JP2002161266A - 化学的機械的研磨用スラリー - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タンタル系金属のバリア金属膜上に、銅系金
属の埋め込み配線を形成する場合において、銅系金属膜
の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）時に発生するディッシン
グ及びエロージョンを抑制する。 【解決手段】 少なくとも、研磨砥粒、酸化剤および高
級モノ第１アミンを含有する研磨用スラリーを用いて、
ＣＭＰを行う。
属の埋め込み配線を形成する場合において、銅系金属膜
の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）時に発生するディッシン
グ及びエロージョンを抑制する。 【解決手段】 少なくとも、研磨砥粒、酸化剤および高
級モノ第１アミンを含有する研磨用スラリーを用いて、
ＣＭＰを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に用いられる化学的機械的研磨用スラリーに関し、より
詳しくは、バリア金属膜材料としてタンタル系金属を用
いた埋め込み金属配線の形成に好適な化学的機械的研磨
用スラリーに関する。
に用いられる化学的機械的研磨用スラリーに関し、より
詳しくは、バリア金属膜材料としてタンタル系金属を用
いた埋め込み金属配線の形成に好適な化学的機械的研磨
用スラリーに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、微細化・高密度化が加速するＵＬ
ＳＩ等の半導体集積回路の形成において、銅は、エレク
トロマイグレーション耐性に優れ且つ低抵抗であるた
め、非常に有用な電気的接続材料として着目されてい
る。
ＳＩ等の半導体集積回路の形成において、銅は、エレク
トロマイグレーション耐性に優れ且つ低抵抗であるた
め、非常に有用な電気的接続材料として着目されてい
る。
【０００３】現在、銅を用いた配線の形成は、ドライエ
ッチングによるパターニングが困難である等の問題から
次のようにして形成される。すなわち、絶縁膜に溝や接
続孔等の凹部を形成し、バリア金属膜を形成した後に、
その凹部を埋め込むように銅膜をメッキ法により成膜
し、その後、化学的機械的研磨（以下「ＣＭＰ」とい
う）法によって凹部以外の絶縁膜表面が完全に露出する
まで研磨して表面を平坦化し、凹部に銅が埋め込まれた
埋め込み銅配線やビアプラグ、コンタクトプラグ等の電
気的接続部を形成している。
ッチングによるパターニングが困難である等の問題から
次のようにして形成される。すなわち、絶縁膜に溝や接
続孔等の凹部を形成し、バリア金属膜を形成した後に、
その凹部を埋め込むように銅膜をメッキ法により成膜
し、その後、化学的機械的研磨（以下「ＣＭＰ」とい
う）法によって凹部以外の絶縁膜表面が完全に露出する
まで研磨して表面を平坦化し、凹部に銅が埋め込まれた
埋め込み銅配線やビアプラグ、コンタクトプラグ等の電
気的接続部を形成している。
【０００４】以下、図１を用いて、埋め込み銅配線を形
成する方法について説明する。
成する方法について説明する。
【０００５】まず、半導体素子が形成されたシリコン基
板（図示せず）上に、下層配線（図示せず）を有する絶
縁膜からなる下層配線層１が形成され、図１（ａ）に示
すように、この上にシリコン窒化膜２及びシリコン酸化
膜３をこの順で形成し、次いでシリコン酸化膜３に、配
線パターン形状を有しシリコン窒化膜２に達する凹部を
形成する。
板（図示せず）上に、下層配線（図示せず）を有する絶
縁膜からなる下層配線層１が形成され、図１（ａ）に示
すように、この上にシリコン窒化膜２及びシリコン酸化
膜３をこの順で形成し、次いでシリコン酸化膜３に、配
線パターン形状を有しシリコン窒化膜２に達する凹部を
形成する。
【０００６】次に、図１（ｂ）に示すように、バリア金
属膜４をスパッタリング法により形成する。次いで、こ
の上に、メッキ法により銅膜５を凹部が埋め込まれるよ
うに全面に形成する。
属膜４をスパッタリング法により形成する。次いで、こ
の上に、メッキ法により銅膜５を凹部が埋め込まれるよ
うに全面に形成する。
【０００７】その後、図１（ｃ）に示すように、ＣＭＰ
により銅膜５を研磨して基板表面を平坦化する。続い
て、図１（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜３上の金
属が完全に除去されるまでＣＭＰによる研磨を継続す
る。
により銅膜５を研磨して基板表面を平坦化する。続い
て、図１（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜３上の金
属が完全に除去されるまでＣＭＰによる研磨を継続す
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような埋め込み銅
配線の形成においては、銅の絶縁膜中への拡散防止等の
ために下地膜としてバリア金属膜が形成される。しか
し、バリア金属膜材料としてＴａやＴａＮ等のタンタル
系金属を用いた場合、ＴａやＴａＮは化学的に非常に安
定であるため、従来の研磨用スラリーでは、ＴａやＴａ
Ｎからなるバリア金属膜の研磨速度は、銅膜の研磨速度
に対して小さくなるという問題がある。すなわち、従来
の研磨用スラリーを用いたＣＭＰによって埋め込み銅配
線等の形成を行うと、銅膜とバリア金属膜間の研磨速度
差が大きいため、ディッシングやエロージョンが発生す
る。
配線の形成においては、銅の絶縁膜中への拡散防止等の
ために下地膜としてバリア金属膜が形成される。しか
し、バリア金属膜材料としてＴａやＴａＮ等のタンタル
系金属を用いた場合、ＴａやＴａＮは化学的に非常に安
定であるため、従来の研磨用スラリーでは、ＴａやＴａ
Ｎからなるバリア金属膜の研磨速度は、銅膜の研磨速度
に対して小さくなるという問題がある。すなわち、従来
の研磨用スラリーを用いたＣＭＰによって埋め込み銅配
線等の形成を行うと、銅膜とバリア金属膜間の研磨速度
差が大きいため、ディッシングやエロージョンが発生す
る。
【０００９】ディッシングとは、図２に示すように、凹
部内の銅が過剰に研磨されてしまい、基板上の絶縁膜平
面に対して凹部内の銅膜の中央部が窪んだ状態になるこ
とをいう。従来の研磨用スラリーでは、バリア金属膜の
研磨速度が小さいため、絶縁膜（シリコン酸化膜３）上
のバリア金属膜４を完全に除去するためには研磨時間を
十分にとらなければならない。しかし、バリア金属膜４
の研磨速度に対して銅膜５の研磨速度が大きいため、銅
膜が過剰に研磨されてしまい、その結果、このようなデ
ィッシングが生じる。
部内の銅が過剰に研磨されてしまい、基板上の絶縁膜平
面に対して凹部内の銅膜の中央部が窪んだ状態になるこ
とをいう。従来の研磨用スラリーでは、バリア金属膜の
研磨速度が小さいため、絶縁膜（シリコン酸化膜３）上
のバリア金属膜４を完全に除去するためには研磨時間を
十分にとらなければならない。しかし、バリア金属膜４
の研磨速度に対して銅膜５の研磨速度が大きいため、銅
膜が過剰に研磨されてしまい、その結果、このようなデ
ィッシングが生じる。
【００１０】一方、エロージョンとは、図１（ｄ）に示
すように、配線密集領域の研磨が、配線孤立領域などの
配線密度の低い領域に比べて過剰に研磨が進行し、配線
密集領域の表面が他の領域より窪んでしまう状態をい
う。銅膜５の埋め込み部が多く存在する配線密集領域と
銅膜５の埋め込み部があまり存在しない配線孤立領域と
が無配線領域などによりウェハ内で大きく隔てられてい
る場合、バリア金属膜４やシリコン酸化膜３（絶縁膜）
より銅膜５の研磨が速く進行すると、配線密集領域で
は、配線孤立領域に比べてバリア金属膜４やシリコン酸
化膜３に加わる研磨パッド圧力が相対的に高くなる。そ
の結果、バリア金属膜４露出後のＣＭＰ工程（図１
（ｃ）以降の工程）では、配線密集領域と配線孤立領域
とではＣＭＰによる研磨速度が異なるようになり、配線
密集領域の絶縁膜が過剰に研磨され、エロージョンが発
生する。
すように、配線密集領域の研磨が、配線孤立領域などの
配線密度の低い領域に比べて過剰に研磨が進行し、配線
密集領域の表面が他の領域より窪んでしまう状態をい
う。銅膜５の埋め込み部が多く存在する配線密集領域と
銅膜５の埋め込み部があまり存在しない配線孤立領域と
が無配線領域などによりウェハ内で大きく隔てられてい
る場合、バリア金属膜４やシリコン酸化膜３（絶縁膜）
より銅膜５の研磨が速く進行すると、配線密集領域で
は、配線孤立領域に比べてバリア金属膜４やシリコン酸
化膜３に加わる研磨パッド圧力が相対的に高くなる。そ
の結果、バリア金属膜４露出後のＣＭＰ工程（図１
（ｃ）以降の工程）では、配線密集領域と配線孤立領域
とではＣＭＰによる研磨速度が異なるようになり、配線
密集領域の絶縁膜が過剰に研磨され、エロージョンが発
生する。
【００１１】上述のように半導体装置の電気的接続部の
形成工程において、ディッシングが発生すると、配線抵
抗や接続抵抗が増加したり、また、エレクトロマイグレ
ーションが起きやすくなるため素子の信頼性が低下す
る。また、エロージョンが発生すると、基板表面の平坦
性が悪化し、多層構造においてはより一層顕著となるた
め、配線抵抗の増大やバラツキが発生するという問題が
起きる。
形成工程において、ディッシングが発生すると、配線抵
抗や接続抵抗が増加したり、また、エレクトロマイグレ
