JP2001308041A - 半導体基板上の金属膜研磨用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板上の金属膜を平坦化する工程にお
いて、金属膜を高速に研磨し、かつ金属膜／絶縁膜の研
磨選択性および段差平坦性に優れ、スクラッチ、ディッ
シング等研磨面の欠陥の発生も抑制できる金属研磨用組
成物およびそれを用いてなる半導体基板上の金属膜の平
坦化方法ならびに半導体基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 金属研磨用組成物として、光触媒性能を
有する研磨材および必要に応じて低結晶性微細セルロー
スを用い、使用するに当り活性光線を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成された金属膜を欠陥を発生させずに高速に研磨し、し
かも金属膜／絶縁膜の研磨選択性に優れ、平坦性の極め
て高い研磨面を得る研磨用組成物、およびそれを用いて
なる半導体基板上の金属膜の平坦化方法、ならびに半導
体基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ技術の急速な進展により、集積回
路は益々微細化や多層配線化の傾向にある。集積回路に
おける多層配線化は、半導体表面の凹凸を極めて大きく
し、これが集積回路の微細化とも間まって断線や電気容
量の低下、エレクトロマイグレーションの発生などをも
たらし、歩留まりの低下や信頼性上の問題をきたす原因
となっている。このため、これまでに多層配線基板にお
ける金属配線や層間絶縁膜を平坦化する種々の加工技術
が開発されてきており、その一つにＣＭＰ（Chemical M
echanical Polishing：化学機械的研磨）技術がある。
ＣＭＰ技術は、半導体製造において層間絶縁膜の平坦
化、埋め込み配線形成、プラグ形成等に必要となる技術
である。

