JP2002256256A

JP2002256256A - 化学機械研磨用水系分散体

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Publication number: JP2002256256A
Application number: JP2001055349A
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: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-09-11
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP3849091B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高い研磨速度を実現し、オーバー
ポリッシュ実施時のディッシング、エロージョンおよび
スクラッチ等の表面欠陥を抑制でき、発泡が抑制された
化学機械研磨用水系分散体を提供する。【解決手段】（Ａ）複素環を有する化合物、好ましく
は、キナルジン酸、ベンゾトリアゾール、およびベンゾ
イミダゾールの群から選択された化合物、（Ｂ）三重結
合を有する界面活性剤、好ましくは非イオン系界面活性
剤、および（Ｃ）酸化剤を含有する化学機械研磨用、特
に銅の化学機械研磨用水系分散体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
において有用な化学機械研磨用水系分散体（以下、単に
「水系分散体」ともいう。）に関する。さらに詳しく
は、ＤＲＡＭおよび高速ロジックＬＳＩ等の０．１μｍ
程度の微細な配線から１００μｍ程度の広い配線までの
混載を必要とする半導体装置の配線形成工程において好
適に使用できる化学機械研磨用水系分散体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高密度化に伴い、形
成される配線の微細化が進んでいる。この配線のさらな
る微細化を達成することができる技術として注目されて
いる方法にダマシン法と称されるものがある。この方法
は、絶縁材中に形成された溝等に配線材料を埋め込んだ
後、化学機械研磨により余剰な配線材料を除去すること
によって所望の配線を形成するものである。この方法に
おいては、研磨工程の歩留まり向上の観点から、研磨の
高速化が望まれている。

【０００３】また、溝等に配線材料を埋め込んだときの
初期の余剰膜［厚さＸ（Å）］を研磨速度Ｖ（Å／分）
で研磨する際、本来Ｘ／Ｖ（分）の時間だけ研磨すると
目的が達成できるはずであるが、実際の半導体装置製造
工程では、溝以外の部分に残る配線材料を除去するた
め、Ｘ／Ｖ（分）を越えて過剰研磨（オーバーポリッシ
ュ）を実施している。このとき、配線部分が過剰に研磨
されることにより、凹状の形状となる場合がある。この
ような凹状の配線形状は、「ディッシング」または「エ
ロージョン」と呼ばれ、半導体装置の歩留まりを低下さ
せてしまう点から好ましくない。さらに研磨の際にスク
ラッチ等の表面欠陥を生じることがあり、ディッシン
グ、エロージョンと同様に半導体装置の歩留まりを低下
させる恐れがある。

【０００４】従来、ディッシング、エロージョン等を抑
える平滑性向上目的やスクラッチなどの表面欠陥の抑制
のために、各種の組成物が提案されている。例えば、特
開平１０−１６３１４１号公報では、研磨剤、水、及び
鉄化合物からなる組成物がディッシング抑制に効果があ
ることが開示されている。また、特開平２０００−１６
０１４１号公報では、研磨剤、α−アラニン、過酸化水
素、及び水からなる組成物がディッシング及びエロージ
ョンの抑制に有効である等、平滑性に優れた研磨面が得
られる組成物が開示されている。さらに、特開平１０−
４４０４７号公報では界面活性剤がウェハ表面の平滑性
改良に効果がある旨が記載されている。しかし、現実の
製造工程で問題となる、前記のようなオーバーポリッシ
ュを前提としての表面欠陥改良の検討はなされておら
ず、化学機械研磨工程において配線材料を高速で研磨で
き、しかもオーバーポリッシュを行った場合でもディッ
シング、エロージョンおよびスクラッチ等の表面欠陥の
発生を起こさない化学機械研磨用水系分散体が求められ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するものであり、化学機械研磨工程において、高い研
磨速度を実現し、かつ、オーバーポリッシュ実施時のデ
ィッシング、エロージョンおよびスクラッチ等の表面欠
陥を抑制することができ、さらに発泡が抑制された化学
機械研磨用水系分散体を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、（Ａ）複素環を有する化合物、（Ｂ）三重結合を
有する界面活性剤、および（Ｃ）酸化剤を含有する化学
機械研磨用水系分散体によって達成される。以下に本発
明について、詳細に説明する。