ーションが起きやすくなるため素子の信頼性が低下す
る。また、エロージョンが発生すると、基板表面の平坦
性が悪化し、多層構造においてはより一層顕著となるた
め、配線抵抗の増大やバラツキが発生するという問題が
起きる。
【００１２】これらの問題を解決するために、従来、種
々の検討がなされてきた。
々の検討がなされてきた。
【００１３】例えば、特開平８−８３７８０号公報に
は、研磨用スラリーにベンゾトリアゾールあるいはその
誘導体を含有させ、銅の表面に保護膜を形成することに
よって、ＣＭＰ工程におけるディッシングを防止するこ
とが記載されている。
は、研磨用スラリーにベンゾトリアゾールあるいはその
誘導体を含有させ、銅の表面に保護膜を形成することに
よって、ＣＭＰ工程におけるディッシングを防止するこ
とが記載されている。
【００１４】また、特開平１１−２３８７０９号公報に
も同様にトリアゾール化合物によるディッシング防止効
果について記載がある。
も同様にトリアゾール化合物によるディッシング防止効
果について記載がある。
【００１５】更に、特開平１０−１６３１４１号公報に
は、研磨材および水を含んでなる銅膜の研磨用組成物で
あって、さらにこの組成物中に溶存している鉄（ＩＩ
Ｉ）化合物を含んでなることを特徴とする銅膜の研磨用
組成物が開示されており、その実施例として、研磨剤に
コロイダルシリカを用い、鉄（ＩＩＩ）化合物にクエン
酸鉄（ＩＩＩ）や、クエン酸アンモニウム鉄（ＩＩ
Ｉ）、シュウ酸アンモニウム鉄（ＩＩＩ）を用いること
によって、銅膜の研磨速度が向上し、且つディッシング
やスクラッチ等の表面欠陥の発生が抑えられることが記
載されている。
は、研磨材および水を含んでなる銅膜の研磨用組成物で
あって、さらにこの組成物中に溶存している鉄（ＩＩ
Ｉ）化合物を含んでなることを特徴とする銅膜の研磨用
組成物が開示されており、その実施例として、研磨剤に
コロイダルシリカを用い、鉄（ＩＩＩ）化合物にクエン
酸鉄（ＩＩＩ）や、クエン酸アンモニウム鉄（ＩＩ
Ｉ）、シュウ酸アンモニウム鉄（ＩＩＩ）を用いること
によって、銅膜の研磨速度が向上し、且つディッシング
やスクラッチ等の表面欠陥の発生が抑えられることが記
載されている。
【００１６】しかしながら、これらの公報において、タ
ンタル系金属からなるバリア金属膜の研磨や、エロージ
ョンについては記載されていない。
ンタル系金属からなるバリア金属膜の研磨や、エロージ
ョンについては記載されていない。
【００１７】また一方で、研磨用スラリーの性能を向上
するために、アミン系化合物を添加することが検討され
てきた。
するために、アミン系化合物を添加することが検討され
てきた。
【００１８】例えば、特開平１０−４４０４７号公報に
は、その実施例の欄において、アルミナ研磨材、過硫酸
アンモニウム（酸化剤）、及び特定のカルボン酸を含有
する研磨用スラリーを用いてＣＭＰを行うと、配線用の
アルミニウム層とシリコン酸化物との研磨速度の差が大
きくなるとともに、バリア金属膜用のチタン膜の除去速
度を高められることが記載されている。
は、その実施例の欄において、アルミナ研磨材、過硫酸
アンモニウム（酸化剤）、及び特定のカルボン酸を含有
する研磨用スラリーを用いてＣＭＰを行うと、配線用の
アルミニウム層とシリコン酸化物との研磨速度の差が大
きくなるとともに、バリア金属膜用のチタン膜の除去速
度を高められることが記載されている。
【００１９】また、特開平１０−４６１４０号公報に
は、特定のカルボン酸、酸化剤及び水を含有し、アルカ
リとしてアンモニアによりｐＨが５〜９に調整されてな
ることを特徴とする化学的機械研磨用組成物が記載され
ている。
は、特定のカルボン酸、酸化剤及び水を含有し、アルカ
リとしてアンモニアによりｐＨが５〜９に調整されてな
ることを特徴とする化学的機械研磨用組成物が記載され
ている。
【００２０】更に、特開平１１−２１５４６号公報に
は、尿素、金属酸化物研磨材およびシユウ酸アンモニウ
ムを含む化学的機械的研磨用スラリーが開示されてお
り、その実施例として、研磨剤にアルミナ、酸化剤に過
酸化水素、膜生成剤にベンゾトリアゾール、錯生成剤に
酒石酸またはシュウ酸アンモニウムを用いて調製したｐ
Ｈ７．５のスラリーによって、Ｃｕ、Ｔａ及びＰＴＥＯ
Ｓを研磨した例が記載されている。
は、尿素、金属酸化物研磨材およびシユウ酸アンモニウ
ムを含む化学的機械的研磨用スラリーが開示されてお
り、その実施例として、研磨剤にアルミナ、酸化剤に過
酸化水素、膜生成剤にベンゾトリアゾール、錯生成剤に
酒石酸またはシュウ酸アンモニウムを用いて調製したｐ
Ｈ７．５のスラリーによって、Ｃｕ、Ｔａ及びＰＴＥＯ
Ｓを研磨した例が記載されている。
【００２１】加えて、特表２０００−５０１７７１号公
報には、選択的酸化還元化合物としてヒドロキシルアミ
ン化合物やヒドロキシルアミン塩を添加することが記載
されている。また、アンモニウムペルオキシ化合物を添
加することも記載されている。
報には、選択的酸化還元化合物としてヒドロキシルアミ
ン化合物やヒドロキシルアミン塩を添加することが記載
されている。また、アンモニウムペルオキシ化合物を添
加することも記載されている。
【００２２】更には、特開平１１−３０２６３３号公報
には、研磨用スラリーに水溶性アミンを添加することが
記載されており、水溶性アミンとして、ジエタノールア
ミン、トリエタノールアミン、２−アミノエタノール、
アミノエチルエタノールアミン等のアルカノールアミン
類；ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、
テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミ
ン、トリエチレンジアミン等のポリアミン類；ポリエチ
レンイミン等のイミン類が記載されている。
には、研磨用スラリーに水溶性アミンを添加することが
記載されており、水溶性アミンとして、ジエタノールア
ミン、トリエタノールアミン、２−アミノエタノール、
アミノエチルエタノールアミン等のアルカノールアミン
類；ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、
テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミ
ン、トリエチレンジアミン等のポリアミン類；ポリエチ
レンイミン等のイミン類が記載されている。
【００２３】以上に説明したように、これらの公報には
アミン系化合物を使用することが記載されている。しか
しながら、アミン系化合物として、特定の構造を有する
高級モノ第１アミンを使用することは記載されておら
ず、当該公報に記載される研磨用スラリーを用いたとし
ても、埋め込み銅配線部におけるディッシング及びエロ
ージョンを十分抑制できない場合があった。
アミン系化合物を使用することが記載されている。しか
しながら、アミン系化合物として、特定の構造を有する
高級モノ第１アミンを使用することは記載されておら
ず、当該公報に記載される研磨用スラリーを用いたとし
ても、埋め込み銅配線部におけるディッシング及びエロ
ージョンを十分抑制できない場合があった。
【００２４】なお、特開平１１−２０４４７４号公報に
は、研磨用スラリーに有機アミンを添加することが記載
されており、有機アミンとして、メチルアミン、エチル
アミン、イソプロピルアミン等の低級モノ第１アミン；
ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミ
ン等の第２アミン；トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリイソプロピルアミン等の第３アミン；アニリン
等の芳香族アミンが記載されている。しかしながら、当
該公報では、フッ素を含む膜の研磨が念頭とされてお
り、有機アミンは水酸化カリウムの代替として使用さ
れ、有機アミンとして、特に、置換基が高級なモノ第１
アミンを用いることは記載されいない。加えて、高級モ
ノ第１アミンを使用することにより、タンタル系バリア
金属膜の研磨速度を低減し、埋め込み銅配線部において
ディッシングやエロージョンを抑制することを示唆する
記載もない。
は、研磨用スラリーに有機アミンを添加することが記載
されており、有機アミンとして、メチルアミン、エチル
アミン、イソプロピルアミン等の低級モノ第１アミン；
ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミ
ン等の第２アミン；トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリイソプロピルアミン等の第３アミン；アニリン
等の芳香族アミンが記載されている。しかしながら、当
該公報では、フッ素を含む膜の研磨が念頭とされてお
り、有機アミンは水酸化カリウムの代替として使用さ
れ、有機アミンとして、特に、置換基が高級なモノ第１
アミンを用いることは記載されいない。加えて、高級モ
ノ第１アミンを使用することにより、タンタル系バリア
金属膜の研磨速度を低減し、埋め込み銅配線部において
ディッシングやエロージョンを抑制することを示唆する
記載もない。
【００２５】以上の様に、半導体装置の製造において良
好なＣＭＰを実現するために、アミン系化合物を添加す
る提案は多数なされているものの、高級モノ第１アミン
が添加された研磨用スラリーは見受けられない。このた
め、タンタル系バリア金属膜の研磨速度を低減し、埋め
込み銅配線部において、ディッシング及びエロージョン
