WO2017208667A1 - 研磨液、及び化学的機械的研磨方法 - Google Patents
研磨液、及び化学的機械的研磨方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2017208667A1 WO2017208667A1 PCT/JP2017/015979 JP2017015979W WO2017208667A1 WO 2017208667 A1 WO2017208667 A1 WO 2017208667A1 JP 2017015979 W JP2017015979 W JP 2017015979W WO 2017208667 A1 WO2017208667 A1 WO 2017208667A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- polishing liquid
- polishing
- group
- mass
- content
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
-
- 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
-
- 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
-
- H10P52/00—
-
- H10P95/04—
Definitions
- the present invention relates to a polishing liquid and a chemical mechanical polishing method.
- CMP chemical mechanical polishing
- a polishing liquid used in CMP for example, Patent Document 1 discloses a polishing characterized by containing “alcohol, abrasive grains, and water whose solubility in water is 0.5 to 8 wt% at a liquid temperature of 25 degrees. Liquid ".
- the inventor examined the polishing liquid described in Patent Document 1 and found that there was a problem that the abrasive grains contained in the polishing liquid were likely to aggregate when the polishing liquid was stored. It has also been clarified that when the polishing liquid is applied to CMP, defects are likely to occur on the polished surface of the object to be polished.
- the present invention is difficult to agglomerate abrasive grains (in other words, “having excellent stability over time”), and even when applied to CMP, defects (in other words, “scratch”) are present on the surface to be polished. It is an object of the present invention to provide a polishing liquid that does not easily occur. Another object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing method.
- the present inventor is a polishing solution for chemical mechanical polishing containing abrasive grains, an organic acid, and a predetermined alcohol A, which contains alcohol A.
- the present inventors have found that a polishing liquid whose amount is within a predetermined range can solve the above-mentioned problems, and completed the present invention. That is, it has been found that the above-described problem can be achieved by the following configuration.
- a polishing liquid for chemical mechanical polishing containing abrasive grains, an organic acid, and alcohol A, wherein alcohol A is selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, and isopropanol.
- a charge control agent is contained, and the charge control agent contains at least one selected from the group consisting of inorganic acids, ammonium salts of organic acids, and ammonium salts of inorganic acids, [1] or The polishing liquid according to [2].
- the amino acids are glycine, alanine, arginine, isoleucine, leucine, valine, phenylalanine, asparagine, glutamine, lysine, histidine, proline, tryptophan, aspartic acid, glutamic acid, serine, threonine, tyrosine, cysteine, methionine, and N-.
- the polishing liquid according to [6] which is at least one selected from the group consisting of methylglycine.
- the polishing liquid according to [6] or [7] which contains two or more amino acids.
- the azole compound different from the benzotriazole compound is at least one selected from the group consisting of 1,2,4-triazole compounds, pyrazole compounds, and imidazole compounds.
- a polishing liquid which has excellent temporal stability and hardly causes defects on the surface to be polished even when applied to CMP (hereinafter also referred to as “having the effect of the present invention”). can do.
- the present invention can also provide a chemical mechanical polishing method.
- a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
- a polishing liquid according to an embodiment of the present invention is a polishing liquid for chemical mechanical polishing containing abrasive grains, an organic acid, and an alcohol A, where the alcohol A is methanol, ethanol, 1 A polishing liquid which is at least one selected from the group consisting of propanol and isopropanol, and the content of alcohol A is 1.0 to 800 ppm by mass in the total mass of the polishing liquid.
- ppm intends parts per million.
- Alcohol A (Alc) One of the characteristic points of the polishing liquid is that the content of alcohol A is 1.0 to 800 ppm by mass in the total mass of the polishing liquid. If the content of alcohol A exceeds the upper limit, the absolute value of the zeta potential on the surface of the abrasive grains (particularly the surface of colloidal silica) decreases, and the abrasive grains tend to aggregate in the polishing liquid during storage. Is estimated to decrease. On the other hand, when the content of the alcohol A is less than the lower limit, when the polishing liquid is applied to CMP, defects are likely to occur on the surface to be polished of the object to be polished.
- the content of the alcohol A is 1.0 to 800 ppm by mass, preferably 1.0 to 750 ppm by mass, and more preferably 10 to 500 ppm by mass with respect to the total mass of the polishing liquid.
- the alcohol A is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, and isopropanol.
- 1 type may be used independently or 2 or more types may be used together.
- the total content of the two or more alcohols A is 1.0 to 800 ppm by mass, and the preferred range is as described above.
- the content of alcohol A in the polishing liquid is intended to be the content measured by the following method.
- the alcohol A content in the polishing liquid is measured using gas chromatography.
- the measurement conditions for gas chromatography are as follows.
- alcohol A content can be calculated
- the pH of the polishing liquid is not particularly limited, but is usually 1.0 to 14.0. Of these, 5.0 to 8.0 is more preferable. When the pH is 5.0 or more, a polishing liquid having better stability over time can be obtained, and even when the polishing liquid is applied to CMP, defects on the surface to be polished are less likely to occur. Although the mechanism by which this effect is obtained is not necessarily clear, for example, since the isoelectric point of the zeta potential on the surface of the colloidal silica is around pH 4.0, the pH of the polishing liquid is within the above range above the isoelectric point. The present inventor presumes that the abrasive grains are less likely to aggregate by adjusting to. On the other hand, if the pH is 8.0 or less, dishing is less likely to occur on the surface to be polished of the object to be polished when the polishing liquid is applied to CMP.
- the polishing liquid contains abrasive grains. It does not restrict
- the abrasive grains include inorganic abrasive grains such as silica, alumina, zirconia, ceria, titania, germania, and silicon carbide; and organic abrasive grains such as polystyrene, polyacryl, and polyvinyl chloride.
- silica particles are preferable as the abrasive grains in that the dispersion stability in the polishing liquid is excellent and the number of polishing scratches (scratches) generated by CMP is small.
- the silica particles are not particularly limited, and examples thereof include precipitated silica, fumed silica, and colloidal silica. Of these, colloidal silica is more preferable.
- the average primary particle diameter of the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 nm in that the polishing liquid has more excellent dispersion stability.
- the average primary particle size can be confirmed by a manufacturer's catalog or the like.
- Examples of commercially available abrasive grains include colloidal silica such as PL-1, PL-2, PL-3, PL-7, and PL-10H (all trade names are manufactured by Fuso Chemical Industries). It is done.
- the content of the abrasive grains is not particularly limited, and is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and preferably 10% by mass or less, based on the total mass of the polishing liquid, and 5% by mass or less. Is more preferable. Within the above range, a more excellent polishing rate can be obtained when the polishing liquid is applied to CMP.
- an abrasive grain may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. When two or more kinds of abrasive grains are used in combination, the total content is preferably within the above range.
- the content of the abrasive grains satisfies the following relationship with the content of the alcohol A. That is, the mass ratio of the alcohol A content to the abrasive content (alcohol A content / abrasive content; also referred to as “Alc / A” ratio) is 0.0001 to 1.5. Preferably, 0.01 to 0.08 is more preferable, and 0.1 to 0.7 is still more preferable. When the Alc / A ratio is 0.1 to 0.7, a better polishing rate can be obtained when the polishing liquid is applied to CMP.
- the polishing liquid contains an organic acid.
- the organic acid is a compound different from the oxidizing agent and charge adjusting agent described later, and has functions of promoting oxidation of the metal, adjusting the pH of the polishing liquid, and as a buffer.
- As the organic acid a water-soluble organic acid is preferable. It does not restrict
- organic acid examples include 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (hereinafter also referred to as “HEDP”), diethylenetriaminepentaacetic acid (hereinafter also referred to as “DTPA”), formic acid, acetic acid, propionic acid, Butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2 -Ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid,
- an amino acid is more preferable in that it has superior water solubility. It does not restrict
- amino acids include glycine, alanine ( ⁇ -alanine and / or ⁇ -alanine), arginine, isoleucine, leucine, valine, phenylalanine, asparagine, glutamine, lysine, histidine, proline, tryptophan, aspartic acid, glutamic acid, serine, Examples include threonine, tyrosine, cysteine, methionine, and N-methylglycine.
- glycine, ⁇ -alanine, ⁇ -alanine, L-aspartic acid, or methylglycine is preferable as the amino acid in that the polishing liquid has a more excellent effect of the present invention.
- / or methylglycine is more preferred.
- an amino acid may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
- polishing liquid contains a 2 or more types of amino acid at the point from which the polishing liquid which has the effect of this invention more excellent is obtained.
- the two or more amino acids are not particularly limited, and the above amino acids can be used in combination.
- glycine and alanine are used as two or more amino acids in that a superior polishing rate is obtained when the polishing liquid is applied to CMP, and dishing is less likely to occur on the surface to be polished.
- a combination of alanine and N-methylglycine or glycine and N-methylglycine is preferable.
- the content of the organic acid is not particularly limited and is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, still more preferably 1.0% by mass or more based on the total mass of the polishing liquid. 50 mass% or less is preferable, 25 mass% or less is more preferable, 20 mass% or less is further more preferable, and 10 mass% or less is especially preferable.
- the content of the organic acid is 0.1% by mass or more, a more excellent polishing rate can be obtained when the polishing liquid is applied to CMP. Further, when the content of the organic acid is 50% by mass or less, dishing is less likely to occur on the surface to be polished when the polishing liquid is applied to CMP.
- an organic acid may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
- the total content is preferably within the above range.
- the content of the organic acid preferably satisfies the following relationship with the content of the alcohol A. That is, the mass ratio of the alcohol A content to the organic acid content (alcohol A content / organic acid content; also referred to as “Alc / B” ratio) is 0.0001 to 0.2. Preferably, 0.0006 to 0.1 is more preferable, and 0.001 to 0.05 is still more preferable. When the Alc / B ratio is 0.001 to 0.05, a better polishing rate can be obtained when the polishing liquid is applied to CMP.
- the polishing liquid may contain components other than the above as optional components. Below, an arbitrary component is demonstrated.
- the polishing liquid may contain an anticorrosive agent. It is preferable that the anticorrosive agent has an action of controlling corrosion of the metal by adsorbing to the surface to be polished of the object to be polished to form a film.
- the anticorrosive agent is not particularly limited, and a known anticorrosive agent can be used, and among them, an azole compound is preferable.
- the azole compound means a compound containing a hetero five-membered ring containing one or more nitrogen atoms, and the number of nitrogen atoms is preferably 1 to 4.
- the azole compound may contain atoms other than nitrogen atoms as heteroatoms.
- guide_body intends the compound which has the substituent which the said heterocyclic 5-membered ring can contain.
- the azole compound examples include pyrrole skeleton, imidazole skeleton, pyrazole skeleton, isothiazole skeleton, isoxazole skeleton, triazole skeleton, tetrazole skeleton, imidazole skeleton, thiazole skeleton, oxazole skeleton, isoxazole skeleton, thiadiazole skeleton, and oxadiazole. Examples thereof include compounds having a skeleton and a tetrazole skeleton.
