(57)【要約】【課題】半導体装置の被加工膜等の化学的機械的研磨において、低圧条件下で高い研磨速度かつ高平坦化を達成できる研磨液を提供すること。【解決手段】（ａ）アミノ酸、（ｂ）コロイダルシリカ粒子、及び、（ｃ）酸化剤を含み、銅に対するエッチング速度が２０（ｎｍ／ｍｉｎ）以上の金属用研磨液に更に（ｄ）腐食抑制剤、及び、（ｅ）ドデシルベンゼンスルホン酸を共存させて銅へのエッチング速度を１（ｎｍ／ｍｉｎ）以下としたことを特徴とする金属用研磨液、及び、前記金属用研磨液を被研磨面へ供給しながら研磨布の押し付け圧力（研磨圧力）が１．０ｐｓｉ以下で研磨パッドと被研磨面とを接触させた状態で相対運動させて研磨させた際の平均摩擦抵抗値が０．５以下で研磨することを特徴とする化学的機械的研磨方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）アミノ酸、
（ｂ）コロイダルシリカ粒子、及び、
（ｃ）酸化剤を含み、
銅に対するエッチング速度が２０（ｎｍ／ｍｉｎ）以上の金属用研磨液に更に
（ｄ）腐食抑制剤、及び、
（ｅ）ドデシルベンゼンスルホン酸を共存させて
銅へのエッチング速度を１（ｎｍ／ｍｉｎ）以下としたことを特徴とする
金属用研磨液。
【請求項２】
前記酸化剤が過酸化水素、過酸化物、過塩素酸塩、及び、過硫酸塩よりなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項１に記載の金属用研磨液。
【請求項３】
請求項１又は２記載の金属用研磨液を被研磨面へ供給しながら研磨布の押し付け圧力（研磨圧力）が１．０ｐｓｉ以下で研磨パッドと被研磨面とを接触させた状態で相対運動させて研磨させた際の平均摩擦抵抗値が０．５以下で研磨することを特徴とする
化学的機械的研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体デバイスの研磨加工時において、化学的機械的な平坦化を行う研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（以下「ＬＳＩ」と記す。）で代表される半導体デバイスの開発においては、小型化・高速化のため、近年配線の微細化と積層化による高密度化・高集積化が求められている。このための技術として化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下「ＣＭＰ」と記す。）等の種々の技術が用いられてきている。
ＣＭＰの一般的な方法は、円形の研磨定盤（プラテン）上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を研磨液で浸して、パッドに基板（ウェハ）の表面を押しつけ、その裏面から所定の圧力（研磨圧力）を加えた状態で、研磨定盤及び基板の双方を回転させ、発生する機械的摩擦により基板の表面を平坦化するものである。
ＣＭＰに用いる金属用研磨溶液は、一般には砥粒（例えばアルミナ、シリカ）と酸化剤（例えば過酸化水素、過硫酸）とを含むものであって、酸化剤によって金属表面を酸化し、その酸化皮膜を砥粒で除去することで研磨していると考えられている。
【０００３】
しかしながら、このような固体砥粒を含む金属用研磨液を用いてＣＭＰを行うと、研磨傷（スクラッチ）、研磨面全体が必要以上に研磨される現象（シニング）、研磨金属面が平面状ではなく、中央のみがより深く研磨されて皿状のくぼみを生ずる現象（ディッシング）、金属配線間の絶縁体が必要以上に研磨されたうえ、複数の配線金属面表面が皿状の凹部を形成する現象（エロージョン）などが発生することがある。
このような従来の固体砥粒における問題点を解決するために、砥粒を含まず、過酸化水素／リンゴ酸／ベンゾトリアゾール／ポリアクリル酸アンモニウム及び水からなる金属用研磨液が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、半導体基体の凸部の金属膜が選択的にＣＭＰされ、凹部に金属膜が残されて所望の導体パターンが得られるものの、従来の固体砥粒を含むよりもはるかに機械的に柔らかい研磨パッドとの摩擦によってＣＭＰが進むため、十分な研磨速度が得難いという問題点を有している。
【０００４】
一方、配線用の金属としては従来からタングステン及びアルミニウムがインターコネクト構造体に汎用されてきた。しかしながら更なる高性能化を目指し、これらの金属より配線抵抗の低い銅を用いたＬＳＩが開発されるようになった。この銅を配線する方法としては、例えば、特許文献２に記載されているようなダマシン法が知られている。また、コンタクトホールと配線用溝とを同時に層間絶縁膜に形成し、両者に金属を埋め込むデュアルダマシン法が広く用いられるようになってきた。この銅配線用のターゲット材には、ファイブナイン以上の高純度銅ターゲットが出荷されてきた。しかしながら、近年は更なる高密度化を目指す配線の微細化に伴って、銅配線の導電性や電子特性などの向上が必要となり、それに伴って高純度銅に第３成分を添加した銅合金を用いることも検討されはじめてきている。同時に、これらの高精細で高純度の材料を汚染させることなく高生産性を発揮し得る高速金属研磨手段が求められている。
