(57)【要約】【課題】従来よりも銅膜を高速に研磨しつつ、銅膜の表面粗さやスクラッチなどの表面欠陥の発生を抑制できる化学機械研磨用水系分散体を提供する。さらに、該化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット、および該化学機械研磨用水系分散体を用いた化学機械研磨方法を提供する。【解決手段】本発明に係る化学機械研磨用水系分散体は、（Ａ）アミノ酸と、（Ｂ）砥粒と、（Ｃ）界面活性剤と、（Ｄ）酸化剤と、（Ｅ）アンモニアと、を含有する化学機械研磨用水系分散体であって、前記アミノ酸の含有量（ＷＡ）と前記酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＡ／ＷＤ）は、１．５〜６．０であり、かつ、前記アンモニアの含有量（ＷＥ）と前記酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＥ／ＷＤ）は、０．０５〜０．６であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）アミノ酸と、
（Ｂ）砥粒と、
（Ｃ）界面活性剤と、
（Ｄ）酸化剤と、
（Ｅ）アンモニアと、
を含有する化学機械研磨用水系分散体であって、
前記アミノ酸の含有量（ＷＡ）と前記酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＡ／ＷＤ）は、１．５〜６．０であり、かつ、
前記アンモニアの含有量（ＷＥ）と前記酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＥ／ＷＤ）は、０．０５〜０．６である、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項２】
請求項１において、
前記アミノ酸は、グリシン、アラニン、およびグルタミンから選択される少なくとも１種である、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記砥粒は、コロイダルシリカまたはヒュームドシリカである、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウムおよびドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウムから選択される少なくとも１種である、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記酸化剤は、過酸化水素である、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
ｐＨは、７〜１１である、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体を調製するための第１の組成物および第２の組成物から構成されるキットであって、
前記第１の組成物は、（Ａ）アミノ酸と、（Ｂ）砥粒と、（Ｃ）界面活性剤と、（Ｅ）アンモニアと、を含有し、
前記第２の組成物は、（Ｄ）酸化剤を含有する、化学機械研磨用水系分散体調製用キット。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体を調製するための第３の組成物および第４の組成物から構成されるキットであって、
前記第３の組成物は、（Ａ）アミノ酸と、（Ｅ）アンモニアと、を含有し、
前記第４の組成物は、（Ｂ）砥粒と、（Ｃ）界面活性剤と、を含有し、
前記第３の組成物および前記第４の組成物から選択される少なくとも一方は、（Ｄ）酸化剤を含有する、化学機械研磨用水系分散体調製用キット。
【請求項９】
請求項８において、
さらに、前記第４の組成物は、（Ｅ）アンモニアを含有する、化学機械研磨用水系分散体調製用キット。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体を調製するための第５の組成物、第６の組成物および第７の組成物から構成されるキットであって、
前記第５の組成物は、（Ａ）アミノ酸と、（Ｅ）アンモニアと、を含有し、
前記第６の組成物は、（Ｂ）砥粒と、（Ｃ）界面活性剤と、を含有し、
前記第７の組成物は、（Ｄ）酸化剤を含有する、化学機械研磨用水系分散体調製用キット。
【請求項１１】
請求項１０において、
さらに、前記第６の組成物は、（Ｅ）アンモニアを含有する、化学機械研磨用水系分散体調製用キット。
【請求項１２】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体を用いて、バリアメタル膜上に形成された銅膜を研磨する、化学機械研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【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、ならびに化学機械研磨用水系分散体調製用キットに関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能ＬＳＩに搭載される銅ダマシン配線は、化学機械研磨（以下、「ＣＭＰ」ともいう。）により形成される。ＣＭＰでは、主に銅膜を研磨する第１研磨工程と、不要な銅、バリアメタル膜および層間絶縁膜を研磨する第２研磨工程と、が行われる。第１研磨工程においては、（１）タンタルやチタンからなるバリアメタル膜を実質的に研磨せずに銅膜を高速で研磨すること、（２）銅膜のディッシングやコロージョンなどの表面欠陥を抑制すること、が要求される。
【０００３】
近年、第１研磨工程では、配線ルールの微細化に伴いさらに高度な平坦性が要求されている。このため、さらに第１研磨工程を「バルク研磨工程」と「ファイン研磨工程」とに分けて実施されることがある。
【０００４】
「バルク研磨工程」とは、堆積させた銅膜をバリアメタル膜が露出する直前まで高速で研磨する工程である。バルク研磨工程では、平坦性を維持しながら銅膜を高速で研磨する機能が要求される。また、後続するファイン研磨工程への影響を最小限とするために、銅膜上のコロージョンやスクラッチをできる限り低減させることも要求される。
【０００５】
「ファイン研磨工程」とは、バルク研磨工程において残留した銅膜をバリアメタル膜が露出するまで研磨する工程である。ファイン研磨工程では、銅膜を高速で研磨する機能よりも、むしろ高度に平坦性を維持しながら銅膜を研磨し、銅膜のディッシングや層間絶縁膜のエロージョンなど表面欠陥の発生を抑制する機能が要求される。
【０００６】
上述したバルク研磨工程に使用される化学機械研磨用水系分散体は、第一に銅膜を高速で研磨する機能が要求される。銅膜を高速で研磨し得る技術として、例えば、特許文献１および特許文献２に記載の研磨用組成物が挙げられる。しかしながら、特許文献１に記載の研磨用組成物は、微細配線構造を有する半導体研磨に適用した場合、銅膜の表面に激しい表面荒れやスクラッチを生じさせる可能性がある。一方、特許文献２に記載の研磨用組成物は、銅膜に対する研磨速度が８０００オングストローム／分以下であり、バルク研磨工程に要求される研磨速度には及ばず、スループットの低下を招いていた。
