TW200818299A

TW200818299A - Semiconductor device polishing method

Info

Publication number: TW200818299A
Application number: TW96130135A
Authority: TW
Inventors: Takamitsu Tomiga; Katsuhiro Yamashita; Tomoo Kato; Kenji Takenouchi; Tetsuya Kamimura
Original assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2007-08-15
Publication date: 2008-04-16
Also published as: JP2008053371A

Description

.200818299 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關於一種半導體裝置的製造，特別是有關於半導體裝置的配線製程之平坦化所使用之硏磨方法。特別是有關於一種應用所謂1階段硏磨之硏磨方法，在銅平坦化CMP技術，以高硏磨速度、且使用同一硏磨液來連續地硏磨導體膜及阻障金層障。【先前技術】 ® 近年來，在以半導體積體電路（以下，簡稱「LSI」）爲代表之半導體裝置的開發，爲了小型化、高速化，要求藉由配線的微細化及積層化來高密度化、高積體化。此目的之技術係使用化學機械硏磨（Chemical Mechanical Polishing、以下簡稱「CMP」）等各種的技術。 CMP之通常的方法係將硏磨墊貼在圓形的硏磨轉盤 (壓板）上，使用硏磨液浸漬硏磨墊表面，並將基板（晶圓）的表面往硏磨墊壓住，在從其背面施加規定壓力（硏磨壓 ^ 力）之狀態下，使硏磨轉盤及基板雙方旋轉，藉由產生的機械性摩擦來使基板的表平坦化。 CMP所使用之金屬用硏磨溶液通常係含有硏磨粒子 (例如，氧化鋁、二氧化矽）及氧化劑（例如，過氧化氫、過硫酸）之物，認爲係藉由氧化劑來將金屬表面氧化，並藉由硏磨粒子除去其氧化皮膜來進行硏磨。但是，使用含有此種固體硏磨粒子之金屬用硏磨溶液來進行CMP時，會有產生硏磨傷（刮傷、硏磨面整面被硏 200818299 磨至必要以上的現象（硏磨變形）、硏磨金屬面非平面狀、只有中央被硏磨較深而產生碟狀凹陷之現象（凹狀扭曲硏磨；dishing)、以及金屬配線間的絕緣體被硏磨至必要以上且複數個配線金屬面表面形成碟狀凹部之現象（侵蝕）等情爲了解決此種先前的固體硏磨粒子之問題點，例如有揭示（例如，參照專利文獻1) 一種金屬用硏磨溶液、及硏磨方法，該金屬用硏磨溶液係由過氧化氫/蘋果酸/苯并三唑/ • 聚丙烯酸銨及水所構成的金屬用硏磨溶液作爲未含有硏磨粒子之金屬用硏磨溶液。依照同文獻所記載之硏磨方法時，能夠得到選擇性地將半導體基體之凸部的金屬膜化學機械硏磨（CMP)，且在凹部殘留有金屬膜之需要的導體圖案，但是因爲藉由與機械性遠比含有先前的固體硏磨粒子柔軟的硏磨墊摩擦來進行CMP，會有難以得到充分的硏磨速度之問題點。又，有揭示（例如，參照專利文獻2)—種化學機械硏磨 ^ 用水系分散體，含有有機化合物用以抑制硏磨墊的劣化。但是，即便藉由該硏磨用水系分散體，亦有因配線部金屬被過剩地硏磨而產生碟上凹陷之凹狀扭曲硏磨現象之可能近年來，爲了提高生產力，LSI製造時的晶圓直徑逐漸大型化，目前直徑2 0 0毫米以上被廣泛使用，亦已開始製造3 00毫米以上之大尺寸。隨著如此的晶圓大型化，晶圓中心部與周邊部變爲容易產生硏磨速度差異，達成硏磨 200818299 的均勻性變爲重要。· 對此，已知有一種利用化學溶解作用之方法（例如，參照專利文獻3 )，係一種未具有機械性硏磨手段之化學硏磨方法，用以硏磨對銅及銅合金。但是只藉由化學溶解作用之化學硏磨方法，與能夠選擇性地化學機械性硏磨凸部的金屬膜之CMP比較時，存在有凹部的削入、亦即因產生凹狀扭曲硏磨等而使其平面性成爲重大課題。又，銅配線使用時，爲了防止銅離子往絕緣材料擴散 • 之目的，通常可在配線部與絕緣層之間設置稱爲阻障層之防止擴散層。該阻障層係由1層或2層以上所構成的金屬膜（阻障金屬膜）所構成，該金屬膜含有選自TaN、TaSiN、 Ta、TiN、Ti、Ru、Nb、W、WN、Co、Zr、ZrN、及 CuTa 等的合金等之1種。但是，因爲此等阻障層材料本身具有導電性，爲了防止漏電等錯誤產生，必須完全除去絕緣層上的阻障層材料，該除去加工能夠藉由與金屬配線材的表體硏磨同樣的方法來達成（該方法亦有稱爲「.阻障CMP」之籲情形.)。目前，係使用2階段製程，先使用對導體膜的硏磨速度比對阻障金屬膜的硏磨速度高之金屬用硏磨液，以阻障金屬膜作爲停止層來硏磨導體膜，接著，使用不同的金屬用硏磨液，來進行硏磨導體膜及阻障金屬膜。又，爲了配合上述情形，因爲對各自金屬用硏磨液之最適當的製程消耗構件不同，係使用複數硏磨墊來進行硏磨。但是，使用上述複數硏磨墊時，必須有配合此等各自 200818299 之製程消耗構件，會有花費成本、且製造製程變爲複雜導致總加工時間延遲等之許多問題點。因此，爲了解決此等問題，認爲必須使用一種硏磨墊來進行硏磨。但是使用一種硏磨墊且複數種硏磨液來硏磨晶圓時，由於金屬用硏磨液的交換或準備、進而硏磨墊的洗淨需要時間’可舉出需要花費很多時間及勞力等問題點。因此，對具有絕緣膜（層間絕緣膜）、障阻障金屬膜及導體膜之基板，考慮使用同一金屬用硏磨液連續地硏磨導體膜及阻障金屬膜之硏磨製程（以下，稱爲1階段製程）。若能夠實現一階段製程時，隨著降低金屬用硏磨液的交換頻率，能夠使硏磨時間迅速化，能夠提升半導體裝置製造生產線的生產效率，而且不必複數台的硏磨裝置，並且亦能夠期待實現裝置的小型化等許多實用的優點。又，現行的硏磨方法因爲硏磨後的廢液係混合有2種類漿體之狀態，所以難以處理，相對地，因爲1階段製程時漿體係 1種類，廢液的處理變爲簡便，亦能夠有助於降低環境負荷。爲了實現1階段製程，必須在可能的程度組合在導體膜、阻障金屬膜、絕緣膜之硏磨速度比（以下，簡稱「選擇比」）。而且，成爲實現1階段製程之障礙，係連續硏磨導體膜及阻障金屬膜時未存在有使硏磨停止的層（所謂停止層）。結果，會有產生刮傷、配線部及絕緣膜凸部平坦性變差等問題。 : 200818299 如此，關於在CMP實現〗階段製程，目前尙未能夠提供有效的技術。 [專利文獻1 ]特開2 〇 0 1 - 1 2 7 0 1 9號公報 [專利文獻2]特開2001-279231號公報 [專利文獻3]特開昭49-122432號公報【發明內容】 [解決課題之手段] 鑒於上述先前的問題點，本發明係以達成以下的目的 # 作爲課題。亦即，本發明的目的係提供一種半導體裝置之硏磨方法，其特徵係能夠連續地以同一硏磨液進行硏磨具有絕緣膜、導體膜及阻障金屬膜之基板，硏磨後之被硏磨面的平坦性良好、且能夠降低產生刮傷。 [解決課題之手段] 本發明者專心硏討在1階段製程所使用的硏磨液之問題點，結果發現藉由使用在含有氧化劑、胺基酸及硏磨粒 ^ 子之溶液系添加特定的阻障金屬膜硏磨速度調整劑而成的硏磨液，能夠以同一硏磨液進行硏磨導體膜及阻障金屬膜，同時絕緣膜能夠作爲停止層之功能，而完成了本發明。亦即，解決前述課題之手段如下。 < 1 > 一種半導體裝置之硏磨方法，其特徵係連續地以一種硏磨液進行硏磨阻障金屬膜及導體膜；該阻障金屬膜係一面地形成在具有凹部之基板或形成於該基板上之層間絕緣膜的表面；而該導體膜係由銅或銅合金所構成，形成於該 200818299 阻障金屬膜的表面用以將前述凹部塡埋；上述硏磨液係含有下述通式（I)所示之阻障金屬膜硏磨速度調整劑、胺基酸、氧化劑及硏磨粒子， R1 — CH2— S03H 通式（I) (通式（I)中，R1係表示Η、CH3、或NH2)。 <2>如<1>之硏磨方法，其中前述硏磨速度調整劑與前述月女基酸之旲耳比爲（硏磨速度g周整劑）··（胺基酸）= 3: 1〜8: •卜 <3>如<1>或<2>之硏磨方法，其中前述胺基酸係下述通式 (II)所示之化合物，、 R3 R5

