JPH10279926A - Polishing liquid - Google Patents

Polishing liquid

Info

Publication number
JPH10279926A
JPH10279926A JP8278597A JP8278597A JPH10279926A JP H10279926 A JPH10279926 A JP H10279926A JP 8278597 A JP8278597 A JP 8278597A JP 8278597 A JP8278597 A JP 8278597A JP H10279926 A JPH10279926 A JP H10279926A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
polishing liquid
film
colloidal alumina
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8278597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Hirabayashi
英明 平林
Shiyunren Chiyou
俊連 長
Shunpei Shimizu
駿平 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Tama Kagaku Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Tama Kagaku Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tama Kagaku Kogyo Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8278597A priority Critical patent/JPH10279926A/en
Publication of JPH10279926A publication Critical patent/JPH10279926A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a polishing liquid capable of polishing the surfaces of metal films at speeds of practical levels, capable of inhibiting the generation of damages on the surfaces of the metal films, and useful for forming the embedded metal wirings of semiconductor devices, etc., by including colloidal alumina and water. SOLUTION: This polishing liquid contains (A) colloidal alumina and (B) water as essential components. In addition to the components A and B, the polishing liquid preferably contains (C) 2-quinoline carboxylic acid and (D) an oxidizing agent in a case of a Cu (alloy)-polishing liquid, the component D and (E) a polish-accelerating agent comprising ferric trichloride or a mixture of trimethyl (ammonium) hydroxide, phosphoric acid-sulfuric acid-acetic acid in a case of an Al (alloy)-polishing liquid, or the component D and (F) a polishing accelerating agent comprising ferric trichloride or ferric trinitrate in a case of a W-polishing liquid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種金属を研磨す
るための研磨液に関し、特に半導体装置や液晶表示装置
の埋め込み金属配線の形成に適用される研磨液に係わ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing liquid for polishing various metals, and more particularly to a polishing liquid used for forming embedded metal wiring of a semiconductor device or a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば半導体装置の製造工程の一つであ
る配線層形成においては、表面の段差を解消する目的で
エッチバック技術が採用されている。このエッチバック
技術は、半導体基板上の絶縁膜に配線形状の溝を形成
し、前記溝を含む前記絶縁膜上にAlやCu等からなる
金属膜を堆積し、前記金属膜をポリシング装置および研
磨液を用いて研磨処理し、前記溝内のみに金属膜を残存
させて埋め込み配線層を形成する方法である。
2. Description of the Related Art For example, in the formation of a wiring layer, which is one of the manufacturing steps of a semiconductor device, an etch-back technique is employed in order to eliminate a step on the surface. In this etch-back technique, a wiring-shaped groove is formed in an insulating film on a semiconductor substrate, a metal film made of Al, Cu, or the like is deposited on the insulating film including the groove, and the metal film is polished and polished. This is a method in which a buried wiring layer is formed by polishing using a liquid and leaving a metal film only in the groove.

【0003】ところで、前記研磨液としては従来よりα
−アルミナやγ−アルミナのような研磨砥粒が分散され
た純水からなるものが用いられている。一般に、アルミ
ナ粒子はアルミナの複合塩を熱分解するによって粒成長
させることによって生成される。この際、熱処理温度に
よってγ相、α相に作り分けられ、その粒子の硬さは熱
処理温度の低いγ−アルミナの方が高温で熱処理される
α−アルミナに比べて柔らかい性質を有する。前記アル
ミナ系砥粒としては、昭和電工社製商品名のM−50、
M−40、バイコウスキ社製商品名のCP2、CP3、
CP5等が知られている。
[0003] By the way, as the polishing liquid, α
-A material made of pure water in which abrasive grains are dispersed, such as alumina or γ-alumina, is used. Generally, alumina particles are produced by thermally decomposing a composite salt of alumina to grow grains. At this time, γ-phase and α-phase are separately formed depending on the heat treatment temperature, and γ-alumina having a low heat treatment temperature has a softer property than α-alumina heat-treated at a high temperature. As the alumina-based abrasives, M-50 of trade name manufactured by Showa Denko KK,
M-40, trade name CP2, CP3 manufactured by Baikowski
CP5 and the like are known.

【0004】しかしながら、前記研磨砥粒を含む研磨液
で金属表面を精密研磨すると、その表面に傷を発生す
る。特に、前述した半導体装置の埋め込み配線を形成す
るためのエッチバック技術に前記研磨液適用すると、形
成された埋め込み配線の表面に20nm前後の深さの傷
が発生する。このような傷が発生した埋め込み配線に対
して加速試験を行って配線の良否判定を行うと前記傷の
個所から断線するという問題があった。
However, when a metal surface is precisely polished with a polishing liquid containing the above-mentioned abrasive grains, scratches are generated on the surface. In particular, when the polishing liquid is applied to the above-described etch-back technique for forming the embedded wiring of the semiconductor device, a scratch having a depth of about 20 nm occurs on the surface of the formed embedded wiring. When an accelerated test is performed on an embedded wiring having such a flaw to determine the quality of the wiring, there is a problem in that the wiring is broken from the location of the flaw.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属膜を研
磨できると共に表面への傷発生を抑制することが可能な
研磨液を提供しようとするものである。また、本発明に
よればCu等からなる金属膜を実用的なレベルの速度で
研磨できると共に表面への傷発生を抑制することが可能
な研磨液を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polishing liquid which can polish a metal film and can suppress generation of scratches on the surface. Another object of the present invention is to provide a polishing liquid that can polish a metal film made of Cu or the like at a practical level of speed and can also suppress generation of scratches on the surface.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる研磨液
は、コロイダルアルミナおよび水を含有することを特徴
とするものである。本発明に係わる別の研磨液は、Cu
またはCu合金を研磨する研磨液であって、2−キノリ
ンカルボン酸、酸化剤、コロイダルアルミナおよび水を
含有することを特徴とするするものである。
The polishing liquid according to the present invention is characterized by containing colloidal alumina and water. Another polishing liquid according to the present invention is Cu
Alternatively, it is a polishing solution for polishing a Cu alloy, which is characterized by containing 2-quinolinecarboxylic acid, an oxidizing agent, colloidal alumina and water.

【0007】本発明に係わるさらに別の研磨液は、Al
またはAl合金を研磨する研磨液であって、トリメチル
アンモニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシド、
リン酸−硫酸−酢酸の混酸および塩化第二鉄から選ばれ
る少なくとも1つの研磨促進剤と、酸化剤と、コロイダ
ルアルミナと、水とを含むことを特徴とするするもので
ある。
[0007] Still another polishing liquid according to the present invention is Al.
Or a polishing liquid for polishing an Al alloy, trimethylammonium hydroxide, trimethyl hydroxide,
It is characterized by containing at least one polishing accelerator selected from a mixed acid of phosphoric acid-sulfuric acid-acetic acid and ferric chloride, an oxidizing agent, colloidal alumina, and water.

【0008】本発明に係わるさらに別の研磨液は、Wを
研磨する研磨液であって、塩化第二鉄および硝酸第二鉄
から選ばれる少なくとも1つの研磨促進剤と、酸化剤
と、コロイダルアルミナと、水とを含むことを特徴とす
るするものである。
[0008] Still another polishing liquid according to the present invention is a polishing liquid for polishing W, which comprises at least one polishing accelerator selected from ferric chloride and ferric nitrate, an oxidizing agent, and colloidal alumina. And water.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる研磨液を詳
細に説明する。この研磨液は、コロイダルアルミナおよ
び水を含有する組成を有する。前記コロイダルアルナ
は、例えばアルミニウムトリイソプロポキドのようなア
ルミニウムアルコキドを有機溶媒に溶解し、純水を添加
して加水分解し、乾燥することにより得られる。得られ
たコロイダルアルミナおよび従来より用いられているγ
−アルミナのX線回折図、それぞれ図4、図5に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a polishing liquid according to the present invention will be described in detail. This polishing liquid has a composition containing colloidal alumina and water. The colloidal aluna is obtained by, for example, dissolving aluminum alkoxide such as aluminum triisopropoxide in an organic solvent, adding pure water, hydrolyzing the solution, and drying. The obtained colloidal alumina and the conventionally used γ
X-ray diffraction diagram of alumina, shown in FIGS. 4 and 5, respectively.

