JP2002043259A - Composition for polishing metal film - Google Patents

Composition for polishing metal film

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JP2002043259A
JP2002043259A JP2000225968A JP2000225968A JP2002043259A JP 2002043259 A JP2002043259 A JP 2002043259A JP 2000225968 A JP2000225968 A JP 2000225968A JP 2000225968 A JP2000225968 A JP 2000225968A JP 2002043259 A JP2002043259 A JP 2002043259A
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JP
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polishing
metal film
semiconductor substrate
composition
abrasive
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JP2000225968A
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Japanese (ja)
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Masahisa Yokota
昌久 横田
Hideaki Takahashi
秀明 高橋
Takayuki Matsuda
隆之 松田
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Asahi Kasei Corp
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Asahi Kasei Corp
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal polishing composition for polishing a metal film at a high speed, which is superior in polishing selectivity of the metal film and an insulation film and can suppress defects such as scratches, dishing, etc., on the polished surface in a process of planarizing the metal film on the semiconductor substrate, a method of planarizing the metal film on the substrate using the composition, and a method of manufacturing a semiconductor substrate. SOLUTION: The metal polishing composition contains at least one kind of abrasive as a main component, a polishing assistant of at least one kind selected from ammonia or ammonium salts, water and low-crystalline fine cellulose as required. The abrasive is selected from a group of iron oxide (III) and composite materials of iron oxide (III) with at least one kind selected from alumina, ceria, germania, silica, titania and zirconia.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
The present invention relates to a method for polishing a metal film formed on a semiconductor substrate at a high speed without causing defects.
In addition, a polishing composition having excellent polishing selectivity for a metal film / insulating film and obtaining a polished surface with extremely high flatness, a method for planarizing a metal film on a semiconductor substrate using the same, and a method for manufacturing a semiconductor substrate About.

【0002】[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(ChemicalMe
chanicalPolishing:化学機械的研磨)技術がある。C
MP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。
2. Description of the Related Art With the rapid development of LSI technology, integrated circuits have been increasingly miniaturized and multilayered. Multi-layer wiring in integrated circuits greatly increases the unevenness of the semiconductor surface, which, in conjunction with the miniaturization of integrated circuits, results in disconnection, lowering of electric capacity, occurrence of electromigration, etc., resulting in lower yield and lower reliability. Causing problems. For this reason, various processing techniques for planarizing metal wirings and interlayer insulating films in a multilayer wiring board have been developed so far, and one of them is CMP (Chemical Mechanical Engineering).
There is chanicalPolishing (chemical mechanical polishing) technology. C
MP technology is used in semiconductor manufacturing to flatten interlayer insulating films,
This technology is necessary for forming embedded wiring and plugs.

【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。
[0003] CMP is generally performed by mounting a flat wafer made of a semiconductor material on a polishing platen and rotating each of the polishing platen and the polishing pad while pressing the polishing platen against a wet polishing pad with a constant pressure. At this time, the projections of the wiring and the insulating film are polished and flattened by the polishing composition introduced between the wafer and the polishing pad.

【0004】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5,209,8
16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、瘡^
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、繻^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6−313164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。
Conventionally, various polishing compositions and polishing methods have been proposed for polishing a metal film on a semiconductor substrate.
For example, as a polishing composition for a metal film such as aluminum formed on a semiconductor substrate, a polishing composition obtained by dispersing aluminum oxide in a nitric acid aqueous solution having a pH of 3 or less (US Pat. No. 4,702,792); There is a polishing composition (US Pat. No. 4,944,836) in which aluminum oxide or silicon oxide is mixed with an acidic aqueous solution of sulfuric acid, nitric acid, acetic acid or the like. Also, a polishing composition in which aluminum oxide is dispersed in an aqueous solution of hydrogen peroxide and phosphoric acid (US Pat. No. 5,209,8)
No. 16), a polishing composition comprising an abrasive such as aluminum oxide or silicon oxide and an oxidizing agent such as hydrogen peroxide is generally used. However, when aluminum oxide is used for flattening a metal film on a semiconductor substrate, swelling ^
Although high polishing rates were obtained, defects such as micro scratches and orange peel sometimes occurred on the surfaces of metal films and insulating films. On the other hand, when a polishing material such as satin, amorphous alumina or silicon oxide is used, it is possible to suppress the occurrence of defects such as micro scratches and orange peel on the surface of the metal film or the insulating film. There was a problem that a sufficient polishing rate could not be obtained. Further, in the case of silicon oxide, the surface charge becomes unstable in an acidic region, so that agglomeration of particles occurs, and there is a problem that surface defects such as micro scratches are easily generated. In addition, when hydrogen peroxide as a liquid oxidizing agent is used as described above, or when a metal etchant such as ammonium persulfate is used (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-313164), the wet etching is excessively advanced. Dishing and pits,
There was a problem in practical use such as generation of defects such as voids.