Hooe-R—e-N 通式（11)

R4 V

[通式（π)中，R2係表示單鍵、伸烷基、或伸芳基，R3及R4 Φ 係各自獨立地表不氫原子、鹵素原子、羧基、烷基、環院基、烯基、炔基或芳基，R5及R6係各自獨立地表示氫原子、鹵素原子、殘基、院基、或醯基。其中R2係單鍵時，r5 及R6之至少其中一個不爲氫原子]。 <4>如<1>至<3>中任〜項之硏磨方法，其中前述氧化劑係過氧化氫液體。. <5>如<1>至<4>中任一項之硏磨方法，其中前述硏磨液的 pH爲5〜8。 .200818299 < 6 >如< 1 >至< 5 >中任一項之硏磨方法，其中前述硏磨粒子係二氧化矽粒子。 [發明之效果] 依照本發明，能夠提供一種半導體裝置之硏磨方法，能夠連續地以同一硏磨液進行硏磨具有導體膜及阻障金屬膜之基板，硏磨後之被硏磨面的平坦性良好、且能夠降低產生刮傷。【實施方式】本發明係一種半導體裝置之硏磨方法，其特徵係連續地以一種硏磨液進行硏磨阻障金屬膜及導體膜；該阻障金屬膜係一面地形成在具有凹部之基板或形成於該基板上之層間絕緣膜的表面；而該導體膜係由銅或銅合金所構成，形成於該阻障金屬膜的表面用以將前述凹部塡埋；上述硏磨液係含有下述通式（I)所示之阻障金屬膜硏磨速度調整劑、胺基酸、氧化劑及硏磨粒子， R1 — CH2— S03H 通式（I) 通式（I)中，R1係表示H、CH3、或NH2。首先，說明在本發明的硏磨方法適合使用之硏磨液’ 接著說明本發明的硏磨方法，但是未限定於此等。 [硏磨液] 本發明之硏磨液含有成分（1)下述通式（0所示之阻障金屬膜硏磨速度調整劑、成分（2)胺基酸、成分（3)氧化劑、及成分（4)硏磨粒子， 200818299 R1 - CH2— S03H 通式（I) 通式（I)中，R1係表示H、CH3、或NH2。在本發明之硏磨液，其特徵係含有前述成分（1)〜（4) 作爲必要成分。通常含有水而構成。在本發明之硏磨液亦可按照需要更含有其他的成分。較佳之其他成分可舉出作爲鈍態膜形成劑添加之化合物（雜環化合物等）、界面活性劑及/或親水性聚合物、酸、鹼、緩衝劑等添加劑。 • 前述硏磨液所含有之上述各成分（必要成分及任意成分）可單獨使用1種，亦可並用2種以上。又，在本發明，「硏磨液」係指不只是使用於硏磨時之硏磨液，亦包含硏磨液之濃縮液。濃縮液係指使用於硏磨時以水或水溶液等稀釋而使用於硏磨之，稀釋倍率通常爲1〜20體積倍。 · 以下，說明各構成成分。 <成分（1):硏磨速度調整劑> 本發明之硏磨液含有下述通式（I)所示之阻障金屬膜硏磨速度調整劑。藉由在本發明的硏磨液含有下述通式（I) 所示之化合物，不只是能夠提升對Ta等阻障金屬膜（一面地形成在具有凹部之基板或形成於詨基板上之層間絕緣膜的表面）之硏磨速度，且能夠使導體膜與阻障金屬膜之選擇比（導體膜/阻障金屬膜）最適化， R1 — CH2 — S03H -通式（I) 200818299 通式（I)中，R1係表示Η、CH3、或NH2。硏磨速度調整劑可舉出例如通式（1)所示之甲基磺酸、乙基磺酸、胺基甲磺酸等。其中’從減小導體膜與阻障金屬膜的硏磨速度選擇比（導體膜/阻障金屬膜）之觀點’ 以胺基甲磺酸爲特佳。通式（I)所示之化合物的合成方法’沒有特別限制，能夠藉由眾所周知的方法。又，通式（1)所示之化合物亦可使用市售品。 Φ 阻障金屬膜與導體膜的硏磨速度選擇比（以下，簡稱「選擇比」），未添加本發明之成分（1)時，（導體膜/阻障金屬膜）=4 0 0〜5 0 0左右。相對地，每1升硏磨液在〇 . 〇 3 〇莫耳〜〇. 5 0 8莫耳的範圍添加本發明之硏磨速度調整劑時，選擇比成爲1 〇〜1 〇〇。又，進行使硏磨速度調整劑的濃度最適化時，能夠成爲更佳態樣。藉由每1升硏磨液在0.127 莫耳〜0.2 5 4莫耳的範圍添加本發明之硏磨速度調整劑時，選擇比成爲1 〇〜20。