JPH11162910A - 半導体装置製造用研磨剤及び研磨方法 - Google Patents
半導体装置製造用研磨剤及び研磨方法Info
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- JPH11162910A JPH11162910A JP32290497A JP32290497A JPH11162910A JP H11162910 A JPH11162910 A JP H11162910A JP 32290497 A JP32290497 A JP 32290497A JP 32290497 A JP32290497 A JP 32290497A JP H11162910 A JPH11162910 A JP H11162910A
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- abrasive
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- 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
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F3/00—Brightening metals by chemical means
-
- 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
- H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
- H10P52/40—Chemomechanical polishing [CMP]
- H10P52/403—Chemomechanical polishing [CMP] of conductive or resistive materials
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 研磨粒子を水に分散させる工程が不要であ
り、乳化重合時に研磨粒子の粒径が任意に制御でき、そ
の形状は球形であるため安定した研磨特性が得られ、被
研磨表面に傷の発生がなく、研磨後に酸素プラズマ等で
燃焼させることにより、被研磨膜表面から完全に除去す
ることが可能であり、更に必要な研磨速度を発現するこ
とができ、また傷やディッシング、残留粒子のない研磨
膜表面が得られるため、研磨粒子の残留による信頼性の
低下や製品歩留まりの低下等のない研磨剤、及び該研磨
剤を用いる研磨方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウエハー上に被覆した金属膜を
化学的機械研磨により研磨するための研磨剤であって、
上記金属膜を形成する金属と反応し水溶性の金属錯体を
形成する錯化剤を含有し、乳化重合により得られるビニ
ル化合物重合体樹脂粒子を含有する水性エマルジョンか
らなる半導体装置製造用研磨剤、並びに、上記の研磨剤
を用いる研磨方法。
り、乳化重合時に研磨粒子の粒径が任意に制御でき、そ
の形状は球形であるため安定した研磨特性が得られ、被
研磨表面に傷の発生がなく、研磨後に酸素プラズマ等で
燃焼させることにより、被研磨膜表面から完全に除去す
ることが可能であり、更に必要な研磨速度を発現するこ
とができ、また傷やディッシング、残留粒子のない研磨
膜表面が得られるため、研磨粒子の残留による信頼性の
低下や製品歩留まりの低下等のない研磨剤、及び該研磨
剤を用いる研磨方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウエハー上に被覆した金属膜を
化学的機械研磨により研磨するための研磨剤であって、
上記金属膜を形成する金属と反応し水溶性の金属錯体を
形成する錯化剤を含有し、乳化重合により得られるビニ
ル化合物重合体樹脂粒子を含有する水性エマルジョンか
らなる半導体装置製造用研磨剤、並びに、上記の研磨剤
を用いる研磨方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造用
研磨剤及び該研磨剤の製造方法に関するものである。更
に詳しくは、本発明は、研磨粒子を水に分散させる工程
が不要であり、乳化重合時に研磨粒子の粒径が任意に制
御でき、その形状は球形であるため安定した研磨特性が
得られ、被研磨表面に傷の発生がなく、研磨粒子が樹脂
であるため、研磨後に酸素プラズマ等で燃焼させること
により、被研磨膜表面から完全に除去することが可能で
あり、更に実際の半導体装置製造に必要な研磨速度を発
現することができ、また傷やディッシング、残留粒子の
ない研磨膜表面が得られるため、研磨粒子の残留による
信頼性の低下や製品歩留まりの低下等の半導体装置製造
における不良を引き起こすことがない半導体装置製造用
研磨剤、及び該研磨剤を用いる研磨方法に関するもので
ある。
研磨剤及び該研磨剤の製造方法に関するものである。更
に詳しくは、本発明は、研磨粒子を水に分散させる工程
が不要であり、乳化重合時に研磨粒子の粒径が任意に制
御でき、その形状は球形であるため安定した研磨特性が
得られ、被研磨表面に傷の発生がなく、研磨粒子が樹脂
であるため、研磨後に酸素プラズマ等で燃焼させること
により、被研磨膜表面から完全に除去することが可能で
あり、更に実際の半導体装置製造に必要な研磨速度を発