【０００３】ＣＭＰは、通常半導体材料からなる平坦な
ウェハーをポリッシングプラテンに装着し、湿ったポリ
ッシングパッドに対し一定の圧力で押し付けながらポリ
ッシングプラテンおよびポリッシングパッド各々を回転
することにより行われる。この時ウェハーとポリッシン
グパッドの間に導入される研磨用組成物により、配線や
絶縁膜の凸部を研磨し平坦化を行う。従来より、半導体
基板の金属膜の研磨には種々の研磨用組成物や研磨方法
の提案がなされている。例えば半導体基板上に形成され
たアルミニウム等金属膜の研磨用組成物としては、酸化
アルミニウムをＰＨ３以下の硝酸水溶液中に分散してな
る研磨用組成物（米国特許第４,７０２,７９２号）、酸
化アルミニウムや酸化ケイ素を硫酸、硝酸、酢酸等の酸
性水溶液と混合してなる研磨用組成物（米国特許第４,
９４４,８３６号）がある。また、酸化アルミニウムを
過酸化水素とリン酸水溶液中に分散した研磨用組成物
（米国特許第５,２０９,８１６号）など、酸化アルミニ
ウムまたは酸化ケイ素等の研磨材と、過酸化水素等の酸
化剤よりなる研磨用組成物が通常使用されている。しか
しながら、半導体基板上の金属膜の平坦化に酸化アルミ
ニウムを用いた場合、α型では高い研磨速度を示す反
面、金属膜や絶縁膜の表面にマイクロスクラッチやオレ
ンジピール等の欠陥を発生させることがあった。一方、
γ型や非晶質アルミナまたは酸化ケイ素等の研磨材を用
いた場合、金属膜や絶縁膜の表面のマイクロスクラッチ
やオレンジピール等の欠陥発生を抑えることができる
が、金属膜の研磨に際して十分な研磨速度が得られない
という問題があった。また酸化ケイ素の場合、酸性領域
では表面電荷が不安定になることから粒子の凝集が起こ
り、マイクロスクラッチ等の表面欠陥が発生し易くなる
という問題があった。この他にも、前述のように液状酸
化剤である過酸化水素を用いた場合や、過硫酸アンモニ
ウム等の金属エッチャントを用いた場合（特開平６−３
１３１６４号）、ウェットエッチングが過度に進むこと
によりディッシングやピット、ボイド等の欠陥が発生す
るなど実用化に際し問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体基板
上の金属膜を高速に研磨し、かつ段差部の平坦性やウェ
ハー面内の均一性に優れ、また研磨微粒子の分散安定性
が極めて良好なことやエッチング性能の抑制が可能であ
ることから被研磨面の欠陥発生を抑制し、金属膜／絶縁
膜の研磨選択性にも優れる金属膜研磨用組成物およびそ
れを用いてなる平坦化方法、ならびに半導体基板の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決するために鋭意検討した結果、活性光線の照射に
より酸化力を発現する光触媒性能を有する研磨材が半導
体基板上の金属膜の研磨において有効であることを見出
し、本発明をなすに至った。すなわち、本発明は第１に
光触媒性能を有する研磨材と水、もしくはさらに低結晶
性微細セルロースを含んでなる研磨用組成物であって、
使用するに当り活性光線を照射することを特徴とする半
導体基板上の金属膜研磨用組成物、第２に光触媒性能を
有する研磨材と水、もしくはさらに低結晶性微細セルロ
ースを含んでなる研磨用組成物を用い研磨する際に、該
組成物に活性光線を照射することを特徴とする半導体基
板上の金属膜の平坦化方法、第３に光触媒性能を有する
研磨材と水、もしくはさらに低結晶性微細セルロースを
含んでなる研磨用組成物を用い研磨する際に、該組成物
に活性光線を照射することを特徴とする半導体基板の製
造方法を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明について、以下に具体的に
説明する。本発明の金属膜研磨用組成物は、光触媒性能
を有する研磨材を含むことを特徴とする。光触媒性能を
有する研磨剤としては、例えばＴｉＯ₂、 ＳｒＴｉ
Ｏ₃、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＧａＰ，ＩｎＰ、ＧａＡｓ、Ｂ
ａＴｉＯ₃、 ＢａＴｉＯ₄、ＢａＴｉ₄Ｏ₉、Ｋ₂Ｎｂ
Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、Ｓｎ
Ｏ₂、Ｋ₃Ｔａ₃Ｓｉ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＢｉＶＯ₄、Ｎｉ
Ｏ、Ｃｕ₂Ｏ、ＳｉＣ、ＭｏＳ₂、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ₂、
ＫＴａＯ₃等の光触媒化合物、もしくはこれらの群から
選ばれる少なくとも1種の光触媒化合物と二酸化ケイ
素、酸化アルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウムよ
り選ばれる酸化物とからなるの複合酸化物等が挙げられ
る。これらの光触媒のうち、酸化チタンは無毒であり、
化学的安定性にも優れるため好ましい。酸化チタンに
は、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型の３つの
結晶形が知られているが、これらのうちのいずれを使用
してもよい。光触媒性能を有する研磨剤として光触媒化
合物をそのままの形で用いる場合、その製法は一般に公
知の方法が適用できる。例えば酸化チタンの場合、硫酸
法または塩酸法により焼成過程を経て紛体とする方法
や、硫酸チタンや四塩化チタンの水溶液を加熱加水分解
した後、中和処理等により水中に分散させたヒドロゾル
とする方法がある。

【０００７】一方、光触媒性能を有する研磨剤として光
触媒化合物と二酸化ケイ素、酸化アルミナ、酸化セリウ
ム、酸化ジルコニウムより選ばれる酸化物との複合酸化
物を用いる場合その調整方法としては、固相反応、共沈
法、含浸法、気相法等の公知の方法が適用できる。例え
ば酸化チタンと二酸化ケイ素の複合酸化物の場合、フュ
ームドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ粒子を適当
な分散媒中でチタンアルコキシドを用いて複合化させる
方法や、酸化チタン粒子を適当な分散媒中でハイドロジ
ェンシリコーンポリマーで修飾した後焼成して調整する
方法、また両者の原料アルコキシドの加水分解速度を制
御して均質な複合酸化物を調整する配位化学的ゾルゲル
法等を挙げることができる。

