KR20090018202A

KR20090018202A - Ｃｍｐ용 연마액

Info

Publication number: KR20090018202A
Application number: KR1020097000070A
Authority: KR
Inventors: 시게루 노베; 타카시 시노다; 타카후미 사쿠라다; 타카아키 타나카; 요시카즈 오오모리; 타다히로 키무라; 마사토 후카사와
Original assignee: 히다치 가세고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-02-19
Also published as: TW200813203A; US20090283715A1; CN101484982A; JPWO2008004534A1; WO2008004534A1; TWI351431B

Abstract

본 발명은, 지립과 팽 및 심 억제제를 포함하는 CMP용 연마액으로서, 팽 및 심 억제제가, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산 유도체 및 카르복실산 함유 공중합체로부터 선택되는 적어도 1종인 CMP용 연마액에 관한 것이다. 이것에 의해, 배선부 근방의 절연막이 과잉으로 연마되어 버리는 팽 현상, 심 현상을 억제하는, 피연마면의 평탄성이 높은 CMP용 연마액을 제공한다.

Description

ＣＭＰ용 연마액{POLISHING LIQUID FOR CMP}

본 발명은, 반도체디바이스의 배선 형성공정 등에 있어서의 연마에 사용되는 CMP용 연마액에 관한 것이다.

최근, 반도체집적회로(이하, LSI라 기재한다.)의 고집적화, 고성능화에 수반하여 새로운 미세 가공 기술이 개발되고 있다. 화학기계 연마(이하, CMP라 기재한다.)법도 그 하나이며, LSI 제조공정, 특히 다층배선 형성공정에 있어서의, 층간절연막의 평탄화, 금속 플러그 형성, 매립배선 형성에 있어서 빈번하게 이용되는 기술이다. 이 기술은, 예를 들면 미국특허 제4944836호에 개시되어 있다.

또한, 최근에는 LSI를 고성능화하기 위해서, 배선재료로 되는 도전성 물질로서 구리 및 구리합금의 이용이 시도되고 있다. 그러나, 구리 또는 구리합금은, 종래의 알루미늄 합금배선의 형성으로 빈번하게 이용된 드라이에칭법에 의한 미세가공이 곤란하다. 그래서, 미리 홈을 형성하고 있는 절연막상에 구리 또는 구리합금의 박막을 퇴적하여 매립하고, 홈부 이외의 상기 박막을 CMP에 의해 제거하여 매립배선을 형성하는, 이른바 다마신법이 주로 채용되고 있다. 이 기술은, 예를 들면 일본 특허공개공보 평2-278822호에 개시되어 있다.

구리 또는 구리합금 등의 배선부용 금속을 연마하는 금속 CMP의 일반적인 방 법은, 원형의 연마 정반(플래튼)상에 연마포(패드)를 첩부하고, 연마포 표면을 금속용 연마액에 담그면서, 기판의 금속막을 형성한 면을 연마포 표면에 눌러 붙여서, 연마포의 이면으로부터 소정의 압력(이하, 연마 압력이라 기재한다.)을 금속막에 가한 상태에서 연마 정반을 회전시켜, 연마액과 금속막의 볼록부와의 상대적 기계적 마찰에 의해서 볼록부의 금속막을 제거하는 것이다.

CMP에 이용되는 금속용 연마액은, 일반적으로는 산화제 및 지립으로 이루어져 있고, 필요에 따라 산화금속 용해제, 보호막 형성제가 첨가된다. 우선 산화제에 의해서 금속막 표면을 산화하고, 그 산화층을 지립에 의해서 깎아 내는 것이 기본적인 메커니즘이라고 생각되고 있다. 오목부의 금속 표면의 산화층은 연마 패드에 별로 접촉하지 않고, 지립에 의한 깎아 내는 효과가 미치지 않기 때문에, CMP의 진행과 함께 볼록부의 금속층이 제거되어 기판 표면은 평탄화된다. 이 상세에 관해서는 저널ㆍ오브ㆍ일렉트로케미컬소사이어티지의 제138권 11호(1991년 발행)의 3460~3464페이지에 개시되어 있다.