現することができ、また傷やディッシング、残留粒子の
ない研磨膜表面が得られるため、研磨粒子の残留による
信頼性の低下や製品歩留まりの低下等の半導体装置製造
における不良を引き起こすことがない半導体装置製造用
研磨剤、及び該研磨剤を用いる研磨方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化、高性能化のた
めに様々な微細加工技術が研究開発されている。このな
かで化学的機械研磨方法（ケミカルメカニカルポリッシ
ング、以下ＣＭＰと省略する）が注目されている。ＣＭ
Ｐは研磨剤と被研磨体の間の化学的作用と研磨剤中の研
磨粒子の機械的作用とを複合化させた技術であり、特に
多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プ
ラグ形成、埋め込み金属配線形成において必須の技術と
なっている。
めに様々な微細加工技術が研究開発されている。このな
かで化学的機械研磨方法（ケミカルメカニカルポリッシ
ング、以下ＣＭＰと省略する）が注目されている。ＣＭ
Ｐは研磨剤と被研磨体の間の化学的作用と研磨剤中の研
磨粒子の機械的作用とを複合化させた技術であり、特に
多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プ
ラグ形成、埋め込み金属配線形成において必須の技術と
なっている。
【０００３】ＬＳＩの高速化の観点から、金属配線に使
用される金属には低い抵抗を有するＡｌ（アルミニウ
ム）やＣｕ（銅）が今後主流になると思われ、これらの
金属を用いた金属プラグ形成や埋め込み配線形成が活発
に検討されている。一般にこうした金属膜のＣＭＰで
は、アルミナやシリカ等の無機性の粒子と硝酸第二鉄や
過酸化水素水などの酸化剤との混合物からなる研磨剤ス
ラリーが主に検討されている。しかしながらＡｌやＣｕ
の金属は硬度が低いため、アルミナやシリカ等の硬度の
高い無機性の粒子で研磨すると金属膜表面に傷がついて
表面が粗くなったり、配線用金属膜に研磨粒子が埋め込
まれたりする。また溝や開口部に埋め込まれた配線用金
属膜の幅が広い領域では、中心部の厚さが薄くなるディ
ッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）が発生する。ディッシング
が生じると、その部分に研磨粒子が残留しやすくなり、
特にＡｌやＣｕのように硬度が低い金属ではその傾向が
顕著に現れる。配線用金属膜表面の傷やディッシングの
発生、あるいは研磨粒子の残留等は、配線抵抗を増加さ
せたり、断線を引き起こして、信頼性の低下や製品の歩
留まりの低下を招く。
用される金属には低い抵抗を有するＡｌ（アルミニウ
ム）やＣｕ（銅）が今後主流になると思われ、これらの
金属を用いた金属プラグ形成や埋め込み配線形成が活発
に検討されている。一般にこうした金属膜のＣＭＰで
は、アルミナやシリカ等の無機性の粒子と硝酸第二鉄や
過酸化水素水などの酸化剤との混合物からなる研磨剤ス
ラリーが主に検討されている。しかしながらＡｌやＣｕ
の金属は硬度が低いため、アルミナやシリカ等の硬度の
高い無機性の粒子で研磨すると金属膜表面に傷がついて
表面が粗くなったり、配線用金属膜に研磨粒子が埋め込
まれたりする。また溝や開口部に埋め込まれた配線用金
属膜の幅が広い領域では、中心部の厚さが薄くなるディ
ッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）が発生する。ディッシング
が生じると、その部分に研磨粒子が残留しやすくなり、
特にＡｌやＣｕのように硬度が低い金属ではその傾向が
顕著に現れる。配線用金属膜表面の傷やディッシングの
発生、あるいは研磨粒子の残留等は、配線抵抗を増加さ
せたり、断線を引き起こして、信頼性の低下や製品の歩
留まりの低下を招く。
【０００４】このような不具合を改良する方法として、
近年、特開平７−８６２１６号公報に記されるように、
有機高分子化合物を主成分とする粒子を研磨粒子として
使用する方法が提案されている。この方法では、ＰＭＭ
Ａなどのメタクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹
脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機
高分子化合物あるいはカーボンブラック等の研磨粒子を
分散剤とともに水に分散させて研磨に供することによ
り、金属膜研磨時の傷の発生を抑制し、研磨の安定性を
向上させることが提案されている。しかしながら本方法
では、研磨粒子を分散剤とともに水に分散させて研磨剤
スラリーを調製する工程が必要なため、研磨剤スラリー
調製時にバッチごとの粒子の分散性や安定性がばらつく
可能性があること、研磨粒子の粒径を任意に制御できな
いことなどの問題がある。また、実際の半導体製造にお
ける研磨工程で必要とされる研磨速度は、２０００〜３
０００オングストローム／分が必要と言われているが、
本方法での研磨実施例においては２００〜９００オング
ストローム／分と記載されており、実際の半導体デバイ
スの生産には対応できない。
近年、特開平７−８６２１６号公報に記されるように、
有機高分子化合物を主成分とする粒子を研磨粒子として
使用する方法が提案されている。この方法では、ＰＭＭ
Ａなどのメタクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹
脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機
高分子化合物あるいはカーボンブラック等の研磨粒子を
分散剤とともに水に分散させて研磨に供することによ
り、金属膜研磨時の傷の発生を抑制し、研磨の安定性を
向上させることが提案されている。しかしながら本方法
では、研磨粒子を分散剤とともに水に分散させて研磨剤
スラリーを調製する工程が必要なため、研磨剤スラリー
調製時にバッチごとの粒子の分散性や安定性がばらつく
可能性があること、研磨粒子の粒径を任意に制御できな
いことなどの問題がある。また、実際の半導体製造にお
ける研磨工程で必要とされる研磨速度は、２０００〜３
０００オングストローム／分が必要と言われているが、
本方法での研磨実施例においては２００〜９００オング
ストローム／分と記載されており、実際の半導体デバイ
スの生産には対応できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】かかる現状に鑑み、本
発明が解決しようとする課題は、研磨粒子を水に分散さ
せる工程が不要であり、乳化重合時に研磨粒子の粒径が
任意に制御でき、その形状は球形であるため安定した研
磨特性が得られ、被研磨表面に傷の発生がなく、研磨粒
子が樹脂であるため、研磨後に酸素プラズマ等で燃焼さ
せることにより、被研磨膜表面から完全に除去すること
が可能であり、更に実際の半導体装置製造に必要な研磨
速度を発現することができ、また傷やディッシング、残
留粒子のない研磨膜表面が得られるため、研磨粒子の残
留による信頼性の低下や製品歩留まりの低下等の半導体
装置製造における不良を引き起こすことがない半導体装
置製造用研磨剤、及び該研磨剤を用いる研磨方法を提供
するものである。
発明が解決しようとする課題は、研磨粒子を水に分散さ
せる工程が不要であり、乳化重合時に研磨粒子の粒径が
任意に制御でき、その形状は球形であるため安定した研
磨特性が得られ、被研磨表面に傷の発生がなく、研磨粒
子が樹脂であるため、研磨後に酸素プラズマ等で燃焼さ
せることにより、被研磨膜表面から完全に除去すること
が可能であり、更に実際の半導体装置製造に必要な研磨
速度を発現することができ、また傷やディッシング、残
留粒子のない研磨膜表面が得られるため、研磨粒子の残
留による信頼性の低下や製品歩留まりの低下等の半導体
装置製造における不良を引き起こすことがない半導体装
置製造用研磨剤、及び該研磨剤を用いる研磨方法を提供
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のうち
一の発明は、シリコンウエハー上に被覆した金属膜を化
学的機械研磨により研磨するための研磨剤であって、上
記金属膜を形成する金属と反応し水溶性の金属錯体を形
成する錯化剤を含有し、乳化重合により得られるビニル
化合物重合体樹脂粒子を含有する水性エマルジョンから
なる半導体装置製造用研磨剤に係るものである。
一の発明は、シリコンウエハー上に被覆した金属膜を化
学的機械研磨により研磨するための研磨剤であって、上
記金属膜を形成する金属と反応し水溶性の金属錯体を形
成する錯化剤を含有し、乳化重合により得られるビニル
化合物重合体樹脂粒子を含有する水性エマルジョンから
なる半導体装置製造用研磨剤に係るものである。
【０００７】また、本発明のうち他の発明は、シリコン
ウエハー上に被覆した金属膜を化学的機械研磨により研
磨する研磨方法であって、研磨剤として上記の研磨剤を
用いる研磨方法に係るものである。
ウエハー上に被覆した金属膜を化学的機械研磨により研
磨する研磨方法であって、研磨剤として上記の研磨剤を
用いる研磨方法に係るものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、シリコンウエハー上に
被覆した金属膜を化学的機械研磨により研磨するための
研磨剤である。金属膜を形成する金属としては、アルミ
ニウム、銅、タングステンなどをあげることができる。
研磨対象の金属膜としては、純Ａｌ膜、ＡｌＳｉＣｕ合
金、ＡｌＣｕ合金等のＡｌを主成分とする合金からなる
膜等があげられる。
被覆した金属膜を化学的機械研磨により研磨するための
研磨剤である。金属膜を形成する金属としては、アルミ
ニウム、銅、タングステンなどをあげることができる。
研磨対象の金属膜としては、純Ａｌ膜、ＡｌＳｉＣｕ合
金、ＡｌＣｕ合金等のＡｌを主成分とする合金からなる
膜等があげられる。
【０００９】上記金属膜を形成する金属と反応し水溶性
の金属錯体を形成する錯化剤としては、フッ化アンモニ
ウム、アセチルアセトン、クエン酸、酒石酸等をあげる
ことができる。これらのうちでは、少量の添加量で研磨
速度を向上させる効果の高い錯化剤という観点から、フ
ッ化アンモニウムが好ましい。研磨剤中の錯化剤の濃度
には特に制限はないが、２０００〜３０００オングスト
ローム／分の研磨速度を得るための濃度としては、０．
５〜１０重量％の範囲が好ましい。該濃度が低すぎると
十分な研磨速度を得ることができない場合があり、一方
該濃度が高すぎると研磨速度が速くなりすぎて研磨速度
を制御することが困難となる場合がある。
の金属錯体を形成する錯化剤としては、フッ化アンモニ
ウム、アセチルアセトン、クエン酸、酒石酸等をあげる
ことができる。これらのうちでは、少量の添加量で研磨
速度を向上させる効果の高い錯化剤という観点から、フ
