JP4900565B2 - Chemical mechanical polishing method - Google Patents
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Description
本発明は、化学機械研磨方法に関する。更に詳しくは、特に銅又は銅合金を配線材料とする半導体装置の製造において、余剰の配線材料を効率的に除去し、かつ高品位の被研磨面を与えることができる化学機械研磨方法に関する。 The present invention relates to a chemical mechanical polishing method. More particularly, the present invention relates to a chemical mechanical polishing method capable of efficiently removing excess wiring material and providing a high-quality polished surface, particularly in the manufacture of a semiconductor device using copper or a copper alloy as a wiring material.
本発明は、化学機械研磨方法に関する。更に詳しくは、特に銅又は銅合金を配線材料とする半導体装置の製造において、余剰の配線材料を効率的に除去し、かつ高品位の被研磨面を与えることができる化学機械研磨方法に関する。 The present invention relates to a chemical mechanical polishing method. More particularly, the present invention relates to a chemical mechanical polishing method capable of efficiently removing excess wiring material and providing a high-quality polished surface, particularly in the manufacture of a semiconductor device using copper or a copper alloy as a wiring material.
半導体装置は、近年更なる高密度化が要求されており、形成される配線の微細化が益々進んでいる。半導体装置における配線の更なる微細化を達成することができる技術として、「ダマシン法」と称される方法が注目されている。この方法は、絶縁材料等に形成された溝等に配線となるべき金属材料を埋め込んだ後、化学機械研磨により余剰な配線材料を除去することによって所望の配線を形成するものである。この方法においては、研磨工程の効率化、高スループット化という観点から、高い研磨速度が求められる。 In recent years, semiconductor devices have been demanded to have higher density, and miniaturization of formed wirings is progressing more and more. As a technique capable of achieving further miniaturization of wiring in a semiconductor device, a method called “damascene method” has attracted attention. This method forms a desired wiring by embedding a metal material to be a wiring in a groove or the like formed in an insulating material or the like, and then removing excess wiring material by chemical mechanical polishing. In this method, a high polishing rate is required from the viewpoint of increasing the efficiency of the polishing process and increasing the throughput.
ところで、ダマシン配線の形成時に、配線部分が過剰に研磨されることにより、凹状の形状となる場合がある。このような凹状の配線形状は、「ディッシング」又は「エロージョン」と呼ばれ、半導体装置製造の歩留まりを低下させてしまう点から好ましくない。また、研磨の際に「スクラッチ」と呼ばれるひっかき傷状の表面欠陥等を生じることがあり、同様に半導体装置製造の歩留まりを低下させる場合がある。 By the way, when the damascene wiring is formed, the wiring portion may be excessively polished, resulting in a concave shape. Such a concave wiring shape is called “dishing” or “erosion” and is not preferable because it reduces the yield of semiconductor device manufacturing. Further, a scratch-like surface defect called “scratch” or the like may occur during polishing, which may similarly reduce the yield of semiconductor device manufacturing.
更に、化学機械研磨工程後に、配線上の砥粒残りや絶縁膜上の異物残りが問題になる場合もあり、或いは配線部分が腐食される「コロージョン」と呼ばれる現象が発生することもあり、これらも半導体装置製造の歩留まりに大きく影響することが知られている。 Furthermore, after the chemical mechanical polishing process, residual abrasive grains on the wiring and residual foreign matter on the insulating film may become a problem, or a phenomenon called “corrosion” in which the wiring portion is corroded may occur. It is also known that the yield of semiconductor device manufacturing is greatly affected.
上記ディッシングやエロージョンを抑制して被研磨面の表面平坦性を向上し、また、スクラッチやコロージョンの発生を抑制するために、種々の化学機械研磨用水系分散体が提案されている。 In order to improve the surface flatness of the surface to be polished by suppressing the dishing and erosion, and to suppress the generation of scratches and corrosion, various chemical mechanical polishing aqueous dispersions have been proposed.
例えば、特開平10−163141号公報には、研磨剤、水及び鉄化合物からなる組成物がディッシング抑制に効果があることが開示されている。また、特開2000−160141号公報には、研磨剤、α−アラニン、過酸化水素及び水からなる組成物がディッシング及びエロージョンの抑制に有効であり、平滑性に優れた被研磨面が得られる旨が開示されている。更に、特開平10−44047号公報には、化学機械研磨用水系分散体に界面活性剤を配合すると、被研磨面の平滑性に効果がある旨が記載されている。 For example, JP-A-10-163141 discloses that a composition comprising an abrasive, water and an iron compound is effective in suppressing dishing. In JP-A-2000-160141, a composition comprising an abrasive, α-alanine, hydrogen peroxide and water is effective in suppressing dishing and erosion, and a polished surface having excellent smoothness can be obtained. The effect is disclosed. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-44047 describes that the addition of a surfactant to the chemical mechanical polishing aqueous dispersion has an effect on the smoothness of the polished surface.
しかし、現実の化学機械研磨工程においては、被研磨面の表面平坦性の向上や表面欠陥の発生の抑制とともに、高い研磨速度が求められており、これらを両立できる化学機械研磨用水系分散体に関する検討は、ほとんどなされていない。
本発明は、表面平坦性に優れ、表面欠陥の発生が抑制された高品位の被研磨面が得られ、かつ高い研磨速度を示す化学機械研磨方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a chemical mechanical polishing method that provides a high-quality polished surface with excellent surface flatness and suppressed generation of surface defects and exhibits a high polishing rate.
上記課題は、本発明の一態様にかかる化学機械研磨方法によって達成される。 The above object is achieved by the chemical mechanical polishing method according to one embodiment of the present invention.
本発明の一態様にかかる化学機械研磨方法は、
第一研磨工程と、該第一研磨工程よりも研磨速度の遅い第二研磨工程とを連続して行うことにより、被研磨面を化学機械的に研磨することを含み、
前記第一研磨工程及び前記第二研磨工程で使用する化学機械研磨用水系分散体が、水系分散体(I)と水溶液(II)の混合物であり、
前記第一研磨工程と前記第二研磨工程とで、前記水系分散体(I)と前記水溶液(II)との混合比を変更することにより、研磨速度を変更する。
A chemical mechanical polishing method according to one embodiment of the present invention includes:
Including chemically polishing the surface to be polished by continuously performing the first polishing step and the second polishing step having a lower polishing rate than the first polishing step,
The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the first polishing step and the second polishing step is a mixture of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II),
In the first polishing step and the second polishing step, the polishing rate is changed by changing the mixing ratio of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II).
上記化学機械研磨方法において、
前記水系分散体(I)が(A)砥粒及び(B)キノリン酸を含有し、
前記水溶液(II)が(C)研磨速度向上剤を含有し、かつ、
前記第一研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、前記第二研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすことができる。
In the chemical mechanical polishing method,
The aqueous dispersion (I) contains (A) abrasive grains and (B) quinolinic acid,
The aqueous solution (II) contains (C) a polishing rate improver, and
The supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-1), and the aqueous dispersion in the second polishing step. When the supply amount of the body (I) is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2), the following relationship can be satisfied.
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2)
この場合、前記水系分散体(I)が、更に(D)酸化剤を含有することができる。また、この場合、前記水溶液(II)が、更に(D)酸化剤を含有することができる。
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
In this case, the aqueous dispersion (I) can further contain (D) an oxidizing agent. In this case, the aqueous solution (II) can further contain (D) an oxidizing agent.
また、上記化学機械研磨方法において、
前記水系分散体(I)が(A)砥粒及び(D)酸化剤を含有し、
前記水溶液(II)が(B)キノリン酸を含有し、かつ、
前記第一研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、前記第二研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすことができる。
In the chemical mechanical polishing method,
The aqueous dispersion (I) contains (A) abrasive grains and (D) an oxidizing agent,
The aqueous solution (II) contains (B) quinolinic acid, and
The supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-1), and the aqueous dispersion in the second polishing step. When the supply amount of the body (I) is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2), the following relationship can be satisfied.
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2)
また、上記化学機械研磨方法において、
前記水系分散体(I)が(A)砥粒及び(B’)複素環を有する化合物(ただし、キノリン酸を除く。)を含有し、
前記水溶液(II)が(C)研磨速度向上剤及び(D)酸化剤を含有し、かつ、
前記第一研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、前記第二研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすことができる。
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
In the chemical mechanical polishing method,
The aqueous dispersion (I) contains (A) abrasive grains and (B ′) a compound having a heterocyclic ring (excluding quinolinic acid),
The aqueous solution (II) contains (C) a polishing rate improver and (D) an oxidizing agent, and
The supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-1), and the aqueous dispersion in the second polishing step. When the supply amount of the body (I) is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2), the following relationship can be satisfied.