- the azole compound may be an azole compound containing a polycyclic structure containing a condensed ring in the skeleton.
- Examples of the azole compound containing a polycyclic structure include compounds containing an indole skeleton, a purine skeleton, an indazole skeleton, a benzimidazole skeleton, a carbazole skeleton, a benzoxazole skeleton, a benzothiazole skeleton, a benzothiadiazole skeleton, and a naphthimidazole skeleton. Is mentioned.
- the substituent that the azole compound may contain is not particularly limited, and examples thereof include a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom), an alkyl group (a linear, branched, or cyclic alkyl group, A polycyclic alkyl group such as an alkyl group or an active methine group may be included), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group (regarding the position of substitution), an acyl group, an alkoxycarbonyl group , Aryloxycarbonyl group, heterocyclic oxycarbonyl group, carbamoyl group (Examples of the carbamoyl group having a substituent include N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl
- a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom
- an alkyl group (a linear, branched or cyclic alkyl group, even a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group, An active methine group may be included), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or a heterocyclic group (regarding the position of substitution).
- active methine group means a methine group substituted with two electron-attracting groups.
- the “electron withdrawing group” is, for example, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a carbamoyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a sulfamoyl group, a trifluoromethyl group, a cyano group, a nitro group, or A carbonimidoyl group is intended.
- Two electron-withdrawing groups may be bonded to each other to form a cyclic structure.
- the term “salt” is intended to include cations such as alkali metals, alkaline earth metals, and heavy metals; organic cations such as ammonium ions and phosphonium ions.
- azole compound examples include 5-methylbenzotriazole, 5-aminobenzotriazole, benzotriazole, 5,6-dimethylbenzoatriazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 1,2, Examples include 4-triazole, 3,5-dimethylpyrazole, pyrazole, and imidazole.
- the content of the azole compound is preferably 0.001 to 1.6% by mass with respect to the total mass of the polishing liquid.
- an azole compound may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. When two or more azole compounds are used in combination, the total content is preferably within the above range. Among them, it is preferable to use two or more azole compounds in combination in that a polishing liquid having the better effect of the present invention can be obtained.
- each aspect of 2 or more types of azole compounds it is the same as that of the aspect of said azole compound.
- a benzotriazole compound compound containing a benzotriazole skeleton
- a compound different from the benzotriazole compound benzotriazole
- a polishing liquid having a better effect of the present invention can be obtained.
- a compound not containing a skeleton a compound not containing a skeleton
- the compound that does not contain the benzotriazole skeleton is not particularly limited, but includes a 1,2,4-triazole compound, a pyrazole compound, and an imidazole compound in that a polishing liquid having a better effect of the present invention can be obtained. It is preferably at least one selected from the group.
- the content of the anticorrosive (C) is preferably 0.001 to 1.6% by mass with respect to the total mass of the polishing liquid.
- an anticorrosive agent (C) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. When using together 2 or more types of anticorrosives (C), it is preferable that total content is in the said range.
- the content of the anticorrosive (C) preferably satisfies the following relationship with the content of the alcohol A. That is, the mass ratio of the content of the alcohol A to the content of the anticorrosive agent (alcohol A content / content of the anticorrosive agent; also referred to as “Alc / C” ratio) is preferably 0.004 or more, 0 .0045 or more is more preferable, 0.01 or more is further preferable, 0.03 or more is particularly preferable, 0.04 or more is most preferable, 30 or less is preferable, 25 or less is more preferable, and 5 or less is more preferable. When the Alc / C ratio is 0.01 or more, a better polishing rate can be obtained when the polishing liquid is applied to CMP.
- the Alc / C ratio is 0.04 or more, dishing is less likely to occur on the surface to be polished of the object to be polished when the polishing liquid is applied to CMP.
- the Alc / C ratio is 5 or less, dishing is less likely to occur on the surface of the object to be polished when the polishing liquid is supplied to CMP.
- the polishing liquid may contain an oxidizing agent. It does not restrict
- the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxide, nitric acid, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, and persulfate. Examples thereof include salts, dichromates, permanganates, ozone water, silver (II) salts, and iron (III) salts, and hydrogen peroxide is more preferable.
- An oxidizing agent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
- a polishing liquid having a better effect of the present invention when applied to CMP of a substrate (object to be polished) containing at least one layer selected from the group consisting of tungsten and a tungsten alloy, a polishing liquid having a better effect of the present invention can be obtained.
- the 1st oxidizing agent When using 2 or more types of oxidizing agents together, it is preferable to use together the 1st oxidizing agent with a higher oxidation-reduction potential, and the 2nd oxidizing agent (G) with a lower oxidation-reduction potential.
- a 1st oxidizing agent at least 1 sort (s) selected from the group which consists of hydrogen peroxide and a peroxide among the said oxidizing agents, for example is preferable, and hydrogen peroxide is more preferable.
- the second oxidizing agent for example, among the above oxidizing agents, iron (III) salts are preferable, and at least one selected from the group consisting of iron nitrate, iron phosphate, iron sulfate, and potassium ferricyanide is more preferable. Iron nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ) is more preferable.
- the content of the oxidizing agent is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 9.0% by mass with respect to the total mass of the polishing liquid.
- the content of the oxidizing agent is 0.1% by mass or more, a more excellent polishing rate can be obtained when the polishing liquid is applied to CMP.
- the content of the oxidizing agent is 9.0% by mass or less, dishing is less likely to occur on the surface to be polished when the polishing liquid is applied to CMP.
- it is preferable that total content is in the said range.
- the content of the oxidizing agent preferably satisfies the following relationship with the content of the alcohol A. That is, the mass ratio of the content of the alcohol A to the content of the oxidizing agent (the content of the alcohol A / the content of the oxidizing agent; also referred to as “Alc / D” ratio) is 0.000.5 or more. Preferably, 0.005 or more is more preferable, 0.04 or more is further preferable, 0.09 or less is preferable, and 0.07 or less is more preferable. When the Alc / D ratio is 0.005 or more, a better polishing rate can be obtained when the polishing liquid is applied to CMP.
- the Alc / D ratio is 0.04 or more, dishing is less likely to occur on the surface to be polished of the object to be polished when the polishing liquid is applied to CMP. Further, when the Alc / D ratio is 0.07 or less, a better polishing rate can be obtained when the polishing liquid is applied to CMP.
- the content of the second oxidizing agent preferably satisfies the following relationship with the content of the alcohol A. That is, the mass ratio of the content of the alcohol A to the content of the second oxidant (content of alcohol A / content of the second oxidant; also referred to as “Alc / G” ratio) is 0. 1 to 20 is preferable.
- the polishing liquid may contain a charge adjusting agent.
- the charge adjusting agent is not particularly limited, and a known charge adjusting agent can be used.
- the charge adjusting agent has actions such as adjusting the pH of the polishing liquid to the above range and / or adjusting the ionic strength of the polishing liquid to a desired range.
- Examples of the charge adjusting agent include acids, alkalis, and salt compounds.
- the charge control agent is at least one selected from the group consisting of an inorganic acid, an ammonium salt of an organic acid, and an ammonium salt of an inorganic acid, in that a polishing liquid having a better effect of the present invention can be obtained. It is preferable to contain.
- Examples of inorganic acids include sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid.
- Examples of the organic acid ammonium salt include ammonium benzoate and ammonium citrate.
- Examples of the inorganic acid ammonium salt include ammonium sulfate, ammonium hydrochloride, and ammonium nitrate.
- the content of the charge control agent is not particularly limited, but is preferably 0.5 mass ppm or more, more preferably 1 mass ppm or more, still more preferably 10 mass ppm or more, based on the total mass of the polishing liquid, and 2 mass%. The following is preferable and 1200 mass ppm or less is more preferable.
- the content of the charge adjusting agent is 10 mass ppm or more, defects are less likely to occur on the surface to be polished even when the polishing liquid is applied to CMP.
- a charge control agent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. When two or more kinds of charge control agents are used in combination, the total content is preferably within the above range.
- the content of the charge adjusting agent preferably satisfies the following relationship with the content of the alcohol A. That is, the mass ratio of the content of the alcohol A to the content of the charge control agent (ratio of the content of the alcohol A / the content of the charge control agent; also referred to as “Alc / E” ratio) is 0.005.
- the above is preferable, 0.1 or more is more preferable, 500 or less is preferable, 50 or less is more preferable, and less than 5 is still more preferable.
- the Alc / E ratio is 0.1 or more, a polishing liquid having better aging stability can be obtained, and when the polishing liquid is applied to CMP, a higher polishing rate can be obtained. Dishing is less likely to occur on the surface to be polished.
- the Alc / E ratio is 50 or less, defects are less likely to occur on the surface to be polished even when the polishing liquid is applied to CMP. Further, when the Alc / E ratio is less than 5, more excellent effects of the present invention can be obtained.
- the polishing liquid may contain a surfactant.
- the surfactant has an action of reducing the contact angle of the polishing liquid with respect to the surface to be polished, and the polishing liquid tends to wet and spread on the surface to be polished.
- the surfactant is not particularly limited, and a known surfactant selected from the group consisting of an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant, and the like may be used. it can.
- the anionic surfactant include carboxylic acid salts, sulfonic acid salts such as alkylbenzene sulfonic acids, sulfuric acid ester salts, and phosphoric acid ester salts.
- Examples of the cationic surfactant include aliphatic amine salts, aliphatic quaternary ammonium salts, benzalkonium chloride salts, benzethonium chloride, pyridinium salts, and imidazolinium salts.
- Examples of amphoteric surfactants include carboxybetaine type, aminocarboxylate, imidazolinium betaine, lecithin, and alkylamine oxide.
- Examples of the nonionic surfactant include an ether type, an ether ester type, an ester type, a nitrogen-containing type, a glycol type, a fluorine type surfactant, and a silicon type surfactant.
- the content of the surfactant is not particularly limited, but is preferably 0.00001 to 2.0% by mass, more preferably 0.0001 to 1.0% by mass with respect to the total mass of the polishing liquid, and 0.001 to 0.1 mass% is still more preferable.
- the surfactant content is in the range of 0.0001 to 1.0% by mass, a polishing liquid having a more excellent effect of the present invention can be obtained.
- surfactant may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. When using 2 or more types of surfactant together, it is preferable that total content is in the said range.
- the surfactant content preferably satisfies the following relationship with the content of the alcohol A. That is, the mass ratio of the content of the alcohol A to the content of the surfactant (content of alcohol A / content of surfactant; also referred to as “Alc / F” ratio) is 0.001 to 100. Is preferable, 0.002 to 80 is more preferable, and 0.005 to 50 is still more preferable. When the Alc / F ratio is within the above range, a polishing liquid having better defect performance can be obtained.
