(57)【要約】表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程後に、露出したバリア層を研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程に用いられるＣＭＰ用研磨液であって、前記の基板に形成された層間絶縁膜部が１０００μｍ以上の幅を有するフィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）と、前記の基板に形成された幅９０μｍの配線金属部と幅１０μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだストライプ状パターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）との差（Ｂ）−（Ａ）が、６５０Å以下となることを特徴とするＣＭＰ用研磨液。【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程後に、前記基板をポリウレタン湿式発泡タイプの研磨パッド上に押圧した状態で前記パッドと基板の間に研磨液を供給しながら研磨定盤と前記基板とを相対的に動かすことにより、前記第１の化学機械研磨工程で露出したバリア層を研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程に用いられるＣＭＰ用研磨液であって、
前記の基板に形成された層間絶縁膜部が１０００μｍ以上の幅を有するフィールド部の層間絶縁膜の研磨量が４００Å以上であるときのフィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）と、前記の基板に形成された幅９０μｍの配線金属部と幅１０μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだ総幅１０００μｍ以上のストライプ状パターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）との差（Ｂ）−（Ａ）が、６５０Å以下となることを特徴とするＣＭＰ用研磨液。
【請求項２】
前記研磨量の差（Ｂ）−（Ａ）を低減する作用を有する添加剤を含有してなる請求項１記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項３】
前記添加剤が、有機溶媒である請求項２記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項４】
前記添加剤が、重量平均分子量５００以上の水溶性ポリマである請求項２記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項５】
前記添加剤が、有機溶媒及び重量平均分子量５００以上の水溶性ポリマを含有するものである請求項２記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項６】
前記有機溶媒が、グリコールモノエーテル類、ケトン類及びアルコール類から選ばれる少なくとも１種である請求項３又は５記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項７】
前記有機溶媒が、ジオール類から選ばれる少なくとも１種である請求項３、５又は６記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項８】
前記水溶性ポリマが、多糖類、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸エステル、ポリカルボン酸の塩及びビニル系ポリマから選ばれる少なくとも１種である請求項４又は５記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項９】
砥粒及び水を含有してなる請求項１〜８のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１０】
前記砥粒が、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア及びゲルマニアから選ばれる少なくとも１種である請求項９記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１１】
酸化金属溶解剤を含有してなる請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１２】
前記酸化金属溶解剤が、有機酸、有機酸エステル、有機酸のアンモニウム塩及び無機酸から選ばれる少なくとも１種である請求項１１記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１３】
金属防食剤を含有してなる請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１４】
前記金属防食剤が、トリアゾール骨格を含有する化合物、ピラゾール骨格を有する化合物、ピリ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及びチアゾール骨格を有する化合物から選ばれる少なくとも１種である請求項１３記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１５】
金属の酸化剤を含有してなる請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１６】
前記金属の酸化剤が、過酸化水素、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸及びオゾン水から選ばれる少なくとも１種である請求項１５記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１７】
表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程と、
前記第１の化学機械研磨工程で露出した前記基板のバリア層を請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液を用いて研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程とを含むことを特徴とする研磨方法。
【請求項１８】
前記層間絶縁膜が、シリコン系被膜又は有機ポリマ膜である請求項１７記載の研磨方法。
【請求項１９】
