(57)【要約】【課題】ウェハを研磨する際に、ウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧と定盤の回転数が低い条件であっても高研磨速度でディッシングを低減した研磨が可能な化学的機械的研磨方法を提供すること。【解決手段】（ａ）イミダゾール類、トリアゾール類及びテトラゾール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種の複素環化合物、及び（ｂ）２級または３級の窒素原子を含む有機酸を含む金属用研磨液を、研磨定盤上の研磨パッドに供給し、ウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧力が４，０００〜１２，０００Ｐａであり、定盤の回転数が５０〜１５０ｒｐｍである条件で被研磨面を研磨することを特徴とする研磨方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）イミダゾール類、トリアゾール類及びテトラゾール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種の複素環化合物、及び（ｂ）２級または３級の窒素原子を含む有機酸を含む金属用研磨液を、研磨定盤上の研磨パッドに供給し、ウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧力が４，０００〜１２，０００Ｐａであり、定盤の回転数が５０〜１５０ｒｐｍである条件で被研磨面を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記接触圧力が７，０００〜１２，０００Ｐａである請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記複素環化合物がテトラゾール類である請求項１または２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記複素環化合物が、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、テトラゾールまたは１Ｈ−テトラゾール−５−酢酸である請求項１または２に記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造に関するものであり、特に半導体デバイスの配線工程における化学的機械的研磨（平坦化）を行う方法に関する。
【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。このＣＭＰは層間絶縁膜等の被加工膜の表面平坦化、プラグ形成、埋め込み金属配線の形成、等を行う場合に必須の技術であり、基板の平滑化や配線形成時の余分な金属薄膜の除去を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
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（ウエハ）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、相対運動により発生する機械的摩擦により基盤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）とが含まれる。基本的なメカニズムは、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により研磨していると考えられており、例えば、下記の非特許文献１に記載されている。
【０００４】
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、下記の特許文献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、近年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。銅金属の研磨においては、特に軟質の金属であるがため、益々高精度の研磨技術が要求されてきている。また、同時に、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】
特に、昨今は半導体デバイスの小型・高速化のため、配線の微細化と積層化による一層の高密度化・高集積化が求められており、配線部金属が過剰に研磨されて皿状に窪むディッシング現象の低減への要求がますます強くなりつつある。さらに、将来のＵｌｔｒａ  Ｌｏｗ−Ｋ絶縁材料の導入に向けて、機械的強度の弱い絶縁材料を用いても膜剥離の発生しにくい研磨方法、すなわちウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧と定盤の回転数が低い条件で研磨を行っても高い研磨速度と低ディッシングが得られるような方法が望まれている。
【０００６】
ウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧と定盤の回転数が低い条件で金属の研磨を行う技術については、下記の特許文献３に開示されており、高研磨速度とスクラッチの低減を両立する方法が記載されている。
本発明者は、金属の配線工程のＣＭＰにおいて、ウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧と定盤の回転数が低い条件で高速研磨とディッシングの低減の両立に取り組んできたが、上記の従来技術ではこれらの両立が不十分であった。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４９４４８３６号明細書
