JP2008221344A - Conditioning method and conditioning liquid - Google Patents

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厳貴 小畠
Akira Kodera
章 小寺
Yasushi Taima
康 當間
Tsukuru Suzuki
作 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To remove, by etching, the polishing product deposited on the surface of a machining electrode and/or a polishing pad while minimizing the effect, on polishing, of the components (residual components) of a conditioning liquid remaining on the surface of the machining electrode and/or the polishing pad after conditioning. <P>SOLUTION: The conditioning liquid used for conditioning the machining electrode and/or the polishing pad of a composite electrolytic polishing device at intervals of the polishing is formed by removing at least a corrosion inhibitor from an electrolyte including an organic acid and the corrosion inhibitor used during the polishing, and adding an oxidizer thereto. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、被研磨物表面の導電性物質を複合電解研磨で研磨する複合電解研磨装置に備えられている加工電極をコンディショニングするコンディショニング方法及び該コンディショニング方法に用いられるコンディショニング液に関する。複合電解研磨装置は、例えば、半導体デバイス及びディスプレイ等の電子機器の基板表面に形成された導電膜や、真空機器及び高圧機器等の高精度の仕上げが要求される金属材料等を研磨する時に使用される。   The present invention relates to a conditioning method for conditioning a processing electrode provided in a composite electropolishing apparatus that polishes a conductive material on the surface of an object to be polished by composite electropolishing, and a conditioning liquid used in the conditioning method. Composite electrolytic polishing equipment is used for polishing conductive films formed on the surface of electronic devices such as semiconductor devices and displays, and metal materials that require high-precision finishing such as vacuum equipment and high-pressure equipment. Is done.

半導体装置の配線形成プロセスとして、絶縁膜内に設けたトレンチやビアホール等の配線用凹部内に配線金属を埋込むようにした、いわゆるダマシンプロセスが使用されつつある。このダマシンプロセスは、基板上のSiO,SiOF,SiOCまたはいわゆるLow−k材等からなる絶縁膜(層間絶縁膜)内に配線用凹部を形成し、次いで配線用凹部を含む絶縁膜全表面に、チタン、タンタル、タングステン、ルテニウム及び/またはそれらの合金等からなるバリア膜を形成し、バリア膜の表面にアルミニウム、銅、銀、金、タングステンまたはそれらの合金からなる配線金属膜を形成して配線用凹部内に配線金属を埋込み、その後、配線用凹部以外に形成された余分な配線金属膜及びバリア膜を除去することにより一般に行われる。現状の高速デバイスでは、配線金属として、銅または銅合金を採用することが一般的であり、また絶縁膜としては、いわゆるLow−k材を採用する方向にある。 As a wiring formation process of a semiconductor device, a so-called damascene process in which a wiring metal is buried in a wiring recess such as a trench or a via hole provided in an insulating film is being used. In this damascene process, a wiring recess is formed in an insulating film (interlayer insulating film) made of SiO 2 , SiOF, SiOC, or a so-called low-k material on the substrate, and then the entire surface of the insulating film including the wiring recess is formed. Forming a barrier film made of titanium, tantalum, tungsten, ruthenium and / or alloys thereof, and forming a wiring metal film made of aluminum, copper, silver, gold, tungsten or alloys thereof on the surface of the barrier film In general, a wiring metal is embedded in the wiring recess, and then an extra wiring metal film and a barrier film formed other than the wiring recess are removed. In current high-speed devices, copper or a copper alloy is generally used as a wiring metal, and so-called low-k materials are used as an insulating film.

ダマシンプロセスにおける配線用凹部の形成はドライエッチング等により、バリア膜の形成はPVD、CVDまたはALD等のドライプロセスにより行われることが多い。配線金属膜の形成方法としては、電解めっきまたは無電解めっき等のウェットプロセス、PVD、CVDまたはALD等のドライプロセスが挙げられるが、電解めっきで形成することが広く行われている。バリア膜の導電性が低い場合に電解めっきで配線金属膜を形成する際には、バリア膜の成膜に連続して該バリア膜の表面に給電用のシード膜を事前に形成しておくことが広く行われている。余分な配線金属膜及びバリア膜の除去は、一般に、化学機械的研磨(CMP)、電解研磨(複合電解研磨)等のいわゆる平坦化法で行われる。   In the damascene process, the formation of the wiring recess is often performed by dry etching or the like, and the barrier film is formed by a dry process such as PVD, CVD, or ALD. Examples of the method for forming the wiring metal film include a wet process such as electrolytic plating or electroless plating, and a dry process such as PVD, CVD, or ALD, but formation by electrolytic plating is widely performed. When forming a wiring metal film by electrolytic plating when the conductivity of the barrier film is low, a seed film for power feeding is formed in advance on the surface of the barrier film in succession to the formation of the barrier film. Is widely practiced. The excess wiring metal film and the barrier film are generally removed by a so-called flattening method such as chemical mechanical polishing (CMP) or electrolytic polishing (composite electrolytic polishing).

図1は、半導体装置における銅配線形成例を工程順に示す。図1(a)に示すように、半導体素子を形成した半導体基材301上の導電層301aの上に、例えばSiOやLow−k材からなる絶縁膜302を堆積し、この絶縁膜302の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術によりビアホール303とトレンチ304を形成し、その上にTaもしくはTaN等からなるバリア膜305、更にその上に電解めっきの給電膜としてのシード膜306をスパッタリング等により形成する。 FIG. 1 shows an example of forming a copper wiring in a semiconductor device in the order of steps. As shown in FIG. 1A, an insulating film 302 made of, for example, SiO 2 or a low-k material is deposited on a conductive layer 301a on a semiconductor substrate 301 on which a semiconductor element is formed. Inside, a via hole 303 and a trench 304 are formed by, for example, lithography / etching technique, a barrier film 305 made of Ta or TaN or the like is formed thereon, and a seed film 306 as a power supply film for electrolytic plating is formed thereon by sputtering or the like. To do.

そして、図1(b)に示すように、半導体基板Wの表面に銅めっきを施すことで、半導体基板Wのビアホール303及びトレンチ304内に銅を充填させるとともに、絶縁膜302上に配線金属膜としての銅膜307を堆積させる。その後、化学的機械的研磨(CMP)等により、絶縁膜302上の銅膜307、シード膜306及びバリア膜305を除去して、ビアホール303及びトレンチ304に充填させた銅膜307の表面と絶縁膜302の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図1(c)に示すように、絶縁膜302の内部にシード膜306と銅膜307からなる配線308を形成する。   Then, as shown in FIG. 1B, the surface of the semiconductor substrate W is plated with copper so that the via hole 303 and the trench 304 of the semiconductor substrate W are filled with copper, and the wiring metal film is formed on the insulating film 302. A copper film 307 is deposited. Thereafter, the copper film 307, the seed film 306, and the barrier film 305 on the insulating film 302 are removed by chemical mechanical polishing (CMP) or the like to insulate the surface of the copper film 307 filled in the via hole 303 and the trench 304. The surface of the film 302 is substantially flush with the surface. As a result, as shown in FIG. 1C, a wiring 308 composed of the seed film 306 and the copper film 307 is formed inside the insulating film 302.

半導体デバイスの配線形成工程において、層間絶縁膜の低誘電率化に伴うLow−k材料の導入と共に、研磨時におけるLow−k材料の破壊や剥離といったLow−k材料へのダメージ低減が課題となり、その中で研磨工程の低圧化がその一つの解とされている。この低圧化を図る手段として、研磨作用と電解作用を組合せた複合電解研磨がある。複合電解研磨では、研磨圧力を一定とした条件の下で研磨を行うと、研磨速度は印加電圧に依存して増加する特徴があり、低研磨圧力での高研磨速度が可能となる。   In the semiconductor device wiring formation process, along with the introduction of the low-k material accompanying the reduction of the dielectric constant of the interlayer insulating film, the reduction of damage to the low-k material such as destruction or peeling of the low-k material during polishing becomes an issue. One solution is to lower the pressure of the polishing process. As a means for reducing the pressure, there is a composite electrolytic polishing in which a polishing action and an electrolytic action are combined. In composite electropolishing, when polishing is performed under conditions where the polishing pressure is constant, the polishing rate is characterized by an increase depending on the applied voltage, and a high polishing rate at a low polishing pressure is possible.

例えば、図1に示す、基板の表面に形成した銅膜307等の導電膜(導電性材料)を複合電解研磨で研磨する時には、内部に多数の貫通孔を有し加工電極上に配置された研磨パッドに基板を押圧し、電解液を供給した状態で、基板と加工電極との間に電圧を印加しながら、基板と研磨パッドとを相対運動させるようにしている。このような複合電解研磨を行うと、研磨生成物が加工電極側に堆積する現象が生じることが確認されており、これを放置したまま研磨を継続すると、基板と加工電極との間の抵抗が変化して、基板面内での研磨速度の制御が困難になる可能性がある。このため、研磨のインターバル時に行われる加工電極及び/又は研磨パッドのコンディショニングによって、研磨生成物を加工電極の表面から除去する必要がある。   For example, when a conductive film (conductive material) such as a copper film 307 formed on the surface of the substrate shown in FIG. 1 is polished by composite electrolytic polishing, it has a large number of through-holes and is disposed on the processing electrode. While the substrate is pressed against the polishing pad and the electrolytic solution is supplied, the substrate and the polishing pad are moved relative to each other while a voltage is applied between the substrate and the processing electrode. It has been confirmed that when such composite electrolytic polishing is performed, a phenomenon occurs in which a polishing product accumulates on the processing electrode side. If the polishing is continued while leaving this, the resistance between the substrate and the processing electrode is reduced. As a result, it may become difficult to control the polishing rate within the substrate surface. For this reason, it is necessary to remove the polishing product from the surface of the processing electrode by conditioning the processing electrode and / or the polishing pad performed at the polishing interval.

