JP4637464B2

JP4637464B2 - 化学機械研磨用水系分散体

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Publication number: JP4637464B2
Application number: JP2003270113A
Authority: JP
Inventors: 雅幸服部; 信夫川橋
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2011-02-23
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Also published as: TW200504191A; EP1493789B1; KR20050004039A; CN1576345A; KR100609362B1; DE602004001098T2; TWI263672B; DE602004001098D1; EP1493789A1; JP2005026604A; CN1276051C; US20050001199A1; US7090786B2

Description

本発明は、化学機械研磨用水系分散体に関する。

半導体装置の集積度の向上、多層配線化などにともない、メモリデバイスの記憶容量は飛躍的に増大している。これは加工技術の微細化の進歩に支えられたものであるが、多層配線化等にもかかわらず、チップサイズは大きくなり、微細化にともない工程は増え、チップのコスト高を招いている。このような状況下、半導体装置の製造における被加工膜等の研磨に化学機械研磨の技術が導入され、注目を集めている。この化学機械研磨の技術を適用することにより、平坦化等の多くの微細化技術が具体化されている。

この微細化技術としては、例えば、微細化素子分離（ＳｈａｌｌｏｗＴｒｅｎｃｈＩｓｏｌａｔｉｏｎ）、所謂、ＳＴＩ技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この微細化技術に用いるために、各種の化学機械研磨用水系分散体が提案されている。このような水系分散体においては、その研摩性能の向上のため有機系の添加剤が配合されることが多く、それにより水系分散体が腐敗し易いという問題を有する。この問題を解決するため、水系分散体を強酸性、又は強アルカリ性にする、或いは腐敗を抑える成分を配合する等の対策がとられている。例えば、特許文献２には、過酸化水素等が腐敗を抑える成分として用いる技術が開示されている。また、特許文献３には、コロイド状シリカを含有する水系分散体に、殺菌剤としてテトラアルキルアンモニウムクロリド、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドなどを配合する技術が開示されている。

しかし、特にＳＴＩ技術において使用されることの多い、セリア粒子を含有する化学機械研磨用水系分散体は、通常、中性域で用いられるため、ｐＨの調整による腐敗抑制には限界がある。また、過酸化水素では防腐剤としての作用、効果が長続きせず、一週間程度の連続使用において水系分散体供給装置の内部で腐敗が進行することもある。しかし、このような水系分散体に従来知られている防腐剤を添加すると、防腐性は発揮するものの、スクラッチやディッシングが発生するなど、被研磨面の表面状態に不良が生じ、好ましくない結果を生ずる。
特開平８−２２９７０号公報特開２００２−４５６８１号公報特開平３−１９７５７５号公報

本発明は、上記問題点を解決するものであり、中性領域で用いても腐敗せず、且つスクラッチやディッシングといった被研磨面の表面欠陥の発生もほとんどなく、被研摩面を十分に平坦化することができる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。

本発明の上記目的は、（Ａ）砥粒、（Ｂ）２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ブタンジオール、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール及び２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミドからなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物、並びに（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の、ポリアクリル酸のカリウム塩、ポリアクリル酸のアンモニウム塩、およびクエン酸アンモニウムの群から選ばれた少なくとも１種の有機成分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によって達成される。

本発明の化学機械研磨用水系分散体は、中性領域で保存、使用する場合でも腐敗の問題を生じることがなく、また、特に半導体装置の製造におけるＳＴＩ工程に使用する場合、ディッシング、スクラッチの発生の少ない良好な被研磨面を得ることができる。

以下、本発明の化学機械研磨用水系分散体の構成成分について詳述する。
（Ａ）砥粒
本発明に配合することのできる（Ａ）砥粒としては、無機粒子、有機粒子及び有機無機複合粒子から選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。上記無機粒子としては、例えばセリア粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子等を挙げることができる。
上記有機粒子としては例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン及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及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ポリ（メタ）アクリル酸及びポリ（メタ）アクリレート並びに（メタ）アクリル酸系共重合体、（メタ）アクリレート系共重合体等の熱可塑性樹脂からなる有機粒子；
フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化静樹脂を挙げることができる。

上記有機無機複合粒子としては、上記無機粒子のうちの少なくとも一種と上記有機粒子のうちの少なくとも一種とが結合した複合粒子を挙げることができる。ここで「結合」とは、化学結合の他、静電的な結合をも含む概念である。