【特許文献２】特開平２−２７８８２２号公報
【特許文献３】特開２００３−２８９０５５号公報
【非特許文献１】ジャーナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌（Journal of Electrochemical Society）、１９９１年、第１３８巻、第１１号、３４６０〜３４６４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明の目的は、ウェハを研磨する際に、ウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧と定盤の回転数が低い条件であっても高研磨速度でディッシングを低減した研磨が可能な化学的機械的研磨方法を提供することにある。
【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、下記の手段（１）により上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。好ましい実施態様（２）〜（４）と共に記す。
【００１０】
（１）（ａ）イミダゾール類、トリアゾール類及びテトラゾール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種の複素環化合物、及び（ｂ）２級または３級の窒素原子を含む有機酸を含む金属用研磨液を、研磨定盤上の研磨パッドに供給し、ウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧力が４，０００〜１２，０００Ｐａであり、定盤の回転数が５０〜１５０ｒｐｍである条件で被研磨面を研磨することを特徴とする研磨方法、
（２）前記接触圧力が７，０００〜１２，０００Ｐａである前記（１）に記載の研磨方法、
（３）前記複素環化合物がテトラゾール類である前記（１）または（２）に記載の研磨方法、
（４）前記複素館化合物が、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、テトラゾールまたは１Ｈ−テトラゾール−５−酢酸である前記（１）または（２）に記載の研磨方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ウェハの被研磨面と研磨パッドの研磨圧力と定盤の回転数が共に低い条件であっても高い研磨速度でディッシングを低減した研磨が可能な化学的機械的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】
【００１２】
本発明の化学的機械的研磨による平坦化方法は、（ａ）イミダゾール類、トリアゾール類及びテトラゾール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種の複素環化合物、及び（ｂ）２級または３級の窒素原子を含む有機酸を含む金属用研磨液を、研磨定盤上の研磨パッドに供給し、ウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧力が４，０００〜１２，０００Ｐａ、定盤の回転数が５０〜１５０ｒｐｍの条件で被研磨面を研磨することを特徴とする。
さらに好ましい態様としては、ウェハの被研磨面と接触圧力が７，０００〜１２，０００Ｐａの条件で研磨を行うこと、該金属用研磨液がイミダゾール、ベンゾイミダゾール、１，２，３トリアゾール、１，２，４トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、テトラゾール、１Ｈ−テトラゾール−５−酢酸の内の少なくとも１種の複素環化合物を含有する研磨方法が挙げられる。
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１３】
まず、研磨方法について説明する。
（研磨装置）
本発明を実施できる装置は、被研磨面を有する半導体基板等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が使用でき、例えばＦＲＥＸ３００（荏原製作所）を用いることができる。
【００１４】
（研磨圧力）
本発明の研磨方法は、ウェハの被研磨面と研磨パッドの接触圧力が４，０００〜１２，０００Ｐａで研磨を行うものであり、７，０００〜１２，０００Ｐａで研磨を行うことがより好ましい。これらの範囲外では本発明の効果が十分得られにくく、好ましくない。
（研磨定盤の回転数）
本発明の研磨方法は、研磨定盤の回転数が５０〜１５０ｒｐｍで研磨を行うものであり、６０〜１００ｒｐｍで研磨を行うことがより好ましい。これらの範囲外では本発明の効果が十分得られにくく、好ましくない。
（研磨液供給方法）
本発明では対象金属を研磨する間、研磨定盤上の研磨パッドに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。
【００１５】
本発明では濃縮された金属用研磨液に水または水溶液を加え希釈して用いることもできる。希釈方法としては、例えば、濃縮された金属用研磨液を供給する配管と水または水溶液を供給する配管を途中で合流させて混合し、希釈された金属用研磨液を研磨パッドに供給する方法などを挙げることができる。その場合の混合は、圧力を付した状態で狭い通路を通して液同士を衝突混合する方法、配管中にガラス管などの充填物を詰め液体の流れを分流分離、合流させることを繰り返し行う方法、配管中に動力で回転する羽根を設ける方法など通常に行われている混合方法を用いることができる。
