研磨剂组合物及研磨方法

文档序号:3249262阅读:227来源:国知局

专利名称::研磨剂组合物及研磨方法
技术领域
:本发明涉及研磨剂组合物及研磨方法。
背景技术
:近年,伴随半导体装置的高集成化和高功能化,要求进行半导体装置的制造工序中的微细加工技术的开发。特别是多层配线的形成工序中,对层间绝缘膜或埋入配线等的平坦化技术变得非常重要。艮卩,通过绝缘膜或金属膜等的图案形成,在半导体晶片表面生成复杂的凹凸。由该凹凸产生的阶差易随着配线的多层化而变大。因此,存在如果在半导体晶片上进一步形成图案,则通过光刻法实施图案复制时的焦点深度变浅,无法形成所要的图案等问题。因此,要求开发以高精度将半导体晶片的表面平坦化的技术。作为该平坦化技术之一,以往有CMP(化学机械研磨)法。CMP法例如在利用金属镶嵌法的铜配线形成工序中将铜埋入层间绝缘膜中时使用。具体来讲,它是利用化学作用和机械作用这两方面的作用消除半导体晶片表面的阶差的技术。通过该技术可在控制凹部的加工的同时除去凸部。但是,半导体装置的制造工序中,与配线基板关联的技术也是非常重要的技术要素之一。配线基板在搭载半导体封装或裸装芯片起到支持固定作用的同时还起到将封装间或芯片间电连接的作用。因此,该技术是将成为核心的各种支持基板材料、起到电连接配线的作用的各种导电材料和将各信号配线间绝缘的各种绝缘材料组合,形成材料方面稳定的高密度的多层配线结构。配线基板因基础核心材料的种类的不同大致被分为有机配线基板和无机配线基板。其中,作为印刷配线基板的代表的有机配线基板与无机配线基板相比介电常数低,因此可作为高速元件的安装配线基板使用。现有的有机配线基板如专利文献1所揭示的,通过在树脂基材上形成配线电路用槽及通孔连接用孔后,将导电性材料填入槽及孔,接着通过研磨进行多余的导电性材料的除去及表面的平坦化,再将裸装芯片搭载于树脂基材上而制得。此时的研磨为机械研磨,例如通过使被白刚玉磨粒包覆的研磨薄膜在树脂基材上移动来完成。机械研磨虽然有研磨速度快的优点,但可能会对配线金属或树脂基材造成损伤。另一方面,所述CMP法采用由磨粒和化学试剂形成的浆料。CMP法是并用机械作用和化学作用而实施的研磨,因此与机械研磨相比损伤的发生率减少。但是,采用现有的CMP法进行有机配线基板的制造时,存在因研磨速度慢而导致生产率下降的问题。这里,针对CMP法中的研磨速度,提出了通过在研磨剂中添加无机铵盐,将pH调整为碱性来提高速度的方法(参照专利文献2)。此外,也提出了利用研磨压力和研磨剂组合物来调整构成配线金属层及阻挡层的金属的研磨速度的方法(参照专利文献3及4)。但是,它们都是以在硅晶片等半导体基板上形成金属配线的情况为对象的方法,未对在设置于支持基板上的树脂基材上形成金属配线的情况进行探讨。此外,专利文献3及4中记载了使用有机酸或无机酸和碱性化合物的盐为研磨速度调节剂的技术。但是,该研磨速度调节剂的目的是减慢配线金属层的研磨速度以提高与阻挡金属层的研磨选择比,并未对加快配线金属层的研磨速度进行记载。针对这一情况,揭示了在利用积层(build-up)法形成配线基板的工序中,为防止研磨产生的铜层表面的损伤而使用具有规定的硬度和压縮率的衬底材料对铜层进行研磨的方法(参照专利文献5)。利用该方法,可通过使用氨基酸类作为铜的螯合剂,还使用含有铜的刻蚀剂、铜的氧化剂和水的研磨液来加快研磨速度,使生产率提高。专利文献5记载的刻蚀剂是通过化学作用对铜层表面进行刻蚀的试剂,具有进一步促进利用研磨磨粒的机械作用而实施的研磨加工的功能。因此,加快刻蚀速度,即加快铜的溶解速度对于提高铜层的研磨速度有效。具体可例举提高研磨剂组合物所包含的各种有机酸、无机酸或氨等电解质的浓度的方法等。但是,这种情况下,如果铜的溶解速度过快,则可能会将原本不需要研磨的配线部分的铜也溶解。如果配线部分的铜溶解,则配线的厚度减小,存在引起配线电阻上升的问题。此外,铜的溶解速度过快的研磨剂组合物还存在阶差消除性下降的问题。对于这点将在后面详述。阶差消除性是指对于存在凹凸的表面,通过进行研磨而消除凹凸的特性。