KR20090012309A - 연마제 조성물 및 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
피연마물에 대한 빠른 연마 속도와 우수한 단차 해소성을 양립시킬 수 있는 연마제 조성물을 제공하고, 추가로 배선 저항의 상승을 억제하면서 배선 금속을 빠르게 연마할 수 있고, 또한, 단차 해소성도 우수한 연마 방법을 제공한다.
지립과, 산화제와, 암모늄 이온과, 다가 카르복실산 이온과, 펜타에틸렌헥사아민, 트리에틸렌테트라아민 및 테트라에틸렌펜타아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 킬레이트화제와, 수계 매체를 함유하는 연마제 조성물. 또, 그 연마제 조성물을 사용하여, 수지 기재 (1) 에 배선 홈 (2) 을 형성하고, 배선 홈 (2) 에 배선 금속 (3) 을 매립한 후, 배선 금속 (3) 을 연마하는 연마 방법.
Description
본 발명은, 연마제 조성물 및 연마 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 고집적화 및 고기능화에 수반하여, 반도체 장치의 제조 공정에 있어서의 미세 가공 기술의 개발이 요구되고 있다. 특히, 다층 배선의 형성 공정에서는, 층간 절연막이나 매립 배선 등에 대한 평탄화 기술이 중요시되고 있다.
즉, 절연막이나 금속막 등의 패턴이 형성됨으로써, 반도체 웨이퍼의 표면에는 복잡한 요철이 발생한다. 이 요철에 의해 발생하는 단차(段差)는, 배선이 다층화됨에 따라 큰 것으로 되기 쉽다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼 위에 추가로 패턴 형성을 실시하면, 리소그래피법에 의한 패턴 전사시의 초점 심도가 얕아져, 원하는 패턴을 형성할 수 없게 되거나 하는 문제가 발생한다. 그래서, 반도체 웨이퍼의 표면을 높은 정밀도로 평탄화하는 기술이 요구된다.
이러한 평탄화 기술의 하나로서 종래부터, CMP (Chemical Mechanical Polis hing, 화학적 기계 연마) 법이 있다. CMP 법은, 예를 들어, 다마신 (Damascene) 법에 의한 구리 배선의 형성 공정에서, 층간 절연막 중에 구리를 매립할 때에 사용된다. 구체적으로는, 화학적 작용과 기계적 작용 양방에 의해, 반 도체 웨이퍼 표면의 단차를 해소하는 기술이다. 이 기술에 의하면, 오목부의 가공을 제어하면서 볼록부를 제거할 수 있다.
그런데, 반도체 장치의 제조 공정에서는, 배선 기판에 관련된 기술도 중요한 기술 요소 중 하나이다. 배선 기판은 반도체 패키지 또는 베어칩이 이 위에 탑재되어 지지 고정됨과 함께, 패키지 사이 또는 칩 사이의 전기적 접속을 맡는 역할을 담당하고 있다. 따라서, 이 기술에서는, 코어가 되는 각종 지지 기판 재료와 전기적 접속 배선을 맡는 각종 도전 재료와 개개의 신호 배선 사이를 절연하는 각종 절연 재료를 조합시켜, 재료적으로 안정된 고밀도의 다층 배선 구조가 형성된다.
배선 기판은 베이스 코어 재료의 종류에 따라, 유기 배선 기판과 무기 배선 기판으로 크게 분별된다. 이 중, 프린트 배선 기판으로 대표되는 유기 배선 기판은, 무기 배선 기판에 비해 비유전률이 낮다는 점에서, 고속 소자의 실장 배선 기판으로서 유용하다.
종래의 유기 배선 기판은, 예를 들어, 특허 문헌 1 에 개시되어 있는 바와 같이, 수지 기재에 대해, 배선 회로용 홈 및 비아 접속용 홀을 형성한 후, 홈 및 홀에 도전성 재료를 충전한 후, 연마에 의해 여분의 도전성 재료의 제거 및 표면의 평탄화를 실시하고, 그 후, 베어칩을 수지 기재 위에 탑재함으로써 제조되고 있었다. 이 경우의 연마는 기계적 연마이며, 예를 들어, 수지 기재 위에서, 화이트 알런덤 지립(砥粒)이 코팅된 연마 필름을 이동시킴으로써 실시된다. 그러나, 기계적 연마는 연마 속도가 빨라진다는 이점은 있지만, 배선 금속이나 수지 기재에 흠집이 생길 우려가 있었다.
한편, 전술한 CMP 법에서는, 지립과 약제로 이루어지는 슬러리가 사용된다. CMP 법은, 기계적 작용과 화학적 작용을 병용하여 실시하는 연마이므로, 기계적 연마에 비하면 흠집의 발생은 적다. 그러나, 종래의 CMP 법을 사용하여 유기 배선 기판을 제조했을 경우, 연마 속도가 느리기 때문에 스루풋이 저하된다는 문제가 있었다.
여기서, CMP 법에 있어서의 연마 속도에 대해서는, 연마제에 무기 암모늄염을 첨가하고, pH 를 알칼리측으로 조정함으로써 속도를 향상시키는 방법이 제안되어 있다 (특허 문헌 2 참조.). 또, 연마 압력과 연마제 조성물에 의해, 배선 금속층이나 베리어층을 구성하는 금속의 연마 속도를 조정하는 방법도 제안되어 있다 (특허 문헌 3 및 4 참조).
그러나, 이들은 모두, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 상에 금속 배선을 형성하는 경우를 대상으로 하고 있고, 지지 기판 상에 형성된 수지 기재 위에 금속 배선을 형성하는 경우에 대해서는 논의되고 있지 않다.
또, 특허 문헌 3 및 4 에는, 유기산 또는 무기산과 염기성 화합물의 염을 연마 속도 조절제로서 사용하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 연마 속도 조절제는, 배선 금속층의 연마 속도를 늦추고, 베리어 금속층과의 연마 선택비를 높이는 것을 목적으로 하고 있고, 배선 금속층의 연마 속도를 빠르게 하는 것에 대해서는 기재되어 있지 않다.
이에 대하여, 빌드업법에 의해 배선 기판을 형성하는 공정에 있어서, 연마에 의해 발생하는 구리층 표면의 흠집을 방지하기 위해, 소정의 경도와 압축률을 갖는 백킹재를 사용하여 구리층을 연마하는 방법이 개시되어 있다 (특허 문헌 5 참조.) .