- the polishing liquid may contain a hydrophilic polymer (hereinafter also referred to as “water-soluble polymer”).
- hydrophilic polymers include polyglycols such as polyethylene glycol, alkyl ethers of polyglycols, polysaccharides such as polyvinyl alcohol A, polyvinyl pyrrolidone, and alginic acid, and carboxylic acid-containing polymers such as polymethacrylic acid and polyacrylic acid. , Polyacrylamide, polymethacrylamide, and polyethyleneimine.
- Specific examples of such a hydrophilic polymer include water-soluble polymers described in JP2009-88243A, paragraphs 0042 to 0044, and JP2007-194261A, paragraph 0026.
- the hydrophilic polymer is preferably a water-soluble polymer selected from polyacrylamide, polymethacrylamide, polyethyleneimine, and polyvinylpyrrolidone.
- polyacrylamide or polymethacrylamide those having a hydroxyalkyl group on a nitrogen atom (for example, N- (2-hydroxyethyl) acrylamide polymer) or those having a substituent having a polyalkyleneoxy chain are preferred, and the weight average The molecular weight is more preferably 2000 to 50000.
- polyethyleneimine those having a polyalkyleneoxy chain on the nitrogen atom are preferred, and those having a repeating unit represented by the following general formula are more preferred.
- n a number of 2 to 200 (in the case of a mixture, the average number thereof).
- Polyethyleneimine preferably has an HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value of 16 to 19.
- the content of the hydrophilic polymer is not particularly limited, but is preferably 0.00001 to 2.0 mass%, more preferably 0.0001 to 1.0 mass%, and more preferably 0.0001 to 2.0 mass% with respect to the total mass of the polishing liquid. 1.0% by mass is more preferable, and 0.001 to 0.1% by mass is particularly preferable.
- a hydrophilic polymer may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. Further, a surfactant and a hydrophilic polymer may be used in combination. When two or more hydrophilic polymers are used in combination, the total content is preferably within the above range.
- the polishing liquid may contain an organic solvent. It does not restrict
- the said organic solvent is a component different from the alcohol A already demonstrated.
- the organic solvent include ketone-based, ether-based, glycol ether-based, and amide-based solvents. More specifically, examples include acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, and acetonitrile. Of these, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, N-methylpyrrolidone and the like are more preferable.
- the content of the organic solvent is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 5.0% by mass, and more preferably 0.01 to 2.0% by mass with respect to the total mass of the polishing liquid.
- the organic solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. When two or more organic solvents are used in combination, the total content is preferably within the above range.
- the polishing liquid preferably contains water.
- the water contained in the polishing liquid is not particularly limited, but ion exchange water, pure water, or the like can be used.
- the water content is not particularly limited, but is preferably 90 to 99% by mass based on the total mass of the polishing liquid.
- the polishing liquid may contain a chelating agent (that is, a hard water softening agent) as necessary in order to reduce adverse effects such as mixed polyvalent metal ions.
- a chelating agent for example, a general-purpose hard water softening agent and / or an analogous compound thereof which are calcium and / or magnesium precipitation inhibitors can be used, and two or more of them may be used in combination as necessary.
- the content of the chelating agent may be an amount sufficient to sequester metal ions such as mixed polyvalent metal ions, and is preferably 0.001 to 2.0% by mass in the total mass of the polishing liquid, for example. .
- the method for producing the polishing liquid is not particularly limited, and a known production method can be used.
- a manufacturing method of polishing liquid the method of mixing an abrasive grain, organic acid, and alcohol A is mentioned, for example.
- other components such as an azole compound, an oxidizing agent, a charge adjusting agent, a surfactant agent, an organic solvent, water, and a chelating agent may be mixed.
- the order in particular of mixing is not restrict
- the aspect which prepares the mixture with which the abrasive grain and alcohol A were mixed previously, and adds another component with respect to the said mixture may be sufficient, and the mixture which mixed the abrasive grain and water beforehand is prepared. And the aspect which adds alcohol A and another component with respect to the said mixture may be sufficient.
- the method for setting the alcohol A to a predetermined amount with respect to the total mass of the polishing liquid is not particularly limited. As said method, you may add so that it may become a predetermined quantity with respect to the total mass of polishing liquid, for example.
- the mixing ratio of the raw materials is such that the total amount of alcohol A contained in the raw material is a predetermined amount with respect to the total mass of the polishing liquid. If the above is adjusted, the above polishing liquid can be produced.
- a method for producing a polishing liquid by adding an oxidizing agent for example, hydrogen peroxide
- an oxidizing agent for example, hydrogen peroxide
- a polishing liquid stock solution in which components other than an oxidizing agent are mixed in advance before the polishing liquid is produced.
- an oxidizing agent is mixed with a polishing liquid stock solution containing a predetermined component to obtain a polishing liquid. Therefore, the content of the oxidizing agent with respect to the total mass of the polishing liquid is controlled within a desired range. Cheap. This is because some oxidizing agents decompose over time and the content in the polishing liquid changes.
- the concentrated liquid of the polishing liquid containing a predetermined component is prepared, and at least one selected from the group consisting of an oxidant and water is added to the polishing liquid.
- a method for producing a polishing liquid having the following characteristics.
- a chemical mechanical polishing method including a step of moving the polishing body and the polishing pad relatively to polish the surface to be polished to obtain a polished target body (hereinafter also referred to as “polishing step”). Also referred to as “CMP method”.
- Examples of the object to be polished by the CMP method include an embodiment containing at least one layer selected from the group consisting of copper, copper alloy, tungsten, tungsten alloy, silicon nitride, and polysilicon.
- a barrier metal film (barrier metal layer) formed on the entire surface of an interlayer insulating film (interlayer insulating layer) having a recess, and a recess is embedded in the surface of the barrier metal film.
- a substrate is typically a semiconductor substrate, and is preferably an LSI having wiring made of copper metal and / or copper alloy, and the wiring is particularly preferably a copper alloy.
- a semiconductor device such as a wafer in which a conductive material film is formed on a substrate, a laminate in which a conductive material film is formed on an interlayer insulating film provided on a wiring formed on the substrate, etc. Mention may be made of all stages of material that require planarization in the manufacturing process.
- a copper alloy containing silver is preferable among the copper alloys.
- the copper content contained in the copper alloy is preferably 40% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less, and in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. Exhibits the most excellent effect on the layer.
- the substrate examples include those used in an 8-inch or 12-inch semiconductor wafer manufacturing process or a micromachine manufacturing process.
- the types include semiconductor silicon wafers, SOI (Silicon-On-Insulator) wafers, compound semiconductor sapphire substrates used for semiconductor lasers, and the like.
- SOI Silicon-On-Insulator
- compound semiconductor sapphire substrates used for semiconductor lasers, and the like.
- the target wafer to be subjected to CMP with the polishing liquid preferably has a diameter of 200 mm or more, and particularly preferably 300 mm or more.
- the interlayer insulating film preferably has a dielectric constant of 2.6 or less, and examples thereof include silicon nitride and polysilicon. Note that.
- the thickness of the interlayer insulating film can be appropriately adjusted depending on the upper and lower portions of the wiring in the multilayer wiring, or between generations (nodes).
- the barrier metal film is a film (layer) that is disposed between a conductor film (wiring) made of copper or a copper alloy provided on a semiconductor substrate and an interlayer insulating film to prevent copper diffusion.
- the material of the barrier gold layer film is preferably a low-resistance metal material, and specifically includes at least one selected from tantalum, tantalum compounds, titanium, titanium compounds, tungsten, tungsten compounds, and ruthenium. It is preferable that TiN, TiW, Ta, TaN, W, WN, or Ru is included.
- the thickness of the barrier metal film is preferably about 20 to 30 nm.
- the object to be polished used in the CMP method according to the above embodiment can be manufactured by, for example, the following method.
- an interlayer insulating film such as silicon nitride or polysilicon is laminated on a silicon substrate.
- a concave portion (substrate exposed portion) having a predetermined pattern is formed on the surface of the interlayer insulating film by a known means such as resist layer formation or etching to form an interlayer insulating film composed of convex portions and concave portions.
- tungsten, a tungsten compound, or the like is deposited by vapor deposition or CVD (chemical vapor deposition) as a barrier layer covering the interlayer insulating film along the surface irregularities.
- a conductive material layer (hereinafter referred to as a conductor layer) that covers the barrier layer so as to fill the recess, and has a laminated structure.
- a polished body is obtained.
- the thicknesses of the interlayer insulating film, the barrier layer, and the copper body layer are preferably about 0.01 to 2.0 ⁇ m, 1 to 100 nm, and 0.01 to 2.5 ⁇ m, respectively.
- the polishing apparatus capable of performing the CMP method is not particularly limited, and a known chemical mechanical polishing apparatus (hereinafter also referred to as “CMP apparatus”) can be used.
- CMP apparatus for example, a holder that holds an object to be polished (for example, a semiconductor substrate) having a surface to be polished and a polishing pad to which a polishing pad is attached (a motor that can change the number of revolutions is attached).
- a general CMP apparatus provided with a board can be used.
- Reflexion manufactured by Applied Materials
- polishing is preferably performed at a polishing pressure, that is, a pressure generated on the contact surface between the surface to be polished and the polishing pad of 3000 to 25000 Pa, and more preferably 6500 to 14000 Pa. .
- the polishing is preferably performed at a rotation speed of the polishing platen of 50 to 200 rpm, more preferably 60 to 150 rpm.
- the holder may be further rotated and / or swayed, the polishing platen may be rotated on a planetary surface, or the belt-like polishing pad may be elongated. It may be moved linearly in one direction.
- the holder may be in a fixed, rotating, or swinging state.
- polishing liquid supply method In the CMP method according to the above embodiment, the polishing liquid is continuously supplied to the polishing pad on the polishing surface plate by a pump or the like while the surface to be polished is polished. Although there is no restriction
- the aspect of the polishing liquid is as described above.
- Example 1 Each component shown below was mixed to prepare a chemical mechanical polishing liquid.
- Colloidal silica (average primary particle size: 35 nm, product name “PL3”, manufactured by Fuso Chemical Industries, applicable to abrasive grains) 0.1% by mass ⁇ Glycine (corresponds to organic acids and amino acids) 1.5% by mass ⁇ 5-methylbenzotriazole (corresponds to azole compound containing benzotriazole skeleton) 0.001% by mass ⁇ 3-amino-1,2,4-triazole (corresponds to a compound not containing a benzotriazole skeleton and a compound containing a 1,2,4-triazole skeleton) 0.2% by mass ⁇ Hydrogen peroxide (corresponds to oxidizing agent) 1.0% by mass ⁇ Ammonium nitrate (corresponds to charge control agent) 1000 mass ppm ⁇ Methanol (corresponding to alcohol A) 500ppm ⁇ Water (pure water) remaining
- Examples 2 to 54, Comparative Examples 1 to 5 Each component shown in Table 1, Table 2, Table 3, and Table 4 was mixed by the same method as in Example 1 to obtain each polishing liquid.
