KR20010070501A - 화학 기계 연마용 수계 분산체 및 화학 기계 연마 방법 - Google Patents

화학 기계 연마용 수계 분산체 및 화학 기계 연마 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각각의 구리막 및 배리어 금속막을 효율적으로 연마할 수 있고, 동시에 절연막이 과도하게 연마되지 않으면서 충분히 평탄한 마무리면을 얻을 수 있는 CMP용 수계 분산체, 및 이것을 이용한 CMP 방법을 제공한다. 본 발명의 CMP용 수계 분산체는 구리막, 배리어 금속막 및 절연막을 동일한 조건에 의해 연마했을 경우, 상기 구리막의 연마 속도 (RCu)와 상기 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RCu/RBM)가 0.5≤RCu/RBM≤2이고, 상기 구리막의 연마 속도 (RCu)와 상기 절연막의 연마 속도 (RIn)의 비 (RCu/RIn)가 0.5≤RCu/RIn≤2인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 CMP용 수계 분산체는 지립(砥粒, abrasive), 복소환 화합물, 유기산 및 산화제를 함유하고, 구리막, 배리어 금속막 및 절연막을 동일한 조건에 의해 연마했을 경우, 구리막의 연마 속도 (RCu)와 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RCu/RBM)가 0<RCu/RBM≤5이고, 절연막의 연마 속도 (RIn)와 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RIn/RBM)가 0<RIn/RBM≤2인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 CMP 방법은, 이들 CMP용 수계 분산체를 2 단계 연마에서의 제2 단계, 3 단계 연마에서의 제2 단계, 또는 3 단계 연마에서의 제3 단계에 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

화학 기계 연마용 수계 분산체 및 화학 기계 연마 방법{Aqueous Dispersion for Chemical Mechanical Polishing and Chemical Mechanical Polishing Process}
본 발명은 화학 기계 연마용 수계 분산체 (이하, "수계 분산체"라고 함) 및 화학 기계 연마 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 반도체 기판상에 설치되는 각종 피(被)가공막을 효율적으로 연마할 수 있고, 또한 구리막, 배리어 금속막 및 절연막의 각각의 연마 속도비를 임의로 조정할 수 있으며, 동시에 충분히 평탄화된 정밀도 높은 마무리면을 얻을 수 있는 수계 분산체, 및 이 수계 분산체를 이용한 화학 기계 연마 방법에 관한 것이다. 본 발명의 수계 분산체는 2 단계 연마법에서의 제2 단계 화학 기계 연마 공정용, 또는 3 단계 연마법에서의 제2 단계 또는 제3 단계 화학 기계 연마 공정용으로서 특히 유용하다.
반도체 장치 제조에 있어서의 최근 기술로서 프로세스 웨이퍼 상의 절연막에 구멍 또는 홈 등을 형성한 후, 경질의 금속 등으로 이루어진 배리어 금속막을 형성하고, 이어서 텅스텐, 알루미늄, 또는 구리 등의 배선재를 이용하여 상기 구멍 또는 홈에 이 배선재를 끼워넣어 배선재막을 형성한 후, 배선재막 및 배리어 금속막의 불필요 부분 등을 화학 기계 연마 (이하, "CMP"라고 함)에 의해 제거하여 배선을 형성하는 방법이 있다. 이 방법에 의해 형성되는 배선을 다마신 (Damascene) 배선이라고 한다.
이 다마신 배선을 형성하기 위하여 통상은 복수의 CMP 공정을 구비한 CMP 방법이 사용된다.
예를 들면, 2 단계의 CMP 공정으로 이루어진 CMP 방법 (이하, "2 단계 연마법"이라고 함)에서는, 통상 제1 단계 CMP 공정에서는 주로 구리 등의 배선재를 연마하고, 제2 단계 CMP 공정에서는 주로 배리어 금속막을 연마한다. 이 2 단계 연마법으로서 몇가지 방법이 제안되어 있으며, 이들 방법의 각 단계에서 사용되는 많은 수계 분산체가 제안되어 있다.
2 단계 연마법 중 제1 방법으로서는, 제1 단계 CMP 공정에서 구리가 거의 완전히 제거될 때까지 연마한 후, 제2 단계 CMP 공정에서는 배리어 금속막만을 제거하는 것이다. 이 경우, 제1 단계 CMP 공정에서 배선부에 적지 않게 디싱 (dishing)이 발생하고, 주로 배리어 금속막을 연마하는 제2 단계 CMP 공정에서는 이 디싱을 수정할 수 없다는 문제가 있어, 양호한 다마신 배선을 형성하는 것이 곤란한 경우가 있다.
또한, 2 단계 연마법 중 제2 방법으로는, 제1 단계 CMP 공정에 있어서 구리 제거를 배선부에 디싱이 발생하지 않을 정도로 불완전하게 행하고, 제2 단계 CMP공정에서 제1 단계에서 잔존한 구리와 함께 배리어 금속막을 제거하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에 따르면, 마무리면의 평활성이 불충분해지는 경우가 있고, 또한 연마 종료에 많은 시간을 요하며, 나아가 비용이 증가되는 문제가 발생하는 경우가 있다.
상기 제1 방법과 제2 방법에서는, 제2 단계 CMP 공정에 사용되는 수계 분산체에서 요구되는 연마 성능이 각각 다르기 때문에, 이들 방법에 따라 함유된 성분이 다른 제2 단계용 수계 분산체가 각각 사용된다.
또한, 반도체 장치의 제조 과정에서, 하층 배선의 평탄화가 불충분한 것 등의 원인에 따라 절연막 표면에 불필요한 요철이 생기고, 이 요철상에 형성된 구리막 및 배리어 금속막에 이른바 "물결 모양"이 생기는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 이 물결 모양을 해소하고 보다 평탄한 마무리면을 얻기 위하여 3 단계 CMP 공정을 구비한 연마 방법 (이하, "3 단계 연마법"이라고 함)이 사용되는 경우가 있다. 이 방법의 제3 단계 CMP 공정은, 이 공정에 적합한 성분 및 조성을 가진 수계 분산체를 사용하여 행해진다.
그러나, 상기한 바와 같은 각종 CMP 공정에 있어서, 탄탈 등의 경도가 큰 금속 등으로 이루어진 배리어 금속막을 효율적으로 연마하는 것은 쉽지가 않다. 한편, 구리막은 비교적 부드럽기 때문에 연마되기 쉽고, 디싱이 발생하여 평탄한 마무리면을 얻지 못하는 경우가 있다. 또한, 스크래치 발생 등에 의해 배선의 단선(斷線)이 발생하는 경우도 있다.
또한, 피연마면이 유전율이 낮은 다공질의 절연막을 구비한 경우, CMP에 사용하는 수계 분산체의 pH가 낮은 경우에는 충분한 연마 속도를 얻지 못하고, 반대로 pH가 높은 경우에는 이 절연막이 과도하게 연마되어 양호한 다마신 배선을 형성할 수 없는 경우가 있다. 또한, 이와 같이 유전율이 낮은 다공질 절연막의 CMP에 있어서 스크래치의 발생을 억제하는 것은 쉽지 않다.
본 발명의 목적은, 충분히 평탄화된 정밀도 높은 마무리면을 얻을 수 있고, 양호한 다마신 배선을 형성할 수 있는 화학 기계 연마용 수계 분산체, 및 이 수계 분산체를 이용한 화학 기계 연마 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 각각의 구리막 및 배리어 금속막을 효율적으로 연마할 수 있고, 동시에 절연막이 과도하게 연마되지 않으면서 충분히 평탄한 마무리면을 얻을 수 있고, 양호한 다마신 배선을 형성할 수 있는 화학 기계 연마용 수계 분산체, 및 이 수계 분산체를 이용한 화학 기계 연마 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 웨이퍼에 생긴 물결 모양을 2 단계 연마법 및 3 단계 연마법에 의해 해소하기 위한 각 단계에서의 연마 부분을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
본 출원인은 반도체 기판에 형성된 피가공막의 연마에 있어서, 마무리면을 충분히 평탄화할 수 있는 화학 기계 연마용 수계 분산체를 얻는 것을 목적으로 하여 검토하였다.
그 결과, 구리막, 배리어 금속막 및 절연막을 동일한 조건에 의해 연마했을 경우의 각 막의 연마 속도비가 특정한 값을 취하는 수계 분산체를 CMP에 사용했을 경우, 충분히 평탄화된 정밀도 높은 마무리면을 얻을 수 있는 것을 발견하였다.
또한, 복소환 화합물, 유기산, 산화제 및 필요에 따라 계면 활성제를 함유하는 특정한 조성의 수계 분산체로 제조함으로써, 각각의 구리막, 배리어 금속막 및 절연막의 연마 속도비를 쉽게 조정할 수 있고, 구리막 및 배리어 금속막을 효율적으로 연마할 수 있음과 동시에, 절연막이 과도하게 연마되지 않으면서 충분히 평탄화된 정밀도 높은 마무리면을 얻을 수 있는 것을 발견하였다.
본 발명은 이러한 사실을 기초로 하여 이루어진 것이다.