【０００７】
以上のように、バルク研磨工程に要求される銅膜に対する高研磨速度および良好な被研磨面を両立し得る技術はなく、新たな化学機械研磨用水系分散体の開発が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２６８６６６号公報
【特許文献２】特開２００６−０８０３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来よりも銅膜を高速に研磨しつつ、銅膜の表面粗さやスクラッチなどの表面欠陥の発生を抑制できる化学機械研磨用水系分散体を提供する。さらに、該化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット、および該化学機械研磨用水系分散体を用いた化学機械研磨方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体は、（Ａ）アミノ酸と、（Ｂ）砥粒と、（Ｃ）界面活性剤と、（Ｄ）酸化剤と、（Ｅ）アンモニアと、を含有する化学機械研磨用水系分散体であって、前記アミノ酸の含有量（ＷＡ）と前記酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＡ／ＷＤ）は、１．５〜６．０であり、かつ、前記アンモニアの含有量（ＷＥ）と前記酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＥ／ＷＤ）は、０．０５〜０．６であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体において、前記アミノ酸は、グリシン、アラニン、およびグルタミンから選択される少なくとも１種であることができる。
【００１２】
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体において、前記砥粒は、コロイダルシリカまたはヒュームドシリカであることができる。
【００１３】
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体において、前記界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウムおよびドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウムから選択される少なくとも１種であることができる。
【００１４】
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体において、前記酸化剤は、過酸化水素であることができる。
【００１５】
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体において、ｐＨは、７〜１１であることができる。
【００１６】
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体調製用キットは、上記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、以下の態様を有する。
【００１７】
（１）第１の組成物および第２の組成物から構成されるキットであって、前記第１の組成物は、（Ａ）アミノ酸と、（Ｂ）砥粒と、（Ｃ）界面活性剤と、（Ｅ）アンモニアと、を含有し、前記第２の組成物は、（Ｄ）酸化剤を含有する。
【００１８】
（２）第３の組成物および第４の組成物から構成されるキットであって、前記第３の組成物は、（Ａ）アミノ酸と、（Ｅ）アンモニアと、を含有し、前記第４の組成物は、（Ｂ）砥粒と、（Ｃ）界面活性剤と、を含有し、前記第３の組成物および前記第４の組成物から選択される少なくとも一方は、（Ｄ）酸化剤を含有する。さらに、前記第４の組成物は、（Ｅ）アンモニアを含有することができる。
【００１９】
（３）第５の組成物、第６の組成物および第７の組成物から構成されるキットであって、前記第５の組成物は、（Ａ）アミノ酸と、（Ｅ）アンモニアと、を含有し、前記第６の組成物は、（Ｂ）砥粒と、（Ｃ）界面活性剤と、を含有し、前記第７の組成物は、（Ｄ）酸化剤を含有する。さらに、前記第６の組成物は、（Ｅ）アンモニアを含有することができる。
【００２０】
本発明に係る化学機械研磨方法は、上記の化学機械研磨用水系分散体を用いて、バリアメタル膜上に形成された銅膜を研磨することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
上記化学機械研磨用水系分散体によれば、バルク研磨工程において、バリアメタル膜上に形成された銅膜を高速で研磨しつつ、銅膜の表面粗さやスクラッチなどの表面欠陥の発生を抑制することができる。
【００２２】
上記化学機械研磨用水系分散体調製用キットによれば、上記化学機械研磨用水系分散体に含有される成分の一部をそれぞれ別の組成物として保管することができるため、各成分の保存安定性を高めることができる。そして、使用時に各組成物を混合・希釈することにより化学機械研磨用水系分散体を調製することができるので、常に一定の研磨性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】化学機械研磨方法の一具体例を模式的に示す断面図である。
【図２】化学機械研磨装置を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
１．化学機械研磨用水系分散体
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、（Ａ）アミノ酸と、（Ｂ）砥粒と、（Ｃ）界面活性剤と、（Ｄ）酸化剤と、（Ｅ）アンモニアと、を含有する化学機械研磨用水系分散体であって、前記アミノ酸の含有量（ＷＡ）と前記酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＡ／ＷＤ）は、１．５〜６．０であり、かつ、前記アンモニアの含有量（ＷＥ）と前記酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＥ／ＷＤ）は、０．０５〜０．６である。
【００２６】
まず、本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体を構成する各成分について説明する。
【００２７】
１．１  （Ａ）アミノ酸
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、アミノ酸を含有する。アミノ酸は、銅イオンと配位結合を形成しやすい性質があり、被研磨面たる銅膜の表面と配位結合を形成する。これにより、銅膜の表面荒れを抑制し高い平坦性を維持しつつ、銅および銅イオンとの親和性を高めることができるため研磨速度を促進させることができる。また、アミノ酸は、銅膜の研磨によりスラリー中へ溶出した銅イオンと容易に配位することができ銅の析出を防ぐことができる。その結果、銅膜上のスクラッチなどの研磨欠陥の発生を抑制することができる。
