WO2007138975A1 - 研磨剤組成物および研磨方法 - Google Patents

研磨剤組成物および研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2007138975A1
WO2007138975A1 PCT/JP2007/060610 JP2007060610W WO2007138975A1 WO 2007138975 A1 WO2007138975 A1 WO 2007138975A1 JP 2007060610 W JP2007060610 W JP 2007060610W WO 2007138975 A1 WO2007138975 A1 WO 2007138975A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polishing
wiring
abrasive composition
ion
copper
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/060610
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroyuki Kamiya
Katsuyuki Tsugita
Original Assignee
Asahi Glass Company, Limited
Agc Seimi Chemical Co., Ltd.
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 Asahi Glass Company, Limited, Agc Seimi Chemical Co., Ltd. filed Critical Asahi Glass Company, Limited
Priority to EP07744044A priority Critical patent/EP2027970A4/en
Priority to JP2008517882A priority patent/JPWO2007138975A1/ja
Publication of WO2007138975A1 publication Critical patent/WO2007138975A1/ja
Priority to US12/277,468 priority patent/US20090140199A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • 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
    • H01L21/31—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]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/04—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed mechanically, e.g. by punching
    • H05K3/045—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed mechanically, e.g. by punching by making a conductive layer having a relief pattern, followed by abrading of the raised portions
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0206—Materials
    • H05K2201/0209—Inorganic, non-metallic particles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/02—Details related to mechanical or acoustic processing, e.g. drilling, punching, cutting, using ultrasound
    • H05K2203/025—Abrading, e.g. grinding or sand blasting
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/07—Treatments involving liquids, e.g. plating, rinsing
    • H05K2203/0779—Treatments involving liquids, e.g. plating, rinsing characterised by the specific liquids involved
    • H05K2203/0786—Using an aqueous solution, e.g. for cleaning or during drilling of holes
    • H05K2203/0796—Oxidant in aqueous solution, e.g. permanganate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/107—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by filling grooves in the support with conductive material

