(57)【要約】  酸化金属溶解剤、金属防食剤、ポリアクリル酸系ポリマー、金属酸化剤及び水を含有してなる金属用研磨液であって、金属酸化剤が過酸化水素であり、該過酸化水素の含有量が金属用研磨液質量に対して１２〜３０質量％である金属用研磨液によって、良好な研磨速度を保ちながら被研磨面の優れた平坦性を実現できる。またこれを用いた被研磨膜の研磨方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化金属溶解剤、金属防食剤、ポリアクリル酸系ポリマー、金属酸化剤及び水を含有してなり、
前記金属酸化剤は過酸化水素であり、
前記過酸化水素の含有量が、金属用研磨液質量に対して１２〜３０質量％である金属用研磨液。
【請求項２】
前記酸化金属溶解剤の含有量が、金属用研磨液質量に対して０．００１〜１０質量％である請求項１に記載の金属用研磨液。
【請求項３】
前記金属防食剤の含有量が、金属用研磨液質量に対して０．００１〜１０質量％である請求項１又は２に記載の金属用研磨液。
【請求項４】
前記ポリアクリル酸系ポリマーが、ポリアクリル酸アンモニウム塩である請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属用研磨液。
【請求項５】
砥粒を含有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属用研磨液に関する。
【請求項６】
研磨定盤の研磨布上に請求項１〜５のいずれか一項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研磨前の基板を相対的に動かして被研磨膜を研磨して、基板を得ることを特徴とする被研磨膜の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属用研磨液及び被研磨膜の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、埋め込み配線形成等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号明細書に開示されている。【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、例えば、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。【０００４】
金属のＣＭＰの一般的な方法は、円形の研磨定盤（プラテン）上に研磨布を貼り付け、研磨布の表面を金属用研磨液で浸し、基板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、金属用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。ＣＭＰに用いられる金属用研磨液は、一般には酸化剤及び砥粒を含有し、必要に応じてさらに酸化金属溶解剤、金属防食剤等が添加される。まず酸化剤によって金属膜表面を酸化し、その酸化層を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布にあまり触れず、研磨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板表面は平坦化されると考えられている。この技術は、例えば、ジャーナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌  第１３８巻１１号（１９９１年発行）３４６０〜３４６４頁に開示されている。
【発明の開示】
【０００５】
従来の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、金属の酸化剤の含有量が金属用研磨液質量に対して少ない場合は、被研磨面の十分な平坦性が得らないといった問題が生じ、逆に金属の酸化剤の含有量が金属用研磨液質量に対して過剰な場合は、金属、特に銅の研磨速度が十分に得られないといった問題が生じる。本発明の課題は、良好な研磨速度を保ちながら被研磨表面の優れた平坦性を実現できる金属用研磨液、金属研磨液材料及び被研磨膜の研磨方法を提供することである。
このような従来の問題点を解決するために鋭意検討した結果、本発明者らは、金属用研磨液中の金属の酸化剤の含有量を特定の範囲に設定することにより、良好な研磨速度を保ちながら、被研磨面の優れた平坦性を実現することに成功した。
【０００６】
本発明は、（１）酸化金属溶解剤、金属防食剤、ポリアクリル酸系ポリマー、金属酸化剤及び水を含有してなり、
前記金属酸化剤は、過酸化水素であり、
前記過酸化水素水の含有量が、金属用研磨液質量に対して１２〜３０質量％である金属用研磨液に関する。
【０００７】
また、本発明は、（２）前記酸化金属溶解剤の含有量が、金属用研磨液質量に対して０．００１〜１０質量％である前記（１）に記載の金属用研磨液に関する。
また、本発明は、（３）前記金属防食剤の含有量が、金属用研磨液質量に対して０．００１〜１０質量％である前記（１）又は（２）に記載の金属用研磨液に関する。
【０００８】
