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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifmittelzusammensetzung
zur Verwendung zum Polieren von Substraten für Haibleiter-Fotomasken und
verschiedene Speicherhartplatten, insbesondere eine Schleifmittelzusammensetzung
zur Verwendung zum Polieren zur Planierung der Oberfläche von
Bauelement-Wafern in zum Beispiel der Halbleiterindustrie, und ein
Polierverfahren unter Verwendung einer solchen Zusammensetzung.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine Schleifmittelzusammensetzung,
die hocheffizient ist und geeignet ist zur Ausbildung einer hervorragend
polierten Oberfläche
in der Polierstufe von Halbleiterbauelementen, an denen die so genannte
chemisch-mechanische Poliertechnik angewendet wird, bei der Verarbeitung
von Bauelement-Wafern, und ein Polierverfahren, das eine solche
Zusammensetzung verwendet.
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Der
Fortschritt von so genannten Hochtechnologieprodukten einschließlich von
Computer war in den letzten Jahren bemerkenswert, und für solche
Produkte zu verwendende Teile, zum Beispiel Bauelemente, wie ULSI,
wurden Jahr für
Jahr für
hohe Integration und hohe Geschwindigkeit entwickelt. Zusammen mit
einem solchen Fortschritt wurde das Konstruktionsprinzip für Halbleiterbauelemente
Jahr für
Jahr fortschreitend verfeinert, wobei in einem Verfahren zur Herstellung
von Halbleiterbauelementen die Tiefeneinstellung zu einer geringen
Tiefe tendiert, und die für
die Muster bildende Oberfläche
erforderliche Planierung eine zunehmend exakte Tendenz aufweist.
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Um
mit einem Ansteigen des Widerstands der Verdrahtung aufgrund einer
Verfeinerung der Verdrahtung Schritt zu halten, wurde außerdem untersucht,
Kupfer anstelle von Wolfram oder Aluminium als Verdrahtungsmaterial
zu verwenden.
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Aufgrund
seiner Natur ist Kupfer gegenüber
einem Ätzen
hochempfindlich, und erfordert deshalb das folgende Verfahren. Nach
Ausbilden der Verdrahtungskanäle
und -wege auf einer Isolierschicht werden durch Sputtern oder Plattieren
Kupferverdrahtungen ausgebildet, und dann eine auf der Isolierschicht
abgeschiedene unnötige
Kupferschicht durch chemisch-mechanisches Polieren (nachstehend
als CMP bezeichnet) entfernt, das eine Kombination eines mechanischen
Polierens und eines chemischen Polierens ist.
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In
einem solchen Verfahren kann es jedoch vorkommen, dass Kupferatome
in die Isolierschicht diffundieren und die Eigenschaften des Bauelements
verschlechtern. Zum Zwecke der Verhinderung einer Diffusion von
Kupferatomen wurde deshalb untersucht, eine Sperrschicht auf der
Isolierschicht bereitzustellen, die ausgebildete Verdrahtungskanäle oder
-wege aufweist. Als Material für
eine solche Sperrschicht ist auch vom Standpunkt der Zuverlässigkeit
des Bauelements Tantalmetall, Tantalnitrid oder eine Tantalverbindung
(nachstehend allgemein als Tantal enthaltende Verbindung bezeichnet)
am geeignetsten, und es wird erwartet, dass sie in Zukunft am meisten
verwendet wird.
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In
einem solchen CMP-Verfahren für
ein Halbleiterbauelement, das eine solche Kupferschicht und eine
Tantal enthaltende Verbindung aufweist, wird deshalb zuerst die
Kupferschicht als äußerste Schicht
und dann die Tantal enthaltende Verbindung-Schicht (Schicht aus
einer Tantal enthaltenden Verbindung) als Sperrschicht poliert,
und das Polieren wird beendet, wenn es die Isolierschicht von zum
Beispiel Siliciumdioxid oder MonofluorSiliciumdioxid (SiOF) erreicht
hat. Als ideales Verfahren ist es gewünscht, dass unter Verwendung von
nur einer Art einer Schleifmittelzusammensetzung die Kupferschicht
und die Tantal enthaltende Verbindung-Schicht gleichmäßig durch
Polieren in einer einzigen Polierstufe entfernt werden, und das
Polieren sicher beendet wird, wenn es die Isolierschicht erreicht
hat. Kupfer und eine Tantal enthaltende Verbindung sind jedoch in
ihrer Härte,
chemischen Stabilität
und anderen mechanischen Eigenschaften und damit in der Verarbeitbarkeit
unterschiedlich, und es ist deshalb schwierig, ein solches ideales
Polierverfahren durchzuführen. Deshalb
wurde das folgende Zweistufen-Polierverfahren, das heißt ein in
zwei Stufen unterteiltes Polierverfahren, untersucht.
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In
der ersten Polierstufe (nachstehend als erstes Polieren bezeichnet)
wird die Kupferschicht unter Verwendung einer Schleifmittelzusammensetzung,
die zum Polieren einer Kupferschicht mit hoher Effizienz fähig ist,
poliert unter Verwendung von zum Beispiel einer Tantal enthaltenden
Verbindung-Schicht als Stoppschicht, bis eine solche Tantal enthaltende
Verbindung-Schicht erreicht wird. Um verschiedene Oberflächendefekte,
wie zum Beispiel Einkerbungen, Erosionen, tellerförmige Vertiefungen,
usw. auf der Oberfläche
der Kupferschicht zu vermeiden, kann das Polieren kurz vor Erreichen
der Tantal enthaltenden Verbindung-Schicht beendet werden, das heißt, während eine
Kupferschicht noch geringfügig
verbleibt. In der zweiten Polierstufe (nachstehend als zweites Polieren
bezeichnet) wird dann unter Verwendung einer Schleifmittelzusammensetzung,
die dazu fähig
ist, hauptsächlich
eine Tantal enthaltende Verbindung-Schicht mit hoher Effizienz zu
polieren, die verbleibende dünne
Kupferschicht und die Tantal enthaltende Verbindung-Schicht kontinuierlich
unter Verwendung der Isolierschicht als Stoppschicht poliert, und
das Polieren wird beendet, wenn es die Isolierschicht erreicht hat.
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Die
im ersten Polieren zu verwendende Schleifmittelzusammensetzung muss
die Eigenschaft aufweisen, dass sie dazu fähig ist, die Kupferschicht
mit einer hohen Materialentfernungsrate ohne Ausbildung der vorstehend
erwähnten
verschiedenen Oberflächendefekte
(wie zum Beispiel Einkerbungen) auf der Oberfläche der Kupferschicht zu polieren,
die nachher durch das zweite Polieren nicht entfernt werden können.