前記導電性物質が銅、銅合金、銅の酸化物及び銅合金の酸化物から選ばれる少なくとも１種である請求項１７又は１８記載の研磨方法。
【請求項２０】
前記バリア層が、タンタル、タンタル化合物、チタン、チタン化合物、タングステン、タングステン化合物、ルテニウム及びルテニウム化合物から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項２１】
表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程と、
前記基板をポリウレタン湿式発泡タイプの研磨パッド上に押圧した状態で前記パッドと基板の間に研磨液を供給しながら研磨定盤と前記基板とを相対的に動かすことにより、前記第１の化学機械研磨工程で露出したバリア層を研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程とを含む研磨方法であって、
前記の基板に形成された層間絶縁膜部が１０００μｍ以上の幅を有するフィールド部の層間絶縁膜の研磨量が４００Å以上であるときのフィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）と、前記の基板に形成された幅９０μｍの配線金属部と幅１０μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだ総幅１０００μｍ以上のストライプ状パターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）との差（Ｂ）−（Ａ）が、６５０Å以下とな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、ＣＭＰ用研磨液及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路（以下、ＬＳＩとする）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、金属プラグの形成、埋め込み配線の形成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、配線材料となる導電性物質として銅又は銅合金の利用が試みられている。しかし、銅又は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。【０００４】
そこで、あらかじめ溝を形成してある絶縁膜上に銅又は銅合金の薄膜を堆積して埋め込み、溝部以外の前記薄膜を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、例えば特許第１９６９５３７号明細書に開示されている。【０００５】
銅又は銅合金等の配線部用金属を研磨する金属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（パッド）を貼り付け、研磨布表面を金属用研磨液で浸しながら、基板の金属膜を形成した面を研磨布表面に押し付けて、研磨布の裏面から所定の圧力（以下、研磨圧力と記す。）を金属膜に加えた状態で研磨定盤を回し、研磨液と金属膜の凸部との相対的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。【０００６】
ＣＭＰに用いられる金属用研磨液は、一般には酸化剤、砥粒及び水からなっており、必要に応じてさらに酸化金属溶解剤、保護膜形成剤などが添加される。まず酸化剤によって金属膜表面を酸化して酸化層を形成し、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。凹部の金属膜表面の酸化層は研磨パッドにあまり触れず、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膜の酸化層が除去されて基板表面は平坦化される。この詳細についてはジャーナル・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。【０００７】
ＣＭＰによる研磨速度を高める方法として金属用研磨液に酸化金属溶解剤を添加することが有効とされている。砥粒によって削り取られた金属酸化物の粒を研磨液に溶解（以下、エッチングと記す。）させてしまうと砥粒による削り取りの効果が増すためであると解釈される。酸化金属溶解剤の配合によりＣＭＰによる研磨速度は向上するが、一方、凹部の金属膜表面の酸化層もエッチングされて金属膜表面が露出すると、酸化剤によって金属膜表面がさらに酸化され、これが繰り返されると凹部の金属膜のエッチングが進行してしまう。このため研磨後に埋め込まれた金属配線の表面中央部分が皿のように窪む現象（以下、ディッシングと記す。）が発生し、平坦化効果が損なわれる。【０００８】
これを防ぐために、金属用研磨液にさらに保護膜形成剤が添加される。保護膜形成剤は金属膜表面の酸化層上に保護膜を形成し、酸化層がエッチングされるのを防止するものである。この保護膜は砥粒により容易に削り取ることが可能で、ＣＭＰによる研磨速度を低下させないことが望まれる。【０００９】
金属膜のディッシングやエッチングを抑制し、信頼性の高いＬＳＩ配線を形成するために、酸化金属溶解剤としてアミノ酢酸及び／又はアミド硫酸を、保護膜形成剤としてベンゾトリアゾールを含有するＣＭＰ用研磨液を用いる方法が提唱されている。この技術は、例えば特許第３３９７５０１号公報に記載されている。【００１０】
一方、銅又は銅合金等の配線部用金属の下層には、層間絶縁膜中への金属の拡散防止や密着性向上のために、バリア導体層（以下、バリア層ともいう）として、例えばタンタル、タンタル合金、窒化タンタル等の導体からなる層が形成される。したがって、銅又は銅合金等の配線部用金属を埋め込む配線部以外では、露出したバリア層をＣＭＰにより取り除く必要がある。しかし、これらのバリア層の導体は、銅又は銅合金に比べ硬度が高いために、銅又は銅合金用の研磨材料を組み合わせても十分な研磨速度が得られず、かつ被研磨面の平坦性が悪くなる場合が多い。そこで、配線部用金属を研磨する第１の化学機械研磨工程と、バリア層を研磨する第２の化学機械研磨工程からなる２段階の工程からなる研磨方法が検討されている。【００１１】
バリア層を研磨する第２の化学機械研磨工程では、被研磨面の平坦性を向上させるために層間絶縁膜も研磨する必要がある。層間絶縁膜は酸化ケイ素膜が主流であったが、近年ＬＳＩを高性能化するために酸化ケイ素膜よりも低誘電率であるケイ素系材料又は有機ポリマの利用が試みられている（例えば、特開２００１−０４９１８４号公報参照）。【００１２】
