JPH0982668A - 研磨用スラリー及びこの研磨用スラリーを用いる研磨方法 - Google Patents
研磨用スラリー及びこの研磨用スラリーを用いる研磨方法Info
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- JPH0982668A JPH0982668A JP24192995A JP24192995A JPH0982668A JP H0982668 A JPH0982668 A JP H0982668A JP 24192995 A JP24192995 A JP 24192995A JP 24192995 A JP24192995 A JP 24192995A JP H0982668 A JPH0982668 A JP H0982668A
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- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10P52/402—Chemomechanical polishing [CMP] of semiconductor materials
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
- H10P95/06—Planarisation of inorganic insulating materials
- H10P95/062—Planarisation of inorganic insulating materials involving a dielectric removal step
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被研磨体表面のスクラッチが抑制でき、良好
な研磨ができるスラリーとこのスラリーを用いた研磨方
法を提供する。 【解決手段】 被研磨体５に研磨プレート７を接触させ
スラリーを供給しながら研磨を行う方法に用いられるス
ラリーにおいて、スラリー１０の研磨粒子１０ａが少な
くともカルボキシル基、アミノ基、スルホン酸基地を含
有する表面処理剤により処理されているスラリーとこの
スラリーを用いた研磨方法。 【効果】 研磨粒子表面に簡便に処理ができ、被研磨体
表面のスクラッチが抑制できるスラリーと良好な研磨が
行なえる研磨方法が実現できる。
な研磨ができるスラリーとこのスラリーを用いた研磨方
法を提供する。 【解決手段】 被研磨体５に研磨プレート７を接触させ
スラリーを供給しながら研磨を行う方法に用いられるス
ラリーにおいて、スラリー１０の研磨粒子１０ａが少な
くともカルボキシル基、アミノ基、スルホン酸基地を含
有する表面処理剤により処理されているスラリーとこの
スラリーを用いた研磨方法。 【効果】 研磨粒子表面に簡便に処理ができ、被研磨体
表面のスクラッチが抑制できるスラリーと良好な研磨が
行なえる研磨方法が実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨用スラリー及
びこの研磨用スラリーを用いる研磨方法に関する。
びこの研磨用スラリーを用いる研磨方法に関する。
【０００２】
【従来技術】デバイスの高密度に伴って配線技術は、微
細化多層化の方向に進んでいる。しかし、高集積化は信
頼性を低下させる要因になる場合がある。これは、配線
の微細化と多層化の進展によって層間絶縁膜の段差は大
きく且つ急峻となりその上に形成される配線の加工精
度、信頼性を低下させる為である。この為Ａｌ（アルミ
ニューム）配線の段差被覆性の大幅な改善が出来ない現
在、層間絶縁膜の平坦性を向上させる必要がある。これ
まで各種の絶縁膜の形成技術及び平坦化技術が開発され
てきたが、微細化、多層化した配線層に適用した場合、
配線間隔が広い場合の平坦性の不足が重要な問題になっ
ている。
細化多層化の方向に進んでいる。しかし、高集積化は信
頼性を低下させる要因になる場合がある。これは、配線
の微細化と多層化の進展によって層間絶縁膜の段差は大
きく且つ急峻となりその上に形成される配線の加工精
度、信頼性を低下させる為である。この為Ａｌ（アルミ
ニューム）配線の段差被覆性の大幅な改善が出来ない現
在、層間絶縁膜の平坦性を向上させる必要がある。これ
まで各種の絶縁膜の形成技術及び平坦化技術が開発され
