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    • 专利摘要:
    本發明提供一種研磨劑，其是用於對含有鈷元素的層進行研磨，包含羧酸衍生物、金屬防蝕劑及水，且pH值為4.0以下，上述羧酸衍生物包含選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及下述通式(I)所表示的烷基二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中的至少一種。通式(I)中，R表示碳數4~10的伸烷基。HOOC-R-COOH…(I)
    公开号:TW201311841A
    申请号:TW101125706
    申请日:2012-07-18
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Kouji Mishima；Ayako Tobita
    申请人:Hitachi Chemical Co Ltd；
    IPC主号:C23F3-00
    专利说明:
    研磨液及基板的研磨方法
    本發明是有關於一種研磨劑及基板的研磨方法。
    近年來，伴隨著半導體積體電路(Large Scale Integration，以下記作「LSI」)的高積體化、高性能化，正在開發新的微細加工技術。化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing，以下記作「CMP」)法亦為其中之一，且為LSI製造步驟特別是多層配線形成步驟中的絕緣體的平坦化、金屬插塞形成、嵌埋配線形成等中頻繁利用的技術。
    另外，最近為了使LSI高性能化，嘗試利用銅合金作為配線材料。然而，銅合金難以利用先前的鋁合金配線的形成時頻繁使用的乾式蝕刻法來進行微細加工。因此，例如主要採用所謂的鑲嵌法，即於預先形成有槽的絕緣膜上堆積嵌埋銅合金薄膜，藉由CMP將槽部以外的銅合金薄膜去除而形成嵌埋配線(例如參照專利文獻1)。
    金屬的CMP中的通常方法為於圓形的研磨定盤(platen)上貼附研磨布，以液狀的金屬用研磨劑浸漬研磨布的表面，壓附基板的形成有金屬膜的面，於自其背面施加預定壓力(以下記作「研磨壓力」)的狀態下轉動研磨定盤，藉由金屬用研磨劑與金屬膜的凸部的機械摩擦將凸部的金屬膜去除。
    CMP中所用的金屬用研磨劑通常含有氧化劑及研磨粒，視需要更添加有金屬溶解劑、金屬防蝕劑等。於添加有該些物質的情形時，可認為其基本機制為：藉由金屬溶解劑將金屬膜表面氧化，藉由研磨粒將該氧化層磨削。可認為，成為凹部的金屬膜表面的氧化層與研磨布不太接觸，研磨粒的磨削效果未及於此，故隨著CMP的進行而凸部的金屬層被去除，基板表面平坦化。
    另一方面，如圖1之(a)所示，於包含銅或銅合金等配線用金屬的導電性物質層5的下層，形成有阻障金屬導體膜(以下亦稱為「阻障金屬層3」)，該阻障金屬導體膜是為了防止銅向形成於矽基板1上的絕緣體2中擴散或提高密接性。因此，必需於嵌埋配線用金屬的配線部以外，藉由CMP將露出的阻障金屬層3去除。
    因此，通常應用分為「第1研磨步驟」與「第2研磨步驟」、利用各不相同的研磨劑進行研磨的二階段研磨方法，上述「第1研磨步驟」將導電性物質層5自圖1之(a)所示的狀態起研磨至圖1之(b)所示的狀態為止，「第2研磨步驟」將阻障金屬層3自圖1之(b)所示的狀態起研磨至圖1之(c)所示的狀態為止。
    再者，伴隨著設計規則的微細化，上述配線形成步驟的各層亦有變薄的傾向。然而，上述阻障金屬層3變薄，由此例如防止導電性物質擴散的效果下降，上述導電性物質含有選自銅或銅合金及這些的氧化物中的至少一種。另外，配線寬度變窄，由此導電性物質的嵌埋性下降，而於配線部中產生被稱為孔隙(void)的空孔。進而，與導電性物質層的密接性亦有下降的傾向。因此，正在研究將圖1中的阻障金屬層3中所用的金屬換成含有Co(鈷)元素的金屬。另外，如圖2之(a)所示，亦提出了使含有鈷元素的金屬的層(以下亦稱為「鈷層4」)介於阻障金屬層3與導電性物質層5之間。藉由使用鈷層4，導電性物質的擴散得到抑制，而且由於鈷與被廣泛用作導電性物質的銅的親和性高，故銅層於配線部中的嵌埋性提高，可進一步補充與銅層的密接性。
    於使用鈷作為阻障金屬層的情形時，金屬用研磨劑必須可將多餘的鈷層去除。金屬用研磨劑已知有各種，但另一方面，於存在某種金屬用研磨劑時，該金屬用研磨劑未必可將任意金屬去除。作為先前的金屬用研磨劑，已知有將銅、鉭、鈦、鎢、鋁等金屬作為研磨對象(將多餘部分去除的對象)者，但不大知曉以鈷作為研磨對象的研磨劑。
    然而，鈷與先前被用作配線用金屬的銅等導電性物質相比較，腐蝕性較強，故若直接使用先前的研磨劑，則鈷被過度浸蝕(蝕刻)，或配線層中產生裂縫，因此有不發揮作為阻障金屬層的功能而使導電性金屬離子擴散之虞。於金屬離子擴散至絕緣體中的情形時，半導體裝置短路的可能性變高。另一方面，若為了防止此種情況而添加防蝕作用強的防蝕劑，或增加防蝕劑的添加量，則有總體的研磨速度降低的課題。
    針對此種課題，已知有使用特定的金屬防蝕劑的研磨劑，上述特定的金屬防蝕劑為四員環~六員環的雜環式化合物，且含有2個以上的雙鍵，含有1個以上的氮原子(例如參照專利文獻2)。根據此種研磨劑，可保護配線層並且防止配線層中產生裂縫。 [先前技術文獻] [專利文獻]
    [專利文獻1]日本專利特開平2-278822號公報
    [專利文獻2]日本專利特開2011-91248號公報
    然而，僅於金屬防蝕劑的作用下，雖可抑制鈷的蝕刻，但不容易同時維持對鈷的高的研磨速度，而謀求進一步提高對鈷的研磨速度。本發明欲解決上述課題，其目的在於提供一種研磨劑及使用該研磨劑的基板的研磨方法，上述研磨劑保持對鈷層的良好的研磨速度，並且抑制鈷層的腐蝕，抑制裂縫的產生。
    本發明者等人為了解決此種先前的問題而進行了努力研究，結果發現，藉由使用特定的羧酸衍生物，可保持對鈷層的良好的研磨速度，並且鈷層的腐蝕抑制性優異而可抑制裂縫的產生。
    用以解決上述課題的具體手段如下。