【0005】また、特開平10−163141号では、
二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、窒化
ケイ素、および酸化ジルコニウムからなる群より選ばれ
る研磨剤および水とともに鉄(III)化合物を含む研
磨用組成物が提案されており、過酸化水素等を用いる場
合に較べて銅の研磨速度が速く、しかもスクラッチ、エ
ッチングの発生が少ないとしている。しかしながら、研
磨速度を高めて生産性を上げようと鉄(III)化合物
のような研磨促進剤を大量に使用したり、研磨条件、例
えば加重を大きくするなど、を厳しくするため、ディッ
シングやスクラッチの発生が防げない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-163141,
Polishing compositions containing an iron (III) compound together with water and a polishing agent selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide, cerium oxide, silicon nitride, and zirconium oxide have been proposed. It is said that the polishing rate of copper is higher and the occurrence of scratches and etching is smaller than that of copper. However, in order to increase the polishing rate and increase the productivity, a large amount of a polishing accelerator such as an iron (III) compound is used, and the polishing conditions, for example, the load are increased. The occurrence cannot be prevented.

【0006】[0006]

【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用研磨組成物およびそ
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。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a metal film on a semiconductor substrate is polished at a high speed, the flatness of a step portion and the uniformity on a wafer surface are excellent, and the dispersion stability of polishing fine particles is extremely high. A polishing composition for a metal film, which suppresses the occurrence of defects on the surface to be polished because it is good and can suppress etching performance, and has excellent polishing selectivity for a metal film / insulating film, and planarization using the same. It is an object to provide a method and a method for manufacturing a semiconductor substrate.

【0007】[0007]

【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、(A)酸化鉄(I
II)、および酸化鉄(III)とアルミナ、セリア、ゲ
ルマニア、シリカ、チタニア、およびジルコニアから選
ばれた少なくとも一種との複合材料よりなる群から選ば
れた少なくとも1種からなる研磨材、(B)アンモニア
もしくはアンモニウム塩から選ばれた少なくとも一種の
研磨助剤、および(C)水を含んでなることを特徴とす
る研磨組成物が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。
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that (A) iron oxide (I)
II) and an abrasive comprising at least one selected from the group consisting of a composite material of iron (III) oxide and at least one selected from alumina, ceria, germania, silica, titania, and zirconia; The present invention has been found that a polishing composition comprising at least one polishing aid selected from ammonia or ammonium salt and (C) water is effective for polishing a metal film on a substrate. Was reached.

【0008】すなわち、本発明は第1に(A)酸化鉄
(III)、および酸化鉄(III)とアルミナ、セリ
ア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、およびジルコニア
から選ばれた少なくとも一種との複合材料よりなる群か
ら選ばれた少なくとも1種からなる研磨材、(B)アン
モニアもしくはアンモニウム塩から選ばれた少なくとも
1種からなる研磨助剤、および(C)水を含んでなるこ
とを特徴とする研磨組成物であり、第2に(A)酸化鉄
(III)、および酸化鉄(III)とアルミナ、セリ
ア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、およびジルコニア
から選ばれた少なくとも一種との複合材料よりなる群か
ら選ばれた少なくとも1種からなる研磨材、(B)アン
モニアもしくはアンモニウム塩から選ばれた少なくとも
1種からなる研磨助剤、および(C)水を含んでなるこ
とを特徴とする研磨組成物を用い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(A)酸化鉄
(III)、および酸化鉄(III)とアルミナ、セリ
ア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、およびジルコニア
から選ばれた少なくとも一種との複合材料よりなる群か
ら選ばれた少なくとも1種からなる研磨材、(B)アン
モニアもしくはアンモニウム塩から選ばれた少なくとも
1種からなる研磨助剤、および(C)水を含んでいる研
磨組成物を用い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。
That is, the present invention firstly comprises (A) a composite material of iron (III) oxide and iron (III) oxide and at least one selected from alumina, ceria, germania, silica, titania and zirconia. A polishing composition comprising: at least one abrasive selected from the group consisting of: (B) at least one abrasive selected from ammonia or ammonium salts; and (C) water. Secondly, selected from the group consisting of (A) iron (III) oxide and a composite material of iron (III) and at least one selected from alumina, ceria, germania, silica, titania, and zirconia. (B) a polishing aid consisting of at least one kind selected from ammonia or ammonium salt, and And (C) a method for planarizing a metal film on a semiconductor substrate, characterized by using a polishing composition comprising water. Thirdly, (A) iron (III) oxide and iron oxide. An abrasive comprising at least one selected from the group consisting of a composite material of (III) and at least one selected from alumina, ceria, germania, silica, titania, and zirconia; (B) an ammonia or ammonium salt The present invention also provides a method for producing a semiconductor substrate, characterized by using a polishing composition comprising at least one polishing aid and water (C).