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2)
また、上記化学機械研磨方法において、
前記水系分散体(I)が(A)砥粒、(B’)複素環を有する化合物(ただし、キノリン酸を除く。)及び(D)酸化剤を含有し、
前記水溶液(II)が(C)研磨速度向上剤を含有し、かつ、
前記第一研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、前記第二研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすことができる。
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
In the chemical mechanical polishing method,
The aqueous dispersion (I) contains (A) abrasive grains, (B ′) a compound having a heterocyclic ring (excluding quinolinic acid) and (D) an oxidizing agent,
The aqueous solution (II) contains (C) a polishing rate improver, and
The supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-1), and the aqueous dispersion in the second polishing step. When the supply amount of the body (I) is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2), the following relationship can be satisfied.
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2) S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
上記化学機械研磨方法によれば、表面平坦性に優れ、表面欠陥の発生が抑制された高品位の被研磨面が得られ、かつ高い研磨速度を達成できる。 According to the chemical mechanical polishing method, a high-quality polished surface with excellent surface flatness and suppressed generation of surface defects can be obtained, and a high polishing rate can be achieved.
1.化学機械研磨方法
本発明の一実施形態の化学機械研磨方法は、第一研磨工程と、該第一研磨工程よりも研磨速度の遅い第二研磨工程とを連続して行うことにより、被研磨面を化学機械的に研磨することを含み、
前記第一研磨工程及び前記第二研磨工程で使用する化学機械研磨用水系分散体が、水系分散体(I)と水溶液(II)の混合物であり、
前記第一研磨工程と前記第二研磨工程とで、前記水系分散体(I)と前記水溶液(II)との混合比を変更することにより、研磨速度を変更する。
1. Chemical mechanical polishing method A chemical mechanical polishing method according to an embodiment of the present invention includes a first polishing step and a second polishing step having a polishing rate slower than that of the first polishing step. Including chemical mechanical polishing,
The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the first polishing step and the second polishing step is a mixture of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II),
In the first polishing step and the second polishing step, the polishing rate is changed by changing the mixing ratio of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II).
本実施形態の化学機械研磨方法は、ダマシン法によって半導体装置を製造する工程において、余剰の金属配線材料を除去する際に、その有利な効果を最大限に発揮する。本実施形態の化学機械研磨方法の被研磨体としては、例えば図1Aに示すような構造を有する複合基板素材1を挙げることができる。この複合基板素材1は、例えば、シリコン等よりなる基板11と、この基板11の表面に積層され、溝等の配線用凹部が形成された絶縁膜12と、絶縁膜12の表面ならびに配線用凹部の底部および内壁面を覆うよう設けられたバリアメタル膜13と、上記配線用凹部を充填し、かつバリアメタル膜13上に形成された配線材料よりなる金属膜14とを有する。
The chemical mechanical polishing method of the present embodiment exhibits its advantageous effect to the maximum when removing excess metal wiring material in the process of manufacturing a semiconductor device by the damascene method. As an object to be polished by the chemical mechanical polishing method of the present embodiment, for example, a
本実施形態の化学機械研磨方法によって研磨される被研磨物は、図2Aに示すように、基板11と絶縁膜12との間にシリコン酸化物等よりなる絶縁膜21と、この絶縁膜21上に形成されたシリコン窒化物等よりなる絶縁膜22を有していてもよい。
As shown in FIG. 2A, an object to be polished by the chemical mechanical polishing method of the present embodiment includes an insulating
上記配線材料である金属としては、例えば、タングステン、アルミニウム、銅等及びこれらを含有する合金を挙げることができる。これらのうち、銅又は銅を含有する合金を配線材料とする場合に、本実施形態の化学機械研磨方法の作用効果が最も有効に発揮される。銅を含有する合金中の銅含量としては、95質量%以上であることが好ましい。 Examples of the metal that is the wiring material include tungsten, aluminum, copper, and alloys containing these. Among these, when using copper or an alloy containing copper as a wiring material, the effect of the chemical mechanical polishing method of the present embodiment is most effectively exhibited. The copper content in the alloy containing copper is preferably 95% by mass or more.
上記バリアメタルとしては、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タンタル−ニオブ合金等を挙げることができる。 Examples of the barrier metal include tantalum, tantalum nitride, titanium, titanium nitride, and tantalum-niobium alloy.
上記絶縁膜を構成する材料としては、真空プロセスで形成された酸化シリコン膜(例えばPETEOS膜(Plasma Enhanced−TEOS膜)、HDP膜(High Density Plasma Enhanced−TEOS膜)、熱化学気相蒸着法により得られる酸化シリコン膜等)、FSG(Fluorine−doped silicate glass)と呼ばれる絶縁膜、ホウ素リンシリケート膜(BPSG膜)、SiON(Silicon oxynitride)と呼ばれる絶縁膜、Silicon nitride、低誘電率の絶縁膜等を挙げることができる。 Examples of the material constituting the insulating film include a silicon oxide film (for example, a PETEOS film (Plasma Enhanced-TEOS film), an HDP film (High Density Plasma Enhanced-TEOS film)) formed by a vacuum process, and a thermal chemical vapor deposition method. Obtained silicon oxide film, etc.), insulating film called FSG (Fluorine-doped silicate glass), boron phosphorus silicate film (BPSG film), insulating film called SiON (Silicon oxynitride), silicon nitride, low dielectric constant insulating film, etc. Can be mentioned.
本実施形態の化学機械研磨方法は、金属膜14のうち、配線用凹部に埋設された金属配線部以外の部分の除去すべき金属材料を、所定の面、例えばバリアメタル膜13が露出するまで化学機械研磨する(図1B及び図2B参照)際に採用されることにより、その効果を最大限に発揮する。
In the chemical mechanical polishing method of the present embodiment, the metal material to be removed of the
その後、公知の方法によって、バリアメタル膜13のうち、配線用凹部の底部および内壁面以外の部分に形成された除去すべきバリアメタル膜が完全に除去されるように化学機械研磨することにより、高精度に平坦化されたダマシン配線が形成されることとなる(図1Cおよび図2C参照)。
Thereafter, by a known method, chemical barrier polishing is performed so that the barrier metal film to be removed formed in the
本実施形態の化学機械研磨方法は、上記余剰の金属配線材料を除去するに際して、研磨速度の速い第一研磨工程と、該第一研磨工程よりも研磨速度の遅い第二研磨工程とを連続して行うものである。第一工程から第二工程へと切り替える時点は、除去すべき余剰の配線材料の厚さが、初期の余剰配線材料の厚さから減じ、0〜700nmとなった時点であることが好ましく、200〜500nmとなった時点であることがより好ましい。 In the chemical mechanical polishing method of the present embodiment, when removing the excess metal wiring material, a first polishing step having a high polishing rate and a second polishing step having a lower polishing rate than the first polishing step are continuously performed. To do. The time point of switching from the first step to the second step is preferably a time point when the thickness of the surplus wiring material to be removed is reduced to 0 to 700 nm from the initial thickness of the surplus wiring material. It is more preferable to be at the time point when it becomes ˜500 nm.
この時点で第一研磨工程から第二研磨工程へ切り替えることにより、高度に平坦化された高品位の被研磨面を効率的に(短い研磨時間で)得ることができることとなる。 By switching from the first polishing step to the second polishing step at this point, a highly flat and high-quality surface to be polished can be obtained efficiently (with a short polishing time).
第二研磨工程における余剰の金属配線材料の除去速度は、第一研磨工程における除去速度に対して、好ましくは90%以下であり、より好ましくは10〜80%であり、更に好ましくは20〜70%である。 The removal rate of the excess metal wiring material in the second polishing step is preferably 90% or less, more preferably 10 to 80%, still more preferably 20 to 70 with respect to the removal rate in the first polishing step. %.
本実施形態の化学機械研磨方法に用いる化学機械研磨用水系分散体は、水系分散体(I)と水溶液(II)の混合物であり、上記第一研磨工程と上記第二研磨工程とで、水系分散体(I)と水溶液(II)の混合比を変更することにより、研磨速度を変更することができる。 The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the chemical mechanical polishing method of the present embodiment is a mixture of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II). In the first polishing step and the second polishing step, the aqueous dispersion By changing the mixing ratio of the dispersion (I) and the aqueous solution (II), the polishing rate can be changed.
第一研磨工程における水系分散体(I)と水溶液(II)の混合比、及び第二研磨工程における水系分散体(I)と水溶液(II)の混合比は、使用する水系分散体(I)及び水溶液(II)によって異なるが、例えば以下のような態様(i)〜(iv)が可能である。なお、以下は、あくまでも本実施形態の実施態様の一例を示したものであり、本実施形態はこれに限定されるものではない。 The mixing ratio of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II) in the first polishing step and the mixing ratio of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II) in the second polishing step are the same as the aqueous dispersion (I) used. For example, the following embodiments (i) to (iv) are possible, depending on the aqueous solution (II). The following is only an example of the embodiment of the present embodiment, and the present embodiment is not limited to this.
(i)水系分散体(I)が(A)砥粒及び(B)キノリン酸を含有し、
水溶液(II)が(C)研磨速度向上剤を含有し、かつ、
第一研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、第二研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすものである化学機械研磨方法。
(I) The aqueous dispersion (I) contains (A) abrasive grains and (B) quinolinic acid,
The aqueous solution (II) contains (C) a polishing rate improver, and
The supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-1), and the aqueous dispersion (I) in the second polishing step is A chemical mechanical polishing method that satisfies the following relationship when the supply amount is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2).