- each abbreviation in Table 1 shows the following compounds.
- “content” in Table 1 represents a value based on mass. The pH of each treatment solution was adjusted to the target pH by adding KOH / H 2 SO 4 .
- PL3 Cold silica, product name “PL3”, manufactured by Fuso Chemical Industries, average primary particle size: 35 nm, corresponding to abrasive grains
- Gly corresponds to glycine, organic acid and amino acid
- Ala corresponds to alanine, organic acid and amino acid
- Asp corresponds to aspartic acid, organic acid and amino acid
- NMG corresponds to N-methylglycine, organic acid and amino acid
- MaloA corresponds to malonic acid and organic acid
- 5-MBTA corresponds to 5-methylbenzotriazole, azole compound containing benzotriazole skeleton
- -BTA corresponds to benzotriazole, azole compound containing benzotriazole skeleton
- 5,6-DMBTA corresponds to 5,6-dimethylbenzotriazole, azole compound containing benzotriazole skeleton
- 5-ABTA corresponds to 5-aminobenzo
- Polishing device Reflexion (manufactured by Applied Materials) ⁇ Substance to be polished (wafer): (1) For polishing speed calculation; Copper: Blanket wafer with a diameter of 300 mm on which a Cu film having a thickness of 1.5 ⁇ m is formed on a silicon substrate Tungsten: Blanket wafer with a diameter of 300 mm on which a W film with a thickness of 0.2 ⁇ m is formed on a silicon substrate Silicon nitride: thickness on a silicon substrate 300 mm diameter blanket wafer polysilicon formed with a 1.5 ⁇ m silicon nitride film: 300 mm diameter blanket wafer formed with a 1.5 ⁇ m thick polysilicon film on a silicon substrate (2) For dishing evaluation; Copper: Copper wiring wafer (pattern wafer) with a diameter of 300 mm (mask pattern 754 C
- Polishing rate calculation The blanket wafer of (1) was polished for 60 seconds, and the metal film thickness before and after polishing was calculated from the electrical resistance value at 49 equally spaced locations on the wafer surface. The average value obtained by dividing by the value was used as the polishing rate and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Tables 1 to 4.
- the polishing rate is preferably C or more for practical use.
- ⁇ Tungsten (W) polishing rate A: The polishing rate is 250 nm / min or more. B: The polishing rate is 150 nm / min or more and less than 250 nm / min. C: The polishing rate is 50 nm / min or more and less than 150 nm / min. D: The polishing rate is less than 50 nm / min.
- SiN polishing rate A: The polishing rate is 30 nm / min or more. B: The polishing rate is 20 nm / min or more and less than 30 nm / min. C: The polishing rate is 10 nm / min or more and less than 20 nm / min. D: The polishing rate is less than 10 nm / min.
- D Dishing is more than 25 nm and 30 nm or less.
- E Dishing is more than 30 nm and 35 nm or less.
- F Dishing is more than 35 nm and 40 nm or less.
- G Dishing is more than 40 nm and 45 nm or less.
- H Dishing is over 45 nm.
- the polishing liquid of Example 1 contains 0.1% by mass of PL3 as abrasive grains (the same applies to the total mass of the polishing liquid), and 1.5% by mass of Gly as an organic acid.
- As an anticorrosive agent 5-MBTA and 3-AT are contained at 0.001% by mass and 0.2% by mass, respectively, H 2 O 2 is contained at 1.0% by mass as an oxidant, and Am is used as a charge control material.
- -Ni is contained in an amount of 1000 ppm by mass
- MeOH as an alcohol A is contained in an amount of 500 ppm by mass
- the balance is water.
- the pH is 7, and the content ratio of the content of alcohol A to each component is 0.50 for abrasive grains, 0.033 for organic acids, 0.25 for anticorrosives (total), oxidation 0.050 for the agent, 0.50 for the charge preparation agent, the zeta potential is ⁇ 45 mV, the stability over time is “A”, the Cu polishing rate is 375 nm / min, and the evaluation is “B”, The dishing was 17 nm, the evaluation was “B”, and the defect performance was “A”. The same applies to Table 2 and Tables 2 to 4.
- Example 55 In Example 1, except that ethanol was used instead of methanol, a polishing liquid according to Example 55 was prepared and evaluated in the same manner as described above. there were.
- Example 56 In Example 1, a polishing liquid according to Example 56 was prepared in the same manner except that 1-propanol was used instead of methanol, and the same evaluation as above was performed. It was a result.
- Example 57 In Example 1, except that isopropanol was used instead of methanol, a polishing liquid according to Example 57 was prepared and evaluated in the same manner as described above. there were.
- Example 58 Polishing according to Example 58 in the same manner as in Example 1, except that the abrasive grains were changed from PL3 to PL2 (colloidal silica, product name “PL2”, manufactured by Fuso Chemical Industries, average primary particle size: 25 nm). A liquid was prepared and evaluated in the same manner as described above. The evaluation result was the same as in Example 1.
- a polishing liquid for chemical mechanical polishing containing abrasive grains, organic acid, and alcohol A, where alcohol A is methanol, ethanol, 1-propanol, and isopropanol.
- the polishing liquids of Examples 1 to 41 which are at least one selected from the group consisting of, and the content of alcohol A is 1.0 to 800 ppm by mass in the total mass of the polishing liquid, have the desired effect. Had. On the other hand, the polishing liquids of Comparative Examples 1 to 4 did not have the desired effect.
- the polishing liquids of Examples 1, 3, and 4 in which the content ratio of alcohol A to organic acid is 0.001 to 0.05 is superior to the polishing liquid of Example 2 over time.
- polishing liquid had a higher polishing rate and dishing performance than the polishing liquid of Example 5.
- the polishing liquids of Examples 1, 39, and 40 in which the content of the charge adjusting agent is 10 to 1000 ppm by mass, are less defective when applied to CMP than the polishing liquid of Example 38. It was more suppressed.
- the polishing liquid had better temporal stability than the polishing liquid of Example 37, and the occurrence of defects was further suppressed when applied to CMP.
- polishing liquids of Examples 3, 4, 1, 5, 40, and 39 in which the content ratio of alcohol A to the charge adjusting agent is 0.1 to 50 are compared with the polishing liquid of Example 41.
- the occurrence of defects was further suppressed.
- the polishing liquid had better temporal stability than the polishing liquid of Example 38, and the occurrence of defects was further suppressed when applied to CMP.