更佳之態樣係每1升硏磨液在 ® 0.1 2 7莫耳〜0.2 5 4莫耳的範圍添加本發明之硏磨速度調整劑，且在硏磨液添加下述通式（II)所示之化合物作爲成分 (2)之胺基酸時，選擇比成爲10〜18。 <成分(2):胺基酸> 本發明之硏磨液含有胺基酸來顯示促進氧化、調整 p Η、及作爲緩衝劑之作用。以下詳述胺基酸。胺基酸以選自以下群組之物爲更佳。甘胺酸、L-丙胺酸、/3 -丙胺酸、L-2-胺基丁酸、L- 200818299 戊胺酸、L-纈胺酸、L-白胺酸、L-正白胺酸、L_異白胺酸、 L·別白胺酸、L-苯基丙胺酸、脯胺酸、肌胺酸、L-鳥胺酸、L-離胺酸、牛胺酸、l·絲胺酸、L-蘇胺酸、L-別蘇胺酸、L-高絲胺酸、L-酪胺酸、3,5_二碘-L-酪胺酸、θ -(3,4-二羥基苯基）-L_丙胺酸、L•甲狀腺素、4·羥基-^脯胺酸、 L-半胱胺酸、L-甲硫胺酸、L_乙硫胺酸、L-半毛硫胺酸、 L-胱硫醚、L-胱胺酸、L·磺基丙胺酸、天冬胺酸、l-麩胺酸、S-(羧基甲基半胱胺酸、4-胺基丁酸、L-天冬醯 ® 胺酸、L -麩醯胺酸、氮絲胺酸、L -精胺酸、L _刀豆胺酸、 L-瓜胺酸、5 -羥基-L-離胺酸、肌酸、L-犬尿素、L-組胺酸、 1 -甲基· L -組胺酸、3 -甲基_ L -組胺酸、麥角硫醇、L -色胺酸、放線菌素C1、蜂毒明肽（apmin)、高血壓蛋白寧、高血壓蛋白寧II、抗木瓜酶等。又，在本發明，前述胺基酸中，以使用下述通式（11) 所示之化合物爲特佳。藉由在本發.明之硏磨液添加下述通式（II)所示之化合物及前述通式⑴所示之化合物，能夠將 ^ 導體膜與阻障金屬膜的選擇比（導體膜/阻障金屬膜）最適化。以下說明通式（II)所示之化合物。 f /R5 HOOC-R2-G~N 通式（II) R4 R6 R係表不卓鍵、伸院基、或伸芳基。 R3及R4係各自獨立地表示氫原子、鹵素原子、羧基、院基、環院基、烯基.、炔基或芳基。 -14- 200818299 R5及R6係各自獨立地表示氫原子、鹵素原子、羧基、烷基、或醯基。其中R2係單鍵時，R5及R6之至少其中一個不爲氫原子。在通式（Π)，R2之伸烷基可以是直鏈狀、分枝狀、及環狀中任一者，較佳係碳數1〜8，可舉出例如亞甲基、伸乙基。伸烷基之可以具有的取代基，可舉出羥基、鹵素原子等。 • 在通式（II)，R3及R4之伸烷基以碳數1〜8爲佳，可舉出例如甲基、丙基等。在通式（Π)，R3及R4之環烷基以碳數5〜15爲佳，可舉出例如環戊基、環己基、環辛基。在通式（II)，R3及R4之烯基以碳數2〜9爲佳，可舉出例如乙烯基、丙烯基、烯丙基。在通式（Π)，R3及R4之炔基以碳數2〜9爲佳，可舉出例如乙炔基、丙炔基、丁炔基。 • 在通式（II)，R3及R4之芳基以碳數6〜15爲佳，可舉出例如苯基。在此等基之伸烷基鏈中，亦可具有氧原子、硫原子等雜原子。在通式（II)，R3及R4之各基可以具有的取代基，可舉出羥基、鹵素原子、芳香環（較佳是碳數3〜15)、羧基、胺基等。在通式（II)，R5及R6之烷基以碳數1〜8爲佳，可舉 200818299 出例如甲基、乙基等。醯基以碳數2〜9爲佳，可舉出例如甲基碳基。在通式（Π)，R5及R6之各基可以具有的取代基，可舉出羥基、胺基、鹵素原子。在通式（II)，較佳是R5及R6之至少其中一個不爲氫原子。又，在通式（II)，以R2爲單鍵、R3及R5爲氫原子爲特佳。此時，R4係表示氫原子、鹵素原子、羧基、烷基、 ^ 環烷基、烯基、炔基或芳基，以氫原子、烷基爲特佳。R6 係表示氫原子、鹵素原子、羧基、烷基、或醯基，以烷基爲特佳。R3之烷基可以具有的取代基，以羥基、羧基或胺基爲佳。R5之烷基可以具有的取代基，以羥基、或胺基爲佳。以下顯不通式（II)所示化合物之具體例，未限定於此等。 m f /R5 響 HOOG~~R2—G—N、通式（ιι) R4 R6 16- 200818299 [表1]