の両者を十分に抑制できない場合があった。
好なＣＭＰを実現するために、アミン系化合物を添加す
る提案は多数なされているものの、高級モノ第１アミン
が添加された研磨用スラリーは見受けられない。このた
め、タンタル系バリア金属膜の研磨速度を低減し、埋め
込み銅配線部において、ディッシング及びエロージョン
の両者を十分に抑制できない場合があった。
【００２６】そこで本発明の目的は、バリア金属膜とし
てタンタル系金属膜を用いた銅の埋め込み配線の形成に
おいて、ＣＭＰにおけるディッシング及びエロージョン
の両者を抑制し、配線抵抗のバラツキが小さい埋め込み
配線の形成を可能とする化学的機械的研磨用スラリーを
提供することである。
てタンタル系金属膜を用いた銅の埋め込み配線の形成に
おいて、ＣＭＰにおけるディッシング及びエロージョン
の両者を抑制し、配線抵抗のバラツキが小さい埋め込み
配線の形成を可能とする化学的機械的研磨用スラリーを
提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明は、タンタル系金
属膜上に形成された銅系金属膜を研磨するための化学的
機械的研磨用スラリーであって、研磨砥粒、酸化剤およ
び高級モノ第１アミンを含有することを特徴とする化学
的機械的研磨用スラリーに関する。
属膜上に形成された銅系金属膜を研磨するための化学的
機械的研磨用スラリーであって、研磨砥粒、酸化剤およ
び高級モノ第１アミンを含有することを特徴とする化学
的機械的研磨用スラリーに関する。
【００２８】なお、本発明において銅系金属とは銅また
は銅を主成分とする合金を言い、タンタル系金属とはタ
ンタル（Ｔａ）または窒化タンタル（ＴａＮ）を言う。
は銅を主成分とする合金を言い、タンタル系金属とはタ
ンタル（Ｔａ）または窒化タンタル（ＴａＮ）を言う。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について説明する。
について説明する。
【００３０】本発明においては、研磨用スラリーにアミ
ン系化合物として高級モノ第１アミンを添加する。この
様な研磨用スラリーを用いてＣＭＰを行った場合、特に
タンタル系金属膜の研磨速度が低下する。
ン系化合物として高級モノ第１アミンを添加する。この
様な研磨用スラリーを用いてＣＭＰを行った場合、特に
タンタル系金属膜の研磨速度が低下する。
【００３１】即ち、前述の図１（ｂ）に示すように、凹
部が形成された絶縁膜３上にバリア金属膜４を形成し、
この凹部を埋め込むように全面に銅系金属膜５を形成し
た基板表面を、本発明の研磨用スラリーを用いてＣＭＰ
すれば、図３（ａ）に示すように、タンタル系金属から
なるバリア金属膜４が、銅系金属膜の研磨における実質
的な停止膜として機能するため、ディッシング及びエロ
ージョンを防止できる。
部が形成された絶縁膜３上にバリア金属膜４を形成し、
この凹部を埋め込むように全面に銅系金属膜５を形成し
た基板表面を、本発明の研磨用スラリーを用いてＣＭＰ
すれば、図３（ａ）に示すように、タンタル系金属から
なるバリア金属膜４が、銅系金属膜の研磨における実質
的な停止膜として機能するため、ディッシング及びエロ
ージョンを防止できる。
【００３２】なお、タンタル系金属からなるバリア金属
膜４でＣＭＰを停止した後は、研磨用スラリーをタンタ
ル系金属膜の研磨速度が比較的大きい研磨用スラリーに
切替えてＣＭＰを行うことにより、図３（ｂ）に示すよ
うに、ディッシング及びエロージョンが抑制された銅系
金属の埋め込み配線を形成することができる。
膜４でＣＭＰを停止した後は、研磨用スラリーをタンタ
ル系金属膜の研磨速度が比較的大きい研磨用スラリーに
切替えてＣＭＰを行うことにより、図３（ｂ）に示すよ
うに、ディッシング及びエロージョンが抑制された銅系
金属の埋め込み配線を形成することができる。
【００３３】本発明においては、アミン系化合物として
高級モノ第１アミンが使用される。即ち、アミン系化合
物の分子中にはアミノ基が１つだけ存在し、窒素には２
つの水素と１つの高級な置換基が結合している。ここで
高級な置換基とは、アミン系化合が疎水的な相互作用を
形成するに十分な分子量を有する置換基を言う。この様
な高級モノ第１アミンを使用することにより、特に高性
能の研磨用スラリーを作製することができる。
高級モノ第１アミンが使用される。即ち、アミン系化合
物の分子中にはアミノ基が１つだけ存在し、窒素には２
つの水素と１つの高級な置換基が結合している。ここで
高級な置換基とは、アミン系化合が疎水的な相互作用を
形成するに十分な分子量を有する置換基を言う。この様
な高級モノ第１アミンを使用することにより、特に高性
能の研磨用スラリーを作製することができる。
【００３４】この理由は明らかではないが、以下の様に
推察している。
推察している。
【００３５】第１に、窒素に結合している高級置換基は
極性が小さいため、置換基の疎水的な相互作用により、
高級モノ第１アミンは、タンタル系金属の表面で疎水膜
を形成する。この結果、タンタル系金属膜の研磨速度が
低減する。
極性が小さいため、置換基の疎水的な相互作用により、
高級モノ第１アミンは、タンタル系金属の表面で疎水膜
を形成する。この結果、タンタル系金属膜の研磨速度が
低減する。
【００３６】なお、置換基に含まれる炭素数は、高級置
換基の分子量の目安となる。そして、十分な疎水的相互
作用を実現するために、炭素数は４以上が好ましい。特
に、炭素数が３以下の場合と比較して、炭素数が４以上
の場合、タンタル系金属膜の研磨速度の低減が著しい。
一方、高級モノ第１アミンの十分な溶解性を確保するた
めに、炭素数は１０以下が好ましく、８以下がより好ま
しい。
換基の分子量の目安となる。そして、十分な疎水的相互
作用を実現するために、炭素数は４以上が好ましい。特
に、炭素数が３以下の場合と比較して、炭素数が４以上
の場合、タンタル系金属膜の研磨速度の低減が著しい。
一方、高級モノ第１アミンの十分な溶解性を確保するた
めに、炭素数は１０以下が好ましく、８以下がより好ま
しい。
【００３７】加えて、炭素数が４以上であれば、高級モ
ノ第１アミンが研磨用スラリーから揮発することが抑制
されるため好ましい。
ノ第１アミンが研磨用スラリーから揮発することが抑制
されるため好ましい。
【００３８】第２に、第１アミンは、第２アミン及び第
３アミンと比較して溶解性に優れている。このため、高
級な置換基が結合している場合においても十分な溶解性
を実現でき、高級モノ第１アミンの添加量の自由度を向
上できる。また、第１アミンは、タンタル系金属膜と強
く相互作用するため、タンタル系金属膜の研磨速度を十
分低減できる。
３アミンと比較して溶解性に優れている。このため、高
級な置換基が結合している場合においても十分な溶解性
を実現でき、高級モノ第１アミンの添加量の自由度を向
上できる。また、第１アミンは、タンタル系金属膜と強
く相互作用するため、タンタル系金属膜の研磨速度を十
分低減できる。
【００３９】第３に、モノアミンは分子内にアミノ基が
１つしかないため、アミノ基がタンタル系金属膜と相互
作用する場合、タンタル系金属膜の表面には安定な疎水
膜が形成される。この結果、タンタル系金属膜の研磨速
度が大きく低減する。
１つしかないため、アミノ基がタンタル系金属膜と相互
作用する場合、タンタル系金属膜の表面には安定な疎水
膜が形成される。この結果、タンタル系金属膜の研磨速
度が大きく低減する。
【００４０】以上の様な特性を有する高級モノ第１アミ
ンとしては、下記一般式（１）で示されるアルキルアミ
ンを例示することができる； ＣlＨ2l+1−ＮＨ2 （１）。
ンとしては、下記一般式（１）で示されるアルキルアミ
ンを例示することができる； ＣlＨ2l+1−ＮＨ2 （１）。
【００４１】ここで、置換基の十分な疎水性を実現する
ために、ｌは４以上の自然数が好ましく、高級モノ第１
アミンの十分な溶解性を実現するために、ｌは１０以下
の自然数が好ましく、８以下の自然数がより好ましい。
ために、ｌは４以上の自然数が好ましく、高級モノ第１
アミンの十分な溶解性を実現するために、ｌは１０以下
の自然数が好ましく、８以下の自然数がより好ましい。
【００４２】なお、一般式（１）で示される高級モノ第
１アミンとしては、ｎ−ブチルアミン、ｓ−ブチルアミ
ン、ｔ−ブチルアミン、ｎ−ペンチルアミン（ｎ−アミ
ルアミンとも記載する）、イソペンチルアミン、ネオペ
ンチルアミン、ｔ−ペンチルアミン、１−メチルブチル
アミン、ｎ−ヘキシルアミン等を例示することができ
る。
１アミンとしては、ｎ−ブチルアミン、ｓ−ブチルアミ
ン、ｔ−ブチルアミン、ｎ−ペンチルアミン（ｎ−アミ
ルアミンとも記載する）、イソペンチルアミン、ネオペ
ンチルアミン、ｔ−ペンチルアミン、１−メチルブチル
アミン、ｎ−ヘキシルアミン等を例示することができ
る。
【００４３】一方、他の高級モノ第１アミンとして、下
記一般式（２）で示されるアルコキシアルキルアミンを
例示することができる； ＣmＨ2m+1−Ｏ−ＣnＨ2n−ＮＨ2 （２）。
記一般式（２）で示されるアルコキシアルキルアミンを
例示することができる； ＣmＨ2m+1−Ｏ−ＣnＨ2n−ＮＨ2 （２）。
【００４４】ここで、ｍ及びｎは独立に６以下の自然数
であり、置換基の十分な疎水性を実現するために、ｍ及
びｎの和は４以上の自然数が好ましく、高級モノ第１ア
ミンの十分な溶解性を実現するために、ｍ及びｎの和は
１０以下の自然数が好ましく、８以下の自然数がより好
ましい。