【００１６】
また、他の希釈方法としては、金属用研磨液を供給する配管と水または水溶液を供給する配管を独立に設け、それぞれから所定量の液を研磨パッドに供給し、研磨パッドと被研磨面の相対運動により混合する方法する方法も本発明に用いることができる。
さらに、１つの容器に所定量の濃縮された金属用研磨液と水または水溶液を入れて混合し、所定の濃度に希釈した後に、その混合液を研磨パッドに供給する方法も本発明に適用することが出来る。
【００１７】
これらの方法以外に、金属用研磨液が含有すべき成分を少なくとも２つの構成成分に分けて、それらを使用する際に、水または水溶液を加え希釈して研磨パッドに供給する方法も本発明に用いることができる。この場合、酸化剤を含む成分と酸を含有する成分とに分割して供給することが好ましい。
例えば、酸化剤を１つの構成成分（Ａ）とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を１つの構成成分（Ｂ）とし、それらを使用する際に水または水溶液で構成成分（Ａ）と構成成分（Ｂ）を希釈して使用する。この場合、構成成分（Ａ）と構成成分（Ｂ）と水または水溶液をそれぞれ供給する３つの配管が必要であり、３つの配管を研磨パッドに供給する１つの配管に結合し、その配管内で混合してもよく、２つの配管を結合してから他の１つの配管を結合して混合してもよい。例えば、溶解しにくい添加剤を含む構成成分と他の構成成分を混合し、混合経路を長くして溶解時間を確保してから、さらに水または水溶液の配管を結合することで研磨液を供給することも可能である。
また、上記の３つの配管をそれぞれ研磨パッドに導き研磨パッドと被研磨面の相対運動により混合して供給してもよいし、１つの容器に３つの構成成分を混合した後に、その混合液を研磨パッドに供給してもよい。さらに、金属用研磨液を濃縮液とし、希釈水を別にして研磨面に供給してもよい。
【００１８】
（研磨液の供給量）
本発明の研磨方法において、研磨液の研磨定盤上への供給量は５０〜５００ｍｌ／ｍｉｎとすることが好ましく、１００〜３００ｍｌ／ｍｉｎであることがより好ましい。
（パッド）
本発明の金属用研磨液を用いて化学的機械的研磨方法を実施する際に用いる研磨用のパッドには特に制限はなく、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。
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。
【００１９】
次に、金属用研磨液について説明する。
（金属用研磨液）
本発明で用いる金属用研磨液は、構成成分として複素環化合物及び有機酸を必須成分とし、他に酸化剤及び砥粒などを含有することが好ましく、通常は、各成分を溶解してなる水溶液に砥粒を分散させてなるスラリーの形態をとる。
金属用研磨液が含有する各成分については、以下に詳述するが、それぞれの成分は１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
本発明において「金属用研磨液」とは、研磨に使用する組成（濃度）の研磨液のみならず、使用時に必要により希釈して用いる研磨濃縮液も本発明では特に断りのない限り、研磨液と称する。濃縮液は研磨に使用する際に、水または水溶液などで希釈して、研磨に使用されるもので、希釈倍率は一般的には１〜２０体積倍である。
【００２１】
次に、本発明に係る金属用研磨液の成分について説明する。
（複素環化合物）
本発明の金属用研磨液は、イミダゾール類、トリアゾール類、テトラゾール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種の複素環化合物を含有する。複素環化合物の一つの機能は、研磨対象の金属表面に不動態膜を形成することであり、さらにはこの不動態膜の形成により基板上の化学反応を抑制することであると考えられる。イミダゾール類、トリアゾール類、またはテトラゾール類は縮合環を有していても良いし、これらの複素環または縮合環が以下の置換基を有していても良い。
【００２２】
ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、または沃素原子）、アルキル基（直鎖状、分岐状また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状アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよく、この段落に列挙される別の置換基で置換されていても良い。）、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（置換基を有しても良く、置換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、カルボキシ基またはその塩、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、（アルコキシまたはアリールオキシ）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、またはヘテロ環）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−（アルキルまたはアリール）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、またはヘテロ環）チオ基、（アルキル、アリール、またはヘテロ環）ジチオ基、（アルキルまたはアリール）スルホニル基、（アルキルまたはアリール）スルフィニル基、スルホ基またはその塩、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）またはその塩、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。