本発明の水系分散体に配合することができる（Ａ）砥粒の平均粒径は特に限定されないが、０．０１〜３μｍであることが好ましい。この範囲の平均粒径を有する砥粒であれば、水系分散体としたときに砥粒の沈降が抑えられ、安定であり、且つ研磨速度が大きい水系分散体とすることができる。砥粒の平均粒径は、０．０２〜１．５μｍであることがより好ましく、特に０．０３〜１μｍ、就中０．０４〜０．５μｍであることが好ましい。
尚、この平均粒径は、動的光散乱測定機、レーザー散乱回折測定機等により測定することができ、透過型電子顕微鏡による観察によって計測することもできる。更に、乾燥し、粉体化した砥粒の比表面積を測定し、それに基づいて算出することもできる。

本発明の水系分散体に配合することができる（Ａ）砥粒の配合量は、水系分散体全体を１００質量％とした場合に、０．１〜１５質量％であることが好ましく、０．２〜１０質量％であることがさらに好ましく、特に０．３〜６質量％であることが好ましく、就中０．４〜３質量％とすることが好ましい。砥粒の配合量が０．１質量％未満であると、十分な研磨速度を有する水系分散体とすることができない場合があり、一方、この配合量が１５質量％を越えると、砥粒子が沈降し易くなり、沈降物の再分散も困難となる場合があり好ましくない。

本発明の水系分散体に使用することのできる（Ａ）砥粒としては、無機粒子を含有するものであることが好ましく、セリア粒子を含有することが特に好ましい。
上記セリア粒子としては、例えば炭酸セリウム、水酸化セリウム、シュウ酸セリウム等の粉末などを酸化雰囲気中で加熱処理して得られる粒子を挙げることができる。これらのうちでは、原料として炭酸セリウムを使用して得られるセリア粒子が特に好ましい。
本発明の水系分散体に（Ａ）砥粒としてセリア粒子を使用する場合、セリア粒子の一部を他の種類の砥粒で置き換えることができる。この場合、他の種類の粒子の配合量は、セリア粒子の配合量と他の種類の粒子の配合量の合計に対して、好ましくは７０質量％以下、更に好ましくは５０質量％以下である。
他の種類の砥粒が併用される場合、それらの平均粒径はセリア粒子と同程度であることが好ましい。

（Ｂ）２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ブタンジオール、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール及び２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミドからなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物
本発明の化学機械研磨用水系分散体には、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ブタンジオール、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール及び２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミドからなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物が配合される。これらのうち、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールが防腐性能と研磨後の被研磨面の表面状態とのバランスの観点から特に好ましい。

本発明の化学機械研磨用水系分散体に配合される（Ｂ）２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ブタンジオール、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール及び２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミドからなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物の配合量は、水系分散体の全量を１００質量％とした場合に、好ましくは０．０００２〜０．２質量％であり、さらに好ましくは０．００１〜０．１７質量％であり、特に好ましくは０．００２〜０．１５質量％であり、就中０．００３〜０．１２質量％である。この範囲の配合量とすることにより、防腐性能と研磨性能のバランスのとれた水系分散体を得ることができる。

（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の有機成分
本発明の化学機械研磨用水系分散体に配合される（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の有機成分としては、水溶性重合体、界面活性剤及び有機酸から選択される少なくとも一種である。
上記水溶性重合体としては、ポリアクリル酸のカルボキシル基の一部または全部がアンモニウム塩またはカリウム塩により、塩のかたちになっているものが挙げられる。

上記塩を形成するアンモニウムイオン、カリウムイオン等のカウンターイオンの濃度は、水溶性重合体が含有するカルボキシル基１００モルに対して好ましくは５０〜９０モル、さらに好ましくは６０〜８０モルである。

上記水溶性重合体の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（溶媒は水であり、以下、「水系ＧＰＣ」ということがある。）で測定したポリエチレングリコール換算の重量平均分子量は、３，０００〜３０，０００であることが好ましく、４，０００〜２０，０００であることがさらに好ましく、５，０００〜１２，０００であることが特に好ましい。

本発明の化学機械研磨用水系分散体に配合する（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の有機成分として水溶性重合体を配合する場合、その配合量は、水系分散体の全量を１００質量％とした場合、好ましくは０．１〜１５質量％であり、さらに好ましくは１〜８質量％である。