【００２８】
アミノ酸としては、例えば、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、パリンなどが挙げられる。これらのアミノ酸は、１種単独で用いることもできるが、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００２９】
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、前記例示したアミノ酸の中でも、グリシン、アラニン、およびグルタミンから選択される少なくとも１種を含有することが好ましく、グリシンを含有することが特に好ましい。グリシン、アラニンおよびグルタミンは、銅イオンと配位結合を形成する性質が特に強く、銅膜に対する研磨速度を大きくする効果が特に高い。
【００３０】
アミノ酸の含有量は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して好ましくは０．５〜１０質量％、より好ましくは１〜６質量％、特に好ましくは２〜４質量％である。アミノ酸の含有量が０．５質量％未満の場合には、十分に大きな銅膜に対する研磨速度が得られないことがある。一方、アミノ酸の含有量が１０質量％を超えると、銅膜のディッシングが大きくなるおそれがある。
【００３１】
１．２  （Ｂ）砥粒
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、砥粒を含有する。砥粒は、銅膜を機械的に研磨する効果を有する。砥粒として、無機粒子および有機無機複合粒子が挙げられる。
【００３２】
無機粒子としては、ヒュームド法により、塩化ケイ素、塩化アルミニウムまたは塩化チタン等と酸素および水素とを気相中で反応させて合成されたヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナ、ヒュームドチタニア；ゾルゲル法により、金属アルコキシドを加水分解縮合して合成されたシリカ；無機コロイド法等により合成され、精製により不純物を除去した高純度コロイダルシリカ等が挙げられる。
【００３３】
有機無機複合粒子としては、有機粒子と無機粒子とが、研磨時に容易に分離しない程度に一体に形成されていれば、その種類、構成等は特に限定されない。例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等の重合体粒子の存在下で、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重縮合させ、重合体粒子の少なくとも表面に、ポリシロキサン、ポリアルミノキサン、ポリチタノキサン等の重縮合物が形成された複合粒子が挙げられる。形成された重縮合物は、重合体粒子の官能基に直接結合していてもよいし、シランカップリング剤等を介して結合していてもよい。
【００３４】
また、有機無機複合粒子は、上記重合体粒子と、シリカ粒子、アルミナ粒子、チタニア粒子等とを用いて形成してもよい。この場合、前記複合粒子は、ポリシロキサン、ポリアルミノキサン、ポリチタノキサン等の重縮合物をバインダーとして、重合体粒子の表面にシリカ粒子等が存在するように形成されていてもよいし、シリカ粒子等が有するヒドロキシル基等の官能基と、重合体粒子の官能基とが化学的に結合して形成されていてもよい。さらに、有機無機複合粒子として、ゼータ電位の符号が互いに異なる有機粒子と無機粒子とが、これらの粒子を含む水分散体において、静電力により結合している複合粒子を使用することもできる。
【００３５】
有機粒子のゼータ電位は、全ｐＨ域、または低ｐＨ域を除く広範なｐＨ域にわたって、負であることが多い。有機粒子は、カルボキシル基、スルホン酸基等を有すると、より確実に負のゼータ電位を有することが多い。有機粒子がアミノ基等を有すると、特定のｐＨ域において正のゼータ電位を有することもある。一方、無機粒子のゼータ電位は、ｐＨ依存性が高く、ゼータ電位が０となる等電点を有し、ｐＨによってその前後でゼータ電位の符号が逆転する。したがって、特定の有機粒子と無機粒子とを、これらのゼータ電位が逆符号となるｐＨ域で混合することによって、静電力により有機粒子と無機粒子とが結合し、一体化して複合粒子を形成することができる。また、混合時のｐＨではゼータ電位が同符号であっても、その後、ｐＨを変化させ、一方の粒子、特に無機粒子のゼータ電位を逆符号にすることによって、有機粒子と無機粒子とを一体化することもできる。
【００３６】
このように静電力により一体化された複合粒子は、この複合粒子の存在下で、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重縮合させることにより、その少なくとも表面に、ポリシロキサン、ポリアルミノキサン、ポリチタノキサン等の重縮合物をさらに形成してもよい。
【００３７】
砥粒の平均粒子径は、好ましくは５〜１０００ｎｍ、より好ましくは１０〜７００ｎｍ、特に好ましくは１５〜５００ｎｍである。平均粒子径が上記範囲内にあると、銅膜に対する研磨速度が大きく、ディッシングおよびエロージョンが十分に抑制され、かつ粒子の沈降・分離が発生しにくい、安定な化学機械研磨用水系分散体を得ることができる。平均粒子径が５ｎｍ未満では、十分に研磨速度が大きい化学機械研磨用水系分散体を得ることができないことがある。一方、１０００ｎｍを超えると、ディッシングおよびエロージョンの抑制が不十分となることがあり、また砥粒の沈降・分離により、安定な化学機械研磨用水系分散体を容易に得ることができないことがある。この平均粒子径は、レーザー散乱回折型測定機により、または透過型電子顕微鏡による観察によって測定することができる。
【００３８】
砥粒の含有量は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、好ましくは０．０１〜１０質量％であり、より好ましくは０．１〜５質量％であり、特に好ましくは０．１〜２質量％である。砥粒の含有量が０．０１質量％未満になると十分な研磨速度を得ることができないことがあり、１０質量％を超えるとコストが高くなるとともに安定した化学機械研磨用水系分散体を得られないことがある。
【００３９】
１．３  （Ｃ）界面活性剤
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、界面活性剤を含有する。界面活性剤を含有することにより、バルク研磨工程において銅膜表面を保護しつつ、上記砥粒の分散安定性を高めることができる。これにより、銅膜の平坦性を保持しながら研磨することが可能となり、銅膜の表面荒れやスクラッチを抑制することができる。
【００４０】
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤が挙げられる。
【００４１】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族石鹸、ベンゼンスルホン酸塩、硫酸エステル塩、およびリン酸エステル塩等が挙げられる。ベンゼンスルホン酸塩としては、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム等が好ましく用いられる。脂肪族石鹸としては、オレイン酸カリウム等が好ましく用いられる。