てきたが、微細化、多層化した配線層に適用した場合、
配線間隔が広い場合の平坦性の不足が重要な問題になっ
ている。
【０００３】平坦化技術として近年、塩基性溶液中でシ
リコン酸化物の微粒子を用いた化学的機械研磨技術が報
告されている。この研磨方法においては、回転定盤に張
着された研磨布上にスラリーを供給しながら該研磨布に
層間絶縁膜が形成されたウェハの被研磨面を摺接させて
ウェハの平坦化を行う。尚、スラリーとしては通常粒径
１０ｎｍ程度の酸化シリコン微粒子等の金属酸化物を水
酸化カリウム水溶液に分散させたものが用いられてい
る。
リコン酸化物の微粒子を用いた化学的機械研磨技術が報
告されている。この研磨方法においては、回転定盤に張
着された研磨布上にスラリーを供給しながら該研磨布に
層間絶縁膜が形成されたウェハの被研磨面を摺接させて
ウェハの平坦化を行う。尚、スラリーとしては通常粒径
１０ｎｍ程度の酸化シリコン微粒子等の金属酸化物を水
酸化カリウム水溶液に分散させたものが用いられてい
る。
【０００４】そこで、図３を参照しつつ層間絶縁膜の平
坦化工程にＣＭＰを適用した例について説明する。先
ず、図３（ａ）に示すようにシリコン基板１上にシリコ
ン酸化膜２及びＡｌ配線層３を形成する。次に、フォト
リソグラフィー及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
によりＡｌ配線層を加工する。その後、図３（ｂ）に示
すように層間絶縁膜４を形成する。更にＣＭＰにより層
間絶縁膜４の凸部を除去すると図３（ｃ）に示すように
層間絶縁膜４が平坦化される。本内容は、例えば月間Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ１９９４年１月
号及び特開平０６−０１０１４６号公報に記載されてい
る。
坦化工程にＣＭＰを適用した例について説明する。先
ず、図３（ａ）に示すようにシリコン基板１上にシリコ
ン酸化膜２及びＡｌ配線層３を形成する。次に、フォト
リソグラフィー及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
によりＡｌ配線層を加工する。その後、図３（ｂ）に示
すように層間絶縁膜４を形成する。更にＣＭＰにより層
間絶縁膜４の凸部を除去すると図３（ｃ）に示すように
層間絶縁膜４が平坦化される。本内容は、例えば月間Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ１９９４年１月
号及び特開平０６−０１０１４６号公報に記載されてい
る。
【０００５】一方、研磨技術の多層配線へのもう一つの
応用として平坦化配線層を検討する試みが報告されてい
る。例えば、ＩＢＭのＤａｍａｓｃｅｎプロセスが有名
である。これは層間絶縁膜を研磨方法により平坦化した
後、上下の配線を接続するビアコンタクトと上層の配線
層をエッチングで形成し、その上に金属層を形成し研磨
法でビアコンタクトと溝以外の金属層を除去、埋め込み
金属配線を形成するものである。この技術はＳ．Ｒｏｅ
ｈｔ ｅｔ ａｌ ＰＲＯＣ . ＩＥＥＥ Ｃｏｎ
ｆ．，２２（１９９２）に詳細に記載されている。
応用として平坦化配線層を検討する試みが報告されてい
る。例えば、ＩＢＭのＤａｍａｓｃｅｎプロセスが有名
である。これは層間絶縁膜を研磨方法により平坦化した
後、上下の配線を接続するビアコンタクトと上層の配線
層をエッチングで形成し、その上に金属層を形成し研磨
法でビアコンタクトと溝以外の金属層を除去、埋め込み
金属配線を形成するものである。この技術はＳ．Ｒｏｅ
ｈｔ ｅｔ ａｌ ＰＲＯＣ . ＩＥＥＥ Ｃｏｎ
ｆ．，２２（１９９２）に詳細に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】層間絶縁膜の化学的機
械研磨では通常化学的研磨効果を発生させるために、比
較的塩基性領域で研磨が行われている。物理的研磨効果
を発生させるために、添加したシリコン酸化膜微粒子は
表面の性質が酸性酸化物であることから塩基性溶液中で
は微粒子の分散性は確保されると考えられる。しかしな
がら、保存等によりシリコン酸化物の２次粒子が沈降
し、スラリー中のシリコン酸化物濃度が変化する。この
ため、研磨速度の変動が問題となっている。更に、金属
配線層の研磨では通常化学的研磨効果を発生させるため
に、比較的酸性領域で研磨を行う必要がある。このため
