JP2007095840A - Chemical mechanical polishing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical mechanical polishing method for continuously polishing a conductive film and a barrier metal film with a same pad with excellent processing efficiency, concerning a process for polishing the metal wiring of copper or an alloy with the copper as a main component, etc., in a semiconductor wiring manufacturing process. <P>SOLUTION: The chemical mechanical polishing method is the method for polishing a semiconductor integrated circuit having the barrier metal film and the conductive film arranged on the former film. The barrier metal film and the conductive film are continuously polished on the same polishing pad. A polishing solution A for polishing the conductive film contains an oxidizer but does not contain inorganic abrasive grains. A polishing solution B for polishing the barrier metallic film contains the oxidizer and the inorganic abrasive grains. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体デバイスの化学的機械的研磨方法に関する。更に詳しくは、本発明は、半導体デバイスの研磨加工時において効率的な処理が可能な化学機械用研磨方法に関する。   The present invention relates to a chemical mechanical polishing method for semiconductor devices. More particularly, the present invention relates to a chemical mechanical polishing method capable of efficient processing during polishing of a semiconductor device.

微細化・高密度化が加速する半導体集積回路の形成において、銅は低抵抗材料であり、非常に有用な電気的接続材料として近年非常に着目されている。現在、銅および銅を主成分とする合金を用いた配線の形成は、一般的に次のようにして形成される。   Copper is a low resistance material in the formation of semiconductor integrated circuits where miniaturization and high density are accelerated, and in recent years, it has attracted much attention as a very useful electrical connection material. Currently, the formation of wiring using copper and an alloy containing copper as a main component is generally formed as follows.

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て、続いて化学的機械的研磨(以下CMP)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。   That is, after forming recesses such as grooves and connection holes in the insulating film, forming a barrier metal film, a copper film is formed by plating so as to fill the recesses, and then chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as chemical mechanical polishing) The surface of the insulating film other than the recess is polished by CMP until the surface is completely exposed, and the surface is flattened to form an electrical connection portion such as a buried copper wiring, via plug, or contact plug in which copper is embedded in the recess.

以下、図1(A)〜(F)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。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を化学気相成長法(CVD)で、絶縁膜3を化学気相成長(CVD)方式あるいは塗布方式で、この順に形成する。次いで、絶縁膜3に、図1(B)に示すように、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。続いて、図1(C)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。続いて、図1(D)に示すように、この上に電解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。この後、図1(E)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(F)に示すように、シリコン酸化膜3上のバリア金属が完全に除去されるまでCMPによる研磨を継続する。   Hereinafter, a method for forming a buried copper wiring will be described with reference to FIGS. A lower wiring layer 1 made of an insulating film having a lower wiring (not shown) is formed on a silicon substrate (not shown). As shown in FIG. 1A, a silicon nitride film 2 is chemically formed on the lower wiring layer 1. The insulating film 3 is formed in this order by a chemical vapor deposition (CVD) method or a coating method by vapor deposition (CVD). Next, a recess having a wiring pattern shape and reaching the silicon nitride film 2 is formed in the insulating film 3 as shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 1C, a barrier metal film 4 is formed by a sputtering method. Subsequently, as shown in FIG. 1D, a copper film 5 is formed on the entire surface by electrolytic plating so that the concave portions are embedded. Thereafter, as shown in FIG. 1E, the copper film 5 is polished by CMP to flatten the substrate surface. Subsequently, as shown in FIG. 1F, polishing by CMP is continued until the barrier metal on the silicon oxide film 3 is completely removed.

CMPの一般的な方法は、研磨パッドを貼り付けた円形の研磨定盤(プラテン)を回転させながら、研磨パッド表面へ研磨液を滴下して保持させ、さらにパッド表面に基板(ウエハー)の表面を押しつけ、その裏面から所定の圧力(研磨圧力)を加えた状態で基盤を回転させ、研磨定盤/基板間の相対運動により発生する機械的摩擦により基板の表面を平坦化するものである。   A general method of CMP is to rotate a circular polishing platen (platen) to which a polishing pad is attached while dripping and holding the polishing liquid on the surface of the polishing pad, and further to the surface of the substrate (wafer) on the pad surface. The substrate is rotated with a predetermined pressure (polishing pressure) applied from the back surface thereof, and the surface of the substrate is flattened by mechanical friction generated by the relative movement between the polishing platen and the substrate.

CMPに用いる金属用研磨溶液は、一般には砥粒(例えばアルミナ、シリカ)と酸化剤(例えば過酸化水素、過硫酸)とが含まれる。   The metal polishing solution used for CMP generally contains abrasive grains (for example, alumina and silica) and an oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide and persulfuric acid).

しかしながら、このような固体砥粒を含む金属用研磨液を用いてCMPを行うと、研磨傷(スクラッチ)、研磨面全体が必要以上に研磨される現象(シニング)、研磨金属面が皿状に窪む現象(ディッシング)、金属配線間の絶縁体が必要以上に研磨されたうえ、複数の配線金属面が皿上に窪む現象(エロージョン)などが発生することがある。また、研磨後に、被研磨面である基板表面に残留する研磨液を除去するために、研磨終了後に研磨液に続いて連続的に超純水を滴下/供給して洗い流す工程が必要となる(水ポリッシングと言う)。   However, when CMP is performed using a metal polishing liquid containing such solid abrasive grains, scratches (scratches), a phenomenon in which the entire polished surface is polished more than necessary (thinning), and the polished metal surface is dish-shaped. In some cases, a phenomenon of depression (dishing), an insulator between metal wirings is polished more than necessary, and a phenomenon that a plurality of wiring metal surfaces are recessed on a plate (erosion) may occur. Further, in order to remove the polishing liquid remaining on the surface of the substrate, which is the surface to be polished, after polishing, a step of washing by dropping / supplying ultrapure water continuously after the polishing liquid is required after polishing ( Called water polishing).

さらに、研磨中においては、固体砥粒や研磨屑(研磨生成物)が研磨パッド上に堆積し、研磨パッド表面への研磨液の保持力を低下させ、結果として研磨効率を下げる原因となる。更にこの堆積物は被研磨面へのキズの発生原因ともなり、研磨を行う上で大きな問題となる。   Further, during polishing, solid abrasive grains and polishing scraps (polishing products) are deposited on the polishing pad, reducing the holding power of the polishing liquid on the polishing pad surface, resulting in a decrease in polishing efficiency. Furthermore, this deposit also causes scratches on the surface to be polished, which is a serious problem in polishing.

そこで、この堆積した固体砥粒や研磨屑は、次の研磨を行う前に除去する必要があり、これをドレッシング又はコンディショニング(以下、コンディショニング)と言う。このパッドのコンディショニングにはパッドコンデショナーと呼ばれる砥石が用いられるのが一般的であり、例えば、特許文献1に開示されているようなものがある。このパッドコンディショナーは、鉄やステンレス鋼からなる略円板状をなす基板の表面に、ダイヤモンド砥粒がニッケル等の金属結合相で固着された砥粒層が形成されたものであり、また、この砥粒層が基板の表面の中心付近から外周側へ向かって放射状に延びるように形成されたものである。そして、基板の表面を、軸線回りに回転させられているパッドの表面に対して一定の荷重で押し当てることにより、この基板がパッドの回転運動に伴って回転運動を行い、その表面の砥粒層によってパッドの表面を切削して、表面の堆積物の除去を行う。   Therefore, it is necessary to remove the accumulated solid abrasive grains and polishing scraps before performing the next polishing, which is called dressing or conditioning (hereinafter referred to as conditioning). For the conditioning of the pad, a grindstone called a pad conditioner is generally used. For example, there is one disclosed in Patent Document 1. In this pad conditioner, an abrasive layer in which diamond abrasive grains are fixed with a metallic binder phase such as nickel is formed on the surface of a substantially disk-shaped substrate made of iron or stainless steel. The abrasive layer is formed so as to extend radially from the vicinity of the center of the surface of the substrate toward the outer peripheral side. Then, by pressing the surface of the substrate against the surface of the pad rotated about the axis line with a constant load, the substrate rotates in accordance with the rotational movement of the pad, and the abrasive grains on the surface The surface of the pad is cut by the layer to remove surface deposits.