更具体是指,通过使原本不需研磨的凹部的研磨速度比原本需研磨的凸部的研磨速度相对要慢,随着研磨的进行而縮小凸部和凹部的阶差的特性。该阶差消除性是配线形成中的重要的技术要素之一。但是,使用了铜的溶解速度过快的研磨剂组合物时,凸部以较快的研磨速度被研磨,凹部的研磨速度也加快,因此很难消除凹凸。因此,该研磨剂组合物存在阶差消除性差的问题。专利文献5中记载了刻蚀剂的添加量比规定值少时无法获得足够的研磨速度的情况,但是对于添加量大于规定值时,仅记载了刻蚀剂可能会析出这一情况,对于配线部分的铜溶解导致的配线电阻的上升及阶差消除性的问题无任何记载。另一方面,专利文献6中对于包含铜膜及钽化合物膜的半导体器件的研磨进行了记载,例举了因对铜膜的研磨速度比对钽化合物膜的研磨速度快而产生凹陷、洼曲及烧蚀等表面缺陷的问题。此外,专利文献6中记载了利用将研磨剂、氧化剂、还原剂及根据需要使用的螯合性化合物溶于水等而获得的研磨用组合物,能够以较快的研磨速度研磨钽化合物膜的技术方案。但是,专利文献6对于所述配线电阻的上升及阶差消除性的问题既无记载也无暗示。专利文献1:日本专利特开2003-197806号公报专利文献2:日本专利特开2001-110761号公报专利文献3:日本专利特开2003-286477号公报专利文献4:日本专利特开2003-297779号公报专利文献5:日本专利特开2003-257910号公报专利文献6:日本专利特开2000-160139号公报发明的揭示本发明是鉴于上述问题完成的发明。即,本发明的目的是提供能够以较快5的研磨速度对被研磨物进行研磨同时具备良好的阶差消除性的研磨剂组合物。此外,本发明的目的是提供可在抑制配线电阻上升的同时加快对配线金属的研磨,且阶差消除性良好的研磨方法。本发明的其它目的及优点会在以下的记载中明确。本发明的研磨剂组合物的特征在于,包含磨粒,氧化剂,铵离子,多元羧酸根离子,选自五亚乙基六胺、三亚乙基四胺及四亚乙基五胺的至少l种螯合剂,水系介质。较好的是所述螯合剂的浓度为0.0005mol/kg0.05mol/kg。较好的是所述铵离子的浓度为0.3mol/kg以上。较好的是所述多元羧酸根离子的浓度为0.05mol/kg0.5mol/kg。较好的是所述多元羧酸根离子包含柠檬酸根离子。较好的是所述磨粒为a-氧化铝。较好的是所述氧化剂为过氧化氢。本发明的研磨剂组合物还可含有选自碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子及乙酸根离子的至少1种离子。这种情况下,所选出的任意的1种离子的浓度或所选出的2种以上的离子的浓度之和较好为0.01mol/kg0.2mol/kg。通过添加选自碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵及乙酸铵的至少1种化合物,可使本发明的研磨剂组合物中含有所述离子。较好的是本发明的研磨剂组合物的pH为610。较好的是本发明的研磨剂组合物还含有铜的表面保护剂。本发明的研磨方法是采用所述研磨剂组合物对配线金属进行研磨的方法。所述配线金属可以是铜及铜合金的任一方。所述配线金属可被设置于树脂基材上。本发明的研磨剂组合物由于含有铵离子,多元羧酸根离子及选自五亚乙基六胺、三亚乙基四胺及四亚乙基五胺的至少l种螯合剂,因此在能够以较快的研磨速度对被研磨物进行研磨的同时具备良好的阶差消除性。由于本发明的研磨方法是用本发明的研磨剂组合物对配线金属进行研磨,因此可在抑制配线电阻的上升的同时加快研磨速度,且可获得良好的阶差消除6性。此外,由于本发明的研磨方法是利用化学及机械作用进行研磨,因此与机械研磨相比可降低对配线金属造成损伤的发生率。附图的简单说明图1是被设置于支持基板上的树脂基材的模式侧截面图。图2是使用了本发明的研磨剂组合物的研磨方法的说明图。图3是通过本发明制得的配线基板的模式侧截面图。图4(a)是实施例中的研磨前的被研磨物的部分截面的模式图,(b)是研磨过程中的被研磨物的部分截面的模式图。图5是对于实施例和比较例,评价阶差1的部分的阶差消除性的图。