JP2008078577A - Substrate processing method - Google Patents

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淳 馬場
Hirotaka Shida
裕貴 仕田
Akihiro Takemura
彰浩 竹村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing method capable of giving a high quality-polished surface where a metal layer is efficiently removed and the generation of defects in polishing such as a metal residue, dishing, and erosion are suppressed in manufacturing a semiconductor device formed of wiring materials such as metals of copper, copper alloy and the like. <P>SOLUTION: The method for processing a semiconductor substrate includes a first processing step for polishing the metal layer on a barrier layer, a second processing step for oxidizing the metal layer left on the insulating layer by supplying an oxidizing processing liquid after the first processing step, and a third processing step for polishing the oxidized metal layer with a chemical/mechanical water system dispersing element after the second processing step. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置を製造する際の基板処理方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing method for manufacturing a semiconductor device.

近年、半導体装置の高密度化に伴い、半導体装置内に形成される配線の微細化が進んでいる。この配線の更なる微細化を達成することができる技術として、ダマシン法と呼ばれる技術が知られている。この方法は、絶縁層中に形成された溝等に配線材料を埋め込んだ後、化学機械研磨を用いて、溝以外に堆積した余分な配線材料を除去することによって、所望の配線を形成するものである。ここで、配線材料として銅または銅合金を用いる場合、銅原子の絶縁層中へのマイグレーションを避けるため、銅または銅合金と絶縁層との界面に、通常、タンタル、窒化タンタル、窒化チタン等を材料とする高強度の高誘電率絶縁層(バリア層)が形成される。   In recent years, with the increase in the density of semiconductor devices, the miniaturization of wirings formed in the semiconductor devices has progressed. As a technique that can achieve further miniaturization of the wiring, a technique called a damascene method is known. This method forms a desired wiring by embedding a wiring material in a groove or the like formed in an insulating layer and then using chemical mechanical polishing to remove excess wiring material deposited other than the groove. It is. Here, when using copper or copper alloy as the wiring material, in order to avoid migration of copper atoms into the insulating layer, tantalum, tantalum nitride, titanium nitride, etc. are usually used at the interface between the copper or copper alloy and the insulating layer. A high-strength, high-dielectric-constant insulating layer (barrier layer) is formed as a material.

銅または銅合金を配線材料として用いる半導体装置の製造において、ダマシン法を採用する場合、その化学機械研磨の方法は種々あるが、主として銅または銅合金の除去を行なう第1研磨工程と、主としてバリア層を除去する第2研磨工程からなる2段階の化学機械研磨が行われている。   In the manufacture of a semiconductor device using copper or a copper alloy as a wiring material, when the damascene method is adopted, there are various chemical mechanical polishing methods, but a first polishing step for mainly removing copper or a copper alloy, and a barrier mainly. A two-stage chemical mechanical polishing is performed which comprises a second polishing step for removing the layer.

ところで、前記研磨工程において、配線部分が過剰に研磨されることにより、配線部が凹状の形状となる場合がある。このような凹状の配線形状は、「ディッシング」または「エロージョン」と呼ばれ、半導体装置製造の歩留まりを低下させてしまう点から好ましくない。   By the way, in the polishing step, the wiring portion may be concavely shaped due to excessive polishing of the wiring portion. Such a concave wiring shape is called “dishing” or “erosion” and is not preferable because it reduces the yield of semiconductor device manufacturing.

「ディッシング」や「エロージョン」の発生を抑制して、被研磨面の表面平坦性を向上し、半導体装置製造の歩留まりを高めるために、種々の化学機械研磨用水系分散体が提案されている。   Various chemical mechanical polishing aqueous dispersions have been proposed in order to suppress the occurrence of “dishing” and “erosion”, improve the surface flatness of the surface to be polished, and increase the yield of semiconductor device manufacturing.

例えば、特許文献1には、研磨材、水および鉄化合物を含む化学機械研磨用水系分散体は、「ディッシング」の発生を抑制する効果があることが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that a chemical mechanical polishing aqueous dispersion containing an abrasive, water, and an iron compound has an effect of suppressing the occurrence of “dishing”.

特許文献2には、研磨材、α−アラニン、過酸化水素および水を含む化学機械研磨用水系分散体は、「ディッシング」や「エロージョン」の発生を抑制する効果があり、平滑性に優れた被研磨面が得られることが開示されている。   In Patent Document 2, an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing containing an abrasive, α-alanine, hydrogen peroxide and water has an effect of suppressing the occurrence of “dishing” and “erosion” and has excellent smoothness. It is disclosed that a polished surface can be obtained.

特許文献3には、水系媒体、研磨材、酸化剤、および有機酸を含む、化学機械研磨用水系分散体に更に界面活性剤を配合すると、平滑性に優れた被研磨面が得られることが開示されている。   In Patent Document 3, when a surfactant is further added to the chemical mechanical polishing aqueous dispersion containing an aqueous medium, an abrasive, an oxidizing agent, and an organic acid, a polished surface with excellent smoothness can be obtained. It is disclosed.

一方、「ディッシング」や「エロージョン」の発生を抑制するあまり、被研磨面、特に微細配線上に金属が残り、配線部が凸状の形状となる場合がある。このような凸状の表面欠陥は、特に配線材料が銅の場合に多く見られ、「銅残り」と呼ばれている。「銅残り」が生じた場合、配線間にリーク電流が生じたり、層を多層化する際の焦点深度に影響を与えるなど、半導体装置製造の歩留まりを大きく低下させてしまい、今後の配線の更なる微細化に向けて大きな問題となっている。   On the other hand, there is a case where metal remains on the surface to be polished, particularly the fine wiring, and the wiring portion has a convex shape so as to suppress the occurrence of “dishing” and “erosion”. Such a convex surface defect is often observed particularly when the wiring material is copper, and is called “copper residue”. If "copper residue" occurs, the yield of semiconductor devices will be greatly reduced, such as leakage current between the wires, and the depth of focus when the layers are multi-layered. It becomes a big problem toward miniaturization.

この「銅残り」の発生を抑制するために、一般に、化学機械研磨用水系分散体には酸化剤および砥粒が添加されている。この化学機械研磨用水系分散体による化学機械研磨のメカニズムは、まず酸化剤によって銅または銅合金層の表面を酸化し、該層を砥粒によって削り取るというものであると考えられている。   In order to suppress the occurrence of this “copper residue”, an oxidizing agent and abrasive grains are generally added to the chemical mechanical polishing aqueous dispersion. The mechanism of chemical mechanical polishing by this chemical mechanical polishing aqueous dispersion is considered to first oxidize the surface of a copper or copper alloy layer with an oxidizing agent and scrape the layer with abrasive grains.

しかし、現実の化学研磨処理工程において、微細配線部分は「銅残り」が生じやすく、幅広配線部分は「ディッシング」や「エロージョン」が生じやすい傾向があるため、「銅残り」だけでなく、「ディッシング」や「エロージョン」の発生を同時に抑制する必要がある。
特開平10−163141号公報 特開2000−160141号公報 特開平10−44047号公報
However, in the actual chemical polishing treatment process, “copper residue” tends to occur in the fine wiring portion, and “dishing” and “erosion” tend to easily occur in the wide wiring portion. It is necessary to simultaneously suppress the occurrence of “dishing” and “erosion”.
JP-A-10-163141 JP 2000-160141 A JP 10-44047 A

本発明の目的は、銅または銅合金等の金属を配線材料とする半導体装置の製造において、金属層が効率的に除去され、かつ金属残り、ディッシング、エロージョン等の研磨不良の発生が抑制された高品位の被研磨面を与えることができる、基板処理方法を提供することにある。   An object of the present invention is to efficiently remove a metal layer and suppress the occurrence of polishing defects such as metal residue, dishing, and erosion in the manufacture of a semiconductor device using a metal such as copper or copper alloy as a wiring material. An object of the present invention is to provide a substrate processing method capable of providing a high-quality polished surface.

本発明に係る半導体基板の処理方法は、凹部を有する絶縁層の上にバリア層を介して設けられ、かつ該凹部に埋設された金属層を有する被処理体を、化学機械研磨用水系分散体を用いて、前記バリア層上の前記金属層を研磨する第1の処理工程と、前記第1の処理工程後において、前記絶縁層の上の金属層を、酸化性の処理液を供給することにより酸化させる第2の処理工程と、前記第2の処理工程後において、酸化処理された金属層を、化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨する第3の処理工程と、を含む。   A method for treating a semiconductor substrate according to the present invention includes a chemical mechanical polishing aqueous dispersion provided on an insulating layer having a recess via a barrier layer and a target object having a metal layer embedded in the recess. A first treatment step for polishing the metal layer on the barrier layer and supplying an oxidizing treatment liquid to the metal layer on the insulating layer after the first treatment step. And a third treatment step of polishing the oxidized metal layer using a chemical mechanical polishing aqueous dispersion after the second treatment step.

前記第1の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、前記バリア層の上に全面的に残ることができる。   After the first processing step, the metal layer on the barrier layer may remain entirely on the barrier layer.

前記第1の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、前記バリア層の上に部分的に残ることができる。   After the first processing step, the metal layer on the barrier layer may partially remain on the barrier layer.

前記第1の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、厚さが500nm以下であることができる。   After the first processing step, the metal layer on the barrier layer may have a thickness of 500 nm or less.

前記第1の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、厚さが200nm以下であることができる。   After the first processing step, the metal layer on the barrier layer may have a thickness of 200 nm or less.

前記金属層は、銅または銅合金からなる層であることができる。   The metal layer may be a layer made of copper or a copper alloy.

前記酸化性の処理液は、(A)酸化剤および(B)水を含むことができる。   The oxidizing treatment liquid may contain (A) an oxidizing agent and (B) water.

前記酸化剤(A)は、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩およびヘテロポリ酸から選択される少なくとも1種を含むことができる。   The oxidizing agent (A) is at least selected from hydrogen peroxide, organic peroxide, permanganic acid compound, dichromic acid compound, halogen acid compound, nitric acid compound, perhalogen acid compound, persulfate and heteropolyacid. One can be included.

前記酸化剤の濃度は、0.01ないし10質量%であることができる。   The concentration of the oxidizing agent may be 0.01 to 10% by mass.

前記化学機械研磨用水系分散体は、(C)砥粒、(D)複素環を有する化合物、(E)研磨速度向上剤および(F)酸化剤を含むことができる。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion may contain (C) abrasive grains, (D) a compound having a heterocyclic ring, (E) a polishing rate improver, and (F) an oxidizing agent.

前記(C)砥粒は、無機粒子、有機粒子および有機無機複合粒子から選ばれる少なくとも1種を含むことができる。   The said (C) abrasive grain can contain at least 1 sort (s) chosen from an inorganic particle, an organic particle, and an organic inorganic composite particle.

前記(D)複素環を有する化合物は、少なくとも1個の窒素原子を有する複素五員環および複素六員環から選ばれる少なくとも1種の複素環を有する有機化合物であることができる。   The compound (D) having a heterocyclic ring can be an organic compound having at least one heterocyclic ring selected from a heterocyclic 5-membered ring and a heterocyclic 6-membered ring having at least one nitrogen atom.

前記(E)研磨速度向上剤は、アミノ酸、アミノポリカルボン酸、アミン化合物、アミノアルコールから選ばれる少なくとも1種を含むことができる。   The (E) polishing rate improver may include at least one selected from amino acids, aminopolycarboxylic acids, amine compounds, and amino alcohols.

前記(F)酸化剤は、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩およびヘテロポリ酸から選択される少なくとも1種を含むことができる。   The (F) oxidizing agent is at least selected from hydrogen peroxide, organic peroxides, permanganic acid compounds, dichromic acid compounds, halogen acid compounds, nitric acid compounds, perhalogen acid compounds, persulfates and heteropolyacids. One can be included.

前記酸化性の処理液に含まれる酸化剤(A)と、前記化学機械研磨用水系分散体に含まれる(F)酸化剤は、同種であることができる。   The oxidizing agent (A) contained in the oxidizing treatment liquid and the oxidizing agent (F) contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion may be the same type.

