WO2007116770A1 - 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法、ならびに化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット - Google Patents

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Akihiro Takemura
Hirotaka Shida
Masatoshi Ikeda
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    • H10P95/06—Planarisation of inorganic insulating materials
    • H10P95/062—Planarisation of inorganic insulating materials involving a dielectric removal step

Definitions

  • Chemical mechanical polishing aqueous dispersion Chemical mechanical polishing aqueous dispersion, chemical mechanical polishing method, and kit for preparing chemical mechanical polishing aqueous dispersion
  • the present invention relates to a chemical mechanical polishing aqueous dispersion, a chemical mechanical polishing method, and a kit for preparing the chemical mechanical polishing aqueous dispersion.
  • a conductive barrier layer such as tantalum, tantalum nitride, or titanium nitride is usually used to avoid the migration of copper atoms into the insulating layer. Formed at the interface.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-308089 discloses a method of obtaining an insulating layer having a low dielectric constant by applying a hydrolytic condensate of alkoxysilane on a substrate and heating it. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-298023, a low dielectric constant insulating layer is formed by depositing a silane-based gas containing an organosilane compound under a chemical vapor phase under plasma or microwave conditions. The method of obtaining is disclosed.
  • the insulating layer is composed of a laminate of a low dielectric constant insulating layer and a silicon oxide film-based material.
  • Step (1st polishing process step) that is removed at the step, and thereafter, the conductive barrier layer is removed by polishing, and if necessary, the wiring material and the insulating layer are further polished and flattened. (Second polishing process step) is performed.
  • the following problems occur when performing the second polishing process.
  • the low dielectric constant insulating layer has low material strength and weak adhesion to other laminated materials such as a cap layer
  • a conventionally known aqueous dispersion for chemical mechanical polishing is used.
  • chemical mechanical polishing is performed, the material itself is destroyed, or peeling occurs at the interface with other laminated materials, resulting in a problem that the yield is significantly reduced.
  • a method of dealing with this problem for example, a method of reducing the frictional force applied to the wafer by reducing the polishing pressure can be considered.
  • the reduction in the polishing pressure causes a reduction in the polishing rate of the silicon oxide film-based material including the cap layer.
  • it is necessary to ensure flatness by removing the cap layer by polishing or by scraping the cap layer with a predetermined thickness by polishing. Decreasing the polishing rate of the system material significantly reduces the processing efficiency of the semiconductor substrate.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of polishing an object to be polished with high efficiency and capable of efficiently obtaining a surface to be polished having high flatness.
  • An aqueous dispersion, a chemical mechanical polishing method using the same, and a kit for preparing the chemical mechanical polishing aqueous dispersion are provided.
  • the present inventors have been able to significantly improve the polishing rate by performing chemical mechanical polishing using a chemical mechanical polishing aqueous dispersion containing a water-soluble polymer having specific physical properties. It was also found that a polished surface having a high level of flatness without scratches or film peeling can be obtained efficiently. Furthermore, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion containing the water-soluble polymer having the specific physical properties described above is practically used even under low polishing pressure conditions for the purpose of preventing scratches and film peeling. It was found that a polishing rate without problems can be expressed.
  • the present inventors can significantly improve the polishing rate by performing chemical mechanical polishing using an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing containing a water-soluble polymer having specific physical properties. It was also found that a polished surface having a high level of flatness without scratches or film peeling can be obtained efficiently.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion containing the water-soluble polymer having the specific physical properties described above is practical even under low polishing pressure conditions for the purpose of preventing scratches and film peeling. It was found that a polishing rate without problems can be expressed.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the first aspect of the present invention comprises:
  • the (C) water-soluble polymer may be poly (meth) acrylic acid or a salt thereof.
  • the amount of the water-soluble polymer (C) is 0.
  • the pH may be 8-12.
  • the (B) organic acid is at least one selected from the group power consisting of quinolinecarboxylic acid, divalent organic acid, and hydroxyl acid power.
  • the blending amount may be 0.01 to 5% by mass.
  • the blending amount of the (C) water-soluble polymer: (B) the blending amount of the organic acid is 1: 40-20: 1. Can do.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion may further contain 0.001-1 mass% of (F) a surfactant.
  • the blending amount of the (C) water-soluble polymer: the blending amount of the (F) surfactant may be 1:10 to 200: 1. Further, in this case, the (
  • the surfactant may be a non-one surfactant.
  • the blending amount of the (A) abrasive grains is 1 to 10 masses. Can be%.
  • the (A) cannonball may be silica.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of the second aspect of the present invention comprises:
  • the liquid (I) is composed of (A) a barrel, (B) an organic acid, (C) a water-soluble polymer having a polymerization average molecular weight of 50,000 to 5,000,000, and (E) an aqueous system containing water.
  • the liquid ( ⁇ ) contains (D) an oxidizing agent and (E) water.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the third aspect of the present invention comprises:
  • the liquid (I) is an aqueous dispersion containing (A) cannon and (E) water,
  • the liquid ( ⁇ ) contains (B) an organic acid, (C) a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 50, 000-5, 000, 000, and (E) water.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the fourth aspect of the present invention comprises:
  • the liquid (I) is an aqueous dispersion containing (A) cannon and (E) water,
  • the liquid ( ⁇ ) contains (B) an organic acid, (C) a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 50,000-5, 000,000, and (E) water,
  • the liquid (III) contains (D) an oxidizing agent and (E) water.
  • the liquid (I) is composed of (B) an organic acid, (C) a water-soluble polymer having a polymerization average molecular weight of 50,000 to 5,000,000, (D) an oxidizing agent, and (F) a surfactant. It may further contain one or more selected components.
  • the liquid (II) is selected from (A) abrasive grains, (D) oxidizing agent, and (F) surfactant power.
  • the above components can be further included.
  • the method for producing the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the fifth aspect of the present invention comprises:
  • each of the various objects to be polished is high. It is possible to polish with high efficiency, to obtain a sufficiently flat and highly accurate finished surface, and to polish various objects to be polished with practically sufficient efficiency when the polishing pressure is low. it can.
  • FIG. 1A is a schematic view showing a specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 1B is a schematic view showing one specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 1C is a schematic view showing one specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 2A is a schematic view showing one specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 2B is a schematic view showing a specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 2C is a schematic view showing one specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 2D is a schematic view showing a specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 3A is a schematic view showing another specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 3B is a schematic view showing another specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 3C is a schematic view showing another specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • FIG. 3D is a schematic view showing another specific example of the chemical mechanical polishing method of the present invention.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described below, and includes various modified examples implemented within the scope not changing the gist of the present invention.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention comprises (A) abrasive grains, (B) an organic acid, (C) a water-soluble polymer, (D) an oxidizing agent, and (E) water, (C) Weight average molecular weight force of water-soluble polymer is 0, 000 to 5,000, 000.
  • the abrasive grains can be at least one selected from the group consisting of inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
  • Examples of the inorganic particles include silica, alumina, titer, zirconium oxide, ceria, and the like.
  • Examples of the silica include fumed silica, silica synthesized by a sol-gel method, colloidal silica, and the like. Fumed silica can be obtained by reacting silicon chloride or the like with oxygen and water in the gas phase. Silica synthesized by the sol-gel method can be obtained by hydrolysis reaction and Z or condensation reaction using an alkoxy key compound as a raw material. Colloidal silica can be obtained, for example, by an inorganic colloid method using a raw material purified in advance.
  • organic particles examples include poly salt cellulose, styrene (co) polymer, polyacetal, polyester, polyamide, polycarbonate, olefin (co) polymer, phenoxy resin, and acrylic (co) polymer.
  • olefin (co) polymers include polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, poly-4-methyl-1 pentene, and the like.
  • acrylic (co) polymer for example, polymethyl methacrylate and the like can be mentioned.
  • the organic-inorganic composite particles described above may be of a type and an organic particle and inorganic particles as long as they are integrally formed to such an extent that they are not easily separated during the chemical mechanical polishing process.
  • a structure etc. are not specifically limited.
  • the organic-inorganic composite particles for example, the following configurations (i) to (iii) can be adopted.
  • the alkoxide compound of metal or silicon include alkoxysilane, aluminum alkoxide, titanium alkoxide, and the like.
  • the polycondensate to be purified may be directly bonded to the functional group of the organic particles, or may be bonded via an appropriate coupling agent (for example, a silane coupling agent). .
  • (ii) Organic-inorganic composite particles in which organic particles having different zeta potential and inorganic particles are bonded together by electrostatic force.
  • the zeta potential of the organic particles and the inorganic particles may be formed by mixing the two in the PH region where the signs of the zeta potential of the organic particles and the zeta potential of the inorganic particles are different. After mixing both in the pH region where the sign of the zeta potential is the same, the composite particles are formed by changing the liquidity to a pH region where the zeta potential of the organic particles and the zeta potential of the inorganic particles are different. May be.
  • (iii) Organic-inorganic composite particles obtained by polycondensation of an alkoxide compound of metal or silicon in the presence of the composite particles of (ii) above.
  • the alkoxide compound of metal or silicon the same compounds as in the case (i) can be used.
  • the abrasive is preferably at least one selected from the group consisting of silica, organic particles, and organic-inorganic composite particles, and silica is particularly preferable.
  • the average dispersed particle size of the abrasive grains is preferably 5 to 500 nm, more preferably 20 to 2 OO nm, and even more preferably 50 to 150 nm.
  • the blending amount of the abrasive grains is 1 to 10% by mass, preferably 2 to 5% by mass, based on the total amount of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention.
  • the particle size is larger than 10% by mass, it is not preferable in terms of the cost of power that can increase the polishing rate.
  • the barrel is smaller than 1% by mass because the polishing rate is low and the throughput of semiconductor production is small.
  • the organic acid is preferably an organic acid having 4 or more carbon atoms.
  • organic acids having 4 or more carbon atoms aliphatic organic acids having 4 or more carbon atoms and organic acids having a heterocyclic ring are more preferable. Good.
  • Examples of the aliphatic organic acid having 4 or more carbon atoms include aliphatic polyvalent carboxylic acids having 4 or more carbon atoms and hydroxyl acids having 4 or more carbon atoms.
  • Specific examples of the aliphatic polyvalent carboxylic acid having 4 or more carbon atoms include divalent organic acids such as maleic acid, succinic acid, fumaric acid, glutaric acid and adipic acid.
  • Specific examples of the hydroxy acid having 4 or more carbon atoms include citrate, malic acid, tartaric acid and the like.
  • Examples of the organic acid having a heterocyclic ring include quinoline carboxylic acid, pyridine carboxylic acid, pyridine dicarboxylic acid, and pyrazine carboxylic acid.
  • quinaldic acid eg, 2-quinolinecarboxylic acid
  • quinolinic acid eg, 2,3-pyridinedicarboxylic acid
  • divalent organic acid eg, maleic acid, malonic acid
  • the acid is (B) a quinoline carboxylic acid, a divalent organic acid, or a hydroxyl acid that is more preferable as the organic acid.
  • the organic acid (B) may be used alone, but it is more preferable to use a combination of two or more.
  • two or more kinds of (B) organic acids in combination there is no significant difference in the polishing rate between copper, the conductive barrier layer, and the insulating layer. As a result, the surface of the object to be polished is well flat. Sex can be obtained.
  • the amount of the (B) organic acid is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.05 to 5% by mass with respect to the total amount of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention. 2% by mass.
  • the organic acid (B) is at least one selected from the group power consisting of quinoline carboxylic acid, divalent organic acid, and hydroxyl acid power, and the blending amount is based on the total amount of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion.
  • the organic acid is at least one selected from the group power consisting of quinoline carboxylic acid, divalent organic acid, and hydroxyl acid power, and the blending amount is based on the total amount of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion.
  • water-soluble polymer (C) examples include polyacrylic acid and salts thereof, polymethacrylic acid and salts thereof, polyuric alcohol, polybulurpyrrolidone, polyacrylamide, and other thermoplastic resins.
  • Polymethacrylic acid is abrasive stability It is preferable at the point which does not affect.
  • polyacrylic acid is more preferable because it can efficiently impart viscosity to the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer (C) is preferably 50,000 to 5,000,000 ⁇ , more preferably a force of 500,000 to 2,500,000! / ⁇ .