Definitions

  • the present invention relates to an abrasive composition and a polishing method.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the wiring board has a semiconductor package or a bare chip mounted thereon and is supported and fixed, and also plays a role in controlling electrical connection between the knocker and the chip. Therefore, in this technology, various support substrate materials that form the core, various conductive materials that control the electrical connection wiring, and various insulating materials that insulate between the individual signal wirings are combined to stabilize the material. A high-density multilayer wiring structure is formed.
  • Wiring boards are classified into organic wiring boards and inorganic wiring boards depending on the type of base core material. Broadly divided. Among these, organic wiring boards typified by printed wiring boards are useful as mounting wiring boards for high-speed elements because they have a lower relative dielectric constant than inorganic wiring boards.
  • a conventional organic wiring board is formed with a groove for a wiring circuit and a hole for via connection formed on a resin base material.
  • the hole was filled with a conductive material, and then the excess conductive material was removed by polishing and the surface was flattened, and then the bare chip was mounted on a resin substrate.
  • the polishing in this case is mechanical polishing, and is performed, for example, by moving a polishing film coated with white aluminium abrasive grains on a resin base material.
  • mechanical polishing has the advantage of increasing the polishing rate, but there was a risk of scratching the metal substrate of the wiring metal.
  • the CMP method described above a slurry that is powerful with the barrel and the chemical is used.
  • the CMP method is a polishing that uses both mechanical and chemical action, so there are fewer scratches compared to mechanical polishing.
  • an organic wiring substrate is manufactured using the conventional CMP method, there is a problem that the throughput is lowered because the polishing rate is slow.
  • metal wiring is formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, and the metal wiring is formed on a resin base material provided on a support substrate. If so, it will be discussed.
  • Patent Documents 3 and 4 describe the use of a salt of an organic acid or an inorganic acid and a basic compound as a polishing rate regulator.
  • the purpose of this polishing rate modifier is to reduce the polishing rate of the wiring metal layer and increase the polishing selectivity with the noble metal layer, and to increase the polishing rate of the wiring metal layer. Is not listed
  • the polishing rate is increased by using amino acids as the copper chelating agent and further using a polishing liquid containing an etching agent for copper, an oxidizing agent for copper, and water.
  • the throughput can be improved.
  • the etching agent described in Patent Document 5 etches the surface of the copper layer by a chemical action, and has a function of further promoting the polishing process by the mechanical action of the abrasive grains. Therefore, in order to increase the polishing rate for the copper layer, it is effective to increase the etching rate, that is, the dissolution rate of copper. Specifically, the concentration of electrolytes such as various organic acids, inorganic acids or ammonia contained in the abrasive composition is increased. However, in this case, if the dissolution rate of copper is too high, there is a risk that even the copper of the wiring portion that should not be polished will be dissolved. When copper in the wiring part melts, there is a problem that the wiring resistance increases due to a decrease in the wiring thickness.
  • an abrasive composition having a too high dissolution rate of copper has a problem in that the step-resolving property is lowered. This point will be described in detail below.
  • the level difference elimination property is a characteristic of eliminating irregularities by polishing a surface having irregularities, and more specifically, with respect to the polishing rate of the convex portion to be originally polished, It means the characteristic that the step between the convex part and the concave part is made smaller as the polishing progresses by relatively reducing the polishing rate of the concave part that should not be polished.
  • step resolution is one of the important technical elements in wiring formation.
  • an abrasive composition with a copper dissolution rate that is too fast is used, the projections are polished at a high polishing rate, while the polishing rate for the recesses is increased. It becomes difficult. Therefore, such an abrasive composition has a problem that it has poor step resolution.
  • Patent Document 5 there is a description that a sufficient polishing rate cannot be obtained when the addition amount of the etching agent is less than a predetermined value, but when the addition amount is more than the predetermined value, the etching is not performed. It is only described that there is a possibility that the bonding agent may be deposited, and there is a description of the problem of the increase in wiring resistance due to the dissolution of the copper in the wiring part and the problem of level difference elimination.
  • Patent Document 6 describes polishing of a semiconductor device including a copper film and a tantalum compound film, and the polishing rate for a copper film is higher than the polishing rate for a tantalum compound film.
  • Patent Document 6 a tantalum oxide is obtained by a polishing composition obtained by dissolving a polishing agent, an oxidizing agent and a reducing agent, and if necessary, a chelating compound in water. It is said that the compound film can be polished at a high polishing rate.
  • Patent Document 6 there is a description and suggestion of the problem of the above-described increase in wiring resistance and the problem of step resolution.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-197806
  • Patent Document 2 JP 2001-110761 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-286477
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-297779
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-257910
  • Patent Document 6 JP 2000-160139 A
  • an object of the present invention is to provide a polishing agent composition that can achieve both a high speed with respect to an object to be polished, a polishing speed, and excellent level difference elimination.
  • an object of the present invention is to provide a polishing method capable of rapidly polishing a wiring metal while suppressing an increase in wiring resistance and having excellent step resolution.
  • the abrasive composition of the present invention comprises abrasive grains
  • the concentration of the chelating agent is preferably 0.0005 molZkg to 0.05 molZkg.
  • the concentration of the ammonia ions is preferably 0.3 molZkg or more.
  • the concentration of the polyvalent carboxylate ion is preferably 0.05 molZkg to 0.5 molZkg.
  • the polyvalent carboxylate ion preferably contains a citrate ion.
  • the bullet is preferably ⁇ -alumina.
  • the oxidizing agent is preferably hydrogen peroxide.
  • the abrasive composition of the present invention may further contain at least one ion selected from the group consisting of carbonate ion, hydrogen carbonate ion, sulfate ion and acetate ion.
  • the concentration of any one kind of ions selected from the group force or the sum of the concentrations of two or more kinds of ions selected from the group is preferably from 0.01 molZkg to 0.2 molZkg.
  • ions are added to the abrasive of the present invention by adding at least one selected from the group consisting of ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, ammonium sulfate, and ammonium acetate. It can be included in the composition.
  • the abrasive composition of the present invention preferably has a pH of 6-10.
  • the abrasive composition of the present invention may further comprise a copper surface protective agent.
  • the polishing method of the present invention polishes a wiring metal using the above-described abrasive composition.
  • the wiring metal may be one of copper and a copper alloy.
  • the wiring metal may be provided on a resin base material.
  • the abrasive composition of the present invention comprises at least one chelating agent selected from the group consisting of ammonia ions, polyvalent carboxylate ions, pentaethylenehexamine, triethylenetetramine, and tetraethylenepentamine. Because it contains the agent, fast polishing to the workpiece Both speed and excellent step resolution can be achieved.
  • the polishing rate can be increased while suppressing an increase in the wiring resistance, and excellent. It is also possible to obtain level difference elimination.
  • polishing is performed by a chemical and mechanical action, so that the generation of scratches on the wiring metal can be reduced as compared with mechanical polishing.
  • FIG. 1 is a schematic side cross-sectional view of a resin base material provided on a support substrate.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a polishing method using the abrasive composition of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic sectional side view of a wiring board manufactured according to the present invention.
  • FIG. 4 (a) is a partial cross-sectional schematic view of an object to be polished before polishing in an example, and (b) is a partial cross-sectional schematic view of the object to be polished in the middle of polishing.
  • FIG. 5 A graph evaluating the step resolution of the step 1 portion for the example and the comparative example.
  • FIG. 6 A graph evaluating the step resolution of the step 2 portion for the example and the comparative example.
  • FIG. 7 is a graph showing an evaluation of the step-resolvability of the step 3 portion for the example and the comparative example.
  • partial force S ionization of the polished wiring metal is performed and dissolved in the abrasive composition.
  • the dissolved metal ions act as a catalyst, causing the oxidant to decompose and causing the oxidation reaction to run away.
  • the wiring metal is copper
  • copper ions act as a catalyst to cause a decomposition reaction of hydrogen peroxide.
  • the radicals generated by this decomposition reaction exhibit a strong oxidizing action, so that the dissolution of the wiring metal is promoted.
  • many metal ions are present, so that the dissolution of the wiring metal is further promoted.
  • the polishing rate is increased, the copper polishing rate in the wiring portion and the concave portion is increased, leading to an increase in wiring resistance and a decrease in level difference elimination.
  • polishing including at least one chelating agent selected from the group power consisting of pentaethylenehexamine, triethylenetetramine, and tetraethylenepentamine, and an electrolyte that generates ammonia ions and polyvalent carboxylate ions. It has been found that the above object can be achieved by the agent composition.
  • ammonia ions or polyvalent carboxylate ions is effective in increasing the polishing rate for the wiring metal.
  • the abrasive composition of the present invention it is possible to achieve both a high polishing rate and excellent step resolution. Also, Since the wiring portion can be prevented from being polished, an increase in wiring resistance can be suppressed.
  • Patent Document 6 discloses a polishing composition containing an abrasive, an oxidizing agent, a reducing agent and water. Furthermore, it is described that a chelating agent that exhibits chelating action with respect to copper can be added to the polishing composition as needed. However, Patent Document 6 aims to provide a polishing composition having a high polishing rate for a tantalum compound film and a low polishing rate for an insulating film such as a diacid / silicon oxide film. The addition of the chelating agent is performed in order to improve the polishing rate for a copper film having a large amount to be polished.
  • the present invention aims to achieve both improvement of the polishing rate and improvement of level difference elimination, and the ratio of the polishing rate between the tantalum compound film and the insulating film is a problem. It is too different from the patent document 6 for a different purpose. For this reason, the improvement of the polishing rate for the copper film is achieved by adding a chelating agent in Patent Document 6, whereas in the present invention, it is mainly achieved by ammonium ions and polyvalent carboxylate ions. .
  • the chelating agent in the present invention is used for the purpose of suppressing the decomposition reaction of the oxidizing agent and preventing the polishing rate for the wiring metal from becoming excessively high.
  • the polishing rate is reduced as compared with the case where no chelating agent is added, it is possible to realize excellent level difference elimination.
  • Abrasive grains are polished by mechanical action. Generally, the polishing rate can be increased as the grain size of the abrasive grains increases and becomes harder. However, on the other hand, polishing scratches are likely to occur on the surface of the object to be polished. For this reason, it is important to select abrasive grains having an appropriate particle size and hardness in consideration of the polishing rate and polishing scratches.
  • a wiring metal such as copper provided on the resin base material is an object to be polished. Therefore, unlike the case of polishing a semiconductor substrate or the like, it is possible to select abrasive grains by giving priority to increasing the polishing rate over suppressing polishing flaws. Therefore, when polishing semiconductor substrates, etc.
  • the average particle diameter of the abrasive grains is large, and it is preferable that the abrasive grains are hard. Even under such conditions, in the present invention, polishing is performed using both a mechanical action and a chemical action. Therefore, compared to polishing performed only by a mechanical action, scratches on the object to be polished are generated. Can be minimized.
  • Examples of the barrel in the present invention include a alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2 O 3), 13 alumina (a-Al 2
  • Acid-aluminum such as ( ⁇ -Al)); cerium oxide (CeO); silicon dioxide (SiO 2);
  • Oxidized titanium TiO 2
  • oxidized Zirconium ZrO 2
  • cannonballs may be used in combination of two or more types, not limited to single use.
  • ⁇ -alumina is preferable because it is inexpensive and can increase the polishing rate.
  • ⁇ -alumina having an average particle size of about L m can be used by adding it so as to have a concentration of 2.5 wt% to 3.0 wt% of the total weight of the abrasive composition. .
  • the abrasive grains are present in a state dispersed in an aqueous medium in the abrasive composition.
  • aqueous medium for example, high-purity water such as ion-exchanged water, or one containing water as a main component and an organic solvent soluble in water is used.
  • organic solvent include lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol, butanol, and ethylene glycol.
  • polishing can be promoted by adding an oxidizing agent to the polishing composition. Specifically, an oxide film is formed on the surface of the wiring metal that is the object to be polished by the action of the oxidizing agent. Then, by removing this acid film from the surface of the resin base material with mechanical force, or by the action of an oxidizing agent, it becomes wiring metal force S ions and dissolves in the abrasive composition. Polishing is promoted.
  • the concentration of the oxidizing agent is preferably included in the abrasive composition in the range of 0.1 molZkg to LOmolZkg, and more preferably in the range of 0.5 molZkg to 5 molZkg. .
  • Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, urea peroxide, peracetic acid, iron nitrate, and iodine. Acid salts and the like can be used.
  • hydrogen peroxide is preferred because it can reduce the contamination of the wiring board by heavy metals and organic substances.
  • the chelating agent at least one selected from the group force consisting of pentaethylenehexamine, triethylenetetramine and tetraethylenepentamine is used.
  • the chelating agent has a chelating action on copper, other chelating agents can be added.
  • the chelating agent in this case include ethylenediamine, diethylenetriamine, hexaethyleneheptamine, ethylenediamintetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraminehexaacetic acid, ditritriacetic acid and the like.
  • ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, or hexaethyleneheptamine which are polyamines having a nitrogen atom in the molecule, are suitable for copper ions and moderate amounts. It is preferable to have binding energy. Moreover, if the molecular weight of the chelating agent is small, the step-resolving property may be lowered, and if the molecular weight is large, the solubility of the chelating agent is lowered and the stability of the polishing composition may be deteriorated. Therefore, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, or pentaethylenehexamine having an appropriate molecular weight is more preferable.
  • the chelating agent is preferably contained in the abrasive composition at a concentration of 0.0005 molZkg to 0.05 molZkg, particularly at a concentration of 0.001 molZkg to 0. Olmol / kg. Is preferred. Pentaethylenehexamine, triethylenetetramine, and tetraethylenepentamine can each be in the above concentration range. When two or more chelating agents are combined and contained in the abrasive composition, the sum of the chelating agent concentrations may be within the above range. If the concentration of the chelating agent is too low, the decomposition of the oxidizing agent cannot be sufficiently suppressed, and the step-resolving property is deteriorated. On the other hand, if the concentration of the chelating agent is too high, the polishing rate may be reduced.