物理的研磨効果を発生させるために添加したシリコン酸
化物微粒子は表面の性質が酸性酸化物であるため酸性溶
液中では粒子の分散が不十分であり凝集体を形成するこ
とが知られている。本内容は、雑誌「表面」Ｖｏｌ．２
３Ｎｏ．５（１９８５）に詳細に記載されている。
械研磨では通常化学的研磨効果を発生させるために、比
較的塩基性領域で研磨が行われている。物理的研磨効果
を発生させるために、添加したシリコン酸化膜微粒子は
表面の性質が酸性酸化物であることから塩基性溶液中で
は微粒子の分散性は確保されると考えられる。しかしな
がら、保存等によりシリコン酸化物の２次粒子が沈降
し、スラリー中のシリコン酸化物濃度が変化する。この
ため、研磨速度の変動が問題となっている。更に、金属
配線層の研磨では通常化学的研磨効果を発生させるため
に、比較的酸性領域で研磨を行う必要がある。このため
物理的研磨効果を発生させるために添加したシリコン酸
化物微粒子は表面の性質が酸性酸化物であるため酸性溶
液中では粒子の分散が不十分であり凝集体を形成するこ
とが知られている。本内容は、雑誌「表面」Ｖｏｌ．２
３Ｎｏ．５（１９８５）に詳細に記載されている。
【０００７】そのため配線層の研磨時にシリコン酸化膜
粒子の凝集体により配線層及び層間絶縁膜に所謂スクラ
ッチと呼ばれる傷が発生することが懸念されている。片
や、研磨材表面に簡便に処理を行い、配線層及び層間絶
縁膜表面のスクラッチの発生を抑制し、安定に層間絶縁
膜及び金属配線層の研磨が達成できるスラリー及び該ス
ラリーを用いた研磨方法が切望されている。
粒子の凝集体により配線層及び層間絶縁膜に所謂スクラ
ッチと呼ばれる傷が発生することが懸念されている。片
や、研磨材表面に簡便に処理を行い、配線層及び層間絶
縁膜表面のスクラッチの発生を抑制し、安定に層間絶縁
膜及び金属配線層の研磨が達成できるスラリー及び該ス
ラリーを用いた研磨方法が切望されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに請求項１の発明の研磨用スラリーは研磨粒子が少な
くともカルボキシル基、アミノ基、スルホン酸基を含有
する表面処理剤により処理されている構成とした。
めに請求項１の発明の研磨用スラリーは研磨粒子が少な
くともカルボキシル基、アミノ基、スルホン酸基を含有
する表面処理剤により処理されている構成とした。
【０００９】請求項２の発明に係る研磨用スラリーは表
面処理剤のカルボキシル基含有物質として、オキシカル
ボン酸類例えば酒石酸、クエン酸、林檎酸等、アミノカ
ルボン酸類例えばニトリロ三酢酸、ウラニル二酢酸、イ
ミノジ酢酸等、多価カルボン酸類例えばベンゼントリカ
ルボン酸、マレイン酸、イソフタル酸等を用いることを
特徴とする請求項１記載の研磨用スラリーの構成とし
た。
面処理剤のカルボキシル基含有物質として、オキシカル
ボン酸類例えば酒石酸、クエン酸、林檎酸等、アミノカ
ルボン酸類例えばニトリロ三酢酸、ウラニル二酢酸、イ
ミノジ酢酸等、多価カルボン酸類例えばベンゼントリカ
ルボン酸、マレイン酸、イソフタル酸等を用いることを
特徴とする請求項１記載の研磨用スラリーの構成とし
た。
【００１０】請求項３の発明に係る研磨用スラリーは表
面処理剤のスルホン酸基含有物質としてアルキルスルホ
ン酸類例えばエチルジスルホン酸、ブチルジスルホン酸
等、フェニルスルホン酸類例えばフェニルジスルホン酸
等を用いることを特徴とする請求項１記載の研磨用スラ
リーの構成とした。
面処理剤のスルホン酸基含有物質としてアルキルスルホ
ン酸類例えばエチルジスルホン酸、ブチルジスルホン酸
等、フェニルスルホン酸類例えばフェニルジスルホン酸
等を用いることを特徴とする請求項１記載の研磨用スラ
リーの構成とした。
【００１１】請求項４の発明に係る研磨用スラリーは表
面処理剤のアミノ基含有物質としてアルキルアミン類例
えばエチルジアミン、プロピルジアミン、ブチルジアミ
ン等、芳香族アミン類例えばジアミノベンゼン等を用い
ることを特徴とする請求項１記載の研磨用スラリーの構
成とした。
面処理剤のアミノ基含有物質としてアルキルアミン類例
えばエチルジアミン、プロピルジアミン、ブチルジアミ
ン等、芳香族アミン類例えばジアミノベンゼン等を用い
ることを特徴とする請求項１記載の研磨用スラリーの構
成とした。
【００１２】請求項５の発明に係る研磨方法は被研磨体
に研磨プレートを接触させスラリーを供給しながら研磨
