JP2011515023A - 化学的機械的研磨用水系スラリー組成物及び化学的機械的研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、研磨対象膜に対する優れた研磨率を示すと共に、研磨選択比が高く、研磨後の研磨対象膜の表面を優れた状態に維持することができる化学的機械的研磨用水系スラリー組成物及び化学的機械的研磨方法に関するものである。前記化学的機械的研磨用水系スラリー組成物は、研磨粒子；酸化剤；錯体形成剤；及びポリプロピレンオキシド、プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体、及び化学式１の化合物からなる群より選択された一つ以上を含んだ高分子添加剤；を含む。
Description
本発明は、化学的機械的研磨（CHEMICAL MECHANICAL POLISHING; CMP）用水系スラリー組成物及び化学的機械的研磨方法に関するものである。より具体的に、本発明は、研磨対象膜に対する優れた研磨率を示すと共に、研磨選択比が高く、研磨後の研磨対象膜の表面を優れた状態に維持することができる、化学的機械的研磨用水系スラリー組成物及び化学的機械的研磨方法に関するものである。
半導体素子の高集積化及び高性能化が要求され続けている。特に、半導体素子の高性能化のために、多層配線構造の形成が必須であり、このような多層配線構造を完成させるために、追加配線層の形成のための各配線層の平坦化工程が必要となった。
従来、このような配線層の平坦化のために、リフロー（Reflow）、ＳＯＧまたはエッチバック（Etchback）などの多様な方法が適用されてきたが、これらの方法は、前記多層配線構造の形成による満足できるだけの結果を示すことができなかった。そのため、最近は、前記配線層の平坦化のために、化学的機械的研磨（CMP）方法が最も幅広く適用されている。
このようなＣＭＰ方法は、研磨装置の研磨パッド及び前記配線層が形成された基板の間に研磨粒子及び多様な化学成分を含んだスラリー組成物を供給して、前記配線層及び研磨パッドを接触させた状態でこれらを相対的に移動させて（例えば、前記配線層が形成された基板を回転させて）、前記研磨粒子などにより配線層を機械的研磨しながら、前記化学成分などの作用により配線層を化学的研磨する方法である。
しかし、このようなＣＭＰ方法のためのスラリー組成物にはシリカまたはアルミナなどの研磨粒子が含まれ、通常は、このような研磨粒子の硬度が高いために、研磨対象膜の表面に配線層の信頼性を低下させるスクラッチ、ディッシング（dishing）、または腐食（erosion）などを誘発する問題がある。
また、最近は、前記配線層を銅から形成しようとする試みが行われているが、銅は、前記スラリー組成物に含まれた化学成分によって化学作用が活発に起こる金属であって、機械的研磨よりは主に化学的研磨によってその研磨及び平坦化が行われる。これにより、前記銅配線層の研磨及び平坦化の際に、化学的研磨が行われてはならない部分まで前記化学成分によって攻撃を受けて、ディッシングが誘発される問題がある。
このような問題のために、従来からスクラッチ、ディッシング、または腐食などを抑制して、研磨後の研磨対象膜、例えば銅配線層の表面を優れた状態に維持することができるスラリー組成物または研磨方法などの開発が要求され続けてきた。
例えば、ベンゾトリアゾールなどの腐食抑制剤を用いてディッシングなどを抑制しようとする試みが行われた（下記の特許文献１）。つまり、銅配線層の研磨の際にディッシングなどが発生する原因は、研磨する銅配線層の凹凸部位のうちの研磨パッドが接触しないために機械的な力が正確に加えられない凹んだ部分で、前記銅配線層が有機酸などの化学成分によって化学的攻撃を受けるためであるので、前記腐食抑制剤でこのような化学的攻撃を抑制して、ディッシングなどを減らすための試みが行われた。
しかし、このような腐食抑制剤の使用は、前記銅配線層に対する機械的研磨にまで影響を及ぼして、全体的な銅配線層の研磨率及び研磨速度を低下させる恐れがある。つまり、前記銅配線層に発生するディッシングなどを十分に減らすためには、多量の前記腐食抑制剤の使用が要求されるが、この場合、前記銅配線層に対する全体的な研磨率及び研磨速度が大きく低下するため好ましくなく、反対に、少量の前記腐食抑制剤を使用する場合には、ディッシングまたは腐食などを正確に抑制することができない。
これにより、前記銅配線層に発生するディッシングまたは腐食などを十分に抑制して、研磨後の銅配線層の表面状態を良好に維持することができると共に、前記銅配線層に対する十分な研磨率及び研磨速度を維持することができるようにするスラリー組成物の開発が要求され続けている。
これに加えて、前記銅配線層に対する研磨は主に次のような方法で行われる。つまり、基板上にタンタルまたはチタニウムなどを含んだ研磨停止層及び銅配線層を順に形成した後、前記ＣＭＰ方法により過量に積層された銅配線層を研磨して、前記研磨停止層の表面が露出されれば前記銅配線層に対する研磨を停止することによって、前記銅配線層に対する研磨を完了する。したがって、このような方法で前記銅配線層を好ましく研磨及び平坦化するためには、前記ＣＭＰ用スラリー組成物が銅配線層に対する高い研磨率及び研磨速度を有しつつ、前記研磨停止層に対する低い研磨率及び研磨速度を有する必要がある（つまり、銅配線層と研磨停止層との間の高い研磨選択比を有する必要がある）。
しかし、現在開発されているスラリー組成物は、このような高い研磨選択比を有していないため、より高い研磨選択比を示すスラリー組成物の開発が要求され続けている。
本発明は、研磨対象膜に対する優れた研磨率及び研磨速度を維持すると共に、他の薄膜との研磨選択比が高く、研磨後の研磨対象膜の表面を優れた状態に維持することができる化学的機械的研磨用（ＣＭＰ用）スラリー組成物を提供することにその目的がある。
本発明は、また、このようなスラリー組成物を用いた化学的機械的研磨方法（ＣＭＰ方法）を提供することにその目的がある。
本発明は、研磨粒子；酸化剤；錯体形成剤；及びポリプロピレンオキシド、プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体、及び下記の化学式１の化合物からなる群より選択された一つ以上を含んだ高分子添加剤；を含む、ＣＭＰ用水系スラリー組成物を提供する。