本発明に係る基板処理方法は、第1ないし第3の処理工程から構成される。第1と第3の処理工程の間に、バリア層の上に残留する金属層を酸化性の処理液により酸化させる第2の処理工程を独立して設けたことが、本発明に係る基板処理方法の特徴となる。   The substrate processing method according to the present invention includes first to third processing steps. It is the substrate processing according to the present invention that the second processing step of oxidizing the metal layer remaining on the barrier layer with the oxidizing processing liquid is independently provided between the first and third processing steps. Characteristic of the method.

本発明に係る基板処理方法を用いれば、銅または銅合金等の金属を配線材料とする半導体装置の製造において、バリア層の上に残留する金属層が酸化性の処理液により均一に酸化されるため、第3の(研磨)処理工程により残留する金属層が効率的かつ確実に除去される。その結果、本発明の基板処理方法によれば、金属残りがなく、ディッシングやエロージョンの発生も抑制された高品位の被研磨面を得ることができる。   When the substrate processing method according to the present invention is used, in manufacturing a semiconductor device using a metal such as copper or a copper alloy as a wiring material, the metal layer remaining on the barrier layer is uniformly oxidized by the oxidizing processing liquid. Therefore, the remaining metal layer is efficiently and reliably removed by the third (polishing) treatment step. As a result, according to the substrate processing method of the present invention, it is possible to obtain a high-quality polished surface with no metal residue and suppressed dishing and erosion.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

1.第1の実施形態
図1(A)ないし図1(D)は、本発明に係る半導体基板の処理方法の一具体例を示す断面図である。以下、第1の実施形態について、図1(A)ないし図1(D)を参照しながら説明する。
1. First Embodiment FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views showing a specific example of a semiconductor substrate processing method according to the present invention. The first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1A to 1D.

1.1 被処理体
本発明に係る被処理体は、例えば、図1(A)に示すような、微細配線を多く含む領域22と幅広配線を含む領域24を有する被処理体100を挙げることができる。
1.1 Object to be processed The object to be processed according to the present invention includes, for example, an object to be processed 100 having a region 22 containing a lot of fine wiring and a region 24 containing a wide wiring as shown in FIG. Can do.

被処理体100は、図1(A)に示すように、基体10を有する。基体10は、少なくとも図示しない半導体基板を有する。基体10は、例えば、シリコン基板とその上に形成された酸化シリコン膜から構成されていてもよい。さらに、基体10の半導体基板には、トランジスタ等の機能デバイスが形成されていてもよい。   The target object 100 includes a substrate 10 as shown in FIG. The base 10 has at least a semiconductor substrate (not shown). The base 10 may be composed of, for example, a silicon substrate and a silicon oxide film formed thereon. Furthermore, a functional device such as a transistor may be formed on the semiconductor substrate of the base 10.

被処理体100は、基体10の上に、溝等の配線用凹部20が形成された絶縁層12、絶縁層12の表面ならびに配線用凹部20の底部および内壁面を覆うように設けられたバリア層14、配線用凹部20を充填し、かつバリア層14の上に形成された金属層16が順次積層されて、構成される。   The object to be processed 100 is a barrier provided on the substrate 10 so as to cover the insulating layer 12 in which the wiring recesses 20 such as grooves are formed, the surface of the insulating layer 12, and the bottom and inner wall surfaces of the wiring recesses 20. The metal layer 16 filling the layer 14 and the wiring recess 20 and formed on the barrier layer 14 is sequentially laminated.

絶縁層12は、例えば、真空プロセスで形成された酸化シリコン層(例えば、PETEOS層(Plasma Enhanced−TEOS層)、HDP層(High Density Plasma Enhanced−TEOS層)、熱化学気相蒸着法により得られる酸化シリコン層等)、FSG(Fluorine−doped silicate glass)と呼ばれる絶縁層、ホウ素リンシリケート層(BPSG層)、SiON(Silicon oxynitride)と呼ばれる絶縁層、Siliconnitride、低誘電率の絶縁層等を挙げることができる。   The insulating layer 12 is obtained by, for example, a silicon oxide layer (for example, a PETEOS layer (Plasma Enhanced-TEOS layer), an HDP layer (High Density Plasma Enhanced-TEOS layer)) formed by a vacuum process, or a thermal chemical vapor deposition method. Examples include an insulating layer called silicon oxide layer (FSG), an insulating layer called Fluorine-doped silicate glass (FSG), a boron phosphorus silicate layer (BPSG layer), an insulating layer called SiON (Silicon oxynitride), an insulating layer having a low dielectric constant, and the like. Can do.

バリア層14は、例えば、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タンタル−ニオブ合金等からなる。   The barrier layer 14 is made of, for example, tantalum, tantalum nitride, titanium, titanium nitride, tantalum-niobium alloy, or the like.

金属層16は、例えば、タングステン、アルミニウム、銅等、またはこれらを含有する合金を挙げることができる。これらのうち、銅または銅を含有する合金を配線材料とする場合に、本発明の効果が最も有効に発揮される。銅を含有する合金中の銅含有量としては、95質量%であることが好ましい。   Examples of the metal layer 16 may include tungsten, aluminum, copper, and alloys containing these. Among these, the effect of the present invention is most effectively exhibited when copper or an alloy containing copper is used as the wiring material. The copper content in the alloy containing copper is preferably 95% by mass.

微細配線を多く含む領域22は、図1(A)に示すように、金属層16がバリア層14の上に層を形成する際に凸部となりやすいため、化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨しても金属残りを生じやすい傾向がある。一方、幅広配線を含む領域24は、図1(A)に示すように、金属層16がバリア層14の上に層を形成する際に凹部となりやすいため、化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨するとディッシングやエロージョンを生じやすい傾向がある。   As shown in FIG. 1A, the region 22 containing a large amount of fine wiring is likely to be a convex portion when the metal layer 16 forms a layer on the barrier layer 14, and therefore an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing is used. Even after polishing, there is a tendency for metal residue to be easily generated. On the other hand, as shown in FIG. 1A, the region 24 including the wide wiring is likely to be a concave portion when the metal layer 16 forms a layer on the barrier layer 14, so that an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing is used. Polishing tends to cause dishing and erosion.

1.2 処理方法
1.2.1 第1の工程
第1の実施形態における基板処理方法(以下、単に「処理方法」ともいう。)は、化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤上に供給して、バリア層14の上に金属層16が残留する状態まで研磨する、第1の工程を含む。
1.2 Processing Method 1.2.1 First Step The substrate processing method in the first embodiment (hereinafter also simply referred to as “processing method”) is a method in which a chemical mechanical polishing aqueous dispersion is placed on a polishing platen. A first step of supplying and polishing to a state where the metal layer 16 remains on the barrier layer 14 is included.

第1の工程は、バリア層14の上に堆積された金属層16の一部を除去する工程である。   The first step is a step of removing a part of the metal layer 16 deposited on the barrier layer 14.

第1の実施形態では、図1(B)に示すように、第1の処理工程後におけるバリア層14の上に残留する金属層16は、バリア層14の上に全面的に残っている状態である。   In the first embodiment, as shown in FIG. 1B, the metal layer 16 remaining on the barrier layer 14 after the first processing step remains entirely on the barrier layer 14. It is.

第1の工程を終了するタイミングは、図1(B)に示すように、好ましくは化学機械研磨により除去すべき金属層16の層の厚さが500nm以下となったときであり、より好ましくは200nm以下となったときである。金属層16は、層の厚さが500nm以上の部分を含む場合、第2の工程を施しても金属層16の表面または層の一部、若しくは全体を十分に酸化することができない場合がある。   As shown in FIG. 1B, the timing of ending the first step is preferably when the thickness of the metal layer 16 to be removed by chemical mechanical polishing becomes 500 nm or less, more preferably This is when it becomes 200 nm or less. When the metal layer 16 includes a portion having a thickness of 500 nm or more, the surface of the metal layer 16, a part of the metal layer 16 or the entire layer may not be sufficiently oxidized even if the second step is performed. .

第1の工程において使用する化学機械研磨用水系分散体は、(C)砥粒、(D)複素環を有する化合物、(E)研磨速度向上剤および(F)酸化剤を含むことができる。該化学機械研磨用水系分散体は、ディッシングやエロージョンを抑制する効果が特に高く、本発明において好適に用いられる。かかる化学機械研磨用分散体については、後に詳述する。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the first step can contain (C) abrasive grains, (D) a compound having a heterocyclic ring, (E) a polishing rate improver, and (F) an oxidizing agent. The chemical mechanical polishing aqueous dispersion is particularly effective in suppressing dishing and erosion, and is preferably used in the present invention. The chemical mechanical polishing dispersion will be described in detail later.

第1の工程における研磨は、市販の化学機械研磨装置(例えば、Mirra(アプライドマテリアルズ社製))を用いて、公知の研磨条件で行なうことができる。   Polishing in the first step can be performed using a commercially available chemical mechanical polishing apparatus (for example, Mirra (manufactured by Applied Materials)) under known polishing conditions.

Mirra(アプライドマテリアルズ社製)を用いた場合には、例えば、下記の条件とすることができる。   When Mirra (Applied Materials) is used, for example, the following conditions can be used.

定盤回転数は、好ましくは30〜150rpmであり、より好ましくは30〜130rpmである。   The platen rotational speed is preferably 30 to 150 rpm, more preferably 30 to 130 rpm.

ヘッド回転数は、好ましくは30〜150rpmであり、より好ましくは30〜130rpmである。   The head rotation speed is preferably 30 to 150 rpm, more preferably 30 to 130 rpm.

研磨圧力は、好ましくは0.5〜5psi(3.4〜34.5kPa)であり、より好ましくは1〜3psi(6.9〜20.7kPa)である。   The polishing pressure is preferably 0.5 to 5 psi (3.4 to 34.5 kPa), and more preferably 1 to 3 psi (6.9 to 20.7 kPa).

化学機械研磨用水系分散体供給速度は、好ましくは50〜300mL/分であり、より好ましくは100〜200mL/分である。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion supply rate is preferably 50 to 300 mL / min, and more preferably 100 to 200 mL / min.

1.2.2 第2の工程
第1の実施形態における処理方法は、第1の処理工程後において、酸化性の処理液を研磨定盤上に供給し被研磨面を処理する、第2の工程を含む。第1の工程により、被処理体100の金属層16を所望の厚さまで研磨した後、第2の工程を施すことにより、図1(C)のように、金属層16の表面または層の一部、若しくは全体が酸化され、その後の研磨工程において金属除去能が向上する。すなわち、銅または銅合金等の金属は、延性および展性に富んでいるため、研磨処理が困難であるが、銅または銅合金等の金属は酸化されると延性および展性が小さくなるため、研磨処理しやすくなる。
1.2.2 Second Process The processing method according to the first embodiment is a second process in which an oxidizing processing liquid is supplied onto a polishing platen to process a surface to be polished after the first processing process. Process. After the metal layer 16 of the workpiece 100 is polished to a desired thickness in the first step, the second step is performed, whereby a surface or a layer of the metal layer 16 is obtained as shown in FIG. Part or the whole is oxidized, and the metal removal ability is improved in the subsequent polishing step. That is, since metals such as copper or copper alloy are rich in ductility and malleability, polishing treatment is difficult, but when metal such as copper or copper alloy is oxidized, ductility and malleability become small. It becomes easy to polish.

第1の実施形態に用いる酸化性の処理液は、(A)酸化剤および(B)水を含むことができる。かかる酸化性の処理液については、後に詳述する。   The oxidizing treatment liquid used in the first embodiment can contain (A) an oxidizing agent and (B) water. Such oxidizing treatment liquid will be described in detail later.

第2の工程は、市販の化学機械研磨装置(例えば、Mirra(アプライドマテリアルズ社製))を用いて、行なうことができる。   The second step can be performed using a commercially available chemical mechanical polishing apparatus (for example, Mirra (manufactured by Applied Materials)).