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2)
(ii)水系分散体(I)が(A)砥粒及び(D)酸化剤を含有し、
水溶液(II)が(B)キノリン酸を含有し、かつ、
第一研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、第二研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすものである化学機械研磨方法。
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
(Ii) The aqueous dispersion (I) contains (A) abrasive grains and (D) an oxidizing agent,
The aqueous solution (II) contains (B) quinolinic acid, and
The supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-1), and the aqueous dispersion (I) in the second polishing step is A chemical mechanical polishing method that satisfies the following relationship when the supply amount is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2).
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2)
(iii)水系分散体(I)が(A)砥粒及び(B’)複素環を有する化合物(ただし、キノリン酸を除く。)を含有し、
水溶液(II)が(C)研磨速度向上剤及び(D)酸化剤を含有し、かつ、
第一研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、第二研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすものである化学機械研磨方法。
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
(Iii) The aqueous dispersion (I) contains (A) abrasive grains and (B ′) a compound having a heterocyclic ring (excluding quinolinic acid),
The aqueous solution (II) contains (C) a polishing rate improver and (D) an oxidizing agent, and
The supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-1), and the aqueous dispersion (I) in the second polishing step is A chemical mechanical polishing method that satisfies the following relationship when the supply amount is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2).
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2)
(iv)水系分散体(I)が(A)砥粒、(B’)複素環を有する化合物(ただし、キノリン酸を除く。)及び(D)酸化剤を含有し、
水溶液(II)が(C)研磨速度向上剤を含有し、かつ、
第一研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、第二研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすものである化学機械研磨方法。
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
(Iv) The aqueous dispersion (I) contains (A) abrasive grains, (B ′) a compound having a heterocyclic ring (excluding quinolinic acid) and (D) an oxidizing agent,
The aqueous solution (II) contains (C) a polishing rate improver, and
The supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-1), and the aqueous dispersion (I) in the second polishing step is A chemical mechanical polishing method that satisfies the following relationship when the supply amount is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2).
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2)
上記の方法(i)乃至(iv)における水系分散体(I)が含有できる(A)砥粒としては、無機粒子、有機粒子及び有機無機複合粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種である。
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
The (A) abrasive grains that can be contained in the aqueous dispersion (I) in the above methods (i) to (iv) are at least one selected from the group consisting of inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
上記無機粒子としては、例えばシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア等を挙げることができる。シリカとしては、ヒュームド法シリカ、ゾルゲル法により合成されたシリカ、コロイダルシリカ等を挙げることができる。ヒュームド法シリカは、気相中で塩化ケイ素等を酸素及び水と反応させることにより得ることができる。ゾルゲル法により合成されたシリカは、アルコキシケイ素化合物を原料として、加水分解反応及び/又は縮合反応により得ることができる。コロイダルシリカは、例えば予め精製した原料を使用した無機コロイド法等により得ることができる。 Examples of the inorganic particles include silica, alumina, titania, zirconia, and ceria. Examples of the silica include fumed silica, silica synthesized by a sol-gel method, and colloidal silica. Fumed silica can be obtained by reacting silicon chloride or the like with oxygen and water in the gas phase. Silica synthesized by the sol-gel method can be obtained by hydrolysis and / or condensation reaction using an alkoxysilicon compound as a raw material. Colloidal silica can be obtained, for example, by an inorganic colloid method using a raw material purified in advance.
上記有機粒子としては、例えばポリ塩化ビニル、スチレン(共)重合体、ポリアセタール、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、オレフィン(共)重合体、フェノキシ樹脂、アクリル(共)重合体等を挙げることができる。オレフィン(共)重合体としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン等を挙げることができる。アクリル(共)重合体としては、例えばポリメチルメタクリレート等を挙げることができる。 Examples of the organic particles include polyvinyl chloride, styrene (co) polymer, polyacetal, polyester, polyamide, polycarbonate, olefin (co) polymer, phenoxy resin, and acrylic (co) polymer. Examples of the olefin (co) polymer include polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, poly-4-methyl-1-pentene, and the like. Examples of the acrylic (co) polymer include polymethyl methacrylate.
上記有機無機複合粒子は、上記したような有機粒子と無機粒子とが、化学機械研磨工程の際に容易に分離しない程度に一体に形成されていればよく、その種類、構成等は特に限定されない。 The organic-inorganic composite particles need only be integrally formed to such an extent that the organic particles and the inorganic particles as described above are not easily separated during the chemical mechanical polishing step, and the type and configuration thereof are not particularly limited. .
有機無機複合粒子としては、例えば以下の構成(i)〜(iii)を採ることができる。 As organic-inorganic composite particles, for example, the following configurations (i) to (iii) can be adopted.
(i)有機粒子の存在下に金属又はケイ素のアルコキシド化合物を重縮合させて得られた有機無機複合粒子。ここで、金属又はケイ素のアルコキシド化合物としては、例えばアルコキシシラン、アルミニウムアルコキシド、チタンアルコキシド等を挙げることができる。この場合、精製する重縮合体は、有機粒子が有する官能基に直接結合されていてもよいし、適当なカップリング剤(例えばシランカップリング剤等)を介して結合さていてもよい。 (I) Organic-inorganic composite particles obtained by polycondensing a metal or silicon alkoxide compound in the presence of organic particles. Here, examples of the metal or silicon alkoxide compound include alkoxysilane, aluminum alkoxide, and titanium alkoxide. In this case, the polycondensate to be purified may be directly bonded to the functional group of the organic particles, or may be bonded via an appropriate coupling agent (for example, a silane coupling agent).
(ii)相異なる符号のゼータ電位を有する有機粒子と無機粒子が、静電力によって結合している有機無機複合粒子。この場合、有機粒子と無機粒子のゼータ電位の符号が異なるpH領域において両者を混合することにより複合粒子を形成してもよく、有機粒子と無機粒子のゼータ電位の符号が同じpH領域で両者を混合した後、有機粒子と無機粒子のゼータ電位の符号が異なるpH領域に液性を変化させることにより複合粒子を形成してもよい。 (Ii) Organic-inorganic composite particles in which organic particles and inorganic particles having zeta potentials with different signs are combined by electrostatic force. In this case, the composite particles may be formed by mixing both in the pH range where the signs of the zeta potential of the organic particles and the inorganic particles are different, and both in the pH range where the signs of the zeta potential of the organic particles and the inorganic particles are the same. After mixing, the composite particles may be formed by changing the liquidity to a pH range where the signs of the zeta potentials of the organic particles and the inorganic particles are different.
(iii)上記(ii)の複合粒子の存在下に、金属又はケイ素のアルコキシド化合物を重縮合させて得られた有機無機複合粒子。ここで、金属又はケイ素のアルコキシド化合物としては、上記(i)の場合と同様のものを使用することができる。 (Iii) Organic-inorganic composite particles obtained by polycondensing a metal or silicon alkoxide compound in the presence of the composite particles of (ii) above. Here, as the metal or silicon alkoxide compound, the same compounds as in the above (i) can be used.
本実施形態の化学機械研磨用水系分散体が含有する(A)砥粒としては、上記のうち、シリカ又は有機無機複合粒子が好ましい。 Among the above, silica or organic-inorganic composite particles are preferable as the abrasive grains (A) contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of the present embodiment.
また、(A)砥粒は、不純物金属含有量を好ましくは砥粒に対して10ppm以下、より好ましくは5ppm以下、更に好ましくは3ppm以下、就中1ppm以下にすることが好ましい。不純物金属としては、鉄、ニッケル、亜鉛等を挙げることができる。 The (A) abrasive grains preferably have an impurity metal content of 10 ppm or less, more preferably 5 ppm or less, still more preferably 3 ppm or less, and especially 1 ppm or less with respect to the abrasive grains. Examples of the impurity metal include iron, nickel, and zinc.
(A)砥粒の平均分散粒子径は、好ましくは5〜1,000nmであり、より好ましくは7〜700nmであり、更に好ましくは10〜500nmである。この範囲の平均分散粒径の砥粒を使用することにより、良好な被研磨面と研磨速度とのバランスを図ることができる。 (A) The average dispersed particle diameter of the abrasive grains is preferably 5 to 1,000 nm, more preferably 7 to 700 nm, and still more preferably 10 to 500 nm. By using abrasive grains having an average dispersed particle diameter in this range, a good balance between the polished surface and the polishing rate can be achieved.