이 방법에 의하면, 구리의 킬레이트화제로서 아미노산류를 사용하고, 추가로 구리에 대한 에칭제와, 구리의 산화제와, 물을 함유하는 연마액을 사용함으로써, 연마 속도를 빠르게 하여 스루풋을 향상시킬 수 있게 된다.
특허 문헌 5 에 기재된 에칭제는, 화학적 작용에 의해 구리층의 표면을 에칭 하는 것으로서, 연마 지립의 기계적 작용에 의한 연마 가공을 더욱 촉진하는 기능을 갖는다. 따라서, 구리층에 대한 연마 속도를 빠르게 하려면, 에칭 속도, 즉, 구리의 용해 속도를 빠르게 하는 것이 유효하다. 구체적으로는, 연마제 조성물에 함유되는 각종 유기산, 무기산 또는 암모니아 등의 전해질의 농도를 높이는 것 등을 들 수 있다. 그러나, 이 경우, 구리의 용해 속도가 지나치게 빠르면, 본래 연마하지 않아도 되는 배선 부분의 구리까지도 용해되어 버릴 우려가 있다. 배선 부분의 구리가 용해되면, 배선의 두께가 감소됨으로써, 배선 저항의 상승을 발생시키는 문제가 있었다.
또, 구리의 용해 속도가 지나치게 빠른 연마제 조성물에서는, 단차 해소성이 저하된다는 문제도 있었다. 이 점에 대해, 하기에 상세히 서술한다.
단차 해소성이란, 요철이 있는 표면에 대해 연마를 실시함으로써 요철을 해소하는 특성이고, 보다 구체적으로는, 본래 연마해야 하는 볼록부의 연마 속도에 비해 본래 연마하지 않아도 되는 오목부의 연마 속도를 상대적으로 작게 함으로써, 연마의 진행에 따라 볼록부와 오목부의 단차를 작게 하는 특성을 의미한다. 이와 같은 단차 해소성은, 배선 형성에 있어서의 중요한 기술 요소 중 하나이다. 그러나, 구리의 용해 속도가 지나치게 빠른 연마제 조성물을 사용한 경우에는, 볼록부가 빠른 연마 속도로 연마되는 반면, 오목부의 연마 속도도 빨라져 버리기 때문에 요철을 해소하는 것이 곤란해진다. 따라서, 이와 같은 연마제 조성물에서는, 단차 해소성이 열등하다는 문제가 있었다.
특허 문헌 5 에서는, 에칭제의 첨가량이 소정치보다 적은 경우에는, 충분한 연마 속도가 얻어지지 않는다는 기재는 있지만, 첨가량이 소정치보다 많은 경우에는, 에칭제가 석출될 우려가 있다고 되어 있을 뿐, 배선 부분의 구리가 용해되는 것에 의한 배선 저항의 상승이나, 단차 해소성의 문제에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않았다.
한편, 특허 문헌 6 에는, 구리막 및 탄탈 화합물막을 함유하는 반도체 디바이스의 연마에 대해 기재되어 있고, 탄탈 화합물막에 대한 연마 속도에 비해 구리막에 대한 연마 속도가 큼으로써, 리세스, 디싱 및 에로젼 등의 표면 결함이 발생하는 문제를 들 수 있다. 또한, 특허 문헌 6 에 의하면, 연마제, 산화제 및 환원제, 또한, 필요에 따라 킬레이트성 화합물을 물에 용해하거나 하여 얻어진 연마용 조성물에 의해, 탄탈 화합물막을 큰 연마 속도로 연마할 수 있도록 한다. 그러나, 특허 문헌 6 에는 상기의 배선 저항의 상승이나, 단차 해소성의 문제에 대해서는 기재도 시사도 되어 있지 않다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2003-197806호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2001-110761호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2003-286477호
특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 2003-297779호
특허 문헌 5 : 일본 공개특허공보 2003-257910호
특허 문헌 6 : 일본 공개특허공보 2000-160139호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 피연마물에 대한 빠른 연마 속도와 우수한 단차 해소성을 양립시킬 수 있는 연마제 조성물을 제공하는 것에 있다.
또, 본 발명의 목적은, 배선 저항의 상승을 억제하면서 배선 금속을 빠르게 연마할 수 있고, 또한, 단차 해소성도 우수한 연마 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 이하의 기재로부터 분명해질 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 연마제 조성물은 지립과,
산화제와,
암모늄 이온과,
다가(多價) 카르복실산 이온과,
펜타에틸렌헥사아민, 트리에틸렌테트라아민 및 테트라에틸렌펜타아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 킬레이트화제와,
수계 매체를 함유하는 연마제 조성물을 함유하는 것이다.
상기 킬레이트화제의 농도는 0.0005mol/kg ∼ 0.05mol/kg 인 것이 바람직하다.
상기 암모늄 이온의 농도는 0.3mol/kg 이상인 것이 바람직하다.
상기 다가 카르복실산 이온의 농도는 0.05mol/kg ∼ 0.5mol/kg 인 것이 바람직하다.
상기 다가 카르복실산 이온은, 시트르산 이온을 함유하는 것이 바람직하다.
상기 지립은 α-알루미나인 것이 바람직하다.
상기 산화제는 과산화수소인 것이 바람직하다.
본 발명의 연마제 조성물은 추가로 탄산 이온, 탄산 수소 이온, 황산 이온 및 아세트산 이온으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 이온을 함유할 수 있다.
이 경우, 상기 군에서 선택되는 어느 1 종의 이온의 농도, 또는, 상기 군에서 선택되는 2 종 이상의 이온의 농도의 합은 0.01mol/kg ∼ 0.2mol/kg 인 것이 바람직하다.
이들 이온은, 탄산 암모늄, 탄산 수소 암모늄, 황산 암모늄 및 아세트산 암모늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개를 첨가함으로써, 본 발명의 연마제 조성물에 함유시킬 수 있다.
본 발명의 연마제 조성물의 pH 는 6 ∼ 10 인 것이 바람직하다.
본 발명의 연마제 조성물은 추가로 구리의 표면 보호제를 함유하여 이룰 수 있다.
본 발명의 연마 방법은, 상기의 연마제 조성물을 사용하여 배선 금속을 연마하는 것이다.