表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程を行うと、基板上の特に配線金属部の幅が層間絶縁膜部の幅と比較して小さいパターン部、いわゆる配線金属部の密度が低いパターン部（例えば、幅１００μｍの配線金属部と幅１００μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだストライプ状パターン部）と比較して、基板上の特に配線金属部の幅が層間絶縁膜部の幅と比較して大きいパターン部、いわゆる配線金属部の密度が高いパターン部（例えば、幅９０μｍの配線金属部と幅１０μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだストライプ状パターン部）にディッシングが発生しやすい。ディッシングの発生により、配線金属部の密度が高いパターン部の層間絶縁膜部は配線金属部より凸状になりやすい。【００１３】
前記第１の化学機械研磨工程後に、従来公知の金属膜用研磨液を用いて、バリア層を研磨して凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程を行う。第２の化学機械研磨工程では、研磨傷の発生を抑えるために、軟質の研磨パッドとして市販されている黒いスウェード状のポリウレタン湿式発泡タイプパッドであるＳｕｐｒｅｍｅ  ＲＮ−Ｈ  Ｐｏｌｉｔｅｘ（Ｒｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓ  製）を用いて研磨を行なう方法が推奨されている。しかし、上記配線金属部の密度が高いパターン部の層間絶縁膜部が、前記軟質の研磨パッドにより押圧されると、ディッシングの発生により配線金属部より凸状になった幅の細い層間絶縁膜部と前記研磨パッドとが接触する。配線金属部の密度が高いパターン部は、フィールド部及び配線金属部の密度が低いパターン部と比べて、大きな力が加わった状態で研磨されるため、前記配線金属部の密度が高いパターン部の層間絶縁膜の研磨量と、フィールド部の層間絶縁膜の研磨量との差（以下、エロージョンと記す。）が生じてしまう。このため、被研磨面の平坦性が損なわれ、配線構造体基板に表面段差が発生し、微細配線の形成が必要不可欠である信頼性の高い高精能半導体デバイス製造において、要求される高い平坦性が得られないという問題がある。【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑み、第２の化学機械研磨工程の際に、配線金属部の密度が高いパターン部と上記研磨パッドとに加わる圧力を軽減することで、前記エロージョンを小さくすることが可能となるＣＭＰ用研磨液を提供するものである。【００１５】
また、本発明は、微細化、薄膜化、寸法精度に優れ、信頼性が高く、低コストの半導体デバイス等の製造における研磨方法を提供するものである。
【発明の開示】
【００１６】
本発明は、（１）表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程後に、前記基板をポリウレタン湿式発泡タイプの研磨パッド上に押圧した状態で前記パッドと基板の間に研磨液を供給しながら研磨定盤と前記基板とを相対的に動かすことにより、前記第１の化学機械研磨工程で露出したバリア層を研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程に用いられるＣＭＰ用研磨液であって、
前記の基板に形成された層間絶縁膜部が１０００μｍ以上の幅を有するフィールド部の層間絶縁膜の研磨量が４００Å以上であるときのフィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）と、前記の基板に形成された幅９０μｍの配線金属部と幅１０μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだ総幅１０００μｍ以上のストライプ状パターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）との差（Ｂ）−（Ａ）が、６５０Å以下となることを特徴とするＣＭＰ用研磨液に関する。
【００１７】
また、本発明は、（２）前記研磨量の差（Ｂ）−（Ａ）を低減する作用を有する添加剤を含有してなる前記（１）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００１８】
また、本発明は、（３）前記添加剤が、有機溶媒である前記（２）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００１９】
また、本発明は、（４）前記添加剤が、重量平均分子量５００以上の水溶性ポリマである前記（２）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２０】
また、本発明は、（５）前記添加剤が、有機溶媒及び重量平均分子量５００以上の水溶性ポリマを含有するものである前記（２）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２１】
また、本発明は、（６）前記有機溶媒が、グリコールモノエーテル類、ケトン類及びアルコール類から選ばれる少なくとも１種である前記（３）又は（５）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２２】
また、本発明は、（７）前記有機溶媒が、ジオール類から選ばれる少なくとも１種である請求項（３）、（５）又は（６）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２３】
また、本発明は、（８）前記水溶性ポリマが、多糖類、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸エステル、ポリカルボン酸の塩及びビニル系ポリマから選ばれる少なくとも１種である前記（４）又は（５）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２４】
また、本発明は、（９）砥粒及び水を含有してなる前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２５】
また、本発明は、（１０）前記砥粒が、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア及びゲルマニアから選ばれる少なくとも１種である前記（９）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２６】
また、本発明は、（１１）酸化金属溶解剤を含有してなる前記（１）〜（１０）のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２７】
