JP3303544B2 - 半導体装置の製造方法および配線層表面研磨用のスラリーおよび配線層表面研磨用のスラリーの製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法および配線層表面研磨用のスラリーおよび配線層表面研磨用のスラリーの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野に
適用され、金属配線形成時に用いるもので、半導体基体
の段差状の金属配線層表面を研磨する配線層表面研磨用
のスラリーおよび配線層表面研磨用のスラリーの製造方
法および該スラリーを用いる半導体装置の製造方法に関
する。
適用され、金属配線形成時に用いるもので、半導体基体
の段差状の金属配線層表面を研磨する配線層表面研磨用
のスラリーおよび配線層表面研磨用のスラリーの製造方
法および該スラリーを用いる半導体装置の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高密度化に伴ってその
配線技術は微細化、多層化の方向に進んでいる。しか
し、高集積化は信頼性を低下させる要因になる場合があ
る。これは、配線の微細化と多層化の進展によって層間
絶縁膜の段差は大きくかつ急峻となり、その上に形成さ
れる配線の加工精度、信頼性を低下させるためである。
このためアルミニウムなどの金属配線の段差被覆性の大
幅な改善ができない現在、層間絶縁膜の平坦性を向上さ
せる必要がある。これまで各種の絶縁膜の形成技術およ
び平坦化技術が開発されてきたが、微細化、多層化した
配線層に適用した場合、配線間隔が広い場合の平坦性の
不足や配線間隔における層間膜での“す”の発生により
配線間における接続不良などが重要な問題になってい
る。
配線技術は微細化、多層化の方向に進んでいる。しか
し、高集積化は信頼性を低下させる要因になる場合があ
る。これは、配線の微細化と多層化の進展によって層間
絶縁膜の段差は大きくかつ急峻となり、その上に形成さ
れる配線の加工精度、信頼性を低下させるためである。
このためアルミニウムなどの金属配線の段差被覆性の大
幅な改善ができない現在、層間絶縁膜の平坦性を向上さ
せる必要がある。これまで各種の絶縁膜の形成技術およ
び平坦化技術が開発されてきたが、微細化、多層化した
配線層に適用した場合、配線間隔が広い場合の平坦性の
不足や配線間隔における層間膜での“す”の発生により
配線間における接続不良などが重要な問題になってい
る。
【０００３】一方、研磨技術を多層配線の平坦化への応
用技術を検討する試みが報告されている。例えば、図４
に示したＩＢＭ社のＤａｍａｓｃｅｎｅプロセスが有名
である。これは金属配線層５１を形成後（図４
（ａ））、層間絶縁膜５２を形成し（図４（ｂ））、層
間絶縁膜５２を研磨法により平坦化した後、上下の配線
を接続するＶｉａコンタクト（図示せず）と上層の配線
層をエッチングで形成し（図４（ｃ））、その上にタン
グステンなどの金属層５５を形成し（図４（ｄ））、研
磨法でＶｉａコンタクトと溝以外の金属層５５を除去
し、埋め込み金属配線５５ａを形成するものである（図
４（ｅ））。例えば、上記技術は、Ｓ．Ｒｏｅｈｌｅｔ
ａｌ，Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆ．，２２（１９
９２）に詳細に記載されている。
用技術を検討する試みが報告されている。例えば、図４
に示したＩＢＭ社のＤａｍａｓｃｅｎｅプロセスが有名
である。これは金属配線層５１を形成後（図４
（ａ））、層間絶縁膜５２を形成し（図４（ｂ））、層
間絶縁膜５２を研磨法により平坦化した後、上下の配線
を接続するＶｉａコンタクト（図示せず）と上層の配線
層をエッチングで形成し（図４（ｃ））、その上にタン
グステンなどの金属層５５を形成し（図４（ｄ））、研
磨法でＶｉａコンタクトと溝以外の金属層５５を除去
し、埋め込み金属配線５５ａを形成するものである（図
４（ｅ））。例えば、上記技術は、Ｓ．Ｒｏｅｈｌｅｔ
ａｌ，Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆ．，２２（１９
９２）に詳細に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】金属配線層の研磨では
通常化学的研磨効果を発揮させるために、比較的酸性領
域での研磨を行う必要がある。しかし、物理的研磨効果
を発揮させるために添加したシリコン酸化物微粒子は酸
性溶液中では粒子の分散が不十分であり凝集体を形成す
