JP2003282496A - 研磨材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板上の金属膜を平坦化する工程にお
いて、低荷重条件下においても金属膜を高速に研磨し、
かつスクラッチ、ディッシング等研磨面の欠陥の発生も
抑制できる研磨材組成物およびそれを用いてなる半導体
基板上の金属膜の平坦化方法ならびに半導体基板の製造
方法を提供する。 【解決手段】 ヘテロポリ酸および／またはその塩と、
非イオン性界面活性剤と、有機高分子微粒子と、水とを
含んでなることを特徴とする研磨材組成物およびそれを
用いて成る半導体基板上の金属膜の平坦化方法ならびに
半導体基板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成された金属膜の研磨に用いられる研磨材組成物、およ
びそれを用いてなる半導体基板上の金属膜の研磨方法、
ならびに半導体基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ技術の急速な進展により、集積回
路は益々微細化や多層配線化の傾向にある。集積回路に
おける多層配線化は、半導体表面の凹凸が極めて大きく
なる要因であり、これが集積回路の微細化とも相まって
断線や電気容量の低下、エレクトロマイグレーションの
発生などをもたらし、歩留まりの低下や信頼性上の問題
をきたす原因となっている。このため、これまでに多層
配線基板における金属配線や層間絶縁膜を平坦化する種
々の加工技術が開発されてきており、その一つにＣＭＰ
（Chemical Mechanical Polishing：化学機械的研磨）
技術がある。ＣＭＰ技術は、半導体製造において層間絶
縁膜の平坦化、埋め込み配線形成、プラグ形成等に必要
となる技術である。

【０００３】ＣＭＰは、キャリヤーに装着された通常半
導体材料からなる平坦なウェハーを、湿ったポリッシン
グパッドに対し一定の圧力で押し付けながらキャリヤー
およびポリッシングパッド各々を回転することにより行
われる。この時ウェハーとポリッシングパッドの間に導
入される研磨組成物により、配線や絶縁膜の凸部が研磨
され平坦化がなされる。

【０００４】従来より、半導体基板の金属膜の研磨には
種々の研磨組成物や研磨方法の提案がなされている。土
肥俊郎ら著「半導体平坦化ＣＭＰ技術」（1998年７月、
工業調査会発行）２３５頁に示されているように、金属
のＣＭＰでは研磨用組成物中の酸化剤により金属の表面
を酸化し不動態化し、ｐＨを酸性にするなどしてわずか
に金属が腐蝕する（エッチング）条件下でポリッシング
パッドと砥粒で研磨が行われる。例えば半導体基板上に
形成されたアルミニウム等金属膜の研磨組成物として
は、酸化アルミニウムをｐＨ３以下の硝酸水溶液中に分
散してなる研磨組成物（米国特許第４,７０２,７９２号
明細書）、酸化アルミニウムや酸化ケイ素を硫酸、硝
酸、酢酸等の酸性水溶液と混合してなる研磨組成物（米
国特許第４,９４４,８３６号明細書）がある。また、酸
化アルミニウムを過酸化水素とリン酸水溶液中に分散し
た研磨組成物（米国特許第５,２０９,８１６号明細書）
など、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素等の砥粒と、
過酸化水素等の酸化剤よりなる研磨組成物が通常使用さ
れている。しかしながら、半導体基板上の金属膜の平坦
化に酸化アルミニウムを用いた場合、α型では高い研磨
速度を示す反面、金属膜や絶縁膜の表面にマイクロスク
ラッチやオレンジピール等の欠陥を発生させることがあ
った。一方、γ型や非晶質アルミナまたは酸化ケイ素等
の砥粒を用いた場合、金属膜や絶縁膜の表面のマイクロ
スクラッチやオレンジピール等の欠陥発生を抑えること
ができるが、金属膜の研磨に際して十分な研磨速度が得
られないという問題があった。このように、酸化アルミ
ニウムや酸化ケイ素などの金属酸化物から成る砥粒を水
溶液中に分散した研磨組成物は、砥粒自体の分散性不良
に起因した表面スクラッチの問題があった。そこで金属
膜の研磨による表面欠陥を改良するため、有機高分子化
合物からなる粒子を研磨粒子として用いる方法（特開平
７−８６２１６号公報、特開平１０−２３１４７３号公
報、特開平１０−２７０４００号公報）が検討された
が、研磨速度が低いという大きな問題があった。

【０００５】また、この他にも前述のように液状酸化剤
である過酸化水素を用いた場合や、過硫酸アンモニウム
等の金属エッチャントを用いた場合（特開平６−３１３
１６４号公報）、ウェットエッチングが過度に進むこと
によりディッシング（図１（D）の金属膜４の中央部が
周辺部より過剰に研磨される現象）やピット、ボイド等
の欠陥が発生するなど実用化に際し問題があった。

【０００６】これを改良する目的で、研磨組成物中に金
属膜表面に保護膜を形成する化学試薬（防食剤、キレー
ト剤等）を添加する方法も提案されている（特開平８−
８３７８０号公報、特開平１１−１９５６２８号公
報）。しかしながらこのようなキレート剤を用いると、
確かにエッチングが抑制されディッシング等の発生を防
止することができるが、研磨すべき部位にも保護膜が形
成されるため研磨速度が極端に低下するという問題が生
じる。これを防ぐためエッチング剤やキレート剤の使用
量の適正化を図る試みがなされているが、両者の性能を
満足する条件を見出すことは難しく、プロセス条件の影
響も受けやすいため再現性のある結果が得られないとい
う問題がある。また、２００ｎｍ／ｍｉｎ．以上という
高い研磨速度を得るために２０ｋＰａ以上の高い研磨圧
力で、前記保護膜を除去することも行われるが（特開２
０００−２５２２４２号公報）、今後主流となるポーラ
ス型低誘電率絶縁膜の場合、その膜強度に問題がある
為、基板に過大なストレスがかかると絶縁膜の破壊が起
こる。また、研磨圧力を高めパッドによる機械的研磨を
行うと、研磨時のパッド表面の影響をさらに受け易くな
るため、これまで行っていたドレッシングによるパッド
表面状態の管理が難しくなり、プロセス管理上大きな問
題となる。さらには、高価なパッドの消耗が早くなりコ
ストがかさむといった問題も発生する。