を行う方法に於て、請求項１に記載の研磨用スラリーを
用いる構成とした。
に研磨プレートを接触させスラリーを供給しながら研磨
を行う方法に於て、請求項１に記載の研磨用スラリーを
用いる構成とした。
【００１３】請求項６の発明に係る研磨方法は被研磨体
に研磨プレートを接触させスラリーを供給しながら研磨
を行う方法に於て、請求項２に記載の研磨用スラリーを
用いる構成とした。
に研磨プレートを接触させスラリーを供給しながら研磨
を行う方法に於て、請求項２に記載の研磨用スラリーを
用いる構成とした。
【００１４】請求項７の発明に係る研磨方法は被研磨体
に研磨プレートを接触させスラリーを供給しながら研磨
を行う方法に於て、請求項３に記載の研磨用スラリーを
用いる構成とした。
に研磨プレートを接触させスラリーを供給しながら研磨
を行う方法に於て、請求項３に記載の研磨用スラリーを
用いる構成とした。
【００１５】請求項８の発明に係る研磨方法は被研磨体
に研磨プレートを接触させスラリーを供給しながら研磨
を行う方法に於て、請求項４に記載の研磨用スラリーを
用いる構成とした。
に研磨プレートを接触させスラリーを供給しながら研磨
を行う方法に於て、請求項４に記載の研磨用スラリーを
用いる構成とした。
【００１６】以上の構成の作用について説明する。酸化
物微粒子の分散性は表面の性質と分散する溶液の性質に
前述の様に大きく依存し、層間絶縁膜の研磨に用いられ
るシリコン酸化物の表面は酸性水酸基と塩基性水酸基に
より分類される水酸基に覆われている。層間絶縁膜の研
磨に用いられるシリコン酸化膜の塩基性溶液での分散性
は、表面性質がより酸性になるにつれて向上する。つま
り、シリコン酸化膜表面の塩基性水酸基を酸性に変性す
ることで分散性を向上出来る。変性剤としては、例えば
カルボキシル基含有物質としてオキシカルボン酸類を添
加することで酸性表面に変性できる。
物微粒子の分散性は表面の性質と分散する溶液の性質に
前述の様に大きく依存し、層間絶縁膜の研磨に用いられ
るシリコン酸化物の表面は酸性水酸基と塩基性水酸基に
より分類される水酸基に覆われている。層間絶縁膜の研
磨に用いられるシリコン酸化膜の塩基性溶液での分散性
は、表面性質がより酸性になるにつれて向上する。つま
り、シリコン酸化膜表面の塩基性水酸基を酸性に変性す
ることで分散性を向上出来る。変性剤としては、例えば
カルボキシル基含有物質としてオキシカルボン酸類を添
加することで酸性表面に変性できる。
【００１７】一方、金属配線層の研磨にも用いられるシ
リコン酸化膜の酸性溶液での分散性は、表面性質がより
塩基性になるにつれて向上する。変性剤として、例えば
アミノ基含有物質としてアルキルアミン類を添加するこ
とで酸性水酸基をアミノ基に置換することで、塩基性表
面に変性できる。このように、溶液及び研磨微粒子の性
質に応じて変性剤構造を最適化することで上記目的を達
成することができる。
リコン酸化膜の酸性溶液での分散性は、表面性質がより
塩基性になるにつれて向上する。変性剤として、例えば
アミノ基含有物質としてアルキルアミン類を添加するこ
とで酸性水酸基をアミノ基に置換することで、塩基性表
面に変性できる。このように、溶液及び研磨微粒子の性
質に応じて変性剤構造を最適化することで上記目的を達
成することができる。
【００１８】また、分散系に添加しているため研磨時に
表面から一時的に脱離するが、研磨剤表面に再吸着し前
述の配向構造をとるために分散性は劣化することはな
い。
表面から一時的に脱離するが、研磨剤表面に再吸着し前
述の配向構造をとるために分散性は劣化することはな
い。
【００１９】そして、この構成により金属配線層及び層
間絶縁膜表面でのスクラッチの発生を抑制し、研磨速度
の安定性を向上することができる。
間絶縁膜表面でのスクラッチの発生を抑制し、研磨速度
の安定性を向上することができる。
【００２０】
実施例１ 本実施例は半導体集積回路製造の際に段差を有する基体
上に層間絶縁膜を形成し、研磨を行う場合に用いられる
スラリーを得る場合に請求項２の発明を適用したもので
ある。特に、本発明はＡｌ配線層上に層間絶縁膜を形成
した段差を化学的機械研磨を行う場合の研磨スラリーを
想定した場合である。一次粒径１０ｎｍ、二次粒子径２
００ｎｍのシリコン酸化物をｐＨ９に調整したＫＯＨ溶
液に固形分濃度１２％になるように添加した。その後ク
エン酸を溶液濃度２％になるように添加、混合し層間絶