상기 배선 금속은 구리 및 구리 합금의 어느 일방으로 할 수 있다.
상기 배선 금속은 수지 기재 위에 형성되어 있는 것으로 할 수 있다.
발명의 효과
본 발명의 연마제 조성물은 암모늄 이온과 다가 카르복실산 이온과 펜타에틸렌헥사아민, 트리에틸렌테트라아민 및 테트라에틸렌펜타아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 킬레이트화제를 함유하므로, 피연마물에 대한 빠른 연마 속도와 우수한 단차 해소성을 양립시킬 수 있다.
본 발명의 연마 방법에 의하면, 본 발명의 연마제 조성물을 사용하여 배선 금속을 연마하므로, 배선 저항의 상승을 억제하면서 연마 속도를 빠르게 할 수 있고, 또, 우수한 단차 해소성도 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 연마 방법에 의하면, 화학적 및 기계적 작용에 의해 연마를 실시하므로, 기계적 연마에 비해 배선 금속에 대한 흠집의 발생을 저감시킬 수 있다.
도 1 은 지지 기판 상에 형성된 수지 기재의 모식적인 측단면도이다.
도 2 는 본 발명의 연마제 조성물을 사용한 연마 방법을 설명하는 도면이다.
도 3 은 본 발명에 의해 제조되는 배선 기판의 모식적인 측단면도이다.
도 4(a) 는 실시예에 있어서의 연마 전의 피연마물의 일부 단면 모식도이며, (b) 는 연마 도중의 피연마물의 일부 단면 모식도이다.
도 5 는 실시예와 비교예에 대해, 단차 (1) 의 부분의 단차 해소성을 평가한 그래프이다.
도 6 은 실시예와 비교예에 대해, 단차 (2) 의 부분의 단차 해소성을 평가한 그래프이다
도 7 은 실시예와 비교예에 대해, 단차 (3) 의 부분의 단차 해소성을 평가한 그래프이다.
부호의 설명
1 수지 기재
2 배선 홈
3 배선 금속
3a 배선 홈이 형성되지 않은 기판면이 넓게 확대된 부분
3b 배선 홈이 형성된 부분
4 배선 기판
5 지지 기판
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
상기 서술한 바와 같이, 연마제 조성물에 함유되는, 각종 유기산, 무기산 또는 암모니아 등의 전해질의 농도를 높임으로써, 배선 금속의 연마 속도를 빠르게 할 수 있다. 그러나, 연마 속도와 단차 해소성은 트레이드 오프 관계에 있으므로, 단순히 전해질의 양을 늘리는 것 만으로는, 연마 속도를 빠르게 할 수는 있어도 단차 해소성은 저하되어 버린다. 또, 본래 연마되어야 하는 것이 아닌 배선 부분의 구리까지도 고속으로 연마됨으로써, 배선 저항의 상승을 발생시키는 결과로 된다. 이 점에 대해, 더욱 상세히 서술한다.
연마 공정에서는, 연마된 배선 금속의 일부가 이온화되어 연마제 조성물 중에 용해된다. 용해된 금속 이온은 촉매로서 작용하여, 산화제의 분해를 발생시키거나 산화 반응을 폭주시키거나 한다. 예를 들어, 배선 금속이 구리인 경우에는, 구리 이온이 촉매가 되어, 과산화수소의 분해 반응을 발생시키는 것이 알려져 있다. 이 분해 반응에 의해 발생된 라디칼은 강력한 산화 작용을 나타내기 때문에, 배선 금속의 용해가 촉진된다. 특히, 연마제 조성물 중에 있어서의 전해질의 농도를 높인 계에서는, 많은 금속 이온이 존재하게 되므로, 배선 금속의 용해는 더욱 촉진된다. 이로써, 연마 속도를 빨리 할 수 있지만, 배선 부분이나 오목부에 있어서의 구리의 연마 속도까지 빨라져, 배선 저항의 상승을 발생시키거나 단차 해소성의 저하를 초래하거나 한다.
그래서, 본 발명자는 빠른 연마 속도와, 우수한 단차 해소성을 양립시킬 수 있는 연마제 조성물을 얻기 위해 예의 연구하였다. 그 결과, 펜타에틸렌헥사아민, 트리에틸렌테트라아민 및 테트라에틸렌펜타아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 킬레이트화제와, 암모늄 이온 및 다가 카르복실산 이온을 발생시키는 전해질을 함유하는 연마제 조성물에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 알아냈다.
연마제 조성물 중에 킬레이트화제를 첨가하면, 배선 금속의 용해에 의해 생성된 금속 이온은, 킬레이트화제와 결합하여 안정적인 착물을 형성한다. 이 때문에, 상기와 같은 산화제의 분해 반응이 억제되는 것으로 생각된다.
한편, 암모늄 이온이나 다가 카르복실산 이온의 첨가는, 배선 금속에 대한 연마 속도를 빠르게 하는데 유효하다.
따라서, 이들을 함께 사용함으로써, 연마 속도의 향상을 도모하면서, 한편으로, 연마 속도가 지나치게 빨라지는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 연마제 조성물에 의하면, 빠른 연마 속도와 우수한 단차 해소성의 양립이 가능해진다. 또, 배선 부분이 연마되는 것을 억제할 수 있으므로, 배선 저항의 상승을 억제시킬 수도 있다.
또한, 특허 문헌 6 에는, 연마제, 산화제, 환원제 및 물을 함유하는 연마용 조성물이 개시되어 있다. 또한, 이 연마용 조성물에는, 필요에 따라, 구리에 대해 킬레이트 작용을 나타내는 킬레이트화제를 첨가할 수 있는 것이 기재되어 있다. 그러나, 특허 문헌 6 은, 탄탈 화합물막에 대한 연마 속도가 커서, 이산화 규소막 등의 절연막에 대한 연마 속도가 작은 연마용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하고 있고, 킬레이트화제의 첨가는 피연마량이 큰 구리막에 대한 연마 속도를 향상시키기 위해 실시되는 것이다.