- the polishing liquids of Examples 11, 1, and 12 having a pH of 5.0 to 8.0 have superior temporal stability compared to the polishing liquid of Example 10, and CMP When applied to, the occurrence of defects was further suppressed.
- the polishing liquid had better dishing performance than the polishing liquid of Example 13.
- the polishing liquids of Examples 1 and 15 having an organic acid content of 1.0 to 20% by mass had a superior polishing rate compared to the polishing liquid of Example 14.
- the polishing liquid had better dishing performance than the polishing liquid of Example 16.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
Abstract
Description
CMPに用いられる研磨液として、例えば特許文献1には、「水への溶解度が液温25度で0.5~8重量%であるアルコール、砥粒及び水を含有することを特徴とする研磨液。」が記載されている。
また、本発明は、化学的機械的研磨方法を提供することも課題とする。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
[2] 有機酸に対するアルコールAの含有質量比が、0.001~0.05である、[1]に記載の研磨液。
[3] 更に、電荷調整剤を含有し、電荷調整剤が、無機酸、有機酸のアンモニウム塩、及び無機酸のアンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含有する、[1]又は[2]に記載の研磨液。
[4] 電荷調整剤の含有量が、研磨液の全質量に対して、10~1000質量ppmである、[3]に記載の研磨液。
[5] 電荷調整剤に対するアルコールAの含有質量比が、0.1~50である、[3]又は[4]に記載の研磨液。
[6] 有機酸が、アミノ酸である、[1]~[5]のいずれかに記載の研磨液。
[7] アミノ酸が、グリシン、アラニン、アルギニン、イソロイシン、ロイシン、バリン、フェニルアラニン、アスパラギン、グルタミン、リジン、ヒスチジン、プロリン、トリプトファン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、トレオニン、チロシン、システイン、メチオニン、及びN-メチルグリシンからなる群から選択される少なくとも1種である、[6]に記載の研磨液。
[8] 2種以上のアミノ酸を含有する、[6]又は[7]に記載の研磨液。
[9] 研磨液のpHが、5.0~8.0である、[1]~[8]のいずれかに記載の研磨液。
[10] 更に酸化剤を含有する、[1]~[9]のいずれかに記載の研磨液。
[11] 酸化剤を2種以上含有する、[10]に記載の研磨液。
[12] 更に2種以上のアゾール化合物を含有する、[1]~[11]のいずれかに記載の研磨液。
[13] 2種以上のアゾール化合物が、ベンゾトリアゾール化合物と、ベンゾトリアゾール化合物とは異なるアゾール化合物と、を含有する[12]に記載の研磨液。
[14] ベンゾトリアゾール化合物とは異なるアゾール化合物が、1,2,4-トリアゾール化合物、ピラゾール化合物、及びイミダゾール化合物からなる群から選択される少なくとも1種である、[13]に記載の研磨液。
[15] 有機酸の含有量が、研磨液の全質量に対して、1.0~20質量%である、[1]~[14]のいずれかに記載の研磨液。
[16] 砥粒がコロイダルシリカである、[1]~[15]のいずれかに記載の研磨液。
[17] 研磨定盤に取り付けられた研磨パッドに、[1]~[16]のいずれかに記載の研磨液を供給しながら、被研磨体の被研磨面を研磨パッドに接触させ、研磨体、及び研磨パッドを相対的に動かして被研磨面を研磨して研磨済み被研磨体を得る工程を含有する、化学的機械的研磨方法。
[18] 被研磨体が銅、銅合金、タングステン、タングステン合金、窒化シリコン、及びポリシリコンからなる群から選択される少なくとも1種の層を含有する、[17]に記載の化学的機械的研磨方法。
また、本発明によれば、化学的機械的研磨方法も提供することができる。
なお、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様に基づいてなされるもので、本発明はそのような実施態様に限定されない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明の一の実施態様に係る研磨液は、砥粒と、有機酸と、アルコールAと、を含有する化学的機械的研磨用の研磨液であって、アルコールAが、メタノール、エタノール、1-プロパノール、及びイソプロパノールからなる群から選択される少なくとも1種であり、アルコールAの含有量が、研磨液の全質量中、1.0~800質量ppmである、研磨液である。なお、本明細書においてppmとは、百万分率(parts per million)を意図する。
上記研磨液の特徴点の一つとして、アルコールAの含有量が、研磨液の全質量中、1.0~800質量ppmである点が挙げられる。
アルコールAの含有量が上限値超であると、砥粒表面(特にコロイダルシリカの表面)のゼータ電位の絶対値が下がり、保管中に研磨液中で砥粒が凝集し易くなり、経時安定性が低下するものと推測される。
一方、上記アルコールAの含有量が下限値未満であると、研磨液をCMPに適用すると、被研磨体の被研磨面に欠陥が発生しやすい。
なお、アルコールAとしては1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上のアルコールAを併用する場合には、2種以上のアルコールAの合計含有量が1.0~800質量ppmであり、その好適範囲は上記のとおりである。
研磨液中のアルコールA含有量の測定は、ガスクロマトグラフィーを用いて行う。ガスクロマトグラフィーの測定条件は以下のとおりである。なお、研磨液の各成分の配合比が明らかな場合には、研磨液の全質量に対するアルコールA配合比から、アルコールA含有量を求め上記測定に代えることがきる。
・昇温条件:初期温度40℃、昇温速度10℃/分で250℃まで昇温
・キャピラリーカラム:Agilent J&B GCカラム DB-WAX、60m×0.25mm(内径)、膜厚:0.25μm
・キャリアガス流速:ヘリウム 1.0mL/分
・注入口温度:250℃
・水素炎イオン検出器温度:300℃
上記研磨液のpHは特に制限されないが、通常1.0~14.0が好ましい。なかでも、5.0~8.0がより好ましい。
pHが5.0以上であると、より優れた経時安定性を有する研磨液が得られ、かつ、研磨液をCMPに適用した場合にも、被研磨面に欠陥がより発生しにくい。この効果が得られる機序は必ずしも明らかではないが、例えば、コロイダルシリカの表面のゼータ電位の等電点はpH4.0付近であるため、研磨液のpHを上記等電点より大きい上記範囲内に調整することで、砥粒がより凝集しにくくなったものと本発明者は推測している。
一方、pHが8.0以下であると、研磨液をCMPに適用した場合に、被研磨体の被研磨面にディッシングがより発生しにくい。
上記研磨液は、砥粒を含有する。砥粒としては特に制限されず、公知の砥粒を用いることができる。
砥粒としては例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、セリア、チタニア、ゲルマニア、及び炭化珪素等の無機物砥粒;ポリスチレン、ポリアクリル、及びポリ塩化ビニル等の有機物砥粒が挙げられる。なかでも、研磨液中での分散安定性が優れる点、及びCMPにより発生する研磨傷(スクラッチ)の発生数の少ない点で、砥粒としてはシリカ粒子が好ましい。
シリカ粒子としては特に制限されず、例えば、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、及びコロイダルシリカ等が挙げられる。なかでも、コロイダルシリカがより好ましい。
上記砥粒の市販品としては、例えば、コロイダルシリカとして、PL-1、PL-2、PL-3、PL-7、及びPL-10H等(いずれも商品名、扶桑化学工業社製)が挙げられる。
なお、砥粒は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の砥粒を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
Alc/A比が、0.1~0.7であると、研磨液をCMPに適用した場合、より優れた研磨速度が得られる。
上記研磨液は、有機酸を含有する。有機酸は、後述する酸化剤及び電荷調整剤とは異なる化合物であり、金属の酸化促進、研磨液のpH調整、及び緩衝剤としての作用を有する。
有機酸としては、水溶性の有機酸が好ましい。
有機酸としては、特に制限されず、公知の有機酸を用いることができる。
有機酸としては、例えば、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸(以下、「HEDP」ともいう。)、ジエチレントリアミン五酢酸(以下、「DTPA」ともいう。)、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2-メチル酪酸、n-ヘキサン酸、3,3-ジメチル酪酸、2-エチル酪酸、4-メチルペンタン酸、n-ヘプタン酸、2-メチルヘキサン酸、n-オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、及びイミノ二酢酸等が挙げられる。
アミノ酸としては特に制限されず、公知のアミノ酸を用いることができる。
アミノ酸としては、例えば、グリシン、アラニン(α-アラニン及び/又はβ-アラニン)、アルギニン、イソロイシン、ロイシン、バリン、フェニルアラニン、アスパラギン、グルタミン、リジン、ヒスチジン、プロリン、トリプトファン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、トレオニン、チロシン、システイン、メチオニン、及びN-メチルグリシン等が挙げられる。
なかでも、研磨液がより優れた本発明の効果を有する点で、アミノ酸としては、グリシン、α-アラニン、β-アラニン、L-アスパラギン酸、又はメチルグリシン(N-メチルグリシン)が好ましく、グリシン、及び/又はメチルグリシンがより好ましい。
また、アミノ酸は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上のアミノ酸を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
なかでも、より優れた本発明の効果を有する研磨液が得られる点で、研磨液は2種以上のアミノ酸を含有することが好ましい。
2種以上のアミノ酸としては特に制限されず、上記のアミノ酸を組み合わせて用いることができる。なかでも、研磨液をCMPに適用した際、より優れた研磨速度が得られ、かつ被研磨体の被研磨面にディッシングがより発生しにくい点で、2種以上のアミノ酸としては、グリシンとアラニン、アラニンとN-メチルグリシン、グリシンとN-メチルグリシンの組み合わせが好ましい。
有機酸の含有量が、0.1質量%以上だと、研磨液をCMPに適用した場合、より優れた研磨速度が得られる。また、有機酸の含有量が50質量%以下だと、研磨液をCMPに適用した場合、被研磨面にディッシングがより発生しにくい。
有機酸の含有量が、研磨液の全質量に対して1.0~20質量%だと、より優れた本発明の効果を有する研磨液が得られる。
なお、有機酸は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の有機酸を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
Alc/B比が、0.001~0.05であると、研磨液をCMPに適用した場合、より優れた研磨速度が得られる。
上記研磨液は、上記以外の成分を任意成分として含有してもよい。以下では任意成分について説明する。
上記研磨液は、防食剤を含有してもよい。
防食剤は、被研磨体の被研磨面に吸着して皮膜を形成し、金属の腐食を制御する作用を有することが好ましい。防食剤としては特に制限されず、公知の防食剤を用いることができるが、なかでも、アゾール化合物が好ましい。
本明細書において、アゾール化合物とは、窒素原子を1個以上含有する複素五員環を含有する化合物のことを意図し、窒素原子数としては1~4個が好ましい。また、アゾール化合物は窒素原子以外の原子をヘテロ原子として含有してもよい。
また、上記誘導体は、上記複素五員環が含有しうる置換基を有する化合物を意図する。
上記アゾール化合物としては、上記の骨格に更に縮合環を含有する多環構造を含有するアゾール化合物であってもよい。上記多環構造を含有するアゾール化合物としては例えば、インドール骨格、プリン骨格、インダゾール骨格、ベンゾイミダゾール骨格、カルバゾール骨格、ベンゾオキサゾール骨格、ベンゾチアゾール骨格、ベンゾチアジアゾール骨格、及びナフトイミダゾール骨格を含有する化合物等が挙げられる。
なかでも、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又は沃素原子)、アルキル基(直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はヘテロ環基(置換する位置は問わない)が好ましい。
なお、アゾール化合物は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上のアゾール化合物を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
なかでもより優れた本発明の効果を有する研磨液が得られる点で、2種以上のアゾール化合物を併用することが好ましい。なお、2種以上のアゾール化合物のそれぞれの態様としては上記のアゾール化合物の態様と同様である。
なお、防食剤(C)は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の防食剤(C)を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
Alc/C比が0.01以上であると、研磨液をCMPに適用した際、より優れた研磨速度が得られる。また、Alc/C比が0.04以上であると、研磨液をCMPに適用した際、被研磨体の被研磨面にディッシングがより発生しにくい。
一方、Alc/C比が、5以下であると、研磨液をCMPに提供した際、被研磨体の被研磨面にディッシングがより発生しにくい。
