JP2011014552A - Method of polishing substrate - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of polishing substrate that exhibits both high polishing speed and planarity of a polished surface in polishing of a metal layer 30 of the substrate provided with the metal layer 30 on an interlayer insulating film 10 through a barrier layer 20.SOLUTION: The metal layer 30 is polished by using a first polishing liquid so as not to expose the barrier layer 20. The first polishing liquid is prepared by mixing, at a predetermined ratio, a first liquid containing an metal oxide dissolving agent, a metal anticorrosive, a metal oxide dissolution control agent and water, and a second liquid containing a metal oxidant. Then the metal layer 30 is polished by using a second polishing liquid which is prepared by mixing the first liquid and the second liquid so that the ratio of the second liquid is larger than that of the first polishing liquid, thereby a portion at an upper section of a protruding section 12 of the interlayer insulating film 10, of the barrier layer 30 is exposed.

Description

本発明は、特に半導体デバイスの配線工程において好適な基板の研磨方法に関する。   The present invention relates to a substrate polishing method suitable for a wiring process of a semiconductor device.

近年、半導体集積回路(LSI)の高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術が開発されている。化学機械研磨(CMP)法もその一つであり、LSI製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み配線形成において頻繁に利用される技術である(例えば、下記特許文献1を参照。)。   In recent years, new microfabrication techniques have been developed along with higher integration and higher performance of semiconductor integrated circuits (LSIs). The chemical mechanical polishing (CMP) method is one of them, and is a technique frequently used in the LSI manufacturing process, particularly in the multilayer wiring formation process, planarization of the interlayer insulating film, metal plug formation, embedded wiring formation (for example, (See Patent Document 1 below.)

近年、LSIを高性能化するために、配線材料として銅合金の利用が試みられている。しかし、銅合金は従来のアルミニウム合金配線の形成で頻繁に用いられたドライエッチング法による微細加工が困難である。そこで、あらかじめ溝部及び隆起部を形成してある絶縁膜上に銅合金薄膜を堆積して溝部に銅合金を埋め込み、次いで、隆起部上に堆積した銅合金薄膜(溝部以外の銅合金薄膜)をCMPにより除去して埋め込み配線を形成する、いわゆるダマシン法が主に採用されている(例えば、下記特許文献2を参照。)。   In recent years, attempts have been made to use copper alloys as wiring materials in order to improve the performance of LSIs. However, it is difficult to finely process the copper alloy by the dry etching method frequently used in the formation of the conventional aluminum alloy wiring. Therefore, a copper alloy thin film is deposited on the insulating film in which the groove and the ridge are formed in advance, and the copper alloy is embedded in the groove, and then the copper alloy thin film (copper alloy thin film other than the groove) deposited on the ridge is formed. A so-called damascene method in which buried wiring is formed by removal by CMP is mainly employed (see, for example, Patent Document 2 below).

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

CMPに用いられる金属用研磨液(以下、単に「研磨液」という。)は、一般には金属酸化剤及び固体砥粒を含有し、必要に応じてさらに酸化金属溶解剤、金属防食剤等が添加される。まず酸化によって金属膜表面を酸化し、その酸化層を固体砥粒によって削り取るのが基本的なメカニズムと考えられている。ここで、絶縁膜の溝部の金属表面の酸化層は研磨パッドにあまり触れず、固体砥粒による削り取りの効果が及ばないので、CMPの進行とともに主として隆起部上の金属層が除去されて基体表面が平坦化される(例えば、下記非特許文献1を参照。)。
米国特許第4944836号公報 特開平2−278822号公報 ジャ−ナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ、第138巻11号(1991年発行)、3460〜3464頁
The metal polishing liquid used in CMP (hereinafter simply referred to as “polishing liquid”) generally contains a metal oxidizer and solid abrasive grains, and a metal oxide solubilizer, a metal anticorrosive, and the like are added as necessary. Is done. It is considered that the basic mechanism is to first oxidize the surface of the metal film by oxidation and scrape the oxidized layer with solid abrasive grains. Here, since the oxide layer on the metal surface of the groove portion of the insulating film does not touch the polishing pad so much and does not have the effect of scraping with the solid abrasive grains, the metal layer on the raised portion is mainly removed with the progress of CMP, and the substrate surface Is flattened (for example, see Non-Patent Document 1 below).
U.S. Pat. No. 4,944,836 JP-A-2-278822 Journal of Electrochemical Society, Vol.138, No.11 (1991), 3460-3464

CMPによる埋め込み配線形成を行う場合には、CMPによる研磨速度を高める方法として酸化金属溶解剤を添加することが有効とされている。砥粒によって削り取られた金属 酸化物の粒の研磨液への溶解(以下、「エッチング」という。)が起こると砥粒による削り取りの効果が増すためであると解釈される。   In the case of forming a buried wiring by CMP, it is effective to add a metal oxide dissolving agent as a method for increasing the polishing rate by CMP. It is interpreted that when the metal oxide particles scraped by the abrasive grains dissolve in the polishing liquid (hereinafter referred to as “etching”), the effect of scraping by the abrasive grains increases.

しかし、酸化金属溶解剤の添加によりCMPによる研磨速度を向上させる場合、溝部に埋め込まれた金属層の表面の酸化層もエッチングされて金属層表面が露出すると、金属酸化剤によって金属層表面がさらに酸化され、これが繰り返されると溝部に埋め込まれた金属層に対してもエッチングが進行してしまう。このため研磨後に埋め込まれた金属配線の表面中央部分が皿のように窪む現象(以下、「ディッシング」という。)が発生し、被研磨面の平坦化効果が損なわれる。一方、ディッシングが生じないように酸化金属溶解剤を減量すると、実用上十分な研磨速度が得られなくなる。   However, when the polishing rate by CMP is improved by adding a metal oxide solubilizer, if the metal layer surface is exposed by etching the surface of the metal layer embedded in the groove, the metal oxide surface is further increased by the metal oxide agent. When this is repeated and this is repeated, etching also proceeds to the metal layer embedded in the groove. For this reason, a phenomenon occurs in which the central portion of the surface of the metal wiring embedded after polishing is depressed like a dish (hereinafter referred to as “dishing”), and the flattening effect of the surface to be polished is impaired. On the other hand, if the amount of the metal oxide solubilizer is reduced so that dishing does not occur, a practically sufficient polishing rate cannot be obtained.

また、研磨定盤、ウエハを装着した研磨ヘッドのいずれかもしくは両方の回転数を上げるか、あるいはウエハに対する研磨荷重を上昇させることによっても研磨速度が向上するが、その反面十分な平坦化効果は得られない。   The polishing speed can also be improved by increasing the rotational speed of either or both of the polishing surface plate and the polishing head on which the wafer is mounted, or by increasing the polishing load on the wafer. I can't get it.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、層間絶縁膜上にバリア層を介して金属層が設けられた基板の該金属層を研磨するに際し、高い研磨速度と被研磨面の平坦性とを両立することが可能な基板の研磨方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and when polishing the metal layer of a substrate in which a metal layer is provided on an interlayer insulating film via a barrier layer, a high polishing rate and a surface to be polished are provided. An object of the present invention is to provide a method for polishing a substrate that can achieve both the flatness of the substrate.

上記課題を解決するために、本発明は、相互に隣接する隆起部と溝部とにより定められる段差部を一方面側に有する層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の段差部を有する面に追従して設けられたバリア層と、該バリア層を被覆するように設けられた金属層と、を備える基板の研磨方法であって、
酸化金属溶解剤、金属防食剤、酸化金属溶解調整剤及び水を含有する第1の液と、金属酸化剤を含有する第2の液と、を所定の割合で混合して第1の研磨液を得、該第1の研磨液を用いてバリア層が露出しないように金属層を研磨する第1の工程と、
第1の液と第2の液とを、第1の研磨液よりも第2の液の割合が大きくなるように混合して第2の研磨液を得、該第2の研磨液を用いて第1の工程後の金属層を研磨し、バリア層のうち層間絶縁膜の隆起部の上方に位置する部分を露出させる第2の工程と、
を備えることを特徴とする研磨方法を提供する。
In order to solve the above-described problems, the present invention follows an interlayer insulating film having a step portion defined by a raised portion and a groove portion adjacent to each other on one side, and a surface having the step portion of the interlayer insulating film. A method for polishing a substrate comprising: a barrier layer provided on the substrate; and a metal layer provided so as to cover the barrier layer,
A first liquid containing a metal oxide solubilizer, a metal anticorrosive, a metal oxide solubilizer, and water and a second liquid containing a metal oxidizer are mixed at a predetermined ratio. And a first step of polishing the metal layer using the first polishing liquid so that the barrier layer is not exposed,
The first liquid and the second liquid are mixed so that the ratio of the second liquid is larger than that of the first polishing liquid to obtain a second polishing liquid, and the second polishing liquid is used. A second step of polishing the metal layer after the first step and exposing a portion of the barrier layer located above the raised portion of the interlayer insulating film;
A polishing method characterized by comprising:

この研磨方法によれば、2つの化学機械研磨(CMP)工程における研磨液として、酸化金属溶解剤、金属防食剤、酸化金属溶解調整剤及び水を含有する第1の液と、金属酸化剤を含有する第2の液との混合割合を変えて調製したものを用いることで、各研磨工程における研磨速度の向上効果とディッシングの抑制効果を制御することができ、その結果、全体としての高い研磨速度と最終的に得られる基板の被研磨面の平坦性とを両立することが可能となる。   According to this polishing method, as a polishing liquid in two chemical mechanical polishing (CMP) steps, a first liquid containing a metal oxide solubilizer, a metal anticorrosive, a metal oxide solubilizer, and a metal oxidizer are used. By using what was prepared by changing the mixing ratio with the second liquid contained, it is possible to control the polishing rate improvement effect and dishing suppression effect in each polishing step, and as a result, high polishing as a whole. It becomes possible to achieve both the speed and the flatness of the polished surface of the substrate finally obtained.