图6是对于实施例和比较例,评价阶差2的部分的阶差消除性的图。图7是对于实施例和比较例,评价阶差3的部分的阶差消除性的图。符号说明l为树脂基材,2为配线槽,3为配线金属,3a为未形成配线槽的基板面扩展的部分,3b为形成有配线槽的部分,4为配线基板,5为支持基板。实施发明的最佳方式如上所述,通过提高研磨剂组合物所包含的各种有机酸、无机酸或氨等电解质的浓度,可加快配线金属的研磨速度。但是,由于研磨速度和阶差消除性存在折衷的关系,因此单纯地增加电解质的量虽然能够加快研磨速度但阶差消除性会下降。此外,由于原本不需要研磨的配线部分的铜被高速研磨,因此还会导致配线电阻的上升。对这点将会进行详述。研磨工序中,被研磨的配线金属的一部分离子化溶于研磨剂组合物中。溶解的金属离子起到催化剂的作用,引起氧化剂的分解或使氧化反应过度进行。例如,配线金属为铜时,己知铜离子变为催化剂,引起过氧化氢的分解反应。由该分解反应产生的自由基显现出较强的氧化作用,因此配线金属的溶解得到促进。特别是提高了研磨剂组合物中的电解质的浓度的体系中,由于有大量的金属离子存在,因此配线金属的溶解被进一步促进。这样虽然研磨速度被加快但配线部分和凹部的铜的研磨速度也被加快,结果导致配线电阻的上升或阶差消除性的下降。因此,本发明者为获得可同时实现快速的研磨速度和良好的阶差消除性的研磨剂组合物进行了认真研究。其结果发现,利用包含选自五亚乙基六胺、三亚乙基四胺及四亚乙基五胺的至少1种螯合剂和产生铵离子及多元羧酸根离子的电解质的研磨剂组合物可达到上述目的。如果在研磨剂组合物中添加螯合剂,则因配线金属的溶解而生成的金属离子与螯合剂结合,形成稳定的络合物。因此,可抑制上述的氧化剂的分解反应。另一方面,铵离子和多元羧酸根离子的添加有利于加快对配线金属的研磨速度。因此,将它们同时使用,可提高研磨速度,但也能够防止研磨速度过快。所以,利用本发明的研磨剂组合物可同时实现较快的研磨速度和良好的阶差消除性。此外,由于可抑制配线部分被研磨,因此还可抑制配线电阻的上升。另外,专利文献6中揭示了含有研磨剂、氧化剂、还原剂及水的研磨用组合物。还记载了根据需要可在该研磨用组合物中添加对铜显现螯合作用的螯合剂的技术方案。但是,专利文献6的目的是提供对钽化合物膜的研磨速度快、对二氧化硅膜等绝缘膜的研磨速度慢的研磨用组合物,螯合剂的添加是为了使对被研磨量大的铜膜的研磨速度提高而实施的。另一方面,本发明的目的是同时实现研磨速度的提高和阶差消除性的提高,与仅着眼于钽化合物膜和绝缘膜的研磨速度的比值的专利文献6的目的是不同的。因此,对铜膜的研磨速度的提高,在专利文献6中是通过螯合剂的添加来实现的,但在本发明中主要是通过铵离子和多元羧酸根离子来实现的。此外,本发明的螯合剂的使用目的是抑制氧化剂的分解,防止对配线金属的研磨速度过快。因此,本发明的研磨剂组合物与未添加螯合剂的情况相比,虽然研磨速度有所下降但可实现良好的阶差消除性。并且,与单纯地以提高对绝缘膜的研磨速度为目的的专利文献6相比,也实现更快的研磨速度,具体来讲是1.2um/分钟以上的研磨速度。以下,例举具体例对本发明的研磨剂组合物进行详细说明。磨粒是利用机械作用进行研磨的材料。一般磨粒的粒径越大越硬则研磨速度越快。但是,其不利的一面的是容易在被研磨物的表面造成研磨损伤。因此,重要的是比较考虑研磨速度和研磨损伤,选择具有合适的粒径及硬度的磨粒。本发明中,将设置于树脂基材上的铜等配线金属作为被研磨物。因此,与研磨半导体基板等的情况不同,可在优先考虑研磨速度的提高而稍忽略研磨损伤的抑制的前提下来选择磨粒。因此,与研磨半导体基板等情况相比,本发明优选平均粒径较大的磨粒,且磨粒最好比较硬。即使是在以上的条件下,由于本发明并用机械作用和化学作用来进行研磨,因此与单纯地依靠机械作用进行研磨的情况相比,可将对被研磨物造成的损伤控制在最低限度。作为本发明的磨粒,例如可采用a-氧化铝(a-A1203)、P-氧化铝(P-A1203)、S-氧化铝(5-A1203)、Y-氧化铝(Y-A1203)、e-氧化铝(841203)等氧化铝,氧化铈(CeOx),二氧化硅(Si02),二氧化钛(Ti02),氧化锆(Zr02)等。