JP2002047483A - Polishing composition and polishing method using the same - Google Patents

Polishing composition and polishing method using the same

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JP2002047483A
JP2002047483A JP2000236447A JP2000236447A JP2002047483A JP 2002047483 A JP2002047483 A JP 2002047483A JP 2000236447 A JP2000236447 A JP 2000236447A JP 2000236447 A JP2000236447 A JP 2000236447A JP 2002047483 A JP2002047483 A JP 2002047483A
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polishing
polishing composition
histidine
copper
tantalum
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JP2000236447A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Asano
宏 浅野
Tadahiro Kitamura
忠浩 北村
Kenji Sakai
謙児 酒井
Katsuyoshi Ina
克芳 伊奈
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Fujimi Inc
Original Assignee
Fujimi Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a polishing composition which exhibits a high polishing rate to a copper film and a low polishing rate and a high selectivity to a tantalum-containing compound, can provide a polished surface excellent in smoothness, and can improve the quality and productivity; and to provide a polishing method using the same. SOLUTION: The polishing composition contains an abrasive material, at least either histidine or its derivative, hydrogen peroxide, and water. A semiconductor device at least having a layer formed from copper and a layer formed from a tantalum-containing compound is polished by the polishing method.

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、フォトマ
スク、各種メモリーハードディスク用基盤の研磨に使用
され、特に半導体産業などのデバイスウェーファーの製
造における表面平坦化加工に好適な研磨用組成物に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing composition which is used for polishing substrates for semiconductors, photomasks and various types of memory hard disks, and is particularly suitable for surface flattening in the manufacture of device wafers in the semiconductor industry and the like. Things.

【0002】さらに詳しくは、デバイスウェーファーの
製造工程における化学的・機械的研磨技術が適用される
半導体デバイスの研磨工程において、高効率であり、優
れた研磨表面の形成に適用可能な研磨用組成物に関する
ものであり、また、この研磨用組成物を用いた研磨方法
に関するものである。
More specifically, in a polishing process of a semiconductor device to which a chemical / mechanical polishing technique is applied in a manufacturing process of a device wafer, a polishing composition which is highly efficient and can be applied to form an excellent polished surface. The present invention also relates to a polishing method using the polishing composition.

【0003】[0003]

【従来の技術】近年のコンピューターを始めとするいわ
ゆるハイテク製品の進歩は目覚ましく、これに使用され
る部品、例えばULSIなどのデバイスは、年々高集積
化・高速化の一途を辿っている。これに伴い、半導体デ
バイスのデザインルールは年々微細化が進み、デバイス
製造プロセスでの焦点深度は浅くなり、パターン形成面
に要求される平坦性は厳しくなってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, so-called high-tech products such as computers have been remarkably advanced, and components used in such high-tech products, such as ULSI devices, have been increasing in integration and operating speed year by year. Along with this, the design rules of semiconductor devices have become finer year by year, the depth of focus in the device manufacturing process has become shallower, and the flatness required for the pattern formation surface has become severer.

【0004】また、配線の微細化による配線抵抗の増大
に対処するため、配線材料としてタングステンおよびア
ルミニウムに代わり、銅の使用が検討されている。銅
は、その性質上エッチングされ易く、そのため以下のよ
うなプロセスが必要とされる。すなわち、絶縁膜上に配
線溝および孔を形成した後、スパッタリング法またはメ
ッキ法により配線用の銅を成膜し(いわゆるダマシン
法)、ついで絶縁膜上に堆積した不要な銅膜を化学的・
機械的研磨(Chemical Mechanical
Polishing、以下「CMP」という)により
除去する。
Further, in order to cope with an increase in wiring resistance due to miniaturization of wiring, use of copper instead of tungsten and aluminum as a wiring material is being studied. Copper is easily etched by its nature, and requires the following process. That is, after forming wiring grooves and holes on an insulating film, copper for wiring is formed by a sputtering method or a plating method (a so-called damascene method), and then unnecessary copper films deposited on the insulating film are chemically and
Mechanical Polishing (Chemical Mechanical)
Polishing (hereinafter referred to as “CMP”).

【0005】しかしながら、前述のプロセスでは、銅原
子が絶縁膜中へ拡散しデバイス特性を劣化させることが
ある。そこで、銅原子の拡散を防止する目的で、配線溝
または孔を形成した絶縁膜上にバリア層を設けることが
検討されている。このようなバリア層の材料としては、
金属タンタルまたはタンタル化合物(以下、これらを総
称して「タンタル含有化合物」という)がデバイスの信
頼性の観点より最も優れており、今後最も採用される可
能性が高い。
[0005] However, in the above-described process, copper atoms may diffuse into the insulating film and deteriorate device characteristics. Therefore, for the purpose of preventing the diffusion of copper atoms, it has been studied to provide a barrier layer on an insulating film in which wiring grooves or holes are formed. As a material of such a barrier layer,
Metal tantalum or tantalum compounds (hereinafter collectively referred to as “tantalum-containing compounds”) are the most excellent in terms of device reliability, and are most likely to be adopted in the future.

【0006】従って、このような銅膜およびタンタル含
有化合物を含む半導体デバイスのCMP加工プロセス
は、まず最表層にある銅膜、ついでバリア層であるタン
タル含有化合物をそれぞれ研磨し、さらに二酸化ケイ素
また酸フッ化ケイ素などの絶縁膜に達した時点で研磨を
終了することとなる。理想的なプロセスとしては、1種
類の研磨用組成物のみを使用し、1回の研磨工程で、銅
膜およびタンタル含有化合物膜を研磨により均一に除去
し、さらに絶縁膜に達した時点で確実に研磨を終了させ
るものである。しかしながら、銅とタンタル含有化合物
では、その硬さ、化学的安定性およびその他の性質の違
いにより、加工され易さが異なるため、前述の理想的な
加工プロセスを採用することは困難であり、以下のよう
な2段階、つまり2回に分けた研磨工程が検討されてい
る。
Therefore, in the CMP process of a semiconductor device containing such a copper film and a tantalum-containing compound, the copper film on the outermost layer and the tantalum-containing compound on the barrier layer are polished first, and then silicon dioxide or acid is added. The polishing is terminated when the insulating film such as silicon fluoride is reached. The ideal process is to use only one kind of polishing composition, remove the copper film and the tantalum-containing compound film uniformly by polishing in one polishing step, and make sure that the film reaches the insulating film. Then, the polishing is finished. However, with copper and tantalum-containing compounds, the hardness, chemical stability and other properties are different, so that the processability is different.Therefore, it is difficult to adopt the ideal processing process described above. A polishing process divided into two stages, that is, two times, has been studied.