ることが知られているが、シリコン酸化物微粒子は酸性
酸化物であり、シリコン酸化物微粒子が酸性溶液中では
十分分散しないで、凝集体を形成する傾向がある。この
ことは、例えば、雑誌「表面」ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．５
（１９８５）に詳細に記載されている。そのため配線層
の研磨時にシリコン酸化物粒子の凝集体により配線層お
よび層間絶縁膜にいわゆるスクラッチと呼ばれる傷が発
生することが懸念されている。これに対して酸性溶液中
での分散性を向上させるために表面が塩基性の酸化物を
用いることにより溶液中での凝集を低減して分散性を向
上させる方法が考案されている。しかし、表面が塩基性
の酸化物はアルミナ等をはじめ表面硬度が高いため、こ
れも配線層および層間絶縁膜にいわゆるスクラッチと呼
ばれる傷が発生することがある。
通常化学的研磨効果を発揮させるために、比較的酸性領
域での研磨を行う必要がある。しかし、物理的研磨効果
を発揮させるために添加したシリコン酸化物微粒子は酸
性溶液中では粒子の分散が不十分であり凝集体を形成す
ることが知られているが、シリコン酸化物微粒子は酸性
酸化物であり、シリコン酸化物微粒子が酸性溶液中では
十分分散しないで、凝集体を形成する傾向がある。この
ことは、例えば、雑誌「表面」ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．５
（１９８５）に詳細に記載されている。そのため配線層
の研磨時にシリコン酸化物粒子の凝集体により配線層お
よび層間絶縁膜にいわゆるスクラッチと呼ばれる傷が発
生することが懸念されている。これに対して酸性溶液中
での分散性を向上させるために表面が塩基性の酸化物を
用いることにより溶液中での凝集を低減して分散性を向
上させる方法が考案されている。しかし、表面が塩基性
の酸化物はアルミナ等をはじめ表面硬度が高いため、こ
れも配線層および層間絶縁膜にいわゆるスクラッチと呼
ばれる傷が発生することがある。
【０００５】本発明の目的は、半導体装置の多層配線の
平坦化技術を提供することである。また、本発明の目的
は半導体装置の多層配線の平坦化のための研磨技術を提
供することである。さらに、本発明の目的は、半導体装
置の多層配線層および層間絶縁膜表面のスクラッチの発
生を抑制し、しかも安定に前記配線層の研磨が達成でき
る研磨技術を提供することである。
平坦化技術を提供することである。また、本発明の目的
は半導体装置の多層配線の平坦化のための研磨技術を提
供することである。さらに、本発明の目的は、半導体装
置の多層配線層および層間絶縁膜表面のスクラッチの発
生を抑制し、しかも安定に前記配線層の研磨が達成でき
る研磨技術を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は上述の目的を
達成するため、鋭意検討を行う過程で配線層の研磨時に
発生するいわゆるスクラッチを抑制する方法を見い出し
た。本発明の上記目的は次の構成により達成される。す
なわち、段差状の金属配線層表面を有する半導体基体を
保持して、該基体の段差状の金属配線層表面側に研磨プ
レートを接触させて、スラリーを供給しながら研磨を行
う半導体装置の製造方法において、研磨粒子表面に塩基
性層を形成する表面処理を行った研磨粒子を含むスラリ
ーを用いる半導体装置の製造方法である。本発明の半導
体装置の製造方法においては、研磨粒子表面に塩基性層
を形成したスラリーを用いるために、研磨粒子表面の表
面処理剤として少なくとも１つ以上のアミノ基を含有す
る有機シリコン化合物を用いる。
達成するため、鋭意検討を行う過程で配線層の研磨時に
発生するいわゆるスクラッチを抑制する方法を見い出し
た。本発明の上記目的は次の構成により達成される。す
なわち、段差状の金属配線層表面を有する半導体基体を
保持して、該基体の段差状の金属配線層表面側に研磨プ
レートを接触させて、スラリーを供給しながら研磨を行
う半導体装置の製造方法において、研磨粒子表面に塩基
性層を形成する表面処理を行った研磨粒子を含むスラリ
ーを用いる半導体装置の製造方法である。本発明の半導
体装置の製造方法においては、研磨粒子表面に塩基性層
を形成したスラリーを用いるために、研磨粒子表面の表
面処理剤として少なくとも１つ以上のアミノ基を含有す
る有機シリコン化合物を用いる。
【０００７】また、本発明の上記目的は次の構成により
達成される。半導体基体の段差状の配線層表面を研磨す
るスラリーであって、予め研磨粒子の表面に塩基性層を