また、本発明の研磨方法に使用される第1及び第2の研磨液は、上記の通り、第1の液及び第2の液という共通の原料液を混合して得られるものである。したがって本発明の研磨方法は、研磨液の調製工程の簡便化や原料コストの削減の観点からも有用である。   Moreover, the 1st and 2nd polishing liquid used for the grinding | polishing method of this invention is obtained by mixing the common raw material liquid called a 1st liquid and a 2nd liquid as above-mentioned. Therefore, the polishing method of the present invention is useful from the viewpoint of simplifying the polishing liquid preparation process and reducing raw material costs.

本発明の研磨方法においては、第1の研磨液中の金属酸化剤の含有割合が、第1の研磨液の全重量を基準として、0.5〜15重量%であることが好ましい。他方、第2の研磨液中の金属酸化剤の含有割合は、第2の研磨液の全重量を基準として、10〜20重量%であることが好ましい。   In the polishing method of the present invention, the content of the metal oxidant in the first polishing liquid is preferably 0.5 to 15% by weight based on the total weight of the first polishing liquid. On the other hand, the content ratio of the metal oxidizing agent in the second polishing liquid is preferably 10 to 20% by weight based on the total weight of the second polishing liquid.

また、第1の研磨液中の酸化金属溶解剤の含有割合は、第1の研磨液の全重量を基準として、0.001〜10重量%であることが好ましい。他方、第2の研磨液中の酸化金属溶解剤の含有割合は、第2の研磨液の全重量を基準として、0.001〜10重量%であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the content rate of the metal oxide dissolving agent in a 1st polishing liquid is 0.001 to 10 weight% on the basis of the total weight of a 1st polishing liquid. On the other hand, the content ratio of the metal oxide dissolving agent in the second polishing liquid is preferably 0.001 to 10% by weight based on the total weight of the second polishing liquid.

また、本発明において用いられる金属酸化剤は、過酸化水素、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸およびオゾン水から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the metal oxidizing agent used in the present invention is at least one selected from hydrogen peroxide, nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid, and ozone water.

また、金属層は、銅、銅合金、銅の酸化物、銅合金の酸化物から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that a metal layer contains at least 1 sort (s) chosen from copper, a copper alloy, the oxide of copper, and the oxide of a copper alloy.

また、本発明の研磨方法に供される基板を準備するに際し、金属層はスパッタ法、めっき法などにより金属をバリア層上に堆積させることによって形成することができるが、このようにして形成された金属層は、層間絶縁膜の段差部に対応する段差部を有し得る。より詳しくは、層間絶縁膜の溝部の上方に金属が堆積することにより当該溝部に金属が埋め込まれるが、その一方で、金属は層間絶縁膜の隆起部の上方にも堆積する。そのため、金属層の被研磨面は実質的に層間絶縁膜の隆起部の上方に堆積した金属により構成され、金属層の層間絶縁層の溝部の上方の部分は被研磨面から窪んだ形状となる。このような基板を研磨する場合には、第1の工程において、金属層の段差部における研磨前後の段差が下記式(1)で表される条件を満たすように、金属層を研磨することが好ましい。なお、ここでいう「段差」とは、段差部における被研磨面からの深さを意味する。また、金属層が複数の段差部を有する場合にはS及びSはそれぞれ複数の段差部についての段差の平均値を意味する。また、金属層の段差部における研磨前の段差Sを「初期段差」、研磨後の段差Sを「残段差」と呼ぶこともある。
0≦S/S≦0.2 (1)
[式(1)中、Sは金属層の段差部における研磨前の段差(単位:nm)を示し、Sは金属層の段差部における研磨後の段差(単位:nm)を示す。]
In preparing the substrate to be used in the polishing method of the present invention, the metal layer can be formed by depositing a metal on the barrier layer by a sputtering method, a plating method or the like. The metal layer may have a step portion corresponding to the step portion of the interlayer insulating film. More specifically, the metal is buried in the groove portion by depositing the metal above the groove portion of the interlayer insulating film. On the other hand, the metal is also deposited above the raised portion of the interlayer insulating film. Therefore, the surface to be polished of the metal layer is substantially composed of metal deposited above the raised portion of the interlayer insulating film, and the portion above the groove of the interlayer insulating layer of the metal layer has a shape recessed from the surface to be polished. . In the case of polishing such a substrate, in the first step, the metal layer may be polished so that the step before and after the polishing in the step portion of the metal layer satisfies the condition represented by the following formula (1). preferable. The “step” here means the depth from the surface to be polished in the step portion. Further, when the metal layer has a plurality of step portions, S 1 and S 2 each mean an average value of the steps for the plurality of step portions. Further, the step S 1 before polishing in the step portion of the metal layer may be referred to as “initial step”, and the step S 2 after polishing may be referred to as “residual step”.
0 ≦ S 2 / S 1 ≦ 0.2 (1)
[Equation (1), S 1 is to be polished in the step portion of the metal layer step (unit: nm) indicates, S 2 is the step (unit: nm) after polishing in the step portion of the metal layer showing a. ]

また、第1の工程及び前記第2の工程のそれぞれにおいては、研磨定盤の研磨布に第1の研磨液又は第2の研磨液を供給しながら、金属層の被研磨面に研磨布を押圧した状態で、研磨定盤と基板とを相対的に動かすことによって金属層を研磨することが好ましい。   In each of the first step and the second step, the polishing cloth is applied to the surface to be polished of the metal layer while supplying the first polishing liquid or the second polishing liquid to the polishing cloth of the polishing platen. In the pressed state, it is preferable to polish the metal layer by relatively moving the polishing platen and the substrate.

本発明の研磨方法によれば、層間絶縁膜上にバリア層を介して金属層が設けられた基板の該金属層を研磨するに際し、高い研磨速度と被研磨面の平坦性とを両立することが可能となる。   According to the polishing method of the present invention, at the time of polishing a metal layer of a substrate provided with a metal layer on an interlayer insulating film via a barrier layer, both a high polishing rate and flatness of a surface to be polished are achieved. Is possible.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

図1は本発明の研磨方法の好適な一実施形態を模式的に示す工程断面図である。まず、工程(a)では、研磨に供される基板100が準備される。基板100は、相互に隣接する隆起部11と溝部12とにより定められる段差部13を面14側に有する層間絶縁膜10と、層間絶縁膜10の段差部13を有する面14に追従して設けられたバリア層20と、バリア層20を被覆するように設けられた金属層30と、を備える。なお、半導体デバイスの配線形成工程においては、通常、層間絶縁膜10、バリア層20及び金属層30はシリコン基板等の基体上に形成されるが、図1では層間絶縁膜10の下層の構造が省略されている。   FIG. 1 is a process sectional view schematically showing a preferred embodiment of the polishing method of the present invention. First, in the step (a), a substrate 100 to be used for polishing is prepared. The substrate 100 is provided so as to follow the interlayer insulating film 10 having a stepped portion 13 defined by the ridges 11 and the grooves 12 adjacent to each other on the surface 14 side, and the surface 14 having the stepped portion 13 of the interlayer insulating film 10. And a metal layer 30 provided so as to cover the barrier layer 20. In the wiring formation process of the semiconductor device, the interlayer insulating film 10, the barrier layer 20, and the metal layer 30 are usually formed on a base such as a silicon substrate. In FIG. It is omitted.

層間絶縁膜10としては、シリコン系皮膜や有機ポリマ膜などが挙げられる。シリコン系被膜としては、二酸化ケイ素、フルオロシリケートガラス、トリメチルシラン又はジメトキシジメチルシラン等を出発原料として得られるオルガノシリケートグラス、シリコンオキシナイトライド、水素化シルセスキオキサン等のシリカ系被膜、更にはシリコンカーバイド、シリコンナイトライドなどが挙げられる。また、有機ポリマ膜としては、例えば全芳香族系定誘電率層間絶縁膜が挙げられる。層間絶縁膜10の形成には、CVD法、スピンコート法、ディップコート法、スプレー法などを適用することができる。また、層間絶縁膜10における段差部13の形成には、フォトリソ法などを適用することができる。   Examples of the interlayer insulating film 10 include a silicon-based film and an organic polymer film. Silicon-based coatings include silicon dioxide, fluorosilicate glass, organosilicate glass obtained by using trimethylsilane or dimethoxydimethylsilane as a starting material, silica-based coatings such as silicon oxynitride, silsesquioxane hydride, and silicon. Examples thereof include carbide and silicon nitride. Examples of the organic polymer film include a wholly aromatic constant dielectric constant interlayer insulating film. For the formation of the interlayer insulating film 10, a CVD method, a spin coating method, a dip coating method, a spray method, or the like can be applied. Further, a photolithographic method or the like can be applied to the formation of the step portion 13 in the interlayer insulating film 10.