【0007】まず、1段階目の研磨工程(1研)で、銅
膜を高効率で研磨することができる研磨用組成物を使用
し、タンタル含有化合物膜等をストッパーとして、その
タンタル含有化合物膜に達するまで銅膜を研磨する。こ
の際、銅膜表面にリセス、エロージョンおよびディッシ
ング等の各種表面欠陥を発生させない目的で、タンタル
化合物に達する直前、すなわち銅膜をわずかに残して1
研を終了させる手法が採られることもある。次に、2段
階目の研磨工程(2研)として、主にタンタル含有化合
物膜を高効率で研磨することができる研磨用組成物を使
用し、絶縁膜をストッパーとして、その絶縁膜に達する
まで銅膜を研磨する。
First, in the first polishing step (1st polishing), a polishing composition capable of polishing a copper film with high efficiency is used, and the tantalum-containing compound film is used as a stopper with the tantalum-containing compound film or the like as a stopper. Polish the copper film until it reaches. At this time, in order to prevent various surface defects such as recess, erosion, and dishing from occurring on the surface of the copper film, just before reaching the tantalum compound, that is, 1
A method of terminating the laboratory may be adopted. Next, in the second polishing step (2nd polishing), a polishing composition that can mainly polish a tantalum-containing compound film with high efficiency is used, and the insulating film is used as a stopper until the film reaches the insulating film. Polish the copper film.

【0008】1研で使用される研磨用組成物に要求され
る性能としては、銅膜表面に2研で除去できないような
上記各種表面欠陥(リセス等)を発生させることなく、
銅膜を大きな研磨速度で研磨できることである。
[0008] The performance required for the polishing composition used in the first polishing is such that the above-mentioned various surface defects (recesses and the like) that cannot be removed by the second polishing are generated on the surface of the copper film.
That is, the copper film can be polished at a high polishing rate.

【0009】このような銅膜を研磨する研磨用組成物の
一例として、例えば特開平7−233485号公報(従
来例1)に、アミノ酢酸およびアミド硫酸から選ばれる
少なくとも1種の有機酸と酸化剤と水とを含有する銅系
金属用研磨液およびこの研磨液を使用した半導体装置の
製造方法が開示されている。この研磨液を使用し銅膜を
研磨すると、比較的大きな研磨速度が得られる。これは
銅膜表面の銅原子が酸化剤の作用により銅イオンとな
り、この銅イオンをキレート性化合物が取り込むことに
よって高い研磨速度が得られるものと推察される。
As an example of a polishing composition for polishing such a copper film, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-233485 (conventional example 1) discloses an example of a polishing composition comprising at least one organic acid selected from aminoacetic acid and amidosulfuric acid. A polishing liquid for a copper-based metal containing an agent and water and a method for manufacturing a semiconductor device using the polishing liquid are disclosed. When a copper film is polished using this polishing liquid, a relatively high polishing rate can be obtained. This is presumed that the copper atoms on the surface of the copper film become copper ions by the action of the oxidizing agent, and a high polishing rate can be obtained by incorporating the copper ions into the chelating compound.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発明者
らの実験によれば、上記従来例1の研磨液を使用して銅
膜およびタンタル含有化合物を含む半導体デバイスを研
磨すると、タンタル含有化合物膜の研磨速度に対する銅
膜の研磨速度の比(以下、「選択比」という)が十分で
はなく、また、選択比が高くなるように組成等を調整し
た場合、研磨後の銅膜表面の平滑性が著しく損なわれる
ことがあった。つまり、従来例1の研磨液においては、
選択比および被研磨面の平滑性の点で問題があり、改善
の余地があった。
However, according to experiments by the inventors, when a semiconductor device containing a copper film and a tantalum-containing compound is polished using the polishing liquid of the conventional example 1, the tantalum-containing compound film is polished. When the ratio of the polishing rate of the copper film to the polishing rate (hereinafter, referred to as “selection ratio”) is not sufficient, and when the composition or the like is adjusted so as to increase the selection ratio, the smoothness of the copper film surface after polishing is reduced. It could be significantly impaired. That is, in the polishing liquid of Conventional Example 1,
There is a problem in selectivity and smoothness of the polished surface, and there is room for improvement.

【0011】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、少なくとも銅膜およびタンタル含
有化合物を含む半導体デバイスの製造におけるCMP加
工プロセスにおいて、銅膜に対する研磨速度が大きく、
タンタル含有化合物に対する研磨速度が小さくて高い選
択比を有し、かつ平滑性に優れた被研磨面を得ることが
でき、品質および生産性の向上を図ることのできる研磨
用組成物およびそれを用いた研磨方法を提供することを
目的としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. In a CMP process in the manufacture of a semiconductor device containing at least a copper film and a tantalum-containing compound, the polishing rate for the copper film is high.
A polishing composition which has a low polishing rate with respect to a tantalum-containing compound, has a high selectivity, and can obtain a polished surface excellent in smoothness, and can improve quality and productivity, and a polishing composition using the same. It is an object of the present invention to provide an improved polishing method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る研磨用組成
物は、(a)研磨材と、(b)ヒスチジンおよびその誘
導体またはいずれか1種と、(c)過酸化水素と、
(d)水とを含んでなることを特徴とするものである。
The polishing composition according to the present invention comprises (a) an abrasive, (b) histidine and / or one of its derivatives, (c) hydrogen peroxide,
(D) water.

【0013】本発明に係る研磨用組成物は、(e)防食
剤をさらに含んでなることを特徴とするものである。
The polishing composition according to the present invention is characterized by further comprising (e) an anticorrosive.

【0014】本発明に係る研磨用組成物は、(a)の研
磨材が、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化セリウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、窒化ケイ素、およ
び炭化ケイ素からなる群から選ばれる少なくとも1種類
であることを特徴とするものである。
[0014] In the polishing composition according to the present invention, the polishing material of (a) is at least one selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide, cerium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, silicon nitride, and silicon carbide. It is characterized by being a kind.

【0015】本発明に係る研磨用組成物は、(a)の研
磨材が、フュームドシリカ、コロイダルシリカ、フュー
ムドアルミナおよびコロイダルアルミナからなる群から
選ばれる少なくとも1種類であることを特徴とするもの
である。
The polishing composition according to the present invention is characterized in that the abrasive of (a) is at least one selected from the group consisting of fumed silica, colloidal silica, fumed alumina and colloidal alumina. Things.

【0016】本発明に係る研磨用組成物は、(a)の研
磨材は、その一次粒子径が0.005〜0.3μmの範
囲内で、含有量が組成物に対して5〜200g/リット
ルの範囲内であることを特徴とするものである。
In the polishing composition according to the present invention, the abrasive of (a) has a primary particle diameter in the range of 0.005 to 0.3 μm and a content of 5 to 200 g / g with respect to the composition. It is within the range of liters.

【0017】本発明に係る研磨用組成物は、(b)のヒ
スチジンおよびその誘導体またはいずれか1種の含有量
が、組成物に対して0.02〜0.2mol/リットル
の範囲内であることを特徴とするものである。
In the polishing composition according to the present invention, the content of histidine and / or a derivative thereof (b) is in the range of 0.02 to 0.2 mol / l with respect to the composition. It is characterized by the following.

【0018】本発明に係る研磨用組成物は、(c)の過
酸化水素の含有量が、組成物に対して0.001〜2m
ol/リットルの範囲内であることを特徴とするもので
ある。
In the polishing composition according to the present invention, the content of hydrogen peroxide (c) is 0.001 to 2 m
ol / liter.

【0019】本発明に係る研磨用組成物は、(e)の防
食剤が、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ベ
ンゾイミダゾール、トリアゾールおよびイミダゾールか
らなる群から選ばれる少なくとも1種類であることを特
徴するものである。
The polishing composition according to the present invention is characterized in that the anticorrosive (e) is at least one selected from the group consisting of benzotriazole, tolyltriazole, benzimidazole, triazole and imidazole. is there.

