JP2002176015A - Polishing liquid for metal and polishing method - Google Patents

Polishing liquid for metal and polishing method

Info

Publication number
JP2002176015A
JP2002176015A JP2001316954A JP2001316954A JP2002176015A JP 2002176015 A JP2002176015 A JP 2002176015A JP 2001316954 A JP2001316954 A JP 2001316954A JP 2001316954 A JP2001316954 A JP 2001316954A JP 2002176015 A JP2002176015 A JP 2002176015A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
metal
copper
acid
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001316954A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Kurata
靖 倉田
Yasuo Kamigata
康雄 上方
Takeshi Uchida
剛 内田
Hiroki Terasaki
裕樹 寺崎
Akiko Igarashi
明子 五十嵐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP2001316954A priority Critical patent/JP2002176015A/en
Publication of JP2002176015A publication Critical patent/JP2002176015A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal polishing liquid capable of forming an embedding pattern of a metal film having high reliability and to provide a method for polishing by using the liquid, by providing a high polishing speed ratio of a base barrier layer to an insulating film layer and by making the plane highly uniform and flat. SOLUTION: The polishing liquid comprises a metal oxidizer, an oxide metal solubilizer, a protective film forming agent, a water soluble polymer and water. The liquid has a polishing speed ratio (metal barrier layer) of the metal to its barrier layer of 10 or more, and a polishing speed ratio of the metal to the insulating film layer (metal/insulating film layer) of 100 or more to be used.

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、特に半導体デバイ
スの配線工程における金属用研磨液及びそれを用いた研
磨方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing liquid for a metal in a wiring step of a semiconductor device and a polishing method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路(LSI)の高集
積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術が開発され
ている。化学機械研磨(CMP)法もその一つであり、
LSI製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶
縁膜の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み配線形成にお
いて頻繁に利用される技術である。この技術は、例えば
米国特許第4944836号に開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a new fine processing technology has been developed in accordance with high integration and high performance of a semiconductor integrated circuit (LSI). Chemical mechanical polishing (CMP) is one of them.
This is a technique that is frequently used in flattening an interlayer insulating film, forming a metal plug, and forming an embedded wiring in an LSI manufacturing process, particularly in a multilayer wiring forming process. This technique is disclosed, for example, in US Pat. No. 4,944,836.

【0003】また、最近はLSIを高性能化するため
に、配線材料として銅合金の利用が試みられている。し
かし、銅合金は従来のアルミニウム合金配線の形成で頻
繁に用いられたドライエッチング法による微細加工が困
難である。そこで、あらかじめ溝を形成してある絶縁膜
上に銅合金薄膜を堆積して埋め込み、溝部以外の銅合金
薄膜をCMPにより除去して埋め込み配線を形成する、
いわゆるダマシン法が主に採用されている。この技術
は、例えば特開平2−278822号公報に開示されて
いる。
Recently, use of a copper alloy as a wiring material has been attempted in order to improve the performance of an LSI. However, it is difficult to finely process a copper alloy by a dry etching method frequently used in forming a conventional aluminum alloy wiring. Therefore, a copper alloy thin film is deposited and buried on an insulating film in which a groove is formed in advance, and a copper alloy thin film other than the groove is removed by CMP to form a buried wiring.
The so-called damascene method is mainly employed. This technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-278822.

【0004】金属のCMPの一般的な方法は、円形の研
磨定盤(プラテン)上に研磨布(パッド)を貼り付け、
研磨布表面を金属用研磨液で浸し、基体の金属膜を形成
した面を押し付けて、その裏面から所定の圧力(研磨圧
力或いは研磨荷重)を加えた状態で研磨定盤を回し、研
磨液と金属膜の凸部との機械的摩擦によって凸部の金属
膜を除去するものである。
A general method of metal CMP is to attach a polishing cloth (pad) on a circular polishing platen (platen),
The surface of the polishing cloth is immersed in a polishing liquid for metal, the surface of the substrate on which the metal film is formed is pressed, and the polishing platen is rotated while applying a predetermined pressure (polishing pressure or polishing load) from the back surface thereof. The metal film on the convex portion is removed by mechanical friction with the convex portion of the metal film.

【0005】CMPに用いられる金属用研磨液は、一般
には酸化剤及び固体砥粒からなっており必要に応じてさ
らに酸化金属溶解剤、保護膜形成剤が添加される。まず
酸化によって金属膜表面を酸化し、その酸化層を固体砥
粒によって削り取るのが基本的なメカニズムと考えられ
ている。凹部の金属表面の酸化層は研磨パッドにあまり
触れず、固体砥粒による削り取りの効果が及ばないの
で、CMPの進行とともに凸部の金属層が除去されて基
体表面は平坦化される。この詳細についてはジャ−ナル
・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌(Journal of
ElectrochemicalSociety)の第138巻11号(19
91年発行)の3460〜3464頁に開示されてい
る。
[0005] The metal polishing liquid used for CMP generally comprises an oxidizing agent and solid abrasive grains, and if necessary, a metal oxide dissolving agent and a protective film forming agent are further added. It is considered that the basic mechanism is to first oxidize the surface of the metal film by oxidation and to scrape off the oxidized layer with solid abrasive grains. The oxide layer on the metal surface of the concave portion does not substantially touch the polishing pad, and the effect of the shaving by the solid abrasive grains does not reach. Therefore, as the CMP proceeds, the metal layer on the convex portion is removed and the substrate surface is flattened. See the Journal of Electrochemical Society (Journal of
Vol. 138, No. 11 (19)
1991), pages 3460-3364.

【0006】CMPによる研磨速度を高める方法として
酸化金属溶解剤を添加することが有効とされている。固
体砥粒によって削り取られた金属酸化物の粒を研磨液に
溶解させてしまうと固体砥粒による削り取りの効果が増
すためであると解釈できる。但し、凹部の金属膜表面の
酸化層も溶解(エッチング)されて金属膜表面が露出す
ると、酸化剤によって金属膜表面がさらに酸化され、こ
れが繰り返されると凹部の金属膜のエッチングが進行し
てしまい、平坦化効果が損なわれることが懸念される。
これを防ぐためにさらに保護膜形成剤が添加される。酸
化金属溶解剤と保護膜形成剤の効果のバランスを取るこ
とが重要であり、凹部の金属膜表面の酸化層はあまりエ
ッチングされず、削り取られた酸化層の粒が効率良く溶
解されCMPによる研磨速度が大きいことが望ましい。
As a method of increasing the polishing rate by CMP, it is effective to add a metal oxide dissolving agent. It can be interpreted that dissolving the metal oxide particles removed by the solid abrasive grains in the polishing liquid increases the effect of the solid abrasive grains. However, when the oxidized layer on the surface of the metal film in the recess is also dissolved (etched) to expose the surface of the metal film, the oxidizing agent further oxidizes the surface of the metal film, and if this is repeated, the etching of the metal film in the recess proceeds. It is feared that the flattening effect is impaired.
In order to prevent this, a protective film forming agent is further added. It is important to balance the effects of the metal oxide dissolving agent and the protective film forming agent. The oxide layer on the surface of the metal film in the concave portion is not etched so much, the particles of the cut oxide layer are efficiently dissolved, and polishing by CMP is performed. High speed is desirable.

【0007】このように酸化金属溶解剤と保護膜形成剤
を添加して化学反応の効果を加えることにより、CMP
速度(CMPによる研磨速度)が向上すると共に、CM
Pされる金属層表面の損傷(ダメ−ジ)も低減される効
果が得られる。
As described above, by adding the metal oxide dissolving agent and the protective film forming agent to add the effect of the chemical reaction, the CMP
The speed (polishing speed by CMP) is improved and the CM
The effect of reducing the damage (damage) on the surface of the metal layer to be P is obtained.

【0008】しかしながら、従来の固体砥粒を含む金属
用研磨液を用いてCMPによる埋め込み配線形成を行う
場合には、(1)埋め込まれた金属配線の表面中央部分
が等方的に腐食されて皿の様に窪む現象(ディッシン
グ)の発生、配線密度の高い部分で絶縁膜も研磨されて
金属配線の厚みが薄くなる現象(エロージョン或いはシ
ニング)の発生、(2)固体砥粒に由来する研磨傷(ス
クラッチ)の発生、(3)研磨後の基体表面に残留する
固体砥粒を除去するための洗浄プロセスが複雑であるこ
と、(4)固体砥粒そのものの原価や廃液処理に起因す
るコストアップ、等の問題が生じる。
However, when a buried wiring is formed by CMP using a conventional metal polishing slurry containing solid abrasive grains, (1) the surface central portion of the buried metal wiring is isotropically corroded. The phenomenon of dishing (dishing), the phenomenon in which the insulating film is polished in a portion where the wiring density is high and the thickness of the metal wiring becomes thin (erosion or thinning), and (2) originating from solid abrasive grains Generation of polishing scratches (3) Complicated cleaning process for removing solid abrasive particles remaining on the substrate surface after polishing, (4) Cost of solid abrasive particles themselves and waste liquid treatment Problems such as cost increase occur.

【0009】ディッシングや研磨中の銅合金の腐食を抑
制し、信頼性の高いLSI配線を形成するために、グリ
シン等のアミノ酢酸又はアミド硫酸からなる酸化金属溶
解剤及びBTA(ベンゾトリアゾ−ル)を含有する金属
用研磨液を用いる方法が提唱されている。この技術は例
えば特開平8−83780号公報に記載されている。
In order to suppress the corrosion of the copper alloy during dishing and polishing and to form a highly reliable LSI wiring, a metal oxide dissolving agent composed of aminoacetic acid or amide sulfuric acid such as glycine and BTA (benzotriazole) are used. A method using a contained metal polishing liquid has been proposed. This technique is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-83780.