形成する表面処理した研磨粒子を含むことを特徴とする
配線層表面研磨用のスラリーである。本発明の配線層表
面研磨用のスラリーの製造方法は、半導体基体の段差状
の配線層表面を研磨する配線層表面研磨用のスラリーの
製造方法であって、表面処理剤として少なくとも１つ以
上のアミノ基を含有する有機シリコン化合物を用いて研
磨粒子の表面処理を行うことを特徴とする配線層表面研
磨用のスラリーの製造方法である。また、表面処理剤を
用いる表面処理方法として溶液処理方法を用いることが
できる。本発明は特に半導体装置の金属配線層をいわゆ
る研磨方法により埋め込み配線層の形成を良好に行うこ
とに利用できる。
達成される。半導体基体の段差状の配線層表面を研磨す
るスラリーであって、予め研磨粒子の表面に塩基性層を
形成する表面処理した研磨粒子を含むことを特徴とする
配線層表面研磨用のスラリーである。本発明の配線層表
面研磨用のスラリーの製造方法は、半導体基体の段差状
の配線層表面を研磨する配線層表面研磨用のスラリーの
製造方法であって、表面処理剤として少なくとも１つ以
上のアミノ基を含有する有機シリコン化合物を用いて研
磨粒子の表面処理を行うことを特徴とする配線層表面研
磨用のスラリーの製造方法である。また、表面処理剤を
用いる表面処理方法として溶液処理方法を用いることが
できる。本発明は特に半導体装置の金属配線層をいわゆ
る研磨方法により埋め込み配線層の形成を良好に行うこ
とに利用できる。
【０００８】
【作用】半導体装置の製造時における金属配線層の段差
状表面を研磨する際に、研磨用のスラリー成分として用
いる酸化物微粒子の分散性は、微粒子表面の性質と分散
する溶液の性質に大きく依存するため、金属配線層表面
の研磨に用いられる酸性溶液中では表面硬度の比較的低
いシリコン酸化膜では分散性が低く、凝集してしまう。
しかし、本発明の研磨粒子の表面処理により該粒子表面
を塩基性にすることで表面電位が負に帯電し、酸性溶液
中での粒子間反発力が増大し、シリコン酸化物の分散性
が良好になる。このため、酸性溶液中での分散性は高く
なり、金属配線層および層間絶縁膜表面のスクラッチの
発生を抑制できる。
状表面を研磨する際に、研磨用のスラリー成分として用
いる酸化物微粒子の分散性は、微粒子表面の性質と分散
する溶液の性質に大きく依存するため、金属配線層表面
の研磨に用いられる酸性溶液中では表面硬度の比較的低
いシリコン酸化膜では分散性が低く、凝集してしまう。
しかし、本発明の研磨粒子の表面処理により該粒子表面
を塩基性にすることで表面電位が負に帯電し、酸性溶液
中での粒子間反発力が増大し、シリコン酸化物の分散性
が良好になる。このため、酸性溶液中での分散性は高く
なり、金属配線層および層間絶縁膜表面のスクラッチの
発生を抑制できる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の具体的な実施例について説明
する。ここで実際の半導体基体の表面の研磨工程の説明
に先立ち、まず本発明を実施するために使用した研磨装
置の構成例を図１を参照しながら説明する。なお、ここ
で上記研磨装置として、枚葉式の研磨装置を採り上げる
が、ウェーハ載置の構成や使用方法の工夫については、
特に限定されるものではない。ウェーハ２５は保持試料
台回転軸２７を有するウェーハ保持試料台（キャリア
ー）２６に真空チャック方式により固定される。一方、
研磨プレート（プラテン）２３上にはパッド２８が固定
されており、スラリー導入管２１からスラリー２２がパ
ッド２８に向けて供給される。ウェーハ２５とパッド２
８とは互いに対向して向かい合わせになるように配置さ
れ、それぞれウェーハ保持試料台回転軸２７と研磨プレ
ート回転軸２４とを備えている。ポリッシュ処理中は上
部のウェーハ保持試料台回転軸２７および下部の研磨プ
レート回転軸２４を回転することにより、ウェーハ２５
面内のポリッシュの均一性を確保している。なお、研磨
時のウェーハ２５の押しつけ圧力については、ウェーハ
保持試料台（キャリアー）２６に加える力を制御するこ
とにより行う。
する。ここで実際の半導体基体の表面の研磨工程の説明
に先立ち、まず本発明を実施するために使用した研磨装
置の構成例を図１を参照しながら説明する。なお、ここ
で上記研磨装置として、枚葉式の研磨装置を採り上げる
が、ウェーハ載置の構成や使用方法の工夫については、
特に限定されるものではない。ウェーハ２５は保持試料
台回転軸２７を有するウェーハ保持試料台（キャリア
ー）２６に真空チャック方式により固定される。一方、
研磨プレート（プラテン）２３上にはパッド２８が固定
