JP2001152135A

JP2001152135A - 化学機械研磨用水系分散体の製造方法

Info

Publication number: JP2001152135A
Application number: JP33150499A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nishimoto; 和男西元; Masayuki Hattori; 雅幸服部; Nobuo Kawahashi; 信夫川橋
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2001-06-05
Anticipated expiration: 2019-11-22
Also published as: JP4151178B2

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な研磨速度が得られ、且つ特に低誘電層
間絶縁膜を有する半導体装置であっても、スクラッチ及
び断線等が十分に抑えられる化学機械研磨用水系分散体
の製造方法を提供する。【解決手段】ゼータ電位が同符号である、カルボキシ
ル基及びその陰イオン等を有する重合体粒子と、アルミ
ナ及びチタニア等の無機粒子と、を含有する水系分散
体、或いはアミノ基及びその陽イオン等を有する重合体
粒子と、シリカ及びジルコニア等の無機粒子と、を含有
する水系分散体のｐＨを、重合体粒子のゼータ電位と無
機粒子のゼータ電位とが逆符号となるｐＨ域に変化さ
せ、重合体粒子の表面に無機粒子を付着させ、特に、無
機粒子からなる被覆層を形成させ、特定の平均粒子径を
有し、且つ粒子径のばらつきの小さい複合粒子とするこ
とにより、化学機械研磨用水系分散体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学機械研磨用水
系分散体の製造方法に関する。更に詳しくは、本発明
は、ゼータ電位が同符号である重合体粒子と無機粒子と
を含有する水系分散体において、これら粒子のゼータ電
位が逆符号となるようにｐＨを変化させ、複合粒子を形
成させることにより、半導体装置の被加工膜等の化学機
械研磨（以下、「ＣＭＰ」ということもある。）におい
て有用な水系分散体を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置における素子表面及び層間絶
縁膜等のＣＭＰに用いられる研磨剤として、従来より、
コロイダルシリカ及びコロイダルアルミナ等の無機粒子
を含む水系分散体が多用されている。しかし、この無機
粒子を含む水系分散体は、分散安定性が低く、凝集し易
いため、凝集塊によって被研磨面に欠陥（以下、「スク
ラッチ」という。）が発生し、これが歩留まり低下の原
因になっている。この問題を解決するため、水系分散
体に界面活性剤を配合する、ホモジナイザ等により均
一に分散させる、及びフィルタによって凝集塊を除去
する等、各種の方法が提案されている。しかし、これら
は研磨剤そのものの改良ではないうえ、研磨速度の低
下、金属イオンによる被研磨面の汚損等、新たな問題が
生ずることもある。

【０００３】また、近年、超ＬＳＩの性能向上を目的と
した層間絶縁膜の低誘電率化が注目されている。この低
誘電率化のため、誘電率の高いＳｉＯ₂膜に代わるもの
として、フッ素添加ＳｉＯ₂（誘電率；約３．３〜３．
５）、ポリイミド系樹脂（誘電率；約２．４〜３．６、
日立化成工業株式会社製、商品名「ＰＩＱ」、AlliedSi
gnal 社製、商品名「ＦＬＡＲＥ」等）、ベンゾシクロ
ブテン（誘電率；約２．７、Dow Chemical社製、商品名
「ＢＣＢ」等）、水素含有ＳＯＧ（誘電率；約２．５〜
３．５）及び有機ＳＯＧ（誘電率；約２．９、日立化成
工業株式会社製、商品名「ＨＳＧＲ７」等）などからな
る層間絶縁膜が開発されている。しかし、これらの絶縁
膜はＳｉＯ₂膜に比べて機械的強度が小さく、柔らかく
て脆いため、従来の無機粒子を含有する水系分散体で
は、スクラッチの発生等により配線の断線が生じ、更な
る歩留まりの低下を招くことがある。

【０００４】更に、特開平７−８６２１６号公報には、
無機粒子ではなく、有機高分子化合物等を主成分とする
研磨粒子を含む研磨剤により半導体装置の被加工膜を研
磨する方法が開示されている。この方法によれば、研磨
後、被研磨面に残留する研磨粒子を燃焼させ、除去する
ことができ、残留する粒子による半導体装置等、製品の
不良の発生を抑えることができる。しかし、有機高分子
化合物からなる粒子は、シリカ、アルミナ等の無機粒子
に比べて硬度が低いため、研磨速度を十分に大きくする
ことができないとの問題がある。

【０００５】また、特公平６−４０９５１号公報には、
ゼータ電位が逆符号である粒子を混合することにより複
合粒子を製造する方法が開示されている。しかし、この
方法では、各粒子のゼータ電位が逆符号であるため、混
合の速度をコントロールする必要があり、この速度によ
っては大きな凝集塊が発生し、製品の歩留まり低下の原
因になることがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
の問題を解決するものであり、重合体粒子の表面に無機
粒子が付着し、特に、複数の無機粒子からなる被覆層が
形成され、その表面が十分な強度及び硬度を有し、耐熱
性に優れ、また、適度に柔軟であって、研磨速度を大き
くすることができるとともに、スクラッチ及び断線等の
発生も抑えられる特定の複合粒子を含有する化学機械研
磨用水系分散体の製造方法を提供することを目的とす
る。更に、層間絶縁膜が強度の小さいものであっても、
スクラッチ及び断線等を生ずることのない化学機械研磨
用水系分散体の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の化学機械
研磨用水系分散体は、重合体粒子と、該重合体粒子のゼ
ータ電位と同符号のゼータ電位にある無機粒子とを含有
する水系分散体のｐＨを、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となるように変化さ
せ、該重合体粒子と該無機粒子とからなる複合粒子を形
成することを特徴とする。

【０００８】上記「重合体粒子」としては、（１）ポリ
スチレン及びスチレン系共重合体、（２）ポリメチルメ
タクリレート等の（メタ）アクリル樹脂及びアクリル系
共重合体、（３）ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽
和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボ
ネート、フェノキシ樹脂、並びに（４）ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ−１−ブテン、ポリ−４−メチル
−１−ペンテン等のポリオレフィン及びオレフィン系共
重合体などの熱可塑性樹脂からなる重合体粒子を使用す
ることができる。

【０００９】更に、この重合体粒子として、スチレン、
メチルメタクリレート等と、ジビニルベンゼン、エチレ
ングリコールジメタクリレート等とを共重合させて得ら
れる、架橋構造を有する重合体からなるものを使用する
こともできる。この架橋の程度によって重合体粒子の硬
度を調整することができる。また、フェノール樹脂、ウ
レタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、
アルキッド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化
性樹脂からなる重合体粒子を用いることもできる。

