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JP2001144044A - Metal polishing fluid and polishing method using it - Google Patents

Metal polishing fluid and polishing method using it

Info

Publication number
JP2001144044A
JP2001144044A JP32172099A JP32172099A JP2001144044A JP 2001144044 A JP2001144044 A JP 2001144044A JP 32172099 A JP32172099 A JP 32172099A JP 32172099 A JP32172099 A JP 32172099A JP 2001144044 A JP2001144044 A JP 2001144044A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
polishing
acid
polishing slurry
film
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
JP32172099A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Uchida
剛 内田
Yasuo Kamigata
康雄 上方
Hiroki Terasaki
裕樹 寺崎
Yasushi Kurata
靖 倉田
Akiko Igarashi
明子 五十嵐
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.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical 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 Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP32172099A priority Critical patent/JP2001144044A/en
Publication of JP2001144044A publication Critical patent/JP2001144044A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal polishing fluid which can realize the high CMP speed of tantalum and tantalum oxide, realize high flatness, reduce a dishing value and an erosion value, and form the flush pattern of a metal film with high reliability, and to provide a polishing method using the fluid. SOLUTION: A board on which a film to be polished is formed is pressed against a polishing cloth on a polishing surface plate and, in that state, the polishing surface plate and the board are moved relatively to each other while a metal polishing fluid containing fluorine-containing compound and water is supplied to the polishing cloth.

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、特に半導体デバイ
スの配線工程における金属用研磨液及びそれを用いた研
磨方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing liquid for a metal in a wiring step of a semiconductor device and a polishing method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路(以下LSIと記
す)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(以下CMPと記す)
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。この技術は、例えば米国特許第4944836号に
開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a new fine processing technology has been developed in accordance with high integration and high performance of a semiconductor integrated circuit (hereinafter, referred to as LSI). Chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP)
The method is one of them. For example, in an LSI manufacturing process, particularly, in a multilayer wiring forming process, an interlayer insulating film is flattened, a metal plug is formed,
This is a technique frequently used in the formation of embedded wiring. This technique is disclosed, for example, in US Pat. No. 4,944,836.

【0003】また、最近は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、あらかじめ溝を形成してある絶縁膜
上に銅合金薄膜を堆積して埋め込み、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。この技術
は、例えば特開平2−278822号公報に開示されて
いる。
Recently, use of a copper alloy as a wiring material has been attempted in order to improve the performance of an LSI. However, it is difficult to finely process a copper alloy by a dry etching method frequently used in forming a conventional aluminum alloy wiring. Therefore, a copper alloy thin film is deposited and buried on an insulating film in which a groove is formed in advance, and a copper alloy thin film other than the groove is removed by CMP to form a buried wiring.
The so-called damascene method is mainly employed. This technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-278822.

【0004】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(以下研磨
圧力と記す)を加えた状態で研磨定盤を回し、研磨液と
金属膜の凸部との機械的摩擦によって凸部の金属膜を除
去するものである。
A general method of metal CMP is to attach a polishing pad to a circular polishing platen (platen), immerse the surface of the polishing pad with a metal polishing solution, and press the surface of the substrate on which the metal film is formed. Then, the polishing platen is rotated while applying a predetermined pressure (hereinafter, referred to as a polishing pressure) from the back surface, and the metal film of the convex portion is removed by mechanical friction between the polishing liquid and the convex portion of the metal film. is there.

【0005】CMPに用いられる金属用研磨液は、一般
には酸化剤及び固体砥粒からなっており必要に応じてさ
らに酸化金属溶解剤、保護膜形成剤が添加される。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。凹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の進行とともに凸部の金属層が除去されて基
体表面は平坦化される。この詳細についてはジャ−ナル
・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌(Journal of
ElectrochemicalSociety)の第138巻11号(19
91年発行)の3460〜3464頁に開示されてい
る。
[0005] The metal polishing liquid used for CMP generally comprises an oxidizing agent and solid abrasive grains, and if necessary, a metal oxide dissolving agent and a protective film forming agent are further added. It is considered that the basic mechanism is to first oxidize the surface of the metal film by oxidation and to scrape off the oxidized layer with solid abrasive grains. The oxide layer on the metal surface of the concave portion does not substantially touch the polishing pad, and the effect of the shaving by the solid abrasive grains does not reach. Therefore, as the CMP proceeds, the metal layer on the convex portion is removed and the substrate surface is flattened. See the Journal of Electrochemical Society (Journal of
Vol. 138, No. 11 (19)
1991), pages 3460-3364.

【0006】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。固
体砥粒によって削り取られた金属酸化物の粒を研磨液に
溶解させてしまうと固体砥粒による削り取りの効果が増
すためであると解釈できる。但し、凹部の金属膜表面の
酸化層も溶解(以下エッチングと記す)されて金属膜表
面が露出すると、酸化剤によって金属膜表面がさらに酸
化され、これが繰り返されると凹部の金属膜のエッチン
グが進行してしまい、平坦化効果が損なわれることが懸
念される。これを防ぐためにさらに保護膜形成剤が添加
される。酸化金属溶解剤と保護膜形成剤の効果のバラン
スを取ることが重要であり、凹部の金属膜表面の酸化層
はあまりエッチングされず、削り取られた酸化層の粒が
効率良く溶解されCMPによる研磨速度が大きいことが
望ましい。
As a method of increasing the polishing rate by CMP, it is effective to add a metal oxide dissolving agent. It can be interpreted that dissolving the metal oxide particles removed by the solid abrasive grains in the polishing liquid increases the effect of the solid abrasive grains. However, when the oxide layer on the surface of the metal film in the recess is also dissolved (hereinafter referred to as etching) and the surface of the metal film is exposed, the surface of the metal film is further oxidized by the oxidizing agent. It is feared that the flattening effect is impaired. In order to prevent this, a protective film forming agent is further added. It is important to balance the effects of the metal oxide dissolving agent and the protective film forming agent. The oxide layer on the surface of the metal film in the concave portion is not etched so much, the particles of the cut oxide layer are efficiently dissolved, and polishing by CMP is performed. High speed is desirable.

【0007】このように酸化金属溶解剤と保護膜形成剤
を添加して化学反応の効果を加えることにより、CMP
速度(CMPによる研磨速度)が向上すると共に、CM
Pされる金属層表面の損傷(ダメ−ジ)も低減される効
果が得られる。
As described above, by adding the metal oxide dissolving agent and the protective film forming agent to add the effect of the chemical reaction, the CMP
The speed (polishing speed by CMP) is improved and the CM
The effect of reducing the damage (damage) on the surface of the metal layer to be P is obtained.

【0008】しかしながら、従来の固体砥粒を含む金属
用研磨液を用いてCMPによる埋め込み配線形成を行う
場合には、(1)埋め込まれた金属配線の表面中央部分
が等方的に腐食されて皿の様に窪む現象(以下ディッシ
ングと記す)の発生、(2)固体砥粒に由来する研磨傷
(スクラッチ)の発生、(3)研磨後の基体表面に残留
する固体砥粒を除去するための洗浄プロセスが複雑であ
ること、(4)固体砥粒そのものの原価や廃液処理に起
因するコストアップ、等の問題が生じる。
However, when a buried wiring is formed by CMP using a conventional metal polishing slurry containing solid abrasive grains, (1) the surface central portion of the buried metal wiring is isotropically corroded. Generation of a dish-like phenomenon (hereinafter referred to as dishing), (2) generation of polishing scratches (scratch) derived from solid abrasive grains, and (3) removal of solid abrasive grains remaining on the substrate surface after polishing. The cleaning process is complicated, and (4) the cost of the solid abrasive grains itself and the cost increase due to the waste liquid treatment arise.

【0009】ディッシングや研磨中の銅合金の腐食を抑
制し、信頼性の高いLSI配線を形成するために、グリ
シン等のアミノ酢酸又はアミド硫酸からなる酸化金属溶
解剤及びBTA(ベンゾトリアゾ−ル)を含有する金属
用研磨液を用いる方法が提唱されている。この技術は例
えば特開平8−83780号公報に記載されている。
In order to suppress the corrosion of the copper alloy during dishing and polishing and to form a highly reliable LSI wiring, a metal oxide dissolving agent composed of aminoacetic acid or amide sulfuric acid such as glycine and BTA (benzotriazole) are used. A method using a contained metal polishing liquid has been proposed. This technique is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-83780.