されており、スラリー導入管２１からスラリー２２がパ
ッド２８に向けて供給される。ウェーハ２５とパッド２
８とは互いに対向して向かい合わせになるように配置さ
れ、それぞれウェーハ保持試料台回転軸２７と研磨プレ
ート回転軸２４とを備えている。ポリッシュ処理中は上
部のウェーハ保持試料台回転軸２７および下部の研磨プ
レート回転軸２４を回転することにより、ウェーハ２５
面内のポリッシュの均一性を確保している。なお、研磨
時のウェーハ２５の押しつけ圧力については、ウェーハ
保持試料台（キャリアー）２６に加える力を制御するこ
とにより行う。
【００１０】また、実際の表面処理プロセスの説明に先
立ち、まず本発明を実施するために使用した研磨粒子表
面の処理方法に用いる溶液反応装置の構成例及び処理方
法について図２を参考にしながら説明する。なお、反応
容器３１の側壁部には必要な有機金属化合物（例えばγ
−アミノプロピルトリエトキシシラン；ＮＨ2Ｃ3Ｈ6Ｓ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）3）を矢印Ｂ１の方向から導入するため
の導入管３２および溶媒（ｏ−キシレン）を矢印Ｂ２の
方向から導入するための導入管３３が設けられている。
反応容器３１の内部には、反応溶液を加熱するためのヒ
ーター３９が埋設されている。反応容器３１の側壁には
蒸発した溶媒等を導く排出管４０が接続され、該排出管
４０にはトラップ３４と冷却器３５が設けられている。
そして、冷却器３５には冷媒が熱交換器３６から循環供
給される。冷却器３５で凝縮分離された溶媒は排出管４
０の下部に溜まるが、溶媒と相溶しない吸着水はトラッ
プ３４に分離される。
立ち、まず本発明を実施するために使用した研磨粒子表
面の処理方法に用いる溶液反応装置の構成例及び処理方
法について図２を参考にしながら説明する。なお、反応
容器３１の側壁部には必要な有機金属化合物（例えばγ
−アミノプロピルトリエトキシシラン；ＮＨ2Ｃ3Ｈ6Ｓ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）3）を矢印Ｂ１の方向から導入するため
の導入管３２および溶媒（ｏ−キシレン）を矢印Ｂ２の
方向から導入するための導入管３３が設けられている。
反応容器３１の内部には、反応溶液を加熱するためのヒ
ーター３９が埋設されている。反応容器３１の側壁には
蒸発した溶媒等を導く排出管４０が接続され、該排出管
４０にはトラップ３４と冷却器３５が設けられている。
そして、冷却器３５には冷媒が熱交換器３６から循環供
給される。冷却器３５で凝縮分離された溶媒は排出管４
０の下部に溜まるが、溶媒と相溶しない吸着水はトラッ
プ３４に分離される。
【００１１】次に、実際のプロセス例について説明す
る。 実施例１ まず、半導体集積回路製造の際に、段差を有する基体上
に配線層を形成し、研磨を行う場合に用いられるスラリ
ーを得る。特に本実施例は層間絶縁膜に形成した溝にタ
ングステン（Ｗ）による配線層を形成する場合に用いら
れる。初めに、酸化物微粒子（酸化シリコン）を反応容
器３１内に加え、疎水性溶媒、例えばオルトキシレン
（ｏ−ｘｙｌｅｎｅ；沸点１４５℃）を導入管３３から
反応容器３１内に酸化物微粒子が浸漬する程度導入す
る。この時ヒーター３９は溶媒の温度を沸点である１４
５℃に保持される。これにより酸化物微粒子表面に吸着
した水分は添加した溶媒と共に蒸発し、前述の冷却器３
５で液化する。この場合、オルトキシレンと相溶しない
吸着水は比重差によりトラップ３４に分離される。この
状態で吸着水が脱離するまで１時間程度還流する。表面
吸着水が残留している場合には、次の表面処理層の形成
時に添加するγ−アミノプロピルトリエトキシシランな
どの有機金属アルコキシドが溶液中で反応してしまうた
め、表面処理層が安定に形成できないなどの弊害が発生
してしまう。
る。 実施例１ まず、半導体集積回路製造の際に、段差を有する基体上
に配線層を形成し、研磨を行う場合に用いられるスラリ
ーを得る。特に本実施例は層間絶縁膜に形成した溝にタ
ングステン（Ｗ）による配線層を形成する場合に用いら
れる。初めに、酸化物微粒子（酸化シリコン）を反応容
器３１内に加え、疎水性溶媒、例えばオルトキシレン
（ｏ−ｘｙｌｅｎｅ；沸点１４５℃）を導入管３３から
反応容器３１内に酸化物微粒子が浸漬する程度導入す
る。この時ヒーター３９は溶媒の温度を沸点である１４
５℃に保持される。これにより酸化物微粒子表面に吸着
した水分は添加した溶媒と共に蒸発し、前述の冷却器３
５で液化する。この場合、オルトキシレンと相溶しない