上記のように、研磨後には水ポリッシングと研磨パッドのコンディショニングが必要であり、研磨処理の効率を考えた場合、これらの工程は省けることが望ましい。さらに、従来の主たる方法では、CMPは図1(D)〜図1(E)にあたるCu−CMPと、図1(E)〜図1(F)にあたるバリアCMPの2段階に分かれており、通常それぞれ異なる研磨液とパッド(ポリッシュルーム)で研磨が行われる(後に説明する図3も参照)。   As described above, water polishing and conditioning of the polishing pad are necessary after polishing, and it is desirable to omit these steps when considering the efficiency of the polishing process. Furthermore, in the conventional main method, the CMP is divided into two stages, that is, Cu-CMP corresponding to FIGS. 1D to 1E and barrier CMP corresponding to FIGS. 1E to 1F. Polishing is performed with different polishing liquids and pads (polish rooms) (see also FIG. 3 described later).

この主たる理由としては、研磨液によって最適な研磨パッドの種類、パッドコンディショニングの条件が異なるためである。ここで言う最適とは、研磨速度、平坦化特性、キズ発生の有無等の研磨特性を総合的に調整された状態を言う。   The main reason is that the optimum polishing pad type and pad conditioning conditions differ depending on the polishing liquid. The term “optimal” as used herein refers to a state in which polishing characteristics such as polishing speed, flattening characteristics, and the presence or absence of scratches are comprehensively adjusted.

なお、本明細書において、図1(D)〜図1(E)で用いる研磨液を導体膜用研磨液といい、これは図1(D)の状態から図1(E)の状態へ変化させるために用いる研磨液のことであり、必ずしも、バリア金属膜の研磨ができない研磨液のことではない。同様に、図1(E)〜図1(F)で用いる研磨液をバリア用研磨液いい、これは図1(E)の状態から図1(F)の状態へ変化させるために用いる研磨液のことであり、必ずしも導体膜の研磨ができない研磨液のことではない。   In this specification, the polishing liquid used in FIGS. 1D to 1E is called a conductive film polishing liquid, which changes from the state of FIG. 1D to the state of FIG. This is a polishing liquid used for the purpose, and is not necessarily a polishing liquid that cannot polish the barrier metal film. Similarly, the polishing liquid used in FIGS. 1E to 1F is referred to as a barrier polishing liquid, which is used to change from the state of FIG. 1E to the state of FIG. This is not necessarily a polishing liquid that cannot polish the conductor film.

以上のように、Cu−CMPとバリアCMPを別々に行うことは、チャンバー間の搬送時間や、各々のチャンバーの洗浄時間、コンディショニング時間等が余計にかかり、CMP処理の効率化の上で好ましくない。
特開平10−193269号公報
As described above, it is not preferable to perform Cu-CMP and barrier CMP separately in terms of transport time between chambers, cleaning time of each chamber, conditioning time, and the like, and improving the efficiency of CMP processing. .
Japanese Patent Laid-Open No. 10-193269

本発明は、上記課題を解決することと目的とする。すなわち、本発明は、半導体配線製造工程における銅および銅を主成分とする合金などの金属配線を研磨する工程において、処理効率に優れ、かつ導体膜とバリア金属膜(バリア膜)とを同じパッドで連続的に研磨する化学的機械的研磨方法を提供することを目的とする。   The present invention aims to solve the above problems. That is, the present invention is excellent in processing efficiency in the step of polishing a metal wiring such as copper and a copper-based alloy in the semiconductor wiring manufacturing process, and the conductor film and the barrier metal film (barrier film) are the same pad. It is an object of the present invention to provide a chemical mechanical polishing method in which polishing is continuously performed with the above method.

本発明者は鋭意検討した結果、無機砥粒を含まない研磨液と含む研磨液とを適宜使い分けることによって上記問題を解決できることを見出して課題を達成するに至った。すなわち、本発明は、下記の通りである。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above problem can be solved by appropriately using a polishing liquid that does not contain inorganic abrasive grains and a polishing liquid that contains inorganic abrasive grains, and has achieved the object. That is, the present invention is as follows.

(1)バリア金属膜とその上に導体膜とを有する半導体集積回路を研磨する化学的機械的研磨方法であって、前記バリア金属膜と前記導体膜とを一つの研磨パッド上で連続的に研磨し、かつ、前記導体膜を研磨する研磨液Aが酸化剤を含み無機砥粒を含まない研磨液であり、前記バリア金属膜を研磨する研磨液Bが酸化剤と無機砥粒とを含む研磨液であることを特徴とする化学的機械的研磨方法。 (1) A chemical mechanical polishing method for polishing a semiconductor integrated circuit having a barrier metal film and a conductor film thereon, wherein the barrier metal film and the conductor film are continuously formed on one polishing pad. The polishing liquid A that polishes and polishes the conductor film is a polishing liquid that contains an oxidizing agent and does not contain inorganic abrasive grains, and the polishing liquid B that polishes the barrier metal film contains an oxidizing agent and inorganic abrasive grains. A chemical mechanical polishing method, characterized by being a polishing liquid.

(2)さらに、前記研磨パッドに堆積した固体砥粒と研磨屑とを除去するコンディショニング工程を含み、当該コンディショニング工程に用いるコンディショナーのパッドに対する押し付け荷重が60hPa以上であることを特徴とする(1)に記載の化学的機械的研磨方法。
(3)前記研磨液Bの前記無機砥粒が、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シリカ、セリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、酸化マンガン、及び炭化ケイ素からなる群から選択される粒子であることを特徴とする(1)に記載の化学的機械的研磨方法。
(4)前記研磨液Aの酸化剤および研磨液Bの酸化剤のそれぞれが、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水、銀(II)塩および鉄(III)塩からなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする(1)に記載の化学的機械的研磨方法。
(2) The method further includes a conditioning process for removing solid abrasive grains and polishing debris deposited on the polishing pad, wherein the pressing load applied to the pad of the conditioner used in the conditioning process is 60 hPa or more (1) The chemical mechanical polishing method described in 1.
(3) The inorganic abrasive grains of the polishing liquid B are particles selected from the group consisting of fumed silica, colloidal silica, synthetic silica, ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, and silicon carbide. (1) The chemical mechanical polishing method according to (1).
(4) The oxidizing agent of the polishing liquid A and the oxidizing agent of the polishing liquid B are hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, respectively. Any one selected from the group consisting of chlorate, perchlorate, persulfate, dichromate, permanganate, ozone water, silver (II) salt and iron (III) salt (1) The chemical mechanical polishing method according to (1).

本発明では、研磨液Aが砥粒を実質的に含まないことで、導体膜の研磨の際に研磨パッド空孔への砥粒による目詰りが抑制され、研磨速度の低下が起こらない。また、この目詰りの抑制により、研磨面へのキズの発生を抑えることができる。さらに、目詰りの制御によりコンディショニングの負荷を少なくすることが可能となる。よって、同一チャンバー(パッド)上でCu−CMPとバリアCMPとを連続処理しても、処理時間を増加させること無く、また消耗部材の寿命低下を起こさずに、キズの少ない高品質な研磨を行うことが可能となる。一般には、図3に示すように、Cu−CMPを実施した後、異なるパッドに搬送しその後バリアCMPを行うのに対し、本発明では、図2に示したとおり、一つのパッド上でCu−CMPとバリアCMPとを連続処理する。そのため、搬送時間が短縮されて処理時間の短縮、消耗部材の統一、消耗部材寿命の延長、工程の簡略化が可能となる。   In the present invention, since the polishing liquid A does not substantially contain abrasive grains, clogging due to abrasive grains in the polishing pad holes during polishing of the conductive film is suppressed, and the polishing rate does not decrease. In addition, the occurrence of scratches on the polished surface can be suppressed by suppressing the clogging. Furthermore, it becomes possible to reduce the conditioning load by controlling clogging. Therefore, even if Cu-CMP and barrier CMP are continuously performed in the same chamber (pad), high-quality polishing with few scratches can be achieved without increasing the processing time and reducing the life of the consumable member. Can be done. In general, as shown in FIG. 3, after Cu-CMP is performed, the wafer is transferred to a different pad and then barrier CMP is performed. In the present invention, as shown in FIG. CMP and barrier CMP are continuously performed. Therefore, the conveyance time can be shortened, the processing time can be shortened, the consumable members can be unified, the consumable member life can be extended, and the process can be simplified.

本発明によれば、半導体配線製造工程における銅および銅を主成分とする合金などの金属配線を研磨する工程において、処理効率に優れ、かつ導体膜とバリア膜とを同じパッドで連続的に研磨する化学的機械的研磨方法を提供する。   According to the present invention, in the process of polishing metal wiring such as copper and copper-based alloy in the semiconductor wiring manufacturing process, the processing efficiency is excellent, and the conductor film and the barrier film are continuously polished with the same pad. A chemical mechanical polishing method is provided.