【0020】本発明に係る研磨方法は、前記研磨用組成
物を用いて、基材上に少なくとも銅からなる層とタンタ
ル含有化合物からなる層とを有する半導体デバイスを研
磨することを特徴とする方法である。
A polishing method according to the present invention is characterized in that a semiconductor device having at least a layer made of copper and a layer made of a tantalum-containing compound on a substrate is polished by using the polishing composition. It is.

【0021】以下、本発明をさらに詳細に説明する。な
お、以下の説明は本発明の理解を容易にするためのもの
であり、本発明を限定するものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The following description is for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention.

【0022】<研磨材>本発明に係る研磨用組成物の成
分の1つである研磨材は、CMP加工における機械的研
磨の一翼を担うものであり、被研磨面に形成された脆性
表面を機械的に削り取る作用を有するものである。そし
て、その研磨材としては、二酸化ケイ素、酸化アルミニ
ウム、酸化セリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、
炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群から選ばれる少
なくとも1種類である。
<Abrasive> The abrasive, which is one of the components of the polishing composition according to the present invention, plays a role in mechanical polishing in the CMP process, and removes the brittle surface formed on the surface to be polished. It has an action of mechanically scraping. And as the abrasive, silicon dioxide, aluminum oxide, cerium oxide, titanium oxide, zirconium oxide,
It is at least one selected from the group consisting of silicon carbide and silicon nitride.

【0023】二酸化ケイ素は、コロイダルシリカ、フュ
ームドシリカおよびその他製造法や性状の異なるものが
多種存在する。
As silicon dioxide, there are various types of colloidal silica, fumed silica, and others having different production methods and properties.

【0024】酸化アルミニウムは、α−アルミナ、δ−
アルミナ、θ−アルミナ、κ−アルミナおよびその他形
態的に異なるものがあり、また、製造法からコロイダル
アルミナ、フュームドアルミナと呼ばれるものもある。
Aluminum oxide is α-alumina, δ-
There are alumina, [theta] -alumina, [kappa] -alumina and others which differ in morphology, and there are also those called colloidal alumina and fumed alumina from the production method.

【0025】酸化セリウムは、酸化数から3価のものと
4価のもの、また結晶系から見て六方晶系、等軸晶系お
よび面心立方晶系のものがある。
Cerium oxide includes trivalent and tetravalent cerium oxides in terms of oxidation number, and hexagonal, equiaxed, and face-centered cubic when viewed from the crystal system.

【0026】酸化チタンは、結晶系から見て一酸化チタ
ン、三酸化二チタン、二酸化チタンおよびその他のもの
があり、また、製造法からフュームドチタニアと呼ばれ
るものもある。
Titanium oxide includes titanium monoxide, dititanium trioxide, titanium dioxide and others from the viewpoint of crystal system, and there is also one called fumed titania from the manufacturing method.

【0027】酸化ジルコニウムは、結晶系から見て単斜
晶系、正方晶系および非晶質のものがあり、また、製造
法からフュームドジルコニアと呼ばれるものもある。そ
して、カルシウム、マグネシウムあるいはイットリウム
を固溶させ、結晶内の一部を立方晶系として安定化させ
た、いわゆる部分安定化ジルコニア、さらにはそれら元
素の固溶量を増し全ての結晶を立方晶として完全に安定
化させた、いわゆる完全安定化ジルコニアなどもある。
Zirconium oxide is monoclinic, tetragonal, or amorphous when viewed from the crystal system, and is also called fumed zirconia from the manufacturing method. Then, calcium, magnesium or yttrium are dissolved, and a part of the crystal is stabilized as a cubic crystal system, so-called partially stabilized zirconia. There are also so-called fully stabilized zirconia completely stabilized.

【0028】炭化ケイ素は、α型、β型およびその他形
態的に異なるものがある。
Silicon carbide includes α-type, β-type and other morphologically different types.

【0029】窒化ケイ素は、α−窒化ケイ素、β−窒化
ケイ素、アモルファス窒化ケイ素およびその他形態的に
異なるものがある。
Silicon nitride includes α-silicon nitride, β-silicon nitride, amorphous silicon nitride and other morphologically different ones.

【0030】なお、これらの研磨材は任意に必要に応じ
て組み合わせて用いることができ、その組み合わせ方や
使用する割合は特に限定されない。
These abrasives can be optionally used in combination as needed, and there is no particular limitation on the method of combination and the proportion used.

【0031】また、研磨材においては、研磨用組成物の
保存期間中における研磨材の沈殿を低減させ、かつ被研
磨物に研磨材起因のスクラッチの発生を防止するため
に、粒子径の揃った、しかも粒子径が小さなコロイド状
のものを用いる。つまり、二酸化ケイ素を用いる場合、
フュームドシリカおよびコロイダルシリカまたはいずれ
か1つであり、アルミナを用いる場合は、フュームドア
ルミナおよびコロイダルアルミナまたはいずれいか1つ
である。
The abrasives have a uniform particle diameter in order to reduce the precipitation of the abrasives during the storage period of the polishing composition and to prevent scratches caused by the abrasives on the object to be polished. In addition, a colloidal material having a small particle size is used. In other words, when using silicon dioxide,
It is fumed silica and / or colloidal silica, and when using alumina, it is fumed alumina and / or colloidal alumina.

【0032】そして、研磨材の一次粒子径は、窒素吸着
法(BET法)にて測定された比表面積の値から算出さ
れる一次粒子径を指し、二酸化ケイ素、酸化アルミニウ
ムの場合は、一般に0.005〜0.3μm、好ましく
は0.01〜0.1μmであり、酸化セリウム、酸化ジ
ルコニウム、酸化チタン、窒化ケイ素および炭化ケイ素
の場合は、一般に0.01〜0.3μm、好ましくは
0.03〜0.1μmである。研磨材の一次粒子径が大
きすぎると、機械的研磨力が高くなりすぎて、タンタル
含有化合物膜に対する研磨速度が増加し、研磨時の傷の
発生を招き易くなる。また、一次粒子径が小さすぎる
と、機械的研磨力が低下して、銅膜に対する研磨速度の
低下を招く。なお、BET法にて測定された比表面積の
値から一次粒子径を求める場合は、次の計算式(A)に
よって算出される。
The primary particle diameter of the abrasive refers to the primary particle diameter calculated from the value of the specific surface area measured by the nitrogen adsorption method (BET method). In the case of silicon dioxide or aluminum oxide, it is generally 0. 0.005 to 0.3 μm, preferably 0.01 to 0.1 μm, and in the case of cerium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, silicon nitride and silicon carbide, generally 0.01 to 0.3 μm, preferably 0.1 to 0.3 μm. 03 to 0.1 μm. If the primary particle size of the abrasive is too large, the mechanical polishing power becomes too high, the polishing rate for the tantalum-containing compound film increases, and scratches during polishing tend to occur. On the other hand, if the primary particle diameter is too small, the mechanical polishing power is reduced, and the polishing rate for the copper film is reduced. In addition, when calculating | requiring a primary particle diameter from the value of the specific surface area measured by the BET method, it calculates by the following formula (A).

【0033】D=6/ρ・S ・・・・・(A) ただし、Dは一次粒子径[nm]、ρは研磨材の真密度
[g/cm3 ]、SはBET法により測定される比表面
積[m2 /g]である。
D = 6 / ρ · S (A) where D is the primary particle diameter [nm], ρ is the true density of the abrasive [g / cm 3 ], and S is measured by the BET method. Specific surface area [m 2 / g].

