铝膜研磨用研磨液及使用其的铝膜研磨方法技术

本发明专利技术提供一种可平滑且高速地研磨于ＬＳＩ等中所使用的铝膜表面的铝膜研磨用研磨液以及使用此研磨液的铝膜研磨方法。所述铝膜研磨用研磨液含有在２５℃时的第一级酸解离指数小于等于３的多元羧酸、胶体二氧化硅以及水，且ｐＨ值为２～４。所述铝膜研磨方法方法为使用此研磨液的铝膜研磨方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种铝膜研磨用研磨液以及使用此研磨液的铝膜研磨方法，尤其是关于一种用以在半导体集成电路(以下称为LSI)中形成镶嵌配线 (damascene wiring)的铝膜研磨用研磨液以及使用此研磨液的铝膜研磨方法。
技术介绍
近年来，随着LSI高集成化、高性能化，正在开发新型微细加工技术。化 学机械研磨(以下称为CMP)法亦为其中之一，其是于LSI制造步骤、尤其 是多层配线形成步骤中的层间绝缘膜的平坦化、形成金属插塞(plug)、形成 嵌入配线(镶嵌配线)中频繁使用的技术。例如，此技术揭示于美国专利第 4944836号说明书中。一般认为，镶嵌配线技术能够使配线步骤简化，提升成品率和可靠性，今 后应用会不断扩大。目前，在高速逻辑器件(logic device)用途中，主要使用 低电阻的铜作为用于镶嵌配线的配线金属，又，在以DRAM为代表的存储装 置用途中，使用低成本的铝或者钩。然而，在任一装置中，考虑到低电阻及低成本，作为配线金属，皆看好电 阻低于铜的铝。研磨金属膜的金属CMP的一般方法为将研磨垫(pad)贴附于圓形研磨 平台(platen)上，以研磨液浸渍研磨垫表面，按压基板的形成有金属膜的面， 从其反面施加规定压力(以下记做研磨压力)，以此状态旋转研磨平台，通过 研磨液与金属膜凸部的机械性摩擦来除去凸部的佥属膜。一般而言，CMP中所使用的研磨液包含氧化剂及研磨粒，可根据需要进 一步添加氧化金属溶解剂。 一般认为，使用此CMP用研磨液的CMP的基本 机理为首先利用氧化剂将金属膜表面氧化，然后利用研磨粒削除该氧化层。凹部的金属表面氧化层几乎不接触研磨垫，并未达成使用研磨粒的削除效 果，因此在进行CMP的同时除去凸部的金属层，以使基板表面平坦化。关于其详细内容，揭示于《电化学学会学报》(Journal of Electrochemical Society )， 第138巻，第ll号，1991年发行，第3460 3464页。在CMP中，要求具有对金属膜的高速研磨、研磨表面的平坦性以及研磨 表面上的低缺陷密度。然而，铝膜与如铜膜或鴒膜等其他镶嵌配线用金属膜相比，较为柔软，因 此能够进行高速研磨，但若使用含有如氧化铝粒子的较硬研磨粒的研磨液来进 行CMP处理，则存在的问题是在研磨表面的缺陷中，尤其表面粗糙度增大而 损害研磨表面的平滑性，使配线成品率显著降低。如此，对应于近年来对LSI中提升品质的要求，若采用现有技术则难以充 分地平滑且高速地研磨铝膜表面。本专利技术提供一种可平滑且高速地研磨于LSI等中所使用的铝膜表面的铝 膜研磨用研磨液以及使用此研磨液的铝膜研磨方法。
技术实现思路
本专利技术是关于(1)铝膜研磨用研磨液，其含有在25。C时的第一级酸解离 指数小于等于3的多元羧酸、胶体二氧化硅(colloidal silica)以及水，其pH 值为2 4。又，本专利技术是关于(2)如上述(1 )所述之铝膜研磨用研磨液，其中上述 多元羧酸是选自乙二酸、丙二酸、酒石酸中的至少l种。又，本专利技术是关于(3 )如上述(1 )所述之铝膜研磨用研磨液，其中上述 胶体二氧化硅的二次粒子的平均粒径为5 100nm。又，本专利技术是关于(4)如上述(1)至(3)中任一项所述之铝膜研磨用 研磨液，其更含有氧化剂。又，本专利技术是关于(5)如上述(4)所述之铝膜研磨用研磨液，其中上述 氧化剂是选自过氧化氢、硝酸、过硪酸钾、次氯酸以及臭氧水(ozone water) 中之至少1种。进而，本专利技术是关于(6)铝膜的研磨方法，其特征在于将形成有铝膜 的基板按压于研磨平台的研磨布上并加压， 一边将如上述(1 )至(5 )中任一 项所述之铝膜研磨用研磨液供给于膜与研磨布之间， 一边使基板及研磨平台移 动以研磨铝膜。通过使用本专利技术的铝膜研磨用研磨液，能够平滑且高速地研磨铝膜表面。 因此，可有助于使用铝膜的LSI等的高品质化。 具体实施例方式本专利技术之铝膜研磨用研磨液之特征在于含有25。