であり、置換基の十分な疎水性を実現するために、ｍ及
びｎの和は４以上の自然数が好ましく、高級モノ第１ア
ミンの十分な溶解性を実現するために、ｍ及びｎの和は
１０以下の自然数が好ましく、８以下の自然数がより好
ましい。
【００４５】なお、一般式（２）で示される高級モノ第
１アミンとしては、イソプロポキシ−ｎ−プロピルアミ
ン： （ＣＨ3）2ＣＨＯ（ＣＨ2）3ＮＨ2 （３）、 ｎ−ブトキシ−ｎ−プロピルアミン： ＣＨ3（ＣＨ2）3Ｏ（ＣＨ2）3ＮＨ2 （４） 等を例示することができる。
１アミンとしては、イソプロポキシ−ｎ−プロピルアミ
ン： （ＣＨ3）2ＣＨＯ（ＣＨ2）3ＮＨ2 （３）、 ｎ−ブトキシ−ｎ−プロピルアミン： ＣＨ3（ＣＨ2）3Ｏ（ＣＨ2）3ＮＨ2 （４） 等を例示することができる。
【００４６】以上に説明してきた高級モノ第１アミンは
単独で、又は２種以上を混合して使用することができ、
特に、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミ
ン、プロポキシエチルアミン、プロポキシプロピルアミ
ン及びブトキシプロピルアミンからなる群より選ばれる
１種以上を使用することが好ましい。
単独で、又は２種以上を混合して使用することができ、
特に、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミ
ン、プロポキシエチルアミン、プロポキシプロピルアミ
ン及びブトキシプロピルアミンからなる群より選ばれる
１種以上を使用することが好ましい。
【００４７】中でも、水系溶媒への溶解度が高く、タン
タル系金属膜の研磨速度の低減効果が大きい等の理由か
ら、アミルアミンが好ましい。
タル系金属膜の研磨速度の低減効果が大きい等の理由か
ら、アミルアミンが好ましい。
【００４８】以上で説明した高級モノ第１アミンは、タ
ンタル系金属膜と強く相互作用するものと考えられる。
このため、これらの高級モノ第１アミンは、タンタル系
金属膜の研磨表面と研磨砥粒との間に介在し、研磨表面
の潤滑性を向上させるものと考えられる。結果として、
本発明の研磨用スラリーを用いれば、研磨表面での研磨
砥粒の滑りが大きくなり、研磨砥粒による機械的研磨の
効果が低下するものと考えられる。
ンタル系金属膜と強く相互作用するものと考えられる。
このため、これらの高級モノ第１アミンは、タンタル系
金属膜の研磨表面と研磨砥粒との間に介在し、研磨表面
の潤滑性を向上させるものと考えられる。結果として、
本発明の研磨用スラリーを用いれば、研磨表面での研磨
砥粒の滑りが大きくなり、研磨砥粒による機械的研磨の
効果が低下するものと考えられる。
【００４９】本来、タンタル系金属は化学的に安定であ
るため、タンタル系金属膜のＣＭＰは化学的研磨の寄与
が小さく機械的研磨が支配的である。よって、高級モノ
第１アミンを含有する本発明の研磨用スラリーによれ
ば、タンタル系金属膜の機械的研磨が抑制され、すなわ
ちタンタル系金属膜のＣＭＰ速度が低下する。一方、銅
系金属膜のＣＭＰにおいては、酸化剤による化学的研磨
の寄与が大きいため銅系金属膜の研磨速度が低下しすぎ
ることはない。
るため、タンタル系金属膜のＣＭＰは化学的研磨の寄与
が小さく機械的研磨が支配的である。よって、高級モノ
第１アミンを含有する本発明の研磨用スラリーによれ
ば、タンタル系金属膜の機械的研磨が抑制され、すなわ
ちタンタル系金属膜のＣＭＰ速度が低下する。一方、銅
系金属膜のＣＭＰにおいては、酸化剤による化学的研磨
の寄与が大きいため銅系金属膜の研磨速度が低下しすぎ
ることはない。
【００５０】結果として、本発明の研磨用スラリーによ
れば、タンタル系金属膜の研磨速度を低下させるととも
に、タンタル系金属膜と銅系金属膜の研磨速度差を大き
くすることができる。このため、銅系金属膜の研磨にお
いて、タンタル系金属からなるバリア金属膜は停止膜
（研磨ストッパー）としての機能が増大する。
れば、タンタル系金属膜の研磨速度を低下させるととも
に、タンタル系金属膜と銅系金属膜の研磨速度差を大き
くすることができる。このため、銅系金属膜の研磨にお
いて、タンタル系金属からなるバリア金属膜は停止膜
（研磨ストッパー）としての機能が増大する。
【００５１】なお、高級モノ第１アミンの含有量は、タ
ンタル系金属膜の研磨を抑制する点から、研磨用スラリ
ー全体に対して０．０１質量％以上が好ましく、０．１
質量％以上がより好ましい。また、研磨用スラリーのｐ
Ｈが高くなりすぎることを抑制する点から、５質量％以
下が好ましく、１質量％以下がより好ましい。
ンタル系金属膜の研磨を抑制する点から、研磨用スラリ
ー全体に対して０．０１質量％以上が好ましく、０．１
質量％以上がより好ましい。また、研磨用スラリーのｐ
Ｈが高くなりすぎることを抑制する点から、５質量％以
下が好ましく、１質量％以下がより好ましい。
【００５２】本発明の研磨用スラリーに含有される研磨
材としては、α−アルミナ、θ−アルミナ、γ−アルミ
ナ、ヒュームドアルミナ等のアルミナ系研磨材；ヒュー
ムドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ研磨材；チタ
ニア、ジルコニア、ゲルマニア、セリア、及びこれらの
金属酸化物等の金属系研磨砥粒等を用いることができ、
中でも、アルミナ系研磨材およびシリカ研磨材が好まし
い。
材としては、α−アルミナ、θ−アルミナ、γ−アルミ
ナ、ヒュームドアルミナ等のアルミナ系研磨材；ヒュー
ムドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ研磨材；チタ
ニア、ジルコニア、ゲルマニア、セリア、及びこれらの
金属酸化物等の金属系研磨砥粒等を用いることができ、
中でも、アルミナ系研磨材およびシリカ研磨材が好まし
い。
【００５３】研磨砥粒の含有量は、化学的機械的研磨用
スラリー全体に対して１質量％以上が好ましく、３質量
％以上がより好ましく、上限としては、３０質量％以下
が好ましく、１０質量以下％がより好ましい。研磨用ス
ラリーが２種類以上の研磨砥粒を含有する場合、各研磨
砥粒の含有量の総和は、化学的機械的研磨用スラリー全
体に対して１質量％以上が好ましく、３質量％以上がよ
り好ましく、上限としては、３０質量％以下が好まし
く、１０質量％以下がより好ましい。
スラリー全体に対して１質量％以上が好ましく、３質量
％以上がより好ましく、上限としては、３０質量％以下
が好ましく、１０質量以下％がより好ましい。研磨用ス
ラリーが２種類以上の研磨砥粒を含有する場合、各研磨
砥粒の含有量の総和は、化学的機械的研磨用スラリー全
体に対して１質量％以上が好ましく、３質量％以上がよ
り好ましく、上限としては、３０質量％以下が好まし
く、１０質量％以下がより好ましい。
【００５４】本発明の研磨用スラリーに含有される酸化
剤としては、研磨精度や研磨能率を考慮して、水溶性の
酸化剤から選択して用いることができる。例えば、重金
属イオンのコンタミネーションを起こさないものとし
て、Ｈ2Ｏ2、Ｎａ2Ｏ2、Ｂａ2Ｏ2、（Ｃ6Ｈ5Ｃ）2Ｏ2等
の過酸化物；次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、過塩素酸、硝
酸、オゾン水、過酢酸やニトロベンゼン等の有機過酸化
物等を挙げることができる。なかでも、金属成分を含有
せず、有害な複生成物を発生しない過酸化水素（Ｈ
2Ｏ2）が好ましい。
剤としては、研磨精度や研磨能率を考慮して、水溶性の
酸化剤から選択して用いることができる。例えば、重金
属イオンのコンタミネーションを起こさないものとし
て、Ｈ2Ｏ2、Ｎａ2Ｏ2、Ｂａ2Ｏ2、（Ｃ6Ｈ5Ｃ）2Ｏ2等
の過酸化物；次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、過塩素酸、硝
酸、オゾン水、過酢酸やニトロベンゼン等の有機過酸化
物等を挙げることができる。なかでも、金属成分を含有
せず、有害な複生成物を発生しない過酸化水素（Ｈ
2Ｏ2）が好ましい。
【００５５】酸化剤の添加量は、十分な添加効果を得る
点から、研磨用スラリー全量に対して０．０１質量％以
上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましい。上限
は、ディッシングの抑制や研磨速度を適度な値に調整す
る点から、１５質量％以下が好ましく、１０質量％以下
がより好ましい。なお、過酸化水素のように比較的経時
的に劣化しやすい酸化剤を用いる場合は、所定の濃度の
酸化剤含有溶液と、この酸化剤含有溶液を添加すること
により所定の研磨用スラリーとなるような組成物を別個
に調整しておき、使用直前に両者を混合してもよい。
点から、研磨用スラリー全量に対して０．０１質量％以
上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましい。上限
は、ディッシングの抑制や研磨速度を適度な値に調整す
る点から、１５質量％以下が好ましく、１０質量％以下
がより好ましい。なお、過酸化水素のように比較的経時
的に劣化しやすい酸化剤を用いる場合は、所定の濃度の
酸化剤含有溶液と、この酸化剤含有溶液を添加すること
により所定の研磨用スラリーとなるような組成物を別個
に調整しておき、使用直前に両者を混合してもよい。
【００５６】ＣＭＰで使用される研磨用スラリーには、
酸化剤の酸化を促進し、また安定した研磨を行うため
に、プロトン供与剤としてカルボン酸やアミノ酸等の有
機酸が一般に添加される。
酸化剤の酸化を促進し、また安定した研磨を行うため