【0034】研磨用組成物中の研磨材の含有量は、組成
物に対して5〜300g/リットル、好ましくは10〜
200g/リットル、さらに好ましくは20〜100g
/リットルである。研磨材の含有量が少なすぎると、機
械的研磨力が低下し、その結果、銅膜に対する研磨速度
の低下を招く。逆に、研磨材の含有量が多すぎると、機
械的研磨力が大きくなり、タンタル含有化合物膜に対す
る研磨速度が大きくなりすぎて、制御が困難になる。
The content of the abrasive in the polishing composition is from 5 to 300 g / l, preferably from 10 to 300 g / l, based on the composition.
200 g / liter, more preferably 20 to 100 g
/ Liter. If the content of the abrasive is too small, the mechanical polishing power is reduced, and as a result, the polishing rate for the copper film is reduced. On the other hand, if the content of the abrasive is too large, the mechanical polishing power becomes large, and the polishing rate for the tantalum-containing compound film becomes too large, making the control difficult.

【0035】<ヒスチジンおよびその誘導体またはいず
れか1種>本発明に係る研磨用組成物の成分の1つであ
るヒスチジンおよびその誘導体またはいずれか1種にお
ける一般的なヒスチジンの構造式を、図1に示す。図1
の構造式から明らかなように、ヒスチジンは1つのアミ
ノ基、1つのカルボキシル基、1つの五員環が存在し、
その五員環内に2つの窒素が置換した構造を持つ。前者
のアミノ基、カルボキシル基が銅に対するキレート作用
を及ぼし銅に対する研磨を促進させる。一方、五員環中
の窒素は、銅表面に吸着し、保護膜形成の一役を担う。
その結果、銅に対するキレートのエッチング効果と、銅
に対する保護膜形成作用が同時に働き、銅膜研磨におい
て最適な作用を及ぼす。なお、ヒスチジンは、図1の構
造式から明らかなように光学異性体が存在し、D−体、
L一体あるいはDL−体のいずれであってもよい。ま
た、ヒスチジンの誘導体の一例を図1に示す。
<Histidine and Derivative or One Histidine> The general formula of histidine and histidine which is one of the components of the polishing composition according to the present invention is shown in FIG. Shown in Figure 1
As is clear from the structural formula, histidine has one amino group, one carboxyl group, and one five-membered ring,
It has a structure in which two nitrogens are substituted in the five-membered ring. The former amino group and carboxyl group exert a chelating effect on copper, and promote polishing of copper. On the other hand, nitrogen in the five-membered ring is adsorbed on the copper surface and plays a role in forming a protective film.
As a result, the effect of the chelate etching on copper and the effect of forming a protective film on copper work at the same time, and exert an optimum effect on polishing of the copper film. In addition, histidine has an optical isomer as is clear from the structural formula of FIG.
Either L-integral or DL-body may be used. FIG. 1 shows an example of a histidine derivative.

【0036】研磨用組成物中のヒスチジンおよびその誘
導体またはいずれか1種の含有量は、組成物に対して
0.03〜0.5mol/リットル、好ましくは0.1
〜0.2mol/リットルである。含有量が過度に少な
いと銅膜に対する研磨速度が小さくなり、逆に過度に多
いと銅膜に対する研磨速度が大きくなりすぎて制御が困
難になったり、研磨後の銅膜表面の平滑性が悪くなる。
The content of histidine and / or its derivative in the polishing composition is from 0.03 to 0.5 mol / l, preferably from 0.1 to 0.5 mol / l, based on the composition.
0.20.2 mol / liter. If the content is excessively small, the polishing rate for the copper film is reduced, and if the content is excessively large, the polishing rate for the copper film is excessively large, making it difficult to control, or the smoothness of the copper film surface after polishing is poor. Become.

【0037】<過酸化水素>本発明に係る研磨用組成物
の成分の1つである過酸化水素は、酸化剤として作用す
るものである。そして、過酸化水素は、銅膜を酸化する
には十分な酸化力を有し、また不純物として金属イオン
を含まないものが容易に入手できるという特徴があっ
て、本発明に係る研磨用組成物には特に適したものであ
る。
<Hydrogen peroxide> Hydrogen peroxide, one of the components of the polishing composition according to the present invention, acts as an oxidizing agent. Hydrogen peroxide has a feature that it has a sufficient oxidizing power to oxidize a copper film, and that it does not contain metal ions as impurities can be easily obtained. It is particularly suitable for

【0038】研磨用組成物中の過酸化水素の含有量は、
組成物に対して0.001〜2mol/リットル、好ま
しくは0.01〜0.1mol/リットルである。過酸
化水素の含有量が過度に少なくても、また逆に過度に多
くても、銅膜に対する研磨速度が小さくなる。
The content of hydrogen peroxide in the polishing composition is as follows:
It is 0.001 to 2 mol / l, preferably 0.01 to 0.1 mol / l, based on the composition. If the content of hydrogen peroxide is too small or too large, the polishing rate for the copper film is reduced.

【0039】<水>本発明に係る研磨用組成物の成分の
1つである水は、上記の各成分が正確にその役割を果た
せるように、不純物を極力減らしたものを使用すること
が好ましい。すなわち、イオン交換樹脂にて不純物イオ
ンを除去し、フィルターを通して懸濁物を除去したもの
または蒸留水を使用することが好ましい。
<Water> It is preferable to use water, which is one of the components of the polishing composition according to the present invention, in which impurities are reduced as much as possible so that each of the above-mentioned components can accurately fulfill its role. . That is, it is preferable to use one obtained by removing impurity ions with an ion exchange resin and removing suspended matter through a filter or distilled water.

【0040】<防食剤>本発明に係る研磨用組成物の成
分の1つである防食剤は、銅膜に対するエッチング作用
を抑制するものであり、研磨においてリセス、ディッシ
ングまたはエロージョン等の表面欠陥の発生による銅膜
の膜減りを抑制するものである。そして、その防食剤と
しては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ベ
ンゾイミダゾール、トリアゾールおよびイミダゾールか
らなる群から選ばれる少なくとも1種類である。
<Anticorrosion Agent> An anticorrosion agent, which is one of the components of the polishing composition according to the present invention, suppresses the etching action on the copper film, and suppresses surface defects such as recess, dishing or erosion during polishing. It is intended to suppress the reduction of the copper film due to the generation. The anticorrosive is at least one selected from the group consisting of benzotriazole, tolyltriazole, benzimidazole, triazole and imidazole.

【0041】研磨用組成物中の防食剤の含有量は、特に
限定されるものではないが、組成物に対して0.000
1〜0.0012mol/リットルが好ましい。なお、
防食剤を添加した場合、研磨速度が低下する場合がある
ので、その種類、含有量の決定に関しては注意が必要で
ある。
The content of the anticorrosive in the polishing composition is not particularly limited, but is 0.000 to the composition.
It is preferably from 1 to 0.0012 mol / liter. In addition,
When an anticorrosive is added, the polishing rate may decrease. Therefore, care must be taken in determining the type and content.