  • (C) Weight of water-soluble 14 polymer When the average molecular weight is 50,000 or less, the effect of imparting viscosity to the aqueous dispersion is small and the effect of improving the polishing rate is small. On the other hand, if the weight average molecular weight of (C) the water-soluble polymer is 5,000,000 or more, the stability of the aqueous dispersion may deteriorate, or the viscosity of the aqueous dispersion may increase excessively, resulting in a polishing liquid. Problems such as heavy loads on the supply device may occur.
  • the amount of the (C) water-soluble polymer is preferably 0.05 to 2% by mass, more preferably 0.055 to 1% by mass. More preferred is 5% by weight.
  • (C) Water-soluble When the blending amount of the polymer is within the above range, a suitable viscosity can be imparted to the aqueous dispersion.
  • the blending amount of (C) water-soluble polymer is more than 2% by mass, the (C) water-soluble polymer film formed on the surface to be polished becomes thicker, and the polishing rate is decreased.
  • the viscosity of the aqueous dispersion may increase excessively, and a load force S may be applied to the polishing liquid supply device.
  • (C) the amount of the water-soluble polymer: (B) the amount of the organic acid is 1:40 to 20: 1, preferably 1:20 to 1: 1. Is more preferable.
  • (C) The ratio of the blending amount of (B) organic acid to the blending amount of the water-soluble polymer is within the above range, so that both an appropriate polishing speed and good flatness of the polished surface can be ensured. Can be achieved.
  • Examples of the (D) oxidizing agent include persulfates, hydrogen peroxide, inorganic acids, organic peroxides, and polyvalent metal salts.
  • Examples of persulfates include ammonium persulfate and potassium persulfate.
  • Examples of the inorganic acid include nitric acid and sulfuric acid.
  • Examples of organic peroxides include peracetic acid, perbenzoic acid, and tert-butyl hydride peroxide. I can get lost.
  • Examples of the polyvalent metal salt include permanganic acid compounds and dichromic acid compounds, and specific examples of the permanganic acid compound include potassium permanganate.
  • Examples of the dichromate compound include potassium dichromate. Of these, hydrogen peroxide, persulfate and inorganic acids are preferred, and hydrogen peroxide is more preferred in terms of purity and handling.
  • the blending amount of (D) the oxidizing agent is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0, based on the total amount of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention. 05-2% by mass. (D) By adjusting the amount of the oxidizing agent within this range, it is possible to achieve both an appropriate polishing rate and a good surface to be polished.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention preferably uses (E) water as the aqueous medium.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention may contain alcohol or an organic solvent compatible with water in addition to (E) water.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to one embodiment of the present invention further includes a surfactant.
  • surfactant examples include cationic surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants, non-ionic surfactants, and the like.
  • Nonionic surfactants that are preferred are surfactants.
  • Examples of the cation-based surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt, phosphate ester salt and the like.
  • Examples of the carboxylate include, for example, fatty acid stalagmite and alkyl ether carboxylate.
  • Examples of the sulfonate include alkylbenzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, and (X Examples of sulfate esters include higher alcohol sulfates, alkyl ether sulfates, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfates, and the like.
  • Examples of the salt include alkyl phosphate ester salts.
  • nonionic surfactants include polyethylene glycol type surfactants, acetylene glycol, acetylene glycol-containing products with ethylene oxide, and nonionic surfactants such as acetylene alcohol. it can.
  • the nonionic surfactant is a compound having a triple bond in the molecule, and examples thereof include acetylene glycol, acetylene glycol-containing ethylene oxide, acetylene alcohol, and the like.
  • the preferred hydrophilic / lipophilic balance of the nonionic surfactant having a triple bond is 3 to 20, particularly preferably 5 to 20, as the HLB value.
  • the nonionic surfactant is represented by the following structural formula (1).
  • n and m are each independently an integer of 1 or more and satisfy n + m ⁇ 50.
  • the nonionic surfactant represented by the chemical formula (1) Highly polished surface that is well planarized without damaging the physical properties of the insulating layer Can be obtained.
  • 10 ⁇ n + m ⁇ 50 is preferable, and 20 ⁇ n + m ⁇ 40 is more preferable.
  • the blending amount of the (C) surfactant is preferably 0.001 to 1% by mass, and more preferably 0.001% by mass with respect to the total amount of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention. 005-0. 5 Mass%. (C) By making the compounding quantity of surfactant into this range, it is possible to achieve both an appropriate polishing speed and a good surface to be polished.
  • (F) Surfactant content is preferably 1:10 to 200: 1 More preferably 1: 5 to 10: 1 Masi.
  • (C) The ratio of the blending amount of the surfactant (F) to the blending amount of the water-soluble polymer is within the above range, so that both an appropriate polishing speed and good flatness of the polished surface can be achieved. Can be reliably achieved.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention may further contain additives such as anticorrosives as appropriate.
  • additives such as anticorrosives as appropriate.
  • anticorrosive agents include benzotriazole and its derivatives.
  • the pH of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention can be used in a range higher than 3, but is preferably 8 to 12, and more preferably 9 to L 1. By setting the pH within this range, it is possible to achieve both an appropriate polishing rate and a good surface to be polished.
  • the pH of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of this embodiment is 8 to 12 (more preferably 9 to 11), (C) the water-soluble polymer is stably present on the surface to be polished. Therefore, the polishing rate can be further increased.
  • the pH of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of this embodiment may be adjusted using a pH adjuster.
  • pH adjusters include organic bases, inorganic bases, and inorganic acids.
  • examples of the organic base include tetramethylammonium hydroxide and triethylamine.
  • examples of the inorganic base include ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, and the like.
  • examples of the inorganic acid include nitric acid and sulfuric acid.
  • salts having pH buffering action such as ammonium carbonate and hydrogen carbonate ammonium can be used in combination as appropriate.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention can be supplied in a state where it can be used as a polishing composition as it is after preparation.
  • a polishing composition containing a high concentration of each component of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention described above ie, a concentrated polishing composition
  • Dilute the concentrated polishing composition to obtain the desired chemical mechanical polishing aqueous dispersion.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention is prepared by dividing it into a plurality of liquids (for example, two or three liquids), and these liquids are mixed at the time of use. It can be used.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention can be prepared by mixing a plurality of liquids using the following first to third kits.
  • the first kit is a kit for preparing the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention by mixing the liquid (I) and the liquid ( ⁇ ).
  • liquid (I) comprises (A) abrasive grains, (B) organic acid, (C) a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 50,000 to 5,000,000, and (E ) An aqueous dispersion containing water, and the liquid ( ⁇ ) contains (D) an oxidizing agent and (E) water.
  • a surfactant may be contained in the liquid (I) or the liquid (II).
  • each component described above is contained in the aqueous dispersion obtained by mixing the liquid (I) and the liquid (II). It is necessary to determine the concentration of each component contained in the liquid (I) and the liquid ( ⁇ ) so that is included in the concentration range described above.
  • liquid (I) and liquid (II) may each contain a high concentration of each component! / (In other words, it may be concentrated). It is possible to obtain I) and liquid (II).
  • the storage stability of the oxidant can be particularly improved by separating the liquid (I) and the liquid ( ⁇ ).
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention is prepared using the first kit, the liquid (I) and the liquid ( ⁇ ) are separately prepared and supplied, and at the time of polishing. As long as they are united, the mixing method and timing are not particularly limited.
  • liquid (I) and the liquid ( ⁇ ) are separately supplied to the polishing apparatus and mixed on the surface plate, It may be mixed before being supplied to the polishing apparatus, may be mixed in the line in the polishing apparatus, or may be mixed in the mixing tank by providing a mixing tank. In order to obtain a more uniform aqueous dispersion during line mixing, use a line mixer.
  • the second kit is a kit for preparing the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention by mixing the liquid (I) and the liquid ( ⁇ ).
  • the liquid (I) is an aqueous dispersion containing (A) cannon and (E) water
  • the liquid ( ⁇ ) is (B) an organic acid
  • (C) the weight average molecular weight.
  • a water-soluble polymer that is 50, 000-5, 000, 000, and (E) water.
  • each component described above is contained in the aqueous dispersion obtained by mixing the liquid (I) and the liquid (II). It is necessary to determine the concentration of each component contained in the liquid (I) and the liquid ( ⁇ ) so that is included in the concentration range described above.
  • liquid (I) and liquid (II) may each contain a high concentration of each component! / (In other words, it may be concentrated). It is possible to obtain I) and liquid (II).
  • the storage stability of the aqueous dispersion can be improved by separating the liquid (I) and the liquid ( ⁇ ).
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to one embodiment of the present invention is prepared using the second kit, the liquid (I) and the liquid ( ⁇ ) are separately prepared and supplied, and at the time of polishing. As long as they are united, the mixing method and timing are not particularly limited.
  • the liquid (I) and the liquid ( ⁇ ) may be separately supplied to the polishing apparatus and mixed on a surface plate, or may be mixed before being supplied to the polishing apparatus.
  • Line mixing may be performed in the polishing apparatus, or mixing may be performed by providing a mixing tank. In order to obtain a more uniform aqueous dispersion during line mixing, use a line mixer.
  • the third kit is a kit for preparing the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention by mixing the liquid (1), the liquid (11), and the liquid (III).
  • liquid (I) is an aqueous dispersion containing (A) cannon and (F) water
  • liquid ( ⁇ ) is (B) an organic acid
  • ( C) a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 50,000 to 5,000,000
  • E water
  • liquid (III) contains (D) an oxidizing agent and (E) water.
  • liquid (I), liquid ( ⁇ ), and liquid (III) constituting the third kit
  • the liquid (I), liquid (II), and liquid (III) are mixed. It is necessary to determine the concentration of each component contained in the liquid (I), the liquid ( ⁇ ), and the liquid ( ⁇ ) so that the above-mentioned components are included in the above-described concentration range in the obtained aqueous dispersion. is there.
  • Liquid (I), liquid ( ⁇ ), and liquid (III) may each contain a high concentration of each component (that is, it may be concentrated), and in this case, it may be diluted at the time of use. , Liquid (1), liquid ( ⁇ ), and liquid (III) can be obtained.
  • the storage stability of the aqueous dispersion can be improved by separating the liquid (1), the liquid ( ⁇ ), and the liquid ( ⁇ ).
  • the liquid (1), the liquid ( ⁇ ), and the liquid ( ⁇ ) are prepared separately.
  • the mixing method and timing are not particularly limited as long as they are supplied and integrated together during polishing.
  • the liquid (I), the liquid ( ⁇ ), and the liquid (III) may be separately supplied to the polishing apparatus and mixed on the surface plate, or may be mixed before being supplied to the polishing apparatus.
  • line mixing may be performed in the polishing apparatus, or mixing may be performed by providing a mixing tank.
  • a line mixer or the like may be used to obtain a more uniform aqueous dispersion during line mixing.
  • the liquid (I) includes (B) an organic acid, (C) a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 50,000 to 5,000, 000, It may further contain one or more components selected from (D) an oxidizing agent and (F) a surfactant, and the liquid ( ⁇ ) comprises (A) abrasive grains, (
  • It may further contain one or more components selected from D) an oxidizing agent, and (F) a surfactant.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention can be suitably used for chemical mechanical polishing of an object to be polished (for example, a semiconductor device). That is, according to the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention, since the water-soluble polymer having specific physical properties is included, the water-soluble polymer has an appropriate viscosity. , Semiconductor devices Can be efficiently polished by mechanical mechanical polishing under a polishing pressure lower than the normal polishing pressure, and a sufficiently flat finished surface with high accuracy can be obtained.
  • the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention is, for example, a second polishing process chemistry in a two-stage polishing process for forming the copper damascene wiring described above. It can be suitably used as an aqueous dispersion for mechanical polishing.
  • the wiring is performed.
  • Examples of the object to be polished used in the chemical mechanical polishing method of one embodiment of the present invention include composite substrate materials la, 2a, and 3a having the structures shown in FIGS. 1A, 2A, and 3A. be able to.