本発明の化学機械研磨用水系分散体に配合する（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の有機成分として界面活性剤を配合する場合、その配合量は、水系分散体の全量を１００質量％とした場合、０．０１〜５質量％であることが好ましく、０．０５〜２質量％であることがさらに好ましい。

上記有機酸としては、クエン酸のアンモニウム塩が挙げられる。

本発明の化学機械研磨用水系分散体に配合する（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の有機成分として有機酸を配合する場合、その配合量は、水系分散体の全量を１００質量％とした場合、０．１〜１０質量％であることが好ましく、０．５〜５質量％であることがさらに好ましい。

本発明の化学機械研磨用水系分散体に配合される（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の有機成分は、水溶性重合体、界面活性剤及び有機酸の合計量として、好ましくは０．１〜１５質量％、より好ましくは０．５〜８質量％配合される。

任意配合成分
水系分散体には、その防腐性が損なわれない範囲で、必要に応じて更に他の配合剤を配合することができる。この他の添加剤としては、過酸化水素、過硫酸塩、ヘテロポリ酸等の酸化剤、或いはアルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄等の多価金属イオンなどが挙げられる。

本発明の化学機械研磨用水系分散体は、上記した（Ａ）〜（Ｃ）成分及び任意配合成分を水系媒体中に配合し、更に必要に応じてそのｐＨを調整することにより調製することができる。
上記「水系媒体」としては、水のみを使用することができ、水とメタノール等の水を主成分とする混合媒体も使用することができる。この水系媒体としては水のみを用いることが特に好ましい。

本発明の化学機械研磨用水系分散体は、そのｐＨを中性付近、例えば４〜１０、特に６〜９としても腐敗の問題を生じることがない。本発明の化学機械研磨用水系分散体のｐＨの調製には、上記した有機酸の他、無機酸、有機塩基、無機塩基を使用して実施することができる。
上記無機酸としては、例えば硝酸、塩酸、硫酸等を挙げることができる。上記有機塩基としては、例えば、エチレンジアミン、エタノールアミン等を挙げることができる。上記無機塩基としては、例えば、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等を挙げることができる。

なお、水系分散体の調製において、従来は、腐敗の問題があるため使用直前に各成分を水に配合する必要があった。従って、複雑な水系分散体供給システムが必要となり、水系分散体の組成も安定しない等の問題があった。
一方、本発明の化学機械研磨用水系分散体は、優れた防腐性を有し、腐敗の問題がない。そのため、予め濃度の高い水系分散体を調製しておき、これを使用時に水系媒体で希釈して用いることができる。従って、複雑な水系分散体供給システムを必要とせず、且つ組成の安定した水系分散体とすることができる利点がある。

本発明の水系分散体を用いて化学機械研磨工程を実施する際、上記（Ａ）〜（Ｃ）成分の配合量が、上記した推奨量の範囲内にある水系分散体を使用して研磨するが、本発明の水系分散体の調製の際、各成分を上記した研磨時の配合量に相当する量を配合して調製しても良く、また、当該濃度よりも濃い濃縮状態に調製し、研磨時に水等で希釈して研磨工程に供することもできる。
濃縮状態に調製する際には、各成分の配合量の比が上記した研磨時の推奨配合量の比を保ったまま濃縮されたものであり、かつ各成分の配合量が濃縮状態の水系分散体の総量に対して、（Ａ）砥粒は好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％であり、（Ｂ）成分は好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１２質量％以下であり、（Ｃ）成分は３０質量％以下であることが好ましい。
本発明の水系分散体は、各成分を上記した研磨時の配合量に相当する量を配合して調製したときでも、また、上記のような範囲で調製された濃縮水系分散体としたときでも、長期間保存した後に腐敗することがなく、必要に応じて希釈して化学機械研磨工程に供した場合に使用中の腐敗の問題も生じず、所期の研磨性能を発揮することができる。

本発明の化学機械研磨用水系分散体は、特に半導体装置の製造における微細素子分離工程に好適に用いることができ、絶縁体膜の過剰研磨（ディッシング）が少なく、スクラッチ（研磨後の絶縁体材料表面の傷）の発生が少ない、平坦化性能の優れた化学機械研磨用水系分散体である。
微細素子分離工程における被研磨面としては例えば図１に示す断面構造を有する被研磨材を挙げることができる。この被研磨材は、例えばシリコン等からなり凹凸を有する基板１１と、この基板１１の凸部上に形成された例えば窒化ケイ素等からなるストッパー層１２と、絶縁材料からなり、上記基板１１の凹部及び上記ストッパー層１１２とを覆うように形成された埋め込み絶縁層１３とを備えるものである。