【0010】銅または銅合金のダマシン配線形成やタン
グステン等のプラグ配線形成等の金属埋め込み形成にお
いては、埋め込み部分以外に形成される層間絶縁膜であ
る二酸化シリコン膜の研磨速度も大きい場合には、層間
絶縁膜ごと配線の厚みが薄くなるシニングが発生する。
その結果、配線抵抗の増加やパターン密度等により抵抗
のばらつきが生じるために、研磨される金属膜に対して
二酸化シリコン膜の研磨速度が十分小さい特性が要求さ
れる。そこで、酸の解離により生ずる陰イオンにより二
酸化シリコンの研磨速度を抑制することにより、研磨液
のpHをpKa−0.5よりも大きくする方法が提唱さ
れている。この技術は、例えば特許第2819196号
公報に記載されている。
In the formation of a metal buried such as the formation of a damascene wiring of copper or a copper alloy or the formation of a plug wiring of tungsten or the like, when the polishing rate of a silicon dioxide film which is an interlayer insulating film formed in a portion other than the buried portion is high, Thinning occurs in which the thickness of the wiring is thinned together with the interlayer insulating film.
As a result, variations in resistance occur due to an increase in wiring resistance, pattern density, and the like. Therefore, a characteristic in which the polishing rate of the silicon dioxide film is sufficiently low relative to the metal film to be polished is required. Therefore, a method has been proposed in which the polishing rate of the polishing liquid is made higher than pKa-0.5 by suppressing the polishing rate of silicon dioxide by anions generated by dissociation of the acid. This technique is described in, for example, Japanese Patent No. 2819196.

【0011】一方、配線の銅或いは銅合金等の下層に
は、層間絶縁膜中への銅拡散防止のためにバリア層とし
て、タンタルやタンタル合金及び窒化タンタルやその他
のタンタル化合物等が形成される。したがって、銅或い
は銅合金を埋め込む配線部分以外では、露出したバリア
層をCMPにより取り除く必要がある。しかし、これら
のバリア層導体膜は、銅或いは銅合金に比べ硬度が高い
ために、銅または銅合金用の研磨材料の組み合わせでは
十分なCMP速度が得られない場合が多い。そこで、銅
或いは銅合金を研磨する第1工程と、バリア層導体を研
磨する第2工程からなる2段研磨方法が検討されてい
る。
On the other hand, a tantalum, a tantalum alloy, a tantalum nitride, another tantalum compound, or the like is formed as a barrier layer for preventing copper from diffusing into an interlayer insulating film in a lower layer of a wiring such as copper or a copper alloy. . Therefore, it is necessary to remove the exposed barrier layer by CMP except for the wiring portion where copper or copper alloy is embedded. However, since these barrier layer conductor films have higher hardness than copper or copper alloy, a combination of polishing materials for copper or copper alloy often cannot provide a sufficient CMP rate. Therefore, a two-step polishing method including a first step of polishing copper or a copper alloy and a second step of polishing the barrier layer conductor has been studied.