【０００５】
更に、銅及び銅合金に対して機械的研磨手段をもたない化学的研磨方法としては、特許文献３に記載されている方法が知られている。しかしながら化学的溶解作用のみによる化学研磨方法は、凸部の金属膜が選択的に化学的機械的に研磨するＣＭＰに比べ、凹部の削れ込み、即ちディッシングなどの発生によりその平面性に大きな課題が残っている。
【０００６】
前述に加え、近年では絶縁膜に機械強度の低いＬｏｗ−ｋ材料を用いる為に非常に低圧条件でＣＭＰを行う事が望まれている。しかしながら、従来までのスラリーを用いて低圧条件でＣＭＰを行うと、研磨速度が大幅に低下するといった大きな問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１２７０１９号公報
【特許文献２】特開平２−２７８８２２号公報
【特許文献３】特開昭４９−１２２４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、低圧条件下で十分なＣＭＰ加工をする背景に基づいて行われたものである。したがって本発明の目的は、半導体装置の被加工膜等の化学的機械的研磨において、低圧条件下で高い研磨速度かつ高平坦化を達成できる研磨液を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は鋭意検討した結果、下記研磨液を用いる事によって上記問題を解決できることを見出して課題を達成するに至った。すなわち、本発明は、下記の通りである。
すなわち、本発明は、下記の＜１＞及び＜３＞に示す通りである。好ましい実施態様である＜２＞と共に以下に示す。
＜１＞  （ａ）アミノ酸、（ｂ）コロイダルシリカ粒子、及び、（ｃ）酸化剤を含み、銅に対するエッチング速度が２０（ｎｍ／ｍｉｎ）以上の金属用研磨液に更に（ｄ）腐食抑制剤、及び、（ｅ）ドデシルベンゼンスルホン酸を共存させて銅へのエッチング速度を１（ｎｍ／ｍｉｎ）以下としたことを特徴とする金属用研磨液、
＜２＞  前記酸化剤が過酸化水素、過酸化物、過塩素酸塩、及び、過硫酸塩よりなる群から選ばれた少なくとも一種である上記＜１＞に記載の金属用研磨液、
＜３＞  上記＜１＞又は＜２＞記載の金属用研磨液を被研磨面へ供給しながら研磨布の押し付け圧力（研磨圧力）が１．０ｐｓｉ以下で研磨パッドと被研磨面とを接触させた状態で相対運動させて研磨させた際の平均摩擦抵抗値が０．５以下で研磨することを特徴とする化学的機械的研磨方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半導体装置の被加工膜等の化学的機械的研磨において、低圧条件下で高い研磨速度かつ高性能のＬＳＩ加工を行うことができる研磨方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の金属用研磨液（以下、単に「研磨液」ともいう。）は、（ａ）アミノ酸、（ｂ）コロイダルシリカ粒子、及び、（ｃ）酸化剤を含み、銅に対するエッチング速度が２０（ｎｍ／ｍｉｎ）以上の金属用研磨液に更に（ｄ）腐食抑制剤、及び、（ｅ）ドデシルベンゼンスルホン酸を共存させて銅へのエッチング速度を１（ｎｍ／ｍｉｎ）以下としたことを特徴とする。
以下、本発明の具体的態様について説明する。
【００１２】
（金属用研磨液）
〔アミノ酸〕
本発明の研磨液は、アミノ酸を含有する。また、本発明におけるアミノ酸には、その誘導体も含まれるものとする。
アミノ酸としては例えば、グリシン、Ｌ−アラニン、β−アラニン、Ｌ−２−アミノ酪酸、Ｌ−ノルバリン、Ｌ−バリン、Ｌ−ロイシン、Ｌ−ノルロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−アロイソロイシン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−プロリン、サルコシン、Ｌ−オルニチン、Ｌ−リシン、タウリン、Ｌ−セリン、Ｌ−トレオニン、Ｌ−アロトレオニン、Ｌ−ホモセリン、Ｌ−チロシン、３，５−ジヨード−Ｌ−チロシン、β−（３，４−ジヒドロキシフェニル）−Ｌ−アラニン、Ｌ−チロキシン、４−ヒドロキシ−Ｌ−プロリン、Ｌ−システィン、Ｌ−メチオニン、Ｌ−エチオニン、Ｌ−ランチオニン、Ｌ−シスタチオニン、Ｌ−シスチン、Ｌ−システィン酸、Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−グルタミン酸、Ｓ−（カルボキシメチル）−Ｌ−システィン、４−アミノ酪酸、Ｌ−アスパラギン、Ｌ−グルタミン、アザセリン、Ｌ−アルギニン、Ｌ−カナバニン、Ｌ−シトルリン、δ−ヒドロキシ−Ｌ−リシン、クレアチン、Ｌ−キヌレニン、Ｌ−ヒスチジン、１−メチル−Ｌ−ヒスチジン、３−メチル−Ｌ−ヒスチジン、エルゴチオネイン、Ｌ−トリプトファン、アクチノマイシンＣ１、アパミン、アンギオテンシンＩ、アンギオテンシンＩＩ及びアンチパイン等が好ましく挙げられる。特に、グリシン、β−アラニン、Ｌ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−ヒスチジンが高研磨速度を達成できる点で好ましい。
