(57)【要約】【課題】銅（Ｃｕ）または銅合金（Ｃｕ合金）の浸漬時において前記Ｃｕ等を全く溶解せず、かつ研磨処理時に前記ＣｕまたはＣｕ合金を高い速度で研磨することが可能な銅系金属用研磨組成物を提供しようとものである。【解決手段】有機溶剤と酸化剤とｐＨ調整剤と水と含有し、ｐＨが４．０以下の研磨組成物であって、前記有機溶剤は、水に相溶し、かつ銅と反応してこの有機溶剤、前記酸化剤およびｐＨ調整剤が相溶された水に対して難溶性の錯体を生成することを特徴とする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤と酸化剤とｐＨ調整剤と水と含有し、ｐＨが４．０以下の研磨組成物であって、
前記有機溶剤は、水に相溶し、かつ銅と反応してこの有機溶剤、前記酸化剤およびｐＨ調整剤が相溶された水に対して難溶性の錯体を生成することを特徴とする銅系金属用研磨組成物。
【請求項２】
前記有機溶剤は、ジケトン系有機溶剤であることを特徴とする請求項１記載の銅系金属用研磨組成物。
【請求項３】
前記ジケトン系有機溶剤は、アセチルアセトンであることを特徴とする請求項２記載の銅系金属用研磨組成物。
【請求項４】
前記酸化剤は、過酸化水素および過硫酸アンモニウムから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の銅系金属用研磨組成物。
【請求項５】
前記ｐＨ調整剤は、乳酸であることを特徴とする請求項１記載の銅系金属用研磨組成物。
【請求項６】
さらに研磨砥粒を含有することを特徴とする請求項１記載の銅系金属用研磨組成物。
【請求項７】
前記研磨砥粒は、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化セリウム、酸化亜鉛および酸化マンガンから選ばれる少なくとも１つの材料から作られることを特徴とする請求項６記載の銅系金属用研磨組成物。
【請求項８】
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ビアフィルの形状に相当する開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成する工程；
前記部材を含む前記絶縁膜上に銅または銅合金からなる配線材料膜を形成する工程；および
請求項１ないし１０記載の銅系金属用研磨組成物を用いて前記配線材料膜を研磨し、前記埋込み用部材に配線層およびビアフィルから選ばれる少なくとも１つの導電部材を形成する工程；
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁膜は、比誘電率が３．５以下の絶縁材料から作られることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
さらに前記配線材料膜を形成する前に前記埋込み用部材を含む前記絶縁膜上に導電性バリア層を形成することを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅系金属用研磨組成物および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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Ｃｕ膜を堆積し、前記Ｃｕ膜をポリシング装置および研磨組成物を用いて研磨処理し、前記溝内のみにＣｕ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、前記研磨組成物としては従来よりコロイダルシリカ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。しかしながら、前記研磨組成物をポリシング装置の研磨パッドに供給して基板上に成膜されたＣｕ膜を前記研磨パッドに所定の加重を与えながら研磨する場合には、単に前記研磨砥粒と研磨パッドによる機械的な研磨が前記Ｃｕ膜になされるのみである。このため、研磨速度が１０ｎｍ／分と低いという問題があった。
【０００４】
このようなことから非特許文献１〜３には、アミン系コロイダルシリカのスラリーまたはＫ３  Ｆｅ（ＣＮ）６  、Ｋ４  （ＣＮ）６  、Ｃｏ（ＮＯ３  ）２  が添加されたスラリーからなるＣｕ膜またはＣｕ合金膜の研磨組成物が開示されている。
【０００５】