【0012】銅或いは銅合金を研磨する第1工程と、バ
リア層を研磨する第2工程からなる2段研磨方法では、
被研磨膜の硬度や化学的性質が異なるために、研磨液の
pH、砥粒及び添加剤等の組成物について、かなり異な
る性質のものが検討されている。バリア層として用いら
れるタンタルやタンタル合金及び窒化タンタルやその他
のタンタル化合物は、化学的に安定でエッチングが難し
く、室温でエッチングが可能な化合物は、含フッ素化合
物のみであるとされている。但し、含フッ素化合物のみ
ではタンタルや窒化タンタルの高いCMP研磨速度は得
られないとされており、砥粒と含フッ素化合物を共に含
有する研磨液を用いたバリア層の研磨技術が開発されて
いる。この技術は、例えば特開平10−67986号公
報に開示されている。
In a two-step polishing method comprising a first step of polishing copper or a copper alloy and a second step of polishing a barrier layer,
Because the hardness and chemical properties of the films to be polished are different, compositions having considerably different properties are being studied for the composition of the polishing liquid such as pH, abrasive grains and additives. Tantalum, tantalum alloy, tantalum nitride, and other tantalum compounds used as barrier layers are chemically stable and difficult to etch, and the only compound that can be etched at room temperature is a fluorine-containing compound. However, it is said that a high CMP rate of tantalum or tantalum nitride cannot be obtained only with a fluorine-containing compound, and a barrier layer polishing technique using a polishing liquid containing both abrasive grains and a fluorine-containing compound has been developed. . This technique is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-67986.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金属膜研磨用の固体砥粒を主成分として含む研磨剤を用
いてCMPにより配線及びプラグを形成する場合、少な
くとも以下の(1)〜(6)に挙げる問題が発生してい
る。 (1)絶縁膜に形成された溝の内部に埋め込まれる金属
配線の表面中央部分が周辺部分よりも過剰に研磨されて
凹む現象(ディッシング)及び配線部周囲の絶縁膜表面
が研磨される現象(以後エロージョンと記す)の発生、
(2)研磨用の固体砥粒による研磨傷(スクラッチ)の
発生、(3)CMP後のウエハ表面に研磨砥粒が多数残
留することに由来する洗浄プロセス増加、(4)砥粒の
製造コスト、パッド上の砥粒目詰まり等に由来するCM
Pに用いる消耗品のコスト高、(5)研磨剤供給系での
砥粒沈殿防止機構、砥粒使用に伴うクリーンルーム内の
発塵低減機構、廃液処理等を必要とする、(6)リサイ
クルが容易でなくコスト高であること。上記の問題点は
全て高濃度の研磨砥粒を含む研磨剤によってCMPを行
うことが原因となっている。しかし、バリア層として用
いられるタンタルやタンタル合金及び窒化タンタルやそ
の他のタンタル化合物は、化学的に安定でエッチングが
難しく、硬度が高いために機械的な研磨も銅または銅合
金ほど容易ではなく、砥粒の硬度を上げる必要があると
されている。そこで砥粒の硬度を上げた場合には、銅ま
たは銅合金に研磨キズが発生して電気特性不良の原因に
なったり、砥粒の粒子濃度を高くした場合には、二酸化
シリコン膜の研磨速度が大きくなってしまいエロージョ
ンが発生するという問題があった。さらに、含フッ素化
合物はバリア層のみならず二酸化シリコン膜をもエッチ
ングしてしまうため、砥粒と含フッ素化合物を共に含有
する研磨液を用いたバリア層の研磨方法ではエロージョ
ンが増大するという問題があった。本発明は、タンタル
や窒化タンタルの高いCMP速度を発現し、高平坦化、
ディッシング量低減及びエロージョン量低減を可能と
し、信頼性の高い金属膜の埋め込みパタ−ン形成を可能
とする金属用研磨液及びそれを用いた研磨方法を提供す
るものである。また、本発明は、銅または銅合金とバリ
ア層導体とを連続して効率的に研磨を行うことができ、
信頼性の高い金属膜の埋め込みパタ−ン形成を可能とす
る基板の研磨方法を提供するものである。
However, when a wiring and a plug are formed by CMP using a conventional polishing agent containing a solid abrasive for polishing a metal film as a main component, at least the following (1) to (6) ). (1) A phenomenon in which the central portion of the surface of the metal wiring embedded in the groove formed in the insulating film is polished excessively more than the peripheral portion thereof (dishing), and a phenomenon in which the surface of the insulating film around the wiring portion is polished ( Hereafter referred to as erosion),
(2) Generation of polishing scratches (scratch) by solid abrasive grains for polishing; (3) Increase in cleaning process due to many abrasive grains remaining on the wafer surface after CMP; (4) Manufacturing cost of abrasive grains , CM originating from clogging of abrasive grains on pads
High cost of consumables used for P. (5) Requires abrasive sedimentation prevention mechanism in abrasive supply system, dust reduction mechanism in clean room due to use of abrasive, waste liquid treatment, etc., (6) Recycling is required. It is not easy and costly. All of the above problems are caused by performing CMP using an abrasive containing a high concentration of abrasive grains. However, tantalum, tantalum alloys, tantalum nitride, and other tantalum compounds used as barrier layers are chemically stable and difficult to etch, and because of their high hardness, mechanical polishing is not as easy as copper or copper alloys. It is said that it is necessary to increase the hardness of the grains. Therefore, when the hardness of the abrasive grains is increased, polishing flaws are generated in copper or copper alloy and cause poor electrical characteristics, and when the particle concentration of the abrasive grains is increased, the polishing rate of the silicon dioxide film is reduced. And erosion occurs. Furthermore, since the fluorine-containing compound etches not only the barrier layer but also the silicon dioxide film, there is a problem that the erosion is increased in the method of polishing the barrier layer using the polishing liquid containing both the abrasive grains and the fluorine-containing compound. there were. The present invention expresses a high CMP rate of tantalum or tantalum nitride,
An object of the present invention is to provide a metal polishing liquid and a polishing method using the same, which can reduce a dishing amount and an erosion amount and can form a highly reliable buried pattern of a metal film. Further, the present invention can continuously and efficiently polishing copper or copper alloy and the barrier layer conductor,
An object of the present invention is to provide a method for polishing a substrate, which enables formation of a highly reliable buried pattern of a metal film.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、(1)含フッ
素化合物及び水を含有する金属用研磨液である。(2)
含フッ素化合物が、有機フッ素化合物、無機フッ素化合
物、及びそれらのアンモニウム塩から選ばれた少なくと
も1種である請求項1に記載の金属用研磨液、(3)金
属の酸化剤をさらに含む上記(1)または(2)に記載
の金属用研磨液、(4)酸化金属溶解剤をさらに含む上
記(1)ないし(3)のいずれかに記載の金属用研磨
液、(5)金属表面に対する保護膜形成剤をさらに含む
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の金属用研磨
液、(6)水溶性高分子をさらに含む上記(1)ないし
(5)のいずれかに記載の金属用研磨液、(7)金属の
酸化剤が、過酸化水素、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次
亜塩素酸及びオゾン水から選ばれる少なくとも1種であ
る上記(3)ないし(6)のいずれかに記載の金属用研
磨液、(8)酸化金属溶解剤が、有機酸から選ばれる少
なくとも1種である上記(4)ないし(7)のいずれか
に記載の金属用研磨液、(9)保護膜形成剤が、含窒素
化合物及びその塩、メルカプタン、グルコース及びセル
ロースから選ばれた少なくとも1種である上記(5)な
いし(8)のいずれかに記載の金属用研磨液、(10)
水溶性高分子が、ポリアクリル酸もしくはその塩、ポリ
メタクリル酸もしくはその塩、ポリアクリルアミド、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルピロリドンからなる群
から選ばれた少なくとも1種である上記(6)ないし
(9)のいずれかに記載の金属用研磨液、(11)水溶
性高分子の重量平均分子量が500以上の重量平均分子
量が異なる少なくとも2種以上を用いる上記(6)ない
し(10)のいずれかに記載の金属用研磨液、(12)
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の金属用研
磨液に砥粒を1重量%以下含む金属用研磨液、(13)
研磨される金属膜が、銅及び銅合金のバリア層である上
記(1)ないし(12)のいずれかに記載の金属用研磨
液、(14)上記バリア層が、タンタル、窒化タンタ
ル、タンタル合金、その他のタンタル合金である上記
(13)に記載の金属用研磨液である。また、本発明
は、(15)研磨定盤の研磨布上に上記(1)ないし
(14)のいずれかに記載の金属用研磨液を供給しなが
ら、被研磨膜を有する基板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
研磨する研磨方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a metal polishing slurry containing (1) a fluorine-containing compound and water. (2)
2. The metal polishing slurry according to claim 1, wherein the fluorine-containing compound is at least one selected from an organic fluorine compound, an inorganic fluorine compound, and an ammonium salt thereof, and (3) further comprising a metal oxidizing agent. (1) or (2), the metal polishing liquid according to any one of (1) to (3), further comprising (4) a metal oxide dissolving agent, and (5) protection against the metal surface. The metal polishing slurry according to any one of the above (1) to (4), further containing a film-forming agent, and (6) the metal according to any one of the above (1) to (5), further containing a water-soluble polymer. Polishing slurry, and (7) the metal oxidizing agent is at least one selected from the group consisting of hydrogen peroxide, nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid, and ozone water. Polishing liquid for metals described in (8), (8) gold oxide The metal polishing slurry according to any one of the above (4) to (7), wherein the dissolving agent is at least one selected from organic acids, and (9) the protective film forming agent is a nitrogen-containing compound and a salt thereof, a mercaptan (10) The metal polishing slurry according to any one of the above (5) to (8), which is at least one selected from the group consisting of glucose, and cellulose.
Any of the above (6) to (9), wherein the water-soluble polymer is at least one selected from the group consisting of polyacrylic acid or a salt thereof, polymethacrylic acid or a salt thereof, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, and polyvinylpyrrolidone. (11) The metal according to any of (6) to (10), wherein (11) the water-soluble polymer has a weight average molecular weight of 500 or more and at least two or more different weight average molecular weights. Polishing liquid for (12)
(13) a metal polishing liquid containing 1% by weight or less of abrasive grains in the metal polishing liquid according to any of (1) to (11) above;
The metal polishing solution according to any one of the above (1) to (12), wherein the metal film to be polished is a barrier layer of copper and a copper alloy, (14) the barrier layer is made of tantalum, tantalum nitride, or a tantalum alloy The polishing slurry for metals according to the above (13), which is another tantalum alloy. Further, the present invention provides (15) a method of forming a substrate having a film to be polished on a polishing cloth while supplying the metal polishing liquid according to any one of the above (1) to (14) onto the polishing cloth of the polishing platen. This is a polishing method for polishing a film to be polished by relatively moving a polishing platen and a substrate in a pressed state.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の金属用研磨液は、含フッ
素化合物及び水を含有する。本発明で使用する含フッ素
化合物としては、有機フッ素化合物もしくは無機フッ素
化合物、及びそれらのアンモニウム塩から選ばれた少な
くとも1種が好ましく、F−酪酸、F−ヘキサン酸、F
−オクタン酸、F−デカン酸、F−ドデカン酸、トリフ
ルオロアクリル酸、ペンタフルオロ安息香酸及びそれら
のアンモニウム塩から選ばれた少なくとも1種が好まし
い。本発明における金属用研磨液は、さらに金属の酸化
剤を含有することができる。本発明で使用する酸化剤と
しては、過酸化水素、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜
塩素酸及びオゾン水から選ばれた少なくとも1種が好ま
しい。本発明における金属用研磨液は、さらに金属表面
に対する保護膜形成剤を含有することができる。本発明
で使用する保護膜形成剤は金属表面に保護膜を形成する
もので、保護膜形成剤としては、含窒素化合物及びその
塩、メルカプタン、グルコ−ス及びセルロ−スから選ば
れた少なくとも1種が好ましい。本発明における金属用
研磨液は、さらに水溶性高分子を含有することができ
る。本発明で使用する水溶性高分子としては、多糖類、
ポリカルボン酸、ポリカルボン酸エステル及びその塩、
及びビニル系ポリマから選ばれる少なくとも一種が好ま
しい。本発明における金属用研磨液は、さらに必用に応
じて少なくとも1種類以上の有機酸等の酸化金属溶解剤
や砥粒を含有することができる。本発明の金属用研磨液
を用いて銅、銅合金及び銅又は銅合金の酸化物から選ば
れる少なくとも1種の金属層を含む積層膜からなる金属
膜を研磨する工程によって少なくとも金属膜の一部を除
去することができる。本発明の研磨方法は、研磨定盤の
研磨布上に前記の金属用研磨液を供給しながら、被研磨
膜を有する基板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こ
とができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The metal polishing slurry of the present invention contains a fluorine-containing compound and water. As the fluorine-containing compound used in the present invention, at least one selected from an organic fluorine compound or an inorganic fluorine compound and an ammonium salt thereof is preferable, and F-butyric acid, F-hexanoic acid,
At least one selected from octanoic acid, F-decanoic acid, F-dodecanoic acid, trifluoroacrylic acid, pentafluorobenzoic acid and ammonium salts thereof is preferred. The metal polishing slurry of the present invention can further contain a metal oxidizing agent. The oxidizing agent used in the present invention is preferably at least one selected from hydrogen peroxide, nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid and ozone water. The metal polishing slurry of the present invention can further contain a protective film forming agent for the metal surface. The protective film forming agent used in the present invention forms a protective film on a metal surface, and the protective film forming agent is at least one selected from nitrogen-containing compounds and salts thereof, mercaptan, glucose and cellulose. Species are preferred. The metal polishing slurry of the present invention may further contain a water-soluble polymer. As the water-soluble polymer used in the present invention, polysaccharides,
Polycarboxylic acids, polycarboxylic esters and salts thereof,
And at least one selected from vinyl polymers. The metal-polishing liquid in the present invention may further contain at least one or more kinds of metal oxide dissolving agents such as organic acids and abrasive grains as necessary. At least a part of the metal film by the step of polishing a metal film composed of a laminated film including at least one metal layer selected from copper, a copper alloy and an oxide of copper or a copper alloy using the metal polishing slurry of the present invention. Can be removed. In the polishing method of the present invention, the polishing plate and the substrate are relatively moved while the substrate having the film to be polished is pressed against the polishing cloth while the metal polishing liquid is supplied onto the polishing cloth of the polishing table. Thus, the film to be polished can be polished.

【0016】本発明では含フッ素化合物を用いることに
よりタンタル、窒化タンタルの高い研磨を発現する金属
用研磨液とそれを用いた基板の研磨方法を提供すること
ができる。本発明における金属用研磨液のpHは、9を
超えて大きいと二酸化シリコン膜のCMP速度が大きく
なる。pHは酸の添加量により調整することができる。
また、アンモニア、水酸化ナトリウム、テトラメチルア
ンモニウムハイドライド等のアルカリ成分の添加によっ
ても調整可能である。必要に応じて、金属の酸化剤、水
溶性高分子、砥粒を添加してもよい。
In the present invention, it is possible to provide a metal polishing liquid which exhibits high polishing of tantalum and tantalum nitride by using a fluorine-containing compound, and a method of polishing a substrate using the same. When the pH of the metal polishing slurry in the present invention is higher than 9, the CMP rate of the silicon dioxide film increases. The pH can be adjusted by the amount of acid added.
It can also be adjusted by adding an alkali component such as ammonia, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydride and the like. If necessary, an oxidizing agent for a metal, a water-soluble polymer, and abrasive grains may be added.