ッ化アンモニウムが好ましい。研磨剤中の錯化剤の濃度
には特に制限はないが、２０００〜３０００オングスト
ローム／分の研磨速度を得るための濃度としては、０．
５〜１０重量％の範囲が好ましい。該濃度が低すぎると
十分な研磨速度を得ることができない場合があり、一方
該濃度が高すぎると研磨速度が速くなりすぎて研磨速度
を制御することが困難となる場合がある。
【００１０】乳化重合により得られるビニル化合物重合
体樹脂粒子におけるビニル化合物としては、例えばスチ
レン、ビニルトルエン、α−メチルスチレンなどの芳香
族ビニル化合物；ブタジエン、イソプレンなどの共役ジ
エン化合物；塩化ビニル、塩化ビニリデンなどのハロゲ
ン化ビニル；エチレン；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニ
ル、酢酸ビニル、ピバリン酸ビニル、ラウリル酸ビニ
ル、バーチサック酸ビニルなどのビニルエステル；（メ
タ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、
（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エ
チルヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）
アクリル酸ステアリルなどの（メタ）アクリル酸と炭素
数１〜１８のアルキルアルコールとのエステル化合物；
マレイン酸エステル、フマル酸エステル、イタコン酸エ
ステルなどのジカルボン酸ビニルエステル；（メタ）ア
クリロニトリルなどをあげることができる。これらのビ
ニル化合物は単独で重合させてもよく、あるいは一種類
以上の他のビニル化合物と共重合させてもよい。また、
アミド基、水酸基、メトキシ基、グリシジル基などを含
有する官能性ビニルモノマー、α、β−不飽和結合を有
するモノマー、ポリ（メタ）アクリレートなどの多官能
性モノマーなどを必要に応じて用いることも可能であ
る。
体樹脂粒子におけるビニル化合物としては、例えばスチ
レン、ビニルトルエン、α−メチルスチレンなどの芳香
族ビニル化合物；ブタジエン、イソプレンなどの共役ジ
エン化合物；塩化ビニル、塩化ビニリデンなどのハロゲ
ン化ビニル；エチレン；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニ
ル、酢酸ビニル、ピバリン酸ビニル、ラウリル酸ビニ
ル、バーチサック酸ビニルなどのビニルエステル；（メ
タ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、
（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エ
チルヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）
アクリル酸ステアリルなどの（メタ）アクリル酸と炭素
数１〜１８のアルキルアルコールとのエステル化合物；
マレイン酸エステル、フマル酸エステル、イタコン酸エ
ステルなどのジカルボン酸ビニルエステル；（メタ）ア
クリロニトリルなどをあげることができる。これらのビ
ニル化合物は単独で重合させてもよく、あるいは一種類
以上の他のビニル化合物と共重合させてもよい。また、
アミド基、水酸基、メトキシ基、グリシジル基などを含
有する官能性ビニルモノマー、α、β−不飽和結合を有
するモノマー、ポリ（メタ）アクリレートなどの多官能
性モノマーなどを必要に応じて用いることも可能であ
る。
【００１１】乳化重合の方法としては、特に制限はな
く、たとえばモノマーの添加方法は、モノマーの全量を
最初に添加して重合してもよく、分割添加、連続添加し
て重合してもよい。開始剤の添加方法も、同様に特に制
限はない。
く、たとえばモノマーの添加方法は、モノマーの全量を
最初に添加して重合してもよく、分割添加、連続添加し
て重合してもよい。開始剤の添加方法も、同様に特に制
限はない。
【００１２】乳化剤としては、乳化重合に通常用いられ
ている水溶性高分子、カチオン性、アニオン性、ノニオ
ン性、両性界面活性剤などが使用できる。また、界面活
性剤を用いないソープフリー重合でもよい。
ている水溶性高分子、カチオン性、アニオン性、ノニオ
ン性、両性界面活性剤などが使用できる。また、界面活
性剤を用いないソープフリー重合でもよい。
【００１３】重合開始剤としては、フリーラジカルを発
生し、かつイオン解離性の化合物であればいずれも使用
することが可能であり、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリ
ウム、過硫酸アンモニウム、２，２−アゾビス（２−ア
ミジノプロパン）塩酸塩など、又はこれらとＬ−、Ｄ−
アスコルビン酸、亜硫酸塩、ロンガリット、硫酸第一鉄
のような還元剤と組み合わせたレドックス系としてもよ
い。
生し、かつイオン解離性の化合物であればいずれも使用
することが可能であり、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリ
ウム、過硫酸アンモニウム、２，２−アゾビス（２−ア
ミジノプロパン）塩酸塩など、又はこれらとＬ−、Ｄ−
アスコルビン酸、亜硫酸塩、ロンガリット、硫酸第一鉄
のような還元剤と組み合わせたレドックス系としてもよ
い。
【００１４】重合開始剤濃度は、モノマーに対して０．
０５重量％以上必要であり、該重合開始剤濃度が過小で