上記の方法(iii)及び(iv)における水系分散体(I)が含有できる、(B’)複素環を有する化合物は、少なくとも1個の窒素原子を有する複素五員環及び複素六員環からなる群から選択される少なくとも1種の複素環を含有する有機化合物であることが好ましい。前記複素環としては、ピロール構造、イミダゾール構造、トリアゾール構造などの複素五員環;ピリジン構造、ピリミジン構造、ピリダジン構造、ピラジン構造などの複素六員環が挙げられる。このような複素環は縮合環を形成していてもよい。具体的には、インドール構造、イソインドール構造、ベンゾイミダゾール構造、ベンゾトリアゾール構造、キノリン構造、イソキノリン構造、キナゾリン構造、シンノリン構造、フタラジン構造、キノキサリン構造、アクリジン構造などが挙げられる。 The compound (B ′) having a heterocyclic ring that can be contained in the aqueous dispersion (I) in the above methods (iii) and (iv) is composed of a heterocyclic 5-membered ring and a heterocyclic 6-membered ring having at least one nitrogen atom. An organic compound containing at least one heterocyclic ring selected from the group consisting of Examples of the heterocyclic ring include hetero five-membered rings such as a pyrrole structure, an imidazole structure, and a triazole structure; and hetero six-membered rings such as a pyridine structure, a pyrimidine structure, a pyridazine structure, and a pyrazine structure. Such a heterocyclic ring may form a condensed ring. Specific examples include an indole structure, an isoindole structure, a benzimidazole structure, a benzotriazole structure, a quinoline structure, an isoquinoline structure, a quinazoline structure, a cinnoline structure, a phthalazine structure, a quinoxaline structure, and an acridine structure.
このような構造を有する有機化合物のうち、ピリジン構造、キノリン構造、ベンゾイミダゾール構造、又はベンゾトリアゾール構造を有する有機化合物が好ましい。このような有機化合物としては、キナルジン酸、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾールが好ましく、キナルジン酸がより好ましい。 Of the organic compounds having such a structure, organic compounds having a pyridine structure, a quinoline structure, a benzimidazole structure, or a benzotriazole structure are preferable. As such an organic compound, quinaldic acid, benzimidazole, and benzotriazole are preferable, and quinaldic acid is more preferable.
ただし、(B’)複素環を有する化合物はキノリン酸を含まないものである。 However, the compound having (B ′) heterocycle does not contain quinolinic acid.
上記の方法(i)、方法(iii)及び方法(iv)における水溶液(II)が含有できる(C)研磨速度向上剤としては、例えばアミノ酸、アミノポリカルボン酸、アミン化合物、アミノアルコール、ホスホン酸、ハロゲン化物イオン、チオ硫酸イオン及びアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。 Examples of (C) polishing rate improver that can be contained in the aqueous solution (II) in the above method (i), method (iii) and method (iv) include amino acids, aminopolycarboxylic acids, amine compounds, amino alcohols, phosphonic acids. And at least one selected from the group consisting of halide ions, thiosulfate ions, and ammonium ions.
上記アミノ酸としては、例えばグリシン、アラニン、グルタミン酸等;
上記アミノポリカルボン酸としては、例えばエチレンジアミン四酢酸等;
上記アミン化合物としては、例えばエチレンジアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等;
上記アミノアルコールとしては、トリエタノールアミン等を、それぞれ挙げることができる。これらのうち、アンモニウムイオン、アミノ酸、アミン化合物、アミノポリカルボン酸を使用することが好ましい。
Examples of the amino acid include glycine, alanine, glutamic acid and the like;
Examples of the aminopolycarboxylic acid include ethylenediaminetetraacetic acid and the like;
Examples of the amine compound include ethylenediamine, diethylamine, and triethylamine;
Examples of the amino alcohol include triethanolamine and the like. Of these, ammonium ions, amino acids, amine compounds, and aminopolycarboxylic acids are preferably used.
上記の方法(ii)及び方法(iv)における水系分散体(I)並びに方法(iii)における水溶液(II)が含有できる(D)酸化剤としては、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩、ヘテロポリ酸等を挙げることができる。 Examples of the oxidizing agent that can be contained in the aqueous dispersion (I) in the above methods (ii) and (iv) and the aqueous solution (II) in the method (iii) include hydrogen peroxide, organic peroxides, permanganese Examples include acid compounds, dichromic acid compounds, halogen acid compounds, nitric acid compounds, perhalogen acid compounds, persulfates, and heteropoly acids.
上記有機過酸化物としては、例えば過酢酸、過安息香酸、tert−ブチルハイドロパーオキサイド等;
上記過マンガン酸化合物としては、例えば過マンガン酸カリウム等;
上記重クロム酸化合物としては、例えば重クロム酸カリウム等;
上記ハロゲン酸化合物としては、例えばヨウ素酸カリウム等;
上記硝酸化合物としては、例えば硝酸、硝酸鉄等;
上記過ハロゲン酸化合物としては、例えば過塩素酸等;
上記過硫酸塩としては、例えば過硫酸アンモニウム等;
上記ヘテロポリ酸としては、例えばケイモリブデン酸、ケイタングステン酸等を、それぞれ挙げることができる。
Examples of the organic peroxide include peracetic acid, perbenzoic acid, tert-butyl hydroperoxide, and the like;
Examples of the permanganate compound include potassium permanganate and the like;
Examples of the dichromate compound include potassium dichromate;
Examples of the halogen acid compound include potassium iodate and the like;
Examples of the nitrate compound include nitric acid and iron nitrate;
Examples of the perhalogen acid compound include perchloric acid and the like;
Examples of the persulfate include ammonium persulfate and the like;
Examples of the heteropoly acid include silicomolybdic acid and silicotungstic acid.
上記酸化剤のうち、分解生成物が無害であるとの観点から、過酸化水素、有機過酸化物又は過硫酸塩を使用することが好ましい。 Among the oxidizing agents, hydrogen peroxide, organic peroxides or persulfates are preferably used from the viewpoint that the decomposition products are harmless.
なお、上記方法(i)において、水系分散体(I)及び水溶系(II)のうちの少なくとも一方は(D)酸化剤を含有することができる。 In the method (i), at least one of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II) can contain (D) an oxidizing agent.
上記方法(i)及び(ii)における水系分散体(I)は、上記した成分以外に、任意的に方法(iii)及び(iv)の水系分散体(I)が含有できる(B’)複素環を有する化合物を、更に含有することができる。 The aqueous dispersion (I) in the above methods (i) and (ii) can optionally contain the aqueous dispersion (I) of the methods (iii) and (iv) in addition to the above components (B ′) complex. A compound having a ring can be further contained.
また、上記すべての方法において、水系分散体(I)及び水溶系(II)は、上記した成分以外にも酸、塩基、界面活性剤、水溶性高分子等を含有することができる。 In all the above methods, the aqueous dispersion (I) and the water-soluble (II) can contain an acid, a base, a surfactant, a water-soluble polymer and the like in addition to the above-described components.
上記酸としては、例えば有機酸、無機酸を挙げることができる。 Examples of the acid include organic acids and inorganic acids.
上記有機酸としては、例えばパラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シユウ酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸等;
上記無機酸としては、例えば硝酸、硫酸、リン酸等をそれぞれ挙げることができる。
Examples of the organic acid include p-toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, isoprenesulfonic acid, gluconic acid, lactic acid, citric acid, tartaric acid, malic acid, glycolic acid, malonic acid, formic acid, oxalic acid, succinic acid, and fumaric acid. , Maleic acid, phthalic acid, etc .;
Examples of the inorganic acid include nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid.
上記塩基としては、有機塩基、無機塩基を挙げることができる。有機塩基としては、例えばテトラメチルヒドロキシド等ができる。無機塩基としては、例えばアルカリ金属の水酸化物を挙げることができ、これらの具体例としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等を挙げることができる。 Examples of the base include organic bases and inorganic bases. Examples of the organic base include tetramethyl hydroxide. Examples of the inorganic base include alkali metal hydroxides, and specific examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide and the like.
これら酸及び塩基は、水系分散体(I)及び水溶液(II)のpHを調整するためにも使用することができる。 These acids and bases can also be used to adjust the pH of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II).
上記界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤を挙げることができる。 Examples of the surfactant include a cationic surfactant, an anionic surfactant, and a nonionic surfactant.
上記カチオン性界面活性剤としては、例えば脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等を挙げることができる。 Examples of the cationic surfactant include aliphatic amine salts and aliphatic ammonium salts.
上記アニオン性界面活性剤としては、例えばカルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等を挙げることができる。上記カルボン酸塩としては、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等;
上記スルホン酸塩としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩等;
上記硫酸エステル塩としては、例えば高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩等;
上記リン酸エステルとしては、例えばアルキルリン酸エステル等を、それぞれ挙げることができる。
Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt, phosphate ester salt and the like. Examples of the carboxylate include fatty acid soaps and alkyl ether carboxylates;
Examples of the sulfonate include alkylbenzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, α-olefin sulfonate, and the like;
Examples of the sulfate ester salts include higher alcohol sulfate esters and alkyl ether sulfates;
As said phosphate ester, alkyl phosphate ester etc. can each be mentioned, for example.
上記非イオン性界面活性剤としては、例えばエーテル型界面活性剤、エーテルエステル型界面活性剤、エステル型界面活性剤、アセチレン系界面活性剤等を挙げることができる。 Examples of the nonionic surfactant include ether type surfactants, ether ester type surfactants, ester type surfactants, and acetylene type surfactants.