また、本発明は、（４）前記ポリアクリル酸系ポリマーが、ポリアクリル酸アンモニウム塩である前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の金属用研磨液に関する。
また、本発明は、（５）砥粒を含有する前記（１）〜（４）いずれか一つに記載の金属用研磨液に関する。
【０００９】
また、本発明は、（６）研磨定盤の研磨布上に前記（１）〜（５）記載のいずれか一つの金属用研磨液材料を供給しながら、被研磨膜を有する研磨前の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して被研磨膜を研磨して、基板を得ることを特徴とする被研磨膜の研磨方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】金属用研磨液中の過酸化水素濃度に対するエッチング速度を評価した結果を示すグラフである。
【図２】金属用研磨液中の過酸化水素濃度に対するディッシング量を評価した結果を示すグラフである。
【図３】本発明の金属用研磨液を用いて、被研磨膜（銅合金）における推定反応機構を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の金属用研磨液の好適な実施形態について詳細に説明する。
本発明の金属用研磨液は、酸化金属溶解剤、金属防食剤、ポリアクリル酸系ポリマー、金属酸化剤及び水を含有してなる金属用研磨液である。【００１２】
本発明で用いられる金属酸化剤は、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が特に好ましい。酸化剤としては他にも硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸、オゾン水等が挙げられるが、本発明の具体的な態様においては、過酸化水素以外の酸を使用すると、銅等の配線金属の研磨速度が速くなりやすく、最終的に被研磨面の平坦性が失われる傾向がある。【００１３】
研磨対象の基体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、ハロゲン化物等による汚染は望ましくないので、酸化剤には不揮発成分を含まないものを使用することが好ましい。但し、研磨対象の基体が半導体素子を含まないガラス基板等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。【００１４】
本発明の一態様において、金属酸化剤である過酸化水素は、研磨液中の濃度を１２〜３０質量％にするように添加される。一般に過酸化水素は単体では不安定で危険であるため、過酸化水素分２０〜３５質量％程度の水溶液として製造販売され、最も一般的に入手できる過酸化水素水は３０質量％のものである。従来、過酸化水素を添加する研磨液が知られているが、通常は、過酸化水素の添加量は過酸化水素水溶液の添加量として記載されている。本発明では、過酸化水素水の添加量ではなく、過酸化水素水中の過酸化水素量を計算して得られる値を使用し、これが１２〜３０質量％となるように過酸化水素水を添加する。【００１５】
図１は、金属防食剤、ポリアクリル酸系ポリマー及び金属酸化剤としての過酸化水素を含み、過酸化水素の濃度だけを変えた複数の研磨液を用意し（過酸化水素濃度４質量％、１１質量％及び１８質量％）、これに２０ｍｍｘ２０ｍｍの大きさにカットした銅ウェハのチップを、１０分間浸したときのエッチング速度（等方的な銅溶解速度）を示す。図１からわかるように、過酸化水素濃度が上昇すると、エッチングは抑制される。【００１６】
また、同様に、金属防食剤、ポリアクリル酸系ポリマー及び金属酸化剤としての過酸化水素を含み、過酸化水素の濃度だけを変えた（７質量％及び１８質量％）複数の研磨液を用意し、同一の研磨条件で銅ウェハを研磨したときのディシング量（Line&Space=１００μｍ／１００μｍ部、研磨の進行具合により、表面の膜種が変化）を見ると、図２に示すように、酸化剤量を増やすと、ディッシング量は低減し、研磨速度は低下することがわかる。【００１７】
上記のように、ディッシング量が減る理由は、金属酸化剤である過酸化水素の添加量を増やすことによって、硬く強い反応層（たとえば銅錯体）が形成され、これが研磨工程において凹部を保護力していることによると推測する。そこで、７質量％及び１７．５質量％の過酸化水素を含む、異なる研磨液を調整し、ここに銅箔を浸したときに、銅箔の表面にできる反応層を観察し、硬さ、厚みを測定した。結果を表１に示す。【００１８】
表１より、金属酸化剤（過酸化水素）濃度を高くすることで、銅の表面に形成される反応層は、より硬くなることがわかる。しかし反応層の厚みは、金属酸化剤の濃度を増やすことにより、厚くなるのではなく薄くなることが判った。そこで、反応層における酸素濃度を測定したところ、表１に示すように、金属酸化剤の濃度を増やすことにより高い酸素濃度を示すことがわかった。これらの結果より、反応層は、酸化剤の濃度を増やすことにより、より酸素濃度が高く、厚みは薄く、硬さは硬いものが得られることがわかる。【００１９】
【表１】