前記化学式１において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立に水素、Ｃ１〜Ｃ６のアルキル基、またはＣ２〜Ｃ６のアルケニル基であり、Ｒ５はＣ１〜Ｃ３０のアルキル基またはアルケニル基であり、ｎは５〜５００の整数である。
また、本発明は、基板上の研磨対象膜及び研磨パッドの間に前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物を供給して、前記研磨対象膜及び研磨パッドを接触させた状態でこれらを相対的に移動させて、前記研磨対象膜を研磨する化学的機械的研磨方法を提供する。
本発明によれば、研磨対象膜に対する優れた研磨率を示しつつ、他の薄膜との研磨選択比が高く、研磨過程で、研磨対象膜にディッシング、腐食、またはスクラッチなどの発生を抑制して、前記研磨対象膜の表面を優れた状態に維持することができるＣＭＰ用水系スラリー組成物及びこれを利用したＣＭＰ方法が提供される。
特に、このようなスラリー組成物及びＣＭＰ方法によれば、銅配線層などの研磨対象膜に対して優れた効果を示す。
したがって、前記スラリー組成物及びＣＭＰ方法によって信頼性及び特性が優れた半導体素子の銅配線層などをより効率的に形成することができるので、高性能の半導体素子を製造するのに大きく寄与することができる。
以下では、発明の具体的な具現例によるＣＭＰ用水系スラリー組成物及びこれを用いた化学的機械的研磨方法について説明する。
発明の一具現例により、研磨粒子；酸化剤；錯体形成剤；及びポリプロピレンオキシド(polypropylene oxide)、プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体(Propylene oxide-ethylene oxide copolymer)、及び下記の化学式１の化合物からなる群より選択された一つ以上を含んだ高分子添加剤；を含む、ＣＭＰ用水系スラリー組成物が提供される。
前記化学式１において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立に水素、Ｃ１〜Ｃ６のアルキル基、またはＣ２〜Ｃ６のアルケニル基であり、Ｒ５はＣ１〜Ｃ３０のアルキル基またはアルケニル基であり、ｎは５〜５００の整数である。
本発明者たちの実験の結果、研磨粒子、酸化剤、及び錯体形成剤（例えば有機酸）などを含んだＣＭＰ用水系スラリー組成物に、所定の高分子添加剤、例えばポリプロピレンオキシド、プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体、または下記の化学式１の化合物を添加すれば、このような高分子によって研磨対象膜が適切に保護されて、ＣＭＰ方法による研磨後の研磨対象膜の表面が優れた状態に維持されることが明らかになった。
これは、これら高分子が適切な疎水性を示すことにより、研磨対象膜、例えば銅配線層の表面を効果的に保護して、研磨中のディッシング、腐食、またはスクラッチなどの発生を抑制することができるためであると思われる。
また、このような高分子添加剤の使用により、前記水系スラリー組成物に腐食抑制剤が過量に用いられて、前記研磨対象膜、例えば銅配線層の研磨速度が低下するのを抑制することができる。したがって、前記ＣＭＰ方法による研磨対象膜の研磨速度を良好に維持することができ、他の薄膜、例えば研磨停止層として用いられるタンタルまたはチタニウム含有薄膜やシリコン酸化膜などの絶縁膜との研磨選択比も良好に維持することができる。
したがって、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物は、研磨対象膜に対する優れた研磨速度及び研磨率を維持しつつ、他の薄膜との優れた研磨選択比を示すことができ、スクラッチなどの発生を抑制して、研磨後の研磨対象膜の表面を優れた状態に維持することができる。したがって、このようなＣＭＰ用水系スラリー組成物は、銅配線層などの研磨対象膜をＣＭＰ方法によって研磨または平坦化するのに好ましく用いられる。
以下、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物を、各構成成分別により詳しく説明する。
前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物は、研磨対象膜の機械的研磨のための研磨粒子を含む。このような研磨粒子としては、従来からＣＭＰ用スラリー組成物に研磨粒子として用いられた通常の物質粒子を特別な制限なく使用することができ、例えば、金属酸化物粒子、有機粒子、または有機-無機複合粒子などを用いることができる。
例えば、前記金属酸化物粒子としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子、またはゼオライト粒子などを用いることができ、これらから選択された２種以上を用いることもできる。また、このような金属酸化物粒子としては、発煙法またはゾル-ゲル法などの任意の方法で形成されたものを特別な制限なく用いることができる。
また、前記有機粒子としては、ポリスチレンやスチレン系共重合体などのスチレン系重合体粒子、ポリメタクリレート、アクリル系共重合体、またはメタクリレート系共重合体などのアクリル系重合体粒子、ポリ塩化ビニル粒子、ポリアミド粒子、ポリカーボネート粒子、またはポリイミド粒子などを特別な制限なく用いることができ、これらから選択された高分子の単一粒子やコア/セル構造からなる球形の高分子粒子などを特別な形態の制限なく用いることができる。また、乳化重合法または懸濁重合法などの任意の方法によって製造された前記高分子粒子を有機粒子として用いることができる。
そして、前記研磨粒子としては、前記高分子などの有機物及び前記金属酸化物などの無機物を複合させて形成した有機-無機複合粒子を用いることも可能である。
ただし、前記研磨粒子としては、研磨対象膜、例えば銅配線層に対する研磨率または研磨速度や適切な表面保護などを考慮して、シリカを使用するのが好ましい。
また、前記研磨粒子は、前記研磨対象膜の適切な研磨速度及び前記スラリー組成物内での分散安定性などを考慮して、平均粒径が１０乃至５００ｎｍである。例えば、前記研磨粒子として金属酸化物粒子を用いる場合に、このような研磨粒子をＳＥＭ測定すると、１次粒子の平均粒径が１０乃至２００ｎｍ、好ましくは２０乃至１００ｎｍであり、前記研磨粒子として有機粒子を用いる場合には、１次粒子の平均粒径が１０乃至５００ｎｍ、好ましくは５０乃至３００ｎｍである。前記研磨粒子の大きさが過度に小さくなる場合には、前記研磨対象膜に対する研磨速度が低下する恐れがあり、反対に、過度に大きくなる場合には、前記研磨粒子のスラリー組成物内での分散安定性が低下する恐れがある。