【００２３】
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。
【００２４】
本発明で特に好ましい具体的な複素環化合物としては、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール（５−メチルベンゾトリアゾール）、テトラゾール、１Ｈ−テトラゾール−５−酢酸(1H-Tetrazole-5-acetic Acid)が挙げられる。
【００２５】
本発明で用いる複素環化合物は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。また、本発明で用いる複素環化合物は、常法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。
【００２６】
本発明で用いる複素環化合物の添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液（即ち、水または水溶液で希釈する場合は希釈後の金属用研磨液を意味する。）１Ｌ中、０．０００１〜１．０ｍｏｌが好ましく、より好ましくは０．０００２〜０．１ｍｏｌ、更に好ましくは０．０００２〜０．０１ｍｏｌである。
【００２７】
(有機酸)
本発明で用いる金属用研磨液は、上記複素環化合物とは別に２級または３級の窒素原子を含む有機酸を少なくとも１種含む。
２級または３級の窒素原子を含む有機酸として、好ましくは下記一般式（Ａ）または（Ｂ）で表される化合物が挙げられる。
【００２８】
【化１】
2007207838.tif 000002
【００２９】
一般式（Ａ）及び（Ｂ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは炭素数１〜１０（好ましくは炭素数１〜８、より好ましくは炭素数２〜７）のアルキル基であり、このアルキル基は置換基を有していても無置換であってもよく、また、このアルキル基は直鎖、分岐または環状のいずれでも良い。置換基としては、非反応性の置換基が許容され、ヒドロキシル基の他に、カルボキシル基、リン酸基及びスルフォン酸基等の酸性基が例示できる。式（Ａ）においてはＲａまたはＲｂのいずれかに少なくとも１つの酸性基を含有し、式（Ｂ）においてはＲａ、Ｒｂ、及びＲｃの少なくとも１つには酸性基を含有する。
酸性基としては、カルボキシル基、リン酸基及びスルフォン酸基が含まれ、カルボキシル基が好ましい。
Ｒａ、Ｒｂ、またはＲｃが置換アルキル基である場合に、置換基にアミノ基または４級アミノ基を含まないことが好ましい。
式（Ａ）及び式（Ｂ）において、２級または３級の窒素原子を含む有機酸のＲａ、Ｒｂ及びＲｃが、水素原子、メチル基、カルボキシメチル基、ヒドロシキエチル基、２−カルボキシエチル基、（トリヒドロキシメチル）メチル基よりなる群から選ばれた基である化合物が好ましい。
式（Ａ）または式（Ｂ）で示される化合物は、Ｒａ、Ｒｂ、及びＲｃで表される基が、式（Ａ）または式（Ｂ）で示される構造から水素原子１つを除いた基を置換基として有するアルキル基となりビス体を構成しても良い。例えば、後掲のI-15、I-17、I-18及び1-19が例示できる。
【００３０】
具体的な好ましい２級または３級の窒素原子を含む有機酸の例としては、以下示すような化合物〔例示化合物（Ｉ−１）〜（Ｉ−２１）〕が挙げられる。但し、本発明における好ましい有機酸はこれらの例示化合物に限定されない。
【００３１】
【化２】
2007207838.tif 000003
【００３２】
【化３】
2007207838.tif 000004
【００３３】
式（Ａ）で表される好ましい化合物には、Ｒａがカルボキシメチル基でり、Ｒｂがメチル基、エチル基、または１以上の水酸基若しくはカルボキシル基を有する分岐アルキル基（Ｃ２〜５）である２級アミン化合物が含まれ、又、式（Ｂ）で表される好ましい化合物には、Ｒａがカルボキシメチル基であり、Ｒｂ及びＲｃがヒドロキシエチル基またはカルボキシメチル基である３級アミンが含まれる。
上記の化合物としてはＩ−３、Ｉ−５、Ｉ−７、Ｉ−１０、Ｉ−２１等が挙げられる。
本発明の研磨液に上記有機酸は単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。これらの有機酸は、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】
上記有機酸の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液の１Ｌ中、０．０００５〜１ｍｏｌとすることが好ましく、０．００５ｍｏｌ〜０．５ｍｏｌとすることがより好ましく、０．０１ｍｏｌ〜０．３ｍｏｌとすることが特に好ましい。
【００３５】
本発明の金属用研磨液は、さらに他の成分を含有してもよく、例えば、界面活性剤、親溶性ポリマー、及び、その他の添加剤を挙げることができる。
【００３６】
（酸化剤）
本発明の金属用研磨液は、研磨対象の金属を酸化できる化合物（酸化剤）を含有することが好ましい。