また、本発明は、（１２）前記酸化金属溶解剤が、有機酸、有機酸エステル、有機酸のアンモニウム塩及び無機酸から選ばれる少なくとも１種である前記（１１）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２８】
また、本発明は、（１３）金属防食剤を含有してなる前記（１）〜（１２）のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００２９】
また、本発明は、（１４）前記金属防食剤が、トリアゾール骨格を含有する化合物、ピラゾール骨格を有する化合物、ピリ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及びチアゾール骨格を有する化合物から選ばれる少なくとも１種である前記（１３）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００３０】
また、本発明は、（１５）金属の酸化剤を含有してなる前記（１）〜（１４）のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００３１】
また、本発明は、（１６）前記金属の酸化剤が、過酸化水素、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸及びオゾン水から選ばれる少なくとも１種である前記（１５）記載のＣＭＰ用研磨液に関する。
【００３２】
また、本発明は、（１７）表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程と、
前記第１の化学機械研磨工程で露出した前記基板のバリア層を請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液を用いて研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程とを含むことを特徴とする研磨方法。
【００３３】
また、本発明は、（１８）前記層間絶縁膜が、シリコン系被膜又は有機ポリマ膜である前記（１７）記載の研磨方法に関する。
【００３４】
また、本発明は、（１９）前記導電性物質が銅、銅合金、銅の酸化物及び銅合金の酸化物から選ばれる少なくとも１種である前記（１７）又は（１８）記載の研磨方法に関する。
【００３５】
また、本発明は、（２０）前記バリア層が、タンタル、タンタル化合物、チタン、チタン化合物、タングステン、タングステン化合物、ルテニウム及びルテニウム化合物から選ばれる少なくとも１種を含む前記（１７）〜（１９）のいずれか一項に記載の研磨方法に関する。
【００３６】
また、本発明は、（２１）表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程と、
前記基板をポリウレタン湿式発泡タイプの研磨パッド上に押圧した状態で前記パッドと基板の間に研磨液を供給しながら研磨定盤と前記基板とを相対的に動かすことにより、前記第１の化学機械研磨工程で露出したバリア層を研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程とを含む研磨方法であって、
前記の基板に形成された層間絶縁膜部が１０００μｍ以上の幅を有するフィールド部の層間絶縁膜の研磨量が４００Å以上であるときのフィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）と、前記の基板に形成された幅９０μｍの配線金属部と幅１０μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだ総幅１０００μｍ以上のストライプ状パターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）との差（Ｂ）−（Ａ）が、６５０Å以下となることを特徴とする研磨方法に関する。
【００３７】
本発明のＣＭＰ用研磨液により、前記エロージョンが小さくなる、つまり、配線金属部の密度が低いパターン部、配線金属部の密度が高いパターン部及びフィールド部の層間絶縁膜が同じように研磨されることにより、配線構造体基板の表面段差が小さくなり、高い平坦性が得られるものである。
【００３８】
また、本発明のＣＭＰ用研磨液を用いて化学機械研磨を行う研磨方法は、生産性が高く、微細化、薄膜化、寸法精度、電気特性に優れ、信頼性の高い半導体デバイス及び他の電子機器の製造に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明のＣＭＰ用研磨液は、表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程後に、前記基板をポリウレタン湿式発泡タイプの研磨パッド上に押圧した状態で前記パッドと基板の間に研磨液を供給しながら研磨定盤と前記基板とを相対的に動かすことにより、前記第１の化学機械研磨工程で露出したバリア層を研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程に用いられるＣＭＰ用研磨液であって、
前記の基板に形成された層間絶縁膜部が１０００μｍ以上の幅を有するフィールド部の層間絶縁膜の研磨量が４００Å以上であるときのフィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）と、前記の基板に形成された幅９０μｍの配線金属部と幅１０μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだ総幅１０００μｍ以上のストライプ状パターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）との差（Ｂ）−（Ａ）が、６５０Å以下となることを特徴とするＣＭＰ用研磨液である。【００４０】
本発明のＣＭＰ用研磨液は、前記研磨量の差（Ｂ）−（Ａ）を低減する作用を有する添加剤（以下、添加剤と記す。）を含有することにより、配線金属部の密度が高いパターン部の層間絶縁膜部と前記研磨パッドに加わる圧力を軽減し、前記エロージョンを小さくすることができる。【００４１】
前記添加剤としては、有機溶剤または重量平均分子量が５００以上の水溶性ポリマから選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましく、有機溶剤及び重量平均分子量が５００以上の水溶性ポリマの両方を含むことがより好ましい。【００４２】