Mirra(アプライドマテリアルズ社製)を用いた場合には、例えば、下記の条件とすることができる。   When Mirra (Applied Materials) is used, for example, the following conditions can be used.

定盤回転数は、好ましくは0〜150rpmであり、より好ましくは30〜130rpmである。   The platen rotational speed is preferably 0 to 150 rpm, more preferably 30 to 130 rpm.

ヘッド回転数は、好ましくは0〜150rpmであり、より好ましくは30〜130rpmである。   The head rotation speed is preferably 0 to 150 rpm, more preferably 30 to 130 rpm.

処理圧力は、好ましくは0〜1psi(0〜6.9kPa)であり、より好ましくは0〜0.7psi(0〜4.8kPa)であり、特に好ましくは0〜0.5psi(0〜3.4kPa)である。処理圧力が1psi(6.9kPa)よりも高いと、被処理体の平坦化が損なわれる場合があり、さらには金属層16の腐食を誘発してしまう場合がある。   The processing pressure is preferably 0 to 1 psi (0 to 6.9 kPa), more preferably 0 to 0.7 psi (0 to 4.8 kPa), and particularly preferably 0 to 0.5 psi (0 to 3. 4 kPa). When the processing pressure is higher than 1 psi (6.9 kPa), planarization of the object to be processed may be impaired, and corrosion of the metal layer 16 may be induced.

処理時間は、好ましくは5〜60秒であり、より好ましくは10〜30秒であり、特に好ましくは10〜20秒である。処理時間が5秒より短い時間では、金属層16は十分に酸化されないため、金属残りの除去が不十分となる。一方、60秒より長い時間では、研磨工程のスループットを低下させてしまう。   The treatment time is preferably 5 to 60 seconds, more preferably 10 to 30 seconds, and particularly preferably 10 to 20 seconds. When the treatment time is shorter than 5 seconds, the metal layer 16 is not sufficiently oxidized, so that the remaining metal is not sufficiently removed. On the other hand, if the time is longer than 60 seconds, the throughput of the polishing process is lowered.

前記酸化性の処理液の供給流量は、好ましくは50〜500mL/分であり、より好ましくは100〜300mL/分であり、特に好ましくは150〜250mL/分である。供給流量が50mL/分よりも少ない場合には、金属層16の表面は十分に酸化されず、500mL/分よりも多い場合には、金属層16の腐食を誘発してしまう場合がある。   The supply flow rate of the oxidizing treatment liquid is preferably 50 to 500 mL / min, more preferably 100 to 300 mL / min, and particularly preferably 150 to 250 mL / min. When the supply flow rate is less than 50 mL / min, the surface of the metal layer 16 is not sufficiently oxidized, and when it is more than 500 mL / min, corrosion of the metal layer 16 may be induced.

1.2.3 第3の工程
第1の実施形態における処理方法は、第2の処理工程後において、酸化処理された金属層16を、さらに化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤上に供給して研磨する、第3の工程を含む。
1.2.3 Third Step In the treatment method according to the first embodiment, after the second treatment step, the oxidized metal layer 16 and the chemical mechanical polishing aqueous dispersion are placed on a polishing platen. A third step of supplying and polishing is included.

第3の工程では、酸化処理して除去されるべき金属層16を化学機械研磨により除去する。すなわち、金属層16のうち、被処理体100の配線となるべき部分は、研磨しない。また、第3の工程では、必要に応じて、バリア層14ないし絶縁層12の一部を同時に研磨することもできる。   In the third step, the metal layer 16 to be removed by oxidation treatment is removed by chemical mechanical polishing. That is, the portion of the metal layer 16 that should be the wiring of the object 100 is not polished. In the third step, a part of the barrier layer 14 or the insulating layer 12 can be simultaneously polished as necessary.

第3の工程において使用する化学機械研磨用水系分散体は、第1の工程において使用した化学機械研磨用水系分散体と同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。第1の工程において使用される化学機械研磨用水系分散体は、ディッシングやエロージョンを抑制する効果が高いため、第3の工程においても好適に用いられる。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the third step may be the same as or different from the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the first step. Since the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the first step is highly effective in suppressing dishing and erosion, it is also preferably used in the third step.

第3の工程における研磨は、市販の化学機械研磨装置(例えば、Mirra(アプライドマテリアルズ社製))を用いて、公知の研磨条件で行なうことができる。   Polishing in the third step can be performed using a commercially available chemical mechanical polishing apparatus (for example, Mirra (manufactured by Applied Materials)) under known polishing conditions.

Mirra(アプライドマテリアルズ社製)を用いた場合には、例えば、下記の条件とすることができる。   When Mirra (Applied Materials) is used, for example, the following conditions can be used.

定盤回転数は、好ましくは30〜150rpmであり、より好ましくは30〜130rpmである。   The platen rotational speed is preferably 30 to 150 rpm, more preferably 30 to 130 rpm.

ヘッド回転数は、好ましくは30〜150rpmであり、より好ましくは30〜130rpmである。   The head rotation speed is preferably 30 to 150 rpm, more preferably 30 to 130 rpm.

研磨圧力は、好ましくは0.5〜5psi(3.4〜34.5kPa)であり、より好ましくは1〜3psi(6.9〜20.7kPa)である。   The polishing pressure is preferably 0.5 to 5 psi (3.4 to 34.5 kPa), and more preferably 1 to 3 psi (6.9 to 20.7 kPa).

化学機械研磨用水系分散体供給速度は、好ましくは50〜300mL/分であり、より好ましくは100〜200mL/分である。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion supply rate is preferably 50 to 300 mL / min, and more preferably 100 to 200 mL / min.

上述した第1ないし第3の工程を含む基板処理方法を用いれば、バリア層14の上に残留する金属層16は、酸化性の処理液により均一に酸化されるため、残留する金属層16は効率的かつ確実に除去される。その結果、本発明の基板処理方法によれば、被処理体100は、図1(D)に示すように、金属残りがなく、しかも金属残りを生じにくいことから該金属残りを回避するための過剰の研磨を要しないので、ディッシングやエロージョンの発生までも抑制された高品位の被研磨面を得ることができる。   If the substrate processing method including the first to third steps described above is used, the metal layer 16 remaining on the barrier layer 14 is uniformly oxidized by the oxidizing treatment liquid. Efficient and reliable removal. As a result, according to the substrate processing method of the present invention, as shown in FIG. 1 (D), the object to be processed 100 has no metal residue and is unlikely to produce a metal residue. Since excessive polishing is not required, it is possible to obtain a high-quality polished surface in which even dishing and erosion are suppressed.

上述した第1ないし第3の工程を含む基板処理方法は、1回の使用に限定されるものではなく、所望の被研磨面を得るまで複数回使用することができる。   The substrate processing method including the first to third steps described above is not limited to one use, and can be used a plurality of times until a desired surface to be polished is obtained.

1.2.4 供給方法
図2(A)および図2(B)は、本発明に係る半導体基板の処理方法に用いる液体供給装置の概略図である。以下、図2(A)および図2(B)を参照しながら、第1の実施形態に係る半導体基板の処理方法に用いる液体供給装置について説明する。
1.2.4 Supply Method FIGS. 2A and 2B are schematic views of a liquid supply apparatus used in the semiconductor substrate processing method according to the present invention. Hereinafter, the liquid supply apparatus used in the semiconductor substrate processing method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B).

第1の実施形態における基板処理方法において、図2(A)に示すような、化学機械研磨用水系分散体を供給するライン32と酸化性の処理液を供給するライン34が別々に備わっている液体供給装置30を用いることができる。   In the substrate processing method in the first embodiment, a line 32 for supplying a chemical mechanical polishing aqueous dispersion and a line 34 for supplying an oxidizing treatment liquid are separately provided as shown in FIG. A liquid supply device 30 can be used.

第1の工程においては、ライン34を閉めて、ライン32のみを開けて化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤50に供給することができる。   In the first step, the line 34 can be closed and only the line 32 can be opened to supply the chemical mechanical polishing aqueous dispersion to the polishing platen 50.

第2の工程においては、ライン32を閉めて、ライン34のみを開けて酸化性の処理液を研磨定盤50に供給することができる。   In the second step, the line 32 can be closed and only the line 34 can be opened to supply the oxidizing treatment liquid to the polishing surface plate 50.

第3の工程においては、第1の工程と同様に、ライン34を閉めて、ライン32のみを開けて化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤50に供給することができる。   In the third step, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion can be supplied to the polishing platen 50 by closing the line 34 and opening only the line 32 as in the first step.

また、第1の実施形態における処理方法において、酸化性の処理液に含まれる(A)酸化剤と、化学機械研磨用水系分散体に含まれる(F)酸化剤とが同じ場合には、図2(B)に示すような、化学機械研磨用水系分散体を供給するライン32と酸化性の処理液を供給するライン34が、研磨定盤50に供給される前に1本のライン36となる液体供給装置40を用いることができる。   In the processing method according to the first embodiment, when (A) the oxidizing agent contained in the oxidizing treatment liquid and (F) the oxidizing agent contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion are the same, The line 32 for supplying the chemical mechanical polishing aqueous dispersion and the line 34 for supplying the oxidizing treatment liquid as shown in FIG. A liquid supply device 40 can be used.

第1の工程においては、(F)酸化剤抜きの化学機械研磨用水系分散体をライン32から供給し、一方(A)酸化剤を含む酸化性の処理液をライン34から供給し、混合部38で混合することにより、酸化剤の濃度が制御された化学機械研磨用水系分散体を基板へ供給することができる。一般的に酸化剤は還元されやすいため、化学機械研磨用水系分散体に予め酸化剤を添加しておいても、その濃度は低下する。したがって、酸化剤は、化学機械研磨用水系分散体を使用する直前に添加されることが好ましい。   In the first step, (F) the chemical mechanical polishing aqueous dispersion without oxidizing agent is supplied from line 32, while (A) the oxidizing treatment liquid containing oxidizing agent is supplied from line 34, and the mixing section By mixing at 38, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion in which the concentration of the oxidizing agent is controlled can be supplied to the substrate. In general, since the oxidizing agent is easily reduced, the concentration is reduced even if the oxidizing agent is added in advance to the chemical mechanical polishing aqueous dispersion. Therefore, the oxidizing agent is preferably added immediately before using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion.

液体供給装置40は、この問題を解決することができ、しかもライン数が減少され簡素化される利点を有する。   The liquid supply device 40 can solve this problem, and has the advantage that the number of lines is reduced and simplified.

液体供給装置40は、混合部38において予め2種類の液体を混合できるため、研磨定盤50上に均一に混合された化学機械研磨用水系分散体を供給することができる。また、液体供給装置40は、ライン32とライン34の供給流量を変更しても、混合部38において均一に混合された化学機械研磨用水系分散体を供給できる。すなわち、液体供給装置40は、均一に混合された化学機械研磨用水系分散体を供給することができるので、平坦化に優れた化学機械研磨を実現することができる。   Since the liquid supply device 40 can mix two kinds of liquids in advance in the mixing unit 38, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion uniformly mixed on the polishing platen 50 can be supplied. The liquid supply device 40 can supply the chemical mechanical polishing aqueous dispersion uniformly mixed in the mixing unit 38 even if the supply flow rates of the lines 32 and 34 are changed. That is, since the liquid supply apparatus 40 can supply the chemical mechanical polishing aqueous dispersion uniformly mixed, chemical mechanical polishing excellent in planarization can be realized.

第2の工程においては、ライン32を閉めて(F)酸化剤抜きの化学機械研磨用水系分散体を停止し、ライン34のみを開けて酸化性の処理液を供給することができる。   In the second step, the line 32 is closed (F), the chemical mechanical polishing aqueous dispersion without oxidizing agent is stopped, and only the line 34 is opened to supply the oxidizing treatment liquid.

第3の工程においては、第1の工程と同様の方法で供給することができる。   In the 3rd process, it can supply by the same method as the 1st process.