加工電極及び研磨パッドのコンディショニングには、一般に、純水等の洗浄液が使用されているが、表面を研磨パッドで覆われた加工電極の表面に堆積した研磨生成物を純水等の洗浄液で洗浄して除去することは困難である。このため、ケミカルエッチングによって、加工電極の表面に堆積した研磨生成物をエッチング除去することが考えられる。しかし、ケミカルエッチングを行うためには、加工電極表面の電解液をエッチング液(薬液)に置換する必要があって、コンディショニング後に加工電極の表面に残留するエッチング液の成分(残留成分)の研磨への影響が懸念される。この懸念を取り除くためには、コンディショニング終了後、加工電極及び研磨パッド上のエッチング液を完全に除去して電解液に置換した後に、次の電解加工を開始するする必要があり、このための時間とリンス液が必要となる。   A cleaning solution such as pure water is generally used for conditioning the processing electrode and the polishing pad, but the polishing product deposited on the surface of the processing electrode whose surface is covered with the polishing pad is cleaned with a cleaning solution such as pure water. It is difficult to remove. For this reason, it is considered that the polishing product deposited on the surface of the processing electrode is removed by chemical etching. However, in order to perform chemical etching, it is necessary to replace the electrolytic solution on the surface of the processing electrode with an etching solution (chemical solution), and polishing components (residual components) of the etching solution remaining on the surface of the processing electrode after conditioning. Is concerned about the impact of In order to remove this concern, after the conditioning is completed, it is necessary to completely remove the etching solution on the processing electrode and the polishing pad and replace it with the electrolytic solution, and then start the next electrolytic processing. And rinse solution is required.

本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、コンディショニング後に加工電極及び/又は研磨パッドの表面に残るコンディショニング液の成分(残留成分)による研磨への影響を極力低減しつつ、加工電極及び/又は研磨パッド表面に堆積した研磨生成物をエッチング除去できるようにしたコンディショニング方法及び該コンディショニング方法に用いられるコンディショニング液を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, while reducing the influence on the polishing by the component (residual component) of the conditioning liquid remaining on the surface of the processing electrode and / or polishing pad after conditioning as much as possible. Alternatively, it is an object of the present invention to provide a conditioning method and a conditioning liquid used for the conditioning method that can remove the polishing product deposited on the surface of the polishing pad by etching.

請求項1に記載の発明は、被研磨物表面の導電性物質と該導電性物質に対向する位置に配置した加工電極との間に電圧を印加しつつ、有機酸と腐食抑制剤とを含む電解液の存在下で、加工電極と導電性物質との間に配置した研磨パッドを導電性物質の表面に擦り付けて該導電性物質を研磨する複合電解研磨装置の前記加工電極及び/又は前記研磨パッドを、研磨のインターバル時に、前記電解液から少なくとも前記腐食抑制剤を除いた成分からなるコンディショニング液を用いてコンディショニングすることを特徴とするコンディショニング方法である。   The invention according to claim 1 includes an organic acid and a corrosion inhibitor while applying a voltage between the conductive material on the surface of the object to be polished and the processing electrode disposed at a position facing the conductive material. The processing electrode and / or the polishing of the composite electropolishing apparatus for polishing the conductive material by rubbing a polishing pad disposed between the processing electrode and the conductive material against the surface of the conductive material in the presence of an electrolytic solution. In the conditioning method, the pad is conditioned at a polishing interval by using a conditioning liquid composed of a component obtained by removing at least the corrosion inhibitor from the electrolytic solution.

電解液の主成分から腐食抑制剤を除いた成分からなるコンディショニング液で加工電極のコンディショニングを行うことで、電解液が有するエッチング機能を利用してエッチングを促進し、これによって、加工電極表面に堆積した研磨生成物をエッチング除去することができる。しかも、コンディショニング液自身は、研磨時に使用する電解液成分と基本組成が同一であるため、コンディショニング後に加工電極の表面に残るコンディショニング液の成分(残留成分)の研磨への影響を極力低減でき、次の電解加工をタイムロスなく行うことができる。   By conditioning the machining electrode with a conditioning solution consisting of the main component of the electrolyte minus the corrosion inhibitor, etching is accelerated using the etching function of the electrolyte, thereby depositing on the surface of the machining electrode The polished polishing product can be removed by etching. In addition, the conditioning liquid itself has the same basic composition as the electrolyte component used during polishing, so the influence of the conditioning liquid component (residual component) remaining on the surface of the processing electrode after conditioning can be reduced as much as possible. Can be performed without time loss.

請求項2に記載の発明は、前記コンディショニング液は酸化剤を更に含むことを特徴とする請求項1記載のコンディショニング方法である。
コンディショニング液に、例えば0.1〜5%以内のHからなる酸化剤を添加してもよく、これにより、加工電極表面の研磨生成物の除去を促進させた加工電極のコンディショニングを行うことができる。
The invention according to claim 2 is the conditioning method according to claim 1, wherein the conditioning liquid further contains an oxidizing agent.
An oxidizing agent made of, for example, 0.1 to 5% of H 2 O 2 may be added to the conditioning liquid, thereby conditioning the processed electrode that promotes removal of the polishing product on the processed electrode surface. be able to.

請求項3に記載の発明は、前記有機酸は、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グリタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、クエン酸、アコニット酸、グリオキシル酸、グリコール酸、乳酸、グルコン酸、リンゴ酸及び酒石酸のいずれか1種類以上からなることを特徴とする請求項1または2記載のコンディショニング方法である。
有機酸としては、銅と配位結合する酸が望ましく、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グリタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、クエン酸、アコニット酸、グリオキシル酸、グリコール酸、乳酸、グルコン酸、リンゴ酸及び酒石酸が挙げられる。
According to a third aspect of the invention, the organic acid is acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, fumaric acid, citric acid, aconitic acid, glyoxylic acid, glycol The conditioning method according to claim 1 or 2, comprising at least one of acid, lactic acid, gluconic acid, malic acid and tartaric acid.
As the organic acid, an acid coordinated with copper is desirable, and acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, fumaric acid, citric acid, aconitic acid, glyoxylic acid, Examples include glycolic acid, lactic acid, gluconic acid, malic acid, and tartaric acid.

請求項4に記載の発明は、前記有機酸は、スルホン酸基を有する強酸からなることを特徴とする請求項1または2記載のコンディショニング方法である。
請求項5に記載の発明は、前記スルホン酸基を有する強酸は、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸、タウリン、システイン酸、アルキル基の総炭素数が1〜6のアルキルベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸及びフルオロスルホン酸のいずれか1種類以上からなることを特徴とする請求項4記載のコンディショニング方法である。
The invention according to claim 4 is the conditioning method according to claim 1 or 2, wherein the organic acid is composed of a strong acid having a sulfonic acid group.
The strong acid having a sulfonic acid group may be benzenesulfonic acid, methanesulfonic acid, taurine, cysteic acid, alkylbenzenesulfonic acid having 1 to 6 carbon atoms in total, or trifluoromethanesulfonic acid. 5. The conditioning method according to claim 4, wherein the conditioning method comprises one or more of fluorosulfonic acid and fluorosulfonic acid.

請求項6に記載の発明は、電解加工に用いる加工電極及び/又は研磨パッドをコンディショニングする際に用いるコンディショニング液であって、有機酸またはその塩の1種類以上と、スルホン酸基を有する強酸の1種類以上を含み、かつ腐食抑制剤を含まない成分からなることを特徴とするコンディショニング液である。
請求項7に記載の発明は、酸化剤を更に含むことを特徴とする請求項6記載のコンディショニング液である。
The invention according to claim 6 is a conditioning liquid used when conditioning a processing electrode and / or a polishing pad used for electrolytic processing, comprising one or more organic acids or salts thereof and a strong acid having a sulfonic acid group. It is a conditioning liquid characterized by comprising a component that contains one or more types and does not contain a corrosion inhibitor.
The invention according to claim 7 is the conditioning liquid according to claim 6, further comprising an oxidizing agent.

本発明によれば、電解加工に使用する電解液が有するエッチング機能を利用して加工電極及び/又は研磨パッド表面に堆積した研磨生成物をエッチング除去する加工電極のコンディショニングを行い、しかも、コンディショニング後に加工電極及び/又は研磨パッドの表面に残るコンディショニング液の成分(残留成分)の研磨への影響を極力低減することができる。   According to the present invention, the processing electrode and / or the processing electrode for etching away the polishing product deposited on the surface of the polishing pad are conditioned using the etching function of the electrolytic solution used for the electrolytic processing, and after the conditioning The influence of the component (residual component) of the conditioning liquid remaining on the surface of the processing electrode and / or the polishing pad on the polishing can be reduced as much as possible.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下の例では、研磨対象物としての基板のバリア膜表面に形成した、配線を形成する銅膜(及びシード膜)を除去して、バリア膜を露出させるようにした例を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following example, an example is shown in which the barrier film is exposed by removing the copper film (and the seed film) forming the wiring formed on the surface of the barrier film of the substrate as the object to be polished.

図2は、複合電解研磨装置の一例を示す平面図で、図3は、図2の縦断正面図である。この複合電解研磨装置は、例えば、図1(b)に示すように、表面に銅めっきを施すことで、ビアホール303及びトレンチ304内に銅を充填させるとともに、絶縁膜302上に配線金属膜としての銅膜307を堆積させた基板(研磨対象物)Wを用意し、この基板の表面に、図1(b)にA−A線で示す位置まで研磨処理を施して、絶縁膜302上の導電膜(導電性材料)としての銅膜307(及びシード膜306)を除去し、これによって、バリア膜305を露出させるのに使用される。そして、更に絶縁膜302上のバリア膜305を除去することで、図1(c)に示すように、絶縁膜302の内部にシード膜306と銅膜307からなる配線308が形成される。   2 is a plan view showing an example of a composite electrolytic polishing apparatus, and FIG. 3 is a longitudinal front view of FIG. For example, as shown in FIG. 1B, this composite electrolytic polishing apparatus fills the via hole 303 and the trench 304 with copper by performing copper plating on the surface, and as a wiring metal film on the insulating film 302. A substrate (polishing object) W on which the copper film 307 is deposited is prepared, and the surface of this substrate is polished to the position indicated by the line AA in FIG. The copper film 307 (and the seed film 306) as the conductive film (conductive material) is removed, and thereby the barrier film 305 is exposed. Then, by further removing the barrier film 305 on the insulating film 302, a wiring 308 composed of a seed film 306 and a copper film 307 is formed inside the insulating film 302 as shown in FIG.