【００１３】
アミノ酸の配合量は、使用時の研磨液に対して、総量として０．０１〜２０重量％とすることができ、０．１〜１０重量％が好ましく、特に１〜１０重量％が好ましい。上記範囲であると、十分な研磨速度を達成し、且つ保存安定性も優れるため好ましい。
【００１４】
〔コロイダルシリカ粒子（研磨粒子）〕
本発明の研磨液は、構成成分として少なくともコロイダルシリカ粒子を含有する。
【００１５】
上記コロイダルシリカ粒子の作製法として、例えばＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4、Ｓｉ（ｓｅｃ−ＯＣ4Ｈ9）4、Ｓｉ（ＯＣＨ3）4、Ｓｉ（ＯＣ4Ｈ9）4のようなシリコンアルコキシド化合物をゾルゲル法により加水分解することにより得ることができる。このようなコロイダル粒子は粒度分布が非常に急峻なものとなる。
【００１６】
コロイダル粒子の平均粒子径とは、コロイダル粒子の粒子径とその粒子径を持つ粒子数を積算した累積度数との関係を示す粒度累積曲線を求め、この曲線の累積度数が５０％のポイントでの粒子径を意味するものである。このコロイダル粒子の粒子径は、動的光散乱法から得られた粒度分布において求められる平均粒子径を表す。例えば、粒度分布を求める測定装置しては、堀場製作所製ＬＢ−５００等が用いられる。
【００１７】
含有されるコロイダルシリカ粒子の平均粒子径は５〜６０ｎｍが好ましく、より好ましくは５〜３０ｎｍである。充分な研磨加工速度を達成する目的から５ｎｍ以上の粒子が好ましい。また、研磨加工中に過剰な摩擦熱を発生させない目的で粒子径は６０ｎｍ以下が好ましい。
【００１８】
含有されるコロイダルシリカ粒子の濃度は、研磨液中に０．００１〜１重量％の割合で含まれていることが好ましい。より好ましくは０．０１〜１重量％である。充分な研磨加工速度を達成する目的で濃度は０．００１重量％以上が好ましい。また、高平坦化性能を達成する目的で濃度は１重量％以下が好ましい。
【００１９】
〔酸化剤〕
本発明の研磨液は、過酸化水素、過酸化物、過塩素酸塩、及び、過硫酸塩よりなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化剤を含有する。
【００２０】
酸化剤の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液の１Ｌあたり、０．００３ｍｏｌ〜８ｍｏｌとすることが好ましく、０．０３ｍｏｌ〜６ｍｏｌとすることがより好ましく、０．１ｍｏｌ〜４ｍｏｌとすることが特に好ましい。即ち、酸化剤の添加量は、金属の酸化が十分で高いＣＭＰ速度を確保する点で０．００３ｍｏｌ以上が好ましく、研磨面の荒れ防止の点から８ｍｏｌ以下が好ましい。
【００２１】
〔腐食抑制剤〕
本発明の研磨液は、研磨対象の金属表面に不動態膜を形成し基板上での化学反応を抑制する化合物として少なくとも１種の腐食抑制剤を含有する。
【００２２】
ここで、「腐食抑制剤」とはヘテロ原子を１個以上含んだ複素環を有する複素環化合物である。ヘテロ原子とは、炭素原子、又は水素原子以外の原子を意味する。複素環とはヘテロ原子を少なくとも一つ持つ環状化合物を意味する。ヘテロ原子は複素環の環系の構成部分を形成する原子のみを意味し、環系に対して外部に位置していたり、少なくとも一つの非共役単結合により環系から分離していたり、環系のさらなる置換基の一部分であるような原子は意味しない。
【００２３】
ヘテロ原子として好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子、及びホウ素原子であり、更に好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子であり、特に好ましくは、窒素原子、硫黄原子、及び酸素原子であり、最も好ましくは窒素原子、及び硫黄原子である。
【００２４】
まず、母核となる複素環について述べる。
本発明で用いる複素環化合物の複素環の環員数は特に限定されず、単環化合物あっても縮合環を有する多環化合物であっても良い。単環の場合の員数は、好ましくは３〜８であり、更に好ましくは５〜７であり、特に好ましくは５及び６である。また、縮合環を有する場合の環数は、好ましくは２〜４であり、更に好ましくは２又は３である。