【００４２】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等が挙げられる。
【００４３】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、三重結合を有する非イオン性界面活性剤、ポリエチレングリコール型界面活性剤等が挙げられる。三重結合を有する非イオン性界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール、アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物、アセチレンアルコール等が挙げられる。また、ポリビニルアルコール、シクロデキストリン、ポリビニルメチルエーテル、ヒドロキシエチルセルロース等を用いることもできる。
【００４４】
上記界面活性剤の中でも、バルク研磨工程において銅膜に対する平坦性を保持しながら研磨する観点から、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウムまたはドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウムを用いることが好ましい。これらの界面活性剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
界面活性剤の含有量は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、好ましくは０．００１〜５．０質量％、より好ましくは０．０１〜０．５質量％、特に好ましくは０．０５〜０．２質量％である。
【００４６】
１．４  （Ｄ）酸化剤
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、酸化剤を含有する。酸化剤を含有することにより、銅膜の表面を酸化し研磨液成分との錯化反応を促すことにより、脆弱な改質層を銅膜の表面に作り出し、銅膜を研磨しやすくする効果がある。
【００４７】
酸化剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、硝酸第二鉄、硝酸二アンモニウムセリウム、硫酸鉄、オゾンおよび過ヨウ素酸カリウム、過酢酸などが挙げられる。これらの酸化剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの酸化剤のうち、酸化力、保護膜との相性、および取り扱いやすさなどを考慮すると、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、および過酸化水素が特に好ましい。
【００４８】
酸化剤の含有量は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、好ましくは０．０１〜１０質量％、より好ましくは０．１〜３質量％、特に好ましくは０．５〜１．５質量％である。酸化剤の含有量が０．０１質量％未満の場合には、銅膜の表面を十分に酸化させることができないため、銅膜に対する研磨速度が小さくなることがある。一方、１０質量％を超えると、銅膜のコロージョンが発生しやすくなる。
【００４９】
１．５  （Ｅ）アンモニア
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、アンモニアを含有する。アンモニアは、銅膜とキレートを形成することで研磨速度を向上させる効果がある。
【００５０】
アンモニアの含有量は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、好ましくは０．０１〜１質量％、より好ましくは０．０５〜０．５質量％、特に好ましくは０．１〜０．３質量％である。アンモニアの含有量が０．０１質量％未満であると、銅膜に対する研磨速度が十分に得られないことがある。一方、１質量％を超えると、腐食しやすくなり、銅膜にコロージョンや表面荒れを発生させてしまうおそれがある。
【００５１】
１．６  含有比率
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、（Ａ）アミノ酸、（Ｄ）酸化剤、および（Ｅ）アンモニアの含有量を緻密に規定することにより、従来には見られなかったほどの銅膜に対する高速研磨を実現することができる。さらに、この含有量規定により、銅膜を高速研磨するにも拘わらず平坦化特性に優れ、表面荒れやスクラッチをほとんど発生させないようにすることができる。
【００５２】
（１）アミノ酸の含有量（ＷＡ）と酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＡ／ＷＤ）を規定した理由について以下に説明する。
【００５３】
銅膜の表面は、酸化剤によって酸化され、酸化銅となる。この酸化銅がアミノ酸と錯形成反応することで、銅の溶出が起こると考えられている。したがって、銅膜に対する高速研磨を実現するためには、酸化剤による銅の酸化反応とアミノ酸による酸化銅の錯形成反応を適切に制御することが必要となる。
【００５４】
まず、酸化剤による銅の酸化反応の観点から検討すると、酸化銅の生成量は、酸化剤の含有量と相関があり、多量の酸化剤を使用することで酸化銅の生成量を増加させることができる。しかしながら、単に多量の酸化剤を使用するだけでは、酸化銅を溶出させることができず、銅膜に対する高速研磨を実現することはできない。すなわち、酸化剤の含有量が多すぎる場合、酸化銅の生成量は増加するが、少量のアミノ酸存在下では、銅の錯形成反応量が少なく、研磨速度を向上させることができない。また、酸化剤の含有量が多すぎる場合、過酸化銅が生成されることでアミノ酸による銅の錯形成反応が阻害されて銅膜に対する研磨速度の低下を招くため、酸化剤の含有量を規定する必要がある。一方、酸化剤の含有量が少ない場合、酸化銅の生成量が減少するため、多量のアミノ酸が存在していても、銅の錯形成反応量が少なく、研磨速度を向上させることができない。
【００５５】
次に、アミノ酸による酸化銅の錯形成反応の観点から検討すると、アミノ酸による酸化銅の錯形成反応は、化学平衡の関係にあるため、多量のアミノ酸を含有することで錯体を形成する方向に反応が進み、銅膜に対する研磨速度を向上させることができる。しかしながら、多量のアミノ酸が化学機械研磨用水系分散体中に存在すると、研磨工程中において砥粒の凝集を促し、銅膜の平坦性が損なわれることがある。また、多量のアミノ酸を含有する化学機械研磨用水系分散体は、長期間の保管により砥粒の凝集や沈降を生じ、保存安定性を損なうことがある。
【００５６】
