(57)【要約】基板を研磨するための化学的機械的研磨用研磨材であって、（Ａ）砥粒、（Ｂ）水系媒体、（Ｃ）酒石酸、（Ｄ）トリスヒドロキシメチルアミノメタン及び（Ｅ）マロン酸及びマレイン酸からなる群から選ばれる１種以上、を含有し、より好ましくは配線金属部のディッシングを防止するために配線金属表面に保護膜を形成する機能を有するベンゾトリアゾール等の化合物をさらに含有する研磨剤組成物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を研磨するための化学的機械的研磨用研磨剤であって、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）を含有することを特徴とする研磨剤組成物。
（Ａ）砥粒、
（Ｂ）水系媒体、
（Ｃ）酒石酸、
（Ｄ）トリスヒドロキシメチルアミノメタン、
（Ｅ）マロン酸及びマレイン酸からなる群から選ばれる１種以上。
【請求項２】
研磨剤組成物の全質量に対し、質量比で前記（Ｃ）が０．０１〜１０％含まれ、前記（Ｄ）が０．０１〜１０％含まれ、かつ前記（Ｅ）が０．０１〜１０％含まれる請求の範囲１に記載の研磨剤組成物。
【請求項３】
さらに式１で表される化合物（ただし、Ｒは水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基又はカルボン酸基である）を含む請求の範囲１又は２に記載の研磨剤組成物。
2004030062.tif 000005
【請求項４】
さらに酸化剤を質量比で０．１〜１０％含む請求の範囲１〜３のいずれかに記載の研磨剤組成物。
【請求項５】
さらにアンモニアを質量比で０．０５〜０．４％含む請求の範囲１〜４のいずれかに記載の研磨剤組成物。
【請求項６】
前記基材が銅である請求の範囲１〜５のいずれかに記載の研磨剤組成物。
【請求項７】
前記基材は半導体集積回路基板であり、前記半導体集積回路基板は、絶縁膜に銅の埋め込み配線が形成されたものであり絶縁膜と銅の間にはタンタル又はタンタル化合物からなるバリア膜が配置されている請求の範囲５に記載の研磨剤組成物。
【請求項８】
ウェハ上に絶縁膜を形成し、絶縁膜中にタンタル又はタンタル化合物からなるバリア膜を介して銅の埋め込み配線を形成する半導体集積回路基板の製造方法であって、前記ウェハの表面を研磨パッドに接触させ、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）を含有する化学的機械的研磨用研磨剤組成物を前記基板と前記研磨パッドの間に供給して、前記ウェハ表面に形成された銅を研磨する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路基板の製造方法。
（Ａ）砥粒、
（Ｂ）水系媒体、
（Ｃ）酒石酸、
（Ｄ）トリスヒドロキシメチルアミノメタン、
（Ｅ）マロン酸及びマレイン酸からなる群から選ばれる１種以上
【請求項９】
前記研磨剤組成物の全質量に対し、質量比で前記（Ｃ）が０．０１〜１０％含まれ、前記（Ｄ）が０．０１〜１０％含まれ、かつ前記（Ｅ）が０．０１〜１０％含まれる請求の範囲８に記載の半導体集積回路基板の製造方法。
【請求項１０】
前記研磨剤組成物には、さらに式１で表される化合物（ただし、Ｒは水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基又はカルボン酸基である）が含まれる請求の範囲８又は９に記載の半導体集積回路基板の製造方法。
2004030062.tif 000006
【請求項１１】
前記研磨剤組成物には、さらに酸化剤が質量比で０．１〜１０％含まれる請求の範囲８〜１０のいずれかに記載の半導体集積回路基板の製造方法。
【請求項１２】