これらの複素環として具体的に、以下のものが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
【００２５】
ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピラン環、チオピラン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、イソオキサゾリジン環、イソチアゾリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、クロマン環、チオクロマン環、イソクロマン環、イソチオクロマン環、インドリン環、イソインドリン環、ピリンジン環、インドリジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、キノリジン環、イソキノリン環、キノリン環、ナフチリジン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、アンチリジン環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、トリアジン環、トリアゾール環、テトラゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズチアジアゾール環、ベンズフロキサン環、ナフトイミダゾール環、ベンズトリアゾール環、テトラアザインデン環等が好ましく挙げられ、より好ましくはトリアゾール環、テトラゾール環が挙げられる。
【００２６】
次に、上記複素環が有していてもよい置換基について述べる。
本発明において、特定の部分を「基」と称した場合には、当該部分はそれ自体が置換されていなくても、一種以上の（可能な最多数までの）置換基で置換されていても良いことを意味する。例えば、「アルキル基」とは置換又は無置換のアルキル基を意味する。本発明で用いる複素環化合物に使用できる置換基は、例えば以下のものが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
【００２７】
ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又は沃素原子）、アルキル基（直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい）、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基（置換する位置は問わない）、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基（置換基を有するカルバモイル基としては、例えば、Ｎ−ヒドロキシカルバモイル基、Ｎ−アシルカルバモイル基、Ｎ−スルホニルカルバモイル基、Ｎ−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、Ｎ−スルファモイルカルバモイル基）、カルバゾイル基、カルボキシ基又はその塩、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基（エチレンオキシ基もしくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む）、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、（アルコキシもしくはアリールオキシ）カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アミノ基、（アルキル、アリール、又はヘテロ環）アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、Ｎ−ヒドロキシウレイド基、イミド基、（アルコキシもしくはアリールオキシ）カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、Ｎ−（アルキルもしくはアリール）スルホニルウレイド基、Ｎ−アシルウレイド基、Ｎ−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、４級化された窒素原子を含むヘテロ環基（例えばピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基）、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、（アルキル、アリール、又はヘテロ環）チオ基、（アルキル、アリール、又はヘテロ環）ジチオ基、（アルキル又はアリール）スルホニル基、（アルキル又はアリール）スルフィニル基、スルホ基又はその塩、スルファモイル基（置換基を有するスルファモイル基としては、例えばＮ−アシルスルファモイル基、Ｎ−スルホニルスルファモイル基）又はその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。