図2及び図3に示すように、複合電解研磨装置には、回転自在な加工テーブル(ターンテーブル)10と、表面(銅膜307の形成面)を下向きにして、基板Wを着脱自在に保持する上下動及び回転自在な基板ホルダ(ヘッド)12と、加工テーブル10及び基板ホルダ12の周囲を囲繞して、加工時に加工テーブル10の上面に向けて供給される電解液、及び加工後に加工テーブル10の上面に向けて供給されるコンディショニング液及び純水の外部への飛散を防止する有底円筒状の加工チャンバ14が備えられている。加工チャンバ14の側部には、内部に溜まった電解液等の液体を外部に排出する排出口14aが設けられている。基板ホルダ12は、加工テーブル10上の所定の研磨位置と、該研磨位置の側方の基板受渡し位置との間を移動自在に構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the composite electrolytic polishing apparatus holds the substrate W detachably with the rotatable processing table (turn table) 10 and the surface (formation surface of the copper film 307) facing downward. The substrate holder (head) 12 that can move up and down and rotate, the electrolyte surrounding the processing table 10 and the substrate holder 12 and supplied to the upper surface of the processing table 10 during processing, and the processing table after processing There is provided a bottomed cylindrical processing chamber 14 for preventing the conditioning liquid and pure water supplied toward the upper surface of 10 from splashing to the outside. At the side of the processing chamber 14, a discharge port 14 a is provided for discharging a liquid such as an electrolytic solution accumulated inside to the outside. The substrate holder 12 is configured to be movable between a predetermined polishing position on the processing table 10 and a substrate delivery position on the side of the polishing position.

加工テーブル10の上面には、加工テーブル10のほぼ全域を覆う大きさの円板状の加工電極16が配置され、加工電極16の上面は、その全域に亘って研磨パッド18で覆われており、研磨パッド18の上面が研磨面となっている。研磨パッド18の内部には、上下に貫通する多数の貫通孔18aが設けられている。これにより、加工テーブル10の上面に供給された電解液等の液体は、研磨パッド18の内部に保持される。そして、研磨の際、研磨パッド18の貫通孔18a内に保持された電解液を通して、加工電極16と基板Wの表面に設けた銅膜307等の導電膜とが電気的に接続される。研磨パッド18は、この例では、全面に多数の貫通孔18aを有するニッタ・ハース社製のIC−1000から構成されている。   On the upper surface of the processing table 10, a disk-shaped processing electrode 16 having a size covering almost the entire region of the processing table 10 is disposed, and the upper surface of the processing electrode 16 is covered with the polishing pad 18 over the entire region. The upper surface of the polishing pad 18 is a polishing surface. Inside the polishing pad 18, a large number of through holes 18 a penetrating vertically are provided. Thereby, the liquid such as the electrolyte supplied to the upper surface of the processing table 10 is held inside the polishing pad 18. During polishing, the processing electrode 16 and the conductive film such as the copper film 307 provided on the surface of the substrate W are electrically connected through the electrolytic solution held in the through hole 18 a of the polishing pad 18. In this example, the polishing pad 18 is composed of an IC-1000 manufactured by Nitta Haas, which has a large number of through holes 18a on the entire surface.

なお、全面に渡って貫通孔があれば、研磨パッド18全体は、格子状または円環状の溝が形成されたものであってもよい。また、研磨パッド18自体に通液性があれば、必ずしも研磨パッド18に貫通孔が開いていなくてもよい。   If there are through holes over the entire surface, the entire polishing pad 18 may be formed with a grid-like or annular groove. Further, if the polishing pad 18 itself has liquid permeability, the polishing pad 18 may not necessarily have a through hole.

加工テーブル10の上方に位置して、加工中に加工テーブル10の上面に向けて電解液を供給する電解液供給ノズル20が配置されている。電解液供給ノズル20は、電解液22を一時的に貯蔵する電解液貯蔵タンク24から延び、チューブポンプ、ダイヤフラムポンプまたはベローズポンプ等の図示しない電解液供給手段を内部に設けた電解液供給ライン26に接続されおり、図2に示すように、長さ方向に沿って多数の電解液供給口20aを有し、加工テーブル10の上方を半径方向に沿って延びるように配置されている。   An electrolytic solution supply nozzle 20 is disposed above the processing table 10 and supplies an electrolytic solution toward the upper surface of the processing table 10 during processing. The electrolytic solution supply nozzle 20 extends from an electrolytic solution storage tank 24 for temporarily storing the electrolytic solution 22, and an electrolytic solution supply line 26 provided therein with an electrolytic solution supply unit (not shown) such as a tube pump, a diaphragm pump, or a bellows pump. As shown in FIG. 2, it has many electrolyte solution supply ports 20a along the length direction, and is arrange | positioned so that the upper direction of the process table 10 may extend along a radial direction.

電解液22として、下記に詳細に説明するように、例えばマロン酸等の有機酸、メタンスルホン酸等のスルホン酸基を有する強酸、及びベンゾトリアゾール等の腐食抑制剤を主成分となし、必要に応じて、水溶性高分子化合物、砥粒及び界面活性剤等を添加した水溶液が使用される。   As described in detail below, the electrolytic solution 22 includes, for example, an organic acid such as malonic acid, a strong acid having a sulfonic acid group such as methanesulfonic acid, and a corrosion inhibitor such as benzotriazole as a main component. Accordingly, an aqueous solution to which a water-soluble polymer compound, abrasive grains, a surfactant and the like are added is used.

更に、加工テーブル10の上方に位置して、加工後に加工テーブル10の上面に向けてコンディショニング液を供給するコンディショニング液供給ノズル30と、洗浄用の純水を供給する純水供給ノズル32が配置されている。コンディショニング液供給ノズル30は、コンディショニング液34を一時的に貯蔵するコンディショニング液貯蔵タンク36から延び、チューブポンプ、ダイヤフラムポンプまたはベローズポンプ等の図示しないコンディショニング液供給手段を内部に設けたコンディショニング液供給ライン38に接続されており、図2に示すように、長さ方向に沿って多数のコンディショニング液供給口30aを有し、加工テーブル10の上方を半径方向に沿って延びるように配置されている。   Further, a conditioning liquid supply nozzle 30 for supplying a conditioning liquid toward the upper surface of the processing table 10 after processing and a pure water supply nozzle 32 for supplying pure water for cleaning are disposed above the processing table 10. ing. The conditioning liquid supply nozzle 30 extends from a conditioning liquid storage tank 36 for temporarily storing the conditioning liquid 34, and a conditioning liquid supply line 38 provided with conditioning liquid supply means (not shown) such as a tube pump, a diaphragm pump or a bellows pump inside. As shown in FIG. 2, it has a large number of conditioning liquid supply ports 30a along the length direction, and is arranged so as to extend above the processing table 10 along the radial direction.

コンディショニング液34として、電解液22の主成分から腐食抑制剤成分を除いた成分、例えばマロン酸等の有機酸、及びメタンスルホン酸等のスルホン酸基を有する強酸からなり、必要に応じて、H等の酸化剤を添加した水溶液が使用される。 The conditioning liquid 34 is composed of a component obtained by removing the corrosion inhibitor component from the main component of the electrolytic solution 22, for example, an organic acid such as malonic acid, and a strong acid having a sulfonic acid group such as methanesulfonic acid. An aqueous solution to which an oxidizing agent such as 2 O 2 is added is used.

加工チャンバ14内の加工テーブル10の外側に位置して、上面が研磨パッド18の表面とほぼ面一となるように、円柱状の給電電極40が配置されている。これにより、基板ホルダ12を下降させて、基板ホルダ12で保持した基板Wを研磨パッド18に向けて所定の押圧力で押圧した時に、給電電極40の上面が、基板Wの外周部で銅膜307等の導電膜の表面(下面)に接触し、これによって、導電膜に給電するようになっている。研磨を行う際、加工電極16は、電源42の陰極に接続され、給電電極40は、電源42の陽極に接続される。   A cylindrical power supply electrode 40 is disposed so as to be positioned outside the processing table 10 in the processing chamber 14 and have an upper surface substantially flush with the surface of the polishing pad 18. Thus, when the substrate holder 12 is lowered and the substrate W held by the substrate holder 12 is pressed toward the polishing pad 18 with a predetermined pressing force, the upper surface of the power supply electrode 40 is a copper film at the outer peripheral portion of the substrate W. It contacts the surface (lower surface) of the conductive film 307 or the like, thereby supplying power to the conductive film. When polishing, the processing electrode 16 is connected to the cathode of the power source 42, and the feeding electrode 40 is connected to the anode of the power source 42.

更に、基板ホルダ12の側方に位置して、上下動及び回転自在で、研磨パッド18に接触して研磨パッド18の機械的ドレッシングを行うドレッサ44が加工テーブル10の上方のドレッシング位置と該ドレッシング位置の側方の待避位置との間を移動自在に配置されている。この例では、ドレッサ44は、周縁部下面に複数の円状のブラシ46をリング状に取付けて構成されている。   Further, a dresser 44 that is located on the side of the substrate holder 12 and can be moved up and down and rotated, and mechanically dresses the polishing pad 18 in contact with the polishing pad 18, has a dressing position above the processing table 10 and the dressing. It is arranged so as to be freely movable between a retracted position on the side of the position. In this example, the dresser 44 is configured by attaching a plurality of circular brushes 46 in a ring shape on the lower surface of the peripheral edge.