즉, 본 발명에 따르면, 하기 구성의 화학 기계 연마용 수계 분산체 및 화학 기계 연마 방법이 제공되며, 상기 과제가 해결된다.
[1] 구리막, 배리어 금속막 및 절연막을 동일한 조건에 의해 연마했을 경우, 상기 구리막의 연마 속도 (RCu)와 상기 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RCu/RBM)가 0.5≤RCu/RBM≤2이고, 상기 구리막의 연마 속도 (RCu)와 상기 절연막의 연마 속도 (RIn)의 비 (RCu/RIn)가 0.5≤RCu/RIn≤2인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[2] 상기 [1]에 있어서, 상기 배리어 금속막이 탄탈 및(또는) 질화탄탈로 이루어진 것인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[3] 상기 [1]에 있어서, 적어도 지립, 물 및 연마 속도 조정 성분을 함유한 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[4] 상기 [3]에 있어서, 상기 지립이 무기 입자, 유기 입자 및 무기 유기 복합 입자로부터 선택된 1종 이상의 입자인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[5] 상기 [3]에 있어서, 상기 연마 속도 조정 성분이 말레산 이온인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[6] 상기 [5]에 있어서, 상기 말레산 이온의 농도가 0.005 내지 1 몰/리터인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[7] 상기 [1]에 있어서, pH가 7 내지 11인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[8] 지립, 복소환 화합물, 유기산 및 산화제를 함유하고, 구리막, 배리어 금속막 및 절연막을 동일한 조건에 의해 연마했을 경우, 상기 구리막의 연마 속도 (RCu)와 상기 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RCu/RBM)가 0<RCu/RBM≤5이고, 상기 절연막의 연마 속도 (RIn)와 상기 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RIn/RBM)가 0<RIn/RBM≤2인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[9] 상기 [8]에 있어서, 또한 0.0001 내지 0.1 질량%의 계면 활성제를 함유하는 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[10] 상기 [8]에 있어서, pH가 8.5 미만이고, 상기 RCu/RBM이 0.5<RCu/RBM≤5이며, 상기 RIn/RBM이 0<RIn/RBM≤0.1인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[11] 상기 [10]에 있어서, 상기 복소환 화합물이 퀴날드산 및 7-히드록시-5-메틸-1,3,4-트리아자인돌리딘 중 적어도 하나인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[12] 상기 [10]에 있어서, 또한 0.0001 내지 0.1 질량%의 계면 활성제를 함유한 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[13] 상기 [8]에 있어서, pH가 8.5 이상이고, 상기 RCu/RBM이 0<RCu/RBM≤0.1이며, 상기 RIn/RBM이 0<RIn/RBM≤0.1이고, 또한 0.0001 내지 0.1 질량%의 계면 활성제를 함유한 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[14] 상기 [13]에 있어서, 상기 복소환 화합물이 벤조트리아졸인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[15] 상기 [8]에 있어서, pH가 8.5 이상이고, 상기 RCu/RBM이 0<RCu/RBM≤0.05이며, 상기 RIn/RBM이 0.1<RIn/RBM≤2인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[16] 상기 [15]에 있어서, 상기 복소환 화합물이 벤조트리아졸, 퀴날드산 및 7-히드록시-5-메틸-1,3,4-트리아자인돌리딘 중 적어도 하나인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
[17] 구리막의 연마 속도 (RCu)와 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RCu/RBM)가 20 이상인 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하는 제1 단계 화학 기계 연마 공정과,
상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하는 제2 단계 화학 기계 연마 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
[18] 상기 [10] 내지 [16] 중 어느 하나에 기재된 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하여, 2 단계 화학 기계 연마 공정으로 이루어진 연마 방법에서의 제2단계 화학 기계 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
[19] 상기 [10] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하여, 3 단계 화학 기계 연마 공정으로 이루어진 연마 방법에서의 제2 단계 화학 기계 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
[20] 상기 [13] 내지 [16] 중 어느 하나에 기재된 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하여, 3 단계 화학 기계 연마 공정으로 이루어진 연마 방법에서의 제3 단계 화학 기계 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
<발명의 상세한 설명>
상기 "구리막"은 순동으로 형성된 것일 수도 있고, 구리-실리콘, 구리-알루미늄 등과 같이 95 질량% 이상의 구리를 함유한 합금으로 형성된 것일 수도 있다.
또한, 상기 "배리어 금속막"은 탄탈이나 티탄 등과 같이 경도가 높은 금속, 및 이들의 질화물, 산화물 등에 의해 형성된다. 여기에서 "탄탈 등의 금속"이란 순수 탄탈에 한정되지 않고, 탄탈-니오브 등과 같이 탄탈을 함유한 합금도 포함하는 의미이다. 또한, 탄탈, 티탄 등의 질화물 (질화탄탈, 질화티탄 등)도 순품에 한정되지 않고, 예를 들면 다른 금속 질화물을 함유할 수도 있다. 이 배리어 금속막으로는 탄탈막 및(또는) 질화탄탈막이 특히 바람직하다.
또한, 배리어 금속막은 탄탈, 티탄 등의 금속 및 이들의 질화물, 산화물 등 중 1종으로만 형성된 경우가 많지만, 조성이 다른 2종 이상의 배리어 금속막, 예를 들면 탄탈로 이루어진 배리어 금속막과 질화탄탈로 이루어진 배리어 금속막 등이 동일한 기판상에서 병용되는 경우도 있다.
또한, 상기 "절연막"으로는 통상의 SiO2막 뿐만 아니라, 플라즈마 TEOS 등의 열산화막, 및 초 LSI의 성능 향상을 목적으로 한 유전율이 낮은 절연막을 들 수 있다. 이 "유전율이 낮은 절연막"으로는 실세스키옥산 (유전율; 약 2.6 내지 3.0), 불소 첨가 SiO2(유전율; 약 3.3 내지 3.5), 폴리이미드계 수지 (유전율; 약 2.4 내지 3.6, 히따찌 가세이 고교 가부시끼 가이샤 제조, 상품명 "PIQ", Allied Signal사 제조, 상품명 "FLARE" 등), 벤조시클로부텐 (유전율; 약 2.7, Dow Chemical사 제조, 상품명 "BCB" 등), 수소 함유 SOG (유전율; 약 2.5 내지 3.5) 및 유기 SOG (유전율; 약 2.9, 히따찌 가세이 고교 가부시끼 가이샤 제조, 상품명 "HSGR7" 등) 등으로 이루어진 것을 사용할 수 있다.
상기 "동일한 조건"이란, 특정한 형식의 연마 장치를 사용하고, 그 테이블 및 헤드의 회전수, 연마 압력, 연마 시간, 사용하는 연마 패드의 종류, 및 수계 분산체의 단위 시간 당 공급량 등의, 연마 결과에 영향을 미치는 모든 조건을 동일하게 하는 것을 의미한다.
이들 조건은 동일한 조건으로 비교하는 경우에 한해서 적절한 조건을 사용할 수 있지만, 실제의 연마 조건 또는 그에 가까운 조건을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 테이블 회전수는 30 내지 120 rpm, 바람직하게는 40 내지 100 rpm, 헤드 회전수는 30 내지 120 rpm, 바람직하게는 40 내지 100 rpm, 테이블 회전수/ 헤드 회전수의 비는 0.5 내지 2, 바람직하게는 0.7 내지 1.5, 연마 압력은 100 내지 500 g/㎠, 바람직하게는 200 내지 350 g/㎠, 수계 분산체 공급 속도는 50 내지 300ml/분, 바람직하게는 100 내지 200 ml/분의 조건을 사용할 수 있다.
또한, 연마 속도의 상기 "비"는 각각의 구리막, 배리어 금속막 및 절연막을 상기 동일한 조건하에 별도로 연마했을 경우의 각각의 연마 속도치로부터 산출할 수 있다. 이 연마는 구리막, 배리어 금속막 또는 절연막을 구비한 웨이퍼를 사용하여 행할 수 있다.
청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 수계 분산체에 있어서는, 구리막의 연마 속도 (RCu)와 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RCu/RBM)가 0.5≤RCu/RBM≤2이다. 이 비 (RCu/RBM)는 0.7≤RCu/RBM≤1.5인 것이 바람직하고, 0.8≤RCu/RBM≤1.2인 것이 보다 바람직하며, 0.9≤RCu/RBM≤1.1인 것이 더욱 바람직하다. 이 비 (RCu/RBM)가0.5 미만인 경우에는, 구리막이 충분한 속도로 연마되지 않고, 2 단계 연마법에서의 제1 단계 연마에서 홈 또는 구멍부 (배선을 형성하는 부분) 외의 구리막을 제거하는 것이 불완전했을 경우, 제2 단계 연마에서 이 불필요한 구리막을 제거하는데 장시간을 요한다. 한편, 비 (RCu/RBM)가 2를 넘는 경우에는, 이 제2 단계 연마 등에 있어서 구리막이 과도하게 연마되어 디싱 발생의 원인이 되며, 양호한 다마신 배선을 형성할 수 없다는 문제가 발생한다.