前記研磨剤組成物には、さらにアンモニアが質量比で０．０５〜０．４％含まれる請求の範囲８〜１１のいずれかに記載の半導体集積回路基板の製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁膜は低誘電率の有機材料又は有機／無機複合材料からなる請求の範囲８〜１２のいずれかに記載の半導体集積回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は研磨剤に関し、特に半導体集積回路基板の製造工程に用いられる研磨剤に関し、より詳しくはバリア膜材料としてタンタル又はタンタル化合物を用いた埋め込み銅配線の形成に好適な研磨剤及び該研磨剤を用いた半導体集積回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】  近年、半導体集積回路の高集積化・高機能化にともない、微細化・高密度化のための微細加工技術の開発が求められている。半導体集積回路の製造工程、特に多層配線形成工程においては、層間絶縁膜や埋め込み配線の平坦化技術が重要である。すなわち、半導体製造プロセスの微細化・高密度化により配線が多層化するにつれ、各層での表面の凹凸が大きくなりやすく、その段差がリソグラフィの焦点深度を越える等の問題を防ぐために、多層配線形成工程での高平坦化技術が重要となってくる。
配線材料としては、従来使われてきたＡｌ合金に比べて比抵抗が低く、エレクトロマイグレーション耐性に優れることから、銅が着目されている。銅はその塩化物ガスの蒸気圧が低く、従来から用いられてきた反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）では配線形状への加工が難しいため、配線の形成にはダマシーン法（Ｄａｍａｓｃｅｎｅ）が用いられる。これは絶縁膜に配線用の溝パターンやビア等の凹部を形成し、次にバリア膜を形成した後に、銅を溝部に埋め込むようにスパッタ法やメッキ法等で成膜し、その後凹部以外の絶縁膜表面が露出するまで余分な銅とバリア膜を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下ＣＭＰという。）で除去して、表面を平坦化する方法である。近年は、このように凹部に銅が埋め込まれた銅配線とビア部を同時に形成するデュアルダマシーン法（Ｄｕａｌ  Ｄａｍａｓｃｅｎｅ）が主流となっている。
このような銅埋め込み配線形成においては、銅の絶縁膜中への拡散防止のために、バリア膜としてタンタル、タンタル合金又は窒化タンタル等のタンタル化合物からなる膜が形成される。したがって、表面を平坦化するとともに、銅を埋め込む配線部分以外では、露出したバリア膜をＣＭＰにより取り除く必要がある。しかしバリア膜は銅に比べて非常に硬いために、十分な研磨速度が得られない場合が多い。そこで図１に示すように配線金属膜を除去する第１研磨工程とバリア膜を除去する第２研磨工程からなる２段階研磨法が提案されている。
図１は、埋め込み配線をＣＭＰにより形成する方法を示す断面図であり、（ａ）は研磨前、（ｂ）は配線金属膜４を除去する第１研磨工程の終了後、（ｃ）はバリア膜３を除去する第２研磨工程終了後を示す。図１（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１上に埋め込み配線５を形成するための溝が形成された絶縁膜２が形成され、その上にバリア膜３、その上に配線金属膜４（Ｃｕ膜）が形成されており、第１研磨工程で配線金属膜４を、第２研磨工程でバリア膜３を除去する。
しかし、従来の研磨剤を用いたＣＭＰでは、銅の埋め込み配線５のディッシングやエロージョンが大きくなる問題があった。ここでディッシングとは、幅の広い配線部で発生しやすいもので、図２に示すように配線部の配線金属膜４が過剰に研磨され中央部が窪んだ状態をいう。エロージョンとは、密集した配線部で発生しやすいもので、図３に示すように配線密度の低い部分に比べ、密集した配線部の絶縁膜２が過剰に研磨され、絶縁膜２が薄くなる現象をいう。なお、図２、３においてはバリア膜３は省略している。