ここで、上記埋め込み絶縁層１３を構成する絶縁材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、ＳｉＯ₂中に少量のホウ素及びリンを添加したホウ素リンシリケート膜（ＢＰＳＧ膜）、ＳｉＯ₂にフッ素をドープしたＦＳＧ（Fluorine doped silicate glass）と呼ばれる絶縁膜、低誘電率の酸化シリコン系絶縁膜等を挙げることができる。
酸化シリコンとしては、例えば熱酸化膜、ＰＥＴＥＯＳ膜(Plasma Enhanced-TEOS膜)、ＨＤＰ膜（High Density Plasma Enhanced-TEOS膜）、熱ＣＶＤ法により得られる酸化シリコン膜等を挙げることができる。
上記熱酸化膜は、高温にしたシリコンを酸化性雰囲気に晒し、シリコンと酸素あるいはシリコンと水分を化学反応させることにより形成することができる。
上記ＰＥＴＥＯＳ膜は、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を原料として、促進条件としてプラズマを利用して化学気相成長で成膜することができる。
上記ＨＤＰ膜はテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を原料として、促進条件として高密度プラズマを利用して化学気相成長で成膜することができる。
上記熱ＣＶＤ法により得られる酸化シリコン膜は、常圧ＣＶＤ法（AP-CVD法）又は減圧ＣＶＤ法（LP-CVD法）により得ることができる。

上記ホウ素リンシリケート膜（ＢＰＳＧ膜）は、常圧ＣＶＤ法（AP-CVD法）又は減圧ＣＶＤ法（LP-CVD法）により得ることができる。
また、上記ＦＳＧ（Fluorine doped silicate glass）と呼ばれる絶縁膜は、促進条件として高密度プラズマを利用して化学気相成長で成膜することができる。
さらに上記低誘電率の酸化シリコン系絶縁膜は、原料を例えば回転塗布法によって基体上に塗布した後酸化性雰囲気下で加熱して得ることができる。このようにして得られる低誘電率の酸化シリコン系絶縁膜としては、トリエトキシシランを原料とするＨＳＱ膜（Hydrogen Silsesquioxane膜）、テトラエトキシシランの他にメチルトリメトキシシランを原料の一部に含むＭＳＱ膜（Methyl Silsesquioxane膜）が挙げられる。また、ポリアリーレン系ポリマー、ポリアリレンエーテル系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、ベンゾシクロブテンポリマー等の有機ポリマーを原料とする低誘電率の絶縁膜などを挙げることができる。

本発明の化学機械研磨用水系分散体を用いて、被研磨面を化学機械研磨する場合は、市販の化学機械研磨装置（例えば、株式会社荏原製作所製、型式「ＥＰＯ−１１２」、「ＥＰＯ−２２２」等、ラップマスターＳＦＴ社製、型式「ＬＧＰ−５１０」、「ＬＧＰ−５５２」等、アプライドマテリアル社製、品名「Ｍｉｒｒａ」、ラム・リサーチ社製、品名「Ｔｅｒｅｓ」、ＳｐｅｅｄＦａｍ−ＩＰＥＣ社製、型式「ＡＶＡＮＴＩ４７２」等）を用いて研磨することができる。
本発明の化学機械研磨用水系分散体を用いて、被研磨面を化学機械研磨する際、研磨パッドとしては公知のものを使用することができる。例えば、商品名「ＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００」、「ＩＣ１０１０」、「ＳＵＢＡ」シリーズ、「ポリテックス」シリーズ（以上、ロデール・ニッタ社製）等を挙げることができる。
研磨条件は目的に応じて適宜の条件を採用することができるが、たとえば以下の条件とすることができる。
水系分散体供給量；１００〜３００ｍＬ／分
ヘッド押しつけ圧；２００〜６００ｇ／ｃｍ²
定盤回転数；５０〜１００ｒｐｍ
ヘッド回転数；５０〜１００ｒｐｍ