这些磨粒并不限定为分别单独使用,也可以2种以上组合使用。特别是本发明中,从价廉且可加快研磨速度的角度考虑,优选a-氧化铝。例如可添加使用平均粒径约lum的a-氧化铝使浓度达到研磨剂组合物的总重量的2.5重量%3.0重量%。磨粒在研磨剂组合物中以分散于水系介质的状态存在。作为水系介质,例如可使用离子交换水等纯度高的水或以水为主成分且含有可溶于水的有机溶剂的介质。这里,作为有机溶剂,可例举例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇等碳数15的低级醇。本发明中,.通过在研磨剂组合物中加入氧化剂可促进研磨。:具体来讲是通过氧化剂的作用在作为被研磨物的配线金属的表面形成氧化被膜。然后,利用机械力将该氧化被膜从树脂基材表面除去或通过氧化剂的作用使配线金属变为离子而溶于研磨剂组合物中,藉此来促进研磨。本发明的研磨剂组合物中的氧化剂的浓度较好为0.1mol/kg10mol/kg的范围,特好为0.5mol/kg5mol/kg的范围。作为氧化剂,例如可使用过氧化氢、过氧化脲、过乙酸、硝酸铁或碘酸盐等。从可减少重金属或有机物对配线基板的污染的角度考虑,特好的是使用过氧化氢。作为螯合剂,可采用选自五亚乙基六胺、三亚乙基四胺及四亚乙基五胺的9至少1种。螯合剂只要是对铜显现螯合作用的试剂即可,当然也可添加除此以外的螯合剂。作为这种情况下的螯合剂,可例举例如乙二胺、二亚乙基三胺、六亚乙基七胺、乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、三乙酸胺等。其中,优选与铜离子具有合适的结合能的作为分子中具有氮原子的多胺类的乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺或六亚乙基七胺。此外,如果螯合剂的分子量小,则阶差消除性可能下降,如果分子量大,则螯合剂的溶解性下降,因此可能会造成研磨剂组合物的稳定性劣化。所以,更好的是具有合适的分子量的三亚乙基四胺、四亚乙基五胺或五亚乙基六胺。螯合剂优选以0.0005mol/kg0.05mol/kg的浓度包含在研磨剂组合物中,特好的是以0.001mol/kg0.01mol/kg的浓度包含其中。五亚乙基六胺、三亚乙基四胺及四亚乙基五胺可分别单独以所述浓度范围包含于研磨剂组合物中。此外,2种以上的螯合剂组合被包含于研磨剂组合物中时,各种螯合剂的浓度之和可在上述范围内。螯合剂的浓度如果过低,则无法充分抑制氧化剂的分解,阶差消除性下降。另一方面,如果螯合剂的浓度过高,则可能导致研磨速度的下降。铵离子的作用是对作为被研磨物的配线金属进行化学刻蚀。铵离子优选以0.1mol/kg以上的浓度包含于研磨剂组合物中,特好的是以0.3mol/kg以上的浓度包含其中。浓度如果低于0.1mol/kg,则可能无法获得足够的研磨速度。从研磨剂组合物的稳定性方面考虑,铵离子优选以2.5mol/kg以下的浓度包含于研磨剂组合物中。此外,在半导体基板上的层间绝缘膜中设置铜配线时,为了防止铜的扩散,必须形成钽(Ta)膜或氮化钽(TaN)等防扩散膜。这种情况下,如果铵离子的浓度提高,则对钽的研磨速度加快,与铜的研磨选择比下降。因此,铵离子必须在不使钽的研磨速度过快的浓度范围内含有。另一方面,在配线基板的制造工序中,由于未设置防扩散膜,因此无需考虑该问题。因此,只要是不会使其它的研磨特性下降的范围,与设置防扩散膜的情况相比,可含有更多的铵离子。本发明中,作为铵离子源,特好的是采用价廉的氨。此外,可使用氯化铵等无机盐。此外,还可通过以铵盐的形式添加后述的碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子及乙酸根离子来供给铵离子。多元羧酸根离子与铵离子同样,具有对作为被研磨物的配线金属进行化学刻蚀的效果。此外,还具有抑制洼曲、使阶差消除性提高的效果。