  • Ammonium ions play a role in chemically etching the wiring metal that is the object to be polished.
  • Ammonium ions are preferably included in the abrasive composition at a concentration of 0.1 molZkg or more, and more preferably 0.3 molZkg or more. 0. If the concentration is lower than ImolZkg, a sufficient polishing rate may not be obtained. In addition, it is preferable that the ammonium ion is contained at a concentration of 2.5 molZkg or less in terms of stability of the abrasive composition.
  • a diffusion preventive film such as a tantalum (Ta) film or a tantalum nitride (TaN) film is formed to prevent copper diffusion.
  • a diffusion preventive film such as a tantalum (Ta) film or a tantalum nitride (TaN) film is formed to prevent copper diffusion.
  • Ta tantalum
  • TaN tantalum nitride
  • the diffusion prevention film is not provided in the manufacturing process of the wiring board, it is not necessary to consider such problems. Therefore, as long as other polishing characteristics are not deteriorated, more amorphous ions can be contained as compared with the case of providing a diffusion barrier film.
  • ammonia ion source it is particularly preferable to use inexpensive ammonia as the ammonia ion source.
  • an inorganic salt such as salt water can be used. Further, it may be supplied by adding carbonate ions, hydrogen carbonate ions, sulfate ions and acetate ions, which will be described later, in the form of ammonium salts.
  • the polyvalent carboxylate ion has the effect of etching the wiring metal as the object to be polished. It also has the effect of suppressing dating and improving step resolution.
  • dating means that when a metal embedded wiring is formed, a portion where the width of the wiring is wide is excessively polished, resulting in a state where the central portion is depressed. Such a problem can be made difficult to occur when the abrasive composition contains polyvalent carboxylate ions.
  • polyvalent carboxylate ions for example, oxalic acid ions (CO 2 "), maleic acid I O
  • Chenic acid is preferably used from the standpoints of being inexpensive and inexpensive.
  • malonic acid CH (COOH)
  • glutaric acid ((CH) (COOH)
  • adipic acid ((CH) (CO)
  • the abrasive composition of the present invention it is preferable that it is contained at a concentration of 0.5 OlmolZkg or more, which is related to the polyvalent carboxylate ion titer, in particular 0.05 molZkg to 0.5 mol / Included in a concentration of kg, preferred.
  • concentration of polyvalent carboxylate ions is lower than 0. OlmolZkg, the effect of the present invention cannot be obtained.
  • the polycarboxylic acid concentration is 0.5 molZkg or more, the polishing rate hardly changes.
  • the abrasive composition of the present invention may contain at least one ion selected from the group consisting of carbonate ion, hydrogen carbonate ion, sulfate ion and acetate ion. The presence of these ions can further improve the polishing rate.
  • carbonate ion, hydrogen carbonate ion, sulfate ion and acetate ion are contained in the abrasive composition at a concentration of 0.005 mol / kg to l. Omol / kg irrespective of the valence. , Preferably in a concentration of 0.01 molZkg to 0.2 molZkg. When the concentration is lower than 0.05 molZkg, the effect of improving the polishing rate is hardly obtained. On the other hand, when the concentration is higher than 1. OmolZkg, it is preferable because the polishing properties decrease due to the increase in the viscosity of the abrasive composition.
  • Carbonate ions, hydrogen carbonate ions, sulfate ions, and acetate ions can each be in the above-mentioned concentration range. Further, when two or more kinds of ions are combined and contained in the abrasive composition, the sum of the concentrations of each ion may be within the above range. Further, the concentration of ions is not related to the valence of ions.
  • the abrasive composition can contain either one of carbonate ion or hydrogen carbonate ion within the above concentration range.
  • the abrasive composition can also contain both carbonate ions and bicarbonate ions. In this case, the sum of the carbonate ion and hydrogen carbonate ion concentrations is within the above range.
  • carbonate ion, hydrogen carbonate ion, sulfate ion and acetate ion are, for example, ammonium carbonate ((NH) CO), ammonium hydrogen carbonate (NH HCO
  • neum salt It can be used in the form of a neum salt. However, it is not limited to the ammonium salt, but may be a salt of another basic compound such as a thilium salt.
  • the abrasive composition of the present invention is arranged to prevent dishing of the wiring metal part. It is preferable to include a surface protective agent having a function of forming a protective film on the surface of the wire metal (particularly copper or copper alloy).
  • the surface protective agent for example, BTA (benzotriazole), TTA (tolyltriazole), benzotriazole 4-carboxylic acid and the like can be used.
  • BTA benzotriazole
  • TTA tolyltriazole
  • benzotriazole 4-carboxylic acid and the like can be used.
  • 1H-tetrazole, 5 amino-1H-tetrazole, 5-methyltetrazole, thiourea, salicylaldoxime, catechol, and the like are used in the same manner.
  • the wiring metal is copper
  • these substances are physically or chemically adsorbed, so that a film is formed on the surface of copper and elution of copper is suppressed.
  • the above-exemplified substances may be used alone or in combination of two or more.
  • BTA is contained in the abrasive composition at a concentration of 0.0005 mol / kg to 0.005 mol / kg. It is preferably contained at a concentration of OOlmol / kg to 0.02 molZkg. When the concentration is lower than 0.0005 molZkg, the effect as a surface protecting agent cannot be obtained. On the other hand, if the concentration is higher than 0.05 mol / kg, the polishing rate decreases, which is not preferable.
  • the abrasive composition of the present invention may contain a pH adjuster, a surfactant and the like, if necessary.
  • the abrasive composition of the present invention preferably has a pH of 6 or more so as not to oxidize the copper to be polished.
  • the pH is preferably in the range, and the pH is more preferably in the range of 7.5 to 9.5.
  • the pH is more preferably in the range of 8 to 9.5.
  • acid and ammonium in the polishing agent composition - may be adjusted by adding a force more P H adjusting agent can adjust the pH by Blend of Umuion.
  • the addition amount of the pH adjuster is not particularly limited as long as it does not impair the polishing performance.
  • an appropriate acid or alkali can be used as the pH adjuster.
  • concentration of carbonate ion, hydrogen carbonate ion, sulfate ion, acetate ion, ammonium ion, etc. in the abrasive composition is determined according to the present invention. It is necessary that the range force specified in step 1 is not changed.
  • nitric acid or the like is used as the pH adjusting agent for the acidic side
  • alkali metal compounds such as potassium hydroxide and the like are used as the pH adjusting agent for the basic side.
  • the surfactant is used to improve the dispersibility of the abrasive composition or prevent the wiring metal surface from being roughened after polishing.
  • any of an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and an amphoteric surfactant may be used.
  • the concentration of carbonate ion, hydrogen carbonate ion, sulfate ion, acetate ion, ammonium ion, etc. in the abrasive composition does not change the range force specified in the present invention.
  • surfactant examples include anionic surfactants such as polyacrylic acid and alkylbenzene sulfonate; nonionic surfactants such as polyoxyethylene derivatives, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and glycerin fatty acid esters.
  • anionic surfactants such as polyacrylic acid and alkylbenzene sulfonate
  • nonionic surfactants such as polyoxyethylene derivatives, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and glycerin fatty acid esters.
  • Amphoteric surfactants such as alkyl betaines can be used.
  • the abrasive composition of the present invention may contain Sarako and trishydroxymethylamino methane. In that case, the step-resolving property can be further improved.
  • the concentration of trishydroxymethylaminomethane is preferably at least O 5 mol / kg, more preferably 0.15-0.35 mol / kg. However, if added in a large amount, the effect of the additive will be saturated, so it is preferable to make it 0.5 mol Zkg or less.
  • FIGS. 1 to 3 show an example of a method for producing a wiring board using the abrasive composition according to the present invention.
  • the same reference numerals indicate the same parts.
  • a wiring groove 2 as an opening is provided at a predetermined portion of the resin base material 1 provided on the support substrate 5 using a laser cutter or the like.
  • the resin base material 1 is preferably made of an insulating base material, and is preferably composed of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a mixture thereof.
  • a thermoplastic resin e.g., polyethylene-Rensulfide
  • PEEK Polyether Ether Ketone
  • PEK Polyether Ketone
  • PEI Polyetherimide
  • Polyimide e.g., polyimide
  • PPS Polyethylene-Rensulfide
  • Thermosetting resin such as epoxy resin, polyurethane resin, phenol resin, acrylic resin, etc .
  • Thermoplastic resin such as FR 4, FR5, etc.
  • a mixture or the like can be used.
  • the thickness of the base material is not particularly limited, but for example, it can be formed into a film having a thickness of 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • a wiring metal 3 is embedded in the wiring groove 2.
  • copper is preferably used as the wiring metal 3.
  • Copper can be embedded by, for example, using a plating method after forming a copper film as a seed copper by a sputtering method.
  • the polishing amount depends on the film thickness of the wiring metal 3. Therefore, in order to improve the throughput, it is important to increase the polishing rate of the wiring metal 3.
  • the demand for the flatness of the substrate surface is low as compared with the case where the multilayer wiring is formed on the semiconductor substrate. Therefore, for example, after removing most of the wiring metal at a high polishing rate, the polishing conditions are changed to remove the remaining wiring metal. It can be a one-step polishing that removes all the wiring metal.
  • the polishing method is not particularly limited. For example, while holding the back surface of the support substrate with a rotatable polishing head and pressing the surface to be polished (the surface on which the wiring metal is formed) against the polishing pad fixed to the rotatable support base, Polishing while rotating the support table.
  • the back surface of the support substrate is fixed on a rotatable support base, and polishing is performed while rotating the support base and the polishing head with the polishing pad attached to the polishing head in contact with the surface to be polished. You can also In these cases, polishing is performed while supplying the abrasive composition according to the present invention between the surface to be polished and the polishing pad.
  • polishing can also be performed by providing a cushioning material between the support base and the support substrate so that force S is applied.
  • the polishing pad may be provided with channels and supply holes so that the polishing composition is uniformly supplied onto the surface to be polished.
  • Examples of the material of the polishing pad include polyester and polyurethane. However, it is preferable to select appropriately according to the abrasive composition to be used.
  • the polishing rate can be increased, but the damage to the object to be polished increases.
  • the polishing pressure increases, the semiconductor substrate force insulating film may be peeled off. Therefore, it is important to determine the polishing pressure mainly by comparing and considering the polishing rate and the damage to the workpiece.
  • a wiring metal such as copper is used as an object to be polished. For this reason, it is possible to determine the polishing pressure in preference to the improvement of the polishing rate, compared to the case of polishing an insulating film or the like. Even under such conditions, in the present invention, polishing is performed using both a mechanical action and a chemical action. Therefore, compared with polishing performed only by mechanical polishing, scratches on the object to be polished are generated. It goes without saying that life can be minimized.
  • the abrasive composition of the present invention it is possible to obtain a low polishing speed even at a low polishing pressure.
  • the polishing speed can be further increased by increasing the polishing pressure. Is possible.
  • a wiring board 4 having the structure of FIG. 3 is obtained.
  • cleaning is preferably performed to remove the abrasive component adhering to the surface of the wiring board 4. Cleaning can be performed by scrubbing with a brush or ultrasonic cleaning in addition to cleaning with running water.
  • polishing is performed by a chemical and mechanical action, so that the occurrence of scratches on the metal substrate is minimized. be able to. Therefore, in particular, the metal wiring pattern provided on the resin base material is polished. It is suitable for.
  • the polishing rate of the wiring metal can be increased, the throughput in the manufacturing process of the wiring board can also be improved. Further, in this case, the polishing rate in the wiring portion and the concave portion is prevented from becoming too fast, so that an increase in wiring resistance can be suppressed and excellent step resolution can be obtained.
  • Examples 1, 4 and 5 correspond to the examples, and examples 2 and 3 correspond to the comparative examples.
  • Alumina is all average particle size l iim (Wako Pure Chemical Industries)
  • a metal wafer having a thickness of 500 ⁇ m and a diameter of 6 inches was used, and a 50 m thick resin base material was laminated on the wafer.
  • a wiring groove having a depth of 23 m was formed as an opening on the resin base material.
  • a copper film with a thickness of 30 m was formed on this by a plating method. This was used as a pattern wafer for level difference elimination evaluation.
  • Polishing was performed under the following conditions. Polishing machine: Strasbaugh polishing machine 6EC
  • Polishing pad Mouth Dale IC-1400 K-Groove
  • Polishing pad rotation speed Polishing head (wafer holding part) 97rpm, platen (polishing surface plate) 103r pm
  • Table 2 shows the results of comparing the polishing rates.
  • the polishing rate was determined by polishing the blanket wafer for 60 seconds and measuring the copper film thickness before and after polishing using a film thickness measuring device (RT80-R manufactured by Nabson).
  • Example 1 Example 4 and Example 5 which are examples show a decrease in the polishing rate as compared with Examples 2 and 3 which are comparative examples, the polishing rate is still high. I have a lot of power.
  • FIG. 4 (a) is a schematic partial cross-sectional view of an object to be polished before polishing.
  • FIG. 4 (b) is a schematic partial sectional view of an object to be polished during polishing.
  • the substrate surface where the wiring groove is not formed is widened (3a in Fig. 4 (a)), and the adjacent portion is formed with multiple wiring grooves with a depth of 23 ⁇ m (Fig. 4).
  • the boundary between (a) and 3b) is shown, and a copper film with a thickness of 30 m is formed on the entire surface.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 indicate the same parts.
  • the scale ratio in the vertical and horizontal directions is changed.
  • FIG. 4 (a) shows the evaluation results of the level difference elimination.
  • the evaluation is shown in Fig. 4 (a). This was performed by measuring the level difference of three points (level difference 1, 2, 3) of the polishing object with a level difference measuring device (Dectac V200Si manufactured by Veeco).
  • the numerical value indicated by the arrow in the line width direction is the distance from the pattern 3a to the measurement point of each step.
  • the height of the step is obtained by obtaining a profile near the measurement point of each step, and connecting the bottom of the step corresponding to the wiring groove and the corners of both ends of the step corresponding to the substrate surface at each step measurement point. The difference between and.
  • the step that is most difficult to eliminate the step is a step adjacent to a wide and wide portion of the substrate surface where the wiring groove is not formed.
  • step 1 that is most difficult to eliminate the step, followed by step 2 and step 3.
  • Example 1 which is an example, any stepped portion can be polished in a shorter time than in Examples 2 and 3, which are comparative examples. The difference is eliminated.
  • Example 4 is an example of an abrasive composition having a composition not containing trishydroxymethylaminomethane.
  • Example 5 is an example of an abrasive composition that does not contain trishydroxymethylaminomethane and contains carbonate ions instead of chlorine ions. This As in Example 1, these steps can be eliminated by short-time polishing at any step.
  • the abrasive composition of the present invention can achieve both a high polishing rate for an object to be polished and an excellent level difference elimination property.
  • polishing a wiring metal the polishing rate is suppressed while suppressing an increase in wiring resistance. Can be fast.
  • polishing method of the present invention since polishing is performed by a chemical and mechanical action, the occurrence of scratches on the wiring metal can be reduced compared to mechanical polishing, which is industrially useful. is there. It should be noted that the entire contents of the specification, claims, drawings and abstract of Japanese Patent Application No. 2006-151477 filed on May 31, 2006 are cited here as disclosure of the specification of the present invention. Incorporate.