前述の研磨粒子は、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物内に０.１乃至３０質量％、好ましくは０.３乃至１０質量％の含有量で含まれる。前記研磨粒子の含有量が０.１質量％未満である場合には、研磨対象膜に対する研磨特性が低下し、３０質量％を超える場合には、スラリー組成物そのものの安定性が低下する恐れがある。
一方、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物は、酸化剤を含む。このような酸化剤は、研磨対象膜、例えば銅配線層を酸化させて酸化膜を形成する作用をし、このような酸化膜をスラリー組成物の物理的、化学的研磨作用によって除去することによって、前記研磨対象膜に対するＣＭＰ方法の研磨が行われる。
このような酸化剤としては、従来からＣＭＰ用スラリー組成物に普通に用いられた酸化剤を特別な制限なく使用することができ、例えば、過酸化水素、過酢酸、過ベンズ酸、またはtert-ブチルヒドロペルオキシドなどのペルオキシド系酸化剤；過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム（ＫＰＳ）、過硫酸カルシウム、過硫酸アンモニウム、またはテトラアルキル過硫酸アンモニウムなどの過硫酸系酸化剤；または、その他の次亜塩素酸、過マンガン酸カリウム、硝酸鉄、フェリシアン化カリウム、過ヨード酸カリウム、次亜塩素酸ナトリウム、三酸化バナジウム、または臭素酸カリウムなどを用いることができる。
ただし、このような多様な酸化剤の中でも、過硫酸系酸化剤を用いるのが好ましい。このような過硫酸系酸化剤を後述の特定の高分子添加剤と共に用いることによって、研磨対象膜に対する研磨速度や研磨率をより優れた状態に維持しつつ、前記高分子添加剤により研磨対象膜の表面を適切に保護して、研磨後の研磨対象膜の表面を優れた状態に維持することができる。
また、このような酸化剤は、０.１乃至１０質量％、好ましくは０.１乃至５質量％の含有量で前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物内に含まれる。前記酸化剤の含有量が過度に少なくなる場合には、前記研磨対象膜に対する研磨速度が低下し、反対に、酸化剤の含有量が過度に多くなる場合には、前記研磨対象膜の表面の酸化または腐食が過度に発生して、最後に研磨された研磨対象膜、例えば銅配線層に局部的な腐食が残留するため、その特性を低下させる恐れがある。
前述のＣＭＰ用水系スラリー組成物は、また、錯体形成剤を含む。このような錯体形成剤は、前述の酸化剤の作用によって酸化された研磨対象膜の金属成分、例えば銅と錯体を形成してこのような銅イオンを除去し、前記研磨対象膜の研磨速度をより向上させる作用をする。また、前記錯体形成剤は、前記銅イオンなどの金属成分と電子対を共有して化学的に安定した錯体を形成することができ、これにより、前記金属成分が研磨対象膜に再蒸着するのを抑制することができる。特に、前記研磨対象膜が銅配線層などの銅含有膜からなる場合には、このような錯体形成剤及び酸化剤の相互作用による化学的研磨が、前記研磨対象膜を研磨する主な作用機転となる。
前記錯体形成剤としては、代表的に有機酸を用いることができる。具体的に、前記錯体形成剤としては、アミノ酸系化合物、アミン系化合物、またはカルボン酸系化合物などを特別な制限なく用いることができる。このような錯体形成剤のより具体的な例としては、アラニン、グリシン、シスチン、ヒスチジン、アスパラギン、グアニジン、トリプトファン、ヒドラジン、エチレンジアミン、ジアミノシクロヘキサン（例えば１,２-ジアミノシクロヘキサン）、ジアミノプロピオン酸、ジアミノプロパン（例えば１,２-ジアミノプロパンまたは１,３-ジアミノプロパン）、ジアミノプロパノール、マレイン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、マロン酸、フタル酸、酢酸、乳酸、シュウ酸、ピリジンカルボン酸、ピリジンジカルボン酸（例えば２,３-ピリジンジカルボン酸または２,６-ピリジンジカルボン酸）、アスコルビン酸、アスパラギン酸、ピラゾールジカルボン酸、またはキナルジン酸や、これらの塩が挙げられる。この中でも、銅配線層などの研磨対象膜との反応性を考慮して、グリシンを用いるのが好ましい。
前記錯体形成剤は、ＣＭＰ用水系スラリー組成物中に０.０５〜５質量％、より好ましくは０.１〜２質量％の含有量で含まれる。前記錯体形成剤が前記含有量で含まれる場合に、前記研磨対象膜の研磨速度を最適化しつつ、研磨後の研磨対象膜の表面にディッシングまたは腐食などが発生するのを減少させることができる。仮に、前記錯体形成剤が過度に多い含有量で含まれる場合には、研磨対象膜の表面に腐食などが発生し、前記研磨対象膜の均一度、つまりＷＩＷＮＵ（Within Wafer Non-Uniformity）が悪化する恐れがある。
一方で、本発明の一具現例によるＣＭＰ用水系スラリー組成物は、前述の各構成成分以外にも、ポリプロピレンオキシド、プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体、または下記の化学式１の化合物の一つ以上を含んだ高分子添加剤をさらに含む。
前記化学式１において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立に水素、Ｃ１〜Ｃ６のアルキル基、またはＣ２〜Ｃ６のアルケニル基であり、Ｒ５はＣ１〜Ｃ３０のアルキル基またはアルケニル基であり、ｎは５〜５００の整数である。
これら高分子添加剤は、適切な疎水性を帯びていて、研磨対象膜の表面に物理的に吸着して、水系スラリー組成物を用いた研磨中に研磨対象膜の表面を効果的に保護することができる。したがって、研磨中に研磨対象膜の表面にディッシング、腐食、またはスクラッチなどが発生するのを抑制することができ、研磨対象膜の表面を優れた状態に維持することができる。
前記ポリプロピレンオキシド、プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体、または下記の化学式１の化合物としては、既存に公示されたり商用化された当該高分子を特別な制限なく使用することができ、例えば、前記化学式１の化合物としては、商用化された商品名ＢＲＩＪ系の高分子（Aldrich社；ポリオキシエチレンエーテル系高分子）や商品名ＴＷＥＥＮ系の高分子などを用いることができる。
また、前記ポリプロピレンオキシド、プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体、または下記の化学式１の化合物は、質量平均分子量が各々３００乃至１００,０００である。したがって、このような高分子添加剤によって研磨対象膜をより効果的に保護することができ、スラリーの分散安定性も適切に維持することができる。
一方、本発明の実験の結果、前記高分子添加剤としては、質量平均分子量が５０００乃至１００,０００であり、エチレンオキシドの反復単位を６０乃至９０質量％で含んだプロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体を用いるのがより好ましい。
このような共重合体が高分子添加剤としてより好ましい具体的な理由は、次の通りである。
前記プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体は、親水性基のエチレンオキシドと共に疎水性基のプロピレンオキシドを含んで適切な親水性及び疎水性を同時に有する高分子であって、このような共重合体を添加剤として使用して、前記研磨対象膜の表面保護効果をより向上させることができる。特に、このような共重合体は、適切な疎水性と共にある程度の親水性及びこれに伴う水溶性を示すので、他の高分子添加剤に比べて水系スラリー組成物内に均一に分散し易く、研磨後の研磨対象膜の局地的不平坦または研磨性能の低下をもたらす恐れがより減少する。したがって、前記共重合体の使用によって、前記研磨対象膜、例えば銅配線層の表面をより優れた状態に維持することができ、研磨速度または研磨率などの研磨性能もより優れた状態に維持することができる。
また、本発明の実験の結果、前記プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体の質量平均分子量が５０００-１０００００の範囲である場合に、研磨対象膜に対する研磨速度及び研磨率を優れた状態に維持することができると共に、前記研磨対象膜、例えば銅配線層の表面保護効果がより優れていて、これを含んだスラリー組成物が研磨対象膜と他の薄膜、例えば銅配線層の研磨のための研磨停止層として用いられるタンタルまたはチタニウム含有薄膜やシリコン酸化膜との間のより優れた研磨選択比を示すようになることが明らかになった。これとは異なり、前記プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体の分子量が過度に少なくなる場合には、前記研磨対象膜に対する適切な表面保護効果を示すのが難しくなり、反対に、過度に多くなる場合には、これを含んだスラリー組成物の適切な安定性を保障するのが難しくなったり、研磨対象膜に対する研磨速度が減少する。
また、前記共重合体は、エチレンオキシド反復単位を６０乃至９０質量％で含み、プロピレンオキシド反復単位をこれより少ない含有量の範囲で含むのが好ましい。これにより、前記共重合体を添加剤として含んだスラリー組成物が銅配線層などの研磨対象膜に対して高い研磨速度及び研磨率を維持しつつ、タンタルまたはチタニウム含有薄膜またはシリコン酸化膜などの他の薄膜に対して低い研磨率を示して、より優れた研磨選択比を示すことができ、また、前記研磨対象膜の優れた表面保護効果を示して、研磨後の研磨対象膜の表面にディッシング、腐食、またはスクラッチなどが発生するのをより抑制することができる。これとは異なり、前記エチレンオキシド反復単位の含有量が過度に少なくなる場合には、タンタルまたはチタニウム含有薄膜またはシリコン酸化膜などの他の薄膜に対する研磨率が増加して、研磨選択比が低下し、反対に、エチレンオキシド反復単位の含有量が過度に多くなる場合には、前記研磨対象膜の表面保護効果が低下して、スクラッチやディッシングが発生する恐れが大きくなる。
前述の理由により、前記高分子添加剤としては、質量平均分子量及びエチレンオキシド反復単位の含有量が適切に特定されたプロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体を用いるのがより好ましく、これにより、研磨後の研磨対象膜の表面がより優れた状態に維持されつつ、これを含んだスラリー組成物が研磨対象膜に対するより優れた研磨速度及び研磨選択比などの研磨性能を示すことができる。
一方、本発明の一具現例によるスラリー組成物は、前述のポリプロピレンオキシド、プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体、または下記の化学式１の化合物と共に、ポリエチレングリコールなどの親水性高分子を前記高分子添加剤としてさらに含むこともできる。これら親水性高分子を添加剤としてさらに含むことによって、前記添加剤の親水性及び疎水性を適切に調節することができ、したがって、このような添加剤を用いた研磨対象膜の表面保護効果をより向上させることができる。特に、前記高分子添加剤の水溶性が充分でない場合には、ＣＭＰ用水系スラリー組成物内に均一に分散するのが難しいため、研磨後の研磨対象膜の局地的不平坦または研磨性能の低下をもたらす恐れがあるので、前記ポリエチレングリコールなどをさらに含ませて、このような点を改善することができる。
前述の高分子添加剤は、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物内に０.０００１乃至２質量％、好ましくは０.００５〜１質量％の含有量で含まれる。このような含有量で高分子添加剤を含むことにより、前記スラリー組成物を用いた研磨工程で、銅配線層などの研磨対象膜の研磨速度を優れた状態に維持しつつ、前記研磨対象膜の表面を効果的に保護して、スクラッチ、ディッシング、または腐食などの発生を抑制し、前記研磨対象膜と他の薄膜との研磨選択比を最適化することができる。
そして、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物は、前述の高分子添加剤の溶解度を増加させるために、ＤＢＳＡ（ドデシルベンゼンスルホン酸）、ＤＳＡ（硫酸ドデシル）、またはこれらの塩をさらに含むこともできる。
一方、本発明の一具現例によるＣＭＰ用水系スラリー組成物は、前述の各構成成分以外にも、腐食抑制剤またはｐＨ調節剤をさらに含むこともできる。
前記腐食抑制剤は、研磨対象膜の凹んだ部分で、このような研磨対象膜が錯体形成剤などによって過度な化学的攻撃を受けるのを抑制して、ディッシングの発生を防止するために追加される成分である。
このような腐食抑制剤としては、従来からＣＭＰ用スラリー組成物の腐食抑制剤として用いられた物質を特別な制限なく使用することができ、例えば、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）などのアゾール系化合物、４,４´-ジピリジルエタン、３,５-ピラゾールジカルボン酸、またはキナルジン酸や、これらの塩を用いることができる。
また、このような腐食抑制剤は、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物内に０.００１乃至２質量％、好ましくは０.０１乃至１質量％の含有量で含まれる。これにより、前記腐食抑制剤によって研磨対象膜の研磨率が低下するのを防止することができると共に、前記錯体形成剤、例えば有機酸の化学的攻撃によって発生するディッシングなどを効果的に減少させることができる。
そして、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物は、そのｐＨを適切に調節するためのｐＨ調節剤をさらに含むこともできる。このようなｐＨ調節剤としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア水、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、または炭酸ナトリウムなどの塩基性ｐＨ調節剤；または塩酸、硝酸、硫酸、燐酸、蟻酸、及び酢酸からなる群より選択された一つ以上の酸性ｐＨ調節剤；を用いることができ、このうちの強酸または強塩基を用いる場合には、局地的ｐＨ変化によるスラリーの凝集を抑制するために、脱イオン水で希釈させて用いることができる。
このようなｐＨ調節剤は、調節しようとするスラリー組成物の適切なｐＨを考慮して、当業者が適切な含有量で用いることができる。例えば、研磨率及び研磨選択比などを考慮して、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物の適切なｐＨを３乃至１１の範囲内で調節することができるので、この範囲内の適切なｐＨを考慮して、前記ｐＨ調節剤を適切な含有量で用いることができる。
また、前述のＣＭＰ用水系スラリー組成物は、前述の各構成成分を溶解または分散させるための媒質として、残りの含有量の水またはこれを含んだ水溶媒を含む。
前述のＣＭＰ用水系スラリー組成物は、特定の高分子添加剤を含むことによって、銅配線層などの研磨対象膜に対する優れた研磨速度及び研磨率を維持しつつ、その表面を効果的に保護して、ディッシング、腐食、またはスクラッチの発生を抑制し、研磨後の研磨対象膜の表面を優れた状態に維持することができる。
例えば、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物は、銅膜に対して４０００Å/ｍｉｎ以上、好ましくは６０００Å/ｍｉｎ以上、より好ましくは７０００Å/ｍｉｎ以上の優れた研磨速度及び研磨率を維持しつつ、このような銅膜の表面を効果的に保護して、研磨後の表面を優れた状態に維持する。例えば、以下の実施例から分かるように、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物を使用して銅膜をＣＭＰ研磨した場合に、ＣＭＰ研磨された銅膜の表面粗度（Ｒａ）が１０ｎｍ以下、好ましくは８.０ｎｍ以下、より好ましくは７.０ｎｍ以下となるほど、前記銅膜の表面を優れた状態に維持することができる。
また、前記スラリー組成物は、銅配線層などの研磨対象膜に対して前述の高い研磨率を維持しつつ、他の薄膜、例えば研磨停止層として用いられるタンタルまたはチタニウム含有薄膜または半導体素子の絶縁膜として用いられるシリコン酸化膜に対して低い研磨率を示す。これにより、前記スラリー組成物は、研磨対象膜及び他の薄膜の間の優れた研磨選択比も示すことができる。
例えば、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物は、銅膜に対する研磨率：タンタル膜に対する研磨率が４０：１以上、好ましくは６０：１以上、より好ましくは１００：１以上となるほど、タンタル膜に対する銅膜の優れた研磨選択比を示すことができる。また、シリコン酸化膜に対しても、銅膜に対する研磨率：シリコン酸化膜に対する研磨率が１００：１以上、好ましくは２００：１以上、より好ましくは３００：１以上となるほど、シリコン酸化膜に対する銅膜の優れた研磨選択比を示すことができる。
したがって、前記ＣＭＰ用水系スラリー組成物は、銅膜などの研磨対象膜に対する優れた研磨率及び高い研磨選択比を示しつつ、研磨過程中に銅膜などの研磨対象膜の表面を優れた状態に維持することができるので、銅配線層などをＣＭＰ方法によって研磨または平坦化するために非常に好ましく用いられる。特に、このようなスラリー組成物は、銅含有膜、例えば半導体素子の銅配線層を研磨または平坦化するために好ましく用いられる。
本発明の他の具現例によれば、前述のスラリー組成物を用いた化学的機械的研磨方法（ＣＭＰ方法）が提供される。このようなＣＭＰ方法は、基板上の研磨対象膜とＣＭＰのための研磨装置の研磨パッドとの間に前述のＣＭＰ用水系スラリー組成物を供給して、前記研磨対象膜及び研磨パッドを接触させた状態で相対的に移動させることによって、前記研磨対象膜を研磨する段階を含む。
また、このようなＣＭＰ方法で、前記適切な研磨対象膜は、銅含有膜、例えば半導体素子の銅配線層からなり、このような研磨対象膜の下部にタンタルまたはチタニウム、好ましくはタンタルが含まれた研磨停止層が形成される。そして、このような研磨停止層及び研磨対象膜は、シリコン酸化膜などからなる絶縁膜上に形成される。
このような研磨対象膜、例えば半導体素子の銅配線層を前述のＣＭＰ方法によって研磨または平坦化する際には、前記研磨対象膜が形成された基板を研磨装置のヘッド部上に配置し、前記研磨対象膜及び前記研磨装置の研磨パッドを対向させた状態で、これらの間に前述のスラリー組成物を供給して、前記研磨対象膜及び研磨パッドを接触させて相対的に移動させる（つまり、前記研磨対象膜が形成された基板を回転させたり、研磨パッドを回転させる）。これにより、前記スラリー組成物に含まれた研磨粒子や前記研磨パッドとの摩擦による機械的研磨と、前記スラリー組成物の他の化学成分による化学的研磨とが同時に起きて、前記研磨対象膜が研磨され、前記研磨停止層の上面が露出されるまで前記研磨対象膜を研磨することによって、これに対する研磨または平坦化を完了する。
特に、前述の本発明の他の具現例によるＣＭＰ方法では、本発明の一具現例によるＣＭＰ用水系スラリー組成物を用いることによって、研磨対象膜、例えば銅含有膜に対する迅速で効率的な研磨が可能になり、このような研磨対象膜とタンタルまたはチタニウムを含んだ研磨停止層または絶縁膜との間の研磨選択比が優れているので、研磨停止層の下部の絶縁膜などの損傷を抑制しつつ、前記研磨対象膜などに対する研磨や平坦化をより効率的に行うことができる。また、このような研磨過程中に研磨対象膜の表面にディッシング、腐食、またはスクラッチが発生するのが抑制され、より優れた表面状態及び特性を有する配線層などを形成することができる。
したがって、前記ＣＭＰ方法により、より効率的により信頼性のある半導体素子の配線層などを形成することが可能になり、高性能の半導体素子を製造するのに大きく寄与することができる。
以下、発明の具体的な実施例を通じて発明の作用及び効果をより詳しく説明する。ただし、このような実施例は発明の例示に過ぎず、これによって本発明の権利範囲が決められるわけではない。
実施例１乃至２３：ＣＭＰ用水系スラリー組成物の製造
まず、ＣＭＰ用水系スラリー組成物の製造のための各構成成分として、次のような物質を使用した。
まず、ＣＭＰ用水系スラリー組成物の製造のための各構成成分として、次のような物質を使用した。
研磨粒子であるシリカとして、扶桑化学社のコロイダルシリカQuartronＰＬシリーズのうちのＰＬ-１またはＰＬ-３Ｌを購入して使用した。
高分子添加剤であるプロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体として、Ｐ-６５（Ｍｗ=３５００のＢＡＳＦ社の共重合体）、Ｌ-６４（Ｍｗ=３８８０のＢＡＳＦ社の共重合体）、Ｒａｎｄｏｍ（Ｍｗ=２５００のＡｌｄｒｉｃｈ社のランダム共重合体）、または分子量やエチレンオキシド反復単位の含有量を下記の表１のように異ならせたプロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体を用いた。
高分子添加剤である化学式１の化合物として、ＢＲＩＪ-５８（Ｍｗ=１２２４であり、ポリエチレングリコールステアリルエーテルを主成分とするＡｌｄｒｉｃｈ社の界面活性剤）、ＢＲＩＪ-７６（Ｍｗ=７１１であり、ポリエチレングリコールステアリルエーテルを主成分とするＡｌｄｒｉｃｈ社の界面活性剤）、またはＢＲＩＪ-７８（Ｍｗ=１２００であり、ポリエチレングリコールステアリルエーテルを主成分とするＡｌｄｒｉｃｈ社の界面活性剤）を用いた。
前記高分子添加剤の溶解度を上昇させるために、各スラリー組成物に対してドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＡ）５００ｐｐｍを添加した。
下記の表１に示した組成に応じて、次のような方法によって実施例１乃至９のＣＭＰ用水系スラリー組成物を各々製造した。
まず、１リットル規格のポリプロピレン瓶に、研磨粒子、錯体形成剤、高分子添加剤、腐食抑制剤、及び酸化剤を表１に示された組成の通りに添加し、脱イオン水を添加した後、ドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＡ）を添加して、ｐＨ調節剤を使用してｐＨを調節して、スラリー組成物全体の質量を調節した。このような組成物を５〜１０分間高速攪拌して、最終的に実施例１乃至２３のＣＭＰ用水系スラリー組成物を製造した。
*前記表１の組成において、表１に示された各成分の含有量と表１に示されていないドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＡ）及びｐＨ調節剤の含有量とを除く残りの残量が水の含有量となる。
*前記表１において、ＤＰＥＡ：４,４´-ジピリジルエタン、ＢＴＡ：１,２,３-ベンゾトリアゾール、ＡＰＳ：過硫酸アンモニウム、ＰＯ-ＥＯ共重合体：プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体、ＥＯ：エチレンオキシド反復単位、ＰＥＧ：ポリエチレングリコールを各々示す。
比較例１乃至４：ＣＭＰ用水系スラリー組成物の製造
ＣＭＰ用水系スラリーの組成を下記の表２のように異ならせたことを除いては、前記実施例１乃至２３と同様な方法で比較例１乃至４のＣＭＰ用水系スラリー組成物を製造した。
ＣＭＰ用水系スラリーの組成を下記の表２のように異ならせたことを除いては、前記実施例１乃至２３と同様な方法で比較例１乃至４のＣＭＰ用水系スラリー組成物を製造した。
*前記表２の組成において、表２に示された各成分の含有量と表２に示されていないドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＡ）及びｐＨ調節剤の含有量とを除く残りの残量が水の含有量となる。
*前記表２において、ＤＰＥＡ：４,４´-ジピリジルエタン、ＡＰＳ：過硫酸アンモニウム、ＰＥＧ：ポリエチレングリコールを各々示す。
試験例：ＣＭＰ用水系スラリー組成物を用いた研磨特性の評価
前記実施例１乃至２３及び比較例１乃至４のスラリー組成物を用いて、次の通りに研磨工程試験を行った後、その研磨特性を次の方法で評価した。
まず、物理的気相蒸着法（ＰＶＤ）によって銅膜が１５００ｎｍに積層されたウエハーを２×２ｃｍ２に切断し、このウエハーの断片を各実施例１乃至２３及び比較例１乃至４のスラリー組成物３０ｍｌに３０分間浸漬させた。浸漬前及び浸漬後に変化した重量を銅のエッチング量に換算して、前記スラリー組成物による銅のエッチング速度（Å/ｍｉｎ）を算出し、この銅のエッチング速度を下記の表３及び４に示した。
また、前記エッチング実験後に、実施例及び比較例からウエハーを無作為に選択し、ＡＦＭ分析を実施して、その結果を図１に示した（実施例４、６、１０、及び比較例２）。
次に、下記のような研磨対象膜が形成されたウエハーに対して、実施例１乃至２３及び比較例１乃至４のスラリー組成物を各々用いてＣＭＰ方法によって１分間研磨を行った。
１）実施例１乃至１０及び比較例１乃至３
［研磨対象膜］
ＰＶＤにより銅膜が１５０００Åに蒸着された６インチのウエハー
ＰＶＤによりタンタル膜が３０００Åに蒸着された６インチのウエハー
ＰＥＴＥＯＳによりシリコン酸化膜が７０００Åに蒸着された６インチのウエハー
この時、研磨を行った具体的な条件は次の通りである。
［研磨条件］
研磨装備：ＣＤＰ １ＣＭ５１（Logitech社）
研磨パッド：ＩＣ１０００/ＳｕｂａＩＶ Ｓｔａｃｋｅｄ（Rodel社）
プラテン速度：７０ｒｐｍ
ヘッドスピンドル速度：７０ｒｐｍ
圧力：３ｐｓｉ
スラリー流速：２００ｍｌ/ｍｉｎ
［研磨対象膜］
ＰＶＤにより銅膜が１５０００Åに蒸着された６インチのウエハー
ＰＶＤによりタンタル膜が３０００Åに蒸着された６インチのウエハー
ＰＥＴＥＯＳによりシリコン酸化膜が７０００Åに蒸着された６インチのウエハー
この時、研磨を行った具体的な条件は次の通りである。
［研磨条件］
研磨装備：ＣＤＰ １ＣＭ５１（Logitech社）
研磨パッド：ＩＣ１０００/ＳｕｂａＩＶ Ｓｔａｃｋｅｄ（Rodel社）
プラテン速度：７０ｒｐｍ
ヘッドスピンドル速度：７０ｒｐｍ
圧力：３ｐｓｉ
スラリー流速：２００ｍｌ/ｍｉｎ
２）実施例１１乃至２３及び比較例４
［研磨対象膜］
電気めっきにより銅膜が１５０００Åに蒸着された８インチのウエハー
ＰＶＤによりタンタル膜が３０００Åに蒸着された８インチのウエハー
ＰＥＴＥＯＳによりシリコン酸化膜が７０００Åに蒸着された８インチのウエハー
この時、研磨を行った具体的な条件は次の通りである。
［研磨条件］
研磨装備：ＵＮＩＰＬＡ２１０（斗山ＤＮＤ社）
研磨パッド：ＩＣ１０００/ＳｕｂａＩＶ Ｓｔａｃｋｅｄ（Rodel社）
プラテン速度：２４ｒｐｍ
ヘッドスピンドル速度：１００ｒｐｍ
ウエハー圧力：１.５ｐｓｉ
リテーナーリング圧力：２.５ｐｓｉ
スラリー流速：２００ｍｌ/ｍｉｎ
［研磨対象膜］
電気めっきにより銅膜が１５０００Åに蒸着された８インチのウエハー
ＰＶＤによりタンタル膜が３０００Åに蒸着された８インチのウエハー
ＰＥＴＥＯＳによりシリコン酸化膜が７０００Åに蒸着された８インチのウエハー
この時、研磨を行った具体的な条件は次の通りである。
［研磨条件］
研磨装備：ＵＮＩＰＬＡ２１０（斗山ＤＮＤ社）
研磨パッド：ＩＣ１０００/ＳｕｂａＩＶ Ｓｔａｃｋｅｄ（Rodel社）
プラテン速度：２４ｒｐｍ
ヘッドスピンドル速度：１００ｒｐｍ
ウエハー圧力：１.５ｐｓｉ
リテーナーリング圧力：２.５ｐｓｉ
スラリー流速：２００ｍｌ/ｍｉｎ
前記研磨が行われる前後の銅膜の厚さ、タンタル膜の厚さ、及びシリコン酸化膜の厚さを次の通り測定して、これより前記スラリー組成物の銅膜、タンタル膜、及びシリコン酸化膜に対する研磨率（研磨速度；Å/ｍｉｎ）を各々算出し、このように算出された各薄膜に対する研磨率によって各スラリー組成物の他の薄膜に対する銅膜の研磨選択比（タンタル膜に対する銅膜の研磨選択比、またはシリコン酸化膜に対する銅膜の研磨選択比）を算出した。このように算出された各薄膜に対する研磨率及び研磨選択比を下記の表３及び４に整理して示した。
*各薄膜の厚さの測定方法
銅膜またはタンタル膜の金属膜の厚さは、ＬＥＩ１５１０ Ｒｓ Ｍａｐｐｉｎｇ（LEI社）を使用して各薄膜の面抵抗を測定した後、以下の式によって算出した。
［銅膜の厚さ（Å）］=［銅膜の非抵抗値（Ω/ｃｍ）/シート抵抗値（Ω/square（□））］×１０８
［タンタル膜の厚さ（Å）］=［タンタル膜の非抵抗値（Ω/ｃｍ）/シート抵抗値（Ω/square（□））］×１０８
銅膜またはタンタル膜の金属膜の厚さは、ＬＥＩ１５１０ Ｒｓ Ｍａｐｐｉｎｇ（LEI社）を使用して各薄膜の面抵抗を測定した後、以下の式によって算出した。
［銅膜の厚さ（Å）］=［銅膜の非抵抗値（Ω/ｃｍ）/シート抵抗値（Ω/square（□））］×１０８
［タンタル膜の厚さ（Å）］=［タンタル膜の非抵抗値（Ω/ｃｍ）/シート抵抗値（Ω/square（□））］×１０８
シリコン酸化膜の厚さは、Nanospec６１００装備（Nanometeics社）を使用して測定した。
さらに、前記研磨される前後の銅膜の表面をＡＦＭで分析して、研磨された銅膜の表面粗度値（Ｒａ）を測定し、このような観察結果に基づいて、前記研磨された銅膜の表面状態を評価した。参考までに、前記研磨された銅膜の表面粗度値が小さいほど、前記研磨された銅膜の表面状態が優れているといえる。
また、前記研磨された銅膜の表面を肉眼で確認して、５ｍｍ以上のスクラッチが発生したか否かによってスクラッチの有無を評価した。
このような表面状態の評価結果を整理して、下記の表３及び４に示した。
前記表３及び４を参照すれば、所定の高分子添加剤を含む実施例１乃至２３のスラリー組成物を用いれば、研磨対象膜（銅膜）に対して比較例１乃至４と同等かそれより優れた研磨率を維持しつつ、研磨された後にも研磨対象膜の粗度が低くて、スクラッチなどが発生しないので、その表面状態を優れた状態に維持することができることが確認される。また、前記実施例１乃至２３のスラリー組成物を用いる場合、タンタル膜またはシリコン酸化膜などの他の薄膜に対しては低い研磨率を示す反面、研磨対象膜（銅膜）に対しては高い研磨率を示して、比較例１乃至４と同等かそれよりはるかに優れた研磨選択比を示すことが確認される。
これに比べて、高分子添加剤を含まなかったり、実施例１乃至２３と異なる種類のポリエチレングリコールを添加剤として含む比較例１乃至４のスラリー組成物を用いると、研磨過程中に研磨対象膜の表面にスクラッチなどが発生し、研磨後の研磨対象膜の粗度が大きくなるため、その表面状態が非常に低下することが確認される。
さらに、実施例１１乃至１９及び実施例２０乃至２３などの残りの実施例を対比してみると、質量平均分子量が５０００乃至１０００００であり、エチレンオキシドの反復単位を６０乃至９０質量％で含んだプロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体を高分子添加剤として含むスラリー組成物を用いる場合、研磨対象膜（銅膜）そのものの研磨率や、他の薄膜（例えばタンタル膜）に対する研磨対象膜の研磨選択比の側面から、特に好ましいことが確認される。特に、前記研磨選択比がはるかに優れている。
Claims (23)
- 研磨粒子；酸化剤；錯体形成剤；及びポリプロピレンオキシド、プロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体、及び下記の化学式１
の化合物からなる群より選択された一つ以上を含んだ高分子添加剤；
を含む、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）用水系スラリー組成物。 - 前記研磨粒子は、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子、ゼオライト粒子、スチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、ポリ塩化ビニル粒子、ポリアミド粒子、ポリカーボネート粒子、及びポリイミド粒子からなる群より選択された１種以上を含む、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 前記研磨粒子は、平均粒径が１０乃至５００ｎｍである、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 前記酸化剤は、過硫酸系酸化剤を含む、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 前記過硫酸系酸化剤は、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム（ＫＰＳ）、過硫酸カルシウム、過硫酸アンモニウム、及びテトラアルキル過硫酸アンモニウムからなる群より選択された一つ以上を含む、請求項４に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 前記錯体形成剤は、アラニン、グリシン、シスチン、ヒスチジン、アスパラギン、グアニジン、トリプトファン、ヒドラジン、エチレンジアミン、ジアミノシクロヘキサン、ジアミノプロピオン酸、ジアミノプロパン、ジアミノプロパノール、マレイン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、マロン酸、フタル酸、酢酸、乳酸、シュウ酸、ピリジンカルボン酸、ピリジルジカルボン酸、アスコルビン酸、アスパラギン酸、ピラゾールジカルボン酸、キナルジン酸、及びこれらの塩からなる群より選択された一つ以上を含む、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 前記高分子添加剤は、質量平均分子量が５０００乃至１０００００であり、エチレンオキシドの反復単位を６０乃至９０質量％で含んだプロピレンオキシド-エチレンオキシド共重合体を含む、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 前記高分子添加剤は、ポリエチレングリコールをさらに含む、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 腐食抑制剤、ｐＨ調節剤、またはこれらの混合物をさらに含む、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 前記腐食抑制剤は、ベンゾトリアゾール、４,４´-ジピリジルエタン、３,５-ピラゾールジカルボン酸、キナルジン酸、及びこれらの塩からなる群より選択された一つ以上を含む、請求項９に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 前記ｐＨ調節剤は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア水、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸ナトリウムからなる群より選択された一つ以上の塩基性ｐＨ調節剤；または塩酸、硝酸、硫酸、燐酸、蟻酸、及び酢酸からなる群より選択された一つ以上の酸性ｐＨ調節剤；を含む、請求項９に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 研磨粒子を０.１乃至３０質量％、酸化剤を０.１乃至１０質量％、錯体形成剤を０.０５乃至５質量％、高分子添加剤を０.０００１乃至２質量％、及び残量の水を含む、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 研磨粒子を０.１乃至３０質量％、酸化剤を０.１乃至１０質量％、錯体形成剤を０.０５乃至５質量％、腐食抑制剤を０.００１乃至２質量％、高分子添加剤を０.０００１乃至２質量％、残量のｐＨ調節剤及び水を含む、請求項９に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 銅含有膜の研磨のために用いられる、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 前記銅含有膜は、半導体素子の銅配線層を含む、請求項１４に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 銅膜に対して４０００Å/分以上の研磨率を示す、請求項１に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 銅膜に対する研磨率：タンタル膜に対する研磨率が４０：１以上の研磨選択比を示す、請求項１または１５に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 銅膜に対する研磨率：シリコン酸化膜に対する研磨率が１００：１以上の研磨選択比を示す、請求項１または１５に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- ＣＭＰ研磨された銅膜の表面粗度（Ｒａ）が１０ｎｍ以下となるようにする、請求項１または１５に記載のＣＭＰ用水系スラリー組成物。
- 基板上の研磨対象膜及び研磨パッドの間に請求項１に記載の水系スラリー組成物を供給して、前記研磨対象膜及び研磨パッドを接触させた状態で相対的に移動させながら前記研磨対象膜を研磨する、化学的機械的研磨方法。
- 前記研磨対象膜は、銅含有膜である、請求項２０に記載の化学的機械的研磨方法。
- 前記銅含有膜は、前記基板上の研磨停止層及び銅配線層を含み、前記銅含有膜の研磨は、前記研磨停止層の上面が露出されるまで行われる、請求項２１に記載の化学的機械的研磨方法。
- 前記研磨停止層は、タンタルまたはチタニウム含有膜を含む、請求項２２に記載の化学的機械的研磨方法。
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