C时的第一级酸解离指 数小于等于3的多元羧酸、胶体二氧化硅以及水，其pH值为2 4。本专利技术中所使用的多元羧酸是一个分子内具有大于等于二个羧基的羧酸， 优选二元羧酸。该多元羧酸于25。C的第一级酸解离指数(pKal )小于等于3， 优选小于等于2.95,更优选小于等于2.90。若是于25。C的第一级酸解离指数 超过3的多元羧酸，则研磨速度会变慢，从而无法达成本专利技术的目的。上述多 元羧酸，可列举乙二酸、丙二酸、酒石酸、马来酸、柠檬酸以及上述多元羧 酸的铵盐等；上述多元羧酸亦可为水合物。这些多元羧酸中，就获得实用性的 研磨速度而言，优选乙二酸、丙二酸、酒石酸，尤其优选乙二酸。这些多元羧 酸，可使用l种或者使用2种以上。另夕卜，本专利技术中的所谓酸解离指数(pKa)， 是指酸解离常数的倒数的对数值，例如于《化学便览基础编》修订第4版(1993 年9月30日发行)，丸善股份有限公司，II -第317 321页中有详细记载。本专利技术的铝膜研磨用研磨液中的上述多元羧酸的添加量，相对于100g研 磨液总重量，优选0.0001 0.05mol、更优选0.001 0.01mol。若此添加量超过 0.05mol,则有研磨后的铝膜的平滑性变差的倾向，若此添加量不足0.0001mo1， 则有无法获得充分的铝膜的研磨速度的倾向。一般认为，为了提升CMP的研磨速度，其有效方法为利用氧化剂氧化 铝膜表面，随后添加氧化金属溶解剂。这可解释为，通过将被研磨粒削除的铝 膜表面的氧化物溶解于研磨液中，来增加研磨粒的削除效果。作为上述氧化金 属溶解剂，有用的是对铝具有螯合能力(chelating ability)的物质， 一般而言 使用有机酸或无机酸。本专利技术人对这些有机酸或无机酸进行了积极研究，结果 发现，25。C时的第一级酸解离指数小于等于3的多元羧酸使对铝膜的研磨速 度提升的效果较高。本专利技术中所使用之氧化剂，可列举过氧化氢、过乙酸、过苯曱酸、叔丁 基过氧化氢、高锰酸钾、重铬酸钾、硤酸钾、过碘酸钾、硝酸、硝酸铁、过氯 酸、次氯酸、铁氰化钾、过硫酸铵、臭氧水等；这些氧化剂中，优选过氧化氢、硝酸、过碘酸钾、次氯酸以及臭氧水，尤其优选过氧化氢。这些氧化剂，可使 用l种或者使用2种以上。在基板为含有集成电路用元件的硅基板时，因不期 望出现由碱金属、碱土金属、卣化物等所造成的污染，故优选不含不挥发成分 的氧化剂。又，对于应用对象的基板为不含半导体元件的玻璃基板等的情形中， 亦可为含有不挥发成分之氧化剂。铝膜研磨用研磨液中的氧化剂的添加量，相对于研磨液总重量，优选0.1 50重量％、更优选0.3-40重量％的范围。若此添加量不足O.l重量％,则 有对铝膜无法获得充分的研磨速度的倾向，即使此添加量超过50重量％亦有 未见研磨速度提升的倾向。本专利技术中，使用胶体二氧化硅作为研磨粒。因胶体二氧化硅在使铝膜表面 平滑化方面优异，故含有其而成的研磨液可实现本专利技术的目的。上述胶体二氧 化硅的二次粒子的平均粒径，优选5~100nm的范围、更优选10~90nm之范围。 二次粒子的平均粒径不足5nm时，有对于铝膜无法获得充分的研磨速度的倾 向，若二次粒子的平均粒径超过100nm,则有对于研磨后的铝膜表面无法获得 充分的平滑性的倾向。另外，二次粒子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝膜研磨用研磨液，其含有在２５℃时的第一级酸解离指数小于等于３的多元羧酸、胶体二氧化硅以及水，且ｐＨ值为２～４。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-11-22 336938/2005;JP 2006-9-26 260709/20061.一种铝膜研磨用研磨液，其含有在25℃时的第一级酸解离指数小于等于3的多元羧酸、胶体二氧化硅以及水，且pH值为2～4。2. 如权利要求1所述的铝膜研磨用研磨液，其中，上述多元羧酸为选自 乙二酸、丙二酸、酒石酸中的至少l种。3. 如权利要求1所述的铝膜研磨用研磨液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野裕，芦泽寅之助，上方康雄，
申请(专利权)人：日立化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]