次に、この複合電解研磨装置を使用した複合電解研磨について説明する。先ず、表面を下向きにして基板Wを保持した基板ホルダ12を加工テーブル10の上方の所定位置に位置させる。次に、加工テーブル10を回転させながら、この上面に向けて電解液供給ノズル20から電解液22を供給し、同時に、基板ホルダ12を基板Wと共に回転させながら下降させて、例えば70hPa(約1psi)以下の押圧力で基板Wを研磨パッド18の表面に向けて押圧する。そして、給電電極40が基板Wの表面の銅膜307等の導電膜に接触した時に、給電電極40を電源42の陽極に、加工電極16を電源42の陰極にそれぞれ接続して、加工電極16と基板Wの表面の銅膜307等の導電膜との間に所定の電圧を印加する。これによって、陽極となる銅膜307等の導電膜の表面で電解反応を起こさせて該導電膜を研磨する。なお、この時、研磨パッド18に設けた貫通孔18aを通して、加工電極16と基板Wの銅膜307等の導電膜の表面との間は電解液22で満たされて電気的に接続される。   Next, composite electropolishing using this composite electropolishing apparatus will be described. First, the substrate holder 12 holding the substrate W with the surface facing downward is positioned at a predetermined position above the processing table 10. Next, while rotating the processing table 10, the electrolytic solution 22 is supplied from the electrolytic solution supply nozzle 20 toward the upper surface, and at the same time, the substrate holder 12 is lowered while rotating together with the substrate W, for example, 70 hPa (about 1 psi). ) The substrate W is pressed toward the surface of the polishing pad 18 with the following pressing force. When the power supply electrode 40 comes into contact with the conductive film such as the copper film 307 on the surface of the substrate W, the power supply electrode 40 is connected to the anode of the power source 42, and the processing electrode 16 is connected to the cathode of the power source 42. A predetermined voltage is applied between the conductive film such as the copper film 307 on the surface of the substrate W. As a result, an electrolytic reaction is caused on the surface of the conductive film such as the copper film 307 to be the anode to polish the conductive film. At this time, the processing electrode 16 and the surface of the conductive film such as the copper film 307 of the substrate W are filled with the electrolytic solution 22 and electrically connected through the through hole 18a provided in the polishing pad 18.

つまり、陽極となる基板Wの銅膜307等の表面は、陽極酸化されると同時に、銅膜307等の表面には、電解液22中の腐食抑制剤と、必要に応じて添加される水溶性高分子化合物により保護膜が形成される。このとき、研磨パッド18に向けて押圧された基板Wの銅膜307等は、基板Wの回転運動と加工テーブル10の回転運動により、研磨パッド18と相対運動して機械的研磨がなされるが、基板Wの銅膜307等の表面に存在する凹部に形成された保護膜は除去されず、銅膜307等の表面に存在する凸部に形成された保護膜のみに電解研磨が進行することになる。このように、基板Wの銅膜307等の表面に存在する凹凸に形成された保護膜のうち、凸部の保護膜のみを選択的に除去することで、銅膜307等は、その表面を平坦化されながら研磨される。   That is, the surface of the copper film 307 and the like of the substrate W serving as the anode is anodized, and at the same time, the corrosion inhibitor in the electrolytic solution 22 and the water solution added as necessary are added to the surface of the copper film 307 and the like. A protective film is formed by the conductive polymer compound. At this time, the copper film 307 or the like of the substrate W pressed toward the polishing pad 18 is moved relative to the polishing pad 18 and mechanically polished by the rotational motion of the substrate W and the rotational motion of the processing table 10. The protective film formed on the concave portions existing on the surface of the copper film 307 etc. of the substrate W is not removed, and the electropolishing proceeds only on the protective film formed on the convex portions existing on the surface of the copper film 307 etc. become. In this way, by selectively removing only the protective film on the convex portion of the protective film formed on the uneven surface on the surface of the copper film 307 etc. of the substrate W, the copper film 307 etc. Polishing while flattening.

電解研磨終了後、研磨パッド18への電解液22の供給を停止するとともに、加工電極16と給電電極40を電源42から切離す。そして、基板Wを研磨パッド18の研磨面に低圧で押圧しながら回転させ、同時に研磨パッド18に純水を供給する、いわゆる水ポリッシングを行って、基板Wの表面を洗浄する。そして、基板ホルダ12を上昇させて、洗浄後の基板Wを次工程に搬送する。   After the electrolytic polishing is completed, the supply of the electrolytic solution 22 to the polishing pad 18 is stopped, and the processing electrode 16 and the feeding electrode 40 are disconnected from the power source 42. Then, the surface of the substrate W is cleaned by rotating the substrate W while pressing it against the polishing surface of the polishing pad 18 at a low pressure and simultaneously supplying pure water to the polishing pad 18. Then, the substrate holder 12 is raised, and the cleaned substrate W is transported to the next process.

基板の洗浄後、コンディショニング液34を使用した加工電極16及び研磨パッド18のコンディショニングと、ドレッサ44による研磨パッド18の研磨面の目立て(ドレッシング)を行う。なお、この例では、ドレッサ44を併用しているが、コンディショニング液34を使用した加工電極16及び研磨パッド18のコンディショニングのみを行ってもよいことは勿論である。   After cleaning the substrate, conditioning of the processing electrode 16 and the polishing pad 18 using the conditioning liquid 34 and dressing of the polishing surface of the polishing pad 18 by the dresser 44 are performed. In this example, the dresser 44 is used in combination, but it is needless to say that only the processing electrode 16 and the polishing pad 18 using the conditioning liquid 34 may be conditioned.

つまり、加工テーブル10を、例えば30rpmの回転速度で回転させながら、研磨パッド18に向けて、コンディショニング液34を、例えば200ml/minの流量でコンディショニング液供給ノズル30から供給する。これにより、研磨パッド18の貫通孔18a内にコンディショニング液34を流入させて、加工電極16の表面、及び研磨パッド18の貫通孔18aの内部を含む表面をコンディショニング液34に接触させる。同時に、ドレッサ44のブラシ46の下面(ドレッシング面)を所定の圧力で研磨パッド18に押圧しながら、ドレッサ44を所定の回転速度で回転させて、研磨パッド18の表面をドレッシングする。   That is, the conditioning liquid 34 is supplied from the conditioning liquid supply nozzle 30 at a flow rate of, for example, 200 ml / min toward the polishing pad 18 while rotating the processing table 10 at a rotation speed of, for example, 30 rpm. Accordingly, the conditioning liquid 34 is caused to flow into the through hole 18 a of the polishing pad 18, and the surface of the processing electrode 16 and the surface including the inside of the through hole 18 a of the polishing pad 18 are brought into contact with the conditioning liquid 34. At the same time, the surface of the polishing pad 18 is dressed by rotating the dresser 44 at a predetermined rotational speed while pressing the lower surface (dressing surface) of the brush 46 of the dresser 44 against the polishing pad 18 with a predetermined pressure.

ここで、コンディショニング液34として、電解液22の主成分から腐食抑制剤成分を除いた成分からなる水溶液を使用すると、コンディショニング液34は、電解液22と同様なエッチング機能を有し、これにより、エッチングが促進されて、加工電極16の表面に堆積した研磨生成物、更には研磨パッド18の貫通孔18aの内部を含む表面に堆積した研磨生成物がコンディショニング液によってエッチング除去される。しかも、コンディショニング液自身は、研磨時に使用する電解液成分と基本組成が同一であるため、コンディショニング後に加工電極16や研磨パッド18の貫通孔18aの内部を含む表面に残るコンディショニング液の成分(残留成分)の研磨への影響を極力低減でき、次の電解加工をタイムロスなく行うことができる。   Here, when an aqueous solution composed of a component obtained by removing the corrosion inhibitor component from the main component of the electrolytic solution 22 is used as the conditioning solution 34, the conditioning solution 34 has an etching function similar to that of the electrolytic solution 22. The etching is accelerated, and the polishing product deposited on the surface of the processing electrode 16 and further the polishing product deposited on the surface including the inside of the through hole 18a of the polishing pad 18 are etched away by the conditioning liquid. In addition, since the conditioning liquid itself has the same basic composition as the electrolytic solution component used during polishing, the conditioning liquid component (residual component) remaining on the surface including the inside of the through-hole 18a of the processing electrode 16 and the polishing pad 18 after conditioning. ) Can be reduced as much as possible, and the next electrolytic processing can be performed without time loss.

前述のようにして複合電解研磨を行うと、研磨生成物が加工電極16側に堆積する現象が生じることが確認されており、これを放置したまま研磨を継続すると、基板の銅膜307等の導電膜と加工電極16との間の抵抗が変化して、基板Wの面内における研磨速度の制御が困難になる可能性がある。このため、研磨のインターバル時に加工電極16及び研磨パッド18のコンディショニングを行って、研磨生成物を加工電極16の表面から除去する。   When composite electrolytic polishing is performed as described above, it has been confirmed that a phenomenon occurs in which a polishing product is deposited on the processing electrode 16 side. The resistance between the conductive film and the processing electrode 16 may change, and it may be difficult to control the polishing rate in the plane of the substrate W. For this reason, the processing electrode 16 and the polishing pad 18 are conditioned during the polishing interval, and the polishing product is removed from the surface of the processing electrode 16.

なお、ドレッサ44の少なくとも研磨パッド側表面を導電性部材で構成し、加工電極に対して研磨時とは逆の電圧となるように、つまり加工電極16が陽極、ドレッサ44が陰極となる電圧を印加し、この状態で、上記と同様なコンディショニングを行ってもよく、これにより、コンディショニング効果を促進させることができる。コンディショニング時に電圧を印加する場合は、ドレッサ44の代わりにカウンター電極を研磨面上面に設け、加工電極を陽極、カウンター電極が陰極となるように電圧を印加し、ブラシ、またはコンディショニング液のみによってコンディショニングを行ってもよい。   It should be noted that at least the polishing pad side surface of the dresser 44 is made of a conductive member, and the voltage at which the processing electrode 16 serves as an anode and the dresser 44 serves as a cathode is set to a voltage opposite to that during polishing. In this state, the same conditioning as described above may be performed, whereby the conditioning effect can be promoted. When applying a voltage during conditioning, a counter electrode is provided on the upper surface of the polishing surface instead of the dresser 44, a voltage is applied so that the processing electrode becomes an anode and the counter electrode becomes a cathode, and conditioning is performed only with a brush or a conditioning liquid. You may go.

このコンディショニング終了後、コンディショニング時よりも高い、例えば50〜100rpmの回転速度で加工テーブル10を回転させながら、純水、好ましくは超純水を純水供給ノズル32から研磨パッド18に向けて供給して、加工電極16、及び研磨パッド18の貫通孔18aの内部を含む表面を純水、好ましくは超純水でリンスする。これによって、次の研磨に備える。   After the conditioning is completed, pure water, preferably ultrapure water is supplied from the pure water supply nozzle 32 toward the polishing pad 18 while rotating the processing table 10 at a rotational speed higher than that at the time of conditioning, for example, 50 to 100 rpm. Then, the surface including the processing electrode 16 and the inside of the through hole 18a of the polishing pad 18 is rinsed with pure water, preferably ultrapure water. This prepares for the next polishing.

