TWI402332B - 研磨用組成物 - Google Patents

研磨用組成物 Download PDF

Info

Publication number
TWI402332B
TWI402332B TW095132436A TW95132436A TWI402332B TW I402332 B TWI402332 B TW I402332B TW 095132436 A TW095132436 A TW 095132436A TW 95132436 A TW95132436 A TW 95132436A TW I402332 B TWI402332 B TW I402332B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
polishing composition
triazole
membered ring
layer
Prior art date
Application number
TW095132436A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200720414A (en
Inventor
Tatsuhiko Hirano
Hiroshi Asano
Katsunobu Hori
Original Assignee
Fujimi Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujimi Inc filed Critical Fujimi Inc
Publication of TW200720414A publication Critical patent/TW200720414A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI402332B publication Critical patent/TWI402332B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

研磨用組成物
本發明係關於一種在用以形成例如半導體裝置配線之研磨中所使用之研磨用組成物。
在形成半導體裝置配線之情況，首先於具有溝槽之絕緣體層上依序形成阻隔層以及導體層。之後，藉由化學機械研磨至少將位於溝槽外之導體層部分(導體層之外側部分)以及位於溝槽外之阻隔層部分(阻隔層之外側部分)予以去除。此至少將導體層之外側部分以及阻隔層之外側部分予以去除時所進行之研磨通常係分為第1研磨製程與第2研磨製程來進行。在第1研磨製程中，為了使得阻隔層之上面露出，將導體層之外側部分的一部分予以去除。在後續之第2研磨製程中，為了使得絕緣體層露出且得到平坦表面，乃至少將導體層之外側部分的剩餘部分以及阻隔層之外側部分予以去除。
於專利文獻1中係揭示一種研磨用組成物，其包含苯并三唑做為具有在導體層表面形成保護膜之作用的保護膜形成劑，可使用於第2研磨製程。但是，將包含苯并三唑之研磨用組成物使用於第2研磨製程之情況，源自苯并三唑之有機物殘渣容易以異物之形式殘存於研磨後之研磨對象物表面，此為問題所在。
[專利文獻1]國際公開第00/39844號
本發明之目的在於提供一種在形成半導體裝置配線之研磨中適用於使用之研磨用組成物。
為了達成上述目的，本發明之一態樣係提供一種研磨用組成物，其包含具六元環骨架之三唑、水溶性高分子、氧化劑以及磨粒。前述三唑在六元環骨架帶有疏水性官能基。研磨用組成物中之前述三唑的含量為3g/L以下。研磨用組成物之pH為7以上。
本發明之另一態樣，係提供一種研磨用組成物，其包含具六元環骨架之第1三唑、具六元環骨架之第2三唑、水溶性高分子、氧化劑以及磨粒。第1三唑在六元環骨架帶有疏水性官能基。第2三唑在六元環骨架不帶有官能基。研磨用組成物中之第1三唑與第2三唑的含量合計為3g/L以下。研磨用組成物之pH為7以上。
以下，說明本發明之一實施形態。
首先，依照第一圖(a)至第一圖(c)說明半導體裝置之配線形成方法。半導體裝置之配線通常係以下述方式形成。首先，如第一圖(a)所示，於半導體基板(省略圖示)上所設置之具有溝槽11之絕緣體層12上依序形成阻隔層13與導體層14。之後，藉由化學機械研磨至少將位於溝槽11外之導體層14部分(導體層14之外側部分)以及位於溝槽11外之阻隔層13部分(阻隔層13之外側部分)予以去除。其結果，如第一圖(c)所示，位於溝槽11中之阻隔層13之部分(阻隔層13之內側部分)之至少一部分以及位於溝槽11中之導體層14之部分(導體層14之內側部分)之至少一部分殘留於絕緣體層12上。如此一來，於絕緣體層12上所殘留之導體層14之部分具有做為半導體裝置之配線的功能。
絕緣體層12係由例如二氧化矽、摻雜氟之二氧化矽(SiOF)、或是摻雜碳之二氧化矽(SiOC)所形成。
阻隔層13係於形成導體層14之前先以覆蓋絕緣體層12表面之方式於絕緣體層12上形成。阻隔層13係由例如鉭、鉭合金或是氮化鉭所形成。阻隔層13之厚度較溝槽11深度來得小。
導體層14係在形成阻隔層13之後以至少包埋溝槽11的方式於阻隔層13上形成。導體層14係由例如銅或銅合金所形成。
藉由化學機械研磨去除至少導體層14之外側部分與阻隔層13之外側部分之情況，首先如第一圖(b)所示，為了使得阻隔層13之外側部分的上面露出，而將導體層14之外側部分的一部分予以去除(第1研磨製程)。之後，如第一圖(c)所示，為了使得絕緣體層12露出且得到平坦表面，而至少將導體層14之外側部分之剩餘部分以及阻隔層13之外側部分予以去除(第2研磨製程)。本實施形態之研磨用組成物係於用以形成此種半導體裝置之配線而進行的研磨中使用，更具體而言，尤其適用於上述第2研磨製程。
本實施形態之研磨用組成物，係將具有六元環骨架之特定的三唑、水溶性高分子、氧化劑、磨粒與水加以混合以將pH調成為7以上的方式來製造。因此，本實施形態之研磨用組成物實質上係由具有六元環骨架之特定的三唑、水溶性高分子、氧化劑、磨粒與水所構成。