【0009】[0009]

【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、(A)酸化
鉄(III)、および酸化鉄(III)とアルミナ、セリ
ア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、およびジルコニア
から選ばれた少なくとも一種との複合材料よりなる群か
ら選ばれた少なくとも1種からなる研磨材、(B)アン
モニアもしくはアンモニウム塩から選ばれた少なくとも
1種からなる研磨助剤、および(C)水を含んでなるこ
とを特徴とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below. The metal film polishing composition of the present invention comprises (A) a composite material of iron (III) oxide and iron (III) oxide and at least one selected from alumina, ceria, germania, silica, titania, and zirconia. A polishing agent comprising at least one abrasive selected from the group consisting of: (B) at least one abrasive selected from ammonia or ammonium salts; and (C) water.

【0010】本発明で使用する研磨材は酸化鉄(II
I)を含有するものであり、これら単独の粒子あるいは
酸化鉄(III)とアルミナ、セリア、ゲルマニア、シ
リカ、チタニア、ジルコニアから選ばれた少なくとも一
種との複合材料で構成される粒子である。酸化鉄(II
I)としては、三二酸化鉄のほか、四三酸化鉄や酸化鉄
リチウム、酸化鉄亜鉛などの亜鉄酸塩も含まれる。研磨
材として酸化鉄(III)単独の粒子を用いる場合、そ
の製法は一般に公知の方法が適用できる。例えば三二酸
化鉄の場合、硫酸鉄を高温で焼く方法や水酸化鉄を加熱
する方法、硝酸鉄を焼成する方法などが挙げられる。
The abrasive used in the present invention is iron oxide (II).
And particles composed of a composite material of iron (III) oxide and at least one selected from the group consisting of alumina, ceria, germania, silica, titania and zirconia. Iron oxide (II
Examples of I) include ferrite such as triiron tetroxide, lithium iron oxide, and zinc iron oxide, in addition to iron sesquioxide. In the case of using particles of iron oxide (III) alone as the abrasive, a generally known method can be used for the production method. For example, in the case of iron sesquioxide, a method of baking iron sulfate at a high temperature, a method of heating iron hydroxide, a method of baking iron nitrate, and the like can be mentioned.

【0011】一方、研磨材として酸化鉄(III)とア
ルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、ジル
コニアから選ばれた少なくとも一種との複合材料を用い
る場合、その調製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。例えばシリカ
との複合材料の場合、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硝酸鉄を加えた
後焼成して複合化させる方法や、シリカの粉末に硫酸鉄
アンモニウムの水溶液を含浸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。
On the other hand, when a composite material of iron (III) oxide and at least one selected from the group consisting of alumina, ceria, germania, silica, titania and zirconia is used as an abrasive, solid phase reaction, coprecipitation, A known method such as a method, an impregnation method, and a gas phase method can be applied. For example, in the case of a composite material with silica, a method in which silica particles such as fumed silica and colloidal silica are added to iron nitrate in an appropriate dispersion medium and then calcined to form a composite, or an aqueous solution of ammonium iron sulfate in silica powder Impregnated and then calcined, and a coordination chemical sol-gel method in which the rate of hydrolysis of both raw material alkoxides is controlled to prepare a homogeneous composite oxide.