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Im
Hinblick auf eine solche Schleifmittelzusammensetzung zum Polieren
einer Kupferschicht beschreibt zum Beispiel
JP-A-7-233485 (Stand der Technik 1)
eine Polierflüssigkeit
für eine
Metallschicht vom Kupfertyp, die mindestens eine organische Säure aufweist,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Aminoessigsäure (nachstehend als Glycin
bezeichnet) und Amidschwefelsäure,
einem Oxidationsmittel und Wasser, und ein Verfahren zur Herstellung
eines Halbleiterbauelements unter Verwendung einer solchen Polierflüssigkeit.
Wenn diese Polierflüssigkeit
zum Polieren einer Kupferschicht verwendet wird, ist eine relativ
hohe Materialentfernungsrate erhältlich.
Es wird angenommen, dass die Kupferatome auf der Kupferschichtoberfläche durch
die Einwirkung des Oxidationsmittels in Kupferionen überführt werden,
und die Kupferionen in eine Chelatverbindung überführt werden, wodurch eine hohe
Materialentfernungsrate erhalten werden kann.
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Als
Ergebnis von durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung durchgeführten Versuchen
wurde jedoch gefunden, dass, wenn eine Polierflüssigkeit bloß ein Schleifmittel,
Glycin und Wasserstoffperoxid enthält, wie die Polierflüssigkeit
des vorstehend genannten Standes der Technik 1, zum Polieren einer
Kupferschicht, die ein ausgebildetes Muster aufweist, verwendet
wird, in der Kupferverdrahtung viele Vertiefungen (Kerben) gebildet
werden. Dieses Phänomen
wird häufig
insbesondere bei einer feinen Verdrahtung von 0,3 μm oder weniger
beobachtet. Dies kann so erklärt
werden, dass Defekte oder Verunreinigungen während der Bildung der Kupferschicht
an der feinen Verdrahtung vorhanden sind, und solche schwachen Schichtteile
durch eine chemische oder mechanische Wirkung während des Polierens angegriffen
werden, wodurch Krater ausgebildet werden. Es ist deshalb wünschenswert,
die Gleichmäßigkeit
der Schichtbildung durch Optimieren der schichtbildenden Bedingungen
bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen weiter zu verbessern.
Andererseits besteht das starke Bedürfnis zur Entwicklung einer
Schleifmittelzusammensetzung, die während des Polierens keine Krater
ausbildet.
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Vor
der Besprechung der vorliegenden Erfindung werden zwei weitere Publikationen
genannt.
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EP-A-1152046 (Fujimi Incorporated,
veröffentlicht
am 7. November 2001) beschreibt eine Schleifmittelzusammensetzung
zur Verwendung in einem CHF-Verfahren zum Polieren eines Halbleiterbauelements, das
eine Kupferschicht und eine Tantal enthaltende Verbindung-Schicht
aufweist. Die Zusammensetzung enthält ein Schleifmittel, zum Beispiel
Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid, das eine bevorzugte Teilchengröße von 0,015
bis 0,1 μm
aufweist, α-Alanin
oder Glycin, und Wasserstoffperoxid. Es wird erwähnt, dass ein Antikorrosionsmittel,
wie zum Beispiel Benzotriazol, verwendet werden kann, aber diese
Verbindung ist in den angegebenen Beispielen nicht vorhanden.
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EP-A-846742 beschreibt ebenfalls
eine CHF-Aufschlämmung
zur Verwendung an Kupfersubstraten, die ein Schleifmittel enthält, das
einen mittleren Teilchendurchmesser von weniger als ca. 0,4 μm aufweist,
zum Beispiel Quarzstaub, Wasserstoffperoxid und ein filmbildendes
Mittel. Das filmbildende Mittel kann Benzotriazol sein. Eine weitere
Komponente ist ein Komplexiermittel, das eine Säure sein kann, wie zum Beispiel
Citronen-, Milch-, Wein-, Bernstein-, Essig- oder Oxalsäure, oder
eine Aminosäure,
wie zum Beispiel Aminoschwefelsäure.
In einigen Beispielen, die kein Benzotriazol verwenden, ist Glycin
als Komplexiermittel vorhanden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehend diskutierte
Problem zu lösen,
und eine Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Schleifmittelzusammensetzung, die dazu fähig ist, die Bildung von Kratern
in der Kupferverdrahtung in einem CHF-Verfahren bei der Herstellung eines
Halbleiterbauelements, das mindestens eine Kupferschicht und eine
Tantal enthaltende Verbindungs-Schicht aufweist, zu verhindern,
und ein Polierverfahren, das diese verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine im Anspruch 1 angegebene Schleifmittelzusammensetzung
bereit.
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Vorzugsweise
ist die Schleifmittelkomponente (a) Quarzstaub oder kolloidales
Siliciumdioxid, und vorzugsweise liegt der Gehalt der Schleifmittelkomponente
(a) im Bereich von 5 bis 50 g/l, bezogen auf die Zusammensetzung.
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Vorzugsweise
weist die Verbindung (b), die mit Kupferionen ein Chelat bildet,
einen Gehalt innerhalb eines Bereichs von 5 bis 50 g/l, bezogen
auf die Zusammensetzung, auf. Der Gehalt der Wasserstoffperoxid-Komponente
(d) liegt vorzugsweise im Bereich von 0,03 bis 1 Mol/l, bezogen
auf die Zusammensetzung.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Polierverfahren bereit, das umfasst
das Polieren eines Halbleiterbauelements, das mindestens eine Schicht
aus Kupfer und eine Schicht aus einer Tantal enthaltenden Verbindung
auf einem Substrat ausgebildet aufweist, mit der erfindungsgemäßen Schleifmittelzusammensetzung.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun näher
beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die nachfolgende Beschreibung
zur Erleichterung des Verständnisses
der vorliegenden Erfindung dient, und die vorliegende Erfindung
keinesfalls beschränkt.
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Schleifmittel
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Das
Schleifmittel als eine Komponente der Polierzusammensetzung der
vorliegenden Erfindung dient zur Durchführung des mechanischen Polierens
im CHF-Verfahren und weist die Funktion auf, eine auf der zu polierenden
Oberfläche
gebildete brüchige
Schicht mechanisch zu entfernen. In der vorliegenden Erfindung ist das
Schleifmittel Siliciumdioxid. Quarzstaub und kolloidales Siliciumdioxid
oder eines von ihnen kann verwendet werden, und kolloidales Siliciumdioxid
ist am meisten bevorzugt.