또한, 청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 수계 분산체에 있어서, 구리막의 연마 속도 (RCu)와 절연막의 연마 속도 (RIn)의 비 (RCu/RIn)는 0.5≤RCu/RIn≤2이다. 이 비 (RCu/RIn)는 0.7≤RCu/RIn≤1.5인 것이 바람직하고, 0.8≤RCu/RIn≤1.2인 것이 보다 바람직하며, 0.9≤RCu/RIn≤1.1인 것이 더욱 바람직하다. 이 비 (RCu/RIn)가2를 넘는 경우에는, 이 수계 분산체를 반도체 기판 상에 설치된 피가공막의 연마에 사용했을 경우, 구리막 연마가 과도해져 배선 부분에 디싱이 발생하고, 충분히 평탄화된 정밀도 높은 마무리면을 얻을 수 없다. 한편, RCu/RIn이 0.5 미만이면, 절연막이 과도하게 연마되어 양호한 다마신 배선을 형성할 수 없다.
청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 수계 분산체는, 다마신 배선 형성 공정 등에 있어서 제2 단계 연마에 사용하는 수계 분산체로서 유용하다. 또한, 청구항 제17항에 기재된 CMP 방법과 같이, 제1 단계 연마에서 RCu/RBM이 20 이상 (보다 바람직하게는 40 이상, 더욱 바람직하게는 50 이상)인 수계 분산체를 사용한 2 단계 연마법에서의 제2 단계 연마용으로서 특히 유용하다.
본 발명의 수계 분산체를 1 단계 연마법에서 사용했을 경우 및(또는) 2 단계 연마법의 제1 단계에서 사용했을 경우에는, 연마에 장시간을 요하며, 또한 다량의 수계 분산체가 필요해지기 때문에 경제적으로 불리해지는 경우가 있다. 또한, 청구항 제17항에 기재된 CMP 방법에 있어서, 제1 단계 연마에 사용하는 수계 분산체의 RCu/RBM이 20 미만이면, 제1 단계 연마에 많은 시간을 요하며, 또한 다량의 수계 분산체가 필요해지기 때문에 바람직하지 않다.
청구항 제8항 내지 제16항에 기재된 수계 분산체에 있어서는, 구리막 연마 속도 (RCu)와 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)와의 비 (RCu/RBM)가 0<RCu/RBM≤5이다.
이 중, 청구항 제10항에 기재된 바와 같이 pH가 8.5 미만이고, RCu/RBM이 0.5<RCu/RBM≤5이며, 상기 RIn/RBM이 0<RIn/RBM≤0.1인 수계 분산체 (이하, "수계 분산체 (a)"라고 함)는, 청구항 제18항 및 제19항에 기재된 바와 같이 2 단계 연마법에서의 제2 단계용 및 3 단계 연마법에서의 제2 단계용으로서 유용하다. 수계 분산체 (a)의 RCu/RBM은 0.5<RCu/RBM≤3으로 할 수 있고, 0.5< RCu/RBM≤2로 할 수도 있다. 또한, RIn/RBM은 0<RIn/RBM≤0.09로 할 수 있고, 0<RIn/RBM≤0.085로 할 수도 있다. 이 수계 분산체 (a)를 사용하면 구리막도 연마되기는 하지만, 배리어 금속막도 충분히 연마되고, 절연막이 과도하게 연마되는 경우는 없다.
또한, 청구항 제13항에 기재된 바와 같이 pH가 8.5 이상이고, RCu/RBM이0<RCu/RBM≤0.1이며, RIn/RBM이 0<RIn/RBM≤0.1이고, 또한 0.0001 내지 0.1 질량%의 계면 활성제를 함유한 수계 분산체 (이하, "수계 분산체 (b)"라고 함)는, 청구항 제18항 및 제20항에 기재된 바와 같이 2 단계 연마법에서의 제2 단계용 및 3 단계 연마법에서의 제3 단계용으로서 유용하다. 수계 분산체 (b)의 RCu/RBM은 0<RCu/RBM≤0.08로 할 수 있고, 0<RCu/RBM≤0.05으로 할 수도 있다. 또한, RIn/RBM은 0<RIn/RBM≤0.09로 할 수 있고, 0<RIn/RBM≤0.085로 할 수도 있다. 이 수계 분산체 (b)를 사용하면 구리막은 약간 연마되고, 배리어 금속막은 충분히 연마되며, 절연막이 과도하게 연마되는 경우는 없다.
또한, 청구항 제15항에 기재된 바와 같이 pH가 8.5 이상이고, RCu/RBM이 0<RCu/RBM≤0.05이며, RIn/RBM이 0.1<RIn/RBM≤2인 수계 분산체 (이하, "수계 분산체 (c)"라고 함)는, 청구항 제18항 및 제20항에 기재된 바와 같이 2 단계 연마법에서의 제2 단계용 또는 3 단계 연마법에서의 제3 단계용으로서 유용하다. 수계 분산체 (c)의 RCu/RBM은 0<RCu/RBM≤0.03으로 할 수 있고, 0<RCu/RBM≤0.02로 할 수도 있다. 또한, RIn/RBM은 0.1<RIn/RBM≤1.5로 할 수 있고, 0.1<RIn/RBM≤0.8로 할 수도 있다. 이 수계 분산체 (c)를 사용하면 구리막은 거의 연마되지 않고, 배리어 금속막은 충분히 연마되며, 절연막은 물결 모양이 해소되도록 적당히 연마된다.
이들 수계 분산체 (a), (b) 및 (c)는, 제1 단계에서 구리막이 거의 완전히 제거될 때까지 연마되거나, 또는 구리막 연마가 완전하지 않은 채 제2 단계 연마가 행해짐에 따라, 또는 상기한 물결 모양의 유무 및 그 정도 등에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼에 물결 모양이 발생한 경우, 2 단계 연마의 경우와 3 단계 연마의 경우의 각 단계에서의 연마 부분의 차이를 도 1에 모식적으로 나타내었다.
상기 "지립"으로는, 무기 입자, 유기 입자 및 무기 유기 복합 입자로부터 선택된 1종 이상의 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 이 중, 무기 입자가 바람직하고, 실리카 입자, 특히 콜로이달 실리카 입자를 지립으로 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 "무기 입자"로는, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 세리아 등을 포함하는 입자를 사용할 수 있다. 이 무기 입자로는 고순도의 것이 바람직하다. 구체적으로는 ① 염화규소, 염화알루미늄, 염화티탄 등을 대기상에서 산소 및 수소와 반응시키는 열분해법 (fumed method), ② 테트라에톡시실란 또는 티탄알콕시드 등의 금속 알콕시드를 가수 분해시키고, 축합시켜 합성하는 졸겔 법, 및 ③ 정제에 의해 불순물을 제거하는 무기 콜로이드법 등에 의해 합성되는 실리카, 알루미나, 티타니아 등으로 이루어진 입자를 들 수 있다.
상기 "유기 입자"로는, 하기 ① 내지 ④에 예시된 열가소성 수지 등으로 이루어진 입자를 사용할 수 있다.
① 폴리스티렌 및 스티렌계 공중합체
② 폴리메틸메타크릴레이트 등의 (메트)아크릴 수지 및 (메트)아크릴계 공중합체
③ 폴리염화비닐, 폴리아세탈, 포화 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카르보네이트, 페녹시 수지
④ 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐 등의 폴리올레핀 및 올레핀계 공중합체
이들 유기 입자는 유화 중합법, 현탁 중합법, 유화 분산법, 분쇄법 등에 의해 제조할 수 있다.
또한, 이 유기 입자로서 스티렌, 메틸메타크릴레이트 등과, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 등을 공중합시켜 얻을 수 있는, 가교 구조를 가진 중합체를 포함하는 것을 사용할 수도 있다. 이 가교 정도에 따라 유기 입자의 경도를 조정할 수 있다.
또한, 페놀 수지, 우레탄 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지 및 불포화 폴리에스테르 수지 등의 열경화성 수지를 포함하는 유기 입자를 사용할 수도 있다.
이들 무기 입자 및 유기 입자는 각각 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 "무기 유기 복합 입자"는 무기 입자와 유기 입자가 CMP 공정에서 쉽게 분리되지 않을 정도로 일체로 형성된 것일 수 있으며, 그 종류, 구성 등은 특별히 한정되지 않는다.
이 무기 유기 복합 입자 (이하, "복합 입자"라고 함)로는, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 중합체 입자의 존재하에, 알콕시실란, 알루미늄알콕시드, 티탄알콕시드 등을 중축합시켜 중합체 입자의 적어도 표면에 폴리실옥산 등이 결합되어 이루어진 것을 사용할 수 있다. 또한, 생성된 중축합체는 중합체 입자가 갖는 관능기에 직접 결합될 수도 있고, 실란 커플링제 등을 통하여 결합될 수도 있다.
또한, 이 복합 입자 제조에 있어서는, 알콕시실란 등 대신에 실리카 입자, 알루미나 입자 등을 사용할 수도 있다. 이들은 폴리실옥산 등과 서로 얽혀 유지될 수도 있고, 그들이 갖는 히드록실기 등의 관능기에 의해 중합체 입자에 화학적으로 결합될 수도 있다.
