JP2000252242A - 金属用研磨液及びそれを用いた研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯蔵、運搬、保管などの面から要請される金
属用研磨液の濃縮化をはかると共にそれを希釈して用い
て研磨した際に信頼性の高い金属膜の埋め込みパターン
形成を可能とする金属用研磨液及びそれを用いた研磨方
法を提供する。 【解決手段】 金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜
形成剤、界面活性剤及び水を含有する金属用研磨液を使
用する際に水または水溶液を加え希釈して使用する金属
用研磨液。前記の希釈した金属用研磨液を研磨定盤上の
研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と
研磨パッドを相対運動させて研磨する研磨方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に半導体デバイ
スの配線工程において用いる金属用研磨液及びその金属
用研磨液を用いた研磨方法に関する。

【従来の技術】

【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、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）上に研磨パッドを貼り付け、研磨パ
ッド表面を金属用研磨液で浸し、基体の金属膜を形成し
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、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。

【０００５】ＣＭＰに用いられる金属用研磨液は、一般
には酸化剤及び固体砥粒からなっており必要に応じてさ
らに酸化金属溶解剤、保護膜形成剤が添加される。まず
酸化によって金属膜表面を酸化し、その酸化層を固体砥
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パッドにあまり
触れず、固体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
体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（Journal of
ElectrochemicalSociety）の第１３８巻１１号（１９
９１年発行）の３４６０〜３４６４頁に開示されてい
る。

【０００６】ＣＭＰによる研磨速度を高める方法として
酸化金属溶解剤を添加することが有効とされている。固
体砥粒によって削り取られた金属酸化物の粒を研磨液に
溶解させてしまうと固体砥粒による削り取りの効果が増
すためであるためと解釈できる。酸化金属溶解剤の添加
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（溶解）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
ディシングと記す）が発生し、平坦化効果が損なわれ
る。これを防ぐためにさらに保護膜形成剤が添加され
る。酸化金属溶解剤と保護膜形成剤の効果のバランスを
取ることが重要であり、凹部の金属膜表面の酸化層はあ
まりエッチングされず、削り取られた酸化層の粒が効率
良く溶解されＣＭＰによる研磨速度が大きいことが望ま
しい。

【０００７】このように酸化金属溶解剤と保護膜形成剤
を添加して化学反応の効果を加えることにより、ＣＭＰ
速度（ＣＭＰによる研磨速度）が向上すると共に、ＣＭ
Ｐされる金属層表面の損傷（ダメージ）も低減される効
果が得られる。

【０００８】しかしながら、従来の固体砥粒を含む金属
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、（１）埋め込まれた金属配線の表面中央部分
が等方的に腐食されて皿の様に窪む現象（以下ディッシ
ングと記す）の発生、（２）固体砥粒に由来する研磨傷
（スクラッチ）の発生、（３）研磨後の基体表面に残留
する固体砥粒を除去するための洗浄プロセスが複雑であ
ること、（４）固体砥粒そのものの原価や廃液処理に起
因するコストアップ、等の問題が生じる。また、固体砥
粒を含む金属用研磨液や固体砥粒を含まない金属用研磨
液は、その大部分が水であるため、それを入れて運搬す
るための容器、運送及び研磨を行う側での保管、研磨装
置のタンク等の容量を大きくしなければならないなどの
ため、貯蔵、製造のためのスペースが必要であり、ま
た、金属用研磨液の研磨装置への供給自動化の障害とな
っていた。また、運搬容器のリサイクルに伴う費用の増
大などが大きな問題となっている。

【０００９】上記問題点は、固体砥粒を多量に含まない
金属用研磨液の濃縮液を用いることにより改善ができ、
研磨液メーカの生産コストを低減し、結果として濃縮液
を希釈したもののコストも下げることができる。また、
濃縮液使用により研磨液生産設備のスケールを上げる必
要がなくなるため、新たな設備投資を行わずに量産化に
対応できる利点がある。濃縮液使用によって得られる効
果を考慮すると１０倍以上の濃縮液作製が可能であるこ
とが望ましい。

【００１０】ディッシングや研磨中の銅合金の腐食を抑
制し、信頼性の高いＬＳＩ配線を形成するために、グリ
シン等のアミノ酢酸又はアミド硫酸からなる酸化金属溶
解剤及び保護膜形成剤ＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）を
含有する金属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開平８−８３７８０号公報に記載さ
れている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＢＴＡの水に
対する溶解度は低いため（２ｇ／２０℃水１００ｃ
ｃ）、一部金属用研磨液においては１０倍濃縮ができな
かった（例えばＢＴＡ０．２重量％を含む金属研磨液の
濃縮は５倍まで可能、１０倍では室温が１０℃以下で析
出）。従って、研磨液を１０倍以上濃縮可能で、且つ室
温が０℃以上の通常の環境で濃縮液中のＢＴＡを析出さ
せないような金属用研磨液が望まれていた。本発明は、
金属用研磨液の濃縮液を希釈することを特徴とし、信頼
性の高い金属膜の埋め込みパターン形成を可能とする金
属用研磨液及びそれを用いた研磨方法を提供するもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の金属用研磨液
は、（１）金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成
剤、界面活性剤及び水を含有する金属用研磨液を使用す
る際に水または水溶液を加え希釈して使用することを特
徴とする金属用研磨液、（２）水溶液が、金属の酸化
剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤のうち
少なくとも１つ以上の水溶液である上記（１）に記載の
金属用研磨液、（３）金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、
保護膜形成剤、界面活性剤及び水を含有する金属用研磨
液を少なくとも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使用することを
特徴とする金属用研磨液、（４）金属の酸化剤を１つの
構成成分とし、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活
性剤及び水を１つの構成成分とし、それらを使用する際
に水または水溶液を加え希釈して使用する上記（３）に
記載の金属用研磨液、（５）金属の酸化剤、保護膜形成
剤及び界面活性剤を１つの構成成分とし、酸化金属溶解
剤、保護膜形成剤、界面活性剤及び水を１つの構成成分
とし、それらを使用する際に水または水溶液で希釈して
使用する上記（３）に記載の金属用研磨液、（６）金属
の酸化剤を含む１つの構成成分を４０℃以下にし、他の
構成成分を室温から１００℃の範囲に加温し、且つ金属
の酸化剤を含む１つの構成成分と、他の構成成分または
水もしくは水溶液を加え希釈して使用する際に、混合し
た後に４０℃以下となるようにした上記（３）ないし
（５）のいずれかに記載の金属用研磨液、（７）界面活
性剤が、エステル、エーテル、多糖類、アミノ酸塩、ポ
リカルボン酸またはその塩、ビニル系ポリマー、スルホ
ン酸またはその塩、アミドのうちいずれか１つ以上であ
る上記（１）ないし上記（６）のいずれかに記載の金属
用研磨液、（８）平均粒径１００μｍ以下の固形の保護
膜形成剤を少なくとも１つの成分に溶解ないし分散させ
た上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の金属用研
磨液、（９）金属用研磨液に砥粒を含有させた上記
（１）ないし（８）のいずれかに記載の金属用研磨液で
ある。