前記添加剤として用いられる有機溶剤は、例えば、エチレングリコール、プロレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のグリコール類；エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールモノエーテル類；エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジプロピルエーテル、トリエチレングリコールジプロピルエーテル、トリプロピレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル等のグリコールジエーテル類；メタノール、エタノール、プロパノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｎ−ヘキサノール、イソプロパノール、３−メチル−１−ブタノール、２−メチル−１−ブタノール、ベンジルアルコール、２−フェニル−１−エタノール、２−フェノキシエタノール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、３−メルカプト−１，２−プロパンジオール、３−（ｏ−メトキシフェノキシ）−１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２，３−トリヒドロキシベンゼン、ペンタエリトリトール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、３，６−ジチア−１，８−オクタンジオール、シクロヘキサノール等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロへキサノン、シクロペンタノン、酢酸シクロヘキシル等のケトン類；エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の炭酸エステル類；ブチロラクトン、プロピロラクトン等のラクトン類；テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ポリエチレンオキサイド、エチレングリコールモノメチルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエーテル類；その他フェノール、ジメチルホルムアミド、ｎ−メチルピロリドン、酢酸エチル、乳酸エチル、スルホラン等が挙げられる。これらのなかでも、グリコールモノエーテル類、ケトン類、アルコール類等が好ましく、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、３−メチル−１−ブタノール、２−メチル−１−ブタノール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、３−メルカプト−１，２−プロパンジオール、３−（ｏ−メトキシフェノキシ）−１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、３，６−ジチア−１，８−オクタンジオール、シクロヘキサノール、メチルエチルケトン、シクロへキサノン、シクロペンタノン、酢酸シクロヘキシルなどがより好まく、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、３−メルカプト−１，２−プロパンジオール、３−（ｏ−メトキシフェノキシ）−１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、３，６−ジチア−１，８−オクタンジオールなどのジオール類が特に好ましい。【００４３】
本発明のＣＭＰ用研磨液における有機溶媒の配合量は、ＣＭＰ用研磨液１００ｇに対して、好ましくは０．１〜８０ｇ、より好ましくは０．２〜４０ｇ、特に好ましくは０．５〜２０ｇである。前記有機溶媒の配合量が０．１ｇ未満である場合は、ＣＭＰ用研磨液の基板に対する濡れ性が低くなる可能性があり、８０ｇを超える場合は、引火する危険性が大きくなるため製造プロセス上好ましくない。【００４４】
前記添加剤として用いられる水溶性ポリマの重量平均分子量は、好ましくは５００以上、より好ましくは１５００以上、特に好ましくは５０００以上である。前記水溶性ポリマの重量平均分子量の上限は特に制限するものではないが、溶解性の観点から５００万以下が好ましい。前記水溶性ポリマの重量平均分子量が５００未満である場合は、高い研磨速度が発現しない傾向がある。【００４５】
水溶性ポリマの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができる。【００４６】
前記添加剤として用いられる重量平均分子量が５００以上の水溶性ポリマは、特に制限はないが、例えば、アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロ−ス、寒天、カ−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、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及びポリカルボン酸の塩；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などが挙げられる。これらのなかでも、ポリカルボン酸が好ましく、ポリアクリル酸がより好ましい。これらは１種類を単独で又は２種類以上混合して用いることができる。【００４７】
但し、本発明のＣＭＰ用研磨液を適用する基板が半導体集積回路用シリコン基板などの場合はアルカリ金属、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、前記水溶性ポリマはアルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物を含まないものが好適であり、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、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などが特に好ましい。但し、基板がガラス基板などである場合はその限りではない。【００４８】
本発明のＣＭＰ用研磨液における重量平均分子量が５００以上の水溶性ポリマの配合量は、ＣＭＰ用研磨液１００ｇに対して、好ましくは１０ｇ以下、より好ましくは０．００５〜５ｇ、特に好ましくは０．０１〜２ｇである。前記水溶性ポリマの配合量が１０ｇを超える場合は、研磨速度が低下する傾向がある。【００４９】