  • This composite substrate material la, 2a, 3a includes, for example, a substrate 11 that also has silicon isotropic force, an insulating layer 12, a wiring recess 20 provided in the insulating layer 12, the bottom of the insulating layer 12 and the wiring recess 20, and
  • the conductive barrier layer 13 is provided so as to cover the inner wall surface, and the metal layer 14 is formed on the conductive barrier layer 13 so as to fill the wiring recess 20.
  • the insulating layer 12 may be a single layer (see FIG. 1A).
  • the insulating layer 12 can also have a high dielectric constant insulating layer force that is equivalent to, for example, PE TEOS.
  • the insulating layer 12 may have a laminated structure including two or more layers (see FIGS. 2A and 3A).
  • the insulating layer 12 can also have a stacking force of the first insulating layer 21 and the second insulating layer 22, and the first insulating layer 21 can be, for example, a low dielectric constant insulating layer (for example, an applied layer).
  • the second insulating layer 22 is made of, for example, a high dielectric constant insulating layer (for example, PETEOS) having a dielectric constant higher than that of the first insulating layer 21, for example, Further, it can be formed by a CVD method using tetraethoxysilane.
  • a high dielectric constant insulating layer for example, PETEOS
  • PETEOS high dielectric constant insulating layer
  • the conductive barrier layer 13 is made of a high melting point metal or a refractory metal compound such as tantalum, titanium, tantalum nitride, or titanium nitride.
  • the metal layer 14 is made of a metal wiring material such as copper or a copper alloy.
  • the object to be polished used in the chemical mechanical polishing method of one embodiment of the present invention may be, for example, a composite substrate material 3a shown in FIG. 3A.
  • the composite substrate material 3a includes a third insulating layer 31 made of, for example, silicon oxide, and a fourth insulating layer 32 formed on the insulating layer 31 and made of, for example, silicon nitride. 11 and the insulating layer 12.
  • the composite substrate material la can be polished, for example, according to the following procedure.
  • the metal layer 14 is mechanically mechanically polished using the first polishing aqueous dispersion until the conductive barrier layer 13 is exposed (see FIG. 1B).
  • chemical mechanical polishing is performed using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to one embodiment of the present invention, and the bottom and inner wall surfaces of the wiring recess 20 in the conductive barrier layer 13 are used. Remove other parts. As a result, a highly planarized damascene wiring structure 1 is obtained (see FIG. 1C).
  • the composite substrate materials 2a and 3a can be polished, for example, according to the following procedure.
  • the metal layer 14 is mechanically mechanically polished using the first polishing aqueous dispersion until the conductive barrier layer 13 is exposed (see FIGS. 2B and 3B).
  • chemical mechanical polishing is performed using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of one embodiment of the present invention !, and the wiring recess 20 of the conductive barrier layer 13 is subjected to polishing. Remove parts other than bottom and inner wall.
  • the surface of the second insulating layer 22 is also polished and removed to obtain highly planarized damascene wiring structures 2 and 3 (FIGS. 2C, 2D, 3C, and 3D). reference).
  • CMS7401 and CMS7452 both manufactured by JSR Co., Ltd.
  • ion-exchanged water ion-exchanged water
  • a 4 wt% ammonium persulfate aqueous solution in a weight ratio of 1: 1: Those mixed at a ratio of 2: 4 can be suitably used.
  • Polishing by the chemical mechanical polishing method of one embodiment of the present invention is performed by using a commercially available chemical mechanical polishing apparatus (for example, LGP510, LGP552 (manufactured by Lapmaster SFT), EPO-112, EPO-222). (Made by Ebara Manufacturing Co., Ltd.), Mirra (Applied Materials), AV ANTI-472 (made by Ipec), etc.) and the like, under known polishing conditions.
  • Preferred polishing conditions should be set as appropriate depending on the chemical mechanical polishing apparatus to be used. For example, when EPO-112 is used as the mechanical mechanical polishing apparatus, the first polishing process step and the first polishing process are performed. For example, the following conditions may be used for both the two polishing processes.
  • Head rotation speed preferably 30 to 120 rpm, more preferably 40 to: LOOrpm
  • polishing pressure preferably 60-200 gfZcm 2 , more preferably 100-150 gfZcm 2
  • chemical mechanical polishing water System dispersion feed rate preferably 50 to 300 mlZ, more preferably 100 to 200 mlZ
  • a flask was charged with 70 parts by mass of ammonia water having a concentration of 25% by mass, 40 parts by mass of ion-exchanged water, 170 parts by mass of ethanol and 20 parts by mass of tetraethoxysilane, and the temperature was raised to 60 ° C. while stirring at a rotational speed of 180 rpm. . Stirring was continued for 2 hours while maintaining the temperature at 60 ° C, and then cooled to room temperature. Thereby, an alcohol dispersion of colloidal silica particles was obtained.
  • the average primary particle diameter of the colloidal silica particles C1 contained in this aqueous dispersion was 25 nm, the average secondary particle diameter was 40 nm, and the average degree of association was 1.6.
  • aqueous dispersion containing surface-treated organic particles water containing inorganic particles (colloidal silica particles) is added to 100 parts by mass. Particles with silica particles adhering to polymethylmetatalate particles by gradually adding 50 parts by mass of the aqueous dispersion prepared in “Preparation of dispersion” over 2 hours while stirring, and then stirring for 2 hours. An aqueous dispersion containing was obtained.
  • the inorganic-organic composite particles contained in the aqueous dispersion were observed with a scanning electron microscope. As a result, 80% of the surface of the polymethylmetatalate particles had silica particles attached. To.
  • Ion-exchanged water 1, OOOg and 5% by mass aqueous ammonium persulfate aqueous solution lg charged in a 2 liter container with a volume of 2 liters, 500g of 20% acrylic acid aqueous solution with stirring under reflux for 8 hours It was dripped evenly. After completion of the dropwise addition, the mixture was further maintained under reflux for 2 hours to obtain an aqueous solution containing polyacrylic acid having a weight average molecular weight (Mw) of 1,100,000.
  • Polybulpyrrolidone used was an aqueous solution having a solid content concentration of 20%, manufactured by BASF, trade name “K60”, weight average molecular weight: about 350,000.
  • the mixture is filtered through a filter having a pore diameter of 5 m, whereby the second polishing aqueous dispersion S1 having a pH of 9.3 Got.
  • a porous polyurethane polishing pad (Nitta Hearth Co., Ltd., product number “IC1000”) is attached to the chemical mechanical polishing equipment (Ebara Manufacturing Co., Ltd., model “EP0112”). While supplying the dispersion, the following various polishing rate measuring substrates were subjected to a chemical mechanical polishing treatment under the following polishing conditions for 1 minute, and the polishing rate was calculated by the following method.
  • a silicon film with a thickness of 15, OOOA is provided on a silicon substrate with an 8-inch thermal oxide film.
  • a 2,000 A thick tantalum film is provided on a silicon substrate with an 8-inch thermal oxide film.
  • a tantalum nitride film with a thickness of 2,000 A is provided on a silicon substrate with an 8-inch thermal oxide film.
  • a PETEOS film with a thickness of 10,000A on an 8-inch silicon substrate • A PETEOS film with a thickness of 10,000A on an 8-inch silicon substrate.
  • Table 3 shows the polishing rate.
  • the polishing rate of each layer is shown by the following abbreviations. • Copper film polishing rate ... R
  • Porous polyurethane polishing pad (Yutta's Hearth Co., Ltd., product number “IC1000”) is attached to chemical mechanical polishing equipment (Ebara Manufacturing Co., Ltd., model “EP0112”). The two-stage chemical mechanical polishing was performed on the substrate with the following polishing conditions: o
  • silicon nitride film 1000A is deposited on a silicon substrate, a low dielectric constant insulating layer (B1 ack Diamond film) is deposited on top of 4500A, and then a PETEOS film 500A. On top of that, tantalum film (thickness 250A), copper seed film (thickness
  • CMS 7401, CMS7452 (both made by JSR Corporation), ion-exchanged water, and 4% by weight aqueous ammonium persulfate solution are used in a weight ratio of 1: 1: 2: 4. What was mixed in the ratio was used.
  • Feed rate of the first polishing aqueous dispersion 200mlZ min • Head rotation speed: 70rpm
  • Second polishing aqueous system prepared in “3. 4. 1. Preparation of second polishing aqueous dispersion (chemical mechanical polishing aqueous dispersion of the present invention)” above Dispersion
  • polishing time (A) The PETEOS film is polished and removed by an amount equivalent to 300 A.
  • Polishing time (B): The PETEOS film is removed by polishing, and further for 30 seconds. After continuing the polishing, polishing was performed under two conditions, although the polishing was finished. —Polishing time (A) ⁇ 250 (A) Z tantalum film polishing rate (AZ min) + 300 (A) ZPET EOS film polishing rate (AZ sec) ⁇ X 60 (sec) ⁇
  • the polishing times (A) and (B) are calculated based on the polishing rate of the non-patterned substrate, and the polishing time for polishing a substrate with a pattern was calculated. Table 3 shows the results for each case. Shown in
  • the line width is 100 / zm.
  • Derating amount in copper wiring part (A), and copper wiring width (line) Z insulation layer width (space) erosion amount in the part where fine wiring with 9 m / l ⁇ m width is 1000 ⁇ m continuous (A) was measured.
  • polishing scratches was observed at a specific location on the substrate (bonding pad; 120 / zm square copper embedded part, equivalent to 750 in the diameter direction of the substrate) by dark field observation. .
  • Example 1 the second polishing aqueous dispersions S2 to S15 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and blending amounts of the respective components of the second polishing aqueous dispersion were as shown in Table 3. did.
  • Example 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 the same polishing performance evaluation as in Example 1 was performed.
  • Example 4 and 8 an alkyl ether type nonionic surfactant (trade name “Emargen 147”, manufactured by Kao Corporation) was used as the surfactant (F).
  • Comparative Example 3 was evaluated in the same manner as in Example 1 except that only the polishing pressure was changed. The results are shown in Table 3.
  • Comparative Examples 4 and 5 only the pH of Comparative Example 1 was changed.
  • the polishing rate of copper was excessive with respect to the insulating film.
  • the polishing rate of the insulating film was It turns out that it becomes excessive with respect to the polishing rate of copper, and compared with the comparative example 1, flatness is impaired.
  • the amount of the water-soluble polymer (C) is not within a preferable range of 0.05 to 2% by mass, so that the polishing rate is slightly higher. It can be understood that the lower polishing speed has been long-lasting.