CMP에 의한 연마 속도를 높이는 방법으로서 산화금속 용해제를 첨가하는 것이 유효하게 되어 있다. 지립에 의해서 깎여진 금속산화물의 입자를 연마액에 용해(이하, 에칭이라 기재한다.)시켜 버리면 지립에 의한 깎아 내는 효과가 증가하기 때문이라고 해석된다. 산화금속 용해제의 첨가에 의해 CMP에 의한 연마 속도는 향상하지만, 한편, 오목부의 금속막 표면의 산화층도 에칭되어 금속막 표면이 노출하면, 산화제에 의해서 금속막 표면이 더욱 산화되고, 이것이 반복되면 오목부의 금속막의 에칭이 진행해 버린다. 이 때문에 연마 후에 매립된 금속배선의 표면 중앙 부분이 접시와 같이 패이는 현상(이하, 디싱이라 기재한다.)이 발생하여, 평탄화 효과가 손상된다.

이것을 방지하기 위해서, 보호막 형성제가 더 첨가된다. 보호막 형성제는 금속막 표면의 산화층상에 보호막을 형성하고, 산화층의 연마액 중으로의 용해를 방지하는 것이다. 이 보호막은 지립에 의해 용이하게 깎이는 것이 가능하고, CMP에 의한 연마 속도를 저하시키지 않는 것이 바람직한다. 구리 또는 구리합금의 디싱이나 연마 중의 에칭을 억제하고, 신뢰성이 높은 LSI 배선을 형성하기 위해서, 글리신 등의 아미노아세트산 또는 아미드황산으로 이루어지는 산화금속 용해제 및 보호막 형성제로서 BTA를 함유하는 CMP용 연마액을 이용하는 방법이 제창되고 있다. 이 기술은, 예를 들면 일본 특허공개공보 평8-83780호에 기재되어 있다.

구리 또는 구리합금 등의 다마신 배선 형성이나 텅스텐 등의 플러그 배선 형성 등의 금속 매립 형성에 있어서는, 매립부분 이외에 형성되는 층간절연막인 이산화규소막의 연마 속도도 큰 경우에는, 층간절연막마다 배선의 두께가 얇아지게 되는 시닝이 발생한다. 그 결과, 배선 저항의 증가가 생기기 때문에, 연마되는 금속막에 대해서 이산화규소막의 연마 속도가 충분히 작은 특성이 요구된다. 그래서, 산의 해리에 의해 발생하는 음이온에 의해 이산화규소의 연마 속도를 억제하기 위해서, 연마액의 pH를 pKa-0.5보다도 크게 하는 방법이 제창되고 있다. 이 기술은, 예를 들면 일본 특허공보 제2819196호에 기재되어 있다.

한편, 구리 혹은 구리합금 등의 배선부용 금속의 하층에는, 층간절연막 중에의 구리 확산 방지나 밀착성 향상을 위한 배리어 도체층(이하, 배리어층이라 한다 .)으로서 예를 들면 탄탈, 탄탈합금, 질화탄탈 등의 탄탈 화합물 등의 층이 형성된다. 그래서, 구리 혹은 구리합금을 매립하는 배선부 이외에서는, 노출한 배리어층을 CMP에 의해 제거할 필요가 있다. 그러나, 이들의 배리어층의 도체는, 구리 혹은 구리합금에 비해 경도가 높기 때문에, 구리 혹은 구리합금용의 연마재료를 조합시켜도 충분한 연마 속도가 얻어지지 않고, 또한 평탄성이 나빠지게 되는 경우가 많다. 따라서, 배선부용 금속을 연마하는 제 1 공정과, 배리어층을 연마하는 제 2 공정으로 이루어지는 2단 연마 방법이 검토되고 있다.

발명의 개시

상기 2단 연마 방법 중, 배리어층을 연마하는 제 2 공정에 있어서, 평탄화 때문에, 층간절연막의 연마가 요구되는 경우가 있다. 층간절연막은, 예를 들면 이산화규소, 또한 Low-k(저유전율)막인 오르가노실리케이트글래스나 전체 방향환계 Low-k막을 들 수 있다. 그 경우, CMP 연마액 조성에 따라서는, 이들 층간절연막을 소정량 연마 후, 구리 혹은 구리합금 등의 배선부 근방의 층간절연막이 평탄하지 않고, 배선부면보다도 하락하는 문제(팽, 심)가 있다.