本発明のＣＭＰ用研磨液は砥粒及び水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、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、ＣＭＰ用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、平均粒径が７０ｎｍ以下のコロイダルシリカまたはコロイダルアルミナが好ましく、平均粒径が４０ｎｍ以下のコロイダルシリカまたはコロイダルアルミナがより好ましい。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。【００５０】
また、前記砥粒は、一次粒子が凝集した凝集粒子であることが好ましく、平均２粒子未満の粒子が凝集した凝集粒子であることがより好ましく、平均１．２粒子未満の粒子が凝集した凝集粒子であるとこが特に好ましい。【００５１】
さらに、前記砥粒は、平均粒度分布の標準偏差が１０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以下であることがより好ましい。【００５２】
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。【００５３】
本発明のＣＭＰ用研磨液における砥粒の配合量は、ＣＭＰ用研磨液１００ｇに対して、好ましくは０．０１〜５０ｇ、より好ましくは０．０２〜３０ｇ、特に好ましくは０．０５〜１５ｇである。前記砥粒の配合量が０．０１ｇ未満である場合は研磨速度が低くなる傾向があり、５０ｇを超える場合は研磨キズが多く発生する傾向がある。【００５４】
本発明のＣＭＰ用研磨液は酸化金属溶解剤を含有することができる。酸化金属溶解剤としては、特に制限はないが、例えば、有機酸、有機酸エステル、有機酸のアンモニウム塩、無機酸、無機酸のアンモニウム塩類等が挙げられる。これらの中では、実用的なＣＭＰ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、サリチル酸、アジピン酸、フタル酸が好適であり、リンゴ酸またはサリチル酸がより好適である。また高ＣＭＰ速度が得られるという点で硫酸が好適である。これらは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。【００５５】
本発明のＣＭＰ用研磨液における酸化金属溶解剤の配合量は、ＣＭＰ用研磨液１００ｇに対して、好ましくは０．００１〜２０ｇ、より好ましくは０．００２〜１０ｇ、特に好ましくは０．００５〜５ｇである。前記酸化金属溶解剤の配合量が０．００１ｇ未満である場合は、研磨速度が低くなる傾向があり、２０ｇを超える場合はエッチングの抑制が困難となり研磨面に荒れが生じる傾向がある。【００５６】
本発明のＣＭＰ用研磨液は金属防食剤を含有することができる。金属防食剤としては、特に制限はないが、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などが挙げられる。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。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。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、���−メチル−３−ニトログアニジン等が挙げられる。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、トリアゾール骨格を有する化合物が好ましく、ベンゾトリアゾールが特に好ましい。また、これら金属防食剤は１種類単独で、もしくは２種類以上混合して用いることができる。【００５７】
本発明のＣＭＰ用研磨液における金属防食剤の配合量は、ＣＭＰ用研磨液１００ｇに対して、好ましくは１０ｇ以下、より好ましくは０．００１〜５ｇ、特に好ましくは０．００２〜２ｇである。前記金属防食剤の配合量が１０ｇを超える場合は研磨速度が低くなる傾向がある。【００５８】
本発明のＣＭＰ用研磨液は金属の酸化剤を含有することができる。金属の酸化剤としては、特に制限されず、例えば、過酸化水素、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。これらの中でも過酸化水素が特に好ましい。これらは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。【００５９】
本発明のＣＭＰ用研磨液が適用される基板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、ハロゲン化物などによる汚染は望ましくないので、不揮発成分を含まない酸化剤が望ましい。オゾン水は時間の経過共に組成が激しく変化する点で、過酸化水素が最も適している。また適用対象の基板が半導体素子を含まないガラス基板など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。【００６０】
本発明のＣＭＰ用研磨液における金属の酸化剤の配合量は、ＣＭＰ用研磨液１００ｇに対して、好ましくは０．０１〜５０ｇ、より好ましくは０．０２〜２０ｇ、特に好ましくは０．０５〜１０ｇである。前記酸化剤の配合量が０．０１ｇ未満である場合は、金属の酸化が不十分でＣＭＰ速度が低くなる傾向があり、５０ｇを超える場合は、研磨面に荒れが生じる傾向がある。【００６１】
研磨液として本発明のＣＭＰ用研磨液を用い、研磨パッドとしてポリウレタン湿式発泡タイプの研磨パッドを用いて前記第２の化学機械研磨工程を行うことにより、基板に形成された層間絶縁膜部が１０００μｍ以上の幅を有するフィールド部の層間絶縁膜の研磨量が４００Å以上であるときのフィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）と、基板に形成された幅９０μｍの配線金属部と幅１０μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだ総幅１０００μｍ以上のストライプ状パターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）との差（Ｂ）−（Ａ）が、６５０Å以下となり、エロージョンを小さくすることができる。ここで、前記フィールド部は、配線金属部が存在しない部分、つまり、幅が１０００μｍ以上で層間絶縁膜部しか存在しない部分を指す。【００６２】