【００１０】これら複合粒子の形成に用いられる重合体
粒子の形状は球状であることが好ましい。この球状と
は、鋭角部分を有さない略球形のものをも意味し、必ず
しも真球に近いものである必要はない。球状の重合体粒
子を用いることにより、形成される複合粒子も球状とな
り、十分な速度で研磨することができるとともに、被研
磨面におけるスクラッチ及び断線等の発生も抑えられ
る。

【００１１】上記「無機粒子」としては、アルミナ、チ
タニア、セリア、シリカ、ジルコニア、酸化鉄及び酸化
マンガン等、ケイ素或いは金属元素の酸化物からなる無
機粒子を使用することができる。これら重合体粒子及び
無機粒子は、それぞれ１種のみを使用してもよいし、２
種以上を併用することもできる。

【００１２】重合体粒子の上記「ゼータ電位」は、全ｐ
Ｈ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。更に、重合体粒子に、
イオン性の界面活性剤及び水溶性高分子を吸着させるこ
とによっても、そのゼータ電位を制御することができ
る。

【００１３】一方、無機粒子のゼータ電位はｐＨ依存性
が高く、この電位が０となる等電点を有し、その前後の
ｐＨ域でゼータ電位の符号が逆転する。従って、特定の
重合体粒子と無機粒子とを組み合わせ、これら粒子のゼ
ータ電位が同符号となるｐＨ域で水系分散体を調製した
後、ゼータ電位が逆符号となるｐＨ域に変化させること
により、重合体粒子の表面の少なくとも一部に無機粒子
が静電力により付着してなる複合粒子を形成することが
できる。尚、多数の無機粒子が付着し、被覆層が形成さ
れた複合粒子であればより好ましい。

【００１４】請求項２記載の発明では、無機粒子とし
て、アルミナ粒子、チタニア粒子及びセリア粒子のうち
の少なくとも１種が用いられる。また、請求項３記載の
発明では、特定の官能基又はその陰イオンによって、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
れた重合体粒子が使用される。そして、ｐＨを変化させ
ることにより、複合粒子を容易に形成させることができ
る。

【００１５】ゼータ電位がほぼ全ｐＨ域において負にな
るよう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。これらの官能基及び
陰イオンは、全単量体を１００重量部（以下、「部」と
略記する。）とした場合に、（メタ）アクリル酸、イタ
コン酸、フマル酸及びマレイン酸等の単量体を０．０１
〜５０部、好ましくは０．１〜３０部使用することによ
り重合体に導入することができる。また、過硫酸ナトリ
ウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の重合開
始剤を、単量体１００部に対し、０．０１〜３０部、好
ましくは０．１〜２０部用いることにより導入すること
もできる。

【００１６】このＣＭＰ用水系分散体は、無機粒子の等
電点よりもアルカリ側の領域、即ち、無機粒子のゼータ
電位が負となるｐＨ域で、重合体粒子と無機粒子とを混
合した後、ｐＨを無機粒子の等電点より酸性側に変化さ
せ、無機粒子のゼータ電位を正とすることにより製造す
ることができる。重合体粒子と無機粒子とを混合する際
のｐＨ域は、アルミナ粒子及びセリア粒子の場合はｐＨ
９以上、好ましくは１０〜１２であり、チタニア粒子の
場合はｐＨ７以上、好ましくは８〜１２である。

【００１７】また、使用時のｐＨは、無機粒子の等電点
未満の、より低い領域とすることが好ましい。このよう
な低ｐＨ域であれば、無機粒子のゼータ電位が正の側で
大きくなり、重合体粒子の表面に無機粒子がより強固に
付着し、研磨時、複合粒子に相当に大きな剪断応力が加
わった場合にも、無機粒子が重合体粒子から容易に脱落
することがない。尚、無機粒子の等電点よりアルカリ側
で使用した場合は、無機粒子のゼータ電位が負のままで
あり、所要の複合粒子を形成することができない。

【００１８】一方、ゼータ電位がより確実に負となるよ
うに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。）。
そのため、あまりにｐＨが低い領域は好ましくなく、ｐ
Ｈは２以上、更には３以上であることが好ましい。以上
のような観点から、この水系分散体のｐＨは、無機粒子
としてアルミナ粒子を使用する場合は２〜９、特に３〜
８、更には３〜７であることがより好ましい。また、無
機粒子としてチタニアを使用する場合は２〜６、特に３
〜５であることがより好ましい。

【００１９】請求項４記載の発明では、陰性界面活性剤
及び陰性水溶性高分子のうちの少なくとも一方が吸着又
は化学結合し、そのゼータ電位が負となるように調整さ
れた重合体粒子が使用される。そして、ｐＨを変化させ
ることにより、複合粒子を容易に形成させることができ
る。

【００２０】陰性界面活性剤としては、高級アルコール
硫酸エステルのアルカリ金属塩、アルキルベンゼンスル
ホン酸のアルカリ金属塩、コハク酸ジアルキルエステル
スルホン酸のアルカリ金属塩、アルキルジフェニルエー
テルジスルホン酸のアルカリ金属塩及びポリオキシエチ
レンアルキル（又はアルキルフェニルエーテル）の硫酸
エステル塩等の他、反応性乳化剤などを使用することが
できる。

【００２１】また、陰性水溶性高分子としては、ポリア
クリル酸、ポリメタクリル酸、ポリメチルメタクリル
酸、ポリマレイン酸、カルボキシル基などの酸性基を有
する飽和又は不飽和ポリカルボン酸、並びにリン酸基及
びスルホン酸基等を有する水溶性高分子などが挙げられ
る。これらの陰性水溶性高分子の分子量は１０〜１００
０００、特に１００〜５００００であることが好まし
い。陰性界面活性剤及び／又は陰性水溶性高分子の配合
量は、重合体粒子に対して０．０１〜５０重量％、特に
０．０５〜４０重量％、更には０．１〜３０重量％とす
ることが好ましい。

【００２２】陰性界面活性剤及び陰性水溶性高分子は、
これらを重合体粒子の調製時に使用し、予め吸着又は化
学結合させてもよいし、重合体粒子を調製した後、この
重合体粒子と、陰性界面活性剤及び／又は陰性水溶性高
分子とを混合し、攪拌することにより吸着又は化学結合
させてもよい。更に、このようにして調製された複合粒
子を含有するＣＭＰ用水系分散体の製造は請求項２乃至
３記載の発明の場合と同様にして行うことができる。