【０００７】上記（Ａ）複素環を有する化合物として
は、ベンゼン環またはナフタレン環の少なくとも一方と、窒素原子を少なくとも１個有する複素五員環または複
素六員環の少なくとも一方とから構成される縮合環を有
する化合物を挙げることができる。このような構造を有する化合物としては、キノリン、イ
ソキノリン、ベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾー
ル、インドール、イソインドール、キナゾリン、シンノ
リン、キノキサリン、フタラジン、およびアクリジンの
中から選ばれる構造を有する化合物が好ましい。中で
も、キノリン、ベンゾトリアゾール、またはベンゾイミ
ダゾールの構造を有する化合物がさらに好ましい。この
ような化合物の具体例としては、キナルジン酸、ベンゾ
トリアゾール、およびベンゾイミダゾールが好ましく使
用できる。就中、キナルジン酸が好ましい。

【０００８】（Ａ）複素環を有する化合物の含有量は、
水系分散体の総量に対して０．００５〜５質量％が好ま
しく、さらに０．００７〜３質量％が好ましく、特に
０．０１〜１質量％が好ましく、就中０．０５〜１質量
％が好ましい。（Ａ）複素環を有する化合物の含有量が
０．００５質量％未満であるとディッシング、エロージ
ョン等の表面欠陥を十分に抑制することが困難な場合が
ある。一方、（Ａ）複素環を有する化合物の含有量は５
質量％であれば十分であり、さらに１質量％であっても
所期の効果は十分に得られる。

【０００９】上記（Ｂ）三重結合を有する界面活性剤と
しては、カチオン系、アニオン系、両イオン系、および
非イオン系のいずれもが使用できるが、とくに非イオン
系界面活性剤が好ましい。三重結合を有する非イオン系
界面活性剤の具体例としては、アセチレングリコール、
そのエチレンオキサイド付加物及びアセチレンアルコー
ルを挙げることができる。また、（Ｂ）三重結合を有す
る界面活性剤の好ましい親水性親油性バランスは、ＨＬ
Ｂ値として３〜２０、特に好ましくは５〜２０である。
これらの化合物の市販品としては、アセチレングリコー
ルとしてサーフィノール８２（ＨＬＢ値＝５〜７）及び
１０４（ＨＬＢ値＝３〜５）（以上、エアープロダクツ
ジャパン（株）製）、アセチレングリコールのエチレン
オキサイド付加物としてサーフィノール４４０（ＨＬＢ
値＝８）、４６５（ＨＬＢ値＝１３）、及び４８５（Ｈ
ＬＢ値＝１７）（以上、エアープロダクツジャパン
（株）製）、アセチレンアルコールとしてサーフィノー
ル６１（ＨＬＢ値＝４〜６）（エアープロダクツジャパ
ン（株）製）が挙げられる。

【００１０】（Ｂ）三重結合を有する界面活性剤の含有
量は、水系分散体の総量に対して０．００１〜１質量％
が好ましく、さらに０．００５〜０．５質量％が好まし
い。界面活性剤の含有量が０．００１質量％未満である
とディッシング、エロージョン等の表面欠陥を十分に抑
制することが困難である場合があり、また、界面活性剤
の含有量が１質量％を越える場合は、研磨速度の低下等
を招き、さらに発泡が抑制出来ない恐れがある。