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Abstract

　化学機械研磨用水系分散体は、（Ａ）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）水溶性高分子、（Ｄ）酸化剤、および（Ｅ）水を含み、前記（Ｃ）水溶性高分子の重量平均分子量が５０，０００～５，０００，０００である。

Description

明 細 書
化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法、ならびに化学機 械研磨用水系分散体を調製するためのキット
技術分野
[0001] 本発明は、化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法、ならびに前記 化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキットに関する。
背景技術
[0002] 近年、半導体装置の高性能化のために、例えば、（i)配線の低抵抗率化および (ii) 絶縁層の低誘電率化が要求されて 、る。
[0003] (i)配線層の低抵抗率を達成するために、従来配線材料として用いられて 、たタン ダステンやアルミニウムから、銅や銅合金への転換が進んでいる。し力しながら、銅や 銅合金は、アルミニウム等カゝらなる配線層の形成に用いられていたドライエッチング による微細加工が困難である。そこで、銅や銅合金からなる配線を形成する場合、絶 縁層上に形成した溝に銅または銅合金を堆積して埋め込み、配線以外の余剰の部 分をィ匕学機械研磨によって除去する「ダマシン法」と呼ばれる工程が用いられている (例えば、特開平 2— 278822号公報参照)。なお、配線材料として銅または銅合金 を用いる場合、銅原子の絶縁層中へのマイグレーション (migration)を避けるため、 通常、タンタル、窒化タンタル、窒化チタン等力 なる導電性バリア層が配線と絶縁 層との界面に形成される。
[0004] また、 (ii)絶縁層の低誘電率化を達成するために、種々の新規な材料が提案され ている。例えば特開 2001— 308089号公報では、アルコキシシランの加水分解縮合 物を基体上に塗布し、これを加熱することによって低誘電率の絶縁層を得る方法が 開示されている。また、特開 2001— 298023号公報では、有機シラン化合物を含有 するシラン系ガスをプラズマまたはマイクロ波によるェンノヽンス条件下でィ匕学気相堆 積させることによって、低誘電率の絶縁層を得る方法が開示されて ヽる。
[0005] このような低誘電率絶縁層を用いるにあたっては、ガス吸着や配線材料の金属原 子拡散力も低誘電率絶縁層を保護するために、しばしばキャップ層と呼ばれるシリコ ン酸化膜系材料が低誘電率絶縁層上に積層される。すなわち、この場合、絶縁層は 、低誘電率絶縁層とシリコン酸化膜系材料との積層体から構成される。
[0006] 配線材料として銅または銅合金を用い、絶縁層として低誘電率の絶縁層を用いた 半導体装置をダマシン法で製造する場合、通常、導電性バリア層上の配線材料を化 学機械研磨にて除去する工程 (第 1研磨処理工程)と、その後、導電性バリア層を研 磨により除去し、必要に応じて、配線材料および絶縁層をさらに研磨して平坦ィ匕を行 なう工程 (第 2研磨処理工程)が実施される。このうち、第 2研磨処理工程を行なう〖こ あたっては、以下の問題がある。
[0007] すなわち、低誘電率絶縁層は、材料の強度が弱いうえに、キャップ層などの他積層 材料への密着性が弱いため、従来知られている化学機械研磨用水系分散体を用い て化学機械研磨を行なうと、材料自身が破壊されたり、他積層材料との界面で剥離 が生じたりする結果、歩留まりが著しく低下するという問題が生じる。この問題に対処 する方法として、例えば、研磨圧力を下げることにより、ウェハに力かる摩擦力を低減 させる方法が考えられる。
[0008] し力しながら、研磨圧力の低減は、キャップ層をはじめとするシリコン酸ィ匕膜系材料 の研磨速度の低下をもたらす。デバイスの製造プロセスにおいては、上述のキャップ 層を研磨により除去する力、あるいは、研磨により所定厚さのキャップ層を削りこむこ とにより、平坦性を確保する必要があるため、シリコン酸ィ匕膜系材料の研磨速度の低 下は、半導体基板の処理効率を著しく低下させる。
発明の開示
[0009] 本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、被研磨体を高い効率で研磨すること ができ、かつ、高度な平坦性を有する被研磨面を効率良く得ることができる化学機械 研磨用水系分散体およびそれを用いた化学機械研磨方法、ならびに前記化学機械 研磨用水系分散体を調製するためのキットを提供することである。
[0010] 本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の物性を有する水溶性高分子を含有する 化学機械研磨用水系分散体を用いて化学機械研磨を行なうことにより、研磨速度を 著しく向上でき、かつ、スクラッチや膜剥がれがない高度な平坦性を有する被研磨面 を効率良く得ることができることを見出した。 [0011] 更に、前記の特定の物性を有する水溶性高分子を含有する化学機械研磨用水系 分散体は、スクラッチや膜剥がれなどの防止を目的とした低研磨圧力条件下におい ても、実用上問題のない研磨速度を発現できることを見出した。
[0012] 本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の物性を有する水溶性高分子を含有する 化学機械研磨用水系分散体を用いて化学機械研磨を行なうことにより、研磨速度を 著しく向上でき、かつ、スクラッチや膜剥がれがない高度な平坦性を有する被研磨面 を効率良く得ることができることを見出した。
[0013] 更に、前記の特定の物性を有する水溶性高分子を含有する化学機械研磨用水系 分散体は、スクラッチや膜剥がれなどの防止を目的とした低研磨圧力条件下におい ても、実用上問題のない研磨速度を発現できることを見出した。
[0014] 本発明の第 1の態様の化学機械研磨用水系分散体は、
(A)砥粒、（B)有機酸、（C)水溶性高分子、（D)酸化剤、および (E)水を含み、前 記（C)水溶性高分子の重量平均分子量が 50, 000〜5, 000, 000である。
[0015] 上記化学機械研磨用水系分散体にお!、て、前記 (C)水溶性高分子がポリ (メタ)ァ クリル酸またはその塩であることができる。
[0016] 上記化学機械研磨用水系分散体にお!ヽて、前記 (C)水溶性高分子の配合量が 0
. 05〜2重量％であることができる。
[0017] 上記化学機械研磨用水系分散体において、 pHが 8〜12であることができる。
[0018] 上記化学機械研磨用水系分散体において、前記 (B)有機酸は、キノリンカルボン 酸、 2価の有機酸、およびヒドロキシル酸力 なる群力 選ばれる少なくとも 1種であり
、その配合量が 0. 01〜5質量％であることができる。
[0019] 上記化学機械研磨用水系分散体にお!ヽて、前記 (C)水溶性高分子の配合量：前 記（B)有機酸の配合量が 1： 40-20： 1であることができる。
[0020] 上記化学機械研磨用水系分散体において、さらに、（F)界面活性剤を 0. 001-1 質量％含有することができる。この場合、前記 (C)水溶性高分子の配合量:前記 (F) 界面活性剤の配合量が 1 : 10〜200 : 1であることができる。さらに、この場合、前記（
F)界面活性剤がノ-オン系界面活性剤であることができる。
[0021] 上記化学機械研磨用水系分散体において、前記 (A)砥粒の配合量が 1〜10質量 %であることができる。
[0022] 上記化学機械研磨用水系分散体にお!、て、前記 (A)砲粒がシリカであることがで きる。
[0023] 本発明の第 2の態様の化学機械研磨用水系分散体は、
液 (I)および液 (II)を混合して、上記化学機械研磨用水系分散体を調製するため のキットであって、
前記液 (I)は、（A)砲粒、（B)有機酸、（C)重合平均分子量が 50, 000〜5, 000, 000である水溶性高分子、および (E)水を含む水系分散体であり、
前記液 (Π)は、（D)酸化剤および (E)水を含む。
[0024] 本発明の第 3の態様の化学機械研磨用水系分散体は、
液 (I)および液 (II)を混合して、上記化学機械研磨用水系分散体を調製するため のキットであって、
前記液 (I)は、（A)砲粒および (E)水を含む水系分散体であり、
前記液 (Π)は、（B)有機酸、（C)重量平均分子量が 50, 000-5, 000, 000であ る水溶性高分子、および (E)水を含む。
[0025] 本発明の第 4の態様の化学機械研磨用水系分散体は、
液 (1)、液 (Π)、および液 (III)を混合して、上記化学機械研磨用水系分散体を調 製するためのキットであって、
前記液 (I)は、（A)砲粒および (E)水を含む水系分散体であり、
前記液 (Π)は、（B)有機酸、（C)重量平均分子量が 50, 000-5, 000, 000であ る水溶性高分子、および (E)水を含み、
前記液 (III)は、（D)酸化剤および (E)水を含む。
[0026] 上記キットにおいて、
前記液 (I)は、（B)有機酸、（C)重合平均分子量が 50, 000〜5, 000, 000である 水溶性高分子、（D)酸化剤、および (F)界面活性剤から選ばれる 1種類以上の成分 をさらに含むことができる。
[0027] また、上記キットにおいて、
前記液 (II)は、（A)砥粒、（D)酸化剤、および (F)界面活性剤力も選ばれる 1種類 以上の成分をさらに含むことができる。
[0028] 本発明の第 5の態様の化学機械研磨用水系分散体の製造方法は、
上記化学機械研磨用水系分散体を使用して、該被研磨体を 60〜200gf/cm2の 研磨圧力にて化学機械研磨することを含む。
[0029] 上記化学機械研磨用水系分散体によれば、重量平均分子量が 50, 000〜5, 000 , 000である水溶性高分子を含有することにより、適度な粘性を有するため、研磨圧 力を効率的に被研磨体に伝達させることができる。このため、スクラッチや膜剥がれ などの欠陥を低減するために低研磨圧力条件下で研磨を行なう場合にぉ ヽて、実用 上充分な研磨速度を維持することができる。また、水溶性高分子の親水化作用により 研磨摩擦が低下し、スクラッチは膜剥がれを抑制することができる。
[0030] また、上記化学機械研磨用水系分散体を用いた化学機械研磨方法、ならびに前 記化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキットによれば、各種被研磨体の 各々を高 、効率で研磨することができ、十分に平坦化された精度の高 、仕上げ面を 得ることができるとともに、研磨圧力が低い場合において、各種被研磨体を実用上充 分な効率で研磨することができる。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1A]図 1Aは、本発明の化学機械研磨方法の一具体例を示す概略図である。
[図 1B]図 1Bは、本発明の化学機械研磨方法の一具体例を示す概略図である。
[図 1C]図 1Cは、本発明の化学機械研磨方法の一具体例を示す概略図である。
[図 2A]図 2Aは、本発明の化学機械研磨方法の一具体例を示す概略図である。
[図 2B]図 2Bは、本発明の化学機械研磨方法の一具体例を示す概略図である。
[図 2C]図 2Cは、本発明の化学機械研磨方法の一具体例を示す概略図である。
[図 2D]図 2Dは、本発明の化学機械研磨方法の一具体例を示す概略図である。
[図 3A]図 3Aは、本発明の化学機械研磨方法の別の一具体例を示す概略図である。
[図 3B]図 3Bは、本発明の化学機械研磨方法の別の一具体例を示す概略図である。
[図 3C]図 3Cは、本発明の化学機械研磨方法の別の一具体例を示す概略図である。
[図 3D]図 3Dは、本発明の化学機械研磨方法の別の一具体例を示す概略図である。 発明を実施するための最良の形態 [0032] 以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は下 記の実施形態に限定されるものではなぐ本発明の要旨を変更しない範囲において 実施される各種の変型例も包含する。
[0033] 1.化学機械研磨用水系分散体
本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体は、（A)砥粒、（B)有機酸、 ( C)水溶性高分子、（D)酸化剤、および (E)水を含み、（C)水溶性高分子の重量平 均分子量力 0, 000〜5, 000, 000である。
[0034] 1. 1. (A)砥粒
(A)砥粒は、無機粒子、有機粒子、および有機無機複合粒子カゝらなる群カゝら選ば れる少なくとも 1種であることができる。