上述の第１研磨工程は、さらに二つの段階にわけ、高研磨レートでバリア膜材料近傍までの銅を除去する一段目の工程と、次いで研磨工程を変えてディッシングやエロージョンが起きないようにバリア膜材料の表面まで研磨する二段目の工程とにする場合もある。
第２研磨工程では、通常銅配線とバリア膜と絶縁膜がほぼ同じ速度で研磨されるようにするので、配線部位以外の銅を除去する第１研磨工程において平坦面が得られない場合には、第２研磨工程でも配線部位でディッシングやエロージョンを誘発し、最終的に表面が平坦な配線構造が形成されない。そのため、第１研磨工程用の研磨剤組成物としては、銅に対する研磨レートが高く、かつバリア膜に対する研磨レートがきわめて低いという選択性を有するとともに、ディッシングやエロージョンが起こりにくいことが必要とされ、各種研磨剤が提案されている（例えば特開２００２−１７０７９０号公報参照。）。
一方、半導体基板上の絶縁膜には、従来は主としてＳｉＯ２等の無機材料が使用されてきたが、近年半導体集積回路の高集積化のための配線の高密度化に伴い、Ｌｏｗ−ｋ材料といわれる低誘電率の新たな材料が注目されている。しかし、Ｌｏｗ−ｋ材料の多くは有機材料又は有機無機の混合材料からなるため、従来と同様のＣＭＰ工程にて研磨した場合、半導体集積回路基板表面上の凹凸やキズの発生の問題に加え、絶縁膜そのものが剥離する問題も生じる。この剥離を制御するため、低い研磨圧力にてＣＭＰを行い、かつ従来同様に高い研磨レートを得ることが可能なＣＭＰ工程、及びそのための研磨剤組成物が求められている。
【発明の開示】
そこで本発明は、特に銅の埋め込み配線が形成された半導体集積回路基板の製造工程のＣＭＰ工程において、ディッシング、エロージョン、絶縁膜の剥離等の配線欠損を抑制し、低研磨圧力でも銅を高い研磨レートで研磨することが可能で、かつバリア膜となるタンタルやタンタル化合物に対しては研磨レートが低いという研磨選択性を併せ持つ、特に半導体集積回路基板の研磨に適した研磨剤組成物、及び当該研磨剤組成物を用いた半導体集積回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、基材を研磨するための化学的機械的研磨用研磨剤であって、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）を含有することを特徴とする研磨剤組成物を提供する。
（Ａ）砥粒、
（Ｂ）水系媒体、
（Ｃ）酒石酸、
（Ｄ）トリスヒドロキシメチルアミノメタン、
（Ｅ）マロン酸及びマレイン酸からなる群から選ばれる１種以上。
本発明の研磨剤組成物（以下、本研磨剤組成物という）は、低圧力で研磨した場合でも銅に対する研磨レートが高く銅の研磨に適している。またこの場合エロージョンやディッシングもおこりにくい。さらにタンタルや窒化タンタル等のタンタル化合物に対する研磨レートが低いので、タンタル又はタンタル化合物をバリア膜として銅の埋め込み配線を形成する半導体集積回路基板の製造における第１研磨工程において本研磨剤組成物を用いると、銅の研磨レートが高くかつバリア膜の研磨レートは低いという選択性に優れ好ましい。
また、本発明は、ウェハ上に絶縁膜を形成し、絶縁膜中にタンタル又はタンタル化合物からなるバリア膜を介して銅の埋め込み配線を形成する半導体集積回路基板の製造方法であって、前記ウェハの表面を研磨パッドに接触させ、上述の研磨剤組成物を前記基板と前記研磨パッドの間に供給して、前記ウェハ表面に形成された銅を研磨する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路基板の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】図１：ＣＭＰによる埋め込み配線の形成方法を示す工程断面図