【0017】本発明においては、表面に凹部を有する基
体上に銅、銅合金(銅/クロム等)を含む金属膜を形成
・充填する。この基体を本発明による金属用研磨液を用
いてCMPすると、基体の凸部の金属膜が選択的にCM
Pされて、凹部に金属膜が残されて所望の導体パタ−ン
が得られる。本発明の金属用研磨液では、実質的に固体
砥粒を含まなくとも良く、固体砥粒よりもはるかに機械
的に柔らかい研磨パッドとの摩擦によってCMPが進む
ために研磨傷は劇的に低減される。本発明の金属用研磨
液は、含フッ素化合物及び水を必須成分とする。必要に
応じて金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、
水溶性高分子を含むことができる。固体砥粒は実質的に
含まれなくとも良いが、使用することもできる。
In the present invention, a metal film containing copper or a copper alloy (eg, copper / chromium) is formed and filled on a substrate having a concave portion on the surface. When the substrate is subjected to CMP using the polishing slurry for metal according to the present invention, the metal film at the convex portion of the substrate is selectively CM.
After P, the metal film is left in the concave portion, and a desired conductor pattern is obtained. The polishing slurry for metals of the present invention may be substantially free of solid abrasive grains, and polishing scratches are dramatically reduced because CMP proceeds by friction with a polishing pad that is much more mechanically soft than solid abrasive grains. Is done. The metal polishing slurry of the present invention contains a fluorine-containing compound and water as essential components. Metal oxidizing agent, metal oxide dissolving agent, protective film forming agent,
It may include a water-soluble polymer. Solid abrasive particles need not be substantially contained, but may be used.

【0018】本発明における金属用研磨液の金属の酸化
剤は、水溶性高分子を含有する場合には、濃度が0.0
1〜1.5重量%であると好ましい。水溶性高分子は、
タンタルやタンタル合金及び窒化タンタルやその他のタ
ンタル化合物或いはその酸化膜表面に吸着するために、
高いCMP速度が得られる酸化剤濃度範囲が小さくな
る。また、水溶性高分子は、特に窒化タンタルや窒化チ
タン等の窒化化合物膜の表面に吸着し易いために、窒化
タンタルや窒化チタン等の窒化化合物膜のCMP速度が
小さくなる。一方、水溶性高分子は、金属の表面保護膜
形成効果を有し、ディッシングやエロージョン等の平坦
化特性を向上させる。
The metal oxidizing agent of the metal polishing slurry of the present invention, when containing a water-soluble polymer, has a concentration of 0.0
It is preferably from 1 to 1.5% by weight. The water-soluble polymer is
In order to adsorb on tantalum, tantalum alloy, tantalum nitride, other tantalum compounds or their oxide films,
The oxidant concentration range in which a high CMP rate can be obtained becomes smaller. In addition, since the water-soluble polymer is easily adsorbed on the surface of a nitride compound film such as tantalum nitride or titanium nitride, the CMP rate of the nitride compound film such as tantalum nitride or titanium nitride decreases. On the other hand, the water-soluble polymer has a metal surface protective film forming effect, and improves flattening characteristics such as dishing and erosion.

【0019】含フッ素化合物としては、以下の群から選
ばれたものが適している。トリフルオロ酢酸、トリフル
オロプロピオン酸、F−酪酸、F−ヘキサン酸、F−オ
クタン酸、F−デカン酸、F−ドデカン酸、トリフルオ
ロアクリル酸、ペンタフルオロ安息香酸、ペンタフルオ
ロフェノール、トリフルオロ酢酸ナトリウム、トリフル
オロ酢酸カリウム、トリフルオロ酢酸アンモニウム、ト
リフルオロプロピオン酸ナトリウム、トリフルオロプロ
ピオン酸カリウム、トリフルオロプロピオン酸アンモニ
ウム、F−酪酸ナトリウム、F−酪酸カリウム、F−酪
酸アンモニウム、F−ヘキサン酸ナトリウム、F−ヘキ
サン酸カリウム、F−ヘキサン酸アンモニウム、F−オ
クタン酸ナトリウム、F−オクタン酸カリウム、F−オ
クタン酸アンモニウム、F−デカン酸ナトリウム、F−
デカン酸カリウム、F−デカン酸アンモニウム、F−ド
デカン酸ナトリウム、F−ドデカン酸カリウム、F−ド
デカン酸アンモニウム、トリフルオロアクリル酸ナトリ
ウム、トリフルオロアクリル酸カリウム、トリフルオロ
アクリル酸アンモニウム、ペンタフルオロ安息香酸ナト
リウム、ペンタフルオロ安息香酸カリウム、ペンタフル
オロ安息香酸アンモニウム、ペンタフルオロフェノール
ナトリウム、ペンタフルオロフェノールカリウム、ペン
タフルオロフェノールアンモニウム等の有機フッ素化合
物及びそれらのアンモニウム塩;フッ化水素酸、フルオ
ロ燐酸、ヘキサフルオロ珪酸、テトラフルオロ硼酸、ヘ
キサフルオロチタン酸、フッ化ナトリウム、フッ化カリ
ウム、フッ化アンモニウム、二フッ化水素アンモニウ
ム、二フッ化水素カリウム、フルオロ燐酸ナトリウム、
フルオロ燐酸カリウム、フルオロ燐酸アンモニウム、ヘ
キサフルオロ珪酸ナトリウム、ヘキサフルオロ珪酸カリ
ウム、ヘキサフルオロ珪酸アンモニウム、テトラフルオ
ロ硼酸ナトリウム、テトラフルオロ硼酸カリウム、テト
ラフルオロ硼酸アンモニウム、ヘキサフルオロチタン酸
ナトリウム、ヘキサフルオロチタン酸カリウム、ヘキサ
フルオロチタン酸アンモニウム等の無機フッ素化合物及
びそれらのアンモニウム塩が挙げられる。但し、適用す
る基体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、酸もしくはそのアンモニウム
塩が望ましい。基板がガラス基板等である場合はその限
りではない。その中でもF−酪酸、F−ヘキサン酸、F
−オクタン酸、F−デカン酸、F−ドデカン酸、トリフ
ルオロアクリル酸、ペンタフルオロ安息香酸がより好ま
しい。
As the fluorine-containing compound, those selected from the following groups are suitable. Trifluoroacetic acid, trifluoropropionic acid, F-butyric acid, F-hexanoic acid, F-octanoic acid, F-decanoic acid, F-dodecanoic acid, trifluoroacrylic acid, pentafluorobenzoic acid, pentafluorophenol, trifluoroacetic acid Sodium, potassium trifluoroacetate, ammonium trifluoroacetate, sodium trifluoropropionate, potassium trifluoropropionate, ammonium trifluoropropionate, sodium F-butyrate, potassium F-butyrate, ammonium F-butyrate, sodium F-hexanoate , Potassium F-hexanoate, ammonium F-hexanoate, sodium F-octanoate, potassium F-octanoate, ammonium F-octanoate, sodium F-decanoate, F-
Potassium decanoate, ammonium F-decanoate, sodium F-dodecanoate, potassium F-dodecanoate, ammonium F-dodecanoate, sodium trifluoroacrylate, potassium trifluoroacrylate, ammonium trifluoroacrylate, pentafluorobenzoic acid Organic fluorine compounds such as sodium, potassium pentafluorobenzoate, ammonium pentafluorobenzoate, sodium pentafluorophenol, potassium pentafluorophenol, and pentafluorophenol ammonium and their ammonium salts; hydrofluoric acid, fluorophosphoric acid, hexafluorosilicic acid , Tetrafluoroboric acid, hexafluorotitanic acid, sodium fluoride, potassium fluoride, ammonium fluoride, ammonium hydrogen difluoride, hydrogen difluoride Umm, sodium fluoro phosphate,
Potassium fluorophosphate, ammonium fluorophosphate, sodium hexafluorosilicate, potassium hexafluorosilicate, ammonium hexafluorosilicate, sodium tetrafluoroborate, potassium tetrafluoroborate, ammonium tetrafluoroborate, sodium hexafluorotitanate, potassium hexafluorotitanate, Inorganic fluorine compounds such as ammonium hexafluorotitanate and ammonium salts thereof can be mentioned. However, when the substrate to be applied is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, an acid or an ammonium salt thereof is preferable because contamination by an alkali metal, an alkaline earth metal, a halide or the like is not desirable. This is not the case when the substrate is a glass substrate or the like. Among them, F-butyric acid, F-hexanoic acid, F
-Octanoic acid, F-decanoic acid, F-dodecanoic acid, trifluoroacrylic acid and pentafluorobenzoic acid are more preferred.