於研磨用組成物所含之三唑，於六元環骨架帶有疏水性官能基，扮演保護膜形成劑(具有於導體層14表面形成保護膜之作用)之角色。藉由此三唑作用而於導體層14表面所形成之保護膜，其藉由抑制導體層14之內側部分被過度去除而有助於防止淺碟化(dishing)之發生。淺碟化意指導體層14之內側部分的去除被過度進行造成導體層14上面之水平面降低之現象(參照第二圖(a))。
為了得到更高之保護膜形成作用，研磨用組成物所含之三唑的六元環骨架之疏水性官能基以烷基為較佳，以甲基為更佳。換言之，研磨用組成物所含之三唑，以甲苯三唑為較佳。
六元環骨架帶有疏水性官能基的三唑，相較於六元環骨架不帶官能基的三唑(例如苯并三唑)，少有有機物殘渣殘存於研磨後之研磨對象物表面的問題。其理由在於，六元環骨架帶有疏水性官能基的三唑，相較於六元環骨架不帶官能基的三唑，於導體層14表面形成保護膜之作用強，即使較少量的添加亦可於導體層14表面形成足以抑制導體層14之過度研磨的保護膜之故。
於研磨用組成物中之於六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑的含量，當少於0.05g/L之情況，進一步而言少於0.1 g/L之情況，尤其是少於0.2 g/L之情況，可能無法於導體層14表面形成足以抑制導體層14之過度研磨的保護膜。其結果，可能不易抑制淺碟化之發生。是以，為了強力地抑制淺碟化之發生，研磨用組成物中之於六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑的含量以0.05g/L以上為較佳，以0.1g/L以上為更佳，以0.2g/L以上為最佳。另一方面，當研磨用組成物中之於六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑的含量多於3g/L之情況，將會與使用苯并三唑之情況同樣，源自三唑之有機物殘渣變得容易以異物的形式殘存於研磨後之研磨對象物之表面。是以，研磨用組成物中之於六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑的含量必須為3g/L以下。又，當研磨用組成物中之於六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑的含量多於2g/L之情況，進一步而言多於1g/L之情況，由於在導體層14表面過度形成保護膜，導體層14之研磨可能會被過度抑制。是以，為了維持對導體層14之適度的研磨速度，研磨用組成物中之於六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑的含量以2g/L以下為較佳，以1g/L以下為更佳。
水溶性高分子，係用以提升研磨絕緣體層12之研磨用組成物的能力所添加者。於研磨用組成物所含之水溶性高分子，為了得到對絕緣體層12更高之研磨速度，以多糖體、纖維素衍生物或是聚乙烯醇(PVA)為佳，當中更佳者為普魯蘭糖(pullulan)、羥基乙基纖維素(HEC)、羧基甲基纖維素(CMC)以及聚乙烯醇中任一者。聚丙烯酸銨由於有引起淺碟化發生之虞，故非所喜好者。
當研磨用組成物中之水溶性高分子之含量少於0.01g/L之情況，進一步而言少於0.1g/L之情況，尤其是少於1g/L之情況，研磨絕緣體層12之研磨用組成物的能力不易提升。又，也有導致阻隔層13以及接近於該阻隔層13之絕緣體層12上面之水平面降低(稱為牙化(fang)之現象，參照第二圖(a))之虞。是以，為了得到對絕緣體層12更高之研磨速度，並抑制牙化之發生，研磨用組成物中之水溶性高分子之含量以0.01g/L以上為較佳，以0.1g/L以上為更佳，以1g/L以上為最佳。另一方面，當研磨用組成物中之水溶性高分子之含量多於100g/L之情況，進一步而言多於50g/L之情況，尤其是多於10g/L之情況，研磨阻隔層13之研磨用組成物的能力可能會降低。是以，為了得到對阻隔層13更高之研磨速度，研磨用組成物中之水溶性高分子之含量以100g/L以下為較佳，以50g/L以下為更佳，以10g/L以下為最佳。
氧化劑係為了將研磨阻隔層13與導體層14之研磨用組成物的能力提升所添加者。研磨用組成物所含之氧化劑，為了得到對阻隔層13與導體層14更高之研磨速度，以過氧化氫為較佳。
當研磨用組成物中之氧化劑的含量少於0.1g/L之情況，進一步而言少於0.3 g/L之情況，尤其是少於0.5g/L之情況，研磨用組成物研磨阻隔層13與導體層14之能力不易提升。其結果，可能會導致被稱為倒淺碟化之現象發生，即待去除之導體層14部分無法去除而殘留，導體層14之上面呈現突出(參照第二圖(b))。因此，為了得到對阻隔層13與導體層14更高之研磨速度，抑制倒淺碟化之發生，研磨用組成物中之氧化劑之含量以0.1g/L以上為較佳，以0.3g/L以上為更佳，以0.5g/L以上為最佳。另一方面，於研磨用組成物中之氧化劑的含量多於10g/L之情況，進一步而言多於7g/L之情況，尤其是多於5g/L之情況，於導體層14表面可能會過度形成氧化層。其結果，待去除之導體層14部分可能無法被去除而殘留，導致倒淺碟化之發生。是以，為了抑制倒淺碟化之發生，研磨用組成物中之氧化劑含量以10g/L以下為較佳，以7g/L以下為更佳，以5g/L以下為最佳。
研磨用組成物中之磨粒係扮演對研磨對象物進行機械性研磨之角色，有助於研磨用組成物研磨導體層14的能力提升。研磨用組成物所含之磨粒，可為二氧化矽如燒成粉碎之二氧化矽、煙燻二氧化矽、膠體二氧化矽等，亦可為氧化鋁如膠體氧化鋁。為了減少研磨後之研磨對象物之表面缺陷，以二氧化矽為較佳，當中尤以膠體二氧化矽為較佳。
