JP2001127027A

JP2001127027A - 金属研磨方法

Info

Publication number: JP2001127027A
Application number: JP30481399A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimamura; 泰夫島村; Takeshi Uchida; 剛内田; Yasuo Kamigata; 康雄上方; Hiroki Terasaki; 裕樹寺崎; Yasushi Kurata; 靖倉田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高いＣＭＰ速度を発現し、高平坦化、ディッ
シング量低減及びエロージョン量低減を可能とし、信頼
性の高い金属膜の埋め込みパタ−ン形成を可能とする金
属研磨方法を提供する。【解決手段】金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜
形成剤及び水を含有する金属用研磨液を用い、この金属
用研磨液を供給しながら基板上の金属膜を摩擦抵抗が９
０００〜２５０００Paである研磨布を用いて研磨するこ
とを特徴とする金属研磨方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属研磨方法に関
し、特に半導体デバイスの配線工程に好適な金属研磨方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路（以下ＬＳＩと記
す）の高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術
が開発されている。化学機械研磨（以下ＣＭＰと記す）
法もその一つであり、ＬＳＩ製造工程、特に多層配線形
成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、
埋め込み配線形成において頻繁に利用される技術であ
る。この技術は、例えば米国特許第４９４４８３６号明
細書に開示されている。

【０００３】また、最近はＬＳＩを高性能化するため
に、配線材料として銅合金の利用が試みられている。し
かし、銅合金は従来のアルミニウム合金配線の形成で頻
繁に用いられたドライエッチング法による微細加工が困
難である。そこで、あらかじめ溝を形成してある絶縁膜
上に銅合金薄膜を堆積して埋め込み、溝部以外の銅合金
薄膜をＣＭＰにより除去して埋め込み配線を形成する、
いわゆるダマシン法が主に採用されている。この技術
は、例えば特開平２−２７８８２２号公報に開示されて
いる。

【０００４】金属のＣＭＰの一般的な方法は、円形の研
磨定盤（プラテン）上に研磨布を貼り付け、研磨布表面
を金属用研磨液で浸し、基体の金属膜を形成した面を押
し付けて、その裏面から所定の圧力（以下研磨圧力と記
す）を加えた状態で研磨定盤を回し、研磨液と金属膜の
凸部との機械的摩擦によって凸部の金属膜を除去するも
のである。

【０００５】ＣＭＰに用いられる金属用研磨液は、一般
には酸化剤及び固体砥粒からなっており必要に応じてさ
らに酸化金属溶解剤、保護膜形成剤が添加される。まず
酸化によって金属膜表面を酸化し、その酸化層を固体砥
粒によって削り取るのが基本的なメカニズムと考えられ
ている。凹部の金属表面の酸化層は研磨パッドにあまり
触れず、固体砥粒による削り取りの効果が及ばないの
で、ＣＭＰの進行とともに凸部の金属層が除去されて基
体表面は平坦化される。この詳細についてはジャ−ナル
・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌（Journal of
ElectrochemicalSociety）の第138巻11号（1991年発
行）の3460〜3464頁に開示されている。

【０００６】ＣＭＰによる研磨速度を高める方法として
酸化金属溶解剤を添加することが有効とされている。固
体砥粒によって削り取られた金属酸化物の粒を研磨液に
溶解させてしまうと固体砥粒による削り取りの効果が増
すためであると解釈できる。但し、凹部の金属膜表面の
酸化層も溶解（以下エッチングと記す）されて金属膜表
面が露出すると、酸化剤によって金属膜表面がさらに酸
化され、これが繰り返されると凹部の金属膜のエッチン
グが進行してしまい、平坦化効果が損なわれることが懸
念される。これを防ぐためにさらに保護膜形成剤が添加
される。酸化金属溶解剤と保護膜形成剤の効果のバラン
スを取ることが重要であり、凹部の金属膜表面の酸化層
はあまりエッチングされず、削り取られた酸化層の粒が
効率良く溶解されＣＭＰによる研磨速度が大きいことが
望ましい。

【０００７】このように酸化金属溶解剤と保護膜形成剤
を添加して化学反応の効果を加えることにより、ＣＭＰ
速度（ＣＭＰによる研磨速度）が向上すると共に、ＣＭ
Ｐされる金属層表面の損傷も低減される効果が得られ
る。