【0020】本発明の金属用研磨液には、金属の酸化剤
を添加しても良い。金属の酸化剤としては、過酸化水素
(H22)、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸、
オゾン水等が挙げられ、その中でも過酸化水素が特に好
ましい。基板が集積回路用素子を含むシリコン基板であ
る場合、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
まない酸化剤が望ましい。但し、オゾン水は組成の時間
変化が激しいので過酸化水素が最も適している。但し、
適用対象の基板が半導体素子を含まないガラス基板など
である場合は不揮発成分を含む酸化剤であっても差し支
えない。
The metal polishing slurry of the present invention may contain a metal oxidizing agent. Metal oxidants include hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid,
Ozone water and the like can be mentioned, and among them, hydrogen peroxide is particularly preferable. When the substrate is a silicon substrate including an element for an integrated circuit, contamination by an alkali metal, an alkaline earth metal, a halide, or the like is not desirable, and an oxidizing agent containing no nonvolatile component is desirable. However, hydrogen peroxide is most suitable because the composition of ozone water changes drastically with time. However,
When the substrate to be applied is a glass substrate or the like containing no semiconductor element, an oxidizing agent containing a nonvolatile component may be used.

【0021】本発明の金属用研磨液には、酸化金属溶解
剤を添加しても良い。酸化金属溶解剤は、水溶性のもの
が望ましい。以下の群から選ばれたものの水溶液が適し
ている。ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2
−メチル酪酸、n−ヘキサン酸、3,3−ジメチル酪
酸、2−エチル酪酸、4−メチルペンタン酸、n−ヘプ
タン酸、2−メチルヘキサン酸、n−オクタン酸、2−
エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコ−ル酸、サリチル
酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グ
ルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタ
ル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸等、及びそれらの有
機酸のアンモニウム塩等の塩、硫酸、硝酸、アンモニ
ア、アンモニウム塩類、例えば過硫酸アンモニウム、硝
酸アンモニウム、塩化アンモニウム等、クロム酸等又は
それらの混合物等が挙げられる。これらの中ではギ酸、
マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸が銅、銅合金及
び銅又は銅合金の酸化物から選ばれた少なくとも1種の
金属層を含む積層膜に対して好適である。これらは保護
膜形成剤とのバランスが得やすい点で好ましい。特に、
リンゴ酸、酒石酸、クエン酸については実用的なCMP
速度を維持しつつ、エッチング速度を効果的に抑制でき
るという点で好ましい。
The metal polishing slurry of the present invention may contain a metal oxide dissolving agent. The metal oxide dissolving agent is desirably water-soluble. Aqueous solutions of those selected from the following groups are suitable. Formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2
-Methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-
Ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, etc. And salts thereof such as ammonium salts of organic acids, sulfuric acid, nitric acid, ammonia, ammonium salts such as ammonium persulfate, ammonium nitrate, ammonium chloride, chromic acid and the like, and mixtures thereof. Of these, formic acid,
Malonic acid, malic acid, tartaric acid, and citric acid are suitable for a laminated film including at least one metal layer selected from copper, a copper alloy, and an oxide of copper or a copper alloy. These are preferred in that they can be easily balanced with the protective film forming agent. In particular,
Practical CMP for malic acid, tartaric acid and citric acid
This is preferable in that the etching rate can be effectively suppressed while maintaining the rate.

【0022】本発明の金属用研磨液には、保護膜形成剤
を添加しても良い。保護膜形成剤は、以下の群から選ば
れたものが好適である。アンモニア;ジメチルアミン、
トリメチルアミン、トリエチルアミン、プロピレンジア
ミン等のアルキルアミンや、エチレンジアミンテトラ酢
酸(EDTA)、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウ
ム及びキトサン等のアミン;グリシン、L−アラニン、
β−アラニン、L−2−アミノ酪酸、L−ノルバリン、
L−バリン、L−ロイシン、L−ノルロイシン、L−イ
ソロイシン、L−アロイソロイシン、L−フェニルアラ
ニン、L−プロリン、サルコシン、L−オルニチン、L
−リシン、タウリン、L−セリン、L−トレオニン、L
−アロトレオニン、L−ホモセリン、L−チロシン、
3,5−ジヨ−ド−L−チロシン、β−(3,4−ジヒ
ドロキシフェニル)−L−アラニン、L−チロキシン、
4−ヒドロキシ−L−プロリン、L−システィン、L−
メチオニン、L−エチオニン、L−ランチオニン、L−
シスタチオニン、L−シスチン、L−システィン酸、L
−アスパラギン酸、L−グルタミン酸、S−(カルボキ
シメチル)−L−システィン、4−アミノ酪酸、L−ア
スパラギン、L−グルタミン、アザセリン、L−アルギ
ニン、L−カナバニン、L−シトルリン、δ−ヒドロキ
シ−L−リシン、クレアチン、L−キヌレニン、L−ヒ
スチジン、1−メチル−L−ヒスチジン、3−メチル−
L−ヒスチジン、エルゴチオネイン、L−トリプトファ
ン、アクチノマイシンC1、アパミン、アンギオテンシ
ンI、アンギオテンシンII及びアンチパイン等のアミ
ノ酸;ジチゾン、クプロイン(2,2’−ビキノリ
ン)、ネオクプロイン(2,9−ジメチル−1,10−
フェナントロリン)、バソクプロイン(2,9−ジメチ
ル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリ
ン)及びキュペラゾン(ビスシクロヘキサノンオキサリ
ルヒドラゾン)等のイミン;ベンズイミダゾール−2−
チオール、2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオプロ
ピオン酸、2−[2−(ベンゾチアゾリル)チオブチル
酸、2−メルカプトベンゾチアゾール、1,2,3−ト
リアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−
1H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾー
ル、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−ジヒドロ
キシプロピルベンゾトリアゾール、2,3−ジカルボキ
シプロピルベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾ
トリアゾール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリア
ゾール、4−メトキシカルボニル−1H−ベンゾトリア
ゾール、4−ブトキシカルボニル−1H−ベンゾトリア
ゾール、4−オクチルオキシカルボニル−1H−ベンゾ
トリアゾール、5−ヘキシルベンゾトリアゾール、N−
(1,2,3−ベンゾトリアゾリル−1−メチル)−N
−(1,2,4−トリアゾリル−1−メチル)−2−エ
チルヘキシルアミン、トリルトリアゾール、ナフトトリ
アゾール、ビス[(1−ベンゾトリアゾリル)メチル]
ホスホン酸等のアゾール;ノニルメルカプタン、ドデシ
ルメルカプタン、トリアジンチオール、トリアジンジチ
オール、トリアジントリチオール等のメルカプタン;及
びグルコース、セルロース等の糖類が挙げられる。その
中でもキトサン、エチレンジアミンテトラ酢酸、L−ト
リプトファン、キュペラゾン、トリアジンジチオール、
ベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾー
ル、4−カルボキシルベンゾトリアゾールブチルエステ
ル、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾールが高いC
MP速度と低いエッチング速度を両立する上で好まし
い。
The metal polishing slurry of the present invention may contain a protective film forming agent. The protective film forming agent is preferably selected from the following group. Ammonia; dimethylamine,
Alkylamines such as trimethylamine, triethylamine and propylenediamine; and amines such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), sodium diethyldithiocarbamate and chitosan; glycine, L-alanine,
β-alanine, L-2-aminobutyric acid, L-norvaline,
L-valine, L-leucine, L-norleucine, L-isoleucine, L-alloisoleucine, L-phenylalanine, L-proline, sarcosine, L-ornithine, L
-Lysine, taurine, L-serine, L-threonine, L
-Allothreonine, L-homoserine, L-tyrosine,
3,5-diiodo-L-tyrosine, β- (3,4-dihydroxyphenyl) -L-alanine, L-thyroxine,
4-hydroxy-L-proline, L-cystine, L-
Methionine, L-ethionine, L-lanthionine, L-
Cystathionine, L-cystine, L-cystinic acid, L
-Aspartic acid, L-glutamic acid, S- (carboxymethyl) -L-cysteine, 4-aminobutyric acid, L-asparagine, L-glutamine, azaserine, L-arginine, L-canavanine, L-citrulline, δ-hydroxy- L-lysine, creatine, L-kynurenine, L-histidine, 1-methyl-L-histidine, 3-methyl-
Amino acids such as L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II and antipain; dithizone, cuproin (2,2′-biquinoline), neocuproin (2,9-dimethyl-1, 10-
Imines such as phenanthroline), bathocuproin (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) and cuperazone (biscyclohexanone oxalylhydrazone); benzimidazole-2-
Thiol, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiopropionic acid, 2- [2- (benzothiazolyl) thiobutyric acid, 2-mercaptobenzothiazole, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3- Amino-
1H-1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxyl-1H-benzotriazole , 4-methoxycarbonyl-1H-benzotriazole, 4-butoxycarbonyl-1H-benzotriazole, 4-octyloxycarbonyl-1H-benzotriazole, 5-hexylbenzotriazole, N-
(1,2,3-benzotriazolyl-1-methyl) -N
-(1,2,4-triazolyl-1-methyl) -2-ethylhexylamine, tolyltriazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) methyl]
Azoles such as phosphonic acid; mercaptans such as nonylmercaptan, dodecylmercaptan, triazinethiol, triazinedithiol, and triazinetrithiol; and saccharides such as glucose and cellulose. Among them, chitosan, ethylenediaminetetraacetic acid, L-tryptophan, cuperazone, triazinedithiol,
Benzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxylbenzotriazole butyl ester, tolyltriazole, naphthotriazole have high C
It is preferable to achieve both the MP rate and the low etching rate.