R2 R3 R4 R5 R6 A-l - -Η -Η -H -ch3 A-2 • -Η -Η -H -CH2OH A-3 - -Η -Η -CH2OH -CH2OH A-4 - -Η -Η -H -CH2CH2OH A-5 -Η -Η -CH2CH2OH -CH2CH2OH A-6 一 -Η -ch3 -H -CH2OH A-7 - -Η -ch3 -CH2CH2OH -ch2ch2oh A-8 麵 -Η -ch2oh -H -ch2oh A-9 -Η -ch2(ch3)2 -CH2OH -ch2oh A· 10 - -Η -Ph -H -(CH2CH20)2-H A-ll - -Η H -CH2CH2OH -ch2ch2oh A-12 • -Η -CH2SCH3 -CH2CH2OH -ch2ch2oh A-13 -Η -H -H -COCH2NH2 A-14 丨 -Η -CH2OH -H -COCH2NH2 A-15 篇 -Η -H -H -COCH3 A-16 -ch2- -Η -H -CH2CH2OH -ch2ch2oh A-17 -ch2- -Η -H -H -ch2oh A-18 -ch2- -Η -H -H -COCH2NH2 A-19 -CH2CH2- -Η -H -H -H A-20 一 -Η -ch3 -H -ch2ch2oh A-21 爾 -Η -ch3 -H -ch2oh A-22 釋 -Η -CH2CH3 _H -CH2CH20H A-23 两 -Η -ch3 -H -CH2OH A-24 • -Η -ch3 -H -COCH2NH2 A-25 • -Η -CH2(CH3)2 -H -CH2CH20H A-26 -Η 苯基 -H -CH2CH20H A-27 -Η -H -H -(CH2)3OH 200818299 通式（II)所示之化合物的合成方法沒有特別限制’能夠藉由眾所周知的方法合成。又，通式（II)所示之化合物亦可使用市售品。爲了使導體膜與阻障金屬膜的選擇比（導體膜/阻障金屬膜）最適化，本發明之胺基酸之含有比與前述硏磨速度調整劑之莫耳比，係硏磨速度調整劑：胺基酸=3 : 1〜8 : 1 爲佳，以4 : 1〜5 ·· 1爲更佳。 <成分（3):氧化劑> Φ 在本發明之硏磨液含有氧化劑（能夠氧化硏磨對象之化合物）。氧化劑可舉出例如過氧化氫、過氧化物、硝酸鹽、碘酸鹽、過碘酸鹽、次氯酸鹽、亞氯酸鹽、氯酸鹽、過氯酸鹽、過硫酸鹽、重鉻酸鹽、過錳酸鹽、臭氧水、及銀（II) 鹽、鐵（III)鹽。鐵（III)鹽除了使用例如硝酸鐵（III)、氯化鐵（in)、硫酸鐵（III)、溴化鐵（III)等無機鐵（III)鹽以外，以使用鐵（III)的有機錯鹽爲佳。 ® 前述氧化劑之中，以過氧化氫、過硫酸鹽、和鐵（III) 的伸乙二胺-^>1’，：^’-四乙酸、1，3-二胺基丙烷-1^，1^少，，]^，-四乙酸、及伸乙二胺二琥珀酸（SS體）的錯合物爲最佳。相對於硏磨液，氧化劑的添加量以在〇 · 〇〇 3〜8莫耳/ 升的範圍爲佳，以在0 · 0 3〜6莫耳/升的範圍爲更佳，以在〇 . 1〜1 · 5莫耳/升的範圍爲特佳。亦即，從金屬充分氧化且確保高CMP速度而言，氧化劑的添加量以〇.〇〇3莫耳/升以上爲佳，從防止硏磨面粗糙而言，以8莫耳/升以下爲佳。 -1 8 - 200818299 在使用硏磨液進行硏磨時’氧化劑以混合含有氧化劑以外的其他成分之組成物而使用爲佳。混合氧化劑之時期以即將使用硏磨液之前1小時以內爲佳，以5分鐘以內爲更佳，以在硏磨裝置之即將供給硏磨液處設置混合器，在即將供給至被硏磨面之前5秒內進行混合爲特佳。 <成分（4):硏磨粒子> 本發明之硏磨液含有硏磨粒子。硏磨粒子可以是二氧化砂、氧化銘、鈽氧、二氧化欽、 φ 氧化锆、鍺、碳化矽等無機物粒子、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚氯乙烯等有機粒子中任一者。其中以選自二氧化矽、氧化鋁、鈽氧、二氧化鈦、氧化锆及鍺中之至少1種粒子爲佳，因爲在硏磨液中的分散安定性良好、CMP所產生硏磨傷（刮傷）的產生次數少，以二氧化矽粒子（沈降二氧化矽、霧狀二氧化矽、膠體二氧化矽、合成二氧化矽）爲佳。因爲對含銅金屬之硏磨速度高，二氧化矽粒子以膠體二氧化矽或霧狀二氧化矽爲佳，以膠體二氧化矽爲更佳。 ® 又，在本發明之硏磨液所含有的硏磨粒子，較佳是藉由動態光散射法所求得的體積平均粒徑係在2 5〜7 0奈米範圍的粒子。前述粒子的體積平均粒徑係藉由動態光散射法求得。具體上能夠藉由採用動態光散射法之粒度分布測定裝置（堀場製作所公司製、LB- 5 0 0)來測定。前述膠體二氧化矽能夠藉由已被熟悉的製法得到。金屬氧化物的濕式製法係例如以金屬烷氧化物作爲起始物 -19- 200818299 質，藉由使其加水分解之方法而得到膠體二氧化砂’具體上能夠在混合醇而成的驗水溶液中以某一規定速度滴加正砂酸甲酯來使其產生加水分解經由粒成長時期及藉由淬熄劑停止粒成長的時期來製造。此外’亦可使用銘或纟太等的烷氧化物來製造膠體粒子。此時’通常加水分解速度比使用二氧化矽烷氧化物更快’能夠順地製造超微細粒子。又，金屬氧化物的乾式製法能夠藉由將金屬的氯化物導入氫氧火焰中，藉由使該已脫氯化的金屬氧化能夠得霧 • 狀粒子。而且，將欲含有在目標物質之金屬或合金粉碎成粉體，投入含有自燃性氣體之氧火焰中，藉由金屬的氧化熱使其產生連續反應，來得到微細的氧化物粒子之方法亦已實用化。藉由此等燃燒法所製造的粒子’因爲曝露在高溫後急冷卻，所以粒子非晶化，又，與濕式粒子比較時’ 因爲在內部之羥基等雜質少，其特徵係通常固體密度高' 且表面的羥基密度亦低。相對於使用時之硏磨液，硏磨粒子的添加量以在馨 0.0 0 0 1〜5質量％的範圍爲佳，以在0 . 1〜2.0質量％的範圍爲更佳。爲了得到提高硏磨速度、及降低在晶圓面內之硏磨速度的不均之充分效果，以0.000 1質量％以上爲佳’因爲使用CMP之硏磨速度飽和，以5質量％以下爲佳。 <硏磨液的pH> 在本發明之硏磨液的pH爲2以上，以pH爲2〜10 的範圍爲佳，以pH爲5〜8的範圍爲更佳。藉由在此範圍’ 本發明之硏磨液能夠發揮特別優良的效果。本發明之硏磨 -20- 200818299 液在硏磨時，可以是未含水之形態，亦可以是藉由水或水溶液稀釋。