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Das
Schleifmittel weist eine primäre
Teilchengröße im Bereich
von 50 bis 120 nm, vorzugsweise von 70 bis 100 nm, auf. Der wichtigste
Punkt in der vorliegenden Erfindung ist es, dass, wenn die primäre Teilchengröße des Schleifmittels
innerhalb des obigen Bereichs liegt, dies wirksam ist zur Unterdrückung von
Kratern auf der Kupferverdrahtung. Die primäre Teilchengröße von 50
bis 120 nm ist eine Teilchengröße, die
einen Zwischenzustand zwischen einem kolloidalen Zustand und einem
nichtkolloidalem Zustand bedeutet. Nach einer durch die Erfinder
der vorliegenden Anmeldung gemachten Beobachtung ist in einem vollständig kolloidalen Zustand,
das heißt,
wenn die primäre
Teilchengröße des Schleifmittels
kleiner als 50 nm ist, die Oberfläche des Schleifmittels in einem
sehr aktiven Zustand, und es wird angenommen, dass eine solche aktive
Oberfläche
Krater auf der Kupferverdrahtung verursachen kann. Wenn die primäre Teilchengröße zunimmt,
nimmt die kolloidale Natur ab, und die Aktivität der Teilchenoberfläche tendiert
dazu, gering zu werden. Deshalb werden sich Krater kaum entwickeln.
Wenn die primäre
Teilchengröße andererseits
zu groß ist,
das heißt,
wenn die primäre
Teilchengröße des Schleifmittels
120 nm übersteigt,
tendiert die Dispergierbarkeit des Schleifmittels dazu, schlecht
zu werden, und deshalb kann leicht ein Kratzen auftreten, und das
Handling zum Zeitpunkt des Zuführens
der Aufschlämmung
tendiert dazu, schwierig zu werden.
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Die
primäre
Teilchengröße des in
der vorliegenden Erfindung verwendeten Schleifmittels ist eine primäre Teilchengröße, die
aus einem Wert der durch die Stickstoffadsorptionsmethode (BET-Methode)
gemessenen spezifischen Oberfläche.
Um eine primäre
Teilchengröße mit dem
Wert einer durch die BET-Methode gemessenen spezifischen Oberfläche zu erhalten,
wird eine solche primäre
Teilchengröße nach
der mathematischen Formel (A) berechnet. D =
6/ρ·S (A)worin
D die primäre
Teilchengröße (nm)
ist, ρ die
relative Dichte (g/cm3) des Schleifmittels
ist, und S die nach der BET-Methode gemessene spezifische Oberfläche (m2/g) ist. Der Gehalt des Schleifmittels in
der Schleifmittelzusammensetzung liegt üblicherweise bei 5 bis 50 g/l,
vorzugsweise bei 10 bis 30 g/l, insbesondere bei 15 bis 25 g/l.
Wenn der Gehalt des Schleifmittels zu gering ist, nimmt die mechanische
Polierkraft ab, wodurch die Materialentfernungsrate der Kupferschicht
wahrscheinlich abnimmt. Wenn andererseits der Gehalt des Schleifmittels
zu hoch ist, steigt die mechanische Polierkraft, und die Rate des
Polierens der Schicht aus der Tantal enthaltenden Verbindung weist
die Tendenz auf, zu hoch und zu schwierig zu kontrollieren zu sein.
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Verbindung zur Ausbildung eines Chelats
mit Kupferionen
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Die
Verbindung zur Ausbildung eines Chelats mit Kupferionen als eine
Komponente der erfindungsgemäßen Schleifmittelzusammensetzung
ist dadurch charakterisiert, dass sie mindestens eine Carboxylgruppe und
ein Stickstoffatom, die in α-Position
lokalisiert sind, aufweist. Die Carboxylgruppe und das in α-Position lokalisierte
Stickstoffatom bilden ein Chelat mit Kupfer, und beschleunigen dadurch
das Polieren der Kupferschicht. In der vorliegenden Erfindung ist
die mindestens eine Verbindung ausgewählt aus Glycin, α-Alanin, Serin,
Chinaldinsäure,
Histidin und Derivaten davon.
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Der
Gehalt der Verbindung zur Ausbildung eines Chelats mit Kupferionen
beträgt
in der Schleifmittelzusammensetzung üblicherweise 0,04 bis 0,2 Mol/l,
vorzugsweise 0,06 bis 0,12 Mol/l, bezogen auf die Zusammensetzung.
Wenn der Gehalt geringer als 0,04 Mol/l ist, weist die Materialentfernungsrate
der Kupferschicht die Tendenz auf, gering zu sein, was unerwünscht ist.
Wenn sie andererseits 0,2 Mol/l übersteigt,
weist die Materialentfernungsrate der Kupferschicht die Tendenz
auf, zu hoch zu sein, und schwierig zu steuern, was unerwünscht ist.
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Verbindung zur Bereitstellung
einer Schutzschicht-bildenden Funktion auf einer Kupferschicht
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Die
Verbindung zur Bereitstellung einer Schutzschicht-bildenden Funktion
auf einer Kupferschicht als eine Komponente der erfindungsgemäßen Schleifmittelzusammensetzung
besitzt die Funktion, die Kupferschicht während und/oder nach dem Polieren
zu schützen,
und unterdrückt
so die Ausbildung tellerförmiger Vertiefungen
oder von Einkerbungen in der Kupferverdrahtung und weist die Funktion
eines Korrosionsschutzmittels auf, um eine Korrosion des Kupfers
zu unterdrücken.
Eine solche Verbindung zur Bereitstellung einer Schutzschicht-bildenden
Funktion auf einer Kupferschicht ist mindestens eine solche ausgewählt aus
Benzotriazol und seinen Derivaten. Derivate können zum Beispiel sein Benzimidazol,
Triazol, Imidazol und Tolyltriazol.
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Der
Gehalt der Verbindung zur Bereitstellung einer Schutzschicht-bildenden
Funktion auf einer Kupferschicht liegt in der Schleifmittelzusammensetzung
bei 0,0003 bis 0,001 Mol/l, bezogen auf die Zusammensetzung. Wenn
der Gehalt geringer als 0,0002 Mol/l ist, weist die Oberfläche der
Kupferschicht nach dem Polieren die Tendenz auf, gegenüber Korrosion
empfänglich
zu sein, was unerwünscht
ist. Wenn er andererseits 0,002 Mol/l übersteigt, weist die Schutzschicht-bildende
Funktion gegenüber
dem Kupfer die Tendenz auf, stark zu sein, wodurch es wahrscheinlich
ist, dass keine Gleichmäßigkeit
beim Polieren erhalten wird, oder die Materialentfernungsrate der
Kupferschicht die Tendenz aufweist, übermäßig gering zu sein, was unerwünscht ist.