【００２８】
なお、活性メチン基とは２つの電子求引性基で置換されたメチン基を意味し、電子求引性基とは、例えば、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、カルボンイミドイル基を意味する。２つの電子求引性基は互いに結合して環状構造をとっていてもよい。また塩とは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、重金属などの陽イオンや、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオンなどの有機の陽イオンを意味する。
【００２９】
これらの中でも好ましい置換基としては、例えばハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又は沃素原子）、アルキル基（直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい）、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基（置換する位置は問わない）、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基、Ｎ−ヒドロキシカルバモイル基、Ｎ−アシルカルバモイル基、Ｎ−スルホニルカルバモイル基、Ｎ−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、Ｎ−スルファモイルカルバモイル基、カルバゾイル基、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基（エチレンオキシ基もしくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む）、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、（アルコキシもしくはアリールオキシ）カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、（アルキル、アリール、又はヘテロ環）アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、Ｎ−ヒドロキシウレイド基、イミド基、（アルコキシもしくはアリールオキシ）カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、Ｎ−（アルキルもしくはアリール）スルホニルウレイド基、Ｎ−アシルウレイド基、Ｎ−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、４級化された窒素原子を含むヘテロ環基（例えばピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基）、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、（アルキル、アリール、又はヘテロ環）チオ基、（アルキル、アリール、又はヘテロ環）ジチオ基、（アルキル又はアリール）スルホニル基、（アルキル又はアリール）スルフィニル基、スルホ基又はその塩、スルファモイル基、Ｎ−アシルスルファモイル基、Ｎ−スルホニルスルファモイル基又はその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。なおここで活性メチン基とは２つの電子求引性基で置換されたメチン基を意味し、ここに電子求引性基とはアシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、カルボンイミドイル基が挙げられる。
【００３０】
更に好ましくは、例えばハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又は沃素原子）、アルキル基（直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい）、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基（置換する位置は問わない）が挙げられる。
【００３１】
また、上記置換基の２つが共同して環（芳香族若しくは非芳香族の炭化水素環、又は複素環。これらは、更に組み合わされて多環縮合環を形成することができる。例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環、が挙げられる。）を形成することもできる。
【００３２】