【００２３】請求項５記載の発明では、無機粒子とし
て、シリカ粒子及びジルコニア粒子のうちの少なくとも
一方が用いられる。また、請求項６記載の発明では、特
定の官能基又はその陽イオンによって、特定のｐＨ域に
おいてゼータ電位が正となるように調整された重合体粒
子が使用される。そして、ｐＨを変化させることによ
り、複合粒子を容易に形成させることができる。

【００２４】ゼータ電位が正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からなるものを使用
することができる。これらの官能基及び陽イオンは、全
単量体を１００部とした場合に、（メタ）アクリルジメ
チルアミノエチル、（メタ）アクリルジエチルアミノエ
チル等の単量体を０．０１〜５０部、好ましくは０．１
〜３０部使用することにより重合体に導入することがで
きる。また、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパ
ン）塩酸塩等の重合開始剤を、単量体１００部に対し、
０．０１〜３０部、好ましくは０．１〜２０部用いるこ
とにより導入することもできる。

【００２５】このＣＭＰ用水系分散体は、無機粒子の等
電点よりも酸性側の領域、即ち、無機粒子のゼータ電位
が正となるｐＨ域で、重合体粒子と無機粒子とを混合し
た後、ｐＨを無機粒子の等電点よりアルカリ側に変化さ
せ、無機粒子のゼータ電位を負とすることにより製造す
ることができる。重合体粒子と無機粒子とを混合する際
のｐＨ域は、シリカ粒子の場合はｐＨ２以下、好ましく
は１．５以下であり、ジルコニア粒子の場合はｐＨ３以
下、好ましくは２以下である。

【００２６】また、使用時のｐＨは、無機粒子の等電点
を越える、より高い領域とすることが好ましい。このよ
うな高ｐＨ域であれば、無機粒子のゼータ電位が低くな
り（負の側で絶対値が大きくなる。）、重合体粒子の表
面に無機粒子がより強固に付着し、研磨時、複合粒子に
相当に大きな剪断応力が加わった場合にも、無機粒子が
重合体粒子から容易に脱落することがない。尚、無機粒
子の等電点より酸性側で使用した場合は、無機粒子のゼ
ータ電位が正のままであり、所要の複合粒子を形成する
ことができない。

【００２７】一方、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が高くなるとともにゼータ電位
が低くなる（正の側で絶対値が小さくなる。）。そのた
め、あまりにｐＨが高い領域は好ましくなく、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、この水系分散体のｐＨは、無機粒子として
シリカ粒子を使用する場合は３〜１０、特に３〜８であ
ることがより好ましい。また、無機粒子としてジルコニ
アを使用する場合は４〜１０、特に５〜８であることが
より好ましい。

【００２８】請求項７記載の発明では、陽性界面活性剤
及び陽性水溶性高分子のうちの少なくとも一方が吸着又
は化学結合し、そのゼータ電位が正となるように調製さ
れた重合体粒子が使用される。そして、ｐＨを変化させ
ることにより、複合粒子を容易に形成させることができ
る。

【００２９】陽性界面活性剤としては、アルキルピリジ
ニルクロライド及びアルキルアンモニウムクロライド等
を使用することができる。また、陽性水溶性高分子とし
ては、アミノ基、アミド基、イミド基の他、ビニルピリ
ジン、ピペリジン及びピペラジン誘導体等の窒素含有塩
基性基を有する水溶性高分子を用いることができる。こ
れらの陽性水溶性高分子の分子量は１０〜１００００
０、特に１００〜５００００であることが好ましい。ま
た、陽性界面活性剤及び／又は陽性水溶性高分子の配合
量は、重合体粒子に対して０．０１〜５０重量％、特に
０．０５〜４０重量％、更には０．１〜３０重量％とす
ることが好ましい。

【００３０】重合体粒子への陽性界面活性剤及び陽性水
溶性高分子の吸着又は化学結合は、請求項４記載の発明
の場合と同様にして行うことができる。更に、このよう
にして調製された複合粒子を含有するＣＭＰ用水系分散
体の製造は請求項５乃至６記載の発明の場合と同様にし
て行うことができる。

【００３１】重合体粒子及び無機粒子の平均粒子径は、
０．００５〜５μｍ、特に０．０１〜３μｍ、更には
０．０１〜１μｍであることが好ましい。また、複合粒
子を効率よく形成させるためには、重合体粒子の平均粒
子径が無機粒子の平均粒子径より大きく、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１〜２００、特に１．５〜１５０、
更には２〜１００であることが好ましい。このＳｐ／Ｓ
ｉが１未満であると、被研磨面はほとんど無機粒子との
み接触することになり、スクラッチ及び断線等が発生す
ることがある。一方、Ｓｐ／Ｓｉが２００を越えると、
研磨速度が低下する傾向にあり、好ましくない。

【００３２】請求項８記載の発明は、無機粒子が付着す
る重合体粒子の表面の面積割合を規定したものである。
この特定の複合粒子を含有するＣＭＰ用水系分散体で
は、スクラッチ及び断線等の発生がより確実に抑えられ
る。無機粒子が付着している面積は重合体粒子の表面積
の５％以上、特に１０％以上であることが好ましく、２
０％以上とすることもできる。このような特定の複合粒
子は、特に、Ｓｐ／Ｓｉが上記の好ましい範囲内にある
場合に容易に形成させることができる。この表面積又は
面積は、重合体粒子の表面の凹凸等は含まず、表面に外
接する平滑面の面積であるものとする。

【００３３】重合体粒子の表面積のうち無機粒子が付着
している面積の割合は、走査型電子顕微鏡等により複合
粒子を観察し、写真撮影を行い、無機粒子が付着してい
る面積を測定し、［付着面積／（付着面積＋非付着面
積）］×１００等の式によって算出することができる。
尚、重合体粒子の表面のうち無機粒子が付着する面積が
５％未満である場合は、十分な研磨速度が得られないこ
とがある。

【００３４】また、複合粒子の平均粒子径は０．０２〜
２０μｍ、特に０．０２〜１０μｍ、更には０．０２〜
５μｍ、就中０．０２〜２μｍであることが好ましい。
この平均粒子径が０．０２μｍ未満であると、研磨速度
の低下等、所要特性が得られないことがあり好ましくな
い。一方、平均粒子径が２０μｍを越える場合は、複合
粒子が沈降し易く、安定な水系分散体とすることが容易
ではない。

【００３５】請求項９記載の発明は、複合粒子の平均粒
子径及び粒径分布を規定したものである。この特定の複
合粒子を含有するＣＭＰ用水系分散体は、特に、機械的
強度が小さい低誘電絶縁膜の場合に、スクラッチ及び断
線等の発生が十分に抑えられ、歩留まりの低下が少なく
有用である。