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Wasserstoffperoxid
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Wasserstoffperoxid
als eine Komponente der Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung ist eine solche Komponente, die als Oxidationsmittel dient.
Wasserstoffperoxid weist die Eigenschaft auf, dass es eine ausreichende
Oxidationskraft zur Oxidation der Kupferschicht aufweist und kein
Metallion als Verunreinigung enthält, leicht erhältlich ist,
und somit besonders geeignet ist für die erfindungsgemäße Schleifmittelzusammensetzung.
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Der
Gehalt an Wasserstoffperoxid in der Schleifmittelzusammensetzung
beträgt üblicherweise
0,03 bis 1 Mol/l, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Mol/l, bezogen auf die
Zusammensetzung. Wenn der Gehalt an Wasserstoffperoxid zu gering
oder zu hoch ist, weist die Materialentfernungsrate der Kupferschicht
die Tendenz auf, abzunehmen.
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Wasser
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Wasser
als eine Komponente der Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung ist vorzugsweise ein solches, das Verunreinigungen in
einem so weit wie möglich
reduzierten Ausmaß enthält, damit die
vorstehend genannten Komponenten ihre Rollen genau ausüben können. Wasser
ist vorzugsweise destilliertes Wasser oder ein solches, dessen verunreinigende
Ionen mittels Ionenaustauscherharz entfernt wurden, und dessen suspendierte
Stoffe mittels eines Filters entfernt wurden.
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Schleifmittelzusammensetzung
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Die
Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird durch
Mischen, Lösen
oder Dispergieren der vorstehend beschriebenen Komponenten, das
heißt,
des Schleifmittels mit einer primären Teilchengröße im Bereich
von 50 bis 120 nm, der Verbindung zur Ausbildung eines Chelats mit
Kupferionen, der Verbindung zur Bereitstellung einer Schutzschicht-bildenden
Funktion auf einer Kupferschicht und Wasserstoffperoxid, in Wasser
hergestellt. Das Verfahren zum Mischen, Lösen oder Dispergieren ist optional.
Es kann zum Beispiel ein Rühren
mittels eines Flügelrührers oder
Ultraschalldispersion verwendet werden. Nach einem solchen Verfahren
werden lösliche
Komponenten gelöst
und unlösliche
Komponenten dispergiert, wodurch die Zusammensetzung eine gleichmäßige Dispersion
sein wird.
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Zum
Zeitpunkt der Herstellung der obigen Schleifmittelzusammensetzung
können,
wenn dies der Fall erfordert, ein pH-Einstellmittel zur Einstellung
des pH, verschiedene oberflächenaktive
Mittel und andere Additive zum Zweck der Sicherstellung der Sicherheit
oder der Aufrechterhaltung der Qualität des Produkts, oder abhängig von
der Art des zu polierenden Objekts, der Polierbedingungen und anderer
Erfordernisse des Polierverfahrens eingebaut werden.
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Das
pH-Einstellmittel wird verwendet, um die Stabilität der Schleifmittelzusammensetzung
zu verbessern, und die Sicherheit bei der Verwendung zu verbessern
oder um die Erfordernisse verschiedener Bestimmungen zu erfüllen. Als
zur Erniedrigung des pH-Werts
der Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu verwendendes pH-Einstellmittel
können
Chlorwasserstoffsäure,
Salpetersäure,
Schwefelsäure, Chloressigsäure, Weinsäure, Bernsteinsäure, Citronensäure, Äpfelsäure, Malonsäure, verschiedene
Fettsäuren,
verschiedene Polycarbonsäuren,
usw. verwendet werden. Als zur Erhöhung des pH-Werts zu verwendendes
pH-Einstellmittel kann andererseits Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid,
Ammoniak, Ethylendiamin, Piperazin, Polyethylenimin, etc. verwendet
werden. Die Schleifmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist
im Hinblick auf den pH-Wert nicht besonders beschränkt, ist
aber üblicherweise
auf einen pH-Wert von 3 bis 10 eingestellt.
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Das
oberflächenaktive
Mittel wird verwendet, um die Dispergierbarkeit des Schleifmittels
zu erhöhen oder
um die Viskosität
oder die Oberflächenspannung
der Schleifmittelzusammensetzung einzustellen. Die oberflächenaktiven
Mittel, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen
zum Beispiel ein Dispergiermittel, ein Netzmittel, ein Verdickungsmittel,
einen Entschäumer,
ein Schaummittel, ein Wasserrepellent, usw. Das als Dispergiermittel
zu verwendende oberflächenaktive
Mittel kann üblicherweise ein
Sulfonat, Phosphat, Carboxylat oder ein nichtionisches oberflächenaktives
Mittel sein. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifmittelzusammensetzung
besteht im Hinblick auf die Reihenfolge des Mischens der verschiedenen
Additive oder des Mischverfahrens keine besondere Beschränkung.
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Die
erfindungsgemäße Schleifmittelzusammensetzung
kann in Form einer Vorratslösung
mit einer relativ hohen Konzentration hergestellt, gelagert oder
transportiert werden, so dass sie zur Verwendung zum Zeitpunkt der
Durchführung
des Polierverfahrens verdünnt
werden kann. Der vorstehend genannte Bereich für die Konzentration ist einer
für die
tatsächliche
Polierdurchführung.
Es braucht nicht erwähnt
zu werden, dass im Falle eines Verfahrens, bei dem zum Zeitpunkt
der tatsächlichen
Verwendung verdünnt
wird, die Vorratslösung
während
der Lagerung oder des Transports eine Lösung ist, die eine höhere Konzentration
aufweist. Vom Standpunkt der Effizienz des Handlings ist es bevorzugt,
die Zusammensetzung in einer solchen hochkonzentrierten Form herzustellen.