【0010】前記コロイダルアルミナは、0.02〜
0.1μmの平均粒径を有し、球状もしくは球に近似し
た形状を有することが好ましい。このようなコロイダル
アルミナを含む研磨液により金属表面を研磨処理を行う
と、金属表面への損傷をより一層抑制できる。
[0010] The colloidal alumina is 0.02 to
It preferably has an average particle size of 0.1 μm and has a spherical or spherical shape. When the metal surface is polished with the polishing liquid containing such colloidal alumina, damage to the metal surface can be further suppressed.

【0011】前記コロイダルアルミナの含有量は、0.
1〜50重量%にすることが好ましい。前記コロイダル
アルミナの含有量を0.1重量%未満にすると、その効
果を十分に達成することが困難になる。一方、前記コロ
イダルアルミナの含有量が50重量%を越えると、研磨
液の粘度等が高くなって取扱い難くなる。より好ましい
コロイダルアルミナの含有量は、1〜20重量%、さら
に好ましい含有量は1〜5重量%である。
The content of the colloidal alumina is 0.1.
The content is preferably set to 1 to 50% by weight. When the content of the colloidal alumina is less than 0.1% by weight, it is difficult to sufficiently achieve the effect. On the other hand, if the content of the colloidal alumina exceeds 50% by weight, the viscosity and the like of the polishing liquid become high, making it difficult to handle. The more preferable content of colloidal alumina is 1 to 20% by weight, and the more preferable content is 1 to 5% by weight.

【0012】本発明に係わる研磨液は、さらに1〜10
重量%のコロイダルシリカを含有することを許容する。
本発明に係わる研磨液により例えば基板上に成膜された
金属膜を研磨するには、図1に示すポリシング装置が用
いられる。すなわち、ターンテーブル1上には例えば布
から作られた研磨パッド2が被覆されている。研磨液を
供給するための供給管3は、前記研磨パッド2の上方に
配置されている。上面に支持軸4を有する基板ホルダ5
は、研磨パッド2の上方に上下動自在でかつ回転自在に
配置されている。このようなポリシング装置において、
前記ホルダ5により基板6をその研磨面である金属膜側
が前記パッド2に対向するように保持し、前記供給管3
から前述した組成の研摩液7を供給しながら、前記支持
軸4により前記基板6を前記研磨パッド2に向けて所望
の加重を与え、さらに前記ホルダ5および前記ターンテ
ーブル1を互いに反対方向に回転させることにより前記
基板上の金属膜が研磨される。
The polishing liquid according to the present invention further comprises 1 to 10
Allows to contain colloidal silica by weight.
In order to polish a metal film formed on a substrate, for example, with the polishing liquid according to the present invention, a polishing apparatus shown in FIG. 1 is used. That is, the turntable 1 is covered with a polishing pad 2 made of cloth, for example. A supply pipe 3 for supplying a polishing liquid is disposed above the polishing pad 2. Substrate holder 5 having support shaft 4 on upper surface
Is disposed above the polishing pad 2 so as to be vertically movable and rotatable. In such a polishing apparatus,
The substrate 6 is held by the holder 5 so that the metal film side, which is the polished surface thereof, faces the pad 2.
While the polishing liquid 7 having the above-described composition is being supplied, the substrate 6 is given a desired weight toward the polishing pad 2 by the support shaft 4, and the holder 5 and the turntable 1 are rotated in opposite directions. By doing so, the metal film on the substrate is polished.

【0013】なお、本発明に係わる研磨液を用いて半導
体装置の配線を形成するには、例えば次のような方法が
採用される。すなわち、半導体基板上の絶縁膜に配線層
の形状に相当する溝および/または開口部を形成する工
程と、前記溝および/または開口部を含む前記絶縁膜上
にCuまたはCu合金からなる配線材料膜を堆積する工
程と、コロイダルアルナおよび水を含有する研磨液を用
いて前記配線材料膜を前記絶縁膜の表面が露出するまで
研磨処理することにより前記絶縁膜にその表面と面一の
埋め込み配線層を形成する工程とを具備する。
In order to form wiring of a semiconductor device using the polishing liquid according to the present invention, for example, the following method is employed. That is, a step of forming a groove and / or an opening corresponding to the shape of a wiring layer in an insulating film on a semiconductor substrate, and a wiring material made of Cu or a Cu alloy on the insulating film including the groove and / or the opening. Depositing a film, and polishing the wiring material film using a polishing liquid containing colloidal lunar and water until the surface of the insulating film is exposed, thereby forming an embedded wiring flush with the surface of the insulating film. Forming a layer.

【0014】以上説明した本発明に係わる研磨液は、γ
−アルミナに比べて極めて軟質のコロイダルアルミナお
よび水を含有するため、例えば基板上に成膜された金属
膜を研磨すると、金属膜表面を実用レベルの速度で研磨
できると共に、前記金属表面への傷発生を抑制できる。
The polishing liquid according to the present invention described above has a γ
-Since it contains colloidal alumina and water which are extremely softer than alumina, for example, when a metal film formed on a substrate is polished, the surface of the metal film can be polished at a practical level, and the metal surface can be damaged. Generation can be suppressed.

【0015】特に、半導体基板上の溝部を有する絶縁膜
に金属膜を被覆し、前述した図1に示すポリシング装置
を用いて前記金属膜をエッチバックする技術の前記研磨
液を適用すると、前記金属膜を前記絶縁膜と面一に研磨
できると共に表面への傷発生が抑制できる。その結果、
前記絶縁膜に断線に繋がる傷のない信頼性の高い埋め込
み配線を形成することができる。
In particular, when the polishing liquid of the technique of coating a metal film on an insulating film having a groove on a semiconductor substrate and etching back the metal film using the polishing apparatus shown in FIG. The film can be polished flush with the insulating film, and the generation of scratches on the surface can be suppressed. as a result,
It is possible to form a highly reliable buried wiring that is free from scratches leading to disconnection in the insulating film.

【0016】本発明に係わる研磨液の研磨対象である金
属としては、例えばCu、Cu合金、Al、Al合金、
W、Pt、Re等を挙げることができる。特に、Cu、
Cu合金、Al、Al合金、Wからなる金属膜を研磨す
る場合には、次のようなコロイダルアルミナの他に各種
の添加物を含む組成のものを用いることが好ましい。
The metal to be polished by the polishing liquid according to the present invention includes, for example, Cu, Cu alloy, Al, Al alloy,
W, Pt, Re and the like can be mentioned. In particular, Cu,
When polishing a metal film made of a Cu alloy, Al, an Al alloy, or W, it is preferable to use a composition containing various additives in addition to the following colloidal alumina.