여기에서 팽(fang)이란, 배선 금속부 폭이 절연막부 폭보다 넓은(예를 들면 배선 금속부 폭 9μm, 절연막부 폭 1μm), 또는 배선 금속부 폭, 절연막부 폭 모두 좁은(예를 들면 배선 금속부 폭 0.25μm, 절연막부 폭 0.25μm) 스트라이프상 패턴부에 있어서, 스트라이프상 패턴이 늘어선 1번 외측의 배선 금속부 근방의 층간절연막 하락 양을 말한다. 또한, 심(seam)이란 배선 금속부 폭, 절연막부 폭 모두 넓은(예를 들면 배선 금속부 폭 100μm, 절연막부 폭 100μm) 스트라이프상 패턴부의, 배선 금속부 근방의 층간절연막 하락 양을 말한다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여, 배선부 근방의 절연막이 과잉으로 연마 되어 버리는 현상(팽, 심)을 억제하는, 피연마면의 평탄성이 높은 CMP용 연마액을 제공하는 것이다.

본 발명은, 이하에 관한 것이다.

(1) 지립과 팽 및 심 억제제를 포함하는 CMP용 연마액으로서, 팽 및 심 억제제가, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산 유도체 및 카르복실산 함유 공중합체로부터 선택되는 적어도 1종인 CMP용 연마액.

(2) 금속막 및 절연막을 연마하는 용도에 이용되는 상기 (1) 기재의 CMP용 연마액.

(3) 지립이, 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아, 게르마니아 및 이들의 변성물로부터 선택되는 적어도 1종인 상기 (1) 또는 (2) 기재의 CMP용 연마액.

(4) 유기용매, 산화금속 용해제 및 물을 함유하는 상기 (1)~(3)의 어느 하나에 기재의 CMP용 연마액.

(5) 금속의 산화제를 더 포함하는 상기 (1)~(4)의 어느 하나에 기재의 CMP용 연마액.

(6) 금속의 방식제를 더 포함하는 상기 (1)~(5)의 어느 하나에 기재의 CMP용 연마액.

본원의 개시는, 2006년 7월 4일에 출원된 일본특허출원 2006-184330호에 기재된 주제와 관련되어 있고, 그들의 개시 내용은 인용에 의해 여기에 원용된다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 CMP용 연마액은, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산 유도체 및 카르복실산 함유 공중합체로부터 선택되는 적어도 1종의 팽 및 심 억제제를 CMP 연마 액 중 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 지립를 함유하는 것이고, 바람직하게는, 일반적으로는, 유기용매, 산화금속 용해제, 물을 함유하고, 보다 바람직하게는, 금속의 산화제, 금속의 방식제를 함유한다.

본 발명의 연마액에 있어서의 팽 및 심 억제제로서는, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산 유도체 및 카르복실산 함유 공중합체로부터 선택되는 적어도 1종이다. 폴리카르복실산, 폴리카르복실산 유도체로서는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리아스파르트산, 폴리글루탐산, 폴리말산, 폴리말레산, 폴리이타콘산, 폴리푸마르산이나 이들 폴리카르복실산의 염, 에스테르 등을 들 수 있다. 카르복실산 함유 공중합체로서는, 카르복실산끼리에서의 공중합체, 카르복실산 유도체끼리에서의 공중합체, 카르복실산과 카르복실산 유도체와의 공중합체, 카르복실산-비닐알코올 공중합체, 카르복실산-설폰산 공중합체, 카르복실산-아크릴아미드공중합체, 그들의 염, 에스테르 등을 들 수 있다. 카르복실산 함유 공중합체 중, 카르복실산 성분은 5~ 100몰%가 바람직하다. 이들은 1종류 단독으로, 혹은 2종류 이상 혼합하여 이용할 수 있다. 이들 중, 바람직한 것은 폴리아크릴산이다.