【００３６】複合粒子の平均粒子径は０．０５〜０．５
μｍであり、特に０．０５〜０．４μｍ、更には０．０
７〜０．３５μｍであることが好ましい。この平均粒子
径が０．０５μｍ未満であると、研磨速度の低下等、所
要特性が得られないことがあり好ましくない。一方、平
均粒子径が０．５μｍを越える場合は、スクラッチ及び
断線等を生じ易い。

【００３７】更に、複合粒子の粒子径は、平均粒子径の
±３０％以内、特に±２０％以内に、全粒子の８０％以
上、特に９０％以上が分布していることが好ましい。こ
のように、粒径分布が狭い複合粒子を含有するＣＭＰ用
水系分散体であれば、十分な研磨速度が安定して得ら
れ、スクラッチ及び断線等の発生が更に確実に抑えられ
る。尚、粒子径は、複合粒子を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、平均粒子径
は複数の複合粒子を観察し、累積粒子径と粒子の個数と
から算出することができる。

【００３８】本発明のＣＭＰ用水系分散体は、重合体粒
子と無機粒子とをイオン交換水等に配合し、ｐＨを変化
させ、複合粒子を形成させることにより製造することが
できる。また、重合体粒子を含む水分散体と、無機粒子
を含む水分散体とを混合した後、ｐＨを変化させること
により製造することもできる。これらの製造方法は簡便
であって好ましい。更に、この水系分散体は、重合体粒
子を含む水分散体を調製し、この水分散体に無機粒子を
配合した後、ｐＨを変化させることにより製造すること
もできる。また、無機粒子を含む水分散体を調製し、こ
の水分散体に重合体粒子を配合した後、ｐＨを変化させ
ることにより製造することもできる。尚、この水系分散
体では、その媒体としては、水、及び水とメタノール
等、水を主成分とする混合媒体を使用することができる
が、水のみを用いることが特に好ましい。

【００３９】重合体粒子と無機粒子とからなる複合粒子
の含有量は、ＣＭＰ用水系分散体を１００部とした場合
に、０．０５〜５０部とすることができ、特に０．１〜
４０部、更には０．１〜３０部とすることが好ましい。
複合粒子の含有量が０．０５部未満である場合は、十分
な研磨速度を有する水系分散体とすることができず、好
ましくない。一方、この含有量が５０部を越える場合
は、流動性が低下し、安定な水系分散体とすることが容
易ではない。

【００４０】また、複合粒子を構成する重合体粒子と無
機粒子との重量比は特に限定されないが、重合体粒子の
重量（Ｗｐ）と無機粒子の重量（Ｗｉ）との比、Ｗｐ／
Ｗｉが０．１〜２００、特に０．２〜１００、更には
０．５〜７０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、より多くの無機粒
子が重合体粒子の表面に付着した複合粒子とすることが
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及び断線等の発生も抑えら
れる。このＷｐ／Ｗｉが０．１未満であると、スクラッ
チ等が発生することがあり、７０、特に２００を越える
と、研磨速度が低下する傾向にあり、好ましくない。

【００４１】半導体装置の被加工膜としては、超ＬＳＩ
等の半導体装置の製造過程において半導体基板上に設け
られるシリコン酸化膜、アモルファスシリコン膜、多結
晶シリコン膜、単結晶シリコン膜、シリコン窒化膜、純
タングステン膜、純アルミニウム膜、或いは純銅膜等の
他、タングステン、アルミニウム、銅等と他の金属との
合金からなる膜などが挙げられる。また、タンタル、チ
タン等の金属の酸化物、窒化物などからなるバリアメタ
ル層も被加工膜として挙げることができる。

【００４２】このＣＭＰにおいて、複合粒子を構成する
重合体粒子の硬度は被加工膜の硬度によって適宜選択す
ることが好ましい。例えば、硬度の低いアルミニウム等
からなる被加工膜の場合は、比較的硬度が低い重合体粒
子と無機粒子とからなる複合粒子を含有するＣＭＰ用水
系分散体を使用することが好ましい。一方、タングステ
ンなどのように硬度の高い被加工膜の場合は、高度に架
橋された比較的硬度の高い重合体粒子と無機粒子とから
なる複合粒子を含有する水系分散体を使用することが好
ましい。

【００４３】更に、半導体装置の被加工膜において、被
研磨面が金属である場合は、水系分散体に酸化剤を配合
することにより、研磨速度を大幅に向上させることがで
きる。この酸化剤としては、被加工面の電気化学的性質
等により、例えば、Ｐｏｕｒｂａｉｘ線図によって適宜
のものを選択して使用することができる。

【００４４】酸化剤としては、過酸化水素、過酢酸、過
安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等
の有機過酸化物、過マンガン酸カリウム等の過マンガン
酸化合物、重クロム酸カリウム等の重クロム酸化合物、
ヨウ素酸カリウム等のハロゲン酸化合物、硝酸及び硝酸
鉄等の硝酸化合物、過塩素酸等の過ハロゲン酸化合物、
フェリシアン化カリウム等の遷移金属塩、過硫酸アンモ
ニウム等の過硫酸塩、並びにへテロポリ酸等が拳げられ
る。これらの酸化剤のうちでは、金属元素を含有せず、
分解生成物が無害である過酸化水素及び有機過酸化物が
特に好ましい。これらの酸化剤を含有させることによ
り、研磨速度をより大きく向上させることができる。

【００４５】酸化剤の含有量は、水系分散体を１００部
とした場合に、１５部以下とすることができ、特に０．
１〜１０部、更には０．１〜８部とすることが好まし
い。酸化剤は、１５部含有させれば十分に研磨速度を向
上させることができ、１５部を越えて多量に含有させる
必要はない。

【００４６】また、この水系分散体には、上記の酸化剤
の他、必要に応じて各種の添加剤を配合することができ
る。それによって分散状態の安定性を更に向上させた
り、研磨速度を高めたり、２種以上の被加工膜等、硬度
の異なる被研磨膜の研磨に用いた場合の研磨速度の差異
を調整したりすることができる。具体的には、有機酸若
しくは無機酸を配合することによって、より安定性の高
い水系分散体とすることができる。有機酸としてはギ
酸、酢酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸及び安息香酸
等を使用することができる。無機酸としては硝酸、硫酸
及びリン酸等を用いることができる。この安定性を高め
るために使用する酸としては、特に、有機酸が好まし
い。尚、これらの酸は研磨速度を高める作用をも併せ有
する。

【００４７】これらの酸或いはアルカリ金属の水酸化物
及びアンモニア等を配合し、ｐＨを調整することによっ
ても、水系分散体の分散性及び安定性を向上させること
ができる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム及び水酸
化セシウム等を使用することができる。水系分散体のｐ
Ｈを調整することにより、研磨速度を高めることもで
き、被加工面の電気化学的性質、重合体粒子の分散性、
安定性、並びに研磨速度を勘案しつつ、複合粒子が安定
して存在し得る範囲内で適宜ｐＨを設定することが好ま
しい。