Landscapes

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

Abstract

　被研磨物に対する速い研磨速度と優れた段差解消性とを両立することのできる研磨剤組成物を提供し、さらに、配線抵抗の上昇を抑制しつつ配線金属を速く研磨することができ、且つ、段差解消性にも優れた研磨方法を提供する。 　砥粒と、酸化剤と、アンモニウムイオンと、多価カルボン酸イオンと、ペンタエチレンヘキサミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミンよりなる群から選ばれる少なくとも１種のキレート化剤と、水系媒体とを含む研磨剤組成物。また、該研磨剤組成物を用いて、樹脂基材１に配線溝２を設け、配線溝２に配線金属３を埋め込んだ後、配線金属３を研磨する研磨方法。

Description

明 細 書
研磨剤組成物および研磨方法
技術分野
[0001] 本発明は、研磨剤組成物および研磨方法に関する。
背景技術
[0002] 近年、半導体装置の高集積化および高機能化に伴って、半導体装置の製造工程 における微細加工技術の開発が求められている。特に、多層配線の形成工程では、 層間絶縁膜や埋め込み配線などに対する平坦ィ匕技術が重要となっている。
[0003] すなわち、絶縁膜や金属膜などのパターンが形成されることによって、半導体ゥェ ハの表面には複雑な凹凸が生じる。この凹凸によって生じる段差は、配線が多層化 するにしたがって大きなものとなりやすい。このため、半導体ウェハの上にさらにパタ ーン形成を行うと、リソグラフィ法によるパターン転写の際の焦点深度が浅くなり、所 望のパターンを形成できなくなるなどの問題が発生する。そこで、半導体ウェハの表 面を高い精度で平坦ィ匕する技術が求められる。
[0004] こうした平坦ィ匕技術の 1つとして、従来より、 CMP (Chemical Mechanical Polis hing,化学的機械研磨）法がある。 CMP法は、例えば、ダマシン（Damascene)法 による銅配線の形成工程で、層間絶縁膜中に銅を埋め込む際に用いられる。具体的 には、化学的作用と機械的作用の両方によって、半導体ウェハ表面の段差を解消す る技術である。この技術によれば、凹部の加工を制御しながら凸部を除去していくこと ができる。
[0005] ところで、半導体装置の製造工程では、配線基板に関連する技術も重要な技術要 素の 1つである。配線基板は、半導体パッケージまたはベアチップがこの上に搭載さ れて支持固定されるとともに、ノ ッケージ間またはチップ間の電気的接続を司る役割 を担っている。したがって、この技術では、コアとなる各種支持基板材料と、電気的接 続配線を司る各種導電材料と、個々の信号配線間を絶縁する各種絶縁材料とを組 み合わせて、材料的に安定した高密度の多層配線構造が形成される。
[0006] 配線基板は、ベースコア材料の種類によって、有機配線基板と無機配線基板とに 大別される。この内、プリント配線基板に代表される有機配線基板は、無機配線基板 に比べて比誘電率が低いことから、高速素子の実装配線基板として有用である。
[0007] 従来の有機配線基板は、例えば、特許文献 1に開示されて ヽるように、榭脂基材に 対して、配線回路用の溝およびビア接続用のホールを形成した後、溝およびホール に導電性材料を充填してから、研磨によって余分な導電性材料の除去および表面の 平坦ィ匕を行い、その後、ベアチップを榭脂基材上に搭載することによって製造されて いた。この場合の研磨は機械的研磨であり、例えば、榭脂基材上で、ホワイトアランダ ム砥粒がコーティングされた研磨フィルムを移動させることにより行われる。しかし、機 械的研磨は、研磨速度が速くなるという利点はあるものの、配線金属ゃ榭脂基材に 傷を付けるおそれがあった。
[0008] 一方、前述した CMP法では、砲粒と薬剤と力 なるスラリーが用いられる。 CMP法 は、機械的作用と化学的作用を併用して行う研磨であるので、機械的研磨に比較す ると傷の発生は少ない。しかし、従来の CMP法を用いて有機配線基板の製造を行つ た場合、研磨速度が遅いためスループットが低下するという問題があった。
[0009] ここで、 CMP法における研磨速度については、研磨剤に無機アンモ-ゥム塩を添 加し、 pHをアルカリ側に調整することによって、速度を向上させる方法が提案されて いる（特許文献 2参照。 )0また、研磨圧力と研磨剤組成物によって、配線金属層ゃバ リア層を構成する金属の研磨速度を調整する方法も提案されて ヽる (特許文献 3およ び 4参照)。
[0010] し力しながら、これらは、いずれも、シリコンウェハなどの半導体基板上に金属配線 を形成する場合を対象としており、支持基板上に設けられた榭脂基材上に金属配線 を形成する場合にっ ヽては議論されて 、な 、。
[0011] また、特許文献 3および 4には、有機酸または無機酸と塩基性ィ匕合物との塩を研磨 速度調節剤として用いることが記載されている。し力しながら、この研磨速度調節剤 は、配線金属層の研磨速度を遅くして、ノ リア金属層との研磨選択比を高めることを 目的としており、配線金属層の研磨速度を速くすることについては記載されていない
[0012] これに対して、ビルドアップ法により配線基板を形成する工程にぉ 、て、研磨で生 じる銅層表面の傷を防ぐために、所定の硬度と圧縮率を有するノ ッキング材を用い て銅層を研磨する方法が開示されている (特許文献 5参照。 )0
[0013] この方法によれば、銅のキレート化剤としてアミノ酸類を用い、さらに、銅に対するェ ツチング剤と、銅の酸化剤と、水とを含む研磨液を用いることによって、研磨速度を速 くしてスループットを向上させることができるとされる。
[0014] 特許文献 5に記載のエッチング剤は、化学的作用によって銅層の表面をエッチング するものであり、研磨砥粒の機械的作用による研磨加工をさらに促進する機能を有 する。したがって、銅層に対する研磨速度を速くするには、エッチング速度、すなわち 、銅の溶解速度を速めることが有効である。具体的には、研磨剤組成物に含まれる 各種有機酸、無機酸またはアンモニアなどの電解質の濃度を高くすることなどが挙げ られる。しカゝしながら、この場合、銅の溶解速度が速すぎると、本来研磨するべきでな い配線部分の銅までも溶解してしまうおそれがある。配線部分の銅が溶解すると、配 線の厚みが減少することによって、配線抵抗の上昇を引き起こすという問題があった
[0015] また、銅の溶解速度が速すぎる研磨剤組成物では、段差解消性が低下すると 、う 問題もあった。この点について、下記に詳述する。
[0016] 段差解消性とは、凹凸のある表面に対して、研磨を行うことにより凹凸を解消する特 性であり、より具体的には、本来研磨するべき凸部の研磨速度に対して、本来研磨す るべきではない凹部の研磨速度を相対的に小さくすることで、研磨の進行にともなつ て凸部と凹部の段差を小さくしていく特性を意味する。このような段差解消性は、配 線形成における重要な技術要素の 1つである。しかし、銅の溶解速度が速すぎる研 磨剤組成物を用いた場合には、凸部が速い研磨速度で研磨される一方で、凹部の 研磨速度も速くなつてしまうために、凹凸を解消することが困難となる。したがって、こ のような研磨剤組成物では、段差解消性に劣ると ヽぅ問題があった。
[0017] 特許文献 5では、エッチング剤の添加量が所定値より少な ヽ場合には、十分な研磨 速度が得られないとの記載はあるものの、添加量が所定値より多い場合には、エッチ ング剤が析出するおそれがあるとされているのみであり、配線部分の銅が溶解するこ とによる配線抵抗の上昇や、段差解消性の問題にっ 、ては何ら記載されて 、な 、。 [0018] 一方、特許文献 6には、銅膜およびタンタル化合物膜を含む半導体デバイスの研 磨について記載されており、タンタルイヒ合物膜に対する研磨速度に比べて銅膜に対 する研磨速度が大きいことによって、リセス、デイツシングおよびエロージョンなどの表 面欠陥が発生する問題が挙げられている。さらに、特許文献 6によれば、研磨剤、酸 ィ匕剤および還元剤、さらに、必要に応じてキレート性ィ匕合物を水に溶解等して得られ た研磨用組成物によって、タンタルイ匕合物膜を大きな研磨速度で研磨できるとされる 。し力しながら、特許文献 6には、上記の配線抵抗の上昇や、段差解消性の問題に っ ヽては記載も示唆もされて ヽな 、。
[0019] 特許文献 1 :特開 2003— 197806号公報
特許文献 2：特開 2001— 110761号公報
特許文献 3：特開 2003 - 286477号公報
特許文献 4：特開 2003 - 297779号公報
特許文献 5：特開 2003 - 257910号公報
特許文献 6 :特開 2000— 160139号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0020] 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的 は、被研磨物に対する速 、研磨速度と優れた段差解消性とを両立することのできる 研磨剤組成物を提供することにある。
[0021] また、本発明の目的は、配線抵抗の上昇を抑制しつつ配線金属を速く研磨するこ とができ、且つ、段差解消性にも優れた研磨方法を提供することにある。
[0022] 本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明ら力となるであろう。
課題を解決するための手段
[0023] 本発明の研磨剤組成物は、砥粒と、
酸化剤と、
アンモ-ゥムイオンと、
多価カルボン酸イオンと、
ペンタエチレンへキサミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミンより なる群力 選ばれる少なくとも 1種のキレート化剤と、
水系媒体とを含む研磨剤組成物とを含むものである。
[0024] 前記キレート化剤の濃度は、 0. 0005molZkg〜0. 05molZkgであることが好ま しい。
[0025] 前記アンモ-ゥムイオンの濃度は、 0. 3molZkg以上であることが好ましい。
[0026] 前記多価カルボン酸イオンの濃度は、 0. 05molZkg〜0. 5molZkgであることが 好ましい。
[0027] 前記多価カルボン酸イオンは、クェン酸イオンを含むことが好ましい。
[0028] 前記砲粒は、 α—アルミナであることが好ましい。
[0029] 前記酸化剤は、過酸ィ匕水素であることが好ましい。
[0030] 本発明の研磨剤組成物は、さらに、炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオンおよ び酢酸イオンよりなる群力 選ばれる少なくとも 1種のイオンを含むことができる。 この場合、前記群力 選ばれるいずれか 1種のイオンの濃度、または、前記群から 選ばれる 2種以上のイオンの濃度の和は、 0. 01molZkg〜0. 2molZkgであること が好ましい。
これらのイオンは、炭酸アンモ-ゥム、炭酸水素アンモ-ゥム、硫酸アンモ-ゥムぉ よび酢酸アンモ-ゥムよりなる群力 選ばれる少なくとも 1つを添加することにより、本 発明の研磨剤組成物に含ませることができる。