这里,洼曲是指形成金属的埋入配线时配线的较宽的部分被过度研磨而导致中央部凹陷的状态。研磨剂组合物通过含有多元羧酸根离子,可使该问题不易发生。作为多元羧酸根离子,可例举例如草酸根离子(<:2042—)、马来酸根离子(C4H2042—)、琥珀酸根离子(QH4042—)、酒石酸根离子(<:4112064—)、柠檬酸根离子(C6H5073—)、苹果酸根离子(<:4114052—)等。从可获得良好的阶差消除性且价廉的角度考虑,优选使用柠檬酸。另外还可使用丙二酸(CH2(COOH)2)、戊二酸((CH2)3(COOH)2)、己二酸((CH2)4(COOH)2)等多元羧酸。上述例示的物质可分别单独使用,也可2种以上组合使用。本发明的研磨剂组合物中,与价数无关,多元羧酸根离子较好是以o.oimol/kg以上的浓度含有,特好的是以0.05mol/kg0.5mol/kg的浓度含有。多元羧酸根离子的浓度如果低于0.01mol/kg,则无法获得本发明的效果。另一方面,多元羧酸根离子的浓度如果为0.5mol/kg以上,则几乎未见研磨速度发生变化。本发明的研磨剂组合物还可含有选自碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子及乙酸根离子的至少1种离子。这些离子可进一步使研磨速度加快。与价数无关,碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子及乙酸根离子较好是以0.005mol/kg1.0mol/kg的浓度包含于研磨剂组合物中,特好的是以0.01mol/kg0.2mol/kg的浓度包含其中。浓度如果低于0.005mol/kg,则几乎无法获得使研磨速度加快的效果。另一方面,浓度如果高于1.0mol/kg,则研磨剂组合物的粘度上升,研磨特性下降,因此不理想。此外,碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子及乙酸根离子可分别单独以所述浓度范围包含于研磨剂组合物。2种以上的离子组合被包含于研磨剂组合物时,各种离子的浓度之和可在上述范围内。另外,离子的浓度与价数无关。例如,碳酸根离子或碳酸氢根离子的任一方都能以上述浓度范围包含于研磨剂组合物。研磨剂组合物还可同时包含碳酸根离子及碳酸氢根离子。这种情况下,碳酸根离子及碳酸氢根离子的浓度之和在上述范围内。本发明中,碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子及乙酸根离子例如能够以碳酸铵((NH4)2C03)、碳酸氢铵(NH4HC03)、硫酸铵((NH4)2S04)、乙酸铵(CH3COONH4)等铵盐的形式使用。但是,并不限于铵盐,也可以是钾盐等其它的碱性化合物的盐。此外,为了防止配线金属部的洼曲,本发明的研磨剂组合物最好包含具有在配线金属(特别是铜或铜合金)的表面形成保护膜的功能的表面保护剂。作为表面保护剂,例如可使用BTA(苯并三唑)、TTA(甲苯基三唑)、苯并三唑-4-羧酸等。此外,同样可使用1H-四唑、5-氨基-lH-四唑、5-甲基四唑、硫脲、水杨醛躬、儿茶酚等。例如,配线金属为铜时,这些物质通过物理方法或化学方法吸附,在铜的表面形成被膜,抑制铜的溶出。以上例示的物质可分别单独使用也可2种以上组合使用。作为表面保护剂使用BTA时,较好是以0.0005mol/kg0.05mol/kg的浓度包含于研磨剂组合物中,特好的是以0.001mol/kg0.02mol/kg的浓度包含其中。浓度如果低于0.0005mol/kg,则无法获得作为表面保护剂的效果。另一方面,浓度如果高于0.05mol/kg,则研磨速度会下降,因此不理想。本发明的研磨剂组合物还可根据需要含有pH调节剂、表面活性剂等。为了不氧化作为研磨对象的铜,本发明的研磨剂组合物的pH值较好为6以上,具体来讲pH较好在610的范围内,pH更好在7.59.5的范围内,pH进一步更好在89.5的范围内。本发明中,可利用研磨剂组合物中的酸和铵离子的配比量来调节pH,还可通过添加pH调节剂来进一步进行调节。