上記研磨液は、酸化剤を含有してもよい。酸化剤としては特に制限されず、公知の酸化剤を用いることができる。
酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水、銀(II)塩、及び鉄(III)塩等が挙げられ、過酸化水素がより好ましい。酸化剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
なかでも、タングステン及びタングステン合金からなる群から選択される少なくとも1種の層を含有する基板(被研磨体)のCMPに適用した場合に、より優れた本発明の効果を有する研磨液が得られる点で、酸化剤は2種以上併用することが好ましい。
第一の酸化剤としては、例えば、上記酸化剤のうち、過酸化水素及び過酸化物からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、過酸化水素がより好ましい。
第二の酸化剤としては、例えば、上記酸化剤のうち、鉄(III)塩が好ましく、硝酸鉄、リン酸鉄、硫酸鉄、及びフェリシアン化カリウムからなる群から選択される少なくとも1種がより好ましく、硝酸鉄(Fe(NO3)3)が更に好ましい。
酸化剤の含有量が0.1質量%以上だと、研磨液をCMPに適用した場合に、より優れた研磨速度が得られる。
酸化剤の含有量が9.0質量%以下だと、研磨液をCMPに適用した場合に、被研磨面にディッシングがより発生しにくい。
なお、2種以上の酸化剤を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
Alc/D比が0.005以上だと、研磨液をCMPに適用した際、より優れた研磨速度が得られる。また、Alc/D比が0.04以上だと、研磨液をCMPに適用した際、被研磨体の被研磨面にディッシングがより発生しにくい。また、Alc/D比が、0.07以下だと、研磨液をCMPに適用した際、より優れた研磨速度が得られる。
上記研磨液は、電荷調整剤を含有してもよい。電荷調整剤としては特に制限されず、公知の電荷調整剤を用いることができる。電荷調整剤は、研磨液のpHを上記範囲に調整する、及び/又は研磨液のイオン強度を所望の範囲に調整する、等の作用を有する。
電荷調整剤としては、例えば、酸、アルカリ、及び塩化合物等が挙げられる。なかでも、より優れた本発明の効果を有する研磨液が得られる点で、電荷調整剤は無機酸、有機酸のアンモニウム塩、及び無機酸のアンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。
無機酸としては、例えば、硫酸、塩酸、及び硝酸等が挙げられる。
また、有機酸のアンモニウム塩としては、例えば、安息香酸アンモニウム、及びクエン酸アンモニウム等が挙げられる。
また、無機酸のアンモニウム塩としては、例えば、硫酸アンモニウム、塩酸アンモニウム、及び硝酸アンモニウム等が挙げられる。
電荷調整剤の含有量が10質量ppm以上だと、研磨液をCMPに適用した場合にも、被研磨面に欠陥がより発生しにくい。
また、電荷調整剤の含有量が1000ppm以下だと、研磨液はより優れた経時安定性を有し、研磨液をCMPに適用した際、より優れた研磨速度が得られ、かつ、被研磨体の被研磨面にディッシングがより発生しにくい。
なお、電荷調整剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の電荷調整剤を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
Alc/E比が0.1以上だと、より優れた経時安定性を有する研磨液が得られ、かつ、研磨液をCMPに適用した際、より優れた研磨速度が得られ、被研磨体の被研磨面にディッシングがより発生しにくい。
また、Alc/E比が50以下だと、研磨液をCMPに適用した場合にも、被研磨面に欠陥がより発生しにくい。
また、Alc/E比が5未満だと、より優れた本発明の効果が得られる。
上記研磨液は界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤は、研磨液の被研磨面に対する接触角を低下させる作用を有し、研磨液が被研磨面に濡れ広がりやすくなる。
界面活性剤としては特に制限されず、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、及び非イオン界面活性剤等からなる群から選択される公知の界面活性剤を用いることができる。
陰イオン界面活性剤としては、例えば、カルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸等のスルホン酸塩、硫酸エステル塩、及びリン酸エステル塩等が挙げられる。
陽イオン界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、及びイミダゾリニウム塩等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、カルボキシベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、及びアルキルアミンオキサイド等が挙げられる。
非イオン界面活性剤としては、例えば、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型、グリコール型、フッ素系界面活性剤、及びシリコン系界面活性剤等が挙げられる。
界面活性剤の含有量が0.0001~1.0質量%の範囲内であると、より優れた本発明の効果を有する研磨液が得られる。
なお界面活性剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の界面活性剤を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
Alc/F比が上記範囲内だと、より優れた欠陥性能を有する研磨液が得られる。
上記研磨液は、親水性ポリマー(以下、「水溶性高分子」ともいう。)を含有してもよい。
親水性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレングリコール等のポリグリコール類、ポリグリコール類のアルキルエーテル、ポリビニルアルコールA、ポリビニルピロリドン、アルギン酸等の多糖類、ポリメタクリル酸、及びポリアクリル酸等のカルボン酸含有ポリマー、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、及びポリエチレンイミン等が挙げられる。そのような親水性ポリマーの具体例としては、特開2009-88243号公報0042~0044段落、特開2007-194261号公報0026段落に記載されている水溶性高分子が挙げられる。
また、ポリエチレンイミンはHLB(Hydrophile-Lipophile Balance)値が16~19であるものを用いることが好ましい。
親水性ポリマーは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。更に界面活性剤と親水性ポリマーとを併用してもよい。2種以上の親水性ポリマーを併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
上記研磨液は有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤としては特に制限されず、公知の有機溶剤を用いることができる。なかでも、水溶性の有機溶剤が好ましい。
なお、上記有機溶剤は、既に説明したアルコールAとは異なる成分である。
有機溶剤としては、例えば、ケトン系、エーテル系、グリコールエーテル系及びアミド系溶剤等が挙げられる。
より具体的には、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、及びアセトニトリル等が挙げられる。
なかでも、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、及びN-メチルピロリドン等がより好ましい。
なお有機溶剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の有機溶剤を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
上記研磨液は、水を含有することが好ましい。上記研磨液が含有する水としては、特に制限されないが、イオン交換水、又は純水等を用いることができる。
水の含有量としては特に制限されないが、研磨液の全質量中、通常90~99質量%が好ましい。
上記研磨液は、混入する多価金属イオンなどの悪影響を低減させるために、必要に応じてキレート剤(即ち、硬水軟化剤)を含有していてもよい。
キレート剤としては、例えば、カルシウム及び/又はマグネシウムの沈澱防止剤である汎用の硬水軟化剤及び/又はその類縁化合物を用いることができ、必要に応じてこれらを2種以上併用してもよい。
キレート剤の含有量としては混入する多価金属イオンなどの金属イオンを封鎖するのに充分な量であればよく、例えば、研磨液の全質量中、0.001~2.0質量%が好ましい。
上記研磨液の製造方法としては特に制限されず、公知の製造方法を用いることができる。研磨液の製造方法としては、例えば、砥粒と、有機酸と、アルコールAと、を混合する方法が挙げられる。この際、他の成分、例えば、アゾール化合物、酸化剤、電荷調整剤、界面活性剤化剤、有機溶剤、水、及びキレート剤を混合してもよい。
なお、上記各成分を混合する際には、それぞれを混合する順序は特に制限されない。例えば、砥粒と、アルコールAとが予め混合された混合物を準備し、上記混合物に対してその他の成分を加える態様であってもよいし、砥粒と、水とを予め混合した混合物を準備し、上記混合物に対してアルコールAその他の成分を加える態様であってもよい。
アルコールAを研磨液の全質量に対して所定の量とする方法については特に制限されない。上記方法としては、例えば、研磨液の全質量に対して所定の量となるよう加えてもよい。また、各成分を含有する原材料がアルコールAをも予め含有している場合、原材料に含有されるアルコールAの合計量が、研磨液の全質量に対して所定の量となるよう原材料の混合比率等を調整すれば、上記研磨液を製造することができる。
本発明の一の実施態様に係る化学的機械的研磨方法は、研磨定盤に取り付けられた研磨パッドに、上記研磨液を供給しながら、被研磨体の被研磨面を研磨パッドに接触させ、研磨体、及び研磨パッドを相対的に動かして被研磨面を研磨して研磨済み被研磨体を得る工程(以下、「研磨工程」ともいう。)を含有する、化学的機械的研磨方法(以下「CMP方法」ともいう。)である。
上記CMP方法により研磨される被研磨体としては、銅、銅合金、タングステン、タングステン合金、窒化シリコン、及びポリシリコンからなる群から選択される少なくとも1種の層を含有する態様が挙げられる。
上記被研磨体としては、例えば、凹部を有する層間絶縁膜(層間絶縁層)の表面に一面に形成されたバリア金属膜(バリア金属層)と、バリア金属膜の表面に凹部が埋まるように形成された銅又は銅合金からなる導体膜(導体層)と、を有する基板である。このような基板は、典型的には半導体基板であり、銅金属及び/又は銅合金からなる配線を持つLSIであることが好ましく、特に配線が銅合金であることが好ましい。
被研磨体としては、基板上に導電性材料膜が形成されたウェハ、基板上に形成された配線上に設けられた層間絶縁膜上に導電性材料膜が形成された積層体等、半導体デバイス製造工程において平坦化を必要とする全ての段階の材料を挙げることができる。
基板の例としては、8インチ若しくは12インチ半導体用ウェハ製造工程、又はマイクロマシン製造工程に用いられるものが挙げられる。その種類としては、半導体用シリコンウェハ、SOI(Silicon-On-Insulator)ウェハ、又は半導体レーザ等に使用される化合物半導体のサファイヤ基板等も含まれる。他には、高分子のフィルム基板上に配線パターンを形成した後、そのパターン形成面を平坦化する用途にも用いられる。
研磨液でCMPを行う対象ウェハは、直径が200mm以上であることが好ましく、特には300mm以上が好ましい。
層間絶縁膜としては、誘電率が2.6以下の特性を有するものであることが好ましく、例えば、窒化ケイ素又はポリシリコン等が挙げられる。なお。層間絶縁膜の厚さは、多層配線における配線の上部と下部、又は世代間(ノード)により適宜調整可能である。
バリア金属膜とは、半導体基板上に設けられる銅又は銅合金からなる導体膜(配線)と層間絶縁膜との間に配置されて銅の拡散を防ぐための膜(層)である。
バリア金層膜の材料としては、低抵抗のメタル材料であることが好ましく、具体的には、タンタル、タンタル化合物、チタン、チタン化合物、タングステン、タングステン化合物、及びルテニウムから選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、TiN、TiW、Ta、TaN、W、WN、又は、Ruを含むことがより好ましい。なお、バリア金属膜の厚さとしては、20~30nm程度とすることが好ましい。
まず、シリコンの基板上に窒化ケイ素、又はポリシリコン等の層間絶縁膜を積層する。次いで、レジスト層形成、エッチング等の公知の手段によって、層間絶縁膜表面に所定パターンの凹部(基板露出部)を形成して凸部と凹部とからなる層間絶縁膜とする。この層間絶縁膜上に、表面の凸凹に沿って層間絶縁膜を被覆するバリア層として、タングステン、又はタングステン化合物等を蒸着又はCVD(chemical vapor deposition)等により成膜する。更に、凹部を充填するようにバリア層を被覆する導電性物質層(以下、導体層という。)として銅及び/又は銅合金を、蒸着、めっき、又はCVD等により形成して積層構造を有する被研磨体を得る。層間絶縁膜、バリア層及び銅体層の厚さは、それぞれ0.01~2.0μm、1~100nm、0.01~2.5μm程度が好ましい。
上記CMP方法を実施できる研磨装置としては、特に制限されず、公知の化学的機械的研磨装置(以下「CMP装置」ともいう、)を用いることができる。
CMP装置としては、例えば、被研磨面を有する被研磨体(例えば、半導体基板等)を保持するホルダーと、研磨パッドを貼り付けた(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)研磨定盤と、を備える一般的なCMP装置を用いることができる。市販品としては、例えば、Reflexion(アプライド・マテリアルズ社製)を用いることができる。
上記実施態様に係るCMP方法では、研磨圧力、即ち、被研磨面と研磨パッドとの接触面に生ずる圧力が3000~25000Paで研磨を行うことが好ましく、6500~14000Paで研磨を行うことがより好ましい。
上記実施態様に係るCMP方法では、研磨定盤の回転数が50~200rpmで研磨を行うことが好ましく、60~150rpmで研磨を行うことがより好ましい。