本発明の化学的機械的研磨方法に使用する金属用研磨液に以下について説明する。   The metal polishing liquid used in the chemical mechanical polishing method of the present invention will be described below.

(金属用研磨液)
〔研磨液A(導体膜研磨用)〕
本発明の化学的機械的研磨方法に用いる研磨液Aは無機砥粒を含まない。すなわち、本発明における研磨液Aは、固体砥粒を含まなくとも、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CMPが進むために被研磨体の研磨傷は低減される。なお、無機砥粒成分は、本発明の効果を損なわない程度、言い換えれば、実質的に無機砥粒が機能しない程度であれば共存してもよい。この場合の無機砥粒濃度は一概には言えないが、一般的には0.2wt%以下である。
(Metal polishing liquid)
[Polishing liquid A (for conductor film polishing)]
The polishing liquid A used in the chemical mechanical polishing method of the present invention does not contain inorganic abrasive grains. That is, the polishing liquid A in the present invention reduces polishing scratches on the object to be polished because CMP proceeds by friction with a polishing pad that is much mechanically softer than solid abrasive grains, even if it does not contain solid abrasive grains. . The inorganic abrasive component may coexist as long as the effect of the present invention is not impaired, in other words, the inorganic abrasive particle does not substantially function. In this case, the inorganic abrasive concentration cannot be generally specified, but is generally 0.2 wt% or less.

研磨液Aは酸化剤を必須成分とする。酸化剤として具体的には、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水、銀(II)塩および鉄(III)塩が挙げられるが、過酸化水素がより好ましく用いられる。   The polishing liquid A contains an oxidizing agent as an essential component. Specific examples of oxidizing agents include hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, persulfate , Dichromate, permanganate, ozone water, silver (II) salt and iron (III) salt, and hydrogen peroxide is more preferably used.

酸化剤の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.003mol〜8molとすることが好ましく、0.03mol〜6molとすることがより好ましく、0.1mol〜4molとすることが特に好ましい。即ち、酸化剤の添加量は、金属の酸化が十分で高いCMP速度を確保する点で0.003mol以上が好ましく、研磨面の荒れ防止の点から8mol以下が好ましい。   The addition amount of the oxidizing agent is preferably 0.003 mol to 8 mol, more preferably 0.03 mol to 6 mol, and more preferably 0.1 mol to 4 mol in 1 liter of the metal polishing liquid used for polishing. It is particularly preferable to do this. That is, the addition amount of the oxidizing agent is preferably 0.003 mol or more from the viewpoint of sufficient metal oxidation and ensuring a high CMP rate, and is preferably 8 mol or less from the viewpoint of preventing roughening of the polished surface.

さらに、研磨液Aには有機酸、不動膜形成剤を含有することが好ましい。好適な有機酸としては、水溶性のものが望ましく、アミノ酸やそれ以外の酸である。アミノ酸としては、以下の群から選ばれたものがより適している。   Furthermore, it is preferable that the polishing liquid A contains an organic acid and an immobile film forming agent. Suitable organic acids are preferably water-soluble, such as amino acids and other acids. As the amino acid, one selected from the following group is more suitable.

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等が挙げられる。   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-cysteic acid , L-aspartic acid, L-glutamic acid, S- (carboxymethyl) -L-cysteine, 4-aminobutyric acid, L Asparagine, L-glutamine, azaserine, L-arginine, L-canavanine, L-citrulline, δ-hydroxy-L-lysine, creatine, L-quinurenin, L-histidine, 1-methyl-L-histidine, 3-methyl -Amino acids such as L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II and antipine.

アミノ酸以外の有機酸としては、以下の群から選ばれたものがより適している。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、グリコール酸、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、乳酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン、及びそれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩が挙げられる。これらの中ではリンゴ酸、酒石酸、クエン酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン等が実用的な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く、好適である。   As organic acids other than amino acids, those selected from the following group are more 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, 2-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, Examples thereof include tartaric acid, citric acid, lactic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, dihydroxyethylglycine, and salts such as ammonium salts and alkali metal salts thereof. Among these, malic acid, tartaric acid, citric acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, dihydroxyethylglycine and the like are preferable in that the etching rate can be effectively suppressed while maintaining a practical CMP rate, Is preferred.

有機酸の添加量は、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0005〜0.5molとすることが好ましく、0.005mol〜0.3molとすることがより好ましく、0.01mol〜0.1molとすることが特に好ましい。即ち、酸の添加量は、エッチングの抑制の点から0.5mol以下が好ましく、充分な効果を得る上で0.0005mol以上が好ましい。   The addition amount of the organic acid is preferably 0.0005 to 0.5 mol, more preferably 0.005 mol to 0.3 mol, and more preferably 0.01 mol to 1 mol in 1 L of the polishing liquid used for polishing. The amount is particularly preferably 0.1 mol. That is, the amount of acid added is preferably 0.5 mol or less from the viewpoint of suppressing etching, and 0.0005 mol or more is preferable for obtaining a sufficient effect.

研磨液Aに含有されるのに好適な不動膜形成剤は、複素環化合物である。複素環化合物とはヘテロ原子を含んだ複素環を有する化合物である。複素環を有する化合物に含まれるヘテロ原子の数は限定されるものではないが、2個以上が好ましく、さらに好ましくは4個以上のヘテロ原子を含む化合物である。特に、3個以上の窒素原子を含有する複素環化合物を用いることは好ましく、4個以上の窒素原子を含有する複素環化合物を用いると本発明の顕著な効果が得られ、好ましい。   A suitable immobile film-forming agent to be contained in the polishing liquid A is a heterocyclic compound. A heterocyclic compound is a compound having a heterocyclic ring containing a hetero atom. The number of heteroatoms contained in the compound having a heterocycle is not limited, but is preferably 2 or more, more preferably 4 or more heteroatoms. In particular, it is preferable to use a heterocyclic compound containing 3 or more nitrogen atoms, and using a heterocyclic compound containing 4 or more nitrogen atoms is preferable because the remarkable effects of the present invention can be obtained.

また、複素環は単環であっても縮合環を有する多環であってもよい。単環の場合の員数は、好ましくは5〜7であり、特に好ましくは5である。縮合環を有する場合の環数は、好ましくは2または3である。   Further, the heterocyclic ring may be a single ring or a polycyclic ring having a condensed ring. The number of members in the case of a single ring is preferably 5 to 7, particularly preferably 5. In the case of having a condensed ring, the number of rings is preferably 2 or 3.

これらの複素環として具体的に、以下のものが挙げられる。すなわち、ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピラン環、チオピラン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、イソオキサゾリジン環、イソチアゾリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、クロマン環、チオクロマン環、イソクロマン環、イソチオクロマン環、インドリン環、イソインドリン環、ピリンジン環、インドリジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、キノリジン環、イソキノリン環、キノリン環、ナフチリジン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、アンチリジン環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、トリアジン環、トリアゾール環、テトラゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズチアジアゾール環、ベンズフロキサン環、ナフトイミダゾール環、ベンズトリアゾール環、テトラアザインデン環等が挙げられ、より好ましくはトリアゾール環、テトラゾール環が挙げられる。   Specific examples of these heterocyclic rings include the following. That is, pyrrole ring, thiophene ring, furan ring, pyran ring, thiopyran ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, isothiazole ring, oxazole ring, isoxazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrrolidine Ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, isoxazolidine ring, isothiazolidine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, chroman ring, thiochroman ring, isochroman ring, isothiochroman ring, indoline ring, isoindoline ring , Pyridine ring, indolizine ring, indole ring, indazole ring, purine ring, quinolidine ring, isoquinoline ring, quinoline ring, naphthyridine ring, phthalazine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, pteridine ring, Kridine ring, perimidine ring, phenanthroline ring, carbazole ring, carboline ring, phenazine ring, anti-lysine ring, thiadiazole ring, oxadiazole ring, triazine ring, triazole ring, tetrazole ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzthiazole ring Benzthiadiazole ring, benzfuroxan ring, naphthimidazole ring, benztriazole ring, tetraazaindene ring and the like, more preferably triazole ring and tetrazole ring.

本発明で用いる複素環化合物に導入しうる置換基としては、例えば以下のものが挙げられる。   Examples of the substituent that can be introduced into the heterocyclic compound used in the present invention include the following.