또한, 상기 복합 입자로는 부호가 다른 제타 전위를 갖는 무기 입자와 유기입자를 포함하는 수분산체에 있어서, 이들 입자가 정전력에 의해 결합되어 이루어진 것을 사용할 수도 있다.
이하, 무기 입자와 유기 입자가 정전력에 의해 결합된 복합 입자에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
무기 입자의 제타 전위는 pH 의존성이 높고, 이 전위가 0이 되는 등전점을 가지며, 그 전후에서 제타 전위의 부호가 역전한다.
한편, 유기 입자의 제타 전위는 전체 pH 영역, 또는 저 pH 영역을 제외한 광범위한 영역에 걸쳐 음성을 띠는 것이 많지만, 카르복실기, 술폰산기 등을 갖는 유기 입자를 사용함으로써 보다 확실히 음의 제타 전위를 가진 유기 입자를 얻을 수 있다. 또한, 아미노기 등을 갖는 유기 입자를 사용함으로써, 특정한 pH 영역에 있어서 양의 제타 전위를 갖는 유기 입자를 얻을 수도 있다.
따라서, 특정한 무기 입자와 유기 입자를 조합하고, 이들의 제타 전위가 반대 부호가 되는 pH 영역에서 혼합함으로써, 정전력에 의해 무기 입자와 유기 입자를 일체화시킬 수 있다. 또한, 혼합시에는 제타 전위가 동일한 부호라도, 그 후에 무기 입자와 유기 입자의 제타 전위가 반대 부호가 되도록 pH를 변화시킴으로써 무기 입자와 유기 입자를 일체화시킬 수 있다.
무기 유기 복합 입자로는, 이와 같이 정전력에 의해 일체화된 입자의 존재하에, 상기한 바와 같이 알콕시실란, 알루미늄알콕시드, 티탄알콕시드 등을 중축합시키고, 이 입자의 적어도 표면에 추가로 폴리실옥산 등이 결합되어 복합화되어 이루어진 것을 사용할 수도 있다.
또한, 이들 지립으로 기능하는 무기 입자, 유기 입자 및 복합 입자의 형상은 구형인 것이 바람직하다. 이 "구형"이란, 예각 부분을 갖지 않은 대략 구형의 것도 포함하며, 반드시 완전 구형에 가까운 것일 필요는 없다. 구형의 지립을 사용함으로써 충분한 속도로 연마할 수 있고, 동시에 피연마면에서의 스크래치 등의 발생도 억제된다.
본 발명의 수계 분산체에 사용되는 지립의 평균 입경은 0.001 내지 30 ㎛인 것이 바람직하다. 이 평균 입경이 0.001 ㎛ 미만이면, 이 수계 분산체를 사용한 CMP 공정에 있어서 충분히 큰 연마 속도를 얻지 못하는 경우가 있다. 한편, 평균 입경이 30 ㎛를 넘으면, 지립의 침강 및 분리가 발생하기 쉽고 안정한 수계 분산체를 얻기가 쉽지 않다. 이 평균 입경은 0.002 내지 3 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.005 내지 1 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.007 내지 1 ㎛, 특히 바람직하게는 0.01 내지 0.7 ㎛이다. 이 범위의 평균 입경을 갖는 지립이라면 연마 속도가 크고, 동시에 입자의 침강 및 분리가 발생하지 않는 안정한 CMP용 수계 분산체를 얻을 수 있다. 또한, 이 평균 입경은 레이저 산란 회절형 측정기 또는 투과형 전자 현미경에 의한 관찰에 의해 측정할 수 있다.
지립의 함유량은 수계 분산체를 100 질량%로 했을 경우, 0.01 내지 30 질량%로 할 수 있다.
이 함유량은 청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 수계 분산체에 있어서는 0.05 내지 30 질량%로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 20 질량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10 질량%, 특히 바람직하게는 1 내지 7 질량%이다.
또한, 수계 분산체 (a) 및 (b)에서는, 지립의 함유량을 0.01 내지 15 질량%로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 질량%, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 3 질량%이다. 또한, 수계 분산체 (c)에서는, 0.01 내지 15 질량%로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 10 질량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 8 질량%이다. 지립의 함유량이 지나치게 적으면, 이 수계 분산체에 의해 충분한 연마 속도를 얻지 못하는 경우가 있다. 한편, 지립의 함유량이 지나치게 많은 경우에는, 비용이 상승함과 동시에 수계 분산체의 안정성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 이 수계 분산체의 매체로는 물, 또는 물을 주성분으로 하는 혼합물 (예를 들면, 물과 메탄올의 혼합물 등)을 사용할 수 있다. 본 발명의 수계 분산체에서는, 매체로서 물만을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 수계 분산체는, 상기 특정한 연마 속도비를 달성하기 위하여 청구항 제3항에 기재된 바와 같이 "연마 속도 조정 성분"을 함유할 수 있다. 이 연마 속도 조정 성분으로는 유기산을 들 수 있으며, 일염기산, 이염기산. 히드록실산 및 카르복실레이트산, 킬레이트화 산, 비킬레이트화 산과 같이 광범위한 범위에서 선택된 유기산을 사용할 수 있다. 바람직한 유기산으로는, 아세트산, 아디프산, 부티르산, 카프르산, 카프로산, 카프릴산, 시트르산, 글루타르산, 글리콜산, 포름산, 푸마르산, 젖산, 라우르산, 말산, 말레산, 말론산, 미르스트산, 옥살산, 팔미트산, 프탈산, 프로피온산, 피루브산, 스테아르산, 숙신산,타르타르산, 발레아르산 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 유기산의 해리부는 수계 분산체 내에서 해리될 수도, 해리되지 않을 수도 있다. 또한, 유기산이 2가 이상의 다가 산인 경우, 이 유기산은 해리에 의해 1가의 이온이 될 수도 있고, 2가 이상의 이온이 될 수도 있다. 또한, 해리부에서 유기산 이온과 쌍을 이루는 양이온은 수소 이온일 수도 있고, 필요에 따라 이 수계 분산체에 첨가되는 첨가제에서 유래된 양이온 (예를 들면, 암모늄 이온, 칼륨 이온 등)일 수도 있다. 또한, 본 발명의 수계 분산체를 제조할 때, 상기 유기산은 산으로서 첨가할 수도 있고, 유기산염으로서 첨가할 수도 있다.
청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 수계 분산체에 사용되는 연마 속도 조정 성분으로는, 상기 유기산 중 말레산을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
말레산은 수계 분산체 중에서 실질적으로 전량이 해리된다. 이 때, 말레산 이온과 쌍을 이루는 양이온은 수소 이온일 수도 있고, 필요에 따라 이 수계 분산체에 첨가된 첨가제에서 유래된 양이온 (예를 들면, 암모늄 이온, 칼륨 이온 등)일 수도 있지만, 칼륨 이온인 것이 바람직하다. 이 칼륨 이온도 연마 속도를 향상시키는 작용을 갖기 때문에, 보다 연마 속도가 큰 수계 분산체를 얻을 수 있다.
상기 말레산 이온 및 칼륨 이온을 생성하기 위해서는, 말레산 칼륨을 사용하는 것이 가장 편리하고 유효하다. 또한, 수계 분산체 중에 포함되는 칼륨 이온으로는 말레산 칼륨으로부터 생성된 것 외에, 수계 분산체의 pH 조정에 사용된 수산화칼륨 등으로부터 생성된 것, 필요에 따라 이 수계 분산체에 첨가된 첨가제에서유래된 것 등을 사용할 수 있다.
수계 분산체 중에 포함된 말레산 이온의 농도는 0.005 내지 1 몰/리터가 바람직하고, 특히 0.01 내지 0.5 몰/리터가 바람직하다. 이 말레산 이온의 농도 범위는, 말레산을 0.06 내지 11.6 질량% (보다 바람직하게는 0.1 내지 5.8 질량%) 첨가함으로써 실현할 수 있다.
말레산 이온의 농도가 0.005 몰/리터 미만이면, 특히 구리막 및 배리어 금속의 연마 속도가 불충분한 경우가 있다. 한편, 말레산 이온의 농도가 1 몰/리터를 넘는 경우에는, 피연마면이 부식되는 경우가 있고, 정밀도 높은 양호한 마무리면을 얻지 못하는 경우가 있다. 또한, 이 말레산 이온의 농도는 이온 크로마토그래피에 의해 측정할 수 있다.
또한, 상기 칼륨 이온의 농도는 적절한 농도로 사용할 수 있지만, 바람직하게는 0.01 내지 2 몰/리터, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 1 몰/리터이다. 이 경우, 칼륨 이온 농도가 0.01 몰/리터 미만이면 연마 속도의 향상 효과를 충분히 발휘할 수 없는 경우가 있고, 한편 2 몰/리터를 넘으면 스크래치가 발생하기 쉬운 경우가 있다.
청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 수계 분산체는 산화제를 함유하는 것이 바람직하다. 산화제를 함유함으로써, 연마 속도가 향상된다.