に、プロトン供与剤としてカルボン酸やアミノ酸等の有
機酸が一般に添加される。
【００５７】カルボン酸としては、シュウ酸、マロン
酸、酒石酸、リンゴ酸、グルタル酸、クエン酸、マレイ
ン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アク
リル酸、乳酸、コハク酸、ニコチン酸、これらの塩、及
びこれらのカルボン酸の混合物などを挙げることができ
る。
酸、酒石酸、リンゴ酸、グルタル酸、クエン酸、マレイ
ン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アク
リル酸、乳酸、コハク酸、ニコチン酸、これらの塩、及
びこれらのカルボン酸の混合物などを挙げることができ
る。
【００５８】アミノ酸は、純粋な状態で添加される場合
もあれば、塩および水和物の状態で添加される場合もあ
る。例えば、アルギニン、アルギニン塩酸塩、アルギニ
ンピクラート、アルギニンフラビアナート、リシン、リ
シン塩酸塩、リシン二塩酸塩、リシンピクラート、ヒス
チジン、ヒスチジン塩酸塩、ヒスチジン二塩酸塩、グル
タミン酸、グルタミン酸一塩酸塩、グルタミン酸ナトリ
ウム一水和物、グルタミン、グルタチオン、グリシルグ
リシン、アラニン、β−アラニン、γ−アミノ酪酸、ε
−アミノカプロン酸、アスパラギン酸、アスパラギン酸
一水和物、アスパラギン酸カリウム、アスパラギン酸カ
ルシウム三水塩、トリプトファン、スレオニン、グリシ
ン、シスチン、システイン、システイン塩酸塩一水和
物、オキシプロリン、イソロイシン、ロイシン、メチオ
ニン、オルチニン塩酸塩、フェニルアラニン、フェニル
グリシン、プロリン、セリン、チロシン、バリン、これ
らアミノ酸の混合物等を添加することができる。
もあれば、塩および水和物の状態で添加される場合もあ
る。例えば、アルギニン、アルギニン塩酸塩、アルギニ
ンピクラート、アルギニンフラビアナート、リシン、リ
シン塩酸塩、リシン二塩酸塩、リシンピクラート、ヒス
チジン、ヒスチジン塩酸塩、ヒスチジン二塩酸塩、グル
タミン酸、グルタミン酸一塩酸塩、グルタミン酸ナトリ
ウム一水和物、グルタミン、グルタチオン、グリシルグ
リシン、アラニン、β−アラニン、γ−アミノ酪酸、ε
−アミノカプロン酸、アスパラギン酸、アスパラギン酸
一水和物、アスパラギン酸カリウム、アスパラギン酸カ
ルシウム三水塩、トリプトファン、スレオニン、グリシ
ン、シスチン、システイン、システイン塩酸塩一水和
物、オキシプロリン、イソロイシン、ロイシン、メチオ
ニン、オルチニン塩酸塩、フェニルアラニン、フェニル
グリシン、プロリン、セリン、チロシン、バリン、これ
らアミノ酸の混合物等を添加することができる。
【００５９】以上の様な有機酸の含有量は、プロトン供
与剤としての十分な添加効果を得る点から、研磨用スラ
リー全体量に対して０．０１質量％以上が好ましく、
０．０５質量％以上がより好ましい。一方、高級モノ第
１アミンによるタンタル系金属膜の研磨抑制効果が阻害
されないために、５質量％以下が好ましく、３質量％以
下がより好ましい。なお、研磨用スラリーが、複数の有
機酸を含有する場合、上記含有量は、それぞれの有機酸
の含有量の総和を意味する。
与剤としての十分な添加効果を得る点から、研磨用スラ
リー全体量に対して０．０１質量％以上が好ましく、
０．０５質量％以上がより好ましい。一方、高級モノ第
１アミンによるタンタル系金属膜の研磨抑制効果が阻害
されないために、５質量％以下が好ましく、３質量％以
下がより好ましい。なお、研磨用スラリーが、複数の有
機酸を含有する場合、上記含有量は、それぞれの有機酸
の含有量の総和を意味する。
【００６０】本発明の研磨用スラリーのｐＨは、高級モ
ノ第１アミンおよびタンタル系金属膜との十分な相互作
用を実現するために、ｐＨ３以上が好ましく、ｐＨ４以
上がより好ましく、一方、ｐＨ９以下が好ましく、ｐＨ
８以下がより好ましい。
ノ第１アミンおよびタンタル系金属膜との十分な相互作
用を実現するために、ｐＨ３以上が好ましく、ｐＨ４以
上がより好ましく、一方、ｐＨ９以下が好ましく、ｐＨ
８以下がより好ましい。
【００６１】研磨用スラリーのｐＨ調整は、例えば、研
磨用スラリーに、酸またはアルカリを直接添加して行う
ことができる。ｐＨ調整用の酸としては、硝酸、リン
酸、硫酸等を使用することができる。ｐＨ調整用のアル
カリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の
アルカリ金属の水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム等のアルカリ金属の炭酸塩；アンモニア等を使用する
ことができる。
磨用スラリーに、酸またはアルカリを直接添加して行う
ことができる。ｐＨ調整用の酸としては、硝酸、リン
酸、硫酸等を使用することができる。ｐＨ調整用のアル
カリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の
アルカリ金属の水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム等のアルカリ金属の炭酸塩；アンモニア等を使用する
ことができる。
【００６２】本発明の研磨用スラリーには、さらに酸化
防止剤を添加することが好ましい。酸化防止剤の添加に
より、銅系金属膜の研磨速度の調整が容易となり、ま
た、銅系金属膜の表面に被膜を形成することによりディ
ッシングも抑制できる。従って、研磨用スラリーが高級
モノ第１アミンおよび酸化防止剤の両者を含有する場
合、ディッシング及びエロージョンが、より効果的に抑
制される。さらに、研磨用スラリーに高級モノ第１アミ
ンおよび酸化防止剤を添加することにより、タンタル系
金属膜および銅系金属膜の研磨速度をそれぞれ調整する
ことができ、銅系金属膜／タンタル系金属膜の研磨速度
比をより広い範囲で制御可能となる。
防止剤を添加することが好ましい。酸化防止剤の添加に
より、銅系金属膜の研磨速度の調整が容易となり、ま
た、銅系金属膜の表面に被膜を形成することによりディ
ッシングも抑制できる。従って、研磨用スラリーが高級
モノ第１アミンおよび酸化防止剤の両者を含有する場
合、ディッシング及びエロージョンが、より効果的に抑
制される。さらに、研磨用スラリーに高級モノ第１アミ
ンおよび酸化防止剤を添加することにより、タンタル系
金属膜および銅系金属膜の研磨速度をそれぞれ調整する
ことができ、銅系金属膜／タンタル系金属膜の研磨速度
比をより広い範囲で制御可能となる。
【００６３】酸化防止剤としては、例えば、ベンゾトリ
アゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾフロキサ
ン、２，１，３−ベンゾチアゾール、ｏ−フェニレンジ
アミン、ｍ−フェニレンジアミン、カテコール、ｏ−ア
ミノフェノール、２−メルカプトベンゾチアゾール、２
−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトベン
ゾオキサゾール、メラミン、及びこれらの誘導体が挙げ
られる。
アゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾフロキサ
ン、２，１，３−ベンゾチアゾール、ｏ−フェニレンジ
アミン、ｍ−フェニレンジアミン、カテコール、ｏ−ア
ミノフェノール、２−メルカプトベンゾチアゾール、２
−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトベン
ゾオキサゾール、メラミン、及びこれらの誘導体が挙げ
られる。
【００６４】中でも、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリ
アゾール誘導体、１，２，４−トリアゾール及び１，
２，４−トリアゾール誘導体が好ましい。ベンゾトリア
ゾール誘導体としては、そのベンゼン環にヒドロキシル
基、メトキシやエトキシ等のアルコキシ基、アミノ基、
ニトロ基、メチル基やエチル基、ブチル等のアルキル
基、又は、フッ素や塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン置
換基を有する置換ベンゾトリアゾールが挙げられる。ま
た、１，２，４−トリアゾール誘導体としては、その５
員環に上記の置換基を有する置換１，２，４−トリアゾ
ールが挙げられる。
アゾール誘導体、１，２，４−トリアゾール及び１，
２，４−トリアゾール誘導体が好ましい。ベンゾトリア
ゾール誘導体としては、そのベンゼン環にヒドロキシル
基、メトキシやエトキシ等のアルコキシ基、アミノ基、
ニトロ基、メチル基やエチル基、ブチル等のアルキル
基、又は、フッ素や塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン置
換基を有する置換ベンゾトリアゾールが挙げられる。ま
た、１，２，４−トリアゾール誘導体としては、その５
員環に上記の置換基を有する置換１，２，４−トリアゾ
ールが挙げられる。
【００６５】このような酸化防止剤の含有量としては、
十分な添加効果を得る点から、研磨用スラリー全体量に
対して０．０００１質量％以上が好ましく、０．００１
質量％以上がより好ましい。一方、適度な研磨速度に調
整する点からは、５質量％以下が好ましく、２．５質量
％以下がさらに好ましい。
十分な添加効果を得る点から、研磨用スラリー全体量に