【００１３】また、本発明の金属用研磨液を用いた研磨
方法は、（１０）金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護
膜形成剤、界面活性剤及び水を含有する金属用研磨液を
使用する際に、水または水溶液を加え希釈して研磨定盤
上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨
面と研磨パッドを相対運動させて研磨することを特徴と
する研磨方法であり、（１１）金属の酸化剤、酸化金属
溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤及び水を含有する金
属用研磨液を少なくとも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
定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被
研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨することを特
徴とする研磨方法であり、（１２）上記（４）ないし
（９）のいずれかに記載の金属用研磨液を用いて研磨す
る上記（１１）に記載の研磨方法である。

【００１４】本発明の金属用研磨液は、金属の酸化剤、
酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤及び水を含
有する。保護膜形成剤は金属表面に保護膜を形成するも
ので、保護膜形成剤としては、アンモニア、アルキルア
ミン、アミノ酸、イミン、アゾール等の含窒素化合物及
びその塩、及びメルカプタンから選ばれた少なくとも一
種が好ましい。

【００１５】酸化剤としては、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た
少なくとも一種が好ましい。酸化金属溶解剤としては、
有機酸、そのアンモニウム塩及び硫酸から選ばれた少な
くとも一種が好ましい。前記した保護膜形成剤の親水性
向上を目的に、金属用研磨液に界面活性剤を添加する。
界面活性剤としては、エステル、エーテル、多糖類、ア
ミノ酸塩、ポリカルボン酸またはその塩、ビニル系ポリ
マ、スルホン酸またはその塩、アミドから選ばれた少な
くとも一種が好ましい。本発明の研磨方法は、上記の金
属用研磨液を用いて好ましくは、銅、銅合金及び銅又は
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
含む積層膜からなる金属膜を研磨する工程によって少な
くとも金属膜の一部を除去する研磨方法である。

【００１６】抑制すべきエッチング速度の値としては１
０ｎｍ／ｍｉｎ以下に抑制できれば好ましい平坦化効果
が得られることが分かった。ＣＭＰ速度の低下が許容で
きる範囲であればエッチング速度はさらに低い方が望ま
しく、５ｎｍ／ｍｉｎ以下に抑制できれば例えば５０％
程度の過剰ＣＭＰ（金属膜をＣＭＰ除去するに必要な時
間の１．５倍のＣＭＰを行うこと）を行ってもディッシ
ングは問題とならない程度に留まる。さらにエッチング
速度を１ｎｍ／ｍｉｎ以下に抑制できれば、１００％以
上の過剰ＣＭＰを行ってもディッシングは問題とならな
い。エッチング速度は、金属用研磨液中に被研磨基板
（表面に凹部を有する基体上に金属膜を形成・充填した
基板）を浸し、室温（２５℃）で１００ｒｐｍで攪拌し
たときの、金属膜のエッチング速度であり、金属膜厚差
を電気抵抗値から換算して求める。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明においては、表面に凹部を
有する基体上に銅、銅合金（銅／クロム等）を含む金属
膜を形成・充填する。この基体を本発明による金属用研
磨液を用いてＣＭＰすると、基体の凸部の金属膜が選択
的にＣＭＰされて、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。本発明の金属用研磨液では、実質
的に固体砥粒を含まなくとも良く、固体砥粒よりもはる
かに機械的に柔らかい研磨パッドとの摩擦によってＣＭ
Ｐが進むために研磨傷は劇的に低減される。本発明の金
属用研磨液は、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜
形成剤、界面活性剤及び水を必須成分とする。固体砥粒
は実質的に含まれなくとも良いが、使用することもでき
る。

【００１８】金属の酸化剤としては、過酸化水素（Ｈ₂
Ｏ₂ ）、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、その中でも過酸化水素が特に好まし
い。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。但し、オゾン水は組成の時間変化
が激しいので過酸化水素が最も適している。但し、適用
対象の基体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。

【００１９】酸化金属溶解剤は、水溶性のものが望まし
い。以下の群から選ばれたものの水溶液が適している。
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、及びそれらの有機酸のアン
モニウム塩等の塩、硫酸、硝酸、アンモニア、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、クロム酸等又はそれらの混合
物等が挙げられる。これらの中ではギ酸、マロン酸、リ
ンゴ酸、酒石酸、クエン酸が銅、銅合金及び銅又は銅合
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。特に、リンゴ酸、酒石酸、
クエン酸については実用的な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好まし
い。