한편, 본 발명은 연마 속도의 향상과 단차 해소성의 향상의 양립을 도모하는 것을 목적으로 하고 있고, 탄탈 화합물막과 절연막의 연마 속도의 비를 문제로 하 고 있는 것에 불과한 특허 문헌 6 과는 목적을 달리한다. 이 때문에, 구리막에 대한 연마 속도의 향상은, 특허 문헌 6 에서는 킬레이트화제의 첨가에 의해 도모되는 것에 반해, 본 발명에서는, 주로, 암모늄 이온 및 다가 카르복실산 이온에 의해 도모된다. 또, 본 발명에 있어서의 킬레이트화제는, 산화제의 분해 반응을 억제하여 배선 금속에 대한 연마 속도가 지나치게 빨라지는 것을 방지하는 목적으로 사용된다. 이 때문에, 본 발명의 연마제 조성물에 의하면, 킬레이트화제를 첨가하지 않은 경우에 비해 연마 속도는 저하되지만, 우수한 단차 해소성을 실현할 수 있다. 아울러, 단순히 절연막에 대한 연마 속도의 향상을 목적으로 하는 특허 문헌 6 에 비하면, 보다 빠른 연마 속도, 구체적으로는 1.2㎛/분 이상의 연마 속도를 실현할 수도 있다.
이하, 본 발명의 연마제 조성물에 대해, 구체예를 들면서 상세하게 설명한다.
지립은, 기계적 작용에 의해 연마를 실시하는 것이다. 일반적으로, 지립의 입경이 크고 딱딱해질수록 연마 속도를 빠르게 할 수 있다. 그러나, 그 반면, 피연마물의 표면에는 연마 흠집이 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 연마 속도와 연마 흠집을 비교 고려하면, 적당한 입경 및 경도를 갖는 지립을 선택하는 것이 중요해진다.
본 발명에서는, 수지 기재 위에 형성된 구리 등의 배선 금속을 피연마물로 하고 있다. 따라서, 반도체 기판 등을 연마하는 경우와 달리, 연마 흠집의 억제보다 연마 속도의 향상을 우선하여 지립을 선택할 수 있다. 그러므로, 반도 체 기판 등을 연마하는 경우에 비하면, 본 발명에서는 지립의 평균 입자직경은 큰 것이 바람직하고, 또, 지립은 딱딱한 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 조건으로 하여도, 본 발명에서는 기계적 작용과 화학적 작용을 병용하여 연마를 실시하므로, 기계적 작용에 의해서만 실시하는 연마에 비하면, 피연마물에 대한 흠집의 발생을 최소한으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 지립으로서는, 예를 들어, α-알루미나 (α-Al2O3), β-알루미나 (β-Al2O3), δ-알루미나 (δ-Al2O3), γ-알루미나 (γ-Al2O3), θ-알루미나 (θ-Al2O3) 등의 산화 알루미늄 ; 산화 세륨 (CeO2) ; 이산화 규소 (SiO2) ; 산화 티탄 (TiO2) ; 산화 지르코늄 (ZrO2) 등을 사용할 수 있다. 단, 이들 지립은 각각 단독으로의 사용에 한정되는 것은 아니고, 2 종류 이상을 조합시켜 사용하여도 된다.
특히, 본 발명에 있어서는 저렴하고 또한 연마 속도를 빠르게 할 수 있다는 점에서 α-알루미나가 바람직하다. 예를 들어, 평균 입자직경이 1㎛ 정도인 α-알루미나를 연마제 조성물의 전체 중량의 2.5 중량% ∼ 3.0 중량% 의 농도가 되도록 첨가하여 사용할 수 있다.
지립은, 연마제 조성물 중에서 수계 매체에 분산된 상태에서 존재한다. 수계 매체로서는, 예를 들어, 이온 교환수 등의 순도가 높은 물, 혹은 물을 주성분으로 하여 물에 가용한 유기 용제를 함유하는 것이 사용된다. 여기서, 유기 용제로서는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜 등의 탄소 수 1 ∼ 5 의 저급 알코올을 들 수 있다.
본 발명에서는, 연마제 조성물에 산화제를 첨가함으로써, 연마를 촉진시킬 수 있다. 구체적으로는, 산화제의 작용에 의해, 피연마물인 배선 금속의 표면에 산화 피막이 형성된다. 그리고, 기계적 힘으로 이 산화 피막을 수지 기재의 표면으로부터 제거하는 것, 혹은, 산화제의 작용에 의해, 배선 금속이 이온이 되어 연마제 조성물 중에 용해됨으로써 연마가 촉진된다.
본 발명에서는, 산화제의 농도는 연마제 조성물 중에 0.1mol/kg ∼ 10mol/kg 의 범위에서 함유되는 것이 바람직하고, 특히, 0.5mol/kg ∼ 5mol/kg 의 범위에서 함유되는 것이 바람직하다.
산화제로서는, 예를 들어, 과산화수소, 과산화 우레아, 과아세트산, 질산 철 또는 요오드산염 등을 사용할 수 있다. 특히, 중금속이나 유기물에 의한 배선 기판에 대한 오염을 줄일 수 있다는 점에서, 과산화수소를 사용하는 것이 바람직하다.
킬레이트화제로서는, 펜타에틸렌헥사아민, 트리에틸렌테트라아민 및 테트라에틸렌펜타아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 사용된다. 단, 킬레이트화제는, 구리에 대해 킬레이트 작용을 나타내는 것이면 되고, 이들 이외의 킬레이트화제를 또한 첨가할 수도 있다. 이 경우의 킬레이트화제로서는, 예를 들어, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 헥사에틸렌헵타민, 에틸렌디아민4아세트산, 디에틸렌트리아민5아세트산, 트리에틸렌테트라아민6아세트산, 니트릴로3아세트산 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 분자 중에 질소 원자를 갖는 폴리아민류 인, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민, 펜타에틸렌헥사아민, 또는 헥사에틸렌헵타민이 구리 이온과 적당한 결합 에너지를 가지고 있어 바람직하다. 또, 킬레이트제의 분자량이 작으면 단차 해소성이 저하될 우려가 있고, 분자량이 크면 킬레이트화제의 용해성이 저하되기 때문에 연마제 조성물의 안정성이 악화될 우려가 있다. 그 때문에, 적당한 분자량을 갖는 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민, 또는 펜타에틸렌헥사아민이 보다 바람직하다.