於研磨用組成物中之磨粒的含量少於30g/L之情況，進一步而言少於50g/L之情況，尤其是少於70g/L之情況，研磨用組成物研磨絕緣體層12、阻隔層13與導體層14的能力不易提升。因此，為了得到對絕緣體層12、阻隔層13以及導體層14更高之研磨速度，研磨用組成物中之磨粒的含量以30g/L以上為較佳，以50g/L以上為更佳，以70g/L以上為最佳。另一方面，研磨用組成物中之磨粒的含量多於300g/L之情況，進一步而言多於200g/L之情況，尤其是多於150g/L之情況，研磨速度幾乎無法進一步提升。因此，研磨用組成物中之磨粒的含量以300g/L以下為較佳，以200g/L以下為更佳，以150g/L以下為最佳。
平均初級粒徑小於10nm之磨粒，幾乎不具有將研磨對象物加以研磨之能力。因此，為了得到高研磨速度，研磨用組成物所含磨粒之平均初級粒徑以10nm以上為較佳。另一方面，於磨粒之平均初級粒徑大於500nm之情況，可能會因為表面粗糙度之增加、刮痕之發生等造成研磨後之研磨對象物的表面品質降低。因此，為了維持研磨後之研磨對象物的表面品質，研磨用組成物所含磨粒之平均初級粒徑以500nm以下為較佳。磨粒之平均初級粒徑係從以例如BET法所測定之磨粒的比表面積來算出。
尤其是，於研磨用組成物所含磨粒為膠體二氧化矽之情況，關於研磨用組成物所包含之做為磨粒之膠體二氧化矽之平均初級粒徑可採用以下之看法。亦即，當研磨用組成物所包含之做為磨粒之膠體二氧化矽之平均初級粒徑小於10nm之情況，進一步而言小於15nm之情況，尤其小於20nm之情況，研磨用組成物研磨絕緣體層12、阻隔層13以及導體層14的能力不易提升。因此，為了得到對絕緣體層12、阻隔層13以及導體層14更高之研磨速度，包含於研磨用組成物中之做為磨粒之膠體二氧化矽的平均初級粒徑以10nm以上為較佳，以15nm以上為更佳，以20nm以上為最佳。另一方面，包含於研磨用組成物中之做為磨粒之膠體二氧化矽之平均初級粒徑大於100nm之情況，進一步而言大於70nm之情況，尤其大於60nm之情況，可能由於容易發生膠體二氧化矽之沉降造成研磨用組成物之保存安定性降低。因此，為了防止膠體二氧化矽之沉降，包含於研磨用組成物中之做為磨粒之膠體二氧化矽的平均初級粒徑以100nm以下為較佳，以70nm以下為更佳，以60nm以下為最佳。
若研磨用組成物之pH小於7，或研磨用組成物研磨阻隔層13之能力變得不足，或研磨用組成物中之磨粒發生凝集，或發生倒淺碟化而成為實用上之障礙。因此，研磨用組成物之pH必須為7以上。另一方面，若研磨用組成物之pH過高，研磨用組成物中之磨粒可能會溶解。因此，為了防止磨粒溶解，研磨用組成物之pH以13以下為較佳，以11以下為更佳。
依據本實施形態可得到以下優點。本實施形態之研磨用組成物，研磨用組成物每1L當中含有3g以下之於六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑做為保護膜形成劑。是以，並不會如包含苯并三唑做為保護膜形成劑之習知研磨用組成物般，常有源自保護膜形成劑之有機物殘渣以異物之形式殘存於研磨後之研磨對象物表面。是以，依據本實施形態，所提供之研磨用組成物可更適切使用於用以形成半導體裝置配線所進行之研磨。
苯并三唑、1－(2’,3’－二羥基丙基)苯并三唑等之六元環骨架不帶官能基的三唑，相較於六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑，保護膜形成作用並不算強。是以，將六元環骨架不帶官能基的三唑做為保護膜形成劑使用之情況，相較於將六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑做為保護膜形成劑使用之情況，必須大量地添加於研磨用組成物中，因而，源自保護膜形成劑之有機物殘渣變得容易以異物之形式殘存於研磨後之研磨對象物表面。相對於此，本實施形態之研磨用組成物，不包含苯并三唑以及1,2,4－三唑等之六元環骨架不帶官能基的三唑，而是包含六元環骨架帶有疏水性官能基之三唑做為保護膜形成劑。是以，本實施形態之研磨用組成物，可適切使用於用以形成半導體裝置配線所進行之研磨。
前述實施形態亦可做如下變更。
於前述實施形態之研磨用組成物中亦可添加六元環骨架帶有親水性官能基之三唑。若將六元環骨架帶有親水性官能基之三唑添加於研磨用組成物，可提升研磨用組成物研磨絕緣體層12與導體層14之能力。為了得到對絕緣體層12與導體層14更高之研磨速度，此三唑之六元環骨架的親水性官能基以羧基或胺基為較佳，以羧基為更佳。更具體而言，為了得到對絕緣體層12與導體層14更高之研磨速度，於前述實施形態之研磨用組成物所添加之六元環骨架帶有親水性官能基之三唑以羧基苯并三唑或是胺基苯并三唑為較佳，以羧基苯并三唑為更佳。
當研磨用組成物中之六元環骨架帶有親水性官能基之三唑的含量多於10g/L之情況，進一步而言多於7g/L之情況，尤其是多於5g/L之情況，由於研磨用組成物研磨導體層14之能力變得過高可能容易發生淺碟化。又，由於研磨用組成物研磨絕緣體層12之能力變得過高，故也有可能發生牙化。是以，為了抑制淺碟化及牙化之發生，研磨用組成物中之六元環骨架帶有親水性官能基之三唑的含量以10g/L以下為較佳，以7g/L以下為更佳，以5g/L以下為最佳。
於前述實施形態之研磨用組成物中可視情況添加pH調整劑。於研磨用組成物中所添加之pH調整劑可為任何種類，當使用氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物、氨等鹼之情況，可提升研磨用組成物研磨阻隔層13之能力。再者當硝酸或硫酸等酸與鹼合併使用之情況，研磨用組成物之導電度會變高，藉此，可提升研磨用組成物研磨絕緣體層12之能力。不過，即使以酸做為pH調整劑添加於研磨用組成物之情況，研磨用組成物之pH也必須為7以上。