しかしながら、前記研磨組成物は浸漬時と研磨時との間でＣｕ膜のエッチング速度に差がない。その結果、前述したエッチバック工程後において前記溝内のＣｕ配線層は研磨組成物に接触されると、浸漬時と研磨時との間でＣｕ膜のエッチング速度に差がないため、前記Ｃｕ配線層がさらに前記研磨組成物によりエッチングされる。したがって、前記溝内のＣｕ配線層の表面位置が前記絶縁膜の表面より低くなるため、前記絶縁膜の表面と面一の配線層の形成が困難になり、平坦性が損なわれる。また、形成された埋め込みＣｕ配線層は、絶縁膜の表面と面一に埋め込まれたＣｕ配線層に比べて抵抗値が高くなる。
【０００６】
また、特許文献１には乳化重合により得られたビニル化合物重合体粒子を含み、かつβ−ジケトン化合物と過酸化水素を含有する水性エマルジョンからなる半導体装置製造用研磨剤が開示されている。この研磨剤は、β−ジケトン化合物が過酸化水素の存在で銅と反応して錯体を形成し、この錯体をビニル化合物重合体粒子の研磨作用により研磨して結果的に銅膜を研磨する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の研磨剤はビニル化合物重合体粒子を必須とし、この粒子を含まない研磨剤では段落［００３２］における表１の比較例２のように銅膜を高速度で研磨することが困難である。
【０００８】
一方、特許文献２には２−キノリンカルボン酸のような銅と反応して水に難溶性で、かつ銅よりも機械的に脆弱な銅錯体を生成する水溶性の有機酸と、研磨砥粒と、酸化剤と水とを含有する銅系金属用研磨液が開示されている。特許文献３には、２−キノリンカルボン酸のような銅と反応して水に難溶性で、かつ銅よりも機械的に脆弱な銅錯体を生成する水溶性の第１有機酸と、乳酸のようなカルボキシル基およびヒドロキシル基を有する第２有機酸と、研磨砥粒と、酸化剤と水とを含有する銅系金属用研磨液が開示されている。特許文献４には、酸化剤および硝酸鉄のような無機酸塩、グルコン酸塩などの有機酸塩から選ばれる多酸化部位を有する少なくとも１つの触媒を含有する化学機械研磨用組成物が開示されている。
【０００９】
【非特許文献１】
Ｊ．  Ｅｌｃｔｒｏｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．，  Ｖｏｌ  １３８．Ｎｏ１１，  ３４６０（１９９１）
【００１０】
【非特許文献２】
ＶＭＩＣ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  ＩＳＭＩＣ−１０１／９２／０１５６（１９９２）
【００１１】
【非特許文献３】
ＶＭＩＣ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  ＩＳＭＩＣ−１０２／９３／０２０５（１９９３）
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１６６７
【００１３】
【特許文献２】
特開平１０−４４０４７号公報
【００１４】
【特許文献３】
特開２０００−１８３００３
【００１５】
【特許文献４】
特開平１０−２６５７６６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、銅（Ｃｕ）または銅合金（Ｃｕ合金）の浸漬時にＣｕ等を溶解せず、研磨時に研磨砥粒が存在しなくても銅（Ｃｕ）または銅合金（Ｃｕ合金）を十分な速度で研磨することが可能な銅系金属用研磨組成物を提供しようとするものである。
【００１７】
本発明は、半導体基板上の絶縁膜に溝および開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成し、前記絶縁膜上に銅（Ｃｕ）または銅合金（Ｃｕ合金）からなる配線材料膜を形成した後の研磨により短時間でエッチバックできると共に高精度の埋め込み配線層のような導電部材を形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様は、有機溶剤と酸化剤とｐＨ調整剤と水と含有し、ｐＨが４．０以下の研磨組成物であって、
前記有機溶剤は、水に相溶し、かつ銅と反応してこの有機溶剤、前記酸化剤およびｐＨ調整剤が相溶された水に対して難溶性の錯体を生成することを特徴とする銅系金属用研磨組成物を提供する。
【００１９】
本発明の別の態様は、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ビアフィルの形状に相当する開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成する工程；