以上の観点から、化学機械研磨用水系分散体の保存安定性を確保すると共に、銅膜に対する高速研磨を実現するためには、上記（Ａ）アミノ酸の含有量（ＷＡ）と上記（Ｄ）酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＡ／ＷＤ）は１．５〜６．０であり、好ましくは２．０〜５．０であり、より好ましくは２．０〜４．０である。ＷＡ／ＷＤが１．５未満であると、アミノ酸の含有量が相対的に少なく、酸化剤の含有量が相対的に過剰になるため、前述した錯形成反応のバランスを失し銅膜に対する高速研磨を実現することができない。ＷＡ／ＷＤが６．０を超えると、酸化剤の含有量が相対的に少なく、アミノ酸の含有量が相対的に過剰になるため、前述した錯形成反応のバランスを失し銅膜に対する高速研磨を実現することができないばかりでなく、砥粒の凝集による銅膜の平坦性不良や表面荒れ、スクラッチが発生する。
【００５７】
（２）アンモニアの含有量（ＷＥ）と酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＥ／ＷＤ）を規定した理由について以下に説明する。
【００５８】
アンモニアは、アミノ酸とは異なり、酸化銅を経由することなく直接銅と反応して錯体を形成することができる。アンモニアは、銅と錯形成反応することで、銅膜に対する研磨速度を高めることができるが、多量のアンモニアを使用すると、銅膜表面を化学的に腐食させてしまい、銅膜の表面荒れやスクラッチを引き起こす。かかる腐食は、酸化銅の生成量を増加させれば抑制することができる。しかしながら、酸化剤の含有量は、前述したようにアミノ酸による酸化銅の錯形成反応に寄与しているため、単に酸化剤の含有量を増加させるとバランスを失することとなる。そこで、アミノ酸による酸化銅の錯形成反応を阻害せずにアンモニアによる銅膜の腐食を抑制すると共に、銅膜に対する研磨速度を最大限に発揮し得るアンモニアと酸化剤の含有量を規定する必要がある。
【００５９】
以上の観点から、銅膜の表面荒れやスクラッチのない良好な被研磨面を確保すると共に、銅膜に対する高速研磨を実現するためには、上記（Ｅ）アンモニアの含有量（ＷＥ）と上記（Ｄ）酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＥ／ＷＤ）は０．０５〜０．６であり、好ましくは０．１〜０．４であり、より好ましくは０．１〜０．２である。ＷＥ／ＷＤが０．０５未満であると、アンモニアの含有量が相対的に少なく、酸化剤の含有量が相対的に過剰になるため、前述した錯形成反応のバランスを失し銅膜に対する高速研磨を実現することができない。ＷＥ／ＷＤが０．６を超えると、アンモニアの含有量が相対的に過剰になり、酸化剤の含有量が相対的に少ないため、前述した腐食反応の抑制作用を失し銅膜の表面荒れやスクラッチが発生する。
【００６０】
本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、上記の（１）および（２）の双方の条件を満たすことにより、上記の作用効果を奏することができる。すなわち、本願発明は、上記の適切な含有比率とすることで、酸化銅とアミノ酸の錯形成反応に基づくアミノ酸による化学研磨作用と、銅とアンモニアの錯形成反応に基づくアンモニアによる化学研磨作用とのバランスを保持しながら、これらの化学研磨作用を併用することができる。これにより、銅膜に対する高速研磨と表面荒れやスクラッチのない良好な被研磨面を両立させることができる。
【００６１】
１．７  その他の添加剤
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、必要に応じて、下記の（ａ）ないし（ｃ）成分を添加することができる。
【００６２】
（ａ）フタル酸、マレイン酸、クエン酸等の錯形成剤。
【００６３】
（ｂ）ベンゾトリアゾール等の酸化防止剤。
【００６４】
（ｃ）ポリアクリル酸またはその塩、ポリメタクリル酸またはその塩、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子。
【００６５】
１．８  ｐＨ
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体のｐＨは、特に制限されないが、好ましくは７〜１１、より好ましくは８〜１０である。ｐＨが７未満であると、銅膜に対する高速研磨を実現できないことがある。一方、ｐＨが１１を超えると、銅膜上の表面荒れやスクラッチの抑制効果に劣ることがある。ｐＨ調整剤としては、例えば、水酸化カリウム、エチレンジアミン、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）などの塩基性塩が挙げられる。
【００６６】
１．９  用途
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、主として半導体装置の配線を形成する銅膜を化学機械研磨するための研磨材として使用することができる。具体的には、銅（または銅合金）ダマシン配線を形成する際の研磨材として使用することができる。化学機械研磨によって銅（または銅合金）ダマシン配線を形成する工程は、主として銅（または銅合金）膜の除去を行う第１研磨工程と、主として銅（または銅合金）の下部に形成された導電性バリアメタル膜を除去する第２研磨工程と、からなるが、上記化学機械研磨用水系分散体は第１研磨工程に用いると効果的である。
【００６７】
また、上述したように第１研磨工程を、堆積させた銅膜をバリアメタル膜が露出する直前まで高速で研磨する工程（バルク研磨工程）と、バルク研磨工程において残留した銅膜をバリアメタル膜が露出するまで研磨する工程（ファイン研磨工程）と、に分けて実施されることがある。本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、平坦性を維持しながら銅膜を高速で研磨することができるため、バルク研磨工程に用いると効果的である。
【００６８】
２．化学機械研磨方法
本実施の形態に係る化学機械研磨方法の一具体例について、図面を用いて詳細に説明する。図１（Ａ）ないし図１（Ｃ）は、本実施の形態に係る化学機械研磨方法の一具体例を模式的に示す断面図である。
【００６９】
２．１  被処理体
図１（Ａ）に、被処理体１００を示す。図１（Ａ）に示すように、被処理体１００は、基体１０を有する。基体１０は、少なくとも（図示しない）半導体基板を有する。基体１０は、例えば、シリコン基板とその上に形成された酸化シリコン膜から構成されていてもよい。さらに、基体１０の半導体基板には、トランジスタ等の機能デバイスが形成されていてもよい。
【００７０】
被処理体１００は、基体１０の上に形成されたシリコン酸化物等からなる絶縁膜１２と、絶縁膜１２の上に形成されたシリコン窒化物等からなる絶縁膜１４と、絶縁膜１４の上に配線用凹部２２が設けられた絶縁膜１６と、絶縁膜１６の表面ならびに配線用凹部２２の底部および内壁面を覆うように設けられたバリアメタル膜１８と、配線用凹部２２を充填し、かつバリアメタル膜１８の上に形成された銅膜２０と、が順次積膜されて、構成される。
【００７１】