吸着水は比重差によりトラップ３４に分離される。この
状態で吸着水が脱離するまで１時間程度還流する。表面
吸着水が残留している場合には、次の表面処理層の形成
時に添加するγ−アミノプロピルトリエトキシシランな
どの有機金属アルコキシドが溶液中で反応してしまうた
め、表面処理層が安定に形成できないなどの弊害が発生
してしまう。
【００１２】次にトラップ３４にある吸着水をドレイン
より除去した後、導入管３２からγ−アミノプロピルト
リエトキシシランを導入し、１４５℃で還流することに
より表面処理層を形成する。その後、ヘキサンなどの疎
水性溶媒で洗浄することにより表面処理酸化膜微粒子の
形成が完了する。溶媒としては疎水性溶媒でしかも反応
生成物のアルコールおよび表面吸着水より沸点の高い溶
媒を選択すれば良い。例えば、オルトキシレンの他には
シンクロオクタノンなども用いることができる。
より除去した後、導入管３２からγ−アミノプロピルト
リエトキシシランを導入し、１４５℃で還流することに
より表面処理層を形成する。その後、ヘキサンなどの疎
水性溶媒で洗浄することにより表面処理酸化膜微粒子の
形成が完了する。溶媒としては疎水性溶媒でしかも反応
生成物のアルコールおよび表面吸着水より沸点の高い溶
媒を選択すれば良い。例えば、オルトキシレンの他には
シンクロオクタノンなども用いることができる。
【００１３】次に、半導体集積回路を製造の際に、段差
を有する基体上に配線層を形成して半導体装置を得る手
順を説明する。本実施例は層間絶縁膜に形成した接続孔
にタングステン（Ｗ）による金属配線層を形成する例で
ある。図３（ａ）に示すようにシリコンなどからなる半
導体基板４１上に酸化シリコンなどからなる層間絶縁膜
４２および配線層を形成した後、レジストプロセスを用
いてエッチングにより配線層４３を形成したウェーハを
用意した。その後、図３（ｂ）に示すように層間絶縁膜
４４を常法により形成した。次に、図３（ｃ）に示すよ
うに層間絶縁膜４４を常法の研磨方法により加工した
後、レジストプロセスを用いてエッチングにより接続孔
を形成した。そして、図３（ｄ）に示すように金属配線
層４５を形成した後、図３（ｅ）に示すように以下の条
件で研磨を行い接続孔の埋め込みを行った。なお、この
とき用いたシリコン酸化物研磨粒子は前述の溶液反応法
により表面処理剤としてγ−アミノプロプルトリエトキ
シシランを用いて処理したものを用いた。
を有する基体上に配線層を形成して半導体装置を得る手
順を説明する。本実施例は層間絶縁膜に形成した接続孔
にタングステン（Ｗ）による金属配線層を形成する例で
ある。図３（ａ）に示すようにシリコンなどからなる半
導体基板４１上に酸化シリコンなどからなる層間絶縁膜
４２および配線層を形成した後、レジストプロセスを用
いてエッチングにより配線層４３を形成したウェーハを
用意した。その後、図３（ｂ）に示すように層間絶縁膜
４４を常法により形成した。次に、図３（ｃ）に示すよ
うに層間絶縁膜４４を常法の研磨方法により加工した
後、レジストプロセスを用いてエッチングにより接続孔
を形成した。そして、図３（ｄ）に示すように金属配線
層４５を形成した後、図３（ｅ）に示すように以下の条
件で研磨を行い接続孔の埋め込みを行った。なお、この
とき用いたシリコン酸化物研磨粒子は前述の溶液反応法
により表面処理剤としてγ−アミノプロプルトリエトキ
シシランを用いて処理したものを用いた。
【００１４】金属配線層４５のＷの研磨条件は以下の条
件で行った。 Ｗの研磨条件 研磨プレート２３の回転数 ３７ｒｐｍ ウェーハ保持台２６の回転数 １７ｒｐｍ 研磨圧力 ５．５×１０3Ｐａ スラリー流量 ２２５ｍｌ／ｍｉｎ スラリー成分 表面処理研磨粒子 Ｋ3［Ｆｅ（ＣＮ）6］＋ＫＨ2ＰＯ4水溶液 ｐＨ＝５．０ 研磨終了後、水洗することによりスラリーを除去し、Ｗ
金属配線層４５の研磨工程は終了する。次いで層間絶縁
膜４２を常法により形成することにより層間絶縁膜４２
の平坦化が完了する。耐スクラッチ性を評価した結果、
未処理の場合にはＷ金属配線層４５の表面および層間絶
縁膜４４面にスクラッチが観測されたが、表面処理を行
った場合にはスクラッチは観測されなかった。
件で行った。 Ｗの研磨条件 研磨プレート２３の回転数 ３７ｒｐｍ ウェーハ保持台２６の回転数 １７ｒｐｍ 研磨圧力 ５．５×１０3Ｐａ スラリー流量 ２２５ｍｌ／ｍｉｎ スラリー成分 表面処理研磨粒子 Ｋ3［Ｆｅ（ＣＮ）6］＋ＫＨ2ＰＯ4水溶液 ｐＨ＝５．０ 研磨終了後、水洗することによりスラリーを除去し、Ｗ