あると粒子の安定性が悪化する。
０５重量％以上必要であり、該重合開始剤濃度が過小で
あると粒子の安定性が悪化する。
【００１５】重合温度は、通常３０〜１００℃、好まし
くは４０〜８０℃である。
くは４０〜８０℃である。
【００１６】樹脂粒子の粒径及び粒度分布は、開始剤濃
度、モノマー組成、モノマーの添加方法、撹拌条件など
の操作により制御することができる。樹脂粒子の平均粒
径は、０.０５〜０.５μｍであることが好ましい。該平
均粒径が過小であると粒子が凝集して被研磨表面に傷が
発生する可能性があり、一方該平均粒径が過大であると
被研磨表面に傷が発生し、ディッシングが増大する可能
性があり、更に研磨剤スラリー中の研磨粒子が沈降しや
すくなり、長期間の保存には適さない場合がある。
度、モノマー組成、モノマーの添加方法、撹拌条件など
の操作により制御することができる。樹脂粒子の平均粒
径は、０.０５〜０.５μｍであることが好ましい。該平
均粒径が過小であると粒子が凝集して被研磨表面に傷が
発生する可能性があり、一方該平均粒径が過大であると
被研磨表面に傷が発生し、ディッシングが増大する可能
性があり、更に研磨剤スラリー中の研磨粒子が沈降しや
すくなり、長期間の保存には適さない場合がある。
【００１７】半導体装置製造プロセスに用いることを考
慮すると、重合系内に添加する開始剤などの原料は、金
属塩でないものが好ましい。
慮すると、重合系内に添加する開始剤などの原料は、金
属塩でないものが好ましい。
【００１８】研磨剤中の樹脂粒子の濃度としては０．５
〜２０重量％が好ましい。該濃度が低すぎると十分な研
磨速度を得ることができない場合があり、一方該濃度を
これ以上高くしても、それに見合った研磨速度向上が得
られない場合がある。
〜２０重量％が好ましい。該濃度が低すぎると十分な研
磨速度を得ることができない場合があり、一方該濃度を
これ以上高くしても、それに見合った研磨速度向上が得
られない場合がある。
【００１９】本発明の研磨剤を得る方法としては、乳化
重合によりビニル化合物重合体樹脂粒子を含有する水性
エマルジョンを得、該水性エマルジョンに錯化剤を添加
して混合すればよい。
重合によりビニル化合物重合体樹脂粒子を含有する水性
エマルジョンを得、該水性エマルジョンに錯化剤を添加
して混合すればよい。
【００２０】本発明においては、乳化重合により得られ
るビニル化合物重合体樹脂粒子を含有する水性エマルジ
ョンが用いられる。本発明によることなく、シリカ又は
アルミナを主成分とする通常の研磨剤を用いると、研磨
中に被研磨表面に傷が発生し、不都合である。
るビニル化合物重合体樹脂粒子を含有する水性エマルジ
ョンが用いられる。本発明によることなく、シリカ又は
アルミナを主成分とする通常の研磨剤を用いると、研磨
中に被研磨表面に傷が発生し、不都合である。
【００２１】本発明の研磨剤には、酸化剤を含んでいて
いてもよい。酸化剤としては硝酸第二鉄や塩化鉄、硫酸
第二鉄、過酸化水素水、過沃素酸カリウム、過硫酸アン
モニウム、過塩素酸、過塩素酸ナトリウム等が用いられ
る。
いてもよい。酸化剤としては硝酸第二鉄や塩化鉄、硫酸
第二鉄、過酸化水素水、過沃素酸カリウム、過硫酸アン
モニウム、過塩素酸、過塩素酸ナトリウム等が用いられ
る。
【００２２】本発明の研磨方法は、シリコンウエハー上
に被覆した金属膜を化学的機械研磨により研磨する研磨
方法であって、研磨剤として上記の研磨剤を用いる研磨
方法であり、本発明の研磨剤を用いること以外、通常の
方法を用いることができる。
に被覆した金属膜を化学的機械研磨により研磨する研磨
方法であって、研磨剤として上記の研磨剤を用いる研磨
方法であり、本発明の研磨剤を用いること以外、通常の
方法を用いることができる。
【００２３】
【実施例】本発明を実施例により更に詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２４】＜樹脂エマルジョンの調製＞乳化剤として
ラウリル硫酸アンモニウム３ｇ、超純水５０ｇ、ビニル
化合物としてスチレン５０ｇ及びメタクリル酸メチル５
０ｇを攪拌混合し、これらのビニル化合物のモノマー乳
化液を調製した。次に温度調節器、攪拌機を有する５０
０ミリリットルの反応器に、ラウリル硫酸アンモニウム
０．０９ｇと超純水１７５ｇを入れ、７５℃に昇温した
後、反応器内を窒素ガスで置換した。その後、反応器に
重合開始剤として４重量パーセントの過硫酸アンモニウ
ム水溶液１０ｇを供給し、続いて先に調製したモノマー
乳化液を４時間かけて一定速度で供給してスチレンとメ
タクリル酸メチルの共重合体粒子が分散した樹脂エマル
ジョンを得た。得られたエマルジョン中のスチレン・メ
タクリル酸メチル共重合体の粒子濃度は３０．２重量％
であった。顕微鏡観察により、この樹脂粒子は平均粒径
０．１μｍの球状で、樹脂粒子の凝集物は観察されなか
った。
ラウリル硫酸アンモニウム３ｇ、超純水５０ｇ、ビニル
化合物としてスチレン５０ｇ及びメタクリル酸メチル５
０ｇを攪拌混合し、これらのビニル化合物のモノマー乳
化液を調製した。次に温度調節器、攪拌機を有する５０
０ミリリットルの反応器に、ラウリル硫酸アンモニウム
０．０９ｇと超純水１７５ｇを入れ、７５℃に昇温した
後、反応器内を窒素ガスで置換した。その後、反応器に
重合開始剤として４重量パーセントの過硫酸アンモニウ
ム水溶液１０ｇを供給し、続いて先に調製したモノマー
乳化液を４時間かけて一定速度で供給してスチレンとメ