【００２０】保護膜形成剤は、以下の群から選ばれたも
のが好適である。アンモニア；ジメチルアミン、トリメ
チルアミン、トリエチルアミン、プロピレンジアミン等
のアルキルアミンや、エチレンジアミンテトラ酢酸（Ｅ
ＤＴＡ）、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム及び
キトサン等のアミン；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−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のアミノ酸；
ジチゾン、クプロイン（２，２’−ビキノリン）、ネオ
クプロイン（２，９−ジメチル−１，１０−フェナント
ロリン）、バソクプロイン（２，９−ジメチル−４，７
−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）及びキュ
ペラゾン（ビスシクロヘキサノンオキサリルヒドラゾ
ン）等のイミン；ベンズイミダゾール−２−チオール、
２−［２−（ベンゾチアゾリル）］チオプロピオン酸、
２−［２−（ベンゾチアゾリル）］チオブチル酸、２−
メルカプトベンゾチアゾール、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−メトキシカルボニル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、
４−ブトキシカルボニル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、
４−オクチルオキシカルボニル−１Ｈ−ベンゾトリアゾ
ール、５−ヘキシルベンゾトリアゾール、Ｎ−（１，
２，３−ベンゾトリアゾリル−１−メチル）−Ｎ−
（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
スホン酸等のアゾール；ノニルメルカプタン、ドデシル
メルカプタン、トリアジンチオール、トリアジンジチオ
ール、トリアジントリチオール等のメルカプタン；が挙
げられる。これらの中でもキトサン、エチレンジアミン
テトラ酢酸、Ｌ−トリプトファン、キュペラゾン、トリ
アジンジチオール、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
ゾトリアゾールブチルエステル、トリルトリアゾール、
ナフトトリアゾールが高いＣＭＰ速度と低いエッチング
速度を両立する上で好ましい。

【００２１】界面活性剤としては、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、カルボン酸塩として、石鹸、Ｎ−ア
シルアミノ酸塩、ポリオキシエチレンまたはポリオキシ
プロピレンアルキルエーテルカルボン酸塩、アシル化ペ
プチド；スルホン酸塩として、アルキルスルホン酸塩、
アルキルベンゼン及びアルキルナフタレンスルホン酸
塩、ナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、α−
オレフィンスルホン酸塩、Ｎ−アシルスルホン酸塩；硫
酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アル
キルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキ
シプロピレンアルキルアリルエーテル硫酸塩、アルキル
アミド硫酸塩；リン酸エステル塩として、アルキルリン
酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンア
ルキルアリルエーテルリン酸塩が例示される。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；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；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、エーテル型として、ポリオキシエチレンアルキル
およびアルキルフェニルエーテル、アルキルアリルホル
ムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、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、
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエー
テルが挙げられ、エーテルエステル型として、グリセリ
ンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタン
エステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトール
エステルのポリオキシエチレンエーテル、エステル型と
して、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセ
リンエステル、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエ
ステル、プロピレングリコールエステル、ショ糖エステ
ル、含窒素型として、脂肪酸アルカノールアミド、ポリ
オキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアル
キルアミド等が例示される。また、フッ素系界面活性剤
などが挙げられる。さらに、グリセリンエステル、ソル
ビタンエステル、メトキシ酢酸、エトキシ酢酸、３−エ
トキシプロピオン酸及びアラニンエチルエステル等のエ
ステル；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリ
コール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレン
グリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール
アルケニルエーテル、アルキルポリエチレングリコー
ル、アルキルポリエチレングリコールアルキルエーテ
ル、アルキルポリエチレングリコールアルケニルエーテ
ル、アルケニルポリエチレングリコール、アルケニルポ
リエチレングリコールアルキルエーテル、アルケニルポ
リエチレングリコールアルケニルエーテル、ポリプロピ
レングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリ
コールアルケニルエーテル、アルキルポリプロピレング
リコール、アルキルポリプロピレングリコールアルキル
エーテル、アルキルポリプロピレングリコールアルケニ
ルエーテル、アルケニルポリプロピレングリコール、ア
ルケニルポリプロピレングリコールアルキルエーテル及
びアルケニルポリプロピレングリコールアルケニルエー
テル等のエーテル；アルギン酸、ペクチン酸、カルボキ
シメチルセルロース、カードラン及びプルラン等の多糖
類；グリシンアンモニウム塩及びグリシンナトリウム塩
等のアミノ酸塩；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及びその塩；ポリビ
ニルアルコール、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；メチルタウリン酸アンモニ
ウム塩、メチルタウリン酸ナトリウム塩、硫酸メチルナ
トリウム塩、硫酸エチルアンモニウム塩、硫酸ブチルア
ンモニウム塩、ビニルスルホン酸ナトリウム塩、１−ア
リルスルホン酸ナトリウム塩、２−アリルスルホン酸ナ
トリウム塩、メトキシメチルスルホン酸ナトリウム塩、
エトキシメチルスルホン酸アンモニウム塩、３−エトキ
シプロピルスルホン酸ナトリウム塩、メトキシメチルス
ルホン酸ナトリウム塩、エトキシメチルスルホン酸アン
モニウム塩、３−エトキシプロピルスルホン酸ナトリウ
ム塩及びスルホコハク酸ナトリウム塩等のスルホン酸及
びその塩；プロピオンアミド、アクリルアミド、メチル
尿素、ニコチンアミド、コハク酸アミド及びスルファニ
ルアミド等のアミド等が挙げられる。但し、適用する基
体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、酸もしくはそのアンモニウム塩が
望ましい。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
ミドがより好ましい。