対して０．０００１質量％以上が好ましく、０．００１
質量％以上がより好ましい。一方、適度な研磨速度に調
整する点からは、５質量％以下が好ましく、２．５質量
％以下がさらに好ましい。
【００６６】本発明の研磨用スラリーには、その特性を
損なわない範囲内で、広く一般に研磨用スラリーに添加
されている緩衝剤や粘度調整剤などの種々の添加剤を含
有させてもよい。
損なわない範囲内で、広く一般に研磨用スラリーに添加
されている緩衝剤や粘度調整剤などの種々の添加剤を含
有させてもよい。
【００６７】本発明の研磨用スラリーは、タンタル系金
属膜の研磨速度が、好ましくは１０ｎｍ／分以下、より
好ましくは３ｎｍ／分以下となるように組成比を調整す
ることが好ましい。また、本発明の研磨用スラリーは、
銅系金属膜の研磨速度が、好ましくは３００ｎｍ／分以
上、より好ましくは４００ｎｍ／分以上、好ましくは１
５００ｎｍ／分以下、より好ましくは１０００ｎｍ／分
以下となるように組成比を調整することが好ましい。
属膜の研磨速度が、好ましくは１０ｎｍ／分以下、より
好ましくは３ｎｍ／分以下となるように組成比を調整す
ることが好ましい。また、本発明の研磨用スラリーは、
銅系金属膜の研磨速度が、好ましくは３００ｎｍ／分以
上、より好ましくは４００ｎｍ／分以上、好ましくは１
５００ｎｍ／分以下、より好ましくは１０００ｎｍ／分
以下となるように組成比を調整することが好ましい。
【００６８】さらに、銅系金属膜の研磨速度とタンタル
系金属膜の研磨速度の比（Ｃｕ／Ｔａ研磨比）について
は、ウエーハ面内の銅系金属よりなる配線パターンに依
存せず、銅系金属膜の均一なＣＭＰを行う観点から、５
０／１以上が好ましく、１００／１以上がより好まし
い。
系金属膜の研磨速度の比（Ｃｕ／Ｔａ研磨比）について
は、ウエーハ面内の銅系金属よりなる配線パターンに依
存せず、銅系金属膜の均一なＣＭＰを行う観点から、５
０／１以上が好ましく、１００／１以上がより好まし
い。
【００６９】本発明の研磨用スラリーの製造方法として
は、一般的な遊離砥粒の水系研磨スラリー組成物の製造
方法が適用できる。すなわち、水系媒体に研磨粒子を適
量混合し、必要に応じて分散剤を適量混合する。この状
態では、研磨粒子は凝集状態で存在している。そこで、
凝集した研磨粒子を所望の粒径を有する粒子とするた
め、研磨砥粒の分散を実施する。分散工程は、例えば超
音波分散機、ビーズミル分散機、ニーダー分散機、ボー
ルミル分散機などを用いて実施できる。
は、一般的な遊離砥粒の水系研磨スラリー組成物の製造
方法が適用できる。すなわち、水系媒体に研磨粒子を適
量混合し、必要に応じて分散剤を適量混合する。この状
態では、研磨粒子は凝集状態で存在している。そこで、
凝集した研磨粒子を所望の粒径を有する粒子とするた
め、研磨砥粒の分散を実施する。分散工程は、例えば超
音波分散機、ビーズミル分散機、ニーダー分散機、ボー
ルミル分散機などを用いて実施できる。
【００７０】本発明の研磨用スラリーは、タンタル系金
属膜がバリア金属膜として凹部を有する絶縁膜上に形成
され、その上にこの凹部を埋め込むように全面に銅系金
属膜が形成された基板をＣＭＰして、埋め込み配線やビ
アプラグ、コンタクトプラグ等の電気的接続部を形成す
る場合に最も効果的に用いられる。絶縁膜としては、シ
リコン酸化膜、ＢＰＳＧ膜、ＳＯＧ膜等の絶縁膜が挙げ
られる。銅合金としては、銀、金、白金、チタン、タン
グテン又はアルミニウム等の金属を含有する銅を主成分
とする合金を挙げることができる。
属膜がバリア金属膜として凹部を有する絶縁膜上に形成
され、その上にこの凹部を埋め込むように全面に銅系金
属膜が形成された基板をＣＭＰして、埋め込み配線やビ
アプラグ、コンタクトプラグ等の電気的接続部を形成す
る場合に最も効果的に用いられる。絶縁膜としては、シ
リコン酸化膜、ＢＰＳＧ膜、ＳＯＧ膜等の絶縁膜が挙げ
られる。銅合金としては、銀、金、白金、チタン、タン
グテン又はアルミニウム等の金属を含有する銅を主成分
とする合金を挙げることができる。
【００７１】本発明の研磨用スラリーを用いたＣＭＰ
は、一般的なＣＭＰ装置を用いて、例えば次のようにし
て行う。銅系金属膜が成膜されたウエーハは、スピンド
ルのウエーハキャリアに設置される。このウエーハの表
面を、回転プレート（定盤）上に貼り付けられた多孔性
ウレタン等よりなる研磨パッドに接触させ、研磨用スラ
リー供給口から研磨用スラリーを研磨パッド表面に供給
しながら、ウエーハと研磨パッドの両方を回転させて研
磨する。必要により、パッドコンディショナーを研磨パ
ッドの表面に接触させて、研磨パッド表面のコンディシ
ョニングを行う。
は、一般的なＣＭＰ装置を用いて、例えば次のようにし
て行う。銅系金属膜が成膜されたウエーハは、スピンド
ルのウエーハキャリアに設置される。このウエーハの表
面を、回転プレート（定盤）上に貼り付けられた多孔性
ウレタン等よりなる研磨パッドに接触させ、研磨用スラ
リー供給口から研磨用スラリーを研磨パッド表面に供給
しながら、ウエーハと研磨パッドの両方を回転させて研
磨する。必要により、パッドコンディショナーを研磨パ
ッドの表面に接触させて、研磨パッド表面のコンディシ
ョニングを行う。
【００７２】銅系金属膜が除去され、タンタル系金属膜
が露出したことを検出することは、種々の方法により行
うことができる。
が露出したことを検出することは、種々の方法により行
うことができる。
【００７３】そのような方法の第１の例として、銅系金
属膜の研磨速度を予め測定しておき、所定の厚さの銅系
金属膜を除去するに必要な時間を算出し、ＣＭＰ開始後
算出された時間が経過した時点から所定の時間が経過後
に、銅系金属膜のＣＭＰを終了する。
属膜の研磨速度を予め測定しておき、所定の厚さの銅系
金属膜を除去するに必要な時間を算出し、ＣＭＰ開始後
算出された時間が経過した時点から所定の時間が経過後
に、銅系金属膜のＣＭＰを終了する。
【００７４】第２の例として、本発明の研磨用スラリー
を用いる場合、タンタル系金属膜は停止膜として機能す
るため、研磨速度を測定しながらＣＭＰを行い、研磨速
度が急激に低下し始めた時点から所定の時間が経過後
に、ＣＭＰを終了する。
を用いる場合、タンタル系金属膜は停止膜として機能す
るため、研磨速度を測定しながらＣＭＰを行い、研磨速
度が急激に低下し始めた時点から所定の時間が経過後
に、ＣＭＰを終了する。
【００７５】第３の例として、回転プレートの回転軸な
どに回転トルク計を設置しておき、回転軸に掛る回転ト
ルクの変化を測定しながらＣＭＰを行う。そして、銅系
金属膜が除去されタンタル系金属膜が露出したことに伴
う回転トルクの変化を検出した時点から所定の時間が経
過後に、銅系金属膜のＣＭＰを終了する。すなわち、銅
系金属膜を研磨中は、回転トルクは安定しているが、タ
ンタル系金属膜が露出した時点で、回転トルクが減少す
る。従って、回転トルクが減少し始めた時点から所定の
時間が経過後に、ＣＭＰを終了する。
どに回転トルク計を設置しておき、回転軸に掛る回転ト
ルクの変化を測定しながらＣＭＰを行う。そして、銅系
金属膜が除去されタンタル系金属膜が露出したことに伴
う回転トルクの変化を検出した時点から所定の時間が経
過後に、銅系金属膜のＣＭＰを終了する。すなわち、銅
系金属膜を研磨中は、回転トルクは安定しているが、タ
ンタル系金属膜が露出した時点で、回転トルクが減少す
る。従って、回転トルクが減少し始めた時点から所定の
時間が経過後に、ＣＭＰを終了する。
【００７６】第４の例として、基板上の研磨表面に光を
照射し、反射光を測定しながらＣＭＰを行う。すなわ
ち、銅系金属膜からタンタル系金属膜にＣＭＰが進行す
ると、研磨表面に存在する金属が変化するため、反射光
強度が変化する。従って、反射光強度が変化し始めた時
点から所定の時間が経過後に、ＣＭＰを終了する。
照射し、反射光を測定しながらＣＭＰを行う。すなわ
ち、銅系金属膜からタンタル系金属膜にＣＭＰが進行す
ると、研磨表面に存在する金属が変化するため、反射光
強度が変化する。従って、反射光強度が変化し始めた時
点から所定の時間が経過後に、ＣＭＰを終了する。
【００７７】タンタル系金属膜上に形成された銅系金属
膜のＣＭＰにおいて、本発明の研磨用スラリーを用いる
ことにより、タンタル系金属膜の停止膜としての機能が
増大する。このため、過剰な研磨操作を行った場合であ
っても、タンタル系金属膜が露出した時点以降のＣＭＰ
の進行は抑制される。その結果、ディッシング及びエロ
ージョンの発生が抑制されるため、基板表面の平坦性は
良好となり、配線抵抗の増大やバラツキは抑制される。
膜のＣＭＰにおいて、本発明の研磨用スラリーを用いる
ことにより、タンタル系金属膜の停止膜としての機能が
増大する。このため、過剰な研磨操作を行った場合であ
っても、タンタル系金属膜が露出した時点以降のＣＭＰ
の進行は抑制される。その結果、ディッシング及びエロ
ージョンの発生が抑制されるため、基板表面の平坦性は
良好となり、配線抵抗の増大やバラツキは抑制される。
【００７８】銅系金属膜のＣＭＰ終了後は、研磨用スラ
リーを、銅系金属膜の研磨速度が比較的抑えられたスラ
リーに切替え、タンタル系金属膜をＣＭＰする。このよ
うなスラリーとして、高級モノ第１アミンを含有しない
研磨用スラリーを用いることができる。
リーを、銅系金属膜の研磨速度が比較的抑えられたスラ
リーに切替え、タンタル系金属膜をＣＭＰする。このよ
うなスラリーとして、高級モノ第１アミンを含有しない
研磨用スラリーを用いることができる。