【0042】<研磨用組成物>本発明に係る研磨用組成
物は、上記各成分、すなわち研磨材、ヒスチジンおよび
その誘導体またはいずれか1種および過酸化水素を水に
混合し、溶解または分散させることにより調製する。さ
らに、場合によっては防食剤を添加して混合し調製す
る。この混合、溶解または分散の方法は任意であり、例
えば翼式撹拌機による撹拌または超音波分散を用いても
よい。これらの方法により、可溶性成分は溶解し、不溶
性成分は分散して、組成物は均一な分散液となる。
<Polishing Composition> In the polishing composition according to the present invention, the above-mentioned components, that is, the abrasive, histidine and its derivative or any one thereof, and hydrogen peroxide are mixed with water and dissolved or dispersed. Prepared. Further, if necessary, an anticorrosive is added and mixed. The method of mixing, dissolving or dispersing is arbitrary. For example, stirring by a blade-type stirrer or ultrasonic dispersion may be used. By these methods, the soluble components dissolve and the insoluble components disperse, resulting in a uniform dispersion of the composition.

【0043】また、上記研磨用組成物の調製に際して
は、製品の品質保持や安全化を図る目的、被研磨物の種
類、研磨加工条件およびその他の研磨加工上の必要に応
じて、pHを調整するためにpH調整剤、各種界面活性
剤およびその他を適宜混合してもよい。
In preparing the above polishing composition, the pH is adjusted according to the purpose of maintaining the quality and safety of the product, the type of the object to be polished, the polishing conditions, and other necessary polishing processes. For this purpose, a pH adjuster, various surfactants and others may be appropriately mixed.

【0044】pH調整剤は、研磨用組成物の安定性の向
上、使用安全性の向上または各種法規制への適合のため
に用いられる。そして、本発明に係る研磨用組成物のp
Hを下げるために用いられるpH調整剤としては、塩
酸、硝酸、硫酸、クロロ酢酸、酒石酸、コハク酸、クエ
ン酸、リンゴ酸、マロン酸、各種の脂肪酸、各種のポリ
カルボン酸およびその他が挙げられる。一方、pHを上
げる目的のために用いるものとしては、例えば水酸化カ
リウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、エチレンジア
ミン、ピペラジン、ポリエチレンイミンおよびその他が
挙げられる。また、本発明に係る研磨用組成物のpHに
関しては特に制限されないが、一般にpH3〜10に調
整される。
The pH adjuster is used for improving the stability of the polishing composition, improving the use safety, or complying with various laws and regulations. And p of the polishing composition according to the present invention
PH adjusters used to lower H include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, chloroacetic acid, tartaric acid, succinic acid, citric acid, malic acid, malonic acid, various fatty acids, various polycarboxylic acids and others. . On the other hand, those used for increasing the pH include, for example, potassium hydroxide, sodium hydroxide, ammonia, ethylenediamine, piperazine, polyethyleneimine and others. The pH of the polishing composition according to the present invention is not particularly limited, but is generally adjusted to pH 3 to 10.

【0045】界面活性剤は、研磨材の分散性を高めるた
め、研磨用組成物の表面張力または粘度を調整するため
に用いられる。本発明に係る研磨用組成物に用いられる
界面活性剤としては、分散剤、湿潤剤、増粘剤、消泡
剤、起泡剤、撥水剤およびその他が挙げられる。分散剤
として用いられる界面活性剤は、スルホン酸系、リン酸
系、カルボン酸系または非イオン系のものが挙げられ
る。
The surfactant is used to adjust the surface tension or viscosity of the polishing composition in order to enhance the dispersibility of the abrasive. Examples of the surfactant used in the polishing composition according to the present invention include a dispersant, a wetting agent, a thickener, an antifoaming agent, a foaming agent, a water repellent, and others. Surfactants used as dispersants include sulfonic, phosphoric, carboxylic and nonionic surfactants.

【0046】本発明に係る研磨用組成物は、調製にあた
って各添加物の混合順序や混合方法等は特に限定される
ものではない。
In preparing the polishing composition according to the present invention, the order of mixing and the method of mixing the additives in preparing the polishing composition are not particularly limited.

【0047】また、本発明に係る研磨用組成物は、比較
的高濃度の原液として調製して貯蔵または輸送などを
し、実際の研磨加工時に希釈して使用することもでき
る。前述の濃度範囲は、実際の研磨加工時のものとして
記載したものであり、使用時に希釈する使用方法をとる
場合、貯蔵または輸送などの状態においてはより高濃度
の溶液となることは言うまでもない。また、取り扱い性
の観点から、そのような濃縮された形態で製造されるこ
とが好ましい。
Further, the polishing composition according to the present invention can be prepared as a stock solution having a relatively high concentration, stored or transported, and diluted at the time of actual polishing. The above-mentioned concentration range is described as the value at the time of actual polishing, and it goes without saying that a solution having a higher concentration is obtained in a state such as storage or transportation when a method of dilution at the time of use is employed. In addition, from the viewpoint of handleability, it is preferable to manufacture in such a concentrated form.

【0048】さらに、過酸化水素は、金属イオン、アン
モニウムイオンまたはアミン等と共存させると分解する
性質があるため、研磨加工に使用する直前に研磨用組成
物に添加、混合して使用することが好ましい。この過酸
化水素の分解は、カルボン酸またはアルコール類を混合
することにより抑制することもできる。つまり、前述の
pH調整剤によって、このような効果が得られることも
ある。しかしながら、その分解は保存環境などによって
も影響を受けるため、輸送時の温度変化、応力の発生等
により一部の過酸化水素が分解する可能性がある。従っ
て、過酸化水素の混合は、研磨直前に実施することが好
ましい。
Further, since hydrogen peroxide has a property of decomposing when coexisting with metal ions, ammonium ions or amines, it can be added to and mixed with a polishing composition immediately before use in polishing. preferable. This decomposition of hydrogen peroxide can also be suppressed by mixing carboxylic acids or alcohols. That is, such an effect may be obtained by the above-mentioned pH adjuster. However, the decomposition is also affected by the storage environment and the like, so that a part of hydrogen peroxide may be decomposed due to a change in temperature during transportation, generation of stress, and the like. Therefore, it is preferable to mix hydrogen peroxide immediately before polishing.

【0049】<研磨方法>本発明に係る研磨方法は、上
記各成分、すなわち研磨材、ヒスチジンおよびその誘導
体またはいずれか1種と、過酸化水素と、水と、さらに
場合によっては防食剤とを含有してなる研磨用組成物を
用いて、基材上に少なくとも銅からなる層とタンタル含
有化合物とからなる層を有する半導体デバイスを研磨す
ることを含んでなる。
<Polishing Method> The polishing method according to the present invention comprises the above-mentioned components, that is, an abrasive, histidine and its derivative or any one thereof, hydrogen peroxide, water and, in some cases, an anticorrosive. Polishing a semiconductor device having at least a layer made of copper and a layer made of a tantalum-containing compound on a base material using the polishing composition contained therein.

【0050】この研磨方法は、銅膜に対する研磨速度が
大きく、タンタル含有化合物に対する研磨速度が小さ
く、高い選択比を有し、かつ平滑性が優れた被研磨面を
得ることができる。このような研磨機構は明らかではな
いが、以下のように推察される。
This polishing method has a high polishing rate for a copper film, a low polishing rate for a tantalum-containing compound, a high selectivity, and a surface to be polished with excellent smoothness. Such a polishing mechanism is not clear, but is presumed as follows.