[0031] 本発明の研磨剤組成物の pHは 6〜10であることが好ましい。
[0032] 本発明の研磨剤組成物は、銅の表面保護剤をさらに含んでなることができる。
[0033] 本発明の研磨方法は、上記の研磨剤組成物を用いて配線金属を研磨するもので ある。
[0034] 前記配線金属は、銅および銅合金のいずれか一方とすることができる。
[0035] 前記配線金属は榭脂基材上に設けられているものとすることができる。
発明の効果
[0036] 本発明の研磨剤組成物は、アンモ-ゥムイオンと、多価カルボン酸イオンと、ペンタ エチレンへキサミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミンよりなる群か ら選ばれる少なくとも 1種のキレート化剤とを含むので、被研磨物に対する速い研磨 速度と優れた段差解消性とを両立させることができる。
[0037] 本発明の研磨方法によれば、本発明の研磨剤組成物を用いて配線金属を研磨す るので、配線抵抗の上昇を抑制しつつ研磨速度を速くすることができ、また、優れた 段差解消性も得ることができる。
さらに、本発明の研磨方法によれば、化学的および機械的な作用によって研磨を 行うので、機械的研磨に比較して配線金属への傷の発生を低減することができる。 図面の簡単な説明
[0038] [図 1]支持基板上に設けられた榭脂基材の模式的な側断面図である。
[図 2]本発明の研磨剤組成物を用いた研磨方法を説明する図である。
[図 3]本発明により製造される配線基板の模式的な側断面図である。
[図 4] (a)は、実施例における研磨前の被研磨物の一部断面模式図であり、（b)は、 研磨途中の被研磨物の一部断面模式図である。
[図 5]実施例と比較例について、段差 1の部分の段差解消性を評価したグラフである [図 6]実施例と比較例について、段差 2の部分の段差解消性を評価したグラフである [図 7]実施例と比較例について、段差 3の部分の段差解消性を評価したグラフである 符号の説明
[0039] 1 榭脂基材
2 配線溝
3 配線金属
3a 配線溝が形成されな!ヽ基板面が広く広がった部分
3b 配線溝が形成された部分
4 配線基板
5 支持基板
発明を実施するための最良の形態
[0040] 上述したように、研磨剤組成物に含まれる、各種有機酸、無機酸またはアンモニア などの電解質の濃度を高くすることによって、配線金属の研磨速度を速くすることが できる。しかし、研磨速度と段差解消性とはトレードオフの関係にあるので、単に電解 質の量を増やしただけでは、研磨速度を速くすることはできても段差解消性は低下し てしまう。また、本来研磨されるべきでない配線部分の銅までもが高速で研磨されるこ とによって、配線抵抗の上昇を引き起こす結果ともなる。この点について、さらに詳述 する。
[0041] 研磨工程では、研磨された配線金属の一部力 Sイオン化して研磨剤組成物中に溶 解する。溶解した金属イオンは触媒として作用し、酸化剤の分解を引き起こしたり、酸 化反応を暴走させたりする。例えば、配線金属が銅である場合には、銅イオンが触媒 となって、過酸化水素の分解反応を起こすことが知られている。この分解反応によつ て発生したラジカルは、強力な酸化作用を示すので、配線金属の溶解が促進される 。特に、研磨剤組成物中における電解質の濃度を高くした系では、多くの金属イオン が存在することになるので、配線金属の溶解は一層促進される。これにより、研磨速 度が速められるものの、配線部分や凹部における銅の研磨速度までもが速くなつて、 配線抵抗の上昇を引き起こしたり、段差解消性の低下を招いたりする。
[0042] そこで、本発明者は、速 、研磨速度と、優れた段差解消性とを両立することのでき る研磨剤組成物を得るべく鋭意研究した。その結果、ペンタエチレンへキサミン、トリ エチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミンよりなる群力 選ばれる少なくとも 1 種のキレート化剤と、アンモ-ゥムイオンおよび多価カルボン酸イオンを発生させる電 解質とを含む研磨剤組成物によって、上記目的を達成できることを見出した。
[0043] 研磨剤組成物中にキレート化剤を添加すると、配線金属の溶解によって生成した 金属イオンは、キレート化剤と結合して安定な錯体を形成する。このため、上記のよう な酸化剤の分解反応が抑制されるものと考えられる。
一方、アンモ-ゥムイオンや多価カルボン酸イオンの添カ卩は、配線金属に対する研 磨速度を速めるのに有効である。
したがって、これらを一緒に用いることによって、研磨速度の向上を図りつつ、一方 で、研磨速度が過剰に速められるのを抑制することができる。それ故、本発明の研磨 剤組成物によれば、速い研磨速度と優れた段差解消性の両立が可能となる。また、 配線部分が研磨されるのを抑制できるので、配線抵抗の上昇を抑えることも可能であ る。
[0044] 尚、特許文献 6には、研磨剤、酸化剤、還元剤および水を含む研磨用組成物が開 示されている。さらに、この研磨用組成物には、必要に応じて、銅に対してキレート作 用を示すキレート化剤を添加できることが記載されている。し力しながら、特許文献 6 は、タンタルイ匕合物膜に対する研磨速度が大きくて、二酸ィ匕ケィ素膜などの絶縁膜 に対する研磨速度が小さい研磨用組成物を提供することを目的としており、キレート ィ匕剤の添カ卩は、被研磨量の大きい銅膜に対する研磨速度を向上させるために行わ れるものである。
[0045] 一方、本発明は、研磨速度の向上と段差解消性の向上の両立を図ることを目的とし ており、タンタルイ匕合物膜と絶縁膜との研磨速度の比を問題として 、るに過ぎな、ヽ特 許文献 6とは目的を異にする。このため、銅膜に対する研磨速度の向上は、特許文 献 6ではキレート化剤の添カ卩によって図られるのに対し、本発明では、主として、アン モ -ゥムイオンおよび多価カルボン酸イオンによって図られる。また、本発明における キレート化剤は、酸化剤の分解反応を抑制して、配線金属に対する研磨速度が過剰 に速くなるのを防ぐ目的で使用される。このため、本発明の研磨剤組成物によれば、 キレート化剤を添加しない場合に比較して研磨速度は低下するものの、優れた段差 解消性を実現することができる。併せて、単に絶縁膜に対する研磨速度の向上を目 的とする特許文献 6に比べれば、より速い研磨速度、具体的には、 1. 分以 上の研磨速度を実現することもできる。
[0046] 以下、本発明の研磨剤組成物について、具体例を挙げながら詳細に説明する。
[0047] 砥粒は、機械的作用によって研磨を行うものである。一般に、砥粒の粒径が大きく て硬くなるほど研磨速度を速くすることができる。しかし、その反面、被研磨物の表面 には研磨傷が発生し易くなる。このため、研磨速度と研磨傷とを比較考慮して、適当 な粒径および硬さを有する砥粒を選択することが重要となる。
本発明では、榭脂基材上に設けられた銅などの配線金属を被研磨物としている。し たがって、半導体基板などを研磨する場合と異なり、研磨傷の抑制より研磨速度の向 上を優先して砥粒を選択することができる。それ故、半導体基板などを研磨する場合 に比べると、本発明では、砥粒の平均粒子径は大きい方が好ましぐまた、砥粒は硬 い方が好ましい。尚、このような条件としても、本発明では機械的作用と化学的作用と を併用して研磨を行うので、機械的作用のみによって行う研磨に比較して、被研磨物 への傷の発生を最小限にすることができる。
[0048] 本発明における砲粒としては、例えば、 a アルミナ（ a— Al O )、 13 アルミナ（
2 3
β— Al O ) , δ—アルミナ（δ Al Ο )、 γ—アルミナ（γ Al Ο )、 0—アルミナ
2 3 2 3 2 3
( θ— Al Ο )などの酸ィ匕アルミニウム；酸ィ匕セリウム（CeO )；二酸化ケイ素（SiO )；
2 3 2 2 酸ィ匕チタン (TiO )；酸ィ匕ジルコニウム (ZrO )などを用いることができる。但し、これら
2 2
の砲粒は、それぞれ単独での使用に限られるものではなぐ 2種類以上を組み合わ せて用いてもよい。
[0049] 特に、本発明においては、安価で且つ研磨速度を速くできる点から、 α アルミナ が好適である。例えば、平均粒子径が: L m程度である α アルミナを研磨剤組成 物の全重量の 2. 5重量％〜3. 0重量％の濃度となるように添カ卩して用いることがで きる。
[0050] 砥粒は、研磨剤組成物中で水系媒体に分散された状態で存在する。水系媒体とし ては、例えば、イオン交換水などの純度の高い水、あるいは水を主成分として水に可 溶な有機溶剤を含むものが用いられる。ここで、有機溶剤としては、例えば、メタノー ル、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコールなどの炭素数 1〜5の 低級アルコールが挙げられる。
[0051] 本発明では、研磨剤組成物に酸化剤を加えることによって、研磨を促進させること ができる。具体的には、酸化剤の作用によって、被研磨物である配線金属の表面に 酸化被膜が形成される。そして、機械的な力でこの酸ィ匕被膜を榭脂基材の表面から 除去すること、あるいは、酸化剤の作用によって、配線金属力 Sイオンとなり研磨剤組 成物中に溶解することで、研磨が促進される。
[0052] 本発明では、酸化剤の濃度は、研磨剤組成物中に 0. ImolZkg〜： LOmolZkgの 範囲で含まれることが好ましぐ特に、 0. 5molZkg〜5molZkgの範囲で含まれる ことが好ましい。
[0053] 酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化尿素、過酢酸、硝酸鉄またはヨウ素 酸塩などを用いることができる。特に、重金属や有機物による配線基板への汚染を少 なくできる点から、過酸ィ匕水素を用いることが好ま U、。
[0054] キレート化剤としては、ペンタエチレンへキサミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラ エチレンペンタミンよりなる群力も選ばれる少なくとも 1種が用いられる。但し、キレート ィ匕剤は、銅に対してキレート作用を示すものであればよぐこれら以外のキレート化剤 をさらに添加することも可能である。この場合のキレート化剤としては、例えば、ェチレ ンジァミン、ジエチレントリアミン、へキサエチレンヘプタミン、エチレンジァミン四酢酸 、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、二トリ口三酢酸などが挙 げられる。これらのなかでも、分子中に窒素原子を持つポリアミン類である、エチレン ジァミン、ジエチレントリァミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペン タエチレンへキサミン、またはへキサエチレンヘプタミンが銅イオンと適度な結合エネ ルギーを有していて好ましい。また、キレート剤の分子量が小さいと、段差解消性が 低下するおそれがあり、分子量が大きいと、キレート化剤の溶解性が低下するため研 磨剤組成物の安定性が悪くなるおそれがある。そのため、適度な分子量を持つトリエ チレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、またはペンタエチレンへキサミンがより好 ましい。