上記エーテル型界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル等;
エーテルエステル型界面活性剤としては、例えばグリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル等;
上記エステル型界面活性剤としては、例えばポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ソルビタンエステル等;
上記アセチレン系界面活性剤としては、例えばアセチレンアルコール、アセチレングリコール、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物等を、それぞれ挙げることができる。
Examples of the ether type surfactant include polyoxyethylene alkyl ether and the like;
Examples of the ether ester type surfactant include polyoxyethylene ether of glycerin ester;
Examples of the ester type surfactant include polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester, sorbitan ester and the like;
Examples of the acetylene surfactants include acetylene alcohol, acetylene glycol, ethylene oxide adducts of acetylene diol, and the like.
上記水溶性高分子としては、例えばポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース等を挙げることができる。 Examples of the water-soluble polymer include polyacrylamide, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and hydroxyethyl cellulose.
上記の方法(i)乃至(iv)における水系分散体(I)に含有される(A)砥粒の含有量は、水系分散体の全体に対して、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜8質量%であり、更に0.1〜5質量%であることが好ましい。 The content of the (A) abrasive grains contained in the aqueous dispersion (I) in the above methods (i) to (iv) is preferably 0.01 to 10% by mass with respect to the entire aqueous dispersion. Yes, more preferably 0.02 to 8% by mass, and further preferably 0.1 to 5% by mass.
上記の方法(i)における水系分散体(I)に含有される(B)キノリン酸の含有量は、水系分散体の全体に対して、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜5質量%であり、更に0.1〜2質量%であることが好ましい。 The content of (B) quinolinic acid contained in the aqueous dispersion (I) in the above method (i) is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably based on the whole aqueous dispersion. Is 0.02 to 5 mass%, more preferably 0.1 to 2 mass%.
上記の方法(ii)における水溶液(II)に含有されるキノリン酸の含有量は、水溶液の全体に対して、好ましくは0.01〜5質量%であり、より好ましくは0.02〜4質量%であり、更に0.05〜3質量%であることが好ましい。 The content of quinolinic acid contained in the aqueous solution (II) in the method (ii) is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.02 to 4% by mass with respect to the entire aqueous solution. %, More preferably 0.05 to 3% by mass.
上記の方法(iii)及び(iv)の水系分散体(I)に含有される(B’)複素環を有する化合物の含有量は、水系分散体の全体に対して、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜5質量%であり、更に0.1〜2質量%であることが好ましい。 The content of the compound having (B ′) heterocyclic ring contained in the aqueous dispersion (I) of the above methods (iii) and (iv) is preferably 0.01 to the total amount of the aqueous dispersion. It is 10% by mass, more preferably 0.02 to 5% by mass, and further preferably 0.1 to 2% by mass.
また、上記方法(i)及び(ii)の水系分散体(I)が(B’)複素環を有する化合物を含有するものである場合、その含有量は、水系分散体の全体に対して、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜5質量%であり、更に0.1〜2質量%であることが好ましい。 Further, when the aqueous dispersion (I) of the above methods (i) and (ii) contains a compound having a (B ′) heterocyclic ring, the content thereof is based on the entire aqueous dispersion. Preferably it is 0.01-10 mass%, More preferably, it is 0.02-5 mass%, Furthermore, it is preferable that it is 0.1-2 mass%.
上記の方法(i)、方法(iii)及び方法(iv)における水溶液(II)に含有される(C)研磨速度向上剤の含有量は、水系分散体の全体に対して、好ましくは0.01〜5質量%であり、より好ましくは0.02〜4質量%であり、更に0.05〜3質量%であることが好ましい。 The content of the (C) polishing rate improver contained in the aqueous solution (II) in the above method (i), method (iii) and method (iv) is preferably 0.00 with respect to the entire aqueous dispersion. It is 01-5 mass%, More preferably, it is 0.02-4 mass%, Furthermore, it is preferable that it is 0.05-3 mass%.
上記の方法(ii)及び方法(iv)における水系分散体(I)に含有される(D)酸化剤の含有量は、水系分散体の全体に対して、好ましくは0.01〜5質量%であり、より好ましくは0.02〜4質量%であり、更に0.05〜1質量%であることが好ましい。 The content of the (D) oxidizing agent contained in the aqueous dispersion (I) in the above methods (ii) and (iv) is preferably 0.01 to 5% by mass with respect to the entire aqueous dispersion. More preferably, it is 0.02 to 4% by mass, and further preferably 0.05 to 1% by mass.
上記の方法(iii)における水溶液(II)に含有される(D)酸化剤の含有量は、水溶液の全体に対して、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜8質量%であり、更に0.05〜5質量%であることが好ましい。 The content of the (D) oxidizing agent contained in the aqueous solution (II) in the method (iii) is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.02%, based on the entire aqueous solution. It is -8 mass%, Furthermore, it is preferable that it is 0.05-5 mass%.
また、上記方法(i)において、水系分散体(I)が(D)酸化剤を含有するものである場合、その含有量は、水系分散体の全体に対して、好ましくは0.01〜5質量%であり、より好ましくは0.02〜4質量%であり、更に0.05〜1質量%であることが好ましい。 In the method (i), when the aqueous dispersion (I) contains (D) an oxidant, the content thereof is preferably 0.01 to 5 with respect to the entire aqueous dispersion. It is mass%, More preferably, it is 0.02-4 mass%, It is preferable that it is 0.05-1 mass% further.
上記方法(i)において、水溶系(II)が(D)酸化剤を含有するものである場合、その含有量は、水溶液の全体に対して、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜8質量%であり、更に0.05〜5質量%であることが好ましい。 In the above method (i), when the aqueous system (II) contains (D) an oxidizing agent, the content thereof is preferably 0.01 to 10% by mass with respect to the entire aqueous solution, More preferably, it is 0.02-8 mass%, and it is further preferable that it is 0.05-5 mass%.
なお、(D)酸化剤として過硫酸アンモニウムを用いる場合には、これが(D)酸化剤として働くほか、水系分散体又は水溶液中で電離して生成するアンモニウムイオンが(C)研磨速度向上剤としても働くこととなるため、過硫酸アンモニウム添加量のうちのアンモニウムイオンに相当する量は、(C)研磨速度向上剤として計算されるべきである。 When (D) ammonium persulfate is used as the oxidizing agent, this acts as (D) the oxidizing agent, and ammonium ions generated by ionization in an aqueous dispersion or aqueous solution can also be used as the (C) polishing rate improver. In order to work, the amount corresponding to ammonium ions in the ammonium persulfate addition amount should be calculated as (C) polishing rate improver.
上記すべての方法において、水系分散体(I)が界面活性剤を含有するものである場合、その含有量は、水系分散体の全体に対して、好ましくは0.5質量%以下であり、より好ましくは0.01〜0.5質量%である。 In all the above methods, when the aqueous dispersion (I) contains a surfactant, the content thereof is preferably 0.5% by mass or less with respect to the entire aqueous dispersion, and more Preferably it is 0.01-0.5 mass%.
上記すべての方法における水系分散体(I)のpHは、好ましくは7〜12である。 The pH of the aqueous dispersion (I) in all the above methods is preferably 7-12.
上記すべての方法における水溶液のpH(II)は、好ましくは3〜12である。 The pH (II) of the aqueous solution in all the above methods is preferably 3-12.
本実施形態の化学機械研磨方法において、第一研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、第二研磨工程における水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、好ましくはS(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2)を満たすものであるが、上記の方法(i)乃至(iv)におけるS(I−1)/S(II−1)の値は、好ましくは0.01〜5であり、より好ましくは0.05〜3である。また、方法(i)乃至(iv)におけるS(I−2)/S(II−2)の値は、好ましくは0.05以上であり、より好ましくは0.2以上である。なお、第二研磨工程においては、水溶液(II)を供給せず、水系分散体(I)のみで研磨工程を実施してもよい。 In the chemical mechanical polishing method of this embodiment, the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-1), and the second When the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the polishing step is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2), preferably S (I-1) / S ( II-1) <S (I-2) / S (II-2) is satisfied, but S (I-1) / S (II-1) in the above methods (i) to (iv) is satisfied. The value is preferably from 0.01 to 5, more preferably from 0.05 to 3. Further, the value of S (I-2) / S (II-2) in the methods (i) to (iv) is preferably 0.05 or more, more preferably 0.2 or more. In the second polishing step, the polishing step may be performed only with the aqueous dispersion (I) without supplying the aqueous solution (II).
尚、本実施形態における化学機械研磨用水系分散体は、水系分散体(I)と水溶液(II)とが別個に用意・供給され、且つ研磨時に一体となっていればよく、その混合の方法及びタイミングは特に限定されない。 The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment may be prepared by supplying and supplying the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II) separately, and may be integrated at the time of polishing. And the timing is not particularly limited.