絶縁膜１６は、例えば、真空プロセスで形成された酸化シリコン膜（例えば、ＰＥＴＥＯＳ膜（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ−ＴＥＯＳ膜）、ＨＤＰ膜（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ−ＴＥＯＳ膜）、熱化学気相蒸着法により得られる酸化シリコン膜等）、ＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ
Ｇｌａｓｓ）と呼ばれる絶縁膜、ホウ素リンシリケート膜（ＢＰＳＧ膜）、ＳｉＯＮ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼ばれる絶縁膜、Ｓｉｌｉｃｏｎｎｉｔｒｉｄｅ、低誘電率の絶縁膜等が挙げられる。
【００７２】
バリアメタル膜１８としては、例えば、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タンタル−ニオブ合金等を挙げることができる。バリアメタル膜１８は、これらの１種から形成されることが多いが、タンタルと窒化タンタルなど２種以上を併用することもできる。
【００７３】
銅膜２０は、図１（Ａ）に示すように、配線用凹部２２を完全に埋めることが必要となる。そのためには、通常化学蒸着法または電気めっき法により、１０，０００〜１５，０００オングストロームの銅膜を堆積させる。銅膜２０の材料としては、純度の高い銅だけでなく、銅を含有する合金を使用することもできる。銅を含有する合金中の銅含有量としては、９５質量％以上であることが好ましい。
【００７４】
２．２  研磨工程
第１研磨工程は、化学機械研磨用水系分散体を用いて被処理体１００の銅膜２０を研磨する工程である。上述したように第１研磨工程は、堆積させた銅膜をバリアメタル膜が露出する直前まで高速で研磨する工程（バルク研磨工程）と、バルク研磨工程において残留した銅膜をバリアメタル膜が露出するまで研磨する工程（ファイン研磨工程）と、に分けて実施することができる。本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、平坦性を維持しながら銅膜を高速で研磨することができるため、バルク研磨工程に用いると効果的である。
【００７５】
まず、上記化学機械研磨用水系分散体を用いて、図１（Ｂ）に示すように配線用凹部２２に埋没された部分以外の銅膜２０をバリアメタル膜１８が露出する直前まで高速研磨する（バルク研磨工程）。このときの銅膜に対する研磨速度は、好ましくは１５，０００オングストローム／分以上であり、より好ましくは２０，０００オングストローム／分以上である。これにより、半導体装置製造の高スループット化を達成することができる。
【００７６】
次に、銅膜に対する高速研磨性を有しないが精緻に平坦性を保つことができる別の化学機械研磨用水系分散体に切り替えて、図１（Ｃ）に示すようにバルク研磨工程において残留した銅膜２０ａをバリアメタル膜１８が露出するまで研磨する（ファイン研磨工程）。ファイン研磨工程の終了により、第１研磨工程が終了する。なお、ファイン研磨工程を実施しなくてもバルク研磨工程のみの実施によって、図１（Ａ）の状態から図１（Ｃ）の状態へ到達することができる場合がある。このような場合には、ファイン研磨工程を実施する必要がない。
【００７７】
第１研磨工程では、例えば、図２に示すような化学機械研磨装置２００を用いることができる。図２は、化学機械研磨装置２００の模式図を示している。スラリー供給ノズル４２からスラリー４４を供給し、かつ研磨布４６が貼付されたターンテーブル４８を回転させながら、半導体基板５０を保持したキャリアーヘッド５２を当接させることにより行う。なお、図２には、水供給ノズル５４およびドレッサー５６も併せて示してある。
【００７８】
キャリアーヘッド５２の研磨荷重は、１０〜１，０００ｇｆ／ｃｍ2の範囲内で選択することができ、好ましくは３０〜５００ｇｆ／ｃｍ2である。また、ターンテーブル４８およびキャリアーヘッド５２の回転数は１０〜４００ｒｐｍの範囲内で適宜選択することができ、好ましくは３０〜１５０ｒｐｍである。スラリー供給ノズル４２から供給されるスラリー４４の流量は、１０〜１，０００ｃｍ３／分の範囲内で選択することができ、好ましくは５０〜４００ｃｍ３／分である。
【００７９】
第１研磨工程では、市販の化学機械研磨装置を用いることができる。市販の化学機械研磨装置として、例えば、荏原製作所社製、形式「ＥＰＯ−１１２」、「ＥＰＯ−２２２」；ラップマスターＳＦＴ社製、型式「ＬＧＰ−５１０」、「ＬＧＰ−５５２」；アプライドマテリアル社製、型式「Ｍｉｒｒａ」等が挙げられる。
【００８０】
３．化学機械研磨用水系分散体調製用キット
上記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、上記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よい。
【００８１】
また、以下のように、上記成分のいずれかを含む複数の組成物（例えば、２つまたは３つの組成物）を調製し、これらを使用時に混合して使用することもできる。この場合、複数の液を混合して化学機械研磨用水系分散体を調製した後、これを化学機械研磨装置に供給してもよいし、複数の液を個別に化学機械研磨装置に供給して定盤上で化学機械研磨用水系分散体を調製してもよい。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、上記化学機械研磨用水系分散体を調製することができる。
【００８２】
３．１  第１のキット
本実施の形態に係る第１のキットは、（Ａ）アミノ酸、（Ｂ）砥粒、（Ｃ）界面活性剤、（Ｅ）アンモニアおよび水を含有する第１の組成物と、（Ｄ）酸化剤および水を含有する第２の組成物と、からなり、これらの組成物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る。
【００８３】
上記第１の組成物および第２の組成物における各成分の濃度は、これらの組成物を混合して最終的に調製される化学機械研磨用水系分散体中の各成分の濃度が上記範囲となれば特に限定されない。例えば、各成分を目的とする化学機械研磨用水系分散体の濃度よりも高濃度で含有する第１の組成物および第２の組成物を調製し、使用時に必要に応じて第１の組成物および第２の組成物を希釈して、これらを混合し、各成分の濃度が上記範囲となる化学機械研磨用水系分散体を調製する。具体的には、上記第１の組成物と第２の組成物とを１：１の質量比で混合する場合には、目的とする化学機械研磨用水系分散体に含まれる各成分の２倍の濃度となるように第１の組成物および第２の組成物をそれぞれ調製すればよい。また、目的とする化学機械研磨用水系分散体に含まれる各成分の２倍以上の濃度となるように第１の組成物および第２の組成物をそれぞれ調製し、これらを１：１の質量比で混合した後、各成分が目的の濃度となるように水で希釈してもよい。
【００８４】
第１のキットによれば、第１の組成物と第２の組成物とを別個に調製・保管することにより、特に第２の組成物に含まれる酸化剤の保存安定性を向上させることができる。
【００８５】