【0051】まず、ヒスチジンおよびその誘導体または
いずれか1種は、研磨中に銅とキレート結合するため、
銅膜に対する研磨能力が大きい。これに対して、従来の
技術に用いられていたグリシンも銅膜に対してキレート
作用を及ぼすが、その作用が強すぎるために、研磨後の
銅膜表面の平滑性が損なわれる。しかしながら、ヒスチ
ジンおよびその誘導体またはいずれか1種は、キレート
効果を現出させるカルボキシル基とアミノ基を有すると
同時に、2個の窒素原子を含むジアゾール基を有する。
このジアゾール基は、キレート効果を調整する作用を有
する一方で、銅膜表面に吸着し、適度な保護作用も有す
る。従って、タンタル含有化合物膜に対する研磨速度を
抑制し、銅膜の高い研磨速度を維持しつつも、研磨後の
銅膜表面の平滑性を損なわないものと考えられる。
First, histidine and its derivative or any one of them is chelated with copper during polishing.
High polishing ability for copper film. On the other hand, glycine used in the prior art also exerts a chelating effect on the copper film, but the effect is too strong, thereby impairing the smoothness of the polished copper film surface. However, histidine and its derivative or any one thereof has a carboxyl group and an amino group that exhibit a chelating effect, and also has a diazole group containing two nitrogen atoms.
The diazole group has a function of adjusting the chelating effect, but is adsorbed on the surface of the copper film and also has an appropriate protective function. Accordingly, it is considered that the polishing rate for the tantalum-containing compound film is suppressed, and the smoothness of the copper film surface after polishing is not impaired, while maintaining the high polishing rate for the copper film.

【0052】また、本発明に係る研磨用組成物におい
て、過酸化水素は酸化作用を及ぼすものと考えられる。
このような作用は一般的なCMP加工において利用され
ているものであるが、本発明においては、前記のヒスチ
ジンおよびその誘導体またはいずれか1種によるキレー
ト効果と過酸化水素の酸化作用との組み合わせにより研
磨が一層効果的に促進される。
In the polishing composition according to the present invention, hydrogen peroxide is considered to exert an oxidizing effect.
Such an action is utilized in general CMP processing. In the present invention, however, a combination of the above-mentioned histidine and its derivative or any one of the chelating effect and the oxidizing action of hydrogen peroxide is used. Polishing is more effectively promoted.

【0053】そして、本発明の特徴であるヒスチジンお
よびその誘導体またはいずれか1種の含有は、この過酸
化水素(酸化剤)との協調において、特に好ましい現象
を現出する。すなわち、通常のキレート剤、例えばグリ
シン、α−アラニンの場合、過酸化水素の増加と共に銅
膜に対する研磨速度が極大を示し、その後更に過酸化水
素を添加すると研磨速度は小さくなる傾向にある。とこ
ろが、ヒスチジンおよびその誘導体またはいずれか1種
の場合、過酸化水素の添加量に対する研磨速度の変化が
殆ど無い。換言すれば、研磨中に多少過酸化水素添加量
がばらついたとしても、研磨速度には殆ど影響されず、
その結果、優れた研磨制御性を示すものと考えられる。
The inclusion of histidine and its derivative or any one of the features of the present invention exhibits a particularly favorable phenomenon in cooperation with this hydrogen peroxide (oxidizing agent). That is, in the case of a normal chelating agent, for example, glycine or α-alanine, the polishing rate for a copper film shows a maximum as the amount of hydrogen peroxide increases, and the polishing rate tends to decrease when hydrogen peroxide is further added. However, in the case of histidine and its derivative or any one of them, there is almost no change in the polishing rate with respect to the amount of hydrogen peroxide added. In other words, even if the amount of hydrogen peroxide added varies somewhat during polishing, the polishing rate is hardly affected,
As a result, it is considered that excellent polishing controllability is exhibited.

【0054】さらに、防食剤を添加することにより、ヒ
スチジンおよびその誘導体またはいずれか1種よりも強
固に銅膜表面に吸着し、銅膜表面を保護する作用を有す
るものと考えられる。このため、銅膜に対するエッチン
グ効果が抑制され、平滑性の優れた表面を得ることがで
きるものと考えられる。
Further, it is considered that the addition of an anticorrosive agent has a function of adsorbing more firmly on the surface of the copper film than histidine and its derivative or any one thereof and protecting the surface of the copper film. Therefore, it is considered that the etching effect on the copper film is suppressed, and a surface having excellent smoothness can be obtained.

【0055】本発明に係る研磨用組成物を使用し、ブラ
ンケットウェーファー(銅またはタンタル含有化合物の
みが成膜されたウェーファー)を研磨した場合、銅膜に
対する研磨速度は、4,000オングストローム/分以
上、研磨条件の最適化などにより5,000オングスト
ローム/分以上となり、一方、タンタル含有化合物膜に
対する研磨速度は、200オングストローム/分以下、
研磨条件の最適化によれば100オングストローム/分
以下となり、大きな研磨速度で銅膜を研磨し、一方で小
さな研磨速度でタンタル化合物を研磨することができ
る。これを選択比で表現すれば、選択比20以上、研磨
条件の最適化により50以上となる。このような高い選
択比により、研磨の終点検出が容易となり、高い歩留ま
りが達成される。つまり、本発明に係る研磨用組成物に
よって、短時間で研磨処理を行うことができるととも
に、品質が向上し、生産量を増やすことができる。
When a polishing composition according to the present invention is used to polish a blanket wafer (a wafer on which only a copper or tantalum-containing compound is formed), the polishing rate for the copper film is 4,000 Å / cm. 5,000 Å / min or more due to optimization of polishing conditions, etc., while the polishing rate for the tantalum-containing compound film is 200 Å / min or less,
According to the optimization of the polishing conditions, the polishing rate is 100 Å / min or less, and the copper film can be polished at a high polishing rate, while the tantalum compound can be polished at a low polishing rate. If this is expressed by a selectivity, the selectivity becomes 20 or more and the polishing condition is optimized to 50 or more. With such a high selectivity, the end point of polishing is easily detected, and a high yield is achieved. In other words, the polishing composition according to the present invention can perform the polishing treatment in a short time, improve the quality, and increase the production amount.

【0056】[0056]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明は
その要旨を越えない限り、以下に説明する実施の形態に
限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to examples. The present invention is not limited to the embodiments described below unless departing from the gist thereof.

【0057】[0057]

【実施例】実施例1〜23および比較例1〜4 <研磨用組成物の内容および調製>研磨材としてコロイ
ダルシリカと、過酸化水素と、ヒスチジンとを、表1に
示す割合で配合されるように水に混合し、実施例1〜2
3および比較例1〜4の各研磨用組成物を調製した。な
お、比較例3,4はヒスチジンに代えてグリシンを混合
したものとした。また、過酸化水素は市販の31%水溶
液を用い、研磨直前に混合した。
Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 4 <Contents and Preparation of Polishing Composition> Colloidal silica, hydrogen peroxide and histidine were mixed as abrasives in the proportions shown in Table 1. Example 1 and 2
3 and each of the polishing compositions of Comparative Examples 1 to 4 were prepared. In Comparative Examples 3 and 4, glycine was mixed instead of histidine. The hydrogen peroxide used was a commercially available 31% aqueous solution and was mixed immediately before polishing.