於前述實施形態之研磨用組成物中亦可添加甘胺酸、丙胺酸等之胺基酸。若將胺基酸添加於研磨用組成物中，可藉由胺基酸之螯合作用提高研磨用組成物研磨導體層14之能力，其結果，可抑制倒淺碟化之發生。當研磨用組成物中之胺基酸的含量多於5g/L之情況，進一步而言多於2g/L之情況，尤其是多於0.5g/L之情況，由於研磨用組成物研磨導體層14之能力變得過高可能容易發生淺碟化。是以，為了抑制淺碟化之發生，研磨用組成物中之胺基酸的含量以5g/L以下為較佳，以2g/L以下為更佳，以0.5g/L以下為最佳。
於前述實施形態之研磨用組成物中亦可添加苯并三唑、1－(2’,3’－二羥基丙基)苯并三唑等之六元環骨架不帶官能基的三唑。但是，若研磨用組成物中含有過多之六元環骨架不帶官能基的三唑，則源自此三唑之有機物殘渣容易以異物之形式殘存於研磨後之研磨對象物表面。為了更確實防止有機物殘渣殘存於研磨後之研磨對象物表面，研磨用組成物中之六元環骨架不帶官能基的三唑之含量與研磨用組成物中之六元環骨架帶有疏水性官能基的三唑之含量之合計以設定為3g/L以下為較佳。
於本實施形態之研磨用組成物中亦可添加1,2,4－三唑、1H－四唑或是5,5’－聯－1H－四唑2銨鹽。但是，當研磨用組成物中含有過多前述唑類之情況，源自此等唑類之有機物殘渣會有許多以異物之形式殘存於研磨後之研磨對象物表面，或是導致淺碟化之發生。是以，為了避免此缺點，研磨用組成物中之1,2,4－三唑、1H－四唑或是5,5’－聯－1H－四唑2銨鹽之含量以未滿1g/L為較佳。
於前述實施形態之研磨用組成物中可視情況添加防腐劑、消泡劑等眾知之添加劑。
前述實施形態之研磨用組成物亦可在使用前將濃縮原液稀釋來調配。
其次，說明本發明之實施例與比較例。
將三唑、水溶性高分子、過氧化氫(氧化劑)、膠體二氧化矽、pH調整劑以及胺基酸適宜混合，視情況以水來稀釋而調配實施例1~55以及比較例1~10之研磨用組成物。各研磨用組成物中之三唑、水溶性高分子、過氧化氫、膠體二氧化矽、pH調整劑以及胺基酸之詳細與各研磨用組成物之pH係如表1~3所示。
於表4、5之“銅研磨速度”欄、“鉭研磨速度”欄以及“二氧化矽研磨速度”欄中，係表示使用實施例1~39以及比較例1~10之各研磨用組成物，將各直徑200mm之銅毯覆晶圓(copper blanket wafer)、鉭毯覆晶圓、以及二氧化矽(TEOS)毯覆晶圓以表7所示之研磨條件進行研磨時所得之研磨速度。表6之“銅研磨速度”欄、“鉭研磨速度”欄以及“二氧化矽研磨速度”欄中，表示使用實施例40~55之各研磨用組成物，將各直徑200mm之銅毯覆晶圓、鉭毯覆晶圓、以及二氧化矽(TEOS)毯覆晶圓以表8所示之研磨條件進行研磨時所得之研磨速度。研磨速度，係研磨前後之各晶圓的厚度差除以研磨時間所得者。銅毯覆晶圓與鉭毯覆晶圓厚度之測定係使用國際電氣系統服務公司之片電阻測定機“VR－120”，二氧化矽毯覆晶圓厚度之測定係使用科磊(KLA－Tencor)公司之薄膜測定裝置“ASET－F5x”。各研磨用組成物對銅毯覆晶圓之研磨速度表示於“銅研磨速度”欄中，各研磨用組成物對鉭毯覆晶圓之研磨速度表示於“鉭研磨速度”欄中，各研磨用組成物對二氧化矽毯覆晶圓之研磨速度表示於“二氧化矽研磨速度”欄中。
表4~6之“儲存期(shelf life)”欄，係表示針對實施例1~55以及比較例1~10之研磨用組成物儲存期的評估結果。具體而言，分別使用剛完成調配之實施例1~39與比較例1~10之研磨用組成物、以及調配後在密閉容器中保存一段時間後之實施例1~39與比較例1~10之研磨用組成物，將銅毯覆晶圓、鉭毯覆晶圓、以及二氧化矽毯覆晶圓以表7所示之研磨條件加以研磨。又，分別使用剛完成調配之實施例40~55、以及調配後在密閉容器中保存一段時間後之實施例40~55之研磨用組成物，將銅毯覆晶圓、鉭毯覆晶圓、以及二氧化矽毯覆晶圓以表8所示之研磨條件加以研磨。其中，不論是何種情況，預定包含於研磨用組成物中之過氧化氫的添加都是在即將研磨使用之時進行。然後，從研磨前後之各晶圓的厚度差算出對該晶圓之研磨速度，基於剛完成調配之研磨用組成物的研磨速度與調配後經過一段時間之研磨用組成物的研磨速度的比較，針對各研磨用組成物之儲存期做評估。於“儲存期”欄中，○係表示可得到即使調配後經過半年仍超過剛完成調配之80%的研磨速度，△係表示可得到即使調配後經過三個月仍超過剛完成調配之80%的研磨速度、但調配後經過半年僅能得到未滿剛完成調配之80%的研磨速度，×係表示在調配後經過三個月之時點僅能得到未滿剛完成調配之80%的研磨速度。
表4~6之“腐蝕性”欄，係表示對實施例1~55與比較例1~10之研磨用組成物的腐蝕作用強度進行評估之結果。腐蝕作用之強度評估係使用SEMATEC公司之銅圖案晶圓(854光罩圖案)。此銅圖案晶圓，係於具有溝槽之二氧化矽製絕緣體層上依序設置鉭製阻隔層以及厚度10000之銅製導體層而成者，上面具有深度5000之初期凹部。首先，使用福吉米股份有限公司(Fujimi Incorporated)之研磨材料“PLANERLITE－7105”，以表9所示之研磨條件進行預備研磨銅圖案晶圓直到阻隔層上面露出為止。接著，使用實施例1~39以及比較例1~10之各研磨用組成物，以表7所示之研磨條件將經過預備研磨後之銅圖案晶圓進行精研磨。或者，使用實施例40~55之各研磨用組成物，以表8所示之研磨條件將經過預備研磨後之銅圖案晶圓進行精研磨。之後，使用尼康(Nikon)公司之微分干涉顯微鏡“OPTIPHOTO300”，觀察精研磨後之晶圓表面有無配線之腐蝕，依據該觀察結果來評估研磨用組成物之腐蝕作用強度。於“腐蝕性”欄中，◎係表示完全未觀察到腐蝕，○係表示幾乎未觀察到腐蝕，△係表示觀察到若干腐蝕。
表4~6之“淺碟化”欄，係表示對於使用實施例1~55以及比較例1~10之研磨用組成物來研磨SEMATEC公司之銅圖案晶圓(854光罩圖案)之時，淺碟化可改善到何種程度之評估結果。具體而言，如上述般，將使用研磨材料“PLANERLITE－7105”以表9所示之研磨條件經過預備研磨之銅圖案晶圓，使用實施例1~39以及比較例1~10之研磨用組成物、以表7所示之研磨條件，或是使用實施例40~55之研磨用組成物、以表8所示之研磨條件來進行精研磨。精研磨之前後，使用科磊公司之接觸式表面測定裝置之描繪儀(profiler)“HRP340”，在形成有100μm寬的孤立溝槽之各晶圓區域測定淺碟化量。然後，基於精研磨前之淺碟化量減去精研磨後之淺碟化量所得之值，對於藉由實施例1~55以及比較例1~10之各研磨用組成物能將淺碟化做何種程度之改善進行評估。於“淺碟化”欄中，○係表示精研磨前之淺碟化量減去精研磨後之淺碟化量所得之值為20nm以上’△係表示5nm以上未滿20nm，×係表示未滿5nm。