팽, 심 억제제의 중량 평균 분자량은 500 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1500 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 5000 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다. 중량 평균 분자량의 상한은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 용해성의 관점으로부터 500만 이하가 바람직하다. 중량 평균 분자량은, 겔퍼미에이션크로마토그래피에 의해 폴리스티렌의 검량선을 이용하여 측정할 수 있다.

팽, 심 억제제의 배합량은, 전체 성분 100g에 대해서, 0.001~10g으로 하는 것이 바람직하고, 0.005~5g으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 배합량이 너무 많으면 배리어 도체층의 연마 속도가 저하하는 경향이 있고, 너무 적으면 팽, 심의 억제효과가 저하하는 경향이 있다.

본 발명의 CMP용 연마액에 있어서의 유기용매로서는 특별히 제한은 없지만, 물과 임의로 혼합할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면 유기용매가 글리콜류, 글리콜모노에테르류, 글리콜디에테르류, 알코올류, 탄산에스테르류, 락톤류, 에테르류, 케톤류, 그 외 페놀, 디메틸포름아미드, n-메틸피롤리돈, 아세트산에틸, 젖산에틸, 설포란 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 글리콜모노에테르류, 알코올류, 탄산에스테르류로부터 선택되는 적어도 1종이다. 예를 들면, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 2-에틸-1,3-헥산디올 등이 바람직하다.

유기용매의 배합량은, 전체 성분의 총량 100g에 대해서, 0.1~95g으로 하는 것이 바람직하고, 0.2~50g으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.5~10g으로 하는 것이 특히 바람직하다. 배합량이 0.1g 미만에서는, 연마액의 기판에 대한 젖음성이 낮고, 95g을 넘으면 인화의 가능성이 나오기 때문에 프로세스상 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서의 산화금속 용해제는, 특별히 제한은 없지만, 유기산, 유기산 에스테르, 유기산의 암모늄염, 무기산, 무기산의 암모늄염류를 들 수 있다. 이들 중에서는, 실용적인 CMP 속도를 유지하면서, 에칭속도를 효과적으로 억제할 수 있다는 점에서 포름산, 말론산, 말산, 타르타르산, 시트르산, 살리실산, 아디프산이, 또한, 높은 CMP 속도의 점에서 황산이, 금속을 주성분으로 하는 도전성 물질에 대해서 최적이다. 이들은 1종류 단독으로, 혹은 2종류 이상 혼합하여 이용할 수 있다.

산화금속 용해제의 배합량은, 전체 성분의 총량 100g에 대해서, 0.001~20g으로 하는 것이 바람직하고, 0.002~10g으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.005~5g으로 하는 것이 특히 바람직하다. 배합량이 0.001g 미만에서는, 연마 속도가 낮고, 20g을 넘으면 에칭의 억제가 곤란하게 되어 연마면에 거칠어짐이 생기는 경향이 있다. 또, 상기 성분 중, 물의 배합량은 잔부이어도 좋고, 함유되어 있으면 특별히 제한은 없다.

본 발명에 있어서의 지립으로서는, 특별히 제한은 없지만, 실리카, 콜로이달 실리카, 알루미나, 지르코니아, 세리아, 티타니아, 게르마니아, 탄화규소 등의 무기물 지립, 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리염화비닐 등의 유기물 지립 또는 이들 지립의 변성물을 들 수 있다. 실리카, 알루미나, 지르코니아, 세리아, 티타니아, 게르마니아가 바람직하고, 특히, 연마액 중에서의 분산 안정성이 좋고, CMP에 의해 발생하는 연마 손상(스크래치)의 발생수가 적은, 평균 입경이 200nm 이하인 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나가 바람직하고, 보다 바람직하게는 평균 입경이 100nm 이하인 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나이다. 또한, 1차 입자가 평균 2입자 미만밖에 응집하고 있지 않은 입자가 바람직하고, 1차 입자가 평균 1.2입자 미만밖에 응집하고 있지 않은 입자가 보다 바람직하다. 더욱이, 평균 입도분포의 표준편차가 10nm 이하인 것이 바람직하고, 평균 입도분포의 표준편차가 5nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 이들은 1종류 단독으로, 혹은 2종류 이상 혼합하여 이용할 수 있다.