（ａ）研磨前、（ｂ）配線金属膜を除去する第１研磨工程終了後、（ｃ）バリア膜を除去する第２研磨工程終了後
図２：ディッシングの形成過程を示す断面図
（ａ）研磨前、（ｂ）研磨後
図３：エロージョンの形成過程を示す断面図
（ａ）研磨前、（ｂ）研磨後
【発明を実施するための最良の形態】  本研磨剤組成物は、下記（Ａ）〜（Ｅ）の成分を含む。（Ａ）砥粒、（Ｂ）水系媒体、（Ｃ）酒石酸、（Ｄ）トリスヒドロキシメチルアミノメタン（以下、ＴＨＭＡＭという）、（Ｅ）マロン酸及びマレイン酸からなる群から選ばれる１種以上。
本研磨剤組成物に含まれる成分（Ａ）の砥粒としては、α−アルミナ、β−アルミナ、δ−アルミナ、γ−アルミナ、θ−アルミナ等のアルミニウム酸化物の他、セリア、シリカ等が挙げられる。これらの砥粒は単独でも適宜組み合わせて用いてもよく、また半導体集積回路に悪影響のない範囲で他の無機材料又は有機材料からなる砥粒が含まれていてもよい。
砥粒がアルミナである場合、その平均粒子径は０．００１〜０．５μｍが好ましく、０．０１〜０．３μｍであるとより好ましい。アルミナのなかではδ−アルミナが特に好ましい。また、本研磨剤組成物中に含まれるアルミナは質量比で０．０５〜５％であることが好ましく、０．０９〜３％であるとより好ましい。
また、砥粒がセリアである場合は、平均粒子径は０．００１〜０．５μｍであることが好ましく、０．０１〜０．３μｍであるとより好ましい。また、本研磨剤組成物中に含まれるセリアは質量比で０．１〜１０％であることが好ましく、１〜５％であるとより好ましい。
また、砥粒がシリカである場合は、平均粒子径は０．００１〜０．５μｍであることが好ましく、０．０１〜０．３μｍであるとより好ましい。また、本研磨剤組成物中に含まれるシリカは質量比で０．５〜１５％であることが好ましく、１〜１０％であるとより好ましい。
砥粒の粒子径が小さすぎると充分な研磨レートが得られず、また粒子径が大きすぎると被研磨表面において傷の発生の要因となる。アルミナ、シリカ、セリアがそれぞれ上述の範囲内の平均粒子径を有していれば、高研磨レートを維持できかつ被研磨表面の傷も発生しにくい。なお、ここで砥粒の平均粒子径は、他成分と混合する前の状態の砥粒を水に分散させてレーザー散乱を用いて測定した値をいい、例えば日機装社製のＭＩＣＲＯＴＲＡＣ  ＨＲＡ  ＭＯＤＥＬ９３２０−Ｘ１００で測定できる。
また、研磨剤組成物中の砥粒の含有量が少なすぎると研磨レートが低くなる傾向があり、砥粒の含有量が多すぎると、研磨剤組成物の粘度が高くなり取り扱いにくくなる。また傷の発生が多くなるおそれがある。アルミナ、シリカ、セリアがそれぞれ上述の範囲内の砥粒の含有量を有していれば、高研磨レートを維持できかつ研磨剤組成物の粘度も高くなりすぎない。
また、半導体集積回路基板を製造する場合、回路に悪影響を及ぼす不純物の混入を避ける必要がある。そのため、特に半導体集積回路基板の研磨に用いる場合、本研磨剤組成物中の砥粒は、９９％以上の純度を有する高純度酸化物であることが好ましく、９９．５％以上の純度であればさらに好ましい。砥粒が複数の種類の砥粒からなる場合は、それぞれ９９％以上の純度を有する各砥粒を混合して用いることが好ましい。純度の観点では、特に半導体集積回路に悪影響を及ぼすナトリウムイオン等が砥粒中に混入していないことが好ましい。
成分（Ｂ）としては、イオン交換水等高純度の水を単独で用いることが好ましい。しかし、水を主成分とし、水に可溶なアルコール類等の有機溶剤との混合系の分散媒であってもよい。当該アルコール類としては特に限定されないが、例えばエタノール、プロパノール、ブタノール等炭素数が１〜５のアルキル基を有する脂肪族アルコールが挙げられる。研磨後の被研磨物の洗浄の容易性や、揮発成分による作業環境への影響等を考慮すると、成分（Ｂ）は水のみからなることが好ましい。