킬레이트화제는, 연마제 조성물 중에, 0.0005mol/kg ∼ 0.05mol/kg 의 농도로 함유되는 것이 바람직하고, 특히, 0.001mol/kg ∼ 0.01mol/kg 의 농도로 함유되는 것이 바람직하다. 펜타에틸렌헥사아민, 트리에틸렌테트라아민 및 테트라에틸렌펜타아민은, 각각 단독으로 상기 농도 범위에 있는 것으로 할 수 있다. 또, 2 종 이상의 킬레이트화제가 조합되어 연마제 조성물 중에 함유되는 경우에는, 각 킬레이트화제의 농도의 합이 상기 범위 내에 있어도 된다. 킬레이트화제의 농도가 지나치게 낮으면, 산화제의 분해를 충분히 억제시킬 수 없어져, 단차 해소성이 저하되어 버린다. 한편, 킬레이트화제의 농도가 지나치게 높으면, 연마 속도의 저하를 초래할 우려가 있다.
암모늄 이온은, 피연마물인 배선 금속을 화학적으로 에칭하는 역할을 담당한다. 암모늄 이온은, 연마제 조성물 중에, 0.1mol/kg 이상의 농도로 함유되는 것이 바람직하고, 특히, 0.3mol/kg 이상의 농도로 함유되는 것이 바람직하다. 0.1mol/kg 보다 농도가 낮아지면, 충분한 연마 속도를 얻을 수 없게 될 우려가 있 다. 또, 암모늄 이온은 2.5mol/kg 이하의 농도로 함유되는 것이 연마제 조성물의 안정성 면에서 바람직하다.
또한, 반도체 기판 상의 층간 절연막 중에 구리 배선을 형성할 때에는, 구리의 확산을 방지하기 위해, 탄탈 (Ta) 막이나 질화 탄탈 (TaN) 막 등의 확산 방지막의 형성이 필요하다. 이 경우, 암모늄 이온의 농도가 높아지면 탄탈에 대한 연마 속도가 빨라져, 구리와의 연마 선택비가 저하된다. 따라서, 암모늄 이온은 탄탈의 연마 속도가 지나치게 빨라지지 않는 농도 범위로 할 필요가 있다.
한편, 배선 기판의 제조 공정에서는, 확산 방지막을 형성하지 않기 때문에 이러한 문제를 고려할 필요가 없다. 따라서, 다른 연마 특성을 저하시키지 않는 범위이면, 확산 방지막을 형성하는 경우에 비해, 보다 많은 암모늄 이온을 함유할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 암모늄 이온원으로서 특히, 저렴한 암모니아를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 염화 암모늄 등의 무기염을 사용할 수도 있다. 추가로, 후술하는 탄산 이온, 탄산 수소 이온, 황산 이온 및 아세트산 이온을 암모늄염의 형태로 첨가함으로써 공급되어도 된다.
다가 카르복실산 이온은, 암모늄 이온과 동일하게, 피연마물인 배선 금속을 화학적으로 에칭하는 효과를 갖는다. 또, 디싱을 억제하여, 단차 해소성을 향상시키는 효과도 가지고 있다. 여기서, 디싱이란, 금속의 매립 배선을 형성할 때, 배선의 폭이 넓은 부분이 지나치게 연마된 결과, 중앙부가 움푹 팬 상태가 되는 것을 말한다. 연마제 조성물이 다가 카르복실산 이온을 함유함으로써, 이러 한 문제를 잘 발생시키기 않도록 할 수 있다.
다가 카르복실산 이온으로서는, 예를 들어, 옥살산 이온 (C2O4 2 -), 말레산 이온 (C4H2O4 2 -), 숙신산 이온 (C4H4O4 2 -), 타르타르산 이온 (C4H2O6 4 -), 시트르산 이온 (C6H5O7 3-), 말산 이온 (C4H405 2 -) 등을 들 수 있다. 우수한 단차 해소성을 얻음과 함께, 저렴하다는 점에서, 시트르산이 바람직하게 사용된다. 또, 말론산 (CH2(COOH)2), 글루탈산 ((CH2)3(COOH)2), 아디프산 ((CH2)4(COOH)2) 등의 다가 카르복실산을 사용하여도 된다. 또한, 상기 예시된 물질은 각각 단독으로 사용하여도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용하여도 된다.
본 발명의 연마제 조성물에 있어서는, 다가 카르복실산 이온이 가수에 상관없이, 0.01mol/kg 이상의 농도로 함유되어 있는 것이 바람직하고, 특히, 0.05mol/kg ∼ 0.5mol/kg 의 농도로 함유되어 있는 것이 바람직하다. 다가 카르복실산 이온의 농도가 0.01mol/kg 보다 낮아지면, 본 발명의 효과를 얻을 수 없게 된다. 한편, 다가 카르복실산 이온의 농도가 0.5mol/kg 이상에서는, 연마 속도에 거의 변화가 보이지 않게 된다.
본 발명의 연마제 조성물에는, 탄산 이온, 탄산 수소 이온, 황산 이온 및 아세트산 이온으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 이온이 함유되어 있어도 된다. 이들 이온이 있음으로써, 연마 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.
탄산 이온, 탄산 수소 이온, 황산 이온 및 아세트산 이온은 가수에 상관없 이, 0.005mol/kg ∼ 1.0mol/kg 의 농도로 연마제 조성물 중에 함유되는 것이 바람직하고, 특히, 0.01mol/kg ∼ 0.2mol/kg 의 농도로 함유되는 것이 바람직하다. 농도가 0.005mol/kg 보다 낮아지면, 연마 속도를 향상시키는 효과를 얻을 수 없게 된다. 한편, 농도가 1.0mol/kg 보다 높아지면, 연마제 조성물의 점성이 상승되거나 하여 연마 특성이 저하된다는 점에서 바람직하지 않다.
또한, 탄산 이온, 탄산 수소 이온, 황산 이온 및 아세트산 이온은 각각 단독으로 상기 농도 범위에 있는 것으로 할 수 있다. 또, 2 종 이상의 이온이 조합되어 연마제 조성물 중에 함유되는 경우에는, 각 이온의 농도의 합이 상기 범위 내에 있어도 된다. 또, 이온의 농도는 이온의 가수에 상관없다. 예를 들어, 연마제 조성물은 탄산 이온 또는 탄산 수소 이온의 어느 일방을 상기 농도 범위에서 함유할 수 있다. 또, 연마제 조성물은 탄산 이온 및 탄산 수소 이온의 쌍방을 함유할 수도 있다. 이 경우, 탄산 이온 및 탄산 수소 이온의 농도의 합은 상기 범위 내인 것으로 한다.