【0010】銅または銅合金のダマシン配線形成やタン
グステン等のプラグ配線形成等の金属埋め込み形成にお
いては、埋め込み部分以外に形成される層間絶縁膜であ
る二酸化シリコン膜の研磨速度も大きい場合には、層間
絶縁膜ごと配線の厚みが薄くなるエロージョンが発生す
る。その結果、配線抵抗の増加やパターン密度等により
抵抗のばらつきが生じるために、研磨される金属膜に対
して二酸化シリコン膜の研磨速度が十分小さい特性が要
求される。そこで、酸の解離により生ずる陰イオンによ
り二酸化シリコンの研磨速度を抑制することにより、研
磨液のpHをpKa−0.5よりも大きくする方法が提
唱されている。この技術は、例えば特許第281919
6号公報に記載されている。
In the formation of a metal buried such as the formation of a damascene wiring of copper or a copper alloy or the formation of a plug wiring of tungsten or the like, when the polishing rate of a silicon dioxide film which is an interlayer insulating film formed in a portion other than the buried portion is high, Erosion occurs in which the thickness of the wiring together with the interlayer insulating film is reduced. As a result, variations in resistance occur due to an increase in wiring resistance, pattern density, and the like. Therefore, a characteristic in which the polishing rate of the silicon dioxide film is sufficiently low relative to the metal film to be polished is required. Therefore, a method has been proposed in which the polishing rate of the polishing liquid is made higher than pKa-0.5 by suppressing the polishing rate of silicon dioxide by anions generated by dissociation of the acid. This technology is disclosed, for example, in Japanese Patent No. 2891919.
No. 6 is described.

【0011】一方、配線の銅或いは銅合金等の下層に
は、層間絶縁膜中への銅拡散防止のためにバリア層とし
て、タンタルやタンタル合金及び窒化タンタルやその他
のタンタル化合物等が形成される。したがって、銅或い
は銅合金を埋め込む配線部分以外では、露出したバリア
層をCMPにより取り除く必要がある。しかし、これら
のバリア層導体膜は、銅或いは銅合金に比べ硬度が高い
ために、銅または銅合金用の研磨材料の組み合わせでは
十分なCMP速度が得られない場合が多い。そのような
研磨液で、バリア層も連続して研磨しようとすると、銅
或いは銅合金部のディッシングが発生してしまう。そこ
で、銅或いは銅合金を研磨する第1工程と、バリア層導
体を研磨する第2工程からなる2段研磨方法が検討され
ている。
On the other hand, a tantalum, a tantalum alloy, a tantalum nitride, another tantalum compound, or the like is formed as a barrier layer for preventing copper from diffusing into an interlayer insulating film in a lower layer of a wiring such as copper or a copper alloy. . Therefore, it is necessary to remove the exposed barrier layer by CMP except for the wiring portion where copper or copper alloy is embedded. However, since these barrier layer conductor films have higher hardness than copper or copper alloy, a combination of polishing materials for copper or copper alloy often cannot provide a sufficient CMP rate. If the barrier layer is continuously polished with such a polishing liquid, dishing of the copper or copper alloy portion occurs. Therefore, a two-step polishing method including a first step of polishing copper or a copper alloy and a second step of polishing the barrier layer conductor has been studied.

【0012】銅或いは銅合金を研磨する第1工程と、バ
リア層を研磨する第2工程からなる2段研磨方法では、
被研磨膜の硬度や化学的性質が異なり、また銅或いは銅
合金の研磨速度を変える必要があるために、研磨液のp
H、砥粒及び添加剤等の組成物について、かなり異なる
性質のものが検討されている。
In a two-step polishing method comprising a first step of polishing copper or a copper alloy and a second step of polishing a barrier layer,
The hardness and chemical properties of the film to be polished are different, and the polishing rate of copper or copper alloy needs to be changed.
Compositions such as H, abrasive grains and additives that have significantly different properties are being investigated.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ディッシングやエロー
ジョンの少ない良好な電気特性を有する埋め込み配線を
形成するためには、銅合金等金属の研磨速度をエッチン
グ速度に対し十分に大きくする必要がある。そのため、
固体砥粒を含有した機械的研磨作用の大きい研磨液が用
いられているが、機械的研磨作用の大きい研磨液では、
配線金属だけでなくバリア層及びその下の絶縁膜も研磨
される。その結果、ディッシングやエロージョンが発生
し、配線抵抗値が増加してしまうという問題があった。
このような特性を有する研磨液を使用する場合、金属と
バリア層を連続して1つの研磨液で研磨する1段研磨も
可能ではあるが、配線抵抗のばらつきを許容範囲内に抑
えるだけの面内均一性を実現することは非常に難しい。
2段研磨用の1段目研磨液としては、銅合金等の金属層
とバリア層の研磨速度比(金属/バリア層)、及び金属
層と絶縁膜層の研磨速度比(金属/絶縁膜層)が十分大
きいことによりバリア層もしくはその下の絶縁膜層で研
磨が停止するような特性を有し、かつ銅合金等の金属層
のエッチング速度に対しCMP速度が十分大きい金属用
研磨液が望まれていた。本発明は、下地のバリア層及び
絶縁膜層との高い研磨速度比を発現し、高い面内均一性
及び高平坦化を可能とし、信頼性の高い金属膜の埋め込
みパタ−ン形成を可能とする金属研磨液及びそれを用い
た研磨方法を提供するものである。
In order to form a buried wiring having good electrical characteristics with less dishing and erosion, it is necessary to make the polishing rate of a metal such as a copper alloy sufficiently higher than the etching rate. for that reason,
Although a polishing liquid having a large mechanical polishing action containing solid abrasive grains is used, in a polishing liquid having a large mechanical polishing action,
Not only the wiring metal but also the barrier layer and the insulating film thereunder are polished. As a result, there is a problem that dishing and erosion occur and the wiring resistance value increases.
When a polishing liquid having such characteristics is used, single-step polishing in which the metal and the barrier layer are continuously polished with one polishing liquid is also possible, but a surface which only suppresses variation in wiring resistance to within an allowable range is possible. It is very difficult to achieve internal uniformity.
The first-stage polishing liquid for the second-stage polishing includes a polishing rate ratio between a metal layer such as a copper alloy and a barrier layer (metal / barrier layer) and a polishing rate ratio between a metal layer and an insulating film layer (metal / insulating film layer). ) Is sufficiently large so that polishing is stopped at the barrier layer or the insulating film layer thereunder, and a metal polishing liquid having a sufficiently high CMP rate with respect to the etching rate of a metal layer such as a copper alloy is desired. Was rare. The present invention expresses a high polishing rate ratio between the underlying barrier layer and the insulating film layer, enables high in-plane uniformity and high flatness, and enables formation of a highly reliable buried pattern of a metal film. And a polishing method using the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の金属用研磨液
は、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、水
溶性ポリマ及び水を含有する研磨液であり、金属とその
バリア層の研磨速度比(金属/バリア層)が10以上で
あり、金属と絶縁膜層(金属/絶縁膜層)の研磨速度比
が100以上である。本発明で使用する水溶性ポリマと
しては、重量平均分子量が500以上のものから選ばれ
た少なくとも1種が好ましい。本発明で使用する水溶性
ポリマとしては、多糖類、ポリカルボン酸、ポリカルボ
ン酸エステル及びその塩、及びビニル系ポリマから選ば
れる少なくとも1種が好ましい。本発明で使用する金属
の酸化剤としては、過酸化水素、硝酸、過ヨウ素酸カリ
ウム、次亜塩素酸及びオゾン水から選ばれた少なくとも
1種が好ましい。本発明で使用する酸化金属溶解剤とし
ては、有機酸、有機酸エステル、有機酸のアンモニウム
塩及び硫酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。本
発明で使用する保護膜形成剤は、金属表面に保護膜を形
成するもので、保護膜形成剤としては、含窒素化合物及
びその塩、メルカプタン、グルコ−ス及びセルロ−スか
ら選ばれた少なくとも1種が好ましい。本発明の金属用
研磨液を用いて銅、銅合金及びそれらの酸化物(以下銅
合金という)から選ばれる少なくとも1種の金属層を含
む積層膜からなる金属膜を研磨する工程によって少なく
とも金属膜の一部を除去することができる。本発明の金
属用研磨液を用いて、タンタル、窒化タンタル、タンタ
ル合金、その他のタンタル化合物から選ばれた少なくと
も1種の金属バリア層を含む積層膜からなる金属膜を研
磨する工程によって少なくとも金属膜の一部を除去する
ことができる。本発明の金属用研磨液は、銅(銅合金を
含む)とタンタルの研磨速度比(Cu/Ta)が50以
上であり、銅(銅合金を含む)と二酸化シリコン膜の研
磨速度比(Cu/SiO2)が100以上であると好ま
しい。本発明の金属用研磨液は、銅(銅合金を含む)と
タンタルの研磨速度比(Cu/Ta)が1000以上で
あり、銅(銅合金を含む)と二酸化シリコン膜の研磨速
度比(Cu/SiO2)が1000以上であると好まし
い。本発明の金属用研磨液は、銅(銅合金を含む)と窒
化タンタルの研磨速度比(Cu/TaN)が50以上で
あり、銅(銅合金を含む)と二酸化シリコン膜の研磨速
度比(Cu/SiO2)が100以上であると好まし
い。本発明の金属用研磨液は、銅(銅合金を含む)と窒
化タンタルの研磨速度比(Cu/TaN)が1000以
上であり、銅(銅合金を含む)と二酸化シリコン膜の研
磨速度比(Cu/SiO2)が1000以上であると好
ましい。本発明の金属用研磨液は、研磨後の銅(銅合金
を含む)表面における0.2μm以上の研磨キズが1個
/cm2以下であると好ましい。本発明の研磨方法は、
研磨定盤の研磨布上に前記の金属用研磨液を供給しなが
ら、被研磨膜を有する基板を研磨布に押圧した状態で研
磨定盤と基板を相対的に動かすことによって被研磨膜を
研磨することができる。
The polishing solution for metals of the present invention is a polishing solution containing a metal oxidizing agent, a metal oxide dissolving agent, a protective film forming agent, a water-soluble polymer and water. The polishing rate ratio of the layer (metal / barrier layer) is 10 or more, and the polishing rate ratio of the metal and the insulating film layer (metal / insulating film layer) is 100 or more. The water-soluble polymer used in the present invention is preferably at least one selected from those having a weight average molecular weight of 500 or more. The water-soluble polymer used in the present invention is preferably at least one selected from polysaccharides, polycarboxylic acids, polycarboxylic esters and salts thereof, and vinyl polymers. The metal oxidizing agent used in the present invention is preferably at least one selected from hydrogen peroxide, nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid and ozone water. The metal oxide dissolving agent used in the present invention is preferably at least one selected from organic acids, organic acid esters, ammonium salts of organic acids, and sulfuric acid. The protective film forming agent used in the present invention forms a protective film on a metal surface, and the protective film forming agent is at least one selected from nitrogen-containing compounds and salts thereof, mercaptan, glucose and cellulose. One is preferred. At least a metal film is formed by a step of polishing a metal film comprising a laminated film including at least one metal layer selected from copper, a copper alloy, and an oxide thereof (hereinafter, referred to as a copper alloy) using the metal polishing slurry of the present invention. Can be partially removed. Using the metal polishing slurry of the present invention, at least a metal film is formed by a step of polishing a metal film composed of a laminated film including at least one metal barrier layer selected from tantalum, tantalum nitride, a tantalum alloy, and other tantalum compounds. Can be partially removed. The polishing liquid for metal of the present invention has a polishing rate ratio (Cu / Ta) of copper (including copper alloy) to tantalum of 50 or more, and a polishing rate ratio of copper (including copper alloy) to a silicon dioxide film (Cu). / SiO 2 ) is preferably 100 or more. The polishing liquid for metal of the present invention has a polishing rate ratio (Cu / Ta) of copper (including copper alloy) to tantalum of 1000 or more, and a polishing rate ratio of copper (including copper alloy) to a silicon dioxide film (Cu). / SiO 2 ) is preferably 1000 or more. The polishing liquid for metal of the present invention has a polishing rate ratio (Cu / TaN) of copper (including copper alloy) to tantalum nitride of 50 or more, and a polishing rate ratio of copper (including copper alloy) to a silicon dioxide film ( (Cu / SiO 2 ) is preferably 100 or more. The polishing liquid for metal of the present invention has a polishing rate ratio (Cu / TaN) of copper (including copper alloy) to tantalum nitride of 1000 or more, and a polishing rate ratio of copper (including copper alloy) to silicon dioxide film ( (Cu / SiO 2 ) is preferably 1000 or more. The polishing slurry for metals of the present invention preferably has a polishing flaw of 0.2 μm or more on the surface of copper (including a copper alloy) after polishing is 1 piece / cm 2 or less. The polishing method of the present invention,
Polishing the film to be polished by moving the polishing platen and the substrate relatively while the substrate having the film to be polished is pressed against the polishing cloth while supplying the metal polishing liquid on the polishing cloth of the polishing platen. can do.