本発明の研磨方法は、表面が凹部及び凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア層と、前記凹部を充填してバリア層を被覆する導電性物質層とを有する基板の導電性物質層を研磨して前記凸部のバリア層を露出させる第１の化学機械研磨工程と、前記第１の化学機械研磨工程で露出した前記基板のバリア層を本発明のＣＭＰ用研磨液を用いて研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させる第２の化学機械研磨工程とを含むことを特徴とする研磨方法である。【００６３】
化学機械研磨工程における研磨方法としては、被研磨面を有する基板を研磨定盤の研磨パッド上に押圧した状態で研磨パッドと基板の間に研磨液を供給しながら研磨定盤と基板とを相対的に動かすことによって被研磨面を研磨する方法が挙げられる。【００６４】
導電性物質としては、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、タングステン合金、銀、金等の金属が主成分の導電性物質が挙げられる。これらのなかでも、銅、銅合金、銅の酸化物、銅合金の酸化物等の銅が主成分である導電性物質が好ましい。導電性物質層として公知のスパッタ法、メッキ法により前記物質を成膜した膜を使用できる。【００６５】
バリア層は、層間絶縁膜中への導電性物質が拡散するのを防止するため、及び層間絶縁膜と導電性物質との密着性を向上させるために形成される。バリア層の組成は、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、ルテニウム、ルテニウム化合物から選ばれるのが好ましい。バリア層は、これらの１種からなる単層構造であっても、２種以上からなる積層構造であってもよい。【００６６】
層間絶縁膜としては、例えば、シリコン系被膜や有機ポリマ膜が挙げられる。シリコン系被膜としては、二酸化ケイ素、フルオロシリケートグラス、トリメチルシランやジメトキシジメチルシランを出発原料として得られるオルガノシリケートグラス、シリコンオキシナイトライド、水素化シルセスキオキサン等のシリカ系被膜や、シリコンカーバイド及びシリコンナイトライドが挙げられる。また、有機ポリマ膜としては、全芳香族系低誘電率層間絶縁膜が挙げられる。これらのなかでも、オルガノシリケートグラスが好ましい。これらの膜は、ＣＶＤ法、スピンコート法、ディップコート法、又はスプレー法によって成膜される。層間絶縁膜の具体例としては、ＬＳＩ製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜等が挙げられる。【００６７】
本発明の研磨方法において研磨用装置としては、例えば研磨パッドにより研磨する場合、研磨される基板を保持できるホルダと、回転数が変更可能なモータ等に接続し、研磨パッド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。研磨パッドとしては、ポリウレタン湿式発泡タイプの研磨パッドであり、ショア硬度（Ｄスケール）で４０以下のソフトタイプの研磨パットが好ましい。市販品では、黒いスウェード状のポリウレタン湿式発泡タイプパッドであるＳｕｐｒｅｍｅ  ＲＮ−Ｈ  Ｐｏｌｉｔｅｘ（Ｒｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓ  製）が用いられる。【００６８】
研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は基板が飛び出さないように２００ｍｉｎ−１以下の低回転が好ましい。【００６９】
被研磨面を有する半導体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。【００７０】
研磨している間、研磨パッドには本発明のＣＭＰ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、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。【００７１】
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乾燥させることが好ましい。【００７２】
研磨パッドの表面状態を常に同一にして化学機械研磨を行うために、研磨の前に研磨パッドのコンディショニング工程を入れるのが好ましい。例えば、少なくとも水を含む液を研磨パッドに噴射することで、研磨パッドのコンディショニングを行う。続いて本発明の研磨方法を実施し、さらに、基板洗浄工程を加えるのが好ましい。【００７３】
本発明の研磨方法は、前記第２の化学機械研磨工程で、基板をポリウレタン湿式発泡タイプの研磨パッド上に押圧した状態で前記パッドと基板の間に本発明のＣＭＰ用研磨液を供給しながら研磨定盤と前記基板とを相対的に動かすことにより、前記第１の化学機械研磨工程で露出したバリア層を研磨して前記凸部の層間絶縁膜を露出させることにより、前記の基板に形成された層間絶縁膜部が１０００μｍ以上の幅を有するフィールド部の層間絶縁膜の研磨量が４００Å以上であるときのフィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）と、前記の基板に形成された幅９０μｍの配線金属部と幅１０μｍの層間絶縁膜部とが交互に並んだ総幅１０００μｍ以上のストライプ状パターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）との差（Ｂ）−（Ａ）が、６５０Å以下となり、エロージョンを小さくすることができる。【００７４】
本発明の研磨方法は、例えば、半導体デバイスにおける配線層の形成に適用できる。【００７５】
以下、本発明の研磨方法について、半導体デバイスにおける配線層の形成に沿って説明する。【００７６】
まず、シリコンの基板上に二酸化ケイ素などの層間絶縁膜を積層する。次いで、レジスト層形成、エッチング等の公知の手段によって、層間絶縁膜表面に所定パターンの凹部（基板露出部）を形成して、凸部と凹部とを有する層間絶縁膜とする。この層間絶縁膜上に、表面の凸凹に沿って層間絶縁膜を被覆するタンタル等のバリア層を蒸着又はＣＶＤ等により成膜する。【００７７】
さらに、前記凹部を充填するようにバリア層を被覆する銅等の導電性物質層を蒸着、めっき又はＣＶＤ等により形成する。基板上に形成された層間絶縁膜の厚さは０．０１〜２．０μｍ程度、バリア層の厚さは１〜１００ｎｍ程度、導電性物質層の厚さは０．０１〜２．５μｍ程度が好ましい。【００７８】