前記部材を含む前記絶縁膜上に銅または銅合金からなる配線材料膜を形成する工程；および
前記組成の銅系金属用研磨組成物を用いて前記配線材料膜を研磨し、前記埋込み用部材に配線層およびビアフィルから選ばれる少なくとも１つの導電部材を形成する工程；
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる銅系金属用研磨組成物を詳細に説明する。
【００２１】
この銅系金属用研磨組成物は、有機溶剤と酸化剤とｐＨ調整剤と水と含有し、ｐＨが４．０以下である。前記有機溶剤は、水に相溶し、かつ銅と反応してこの有機溶剤、前記酸化剤およびｐＨ調整剤が相溶された水に対して難溶性の錯体を生成する。
【００２２】
前記有機溶剤としては、例えばジケトン系有機溶剤が挙げられる。このジケトン系有機溶剤としては、例えば下記化１に示す構造式を有するアセチルアセトン、トリフルオロアセチルアセトン、プロピオニルアセトン、ベンゾイルアセトン、ベンゾイルトリフルオロアセトン、ギベンゾイルメタン等を挙げることができる。
【００２３】
【化１】
2005079119.tif 000002
【００２４】
前記有機溶剤は、前記研磨組成物中に０．３重量％以上含有されることが好ましい。前記有機溶剤の含有量を０．３重量％未満にすると、ＣｕまたはＣｕ合金の表面に銅錯体を十分に生成することが困難になる。その結果、研磨時においてＣｕまたはＣｕ合金の研磨速度を十分に高めることが困難になる。より好ましい前記有機溶剤の含有量は、０．５重量％以上である。
【００２５】
前記酸化剤は、銅もしくは銅合金に前記研磨用組成物を接触させた際に表面に銅の水和物を生成する作用を有する。かかる酸化剤としては、例えば過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）のような酸化剤を用いることができる。
【００２６】
前記酸化剤は、前記研磨組成物中に前記有機溶剤に対して重量割合で１倍以上含有することが好ましい。前記酸化剤の含有量を重量割合で前記有機溶剤に対して１倍未満にすると、ＣｕまたはＣｕ合金の表面への銅錯体生成を十分に促進することが困難になる。
【００２７】
前記ｐＨ調整剤は、研磨組成物のｐＨが４．０以下になるように添加され、Ｃｕの研磨速度を高める作用を有する。このｐＨ調整剤としては、例えば乳酸、シュウ酸等を挙げることができ、特に乳酸を用いるが好ましい。
【００２８】
本発明に係る銅系金属用研磨組成物は、さらに研磨砥粒を含有することを許容する。この研磨砥粒としては、例えばシリカ、ジルコニア、酸化セリウムおよびコロイダルアルミナのようなアルミナから選ばれる少なくとも１つの材料から作られる。
【００２９】
前記研磨砥粒は、前記研磨組成物中に１〜２０重量％含有されることが好ましい。前記研磨砥粒の含有量を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、前記研磨砥粒の含有量が２０重量％を越えると、研磨組成物の粘度等が高くなるなど取扱い難くなる。より好ましい研磨砥粒の含有量は、２〜１０重量％である。
【００３０】
本発明に係わる銅系金属用研磨組成物を用いて例えば基板上に成膜されたＣｕ膜またはＣｕ合金膜を研磨するには、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、独立気泡を有するポリウレタン発泡体から作られた研磨パッド２が被覆されている。研磨組成物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。
【００３１】
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（例えばＣｕ膜）が前記研磨パッド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、さらに前記ホルド５および前記ターンテーブル１をそれぞれ同方向に回転させることにより前記基板上のＣｕ膜が研磨される。
【００３２】
以上説明した本発明に係わる銅系金属用研磨組成物は、水に相溶し、かつ銅と反応して水に対して難溶性の錯体を生成する有機溶剤と、酸化剤と、ｐＨ調整剤と水と含有し、ｐＨが４．０以下であるため、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Ｃｕ合金を実用的な速度で研磨することができる。特に、乳酸のようなｐＨ調整剤により銅系金属用研磨組成物のｐＨを４．０以下にすることによって、このｐＨ値を超える組成物に比べてＣｕまたはＣｕ合金の研磨速度を飛躍的に向上することができる。