成分（Ｃ）の酒石酸と、成分（Ｄ）のＴＨＭＡＭと、成分（Ｅ）のマロン酸及びマレイン酸からなる群から選ばれる１種以上と、の３つの成分は、当該３成分の組合せにより研磨特性を高める。研磨剤組成物中に上記３成分のうちいずれか１成分又は２成分のみ含まれるのでは、銅に対する研磨レートが高く、タンタル又はタンタル化合物に対する研磨レートが低く、かつディッシングなどの問題が起こりにくいという特性は得られない。３成分そろって初めて上記特性が得られる。
研磨剤組成物中にＴＨＭＡＭを含有させることにより、タンタル又はタンタル化合物に対する研磨レートが低くなる傾向がある。この特性を維持したままかつ銅に対する研磨レートを高めかつディッシングやエロージョンの問題を起こりにくくするためには、上記成分（Ｃ）と成分（Ｅ）を加えることが必要である。ＴＨＭＡＭを含む研磨剤組成物に成分（Ｃ）の酒石酸を加えただけではディッシングの問題は起こりにくくなるものの充分な研磨レートが得られない。研磨剤組成物中に成分（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の３成分がそろって初めて低研磨圧力でも銅に対する研磨レートが高くかつタンタル等に対する研磨レートが低くディッシング等の問題も起こりにくくなる。
ここで、本研磨剤組成物中の酒石酸の含有量は本研磨剤組成物全質量に対して質量比で０．０１〜１０％であることが好ましく、０．１〜２％あるとさらに好ましい。また、ＴＨＭＡＭは０．１〜１０％であることが好ましく、１〜８％であるとさらに好ましい。またマロン酸及び／又はマレイン酸は合計で０．０１〜１０％であることが好ましく、０．１〜２％あるとさらに好ましい。これらの成分の含有量がそれぞれ少なすぎると上述の効果が充分に得られず充分な研磨レートが得られないおそれがある。一方含有量をそれぞれ上述の範囲より多くしても添加する効果は高まらない。
本研磨剤組成物には、成分（Ａ）〜（Ｅ）のほかに、配線金属部のディッシングを防止するために配線金属表面に保護膜を形成する機能を有する化合物を含むことが好ましい。具体的には式１で表される化合物を含むことが好ましい。式１で表される化合物は、配線金属が銅からなる場合、銅表面に物理吸着又は化学吸着して皮膜を形成することにより銅の溶出を抑制する。ここで、式１中、Ｒは水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基又はカルボン酸基である。
2004030062.tif 000002
具体的にはベンゾトリアゾール（以下、ＢＴＡという）、ＢＴＡのベンゼン環の４又は５位置のＨ原子一つがメチル基と置換されたトリルトリアゾール（ＴＴＡ）、カルボン酸基で置換されたベンゾトリアゾール−４−カルボン酸等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。上述の保護膜を形成する機能を有する化合物は、研磨特性の点から本研磨剤組成物の全質量に対し、質量比で０．００１〜５％含まれることが好ましく、０．００５〜０．５％含まれることがより好ましく、０．００５〜０．１％であるとさらに好ましい。
また、本研磨剤組成物には酸化剤が含まれることが好ましい。酸化剤の作用は必ずしも明確ではないが、被研磨物である銅表面に酸化皮膜を形成させ、機械的な力で基板表面から酸化皮膜を除去することにより研磨を促進しているものと思われる。しかし、酸化剤の含有量が多すぎると銅の腐食速度が高くなるおそれがあるので、本研磨剤組成物の全質量に対し、０．１〜１０％含まれることが好ましく、０．５〜５％含まれることがより好ましい。酸化剤としては、過酸化水素、過酸化尿素、過酢酸、硝酸鉄、ヨウ素酸塩等が使用できるが、特に半導体基板の汚染が少ない点から過酸化水素が好ましい。
本研磨剤組成物には、さらに必要に応じて、ｐＨ調整剤、界面活性剤、キレート化剤、還元剤等を適宜含有させてもよい。