【００２２】本発明を適用する金属膜としては、銅、銅
合金及び銅又は銅合金の酸化物（以下銅合金という）か
ら選ばれた少なくとも１種を含む積層膜であると好まし
い。

【００２３】金属の酸化剤の配合量は、水または水溶液
を加え希釈した状態で金属用研磨液を使用する際に、金
属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性
剤及び水の総量１００ｇに対して、０．００３ｍｏｌ〜
０．７ｍｏｌとすることが好ましく、０．０３ｍｏｌ〜
０．５ｍｏｌとすることがより好ましく、０．２ｍｏｌ
〜０．３ｍｏｌとすることが特に好ましい。この配合量
が０．００３ｍｏｌ未満では、金属の酸化が不十分でＣ
ＭＰ速度が低く、０．７ｍｏｌを超えると、研磨面に荒
れが生じる傾向がある。

【００２４】本発明における酸化金属溶解剤の配合量
は、水または水溶液を加え希釈した状態で金属用研磨液
を使用する際に、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護
膜形成剤、界面活性剤及び水の総量１００ｇに対して
０．０００００１〜０．００５ｍｏｌとすることが好ま
しく、０．００００５ｍｏｌ〜０．００２５ｍｏｌとす
ることがより好ましく、０．０００５ｍｏｌ〜０．００
１５ｍｏｌとすることが特に好ましい。この配合量が
０．００５ｍｏｌを超えると、エッチングの抑制が困難
となる傾向がある。

【００２５】保護膜形成剤の配合量は、水または水溶液
を加え希釈した状態で金属用研磨液を使用する際に、金
属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性
剤及び水の総量１００ｇに対して０．０００１ｍｏｌ〜
０．０５ｍｏｌとすることが好ましく０．０００３ｍｏ
ｌ〜０．００５ｍｏｌとすることがより好ましく、０．
０００５ｍｏｌ〜０．００３５ｍｏｌとすることが特に
好ましい。この配合量が０．０００１ｍｏｌ未満では、
エッチングの抑制が困難となる傾向があり、０．０５ｍ
ｏｌを超えるとＣＭＰ速度が低くなってしまう傾向があ
る。また、濃縮液作製時に使用する保護膜形成剤の内、
室温での水に対する溶解度が５％未満のものの配合量
は、室温での水に対する溶解度の２倍以内とすることが
好ましく、１．５倍以内とすることがより好ましい。こ
の配合量が２倍以上では濃縮品を５℃に冷却した際の析
出を防止するのが困難となる。

【００２６】界面活性剤の配合量は、水または水溶液を
加え希釈した状態で金属用研磨液を使用する際に、金属
の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤
及び水の総量１００ｇに対して０．０１〜３ｇとするこ
とが好ましく０．０３〜１ｇとすることがより好ましく
０．１〜０．８ｇとすることが特に好ましい。この配合
量が０．０１ｇ未満では、界面活性剤の添加効果が現れ
ない傾向があり３ｇを超えるとＣＭＰ速度が低下してし
まう傾向がある。

【００２７】本発明においては、金属の酸化剤、酸化金
属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤及び水を含有する
金属用研磨液を使用する際に水または水溶液を加え希釈
して使用するが、水または水溶液を加え希釈した状態で
金属用研磨液が、実際に使用する金属の酸化剤、酸化金
属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤及び水を含有した
組成となるように予め濃縮しておく。水で希釈する場合
は、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界
面活性剤及び水を含有する金属用研磨液を予め高濃度の
状態にしておき、実際に研磨する際に水を加え希釈して
所望の組成となるようにする。また、水溶液で希釈して
使用する場合は、予め金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、
保護膜形成剤、界面活性剤のうち少なくとも１つ以上を
水溶液とし、水溶液中に含有した成分と希釈される金属
用研磨液の成分を合計した成分が、金属用研磨液を使用
して研磨する際の成分となるようにする。こうすること
により、溶解しにくい成分を水溶液の形で配合すること
ができ、より金属用研磨液を濃縮することができる。こ
の目的のため、水溶液には、溶解度の低い保護膜形成剤
と界面活性剤を含有させることが好ましい。

【００２８】本発明では、金属用研磨液として、金属の
酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤及
び水を含有する金属用研磨液を少なくとも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
え希釈して使用する。希釈の方法としては、１つの構成
成分に水または水溶液を加え、更に別の構成成分と混合
し希釈したり、多数の構成成分に水または水溶液を加え
更に残りの構成成分を混合して希釈したり、多数の構成
成分に水または水溶液を加えこれらを混合して希釈した
り、多数の構成成分を混合し、水または水溶液を加え希
釈するなどの多くの方法を採用することができる。具体
的には、例えば、金属の酸化剤を１つの構成成分（Ａ）
とし、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、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
水または水溶液を加え構成成分（Ａ）と構成成分（Ｂ）
を希釈して使用する。希釈の方法としては、構成成分
（Ａ）と構成成分（Ｂ）を混合し、その混合液に水また
は水溶液を加え希釈する方法、構成成分（Ａ）に水また
は水溶液を加え希釈し、これを構成成分（Ｂ）と混合し
希釈する方法、構成成分（Ｂ）に水または水溶液を加え
希釈し、これを構成成分（Ａ）と混合し希釈する方法、
構成成分（Ａ）と構成成分（Ｂ）に水または水溶液をそ
れぞれ加え、希釈した構成成分（Ａ）と構成成分（Ｂ）
を混合し希釈する方法、ほぼ同時に構成成分（Ａ）、構
成成分（Ｂ）、水または水溶液を加えて希釈する方法が
例示される。溶解度の低い保護膜形成剤を２つの構成成
分（Ａ）と（Ｂ）に分け、金属の酸化剤、保護膜形成剤
及び界面活性剤を１つの構成成分（Ａ）とし、酸化金属
溶解剤、保護膜形成剤、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
を加え構成成分（Ａ）と構成成分（Ｂ）を希釈して使用
する。 また、前記した２つの構成成分だけでなく金属
の酸化剤を１つの構成成分（Ａ）、酸化金属溶解剤を１
つの構成成分（Ｂ）、保護膜形成剤及び界面活性剤を１
つの構成成分（Ｃ）とすることもでき、それらを使用す
る際に水または水溶液を加え希釈して使用することもで
きる。これらの場合、同じ配合成分を複数の構成成分に
分けて使用することもできる。こうすることにより、溶
解度の低い保護膜形成剤を界面活性剤で多量に溶解する
ことができるので、高濃度の濃縮した金属用研磨液とす
ることができる。本発明は、上記の例示のみでなく、金
属用研磨液の各成分を分けて濃縮し、それを希釈する方
法であれば採用することができる。