【０００７】ところで、ヘテロポリ酸は、日本化学会編
「ポリ酸の化学」（1993年8月、学会出版センター発
行）にも記載のように、強い酸性と酸化作用を有するも
のであり、これを金属の不動態化処理やエッチングに用
いることは特表平９−５０５１１１号公報等に記載され
ている。実際ヘテロポリ酸を半導体表面のエッチング剤
として適用した例（Ａｐｐｌｉｅｄ ＳｕｒｆａｃｅＳ
ｃｉｅｎｃｅ ｖｏｌ．１３５、Ｎｏ．１／４、ｐｐ６
５−７０（１９９８．１０．８））や、ヘテロポリ酸も
しくはその塩を研磨用エッチング剤として用いる試みも
なされている（特開２０００−１１９６３９号公報）。
特に後者においては、ヘテロポリ酸もしくはその塩のみ
を研磨用エッチング剤として用いる場合（第１研磨液組
成物）および、これにさらに研磨材として公知の砥粒を
含有させる場合（第２研磨液組成物）の二つの使用方法
について記載されている。第１研磨液組成物の場合、ヘ
テロポリ酸を単独で金属膜研磨用のエッチング剤として
使用すると、ヘテロポリ酸は水に可溶であるため液状酸
化剤として作用することから、前述の如く研磨速度とデ
ィッシング性能の両方を満足することはできない。すな
わち、研磨速度を上げるためにヘテロポリ酸の濃度を高
めると、同時にエッチングも進行しディッシングの発生
が起こる。一方、上記ヘテロポリ酸にアンモニア等の塩
基性物質を作用させヘテロポリ酸塩として使用すると、
エッチングは抑制されるが、同時に研磨速度も低下して
しまう。そのため、研磨速度を高める目的で、この種の
第１研磨液組成物に研磨材を含有させ第２研磨液組成物
とすることが提案されているが、これは研磨材を使用す
ることにより機械的研磨を行おうとするものであり、研
磨速度を高めるためには高い研磨荷重が必要となる。従
って、低荷重で高い研磨速度を得ようとする本目的に合
致するものではない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、低荷重下に
おいても半導体基板上の金属膜を高速に研磨でき、かつ
ディッシングの原因となるエッチング性も低いレベルに
制御され、同時にスクラッチやエロージョン（図１
（D）の金属膜４の周辺の絶縁膜２が研磨される現象）
等の被研磨面の欠陥発生も抑制することのできる半導体
基板上に形成された金属膜の研磨に用いられる研磨材組
成物、およびそれを用いてなる半導体基板上の金属膜の
研磨方法、ならびに半導体基板の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決するために鋭意検討した結果、ヘテロポリ酸、非
イオン性界面活性剤、有機高分子微粒子および水を含有
して成る研磨材組成物が、従来困難であったエッチング
の抑制と低荷重における高研磨速度の両立を可能とし、
基板上の金属膜の研磨において有効であることを見出
し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は下
記の通りである。

【００１０】１．ヘテロポリ酸および／またはその塩
と、非イオン性界面活性剤と、有機高分子微粒子と、水
とを含んでなることを特徴とする研磨材組成物。 ２．非イオン性界面活性剤のＨＬＢが５〜１２である
１．記載の研磨材組成物。 ３．非イオン性界面活性剤が炭素数８〜２４の飽和型高
級アルコールのポリオキシエチレンエーテルである２．
記載の研磨材組成物。 ４．非イオン性界面活性剤がＨＬＢの異なる２種以上を
併用することを特徴とする１．〜３．のいずれか１項に
記載の研磨材組成物。

【００１１】５．有機高分子微粒子が乳化重合によって
得られたものであることを特徴とする１．〜４．のいず
れか１項に記載の研磨材組成物。 ６．有機高分子微粒子が懸濁重合によって得られたもの
であることを特徴とする１．〜４．のいずれか１項に記
載の研磨材組成物。

【００１２】７．有機高分子微粒子が樹脂の粉砕物であ
ることを特徴とする１．〜４．のいずれか１項に記載の
研磨材組成物。 ８．有機高分子微粒子の平均粒径が０．０１〜１０μｍ
であることを特徴とする１．〜７．のいずれか１項に記
載の研磨材組成物。 ９．前記１．〜８．のいずれか１項に記載の研磨材組成
物を用いることを特徴とする半導体基板上の金属膜の研
磨方法。 １０．前記１．〜８．のいずれか１項に記載の研磨材組
成物を用いることを特徴とする半導体基板の製造方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明について、特にその好まし
い態様について、以下に具体的に説明する。本発明の研
磨材組成物は、ヘテロポリ酸および／またはその塩、非
イオン性界面活性剤、有機高分子微粒子および水を含有
して成る。本件発明の研磨材組成物は、後述する通り本
件発明の効果を阻害しない範囲で、あるいは目的に応じ
て、通常用いられている無機物砥粒や酸化剤等のその他
の成分を含むが、基本的に上記４成分のみでも本発明の
目的を達成できることが特徴である。

【００１４】本発明で用いられるヘテロポリ酸は、Ｍ
ｏ、Ｖ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ等の元素からなる酸素酸
が縮合したものにヘテロ元素を中心元素として組み込む
ことによって得られるものであり、その構成は縮合配位
元素、中心元素および酸素から成る。ここで縮合配位元
素とは、ポリオキソ酸の構成元素を意味し、このうちＭ
ｏ、Ｗ及びＶからなる群より選ばれた少なくとも1種を
含むものが好ましい例として挙げられ、その他Ｎｂ、Ｔ
ａ等の元素を含んでも良い。また、ヘテロポリ酸の中心
元素はＰ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｎ
ｉ、Ｔｅ、Ｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｂ、Ｖ、Ｐ
ｔ、ＢｅおよびＺｎからなる群より選ばれた１種であり
縮合配位元素と中心元素の原子比（縮合配位元素／中心
元素）は２．５〜１２である。