【００１１】上記（Ｂ）三重結合を有する界面活性剤の
他に、その他のカチオン系、アニオン系および非イオン
系界面活性剤を併用することができる。カチオン系界面
活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム
塩等が挙げられる。また、アニオン系界面活性剤として
は、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等のカ
ルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル
ナフタレンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩
等のスルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、ア
ルキルエーテル硫酸塩等の硫酸エステル塩、アルキルリ
ン酸エステル等のリン酸エステル塩などが挙げられる。
非イオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテル等のエーテル型、グリセリンエステルの
ポリオキシエチレンエーテル等のエーテルエステル型、
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、ソルビタンエステル等のエステル型などが挙げ
られる。これらの界面活性剤は、水系分散体の総量に対
して１質量％以下が好ましく、さらに０．００５〜０．
５質量％とすることができる。

【００１２】上記（Ｃ）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
酸およ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、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、ならび
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、分解生成物が無害である過酸化水素および有機過
酸化物の他、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩が特に好
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。

【００１３】（Ｃ）酸化剤の含有量は、水系分散体の総
量に対して０．０１〜１５質量％が好ましく、さらに
０．０１〜１０質量％が好ましく、特に０．０２〜５質
量％が好ましい。（Ｃ）酸化剤の含有量が０．０１質量
％未満である場合には、化学的エッチングの効果が十分
得られず、研磨速度に問題を生ずる場合があり、一方、
（Ｃ）酸化剤は、１５質量％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質量％を越えて多量に
含有させる必要はない。

【００１４】本発明の水系分散体には、さらに（Ｄ）砥
粒を含有させることができる。この（Ｄ）砥粒として
は、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア
等の無機粒子；ポリ塩化ビニル、ポリスチレンおよびス
チレン系共重合体、ポリアセタール、飽和ポリエステ
ル、ポリアミド、ポリカーボネート、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およびオレフィン系共
重合体、フェノキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート等
の（メタ）アクリル樹脂およびアクリル系共重合体など
からなる有機粒子；上記の有機粒子および無機粒子から
なる有機無機複合粒子のうちの少なくとも１種を使用す
ることができる。

【００１５】本発明に用いる（Ｄ）砥粒としては、シリ
カ、または有機無機複合粒子が好ましい。このシリカと
しては、具体的には、気相中で塩化ケイ素、塩化アルミ
ニウム、塩化チタン等を、酸素および水素と反応させる
ヒュームド法により合成されたヒュームド法シリカ；金
属アルコキシドから加水分解縮合して合成するゾルゲル
法により合成されたシリカ；精製により不純物を除去し
た無機コロイド法等により合成されたコロイダルシリカ
等が挙げられる。

【００１６】上記（Ｄ）砥粒として使用する有機無機複
合粒子としては、有機粒子と無機粒子が、研磨時、容易
に分離しない程度に一体に形成されておればよく、その
種類、構成等は特に限定されない。この複合粒子として
は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等の重合
体粒子の存在下、アルコキシシラン、アルミニウムアル
コキシド、チタンアルコキシド等を重縮合させ、重合体
粒子の少なくとも表面に、ポリシロキサン等が結合され
てなるものを使用することができる。なお、生成する重
縮合体は、重合体粒子が有する官能基に直接結合されて
いてもよいし、シランカップリング剤等を介して結合さ
れていてもよい。またアルコキシシラン等に代えてシリ
カ粒子、アルミナ粒子等を用いることもできる。これら
はポリシロキサン等と絡み合って保持されていてもよい
し、それらが有するヒドロキシル基等の官能基により重
合体粒子に化学的に結合されていてもよい。

【００１７】また、上記の複合粒子としては、符号の異
なるゼータ電位を有する有機粒子と無機粒子とを含む水
分散体において、これら粒子が静電力により結合されて
なるものを使用することもできる。有機粒子のゼータ電
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、カルボキシル基、スルホン
酸基等を有する有機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有機粒子とすることができ
る。また、アミノ基等を有する有機粒子とすることによ
り、特定のｐＨ域において正のゼータ電位を有する有機
粒子とすることもできる。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、その前後でゼータ電位の符号が逆転する。