지립의 배합량은, 전체 성분의 총량 100g에 대해서, 0.01~50g으로 하는 것이 바람직하고, 0.02~30g으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.05~20g으로 하는 것이 특히 바람직하다. 배합량이 0.01g 미만에서는 연마 속도가 낮고, 50g을 넘으면 연마 손상이 많이 발생하는 경향이 있다.

본 발명의 CMP용 연마액에 금속의 산화제를 첨가해도 좋다. 금속의 산화제로서는, 과산화수소(H₂O₂), 질산, 과요오드산칼륨, 차아염소산, 오존수 등을 들 수 있고, 그 중에서도 과산화수소가 특히 바람직하다. 이들은 1종류 단독으로, 혹은 2종류 이상 혼합하여 이용할 수 있다. 기판이 집적회로용 소자를 포함하는 실리콘 기판인 경우, 알칼리금속, 알칼리토류금속, 할로겐화물 등에 의한 오염은 바람직하지 않기 때문에, 불휘발 성분을 포함하지 않는 산화제가 바람직하다. 다만, 오존수는 조성의 시간 변화가 격렬하기 때문에 과산화수소가 가장 적합하다. 다만, 적용 대상인 기체(基體)가 반도체소자를 포함하지 않는 유리기판 등인 경우는 불휘발 성분을 포함하는 산화제이어도 상관 없다.

산화제의 배합량은, 전체 성분의 총량 100g에 대해서, 0.01~50g으로 하는 것이 바람직하고, 0.02~30g으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.05~15g으로 하는 것이 특히 바람직하다. 배합량이 0.01g 미만에서는, 금속의 산화가 불충분하고 CMP 속도가 낮으며, 50g을 넘으면, 연마면에 거칠어짐이 생기는 경향이 있다.

또한, 본 발명의 CMP용 연마액에 금속 방식제를 첨가해도 좋다. 금속 방식제로서, 예를 들면, 2-메르캅토벤조티아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1H-1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-디히드록시프로필벤조트리아졸, 2,3-디카르복시프로필벤조트리아졸, 4-히드록시벤조트리아졸, 4-카르복실(-1H-)벤조트리아졸, 4-카르복실(-1H-)벤조트리아졸메틸에스테르, 4-카르복실(-1H-)벤조트리아졸부틸에스테르, 4-카르복실(-1H-)벤조트리아졸옥틸에스테르, 5-헥실벤조트리아졸, [1,2,3-벤조트리아졸릴-1-메틸][1,2,4-트리아졸릴-1-메틸][ 2-에틸헥실]아민, 톨릴트리아졸, 나프토트리아졸, 비스[(1-벤조트리아졸릴)메틸]포스폰산 등을 들 수 있다.

또한, 피리미딘 골격을 가지는 피리미딘, 1,2,4-트리아졸로[1,5-a]피리미딘, 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘, 1,3-디페닐-피리미딘-2,4,6-트리온, 1,4,5,6-테트라하이드로피리미딘, 2,4,5,6-테트라아미노피리미딘설페이트, 2,4,5-트리하이드록시피리미딘, 2,4,6-트리아미노피리미딘, 2,4,6-트리클로로피리미딘, 2,4,6-트리메톡시피리미딘, 2,4,6-트리페닐피리미딘, 2,4-디아미노-6-히드록실피리미딘, 2,4-디아미노피리미딘, 2-아세토아미드피리미딘, 2-아미노피리미딘, 2-메틸-5,7-디페닐-(1,2,4)트리아졸로(1,5-a)피리미딘, 2-메틸설파닐-5,7-디페닐-(1,2,4)트리아졸로(1,5-a)피리미딘, 2-메틸설파닐-5,7-디페닐-4,7-디히드로-(1,2,4)트리아졸로(1,5-A)피리미딘, 4-아미노피라졸로[3,4,-d]피리미딘 등을 들 수 있다. 이들은 1종류 단독으로, 혹은 2종류 이상 혼합하여 이용할 수 있다.

금속 방식제의 배합량은, 전체 성분의 총량 100g에 대해서 0~10g으로 하는 것이 바람직하고, 0.001~5g으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.002~2g으로 하는 것이 특히 바람직하다. 이 배합량이 10g을 넘으면 연마 속도가 낮아지게 되는 경향이 있다.