金属配線層４５の研磨工程は終了する。次いで層間絶縁
膜４２を常法により形成することにより層間絶縁膜４２
の平坦化が完了する。耐スクラッチ性を評価した結果、
未処理の場合にはＷ金属配線層４５の表面および層間絶
縁膜４４面にスクラッチが観測されたが、表面処理を行
った場合にはスクラッチは観測されなかった。
【００１５】実施例２ この実施例は、半導体集積回路製造の際に、段差を有す
る基体上に配線層を形成して半導体装置を得るものであ
る。特に、本実施例は研磨微粒子の分散性を更に向上す
るために研磨用スラリーの表面処理剤分子長を長くする
ことにより立体障害による寄与を付加したものである。
本実施例に用いたシリコン酸化物研磨粒子は溶液反応法
による表面処理剤としてＮ−２−アミノエチル−３−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン（ＮＨ2Ｃ2Ｈ4ＮＨＣ3
Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3）を用いて処理したものを用い
た。なお、前記溶液反応法は実施例１と同様の方法を用
いた。
る基体上に配線層を形成して半導体装置を得るものであ
る。特に、本実施例は研磨微粒子の分散性を更に向上す
るために研磨用スラリーの表面処理剤分子長を長くする
ことにより立体障害による寄与を付加したものである。
本実施例に用いたシリコン酸化物研磨粒子は溶液反応法
による表面処理剤としてＮ−２−アミノエチル−３−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン（ＮＨ2Ｃ2Ｈ4ＮＨＣ3
Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）3）を用いて処理したものを用い
た。なお、前記溶液反応法は実施例１と同様の方法を用
いた。
【００１６】次いで、図３に示す実施例１の場合と同一
の層間絶縁膜に形成した接続孔にタングステン（Ｗ）に
よる金属配線層を形成し、実施例１と同様の条件でＷ配
線層を研磨した。研磨終了後水洗することによりスラリ
ーを除去し、配線の研磨工程は終了する。次いで図示し
ていないが層間絶縁膜を常法により形成することにより
層間絶縁膜の平坦化が完了する。耐スクラッチ性を評価
した結果、未処理の場合にはＷ配線層表面および層間絶
縁膜表面にスクラッチが観測されたが、表面処理を行っ
た場合にはＷ金属配線層表面および層間絶縁膜表面とも
にスクラッチは観測されなかった。
の層間絶縁膜に形成した接続孔にタングステン（Ｗ）に
よる金属配線層を形成し、実施例１と同様の条件でＷ配
線層を研磨した。研磨終了後水洗することによりスラリ
ーを除去し、配線の研磨工程は終了する。次いで図示し
ていないが層間絶縁膜を常法により形成することにより
層間絶縁膜の平坦化が完了する。耐スクラッチ性を評価
した結果、未処理の場合にはＷ配線層表面および層間絶
縁膜表面にスクラッチが観測されたが、表面処理を行っ
た場合にはＷ金属配線層表面および層間絶縁膜表面とも
にスクラッチは観測されなかった。
【００１７】上記各実施例では表面処理剤としては、γ
−アミノプロピルトリエトキシシランおよびＮ−２−ア
ミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランを
用いたが、少なくとも１つ以上のアミノ基を含有してい
るものを用いれば適宜変更可能である。例えば、４−ア
ミノブチルジメチルメトキシシラン（ＮＨ2Ｃ4Ｈ8Ｓｉ
（ＣＨ3）ＯＣＨ3）、アミノエチルアミノメチルフェネ
チルトリメトキシシラン（ＮＨ2Ｃ2Ｈ4ＮＨＣＨ2−Ｃ6
Ｈ4−Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3）、Ｎ−２−アミノエチ
ル−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（ＮＨ
2Ｃ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＣＨ3）などが考え
られる。
−アミノプロピルトリエトキシシランおよびＮ−２−ア
ミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランを
用いたが、少なくとも１つ以上のアミノ基を含有してい
るものを用いれば適宜変更可能である。例えば、４−ア
ミノブチルジメチルメトキシシラン（ＮＨ2Ｃ4Ｈ8Ｓｉ
（ＣＨ3）ＯＣＨ3）、アミノエチルアミノメチルフェネ
チルトリメトキシシラン（ＮＨ2Ｃ2Ｈ4ＮＨＣＨ2−Ｃ6