次に、複合電解研磨装置による複合電解研磨に使用される電解液22、及び加工電極16及び研磨パッド18のコンディショニングに使用されるコンディショニング液34について説明する。   Next, the electrolyte solution 22 used for the composite electropolishing by the composite electropolishing apparatus and the conditioning solution 34 used for the conditioning of the processing electrode 16 and the polishing pad 18 will be described.

電解液22は、(1)有機酸またはその塩の1種類以上、(2)スルホン酸基を有する強酸の1種類以上、及び(3)腐食抑制剤(窒素含有複素環化合物)を主成分としており、必要に応じて、(4)水溶性高分子化合物、(5)pH調整剤、(6)砥粒、及び(7)界面活性剤が添加される。更に、電解液22は、その成分中に、研磨の対象となる(8)導電性物質、例えば銅を含んでいてもよい。   The electrolytic solution 22 has (1) one or more organic acids or salts thereof, (2) one or more strong acids having a sulfonic acid group, and (3) a corrosion inhibitor (nitrogen-containing heterocyclic compound) as a main component. And (4) a water-soluble polymer compound, (5) a pH adjuster, (6) abrasive grains, and (7) a surfactant are added as necessary. Furthermore, the electrolytic solution 22 may contain (8) a conductive material to be polished, such as copper, in its components.

コンディショニング液34は、電解液22の主成分から腐食抑制剤成分を除いた成分、つまり電解液22に含まれる、(1)有機酸またはその塩の1種類以上、及び(2)スルホン酸基を有する強酸の1種類以上を有している。コンディショニング液34に、例えば0.1〜5%以内のHからなる酸化剤を添加してもよく、これにより、加工電極表面の研磨生成物の除去を促進させたコンディショニングを行うことができる。 The conditioning liquid 34 is a component obtained by removing the corrosion inhibitor component from the main component of the electrolytic solution 22, that is, (1) one or more organic acids or salts thereof included in the electrolytic solution 22, and (2) a sulfonic acid group. Has one or more strong acids. For example, an oxidizing agent composed of 0.1 to 5% of H 2 O 2 may be added to the conditioning liquid 34, thereby performing conditioning that promotes removal of the polishing product on the surface of the processing electrode. it can.

なお、この例では、銅を研磨するようにしているが、研磨の対象となる導電性物質としては、銅の他に、例えば銅合金、銀やその合金、金やその合金、アルミニウムやその合金、タングステンやその合金または窒化物・炭化物・窒素炭化物、チタンやその合金または窒化物・炭化物・窒素炭化物、タンタルやその合金または窒化物・炭化物・窒素炭化物、ルテニウムやその合金、及びこれらの組合せが挙げられる。   In this example, copper is polished, but as the conductive material to be polished, in addition to copper, for example, copper alloy, silver or its alloy, gold or its alloy, aluminum or its alloy Tungsten, alloys thereof, nitrides, carbides, nitrogen carbides, titanium, alloys thereof, nitrides, carbides, nitrogen carbides, tantalum, alloys thereof, nitrides, carbides, nitrogen carbides, ruthenium, alloys thereof, and combinations thereof. Can be mentioned.

電解液22及びコンディショニング液34に共通して含まれる有機酸は、研磨の対象となる銅等の金属と可溶性錯体を形成する必要がある。つまり、配位結合して水溶液中に溶解するもので、少なくとも有機酸単独で水に溶解する必要がある。有機酸は、その分子内にカルボキシル基(−COOH)を1個以上有するもの、またカルボキシル基と共にヒドロキシ基(−OH)を1個以上有するものであることが好ましい。また、これら有機酸は、液のpHを安定化させるpH緩衝作用も有している。   The organic acid contained in common in the electrolytic solution 22 and the conditioning solution 34 needs to form a soluble complex with a metal such as copper to be polished. That is, it is coordinated and dissolved in an aqueous solution, and at least an organic acid needs to be dissolved in water. It is preferable that the organic acid has one or more carboxyl groups (—COOH) in the molecule and one or more hydroxy groups (—OH) together with the carboxyl groups. These organic acids also have a pH buffering action that stabilizes the pH of the liquid.

カルボキシル基を1個有するカルボン酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、n−酪酸、イソ酪酸、n−吉草酸、イソ吉草酸、ソルビン酸、グリオキシル酸、ピルビン酸、レブリン酸、安息香酸、m−トルイル酸、またはアセチルサリチル酸などが挙げられる。カルボキシル基を2個以上有するカルボン酸としては、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、スベリン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、α−ケトグルタル酸、アコニット酸、フタル酸、またはピロメリト酸などが挙げられる。また、カルボキシル基と共にヒドロキシ基を1個以上有するカルボン酸としては、クエン酸、グリコール酸、乳酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸、オキサル酢酸、サリチル酸、m−ヒドロキシ安息香酸、ゲンチシン酸、プロトカテク酸、没食子酸、グルクロン酸、シアル酸、またはアスコルビン酸などが挙げられる。   Examples of the carboxylic acid having one carboxyl group include formic acid, acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, isobutyric acid, n-valeric acid, isovaleric acid, sorbic acid, glyoxylic acid, pyruvic acid, levulinic acid, benzoic acid, m -Toluic acid, acetylsalicylic acid, etc. are mentioned. Examples of the carboxylic acid having two or more carboxyl groups include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid, α- Examples thereof include ketoglutaric acid, aconitic acid, phthalic acid, and pyromellitic acid. Examples of the carboxylic acid having at least one hydroxy group together with a carboxyl group include citric acid, glycolic acid, lactic acid, gluconic acid, malic acid, tartaric acid, oxalic acetic acid, salicylic acid, m-hydroxybenzoic acid, gentisic acid, protocatechuic acid, Examples thereof include gallic acid, glucuronic acid, sialic acid, and ascorbic acid.

これらカルボン酸の塩としては、カリウム塩、アンモニウム塩、アルキルアミン塩またはヒドロキシルアミン塩などが挙げられる。これらの1種を液に加えても2種以上の混合物を加えてもよい。   Examples of these carboxylic acid salts include potassium salts, ammonium salts, alkylamine salts, and hydroxylamine salts. One of these may be added to the liquid or a mixture of two or more may be added.

以上に挙げた有機酸の群のうち、特に好ましく使用することのできるものは、マロン酸、コハク酸、クエン酸、グリコール酸、乳酸、グルコン酸、リンゴ酸、または酒石酸である。これらの有機酸を添加した電解液を用いて研磨実験を行うと、比較的速い加工速度で、かつ平滑な加工表面が得られることが確かめられている。   Among the organic acid groups listed above, those that can be particularly preferably used are malonic acid, succinic acid, citric acid, glycolic acid, lactic acid, gluconic acid, malic acid, or tartaric acid. It has been confirmed that when a polishing experiment is performed using an electrolytic solution to which these organic acids are added, a smooth processed surface can be obtained at a relatively high processing speed.

有機酸の濃度は、加工時の温度での飽和溶解度以下である必要がある。何故ならば飽和溶解度を超えると有機酸が液中に析出してしまい安定な加工が行えないからである。例えば、マレイン酸の溶解度は、78重量%(25℃)である。一方、逆に有機酸の濃度が0.1%より低いと、溶解する金属と配位結合する有機酸の加工部表面への供給量が不足し、加工が速やかに進まず、加工面が荒れるなどの問題が生じる。また濃度が低いと十分なpH緩衝作用を持たなくなる。以上の理由から、有機酸の濃度は、0.1〜80重量%であることが好ましく、1〜50重量%であることが更に好ましい。   The concentration of the organic acid needs to be equal to or lower than the saturation solubility at the processing temperature. This is because when the saturation solubility is exceeded, the organic acid is precipitated in the liquid and stable processing cannot be performed. For example, the solubility of maleic acid is 78% by weight (25 ° C.). On the other hand, if the concentration of the organic acid is lower than 0.1%, the supply amount of the organic acid coordinated with the dissolved metal to the surface of the processed portion is insufficient, the processing does not proceed quickly, and the processing surface becomes rough. Problems arise. On the other hand, if the concentration is low, the pH buffering action is not sufficient. For the above reasons, the concentration of the organic acid is preferably 0.1 to 80% by weight, and more preferably 1 to 50% by weight.

電解液22及びコンディショニング液34に共通に含まれるスルホン酸基を有する強酸は、液のエッチング作用を促進するとともに、液の導電率を上げて加工のための電流を流しやすくするためのものである。ここで、強酸とは、酸の強弱を示す第1解離定数の逆数の対数であるpKaが3以下のものをいう。   The strong acid having a sulfonic acid group, which is commonly contained in the electrolytic solution 22 and the conditioning solution 34, is for accelerating the etching action of the solution and increasing the conductivity of the solution so that a current for processing can easily flow. . Here, the strong acid means a pKa having a logarithm of the reciprocal of the first dissociation constant indicating the strength of the acid is 3 or less.

一般に、強酸を用いると、銅の溶解が始まる電位が低い。すなわち、低い印加電圧で銅の加工が可能となる。しかし、硫酸、硝酸または過塩素酸を用いると、銅のエッチング等により加工面の荒れが激しく、またリン酸は、表面光沢が得られる濃度域では粘度が高いために銅の加工に必要な電圧が比較的高いなどの問題がある。これに対して、例えばメタンスルホン酸を用いた場合は、銅加工に必要な電圧が低く、かつ加工表面も比較的平滑で、良好な加工特性が得られることが確かめられている。   In general, when a strong acid is used, the potential at which copper dissolution begins is low. That is, copper can be processed with a low applied voltage. However, when sulfuric acid, nitric acid or perchloric acid is used, the roughening of the processed surface is severe due to copper etching, etc., and phosphoric acid has a high viscosity in the concentration range where surface gloss can be obtained, so the voltage required for processing copper There are problems such as relatively high. On the other hand, for example, when methanesulfonic acid is used, it has been confirmed that the voltage required for copper processing is low, the processing surface is relatively smooth, and good processing characteristics can be obtained.

