(57)【要約】【課題】  ＬＳＩの如きの最終目的製品を用意せずとも、研磨液の選択が可能となり、簡単、かつ、低コストにて好適な研磨液を見出せる技術を提供することである。【解決手段】  バリア材Ｙと導体配線材Ｘ（Ｙ≠Ｘ）とが積層された基板を研磨して配線パターンを形成するのに適した研磨剤を選定する方法であって、  研磨剤Wを用いて導体配線材Ｘを研磨し、導体配線材Ｘに対する研磨特性を測定するステップAと、  研磨剤Wを用いてバリア材Ｙを研磨し、バリア材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＢと、  研磨剤Wを用いて導体配線材Ｘ及びバリア材Ｙを共に研磨し、導体配線材Ｘに対する研磨特性を測定すると共にバリア材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＣとを具備する研磨剤選定方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも材Ｘ及び材Ｙ（Ｙ≠Ｘ）を有する製品を研磨するのに適した研磨剤を選定する方法であって、
研磨剤Wを用いて材Ｘを研磨し、材Ｘに対する研磨特性を測定するステップAと、
研磨剤Wを用いて材Ｙを研磨し、材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＢと、
研磨剤Wを用いて材Ｘ及び材Ｙを共に研磨し、材Ｘに対する研磨特性を測定すると共に材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＣ
とを具備することを特徴とする研磨剤選定方法。
【請求項２】
バリア材Ｙと導体配線材Ｘ（Ｙ≠Ｘ）とが積層された基板を研磨して配線パターンを形成するのに適した研磨剤を選定する方法であって、
研磨剤Wを用いて導体配線材Ｘを研磨し、導体配線材Ｘに対する研磨特性を測定するステップAと、
研磨剤Wを用いてバリア材Ｙを研磨し、バリア材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＢと、
研磨剤Wを用いて導体配線材Ｘ及びバリア材Ｙを共に研磨し、導体配線材Ｘに対する研磨特性を測定すると共にバリア材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＣ
とを具備することを特徴とする研磨剤選定方法。
【請求項３】
下地材Ｚとバリア材Ｙと導体配線材Ｘ（Ｚ≠Ｙ，Ｙ≠Ｘ）とが積層された基板を研磨して配線パターンを形成するのに適した研磨剤を選定する方法であって、
研磨剤Wを用いて下地材Ｚを研磨し、下地材Ｚに対する研磨特性を測定するステップＡと、
研磨剤Wを用いてバリア材Ｙを研磨し、バリア材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＢと、
研磨剤Wを用いてバリア材Ｙ及び下地材Ｚを共に研磨し、バリア材Ｙに対する研磨特性を測定すると共に下地材Ｚに対する研磨特性を測定するステップＣ
とを具備することを特徴とする研磨剤選定方法。
【請求項４】
ステップＡは、研磨しようとする材を研磨テーブル上に配置し、前記研磨テーブル上に研磨剤Wを供給して研磨し、前記材に対する研磨特性を測定するステップであり、
前記材は単一の材で構成されたものである
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの研磨剤選定方法。
【請求項５】
ステップＢは、研磨しようとする材を研磨テーブル上に配置し、前記研磨テーブル上に研磨剤Wを供給して研磨し、前記材に対する研磨特性を測定するステップであり、
前記材は単一の材で構成されたものである
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの研磨剤選定方法。
【請求項６】
ステップＣは、研磨しようとする各々の材を同一の研磨テーブル上に配置し、前記研磨テーブル上に研磨剤Wを供給して研磨し、各々の材に対する研磨特性を各々測定するステップであり、
前記材は、各々、単一の材で構成されたものである