【0012】本発明の研磨組成物に用いる研磨材は通
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。本発明は、本発明の金属
膜研磨用組成物は、酸化鉄(III)、および酸化鉄
(III)とアルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チ
タニア、およびジルコニアから選ばれた少なくとも一種
との複合材料よりなる群から選ばれた少なくとも1種か
らなる研磨材とともに、アンモニアもしくはアンモニウ
ム塩から選ばれた少なくとも1種の研磨助剤を水に分散
/溶解させて使用する。上記アンモニウム塩の例として
は、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、フッ化ア
ンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、過
塩素酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、リン酸水素
アンモニウム塩、リン酸二水素アンモニウム、硝酸アン
モニウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、過
硫酸アンモニウム、チオ硫酸アンモニウム、クロム酸ア
ンモニウム、硝酸アンモニウムセリウム等の硝酸アンモ
ニウム塩、硫酸アンモニウムクロム、硫酸マンガンアン
モニウムなどの硫酸アンモニウム塩、モリブデン酸アン
モニウム、タングステン酸アンモニウム、タングストリ
ン酸アンモニウム、バナジン酸アンモニウム、ヘテロポ
リ酸のアンモニウム塩、ヘキサクロロ白金酸アンモニウ
ム等の無機アンモニウム化合物や、安息香酸アンモニウ
ム、クエン酸アンモニウム、酒石酸アンモニウム等の有
機酸のアンモニウム塩などが例示できる。これらアンモ
ニアもしくはアンモニウム塩の濃度は特に制限はなく、
完全に溶解していても、また一部が不溶解の状態でもよ
い。
Generally, the abrasive used in the polishing composition of the present invention preferably has an average particle diameter of about 15 μm or less as measured by a light scattering method. The present invention provides a composition for polishing a metal film according to the present invention, comprising: iron (III) oxide;
(III) and at least one abrasive selected from the group consisting of a composite material of at least one selected from alumina, ceria, germania, silica, titania, and zirconia, together with an abrasive selected from ammonia or ammonium salts At least one polishing aid is used by being dispersed / dissolved in water. Examples of the above ammonium salts include ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium fluoride, ammonium chloride, ammonium bromide, ammonium perchlorate, ammonium borate, ammonium hydrogen phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, ammonium nitrate, and ammonium sulfate. Ammonium sulfate, ammonium persulfate, ammonium thiosulfate, ammonium chromate, ammonium nitrate such as cerium nitrate, ammonium sulfate such as ammonium chromium sulfate, ammonium manganese sulfate, ammonium molybdate, ammonium tungstate, ammonium tungstophosphate, ammonium vanadate, heteropoly Ammonium salts of acids, inorganic ammonium compounds such as ammonium hexachloroplatinate, and benzoic acid Ammonium, ammonium citrate, ammonium salts of organic acids such as ammonium tartrate can be exemplified. The concentration of these ammonia or ammonium salts is not particularly limited,
It may be completely dissolved or partially insoluble.

【0013】その中でも、炭酸アンモニウムなどは好適
に使用される一例であるが、酸化鉄を含む研磨材と研磨
助剤がどのような機構で銅などの金属膜を研磨するのか
は明確ではないが、以下のように推定している。炭酸ア
ンモニウム自身には金属銅を溶解する性質はないが銅の
表面と酸化鉄が接触することにより、その接触表面が酸
化銅になり、これに炭酸アンモニウムなどの研磨助剤が
作用し、これを溶解することで研磨が行われるのではな
いかと考えている。
[0013] Among them, ammonium carbonate and the like are one example that is preferably used. However, it is not clear what mechanism the polishing material containing iron oxide and the polishing aid use to polish a metal film such as copper. Is estimated as follows. Ammonium carbonate itself does not have the property of dissolving metallic copper, but when the surface of copper comes into contact with iron oxide, the contact surface becomes copper oxide, and a polishing aid such as ammonium carbonate acts on this, We believe that the melting will cause polishing.

【0014】つまり、本発明の研磨組成物では従来のも
ののように、銅に過酸化水素などの酸化剤を作用させ
て、これを研磨粒子で削り取る方法とは異なり、研磨粒
子が接触して出来た酸化銅と推定される部分を研磨助剤
で溶解して除去してゆく方法であるので、ディッシング
は置きにくいものと考えられ、極めて有効な金属膜の研
磨方法であるといえる。
In other words, unlike the polishing composition of the present invention, which is different from the conventional method in which an oxidizing agent such as hydrogen peroxide is allowed to act on copper and the copper is scraped off with polishing particles, the polishing particles are formed in contact with the polishing particles. Since it is a method of dissolving and removing a portion presumed to be copper oxide with a polishing aid, dishing is considered to be difficult to place, and it can be said that this is an extremely effective method of polishing a metal film.

【0015】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):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×MW0.76 (1) DP=MW/162 (2)
The metal film polishing composition of the present invention includes:
Low crystalline fine cellulose can be contained. As a result, the dispersion stability of the abrasive particles is improved, scratches on the polished surface due to particle aggregation are suppressed, and the polishing selectivity of the metal film / insulating film is also improved. In addition, the moderate thickening effect improves the retention of the slurry particles on the polished surface, thereby reducing the amount of slurry consumption, and further improving the dispersibility, so that the used slurry can be reused after being recovered, thereby reducing costs. The feature that is also exhibited. The cellulose used in the present invention has an average degree of polymerization (DP) of 100 or less, a fraction of cellulose I-type crystal component of 0.1 or less, and a fraction of cellulose II-type crystal component of 0.4 or less. It is characterized by a low degree of polymerization and a low crystallinity, in which the average particle size of the cellulose particles is 5 μm or less. Here, the average degree of polymerization (DP) is determined by measuring the specific viscosity of a diluted cellulose solution obtained by dissolving a dried cellulose sample in cadoxene using an Ubbelohde viscometer (25 ° C.), and calculating from the intrinsic viscosity number [η] the following viscosity formula (1). And the value calculated by the conversion formula (2). [η] = 3.85 × 10 −2 × MW 0.76 (1) DP = MW / 162 (2)