化学機械研磨用水系分散体の濃縮品の調製
調製例１
（１）（Ａ）砥粒を含有する分散体の調製
イオン交換水６５質量部中に炭酸セリウムを空気中で加熱処理して得たセリア３５質量部を投入し、硝酸を加えてｐＨを５．０とした。得られた混合物をビーズミル（アシザワ（株）製）中に入れ、１ｍｍ径のジルコニアビーズを用いて粉砕処理を行い、次いで孔径５μｍのフィルタにて濾過し、平均粒子径が０．１４μｍのセリア粒子を含有する分散体を得た。なお、平均粒子径は、粒子径測定装置「ＳＡＬＤ−２１００」（（株）島津製作所製）を用いて測定した。
（２）（Ｃ）（Ｂ）成分以外の有機成分を含有する水溶液の調製
水系GPCで測定したポリエチレングリコール換算の重量平均分子量が６，０００のポリアクリル酸を４０質量％含有する水溶液に、５質量％のＫＯＨ水溶液を加え、中和度が７０％のポリアクリル酸のカリウム塩を含有する水溶液を得た。
（３）化学機械研磨用水系分散体の濃縮品の調製
上記（１）で調製したセリア粒子を含有する分散体、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールの５質量％水溶液、及び上記（２）で調製したポリアクリル酸を含有する水溶液を各所定量混合し、さらにイオン交換水を加えて混合し、セリア粒子を１０質量％、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールを０．００４質量％、及びポリアクリル酸のカリウム塩（中和度＝７０％）を２５質量％含有する、化学機械研磨用水系分散体の濃縮品（Ｓ−１）を得た。

調製例２〜１２、参考調製例１３〜１６、比較調製例１〜７
調製例１において、配合する各成分の種類及び量を表１に記載の通りとした他は、調製例１を略同様にして実施し、化学機械研磨用水系分散体の濃縮品（Ｓ−１）〜（Ｓ−１６）、及び（Ｒ−１）〜（Ｒ−７）を得た。
砥粒の平均粒径は、上記（１）（Ａ）砥粒を含有する分散体の調製において、ビーズミルによる粉砕処理時間を調整することにより変量した。
なお、表１において、「ＰＡＡ−Ｋ」はカルボキシル基の一部をカリウムイオンによって中和された、ポリアクリル酸（水系GPCで測定したポリエチレングリコール換算の重量平均分子量＝６，０００）のカリウム塩を示し、表１に記載の中和度は上記（２）において、５質量％のＫＯＨ水溶液の添加量を調整することにより変量した。
また、「ＰＡＡ−ＮＨ_４」は、カルボキシル基の一部をアンモニウムイオンによって中和された、ポリアクリル酸（水系GPCで測定したポリエチレングリコール換算の重量平均分子量＝６，０００）のアンモニウム塩を示し、上記（２）において、５質量％のＫＯＨ水溶液の代わりに２８質量％アンモニア水を使用することにより得た。表１に記載の中和度は、２８質量％アンモニア水の添加量を調整することにより変量した。
クエン酸アンモニウムは２０質量％水溶液として添加した。
「ＤＢＳ−ＮＨ_４」は、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウムを示し、２０質量％水溶液として添加した。
過酸化水素は、３０質量％水溶液として添加した。

また、「ＢＮＰ」は２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、「ＢＮＢ」は２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ブタンジオール、「ＤＢＮＥ」は２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール、「ＤＢＮＰＡ」は２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド、「ＴＭＡ−ＣＬ」はテトラメチルアンモニウムクロライド、「ＴＥＡ−ＯＨ」はテチラエチルアンモニウムヒドロキシドをそれぞれ示す。これらの化合物はいずれも５質量％の水溶液として添加した。
また、表１中の「−」は、該当する成分を配合していないことを示す。

実施例１
上記調製例で調製した化学機械研磨用水系分散体の濃縮品（Ｓ−１）にイオン交換水を加え、２０倍に希釈して化学機械研磨用水系分散体としたうえ、その研磨性能及び防腐性能を以下のように評価した。
（１）研磨速度の評価
８インチ熱酸化膜ウェハを被研磨材とし、化学機械研磨装置「ＥＰＯ１１２」（（株）荏原製作所製）を用いて以下の条件にて化学機械研磨し、研磨によって除去された厚さと研磨時間とから研磨速度を算出した。結果を表２に示した。
研磨パッド；ロデ−ル・ニッタ社製、商品名「ＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００」
ヘッド押しつけ圧；４００ｇ／ｃｍ²
定盤回転数；７０ｒｐｍ
ヘッド回転数；７０ｒｐｍ
化学機械研磨用水系分散体供給速度；２００ｍＬ／分
研磨時間；３分