산화제로는 광범위한 산화제가 사용될 수 있는데, 적절한 산화제로는 산화성 금속염, 산화성 금속 착체, 비금속계 산화제의 예를 들면 과초산 및 과요오드산, 철계 이온의 예를 들면 니트레이트, 술페이트, EDTA, 시트레이트, 페리시안화 칼륨등, 알루미늄염, 나트륨염, 칼륨염, 암모늄염, 제4 암모늄염, 포스포늄염, 또는 과산화물의 그 밖의 양이온염, 염소산염, 과염소산염, 질산염, 과망간산염, 과황산염, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 "산화제"로는 특히 과산화수소가 바람직하게 사용된다. 과산화수소는 수계 분산체 중에서 그의 적어도 일부가 해리하여, 과산화수소 이온이 생성된다. 또한, "과산화수소"란, 분자상 과산화수소 외에 상기 과산화수소 이온도 포함하는 의미이다.
상기에서의 과산화수소의 농도는 0.01 내지 5.0 질량%의 범위에서 임의로 설정할 수 있는데, 0.05 내지 3.0 질량%로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.07 내지 1.0 질량%로 하는 것이 특히 바람직하다. 과산화수소의 농도가 0.01 질량% 미만이면 충분한 속도로 연마할 수 없는 경우가 있고, 한편 5.0 질량%를 넘으면 피연마면이 부식되는 경우가 있다.
본 발명의 수계 분산체에는 과산화수소의 산화제로서의 기능을 촉진하는 작용을 갖고, 연마 속도를 보다 향상시킬 수 있는 다가 금속 이온을 함유시킬 수도 있다.
이 다가 금속 이온으로는, 알루미늄, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 게르마늄, 지르코늄, 몰리브덴, 주석, 안티몬, 탄탈, 텅스텐, 납 및 셀륨 등의 금속 이온을 들 수 있다. 이들은 1종만일 수도 있고, 2종 이상의 다가 금속 이온이 공존해 있을 수도 있다.
다가 금속 이온의 함유량은 수계 분산체에 대하여 3000 ppm 이하로 할 수 있고, 특히 10 내지 2000 ppm으로 할 수 있다.
이 다가 금속 이온은 다가 금속 원소를 포함하는 질산염, 황산염, 아세트산염 등의 염 또는 착체를 수계 매체에 배합하여 생성시킬 수 있고, 다가 금속 원소의 산화물을 배합하여 생성시킬 수도 있다. 또한, 수계 매체에 배합하여 1가의 금속 이온이 생성되는 화합물이라도, 이 이온이 산화제에 의해 다가 금속 이온이 되는 것을 사용할 수도 있다. 각종 염 및 착체 중에서는, 연마 속도를 향상시키는 작용이 특히 우수한 질산 철이 바람직하다.
청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 수계 분산체의 pH는 7 내지 11의 범위로 조정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8 내지 11, 더욱 바람직하게는 8.5 내지 10.5, 특히 바람직하게는 9 내지 10의 범위로 조정하는 것이 바람직하다. 이 pH의 조정은 질산, 황산 등의 산, 또는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 암모니아 등의 알칼리에 의해 행할 수 있다. 수계 분산체의 pH가 7 미만이면, 구리 등의 피가공막에 대한 에칭 작용이 강하기 때문에 디싱 및 부식 등이 발생하기 쉬운 경우가 있다. 한편, 이 pH가 11을 넘으면, 절연막이 과도하게 연마되고, 양호한 배선 패턴을 얻지 못하는 등의 문제가 발생하는 경우가 있다.
청구항 제8항 내지 제16항에 기재된 수계 분산체는 "복소환 화합물"을 함유한다. 이 복소환 화합물로는 (1) 2-퀴놀린카르복실산 (퀴날드산) 등의 퀴놀린카르복실산, (2) 7-히드록시-5-메틸-1,3,4-트리아자인돌리딘 등의 인돌리딘, (3) 벤조트리아졸, 벤조티아졸 및 벤조티아디아졸 등의 복소 5원환을 갖는 화합물, 및 (4) 디아진 및 트리아진 등의 복소 6원환을 갖는 화합물 등을 사용할 수 있다. 또한,이들 각종 복소환 화합물에 아미노기, 머캅토기, 탄소수 1 내지 3의 단쇄 알킬기 등이 결합된 유도체를 사용할 수도 있다.
복소 5원환을 갖는 화합물의 유도체로는, 2-아미노벤조티아졸, 2-아미노-6-메틸벤조티아졸, 2-머캅토벤조티아졸, 4-아미노-1,2,4-트리아졸, 4-아미노-3-히드라지노-5-머캅토-1,2,4-트리아졸, 3-머캅토-1,2,4-트리아졸 및 3-머캅토-4-메틸-4H-1,2,4-트리아졸, 5-아미노-1H-테트라졸, 2-머캅토티아졸린, 구아닌, 1-페닐-5-머캅토-1H-테트라졸, 1H-테트라졸, 1H-테트라졸-1-아세트산, 1-(2-디메틸아미노에틸)-5-머캅토-테트라졸, 4,5-디시아노이미다졸, 2-아미노-4,5-디시아노-1H-이미다졸 및 3H-1,2,3-트리아졸로[4,5-b]피리딘-3-올 등을 들 수 있다.
복소 6원환을 갖는 화합물의 유도체로는, 3-아미노-5,6-디메틸-1,2,4-트리아진, 2,4-디아미노-6-디알릴아미노-1,3,5-트리아진, 벤조구아나민, 티오시아눌산, 멜라민, 3-아미노-5,6-디메틸-1,2,4-트리아진, 프탈라진 및 2,3-디시아노-5-메틸피라진 등을 들 수 있다.
또한, 복소환 화합물로서 복소 5원환과 복소 6원환을 갖는 화합물의 유도체를 사용할 수도 있다. 이와 같은 유도체로는 아데닌 및 구아닌 등을 들 수 있다.
복소환 화합물로, 수계 분산체 (a)에서는 퀴날드산 및 7-히드록시-5-메틸-1,3,4-트리아자인돌리딘 중 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 수계 분산체 (b)에서는 벤조트리아졸이 특히 바람직하다. 또한, 수계 분산체 (c)에서는 벤조트리아졸, 퀴날드산 및 7-히드록시-5-메틸-1,3,4-트리아자인돌리딘 중 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
복소환 화합물의 함유량은 수계 분산체를 100 질량%로 했을 경우, 0.0001 내지 5 질량%로 할 수 있다. 이 함유량은 수계 분산체 (a) 및 (c)에서는, 특히 0.001 내지 1 질량%, 또한 0.01 내지 0.5 질량%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 수계 분산체 (b)에서는 특히 0.001 내지 0.5 질량%, 또한 0.01 내지 0.05 질량%로 하는 것이 바람직하다. 복소환 화합물의 함유량이 0.0001 질량% 미만이면, 구리막 및 배리어 금속막을 충분한 속도로 연마할 수 없고, 특히 이 수계 분산체를 배리어 금속막의 연마에 사용했을 경우, 그 연마에 장시간을 요한다. 한편, 이 복소환 화합물을 5 질량% 함유시키면 충분한 효과를 얻을 수 있으므로, 이를 초과하여 함유시킬 필요는 없다.
또한, 청구항 제8항 내지 제16항에 기재된 수계 분산체는 "유기산"을 함유한다. 이 유기산의 종류는 한정되지 않으며, 일염기산, 이염기산, 히드록실산 및 카르복실레이트산과 같이 광범위한 종류의 유기산을 사용할 수 있다. 유기산 중에서는 1 분자 중에 2개 이상의 카르복실기를 갖는 유기산이 바람직하다. 이 유기산으로는, (1) 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산 및 아디프산 등의 포화산, (2) 말레산 및 푸마르산 등의 불포화산, (3) 프탈산 등의 방향족산, 및 (4) 젖산, 말산, 타르타르산 및 시트르산 등의 히드록실산 등을 들 수 있다. 이들 유기산 중에서는 말론산, 숙신산, 말레산, 젖산 및 시트르산이 바람직하다.
청구항 제8항 내지 제16항에 기재된 수계 분산체에서의 유기산 함유량은 수계 분산체를 100 질량%로 했을 경우, 0.01 내지 10 질량%로 할 수 있고, 특히 0.1 내지 5 질량%, 또한 0.3 내지 3 질량%로 하는 것이 바람직하다. 유기산의 함유량이 0.01 질량% 미만이면, 구리막 및 배리어 금속막을 충분한 속도로 연마할 수 없고, 수계 분산체의 안정성이 저하되는 경우도 있다. 한편, 이 유기산을 5 질량% 함유시키면 연마 속도는 충분히 향상되므로, 이를 초과하여 함유시킬 필요는 없다.
또한, 이 함유량은 유기산의 일부가 이온이 되는 경우도 포함한다. 즉, 배합량을 의미하는 것으로 한다.