【０００８】光触媒性能を有する研磨剤は通常、光散乱
法により測定した平均粒子径が約１５μｍ以下のものが
好適に用いられる。本発明における金属膜研磨用組成物
には、低結晶性微細セルロースを含有させることができ
る。これにより研磨材粒子の分散安定性が向上し、粒子
凝集に起因する研磨面のスクラッチ傷が抑制されると共
に、金属膜／絶縁膜の研磨選択性も向上する。また、適
度な増粘効果によりスラリー粒子の研磨面への保持性が
良好となりスラリー消費量が削減でき、さらに良好な分
散性から使用済みスラリーは回収した後も再使用できる
など低コスト化が図れるという特徴も発揮される。本発
明に用いられるセルロースは、平均重合度（ＤＰ）：１
００以下、セルロースＩ型結晶成分の分率が０．１以
下、セルロースＩＩ型結晶成分の分率が０．４以下であ
り、かつ構成するセルロース粒子の平均粒径が５μｍ以
下という低重合度、低結晶性に特徴がある。ここで平均
重合度（ＤＰ）は、乾燥セルロース試料をカドキセンに
溶解した希釈セルロース溶液の比粘度をウベローデ型粘
度計で測定し（２５℃）、その極限粘度数[η]から下記
粘度式（１）および換算式（２）により算出される値で
ある。 [η]＝３．８５×１０^-2×ＭＷ^0.76 （１） ＤＰ＝ＭＷ／１６２ （２）

【０００９】また、セルロールＩ型結晶成分の分率（χ
_Ｉ）とは、セルロース分散体を乾燥して試料を粉状に粉
砕し錠剤に成形し、線源ＣｕＫαで反射法で得た広角Ｘ
線回折図において、セルロースＩ型結晶の（１１０）面
ピークに帰属される２θ＝１５．０°にける絶対ピーク
強度ｈ₀と、この面間隔におけるベースラインからのピ
ーク強度ｈ₁から下記（３）式によって求められる値を
意味する。またセルロースＩＩ型結晶成分の分率（χ
_ＩＩ）も同様に、乾燥セルロース試料を粉状に粉砕し錠
剤に成形し、線源ＣｕＫαで反射法で得た広角Ｘ線回折
図において、セルロースＩＩ型結晶の（１１０）面ピー
クに帰属される２θ＝１２．６°にける絶対ピーク強度
ｈ₀＊と、この面間隔におけるベースラインからのピー
ク強度ｈ₁＊から下記（４）式によって求められる値を
意味する。 χ_Ｉ＝ｈ₁／ｈ₀ （３） χ_ＩＩ＝ｈ₁＊／ｈ₀＊ （４）

【００１０】上記セルロースの平均粒子径は、水中にお
ける粒子間会合を可能な限り切断した状態で、レーザー
回折式等の光散乱法方式により測定した値を示すもので
あり、具体的にはセルロース濃度が約０．５重量％にな
るように水で希釈した後、１５０００ｒｐｍ以上の能力
を持つブレンダーで１０分間混合処理を行い均一な分散
液とし、次にこれを３０分間超音波処理をした試料を測
定したものである。上記セルロースの含量は、使用する
パッド等の条件により異なるが、概ね組成物の全重量に
対して０．１〜５重量％の範囲で用いられる。０．１重
量％より少ないと添加による効果が十分えら得ず、また
５重量％を越えると得られる組成物の粘度が高くなり過
ぎ、取扱い上不具合が生じる。

【００１１】本発明は、光触媒性能を有する研磨材を含
む研磨用組成物を使用するに当り、活性光線を照射する
ことを特徴とする。すなわち、この活性光線の照射によ
り初めて光触媒性能を有する研磨材が化学的研磨性能を
発現し、効率的な金属膜の研磨が実施される。従って本
発明の場合、従来用いられるようなエッチング剤として
の酸化剤の添加は必須ではないため、ディッシングやピ
ットといったこれまでオーバーエッチングにより引き起
こされた欠陥の発生が抑制され、また酸化剤共存下で問
題であった、性能の経時的な劣化も防止できる。さらに
研磨材自体が化学作用を有することから、研磨材が接触
したヵ所が選択的に研磨されるため高度な平坦化を行な
うことができる等、多くの優れた特徴を有する。