タクリル酸メチルの共重合体粒子が分散した樹脂エマル
ジョンを得た。得られたエマルジョン中のスチレン・メ
タクリル酸メチル共重合体の粒子濃度は３０．２重量％
であった。顕微鏡観察により、この樹脂粒子は平均粒径
０．１μｍの球状で、樹脂粒子の凝集物は観察されなか
った。
【００２５】＜Ａｌの研磨＞上記の樹脂エマルジョンを
研磨粒子として用いて、そこに錯化剤としてフッ化アン
モニウムを添加したものをスラリーとして、スパッタリ
ングで成膜したＡｌ膜の付いたウェハーを研磨機（ＰＲ
ＥＳＩ社，ＭＥＣＡＰＯＬ Ｐ−２００）で研磨した。
研磨条件は、回転定盤の回転数 ５５０ｒｐｍ、ウェハ
ー保持台の回転数７５ｒｐｍ、研磨圧力２４０ｇ／ｃｍ
2、研磨スラリー流量５５ｍｌ／分、研磨時間は１分間
とした。実施例１では樹脂エマルジョンにフッ化アンモ
ニウムを添加したスラリーでの研磨結果、比較例１では
樹脂エマルジョンのみをスラリーとして用いた場合の研
磨結果を示す。
研磨粒子として用いて、そこに錯化剤としてフッ化アン
モニウムを添加したものをスラリーとして、スパッタリ
ングで成膜したＡｌ膜の付いたウェハーを研磨機（ＰＲ
ＥＳＩ社，ＭＥＣＡＰＯＬ Ｐ−２００）で研磨した。
研磨条件は、回転定盤の回転数 ５５０ｒｐｍ、ウェハ
ー保持台の回転数７５ｒｐｍ、研磨圧力２４０ｇ／ｃｍ
2、研磨スラリー流量５５ｍｌ／分、研磨時間は１分間
とした。実施例１では樹脂エマルジョンにフッ化アンモ
ニウムを添加したスラリーでの研磨結果、比較例１では
樹脂エマルジョンのみをスラリーとして用いた場合の研
磨結果を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】本発明による実施例１においては、研磨後
のＡｌ表面に傷は観察されず、研磨速度も２０００オン
グストローム／分以上を達成している。一方錯化剤を用
いなかった比較例１においては、研磨後のＡｌ表面に傷
は観察されなかったが、研磨速度は非常に遅いものであ
った。
のＡｌ表面に傷は観察されず、研磨速度も２０００オン
グストローム／分以上を達成している。一方錯化剤を用
いなかった比較例１においては、研磨後のＡｌ表面に傷
は観察されなかったが、研磨速度は非常に遅いものであ
った。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明により、研
磨粒子を水に分散させる工程が不要であり、乳化重合時
に研磨粒子の粒径が任意に制御でき、その形状は球形で
あるため安定した研磨特性が得られ、被研磨表面に傷の
発生がなく、研磨粒子が樹脂であるため、研磨後に酸素
プラズマ等で燃焼させることにより、被研磨膜表面から
完全に除去することが可能であり、更に実際の半導体装
置製造に必要な研磨速度を発現することができ、また傷
やディッシング、残留粒子のない研磨膜表面が得られる
ため、研磨粒子の残留による信頼性の低下や製品歩留ま
りの低下等の半導体装置製造における不良を引き起こす
ことがない半導体装置製造用研磨剤、及び該研磨剤を用
いる研磨方法を提供することができた。
磨粒子を水に分散させる工程が不要であり、乳化重合時
に研磨粒子の粒径が任意に制御でき、その形状は球形で
あるため安定した研磨特性が得られ、被研磨表面に傷の
発生がなく、研磨粒子が樹脂であるため、研磨後に酸素
プラズマ等で燃焼させることにより、被研磨膜表面から
完全に除去することが可能であり、更に実際の半導体装
置製造に必要な研磨速度を発現することができ、また傷
やディッシング、残留粒子のない研磨膜表面が得られる
ため、研磨粒子の残留による信頼性の低下や製品歩留ま
りの低下等の半導体装置製造における不良を引き起こす
ことがない半導体装置製造用研磨剤、及び該研磨剤を用
いる研磨方法を提供することができた。
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコンウエハー上に被覆した金属膜を
化学的機械研磨により研磨するための研磨剤であって、
上記金属膜を形成する金属と反応し水溶性の金属錯体を
形成する錯化剤を含有し、乳化重合により得られるビニ
ル化合物重合体樹脂粒子を含有する水性エマルジョンか
らなる半導体装置製造用研磨剤。 - 【請求項２】 錯化剤がフッ化アンモニウムである請求
項１記載の研磨剤。 - 【請求項３】 金属が少なくともアルミニウムを含有す
る請求項１記載の研磨剤。 - 【請求項４】 シリコンウエハー上に被覆した金属膜を
化学的機械研磨により研磨する研磨方法であって、研磨
剤として請求項１記載の研磨剤を用いる研磨方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32290497A JPH11162910A (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 半導体装置製造用研磨剤及び研磨方法 |
| TW087118527A TW425624B (en) | 1997-11-25 | 1998-11-06 | Metal polishing agent and process for polishing metal using same |
| SG1998004711A SG72887A1 (en) | 1997-11-25 | 1998-11-13 | Metal polishing agent and process for polishing metal using same |