Wasserstoffperoxid weist außerdem
die Eigenschaft auf, dass es sich in Gegenwart von Metallionen,
Ammoniumionen oder einem Amin zersetzt. Es ist deshalb ratsam, es
der Schleifmittelzusammensetzung kurz vor der tatsächlichen
Verwendung für
die Polierdurchführung
zuzugeben und zuzumischen. Eine Zersetzung von Wasserstoffperoxid
kann durch Einbau einer Carbonsäure
oder eines Alkohols unterdrückt
werden. Es ist möglich, einen
solchen Effekt mit dem vorstehend erwähnten pH-Einstellmittel zu
erhalten. Eine solche Zersetzung wird jedoch auch durch die Umgebung
der Lagerung beeinflusst, und es besteht die Möglichkeit, dass ein Teil des
Wasserstoffperoxids aufgrund einer Temperaturveränderung während des Transports oder aufgrund
einer Beanspruchung einer Zersetzung unterliegt. Es ist deshalb
bevorzugt, das Zumischen von Wasserstoffperoxid kurz vor dem Polieren
durchzuführen.
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Polierverfahren
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Das
erfindungsgemäße Polierverfahren
umfasst das Polieren eines Halbleiterbauelements, das mindestens
eine Schicht aus Kupfer und eine Schicht aus einer Tantal enthaltenden
Verbindung auf einem Substrat ausgebildet aufweist, mit einer Schleifmittelzusammensetzung,
die die vorstehend beschriebenen Komponenten, das heißt, ein
Schleifmittel mit einer primären
Teilchengröße im Bereich
von 50 bis 120 nm, eine Verbindung zur Ausbildung eines Chelats
mit Kupferionen, eine Verbindung zur Bereitstellung einer Schutzschicht-bildenden
Funktion auf einer Kupferschicht, Wasserstoffperoxid und Wasser,
umfasst.
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Dieses
Polierverfahren weist auf der Kupferschicht eine hohe Materialentfernungsrate
auf und eine geringe Materialentfernungsrate auf der Schicht aus
einer Tantal enthaltenden Verbindung, wodurch sie ein hohes Selektivitätsverhältnis (das
Verhältnis
der Materialentfernungsrate der Kupferschicht zur Materialentfernungsrate
der Schicht aus einer Tantal enthaltenden Verbindung wird als "Selektivitätsverhältnis" bezeichnet) bereitstellt,
und die polierte Oberfläche
weist eine hervorragende Glätte
auf. Durch genaues Spezifizieren der primären Teilchengröße des Schleifmittels
ist es außerdem
möglich,
eine normal polierte Oberfläche
ohne Ausbildung von Kratern auf der Kupferverdrahtung am Substrat
zu erhalten.
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Ein
solcher Poliermechanismus kann wie folgt erklärt werden. Durch die Wirkung
des Wasserstoffperoxids wird zunächst
die Oberfläche
der Kupferschicht oxidiert. Dann wird die Verbindung zur Ausbildung
eines Chelats mit Kupferionen Kupfer in der Schleifmittelzusammensetzung
in Form eines Kupferchelats durch eine kombinierte Wirkung mit dem
Schleifmittel lösen.
Zur Unterdrückung
von Kratern auf der Kupferverdrahtung auf dem Substrat wird durch
Spezifizieren der Teilchengröße des Schleifmittels
auf eine relativ hohe Teilchengröße in nichtkolloidalem
Zustand die Oberflächenaktivität des Schleifmittels
erniedrigt, und eine übermäßige chemische
Reaktion gegenüber
der Oberfläche
der Kupferschicht wird unterdrückt.
Es wird angenommen, dass es durch diese Wirkungen möglich ist,
die hohe Materialentfernungsrate der Kupferschicht ohne Ausbildung
von Kratern auf der Kupferverdrahtung zu realisieren.
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Nun
werden die praktischen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf Beispiele
beschrieben. Es muss jedoch verstanden werden, dass die vorliegende
Erfindung keinesfalls auf solche spezifische Beispiele beschränkt ist.
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BEISPIELE 1 bis 9 und VERGLEICHSBEISPIELE
1 bis 6
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Gehalt und Herstellung von Schleifmittelzusammensetzungen
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Kolloidales
Siliciumdioxid mit verschiedenen in Tabelle 1 angegebenen primären Teilchengrößen als Schleifmittel,
Histidin oder α-Alanin
als Verbindung zur Bildung eines Chelats mit Kupferionen (Additiv
(b)), Benzotriazol (nachstehend als "BTA" bezeichnet)
als Verbindung zur Bereitstellung einer Schutzschicht-bildenden
Funktion auf einer Kupferschicht (Additiv (c)) und Wasserstoffperoxid
wurden mit Wasser so gemischt, dass sie in den in Tabelle 1 angegebenen
Verhältnissen
gemischt vorliegen, und Schleifmittelzusammensetzungen der Beispiele
1 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 erhalten. In den Beispielen
1 bis 9 waren die primären
Teilchengrößen der
Schleifmittel im Bereich von 50 bis 120 nm, und in den Vergleichsbeispielen
1 bis 6 waren die primären
Teilchengrößen der
Schleifmittel außerhalb
des obigen Bereichs. Als Wasserstoffperoxid wurde eine handelsüblich erhältliche
31%ige wässrige
Lösung
verwendet, und wurde unmittelbar vor dem Polieren zugemischt. Tabelle 1
| | Schleifmittel | Additiv
(b) | Additiv
(c) | Wasserstoff-Peroxid | Bewertung
der |
| Teilchengröße (nm) | Menge (g/l) | Typ | Menge (Mol-l) | Typ | Menge (Mol/l) | Menge (Mol/l) | polierten Oberfläche |
| Bsp.
1 | 50 | 20 | Glycin | 0,09 | BTA | 0,0005 | 0,3 | O |
| Bsp.
2 | 70 | 20 | Glycin | 0,09 | BTA | 0,0005 | 0,3 | (O) |
| Bsp.
3 | 90 | 20 | Glycin | 0,09 | BTA | 0,0005 | 0,3 | (O) |
| Bsp.
4 | 100 | 20 | Glycin | 0,09 | BTA | 0,0005 | 0,3 | (O) |
| Bsp.
5 | 120 | 20 | Glycin | 0,09 | BTA | 0,0005 | 0,3 | O |
| Bsp.
6 | 70 | 20 | Histidin | 0,12 | BTA | 0,0005 | 0,3 | (O) |
| Bsp.
7 | 90 | 20 | Histidin | 0,12 | BTA | 0,0005 | 0,3 | (O) |
| Bsp.
8 | 70 | 20 | α-Alanin | 0,15 | BTA | 0,0005 | 0,3 | (O) |
| Bsp.
9 | 90 | 20 | α-Alanin | 0,15 | BTA | 0,0005 | 0,3 | (O) |
| Vgl.
Bsp. 1 | 30 | 20 | Glycin | 0,09 | BTA | 0,0005 | 0,3 | P |
| Vgl.
