示すように、研磨促進剤として、過
硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウ
ム、又は、これら過硫酸塩の1種に過酸化水素を添加
し、研磨能率及び表面欠陥を調べた結果、これらの研磨
促進剤を添加することによって研磨能率が著しく向上
し、表面欠陥のオレンジピ−ルの発生は無いことが分か
る。これに対して、研磨促進剤を添加しない場合は研磨
能率も低く、オレンジピ−ルの発生が有り、過酸化水素
のみの添加では、表面欠陥はないものの、研磨能率が低
い。また同じ過硫酸塩の中でも過硫酸アンモニウムを添
加した場合が最も研磨能率が良く、添加量との関係では
40g/リットル程度が最も研磨能率が良い結果となっ
た。従って、タングステン金属の研磨に対して、本発明
の研磨用組成物は研磨能率を著しく向上せしめ、かつ研
磨面の品質を良くすることが分かる。又、水性シリカゲ
ルを用いても同様な効果が得られることは云うまでもな
い。
【0014】実施例2 実施例1と同様の方法にて、今度は、アルミニウム金属
及び銅金属基板を研磨した。その結果を表2及び表3に
示す。
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】表2及び表3に示すように、アルミニウム
金属及び銅金属基板に対しても、従来の研磨促進剤であ
る過酸化水素よりも研磨能率が良く有効であることが分
かった。さらにチタン金属やその他の合金金属に対して
も、同様の効果が得られる。本発明に用いられる研磨促
進剤を用いて、さらに特公昭53−44273号公報に
記載の酸性化合物を添加してもその効果は向上するもの
である。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明の研磨用組成物
は、従来有効な研磨用組成物が無かったタングステン等
の金属に対して研磨能率及び研磨面の品質を著しく向上
させるものである。これにより、最近注目されている高
性能VLSI半導体チップ(多層デバイス)の製造工程
において、シリコン基板上に形成された各種の配線金属
パタ−ンの平坦化に用いられている化学的・機械的研磨
技術に応用できる研磨用組成物としての適用が解決され
る等の効果を奏する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水性コロイダルシリカゾル又はゲルの研
    磨剤と過硫酸塩の研磨促進剤からなることを特徴とする
    研磨用組成物。
  2. 【請求項2】 前記研磨促進剤が過硫酸アンモニウム、
    過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムから選ばれた1種で
    あることを特徴とする請求項1記載の研磨用組成物。
  3. 【請求項3】 前記研磨促進剤が過硫酸アンモニウム、
    過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムから選ばれた1種と
    過酸化水素であることを特徴とする請求項1記載の研磨
    用組成物。
JP10305993A 1993-04-28 1993-04-28 研磨用組成物 Pending JPH06313164A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811665A2 (en) * 1996-05-10 1997-12-10 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry for metal layers and films
KR100366304B1 (ko) * 2000-07-28 2003-01-09 제일모직주식회사 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물
US6527818B2 (en) 2000-02-09 2003-03-04 Jsr Corporation Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing
EP1520892A2 (en) 2003-09-30 2005-04-06 Fujimi Incorporated Polishing composition
KR100495975B1 (ko) * 2002-09-25 2005-06-16 주식회사 동진쎄미켐 텅스텐 금속막 연마용 화학-기계적 연마 슬러리 조성물
CN101208178A (zh) * 2005-06-30 2008-06-25 卡伯特微电子公司 化学机械抛光在制造铝镜和太阳能电池中的用途
JP2014504441A (ja) * 2011-08-16 2014-02-20 ユービーマテリアルズ インコーポレイティッド タングステン研磨用cmpスラリー組成物
WO2016051636A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物及びその製造方法並びに研磨方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811665A3 (en) * 1996-05-10 1998-10-21 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry for metal layers and films
EP0811665A2 (en) * 1996-05-10 1997-12-10 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry for metal layers and films
US6527818B2 (en) 2000-02-09 2003-03-04 Jsr Corporation Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing
KR100366304B1 (ko) * 2000-07-28 2003-01-09 제일모직주식회사 반도체 웨이퍼 절연층의 화학적 기계적 연마용 조성물
KR100495975B1 (ko) * 2002-09-25 2005-06-16 주식회사 동진쎄미켐 텅스텐 금속막 연마용 화학-기계적 연마 슬러리 조성물
EP2418260A1 (en) 2003-09-30 2012-02-15 Fujimi Incorporated Polishing composition
US7485162B2 (en) 2003-09-30 2009-02-03 Fujimi Incorporated Polishing composition
EP2418259A1 (en) 2003-09-30 2012-02-15 Fujimi Incorporated Polishing composition
EP1520892A2 (en) 2003-09-30 2005-04-06 Fujimi Incorporated Polishing composition
CN101208178A (zh) * 2005-06-30 2008-06-25 卡伯特微电子公司 化学机械抛光在制造铝镜和太阳能电池中的用途
JP2014504441A (ja) * 2011-08-16 2014-02-20 ユービーマテリアルズ インコーポレイティッド タングステン研磨用cmpスラリー組成物
US9163314B2 (en) 2011-08-16 2015-10-20 Industrial Bank Of Korea CMP slurry composition for tungsten
WO2016051636A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物及びその製造方法並びに研磨方法

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