例えば、水系分散体(I)と水溶液(II)とが別々に研磨装置に供給され、定盤上にて混合されてもよいし、研磨装置手前或いは装置内でライン混合される、或いは混合タンクを設けここで混合されてもよい。またライン混合の際により均一化するためラインミキサーなどを用いてもよい。 For example, the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II) may be separately supplied to the polishing apparatus and mixed on a surface plate, or may be mixed in line before or in the polishing apparatus, or a mixing tank And may be mixed here. Further, a line mixer or the like may be used to make it more uniform during line mixing.
本実施形態の化学機械研磨方法は、市販の化学機械研磨装置及び市販の化学機械研磨用パッドを用いて、公知の方法により実施することができる。 The chemical mechanical polishing method of the present embodiment can be performed by a known method using a commercially available chemical mechanical polishing apparatus and a commercially available chemical mechanical polishing pad.
例えば、化学機械研磨装置として(株)荏原製作所製、型式「EPO112」を用いた場合には、以下の条件により、本実施形態の方法を実施することができる。 For example, when the model “EPO112” manufactured by Ebara Corporation is used as the chemical mechanical polishing apparatus, the method of the present embodiment can be performed under the following conditions.
化学機械研磨用水系分散体供給速度(水系分散体(I)と水溶液(II)の合計量):好ましくは100〜400mL/分、より好ましくは150〜350mL/分
定盤回転数:好ましくは30〜150rpm、より好ましくは50〜130rpm
研磨ヘッド回転数:好ましくは20〜150rpm、より好ましくは30〜130rpm
研磨ヘッド押し付け圧:好ましくは0.1〜5psi、より好ましくは0.5〜4psi
上記したような本実施形態の化学機械研磨方法は、表面平坦性に優れ、表面欠陥の発生が抑制された高品位の被研磨面を得ることができ、かつ高い研磨速度を示すものである。
Chemical mechanical polishing aqueous dispersion supply rate (total amount of aqueous dispersion (I) and aqueous solution (II)): preferably 100 to 400 mL / min, more preferably 150 to 350 mL / min Platen rotation speed: preferably 30 ~ 150rpm, more preferably 50 ~ 130rpm
Polishing head rotation speed: preferably 20 to 150 rpm, more preferably 30 to 130 rpm
Polishing head pressing pressure: preferably 0.1 to 5 psi, more preferably 0.5 to 4 psi
The chemical mechanical polishing method of the present embodiment as described above is capable of obtaining a high-quality polished surface with excellent surface flatness and suppressed generation of surface defects, and exhibits a high polishing rate.
2.実施例
以下、実施例により、本発明の化学機械研磨方法をより具体的に説明するが、本発明の化学機械研磨方法は以下の実施例に限定されない。
2. Examples Hereinafter, the chemical mechanical polishing method of the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the chemical mechanical polishing method of the present invention is not limited to the following examples.
2.1.砥粒を含む水分散体の調製
2.1.1.ヒュームド法シリカ粒子を含む水分散体の調製
ヒュームド法シリカ粒子(日本アエロジル(株)製、商品名「アエロジル#90」)2kgを、イオン交換水6.7kgに超音波分散機によって分散させ、孔径5μmのフィルタによって濾過し、平均分散粒径220nmのヒュームド法シリカを10質量%含有する水分散体を調製した。
2.1. Preparation of aqueous dispersion containing abrasive grains 2.1.1. Preparation of Aqueous Dispersion Containing Fumed
2.1.2.コロイダルシリカを含む水分散体の調製
容量2Lのフラスコに、25質量%濃度のアンモニア水70g、イオン交換水40g、エタノール175g及びテトラエトキシシラン21gを投入し、180rpmで攪拌しながら60℃に昇温し、この温度のまま2時間攪拌を継続した後、冷却し、平均粒子径が97nmのコロイダルシリカ/アルコール分散体を得た。次いで、エバポレータを用いて、この分散体に80℃の温度でイオン交換水を添加しながらアルコール分を除去する操作を数回繰り返し、分散体中のアルコール分を除き、平均分散粒子径が97nmのコロイダルシリカを10質量%含む水分散体を調製した。
2.1.2. Preparation of aqueous dispersion containing colloidal silica Into a 2 L volumetric flask, 70 g of 25 mass% ammonia water, 40 g of ion exchange water, 175 g of ethanol and 21 g of tetraethoxysilane were added, and the temperature was raised to 60 ° C. while stirring at 180 rpm. Then, stirring was continued for 2 hours at this temperature, followed by cooling to obtain a colloidal silica / alcohol dispersion having an average particle diameter of 97 nm. Next, using an evaporator, the operation of removing the alcohol content was repeated several times while adding ion-exchanged water to the dispersion at a temperature of 80 ° C., the alcohol content in the dispersion was removed, and the average dispersed particle size was 97 nm. An aqueous dispersion containing 10% by mass of colloidal silica was prepared.
2.1.3.有機無機複合粒子を含む水分散体の調製
2.1.3−1.有機粒子を含む水分散体の調製
メチルメタクリレ−ト90質量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(新中村化学工業(株)製、商品名「NKエステルM−90G #400」)5質量部、4−ビニルピリジン5質量部、アゾ系重合開始剤(和光純薬(株)製、商品名「V50」)2質量部及びイオン交換水400質量部を、容量2Lのフラスコに投入し、窒素ガス雰囲気下、攪拌しながら70℃に昇温し、6時間重合させた。これによりアミノ基の陽イオン及びポリエチレングリコール鎖を有する官能基を備え、平均分散粒径150nmのポリメチルメタクリレート系粒子を含む水分散体を得た。なお、重合収率は95%であった。
2.1.3. Preparation of aqueous dispersion containing organic-inorganic composite particles 2.1.3-1. Preparation of aqueous dispersion containing organic particles 90 parts by mass of methyl methacrylate, 5 parts by mass of methoxypolyethylene glycol methacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name “NK ester M-90G # 400”), 4- 5 parts by mass of vinylpyridine, 2 parts by mass of an azo polymerization initiator (trade name “V50”, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 400 parts by mass of ion-exchanged water were put into a 2 L flask, and a nitrogen gas atmosphere was added. While stirring, the temperature was raised to 70 ° C. and polymerization was performed for 6 hours. As a result, an aqueous dispersion containing polymethylmethacrylate particles having an amino group cation and a functional group having a polyethylene glycol chain and having an average dispersion particle diameter of 150 nm was obtained. The polymerization yield was 95%.
2.1.3−2.複合粒子を含む水分散体の調製
上記2.1.3−1.において得られたポリメチルメタクリレート系粒子10質量%を含む水分散体100質量部を、容量2Lのフラスコに投入し、メチルトリメトキシシラン1質量部を添加し、40℃で2時間攪拌した。その後、硝酸によりpHを2に調整して水分散体(a)を得た。水分散体(a)に含まれるポリメチルメタクリレート系粒子のゼータ電位は+17mVであった。
2.1.3-2. Preparation of aqueous dispersion containing composite particles 2.1.3-1. 100 parts by mass of an aqueous dispersion containing 10% by mass of polymethyl methacrylate-based particles obtained in the above was put into a 2 L flask, 1 part by mass of methyltrimethoxysilane was added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 2 hours. Thereafter, the pH was adjusted to 2 with nitric acid to obtain an aqueous dispersion (a). The zeta potential of the polymethyl methacrylate particles contained in the aqueous dispersion (a) was +17 mV.
一方、コロイダルシリカ(日産化学(株)製、商品名「スノーテックスO」)を10質量%含む水分散体のpHを水酸化カリウムにより8に調整し、水分散体(b)を得た。水分散体(b)に含まれるシリカ粒子のゼータ電位は−40mVであった。 On the other hand, the pH of an aqueous dispersion containing 10% by mass of colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., trade name “Snowtex O”) was adjusted to 8 with potassium hydroxide to obtain an aqueous dispersion (b). The zeta potential of the silica particles contained in the aqueous dispersion (b) was −40 mV.
上記水分散体(a)100質量部に水分散体(b)50質量部を2時間かけて徐々に添加、混合した後2時間攪拌して、ポリメチルメタクリレート系粒子にシリカ粒子が付着した粒子を含む水分散体を得た。次いで、この水分散体に、ビニルトリエトキシシラン2質量部を添加し、1時間攪拌した後、テトラエトキシシラン1質量部を添加し、60℃に昇温し、3時間攪拌を継続した後、冷却することにより、有機無機複合粒子を含む水分散体を得た。この有機無機複合粒子の平均分散粒子径は180nmであり、ポリメチルメタクリレート系粒子の表面の80%にシリカ粒子が付着していた。 Particles in which silica particles are adhered to polymethyl methacrylate particles after gradually adding and mixing 50 parts by mass of water dispersion (b) to 100 parts by mass of the aqueous dispersion (a) and mixing for 2 hours. An aqueous dispersion containing was obtained. Next, after adding 2 parts by weight of vinyltriethoxysilane to this aqueous dispersion and stirring for 1 hour, 1 part by weight of tetraethoxysilane was added, the temperature was raised to 60 ° C., and stirring was continued for 3 hours. By cooling, an aqueous dispersion containing organic-inorganic composite particles was obtained. The average dispersed particle size of the organic-inorganic composite particles was 180 nm, and silica particles were attached to 80% of the surface of the polymethyl methacrylate particles.