【０００８】しかしながら、従来の固体砥粒を含む金属
用研磨液を用いてＣＭＰによる埋め込み配線形成を行う
場合には、（１）埋め込まれた金属配線の表面中央部分
が等方的に腐食されて皿の様に窪む現象（以下ディッシ
ングと記す）の発生、（２）金属配線間隔が狭く、さら
に配線密度の高い部分において金属配線のみならず下地
の絶縁膜まで研磨されてしまう現象（以下エロージョン
と記す）の発生、（３）固体砥粒に由来する研磨傷の発
生、（４）研磨後の基体表面に残留する固体砥粒を除去
するための洗浄プロセスが複雑であること、（５）固体
砥粒そのものの原価や廃液処理に起因するコストアッ
プ、等の問題が生じる。

【０００９】ディッシングや研磨中の銅合金の腐食を抑
制し、信頼性の高いＬＳＩ配線を形成するために、グリ
シン等のアミノ酢酸又はアミド硫酸からなる酸化金属溶
解剤及びＢＴＡ（ベンゾトリアゾ−ル）を含有する金属
用研磨液を用いる方法が提唱されている。この技術は例
えば特開平８−８３７８０号公報に記載されている。

【００１０】銅または銅合金のダマシン配線形成やタン
グステン等のプラグ配線形成等の金属埋め込み形成にお
いては、埋め込み部分以外に形成される層間絶縁膜であ
る二酸化シリコン膜の研磨速度も大きい場合には、層間
絶縁膜ごと配線の厚みが薄くなるエロージョンが発生し
やすくなる。その結果、配線抵抗の増加やパターン密度
等により抵抗のばらつきが生じるために、研磨される金
属膜に対して二酸化シリコン膜の研磨速度が十分小さい
特性が要求される。そこで、酸の解離により生ずる陰イ
オンにより二酸化シリコンの研磨速度を抑制するため
に、研磨液のpHをpKa−０．５よりも大きくする方法が
提唱されている。この技術は、例えば特許第２８１９１
９６号公報に記載されている。

【００１１】一方、配線の銅或いは銅合金等の下層に
は、層間絶縁膜中への銅拡散防止のためにバリア層とし
て、タンタルやタンタル合金及び窒化タンタルやその他
のタンタル化合物等が形成される。したがって、銅或い
は銅合金を埋め込む配線部分以外では、露出したバリア
層をＣＭＰにより取り除く必要がある。しかし、これら
のバリア層導体膜は、銅或いは銅合金に比べ硬度が高い
ために、銅または銅合金用の研磨材料の組み合わせでは
十分なＣＭＰ速度が得られない場合が多い。そこで、銅
或いは銅合金を研磨する第１工程と、バリア層導体を研
磨する第２工程からなる２段研磨方法が検討されてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】請求項１〜７記載の発
明は、高いＣＭＰ速度を発現し、高平坦化、ディッシン
グ量低減及びエロージョン量低減を可能とし、信頼性の
高い金属膜の埋め込みパタ−ン形成を可能とする金属研
磨方法を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属の酸化
剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤及び水を含有する金
属用研磨液を用い、この金属用研磨液を供給しながら基
板上の金属膜を摩擦抵抗が９０００〜２５０００Paであ
る研磨布を用いて研磨することを特徴とする金属研磨方
法に関する。また、本発明は、金属用研磨液が、さらに
水溶性ポリマを含有する前記金属研磨方法に関する。ま
た、本発明は、金属の酸化剤が、過酸化水素過、ヨウ素
酸カリウム及びオゾン水からなる群より選ばれる少なく
とも１種である前記金属研磨方法に関する。

【００１４】また、本発明は、酸化金属溶解剤が、有機
酸、有機酸エステル、有機酸のアンモニウム塩及び無機
酸からなる群より選ばれる少なくとも１種である前記金
属研磨方法に関する。また、本発明は、保護膜形成剤
が、含窒素化合物、含窒素化合物の塩、メルカプタン、
グルコース及びセルロースからなる群より選ばれる少な
くとも１種である前記金属研磨方法に関する。

【００１５】また、本発明は、研磨される金属膜が、
銅、銅合金、銅の酸化物及び銅合金の酸化物からなる群
より選ばれる少なくとも１種を含む前記金属研磨方法に
関する。また、本発明は、水溶性ポリマが、ポリアクリ
ル酸及びポリアクリル酸塩からなる群より選ばれる少な
くとも１種を含む前記金属研磨方法に関する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明における金属の酸化剤とし
ては、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）、過ヨウ素酸カリウム、オ
ゾン水等が挙げられ、その中でも過酸化水素が特に好ま
しい。基体が集積回路用素子を含むシリコン基板である
場合、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物
などによる汚染は望ましくないので、不揮発成分を含ま
ない酸化剤が望ましい。但し、オゾン水は組成の時間変
化が激しいので過酸化水素が最も適している。但し、適
用対象の基体が半導体素子を含まないガラス基板などで
ある場合は不揮発成分を含む酸化剤であっても差し支え
ない。