[0035] 上記無機粒子としては、例えばシリカ、アルミナ、チタ-ァ、ジルコユア、セリア等を 挙げることができる。シリカとしては、ヒュームド法シリカ、ゾルゲル法により合成された シリカ、コロイダルシリカ等を挙げることができる。ヒュームド法シリカは、気相中で塩化 ケィ素等を酸素および水と反応させることにより得ることができる。ゾルゲル法により合 成されたシリカは、アルコキシケィ素化合物を原料として、加水分解反応および Zま たは縮合反応により得ることができる。コロイダルシリカは、例えば予め精製した原料 を使用した無機コロイド法等により得ることができる。
[0036] 上記有機粒子としては、例えばポリ塩ィ匕ビュル、スチレン (共)重合体、ポリアセター ル、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ォレフィン（共)重合体、フエノキシ榭 脂、アクリル (共)重合体等を挙げることができる。ォレフィン (共)重合体としては、例 えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ 1ーブテン、ポリー4ーメチルー 1 ペンテン 等を挙げることができる。アクリル (共)重合体としては、例えばポリメチルメタタリレート 等を挙げることができる。
[0037] 上記有機無機複合粒子は、上記したような有機粒子と無機粒子とが、化学機械研 磨工程の際に容易に分離しない程度に一体に形成されていればよぐその種類およ び構成等は特に限定されない。有機無機複合粒子としては、例えば以下の構成 (i) 〜(iii)を採ることができる。
[0038] (i)有機粒子の存在下に金属またはケィ素のアルコキシド化合物を重縮合させて得 られた有機無機複合粒子。ここで、金属またはケィ素のアルコキシド化合物としては、 例えばアルコキシシラン、アルミニウムアルコキシド、チタンアルコキシド等を挙げるこ とができる。この場合、精製する重縮合体は、有機粒子が有する官能基に直接結合 されて 、てもよ 、し、適当なカップリング剤（例えばシランカップリング剤等）を介して 結合さていてもよい。
[0039] (ii)相異なる符号のゼータ電位を有する有機粒子と無機粒子とが、静電力によって 結合している有機無機複合粒子。この場合、有機粒子のゼータ電位の符号と無機粒 子のゼータ電位の符号とが異なる PH領域において両者を混合することにより複合粒 子を形成してもよぐ有機粒子のゼータ電位と無機粒子のゼータ電位の符号とが同じ pH領域で両者を混合した後、有機粒子のゼータ電位と無機粒子のゼータ電位の符 号とが異なる pH領域に液性を変化させることにより，複合粒子を形成してもよい。
[0040] (iii)上記 (ii)の複合粒子の存在下に、金属またはケィ素のアルコキシドィ匕合物を重 縮合させて得られた有機無機複合粒子。ここで、金属またはケィ素のアルコキシドィ匕 合物としては、上記 (i)の場合と同様のものを使用することができる。
[0041] (A)砥粒としては、上記のうち、シリカ、有機粒子、および有機無機複合粒子からな る群より選ばれる少なくとも 1種であることが好ましぐ特に好ましいのはシリカである。
[0042] (A)砥粒の平均分散粒子径は、好ましくは 5〜500nmであり、より好ましくは 20〜2 OOnmであり、更〖こ好ましくは 50〜150nmである。この範囲の平均分散粒径の（A) 砥粒を使用することにより、適度な研磨速度と良好な被研磨面との両立を達成するこ とがでさる。
[0043] (A)砥粒の配合量は、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体の総量 に対して 1〜10質量％であり、好ましくは 2〜5質量％である。（A)砲粒が 10質量％ より大きい場合、研磨速度を上げることができる力 コストの面で好ましくない。一方、 (A)砲粒が 1質量％より小さい場合、研磨速度が小さいため、半導体生産のスルー プットが小さくなるので好ましくな 、。
[0044] 1. 2. (B)有機酸
(B)有機酸としては、炭素数 4以上の有機酸が好ましい。中でも、炭素数 4以上の 有機酸のうち、炭素数 4以上の脂肪族有機酸および複素環を有する有機酸がより好 ましい。
[0045] 上記炭素数 4以上の脂肪族有機酸としては、例えば、炭素数 4以上の脂肪族多価 カルボン酸、炭素数 4以上のヒドロキシル酸等が挙げられる。上記炭素数 4以上の脂 肪族多価カルボン酸の具体例としては、例えばマレイン酸、コハク酸、フマル酸、グ ルタル酸、アジピン酸等の 2価の有機酸を挙げることができる。上記炭素数 4以上のヒ ドロキシル酸の具体例としては、例えばクェン酸、リンゴ酸、酒石酸等を挙げることが できる。
[0046] 上記複素環を有する有機酸としては、例えばキノリンカルボン酸、ピリジンカルボン 酸、ピリジンジカルボン酸、ピラジンカルボン酸等を挙げることができる。
[0047] これらのうち、キナルジン酸（例えば、 2—キノリンカルボン酸）、キノリン酸（例えば、 2, 3—ピリジンジカルボン酸）、 2価の有機酸（例えば、マレイン酸、マロン酸）、ヒドロ キシル酸 (例えば、リンゴ酸、クェン酸）が（B)有機酸としてより好ましぐキノリンカル ボン酸、 2価の有機酸、ヒドロキシル酸であることがさらに好ましい。
[0048] (B)有機酸は単独で用いてもよいが、 2種以上を組み合わせて用いることがより好 ましい。 2種以上の（B)有機酸を組み合わせて使用することにより、銅、導電性バリア 層、および絶縁層に対する各々の研磨速度の大きな乖離をなくし、その結果、被研 磨体表面の良好な平坦性を得ることができる。
[0049] (B)有機酸の量は、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体の総量に 対して好ましくは 0. 01〜5質量％であり、より好ましくは 0. 05〜2質量％である。上 記範囲の配合量の（B)有機酸を用いることにより、適度な研磨速度と良好な被研磨 面との両立を達成することができる。特に、（B)有機酸がキノリンカルボン酸、 2価の 有機酸、およびヒドロキシル酸力 なる群力 選ばれる少なくとも 1種であり、その配合 量が前記化学機械研磨用水系分散体の総量に対して 0. 01〜5質量％であることに より、適度な研磨速度と良好な被研磨面との両立をより確実に達成することができる。
[0050] 1. 3. (C)水溶性高分子
(C)水溶性高分子としては、例えば、ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタクリル酸 およびその塩、ポリビュルアルコール、ポリビュルピロリドン、ポリアクリルアミドなどの 熱可塑性榭脂が挙げられる力 中でもポリアクリル酸、ポリメタクリル酸が砥粒安定性 に影響を与えない点で好ましい。なかでも、ポリアクリル酸は、本発明の一実施形態 の化学機械研磨水系分散体に効率的に粘性を付与できるため、さらに好ましい。
[0051] (C)水溶性高分子の重量平均分子量は、 50, 000〜5, 000, 000であることが好 まし <、 500, 000〜2, 500, 000であるの力より好まし!/ヽ。（C)水溶' 14高分子の重量 平均分子量が 50, 000以下の場合、水系分散体への粘性付与効果が小さぐ研磨 速度向上の効果が小さい。一方、（C)水溶性高分子の重量平均分子量が 5, 000, 000以上の場合、水系分散体の安定性が悪くなつたり、また、水系分散体の粘度が 過度に上昇して、研磨液供給装置に負荷が力かったりする等の問題が生じることが ある。
[0052] また、（C)水溶性高分子の配合量は 0. 05〜2質量％であるのが好ましぐ 0. 075 〜1質量％であるのがより好ましぐ 0. 1〜0. 5質量％が更に好ましい。（C)水溶性 高分子の配合量が上記範囲であることにより、好適な粘度を水系分散体に付与する ことができる。（C)水溶性高分子の配合量が 0. 05質量％よりも少ない場合、水系分 散体への粘度付与効果が小さぐ低研磨圧力条件下において、実用上充分な研磨 速度を維持することができない場合がある。また、研磨摩擦の低減効果に劣るため、 スクラッチや欠陥を抑制できない場合がある。一方、（C)水溶性高分子の配合量が 2 質量％より多い場合は、被研磨面上に形成される (C)水溶性高分子の膜が厚くなり 、逆に研磨速度が低下し好ましくない上に、水系分散体の粘度が過度に上昇して、 研磨液供給装置に負荷力 Sかかる可能性がある。
[0053] さらに、（C)水溶性高分子の配合量：（B)有機酸の配合量が 1 :40〜20： 1であるこ と力 子ましく、 1 : 20〜 1 : 1であることがより好ましい。（C)水溶性高分子の配合量に 対する（B)有機酸の配合量の割合が上記範囲内であることにより、適度な研磨速度 と良好な被研磨面の平坦性の両立をより確実に達成することができる。
[0054] 1. 4. (D)酸化剤
(D)酸化剤としては、例えば過硫酸塩、過酸化水素、無機酸、有機過酸化物、多 価金属塩等を挙げることができる。過硫酸塩としては、過硫酸アンモニゥム、過硫酸 カリウムなどが挙げられる。無機酸としては、硝酸、硫酸などが挙げられる。有機過酸 化物としては、過酢酸、過安息香酸、 tert—ブチルハイド口パーオキサイドなどが挙 げられる。
[0055] 多価金属塩としては、過マンガン酸化合物、重クロム酸ィヒ合物などが挙げられ、具 体的に、過マンガン酸ィ匕合物としては、過マンガン酸カリウム等が挙げられ、重クロム 酸ィ匕合物としては、重クロム酸カリウム等が挙げられる。これらのうち、過酸化水素、 過硫酸塩および無機酸が好ましぐ純度や取り扱いの点で、過酸化水素がより好まし い。
[0056] (D)酸化剤の配合量は、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体の総 量に対して、好ましくは 0. 01〜5質量％であり、さらに好ましくは 0. 05〜2質量％で ある。（D)酸化剤をこの範囲の配合量とすることにより、適度な研磨速度と良好な被 研磨面との両立を達成することができる。
[0057] なお、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体に (D)酸化剤として過 酸化水素を用いる場合には、過酸化水素の酸化剤としての機能を促進する機能およ び研磨速度をより向上させる機能を有する適当な多価金属イオン (例えば硫酸鉄水 和物など)を含有させてもょ ヽ。
[0058] 1. 5. (E)水
本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体は、水系媒体として (E)水を 用いることが好ましい。なお、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体は 、（E)水のほかに、アルコールや、水と相溶性の有機溶媒を含んでいてもよい。
[0059] 1. 6. (F)界面活性剤
本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体は、更に界面活性剤を含有 することちでさる。
[0060] 上記界面活性剤としては、カチオン系界面活性剤、ァニオン系界面活性剤、両性 界面活性剤、ノ-オン系界面活性剤等が挙げられ、ァ-オン系界面活性剤またはノ 二オン系界面活性剤が好ましぐノニオン系界面活性剤がより好ましい。
[0061] ァ-オン系界面活性剤としては、例えばカルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステ ル塩、リン酸エステル塩等を挙げることができる。カルボン酸塩としては、例えば脂肪 酸石鹼、アルキルエーテルカルボン酸塩等を挙げることができ、スルホン酸塩として は、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、 (X ォレフインスルホン酸塩等を挙げることができ、硫酸エステル塩としては、例えば高級 アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキル フエニルエーテル硫酸塩等を挙げることができ、リン酸エステル塩としては、例えばァ ルキルリン酸エステル塩などを挙げることができる。
[0062] ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコール型界面活性剤、ァ セチレングリコール、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付カ卩物、アセチレン アルコール等の非イオン性界面活性剤等を挙げることができる。
[0063] さらに好ましくは、ノニオン系界面活性剤は、分子中に三重結合を有する化合物で あり、例えば、アセチレングリコール、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付カロ 物、アセチレンアルコール等が挙げられる。三重結合を有するノ-オン系界面活性 剤の好ましい親水性親油性バランスは、 HLB値として 3〜20、特に好ましくは 5〜20 である。
[0064] 三重結合を有するノ-オン系界面活性剤の市販品としては、例えば、アセチレング リコールでは、サーフィノール 82 (HLB値 = 5〜7)、サーフィノール 104 (HLB値 = 3 〜5) (以上、エアープロダクツジャパン（株）製）、アセチレングリコールのエチレンォ キサイド付カ卩物では、サーフィノール 440 (HLB値 =8)、サーフィノール 465 (HLB 値 = 13)、サーフィノール 485 (HLB値 = 17) (以上、エアープロダクツジャパン (株） 製）、アセチレンアルコールでは、サーフィノール 61 (HLB値 =4〜6) (エアープロダ タツジャパン (株)製）が挙げられる。