バリア層20は、金属層30から層間絶縁膜10中への金属の拡散を防止すると共に、層間絶縁膜10と金属層30との密着性を向上させる機能を有する。バリア層20の構成材料としては、タンタル、窒化タンタル、タンタル合金及びその他のタンタル化合物、チタン、窒化チタン、チタン合金及びその他のチタン化合物、並びにタングステン、窒化タングステン、タングステン合金及びその他のタングステン化合物から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。なお、図1にはバリア層20が単層構造である場合の例を示したが、バリア層20は2層以上の積層構造であってもよい。   The barrier layer 20 has a function of preventing metal diffusion from the metal layer 30 into the interlayer insulating film 10 and improving adhesion between the interlayer insulating film 10 and the metal layer 30. The constituent material of the barrier layer 20 is selected from tantalum, tantalum nitride, tantalum alloys and other tantalum compounds, titanium, titanium nitride, titanium alloys and other titanium compounds, and tungsten, tungsten nitride, tungsten alloys and other tungsten compounds. It is preferable that it is at least one kind. Although FIG. 1 shows an example in which the barrier layer 20 has a single layer structure, the barrier layer 20 may have a laminated structure of two or more layers.

金属層30は、銅、銅合金、銅の酸化物、銅合金の酸化物、タングステン、タングステン合金、銀、金等の金属を主成分として構成される。これらの中でも、金属層30の構成材料が銅、銅合金、銅の酸化物及び銅合金の酸化物から選ばれる少なくとも1種である場合に本発明の研磨方法は好適である。   The metal layer 30 is composed mainly of a metal such as copper, copper alloy, copper oxide, copper alloy oxide, tungsten, tungsten alloy, silver, or gold. Among these, the polishing method of the present invention is suitable when the constituent material of the metal layer 30 is at least one selected from copper, a copper alloy, a copper oxide, and a copper alloy oxide.

金属層30は、上記の金属をスパッタ法、めっき法によりバリア層20上に堆積させることによって形成することができるが、このようにして形成された金属層30は、層間絶縁膜10の段差部13に対応する段差部31を有し得る。つまり、層間絶縁膜10の溝部11の上方に金属が堆積することにより溝部11に金属が埋め込まれるが、その一方で、金属は層間絶縁膜10の隆起部12の上方にも堆積する。そのため、金属層30の層間絶縁膜10の隆起部12の上方の部分33が実質的に被研磨面を構成することになり、金属層30の層間絶縁層10の溝部11の上方の部分32は被研磨面から窪んだ形状となる。図1中の矢印Sは、段差部31における段差(初期段差)を示している。 The metal layer 30 can be formed by depositing the above-mentioned metal on the barrier layer 20 by sputtering or plating. The metal layer 30 thus formed is a step portion of the interlayer insulating film 10. 13 may be provided. That is, the metal is buried in the trench 11 by depositing the metal above the trench 11 of the interlayer insulating film 10, while the metal is deposited also on the raised portion 12 of the interlayer insulating film 10. Therefore, the portion 33 above the raised portion 12 of the interlayer insulating film 10 of the metal layer 30 substantially constitutes the surface to be polished, and the portion 32 above the groove 11 of the interlayer insulating layer 10 of the metal layer 30 is The shape is recessed from the surface to be polished. An arrow S 1 in FIG. 1 indicates a step (initial step) in the step portion 31.

上記のような構成を有する基板100は、後述するように2段階の研磨工程(b)、(c)(第1の工程及び第2の工程)に供される。そして、第1の工程及び第2の工程においては、酸化金属溶解剤、金属防食剤、酸化金属溶解調整剤及び水を含有する第1の液、及び、金属酸化剤を含有する第2の液という共通の原料液を用いて2種類の研磨液が調製され、金属層30の研磨に使用される。   The substrate 100 having the above-described configuration is subjected to two stages of polishing steps (b) and (c) (first step and second step) as described later. In the first step and the second step, a first liquid containing a metal oxide solubilizer, a metal anticorrosive, a metal oxide solubilizer and water, and a second liquid containing a metal oxidizer. Two types of polishing liquids are prepared using the common raw material liquid, and are used for polishing the metal layer 30.

第1の液に含まれる酸化金属溶解剤としては、1種類以上の酸及びアンモニウム塩が好適である。酸化金属溶解剤は水溶性のものであれば特に制限されないが、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、グリコール酸、グルタミン酸、グリコン酸、シュウ酸、酒石酸、ピコリン酸、ニコチン酸、マンデル酸、ピコリン酸、酢酸、硫酸、硝酸、燐酸、酢酸、塩酸、ギ酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、安息香酸、キナルジン酸、酪酸、吉草酸、乳酸、フタル酸、フマル酸、マレイン酸、アミノ酢酸、サリチル酸、グリセリン酸、ピメリン酸等が挙げられる。また、これら酸のアンモニウム塩及びこれらの有機酸エステル等が挙げられる。実用的なCMP速度を維持しつつ、エッチング速度を効果的に抑制できるという点で、2種以上の酸あるいはアンモニウム塩を併用することも有効である。   As the metal oxide solubilizer contained in the first liquid, one or more acids and ammonium salts are suitable. The metal oxide solubilizer is not particularly limited as long as it is water-soluble, but malonic acid, citric acid, malic acid, glycolic acid, glutamic acid, glyconic acid, oxalic acid, tartaric acid, picolinic acid, nicotinic acid, mandelic acid, picolinic acid Acetic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, acetic acid, hydrochloric acid, formic acid, succinic acid, adipic acid, glutaric acid, benzoic acid, quinaldic acid, butyric acid, valeric acid, lactic acid, phthalic acid, fumaric acid, maleic acid, aminoacetic acid, salicylic acid , Glyceric acid, pimelic acid and the like. Moreover, the ammonium salt of these acids, these organic acid ester, etc. are mentioned. It is also effective to use two or more acids or ammonium salts in combination in that the etching rate can be effectively suppressed while maintaining a practical CMP rate.

また、金属防食剤としては、トリアゾール骨格、ピリミジン骨格、イミダゾール骨格、グアニジン骨格、チアゾール骨格又はピラゾール骨格を有する化合物が好適である。研磨液における金属防食剤の含有割合を低くし、実用的なCMP速度とエッチング速度のバランスを維持しつつ、研磨摩擦を効果的に抑制できるという点で、2種以上の金属防食剤を併用することも有効である。   As the metal anticorrosive, a compound having a triazole skeleton, a pyrimidine skeleton, an imidazole skeleton, a guanidine skeleton, a thiazole skeleton or a pyrazole skeleton is suitable. Two or more kinds of metal anticorrosives are used in combination in that the content of the metal anticorrosive in the polishing liquid is lowered, and polishing friction can be effectively suppressed while maintaining a balance between a practical CMP rate and an etching rate. It is also effective.

金属防食剤のうち、トリアゾール骨格を有する化合物としては、2−メルカプトベンゾチアゾ−ル、1,2,3−トリアゾ−ル、1,2,4−トリアゾ−ル、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾ−ル、ベンゾトリアゾ−ル、1−ヒドロキシベンゾトリアゾ−ル、1−ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾ−ル、2,3−ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾ−ル、4−ヒドロキシベンゾトリアゾ−ル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾ−ル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾ−ルメチルエステル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾ−ルブチルエステル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾ−ルオクチルエステル、5−ヘキシルベンゾトリアゾ−ル、[1,2,3−ベンゾトリアゾリル−1−メチル][1,2,4−トリアゾリル−1−メチル][2−エチルヘキシル]アミン、トリルトリアゾ−ル、ナフトトリアゾ−ル、ビス[(1−ベンゾトリアゾリル)メチル]ホスホン酸、3−アミノトリアゾール、5−メチルベンゾトリアゾール等を例示することができる。その中でも、CMP速度とエッチング速度のバランスの点で、1,2,3−トリアゾ−ル、1,2,4−トリアゾ−ル、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾ−ル、4−アミノ−4H−1,2,4−トリアゾ−ル、ベンゾトリアゾ−ル、1−ヒドロキシベンゾトリアゾ−ル、5−メチルベンゾトリアゾールがより好ましい。これら金属防食剤は1種類単独で、もしくは2種類以上混合して用いることができる。   Among the metal anticorrosives, compounds having a triazole skeleton include 2-mercaptobenzothiazol, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1H-1 , 2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotri Azol, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazole, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazole methyl ester, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazole butyl ester, 4-carboxyl (-1H -) Benzotriazol octyl ester, 5-hexylbenzotriazole, [1,2,3-benzotriazolyl 1-methyl] [1,2,4-triazolyl-1-methyl] [2-ethylhexyl] amine, tolyltriazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) methyl] phosphonic acid, 3-amino Examples thereof include triazole and 5-methylbenzotriazole. Among these, in terms of the balance between the CMP rate and the etching rate, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, 4-Amino-4H-1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, and 5-methylbenzotriazole are more preferable. These metal anticorrosives can be used alone or in combination of two or more.