本発明で特に好ましく用いることができる複素環化合物の具体例としては、これらに限定されるものではないが以下のものが挙げられる。すなわち、１Ｈ−テトラゾール、５−アミノ−１，２，３，４−テトラゾール、５−メチル−１，２，３，４−テトラゾール、５−カルボキシ−１，２，３，４−テトラゾール、１，２，３−トリアゾール、１Ｈ−ベンゾトリアゾール、４−アミノ−１，２，３−トリアゾール、４，５−ジアミノ−１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、３，５−ジアミノ−１，２，４−トリアゾールである。
【００３３】
本発明で用いることができる腐食抑制剤は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。また、本発明で用いることができる腐食抑制剤は、常法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。
【００３４】
本発明で用いることができる腐食抑制剤の添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液（即ち、水又は水溶液で希釈する場合は希釈後の金属用研磨液。）１Ｌ中、０．０００１〜１．０ｍｏｌが好ましく、より好ましくは０．０００５〜０．５ｍｏｌ、更に好ましくは０．０００５〜０．０５ｍｏｌである。
【００３５】
〔ドデシルベンゼンスルホン酸（界面活性剤）〕
本発明の研磨液は、構成成分としてドデシルベンゼンスルホン酸を含有する。
また、本発明に用いることができるドデシルベンゼンスルホン酸は、塩として用いてもよい。ドデシルベンゼンスルホン酸の塩としては、無機塩であっても有機塩であってもよく、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩等を好ましく例示できる。また、ドデシルベンゼンスルホン酸は、直鎖状構造であっても、分岐鎖を有していてもよい。
ドデシルベンゼンスルホン酸は、公知の方法により合成できるが、市販のものを用いてもよい。ドデシルベンゼンスルホン酸の添加量は、総量として、研磨に使用する際金属用研磨液中、好ましくは０．００１〜５重量％、より好ましくは０．００５〜１重量％である。
【００３６】
〔エッチング速度〕
本発明の研磨液は、前記アミノ酸とコロイダルシリカ粒子と酸化剤のみ共存時のエッチング速度が２０（ｎｍ／ｍｉｎ）以上であり、アミノ酸とコロイダルシリカ粒子と酸化剤と腐食抑制剤とドデシルベンゼンスルホン酸の共存時のエッチング速度が１（ｎｍ／ｍｉｎ）以下である。
【００３７】
ここで述べるエッチング速度とは、室温下アミノ酸等を溶解した水溶液に被研磨対象物を浸漬し、浸漬前後の被研磨対象物の膜厚変化を浸漬時間で除した値と定義する。
【００３８】
これまでは、化学作用（エッチング速度）を強めると平坦化性能が著しく損なわれるという重大な問題があった。従来までの研磨液（スラリー）と異なり、本発明の研磨液が銅のエッチング速度を抑制させることができた理由は、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸を用いたためと考えられる。すなわち、ドデシルベンゼンスルホン酸は金属表面に緻密な吸着膜を形成しエッチングを強く抑制する。この状態では、化学的作用が働かないために研磨速度が遅くなる。しかし、研磨粒子によって吸着膜が除去された瞬間（抑制する膜が存在していない時）に効果的にエッチングを進行させる本研磨液の特徴により平坦化性能を維持しながら、高研磨速度を達成することができた。より詳しく述べれば、アミノ酸とコロイダルシリカ粒子と酸化剤と腐食抑制剤とドデシルベンゼンスルホン酸の共存時のエッチング速度（「通常エッチング速度」と定義する。）とアミノ酸とコロイダルシリカ粒子と酸化剤のみ共存時のエッチング速度（「潜在エッチング速度」と定義する。）の差が大きくすることで高研磨速度かつ高平坦化性能を達成できる。
本発明の研磨液の通常エッチング速度は、１ｎｍ／ｍｉｎ以下であり、０．８ｎｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、０．４ｎｍ／ｍｉｎ以下であることが更に好ましい。
【００３９】
〔分散媒〕
本発明に用いることができる研磨液用分散媒としては、水単独、又は水を主成分（分散媒中、５０〜９９重量％）とし、アルコール、グリコール等の水溶性有機溶媒を副成分（１〜３０重量％）として配合したものが使用できる。
水は、できる限り巨大粒子を含まない純水又はイオン交換水が好ましい。
アルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールが、グリコール類としては、エチレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
研磨液中に占める分散媒の含有量は、７５〜９５重量％であることが好ましく、８５〜９０重量％であることがより好ましい。研磨液の基板上への供給性の観点から７５重量％以上が好ましい。