【００４８】更に、錯化剤を配合することにより研磨速
度を高めることもできる。この錯化剤としては、ベンゾ
トリアゾール、トリルトリアゾール、チオ尿素、ベンズ
イミダゾール、ベンゾフロキサン、２，１，３−ベンゾ
チアジアゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール、２
−メルカプトベンゾチアジアゾール、２−メルカプトベ
ンゾオキサゾール、７−ヒドロキシ−５−メチル−１，
３，４−トリアザインダゾリン及びメラミン等の複素環
化合物を使用することができる。また、サリチルアルド
キシム、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジア
ミン、カテコール及びｏ−アミノフェノール等を用いる
こともできる。これらの錯化剤の含有量は、水系分散体
を１００部とした場合に、０．００１〜２部とすること
ができ、０．０１〜１部、特に０．０２〜０．５部とす
ることが好ましい。

【００４９】また、酸化剤の機能を促進する作用を有
し、研磨速度をより向上させることができる多価金属イ
オンを含有させることもできる。多価金属イオンとして
は、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マン
ガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ゲルマニウ
ム、ジルコニウム、モリブデン、錫、アンチモン、タン
タル、タングステン、鉛及びセリウム等の金属のイオン
が挙げられる。これらは１種のみであってもよいし、２
種以上の多価金属イオンが併存していてもよい。多価金
属イオンの含有量は、３〜３０００ｐｐｍ、特に１０〜
２０００ｐｐｍとすることができる。

【００５０】この多価金属イオンは、多価金属元素を含
む硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の塩或いは錯体を水系媒体
に添加して生成させることができ、多価金属元素の酸化
物を添加して生成させることもできる。更に、水系媒体
に添加され、１価の金属イオンが生成する化合物であっ
ても、このイオンが酸化剤により多価金属イオンになる
ものを使用することもできる。

【００５１】この水系分散体には、重合体粒子に吸着さ
せる界面活性剤の他に、複合粒子を均一に分散させるた
めの界面活性剤を配合することもできる。しかし、この
界面活性剤は研磨性能の面からは少量であることが好ま
しい。界面活性剤の含有量は、水系分散体を１００部と
した場合に、０．１部以下、特に０．０１部以下、更に
は０．００１部以下であることが好ましく、まったく含
有されていないことがより好ましい。更に、この界面活
性剤は、複合粒子を１００部とした場合に、０．０５部
以下、特に０．０２５部以下であることが好ましく、ま
ったく含有されていないことがより好ましい。尚、界面
活性剤の種類は特に限定されず、水系分散体等の調製に
おいて一般に使用されるものを用いることができる。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、実施例によって本発明を詳
しく説明する。（１）重合体粒子を含む水分散体の調製合成例１［重合体粒子（ａ）を含む水分散体の調製］スチレン９２部、メタクリル酸４部、ヒドロキシエチル
アクリレート４部、ラウリル硫酸アンモニウム０．１
部、過硫酸アンモニウム０．５部及びイオン交換水４０
０部を、容量２リットルのフラスコに投入し、窒素ガス
雰囲気下、攪拌しながら７０℃に昇温し、６時間重合さ
せた。これによりカルボキシル基及びヒドロキシル基を
有し、平均粒子径０．２４μｍのカルボキシ変性ポリス
チレン粒子［重合体粒子（ａ）］を含む水分散体を得
た。尚、重合収率は９５％であり、電導度滴定法により
測定したカルボキシル基の分布は、粒子内部が４０％、
粒子表面が５０％、水相部が１０％であった。

【００５３】合成例２［重合体粒子（ｂ）を含む水分散
体の調製］メチルメタクリレ−ト９４．５部、メタクリル酸４部、
ジビニルベンゼン（純度；５５％）１部、メタクリルア
ミド０．５部、ラウリル硫酸アンモニウム０．０３部、
過硫酸アンモニウム０．６部及びイオン交換水４００部
を、容量２リットルのフラスコに投入し、窒素ガス雰囲
気下、攪拌しながら７０℃に昇温し、６時間重合させ
た。これによりカルボキシル基及びアミド基を有し、平
均粒子径０．１７μｍの架橋ポリメチルメタクリレート
系粒子［重合体粒子（ｂ）］を含む水分散体を得た。
尚、重合収率は９５％であり、電導度滴定法により測定
したカルボキシル基の分布は、粒子内部が１５％、粒子
表面が７０％、水相部が１５％であった。

【００５４】合成例３［重合体粒子（ｃ）を含む水分散
体の調製］メチルメタクリレ−ト９０部、メトキシポリエチレング
リコールメタクリレート（新中村化学工業株式会社製、
商品名「ＮＫエステルＭ−９０Ｇ」、＃４００）５部、
４−ビニルピリジン５部、アゾ系重合開始剤（和光純薬
株式会社製、商品名「Ｖ５０」）２部及びイオン交換水
４００部を、容量２リットルのフラスコに投入し、窒素
ガス雰囲気下、攪拌しながら７０℃に昇温し、６時間重
合させた。これによりアミノ基の陽イオン及びポリエチ
レングリコール鎖を有する官能基を有し、平均粒子径
０．１５μｍのポリメチルメタクリレート系粒子［重合
体粒子（ｃ）］を含む水系分散体を得た。尚、重合収率
は９５％であった。

【００５５】合成例４［重合体粒子（ｄ）を含む水分散
体の調製］メチルメタクリレ−ト９４部、メタクリル酸１部、ヒド
ロキシメチルメタクリレート５部、ラウリル硫酸アンモ
ニウム０．０３部、過硫酸アンモニウム０．６部及びイ
オン交換水４００部を、容量２リットルのフラスコに投
入し、窒素ガス雰囲気下、攪拌しながら７０℃に昇温
し、６時間重合させた。これによりカルボキシル基及び
ヒドロキシル基を有し、平均粒子径０．１７μｍのポリ
メチルタメクリレート系粒子［重合体粒子（ｄ）］を含
む水分散体得た。尚、重合収率は９５％であり、電導度
滴定法により測定したカルボキシル基の分布は、粒子内
部が１５％、粒子表面が７０％、水相部が１５％であっ
た。