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの研磨剤選定方法。
【請求項７】
一群の研磨剤についてステップＡで測定された研磨特性AとステップＢで測定された研磨特性ＢとステップＣで測定された研磨特性 Cａ(研磨特性Aに対応する研磨特性)，Cｂ(研磨特性Ｂに対応する研磨特性)とを対比し、｜研磨特性Ａ−研磨特性Ｃａ｜が小さな値の研磨剤を適した研磨剤として選択することを特徴とする請求項１〜請求項６いずれかの研磨剤選定方法。
【請求項８】
一群の研磨剤についてステップＡで測定された研磨特性AとステップＢで測定された研磨特性ＢとステップＣで測定された研磨特性 Cａ(研磨特性Aに対応する研磨特性)，Cｂ(研磨特性Ｂに対応する研磨特性)とを対比し、｜研磨特性Ｃｂ−研磨特性Ｂ｜が小さな値の研磨剤を適した研磨剤として選択することを特徴とする請求項１〜請求項７いずれかの研磨剤選定方法。
【請求項９】
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に配置された異種の被研磨材を、各々、支持する支持手段と、
前記研磨テーブル上に配置された異種の被研磨材に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、
前記各々の支持手段に対応して設けられた研磨特性測定手段
とを具備することを特徴とする研磨剤選定装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８いずれかの研磨剤選定方法に用いられる装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に配置された異種の被研磨材を、各々、支持する支持手段と、
前記研磨テーブル上に配置された異種の被研磨材に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、
前記各々の支持手段に対応して設けられた研磨特性測定手段
とを具備することを特徴とする研磨剤選定装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項８いずれかの研磨剤選定方法により選定された研磨剤を供給して研磨することを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨技術に関する。特に、半導体素子の研磨技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（ＬＳＩ）の高集積化や高性能化に伴って、化学機械研磨法（ＣＭＰ）等の研磨技術が層間絶縁膜の平坦化、多層配線の上下配線間の金属接続部形成や埋込み配線形成などのＬＳＩ製造工程において頻繁に利用されている。
【０００３】
そして、ＬＳＩの高速性能化を達成する為、配線材料を従来のアルミニウム又はアルミニウム合金（Ａｌ）から低抵抗の銅又は銅合金（Ｃｕ）に代えることが提案されている。このＣｕ配線膜形成にはダマシン法と呼ばれる製造方法が主に用いられている。
【０００４】
ダマシン法を用いた配線の製造方法では、層間接属用の孔もしくは配線用溝（以下、纏めて、溝）を形成した酸化珪素（ＳｉＯ２）と窒化珪素（ＳｉＮ）などの積層膜からなる絶縁膜上に、接着力強化とＣｕの拡散防止とを目的としてバリア膜層、そしてバリア膜層上にＣｕ配線膜層を設ける。ここで、ＳｉＮ層は、エッチングのストッパとして用いられ、下層配線との接続などが必要な部分は選択的に除去される。バリア膜層としては、１０〜５０ｎｍ程度の厚さのＴｉ，Ｗ，Ｔａや、前記金属の窒素化合物もしくは窒素珪素化合物などが主に用いられている。又、絶縁膜としては、ＳｉＯ２やＳｉＮに代えて、前記の材料よりも比誘電率が低い絶縁膜（ｌｏｗ−ｋ膜）材料がＬＳＩに用いられ始めている。これは、配線間の静電容量を低減することによって、配線を通る信号の遅延を低減し、引いてはＬＳＩの性能向上を図る為である。ｌｏｗ−ｋ膜としては、フッ素含有酸化珪素や炭化珪素（ＳｉＣ）が用いられている。フッ素含有酸化珪素は、その機械的性質がＳｉＯ２と余り変わらず、従来と同じＬＳＩ製造技術を適用できるという利点を有する。ＳｉＣは、ＳｉＮの代わりに用いられる。