【００１５】前述したヘテロポリ酸の具体例としては、
リンモリブデン酸、ケイモリブデン酸、リンバナドモリ
ブデン酸、ケイバナドモリブデン酸、リンタングストモ
リブデン酸、ケイタングストモリブデン酸、リンバナド
タングストモリブデン酸、ケイバナドタングストモリブ
デン酸、リンバナドタングステン酸、ケイバナドタング
ステン酸、リンモリブドニオブ酸、ホウモリブデン酸、
ホウタングストモリブデン酸、ホウバナドモリブデン
酸、ホウバナドタングステン酸、コバルトモリブデン
酸、コバルトバナドタングステン酸、リンタングステン
酸、ケイタングステン酸、リンバナジン酸、ケイバナジ
ン酸等が挙げられるがこれらに限定されるものではな
い。研磨用途として金属をエッチングするに足る十分な
酸強度、酸化力の観点から、好適にはリンモリブデン
酸、ケイモリブデン酸、および更にこれらにバナジウム
を導入したリンバナドモリブデン酸、ケイバナドモリブ
デン酸等を挙げることができる。ヘテロポリ酸は、上記
を単独でまたはそれらを混合して用いてもよい。また、
得られる研磨液組成物の酸性度を調整し研磨性能を制御
する目的で、これらのヘテロポリ酸に塩基性物質を添加
しヘテロポリ酸塩として使用することも可能である。ヘ
テロポリ酸塩は、上記ヘテロポリ酸と金属、アンモニウ
ム、有機アミン類との塩が挙げられる。

【００１６】本発明の研磨用組成物中のヘテロポリ酸お
よび／またはその塩の含有量は、特に限定されるもので
はないが、好ましくは０．１〜３０ｗｔ％の範囲で使用
され、さらに好ましくは０．５〜１５ｗｔ％の範囲であ
る。前記範囲より小さい場合、十分な研磨速度が発現し
にくく、また前記範囲を超えても増量による研磨性能の
際立った向上は見られない。本発明で用いられる非イオ
ン性界面活性剤は、前記ヘテロポリ酸と組み合わせて使
用することにより、低荷重においても高い研磨速度を維
持したままエッチングの進行を抑制し、ディッシングの
発生を制御することが可能となる。驚くべきことにこの
効果は、イオン性界面活性剤であるアニオン性界面活性
剤やカチオン性界面活性剤を使用した場合には見られ
ず、非イオン性界面活性剤、とりわけＨＬＢが５〜１２
の範囲にあるものを用いた場合において顕著に見られる
ものである。

【００１７】このような非イオン性界面活性剤として
は、「新・界面活性剤入門 藤本武彦著 昭和６０年１
１月１日発行 三洋化成工業株式会社」の９２頁 第２
・５・１表に記載のあるポリエチレングリコール型およ
び多価アルコール型の非イオン性界面活性剤であれば適
用が可能である。前記ポリエチレングリコール型の非イ
オン性界面活性剤としては、各種疎水性基にエチレンオ
キサイドを付加させ親水性基を導入したものであり、高
級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェ
ノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキ
サイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレン
オキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサ
イド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、
油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリ
コールエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。一
方、多価アルコール型の非イオン性界面活性剤は、親水
性の多価アルコールに疎水性の脂肪酸をエステルあるい
はアミド基を介して結合させたもので、グリセロールの
脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステ
ル、ソルビトールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、
ショ糖の脂肪酸エステル、アルカノールアミン類の脂肪
酸アミド等が挙げられる。

【００１８】これらの非イオン性界面活性剤のうち本発
明に用いられるものとしては、好ましくはＨＬＢが５〜
１２の範囲のものであるが、この値が５より低いと形成
される研磨粒子の疎水性が強くなり過ぎる場合があり、
分散性不良による粒子の沈降や層分離等が起こる場合が
ある。一方、１２より大きいと逆に親水性が高くなり過
ぎる場合があり、粒子の形成が困難となりエッチングの
抑制効果が発現しにくくなる場合がある。

【００１９】本発明で用いられる非イオン性界面活性剤
は、好適には前記ポリエチレングリコール型界面活性剤
として分類される炭素数８〜２４の高級アルコールのポ
リオキシエチレンエーテル、アルキルフェノールのポリ
オキシエチレンエーテル、ポリプロピレングリコールの
ポリオキシエチレンエーテル（プルロニック型）が挙げ
られるが、中でも特に炭素数８〜２４の高級アルコール
のポリオキシエチレンエーテルが好ましい。また、炭素
数８〜２４の前記高級アルコールのポリオキシエチレン
エーテルには、オレイル基のように分子中に炭素−炭素
二重結合を含む不飽和型のものと、全く含まない飽和型
のものがあるが、飽和基は酸化による変質を受け難く経
時の性能劣化が起こらないことから、飽和型高級アルコ
ールのポリオキシエチレンエーテルが好ましい。このよ
うなものとしては、例えばポリオキシエチレンデシルエ
ーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオ
キシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステ
アリルエーテル、ポリオキシエチレン２−エチルヘキシ
ルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、
ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル、ポリオキ
シエチレン合成アルコールエーテル（合成アルコール中
の炭素数１２〜１５）等が挙げられる。

【００２０】これらの非イオン性界面活性剤は１種類の
みを用いても良いが、ＨＬＢが互いに異なる２種類以上
を併用することで、本発明の研磨材組成物が有する優れ
た性能、すなわち生成する研磨粒子の高分散性および低
エッチング性、ならびに低荷重での高速研磨性等を容易
に発現することが可能となる。さらにＨＬＢが互いに異
なる２種類以上の非イオン性界面活性剤を併用する場
合、事前にそれぞれを混合した後、もしくはそれぞれを
同時にヘテロポリ酸（その塩）と混合することも可能で
あるが、好ましくはまずＨＬＢの高い方を先にヘテロポ
リ酸（その塩）と混合した後、ＨＬＢの低い方をこれに
混合して調整した方が、生成する研磨粒子の高い分散性
を保ったまま低エッチング性および低荷重での高速研磨
性を発現させる上で有利である。

【００２１】本発明の研磨材組成物に用いられる非イオ
ン性界面活性剤の含有量は、その種類や使用するヘテロ
ポリ酸（その塩）ならびに有機高分子微粒子の種類や量
によっても異なるが、好ましくは０．１〜５０ｗｔ％の
範囲で使用され、より好ましくは０．５〜２５ｗｔ％の
範囲である。前記範囲より小さい場合では十分なエッチ
ング抑制効果が発現しない場合があり、ディッシング発
生を制御することができない場合がある。さらには有機
高分子微粒子の軟凝集が起こりやすく、表面の平滑な研
磨面が得られない場合がある。また前記範囲を超えると
粘度の上昇等取り扱いが難しくなる場合がある。