[0055] キレート化剤は、研磨剤組成物中に、 0. 0005molZkg〜0. 05molZkgの濃度 で含まれることが好ましぐ特に、 0. 001molZkg〜0. Olmol/kgの濃度で含まれ ることが好ましい。ペンタエチレンへキサミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレ ンペンタミンは、それぞれ単独で上記濃度範囲にあるとすることができる。また、 2種 以上のキレート化剤が組み合わされて研磨剤組成物中に含まれる場合には、各キレ ート化剤の濃度の和が上記範囲内にあるとしてもよい。キレート化剤の濃度が低すぎ ると、酸化剤の分解を十分に抑制することができなくなって、段差解消性が低下して しまう。一方、キレート化剤の濃度が高すぎると、研磨速度の低下を招くおそれがある
[0056] アンモ-ゥムイオンは、被研磨物である配線金属をィ匕学的にエッチングする役割を 果たす。アンモ-ゥムイオンは、研磨剤組成物中に、 0. ImolZkg以上の濃度で含 まれることが好ましぐ特に、 0. 3molZkg以上の濃度で含まれることが好ましい。 0. ImolZkgより濃度が低くなると、十分な研磨速度が得られなくおそれがある。また、 アンモ-ゥムイオンは 2. 5molZkg以下の濃度で含まれることが研磨剤組成物の安 定性の点力も好ましい。
[0057] 尚、半導体基板上の層間絶縁膜中に銅配線を設ける際には、銅の拡散を防ぐため に、タンタル (Ta)膜ゃ窒化タンタル (TaN)膜などの拡散防止膜の形成が必要となる 。この場合、アンモ-ゥムイオンの濃度が高くなると、タンタルに対する研磨速度が速 くなつて、銅との研磨選択比が低下する。したがって、アンモ-ゥムイオンは、タンタ ルの研磨速度が速くなり過ぎない濃度範囲とする必要がある。
一方、配線基板の製造工程では、拡散防止膜を設けないので、こうした問題を考慮 する必要がない。したがって、他の研磨特性を低下させない範囲であれば、拡散防 止膜を設ける場合に比較して、より多くのアンモ-ゥムイオンを含むことができる。
[0058] 本発明においては、アンモ-ゥムイオン源として、特に、安価なアンモニアを用いる ことが好ましい。また、塩ィ匕アンモ-ゥムなどの無機塩を用いることもできる。さらに、 後述する炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオンおよび酢酸イオンをアンモニゥム 塩の形で添加することによって供給されてもよい。
[0059] 多価カルボン酸イオンは、アンモ-ゥムイオンと同様に、被研磨物である配線金属 をィ匕学的にエッチングする効果を有する。また、デイツシングを抑制して、段差解消性 を向上させる効果も有している。ここで、デイツシングとは、金属の埋め込み配線を形 成する際に、配線の幅が広い部分が過剰に研磨される結果、中央部が窪んだ状態 になることをいう。研磨剤組成物が多価カルボン酸イオンを含むことによって、こうした 問題を起こり難くすることができる。
[0060] 多価カルボン酸イオンとしては、例えば、シユウ酸イオン（C O 2")、マレイン酸ィォ
2 4
ン（C H O 2_)、コハク酸イオン（C H O 2_)、酒石酸イオン（C H O 4_)、クェン酸
4 2 4 4 4 4 4 2 6 イオン (C H O 3_)、リンゴ酸イオン (C H O 2_)などが挙げられる。優れた段差解消
6 5 7 4 4 5
性が得られるとともに、安価である点から、クェン酸が好ましく用いられる。また、マロ ン酸（CH (COOH) )、グルタル酸（（CH ) (COOH) )、アジピン酸（（CH ) (CO
2 2 2 3 2 2 4
OH) )などの多価カルボン酸を用いてもよい。尚、上記例示の物質は、それぞれ単
2
独で用いてもよ!、し、 2種以上を組み合わせて用いてもょ 、。 [0061] 本発明の研磨剤組成物においては、多価カルボン酸イオン力 価数に関係なぐ 0 . OlmolZkg以上の濃度で含まれていることが好ましぐ特に、 0. 05molZkg〜0. 5mol/kgの濃度で含まれて 、ることが好ま 、。多価カルボン酸イオンの濃度が 0. OlmolZkgより低くなると、本発明の効果が得られなくなる。一方、多価カルボン酸ィ オンの濃度が 0. 5molZkg以上では、研磨速度に殆ど変化が見られなくなる。
[0062] 本発明の研磨剤組成物には、炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオンおよび酢 酸イオンよりなる群力 選ばれる少なくとも 1種のイオンが含まれていてもよい。これら のイオンがあることによって、研磨速度を一層向上させることができる。
[0063] 炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオンおよび酢酸イオンは、価数に関係なぐ 0 . 005mol/kg〜l. Omol/kgの濃度で研磨剤組成物中に含まれることが好ましぐ 特に、 0. 01molZkg〜0. 2molZkgの濃度で含まれることが好ましい。濃度が 0. 0 05molZkgより低くなると、研磨速度を向上させる効果がほとんど得られなくなる。一 方、濃度が 1. OmolZkgより高くなると、研磨剤組成物の粘性が上昇するなどして研 磨特性が低下することから好ましくな 、。
[0064] 尚、炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオンおよび酢酸イオンは、それぞれ単独 で上記濃度範囲にあるとすることができる。また、 2種以上のイオンが組み合わされて 研磨剤組成物中に含まれる場合には、各イオンの濃度の和が上記範囲内にあるとし てもよい。また、イオンの濃度は、イオンの価数に関係しない。例えば、研磨剤組成物 は、炭酸イオンまたは炭酸水素イオンの 、ずれか一方を上記濃度範囲で含むことが できる。また、研磨剤組成物は、炭酸イオンおよび炭酸水素イオンの双方を含むこと もできる。この場合、炭酸イオンおよび炭酸水素イオンの濃度の和は、上記範囲内で あるとする。
[0065] 本発明にお ヽては、炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオンおよび酢酸イオンは 、例えば、炭酸アンモ -ゥム（（NH ) CO )、炭酸水素アンモ -ゥム（NH HCO
4 2 3 4 3 硫酸アンモ-ゥム（（NH ) SO )、酢酸アンモ -ゥム（CH COONH )などのアンモ
4 2 4 3 4
ニゥム塩の形で用いることができる。但し、アンモニゥム塩に限られるものではなぐ力 リウム塩などの他の塩基性ィ匕合物の塩であってもよい。
[0066] また、本発明の研磨剤組成物は、配線金属部のディッシングを防止するために、配 線金属 (特に、銅または銅合金)の表面に保護膜を形成する機能を有する表面保護 剤を含むことが好ましい。
[0067] 表面保護剤としては、例えば、 BTA (ベンゾトリァゾール）、 TTA (トリルトリァゾール )、ベンゾトリアゾール 4—カルボン酸などを用いることができる。また、 1H—テトラ ゾール、 5 アミノー 1H—テトラゾール、 5—メチルテトラゾール、チォ尿素、サリチル アルドキシム、カテコールなども同様に用いられる。
例えば、配線金属が銅である場合には、これらの物質が物理的または化学的に吸 着すること〖こよって、銅の表面に被膜が形成されて銅の溶出が抑制される。尚、上記 例示の物質は、それぞれ単独で用いてもよいし、 2種以上を組み合わせて用いてもよ い。
[0068] 表面保護剤として、 BTAを用いる場合には、研磨剤組成物中に、 BTAが 0. 0005 mol/kg〜0. O5mol/kgの濃度で含まれることが好ましぐ特に、 0. OOlmol/kg 〜0. 02molZkgの濃度で含まれることが好ましい。濃度が 0. 0005molZkgより低 い場合には、表面保護剤としての効果が得られなくなる。一方、濃度が 0. 05mol/k gより高くなると、研磨速度が低下するようになり好ましくない。
[0069] また、本発明の研磨剤組成物は、必要に応じて、 pH調整剤、界面活性剤などを含 むことができる。
[0070] 本発明の研磨剤組成物は、研磨対象である銅を酸ィ匕しないようにするために、 pH で 6以上とすることが好ましぐ具体的には、 pHが 6〜10の範囲内にあることが好まし く、 pHが 7. 5〜9. 5の範囲内にあることがより好ましぐ pHが 8〜9. 5の範囲内にあ ることがさらに好ましい。本発明では、研磨剤組成物中の酸とアンモ-ゥムイオンの配 合量によって pHを調整可能である力 さらに PH調整剤を添加することによって調整 することもできる。この場合、 pH調整剤の添加量は、研磨性能を阻害しない範囲であ れば特に限定されない。
[0071] pH調整剤としては、適当な酸またはアルカリを用いることができるが、研磨剤組成 物中における炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオン、酢酸イオン並びにアンモ- ゥムイオンなどの濃度を、本発明で特定した範囲力 変動させな 、ものであることを 要する。 例えば、酸性側への pH調整剤としては硝酸などが、塩基性側への pH調整剤とし ては水酸ィ匕カリウムなどのアルカリ金属の化合物などが挙げられる。
[0072] 界面活性剤は、研磨剤組成物の分散性を向上したり、研磨後における配線金属表 面の荒れを防止したりするのに用いられる。本発明においては、陰イオン性界面活 性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれを 用いてもよい。
但し、研磨剤組成物中における炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオン、酢酸ィ オン並びにアンモ-ゥムイオンなどの濃度を、本発明で特定した範囲力 変動させな いものであることを要する。
[0073] 界面活性剤としては、例えば、ポリアクリル酸、アルキルベンゼンスルホン酸塩など の陰イオン性界面活性剤；ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレンソルビタン 脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステルなどの非イオン性界面活性剤；アルキル ベタインなどの両性界面活性剤などを用いることができる。
本発明の研磨剤組成物は、さら〖こ、トリスヒドロキシメチルァミノメタンを含有させても よぐその場合、段差解消性をさらに向上させることができる。トリスヒドロキシメチルァ ミノメタンの濃度は、 0. O5mol/kg以上、特には 0. 15-0. 35mol/kgとすること が好ましい。但し、多量に含有させると添カ卩による効果が飽和してくるので、 0. 5mol Zkg以下とすることが好ま 、。
[0074] 次に、本発明の研磨剤組成物を用いた研磨方法について説明する。