【００１８】従って、特定の有機粒子と無機粒子とを組
み合わせ、それらのゼータ電位が逆符号となるｐＨ域で
混合することによって、静電力により有機粒子と無機粒
子とを一体に複合化することができる。また、混合時、
ゼータ電位が同符号であっても、その後、ｐＨを変化さ
せ、ゼータ電位を逆符号とすることによって、有機粒子
と無機粒子とを一体とすることもできる。さらに、この
有機無機複合粒子としては、このように静電力により一
体に複合化された粒子の存在下、前記のようにアルコキ
シシラン、アルミニウムアルコキシド、チタンアルコキ
シド等を重縮合させ、この粒子の少なくとも表面に、さ
らにポリシロキサン等が結合されて複合化されてなるも
のを使用することもできる。

【００１９】本発明に用いる（Ｄ）砥粒の平均粒子径は
「５〜１０００ｎｍ」が好ましい。この平均粒子径が５
ｎｍ未満では、十分に研磨速度の大きい水系分散体を得
ることができない場合がある。一方、平均粒子径が１０
００ｎｍを超える場合は、ディッシングおよびエロージ
ョンの抑制が不十分となり、また砥粒が沈降し、分離し
てしまって、安定な水系分散体とすることが容易ではな
い。この平均粒子径は特に５〜７００ｎｍ、更には１０
〜５００ｎｍであることが好ましい。この範囲の平均粒
子径を有する砥粒であれば、研磨速度が大きく、ディッ
シングおよびエロージョンが十分に抑制され、且つ粒子
の沈降、および分離を生ずることのない、安定な化学機
械研磨用水系分散体とすることができる。なお、この平
均粒子径は、レーザー散乱回折型測定機または透過型電
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。また、使用する砥粒は鉄、ニッケル、亜鉛などの
金属イオンが化学機械研磨処理後の半導体装置に残留す
ると歩留まり低下を引き起こす可能性が高いため、これ
ら不純物金属含有量を１０ｐｐｍ以下、好ましくは５ｐ
ｐｍ以下、さらに３ｐｐｍ以下、特に１ｐｐｍ以下に抑
えたものであることが望ましい。

【００２０】本発明に用いる（Ｄ）砥粒の含有量は、水
系分散体全体に対して２０質量％以下とすることがで
き、０．１〜１５質量％とすることが好ましく、０．３
〜１０質量％とすることが特に好ましい。

【００２１】また、本発明の化学機械研磨用水系分散体
には、上記の他、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さらに
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、有機酸も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、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼン
スルホン酸、イソプレンスルホン酸、グルコン酸、乳
酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロ
ン酸、ギ酸、シユウ酸、コハク酸、フマル酸、マレイン
酸およびフタル酸等が挙げられる。これらのうち、１分
子内に２個以上のカルボキシル基を有する有機酸が好ま
しい。好ましい有機酸の具体的としてはシュウ酸、マロ
ン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン
酸、フマル酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸
が挙げられる。これらの有機酸は１種のみを用いてもよ
いし、２種以上を併用することもできる。

【００２２】無機酸としては硝酸、硫酸およびリン酸等
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。なお、これ
らの酸は研磨速度を高める作用をも併せ有する。これら
の酸は、水系分散体の総量に対して、１０質量％以下と
することができ、特に０．０１〜８質量％含有させるこ
とができる。有機酸の含有量がこの範囲であれば、分散
性に優れ、十分に安定な水系分散体とすることができ、
また、過度のエッチング等も抑えられるため好ましい。

【００２３】さらに、この水系分散体は上述の酸、ある
いはアルカリを添加することにより研磨速度向上とディ
ッシング、エロージョン等の表面欠陥の低減に対して好
ましいｐＨに調整することができる。好ましいｐＨは被
研磨膜の種類により異なる。例えば、銅を研磨する場
合、好ましいｐＨ範囲は５〜１２であり、さらに好まし
いｐＨ範囲は７〜１１である。タングステンまたはアル
ミニウムを研磨する場合は、１〜６であり、さらに好ま
しくは２〜５である。