【００１７】本発明における酸化金属溶解剤としては、
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、２−メチル
酪酸、ｎ−ヘキサン酸、３，３−ジメチル酪酸、２−エ
チル酪酸、４−メチルペンタン酸、ｎ−ヘプタン酸、２
−メチルヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、２−エチルヘキ
サン酸、安息香酸、グリコ−ル酸、サリチル酸、グリセ
リン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、
アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リン
ゴ酸、酒石酸、クエン酸等の有機酸、これら有機酸のエ
ステル、これら有機酸のアンモニウム塩、硫酸、硝酸、
塩酸、次亜塩素酸、クロム酸等の無機酸、過硫酸アンモ
ニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム等のアン
モニウム塩などが挙げられる。これらの中ではギ酸、マ
ロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸等が好ましい。特
に、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸等の分子中にカルボキ
シル基を２つ以上有する有機酸は実用的なＣＭＰ速度を
維持しつつ、エッチング速度を効果的に抑制できるとい
う点で好ましい。

【００１８】本発明における保護膜形成剤としては、ジ
メチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、
プロピレンジアミン、エチレンジアミンテトラ酢酸（Ｅ
ＤＴＡ）、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、キ
トサン等のアルキルアミン；グリシン、Ｌ−アラニン、
β−アラニン、Ｌ−２−アミノ酪酸、Ｌ−ノルバリン、
Ｌ−バリン、Ｌ−ロイシン、Ｌ−ノルロイシン、Ｌ−イ
ソロイシン、Ｌ−アロイソロイシン、Ｌ−フェニルアラ
ニン、Ｌ−プロリン、サルコシン、Ｌ−オルニチン、Ｌ
−リシン、タウリン、Ｌ−セリン、Ｌ−トレオニン、Ｌ
−アロトレオニン、Ｌ−ホモセリン、Ｌ−チロシン、
３，５−ジヨ−ド−Ｌ−チロシン、β−（３，４−ジヒ
ドロキシフェニル）−Ｌ−アラニン、Ｌ−チロキシン、
４−ヒドロキシ−Ｌ−プロリン、Ｌ−システィン、Ｌ−
メチオニン、Ｌ−エチオニン、Ｌ−ランチオニン、Ｌ−
シスタチオニン、Ｌ−シスチン、Ｌ−システィン酸、Ｌ
−アスパラギン酸、Ｌ−グルタミン酸、Ｓ−（カルボキ
シメチル）−Ｌ−システィン、４−アミノ酪酸、Ｌ−ア
スパラギン、・Ｌ−グルタミン、アザセリン、Ｌ−アル
ギニン、Ｌ−カナバニン、Ｌ−シトルリン、δ−ヒドロ
キシ−Ｌ−リシン、クレアチン、Ｌ−キヌレニン、Ｌ−
ヒスチジン、１−メチル−Ｌ−ヒスチジン、３−メチル
−Ｌ−ヒスチジン、エルゴチオネイン、Ｌ−トリプトフ
ァン、アクチノマイシンＣ１、アパミン、アンギオテン
シンＩ、アンギオテンシンII及びアンチパイン等のアミ
ノ酸；ジチゾン、クプロイン（２，２′−ビキノリ
ン）、ネオクプロイン（２，９−ジメチル−１，１０−
フェナントロリン）、バソクプロイン（２，９−ジメチ
ル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリ
ン）及びキュペラゾン（ビスシクロヘキサノンオキサリ
ルヒドラゾン）等のイミン；ベンズイミダゾ−ル−２−
チオ−ル、トリアジンジチオ−ル、トリアジントリチオ
−ル、２−［２−（ベンゾチアゾリル）チオプロピオン
酸、２−［２−（ベンゾチアゾリル）チオブチル酸、２
−メルカプトベンゾチアゾ−ル）、１，２，３−トリア
ゾ−ル、１，２，４−トリアゾ−ル、３−アミノ−１Ｈ
−１，２，４−トリアゾ−ル、ベンゾトリアゾ−ル、１
−ヒドロキシベンゾトリアゾ−ル、１−ジヒドロキシプ
ロピルベンゾトリアゾ−ル、２，３−ジカルボキシプロ
ピルベンゾトリアゾ−ル、４−ヒドロキシベンゾトリア
ゾ−ル、４−カルボキシル（−１Ｈ−）ベンゾトリアゾ
−ル、４−カルボキシル（−１Ｈ−）ベンゾトリアゾ−
ルメチルルエステル、４−カルボキシル（−１Ｈ−）ベ
ンゾトリアゾ−ルブチルエステル、４−カルボキシル
（−１Ｈ−）ベンゾトリアゾ−ルオクチルエステル、５
−ヘキシルベンゾトリアゾ−ル、［１，２，３−ベンゾ
トリアゾリル−１−メチル］［１，２，４−トリアゾリ
ル−１−メチル］［２−エチルヘキシル］アミン、トリ
ルトリアゾ−ル、ナフトトリアゾ−ル、ビス［（１−ベ
ンゾトリアゾリル）メチル］ホスホン酸等のアゾ−ルな
どの含窒素化合物、含窒素化合物の塩；ノニルメルカプ
タン及びドデシルメルカプタン等のメルカプタン；グル
コ−ス、セルロ−スなどが挙げられる。