【０００５】
ところで、Ｃｕ配線膜のような金属膜の研磨に用いられる研磨剤（研磨液）は、一般的には、研磨砥粒と酸化剤とを主成分とする。そして、研磨機構は、酸化剤によって金属膜表面を酸化しながら、砥粒によって酸化生成物を機械的に削り取るものであると言われている。尚、Ｃｕのように腐食し易い金属の研磨に用いる研磨液には防食剤が添加されている場合もある。砥粒としては、数１０〜数１００ｎｍの粒子径を持つアルミナ粉末やシリカ粉末が用いられる。酸化剤としては、過酸化水素水（市販品は一般に３０重量％濃度）、硝酸第二鉄、過ヨウ素酸カリウム等が用いられる。中でも、過酸化水素水は金属イオンを含まない為に広く用いられている。
【０００６】
さて、ＣＭＰ等の研磨に用いられる研磨液として数多くの研磨液が提案（特開２００４−６６２８号公報）され、又、市販されている。
【特許文献１】特開２００４−６６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、数多く提案・市販されている研磨液の中から最適の研磨液を取捨・選択するのは非常に大変である。なぜならば、取捨・選択した研磨液が好ましいものであるか否かは、配線膜であるＣｕに対する研磨特性を調べ、その研磨特性の内容に従ってＬＳＩ基板に対する研磨を試み、ＬＳＩ基板の研磨が上手く行われたか否かを調べ、上手く行われていなかった場合には、研磨時間やその他の条件を少しずつ変更し、研磨が上手く行われたか否かを一つ一つ検討していたからである。この為に、時間が掛かるのみならず、ＬＳＩ基板も数多く必要であった。
【０００８】
しかしながら、研磨液の取捨・選択が面倒・大変であるとは言うものの、研磨具合によってＣｕ配線膜の精度が決定されることから、研磨液の取捨・選択はＬＳＩの性能に大きな影響を及ぼすことが判る。従って、好適な研磨液を取捨・選択することは非常に大事である。
【０００９】
さて、本発明者は、ＬＳＩ（半導体素子）の研磨に用いる好適な研磨液の取捨・選択についての検討を鋭意押し進めて行く中に、即ち、研磨が最初は上手く行っても途中から研磨が上手く行かなかった原因についての検討を深めて行く中に、Ｃｕ配線膜層に対する研磨が終了近くになると下層のＴａバリア膜層の研磨が始まり、このような混在条件下ではＣｕ配線膜層に対する研磨特性が良好な研磨液でも良好では無くなることに気付いた。
【００１０】
とは言うものの、このような状況下になった時に研磨液を変更することは、実験室段階では可能であっても、実生産工程では不可能である。
【００１１】
そこで、更なる検討が鋭意押し進められて行った結果、Ｃｕ配線膜層に対する研磨工程から下層バリア膜層に対する研磨工程に変化するような状況下に変化しても、各々の研磨特性に大きな変動が無ければ、研磨は上手く行われるであろうとの啓示を得るに至った。すなわち、絶縁膜上にＴａバリア膜層が、Ｔａバリア膜層上にＣｕ配線膜層が設けられている積層基板、例えばＬＳＩ基板に対して研磨によりＣｕ配線膜を形成する場合、用いる研磨液の研磨特性が、Ｃｕ単独に対してはＵで、かつ、Ｔａ単独に対してはＶである場合において、Ｃｕ配線膜層の研磨がほぼ終了し、Ｔａバリア膜層が露出し始めた時点にあっても、Ｃｕに対してはＵで、かつ、Ｔａに対してはＶであれば、研磨特性は途中で変化が無いことから、初期設定通りの研磨が行われ、精度良い配線膜が得られるであろうことに気付いたのである。
【００１２】
従って、このようなことが満足される研磨液を如何にすれば簡単に見出すことが可能であるかと言うことになる。
【００１３】
そして、このような観点に沿っての検討を更に続けて行った結果、例えばＣｕ板のみを用いてＣｕ研磨特性を調べ、又、Ｔａ板のみを用いてＴａ研磨特性を調べると共に、Ｃｕ板とＴａ板とを両者の研磨生成物が混ざるように一緒に研磨してＣｕ研磨特性およびＴａ研磨特性を各々調べ、そして各々の研磨特性を比べることによって、即ち、単独条件下での研磨特性と異種材混在条件下での研磨特性とを比べ、これ等の研磨特性が同一または出来るだけ近い特性のものを選び出せば、その研磨液が好適なものであると言うことが判って来た。