    <1>一種研磨劑，其是用於對含有鈷元素的層進行研磨，包含羧酸衍生物、金屬防蝕劑及水，且pH值為4.0以下，上述羧酸衍生物包含選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及下述通式(I)所表示的烷基二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中的至少一種。
    HOOC-R-COOH………(I)
    上述通式(I)中，R表示碳數4~10的伸烷基。
    藉由設定為此種研磨劑，可保持對鈷層的良好的研磨速度，並且提高腐蝕抑制性。
    <2>一種研磨劑，其是用於對含有鈷元素的層進行研磨，包含至少一種以上的羧酸衍生物該、金屬防蝕劑及水，且pH值為4.0以下，50℃的研磨劑對鈷的蝕刻速度為10.0 nm/min以下，上述至少一種以上的羧酸衍生物該是選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及下述通式(I)所表示的烷基二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中。
    HOOC-R-COOH………(I)
    上述通式(I)中，R表示碳數4~10的伸烷基。
    藉由設定為此種研磨劑，可保持對鈷層的良好的研磨速度，並且提高腐蝕抑制性。
    <3>如上述<1>或<2>所述之研磨劑，其中上述金屬防蝕劑含有具有三唑骨架的化合物。
    藉此，可更有效地抑制腐蝕性。
    <4>如上述<1>至<3>中任一項所述之研磨劑，其中更含有氧化劑。
    藉此，於被研磨膜含有鈷層以外的層的情形時，可進一步提高鈷層以外的層的研磨速度。
    <5>如上述<1>至<4>中任一項所述之研磨劑，其中更含有有機溶劑。
    藉此，於被研磨膜含有鈷層以外的層的情形時，對鈷層以外的層的濡濕性提高，故可進一步提高研磨速度。
    <6>如上述<1>至<5>中任一項所述之研磨劑，其中更含有水溶性聚合物。
    藉此，被研磨面受到保護而抑制腐蝕，可減少損傷等缺陷的產生。
    <7>如上述<1>至<6>中任一項所述之研磨劑，其中更含有研磨粒。
    藉此，於被研磨膜含有鈷層以外的層的情形時，可進一步提高鈷層以外的層的研磨速度。
    <8>一種基板的研磨方法，其使用如上述<1>至<7>中任一項所述之研磨劑，對形成於基板的至少一個表面上的含有鈷元素的被研磨膜進行研磨，將含有鈷元素的多餘部分去除。
    根據本發明的研磨方法，可對含有鈷元素的被研磨膜高速且一面抑制過度的腐蝕一面進行研磨。


    根據本發明，可提供一種保持對鈷層的良好的研磨速度、並且鈷層的腐蝕抑制性優異的研磨劑及使用該研磨劑的基板的研磨方法。
    於本說明書中，「步驟」一詞不僅是指獨立的步驟，於無法與其他步驟明確區分的情形時，只要達成該步驟的預期目的，則亦包括在該術語中。另外，使用「~」所表示的數值範圍表示分別含有「~」前後記載的數值作為最小值及最大值的範圍。進而，關於研磨劑中的各成分的含量，於研磨劑中存在多個相當於各成分的物質的情形時，只要無特別說明，則是指存在於研磨劑中的該多個物質的合計量。
    以下，對本發明的用以對含有鈷元素的層進行研磨的研磨劑(以下亦簡稱為「研磨劑」)及基板的研磨方法的合適實施形態加以詳細說明。 [研磨劑]
    本發明的研磨劑含有羧酸衍生物、金屬防蝕劑及水，且pH值為4.0以下，上述羧酸衍生物包含選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及下述通式(I)所表示的烷基二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中的至少一種。
    HOOC-R-COOH………(I)
    上述通式(I)中，R表示碳數4~10的伸烷基。 <羧酸衍生物>
    本發明的研磨劑含有羧酸衍生物(以下亦稱為「特定羧酸衍生物」)，該羧酸衍生物為選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及上述通式(I)所表示的二羧酸化合物(以下將這些稱為「特定二羧酸化合物」)以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中的至少一種。上述特定羧酸衍生物可單獨使用一種，或混合使用兩種以上。藉由在無數地存在的羧酸及羧酸衍生物中選擇上述特定羧酸衍生物，可保持對鈷層的良好的研磨速度，並且蝕刻速度適度地受到控制，而且腐蝕得到抑制，從而可獲得良好的研磨面。即便於更嚴酷的條件下(例如50℃)，亦更有效地抑制鈷層的蝕刻速度，可達成優異的腐蝕抑制性。此處所謂腐蝕抑制性優異，包括於被研磨面中有效地抑制鈷層受到蝕刻、或配線層中產生裂縫的情況。
    可獲得此種效果的理由雖不明確，但本發明者推測如下。即，可認為上述特定羧酸衍生物具有以下效果：例如作為金屬溶解劑而發揮功能，使對鈷層的研磨速度提高。可推測上述特定羧酸衍生物同時亦具有以下功能：二個羧基與鈷原子螯合而形成環狀結構，由此形成穩定的錯合物狀態，故控制蝕刻速度，抑制被研磨面中的腐蝕。再者，亦可能後述金屬防蝕劑亦有助於該穩定的錯合物狀態的形成。
    就對鈷層的研磨速度、蝕刻速度的控制性及腐蝕抑制性的觀點而言，上述特定羧酸衍生物較佳為選自由特定二羧酸化合物、這些的鹽及這些的酸酐所組成的組群中。上述特定羧酸衍生物以外的酸性化合物有時難以兼顧對鈷層的良好的研磨速度以及鈷層的蝕刻速度的抑制。可認為其原因在於：如上述般形成穩定的錯合物狀態是重要的，且酸性化合物的立體結構成為重要因素。另外，即便含有上述特定羧酸衍生物，若含有除此以外的其他酸性化合物，則有時鈷層的蝕刻速度明顯上升。可認為其原因在於：相較於如上所述的錯合物狀態的形成，其他酸性化合物對鈷層的蝕刻效果優先。