2.2.比較例1
2.2.1.水系分散体(I)の調製
ポリエチレン製の容器に、上記2.1.1.で調製されたヒュームド法シリカ粒子を含む水分散体を、ヒュームド法シリカが化学機械研磨用水系分散体全体に対して2質量%に相当する量を投入し、次いでキナルジン酸を0.5質量%相当量投入し、十分に攪拌した。その後、攪拌を継続しつつ、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム0.1質量%相当量及びpH調整剤として水酸化アンモニウムを添加した後、イオン交換水で希釈して、pH10.0の化学機械研磨用水系分散体(I)を得た。
2.2. Comparative Example 1
2.2.1. Preparation of aqueous dispersion (I) In a polyethylene container, the above 2.1.1. The aqueous dispersion containing the fumed silica particles prepared in
2.2.2.水溶液(II)の調製
ポリエチレン製の容器に、キノリン酸を水溶液全体に対して0.5質量%に相当する量を入れ、次いでpH調整剤として水酸化カリウムを固体として加えた後、所定量のイオン交換水を加え、30質量%過酸化水素水を、過酸化水素が水溶液全体に対して0.2質量%になるべき量を加え、pH9.1の水溶液(II)を得た。
2.2.2. Preparation of aqueous solution (II) In a polyethylene container, quinolinic acid was added in an amount corresponding to 0.5% by mass with respect to the entire aqueous solution, and then potassium hydroxide was added as a solid as a pH adjuster. Ion exchange water was added, and 30 mass% hydrogen peroxide water was added in an amount that hydrogen peroxide should be 0.2 mass% with respect to the entire aqueous solution to obtain an aqueous solution (II) having a pH of 9.1.
2.2.3.銅層を有するブランケットウェハの研磨(銅膜の研磨速度の評価)
化学機械研磨装置として(株)荏原製作所製の形式「EPO112」を、研磨パッドとしてNitta Haas Incorporated社製の形式「IC1000−050−(603)−(P)−S400J」を、それぞれ用い、銅層を有するブランケットウェハ(パターンなしウエハ)を被研磨物とし、上記で合成された水系分散体(I)及び水溶液(II)を使用して、以下の2つの異なった条件下でそれぞれ化学機械研磨した。なお、水系分散体(I)と水溶液(II)は、それぞれを別個に供給し、定盤上にて接触、混合させた。
2.2.3. Polishing blanket wafer with copper layer (Evaluation of polishing rate of copper film)
A copper layer using a model “EPO112” manufactured by Ebara Manufacturing Co., Ltd. as a chemical mechanical polishing apparatus and a model “IC1000-050- (603)-(P) -S400J” manufactured by Nita Haas Incorporated as a polishing pad, respectively. Using a water-based dispersion (I) and an aqueous solution (II) synthesized above, chemical blanketing was performed under the following two different conditions, respectively: . The aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II) were separately supplied and contacted and mixed on a surface plate.
2.2.3−1.条件1
水系分散体(I)供給速度:50mL/分
水溶液(II)供給速度:250mL/分
定盤回転数:100rpm
ヘッド回転数:80rpm
ヘッド荷重:140g/cm2
研磨時間:60秒
2.2.3-1.
Aqueous dispersion (I) supply rate: 50 mL / min Aqueous solution (II) supply rate: 250 mL / min Platen rotation speed: 100 rpm
Head rotation speed: 80 rpm
Head load: 140 g / cm 2
Polishing time: 60 seconds
2.2.3−2.条件2
水系分散体(I)供給速度:150mL/分
水溶液(II)供給速度:150mL/分
定盤回転数、ヘッド回転数、ヘッド荷重及び研磨時間は上記条件1と同じである。
2.2.3-2.
Aqueous dispersion (I) supply rate: 150 mL / min Aqueous solution (II) supply rate: 150 mL / min The platen rotation speed, head rotation speed, head load, and polishing time are the same as in
上記で処理したそれぞれの対象体につき、銅膜の除去速度を、処理前後の銅膜の厚さの差を第一処理工程の処理時間で除して算出したところ、条件1で研磨したものにつき12,000Å/分であり、条件2で研磨したものにつき6,000Å/分であった。なお、銅膜の厚さは、抵抗率測定器(エヌピーエス(株)製、形式「Σ−5」)を使用して直流4針法によってシート抵抗値を測定し、この値と銅の理論抵抗率から、以下の式によって算出した。
銅膜の厚さ(Å)=シート抵抗値(Ω/cm2)÷銅の理論抵抗率(Ω/cm)×10−8
For each of the objects treated above, the removal rate of the copper film was calculated by dividing the difference in thickness of the copper film before and after the treatment by the treatment time of the first treatment step. It was 12,000 分 / min, and 6,000 Å / min for those polished under
Copper film thickness (Å) = sheet resistance value (Ω / cm 2 ) ÷ theoretical copper resistivity (Ω / cm) × 10 −8
2.2.4.パターンつきウエハの余剰の銅膜の除去
上記「銅層を有するブランケットウェハの研磨」と同種の化学機械研磨装置及び研磨パッドを用い、パターン付きウエハ(International Sematech製、型式「SEMATECH #854」、種々の配線パターンを有するテスト用ウエハであり、銅膜の堆積厚さは11,000Åである。)を被研磨物とし、上記で合成した水系分散体(I)及び水溶液(II)を使用して、上記「銅層を有するブランケットウェハの研磨」における条件1と同様の条件で化学機械研磨(第一研磨工程)を行った後、引き続いて上記条件2を同様の条件で化学機械研磨(第二研磨工程)を行った。ただし、第一研磨工程の研磨時間は45秒とし、これに引き続いて行った第二研磨工程は、化学機械研磨装置の定盤電流からトルク変化を読み取ることにより検出される研磨終点に至った後、更に30秒間継続してオーバー研磨を行った。
2.2.4. Removal of excess copper film from patterned wafer Using a chemical mechanical polishing apparatus and polishing pad of the same type as the above "polishing a blanket wafer having a copper layer", a patterned wafer (manufactured by International Sematech, model "SEMATECH # 854", various The copper wafer has a thickness of 11,000 mm.) And the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II) synthesized above are used. After performing chemical mechanical polishing (first polishing step) under the same condition as
なお、上記「銅層を有するブランケットウェハの研磨」の条件1による研磨実験にて算出された銅膜の除去速度、第一研磨工程の研磨時間、及び被研磨物の銅の初期堆積厚さから、第一研磨工程後の銅膜の残存厚さは2,000Åと計算された。ただし、パターンなしウエハの銅膜の除去速度と、これと同一条件下で行ったパターン付きウエハの銅膜の除去速度とは、厳密に一致するものではない。
In addition, from the removal rate of the copper film, the polishing time of the first polishing step, and the initial deposition thickness of copper of the object to be polished, calculated in the polishing experiment under the
上記2段階研磨を行った後の被研磨物につき、精密段差計(KLAテンコール社製、型式「HRP」)を用いて配線幅100μmの部分のディッシングを測定したところ、600Åと良好であった。同様にして、配線幅9μm/スペース幅1μmのパターンが配線と垂直の方向に1250μm連続している部分のエロージョンを測定したところ、400Åと良好であった。 The object to be polished after the above-mentioned two-step polishing was measured with a precision step gauge (manufactured by KLA Tencor, model “HRP”), and the dishing of the portion with a wiring width of 100 μm was measured and was good at 600 mm. Similarly, when the erosion of a portion where a pattern having a wiring width of 9 μm / space width of 1 μm was continued 1250 μm in a direction perpendicular to the wiring was measured, it was as good as 400 mm.
また、走査型電子顕微鏡により、銅配線を観察したが、コロージョン(腐食)は見られなかった。 Moreover, although copper wiring was observed with the scanning electron microscope, the corrosion (corrosion) was not seen.
2.3.実施例1乃至4
水系分散体(I)及び水溶液(II)の構成成分の種類及び量を、表1に記載の通りとした他は、比較例1と同様にして水系分散体(I)及び水溶液(II)を調製した。
2.3. Examples 1 to 4
The aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II) were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the types and amounts of the components of the aqueous dispersion (I) and the aqueous solution (II) were as shown in Table 1. Prepared.
この水系分散体(I)及び水溶液(II)を使用して、水系分散体(I)及び水溶液(
II)の供給速度を表2に記載の通りとした他は、比較例1と同様にして、銅層を有するブランケットウェハの研磨及びパターンつきウェハの余剰の銅膜の除去を行った。結果を表2に示す。なお、実施例2は、研磨装置のトルク変化から検出される研磨終点に至るまで第一研磨工程を行い、その後、第二研磨工程として30秒間の研磨を行ったことを示す。
Using this aqueous dispersion (I) and aqueous solution (II), aqueous dispersion (I) and aqueous solution (
The blanket wafer having the copper layer was polished and the excess copper film of the patterned wafer was removed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the supply rate of II) was as shown in Table 2. The results are shown in Table 2. In addition, Example 2 shows that the first polishing step was performed until the polishing end point detected from the torque change of the polishing apparatus, and then polishing for 30 seconds was performed as the second polishing step.