这种情况下,pH调节剂的添加量只要在不影响研磨性能的范围内即可,无特别限定。作为pH调节剂,可使用合适的酸或碱,但必须不能够使研磨剂组合物中的碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子、乙酸根离子及铵离子等的浓度超出本发明的特定的范围。例如,可例举作为向酸性侧的pH调节剂的硝酸等,作为向碱性侧的pH调节剂的氢氧化钾等碱金属的化合物等。表面活性剂的作用是提高研磨剂组合物的分散性或防止研磨后的配线金属表面的粗糙。本发明中可使用阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、两性表面活性剂中的任一种。但是,必须不能够使研磨剂组合物中的碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子、乙酸根离子及铰离子等的浓度超出本发明的特定的范围。作为表面活性剂,可使用例如聚丙烯酸、烷基苯磺酸盐等阴离子性表面活性剂,聚氧乙烯衍生物、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯等非离子性表面活性剂,烷基甜菜碱等两性表面活性剂等。本发明的研磨剂组合物还可含有三羟基甲基氨基甲烷,这种情况下,可进一步使阶差消除性提高。三羟基甲基氨基甲烷的浓度为0.05mol/kg以上,特好为0.150.35mol/kg。但是,如果大量含有该成分会使添加效果饱和,因此优选为0.5mol/kg以下。以下,对使用了本发明的研磨剂组合物的研磨方法进行说明。图1图3为采用本发明的研磨剂组合物制造配线基板的方法的一例。这些图中,标以相同符号的部分表示相同的部分。首先,如图1所示,采用激光加工机等在设置于支持基板5上的树脂基材1的规定处设置作为开口部的配线槽2。树脂基材1由绝缘性基材形成,优选由热塑性树脂、热固性树脂或它们的混合物构成。具体来讲,可使用PEEK(聚醚醚酮)、REK(聚醚酮)、PEI(聚醚酰亚胺)、聚酰亚胺、PPS(聚苯硫醚)等耐热性较高的热塑性树脂,聚酯、环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂、丙烯酸树脂等热固性树脂,FR4、FR5等玻璃环氧树脂预浸料等在热固性树脂中混入了所述热塑性树脂而形成的材料。这里,对基材的厚度无特别限定,例如可使用成形为厚50ym200um的薄膜状的基材。接着,如图2所示,将配线金属3埋入配线槽2的内部。本发明中,作为配线金属3优选使用铜。铜的埋入例如可在通过溅射法形成作为种铜的铜膜后采用镀敷法来完成。图2中,在树脂基材1上由配线金属3形成凹凸。因此,通过使用了本发明的研磨剂组合物的研磨,除去树脂基材1上的多余的配线金属3。由于研磨工序中的被研磨物为配线金属3,因此研磨量依赖于配线金属3的厚度。因此,为使生产率提高,加快对配线金属3的研磨速度非常重要。此外,与在半导体基板上形成多层配线的情况相比,一般在配线基板的制造工序中对于基板表面的平坦性的要求比较低。因此,例如在以较快的研磨速度除去配线金属的大部分后,无需进行改变研磨条件除去剩余的配线金属等的分为两个阶段的研磨,可以不改变条件进行除去全部配线金属的一个阶段的研磨。本发明中,对研磨方法无特别限定。例如能够以用可旋转的研磨头来保持支持基板的内面、将被研磨面(形成有配线金属的面)压在被固定于可旋转的支持台的研磨垫的状态,一边使研磨头及支持台旋转一边进行研磨。此外,也能够以将支持基板的内面固定于可旋转的支持台上、将被安装于研磨头的研磨垫与被研磨面相抵的状态,一边使支持台及研磨头旋转一边进行研磨。这些情况下,在向被研磨面和研磨垫间供给本发明的研磨剂组合物的同时进行研磨。此外,还可在支持台和支持基板间设置缓冲材料来进行研磨,以缓冲研磨时施加于支持基板的压力,赋予被研磨面以均一的压力。另外,为了均匀地向被研磨面上供给研磨剂组合物,还可在研磨垫设置沟道或供给孔。作为研磨垫的材质,可例举聚酯或聚氨酯等。