複素環が有しうる置換基としては、例えばハロゲン原子、アルキル基(直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アミノ基、ヘテロ環基が挙げられる。さらに、複数の置換基のうち2以上が互いに結合して環を形成してもよく、例えば、芳香環、脂肪族炭化水素環、複素環などを形成することもできる。   Examples of the substituent that the heterocyclic ring may have include, for example, a halogen atom, an alkyl group (a linear, branched or cyclic alkyl group, and an active methine group, even a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group). Or an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an amino group, or a heterocyclic group. Furthermore, two or more of a plurality of substituents may be bonded to each other to form a ring, and for example, an aromatic ring, an aliphatic hydrocarbon ring, a heterocyclic ring, or the like can be formed.

本発明で特に好ましく用いることができる複素環化合物の具体例としては以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。すなわち、1,2,3,4−テトラゾール、5−アミノ−1,2,3,4−テトラゾール、5−メチル−1,2,3,4−テトラゾール、1,2,3−トリアゾール、4−アミノ−1,2,3−トリアゾール、4,5−ジアミノ−1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、3,5−ジアミノ−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾールである。   Specific examples of the heterocyclic compound that can be particularly preferably used in the present invention include, but are not limited to, the following. That is, 1,2,3,4-tetrazole, 5-amino-1,2,3,4-tetrazole, 5-methyl-1,2,3,4-tetrazole, 1,2,3-triazole, 4- Amino-1,2,3-triazole, 4,5-diamino-1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 3,5-diamino- 1,2,4-triazole and benzotriazole.

本発明で用いる複素環化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。また、本発明で用いる複素環化合物は、常法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。本発明で用いる複素環化合物の添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液(即ち、水または水溶液で希釈する場合は希釈後の金属用研磨液。以降の「研磨に使用する際の金属用研磨液」も同意である。)の1L中、0.0001〜0.1molが好ましく、より好ましくは0.0005〜0.05mol、更に好ましくは0.0005〜0.01molである。   The heterocyclic compounds used in the present invention may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the heterocyclic compound used by this invention can be synthesize | combined according to a conventional method, and may use a commercial item. The total amount of the heterocyclic compound used in the present invention is the metal polishing liquid used for polishing (that is, the metal polishing liquid after dilution when diluted with water or an aqueous solution. In 1 L of “the metal polishing liquid”, 0.0001 to 0.1 mol is preferable, more preferably 0.0005 to 0.05 mol, and still more preferably 0.0005 to 0.01 mol. is there.

本発明の研磨液Aは、さらに他の成分を含有してもよく、例えば、界面活性剤、親溶性ポリマー、及び、その他の添加剤を挙げることができる。   The polishing liquid A of the present invention may further contain other components, and examples thereof include a surfactant, a hydrophilic polymer, and other additives.

界面活性剤と親水性ポリマーは、いずれも被研磨面の接触角を低下させる作用を有して、均一な研磨を促す作用を有する。用いられる界面活性剤や親水性ポリマーとしては、以下の群から選ばれたものが好適である。   Both the surfactant and the hydrophilic polymer have the action of reducing the contact angle of the surface to be polished and the action of promoting uniform polishing. As the surfactant and the hydrophilic polymer used, those selected from the following groups are suitable.

陰イオン界面活性剤として、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩が挙げられ、陽イオン界面活性剤として、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩が挙げられ、両性界面活性剤として、カルボキシベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、アルキルアミンオキサイドを挙げることができ、非イオン界面活性剤として、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられ、また、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。   Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt and phosphate ester salt. Examples of the cationic surfactant include aliphatic amine salt, aliphatic quaternary ammonium salt, benzalkonium chloride. Salts, benzethonium chloride, pyridinium salts, imidazolinium salts, and amphoteric surfactants include carboxybetaine type, aminocarboxylate, imidazolinium betaine, lecithin, alkylamine oxide, nonionic interface Examples of the activator include an ether type, an ether ester type, an ester type, and a nitrogen-containing type, and also include a fluorine-based surfactant.

さらに、親水性ポリマーとしては、ポリエチレングリコール等のポリグリコール類、ポリビニルアルコール、ポロビニルピロリドン、アルギン酸等の多糖類、ポリメタクリル酸等のカルボン酸含有ポリマー等が挙げられる。   Furthermore, examples of the hydrophilic polymer include polyglycols such as polyethylene glycol, polysaccharides such as polyvinyl alcohol, polovinyl pyrrolidone, and alginic acid, and carboxylic acid-containing polymers such as polymethacrylic acid.

なお、上記のものは、酸もしくはそのアンモニウム塩の方が、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がなく望ましい。上記例示化合物の中でもシクロヘキサノール、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、コハク酸アミド、ポロビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーがより好ましい。   Of the above, the acid or its ammonium salt is preferably free from contamination by alkali metals, alkaline earth metals, halides and the like. Among the above exemplified compounds, cyclohexanol, polyacrylic acid ammonium salt, polyvinyl alcohol, succinic acid amide, polo vinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, and polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer are more preferable.

これらの界面活性剤や親水性ポリマーの重量平均分子量としては、500〜100000が好ましく、特には2000〜50000が好ましい。   The weight average molecular weight of these surfactants and hydrophilic polymers is preferably from 500 to 100,000, particularly preferably from 2,000 to 50,000.

界面活性剤及び/又は親水性ポリマーの添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.001〜10gとすることが好ましく、0.01〜5gとすることがより好ましく0.1〜3gとすることが特に好ましい。   The total amount of the surfactant and / or hydrophilic polymer added is preferably 0.001 to 10 g and preferably 0.01 to 5 g in 1 liter of the metal polishing slurry used for polishing. Is more preferably 0.1 to 3 g.

金属用研磨液は、所定のpHとすべく、アルカリ/酸又は緩衝剤を添加されることが好ましい。アルカリ/酸又は緩衝剤としては、水酸化アンモニウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドなどの有機水酸化アンモニウム、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのようなアルカノールアミン類などの非金属アルカリ剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、硝酸、硫酸、りん酸などの無機酸、炭酸ナトリウムなどの炭酸塩、リン酸三ナトリウムなどのリン酸塩、ホウ酸塩、四ホウ酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩等を好ましく挙げることができる。特に好ましいアルカリ剤として水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドである。   The metal polishing liquid is preferably added with an alkali / acid or a buffer so as to have a predetermined pH. Alkali / acid or buffering agents include organic ammonium hydroxides such as ammonium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide, nonmetallic alkaline agents such as alkanolamines such as diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine, water Alkali metal hydroxides such as sodium oxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide, inorganic acids such as nitric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, carbonates such as sodium carbonate, phosphates and borates such as trisodium phosphate, Preferable examples include tetraborate and hydroxybenzoate. Particularly preferred alkali agents are ammonium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide.

アルカリ/酸又は緩衝剤の添加量としては、pHが好ましい範囲に維持される量であればよく、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.0001mol〜1.0molとすることが好ましく0.003mol〜0.5molとすることがより好ましい。
研磨に使用する際の金属用研磨液のpHは3〜12が好ましく、より好ましくは4〜9であり、特に5〜8が好ましい。この範囲において本発明の金属液は特に優れた効果を発揮する。
The addition amount of the alkali / acid or buffer may be an amount that can maintain the pH within a preferable range, and should be 0.0001 mol to 1.0 mol in 1 L of the metal polishing slurry used for polishing. Is preferably 0.003 mol to 0.5 mol.
3-12 are preferable, as for pH of the metal polishing liquid at the time of using for grinding | polishing, More preferably, it is 4-9, and 5-8 are especially preferable. Within this range, the metal liquid of the present invention exhibits particularly excellent effects.

研磨液Aには、混入する多価金属イオンなどの悪影響を低減させるために、必要に応じてキレート剤を含有していてもよい。キレート剤としては、カルシウムやマグネシウムの沈澱防止剤である汎用の硬水軟化剤やその類縁化合物を用いることができ、必要に応じてこれらを2種以上併用しても良い。キレート剤の添加量は混入する多価金属イオンなどの金属イオンを封鎖するのに充分な量であれば良く、例えば、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.0003mol〜0.07molになるように添加する。   The polishing liquid A may contain a chelating agent as necessary in order to reduce adverse effects such as mixed polyvalent metal ions. As a chelating agent, a general-purpose hard water softening agent that is a precipitation inhibitor of calcium or magnesium or an analogous compound thereof can be used, and two or more of these may be used in combination as necessary. The addition amount of the chelating agent may be an amount sufficient to sequester metal ions such as mixed polyvalent metal ions. For example, 0.0003 mol to 0 in 1 L of a metal polishing liquid used for polishing. 0.07 mol is added.