第１のキットを使用する場合、研磨時に上記化学機械研磨用水系分散体が形成されていれば、第１の組成物と第２の組成物との混合の方法およびタイミングは特に限定されない。例えば、第１の組成物と第２の組成物とを混合して上記化学機械研磨用水系分散体を調製した後、これを化学機械研磨装置に供給してもよいし、第１の組成物と第２の組成物とを独立して化学機械研磨装置に供給し、定盤上で混合してもよい。あるいは、第１の組成物と第２の組成物とを独立して化学機械研磨装置に供給し、装置内でライン混合してもよいし、化学機械研磨装置に混合タンクを設けて、混合タンク内で混合してもよい。また、ライン混合の際には、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。
【００８６】
３．２  第２のキット
本実施の形態に係る第２のキットは、（Ａ）アミノ酸、（Ｅ）アンモニアおよび水を含有する第３の組成物と、（Ｂ）砥粒、（Ｃ）界面活性剤および水を含有する第４の組成物と、からなり、これらの組成物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る。また、（Ｄ）酸化剤は、上記第３の組成物および第４の組成物のいずれか一方または双方に含まれる。さらに、上記第４の組成物は、（Ｅ）アンモニアを含有することができる。
【００８７】
第２のキットによれば、第３の組成物と第４の組成物とを別個に調製・保管することにより、第４の組成物中に含まれる砥粒の保存安定性を向上させることができる。第２のキットの調製方法および使用方法は、第１のキットと同様である。
【００８８】
３．３  第３のキット
本実施の形態に係る第３のキットは、（Ａ）アミノ酸、（Ｅ）アンモニアおよび水を含有する第５の組成物と、（Ｂ）砥粒、（Ｃ）界面活性剤および水を含有する第６の組成物と、（Ｄ）酸化剤および水を含有する第７の組成物と、からなり、これらの組成物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る。第６の組成物には、さらに（Ｅ）アンモニアを添加することができる。
【００８９】
第３のキットによれば、第５ないし第７の組成物を別個に調製・保管することにより、第６の組成物中に含まれる砥粒や第７の組成物中に含まれる酸化剤の保存安定性を向上させることができる。第３のキットの調製方法および使用方法は、第１のキットと同様である。
【００９０】
４．実施例
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００９１】
４．１  砥粒を含む水分散体の調製
４．１．１  コロイダルシリカ粒子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１７０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１８０ｒｐｍで撹拌しながら６０℃に昇温した。温度を６０℃に維持しながら撹拌した後、室温まで冷却して、コロイダルシリカ粒子のアルコール分散体を得た。
【００９２】
引き続きロータリーエバポレータを用いて、イオン交換水を添加しつつアルコールを除去する操作を数回繰り返した。この操作によりアルコールを除去し、コロイダルシリカ粒子を２０質量％含む水分散体「Ｃ１」を調製した。この水分散体Ｃ１に含まれるコロイダルシリカ粒子を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（日立製作所社製、型式「Ｈ−７５００」）を用いて観察したところ平均一次粒子径は２５ｎｍであり、また、動的光散乱式粒径分布測定装置（堀場製作所社製、型番「ＨＯＲＩＢＡ  ＬＢ５５０」）を用いて測定した平均二次粒子径は５０ｎｍであった。また、前記反応においてアンモニア水、エタノール、テトラエトキシシランの使用量および撹拌時の温度を変量し、コロイダルシリカ粒子（平均一次粒子径３５ｎｍ、平均二次粒子径９０ｎｍ）を２０質量％含む水分散体「Ｃ２」、コロイダルシリカ粒子（平均一次粒子径３５ｎｍ、平均二次粒子径７０ｎｍ）を２０質量％含む水分散体「Ｃ３」を調製した。
【００９３】
４．１．２  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（日本アエロジル社製、商品名「アエロジル＃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５μｍ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２３質量％含有する水分散体「Ｆ１」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、２２０ｎｍであった。
【００９４】
４．２  化学機械研磨用水系分散体の調製
４．２．１  化学機械研磨用水系分散体Ａの調製
化学機械研磨用水系分散体の全質量を１００質量％とした場合に、グリシンを３．９質量％、アラニンを０．１質量％、コロイダルシリカ水分散体Ｃ１を固形分として０．５質量％、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウムを０．３質量％、アンモニアを１．０質量％、全構成成分の量が１００質量％となるようにイオン交換水を加えて１時間撹拌した後、孔径５μｍのフィルターでろ過し、ＫＯＨでｐＨを９．７に調整し、過酸化水素に換算して１．７５質量％に相当する量の３０質量％過酸化水素水を順次入れ、表１に記載の化学機械研磨用水系分散体Ａを得た。なお、表１に記載されている各成分の含有量の単位は質量％であり、表記載成分以外の成分は水である。また、表中に記載の「ＤＢＳ−Ａ」はドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウムを表す。
【００９５】
４．２．２  化学機械研磨用水系分散体Ｂ〜Ｓの調製
アミノ酸の種類およびその他の添加成分を表１〜表３に示すものに変更したこと以外は、化学機械研磨用水系分散体Ａの調製方法と同様にして分散体Ｂ〜Ｓを調製した。なお、表中に記載の「ＤＢＳ−Ｋ」はドデシルベンゼンスルホン酸カリウムを表す。
【００９６】
４．３  実施例１〜６、比較例１〜１３
４．３．１  銅膜の研磨速度評価
化学機械研磨装置（アプライド・マテリアルズ社製、型式「Ｍｉｒｒａ」）に多孔質ポリウレタン製研磨パッド（ロデール・ニッタ社製、品番「ＩＣ１０００」）を装着し、化学機械研磨用水系分散体Ａ〜Ｓのいずれか１種を供給しつつ、下記の各種研磨速度測定用基板につき、下記の研磨条件にて３０秒間研磨処理を行い、下記の手法によって研磨速度を算出した。
【００９７】
（ａ）研磨速度測定用基板
・８インチ熱酸化膜付きシリコン基板上に膜厚１５，０００オングストロームの銅膜が設けられたもの。
【００９８】
（ｂ）研磨条件
・ヘッド回転数：１００ｒｐｍ
・プラテン回転数：１００ｒｐｍ
・ヘッド荷重：３．５ｐｓｉ
・化学機械研磨用水系分散体の供給速度：２００ｍＬ／分
この場合における化学機械研磨用水系分散体の供給速度とは、全供給液の供給量の合計を単位時間当たりで割り付けた値をいう。
【００９９】