縁膜研磨用スラリーを形成した。
上に層間絶縁膜を形成し、研磨を行う場合に用いられる
スラリーを得る場合に請求項２の発明を適用したもので
ある。特に、本発明はＡｌ配線層上に層間絶縁膜を形成
した段差を化学的機械研磨を行う場合の研磨スラリーを
想定した場合である。一次粒径１０ｎｍ、二次粒子径２
００ｎｍのシリコン酸化物をｐＨ９に調整したＫＯＨ溶
液に固形分濃度１２％になるように添加した。その後ク
エン酸を溶液濃度２％になるように添加、混合し層間絶
縁膜研磨用スラリーを形成した。
【００２１】スラリー組成 シリコン酸化膜微粒子 １２〔ｗｔ％〕 （一次粒子径１０ｎｍ、二次粒子径２００ｎｍ） ＫＯＨ ｐＨ １０．３〔−〕 クエン酸濃度 ２．０〔％〕 シリコン酸化物表面の塩基性水酸基にクエン酸が吸着
し、微粒子表面で配向したカルボキシル基により表面の
酸性度は増加し、塩基性溶液での分散性は向上した。
し、微粒子表面で配向したカルボキシル基により表面の
酸性度は増加し、塩基性溶液での分散性は向上した。
【００２２】実施例２ 本実施例は半導体集積回路製造の際に段差を有する基体
上に配線層を形成し、研磨を行う場合に用いられるスラ
リーを得る場合に請求項目４の発明を適用したものであ
る。特に、本発明は層間絶縁膜に形成した溝にタングス
テンによる配線層を想定した場合である。一次粒径２０
ｎｍ、二次粒子径２００ｎｍのシリコン酸化物をｐＨ
５．０に調整したＫ3 〔Ｆｅ（ＣＮ）6 〕＋ＫＨ2 ＰＯ
4 溶液に固形分濃度１２％になるように添加した。その
後ブチルジアミンを溶液濃度３％になるように添加、混
合し配線層研磨用スラリーを形成した。
上に配線層を形成し、研磨を行う場合に用いられるスラ
リーを得る場合に請求項目４の発明を適用したものであ
る。特に、本発明は層間絶縁膜に形成した溝にタングス
テンによる配線層を想定した場合である。一次粒径２０
ｎｍ、二次粒子径２００ｎｍのシリコン酸化物をｐＨ
５．０に調整したＫ3 〔Ｆｅ（ＣＮ）6 〕＋ＫＨ2 ＰＯ
4 溶液に固形分濃度１２％になるように添加した。その
後ブチルジアミンを溶液濃度３％になるように添加、混
合し配線層研磨用スラリーを形成した。
【００２３】 スラリー組成 シリコン酸化膜微粒子 １２〔ｗｔ％〕 （一次粒子径２０ｎｍ、二次粒子径２００ｎｍ） Ｋ3 〔Ｆｅ（ＣＮ）6 〕＋ＫＨ2 ＰＯ4 溶液 ｐＨ １０．３〔％〕 ブチルジアミン濃度 ３〔％〕 シリコン酸化物表面の酸性水酸基にブチルジアミンが吸
着し、微粒子表面で配向したアミノ基により表面の塩基
度は増加し、酸性溶液での分散性は向上した。
着し、微粒子表面で配向したアミノ基により表面の塩基
度は増加し、酸性溶液での分散性は向上した。
【００２４】実施例３ 本実施例は半導体集積回路製造の際に段差を有する基体
上に層間絶縁膜を形成した後、化学的機械研磨により層
間絶縁膜を平坦化する工程に請求項目６を適用し、クエ
ン酸により変性したシリコン酸化物微粒子を含有するス
ラリーを用いて研磨を行った場合である。ここで実際の
研磨工程の説明に先立ち、先ず本発明を実施するために
使用した研磨装置の構成例を図２を参照しながら説明す
る。尚、ここでは上記研磨装置として、枚葉式の研磨装
置を取り上げるがウェハ載置の構成や使用方法の工夫に
ついては特に限定されるものではない。
上に層間絶縁膜を形成した後、化学的機械研磨により層
間絶縁膜を平坦化する工程に請求項目６を適用し、クエ
ン酸により変性したシリコン酸化物微粒子を含有するス
ラリーを用いて研磨を行った場合である。ここで実際の
研磨工程の説明に先立ち、先ず本発明を実施するために
使用した研磨装置の構成例を図２を参照しながら説明す
る。尚、ここでは上記研磨装置として、枚葉式の研磨装
置を取り上げるがウェハ載置の構成や使用方法の工夫に
ついては特に限定されるものではない。
【００２５】ウェハ５はウェハ保持試料台６に真空保持
により固定される。一方、研磨プレート７上には研磨布
（パッド）８が固定されており、スラリー導入管９から
研磨粒子１０ａを含むスラリー１０が供給される。研磨
処理中は上部のウェハ保持台回転軸１１及び研磨プレー
ト回転軸１２を回転することによりウェハ面内の研磨速
度の均一性を確保している。尚、研磨時のウェハの押し
付け圧力についてはウェハ保持試料台６に加える力を制
御することにより行う。
により固定される。一方、研磨プレート７上には研磨布
（パッド）８が固定されており、スラリー導入管９から