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【００２０】
上記結果から、反応層は図３に示すようなものであると推定する。図３に示すように、銅、ポリアクリル酸系ポリマー、金属防食剤が複雑に絡み合うことにより、酸素を多く含み、薄くて硬い反応層（銅錯体）ができ、凹部の膜を守り、研磨に寄与したと考えられる。過酸化水素濃度を高くすることにより、薄く硬い反応層が形成され、凸部では反応層ができても研磨により削り取られるが、凹部では反応層が蓄積し、研磨液が浸透しにくくなると考えられる。また、過酸化水素の濃度を高くすると、エッチング速度は遅くなる傾向があり、凹部では反応層の蓄積、及びエッチング速度の低下による、両方の作用でディッシングが抑えられると考えられる。【００２１】
本発明の研磨液は、上記の考え方から完成されたものであり、金属の酸化剤である過酸化水素の濃度は１２〜３０質量％の間に設定される。ほかの研磨剤成分についても、上記の考え方のもとで最適なものを選択することができ、下記に詳細に説明する。またそれぞれの成分の効果を得るためにより有効な添加量については後述する。【００２２】
本発明で用いられる酸化金属溶解剤は、水溶性のものであれば特に制限はなく、例えば、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、グリコール酸、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、クエン酸等の有機酸、これらの有機酸エステル及びこれら有機酸のアンモニウム塩等が挙げられる。また塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸、これら無機酸のアンモニウム塩類、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、クロム酸等が挙げられる。これらの中では、実用的な研磨速度を維持しつつ、エッチング速度を効果的に抑制できるという点でギ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、コハク酸及びリン酸が、被研磨膜として、銅、銅合金及び銅若しく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１種類単独で、若しくは２種類以上混合して用いることができる。【００２３】
本発明で用いられる金属防食剤は、例えば、トリアゾール骨格を有する化合物、ピラゾール骨格を有する化合物、ピリラミジン骨格を有する化合物、イミダゾール骨格を有する化合物、グアニジン骨格を有する化合物、チアゾール骨格を有する化合物等が挙げられる。
トリアゾール骨格を有する化合物としては、例えば、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−カルボキシル(−１Ｈ−)ベンゾトリアゾールメチルルエステル、４−カルボキシル(−１Ｈ−)ベンゾトリアゾールブチルエステル、４−カルボキシル(−１Ｈ−)ベンゾトリアゾールオクチルエステル、５−ヘキシルベンゾトリアゾール、[１，２，３−ベンゾトリアゾリル−１−メチル][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]ホスホン酸等が挙げられる。【００２４】
ピラゾール骨格を有する化合物としては、例えば、３，５−ジメチルピラゾール、３−メチル−５−ピラゾロン、３−アミノ−５−メチルピラゾール、３−アミノ−５−ヒドロキシピラゾール、３−アミノ−５−メチルピラゾール等が挙げられる。
ピリミジン骨格を有する化合物としては、例えば、ピリミジン、１，２，４−トリアゾロ［１，５−ａ］ピリミジン、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−２Ｈ−ピリミド［１，２−ａ］ピリミジン、１，３−ジフェニル−ピリミジン−２，４，６−トリオン、１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、２，４，５，６−テトラアミノピリミジンスルファート、２，４，５−トリヒドロキシピリミジン、２，４，６−トリアミノピリミジン、２，４，６−トリクロロピリミジン、２，４，６−トリメトキシピリミジン、２，４，６−トリフェニルピリミジン、２，４−ジアミノ−６−ヒドロキシルピリミジン、２，４−ジアミノピリミジン、２−アセトアミドピリミジン、２−アミノピリミジン、２−メチル−５，７−ジフェニル−（１，２，４）トリアゾロ（１，５−ａ）ピリミジン、２−メチルスルファニリル−５，７−ジフェニル−（１，２，４）トリアゾロ（１，５−ａ）ピリミジン、２−メチルスルファニリル−５，７−ジフェニル−４，７−ジヒドロ−（１，２，４）トリアゾロ（１，５−ａ）ピリミジン、４−アミノピラゾロ［３，４−ｄ］ピリミジン等が挙げられる。【００２５】