具体的には、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水及び銀（ＩＩ）塩、鉄（ＩＩＩ）塩が挙げられるが、過酸化水素がより好ましく用いられる。
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中、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。
【００３７】
（砥粒）
本発明の金属用研磨液は砥粒を含有することが好ましい。好ましい砥粒としては、例えば、シリカ（沈降シリカ、フュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シリカ）、セリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、酸化マンガン、炭化ケイ素、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリテレフタレートなどが挙げられるが、コロイダルシリカを用いることがより好ましい。
砥粒の添加量としては、使用する際の金属用研磨液１Ｌ中に０．１〜５０ｇの砥粒を含むことが好ましく、より好ましくは１〜１０ｇの砥粒を含む。
また、砥粒は平均粒径５〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍがより好ましい。
ここで、本発明における研磨粒子の平均粒径は、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。
【００３８】
（界面活性剤／親水性ポリマー）
本発明の研磨液は、界面活性剤や親水性ポリマーを含有することが好ましい。
界面活性剤と親水性ポリマーは、いずれも被研磨面の接触角を低下させる作用を有して、均一な研磨を促す作用を有する。用いられる界面活性剤や親水性ポリマーとしては、以下の群から選ばれたものが好適である。
陰イオン界面活性剤として、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩が挙げられ、陽イオン界面活性剤として、脂肪族アミン塩、脂肪族４級アンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩が挙げられ、両性界面活性剤として、カルボキシベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、アルキルアミンオキサイドを挙げることができ、非イオン界面活性剤として、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられ、また、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
さらに、親水性ポリマーとしては、ポリエチレングリコール等のポリグリコール類、ポリビニルアルコール、ポロビニルピロリドン、アルギン酸等の多糖類、ポリメタクリル酸等のカルボン酸含有ポリマー等が挙げられる。
【００３９】
なお、上記のものは、酸もしくはそのアンモニウム塩の方が、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がなく望ましい。上記例示化合物の中でもシクロヘキサノール、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、コハク酸アミド、ポロビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーがより好ましい。
【００４０】
これらの界面活性剤や親水性ポリマーの重量平均分子量としては、５００〜１０００００が好ましく、特には２０００〜５００００が好ましい。
【００４１】
界面活性剤及び／または親水性ポリマーの添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液の１Ｌ中、０．００１〜１０ｇとすることが好ましく、０．０１〜５ｇとすることがより好ましく０．１〜３ｇとすることが特に好ましい。
【００４２】
（アルカリ剤／緩衝剤）
本発明の金属用研磨液は、所定のｐＨとすべく、アルカリ剤または緩衝剤を含有することが好ましい。
アルカリ剤（及び緩衝剤）としては、水酸化アンモニウム及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの有機水酸化アンモニウム、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのようなアルカノールアミン類などの非金属アルカリ剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウムなどの炭酸塩、リン酸三ナトリウムなどのリン酸塩、ホウ酸塩、四ホウ酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩などを挙げることができる。
特に好ましいアルカリ剤として水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシドである。
【００４３】
アルカリ剤（及び緩衝剤）の添加量としては、ｐＨが好ましい範囲に維持される量であればよく、研磨に使用する際の金属用研磨液の１Ｌ中、０．０００１ｍｏｌ〜１．０ｍｏｌとすることが好ましく０．００３ｍｏｌ〜０．５ｍｏｌとすることがより好ましい。