【００２９】金属用研磨液の金属の酸化剤として好適で
ある過酸化水素は、温度が４０℃以上になると分解を始
めるようになり、この温度以上で保管したり使用した場
合、金属の酸化剤の濃度が変化し、研磨速度に悪影響す
る恐れがある。一方、溶解度の低いものは、液温を高め
ると溶解度が高くなるため高濃度の液を作製するうえで
好ましい。これらのため、金属の酸化剤を含む１つの成
分を４０℃以下にし、他の成分を室温から１００℃の範
囲に加温し、且つ１つの構成成分と他の構成成分または
水もしくは水溶液を加え希釈して使用する際に、混合し
た後に４０℃以下となるようにすることが好ましい。溶
解度を高くするため温度を上げて溶解した構成成分は、
温度が低下すると溶解成分が一部析出するが、再度、温
度を上げると溶解するので、使用の際は温度を上げて用
いる。

【００３０】本発明では、保護膜形成剤が固形である場
合、平均粒径１００μｍ以下のものを少なくとも１つの
構成成分に溶解ないし分散させるとより好ましい。溶解
度の低い保護膜形成剤が、固体の場合、溶解に時間を要
するので粉砕して表面積を大きくすることで溶解速度を
速めることができる。また、溶解しきれない状態で小さ
な粒子として分散させていても、他の成分及び水または
水溶液と混合し、希釈された場合に、粒子が小さく、表
面積が大きいので溶解しやすくなる。このため平均粒径
は、５０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がさらに好
ましい。

【００３１】本発明では、金属用研磨液のいずれか１つ
以上の構成成分に砥粒を含有させることができる。砥粒
としては、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジル
コニア、ゲルマニア、炭化珪素等の無機物砥粒、ポリス
チレン、ポリアクリル、ポリ塩化ビニル等の有機物砥粒
のいずれでもよいが、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１００ｎｍ以下のコロイダルシリ
カ、コロイダルアルミナが好ましい。平均粒径は、例え
ば、バリア層の研磨速度がより大きくなり、二酸化シリ
コンの研磨速度がより小さくなる２０ｎｍ以下がより好
ましい。コロイダルシリカはシリコンアルコキシドの加
水分解または珪酸ナトリウムのイオン交換による製造方
法が知られており、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製造方法が知られている。砥粒
は、使用する際の金属用研磨液の全重量に対して０．０
１〜１０重量％であることが好ましく、０．０５〜５重
量％の範囲であることがより好ましい。０．０１重量％
以下では、砥粒を含有する効果が見られず、１０重量％
以上ではＣＭＰによる研磨速度は飽和し、それ以上加え
ても増加は見られない。

【００３２】本発明の金属用研磨液を用いた研磨方法
は、金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界
面活性剤及び水を含有する金属用研磨液を使用する際
に、水または水溶液を加え希釈して研磨定盤上の研磨パ
ッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パ
ッドを相対運動させて研磨する研磨方法である。研磨す
る装置としては、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
力が９．８〜９８．１ＫＰａ（１００〜１０００ｇｆ／
ｃｍ²）であることが好ましく、研磨速度のウエハ面内
均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、９．
８〜４９．０ＫＰａ（１００〜５００ｇｆ／ｃｍ²）で
あることがより好ましい。研磨している間、研磨パッド
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。 研磨終了後の半導体
基板は、流水中で良く洗浄後、スピンドライヤ等を用い
て半導体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。本発明の研磨方法では、希釈す
る水溶液は、上記した水溶液と同じであり、予め金属の
酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤の
うち少なくとも１つ以上を水溶液とし、水溶液中に含有
した成分と希釈される金属用研磨液の成分を合計した成
分が、金属用研磨液を使用して研磨する際の成分となる
ようにする。水溶液で希釈して使用する場合は、溶解し
にくい成分を水溶液の形で配合することができ、より金
属用研磨液を濃縮することができる。濃縮された金属用
研磨液に水または水溶液を加え希釈する方法としては、
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、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があ
る。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方法を採用することができる。
また、濃縮された金属用研磨液に水または水溶液を加え
希釈する方法としては、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
研磨面の相対運動で混合する方法である。さらに、濃縮
された金属用研磨液を水または水溶液を加え希釈する方
法としては、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混合してから、研磨パッ
ドにその混合した金属用研磨液を供給する方法がある。