【００１２】本発明に用いられる活性光線は、光触媒性
能を有する研磨材を励起させるのに必要なエネルギー
（物質のバンドギャップに相当するエネルギーより高い
エネルギー、すなわちそのエネルギーに相当する波長よ
り短い波長の光）を有するものであれば何でも良い。例
えば光触媒として最も一般的に用いられる酸化チタンの
場合、通常４００ｎｍより短い波長を持つ光が用いられ
る、このような波長の光を有する光源としては、例えば
キセノン灯、キセノン・水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水
銀灯、カーボンアーク灯、ブラックライト、メタルハラ
イドランプ、太陽光等が挙げられる。活性光線の照射
は、実質的に研磨が開始される前に該研磨用組成物に対
し行われることが必要であり、このうち研磨をしている
最中、もしくは研磨基材上に導入される直前に行われる
ことが好ましい。

【００１３】本発明における金属膜研磨用組成物には酸
を含有してもよく、用いる酸の種類や得られるスラリー
のＰＨにより金属膜の研磨性能を制御することができ
る。含有される酸としては公知の無機酸、例えば硫酸、
リン酸、硝酸等、または公知の有機酸、例えばシュウ
酸、酢酸等が挙げられるが、このうち好ましくは硫酸が
挙げられる。研磨用組成物のスラリーＰＨは、通常約７
以下、好ましくは約５以下で使用される。また、本発明
には必要に応じて酸化剤を含有しても良い。酸化剤の使
用により、オーバーエッチングを引き起こさない範囲で
金属膜の研磨速度を向上させたり、研磨された金属膜の
不均一な溶出を防止することが期待される。含有させる
酸化剤としては、公知の酸化剤、例えば過酸化物、過塩
素酸、過塩素酸塩、ヨウ素酸、ヨウ素酸塩、過硫酸、過
硫酸塩等を挙げることができる。

【００１４】本発明の金属膜研磨用組成物は、基本組成
として光触媒性能を有する研磨材を水に分散させたスラ
リー状で用いられる。スラリー状にする分散方法として
は、例えばホモジナイザー、超音波、湿式媒体ミル等に
よる分散方法が挙げられる。スラリー濃度（金属膜研磨
用組成物中の研磨材の含有量）は、通常約１〜３０重量
％である。必要に応じてポリカルボン酸アンモニウム等
の公知の分散剤やエタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓ
ｏ−プロパノール、エチレングリコール、グリセリン等
の水溶性アルコール、またアルキルベンゼンスルホン酸
塩等の界面活性剤やエチレンジアミン四酢酸塩、グルコ
ン酸塩等のキレート化剤を添加することもできる。

【００１５】このようにして調整された本発明の金属膜
研磨用研磨用組成物は、半導体基板上に形成された金属
膜の研磨、平坦化に適用される。研磨対象となる半導体
基板上の金属膜は、公知の配線用、プラグ用、コンタク
トメタル層用、バリヤーメタル層用金属膜であり、例え
ばアルミニウム、銅、タングステン、チタニウム、タン
タル、アルミニウム合金、銅合金、窒化チタニウム、窒
化タンタル等からなる群より選ばれる金属膜等が挙げら
れる。特に表面硬度が低く、傷やディシングといった欠
陥が生じ易い銅および銅合金からなる金属膜への適用が
推奨される。

【００１６】本発明の半導体基板上の金属膜の平坦化方
法は、上述した光触媒性能を有する研磨材と水を必須成
分とする研磨用組成物を、使用に当り活性光線を照射
し、半導体基板上の金属膜を研磨、平坦化することを特
徴とする。以下、金属膜の平坦化方法について説明す
る。図１（Ｃ）に示すように、配線用の金属膜５を埋め
込むことにより得られた半導体基板について、図１
（Ｄ）に示すように溝または開口部以外の余分な金属膜
を光触媒性能を有する研磨材と水を含んでなる金属膜研
磨用組成物を用いて研磨することにより、金属膜を取り
除き平坦化する。

【００１７】本発明の半導体基板上の金属膜の平坦化方
法を行うに際して、光触媒性能を有する研磨材を含有し
てなる金属膜研磨用組成物に活性光線を照射することが
重要である。活性光線は、光触媒性能を有する研磨材を
励起させるのに十分なエネルギーを有するものであれば
何でも良く、通常キセノン灯、キセノン・水銀灯、高圧
水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、ブラックラ
イト、メタルハライドランプ、太陽光等が用いられる。
また、光触媒性能を有する研磨材への活性光線の照射
は、研磨が行われている最中、もしくは研磨基材上に導
入される直前に行われることが所望の性能を得る上で好
ましい。