Ｈ4−Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3）、Ｎ−２−アミノエチ
ル−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（ＮＨ
2Ｃ2Ｈ4ＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＣＨ3）などが考え
られる。
【００１８】
【発明の効果】半導体装置の製造時における金属配線層
の段差状表面の研磨性が向上し、金属配線層表面および
層間絶縁膜表面でのスクラッチの発生を抑制することが
できる。
の段差状表面の研磨性が向上し、金属配線層表面および
層間絶縁膜表面でのスクラッチの発生を抑制することが
できる。
【図１】 本発明の一実施例で用いる研磨装置の概略図
である。
である。
【図２】 本発明の一実施例の研磨用スラリーの溶液反
応装置の概略図である。
応装置の概略図である。
【図３】 本発明の一実施例の半導体装置の製造工程を
示す図である。
示す図である。
【図４】 一般的な金属配線層の研磨工程を説明する図
である。
である。
２１…スラリー導入管、２２…スラリー、２３…研磨プ
レート、２４…研磨プレート回転軸、２５…ウェーハ、
２６…ウェーハ保持試料台、２７…ウェーハ保持試料台
回転軸、２８…パッド、３１…反応容器、３２、３３…
導入管、３４…トラップ、３５…冷却器、３６…熱交換
器 ３９…ヒーター、４０…排出管、４１…半導体基板、４
２、４４…層間絶縁膜、４３、４５…金属配線層
レート、２４…研磨プレート回転軸、２５…ウェーハ、
２６…ウェーハ保持試料台、２７…ウェーハ保持試料台
回転軸、２８…パッド、３１…反応容器、３２、３３…
導入管、３４…トラップ、３５…冷却器、３６…熱交換
器 ３９…ヒーター、４０…排出管、４１…半導体基板、４
２、４４…層間絶縁膜、４３、４５…金属配線層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/304
Claims (5)
- 【請求項１】 段差状の金属配線層表面を有する半導体
基体を保持して、該基体の段差状の金属配線層表面側に
研磨プレートを接触させて、スラリーを供給しながら研
磨を行う半導体装置の製造方法において、研磨粒子表面に塩基性層を形成する 表面処理を行った研
磨粒子を含むスラリーを用いることを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２】 研磨粒子表面の表面処理剤として少なく
とも１つ以上のアミノ基を含有する有機シリコン化合物
を用いたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項３】 半導体基体の段差状の配線層表面を研磨
するスラリーであって、予め研磨粒子の表面に塩基性層
を形成する表面処理を行った研磨粒子を含むことを特徴
とする配線層表面研磨用のスラリー。 - 【請求項４】 半導体基体の段差状の配線層表面を研磨
する配線層表面研磨用のスラリーの製造方法であって、
表面処理剤として少なくとも１つ以上のアミノ基を含有
する有機シリコン化合物を用いて研磨粒子の表面処理を
行うことを特徴とする配線層表面研磨用のスラリーの製
造方法。 - 【請求項５】 前記表面処理剤を用いる表面処理方法と
して溶液処理方法を用いることを特徴とする請求項４記
載の配線層表面研磨用のスラリーの製造方法。
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| JP19476594A JP3303544B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 半導体装置の製造方法および配線層表面研磨用のスラリーおよび配線層表面研磨用のスラリーの製造方法 |
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|---|---|
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| EP1739146A3 (en) * | 1999-07-07 | 2007-01-24 | Cabot Microelectronics Corporation | CMP compositions containing silane modified abrasive particles |