【0017】1)銅系金属用研磨液 この銅系金属用研磨液は、2−キノリンカルボン酸、酸
化剤、コロイダルアルミナおよび水とを含有する。この
ような研磨液では、CuまたはCu合金の浸漬時におい
て前記CuまたはCu合金の表面を全く溶解せず、研磨
時おいて前記CuまたはCu合金が実用的な速度で研磨
できる。
1) Polishing liquid for copper-based metal This polishing liquid for copper-based metal contains 2-quinolinecarboxylic acid, oxidizing agent, colloidal alumina and water. With such a polishing liquid, the surface of the Cu or Cu alloy is not dissolved at all when the Cu or Cu alloy is immersed, and the Cu or Cu alloy can be polished at a practical rate during the polishing.

【0018】前記酸化剤としては、例えば過酸化水素
(H22 )、次亜塩素酸ソーダ(NaClO)等を用
いることができる。前記研磨液は、前記2−キノリンカ
ルボン酸が0.1重量%以上含有し、かつ重量割合で前
記2−キノリンカルボン酸に対して前記酸化剤を10倍
以上にすることが好ましい。このように研磨液中の2−
キノリンカルボン酸の含有量および2−キノリンカルボ
ン酸と酸化剤の含有比率を規定したのは、次のような理
由によるものである。
As the oxidizing agent, for example, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), sodium hypochlorite (NaClO) or the like can be used. It is preferable that the polishing liquid contains the 2-quinolinecarboxylic acid in an amount of 0.1% by weight or more, and the oxidizing agent is at least 10 times the weight of the 2-quinolinecarboxylic acid by weight. Thus, the 2-
The content of the quinoline carboxylic acid and the content ratio of the 2-quinoline carboxylic acid and the oxidizing agent are specified for the following reasons.

【0019】前記2−キノリンカルボン酸の含有量を
0.1重量%未満にすると、研磨時のCuまたはCu合
金の研磨速度が低下する恐れがある。より好ましい前記
2−キノリンカルボン酸の含有量は、0.3〜1.2重
量%である。
If the content of the 2-quinoline carboxylic acid is less than 0.1% by weight, the polishing rate of Cu or Cu alloy during polishing may decrease. More preferably, the content of the 2-quinolinecarboxylic acid is 0.3 to 1.2% by weight.

【0020】重量割合で2−キノリンカルボン酸に対し
て酸化剤を10倍未満にすると、得られた研磨液とCu
またはCu合金との接触に際し、研磨処理により容易に
研磨されるうる変質層(錯体層)を形成することが困難
になる恐がある。より好ましい前記研磨液中の2−キノ
リンカルボン酸と酸化剤の含有比率は、重量割合で2−
キノリンカルボン酸に対して酸化剤を30倍以上、さら
に好ましくは50倍以上である。
When the oxidizing agent is less than 10 times the weight of 2-quinolinecarboxylic acid by weight, the resulting polishing liquid and Cu
Alternatively, it may be difficult to form an altered layer (complex layer) that can be easily polished by a polishing treatment upon contact with a Cu alloy. More preferably, the content ratio of 2-quinoline carboxylic acid and oxidizing agent in the polishing liquid is 2-
The oxidizing agent is at least 30 times, more preferably at least 50 times, the quinoline carboxylic acid.

【0021】前記コロイダルアルミナの含有量は、前記
研磨液で説明したのと同様な理由から0.1〜50重量
%にすることが好ましい。より好ましいコロイダルアル
ミナの含有量は、1〜20重量%、さらに好ましい含有
量は1〜5重量%である。
The content of the colloidal alumina is preferably set to 0.1 to 50% by weight for the same reason as described for the polishing liquid. The more preferable content of colloidal alumina is 1 to 20% by weight, and the more preferable content is 1 to 5% by weight.

【0022】前記研磨液は、さらに1〜10重量%のコ
ロイダルシリカを含有することを許容する。前記研磨対
象であるCu合金としては、例えばCu−Si合金、C
u−Al合金、Cu−Si−Al合金、Cu−Ag合金
等を用いることができる。
The polishing liquid is allowed to further contain 1 to 10% by weight of colloidal silica. As the Cu alloy to be polished, for example, a Cu-Si alloy, C
A u-Al alloy, a Cu-Si-Al alloy, a Cu-Ag alloy, or the like can be used.

【0023】前述した銅系金属用研磨液は、2−キノリ
ンカルボン酸、酸化剤、コロイダルアルミナおよび水を
含有するため、CuまたはCu合金の浸漬時において前
記Cu等を全く溶解せず、研磨時においてCuまたはC
u合金をその表面への傷発生を抑制しつつ実用的な速度
で研磨することができる。ここで、実用的な研磨速度と
は前述したコロイダルアルミナのみを含有する研磨液を
用いた場合の5〜9倍であることを意味する。
Since the above-mentioned polishing liquid for copper-based metal contains 2-quinoline carboxylic acid, oxidizing agent, colloidal alumina and water, the above-mentioned Cu or the like is not dissolved at all when Cu or Cu alloy is immersed. Cu or C
The u alloy can be polished at a practical rate while suppressing generation of scratches on the surface. Here, the practical polishing rate means that the polishing rate is 5 to 9 times that in the case of using the above-mentioned polishing liquid containing only colloidal alumina.

【0024】すなわち、前記研磨液の一成分である2−
キノリンカルボン酸は、下記反応式に示すようにCuの
水和物(Cuイオン)と反応して水に難溶性の錯体を生
成する性質を有する。
That is, 2-, which is a component of the polishing liquid,
Quinolinecarboxylic acid has the property of reacting with a hydrate of Cu (Cu ion) to form a complex that is hardly soluble in water, as shown in the following reaction formula.

【0025】Cu(H2 O)4 2++2C107 NO
Cu(C106 NO22 +4H2 O+2H2+ CuまたはCu合金の表面に生成された錯体は、Cuに
比べて脆弱であるため、コロイダルアルミナを含む研磨
液の研磨処理により容易に研磨される。
Cu (H 2 O) 4 2+ + 2C 10 H 7 NO 2
The complex formed on the surface of Cu (C 10 H 6 NO 2 ) 2 + 4H 2 O + 2H 2+ Cu or a Cu alloy is more fragile than Cu, and thus is easily polished by a polishing treatment with a polishing liquid containing colloidal alumina. Is done.

【0026】例えば、図2の(A)に示すように基板1
1上に凹凸を有するCu膜12を形成し、この基板11
を研磨液(2−キノリンカルボン酸、コロイダルアルミ
ナ、コロイダルシリカおよび過酸化水素がそれぞれ0.
3重量%、1.3重量%、4.0重量%、16.7重量
%含有)に3分間浸漬すると、図2の(B)に示すよう
にCu膜12表面に変質層(錯体層)13が生成され
る。前記研磨液浸漬後のCu膜表面をXPS(X線光電
子分光法)で分析した。その結果、Cu膜表面において
多量の炭素が検出され、Cuは少量しか検出されなかっ
た。また、AES(オージェ電子分光法)によって前記
変質層の厚さを調べた。その結果、前記変質層の厚さは
約20nmであった。
For example, as shown in FIG.
A Cu film 12 having irregularities is formed on
With a polishing liquid (2-quinoline carboxylic acid, colloidal alumina, colloidal silica and hydrogen peroxide, respectively.
3% by weight, 1.3% by weight, 4.0% by weight, and 16.7% by weight), the deteriorated layer (complex layer) is formed on the surface of the Cu film 12 as shown in FIG. 13 is generated. The surface of the Cu film immersed in the polishing liquid was analyzed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). As a result, a large amount of carbon was detected on the surface of the Cu film, and only a small amount of Cu was detected. The thickness of the altered layer was examined by AES (Auger electron spectroscopy). As a result, the thickness of the altered layer was about 20 nm.