【００４０】
なお、本発明の研磨液においては、研磨面への吸着性や反応性、研磨金属の溶解性、被研磨面の電気化学的性質、化合物官能基の解離状態、液としての安定性などにより、適時化合物種、添加量やｐＨ調整剤等を添加しても良い。
また、研磨に使用する際の研磨液のｐＨは２〜１４が好ましく、３〜１２がより好ましい。この範囲において本発明の研磨液は特に優れた効果を発揮する。
【００４１】
（化学的機械的研磨方法）
本発明の化学的機械的研磨方法は、（ａ）アミノ酸、（ｂ）コロイダルシリカ粒子、（ｃ）酸化剤、（ｄ）腐食抑制剤、（ｅ）ドデシルベンゼンスルホン酸を含む本発明の金属用研磨液を被研磨面へ供給しながら研磨布の押し付け圧力（研磨圧力）が１．０ｐｓｉ以下で研磨パッドと被研磨面とを接触させた状態で相対運動させて研磨させた際の平均摩擦抵抗値が０．５以下で研磨することを特徴とする。
【００４２】
ここで、平均摩擦抵抗値とは研磨時における被研磨面と研磨布の摩擦力（本発明においては、回転する線速度方向の力）を押し付け圧力で除した値と定義する。
【００４３】
研磨する装置としては、被研磨面を有する半導体基板等の被研磨体を保持するホルダーと研磨パッドを貼り付けた（回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある）研磨定盤を有する一般的な研磨装置を使用できる。
研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限がない。研磨条件には制限はないが、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。
被研磨面（被研磨膜）を有する半導体基板の研磨パッドへの押しつけ圧力は、１．０ｐｓｉ以下であることが好ましく、０．３〜１ｐｓｉであることがより好ましく、研磨速度の被研磨体（ウェハ）面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、０．５〜１ｐｓｉであることが特に好ましい。
また、前記平均摩擦抵抗値は０．５以下であることが好ましく、０．４以下であることがより好ましく、０．３以下であることが更に好ましい。上記範囲であると、温度が過剰に上昇しない、スクラッチを低減できるといった理由から高平坦化を達成できるため好ましい。
【００４４】
［配線金属原材料］
本発明においては、被研磨体（研磨する対象）は、例えばＬＳＩ等の半導体における、銅金属及び／又は銅合金からなる配線が好ましく、特には銅合金が好ましい。更には、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が好ましい。銅合金に含有される銀含量は、４０重量％以下が好ましく、特には１０重量％以下、更には１重量％以下が好ましく、０．００００１〜０．１重量％の範囲である銅合金において最も優れた効果を発揮する。なお、前記のように本発明の金属用研磨液は、ＬＳＩ等の半導体における金属配線の研磨に好適に用いることができる研磨液であるが、該金属配線の研磨に付随して酸や砥粒等の効果により、シリコン基板や酸化シリコン、窒化シリコン、樹脂、カーボン配線、貴金属配線、バリア層、絶縁膜等を一部研磨するものであってもよいことは言うまでもない。
【００４５】
〔配線の太さ〕
本発明においては、研磨する対象である半導体が、例えばＤＲＡＭデバイス系ではハーフピッチで０．１５μｍ以下であることが好ましく、０．１０μｍ以下であることがより好ましく、０．０８μｍ以下であることが更に好ましく、一方、ＭＰＵデバイス系では０．１２μｍ以下であることが好ましく、０．０９μｍ以下であることがより好ましく、０．０７μｍ以下の配線を持つＬＳＩであることが更に好ましい。これらのＬＳＩに対して、本発明の研磨液は特に優れた効果を発揮する。
【００４６】
〔バリア金属〕
本発明においては、研磨する対象である半導体の銅金属及び／又は銅合金からなる配線と層間絶縁膜との間に、銅の拡散を防ぐためのバリア層を設けることが好ましい。バリア層としては低抵抗のメタル材料がよく、特にはＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、ＷＮが好ましく、中でもＴａ、ＴａＮが特に好ましい。
【００４７】
〔パッド〕
研磨用の研磨パッドは、無発泡構造パッドでも発泡構造パッドでもよい。前者はプラスチック板のように硬質の合成樹脂バルク材をパッドに用いるものである。また、後者は更に独立発泡体（乾式発泡系）、連続発泡体（湿式発泡系）、２層複合体（積層系）の３つがあり、特には２層複合体（積層系）が好ましい。発泡は、均一でも不均一でもよい。
【００４８】