また、イミダゾール骨格を有する化合物としては、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ブチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、2、4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−アミノイミダゾール等を例示することができる。これら金属防食剤は1種類単独で、もしくは2種類以上混合して用いることができる。   Examples of the compound having an imidazole skeleton include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-propylimidazole, 2-butylimidazole, 4-methylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, and 2-ethyl. Examples thereof include -4-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-aminoimidazole and the like. These metal anticorrosives can be used alone or in combination of two or more.

また、ピリミジン骨格を有する化合物としては、ピリミジン、1,2,4−トリアゾロ[1,5−a] ピリミジン、1,3,4,6,7,8−ヘキサハイドロ−2H−ピリミド[1,2−a] ピリミジン、1,3−ジフェニル−ピリミジン−2,4,6−トリオン、1,4,5,6−テトラハイドロピリミジン、2,4,5,6−テトラアミノピリミジンサルフェイト、2,4,5−トリハイドロキシピリミジン、2,4,6−トリアミノピリミジン、2,4,6−トリクロロピリミジン、2,4,6−トリメトキシピリミジン、2,4,6−トリフェニルピリミジン、2,4−ジアミノ−6−ヒドロキシルピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、2−アセトアミドピリミジン、2−アミノピリミジン、2−メチル−5,7−ジフェニル−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−a)ピリミジン、2−メチルサルファニル−5,7−ジフェニル−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−a)ピリミジン、2−メチルサルファニル−5,7−ジフェニル−4,7−ジヒドロ−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−A)ピリミジン、4−アミノピラゾロ[3,4,−d]ピリミジン等が挙げられ、特に、CMP速度とエッチング速度のバランスの点から4−アミノピラゾロ[3,4,−d]ピリミジン、1,2,4−トリアゾロ[1,5−a]ピリミジン、2−メチル−5,7−ジフェニル−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−a)ピリミジン、2−メチルサルファニル−5,7−ジフェニル−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−a)ピリミジンが好ましい。これらは1種類単独で、もしくは2種類以上混合して用いることができる。   Examples of the compound having a pyrimidine skeleton include pyrimidine, 1,2,4-triazolo [1,5-a] pyrimidine, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-2H-pyrimido [1,2, -A] pyrimidine, 1,3-diphenyl-pyrimidine-2,4,6-trione, 1,4,5,6-tetrahydropyrimidine, 2,4,5,6-tetraaminopyrimidine sulfate, 2,4 , 5-trihydroxypyrimidine, 2,4,6-triaminopyrimidine, 2,4,6-trichloropyrimidine, 2,4,6-trimethoxypyrimidine, 2,4,6-triphenylpyrimidine, 2,4- Diamino-6-hydroxylpyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 2-acetamidopyrimidine, 2-aminopyrimidine, 2-methyl-5,7-dipheni Ru- (1,2,4) triazolo (1,5-a) pyrimidine, 2-methylsulfanyl-5,7-diphenyl- (1,2,4) triazolo (1,5-a) pyrimidine, 2- Methylsulfanyl-5,7-diphenyl-4,7-dihydro- (1,2,4) triazolo (1,5-A) pyrimidine, 4-aminopyrazolo [3,4, -d] pyrimidine, etc. In particular, 4-aminopyrazolo [3,4, -d] pyrimidine, 1,2,4-triazolo [1,5-a] pyrimidine, 2-methyl-5,7-diphenyl in terms of the balance between CMP rate and etching rate. -(1,2,4) triazolo (1,5-a) pyrimidine and 2-methylsulfanyl-5,7-diphenyl- (1,2,4) triazolo (1,5-a) pyrimidine are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

また、グアニジン骨格を有する化合物としては、1,3−ジフェニルグアニジン、1−メチル−3−ニトログアニジン等を例示することができる。これら金属防食剤は1種類単独で、もしくは2種類以上混合して用いることができる。   Examples of the compound having a guanidine skeleton include 1,3-diphenylguanidine and 1-methyl-3-nitroguanidine. These metal anticorrosives can be used alone or in combination of two or more.

酸化金属溶解調整剤としては、例えばアルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロ−ス、寒天、カ−ドラン及びプルラン等の多糖類;ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ(p−スチレンカルボン酸)、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、アミノポリアクリルアミド、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩及びポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びその塩が挙げられる。さらに、ポリカルボン酸の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、ハロゲン化物などが挙げられる。基板100が半導体集積回路用シリコン基板などの場合はアルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染は望ましくないため、ポリカルボン酸及びそのアンモニウム塩を用いることが望ましい。一方、基板100がガラス基板等である場合はその限りではない。上記の酸化金属溶解調製剤の中でも、研磨速度、エッチング速度の点から、ペクチン酸、寒天、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリルアミド、それらのエステル及びそれらのアンモニウム塩が好ましい。   Examples of the metal oxide dissolution regulator include polysaccharides such as alginic acid, pectic acid, carboxymethyl cellulose, agar, cardran, and pullulan; polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid. Acid ammonium salt, polymethacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, polyacrylamide, aminopolyacrylamide, ammonium polyacrylate, polyacrylic Examples thereof include polycarboxylic acids such as sodium acid salt, polyamic acid, ammonium polyamic acid salt, polyamic acid sodium salt and polyglyoxylic acid and salts thereof. Furthermore, examples of the salt of polycarboxylic acid include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, halides and the like. When the substrate 100 is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, contamination with alkali metal, alkaline earth metal, halide, or the like is not desirable, so it is desirable to use polycarboxylic acid and its ammonium salt. On the other hand, this is not the case when the substrate 100 is a glass substrate or the like. Among the above metal oxide dissolution preparation agents, pectic acid, agar, polymalic acid, polymethacrylic acid, polyacrylic acid ammonium salt, polyacrylamide, esters thereof and ammonium salts thereof are preferable from the viewpoint of polishing rate and etching rate. .

また、第1の液に含まれる水としては、蒸留水、イオン交換水又は純水が好適である。   Moreover, as water contained in a 1st liquid, distilled water, ion-exchange water, or a pure water is suitable.

一方、第2の液に含まれる金属酸化剤としては、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、硝酸第二鉄、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸及びオゾン水等が挙げられ、中でも過酸化水素が好ましい。金属酸化剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、基板100が集積回路用素子を含むシリコン基板である場合には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物などによる汚染は望ましくないので、不揮発成分を含まない金属酸化剤を用いることが好ましい。但し、オゾン水は組成の経時変化が大きいので、過酸化水素が最も適している。なお、基板100が半導体素子を含まないガラス基板などである場合には不揮発成分を含む金属酸化剤を用いても差し支えない。   On the other hand, examples of the metal oxidizing agent contained in the second liquid include hydrogen peroxide, ammonium persulfate, ferric nitrate, nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid, and ozone water. Is preferred. A metal oxidizing agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Note that when the substrate 100 is a silicon substrate including an integrated circuit element, contamination with alkali metal, alkaline earth metal, halide, or the like is not desirable, and therefore, it is preferable to use a metal oxidant that does not include a nonvolatile component. . However, hydrogen peroxide is most suitable because ozone water has a large compositional change over time. Note that in the case where the substrate 100 is a glass substrate that does not include a semiconductor element, a metal oxidant including a nonvolatile component may be used.

また、第2の液は、水を更に含有してもよい。   Further, the second liquid may further contain water.

前段の研磨工程である工程(b)では、上記の第1の液と第2の液を所定の割合で混合した第1の研磨液を用いて、金属層30の研磨が行われる。研磨方法としては、例えば、研磨定盤の研磨布上に第1の研磨液を供給しながら、金属層30の被研磨面を研磨布に押圧した状態で研磨定盤と基板を相対的に動かすことによって被研磨膜を研磨する方法が好適である。研磨装置としては、半導体基板を保持するホルダ(ヘッド)と研磨布(パッド)を貼り付けた(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨布としては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限がない。研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は基板が飛び出さないように200rpm以下の低回転が好ましい。被研磨膜を有する半導体基板の研磨布への押し付け圧力が1〜100kPaであることが好ましく、研磨速度のウエハ面内均一性及び被研磨面の平坦性の観点から、5〜50kPaであることがより好ましい。研磨している間、研磨布には第1の研磨液をポンプ等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨布の表面が常に第1の研磨液で覆われていることが好ましい。研磨終了後の基板は、流水中でよく洗浄後、スピンドライ等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。   In step (b), which is a previous polishing step, the metal layer 30 is polished using a first polishing liquid obtained by mixing the first liquid and the second liquid at a predetermined ratio. As a polishing method, for example, while supplying the first polishing liquid onto the polishing cloth of the polishing surface plate, the polishing surface plate and the substrate are relatively moved while the polishing surface of the metal layer 30 is pressed against the polishing cloth. Thus, a method of polishing the film to be polished is preferable. As a polishing apparatus, a general polishing apparatus having a surface plate (with a motor or the like capable of changing the number of rotations) attached with a holder (head) for holding a semiconductor substrate and a polishing cloth (pad) can be used. . As an abrasive cloth, a general nonwoven fabric, a polyurethane foam, a porous fluororesin, etc. can be used, and there is no restriction | limiting in particular. The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the surface plate is preferably a low rotation of 200 rpm or less so that the substrate does not jump out. The pressure applied to the polishing cloth of the semiconductor substrate having the film to be polished is preferably 1 to 100 kPa, and 5 to 50 kPa from the viewpoint of the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the surface to be polished. More preferred. During polishing, the first polishing liquid is continuously supplied to the polishing cloth with a pump or the like. The supply amount is not limited, but it is preferable that the surface of the polishing cloth is always covered with the first polishing liquid. The substrate after polishing is preferably washed in running water and then dried after removing water droplets adhering to the semiconductor substrate using spin drying or the like.