【００１４】
そして、このような手法によるならば、研磨しようとするＬＳＩ基板を用いることなく最適研磨液の選出が可能となる。
【００１５】
従って、本発明が解決しようとする課題は、例えばＬＳＩ基板（目的製品）を用意せずとも、好適な研磨液の選出が可能となり、しかもこのような研磨液を簡単、かつ、低コストにて見出すことが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の課題は、少なくとも材Ｘ及び材Ｙ（Ｙ≠Ｘ）を有する製品を研磨するのに適した研磨剤を選定する方法であって、
研磨剤Wを用いて材Ｘを研磨し、材Ｘに対する研磨特性を測定するステップAと、
研磨剤Wを用いて材Ｙを研磨し、材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＢと、
研磨剤Wを用いて材Ｘ及び材Ｙを共に研磨し、材Ｘに対する研磨特性を測定すると共に材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＣ
とを具備することを特徴とする研磨剤選定方法によって解決される。
又、バリア材Ｙと導体配線材Ｘ（Ｙ≠Ｘ）とが積層された基板を研磨して配線パターンを形成するのに適した研磨剤を選定する方法であって、
研磨剤Wを用いて導体配線材Ｘを研磨し、導体配線材Ｘに対する研磨特性を測定するステップAと、
研磨剤Wを用いてバリア材Ｙを研磨し、バリア材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＢと、
研磨剤Wを用いて導体配線材Ｘ及びバリア材Ｙを共に研磨し、導体配線材Ｘに対する研磨特性を測定すると共にバリア材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＣ
とを具備することを特徴とする研磨剤選定方法によって解決される。
【００１７】
又、下地材Ｚとバリア材Ｙと導体配線材Ｘ（Ｚ≠Ｙ，Ｙ≠Ｘ）とが積層された基板を研磨して配線パターンを形成するのに適した研磨剤を選定する方法であって、
研磨剤Wを用いて下地材Ｚを研磨し、下地材Ｚに対する研磨特性を測定するステップＡと、
研磨剤Wを用いてバリア材Ｙを研磨し、バリア材Ｙに対する研磨特性を測定するステップＢと、
研磨剤Wを用いてバリア材Ｙ及び下地材Ｚを共に研磨し、バリア材Ｙに対する研磨特性を測定すると共に下地材Ｚに対する研磨特性を測定するステップＣ
とを具備することを特徴とする研磨剤選定方法によって解決される。
【００１８】
上記の研磨剤選定方法において、ステップＡは、特に、研磨しようとする材を研磨テーブル上に配置し、前記研磨テーブル上に研磨剤Wを供給して研磨し、前記材に対する研磨特性を測定するステップであり、前記材は単一の材で構成されたものである。又、ステップＢは、特に、研磨しようとする材を研磨テーブル上に配置し、前記研磨テーブル上に研磨剤Wを供給して研磨し、前記材に対する研磨特性を測定するステップであり、前記材は単一の材で構成されたものである。又、ステップＣは、特に、研磨しようとする各々の材を同一の研磨テーブル上に配置し、前記研磨テーブル上に研磨剤Wを供給して研磨し、各々の材に対する研磨特性を各々測定するステップであり、前記材は、各々、単一の材で構成されたものである。
【００１９】
そして、一群の研磨剤についてステップＡで測定された研磨特性AとステップＢで測定された研磨特性ＢとステップＣで測定された研磨特性 Cａ(研磨特性Aに対応する研磨特性)，Cｂ(研磨特性Ｂに対応する研磨特性)とを対比し、｜研磨特性Ａ−研磨特性Ｃａ｜が小さな値の研磨剤を適した研磨剤として選択する。又は、一群の研磨剤についてステップＡで測定された研磨特性AとステップＢで測定された研磨特性ＢとステップＣで測定された研磨特性 Cａ(研磨特性Aに対応する研磨特性)，Cｂ(研磨特性Ｂに対応する研磨特性)とを対比し、｜研磨特性Ｃｂ−研磨特性Ｂ｜が小さな値の研磨剤を適した研磨剤として選択する。若しくは、一群の研磨剤についてステップＡで測定された研磨特性AとステップＢで測定された研磨特性ＢとステップＣで測定された研磨特性 Cａ(研磨特性Aに対応する研磨特性)，Cｂ(研磨特性Ｂに対応する研磨特性)とを対比し、｜研磨特性Ａ−研磨特性Ｃａ｜＋｜研磨特性Ｃｂ−研磨特性Ｂ｜が小さな値の研磨剤を特に適した研磨剤として選択する。