본 발명에 있어서는, 탄산 이온, 탄산 수소 이온, 황산 이온 및 아세트산 이온은 예를 들어, 탄산 암모늄 ((NH4)2CO3), 탄산 수소 암모늄 (NH4HCO3), 황산 암모늄 ((NH4)2SO4), 아세트산 암모늄 (CH3COONH4) 등의 암모늄염의 형태로 사용할 수 있다. 단, 암모늄염에 한정되는 것은 아니고, 칼륨염 등의 다른 염기성 화합물의 염이어도 된다.
또, 본 발명의 연마제 조성물은 배선 금속부의 디싱을 방지하기 위해, 배선 금속 (특히, 구리 또는 구리 합금) 의 표면에 보호막을 형성하는 기능을 갖는 표면 보호제를 함유하는 것이 바람직하다.
표면 보호제로서는, 예를 들어, BTA (벤조트리아졸), TTA (톨릴트리아졸), 벤조트리아졸-4-카르복실산 등을 사용할 수 있다. 또, 1H-테트라졸, 5-아미노-1H-테트라졸, 5-메틸테트라졸, 티오우레아, 살리실알독심, 카테콜 등도 동일하게 사용된다.
예를 들어, 배선 금속이 구리인 경우에는, 이들 물질이 물리적 또는 화학적으로 흡착됨으로써, 구리의 표면에 피막이 형성되어 구리의 용출이 억제된다. 또한, 상기 예시된 물질은, 각각 단독으로 사용하여도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용하여도 된다.
표면 보호제로서 BTA 를 사용하는 경우에는, 연마제 조성물 중에, BTA 가 0.0005mol/kg ∼ 0.05mol/kg 의 농도로 함유되는 것이 바람직하고, 특히, 0.001mol/kg ∼ 0.02mol/kg 의 농도로 함유되는 것이 바람직하다. 농도가 0.0005mol/kg 보다 낮은 경우에는, 표면 보호제로서의 효과를 얻을 수 없게 된다. 한편, 농도가 0.05mol/kg 보다 높아지면, 연마 속도가 저하되게 되어 바람직하지 않다.
또, 본 발명의 연마제 조성물은 필요에 따라, pH 조정제, 계면활성제 등을 함유할 수 있다.
본 발명의 연마제 조성물은 연마 대상인 구리를 산화되지 않도록 하기 위해, pH 로 6 이상으로 하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 pH 가 6 ∼ 10 의 범위 내 에 있는 것이 바람직하고, pH 가 7.5 ∼ 9.5 의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하고, pH 가 8 ∼ 9.5 의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에서는, 연마제 조성물 중의 산과 암모늄 이온의 배합량에 따라 pH 를 조정할 수 있지만, 추가로 pH 조정제를 첨가함으로써 조정할 수도 있다. 이 경우, pH 조정제의 첨가량은, 연마 성능을 저해하지 않는 범위이면 특별히 한정되지 않는다.
pH 조정제로서는, 적당한 산 또는 알칼리를 사용할 수 있지만, 연마제 조성물 중에 있어서의 탄산 이온, 탄산 수소 이온, 황산 이온, 아세트산 이온 그리고 암모늄 이온 등의 농도를, 본 발명에서 특정한 범위에서 변동시키지 않는 것을 필요로 한다.
예를 들어, 산성측에 대한 pH 조정제로서는 질산 등이, 염기성측에 대한 pH 조정제로서는 수산화 칼륨 등의 알칼리 금속의 화합물 등을 들 수 있다.
계면활성제는, 연마제 조성물의 분산성을 향상시키거나 연마 후에 있어서의 배선 금속 표면의 거침을 방지하거나 하는 데 사용된다. 본 발명에 있어서는, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 모두를 사용하여도 된다.
단, 연마제 조성물 중에 있어서의 탄산 이온, 탄산 수소 이온, 황산 이온, 아세트산 이온 그리고 암모늄 이온 등의 농도를, 본 발명에서 특정한 범위에서 변동시키지 않는 것을 필요로 한다.
계면활성제로서는, 예를 들어, 폴리아크릴산, 알킬벤젠술폰산염 등의 음이온성 계면활성제 ; 폴리옥시에틸렌 유도체, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테 르, 글리세린 지방산 에스테르 등의 비이온성 계면활성제 ; 알킬베타인 등의 양쪽성 계면활성제 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 연마제 조성물은 추가로 트리스히드록시메틸아미노메탄을 함유 시켜도 되고, 그 경우, 단차 해소성을 더욱 향상시킬 수 있다. 트리스히드록시메틸아미노메탄의 농도는 0.05mol/kg 이상, 특히는 0.15 ∼ 0.35mol/kg 으로 하는 것이 바람직하다. 단, 다량으로 함유시키면 첨가에 의한 효과가 포화되기 때문에, 0.5mol/kg 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 연마제 조성물을 사용한 연마 방법에 대해 설명한다.
도 1 ∼ 도 3 은, 본 발명에 의한 연마제 조성물을 사용하여 배선 기판을 제조하는 방법의 일례이다. 또한, 이들 도면에 있어서, 동일한 부호를 부여한 부분은 동일한 것인 것을 나타내고 있다.
먼저, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공기 등을 사용하여, 지지 기판 (5) 위에 형성된 수지 기재 (1) 의 소정의 지점에, 개구부로서의 배선 홈 (2) 을 형성한다.
수지 기재 (1) 는, 절연성의 기재로 이루어지고, 열가소성 수지, 열경화성 수지 혹은 이들 혼합물로 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, PEEK (폴리에테르에테르케톤), PEK (폴리에테르케톤), PEI (폴리에테르이미드), 폴리이미드, PPS (폴리페닐렌술파이드) 등의 비교적 내열성이 높은 열가소성 수지 ; 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 페놀 수지, 아크릴 수지 등의 열경화성 수지 ; FR4, FR5 등의 유리 에폭시 프리프레그재 등의 열경화성 수지 중에 상기의 열가소 성 수지를 혼합한 것 등을 사용할 수 있다. 여기서, 기재의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 두께 50㎛ ∼ 200㎛ 의 필름 형상으로 성형하여 사용할 수 있다.
