JP2004158885A - 研磨剤及び基板の研磨法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、酸化セリウム粒子、水、陰イオン性界面活性剤を含む研磨剤であって、一定の幅で形成された凸部を有し表面に被研磨膜を形成した基板において、凸部の幅が5mm部分の研磨速度R5と凸部の幅が1mm部分の研磨速度R1の比R5/R1が、1≧R5/R1>0.65の範囲であり、かつ凸部の幅が3mm部分の研磨速度R3と凸部の幅が1mm部分の研磨速度R1の比R3/R1が、1≧R3/R1>0.8の範囲であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
(酸化セリウム粒子の作製)
炭酸セリウム水和物2kgを白金製容器に入れ、800℃で2時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を約1kg得た。この粉末をX線回折法で相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。焼成粉末粒子径は30〜100μmであった。焼成粉末粒子表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、酸化セリウムの粒界が観察された。粒界に囲まれた酸化セリウム一次粒子径(結晶子径)を測定したところ、体積分布の中央値が190nm、最大値が500nmであった。酸化セリウム粉末1kgを粉砕した。粉砕粒子について走査型電子顕微鏡で観察したところ、一次粒子径と同等サイズの小さな粒子の他に、1〜3μmの大きな粉砕残り粒子と0.5〜1μmの粉砕残り粒子が混在していた。
上記作製の酸化セリウム粒子1kgとポリアクリル酸アンモニウム塩水溶液(40重量%)23gと脱イオン水8977gを混合し、撹拌しながら超音波分散を10分間施した。得られたスラリーをろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより5wt.%スラリーを得た。スラリーpHは8.3であった。上記の酸化セリウムスラリー(固形分:5重量%)600gと界面活性剤としてpH6.5で分子量5000のポリアクリル酸(100%)アンモニウム塩水溶液(40重量%)135gと脱イオン水2265gを混合して、界面活性剤を添加した酸化セリウム研磨剤(固形分:1重量%)を作製した。その研磨剤pHは7.0であり、ウベローデ粘度計及び比重計の測定値から算出した粘度は1.19mPa・sであった。また、研磨剤中の粒子をレーザ回折式粒度分布計で測定するために、適当な濃度に希釈して測定した結果、粒子径の中央値が260nmであった。
直径200mmSi基板上にLine/Space幅が0.05〜5mmで高さが1000nmのAl配線Line部を形成した後、その上にTEOS−プラズマCVD法で酸化珪素膜を2000nm形成したパターンウエハを作製する。保持する基板取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーに上記パターンウエハをセットし、多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッドを貼り付けた定盤上に絶縁膜面を下にしてホルダーを載せ、さらに加工荷重を300gf/cm2に設定した。定盤上に上記の酸化セリウム研磨剤(固形分:1重量%)を200cc/minの速度で滴下しながら、定盤及びウエハを50rpmで2分間回転させ、絶縁膜を研磨した。研磨後のウエハを純水で良く洗浄後、乾燥した。同様に、研磨時間を3分、4分、5分、6分にして上記パターンウエハの研磨を行った。光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚差を測定し、研磨速度を計算した。Line/Space幅1mmのLine部分の研磨速度R1とLine/Space幅3mmのLine部分の研磨速度R3、及びLine/Space幅5mmのLine部分の研磨速度R5との研磨速度比R5/R1及びR3/R1は、研磨時間2〜4分の間は、研磨時間とともに値が大きくなり、研磨時間4〜6分ではほぼ一定であった。研磨速度のパターン幅依存性が一定になった研磨時間4分の場合、Line/Space幅1mmのLine部分の研磨速度R1は344nm/分(研磨量1377nm)、Line/Space幅3mmのLine部分の研磨速度R3は335nm/分(研磨量1338nm)、Line/Space幅5mmのLine部分の研磨速度R5は315nm/分(研磨量1259nm)であり、研磨速度比R5/R1及びR3/R1は、それぞれ0.91及び0.97であった。また、研磨時間が5分、6分の場合の各Line/Space幅のLine部分の研磨量は4分の場合とほぼ同じであり、4分以降研磨がほとんど進行していないことがわかった。
(酸化セリウム粒子の作製)
炭酸セリウム水和物2kgを白金製容器に入れ、700℃で2時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を約1kg得た。この粉末をX線回折法で相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。焼成粉末粒子径は30〜100μmであった。焼成粉末粒子表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、酸化セリウムの粒界が観察された。粒界に囲まれた酸化セリウム一次粒子径を測定したところ、体積分布の中央値が30nm、最大値が80nmであった。酸化セリウム粉末1kgを粉砕した。粉砕粒子について走査型電子顕微鏡で観察したところ、一次粒子径と同等サイズの小さな粒子の他に、2〜4ミクロンの大きな粉砕残り粒子と0.5〜1.2μmの粉砕残り粒子が混在していた。