【００２２】本発明で用いられる有機高分子微粒子は、
（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エチレン系
樹脂、フッ素系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド
樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、酢酸ビ
ニル樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂、およ
び、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂
等の熱硬化性樹脂を、通常の乳化重合、懸濁重合によ
り、あるいは他の手法で重合して得られた樹脂を粉砕す
ること等によって得ることができる。即ち、乳化重合法
は乳化剤及び重合開始剤を少量添加し、適量の水中へ後
記の単量体、連鎖移動剤、架橋し得る官能性単量体を滴
下して乳化重合させる。また、懸濁重合法はモノマー分
散剤を少量添加された適量の水中へ後記の単量体、或い
は重合体、或いは単量体と重合体の混合物と開始剤を滴
下し、強撹拌下、懸濁重合させて得られる。

【００２３】乳化重合に用いられる単量体としては、ラ
ジカル重合性を有するエチレン系不飽和単量体であり、
その例としては、（メタ）アクリル系単量体、ビニル芳
香族単量体、エチレン系不飽和単量体、架橋性単量体等
である。（メタ）アクリル系単量体としては、（メタ）
アクリル酸、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アク
リル酸エチル、（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチル、（メ
タ）アクリル酸−ｉ−ブチル、（メタ）アクリル酸−２
−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、
（メタ）アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、（メタ）
アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸ヒドロ
キシプロピル、（メタ）アクリル酸グリシジル、（メ
タ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリ
ル酸アミノエチル、（メタ）アクリル酸アミノプロピ
ル、（メタ）アクリル酸アミノへキシル、イタコン酸、
クロトン酸等が挙げられる。また、ビニル芳香族単量体
としては、例えばスチレン、メチルスチレン、ビニルト
ルエン等が挙げられる。その他の使用するエチレン系不
飽和単量体としては、例えば、アクリロニトリル、アク
リルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−メ
チロールアクリルアミド、メタクリルアミド等が挙げら
れる。また、架橋性単量体としては、ジビニルベンゼ
ン、（メタ）アクリル酸エチレングリコール、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレート等の重合性不飽和結
合を１分子中に２つ以上有する単量体を使用することが
できる。

【００２４】一般的な乳化重合を行う場合の乳化剤とし
ては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、
非イオン性界面活性剤が１種または２種以上用いられ
る。重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アン
モニウム等の過硫酸塩、ベンゾイルパーオキサイド等の
有機過酸化物類、過酸化水素、アゾビスブチロニトリル
等のアゾ化合物類等を用いることができる。また、必要
に応じて還元剤と組み合わせて、レドックス系開始剤と
して使用することもできる。連鎖移動剤としては、ｎ−
ドデシルメルカプタン等のアルキルメルカプタン、α−
メチルスチレンダイマー、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４
−メチルフェノール等のフェノール系化合物、アリルア
ルコール等のアリル化合物、ジブロモメタン等のハロゲ
ン化炭化水素化合物等が挙げられる。

【００２５】一方、懸濁重合に用いられる単量体は、ラ
ジカル重合性を有するエチレン系不飽和単量体がある。
その例としては、（メタ）アクリル系単量体、ビニル芳
香族単量体、エチレン系不飽和単量体、架橋性単量体等
である。（メタ）アクリル系単量体としては、（メタ）
アクリル酸、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アク
リル酸エチル、（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチル、（メ
タ）アクリル酸−ｉ−ブチル、（メタ）アクリル酸−２
−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、
（メタ）アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、（メタ）
アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸ヒドロ
キシプロピル、（メタ）アクリル酸グリシジル、（メ
タ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリ
ル酸アミノエチル、（メタ）アクリル酸アミノプロピ
ル、（メタ）アクリル酸アミノへキシル、イタコン酸、
クロトン酸等が挙げられる。また、ビニル芳香族単量体
としては、例えばスチレン、メチルスチレン、ビニルト
ルエン等が挙げられる。その他の使用するエチレン系不
飽和単量体としては、例えば、アクリロニトリル、アク
リルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−メ
チロールアクリルアミド、メタクリルアミド等が挙げら
れる。また、架橋性単量体としては、ジビニルベンゼ
ン、（メタ）アクリル酸エチレングリコール、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレート等の重合性不飽和結
合を１分子中に２つ以上有する単量体を使用することが
できる。

【００２６】懸濁重合に用いられる重合体としては、不
飽和ポリエステルがあり、これには不飽和二塩基酸とグ
リコール化合物が用いられる。不飽和二塩基酸として
は、無水マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、塩化
マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル
酸、モノクロルフタル酸、ジクロルフタル酸、トリクロ
ルフタル酸、ヘツト酸、テトラクロル無水フタル酸、テ
トラブロモ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ
無水フタル酸、アジピン酸、コハク酸、セバチン酸、グ
ルタル酸、ピロメリット酸等が挙げられる。

【００２７】また、グリコール化合物としては、例えば
エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレ
ングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレン
グリコール、１，３−ブチレングリコール、２，３−ブ
チレングリコール、１，４−ブチレングリコール、ネオ
ペンチルグリコール、ヘキシレングリコール、オクチレ
ングリコール、ビスフェノールＡジオキシエチルエーテ
ル付加物、ビスフェノールＡジオキシプロピレンエーテ
ル付加物、水添ビスフェノールＡ、エチレノキサイド、
プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、トリメチ
ロールプロパン、グリセリン等が挙げられる。

【００２８】また、単量体と重合体の混合物の原料とし
ては、懸濁重合に用いられる単量体、懸濁重合に用いら
れる重合体を用いることができる。また、必要に応じて
ナフテン酸コバルト、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、オク
テン酸コバルト等を硬化促進剤として使用することもで
きる。懸濁重合に用いる開始剤としては、過硫酸カリウ
ム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、ベンゾイルパー
オキサイド等の有機化酸化物類、過酸化水素、アゾビス
ブチロニトリル等のアゾ化合物類等を用いることができ
る。また、必要に応じて還元剤と組み合わせて、レドッ
クス系開始剤として使用することもできる。懸濁重合に
用いる分散安定剤としては、例えばポリビニルアルコー
ル、メチルセルロース、ヒドロキシセルロース、ポリア
クリル酸ソーダ等の水溶性高分子物質、酸化マグネシウ
ム、リン酸カルシウム等の無機塩、アルキルベンゼンス
ルフォン酸ソーダ、ポリオキシエチレンノニルフェニル
エーテル等の界面活性剤が１種または２種以上用いられ
る。

【００２９】本発明に用いられる有機高分子微粒子は、
前記樹脂を機械的粉砕や化学粉砕しても得ることができ
る。これにより乳化重合や懸濁重合で得ることができな
い樹脂も本発明に使用することができる。本発明に用い
る有機高分子微粒子の形状は、真球粒子に限るものでは
ない。例えば、ドーナツ状の偏平粒子、金平糖状多孔質
粒子、中空粒子、粒子の軟凝集したもの、粉砕後の不定
形粒子等も用いることができる。また、要すれば有機高
分子微粒子には無機−有機複合粒子を含んでも良い。本
発明の研磨材組成物に用いる有機高分子微粒子の含有量
は、好ましくは３０ｗｔ％以下の範囲で使用され、より
好ましくは１５ｗｔ％以下の範囲である。前記範囲を越
えると研磨材組成物の流動性が損なわれやすく、良好な
研磨性能を発現できない場合がある。

【００３０】本発明の研磨材組成物に用いる有機高分子
粒子の平均粒径は、好ましくは０．０１〜１０μｍの範
囲のものが使用され、より好ましくは０．０５〜７μｍ
の範囲である。前記範囲より小さい場合は添加効果が十
分に発揮されにくく、また前記範囲を越えると円滑な研
磨を阻害しやすく、良好な研磨性能を発現することがで
きない場合がある。本発明の研磨材組成物は、好ましく
は、水を媒体に用いる。ヘテロポリ酸（その塩）、非イ
オン性界面活性剤および有機高分子微粒子の溶解もしく
は分散は、通常攪拌により行なわれるが、ホモジナイザ
ー、超音波、湿式媒体ミル等を用いて十分に分散する方
法が好ましく用いられる。

【００３１】こうして調整された研磨材組成物は、ヘテ
ロポリ酸（その塩）と非イオン性界面活性剤との相互作
用により、ヘテロポリ酸（その塩）が非イオン性界面活
性剤の形成するミセル中に取り込まれたような構造の複
合体（微粒子）となって水中に高分散状態で存在するも
のに有機高分子微粒子が共存しているものが好ましい。
ここでいう複合体は、基本的には、後述する通り湿式粒
度分析計による粒度の測定や、透過型電子顕微鏡による
上記構造の観察が可能であり、湿式粒度分析計により測
定される数平均粒子径が約１０ｎｍ〜１μｍであるもの
が好ましい。ここで、数平均粒子径が約１０ｎｍより小
さいかさらに粒度の測定ができないほど微細かつ高分散
状態で存在するものも本発明の範囲に含まれるが、この
ようなものは、一般に得られる組成物の粘度が高く、研
磨時の作業性等の点を考慮すると、上述のように粒度の
測定および構造の観察が可能である複合体粒子が好まし
い。

【００３２】本発明の研磨材組成物において、その研磨
機構の詳細は明らかではないが、ポリオキソ酸（その
塩）および非イオン性界面活性剤の相互作用により形成
される微粒子が化学的研磨作用を発現する研磨粒子とし
て働き、低エッチング性を保ち、ディッシング発生を制
御しながら、低荷重でも高い研磨速度を発現することが
でき、有機高分子微粒子の共存でさらに良好な研磨性能
が得られるものと考えられる。従ってこの研磨粒子は、
従来機械的研磨を目的に用いられる砥粒とは本質的に性
格を異にするものであり、従来機械研磨由来の問題点で
あった、凝集粒子によるスクラッチや研磨時の荷重によ
る下地基板へのダメージ等が解消される。

【００３３】本発明の研磨材組成物は、上述の如く基本
的には通常機械的研磨を目的に使用される砥粒を含むこ
となく目的とする研磨を行うことができるが、スクラッ
チ等の表面欠陥を起こさない範囲で、さらに研磨速度を
高める目的で砥粒を用いることも可能である。その際用
いられる砥粒としては、アルミナ、シリカ、セリア、ジ
ルコニア、酸化マグネシウム等の無機粒子、非晶質炭
素、カーボンブラック等の有機粒子が挙げられるが、こ
のうち好適にはコロイダルアルミナ、コロイダルシリカ
である。

【００３４】本発明の研磨材組成物は、ディッシングの
原因となる金属膜のエッチング性は極めて低いものであ
るため、通常保護膜形成剤を併用する必要はないが、実
質研磨レートを低下させない範囲内で必要に応じて、金
属膜とキレートまたは錯体を形成する化合物を添加し、
更にエッチング性を抑制することも可能である。特に金
属が銅もしくは銅を主成分とする銅合金の場合、ベンゾ
トリアゾールやキナルジン酸をキレート剤として添加す
る方法が効果的である。防食剤としてはこの他にも、ト
リルトリアゾール、ベンゾトリアゾールカルボン酸等の
ベンゾトリアゾール誘導体やシスチン、ハロ酢酸、グル
コース、ドデシルメルカプタン等を挙げることができ
る。これらの防食剤の添加量は、好ましくは１００ｐｐ
ｍ以下、より好ましくは５０ｐｐｍ以下と従来の研磨材
に用いられてきた量に比べ極めて少量で十分である。逆
にこの添加量が多いと、研磨レートが低下し目的の研磨
性能が得られなくなる場合がある。

【００３５】本発明の研磨材組成物には、更に金属膜の
研磨速度を向上させる目的で、過度のエッチングを引き
起こさない範囲内で公知の酸化剤を含有しても良い。含
有させる酸化剤としては、公知の酸化剤、例えば過酸化
水素等の過酸化物、過塩素酸、過塩素酸塩、過ヨウ素
酸、過ヨウ素酸塩、過硫酸、過硫酸塩、硝酸塩等を挙げ
ることができる。本発明における研磨材組成物には必要
に応じて酸を含有してもよく、用いる酸の種類や得られ
るスラリーのＰＨによって金属膜の研磨性能を制御する
ことができる。含有される酸としては公知の無機酸、例
えば硫酸、リン酸、硝酸等、または公知の有機酸、例え
ばシュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、酢酸等が挙げられ
る。本発明の研磨材組成物には、必要に応じてメタノー
ル、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プロパノ
ール、エチレングリコール、グリセリン等の水溶性アル
コールを添加することもできる。

【００３６】このようにして調製された本発明の研磨材
組成物は、半導体基板上に形成された金属膜の研磨、平
坦化に適用される。研磨対象となる半導体基板上の金属
膜は、公知の配線用、プラグ用、コンタクトメタル層
用、バリヤーメタル層用金属膜であり、例えばアルミニ
ウム、銅、タングステン、チタニウム、タンタル、アル
ミニウム合金、銅合金、窒化チタニウム、窒化タンタル
等からなる群より選ばれる金属膜等が挙げられる。特に
表面硬度が低く、傷やディシングといった欠陥が生じ易
い銅および銅合金からなる金属膜への適用が推奨され
る。

【００３７】図１（Ｃ）に示すように、配線用の金属膜
４を埋め込むことにより得られた半導体基板について、
図１（Ｄ）に示すように溝または開口部以外の余分な金
属膜を、ヘテロポリ酸（その塩）、非イオン性界面活性
剤および有機高分子微粒子を含有することを特徴とする
研磨材組成物を用いて研磨することにより取り除き平坦
化する。本発明の半導体基板の製造方法は、シリコン基
板等の半導体基板上の金属膜をヘテロポリ酸（その
塩）、非イオン性界面活性剤および有機高分子微粒子を
含有することを特徴とする研磨材組成物を用いて研磨す
るプロセスから成ることを特徴とする。以下、半導基板
の製造方法について説明する。

【００３８】初めに、図１（Ａ）のようにシリコン基板
等の半導体基板上１に絶縁膜２を形成した後に、フォト
リソグラフィー法およびエッチング法で絶縁膜２に金属
配線用の溝、あるいは接続配線用の開口部を形成する。
次に図１（Ｂ）に示すように、絶縁膜２に形成した溝あ
るいは開口部にスパッタリングやＣＶＤ等の方法により
窒化チタニウム（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等
よりなるバリヤーメタル層３を形成する。次に図１
（Ｃ）に示すように、厚みが絶縁膜２に形成した溝また
は開口部の高さ以上となるように配線用の金属膜４を埋
め込む。次に図１（Ｄ）に示すように、溝または開口部
以外の余分な金属膜をヘテロポリ酸、非イオン性界面活
性剤および有機高分子微粒子を含有することを特徴とす
る研磨材組成物を用いて研磨する方法により取り除く。
さらに、上記の方法を必要回数繰り返すことにより、電
子部品として多層配線構造を有する半導体基板を得るこ
とができる。なお、このように半導体基板の製造に際し
半導体基板上の金属膜の研磨には、上述した研磨材組成
物または金属膜の平坦化方法を適用すれば良い。

【００３９】以下、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれらによって制限されるものではない。
なお、研磨材組成物の特性および研磨性能の評価は以下
の方法で行った。 ＜粒子径測定＞ （１）微細（５μｍ未満）粒子：湿式粒度分析計 日機
装社製 「マイクロトラックＵＰＡ−９２３０」（商品
名）を用いて測定した。 （２）粗大（５μｍ以上）粒子：湿式粒度分析計 堀場
製作所 「ＬＡ−７００」（商品名）を用いて測定し
た。なお、本発明において平均粒子径は、数平均による
粒子径を意味する。

【００４０】＜研磨レート測定＞研磨前後の各膜厚の変
化を研磨時間で除することにより算出した。研磨条件
は、研磨圧力５ｋＰａ、基板と研磨パッドとの相対速度
が４０ｍ／ｍｉｎ．、研磨パッドに「ＩＣ１４００」
（商品名、ロデ−ルニッタ社製）を用い、該研磨パッド
に研磨材組成物を滴下しつつ、銅膜（厚み：１μｍ）付
きシリコンウェハーを研磨して行った。 ＜表面欠陥（スクラッチ）評価＞上記＜研磨レート測定
＞で研磨したシリコンウェハーを洗浄し乾燥した後、該
半導体ウェハー表面に暗室にてスポットライトを当て、
目視でスクラッチの有無を判定した。

【００４１】＜研磨組成物の分散性評価＞室温1日放置
後の各研磨組成物の分散状態を目視で以下のように判定
した。 ○ ：沈降物なし △ ：沈降物少 × ：沈降物多

【００４２】＜エッチング速度測定によるディッシング
性評価＞ディッシング発生の原因である、ウェットエッ
チング性を評価することにより、ディッシング特性の代
替評価とした。すなわち、ディッシングとは研磨組成物
の持つ過度の化学作用（ウェットエッチング）が原因で
金属膜が侵食されることにより発生するものであること
から、ディッシングの主たる原因である研磨組成物のエ
ッチング速度をここで評価することは、結果としてディ
ッシング特性を評価することになる。

【００４３】具体的には、銅膜（厚み：１μｍ）付きシ
リコンウェハーを一定時間研磨組成物中に浸漬揺動し、
浸漬前後の膜厚変化を測定し、それを浸漬時間で除する
ことでエッチング速度を求め、ディッシング特性を下記
基準（◎〜×）により評価した。エッチング速度が遅い
ほど、ウェットエッチング性が弱くディッシングが起こ
りにくい。 ◎：エッチング速度１ｎｍ／分未満 ○：エッチング速度１〜１０ｎｍ／分 △：エッチング速度１０〜５０ｎｍ／分 ×：エッチング速度５０ｎｍ／分超

【００４４】

【製造例１】特開昭５８−６９２０５号公報に開示され
た方法に準じて、ラウリルアミン／メタンスルフォン酸
のカチオン界面活性剤を用い、ブチルアクリレート／メ
チルメタクリレート／ヒドロキシプロピルメタクリレー
ト／ジメチルアミノメタクリレート＝４６．４／４８．
４／４．０／１．２（ｗｔ％）の組成を有するカチオン
ラテックス（ＬＴＸ−1）を得た。得られたラテックス
の総樹脂固形分は４０．０ｗｔ％、ｐH２．９、平均粒
子径０．２μｍであった。

【００４５】

【製造例２】特開昭１０−２３１４７３号公報に開示さ
れた方法に準じて不飽和ポリエステル樹脂粉末（Ｐ−
１）を得た。まず、イソフタル酸２５部、無水マレイン
酸３０部とプロピレングリコール２６部、エチレングリ
コール９部の割合で混合し、これを窒素雰囲気下、１８
０〜２１０℃の温度でエステル化反応を行い不飽和ポリ
エステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステル１０
０部をスチレン５０部に溶解させ、更にアゾビスイソブ
チロニトリル１．５部を混合した。この混合液を、水４
５０部にポリビニルアルコール１．５部が溶解した水溶
液に、強撹拌下滴下し液滴を分散させ、７０℃で２時
間、次いで８０℃で３時間重合を行った。得られた粒子
は乾燥させた後、サイクロンにて分級し、平均粒子径が
２μｍの球状の粒子を得た。

【００４６】

【実施例１】ヘテロポリ酸としてリンバナドモリブデン
酸：ＰＶＭｏ（商品名「ＰＶＭ−１−１１」 日本無機
化学工業社製）１２ｇを水６８ｇに溶解させ、ホモジナ
イザーで攪拌下、これに非イオン性界面活性剤としてポ
リオキシエチレンラウリルエーテル：ＳＦ−１（商品名
「ＢＬＡＵＮＯＮ ＥＬ−１５０３Ｐ」、ＨＬＢ＝８．
３、青木油脂工業社製）１８ｇを純水７２ｇに混合した
ものを添加し、次いで有機高分子微粒子としてＬＴＸ−
１（製造例１）３０ｇを添加し、研磨材組成物を得た。
この組成物の「ＵＰＡ−９２３０」測定による平均粒子
径は約２００ｎｍであった。粒径には分布があり、約３
０ｎｍと約５００ｎｍにピークが認められた。この評価
結果を表１に示す。なお、この組成物は室温で１週間放
置すると相分離が認められたが、再撹拌により容易に作
製直後の性状に復帰することができた。

【００４７】

【実施例２】非イオン性界面活性剤としてＳＦ−１の代
わりに、ポリオキシエチレンオレイルエーテル：ＳＦ−
２（商品名「ＢＬＡＵＮＯＮ ＥＮ−９０５」、ＨＬＢ
＝８．９、青木油脂工業社製）を用いる以外は実施例１
と全く同様にして研磨材組成物を得た。この組成物の
「ＵＰＡ−９２３０」測定による平均粒子径は約２００
ｎｍであった。粒径には分布があり、約４０ｎｍと約５
００ｎｍにピークが認められた。この評価結果を表１に
示す。なお、この組成物は室温で１週間放置すると相分
離が認められたが、再撹拌により容易に作製直後の性状
に復帰することができた。また、この組成物は、室温で
約２週間放置後に変色が確認された。

【００４８】

【実施例３】実施例２で得られた研磨組成物に、濃度が
５０ｐｐｍとなるようにベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）
を加えることにより防食剤の添加された研磨材組成物を
得た。この組成物の「ＵＰＡ−９２３０」測定による平
均粒子径は、実施例２で得られた研磨組成物と同様であ
った。この評価結果を表１に示す。なお、この組成物は
同様に、室温で約２週間放置後に変色が確認された。

【００４９】

【実施例４】ヘテロポリ酸としてケイモリブデン酸：Ｓ
ｉＭｏ（商品名「ＳＭ」 日本無機化学工業社製）１２
ｇを水６８ｇに溶解させ、ホモジナイザーで撹拌下、こ
れに非イオン性界面活性剤としてポリオキシエチレンセ
チルエーテル：ＳＦ−３（商品名「ＢＬＡＵＮＯＮ Ｃ
Ｈ−３０５」、ＨＬＢ＝９．４、青木油脂工業社製）８
ｇを純水４２ｇに混合したものを添加し、次にこれに非
イオン性界面活性剤としてポリオキシエチレン２−エチ
ルヘキシルエーテル：ＳＦ−４（商品名「ＢＬＡＵＮＯ
Ｎ ＥＨ−２」、ＨＬＢ＝８．１、青木油脂工業社製）
３ｇを純水５２ｇに混合したものを添加し、次にＬＴＸ
−１を１５ｇ添加し、研磨材組成物を得た。この組成物
の「ＵＰＡ−９２３０」測定による平均粒子径は約４０
０ｎｍであった。この評価結果を表１に示す。なお、こ
の組成物は室温で１週間放置すると相分離が認められた
が、再撹拌により容易に作製直後の性状に復帰すること
ができた。

【００５０】

【実施例５】有機高分子微粒子としてＬＴＸ−２（商品
名「ポリトロンＡ６５」、スチレン／アクリル系ラテッ
クス、固形分６５％、ｐＨ８．０、平均粒子系３００ｎ
ｍ、旭化成社製）１８．４６ｇと純水１１．５４ｇを予
備混合したものを用いる以外は実施例１と全く同様にし
て研磨材組成物を得た。この組成物の「ＵＰＡ−９２３
０」測定による平均粒子径は約２００ｎｍであった。粒
径には分布があり、約４０ｎｍと約５００ｎｍにピーク
が認められた。この評価結果を表１に示す。なお、この
組成物は室温で１週間放置すると相分離が認められた
が、再撹拌により容易に作製直後の性状に復帰すること
ができた。

【００５１】

【実施例６】有機高分子微粒子としてＰ−１（製造例
２）１２ｇと純水１８ｇを予備混合したものを用いる以
外は、実施例１と全く同様にして、研磨材組成物を得
た。この組成物の「ＵＰＡ−９２３０」測定による平均
粒子径は約４００ｎｍであった。粒径には分布があり、
約３０ｎｍと約２０００ｎｍにピークが認められた。こ
の評価結果を表１に示す。なお、この組成物は、室温で
１週間放置すると相分離が認められたが、再撹拌により
容易に作製直後の性状に復帰することができた。

【００５２】

【実施例７】有機高分子微粒子としてＰ−２（商品名
「フローセンＵＦ」、微粉末ポリエチレン、平均粒子径
約５μｍ、住友精化社製）１２ｇと純水１８ｇを予備混
合したものを用いる以外は、実施例１と全く同様にし
て、研磨材組成物を得た。この組成物の「ＵＰＡ−９２
３０」測定による平均粒子径は約８００ｎｍであった。
粒径には分布があり、約３０ｎｍと約５０００ｎｍにピ
ークが認められた。この評価結果を表１に示す。なお、
この組成物は、室温で１週間放置すると相分離が認めら
れたが、再撹拌により容易に作製直後の性状に復帰する
ことができた。

【００５３】

【実施例８】有機高分子微粒子としてＰ−３（商品名
「ＭＨ５０５５」、ドーナツ状偏平中空樹脂粒子、平均
粒子径約４００ｎｍ、日本ゼオン社製）１２ｇと純水１
８ｇを予備混合したものを用いる以外は、実施例１と全
く同様にして研磨組成物を得た。この組成物の「ＵＰＡ
−９２３０」測定による平均粒子径は約１５０ｎｍであ
った。粒径には分布があり、約３０ｎｍと約４００ｎｍ
にピークが認められた。この評価結果を表１に示す。な
お、この組成物は、室温で１日放置すると相分離が認め
られたが、再撹拌により容易に作製直後の性状に復帰す
ることができた。

【００５４】

【比較例１】ヘテロポリ酸としてリンバナドモリブデン
酸：ＰＶＭｏの１２ｇを水１５８ｇに溶解させ、ホモジ
ナイザーで撹拌下、これにＬＴＸ−１を３０ｇ添加し研
磨材組成物を得た。この組成物の「ＵＰＡ−９２３０」
測定による平均粒子径は約８００ｎｍであった。この評
価結果を表２に示す。なお、この組成物は室温で１週間
放置すると相分離が認められ、再撹拌によっても作製直
後の性状に復帰できなかった。

【００５５】

【比較例２】ヘテロポリ酸としてＰＶＭｏの１２ｇを水
６８ｇに溶解させ、ホモジナイザーで攪拌下、これに非
イオン性界面活性剤としてＳＦ−１の１８ｇを純水３２
ｇに混合したものを添加し、次いで有機高分子微粒子と
してＰ−１の７０ｇを添加し、研磨材組成物を得た。こ
の組成物の「ＵＰＡ−９２３０」測定による平均粒子径
は約２０００ｎｍであった。この評価結果を表２に示
す。なお、この組成物は、流動性が不良であった。

【００５６】

【比較例３】有機高分子微粒子としてＰ−４（商品名
「フローセン」、粉末ポリエチレン、平均粒子径２５μ
ｍ、住友精化社製）１２ｇと純水１８ｇを予備混合した
ものを用いる以外は、実施例１と全く同様にして、研磨
材組成物を得た。この組成物のＬＡ７００測定による平
均粒子径は約２５μｍであった。この評価結果を表２に
示す。なお、この組成物は、室温で１日放置すると相分
離が認められたが、再撹拌により容易に作製直後の性状
に復帰することができた。

【００５７】

【比較例４】クエン酸６ｇを水６２ｇに加え溶解し、こ
れにＢＴＡ０．４ｇをエタノール３ｇに溶解して得られ
る溶液を加え、さらにこれに組成物中の砥粒濃度が６％
となるようにコロイダルアルミナ（平均粒子径１３０ｎ
ｍ、触媒化成社製）１００ｇを加え、最後に過酸化水素
水（試薬特級、３０％水溶液）２８ｇを加えて研磨材組
成物を調整した。この組成物の「ＵＰＡ−９２３０」測
定による平均粒子径は約１５０ｎｍであった。なお、こ
の組成物は室温で数時間放置しただけで砥粒粒子の沈降
が見られた。この評価結果を表２に示す。

【００５８】表１、２に示した結果から、本発明の研磨
用組成物は５ｋＰａという低荷重下においても、銅膜に
対して４００ｎｍ／ｍｉｎ．以上という極めて高い研磨
速度を有していることがわかる。エッチング性は、防食
剤の添加がなくとも１０ｎｍ／ｍｉｎ．以下という低い
レベルに抑制されており、ディシングの抑制に有効であ
ることがわかる。また、ＢＴＡの添加によりさらなるエ
ッチング性の抑制が可能であるが、その添加量は５０ｐ
ｐｍ程度と微量で済み、研磨速度の大幅な低下を来たす
こともない。スクラッチも従来の研磨砥粒を添加した系
に比べ全く見られず、表面欠陥の発生もなく優れた研磨
性能を有していることがわかる。本実施例において、オ
レイル基等の不飽和基を含む界面活性剤から得られる研
磨組成物と他の飽和型界面活性剤を用いた場合とでは双
方とも同様の優れた研磨特性を示すが、飽和型界面活性
剤は経時的にも安定である。一方、比較例で示されるよ
うに、ヘテロポリ酸と有機高分子微粒子からなる研磨液
ではエッチング性が高過ぎ、所望する性能は得られな
い。また、有機高分子微粒子の粒径が大きすぎたり、添
加量が多すぎると研磨材組成物の流動性が不良となり、
所望する性能は得られない。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、従来は困難であった、
エッチング、ディッシングの抑制と低荷重下での銅膜等
金属膜の高速研磨を両立させることが可能となった。本
発明は、半導体基板上の金属膜を研磨する上で極めて有
用な性能を有する材料を見出したものであり、産業上の
利用価値は甚だ大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＭＰ技術を用いた金属配線の形成例を示す概
略断面図であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および
（Ｄ）は、それぞれその工程を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 絶縁膜 ３ バリヤーメタル層 ４ 金属膜

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０９Ｋ 3/14 Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０Ｚ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘテロポリ酸および／またはその塩と、
   非イオン性界面活性剤と、有機高分子微粒子と、水とを
   含んでなることを特徴とする研磨材組成物。
2. 【請求項２】 非イオン性界面活性剤のＨＬＢが５〜１
   ２である請求項１記載の研磨材組成物。
3. 【請求項３】 非イオン性界面活性剤が炭素数８〜２４
   の飽和型高級アルコールのポリオキシエチレンエーテル
   である請求項２記載の研磨材組成物。
4. 【請求項４】 非イオン性界面活性剤がＨＬＢの異なる
   ２種以上を併用することを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれか１項に記載の研磨材組成物。
5. 【請求項５】 有機高分子微粒子が乳化重合によって得
   られたものであることを特徴とする請求項１〜４のいず
   れか１項に記載の研磨材組成物。
6. 【請求項６】 有機高分子微粒子が懸濁重合によって得
   られたものであることを特徴とする請求項１〜４のいず
   れか１項に記載の研磨材組成物。
7. 【請求項７】 有機高分子微粒子が樹脂の粉砕物である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の
   研磨材組成物。
8. 【請求項８】 有機高分子微粒子の平均粒径が０．０１
   〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜７のいず
   れか１項に記載の研磨材組成物。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項に記載の研
   磨材組成物を用いることを特徴とする半導体基板上の金
   属膜の研磨方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜８のいずれか１項に記載の
    研磨材組成物を用いることを特徴とする半導体基板の製
    造方法。