[0065] 特に好ましくは、ノニオン系界面活性剤は下記構造式（1)で表されるものである。
[0066] [化 1]
つ
Figure imgf000012_0001
H
· · · · · (1)
[0067] (式中、 nおよび mはそれぞれ独立に 1以上の整数であり、 n+m≤50を満たす。 ) 上記化学式（1)で表されるノニオン系界面活性剤を使用することにより、絶縁層の 物理的性質にダメージを与えることなぐ良好に平坦化された精度の高い被研磨面 を得ることができる。また、上記一般式（1)において、 10≤n+m≤50であることが好 ましぐ 20≤n+m≤40であることがさらに好ましい。
[0068] (C)界面活性剤の配合量は、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体 の総量に対して好ましくは 0. 001〜1質量％であり、より好ましくは 0. 005-0. 5質 量％である。 （C)界面活性剤の配合量をこの範囲内にすることにより、適度な研磨速 度と良好な被研磨面との両立を達成することができる。
[0069] また、 (C)水溶性高分子の配合量： (F)界面活性剤の配合量が 1： 10〜200： 1で あるのが好ましぐ 1 : 5〜10 : 1が更に好ましぃ。（C)水溶性高分子の配合量に対す る（F)界面活性剤の配合量の割合が上記範囲内であることにより、適度な研磨速度 と良好な被研磨面の平坦性の両立をより確実に達成することができる。
[0070] 1. 7.その他成分
本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体は、更に防食剤などの添加剤 を適宜、含有することもできる。防食剤としてはべンゾトリアゾールおよびその誘導体 を挙げることができる。
[0071] 1. 8.化学機械研磨用水系分散体の pH
本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体の pHは、 3より高い範囲で用 いることができるが、好ましくは 8〜12であり、 9〜： L 1であることがより好ましい。この範 囲の pHとすることにより、適度な研磨速度と良好な被研磨面との両立を達成すること ができる。特に、本実施形態の化学機械研磨用水系分散体の pHが 8〜12 (より好ま しくは 9〜11)であることにより、被研摩面に (C)水溶性高分子を安定して存在させる ことができるため、研磨速度をより高めることができる。
[0072] 本実施形態の化学機械研磨用水系分散体の pHは、 pH調整剤を用いて調整され ていてもよい。 pH調整剤としては、有機塩基、無機塩基、無機酸を挙げることができ る。有機塩基としては、テトラメチルアンモ-ゥムヒドロキシド、トリェチルァミン等を挙 げることができる。無機塩基としては、アンモニア、水酸ィ匕カリウム、水酸ィ匕ナトリウム 等を挙げることができる。無機酸としては、硝酸、硫酸等を挙げることができる。更に、 炭酸アンモ-ゥム、炭酸水素アンモ-ゥムなどの pH緩衝作用がある塩を適宜併用す ることがでさる。 [0073] 1. 9.化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット
本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体は、調製後にそのまま研磨用 組成物として使用できる状態で供給することができる。あるいは、上述の本発明の一 実施形態の化学機械研磨用水系分散体の各成分を高濃度で含有する研磨用組成 物 (すなわち濃縮された研磨用組成物）を準備しておき、使用時にこの濃縮された研 磨用組成物を希釈して、所望の化学機械研磨用水系分散体を得てもょ ヽ。
[0074] 例えば、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体を複数の液 (例えば 、 2つまたは 3つの液）に分けて準備しておき、使用時にこれら複数の液を混合して使 用することが可能である。例えば、以下に示す第 1〜第 3のキットを用いて、複数の液 を混合することにより、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体を調製す ることがでさる。
[0075] 1. 9. 1.第 1のキット
第 1のキットは、液 (I)および液 (Π)を混合して、本発明の一実施形態の化学機械 研磨用水系分散体を調製するためのキットである。第 1のキットにおいて、液 (I)は、（ A)砥粒、（B)有機酸、（C)重量平均分子量が 50, 000〜5, 000, 000である水溶 性高分子、および (E)水を含む水系分散体であり、液 (Π)は、（D)酸化剤および (E) 水を含む。更に、（F)界面活性剤を液 (I)もしくは液 (II)に含んでもよい。
[0076] 第 1のキットを構成する液 (I)および液 (II)を調製する場合、液 (I)および液 (II)を 混合して得られた水系分散体中に、前述した各成分が前述した濃度範囲で含まれる ように、液 (I)および液 (Π)に含有される各成分の濃度を決定する必要がある。また、 液 (I)および液 (II)は、各々各成分を高濃度で含有して!/、てもよく（すなわち濃縮さ れたものでもよく）、この場合、使用時に希釈して液 (I)および液 (II)を得ることが可能 である。第 1のキットによれば、液 (I)と液 (Π)とを分けておくことで、特に酸化剤の保 存安定性を向上させることができる。
[0077] 第 1のキットを用いて本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体を調製す る場合、液 (I)および液 (Π)が別個に用意，供給され、且つ研磨時に一体となってい ればよぐその混合の方法およびタイミングは特に限定されな 、。
[0078] 例えば、液 (I)と液 (Π)とが別々に研磨装置に供給され、定盤上にて混合されても よいし、研磨装置に供給する前に混合されてもよいし、研磨装置内でライン混合され てもよいし、あるいは、混合タンクを設けて該混合タンク内で混合されてもよい。また、 ライン混合の際に、より均一な水系分散体を得るために、ラインミキサーなどを用いて ちょい。
[0079] 1. 9. 2.第 2のキット
第 2のキットは、液 (I)および液 (Π)を混合して、本発明の一実施形態の化学機械 研磨用水系分散体を調製するためのキットである。第 2のキットにおいて、液 (I)は、（ A)砲粒および (E)水を含む水系分散体であり、液 (Π)は、（B)有機酸、（C)重量平 均分子量が 50, 000-5, 000, 000である水溶性高分子、および (E)水を含む。
[0080] 第 2のキットを構成する液 (I)および液 (II)を調製する場合、液 (I)および液 (II)を 混合して得られた水系分散体中に、前述した各成分が前述した濃度範囲で含まれる ように、液 (I)および液 (Π)に含有される各成分の濃度を決定する必要がある。また、 液 (I)および液 (II)は、各々各成分を高濃度で含有して!/、てもよく（すなわち濃縮さ れたものでもよく）、この場合、使用時に希釈して液 (I)および液 (II)を得ることが可能 である。第 2のキットによれば、液 (I)と液 (Π)とを分けておくことで、水系分散体の保 存安定性を高めることができる。
[0081] 第 2のキットを用いて本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体を調製す る場合、液 (I)および液 (Π)が別個に用意，供給され、且つ研磨時に一体となってい ればよぐその混合の方法およびタイミングは特に限定されな 、。
[0082] 例えば、液 (I)と液 (Π)とが別々に研磨装置に供給され、定盤上にて混合されても よいし、研磨装置に供給する前に混合されてもよいし、研磨装置内でライン混合され てもよいし、あるいは、混合タンクを設けて該混合タンク内で混合されてもよい。また、 ライン混合の際に、より均一な水系分散体を得るために、ラインミキサーなどを用いて ちょい。
[0083] 1. 9. 3.第 3のキット
第 3のキットは、液 (1)、液 (11)、および液 (III)を混合して、本発明の一実施形態の 化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキットである。第 3のキットにおいて、 液 (I)は、（A)砲粒および (F)水を含む水系分散体であり、液 (Π)は、（B)有機酸、 ( C)重量平均分子量が 50, 000〜5, 000, 000である水溶性高分子、および（E)水 を含み、液 (III)は、（D)酸化剤および (E)水を含む。
[0084] 第 3のキットを構成する液 (I)、液 (Π)、および液 (III)を調製する場合、液 (I)、液 (II )、および液 (III)を混合して得られた水系分散体中に上述の各成分が上述の濃度 範囲で含まれるように、液 (I)、液 (Π)、および液 (ΠΙ)に含有される各成分の濃度を 決定する必要がある。また、液 (I)、液 (Π)、および液 (III)は、各々各成分を高濃度 で含有していてもよく（すなわち濃縮されたものでもよく）、この場合、使用時に希釈し て、液 (1)、液 (Π)、および液 (III)を得ることが可能である。第 3のキットによれば、液（ 1)、液 (Π)、および液 (ΠΙ)とを分けておくことで、水系分散体の保存安定性を高める ことができる。
[0085] 第 3のキットを用いて本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体を調製す る場合、液 (1)、液 (Π)、および液 (ΠΙ)が別個に用意，供給され、且つ研磨時に一体 となって!/ヽればよぐその混合の方法およびタイミングは特に限定されな 、。
[0086] 例えば、液 (I)、液 (Π)、および液 (III)が別々に研磨装置に供給され、定盤上にて 混合されてもよいし、研磨装置に供給する前に混合されてもよいし、研磨装置内でラ イン混合されてもよいし、あるいは、混合タンクを設けて該混合タンク内で混合されて もよい。また、ライン混合の際に、より均一な水系分散体を得るために、ラインミキサー などを用いてもよい。
[0087] なお、第 2および第 3のキットにおいて、液 (I)は、（B)有機酸、（C)重量平均分子 量が 50, 000-5, 000, 000である水溶性高分子、（D)酸化剤、および (F)界面活 性剤から選ばれる 1種類以上の成分をさらに含むことができ、液 (Π)は、（A)砥粒、 (
D)酸化剤、および (F)界面活性剤から選ばれる 1種類以上の成分をさらに含むこと ができる。
[0088] 1. 10.用途
本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体は、被研磨体 (例えば半導体 装置)の化学機械研磨に好適に用いることができる。すなわち、本発明の一実施形 態の化学機械研磨用水系分散体によれば、特定の物性を有する水溶性高分子を含 有することにより、適度な粘性を有するため、各種の被研磨体 (例えば、半導体装置 を構成する各層）を、通常の研磨圧力よりも低い研磨圧力下でィ匕学機械研磨を効率 良く行なうことができ、かつ、十分に平坦化された精度の高い仕上げ面を得ることが できる。
[0089] より具体的には、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体は、例えば、 上述の銅ダマシン配線を形成するための二段階研磨処理における第 2研磨処理ェ 程の化学機械研磨用水系分散体として好適に用いることができる。すなわち、配線、 導電性バリア層、および絶縁層を具備する半導体装置に対して、上述の第 2研磨処 理工程によって、研磨圧力が低い条件下でィ匕学機械研磨を行なう場合において、配 線、導電性バリア層、および絶縁層（特にシリコン酸ィ匕膜系材料）に対して必要な研 磨速度を有し、かつ、高度な平坦性を有する被研磨面を効率良く得ることができる。
[0090] 2.化学機械研磨方法
本発明の一実施形態の化学機械研磨方法に供される被研磨体としては、例えば、 図 1A、図 2A、および図 3Aに示される構造を有する複合基板素材 la, 2a, 3aを挙 げることができる。この複合基板素材 la, 2a, 3aは、例えば、シリコン等力もなる基板 11と、絶縁層 12と、絶縁層 12に設けられた配線用凹部 20と、絶縁層 12および配線 用凹部 20の底部および内壁面を覆うように設けられた導電性バリア層 13と、配線用 凹部 20を充填するように導電性バリア層 13上に形成された金属層 14とを有する。