【００２４】ｐＨ調整を行うために添加するアルカリと
しては、有機塩基としてエチレンジアミン、エタノール
アミン及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシド等が
挙げられ、無機塩基として水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、水酸化ルビジウム、および水酸化セシウム等の
アルカリ金属の水酸化物、並びにアンモニアを使用する
ことができる。水系分散体のｐＨ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、ならびに研磨速
度を勘案しつつ、砥粒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。本発明では、このよ
うに水系分散体の組成成分およびｐＨ調整によってエッ
チング速度を調整することにより、所要の研磨性能を有
する化学機械研磨用水系分散体とすることができる。

【００２５】本発明の化学機械研磨用水系分散体を用い
て研磨される、金属層を有する被研磨膜としては、超Ｌ
ＳＩ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を有する被研磨面が挙げら
れる。この被研磨面には、上記の金属層の他、バリアメ
タル用に使用されるタンタル、チタン、窒化タンタル、
窒化チタン等からなる層を含有していても良い。

【００２６】本発明の化学機械研磨用水系分散体を用い
て、化学機械研磨を実施する際には、市販の化学機械研
磨装置（株式会社荏原製作所製、型式「ＥＰＯ−１１
２」、「ＥＰＯ−２２２」、ラップマスターＳＦＴ社
製、型式「ＬＧＰ−５１０」、「ＬＧＰ−５５２」、ア
プライドマテリアル社製、商品名「Ｍｉｒｒａ」等）を
用いて所定の研磨条件で研磨することができる。研磨
後、被研磨面に残留する砥粒は除去することが好まし
い。この砥粒の除去は通常の洗浄方法によって行うこと
ができる。

【００２７】

【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。

【００２８】

【実施例】［１］無機砥粒または複合粒子からなる砥粒
を含む水分散体の調製（１）無機砥粒を含む水分散体の調製（ａ）ヒュームド法シリカ粒子を含む水分散体の調製ヒュームド法シリカ粒子（日本アエロジル株式会社製、
商品名「アエロジル＃９０」）２ｋｇを、イオン交換水
６．７ｋｇに超音波分散機によって分散させ、孔径５μ
ｍのフィルタによって濾過し、ヒュームド法シリカを含
有する水分散体を調製した。

【００２９】（ｂ）コロイダルシリカを含む水分散体の
調製容量２リットルのフラスコに、２５質量％濃度のアンモ
ニア水７０ｇ、イオン交換水４０ｇ、エタノール１７５
ｇおよびテトラエトキシシラン２１ｇを投入し、１８０
ｒｐｍで攪拌しながら６０℃に昇温し、この温度のまま
２時間攪拌を継続した後、冷却し、平均粒子径が９７ｎ
ｍのコロイダルシリカ／アルコール分散体を得た。次い
で、エバポレータにより、この分散体に８０℃の温度で
イオン交換水を添加しながらアルコール分を除去する操
作を数回繰り返し、分散体中のアルコール分を除き、平
均粒子径が９７ｎｍのコロイダルシリカを８質量％含む
水分散体を調製した。

【００３０】また、エタノールとテトラエトキシシラン
量を変量する以外は略同様にして、平均粒子径が２６ｎ
ｍのコロイダルシリカを８質量％含むコロイダルシリカ
の水分散体を調製した。

【００３１】（２）複合粒子からなる砥粒を含む水分散
体の調製重合体粒子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、およびイオン交
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およびポ
リエチレングリコール鎖を有する官能基を備え、平均粒
子径１５０ｎｍのポリメチルメタクリレート系粒子を含
む水分散体を得た。なお、重合収率は９５％であった。