【0016】また、セルロールI型結晶成分の分率(χ
T)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°における絶対ピー
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°における絶対ピーク強
度h*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 =h1/h0 (3) χII=h1*/h0* (4)
Further, the fraction of the cellulose I-type crystal component (χ
T ) means that a wide-angle X obtained by drying a cellulose dispersion, pulverizing a sample into a powder, forming a tablet, and using a reflection method with a radiation source CuKα is used.
In the line diffraction diagram, the following (3) is obtained from the absolute peak intensity h 0 at 2θ = 15.0 ° attributed to the (110) plane peak of the cellulose type I crystal and the peak intensity h 1 from the baseline at this plane interval. Means the value obtained by the formula. Also, the fraction of cellulose II type crystal component (χ
II ) Similarly, a dried cellulose sample is pulverized into a powder, formed into a tablet, and assigned to the (110) plane peak of the cellulose II crystal in a wide-angle X-ray diffraction pattern obtained by a reflection method using a radiation source CuKα. The value obtained from the absolute peak intensity h 0 * at 2θ = 12.6 ° and the peak intensity h 1 * from the baseline at this plane interval is determined by the following equation (4). I I = h 1 / h 0 (3) II II = h 1 * / h 0 * (4)

【0017】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。
The above average particle diameter of cellulose is a value measured by a light scattering method such as a laser diffraction method in a state where the association between particles in water is cut as much as possible. Was diluted with water so as to be about 0.5% by weight, and then mixed for 10 minutes with a blender having a capacity of 15,000 rpm or more to obtain a uniform dispersion, which was then subjected to ultrasonic treatment for 30 minutes. Measured. The content of the above-mentioned cellulose varies depending on the conditions of the pad or the like to be used, but is generally used in the range of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the composition. If the amount is less than 0.1% by weight, the effect of the addition cannot be sufficiently obtained. If the amount exceeds 5% by weight, the viscosity of the obtained composition becomes too high, and handling problems occur.

【0018】本発明の研磨組成物の公知の酸化剤を含有
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、硝酸塩等を挙げる
ことができる。本発明の金属膜研磨用組成物は、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、iso−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。
The polishing composition of the present invention may contain a known oxidizing agent. The use of an oxidizing agent is expected to improve the polishing rate of the metal film within a range that does not cause over-etching, and to prevent uneven elution of the polished metal film. Examples of the oxidizing agent to be contained include known oxidizing agents such as peroxide, perchloric acid, perchlorate, iodic acid, iodate, persulfate, persulfate, and nitrate. The metal film polishing composition of the present invention is used in the form of a slurry dispersed in water. Examples of the dispersion method for forming a slurry include a dispersion method using a homogenizer, ultrasonic waves, a wet medium mill, or the like. The slurry concentration (the content of the abrasive in the metal film polishing composition) is usually about 1 to 30% by weight. If necessary, known dispersants such as ammonium polycarboxylate and ethanol, n-propanol, iso-propanol, ethylene glycol,
Water-soluble alcohols such as glycerin, surfactants such as alkylbenzenesulfonates, and chelating agents such as ethylenediaminetetraacetate and gluconate can also be added.

【0019】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。
The polishing composition for polishing a metal film of the present invention thus prepared is applied to polishing and flattening of a metal film formed on a semiconductor substrate. The metal film on the semiconductor substrate to be polished is a known metal film for wiring, plug, contact metal layer, and barrier metal layer, for example, aluminum, copper, tungsten, titanium, tantalum, aluminum alloy, copper alloy. And a metal film selected from the group consisting of titanium nitride, tantalum nitride and the like. In particular, application to a metal film made of copper and a copper alloy having a low surface hardness and easily causing defects such as scratches and dishing is recommended.

【0020】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。
The method for planarizing a metal film on a semiconductor substrate according to the present invention comprises irradiating a polishing composition comprising the above-mentioned abrasive having photocatalytic performance and water as essential components with actinic rays upon use. The upper metal film is polished and flattened. Hereinafter, a method of flattening the metal film will be described. As shown in FIG. 1C, a semiconductor substrate obtained by embedding a metal film 5 for wiring is shown in FIG.
As shown in (D), an excess metal film other than the groove or the opening is polished by using a metal film polishing composition containing an abrasive having photocatalytic performance and water, thereby removing the metal film and flattening. I do.