2.第2の実施形態
図3(A)ないし図3(D)は、本発明に係る半導体基板の処理方法の一具体例を示す断面図である。以下、本発明に係る第2の実施形態について、図3(A)ないし図3(D)を参照しながら説明する。
2. Second Embodiment FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views showing a specific example of a semiconductor substrate processing method according to the present invention. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (A) to 3 (D).

2.1 被処理体
図3(A)は、図1(A)と同じ被処理体100であるので、詳細な説明を省略する。
2.1 To-be-processed object Since FIG. 3 (A) is the same to-be-processed object 100 as FIG. 1 (A), detailed description is abbreviate | omitted.

2.2 処理方法
2.2.1 第1の工程
第1の工程は、バリア層14の上に堆積された金属層16の少なくとも一部を除去する工程である。図3(B)は、化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤上に供給して研磨した、第1の工程終了後の状態を示している。この状態で、被処理体100は、微細配線を多く含む領域22において、バリア層14の上の金属層16が完全に除去されず、部分的な金属残り18を生じている。該金属残り18は、配線間のリーク電流を生じたり、また層を多層化する際の焦点深度に影響を与えるため、確実に除去する必要がある。
2.2 Processing Method 2.2.1 First Step The first step is a step of removing at least a part of the metal layer 16 deposited on the barrier layer 14. FIG. 3B shows a state after completion of the first step in which the chemical mechanical polishing aqueous dispersion is supplied onto the polishing surface plate and polished. In this state, in the object 100, the metal layer 16 on the barrier layer 14 is not completely removed in the region 22 containing a lot of fine wiring, and a partial metal residue 18 is generated. The metal residue 18 needs to be surely removed because it causes leakage current between wirings and affects the depth of focus when the layers are multi-layered.

使用可能な化学機械研磨用水系分散体、化学機械研磨装置、および処理条件は、「1.2.1 第1の工程」と同様であるので、詳細な説明を省略する。   The usable chemical mechanical polishing aqueous dispersion, chemical mechanical polishing apparatus, and processing conditions are the same as those in “1.2.1 First step”, and thus detailed description thereof is omitted.

2.2.2 第2の工程
図3(B)のような、部分的な金属残り18が生じている場合においても、「1.2.2 第2の工程」で述べた酸化性の処理液を研磨定盤上に供給して、被処理体100の部分的な金属残り18を酸化処理することができる(図3(C))。
2.2.2 Second Step Oxidizing treatment described in “1.2.2 Second Step” even when a partial metal residue 18 is generated as shown in FIG. The liquid can be supplied onto the polishing surface plate to oxidize the partial metal residue 18 of the workpiece 100 (FIG. 3C).

使用可能な酸化性の処理液、化学機械研磨装置、および処理条件は、「1.2.2 第2の工程」と同様であるので、詳細な説明を省略する。   The usable oxidizing treatment liquid, chemical mechanical polishing apparatus, and treatment conditions are the same as those in “1.2.2 Second step”, and thus detailed description thereof is omitted.

2.2.3 第3の工程
図3(C)のように、第2の工程により部分的な金属残り18が酸化処理された場合においても、さらに化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤上に供給して研磨する、第3の工程を施すことができる。
2.2.3 Third Step As shown in FIG. 3C, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion is further polished to a polishing platen even when the remaining metal residue 18 is oxidized in the second step. A third step of supplying and polishing can be performed.

使用可能な化学機械研磨用水系分散体、化学機械研磨装置、および処理条件は、「1.2.3 第3の工程」と同様であるので、詳細な説明を省略する。   The usable chemical mechanical polishing aqueous dispersion, chemical mechanical polishing apparatus, and processing conditions are the same as those in “1.2.3 Third step”, and thus detailed description thereof is omitted.

半導体装置の製造において、部分的な金属残りが生じた場合、上述したように該金属残りは配線間のリーク電流の原因となり、また層を多層化する際の焦点深度に影響を与えるため、確実に除去する必要がある。しかし、該金属残りを確実に除去しようとするあまり、金属残りのない領域(例えば、幅広配線を含む領域)までも過剰に研磨してしまい、ディッシングやエロージョンを発生させてしまうことがある。   In the manufacture of a semiconductor device, if a partial metal residue occurs, the metal residue causes a leakage current between wirings as described above, and affects the depth of focus when the layers are multi-layered. Need to be removed. However, excessive removal of the metal residue may cause excessive polishing even in a region where there is no metal residue (for example, a region including a wide wiring), which may cause dishing or erosion.

上述した第1ないし第3の工程を含む基板処理方法を用いれば、微細配線を多く含む領域22において、バリア層14の上の部分的な金属残り18は、酸化性の処理液により均一に酸化されるため、第3の工程において過剰な研磨を要せずに、簡易かつ確実に除去される。その結果、本発明の基板処理方法によれば、被処理体100は、図3(D)に示すような、部分的な金属残りがなく、該部分的な金属残りを除去するための過剰の研磨を要しないので、幅広配線を含む領域24においてもディッシングやエロージョンの発生が抑制された高品位の被研磨面を得ることができる。   If the substrate processing method including the first to third steps described above is used, the partial metal residue 18 on the barrier layer 14 is uniformly oxidized by the oxidizing processing liquid in the region 22 containing a lot of fine wiring. Therefore, it is easily and surely removed without requiring excessive polishing in the third step. As a result, according to the substrate processing method of the present invention, the object to be processed 100 has no partial metal residue as shown in FIG. 3D, and an excessive amount for removing the partial metal residue. Since polishing is not required, a high-quality polished surface in which the occurrence of dishing or erosion is suppressed can be obtained even in the region 24 including the wide wiring.

上述した第1ないし第3の工程を含む基板処理方法は、1回の使用に限定されるものではなく、所望の被研磨面を得るまで複数回使用することができる。   The substrate processing method including the first to third steps described above is not limited to one use, and can be used a plurality of times until a desired surface to be polished is obtained.

3.その他の被処理体
本発明に係る基板処理方法の被処理体は、図1(A)、図3(A)に示した被処理体100に特に限定されるものではなく、例えば、図4に示すような構造を有する被処理体200を挙げることができる。被処理体200は、絶縁層が複数の層から構成されている。具体的には、基体10と絶縁層12の間に、シリコン酸化物等によりなる絶縁層26と、この絶縁層26の下に形成されたシリコン窒化物等よりなる絶縁層28を有する点以外は、図1(A)に示す構成要素と同じであり、同じ構成要素は同じ符号が付されている。
3. Other target objects The target object of the substrate processing method according to the present invention is not particularly limited to the target object 100 shown in FIGS. 1 (A) and 3 (A). For example, FIG. A workpiece 200 having a structure as shown can be given. In the object 200, the insulating layer is composed of a plurality of layers. Specifically, an insulating layer 26 made of silicon oxide or the like and an insulating layer 28 made of silicon nitride or the like formed under the insulating layer 26 are provided between the base 10 and the insulating layer 12. The same constituent elements as those shown in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals.

以上、本発明に係る基板処理方法の被処理体について述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上述した例では、絶縁層が1層または3層であったが、2層であってもよいし、これに代えて4層以上であってもよい。このように本発明の要旨の範囲内で各種の態様を取り得る。   As mentioned above, although the to-be-processed object of the substrate processing method concerning this invention was described, this invention is not limited to these. For example, in the example described above, the insulating layer is one layer or three layers, but may be two layers, or may be four layers or more instead. Thus, various aspects can be taken within the scope of the present invention.

4.酸化性の処理液
本発明に用いられる酸化性の処理液は、(A)酸化剤および(B)水を含む。
4). Oxidizing Treatment Liquid The oxidizing treatment liquid used in the present invention contains (A) an oxidizing agent and (B) water.

4.1 (A)酸化剤
(A)酸化剤としては、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩、ヘテロポリ酸等を挙げることができる。
4.1 (A) Oxidizing agent (A) As the oxidizing agent, hydrogen peroxide, organic peroxide, permanganic acid compound, dichromic acid compound, halogen acid compound, nitric acid compound, perhalogen acid compound, persulfate And heteropolyacids.

前記有機過酸化物としては、例えば、過酢酸、過安息香酸、tert−ブチルハイドロパーオキサイド等を挙げることができる。   Examples of the organic peroxide include peracetic acid, perbenzoic acid, tert-butyl hydroperoxide, and the like.

前記過マンガン酸化合物としては、例えば、過マンガン酸カリウム等を挙げることができる。   Examples of the permanganate compound include potassium permanganate.

前記重クロム酸化合物としては、例えば、重クロム酸カリウム等を挙げることができる。   Examples of the dichromate compound include potassium dichromate.

前記ハロゲン酸化合物としては、例えば、ヨウ素酸カリウム等を挙げることができる。   Examples of the halogen acid compound include potassium iodate.

前記硝酸化合物としては、例えば、硝酸、硝酸鉄等を挙げることができる。   Examples of the nitrate compound include nitric acid and iron nitrate.

前記過ハロゲン酸化合物としては、例えば、過塩素酸等を挙げることができる。   Examples of the perhalogen acid compound include perchloric acid.

前記過硫酸塩としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等を挙げることができる。   Examples of the persulfate include ammonium persulfate and potassium persulfate.

前記ヘテロポリ酸としては、例えば、ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸等を挙げることができる。   Examples of the heteropolyacid include silicomolybdic acid and silicotungstic acid.

前記(A)酸化剤は、分解生成物が無害であり、かつ金属原子を含まないとの観点から、過酸化水素または過硫酸アンモニウムを使用することが好ましい。これらの酸化剤は、金属原子を含まないので、該酸化剤による被処理体の金属汚染を防ぐことができる。   As the (A) oxidizing agent, it is preferable to use hydrogen peroxide or ammonium persulfate from the viewpoint that the decomposition product is harmless and does not contain a metal atom. Since these oxidizing agents do not contain metal atoms, metal contamination of the object to be treated by the oxidizing agents can be prevented.

酸化性の処理液に含まれる前記(A)酸化剤の濃度は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜8質量%であり、特に好ましくは0.1〜5質量%である。前記(A)酸化剤の濃度が0.01質量%よりも低い場合は、基板表面に形成された金属層を十分に酸化させることができないため、その後に研磨処理を施しても金属残りを生じてしまうことがある。一方、前記(A)酸化剤の濃度が10質量%よりも高い場合は、基板表面に形成された金属層の腐食を誘発してしまうことがある。   The concentration of the oxidizing agent (A) contained in the oxidizing treatment liquid is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.02 to 8% by mass, and particularly preferably 0.1 to 10% by mass. 5% by mass. When the concentration of the oxidizing agent (A) is lower than 0.01% by mass, the metal layer formed on the surface of the substrate cannot be sufficiently oxidized. May end up. On the other hand, if the concentration of the oxidizing agent (A) is higher than 10% by mass, corrosion of the metal layer formed on the substrate surface may be induced.

4.2 (B)水
(B)水は、不純物をほとんど含まないことが好ましく、蒸留水、純水または超純水を用いることができる。
4.2 (B) Water (B) Water preferably contains almost no impurities, and distilled water, pure water or ultrapure water can be used.

5.化学機械研磨用水系分散体
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体は、(C)砥粒、(D)複素環を有する化合物、(E)研磨速度向上剤および(F)酸化剤を含むことができる。本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体は、ディッシングやエロージョンを抑制し、平坦化する効果が特に高く、好適に用いることができる。
5. Chemical mechanical polishing aqueous dispersion The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention comprises (C) abrasive grains, (D) a compound having a heterocyclic ring, (E) a polishing rate improver, and (F) an oxidizing agent. Can be included. The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention has a particularly high effect of suppressing dishing and erosion, and can be suitably used.

5.1 (C)砥粒
前記(C)砥粒は、無機粒子、有機粒子および有機無機複合粒子から選ばれる少なくとも1種を含む。
5.1 (C) Abrasive Grain The (C) abrasive grain contains at least one selected from inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles.

前記無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア等を挙げることができる。   Examples of the inorganic particles include silica, alumina, titania, zirconia, and ceria.