【００３３】
すなわち、例えば図２の（Ａ）に示すように基板１１上に凹凸を有するＣｕ膜１２を形成し、予め調製された有機溶剤（例えばアセチルアセトン）、酸化剤（例えば過酸化水素）、ｐＨ調整剤（例えば乳酸）および水を含む銅系金属用研磨組成物に前記基板１１を浸漬すると、その組成物中の酸化剤が水の存在下で銅と反応してＣｕの水和物（Ｃｕイオン）を生成する。この時、前記研磨組成物中の有機溶剤（例えば前記化１に示す構造式アセチルアセトン）は、前記Ｃｕの水和物（Ｃｕイオン）と反応して図２の（Ｂ）に示すようにＣｕ膜１２表面に銅錯体層１３が生成される。
【００３４】
次いで、前述した図１に示すポリシング装置および前記研磨組成物を用いて図２の（Ｂ）に示す基板ホルダ５に銅錯体層１３が表面に形成されたＣｕ膜１２を研磨パッド２側に対向するように逆さにして保持する。つづいて、支持軸４により前記基板を研磨パッド２に所定の荷重を与え、さらに前記ホルダ５およびターンテーブル１をそれぞれ同方向に回転させながら、前記研磨組成物を供給管３から前記研磨パッド２に供給する。この時、前記ＣｕまたはＣｕ合金の表面に生成された銅錯体層１２は、水に溶解されないものの、Ｃｕに比べて脆弱であるため、前記研磨パッド２に存在する研磨砥粒を含有する前記研磨組成物により、図２の（Ｃ）に示すようにＣｕ膜１２の凸部に対応する銅錯体層１３が機械的に研磨される。
【００３５】
したがって、本発明に係わる研磨組成物は銅水和物を生成する酸化剤と、この銅水和物と反応して銅の錯体を生成するアセチルアセトンのような有機溶剤と，ｐＨを４．０以下に調整するための乳酸のようなｐＨ調整剤を含むことによって、ＣｕまたはＣｕ合金を極めて高い速度で研磨することができる。
【００３６】
また、本発明に係わる研磨組成物はＣｕまたはＣｕ合金の浸漬時において前記Ｃｕ等を溶解しないため、研磨処理工程での研磨組成物の供給タイミング等によりＣｕ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。
【００３７】
さらに、前述した図１に示すポリシング装置によりＣｕ膜またはＣｕ合金膜を研磨する際、前記Ｃｕ膜またはＣｕ合金膜は研磨パッド２が所定の荷重で当接（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。このため、研磨処理後においてＣｕ膜またはＣｕ合金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。
【００３８】
次に、本発明に係わる半導体装置の製造方法を説明する。
【００３９】
この半導体装置の製造方法は、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ビアフィルの形状に相当する開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成する。つづいて、この埋込み用部材を含む前記絶縁膜上に銅または銅合金からなる配線材料膜を形成する。ひきつづき、前述した銅系金属用研磨組成物を用いて前記配線材料膜を研磨し、それによって前記埋込み用部材に配線層およびビアフィルから選ばれる少なくとも１つの導電部材を形成する。
【００４０】
前記絶縁膜としては、例えばシリコン酸化膜、ボロン添加ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）、リン添加ガラス膜（ＰＳＧ膜）等を用いることができる。この絶縁膜は、表面に窒化シリコン、炭素、アルミナ、窒化ホウ素、ダイヤモンド等からなる絶縁性の研磨ストッパ膜が被覆されることを許容する。
【００４１】
前記絶縁膜は、ｌｏｗ−ｋ膜のような比誘電率が３．５以下の絶縁材料から作られることが好ましい。この低比誘電率絶縁材料としては、例えばＳｉＯＦ、有機スピンオングラス、ポリイミド、フッ素添加ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ポリアリルエーテル、フッ素添加パレリン等を挙げることができる。このような低比誘電率絶縁膜を用いることによって、この絶縁膜に埋設された銅または銅合金からなる配線層の信号伝播速度を高めことが可能になる。
【００４２】