研磨粒子１０ａを含むスラリー１０が供給される。研磨
処理中は上部のウェハ保持台回転軸１１及び研磨プレー
ト回転軸１２を回転することによりウェハ面内の研磨速
度の均一性を確保している。尚、研磨時のウェハの押し
付け圧力についてはウェハ保持試料台６に加える力を制
御することにより行う。
【００２６】次に、図１（ａ）に示したようにシリコン
等からなる半導体基体１上に酸化シリコン等からなる層
間絶縁膜２及びＡｌ配線層３を形成した後、フォトリソ
グラフィー及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によ
りＡｌ配線層３をパターンニングした。次いで、図１
（ｂ）に示すように下記の条件にてシリコン酸化膜を成
膜し、ウェハ全面に層間絶縁膜４を形成した。
等からなる半導体基体１上に酸化シリコン等からなる層
間絶縁膜２及びＡｌ配線層３を形成した後、フォトリソ
グラフィー及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によ
りＡｌ配線層３をパターンニングした。次いで、図１
（ｂ）に示すように下記の条件にてシリコン酸化膜を成
膜し、ウェハ全面に層間絶縁膜４を形成した。
【００２７】層間絶縁膜４の成膜条件
【００２８】その後、上述のようにして形成されたシリ
コン酸化膜（層間絶縁膜）４の凸部を研磨除去するため
にウェハを研磨装置のウェハ保持試料台６に保持した。
そして上述した研磨装置にてウェハの被研磨面の研磨を
行った。これにより図１（ｃ）に示すようにシリコン酸
化膜４の凸部が除去された。その後ＨＦ水溶液を用いて
スラリーの除去を行っても層間絶縁膜４の表面が粗面化
することはなかった。以上のようにしてウェハの研磨が
なされることにより、シリコン酸化膜４が平坦化され、
層間絶縁膜の平坦化が完了する。
コン酸化膜（層間絶縁膜）４の凸部を研磨除去するため
にウェハを研磨装置のウェハ保持試料台６に保持した。
そして上述した研磨装置にてウェハの被研磨面の研磨を
行った。これにより図１（ｃ）に示すようにシリコン酸
化膜４の凸部が除去された。その後ＨＦ水溶液を用いて
スラリーの除去を行っても層間絶縁膜４の表面が粗面化
することはなかった。以上のようにしてウェハの研磨が
なされることにより、シリコン酸化膜４が平坦化され、
層間絶縁膜の平坦化が完了する。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明を
適用すると、研磨粒子の表面に簡便に処理を行い、被研
磨体特に配線層及び層間絶縁膜表面のスクラッチの発生
を抑制し、安定に層間絶縁膜及び金属配線層の研磨が達
成できる研磨用スラリー及び研磨用スラリーを用いる研
磨方法が提供できる。
適用すると、研磨粒子の表面に簡便に処理を行い、被研
磨体特に配線層及び層間絶縁膜表面のスクラッチの発生
を抑制し、安定に層間絶縁膜及び金属配線層の研磨が達
成できる研磨用スラリー及び研磨用スラリーを用いる研
磨方法が提供できる。
【図１】 本発明の実施例３の各工程に於けるウエハの
側断面図であり、（ａ）はＡｌ配線層をパターンニング
した状態、（ｂ）はシリコン酸化膜をパターンニングし
た状態、（ｃ）は研磨後の状態を示す。
側断面図であり、（ａ）はＡｌ配線層をパターンニング
した状態、（ｂ）はシリコン酸化膜をパターンニングし
た状態、（ｃ）は研磨後の状態を示す。
【図２】 本発明に用いる研磨装置の模式図。
【図３】 従来の半導体の製造工程に於けるウエハの側
断面図であり、（ａ）はＡｌ配線層をパターンニングし
た状態、（ｂ）はシリコン酸化膜をパターンニングした
状態、（ｃ）は研磨後の状態を示す。
断面図であり、（ａ）はＡｌ配線層をパターンニングし
た状態、（ｂ）はシリコン酸化膜をパターンニングした
状態、（ｃ）は研磨後の状態を示す。
１ 半導体基体（シリコン基板） ２ 層間絶縁膜（シリコン酸化膜） ３ Ａｌ配線層 ４ シリコン酸化膜（層間絶縁膜） ５ ウェハ（被研磨体） ６ ウェハ保持試料台 ７ 研磨プレート ８ 研磨布（パッド） ９ スラリー導入管 １０ スラリー １０ａ 研磨粒子 １１ ウェハ保持試料台回転軸 １２ 研磨プレート回転軸 １３ 研磨装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年９月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】以上の構成の作用について説明する。酸化