なお、第1の液と第2の液の混合方法は、これらの液が研磨前に混合されて第1の研磨液として用いられる限り特に制限されない。例えば、第1の液と第2の液とを予め混合し、混合液を研磨定盤に供給してもよく、あるいは、第1の液、第2の液をそれぞれ別々に供給し配管内で2液を混合してもよい。   The mixing method of the first liquid and the second liquid is not particularly limited as long as these liquids are mixed before polishing and used as the first polishing liquid. For example, the first liquid and the second liquid may be mixed in advance, and the mixed liquid may be supplied to the polishing surface plate, or the first liquid and the second liquid may be separately supplied in the piping. Two liquids may be mixed.

第1の研磨液中の酸化金属溶解剤の含有割合は、第1の研磨液の全重量を基準として、0.001〜10重量%とすることが好ましく、0.01〜1重量%とすることがより好ましく、0.01〜0.5重量%とすることが特に好ましい。この含有割合が0.001重量%未満になると研磨速度が低下する傾向にある。また、この含有割合が10重量%を超えると、エッチング速度が大きくなり、金属配線の腐食が起こりやすくなる傾向にある。なお、金属防食剤の含有割合を高くすることでエッチング速度を抑えることができるが、その場合は研磨摩擦が増加する傾向がある。   The content ratio of the metal oxide solubilizer in the first polishing liquid is preferably 0.001 to 10% by weight, preferably 0.01 to 1% by weight, based on the total weight of the first polishing liquid. It is more preferable that the content be 0.01 to 0.5% by weight. When this content is less than 0.001% by weight, the polishing rate tends to decrease. Moreover, when this content rate exceeds 10 weight%, there exists a tendency for an etching rate to become large and to corrode metal wiring easily. In addition, although the etching rate can be suppressed by increasing the content of the metal anticorrosive, in this case, polishing friction tends to increase.

また、第1の研磨液中の金属防食剤の含有割合は、第1の研磨液の全重量を基準として、0.001〜2.0重量%とすることが好ましく、0.01〜0.5重量%とすることがより好ましく、0.02〜0.2重量%とすることが特に好ましい。この含有割合が0.001重量%未満では、エッチングの抑制が困難となる傾向があり、2重量%を超えると実用上十分な研磨速度が得られない傾向にある。   In addition, the content of the metal anticorrosive in the first polishing liquid is preferably 0.001 to 2.0% by weight based on the total weight of the first polishing liquid, and 0.01 to 0.00. It is more preferable to set it as 5 weight%, and it is especially preferable to set it as 0.02-0.2 weight%. If the content is less than 0.001% by weight, it tends to be difficult to suppress etching, and if it exceeds 2% by weight, a practically sufficient polishing rate tends not to be obtained.

また、第1の研磨液中の酸化金属溶解調整剤の含有割合は、第1の研磨液の全重量を基準として、0.001〜10重量%とすることが好ましく、0.01〜5重量%とすることがより好ましく、0.1〜2重量%とすることが特に好ましい。この含有割合が0.001重量%未満になると金属配線のディッシングが悪化し、研磨布上への被研磨物の蓄積が増加する傾向にある。また、この含有割合が10重量%を超えると、エッチング速度が大きくなり、また研磨速度と被研磨面の平坦性の両立が難しくなる傾向にある。   In addition, the content ratio of the metal oxide dissolution regulator in the first polishing liquid is preferably 0.001 to 10% by weight, based on the total weight of the first polishing liquid, and 0.01 to 5% by weight. % Is more preferable, and 0.1 to 2% by weight is particularly preferable. When this content ratio is less than 0.001% by weight, dishing of the metal wiring is deteriorated and the accumulation of the object to be polished on the polishing cloth tends to increase. On the other hand, if the content exceeds 10% by weight, the etching rate increases, and it is difficult to achieve both the polishing rate and the flatness of the surface to be polished.

また、第1の研磨液中の金属酸化剤の含有割合は、第1の研磨液の全重量を基準として、0.5〜15重量%であることが好ましく、1.0〜15重量%であることがより好ましく、3.0〜13重量%であることが特に好ましい。金属酸化剤の含有割合が0.5重量%未満の場合又は15重量%を超える場合には、研磨速度が低下する傾向にある。   Further, the content of the metal oxidant in the first polishing liquid is preferably 0.5 to 15% by weight, based on the total weight of the first polishing liquid, and is 1.0 to 15% by weight. More preferably, it is 3.0 to 13% by weight. When the content of the metal oxidizer is less than 0.5% by weight or exceeds 15% by weight, the polishing rate tends to decrease.

また、第1の研磨液のpHは2〜5であることが好ましく、2.5〜4.5であることがより好ましく、3.0〜4.3であることが特に好ましい。pHが2より小さいと、金属の腐食や表面あれ等の問題が発生し易く、それを低減するために防食剤の含有割合が高くなることにより研磨摩擦も大きくなり、配線不良が発生し易い。またpHが5よりも大きいと、金属の腐食作用が少ないので防食剤含有割合を低減することができるが、十分な研磨速度が得られにくい。本発明において、研磨液のpHは、pHメータ(例えば、横河電機(株)製の Model pH81)を用いて測定した。より具体的には、標準緩衝液(フタル酸塩pH緩衝液pH:4.21(25℃)、中性りん酸塩pH緩衝液pH6.86(25℃))を用いて、2点校正した後、電極を研磨液に入れて、2分以上経過して安定した後の値を測定した。   The pH of the first polishing liquid is preferably 2 to 5, more preferably 2.5 to 4.5, and particularly preferably 3.0 to 4.3. If the pH is less than 2, problems such as metal corrosion and surface roughness are likely to occur, and the content of the anticorrosive agent is increased to reduce it, so that the polishing friction also increases and wiring defects are likely to occur. On the other hand, if the pH is higher than 5, the corrosion rate of the metal is small and the content of the anticorrosive agent can be reduced, but it is difficult to obtain a sufficient polishing rate. In the present invention, the pH of the polishing liquid was measured using a pH meter (for example, Model pH 81 manufactured by Yokogawa Electric Corporation). More specifically, two-point calibration was performed using a standard buffer (phthalate pH buffer solution pH: 4.21 (25 ° C.), neutral phosphate pH buffer solution pH 6.86 (25 ° C.)). Thereafter, the electrode was placed in the polishing liquid, and the value after 2 minutes or more had stabilized was measured.

第1の研磨液は、上述した材料のほかにアルミナ、シリカ、セリア等の固体砥粒、界面活性剤、ビクトリアピュアブルー等の染料、フタロシアニングリーン等の顔料等の着色剤などを更に含有してもよい。   In addition to the materials described above, the first polishing liquid further contains a solid abrasive such as alumina, silica, and ceria, a surfactant, a dye such as Victoria Pure Blue, and a colorant such as a pigment such as phthalocyanine green. Also good.

砥粒としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、セリア、チタニア、炭化珪素等の無機物砥粒、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリ塩化ビニル等の有機物砥粒のいずれでもよいが、研磨液中での分散安定性が良く、CMPにより発生する研磨傷(スクラッチ)の発生数の少ない、平均粒径が100nm以下のコロイダルシリカ、コロイダルアルミナが好ましく、平均粒径が80nm以下のコロイダルシリカ、コロイダルアルミナがより好ましく、平均粒径が60nm以下のコロイダルシリカが最も好ましい。コロイダルシリカはシリコンアルコキシドの加水分解または珪酸ナトリウムのイオン交換による製造方法が知られており、コロイダルアルミナは硝酸アルミニウムの加水分解による製造方法が知られている。また、本発明において、砥粒の粒径は、光回折散乱式粒度分布計(例えば、COULTER Electronics社製の COULTER N4SD)で測定した。また、粒子の凝集度は、透過型電子顕微鏡(例えば(株)日立製作所製のH−7100FA)で測定した。Coulterの測定条件は、測定温度20℃、溶媒屈折率1.333(水)、粒子屈折率Unknown(設定)、溶媒粘度1.005cp(水)、Run Time200sec、レーザ入射角90°、Intensity(散乱強度、濁度に相当)が5E+04〜4E+05の範囲に入るように、4E+05よりも高い場合には水で希釈して測定した。   The abrasive grains may be any of inorganic abrasive grains such as silica, alumina, zirconia, ceria, titania, silicon carbide, and organic abrasive grains such as polystyrene, polyacryl, polyvinyl chloride, etc., but dispersion stability in the polishing liquid Colloidal silica and colloidal alumina having an average particle size of 100 nm or less are preferred, colloidal silica and colloidal alumina having an average particle size of 80 nm or less are more preferred, and the average number of polishing scratches (scratches) generated by CMP is small. Most preferred is colloidal silica having a particle size of 60 nm or less. Colloidal silica is known for its production by hydrolysis of silicon alkoxide or ion exchange of sodium silicate, and colloidal alumina is known for its production by hydrolysis of aluminum nitrate. In the present invention, the particle size of the abrasive grains was measured with a light diffraction / scattering particle size distribution meter (for example, COULTER N4SD manufactured by COULTER Electronics). The degree of particle aggregation was measured with a transmission electron microscope (for example, H-7100FA manufactured by Hitachi, Ltd.). Coulter measurement conditions were as follows: measurement temperature 20 ° C., solvent refractive index 1.333 (water), particle refractive index Unknown (setting), solvent viscosity 1.005 cp (water), Run Time 200 sec, laser incident angle 90 °, intensity (scattering). Intensity, corresponding to turbidity) was measured by diluting with water when it was higher than 4E + 05 so that it was in the range of 5E + 04 to 4E + 05.