更に研磨に用いる砥粒（例えば、セリア、シリカ、アルミナ、樹脂など）を含有したものでもよい。また、それぞれに硬さは軟質のものと硬質のものがあり、どちらでもよく、積層系ではそれぞれの層に異なる硬さのものを用いることが好ましい。材質としては不織布、人工皮革、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート等が好ましい。また、研磨面と接触する面には、格子溝／穴／同心溝／らせん状溝などの加工を施してもよい。
【００４９】
〔ウェハ〕
本発明の研磨液でＣＭＰを行う対象の被研磨体としてのウェハは、径が２００ｍｍ以上であることが好ましく、特には３００ｍｍ以上が好ましい。３００ｍｍ以上である時に顕著に本発明の効果を発揮する。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例によって本発明をより詳しく説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００５１】
＜使用コロイダルシリカ粒子＞
・扶桑化学社製ＰＬ−３Ｈ（平均粒子径：４０ｎｍ）
【００５２】
＜実施例１＞
下記に示す研磨液を調製し研磨評価した。
【００５３】
（研磨液の調製）
下記組成を混合して研磨液を調製した。
β−アラニン（アミノ酸）                                  １０ｇ／Ｌ
ＰＬ−３Ｈ（コロイダルシリカ粒子）                          １ｇ／Ｌ
過酸化水素（酸化剤）                                      ２０ｇ／Ｌ
１Ｈ−ベンゾトリアゾール（腐食抑制剤）                  ０．３ｇ／Ｌ
ドデシルベンゼンスルホン酸（界面活性剤）              ０．０５ｇ／Ｌ
純水を加えて全量                                    １，０００ｍＬ
ｐＨ（アンモニア水と硫酸で調整）                        ７．０
【００５４】
（評価方法）
研磨装置としてムサシノ電子社製「ＭＡ−３００Ｄ」を用い、研磨装置の研磨定盤の研磨布上にスラリーを供給しながら、基板を研磨布に押し当てた状態で研磨定盤と基板を相対的に動かして金属膜を研磨し、その時の研磨速度を測定した。
基板：６×６ｃｍに切った銅膜付きシリコンウェハ
テ−ブル回転数：１１２ｒｐｍ
ヘッド回転数：１１３ｒｐｍ（加工線速度＝１．０ｍ／ｓ）
研磨圧力：１ｐｓｉ
研磨パッド：ローム  アンド  ハース社製  品番ＩＣ−１４００  （Ｋ−ｇｒｖ）＋（Ａ２１）
スラリー供給速度：５０ｍｌ／分
【００５５】
１）＜通常エッチング速度＞
各実施例におけるアミノ酸とコロイダルシリカ粒子と酸化剤と腐食抑制剤と界面活性剤を溶解した水溶液に２×４ｃｍに切った銅膜付きシリコンウェハを１分間浸漬し、浸漬前後の膜厚変化からエッチング速度を算出した。
式：通常エッチング速度（ｎｍ／分）＝（浸漬前の銅膜の厚さ−浸漬後の銅膜の厚さ）／研磨時間
２）＜潜在エッチング速度＞
各実施例におけるアミノ酸とコロイダルシリカ粒子と酸化剤のみを溶解した水溶液に２×４ｃｍに切った銅膜付きシリコンウェハを１分間浸漬し、浸漬前後の膜厚変化からエッチング速度を算出した。
式：潜在エッチング速度（ｎｍ／分）＝（浸漬前の銅膜の厚さ−浸漬後の銅膜の厚さ）／研磨時間
３）＜研磨速度＞
研磨速度とは研磨前後の膜厚を電気抵抗から換算し、以下の式から導いた。
式：研磨速度（ｎｍ／分）＝（研磨前の銅膜の厚さ−研磨後の銅膜の厚さ）／研磨時間
で測定した。
４）＜ディッシング評価＞
パターンウェハに対し、非配線部の銅が完全に研磨されるまでの時間に加えて、該時間の５０％に相当する時間研磨し、ラインアンドスペース部（ライン１００μｍ、スペース１００μｍ）のディッシングを触針式段差計ＤｅｋｔａｋＶ３２０Ｓｉ（Ｖｅｅｃｏ社製）で測定した。
５）＜平均摩擦抵抗値＞
各実施例における研磨中の回転線速度方向に向かう摩擦力を求め、以下の式から平均摩擦抵抗値を算出した。
式：平均摩擦抵抗値（ＣＯＦ）＝研磨中における線速度方向の摩擦抵抗力／研磨圧力
【００５６】
＜実施例２〜１６及び比較例１〜３＞
表１〜３に記載の組成物、及び、研磨条件に従って、実施例２〜１６、比較例１〜３の研磨試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００５７】
【表１】
2007242984.tif 000002
【００５８】
【表２】
2007242984.tif 000003
【００５９】
【表３】
2007242984.tif 000004
【００６０】
表１〜３の結果によれば、本発明形態に沿った実施例１〜１６では、低圧条件において高い研磨速度、低ディッシングが達成されている。
一方、本発明形態から外れた比較例１〜３では、研磨速度の大幅な低下に加え、ディッシングも非常に大きな値となった。いずれの組成でも高性能の加工を行うことができなかった。