物微粒子の分散性は表面の性質と分散する溶液の性質に
前述の様に大きく依存し、層間絶縁膜の研磨に用いられ
るシリコン酸化物の表面は酸性水酸基と塩基性水酸基に
より分類される水酸基に覆われている。層間絶縁膜の研
磨に用いられるシリコン酸化物の塩基性溶液での分散性
は、表面性質がより酸性になるにつれて向上する。つま
り、シリコン酸化物表面の塩基性水酸基を酸性に変性す
ることで分散性を向上出来る。変性剤としては、例えば
カルボキシル基含有物質としてオキシカルボン酸類を添
加することで酸性表面に変性できる。
物微粒子の分散性は表面の性質と分散する溶液の性質に
前述の様に大きく依存し、層間絶縁膜の研磨に用いられ
るシリコン酸化物の表面は酸性水酸基と塩基性水酸基に
より分類される水酸基に覆われている。層間絶縁膜の研
磨に用いられるシリコン酸化物の塩基性溶液での分散性
は、表面性質がより酸性になるにつれて向上する。つま
り、シリコン酸化物表面の塩基性水酸基を酸性に変性す
ることで分散性を向上出来る。変性剤としては、例えば
カルボキシル基含有物質としてオキシカルボン酸類を添
加することで酸性表面に変性できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】一方、金属配線層の研磨にも用いられるシ
リコン酸化物の酸性溶液での分散性は、表面性質がより
塩基性になるにつれて向上する。変性剤として、例えば
アミノ基含有物質としてアルキルアミン類を添加するこ
とで酸性水酸基をアミノ基に置換することで、塩基性表
面に変性できる。このように、溶液及び研磨微粒子の性
質に応じて変性剤構造を最適化することで上記目的を達
成することができる。
リコン酸化物の酸性溶液での分散性は、表面性質がより
塩基性になるにつれて向上する。変性剤として、例えば
アミノ基含有物質としてアルキルアミン類を添加するこ
とで酸性水酸基をアミノ基に置換することで、塩基性表
面に変性できる。このように、溶液及び研磨微粒子の性
質に応じて変性剤構造を最適化することで上記目的を達
成することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】
【実施例】 実施例１ 本実施例は半導体集積回路製造の際に段差を有する基体
上に層間絶縁膜を形成し、研磨を行う場合に用いられる
スラリーを得る場合に請求項２の発明を適用したもので
ある。特に、本発明はＡｌ配線層上に層間絶縁膜を形成
した段差を化学的機械研磨を行う場合の研磨スラリーを
想定した場合である。一次粒径１０ｎｍ、二次粒子径２
００ｎｍのシリコン酸化物をｐＨ１０．３に調整したＫ
ＯＨ溶液に固形分濃度１２％になるように添加した。そ
の後クエン酸を溶液濃度２％になるように添加、混合し
層間絶縁膜研磨用スラリーを形成した。
上に層間絶縁膜を形成し、研磨を行う場合に用いられる
スラリーを得る場合に請求項２の発明を適用したもので
ある。特に、本発明はＡｌ配線層上に層間絶縁膜を形成
した段差を化学的機械研磨を行う場合の研磨スラリーを
想定した場合である。一次粒径１０ｎｍ、二次粒子径２
００ｎｍのシリコン酸化物をｐＨ１０．３に調整したＫ
ＯＨ溶液に固形分濃度１２％になるように添加した。そ
の後クエン酸を溶液濃度２％になるように添加、混合し
層間絶縁膜研磨用スラリーを形成した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】スラリー組成 シリコン酸化物微粒子 １２〔ｗｔ％〕 （一次粒子径１０ｎｍ、二次粒子径２００ｎｍ） ＫＯＨ ｐＨ １０．３〔−〕 クエン酸濃度 ２．０〔％〕 シリコン酸化物表面の塩基性水酸基にクエン酸が吸着
し、微粒子表面で配向したカルボキシル基により表面の
酸性度は増加し、塩基性溶液での分散性は向上した。
し、微粒子表面で配向したカルボキシル基により表面の
酸性度は増加し、塩基性溶液での分散性は向上した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 スラリー組成 シリコン酸化物微粒子 １２〔ｗｔ％〕 （一次粒子径２０ｎｍ、二次粒子径２００ｎｍ） Ｋ3 〔Ｆｅ（ＣＮ）6 〕＋ＫＨ2 ＰＯ4 溶液 ｐＨ ５．０〔−〕 ブチルジアミン濃度 ３〔％〕 シリコン酸化物表面の酸性水酸基にブチルジアミンが吸
着し、微粒子表面で配向したアミノ基により表面の塩基