第1の研磨液中の砥粒の含有割合は、第1の研磨液の全重量を基準として、0.01〜10.0重量%が好ましく、0.05〜2.0重量%がより好ましく、0.1〜1.0重量%が最も好ましい。砥粒の含有割合が0.01重量%では、砥粒の添加による効果が得られない傾向にあり、また、10.0重量%以上では、含有割合に見合う更なる効果の向上がみられない傾向にある。   The content ratio of the abrasive grains in the first polishing liquid is preferably 0.01 to 10.0% by weight, more preferably 0.05 to 2.0% by weight, based on the total weight of the first polishing liquid. 0.1 to 1.0% by weight is most preferable. When the content ratio of the abrasive grains is 0.01% by weight, the effect due to the addition of the abrasive grains tends not to be obtained. When the content ratio is 10.0% by weight or more, no further improvement in the effect corresponding to the content ratio is observed. There is a tendency.

工程(b)は、第1の研磨液を用いてバリア層20が露出しないように金属層30を研磨する工程であり、工程(b)で研磨を行った後の基板200においては、段差部31における段差(残段差)Sは初期段差Sよりも小さくなるものの、層間絶縁膜10の隆起部12の上方には依然として金属層30が存在する。工程(b)における研磨は、金属層30の段差部31における初期段差S及び残段差Sが下記式(1)で表される条件を満たすように、金属層を研磨することが好ましい。
0≦S/S≦0.2 (1)
[式(1)中、Sは金属層の段差部における研磨前の段差(単位:nm)を示し、Sは金属層の段差部における研磨後の段差(単位:nm)を示す。]
Step (b) is a step of polishing the metal layer 30 using the first polishing liquid so that the barrier layer 20 is not exposed. In the substrate 200 after polishing in the step (b), a stepped portion is formed. Although the step (residual step) S 2 at 31 is smaller than the initial step S 1 , the metal layer 30 still exists above the raised portion 12 of the interlayer insulating film 10. In the polishing in the step (b), the metal layer is preferably polished so that the initial step S 1 and the remaining step S 2 in the step portion 31 of the metal layer 30 satisfy the condition represented by the following formula (1).
0 ≦ S 2 / S 1 ≦ 0.2 (1)
[Equation (1), S 1 is to be polished in the step portion of the metal layer step (unit: nm) indicates, S 2 is the step (unit: nm) after polishing in the step portion of the metal layer showing a. ]

続いて、工程(c)では、第1の液と第2の液とを、第1の研磨液よりも第2の液の割合が大きくなるように混合した第2の研磨液を用いて研磨を行う。なお、工程(c)における研磨方法、研磨装置、研磨布、研磨条件、並びに、第1の液と第2の液との混合方法は上記工程(b)の場合と同様であるため、ここでは重複する説明を省略する。   Subsequently, in the step (c), the first liquid and the second liquid are polished using a second polishing liquid in which the ratio of the second liquid is larger than that of the first polishing liquid. I do. Note that the polishing method, polishing apparatus, polishing cloth, polishing conditions, and mixing method of the first liquid and the second liquid in the step (c) are the same as those in the step (b). A duplicate description is omitted.

第2の研磨液は第1の研磨液よりも第2の液の割合が大きくなるように混合して得られるものである。そのため、第2の研磨液においては、第1の研磨液と比較して、第1の液に由来する酸化金属溶解剤等の含有割合が小さくなり、第2の液に由来する金属酸化剤の割合が大きくなる。さらに、第2の研磨液における各成分の含有割合は、後述する条件を満たすことが好ましい。   The second polishing liquid is obtained by mixing so that the ratio of the second liquid is larger than that of the first polishing liquid. Therefore, in the second polishing liquid, the content ratio of the metal oxide solubilizer derived from the first liquid is smaller than that in the first polishing liquid, and the metal oxidizing agent derived from the second liquid is reduced. The proportion increases. Furthermore, the content ratio of each component in the second polishing liquid preferably satisfies the conditions described later.

第2の研磨液中の酸化金属溶解剤の含有割合は、第2の研磨液の全重量を基準として、0.001〜10重量%とすることが好ましく、0.01〜1重量%とすることがより好ましく、0.01〜0.5重量%とすることが特に好ましい。この含有割合が0.001重量%未満になると研磨速度が低下する傾向にある。また、この含有割合が10重量%を超えると、エッチング速度が大きくなり、金属配線の腐食が起こりやすくなる傾向にある。なお、金属防食剤の含有割合を高くすることでエッチング速度を抑えることができるが、その場合は研磨摩擦が増加する傾向がある。   The content of the metal oxide solubilizer in the second polishing liquid is preferably 0.001 to 10% by weight, and preferably 0.01 to 1% by weight, based on the total weight of the second polishing liquid. It is more preferable that the content be 0.01 to 0.5% by weight. When this content is less than 0.001% by weight, the polishing rate tends to decrease. Moreover, when this content rate exceeds 10 weight%, there exists a tendency for an etching rate to become large and to corrode metal wiring easily. In addition, although the etching rate can be suppressed by increasing the content of the metal anticorrosive, in this case, polishing friction tends to increase.

また、第2の研磨液中の金属防食剤の含有割合は、第2の研磨液の全重量を基準として、0.001〜2.0重量%とすることが好ましく、0.01〜0.5重量%とすることがより好ましく、0.02〜0.15重量%とすることが特に好ましい。この含有割合が0.001重量%未満では、エッチングの抑制が困難となる傾向があり、2重量%を超えると実用上十分な研磨速度が得られない傾向にある。   Moreover, it is preferable that the content rate of the metal anticorrosive agent in a 2nd polishing liquid shall be 0.001-2.0 weight% on the basis of the total weight of a 2nd polishing liquid, 0.01-0. More preferably, the content is 5% by weight, and particularly preferably 0.02 to 0.15% by weight. If the content is less than 0.001% by weight, it tends to be difficult to suppress etching, and if it exceeds 2% by weight, a practically sufficient polishing rate tends not to be obtained.

また、第2の研磨液中の酸化金属溶解調整剤の含有割合は、第2の研磨液の全重量を基準として、0.001〜10重量%とすることが好ましく、0.01〜5重量%とすることがより好ましく、0.1〜2重量%とすることが特に好ましい。この含有割合が0.001重量%未満になると金属配線のディッシングが悪化して被研磨面の平坦性が低下し、更には研磨布上への被研磨物の蓄積が増加する傾向にある。また、この含有割合が10重量%を超えると、エッチング速度が大きくなり、また研磨速度と被研磨面の平坦性の両立が難しくなる傾向にある。   The content ratio of the metal oxide dissolution modifier in the second polishing liquid is preferably 0.001 to 10% by weight, based on the total weight of the second polishing liquid, and 0.01 to 5% by weight. % Is more preferable, and 0.1 to 2% by weight is particularly preferable. When the content is less than 0.001% by weight, the dishing of the metal wiring is deteriorated, the flatness of the surface to be polished is lowered, and further, the accumulation of the object to be polished on the polishing cloth tends to increase. On the other hand, if the content exceeds 10% by weight, the etching rate increases, and it is difficult to achieve both the polishing rate and the flatness of the surface to be polished.

また、第2の研磨液中の金属酸化剤の含有割合は、第2の研磨液の全重量を基準として、0.5〜15重量%であることが好ましく、1.0〜15重量%であることがより好ましく、3.0〜13重量%であることが特に好ましい。金属酸化剤の含有割合が0.5重量%未満の場合又は15重量%を超える場合には、研磨速度が低下する傾向にある。   The content ratio of the metal oxidant in the second polishing liquid is preferably 0.5 to 15% by weight, based on the total weight of the second polishing liquid, and is 1.0 to 15% by weight. More preferably, it is 3.0 to 13% by weight. When the content of the metal oxidizer is less than 0.5% by weight or exceeds 15% by weight, the polishing rate tends to decrease.