【００３２】複合粒子を含む水分散体の調製において得られたポリメチルメタクリレート系粒子を
１０質量％含む水分散体１００部を、容量２リットルの
フラスコに投入し、メチルトリメトキシシラン１部を添
加し、４０℃で２時間攪拌した。その後、硝酸によりｐ
Ｈを２に調整して水分散体（ａ）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質量％含む水分散体のｐＨを水酸化カ
リウムにより８に調整し、水分散体（ｂ）を得た。水分
散体（ａ）に含まれるポリメチルメタクリレート系粒子
のゼータ電位は＋１７ｍＶ、水分散体（ｂ）に含まれる
シリカ粒子のゼータ電位は−４０ｍＶであった。

【００３３】その後、水分散体（ａ）１００部に水分散
体（ｂ）５０部を２時間かけて徐々に添加、混合し、２
時間攪拌して、ポリメチルメタクリレート系粒子にシリ
カ粒子が付着した粒子を含む水分散体を得た。次いで、
この水分散体に、ビニルトリエトキシシラン２部を添加
し、１時間攪拌した後、テトラエトキシシラン１部を添
加し、６０℃に昇温し、３時間攪拌を継続した後、冷却
することにより、複合粒子を含む水分散体を得た。この
複合粒子の平均粒子径は１８０ｎｍであり、ポリメチル
メタクリレート系粒子の表面の８０％にシリカ粒子が付
着していた。

【００３４】［２］化学機械研磨用水系分散体の調製上記［１］において調製された各水分散体の所定量を容
量１リットルのポリエチレン製の瓶に投入し、これに、
表１に記載の複素環を有する化合物の各々が表１に記載
の含有量となるように添加し、十分に攪拌した。その
後、攪拌をしながら表１または２に記載のその他の添加
剤を、各々が表１または２に記載の含有量となるように
添加した。次いで、砥粒を各々が表１または２に記載の
含有量となるようにさらに添加し、十分に攪拌した後、
水酸化カリウム水溶液またはアンモニアによりｐＨを表
１または２のように調整した後、イオン交換水を加え、
孔径５μｍのフィルタで濾過し、実施例１〜６ならびに
比較例１および２の化学機械研磨用水系分散体を得た。

【００３５】［３］化学機械研磨用水系分散体の起泡
（発泡）性上記［２］で調製した化学機械研磨用水系分散体につい
て、起泡（発泡）性の評価を行った。各水系分散体につ
いて、ロス・マイルス法を用いて起泡後、直後及び５分
後について泡高（ｍｍ）を測定した。結果を表１および
表２に示す。

【００３６】［４］銅層を有するブランケットウェハの
研磨実施例１〜６ならびに比較例１および２の各水系分散体
を用いて銅層を有するブランケットウェハを以下の条件
で研磨した。研磨装置：ラップマスターＳＦＴ社製、型式「ＬＧ
Ｐ５１０」研磨パッド：Ｒｏｄｅｌ（米国）社製、商品名「Ｉ
Ｃ１０００−０５０−（６０３）−（Ｐ）−Ｓ４００
Ｊ」キャリア荷重：３００ｇ／ｃｍ^２キャリア回転数：８０ｒｐｍ定盤回転数：１００ｒｐｍ研磨剤供給量：２００ミリリットル／分研磨時間：３分。

【００３７】［５］研磨速度の評価上記［４］で研磨したウェハについて、研磨速度を以下
の式より算出した。結果を表１および表２に併記する。研磨速度（Å／分）＝（研磨前の各膜の厚さ−研磨後の
各膜の厚さ）／研磨時間なお、各膜の厚さは、抵抗率測定器（ＮＰＳ社製、型式
「Ｚ−５」）を使用して、直流４針法によりシート抵抗
を測定し、この抵抗率と銅の抵抗率から次式に従い算出
した。各膜の厚さ（Å）＝シート抵抗値（Ω／ｃｍ^２）×銅の
抵抗率（Ω／ｃｍ）×１０^−８

【００３８】［６］スクラッチの評価上記［４］で研磨したウェハにつき、ウェハ表面異物検
査装置（ケーエルエー・テンコール株式会社製、型式
「サーフスキャンＳＰ１」）によって被研磨面の全面
［この面積をＳｔ（単位；ｍｍ²）とする。］に生成し
たスクラッチの全数（Ｋｔ）を計測し、下記の式に従っ
て単位面積（１０^-2mm²、１００×１００μｍの正方形
の領域）当たりのスクラッチの個数を算出した。結果を
表１および２に示す。単位面積当たりのスクラッチの個数＝Ｋｔ／（Ｓｔ／１
０^−２）（個／１０⁻ ^２ｍｍ^２）

【００３９】［７］ディッシングの評価銅配線が形成された被研磨用基板の作製シリコンからなる基板表面に、深さ１μｍの溝により形
成されたパターンを備える絶縁層を積層した。次いで、
絶縁層の表面に３００Åの厚さのＴａＮ膜を形成し、そ
の後、ＣｕをＴａＮ膜で覆われた溝内にスパッタリング
およびめっきにより１．３μｍの厚さに堆積した。

【００４０】ディッシングの評価上記で作製したウェハにつき、実施例１〜６ならびに
比較例１および２の水系分散体を用いて、研磨時間を、
初期の余剰銅膜［厚さＸ（Å）］を［５］で得られた研
磨速度Ｖ（Å／分）で除した値（Ｘ／Ｖ）（分）に１．
５を乗じた時間（分）とした他は、上記［４］と同様の
条件で研磨した。被研磨面につき、１００μｍ配線のデ
ィッシングを、表面粗さ計（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社
製、型式「Ｐ−１０」）を使用して評価した。この結果
を、表１および２に示す。尚、ここで「ディッシング」
とは、絶縁膜またはバリアメタルにより形成される平面
と、配線部分の最低部位との距離（高低差）である。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表１の結果によれば、実施例１〜６の化学
機械研磨用水系分散体では、試験直後の起泡性が非常に
低く、５分後にはほとんど泡は消滅し、良好な結果を示
した。また研磨速度は４１００Å／分以上と十分に高
く、１００μｍ配線のディッシングは４８０Å以下と小
さく、スクラッチ数も非常に少なく、十分なオーバーポ
リッシュマージンを有していることが分かる。一方、三
重結合を有する界面活性剤の代わりに三重結合を有さな
い界面活性剤を含有する比較例１では起泡性が大きく、
研磨速度は十分であるものの、ディッシングが大きく、
性能が劣っていることが分かる。また、複素環を有する
化合物を含有しない比較例２では、研磨速度、ディッシ
ングおよびスクラッチのいずれも劣っていた。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、特にオーバーポリッシ
ュ時のディッシングおよびエロージョンを抑制し、さら
に発泡の少ない化学機械研磨用水系分散体を得ることが
でき、本発明の化学機械研磨用水系分散体は、半導体装
置の製造において特に有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）複素環を有する化合物、（Ｂ）三
重結合を有する界面活性剤、および（Ｃ）酸化剤を含有
することを特徴とする、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項２】（Ｂ）三重結合を有する界面活性剤が、
非イオン系界面活性剤である、請求項１に記載の化学機
械研磨用水系分散体。
【請求項３】（Ａ）複素環を有する化合物が、キナル
ジン酸、ベンゾトリアゾール、およびベンゾイミダゾー
ルのうちから選ばれる少なくとも１つであることを特徴
とする、請求項１または２に記載の化学機械研磨用水系
分散体。
【請求項４】さらに（Ｄ）砥粒を含有する、請求項１
〜３のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散
体。
【請求項５】化学機械研磨用水系分散体が、銅の研磨
用であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一
項に記載の化学機械研磨用水系分散体。