イミダゾール骨格を有する化合物としては、例えば、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、２−プロピルイミダゾール、２−ブチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−アミノイミダゾール、メルカプトベンゾイミダゾール等が挙げられる。
グアニジン骨格を有する化合物としては、例えば、１，３−ジフェニルグアニジン、１−メチル−３−ニトログアニジン等が挙げられる。【００２６】
チアゾール骨格を有する化合物としては、例えば、２−アミノチアゾール、４，５−ジメチルチアゾール、２−アミノ−２−チアゾリン、２，４−ジメチルチアゾール、２−アミノ−４−メチルチアゾール等が挙げられる。
これらのなかでもトリアゾール、ベンゾトリアゾール、２−メチルイミダゾールが、低いエッチング速度を得る上で好ましい。これらは１種類単独で、若しくは２種類以上混合して用いることができる。【００２７】
本発明の金属用研磨剤には、ポリアクリル酸系ポリマーを含有させるが、それ以外の水溶性ポリマーを併用してもよい。
ポリアクリル酸系ポリマーとしては、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、アミノポリアクリルアミド、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等が挙げられる。この中でも特にポリアクリル酸アンモニウム塩が、研磨対象の基体が半導体集積回路用シリコン基板等の場合は、上記アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等により汚染しないことから好ましい。【００２８】
それ以外の水溶性ポリマーとして、例えば、アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、カードラン及びプルラン等の多糖類；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、ポリマーレイン酸、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、ポリカルボン酸エステル、これらの共重合体及びそれらの塩、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ー等が挙げられる。【００２９】
但し、研磨対象の基体が半導体集積回路用シリコン基板等の場合は、上記アルカリ金属、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、上記ポリアクリル酸系ポリマー及び上記水溶性ポリマーは酸若しくはそのアンモニウム塩が望ましい。研磨対象の基体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。これらは１種類単独で、若しくは２種類以上混合して用いることができる。【００３０】
上記ポリアクリル酸系ポリマー及び水溶性ポリマーの重量平均分子量は、好ましくは５００〜１００万、より好ましくは１０００〜５０万、特に好ましくは５０００〜２０万、最も好ましくは１万〜１５万であることが最も好ましい。但し、本発明における重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定し、ポリアクリル酸換算した値を使用したものである。【００３１】
本発明の金属用研磨液において、金属酸化剤としての過酸化水素の含有量を金属用研磨液質量（総量）に対して１２〜３０質量％とすることが重要であり、前記含有量に設定することにより、良好な研磨速度を保ちながら、被研磨面の優れた平坦性を実現できる。前記過酸化水素の含有量が１０質量％であれば被研磨面の十分な平坦性が得られやすい傾向があるが、１２質量％以上であればより確実に平坦性を得ることができる。３０質量％以下であれば場合は、金属、特に銅の研磨速度を充分に得ることができる。前記過酸化水素の含有量は、平坦性の観点から下限を１２質量％とすることが好ましく、１４質量％とすることがより好ましい。また、良好な研磨速度を得る点で、上限としては、３０質量％が好ましく、２５質量％がより好ましく、２３質量％が特に好ましい。被研磨面の平坦性と研磨速度の両立の観点から、１２〜２５質量％であることが好ましく、１２〜２３質量％であることがより好ましい。なお、本発明に於いて過酸化水素の濃度とは、研磨液中に含まれる過酸化水素そのものの量を示し、過酸化水素水の量ではない。例えば、一般的に販売されている３０質量％の過酸化水素水を研磨液の３０質量％添加した研磨液において、過酸化水素の量は３０質量％×３０質量％＝９質量％と計算される。【００３２】
本発明において、酸化金属溶解剤の含有量は、金属用研磨液質量（総量）に対して、好ましくは０．００１〜１０質量％、より好ましくは０．０１〜５質量％である。前記酸化金属溶解剤の含有量を前記範囲に調整することにより良好な研磨速度を保ちながら優れた表面平坦性を実現できる。【００３３】
本発明において、金属防食剤の含有量は、金属用研磨液質量（総量）に対して、好ましくは０．００１〜１０質量％、より好ましくは０．０１〜５質量％、特に好ましくは０．０２〜２．０質量％である。前記金属防食剤の含有量を前記範囲に調整することにより良好な研磨速度を保ちながら優れた表面平坦性を実現できる。【００３４】