次に、この基板の表面の導電性物質層を、例えば前記導電性物質層／バリア層の研磨速度比が十分大きい前記導電性物質層用のＣＭＰ用研磨液を用いて、ＣＭＰにより研磨する（第１の化学機械研磨工程）。これにより、基板上の凸部のバリア層が表面に露出し、凹部に前記導電性物質層が残された所望の導体パターンが得られる。この研磨が進行する際に、導電性物質層と同時に凸部のバリア層の一部が研磨されてもよい。第１の化学機械研磨工程により得られたパターン面を、第２の化学機械研磨工程用の被研磨面として、本発明のＣＭＰ用研磨液を用いて研磨する。【００７９】
第２の化学機械研磨工程では、前記基板をポリウレタン湿式発泡タイプの研磨パッドの上に押圧した状態で前記パッドと基板の間に本発明のＣＭＰ用研磨液を供給しながら研磨定盤と前記基板とを相対的に動かすことにより、前記第１の化学機械研磨工程により露出したバリア層を研磨する。本発明のＣＭＰ用研磨液は導電性物質、バリア層及び層間絶縁膜を研磨できるので、第二の研磨工程では、少なくとも前記露出しているバリア層及び凹部の導電性物質層が研磨される。【００８０】
凸部のバリア層の下の層間絶縁膜が全て露出し、凹部に配線層となる前記導電性物質層が残され、凸部と凹部との境界にバリア層の断面が露出した所望のパターンが得られた時点で研磨を終了する。【００８１】
研磨終了時のより優れた平坦性を確保するために、さらに、オーバー研磨（例えば、第２の化学機械研磨工程で所望のパターンを得られるまでの時間が１００秒の場合、この１００秒の研磨に加えて５０秒追加して研磨することをオーバー研磨５０％という）して凸部の層間絶縁膜の一部を含む深さまで研磨しても良い。【００８２】
このようにして形成された金属配線の上に、さらに、層間絶縁膜及び第２層目の金属配線を形成し、その配線間及び配線上に再度層間絶縁膜を形成後、研磨して半導体基板全面に渡って平滑な面とする。この工程を所定数繰り返すことにより、所望の配線層数を有する半導体デバイスを製造することができる。【００８３】
本発明の研磨液は、上記のような半導体基板に形成された金属膜の研磨だけでなく、磁気ヘッド等の基板を研磨するためにも使用することができる。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例により本発明を説明する。本発明はこれらの実施例により制限するものではない。【００８５】
実施例１〜８、比較例１〜３
（研磨液作製方法）
表１及び表２に示す原材料をそれぞれの配合で混合して実施例１〜８及び比較例１〜３に使用するＣＭＰ用研磨液を調製した。このＣＭＰ用研磨液を用いて下記の研磨条件で研磨を行なった。【００８６】
（銅パターン基板の研磨）
銅配線付きパターン基板（ＡＴＤＦ製８５４ＣＭＰパターン：二酸化ケイ素からなる厚さ５０００Åの層間絶縁膜）を公知の方法で、突出した銅膜だけ研磨して凸部のバリア層を被研磨面に露出させた。この基板を下記の研磨に使用した。なお、前記パターン基板のバリア層は厚さ２５０Åのタンタル膜からなっていた。【００８７】
＜研磨条件＞
研磨装置：片面ＣＭＰ用研磨機（アプライドマテリアルズ製、ＭＩＲＲＡ）
研磨パッド：スウェード状のポリウレタン湿式発泡タイプパッド（Ｒｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓ製、ＳｕｐｒｅｍｅＲＮ−Ｈ  Ｐｏｌｉｔｅｘ）
研磨圧力：２ｐｓｉ（約１４ｋＰａ）
定盤回転数：９３回／ｍｉｎ
ヘッド回転数：８７回／ｍｉｎ
研磨液の供給量：２００ｍｌ／ｍｉｎ
＜基板の研磨工程＞
上記パターン基板を上記で調製した各ＣＭＰ用研磨液で、上記研磨条件で７０秒間化学機械研磨した。これは、第２の研磨工程に相当し、約２０秒で凸部の層間絶縁膜は全て被研磨面に露出し、残りの５０秒は、凸部ではこの露出した層間絶縁膜を研磨した。【００８８】
＜基板の洗浄工程＞
上記で研磨したパターン基板の被研磨面にスポンジブラシ（ポリビニルアルコール系樹脂製）を押し付け、蒸留水を基板に供給しながら基板とスポンジブラシを回転させ、９０秒間洗浄した。次にスポンジブラシを取り除き、基板の被研磨面に蒸留水を６０秒間供給した。最後に基板を高速で回転させることで蒸留水を弾き飛ばして基板を乾燥した。【００８９】
＜評価項目＞
上記で洗浄したパターン基板について、下記（１）〜（４）に示す評価を行い、その結果を表１及び表２に示す。【００９０】
（１）フィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）：パターン基板の層間絶縁膜フィールド部（幅１０００μｍ）の層間絶縁膜の研磨量を、研磨後の膜厚を大日本スクリーン製造株式会社製膜厚測定装置（製品名ラムダエースＶＬ‐Ｍ８０００ＬＳ）を用いて測定し、層間絶縁膜層が５０００Åであることから、（５０００−研磨後の膜厚）から求めた。【００９１】
（２）配線密度が高いパターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）：パターン基板の幅９０μｍの配線金属部、幅１０μｍの層間絶縁膜部が交互に並んだ総幅３０００μｍのストライプ状パターン部の層間絶縁膜の研磨量を、研磨後の膜厚を大日本スクリーン製造株式会社製膜厚測定装置（製品名ラムダエースＶＬ‐Ｍ８０００ＬＳ）を用いて測定し、層間絶縁膜層が５０００Åであることから、（５０００−研磨後の膜厚）から求めた。【００９２】
（３）研磨量の差（Ｂ）−（Ａ）（エロージョン量）：上記配線密度が高いパターン部の層間絶縁膜の研磨量（Ｂ）とフィールド部の層間絶縁膜の研磨量（Ａ）の差（Ｂ）−（Ａ）を求め、平坦性の指標とした。【００９３】
（４）段差量：パターン基板の幅１００μｍの配線金属部、幅１００μｍの層間絶縁膜部が交互に並んだ総幅３０００μｍの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、層間絶縁膜部と配線金属部との段差量を求め、平坦性の指標とした。
【表１】
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【表２】
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【００９４】
表１及び表２に示すように、比較例１〜３では、フィールド部の層間絶縁膜を４００Å以上削り込む際に平坦性の指標とした前記の研磨量の差（Ｂ）−（Ａ）（エロージョン量）が６５０Å以上であり、また、段差量も大きく、高い平坦性が得られないことが分かる。これに対して、実施例１〜８では、フィールド部の層間絶縁膜を４００Å以上削り込んだ場合でも、前記の研磨量の差（Ｂ）−（Ａ）（エロージョン量）が６５０Å以下であり、段差量も小さく、第２の化学機械研磨工程後に高い平坦性が得られることが分かる。
【国際調査報告】
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