【0027】次いで、前述した図1に示すポリシング装
置および前記組成の研磨液を用いて図2の(B)に示す
変質層13が表面に形成されたCu膜12を前記研磨液
が存在する研磨パッドで研磨すると、図2の(C)に示
すようにCu膜12の凸部に対応する変質層13が前記
パッドにより機械的に容易に研磨されて純Cuが表面に
露出する。この研磨直後のCu表面をXPS(X線光電
子分光法)で分析すると、Cuのみが検出され、酸化も
殆どなされていなかった。つまり、研磨処理工程ではC
u膜表面に前記変質層が生成されながら、その変質層を
研磨パッド等で機械的に除去(研磨)することによっ
て、Cu膜の表面加工が進行する。
Then, using the polishing apparatus shown in FIG. 1 and the polishing liquid having the above-mentioned composition, the Cu film 12 having the altered layer 13 formed on the surface shown in FIG. 2B is polished in the presence of the polishing liquid. When polishing with a pad, the altered layer 13 corresponding to the convex portion of the Cu film 12 is mechanically and easily polished by the pad as shown in FIG. 2C, and pure Cu is exposed on the surface. When the Cu surface immediately after this polishing was analyzed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), only Cu was detected and almost no oxidation was performed. That is, in the polishing process, C
While the altered layer is formed on the surface of the u film, the altered layer is mechanically removed (polished) with a polishing pad or the like, whereby the surface processing of the Cu film proceeds.

【0028】したがって、前記銅系金属用研磨液はCu
またはCu合金からなる金属膜の浸漬時において前記C
u等を全く溶解せず、研磨時において前記金属膜を実用
的な速度(コロイダルアルミナの研磨砥粒を含む研磨液
を用いた場合の5〜9倍の速度)で研磨することができ
る。このため、研磨処理工程において研磨液の供給タイ
ミング等により銅系金属のエッチング量が変動する等の
問題を回避でき、その操作を簡便に行うことができる。
しかも、研磨後のCuまたはCu合金の金属膜表面への
傷発生を著しく抑制できる。
Therefore, the polishing liquid for copper-based metal is Cu
Alternatively, when immersing a metal film made of a Cu alloy,
The metal film can be polished at a practical rate (5 to 9 times as fast as the rate when a polishing liquid containing abrasive grains of colloidal alumina is used) during polishing without dissolving u or the like at all. Therefore, it is possible to avoid the problem that the etching amount of the copper-based metal fluctuates depending on the supply timing of the polishing liquid in the polishing process, and the operation can be performed easily.
Moreover, generation of scratches on the metal film surface of Cu or Cu alloy after polishing can be significantly suppressed.

【0029】また、前記ポリシング装置により前記基板
上のCu膜を研磨する際、前記Cu膜は研磨パッドが所
定の加重で当接(摺接)されている間のみ研磨され、前
記研磨パッドが前記Cu膜から離れると、研磨が直ちに
停止されるため、研磨処理後においてCu膜がさらにエ
ッチングされる、いわゆるオーバーエッチングを阻止す
ることができる。
When the Cu film on the substrate is polished by the polishing apparatus, the Cu film is polished only while the polishing pad is in contact (sliding contact) with a predetermined load. Since polishing is stopped immediately after leaving the Cu film, so-called over-etching, in which the Cu film is further etched after the polishing process, can be prevented.

【0030】さらに、図2の(C)に示すように凹凸を
有するCu膜12は研磨工程において側面からのエッチ
ングがなされず、前記研磨パッドと当接する凸部表面か
ら順次エッチングすることができるため、後述するエッ
チバック技術に極めて好適である。また、研磨加工が施
されたCu膜表面は研磨液に接触して前述した変質層
(錯体層)が生成されるものの、その厚さは20nmと
極めて薄いため、前記変質層を除去して純Cu表面を露
出させる際にCu膜が過度に膜減りするのを回避でき
る。
Further, as shown in FIG. 2C, the Cu film 12 having irregularities is not etched from the side in the polishing step, and can be etched sequentially from the surface of the convex portion in contact with the polishing pad. This is extremely suitable for an etch-back technique described later. Moreover, although the above-mentioned altered layer (complex layer) is formed on the surface of the polished Cu film in contact with the polishing solution, the thickness is extremely thin at 20 nm. When the Cu surface is exposed, it is possible to prevent the Cu film from being excessively reduced.

【0031】2)アルミニウム系金属用研磨液 このアルミニウム系金属用研磨液は、トリメチルアンモ
ニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシド、リン酸
−硫酸−酢酸の混酸および塩化第二鉄から選ばれる少な
くとも1つの研磨促進剤と、酸化剤と、コロイダルアル
ミナと、水とを含む組成を有する。
2) Polishing solution for aluminum-based metal This polishing solution for aluminum-based metal comprises at least one polishing accelerator selected from trimethylammonium hydroxide, trimethyl hydroxide, a mixed acid of phosphoric acid-sulfuric acid-acetic acid, and ferric chloride. The composition has a composition containing an agent, an oxidizing agent, colloidal alumina, and water.

【0032】前記酸化剤としては、例えば過酸化水素
(H22 )、次亜塩素酸ソーダ(NaClO)等を用
いることができる。前記研磨液は、前記研磨促進剤が5
重量%以上含有し、かつ重量割合で前記研磨促進剤に対
して前記酸化剤を10倍以上にすることが好ましい。
As the oxidizing agent, for example, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), sodium hypochlorite (NaClO) and the like can be used. The polishing liquid contains 5 parts of the polishing accelerator.
It is preferable that the oxidizing agent be contained in an amount of at least 10% by weight with respect to the polishing accelerator by weight.

【0033】前記コロイダルアルミナの含有量は、前記
研磨液で説明したのと同様な理由から0.1〜50重量
%にすることが好ましい。より好ましいコロイダルアル
ミナの含有量は、1〜20重量%、さらに好ましい含有
量は1〜5重量%である。
The content of the colloidal alumina is preferably set to 0.1 to 50% by weight for the same reason as described for the polishing liquid. The more preferable content of colloidal alumina is 1 to 20% by weight, and the more preferable content is 1 to 5% by weight.

【0034】前記研磨液は、さらに1〜10重量%のコ
ロイダルシリカを含有することを許容する。前記研磨対
象であるAl合金としては、例えばAl−Si合金、A
l−Cu−Si合金等を用いることができる。
The polishing liquid is allowed to further contain 1 to 10% by weight of colloidal silica. As the Al alloy to be polished, for example, an Al-Si alloy, A
An l-Cu-Si alloy or the like can be used.

【0035】前述したアルミニウム系金属用研磨液は、
トリメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルヒド
ロキシド、リン酸−硫酸−酢酸の混酸および塩化第二鉄
から選ばれる少なくとも1つの研磨促進剤と、酸化剤
と、コロイダルアルミナと、水とを含有するため、研磨
時においてAlまたはAl合金の表面に前記研磨促進剤
およよび酸化剤が化学的に作用して溶解すると共に前記
コロイダルアルミナが機械的な研磨作用が働くことによ
って、前記AlまたはAl合金の表面を実用的な速度で
研磨することができる。ここで、実用的な研磨速度とは
前述したコロイダルアルミナのみを含有する研磨液を用
いた場合の10〜20倍程度であることを意味する。ま
た、前記AlまたはAl合金の表面への傷発生を抑制す
ることができる。
The above-mentioned polishing liquid for aluminum-based metals is as follows:
Since it contains at least one polishing accelerator selected from trimethylammonium hydroxide, trimethyl hydroxide, a mixed acid of phosphoric acid-sulfuric acid-acetic acid, and ferric chloride, an oxidizing agent, colloidal alumina, and water, In the above, the polishing accelerator and the oxidizing agent chemically act on the surface of the Al or Al alloy to dissolve and the colloidal alumina performs a mechanical polishing action, so that the surface of the Al or Al alloy can be put to practical use. Can be polished at a specific speed. Here, the practical polishing rate means that the polishing rate is about 10 to 20 times that in the case of using the above-mentioned polishing liquid containing only colloidal alumina. Further, generation of scratches on the surface of the Al or Al alloy can be suppressed.