又，藉由水或水溶液稀釋時，本發明之P Η係表示使用水或水溶液稀釋後的値。本發明之硏磨液的pH能夠考慮對硏磨面的吸附性或反應性、硏磨金屬的溶解性、被硏磨面的電化學性質、化合物官能基的解離狀態、作爲液體之安定性等而設定。 pH係例如添加後述的鹼劑，並藉由添加成分（2)以外的酸、緩衝劑等來進行調整。 • <其他成分> -雜環化合物- 本發明之硏磨液以含有用以在硏磨對象的金屬表面形成鈍態膜之雜環化合物爲佳。 [雜環化合物]係指具有含有雜原子之化合物。具有雜環之化合物所含有雜原子之數目沒有限定，以 2個以上爲佳，以含有4個以上之雜原子爲更佳。特別是使用含有3個以上氮原子之雜環化合物爲佳，使用含有4 個以上葱j原子之雑環化合物時，能夠發揮本發明的顯著效果，乃是較佳。又’雜環可以是單環亦可以是具有稠環之多環。單環日寸之貝數以5〜7爲佳’以5爲特佳。具有稠環時之環數以 2或3爲佳。此等雜環具體上可舉出以下之物。吡咯環、噻吩環、呋喃環、吡喃環、噻吡喃環、咪唑環、吡唑環、噻唑環、異噻唑環、曙唑環、異噚哩環、啦 200818299 D定環、啦阱環、嘧啶環、嗒阱環、吡咯啶環、吡唑啶環、咪哩D定環、異噚唑啶環、異噻唑啶環、哌啶環、哌阱環、味啉環、噻味啉環、色滿環、噻色滿環、異色滿環、異噻色滿環、吲哚滿環、異吲哚滿環、4-氮茚（pyrindine)、吲哚哄環、吲哚環、吲唑環、嘌呤環、喹啉啶（quinolidine)、異喹啉環、喹啉環、萘啶環、酞阱環、喹曙啉環、喹唑啉環、啐啉環、喋啶環、吖啶環、咱啶環、啡啉環、咔唑環、咔'咐、啡哄環、葱任D定（a n t h y r i d i n e)、噻二D坐環、噚二D坐、 • 三哄環、三唑環、四唑環、苯并咪唑環、苯并噚唑環、苯并噻唑環、苯并N -氧化噚二唑環、萘并咪唑環、苯并三唑環、四氮雜茚環。能夠導入本發明所使用的雜環化合物之取代基可舉出例如以下之物。雜環能夠具有之取代基，可舉出例如鹵素原子、烷基 (可以是直鏈狀、分枝或環狀的烷基，亦可以是如雙環烷基之多環烷基，亦可含有活性次甲基）、烯基、炔基、芳基、 ^ 胺基、雜環基等。而且，亦可以是複數個取代基之中2個以上互相結合而形成環，例如亦可形成芳香環、脂肪族烴環、雜環等。在本發明，特別適合使用之雜環化合物的具體例可舉出例如以下之物，但是未限定於此等。亦即，1，2,3,4-四唑、5-胺基-1,2,3,4-四唑、5-甲基 -1，2，3，4 -四唑、1，2，3 -三唑、4 -胺基-1，2，3 -三唑、4，5 -二胺基-1，2,3-三唑、1，2,4-三唑、3 -胺基-1，2,4-三唑、3,5-二胺 -22- 200818299 基-1，2，4 -三唑、苯并三唑。本發明所使用之雜環化合物可單獨使用種以上。又，本發明所使用之雜環化合物除用方法來合成以外，亦可用市售品。本發明所使用之雜環化合物的添加量之於硏磨時之1升硏磨液（亦即，使用水或水溶釋後的硏磨液）中，以〇 · 〇〇〇 1〜1 · 〇莫耳的 0.0005〜0.5莫耳的範圍爲較佳，以〇.〇 005〜 Φ 圍爲更佳。 -界面活性劑及/或親水性聚合物- 本發明所使用的硏磨液以含有界面活聚合物爲佳。界面活性劑及親水性聚合物任一者都磨面的接觸角之作用，且具有促進均勻的硏夠使用之界面活性劑或親水性聚合物，以選物爲佳。 # 陰離子界面活性劑可舉出羧酸鹽、磺鹽、磷酸酯鹽，陽離子界面活性劑可舉出月旨肪族4級銨鹽、氯化苄烷銨、氯化苄乙氧每咪唑鑰鹽，兩性界面活性劑可舉出羧基甜菜酸鹽、咪唑鑰甜菜鹼、卵磷脂、氧化烷基胺活性劑可舉出醚型、酯醚型、酯型、含氮型出氟系界面活性劑等。而且，親水性聚合物可舉出聚乙二醇_ ’亦可並用2 了能夠依照常總量，在使用液稀釋時係稀範圍爲佳，以〇 . 〇 5莫耳的範性劑或親水性具有降低被硏磨之作用。能自以下群組之酸鹽、硫酸酯肪族胺鹽、脂 :、吡啶鑰鹽、 :鹼型、胺基羧 :，非離子界面 :，又，亦可舉，聚甘醇類、聚 -23- 200818299 乙烯醇、聚乙烯基吡咯啶酮、海藻酸等多糖類、聚甲基丙烯酸等含羧酸之聚合物等。上述之物，因爲不會產生鹼金屬、鹼土類金屬、鹵化物等所造成的污物，以酸或其銨鹽爲佳。上述例示化合物之中，以環己醇、聚丙烯酸銨鹽、聚乙烯醇、琥珀醯胺、聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯類嵌段聚合物爲更佳。此等界面活性劑或親水性聚合物的重量平均分子量 φ 以500〜100000爲佳，以2000〜50000爲特佳。界面活性劑及/或親水性聚合物的添加量之總量’在使用於硏磨時之1升硏磨液中，以0.001〜10克爲佳，以〇.〇1 〜5克爲更佳，以0.1〜3克爲特佳。 -鉗合劑、鹼、緩衝劑- 在本發明，以更添加鉗合劑、鹼、及緩衝劑爲佳。以下說明本發明能夠使用之鉗合劑、鹼、及緩衝劑。 (鉗合劑） φ 在本發明之硏磨液，爲了防止混入的多價金屬離子等之不良影響，以按照必要含有鉗合劑（亦即硬水軟化劑）爲佳。鉗合劑係鈣或鎂的防沈澱劑之泛用硬水軟化劑或其類似化合物，可舉出例如氰基三乙酸、二伸乙三胺五乙酸、伸乙二胺四乙酸、N，N，N-三亞甲基磺酸、伸乙二胺 -N，N，N’-N’-四亞甲基磺酸、反式環己二胺四乙酸、L2-二胺基丙烷四乙酸、乙二醇醚二胺四乙酸、伸乙二胺鄰羥基苯基乙酸、伸乙二胺二琥珀酸（SS體）、Ν_(2·羧酸酯乙基）-L- -24- 200818299 天冬胺酸、A -丙胺酸二乙酸、2 -膦酸基丁院_ i 酸、1-經基亞乙基-1，1-二磺酸、N，N，-雙（2-經基：二胺-N，N’-二乙酸、1，2-二羥基苯-4,6·二磺酸等< 鉗合劑亦可按照必要並用2種以上。紺合劑的添加量係若是能夠封鎖混入之多子等金屬離子之充分量時即可，例如，在使用於 1升硏磨液中，能夠以0 · 0 〇〇 3莫耳〜〇 . 〇 7莫耳的法添加。 # (鹼劑、緩衝劑）又，在本發明之硏磨液，爲了調整ρ Η，可涛且從抑制pH的變動而言，可以含有緩衝劑。鹼劑及緩衝劑能夠使用氫氧化銨及氫氧化有機氫氧化銨、如二甲醇胺、三乙醇胺、三異丙烷醇胺類等的非金屬鹼劑、氫氧化鈉、氫氧化鉀鋰等鹼金屬氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽鹽、羥基苯甲酸鹽、甘胺醯鹽、N，N-二甲基甘胺 ® 胺酸鹽、正白胺酸鹽、鳥嘌呤鹽、3,4-三羥苯基？