【0023】本発明の金属用研磨液には、水溶性高分子
を添加しても良い。水溶性高分子としては、以下の群か
ら選ばれたものが好適である。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;グリシンアンモニウム塩及びグ
リシンナトリウム塩等のアミノ酸塩;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
酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリ
アクリルアミド、アミノポリアクリルアミド、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;ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルピロリド
ン及びポリアクロレイン等のビニル系ポリマ等が挙げら
れる。但し、適用する基板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、酸もしく
はそのアンモニウム塩が望ましい。基板がガラス基板等
である場合はその限りではない。その中でもペクチン
酸、寒天、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル酸、ポリアク
リル酸、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリ
ル酸アンモニウム塩、ポリアクリルアミド、ポリビニル
アルコール及びポリビニルピロリドン、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。
The metal polishing slurry of the present invention may contain a water-soluble polymer. As the water-soluble polymer, those selected from the following group are preferable. Polysaccharides such as alginic acid, pectic acid, carboxymethyl cellulose, agar, cardran and pullulan; amino acid salts such as glycine ammonium salt and glycine sodium salt; polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid, polymethacrylic acid Ammonium polymethacrylate, sodium polymethacrylate, polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, ammonium polyacrylate, sodium polyacrylate Polycarboxylic acids such as polyacrylamide, aminopolyacrylamide, polyamic acid, polyamic acid ammonium salt, polyamic acid sodium salt and polyglyoxylic acid; and salts thereof; polyvinyl alcohol, polyvinylpyro Vinyl polymers such as pyrrolidone and polyacrolein, and the like. However, when the substrate to be applied is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, an acid or an ammonium salt thereof is preferable because contamination by an alkali metal, an alkaline earth metal, a halide or the like is not desirable. This is not the case when the substrate is a glass substrate or the like. Among them, pectic acid, agar, polymalic acid, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, ammonium polyacrylate, ammonium polymethacrylate, polyacrylamide, polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone, their esters, and their ammonium salts are preferred.

【0024】本発明の金属用研磨液には、砥粒を添加し
ても良い。砥粒としては、シリカ、アルミナ、セリア、
チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、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
ロイダルシリカまたはコロイダルアルミナが好ましい。
平均粒径は、バリア層の研磨速度がより大きくなり、二
酸化シリコンの研磨速度がより小さくなる20nm以下
がより好ましい。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。
Abrasive grains may be added to the metal polishing liquid of the present invention. As abrasive grains, silica, alumina, ceria,
Any one of inorganic abrasive grains such as titania, zirconia, germania, and silicon carbide, and organic abrasive grains such as polystyrene, polyacryl, and polyvinyl chloride may be used. However, the dispersion stability in the polishing solution is good, and the polishing scratches generated by CMP. Colloidal silica or colloidal alumina having a small number of (scratch) occurrences and an average particle size of 100 nm or less is preferred.
The average particle size is more preferably 20 nm or less at which the polishing rate of the barrier layer becomes higher and the polishing rate of silicon dioxide becomes lower. A method of producing colloidal silica by hydrolysis of silicon alkoxide or ion exchange of sodium silicate is known, and a method of producing colloidal alumina by hydrolysis of aluminum nitrate is known.

【0025】本発明を適用する金属膜としては、銅、銅
合金及び銅又は銅合金の酸化物(以下銅合金という)か
ら選ばれた少なくとも1種を含む積層膜である。
The metal film to which the present invention is applied is a laminated film containing at least one selected from copper, a copper alloy, and an oxide of copper or a copper alloy (hereinafter referred to as a copper alloy).

【0026】本発明における含フッ素化合物成分の配合
量は、金属用研磨液の総重量100gに対して0.00
001〜0.005molとすることが好ましく、0.
00005〜0.0025molとすることがより好ま
しく、0.0005〜0.0015molとすることが
特に好ましい。この配合量が0.005molを超える
と、絶縁膜のCMP速度抑制が困難となる傾向がある。
The compounding amount of the fluorine-containing compound component in the present invention is 0.00
001 to 0.005 mol, preferably 0.1 to 0.005 mol.
It is more preferably from 0.0005 to 0.0025 mol, particularly preferably from 0.0005 to 0.0015 mol. If the amount exceeds 0.005 mol, it tends to be difficult to suppress the CMP rate of the insulating film.

【0027】本発明では金属の酸化剤を添加することも
できる。酸化剤成分の配合量は、金属用研磨液の総重量
100gに対して、0.003〜0.7molとするこ
とが好ましく、0.03〜0.5molとすることがよ
り好ましく、0.2〜0.3molとすることが特に好
ましい。この配合量が、0.003mol未満では、金
属の酸化が不十分でCMP速度が低く、0.7molを
超えると、研磨面に荒れが生じる傾向がある。
In the present invention, a metal oxidizing agent can be added. The compounding amount of the oxidizing agent component is preferably 0.003 to 0.7 mol, more preferably 0.03 to 0.5 mol, and more preferably 0.2 to 0.5 mol based on 100 g of the total weight of the metal polishing liquid. It is particularly preferable that the content be 0.3 mol. If the amount is less than 0.003 mol, the metal is not sufficiently oxidized and the CMP rate is low. If the amount exceeds 0.7 mol, the polished surface tends to be rough.

【0028】本発明では酸化金属溶解剤を添加すること
もできる。本発明における酸化金属溶解剤成分の配合量
は、金属用研磨液の総重量100gに対して0〜0.0
05molとすることが好ましく、0.00005〜
0.0025molとすることがより好ましく、0.0
005〜0.0015molとすることが特に好まし
い。この配合量が0.005molを超えると、エッチ
ングの抑制が困難となる傾向がある。
In the present invention, a metal oxide dissolving agent may be added. The compounding amount of the metal oxide dissolving agent component in the present invention is 0 to 0.0 with respect to 100 g of the total weight of the polishing slurry for metal.
It is preferable that the content be 0.05 mol, and 0.00005 to
0.0025 mol is more preferable, and 0.025 mol
It is particularly preferred that the amount be from 005 to 0.0015 mol. When the amount exceeds 0.005 mol, it tends to be difficult to suppress the etching.

【0029】本発明では保護膜形成剤を添加することも
できる。保護膜形成剤の配合量は、金属用研磨液の総重
量100gに対して0.0001〜0.05molとす
ることが好ましく0.0003〜0.005molとす
ることがより好ましく、0.0005〜0.0035m
olとすることが特に好ましい。この配合量が0.00
01mol未満では、エッチングの抑制が困難となる傾
向があり、0.05molを超えるとCMP速度が低く
なってしまう傾向がある。
In the present invention, a protective film forming agent may be added. The compounding amount of the protective film forming agent is preferably 0.0001 to 0.05 mol, more preferably 0.0003 to 0.005 mol, and more preferably 0.0005 to 0.005 mol based on 100 g of the total weight of the metal polishing liquid. 0.0035m
ol is particularly preferred. This compounding amount is 0.00
If it is less than 01 mol, it tends to be difficult to suppress etching, and if it exceeds 0.05 mol, the CMP rate tends to be low.

【0030】本発明では水溶性高分子を添加することも
できる。水溶性高分子の配合量は、金属用研磨液の総重
量100gに対して0.001〜0.3重量%とするこ
とが好ましく0.003〜0.1重量%とすることがよ
り好ましく0.01〜0.08重量%とすることが特に
好ましい。この配合量が0.001重量%未満では、エ
ッチング抑制において保護膜形成剤との併用効果が現れ
ない傾向があり0.3重量%を超えるとCMP速度が低
下してしまう傾向がある。水溶性高分子の重量平均分子
量は500以上とすることが好ましく、1500以上と
することがより好ましく5000以上とすることが特に
好ましい。重量平均分子量の上限は特に規定するもので
はないが、溶解性の観点から500万以下である。重量
平均分子量が500未満では高いCMP速度が発現しな
い傾向にある。本発明では、水溶性高分子の重量平均分
子量が500以上の重量平均分子量が異なる少なくとも
2種以上を用いることが好ましい。同種の水溶性高分子
であっても、異種の水溶性高分子であってもよい。
In the present invention, a water-soluble polymer can be added. The compounding amount of the water-soluble polymer is preferably 0.001 to 0.3% by weight, more preferably 0.003 to 0.1% by weight, based on 100 g of the total weight of the metal polishing liquid. It is particularly preferred that the content be 0.01 to 0.08% by weight. If the amount is less than 0.001% by weight, the effect of using the protective film-forming agent in suppressing etching tends not to be exhibited, and if it exceeds 0.3% by weight, the CMP rate tends to decrease. The weight average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 500 or more, more preferably 1500 or more, and particularly preferably 5000 or more. The upper limit of the weight average molecular weight is not particularly limited, but is 5,000,000 or less from the viewpoint of solubility. If the weight average molecular weight is less than 500, a high CMP rate tends not to be exhibited. In the present invention, it is preferable to use at least two kinds of water-soluble polymers having a weight average molecular weight of 500 or more and different weight average molecular weights. The same type of water-soluble polymer or a different type of water-soluble polymer may be used.