【００１８】本発明の半導体基板の製造方法は、シリコ
ン基板等の半導体基板上の金属膜を、光触媒性能を有す
る研磨材と水を必須成分とする金属膜研磨用組成物を用
いて研磨することを特徴とする。以下、半導基板の製造
方法について説明する。初めに、図１（Ａ）のようにシ
リコン基板等の半導体基板上１に絶縁膜２を形成した後
に、フォトリソグラフィー法およびエッチング法で絶縁
膜２に金属配線用の溝、あるいは接続配線用の開口部を
形成する。次に図１（Ｂ）に示すように、絶縁膜２に形
成した溝あるいは開口部にスパッタリングやＣＶＤ等の
方法により窒化チタニウム（ＴｉＮ）、窒化タンタル
（ＴａＮ）等よりなるバリヤーメタル層３を形成する。
次に図１（Ｃ）に示すように、厚みが絶縁膜２に形成し
た溝または開口部の高さ以上となるように配線用の金属
膜４を埋め込む。次に図１（Ｄ）に示すように、溝また
は開口部以外の余分な金属膜を光触媒性能を有する研磨
材と水を必須成分とする金属膜研磨用組成物を用いて研
磨する方法により取り除く。さらに、上記の方法を必要
回数繰り返すことにより、電子部品として多層配線構造
を有する半導体基板を得ることができる。なお、このよ
うに半導体基板の製造に際し半導体基板上の金属膜の研
磨には、上述した金属膜研磨用組成物または金属膜の平
坦化方法を適用すれば良い。

【００１９】以下、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれらによって制限されるものではない。 ＜光触媒性能を有する研磨材の調整＞研磨材Ａ：還流冷
却器、温度計および撹拌装置を有する反応器にフューム
ドシリカ粉体（ＡＥＲＯＳＩＬ５０／日本アエロジル
（株）：平均粒子径２０ｎｍ（カタログ値））３０ｇに
イソプロパノール１２０ｇを添加し、撹拌下３０℃に昇
温した。これにチタンテトライソプロポキシド８ｇをイ
ソプロパノール３２ｇに溶解した溶液を３０℃にて撹拌
下約３０分かけて添加し、さらに大気開放系で３０℃に
て３時間撹拌を続けた。得られた反応液からイソプロパ
ノールを乾燥除去した後、電気炉中にて空気存在下４０
０℃で５時間焼成する事によりアナターゼ型酸化チタン
複合シリカ粉体を得た。

【００２０】研磨材Ｂ：還流冷却器、温度計および撹拌
装置を有する反応器にアナターゼ型酸化チタン粉体（Ｓ
Ｔ−０１／石原産業（株）：平均結晶子径７ｎｍ（カタ
ログ値））３０ｇにトルエン１２０ｇを添加し、撹拌下
５０℃に昇温した。これにメチルハイドロジェンシロキ
サン−ジメチルシロキサンコポリマー（ＫＦ９９０１／
信越化学（株）：ヒドロシリル基７．１４ｍｍｏｌ／ｇ
（カタログ値））８ｇをトルエン３２ｇに溶解した溶液
を５０℃にて撹拌下約３０分かけて添加し、さらに５０
℃にて３時間撹拌を続けた後冷却した。この時、メチル
ハイドロジェンシロキサン−ジメチルシロキサンコポリ
マー（ＫＦ９９０１）の反応に伴い生成した水素ガス量
は２４℃において５３０ｍｌであった。得られたシリコ
ーン変性光触媒酸化チタン粉体のトルエン分散体からト
ルエンを乾燥除去した後、電気炉中にて空気存在下５０
０℃で２時間焼成する事によりシリカ複合酸化チタン粉
体を得た。