上記作製の酸化セリウム粒子1kgとポリアクリル酸アンモニウム塩水溶液(40重量%)23gと脱イオン水8977gを混合し、撹拌しながら超音波分散を10分間施した。得られたスラリーをろ過をし、さらに脱イオン水を加えることにより5wt.%研磨剤を得た。スラリーpHは8.3であった。上記の酸化セリウムスラリー(固形分:5重量%)600gと界面活性剤としてpH6.5で分子量15,000のポリアクリル酸(100%)アンモニウム塩水溶液(40重量%)210gと脱イオン水2190gを混合して、界面活性剤を添加した酸化セリウム研磨剤(固形分:1重量%)を作製した。その研磨剤pHは6.8であり、ウベローデ粘度計及び比重計の測定値から算出した粘度は1.50mPa・sであった。また、研磨剤中の粒子をレーザ回折式粒度分布計で測定するために、適当な濃度に希釈して測定した結果、粒子径の中央値が350nmであった。
直径200mmSi基板上にLine/Space幅が0.05〜5mmで高さが1000nmのAl配線Line部を形成した後、その上にTEOS−プラズマCVD法で酸化珪素膜を2000nm形成したパターンウエハを作製する。保持する基板取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーに上記パターンウエハをセットし、多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッドを貼り付けた定盤上に絶縁膜面を下にしてホルダーを載せ、さらに加工荷重を300g/cm2に設定した。定盤上に上記の酸化セリウムスラリー(固形分:1重量%)を200cc/minの速度で滴下しながら、定盤及びウエハを50rpmで2分間回転させ、絶縁膜を研磨した。研磨後のウエハを純水で良く洗浄後、乾燥した。同様に、研磨時間を3分、4分、5分、6分にして上記パターンウエハの研磨を行った。光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚差を測定し、研磨速度を計算した。Line/Space幅1mmのLine部分の研磨速度R1とLine/Space幅3mmのLine部分の研磨速度R3、及びLine/Space幅5mmのLine部分の研磨速度R5との研磨速度比R5/R1及びR3/R1は、研磨時間2〜4分の間は、研磨時間とともに値が大きくなり、研磨時間4〜6分ではほぼ一定であった。研磨速度のパターン幅依存性が一定になった研磨時間4分の場合、Line/Space幅1mmのLine部分の研磨速度R1は307nm/分(研磨量1229nm)、Line/Space幅3mmのLine部分の研磨速度R3は257nm/分(研磨量1027nm)、Line/Space幅5mmのLine部分の研磨速度R5は200nm/分(研磨量801nm)であり、研磨速度比R5/R1及びR3/R1は、それぞれ0.65及び0.84であった。また、研磨時間が5分、6分の場合の各Line/Space幅のLine部分の研磨量は4分の場合とほぼ同じであり、4分以降研磨がほとんど進行していないことがわかった。
Claims (7)
- 酸化セリウム粒子、水、陰イオン性界面活性剤を含む研磨剤であって、一定の幅で形成された凸部を有し表面に被研磨膜を形成した基板において、凸部の幅が5mm部分の研磨速度R5と凸部の幅が1mm部分の研磨速度R1の比R5/R1が、1≧R5/R1>0.65の範囲であり、かつ凸部の幅が3mm部分の研磨速度R3と凸部の幅が1mm部分の研磨速度R1の比R3/R1が、1≧R3/R1>0.8の範囲であることを特徴とする研磨剤。
- 研磨剤のpH及び粘度(mPa・s)が、pHをx座標、粘度をy座標とした(x,y)座標系において、A点(5.5,1.0)、B点(5.5,2.5)、C点(9.0,2.5)、D点(8.5,1.0)の4点で囲まれた領域範囲内にあることを特徴とする請求項1記載の研磨剤。
- 酸化セリウム粒子の一次粒子径が5〜600nmであり、粒子径の中央値が100〜2000nmである請求項1又は2記載の研磨剤。
- 陰イオン性界面活性剤が、共重合成分としてアクリル酸アンモニウム塩を含む陰イオン性界面活性剤である請求項1〜3のいずれかに記載の研磨剤。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の研磨剤で所定の基板を研磨する基板の研磨法。
- 所定の基板が、少なくとも酸化珪素膜が形成された半導体チップである請求項5記載の基板の研磨法。
- 研磨定盤の研磨布上に研磨剤を供給しながら、被研磨膜を有する基板を研磨布に押圧した状態で研磨定盤と基板を相対的に動かすことによって被研磨膜を研磨する工程において、被研磨膜を有する基板の研磨布への押しつけ圧力が100〜1000gf/cm2である請求項5又は6記載の基板の研磨法。
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EP2666833A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-27 | Basf Se | A process for the manufacture of semiconductor devices comprising the chemical mechanical polishing (cmp) of iii-v material in the presence of a cmp composition comprising a specific non-ionic surfactant |
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2004
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2666833A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-27 | Basf Se | A process for the manufacture of semiconductor devices comprising the chemical mechanical polishing (cmp) of iii-v material in the presence of a cmp composition comprising a specific non-ionic surfactant |
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