研磨に使用する際の金属用研磨液のｐＨは３〜１２が好ましく、より好ましくは４〜９であり、特に５〜８が好ましい。この範囲において本発明の金属液は特に優れた効果を発揮する。上記アルカリ剤（緩衝剤）、酸剤によって研磨液のｐＨを上記好ましい範囲に調整するものである。
【００４４】
（キレート剤）
本発明に係る金属用研磨液は、混入する多価金属イオンなどの悪影響を低減させるために、必要に応じてキレート剤（すなわち硬水軟化剤）を含有していてもよい。
キレート剤としては、カルシウムやマグネシウムの沈澱防止剤である汎用の硬水軟化剤やその類縁化合物を用いることができ、必要に応じてこれらを２種以上併用しても良い。
キレート剤の添加量は混入する多価金属イオンなどの金属イオンを封鎖するのに充分な量であれば良く、例えば、研磨に使用する際の金属用研磨液の１Ｌ中、０．０００３ｍｏｌ〜０．０７ｍｏｌになるように添加する。
【００４５】
次に、研磨される半導体集積回路ウェハについて説明する。
【００４６】
（配線金属材料）
本発明における研磨対象は銅または銅合金からなる配線を持つＬＳＩであり、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が適している。銅合金に含有される銀含量は、１０質量％以下、さらには１質量％以下で優れた効果を発揮し、０．００００１〜０．１質量％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。
【００４７】
（配線の太さ）
本発明の対象である半導体は、例えばＤＲＡＭデバイス系ではハーフピッチで０．１５μｍ以下で特には０．１０μｍ以下、更には０．０８μｍ以下、一方、ＭＰＵデバイス系では０．１２μｍ以下で特には０．０９μｍ以下、更には０．０７μｍ以下の配線を持つＬＳＩであることが好ましい。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。
【００４８】
（バリア金属）
銅配線と層間絶縁膜との間には、銅の拡散を防ぐ為のバリア層が設けられ、バリア層としては低抵抗のメタル材料例えばＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、ＷＮが好ましく、中でもＴａ、ＴａＮが特に好ましい。
【実施例】
【００４９】
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限定されるものではない。
［実施例１］
下記表１に示す研磨液１０１から１１７を調製し、研磨試験及び評価を行った。
（金属用研磨液の調製）
砥粒  平均粒径５０ｎｍのコロイダルシリカ  ３ｇ／Ｌ  
有機酸  （化合物種は表１に示す。）  ０．１８ｍｏｌ／Ｌ
複素環化合物  （化合物は表１に示す。）４ｍｍｏｌ／Ｌ  または添加なし
酸化剤    過酸化水素  １８ｇ／Ｌ
純水を加えて全量  １，０００ｍＬ
ｐＨ（アンモニア水と硫酸で調整）６．５
【００５０】
（研磨試験）
以下の条件で研磨を行い、研磨速度及びディッシングの評価を行った。
研磨装置：ＦＲＥＸ３００（荏原製作所）
ウェハ：（１）研磨速度算出用；シリコン基板上に厚み１μｍのＣｕ膜を形成した直径３００ｍｍのブランケットウェハ
同上：（２）ディッシング評価用；直径３００ｍｍの銅配線ウェハ（パターンウェハ：マスクパターン７５４ＣＭＰ（ＡＴＤＦ社））
研磨パッド；ＩＣ１４００ＸＹ−Ｋ  Ｇｒｏｏｖｅ（ロデール社）
研磨条件；
研磨圧力（ウェハ被研磨面と研磨パッドの接触圧力）：表１に示す
研磨液供給速度：２００ｍｌ／ｍｉｎ
研磨定盤回転数：表１に示す
研磨ヘッド回転数：５０ｒｐｍ
【００５１】
（評価方法）
研磨速度の算出：ブランケットウェハ（前記（１））を６０秒間研磨し、ウェハ面上の均等間隔の４９箇所に対し、研磨前後での金属膜厚を電気抵抗値から換算して求め、それらを研磨時間で割って求めた値の平均値を研磨速度とした。
ディッシングの評価：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、更にその時間の１００％分だけ余分に研磨を行い、ラインアンドスペース部（ライン１００μｍ、スペース１００μｍ）の段差を接触式段差計ＤｅｋｔａｋＶ３２０１（Ｖｅｅｃｏ社製）で測定した。
【００５２】
表１に、得られた結果を示す。
【００５３】
【表１】
2007207838.tif 000005
【００５４】
【化４】
2007207838.tif 000006
【００５５】
表１から明らかなように、本発明に従う化学的機械的研磨方法により、高研磨速度と低ディッシングという効果が得られたことが分かる。
【００５６】
［実施例２］
実施例１の研磨液１１０を用いて、ウェハ被研磨面と研磨パッドの接触圧力を表２に示す条件に変更する以外は実施例１と同様にしてそれぞれ研磨試験を行い、研磨速度とディッシングについて評価を行った。結果は以下の表２に示した。
【００５７】
【表２】
2007207838.tif 000007
【００５８】
表２から明らかなように、本発明の効果は、ウェハ被研磨面と研磨パッドの接触圧力が４，０００〜１２，０００Ｐａの時に達成され、特に７，０００〜１２，０００Ｐａの時に顕著であることが分かる。
【００５９】
［実施例３］
実施例１の研磨液１１０を用いて、研磨定盤の回転数を表３に示す条件に変更する以外は実施例１と同様にしてそれぞれ研磨試験を行い、研磨速度とディッシングについて評価を行った。得られた結果は以下の表３に示した。
【００６０】
【表３】
2007207838.tif 000008
【００６１】
表３から明らかなように、本発明の効果は定盤の回転数が５０〜１５０ｒｐｍの時に顕著に発現することが分かる。