다음으로, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 배선 홈 (2) 의 내부에 배선 금속 (3) 을 매립한다. 본 발명에 있어서는, 배선 금속 (3) 으로서 구리가 바람직하게 사용된다. 구리의 매립은, 예를 들어, 스퍼터법에 의해 시트 구리로서의 구리막을 형성한 후에, 도금법을 사용하여 실시할 수 있다.
도 2 에 있어서, 수지 기재 (1) 위에는, 배선 금속 (3) 에 의한 요철이 형성되어 있다. 그래서, 본 발명에 의한 연마제 조성물을 사용한 연마에 의해, 수지 기재 (1) 위의 여분의 배선 금속 (3) 을 제거한다.
연마 공정에 있어서의 피연마물은 배선 금속 (3) 이므로, 연마량은 배선 금속 (3) 의 막두께에 의존한다. 따라서, 스루풋을 향상시키기 위해서는, 배선 금속 (3) 의 연마 속도를 빠르게 하는 것이 중요해진다.
또, 일반적으로, 배선 기판의 제조 공정에서는, 반도체 기판 상에 다층 배선을 형성하는 경우에 비해, 기판 표면의 평탄성에 대한 요구는 낮은 것이 된다. 따라서, 예를 들어, 배선 금속의 대부분을 빠른 연마 속도로 제거한 후, 연마 조건을 바꾸어 나머지 배선 금속을 제거하는 등의 2 단계로 나눈 연마를 실시할 필요는 없고, 조건을 바꾸지 않고, 모든 배선 금속을 제거하는 1 단계의 연마로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 연마 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들 어, 회전 가능한 연마 헤드로 지지 기판의 이면을 유지하고, 회전 가능한 지지대에 고정된 연마 패드에 피연마면 (배선 금속이 형성된 면) 을 가압한 상태에서, 연마 헤드 및 지지대를 회전시키면서 연마할 수 있다. 또, 회전 가능한 지지대 위에 지지 기판의 이면을 고정시켜, 연마 헤드에 장착된 연마 패드를 피연마면에 맞닿게 한 상태에서, 지지대 및 연마 헤드를 회전시키면서 연마할 수도 있다. 이들 경우에서는, 피연마면과 연마 패드 사이에, 본 발명에 의한 연마제 조성물을 공급하면서 연마를 실시한다.
또, 연마시에 지지 기판에 가압하는 압력을 완충하고, 피연마면에 대해 균일한 압력이 가해지도록, 지지대와 지지 기판 사이에 쿠션재를 형성하여 연마를 실시할 수도 있다. 또한, 피연마면 상에 연마제 조성물이 균일하게 공급되도록, 연마 패드에 채널이나 공급 구멍이 형성되어도 된다.
연마 패드의 재질로서는, 폴리에스테르 또는 폴리우레탄 등을 들 수 있다. 단, 이들에 한정되는 것은 아니고, 사용되는 연마제 조성물에 따라 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 연마 압력을 높이면, 연마 속도를 빨리 할 수 있지만, 피연마물에 부여되는 데미지는 커진다. 예를 들어, 반도체 기판 상에 형성된 절연막을 연마하는 경우, 연마 압력이 높아지면, 반도체 기판으로부터 절연막이 박리될 우려가 커진다. 따라서, 연마 압력은 주로, 연마 속도와 피연마물에 부여되는 데미지를 비교 고려하여 결정하는 것이 중요해진다.
본 발명에서는, 구리 등의 배선 금속을 피연마물로 하고 있다. 이 때문 에, 절연막 등을 연마하는 경우에 비해, 연마 속도의 향상을 우선하여 연마 압력을 결정할 수 있다. 또한, 이와 같은 조건으로 하여도, 본 발명에서는 기계적 작용과 화학적 작용을 병용하여 연마를 실시하므로, 기계적 연마에 의해서만 실시하는 연마에 비해 피연마물에 대한 흠집의 발생을 최소한으로 할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
따라서, 본 발명의 연마제 조성물에 의하면, 낮은 연마 압력이어도 빠른 연마 속도를 얻을 수 있지만, 연마 압력을 높임으로써 더욱 연마 속도를 빠르게 하는 것이 가능하다. 또한, 이 경우, 연마 패드의 종류, 쿠션재의 유무 및 그 재질 그리고 연마제 조성물의 점성 등에 따라, 구체적 연마 압력을 설정하는 것이 바람직하다.
연마가 종료되면, 도 3 의 구조를 갖는 배선 기판 (4) 이 얻어진다. 이어서, 배선 기판 (4) 의 표면에 부착된 연마제 성분을 제거하기 위해 세정하는 것이 바람직하다. 세정은, 유수에 의한 세정 외에, 브러쉬에 의한 스크럽 세정 또는 초음파 세정 등에 의해 실시할 수 있다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 연마제 조성물에 의하면, 화학적 및 기계적 작용에 의해 연마를 실시하므로, 수지 기재나 배선 금속에 대한 흠집의 발생을 최소한으로 할 수 있다. 따라서, 특히, 수지 기재 위에 형성된 금속 배선 패턴의 연마를 실시하는데 바람직하다. 또, 배선 금속의 연마 속도를 빠르게 할 수 있기 때문에, 배선 기판의 제조 공정에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수도 있다. 또한, 이 경우, 배선 부분이나 오목부에 있어서의 연마 속도가 지나치게 빨라지지 않게 하기 때문에, 배선 저항의 상승이 억제됨과 함께, 우수한 단차 해소성을 얻을 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예에 대해 서술한다. 또한, 예 1, 예 4 및 예 5 는 실시예에 대응하고, 예 2 및 예 3 은 비교예에 대응한다.
<연마제 조성물>
연마제 조성물로서는, 표 1 에 나타내는 것을 사용한다.
<피연마물>
지지 기판으로서, 두께 500㎛ 이고 직경 6 인치의 금속제 웨이퍼를 사용하여 이 웨이퍼의 위에 두께 50㎛ 의 수지 기재를 적층하였다. 다음으로, 이 수지 기재 위에 개구부로서 깊이 23㎛ 의 배선 홈을 형성하였다. 추가로, 이 위에 도금법에 의해 막두께 30㎛ 의 구리막을 형성하였다. 이것을 단차 해소성 평가용 패턴 웨이퍼로서 사용하였다.