【００３３】また、本発明の別の研磨方法は、金属の酸
化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤及び
水を含有する金属用研磨液を少なくとも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
え希釈して研磨定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨面
と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研
磨する方法である。前記したように、例えば、金属の酸
化剤を１つの構成成分（Ａ）とし、酸化金属溶解剤、保
護膜形成剤、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。また、溶
解度の低い保護膜形成剤を２つの構成成分（Ａ）と
（Ｂ）に分け、金属の酸化剤、保護膜形成剤及び界面活
性剤を１つの構成成分（Ａ）とし、酸化金属溶解剤、保
護膜形成剤、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を加え構成
成分（Ａ）と構成成分（Ｂ）を希釈して使用する。この
例の場合、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、希
釈混合は、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、その配管内で混合する方法があり、この
場合、２つの配管を結合してから他の１つの配管を結合
することも可能である。例えば、溶解しにくい保護膜形
成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方法である。その他の混合方法
は、上記したように直接に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
合する方法、１つの容器に３つの構成成分を混合して、
そこから研磨パッドに希釈された金属用研磨液を供給す
る方法である。上記した研磨方法において、金属の酸化
剤を含む１つの構成成分を４０℃以下にし、他の構成成
分を室温から１００℃の範囲に加温し、且つ１つの構成
成分と他の構成成分または水もしくは水溶液を加え希釈
して使用する際に、混合した後に４０℃以下とするよう
にすることもできる。温度が高いと溶解度が高くなるた
め、金属用研磨液の溶解度の低い原料の溶解度を上げる
ために好ましい方法である。金属の酸化剤を含まない他
の成分を室温から１００℃の範囲で加温して溶解させた
原料は、温度が下がると溶液中に析出するため、温度が
低下したその成分を用いる場合は、予め加温して析出し
たものを溶解させる必要がある。これには、加温し溶解
した構成成分液を送液する手段と、析出物を含む液を攪
拌しておき、送液し配管を加温して溶解させる手段を採
用することができる。加温した成分が金属の酸化剤を含
む１つの構成成分の温度を４０℃以上に高めると金属の
酸化剤が分解してくる恐れがあるので、加温した構成成
分とこの加温した構成成分を冷却する金属の酸化剤を含
む１つの構成成分で混合した場合、４０℃以下となるよ
うにする。

【００３４】本発明は、従来の金属用研磨液とは異な
り、金属用研磨液の濃縮液を用いることにより金属用研
磨液の生産コストを低減したり、運搬するための容器、
運送及び研磨を行う側での保管、研磨装置のタンク等の
容量を小さくすることができる。この金属用研磨液にお
いては主として保護膜形成剤の水に対する溶解度の向上
を目的に、金属用研磨液に界面活性剤を添加し、保護膜
形成剤の疎水性基に界面活性剤を吸着させ界面活性剤の
親水性基により水との相溶性をまし、溶解性を向上す
る。これにより、研磨特性に応じたより広範で且つ高濃
度の金属用研磨液の濃縮液作製が可能となる。

【００３５】

【実施例】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）保護膜形成剤としてベンゾトリアゾール２
重量部に水６６重量部を加え、さらに界面活性剤として
ポリビニルアルコール０．５重量部を加え、４０℃湯浴
中攪拌羽根で攪拌し溶解させた。この溶液に、さらに酸
化金属溶解剤としてＤＬ−リンゴ酸（試薬特級）１．５
重量部を加えて溶かし得られたものを金属用研磨液１０
倍濃縮液とした。この金属用研磨剤１０倍濃縮液７重量
部に水６３重量部を加えて希釈し、これに過酸化水素水
（試薬特級、３０％水溶液）３３．２重量部を加えて実
際に金属用研磨液を使用するときの金属用研磨液とし
た。上記金属用研磨液を用いて、下記研磨条件でＣＭＰ
した。 《研磨条件》 基体：厚さ１μｍの銅膜を形成したシリコン基板 研磨パッド：ＩＣ１０００（ロデ−ル社製商品名） 研磨圧力：２０．６ＫＰａ（２１０ｇ／ｃｍ²） 基体と研磨定盤との相対速度：３６ｍ／ｍｉｎ 《研磨品評価項目》 ＣＭＰ速度：銅膜のＣＭＰ前後での膜厚差を電気抵抗値
から換算して求めた。 エッチング速度：２５℃、１００ｒｐｍで攪拌した金属
用研磨液への浸漬前後の銅層膜厚差を電気抵抗値から換
算して求めた。 また、実際のＣＭＰ特性を評価するため、絶縁層中に深
さ０．５μｍの溝を形成して公知のスパッタ法によって
銅膜を形成して公知の熱処理によって埋め込んだシリコ
ン基板を基体として用いてＣＭＰを行った。ＣＭＰ後の
基体の目視、光学顕微鏡観察、及び電子顕微鏡観察によ
りエロ−ジョン及び研磨傷発生の有無を確認した。上記
の金属用研磨液を用いてＣＭＰした結果、ＣＭＰ速度が
１８９ｎｍ／ｍｉｎ、エッチング速度が０．７ｎｍ／ｍ
ｉｎといずれも良好で、且つ、濃縮工程の有無によるＣ
ＭＰ速度及びエッチング速度には差が生じなかった。ま
た、エロ−ジョン及び研磨傷の発生も見られなかった。

【００３６】（実施例２）トリルトリアゾール２重量部
に水６６重量部を加え、続いてポリアクリル酸アンモニ
ウム塩０．５重量部を加え、４０℃湯浴中攪拌羽根で攪
拌し溶解させた。さらにＤＬ−酒石酸（試薬特級）１．
５重量部を加えて溶かし得られたものを金属用研磨液１
０倍濃縮液とした。次に、得られた金属用研磨液１０倍
濃縮液７重量部に水６３重量部を加えて希釈し、これに
過酸化水素水（試薬特級、３０％水溶液）３３．２重量
部を加えて得られたものを金属用研磨液とした。上記金
属用研磨液を用いて、実施例１と同様のＣＭＰ条件でＣ
ＭＰを施した。その結果、ＣＭＰ速度が１８７ｎｍ／ｍ
ｉｎ、エッチング速度が０．３ｎｍ／ｍｉｎといずれも
良好で、且つ、濃縮工程の有無によるＣＭＰ速度及びエ
ッチング速度には差が生じなかった。また、エロ−ジョ
ン及び研磨傷の発生も見られなかった。