本発明において、ポリアクリル酸系ポリマーの含有量は、金属用研磨液質量（総量）に対して、好ましくは０．００１〜１０質量％、より好ましくは０．０１〜５質量％、特に好ましくは０．０２〜２．０質量％である。前記ポリアクリル酸系ポリマーの含有量を前記範囲に調整することにより良好な研磨速度を保ちながら優れた表面平坦性を実現できる。
その他の水溶性ポリマーを併用する場合は、ポリアクリル酸系ポリマーと水溶性ポリマーとの合計含有量で０．０１〜５質量％とすることが好ましい。【００３５】
本発明の金属用研磨液は砥粒を含有することができる。砥粒としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、セリア、チタニア、ゲルマニア、炭化ケイ素等の無機物研磨粒子、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリ塩化ビニル等の有機物研磨粒子が挙げられる。これらのなかでも、シリカ、アルミナ、ジルコニア、セリア、チタニア、ゲルマニアが好ましく、特に、シリカまたはアルミナが特に好ましい。シリカまたはアルミナのなかでも、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、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。これら砥粒は１種類単独で又は２種類以上混合して用いることができる。【００３６】
コロイダルシリカはシリコンアルコキシドの加水分解又は珪酸ナトリウムのイオン交換による公知の製造方法により製造することができ、粒径制御性やアルカリ金属不純物の点で、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシラン等のシリコンアルコキシドを加水分解する方法が最も利用される。また、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公知の製造方法により製造することができる。【００３７】
本発明において、砥粒の含有量は、金属用研磨液質量（総量）に対して、好ましくは０．０１〜３質量％、より好ましくは０．０５〜２質量％である。前記砥粒の含有量を前記範囲に設定することにより良好な研磨速度と平坦性を両立することができる。
本発明の金属用研磨液には、上述した材料のほかに、アルコール等の有機溶媒、界面活性剤、ビクトリアピュアブルー等の染料、フタロシアニングリーン等の顔料等の着色剤を含有させてもよい。【００３８】
本発明の金属用研磨液は、酸化金属溶解剤、金属防食材、ポリアクリル酸系ポリマー、過酸化水素及び水を含有してなる研磨液であるが、該研磨液をそのまま保管し使用してもよい。また、酸化金属溶解剤、金属防食材及び水を含有してなる金属用研磨液材料として保管し、研磨時に該金属用研磨液材料と過酸化水素や水を適宜配合して使用してもよく、この場合、ポリアクリル酸系ポリマーはいつ添加しても構わない。つまり、研磨時の金属用研磨液が、酸化金属溶解剤、金属防食材、ポリアクリル酸系ポリマー、過酸化水素及び水を含有していれば良い。【００３９】
本発明の研磨方法は、研磨定盤の研磨布上に本発明の金属用研磨液を供給しながら、被研磨膜を有する基板（研磨前）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してパターン配線基板を得る研磨方法である。【００４０】
また、本発明の研磨方法は、研磨定盤の研磨布上に本発明の金属用研磨液材料と金属の酸化剤とを供給しながら、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。
また、本発明の研磨方法は、研磨定盤の研磨布上に本発明の金属用研磨液材料と金属の酸化剤と水とを供給しながら、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。
また、本発明の研磨方法は、本発明の金属用研磨液のうち、過酸化水素あるいは過酸化水素と水とだけ別にして、金属用研磨液材料を混合しておき、該金属用研磨液材料と過酸化水素（あるいは過酸化水素と水）とを研磨定盤の研磨布上に供給しながら、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してもよい。【００４１】
本発明の研磨方法を適用する被研磨膜は、通常、金属を含み、その金属としては、例えば、銅、銅合金、銅の酸化物、銅合金の酸化物、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金等のタングステン化合物、チタン、窒化チタン、チタン合金等のチタン化合物、タンタル、窒化タンタル、タンタル合金等のタンタル化合物等が挙げられる。これらのなかでも銅、銅合金、銅の酸化物、銅合金の酸化物等が好ましい。これら被研磨膜は公知のスパッタ法、メッキ法により成膜された金属膜を使用できる。【００４２】