| KR1019980049866A KR19990045441A (ko) | 1997-11-25 | 1998-11-20 | 금속 광택제 및 이를 이용한 금속의 광택 처리 방법 |
| EP98122108A EP0919602A1 (en) | 1997-11-25 | 1998-11-23 | Metal polishing agent and process for polishing metal using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32290497A JPH11162910A (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 半導体装置製造用研磨剤及び研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11162910A true JPH11162910A (ja) | 1999-06-18 |
Family
ID=18148928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32290497A Pending JPH11162910A (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 半導体装置製造用研磨剤及び研磨方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0919602A1 (ja) |
| JP (1) | JPH11162910A (ja) |
| KR (1) | KR19990045441A (ja) |
| SG (1) | SG72887A1 (ja) |
| TW (1) | TW425624B (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100427002B1 (ko) * | 1999-08-18 | 2004-04-13 | 제이에스알 가부시끼가이샤 | 화학 기계 연마용 수계 분산체 |
| US6800105B2 (en) | 2000-01-11 | 2004-10-05 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Abrasive for metal |
| JP2005322670A (ja) * | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Mitsui Chemicals Inc | 研磨用スラリー |
| JP2008034864A (ja) * | 2007-09-11 | 2008-02-14 | Jsr Corp | 化学機械研磨用水系分散体 |
| KR100919553B1 (ko) * | 2002-10-25 | 2009-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 연마제를 포함하지 않는 금속용 ｃｍｐ 용액 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3945964B2 (ja) * | 2000-06-01 | 2007-07-18 | 株式会社ルネサステクノロジ | 研磨剤、研磨方法及び半導体装置の製造方法 |
| US6568997B2 (en) | 2001-04-05 | 2003-05-27 | Rodel Holdings, Inc. | CMP polishing composition for semiconductor devices containing organic polymer particles |
| US6632259B2 (en) | 2001-05-18 | 2003-10-14 | Rodel Holdings, Inc. | Chemical mechanical polishing compositions and methods relating thereto |
| US6620215B2 (en) * | 2001-12-21 | 2003-09-16 | Dynea Canada, Ltd. | Abrasive composition containing organic particles for chemical mechanical planarization |
| US6811474B2 (en) | 2002-07-19 | 2004-11-02 | Cabot Microelectronics Corporation | Polishing composition containing conducting polymer |
| US7021993B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-04-04 | Cabot Microelectronics Corporation | Method of polishing a substrate with a polishing system containing conducting polymer |