| DE60023549T2 (de) * | 1999-12-17 | 2006-04-20 | Cabot Microelectronics Corp., Aurora | Verfahren zum polieren oder planarisieren eines substrats |
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| WO2002061810A1 (en) * | 2001-01-16 | 2002-08-08 | Cabot Microelectronics Corporation | Ammonium oxalate-containing polishing system and method |
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| JP2008288398A (ja) | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 半導体ウェハーの研磨用組成物、その製造方法、及び研磨加工方法 |
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| US8778212B2 (en) * | 2012-05-22 | 2014-07-15 | Cabot Microelectronics Corporation | CMP composition containing zirconia particles and method of use |
| MY154603A (en) * | 2012-11-30 | 2015-07-01 | Nitta Haas Inc | Polishing composition |
| US9803108B1 (en) | 2016-10-19 | 2017-10-31 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Aqueous compositions of stabilized aminosilane group containing silica particles |
| JP7375483B2 (ja) * | 2019-11-15 | 2023-11-08 | Jsr株式会社 | 化学機械研磨用組成物及び化学機械研磨方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5604158A (en) * | 1993-03-31 | 1997-02-18 | Intel Corporation | Integrated tungsten/tungsten silicide plug process |
| US5575837A (en) * | 1993-04-28 | 1996-11-19 | Fujimi Incorporated | Polishing composition |
| DE4418562A1 (de) * | 1993-06-29 | 1995-01-12 | Leybold Durferrit Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von im wesentlichen aus Kunststoff oder Gummi bestehendem Gut |
| TW275082B (ja) * | 1993-12-07 | 1996-05-01 | Shinetsu Chem Ind Co |
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1994
- 1994-07-27 JP JP19476594A patent/JP3303544B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-07-05 KR KR1019950019604A patent/KR100402931B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-07-07 US US08/499,784 patent/US5767016A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPH0845934A (ja) | 1996-02-16 |
| US5767016A (en) | 1998-06-16 |
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