但并不仅限于此,最好根据所用的研磨剂组合物进行适当选择。一般如果提高研磨压力则可加快研磨速度,但对被研磨物的损伤加大。例如,对形成于半导体基板上的绝缘膜进行研磨时,如果研磨压力变高,则绝缘膜从半导体基板剥离的可能性增加。因此,非常重要的是比较考虑研磨速度和对被研磨物造成的损伤来决定研磨压力。本发明中,将铜等配线金属作为被研磨物。因此,与研磨绝缘膜等的情况相比,可优先考虑研磨速度的提高来决定研磨压力。即使是在以上的条件下,由于本发明并用机械作用和化学作用来进行研磨,因此与单纯地依靠机械作用进行研磨的情况相比,可将对被研磨物造成的损伤控制在最低限度。因此,利用本发明的研磨剂组合物能够以低研磨压力获得高研磨速度,但通过提高研磨压力可进一步加快研磨速度。这种情况下,最好根据研磨垫的种类、缓冲材料的有无及其材质和研磨剂组合物的粘性等来设定具体的研磨压力。研磨结束后,可获得具有图3的结构的配线基板4。接着,为除去附着于配线基板4的表面的研磨剂成分,最好进行清洗。清洗除了流水清洗以外,可.通过利用刷子的擦洗或超声波清洗等来完成。如上所述,本发明的研磨剂组合物利用化学及机械作用来进行研磨,因此可将对树脂基材及配线金属造成的损伤控制在最低限度。所以特别适合于被设置在树脂基材上的金属配线图案的研磨。此外,由于可加快配线金属的研磨速度,因此还可使配线基板的制造工序的生产率提高。这种情况下,由于配线部分或凹部的研磨速度不会过快,因此还可在抑制配线电阻的上升的同时获得良好的阶差消除性。本发明并不限定于所述的实施方式,在不脱离本发明的技术思想的前提下可进行各种变化。实施例以下,对本发明的实施例及比较例进行详述。例1、例4及例5为实施例,例2及例3为比较例。〈研磨剂组合物〉作为研磨剂组合物,采用表l所示的组合物。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>*所有a-氧化铝的平均粒径为1Um(和光纯药株式会社制)*BTA:苯并三挫*PEHA:五亚乙基六胺〈被研磨物〉作为支持基板,使用厚500ym、直径6英寸的金属制晶片(wafer),在该晶片上层叠厚50tim的树脂基材。然后,在该树脂基材上形成作为开口部的深23ym的配线槽。接着,在其上通过镀敷法形成膜厚30ym的铜膜。将该晶片作为阶差消除性评价用图案晶片使用。此外,与上述同样,在金属制晶片上层叠了树脂基材后,不形成配线槽而是直接通过镀敷法形成膜厚30ym的铜膜。将该晶片作为研磨速度测定用包覆晶片(blanketwafer)使用。〈研磨条件〉研磨在以下的条件下进行。研磨机美国思创(Strasbaugh)公司制研磨机6EC研磨垫美国罗戴尔(Rodel)公司制工C-1400K型坡口研磨剂组合物供给量200mL/分钟研磨压力4.1X10卞a研磨垫的转速研磨头(晶片保持部)97rpm,台板(研磨定盘,platen)103rpm<研磨速度的评价>比较研磨速度后的结果示于表2。研磨速度通过对包覆晶片研磨60秒,用膜厚测定装置(耐普生(Napson)公司制RT80-RG80)测定研磨前后的铜膜的膜厚而求得。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>从表2可看出,作为实施例的例l、例4及例5的研磨速度虽然比作为比较例的例2及例3慢,但依然具有较高的研磨速度。〈阶差消除性的评价〉图4(a)是研磨前的被研磨物的部分截面的模式图。图4(b)是研磨过程中的被研磨物的部分截面的模式图。这些图中,显示有未形成配线槽的基板面扩展的部分(图4(a)的3a)和与其邻接的形成有多条深23um的配线槽的部分(图4(a)的3b)的边界部,全面地形成厚30iim的铜膜。此外,在这些图中,标以与图1图3相同的符号的部分表示相同的部分。另外,为了进行说明,改变了纵向和横向的縮小比例。表3及图5图7为阶差消除性的评价结果。评价通过对于图4(a)所示的被研磨物的3点(阶差1、2、3)用阶差测定装置(美国维易科(Veeco)公司制DektakV200Si)测定阶差而实施。