【００５６】このようにして得られた重合体粒子（ａ）
〜（ｄ）を含む水分散体を、０．１規定の塩化カリウム
水溶液１００部に、重合体粒子（ａ）〜（ｄ）の各々が
０．１部となるように配合して分散させ、この水分散体
のｐＨを塩酸又は水酸化カリウムによって２．１、５．
５及び１２に調整し、それぞれのｐＨにおけるゼータ電
位をレーザードップラー電気泳動光散乱法ゼータ電位測
定器（ＣＯＵＬＴＥＲ社製、型式「ＤＥＬＳＡ４４
０」）により測定した。また、以下の実施例において使
用する無機粒子を０．１規定の塩化カリウム水溶液１０
０部に０．１部配合して分散させ、同様にしてそれぞれ
のゼータ電位を測定した。結果を表１に記載し、併せて
図１に示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】（２）複合粒子を含有する水系分散体の調
製合成例５［複合粒子（Ａ）を含む水系分散体の調製］重合体粒子（ａ）を１０重量％含む水分散体のｐＨを水
酸化カリウムにより１０に調整して水分散体を得た。
また、コロイダルアルミナ（シーアイ化成株式会社製、
商品名「ナノテックＡｌ₂Ｏ₃」）を１０重量％含む水分
散体のｐＨを同様に１０に調整して水分散体を得た。
水分散体に含まれる重合体粒子（ａ）のゼータ電位は
−３８ｍＶ、水分散体に含まれるアルミナ粒子のゼー
タ電位は−８ｍＶであった。

【００５９】その後、水分散体１００部と水分散体
１００部とを混合し、硝酸によりｐＨを７に調整し、２
時間攪拌して重合体粒子（ａ）にアルミナ粒子が付着し
た複合粒子（Ａ）を含む水系分散体を得た。複合粒子
（Ａ）の平均粒子径は２８０ｎｍであり、２８０ｎｍ±
５０ｎｍに全複合粒子（Ａ）の約８５％が分布してい
た。また、複合粒子（Ａ）のゼータ電位は＋２０ｍＶで
あり、重合体粒子（ａ）の表面積の９５％にアルミナ粒
子が付着していた。

【００６０】合成例６［複合粒子（Ｂ）を含む水系分散
体の調製］重合体粒子（ｂ）を１０重量％含む水分散体のｐＨを水
酸化カリウムにより１１に調整して水分散体を得た。
また、コロイダルアルミナ（シーアイ化成株式会社製、
商品名「ナノテックＡｌ₂Ｏ₃」）を１０重量％含む水分
散体のｐＨを同様に１１に調整して水分散体を得た。
水分散体に含まれる重合体粒子（ａ）のゼータ電位は
−３４ｍＶ、水分散体に含まれるアルミナ粒子のゼー
タ電位は−１７ｍＶであった。

【００６１】その後、水分散体１００部と水分散体
５０部とを混合し、硝酸によりｐＨを８に調整し、３時
間攪拌して重合体粒子（ｂ）にアルミナ粒子が付着した
複合粒子（Ｂ）を含む水系分散体を得た。複合粒子
（Ｂ）の平均粒子径は２３０ｎｍであり、２３０ｎｍ±
５０ｎｍに全複合粒子（Ｂ）の約８０％が分布してい
た。また、複合粒子（Ｂ）のゼータ電位は＋１０ｍＶで
あり、重合体粒子（ａ）の表面積の５８％にアルミナ粒
子が付着していた。

【００６２】合成例７［複合粒子（Ｃ）を含む水系分散
体の調製］重合体粒子（ｃ）を１０重量％含む水分散体のｐＨを硝
酸により２に調整して水分散体を得た。また、コロイ
ダルシリカ（日産化学株式会社製、商品名「スノーテッ
クスＯ」）を１０重量％含む水分散体のｐＨを同様に２
に調整して水分散体を得た。水分散体に含まれる重
合体粒子（ｃ）のゼータ電位は＋１７ｍＶ、水分散体
に含まれるシリカ粒子のゼータ電位は＋２ｍＶであっ
た。

【００６３】その後、水分散体１００部と水分散体
５０部とを混合し、水酸化カリウムによりｐＨを５に調
整し、２時間攪拌して重合体粒子（ｃ）にシリカ粒子が
付着した複合粒子（Ｃ）を含む水系分散体を得た。複合
粒子（Ｃ）の平均粒子径は１８０ｎｍであり、１８０ｎ
ｍ±３０ｎｍに全複合粒子（Ｃ）の約８５％が分布して
いた。また、複合粒子（Ｃ）のゼータ電位は−３０ｍＶ
であり、重合体粒子（ｃ）の表面積の１００％にシリカ
粒子が付着していた。

【００６４】合成例８［複合粒子（Ｄ）を含む水系分散
体の調製］重合体粒子（ｄ）に対して１重量％のポリカルボン酸ア
ンモニウム塩（平均分子量；約２０００）を添加し、３
０分間攪拌した。その後、この重合体粒子（ｄ）を１０
重量％含む水分散体のｐＨを水酸化カリウムにより８に
調整して水分散体を得た。また、コロイダルチタニア
（シーアイ化成株式会社製、商品名「ナノテックＴｉＯ
₂」）を１０重量％含む水分散体のｐＨを同様に８に調
整して水分散体を得た。水分散体に含まれる重合体
粒子（ｄ）のゼータ電位は−２５ｍＶ、水分散体に含
まれるチタニア粒子のゼータ電位は−１２ｍＶであっ
た。

【００６５】次いで、水分散体１００部と水分散体
８０部とを混合し、硝酸によりｐＨを４に調整し、２時
間攪拌して重合体粒子（ｄ）にチタニア粒子が付着した
複合粒子（Ｄ）を含む水系分散体を得た。複合粒子
（Ｄ）の平均粒子径は２１５ｎｍであり、２１５ｎｍ±
５０ｎｍに全複合粒子（Ｄ）の約８０％が分布してい
た。また、複合粒子（Ｄ）のゼータ電位は＋１５ｍＶで
あり、重合体粒子（ｄ）の表面積の８５％にチタニア粒
子が付着していた。

【００６６】尚、合成例５〜８において、平均粒子径及
び粒径分布並びに付着面積割合は以下のようにして測定
した。平均粒子径及び粒径分布；透過型電子顕微鏡により５０
個の粒子について粒子径を測定し、それに基づいて算出
した。付着面積割合；複合粒子を走査型電子顕微鏡により観察
し、写真撮影し、倍率１０００００倍の写真において、
複合粒子１個当たりの無機粒子の付着面積を測定し、そ
れに基づいて［付着面積／（付着面積＋非付着面積）］
×１００により算出した。