本発明においては、研磨面への吸着性や反応性、研磨金属の溶解性、被研磨面の電気化学的性質、化合物官能基の解離状態、液としての安定性などにより、適時化合物種、添加量やpH、分散媒を設定することが好ましい。   In the present invention, depending on the adsorptivity and reactivity to the polishing surface, the solubility of the polishing metal, the electrochemical properties of the surface to be polished, the dissociation state of the compound functional group, the stability as a liquid, etc. It is preferable to set the amount, pH, and dispersion medium.

なお、研磨液の濃縮液作製時に添加する成分の内、室温での溶媒に対する溶解度が5%未満の物の配合量は、室温での溶媒に対する溶解度の2倍以内とすることが好ましく、1.5倍以内とすることがより好ましい。この添加量が2倍以上では濃縮液を5℃に冷却した際の析出を防止するのが困難となる。   In addition, it is preferable that the compounding quantity of the thing with the solubility with respect to the solvent in room temperature among the components added at the time of preparation of the concentrated liquid of polishing liquid is less than twice the solubility with respect to the solvent at room temperature. More preferably, it is within 5 times. If this addition amount is twice or more, it becomes difficult to prevent precipitation when the concentrate is cooled to 5 ° C.

〔研磨液B(バリアー金属膜研磨用)〕
研磨液Bは酸化剤を必須成分とする。用いられる酸化剤は、上述の研磨液Aで例示した物の同様のものが使用できる。また、その他の成分として、上述の研磨液Aで例示した物の同様のものが使用できる。
[Polishing liquid B (for barrier metal film polishing)]
The polishing liquid B contains an oxidizing agent as an essential component. As the oxidizing agent to be used, the same ones exemplified in the above polishing liquid A can be used. Moreover, the thing similar to the thing illustrated by the above-mentioned polishing liquid A can be used as another component.

本発明の研磨液Bは無機砥粒を含有する。好ましい砥粒としては、例えば、シリカ(沈降シリカ、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シリカ)、セリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、酸化マンガン、炭化ケイ素、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリテレフタレートなどが挙げられる。   The polishing liquid B of the present invention contains inorganic abrasive grains. Examples of preferable abrasive grains include silica (precipitated silica, fumed silica, colloidal silica, synthetic silica), ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, silicon carbide, polystyrene, polyacryl, polyterephthalate, and the like. It is done.

なかでも、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シリカ、セリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、酸化マンガン、及び炭化ケイ素からなる群から選択される粒子であることが好ましい。特に、コロイダルシリカを用いると、本発明の顕著な効果が得られ、好ましい。   Among these, particles selected from the group consisting of fumed silica, colloidal silica, synthetic silica, ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, and silicon carbide are preferable. In particular, when colloidal silica is used, the remarkable effect of the present invention is obtained, which is preferable.

砥粒の添加量としては、使用する際の金属用研磨液1L中に0.05〜20gの砥粒を含むことが好ましく、特に0.2〜5gの砥粒を含むと本発明の効果が顕著に得られ、好ましい。また、砥粒は平均粒径5〜200nmが好ましく、特に平均粒径20〜70nmの砥粒を用いると本発明の効果が顕著に得られ、好ましい。   As addition amount of an abrasive grain, it is preferable to contain 0.05-20g abrasive grain in 1L of metal polishing liquids at the time of use, and when 0.2-5g abrasive grain is included especially, the effect of this invention is included. Remarkably obtained and preferred. The abrasive grains preferably have an average particle diameter of 5 to 200 nm, and particularly when abrasive grains having an average particle diameter of 20 to 70 nm are used, the effects of the present invention are remarkably obtained, which is preferable.

[配線金属原材料]
本発明においては、研磨する対象は、例えばLSI等の半導体における、銅金属及び/又は銅合金からなる配線が好ましく、特には銅合金が好ましい。更には、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が好ましい。銅合金に含有される銀含量は、40質量%以下が好ましく、特には10質量%以下、さらには1質量%以下が好ましく、0.00001〜0.1質量%の範囲である銅合金において最も優れた効果を発揮する。
[Wiring metal raw materials]
In the present invention, the object to be polished is preferably a wiring made of a copper metal and / or a copper alloy in a semiconductor such as LSI, and a copper alloy is particularly preferable. Furthermore, the copper alloy containing silver is preferable among copper alloys. The silver content contained in the copper alloy is preferably 40% by mass or less, particularly 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and most preferably in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. Exhibits excellent effects.

〔配線の太さ〕
本発明においては、研磨する対象である半導体が、例えばDRAMデバイス系ではハーフピッチで0.15μm以下で特には0.10μm以下、更には0.08μm以下、一方、MPUデバイス系では0.12μm以下で特には0.09μm以下、更には0.07μm以下の配線を持つLSIであることが好ましい。これらのLSIに対して、本発明の研磨液は特に優れた効果を発揮する。
[Wiring thickness]
In the present invention, the semiconductor to be polished is, for example, a DRAM device system having a half pitch of 0.15 μm or less, particularly 0.10 μm or less, more preferably 0.08 μm or less, while MPU device system is 0.12 μm or less. In particular, an LSI having a wiring of 0.09 μm or less, more preferably 0.07 μm or less is preferable. The polishing liquid of the present invention exhibits particularly excellent effects on these LSIs.

〔バリア金属〕
本発明においては、半導体の銅金属及び/または銅合金からなる配線と層間絶縁膜との間に、銅の拡散を防ぐ為のバリア層を設けられている。バリア層としては低抵抗のメタル材料がよく、特にはTiN、TiW、Ta、TaN、W、WN、Ruが好ましく、中でもTa、TaNが特に好ましい。
[Barrier metal]
In the present invention, a barrier layer for preventing diffusion of copper is provided between a wiring made of a copper metal and / or a copper alloy of the semiconductor and the interlayer insulating film. As the barrier layer, a low-resistance metal material is preferable, and TiN, TiW, Ta, TaN, W, WN, and Ru are particularly preferable, and Ta and TaN are particularly preferable.

(化学的機械的研磨方法)
本発明の化学的機械的研磨方法は、バリア金属膜とその上に導体膜とを有する半導体集積回路を研磨する方法であって、バリア金属膜と導体膜とを一つの研磨パッド上で連続的に研磨し、かつ、既述の研磨液Aにより導体膜を研磨し、既述の研磨液Bによりバリア金属膜を研磨する。以下、「研磨液」という場合は、研磨液Aおよび研磨液Bのそれぞれを意味する。
(Chemical mechanical polishing method)
The chemical mechanical polishing method of the present invention is a method for polishing a semiconductor integrated circuit having a barrier metal film and a conductor film thereon, wherein the barrier metal film and the conductor film are continuously formed on one polishing pad. Then, the conductor film is polished with the polishing liquid A described above, and the barrier metal film is polished with the polishing liquid B described above. Hereinafter, the term “polishing liquid” means each of the polishing liquid A and the polishing liquid B.

研磨液は、濃縮液であって使用する際に水を加えて希釈して使用液とする場合、または、各成分が次項に述べる水溶液の形態でこれらを混合し、必要により水を加え希釈して使用液とする場合、あるいは使用液として調製されている場合がある。研磨液Aおよび研磨液Bを用いた研磨方法は、いずれの場合にも適用でき、研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨する研磨方法である。   The polishing liquid is a concentrated liquid that is diluted by adding water when used, or mixed in the form of an aqueous solution described in the next section for each component, and diluted by adding water as necessary. In some cases, it may be used as a working solution or prepared as a working solution. The polishing method using the polishing liquid A and the polishing liquid B can be applied to both cases, and the polishing liquid is supplied to the polishing pad on the polishing surface plate and brought into contact with the surface to be polished to thereby connect the surface to be polished and the polishing pad. This is a polishing method in which polishing is performed by relative movement.

研磨する装置としては、被研磨面を有する半導体基板等を保持するホルダーと研磨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)研磨定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨パッドとしては、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。被研磨面(被研磨膜)を有する半導体基板の研磨パッドへの押しつけ圧力は、0.68〜34.5KPaであることが好ましく、研磨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、3.40〜20.7KPaであることがより好ましい。   As an apparatus for polishing, there is a general polishing apparatus having a polishing surface plate with a holder for holding a semiconductor substrate having a surface to be polished and a polishing pad attached (a motor etc. capable of changing the number of rotations is attached). Can be used. As the polishing pad, a general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin, or the like can be used, and there is no particular limitation. The pressure applied to the polishing pad of the semiconductor substrate having the surface to be polished (film to be polished) is preferably 0.68 to 34.5 KPa, which satisfies the uniformity of the polishing surface within the wafer surface and the flatness of the pattern. Therefore, it is more preferable that it is 3.40-20.7 KPa.