청구항 제8항 내지 제16항에 기재된 수계 분산체는 "산화제"를 함유한다. 이 산화제로는 (1) 과황산 암모늄, 과황산 칼륨 등의 과황산염, (2) 과산화수소, (3) 질산, 황산 등의 무기산, (4) 과초산, 과벤조산, tert-부틸히드로퍼옥시드 등의 유기 과산화물 및 (5) 과망간산 칼륨 등의 과망간산 화합물, 중크롬산 칼륨 등의 중크롬산 화합물 등의 다가 금속염 등을 사용할 수 있다. 이 산화제로는 과산화수소, 과황산 칼륨, 과황산 암모늄 등의 과황산염 및 질산, 황산 등의 무기산이 특히 바람직하다. 또한, 과황산염은 구리막 및 배리어 금속막 모두의 연마 속도를 향상시킬 수 있고, 제1 단계 연마에서의 구리막 연마 정도에 상관없이 바람직하게 사용할 수 있다.
산화제의 함유량은 수계 분산체를 100 질량%로 했을 경우, 0.01 내지 10 질량%로 할 수 있고, 바람직하게는 0.05 내지 5 질량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3 질량%이다. 산화제의 함유량이 0.01 질량% 미만이면, 구리막 및 배리어 금속막을 충분한 속도로 연마할 수 없고, 이 수계 분산체를 배리어 금속막 연마에 사용했을 경우, 장시간을 요한다. 한편, 이 산화제를 10 질량% 함유시키면 연마 속도는 충분히 향상되므로, 이를 초과하여 함유시킬 필요는 없다.
청구항 제8항 내지 제16항에 기재된 수계 분산체는 "계면 활성제"를 함유할 수 있다. 이 계면 활성제로는 양이온계 계면 활성제, 음이온계 계면 활성제, 비이온계 계면 활성제 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 특히, 음이온계 계면 활성제가 바람직하며, 이 음이온계 계면 활성제로는 (1) 지방산 비누, 알킬에테르카르복실산염 등의 카르복실산염, (2) 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰산염, α-올레핀술폰산염 등의 술폰산염, (3) 고급 알코올 황산 에스테르염, 알킬에테르황산염, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르황산염 등의 황산 에스테르염, 및 (4) 알킬 인산 에스테르염 등의 인산 에스테르염 등을 들 수 있다. 이들 음이온계 계면 활성제 중에서는 술폰산염이 바람직하고, 도데실벤젠술폰산 칼륨 및 도데실벤젠술폰산 암모늄이 특히 바람직하다.
계면 활성제의 함유량은 수계 분산체를 100 질량%로 했을 경우, 수계 분산체 (a) 및 (b)에서는 0.0001 내지 5 질량%로 할 수 있고, 특히 0.001 내지 0.5 질량%, 또한 0.01 내지 0.2 질량%로 하는 것이 바람직하다. 이 함유량이 0.0001 질량% 미만이면, 연마 속도가 충분히 향상되지 않기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 5 질량%를 넘으면, 특히 구리 연마 속도가 크게 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 수계 분산체 (c)에서는 0.0001 질량% 미만의 계면 활성제를 함유시킬 수 있는데, 계면 활성제를 함유시키면 절연막의 연마 속도가 저하되는 경우가 있기 때문에, 계면 활성제는 사용하지 않는 것이 바람직하다.
청구항 제8항 내지 제16항에 기재된 수계 분산체의 pH는, 수계 분산체 (a)에서는 5 이상 8.5 미만으로 할 수 있고, 6 이상 8 미만으로 하는 것이 바람직하며,6.5 이상 8 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이 범위의 pH라면 배리어 금속막은 충분한 속도로 연마되고, 동시에 절연막 연마는 억제되어 과도하게 절연막이 연마되는 경우는 없다. 한편, 수계 분산체 (b) 및 (c)의 pH는 8.5 이상 12 이하로 할 수 있고, 8.5 이상 11 이하로 하는 것이 바람직하며, 8.5 이상 10 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이 범위의 pH라면 배리어 금속막은 충분한 속도로 연마된다. 또한, 특히 이 범위의 pH로 조정된 수계 분산체 (c)는, 배리어 금속막이 충분한 속도로 연마됨과 동시에 절연막도 적당히 연마될 수 있기 때문에 제3 단계 수계 분산체로서 유용하다.
반도체 장치의 피가공막 연마는 시판되고 있는 화학 기계 연마 장치 (예를 들면, 랩 마스터 SFT 가부시끼 가이샤 제조, 모델 "LGP510", "LGP552" 등, 가부시끼 가이샤 에바라 세이사꾸쇼 제조, 모델 "EPO-112", "EPO-113", "EPO-222" 등, 어플라이드 마테리얼즈사 제조, 모델 "Mirra" 등; 아이페크사 제조의 모델 "AVANTI-472" 등)을 사용하여 행할 수 있다. 이 연마에 있어서, 연마 후 피연마면에 잔류하는 지립은 제거하는 것이 바람직하다. 이 지립 제거는 통상의 세정 방법에 의해 행할 수 있다. 또한, 지립이 유기 입자로 이루어진 경우, 피연마면을 산소의 존재하에 고온에 노출시킴으로써 입자를 연소시켜 제거할 수도 있다. 연소 방법으로는 산소 플라즈마에 노출시켜 산화 라디칼을 다운 플로우 (downflow)로 공급하는 등의 플라즈마에 의한 회화(灰化) 처리 방법을 사용할 수 있고, 그를 통해 잔류하는 유기 입자를 피연마면에서 쉽게 제거할 수 있다.
<발명의 실시 형태>
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[1] 지립을 포함하는 수분산체의 제조
(1) 무기 입자를 포함하는 수분산체의 제조
<합성예 1> [열분해법 실리카 (fumed silica) 또는 열분해법 알루미나 (fumed alumina)를 포함하는 수분산체의 제조]
용량 2 리터의 폴리에틸렌제 병에 100 g의 열분해법 실리카 입자 (닛본 에어로질 가부시끼 가이샤 제조, 상품명 "에어로질 #90"), 열분해법 알루미나 입자 (데구사 제조, 상품명 "Aluminium Oxide C")를 넣은 후, 이온 교환수를 투입하여 전량을 1000 g으로 하였다. 이어서, 초음파 분산기에 의해 입자를 분산시키고, 10 질량부(이하 '부'라고 약칭함)의 열분해법 실리카 입자를 포함하는 수분산체 (A1a) 및 10부의 열분해법 알루미나 입자를 포함한 수분산체 (A1b)를 제조하였다.
<합성예 2> [콜로이달 실리카를 포함하는 수분산체의 제조]
용량 2 리터의 플라스크에 25 질량%의 암모니아수 70 g, 이온 교환수 40 g, 에탄올 175 g 및 테트라에톡시실란 21 g을 투입하고, 180 rpm으로 교반하면서 60 ℃로 승온하고, 이 온도에서 2시간 교반을 계속한 후, 냉각하여 평균 입경이 230 nm인 콜로이달 실리카/알코올 분산체를 얻었다. 이어서, 증발기를 이용하여 이 분산체에 80 ℃의 온도로 이온 교환수를 첨가하면서 알코올 부분을 제거하는 조작을 몇차례 실시하고, 분산체 중의 알코올을 제외하여, 고형분 농도 8 질량%의 수분산체 (A2a)를 얻었다.
또한, 에탄올의 사용량을 35 g, 테트라에톡시실란의 사용량을 15 g으로 한것 이외에는, 상기와 동일하게 하여 평균 입경 30 nm의 실리카 입자를 포함한 수계 분산체 (A2b)를 제조하였다.
또한, 에탄올의 사용량을 45 g, 테트라에톡시실란의 사용량을 25 g으로 한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여 평균 입경 15 nm의 실리카 입자를 포함한 수계 분산체 (A2c)를 제조하였다.
(2) 복합 입자로 이루어진 지립을 포함한 수분산체의 제조
<합성예 3> [폴리메틸메타크릴레이트계 입자 및 실리카 입자로 이루어진 복합 입자를 포함한 수분산체의 제조]
① 중합체 입자를 포함하는 수분산체의 제조
메틸메타크릴레이트 90부, 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트 (신나까무라 가가꾸 고교 가부시끼 가이샤 제조, 상품명 "NK 에스테르 M-90G", #400) 5부, 4-비닐피리딘 5부, 아조계 중합 개시제 (와꼬 쥰야꾸 가부시끼 가이샤 제조, 상품명 "V50") 2부 및 이온 교환수 400부를 용량 2 리터의 플라스크에 투입하고, 질소 가스 분위기하에 교반하면서 70 ℃로 승온시켜 6시간 중합시켰다. 이를 통해, 아미노기의 양이온 및 폴리에틸렌글리콜쇄를 가진 관능기를 가진, 평균 입경 150 nm의 폴리메틸메타크릴레이트계 입자를 포함한 수분산체를 얻었다. 또한, 중합 수율은 95 %였다.
② 복합 입자를 포함하는 수분산체의 제조
상기 ①에서 얻어진 폴리메틸메타크릴레이트계 입자를 10 질량% 포함한 수분산체 100부를 용량 2 리터의 플라스크에 투입하고, 메틸트리메톡시실란 1부를 첨가하여 40 ℃에서 2시간 교반하였다. 그 후, 질산에 의해 pH를 2로 조정하여 수분산체 (i)를 얻었다. 또한, 콜로이달 실리카 입자 (닛산 가가꾸 가부시끼 가이샤 제조, 상품명 "스노텍스 O")를 10 질량% 포함한 수분산체의 pH를 수산화칼륨에 의해 8로 조정하여 수분산체 (ii)를 얻었다. 수분산체 (i)에 포함된 폴리메틸메타크릴레이트계 입자의 제타 전위는 +17 mV, 수분산체 (ii)에 포함된 실리카 입자의 제타 전위는 -40 mV였다.