【００６７】（３）ＣＭＰ用水系分散体の製造及びそれ
を用いたＣＭＰ試験実施例１［複合粒子（Ａ）を含有するＣＭＰ用水系分散
体の製造及びそれを用いた銅膜のＣＭＰ試験］イオン交換水に、複合粒子（Ａ）を含む水系分散体、過
酸化水素、サリチルアルドキシム、及び乳酸アンモニウ
ムを、複合粒子（Ａ）、過酸化水素、サリチルアルドキ
シム、及び乳酸アンモニウムの濃度が、それぞれ３重量
％、１重量％、０．３重量％及び１重量％になるように
配合した後、水酸化カリウムによってｐＨを６に調整し
てＣＭＰ用水系分散体を得た。

【００６８】このＣＭＰ用水系分散体を使用し、８イン
チ熱酸化膜付きシリコンウェハ上の銅膜（膜厚；１５０
００Å）を、ＣＭＰ装置（ラップマスターＳＦＴ社製、
型式「ＬＰＧ５１０」）にセットし、多孔質ポリウレタ
ン製の研磨パッド（ロデール・ニッタ社製、品番「ＩＣ
１０００」）を用い、加重３００ｇ／ｃｍ²になるよう
にして１分間研磨を行った。研磨後の銅膜の厚さを電気
伝導式膜厚測定器によって測定し、研磨速度を算出した
結果、５５００Å／分であった。また、シリコン基板上
に形成されたシリカ製の膜を同一条件で研磨し、洗浄
し、乾燥した後、ＫＬＡ（ＫＬＡテンコール社製、型式
「サーフスキャンＳＰ−１」）により確認したところ被
研磨面のスクラッチは３０個以下であった。

【００６９】実施例２［複合粒子（Ｂ）を含有するＣＭ
Ｐ用水系分散体の製造及びそれを用いたアルミニウム膜
のＣＭＰ試験］イオン交換水に、複合粒子（Ｂ）を含む水系分散体及び
過硫酸アンモニウムを、複合粒子（Ｂ）及び過硫酸アン
モニウムの濃度が、それぞれ５重量％及び１重量％にな
るように配合した後、硝酸によってｐＨを４に調整して
ＣＭＰ用水系分散体を得た。このＣＭＰ用水系分散体を
使用し、８インチ熱酸化膜付きシリコンウェハ上のアル
ミニウム膜（膜厚；５０００Å、１重量％の銅を含有す
る。）を、実施例１と同様にして研磨した。その後、実
施例１と同様にして研磨速度を算出し、スクラッチの有
無を確認した。その結果、研磨速度は４３００Å／分で
あり、被研磨面のスクラッチは３０個以下であった。

【００７０】実施例３［複合粒子（Ｃ）を含有するＣＭ
Ｐ用水系分散体の製造及びそれを用いた銅膜のＣＭＰ試
験］イオン交換水に、複合粒子（Ｃ）を含む水系分散体、過
酸化水素、７−ヒドロキシ−５−メチル−１，３，４−
トリアザインダゾリン、及びマロン酸を、複合粒子
（Ｃ）、過酸化水素、７−ヒドロキシ−５−メチル−
１，３，４−トリアザインダゾリン、及びマロン酸の濃
度が、それぞれ３．５重量％、１重量％、０．３重量％
及び０．５重量％になるように配合した後、アンモニア
によってｐＨを７．２に調整してＣＭＰ用水系分散体を
得た。このＣＭＰ用水系分散体を使用し、実施例１と同
様にして銅膜を研磨した。その後、実施例１と同様にし
て研磨速度を算出し、スクラッチの有無を確認した。そ
の結果、研磨速度は５７００Å／分であり、被研磨面の
スクラッチは３０個以下であった。

【００７１】実施例４［複合粒子（Ｄ）を含有するＣＭ
Ｐ用水系分散体の製造及びそれを用いたタングステン膜
のＣＭＰ試験］イオン交換水に、複合粒子（Ｄ）を含む水系分散体、硝
酸鉄、及びマロン酸を、複合粒子（Ｄ）、硝酸鉄、及び
マロン酸の濃度が、それぞれ３重量％、０．１重量％及
び１重量％になるように配合した後、硝酸によってｐＨ
を２に調整してＣＭＰ用水系分散体を得た。このＣＭＰ
用水系分散体を使用し、８インチ熱酸化膜付きシリコン
ウェハ上のタングステン膜（膜厚；５０００Å）を、実
施例１と同様にして研磨した。その後、実施例１と同様
にして研磨速度を算出し、スクラッチの有無を確認し
た。その結果、研磨速度は３５００Å／分であり、被研
磨面のスクラッチは３０個以下であった。

【００７２】比較例１（複合粒子を含まない水系分散体
の調製及びそれを用いた銅膜の研磨試験）実施例１において、複合粒子（Ａ）に代えて重合体粒子
（ａ）を用いた他は同様にして水系分散体を調製した。
この水系分散体を使用し、実施例１と同様の装置、操作
で銅膜を研磨し、実施例１と同様にして研磨速度を算出
し、スクラッチの有無を確認したところ、研磨速度は１
５００Å／分と小さかった。

【００７３】比較例２（複合粒子を含まない水系分散体
の調製及びそれを用いた銅膜の研磨試験）実施例３において、複合粒子（Ｃ）に代えてヒュームド
法アルミナ粒子（デグサ社製、商品名「Alminium Oxide
C」）をイオン交換水に分散させ、超音波処理を行った
１０重量％濃度の水分散体を配合した他は同様にして水
系分散体を調製した。この水系分散体を使用し、実施例
３と同様の装置、操作で銅膜を研磨し、実施例３と同様
にして研磨速度を算出し、スクラッチの有無を確認した
ところ、研磨速度は６０００Å／分と十分であったが、
多数のスクラッチが観察された。

【００７４】（４）低誘電絶縁膜のＣＭＰ試験低誘電絶縁材の合成セパラブルフラスコに、メチルトリメトキシシラン１７
０．７ｇ、テトラメトキシシラン４２．７ｇ、ジイソプ
ロポキシチタンビスエチルアセチルアセテート１．０ｇ
及びプロピレングリコールモノプロピルエーテル４１７
ｇを投入し、攪拌後、６０℃に昇温させた。次いで、イ
オン交換水１７６ｇとプロピレングリコールモノプロピ
ルエーテル２０６ｇとの混合溶液を、温度を６０℃に保
持し、２時間かけて添加した後、６０℃で更に８時間反
応させた。次いで、アセチルアセトンを５１ｇ添加し、
減圧下、４０℃でメタノールを含む溶剤５００ｇを除去
することにより、低誘電絶縁材を含む水溶液を得た。