実施例1乃至3においては、pH調整剤としてアンモニアを使用し、アンモニアは30質量%濃度のアンモニア水として添加した。また、実施例4においては、pH調整剤として水酸化カリウムを使用し、水酸化カリウムは固体状で添加した。 In Examples 1 to 3 , ammonia was used as a pH adjuster, and ammonia was added as 30% by mass ammonia water. In Example 4, by using potassium hydroxide as a pH adjusting agent, potassium hydroxide was added in a solid-like.
表1中、界面活性剤の欄の略語は、それぞれ以下を表す。 In Table 1, the abbreviations in the column of surfactant represent the following.
DBS−K:ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム
DBS−A:ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム
SLA:ラウリル硫酸アンモニウム
表1中の「−」は、その欄に相当する成分を添加しなかったことを表す。
DBS-K: Potassium dodecylbenzenesulfonate DBS-A: Ammonium dodecylbenzenesulfonate SLA: Ammonium lauryl sulfate “-” in Table 1 indicates that a component corresponding to that column was not added.
2.4.比較例2
比較例1の「パターンつきウエハの余剰の銅膜の除去」において、第一研磨工程を行わず、当初から第二研磨工程の条件で化学機械研磨を開始し、研磨装置のトルク変化から検出される研磨終点に至った後、更に30秒間オーバー研磨を実施した。
2.4. Comparative Example 2
In “removal of excess copper film on patterned wafer” in Comparative Example 1, chemical mechanical polishing was started from the beginning under the conditions of the second polishing step without performing the first polishing step, and was detected from a change in torque of the polishing apparatus. After reaching the polishing end point, overpolishing was further performed for 30 seconds.
比較例1と同様にしてディッシング及びエロージョンの値を測定したところ、それぞれ600Å、400Åであり、また、走査型電子顕微鏡観察によっても銅配線部分のコロージョンも見られず、比較例1と同等であったが、研磨開始から終点に至るまでの研磨時間
が115秒であり、総研磨時間が145秒であることから、比較例1の方法に比べて研磨時間が長くかかることがわかった。
The dishing and erosion values measured in the same manner as in Comparative Example 1 were 600 mm and 400 mm, respectively, and no corrosion of the copper wiring portion was observed by scanning electron microscope observation, which was equivalent to Comparative Example 1. However, since the polishing time from the start of polishing to the end point was 115 seconds and the total polishing time was 145 seconds, it was found that the polishing time was longer than the method of Comparative Example 1.
2.5.比較例3
実施例1の「パターンつきウエハの余剰の銅膜の除去」において、第一研磨工程の条件で化学機械研磨を開始し、途中で条件変更を行わず、研磨装置のトルク変化から検出される研磨終点に至った後、更に30秒間研磨を継続した。
2.5. Comparative Example 3
In “removal of excess copper film on patterned wafer” in Example 1 , chemical mechanical polishing is started under the conditions of the first polishing step, and polishing is detected from torque change of the polishing apparatus without changing conditions in the middle. After reaching the end point, polishing was continued for another 30 seconds.
比較例1と同様にして、ディッシング及びエロージョンの値を測定したところ、それぞれ1,200Å、700Åと劣っていた。また、走査型電子顕微鏡で観察したところ、銅配線の部分にコロージョンが見られた。 When the dishing and erosion values were measured in the same manner as in Comparative Example 1, they were inferior to 1,200 and 700 mm, respectively. Further, when observed with a scanning electron microscope, corrosion was observed in the copper wiring portion.
すでに本発明の実施の形態について詳細に説明しているが、上述の実施の形態について本発明の新規事項および効果を実質的に逸脱しない数多くの変形が可能であることは当業者には自明のことであろう。ゆえに、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。 Although the embodiments of the present invention have already been described in detail, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications can be made to the above-described embodiments without substantially departing from the novel matters and effects of the present invention. That would be true. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention.
1 複合基板素材
11 基板
12 絶縁膜
13 バリアメタル膜
14 金属膜
21 絶縁膜
22 絶縁膜
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第一研磨工程及び前記第二研磨工程で使用する化学機械研磨用水系分散体が、(A)砥粒及び(B)キノリン酸を含有する水系分散体(I)と、(C)研磨速度向上剤を含有する水溶液(II)と、の混合物であり、
前記第一研磨工程と前記第二研磨工程とで、前記第一研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、前記第二研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすことにより研磨速度を変更する、化学機械研磨方法。
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2) Including chemically polishing the surface to be polished by continuously performing the first polishing step and the second polishing step having a lower polishing rate than the first polishing step,
The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the first polishing step and the second polishing step includes: (A) an aqueous dispersion (I) containing abrasive grains and (B) quinolinic acid, and (C) a polishing rate. aqueous solution containing the enhancer and (II), a mixture of,
In the first polishing step and the second polishing step, the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II). -1), when the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the second polishing step is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2), A chemical mechanical polishing method that changes the polishing rate by satisfying the above relationship .
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
前記水系分散体(I)が、更に(D)酸化剤を含有する、化学機械研磨方法。 In claim 1,
The chemical mechanical polishing method, wherein the aqueous dispersion (I) further contains (D) an oxidizing agent.
前記水溶液(II)が、更に(D)酸化剤を有する、化学機械研磨方法。 In claim 1,
The chemical mechanical polishing method, wherein the aqueous solution (II) further comprises (D) an oxidizing agent.
前記第一研磨工程及び前記第二研磨工程で使用する化学機械研磨用水系分散体が、(A)砥粒及び(D)酸化剤を含有する水系分散体(I)と、(B)キノリン酸を含有する水溶液(II)と、の混合物であり、
前記第一研磨工程と前記第二研磨工程とで、前記第一研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、前記第二研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすことにより研磨速度を変更する、化学機械研磨方法。
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2) Including chemically polishing the surface to be polished by continuously performing the first polishing step and the second polishing step having a lower polishing rate than the first polishing step,
The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the first polishing step and the second polishing step includes (A) an aqueous dispersion (I) containing abrasive grains and (D) an oxidizing agent, and (B) quinolinic acid. And an aqueous solution (II) containing
In the first polishing step and the second polishing step, the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II). -1), when the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the second polishing step is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2), A chemical mechanical polishing method that changes the polishing rate by satisfying the above relationship.
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
前記第一研磨工程及び前記第二研磨工程で使用する化学機械研磨用水系分散体が、(A)砥粒及び(B’)複素環を有する化合物(ただし、キノリン酸を除く。)を含有する水系分散体(I)と、(C)研磨速度向上剤及び(D)酸化剤を含有する水溶液(II)と、の混合物であり、
前記第一研磨工程と前記第二研磨工程とで、前記第一研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、前記第二研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすことにより研磨速度を変更する、化学機械研磨方法。
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2) Including chemically polishing the surface to be polished by continuously performing the first polishing step and the second polishing step having a lower polishing rate than the first polishing step,
The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the first polishing step and the second polishing step contains (A) abrasive grains and (B ′) a compound having a heterocyclic ring (excluding quinolinic acid). A mixture of an aqueous dispersion (I) and an aqueous solution (II) containing (C) a polishing rate improver and (D) an oxidizing agent;
In the first polishing step and the second polishing step, the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II). -1), when the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the second polishing step is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2), A chemical mechanical polishing method that changes the polishing rate by satisfying the above relationship.
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
前記第一研磨工程及び前記第二研磨工程で使用する化学機械研磨用水系分散体が、(A)砥粒、(B’)複素環を有する化合物(ただし、キノリン酸を除く。)及び(D)酸化剤を含有する水系分散体(I)と、(C)研磨速度向上剤を含有する水溶液(II)と、の混合物であり、
前記第一研磨工程と前記第二研磨工程とで、前記第一研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−1)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−1)とし、前記第二研磨工程における前記水系分散体(I)の供給量をS(I−2)、前記水溶液(II)の供給量をS(II−2)とした場合に、以下の関係を満たすことにより研磨速度を変更する、化学機械研磨方法。
S(I−1)/S(II−1)<S(I−2)/S(II−2) Including chemically polishing the surface to be polished by continuously performing the first polishing step and the second polishing step having a lower polishing rate than the first polishing step,
The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the first polishing step and the second polishing step is (A) abrasive grains, (B ′) a compound having a heterocyclic ring (excluding quinolinic acid) and (D A mixture of an aqueous dispersion (I) containing an oxidizing agent and an aqueous solution (II) containing (C) a polishing rate improver;
In the first polishing step and the second polishing step, the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the first polishing step is S (I-1), and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II). -1), when the supply amount of the aqueous dispersion (I) in the second polishing step is S (I-2) and the supply amount of the aqueous solution (II) is S (II-2), A chemical mechanical polishing method that changes the polishing rate by satisfying the above relationship.
S (I-1) / S (II-1) <S (I-2) / S (II-2)
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