好ましく使用することができるスルホン酸基を有する強酸としては、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、タウリン、システイン酸、アルキル基の総炭素数が1〜6であるアルキルベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、またはフルオロスルホン酸などが挙げられ、これら1種類以上を使用することができる。スルホン酸基を有する強酸の濃度は、0.1〜20重量%であることが好ましく、5〜20重量%であることが更に好ましい。スルホン酸基を有する強酸の濃度が低すぎると液の導電率が低くなり、電流が流れにくくなる。このため、スルホン酸基を有する強酸の濃度は、5重量%以上であることが好ましい。また、スルホン酸基を有する強酸の濃度が20重量%を越えると、液中の有機酸やその他の成分の飽和溶解度が減じて沈殿を生じるおそれがある。   The strong acid having a sulfonic acid group that can be preferably used includes methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, taurine, cysteic acid, alkylbenzenesulfonic acid having 1 to 6 carbon atoms in total, trifluoromethanesulfonic acid, or Examples thereof include fluorosulfonic acid, and one or more of these can be used. The concentration of the strong acid having a sulfonic acid group is preferably 0.1 to 20% by weight, and more preferably 5 to 20% by weight. If the concentration of the strong acid having a sulfonic acid group is too low, the electrical conductivity of the liquid will be low and current will not flow easily. For this reason, it is preferable that the density | concentration of the strong acid which has a sulfonic acid group is 5 weight% or more. On the other hand, if the concentration of the strong acid having a sulfonic acid group exceeds 20% by weight, the saturated solubility of the organic acid and other components in the liquid may be reduced, thereby causing precipitation.

電解液22に含まれる腐食抑制剤は、窒素含有複素環化合物であることが好ましく、加工の対象となる銅等の金属と化合物を形成し、金属表面に保護膜を形成することで、金属の腐食を抑制する化合物として知られているものでよい。このような腐食抑制剤は、過剰な加工を抑制しディッシング等を防止するため平坦化を促進する効果がある。   The corrosion inhibitor contained in the electrolytic solution 22 is preferably a nitrogen-containing heterocyclic compound, and forms a compound with a metal such as copper to be processed, and forms a protective film on the metal surface. What is known as a compound which suppresses corrosion may be sufficient. Such a corrosion inhibitor has an effect of promoting flattening in order to suppress excessive processing and prevent dishing and the like.

好ましく使用することのできる腐食抑制剤として、従来から一般に知られている銅の腐食抑制剤であるベンゾトリアゾール及びその誘導体が挙げられる。上記のような平坦化を促進する効果を有するものとして、他に、インドール、2−エチルイミダゾール、ベンズイミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−5メチル−4H−1,2,4−トリアゾール、5−アミノ−1H−テトラゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾールナトリウム、2−メチルベンゾチアゾール、(2−ベンゾチアゾリルチオ)酢酸、3−(2−ベンゾチアゾリルチオ)プロピオン酸、2−メルカプト−2−チアゾリン、2−メルカプトベンズオキサゾール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、5−メチル−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、5−アミノ−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、ピリジン、フェナジン、アクリジン、1−ヒドロキシピリジン−2−チオン、2−アミノピリジン、2−アミノピリミジン、トリチオシアヌル酸、2−ジブチルアミノ−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン、2−アニリノ−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン、6−アミノプリン、6−チオグアニン及びこれらの組合せからなる群より選ばれる1種類以上を挙げることができる。   Examples of corrosion inhibitors that can be preferably used include benzotriazole and its derivatives, which are conventionally known corrosion inhibitors for copper. In addition to the above-described effects of promoting flattening, indole, 2-ethylimidazole, benzimidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 3-amino- 5-methyl-4H-1,2,4-triazole, 5-amino-1H-tetrazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzothiazole sodium, 2-methylbenzothiazole, (2-benzothiazolylthio) acetic acid, 3- (2-benzothiazolylthio) propionic acid, 2-mercapto-2-thiazoline, 2-mercaptobenzoxazole, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole, 5-methyl-1,3,4 -Thiadiazole-2-thiol, 5-amino-1,3,4-thiadiazole-2 Thiol, pyridine, phenazine, acridine, 1-hydroxypyridine-2-thione, 2-aminopyridine, 2-aminopyrimidine, trithiocyanuric acid, 2-dibutylamino-4,6-dimercapto-s-triazine, 2-anilino-4 , 6-dimercapto-s-triazine, 6-aminopurine, 6-thioguanine, and combinations thereof.

腐食抑制剤は、その濃度が低いと、保護膜形成が不十分となるため、銅等の金属に過剰なエッチングが生じて平坦な加工面が得られない。一方、飽和溶解度以下であっても、腐食抑制剤の濃度が高すぎると、銅等の金属表面に保護性が過剰に形成されて加工速度が低下し、しかも均一に加工ができないため、加工表面の荒れやピットの原因にもなる。以上のことから、腐食抑制剤の濃度は、0.001〜5重量%であることが好ましく、0.02〜2重量%であることが更に好ましい。   When the concentration of the corrosion inhibitor is low, the formation of a protective film becomes insufficient, so that excessive etching occurs in a metal such as copper and a flat processed surface cannot be obtained. On the other hand, even if it is below the saturation solubility, if the concentration of the corrosion inhibitor is too high, the protective surface is excessively formed on the metal surface such as copper, the processing speed is reduced, and the processing surface cannot be uniformly processed. It also causes rough and pits. From the above, the concentration of the corrosion inhibitor is preferably 0.001 to 5% by weight, and more preferably 0.02 to 2% by weight.

電解液22に含まれる水溶性高分子化合物は、腐食抑制剤と共に保護膜を形成し、過剰なエッチングを抑制して、銅等の金属表面を平坦化するのに効果がある。また、水溶性高分子化合物を含む電解液にあっては、銅等の金属表面(加工面)表層近傍での電解液粘度が高くなるため、金属表面に存在する微細な凹凸の凹部に粘性皮膜が形成され、微細な凹凸も研磨されて光沢面が得られる。   The water-soluble polymer compound contained in the electrolytic solution 22 is effective in forming a protective film together with a corrosion inhibitor, suppressing excessive etching, and flattening the surface of a metal such as copper. In addition, in an electrolytic solution containing a water-soluble polymer compound, the viscosity of the electrolytic solution near the surface of a metal surface (processed surface) such as copper is increased, so that a viscous film is formed on minute concave and convex portions present on the metal surface. Is formed, and fine irregularities are also polished to obtain a glossy surface.

好ましく使用することのできる水溶性高分子化合物のうち、上記のような効果を有するものとして、ポリアクリル酸またはその塩、ポリメタクリル酸またはその塩、ポリエチレングリコール、ポリイソプロピルアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリメトキシエチレン、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、及びポリビニルピロリドンなどから選ばれる1種類以上を挙げることができる。   Among the water-soluble polymer compounds that can be preferably used, polyacrylic acid or a salt thereof, polymethacrylic acid or a salt thereof, polyethylene glycol, polyisopropylacrylamide, polydimethylacrylamide, One or more types selected from methacrylamide, polymethoxyethylene, polyvinyl alcohol, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, and the like can be given.

これらの水溶性高分子化合物として、質量平均分子量が1,000〜500,000のものを用いることができる。質量平均分子量が500,000を越える場合には、電解液中に溶解せず腐食抑制剤や砥粒と凝集を起こす原因となってしまい、質量平均分子量が1,000未満では銅等の金属表面に十分な保護膜が形成できず平坦化性能が悪化する。水溶性高分子化合物の質量平均分子量は、1,000〜100,000であることが好ましく、2,000〜25,000であることが更に好ましい。   As these water-soluble polymer compounds, those having a mass average molecular weight of 1,000 to 500,000 can be used. If the weight average molecular weight exceeds 500,000, it will not dissolve in the electrolyte solution and cause aggregation with corrosion inhibitors and abrasive grains. If the weight average molecular weight is less than 1,000, sufficient protection is provided for metal surfaces such as copper. A film cannot be formed and the planarization performance deteriorates. The mass average molecular weight of the water-soluble polymer compound is preferably 1,000 to 100,000, and more preferably 2,000 to 25,000.

水溶性高分子化合物の濃度は、電解研磨の加工速度を低下させず、かつ過剰な加工作用を抑制するため、0.005〜5重量%であることが好ましく、0.01〜2重量%であることが更に好ましい。   The concentration of the water-soluble polymer compound is preferably 0.005 to 5% by weight and 0.01 to 2% by weight in order not to reduce the processing rate of electropolishing and to suppress excessive processing action. More preferably it is.

電解液22のpHを調整するため、電解液22にpH調整剤を添加しても良い。好ましいpH調整剤としては、主にアルカリが用いられ、アンモニア、アルキルアミン、ヒドロキシアミン、ポリアミン、アルカリ金属化合物(例えば水酸化カリウム)、及びアルカリ土類金属化合物から選ばれる1種類以上が選択できる。アルカリの濃度は、一般には0.1〜20重量%で、被加工物の用途、材料、含有する有機酸または有機酸塩及び強酸の濃度と調整するpHにより適宜決めればよい。   In order to adjust the pH of the electrolytic solution 22, a pH adjusting agent may be added to the electrolytic solution 22. As a preferable pH adjuster, alkali is mainly used, and one or more kinds selected from ammonia, alkylamine, hydroxyamine, polyamine, alkali metal compound (for example, potassium hydroxide), and alkaline earth metal compound can be selected. The alkali concentration is generally 0.1 to 20% by weight, and may be appropriately determined depending on the use of the workpiece, the material, the concentration of the organic acid or organic acid salt and strong acid contained, and the pH to be adjusted.