그 후, 수분산체 (i) 100부에 수분산체 (ii) 50부를 2시간에 걸쳐 서서히 첨가 혼합하고 2시간 교반하여 폴리메틸메타크릴레이트계 입자에 실리카 입자가 부착된 입자를 포함한 수분산체를 얻었다. 이어서, 이 수분산체에 비닐트리에톡시실란 2부를 첨가하여 1시간 교반한 후, 테트라에톡시실란 1부를 첨가하고, 60 ℃로 승온시켜 3시간 교반을 계속한 후, 냉각함으로써 복합 입자를 포함한 수분산체 (A3)을 얻었다. 이 복합 입자의 평균 입경은 180 nm이고, 폴리메틸메타크릴레이트계 입자 표면의 80 %에 실리카 입자가 부착되어 있었다.
[2] CMP용 수계 분산체의 제조 및 평가 (1)
<실시예 1>
합성예 1에서 제조한 열분해법 실리카를 포함한 수분산체 (A1a)를 열분해법 실리카가 5부가 되도록, 또한 말레산 칼륨 및 과산화수소가 각각 1 질량% 및 0.1 질량%의 농도가 되도록 이온 교환수에 배합하고, 수산화칼륨에 의해 pH를 9.5로 조정하여 CMP용 수계 분산체를 얻었다.
<실시예 2 내지 9>
지립의 종류 및 혼합량, 및 말레산 칼륨 및 과산화수소의 혼합량을 표 1과 같이 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 특정한 pH를 갖는 CMP용 수계 분산체를 얻었다.
<비교예 1>
연마 속도 조정 성분을 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 특정한 pH를 갖는 CMP용 수계 분산체를 얻었다.
<비교예 2 내지 6>
지립의 종류 및 혼합량, 연마 속도 조정 성분의 종류 및 혼합량, 및 과산화수소의 혼합량을 표 2와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 특정한 pH를 갖는 CMP용 수계 분산체를 얻었다. 단, 비교예 5에서는 수산화칼륨 대신에 질산을 사용하여 특정한 pH로 조정하였다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 6의 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하여, 8 인치 구리막이 있는 웨이퍼, 8 인치 탄탈막이 있는 웨이퍼, 8 인치 질화탄탈막이 있는 웨이퍼, 및 8 인치 플라즈마 TEOS 막이 있는 웨이퍼를 연마하였다.
연마 장치로서 랩 마스터사 제조의 모델 "LGP-510"을 사용하고, 이하의 조건으로 각 웨이퍼에 설치된 막을 연마하여, 하기 식에 따라 연마 속도를 산출하였다.
테이블 회전수; 50 rpm
헤드 회전수; 50 rpm
연마 압력; 300 g/㎠
수계 분산체의 공급 속도; 100 ml/분
연마 시간; 1분
연마 패드; 로델·닛타 가부시끼 가이샤 제조, 제품 번호 IC1000/SUBA400의 2층 구조
연마 속도 (Å/분)=(연마 전의 각 막의 두께-연마 후의 각 막의 두께)/연마 시간
또한, 구리, 탄탈 및 질화탄탈의 막 두께는, 저항률 측정기 (NPS사 제조, 모델 "Z-5")를 사용하고, 직류 4 침법 (direct current 4-probe method)에 의해 시트 저항을 측정하고, 이 시트 저항치와 구리 또는 탄탈의 저항률로부터 다음 식에 따라 산출하였다.
구리막, 탄탈 및 질화탄탈막의 두께 (Å)=[구리, 탄탈 및 질화탄탈막의 저항률 (Ω/cm)/시트 저항치 (Ω/㎠)]×10-8
또한, 절연막의 막두께는 광간섭식 막 두께 측정기 (Sentech사 제조, 모델 "FTP500")를 사용하여 측정하였다.
또한, 구리막의 스크래치 평가는 암실에서 스포트 라이트를 조사하고, 육안으로 스크래치의 유무를 확인하였다.
절연막의 스크래치 평가는 미분 간섭 현미경으로 사진 촬영을 행하고, 100 ㎛×100 ㎛의 시야에서 스크래치를 계산하였다.
이상의 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
표 1의 결과에 따르면, 말레산 칼륨이 1 내지 3부, 과산화수소가 0.1 내지 3부 혼합된 실시예 1 내지 9의 수계 분산체에서는, 구리막과 탄탈막 및(또는) 질화탄탈막과의 연마 속도비 (RCu/RBM) 및 구리막과 절연체와의 연마 속도비 (RCu/RIn)는 모두 0.5 내지 2의 범위 내였다. 특히, 지립으로서 복합 입자, 또는 복합 입자와열분해법 실리카의 혼합물을 사용한 실시예 4 내지 6은, RCu/RBM및 RCu/RIn이 0.8 내지 1.2의 범위이고, 또한 구리막 및 절연막의 스크래치가 매우 작으며, 충분히 평탄화된 정밀도 높은 마무리면을 얻을 수 있다는 것을 나타내었다.
한편, 표 2의 결과에 따르면, 비교예 1 내지 5에서는 구리막과 탄탈막 및(또는) 질화탄탈막과의 연마 속도비 (RCu/RBM) 및 구리막과 절연체와의 연마 속도비 (RCu/RIn)는 매우 크거나, 또는 매우 작은 값이 되며, 평탄화가 불충분한 마무리면이 되는 것을 나타내었다.
또한, RCu/RBM=100의 제1 단계용 수계 분산체를 사용한 비교예 6에서는, 구리막의 연마 속도 RCu는 컸지만, 구리막과 탄탈막 및(또는) 질화탄탈막과의 연마 속도비 (RCu/RBM) 및 구리막과 절연체와의 연마 속도비 (RCu/RIn)는 작으며, 평탄화가 불충분한 마무리면 밖에 얻지 못하는 것을 나타내었다.
<실시예 10>
실리콘으로 이루어진 기판 표면에, 깊이 1 ㎛, 5 ㎛, 10 ㎛, 25 ㎛, 50 ㎛, 75 ㎛ 및 100 ㎛의 각종 폭을 가진 홈이 형성된 패턴을 구비한 절연막을 적층하였다. 이어서, 절연막 표면에 300 Å의 TaN 막을 형성하고, 그 후 구리를 TaN 막으로 덮힌 홈 내에 스퍼터링 및 도금에 의해 1.3 ㎛ 퇴적하고, 웨이퍼를 제작하였다.
연마 장치로서 랩 마스터 SFT 가부시끼 가이샤 제조의 모델 "LGP-510"을 사용하고, 상기에서 제조한 웨이퍼를 이하의 조건으로 2 단계 연마하였다. 단, 제1단계 연마에서는 수계 분산체로서 열분해법 실리카계 수계 분산체 (RCu/RBM=30)를 사용하여 3분간 연마하고, 그 후 제2 단계 연마로서 실시예 5에서 사용한 것과 동일한 수계 분산체를 사용하여 잔존한 구리와 TaN이 완전히 제거될 때까지 연마하였다.
테이블 회전수; 50 rpm
헤드 회전수; 50 rpm
연마 압력; 300 g/㎠
수계 분산체 공급 속도; 100 ml/분
연마 패드; 로델·닛타 가부가부시끼 가이샤 제조, 제품 번호 IC1000 /SUBA400의 2층 구조
연마 종료 후, 표면 조도계 (KLA-Tencor사 제조, 모델 "P-10")를 사용하여 100 ㎛ 폭의 구리 배선에서의 디싱을 측정했더니 450 Å였다.
<실시예 11>
제2 단계의 연마용 수계 분산체로서, 실시예 6에서 사용한 것과 동일한 수계 분산체를 사용한 것 이외에는, 실시예 10과 동일하게 2 단계 연마를 행하여 100 ㎛ 구리 배선에서의 디싱을 측정하였다.
연마 종료 후의 100 ㎛ 구리 배선에서의 디싱은 470 Å였다.
<비교예 7>
제2 단계의 연마용 수계 분산체로서, 비교예 3에서 사용한 것과 동일한 수계분산체를 사용한 것 이외에는, 실시예 10과 동일하게 2 단계 연마를 행하여 100 ㎛ 구리 배선에서의 디싱을 측정하였다.
연마 종료 후의 100 ㎛ 구리 배선에서의 디싱은 3500 Å였다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 연마 방법에 의한 실시예 10 및 11에서는 연마 종료 후의 100 ㎛ 구리 배선에서의 디싱은 500 Å 미만이고, 충분히 평탄화된 정밀도 높은 마무리면을 얻을 수 있었다. 한편, 비교예 7에서는 연마 종료 후의 100 ㎛ 구리 배선에서의 디싱은 3500 Å로 크고, 평탄화가 불충분한 마무리면 밖에 얻지 못하였다.