研磨している間、研磨パッドには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、研磨パッド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、流水中で良く洗浄した後、スピンドライヤ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。本発明の研磨方法では、希釈する水溶液は、次ぎに述べる水溶液と同じである。水溶液は、予め酸化剤、酸、添加剤、界面活性剤のうち少なくとも1つ以上を含有した水で、水溶液中に含有した成分と希釈される研磨液の成分を合計した成分が、研磨液を使用して研磨する際の成分となるようにする。水溶液で希釈して使用する場合は、溶解しにくい成分を水溶液の形で配合することができ、より濃縮した研磨液を調製することができる。   During polishing, a polishing liquid is continuously supplied to the polishing pad with a pump or the like. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of a polishing pad is always covered with polishing liquid. The semiconductor substrate after polishing is thoroughly washed in running water, and then dried after removing water droplets adhering to the semiconductor substrate using a spin dryer or the like. In the polishing method of the present invention, the aqueous solution to be diluted is the same as the aqueous solution described below. The aqueous solution is water containing at least one of an oxidizing agent, an acid, an additive, and a surfactant in advance, and the total amount of the components contained in the aqueous solution and the components of the polishing liquid to be diluted is the polishing liquid. Use it as a component when polishing. When diluted with an aqueous solution and used, components that are difficult to dissolve can be blended in the form of an aqueous solution, and a more concentrated polishing liquid can be prepared.

濃縮された研磨液に水または水溶液を加え希釈する方法としては、濃縮された研磨液を供給する配管と水または水溶液を供給する配管を途中で合流させて混合し、混合し希釈された研磨液を研磨パッドに供給する方法がある。混合は、圧力を付した状態で狭い通路を通して液同士を衝突混合する方法、配管中にガラス管などの充填物を詰め液体の流れを分流分離、合流させることを繰り返し行う方法、配管中に動力で回転する羽根を設ける方法など通常に行われている方法を採用することができる。   As a method of diluting by adding water or an aqueous solution to the concentrated polishing liquid, the pipe for supplying the concentrated polishing liquid and the pipe for supplying the water or the aqueous solution are joined together and mixed, and mixed and diluted. There is a method of supplying a polishing pad to a polishing pad. Mixing is a method in which liquids collide with each other through a narrow passage under pressure, a method in which a filling such as a glass tube is filled in a pipe, and the flow of liquid is repeatedly separated and merged. Conventional methods such as a method of providing blades that rotate in the above can be employed.

研磨液の供給速度は10〜1000ml/minが好ましく、研磨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、170〜800ml/minであることがより好ましい。   The supply rate of the polishing liquid is preferably 10 to 1000 ml / min, and more preferably 170 to 800 ml / min in order to satisfy the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern.

濃縮された研磨液を水または水溶液などにより希釈し、研磨する方法としては、研磨液を供給する配管と水または水溶液を供給する配管を独立に設け、それぞれから所定量の液を研磨パッドに供給し、研磨パッドと被研磨面の相対運動で混合しつつ研磨する方法である。または、1つの容器に、所定量の濃縮された研磨液と水または水溶液を入れ混合してから、研磨パッドにその混合した研磨液を供給し、研磨をする方法がある。   As a method of diluting the concentrated polishing liquid with water or an aqueous solution and polishing, a pipe for supplying the polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are provided independently, and a predetermined amount of liquid is supplied from each to the polishing pad. In this method, the polishing pad and the surface to be polished are mixed while being mixed by relative movement. Alternatively, there is a method in which a predetermined amount of concentrated polishing liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container, and then the mixed polishing liquid is supplied to a polishing pad for polishing.

本発明の別の態様としての化学的機械的研磨方法は、研磨液が含有すべき成分を少なくとも2つの構成成分に分けて、それらを使用する際に、水または水溶液を加え希釈して研磨定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨する方法である。例えば、酸化剤を1つの構成成分(A)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に水または水溶液で構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。   According to another aspect of the present invention, the chemical mechanical polishing method divides the components to be contained in the polishing liquid into at least two constituent components and, when using them, dilutes by adding water or an aqueous solution to polish the polishing composition. This is a method in which polishing is performed by supplying a polishing pad on a board and bringing the surface to be polished into contact with the surface to be polished and moving the surface to be polished and the polishing pad relative to each other. For example, an oxidizing agent is one component (A), an acid, an additive, a surfactant, and water are one component (B), and when they are used, the component (A) The component (B) is diluted before use.

また、溶解度の低い添加剤を2つの構成成分(A)と(B)に分け、酸化剤、添加剤(砥粒、酸化剤、酸、界面活性剤以外の成分)及び界面活性剤を1つの構成成分(A)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に水または水溶液を加え構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。この例の場合、構成成分(A)と構成成分(B)と水または水溶液をそれぞれ供給する3つの配管が必要であり、希釈混合は、3つの配管を、研磨パッドに供給する1つの配管に結合し、その配管内で混合する方法があり、この場合、2つの配管を結合してから他の1つの配管を結合することも可能である。   Further, an additive having low solubility is divided into two components (A) and (B), and an oxidizing agent, an additive (a component other than abrasive grains, an oxidizing agent, an acid, and a surfactant) and a surfactant are combined into one component. Constituent component (A), acid, additive, surfactant and water are one constituent component (B), and when using them, water or an aqueous solution is added to add constituent component (A) and constituent component (B). Dilute and use. In the case of this example, three pipes for supplying the component (A), the component (B), and water or an aqueous solution are required, and dilution mixing is performed on one pipe that supplies the three pads to the polishing pad. There is a method of combining and mixing in the pipe. In this case, it is also possible to combine two pipes and then connect another pipe.

例えば、溶解しにくい添加剤を含む構成成分と他の構成成分を混合し、混合経路を長くして溶解時間を確保してから、さらに水または水溶液の配管を結合する方法である。その他の混合方法は、上記したように直接に3つの配管をそれぞれ研磨パッドに導き、研磨パッドと被研磨面の相対運動により混合する方法、1つの容器に3つの構成成分を混合して、そこから研磨パッドに希釈された研磨液を供給する方法である。上記した研磨方法において、酸化剤を含む1つの構成成分を40℃以下にし、他の構成成分を室温から100℃の範囲に加温し、且つ1つの構成成分と他の構成成分または水もしくは水溶液を加え希釈して使用する際に、混合した後に40℃以下とするようにすることもできる。温度が高いと溶解度が高くなるため、研磨液の溶解度の低い原料の溶解度を上げるために好ましい方法である。   For example, it is a method in which a component containing an additive that is difficult to dissolve is mixed with another component, a mixing path is lengthened to ensure a dissolution time, and then a pipe for water or an aqueous solution is further combined. Other mixing methods are as described above, in which the three pipes are each guided directly to the polishing pad and mixed by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished, and the three components are mixed in one container. The diluted polishing liquid is supplied to the polishing pad. In the above polishing method, one constituent component containing an oxidizing agent is made 40 ° C. or lower, the other constituent components are heated in the range of room temperature to 100 ° C., and one constituent component and another constituent component or water or an aqueous solution When the mixture is diluted and used, it can be adjusted to 40 ° C. or lower after mixing. Since the solubility increases when the temperature is high, this is a preferable method for increasing the solubility of the raw material having a low solubility of the polishing liquid.

酸化剤を含まない他の成分を室温から100℃の範囲で加温して溶解させた原料は、温度が下がると溶液中に析出するため、温度が低下したその成分を用いる場合は、予め加温して析出したものを溶解させる必要がある。これには、加温し溶解した構成成分液を送液する手段と、析出物を含む液を攪拌しておき、送液し配管を加温して溶解させる手段を採用することができる。加温した成分が酸化剤を含む1つの構成成分の温度を40℃以上に高めると酸化剤が分解してくる恐れがあるので、加温した構成成分とこの加温した構成成分を冷却する酸化剤を含む1つの構成成分で混合した場合、40℃以下となるようにする。   A raw material in which other components not containing an oxidizing agent are heated and dissolved in the range of room temperature to 100 ° C. is precipitated in the solution when the temperature is lowered. It is necessary to dissolve what is deposited by heating. For this, a means for feeding a heated component solution and a means for stirring the liquid containing the precipitate, feeding the liquid, and heating and dissolving the pipe can be employed. When the temperature of one component containing an oxidant is increased to 40 ° C. or higher, the oxidant may be decomposed. Therefore, the heated component and the oxidation for cooling the heated component When mixed with one component containing an agent, the temperature is set to 40 ° C. or lower.