前記シリカとしては、ヒュームドシリカ、合成シリカ、コロイダルシリカ等を挙げることができる。ヒュームドシリカは、四塩化ケイ素を火炎中で酸化させ、脱塩および精製することにより得ることができる。合成シリカは、アルコキシケイ素化合物を原料として、加水分解反応、縮合反応させることにより得ることができる。コロイダルシリカは、例えば、予め精製した原料を使用した無機コロイド法等により得ることができる。   Examples of the silica include fumed silica, synthetic silica, colloidal silica, and the like. Fumed silica can be obtained by oxidizing silicon tetrachloride in a flame, desalting and purification. Synthetic silica can be obtained by subjecting an alkoxysilicon compound as a raw material to a hydrolysis reaction or a condensation reaction. Colloidal silica can be obtained, for example, by an inorganic colloid method using a raw material purified in advance.

前記有機粒子としては、例えば、ポリ塩化ビニル、スチレン(共)重合体、ポリアセタール、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、オレフィン(共)重合体、フェノキシ樹脂、アクリル(共)重合体等を挙げることができる。オレフィン(共)重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン等を挙げることができる。アクリル(共)重合体としては、例えば、ポリメチルメタクリレート等を挙げることができる。   Examples of the organic particles include polyvinyl chloride, styrene (co) polymer, polyacetal, polyester, polyamide, polycarbonate, olefin (co) polymer, phenoxy resin, and acrylic (co) polymer. Examples of the olefin (co) polymer include polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, poly-4-methyl-1-pentene, and the like. Examples of the acrylic (co) polymer include polymethyl methacrylate.

前記有機無機複合粒子は、上述したような有機粒子と無機粒子が、化学機械研磨工程の際に容易に分離しない程度に一体的に形成されていればよく、その種類および構成等は特に限定されない。前記有機無機複合粒子は、例えば、以下の(i)ないし(iii)の構成を採ることができる。   The organic-inorganic composite particles need only be integrally formed to such an extent that the organic particles and inorganic particles as described above are not easily separated during the chemical mechanical polishing step, and the type and configuration thereof are not particularly limited. . The organic-inorganic composite particles can take, for example, the following configurations (i) to (iii).

(i)有機粒子の存在下に、金属またはケイ素のアルコキシド化合物を重縮合させて得られた有機無機複合粒子。ここで、金属またはケイ素のアルコキシド化合物としては、例えば、アルコキシシラン、アルミニウムアルコキシド、チタンアルコキシド等を挙げることができる。この場合、精製する重縮合体は、有機粒子が有する官能基に直接結合されていてもよいし、適当なカップリング剤(例えば、シランカップリング剤等)を介して結合されていてもよい。   (I) Organic-inorganic composite particles obtained by polycondensation of metal or silicon alkoxide compounds in the presence of organic particles. Here, examples of the metal or silicon alkoxide compound include alkoxysilane, aluminum alkoxide, and titanium alkoxide. In this case, the polycondensate to be purified may be directly bonded to the functional group of the organic particles, or may be bonded via an appropriate coupling agent (for example, a silane coupling agent).

(ii)相異なる符号のゼータ電位を有する有機粒子と無機粒子が、静電力によって結合している有機無機複合粒子。この場合、有機粒子と無機粒子のゼータ電位の符号が異なるpH領域において両者を混合することにより複合粒子を形成してもよく、有機粒子と無機粒子のゼータ電位の符号が同じpH領域で両者を混合した後、有機粒子と無機粒子のゼータ電位の符号が異なるpH領域に液性を変化させることにより複合粒子を形成してもよい。   (Ii) Organic-inorganic composite particles in which organic particles and inorganic particles having zeta potentials with different signs are combined by electrostatic force. In this case, the composite particles may be formed by mixing both in the pH range where the signs of the zeta potential of the organic particles and the inorganic particles are different, and both in the pH range where the signs of the zeta potential of the organic particles and the inorganic particles are the same. After mixing, the composite particles may be formed by changing the liquidity to a pH range where the signs of the zeta potentials of the organic particles and the inorganic particles are different.

(iii)前記(ii)の複合粒子の存在下に、金属またはケイ素のアルコキシド化合物を重縮合させて得られた有機無機複合粒子。ここで、金属またはケイ素のアルコキシド化合物としては、前記(i)の場合と同様のものを使用することができる。   (Iii) Organic-inorganic composite particles obtained by polycondensation of a metal or silicon alkoxide compound in the presence of the composite particles (ii). Here, as the metal or silicon alkoxide compound, the same compounds as in the above (i) can be used.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体に含まれる(C)砥粒としては、シリカまたは有機無機複合粒子が好ましい。   As the abrasive grains (C) contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention, silica or organic-inorganic composite particles are preferable.

(C)砥粒の平均分散粒子径は、好ましくは5〜1000nmであり、より好ましくは7〜700nmであり、特に好ましくは10〜500nmである。この範囲の砥粒を含む化学機械研磨用水系分散体は、被研磨面と研磨速度との良好なバランスを図ることができる。   (C) The average dispersed particle diameter of the abrasive grains is preferably 5 to 1000 nm, more preferably 7 to 700 nm, and particularly preferably 10 to 500 nm. The chemical mechanical polishing aqueous dispersion containing abrasive grains in this range can achieve a good balance between the surface to be polished and the polishing rate.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体中の(C)砥粒の濃度は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜8質量%であり、特に好ましくは0.1〜5質量%である。(C)砥粒の濃度が10質量%を超えると、化学機械研磨用水系分散体が乾燥しやすく、粗大な乾燥粉が生成してスクラッチが増加する場合があり、一方、0.01質量%未満であると、研磨速度が低くなり、効率のよい研磨が達成できない場合がある。   The concentration of the (C) abrasive grains in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.02 to 8% by mass, and particularly preferably. Is 0.1-5 mass%. (C) When the concentration of the abrasive grains exceeds 10% by mass, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion may be easily dried, and coarse dry powder may be generated to increase scratches. On the other hand, 0.01% by mass If it is less than this, the polishing rate will be low, and efficient polishing may not be achieved.

5.2 (D)複素環を有する化合物
(D)複素環を有する化合物は、少なくとも1個の窒素原子を有する複素五員環および複素六員環から選ばれる少なくとも1種の複素環を有する有機化合物であることができる。前記複素環としては、ピロール構造、イミダゾール構造、トリアゾール構造等の複素五員環、またはピリジン構造、ピリミジン構造、ピリダジン構造、ピラジン構造等の複素六員環が挙げられる。このような複素環は、縮合環を形成していてもよい。具体的には、インドール構造、イソインドール構造、ベンゾイミダゾール構造、ベンゾトリアゾール構造、キノリン構造、イソキノリン構造、キナゾリン構造、シンノリン構造、フタラジン構造、キノキサリン構造、アクリジン構造等が挙げられる。このような構造を有する有機化合物のうち、ピリジン構造、キノリン構造、ベンゾイミダゾール構造、またはベンゾトリアゾール構造を有する有機化合物が好ましい。
5.2 (D) Compound having a heterocyclic ring (D) The compound having a heterocyclic ring is an organic compound having at least one heterocyclic ring selected from a heterocyclic 5-membered ring and a heterocyclic 6-membered ring having at least one nitrogen atom. It can be a compound. Examples of the heterocycle include a hetero five-membered ring such as a pyrrole structure, an imidazole structure, and a triazole structure, or a hetero six-membered ring such as a pyridine structure, a pyrimidine structure, a pyridazine structure, and a pyrazine structure. Such a heterocyclic ring may form a condensed ring. Specific examples include indole structure, isoindole structure, benzimidazole structure, benzotriazole structure, quinoline structure, isoquinoline structure, quinazoline structure, cinnoline structure, phthalazine structure, quinoxaline structure, acridine structure and the like. Of the organic compounds having such a structure, organic compounds having a pyridine structure, a quinoline structure, a benzimidazole structure, or a benzotriazole structure are preferable.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体に含まれる(D)複素環を有する化合物としては、キノリン酸、キナルジン酸、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾールが好ましく、キノリン酸、キナルジン酸をより好ましい。   As the compound having a heterocyclic ring (D) contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention, quinolinic acid, quinaldic acid, benzimidazole, and benzotriazole are preferable, and quinolinic acid and quinaldic acid are more preferable.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体中の(D)複素環を有する化合物の濃度は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜5質量%であり、特に好ましくは0.1〜2質量%である。(D)複素環を有する化合物の濃度が、0.01質量%未満の場合には、ディッシングが大きくなるおそれがある。一方、10質量%を超えると、十分に大きな研磨速度を得られないことがある。   The concentration of the compound (D) having a heterocyclic ring in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.02 to 5% by mass. Especially preferably, it is 0.1-2 mass%. (D) If the concentration of the compound having a heterocyclic ring is less than 0.01% by mass, dishing may increase. On the other hand, if it exceeds 10% by mass, a sufficiently high polishing rate may not be obtained.

5.3 (E)研磨速度向上剤
(E)研磨速度向上剤としては、例えば、アミノ酸、アミノポリカルボン酸、アミン化合物、アミノアルコール、ホスホン酸、ハロゲン化物イオン、チオ硫酸イオンおよびアンモニウムイオンから選ばれる少なくとも1種であることができる。
5.3 (E) Polishing speed improver (E) The polishing speed improver is selected from, for example, amino acids, aminopolycarboxylic acids, amine compounds, amino alcohols, phosphonic acids, halide ions, thiosulfate ions, and ammonium ions. It can be at least one kind.

前記アミノ酸としては、例えば、グリシン、アラニン、グルタミン酸等を挙げることができる。   Examples of the amino acid include glycine, alanine, glutamic acid and the like.

前記アミノポリカルボン酸としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸等を挙げることができる。   Examples of the aminopolycarboxylic acid include ethylenediaminetetraacetic acid.

前記アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等を挙げることができる。   Examples of the amine compound include ethylenediamine, diethylamine, and triethylamine.

前記アミノアルコールとしては、例えば、トリエタノールアミン等を挙げることができる。   Examples of the amino alcohol include triethanolamine.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体に含まれる(E)研磨速度向上剤としては、アンモニウムイオン、アミノ酸、アミン化合物、アミノポリカルボン酸が好ましい。   As the polishing rate improver (E) contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention, ammonium ions, amino acids, amine compounds and aminopolycarboxylic acids are preferred.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体中の(E)研磨速度向上剤の濃度は、好ましくは0.01〜5質量%であり、より好ましくは0.02〜4質量%であり、特に好ましくは0.05〜3質量%である。(E)研磨速度向上剤の濃度が、0.01質量%未満の場合には、十分に大きな速度で金属を研磨することができないことがある。一方、5質量%を超えると、ディッシングや腐食が大きく生じるおそれがある。   The concentration of the (E) polishing rate improver in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.02 to 4% by mass, Especially preferably, it is 0.05-3 mass%. (E) When the concentration of the polishing rate improver is less than 0.01% by mass, the metal may not be polished at a sufficiently high rate. On the other hand, if it exceeds 5% by mass, dishing and corrosion may occur greatly.

5.4 (F)酸化剤
(F)酸化剤としては、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩、ヘテロポリ酸等を挙げることができる。
5.4 (F) Oxidizing agent (F) As the oxidizing agent, hydrogen peroxide, organic peroxide, permanganic acid compound, dichromic acid compound, halogen acid compound, nitric acid compound, perhalogen acid compound, persulfate And heteropolyacids.

前記有機過酸化物としては、例えば、過酢酸、過安息香酸、tert−ブチルハイドロパーオキサイド等を挙げることができる。   Examples of the organic peroxide include peracetic acid, perbenzoic acid, tert-butyl hydroperoxide, and the like.

前記過マンガン酸化合物としては、例えば、過マンガン酸カリウム等を挙げることができる。   Examples of the permanganate compound include potassium permanganate.