【0036】したがって、前記アルミニウム系金属用研
磨液はAlまたはAl合金からなる金属膜をその表面へ
の傷発生を抑制しつつ実用的な速度(コロイダルアルミ
ナの研磨砥粒を含む研磨液を用いた場合の10〜20倍
程度の速度)で研磨することができ、半導体装置のAl
またはAl合金からなる埋め込み配線の形成に有効に利
用できる。
Therefore, the above-mentioned polishing liquid for aluminum-based metals uses a polishing liquid containing a polishing abrasive of colloidal alumina while suppressing the generation of scratches on the surface of a metal film made of Al or an Al alloy. (About 10 to 20 times as fast as the case), and the Al of the semiconductor device can be polished.
Alternatively, it can be effectively used for forming an embedded wiring made of an Al alloy.

【0037】3)タングステン用研磨液 このタングステン用研磨液は、塩化第二鉄および硝酸第
二鉄から選ばれる少なくとも1つの研磨促進剤と、酸化
剤と、コロイダルアルミナと、水とを含む組成を有す
る。
3) Polishing liquid for tungsten This polishing liquid for tungsten has a composition containing at least one polishing accelerator selected from ferric chloride and ferric nitrate, an oxidizing agent, colloidal alumina, and water. Have.

【0038】前記酸化剤としては、例えばフェロシアン
化カリウム、過酸化水素(H22)等を用いることが
できる。前記研磨液は、前記研磨促進剤が0.1重量%
以上含有し、かつ重量割合で前記研磨促進剤に対して前
記酸化剤を0.5倍以上にすることが好ましい。
As the oxidizing agent, for example, potassium ferrocyanide, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and the like can be used. The polishing liquid contains 0.1% by weight of the polishing accelerator.
It is preferable that the oxidizing agent is contained in an amount equal to or more than 0.5 times the polishing accelerator in a weight ratio.

【0039】前記コロイダルアルミナの含有量は、前記
研磨液で説明したのと同様な理由から0.04〜20重
量%にすることが好ましい。より好ましいコロイダルア
ルミナの含有量は、0.04〜5重量%である。
The content of the colloidal alumina is preferably set to 0.04 to 20% by weight for the same reason as described for the polishing liquid. A more preferred content of colloidal alumina is 0.04 to 5% by weight.

【0040】前記研磨液は、さらに0.1〜15重量%
のコロイダルシリカを含有することを許容する。前述し
たタングステン用研磨液は、塩化第二鉄および硝酸第二
鉄から選ばれる少なくとも1つの研磨促進剤と、酸化剤
と、コロイダルアルミナと、水とを含有するため、研磨
時においてWの表面に前記研磨促進剤およよび酸化剤が
化学的に作用して溶解すると共に前記コロイダルアルミ
ナが機械的な研磨作用が働くことによって、前記Wの表
面を実用的な速度で研磨することができる。ここで、実
用的な研磨速度とは前述したコロイダルアルミナのみを
含有する研磨液を用いた場合の10〜20倍程度である
ことを意味する。また、前記Wの表面への傷発生を抑制
することができる。
The polishing liquid may further contain 0.1 to 15% by weight.
Of colloidal silica. Since the above-mentioned polishing slurry for tungsten contains at least one polishing accelerator selected from ferric chloride and ferric nitrate, an oxidizing agent, colloidal alumina, and water, the surface of W is polished during polishing. The surface of the W can be polished at a practical rate by the dissolution of the polishing accelerator and the oxidizing agent due to the chemical action and the mechanical polishing action of the colloidal alumina. Here, the practical polishing rate means that the polishing rate is about 10 to 20 times that in the case of using the above-mentioned polishing liquid containing only colloidal alumina. Further, generation of scratches on the surface of the W can be suppressed.

【0041】したがって、前記タングステン用研磨液は
Wからなる金属膜をその表面への傷発生を抑制しつつ実
用的な速度(コロイダルアルミナの研磨砥粒を含む研磨
液を用いた場合の10〜20倍以上の速度)で研磨する
ことができ、半導体装置のWからなる埋め込み配線の形
成に有効に利用できる。
Therefore, the tungsten polishing liquid can be used at a practical speed while suppressing the generation of scratches on the surface of the metal film made of W (10 to 20 when a polishing liquid containing abrasive grains of colloidal alumina is used). The polishing can be performed at twice or more speed), and it can be effectively used for forming a buried wiring made of W in a semiconductor device.

【0042】[0042]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を前述した図
面を参照して詳細に説明する。 (実施例1)まず、基板上にスパッタ蒸着によりCu膜
を堆積した。つづいて、前述した図1に示すポリシング
装置の基板ホルダ5に前記基板を堆積されたCu膜が研
磨パッド2と対向するように保持し、前記ホルダ5の支
持軸4により前記基板をターンテーブル1上のローデル
・ニッタ社製商品名;IC1000/SUBA400か
らなる研磨パッド2に500g/cm2 の加重を与え、
前記ターンテーブル1およびホルダ5をそれぞれ100
rpm、103rpmの速度で互いに反対方向に回転さ
せながら、研磨液を供給管3から20ml/分の速度で
前記研磨パッド2に供給して前記基板21に堆積したC
u膜を研磨した。ここで、前記研磨液として一次粒子径
20nmのコロイダルアルミナ1.2重量%を含む純水
からなるものを用いた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Example 1) First, a Cu film was deposited on a substrate by sputtering deposition. Subsequently, the substrate is held on the substrate holder 5 of the polishing apparatus shown in FIG. 1 so that the deposited Cu film faces the polishing pad 2, and the support shaft 4 of the holder 5 holds the substrate on the turntable 1. A load of 500 g / cm 2 was applied to the polishing pad 2 made of Rodel Nitta above; IC1000 / SUBA400,
Each of the turntable 1 and the holder 5 is 100
The polishing liquid is supplied to the polishing pad 2 from the supply pipe 3 at a speed of 20 ml / min while rotating in the opposite directions at a speed of 103 rpm and at a speed of 103 rpm, and the C deposited on the substrate 21.
The u film was polished. Here, the polishing liquid used was pure water containing 1.2% by weight of colloidal alumina having a primary particle diameter of 20 nm.

【0043】前記研磨工程でのCu膜の研磨速度を測定
した。その結果、5nm/分であった。また、前記研磨
後のCu膜表面を光学顕微鏡で観察した。その結果、暗
視野500倍で20nm以上の深さを持つ傷の発生が観
察されなかった。
The polishing rate of the Cu film in the polishing step was measured. As a result, it was 5 nm / min. The surface of the polished Cu film was observed with an optical microscope. As a result, generation of a scratch having a depth of 20 nm or more in a dark field of 500 times was not observed.