[0091] 絶縁層 12は単層であってもよい（図 1A参照）。この場合、絶縁層 12は例えば、 PE TEOS等力もなる高誘電率絶縁層力もなることができる。あるいは、絶縁層 12は 2層 以上カゝらなる積層構造を有していてもよい（図 2Aおよび図 3A参照)。この場合、絶縁 層 12は例えば、第 1の絶縁層 21と第 2の絶縁層 22との積層体力もなることができ、第 1の絶縁層 21は例えば、低誘電率絶縁層（例えば、アプライドマテリアルズ社製;商 品名「Black Diamond」）からなり、第 2の絶縁層 22は例えば、第 1の絶縁層 21より も誘電率が高い高誘電率絶縁層（例えば、 PETEOS)からなり、例えば、テトラエトキ シシランを用いて CVD法により形成することができる。
[0092] 導電性バリア層 13は、例えばタンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタン等の高融 点金属または高融点金属化合物からなる。金属層 14は銅または銅合金等の金属配 線材料からなる。 [0093] また、本発明の一実施形態の化学機械研磨方法に供される被研磨体は、例えば、 図 3Aに示される複合基板素材 3aであってもよい。この複合基板素材 3aは、例えば シリコン酸ィ匕物等よりなる第 3の絶縁層 31と、この絶縁層 31上に形成され、例えばシ リコン窒化物等よりなる第 4の絶縁層 32とを基板 11と絶縁層 12との間に有することが できる。
[0094] 本発明の一実施形態の化学機械研磨方法においては、複合基板素材 laを例えば 以下の手順にしたがって研磨することができる。まず、第 1研磨処理工程において、 第 1研磨用水系分散体を用いて導電性バリア層 13が露出するまで金属層 14をィ匕学 機械研磨する（図 1B参照)。その後、第 2研磨処理工程において、本発明の一実施 形態の化学機械研磨用水系分散体を用いて化学機械研磨を行な ヽ、導電性バリア 層 13のうち配線用凹部 20の底部および内壁面以外の部分を除去する。これにより、 高度に平坦化されたダマシン配線構造体 1が得られる（図 1C参照)。
[0095] また、本発明の一実施形態の化学機械研磨方法においては、複合基板素材 2a, 3 aを例えば以下の手順にしたがって研磨することができる。まず、第 1研磨処理工程 において、第 1研磨用水系分散体を用いて導電性バリア層 13が露出するまで金属 層 14をィ匕学機械研磨する（図 2Bおよび図 3B参照)。その後、第 2研磨処理工程に おいて、本発明の一実施形態の化学機械研磨用水系分散体を用いて化学機械研 磨を行な!、、導電性バリア層 13のうち配線用凹部 20の底部および内壁面以外の部 分を除去する。その際、第 2の絶縁層 22の表面も研磨されて除去されることにより、 高度に平坦化されたダマシン配線構造体 2, 3が得られる（図 2C,図 2D,図 3C,図 3 D参照)。
[0096] 第 1研磨用水系分散体としては、 CMS7401、 CMS7452 (いずれも JSR (株)製） を、イオン交換水、及び 4重量％過硫酸ァンモ -ゥム水溶液を、重量比 1： 1： 2 :4の 割合で混合したものを好適に用いることができる。
[0097] 本発明の一実施形態の化学機械研磨方法による研磨は、市販の化学機械研磨装 置（例えば、 LGP510、 LGP552 (以上、ラップマスター SFT (株）製）、 EPO— 112、 EPO - 222 (以上、（株)荏原製作所製）、 Mirra (アプライドマテリアルズ社製）、 AV ANTI-472 (アイペック社製)等）を用いて、公知の研磨条件で行なうことができる。 [0098] 好ましい研磨条件としては、使用する化学機械研磨装置により適宜に設定されるべ きであるが、例えばィ匕学機械研磨装置として EPO— 112を使用する場合、第 1研磨 処理工程および第 2研磨処理工程共に例えば下記の条件とすることができる。
[0099] 定盤回転数：好ましくは 30〜120rpm、より好ましくは 40〜： LOOrpm
ヘッド回転数：好ましくは 30〜120rpm、より好ましくは 40〜： LOOrpm
定盤回転数 Zヘッド回転数比:好ましくは 0. 5〜2、より好ましくは 0. 7〜1. 5 研磨圧力：好ましくは 60〜200gfZcm2、より好ましくは 100〜150gfZcm2、化学 機械研磨用水系分散体供給速度：好ましくは 50〜300mlZ分、より好ましくは 100 〜200mlZ分
[0100] 3.実施例
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され ない。
[0101] 3. 1.無機粒子を含む水分散体の調製
3. 1. 1.ヒュームドシリカ粒子を含む水分散体の調製
ヒュームドシリカ粒子（日本ァエロジル (株)製、商品名「ァエロジル # 90」、平均一 次粒子径 20nm) 2kgをイオン交換水 6. 7kg中に超音波分散機を用いて分散させた 。これを孔径 5 mのフィルターで濾過することにより、ヒュームドシリカ粒子を含有す る水分散体を得た。この水分散体中に含まれるヒュームドシリカの平均二次粒子径は 、 220應であった。
[0102] 3. 1. 2.コロイダルシリカ粒子を含む水分散体の調製
3. 1. 2- 1.コロイダルシリカ粒子 C1を含む水分散体の調製
濃度 25質量％のアンモニア水 70質量部、イオン交換水 40質量部、エタノール 17 0質量部およびテトラエトキシシラン 20質量部をフラスコに仕込み、回転速度 180rp mで攪拌しながら 60°Cに昇温した。温度を 60°Cに維持しながら攪拌を 2時間継続し た後、室温まで冷却した。これにより、コロイダルシリカ粒子のアルコール分散体を得 た。
[0103] 次いで、ロータリーエバポレータを用い、得られた分散体の温度を 80°Cに維持しな がらイオン交換水を添加しつつアルコール分を除去する操作を数回繰り返した。この 操作により、コロイダルシリカ粒子 CIを 20質量％含む水分散体を調製した。
[0104] この水分散体に含まれるコロイダルシリカ粒子 C1の平均一次粒子径は 25nmであ り、平均二次粒子径は 40nmであり、平均会合度は 1. 6であった。
[0105] 3. 1. 2- 2.コロイダルシリカ粒子 C2および C3をそれぞれ含む水分散体の調製 上記「3. 1. 2- 1.コロイダルシリカ粒子 C1を含む水分散体の調製」において、濃 度 25質量0 /0のアンモニア水、エタノール、およびテトラエトキシシランの使用量を表 1 に記載の通りとした他は、上記コロイダルシリカ粒子を含む水分散体の調製と同様に 実施して、コロイダルシリカ粒子 C2および C3を含む水分散体をそれぞれ調製した。
[0106] [表 1]
Figure imgf000020_0001
[0107] 3. 2.有機無機複合粒子を含む水分散体の調製
3. 2. 1.表面処理した有機粒子を含む水分散体の調製
メチルメタタリレート 90質量部、メトキシポリエチレングリコールメタタリレート (新中村 化学工業 (株)製、商品名「ΝΚエステル Μ— 90G」、 # 400) 5質量部、 4 ビュルピ リジン 5質量部、ァゾ系重合開始剤 (和光純薬工業 (株)製、商品名「V50」）2質量部 およびイオン交換水 400質量部をフラスコに仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しな 力 70°Cに昇温した。この温度で攪拌しつつ 6時間保持した。この反応混合物をィォ ン交換水で希釈することにより、ァミノ基の陽イオンおよびポリエチレングリコール鎖を 有する官能基を備え、平均粒子径 150nmのポリメチルメタタリレート系粒子を 10質 量％含む水分散体を得た。重合収率は 95%であった。
[0108] この水分散体 100質量部をフラスコに仕込み、これにメチルトリメトキシシラン 1質量 部を添加し、 40°Cで 2時間攪拌した。その後、 1規定硝酸水溶液を添加して pHを 2. 0に調整することにより、表面処理した有機粒子を含む水分散体を得た。この水分散 体に含まれる表面処理した有機粒子のゼータ電位は + 17mVであった。
[0109] 3. 2. 2.無機粒子 (コロイダルシリカ粒子)を含む水分散体の調製 コロイダルシリカ粒子（日産化学 (株)製、商品名「スノーテックス 、平均一次粒子 径 12nm)を水中に分散させ、これに 1規定水酸ィ匕カリウム水溶液を添加して pHを調 整することにより、コロイダルシリカ粒子を 10質量％含有する pHが 8. 0の水分散体を 得た。
[0110] この水分散体に含まれるコロイダルシリカ粒子のゼータ電位は—40mVであった。
[0111] 3. 2. 3.有機無機複合粒子を含む水分散体の調製
上記「3. 2. 1.表面処理した有機粒子を含む水分散体の調製」で調製した水分散 体 100質量部に、上記「3. 2. 2.無機粒子 (コロイダルシリカ粒子)を含む水分散体 の調製」で調製した水分散体 50質量部を攪拌しながら 2時間かけて徐々に添加し、 更にその後 2時間攪拌することにより、ポリメチルメタタリレート系粒子にシリカ粒子が 付着した粒子を含む水分散体を得た。
[0112] 次いで、得られた水分散体にビュルトリエトキシシラン 2質量部を添加し、 1時間攪 拌した後、更にテトラエトキシシラン 1質量部を添加した。これを 60°Cに昇温させ、攪 拌を 3時間継続した後、室温まで冷却することにより、平均粒子径 180nmの無機有 機複合粒子を 10質量％含有する水分散体を調製した。
[0113] この水分散体に含有される無機有機複合粒子を走査型電子顕微鏡で観察したとこ ろ、ポリメチルメタタリレート系粒子の表面の 80%にシリカ粒子が付着しているもので めつに。
[0114] 3. 3. (C)水溶性高分子を含む水溶液の調製
3. 3. 1.ポリアクリル酸塩 P1を含有する水溶液の調製
イオン交換水 1, OOOgおよび 5質量％過硫酸ァンモ -ゥム水溶液 lgを仕込んだ内 容積 2リットルの容器中に、 20質量％のアクリル酸水溶液 500gを還流下で撹拌しな 力 8時間かけて均等に滴下した。滴下終了後、更に 2時間還流下で保持することに より、重量平均分子量（Mw) l, 100, 000のポリアクリル酸を含む水溶液を得た。
[0115] これに、 10質量％水酸ィ匕カリウム水溶液を徐々にカ卩えて溶液を中和することにより 、 10質量％のポリアクリル酸塩 P1 (重量平均分子量（Mw) l, 100, 000のポリアタリ ル酸カリウム）を含有する PH7. 5の水溶液を調製した。
[0116] 本実施例において、重量平均分子量 (PEG換算分子量)および分子量分布は、ゲ ルパーミエーシヨンクロマトグラフィー（装置名；ゥオタ一ズ社製 LCモジュール— 1,検 出器;ゥォターズ社製 410型示差屈折率計）により測定した。カラムとして東ソー (株） 製の TSK α— Mを使用し、溶離液は 0. lM NaCl水溶液 Ζァセトニトリル = 80Ζ 20の混合液を用いた。
[0117] 3. 3. 2.ポリアクリル酸塩 Ρ2乃至 Ρ4をそれぞれ含有する水溶液の調製
上記「3. 3. 1.ポリアクリル酸塩 P1を含有する水溶液の調製」において、使用する 過硫酸アンモ-ゥムの使用量を表 2に記載の通りとした他は上記と同様に実施し、 10 質量0 /0のポリアクリル酸塩 Ρ2乃至 Ρ4 (ポリアクリル酸カリウム）をそれぞれ含む ρΗ7. 5の水溶液を調製した。なお、ポリアクリル酸塩 Ρ2乃至 Ρ4を製造する際には、ポリア クリル酸の中和剤として、水酸ィ匕カリウム水溶液のかわりに、水酸ィ匕ナトリウムまたは アンモニアを用いた。
[0118] [表 2]
Figure imgf000022_0001
[0119] 3. 3. 3.ポリビニルピロリドンを含有する水溶液の調製
ポリビュルピロリドンは BASF社製、商品名「K60」、重量平均分子量；約 350, 000 の固形分濃度 20%である水溶液を用いた。
[0120] 3. 4.実施例 1
3. 4. 1.第 2研磨用水系分散体 (本発明の化学機械研磨用水系分散体)の調製 上記「3. 1. 2- 2.コロイダルシリカ粒子 C2および C3をそれぞれ含む水分散体の 調製」で調製したコロイダルシリカ粒子 C2を含む水分散体のシリカに換算して 2質量 %に相当する量をポリエチレン製の瓶に入れ、これにマロン酸 1質量％、キナルジン 酸 0. 5質量％、アセチレンジオール型ノ-オン系界面活性剤（商品名「サーフィノー ル 485」、エアープロダクト社製、上記一般式（1)において m+n= 30) 0. 1質量0 /0、 およびキナルジン酸 0. 2質量％を順次添加し、その後、（C)水溶性高分子（上記「ポ リアクリル酸水溶液の調製」で調製したポリアクリル酸 P2)を含む水溶液を、ポリマー 量に換算して 0. 5質量％に相当する量添加し、更に水酸ィ匕カリウム 0. 9質量％およ び 35質量％過酸化水素水の過酸化水素に換算して 0. 6質量％に相当する量を順 次に投入し、 15分間攪拌した。次いで、全構成成分の合計量が 100質量％となるよ うにイオン交換水をカ卩えた後、孔径 5 mのフィルターで濾過することにより、 pHが 9 . 3の第 2研磨用水系分散体 S1を得た。
[0121] 3. 4. 2.第 2研磨用水系分散体の研磨性能の評価
3. 4. 2- 1.パターンなし基板の研磨試験