前記重クロム酸化合物としては、例えば、重クロム酸カリウム等を挙げることができる。   Examples of the dichromate compound include potassium dichromate.

前記ハロゲン酸化合物としては、例えば、ヨウ素酸カリウム等を挙げることができる。   Examples of the halogen acid compound include potassium iodate.

前記硝酸化合物としては、例えば、硝酸、硝酸鉄等を挙げることができる。   Examples of the nitrate compound include nitric acid and iron nitrate.

前記過ハロゲン酸化合物としては、例えば、過塩素酸等を挙げることができる。   Examples of the perhalogen acid compound include perchloric acid.

前記過硫酸塩としては、例えば、過硫酸アンモニウム等を挙げることができる。   Examples of the persulfate include ammonium persulfate.

前記ヘテロポリ酸としては、例えば、ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸等を挙げることができる。   Examples of the heteropolyacid include silicomolybdic acid and silicotungstic acid.

前記(F)酸化剤は、分解生成物が無害であり、かつ金属原子を含まないとの観点から、過酸化水素または過硫酸アンモニウムを使用することが好ましい。これらの酸化剤は、金属原子を含まないので、該酸化剤による被処理体の金属汚染を防ぐことができる。   The (F) oxidizing agent is preferably hydrogen peroxide or ammonium persulfate from the viewpoint that the decomposition product is harmless and does not contain a metal atom. Since these oxidizing agents do not contain metal atoms, metal contamination of the object to be treated by the oxidizing agents can be prevented.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体中の(F)酸化剤の濃度は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.02〜8質量%であり、特に好ましくは0.05〜5質量%である。前記(F)酸化剤の濃度が0.01質量%よりも低い場合は、基板表面に形成された金属層を十分に酸化させることができないため、その後に研磨処理を施しても金属残りを生じてしまうことがある。一方、前記(F)酸化剤の濃度が10質量%よりも高い場合は、基板表面に形成された金属層の腐食を誘発してしまうことがある。   The concentration of the (F) oxidizing agent in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.02 to 8% by mass, and particularly preferably. Is 0.05-5 mass%. When the concentration of the (F) oxidant is lower than 0.01% by mass, the metal layer formed on the substrate surface cannot be sufficiently oxidized, so that a metal residue is generated even after a subsequent polishing process. May end up. On the other hand, when the concentration of the (F) oxidizing agent is higher than 10% by mass, corrosion of the metal layer formed on the substrate surface may be induced.

5.5 その他の成分
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体は、上述した成分以外にも必要に応じて、酸、塩基、界面活性剤、または水溶性高分子等を含むことができる。
5.5 Other Components The chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention may contain an acid, a base, a surfactant, a water-soluble polymer, or the like, if necessary, in addition to the components described above. .

5.5.1 酸および塩基
前記酸としては、例えば、有機酸または無機酸を挙げることができる。
5.5.1 Acid and base Examples of the acid include organic acids and inorganic acids.

有機酸としては、例えば、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シユウ酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸等を挙げることができる。   Examples of organic acids include p-toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, isoprenesulfonic acid, gluconic acid, lactic acid, citric acid, tartaric acid, malic acid, glycolic acid, malonic acid, formic acid, oxalic acid, succinic acid, fumaric acid , Maleic acid, phthalic acid and the like.

無機酸としては、例えば、硝酸、硫酸、リン酸等を挙げることができる。   Examples of inorganic acids include nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid.

前記塩基としては、有機塩基または無機塩基を挙げることができる。   Examples of the base include organic bases and inorganic bases.

有機塩基としては、例えば、テトラメチルヒドロキシド等を挙げることができる。   Examples of the organic base include tetramethyl hydroxide.

無機塩基としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物を挙げることができる。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等を挙げることができる。   Examples of the inorganic base include alkali metal hydroxides. Specific examples include sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide and the like.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体のpHは、好ましくは3〜12であり、酸および塩基は、化学機械研磨用分散体のpHを調整する目的で使用することができる。   The pH of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention is preferably 3 to 12, and the acid and base can be used for the purpose of adjusting the pH of the chemical mechanical polishing dispersion.

5.5.2 界面活性剤
前記界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、または非イオン性界面活性剤を挙げることができる。
5.5.2 Surfactant Examples of the surfactant include a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant.

前記カチオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等を挙げることができる。   Examples of the cationic surfactant include aliphatic amine salts and aliphatic ammonium salts.

前記アニオン性界面活性剤としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等を挙げることができる。カルボン酸塩としては、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等を挙げることができる。スルホン酸塩としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩等を挙げることができる。硫酸エステル塩としては、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩等を挙げることができる。リン酸エステル塩としては、アルキルリン酸エステル等を挙げることができる。   Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt, phosphate ester salt and the like. Examples of carboxylates include fatty acid soaps and alkyl ether carboxylates. Examples of the sulfonate include alkyl benzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, and α-olefin sulfonate. Examples of sulfate salts include higher alcohol sulfate salts and alkyl ether sulfate salts. Examples of phosphoric acid ester salts include alkyl phosphoric acid esters.

前記両性界面活性剤としては、例えば、アルキルベタイン、アルキルアミノ脂肪酸塩、アルキルアミンオキシド等を挙げることができる。   Examples of the amphoteric surfactant include alkylbetaines, alkylamino fatty acid salts, alkylamine oxides, and the like.

前記非イオン性界面活性剤としては、例えば、エーテル型界面活性剤、エーテルエステル型界面活性剤、エステル型界面活性剤、アセチレン系界面活性剤等を挙げることができる。エーテル型界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等を挙げることができる。エーテルエステル型界面活性剤としては、例えば、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル等を挙げることができる。エステル型界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ソルビタンエステル等を挙げることができる。アセチレン系界面活性剤としては、例えば、アセチレンアルコール、アセチレングリコール、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物等を挙げることができる。   Examples of the nonionic surfactant include ether type surfactants, ether ester type surfactants, ester type surfactants, and acetylene type surfactants. Examples of ether type surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers. Examples of the ether ester type surfactant include polyoxyethylene ether of glycerin ester. Examples of the ester type surfactant include polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester, sorbitan ester and the like. Examples of acetylene surfactants include acetylene alcohol, acetylene glycol, ethylene oxide adducts of acetylene diol, and the like.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体が界面活性剤を含む場合において、その界面活性剤の濃度は、好ましくは0.5質量%以下であり、より好ましくは0.01〜0.5質量%である。この濃度範囲の界面活性剤を含む化学機械研磨用水系分散体は、被研磨面をより平滑に研磨することができる。   When the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention contains a surfactant, the concentration of the surfactant is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.01 to 0.5. % By mass. The chemical mechanical polishing aqueous dispersion containing the surfactant in this concentration range can polish the surface to be polished more smoothly.

5.5.3 水溶性高分子
前記水溶性高分子としては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース等を挙げることができる。
5.5.3 Water-soluble polymer Examples of the water-soluble polymer include polyacrylamide, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and hydroxyethyl cellulose.

本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体が水溶性高分子を含む場合において、その水溶性高分子の濃度は、好ましくは0.01〜0.5質量%であり、より好ましくは0.02〜0.2質量%である。   When the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used in the present invention contains a water-soluble polymer, the concentration of the water-soluble polymer is preferably 0.01 to 0.5% by mass, more preferably 0.8. It is 02-0.2 mass%.

6.実施例
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
6). Examples Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the present invention is not limited to the examples.

6.1 酸化性の処理液の調製
過硫酸アンモニウム粉体を水に溶かし、4質量%の過硫酸アンモニウム水溶液を調製した。
6.1 Preparation of Oxidizing Treatment Liquid Ammonium persulfate powder was dissolved in water to prepare a 4% by mass aqueous ammonium persulfate solution.

6.2 化学機械研磨用水系分散体の調製
6.2.1 ヒュームド法シリカ粒子を含む水分散体の調製
ヒュームド法シリカ粒子(日本アエロジル(株)製、商品名「アエロジル#90」)2kgを、イオン交換水6.7kgに超音波分散機を用いて分散させた。これを孔径5μmのフィルターで濾過することにより、ヒュームド法シリカを10質量%含む水分散体を調製した。この水分散体に含まれるヒュームドシリカの平均分散粒径は、220nmであった。
6.2 Preparation of chemical mechanical polishing aqueous dispersion 6.2.1 Preparation of aqueous dispersion containing fumed silica particles Fumed silica particles (trade name “Aerosil # 90” manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) 2 kg Then, it was dispersed in 6.7 kg of ion exchange water using an ultrasonic disperser. By filtering this with a filter having a pore diameter of 5 μm, an aqueous dispersion containing 10% by mass of fumed silica was prepared. The average dispersed particle size of fumed silica contained in this aqueous dispersion was 220 nm.

6.2.2 コロイダルシリカを含む水分散体の調製
濃度25質量%のアンモニア水70g、イオン交換水40g、エタノール175gおよびテトラエトキシシラン21gを、容量2Lのフラスコに加え、回転速度180rpmで攪拌しながら60℃に昇温した。温度を60℃に維持しながら撹拌を2時間継続した後、室温まで冷却した。こうして、平均粒子径が97nmのコロイダルシリカ/アルコール分散体を得た。
6.2.2 Preparation of Aqueous Dispersion Containing Colloidal Silica 70 g of ammonia water having a concentration of 25% by mass, 40 g of ion exchange water, 175 g of ethanol and 21 g of tetraethoxysilane are added to a 2 L flask and stirred at a rotation speed of 180 rpm. The temperature was raised to 60 ° C. Stirring was continued for 2 hours while maintaining the temperature at 60 ° C., and then cooled to room temperature. Thus, a colloidal silica / alcohol dispersion having an average particle diameter of 97 nm was obtained.

次いで、エバポレータを用いて、得られた分散体の温度を80℃に維持しながら、イオン交換水を添加しつつアルコール分を除去する操作を数回繰り返した。こうして、分散体中のアルコール分を除去し、コロイダルシリカを10質量%含む水分散体を調製した。この水分散体に含まれるコロイダルシリカの平均分散粒子径は、97nmであった。   Subsequently, the operation of removing the alcohol component while adding ion-exchanged water was repeated several times while maintaining the temperature of the obtained dispersion at 80 ° C. using an evaporator. In this way, the alcohol content in the dispersion was removed, and an aqueous dispersion containing 10% by mass of colloidal silica was prepared. The average dispersed particle size of colloidal silica contained in this aqueous dispersion was 97 nm.

6.2.3 有機無機複合粒子を含む水分散体の調製
6.2.3a 有機粒子を含む水分散体の調製
メチルメタクリレ−ト90質量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(新中村化学工業(株)製、商品名「NKエステルM−90G #400」)5質量部、4−ビニルピリジン5質量部、アゾ系重合開始剤(和光純薬(株)製、商品名「V50」)2質量部及びイオン交換水400質量部を、容量2Lのフラスコに加え、窒素ガス雰囲気下、攪拌しながら70℃に昇温し、6時間重合させた。これによりアミノ基の陽イオン及びポリエチレングリコール鎖を有する官能基を備え、平均分散粒径150nmのポリメチルメタクリレート系粒子を含む水分散体を得た。なお、重合収率は95%であった。
6.2.3 Preparation of aqueous dispersion containing organic-inorganic composite particles 6.2.3a Preparation of aqueous dispersion containing organic particles 90 parts by mass of methyl methacrylate, methoxypolyethylene glycol methacrylate (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.) ), Trade name "NK Ester M-90G # 400") 5 parts by mass, 4-vinylpyridine 5 parts by mass, azo polymerization initiator (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name "V50") 2 parts by mass And 400 parts by mass of ion-exchanged water were added to a 2 L flask, and the temperature was raised to 70 ° C. with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by polymerization for 6 hours. As a result, an aqueous dispersion containing polymethylmethacrylate particles having an amino group cation and a functional group having a polyethylene glycol chain and having an average dispersion particle diameter of 150 nm was obtained. The polymerization yield was 95%.