【0044】(実施例2)まず、基板上にスパッタ蒸着
によりCu膜を堆積した。前述した図1に示すポリシン
グ装置の基板ホルダ5に基板を堆積されたCu膜が研磨
パッド2と対向するように保持し、前記ホルダ5の支持
軸4により前記基板をターンテーブル1上のローデル・
ニッタ社製商品名;IC1000/SUBA400から
なる研磨パッド2に300g/cm2 の加重を与え、前
記ターンテーブル1およびホルダ5をそれぞれそれぞれ
100rpm、103rpmの速度で互いに反対方向に
回転させながら、研磨液を供給管3から20ml/分の
速度で前記研磨パッド2に供給して前記基板21に堆積
したCu膜を研磨した。ここで、前記研磨液として2−
キノリンカルボン酸0.6重量%、過酸化水素13重量
%、一次粒子径20nmのコロイダルアルミナ1.2重
量%およびコロイダルシリカ4.4重量%を含む純水か
らものを用いた。
Example 2 First, a Cu film was deposited on a substrate by sputtering deposition. The substrate is held on the substrate holder 5 of the polishing apparatus shown in FIG. 1 so that the deposited Cu film faces the polishing pad 2, and the support shaft 4 of the holder 5 holds the substrate on the turntable 1.
300 g / cm 2 is applied to the polishing pad 2 made of Nitta Corporation; IC1000 / SUBA400, while the turntable 1 and the holder 5 are rotated in opposite directions at a speed of 100 rpm and 103 rpm, respectively. Was supplied from the supply pipe 3 to the polishing pad 2 at a rate of 20 ml / min to polish the Cu film deposited on the substrate 21. Here, the polishing liquid is 2-
Pure water containing 0.6% by weight of quinoline carboxylic acid, 13% by weight of hydrogen peroxide, 1.2% by weight of colloidal alumina having a primary particle diameter of 20 nm and 4.4% by weight of colloidal silica was used.

【0045】(比較例1)研磨液として2−キノリンカ
ルボン酸0.6重量%、過酸化水素13重量%、一次粒
子径30nmのγ−アルミナ1.2重量%およびコロイ
ダルシリカ4.4重量%を含む純水からものを用いた以
外、実施例1と同様な方法によりCu膜を研磨した。
Comparative Example 1 0.6% by weight of 2-quinoline carboxylic acid, 13% by weight of hydrogen peroxide, 1.2% by weight of γ-alumina having a primary particle diameter of 30 nm and 4.4% by weight of colloidal silica as a polishing liquid The Cu film was polished by the same method as in Example 1 except that pure water containing Cu was used.

【0046】前記実施例2および比較例1の研磨工程で
のCu膜の研磨速度を測定した。その結果、実施例2の
Cu膜の研磨速度は42nm/分、比較例1のCu膜の
研磨速度は50nm/分であった。
The polishing rates of the Cu film in the polishing steps of Example 2 and Comparative Example 1 were measured. As a result, the polishing rate of the Cu film of Example 2 was 42 nm / min, and the polishing rate of the Cu film of Comparative Example 1 was 50 nm / min.

【0047】また、レーザ光の照射による散乱からスク
ラッチ数のみカウントする顕微鏡機能が付随されたスク
ラッチ評価装置(テンコール社製商品名;サーフスキャ
ン6420)を用いて実施例2および比較例1による研
磨処理後の基板のCu表面における1mm角の視野内に
存在する0.2μm以下のスクラッチ数を50箇所につ
いて計測した。その結果、比較例1の場合では50箇所
中(50箇所合計)のスクラッチ数が148であるのに
対し、実施例2の場合には50箇所中のスクラッチ数が
4であった。
The polishing process according to Example 2 and Comparative Example 1 was performed using a scratch evaluation device (trade name: Surfscan 6420, manufactured by Tencor Corporation) provided with a microscope function for counting only the number of scratches from the scattering caused by the irradiation of the laser beam. The number of scratches of 0.2 μm or less existing in a 1 mm square visual field on the Cu surface of the subsequent substrate was measured at 50 locations. As a result, in the case of Comparative Example 1, the number of scratches in 50 places (total of 50 places) was 148, whereas in the case of Example 2, the number of scratches in 50 places was 4.

【0048】したがって、研磨砥粒としてコロイダルア
ルミナを用いた実施例2の研磨液は、研磨砥粒としてγ
−アルミナを用いた比較例1の研磨液に比べてCu膜の
研磨速度が若干劣るものの、断線に繋がるCu膜に対す
る傷発生が比較例1に比べて著しく低減されることがわ
かる。
Therefore, the polishing liquid of Example 2 using colloidal alumina as the polishing abrasive was γ
-Although the polishing rate of the Cu film is slightly inferior to that of the polishing liquid of Comparative Example 1 using alumina, it can be seen that the occurrence of scratches on the Cu film leading to disconnection is significantly reduced as compared with Comparative Example 1.

【0049】(実施例3)まず、基板上にスパッタ蒸着
によりAl膜を堆積した。前述した図1に示すポリシン
グ装置の基板ホルダ5に基板を堆積されたAl膜が研磨
パッド2と対向するように保持し、前記ホルダ5の支持
軸4により前記基板をターンテーブル1上のローデル・
ニッタ社製商品名;IC1000/SUBA400から
なる研磨パッド2に300g/cm2 の加重を与え、前
記ターンテーブル1およびホルダ5をそれぞれそれぞれ
100rpm、103rpmの速度で互いに反対方向に
回転させながら、研磨液を供給管3から20ml/分の
速度で前記研磨パッド2に供給して前記基板21に堆積
したCu膜を研磨した。ここで、前記研磨液としてトリ
メチルアンモニウムヒドロキシド1.29重量%、過酸
化水素0.5重量%および一次粒子径20nmのコロイ
ダルアルミナ4重量%を含む純水からなるものを用い
た。
Example 3 First, an Al film was deposited on a substrate by sputtering deposition. An Al film deposited on a substrate holder 5 of the polishing apparatus shown in FIG. 1 is held so as to face the polishing pad 2, and the support shaft 4 of the holder 5 holds the substrate on the turntable 1.
300 g / cm 2 is applied to the polishing pad 2 made of Nitta Corporation; IC1000 / SUBA400, while the turntable 1 and the holder 5 are rotated in opposite directions at a speed of 100 rpm and 103 rpm, respectively. Was supplied from the supply pipe 3 to the polishing pad 2 at a rate of 20 ml / min to polish the Cu film deposited on the substrate 21. Here, the polishing liquid used was composed of pure water containing 1.29% by weight of trimethylammonium hydroxide, 0.5% by weight of hydrogen peroxide and 4% by weight of colloidal alumina having a primary particle diameter of 20 nm.

【0050】前記研磨工程でのAl膜の研磨速度を測定
した。その結果、70nm/分であった。また、前記研
磨後のAl膜表面を光学顕微鏡で観察した。その結果、
暗視野500倍で20nm以上の深さを持つ傷の発生が
観察されなかった。
The polishing rate of the Al film in the polishing step was measured. As a result, it was 70 nm / min. The surface of the polished Al film was observed with an optical microscope. as a result,
No generation of a scratch having a depth of 20 nm or more was observed at a dark field of 500 times.