【0021】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。
According to the method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a metal film on a semiconductor substrate such as a silicon substrate is polished using a polishing material having photocatalytic performance and a metal film polishing composition containing water as essential components. It is characterized by. Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor substrate will be described. First, as shown in FIG. 1A, after an insulating film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 such as a silicon substrate, a groove for metal wiring or a wiring for connection wiring is formed in the insulating film 2 by photolithography and etching. An opening is formed. Next, as shown in FIG. 1B, a barrier metal layer 3 made of titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), or the like is formed in the groove or opening formed in the insulating film 2 by a method such as sputtering or CVD. I do.
Next, as shown in FIG. 1C, the metal film 4 for wiring is buried so that the thickness is equal to or larger than the height of the groove or opening formed in the insulating film 2. Next, as shown in FIG. 1 (D), excess metal film other than the grooves or openings is removed by a polishing method using a polishing material having photocatalytic performance and a metal film polishing composition containing water as an essential component. . Furthermore, a semiconductor substrate having a multilayer wiring structure as an electronic component can be obtained by repeating the above method a required number of times. Note that the metal film on the semiconductor substrate can be polished by the above-described metal film polishing composition or the method for planarizing a metal film when the semiconductor substrate is manufactured.

【0022】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。
Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0023】[0023]

【製造例1】<研磨材の調製> 研磨材A:容器にフュームドシリカ粉体(AEROSI
L50/日本アエロジル(株):平均粒子径20nm
(カタログ値))30gを充填し、容器を振とうしなが
ら硝酸鉄の30%水溶液12.2gを少量ずつに分けて
加え、含浸させた。得られた粉体を電気炉中にて空気存
在下450℃で5時間焼成することにより、酸化鉄(I
II)複合シリカ粉体を得た。
[Production Example 1] <Preparation of abrasive> Abrasive A: fumed silica powder (AEROSI)
L50 / Nippon Aerosil Co., Ltd .: Average particle size 20 nm
(Catalog value)) 30 g of a 30% aqueous solution of iron nitrate was added in small portions while shaking the container, and the container was impregnated. The obtained powder was calcined in an electric furnace at 450 ° C. for 5 hours in the presence of air to obtain iron oxide (I).
II) A composite silica powder was obtained.

【0024】[0024]

【製造例2】<研磨材の調製> 研磨材B:固形分10wt%のシリカゾル(商品名:ス
ノーテックス30、日産化学株式会社製)300部に、
硝酸鉄(III)九水和物16部を溶解した液をスプレ
ードライヤーにて噴霧乾燥して得た粉体を電気炉中にて
空気存在下700℃で5時間焼成する事により酸化鉄
(III)複合シリカ粉体を得た。
[Production Example 2] <Preparation of Abrasive> Abrasive B: 300 parts of silica sol having a solid content of 10 wt% (trade name: Snowtex 30, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.)
A powder obtained by spray-drying a liquid in which 16 parts of iron (III) nitrate nonahydrate was dissolved by a spray drier was calcined in an electric furnace at 700 ° C. for 5 hours in the presence of air to obtain iron (III) oxide. ) A composite silica powder was obtained.

【0025】[0025]

【製造例3】<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/cm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。
[Production Example 3] <Preparation of low crystalline fine cellulose> Wood pulp was dissolved in 65% by weight sulfuric acid at -5 ° C so that the pulp content was 4% by weight, and this cellulose / sulfuric acid solution was 2.7 times. The cellulose was poured into a volume of water under vigorous stirring to precipitate the cellulose. After hydrolyzing the obtained flaky cellulose dispersion at 80 ° C. for 40 minutes, it was filtered and washed with water to obtain an aqueous dispersion of paste-like cellulose fine particles. Next, ion-exchanged water was added to the gel to make the cellulose concentration 4.0% by weight, and then 15,000 using a blender.
The mixture was treated four times at rpm at a processing pressure of 1,750 kg / cm 2 using an ultra-high pressure homogenizer for 5 minutes to obtain a highly transparent gelled cellulose dispersion. The cellulose thus obtained has an average particle diameter of 0.24 μm, the cellulose I-type crystal component of the cellulose particles and the cellulose II.
The mold component fractions were 0.03 and 0.16, respectively.