【００２０】
尚、｜研磨特性Ａ−研磨特性Ｃａ｜，｜研磨特性Ｃｂ−研磨特性Ｂ｜は絶対値で表わされている。従って、（研磨特性Ａ−研磨特性Ｃａ），（研磨特性Ｃｂ−研磨特性Ｂ）には±の場合が考えられ、何れの場合でも上記の式の値は同じ値となる。この式の値が同じであるとしても、状況は異なる。そして、どちらの場合がより好ましいかと言うと、材Ｘが材Ｙの上層に設けられているとすると、ステップＡで研磨されるのは材Ｘに対してであることから、（研磨特性Ｃａ−研磨特性Ａ）がプラスの値の場合の方がマイナスの値の場合よりも好ましいとして選択する。これは、（研磨特性Ｃａ−研磨特性Ａ）がマイナスの値の場合には、研磨が境界領域に到達した場合、上層にある材Ｘに対する研磨が不十分になることを意味し、研磨不足となる恐れが有るからによる。但し、研磨特性Ｃａ＞研磨特性Ａの研磨液は、現在の処、我々の調査範疇では見付かっていない。逆に、ステップＢで研磨されるのは材Ｙに対してであることから、（研磨特性Ｃｂ−研磨特性Ｂ）がマイナスの値の場合の方がプラスの値の場合よりも好ましいとして選択する。これは、（研磨特性Ｃｂ−研磨特性Ｂ）がプラスの値の場合には、研磨が境界領域に到達した場合、下層にある材Ｙに対する研磨が増進することを意味し、下層が過度に研磨されてしまう恐れが有るからによる。
【００２１】
又、前記の課題は、研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に配置された異種の被研磨材を、各々、支持する支持手段と、
前記研磨テーブル上に配置された異種の被研磨材に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、
前記各々の支持手段に対応して設けられた研磨特性測定手段
とを具備することを特徴とする研磨剤選定装置によって解決される。
【００２２】
特に、上記の研磨剤選定方法に用いられる装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に配置された異種の被研磨材を、各々、支持する支持手段と、
前記研磨テーブル上に配置された異種の被研磨材に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、
前記各々の支持手段に対応して設けられた研磨特性測定手段
とを具備することを特徴とする研磨剤選定装置によって解決される。
【００２３】
尚、上記研磨剤選定装置には、各々の被研磨材の回転手段を有することが好ましい。
【００２４】
そして、上記の研磨剤選定方法により選定された研磨剤を供給して研磨することを特徴とする研磨方法によって好適な製品、例えばＬＳＩ等の半導体素子が得られる。
【発明の効果】
【００２５】
研磨特性測定装置にＣｕ板を装着し、研磨液Ｗ１を用い、Ｃｕ研磨特性を調べる。又、研磨特性測定装置にＴａ板を装着し、研磨液Ｗ１を用い、Ｔａ研磨特性を調べる。これ等の研磨特性を図１に示した。図１中、Ｃｕは、Ｃｕ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｔａ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。尚、研磨特性は、研磨圧力−摩擦力で表されているが、他の物理量で表されても良い。
【００２６】
又、研磨特性測定装置にＣｕ板とＴａ板とを共に装着し、そして研磨液Ｗ１を用いて研磨生成物が混ざるように一緒に研磨してＣｕ研磨特性およびＴａ研磨特性を各々調べる。これ等の研磨特性を図２に示した。図２中、Ｃｕは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＣｕ板の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＴａ板の研磨特性を示す。
【００２７】