表4~6之“牙化”欄，係表示對於以實施例1~55以及比較例1~10之研磨用組成物所研磨過之SEMATEC公司之銅圖案晶圓(854光罩圖案)發生牙化之程度進行評估之結果。具體而言，如上述，將使用研磨材料“PLANERLITE－7105”以表9所示之研磨條件進行預備研磨後之銅圖案晶圓，使用實施例1~39以及比較例1~10之研磨用組成物以表7所示之研磨條件進行精研磨、或者使用實施例40~55之研磨用組成物以表8所示之研磨條件進行精研磨。之後，使用描繪儀“HRP340”，在形成有100μm寬的孤立溝槽之各晶圓區域測定牙化量，依據該測定結果來評估牙化之發生程度。於“牙化”欄中，○係表示牙化量未滿5nm，△係表示5nm以上未滿10nm，×係表示10nm以上。
表4~6之“倒淺碟化”欄，係表示對於以實施例1~55以及比較例1~10之研磨用組成物所研磨過之SEMATEC公司之銅圖案晶圓(854光罩圖案)有無發生牙化進行測定之結果。具體而言，將銅圖案晶圓使用福吉米股份有限公司之研磨材料“PLANERLITE－7105”、以表10所示之研磨條件進行預備研磨直到阻隔層之上面露出為止。其次，使用實施例1~39以及比較例1~10之各研磨用組成物，將預備研磨後之銅圖案晶圓以表7所示之研磨條件來進行精研磨。或是，使用實施例40~55之各研磨用組成物，將預備研磨後之銅圖案晶圓以表8所示之研磨條件來進行精研磨。精研磨之後，使用描繪儀“HRP340”，在形成有100μm寬的孤立溝槽之各晶圓區域測定有無發生倒淺碟化。“倒淺碟化”欄中，○係表示未發生倒淺碟化，△係表示發生未滿5nm之倒淺碟化，×係表示發生5nm以上之倒淺碟化。
表4~6之“殘留異物個數”欄，係表示對於以實施例1~55以及比較例1~10之各研磨用組成物所研磨過之直徑200mm之銅毯覆晶圓表面所存在之異物個數進行測定之結果。具體而言，使用實施例1~39以及比較例1~10之各研磨用組成物，將銅毯覆晶圓以表7所示之研磨條件研磨60秒。或者，使用實施例40~55之各研磨用組成物，將銅毯覆晶圓以表8所示之研磨條件研磨60秒。其次，研磨後之銅毯覆晶圓以三菱化學公司之洗淨液“MCX－SDR4”做洗淨。之後，使用科磊公司之表面異物檢查裝置“Surfscan SP1TBI”，測定在晶圓表面所存在之0.2μm以上大小之異物個數。
於表1~3中，A1係表示甲苯三唑，A2係表示苯并三唑，A3係表示1,2,4－三唑，B1係表示羧基苯并三唑。又，C1係表示普魯蘭糖，C2係表示聚乙烯醇，C3係表示羥基乙基纖維素，C4係表示羧基甲基纖維素，C5係表示聚丙烯酸銨，F1係表示氨，F2係表示氫氧化鉀，F3係表示硝酸，F4係表示蘋果酸，F5係表示檸檬酸，G1係表示甘胺酸。
如表4~6所示，實施例1~55之研磨用組成物可將研磨後之晶圓表面異物個數抑制在10×102 個以下。又，關於研磨速度、儲存期、腐蝕性、淺碟化、牙化以及倒淺碟化，實施例1~55之研磨用組成物亦滿足實用上的需求。
11．．．溝槽
12．．．絕緣體層
13．．．阻隔層
14．．．導體層
第一圖(a)、第一圖(b)以及第一圖(c)係用以說明半導體裝置之配線形成方法之研磨對象物剖面圖。
第二圖(a)係用以說明淺碟化以及牙化之研磨對象物剖面圖，第二圖(b)係用以說明倒淺碟化之研磨對象物剖面圖。
11．．．溝槽
12．．．絕緣體層
13．．．阻隔層
14．．．導體層

Claims (8)

  1. 一種研磨用組成物，其係包含：具六元環骨架之三唑；水溶性高分子；氧化劑；以及磨粒；其中前述三唑在六元環骨架帶有疏水性官能基，該研磨用組成物中之前述三唑的含量為3g/L以下，該研磨用組成物中之前述磨粒含量為30g/L以上，且該研磨用組成物之pH為7以上。
  2. 一種研磨用組成物，其係包含：具六元環骨架之第1三唑；具六元環骨架之第2三唑；水溶性高分子；氧化劑；以及磨粒；其中前述第1三唑在六元環骨架帶有疏水性官能基，前述第2三唑在六元環骨架不帶有官能基，該研磨用組成物中之前述第1三唑與第2三唑的含量合計為3g/L以下，該研磨用組成物中之前述磨粒含量為30g/L以上，且該研磨用組成物之pH為7以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之研磨用組成物，其中前述疏水性官能基為烷基。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之研磨用組成物，其進一步含有具六元環骨架之另外的三唑，該三唑於六元環骨架帶有羧基或胺基。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之研磨用組成物，其中前 述水溶性高分子係選自多糖類、纖維素衍生物或聚乙烯醇中之至少一種化合物。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之研磨用組成物，其中前述氧化劑為過氧化氫。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之研磨用組成物，其中前述磨粒之平均初級粒徑為10~500nm。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之研磨用組成物，其中作為研磨對象的研磨對象物具有絕緣體層，該絕緣體層具有溝槽，該絕緣體層上依序設有阻隔層以及導體層，該阻隔層具有一阻隔層外側部分以及一阻隔層內側部分，該阻隔層外側部分位於該溝槽之外，該阻隔層內側部分位於該溝槽之中，該導體層具有一導體層外側部分以及一導體層內側部分，該導體層外側部分位於該溝槽之外，該導體層內側部分位於該溝槽之中，該研磨用組成物係用以除去該阻隔層外側部分以及該導體層外側部分。