[0075] 図 1〜図 3は、本発明による研磨剤組成物を用いて配線基板を製造する方法の一 例である。尚、これらの図において、同じ符号を付した部分は同じものであることを示 している。
[0076] まず、図 1に示すように、レーザカ卩工機などを用いて、支持基板 5の上に設けられた 榭脂基材 1の所定の個所に、開口部としての配線溝 2を設ける。
[0077] 榭脂基材 1は、絶縁性の基材からなり、熱可塑性榭脂、熱硬化性榭脂若しくはこれ らの混合物力も構成されることが好ましい。具体的には、 PEEK (ポリエーテルエーテ ルケトン）、 PEK (ポリエーテルケトン）、 PEI (ポリエーテルイミド）、ポリイミド、 PPS (ポ リフエ-レンサルファイド)などの比較的耐熱性の高 、熱可塑性榭脂；ポリエステル、 エポキシ榭脂、ポリウレタン、フエノール榭脂、アクリル榭脂などの熱硬化性榭脂; FR 4、 FR5などのガラスエポキシプリプレダ材などの熱硬化性榭脂の中に上記の熱可塑 性榭脂を混合したものなどを使用することができる。ここで、基材の厚さは特に限定さ れるものではないが、例えば、厚さ 50 μ m〜200 μ mのフィルム状に成形して使用す ることがでさる。
[0078] 次に、図 2に示すように、配線溝 2の内部に配線金属 3を埋め込む。本発明におい ては、配線金属 3として銅が好ましく用いられる。銅の埋込みは、例えば、スパッタ法 によってシード銅としての銅膜を形成した後に、めっき法を用いて行うことができる。
[0079] 図 2において、榭脂基材 1の上には、配線金属 3による凹凸が形成されている。そこ で、本発明による研磨剤組成物を用いた研磨によって、榭脂基材 1の上の余分な配 線金属 3を除去する。
[0080] 研磨工程における被研磨物は配線金属 3であるので、研磨量は配線金属 3の膜厚 に依存する。したがって、スループットを向上させるためには、配線金属 3の研磨速度 を速くすることが重要となる。
[0081] また、一般に、配線基板の製造工程では、半導体基板上に多層配線を形成する場 合に比較すると、基板表面の平坦性に対する要求は低いものとなる。したがって、例 えば、配線金属の大部分を速い研磨速度で除去した後、研磨条件を変えて残りの配 線金属を除去するなどの 2段階に分けた研磨を行う必要はなぐ条件を変えずに、全 ての配線金属を除去する 1段階の研磨とすることができる。
[0082] 本発明にお 、て、研磨方法は特に限定されるものではな 、。例えば、回転可能な 研磨ヘッドで支持基板の裏面を保持し、回転可能な支持台に固定された研磨パッド に被研磨面 (配線金属が形成された面)を押し当てた状態で、研磨ヘッドおよび支持 台を回転させながら研磨することができる。また、回転可能な支持台の上に支持基板 の裏面を固定し、研磨ヘッドに取り付けられた研磨パッドを被研磨面に当接させた状 態で、支持台および研磨ヘッドを回転させながら研磨することもできる。これらの場合 では、被研磨面と研磨パッドとの間に、本発明による研磨剤組成物を供給しながら研 磨を行う。
[0083] また、研磨の際に支持基板に加わる圧力を緩衝し、被研磨面に対して均一な圧力 力 Sかかるように、支持台と支持基板との間にクッション材を設けて研磨を行うこともでき る。さらに、被研磨面上に研磨剤組成物が均一に供給されるように、研磨パッドにチ ャネルや供給孔が設けられて 、てもよ 、。
[0084] 研磨パッドの材質としては、ポリエステルまたはポリウレタンなどが挙げられる。但し 、これらに限られるものではなぐ使用する研磨剤組成物に応じて適宜選択すること が好ましい。
[0085] 一般に、研磨圧力を高くすると、研磨速度を速めることができるものの、被研磨物に 与えるダメージは大きくなる。例えば、半導体基板上に形成された絶縁膜を研磨する 場合、研磨圧力が高くなると、半導体基板力 絶縁膜が剥離するおそれが大きくなる 。したがって、研磨圧力は、主として、研磨速度と被研磨物に与えるダメージとを比較 考慮して決定することが重要となる。
[0086] 本発明では、銅などの配線金属を被研磨物として 、る。このため、絶縁膜などを研 磨する場合に比べて、研磨速度の向上を優先して研磨圧力を決定することができる 。尚、このような条件としても、本発明では機械的作用と化学的作用とを併用して研 磨を行うので、機械的研磨のみによって行う研磨に比較して、被研磨物への傷の発 生を最小限にすることができるのは言うまでもない。
[0087] したがって、本発明の研磨剤組成物によれば、低 、研磨圧力であっても速 、研磨 速度を得ることができるが、研磨圧力を高くすることによって、さらに研磨速度を速く することが可能である。尚、この場合、研磨パッドの種類、クッション材の有無および その材質並びに研磨剤組成物の粘性などに応じて、具体的な研磨圧力を設定する ことが好ましい。
[0088] 研磨が終了すると、図 3の構造を有する配線基板 4が得られる。次 ヽで、配線基板 4 の表面に付着した研磨剤成分を除去するために洗浄を行うことが好ましい。洗浄は、 流水による洗浄の他、ブラシによるスクラブ洗浄または超音波洗浄などによって行うこ とがでさる。
[0089] 以上述べたように、本発明の研磨剤組成物によれば、化学的および機械的な作用 によって研磨を行うので、榭脂基材ゃ配線金属への傷の発生を最小限にすることが できる。したがって、特に、榭脂基材上に設けられた金属配線パターンの研磨を行う のに好適である。また、配線金属の研磨速度を速くすることができるので、配線基板 の製造工程におけるスループットを向上させることもできる。さらに、この場合、配線 部分や凹部における研磨速度が速くなり過ぎないようにするので、配線抵抗の上昇 が抑えられるとともに、優れた段差解消性を得ることもできる。
[0090] 尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱し な 、範囲内にお 、て、種々変形して実施することができる。
実施例
[0091] 以下、本発明の実施例および比較例について述べる。尚、例 1、例 4および例 5は 実施例に対応し、例 2および例 3は比較例に対応する。
[0092] <研磨剤組成物 >
研磨剤組成物としては、表 1に示すものを用いた。
[0093] [表 1]
Figure imgf000019_0001
* アルミナは、全て平均粒子径 l iim (和光純薬社製）
* BTA :ベンゾトリアゾール
* PEHA :ベンタエチレンへキサミン
[0094] <被研磨物 >
支持基板として、厚さ 500 μ mで直径 6インチの金属製ウェハを用い、このウェハの 上に、厚さ 50 mの榭脂基材を積層した。次に、この榭脂基材の上に、開口部として 深さ 23 mの配線溝を形成した。さらに、この上に、メツキ法によって膜厚 30 mの 銅膜を形成した。これを段差解消性評価用のパターンウェハとして用いた。
[0095] また、上記と同様にして、金属製ウェハの上に榭脂基材を積層した後、配線溝を形 成することなぐメツキ法によって膜厚 30 mの銅膜を形成した。これを研磨速度測 定用のブランケットウェハとして用いた。
[0096] <研磨条件 >
研磨は、次の条件により行った。 研磨機： Strasbaugh社製 研磨機 6EC
研磨パッド：口デール社製 IC- 1400 K- Groove
研磨剤組成物供給量： 200mLZ分
研磨圧力： 4. 1 X 104Pa
研磨パッドの回転数:研磨ヘッド（ウェハ保持部） 97rpm、プラテン (研磨定盤） 103r pm
[0097] <研磨速度の評価 >
研磨速度を比較した結果を表 2に示す。尚、研磨速度は、ブランケットウェハを 60 秒間研磨し、研磨前後での銅膜の膜厚を、膜厚測定装置 (ナブソン社製 RT80-R
G80)で測定することにより求めた。
[0098] [表 2]
Figure imgf000020_0001
[0099] 表 2より、実施例である例 1、例 4および例 5にお 、ては、比較例である例 2および例 3に比べて研磨速度の低下が見られるものの、依然として高い研磨速度を有している ことが分力ゝる。
[0100] <段差解消性の評価 >
図 4 (a)は、研磨前における被研磨物の一部断面模式図である。また、図 4(b)は、 研磨途中における被研磨物の一部断面模式図である。これらの図面では、配線溝が 形成されない基板面が広く広がった部分（図 4 (a)の 3a)と、それに隣接して、深さ 23 μ mの配線溝が複数形成された部分（図 4 (a)の 3b)との境界部が示されて ヽて、全 面に厚さ 30 mの銅膜が形成されている。尚、これらの図面において、図 1〜図 3と 同じ符号を付した部分は同じものであることを示している。また、説明のために、縦方 向と横方向の縮尺比を変えて 、る。
[0101] 表 3および図 5〜図 7は、段差解消性の評価結果である。尚、評価は、図 4 (a)に示 す被研磨物の 3点（段差 1, 2, 3)について、段差測定装置 (Veeco社製 デクタック V200Si)で段差を測定することにより行った。尚、図 4 (a)において、線幅方向（図 の横方向）に矢印で示した数値は、パターン 3aから、各段差の測定点までの距離で ある。
また、段差の高さは、各段差の測定点近傍のプロファイルを求め、各段差の測定点 で、配線溝に対応する段差の底と、基板面に対応する段差両端の角部を結んだ線と の差とした。
なお、表 3において、段差 1、 2, 3の単位は/ z mである。また、斜線（ \ )は、対応 する研磨時間における段差の測定を実施していないことを意味する。
[0102] [表 3]
Figure imgf000021_0001
[0103] 一般に、段差を最も解消し難いのは、配線溝が形成されない基板面が広く広がつ た部分に隣接する段差である。図 4 (a)では、最も段差を解消し難いのは段差 1であ り、段差 2、段差 3の順に続く。
表 3および図 5〜図 7から分かるように、実施例である例 1では、いずれの段差部分 にお 、ても、これに対する比較例である例 2および例 3に比べて短時間の研磨で段 差が解消される。例 4は、トリスヒドロキシメチルァミノメタンを含有しない組成の研磨剤 組成物の実施例である。また、例 5は、トリスヒドロキシメチルァミノメタンを含有せず、 塩素イオンに代えて炭酸イオンを含有する組成の研磨剤組成物の実施例である。こ れらは、例 1と同様に、いずれの段差部分においても、短時間の研磨で段差が解消 されている。
産業上の利用可能性
本発明の研磨剤組成物は、被研磨物に対する速い研磨速度と優れた段差解消性 とを両立させることができ、配線金属を研磨する場合においては、配線抵抗の上昇を 抑制しつつ研磨速度を速くすることができる。さらに、本発明の研磨方法によれば、 化学的および機械的な作用によって研磨を行うので、機械的研磨に比較して配線金 属への傷の発生を低減することができるなど産業上有用である。 なお、 2006年 5月 31日に出願された日本特許出願 2006— 151477号の明細書 、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開 示として、取り入れるものである。