| WO2010127937A1 (en) | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Basf Se | An aqueous metal polishing agent comprising a polymeric abrasiv containing pendant functional groups and its use in a cmp process |
| EP2427522B1 (en) | 2009-05-06 | 2017-03-01 | Basf Se | An aqueous polishing agent comprising solid polymer particles and two complexing agents and its use in a process for polishing patterned and unstructured metal surfaces |
| JP6004943B2 (ja) | 2010-02-24 | 2016-10-12 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ | 水性研磨剤及びグラフトコポリマー並びにそれらをパターン形成された及び構造化されていない金属表面の研磨プロセスに用いる使用 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3172008B2 (ja) * | 1993-09-17 | 2001-06-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| US5575885A (en) * | 1993-12-14 | 1996-11-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Copper-based metal polishing solution and method for manufacturing semiconductor device |
| US5688366A (en) * | 1994-04-28 | 1997-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Etching method, method of producing a semiconductor device, and etchant therefor |
| US6046110A (en) * | 1995-06-08 | 2000-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Copper-based metal polishing solution and method for manufacturing a semiconductor device |
-
1997
- 1997-11-25 JP JP32290497A patent/JPH11162910A/ja active Pending
-
1998
- 1998-11-06 TW TW087118527A patent/TW425624B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-11-13 SG SG1998004711A patent/SG72887A1/en unknown
- 1998-11-20 KR KR1019980049866A patent/KR19990045441A/ko not_active Withdrawn
- 1998-11-23 EP EP98122108A patent/EP0919602A1/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100427002B1 (ko) * | 1999-08-18 | 2004-04-13 | 제이에스알 가부시끼가이샤 | 화학 기계 연마용 수계 분산체 |
| US6800105B2 (en) | 2000-01-11 | 2004-10-05 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Abrasive for metal |
| KR100919553B1 (ko) * | 2002-10-25 | 2009-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 연마제를 포함하지 않는 금속용 ｃｍｐ 용액 |
| JP2005322670A (ja) * | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Mitsui Chemicals Inc | 研磨用スラリー |
| JP2008034864A (ja) * | 2007-09-11 | 2008-02-14 | Jsr Corp | 化学機械研磨用水系分散体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG72887A1 (en) | 2000-05-23 |
| EP0919602A1 (en) | 1999-06-02 |
| TW425624B (en) | 2001-03-11 |
| KR19990045441A (ko) | 1999-06-25 |
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