JPH10279926A - 研磨液 - Google Patents
研磨液Info
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- 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
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- polishing liquid
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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ものであ
る。 【構成】 コロイダルアルミナおよび水を含有すること
を特徴としている。
抑制することが可能な研磨液を提供しようとものであ
る。 【構成】 コロイダルアルミナおよび水を含有すること
を特徴としている。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
−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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
−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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００１８】前記酸化剤としては、例えば過酸化水素
（Ｈ2 Ｏ2 ）、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。
（Ｈ2 Ｏ2 ）、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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００２５】Ｃｕ（Ｈ2 Ｏ）4 2+＋２Ｃ10Ｈ7 ＮＯ２→
Ｃｕ（Ｃ１０Ｈ6 ＮＯ2 ）2 ＋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（Ｃ１０Ｈ6 ＮＯ2 ）2 ＋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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３２】前記酸化剤としては、例えば過酸化水素
（Ｈ2 Ｏ2 ）、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。
（Ｈ2 Ｏ2 ）、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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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（Ｈ2 Ｏ2）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。
化カリウム、過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2）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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
を示す概略図。
【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。
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。
【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。
程を示す断面図。
【図４】コロイダルアルミナのＸ線回折図。
【図５】γ−アルミナのＸ線回折図。
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。
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
Claims (4)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8278597A JPH10279926A (ja) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | 研磨液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8278597A JPH10279926A (ja) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | 研磨液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10279926A true JPH10279926A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=13784080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8278597A Pending JPH10279926A (ja) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | 研磨液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10279926A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000000174A (ko) * | 1999-09-28 | 2000-01-15 | 김성춘 | 칼날을 재생시키는 연마액을 제조하는 방법 |
| 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 (ko) | 2005-01-12 | 2006-09-19 | 제일모직주식회사 | 금속배선 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속배선연마 방법 |
| US7364667B2 (en) | 1999-03-17 | 2008-04-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Slurry for CMP and CMP method |
| CN113817410A (zh) * | 2020-06-18 | 2021-12-21 | 福吉米株式会社 | 研磨用组合物的浓缩液及使用其的研磨方法 |
-
1997
- 1997-04-01 JP JP8278597A patent/JPH10279926A/ja active Pending
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| CN113817410A (zh) * | 2020-06-18 | 2021-12-21 | 福吉米株式会社 | 研磨用组合物的浓缩液及使用其的研磨方法 |
| CN113817410B (zh) * | 2020-06-18 | 2024-05-10 | 福吉米株式会社 | 研磨用组合物的浓缩液及使用其的研磨方法 |
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