前記Ｃｕ合金としては、例えばＣｕ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ａｇ合金等を用いることができる。
【００４３】
前記ＣｕまたはＣｕ合金からなる配線材料膜は、スパッタ蒸着、真空蒸着、または無電解メッキ等により形成される。具体的には、銅もしくは銅合金をスパッタ法またはＣＶＤ法により堆積し、さらに無電解銅メッキを施して銅または銅合金からなる配線材料膜を形成する。
【００４４】
前記研磨組成物中の前記有機溶媒およびその含有量は、それぞれ前述した銅系金属用研磨組成物と同様なもの、同様な範囲にすることが好ましい。
【００４５】
前記研磨組成物は、さらにシリカ、ジルコニア、酸化セリウムおよびアルミナから選ばれる少なくとも１つの研磨砥粒を含有することを許容する。
【００４６】
前記研磨組成物による研磨処理は、例えば前述した図１に示すポリシング装置が用いて行われる。
【００４７】
図１に示すポリシング装置を用いる研磨処理において、基板ホルダで保持された基板を前記研磨パッドに与える荷重は研磨組成物の組成により適宜選定されるが、例えば５０〜１０００ｇ／ｃｍ２  にすることが好ましい。
【００４８】
本発明に係わる半導体装置の製造において、前記半導体基板上の前記溝および開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を含む前記絶縁膜に前記配線材料膜を形成する前に導電性バリア層を形成することを許容する。このような導電性バリア層を前記埋込み用部材を含む前記絶縁膜に形成することによって、Ｃｕのような配線材料膜の形成、エッチバックにより前記導電性バリア層で囲まれた前記溝および開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材に配線層およびビアフィルから選ばれる少なくとも１つの埋め込み導電部材に形成することが可能になる。その結果、配線材料であるＣｕが前記絶縁膜に拡散するのを前記導電性バリア層で阻止し、Ｃｕによる半導体基板の汚染を防止することが可能になる。
【００４９】
前記導電性バリア層は、例えばＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｗ，ＷＮ，ＴａＮ，ＴａＳｉＮ，Ｔａ，Ｃｏ，Ｃｏ，Ｚｒ，ＺｒＮおよびＣｕＴａ合金から選ばれる１層または２層以上から作られる。このような導電性バリア層は、１５〜５０ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００５０】
以上説明した本発明に係わる半導体装置の製造方法は、まず、半導体基板上の絶縁膜に配線層に相当する溝およびビアフィルに相当する形状の開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成し、前記部材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形成する。つづいて、水に相溶し、かつ銅と反応して水に対して難溶性の錯体を生成する有機溶剤と、酸化剤と、ｐＨ調整剤と水と含有し、ｐＨが４．０以下である銅系金属用研磨組成物と例えば前述した図１に示すポリシング装置と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する。前記研磨組成物は、既述したようにＣｕ膜またはＣｕ合金膜の浸漬時において前記Ｃｕ膜またはＣｕ合金膜を全く溶解せず、かつ研磨時においてＣｕ膜またはＣｕ合金膜を高い速度で研磨することができる。
【００５１】
その結果、前記研磨工程において前記配線材料膜はその表面から順次ポリシングされる、いわゆるエッチバックがなされるため、前記絶縁膜の前記溝および開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材にＣｕまたはＣｕ合金からなる配線層およびビアフィルから選ばれる少なくとも１つの導電部材を例えば前記絶縁膜表面と面一に形成できる。また、エッチバック工程後の前記配線層は前記研磨組成物と接触されるが、前述したようにＣｕまたはＣｕ合金を溶解しないため、前記導電部材が溶解（エッチング）されるのを回避できる。
【００５２】
したがって、高精度の埋め込み配線層のような導電部材を有する半導体装置を製造することができる。
【００５３】