度は増加し、酸性溶液での分散性は向上した。
着し、微粒子表面で配向したアミノ基により表面の塩基
度は増加し、酸性溶液での分散性は向上した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｋ 13/06 １０１ Ｃ０９Ｋ 13/06 １０１
Claims (8)
- 【請求項１】 被研磨体に研磨プレートを接触させスラ
リーを供給しながら研磨を行う方法に用いられる研磨用
スラリーに於て、 該スラリーの研磨粒子が少なくともカルボキシル基、ア
ミノ基、スルホン酸基を含有する表面処理剤により処理
されていることを特徴とする研磨用スラリー。 - 【請求項２】 前記表面処理剤のカルボキシル基含有物
質として、 オキシカルボン酸類を用いることを特徴とする請求項１
記載の研磨用スラリー。 - 【請求項３】 前記表面処理剤のスルホン酸基含有物質
としてアルキルスルホン酸類を用いることを特徴とする
請求項１記載の研磨用スラリー。 - 【請求項４】 前記表面処理剤のアミノ基含有物質とし
てアルキルアミン類を用いることを特徴とする請求項１
記載の研磨用スラリー。 - 【請求項５】 被研磨体に研磨プレートを接触させスラ
リーを供給しながら研磨を行う方法に於て、 請求項１に記載の研磨用スラリーを用いる研磨方法。 - 【請求項６】 被研磨体に研磨プレートを接触させスラ
リーを供給しながら研磨を行う方法に於て、 請求項２に記載の研磨用スラリーを用いる研磨方法。 - 【請求項７】 被研磨体に研磨プレートを接触させスラ
リーを供給しながら研磨を行う方法に於て、 請求項３に記載の研磨用スラリーを用いる研磨方法。 - 【請求項８】 被研磨体に研磨プレートを接触させスラ
リーを供給しながら研磨を行う方法に於て、 請求項４に記載の研磨用スラリーを用いる研磨方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24192995A JPH0982668A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 研磨用スラリー及びこの研磨用スラリーを用いる研磨方法 |
| KR1019960038994A KR100511843B1 (ko) | 1995-09-20 | 1996-09-09 | 연마용슬러리및이연마용슬러리를사용하는연마방법 |
| US08/709,824 US5709588A (en) | 1995-09-20 | 1996-09-10 | Polishing slurry and polishing process using the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24192995A JPH0982668A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 研磨用スラリー及びこの研磨用スラリーを用いる研磨方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982668A true JPH0982668A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17081674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24192995A Pending JPH0982668A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 研磨用スラリー及びこの研磨用スラリーを用いる研磨方法 |
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|---|---|
| US (1) | US5709588A (ja) |
| JP (1) | JPH0982668A (ja) |
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- 1996-09-09 KR KR1019960038994A patent/KR100511843B1/ko not_active Expired - Fee Related
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