【００２１】＜低結晶性微細セルロースの調整＞木材パ
ルプを６５重量％硫酸に、パルプ含量が４重量％となる
ように−５℃で溶解し、このセルロース／硫酸溶液を
２．７倍量の水中に強力撹拌下において注ぎ、セルロー
スを析出させた。得られたフレーク状のセルロース分散
液を８０℃で４０分間加水分解した後、ろ過、水洗して
ペースト状のセルロース微粒子の水分散体を得た。次い
でこのゲル状物にイオン交換水を加えセルロース濃度
４．０重量％とした後、ブレンダーを用い１５，０００
ｒｐｍで５分間、さらに超高圧ホモジナイザーを用い処
理圧力１，７５０ｋｇ／ｃｍ２で４回処理して透明度の
高いゲル状のセルロース分散体を得た。これにより得ら
れたセルロースの平均粒子径は０．２４μｍ、セルロー
ス粒子のセルロースＩ型結晶成分およびセルロースＩＩ
型成分の分率は、それぞれ０．０３および０．１６であ
った。

【００２２】

【実施例１】酸化チタン（商品名：ニ酸化チタンＰ２
５、日本アエロジル社製）を研磨材として、研磨材濃度
が５重量％になるように水と混合した後、撹拌機および
超高圧ホモジナイザーを用いて分散させ、その後さらに
ＰＨが３になるように硫酸を加えることにより金属膜研
磨用スラリーを調整した。このスラリーを用い、銅膜、
窒化タンタル膜およびシリコン酸化膜のそれぞれについ
て研磨を行い、下記に示す一連の研磨性能評価を実施し
た。研磨は、加工圧力３００ｇ／ｃｍ²、定盤回転数２
００ｒｐｍ、研磨布にＩＣ１４００（商品名、ロデール
ニッタ社製）を用いた条件で行われ、スラリーはキセノ
ン灯で照射後プラテン上に供給した。評価結果を表１に
示す。

【００２３】

【実施例２】上記の方法で得られた光触媒性能を有する
研磨材Ａ（平均粒子径０．８μｍ）を、その濃度が５重
量％になるように水と混合した後、セルロース濃度がス
ラリー全量に対し１．５ｗｔ％になるように上記で調整
した低結晶性微細セルロースを加え、超高圧ホモジナイ
ザーにより微分散化処理を行った。次いでこれに、ＰＨ
が４になるように硫酸を加えて金属研磨用スラリーを調
整した。このスラリーを用い、実施例１と同様にして研
磨性能の評価を実施した。結果を表１に示す。

【００２４】

【実施例３】研磨材Ｂ（平均粒子径０．５μｍ）を用い
る以外は実施例２と同様にして研磨スラリーを調整し、
それを用いて研磨性能の評価を実施した。結果を表１に
示す。

【００２５】

【比較例１】酸化アルミニウム粉末を研磨材として、そ
の濃度が１０重量％になるように水と混合した後、撹拌
機および超高圧ホモジナイザーを用いて分散させた。次
いで１０重量％硝酸鉄九水和物水溶液を上記分散液と同
重量加え、研磨材濃度が５重量％の金属研磨用スラリー
を調整した。このスラリーを用い、実施例１と同様にし
て研磨性能の評価を実施した。結果を表１に示す。

【００２６】＜研磨性能の評価＞ ・研磨レートの測定：研磨前後の各膜厚の変化を研磨時
間で除することにより算出した。 ・段差平滑性の評価：シリコンウェハー上にまず０．２
μｍ厚の銅膜を形成し、さらにその上に部分的に０．３
μｍの銅膜を形成することで、段差を有する銅膜の基板
を作成した。上記で求めた各研磨レートから、０．３μ
ｍの銅膜を研磨するのに要する時間だけ研磨した後、基
板上の段差を測定することにより段差平滑性を評価し
た。 ・表面欠陥（スクラッチ）評価：研磨後ウェハーを洗
浄、乾燥し、暗室にてスポットライトを当て、目視でス
クラッチの有無を判定した。 ・ディッシング評価：ディッシング発生の原因である、
ウェットエッチング性を評価することにより、ディッシ
ング特性の代替評価とした。すなわち、銅膜付きウェハ
ーを一定時間スラリーに浸漬し、浸漬前後の膜厚変化を
測定し、それを浸漬時間で除することでエッチング速度
を求め、下記基準により評価した。