丙胺酸鹽、胺基丁酸鹽、2-胺基-2-甲基-1，3-丙傷纈胺酸鹽、脯胺酸鹽、三羥基胺基甲烷鹽、離胺鹼劑及緩衝劑的具體例，可舉出氨、氫氧伯化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、重碳酸鈉、I 磷酸三鈉、磷酸三鉀、磷酸二鈉、磷酸二鉀、硼酸鉀、四硼鈉（硼砂）、四硼酸鉀、鄰羥基苯甲酸鈉鄰羥基苯甲酸鉀、5-磺酸基-2-羥基苯甲酸鈉（5-¾ ，2,4-三羧斧基）伸乙 t 價金屬離硏磨時之範圍之方〖加鹼劑，四甲銨等醇胺等的、氫氧化、四硼酸醯鹽、白 ί胺酸鹽、 [二醇鹽、酸鹽等。 :鈉、氫氧 I碳酸鉀、丨酸鈉、硼 (柳酸鈉）、 I酸基柳酸 -25- 200818299 鈉）、5-磺酸基-2-羥基苯甲酸鉀（5_磺酸基柳酸鉀）、氫氧化銨等。牛寸佳之驗劑有氫氧化鏡、氫氧化鉀、氫氧化鋰及氫氧化四甲銨。鹼及緩衝劑的添加量，若能夠維持pH在較佳範圍時之重即可’在使用於硏磨時之1升硏磨液中，以0.0001莫耳〜1 · 〇莫耳的範圍爲佳，以〇 · 〇〇 3莫耳〜〇 · 5莫耳的範圍爲更佳。 ® 在本發明，從液體的流動性或硏磨性能的安定性等而言，硏磨液的比重以0.8〜1 . 5的範圍爲佳，以在0 · 9 5〜1 . 3 5 的範圍爲特佳。 [硏磨方法] 本發明的硏磨方法其特徵係以導體膜側的面作爲被硏磨面來硏磨阻障金屬膜及導體膜之硏磨方法；該阻障金屬膜係一面地形成在具有凹部之基板或形成於該基板上之層間絕緣膜的表面；而該導體膜係由銅及/或銅合金所構 ^ 成’形成於該阻障金屬膜的表面用以將前述凹部塡埋；前述硏磨液連續地以一種硏磨液進行硏磨。亦即，本發明的硏磨方法係能夠使用1種類的硏磨液，進行化學機械硏磨在絕緣膜的前述凹部以外的表面製膜而成之凸狀突出的導體膜後，繼續使用同一硏磨液連續地硏磨導體膜的殘膜及阻障金屬膜之化學機械硏磨方法’ 此種硏磨液，係使用本發明之硏磨液。在本發明的硏磨方法所使用之硏磨液，可以是濃縮 -26- 200818299 液’在使用時添加水來而稀釋作爲使用液之情況；或是各成分係後述之水溶液形態而將該等混合，必要時添加水稀釋而使用之情況；或是調製成使用液的情況。本發明之硏磨液沒有特別限制，在本發明可應用上述任一種態樣。本發明的硏磨方法，係將硏磨液供給至硏磨轉盤上之硏磨墊，使其與被硏磨面接觸並使被硏磨面與硏磨墊相對運動（相對地移動）來進行硏磨之硏磨方法。硏磨裝置能夠使用具有保持器與硏磨轉盤之通常的 • 硏磨裝置，該保持器係用以保持具有被硏磨面之半導體基板等；而該硏磨轉盤（安裝有能夠改變旋轉數之馬達等）係貼有硏磨墊。、硏磨墊能夠使用通常的不織布、發泡聚胺基甲酸酯、多孔質氟樹脂等，沒有特別限制。又，硏磨用的硏磨墊亦可使用無發泡結構之硏磨墊。前者係將使用如塑膠板之硬質的合成樹脂塊狀材使用於硏磨墊。後者係進而具有獨立發泡體（乾式發泡系）、連續發泡體（濕式發泡系）、及2層複 ^ 合體（積層系）之三種，以2層複合體（積層系）爲特佳。發泡可以均句亦可以不均句。而且，硏磨墊亦可以是含有使用於硏磨之粒子（例如’铈氧、二氧化矽、氧化鋁、樹脂等）。又，硏磨墊之各自的硬度有軟質之物及硬質之物，任一種都可以，積層系以在各自的層使用不同硬度之物爲佳。材質以不織布、人工皮革、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚酯、聚碳酸酯等爲佳。又，亦可對與硏磨面接觸的面， -27 - 200818299 施加格子槽、孔穴/同心槽/螺旋狀槽等加工。硏磨條件沒有限制，硏磨轉盤的線速度以1公尺/秒以上爲佳。將具有被硏磨面（被硏磨膜）之半導體基板往硏磨墊壓住時之壓力（加壓壓力），以20kPa以下爲佳，藉由在13kPa 以下的低壓條件下，因爲能夠在維持高硏磨速度狀態，提升硏磨速度的晶圓面內均勻性及圖案的平坦性，乃是更佳。又，加壓壓力大於20kPa時，會有平坦性變差之情形。 • 又，加壓壓力的下限沒有特別限制，以2kPa以上爲佳，以3.5kPa以上爲更佳。在硏磨期間，使用泵等連續地將硏磨液供給至硏磨墊。該供給量沒有特別限制，以經常以硏磨液覆硏磨墊的表面爲佳。硏磨結束後的半導體基板係在流水中充分地洗淨後，使用旋轉乾燥機等將水滴從半導體基板上拂落後使其乾燥。在本發明的硏磨方法，稀釋硏磨液之水溶液係與下述 ®的水溶液相同。水溶液係使用預先含有氧化劑、酸、添加劑、界面活性劑中至少1種以上之水’來使在水溶液中所含有的成分與被稀釋硏磨液的成分之合計成分，成爲使用硏磨液進行硏磨時之成分。以水溶液稀釋硏磨液而使用時，能夠將不容易溶解的成分，以水溶液的形式調配，且能夠調製更濃縮而成的硏磨液。在濃縮過的硏磨液添加水或水溶液來稀釋的方法，有 -28- 200818299 使供給濃縮過的硏磨液之配管與供給水或水溶液之配管在途中合流並混合，然後將被混合稀釋的硏磨液供給至硏磨墊之方法。混合通常可採用使在施加壓力狀態通常狹窄的通路之液體之間產生衝撞混合之方法；在配管中裝塡玻璃管等塡充物，來使液體的流動重複地產生分流分離、合流之方法；及在配管中設置使用動力旋轉之葉片之方法等。硏磨液的供給速度以10〜1 000毫升/分鐘的範圍爲佳，爲了滿足硏磨速度的晶圓面內均勻性及圖案的平坦 ♦ 性，以1 7 0〜8 0 0毫升/分鐘的範圍爲更佳。使用水或水溶液等稀釋濃縮過的硏磨液，來硏磨之方法，可舉出獨立地設置供給硏磨液的配管及供給水或水溶液的配管，各自將規定量的液體供給至硏磨墊，並使硏磨墊與被硏磨面邊藉由相對運動混合、邊硏磨之方法。又，亦能夠應用在1個容器加入規定量之濃縮過的硏磨液與水或水溶液，將該混合過的硏磨液混合後供給至硏磨墊，來進行硏磨之方法。 ® 在本發明’亦可將硏磨液所應含有的成分，分開成爲至少2個構成成分，在使用此等時，添加水或水溶液來加以稀釋而供給至硏磨轉盤上的硏磨墊，並使其與被硏磨面藉由使被硏磨面與硏磨墊相對運動來硏磨之方法例如，將氧化劑作爲1個構成成分（A )，將添加劑、界面活性劑及水作爲1個構成成分（B)，在使用此等時使用水或水溶液來稀釋構成成分（A)及構成成分（B)而使用。又’將溶解度較低的添加劑分成2個構成成分（c )及 -29 - .200818299 (D) ’將氧化劑、添加劑及界面活性劑作爲i個構成成分 (C)，將酸、添加劑、界面活性劑及水作爲1個構成成分，在使用此等時添加水或水溶液來稀釋構成成分（c)及構成成分（D)而使用。