TW095132436A 2005-09-02 2006-09-01 研磨用組成物 TWI402332B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005255534 2005-09-02
JP2006053242A JP5026710B2 (ja) 2005-09-02 2006-02-28 研磨用組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200720414A TW200720414A (en) 2007-06-01
TWI402332B true TWI402332B (zh) 2013-07-21

Family

ID=37808944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW095132436A TWI402332B (zh) 2005-09-02 2006-09-01 研磨用組成物

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20090127500A1 (zh)
JP (1) JP5026710B2 (zh)
KR (1) KR101291761B1 (zh)
DE (1) DE112006002327T5 (zh)
TW (1) TWI402332B (zh)
WO (1) WO2007026861A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009087981A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Fujifilm Corp 研磨液及び研磨方法
JP5310848B2 (ja) * 2009-06-05 2013-10-09 株式会社Sumco シリコンウェーハの研磨方法及びシリコンウェーハ
US8273142B2 (en) * 2010-09-02 2012-09-25 Cabot Microelectronics Corporation Silicon polishing compositions with high rate and low defectivity
WO2014112418A1 (ja) * 2013-01-16 2014-07-24 日立化成株式会社 金属用研磨液及び研磨方法
US10029346B2 (en) * 2015-10-16 2018-07-24 Applied Materials, Inc. External clamp ring for a chemical mechanical polishing carrier head
JP7409899B2 (ja) * 2020-02-18 2024-01-09 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物、研磨方法、および半導体基板の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW567551B (en) * 2001-08-16 2003-12-21 Asahi Chemical Ind Polishing fluid for metallic film and method for producing semiconductor substrate using the same
TW200524708A (en) * 2003-11-14 2005-08-01 Showa Denko Kk Polishing composition and polishing method

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5391258A (en) * 1993-05-26 1995-02-21 Rodel, Inc. Compositions and methods for polishing
US5575885A (en) * 1993-12-14 1996-11-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Copper-based metal polishing solution and method for manufacturing semiconductor device
JP3397501B2 (ja) * 1994-07-12 2003-04-14 株式会社東芝 研磨剤および研磨方法
US5858813A (en) * 1996-05-10 1999-01-12 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry for metal layers and films
KR19980032145A (ko) * 1996-10-04 1998-07-25 포만제프리엘 알루미늄 구리 합금의 화학기계적 연마시 구리 도금을 방지하는 방법
US5954997A (en) * 1996-12-09 1999-09-21 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
US6126853A (en) * 1996-12-09 2000-10-03 Cabot Microelectronics Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