【0031】本発明では砥粒を添加することもできる。
砥粒の配合量は、金属用研磨液の総重量100gに対し
て0.01〜10重量%とすることが好ましく、0.0
5〜5重量%とすることがより好ましい。0.05〜1
重量%とすることが特に好ましい。この配合量が0.0
1重量%未満では砥粒を含有する効果がなく、10重量
%を超えるとCMPによる研磨速度は飽和し、それ以上
加えても増加が見られない。
In the present invention, abrasive grains can be added.
The compounding amount of the abrasive grains is preferably 0.01 to 10% by weight based on 100 g of the total weight of the metal polishing liquid,
More preferably, the content is 5 to 5% by weight. 0.05-1
It is particularly preferable to set the weight%. If the amount is 0.0
If it is less than 1% by weight, there is no effect of containing abrasive grains, and if it exceeds 10% by weight, the polishing rate by CMP saturates, and no increase is observed even if more than 10% by weight is added.

【0032】本発明の研磨方法は、研磨定盤の研磨布上
に前記の金属用研磨液を供給しながら、被研磨膜を有す
る基板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研磨方法で
ある。研磨する装置としては、半導体基板を保持するホ
ルダと研磨布(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9.8〜98KPa(100
〜1000gf/cm2)であることが好ましく、CM
P速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性を満足
するためには、9.8〜49KPa(100〜500g
f/cm2)であることがより好ましい。研磨している
間、研磨布には金属用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
研磨液で覆われていることが好ましい。研磨終了後の半
導体基板は、流水中でよく洗浄後、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 the polishing method of the present invention, the polishing platen and the substrate are relatively moved while the substrate having the film to be polished is pressed against the polishing cloth while the metal polishing liquid is supplied onto the polishing cloth of the polishing platen. This is a polishing method for polishing a film to be polished by moving it in a horizontal direction. As an apparatus for polishing, a general polishing apparatus having a holder for holding a semiconductor substrate and a platen on which a polishing cloth (pad) is attached (a motor or the like capable of changing the number of rotations is attached) can be used. As the polishing cloth, general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin and the like can be used, and there is no particular limitation. The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the platen is preferably low, such as 200 rpm or less so that the substrate does not pop out. The pressing pressure of the semiconductor substrate having the film to be polished against the polishing cloth is 9.8 to 98 KPa (100 KPa).
To 1000 gf / cm 2 )
In order to satisfy the uniformity of the P speed within the wafer surface and the flatness of the pattern, it is necessary to use 9.8 to 49 KPa (100 to 500 g).
f / cm 2 ). During polishing, a metal polishing liquid is continuously supplied to the polishing cloth by a pump or the like. The supply amount is not limited, but it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the polishing liquid. After the polishing is completed, the semiconductor substrate is preferably washed well in running water, and then dried by spin-drying or the like to remove water droplets attached to the semiconductor substrate.

【0033】[0033]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。本発明はこれらの実施例により限定されるものでは
ない。 (金属用研磨液の作製)含フッ素化合物もしくは酸0.
4重量部に水100重量部を加えて溶解したものを金属
用研磨液とした。また、過酸化水素水を加える場合は水
の一部を過酸化水素水(試薬特級、30重量%水溶液)
に置き換えて配合し、所望の濃度が得られるようにし
た。また、ベンゾトリアゾール(BTA)を加える場合
はBTA0.2重量部(固形分量)をBTA1重量%水
溶液の形で加え、水溶性高分子を加える場合は0.05
重量部(固形分量)を加え、砥粒を加える場合は1.0
重量部を加えた。BTA、水溶性高分子及び砥粒を加え
る場合も金属用研磨液の総重量が103.4重量部とな
るように最初に加える水の重量部を調整した。各研磨液
のpHは、酸もしくはアンモニアで微調整していずれも
3.0±0.05の範囲内になるようにした。
The present invention will be described below in detail with reference to examples. The present invention is not limited by these examples. (Preparation of polishing liquid for metal) Fluorine-containing compound or acid
A solution prepared by adding 100 parts by weight of water to 4 parts by weight and dissolving it was used as a metal polishing liquid. When adding hydrogen peroxide solution, a part of the water is replaced with hydrogen peroxide solution (special grade, 30% by weight aqueous solution).
And the desired concentration was obtained. When benzotriazole (BTA) is added, 0.2 parts by weight (solid content) of BTA is added in the form of a 1% by weight aqueous solution of BTA, and when a water-soluble polymer is added, 0.05 parts by weight.
1.0 parts by weight (solid content)
Parts by weight were added. Even when BTA, a water-soluble polymer and abrasive grains were added, the weight part of water added first was adjusted so that the total weight of the metal polishing liquid was 103.4 parts by weight. The pH of each polishing liquid was finely adjusted with an acid or ammonia so that the pH was within the range of 3.0 ± 0.05.