6.2.3b 複合粒子を含む水分散体の調製
上記「6.2.3a 有機粒子を含む水分散体の調製」において得られたポリメチルメタクリレート系粒子10質量%を含む水分散体100質量部を、容量2Lのフラスコに投入し、メチルトリメトキシシラン1質量部を添加し、40℃で2時間攪拌した。その後、硝酸によりpHを2に調整して水分散体(i)を得た。水分散体(i)に含まれるポリメチルメタクリレート系粒子のゼータ電位は+17mVであった。
6.2.3b Preparation of aqueous dispersion containing composite particles 100 mass of aqueous dispersion containing 10% by mass of polymethyl methacrylate-based particles obtained in the above "6.2.3a Preparation of aqueous dispersion containing organic particles" Was put into a 2 L flask, 1 part by mass of methyltrimethoxysilane was added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 2 hours. Thereafter, the pH was adjusted to 2 with nitric acid to obtain an aqueous dispersion (i). The zeta potential of the polymethyl methacrylate particles contained in the aqueous dispersion (i) was +17 mV.

一方、コロイダルシリカ(日産化学(株)製、商品名「スノーテックスO」)を10質量%含む水分散体のpHを水酸化カリウムにより8に調整し、水分散体(ii)を得た。水分散体(ii)に含まれるシリカ粒子のゼータ電位は−40mVであった。   On the other hand, the pH of an aqueous dispersion containing 10% by mass of colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., trade name “Snowtex O”) was adjusted to 8 with potassium hydroxide to obtain an aqueous dispersion (ii). The zeta potential of the silica particles contained in the aqueous dispersion (ii) was −40 mV.

上記水分散体(i)100質量部に水分散体(ii)50質量部を2時間かけて徐々に添加、混合した後2時間攪拌して、ポリメチルメタクリレート系粒子にシリカ粒子が付着した粒子を含む水分散体を得た。次いで、この水分散体にビニルトリエトキシシラン2質量部を添加し、1時間攪拌した。その後、この水分散体にテトラエトキシシラン1質量部を添加し、60℃を維持しながら3時間攪拌を継続した後、冷却することにより、有機無機複合粒子を含む水分散体を得た。この有機無機複合粒子の平均分散粒子径は180nmであり、ポリメチルメタクリレート系粒子の表面の80%にシリカ粒子が付着していた。   Particles in which silica particles are adhered to polymethyl methacrylate particles after gradually adding and mixing 50 parts by mass of water dispersion (ii) to 100 parts by mass of the aqueous dispersion (i) over 2 hours and mixing. An aqueous dispersion containing was obtained. Next, 2 parts by mass of vinyltriethoxysilane was added to the aqueous dispersion and stirred for 1 hour. Thereafter, 1 part by mass of tetraethoxysilane was added to this aqueous dispersion, and stirring was continued for 3 hours while maintaining 60 ° C., followed by cooling to obtain an aqueous dispersion containing organic-inorganic composite particles. The average dispersed particle size of the organic-inorganic composite particles was 180 nm, and silica particles were attached to 80% of the surface of the polymethyl methacrylate particles.

6.3 実施例1
6.3.1 化学機械研磨用水系分散体の調製
ポリエチレン製の容器に、砥粒として上記「6.2.1 ヒュームド法シリカ粒子を含む水分散体の調製」で調製したヒュームド法シリカ粒子を含む水分散体を、ヒュームド法シリカが化学機械研磨用水系分散体全量に対して2質量%に相当する量添加し、次いで複素環を有する化合物としてキナルジン酸を0.5質量%相当量添加し、さらに研磨速度向上剤としてグリシンを0.3質量%添加し、十分に攪拌した。その後、攪拌を継続しつつ、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム0.1質量%相当量、およびpH調整剤として水酸化アンモニウムを添加し、さらに酸化剤として過硫酸アンモニウムを2質量%添加した後、全構成成分の合計量が100質量%となるようにイオン交換水を加えて、pH9.0の化学機械研磨用水系分散体を得た。
6.3 Example 1
6.3.1 Preparation of aqueous dispersion for chemical mechanical polishing In a polyethylene container, the fumed silica particles prepared in “6.2.1 Preparation of aqueous dispersion containing fumed silica particles” as abrasive grains are added. The aqueous dispersion containing the fumed silica is added in an amount corresponding to 2% by mass with respect to the total amount of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion, and then 0.5% by mass of quinaldic acid is added as a compound having a heterocyclic ring. Further, 0.3% by mass of glycine was added as a polishing rate improver, and the mixture was sufficiently stirred. Then, while continuing stirring, 0.1% by weight of ammonium dodecylbenzenesulfonate, ammonium hydroxide was added as a pH adjuster, and 2% by weight of ammonium persulfate was added as an oxidizing agent. Ion exchange water was added so that the total amount of was 100% by mass to obtain a chemical mechanical polishing aqueous dispersion having a pH of 9.0.

6.3.2 パターン付き基板における酸化処理後の銅残りの評価
化学機械研磨装置(アプライドマテリアルズ社製、型式「Mirra」)に、研磨パッド(Rohm and Haas Electronic Materials社製、形式「IC1010」)を装着し、パターン付き基板(International Sematech製、型式「SEMATECH #854」、種々の配線パターンを有するテスト用ウエハであり、銅層の堆積厚さは1100nmである。)を被処理体とし、上記「6.3.1 化学機械研磨用水系分散体の調製」で調製した化学機械研磨用水系分散体、および上記「6.1 酸化性の処理液の調製」で調製した酸化性の処理液を用いて、酸化処理を行った。
6.3.2 Evaluation of remaining copper after oxidation treatment on patterned substrate Chemical polishing machine (Applied Materials, model “Mirra”) and polishing pad (Rohm and Haas Electronic Materials, model “IC1010”) ) And a substrate with a pattern (made by International Semitech, model “SEMATECH # 854”, a test wafer having various wiring patterns, and the deposited thickness of the copper layer is 1100 nm). The chemical mechanical polishing aqueous dispersion prepared in “6.3.1 Preparation of chemical mechanical polishing aqueous dispersion” and the oxidizing treatment liquid prepared in “6.1 Preparation of oxidizing treatment liquid”. Was used to carry out an oxidation treatment.

前記化学機械研磨用水系分散体を用い、銅の残層が100nmになるまで下記の条件1で研磨した。次いで、前記酸化性の処理液を用いて、下記の条件2で酸化処理を行なった。再度、前記化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨を行い、光学式終点検出器を用いて終点を検知した後、さらに30秒経過した時点で研磨を終了した。
I.条件1
・化学機械研磨用水系分散体供給速度:250mL/分
・定盤回転数:100rpm
・ヘッド回転数:80rpm
・ヘッド荷重:1.5psi(10.3kPa)
・研磨時間:光学式終点検出器による終点+30秒
II.条件2
・酸化性の処理液供給速度:200mL/分
・定盤回転数:100rpm
・ヘッド回転数:80rpm
・ヘッド荷重:0psi(0kPa)
・処理時間:15秒
・供給方法:独立したラインから定盤に供給
Using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion, polishing was performed under the following condition 1 until the remaining copper layer reached 100 nm. Next, oxidation treatment was performed under the following condition 2 using the oxidizing treatment liquid. Polishing was performed again using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion, and after the end point was detected using an optical end point detector, the polishing was terminated when 30 seconds had passed.
I. Condition 1
・ Chemical mechanical polishing aqueous dispersion supply speed: 250 mL / min ・ Surface plate rotation speed: 100 rpm
-Head rotation speed: 80 rpm
Head load: 1.5 psi (10.3 kPa)
Polishing time: end point by optical end point detector + 30 seconds II. Condition 2
・ Oxidizing treatment liquid supply rate: 200 mL / min ・ Surface plate rotation speed: 100 rpm
-Head rotation speed: 80 rpm
Head load: 0 psi (0 kPa)
・ Processing time: 15 seconds ・ Supply method: Supply to the surface plate from an independent line

前記処理工程を行った後の被処理体につき、光学式顕微鏡を用いて銅残りの観察を行ったところ、銅残りは観察されなかった。表1の評価項目「銅残り」において、銅残りが観察された場合の評価を「×」とし、観察されない場合の評価を「○」とした。   About the to-be-processed object after performing the said process process, when the copper residue was observed using the optical microscope, the copper residue was not observed. In the evaluation item “copper residue” in Table 1, the evaluation when the copper residue was observed was “x”, and the evaluation when it was not observed was “◯”.

また、精密段差計(KLAテンコール社製、型式「HRP」)を用いて配線幅100μmの部分のディッシングを測定したところ、40nmと良好であった。同様にして、配線幅9μm/スペース幅1μmのパターンが配線と垂直の方向に1250μm連続している部分のエロージョンを測定したところ、20nmと良好であった。一般的に、ディッシングやエロージョンは、50nm以下であれば良好であると判断することができる。   Further, when dishing of a portion having a wiring width of 100 μm was measured using a precision step gauge (manufactured by KLA Tencor, model “HRP”), it was as good as 40 nm. Similarly, when the erosion of a portion where a pattern having a wiring width of 9 μm / space width of 1 μm is continued 1250 μm in a direction perpendicular to the wiring was measured, it was as good as 20 nm. In general, dishing and erosion can be determined to be good if they are 50 nm or less.

また、光学式顕微鏡を用いて腐食の観察を行ったところ、腐食は観察されなかった。表1の評価項目「腐食」において、腐食が観察された場合の評価を「×」とし、観察されない場合の評価を「○」とした。   Further, when corrosion was observed using an optical microscope, no corrosion was observed. In the evaluation item “corrosion” in Table 1, the evaluation when corrosion was observed was “x”, and the evaluation when it was not observed was “◯”.

6.4 実施例2
実施例1に示した化学機械研磨用水系分散体から、酸化剤である過硫酸アンモニウムを除いた化学機械研磨用水系分散体(i)と、4%過硫酸アンモニウム水溶液(ii)を用意した。(i)と(ii)が研磨定盤に供給される直前で混合される図2(B)に示すようなラインを用い、化学機械研磨用水系分散体(i)と過硫酸アンモニウム水溶液(ii)を同時に研磨定盤に供給した。混合時点において酸化剤である過硫酸アンモニウムが所定の濃度となるように供給量を調整し、銅の残層が200nmになるまで下記の条件3で研磨した。その後、化学機械研磨用水系分散体(i)の供給をストップし、過硫酸アンモニウム水溶液(ii)のみを酸化性の処理液として供給し、下記の条件4で処理した。さらに同様の方法で研磨を行い、光学式終点検出器を用いて終点を検知した後さらに30秒経過した時点で研磨を終了した。
III.条件3
・化学機械研磨用水系分散体供給速度:125mL/分
・酸化性の処理液(過硫酸アンモニウム水溶液)供給速度:125mL/分
・定盤回転数:100rpm
・ヘッド回転数:80rpm
・ヘッド荷重:1.5psi(10.3kPa)
・研磨時間:光学式終点検出器による終点+30秒
IV.条件4
・酸化性の処理液供給速度:200mL/分
・定盤回転数:100rpm
・ヘッド回転数:80rpm
・ヘッド荷重:0psi(0kPa)
・処理時間:15秒
6.4 Example 2
A chemical mechanical polishing aqueous dispersion (i) obtained by removing ammonium persulfate as an oxidizing agent from the chemical mechanical polishing aqueous dispersion shown in Example 1 and a 4% aqueous ammonium persulfate solution (ii) were prepared. Using a line as shown in FIG. 2 (B) in which (i) and (ii) are mixed immediately before being supplied to the polishing surface plate, a chemical mechanical polishing aqueous dispersion (i) and an aqueous ammonium persulfate solution (ii) Were simultaneously supplied to the polishing surface plate. The supply amount was adjusted so that the ammonium persulfate, which is an oxidizing agent, had a predetermined concentration at the time of mixing, and polishing was performed under the following condition 3 until the remaining copper layer reached 200 nm. Thereafter, the supply of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion (i) was stopped, and only the aqueous ammonium persulfate solution (ii) was supplied as an oxidizing treatment solution, and the treatment was performed under the following condition 4. Polishing was further performed in the same manner, and the polishing was terminated when 30 seconds had elapsed after the end point was detected using an optical end point detector.
III. Condition 3
-Chemical mechanical polishing aqueous dispersion supply rate: 125 mL / min-Oxidizing treatment liquid (ammonium persulfate aqueous solution) supply rate: 125 mL / min-Platen rotation speed: 100 rpm
-Head rotation speed: 80 rpm
Head load: 1.5 psi (10.3 kPa)
Polishing time: end point by optical end point detector + 30 seconds IV. Condition 4
・ Oxidizing treatment liquid supply rate: 200 mL / min ・ Surface plate rotation speed: 100 rpm
-Head rotation speed: 80 rpm
Head load: 0 psi (0 kPa)
・ Processing time: 15 seconds

前記処理工程を行った後の被処理体につき、光学式顕微鏡を用いて銅残りの観察を行ったところ、銅残りは観察されなかった。表1の評価項目「銅残り」において、銅残りが観察された場合の評価を「×」とし、観察されない場合の評価を「○」とした。   About the to-be-processed object after performing the said process process, when the copper residue was observed using the optical microscope, the copper residue was not observed. In the evaluation item “copper residue” in Table 1, the evaluation when the copper residue was observed was “x”, and the evaluation when it was not observed was “◯”.