好ましい電解液22のpHは2〜10である。電解液22のpHが低い場合は、複合電解研磨装置の材料選定に耐腐食性を考慮しなければならず、また加工速度は高くなる一方、加工面の粗さが増え、銅等の金属の過剰エッチングが進み平坦な加工面が得にくくなる。電解液22のpHが高い場合は、腐食抑制剤及び/または水溶性高分子化合物と銅との間における保護膜形成が不十分となり、平坦化作用が不十分となることがある。従って、半導体基板の銅配線プロセスのように、加工速度が高く、表面荒れのない光沢面で平坦化が求められる場合、電解液22のpHは3〜6であることが特に好ましい。   The pH of the preferable electrolytic solution 22 is 2-10. When the pH of the electrolytic solution 22 is low, corrosion resistance must be taken into consideration in the material selection of the composite electrolytic polishing apparatus, and the processing speed is increased while the roughness of the processed surface is increased, and the metal such as copper is increased. Excessive etching advances and it becomes difficult to obtain a flat processed surface. When the pH of the electrolytic solution 22 is high, formation of a protective film between the corrosion inhibitor and / or the water-soluble polymer compound and copper may be insufficient, and the planarization action may be insufficient. Therefore, the pH of the electrolytic solution 22 is particularly preferably 3 to 6 when flattening is required on a glossy surface having a high processing speed and no surface roughness as in a copper wiring process of a semiconductor substrate.

電解液22には砥粒が含まれることが好ましい。砥粒には銅等の金属を機械的に研磨除去する作用があるが、本発明においては、腐食抑制剤及び水溶性高分子化合物により形成された金属保護膜を適宜機械的に研磨除去する作用もある。この砥粒の作用により、余分な保護膜が除去されて、複合電解研磨における加工速度が十分速くなる。   The electrolytic solution 22 preferably contains abrasive grains. The abrasive grains have an action of mechanically removing metals such as copper, but in the present invention, an action of mechanically removing the metal protective film formed of the corrosion inhibitor and the water-soluble polymer compound appropriately. There is also. By the action of the abrasive grains, an extra protective film is removed, and the processing speed in the composite electropolishing is sufficiently increased.

電解液22として好ましく用いることのできる砥粒としては、アルミナ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化チタン、及び酸化マンガンから選ばれる1種類以上を挙げることができる。これらの中でも、アルミナ、コロイダルシリカ、またはヒュームドシリカが好ましく用いられる。   As an abrasive grain which can be preferably used as the electrolytic solution 22, one or more kinds selected from alumina, colloidal silica, fumed silica, zirconium oxide, cerium oxide, titanium oxide, and manganese oxide can be exemplified. Among these, alumina, colloidal silica, or fumed silica is preferably used.

電気化学的機械研磨として有効に機能させる場合における電解液22中の砥粒の濃度は、10重量%以下であることが好ましく、砥粒の効果を出すためには、砥粒の濃度は、0.01重量%以上であることが必要である。一方、電解液22中に分散させて使用する砥粒が無くとも研磨パッドのような固定砥粒を使用し、研磨パッドを銅等の金属表面に接触させることで保護膜除去の効果は有効であるので、そのような場合には電解液中に砥粒はなくてもよく、もちろん固定砥粒との併用も可能である。砥粒を使用する場合、砥粒の濃度が10重量%を越えると砥粒粒子の凝集が増加し、電解液の粘性が極端に高くなる場合もあり、加工面への砥粒堆積による電解研磨の阻害やスクラッチ発生の原因となる。このため、最適な砥粒の濃度は、0.05〜2重量%である。   In the case of functioning effectively as electrochemical mechanical polishing, the concentration of abrasive grains in the electrolytic solution 22 is preferably 10% by weight or less, and in order to exert the effect of abrasive grains, the concentration of abrasive grains is 0. It is necessary to be 0.01% by weight or more. On the other hand, the effect of removing the protective film is effective by using fixed abrasive grains such as a polishing pad even if there are no abrasive grains dispersed in the electrolytic solution 22 and contacting the polishing pad with a metal surface such as copper. Therefore, in such a case, there is no need to have abrasive grains in the electrolytic solution, and of course, combined use with fixed abrasive grains is also possible. When using abrasive grains, if the concentration of the abrasive grains exceeds 10% by weight, the aggregation of the abrasive grains increases, and the viscosity of the electrolytic solution may become extremely high. Electropolishing by depositing abrasive grains on the work surface may occur. It may cause inhibition and scratching. For this reason, the optimal abrasive grain concentration is 0.05 to 2% by weight.

電解液22は界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤は、砥粒の分散性を向上させるものであればよく、カチオン性、アニオン性、両性、及び非イオン性のいずれも使用することができる。例えば、アニオン性界面活性剤としては、アルキルエーテルカルボン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アミドスルホン酸塩、アルキルアリルスルホン酸塩、ナフタリンスルホン酸塩、またはそのホルマリン縮合物が用いられる。また、カチオン性界面活性剤としては、例えば脂肪族アミン塩や脂肪族アンモニウム塩等が用いられる。これらは、砥粒の濃度や電解液22のpHにより、適宜選択し用いられる。界面活性剤は、好ましくはアニオン性界面活性剤で、特に好ましくは、アルキルスルホン酸塩、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物である。   The electrolytic solution 22 may contain a surfactant. The surfactant is not particularly limited as long as it improves the dispersibility of the abrasive grains, and any of cationic, anionic, amphoteric and nonionic can be used. For example, as the anionic surfactant, alkyl ether carboxylate, alkyl sulfate, alkyl sulfonate, amide sulfonate, alkyl allyl sulfonate, naphthalene sulfonate, or a formalin condensate thereof is used. As the cationic surfactant, for example, an aliphatic amine salt or an aliphatic ammonium salt is used. These are appropriately selected and used depending on the concentration of the abrasive grains and the pH of the electrolytic solution 22. The surfactant is preferably an anionic surfactant, particularly preferably an alkyl sulfonate or a naphthalene sulfonic acid formalin condensate.

電解液22の導電率は、5〜200mS/cmであることが望ましい。電解液22の導電率が低いと、加工速度を上げるために印加電圧または電流を高くしなければばらないが、その場合には、酸素発生による研磨に対する電流効率の低下、加工表面のピット発生、保護膜の破壊による平坦化作用への悪影響等がある。したがって、より低い電圧で電解研磨を行うことが望まれ、そのためには、電解液の導電率が5〜200mS/cmであることが好ましい。   The conductivity of the electrolytic solution 22 is desirably 5 to 200 mS / cm. When the conductivity of the electrolytic solution 22 is low, the applied voltage or current must be increased in order to increase the processing speed. In this case, the current efficiency decreases due to oxygen generation, the generation of pits on the processing surface, There is an adverse effect on the planarization effect due to the destruction of the protective film. Therefore, it is desired to perform electropolishing at a lower voltage, and for this purpose, the conductivity of the electrolytic solution is preferably 5 to 200 mS / cm.

電解研磨における研磨速度向上や研磨面の表面荒れを抑制するため、電解液22は、その成分に研磨の対象となる導電性物質、例えば銅を含んでいることが望ましい。導電性物質、例えば銅の電解液中の濃度は、0.001重量%以上、より好ましくは0.005重量%以上、更に好ましくは0.01重量%以上である。これにより、研磨時において研磨対象物表面からの導電性物質、例えば銅、またはこれを含む研磨生成物の電解液中への拡散が促進される。また、導電性物質、例えば銅の電解液22中の濃度は、10%以下、好ましくは1%以下である。これは、導電性物質の濃度が1%以上となると、電解液中の導電性物質成分が電解液中の他の電解液成分を消費する可能性が大きいためである。なお、導電性物質が化合物の場合には、その成分比に応じて複数の導電性物質成分を電解液中に含めるようにしてもよい。   In order to suppress polishing rate improvement and surface roughness of the polished surface in electrolytic polishing, it is desirable that the electrolytic solution 22 contains a conductive material to be polished, such as copper, in its components. The concentration of the conductive substance such as copper in the electrolytic solution is 0.001% by weight or more, more preferably 0.005% by weight or more, and still more preferably 0.01% by weight or more. This promotes diffusion of a conductive substance from the surface of the object to be polished, such as copper, or a polishing product containing the same into the electrolytic solution during polishing. The concentration of the conductive substance, for example, copper in the electrolytic solution 22 is 10% or less, preferably 1% or less. This is because when the concentration of the conductive material is 1% or more, the conductive material component in the electrolytic solution is likely to consume other electrolytic solution components in the electrolytic solution. In the case where the conductive material is a compound, a plurality of conductive material components may be included in the electrolytic solution in accordance with the component ratio.

電解液22の組成例としては、(1)2〜80重量%の有機酸、(2)2〜20重量%のスルホン酸基を有する強酸、(3)0.01〜1重量%の腐食抑制剤、(4)0.01〜1重量%の水溶性高分子化合物、(5)0.01〜2重量%の砥粒、及び(6)約0.01〜1重量%の界面活性剤を含有しており、pHを2〜10に調整したものが挙げられる。電解液の溶媒は、脱イオン水、好ましくは超純水である。   Examples of the composition of the electrolytic solution 22 include (1) 2 to 80% by weight of organic acid, (2) strong acid having 2 to 20% by weight of sulfonic acid group, and (3) 0.01 to 1% by weight of corrosion inhibition. An agent, (4) 0.01 to 1% by weight of a water-soluble polymer compound, (5) 0.01 to 2% by weight of abrasive grains, and (6) about 0.01 to 1% by weight of a surfactant. It contains and what adjusted pH to 2-10 is mentioned. The electrolyte solvent is deionized water, preferably ultrapure water.

コンディショニング液34の組成例としては、(1)2〜80重量%の有機酸、(2)2〜20重量%のスルホン酸基を有する強酸、及び(3)0.1〜5重量%の酸化剤(例えばH)を有するものが挙げられる。 Examples of the composition of the conditioning liquid 34 include (1) 2 to 80 wt% organic acid, (2) 2 to 20 wt% strong acid having a sulfonic acid group, and (3) 0.1 to 5 wt% oxidation. those with agent (e.g. H 2 O 2) can be mentioned.