図１のグラフと図２のグラフとを対比すると、殆ど同じであることが判る。このことは、Ｃｕ板のみを研磨した場合の研磨特性と、Ｃｕ板およびＴａ板を同時に研磨した場合におけるＣｕ板を研磨した場合の研磨特性とが殆ど同じであることを示している。すなわち、ＬＳＩ基板を研磨液Ｗ１で研磨して行った場合、Ｃｕ配線膜層を研磨し始めた初期段階における研磨具合と、Ｃｕ配線膜層の下にあるＴａバリア膜層が露出し始めた終点に近い段階における研磨具合との間で、大きな変動が無いことを意味している。従って、研磨液Ｗ１を用いた場合、研磨に対する制御が容易であり、高品質なＬＳＩが得られることになる。
【００２８】
これに対して、研磨液Ｗ１の代わりに研磨液Ｗ２を用いて同様に行った場合の研磨特性を図３，４に示す。図３中、Ｃｕは、Ｃｕ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｔａ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。図４中、Ｃｕは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＣｕ板の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＴａ板の研磨特性を示す。
【００２９】
研磨液Ｗ２が用いられた場合、研磨液Ｗ１が用いられた場合に比べて、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＣｕ板の研磨特性が低下していることが判る。これは、Ｔａバリア膜層が露出した後におけるＣｕ配線膜層の研磨が不十分になることを意味しており、Ｃｕ配線膜が綺麗に形成されない部分が出来ることを意味する。従って、研磨液Ｗ１と研磨液Ｗ２とを比べたならば、研磨液Ｗ１が好適な研磨液であることが判る。
【００３０】
又、研磨液Ｗ１の代わりに研磨液Ｗ３を用いて同様に行った場合の研磨特性を図５，６に示す。図５中、Ｃｕは、Ｃｕ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｔａ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。図６中、Ｃｕは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＣｕ板の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＴａ板の研磨特性を示す。
【００３１】
研磨液Ｗ３が用いられた場合、研磨液Ｗ１が用いられた場合に比べて、Ｃｕ板とＴａ板とを研磨した際のＴａ板の研磨特性が増加していることが判る。これは、Ｔａバリア膜層が露出した後におけるＴａバリア膜層が研磨され過ぎる恐れが有ることを意味しており、バリア性が低下する部分が出来ることを意味する。従って、研磨液Ｗ１と研磨液Ｗ３とを比べたならば、研磨液Ｗ１が好適な研磨液であることが判る。
【００３２】
又、研磨液Ｗ１の代わりに研磨液Ｗ４を用いて同様に行った場合の研磨特性を図７，８に示す。図７中、Ｃｕは、Ｃｕ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｔａ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。図８中、Ｃｕは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＣｕ板の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＴａ板の研磨特性を示す。
【００３３】
研磨液Ｗ４が用いられた場合、研磨液Ｗ１が用いられた場合に比べて、Ｃｕ板とＴａ板とを研磨した際のＣｕ板の研磨特性が増加していることが判る。これは、Ｔａバリア膜層が露出した後におけるＣｕ配線膜層の過剰研磨の恐れが有ることを意味しており、Ｃｕ配線膜が綺麗に形成されない部分が出来ることを意味する。従って、研磨液Ｗ１と研磨液Ｗ４とを比べたならば、研磨液Ｗ１が好適な研磨液であることが判る。但し、研磨液Ｗ４と研磨液Ｗ２とを比べたならば、研磨液Ｗ４の方が好ましい。