【００７５】低誘電絶縁材を含む塗膜及び低誘電絶縁
材からなる皮膜の作製８インチシリコンウェハの表面に、で得られた水溶液
を、スピンコーターにより塗布した。回転数は２５００
ｒｐｍとし、３１秒間で塗布した。その後、この水溶液
が塗布されたウェハを、８０℃に調温されたホットプレ
ート上で５分間加熱し、有機溶媒を除去した。次いで、
このウェハを２００℃に調温されたホットプレート上で
５分間加熱した後、４５０℃に調温された窒素雰囲気の
オーブンによって更に６０分間加熱し、ウェハ表面の塗
膜を硬化させ、皮膜を形成した。

【００７６】皮膜の誘電率の評価で得られた皮膜にアルミニウムを蒸着し、周波数１Ｍ
Ｈｚで誘電率を測定したところ２．６５と低かった。こ
の誘電率は、横河・ヒューレットパッカード社製ＨＰ１
６４５１Ｂ電極及びＨＰ４２８４ＡプレシジョンＬＣＲ
メータを用いて測定した。

【００７７】実施例５［複合粒子（Ｃ）を含有するＣＭ
Ｐ用水系分散体の製造及びそれを用いた低誘電絶縁膜の
ＣＭＰ試験］イオン交換水に、複合粒子（Ｃ）を含む水系分散体及び
ベンゾトリアゾールを、複合粒子（Ｃ）とベンゾトリア
ゾールの濃度が、それぞれ３重量％及び０．０５重量％
になるように配合した後、水酸化カリウムによってｐＨ
を７．５に調整してＣＭＰ用水系分散体を得た。このＣ
ＭＰ用水系分散体を使用し、（４）、と同様にして形
成した低誘電絶縁材からなる皮膜を、実施例１と同様に
して研磨した。また、実施例１と同様にして研磨速度を
算出し、スクラッチの有無を確認した。その結果、研磨
速度は５０Å／分であり、被研磨面のスクラッチは３０
個以下であった。

【００７８】実施例６［複合粒子（Ｃ）を含有するＣＭ
Ｐ用水系分散体の製造及びそれを用いた低誘電絶縁膜の
ＣＭＰ試験］実施例５と同様にしてＣＭＰ用水系分散体を製造した。
低誘電絶縁膜として、（４）、と同様にして形成した
皮膜に代えて、Allied Signal 社製、商品名「ＦＬＡＲ
Ｅ」（誘電率；約２．７）を用いた他は、実施例５と同
様にして研磨した。また、実施例１と同様にして研磨速
度を算出し、スクラッチの有無を確認した。その結果、
研磨速度は５５Å／分であり、被研磨面のスクラッチは
３０個以下であった。

【００７９】実施例７［複合粒子（Ｃ）を含有するＣＭ
Ｐ用水系分散体の製造及びそれを用いた低誘電絶縁膜の
ＣＭＰ試験］ Allied Signal 社製、商品名「ＦＬＡＲＥ」に代えてDo
w Chemical社製、商品名「ＢＣＢ」（誘電率；約２．
７）を用いた他は、実施例６と同様にして研磨した。ま
た、実施例１と同様にして研磨速度を算出し、スクラッ
チの有無を確認した。その結果、研磨速度は６５Å／分
であり、被研磨面のスクラッチは３０個以下であった。

【００８０】比較例３［複合粒子を含まないＣＭＰ用水
系分散体の調製及びそれを用いた低誘電絶縁膜のＣＭＰ
試験］実施例５において、複合粒子（Ｃ）を含む水系分散体に
代えて比較例２のヒュームド法アルミナ粒子を含む水分
散体を配合した他は同様にしてＣＭＰ用水系分散体を得
た。このＣＭＰ用水系分散体を使用し、（４）、と同
様にして形成した低誘電絶縁材からなる皮膜を、実施例
５と同様にして研磨した。また、実施例１と同様にして
研磨速度を算出し、スクラッチの有無を確認したとこ
ろ、研磨速度は７０Å／分であり、被研磨面には多数の
スクラッチが観察された。

【００８１】

【発明の効果】請求項１乃至７記載の発明によれば、半
導体装置の被加工膜等のＣＭＰにおいて、研磨速度が大
きく、且つ被研磨面にスクラッチ及び断線等を生ずるこ
とがないＣＭＰ用水系分散体を製造することができる。
また、請求項８記載の発明によれば、重合体粒子の表面
の少なくとも一部に無機粒子が付着した複合粒子を含有
し、優れた研磨性能を有するＣＭＰ用水系分散体を製造
することができる。更に、請求項９記載の発明のよう
に、特定の平均粒子径及び粒径分布を有する複合粒子を
含有し、より優れた研磨性能を有するＣＭＰ用水系分散
体を製造することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】重合体粒子又は無機粒子を配合し、分散させた
水分散体におけるｐＨとゼータ電位との相関を表わすグ
ラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｄ (72)発明者川橋信夫東京都中央区築地二丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CA01 CB02 CB03 CB10 DA02 DA12 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重合体粒子と、該重合体粒子のゼータ電
位と同符号のゼータ電位にある無機粒子とを含有する水
系分散体のｐＨを、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となるように変化させ、該
重合体粒子と該無機粒子とからなる複合粒子を形成する
ことを特徴とする化学機械研磨用水系分散体の製造方
法。
【請求項２】上記無機粒子がアルミナ、チタニア及び
セリアのうちの少なくとも１種である請求項１記載の化
学機械研磨用水系分散体の製造方法。
【請求項３】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種を有する請求項２記載の化学機械研磨用水
系分散体の製造方法。
【請求項４】上記重合体粒子に、陰性界面活性剤及び
陰性水溶性高分子のうちの少なくとも一方の少なくとも
１種が吸着又は化学結合している請求項２記載の化学機
械研磨用水系分散体の製造方法。
【請求項５】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記載の化学機械研
磨用水系分散体の製造方法。
【請求項６】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する請求項５記載の
化学機械研磨用水系分散体の製造方法。
【請求項７】上記重合体粒子に、陽性界面活性剤及び
陽性水溶性高分子のうちの少なくとも一方の少なくとも
１種が吸着又は化学結合している請求項５記載の化学機
械研磨用水系分散体の製造方法。
【請求項８】上記複合粒子は、上記重合体粒子の表面
積の少なくとも５％に上記無機粒子が付着し、形成され
ている請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の化
学機械研磨用水系分散体の製造方法。
【請求項９】上記複合粒子の平均粒子径が０．０５〜
０．５μｍであり、該複合粒子の少なくとも８０％が平
均粒子径の±３０％以内の粒子径を有する請求項１乃至
８のうちのいずれか１項に記載の化学機械研磨用水系分
散体の製造方法。