【0058】[0058]

【表1】 [Table 1]

【0059】<研磨試験>実施例1〜23および比較例
1〜4の各研磨用組成物を用いて、被研磨物の成膜面に
対して下記の条件で研磨を行った。 被研磨物 スパッタリング法で銅膜を10,000オングストロー ム成膜した6インチシリコンウェーファー、および、ス パックリング法でタンタル膜を2,000オングストロ ーム成膜した6インチシリコンウェーファー 研磨機 片面研磨機(定盤径570mm) 研磨パッド ポリウレタン製の積層研磨パッド(ロデール社(米国) 製 IC−1000/Suba400) 研磨加工圧力 490g/cm2 定盤回転数 40rpm 研磨用組成物供給量 50cc/分 研磨時間 銅膜付ウェーファーを装填して1分間 タンタル膜付ウェーファーに代えて1分間
<Polishing Test> Each of the polishing compositions of Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 4 was polished on the film-forming surface of the object to be polished under the following conditions. Object to be polished 6 inch silicon wafer with copper film deposited by 10,000 angstrom by sputtering method, and 6 inch silicon wafer polisher with tantalum film formed by 2,000 angstrom by sputtering method Single-side polishing machine (platen diameter 570 mm) Polishing pad Polyurethane laminated polishing pad (IC-1000 / Suba400, manufactured by Rodale (USA)) Polishing pressure 490 g / cm 2 Platen rotation speed 40 rpm Polishing composition supply 50 cc / Minute Polishing time 1 minute after loading wafer with copper film 1 minute instead of wafer with tantalum film

【0060】研磨加工後、ウェーファーを順次洗浄して
乾燥し、研磨によるウェーファーの膜厚減を49点測定
することにより研磨速度を求めた。また、研磨後の加工
面を光学顕微鏡で観察し、下記の評価基準に基づいて研
磨後の加工面状態の評価を行った。得られた結果は表1
に示す。 ◎:良好。 ○:やや平滑性が損なわれている。 △:一部平滑性が損なわれているが、実用に耐えられ
る。 ×:面に腐食あり、平滑性が劣る。 ××:激しく腐食され、平滑性は実用に耐えないレベ
ル。
After polishing, the wafers were sequentially washed and dried, and the polishing rate was determined by measuring the thickness reduction of the wafers due to polishing at 49 points. Further, the processed surface after polishing was observed with an optical microscope, and the state of the processed surface after polishing was evaluated based on the following evaluation criteria. Table 1 shows the obtained results.
Shown in ◎: good. :: Smoothness is slightly impaired. Δ: Although the smoothness is partially impaired, it can be put to practical use. X: The surface is corroded and the smoothness is poor. XX: Severely corroded, and the smoothness is at a level that cannot withstand practical use.

【0061】表1から明らかなように、ヒスチジンが含
有されていない比較例3,4は、研磨後の加工面が腐食
され平滑性が劣ることが確認されており、必要以上に化
学的研磨されてしまって品質の向上が図れず、高い歩留
まりつまり生産量の増加が得られないことがわかる。ま
た、研磨材の含有量が少なすぎる比較例1およびヒスチ
ジンの含有量が少なすぎる比較例2は、銅膜に対する研
磨速度が小さく短時間で研磨処理できない、つまり生産
量の増加が図れないことがわかる。これに対して、研磨
材、過酸化水素およびヒスチジンが前述した範囲内で含
有された実施例1〜17、特に好ましい範囲内である実
施例3,4、9〜12および15,16は、研磨速度が
4000オングストローム/分以上であり、選択比も5
0以上で、研磨後の加工面も良好であった。つまり、実
施例1〜23はいずれも銅膜に対する研磨速度が大き
く、タンタル膜に対する研磨速度は小さく、かつ選択比
が高いと同時に、研磨後の加工面が平滑性に優れている
ことがわかる。
As is clear from Table 1, it was confirmed that Comparative Examples 3 and 4, which did not contain histidine, were eroded on the worked surface after polishing and had poor smoothness. As a result, it is understood that quality cannot be improved and a high yield, that is, an increase in production amount cannot be obtained. In Comparative Example 1 in which the content of the abrasive was too small and in Comparative Example 2 in which the content of histidine was too small, the polishing rate for the copper film was small and the polishing treatment could not be performed in a short time, that is, the production amount could not be increased. Understand. On the other hand, Examples 1 to 17, in which the abrasive, hydrogen peroxide and histidine were contained within the above-described ranges, and Examples 3, 4, 9 to 12, and 15, 16 which were particularly preferred, were polished. The speed is over 4000 Å / min and the selectivity is 5
When it was 0 or more, the processed surface after polishing was also good. In other words, it can be seen that in all of Examples 1 to 23, the polishing rate for the copper film is high, the polishing rate for the tantalum film is low, the selectivity is high, and the processed surface after polishing is excellent in smoothness.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上のように本発明に係る研磨用組成物
は、(a)研磨材と、(b)ヒスチジンおよびその誘導
体またはいずれか1種と、(c)過酸化水素と、(d)
水とを含んでなるものである。
As described above, the polishing composition of the present invention comprises (a) an abrasive, (b) histidine and / or one of its derivatives, (c) hydrogen peroxide, (d) )
And water.

【0063】これにより、少なくとも銅膜およびタンタ
ル含有化合物膜を含む半導体デバイスのCMP加工プロ
セスにおいて、銅膜を短時間で研磨処理できるととも
に、研磨後の被研磨物の品質の向上が図れ、高い歩留ま
りで半導体デバイスの製造を行うことができる研磨用組
成物が得られる。
Thus, in the CMP process of a semiconductor device including at least a copper film and a tantalum-containing compound film, the copper film can be polished in a short time, and the quality of the object to be polished after polishing can be improved, resulting in a high yield. Thus, a polishing composition capable of producing a semiconductor device can be obtained.

【0064】本発明に係る研磨用組成物は、(e)防食
剤をさらに含んでなるので、銅膜に対するエッチング作
用を抑制することができ、被研磨面の表面欠陥の発生を
防ぐことができる。これにより、平滑性が優れた被研磨
面を得ることができ、品質の向上を図ることがでる研磨
用組成物が得られる。
Since the polishing composition according to the present invention further comprises (e) an anticorrosive, the etching effect on the copper film can be suppressed, and the occurrence of surface defects on the surface to be polished can be prevented. . As a result, a polished surface having excellent smoothness can be obtained, and a polishing composition capable of improving quality can be obtained.

【0065】本発明に係る研磨用組成物は、(a)の研
磨材は、その一次粒子径が0.005〜0.3μmの範
囲内で、含有量が組成物に対して5〜200g/リット
ルの範囲内であるので、タンタル含有化合物膜に対する
機械的研磨を抑えつつ銅膜に対する機械的研磨を短時間
で行うことができる研磨用組成物が得られる。
In the polishing composition according to the present invention, the abrasive of (a) has a primary particle diameter in the range of 0.005 to 0.3 μm and a content of 5 to 200 g /% with respect to the composition. Since it is within the range of 1 liter, a polishing composition capable of performing mechanical polishing on a copper film in a short time while suppressing mechanical polishing on a tantalum-containing compound film can be obtained.