【００３４】
又、研磨液Ｗ１の代わりに研磨液Ｗ５を用いて同様に行った場合の研磨特性を図９，１０に示す。図９中、Ｃｕは、Ｃｕ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｔａ板のみを研磨した時の研磨特性を示す。図１０中、Ｃｕは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＣｕ板の研磨特性を示す。Ｔａは、Ｃｕ板とＴａ板とを共に研磨した際のＴａ板の研磨特性を示す。
【００３５】
研磨液Ｗ５が用いられた場合、研磨液Ｗ１が用いられた場合に比べて、Ｃｕ板とＴａ板を研磨した際のＴａ板の研磨特性が低下していることが判る。これは、Ｔａバリア膜層が露出した後におけるＴａバリア膜層の研磨が更に低下することを示し、過剰な研磨を行っても十分にＴａバリア膜層が残り得ることが判る。従って、研磨液Ｗ１と研磨液Ｗ５を比べたならば、研磨液５の方が同等以上の性能であることが言える。
【００３６】
尚、現在までに各種の研磨液について調べた範疇では、図８に示される特徴の研磨液Ｗ４は見出されてない。かつ、図１０に示される特徴の研磨液Ｗ５も見出されてない。
【００３７】
上記のようにして如何なる研磨液が好適な研磨液かを判断できる。
【００３８】
そして、この判断に際して、研磨液の他には、Ｃｕ板とＴａ板のみであって、ＬＳＩは不要である。しかも、Ｃｕ板やＴａ板は繰り返しての使用が可能であるから、それだけ簡単、かつ、低廉なコストで行える。
【００３９】
上記の研磨剤選定方法の実施に際して必要な装置は、研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に配置された複数個の被研磨材（Ｃｕ板とＴａ板）を各々支持する支持手段と、前記研磨テーブル上に配置された複数個の被研磨材（Ｃｕ板とＴａ板）に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記各々の支持手段に対応して設けられた研磨特性測定手段とを具備させれば良い。すなわち、上記のように構成させたが故に、Ｃｕ板とＴａ板とを共に装着して研磨した場合、研磨生成物が互いに混ざるようになり、Ｃｕ配線膜層とＴａバリア膜層との境界領域における研磨条件が再現されるようになり、好適な研磨液を見出すことが出来るようになる。
【００４０】
尚、上記複数個の被研磨材を回転させる手段を有することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図１１は、本発明の研磨剤選定装置の概略図である。
【００４２】
図１１中、１は研磨定盤、２は研磨定盤１の上に配設された研磨パッド、３は研磨定盤１（研磨パッド２）の回転駆動軸である。尚、研磨定盤１及び研磨パッド２は、複数の板が載置できる大きさのものである。４は、ノズル（研磨液（研磨剤）供給手段の一部）である。そして、研磨液が研磨液タンク（図示せず）からノズル４を介して研磨パッド２上に供給される。５ａ，５ｂは加圧手段（支持手段）である。すなわち、Ｃｕ板６ａは、加圧手段５ａによって研磨パッド２上に支持される。Ｔａ板６ｂは、加圧手段５ｂによって研磨パッド２上に支持される。又、加圧手段５ａ，５ｂには、加圧力（研磨圧力）を測定する加圧力（研磨圧力）測定装置（図示せず）が設けられている。又、研磨加工時におけるＣｕ板６ａ及びＴａ板６ｂに対する摩擦力を各々測定する摩擦力測定装置（図示せず）が設けられている。
【００４３】
そして、上記研磨剤選定装置の研磨パッド２上にＣｕ板６ａとＴａ板６ｂとを等価的に載置し、加圧手段５ａによってＣｕ板６ａを押圧支持すると共に加圧手段５ｂによってＴａ板６ｂを押圧支持し、ノズル４から研磨液W１を供給しながら、研磨定盤１を回転駆動させる。これによって、Ｃｕ板６ａとＴａ板６ｂとは化学機械研磨が開始される。ここで、図１１中のＣｕ板６ａとＴａ板６ｂの回転手段を設けて回転を与えることにより、より安定した化学機械研磨が可能となる。
【００４４】