【0051】(実施例4)まず、基板上にスパッタ蒸着
によりW膜を堆積した。前述した図1に示すポリシング
装置の基板ホルダ5に基板を堆積されたW膜が研磨パッ
ド2と対向するように保持し、前記ホルダ5の支持軸4
により前記基板をターンテーブル1上のローデル・ニッ
タ社製商品名;IC1000/SUBA400からなる
研磨パッド2に300g/cm2 の加重を与え、前記タ
ーンテーブル1およびホルダ5をそれぞれそれぞれ10
0rpm、103rpmの速度で互いに反対方向に回転
させながら、研磨液を供給管3から20ml/分の速度
で前記研磨パッド2に供給して前記基板21に堆積した
W膜を研磨した。ここで、前記研磨液として塩化第二鉄
0.1重量%、過酸化水素4重量%および一次粒子径2
0nmのコロイダルアルミナ0.07重量%を含む純水
からなるものを用いた。
Embodiment 4 First, a W film was deposited on a substrate by sputtering. The W film deposited on the substrate holder 5 of the polishing apparatus shown in FIG. 1 is held so as to face the polishing pad 2, and the support shaft 4 of the holder 5 is provided.
By applying a load of 300 g / cm 2 to the polishing pad 2 made of Rodel-Nitta on the turntable 1 with a trade name of IC1000 / SUBA400, the turntable 1 and the holder 5 were respectively
A polishing liquid was supplied from the supply pipe 3 to the polishing pad 2 at a rate of 20 ml / min while rotating in the opposite directions at a speed of 0 rpm and 103 rpm to polish the W film deposited on the substrate 21. Here, as the polishing liquid, 0.1% by weight of ferric chloride, 4% by weight of hydrogen peroxide and a primary particle diameter of 2% were used.
A pure water containing 0.07% by weight of 0 nm colloidal alumina was used.

【0052】前記研磨工程でのW膜の研磨速度を測定し
た。その結果、50nm/分であった。また、前記研磨
後のW膜表面を光学顕微鏡で観察した。その結果、暗視
野500倍で20nm以上の深さを持つ傷の発生が観察
されなかった。
The polishing rate of the W film in the polishing step was measured. As a result, it was 50 nm / min. The surface of the W film after polishing was observed with an optical microscope. As a result, generation of a scratch having a depth of 20 nm or more in a dark field of 500 times was not observed.

【0053】(実施例5)まず、図3の(A)に示すよ
うに表面に図示しないソース、ドレイン等の拡散層が形
成されたシリコン基板21上にCVD法により層間絶縁
膜としての例えば厚さ1000nmのSiO2 膜22を
堆積した後、前記SiO2 膜22にフォトエッチング技
術により配線層に相当する形状を有する深さ500nm
の複数の溝23を形成した。つづいて、図3の(B)に
示すように前記溝23を含む前記SiO2 膜22上にス
パッタ蒸着により厚さ15nmのTiNからなるバリア
層24および厚さ600nmのCu膜25をこの順序で
堆積した。
(Embodiment 5) First, as shown in FIG. 3A, on a silicon substrate 21 having a diffusion layer such as a source and a drain (not shown) formed on the surface thereof, for example, a thick film as an interlayer insulating film is formed by a CVD method. after depositing the SiO 2 film 22 of 1000nm is, the depth 500nm having a shape corresponding to the wiring layer by photoetching technique on the SiO 2 film 22
Are formed. Subsequently, as shown in FIG. 3B, a barrier layer 24 made of TiN having a thickness of 15 nm and a Cu film 25 having a thickness of 600 nm are formed in this order on the SiO 2 film 22 including the groove 23 by sputter deposition. Deposited.

【0054】次いで、前述した図1に示すポリシング装
置の基板ホルダ5に図3の(B)に示す基板21を配線
形成面が研磨パッド2と対向するように保持し、前記ホ
ルダ5の支持軸4により前記基板をターンテーブル1上
のローデル・ニッタ社製商品名;IC1000/SUB
A400からなる研磨パッド2に300g/cm2 の加
重を与え、前記ターンテーブル1およびホルダ5をそれ
ぞれ100rpm、103rpmの速度で互いに反対方
向に回転させながら、研磨液を供給管3から20ml/
分の速度で前記研磨パッド2に供給して前記基板21に
堆積したCu膜25およびバリア層24を前記SiO2
膜22の表面が露出するまで研磨した。ここで、前記研
磨液として2−キノリンカルボン酸0.6重量%、過酸
化水素13重量%、一次粒子径20nmのコロイダルア
ルミナ1.2重量%およびコロイダルシリカ4.4重量
%を含む純水からなるものを用いた。前記研磨工程にお
いて、前記研磨液はCu膜との接触時のエッチングが全
く起こらず、前記研磨パッドによる研磨時の研磨速度が
約80nm/分であった。このため、研磨工程において
図3の(B)に示す凸状のCu膜25は前記研磨パッド
と機械的に接触する表面から優先的にポリシングされ、
さらに露出したバリア層24がポリシングされる、いわ
ゆるエッチバックがなされた。その結果、図3の(C)
に示すように前記溝23内のみにバリア層24が残存す
ると共に、前記バリア層24で覆われた前記溝23に前
記SiO2 膜22表面と面一な埋め込みCu配線層26
が形成された。
Next, the substrate 21 shown in FIG. 3B is held on the substrate holder 5 of the polishing apparatus shown in FIG. 1 so that the wiring forming surface faces the polishing pad 2, and the support shaft of the holder 5 is supported. 4 and the substrate on the turntable 1 by trade name of Rodel-Nitta; IC1000 / SUB
A polishing pad 2 made of A400 is given a load of 300 g / cm 2 , and while the turntable 1 and the holder 5 are rotated in directions opposite to each other at a speed of 100 rpm and 103 rpm, a polishing liquid is supplied from the supply pipe 3 at a rate of 20 ml / cm 2.
Wherein the min Cu film 25 and the barrier layer 24 is supplied to the polishing pad 2 was deposited on the substrate 21 of SiO 2
Polishing was performed until the surface of the film 22 was exposed. Here, as the polishing liquid, pure water containing 0.6% by weight of 2-quinolinecarboxylic acid, 13% by weight of hydrogen peroxide, 1.2% by weight of colloidal alumina having a primary particle diameter of 20 nm, and 4.4% by weight of colloidal silica is used. Was used. In the polishing step, the polishing liquid did not undergo any etching at the time of contact with the Cu film, and the polishing rate at the time of polishing with the polishing pad was about 80 nm / min. For this reason, in the polishing step, the convex Cu film 25 shown in FIG. 3B is preferentially polished from the surface that is in mechanical contact with the polishing pad,
Further, so-called etch back in which the exposed barrier layer 24 is polished was performed. As a result, FIG.
As shown in FIG. 3, the barrier layer 24 remains only in the groove 23 and the buried Cu wiring layer 26 is flush with the surface of the SiO 2 film 22 in the groove 23 covered with the barrier layer 24.
Was formed.

【0055】前記ポリシング装置のホルダ5による前記
研磨パッド2への加重を解除し、かつターンテーブル1
およびホルダ5の回転の停止した後において、前記Cu
配線層26が前記研磨液に接触されてもエッチングが進
行することがなかった。
The load on the polishing pad 2 by the holder 5 of the polishing apparatus is released, and the turntable 1
And after the rotation of the holder 5 is stopped, the Cu
Etching did not proceed even when the wiring layer 26 was brought into contact with the polishing liquid.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば金
属膜を研磨できると共に表面への傷発生を抑制でき、半
導体装置の配線形成工程におけるエッチバック技術に適
用した際、断線のない信頼性の高い埋め込み配線を形成
することが可能な研磨液を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the metal film can be polished and the generation of scratches on the surface can be suppressed, and when applied to the etch-back technique in the wiring forming process of a semiconductor device, the reliability without disconnection can be improved. It is possible to provide a polishing liquid capable of forming a highly embedded wiring.

【0057】また、本発明によればCu等からなる金属
膜を実用的なレベルの速度で研磨できると共に表面への
傷発生を抑制でき、半導体装置の配線形成工程における
エッチバック技術に適用した際、断線のない信頼性の高
い埋め込み配線を短時間で形成することが可能な研磨液
を提供することができる。
Further, according to the present invention, a metal film made of Cu or the like can be polished at a practical level and the generation of scratches on the surface can be suppressed. Further, it is possible to provide a polishing liquid capable of forming a highly reliable embedded wiring without disconnection in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の研磨工程に使用されるポリシング装置
を示す概略図。
FIG. 1 is a schematic view showing a polishing apparatus used in a polishing step of the present invention.