【００１９】その中でもＣＭＰ速度と低いエッチング速
度を両立する点から、キトサン、エチレンジアミンテト
ラ酢酸、Ｌ−トリプトファン、キュペラゾン、トリアジ
ンジチオ−ル、ベンゾトリアゾ−ル、４−ヒドロキシベ
ンゾトリアゾ−ル、４−カルボキシル（−１Ｈ−）ベン
ゾトリアゾ−ルブチルエステル、トリルトリアゾ−ル、
ナフトトリアゾ−ルなどが好ましい。

【００２０】本発明の金属用研磨液には、エッチング抑
制（研磨布を相対的に動かしていないときの所望しない
金属の溶解を抑える）の点から、必要に応じて水溶性ポ
リマを含有させることができる。本発明における水溶性
ポリマとしては、アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシ
メチルセルロ−ス、寒天、カ−ドラン及びプルラン等の
多糖類；グリシンアンモニウム塩及びグリシンナトリウ
ム塩等のアミノ酸塩；ポリアスパラギン酸、ポリグルタ
ミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル
酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル
酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、ポリ
イタコン酸、ポリフマル酸、ポリ（ｐ−スチレンカルボ
ン酸）、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、アミノ
ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸アンモニウム塩、
ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリアミ
ド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩及びポ
リグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びその塩；ポリ
ビニルアルコ−ル、ポリビニルピロリドン及びポリアク
ロレイン等のビニル系ポリマ等が挙げられる。中でもポ
リカルボン酸及びポリカルボン酸の塩が好ましく、ポリ
アクリル酸及びポリアクリル酸塩がとくに好ましい。

【００２１】本発明における金属の酸化剤の配合量は、
金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、必要に
応じて使用する水溶性ポリマ及び水の総量１００重量部
に対して、０．１〜２５重量部とすることが好ましく、
１〜２０重量部とすることがより好ましく、６〜１１重
量部とすることが特に好ましい。この配合量が０．１重
量部未満では、金属の酸化が不十分でＣＭＰ速度が低
く、２０重量部を超えると、研磨面に荒れが生じる傾向
がある。

【００２２】本発明における酸化金属溶解剤の配合量
は、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、必
要に応じて使用する水溶性ポリマ及び水の総量１００重
量部に対して、０．００１〜１重量部とすることが好ま
しく、０．００５〜０．５重量部とすることがより好ま
しく、０．０５〜０．３重量部とすることが特に好まし
い。この配合量が１重量部を超えると、エッチングの抑
制が困難となる傾向がある。

【００２３】本発明における保護膜形成剤の配合量は、
金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、必要に
応じて使用する水溶性ポリマ及び水の総量１００重量部
に対して、０．０１〜１０重量部とすることが好まし
く、０．０３〜１重量部とすることがより好ましく、
０．０５〜０．５重量部とすることが特に好ましい。こ
の配合量が０．０１重量部未満では、エッチングの抑制
が困難となる傾向があり、１０重量部を超えるとＣＭＰ
速度が低くなってしまう傾向がある。