【0026】[0026]

【実施例1】酸化第二鉄(和光純薬社製)を研磨材とし
て、研磨材濃度が10重量%になるように水と混合した
後、炭酸アンモニウムを5重量%、セルロース濃度がス
ラリー全量に対し1.5重量%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、撹拌機および超高
圧ホモジナイザーを用いて分散させ、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、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3
00g/cm2、定盤回転数200rpm、研磨布にI
C1400(商品名、ロデールニッタ社製)を用いた条
件で行った。評価結果を表1に示す。
Example 1 Ferric oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as an abrasive, mixed with water so that the abrasive concentration was 10% by weight, ammonium carbonate was 5% by weight, and the cellulose concentration was the total amount of the slurry. The low-crystalline fine cellulose prepared above was added so as to be 1.5% by weight of the mixture, and dispersed using a stirrer and an ultra-high pressure homogenizer to prepare a slurry for polishing a metal film. Using this slurry, each of the copper film and the silicon oxide film was polished, and a series of polishing performance evaluations shown below were performed. Polishing, processing pressure 3
00 g / cm 2 , platen rotation speed 200 rpm, I
C1400 (trade name, manufactured by Rodel Nitta) was performed under the conditions. Table 1 shows the evaluation results.

【0027】[0027]

【実施例2】製造例1で得られた研磨材A(平均粒子径
0.8μm)を、その濃度が15重量%になるように水
と混合した後、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、塩化アンモニウムを7重量
%になるように溶解し、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。
Example 2 The abrasive A (average particle diameter 0.8 μm) obtained in Production Example 1 was mixed with water so that its concentration became 15% by weight, and then finely dispersed using an ultra-high pressure homogenizer. went. Next, ammonium chloride was dissolved therein so as to be 7% by weight to prepare a metal polishing slurry. Using this slurry, the polishing performance was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0028】[0028]

【実施例3】製造例1で得られた研磨材A(平均粒子径
0.8μm)を、その濃度が10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%になるように製造例3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、塩化アンモニウム
を10重量%になるように加えて溶解し、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。
Example 3 Abrasive A (average particle size 0.8 μm) obtained in Production Example 1 was mixed with water so that the concentration was 10% by weight, and then the cellulose concentration was adjusted to 1.50 with respect to the total amount of the slurry. The low-crystalline fine cellulose prepared in Production Example 3 was added so as to have a concentration of 5 wt%, and a fine dispersion treatment was performed using an ultrahigh-pressure homogenizer. Then, ammonium chloride was added to this and added to 10 wt% to dissolve it, thereby preparing a metal polishing slurry. Using this slurry, the polishing performance was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0029】[0029]

【実施例4】研磨材B(平均粒子径0.5μm)を用い
る以外は実施例1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。
Example 4 A polishing slurry was prepared in the same manner as in Example 1 except that abrasive B (average particle diameter 0.5 μm) was used.
The polishing performance was evaluated using this. Table 1 shows the results.

【0030】[0030]

【比較例1】フュームドシリカ粉体(AEROSIL5
0/日本アエロジル(株):平均粒子径20nm)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、塩化アンモニウムを7重量%になるように溶
解し、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。
Comparative Example 1 Fumed silica powder (AEROSIL5)
0 / Nippon Aerosil Co., Ltd .: average particle diameter of 20 nm) was mixed with water so as to have a concentration of 10% by weight, and then dispersed using a stirrer and an ultra-high pressure homogenizer to remove ammonium chloride. It melt | dissolved so that it might become weight%, and the slurry for metal polishing was adjusted. Using this slurry, the polishing performance was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0031】[0031]

【比較例2】研磨材としてアルミナ(酸化アルミニウム
C,日本アエロジル社製)を用いる以外は実施例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。 <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。
Comparative Example 2 The polishing performance was evaluated in the same manner as in Example 1 except that alumina (aluminum oxide C, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was used as the abrasive. Table 1 shows the results. <Evaluation of polishing performance> Measurement of polishing rate: Calculated by dividing the change in each film thickness before and after polishing by the polishing time.・ Evaluation of step smoothness: First, 0.2 on silicon wafer
A copper film having a thickness of μm is formed, and a 0.3 μm thick
A copper film substrate having a step was formed by forming a μm copper film. From each polishing rate obtained above, 0.3 μ
After polishing for the time required to polish the m-th copper film, the level difference on the substrate was measured to evaluate the level difference smoothness.・ Surface defect (scratch) evaluation: After polishing, the wafer was washed and dried, spot light was applied in a dark room, and the presence or absence of scratch was visually determined.