なお、研磨体及び研磨パッドを相対的に動かすために、更にホルダーを回転及び/又は揺動させてもよいし、研磨定盤を遊星回転させてもよいし、ベルト状の研磨パッドを長尺方向の一方向に直線状に動かしてもよい。なお、ホルダーは固定、回転、又は揺動のいずれの状態でもよい。これらの研磨方法は、研磨体及び研磨パッドを相対的に動かすのであれば、被研磨面及び/又は研磨装置により適宜選択できる。
上記実施態様に係るCMP方法では、被研磨面を研磨する間、研磨定盤上の研磨パッドに研磨液をポンプ等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。なお、研磨液の態様については上記のとおりである。
下記に示す各成分を混合し、化学的機械的研磨液を調製した。
・コロイダルシリカ(平均一次粒子径:35nm、製品名「PL3」、扶桑化学工業社製、砥粒に該当する。) 0.1質量%
・グリシン(有機酸、かつアミノ酸に該当する。) 1.5質量%
・5-メチルベンゾトリアゾール(ベンゾトリアゾール骨格を含有するアゾール化合物に該当する。) 0.001質量%
・3-アミノ-1,2,4-トリアゾール(ベンゾトリアゾール骨格を含有しない化合物、かつ1,2,4-トリアゾール骨格を含有する化合物に該当する。) 0.2質量%
・過酸化水素(酸化剤に該当する。) 1.0質量%
・硝酸アンモニウム(電荷調整剤に該当する。) 1000質量ppm
・メタノール(アルコールAに該当する) 500ppm
・水(純水) 残部
表1、表2、表3及び表4にした各成分を、実施例1と同様の方法により、混合し、各研磨液を得た。なお、表1中の各略号は、以下の化合物等を示す。なお、表1中の「含有量」は質量基準での値を表す。各処理液のpHはKOH/H2SO4を添加し、目的pHに調整した。
・PL3(コロイダルシリカ、製品名「PL3」、扶桑化学工業社製、平均一次粒子径:35nm、砥粒に該当する。)
・Gly(グリシン、有機酸かつアミノ酸に該当する。)
・Ala(アラニン、有機酸かつアミノ酸に該当する。)
・Asp(アスパラギン酸、有機酸かつアミノ酸に該当する。)
・NMG(N-メチルグリシン、有機酸かつアミノ酸に該当する。)
・MaloA(マロン酸、有機酸に該当する。)
・5-MBTA(5-メチルベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有するアゾール化合物に該当する。)
・BTA(ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有するアゾール化合物に該当する。)
・5,6-DMBTA(5,6-ジメチルベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有するアゾール化合物に該当する。)
・5-ABTA(5-アミノベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有するアゾール化合物に該当する。)
・3-AT(3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有しないアゾール化合物、かつ1,2,4-トリアゾール骨格を含有するアゾール化合物に該当する。)
・Triaz(1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有しないアゾール化合物、かつ1,2,4-トリアゾール骨格を含有するアゾール化合物に該当する。)
・3,5-DP(3,5-ジメチルピラゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有しないアゾール化合物に該当する。)
・Pyraz(ピラゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有しないアゾール化合物、かつピラゾール骨格を含有するピラゾール化合物に該当する。)
・Imidaz(イミダゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有しないアゾール化合物、かつイミダゾール骨格を含有するアゾール化合物に該当する。)
・5-ATZ(5-アミノテトラゾール、ベンゾトリアゾール骨格を含有しないアゾール化合物に該当する。)
・Am-Ni(硝酸アンモニウム、電荷調整剤に該当する。)
・Am-Bz(安息香酸アンモニウム、電荷調整剤に該当する。)
・Am-Ci(クエン酸三アンモニウム、電荷調整剤に該当する。)
・RE-610(製品名「Rhodafac RE-610」、Rhodia社製、界面活性剤に該当する。)
・MD-20(製品名「Surfynol MD-20」、エア・プロダクト社製、界面活性剤に該当する。)
・A43-NQ(製品名「Takesurf-A43-NQ」、竹本油脂社製、アニオン界面活性剤に該当する。)
・S-465(製品名「Surfynol465」、Airproduct社製、ノニオン界面活性剤に該当する。)
・DBSH(ドデシルベンゼンスルホン酸、界面活性剤に該当する。)
・MeOH(メタノール、アルコールAに該当する。)
・HEDP(1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、有機酸に該当する。)
・DTPA(ジエチレントリアミン五酢酸、有機酸に該当する。)
・PHEAA:N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミドポリマー (重量平均分子量 20000、親水性ポリマーに該当する。)
・PEIEO:下記で表される繰り返し単位を有するエチレンオキシ鎖を有するポリエチレンイミン、HLB値18、n数:20(親水性ポリマーに該当する。)
調製した各研磨液の凝集状態の変化を、タービスキャン(セイシン企業社製:タービスキャンMA2000)を用いて測定した。すなわち、調製直後の研磨液の透過光強度と、40℃の恒温器で2週間保管した後の研磨液の透過光強度を測定し、結果を以下の基準により評価した。結果を表1~4に示した。なお、実用上C以上が好ましい。
A:保管前後の透過光強度の変化が、1%以下である。
B:保管前後の透過光強度の変化が、1%超、3%以下である。
C:保管前後の透過光強度の変化が、3%超、5%以下である。
D:保管前後の透過光強度の変化が、5%超である。
各研磨液を用いてBLANKETのCuウェハを研磨し、研磨後のCuウェハを純水洗浄し、その後乾燥させた。乾燥後のCuウェハを光学顕微鏡を用いて観察し、下記の評価基準に基づいてCuウェハの被研磨面の状態を評価した。結果を表1~4に示した。なお、実用上C以上が好ましい。
A:欠陥総数(欠陥個数/Cuウェハ)が3個以下である
B:欠陥総数が4個以上、5個以下である
C:欠陥総数が6個以上、10個以下である
D:欠陥総数が11個以上、20個以下である
E:欠陥総数が21個以上である
調製した各研磨液における砥粒の表面電位(ゼータ電位)をゼータ電位計(大塚電子社製、ELSZ-2000ZS)を用いて測定した。結果を表1~4に示した。
以下の条件で研磨液を研磨パッドに供給しながら研磨を行い、研磨速度及びディッシングの評価を行った。
・研磨装置:Reflexion(アプライド・マテリアルズ社製)
・被研磨体(ウェハ):
(1)研磨速度算出用;
銅:シリコン基板上に厚み1.5μmのCu膜を形成した直径300mmのブランケットウェハ
タングステン:シリコン基板上に厚み0.2μmのW膜を形成した直径300mmのブランケットウェハ
窒化ケイ素:シリコン基板上に厚み1.5μmの窒化ケイ素膜を形成した直径300mmのブランケットウェハ
ポリシリコン:シリコン基板上に厚み1.5μmのポリシリコン膜を形成した直径300mmのブランケットウェハ
(2)ディッシング評価用;
・銅:直径300mmの銅配線ウェハ(パターンウェハ)(マスクパターン754CMP(ATDF社))
・タングステン:直径300mmのタングステン配線ウェハ(パターンウェハ)(マスクパターン754CMP(ATDF社))
・窒化ケイ素:直径300mmの窒化ケイ素配線ウェハ(パターンウェハ)(マスクパターン754CMP(ATDF社))
・ポリシリコン:直径300mmのポリシリコン配線ウェハ(パターンウェハ)(マスクパターン754CMP(ATDF社))
・研磨パッド:IC1010(ロデール社製)
・研磨条件;
研磨圧力(被研磨面と研磨パッドとの接触圧力):1.5psi(なお、本明細書においてpsiとは、pound-force per square inch;重量ポンド毎平方インチを意図し、1psi=6894.76Paを意図する。)
研磨液供給速度:200ml/min
研磨定盤回転数:110rpm
研磨ヘッド回転数:100rpm
研磨速度の算出:(1)のブランケットウェハを60秒間研磨し、ウェハ面上の均等間隔の49箇所に対し、研磨前後での金属膜厚を電気抵抗値から換算して求め、それらを研磨時間で割って求めた値の平均値を研磨速度とし、以下の基準に従って評価した。結果は表1~4に示した。なお、研磨速度としては、実用上、C以上が好ましい。
・銅(Cu)研磨速度:
A:研磨速度が400nm/min以上である。
B:研磨速度が300nm/min以上、400nm/min未満である。
C:研磨速度が200nm/min以上、300nm/min未満である。
D:研磨速度が200nm/min未満である。
A:研磨速度が250nm/min以上である。
B:研磨速度が150nm/min以上、250nm/min未満である。
C:研磨速度が50nm/min以上、150nm/min未満である。
D:研磨速度が50nm/min未満である。
A:研磨速度が30nm/min以上である。
B:研磨速度が20nm/min以上、30nm/min未満である。
C:研磨速度が10nm/min以上、20nm/min未満である。
D:研磨速度が10nm/min未満である。
A:研磨速度が100nm/min以上である。
B:研磨速度が70nm/min以上、100nm/min未満である。
C:研磨速度が40nm/min以上、70nm/min未満である。
D:研磨速度が40nm/min未満である。
A:ディッシングが15nm以下である。
B:ディッシングが15nm超、20nm以下である。
C:ディッシングが20nm超、25nm以下である。
D:ディッシングが25nm超、30nm以下である。
E:ディッシングが30nm超、35nm以下である。
F:ディッシングが35nm超、40nm以下である。
G:ディッシングが40nm超、45nm以下である。
H:ディッシングが45nm超である。
上記は、(表1)その2、表2~4についても同様である。
実施例1において、メタノールに代えてエタノールを用いたこと以外は同様にして、実施例55に係る研磨液を作製し、上記と同様の評価を行ったところ、実施例1と同様の評価結果であった。
実施例1において、メタノールに代えて1-プロパノールを用いたこと以外は同様にして、実施例56に係る研磨液を作製し、上記と同様の評価を行ったところ、実施例1と同様の評価結果であった。
実施例1において、メタノールに代えてイソプロパノールを用いたこと以外は同様にして、実施例57に係る研磨液を作製し、上記と同様の評価を行ったところ、実施例1と同様の評価結果であった。
実施例1において、砥粒をPL3からPL2(コロイダルシリカ、製品名「PL2」、扶桑化学工業社製、平均一次粒子径:25nm。)に変えた以外は同様にして、実施例58に係る研磨液を作製し、上記と同様の評価を行ったところ、実施例1と同様の評価結果であった。
一方、比較例1~4の研磨液は所望の効果を有していなかった。
また、有機酸に対するアルコールAの含有質量比が、0.001~0.05である、実施例1、3、4の研磨液は、実施例2の研磨液と比較して、より優れた経時安定性を有しており、かつ、CMPに適用した際、欠陥の発生がより抑制されていた。また、より優れた研磨速度及びディッシング性能を有していた。
上記研磨液は、実施例5の研磨液と比較して、より優れた研磨速度及びディッシング性能を有していた。
また、電荷調整剤の含有量が10~1000質量ppmである、実施例1、39及び40の研磨液は、実施例38の研磨液と比較して、CMPに適用した際、欠陥の発生がより抑制されていた。一方、上記研磨液は、実施例37の研磨液と比較して、より優れた経時安定性を有し、かつ、CMPに適用した際、欠陥の発生がより抑制されていた。
また、電荷調整剤に対するアルコールAの含有質量比が、0.1~50である、実施例3、4、1、5、40、及び39の研磨液は、実施例41の研磨液と比較してより優れた経時安定性を有し、かつ、CMPに適用した際、欠陥の発生がより抑制されていた。また、より優れた研磨速度を有していた。一方、上記研磨液は、実施例38の研磨液と比較して、より優れた経時安定性を有し、かつ、CMPに適用した際、欠陥の発生がより抑制されていた。
また、pHが5.0~8.0である、実施例11、1、及び12の研磨液は、実施例10の研磨液と比較してより優れた経時安定性を有し、かつ、CMPに適用した際、欠陥の発生がより抑制されていた。一方、上記研磨液は、実施例13の研磨液と比較してより優れたディッシング性能を有していた。
また、有機酸の含有量が、1.0~20質量%である、実施例1及び15の研磨液は、実施例14の研磨液と比較して、より優れた研磨速度を有していた。一方上記研磨液は、実施例16の研磨液と比較してより優れたディッシング性能を有していた。
Claims (18)
- 砥粒と、有機酸と、アルコールAと、を含有する化学的機械的研磨用の研磨液であって、
前記アルコールAが、メタノール、エタノール、1-プロパノール、及びイソプロパノールからなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記アルコールAの含有量が、前記研磨液の全質量中、1.0~800質量ppmである、研磨液。 - 前記有機酸に対する前記アルコールAの含有質量比が、0.001~0.05である、請求項1に記載の研磨液。
- 更に、電荷調整剤を含有し、前記電荷調整剤が、無機酸、有機酸のアンモニウム塩、及び無機酸のアンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含有する、請求項1又は2に記載の研磨液。
- 前記電荷調整剤の含有量が、前記研磨液の全質量に対して、10~1000質量ppmである、請求項3に記載の研磨液。
- 前記電荷調整剤に対する前記アルコールAの含有質量比が、0.1~50である、請求項3又は4に記載の研磨液。
- 前記有機酸が、アミノ酸である、請求項1~5のいずれか一項に記載の研磨液。
- 前記アミノ酸が、グリシン、アラニン、アルギニン、イソロイシン、ロイシン、バリン、フェニルアラニン、アスパラギン、グルタミン、リジン、ヒスチジン、プロリン、トリプトファン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、トレオニン、チロシン、システイン、メチオニン、及びN-メチルグリシンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項6に記載の研磨液。
- 2種以上の前記アミノ酸を含有する、請求項6又は7に記載の研磨液。
- 前記研磨液のpHが、5.0~8.0である、請求項1~8のいずれか一項に記載の研磨液。