【００２４】本発明における必要に応じて使用する水溶
性ポリマの配合量は、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、
保護膜形成剤、水溶性ポリマ及び水の総量１００重量部
に対して、０．００１〜０．３重量部とすることが好ま
しく、０．００３重量部〜０．１重量部とすることがよ
り好ましく、０．０１重量部〜０．０８重量部とするこ
とが特に好ましい。この配合量が０．００１重量部未満
では、エッチング抑制において保護膜形成剤との併用効
果が現れない傾向があり、０．３重量部を超えるとＣＭ
Ｐ速度が低下してしまう傾向がある。

【００２５】水溶性ポリマの重量平均分子量（ゲルパー
ミエーションクロマトグラフで測定しポリスチレン換算
した値）は５００以上とすることが好ましく、１５００
以上とすることがより好ましく、５０００以上とするこ
とが特に好ましい。重量平均分子量の上限は特に規定す
るものではないが、溶解性の観点から５００万以下であ
る。重量平均分子量が５００未満では、高いＣＭＰ速度
が発現しない傾向がある。なお、本発明では、水溶性ポ
リマの重量平均分子量が５００以上の重量平均分子量が
異なる少なくとも２種以上を用いることが好ましい。ま
た、同種の水溶性ポリマであっても、異種の水溶性ポリ
マであってもよい。

【００２６】本発明の金属用研磨液には、必要に応じて
シリカ等の砥粒を添加してもよい。また、pHを調整する
のにアンモニアを添加してもよい。

【００２７】本発明における被研磨対象の基板は、金属
膜を有していれば特に制限はないが、表面に凹部を有す
る基体上に、銅、銅合金（銅／クロム等）、銅の酸化
物、銅合金の酸化物を含む金属膜を形成・充填した基板
が好適に研磨できる。このような基板を本発明における
金属用研磨液を用いて研磨すると、基板の凸部の金属膜
が選択的に研磨、除去され、所望の平坦化された配線パ
タ−ンが得られる。

【００２８】本発明では、研磨定盤の研磨布上に前記の
金属用研磨液を供給しながら、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ことができる。特定
の金属用研磨液を用い、摩擦抵抗が９０００〜２５００
０Paである研磨布を用いて研磨することにより実用的な
研磨速度を維持しながらディッシング及びエロージョン
量を低減することができる。研磨布の摩擦抵抗が９００
０Pa未満の場合は、ディッシング及びエロージョンが起
きる。なお、摩擦抵抗が２５０００Paを越える場合は、
研磨装置にかかる摩擦抵抗が大きくなり過ぎ、定盤がう
まくまわらなくなるなど安定な研磨が困難になる。

【００２９】研磨する装置としては、半導体基板を保持
するホルダと研磨布を貼り付けた（回転数が変更可能な
モータ等を取り付けてある）定盤を有する一般的な研磨
装置が使用できる。研磨布としては、不織布、発泡ポリ
ウレタン、多孔質フッ素樹脂等が使用できる。研磨条件
には制限はないが、定盤の回転速度は、基板が飛び出さ
ないように２００ｍ^-1以下の低回転が好ましい。被研磨
膜を有する基板の研磨布への押し付け圧力は、９８００
〜９８０００Paであることが好ましく、ＣＭＰ速度のウ
エハ面内均一性及びパターンの平坦性を満足するために
は、９８００〜４９０００Paであることがより好まし
い。研磨している間、研磨布には金属用研磨液をポンプ
等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研
磨布の表面が常に研磨液で覆われていることが好まし
い。研磨終了後の基板は、流水中でよく洗浄後、スピン
ドライ等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落
としてから乾燥させることが好ましい。

【００３０】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。本発
明はこれらの実施例により限定されるものではない。

【００３１】実施例１〜５並びに比較例１〜３（研磨液作製）酸化金属溶解剤として、酒石酸、ＤＬ−
リンゴ酸、クエン酸、保護膜形成剤として、ベンゾトリ
アゾール、水溶性ポリマとして、ポリアクリル酸アンモ
ニウム、ポリアクリリルアミドを用いた。また、金属の
酸化剤として過酸化水素水（３０重量％水溶液）を用い
た。その組成については表１に示す。（研磨布）研磨布としては発泡ポリウレタン、無発泡ポ
リウレタンを用いた。検討した研磨液との組み合わせに
ついては表２に示す。

【００３２】（研磨条件）（１）基体：厚さ１μｍの銅膜を形成したシリコン基板
（ブランケットウエハ及びＴＥＧ）（２）研磨圧力：２１０００Pa （３）基体と研磨定盤との相対速度：３６m/min （４）研磨液供給量：２００ml/min