また、精密段差計(KLAテンコール社製、型式「HRP」)を用いて配線幅100μmの部分のディッシングを測定したところ、40nmと良好であった。同様にして、配線幅9μm/スペース幅1μmのパターンが配線と垂直の方向に1250μm連続している部分のエロージョンを測定したところ、20nmと良好であった。一般的に、ディッシングやエロージョンは、50nm以下であれば良好であると判断することができる。   Further, when dishing of a portion having a wiring width of 100 μm was measured using a precision step gauge (manufactured by KLA Tencor, model “HRP”), it was as good as 40 nm. Similarly, when the erosion of a portion where a pattern having a wiring width of 9 μm / space width of 1 μm is continued 1250 μm in a direction perpendicular to the wiring was measured, it was as good as 20 nm. In general, dishing and erosion can be determined to be good if they are 50 nm or less.

また、光学式顕微鏡を用いて腐食の観察を行ったところ、腐食は観察されなかった。表1の評価項目「腐食」において、腐食が観察された場合の評価を「×」とし、観察されない場合の評価を「○」とした。   Further, when corrosion was observed using an optical microscope, no corrosion was observed. In the evaluation item “corrosion” in Table 1, the evaluation when corrosion was observed was “x”, and the evaluation when it was not observed was “◯”.

6.5 実施例3ないし7、比較例1
実施例3ないし6、比較例2において、化学機械研磨用水系分散体は実施例1と同じであるが、酸化性の処理液中に含まれる(A)酸化剤の種類および濃度は実施例1と異なる。処理方法は、実施例1と同じである。
6.5 Examples 3 to 7, Comparative Example 1
In Examples 3 to 6 and Comparative Example 2, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion is the same as in Example 1, but the type and concentration of the (A) oxidizing agent contained in the oxidizing treatment liquid are the same as in Example 1. And different. The processing method is the same as in the first embodiment.

実施例7ないし9において、酸化性の処理液は実施例1と同じであるが、化学機械研磨用水系分散体に含まれる成分および濃度は実施例1と異なる。処理方法は、実施例1と同じである。   In Examples 7 to 9, the oxidizing treatment liquid is the same as in Example 1, but the components and concentrations contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion are different from those in Example 1. The processing method is the same as in the first embodiment.

実施例10ないし12、比較例3において、化学機械研磨用水系分散体および酸化性の処理液は実施例1と同じであるが、被研磨面である銅の残層の厚さは実施例1と異なる。   In Examples 10 to 12 and Comparative Example 3, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion and the oxidizing treatment liquid are the same as in Example 1, but the thickness of the remaining copper layer that is the surface to be polished is in Example 1. And different.

比較例1において、化学機械研磨用水系分散体は実施例1と同じであるが、酸化性の処理液を供給する工程を除いている。   In Comparative Example 1, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion is the same as that in Example 1, except that the step of supplying the oxidizing treatment liquid is omitted.

実施例3ないし12、比較例1ないし3は、実施例1と同様の方法で酸化処理を行った。結果を表1に示した。   In Examples 3 to 12 and Comparative Examples 1 to 3, oxidation treatment was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

「銅残り」、「ディッシング」、「エロージョン」、「腐食」の評価方法については、実施例1、2と同様である。   The evaluation methods for “copper residue”, “dishing”, “erosion”, and “corrosion” are the same as in Examples 1 and 2.

Figure 2008078577
Figure 2008078577

本発明に係る半導体基板の処理方法の一具体例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one specific example of the processing method of the semiconductor substrate which concerns on this invention. 本発明に係る半導体基板の処理方法に用いる液体供給装置の概略図である。It is the schematic of the liquid supply apparatus used for the processing method of the semiconductor substrate which concerns on this invention. 本発明に係る半導体基板の処理方法の一具体例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one specific example of the processing method of the semiconductor substrate which concerns on this invention. 本発明に係る半導体基板の処理方法に用いられる被処理体の一具体例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one specific example of the to-be-processed object used for the processing method of the semiconductor substrate which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 基体
12 絶縁層(例えば、PETEOS層等)
14 バリア層
16 金属層
18 部分的な金属残り
20 凹部
22 微細配線を多く含む領域
24 幅広配線を含む領域
26 絶縁膜(例えば、シリコン窒化物等)
28 絶縁膜(例えば、シリコン酸化物等)
30 第1の供給装置
32 化学機械研磨用水系分散体を供給するライン
34 酸化性の処理液を供給するライン
36 混合ライン
38 混合部
40 第2の供給装置
50 研磨定盤
100、200 被処理体
10 Substrate 12 Insulating layer (eg, PETEOS layer)
14 Barrier layer 16 Metal layer 18 Partial metal residue 20 Recess 22 Region including a lot of fine wiring 24 Region including a wide wiring 26 Insulating film (for example, silicon nitride)
28 Insulating film (for example, silicon oxide)
Reference Signs List 30 First supply device 32 Line for supplying chemical mechanical polishing aqueous dispersion 34 Line for supplying oxidizing treatment liquid 36 Mixing line 38 Mixing unit 40 Second supply device 50 Polishing surface plate 100, 200 Object to be processed

Claims (15)

凹部を有する絶縁層の上にバリア層を介して設けられ、かつ該凹部に埋設された金属層を有する被処理体を、化学機械研磨用水系分散体を用いて、前記バリア層上の前記金属層を研磨する第1の処理工程と、
前記第1の処理工程後において、前記絶縁層上の金属層を、酸化性の処理液を供給することにより酸化させる第2の処理工程と、
前記第2の処理工程後において、酸化処理された金属層を、化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨する第3の処理工程と、
を含む、基板処理方法。
An object to be processed, which is provided on an insulating layer having a recess through a barrier layer and has a metal layer embedded in the recess, is formed by using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion and the metal on the barrier layer. A first processing step for polishing the layer;
A second treatment step of oxidizing the metal layer on the insulating layer by supplying an oxidizing treatment liquid after the first treatment step;
A third treatment step of polishing the oxidized metal layer using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion after the second treatment step;
A substrate processing method.
請求項1において、
前記第1の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、前記バリア層の上に全面的に残る、基板処理方法。
In claim 1,
The substrate processing method, wherein the metal layer on the barrier layer remains entirely on the barrier layer after the first processing step.
請求項1において、
前記第1の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、前記バリア層の上に部分的に残る、基板処理方法。
In claim 1,
The substrate processing method, wherein the metal layer on the barrier layer partially remains on the barrier layer after the first processing step.
請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記第1の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、厚さが500nm以下である、基板処理方法。
In any of claims 1 to 3,
The substrate processing method, wherein the metal layer on the barrier layer has a thickness of 500 nm or less after the first processing step.
請求項1ないし4のいずれかにおいて、
前記第1の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、厚さが200nm以下である、基板処理方法。
In any of claims 1 to 4,
The substrate processing method, wherein after the first processing step, the metal layer on the barrier layer has a thickness of 200 nm or less.
請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記金属層は、銅または銅合金からなる層である、基板処理方法。
In any of claims 1 to 5,
The substrate processing method, wherein the metal layer is a layer made of copper or a copper alloy.
請求項1ないし6のいずれかにおいて、
前記酸化性の処理液は、(A)酸化剤および(B)水を含む、基板処理方法。
In any one of Claims 1 thru | or 6.
The substrate processing method, wherein the oxidizing treatment liquid contains (A) an oxidizing agent and (B) water.
請求項7において、
前記酸化剤(A)は、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩およびヘテロポリ酸から選択される少なくとも1種を含む、基板処理方法。
In claim 7,
The oxidizing agent (A) is at least selected from hydrogen peroxide, organic peroxide, permanganic acid compound, dichromic acid compound, halogen acid compound, nitric acid compound, perhalogen acid compound, persulfate and heteropolyacid. A substrate processing method including one type.
請求項7または8において、
前記酸化剤の濃度は、0.01ないし10質量%である、基板処理方法。
In claim 7 or 8,
The substrate processing method, wherein the concentration of the oxidizing agent is 0.01 to 10% by mass.
請求項1ないし9のいずれかにおいて、
前記化学機械研磨用水系分散体は、(C)砥粒、(D)複素環を有する化合物、(E)研磨速度向上剤および(F)酸化剤を含む、基板処理方法。
In any one of Claim 1 thru | or 9,
The chemical mechanical polishing aqueous dispersion contains (C) abrasive grains, (D) a compound having a heterocyclic ring, (E) a polishing rate improver, and (F) an oxidizing agent.
請求項10において、
前記(C)砥粒は、無機粒子、有機粒子および有機無機複合粒子から選ばれる少なくとも1種を含む、基板処理方法。
In claim 10,
(C) The substrate processing method, wherein the abrasive grains include at least one selected from inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
請求項10または11において、
前記(D)複素環を有する化合物は、少なくとも1個の窒素原子を有する複素五員環および複素六員環から選ばれる少なくとも1種の複素環を有する有機化合物である、基板処理方法。
In claim 10 or 11,
(D) The substrate processing method, wherein the compound having a heterocyclic ring is an organic compound having at least one heterocyclic ring selected from a heterocyclic 5-membered ring and a heterocyclic 6-membered ring having at least one nitrogen atom.
請求項10ないし12のいずれかにおいて、
前記(E)研磨速度向上剤は、アミノ酸、アミノポリカルボン酸、アミン化合物、アミノアルコールから選ばれる少なくとも1種を含む、基板処理方法。
In any one of claims 10 to 12,
The (E) polishing rate improver includes at least one selected from amino acids, aminopolycarboxylic acids, amine compounds, and amino alcohols.
請求項10ないし13のいずれかにおいて、
前記(F)酸化剤は、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩およびヘテロポリ酸から選択される少なくとも1種を含む、基板処理方法。
In any one of claims 10 to 13,
The (F) oxidizing agent is at least selected from hydrogen peroxide, organic peroxides, permanganic acid compounds, dichromic acid compounds, halogen acid compounds, nitric acid compounds, perhalogen acid compounds, persulfates and heteropolyacids. A substrate processing method including one type.
請求項1ないし14のいずれかにおいて、
前記酸化性の処理液に含まれる酸化剤(A)と、前記化学機械研磨用水系分散体に含まれる(F)酸化剤は、同種である、基板処理方法。
In any one of Claims 1 thru | or 14.
The substrate processing method, wherein the oxidizing agent (A) contained in the oxidizing treatment liquid and the oxidizing agent (F) contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion are the same.
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JP2012518913A (en) * 2009-03-31 2012-08-16 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Chemical mechanical polishing method
JP2013533614A (en) * 2010-06-01 2013-08-22 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Chemical planarization of copper wafer polishing

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