본 발명의 CMP용 연마액은, 금속막 및 절연막을 연마하는 용도에 이용되는 것이 바람직하다. 금속막 중 도전성 물질로서는, 구리, 구리합금, 구리의 산화물 또는 구리합금의 산화물, 텅스텐, 텅스텐합금, 은, 금 등의 금속이 주성분인 물질을 들 수 있다.

배리어층은 절연막 중에의 도전성 물질 확산방지, 및 절연막과 도전성 물질과의 밀착성 향상을 위해서 형성되고, 텅스텐, 질화텅스텐, 텅스텐합금, 그 외의 텅스텐 화합물, 티타늄, 질화티타늄늄, 티타늄합금, 그 외의 티타늄 화합물, 탄탈륨, 질화탄탈륨, 탄탈륨합금, 그 외의 탄탈륨 화합물, 루테늄 및 그 외의 루테늄 화합물로부터 선택된 적어도 1종의 배리어층, 및 이 배리어층을 포함하는 적층막을 들 수 있다.

절연막으로서는, 실리콘계 피막이나 유기 폴리머막을 들 수 있다. 실리콘계 피막으로서는, 이산화규소, 플루오로실리케이트글래스, 트리메틸실란이나 디메톡시 디메틸실란을 출발 원료로 하여 얻어지는 오르가노실리케이트글래스, 실리콘옥시나이트라이드, 수소화실세스퀴옥산 등의 실리카계 피막이나, 실리콘카바이드 및 실리콘나이트라이드를 들 수 있다. 또한, 유기 폴리머막으로서는, 전체 방향족계 저유전율 층간절연막을 들 수 있다.

본 발명의 CMP 연마액은, 상기와 같은 반도체기판에 형성된 금속막 및 규소 화합물막의 연마 뿐만 아니라, 금속막과 절연막을, 동시에 또는 별개로 연마하는 용도로 이용할 수 있다. 예를 들면 소정의 배선을 가지는 배선판에 형성된 산화규소막, 유리, 질화규소 등의 무기 절연막, 포토마스크ㆍ렌즈ㆍ프리즘 등의 광학유리, ITO 등의 무기 도전막, 유리 및 결정질 재료로 구성되는 광집적회로ㆍ광스위칭 소자ㆍ광도파로, 광파이버의 단면, 신틸레이터 등의 광학용 단결정, 고체 레이저 단결정, 청색 레이저용 LED 사파이어 기판, SiC, GaP, GaAs 등의 반도체 단결정, 자기디스크용 유리기판, 자기헤드 등의 기판을 연마하기 위해서도 사용할 수 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명한다. 본 발명은 이들의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

구리배선 부착 기체로서 ATDF제 854CMP 패턴(층간절연막 두께 500nm) 홈부 이외의 구리막을, 공지의 구리 CMP용 연마액을 이용하여 공지의 CMP법에 의해 연마(제 1 연마공정)한 실리콘 기판을 준비했다.

<연마 조건>

ㆍ연마 장치:편면 CMP용 연마기(어플라이드머티리얼즈사제, 제품명 MIRRA)

ㆍ연마 패드:스웨이드상 발포 폴리우레탄 수지

ㆍ정반 회전수:93회/min

ㆍ헤드 회전수:87회/min

ㆍ연마 압력:2psi(약 14kPa)

ㆍ연마액의 공급량:200ml/min

<배선 근방 층간절연막 하락 양(심, 팽)의 평가 방법>

심:상기 구리배선 부착 기체를, 하기 실시예 1, 2, 비교예 1의 (1) 기재의 연마액을 이용하여 연마를 행했다(제 2 연마공정). 연마 후에, 촉침식 단차계로 배선 금속부 폭 100μm, 절연막부 폭 100μm가 서로 번갈아 늘어선 스트라이프상 패턴부의 표면형상을 측정하고, 배선 금속부 근방의 층간절연막 하락 양(심)을 평가했다.