图4(a)中,线幅方向(图的横向)以箭头表示的数值是图案3a到各阶差的测定点为止的距离。阶差的高度是求出各阶差的测定点附近的剖面,在各阶差的测定点上与配线槽对应的阶差的底和连接与基板面对应的阶差两端的角部的线的差值。表3中,阶差l、2、3的单位为ura。此外,斜线(\)表示未实施所对应的研磨时间内的阶差的测定。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>一般最难消除的阶差是与未形成配线槽的基板面扩展的部分邻接的阶差。图4(a)中,阶差的消除由难到易依次为阶差l、阶差2、阶差3。如表3及图5图7所示,作为实施例的例1的任意的阶差部分与和其对应的作为比较例的例2及例3相比,都能够以较短时间的研磨被消除。例4是不含三羟基甲基氨基甲烷的组成的研磨剂组合物的实施例。例5是不含三羟基甲基氨基甲烷、含有碳酸根离子替代氯离子的组成的研磨剂组合物的实施例。它们与例1相同,任意的阶差部分都能够通过较短时间的研磨被消除。产业上利用的可能性本发明的研磨剂组合物能够以较快的研磨速度对被研磨物进行研磨同时具备良好的阶差消除性,在研磨配线金属时,可在抑制配线电阻上升的同时加快研磨速度。此外,由于本发明的研磨方法是利用化学及机械作用来进行研磨,因此与机械研磨相比,可减少对配线金属造成的损伤。以上这些优点都对产业利用有用。这里,引用2006年5月31日提出申请的日本专利申请2006-151477号的说明书、权利要求书以及摘要的全部内容作为本发明的说明书的揭示。权利要求1.研磨剂组合物,其特征在于,包含磨粒,氧化剂,铵离子,多元羧酸根离子,选自五亚乙基六胺、三亚乙基四胺及四亚乙基五胺的至少1种螯合剂,水系介质。2.如权利要求1所述的研磨剂组合物,其特征在于,所述螯合剂的浓度为0,0005mol/kg0.05mol/kg。3.如权利要求1或2所述的研磨剂组合物,其特征在于,所述铵离子的浓度为0.3mol/kg以上。4.如权利要求13中任一项所述的研磨剂组合物,其特征在于,所述多元羧酸根离子的浓度为0.05mol/kg0.5mol/kg。5.如权利要求14中任一项所述的研磨剂组合物,其特征在于,所述多元羧酸根离子包含柠檬酸根离子。6.如权利要求15中任一项所述的研磨剂组合物,其特征在于,所述磨粒为a-氧化铝。7.如权利要求16中任一项所述的研磨剂组合物,其特征在于,所述氧化剂为过氧化氢。8.如权利要求17中任一项所述的研磨剂组合物,其特征在于,还含有选自碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子及乙酸根离子的至少l种离子。9.如权利要求l8中任一项所述的研磨剂组合物,其特征在于,pH为610。10.如权利要求19中任一项所述的研磨剂组合物,其特征在于,还含有铜的表面保护剂。11.研磨方法,其特征在于,用权利要求110中任一项所述的研磨剂组合物对配线金属进行研磨。12.如权利要求11所述的研磨方法,其特征在于,所述配线金属为铜及铜合金的任一方。13.如权利要求11或12所述的研磨方法,其特征在于,所述配线金属被设置于树脂基材上。全文摘要本发明提供能够以较快的研磨速度对被研磨物进行研磨同时具备良好的阶差消除性的研磨剂组合物。另外,还提供可在抑制配线电阻上升的同时快速地对配线金属进行研磨且阶差消除性良好的研磨方法。研磨剂组合物包含磨粒,氧化剂,铵离子,多元羧酸根离子,选自五亚乙基六胺、三亚乙基四胺及四亚乙基五胺的至少1种螯合剂,水系介质。此外,研磨方法是使用该研磨剂组合物,在树脂基材(1)设置配线槽(2),将配线金属(3)埋入配线槽(2)后对配线金属(3)进行研磨。文档编号B24B37/00GK101454121SQ20078001956公开日2009年6月10日申请日期2007年5月24日优先权日2006年5月31日发明者次田克幸,神谷广幸申请人:旭硝子株式会社;Agc清美化学股份有限公司
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