US5759917A (en) * 1996-12-30 1998-06-02 Cabot Corporation Composition for oxide CMP
US6432828B2 (en) * 1998-03-18 2002-08-13 Cabot Microelectronics Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
US6896825B1 (en) * 1998-08-31 2005-05-24 Hitachi Chemical Company, Ltd Abrasive liquid for metal and method for polishing
JP4053165B2 (ja) * 1998-12-01 2008-02-27 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
EP1150341A4 (en) 1998-12-28 2005-06-08 Hitachi Chemical Co Ltd MATERIALS FOR METAL POLLING LIQUID, METAL POLISHING LIQUID, THEIR PRODUCTION AND POLISHING METHOD
US6238592B1 (en) * 1999-03-10 2001-05-29 3M Innovative Properties Company Working liquids and methods for modifying structured wafers suited for semiconductor fabrication
WO2001012739A1 (en) * 1999-08-13 2001-02-22 Cabot Microelectronics Corporation Chemical mechanical polishing systems and methods for their use
US7351353B1 (en) * 2000-01-07 2008-04-01 Electrochemicals, Inc. Method for roughening copper surfaces for bonding to substrates
JP2002075927A (ja) * 2000-08-24 2002-03-15 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP2002110596A (ja) * 2000-10-02 2002-04-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体加工用研磨剤およびこれに用いる分散剤、並びに上記半導体加工用研磨剤を用いた半導体装置の製造方法
JP2002164307A (ja) * 2000-11-24 2002-06-07 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP2002231666A (ja) * 2001-01-31 2002-08-16 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
US7279119B2 (en) * 2001-06-14 2007-10-09 Ppg Industries Ohio, Inc. Silica and silica-based slurry
SG144688A1 (en) * 2001-07-23 2008-08-28 Fujimi Inc Polishing composition and polishing method employing it
JPWO2003021651A1 (ja) * 2001-08-16 2004-12-24 旭化成ケミカルズ株式会社 金属膜用研磨液及びそれを用いた半導体基板の製造方法
TWI259201B (en) * 2001-12-17 2006-08-01 Hitachi Chemical Co Ltd Slurry for metal polishing and method of polishing with the same
CN1646649A (zh) * 2002-02-26 2005-07-27 应用材料股份有限公司 研磨基材的方法及组合物
US20030219982A1 (en) * 2002-05-23 2003-11-27 Hitachi Chemical Co., Ltd CMP (chemical mechanical polishing) polishing liquid for metal and polishing method
JP2004128475A (ja) * 2002-08-02 2004-04-22 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体および半導体装置の製造方法
JP4083502B2 (ja) * 2002-08-19 2008-04-30 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨方法及びそれに用いられる研磨用組成物
JP3981616B2 (ja) * 2002-10-02 2007-09-26 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP2004266155A (ja) * 2003-03-03 2004-09-24 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体およびこれを用いた化学機械研磨方法ならびに半導体装置の製造方法