また、第2の研磨液のpHは2〜5であることが好ましく、2.5〜4.5であることがより好ましく、3.0〜4.3であることが特に好ましい。pHが2より小さいと、金属の腐食や表面あれ等の問題が発生し易く、それを低減するために防食剤の含有割合が高くなることにより研磨摩擦も大きくなり、配線不良が発生し易い。またpHが5よりも大きいと、金属の腐食作用が少ないので防食剤の含有割合を低減することができるが、十分な研磨速度が得られにくい。   The pH of the second polishing liquid is preferably 2 to 5, more preferably 2.5 to 4.5, and particularly preferably 3.0 to 4.3. If the pH is less than 2, problems such as metal corrosion and surface roughness are likely to occur, and the content of the anticorrosive agent is increased to reduce it, so that the polishing friction also increases and wiring defects are likely to occur. On the other hand, if the pH is higher than 5, the corrosion rate of the metal is small and the content of the anticorrosive can be reduced, but it is difficult to obtain a sufficient polishing rate.

また、第2の研磨液は、第1の研磨液と同様に、固体砥粒、界面活性剤、着色剤などを更に含有してもよい。   In addition, the second polishing liquid may further contain solid abrasive grains, a surfactant, a colorant, and the like, like the first polishing liquid.

工程(c)は、工程(b)に続いて、第2の研磨液を用いて金属層30を研磨し、バリア層20のうち層間絶縁膜10の隆起部12の上方に位置する部分を露出させるものであり、工程(c)で研磨を行った後の基体300においては、層間絶縁膜10の溝部11に金属層30が埋め込まれ、隆起部12の上方は層間絶縁膜10を被覆するバリア層20が露出した状態となる。   In the step (c), following the step (b), the metal layer 30 is polished using the second polishing liquid, and a portion of the barrier layer 20 located above the raised portion 12 of the interlayer insulating film 10 is exposed. In the substrate 300 after polishing in the step (c), the metal layer 30 is embedded in the groove portion 11 of the interlayer insulating film 10, and the barrier over the interlayer insulating film 10 is provided above the raised portion 12. The layer 20 is exposed.

本実施形態に係る研磨方法によれば、2つのCMP工程(b)、(c)における研磨液として、酸化金属溶解剤、金属防食剤、酸化金属溶解調整剤及び水を含有する第1の液と、金属酸化剤を含有する第2の液との混合割合を変えて調製したものを用いることで、工程(b)、(c)のそれぞれにおける研磨速度の向上効果及びディッシングの抑制効果を制御することができ、その結果、全体の研磨速度を十分に高水準に維持しつつ、工程(c)の後に得られる基板300の被研磨面を十分に平坦化することができる。   According to the polishing method of the present embodiment, the first liquid containing a metal oxide dissolving agent, a metal anticorrosive, a metal oxide dissolution adjusting agent, and water as the polishing liquid in the two CMP steps (b) and (c). And the effect of improving the polishing rate and suppressing the dishing in each of the steps (b) and (c) by controlling the mixing ratio with the second liquid containing the metal oxidant. As a result, the polished surface of the substrate 300 obtained after the step (c) can be sufficiently flattened while maintaining the overall polishing rate at a sufficiently high level.

また、工程(b)に用いられる第1の研磨液及び工程(c)に用いられる第2の研磨液は、上記の通り、第1の液及び第2の液という共通の原料液を混合して得られるものであり、当該研磨方法は研磨液の調製工程の簡便化や原料コストの削減の観点からも有用である。   Further, as described above, the first polishing liquid used in the step (b) and the second polishing liquid used in the step (c) are mixed with a common raw material liquid such as the first liquid and the second liquid. The polishing method is useful from the viewpoint of simplifying the polishing liquid preparation process and reducing raw material costs.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では工程(b)、(c)を連続的に行う場合の例を示したが、必要に応じて、工程(b)と工程(c)との間に被研磨面の洗浄工程や乾燥工程等を設けてもよい。さらに、工程(b)と工程(c)との間で、研磨定盤や研磨布の交換、加工荷重の変更、更にはそれらの作業のための装置の停止を行ってもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. In the above embodiment, an example in which the steps (b) and (c) are continuously performed is shown. However, if necessary, the surface to be polished may be cleaned between the step (b) and the step (c). A drying step or the like may be provided. Further, between the step (b) and the step (c), the polishing platen and the polishing cloth may be replaced, the processing load may be changed, and the apparatus for these operations may be stopped.

以下、実施例及び比較例に基づき本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example at all.

[実施例1〜4、比較例1、2]
(研磨液の調製)
まず、ポリアクリル酸が1.2重量%、平均粒径35nmのコロイダルシリカ砥粒が0.40重量%、酸化金属溶解剤としてリンゴ酸が0.20重量%、コハク酸が0.20重量%、金属防食剤としてベンゾトリアゾールが0.20重量%、および純水が残部(すなわち合計が100重量%)となるように、上記の成分を混合し、混合液のpHをアンモニアを用いて3.6に調整して、A液(本発明に係る第1の液に相当する。)を得た。また、本発明に係る第2の液として、過酸化水素水(試薬特級、30%水溶液)を用意した。次に、実施例1〜3及び比較例1〜2のそれぞれにおいて、A液とB液とを表1に示す割合で混合し、2種類の研磨液を調製した。
[Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 and 2]
(Preparation of polishing liquid)
First, 1.2% by weight of polyacrylic acid, 0.40% by weight of colloidal silica abrasive grains having an average particle size of 35 nm, 0.20% by weight of malic acid as a metal oxide solubilizer, and 0.20% by weight of succinic acid The above components are mixed so that benzotriazole is 0.20% by weight as a metal anticorrosive and pure water is the balance (that is, the total is 100% by weight), and the pH of the mixed solution is adjusted with ammonia. The liquid A (corresponding to the first liquid according to the present invention) was obtained. Moreover, hydrogen peroxide water (special grade reagent, 30% aqueous solution) was prepared as the second liquid according to the present invention. Next, in each of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, A liquid and B liquid were mixed at a ratio shown in Table 1 to prepare two types of polishing liquids.

(基板)
研磨に供する基板として、下記の基板1、2を用意した。
基板1(パターン無し8インチブランケットシリコン基板):シリコン基板/層間絶縁膜(二酸化シリコン、平均膜厚300nm)/バリア層(窒化タンタル、平均膜厚25nm)/金属層(銅、平均膜厚1.5μm)
基板2(パターン付8インチシリコン基板):深さ0.5μmの溝が形成されたシリコン基板/層間絶縁膜(二酸化シリコン、平均膜厚300nm)/バリア層(窒化タンタル、★平均膜厚25nm)/金属層(銅、平均膜厚850nm)。
(substrate)
The following substrates 1 and 2 were prepared as substrates for polishing.
Substrate 1 (8-inch blanket silicon substrate without pattern): silicon substrate / interlayer insulating film (silicon dioxide, average film thickness 300 nm) / barrier layer (tantalum nitride, average film thickness 25 nm) / metal layer (copper, average film thickness 1. 5μm)
Substrate 2 (8-inch silicon substrate with a pattern): silicon substrate with a groove having a depth of 0.5 μm / interlayer insulating film (silicon dioxide, average film thickness 300 nm) / barrier layer (tantalum nitride, average film thickness 25 nm) / Metal layer (copper, average film thickness 850 nm).

上記の基板2(パターン付8インチシリコン基板)は以下のようにして作製した。まず、シリコン基板上に層間絶縁膜として二酸化珪素(平均膜厚:500nm)をCVD法により成膜した。この層間絶縁膜に、フォトリソ法により、幅100μm、深さ500nmの溝部(配線金属部に対応)と幅100μmの隆起部(層間絶縁部に対応)が交互に並んだ段差部を形成した。次に、スパッタ法により、層間絶縁膜表面の段差部の形状に沿って、バリア層としての窒化タンタル膜(平均膜厚:25nm)を形成した。さらに、めっき法により、窒化タンタル膜上の溝を全て埋めるように、金属層として銅膜(平均膜厚:850nm)を形成した。 The substrate 2 (8-inch silicon substrate with a pattern) was produced as follows. First, silicon dioxide (average film thickness: 500 nm) was formed as an interlayer insulating film on a silicon substrate by a CVD method. A step portion in which a groove portion (corresponding to a wiring metal portion) having a width of 100 μm and a depth of 500 nm and a raised portion (corresponding to an interlayer insulating portion) having a width of 100 μm were alternately formed by photolithography. Next, a tantalum nitride film (average film thickness: 25 nm) was formed as a barrier layer along the shape of the stepped portion on the surface of the interlayer insulating film by sputtering. Further, a copper film (average film thickness: 850 nm) was formed as a metal layer by plating so as to fill all the grooves on the tantalum nitride film.

(研磨速度及び被研磨面の評価)
上記の基板1、2のそれぞれについて、第1の研磨液を用いた研磨工程I及び第2の研磨液を用いた研磨工程IIを実施した。研磨工程I、IIにおいては、研磨定盤の研磨布に研磨液I又は研磨液IIを供給しながら、金属層の被研磨面に研磨布を押圧した状態で、研磨定盤と基板とを相対的に動かすことによって金属層を研磨した。研磨工程I、IIにおける研磨条件を以下に示す。また、研磨工程I、IIにおいては、電気抵抗値から換算される研磨前後の金属層の膜厚と研磨時間とから研磨速度を求め、触針式段差計を用いて基板2の残段差を求めた。
(Evaluation of polishing speed and surface to be polished)
For each of the substrates 1 and 2, the polishing process I using the first polishing liquid and the polishing process II using the second polishing liquid were performed. In the polishing steps I and II, while supplying the polishing liquid I or the polishing liquid II to the polishing cloth of the polishing surface plate, the polishing surface plate and the substrate are relatively moved while the polishing cloth is pressed against the surface to be polished of the metal layer. The metal layer was polished by moving periodically. The polishing conditions in the polishing steps I and II are shown below. Further, in the polishing steps I and II, the polishing rate is obtained from the film thickness of the metal layer before and after polishing converted from the electrical resistance value and the polishing time, and the remaining step of the substrate 2 is obtained using a stylus type step gauge. It was.