【００２７】 ◎：エッチング速度０．５ｎｍ／分未満 ○：エッチング速度０．５〜１ｎｍ／分 △：エッチング速度１〜１０ｎｍ／分 ×：エッチング速度１０ｎｍ／分超 ・スラリー粒子の分散安定性：室温に１ヶ月放置した
後、スラリー中の研磨粒子の分散性を目視にて評価し
た。 ○：粒子の沈降もなく分散性良好 ×：粒子の沈降あるいは濃度むらあり

【００２８】表１に示した結果から、本発明の研磨用組
成物は、酸化膜に対して銅膜や窒化タンタル膜の研磨速
度が大きく、また段差平坦化性にも優れていることがわ
かる。さらに、スクラッチやディシングといった欠陥の
発生もなく、スラリー中での研磨粒子の分散安定性にも
優れていることがわかる。この他、酸化剤を添加したも
のは室温保存中、次第に着色が進み組成の変質が見られ
たが、本発明の組成物は色調変化など組成物中成分の分
解などによると考えられる変化は一切認められなかっ
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明の金属膜研磨用組成物は、光触媒
性能を有する研磨材を主成分とし、必要に応じて低結晶
性微細セルロースを含有することにより、高速にＣｕ膜
とバリヤーメタルのＴａＮ膜を研磨し得、かつ金属膜／
絶縁膜の研磨選択性に優れる。さらには、研磨材自体が
化学研磨作用を有するために、段差平坦化性能にも優れ
ると共に、良好な粒子分散性からスクラッチ、ディッシ
ング等の欠陥の発生も抑制できるという半導体基板上の
金属膜を研磨する上で極めて有用な性能を有する材料を
見出したものであり、産業上の利用価値は甚だ大きなも
のである。

【図面の簡単な説明】

ＣＭＰ技術を用いた金属配線の形成例を示す概略断面図

【図１】

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 絶縁膜 ３ バリヤーメタル層 ４ 金属膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｋ Ｆターム(参考） 3C047 FF08 GG15 3C058 AA07 CA01 CB01 CB03 DA02 DA12 5F033 HH08 HH09 HH11 HH12 HH18 HH19 HH21 HH32 HH33 JJ08 JJ09 JJ11 JJ12 JJ18 JJ19 JJ21 JJ32 JJ33 MM01 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP15 QQ48 QQ50 XX01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光触媒性能を有する研磨材と水を含んで
   なる研磨用組成物であって、使用するに当り活性光線を
   照射することを特徴とする半導体基板上の金属膜研磨用
   組成物。
2. 【請求項２】 光触媒性能を有する研磨材、低結晶性微
   細セルロースおよび水を含んでなる研磨用組成物であっ
   て、使用するに当り活性光線を照射することを特徴とす
   る半導体基板上の金属膜研磨用組成物。
3. 【請求項３】 光触媒性能を有する研磨材が酸化チタン
   （ＴｉＯ₂）、もしくは酸化チタンと二酸化ケイ素、酸
   化アルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウムからなる
   群より選ばれる酸化物との複合酸化物であることを特徴
   とする請求項１〜２記載の半導体基板上の金属膜研磨用
   組成物。
4. 【請求項４】 低結晶性微細セルロースが、平均重合度
   （ＤＰ）：１００以下、セルロースＩ型結晶成分の分率
   が０．１以下、セルロースＩＩ型結晶成分の分率が０．
   ４以下であり、かつ構成するセルロース粒子の平均粒径
   が５μｍ以下である請求項２〜３記載の半導体基板上の
   金属膜研磨用組成物。
5. 【請求項５】 ＰＨが７以下のスラリー状態で用いるこ
   とを特徴とする請求項１ないし４記載の半導体基板上の
   金属膜研磨用組成物。
6. 【請求項６】 半導体基板上の金属膜がアルミニウム、
   銅、タングステン、チタニウム、タンタル、アルミニウ
   ム合金、銅合金、窒化チタニウム、窒化タンタルから選
   ばれた金属膜であることを特徴とする請求項１〜５記載
   の半導体基板上の金属膜研磨用組成物。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の半導体
   基板上の金属膜研磨用組成物を用いてなることを特徴と
   する半導体基板上の金属膜の平坦化方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれかに記載の半導体
   基板上の金属膜研磨用組成物を用いてなることを特徴と
   する半導体基板の製造方法。