本研磨剤組成物のｐＨは５〜８であることが好ましい。その範囲であれば銅表面の腐食が少なくかつ銅に対する高研磨レートを維持できる。通常、ｐＨは研磨剤組成物中の酸とＴＨＭＡＭの配合量により調整できるが、ｐＨ調整剤を含有させてもよい。その場合ｐＨ調整剤は研磨性能を阻害しない限り特に限定されず、既知の酸やアルカリが用いられる。具体的には例えば、酸性側へのｐＨ調整剤としては、硝酸、硫酸、塩酸等の無機酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、クエン酸、シュウ酸、コハク酸等の有機酸が挙げられる。
また、塩基性側へのｐＨ調整剤としては水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物、１〜３級アミン、ヒドロキシルアミン、水酸化テトラメチルアンモニウムアンモニウムや水酸化テトラエチルアンモニウムアンモニウム等の４級アンモニウム塩が挙げられる。本発明ではＴＨＭＡＭの量を調整してｐＨを塩基性側に調整することもできる。アルカリ金属を含まない方が望ましい場合にはアンモニアが使用されることが多いが、アンモニアを含有するとタンタル等に対する研磨レートが高まる傾向があり、選択性が低下することがある。特にタンタル又はタンタル化合物をバリア膜とする銅配線の半導体集積回路基板の研磨に用いる場合は、研磨剤組成物中にアンモニアは含まれたとしても少量であることが好ましく、アンモニアを実質的に含まないことが好ましい場合がある。
一方、アンモニアを本研磨剤組成物中に含有させると、銅に対する研磨レートは高まる傾向にある。したがって、タンタル又はタンタル化合物をバリア膜とする銅配線の半導体集積回路基板の研磨に用いる場合であって、上記の選択性を多少低下させてでも銅の研磨レートを高めたい場合は、アンモニアをタンタル等に対する研磨レートが高まらない程度に本研磨剤中に含有させることが好ましい。具体的には、本研磨剤中にアンモニアを含ませる場合は、アンモニアは本研磨剤全質量の０．０５〜０．４％、特に０．１〜０．３％であることが好ましい。
また、研磨剤組成物の分散性の向上や研磨後の銅表面の荒れの防止を目的として界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれも使用できる。
陰イオン性界面活性剤としては、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリアクリル酸、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩等が挙げられる。陽イオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル等が挙げられる。両性界面活性剤としては、アルキルベタイン、アミンオキサイド等が挙げられる。
キレート化剤としては、グリシン、アラニン、グルタミン、アスパラギン等のアミノ酸、グリシルグリシン、グリシルアラニン等のペプチド、ＥＤＴＡ等のポリアミノカルボン酸、クエン酸等のオキシカルボン酸、縮合リン酸等が挙げられる。また、金属キレートを含有してもよく、例えば銅を研磨する場合にはアントラニル酸銅キレート、キナルジン酸銅キレート等が使用できる。
また、還元剤としては、ヨウ化水素、硫化水素等の水素化合物やアルデヒド類、糖類、ギ酸、シュウ酸等既知の有機化合物が使用できる。
本研磨剤組成物は銅を研磨するのに有用で、特にバリア膜としてタンタル又はタンタル化合物からなる膜を絶縁膜と銅の間に有する、半導体集積回路基板の製造のための研磨に有用である。本研磨剤組成物を使用して半導体集積回路基板を研磨する方法は特に限定されないが、例えば半導体ウェハ表面に半導体集積回路が形成され基板の裏面を回転可能な研磨ヘッドに保持させ、回転可能な支持台上に固定された研磨パッドに押し当てながら回転させる方法や、半導体ウェハ表面に半導体集積回路が形成された基板の裏面を回転可能な支持台上に固定し、該半導体集積回路の表面に研磨パッドが取り付けられた研磨ヘッドを当接し回転させる方法等が採用される。