US7300603B2 (en) * 2003-08-05 2007-11-27 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical planarization compositions for reducing erosion in semiconductor wafers
TWI347969B (en) * 2003-09-30 2011-09-01 Fujimi Inc Polishing composition
JP4759219B2 (ja) * 2003-11-25 2011-08-31 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
TW200521217A (en) * 2003-11-14 2005-07-01 Showa Denko Kk Polishing composition and polishing method
US20050136670A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-23 Ameen Joseph G. Compositions and methods for controlled polishing of copper
JP2005294798A (ja) * 2004-03-08 2005-10-20 Asahi Glass Co Ltd 研磨剤および研磨方法
KR100961116B1 (ko) * 2005-04-14 2010-06-07 쇼와 덴코 가부시키가이샤 연마 조성물
EP1899111A2 (en) * 2005-06-06 2008-03-19 Advanced Technology Materials, Inc. Integrated chemical mechanical polishing composition and process for single platen processing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW567551B (en) * 2001-08-16 2003-12-21 Asahi Chemical Ind Polishing fluid for metallic film and method for producing semiconductor substrate using the same
TW200524708A (en) * 2003-11-14 2005-08-01 Showa Denko Kk Polishing composition and polishing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP5026710B2 (ja) 2012-09-19
US20090127500A1 (en) 2009-05-21
KR101291761B1 (ko) 2013-07-31
DE112006002327T5 (de) 2008-07-10
JP2007096253A (ja) 2007-04-12
KR20080037694A (ko) 2008-04-30
WO2007026861A1 (ja) 2007-03-08
TW200720414A (en) 2007-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI402332B (zh) 研磨用組成物
TWI466991B (zh) 硏磨用組成物及硏磨方法
KR101604328B1 (ko) 연마용 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR101110717B1 (ko) 연마용 조성물 및 연마방법
JP5567293B2 (ja) 二段階で銅を除去する化学機械研磨工程の両段階における金属層を平坦化するための研磨組成物
KR101110723B1 (ko) 연마용 조성물 및 연마 방법
JP2008004621A (ja) Ｃｕ膜ＣＭＰ用スラリー、研磨方法および半導体装置の製造方法
TWI425082B (zh) 拋光組成物及使用彼製造配線結構體之方法
JP2002164307A (ja) 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
KR101110714B1 (ko) 연마용 조성물 및 연마방법
JP2006310596A (ja) 金属膜ｃｍｐ用スラリー、研磨方法、および半導体装置の製造方法
JP2002075927A (ja) 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
KR100981978B1 (ko) 연마용 조성물 및 그것을 이용한 연마방법
US8080476B2 (en) Polishing composition and polishing process
WO2007026863A1 (ja) 研磨方法
JP5036955B2 (ja) 金属膜研磨組成物および金属膜の研磨方法
TW201823394A (zh) 化學機械研磨用組成物及化學機械研磨方法
JPWO2007088818A1 (ja) 銅系金属用研磨剤および研磨方法
TWI397577B (zh) 研磨用組成物
CN100578741C (zh) 抛光组合物
JP4759219B2 (ja) 研磨用組成物
JP4541674B2 (ja) 研磨用組成物
JP2005223257A (ja) 研磨粒子を含有する金属研磨組成物