    本發明的研磨劑的第一態樣中，上述羧酸衍生物包含選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及上述通式(I)所表示的二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中的至少一種。然而，上述羧酸衍生物亦可於不明顯損及本發明效果的範圍內含有其他羧酸衍生物，該其他羧酸衍生物為選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及上述通式(I)所表示的二羧酸化合物以外的二羧酸化合物、其鹽及其酸酐所組成的組群中的至少一種。即，上述羧酸衍生物實質上是由特定羧酸衍生物所構成，該特定羧酸衍生物為選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及上述通式(I)所表示的二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中的至少一種。此處所謂「實質上」，是指不明顯損及本發明效果的範圍，具體而言是指相對於特定羧酸衍生物的總質量，上述其他羧酸衍生物的含有率為10質量%以下。進而，相對於特定羧酸衍生物的總質量，上述其他羧酸衍生物的含有率較佳為5質量%以下，更佳為1質量%以下。
    就同樣的觀點而言，本發明的研磨劑的第二態樣中，上述羧酸衍生物含有選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及上述通式(I)所表示的二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中的至少一種，並且50℃的研磨劑對鈷的蝕刻速度為10.0 nm/min以下。於第二態樣中，上述羧酸衍生物亦可含有其他羧酸衍生物，但50℃的研磨劑中對鈷的蝕刻速度必須不超過10.0 nm/min，上述其他羧酸衍生物為選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及上述通式(I)所表示的二羧酸化合物以外的二羧酸化合物、其鹽及其酸酐所組成的組群中的至少一種。關於上述其他羧酸衍生物的含有率的較佳範圍，與上述第一態樣相同。
    50℃的研磨劑對鈷的蝕刻速度可如下述般測定。即，可準備於矽基板上形成有厚度為0.3 μm的鈷層的20 mm見方的晶片(評價用晶片)，將上述評價用晶片放入至加入有研磨劑50 g的燒杯中，於50℃的恆溫槽中浸漬1分鐘，對浸漬前後的鈷層的膜厚進行測定，藉此以(浸漬前的鈷層的膜厚-浸漬後的鈷層的膜厚)/1分鐘[nm/min]的形式求出。
    於本發明的研磨劑的第二態樣中，上述蝕刻速度為10.0 nm/min以下，就進一步提高腐蝕抑制性的觀點而言，較佳為9.0 nm/min以下，更佳為8.0 nm/min以下。
    另外，於本發明的研磨劑的第一態樣中，亦就進一步提高腐蝕抑制性的觀點而言，上述蝕刻速度較佳為10.0 nm/min以下，更佳為9.0 nm/min以下，進而佳為8.0 nm/min以下。
    上述特定二羧酸化合物中，鄰苯二甲酸化合物中包含鄰苯二甲酸(苯-1,2-二羧酸)及於苯環上具有1個以上的取代基的鄰苯二甲酸衍生物的至少一種。上述取代基可列舉甲基、胺基、硝基等。其中，較佳為硝基及甲基的至少一個，更佳為硝基。
    上述鄰苯二甲酸化合物具體可列舉：鄰苯二甲酸、3-甲基鄰苯二甲酸、4-甲基鄰苯二甲酸等烷基鄰苯二甲酸；3-胺基鄰苯二甲酸、4-胺基鄰苯二甲酸等胺基鄰苯二甲酸；3-硝基鄰苯二甲酸、4-硝基鄰苯二甲酸等硝基鄰苯二甲酸等。其中，較佳為具有硝基作為取代基的鄰苯二甲酸化合物(硝基鄰苯二甲酸)，更佳為3-硝基鄰苯二甲酸及4-硝基鄰苯二甲酸的至少一者，特佳為3-硝基鄰苯二甲酸。上述鄰苯二甲酸化合物亦能以酸酐的形式使用，亦能以鹽的形式使用。
    上述間苯二甲酸化合物中包含間苯二甲酸(苯-1,3-二羧酸)及於苯環上具有1個以上的取代基的間苯二甲酸衍生物的至少一種。上述取代基可列舉硝基、甲基、胺基、羥基等。其中，較佳為硝基。
    上述間苯二甲酸化合物具體可列舉間苯二甲酸、5-硝基間苯二甲酸等。上述間苯二甲酸化合物亦能以鹽的形式使用。
    上述通式(I)所表示的烷基二羧酸化合物只要為具有碳數4~10的伸烷基的烷基二羧酸化合物即可。再者，上述碳數伸烷基的碳數，羧酸基所含的碳原子不算作上述碳數。上述伸烷基可為環狀、直鏈狀及分支鏈狀的任一種。其中較佳為直鏈狀。就對鈷層的研磨速度、蝕刻速度的控制性及腐蝕抑制的觀點而言，碳數較佳為4~8，更佳為4~6。
    具有碳數4~10的伸烷基的烷基二羧酸具體可列舉己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸等。其中較佳為己二酸、庚二酸，更佳為庚二酸。
    以研磨劑的總質量為基準，上述羧酸衍生物的含量較佳為0.001質量%~10質量%的範圍。藉由將上述羧酸衍生物的含量調整至上述範圍內，可獲得設置於鈷層附近的鈷層以外的層(例如圖2之(a)所示的作為導電性物質層5的銅等配線用金屬或阻障金屬層3等)的良好的研磨速度。
    就研磨速度的觀點而言，上述羧酸衍生物的含量更佳為0.01質量%以上，進而佳為0.03質量%以上，特佳為0.05質量%以上。另外，就對鈷層的蝕刻抑制效果及腐蝕抑制性的觀點而言，上述二羧酸的含量較佳為5.0質量%以下，更佳為3.0質量%以下，進而佳為1.0質量%以下，非常佳為0.7質量%以下，極佳為0.5質量%以下。
    就研磨速度的觀點而言，上述研磨劑較佳為含有0.01質量%的選自以下組群中的至少一種化合物作為羧酸衍生物，上述組群是由烷基鄰苯二甲酸、胺基鄰苯二甲酸、硝基鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、5-硝基間苯二甲酸、及以通式(I)所表示且R為碳數4~8的直鏈狀伸烷基的烷基二羧酸化合物、以及這些的鹽及酸酐所組成。
    另外，就抑制對鈷層的蝕刻效果的觀點而言，上述研磨劑較佳為含有5.0質量%的選自以下組群中的至少一種化合物作為羧酸衍生物，上述組群是由烷基鄰苯二甲酸、胺基鄰苯二甲酸、硝基鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、5-硝基間苯二甲酸、及以通式(I)所表示且R為碳數4~8的直鏈狀伸烷基的烷基二羧酸化合物、以及這些的鹽及酸酐所組成。 <金屬防蝕劑>
    本發明的研磨劑中所含的金屬防蝕劑並無特別限制，可任意使用先前公知的金屬防蝕劑作為對金屬具有防蝕作用的化合物。具體而言，可使用選自三唑化合物、吡啶化合物、吡唑化合物、嘧啶化合物、咪唑化合物、胍化合物、噻唑化合物、四唑化合物、三嗪化合物、六亞甲基四胺中的至少一種。此處所謂「化合物」，是指具有該骨架的化合物的總稱，例如三唑化合物是指具有三唑骨架的化合物。