このとき、基板の表面を研磨パッドに接触させ、本研磨剤組成物を基板の表面と研磨パッドとの間に供給して、基板表面に形成された銅を研磨する方法が好ましい。
ここで支持台には、研磨時の圧力を緩衝し、半導体集積回路基板表面に対して均一に圧力をかけるように、クッション材を介して半導体集積回路基板を取り付けてもよい。また、この際研磨パッドにはスラリー状の研磨剤組成物が半導体集積回路基板の表面に対して均一に供給可能なようにチャネルや供給孔が設けられていてもよい。
研磨パッドの材質としては、ポリエステルやポリウレタン等があり、本発明の実施例では、ＩＣ−１０００のＫ−Ｇｒｏｏｖｅｄ（ポリウレタン材質、ロデール社製）を用いたが、用いられる研磨パッドの材質はこれに限定されず、使用される研磨剤組成物に応じて適宜選択することができる。
研磨圧力は、研磨パッドの種類、上記クッション材の有無や種類、研磨速度、研磨剤組成物のスラリーの粘性等の物性により設定できるが、本研磨剤組成物は研磨圧力が低くても銅に対する高研磨レートが得られる。したがって、低誘電率（例えば比誘電率が１．０〜３．５）の有機材料又は有機／無機複合材料からなる絶縁膜中にタンタル又はタンタル化合物からなるバリア膜を介して銅の埋め込み配線を形成する半導体集積回路基板の研磨に本研磨剤組成物を使用すると非常に有用である。有機材料又は有機／無機複合材料からなる絶縁膜の場合、ＳｉＯ２等の無機材料からなる絶縁膜に比べて強度が弱く、高研磨圧力で研磨すると基板から絶縁膜が剥離するおそれがあるため、低研磨圧力で研磨することが好ましいからである。
この場合、研磨圧力としては０．７×１０３〜３．５×１０４Ｐａが好ましく、特に０．３５×１０４〜２．１×１０４Ｐａであることが好ましい。研磨圧力が０．７×１０３Ｐａより小さいと充分な研磨レートが得られず、逆に、２．１×１０４Ｐａより大きいと、研磨過程でディッシング、エロージョン、キズが発生したり、有機材料又は有機／無機複合材料からなる絶縁膜に由来する絶縁膜の剥離等が起こることがあり、半導体ウェハ上に形成された回路や、研磨後の回路の多層化に悪影響を与えるおそれがある。
半導体集積回路基板に対しては、上述のとおり本発明研磨剤組成物を使用して銅を研磨する第１研磨工程を終えた後、銅及びバリア膜を研磨する第２研磨工程が行われる。また、第１研磨工程を高研磨レートで絶縁膜材料近傍までの銅を除去する一段目の工程と、次いで研磨工程を変えてディッシングやエロージョンが起きないように絶縁膜材料の表面まで研磨する二段目の工程とに分ける場合は、本研磨剤組成物は一段目の工程で使用すると特に効果が高い。
ＣＭＰによる第２研磨工程まで終了すると、通常、半導体集積回路基板は流水により十分に洗浄し乾燥される。超音波洗浄が実施されることも多い。
以下、実施例（例１、２、４）及び比較例（例３、５、６）を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
［被研磨物］
（ブランケットウェハ）
（１）銅（配線金属膜）研磨速度評価用ウェハ：基板上に厚さ１５００ｎｍのＣｕ層をメッキで成膜した８インチウェハ。
（２）タンタル（バリア膜）研磨速度評価用ウェハ：基板上に厚さ２００ｎｍのＴａ層をスパッタで成膜した８インチウェハ。
（パターンウェハ）
基板上に形成された絶縁膜に対し、配線密度５０％で、配線幅５０μｍのパターンを有する配線を形成し、その配線パターンの形成された絶縁膜の上に、厚さ２５ｎｍのＴａ層をスパッタで成膜し、さらにその上に厚さ１５００ｎｍのＣｕ層をメッキで成膜した８インチウェハ（商品名：８３１ＣＭＰ０００、Ｓｅｍａｔｅｃｈ製）。