【００７９】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。
明する。
【００８０】（ＣＭＰ試験）タンタル膜および銅膜が積
層された基板は、以下のようにして作製した。すなわ
ち、トランジスタ等の半導体素子が形成された６インチ
のウェハ（シリコン基板）上に（図示せず）、下層配線
（図示せず）を有するシリコン酸化膜からなる下層配線
層１を形成し、図１（ａ）に示すように、その上にシリ
コン窒化膜２を形成し、その上に厚さ５００ｎｍ程度の
シリコン酸化膜３を形成し、通常のフォトリソグラフィ
ー工程及び反応性イオンエッチング工程によりシリコン
酸化膜３をパターンニングして幅０．２３〜１０μｍ、
深さ５００ｎｍの配線用溝及び接続孔を形成した。次い
で、図１（ｂ）に示すように、スパッタリング法により
厚さ５０ｎｍのＴａ膜４を形成し、引き続きスパッタリ
ング法により５０ｎｍ程度Ｃｕ膜を形成後、メッキ法に
より８００ｎｍ程度銅膜５を形成した。
層された基板は、以下のようにして作製した。すなわ
ち、トランジスタ等の半導体素子が形成された６インチ
のウェハ（シリコン基板）上に（図示せず）、下層配線
（図示せず）を有するシリコン酸化膜からなる下層配線
層１を形成し、図１（ａ）に示すように、その上にシリ
コン窒化膜２を形成し、その上に厚さ５００ｎｍ程度の
シリコン酸化膜３を形成し、通常のフォトリソグラフィ
ー工程及び反応性イオンエッチング工程によりシリコン
酸化膜３をパターンニングして幅０．２３〜１０μｍ、
深さ５００ｎｍの配線用溝及び接続孔を形成した。次い
で、図１（ｂ）に示すように、スパッタリング法により
厚さ５０ｎｍのＴａ膜４を形成し、引き続きスパッタリ
ング法により５０ｎｍ程度Ｃｕ膜を形成後、メッキ法に
より８００ｎｍ程度銅膜５を形成した。
【００８１】ＣＭＰは、スピードファム・アイペック社
製ＳＨ−２４型を使用して行った。研磨機の定盤には研
磨パッド（ロデール・ニッタ社製ＩＣ １４００）を張
り付けて使用した。研磨条件は、研磨荷重（研磨パッド
の接触圧力）：２７．６ｋＰａ、定盤回転数：５５ｒｐ
ｍ、キャリア回転数：５５ｒｐｍ、スラリー研磨液供給
量：１００ｍｌ／分とした。
製ＳＨ−２４型を使用して行った。研磨機の定盤には研
磨パッド（ロデール・ニッタ社製ＩＣ １４００）を張
り付けて使用した。研磨条件は、研磨荷重（研磨パッド
の接触圧力）：２７．６ｋＰａ、定盤回転数：５５ｒｐ
ｍ、キャリア回転数：５５ｒｐｍ、スラリー研磨液供給
量：１００ｍｌ／分とした。
【００８２】タンタル膜および銅膜の研磨速度は以下の
ように測定した。ウエーハ上に一定間隔に並んだ４本の
針状電極を直線上に置き、外側の２探針間に一定電流を
流し、内側の２探針間に生じる電位差を測定して抵抗
（Ｒ'）を求め、更に補正係数ＲＣＦ（Ｒｅｓｉｓｔｉ
ｖｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ）を乗
じて表面抵抗率（ρｓ'）を求めた。また厚みがＴ（ｎ
ｍ）と既知であるウエーハ膜の表面抵抗率（ρｓ）を求
めた。ここで表面抵抗率は、厚みに反比例するため、表
面抵抗率がρｓ'の時の厚みをｄとするとｄ（ｎｍ）＝
（ρｓ×Ｔ）／ρｓ'が成り立ち、これより厚みｄを算
出することができ、更に研磨前後の膜厚変化量を研磨時
間で割ることにより研磨速度を算出した。表面抵抗率の
測定には、三菱化学社製四探針抵抗測定器（Ｌｏｒｅｓ
ｔａ−ＧＰ）を用いた。
ように測定した。ウエーハ上に一定間隔に並んだ４本の
針状電極を直線上に置き、外側の２探針間に一定電流を
流し、内側の２探針間に生じる電位差を測定して抵抗
（Ｒ'）を求め、更に補正係数ＲＣＦ（Ｒｅｓｉｓｔｉ
ｖｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ）を乗
じて表面抵抗率（ρｓ'）を求めた。また厚みがＴ（ｎ
ｍ）と既知であるウエーハ膜の表面抵抗率（ρｓ）を求
めた。ここで表面抵抗率は、厚みに反比例するため、表
面抵抗率がρｓ'の時の厚みをｄとするとｄ（ｎｍ）＝
（ρｓ×Ｔ）／ρｓ'が成り立ち、これより厚みｄを算
出することができ、更に研磨前後の膜厚変化量を研磨時
間で割ることにより研磨速度を算出した。表面抵抗率の
測定には、三菱化学社製四探針抵抗測定器（Ｌｏｒｅｓ
ｔａ−ＧＰ）を用いた。
【００８３】（実施例１〜６）８質量％の住友化学工業
社製θアルミナ（ＡＫＰ−Ｇ００８）と、７質量％の関
東化学社製Ｈ2Ｏ2と、０．１〜５質量％の関東化学社製
ｎ−アミルアミンとを含有し、硝酸によりｐＨが７．０
に調整された研磨用スラリーを作製した。なお、Ｈ2Ｏ2
はＣＭＰ直前に添加した。
社製θアルミナ（ＡＫＰ−Ｇ００８）と、７質量％の関
東化学社製Ｈ2Ｏ2と、０．１〜５質量％の関東化学社製
ｎ−アミルアミンとを含有し、硝酸によりｐＨが７．０
に調整された研磨用スラリーを作製した。なお、Ｈ2Ｏ2
はＣＭＰ直前に添加した。
【００８４】また、比較例１として、ｎ−アミルアミン
を添加しないこと以外は実施例１〜６と同様にして研磨
用スラリーを調製した。
を添加しないこと以外は実施例１〜６と同様にして研磨
用スラリーを調製した。
【００８５】これらの研磨用スラリーを用いてＣＭＰ試
験を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなとお
り、ｎ−アミルアミンを添加することにより、タンタル
膜の研磨速度を低下できた。さらに、研磨後の基板の状
態を段差計により分析し、併せて基板の断面をＳＥＭに
より観察したところ、ディッシング及びエロージョンが
抑制されていることが分かった。
験を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなとお
り、ｎ−アミルアミンを添加することにより、タンタル
膜の研磨速度を低下できた。さらに、研磨後の基板の状
態を段差計により分析し、併せて基板の断面をＳＥＭに
より観察したところ、ディッシング及びエロージョンが
抑制されていることが分かった。
【００８６】以上より、実施例１〜６に示す研磨用スラ
リーを用いて銅膜を研磨した場合、下地のタンタル膜が
停止膜として機能することが分かった。
リーを用いて銅膜を研磨した場合、下地のタンタル膜が
停止膜として機能することが分かった。
【００８７】（実施例７及び８）高級モノ第１アミンと
してｎ−アミルアミンの代わりに、東京化成工業製ｎ−
ブチルアミン（実施例７）又は東京化成工業製ｎ−ヘキ
シルアミン（実施例８）を使用した以外は、実施例４と
同様にして研磨用スラリーを調製した。
してｎ−アミルアミンの代わりに、東京化成工業製ｎ−
ブチルアミン（実施例７）又は東京化成工業製ｎ−ヘキ
シルアミン（実施例８）を使用した以外は、実施例４と
同様にして研磨用スラリーを調製した。
【００８８】また、比較例２として、ｎ−アミルアミン
の代わりに、東京化成工業製ｎ−プロピルアミンを添加
したこと以外は実施例４と同様にして研磨用スラリーを
調製した。
の代わりに、東京化成工業製ｎ−プロピルアミンを添加
したこと以外は実施例４と同様にして研磨用スラリーを
調製した。
【００８９】これらの研磨用スラリーを用いてＣＭＰ試
験を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなとお
り、ｎ−アミルアミン以外のモノ第１アミンを用いた場
合もタンタル膜の研磨速度を低下でき、ｎ−プロピルア
ミンの場合と比較して、ｎ−ブチルアミン及びｎ−ヘキ
シルアミンの場合、特に研磨速度が低下した。更に、研
磨後の基板の状態を段差計により分析し、併せて基板の
断面をＳＥＭにより観察したところ、ディッシング及び
エロージョンが抑制されていることが分かった。
験を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなとお
り、ｎ−アミルアミン以外のモノ第１アミンを用いた場
合もタンタル膜の研磨速度を低下でき、ｎ−プロピルア
ミンの場合と比較して、ｎ−ブチルアミン及びｎ−ヘキ
シルアミンの場合、特に研磨速度が低下した。更に、研
磨後の基板の状態を段差計により分析し、併せて基板の
断面をＳＥＭにより観察したところ、ディッシング及び
エロージョンが抑制されていることが分かった。
【００９０】（実施例９及び１０）アルキルアミンの代
わりに、アルコキシアルキルアミンとして、東京化成工
業製イソプロポキシ−ｎ−プロピルアミン（実施例９）
又は東京化成工業製ｎ−ブトキシ−ｎ−プロピルアミン
（実施例１０）を使用した以外は、実施例４と同様にし
て研磨用スラリーを調製した。
わりに、アルコキシアルキルアミンとして、東京化成工
業製イソプロポキシ−ｎ−プロピルアミン（実施例９）
又は東京化成工業製ｎ−ブトキシ−ｎ−プロピルアミン
（実施例１０）を使用した以外は、実施例４と同様にし
て研磨用スラリーを調製した。
【００９１】これらの研磨用スラリーを用いてＣＭＰ試
験を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなとお
り、アルコキシアルキルアミンを用いた場合もタンタル
膜の研磨速度を低下できた。更に、研磨後の基板の状態
を段差計により分析し、併せて基板の断面をＳＥＭによ
り観察したところ、ディッシング及びエロージョンが抑
制されていることが分かった。
験を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなとお
り、アルコキシアルキルアミンを用いた場合もタンタル