Bsp. 2 | 150 | 20 | Glycin | 0,09 | BTA | 0,0005 | 0,3 | S |
| Vgl.
Bsp. 3 | 30 | 20 | Histidin | 0,12 | BTA | 0,0005 | 0,3 | P |
| Vgl.
Bsp. 4 | 150 | 20 | Histidin | 0,12 | BTA | 0,0005 | 0,3 | S |
| Vgl.
Bsp. 5 | 30 | 20 | α-Alanin | 0,15 | BTA | 0,0005 | 0,3 | P |
| Vgl.
Bsp. 6 | 150 | 20 | α-Alanin | 0,15 | BTA | 0,0005 | 0,3 | S |
- Additiv (b): Verbindung zur Bildung eines
Chelats mit Kupferionen
- Additiv (c): Verbindung zur Bereitstellung einer Schutzschicht-bildenden
Funktion auf einer Kupferschicht
- BTA: Benzotriazol
- P: Es werden Krater festgestellt.
- S: Es werden Kratzer festgestellt.
-
Poliertests
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Unter
Verwendung jeder der Schleifmittelzusammensetzungen der Beispiele
1 bis 9 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurde das Polieren einer
zu polierenden mit Schicht versehenen Seite eines Objekts unter den
folgenden Bedingungen durchgeführt.
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Zu polierendes Objekt:
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Ein
bemusterter Wafer mit einer Kupferverdrahtung mit einer minimalen
Drahtbreite von 0,2 μm,
gebildet durch Elektroplattieren
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Poliervorrichtung:
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- Einseiten-CMP-Poliervorrichtung (AVANTI472, hergestellt
von Speedfam-Ipec Co.)
-
Polierkissen:
-
- Laminiertes Polierkissen aus Polyurethan (IC-1000/Suba400,
hergestellt von Rodel Inc., USA)
Polierdruck: 4 psi
Tischrotationsgeschwindigkeit:
50 UpM
Zufuhrrate der Schleifmittelzusammensetzung: 250 cc/min
Rotationsgeschwindigkeit
des Trägers:
50 UpM
-
Für den Endpunkt
des Polierens wurde der Endpunkt aus dem Drehmomentstrom des Trägers bestimmt,
und dann ein Überpolieren,
das 10% der Zeit entspricht, durchgeführt, wonach das Polieren beendet wurde.
-
Nach
dem Polieren wurde der Wafer hintereinander gewaschen und getrocknet,
und die Kupferverdrahtung von 0,2 μm wurde mit einem optischen
Mikroskop beobachtet, wodurch die Bewertung des polierten Oberflächenzustands
nach dem Polieren gemäß den folgenden
Standards durchgeführt
wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
- (O):
- Hervorragend ohne
wesentliche Ausbildung von Kratern
- O:
- Geringe Anzahl von
kleinen und flachen Kratern werden festgestellt, aber innerhalb
eines duldbaren Bereichs
- P:
- Es werden Krater festgestellt
- S:
- Es werden Kratzer
festgestellt
-
Aus
Tabelle 1 ist es ersichtlich, dass im Vergleichsbeispiel 1, 3 oder
5, in denen die primäre
Teilchengröße des Schleifmittels
außerhalb
des Bereichs von 50 bis 120 nm liegt, das heißt kleiner als 50 nm, die Oberfläche des
Schleifmittels in einem sehr aktiven Zustand ist, wodurch auf der
polierten Oberfläche
Krater ausgebildet wurden, und im Vergleichsbeispiel 2, 4 oder 6,
in denen die primäre
Teilchengröße des Schleifmittels größer als
120 nm ist, die Dispergierbarkeit des Schleifmittels schlecht ist,
und auf der polierten Oberfläche Kratzer
ausgebildet wurden, und in jedem Fall ein Polieren mit hoher Effizienz
nicht erreicht werden kann. In den Beispielen 1 bis 9, worin die
primäre
Teilchengröße des Schleifmittels
im Bereich von 50 bis 120 nm liegt, insbesondere in den von den
Beispielen 1 und 5 verschiedenen Beispielen, worin die primäre Teilchengröße des Schleifmittels
im bevorzugten Bereich (70 bis 100 nm) liegt, ist es ersichtlich,
dass in jedem Fall eine normal polierte Oberfläche ohne Krater oder Kratzer
erhalten werden kann, und ein Polieren mit einer hohen Effizienz
erzielt werden kann.
-
BEISPIELE 10 bis 35
-
- Anmerkung: In den Beispielen 20, 23, 32 und 33 liegen die
Mengen des Benzotriazols außerhalb
des spezifizierten Bereichs des Anspruchs 1.
-
Gehalte und Herstellung der Polierzusammensetzung
-
Kolloidales
Siliciumdioxid mit einer primären
Teilchengröße von 90
nm als Schleifmittel, Glycin als Verbindung zur Bildung eines Chelats
mit Kupferionen, BTA als Verbindung zur Bereitstellung einer Schutzschicht-bildenden
Funktion auf einer Kupferschicht und Wasserstoffperoxid wurden mit
Wasser so gemischt, dass sie in den in Tabelle 2 angegebenen Bereichen
gemischt waren, und Polierzusammensetzungen der Beispiele 10 bis
35 erhalten. In den Beispielen 28 oder 29 liegt der Gehalt des Schleifmittels
außerhalb
des Bereichs von 5 bis 50 g/l, bezogen auf die Zusammensetzung.
In den Beispielen 30 oder 31 liegt der Gehalt an Glycin (eine Verbindung
zur Ausbildung eines Chelats mit Kupferionen) außerhalb des Bereichs von 0,04
bis 0,2 Mol/l, bezogen auf die Zusammensetzung. In Beispiel 32 oder
33 liegt der Gehalt des Benzotriazols (eine Verbindung zur Bereitstellung
einer Schutzschicht-bildenden Funktion auf einer Kupferschicht)
außerhalb
des Bereichs von 0,0003 bis 0,001 Mol/l, bezogen auf die Zusammensetzung.
In Beispiel 34 oder 35 liegt der Gehalt des Wasserstoffperoxids
außerhalb
des Bereichs von 0,03 bis 1 Mol/l, bezogen auf die Zusammensetzung.
Als Wasserstoffperoxid wurde eine handelsüblich erhältliche 31%ige wässrige Lösung verwendet,
und sie wurde unmittelbar vor dem Polieren zugemischt. Tabelle 2
| | Schleifmittel | Glycin (Mol/l) | Benzotriazol
(Mol/l) | Wasserstoffperoxid (Mol/l) | Materialentfernungsrate
von Kupfer (Å/min) | Materialentfernungsrate
von Tantal (Å/min) |
| Bsp.