    三唑化合物例如可列舉：1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、3-胺基-1H-1,2,4-三唑、苯并三唑、1-羥基苯并三唑、1-二羥基丙基苯并三唑、2,3-二羧基丙基苯并三唑、4-羥基苯并三唑、4-羧基-1H-苯并三唑、4-羧基-1H-苯并三唑甲酯(1H-苯并三唑-4-羧酸甲酯)、4-羧基-1H-苯并三唑丁酯(1H-苯并三唑-4-羧酸丁酯)、4-羧基-1H-苯并三唑辛酯(1H-苯并三唑-4-羧酸辛酯)、5-己基苯并三唑、(1,2,3-苯并三唑基-1-甲基)(1,2,4-三唑基-1-甲基)(2-乙基己基)胺、甲苯三唑、萘并三唑、雙[(1-苯并三唑基)甲基]膦酸、3H-1,2,3-三唑并[4,5-b]吡啶-3-醇、1H-1,2,3-三唑并[4,5-b]吡啶、1-乙醯基-1H-1,2,3-三唑并[4,5-b]吡啶、3-羥基吡啶、1,2,4-三唑并[1,5-a]嘧啶、1,3,4,6,7,8-六氫-2H-嘧啶并[1,2-a]嘧啶、2-甲基-5,7-二苯基-[1,2,4]三唑并[1,5-a]嘧啶、2-甲基硫基-5,7-二苯基-[1,2,4]三唑并[1,5-a]嘧啶、2-甲基硫基-5,7-二苯基-4,7-二氫-[1,2,4]三唑并[1,5-a]嘧啶等。再者，於一分子中具有三唑骨架及除此以外的骨架的情形時，將其歸類成三唑化合物。
    吡啶化合物例如可列舉：8-羥基喹啉、丙硫異煙胺、2-硝基吡啶-3-醇、吡哆胺、煙鹼醯胺、異丙煙肼、異煙鹼酸、苯并[f]喹啉、2,5-吡啶二羧酸、4-苯乙烯基吡啶、新煙鹼、4-硝基吡啶-1-氧化物、吡啶-3-乙酸乙酯、喹啉、2-乙基吡啶、喹啉酸、檳榔鹼(arecoline)、檸嗪酸(citrazinic acid)、吡啶-3-甲醇、2-甲基-5-乙基吡啶、2-氟吡啶、五氟吡啶、6-甲基吡啶-3-醇、吡啶-2-乙酸乙酯等。
    吡唑化合物例如可列舉：吡唑、1-烯丙基-3,5-二甲基吡唑、3,5-二(2-吡啶基)吡唑、3,5-二異丙基吡唑、3,5-二甲基-1-羥基甲基吡唑、3,5-二甲基-1-苯基吡唑、3,5-二甲基吡唑、3-胺基-5-羥基吡唑、4-甲基吡唑、N-甲基吡唑、3-胺基吡唑、3-胺基吡唑等。
    嘧啶化合物可列舉：嘧啶、1,3-二苯基-嘧啶-2,4,6-三酮、1,4,5,6-四氫嘧啶、2,4,5,6-四胺基嘧啶硫酸酯、2,4,5-三羥基嘧啶、2,4,6-三胺基嘧啶、2,4,6-三氯嘧啶、2,4,6-三甲氧基嘧啶、2,4,6-三苯基嘧啶、2,4-二胺基-6-羥基嘧啶、2,4-二胺基嘧啶、2-乙醯胺嘧啶、2-胺基嘧啶、4-胺基吡唑并[3,4-d]嘧啶等。
    咪唑化合物例如可列舉：1,1'-羰基雙-1H-咪唑、1,1'-草醯基二咪唑、1,2,4,5-四甲基咪唑、1,2-二甲基-5-硝基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-(3-胺基丙基)咪唑、1-丁基咪唑、1-乙基咪唑、1-甲基咪唑、苯并咪唑等。
    胍化合物例如可列舉：1,1,3,3-四甲基胍、1,2,3-三苯基胍、1,3-二-鄰甲苯胍、1,3-二苯基胍等。
    噻唑化合物例如可列舉2-巰基苯并噻唑、2,4-二甲基噻唑等。
    四唑化合物例如可列舉：四唑、5-甲基四唑、5-胺基-1H-四唑、1-(2-二甲基胺基乙基)-5-巰基四唑等。
    三嗪化合物例如可列舉3,4-二氫-3-羥基-4-氧雜-1,2,4-三嗪等。
    上述金屬防蝕劑可單獨使用一種或混合使用兩種以上。就可獲得對含有鈷元素的被研磨膜的良好的研磨速度的方面而言，於研磨劑總質量中，上述金屬防蝕劑的含量較佳為0.001質量%~10質量%。就同樣的觀點而言，上述金屬防蝕劑的含量更佳為0.01質量%以上，進而佳為0.02質量%以上。另外，就同樣的觀點而言，上述金屬防蝕劑的含量更佳為5.0質量%以下，進而佳為0.5質量%。
    藉由將上述金屬防蝕劑與上述羧酸衍生物組合，即便於嚴酷的溫度條件下(例如50℃)亦顯著抑制鈷層的蝕刻速度，並且以適度的速度研磨鈷層，可抑制鈷層的腐蝕。可認為其原因在於：例如金屬防蝕劑於與上述特定二羧酸化合物的共存下，發揮作為優異的錯合物形成劑及膜保護劑的功能。
    就此種觀點而言，上述金屬防蝕劑中，較佳為選自由三唑化合物、吡啶化合物、咪唑化合物、四唑化合物、三嗪化合物及六亞甲基四胺所組成的組群中的至少一種，更佳為選自由3H-1,2,3-三唑并[4,5-b]吡啶-3-醇、1-羥基苯并三唑、1H-1,2,3-三唑并[4,5-b]吡啶、苯并三唑等三唑化合物、3-羥基吡啶、苯并咪唑、5-胺基-1H-四唑、3，4-二氫-3-羥基-4-氧雜-1,2,4-三嗪及六亞甲基四胺所組成的組群中的至少一種。
    就良好地控制蝕刻速度及研磨速度的觀點而言，上述研磨劑中的羧酸衍生物與金屬防蝕劑的比率(羧酸衍生物/金屬防蝕劑)以質量比計較佳為10/1~1/5的範圍，更佳為7/1~1/5的範圍，進而佳為5/1~1/5的範圍，特佳為5/1~1/1的範圍。
    進而，就良好地控制蝕刻速度及研磨速度的觀點而言，上述研磨劑較佳為羧酸衍生物與選自由三唑化合物、吡啶化合物、咪唑化合物、四唑化合物、三嗪化合物及六亞甲基四胺所組成的組群中的至少一種金屬防蝕劑的比率(羧酸衍生物/金屬防蝕劑)為10/1~1/5，更佳為上述羧酸衍生物與選自由三唑化合物、吡啶化合物、咪唑化合物、四唑化合物、三嗪化合物及六亞甲基四胺所組成的組群中的至少一種金屬防蝕劑的比率(羧酸衍生物/金屬防蝕劑)為5/1~1/5，進而佳為上述羧酸衍生物與選自由3H-1,2,3-三唑并[4,5-b]吡啶-3-醇、1-羥基苯并三唑、1H-1,2,3-三唑并[4,5-b]吡啶、苯并三唑等三唑化合物以及3-羥基吡啶、苯并咪唑、5-胺基-1H-四唑、3,4-二氫-3-羥基-4-氧雜-1,2,4-三嗪及六亞甲基四胺所組成的組群中的至少一種金屬防蝕劑的比率(羧酸衍生物/金屬防蝕劑)為5/1~1/1。 <氧化劑>