【００３７】（実施例３）ベンゾトリアゾール０．０５
重量部と硫酸ブチルアンモニウム０.１重量部と過ヨウ
素酸カリウム１０重量部を水２０重量部に加え、４０℃
湯浴中攪拌羽根で攪拌し溶かして得られたものをＡ液と
した。次に、ＤＬ−酒石酸（試薬特級）０．０５重量部
に水３０重量部を加えて溶解し、これにベンゾトリアゾ
ール０．１５重量部と硫酸ブチルアンモニウム０.１重
量部を加え４０℃湯浴中攪拌羽根で攪拌し溶かして得ら
れたものをＢ液とした。また、ＤＬ−酒石酸０．１重量
部に水４０重量部を加え溶解して水溶液とした。そし
て、得られたＡ液とＢ液と水溶液を重量比３／３／４で
混合して得られたものを金属用研磨液とした。上記金属
用研磨液を用いて、実施例１と同様のＣＭＰ条件でＣＭ
Ｐを施した。その結果、ＣＭＰ速度が１２６ｎｍ／ｍｉ
ｎ、エッチング速度が０．４ｎｍ／ｍｉｎといずれも良
好で、且つ、濃縮工程の有無によるＣＭＰ速度及びエッ
チング速度には差が生じなかった。また、エロ−ジョン
及び研磨傷の発生も見られなかった。

【００３８】（実施例４）ＤＬ−リンゴ酸（試薬特級）
０．１５重量部に水５０重量部を加えて溶解し、４５℃
に加温して、これにベンゾトリアゾール０．２重量部及
びコハク酸アミド０．７重量部を加え溶解させ得られた
ものをＡ液とした。この４５℃のＡ液に４５℃に加温し
た水２０重量部を加え希釈して、２０℃の過酸化水素水
（試薬特級、３０％水溶液）３３．２重量部をＡ液中に
注ぎ込んで３６℃となった液を金属用研磨液とした。上
記金属用研磨液を用いて、実施例１と同様のＣＭＰ条件
でＣＭＰを施した。その結果、ＣＭＰ速度が１２７ｎｍ
／ｍｉｎ、エッチング速度が０．３ｎｍ／ｍｉｎといず
れも良好で、且つ、濃縮工程の有無によるＣＭＰ速度及
びエッチング速度には差が生じなかった。また、エロ−
ジョン及び研磨傷の発生も見られなかった。

【００３９】（実施例５）実施例１の金属用研磨液作製
工程で用いるベンゾトリアゾールの溶解前の処理方法を
下記の通り変えた。まずベンゾトリアゾールを乳鉢に入
れて乳棒で５分間粉砕した。粉砕後のベンゾトリアゾー
ルを光学顕微鏡で観察した結果、平均粒径は８０μｍで
あった。以下、実施例１と同様の方法で金属用研磨液を
作製した。ベンゾトリアゾールを粉砕したことにより、
ベンゾトリアゾールが完全に溶解するのに要する時間が
１５分から５分に低減された。上記金属用研磨液を用い
て、実施例１と同様のＣＭＰ条件でＣＭＰを施した。そ
の結果、ＣＭＰ速度が１８５ｎｍ／ｍｉｎ、エッチング
速度が０．６ｎｍ／ｍｉｎといずれも良好で、且つ濃縮
工程の差異によるＣＭＰ速度及びエッチング速度には差
が生じなかった。また、エロ−ジョン及び研磨傷の発生
も見られなかった。

【００４０】（実施例６）実施例１の金属用研磨液に平
均粒径１００ｎｍのコロイダルシリカ１重量部を加え分
散させて得られる金属用研磨液を用いて、実施例１と同
様のＣＭＰ条件でＣＭＰを施した。その結果、ＣＭＰ速
度が２５０ｎｍ／ｍｉｎ、エッチング速度が０．６ｎｍ
／ｍｉｎといずれも良好で、且つ、濃縮工程の有無によ
るＣＭＰ速度及びエッチング速度には差が生じなかっ
た。また、エロ−ジョン及び研磨傷の発生も見られなか
った。

【００４１】（実施例７）実施例１の金属用研磨液を用
いて、実施例１と同様のＣＭＰ条件でＣＭＰを施した。
その際、金属用研磨液は１つの容器に入れて定量ポンプ
を用いて装置内部に供給した。その結果、ＣＭＰ速度が
１８７ｎｍ／ｍｉｎ、エッチング速度が０．７ｎｍ／ｍ
ｉｎといずれも良好で、且つ、濃縮工程の有無によるＣ
ＭＰ速度及びエッチング速度には差が生じなかった。ま
た、エロ−ジョン及び研磨傷の発生も見られなかった。

【００４２】（実施例８）実施例１の金属用研磨液を用
いて、実施例１と同様のＣＭＰ条件でＣＭＰを施した。
その際、金属用研磨液１０倍濃縮液７重量部に水６３重
量部を加えて希釈したものを１番目の容器に入れ、過酸
化水素水（試薬特級、３０％水溶液）３３．２重量部を
２番目の容器に入れ、各々の容器から定量ポンプで液を
送り１番目／２番目＝７／３の供給速度比（体積比）で
合流させ、合流させた後の配管内に長さ３ｍｍのガラス
管を多数充填させ、それを通過させて装置内部の研磨パ
ッドに供給して研磨した。その結果、ＣＭＰ速度が１７
７ｎｍ／ｍｉｎ、エッチング速度が０．５ｎｍ／ｍｉｎ
といずれも良好で、且つ濃縮工程の有無によるＣＭＰ速
度及びエッチング速度には差が生じなかった。また、エ
ロ−ジョン及び研磨傷の発生も見られなかった。

【００４３】（実施例９）実施例３の金属用研磨液を用
いて、実施例１と同様のＣＭＰ条件でＣＭＰを施した。
その際、Ａ液を一つの容器に、また、Ｂ液に水溶液を加
えたものを別の容器に入れ、各々の容器から別々に定量
ポンプで液を送りＡ液／（Ｂ液＋水溶液）＝３／７の供
給速度比（体積比）で合流させ、装置内部の研磨パッド
に供給した。その結果、ＣＭＰ速度が１２４ｎｍ／ｍｉ
ｎ、エッチング速度が０．４ｎｍ／ｍｉｎといずれも良
好で、且つ濃縮工程の有無によるＣＭＰ速度及びエッチ
ング速度には差が生じなかった。また、エロ−ジョン及
び研磨傷の発生も見られなかった。

【００４４】（比較例１）実施例１の金属用研磨液で、
ポリビニルアルコールの添加量を０．５重量部から５重
量部に増やして１０倍濃縮液を作製し、これを希釈して
金属用研磨液とした。上記金属用研磨液を用いて、実施
例１と同様のＣＭＰ条件でＣＭＰを施した。その結果、
エッチング速度は０．７ｎｍ／ｍｉｎと実施例１と差が
生じなっかったが、ＣＭＰ速度が１１４ｎｍ／ｍｉｎと
実施例１に比べて大きく低下した。

【００４５】（比較例２）実施例１の金属用研磨液で、
ポリビニルアルコールの添加を省いて１０倍濃縮液を作
製した。しかし、これを５℃で冷蔵保存したところ、析
出分が生じてしまい、金属用研磨液としての評価が困難
となった。なお、実施例１の濃縮液は、０℃に保存して
も析出は生じなかった。

【００４６】

【発明の効果】本発明の金属用研磨液及びそれを用いた
研磨方法は、金属用研磨液の濃縮を可能とし、金属用研
磨液の製造コストを低減し、研磨液貯蔵・運搬容器を使
用する個数が減り、また、保管場所が少なくてすみ、研
磨装置のタンク等の容量を大きくする必要もなく、且つ
信頼性の高い金属膜の埋め込みパタ−ンを形成すること
ができる。

フロントページの続き (72)発明者 寺崎 裕樹 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 上方 康雄 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 小山 直之 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 本間 喜夫 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 近藤 誠一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜
   形成剤、界面活性剤及び水を含有する金属用研磨液を使
   用する際に水または水溶液を加え希釈して使用すること
   を特徴とする金属用研磨液。
2. 【請求項２】 水溶液が、金属の酸化剤、酸化金属溶解
   剤、保護膜形成剤、界面活性剤のうち少なくとも１つ以
   上の水溶液である請求項１に記載の金属用研磨液。
3. 【請求項３】 金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜
   形成剤、界面活性剤及び水を含有する金属用研磨液を少
   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使用することを特徴と
   する金属用研磨液。
4. 【請求項４】 金属の酸化剤を１つの構成成分とし、酸
   化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤及び水を１つ
   の構成成分とし、それらを使用する際に水または水溶液
   を加え希釈して使用する請求項３に記載の金属用研磨
   液。
5. 【請求項５】 金属の酸化剤、保護膜形成剤及び界面活
   性剤を１つの構成成分とし、酸化金属溶解剤、保護膜形
   成剤、界面活性剤及び水を１つの構成成分とし、それら
   を使用する際に水または水溶液を加え希釈して使用する
   請求項３に記載の金属用研磨液。
6. 【請求項６】 金属の酸化剤を含む１つの構成成分を４
   ０℃以下にし、他の構成成分を室温から１００℃の範囲
   に加温し、且つ１つの構成成分と他の構成成分または水
   もしくは水溶液を加え希釈して使用する際に、混合した
   後に４０℃以下となるようにした請求項３ないし請求項
   ５のいずれかに記載の金属用研磨液。
7. 【請求項７】 界面活性剤が、エステル、エーテル、多
   糖類、アミノ酸塩、ポリカルボン酸またはその塩、ビニ
   ル系ポリマー、スルホン酸またはその塩、アミドのうち
   いずれか１つ以上である請求項１ないし請求項６のいず
   れかに記載の金属用研磨液。
8. 【請求項８】 平均粒径１００μｍ以下の固形の保護膜
   形成剤を少なくとも１つの構成成分に溶解ないし分散さ
   せた請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の金属用
   研磨液。
9. 【請求項９】 金属用研磨液に砥粒を含有させた請求項
   １ないし請求項８のいずれかに記載の金属用研磨液。
10. 【請求項１０】 金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護
    膜形成剤、界面活性剤及び水を含有する金属用研磨液を
    使用する際に、水または水溶液を加え希釈して研磨定盤
    上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨
    面と研磨パッドを相対運動させて研磨することを特徴と
    する研磨方法。
11. 【請求項１１】 金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護
    膜形成剤、界面活性剤及び水を含有する金属用研磨液を
    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定盤上の研磨
    パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨
    パッドを相対運動させて研磨することを特徴とする研磨
    方法。
12. 【請求項１２】 請求項４ないし請求項９のいずれかに
    記載の金属用研磨液を用いて研磨する請求項１１に記載
    の研磨方法。