10 | 5 | 0,09 | 0,0005 | 0,3 | 2405 | 7 |
| Bsp.
11 | 10 | 0,09 | 0,0005 | 0,3 | 3774 | 8 |
| Bsp.
12 | 15 | 0,09 | 0,0005 | 0,3 | 4194 | 8 |
| Bsp.
13 | 25 | 0,09 | 0,0005 | 0,3 | 5082 | 10 |
| Bsp.
14 | 30 | 0,09 | 0,0005 | 0,3 | 5546 | 10 |
| Bsp.-
15 | 50 | 0,09 | 0,0005 | 0,3 | 6485 | 50 |
| Bsp.
16 | 20 | 0,04 | 0,0005 | 0,3 | 4331 | 11 |
| Bsp.
17 | 20 | 0,06 | 0,0005 | 0,3 | 5457 | 11 |
| Bsp.
18 | 20 | 0,12 | 0,0005 | 0,3 | 7432 | 10 |
| Bsp.
19 | 20 | 0,2 | 0,0005 | 0,3 | 9012 | 10 |
| Bsp.
20* | 20 | 0,09 | 0,0002 | 0,3 | 6457 | 10 |
| Bsp.
21 | 20 | 0,09 | 0,0003 | 0,3 | 5909 | 11 |
| Bsp.
22 | 20 | 0,09 | 0,001 | 0,3 | 2445 | 10 |
| Bsp.
23* | 20 | 0,09 | 0,002 | 0,3 | 2188 | 11 |
| Bsp.
24 | 20 | 0,09 | 0,0005 | 0,03 | 5495 | 11 |
| Bsp.
25 | 20 | 0,09 | 0,0005 | 0,1 | 8141 | 11 |
| Bsp.
26 | 20 | 0,09 | 0,0005 | 0,3 | 5407 | 11 |
| Bsp.
27 | 20 | 0,09 | 0,0005 | 0,5 | 5069 | 10 |
| Bsp.
28 | 3 | 0,09 | 0,0005 | 1,0 | 2150 | 6 |
| Bsp.
29 | 70 | 0,09 | 0,0005 | 0,3 | 7559 | 81 |
| Bsp.
30 | 20 | 0,02 | 0,0005 | 0,3 | 2415 | 10 |
| Bsp.
31 | 20 | 0,3 | 0,0005 | 0,3 | 12067 | 9 |
| Bsp.
32* | 20 | 0,09 | 0,0001 | 0,3 | 6954 | 10 |
| Bsp.
33...* | 20 | 0,09 | 0,003 | 0,3 | 1402 | 10 |
| Bsp.
34 | 20 | 0,09 | 0,0005 | 0,02 | 2803 | 10 |
| Bsp.
35 | 20 | 0,09 | 0,0005 | 2,0 | 3911 | 10 |
- * In diesen Beispielen liegt die Menge
an Benzotriazol außerhalb
des Bereichs von Anspruch 1 von 0,0003 bis 0,001 Mol/l.
-
Poliertests
-
Unter
Verwendung jeder der Polierzusammensetzungen der Beispiele 10 bis
35 wurde das Polieren der zu polierenden auf einem Objekt ausgebildeten
Schichtseite unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
-
Zu polierendes Objekt:
-
Siliciumwafer
mit einer durch Sputtern ausgebildeten Kupferschicht und ein Siliciumwafer
mit einer durch Sputtern ausgebildeter Tantalschicht.
-
Poliervorrichtung:
-
- Einseiten-CMP-Poliervorrichtung (AVANTI472, hergestellt
von Speedfam-Ipec Co.)
-
Polierkissen:
-
- Laminiertes Polierkissen aus Polyurethan (IC-1000/Suba400,
hergestellt von Rodel Inc., USA)
Polierdruck: 4 psi (ca. 27,5
kPa)
Plattenrotationsgeschwindigkeit: 50 UpM
Zufuhrrate
der Schleifmittelzusammensetzung: 250 cc/min
Trägerrotationsgeschwindigkeit:
50 UpM
-
Polierzeit:
-
Der
mit der Kupferschicht versehene Wafer wurde montiert und eine Minute
lang poliert, und dann wurde er durch den mit Tantalschicht versehenen
Wafer ausgetauscht, der auf gleiche Weise eine Minute lang poliert
wurde.
-
Nach
dem Polieren wurden die Wafer hintereinander gewaschen und getrocknet,
und die Schichtdicken wurden mittels einer Schichtwiderstandsmessmethode
gemessen, und die Materialentfernungsraten wurden aus den Differenzen
der Schichtdicken vor und nach dem Polieren erhalten. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
-
Aus
Tabelle 2 ist es ersichtlich, dass, wenn der Gehalt des Schleifmittels
geringer als der Bereich von 5 bis 50 g/l ist, wie in Beispiel 28,
die Materialentfernungsrate der Kupferschicht die Tendenz aufweist,
niedrig zu sein, und die Polierbehandlung nicht in einer kurzen
Zeit durchgeführt
werden kann, wodurch die Tendenz besteht, dass es schwierig ist,
die Produktivität
zu erhöhen.
Wenn der Gehalt des Schleifmittels größer als der obige Bereich ist,
wie in Beispiel 29, zeigt die Materialentfernungsrate nicht nur
der Kupferschicht sondern auch die Tantal enthaltende Verbindung-Schicht
die Tendenz, hoch zu sein, wobei es schwierig wird, das Polieren
der Tantal enthaltenden Verbindung-Schicht zu steuern. Wenn der
Gehalt an Glycin geringer als der Bereich von 0,04 bis 0,2 Mol/l,
wie in Beispiel 30, ist, weist die Materialentfernungsrate der Kupferschicht
die Tendenz auf, so gering wie in Beispiel 28 zu sein, und wenn
sie den obigen Bereich übersteigt,
wie in Beispiel 31, weist die Materialentfernungsrate der Kupferschicht
die Tendenz auf, zu hoch zu sein, und es besteht die Tendenz, dass
das Polieren schwierig zu steuern ist.
-
Wenn
der Gehalt an Benzotriazol kleiner als 0,0003 Mol/l ist, wie in
Beispiel 32, weist die Materialentfernungsrate der Kupferschicht
die Tendenz auf, hoch zu sein, aber die polierte Oberfläche nach
dem Polieren weist die Tendenz auf, korrodiert zu sein, wodurch
die Glätte
dazu tendiert, schlecht zu sein, das heißt die Oberfläche wird
chemisch mehr als notwendig poliert, wodurch keine Verbesserung
der Qualität
erzielt werden kann, obwohl dies nicht in Tabelle 2 gezeigt wird.