また、研磨工程Iでは、隆起部12のCu平均残膜厚が180〜200nmなるまで研磨を行い、研磨工程IIでは、ウエハ全面で層間絶縁膜の隆起部12上の窒化タンタルが露出するまで研磨を行った。実施例4においては、研磨工程I後に膜厚測定、および段差測定を行わずに、研磨工程I、IIを連続して研磨した。   In the polishing step I, polishing is performed until the average Cu remaining film thickness of the raised portions 12 reaches 180 to 200 nm. In the polishing step II, polishing is performed until the tantalum nitride on the raised portions 12 of the interlayer insulating film is exposed on the entire surface of the wafer. Went. In Example 4, the polishing steps I and II were continuously polished without performing the film thickness measurement and the step difference measurement after the polishing step I.

(研磨条件)
研磨パッド:IC1010(ロデ−ル社製)
研磨圧力:
研磨工程I:14.0kPa
研磨工程II:7.0kPa
研磨定盤回転数:93rpm
ウエハを装着したヘッド回転数:87rpm
研磨液供給量:200ml/分
(Polishing conditions)
Polishing pad: IC1010 (Rodel)
Polishing pressure:
Polishing step I: 14.0 kPa
Polishing process II: 7.0 kPa
Polishing platen rotation speed: 93rpm
Rotation speed of head with wafer mounted: 87rpm
Polishing liquid supply amount: 200 ml / min

Figure 2011014552
Figure 2011014552

研磨液Iに比べて研磨液IIの方がB液/A液の混合比が大きい実施例1〜3の場合、研磨工程Iでは良好な研磨速度を示し、一方、研磨工程IIの後の基板の被研磨面は良好な平坦性を示した。研磨工程I、IIを連続で研磨した実施例4においても、同様に良好な平坦性を示した。一方、研磨液I、IIが同一組成を有する比較例1では、研磨工程Iにおいて研磨速度が低くなり、パターン基板の研磨時間が長くなった。また、研磨液Iに比べて研磨液IIの方がB液/A液の混合比が小さい比較例2の場合、研磨工程Iにおける研磨速度が低くなってパターン基板の研磨時間が長くなり、一方、研磨工程IIでは平坦性が悪化した。   In Examples 1 to 3, where the polishing liquid II has a larger mixing ratio of the B liquid / A liquid than the polishing liquid I, the polishing process I shows a good polishing rate, while the substrate after the polishing process II. The surface to be polished exhibited good flatness. In Example 4 in which the polishing steps I and II were continuously polished, good flatness was similarly exhibited. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the polishing liquids I and II have the same composition, the polishing rate was low in the polishing step I, and the polishing time of the pattern substrate was long. Further, in the case of Comparative Example 2 in which the polishing liquid II has a smaller mixing ratio of B liquid / A liquid than the polishing liquid I, the polishing speed in the polishing step I is reduced and the polishing time of the pattern substrate is increased. In the polishing step II, the flatness deteriorated.

本発明の研磨方法の好適な一実施形態を模式的に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows typically suitable one Embodiment of the grinding | polishing method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…層間絶縁膜、11…溝部、12…隆起部、13…段差部、14…面、20…バリア層、30…金属層、31…段差部、32…溝部、33…隆起部、100、200、300…基板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Interlayer insulation film, 11 ... Groove part, 12 ... Raised part, 13 ... Step part, 14 ... Surface, 20 ... Barrier layer, 30 ... Metal layer, 31 ... Step part, 32 ... Groove part, 33 ... Raised part, 100, 200, 300 ... substrate.

Claims (9)

相互に隣接する隆起部と溝部とにより定められる段差部を一方面側に有する層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の前記段差部を有する面に追従して設けられたバリア層と、該バリア層を被覆するように設けられた金属層と、を備える基板の研磨方法であって、
酸化金属溶解剤、金属防食剤、酸化金属溶解調整剤及び水を含有する第1の液と、金属酸化剤を含有する第2の液と、を所定の割合で混合して第1の研磨液を得、該第1の研磨液を用いて前記バリア層が露出しないように前記金属層を研磨する第1の工程と、
前記第1の液と前記第2の液とを、前記第1の研磨液よりも前記第2の液の割合が大きくなるように混合して第2の研磨液を得、該第2の研磨液を用いて前記第1の工程後の前記金属層を研磨し、前記バリア層のうち前記層間絶縁膜の前記隆起部の上方に位置する部分を露出させる第2の工程と、
を備えることを特徴とする研磨方法。
An interlayer insulating film having a step portion defined by a raised portion and a groove portion adjacent to each other on one surface side, a barrier layer provided following the surface of the interlayer insulating film having the step portion, and the barrier layer A metal layer provided to cover the substrate, and a method for polishing a substrate,
A first liquid containing a metal oxide solubilizer, a metal anticorrosive, a metal oxide solubilizer, and water and a second liquid containing a metal oxidizer are mixed at a predetermined ratio. And first polishing the metal layer using the first polishing liquid so that the barrier layer is not exposed,
The second liquid is obtained by mixing the first liquid and the second liquid so that the ratio of the second liquid is larger than that of the first polishing liquid. Polishing the metal layer after the first step using a liquid to expose a portion of the barrier layer located above the raised portion of the interlayer insulating film;
A polishing method comprising:
前記第1の研磨液中の前記金属酸化剤の含有割合が、前記第1の研磨液の全重量を基準として、0.5〜15重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の研磨方法。   The content ratio of the metal oxidant in the first polishing liquid is 0.5 to 15% by weight based on the total weight of the first polishing liquid. Polishing method. 前記第2の研磨液中の前記金属酸化剤の含有割合が、前記第2の研磨液の全重量を基準として、10〜20重量%であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の研磨方法。   The content ratio of the metal oxidizer in the second polishing liquid is 10 to 20% by weight based on the total weight of the second polishing liquid. Polishing method. 前記第1の研磨液中の前記酸化金属溶解剤の含有割合が、前記第1の研磨液の全重量を基準として、0.001〜10重量%であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の研磨方法。   The content ratio of the metal oxide solubilizer in the first polishing liquid is 0.001 to 10% by weight based on the total weight of the first polishing liquid. 4. The polishing method according to any one of 3 above. 前記第2の研磨液中の前記酸化金属溶解剤の含有割合が、前記第2の研磨液の全重量を基準として、0.001〜10重量%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の研磨方法。   The content ratio of the metal oxide solubilizer in the second polishing liquid is 0.001 to 10% by weight based on the total weight of the second polishing liquid. 5. The polishing method according to any one of 4 above. 前記金属酸化剤が過酸化水素、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸およびオゾン水から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の研磨方法。   The said metal oxidizing agent is at least 1 sort (s) chosen from hydrogen peroxide, nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid, and ozone water, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Polishing method. 前記金属層が銅、銅合金、銅の酸化物、銅合金の酸化物から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の研磨方法。   The polishing method according to claim 1, wherein the metal layer contains at least one selected from copper, a copper alloy, a copper oxide, and a copper alloy oxide. 前記第1の工程前の前記金属層は前記層間絶縁膜の前記段差部に対応する段差部を有しており、前記第1の工程において、前記金属層の前記段差部における研磨前後の段差が下記式(1)で表される条件を満たすように、前記金属層を研磨することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の研磨方法。
0≦S/S≦0.2 (1)
[式(1)中、Sは前記金属層の前記段差部における研磨前の段差(単位:nm)を示し、Sは前記金属層の前記段差部における研磨後の段差(単位:nm)を示す。]
The metal layer before the first step has a step portion corresponding to the step portion of the interlayer insulating film, and in the first step, a step before and after polishing in the step portion of the metal layer is formed. The polishing method according to claim 1, wherein the metal layer is polished so as to satisfy a condition represented by the following formula (1).
0 ≦ S 2 / S 1 ≦ 0.2 (1)
[Equation (1), S 1 is to be polished in the step portion of the metal layer step (unit: nm) indicates, S 2 is after polishing in the step portion of the metal layer step (unit: nm) Indicates. ]
前記第1の工程及び前記第2の工程のそれぞれにおいて、研磨定盤の研磨布に前記第1の研磨液又は前記第2の研磨液を供給しながら、前記金属層の被研磨面に前記研磨布を押圧した状態で、前記研磨定盤と前記基板とを相対的に動かすことによって前記金属層を研磨することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の研磨方法。   In each of the first step and the second step, the polishing is performed on the surface to be polished of the metal layer while supplying the first polishing liquid or the second polishing liquid to the polishing cloth of the polishing surface plate. The polishing method according to any one of claims 1 to 9, wherein the metal layer is polished by relatively moving the polishing platen and the substrate while pressing a cloth.
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