（２）スクラッチ数の評価
８インチ熱酸化膜ウェハを、研磨時間を２分間とした他は上記（１）研磨速度の評価と同様にして研磨した後、ウェハ表面異物検査装置「ＫＬＡ２１１２」（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）によって測定した。ウェハ全面あたりのスクラッチ数を表２に示した。

（３）ディッシングの評価
被研磨材としてパターン付きウェハ「ＳＫＷ−７」（ＳＫＷ社製。微細素子分離工程における被研磨材に相当する。ライン幅２５０μｍ、絶縁材料の積層膜厚２，０００ｎｍ、初期段差９００ｎｍ）を用い、研磨時間を下記式で計算した時間とした他は（１）研磨速度の評価と同様にして研磨した。なお、ここで「初期段差」とは、図１において埋め込み絶縁層１３の凸部と平坦部の高低差をいう。

研磨時間（分）＝１．１５×２０００（ｎｍ）／（上記（１）研磨速度の評価で算出した研磨速度（ｎｍ／分））

研磨後の被研磨材に付き、ライン幅２５０ｎｍの場所のディッシングを、微細形状測定装置「Ｐ−１０」（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて評価した。結果を表２に示した。

（４）防腐性能の評価
重量平均分子量６，０００のポリアクリル酸を４０質量％含有する水溶液に、５質量％のＫＯＨ水溶液を加え、中和度が７０％のポリアクリル酸を含有する水溶液を得た。次いでこれを、殺菌していない工業用水で希釈して濃度１質量％、ｐＨ＝７のポリアクリル酸水溶液を調製した。
この水溶液を３５℃にて２８日間静置し、菌数１０³個／ｃｍ³の腐敗モデル水溶液を調製した。
この腐敗モデル水溶液と、上記で濃縮品（Ｓ−１）から調製した化学機械研磨用水系分散体とを質量比１：９で混合したものを被検査液として、簡易菌数検査キット「ＥａｓｉｃｕｌｔＴＴＣ」（ＯｒｉｏｎＤｉａｇｎｏｓｔｉｃａ社）を使用し、３５℃、７日間の菌培養条件で菌数を測定した。結果を表２に示す。

実施例２〜１２、参考例１３〜１６、比較例１〜７
実施例１において、化学機械研磨用水系分散体の濃縮品（Ｓ−１）のかわりに表２に示した濃縮品を使用し、希釈倍率を表２の通りとした他は実施例１と同様にして実施して、研磨性能及び防腐性能を評価した。結果を表２に示した。

表２によれば、（Ｂ）成分が配合されていない比較例１、５、６及び７では、防腐性能の評価において１０^３〜１０^４個／ｃｍ^３の菌数が観測され、いずれも防腐性能に劣っていることがわかる。また、スクラッチ数が多く、さらに比較例１及び７では研磨速度も十分ではなく、いずれも化学機械研磨用水系分散体として相応しくないことがわかる。
比較例２、３及び４は、（Ｂ）成分の代わりに、従来知られている防腐剤を配合した例である。比較例２では、防腐性能の評価において１０^３個／ｃｍ^３の菌数が観測され、防腐性能に劣っているおり、また、スクラッチ数が多く、研磨速度も十分ではない。比較例３及び４では、防腐性能は問題ないものの、スクラッチ数、ディッシング及び研磨速度に問題があり、いずれも化学機械研磨用水系分散体として相応しくないことがわかる。
一方、本発明の化学機械研磨用水系分散体の実験例を示す実施例１〜１２では、スクラッチ数、ディッシングとも良好であり、研磨速度も十分であるうえ、防腐性能にも問題がないことがわかる。

本発明の被研磨材の一例を示す説明断面図である。

符号の説明

１１基板
１２ストッパー層
１３埋め込み絶縁層

Claims

（Ａ）砥粒、（Ｂ）２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ブタンジオール、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール及び２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミドからなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物、並びに（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の、ポリアクリル酸のカリウム塩、ポリアクリル酸のアンモニウム塩、およびクエン酸アンモニウムの群から選ばれた少なくとも１種の有機成分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。
（Ａ）砥粒がセリアである、請求項１に記載の化学機械研磨用水系分散体。
水系分散体の全量を１００質量％とした場合、（Ａ）成分が０．１〜１５質量％、（Ｂ）成分が０．０００２〜０．２質量％、（Ｃ）成分の合計量が０．１〜１５質量％である、請求項１または２記載の化学機械研磨用水系分散体。
微細素子分離工程に使用されるための、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体。