(実施例1)
マロン酸、メタンスルホン酸及びベンゾトリアゾール(腐食抑制剤)を主成分となし、ポリアクリル酸(分子量:5000)、メタノール及び界面活性剤を添加した液に砥粒を加えた電解液と、マロン酸、メタンスルホン酸及び過酸化水素水(H)を含有するコンディショニング液を用意した。そして、図2及び図3に示す複合電解研磨装置を使用し、加工テーブル10を30rpmの回転速度で回転させながら、200ml/minの流量でコンディショニング液を加工テーブル10の上面に供給して、加工電極16及び研磨パッド18のコンディショニングを2分間行った。
(Example 1)
An electrolyte solution comprising malonic acid, methanesulfonic acid, and benzotriazole (corrosion inhibitor) as main components, polyacrylic acid (molecular weight: 5000), methanol and a surfactant added to the abrasive, and malonic acid In addition, a conditioning liquid containing methanesulfonic acid and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) was prepared. Then, using the composite electrolytic polishing apparatus shown in FIGS. 2 and 3, the conditioning liquid is supplied to the upper surface of the processing table 10 at a flow rate of 200 ml / min while rotating the processing table 10 at a rotation speed of 30 rpm. The electrode 16 and polishing pad 18 were conditioned for 2 minutes.

そして、加工テーブル10を60rpmの回転速度で回転させながら、200ml/minの流量で超純水を加工テーブル10の上面に供給して、加工電極16及び研磨パッド18のリンス処理を2分間行った。その後、加工テーブル10を100rpmの回転速度で回転させながら、100ml/minの流量で加工テーブル10の上面に電解液を供給して、半導体ウェーハの表面に形成した銅膜を1分間研磨した。
この結果、半導体ウェーハの銅膜表面(研磨面)には表面荒れが認められず、光沢面及び段差解消性とも良好であった。
Then, while rotating the processing table 10 at a rotation speed of 60 rpm, ultrapure water was supplied to the upper surface of the processing table 10 at a flow rate of 200 ml / min, and the rinsing process of the processing electrode 16 and the polishing pad 18 was performed for 2 minutes. . Thereafter, while rotating the processing table 10 at a rotational speed of 100 rpm, an electrolytic solution was supplied to the upper surface of the processing table 10 at a flow rate of 100 ml / min, and the copper film formed on the surface of the semiconductor wafer was polished for 1 minute.
As a result, no surface roughness was observed on the copper film surface (polished surface) of the semiconductor wafer, and both the glossy surface and the level difference elimination property were good.

(比較例1)
コンディショニング液として、硫酸と過酸化水素水との混合液を使用し、その他は実施例1と同じ条件で、加工電極16及び研磨パッド18のコンディショニング及びリンス処理を行い、半導体ウェーハの表面に形成した銅膜を研磨した。
この結果、半導体ウェーハの銅膜表面(研磨面)には表面荒れが見られ、段差解消性も悪かった。
(Comparative Example 1)
A mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution was used as a conditioning solution, and the other conditions were the same as in Example 1. The processing electrode 16 and the polishing pad 18 were conditioned and rinsed, and formed on the surface of the semiconductor wafer. The copper film was polished.
As a result, surface roughness was observed on the copper film surface (polished surface) of the semiconductor wafer, and the step resolution was poor.

そこで、加工電極16及び研磨パッド18のコンディショニングを行った後、200ml/minの流量で超純水を加工テーブル10の上面に供給しながら、研磨パッド18の表面(または貫通孔18a内)のpHと、リンス時間及び加工テーブル10の回転速度の関係を調べた。このとき、するその結果を表1に示す。   Therefore, after conditioning the processing electrode 16 and the polishing pad 18, the pH of the surface of the polishing pad 18 (or in the through hole 18a) is supplied while supplying ultrapure water to the upper surface of the processing table 10 at a flow rate of 200 ml / min. The relationship between the rinse time and the rotation speed of the processing table 10 was examined. The results are shown in Table 1.

Figure 2008221344
Figure 2008221344

この表1により、実施例1においては、加工テーブル10を60rpmの回転速度で回転させながら、200ml/minの流量で超純水を加工テーブル10の上面に供給するリンス処理を2分間行うことで、次の電解研磨に影響がないようにリンス処理を完了させることができるが、比較例1にあっては、実施例1と同じ条件でリンス処理を行うと、電解研磨に影響を与えることがないようにリンス処理を完了するのに実施例1の5倍の10分を要し、そのため、5倍の超純水が必要となることが判る。なお、比較例1にあっては、加工テーブルの回転速度を120rpmに上げることで、リンス処理を5分で済ますことができるが、このように、加工テーブルの回転速度を上げると、コンディショニング液(薬液)の飛散が問題となる。
なお、本発明は、上記実施例に挙げた電解液に限らず、他の電解液にも適用できる。即ち、電解加工に用いる電解液と同じ主成分からなるコンディショング液で、電解加工副生成物の除去を抑制する成分(例えば腐食抑制剤)を除いた溶液をコンディショニングに適用することを特徴とする。
According to Table 1, in Example 1, the rinsing process for supplying ultrapure water to the upper surface of the processing table 10 at a flow rate of 200 ml / min is performed for 2 minutes while rotating the processing table 10 at a rotation speed of 60 rpm. The rinsing process can be completed so as not to affect the next electropolishing. In Comparative Example 1, if the rinsing process is performed under the same conditions as in Example 1, the electropolishing may be affected. It can be seen that it takes 10 minutes, five times that of Example 1, to complete the rinsing process, and therefore five times as much ultrapure water is required. In Comparative Example 1, the rinsing process can be completed in 5 minutes by increasing the rotational speed of the processing table to 120 rpm. Thus, when the rotational speed of the processing table is increased, the conditioning liquid ( Scattering of the chemical solution becomes a problem.
In addition, this invention is applicable not only to the electrolyte solution quoted in the said Example but another electrolyte solution. That is, a conditioning liquid composed of the same main component as the electrolytic solution used in the electrolytic processing is applied to the conditioning without a component (for example, a corrosion inhibitor) that suppresses the removal of electrolytic processing by-products. .

銅配線基板の従来の製造方法の一例を工程順に示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional manufacturing method of a copper wiring board in order of a process. 電解研磨装置の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of an electropolishing apparatus. 図2の縦断正面図である。FIG. 3 is a longitudinal front view of FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

10 加工テーブル
12 基板ホルダ
16 加工電極
18 研磨パッド
18a 貫通孔
20 電解液供給ノズル
22 電解液
24 電解液貯蔵タンク
26 電解液供給ライン
30 コンディショニング液供給ノズル
32 純水供給ノズル
34 コンディショニング液
36 コンディショニング液貯蔵タンク
38 コンディショニング液供給ライン
40 給電電極
42 電源
44 ドレッサ
306 シード膜
307 銅膜
308 配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing table 12 Substrate holder 16 Processing electrode 18 Polishing pad 18a Through-hole 20 Electrolyte supply nozzle 22 Electrolyte 24 Electrolyte storage tank 26 Electrolyte supply line 30 Conditioning liquid supply nozzle 32 Pure water supply nozzle 34 Conditioning liquid 36 Conditioning liquid storage Tank 38 Conditioning liquid supply line 40 Power supply electrode 42 Power supply 44 Dresser 306 Seed film 307 Copper film 308 Wiring

Claims (7)

被研磨物表面の導電性物質と該導電性物質に対向する位置に配置した加工電極との間に電圧を印加しつつ、有機酸と腐食抑制剤とを含む電解液の存在下で、加工電極と導電性物質との間に配置した研磨パッドを導電性物質の表面に擦り付けて該導電性物質を研磨する複合電解研磨装置の前記加工電極及び/又は前記研磨パッドを、研磨のインターバル時に、前記電解液から少なくとも前記腐食抑制剤を除いた成分からなるコンディショニング液を用いてコンディショニングすることを特徴とするコンディショニング方法。   In the presence of an electrolytic solution containing an organic acid and a corrosion inhibitor while applying a voltage between the conductive material on the surface of the object to be polished and the processing electrode disposed at a position facing the conductive material, the processing electrode The processing electrode and / or the polishing pad of a composite electrolytic polishing apparatus that polishes the conductive material by rubbing a polishing pad disposed between the conductive material and the conductive material at the polishing interval, A conditioning method comprising performing conditioning using a conditioning solution comprising a component obtained by removing at least the corrosion inhibitor from an electrolytic solution. 前記コンディショニング液は酸化剤を更に含むことを特徴とする請求項1記載のコンディショニング方法。   The conditioning method according to claim 1, wherein the conditioning liquid further includes an oxidizing agent. 前記有機酸は、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グリタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、クエン酸、アコニット酸、グリオキシル酸、グリコール酸、乳酸、グルコン酸、リンゴ酸及び酒石酸のいずれか1種類以上からなることを特徴とする請求項1または2記載のコンディショニング方法。   The organic acid is acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, fumaric acid, citric acid, aconitic acid, glyoxylic acid, glycolic acid, lactic acid, gluconic acid, malic acid The conditioning method according to claim 1, wherein the conditioning method comprises one or more of tartaric acid and tartaric acid. 前記有機酸は、スルホン酸基を有する強酸からなることを特徴とする請求項1または2記載のコンディショニング方法。   The conditioning method according to claim 1 or 2, wherein the organic acid comprises a strong acid having a sulfonic acid group. 前記スルホン酸基を有する強酸は、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸、タウリン、システイン酸、アルキル基の総炭素数が1〜6のアルキルベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸及びフルオロスルホン酸のいずれか1種類以上からなることを特徴とする請求項4記載のコンディショニング方法。   The strong acid having a sulfonic acid group is any one of benzenesulfonic acid, methanesulfonic acid, taurine, cysteic acid, alkylbenzenesulfonic acid having 1 to 6 carbon atoms in total, trifluoromethanesulfonic acid, and fluorosulfonic acid. The conditioning method according to claim 4, comprising the above. 電解加工に用いる加工電極及び/又は研磨パッドをコンディショニングする際に用いるコンディショニング液であって、
有機酸またはその塩の1種類以上と、スルホン酸基を有する強酸の1種類以上を含み、かつ腐食抑制剤を含まない成分からなることを特徴とするコンディショニング液。
A conditioning liquid used for conditioning a processing electrode and / or a polishing pad used for electrolytic processing,
A conditioning liquid comprising a component containing at least one organic acid or a salt thereof and at least one strong acid having a sulfonic acid group and no corrosion inhibitor.
酸化剤を更に含むことを特徴とする請求項6記載のコンディショニング液。   The conditioning liquid according to claim 6, further comprising an oxidizing agent.
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