そこで、Ｃｕ板６ａとＴａ板６ｂとの各々について、研磨圧力測定装置および摩擦力測定装置によって、研磨圧力を変化させながら研磨圧力および摩擦力を測定する。この測定結果の概略が図２に示されている。
【００４５】
又、Ｃｕ板６ａのみを用いて同様に行い、研磨圧力を変化させながら研磨圧力および摩擦力を測定する。又、Ｔａ板６ｂのみを用いて同様に行い、研磨圧力を変化させながら研磨圧力および摩擦力を測定する。尚、この測定に際して、二枚のＣｕ板６ａ（Ｔａ板６ｂ）を研磨パッド２上に載置しても良いが、一枚でも良い。勿論、図１１に示した如きの装置では無く、加圧手段（支持手段）を一つしか設けていないタイプのものを用いることも出来る。この測定結果の概略が図１に示されている。
【００４６】
次に、研磨液を別の研磨液Ｗ２に変更して同様に行った。この測定結果の概略が図４と図３とに示されている。
【００４７】
又、研磨液を別の研磨液Ｗ３に変更して同様に行った。この測定結果の概略が図６と図５とに示されている。
【００４８】
そして、図１２に示される如きのＬＳＩ基板（絶縁膜（Ｚ）上にＴａバリア膜層（Ｙ）が設けられ、このＴａバリア膜層（Ｙ）上にＣｕ配線膜層（Ｘ）が設けられたＬＳＩ基板）を化学機械研磨して所定のＣｕ配線パターンのＬＳＩを製造する為に、上記３種類の代表的な研磨液の中から何れの研磨液が最適かは次のようにして判断する。
【００４９】
研磨液Ｗ１は、Ｃｕのみを研磨した場合と、ＣｕとＴａとの両者を研磨した場合とにおいて、Ｃｕの研磨特性がほぼ同一である。又、Ｔａのみを研磨した場合と、ＣｕとＴａとの両者を研磨した場合とにおいて、Ｔａの研磨特性がほぼ同一である。このことは、Ｃｕ配線膜層とＴａバリア膜層の境界領域の研磨に際して、研磨内容に変動が殆ど無いことを意味する。従って、研磨の制御が高精度で行われる。すなわち、高品質なＣｕ配線パターンのＬＳＩが得られる。
【００５０】
研磨液Ｗ２は、Ｃｕのみを研磨した場合に比べて、ＣｕとＴａとの両者を研磨した場合に、Ｃｕの研磨特性が著しく低下している。このことは、Ｃｕ配線膜層とＴａバリア膜層の境界領域の研磨に際して、Ｃｕ配線膜層の研磨が不十分になることを意味する。すなわち、高品質なＣｕ配線パターンのＬＳＩが得られない。つまり、研磨液Ｗ１と研磨液Ｗ２とを比べたならば、研磨液Ｗ１が好適な研磨液である。
【００５１】
研磨液Ｗ３は、Ｔａのみを研磨した場合に比べて、ＣｕとＴａとの両者を研磨した場合に、Ｔａの研磨特性が著しく増加している。このことは、Ｔａバリア膜層が露出した後におけるＴａバリア膜層が過度に研磨され過ぎる恐れが有ることを意味する。すなわち、高品質なＣｕ配線パターンのＬＳＩが得られない。つまり、研磨液Ｗ１と研磨液Ｗ３とを比べたならば、研磨液Ｗ１が好適な研磨液である。
【００５２】
すなわち、図４や図６に示される特徴よりも図２に示される特徴に出来るだけ近い研磨液が好適な研磨液である。そして、図２に示される同一特徴のものが複数種類ある場合には、生産性の観点から、研磨速度が大きな研磨液を一層好ましいものとして選択する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】研磨特性の概略図
【図２】研磨特性の概略図
【図３】研磨特性の概略図
【図４】研磨特性の概略図
【図５】研磨特性の概略図
【図６】研磨特性の概略図
【図７】研磨特性の概略図
【図８】研磨特性の概略図
【図９】研磨特性の概略図
【図１０】研磨特性の概略図
【図１１】本発明の研磨剤選定装置の概略図
【図１２】ＬＳＩ基板の概略図
【符号の説明】
【００５４】
１          研磨定盤
２          研磨パッド
４          研磨液供給手段のノズル
５ａ，５ｂ  加圧手段（支持手段）
６ａ        Ｃｕ板
６ｂ        Ｔａ板
特許出願人  次世代半導体材料技術研究組合
代  理  人  宇      高        克      己
【図１】
2006108298.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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