【0034】実施例1〜4及び比較例1〜2では、表1
に記した組成の上記金属用研磨液を用いて、下記の研磨
条件でCMPした。 (研磨条件) 基体:厚さ200nmのタンタル膜を形成したシリコン
基板 厚さ100nmの窒化タンタル膜を形成したシリコン基
板 厚さ1μmの二酸化シリコン膜を形成したシリコン基板 厚さ1μmの銅膜を形成したシリコン基板 研磨パッド:(IC1000(ロデ−ル社製)) 独立気泡を持つ発泡ポリウレタン樹脂 研磨圧力:24.5KPa(250gf/cm2) 基板と研磨定盤との相対速度:18m/min(研磨品
の評価) CMP速度:銅膜のCMP前後での膜厚差を電気抵抗値
から換算して求めた。 エッチング速度:攪拌した金属用研磨液(室温、25
℃、攪拌100rpm)への浸漬前後の銅層膜厚差を電
気抵抗値から換算して求めた。 ディッシング量:二酸化シリコン中に深さ0.5μmの
溝を形成して、公知のスパッタ法によってバリア層とし
て厚さ50nmの窒化タンタル膜を形成し、同様にスパ
ッタ法により銅膜を形成して公知の熱処理によって埋め
込んだシリコン基板を用いて2段研磨を行い、触針式段
差計で配線金属部幅100μm、絶縁膜部幅100μm
が交互に並んだストライプ状パターン部の表面形状か
ら、絶縁膜部に対する配線金属部の膜減り量を求めた。
銅用の1段目研磨液としては、窒化タンタルに対する銅
の研磨速度比が十分大きい銅または銅合金用の研磨液を
使用して研磨した。1段目研磨後に、絶縁膜部上にバリ
ア層が露出した状態で測定したディッシング量が、50
nmになるように基板サンプルを作製し、絶縁膜部でバ
リア層がなくなるまで2段研磨した。 シニング量:上記ディッシング量評価用基板に形成され
た配線金属部幅4.5μm、絶縁膜部幅0.5μmが交
互に並んだ総幅2.5mm幅のストライプ状パターン部
の表面形状を触針式段差計により測定し、ストライプ状
パターン周辺の絶縁膜フィールド部に対するパターン中
央付近の絶縁膜部の膜減り量を求めた。 1段目研磨後に、絶縁膜部上にバリア層が露出した状態
で測定したシニング量が、20nmになるように基板サ
ンプルを作製し、絶縁膜部でバリア層がなくなるまで2
段研磨した。実施例1〜4及び比較例1〜2のCMPに
よる研磨速度及び研磨速度比を表1に示した。また、デ
ィッシング量とシニング量を表2に示した。
In Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2, Table 1
Using the above-mentioned metal polishing slurry having the composition described in 1 above, CMP was performed under the following polishing conditions. (Polishing conditions) Substrate: Silicon substrate on which a 200 nm thick tantalum film was formed. Silicon substrate on which a 100 nm thick tantalum nitride film was formed. Silicon substrate on which a 1 μm thick silicon dioxide film was formed. 1 μm thick copper film was formed. Silicon substrate Polishing pad: (IC1000 (Rodel)) Foamed polyurethane resin having closed cells Polishing pressure: 24.5 KPa (250 gf / cm 2 ) Relative speed between substrate and polishing platen: 18 m / min (polished product) Evaluation of CMP) CMP speed: The difference in thickness of the copper film before and after the CMP was calculated from the electrical resistance value. Etching rate: stirring metal polishing liquid (room temperature, 25
The temperature difference between the copper layer before and after immersion in 100 ° C. and stirring at 100 rpm was calculated from the electrical resistance value. Dishing amount: A groove having a depth of 0.5 μm is formed in silicon dioxide, a tantalum nitride film having a thickness of 50 nm is formed as a barrier layer by a known sputtering method, and a copper film is similarly formed by a sputtering method. Polishing is performed using the silicon substrate embedded by the heat treatment of Step 2, and the width of the wiring metal part is 100 μm and the width of the insulating film part is 100 μm by the stylus type step meter.
Was determined from the surface shape of the stripe-shaped pattern portions in which the wiring metal portions were reduced with respect to the insulating film portion.
As the first-stage polishing liquid for copper, polishing was performed using a polishing liquid for copper or a copper alloy having a sufficiently high polishing rate ratio of copper to tantalum nitride. After the first-stage polishing, the dishing amount measured with the barrier layer exposed on the insulating film portion is 50.
A substrate sample was prepared so as to have a thickness of 2 nm, and polished in two steps until there was no barrier layer in the insulating film portion. Thinning amount: The surface shape of the 2.5-mm-wide stripe-shaped pattern portion formed by alternately arranging the wiring metal portion width 4.5 μm and the insulating film portion width 0.5 μm formed on the dishing amount evaluation substrate is a stylus. The amount of film reduction in the insulating film portion near the center of the pattern with respect to the insulating film field portion around the stripe-shaped pattern was determined by using a step gauge. After the first-stage polishing, a substrate sample was prepared so that the thinning amount measured in a state where the barrier layer was exposed on the insulating film portion was 20 nm.
Step polishing. Table 1 shows polishing rates and polishing rate ratios by CMP in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2. Table 2 shows the dishing amount and the thinning amount.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】比較例1に示したように含フッ素化合物で
ないシュウ酸を使用すると、実施例4に比べて銅のCM
P速度(研磨速度)が高くなりバリア層/銅の研磨速度
比が低くなる。また、比較例2に示すように酸化剤であ
る過酸化水素をなしにしてγ−アルミナを砥粒として用
いると、実施例2及び4に比べて銅のCMP速度(研磨
速度)は変わらずバリア層/銅の研磨速度比が高くなる
が、ディッシング量は大きく、絶縁膜SiO2の研磨速
度が高いためシニング量も大きくなる。これらに対し、
実施例1〜4に示したように、含フッ素化合物を使用す
ると、砥粒を含まないのにも関わらず、バリア層のCM
P速度を高くでき、絶縁膜の研磨速度及びシニング量は
小さい研磨特性を発現できる。しかも、BTA量を増や
すことにより銅のCMP速度の低減が可能なため、ディ
ッシング量も減らすことができ、高平坦化できる。
When oxalic acid which is not a fluorine-containing compound is used as shown in Comparative Example 1, copper CM
The P rate (polishing rate) increases, and the polishing rate ratio of barrier layer / copper decreases. Further, when γ-alumina was used as abrasive grains without using hydrogen peroxide as an oxidizing agent as shown in Comparative Example 2, the CMP rate (polishing rate) of copper did not change compared to Examples 2 and 4. Although the polishing rate ratio of the layer / copper increases, the amount of dishing increases, and the amount of thinning increases because the polishing rate of the insulating film SiO 2 is high. In contrast,
As shown in Examples 1 to 4, when a fluorine-containing compound was used, the CM of the barrier layer was increased despite the absence of abrasive grains.
The P speed can be increased, and the polishing rate and thinning amount of the insulating film can exhibit small polishing characteristics. In addition, since the CMP rate of copper can be reduced by increasing the amount of BTA, the amount of dishing can be reduced and high flatness can be achieved.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の金属用研磨液は、含フッ素化合
物を含むことにより高いCMP速度を発現し信頼性の高
い埋め込みパタ−ンを形成することができる。
The metal polishing slurry of the present invention can exhibit a high CMP rate by forming a fluorine-containing compound and can form a highly reliable embedded pattern.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/306 H01L 21/306 M // H01L 21/3205 21/88 K (72)発明者 寺崎 裕樹 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 倉田 靖 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 五十嵐 明子 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 Fターム(参考) 3C058 AA07 CA04 CB10 DA02 DA17 4K057 WA11 WB04 WB08 WB11 WE02 WE07 WE11 WE25 WE30 WG03 WG10 5F033 HH21 HH32 MM13 QQ48 QQ50 WW00 XX00 5F043 AA26 BB30 DD16 DD30 FF07 GG02 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/306 H01L 21/306 M // H01L 21/3205 21/88 K (72) Inventor Hiroki Terasaki Ibaraki 48 Wadai, Tsukuba, Japan Pref. Within Hitachi Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Yasushi Kurata 48 Wadai, Tsukuba, Ibaraki Pref. F-term in Hitachi Chemical Co., Ltd. Research Laboratory (reference)

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 含フッ素化合物及び水を含有する金属用
研磨液。
1. A metal polishing slurry containing a fluorine-containing compound and water.
【請求項2】 含フッ素化合物が、有機フッ素化合物、
無機フッ素化合物、及びそれらのアンモニウム塩から選
ばれた少なくとも1種である請求項1に記載の金属用研
磨液。
2. The method according to claim 1, wherein the fluorine-containing compound is an organic fluorine compound,
The metal polishing slurry according to claim 1, wherein the metal polishing slurry is at least one selected from inorganic fluorine compounds and ammonium salts thereof.
【請求項3】 金属の酸化剤をさらに含む請求項1また
は請求項2に記載の金属用研磨液。
3. The metal polishing slurry according to claim 1, further comprising a metal oxidizing agent.
【請求項4】 酸化金属溶解剤をさらに含む請求項1な
いし請求項3のいずれかに記載の金属用研磨液。
4. The metal polishing slurry according to claim 1, further comprising a metal oxide dissolving agent.
【請求項5】 金属表面に対する保護膜形成剤をさらに
含む請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の金属用
研磨液。
5. The metal polishing slurry according to claim 1, further comprising a protective film forming agent for the metal surface.
【請求項6】 水溶性高分子をさらに含む請求項1ない
し請求項5のいずれかに記載の金属用研磨液。
6. The metal polishing slurry according to claim 1, further comprising a water-soluble polymer.
【請求項7】 金属の酸化剤が、過酸化水素、硝酸、過
ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸及びオゾン水から選ばれ
る少なくとも1種である請求項3ないし請求項6のいず
れかに記載の金属用研磨液。
7. The method according to claim 3, wherein the metal oxidizing agent is at least one selected from hydrogen peroxide, nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid and ozone water. Polishing liquid for metal.
【請求項8】 酸化金属溶解剤が、有機酸から選ばれる
少なくとも1種である請求項4ないし請求項7のいずれ
かに記載の金属用研磨液。
8. The metal polishing slurry according to claim 4, wherein the metal oxide dissolving agent is at least one selected from organic acids.
【請求項9】 保護膜形成剤が、含窒素化合物及びその
塩、メルカプタン、グルコース及びセルロースから選ば
れた少なくとも1種である請求項5ないし請求項8のい
ずれかに記載の金属用研磨液。
9. The metal polishing slurry according to claim 5, wherein the protective film forming agent is at least one selected from a nitrogen-containing compound and a salt thereof, mercaptan, glucose and cellulose.
【請求項10】 水溶性高分子が、ポリアクリル酸もし
くはその塩、ポリメタクリル酸もしくはその塩、ポリア
クリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロ
リドンからなる群から選ばれた少なくとも1種である請
求項6ないし請求項9のいずれかに記載の金属用研磨
液。
10. The water-soluble polymer is at least one selected from the group consisting of polyacrylic acid or a salt thereof, polymethacrylic acid or a salt thereof, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, and polyvinylpyrrolidone. Item 10. The metal polishing slurry according to any one of Items 9 to 10.
【請求項11】 水溶性高分子の重量平均分子量が50
0以上の重量平均分子量が異なる少なくとも2種以上を
用いる請求項6ないし請求項10のいずれかに記載の金
属用研磨液。
11. The water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 50
The metal polishing slurry according to any one of claims 6 to 10, wherein at least two or more kinds having different weight average molecular weights of 0 or more are used.
【請求項12】 請求項1ないし請求項11のいずれか
に記載の金属用研磨液に砥粒を1重量%以下含む金属用
研磨液。
12. A metal polishing liquid according to any one of claims 1 to 11, wherein the metal polishing liquid contains 1% by weight or less of abrasive grains.
【請求項13】 研磨される金属膜が、銅及び銅合金の
バリア層である請求項1ないし請求項12のいずれかに
記載の金属用研磨液。
13. The metal-polishing liquid according to claim 1, wherein the metal film to be polished is a barrier layer of copper and a copper alloy.
【請求項14】 上記バリア層が、タンタル、窒化タン
タル、タンタル合金、その他のタンタル合金である請求
項13に記載の金属用研磨液。
14. The metal polishing slurry according to claim 13, wherein the barrier layer is tantalum, tantalum nitride, a tantalum alloy, or another tantalum alloy.
【請求項15】 研磨定盤の研磨布上に請求項1ないし
請求項14のいずれかに記載の金属用研磨液を供給しな
がら、被研磨膜を有する基板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
を研磨する研磨方法。
15. A polishing method in which a substrate having a film to be polished is pressed against a polishing cloth while the polishing liquid for a metal according to any one of claims 1 to 14 is supplied onto the polishing cloth of the polishing platen. A polishing method for polishing a film to be polished by relatively moving a surface plate and a substrate.
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