    上述研磨劑較佳為更含有至少一種氧化劑。藉由更含有氧化劑，可進一步提高鈷層以外的層的研磨速度。上述氧化劑並無特別限制，可自通常所用的氧化劑中適當選擇。具體可列舉過氧化氫、過氧硫酸鹽、硝酸、過碘酸鉀、次氯酸、臭氧水等，其中較佳為過氧化氫。該些金屬氧化劑可單獨使用一種或混合使用兩種以上。
    於研磨劑含有氧化劑的情形時，於研磨劑的總質量中，金屬氧化劑的含量較佳為設定為0.01質量%~50質量%。就防止金屬的氧化變得不充分、研磨速度下降的觀點而言，上述含量較佳為0.02質量%以上，進而佳為0.05質量%以上。另外，就可防止被研磨面產生粗糙的方面而言，更佳為30質量%以下，進而佳為15質量%以下。 <有機溶劑>
    上述研磨劑亦可更含有有機溶劑。藉由添加有機溶劑，可提高設置於鈷層附近的鈷層以外的層的濡濕性，可進一步提高研磨速度。上述有機溶劑並無特別限制，較佳為水溶性。此處所謂水溶性，是定義為於25℃下相對於水100 g而溶解0.1 g以上。
    上述有機溶劑例如可列舉：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯等碳酸酯溶劑；丁內酯、丙內酯等內酯溶劑；乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇等二醇溶劑；四氫呋喃、二噁烷、二甲氧基乙烷、聚環氧乙烷、乙二醇單甲基乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等醚溶劑；甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、異丙醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇等醇溶劑；丙酮、甲基乙基酮等酮溶劑；二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮、乙酸乙酯、乳酸乙酯、環丁碸等其他有機溶劑等。
    另外，有機溶劑亦可為二醇溶劑的衍生物。例如可列舉：乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、三乙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、丙二醇單乙醚、二乙二醇單乙醚、二丙二醇單乙醚、三乙二醇單乙醚、三丙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、丙二醇單丙醚、二乙二醇單丙醚、三乙二醇單丙醚、三丙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚、三丙二醇單丁醚、三乙二醇單丁醚、三丙二醇單丁醚等二醇單醚溶劑；乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、三乙二醇二甲基乙醚、三丙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇二乙醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇二乙醚、三乙二醇二乙醚、三丙二醇二乙醚、乙二醇二丙醚、丙二醇二丙醚、二乙二醇二丙醚、二丙二醇二丙醚、三乙二醇二丙醚、三丙二醇二丙醚、乙二醇二丁醚、丙二醇二丁醚、二乙二醇二丁醚、二丙二醇二丁醚、三乙二醇二丁醚、三丙二醇二丁醚等二醇醚溶劑等。
    其中，較佳為選自二醇溶劑、二醇溶劑的衍生物、醇溶劑及碳酸酯溶劑中的至少一種，更佳為選自醇溶劑中的至少一種。該些有機溶劑可單獨使用一種或混合使用兩種以上。
    於研磨劑含有有機溶劑的情形時，於研磨劑的總質量中，有機溶劑的含量較佳為0.1質量%~95質量%。就防止研磨劑對基板的濡濕性變低的方面而言，上述有機溶劑的含量更佳為0.2質量%以上，進而佳為0.5質量%以上。另外，就研磨劑的製備、使用、廢液處理等變容易的方面而言，更佳為50質量%以下，進而佳為10質量%以下。 <水溶性聚合物>
    上述研磨劑較佳為含有至少一種水溶性聚合物。藉此，可更有效地達成腐蝕效果的抑制、膜表面的保護、缺陷產生的減少等。此處所謂水溶性，是定義為於25℃下相對於水100 g而溶解0.1 g以上。
    上述水溶性聚合物可列舉具有羧酸基或羧酸鹽基的水溶性聚合物等。此種水溶性聚合物可列舉：丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸等具有羧酸基的單體的均聚物；該聚合物的羧酸基的部分成為銨鹽等羧酸鹽基的均聚物等。另外，具有羧酸基的單體、具有羧酸鹽基的單體與羧酸的烷基酯等的衍生物的共聚物亦較佳。水溶性聚合物具體可列舉聚丙烯酸、將聚丙烯酸的羧酸基的至少一部分置換成羧酸銨鹽基的聚合物(以下稱為「聚丙烯酸銨鹽」)等。
    另外，上述以外的其他水溶性聚合物例如可列舉：海藻酸、果膠酸、羧甲基纖維素、瓊脂、卡德蘭多糖、普魯蘭多糖等多糖類；聚抗壞血酸、聚谷胺酸、聚離胺酸、聚蘋果酸、聚醯胺酸、聚醯胺酸銨鹽、聚醯胺酸鈉鹽、聚乙醛酸等聚羧酸及其鹽；聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯啶酮、聚丙烯醛等乙烯系聚合物等。
    於研磨對象的基板為半導體積體電路用基板等的情形時，就避免上述鹼金屬、鹼土金屬、鹵化物等造成的污染的觀點而言，上述水溶性聚合物較理想為具有酸性基的聚合物或其銨鹽。然而，研磨對象的基板為玻璃基板等的情形時不在此限。
    上述水溶性聚合物中，較佳為選自由具有羧酸基或羧酸鹽基的水溶性聚合物、果膠酸、瓊脂、聚蘋果酸、聚丙烯醯胺、聚乙烯醇及聚乙烯基吡咯啶酮所組成的組群(於可形成酯、鹽的情形時，包括該些酯、鹽)中的水溶性聚合物，更佳為具有羧酸基或羧酸鹽基的水溶性聚合物(包括酯、鹽)，進而佳為聚丙烯酸(包括鹽)，特佳為聚丙烯酸銨鹽。該些水溶性聚合物可單獨使用一種或混合使用兩種以上。
    水溶性聚合物的重量平均分子量較佳為500~1,000,000，更佳為1,000~500,000，進而佳為2,000~200,000，特佳為5,000~150,000。
    上述重量平均分子量例如可使用根據以下方法藉由凝膠滲透層析儀(Gel Permeation Chromatography，GPC)測定並經標準聚丙烯酸換算所得的值來測定。 (條件)
    試樣：10 μL
    標準聚丙烯酸：日立化成科技服務(Hitachi Chemical Techno Service)股份有限公司製造，商品名：PMAA-32
    檢測器：日立製作所股份有限公司製造，反應性離子(Reactive Ion，RI)-監視器，商品名「L-3000」
    積分儀：日立製作所股份有限公司製造，GPC積分儀，商品名「D-2200」
    泵：日立製作所股份有限公司製造，商品名「L-6000」
    脫氣裝置：昭和電工股份有限公司製造，商品名「Shodex DEGAS」
    管柱：日立化成工業股份有限公司製造，將商品名「GL-R440」、「GL-R430」、「GL-R420」依序連結而使用
    溶離液：四氫呋喃(THF)
    測定溫度：23℃
    流速：1.75 mL/min
    測定時間：45分鐘
    於研磨劑含有水溶性聚合物的情形時，於研磨劑的總質量中，水溶性聚合物的含量較佳為0.001質量%~10質量%。就可確保良好的腐蝕抑制性的方面而言，較佳為0.001質量%以上，更佳為0.01質量%以上，進而佳為0.02質量%以上。另外，就可維持充分的研磨速度的方面而言，較佳為10質量%以下，更佳為5.0質量%以下，進而佳為1.0質量%以下。 <研磨粒>
    上述研磨劑較佳為含有至少一種研磨粒。藉由含有研磨粒，可使設置於鈷層附近的鈷層以外的層的研磨速度提高。
    主要的研磨粒例如可列舉：二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈰、氧化鈦、氧化鍺、碳化矽等的無機物研磨粒子，聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚氯乙烯等的有機物研磨粒子等。這些中，較佳為選自由二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈰、氧化鈦及氧化鍺所組成的組群中的無機物研磨粒子，特佳為選自由二氧化矽及氧化鋁所組成的組群中的無機物研磨粒子。
    於選自由二氧化矽及氧化鋁所組成的組群中的無機物研磨粒子中，就於研磨劑中的分散穩定性良好，由於CMP而產生的研磨損傷(刮傷)的產生數少的方面而言，較佳為膠體二氧化矽或膠體氧化鋁，更佳為膠體二氧化矽。該些研磨粒可單獨使用一種或混合使用兩種以上。
    就可獲得良好的研磨速度的方面而言，研磨粒的平均粒徑較佳為10 nm~100 nm，更佳為20 nm~90 nm，進而佳為40 nm~80 nm。
    研磨粒的平均粒徑是利用光繞射散射式粒度分布計(例如庫爾特電子(COULTER Electronics)公司製造的商品名：COULTER N4SD)測定的值。Coulter的測定條件為測定溫度為20℃、溶劑折射率為1.333(相當於水)、粒子折射率設定為未知(Unknown)、溶劑黏度為1.005 mPa．s(相當於水)、運轉時間(Run Time)為200 sec、雷射入射角為90°，以Intensity(散射強度，相當於濁度)在5E+04~4E+05的範圍內的方式，於高於4E+05的情形時以水稀釋後測定。
    於研磨劑含有研磨粒的情形時，於研磨劑的總質量中，研磨粒的含量較佳為1.0質量%以上，更佳為3.0質量%以上，進而佳為3.0質量%~5.0質量%。藉由將上述研磨粒的含量設定於上述範圍內，可獲得良好的研磨速度。 <水>
    本發明中使用的水並無特別限制，可較佳地使用純水。水只要作為上述研磨劑的構成材料的剩餘部分而調配即可，其含量並無特別限制。 <其他>
    上述研磨劑中可添加的其他成分例如可列舉：界面活性劑、維多利亞純藍等染料、酞菁綠等顏料等著色劑。
    上述研磨劑的pH值為4.0以下。若pH值超過4.0，則有包含配線用金屬的導電性物質層及鈷層的研磨速度下降之虞。另一方面，就抑制緩緩腐蝕配線用金屬、另外亦可解決由酸性強所致的操作困難的方面而言，上述pH值較佳為1.0以上，更佳為2.0以上。
    pH值可藉由酸性化合物的添加量來調整。另外，亦可藉由添加氨、氫氧化鈉、氫氧化四甲基銨(TMAH)等鹼性化合物來調整。
    上述研磨劑的pH值的測定是利用pH計(例如堀場製作所股份有限公司(HORIBA,Ltd.)製造的Model F-51)來測定。可使用標準緩衝液(鄰苯二甲酸鹽pH緩衝液，pH值為4.21(25℃)；中性磷酸鹽pH緩衝液，pH值為6.86(25℃)；硼酸鹽pH緩衝液，pH值為9.04(25℃))進行3點校正後，將電極放入至研磨劑中，對經過3分鐘以上而穩定後的值進行測定。
    上述研磨劑是以含有羧酸衍生物、金屬防蝕劑及水而成的研磨劑(儲藏液)的形式保管，亦可於研磨時將該研磨劑與其他構成材料及水適當調配後使用。另外，亦能以於羧酸衍生物、金屬防蝕劑及水中適當調配有其他構成材料的研磨劑的狀態而保管使用。
    上述研磨劑可應用於半導體裝置中的配線層的形成。作為研磨對象的被研磨膜只要至少包括含有鈷元素的部分(以下稱為「鈷部分」)即可，亦可更包括設置於鈷部附近的導電性物質、阻障金屬或絕緣體。
    即，本發明的另一態樣為以下研磨劑的對含有鈷元素的層進行研磨時的使用，上述研磨劑含有羧酸衍生物、金屬防蝕劑及水，且pH值為4以下，上述羧酸衍生物包含選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及下述通式(I)所表示的烷基二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中的至少一種。
    HOOC-R-COOH………(I)
    上述通式(I)中，R表示碳數4~10的伸烷基。
    另外，本發明的另一態樣為以下的研磨劑的對含有鈷元素的層進行研磨時的使用，上述研磨劑含有至少一種羧酸衍生物、金屬防蝕劑及水，且pH值為4.0以下，於50℃下對鈷的蝕刻速度為10.0 nm/min以下，上述至少一種羧酸衍生物是選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及下述通式(I)所表示的烷基二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中。
    HOOC-R-COOH………(I)
    上述通式(1)中，R表示碳數4~10的伸烷基。 [基板的研磨方法]
    本發明的基板的研磨方法為使用上述研磨劑對形成於基板的至少一個表面上的含有鈷元素的被研磨膜進行研磨，並將含有鈷元素的多餘部分去除的研磨方法。更具體而言為以下的研磨方法：於形成於基板的至少一個表面上的含有鈷元素的被研磨膜與研磨定盤上的研磨布之間，一面供給上述研磨劑，一面於將設有上述被研磨膜之面側的上述基板表面按壓於研磨布的狀態下，使該基板與研磨定盤相對移動，藉此將被研磨膜的至少一部分去除。
    以下，一面參照圖2，一面對使用本發明的基板的研磨方法來形成半導體裝置中的配線層的一連串步驟加以說明。然而，本發明的研磨劑的用途不限定於下述步驟。
    如圖2之(a)所示，研磨前的基板10於矽基板1上具有含有預定圖案的凹部的絕緣體2、沿著該絕緣體2的表面的凸凹而被覆絕緣體2的阻障金屬層3、以及被覆阻障金屬層3的鈷層4，於鈷層4上形成有導電性物質層5。
    絕緣體2可列舉矽系絕緣體、有機聚合物系絕緣體等。矽系絕緣體可列舉：二氧化矽、氟矽酸鹽玻璃、以三甲基矽烷或二甲氧基二甲基矽烷作為起始原料而獲得的有機矽酸鹽玻璃、氮氧化矽、氫化矽倍半氧烷等二氧化矽系絕緣體，或碳化矽及氮化矽等。另外，有機聚合物系絕緣體可列舉全芳香族系低介電常數絕緣體。該些絕緣體中，特佳為二氧化矽。
    絕緣體2是藉由化學氣相成長(Chemical Vapor Deposition，CVD)法、旋轉塗佈法、浸漬塗佈法或噴霧法而成膜。絕緣體2的具體例可列舉LSI製造步驟特別是多層配線形成步驟中的絕緣體等。
    阻障金屬層3是為了防止導電性物質向絕緣體2中擴散、及為了提高絕緣體2與導電性物質層5的密接性而形成。阻障金屬層3中所用的阻障金屬可列舉：鉭、氮化鉭、鉭合金等鉭化合物，鈦、氮化鈦、鈦合金等鈦化合物，鎢、氮化鎢、鎢合金等鎢化合物，釕等釕化合物等。阻障金屬層3可為包含該些金屬中的一種的單層結構，亦可為包含兩種以上的積層結構。阻障金屬層3是藉由蒸鍍、化學氣相成長(CVD)等而成膜。再者，亦可僅設置鈷層4作為阻障金屬層3。
    鈷層4中所用的鈷類可列舉鈷、鈷合金、鈷的氧化物、鈷合金的氧化物等。鈷層是藉由公知的濺鍍法等而成膜。
    導電性物質層5中所用的導電性物質可列舉：銅、銅合金、銅的氧化物、銅合金的氧化物等以銅作為主成分的金屬，鎢、鎢合金等鎢金屬，銀、金等貴金屬等。其中，較佳為銅、銅合金、銅的氧化物、銅合金的氧化物等以銅作為主成分的金屬。導電性物質層5是藉由公知的濺鍍法、鍍敷法等而成膜。
    絕緣體2的厚度較佳為0.01 μm~2.0 μm左右，阻障金屬層3的厚度較佳為0.01 μm~2.5 μm左右，鈷層4的厚度較佳為0.01 μm~2.5 μm左右，導電性物質層5的厚度較佳為0.01 μm~2.5 μm左右。
    於將導電性物質層5自圖2之(a)所示的狀態起研磨至圖2之(b)所示的狀態為止的第1研磨步驟中，例如使用導電性物質層5/鈷層4的研磨速度比充分大的導電性物質用的研磨劑，並藉由CMP對研磨前的基板10的表面的導電性物質層5進行研磨。藉此，基板上的凸部的鈷層4於表面露出，而獲得具有於凹部中殘留有導電性物質層5的導體圖案的基板20。導電性物質層5/鈷層4的研磨速度比充分大的上述導電性物質用的研磨劑例如可使用日本專利第3337464號說明書中記載的研磨劑。於第1研磨步驟中，凸部的鈷層4的一部分亦可與導電性物質層5一起被研磨。
    繼而於第2研磨步驟中，將藉由第1研磨步驟所得的導體圖案作為第2研磨步驟用的被研磨膜，使用本發明的研磨劑進行研磨。
    於第2研磨步驟中，於將基板20按壓於研磨定盤的研磨布上的狀態下，一面於研磨布與基板之間供給本發明的研磨劑，一面使研磨定盤與基板20相對移動，藉此對藉由第1研磨步驟而露出的鈷層4進行研磨。
    研磨裝置可使用具有固持器及研磨定盤的通常的研磨裝置，上述固持器保持被研磨的基板，上述研磨定盤與轉速可變的馬達等連接，而且貼附有研磨布。研磨布可使用通常的不織布、發泡聚胺基甲酸酯、多孔質氟樹脂等，並無特別限制。
    研磨條件並無特別限制，研磨定盤的旋轉速度較佳為200 rpm以下的低旋轉以使基板不飛出。將具有被研磨膜的基板按壓於研磨布的按壓力較佳為1 kPa~100 kPa，為了滿足研磨速度的被研磨面內均勻性及圖案的平坦性，更佳為5 kPa~50 kPa。
    於研磨期間，利用泵等對研磨布與被研磨膜之間連續供給本發明的研磨劑。其供給量並無限制，較佳為研磨布的表面一直由研磨劑所被覆。研磨結束後的基板較佳為於流水中充分清洗後，使用旋轉乾燥器等將附著於基板上的水滴撣落後加以乾燥。
    於第2研磨步驟中，至少對露出的鈷層4進行研磨，將多餘的鈷部分去除。於第2研磨步驟中，亦可對鈷層4進行研磨，於阻障金屬層3露出後結束研磨，另使用阻障金屬層研磨用的研磨劑對阻障金屬層3進行研磨。另外，亦可如圖2之(b)至圖2之(c)所示般，於第2研磨步驟中一連串地自鈷層4起研磨至阻障金屬層3為止。進而，凹部中嵌埋的導電物質層5亦可與鈷層4及阻障金屬層3一起被研磨。
    在獲得具有所需圖案的基板30的時間點，結束研磨，所述基板30於凸部的阻障金屬層3下的絕緣體2全部露出、凹部中殘留成為配線層的導電性物質層5、阻障金屬層3及鈷層4的剖面於凸部與凹部的交界處露出。
    為了確保研磨結束時的更優異的平坦性，亦可如圖3所示般進一步進行過研磨(例如於第2研磨步驟中直至可獲得所需圖案為止的時間為100秒的情形時，將除了該100秒的研磨以外追加研磨50秒的情況稱為過研磨50%)。於過研磨的情形時，絕緣體2的一部分亦被研磨去除。
    於如此而形成的金屬配線上進一步形成第2層的絕緣體及金屬配線後，進行研磨，使半導體基板整個面成為平滑的面。藉由將該步驟反覆進行預定次數，可製造具有所需的配線層數的半導體裝置。
    本發明的研磨劑不僅可用於如上所述的形成於半導體基板上的金屬膜的研磨，亦可用於對磁頭等的基板進行研磨。 [實例]
    以下，藉由實例對本發明加以具體說明，但本發明不限定於該些實例。 <對鈷的蝕刻量的評價> [實例及比較例] (研磨劑製作方法)
    於容器中，以於最終的研磨劑中成為表1所記載的調配量的方式分別加入表1及表2所示的金屬防蝕劑及羧酸衍生物，並加入於最終的研磨劑中成為0.02質量%的量的作為水溶性聚合物的聚丙烯酸銨鹽(日立化成科技服務製造，分子量為8000)、及於最終的研磨劑中成為1.4質量%的量的作為有機溶劑的3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇，於其中注入超純水，進行攪拌、混合，使所有成分溶解。
    繼而，以於所製備的漿料的總質量中相當於4.0質量%的量，添加作為二氧化矽粒子的膠體二氧化矽(扶桑化學工業股份有限公司製造，粒徑為60 nm)來作為研磨粒，再次注入超純水，獲得漿料。以於所得的漿料的總質量中成為0.2質量%的方式添加30質量%的過氧化氫水，獲得各種研磨劑。
    對所得的各研磨劑的pH值進行測定，示於表1及表2中。 (對鈷的蝕刻量評價)
    準備於8吋的矽基板上藉由CVD法而形成有厚度為300 nm的鈷層的毯覆式(blanket)基板(a)。將上述毯覆式基板(a)切出20 mm見方的晶片而準備評價用晶片(b)。
    於加入有上述各研磨劑50 g的燒杯中分別放入上述評價用晶片(b)，於50℃的恆溫槽中浸漬1分鐘。將浸漬後的評價用晶片(b)取出，以純水充分清洗後，噴附氮氣而使晶片上的水分乾燥。以電阻率計對乾燥後的評價用晶片(b)的電阻進行測定，利用下述式(1)換算成浸漬後的鈷層的膜厚。
    根據與毯覆式基板(a)的各膜厚分別對應的電阻值的資訊而獲得校準曲線，由下述式(1)求出鈷層的膜厚。
    浸漬後的鈷層的膜厚[nm]=104.5×(評價用晶片(b)的電阻值[mΩ]/1000)-0.893………(1)
    而且，根據所得的浸漬後的鈷層的膜厚及浸漬前的鈷層的厚度，由下述式(2)求出鈷層的蝕刻速度。
    鈷層的蝕刻速度(Co-ER)[nm/min]=(浸漬前的鈷層的膜厚[nm]-浸漬後的鈷層的膜厚[nm])/1 min………(2)
    對於上述所得的各研磨劑，求出對鈷層的蝕刻速度。將其結果示於表1及表2中。另外，表1及表2中，羧酸衍生物及金屬防蝕劑一欄中的「-」表示未調配。 (對鈷的研磨速度評價)
    另外，對使用上述所得的各研磨劑，以下述條件對上述毯覆式基板(a)進行研磨時的研磨速度(Co-RR)[nm/min]進行評價。將其結果一併示於表1及表2中。另外，對於若干比較例，由於蝕刻速度過快，故省略研磨速度的評價，以「-」來表示。 <研磨條件>
    研磨布：IC1000
    研磨壓力：10.3 kPa(1.5 psi)
    轉速：定盤/研磨頭=93/87 rpm
    研磨劑的供給量：200 mL/min
    研磨時間：0.5分鐘

    由表1及表2明確得知，於實例1~實例13中，藉由同時含有特定的二羧酸與金屬防蝕劑，即便於50℃的條件下亦可顯著抑制鈷的蝕刻速度，而以適當的速度研磨鈷層。由此教示，於含有上述羧酸衍生物的本發明的研磨劑中，上述特定二羧酸化合物兼具作為錯合物形成劑與防蝕劑的作用。即教示，根據本發明的研磨劑，於對含有鈷元素的層進行研磨的情形時，能以良好的研磨速度且有效地抑制含有鈷元素的層被過剩蝕刻、或產生由腐蝕導致的裂縫而研磨。
    1‧‧‧矽基板
    2‧‧‧絕緣體
    3‧‧‧阻障金屬層
    4‧‧‧鈷層
    5‧‧‧導電性物質層(配線用金屬)
    10、20、30‧‧‧基板
    圖1為表示先前的金屬鑲嵌製程中的配線形成過程的示意剖面圖。
    圖2為表示使用鈷層的金屬鑲嵌製程中的配線形成過程的示意剖面圖。
    圖3為表示藉由本發明的研磨方法進行研磨後的基板的一例的剖面圖。
    1‧‧‧矽基板
    2‧‧‧絕緣體
    3‧‧‧阻障金屬層
    4‧‧‧鈷層
    5‧‧‧導電性物質層(配線用金屬)
    10、20、30‧‧‧基板
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種研磨劑，其是用於對含有鈷元素的層進行研磨，包含羧酸衍生物、金屬防蝕劑及水，且pH值為4.0以下，上述羧酸衍生物包含選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及下述通式(I)所表示的烷基二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中的至少一種，HOOC-R-COOH………(I)上述通式(I)中，R表示碳數4~10的伸烷基。
    [2] 一種研磨劑，其是用於對含有鈷元素的層進行研磨，包含至少一種羧酸衍生物、金屬防蝕劑及水，且pH值為4.0以下，於50℃下對鈷的蝕刻速度為10.0 nm/min以下，上述至少一種羧酸衍生物為選自由鄰苯二甲酸化合物、間苯二甲酸化合物及下述通式(I)所表示的烷基二羧酸化合物以及這些的鹽及酸酐所組成的組群中，HOOC-R-COOH (I)上述通式(I)中，R表示碳數4~10的伸烷基。
    [3] 如申請專利範圍第1項或第2項所述之研磨劑，其中上述金屬防蝕劑含有具有三唑骨架的化合物。
    [4] 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之研磨劑，其中更含有氧化劑。
    [5] 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之研磨劑，其中更含有有機溶劑。
    [6] 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之研磨劑，其中更含有水溶性聚合物。
    [7] 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之研磨劑，其中更含有研磨粒。
    [8] 一種基板的研磨方法，其使用如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之研磨劑對形成於基板的至少一表面上的含有鈷元素的被研磨膜進行研磨，而將含有鈷元素的多餘部分去除。
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