【0015】本発明では保護膜形成剤と水溶性ポリマを
組み合わせることにより、銅合金等の金属層とバリア層
の高研磨速度比(金属/バリア層)、及び金属層と絶縁
膜層の高研磨速度比(金属/絶縁膜層)特性を有し、か
つエッチング速度に対しCMP速度が十分大きい効果を
発現する金属用研磨液を提供することができる。保護膜
形成剤は銅とキレ−ト錯体を生じやすいもの、例えばエ
チレンジアミンテトラ酢酸,ベンゾトリアゾ−ル等を用
いる。これらの金属表面保護膜形成効果は極めて強く、
例えば金属用研磨液中に0.5重量%以上を含ませると
銅合金膜はエッチングはおろかCMPすらされなくな
る。
In the present invention, a high polishing rate ratio (metal / barrier layer) between a metal layer such as a copper alloy and a barrier layer (metal / barrier layer) and a high polishing rate between a metal layer and an insulating film layer are obtained by combining a protective film forming agent and a water-soluble polymer. It is possible to provide a metal polishing liquid having a rate ratio (metal / insulating film layer) characteristic and exhibiting an effect that a CMP rate is sufficiently large with respect to an etching rate. As the protective film forming agent, one that easily forms a chelate complex with copper, for example, ethylenediaminetetraacetic acid, benzotriazole, or the like is used. These metal surface protective film forming effects are extremely strong,
For example, if the metal polishing slurry contains 0.5% by weight or more, the copper alloy film is not etched, not even CMPed.

【0016】これに対して本発明者らは、保護膜形成剤
と水溶性ポリマを併用することにより、銅合金等の金属
層の十分に低いエッチング速度を維持したまま高いCM
P速度が得られることを見出した。しかもこのような研
磨液を用いることにより、研磨液に固体砥粒を含ませな
くとも実用的なCMP速度での研磨が可能になることを
見出した。これは従来の固体砥粒の摩擦による削り取り
の効果に対して研磨パッドの摩擦による削り取りが発現
されたためと考えられる。しかし、バリア層及び絶縁膜
層の研磨は、研磨布による摩擦ではほとんど進行しない
ことから、金属層とバリア層及び金属層と絶縁膜層の高
い研磨速度比が得られる。
On the other hand, the present inventors, by using a protective film forming agent and a water-soluble polymer in combination, have a high CM while maintaining a sufficiently low etching rate of a metal layer such as a copper alloy.
It has been found that a P speed can be obtained. Moreover, it has been found that the use of such a polishing liquid enables polishing at a practical CMP rate without including a solid abrasive in the polishing liquid. This is considered to be due to the fact that the scraping due to the friction of the polishing pad was developed in contrast to the conventional effect of scraping due to the friction of the solid abrasive grains. However, since the polishing of the barrier layer and the insulating film layer hardly proceeds by friction with the polishing cloth, a high polishing rate ratio between the metal layer and the barrier layer and between the metal layer and the insulating film layer can be obtained.

【0017】金属とそのバリア層の研磨速度比(金属/
バリア層)が10以上であれば、バリア層がストッパー
となることから、バリア層膜厚が均一な状態で1段目の
銅合金等金属層の研磨を終了し、2段目のバリア層の研
磨に進むことができる。金属とそのバリア層の研磨速度
比(金属/バリア層)が1000以上であればより好ま
しい。また、金属と絶縁膜層(金属/絶縁膜層)の研磨
速度比が100以上であれば、金属配線密度の高い部分
等で、絶縁膜上のバリア層がエロージョンにより除去さ
れたとしても、絶縁膜層がストッパーとなり、エロージ
ョンの進行による配線厚みの低下を防止することができ
る。金属と絶縁膜層(金属/絶縁膜層)の研磨速度比が
1000以上であればより好ましい。エッチング速度の
値としては10nm/min以下に抑制できれば好まし
い平坦化効果が得られることが分かった。CMP速度の
低下が許容できる範囲であればエッチング速度はさらに
低い方が望ましく、5nm/min以下に抑制できれば
例えば50%程度の過剰CMP(金属膜をCMP除去す
るに必要な時間の1.5倍のCMPを行うこと)を行っ
てもディッシングは問題とならない程度に留まる。さら
にエッチング速度を1nm/min以下に抑制できれ
ば、100%以上の過剰CMPを行ってもディッシング
は問題とならない。
The polishing rate ratio between metal and its barrier layer (metal / metal)
If the barrier layer is 10 or more, the barrier layer acts as a stopper, so that the polishing of the first-layer metal layer such as a copper alloy is finished in a state where the barrier layer thickness is uniform, and the second-layer barrier layer You can proceed to polishing. More preferably, the polishing rate ratio (metal / barrier layer) between the metal and its barrier layer is 1000 or more. Further, if the polishing rate ratio between the metal and the insulating film layer (metal / insulating film layer) is 100 or more, even if the barrier layer on the insulating film is removed by erosion at a portion where the metal wiring density is high or the like, the insulation will not occur. The film layer serves as a stopper, which can prevent a decrease in the wiring thickness due to the progress of erosion. More preferably, the polishing rate ratio between the metal and the insulating film layer (metal / insulating film layer) is 1000 or more. It has been found that a preferable flattening effect can be obtained if the value of the etching rate can be suppressed to 10 nm / min or less. If the decrease in the CMP rate is within an acceptable range, it is desirable that the etching rate be further lower. If the etch rate can be suppressed to 5 nm / min or less, for example, about 50% of excess CMP (1.5 times the time required for removing the metal film by CMP) Dishing) does not cause any problem. Further, if the etching rate can be suppressed to 1 nm / min or less, dishing does not pose a problem even if excess CMP of 100% or more is performed.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明においては、表面に凹部を
有する基体上に銅、銅合金(銅/クロム等)を含む金属
膜を形成・充填する。この基体を本発明による金属用研
磨液を用いてCMPすると、基体の凸部の金属膜が選択
的にCMPされて、凹部に金属膜が残されて所望の導体
パタ−ンが得られる。本発明の金属用研磨液では、実質
的に固体砥粒を含まなくとも良く、固体砥粒よりもはる
かに機械的に柔らかい研磨パッドとの摩擦によってCM
Pが進むために、金属とそのバリア層の研磨速度比(金
属/バリア層)が10以上で、金属と絶縁膜層(金属/
絶縁膜層)の研磨速度比が100以上という高い研磨速
度比が得られ、研磨傷も劇的に低減される。本発明の金
属用研磨液は、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜
形成剤、水溶性ポリマ及び水を必須成分とする。固体砥
粒は実質的に含まれなくとも良い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a metal film containing copper and a copper alloy (such as copper / chromium) is formed and filled on a substrate having a concave portion on the surface. When the substrate is subjected to CMP using the polishing slurry for metal according to the present invention, the metal film on the convex portion of the substrate is selectively CMPed, and the metal film is left in the concave portion to obtain a desired conductor pattern. In the metal polishing slurry of the present invention, substantially no solid abrasive grains may be contained, and the friction with a polishing pad which is much more mechanically softer than the solid abrasive grains may cause the CM.
In order for P to advance, the polishing rate ratio (metal / barrier layer) of the metal and its barrier layer (metal / barrier layer) is 10 or more, and the metal and the insulating film layer (metal / barrier layer)
A high polishing rate ratio of 100 or more for the insulating film layer) is obtained, and polishing scratches are dramatically reduced. The metal polishing slurry of the present invention contains a metal oxidizing agent, a metal oxide dissolving agent, a protective film forming agent, a water-soluble polymer and water as essential components. Solid abrasive grains need not be substantially contained.