【００３３】実施例１〜５並びに比較例１〜３で得られ
た研磨品を、以下に示す評価項目で評価し、結果を表２
に示した。（研磨品評価項目）（１）研磨速度（ＣＭＰ速度）：銅膜のＣＭＰ前後での
膜厚差を電気抵抗値から換算して求めた。（２）エッチング速度：攪拌した金属用研磨液（室温、
２５℃、攪拌１００ｍ^-1）への浸漬前後の銅層膜厚差を
電気抵抗値から換算して求めた。

【００３４】（３）ディッシング：ＴＥＧパターンを用
いてバリアメタルに到達するまで研磨し、ライン＆スペ
ースが１００μｍ部のディッシングを測定した。測定は
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、ＴＥＧパターンの
断面写真を撮影して行った。測定部の断面構造は図１に
示す。（４）エロ−ジョン：ＴＥＧパターンを用いてバリアメ
タルに到達するまで研磨し、ライン＆スペースが１μｍ
部のエロ−ジョンを測定した。測定部の断面構造は図２
に示す。測定は触針式段差計を用いエロ−ジョンを測定
した。

【００３５】（５）摩擦抵抗：２cm角の銅膜を形成した
ブランケットウエハを試料片として用い、研磨剤を研磨
布の上に滴下しながら研磨し、試料片にかかる抵抗を圧
力ゲージを用いて測定した。このとき、試料片にかかる
荷重：６０００Pa、試料片と研磨布との相対速度：３６
m/min、研磨液供給量：２０ml/min条件で行った。測定
部の構造を図３に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】実施例１〜５に示したように、摩擦抵抗が
９，０００〜２５，０００Paの研磨布を用いて研磨する
と、研磨速度は１６０〜２００（nm/min）であり、実用
レベルの１００（nm/min）以上の研磨速度を有すること
がわかる。また、デイッシング並びにエロージョンも２
２０（nm）以下であり実用に供することができる。一
方、比較例１、２に示したように、摩擦抵抗が３０，０
００Pa以上の研磨布を用いて研磨した場合、定盤がなめ
らかに回転させることが困難になるため研磨することが
できない。また、比較例３に示したように、摩擦抵抗が
７，０００Paまで下がると、研磨速度が極端に低下した
ため実用的ではない。

【００３９】

【発明の効果】請求項１〜７記載の金属研磨方法は、高
いＣＭＰ速度を発現し、高平坦化、ディッシング量低減
及びエロージョン量低減を可能とし、信頼性の高い金属
膜の埋め込みパタ−ン形成を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例におけるディッシングの断面構造を示す
模式図である。

【図２】実施例におけるエロージョンの断面構造を示す
模式図である。

【図３】実施例における研磨布の摩擦抵抗を測定する装
置の一例の模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上方康雄茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社総合研究所内 (72)発明者寺崎裕樹茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社総合研究所内 (72)発明者倉田靖茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 3C058 CB01 CB02 CB10 DA02 DA12 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜
形成剤及び水を含有する金属用研磨液を用い、この金属
用研磨液を供給しながら基板上の金属膜を摩擦抵抗が９
０００〜２５０００Paである研磨布を用いて研磨するこ
とを特徴とする金属研磨方法。
【請求項２】金属用研磨液が、さらに水溶性ポリマを
含有する請求項１記載の金属研磨方法。
【請求項３】金属の酸化剤が、過酸化水素、過ヨウ素
酸カリウム及びオゾン水からなる群より選ばれる少なく
とも１種である請求項１又は２記載の金属研磨方法。
【請求項４】酸化金属溶解剤が、有機酸、有機酸エス
テル、有機酸のアンモニウム塩及び無機酸からなる群よ
り選ばれる少なくとも１種である請求項１〜３記載の金
属研磨方法。
【請求項５】保護膜形成剤が、含窒素化合物、含窒素
化合物の塩、メルカプタン、グルコース及びセルロース
からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１
〜４記載の金属研磨方法。
【請求項６】研磨される金属膜が、銅、銅合金、銅の
酸化物及び銅合金の酸化物からなる群より選ばれる少な
くとも１種を含む請求項１〜５記載の金属研磨方法。
【請求項７】水溶性ポリマが、ポリアクリル酸及びポ
リアクリル酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種
を含む請求項２〜６記載の金属研磨方法。