該例子的情況，必須有3個配管用以各自供給構成成分（C) '構成成分（D)及水或水溶液，稀釋混合有將3個配管結合於供給至硏磨墊之1個配管，而在該配管內混合之方法，此時，亦可結合2個配管後，結合其他的1個配管。例如，有將含有不容易溶解的添加劑之構成成分與其他的構成成分混合，然後使混合路徑增長確保溶解時間後，進而結合水或水溶液的配管之方法。其他的混合方法，可舉出如上述之直接將3個配管各自引導至硏磨墊，然後藉由硏磨墊與被硏磨面之相對運動來混合之方法；及在1個容器混合3個構成成分，然後將稀釋過的硏磨液供給至硏磨墊之方法。在上述之硏磨方法，亦可使含有氧化劑之1個構成成分在40 °C以下，使其他的構成成分從室溫加溫至1 〇〇 °C的範圍，且在添加1個構成成分及其他的構成成分或水或水溶液、稀釋而使用時，混合後爲40 °C以下。因爲溫度高時溶解度變高，能夠提高硏磨液之溶解度低的原料之溶解度’乃是較佳。將未含有氧化劑之其他成分從室溫加溫至1 〇〇°c的範圍來使其溶解而成的原料，因爲溫度下降時會從溶液中析出，使用溫度已下降之該成分時’必須預先加溫來使析出物溶解。這能夠採用輸送已加溫溶解的構成成分液體之手 -30- 200818299 段，及採用預先攪拌含有析出物的液體，然後送液並加溫配管來使其溶解之手段。加溫過的成分若將含有氧化劑之 1個構成成分的溫度提高至40 °c以上時，因爲氧化劑有分解的可能性，因此，必須使加溫過的構成成分與冷卻該加溫過的構成成分之含有氧化劑之1個構成成分混合後的情況，爲4 0 °C以下。又，在本發明，亦可如上述將硏磨液的成分，分開成 2個以上而供給至硏磨面。此時，以分開成含有氧化劑之 • 成分、及含有酸的成分爲佳。又，亦可使硏磨液爲濃縮液，將稀釋水另外供給至硏磨面。硏磨液的供給方法，能夠區別爲如上述將硏磨液的成分，分開成2個以上而供給至硏磨面之情況；及使硏磨液爲濃縮液，將稀釋水另外供給至硏磨面之情況。但是，任一種硏磨液的供給方法，在本發明都能夠使用1種類的硏磨液，進行化學機械硏磨在絕緣膜的凸部上製膜而成導體膜後，繼續使用同一硏磨液連續地硏磨導體膜的殘膜及阻 • 障金屬膜。藉由本發明的硏磨方法之硏磨對象，係具有在阻障金屬膜及導體膜之基板；該阻障金屬膜係一面地形成在具有凹部之層間絕緣膜的表面；而該導體膜係由銅及/或銅合金所構成，形成於該阻障金屬膜的表面用以將前述凹部塡埋；該基板係半導體基板，以具有由銅金屬及/或銅合金所構成的配線之L S I爲佳，以配線係銅合金爲特佳。而且，在銅合金之中，以含有銀之銅合金爲佳。在銅 -31- 200818299 合金中所含有的銀含量以40質量％以下爲佳，以1 〇質量％以下爲較佳，以1質量％以下爲更佳’在0.0 0 0 0 1〜0.1質量％的範圍之銅合金能夠發揮最優良的效果。在本發明，硏磨對象之半導體基板例如DRAM裝置時，半間距以〇. 1 5微米以下爲佳，以ο · 1 〇微米以下爲較佳’ 以0.0 8微米以下爲更佳。另一方面，Μ P U系裝置時’以 0.12微米以下爲佳，以0.09微米以下爲較佳，具有0.07 微米以下的配線之LSI爲更佳。對於此等LSI，藉由使用 ® 本發明之硏磨液，能夠發揮特別優良的效果。 (基板）本發明所使用的基板之例子，可舉出8英吋、1 2英吋半導體用晶圓製程、或是微機械製程所使用之物。其種類包含半導體用矽晶圓或S 01晶圓、亦包含半導體雷射等所使用之化合物半導體的藍寶石基板等。此外，亦可使用於在高分子的薄膜基板上形成配線圖案、或平坦化之用途。本發明之硏磨液進行CMP之對象晶圓，以直徑200 φ 毫米以上爲佳，以3 0 0毫米以上爲特佳。3 0 0毫米以上時能夠顯著地發揮本發明的效果。 (層間絕緣膜）本發明的硏磨方法，不只是將基板上的配線平坦化，亦能夠使用於將多層配線基板平坦化。此時，能夠將形成在層間絕緣膜上的配線平坦化。本發明之層間絕緣膜係指形成在前述基板（矽晶圓）上且與後述的阻障金屬膜之間用以使各層間絕緣之膜。 -32 - 200818299 本發明之層間絕緣膜係若是形成在前述基板上時沒有特別限定，從有效地達成本發明的效果而言，以二氧化矽系被膜或有機系被膜爲佳。其中，以二氧化矽系被膜爲佳。二氧化矽被膜可舉出摻雜碳而成之二氧化矽系被膜、氟化矽玻璃、矽酸氫鹽類、甲基矽酸鹽類等，以摻雜碳而成之二氧化矽系被膜爲佳。在摻雜碳而成之二氧化矽系被膜之碳含量，從降低有效介電常數的觀點、及從維持絕緣膜本身的機械強度而 _ 言，以2 0質量％〜6 0質量％爲佳，以2 5質量％〜3 5質量％爲特佳。有機系被目吴可舉出聚釀亞胺、聚對二甲苯（pa rylene)、 Teflon(註冊商標）等，以聚醯亞胺爲佳。又，從能夠有效地達成本發明的效果而言，層間絕緣膜以具有介電常數爲2.6以下的特性之物爲佳，以2.4〜2 · 5 爲更佳。本發明之層間絕緣膜以前述較佳例子之組合爲更佳。垂又’本發明之層間絕緣膜的厚度能夠按照在多層配線的上部及下部、或世代間（結點）而適當地調整。又’形成本發明之層間絕緣膜的厚度方法，可舉出美國專利（US)第6，440,866號、同第6,410,463號、同第 6,5 96,6 54號等各說明書所記載之方法。 (阻障金屬膜）阻障金屬膜係指在半導體基板上，設置在由銅及/或銅合金所構成的導體膜（配線）與層間絕緣膜之間，用以防止 -33- .200818299 銅擴散之膜（層）。阻障金屬膜的材料以低電阻之金屬材料爲佳，具體I 以含有選自組或鉅化合物、鈦或鈦化合物、鎢或鎢化合物' 及鐫之至少1種爲佳，以含有TiN、TiW、Ta、TaN ' W、 WN、Ru爲更佳，其中以含有Ta、TaN爲特佳。阻障金屬膜之厚度以5〜30奈米左右爲佳。如上述，藉由本發明的硏磨方法硏磨半導體裝置，能夠以同一硏磨液連續地硏磨具有絕緣膜、導體膜、及阻障 Φ 金層障之基板，硏磨後之被硏磨面的平坦性良好、且能夠減少產生刮傷。 [實施例] 以下，藉由實施例來具體地說明本發明。本發明未限定於此等實施例。 <硏磨液的調整> (實施例1) 0.01質量％ 0.03 175莫耳/升 0.13莫耳/升 0.13莫耳/升 1.5質量％ 6.5 1000毫升 •雜環化合物：苯并三唑 •成分（1):胺基甲磺酸 •成分（2): A-16· · ·下述結構式 •成分（3):過氧化氫 •成分（4):硏磨粒子（PL-3、扶桑化學公司製膠體二氧化矽、體積平均粒徑·· 35奈米） • pH(使用氨水及硫酸調整） •添加純水之總量 -34- ,200818299