また、本発明においては、上述したように研磨液の成分を二分割以上に分割して、研磨面に供給してもよい。この場合、酸化物を含む成分と酸を含有する成分とに分割して供給することが好ましい。また、研磨液を濃縮液とし、希釈水を別にして研磨面に供給してもよい。   In the present invention, as described above, the components of the polishing liquid may be divided into two or more parts and supplied to the polishing surface. In this case, it is preferable to divide and supply the component containing an oxide and the component containing an acid. Alternatively, the polishing liquid may be a concentrated liquid, and diluted water may be separately supplied to the polishing surface.

〔パッド〕
研磨用のパッド(研磨パッド)は、無発泡構造パッドでも発泡構造パッドでもよい。前者はプラスチック板のように硬質の合成樹脂バルク材をパッドに用いるものである。また、後者は更に独立発泡体(乾式発泡系)、連続発泡体(湿式発泡系)、2層複合体(積層系)の3つがあり、特には2層複合体(積層系)が好ましい。発泡は、均一でも不均一でもよい。
〔pad〕
The polishing pad (polishing pad) may be a non-foamed structure pad or a foamed structure pad. The former uses a hard synthetic resin bulk material like a plastic plate for a pad. Further, the latter further includes three types of a closed foam (dry foam system), a continuous foam (wet foam system), and a two-layer composite (laminated system), and a two-layer composite (laminated system) is particularly preferable. Foaming may be uniform or non-uniform.

更に研磨に用いる砥粒(例えば、セリア、シリカ、アルミナ、樹脂など)を含有したものでもよい。また、それぞれに硬さは軟質のものと硬質のものがあり、どちらでもよく、積層系ではそれぞれの層に異なる硬さのものを用いることが好ましい。材質としては不織布、人工皮革、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート等が好ましい。また、研磨面と接触する面には、格子溝/穴/同心溝/らせん状溝などの加工を施してもよい。   Further, it may contain abrasive grains (for example, ceria, silica, alumina, resin, etc.) used for polishing. In addition, the hardness may be either soft or hard, and either may be used. In the laminated system, it is preferable to use a different hardness for each layer. The material is preferably non-woven fabric, artificial leather, polyamide, polyurethane, polyester, polycarbonate or the like. In addition, the surface contacting the polishing surface may be subjected to processing such as lattice grooves / holes / concentric grooves / helical grooves.

〔コンディショニング工程〕
本発明においては、研磨パッドに堆積した固体砥粒と研磨屑とを除去するコンディショニング工程を含むことが好ましい。当該工程を設けることで、研磨の安定性を発揮させることができる。
[Conditioning process]
In the present invention, it is preferable to include a conditioning process for removing solid abrasive grains and polishing debris deposited on the polishing pad. By providing this step, polishing stability can be exhibited.

研磨パッドのコンディショニングにおいては、コンディショナーのパッドに対する押し付け荷重が60hPa以上であることが好ましく、70〜500hPaであることがより好ましい。60hPa以上であることで、研磨速度の低下とスクラッチ発生を抑制することができる。   In the conditioning of the polishing pad, the pressing load against the pad of the conditioner is preferably 60 hPa or more, and more preferably 70 to 500 hPa. By being 60 hPa or more, it is possible to suppress a reduction in polishing rate and generation of scratches.

〔ウエハ〕
本発明の研磨液でCMPを行なう対象ウエハは、径が200mm以上であることが好ましく、特には300mm以上が好ましい。300mm以上である時に顕著に本発明の効果を発揮する。
[Wafer]
The target wafer to be subjected to CMP with the polishing liquid of the present invention preferably has a diameter of 200 mm or more, particularly preferably 300 mm or more. The effect of the present invention is remarkably exhibited when the thickness is 300 mm or more.

本発明の研磨方法を実施できる装置は、特に限定されないが、Mirra Mesa CMP、Reflexion CMP(アプライドマテリアルズ)、FREX200、FREX300 (荏原製作所)、NPS3301、NPS2301(ニコン)、A−FP−310A、A−FP−210A(東京精密)、2300 TERES(ラムリサーチ)、Momentum(ノベラス)などを挙げることができる。   Although the apparatus which can implement the polishing method of the present invention is not particularly limited, Mirror Mesa CMP, Reflexion CMP (Applied Materials), FREX200, FREX300 (Ebara Manufacturing), NPS3301, NPS2301 (Nikon), A-FP-310A, A -FP-210A (Tokyo Seimitsu), 2300 TERES (ram research), Momentum (novelas), etc. can be mentioned.

以下、実施例により本発明を説明する。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。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. The present invention is not limited to these examples.

(研磨液の調製)
<Cu−CMP用研磨液>
研磨剤(コロイダルシリカ)・・・下記表1に記載の濃度
過酸化水素(酸化剤)・・・90g/L
DL−リンゴ酸・・・2g/L
ベンゾトリアゾール・・・3g/L(固形分換算)
ポリアクリル酸アンモニウム・・・5g/L
pH(アンモニア水と硝酸で調整)・・・4.0
(Preparation of polishing liquid)
<Cu-CMP polishing liquid>
Abrasive (Colloidal silica) ... Concentrations listed in Table 1 below Hydrogen peroxide (oxidant) ... 90 g / L
DL-malic acid 2g / L
Benzotriazole 3 g / L (in terms of solid content)
Ammonium polyacrylate ... 5g / L
pH (adjusted with ammonia water and nitric acid) 4.0

上記に示す材料を混合して当該材料が上記に示す濃度となるように純水を加えて全量を1000mLとして研磨液Aを調製した。   A polishing liquid A was prepared by mixing the materials shown above and adding pure water so that the material had the concentration shown above to make the total volume 1000 mL.

<バリア金属用研磨液>
研磨剤(コロイダルシリカ)・・・下記表1に記載の濃度(固形分換算)
過酸化水素(酸化剤)・・・3g/L
シュウ酸二水和物・・・2g/L
ベンゾトリアゾール・・・1g/L(固形分換算)
pH(アンモニア水と硝酸で調整)・・・3.0
上記に示す材料を混合して当該材料が上記に示す濃度となるように純水を加えて全量を1000mLとして研磨液Bを調製した。
<Barrier metal polishing liquid>
Abrasive (Colloidal Silica) ... Concentrations listed in Table 1 below (solid content conversion)
Hydrogen peroxide (oxidant) ... 3g / L
Oxalic acid dihydrate 2g / L
Benzotriazole: 1 g / L (in terms of solid content)
pH (adjusted with aqueous ammonia and nitric acid) ... 3.0
A polishing liquid B was prepared by mixing the materials shown above and adding pure water so that the material had the concentration shown above to make the total amount 1000 mL.

研磨液A(導体膜用研磨液)および研磨液B(バリア金属用研磨液)を表1のように組み合わせて、実施例1〜11および比較例1〜8とし、下記研磨試験を行った。   Polishing liquid A (polishing liquid for conductive film) and polishing liquid B (polishing liquid for barrier metal) were combined as shown in Table 1 to give Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8, and the following polishing tests were performed.

(研磨試験)
研磨装置として荏原製作所製装置「FREX−300」を使用し、下記の条件で研磨した。結果を下記表1に示す。
(Polishing test)
An apparatus “FREX-300” manufactured by Ebara Corporation was used as a polishing apparatus, and polishing was performed under the following conditions. The results are shown in Table 1 below.

<研磨条件>
テ−ブル回転数:78rpm
ヘッド回転数:79rpm
研磨圧力:210hPa
研磨パッド:ロデール・ニッタ株式会社製 品番IC−1400 (K−grv)+(A21)
スラリー供給速度:300ml/分
<Polishing conditions>
Table rotation speed: 78 rpm
Head rotation speed: 79 rpm
Polishing pressure: 210 hPa
Polishing pad: Part number IC-1400 (K-grv) + (A21) manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd.
Slurry supply rate: 300 ml / min

<コンディショニング条件>
コンディショナー:CMP−MC100A(旭ダイヤモンド製)
テーブル回転数:20rpm
コンディショナー回転数:17rpm
押し付け圧力:150hPa
押し付け時間:30秒
<Conditioning conditions>
Conditioner: CMP-MC100A (Asahi Diamond)
Table rotation speed: 20 rpm
Conditioner rotation speed: 17rpm
Pressing pressure: 150 hPa
Pressing time: 30 seconds

<コンディショナー>
ステンレス鋼からなる略円板状をなす基板の表面に、ダイヤモンド砥粒がニッケル等の金属結合相で固着された砥粒層が形成されたものを用いた。ダイヤモンド粒子の大きさは#80〜#325のものを用いた。ここで、粒子の大きさを表す#(番手)は、1インチあたりの網目の数を表したもので、この大きさのメッシュを通過する粒径を言う。
<Conditioner>
A substrate in which an abrasive layer in which diamond abrasive grains are fixed with a metallic binder phase such as nickel is formed on the surface of a substantially disc-shaped substrate made of stainless steel. Diamond particles having a size of # 80 to # 325 were used. Here, # (count) representing the size of the particle represents the number of meshes per inch, and refers to the particle size passing through a mesh of this size.

<研磨速度>
ウエハー面上の81箇所に対し、金属膜のCMP前後での膜厚さを電気抵抗値から換算して、平均研磨速度を求めた。結果を下記表1に示す。なお、測定条件は下記の通りである。
<Polishing speed>
For 81 locations on the wafer surface, the thickness of the metal film before and after CMP was converted from the electrical resistance value, and the average polishing rate was determined. The results are shown in Table 1 below. The measurement conditions are as follows.

ウェーハ:12インチCuブランケットウェーハ
(Cu膜厚1500nm/Ta膜厚25nm/酸化膜膜厚200nm)
測定装置:直流4探針式シート抵抗測定器 VR−120(日立国際電気社)
研磨速度(nm/分)=(研磨前の銅膜の厚さ−研磨後の銅膜の厚さ)/研磨時間
Wafer: 12-inch Cu blanket wafer (Cu film thickness 1500 nm / Ta film thickness 25 nm / oxide film thickness 200 nm)
Measuring device: DC 4 probe type sheet resistance measuring instrument VR-120 (Hitachi Kokusai Electric)
Polishing rate (nm / min) = (thickness of copper film before polishing−thickness of copper film after polishing) / polishing time

<ディッシング>
市販のパターンウェーハを研磨し、ウェーハ上の100μm配線部のディッシング量を測定した。結果を下記表1に示す。なお、測定条件は下記の通りである。
<Dishing>
A commercially available pattern wafer was polished, and the dishing amount of a 100 μm wiring portion on the wafer was measured. The results are shown in Table 1 below. The measurement conditions are as follows.

被研磨物:754マスクパターンウェーハ(atdf社)
測定装置:接触式段差測定装置 Dektak V320Si(Veeco社)
研磨時間は、バリア面が露出した時間を100%としたとき、130%相当の時間を研磨した(30%オーバーポリッシュ)。
Object to be polished: 754 mask pattern wafer (atdf)
Measuring device: Contact type step measuring device Dektak V320Si (Veeco)
The polishing time was a time corresponding to 130% when the time when the barrier surface was exposed was 100% (30% overpolishing).

実施例では、図2に示す通り、一つのテーブルにCu−CMP用研磨液を供給して導体膜をすべて研磨した後、続けてバリアCMP研磨液を供給してバリア金属膜を研磨し、続けて水ポリッシュで被研磨面表面を清浄化した。   In the embodiment, as shown in FIG. 2, after polishing the conductor film by supplying the Cu-CMP polishing liquid to one table, the barrier CMP polishing liquid is continuously supplied to polish the barrier metal film. The surface to be polished was cleaned with water polish.

比較例では、図3に示す通り、一つ目のテーブルにCu−CMP用研磨液を供給して導体膜を全て研磨した後、続けて水ポリッシュで表面を清浄化し、次の2つ目のテーブルに搬送した後、バリア用研磨液を供給してバリア金属膜を研磨し、続けて水ポリッシュで被研磨面表面を清浄化した。比較例では2つのテーブルで導体膜とバリア膜とを別々に研磨する形態を示したが、3つ以上のテーブルで研磨する場合など、これに限定されるものではない。   In the comparative example, as shown in FIG. 3, after supplying the Cu-CMP polishing liquid to the first table and polishing the conductor film, the surface is subsequently cleaned with water polish, and the next second After transporting to the table, the barrier metal film was polished by supplying a barrier polishing liquid, and then the surface to be polished was cleaned with water polish. In the comparative example, the mode in which the conductor film and the barrier film are polished separately by two tables is shown, but the present invention is not limited to this, for example, when polishing by three or more tables.

<キズの測定>
キズの評価は、上述のように研磨した後、露出した酸化膜表面をKLAテンコール社製、ウェーハ表面欠陥検査装置SP1−TBIを用いて、表面に生じた0.2μm以上のキズを計数した。結果を下記表1に示す。
<Measurement of scratches>
Scratch evaluation was performed by polishing the exposed oxide film surface on the surface using a wafer surface defect inspection apparatus SP1-TBI manufactured by KLA Tencor and counting 0.2 μm or more scratches on the surface after polishing as described above. The results are shown in Table 1 below.

Figure 2007095840
Figure 2007095840

表1の結果より、比較例に比べて、実施例の研磨方法はいずれも、処理効率に優れ、かつ導体膜とバリア膜とを同じパッドで連続的に研磨することが可能であることが確認できた。   From the results shown in Table 1, it is confirmed that all of the polishing methods of the examples are superior in processing efficiency and can continuously polish the conductor film and the barrier film with the same pad as compared with the comparative example. did it.

埋め込み銅配線を形成する方法の流れを説明する工程図である。It is process drawing explaining the flow of the method of forming a buried copper wiring. 実施例の研磨処理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the grinding | polishing process of an Example. 比較例の研磨処理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the grinding | polishing process of a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・下層配線層
2・・・シリコン窒化膜
3・・・絶縁膜
4・・・バリア金属膜
5・・・銅膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lower wiring layer 2 ... Silicon nitride film 3 ... Insulating film 4 ... Barrier metal film 5 ... Copper film

Claims (4)

バリア金属膜とその上に導体膜とを有する半導体集積回路を研磨する化学的機械的研磨方法であって、
前記バリア金属膜と前記導体膜とを一つの研磨パッド上で連続的に研磨し、かつ、前記導体膜を研磨する研磨液Aが酸化剤を含み無機砥粒を含まない研磨液であり、前記バリア金属膜を研磨する研磨液Bが酸化剤と無機砥粒とを含む研磨液であることを特徴とする化学的機械的研磨方法。
A chemical mechanical polishing method for polishing a semiconductor integrated circuit having a barrier metal film and a conductor film thereon,
The barrier metal film and the conductive film are continuously polished on a single polishing pad, and the polishing liquid A for polishing the conductive film is a polishing liquid that contains an oxidizing agent and does not contain inorganic abrasive grains, A chemical mechanical polishing method, wherein the polishing liquid B for polishing the barrier metal film is a polishing liquid containing an oxidizing agent and inorganic abrasive grains.
さらに、前記研磨パッドに堆積した固体砥粒と研磨屑とを除去するコンディショニング工程を含み、当該コンディショニング工程に用いるコンディショナーのパッドに対する押し付け荷重が60hPa以上であることを特徴とする請求項1に記載の化学的機械的研磨方法。   Furthermore, the pressing load with respect to the pad of the conditioner used for the said conditioning process is 60 hPa or more including the conditioning process which removes the solid abrasive grain and polishing waste deposited on the said polishing pad. Chemical mechanical polishing method. 前記研磨液Bの前記無機砥粒が、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シリカ、セリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、酸化マンガン、及び炭化ケイ素からなる群から選択される粒子であることを特徴とする請求項1に記載の化学的機械的研磨方法。   The inorganic abrasive grains of the polishing liquid B are particles selected from the group consisting of fumed silica, colloidal silica, synthetic silica, ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, and silicon carbide. The chemical mechanical polishing method according to claim 1. 前記研磨液Aの酸化剤および研磨液Bの酸化剤のそれぞれが、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水、銀(II)塩および鉄(III)塩からなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項1に記載の化学的機械的研磨方法。   Each of the oxidizing agent of the polishing liquid A and the oxidizing agent of the polishing liquid B is hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chloric acid. A salt, a perchlorate salt, a persulfate salt, a dichromate salt, a permanganate salt, ozone water, a silver (II) salt and an iron (III) salt. The chemical mechanical polishing method according to claim 1, wherein
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