【0019】金属の酸化剤としては、過酸化水素(H2
2)、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸、オゾ
ン水等が挙げられ、その中でも過酸化水素が特に好まし
い。基体が集積回路用素子を含むシリコン基板である場
合、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物な
どによる汚染は望ましくないので、不揮発成分を含まな
い酸化剤が望ましい。但し、オゾン水は組成の時間変化
が激しいので過酸化水素が最も適している。但し、適用
対象の基板が半導体素子を含まないガラス基板などであ
る場合は不揮発成分を含む酸化剤であっても差し支えな
い。
[0019] as an oxidizing agent of the metal, hydrogen peroxide (H 2
O 2 ), nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid, ozone water, etc., of which hydrogen peroxide is particularly preferred. When the base is a silicon substrate including an element for an integrated circuit, contamination by an alkali metal, an alkaline earth metal, a halide, or the like is not desirable. Therefore, an oxidizing agent containing no nonvolatile component is desirable. However, hydrogen peroxide is most suitable because the composition of ozone water changes drastically with time. However, when the substrate to be applied is a glass substrate or the like that does not contain a semiconductor element, an oxidizing agent containing a nonvolatile component may be used.

【0020】酸化金属溶解剤は、水溶性のものが望まし
い。以下の群から選ばれたものの水溶液が適している。
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2−メチル
酪酸、n−ヘキサン酸、3,3−ジメチル酪酸、2−エ
チル酪酸、4−メチルペンタン酸、n−ヘプタン酸、2
−メチルヘキサン酸、n−オクタン酸、2−エチルヘキ
サン酸、安息香酸、グリコ−ル酸、サリチル酸、グリセ
リン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、
アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リン
ゴ酸、酒石酸、クエン酸等、及びそれらの有機酸のアン
モニウム塩等の塩、硫酸、硝酸、アンモニア、アンモニ
ウム塩類、例えば過硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウ
ム、塩化アンモニウム等、クロム酸等又はそれらの混合
物等が挙げられる。これらの中ではギ酸、マロン酸、リ
ンゴ酸、酒石酸、クエン酸が銅、銅合金及び銅又は銅合
金の酸化物から選ばれた少なくとも1種の金属層を含む
積層膜に対して好適である。これらは後述の第1及び第
2の保護膜形成剤とのバランスが得やすい点で好まし
い。特に、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸については実用
的なCMP速度を維持しつつ、エッチング速度を効果的
に抑制できるという点で好ましい。
The metal oxide dissolving agent is preferably water-soluble. Aqueous solutions of those selected from the following groups are suitable.
Formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid,
-Methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid,
Adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, etc., and salts of these organic acids such as ammonium salt, sulfuric acid, nitric acid, ammonia, ammonium salts such as ammonium persulfate, ammonium nitrate, ammonium chloride And chromic acid and the like, and mixtures thereof. Among these, formic acid, malonic acid, malic acid, tartaric acid, and citric acid are suitable for a laminated film including at least one metal layer selected from copper, a copper alloy, and an oxide of copper or a copper alloy. These are preferred in that they can be easily balanced with the first and second protective film forming agents described later. In particular, malic acid, tartaric acid, and citric acid are preferable in that the etching rate can be effectively suppressed while maintaining a practical CMP rate.

【0021】保護膜形成剤は、以下の群から選ばれたも
のが好適である。アンモニア;ジメチルアミン、トリメ
チルアミン、トリエチルアミン、プロピレンジアミン等
のアルキルアミンや、エチレンジアミンテトラ酢酸(E
DTA)、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム及び
キトサン等のアミン;グリシン、L−アラニン、β−ア
ラニン、L−2−アミノ酪酸、L−ノルバリン、L−バ
リン、L−ロイシン、L−ノルロイシン、L−イソロイ
シン、L−アロイソロイシン、L−フェニルアラニン、
L−プロリン、サルコシン、L−オルニチン、L−リシ
ン、タウリン、L−セリン、L−トレオニン、L−アロ
トレオニン、L−ホモセリン、L−チロシン、3,5−
ジヨ−ド−L−チロシン、β−(3,4−ジヒドロキシ
フェニル)−L−アラニン、L−チロキシン、4−ヒド
ロキシ−L−プロリン、L−システィン、L−メチオニ
ン、L−エチオニン、L−ランチオニン、L−シスタチ
オニン、L−シスチン、L−システィン酸、L−アスパ
ラギン酸、L−グルタミン酸、S−(カルボキシメチ
ル)−L−システィン、4−アミノ酪酸、L−アスパラ
ギン、L−グルタミン、アザセリン、L−アルギニン、
L−カナバニン、L−シトルリン、δ−ヒドロキシ−L
−リシン、クレアチン、L−キヌレニン、L−ヒスチジ
ン、1−メチル−L−ヒスチジン、3−メチル−L−ヒ
スチジン、エルゴチオネイン、L−トリプトファン、ア
クチノマイシンC1、アパミン、アンギオテンシンI、
アンギオテンシンII及びアンチパイン等のアミノ酸;
ジチゾン、クプロイン(2,2’−ビキノリン)、ネオ
クプロイン(2,9−ジメチル−1,10−フェナント
ロリン)、バソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7
−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)及びキュ
ペラゾン(ビスシクロヘキサノンオキサリルヒドラゾ
ン)等のイミン;ベンズイミダゾール−2−チオール、
2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオプロピオン酸、
2−[2−(ベンゾチアゾリル)チオブチル酸、2−メ
ルカプトベンゾチアゾール、1,2,3−トリアゾー
ル、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1H−
1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1−
ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−ジヒドロキシプロ
ピルベンゾトリアゾール、2,3−ジカルボキシプロピ
ルベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾ
ール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾール、
4−メトキシカルボニル−1H−ベンゾトリアゾール、
4−ブトキシカルボニル−1H−ベンゾトリアゾール、
4−オクチルオキシカルボニル−1H−ベンゾトリアゾ
ール、5−ヘキシルベンゾトリアゾール、N−(1,
2,3−ベンゾトリアゾリル−1−メチル)−N−
(1,2,4−トリアゾリル−1−メチル)−2−エチ
ルヘキシルアミン、トリルトリアゾール、ナフトトリア
ゾール、ビス[(1−ベンゾトリアゾリル)メチル]ホ
スホン酸等のアゾール;ノニルメルカプタン、ドデシル
メルカプタン、トリアジンチオール、トリアジンジチオ
ール、トリアジントリチオール等のメルカプタン;及び
グルコース、セルロース等の糖類が挙げられる。その中
でもキトサン、エチレンジアミンテトラ酢酸、L−トリ
プトファン、キュペラゾン、トリアジンジチオール、ベ
ンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾー
ル、4−カルボキシルベンゾトリアゾールブチルエステ
ル、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾールが高いC
MP速度と低いエッチング速度を両立する上で好まし
い。
The protective film forming agent is preferably selected from the following group. Ammonia; alkylamines such as dimethylamine, trimethylamine, triethylamine and propylenediamine, and ethylenediaminetetraacetic acid (E
DTA), sodium diethyldithiocarbamate and amines such as chitosan; glycine, L-alanine, β-alanine, L-2-aminobutyric acid, L-norvaline, L-valine, L-leucine, L-norleucine, L-isoleucine; L-alloisoleucine, L-phenylalanine,
L-proline, sarcosine, L-ornithine, L-lysine, taurine, L-serine, L-threonine, L-allothreonine, L-homoserine, L-tyrosine, 3,5-
Diodo-L-tyrosine, β- (3,4-dihydroxyphenyl) -L-alanine, L-thyroxine, 4-hydroxy-L-proline, L-cystine, L-methionine, L-ethionine, L-lanthionine , L-cystathionine, L-cystine, L-cystinic acid, L-aspartic acid, L-glutamic acid, S- (carboxymethyl) -L-cystine, 4-aminobutyric acid, L-asparagine, L-glutamine, azaserine, L -Arginine,
L-canavanine, L-citrulline, δ-hydroxy-L
-Lysine, creatine, L-kynurenine, L-histidine, 1-methyl-L-histidine, 3-methyl-L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I,
Amino acids such as angiotensin II and antipain;
Dithizone, cuproin (2,2′-biquinoline), neocuproin (2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline), bathocuproine (2,9-dimethyl-4,7)
Imines such as -diphenyl-1,10-phenanthroline) and cuperazone (biscyclohexanone oxalyl hydrazone); benzimidazole-2-thiol;
2- [2- (benzothiazolyl)] thiopropionic acid,
2- [2- (benzothiazolyl) thiobutyric acid, 2-mercaptobenzothiazole, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1H-
1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-
Hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxyl-1H-benzotriazole,
4-methoxycarbonyl-1H-benzotriazole,
4-butoxycarbonyl-1H-benzotriazole,
4-octyloxycarbonyl-1H-benzotriazole, 5-hexylbenzotriazole, N- (1,
2,3-benzotriazolyl-1-methyl) -N-
Azole such as (1,2,4-triazolyl-1-methyl) -2-ethylhexylamine, tolyltriazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) methyl] phosphonic acid; nonylmercaptan, dodecylmercaptan, triazine Mercaptans such as thiol, triazinedithiol and triazinetrithiol; and saccharides such as glucose and cellulose. Among them, chitosan, ethylenediaminetetraacetic acid, L-tryptophan, cuperazone, triazinedithiol, benzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxylbenzotriazole butyl ester, tolyltriazole, and naphthotriazole have high C.
It is preferable to achieve both the MP rate and the low etching rate.

【0022】水溶性ポリマとしては、以下の群から選ば
れたものが好適である。アルギン酸、ペクチン酸、カル
ボキシメチルセルロ−ス、寒天、カ−ドラン及びプルラ
ン等の多糖類;グリシンアンモニウム塩及びグリシンナ
トリウム塩等のアミノ酸塩;ポリアスパラギン酸、ポリ
グルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリメタク
リル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタク
リル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、
ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ(p−スチレンカ
ルボン酸)、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ア
ミノポリアクリルアミド、ポリアクリル酸アンモニウム
塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリ
アミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩及
びポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びそのエス
テル、塩;ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルピロリド
ン及びポリアクロレイン等のビニル系ポリマ等が挙げら
れる。但し、適用する基板が半導体集積回路用シリコン
基板などの場合はアルカリ金属、アルカリ土類金属、ハ
ロゲン化物等による汚染は望ましくないため、酸もしく
はそのアンモニウム塩が望ましい。基板がガラス基板等
である場合はその限りではない。その中でもペクチン
酸、寒天、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル酸、ポリアク
リル酸アンモニウム塩、ポリアクリルアミド、ポリビニ
ルアルコール及びポリビニルピロリドン、それらのエス
テル及びそれらのアンモニウム塩が好ましい。
As the water-soluble polymer, those selected from the following group are preferred. Polysaccharides such as alginic acid, pectic acid, carboxymethyl cellulose, agar, cardran and pullulan; amino acid salts such as glycine ammonium salt and glycine sodium salt; polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid, polymethacrylic acid , Polymethacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polymaleic acid,
Polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrene carboxylic acid), polyacrylic acid, polyacrylamide, aminopolyacrylamide, ammonium polyacrylate, sodium polyacrylate, polyamic acid, ammonium polyamic acid, sodium polyamic acid And polycarboxylic acids such as polyglyoxylic acid and esters and salts thereof; and vinyl polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone and polyacrolein. However, when the substrate to be applied is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, an acid or an ammonium salt thereof is preferable because contamination by an alkali metal, an alkaline earth metal, a halide or the like is not desirable. This is not the case when the substrate is a glass substrate or the like. Among them, pectic acid, agar, polymalic acid, polymethacrylic acid, ammonium polyacrylate, polyacrylamide, polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone, their esters and their ammonium salts are preferred.

【0023】金属の酸化剤成分の配合量は、金属の酸化
剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、水溶性ポリマ及び
水の総量100gに対して、0.003〜0.7mol
とすることが好ましく、0.03〜0.5molとする
ことがより好ましく、0.2〜0.3molとすること
が特に好ましい。この配合量が、0.003mol未満
では、金属の酸化が不十分でCMP速度が低く、0.7
molを超えると、研磨面に荒れが生じる傾向がある。
The amount of the metal oxidizing agent is 0.003 to 0.7 mol based on 100 g of the total amount of the metal oxidizing agent, metal oxide dissolving agent, protective film forming agent, water-soluble polymer and water.
Is preferably set to 0.03 to 0.5 mol, more preferably 0.2 to 0.3 mol. If the amount is less than 0.003 mol, the metal is not sufficiently oxidized and the CMP rate is low.
If it exceeds mol, the polished surface tends to be rough.

【0024】本発明における酸化金属溶解剤成分の配合
量は、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、
水溶性ポリマ及び水の総量100gに対して0.000
01〜0.005molとすることが好ましく、0.0
0005〜0.0025molとすることがより好まし
く、0.0005〜0.0015molとすることが特
に好ましい。この配合量が0.005molを超える
と、エッチングの抑制が困難となる傾向がある。
In the present invention, the compounding amounts of the metal oxide dissolving agent component are as follows: metal oxidizing agent, metal oxide dissolving agent, protective film forming agent,
0.000 for 100 g of water-soluble polymer and water
It is preferably from 0.01 to 0.005 mol, and 0.0
It is more preferably from 0005 to 0.0025 mol, particularly preferably from 0.0005 to 0.0015 mol. When the amount exceeds 0.005 mol, it tends to be difficult to suppress the etching.

【0025】保護膜形成剤の配合量は、金属の酸化剤、
酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、水溶性ポリマ及び水の
総量100gに対して0.0001〜0.05molと
することが好ましく0.0003〜0.005molと
することがより好ましく、0.0005〜0.0035
molとすることが特に好ましい。この配合量が0.0
001mol未満では、エッチングの抑制が困難となる
傾向があり、0.05molを超えるとCMP速度が低
くなってしまう傾向がある。
The compounding amount of the protective film forming agent may be an oxidizing agent for a metal,
The amount is preferably 0.0001 to 0.05 mol, more preferably 0.0003 to 0.005 mol, and more preferably 0.00005 to 100 g of the total amount of the metal oxide dissolving agent, the protective film forming agent, the water-soluble polymer and water. ~ 0.0035
Particularly preferably, it is mol. If the amount is 0.0
If it is less than 001 mol, the suppression of etching tends to be difficult, and if it exceeds 0.05 mol, the CMP rate tends to be low.

【0026】水溶性ポリマの配合量は、金属の酸化剤、
酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、水溶性ポリマ及び水の
総量100gに対して0.001〜0.3重量%とする
ことが好ましく0.003〜0.1重量%とすることが
より好ましく0.01〜0.08重量%とすることが特
に好ましい。この配合量が0.001重量%未満では、
エッチング抑制において保護膜形成剤との併用効果が現
れない傾向があり0.3重量%を超えるとCMP速度が
低下してしまう傾向がある。水溶性ポリマの重量平均分
子量は500以上とすることが好ましく、1500以上
とすることがより好ましく5000以上とすることが特
に好ましい。重量平均分子量の上限は特に規定するもの
ではないが、溶解性の観点から500万以下である。重
量平均分子量が500未満では高いCMP速度が発現し
ない傾向にある。本発明では、重量平均分子量が500
以上である少なくとも1種以上の水溶性ポリマを用いる
ことが好ましい。
The compounding amount of the water-soluble polymer depends on the oxidizing agent for the metal,
It is preferably 0.001 to 0.3% by weight, more preferably 0.003 to 0.1% by weight, based on 100 g of the total amount of the metal oxide dissolving agent, the protective film forming agent, the water-soluble polymer and the water. It is particularly preferred that the content be 0.01 to 0.08% by weight. If the amount is less than 0.001% by weight,
There is a tendency that the effect of the combined use with the protective film forming agent does not appear in the suppression of etching, and when it exceeds 0.3% by weight, the CMP rate tends to decrease. The weight average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 500 or more, more preferably 1500 or more, and particularly preferably 5000 or more. The upper limit of the weight average molecular weight is not particularly limited, but is 5,000,000 or less from the viewpoint of solubility. If the weight average molecular weight is less than 500, a high CMP rate tends not to be exhibited. In the present invention, the weight average molecular weight is 500
It is preferable to use at least one or more water-soluble polymers described above.

【0027】本発明を適用する金属膜としては、銅、銅
合金及び銅又は銅合金の酸化物から選ばれた少なくとも
1種を含む積層膜である。
The metal film to which the present invention is applied is a laminated film containing at least one selected from copper, a copper alloy, and an oxide of copper or a copper alloy.

【0028】本発明を適用する金属膜としては、タンタ
ル、窒化タンタル、タンタル合金、その他のタンタル化
合物から選ばれた少なくとも1種の金属バリア層を含む
積層膜である。
The metal film to which the present invention is applied is a laminated film including at least one metal barrier layer selected from tantalum, tantalum nitride, a tantalum alloy, and other tantalum compounds.

【0029】本発明の金属用研磨液は、銅(銅合金を含
む)とタンタルの研磨速度比(Cu/Ta)が50以上
であり、銅(銅合金を含む)と二酸化シリコン膜の研磨
速度比(Cu/SiO2)が100以上であると好まし
い。
The polishing slurry for metal of the present invention has a polishing rate ratio (Cu / Ta) of copper (including copper alloy) to tantalum of 50 or more, and a polishing rate of copper (including copper alloy) to silicon dioxide film. Preferably, the ratio (Cu / SiO 2 ) is 100 or more.

【0030】本発明の金属用研磨液は、銅(銅合金を含
む)とタンタルの研磨速度比(Cu/Ta)が1000
以上であり、銅(銅合金を含む)と二酸化シリコン膜の
研磨速度比(Cu/SiO2)が1000以上であると
好ましい。
The polishing slurry for metal of the present invention has a polishing rate ratio (Cu / Ta) of copper (including copper alloy) and tantalum (Cu / Ta) of 1000.
It is preferable that the polishing rate ratio (Cu / SiO 2 ) between copper (including a copper alloy) and a silicon dioxide film be 1000 or more.

【0031】本発明の金属用研磨液は、銅(銅合金を含
む)と窒化タンタルの研磨速度比(Cu/TaN)が5
0以上であり、銅(銅合金を含む)と二酸化シリコン膜
の研磨速度比(Cu/SiO2)が100以上であると
好ましい。
The metal polishing slurry of the present invention has a polishing rate ratio (Cu / TaN) of 5% between copper (including copper alloy) and tantalum nitride.
It is preferably 0 or more, and the polishing rate ratio (Cu / SiO 2 ) between copper (including copper alloy) and the silicon dioxide film is 100 or more.

【0032】本発明の金属用研磨液は、銅(銅合金を含
む)と窒化タンタルの研磨速度比(Cu/TaN)が1
000以上であり、銅(銅合金を含む)と二酸化シリコ
ン膜の研磨速度比(Cu/SiO2)が1000以上で
あると好ましい。
The metal polishing slurry of the present invention has a polishing rate ratio (Cu / TaN) of 1 between copper (including a copper alloy) and tantalum nitride.
It is preferable that the polishing rate ratio (Cu / SiO 2 ) of copper (including copper alloy) to the silicon dioxide film (Cu / SiO 2 ) be 1000 or more.

【0033】本発明の金属用研磨液は、研磨後の銅(銅
合金を含む)表面における0.2μm以上の研磨キズが
1個/cm2以下である。研磨キズの検査方法は、ウエ
ハ外観検査装置(例えば、日立東京エレクトロニクス社
製のWI-890)でウエハ上の0.2μmラテックス標準
粒子が検出される感度で測定する。
The metal polishing slurry of the present invention has a polishing scratch of 0.2 μm or more on the surface of copper (including a copper alloy) after polishing is 1 piece / cm 2 or less. The polishing flaw is inspected by a wafer appearance inspection apparatus (for example, WI-890 manufactured by Hitachi Tokyo Electronics Co., Ltd.) at a sensitivity at which 0.2 μm latex standard particles on the wafer are detected.

【0034】本発明の研磨方法は、研磨定盤の研磨布上
に前記の金属用研磨液を供給しながら、被研磨膜を有す
る基板を研磨布に押圧した状態で研磨定盤と基板を相対
的に動かすことによって被研磨膜を研磨する研磨方法で
ある。研磨する装置としては、半導体基板を保持するホ
ルダと研磨布(パッド)を貼り付けた(回転数が変更可
能なモータ等を取り付けてある)定盤を有する一般的な
研磨装置が使用できる。研磨布としては、一般的な不織
布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用で
き、特に制限がない。研磨条件には制限はないが、定盤
の回転速度は基板が飛び出さないように200rpm以
下の低回転が好ましい。被研磨膜を有する半導体基板の
研磨布への押し付け圧力が9.8〜98KPa(100
〜1000gf/cm2)であることが好ましく、CM
P速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性を満足
するためには、9.8〜49KPa(100〜500g
f/cm2)であることがより好ましい。研磨している
間、研磨布には金属用研磨液をポンプ等で連続的に供給
する。この供給量に制限はないが、研磨布の表面が常に
研磨液で覆われていることが好ましい。研磨終了後の半
導体基板は、流水中でよく洗浄後、スピンドライ等を用
いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としてから乾
燥させることが好ましい。
In the polishing method of the present invention, the substrate having the film to be polished is pressed against the polishing cloth while the polishing liquid for metal is supplied onto the polishing cloth of the polishing table. This is a polishing method for polishing a film to be polished by moving it in a horizontal direction. As an apparatus for polishing, a general polishing apparatus having a holder for holding a semiconductor substrate and a platen on which a polishing cloth (pad) is attached (a motor or the like capable of changing the number of rotations is attached) can be used. As the polishing cloth, general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin and the like can be used, and there is no particular limitation. The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the platen is preferably low, such as 200 rpm or less so that the substrate does not pop out. The pressing pressure of the semiconductor substrate having the film to be polished against the polishing cloth is 9.8 to 98 KPa (100 KPa).
To 1000 gf / cm 2 )
In order to satisfy the uniformity of the P speed within the wafer surface and the flatness of the pattern, it is necessary to use 9.8 to 49 KPa (100 to 500 g).
f / cm 2 ). During polishing, a metal polishing liquid is continuously supplied to the polishing cloth by a pump or the like. The supply amount is not limited, but it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the polishing liquid. After the polishing is completed, the semiconductor substrate is preferably washed well in running water, and then dried by spin-drying or the like to remove water droplets attached to the semiconductor substrate.

【0035】本発明は、固体砥粒なしで研磨パッドとの
摩擦によって銅合金等の金属膜のCMP平坦化が可能で
あるために、金属とそのバリア層の研磨速度比(金属/
バリア層)が10以上で、金属と絶縁膜層(金属/絶縁
膜層)の研磨速度比が100以上という高い研磨速度比
が得られる金属用研磨液を提供することができる。その
結果、2段研磨プロセスの銅合金等の1段目研磨におい
て、バリア層や絶縁膜層がストッパーになることによ
り、研磨時間管理も容易に面内均一性に優れた研磨を実
現することができる。その結果、エロージョン等による
配線厚みの減少による電気特性のばらつきを低減するこ
とが可能である。また、固体砥粒を含有しないために研
磨傷も劇的に低減される。この金属用研磨液においては
保護膜形成剤と水溶性ポリマを併用したことにより、エ
ッチングは抑制するが研磨布による摩擦に対しては金属
表面保護膜として機能せずにCMPが進行すると推定さ
れる。一般にCMPにおいては研磨傷の発生の度合いは
固体砥粒の粒径や粒径分布や形状に依存し、絶縁膜の削
れによる膜厚減少(エロ−ジョン)や平坦化効果の劣化
はやはり固体砥粒の粒径や研磨パッドの物理的性質に依
存し、金属膜特に銅膜表面にベンゾトリアゾール(BT
A)を処理した場合、金属膜のディッシングは研磨パッ
ドの硬さや研磨液の化学的性質に依存すると考えられ
る。すなわち、硬い固体砥粒はCMPの進行には必要で
はあるが、CMPにおける平坦化効果やCMP面の完全
性(研磨傷等の損傷がないこと)を向上させるためには
望ましくない。平坦化効果は実際には固体砥粒よりも柔
らかい研磨パッドの特性に依存していることが分かる。
このことより、本発明では、固体砥粒が無くともCMP
の進行を実現させたという点で銅合金のCMP、引いて
はそれを用いた埋め込みパタ−ンの形成に対しては極め
て望ましいことが分かる。
According to the present invention, it is possible to flatten a CMP of a metal film such as a copper alloy by friction with a polishing pad without using solid abrasive grains.
It is possible to provide a polishing liquid for metal that has a barrier rate of 10 or more and a high polishing rate ratio of 100 or more between a metal and an insulating film layer (metal / insulating film layer). As a result, in the first-stage polishing of a copper alloy or the like in the two-stage polishing process, the polishing time can be easily controlled and the polishing with excellent in-plane uniformity can be realized by using the barrier layer and the insulating film layer as stoppers. it can. As a result, it is possible to reduce variations in electrical characteristics due to a decrease in wiring thickness due to erosion or the like. In addition, polishing scratches are dramatically reduced because no solid abrasive grains are contained. It is presumed that the use of a protective film-forming agent and a water-soluble polymer in this metal polishing solution suppresses etching but prevents CMP from proceeding without functioning as a metal surface protective film against friction caused by a polishing cloth. . In general, in CMP, the degree of occurrence of polishing scratches depends on the grain size, grain size distribution, and shape of solid abrasive grains. Depending on the grain size and the physical properties of the polishing pad, benzotriazole (BT)
In the case of the treatment A), the dishing of the metal film is considered to depend on the hardness of the polishing pad and the chemical properties of the polishing liquid. That is, hard solid abrasive grains are necessary for the progress of CMP, but are not desirable for improving the flattening effect in CMP and the integrity of the CMP surface (there is no damage such as polishing scratches). It can be seen that the flattening effect actually depends on the characteristics of the polishing pad which is softer than the solid abrasive grains.
From this, in the present invention, even if there is no solid abrasive, CMP
It can be understood that it is extremely desirable for the CMP of the copper alloy and, consequently, the formation of the buried pattern using the same in that the progress of the process is realized.

【0036】[0036]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。本発明はこれらの実施例により限定されるものでは
ない。 (金属用研磨液の作製)酸化金属溶解剤としてDL−リ
ンゴ酸(試薬特級)0.15重量部に水69.6重量部
を加えて溶解し、これに保護膜形成剤としてベンゾトリ
アゾール0.2重量部及び水溶性ポリマ0.05重量部
(固形分量)を加えた。最後に金属の酸化剤として過酸
化水素水(試薬特級、30重量%水溶液)30.0重量
部を加えて得られたものを金属用研磨液とした。比較例
3では、実施例1の研磨液組成に砥粒として粒径100
nmのコロイダルシリカを1重量部添加した(水を6
8.6重量部とした)。コロイダルシリカは、テトラエ
トキシシランのアンモニア水溶液中で過水分解したもの
を使用した。
The present invention will be described below in detail with reference to examples. The present invention is not limited by these examples. (Preparation of Polishing Solution for Metal) 0.16 parts by weight of DL-malic acid (special reagent grade) as a metal oxide dissolving agent was dissolved by adding 69.6 parts by weight of water. 2 parts by weight and 0.05 parts by weight of water-soluble polymer (solid content) were added. Finally, 30.0 parts by weight of aqueous hydrogen peroxide (reagent grade, 30% by weight aqueous solution) was added as a metal oxidizing agent, and the resultant was used as a metal polishing liquid. In Comparative Example 3, an abrasive having a particle size of 100
nm of colloidal silica was added (water was added in 6 parts).
8.6 parts by weight). As the colloidal silica, one obtained by perhydrolysis in an aqueous ammonia solution of tetraethoxysilane was used.

【0037】実施例1〜5及び比較例1〜3では、表1
に記した各種保護膜形成剤を用い、上記の金属用研磨液
を用いて、下記の研磨条件でCMPした。 (研磨条件) 基板:厚さ200nmのタンタル膜を形成したシリコン
基板 厚さ1μmの二酸化シリコン膜を形成したシリコン基板 厚さ1μmの銅膜を形成したシリコン基板 配線溝深さ0.5μm/バリア層:タンタル膜厚50n
m/銅膜厚1.0μmのパターン付き基板 研磨布:(IC1000(ロデ−ル社製)) 独立気泡を持つ発泡ポリウレタン樹脂 研磨圧力:20.6KPa(210g/cm2) 基板と研磨定盤との相対速度:36m/min(研磨品
の評価) CMP速度:各膜のCMP前後での膜厚差を電気抵抗値
から換算して求めた。 エッチング速度:攪拌した金属用研磨液(25℃、攪拌
100rpm)への浸漬前後の銅層膜厚差を電気抵抗値
から換算して求めた。 ディッシング量:二酸化シリコン中に深さ0.5μmの
溝を形成して、公知のスパッタ法によってバリア層とし
て厚さ50nmのタンタル膜を形成し、同様にスパッタ
法により銅膜を1.0μm形成して公知の熱処理によっ
て埋め込んだシリコン基板を基体として研磨を行った。
銅の1段目研磨として、基板表面全面で二酸化シリコン
上のバリア層タンタルが露出するまで研磨を行った。触
針式段差計で配線金属部幅100μm、絶縁膜部幅10
0μmが交互に並んだストライプ状パターン部の表面形
状から、絶縁膜部に対する配線金属部の膜減り量を求め
た。 エロージョン量:上記ディッシング量評価用基板に形成
された配線金属部幅45μm、絶縁膜部幅5μmが交互
に並んだ総幅2.5mmのストライプ状パターン部の表
面形状を触針式段差計により測定し、ストライプ状パタ
ーン周辺の絶縁膜フィールド部に対するパターン中央付
近の絶縁膜部の膜減り量を求めた。 配線抵抗量:銅の1段目研磨後に、2段目研磨として研
磨速度比の十分大きいTaバリア用スラリ(Ta/Cu
>1、Ta/SiO2>50)によってTaバリア層を
除去した後に、配線抵抗値の測定を行った。ディッシン
グ量測定部の幅100μm銅配線パターンにおいて、配
線長さ1mmの配線抵抗値を測定した。また、エロージ
ョン量測定部の幅4.5μm銅配線パターンにおいて、
配線長さ1mmの配線抵抗値を測定した。実施例1〜5
及び比較例1〜3のCMPによる研磨速度、研磨速度比
を表1に示した。また、ディッシング及びエロージョン
特性を表2に、配線抵抗値を表3に示した。
In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, Table 1
Using the various protective film forming agents described in the above section, CMP was performed under the following polishing conditions using the above-mentioned metal polishing slurry. (Polishing conditions) Substrate: Silicon substrate on which a 200 nm-thick tantalum film was formed Silicon substrate on which a 1 μm-thick silicon dioxide film was formed Silicon substrate having a 1 μm-thick copper film Wiring groove depth 0.5 μm / barrier layer : Tantalum film thickness 50n
Polishing cloth: (IC1000 (Rodel)) Foamed polyurethane resin with closed cells Polishing pressure: 20.6 KPa (210 g / cm 2 ) Substrate and polishing platen Relative speed: 36 m / min (evaluation of the polished product) CMP speed: The film thickness difference before and after the CMP of each film was obtained by converting from the electric resistance value. Etching rate: The difference in the thickness of the copper layer before and after immersion in a stirred metal polishing liquid (25 ° C., stirring 100 rpm) was calculated from the electrical resistance value. Dishing amount: A groove having a depth of 0.5 μm is formed in silicon dioxide, a tantalum film having a thickness of 50 nm is formed as a barrier layer by a known sputtering method, and a copper film is similarly formed by a sputtering method to a thickness of 1.0 μm. Polishing was performed using a silicon substrate embedded by a known heat treatment as a base.
As the first-stage polishing of copper, polishing was performed on the entire surface of the substrate until the tantalum barrier layer on silicon dioxide was exposed. Wiring metal part width 100μm, insulation film part width 10
From the surface shape of the stripe pattern portion in which 0 μm was alternately arranged, the amount of film reduction of the wiring metal portion with respect to the insulating film portion was determined. Erosion amount: The surface shape of a stripe pattern portion having a total width of 2.5 mm formed by alternately arranging a wiring metal portion width of 45 μm and an insulating film portion width of 5 μm formed on the dishing amount evaluation substrate is measured by a stylus type profilometer. Then, the amount of film reduction of the insulating film portion near the center of the pattern with respect to the insulating film field portion around the stripe pattern was determined. Wiring resistance: A Ta barrier slurry (Ta / Cu) having a sufficiently high polishing rate ratio as the second polishing after the first polishing of copper.
> 1, Ta / SiO 2 > 50), and the wiring resistance was measured after removing the Ta barrier layer. A wiring resistance value of a wiring length of 1 mm was measured on a 100 μm-wide copper wiring pattern of a dishing amount measuring unit. In the 4.5 μm-wide copper wiring pattern of the erosion amount measuring unit,
The wiring resistance value of the wiring length of 1 mm was measured. Examples 1 to 5
Table 1 shows polishing rates and polishing rate ratios by CMP in Comparative Examples 1 to 3. Table 2 shows the dishing and erosion characteristics, and Table 3 shows the wiring resistance.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】[0040]

【表3】 [Table 3]

【0041】比較例1及び比較例2では、銅の研磨速度
比は大きいが、銅のエッチング速度が大きいためにディ
ッシング及びエロージョンが大きく配線抵抗値が増加し
ている。また、比較例3では、タンタルと二酸化シリコ
ン膜との研磨速度が大きく、研磨速度比(特にCu/S
iO2)が小さいために、エロージョンによって配線厚
みが薄くなり配線抵抗の増加が大きい。それに対し実施
例1〜5では、銅とタンタルとの研磨速度比(Cu/T
a)がほぼ1000以上であり、銅と二酸化シリコン膜
との研磨速度比(Cu/SiO2)が1500よりも大
きいので、良好なディッシング及びエロージョン特性に
より配線抵抗の増加が少ない。
In Comparative Examples 1 and 2, although the polishing rate ratio of copper is large, the dishing and erosion are large and the wiring resistance is increased because the etching rate of copper is high. In Comparative Example 3, the polishing rate between the tantalum and the silicon dioxide film was high, and the polishing rate ratio (particularly Cu / S
Since iO 2 ) is small, the thickness of the wiring is reduced by erosion, and the wiring resistance is greatly increased. In contrast, in Examples 1 to 5, the polishing rate ratio between copper and tantalum (Cu / T
Since a) is approximately 1000 or more and the polishing rate ratio (Cu / SiO 2 ) between the copper and the silicon dioxide film is larger than 1500, the increase in wiring resistance is small due to good dishing and erosion characteristics.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の金属用研磨液は、下地のバリア
層及び絶縁膜層との高い研磨速度比を発現し、面内均一
性及び平坦化特性が良好な信頼性の高い金属膜の埋め込
みパタ−ン形成を可能とする金属研磨液及びそれを用い
た研磨方法を提供する。
The metal polishing slurry of the present invention exhibits a high polishing rate ratio with respect to the underlying barrier layer and the insulating film layer, and provides a highly reliable metal film having good in-plane uniformity and flattening characteristics. A metal polishing liquid capable of forming a buried pattern and a polishing method using the same are provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 剛 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 寺崎 裕樹 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 五十嵐 明子 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 Fターム(参考) 3C058 AA07 AC04 CB01 CB03 DA12 DA17  ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Tsuyoshi Uchida 48 Wadai, Tsukuba, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Hiroki Terasaki 48 Wadai, Tsukuba, Ibaraki Hitachi Chemical Co., Ltd. In-house (72) Inventor Akiko Igarashi 48 Wadai, Tsukuba-shi, Ibaraki F-term in Hitachi Chemical Co., Ltd. Research Laboratory 3C058 AA07 AC04 CB01 CB03 DA12 DA17