【0032】・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。 ◎: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
Dishing evaluation: Wet etching property, which is the cause of dishing, was evaluated as a substitute for dishing characteristics. That is, the wafer with the copper film was immersed in the slurry for a certain period of time, the change in film thickness before and after immersion was measured, and the change in the film thickness was divided by the immersion time to determine the etching rate, which was evaluated according to the following criteria. :: etching rate of less than 0.5 nm / min ○: etching rate of 0.5 to 1 nm / min :: etching rate of 1 to 10 nm / min ×: etching rate of more than 10 nm / min

【0033】・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 △:わずかに粒子の沈降あるいは濃度むらあり。 ×:粒子の沈降あるいは濃度むらあり
Dispersion stability of slurry particles: After leaving at room temperature for one month, the dispersibility of abrasive particles in the slurry was visually evaluated. :: good dispersibility without sedimentation of particles △: slight sedimentation or uneven concentration of particles ×: Sedimentation of particles or uneven concentration

【0034】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。
From the results shown in Table 1, it can be seen that the polishing composition of the present invention has a higher polishing rate of a copper film than an oxide film and is excellent in step flattening property. Further, it can be seen that there is no occurrence of defects such as scratching and dishing, and the dispersion stability of the abrasive particles in the slurry is excellent.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明の金属膜研磨用組成物は、酸化鉄
(III)、および酸化鉄(III)とアルミナ、セリ
ア、ゲルマニア、シリカ、チタニア、およびジルコニア
から選ばれた少なくとも一種との複合材料よりなる群か
ら選ばれた少なくとも1種からなる研磨材とアンモニア
もしくはアンモニウム塩から選ばれる研磨助剤、水を含
み、さらに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。
The composition for polishing a metal film of the present invention is a composite of iron (III) oxide and iron (III) oxide with at least one selected from alumina, ceria, germania, silica, titania, and zirconia. It contains at least one abrasive selected from the group consisting of materials, a polishing aid selected from ammonia or an ammonium salt, water, and, if necessary, contains low-crystalline fine cellulose, thereby enabling high-speed Cu The film can be polished and the metal / insulating film has excellent polishing selectivity. Furthermore, since the abrasive itself has a chemical polishing action, it has excellent step flattening performance, and can polish a metal film on a semiconductor substrate that can suppress the occurrence of defects such as scratching and dishing due to good particle dispersibility. The present invention has found a material having extremely useful performance in performing the method, and its industrial use value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】CMP技術を用いた金属配線の形成例を示す概
略断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of forming a metal wiring using a CMP technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 絶縁膜 3 バリヤーメタル層 4 金属膜 Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 insulating film 3 barrier metal layer 4 metal film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)酸化鉄(III)、および酸化鉄
(III)とアルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、チ
タニア、およびジルコニアから選ばれた少なくとも一種
との複合材料よりなる群から選ばれた少なくとも1種か
らなる研磨材、(B)アンモニアもしくはアンモニウム
塩から選ばれた少なくとも1種からなる研磨助剤、およ
び(C)水を含んでなることを特徴とする金属膜用の研
磨組成物。
(A) Iron (III) oxide, and iron oxide
An abrasive comprising at least one selected from the group consisting of a composite material of (III) and at least one selected from alumina, ceria, germania, silica, titania, and zirconia; (B) an ammonia or ammonium salt A polishing composition for a metal film, comprising: a polishing aid comprising at least one selected from the group consisting of: and (C) water.
【請求項2】 (D)セルロース粒子を含むことを特徴
とする請求項1記載の金属膜用の研磨組成物。
2. The polishing composition for a metal film according to claim 1, further comprising (D) cellulose particles.
【請求項3】 セルロース粒子が、平均重合度(D
P):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記載の金属膜用の研磨用組成
物。
3. The cellulose particles having an average degree of polymerization (D)
P): 100 or less, the fraction of cellulose type I crystal component is 0.1 or less, and the fraction of cellulose type II crystal component is 0.4
3. The polishing composition for a metal film according to claim 2, wherein the average particle diameter of the constituent cellulose particles is 5 μm or less.
【請求項4】 金属膜が半導体基板上のアルミニウム、
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1〜3記載
の半導体基板上の金属膜研磨用組成物。
4. The method according to claim 1, wherein the metal film is aluminum on a semiconductor substrate,
4. The composition for polishing a metal film on a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the composition is a metal film selected from copper, tungsten, titanium, tantalum, an aluminum alloy, a copper alloy, titanium nitride, and tantalum nitride.
【請求項5】 請求項1〜3のいずれかに記載の金属膜
用研磨組成物を用い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。
5. A method for planarizing a metal film on a semiconductor substrate, comprising using the polishing composition for a metal film according to claim 1.
【請求項6】 請求項1〜3のいずれかに記載の金属膜
用研磨組成物を用いることを特徴とする半導体基板の製
造方法。
6. A method for producing a semiconductor substrate, comprising using the polishing composition for a metal film according to claim 1.
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