Claims

請求の範囲
[I] 砥粒と、
酸化剤と、
アンモ-ゥムイオンと、
多価カルボン酸イオンと、
ペンタエチレンへキサミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミンより なる群力 選ばれる少なくとも 1種のキレート化剤と、
水系媒体とを含む研磨剤組成物。
[2] 前記キレート化剤の濃度が 0. 0005molZkg〜0. 05molZkgである請求項 1に 記載の研磨剤組成物。
[3] 前記アンモ-ゥムイオンの濃度が 0. 3molZkg以上である請求項 1または 2に記載 の研磨剤組成物。
[4] 前記多価カルボン酸イオンの濃度が 0. 05molZkg〜0. 5molZkgである請求項
1〜3のいずれか 1項に記載の研磨剤組成物。
[5] 前記多価カルボン酸イオンは、クェン酸イオンを含む請求項 1〜4のいずれか 1項 に記載の研磨剤組成物。
[6] 前記砲粒は a アルミナである請求項 1〜5の 、ずれか 1項に記載の研磨剤組成 物。
[7] 前記酸化剤は過酸化水素である請求項 1〜6の!ヽずれか 1項に記載の研磨剤組成 物。
[8] さらに、炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオンおよび酢酸イオンよりなる群から 選ばれる少なくとも 1種のイオンを含む請求項 1〜7のいずれ力 1項に記載の研磨剤 組成物。
[9] pHが 6〜10である請求項 1〜8のいずれか 1項に記載の研磨剤組成物。
[10] さらに、銅の表面保護剤を含んでなる請求項 1〜9のいずれか 1項に記載の研磨剤 組成物。
[II] 請求項 1〜10のいずれか 1項に記載の研磨剤組成物を用いて、配線金属を研磨 する研磨方法。 前記配線金属は、銅および銅合金の!/ヽずれか一方である請求項 11に記載の研磨 方法。
前記配線金属は榭脂基材上に設けられて 、る請求項 11または 12に記載の研磨 方法。
PCT/JP2007/060610 2006-05-31 2007-05-24 研磨剤組成物および研磨方法 WO2007138975A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07744044A EP2027970A4 (en) 2006-05-31 2007-05-24 POLISHING COMPOSITION AND POLISHING METHOD
JP2008517882A JPWO2007138975A1 (ja) 2006-05-31 2007-05-24 研磨剤組成物および研磨方法
US12/277,468 US20090140199A1 (en) 2006-05-31 2008-11-25 Polishing compound and polishing method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-151477 2006-05-31
JP2006151477 2006-05-31

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/277,468 Continuation US20090140199A1 (en) 2006-05-31 2008-11-25 Polishing compound and polishing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007138975A1 true WO2007138975A1 (ja) 2007-12-06

Family

ID=38778495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/060610 WO2007138975A1 (ja) 2006-05-31 2007-05-24 研磨剤組成物および研磨方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090140199A1 (ja)
EP (1) EP2027970A4 (ja)
JP (1) JPWO2007138975A1 (ja)
KR (1) KR20090012309A (ja)
CN (1) CN101454121A (ja)
TW (1) TW200813201A (ja)
WO (1) WO2007138975A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010052990A1 (ja) * 2008-11-07 2010-05-14 旭硝子株式会社 研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
JP2015203080A (ja) * 2014-04-15 2015-11-16 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP2020170748A (ja) * 2019-04-01 2020-10-15 山口精研工業株式会社 窒化アルミニウム基板用研磨剤組成物および窒化アルミニウム基板の研磨方法
CN114029511A (zh) * 2021-11-10 2022-02-11 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 钛合金slm成型件支撑结构及其去除方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010092865A1 (ja) 2009-02-16 2010-08-19 日立化成工業株式会社 研磨剤及び研磨方法
KR101400585B1 (ko) * 2009-02-16 2014-05-27 히타치가세이가부시끼가이샤 구리 연마용 연마제 및 이를 이용한 연마 방법
JP6272842B2 (ja) * 2012-06-11 2018-01-31 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション モリブデン研磨のための組成物および方法
US20130337725A1 (en) * 2012-06-13 2013-12-19 3M Innovative Property Company Abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000160139A (ja) 1998-12-01 2000-06-13 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP2001110761A (ja) 1999-10-13 2001-04-20 Tokuyama Corp 金属膜用研磨剤
JP2003507895A (ja) * 1999-08-13 2003-02-25 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 停止化合物を伴う化学機械的研磨系及びその使用方法
JP2003197806A (ja) 2001-12-21 2003-07-11 Sony Corp 配線基板の製造方法および配線基板
JP2003257910A (ja) 2001-12-28 2003-09-12 Fujikoshi Mach Corp 基板における銅層の研磨方法
JP2003286477A (ja) 2002-03-28 2003-10-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用組成物並びに研磨方法
JP2003297779A (ja) 2002-03-29 2003-10-17 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用組成物並びに研磨方法
JP2005056879A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Tosoh Corp 銅系金属用研磨液及び研磨方法
JP2005268666A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Fujimi Inc 研磨用組成物
JP2006151477A (ja) 2004-11-30 2006-06-15 Mitsubishi Chemicals Corp 収納容器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US334606A (en) * 1886-01-19 William baeclay paesons
US320373A (en) * 1885-06-16 Device for driving screws

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000160139A (ja) 1998-12-01 2000-06-13 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP2003507895A (ja) * 1999-08-13 2003-02-25 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 停止化合物を伴う化学機械的研磨系及びその使用方法
JP2001110761A (ja) 1999-10-13 2001-04-20 Tokuyama Corp 金属膜用研磨剤
JP2003197806A (ja) 2001-12-21 2003-07-11 Sony Corp 配線基板の製造方法および配線基板
JP2003257910A (ja) 2001-12-28 2003-09-12 Fujikoshi Mach Corp 基板における銅層の研磨方法
JP2003286477A (ja) 2002-03-28 2003-10-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用組成物並びに研磨方法
JP2003297779A (ja) 2002-03-29 2003-10-17 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用組成物並びに研磨方法
JP2005056879A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Tosoh Corp 銅系金属用研磨液及び研磨方法
JP2005268666A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Fujimi Inc 研磨用組成物
JP2006151477A (ja) 2004-11-30 2006-06-15 Mitsubishi Chemicals Corp 収納容器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2027970A4 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010052990A1 (ja) * 2008-11-07 2010-05-14 旭硝子株式会社 研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
JPWO2010052990A1 (ja) * 2008-11-07 2012-04-05 旭硝子株式会社 研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法
CN102210012B (zh) * 2008-11-07 2014-12-17 旭硝子株式会社 研磨剂、研磨方法和半导体集成电路装置的制造方法
JP2015203080A (ja) * 2014-04-15 2015-11-16 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP2020170748A (ja) * 2019-04-01 2020-10-15 山口精研工業株式会社 窒化アルミニウム基板用研磨剤組成物および窒化アルミニウム基板の研磨方法
JP7220114B2 (ja) 2019-04-01 2023-02-09 山口精研工業株式会社 窒化アルミニウム基板用研磨剤組成物および窒化アルミニウム基板の研磨方法
CN114029511A (zh) * 2021-11-10 2022-02-11 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 钛合金slm成型件支撑结构及其去除方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101454121A (zh) 2009-06-10
KR20090012309A (ko) 2009-02-03
EP2027970A4 (en) 2009-11-18
EP2027970A1 (en) 2009-02-25
US20090140199A1 (en) 2009-06-04
JPWO2007138975A1 (ja) 2009-10-08
TW200813201A (en) 2008-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI490291B (zh) 化學機械拋光漿液組合物及使用該漿液組合物製造半導體裝置之方法
JP5472049B2 (ja) 化学機械研磨用研磨剤
WO2007138975A1 (ja) 研磨剤組成物および研磨方法
KR101356287B1 (ko) 금속 제거 속도 조절을 위한 할라이드 음이온
JPWO2007015551A1 (ja) 研磨剤組成物および研磨方法
JP2005518669A (ja) 銅または銀の膜を研磨するための改良された化学機械的研磨スラリー
JP2002231666A (ja) 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
KR20080059397A (ko) 폴리싱 유체 및 ｃｍｐ 방법
KR20040052221A (ko) 연마제, 그 제조방법 및 연마방법
JP2009049402A (ja) バリヤ除去ポリマー研磨スラリー
JP2009004748A (ja) アルカリ性バリヤ研磨スラリー
KR102275303B1 (ko) 상승된 온도 cmp 조성물 및 이의 사용 방법
JP2008196047A (ja) 電解研磨用電解液及び電解研磨方法
KR20050039602A (ko) 산화제 비함유 연마액을 사용하여 구리 ｃｍｐ 속에서2단계 연마하는 방법
JPWO2004030062A1 (ja) 研磨剤組成物、その製造方法及び研磨方法
JP2003257910A (ja) 基板における銅層の研磨方法
JP2006203188A (ja) 研磨組成物及び研磨方法
WO2008004534A1 (fr) Liquide de polissage pour le polissage mécano-chimique
JP4555990B2 (ja) 半導体金属膜用ｃｍｐ研磨液および基体の研磨方法
JP5004494B2 (ja) 化学的機械的研磨方法
JP2010103409A (ja) 金属用研磨液及びこの金属用研磨液を用いた研磨方法
JPWO2003005431A1 (ja) 半導体集積回路用化学機械的研磨スラリー、研磨方法、及び半導体集積回路
JP2005056879A (ja) 銅系金属用研磨液及び研磨方法
JP6641980B2 (ja) 研磨液及び研磨方法
JP2006191131A (ja) 化学機械研磨用研磨剤及び基板の研磨法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200780019563.3

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07744044

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008517882

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020087023118

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007744044

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE