JP2000269170A5

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Publication number: JP2000269170A5
Application number: JP1999074562A
Authority: JP
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2019-03-18

Description

【０００７】
本発明の半導体装置の製造に用いるＣＭＰ用水系分散体は、重合体粒子、無機粒子及び水を含有し、該重合体粒子のゼータ電位と該無機粒子のゼータ電位とが逆符号であり、該重合体粒子の表面に、複数の上記無機粒子が付着していることを特徴とする。

【００１３】
本発明において、重合体粒子の上記「ゼータ電位」は、全ｐＨ域、或いは低ｐＨ域を除く広範な領域に渡って負であることが多いが、特定の官能基を有する重合体粒子とすることによって、より確実に負のゼータ電位を有する重合体粒子とすることができる。
また、官能基の種類によっては、特定のｐＨ域において正のゼータ電位を有する重合体粒子とすることもできる。
一方、無機粒子では比較的広範なｐＨ域において正のゼータ電位であることが多いが、比較的広いｐＨ域で負のゼータ電位を有するものも知られている。

【００１４】
従って、特定の重合体粒子と無機粒子とを組み合わせ、これら粒子を含有するＣＭＰ用水系分散体のｐＨを調整することにより、本発明の、重合体粒子と無機粒子のゼータ電位が「逆符号」となる水系分散体とすることができる。
このように、重合体粒子と無機粒子のゼータ電位が逆符号となった場合、これら粒子が静電力により凝集して、一体となった複合粒子が形成される。

【００１５】
本発明のＣＭＰ用水系分散体は、特定の官能基によって、そのゼータ電位がほぼ全ｐＨ域において負となるように調整された重合体粒子と、アルミナ粒子及びチタニア粒子のうちの少なくとも一方の無機粒子とを含有することもできる。
ゼータ電位が負に調整された重合体粒子としては、分子鎖に、カルボキシル基、その陰イオン、スルホン酸基及びその陰イオンのうちの少なくとも１種が導入された重合体からなるものを使用することができる。

【００１７】
一方、特定の官能基によりゼータ電位が調整された重合体粒子は、ｐＨの低下とともにゼータ電位が高くなる（負の側で絶対値が小さくなる）ため、あまりにｐＨが低い領域は好ましくなく、特定の官能基によって、そのゼータ電位がほぼ全ｐＨ域において負となるように調整された重合体粒子と、アルミナ粒子及びチタニア粒子のうちの少なくとも一方の無機粒子とを含有するＣＭＰ用水系分散体のｐＨは２以上、更には３以上であることがより好ましい。
以上のような観点から、この場合の水系分散体のｐＨ領域は、無機粒子としてアルミナ粒子を使用する場合は２〜９が好ましく、更には３〜８がより好ましく、特に３〜７がとりわけ好ましい。また、無機粒子としてチタニアを使用する場合は２〜６が好ましく、更には３〜５がより好ましい。

【００１８】
本発明のＣＭＰ用水系分散体は、特定の官能基によって、そのゼータ電位が正となるように調整された重合体粒子と、シリカ粒子及びジルコニア粒子のうちの少なくとも一方の無機粒子とを含有することもできる。
ゼータ電位が正となるように調整された重合体粒子としては、分子鎖にアミノ基及びその陽イオンのうちの少なくとも一方が導入された重合体粒子を使用することができる。

【００２０】
一方、特定の官能基によりゼータ電位が正になるように調整された重合体粒子は、ｐＨの増大とともにそのゼータ電位が低くなる（正の側で絶対値が小さくなる）ため、あまりにｐＨが高い領域は好ましくなく、特定の官能基によって、そのゼータ電位が正となるように調整された重合体粒子と、シリカ粒子及びジルコニア粒子のうちの少なくとも一方の無機粒子とを含有するＣＭＰ用水系分散体のｐＨは８以下、更には７以下であることが好ましい。
以上のような観点から、この場合の水系分散体のｐＨ領域は、無機粒子としてシリカ粒子を使用する場合は３〜１０が好ましく、更には３〜８がより好ましい。また、無機粒子としてジルコニアを使用する場合は４〜１０が好ましく、更には５〜８がより好ましい。

【００２１】
本発明においては、上記重合体粒子に、更にアミド基、ヒドロキシル基、ポリエチレングリコール鎖を有する官能基のうちの少なくとも１種を導入することにより、無機粒子との混合時に発泡する現象を防止することができるという利点がある。また、ゼータ電位に直接関係しない親水性官能基を導入することにより、無機粒子と混合した後、経時的に凝集が進行するという問題を防ぐこともできる。

【００２２】
本発明において、重合体粒子及び無機粒子の平均粒子径の好ましい範囲はそれぞれ０．０１〜１．０μｍであり、更に好ましくは０．０１〜０．５μｍであり、特に好ましくは０．０１〜０．３μｍである。
また、これら粒子が凝集して生成する凝集体の平均粒子径の好ましい範囲は０．１〜１０μｍであり、更に好ましくは０．１〜５μｍであり、特に好ましくは０．１〜１μｍであり、就中０．１〜０．８μｍが好ましい。凝集体の平均粒子径が０．１μｍ未満であると、研磨速度が低下し、この平均粒子径が１０μｍを超える場合は、凝集体が沈降し易く、安定な水系分散体とすることが容易ではない。これらの平均粒子径は、透過型電子顕微鏡によって観察することにより測定することができる。

【００２３】
また、本発明の特定の構成を有する凝集体とするためには、無機粒子の平均粒子径が重合体粒子の平均粒子径より小さく、重合体粒子の平均粒子径（Ｓｐ）と無機粒子の平均粒子径（Ｓｉ）との比、Ｓｐ／Ｓｉが１〜４０、特に１．５〜２０、更には２〜１０であることが好ましい。重合体粒子と無機粒子との平均粒子径の比がこの範囲であれば、粒径の大きい重合体粒子の表面の広範囲に渡って粒径の小さい多数の無機粒子が付着した凝集体とすることができる。このような凝集体を含有するＣＭＰ用水系分散体であれば、研磨時、中心部の重合体粒子が変形して偏平となり易く、且つ被研磨面と接するのは比較的粒径の小さい無機粒子となる。そのため、被研磨面におけるスクラッチの発生が抑えられるとともに、十分な速度で効率的に研磨することができる。このＳｐ／Ｓｉが１未満であると、被研磨面に傷が付くことがあり、４０を超えると、研磨速度が低下する傾向にあり、好ましくない。

【００２９】
また、重合体粒子と無機粒子との重量比は特に限定されないが、重合体粒子の含有量（Ｗｐ）と無機粒子の含有量（Ｗｉ）との比、Ｗｐ／Ｗｉが０．０１〜４、特に０．０２〜２、更には０．０５〜１であることが好ましい。重合体粒子と無機粒子との重量比がこの範囲であれば、特に特定の構成を有する凝集体とすることができ、十分な速度で効率的に研磨がなされるとともに、被研磨面におけるスクラッチの発生も抑えられる。このＷｐ／Ｗｉが０．０１未満であると、被研磨面に傷が付くことがあり、４を超えると、研磨速度が低下する傾向にあり、好ましくない。

【００５７】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造に用いるＣＭＰ用水系分散体を研磨剤として半導体装置の被加工膜を研磨すれば、研磨速度が大きく、且つ被研磨面に傷が付くこともない。

Claims

重合体粒子、無機粒子及び水を含有し、該重合体粒子のゼータ電位と該無機粒子のゼータ電位とが逆符号であり、該重合体粒子の表面に、複数の上記無機粒子が付着していることを特徴とする半導体装置の製造に用いる化学機械研磨用水系分散体。
上記重合体粒子の平均粒子径が、０．０１〜１．０μｍである、請求項１に記載の半導体装置の製造に用いる化学機械研磨用水系分散体。
上記重合体粒子が、カルボキシル基、その陰イオン、スルホン酸基及びその陰イオンのうちの少なくとも１種を有し、上記無機粒子がアルミナ及びチタニアのうちの少なくとも一方である請求項１又は２記載の半導体装置の製造に用いる化学機械研磨用水系分散体。
上記重合体粒子が、アミノ基及びその陽イオンのうちの少なくとも一方を有し、上記無機粒子がシリカ及びジルコニアのうちの少なくとも一方である請求項１又は２記載の半導体装置の製造に用いる化学機械研磨用水系分散体。
上記重合体粒子が更にアミド基、ヒドロキシル基及びポリエチレングリコール鎖を有する官能基のうちの少なくとも１種を有する請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造に用いる化学機械研磨用水系分散体。