（ｃ）研磨速度の算出方法
銅膜は、電気伝導式膜厚測定器（ケーエルエー・テンコール社製、形式「オムニマップＲＳ７５」）を用いて、研磨処理前後の膜厚を測定し、研磨されて減少した膜厚と研磨時間とから研磨速度を算出した。この結果を表１〜表３に示す。
【０１００】
銅膜の研磨速度は、１５，０００オングストローム／分以上であることが好ましく、この場合には表中の評価の欄に「○」と表記している。さらに、銅膜の研磨速度が２０，０００オングストローム／分以上であることが特に好ましく、この場合には表中の評価の欄に「◎」と表記している。また、銅膜の研磨速度が１５，０００オングストローム／分未満である場合には、実デバイスへの適応が不可であるとして、表中の評価の欄に「×」と表記している。
【０１０１】
４．３．２  銅膜の研磨性能評価
上記「４．３．１  銅膜の研磨速度評価」における研磨速度測定基板、および研磨条件を同様に用いて、化学機械研磨を行い、下記のようにして銅膜の表面粗さおよび銅膜のスクラッチを評価した。
【０１０２】
（ａ）表面粗さの評価方法
非接触３次元光学プロファイラー（Ｚｙｇｏ社製、型式「ＮｅｗＶｉｅｗ５０３２」）にて、銅膜表面の粗さを測定した。この結果を表１〜表３に示す。表面粗さは、１０ｎｍ以下であることが好ましく、この場合には表中の評価の欄に「○」と表記している。さらに、表面粗さが５ｎｍ以下である場合が特に好ましく、この場合には表中の評価の欄に「◎」と表記している。また、表面粗さが１０ｎｍを超える場合には、実デバイスへの適用が不可であるとして、表中の評価の欄に「×」と表記している。
【０１０３】
（ｂ）スクラッチの評価方法
光学顕微鏡（オリンパス社製、型番「ＭＸ−５０」）にて、暗視野観察を行い評価した。この結果を表１〜表３に示す。表中の評価の欄では、視野中にスクラッチが全く観察されなかった場合を「○」とし、やや観察された場合を「△」、多数観察された場合を「×」と記載した。
【０１０４】
【表１】
2010004023.tif 000002
【０１０５】
【表２】
2010004023.tif 000003
【０１０６】
【表３】
2010004023.tif 000004
【０１０７】
４．４  評価結果
実施例１〜６の化学機械研磨用水系分散体を用いた場合には、いずれも銅膜に対する研磨速度が１５，０００オングストローム／分以上と十分に高かった。実施例２または実施例４の化学機械研磨用水系分散体を用いた場合には、銅膜に対する研磨速度が２０，０００オングストローム／分以上となり特に優れていた。また、実施例１〜６のいずれの化学機械研磨用水系分散体を用いた場合においても、銅膜の表面粗さは１０ｎｍ以下に抑制され、銅膜上にスクラッチの発生は認められなかった。
【０１０８】
比較例１の化学機械研磨用水系分散体は、含有比率（ＷＡ／ＷＤ）および含有比率（ＷＥ／ＷＤ）が両者ともに規定の範囲を超えている。そのためバランスを失し、銅膜に対する研磨速度がやや低く、銅膜の表面に多数のスクラッチの発生が認められた。
【０１０９】
比較例２の化学機械研磨用水系分散体は、含有比率（ＷＡ／ＷＤ）が規定の範囲を下回っている。そのためバランスを失し、銅膜に対する研磨速度が著しく低下し、さらに銅膜の表面粗さが大きく、かつ、多数のスクラッチの発生も認められた。
【０１１０】
比較例３の化学機械研磨用水系分散体は、アミノ酸が含まれていないため、銅膜に対する研磨速度が著しく低下し、さらに銅膜の表面粗さが大きく、かつ、多数のスクラッチの発生も認められた。
【０１１１】
比較例４の化学機械研磨用水系分散体は、含有比率（ＷＡ／ＷＤ）が規定の範囲を下回り、かつ、含有比率（ＷＥ／ＷＤ）が規定の範囲を超えている。そのためバランスを失し、銅膜の研磨速度がやや低く、銅膜の表面に多数のスクラッチの発生が認められた。
【０１１２】
比較例５の化学機械研磨用水系分散体は、含有比率（ＷＥ／ＷＤ）が規定の範囲を超えている。そのためバランスを失し、銅膜に対する研磨速度が著しく低下し、さらに銅膜の表面粗さが大きく、かつ、多数のスクラッチの発生も認められた。
【０１１３】
比較例６の化学機械研磨用水系分散体は、アンモニアを含有せず、かつ、ｐＨが７以下である。そのため、銅膜に対する研磨速度が著しく低下した。
【０１１４】
比較例７の化学機械研磨用水系分散体は、含有比率（ＷＥ／ＷＤ）が規定の範囲を下回っている。そのためバランスを失し、銅膜に対する研磨速度が著しく低下し、さらにスクラッチの発生もやや認められた。
【０１１５】
比較例８の化学機械研磨用水系分散体は、含有比率（ＷＡ／ＷＤ）が規定の範囲を超えている。そのためバランスを失し、銅膜に対する研磨速度がやや低く、さらに銅膜の表面粗さが大きく、かつ、スクラッチの発生もやや認められた。
【０１１６】
比較例９の化学機械研磨用水系分散体は、含有比率（ＷＡ／ＷＤ）が規定の範囲を下回っている。そのためバランスを失し、銅膜に対する研磨速度が著しく低下し、さらにスクラッチの発生もやや認められた。
【０１１７】
比較例１０の化学機械研磨用水系分散体は、含有比率（ＷＡ／ＷＤ）および含有比率（ＷＥ／ＷＤ）が両者ともに規定の範囲を下回っている。そのためバランスを失し、銅膜に対する研磨速度が著しく低下した。
【０１１８】
比較例１１の化学機械研磨用水系分散体は、含有比率（ＷＡ／ＷＤ）が規定の範囲を上回り、かつ、含有比率（ＷＥ／ＷＤ）が規定の範囲を下回っている。そのためバランスを失し、銅膜に対する研磨速度が著しく低下し、さらに表面粗さも大きかった。
【０１１９】
比較例１２の化学機械研磨用水系分散体は、アミノ酸を含有せず、かつ、アミノ酸以外の有機酸（クエン酸）のみを使用し、さらに、ｐＨが７以下である。そのため、銅膜に対する研磨速度が著しく低下し、さらに銅膜の表面粗さが大きく、かつ、スクラッチの発生もやや認められた。
【０１２０】
比較例１３の化学機械研磨用水系分散体は、アンモニアを含有せず、かつ、アンモニア以外の塩基性化合物（水酸化カリウム）のみを使用している。そのため銅膜に対する研磨速度が著しく低下した。
【０１２１】
以上のように、アミノ酸の含有量（ＷＡ）と酸化剤含有量（ＷＤ）との比率（ＷＡ／ＷＤ）が１．５〜６．０であって、かつ、アンモニアの含有量（ＷＥ）と酸化剤の含有量（ＷＤ）との比率（ＷＥ／ＷＤ）が０．０５〜１．０である化学機械研磨用水系分散体を用いることにより、銅膜に対する高速研磨と被研磨面の表面荒れやスクラッチ等の表面欠陥の抑制を両立させることができた。これにより、銅膜に対する研磨速度の向上および銅膜表面の均一な研磨除去が可能となった。
【符号の説明】
【０１２２】
１０…基体、１２…絶縁膜（例えば、シリコン酸化物等）、１４…絶縁膜（例えば、シリコン窒化物等）、１６…絶縁膜（例えば、ＰＥＴＥＯＳ等）、１８…バリアメタル膜、２０…銅膜、２０ａ…銅膜（研磨残り部分）、２２…配線用凹部、４２…スラリー供給ノズル、４４…スラリー、４６…研磨布、４８…ターンテーブル、５０…半導体基板、５２…キャリアーヘッド、５４…水供給ノズル、５６…ドレッサー、１００…被処理体、２００…化学機械研磨装置
【図１】
2010004023.tif 000005
【図２】
2010004023.tif 000006