研磨する装置としては、研磨される基板を保持するホルダと、回転数が変更可能なモータ等に接続し、研磨布を貼り付けられる研磨定盤と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、多孔質フッ素樹脂等が使用でき、特に制限がない。研磨条件は特に制限がないが、研磨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。被研磨膜を有する基板の研磨布への押し付け圧力は１〜１００ＫＰａであることが好ましく、研磨速度の被研磨面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、５〜５０ＫＰａであることがより好ましい。【００４３】
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。
研磨終了後の基板は、流水中でよく洗浄後、スピンドライ等を用いて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。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の好適な実施例についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００４５】
（実施例１〜９、比較例１〜１１）
＜研磨液作製方法＞
表２〜表４に示すような配合で材料を混合し、実施例１〜９及び比較例１〜１１で用いる金属用研磨液を作製した。なお、表２〜表４中の％は、質量％である。この金属用研磨液を用いて下記の研磨条件で研磨を行った。【００４６】
＜研磨条件＞
ブランケット基板：厚さ１６００ｎｍの銅膜を形成したシリコン基板。
パターン基板：トリメチルシランを出発原料としてＣＶＤ法で成膜されたオルガノシリケート、または二酸化ケイ素中に公知の方法を用いて深さ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２０ｎｍのタンタル膜を形成し、同様にスパッタ法により銅膜を０．１μｍ及びメッキ法により銅膜を１．０μｍ形成した基板を公知の方法で突出した銅膜だけ研磨した基板。
研磨布：ＩＣ１０００（ロデ−ル社製）
研磨圧力：２ｐｓｉ（１３．７ＭＰａ）
基体と研磨定盤との相対速度：３６ｍ／ｍｉｎ
研磨液の供給量：２００ｍｌ／ｍｉｎ【００４７】
＜評価項目＞
研磨速度：上記ブランケット基板を上記金属用研磨液で６０秒研磨し、研磨前後の膜厚差を電気抵抗値から換算して求めた。
平坦性（ディッシング量）：上記パターン基板を上記金属用研磨液で１８０秒間研磨を行った。パターン基板に形成された幅１００μｍの配線金属部幅、幅１００μｍの絶縁膜部が交互に並んだ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、絶縁膜部に対する配線金属部の膜減り量を求め、平坦性の指標とした。
銅残渣：上記金属用研磨液で１８０秒間研磨を行った後の上記パターン基板を目視又は金属顕微鏡により基板上の銅残渣の有無を観察した。
上記の方法により測定された実施例１〜９及び比較例１〜１１における各種特性を表２〜表４に示した。【００４８】
【表２】
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＊１：ポリアクリル酸アンモニウムの重量平均分子量は１３万である。
＊２：過酸化水素水として３５．０％水溶液を使用した。【００４９】
【表３】
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＊１：ポリアクリル酸アンモニウムの重量平均分子量は１３万である。
＊２：過酸化水素水として３５．０％水溶液を使用した。【００５０】
【表４】
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＊１：ポリアクリル酸アンモニウムの重量平均分子量は１３万である。
＊２：過酸化水素水として３５．０％水溶液を使用した。【００５１】
本発明の金属用研磨液は、良好な研磨速度を保ちながら被研磨面の優れた平坦性を実現できる。これに対して、過酸化水素の含有量が金属用研磨液質量に対して１２質量％未満の比較例１〜８は被研磨面の平坦性が劣ることが分る。また、過酸化水素の含有量が金属用研磨液質量に対して３０質量％を超える比較例９は、金属、特に銅の研磨速度が十分に得られないことが分かる。ポリアクリル酸系ポリマーを添加していない比較例１０は、研磨速度が低下することがわかる。金属防食剤を展開していない比較例１１は、被研磨面の平坦性が悪く、研磨速度も低下することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明により、良好な研磨速度を保ちながら、被研磨面の優れた平坦性を実現できる金属用研磨液、及び被研磨膜の研磨方法を提供することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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