膜の研磨速度を低下できた。更に、研磨後の基板の状態
を段差計により分析し、併せて基板の断面をＳＥＭによ
り観察したところ、ディッシング及びエロージョンが抑
制されていることが分かった。
【００９２】（実施例１１〜１３）有機酸として、グリ
シン（実施例１１）、クエン酸（実施例１２）又はリン
ゴ酸（実施例１３）を添加し、必要に応じてＫＯＨによ
りｐＨを７．０に調整した以外は、実施例４と同様にし
て研磨用スラリーを調製した。
シン（実施例１１）、クエン酸（実施例１２）又はリン
ゴ酸（実施例１３）を添加し、必要に応じてＫＯＨによ
りｐＨを７．０に調整した以外は、実施例４と同様にし
て研磨用スラリーを調製した。
【００９３】これらの研磨用スラリーを用いてＣＭＰ試
験を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなとお
り、有機酸を添加した場合においても、ｎ−アミルアミ
ンを添加することにより、タンタル膜の研磨速度を低下
できた。更に、研磨後の基板の状態を段差計により分析
し、併せて基板の断面をＳＥＭにより観察したところ、
ディッシング及びエロージョンが抑制されていることが
分かった。
験を行った。結果を表１に示す。表１から明らかなとお
り、有機酸を添加した場合においても、ｎ−アミルアミ
ンを添加することにより、タンタル膜の研磨速度を低下
できた。更に、研磨後の基板の状態を段差計により分析
し、併せて基板の断面をＳＥＭにより観察したところ、
ディッシング及びエロージョンが抑制されていることが
分かった。
【００９４】（実施例１４）研磨砥粒としてアルミナの
代わりに、トクヤマ社製ヒュームドシリカＱＳ−９を使
用した以外は、実施例１２と同様にして研磨用スラリー
を調製した。
代わりに、トクヤマ社製ヒュームドシリカＱＳ−９を使
用した以外は、実施例１２と同様にして研磨用スラリー
を調製した。
【００９５】なお、比較例３として、ｎ−アミルアミン
を含まない以外は、実施例１４と同様にして研磨用スラ
リーを調製した。
を含まない以外は、実施例１４と同様にして研磨用スラ
リーを調製した。
【００９６】これらの研磨用スラリーを用いてＣＭＰ試
験を行った。結果を表１に示す。表１より明らかなとお
り、研磨砥粒がシリカの場合も、ｎ−アミルアミンを添
加することにより、タンタル膜の研磨速度を低下できる
ことが分かった。更に、研磨後の基板の状態を段差計に
より分析し、併せて基板の断面をＳＥＭにより観察した
ところ、ディッシング及びエロージョンが抑制されてい
ることが分かった。
験を行った。結果を表１に示す。表１より明らかなとお
り、研磨砥粒がシリカの場合も、ｎ−アミルアミンを添
加することにより、タンタル膜の研磨速度を低下できる
ことが分かった。更に、研磨後の基板の状態を段差計に
より分析し、併せて基板の断面をＳＥＭにより観察した
ところ、ディッシング及びエロージョンが抑制されてい
ることが分かった。
【００９７】
【表１】
【００９８】（実施例１５）有機酸として１．０質量％
のグリシンと、酸化防止剤として０．０１質量％のベン
ゾトリアゾールとを添加した以外は、実施例３と同様に
して研磨用スラリーを調製した。
のグリシンと、酸化防止剤として０．０１質量％のベン
ゾトリアゾールとを添加した以外は、実施例３と同様に
して研磨用スラリーを調製した。
【００９９】なお、比較例４として、ｎ−アミルアミン
を添加しないこと以外は、実施例１５と同様にして研磨
用スラリーを調製した。
を添加しないこと以外は、実施例１５と同様にして研磨
用スラリーを調製した。
【０１００】これらの研磨用スラリーを用いてＣＭＰ試
験を行った。結果を表２に示す。表２から明らかなとお
り、ベンゾトリアゾールを添加した場合においても、ｎ
−アミルアミンを添加することにより、タンタル膜の研
磨速度を低下できた。また、タンタル膜の研磨速度に対
する銅膜の研磨速度の比を向上できた。すなわち、ｎ−
アミルアミンを添加することにより、銅膜の研磨選択性
が向上することが判った。更に、研磨後の基板の状態を
段差計により分析し、併せて基板の断面をＳＥＭにより
観察したところ、ディッシング及びエロージョンが抑制
されていることが分かった。
験を行った。結果を表２に示す。表２から明らかなとお
り、ベンゾトリアゾールを添加した場合においても、ｎ
−アミルアミンを添加することにより、タンタル膜の研
磨速度を低下できた。また、タンタル膜の研磨速度に対
する銅膜の研磨速度の比を向上できた。すなわち、ｎ−
アミルアミンを添加することにより、銅膜の研磨選択性
が向上することが判った。更に、研磨後の基板の状態を
段差計により分析し、併せて基板の断面をＳＥＭにより
観察したところ、ディッシング及びエロージョンが抑制
されていることが分かった。
【０１０１】
【表２】
【０１０２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
研磨用スラリーによれば、タンタル系金属膜の研磨速度
を低下させることができ、銅系金属膜に対する研磨速度
差を大きくすることができるため、銅系金属膜の研磨に
おけるタンタル系金属膜の停止膜（研磨ストッパー）と
して機能が増大する。その結果、タンタル系金属をバリ
ア金属膜とする銅系金属の埋め込み配線の形成におい
て、ＣＭＰによるディッシング及びエロージョンが抑制
され、配線抵抗のバラツキの抑えられた銅系金属の埋め
込み配線を形成することができる。
研磨用スラリーによれば、タンタル系金属膜の研磨速度
を低下させることができ、銅系金属膜に対する研磨速度
差を大きくすることができるため、銅系金属膜の研磨に
おけるタンタル系金属膜の停止膜（研磨ストッパー）と
して機能が増大する。その結果、タンタル系金属をバリ
ア金属膜とする銅系金属の埋め込み配線の形成におい
て、ＣＭＰによるディッシング及びエロージョンが抑制
され、配線抵抗のバラツキの抑えられた銅系金属の埋め
込み配線を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の埋め込み銅配線の形成方法を説明するた
めの工程断面図である。
めの工程断面図である。
【図２】従来の化学的機械的研磨用スラリーを用いて銅
配線を形成した場合の配線部の断面の形状を示す図であ
る。
配線を形成した場合の配線部の断面の形状を示す図であ
る。
【図３】本発明の研磨用スラリーを用いて埋め込み銅配
線を形成する方法を説明するための工程断面図である。
線を形成する方法を説明するための工程断面図である。
１ 下層配線層 ２ シリコン窒化膜 ３ シリコン酸化膜 ４ バリア金属膜 ５ 銅膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｍ (72)発明者 和氣 智子 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 板倉 哲之 東京都台東区台東一丁目五番一号 東京磁 気印刷株式会社内 (72)発明者 櫻井 伸 東京都台東区台東一丁目五番一号 東京磁 気印刷株式会社内 (72)発明者 青柳 健一 東京都台東区台東一丁目五番一号 東京磁 気印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 CB02 CB10 DA02 DA12 DA17 5F043 AA22 AA27 DD16 GG10
Claims (7)
- 【請求項１】 タンタル系金属膜上に形成された銅系金
属膜を研磨するための化学的機械的研磨用スラリーであ
って、研磨砥粒、酸化剤および高級モノ第１アミンを含
有することを特徴とする化学的機械的研磨用スラリー。 - 【請求項２】 前記高級モノ第１アミンは、下記一般式
（１）で示されるアルキルアミンであることを特徴とす
る請求項１記載の化学的機械的研磨用スラリー。 ＣlＨ2l+1−ＮＨ2 （１） （式中、ｌは４以上１０以下の自然数である。） - 【請求項３】 前記高級モノ第１アミンは、下記一般式
（２）で示されるアルコキシアルキルアミンであること
を特徴とする請求項１記載の化学的機械的研磨用スラリ
ー。 ＣmＨ2m+1−Ｏ−ＣnＨ2n−ＮＨ2 （２）
（式中、ｍ及びｎは独立に６以下の自然数であり、ｍ及
びｎの和は４以上１０以下の自然数である。） - 【請求項４】 前記高級モノ第１アミンとして、ブチル
アミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、プロポキシ
エチルアミン、プロポキシプロピルアミン及びブトキシ
プロピルアミンからなる群より選ばれる１種以上を含有
することを特徴とする請求項１記載の化学的機械的研磨
用スラリー。 - 【請求項５】 前記高級モノ第１アミンの含有量は、化
学的機械的研磨用スラリー全体に対して０．０１質量％
以上５質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至
４いずれかに記載の化学的機械的研磨用スラリー。 - 【請求項６】 化学的機械的研磨用スラリー全体に対し
て、０．０１質量％以上５質量％以下の有機酸を含有す
ることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の化
学的機械的研磨用スラリー。 - 【請求項７】 ｐＨが３以上９以下であることを特徴と
する請求項１乃至６いずれかに記載の化学的機械的研磨
用スラリー。
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