［例１〜３］
表１に示す各組成の研磨剤組成物を用い、銅研磨速度評価用ウェハとパターンウェハについて、それぞれ研磨を行った。表１中に記載の数値の単位は、研磨剤組成物全質量に対する各成分の質量割合であり、単位は％である。
研磨条件は下記に記載のとおりの条件とし、膜厚測定装置（ナプソン社製ＲＴ８０−ＲＧ８０）を用いて各研磨組成物で銅研磨速度評価用ウェハを研磨した際の研磨レートを測定した。また、パターンウェハの研磨については、段差測定装置（ＶＥＥＣＯ社製デックタックＶ２００Ｓｉ）を用いて配線幅５０μｍの位置のディッシングを測定した。結果を表２に示す。なお表２において、研磨レートの単位はｎｍ／ｍｉｎであり、ディッシングの単位はｎｍである。
＜研磨条件＞
研磨機：Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ社製研磨機６ＥＣ、
研磨パッド：ＩＣ−１０００  Ｋ−Ｇｒｏｏｖｅｄ（ロデール社製）、
研磨剤組成物供給量：２００ｍＬ／ｍｉｎ（０．０８２ｍＬ／（ｍｉｎ×ｃｍ２）相当）、
研磨時間：１分、
研磨圧力：１．７×１０４Ｐａ、
研磨パッドの回転数：ヘッド（基板保持部）９７ｒｐｍ、プラテン（定盤）１０３ｒｐｍ。
［例４〜６］
表１に示す各組成の研磨剤組成物を用い、パターンウェハについて、それぞれ研磨を行った。例４と例５については銅研磨速度評価用ウェハについても研磨を行い、例４と例６についてはタンタル研磨速度評価用ウェハについても研磨を行い、それぞれ銅に対する研磨レート及びタンタルに対する研磨レートを比較した。
研磨条件は下記に記載のとおりの条件とし、膜厚測定装置（ＫＬＡテンコール社製、ｔｅｎｃｏｒ  ＲＳ−７５）を用いて銅研磨速度評価用ウェハ及びタンタル研磨速度評価用ウェハを研磨した際の研磨レートを測定した。また、パターンウェハの研磨については、段差測定装置（ＫＬＡテンコール社製ｔｅｎｃｏｒ  ＨＲＰ−１００）を用いて配線幅５０μｍの位置のディッシングを測定した。結果を表２に示す。
＜研磨条件＞
研磨機：アプライドマテリアル社製研磨機  Ｍｉｒｒａ、
研磨パッド：ＩＣ−１０００  Ｋ−Ｇｒｏｏｖｅｄ（ロデール社製）、
研磨剤組成物供給量：２００ｍＬ／ｍｉｎ（０．０９９ｍＬ／（ｍｉｎ×ｃｍ２）相当）、
研磨時間：１分、
研磨圧力：０．７×１０４Ｐａ、
研磨パッドの回転数：ヘッド１３７ｒｐｍ、プラテン１４３ｒｐｍ。
［例７、８］
表１に示す各組成の研磨剤組成物を用い、例４と同様に銅研磨速度評価用ウェハ及びタンタル研磨速度評価用ウェハについて研磨を行った。研磨条件として、研磨剤組成物供給量を１００ｍＬ／ｍｉｎに変更した以外は例４と同様にして研磨を行った。結果を表２に示す。
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【産業上の利用の可能性】
本発明によれば、研磨工程時における欠陥であるキズの発生を抑制しつつ半導体集積回路基板表面の銅配線を高研磨レートで研磨することができる。特にバリア膜としてタンタル又はタンタル化合物からなる膜を有する銅配線の研磨の第１研磨工程において、優れた選択性を有しており、研磨によるディッシング、エロージョンの発生が少なく、極めて高精度の平坦な半導体集積回路基板表面を得ることができる。
また、本発明によれば、半導体集積回路基板表面の研磨工程において研磨圧力を低くした場合であっても、高い研磨レートと高選択性を得ることができるので、絶縁膜として低誘電率の有機材料や有機／無機複合材料のＬｏｗ−ｋ材料からなる膜が使用された場合でも、絶縁膜の剥離等の問題が生じにくい。
【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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