また、前記絶縁膜に形成された埋め込み配線層のような導電部材の表面は、研磨組成物に接触して前述した銅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、前記銅錯体層を除去して純Ｃｕ表面を露出させる際に埋め込み配線層のような導電部材が過度に膜減りするのを回避できる。
【００５４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しして詳細に説明する。
【００５５】
（実施例１）
ポリシング装置（ムサシノ電子工業社製商品名；ＭＡ２００）および下記組成の銅系金属用研磨組成物を用いてＣｕ膜およびＴａ膜がそれぞれ成膜されたシリコンウェハをそのＣｕ膜（またはＴａ膜）が研磨パッド側に対向するように逆さにして保持し、前記ウェハを研磨パッドに４００ｇｆ／ｃｍ２  の荷重を与え、さらに前記ターンテーブルを１５２ｒｐｍの速度で回転させながら、銅系金属用研磨組成物を１００ｍＬ／分の速度で前記研磨パッドに供給することによって、前記Ｃｕ膜およびＴａ膜の研磨を行なった。
【００５６】
＜銅系金属用研磨組成物；各成分量は水に対する割合＞
・アセチルアセトン；配合量を変化（０．５重量％、１．０重量％、１．５重量％）、
・過酸化水素；５．６４重量％、
・５０％濃度の乳酸；ｐＨを４．０に調整する量。
【００５７】
実施例１の銅系金属用研磨組成物によるＣｕ膜，Ｔａ膜の研磨速度を測定した。その結果を図３に示す。図３から明らかなようにアセチルアセトンの添加量を増加させるに従ってＣｕおよびＴａの研磨速度が向上することがわかる。また、Ｃｕ／Ｔａの研磨速度比は約２０倍で高い選択研磨性を有することがわかる。
【００５８】
（実施例２）
アセチルアセトン１．０重量％に一定にし、過酸化水素を水１００ｍＬ当り７ｍＬ、１３ｍＬ、２０ｍＬに変化させ、５０％濃度の乳酸をｐＨが４．０になるように添加した銅系金属用研磨組成物を用いた以外、実施例１と同様にＣｕ膜，Ｔａ膜を研磨しその研磨速度を測定した。その結果を図４に示す。
【００５９】
図４から明らかなように過酸化水素を少量添加することによりＣｕの研磨速度が高くなり、過剰になるとＣｕの研磨速度が逆に抑制されることがわかる。また、Ｔａの研磨速度は過酸化水素の添加量に関係なく一定で、かつその研磨速度が低いためにＣｕ／Ｔａが高い選択研磨性を示すことがわかる。
【００６０】
（実施例３）
アセチルアセトンを１．０重量％、過酸化水素を２．３重量％と一定にし、５０％濃度の乳酸の点加療を変えてｐＨを３．５、４．０、９．０に調整した銅系金属用研磨組成物を用いた以外、実施例１と同様にＣｕ膜，Ｔａ膜を研磨しその研磨速度を測定した。その結果を図５に示す。なお、ｐＨ９．０銅系金属用研磨組成物は乳酸が無添加である。
【００６１】
図５から明らかなようにｐＨを４．０以下にすることによって、これより中性、アルカリ側に比べてＣｕの研磨速度を飛躍的に向上できることがわかる。また、Ｔａの研磨速度はｐＨに関係なく一定で、かつその研磨速度が低いためにＣｕ／Ｔａが高い選択研磨性を示すことがわかる。
【００６２】
（実施例４）
アセチルアセトン、５０％濃度の過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）および乳酸を下記表１に示す割合で混合したｐＨ３．２５の銅系金属用研磨組成物を調製した。
【００６３】
（比較例１）
アセチルアセトンおよび５０％濃度の過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を下記表１に示す割合で混合したｐＨ４．０４の銅系金属用研磨組成物を調製した。
【００６４】
得られた実施例４および比較例１の銅系金属用研磨組成物にＣｕ膜が成膜されたシリコンウェハを３０分間浸漬し、その後ＸＰＳ（ＶＧ社製商品名；ＥＳＣＡＬＡＢ−２００）により銅膜表面の分析を行なった。その結果を図６に示す。なお、図６中のＡは実施例４の銅系金属用研磨組成物に浸漬後の銅膜表面のＸＰＳ分析特性線、Ｂは比較例１の銅系金属用研磨組成物に浸漬後の銅膜表面のＸＰＳ分析特性線、Ｃは生の銅膜表面のＸＰＳ分析特性線（参照例）、を示す。また、前記ＸＰＳ分析から得られたＣｕ，Ｏ，Ｃの量（原子％）を下記表１に併記する。なお、Ｏは主にＣ−Ｏに由来し、Ｃは主にＣＨ２に由来している。
【００６５】
【表１】
2005079119.tif 000003
【００６６】
前記図６および表１から明らかなように実施例４の銅系金属用研磨組成物にＣｕ膜が成膜されたシリコンウェハを浸漬した後のＸＰＳ分析において、比較例１および参照例に比べてＣｕ量が減少され、かつＯ、Ｃが増加していることから十分な量のアセチルアセトンと銅との錯体が銅膜表面に生成されていることが明らかである。