【図2】凹凸を有するCu膜を2−キノリンカルボン
酸、過酸化水素、研磨砥粒および水からなる組成の研磨
液に浸漬した時、ポリシング装置を用いて研磨処理した
時の状態を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a Cu film having irregularities is immersed in a polishing liquid having a composition composed of 2-quinoline carboxylic acid, hydrogen peroxide, abrasive grains and water, and is polished using a polishing apparatus. FIG.

【図3】本発明の実施例5における半導体装置の製造工
程を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing step of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図4】コロイダルアルミナのX線回折図。FIG. 4 is an X-ray diffraction diagram of colloidal alumina.

【図5】γ−アルミナのX線回折図。FIG. 5 is an X-ray diffraction diagram of γ-alumina.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ターンテーブル、 2…研磨パッド、 3…供給管、 5…ホルダ、 11、21…シリコン基板、 12、25…Cu膜、 13…酸化層、 22…SiO2 膜、 23…溝、 24…バリア層、 26…Cu配線層。1 ... turntable 2 ... polishing pad, 3 ... supply pipe, 5 ... holder, 11, 21 ... silicon substrate, 12, 25 ... Cu film, 13 ... oxide layer, 22 ... SiO 2 film, 23 ... groove, 24 ... Barrier layer, 26 ... Cu wiring layer.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05K 3/10 H05K 3/10 E (72)発明者 清水 駿平 東京都大田区蒲田五丁目36番2号 多摩化 学工業株式会社内Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H05K 3/10 H05K 3/10 E (72) Inventor Shunpei 5-36-2 Kamata, Ota-ku, Tokyo Inside Tama Chemical Company

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コロイダルアルミナおよび水を含有する
ことを特徴とする研磨液。
1. A polishing liquid comprising colloidal alumina and water.
【請求項2】 CuまたはCu合金を研磨する研磨液で
あって、2−キノリンカルボン酸、酸化剤、コロイダル
アルミナおよび水を含有することを特徴とする研磨液。
2. A polishing liquid for polishing Cu or a Cu alloy, which comprises 2-quinolinecarboxylic acid, an oxidizing agent, colloidal alumina and water.
【請求項3】 AlまたはAl合金を研磨する研磨液で
あって、トリメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメ
チルヒドロキシド、リン酸−硫酸−酢酸の混酸および塩
化第二鉄から選ばれる少なくとも1つの研磨促進剤と、
酸化剤と、コロイダルアルミナと、水とを含むことを特
徴とする研磨液。
3. A polishing liquid for polishing Al or an Al alloy, comprising at least one polishing accelerator selected from the group consisting of trimethylammonium hydroxide, trimethyl hydroxide, a mixed acid of phosphoric acid-sulfuric acid-acetic acid, and ferric chloride. ,
A polishing liquid comprising an oxidizing agent, colloidal alumina, and water.
【請求項4】 Wを研磨する研磨液であって、塩化第二
鉄および硝酸第二鉄から選ばれる少なくとも1つの研磨
促進剤と、酸化剤と、コロイダルアルミナと、水とを含
むことを特徴とする研磨液。
4. A polishing liquid for polishing W, comprising at least one polishing accelerator selected from ferric chloride and ferric nitrate, an oxidizing agent, colloidal alumina, and water. Polishing liquid.
JP8278597A 1997-04-01 1997-04-01 Polishing liquid Pending JPH10279926A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8278597A JPH10279926A (en) 1997-04-01 1997-04-01 Polishing liquid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8278597A JPH10279926A (en) 1997-04-01 1997-04-01 Polishing liquid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10279926A true JPH10279926A (en) 1998-10-20

Family

ID=13784080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8278597A Pending JPH10279926A (en) 1997-04-01 1997-04-01 Polishing liquid

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10279926A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000000174A (en) * 1999-09-28 2000-01-15 김성춘 Method for making a liquid abradant which is remaking the blade
US6235071B1 (en) 1998-02-26 2001-05-22 Nec Corporation Chemical mechanical polishing method for highly accurate in-plane uniformity in polishing rate over position
KR100623963B1 (en) 2005-01-12 2006-09-19 제일모직주식회사 Metal CMP Slurry And Metal Polishing Method Using Thereof
US7364667B2 (en) 1999-03-17 2008-04-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Slurry for CMP and CMP method
CN113817410A (en) * 2020-06-18 2021-12-21 福吉米株式会社 Concentrate of polishing composition and polishing method using same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6235071B1 (en) 1998-02-26 2001-05-22 Nec Corporation Chemical mechanical polishing method for highly accurate in-plane uniformity in polishing rate over position
US7364667B2 (en) 1999-03-17 2008-04-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Slurry for CMP and CMP method
KR20000000174A (en) * 1999-09-28 2000-01-15 김성춘 Method for making a liquid abradant which is remaking the blade
KR100623963B1 (en) 2005-01-12 2006-09-19 제일모직주식회사 Metal CMP Slurry And Metal Polishing Method Using Thereof
CN113817410A (en) * 2020-06-18 2021-12-21 福吉米株式会社 Concentrate of polishing composition and polishing method using same
CN113817410B (en) * 2020-06-18 2024-05-10 福吉米株式会社 Concentrate of polishing composition and polishing method using same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100214749B1 (en) Polishing chemical for cu metal and fabricating method of semiconductor device thereby
EP1163311B1 (en) Working liquids and methods for modifying structured wafers suited for semiconductor fabrication
US6569350B2 (en) Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
KR100869044B1 (en) Slurry for use with fixed-abrasive polishing pads in polishing semiconductor device conductive structures that include copper and tungsten and polishing methods
TWI299747B (en) Chemical-mechanical polishing composition and method for using the same
US6309560B1 (en) Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
US6593239B2 (en) Chemical mechanical polishing method useful for copper substrates
KR100510977B1 (en) Polishing compound for chemimechanical polishing and method for polishing substrate
US6432828B2 (en) Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
US6861010B2 (en) Copper-based metal polishing composition, method for manufacturing a semiconductor device, polishing composition, aluminum-based metal polishing composition, and tungsten-based metal polishing composition
JP3192968B2 (en) Polishing liquid for copper-based metal and method for manufacturing semiconductor device
JP4206233B2 (en) Abrasive and polishing method
JP2003031529A (en) Slurry for cmp, and manufacturing method of semiconductor device using the slurry
TW200409808A (en) Polishing compound composition, method for producing same and polishing method
JP3780767B2 (en) Polishing liquid for metal and method for polishing substrate
JPH10279926A (en) Polishing liquid
JP3255095B2 (en) Polishing liquid and polishing method
JP2002270566A (en) Cleaning liquid and method of manufacturing semiconductor device
JP2001085376A (en) Method for polishing substrate
JP2002270545A (en) Polishing liquid for conductor and polishing method using the same
JP2001127020A (en) Polishing fluid for metal and method for polishing substrate using the same
Wrschka Chemical-mechanical planarization of Al and Cu thin films for the damascene process
JPH11233464A (en) Composite for polishing metal film on semiconductor substrate, flattening method of metal film thereon using the same, and manufacture thereof
JP2004023068A (en) Abrasive slurry for copper-based metal and method of manufacturing semiconductor device
JP2004014998A (en) Polishing precess of substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20040401

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060804

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20060815

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061219