[3] CMP용 수계 분산체의 제조 및 평가 (2)
<실시예 12 내지 24>
합성예 1 내지 3에서 제조된 수분산체 소정량을 용량 1 리터의 폴리에틸렌제 병에 투입하고, 여기에 표 3 내지 5에 기재된 복소환 화합물 및 유기산을 각각 표 3 내지 5에 기재된 함유량이 되도록 첨가하여 충분히 교반하였다. 그 후, 교반하면서 표 3 내지 5에 기재된 산화제 및 계면 활성제의 수용액을 각각이 표 3 내지 5에 기재된 함유량이 되도록 첨가하였다 (단, 표 5의 실시예 21 내지 24는 계면 활성제를 함유하지 않는 조성임). 이어서, 수산화칼륨 수용액 또는 암모니아수를 첨가하여 표 3 내지 5에 나타낸 pH로 조정한 후, 이온 교환수를 첨가하고, 공경 5 ㎛의 필터로 여과하여 실시예 12 내지 24의 CMP용 수계 분산체를 얻었다.
또한, 표 4 및 표 5에서의 "HMT"는 7-히드록시-5-메틸-1,3,4-트리아자인돌리딘을 나타낸다.
실시예 12 내지 24의 수계 분산체를 사용하여, 8 인치 구리막이 있는 웨이퍼 (표 3 내지 5에서는 Cu라고 나타냄), 8 인치 탄탈막이 있는 웨이퍼 (표 3 내지 5에서는 Ta라고 나타냄), 8 인치 플라즈마 TEOS 막이 있는 웨이퍼 (표 3 내지 5에서는 PETEOS라고 나타냄) 및 8 인치 실세스키옥산막이 있는 웨이퍼 (표 3 내지 5에서는 low-k라고 나타냄)를 연마하였다. 사용한 연마 장치 및 연마 조건은 하기와 같다.
연마 장치: 랩 마스터 SFT사 제조, 모델 "LGP-510"
연마 패드: Rodel (미국)사 제조, 상품명 "IC1000-050-(603)-(P)-S400J"
캐리어 (carrier) 하중: 300 g/㎠
캐리어 회전수: 80 rpm
테이블 회전수; 100 rpm
수계 분산체의 공급량: 200 ml/분
연마 시간: 3분
연마 속도는 다음 식에 따라 산출하였다. 결과를 표 3 내지 5에 병기하였다.
연마 속도 (Å/분)=(연마 전의 각 막의 두께-연마 후의 각 막의 두께)/연마 시간
또한, 구리 및 탄탈의 막 두께는, 저항률 측정기 (NPS사 제조, 모델 "Z-5")를 사용하고, 직류 4 침법에 의해 시트 저항을 측정하고, 이 시트 저항치와 구리 또는 탄탈의 저항률로부터 다음 식에 따라 산출하였다.
구리막 또는 탄탈막의 두께 (Å)=[구리 또는 탄탈의 저항률 (Ω/cm)/시트 저항치 (Ω/㎠)]×10-8
또한, 절연막의 막두께는 광간섭식 막 두께 측정기 (Sentech사 제조, 모델 "FTP500")를 사용하여 측정하였다.
표 3 내지 5에 나타낸 결과에 따르면, 소정량의 복소환 화합물, 유기산 및산화제, 및 필요에 따라 계면 활성제를 함유한 실시예 12 내지 24의 수계 분산체에서는, 그 조성에 따라 구리막, 배리어 금속막 및 절연막 각각의 연마 속도비가 광범위에 걸쳐 변화하는 것을 알았다. 또한, 복소환 화합물, 유기산 및 산화제 등의 종류, 함유량에 따라 제2 단계용 또는 제3 단계용 수계 분산체로서 최적인 것을 쉽게 제조할 수 있는 것을 알았다. 이와 같이 실시예 12 내지 24의 수계 분산체를 사용하여 반도체 기판에 형성된 피가공막을 연마하는 경우, 충분히 평탄화된 정밀도 높은 마무리면을 쉽게 얻을 수 있다고 추측된다.
청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 본 발명의 수계 분산체는 구리막과 배리어 금속막과의 연마 속도비, 및 구리막과 절연막과의 연마 속도비를 특정함으로써, 피가공막을 적당한 속도로 동일한 정도로 연마할 수 있고, 스크래치나 디싱이 발생하지 않기 때문에 반도체 장치 제조에 있어서 유용하다.
청구항 제17항에 기재된 본 발명의 CMP 방법에 의하면, 청구항 제1항 내지 제7항에 기재된 본 발명의 수계 분산체를 사용하여 충분히 평탄화된 정밀도 높은 마무리면을 얻을 수 있다.
청구항 제8항 내지 제16항에 기재된 본 발명의 수계 분산체에 따르면, 수계 분산체 조성을 변화시킴으로써 각각의 구리막, 배리어 금속막 및 절연막의 연마 속도비를 쉽게 조정할 수 있다. 그에 따라, 배리어 금속막을 충분히 효율적으로 연마할 수 있고, 동시에 절연막이 과도하게 연마되지 않는 CMP용 수계 분산체로 제조할 수 있다. 이 수계 분산체는 청구항 제18항 내지 제20항에 기재된 바와 같이,반도체 장치 제조에 있어서 2 단계 연마법에서의 제2 단계용, 또는 3 단계 연마법에서의 제2 단계용 또는 제3 단계용으로서 유용하다.
이와 같이 조성 변경에 따라 연마 속도비를 쉽게 조정할 수 있는 것은, 수계 분산체의 공급측에 있어서는 복잡한 장치 및 번잡한 조작을 필요로 하지 않기 때문에 바람직하다. 한편, 수요측은 각각의 연마에 적합한 필요량의 수계 분산체를 저장할 수 있고, 또한 경우에 따라 재고량을 감소시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

Claims (20)

  1. 구리막, 배리어 금속막 및 절연막을 동일한 조건에 의해 연마했을 경우, 상기 구리막의 연마 속도 (RCu)와 상기 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RCu/RBM)가 0.5≤RCu/RBM≤2이고, 상기 구리막의 연마 속도 (RCu)와 상기 절연막의 연마 속도 (RIn)의 비 (RCu/RIn)가 0.5≤RCu/RIn≤2인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배리어 금속막이 탄탈 및(또는) 질화탄탈로 이루어진 것인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 지립, 물 및 연마 속도 조정 성분을 함유한 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 지립이 무기 입자, 유기 입자 및 무기 유기 복합 입자로부터 선택된 1종 이상의 입자인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 연마 속도 조정 성분이 말레산 이온인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 말레산 이온의 농도가 0.005 내지 1 몰/리터인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  7. 제1항에 있어서, pH가 7 내지 11인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  8. 지립, 복소환 화합물, 유기산 및 산화제를 함유하고, 구리막, 배리어 금속막 및 절연막을 동일한 조건에 의해 연마했을 경우, 상기 구리막의 연마 속도 (RCu)와 상기 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RCu/RBM)가 0<RCu/RBM≤5이고, 상기 절연막의 연마 속도 (RIn)와 상기 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RIn/RBM)가 0<RIn/RBM≤2인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  9. 제8항에 있어서, 또한 0.0001 내지 0.1 질량%의 계면 활성제를 함유한 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  10. 제8항에 있어서, pH가 8.5 미만이고, 상기 RCu/RBM이 0.5<RCu/RBM≤5이며, 상기 RIn/RBM이 0<RIn/RBM≤0.1인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 복소환 화합물이 퀴날드산 및 7-히드록시-5-메틸-1,3,4-트리아자인돌리딘 중 적어도 하나인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  12. 제10항에 있어서, 또한 0.0001 내지 0.1 질량%의 계면 활성제를 함유한 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  13. 제8항에 있어서, pH가 8.5 이상이고, 상기 RCu/RBM이 0<RCu/RBM≤0.1이며, 상기 RIn/RBM이 0<RIn/RBM≤0.1이고, 또한 0.0001 내지 0.1 질량%의 계면 활성제를 함유한 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 복소환 화합물이 벤조트리아졸인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  15. 제8항에 있어서, pH가 8.5 이상이고, 상기 RCu/RBM이 0<RCu/RBM≤0.05이며, 상기 RIn/RBM이 0.1<RIn/RBM≤2인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 복소환 화합물이 벤조트리아졸, 퀴날드산 및 7-히드록시-5-메틸-1,3,4-트리아자인돌리딘 중 적어도 하나인 화학 기계 연마용 수계 분산체.
  17. 구리막의 연마 속도 (RCu)와 배리어 금속막의 연마 속도 (RBM)의 비 (RCu/RBM)가 20 이상인 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하는 제1 단계 화학 기계 연마 공정과,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하는 제2 단계 화학 기계 연마 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  18. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하여, 2 단계 화학 기계 연마 공정으로 이루어진 연마 방법에서의 제2 단계 화학 기계 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  19. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하여, 3 단계 화학 기계 연마 공정으로 이루어진 연마 방법에서의 제2 단계 화학 기계 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  20. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 화학 기계 연마용 수계 분산체를 사용하여, 3 단계 화학 기계 연마 공정으로 이루어진 연마 방법에서의 제3 단계 화학 기계 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
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