또, 상기와 동일하게, 금속제 웨이퍼 위에 수지 기재를 적층한 후, 배선 홈을 형성하지 않고, 도금법에 의해 막두께 30㎛ 의 구리막을 형성하였다. 이것을 연마 속도 측정용 블랭킷 웨이퍼로서 사용하였다.
<연마 조건>
연마는, 다음의 조건에 의해 실시하였다.
연마기 : Strasbaugh 사 제조 연마기 6EC
연마 패드 : 로데일사 제조 IC-1400 K-Groove
연마제 조성물 공급량 : 200mL/분
연마압력 : 4.1 × 104Pa
연마 패드의 회전수 : 연마 헤드 (웨이퍼 유지부) 97rpm, 플래튼 (연마 정반) 103rpm
<연마 속도의 평가>
연마 속도를 비교한 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 연마 속도는 블랭킷 웨이퍼를 60 초간 연마하고, 연마 전후에서의 구리막의 막두께를, 막두께 측정 장치 (나프손사 제조 RT80-RG80) 로 측정함으로써 구하였다.
표 2 에서, 실시예인 예 1, 예 4 및 예 5 에 있어서는, 비교예인 예 2 및 예 3 에 비해 연마 속도의 저하가 보이지만, 여전히 높은 연마 속도를 가지고 있는 것을 알 수 있다.
<단차 해소성의 평가>
도 4(a) 는 연마 전에 있어서의 피연마물의 일부 단면 모식도이다. 또, 도 4(b) 는 연마 도중에 있어서의 피연마물의 일부 단면 모식도이다. 이들 도면에서는, 배선 홈이 형성되지 않은 기판면이 넓게 확대된 부분 (도 4(a) 의 3a) 과, 그것에 인접하여 깊이 23㎛ 의 배선 홈이 복수 형성된 부분 (도 4(a) 의 3b) 의 경계부가 나타나 있고, 전체 면에 두께 30㎛ 의 구리막이 형성되어 있다. 또한, 이들 도면에 있어서, 도 1 ∼ 도 3 과 동일한 부호를 부여한 부분은 동일한 것인 것을 나타내고 있다. 또, 설명을 위해, 세로 방향과 가로 방향의 축척비를 바꿨다.
표 3 및 도 5 ∼ 도 7 은 단차 해소성의 평가 결과이다. 또한, 평가는 도 4(a) 에 나타내는 피연마물의 3 점 (단차 1, 2, 3) 에 대해, 단차 측정 장치 (Veeco 사 제조 데크탁크 V200Si) 로 단차를 측정함으로써 실시하였다. 또한, 도 4(a) 에 있어서, 선폭 방향 (도면의 가로 방향) 으로 화살표로 나타낸 수치는 패턴 (3a) 에서 각 단차의 측정점까지의 거리이다.
또, 단차의 높이는 각 단차의 측정점 근방의 프로파일을 구하고, 각 단차의 측정점에서, 배선 홈에 대응하는 단차의 바닥과 기판면에 대응하는 단차 양단의 모서리부를 묶은 선과의 차로 하였다.
또한, 표 3 에 있어서, 단차 1, 2, 3 의 단위는 ㎛ 이다. 또, 사선 (／) 은, 대응하는 연마 시간에 있어서의 단차를 측정하지 않은 것을 의미한다.
일반적으로, 단차를 가장 해소하기 어려운 것은, 배선 홈이 형성되지 않은 기판면이 넓게 확대된 부분에 인접하는 단차이다. 도 4(a) 에서는, 가장 단차를 해소하기 어려운 것은 단차 (1) 이며, 단차 (2), 단차 (3) 의 순서로 이어진다.
표 3 및 도 5 ∼ 도 7 에서 알 수 있듯이, 실시예인 예 1 에서는, 어느 단차 부분에 있어서도, 이것에 대한 비교예인 예 2 및 예 3 에 비해 단시간의 연마로 단차가 해소된다. 예 4 는, 트리스히드록시메틸아미노메탄을 함유하지 않는 조성의 연마제 조성물의 실시예이다. 또, 예 5 는, 트리스히드록시메틸아미노메탄을 함유하지 않고, 염소 이온 대신 탄산 이온을 함유하는 조성의 연마제 조성물의 실시예이다. 이들은, 예 1 과 동일하게, 어느 단차 부분에 있어서도 단시간의 연마로 단차가 해소되어 있다.
본 발명의 연마제 조성물은 피연마물에 대한 빠른 연마 속도와 우수한 단차 해소성을 양립시킬 수 있고, 배선 금속을 연마하는 경우에 있어서는, 배선 저항의 상승을 억제하면서 연마 속도를 빠르게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 연마 방법에 의하면, 화학적 및 기계적 작용에 의해 연마를 실시하므로, 기계적 연마에 비해 배선 금속에 대한 흠집의 발생을 저감시킬 수 있는 등 산업상 유용하다.
또한, 2006년 5월 31일에 출원된 일본 특허 출원 2006-151477호의 명세서, 특허 청구 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 받아들이는 것이다.
Claims (13)
- 지립(砥粒)과,산화제와,암모늄 이온과,다가(多價) 카르복실산 이온과,펜타에틸렌헥사아민, 트리에틸렌테트라아민 및 테트라에틸렌펜타아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 킬레이트화제와수계 매체를 함유하는 연마제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 킬레이트화제의 농도가 0.0005mol/kg ∼ 0.05mol/kg 인 연마제 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 암모늄 이온의 농도가 0.3mol/kg 이상인 연마제 조성물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 다가 카르복실산 이온의 농도가 0.05mol/kg ∼ 0.5mol/kg 인 연마제 조성물.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 다가 카르복실산 이온은 시트르산 이온을 함유하는 연마제 조성물.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 지립은 α-알루미나인 연마제 조성물.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 산화제는 과산화수소인 연마제 조성물.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,추가로, 탄산 이온, 탄산 수소 이온, 황산 이온 및 아세트산 이온으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 이온을 함유하는 연마제 조성물.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,pH 가 6 ∼ 10 인 연마제 조성물.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,추가로, 구리의 표면 보호제를 함유하여 이루어지는 연마제 조성물.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 연마제 조성물을 사용하여 배선 금속을 연마하는 연마 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 배선 금속은 구리 및 구리 합금의 어느 일방인 연마 방법.
- 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,상기 배선 금속은 수지 기재 위에 형성되어 있는 연마 방법.
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