hoog-ch 厂 e~N

pH2CH2OH A— 1 6

CH2CH2OH 以各成分成爲上述濃度的方式調製水溶液，然後使用高速均化器攪拌使均勻分散，而得實施例1的硏磨液。使用該硏磨液進行下述硏磨試驗並評價。 <硏磨條件> 硏磨裝置係使用LAPMASTER公司製「LGP-612」，以下述條件進行硏磨。具體上係邊將前述硏磨液的漿體供給至硏磨裝置的硏磨轉盤的硏磨墊上，邊在將硏磨基板壓住硏磨墊的狀態，使硏磨轉盤與基板相對地移動來硏磨金屬膜。 •固定台旋轉數： 64rpm •轉盤頭旋轉數： 65rpm •硏磨壓力 13kPa •硏磨墊：Rohm and Haas 公司製品名 IC-1 400 (K-grv) + (A2 1) •漿體供給速度： 200毫升/分鐘基板係使用的8英吋晶圓，係藉由光微影步驟及反應性離子蝕刻步驟將矽氧化膜（絕緣膜）圖案化，來形成寬度 0.09〜100微米、深度600奈米之配線用槽及連接孔（凹部），而且藉由濺鍍法形成厚度爲20奈米之Ta膜（阻障金屬膜），隨後藉由濺鍍法形成5 0奈米的銅膜後，藉由鍍敷法形成合計厚度1 000奈米的銅膜（導體膜）而成。 -35- 200818299 (實施例2〜6、比較例1) 在實施例1，除了使用表2所示之組成以外，與實施例 1同樣地進行硏磨試驗並評價。 [.評價項目] (硏磨速度） -銅及Ta膜- 從電阻値換算求得導體膜及阻障金屬膜之銅及Ta膜之在CMP前後的膜厚度差。測定膜厚度差係使用國際電氣 • ALPHA股份公司製VR-200來進行。具體上係藉由硏磨速度（奈米/分鐘）= [(硏磨前之銅及Ta膜的厚度）-(硏磨後之銅及Ta膜的厚度）]/硏磨時間來測定。 -絕緣膜- 從電阻値換算求得絕緣膜之矽氧化膜在CMP前後的膜厚度差。測定膜厚度差係使用FILMETRICS股份公司製F20 來進行。具體上係藉由硏磨速度（奈米/分鐘）= [(硏磨前之絕緣膜厚度）-(硏磨後之絕緣膜厚度）]/硏磨時間來測定。 β (選擇比）求取從各種膜的硏磨速度計算得的選擇比。在此選擇比係表示各材料之硏磨速度的比。此等比越小時，表示能夠均勻地硏磨不同的膜。 (銅膜及Ta膜之有無刮傷） . 目視觀察硏磨後之各基板的外觀。評價基準係〇：無刮傷，△:觀察到數條刮傷，X :觀察到數條明顯成爲問題的刮傷。 -36- 200818299 (凹狀扭曲硏磨評價）將圖案晶圓硏磨至非配線部分的銅完全被硏磨爲止，並繼續進行硏磨相當於該時間之30%的時間’使用觸針式段差測量機器名Deketak321si(KLA-TENCOR公司製）測定線與間隙部分（線1 0 0微米、間隙1⑽微米）之凹狀扭曲硏磨。 -37 - 200818299

評價凹狀扭曲硏磨 [奈米] ο 00 jn 00 g 〇有無刮傷〇〇〇〇〇〇〇 U 〇〇〇〇〇〇〇選擇比 Cu/Si02 ν〇 m r-H 209 392 Cu/Ta g f—t ο 〇〇〇 <N 〇\ m 硏磨速度[奈米/分鐘] Si02 CN m r—Η 寸 (N ON m 04 β 408 417 丨457 j 462 612 256 392 硏磨液(漿體)組成成分(4): 硏磨用粒子 PL^3 PL-3 PL-3 PL-3 PL-3 PL-3 PL-3 成分(3) z 氧化劑過氧化氫過氧化氫過氧化氫過氧化氫過氧化氫過氧化氫過氧化氫成分(2” 有機酸 A-16 ____1 A-16 A-16 I A-16 甘胺酸 A-16 A-16 成分⑴ 的濃度 [莫耳/升] 0.03175 0.0635 0.127 0.254 1- 0.254 0.254 ! 成分⑴：硏磨速度比調整劑 / 胺基甲磺酸胺基甲磺酸 , 1 胺基甲磺酸胺基甲磺酸胺基甲磺酸乙基磺酸 1 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 比較例1

.200818299 如表2所示，使用實施例的硏磨液時，與比較例比較，在確保對Cu —定的硏磨速度之同時，能夠選擇性地變化 Ta的硏磨速度。又，得知能夠得到平坦性良好、且不會產生刮傷的硏磨面。詳細地，清楚明白在實施例1至5，藉由增加胺基甲磺酸的添加量，Ta的硏磨速度增加，能夠效率良好地硏磨 T a 〇又，藉由添加硏磨速度調整劑，能夠改善Cu/Ta、及 ® Cu/Si02的選擇比，凹狀扭曲硏磨亦顯示實用上無問題的値。而且，在實施例6，得知藉由添加乙基磺酸代替胺基甲磺酸，Cu與Ta的選擇比、Cu與Si02的選擇比、及凹狀扭曲硏磨係與添加胺基甲磺酸時相同程度，能夠以同一硏磨液連續地硏磨。 <實施例7> 在矽晶圓表面，藉由光微影步驟及反應性離子飩刻步 ® 驟將矽氧化膜圖案化，來形成寬度0.09〜100微米、深度 600奈米之配線用槽及連接孔，而且藉由濺鍍法形成厚度爲2 0奈米之Ta膜，隨後藉由濺鍍法形成50奈米的銅膜後，使用將藉由鍍敷法形成有合計厚度1 〇〇〇奈米的銅膜之圖案晶圓切成6 0 X 6 0毫米之物，使用實施例3的硏磨液進行硏磨該圖案晶圓的表面1 2 0秒鐘。結果，位於比T a膜更上方的C u膜被除去’隨後，係使用同一硏磨液將露出的 Ta膜硏磨而成之狀態。 -39- 200818299 使用光學顯微鏡觀察硏磨後之矽晶圓表面時，確認配線用槽以外的矽氧化膜及配線槽的Cu膜露出，且Ta膜完全被除去。從該結果，清楚知道藉由使用該硏磨液，能夠連續地硏磨導體膜及阻障金屬膜。【圖式簡單說明】〇【元件符號說明】 Μ 〇 j\ \\

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Claims

200818299 十、申請專利範圍： i . 一種半導體裝置之硏磨方法，其特徵係連續地以一種硏磨液進行硏磨阻障金屬膜及導體膜；該阻障金屬膜係一面地形成在具有凹部之基板或形成於該基板上之層間絕緣膜的表面；而該導體膜係由銅或銅合金所構成，形成於該阻障金屬膜的表面用以將該凹部塡埋；該硏磨液係含有下述通式（I)所示之阻障金屬膜硏磨速度調整劑、胺基酸、氧化劑及硏磨粒子， R1 - CH2- SO3H 通式（I) (通式（I)中，R1係表示h、ch3、或nh2)。 2 .如申請專利範圍第1項之硏磨方法，其中該硏磨速度調整劑與該胺基酸之莫耳比爲（硏磨速度調整劑）：（胺基酉変）= 3: 1〜8: 1 ° 3 ·如申請專利範圍第1或2項之硏磨方法，其中該胺基酸係下述通式（Π)所示之化合物，

通式（II) Ψ3 R5 HOOG-R2—G-N R4 R6 [通式（Π)中，R2係表示單鍵、伸烷基、或伸芳基，R3及 R4係各自獨立地表示氫原子、鹵素原子、羧基、烷基、環烷基、烯基、炔基或芳基，R5及R6係各自獨立地表示氫原子、鹵素原子、羧基、烷基、或醯基，其中R2爲單鍵時，R5及R6之至少其中一個不爲氫原子]。 -41 - 200818299 4. 如申請專利範圍第1或2項之硏磨方法，其中該氧化劑係過氧化氫液體。 5. 如申請專利範圍第1或2項之硏磨方法，其中該硏磨液的p Η爲5〜8。 6. 如申請專利範圍第1或2項之硏磨方法，其中該硏磨粒子係二氧化矽粒子。

-42 - 200818299 七、指定代表圖： (一）本案指定代表圖為：無。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明：〇 /V \Λ 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式·· R1 — CH2 - S03H 通式（I)