- 更に酸化剤を含有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の研磨液。
- 前記酸化剤を2種以上含有する、請求項10に記載の研磨液。
- 更に2種以上のアゾール化合物を含有する、請求項1~11のいずれか一項に記載の研磨液。
- 前記2種以上のアゾール化合物として、ベンゾトリアゾール化合物と、ベンゾトリアゾール化合物とは異なるアゾール化合物と、を含有する請求項12に記載の研磨液。
- 前記ベンゾトリアゾール化合物とは異なるアゾール化合物が、1,2,4-トリアゾール化合物、ピラゾール化合物、及びイミダゾール化合物からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項13に記載の研磨液。
- 前記有機酸の含有量が、前記研磨液の全質量に対して、1.0~20質量%である、請求項1~14のいずれか一項に記載の研磨液。
- 前記砥粒がコロイダルシリカである、請求項1~15のいずれか一項に記載の研磨液。
- 研磨定盤に取り付けられた研磨パッドに、請求項1~16のいずれか一項に記載の研磨液を供給しながら、被研磨体の被研磨面を前記研磨パッドに接触させ、前記被研磨体、及び前記研磨パッドを相対的に動かして前記被研磨面を研磨して研磨済み被研磨体を得る工程を含有する、化学的機械的研磨方法。
- 前記被研磨体が銅、銅合金、タングステン、タングステン合金、窒化シリコン、及びポリシリコンからなる群から選択される少なくとも1種の層を含有する、請求項17に記載の化学的機械的研磨方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018520714A JP6652638B2 (ja) | 2016-06-03 | 2017-04-21 | 研磨液、及び化学的機械的研磨方法 |
| KR1020187033523A KR102298238B1 (ko) | 2016-06-03 | 2017-04-21 | 연마액, 및 화학적 기계적 연마 방법 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016111500 | 2016-06-03 | ||
| JP2016-111500 | 2016-06-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017208667A1 true WO2017208667A1 (ja) | 2017-12-07 |
Family
ID=60478343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2017/015979 Ceased WO2017208667A1 (ja) | 2016-06-03 | 2017-04-21 | 研磨液、及び化学的機械的研磨方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6652638B2 (ja) |
| KR (1) | KR102298238B1 (ja) |
| TW (3) | TWI798176B (ja) |
| WO (1) | WO2017208667A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022517044A (ja) * | 2018-12-31 | 2022-03-03 | シーエムシー マテリアルズ,インコーポレイティド | タングステンcmp用組成物 |
| US20220267643A1 (en) * | 2019-08-08 | 2022-08-25 | Basf Se | Compositions for tungsten etching inhibition |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003036705A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-01 | Asahi Glass Company, Limited | Polishing compound, method for production thereof and polishing method |
| JP2005519479A (ja) * | 2002-03-05 | 2005-06-30 | 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 | メタノール−含有シリカ−ベースのcmp組成物 |
| JP2006019740A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Dongjin Semichem Co Ltd | 化学的機械的研磨スラリー組成物 |
| JP2010045258A (ja) * | 2008-08-15 | 2010-02-25 | Fujifilm Corp | 金属用研磨液、及び化学的機械的研磨方法 |
| WO2010093011A1 (ja) * | 2009-02-16 | 2010-08-19 | 日立化成工業株式会社 | 銅研磨用研磨剤及びそれを用いた研磨方法 |
| JP2014216368A (ja) * | 2013-04-23 | 2014-11-17 | 旭硝子株式会社 | 研磨剤および研磨方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3845345B2 (ja) | 2002-08-12 | 2006-11-15 | 新日本製鐵株式会社 | 熱間スラブの幅大圧下方法 |
| US7514363B2 (en) * | 2003-10-23 | 2009-04-07 | Dupont Air Products Nanomaterials Llc | Chemical-mechanical planarization composition having benzenesulfonic acid and per-compound oxidizing agents, and associated method for use |
| EP1899111A2 (en) * | 2005-06-06 | 2008-03-19 | Advanced Technology Materials, Inc. | Integrated chemical mechanical polishing composition and process for single platen processing |
| JP5344136B2 (ja) * | 2008-11-11 | 2013-11-20 | Jsr株式会社 | 化学機械研磨用水系分散体、および該分散体の調製方法、ならびに半導体装置の化学機械研磨方法 |
| KR101380098B1 (ko) * | 2009-07-16 | 2014-04-01 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | 팔라듐 연마용 cmp 연마액 및 연마 방법 |
| US8883031B2 (en) * | 2009-08-19 | 2014-11-11 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | CMP polishing liquid and polishing method |
-
2017
- 2017-04-21 JP JP2018520714A patent/JP6652638B2/ja active Active
- 2017-04-21 WO PCT/JP2017/015979 patent/WO2017208667A1/ja not_active Ceased
- 2017-04-21 KR KR1020187033523A patent/KR102298238B1/ko active Active
- 2017-05-09 TW TW106115275A patent/TWI798176B/zh active
- 2017-05-09 TW TW113131305A patent/TW202449094A/zh unknown
- 2017-05-09 TW TW112108175A patent/TW202323469A/zh unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003036705A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-01 | Asahi Glass Company, Limited | Polishing compound, method for production thereof and polishing method |
| JP2005519479A (ja) * | 2002-03-05 | 2005-06-30 | 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 | メタノール−含有シリカ−ベースのcmp組成物 |
| JP2006019740A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Dongjin Semichem Co Ltd | 化学的機械的研磨スラリー組成物 |
| JP2010045258A (ja) * | 2008-08-15 | 2010-02-25 | Fujifilm Corp | 金属用研磨液、及び化学的機械的研磨方法 |
| WO2010093011A1 (ja) * | 2009-02-16 | 2010-08-19 | 日立化成工業株式会社 | 銅研磨用研磨剤及びそれを用いた研磨方法 |
| JP2014216368A (ja) * | 2013-04-23 | 2014-11-17 | 旭硝子株式会社 | 研磨剤および研磨方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022517044A (ja) * | 2018-12-31 | 2022-03-03 | シーエムシー マテリアルズ,インコーポレイティド | タングステンcmp用組成物 |
| JP7545984B2 (ja) | 2018-12-31 | 2024-09-05 | シーエムシー マテリアルズ リミティド ライアビリティ カンパニー | タングステンcmp用組成物 |
| US20220267643A1 (en) * | 2019-08-08 | 2022-08-25 | Basf Se | Compositions for tungsten etching inhibition |
| US12378439B2 (en) * | 2019-08-08 | 2025-08-05 | Basf Se | Compositions for tungsten etching inhibition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102298238B1 (ko) | 2021-09-06 |
| KR20180135029A (ko) | 2018-12-19 |
| JPWO2017208667A1 (ja) | 2019-05-16 |
| TWI798176B (zh) | 2023-04-11 |
| JP6652638B2 (ja) | 2020-02-26 |
| TW202449094A (zh) | 2024-12-16 |
| TW201742898A (zh) | 2017-12-16 |
| TW202323469A (zh) | 2023-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI769219B (zh) | 研磨液、研磨液的製造方法、研磨液原液、研磨液原液收容體、化學機械研磨方法 | |
| JP5140469B2 (ja) | 金属用研磨液、及び化学的機械的研磨方法 | |
| KR102169835B1 (ko) | 연마액, 화학적 기계적 연마 방법 | |
| CN101356628A (zh) | 用于对金属膜进行平坦化的高通量化学机械抛光组合物 | |
| CN101230238A (zh) | 金属抛光液和使用该金属抛光液的抛光方法 | |
| JP2009260304A (ja) | 金属用研磨液、及び研磨方法 | |
| JP2013138053A (ja) | 研磨用組成物 | |
| WO2017212874A1 (ja) | 研磨液、化学的機械的研磨方法 | |
| JP6620597B2 (ja) | Cmp研磨液及び研磨方法 | |
| JP6876687B2 (ja) | 研磨液、研磨液の製造方法、研磨液原液、及び化学的機械的研磨方法 | |
| WO2015151673A1 (ja) | 研磨用組成物 | |
| WO2012133561A1 (ja) | 研磨用組成物および研磨方法 | |
| JP6652638B2 (ja) | 研磨液、及び化学的機械的研磨方法 | |
| KR102767720B1 (ko) | 화학적 기계적 연마를 위한 통합형 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 | |
| JP5305606B2 (ja) | 金属用研磨液及び研磨方法 | |
| JP2017163148A (ja) | スクラッチ低減剤及びスクラッチ低減方法 | |
| JP2010010575A (ja) | 金属用研磨液及びそれを用いた化学的機械的研磨方法 | |
| JP2008060460A (ja) | 金属研磨方法 | |
| JP2012212723A (ja) | 研磨用組成物および研磨方法 | |
| TW202546158A (zh) | 用於金屬化學機械平坦化(cmp)研磨組合物的腐蝕抑制劑 | |
| JP2007088302A (ja) | 金属用研磨液及び化学的機械的研磨方法 | |
| JP2012253076A (ja) | 研磨用組成物および研磨方法 | |
| TW202334371A (zh) | 拋光組成物及使用彼之拋光方法 | |
| JP2008078221A (ja) | 金属用研磨液 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20187033523 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2018520714 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17806227 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17806227 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |