JP4038943B2

JP4038943B2 - Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing

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Publication number: JP4038943B2
Application number: JP23166899A
Authority: JP
Inventors: 正之元成; 雅幸服部; 信夫川橋
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JP2001055559A

Description

【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、「水系分散体」ということもある。）に関する。更に詳しくは、本発明は、アミノ基を有する有機粒子を水に分散させてなり、半導体装置の被加工膜などの研磨に好適な水系分散体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の集積度の向上、多層配線化などにともない、被加工膜等の研磨に化学機械研磨の技術が導入されている。これはプロセスウェハ上の絶縁膜に形成された孔、溝などに、タングステン、アルミニウム、銅等の配線材料を埋め込んだ後、研磨により余剰の配線材料を除去することにより配線を形成するものである。この研磨技術においては、従来より、シリカ、或いは金属酸化物からなる研磨粒子を含む水系分散体が研磨剤として用いられている。しかし、これらの研磨粒子は硬度が高く、被研磨面に、ＬＳＩの信頼性を低下させるスクラッチ及びディッシング等が発生するという問題がある。特に、現在、その使用が検討されている硬度の低い多孔質の絶縁膜においては、スクラッチ等の抑制がより大きな検討課題となる。
【０００３】
このスクラッチ等の発生を抑えるため、研磨粒子として重合体粒子を用いることが提案されている。特開平１０−２７０４００号公報には、乳化重合により得られるビニル化合物重合体粒子を含有する水性エマルジョンからなる半導体装置製造用研磨剤が記載されている。また、この乳化重合の重合開始剤として２，２−アゾビス（２−アミノプロパン）塩酸塩が例示されている。しかし、この化合物は単に重合開始剤の一例として記載されているにすぎず、他の何らかの作用を有するか否か等についてはまったく言及されていない。更に、特開平１０−１６８４３１号公報には、高分子電解質をコーティングした研磨剤粒子を含有する研磨用スラリが開示されている。しかし、この研磨剤粒子は無機粒子である。しかも、その全面に高分子電解質がコーティングされた場合は、研磨速度が低下することも示唆されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特定の官能基を有する有機粒子を含有する化学機械研磨用水系分散体を提供することを課題とする。また、特に、本発明は、銅等の硬度の低い金属面であっても、被研磨面においてスクラッチ等を生ずることなく、且つ適度なエッチング速度と、十分な研磨速度とを併せ有し、半導体装置の被加工膜等の研磨において有用な水系分散体を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、第１に官能基として、アミノ基を有する有機粒子を含有する化学機械研磨用水系分散体（以下、第１発明という。）により達成される。また、上記課題は、第２に更に酸化剤を含有させることにより達成される（以下、第２発明という。）。上記課題は、第３に特定の単量体を用いて合成した重合体を用いること（以下、第３発明という。）により達成される。上記課題は、第４に有機粒子の平均粒子径は０．０１〜１０μｍである第１発明乃至３のうちのいずれかに記載の化学機械研磨用水系分散体により達成される（以下、第４発明という。）。
【０００６】
第１発明の化学機械研磨用水系分散体は、有機粒子及び水を含有し、該有機粒子が、官能基として、アミノ基を有することを特徴とする。
【０００７】
第１発明における有機粒子の平均粒子径は０．０１〜１０μｍであることが好ましく、特に０．０１〜５μｍ、更には０．０１〜３μｍであることがより好ましい。有機粒子の平均粒子径が０．０１μｍ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、有機粒子が沈降し易く、安定な水系分散体とすることが容易ではない。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。
【０００８】
第２発明は、第１発明において、更に酸化剤を含有させることができる旨を明らかにしたものである。
酸化剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、硝酸及び硫酸等を使用することができ、過硫酸カリウムが特に好ましい。この酸化剤の含有量は０．０１〜５重量部（以下、「部」と略記する。）とすることができ、０．１〜４部、特に０．３〜３部とすることが好ましい。
【０００９】
第３発明は、有機粒子は、特定の単量体を重合成分、或いは共重合成分として使用することにより、分子中に、特定の官能基が導入された重合体である旨を明らかにしたものである。
上記特定の単量体としては、以下の各種のものが挙げられる。
（１）３−アミノ−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等の置換ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート類、
（２）２−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、２−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、２−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、３−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート等のアミノアルキル基含有（メタ）アクリレート類、
【００１０】
（３）２−（ジメチルアミノエトキシ）エチル（メタ）アクリレート、２−（ジエチルアミノエトキシ）エチル（メタ）アクリレート、３−（ジメチルアミノエトキシ）プロピル（メタ）アクリレート等のアミノアルコキシアルキル基含有（メタ）アクリレート類、
（４）２−（２’−ヒドロキシ−５’−メタクリロキシエチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メタクリロキシエチル−３’−ｔ−ブチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール等の紫外線吸収性官能基含有（メタ）アクリレート類、
（５）１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル（メタ）アクリレート、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル（メタ）アクリレート等の光安定化基含有（メタ）アクリレート類、
【００１１】
（６）Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド等のＮ−アルキル基含有（メタ）アクリルアミド類、
（７）Ｎ−（２−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（２−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（２−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等のＮ−アミノアルキル基含有（メタ）アクリルアミド類
【００１２】
（８）２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン等のビニルピリジン類、
（９）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−エチレンビス（メタ）アクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等の不飽和カルボン酸のアミド、或いはイミド、
（１０）（メタ）アクリロニトリル、クロトンニトリル、ケイ皮酸ニトリル等の不飽和カルボン酸ニトリル類、
（１１）Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチロール（メタ）アクリルアミド等のＮ−メチロール化不飽和カルボン酸アミド類。
【００１３】
上記特定の単量体は、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。
また、上記特定の単量体と、他の単量体としてのスチレン、α−メチルスチレン等のビニル芳香族化合物、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸化合物、無水マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸の無水物等、メチルアクリレート、エチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等のアクリル酸エステル、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート等のメタクリル酸エステルとを併用して共重合体とすることもできる。
この第３発明において、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、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル及び過酸化水素等を使用することができる。更に、特定の重合開始剤、すなわち、２，２’−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩（例えば、商品名「Ｖ−５０」）、２，２’−アゾビス−（２−アミノプロパン）二塩酸塩、アゾビスイソブチロニトリル（例えば、商品名「Ｖ−６０」）、１，１’−アゾビス−（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）（例えば、商品名「Ｖ−４０」）、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス−（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）（例えば、商品名「Ｖ−７０」）等を使用することもできる。以上、商品名を挙げた重合開始剤はいずれも和光純薬工業株式会社製である。また、重合開始剤の使用量は、重合体を合成する際に使用する単量体１００部に対して、０．１〜５部とすることができ、０．５〜４部、特に１〜３部とすることが好ましい。
【００１４】
ここで、上記特定の単量体を使用した重合体の合成は、コア粒子として他の重合体粒子が存在する状態で実施することもできる。この重合体粒子としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等の各種の単量体を重合、或いは共重合させてなる粒子を挙げることができる。
特定の単量体の使用量は、重合体を合成する際に使用する単量体と、場合により用いられるコア粒子としての重合体粒子との合計量１００部に対して、０．１〜５部とすることができ、０．５〜４部、特に１〜３部とすることが好ましい。特定の単量体の使用量が０．１部未満であると、研磨速度が十分に向上しない。一方、この単量体を５部使用すれば所期の効果が十分に得られ、それ以上に多量に使用する必要はない。
【００１５】
第３発明における重合体は、溶液重合、乳化重合、懸濁重合等、各種の一般的な方法によって製造することができる。重合温度、重合時間、その他の重合条件は、使用する単量体の種類、及び所要の分子量等の特性に応じて適宜設定することができる。
【００１６】
本発明における有機粒子の調製方法は特に限定されないが、水系媒体、又は有機溶媒を用いて重合体を製造した後、得られる重合体を粉砕し、所定の粒径に整粒する方法が挙げられる。更に、重合体の製造時に単量体を水系媒体等に微分散させ、所定の粒径を有する有機粒子とする方法などを挙げることもできる。
【００１７】
化学機械研磨用水系分散体の調製方法としては、水系媒体を用いて所定の粒径を有する有機粒子を生成させ、この水系分散体をそのまま用いる方法が最も簡便である。また、生成した有機粒子を水系媒体から分離した後、再び媒体に分散させることもできる。この方法であれば、有機粒子の含有量を容易に調整することができる。更に、重合体を有機溶媒を用いて製造した場合であっても、得られる重合体が粒子状であれば、有機溶媒を蒸留等によって除去し、水或いは水系媒体と置換することにより容易に水系分散体とすることができる。水系媒体としては、水及び水とメタノール等との混合物が挙げられるが、水のみを用いることが好ましい。
【００１８】
化学機械研磨用水系分散体に含有される有機粒子は、水系分散体を１００部とした場合に、０．１〜２０部、特に０．５〜１５部、更には１〜１０部であることが好ましい。また、研磨粒子として機能する有機粒子の形状は球状であることが好ましいが、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。球状の有機粒子を用いることにより、被研磨面におけるスクラッチの発生がより確実に抑えられ、且つ十分な速度で研磨することができる。
【００１９】
第１乃至第４発明の水系分散体では、無機粒子の配合は必要ないが、スクラッチ等の発生が十分に抑えられる範囲で、シリカ、並びにアルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア、酸化鉄及び酸化マンガン等の金属酸化物などからなる無機粒子を含有させることもできる。尚、この金属酸化物が酸化鉄、酸化マンガン等の酸化力を有するものである場合は、酸化剤としても機能する。そのため、前記の酸化剤の使用量を低減することができ、酸化剤の使用が必要ないこともある。
【００２０】
本発明の化学機械研磨用水系分散体は、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各種の被加工膜、及びタンタル、チタン等の金属、或いはそれらの酸化物、窒化物などからなるバリアメタル層の研磨に用いることができる。被加工膜としては、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、本発明の水系分散体は、これらの各種の被加工膜のうちでも、純銅膜等の硬度の低いものの研磨において特に有用である。
【００２１】
半導体装置の被加工膜の研磨は、無機粒子を研磨粒子とする従来の方法において用いられている市販の化学機械研磨装置（ラップマスターＳＦＴ社製、型式「ＬＧＰ５１０、ＬＧＰ５５２」等）を用いて行なうことができる。
尚、研磨後、被研磨面に残留する有機粒子は除去することが好ましい。この粒子の除去は通常の洗浄方法によって行うことができるが、有機粒子の場合は、被研磨面を、酸素の存在下、高温にすることにより粒子を燃焼させて除去することもできる。燃焼の方法としては、酸素プラズマに晒したり、酸素ラジカルをダウンフローで供給すること等のプラズマによる灰化処理等が挙げられ、これによって残留する有機粒子を被研磨面から容易に除去することができる。
【００２２】
本発明の水系分散体には、有機粒子の他、酸化剤等、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、アルカリ金属の水酸化物或いはアンモニア、無機酸若しくは有機酸を配合し、ｐＨを調整することによって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。
【００２３】
【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）重合体粒子の合成
合成例１
メチルメタクリレート１００部、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド０．１部、重合開始剤（和光純薬工業株式会社製、商品名「Ｖ−５０」）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、分子鎖の末端にアミノ基が導入されたポリメチルメタクリレートからなる有機粒子を得た。有機粒子の平均粒子径は０．２４μｍであった。また、ポリメチルメタクリレートの重合収率は９７％であった。
【００２４】
合成例２
平均粒子径２００ｎｍのポリスチレン５０部、メチルメタクリレート５０部、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド０．１部、「Ｖ−５０」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、ポリスチレン粒子の表面に、分子鎖の末端にアミノ基が導入されたポリメチルメタクリレートが付着し、複合された重合体からなる有機粒子を得た。有機粒子の平均粒子径は０．２７μｍであった。また、ポリメチルメタクリレートの重合収率は９７％であった。
【００２５】
合成例３
平均粒子径２００ｎｍのポリスチレン９０部、メチルメタクリレート８部、３−アミノ−２−ヒドロキシプロピルメタアクリレート２部、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド０．２部、クメンヒドロパーオキサイド０．２部、アスコルビン酸カリウム０．１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、ポリスチレン粒子の表面に、分子鎖にアミノ基を有するメタクリレート系共重合体が付着し、複合された重合体からなる有機粒子を得た。有機粒子の平均粒子径は０．２５μｍであった。また、メタクリレート系共重合体の重合収率は９８％であった。
【００２６】
合成例４
メチルメタクリレート９７部、３−アミノ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート３部、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド０．１５部、クメンヒドロパーオキサイド０．２部、アスコルビン酸カリウム０．１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、分子鎖にアミノ基を有するメタクリレート系共重合体からなる有機粒子を得た。有機粒子の平均粒子径は０．２３μｍであった。また、メタクリレート系共重合体の重合収率は９７％であった。
【００２７】
比較合成例１
重合開始剤を「Ｖ−５０」から過硫酸アンモニウムに代え、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドをラウリル硫酸アンモニウムに代えた他は、合成例１と同様にして有機粒子を得た。有機粒子の平均粒子径は０．２５μｍであった。また、ポリメチルメタクリレートの重合収率は９８％であった。
【００２８】
比較合成例２
重合開始剤を「Ｖ−５０」から過硫酸アンモニウムに代え、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドをラウリル硫酸アンモニウムに代えた他は、合成例２と同様にして有機粒子を得た。有機粒子の平均粒子径は０．２４μｍであった。また、ポリメチルメタクリレートの重合収率は９７％であった。
比較合成例３
３−アミノ−２−ヒドロキシプロピルメタアリクリレートに代えてアクリル酸を用い、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドに代えてラウリル硫酸アンモニウムを用いた他は、合成例３と同様にして有機粒子を得た。有機粒子の平均粒子径は０．２３μｍであった。また、メチルメタクリレート−アクリル酸共重合体の重合収率は９７％であった。
【００２９】
実験例１（合成例１の有機粒子を含有する水系分散体の調製及びそれを用いた研磨試験）
イオン交換水に、合成例１の有機粒子を２．０重量％（以下、「％」と略記する。）の濃度になるように配合し、これに更に過硫酸カリウムを０．５％の濃度になるように添加し、水酸化カリウムによってｐＨを８．２に調整し、化学機械研磨用水系分散体を調製した。この水系分散体を使用して銅膜付きウェハ（膜厚；１５０００Å）を研磨し、スクラッチの有無、研磨速度、及びエッチング速度を評価した。
【００３０】
〔１〕スクラッチの有無
被研磨面を洗浄し、乾燥した後、微分干渉顕微鏡によりスクラッチの有無を確認した。評価結果を表１に示す。
【００３１】
〔２〕研磨速度
小型の化学機械研磨装置（ラップマスターＳＦＴ社製、型式「ＬＭ−１５」）を用い、下記の条件で研磨し、下記の式によって研磨速度を算出した。評価結果を表１に示す。
テーブル回転数及びヘッド回転数；４５ｒｐｍ、研磨圧力；２３３ｇ／ｃｍ^２、オッシレーションストローク；５回／分、研磨剤供給速度；５０ｃｃ／分、研磨時間；３分、研磨パッド；多孔質ポリウレタン製（ロデール・ニッタ社製、品番「ＩＣ１０００」／「ＳＵＢＡ４００」の２層構造）
研磨速度（Å／分）＝（研磨前の銅膜の厚さ−研磨後の銅膜の厚さ）／研磨時間
【００３２】
〔３〕エッチング速度
２×２ｃｍに割り取った銅膜付きウェハを水系分散体に３０分間浸漬し、浸漬前後の銅膜の厚さを測定し、下記の式によってエッチング速度を算出した。評価結果を表１に示す。
エッチング速度（Å／分）＝（浸漬前の銅膜の厚さ−浸漬後の銅膜の厚さ）／浸漬時間
【００３３】
実験例２−〔１〕及び実験例２−〔２〕（合成例１の有機粒子の含有量の異なる水系分散体の調製及びそれを用いた研磨試験）
有機粒子を、１．０％（実験例２−〔１〕）、及び３．０％（実験例２−〔２〕）の濃度になるように配合した他は実験例１と同様にして化学機械研磨用水系分散体を調製した。これらの水系分散体を使用し、実験例１と同様にして銅膜付きウェハ（膜厚；１５０００Å）を研磨し、実験例１と同様にして、スクラッチの有無、研磨速度、及びエッチング速度を評価した。
上記実験例１並びにこれら実験例２−〔１〕及び実験例２−〔２〕の水系分散体の研磨速度及びエッチング速度の評価結果を表１及び図１に示す。
【００３４】
以上の評価の結果、有機粒子の濃度に関わりなく、実験例１並びに実験例２−〔１〕及び実験例２−〔２〕のいずれの水系分散体においてもスクラッチはまったく観察されなかった。また、図１の結果によれば、有機粒子を１％含有させることによって研磨速度が非常に大きくなり、その後も含有量の増加とともに研磨速度が大きくなる傾向にあることが分かる。また、有機粒子を１％含有させることにより、含有しない場合に比べてエッチング速度が大きく低下し、７５Å／分の適度なエッチング速度となり、有機粒子の含有量を増加させても、同程度のエッチング速度が維持されることが分かる。
【００３５】
実験例３〜５（合成例２〜４の有機粒子を含有する水系分散体の調製及びそれらを用いた研磨試験）
イオン交換水に、合成例２〜４において得られた有機粒子、及び過硫酸カリウムを、それぞれ２部及び０．５部の濃度になるように配合し、水酸化カリウムによりｐＨを調整し、水系分散体を調製した。これらの水系分散体を使用し、実験例１と同様にしてスクラッチの有無、及びエッチング速度を評価した。評価結果を表１に示す。
【００３６】
また、化学機械研磨装置（ラップマスターＳＦＴ社製、型式「ＬＧＰ−５１０」）を用い、下記の条件で銅膜付きウェハを研磨し、前記の式によって研磨速度を算出した。評価結果を表１に示す。
テーブル回転数及びヘッド回転数；５０ｒｐｍ、研磨圧力；３００ｇ／ｃｍ^２、研磨剤供給速度；１００ｃｃ／分、研磨時間；１分、研磨パッド；多孔質ポリウレタン製（ロデール・ニッタ社製、品番「ＩＣ１０００」／「ＳＵＢＡ４００」の２層構造）
【００３７】
比較例１〜３（比較合成例１〜３の有機粒子を含有する水系分散体の調製及びそれらを用いた研磨試験）
比較合成例１〜３において得られた有機粒子を使用し、有機粒子及び過硫酸カリウムを、それぞれ２部及び０．５部の濃度になるように配合し、水酸化カリウムでｐＨを調整することで水系分散体を調製した。これらの水系分散体を使用し、実験例１と同様にしてスクラッチの有無、研磨速度、及びエッチング速度を評価した。評価結果を表１に示す。
【００３８】
比較例４〜５（比較例４〜５の水系分散体の調製及びそれらを用いた研磨試験）
比較例４
イオン交換水に０．５部の過硫酸カリウムを含有させ、水酸化カリウムによりｐＨを８．３に調製して水系分散体を調製した。
【００３９】
比較例５
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＃５０」）５０ｇを容量２リットルのポリエチレン製の瓶に入れ、イオン交換水５００ｇを加え、超音波分散機によって分散させてヒュームド法シリカ粒子を含有する水分散体を調製した。その後、３％濃度の過硫酸カリウム水溶液１６７ｇを添加し、十分に攪拌した。次いで、水酸化カリウム水溶液によりｐＨを８．０に調整し、更にイオン交換水を投入して全量を１ｋｇとした。その後、十分に攪拌し、孔径５μｍのフィルタで濾過して化学機械研磨用水系分散体を得た。
これらの水系分散体を使用し、実験例１と同様にしてスクラッチの有無、研磨速度、及びエッチング速度を評価した。評価結果を表１に示す。
【００４０】
尚、以上の実験例及び比較例において、銅膜の厚さは抵抗率測定機（ＮＰＳ社製、型式「Σ−５」）により直流４探針法でシート抵抗を測定し、このシート抵抗値と銅の抵抗率から下記の式によって算出した。
銅膜の厚さ（Å）＝［シート抵抗値（Ω／ｃｍ^２）×銅の抵抗率（Ω／ｃｍ）］×１０^８
【００４１】
【表１】

【００４２】
表１の結果によれば、実験例１〜５の水系分散体では、スクラッチはまったくみられず、研磨速度とエッチング速度とのバランスに優れていることが分かる。一方、比較例１〜３の水系分散体では、スクラッチは問題ないものの、研磨速度が非常に小さい。また、比較例４の水系分散体では、スクラッチが若干みられ、研磨速度が極めて小さく、エッチング速度は極めて大きい。更に、比較例５の水系分散体では、スクラッチがみられ、研磨速度は小さく、エッチング速度は相当に大きいことが分かる。
【００４３】
【発明の効果】
第１乃至第４発明の化学機械研磨用水系分散体によれば、特に、銅膜等の半導体装置の被加工膜などの研磨において、十分な速度で研磨することができるとともに、被研磨面にスクラッチを生ずることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】合成例１の有機粒子を含有する水系分散体により銅膜を研磨した場合の、有機粒子の含有量と、研磨速度及びエッチング速度との相関を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing (hereinafter sometimes referred to as “aqueous dispersion”) useful in the manufacture of semiconductor devices. More specifically, the present invention relates to an aqueous dispersion which is obtained by dispersing organic particles having an amino group in water and is suitable for polishing a film to be processed of a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
With the improvement of the degree of integration of semiconductor devices and the formation of multilayer wiring, a chemical mechanical polishing technique has been introduced for polishing a film to be processed. In this method, after wiring materials such as tungsten, aluminum, and copper are embedded in holes, grooves, and the like formed in an insulating film on a process wafer, wiring is formed by removing excess wiring material by polishing. . In this polishing technique, an aqueous dispersion containing abrasive particles made of silica or metal oxide has been conventionally used as an abrasive. However, these abrasive particles have a high hardness, and there is a problem in that scratches and dishing that reduce the reliability of the LSI occur on the surface to be polished. In particular, in porous insulating films with low hardness that are currently being studied for use, the suppression of scratches and the like is a larger study subject.
[0003]
In order to suppress the occurrence of such scratches, it has been proposed to use polymer particles as abrasive particles. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-270400 describes a semiconductor device manufacturing abrasive comprising an aqueous emulsion containing vinyl compound polymer particles obtained by emulsion polymerization. Further, 2,2-azobis (2-aminopropane) hydrochloride is exemplified as a polymerization initiator for this emulsion polymerization. However, this compound is merely described as an example of a polymerization initiator, and there is no mention of whether or not it has some other action. Further, JP-A-10-168431 discloses a polishing slurry containing abrasive particles coated with a polymer electrolyte. However, the abrasive particles are inorganic particles. Moreover, it has also been suggested that the polishing rate decreases when the entire surface is coated with a polymer electrolyte.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing containing organic particles having a specific functional group. In particular, the present invention has a combination of an appropriate etching rate and a sufficient polishing rate without causing scratches or the like on the surface to be polished even on a metal surface with low hardness such as copper. It is an object of the present invention to provide an aqueous dispersion useful in polishing a film to be processed of an apparatus.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by a chemical mechanical polishing aqueous dispersion (hereinafter referred to as the first invention) containing organic particles having amino groups as functional groups. Furthermore, the object is achieved by further contain an oxidizing agent to the second (hereinafter, referred to as the second invention.). Above-mentioned problems, the third specific to use a polymer synthesized by using a monomer to be achieved by (hereinafter referred to. The third invention). Fourth, the above object is achieved by the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to any one of the first invention to the third invention, wherein the average particle size of the organic particles is 0.01 to 10 μm (hereinafter referred to as “fourth”). Called invention.).
[0006]
The chemical mechanical polishing aqueous dispersion of the first invention contains organic particles and water, and the organic particles have an amino group as a functional group.
[0007]
The average particle size of the organic particles in the first invention is preferably 0.01 to 10 μm, particularly 0.01 to 5 μm, and more preferably 0.01 to 3 μm. When the average particle size of the organic particles is less than 0.01 μm, the polishing rate decreases. When the average particle size exceeds 10 μm, the organic particles are likely to settle, and a stable aqueous dispersion is not easily obtained. Absent. These average particle diameters can be measured by observing with a transmission electron microscope.
[0008]
The second invention clarifies that the oxidizing agent can be further contained in the first invention.
As the oxidizing agent, potassium persulfate, ammonium persulfate, hydrogen peroxide, nitric acid, sulfuric acid and the like can be used, and potassium persulfate is particularly preferable. The content of the oxidizing agent can be 0.01 to 5 parts by weight (hereinafter abbreviated as “parts”), preferably 0.1 to 4 parts, particularly 0.3 to 3 parts. .
[0009]
The third invention clarifies that the organic particle is a polymer having a specific functional group introduced into the molecule by using a specific monomer as a polymerization component or copolymerization component. It is.
Examples of the specific monomer include the following types.
(1) Substituted hydroxyalkyl (meth) acrylates such as 3-amino-2-hydroxypropyl (meth) acrylate,
(2) Aminoalkyl group-containing (meth) such as 2-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, 2-diethylaminoethyl (meth) acrylate, 2-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, 3-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, etc. Acrylates,
[0010]
(3) Aminoalkoxyalkyl group-containing (meth) such as 2- (dimethylaminoethoxy) ethyl (meth) acrylate, 2- (diethylaminoethoxy) ethyl (meth) acrylate, and 3- (dimethylaminoethoxy) propyl (meth) acrylate Acrylates,
(4) 2- (2′-hydroxy-5′-methacryloxyethylphenyl) -2H-benzotriazole, 2- (2′-hydroxy-5′-methacryloxyethyl-3′-t-butylphenyl) -2H -UV-absorbing functional group-containing (meth) acrylates such as benzotriazole,
(5) 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl (meth) acrylate, 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl (meth) acrylate, etc. ) Acrylates,
[0011]
(6) N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-methyl-N-ethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide N-alkyl group-containing (meth) acrylamides such as
(7) N- (2-dimethylaminoethyl (meth) acrylamide, N- (2-diethylaminoethyl (meth) acrylamide, N- (2-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide), N- (3-dimethylaminopropyl ( N-aminoalkyl group-containing (meth) acrylamides such as (meth) acrylamide
(8) Vinylpyridines such as 2-vinylpyridine and 4-vinylpyridine,
(9) (Meth) acrylamide, N-methoxymethyl (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethoxymethyl (meth) acrylamide, N, N′-methylenebis (meth) acrylamide, N, Amides or imides of unsaturated carboxylic acids such as N′-ethylenebis (meth) acrylamide, maleic acid amide, maleimide,
(10) Unsaturated carboxylic acid nitriles such as (meth) acrylonitrile, crotonnitrile, and cinnamic nitrile,
(11) N-methylolated unsaturated carboxylic acid amides such as N-methylol (meth) acrylamide and N, N-dimethylol (meth) acrylamide.
[0013]
As the specific monomer, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.
In addition, the above specific monomer , vinyl aromatic compounds such as styrene and α-methylstyrene as other monomers, unsaturated carboxylic acid compounds such as acrylic acid and methacrylic acid, and unsaturated compounds such as maleic anhydride A copolymer may also be used in combination with an anhydride of dicarboxylic acid, an acrylic ester such as methyl acrylate, ethyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate, or a methacrylic ester such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate or 2-ethylhexyl methacrylate. it can.
In this third invention, potassium persulfate, ammonium persulfate, 2,2′-azobisisobutyronitrile, hydrogen peroxide, and the like can be used as the polymerization initiator. In addition, certain polymerization initiators , ie, 2,2′-azobis- (2-amidinopropane) dihydrochloride (eg, trade name “V-50”), 2,2′-azobis- (2-aminopropane) ) Dihydrochloride, azobisisobutyronitrile (for example, trade name “V-60”), 1,1′-azobis- (cyclohexane-1-carbonitrile) (for example, trade name “V-40”), 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis- (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (for example, trade name “V-70”), etc. It can also be used. As mentioned above, the polymerization initiators whose trade names are mentioned are all manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Moreover, the usage-amount of a polymerization initiator can be 0.1-5 parts with respect to 100 parts of monomers used when synthesize | combining a polymer, 0.5-4 parts, Especially 1- 3 parts are preferable.
[0014]
Here, the synthesis of the polymer using the specific monomer may be performed in a state where other polymer particles exist as the core particles. Examples of the polymer particles include particles obtained by polymerizing or copolymerizing various monomers such as polystyrene and polymethyl methacrylate.
The amount of the specific monomer used is 0.1 to 5 with respect to 100 parts of the total amount of the monomer used when synthesizing the polymer and the polymer particles as core particles used in some cases. Part, preferably 0.5 to 4 parts, particularly preferably 1 to 3 parts. When the amount of the specific monomer used is less than 0.1 part, the polishing rate is not sufficiently improved. On the other hand, if 5 parts of this monomer is used, the desired effect can be sufficiently obtained, and it is not necessary to use a larger amount than that.
[0015]
The polymer in the third invention can be produced by various general methods such as solution polymerization, emulsion polymerization and suspension polymerization. The polymerization temperature, polymerization time, and other polymerization conditions can be appropriately set according to the type of monomer used and the required molecular weight.
[0016]
The method for preparing organic particles in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a polymer is produced using an aqueous medium or an organic solvent, and then the resulting polymer is pulverized and sized to a predetermined particle size. . Furthermore, a method of finely dispersing a monomer in an aqueous medium or the like at the time of producing a polymer to obtain organic particles having a predetermined particle size can also be mentioned.
[0017]
The simplest method for preparing the chemical mechanical polishing aqueous dispersion is to produce organic particles having a predetermined particle diameter using an aqueous medium and use the aqueous dispersion as it is. In addition, the generated organic particles can be separated from the aqueous medium and then dispersed again in the medium. With this method, the content of the organic particles can be easily adjusted. Furthermore, even when the polymer is produced using an organic solvent, if the resulting polymer is particulate, the organic solvent can be easily removed by distillation or the like and replaced with water or an aqueous medium. It can be a dispersion. Examples of the aqueous medium include water and a mixture of water and methanol, but it is preferable to use only water.
[0018]
The organic particles contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion are 0.1 to 20 parts, particularly 0.5 to 15 parts, and more preferably 1 to 10 parts, when the aqueous dispersion is taken as 100 parts. Is preferred. Further, the shape of the organic particles functioning as abrasive particles is preferably spherical, but this spherical shape also means a substantially spherical shape having no acute angle portion, and it is not necessarily required to be close to a true sphere. Absent. By using spherical organic particles, generation of scratches on the surface to be polished can be more reliably suppressed, and polishing can be performed at a sufficient speed.
[0019]
In the aqueous dispersions of the first to fourth inventions, it is not necessary to add inorganic particles, but silica, alumina, titania, zirconia, ceria, iron oxide, manganese oxide, etc., as long as generation of scratches and the like is sufficiently suppressed. It is also possible to contain inorganic particles made of a metal oxide. In addition, when this metal oxide has oxidizing power, such as iron oxide and manganese oxide, it functions also as an oxidizing agent. Therefore, the amount of the oxidizing agent used can be reduced, and the use of an oxidizing agent may not be necessary.
[0020]
The aqueous dispersion for chemical mechanical polishing of the present invention is used for various processed films provided on a semiconductor substrate and metals such as tantalum and titanium, or oxides thereof, nitriding, in the manufacturing process of semiconductor devices such as VLSI. It can be used for polishing a barrier metal layer made of a material. Examples of processed films include silicon oxide films, amorphous silicon films, polycrystalline silicon films, single crystal silicon films, silicon nitride films, pure tungsten films, pure aluminum films, and pure copper films, as well as tungsten, aluminum, copper, etc. Examples include films made of alloys with other metals. In addition, the aqueous dispersion of the present invention is particularly useful for polishing a low-hardness film such as a pure copper film among these various processed films.
[0021]
Polishing of a work film of a semiconductor device is performed using a commercially available chemical mechanical polishing apparatus (manufactured by LAPMASTER SFT, model “LGP510, LGP552”, etc.) used in a conventional method using inorganic particles as polishing particles. be able to.
Note that it is preferable to remove organic particles remaining on the surface to be polished after polishing. The removal of the particles can be performed by an ordinary cleaning method. However, in the case of organic particles, the surface to be polished can be removed by burning the particles by raising the temperature in the presence of oxygen. Examples of the combustion method include ashing treatment by plasma such as exposure to oxygen plasma or supply of oxygen radicals in a downflow, thereby easily removing residual organic particles from the surface to be polished. it can.
[0022]
In the aqueous dispersion of the present invention, various additives such as an oxidizing agent and the like can be blended as required in addition to the organic particles. This further improves the stability of the dispersed state, increases the polishing rate, and adjusts the difference in polishing rate when used for polishing two or more types of processed films with different hardnesses. be able to. Specifically, the dispersibility and stability of the aqueous dispersion can be improved by blending alkali metal hydroxide or ammonia, inorganic acid or organic acid and adjusting the pH.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
(1) Synthesis and synthesis example 1 of polymer particles
100 parts of methyl methacrylate, 0.1 part of lauryltrimethylammonium chloride, 2 parts of a polymerization initiator (trade name “V-50” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 400 parts of ion-exchanged water were added to a flask having a capacity of 2 liters. The mixture was heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen gas atmosphere and polymerized for 6 hours to obtain organic particles composed of polymethyl methacrylate having an amino group introduced at the end of the molecular chain. The average particle diameter of the organic particles was 0.24 μm. The polymerization yield of polymethyl methacrylate was 97%.
[0024]
Synthesis example 2
50 parts of polystyrene having an average particle size of 200 nm, 50 parts of methyl methacrylate, 0.1 part of lauryltrimethylammonium chloride, 2 parts of “V-50”, and 400 parts of ion-exchanged water were charged into a 2 liter flask, and nitrogen gas was added. The temperature is raised to 70 ° C. with stirring in an atmosphere, polymerized for 6 hours, polymethyl methacrylate having an amino group introduced at the end of the molecular chain is attached to the surface of polystyrene particles, and an organic compound composed of a composite polymer. Particles were obtained. The average particle size of the organic particles was 0.27 μm. The polymerization yield of polymethyl methacrylate was 97%.
[0025]
Synthesis example 3
90 parts of polystyrene having an average particle size of 200 nm, 8 parts of methyl methacrylate, 2 parts of 3-amino-2-hydroxypropyl methacrylate, 0.2 part of lauryltrimethylammonium chloride, 0.2 part of cumene hydroperoxide, potassium ascorbate 1 part and 400 parts of ion-exchanged water are put into a flask having a capacity of 2 liters, heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen gas atmosphere, polymerized for 6 hours, and on the surface of polystyrene particles. A methacrylate-based copolymer having a group was adhered to obtain organic particles composed of a composite polymer. The average particle diameter of the organic particles was 0.25 μm. The polymerization yield of the methacrylate copolymer was 98%.
[0026]
Synthesis example 4
97 parts of methyl methacrylate, 3 parts of 3-amino-2-hydroxypropyl methacrylate, 0.15 part of lauryltrimethylammonium chloride, 0.2 part of cumene hydroperoxide, 0.1 part of potassium ascorbate, and 400 parts of ion-exchanged water The mixture was put into a 2 liter flask, heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen gas atmosphere, and polymerized for 6 hours to obtain organic particles made of a methacrylate copolymer having an amino group in the molecular chain. The average particle diameter of the organic particles was 0.23 μm. The polymerization yield of the methacrylate copolymer was 97%.
[0027]
Comparative Synthesis Example 1
Organic particles were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the polymerization initiator was changed from “V-50” to ammonium persulfate and lauryltrimethylammonium chloride was changed to ammonium lauryl sulfate. The average particle diameter of the organic particles was 0.25 μm. The polymerization yield of polymethyl methacrylate was 98%.
[0028]
Comparative Synthesis Example 2
Organic particles were obtained in the same manner as in Synthesis Example 2, except that the polymerization initiator was changed from “V-50” to ammonium persulfate and lauryltrimethylammonium chloride was changed to ammonium lauryl sulfate. The average particle diameter of the organic particles was 0.24 μm. The polymerization yield of polymethyl methacrylate was 97%.
Comparative Synthesis Example 3
Organic particles were obtained in the same manner as in Synthesis Example 3, except that acrylic acid was used instead of 3-amino-2-hydroxypropyl methacrylate and ammonium lauryl sulfate was used instead of lauryltrimethylammonium chloride. The average particle diameter of the organic particles was 0.23 μm. The polymerization yield of the methyl methacrylate-acrylic acid copolymer was 97%.
[0029]
Experiment Example 1 (Preparation and polishing tests using the same aqueous dispersion containing organic particles of Synthesis Example 1)
In the ion-exchanged water, the organic particles of Synthesis Example 1 were blended to a concentration of 2.0 wt% (hereinafter abbreviated as “%”), and potassium persulfate was further added to a concentration of 0.5%. And the pH was adjusted to 8.2 with potassium hydroxide to prepare a chemical mechanical polishing aqueous dispersion. Using this aqueous dispersion, a wafer with a copper film (film thickness: 15000 mm) was polished, and the presence / absence of scratches, the polishing rate, and the etching rate were evaluated.
[0030]
[1] Presence or absence of scratches The surface to be polished was washed and dried, and then the presence or absence of scratches was confirmed by a differential interference microscope. The evaluation results are shown in Table 1.
[0031]
[2] Polishing rate Using a small chemical mechanical polishing apparatus (Lapmaster SFT, model “LM-15”), polishing was performed under the following conditions, and the polishing rate was calculated according to the following equation. The evaluation results are shown in Table 1.
Table rotation speed and head rotation speed: 45 rpm, polishing pressure: 233 g / cm ² , oscillation stroke: 5 times / minute, abrasive supply speed: 50 cc / minute, polishing time: 3 minutes, polishing pad: made of porous polyurethane ( Rodel Nitta, part number "IC1000" / "SUBA400" two-layer structure)
Polishing rate (Å / min) = (thickness of copper film before polishing−thickness of copper film after polishing) / polishing time
[3] Etching Rate A wafer with a copper film divided by 2 × 2 cm was immersed in an aqueous dispersion for 30 minutes, the thickness of the copper film before and after immersion was measured, and the etching rate was calculated by the following formula. The evaluation results are shown in Table 1.
Etching rate (Å / min) = (thickness of copper film before immersion−thickness of copper film after immersion) / immersion time
Experimental Example 2 (1) and Experiment Example 2 [2] (preparation and polishing tests using the same different aqueous dispersion of the content of the organic particles of Synthesis Example 1)
Organic particles, 1.0% (Experimental Example 2 [1]), and 3.0% other formulated to a concentration of (Experiment Example 2 [2]) is similar to Experiment Example 1 Thus, an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing was prepared. Using these aqueous dispersions, in the same manner as in Experimental Example 1 a copper film-coated wafer (film thickness; 15000 Å) was polished, in the same manner as in Experiment Example 1, the presence or absence of scratches, polishing rate and the etching rate Evaluated.
The Experiment Example 1 and evaluation results of the polishing rate and the etching rate of the aqueous dispersion of these experiments Example 2 (1) and Experiment Example 2 [2] shown in Table 1 and FIG.
[0034]
As a result of the above evaluation, regardless of the concentration of the organic particles, scratches not observed at all in any of the aqueous dispersion of the experimental example 1 and experimental example 2 (1) and Experiment Example 2 [2] It was. Moreover, according to the result of FIG. 1, it turns out that a grinding | polishing rate becomes very large by containing 1% of organic particles, and it exists in the tendency for a grinding | polishing rate to become large with the increase in content after that. In addition, by containing 1% of organic particles, the etching rate is greatly reduced compared with the case where no organic particles are contained, and an appropriate etching rate of 75 kg / min is obtained. It can be seen that the speed is maintained.
[0035]
Experimental Example 3-5 (preparation and polishing test using their aqueous dispersion containing organic particles in Synthesis Example 2-4)
In the ion-exchanged water, the organic particles obtained in Synthesis Examples 2 to 4 and potassium persulfate are blended so as to have a concentration of 2 parts and 0.5 parts, respectively, and the pH is adjusted with potassium hydroxide. A dispersion was prepared. Using these aqueous dispersions were evaluated the presence or absence of scratches, and the etching rate in the same manner as in Experiment Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
[0036]
Moreover, the wafer with a copper film was grind | polished on the following conditions using the chemical mechanical polishing apparatus (the lap master SFT company make, model "LGP-510"), and the grinding | polishing speed | rate was computed by said formula. The evaluation results are shown in Table 1.
Table rotation speed and head rotation speed: 50 rpm, polishing pressure: 300 g / cm ² , polishing agent supply speed: 100 cc / min, polishing time: 1 minute, polishing pad: made of porous polyurethane (manufactured by Rodel Nitta, product number “IC1000 "/" SUBA400 "two-layer structure)
[0037]
Comparative Examples 1 to 3 (Preparation of aqueous dispersions containing organic particles of Comparative Synthesis Examples 1 to 3 and polishing test using them)
Using the organic particles obtained in Comparative Synthesis Examples 1 to 3, the organic particles and potassium persulfate are blended to a concentration of 2 parts and 0.5 parts, respectively, and the pH is adjusted with potassium hydroxide. An aqueous dispersion was prepared. Using these aqueous dispersions, the presence or absence of scratches in the same manner as in Experiment Example 1, the polishing speed, and to evaluate the etching rate. The evaluation results are shown in Table 1.
[0038]
Comparative Examples 4 to 5 (Preparation of aqueous dispersions of Comparative Examples 4 to 5 and polishing test using them)
Comparative Example 4
An aqueous dispersion was prepared by adding 0.5 part of potassium persulfate to ion-exchanged water and adjusting the pH to 8.3 with potassium hydroxide.
[0039]
Comparative Example 5
50 g of fumed silica particles (made by Nippon Aerosil Co., Ltd., trade name “Aerosil # 50”) are placed in a polyethylene bottle with a capacity of 2 liters, 500 g of ion-exchanged water is added, and the mixture is dispersed by an ultrasonic dispersing machine. An aqueous dispersion containing particles was prepared. Thereafter, 167 g of a 3% strength potassium persulfate aqueous solution was added and stirred sufficiently. Next, the pH was adjusted to 8.0 with an aqueous potassium hydroxide solution, and ion-exchanged water was added to make the total amount 1 kg. Thereafter, the mixture was sufficiently stirred and filtered through a filter having a pore size of 5 μm to obtain an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing.
Using these aqueous dispersions, the presence or absence of scratches in the same manner as in Experiment Example 1, the polishing speed, and to evaluate the etching rate. The evaluation results are shown in Table 1.
[0040]
Note that in the experiment examples and comparative examples described above, the thickness of the copper film resistivity measuring apparatus (NPS Corp., Model "sigma-5") of the sheet resistance measured by the dc four-probe method, the sheet resistance It calculated from the following formula from the value and the resistivity of copper.
Copper film thickness (Å) = [sheet resistance (Ω / cm ² ) × copper resistivity (Ω / cm)] × 10 ⁸
[0041]
[Table 1]

[0042]
According to the results of Table 1, the aqueous dispersion of the experimental example 1-5, the scratch was not observed at all, it can be seen that excellent balance between polishing rate and etching rate. On the other hand, in the aqueous dispersions of Comparative Examples 1 to 3, although there is no problem with scratches, the polishing rate is very low. Further, in the aqueous dispersion of Comparative Example 4, some scratches are observed, the polishing rate is extremely low, and the etching rate is extremely high. Furthermore, in the aqueous dispersion of Comparative Example 5, it can be seen that scratches are observed, the polishing rate is low, and the etching rate is considerably high.
[0043]
【The invention's effect】
According to the chemical mechanical polishing aqueous dispersions of the first to fourth inventions, in particular, in polishing of a film to be processed of a semiconductor device such as a copper film, the polishing can be performed at a sufficient speed, and the surface to be polished can be polished. There is no scratching.
[Brief description of the drawings]
1 is a graph showing the correlation between the content of organic particles, the polishing rate, and the etching rate when a copper film is polished with an aqueous dispersion containing organic particles of Synthesis Example 1. FIG.

Claims

An aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, comprising organic particles and water, wherein the organic particles have an amino group as a functional group.

The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to claim 1, further comprising an oxidizing agent.

3. The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to claim 1, wherein the organic particles are a polymer obtained by using a monomer capable of introducing the amino group in the molecule.

The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic particles have an average particle diameter of 0.01 to 10 µm.