팽:상기의 제 2 연마공정 후의 구리배선 부착 기체를, 촉침식 단차계로 배선 금속부 폭 9μm, 절연막부 폭 1μm가 서로 번갈아 늘어선 스트라이프상 패턴부의 표면형상을 측정하고, 스트라이프상 패턴이 늘어선 제일 외측의 배선 금속부 근방의 층간절연막 하락 양(팽)을 평가했다.

<절연막부 막두께의 평가 방법>

상기의 제 2 연마공정 후의 구리배선 부착 기체의, 배선 금속부 폭 100μm, 절연막부 폭 100μm가 서로 번갈아 늘어선 스트라이프상 패턴부의 절연막부의 중심 막두께를 광학식 막후계로 구했다. 연마 전의 막두께는 500nm이다.

<실시예 1>

(1) CMP용 연마액의 조제

평균 입경 60nm의 콜로이달 실리카를 6.0중량부, 벤조트리아졸을 0.1중량부, 말론산을 0.2중량부, 프로필렌글리콜모노프로필에테르를 5.0중량부, 폴리아크릴산(중량 평균 분자량 50,000)을 0.06중량부, 순수를 88.64중량부 취하여, 잘 교반ㆍ혼합했다. 다음에, 이 혼합액과 과산화수소(시약특급, 30% 수용액)를 99.0:1.0의 중량비율로 혼합하여, 연마액으로 했다.

(2) 연마 결과

상기 (1) 기재의 연마액을 이용하여, 구리배선 부착 기체를 70초 연마했다. 심은 5nm, 팽은 5nm, 층간절연막부 막두께는 450nm이었다.

<실시예 2>

(1) CMP용 연마액의 조제

평균 입경 40nm의 콜로이달 실리카를 6.0중량부, 1,2,4-트리아졸을 0.1중량부, 시트르산을 0.2중량부, 프로필렌글리콜모노프로필에테르를 5.0중량부, 폴리메타크릴산(중량 평균 분자량 10,000)을 0.02중량부, 순수를 88.68중량부 취하여, 잘 교반ㆍ혼합했다. 다음에, 이 혼합액과 과산화수소(시약특급, 30% 수용액)를 99.0:1.0의 중량비율로 혼합하여, 연마액으로 했다.

(2) 연마 결과

상기 (1) 기재의 연마액을 이용하여, 구리배선 부착 기체를 70초 연마했다. 심은 10nm, 팽은 5nm, 층간절연막부 막두께는 455nm이었다.

<비교예 1>

(1) CMP용 연마액의 조제

평균 입경 60nm의 콜로이달 실리카를 6.0중량부, 벤조트리아졸을 0.1중량부, 말론산을 0.2중량부, 프로필렌글리콜모노프로필에테르를 5.0중량부, 순수를 88.7중량부 취하여, 잘 교반ㆍ혼합했다. 다음에, 이 혼합액과 과산화수소(시약특급, 30% 수용액)를 99.0:1.0의 중량비율로 혼합하여, 연마액으로 했다.

(2) 연마 결과

상기 (1) 기재의 연마액을 이용하여, 구리배선 부착 기체를 70초 연마했다. 심은 40nm, 팽은 20nm, 층간절연막부 막두께는 450nm이었다.

본 발명의 CMP용 연마액에 의해, 평탄성이 높은 피연마면이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

배선부 근방의 절연막이 과잉으로 연마되어 버리는 현상(팽, 심)을 억제하는, 피연마면의 평탄성이 높은 CMP용 연마액을 제공하는 것이 가능하게 되었다.

Claims

지립과, 팽 및 심 억제제를 포함하는 CMP용 연마액으로서, 팽 및 심 억제제가, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산 유도체 또는 카르복실산 함유 공중합체로부터 선택되는 적어도 1종인 CMP용 연마액.
제 1항에 있어서, 금속막 및 절연막을 연마하는 용도에 이용되는 CMP용 연마액.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 지립이, 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아, 게르마니아 및 이들의 변성물로부터 선택되는 적어도 1종인 CMP용 연마액.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 유기용매, 산화금속 용해제 및 물을 함유하는 CMP용 연마액.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 금속의 산화제를 더 포함하는 CMP용 연마액.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 금속의 방식제를 더 포함하는 CMP용 연마액.