【0066】本発明に係る研磨用組成物は、(b)のヒ
スチジンおよびその誘導体またはいずれか1種の含有量
が、組成物に対して0.02〜0.2mol/リットル
の範囲内であるので、銅に対する研磨を促進しつつ保護
膜形成作用を同時に働かせて最適な研磨作用を及ぼす研
磨用組成物を得ることができる。
In the polishing composition according to the present invention, the content of histidine and / or a derivative thereof (b) is in the range of 0.02 to 0.2 mol / l with respect to the composition. Therefore, it is possible to obtain a polishing composition exhibiting an optimum polishing effect by simultaneously exerting a protective film forming effect while promoting polishing of copper.

【0067】本発明に係る研磨用組成物は、(c)の過
酸化水素の含有量が、組成物に対して0.001〜2m
ol/リットルの範囲内であるので、銅膜に対して最適
な化学的研磨を及ぼすことができ、短時間で研磨を行う
ことができる研磨用組成物が得られる。
The polishing composition according to the present invention has a content of hydrogen peroxide of (c) of 0.001 to 2 m with respect to the composition.
Since the amount is within the range of ol / liter, an optimal chemical polishing can be exerted on the copper film, and a polishing composition capable of performing polishing in a short time can be obtained.

【0068】本発明に係る研磨方法は、前記研磨用組成
物を用いて、基材上に少なくとも銅からなる層とタンタ
ル含有化合物からなる層とを有する半導体デバイスを研
磨する方法であるので、そのCMP加工プロセスにおい
て、銅膜に対する研磨速度が大きく、タンタル含有化合
物に対する研磨速度が小さく、高い選択比を有し、かつ
平滑性が優れた被研磨面を得ることができ、品質の向上
が図れ高い歩留まりで半導体デバイスを製造することが
できる。
The polishing method according to the present invention is a method for polishing a semiconductor device having at least a layer made of copper and a layer made of a tantalum-containing compound on a substrate using the polishing composition. In the CMP process, the polishing rate for the copper film is high, the polishing rate for the tantalum-containing compound is low, the selectivity is high, and the surface to be polished with excellent smoothness can be obtained, and the quality can be improved. Semiconductor devices can be manufactured with a high yield.

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

【図1】ヒスチジンおよびその誘導体の構造式を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing the structural formulas of histidine and its derivatives.

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/306 H01L 21/306 M (72)発明者 北村 忠浩 愛知県西春日井郡西枇杷島町地領2丁目1 番地の1 株式会社フジミインコーポレー テッド内 (72)発明者 酒井 謙児 愛知県西春日井郡西枇杷島町地領2丁目1 番地の1 株式会社フジミインコーポレー テッド内 (72)発明者 伊奈 克芳 愛知県西春日井郡西枇杷島町地領2丁目1 番地の1 株式会社フジミインコーポレー テッド内 Fターム(参考) 3C058 CB01 CB03 CB10 DA02 DA12 DA17 5F043 AA26 BB18 DD16 FF07 GG03 GG10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/306 H01L 21/306 M (72) Inventor Tadahiro Kitamura 2-chome, Nishibiwajima-cho, Nishikasugai-gun, Aichi Prefecture 1 in 1 Fujimi Incorporated Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Sakai 2-1-1, Nishibiwajima-cho, Nishi-Kasugai-gun, Aichi Prefecture 1 in 1 Fujimi Incorporated Co., Ltd. (72) Inventor Katsuyoshi Ina Nishi-Kasugai, Aichi Prefecture 1-2-1, Nishibiwajima-cho, Nishi-Nishi-Biwajima-cho F term in Fujimi Incorporated, Inc. (reference) 3C058 CB01 CB03 CB10 DA02 DA12 DA17 5F043 AA26 BB18 DD16 FF07 GG03 GG10

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)研磨材と、(b)ヒスチジンおよ
びその誘導体またはいずれか1種と、(c)過酸化水素
と、(d)水とを含んでなることを特徴とする研磨用組
成物。
1. A polishing machine comprising: (a) an abrasive, (b) histidine and / or a derivative thereof, (c) hydrogen peroxide, and (d) water. Composition.
【請求項2】 (e)防食剤をさらに含んでなることを
特徴とする請求項1記載の研磨用組成物。
2. The polishing composition according to claim 1, further comprising (e) an anticorrosive.
【請求項3】 前記(a)の研磨材が、二酸化ケイ素、
酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、
酸化チタン、窒化ケイ素、および炭化ケイ素からなる群
から選ばれる少なくとも1種類であることを特徴とする
請求項1または2記載の研磨用組成物。
3. The abrasive material of (a) is silicon dioxide,
Aluminum oxide, cerium oxide, zirconium oxide,
The polishing composition according to claim 1 or 2, wherein the polishing composition is at least one selected from the group consisting of titanium oxide, silicon nitride, and silicon carbide.
【請求項4】 前記(a)の研磨材が、フュームドシリ
カ、コロイダルシリカ、フュームドアルミナおよびコロ
イダルアルミナからなる群から選ばれる少なくとも1種
類であることを特徴とする請求項1または2記載の研磨
用組成物。
4. The method according to claim 1, wherein the abrasive of (a) is at least one selected from the group consisting of fumed silica, colloidal silica, fumed alumina and colloidal alumina. Polishing composition.
【請求項5】 前記(a)の研磨材は、その一次粒子径
が0.005〜0.3μmの範囲内で、含有量が組成物
に対して5〜300g/リットルの範囲内であることを
特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の研磨用組成
物。
5. The abrasive of (a) has a primary particle diameter in the range of 0.005 to 0.3 μm and a content in the range of 5 to 300 g / l with respect to the composition. The polishing composition according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
【請求項6】 前記(b)のヒスチジンおよびその誘導
体またはいずれか1種の含有量が、組成物に対して0.
03〜0.5mol/リットルの範囲内であることを特
徴とする請求項1乃至5のいずれか記載の研磨用組成
物。
6. The histidine of (b) and / or its derivative or the content of any one of the histidine and the histidine may be in a range of from 0.
The polishing composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the polishing composition is in the range of 03 to 0.5 mol / liter.
【請求項7】 前記(c)の過酸化水素の含有量が、組
成物に対して0.001〜2mol/リットルの範囲内
であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか記載
の研磨用組成物。
7. The method according to claim 1, wherein the content of the hydrogen peroxide of (c) is in the range of 0.001 to 2 mol / l with respect to the composition. Polishing composition.
【請求項8】 前記(e)の防食剤が、ベンゾトリアゾ
ール、トリルトリアゾール、ベンゾイミダゾール、トリ
アゾールおよびイミダゾールからなる群から選ばれる少
なくとも1種類であることを特徴する請求項2乃至7の
いずれか記載の研磨用組成物。
8. The anticorrosive of (e) is at least one selected from the group consisting of benzotriazole, tolyltriazole, benzimidazole, triazole and imidazole. Polishing composition.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載の研磨
用組成物を用いて、基材上に少なくとも銅からなる層と
タンタル含有化合物とからなる層を有する半導体デバイ
スを研磨することを特徴とする研磨方法。
9. A method for polishing a semiconductor device having at least a layer made of copper and a layer made of a tantalum-containing compound on a substrate, using the polishing composition according to claim 1. Characteristic polishing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017538285A (en) * 2014-10-21 2017-12-21 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション Cobalt polishing accelerator

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