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜
形成剤、水溶性ポリマ及び水を含有する研磨液であり、
金属とそのバリア層の研磨速度比(金属/バリア層)が
10以上であり、金属と絶縁膜層(金属/絶縁膜層)の
研磨速度比が100以上である金属用研磨液。
1. A polishing liquid containing a metal oxidizing agent, a metal oxide dissolving agent, a protective film forming agent, a water-soluble polymer and water,
A polishing slurry for metals, wherein the polishing rate ratio between metal and its barrier layer (metal / barrier layer) is 10 or more, and the polishing rate ratio between metal and insulating film layer (metal / insulating film layer) is 100 or more.
【請求項2】 水溶性ポリマの重量平均分子量が500
以上の少なくとも1種以上を用いる請求項1に記載の金
属用研磨液。
2. The water-soluble polymer has a weight average molecular weight of 500.
The metal polishing slurry according to claim 1, wherein at least one of the above is used.
【請求項3】 水溶性ポリマが、多糖類、ポリカルボン
酸、ポリカルボン酸エステル及びその塩、及びビニル系
ポリマから選ばれた少なくとも1種である請求項1また
は請求項2に記載の金属用研磨液。
3. The metal according to claim 1, wherein the water-soluble polymer is at least one selected from polysaccharides, polycarboxylic acids, polycarboxylic esters and salts thereof, and vinyl polymers. Polishing liquid.
【請求項4】 金属の酸化剤が、過酸化水素、硝酸、過
ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸及びオゾン水から選ばれ
る少なくとも1種である請求項1ないし請求項3のいず
れかに記載の金属用研磨液。
4. The method according to claim 1, wherein the metal oxidizing agent is at least one selected from hydrogen peroxide, nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid and ozone water. Polishing liquid for metal.
【請求項5】 酸化金属溶解剤が、有機酸、有機酸エス
テル、有機酸のアンモニウム塩及び硫酸から選ばれる少
なくとも1種である請求項1ないし請求項4のいずれか
に記載の金属用研磨液。
5. The metal polishing slurry according to claim 1, wherein the metal oxide dissolving agent is at least one selected from organic acids, organic acid esters, ammonium salts of organic acids, and sulfuric acid. .
【請求項6】 保護膜形成剤が、含窒素化合物及びその
塩、メルカプタン、グルコース及びセルロースから選ば
れた少なくとも1種である請求項1ないし請求項5のい
ずれかに記載の金属用研磨液。
6. The metal polishing slurry according to claim 1, wherein the protective film forming agent is at least one selected from a nitrogen-containing compound and a salt thereof, mercaptan, glucose and cellulose.
【請求項7】 研磨される金属膜が、銅、銅合金及びそ
れらの酸化物から選ばれる少なくとも1種を含む請求項
1ないし請求項6のいずれかに記載の金属用研磨液。
7. The metal-polishing liquid according to claim 1, wherein the metal film to be polished contains at least one selected from copper, copper alloys and oxides thereof.
【請求項8】 研磨される金属のバリア層が、タンタ
ル、窒化タンタル、タンタル合金、その他のタンタル化
合物である請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の
金属用研磨液。
8. The metal polishing liquid according to claim 1, wherein the metal barrier layer to be polished is tantalum, tantalum nitride, a tantalum alloy, or another tantalum compound.
【請求項9】 銅、銅合金及びそれらの酸化物、とタン
タルの研磨速度比(Cu/Ta)が50以上であり、
銅、銅合金及びそれらの酸化物、と二酸化シリコン膜の
研磨速度比(Cu/SiO2)が100以上である請求
項1に記載の金属用研磨液。
9. A polishing rate ratio (Cu / Ta) of copper, copper alloy and their oxides, and tantalum is 50 or more,
Copper, copper alloys and their oxides, a metal-polishing liquid according to claim 1 polishing rate ratio of the silicon dioxide film (Cu / SiO 2) of 100 or more.
【請求項10】 銅、銅合金及びそれらの酸化物、とタ
ンタルの研磨速度比(Cu/Ta)が1000以上であ
り、銅、銅合金及びそれらの酸化物、と二酸化シリコン
膜の研磨速度比(Cu/SiO2)が1000以上であ
る請求項1に記載の金属用研磨液。
10. A polishing rate ratio (Cu / Ta) of copper, a copper alloy and their oxides to tantalum is 1000 or more, and a polishing rate ratio of copper, a copper alloy and their oxides and a silicon dioxide film. (Cu / SiO 2) the metal polishing slurry of claim 1 is 1000 or more.
【請求項11】 銅、銅合金及びそれらの酸化物、と窒
化タンタルの研磨速度比(Cu/TaN)が50以上で
あり、銅、銅合金及びそれらの酸化物、と二酸化シリコ
ン膜の研磨速度比(Cu/SiO2)が100以上であ
る請求項1に記載の金属用研磨液。
11. A polishing rate ratio (Cu / TaN) of copper, a copper alloy and their oxides to tantalum nitride is 50 or more, and a polishing rate of copper, a copper alloy and their oxides and a silicon dioxide film. the ratio (Cu / SiO 2) is a metal-polishing liquid according to claim 1 is 100 or more.
【請求項12】 銅、銅合金及びそれらの酸化物、と窒
化タンタルの研磨速度比(Cu/TaN)が1000以
上であり、銅、銅合金及びそれらの酸化物、と二酸化シ
リコン膜の研磨速度比(Cu/SiO2)が1000以
上である請求項1に記載の金属用研磨液。
12. A polishing rate ratio (Cu / TaN) of copper, a copper alloy, an oxide thereof, and tantalum nitride is 1000 or more, and a polishing rate of a copper, a copper alloy, an oxide thereof, and a silicon dioxide film. the metal polishing slurry according to claim 1 ratio (Cu / SiO 2) is 1,000 or more.
【請求項13】 研磨後の銅、銅合金及びそれらの酸化
物表面における0.2μm以上の研磨キズが1個/cm
2以下である請求項1ないし請求項12のいずれかに記
載の金属用研磨液。
13. Polishing scratches of 0.2 μm or more on the surface of copper, copper alloy and their oxides after polishing are 1 piece / cm.
13. The metal polishing liquid according to claim 1, which is 2 or less.
【請求項14】 研磨定盤の研磨布上に請求項1ないし
請求項13のいずれかに記載の金属用研磨液を供給しな
がら、被研磨膜を有する基板を研磨布に押圧した状態で
研磨定盤と基板を相対的に動かすことによって被研磨膜
を研磨する研磨方法。
14. A polishing method in which a substrate having a film to be polished is pressed against a polishing cloth while the polishing liquid for a metal according to claim 1 is supplied onto a polishing cloth of a polishing platen. A polishing method for polishing a film to be polished by relatively moving a surface plate and a substrate.
JP2001316954A 2001-10-15 2001-10-15 Polishing liquid for metal and polishing method Pending JP2002176015A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001316954A JP2002176015A (en) 2001-10-15 2001-10-15 Polishing liquid for metal and polishing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001316954A JP2002176015A (en) 2001-10-15 2001-10-15 Polishing liquid for metal and polishing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32245199A Division JP2001144047A (en) 1999-11-12 1999-11-12 Metal polishing fluid and polishing method using it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002176015A true JP2002176015A (en) 2002-06-21

Family

ID=19134891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001316954A Pending JP2002176015A (en) 2001-10-15 2001-10-15 Polishing liquid for metal and polishing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002176015A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006203188A (en) * 2004-12-22 2006-08-03 Showa Denko Kk Polishing composition and polishing method
KR101099721B1 (en) 2003-02-27 2011-12-28 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 Modular barrier removal polishing slurry

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101099721B1 (en) 2003-02-27 2011-12-28 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 Modular barrier removal polishing slurry
JP2006203188A (en) * 2004-12-22 2006-08-03 Showa Denko Kk Polishing composition and polishing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3337464B2 (en) Polishing liquid for metal and polishing method
US7232529B1 (en) Polishing compound for chemimechanical polishing and polishing method
US20030219982A1 (en) CMP (chemical mechanical polishing) polishing liquid for metal and polishing method
JP2001139937A (en) Liquid for polishing metal and method for polishing metal
JP2004311565A (en) Metal polishing solution and polishing method
JP2001127018A (en) Metal polishing method
JP2001144060A (en) Method of polishing substrate having metallic laminated film
JP2001144044A (en) Metal polishing fluid and polishing method using it
JP3902897B2 (en) Substrate polishing method using metal polishing liquid
JP2007019531A (en) Abrasive for chemical mechanical polishing, and polishing method
JP2001144047A (en) Metal polishing fluid and polishing method using it
JP2002176015A (en) Polishing liquid for metal and polishing method
JP2002208573A (en) Metal grinding liquid and grinding method
JP2001127027A (en) Metal polishing method
JP3902896B2 (en) Polishing liquid for metal and substrate polishing method using the same
JP4062903B2 (en) Polishing liquid for metal and polishing method
JP2002198332A (en) Metal polishing liquid and polishing method using it
JP2005142597A (en) Polishing liquid for metal and method of polishing using same
JP3627598B2 (en) Polishing liquid for metal and polishing method
JP2001127017A (en) Metal polishing method
JP4263397B2 (en) Polishing liquid for metal
JP2001144046A (en) Metal polishing fluid and polishing method using it
JP2001144042A (en) Metal polishing method
JP2001144052A (en) Method of polishing substrate
JP2001144055A (en) Method of polishing substrate having metallic laminated film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061109

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090525

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090528

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091001