Wenn der Gehalt an Benzotriazol größer als 0,001 Mol/l ist, wie
in Beispiel 33, weist die Ätzwirkung
gegenüber
der Kupferschicht die Tendenz auf, zu stark kontrolliert zu sein,
und die Materialentfernungsrate tendiert dazu, gering zu sein. Wenn
der Gehalt an Wasserstoffperoxid geringer oder höher als der Bereich von 0,03
bis 1 Mol/l ist, wie in Vergleichsbeispiel 34 oder 35, weist die
Materialentfernungsrate der Kupferschicht die Tendenz auf, gering
zu sein, und die Polierbehandlung kann in einer kurzen Zeit kaum
durchgeführt
werden, wodurch sich die Tendenz ergibt, dass es schwierig ist,
die Produktivität
zu erhöhen.
-
In
den Beispielen 10 bis 27, in denen das Schleifmittel, Glycin, Benzotriazol
und Wasserstoffperoxid, in den obigen Bereichen liegen, ist in jedem
Fall die Materialentfernungsrate der Kupferschicht hoch, und die Materialentfernungsrate
der Tantal enthaltenden Verbindung-Schicht ist gering. Die Beispiele
10 bis 27 repräsentieren
somit Polierzusammensetzungen, die hohe Selektivitätsverhältnisse
ergeben, wodurch ein Polieren mit einer hervorragenden Glätte der
polierten Oberfläche
nach dem Polieren erreicht werden kann. Unter Verwendung jeder der
Polierzusammensetzungen der Beispiele 10 bis 27 wurde außerdem ein
durch Elektroplattieren bemusterter Wafer mit einer Kupferverdrahtung
mit einer minimalen Drahtbreite von 0,2 μm poliert, wobei in jedem Fall
keine Kratzer an der Kupferschichtoberfläche beobachtet wurden. Es ist
deshalb ersichtlich, dass jede der Schleifmittelzusammensetzungen
der Beispiele 10 bis 27 dazu befähigt
ist, die Ausbildung von Kratern in der Kupferverdrahtung zu verhindern,
wodurch ein Polieren mit hoher Effizienz erzielt werden kann.
-
Wie
vorstehend beschrieben, umfasst die Schleifmittelzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung (a) ein Schleifmittel, (b) eine Verbindung
zur Bildung eines Chelats mit Kupferionen, (c) eine Verbindung zur Bereitstellung
einer Schutzschicht-bildenden Funktion auf der Kupferschicht, (d)
Wasserstoffperoxid und (e) Wasser, wobei das Schleifmittel der Komponente
(a) eine primäre
Teilchengröße im Bereich
von 50 bis 120 nm aufweist.
-
Dadurch
ist es möglich,
eine Schleifmittelzusammensetzung zu erhalten, die dazu fähig ist,
in einem CMP-Verfahren die Bildung von Kratern in einer Kupferverdrahtung
auf einem Halbleiterbauelement, das mindestens eine Kupferschicht
und eine Tantal enthaltende Verbindung-Schicht aufweist, zu verhindern.
-
In
der erfindungsgemäßen Schleifmittelzusammensetzung
liegt der Gehalt des Schleifmittels der Komponente (a) vorzugsweise
im Bereich von 5 bis 50 g/l, bezogen auf die Zusammensetzung, wodurch
eine Schleifmittelzusammensetzung erhalten werden kann, die dazu
fähig ist,
ein mechanisches Polieren der Kupferschicht in einem kurzen Zeitraum
durchzuführen,
während
das mechanische Polieren der Tantal enthaltenden Verbindungs-Schicht unterdrückt wird.
-
In
der erfindungsgemäßen Schleifmittelzusammensetzung
ist die Verbindung zur Ausbildung eines Chelats mit Kupferionen
der Komponente (b) mindestens eine solche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Glycin, α-Alanin,
Serin, Chinaldinsäure,
Histidin und Derivaten davon, und ihr Gehalt liegt vorzugsweise im
Bereich von 0,04 bis 0,2 Mol/l, bezogen auf die Zusammensetzung,
wodurch es möglich
ist, eine Schleifmittelzusammensetzung zu erhalten, die dazu fähig ist,
ein geeignetes Polieren der Kupferschicht durchzuführen.
-
In
der erfindungsgemäßen Schleifmittelzusammensetzung
ist die Verbindung zur Bereitstellung einer Schutzschicht-bildenden
Funktion auf einer Kupferschicht der Komponente (c) mindestens eine
solche ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Benzotriazol und seinen Derivaten,
und ihr Gehalt liegt innerhalb des Bereichs von 0,0003 bis 0,001
Mol/l, bezogen auf die Zusammensetzung, wodurch es möglich ist,
eine Schleifmittelzusammensetzung zu erhalten, die eine optimale
Polierfunktion durch Beschleunigung des Polierens der Kupferschicht
und gleichzeitig eine Schutzschicht-bildende Funktion ergibt.
-
In
der erfindungsgemäßen Schleifmittelzusammensetzung
liegt der Gehalt an Wasserstoffperoxid der Komponente (d) im Bereich
von 0,03 bis 1 Mol/l, bezogen auf die Zusammensetzung, wodurch eine
Schleifmittelzusammensetzung erhalten werden kann, die ein Polieren
in kurzer Zeit ermöglicht,
und die dazu fähig ist,
ein optimales chemisches Polieren der Kupferschicht zu ergeben.
-
Das
erfindungsgemäße Polierverfahren
ist ein Verfahren zum Polieren eines Halbleiterbauelements, das
mindestens eine Schicht aus Kupfer und eine Schicht aus einer Tantal
enthaltenden Verbindung auf einem Substrat aufweist, mit der vorstehend
genannten Schleifmittelzusammensetzung, wodurch im CMP-Verfahren die
Materialentfernungsrate der Kupferschicht hoch wird, und die Materialentfernungsrate
der Schicht mit der Tantal enthaltenden Verbindung gering ist, wodurch
sich ein hohes Selektivitätsverhältnis ergibt,
und eine polierte Oberfläche
mit einer hervorragenden Glätte
erhalten werden kann, und es gleichzeitig durch genaues Spezifizieren
der primären
Teilchengröße des Schleifmittels
möglich
ist, ein Halbleiterbauelement mit einer normalen polierten Oberfläche ohne
Ausbildung von Kratern auf der Kupferverdrahtung auf dem Substrat
herzustellen.