化学機械研磨装置（(株)荏原製作所製、型式「EP0112」）に多孔質ポリウレタン 製研磨パッド (二ッタ 'ハース (株)製、品番「IC1000」）を装着し、上記第 2研磨用水 系分散体を供給しながら、下記の各種研磨速度測定用基板につき、下記研磨条件 にて 1分間化学機械研磨処理を行ない、下記の手法によって研磨速度を算出した。
[0122] (i)研磨速度測定用基板
•8インチ熱酸ィ匕膜付きシリコン基板上に膜厚 15, OOOAの銅膜が設けられたもの。 •8インチ熱酸ィ匕膜付きシリコン基板上に膜厚 2, 000 Aのタンタル膜が設けられたも の。
•8インチ熱酸ィ匕膜付きシリコン基板上に膜厚 2, 000 Aの窒化タンタル膜が設けられ たもの。
•8インチシリコン基板上に膜厚 10, 000 Aの低誘電率絶縁層（Applied Materials 社製；商品名「Black Diamond」）が設けられたもの。
•8インチシリコン基板上に膜厚 10, 000AのPETEOS膜が設けられたもの。
[0123] (ii)研磨条件
•ヘッド回転数： 70rpm
.ヘッド荷重： 150gf/cm2
'テープノレ回転数： 70rpm
，第 2研磨用水系分散体の供給速度 :200mlZ分
[0124] (iii)研磨速度の算出方法
銅膜、タンタル膜および窒化タンタル膜については、電気伝導式膜厚測定器 (ケー エルェ一.テンコール (株）製、形式「ォムニマップ RS75」）を用いて、研磨処理後の 膜厚を測定し、化学機械研磨により減少した膜厚および研磨時間から研磨速度を算 出した。
[0125] PETEOS膜および低誘電率絶縁層につ ヽては、光干渉式膜厚測定器 (ナノメトリ タス 'ジャパン社製、型式「Nano Spec 6100」）を用いて研磨処理後の膜厚を測定 し、化学機械研磨により減少した膜厚および研磨時間から研磨速度を算出した。
[0126] (iv)研磨速度
研磨速度を表 3に示す。表 3において、各層の研磨速度を以下の略称で示す。 •銅膜の研磨速度… R
Cu
•タンタル膜の研磨速度' · -R
Ta
•窒化タンタル膜の研磨速度 · · R
TaN
• PETEOS膜の研磨速度 · · R
In— 1
•低誘電率絶縁層（商品名「Black Diamond」）の研磨速度… R
In-2
[0127] 3. 4. 2- 2.パターン付き基板の研磨試験
化学機械研磨装置（(株)荏原製作所製、型式「EP0112」）に多孔質ポリウレタン 製研磨パッド (ユッタ'ハース (株)製、品番「IC1000」）を装着し、下記の 2種のバタ ーン付き基板につき、下記研磨条件にてそれぞれ 2段階の化学機械研磨処理を行 つた o
[0128] (i)パターン付き基板
'シリコン基板上にシリコン窒化膜 1000Aを堆積させ、その上に低誘電率絶縁層 (B1 ack Diamond膜）を 4500A、更に PETEOS膜 500Aを順次積層させた後、各種の ノターン力もなる凹部を形成し、その上にタンタル膜 (厚さ 250A)、銅シード膜 (厚さ
1, 000 A)および銅メツキ膜 (厚さ 10, 000 A)を順次積層させたパターン付き基板（
ATDF社製)を用いた。
[0129] (ii)第 1研磨処理工程の研磨条件
•第 1研磨用水系分散体としては、 CMS 7401, CMS7452 (いずれも JSR (株)製）、 イオン交換水、および 4重量％過硫酸ァンモ -ゥム水溶液を重量比 1： 1： 2 :4の割合 で混合したものを用いた。
，第 1研磨用水系分散体の供給速度: 200mlZ分 •ヘッド回転数： 70rpm
•ヘッド荷 ： 250g/cm
'テープノレ回転数： 70rpm
•研磨時間： 2. 75分
[0130] (iii)第 2研磨処理工程の研磨条件
•化学機械研磨用水系分散体の種類:上記「3. 4. 1.第 2研磨用水系分散体 (本発 明の化学機械研磨用水系分散体)の調製」で調製した第 2研磨用水系分散体
，第 2研磨用水系分散体の供給速度 : 200mlZ分
•ヘッド回転数： 70rpm
•ヘッド荷 ： 150g/cm
'テープノレ回転数： 70rpm
•研磨時間： 63秒及び 111秒
尚、タンタル膜を除去した後、研磨時間 (A)： PETEOS膜を 300 A相当研磨除去 して研磨を終了するもの、および研磨時間（B)： PETEOS膜を研磨により除去し、更 に 30秒間研磨を継続した後、研磨を終了するものの 2つの条件で研磨を行った。 —研磨時間 (A) = {250(A)Zタンタル膜の研磨速度（AZ分） + 300(A) ZPET EOS膜の研磨速度 (AZ秒) } X 60 (秒) }
—研磨時間 (B) = { 250(A) Zタンタル膜の研磨速度（AZ分） + 500(A) /PET EOS膜の研磨速度 (AZ秒) } X 60 (秒） + 30 (秒) }
なお、研磨時間 (A)および (B)は、パターンなし基板での研磨速度に基づいて、パ ターン付き基板を研磨する場合の研磨時間を算出したものであり、それぞれの場合 の結果を表 3に示す。
[0131] 第 2研磨処理終了後には、研磨時間 (A)の場合は、 PETEOS膜の最上面より上に ある余剰の導電性バリア層がすべて除去され、 PETEOS膜の上面が露出した状態 にあるものと推定される。一方、研磨時間（B)の場合は、更に PETEOS膜も除去さ れ、低誘電率絶縁層が露出した状態であると推定される。
[0132] 二段階研磨後のパターン付き基板の被研磨面につき、高解像度プロファイラ一 (ケ 一エルェ一.テンコール (株））製、型式「HRP240ETCH」）を用いて、線幅 100 /z m の銅配線部分におけるデイツシング量（A)、ならびに、銅配線幅 (ライン) Z絶縁層 幅（スペース）が 9 m/l μ mの微細配線が 1000 μ m連続した部分におけるエロー ジョン量 (A)を測定した。
[0133] 更に、光学顕微鏡による明視野観察にて、被研磨面の膜剥がれの有無を観察した
。同時に暗視野観察にて、基板上の特定部位 (ボンディングパッド； 120 /z m四方の 銅埋め込み部分にっ 、て、基板の直径方向に 750個分)での研磨キズ (スクラッチ） の有無を観察した。
[0134] 3. 5.実施例 2乃至 10、比較例 1乃至 5
実施例 1において、第 2研磨用水系分散体の各成分の種類および配合量を表 3の 通りとした他は、実施例 1と同様にして、第 2研磨用水系分散体 S2乃至 S15を調製し た。
[0135] 実施例 1〜9および比較例 1〜3で使用した第 2研磨用水系分散体 S1〜S9、 S11 〜S13については、水酸ィ匕カリウムを用いて pH調整を行った。一方、実施例 10およ び比較例 4、 5で使用した第 2研磨用水系分散体 S10、 S14、 S15については、酸ま たはァノレカリによる pH調整は行なわなかった。
[0136] 実施例 2乃至 10及び、比較例 1乃至 5では、実施例 1と同様の研磨性能評価を行 つた。実施例 4および 8では (F)界面活性剤として、アルキルエーテル型ノ-オン系 界面活性剤 (商品名「ェマルゲン 147」、花王株式会社製)を使用した。また、比較例 3については、研磨圧力のみを変えた以外は、実施例 1と同様の評価を行った。その 結果を表 3に示す。
[0137] [表 3]
Figure imgf000027_0001
[0138] 表 3によれば、実施例 1〜10の化学機械研磨用水系分散体を用いることにより、半 導体基板に形成された絶縁層を化学機械研磨する際に、研磨速度を著しく向上する ことができ、被研磨面におけるスクラッチおよびディッシングの発生を防止することが でき、かつ、高度な平坦性を有する被研磨面を効率良く得ることができることがわ力 た。
[0139] これに対して、比較例 1〜4の化学機械研磨用水系分散体を用いた場合、研磨速 度を高めることができな力つた。その理由としては、比較例 1、 4、 5の化学機械研磨 用水系分散体は、重量平均分子量が 50, 000〜5, 000, 000の水溶性高分子を含 んでおらず、比較例 2は水溶性高分子を含んでおらず、適度な粘度を有していない ことから、研磨速度が低力つたと考えられる。また、水溶性高分子を含まない比較例 2 についてはスクラッチも多力つた。比較例 3は、研磨圧力の変更により研磨速度を向 上させたため、スクラッチが多ぐ膜剥がれも発生した。比較例 4、 5は、比較例 1の p Hのみ変更したものである力 比較例 4では銅の研磨速度が絶縁膜に対し過剰にな り、比較例 5では、絶縁膜の研磨速度が、銅の研磨速度に対し過剰になり、比較例 1 と比べて、平坦性が損なわれていることが分かる。
[0140] また、実施例 6及び 7の化学機械研磨用水系分散体では、（C)水溶性高分子の配 合量が 0. 05〜2質量％の好ましい範囲にないため、研磨速度がやや低ぐ研磨速 度が長力つたことが理解できる。

Claims

請求の範囲
[1] (A)砥粒、 (B)有機酸、 (C)水溶性高分子、 (D)酸化剤、および (E)水を含み、前 記（C)水溶性高分子の重量平均分子量が 50, 000〜5, 000, 000である、化学機 械研磨用水系分散体。
[2] 請求項 1において、
前記 (C)水溶性高分子がポリ (メタ)アクリル酸またはその塩である、化学機械研磨 用水系分散体。
[3] 請求項 1または 2において、
前記 (C)水溶性高分子の配合量が 0. 05〜2重量％である、化学機械研磨用水系 分散体。
[4] 請求項 1ないし 3のいずれかにおいて、
pHが 8〜12である、化学機械研磨用水系分散体。
[5] 請求項 1ないし 4のいずれかにおいて、
前記（B)有機酸は、キノリンカルボン酸、 2価の有機酸、およびヒドロキシル酸力 な る群力も選ばれる少なくとも 1種であり、その配合量が 0. 01〜5質量％である、化学 機械研磨用水系分散体。
[6] 請求項 1ないし 5のいずれかにおいて、
前記 (C)水溶性高分子の配合量：前記 (B)有機酸の配合量が 1： 40〜20： 1である 、化学機械研磨用水系分散体。
[7] 請求項 1ないし 6のいずれかにおいて、
さらに、（F)界面活性剤を 0. 001〜1質量％含有する、化学機械研磨用水系分散 体。
[8] 請求項 7において、
前記 (C)水溶性高分子の配合量:前記 (F)界面活性剤の配合量が 1： 10〜200： 1 である、化学機械研磨用水系分散体。
[9] 請求項 7または 8において、
前記 (F)界面活性剤がノニオン系界面活性剤である、化学機械研磨用水系分散 体。
[10] 請求項 1ないし 9のいずれかにおいて、
前記 (A)砥粒の配合量が 1〜10質量％である、化学機械研磨用水系分散体。
[11] 請求項 1な 、し 10の!、ずれかにお 、て、
前記 (A)砥粒がシリカである、化学機械研磨用水系分散体。
[12] 液 (I)および液 (II)を混合して、請求項 1な!ヽし 11の ヽずれかに記載の化学機械研 磨用水系分散体を調製するためのキットであって、
前記液 (I)は、（A)砲粒、（B)有機酸、（C)重合平均分子量が 50, 000〜5, 000, 000である水溶性高分子、および (E)水を含む水系分散体であり、
前記液 (II)は、 (D)酸化剤および (E)水を含む、化学機械研磨用水系分散体を調 製するためのキット。
[13] 液 (I)および液 (Π)を混合して、請求項 1ないし 11のいずれかに記載の化学
機械研磨用水系分散体を調製するためのキットであって、
前記液 (I)は、（A)砲粒および (E)水を含む水系分散体であり、
前記液 (Π)は、（B)有機酸、（C)重量平均分子量が 50, 000-5, 000, 000であ る水溶性高分子、および (E)水を含む、化学機械研磨用水系分散体を調製するた めのキット。
[14] 液 (I)、液 (Π)、および液 (III)を混合して、請求項 1な!、し 11の 、ずれかに記載の 化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキットであって、
前記液 (I)は、（A)砲粒および (E)水を含む水系分散体であり、
前記液 (Π)は、（B)有機酸、（C)重量平均分子量が 50, 000-5, 000, 000であ る水溶性高分子、および (E)水を含み、
前記液 (ΠΙ)は、（D)酸化剤および (E)水を含む、化学機械研磨用水系分散体を 調製するためのキット。
[15] 請求項 13または 14において、
前記液 (I)は、（B)有機酸、（C)重合平均分子量が 50, 000〜5, 000, 000である 水溶性高分子、（D)酸化剤、および (F)界面活性剤から選ばれる 1種類以上の成分 をさらに含む、化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット。
[16] 請求項 13な!、し 15の!、ずれかにお 、て、 前記液 (II)は、（A)砥粒、（D)酸化剤、および (F)界面活性剤力も選ばれる 1種類 以上の成分をさらに含む、化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット。 請求項 1な!、し 11の 、ずれかに記載の化学機械研磨用水系分散体を使用して、 該被研磨体を 60〜200gf/cm2の研磨圧力にて化学機械研磨することを含む、化学 機械研磨方法。
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