【００６７】
なお、実施例４の銅系金属用研磨組成物を用いて実施例１と同様にＣｕ膜を研磨したところ、８１ｎｍ／分と高い速度で銅膜を研磨することができた。
【００６８】
（実施例５）
まず、図７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７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をこの順序で形成した。
【００６９】
次いで、ポリシング装置（ムサシノ電子工業社製商品名；ＭＡ２００）の基板ホルダに図７の（Ｂ）に示す基板２１を逆さにして保持し、前記ホルダにより前記基板をターンテーブル上のローデル社製商品名；ＩＣ１０００からなる研磨パッドに４００ｇ／ｃｍ２  の荷重を与え、前記ターンテーブルおよびホルダをそれぞれ１１２ｒｐｍ、１５２ｒｐｍの速度で同方向に回転させながら、銅系金属用研磨組成物を１００ｍｌ／分の速度で前記研磨パッドに供給して前記基板２１に形成したＣｕ膜２５を前記ＳｉＯ２  膜２２表面のバリア層２４が露出するまで研磨した。ここで、前記銅系金属用研磨組成物としてアセチルアセトン１重量％、５０％濃度の過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）７ｍＬ／１００ｍＬおよび乳酸１．７重量％および水の組成を有するｐＨ３．２５ｎｏものを用いた。前記研磨工程において、前記研磨組成物は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８１ｎｍ／分であった。この後、第２の研磨組成物を用いて露出したバリア層２４がポリシングすることにより図７の（Ｃ）に示すように前記溝２３内にバリア層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内に前記ＳｉＯ２  膜２２表面と面一な埋め込みＣｕ配線層２６が形成された。
【００７０】
本実施例５において、前記ポリシング装置のホルダによる前記研磨パッドへの荷重を解除し、かつターンテーブルおよびホルダの回転の停止した後に前記Ｃｕ配線層２６が前記研磨組成物に接触されても溶解（エッチング）されることがなかった。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば銅（Ｃｕ）または銅合金（Ｃｕ合金）の浸漬時において前記Ｃｕ等を溶解せず、かつ研磨処理時に前記ＣｕまたはＣｕ合金を実用的な速度で研磨することが可能な銅系金属用研磨組成物を提供することができる。
【００７２】
また、本発明によれば半導体基板上の絶縁膜に溝および開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成し、前記絶縁膜上に銅（Ｃｕ）または銅合金（Ｃｕ合金）からなる配線材料膜を形成した後の研磨により短時間でエッチバックできると共に高精度の埋め込み配線層のような導電部材を形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】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。
【図３】本発明の実施例１におけるアセチルアセトンの添加量とＣｕ膜，Ｔａ膜の研磨速度を示す特性図。
【図４】本発明の実施例２における過酸化水素の添加量とＣｕ膜，Ｔａ膜の研磨速度を示す特性図。
【図５】本発明の実施例３におけるｐＨの変化とＣｕ膜，Ｔａ膜の研磨速度を示す特性図。
【図６】本発明の実施例４、比較例１および参照例における銅膜表面のＸＰＳ分析結果を示す図。
【図７】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。
【符号の説明】
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…銅錯体層、２２…ＳｉＯ２  膜、２３…溝、２４…バリア層、２６…Ｃｕ配線層。
【図１】
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【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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