(57)【要約】【課題】半導体装置製造工程において、アルミニウム膜およびその合金膜に対する高研磨速度とディッシング発生の抑制とを両立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、半導体装置の製造工程におけるアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜を研磨する用途に用いられる化学機械研磨用水系分散体であって、（Ａ）砥粒；０．１質量％以上１０質量％以下と、（Ｂ）炭素数６以上の有機基を有するリン酸エステル化合物；１質量％以下と、を含有す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】
半導体装置の製造工程におけるアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜を研磨する用途に用いられる化学機械研磨用水系分散体であって、
（Ａ）砥粒；０．１質量％以上１０質量％以下と、
（Ｂ）炭素数６以上の有機基を有するリン酸エステル化合物；１質量％以下と、
を含有する、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項２】
前記（Ｂ）リン酸エステル化合物が、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、およびこれらの塩よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、請求項１に記載の化学機械研磨用水系分散体。
【請求項３】
前記（Ｂ）成分が下記一般式（１）で表される化合物である、請求項１または請求項２に記載の化学機械研磨用水系分散体。
（Ｒ１Ｏ（ＡＯ）ｍ）（Ｒ２Ｏ（ＡＯ）ｎ）−ＰＯ（ＯＨ）  ・・・・・（１）
（上記式（１）中、Ｒ１はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数６〜１５の有機基を表し、Ｒ２は水素原子またはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数６〜１５の有機基を表し、複数存在するＡＯはそれぞれ独立にアルキレンオキシ基を表す。ｍおよびｎはそれぞれ０〜１０の整数を表す。）
【請求項４】
さらに（Ｃ）炭素数１〜５の有機基を有するリン酸エステル化合物を含有する、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体。
【請求項５】
前記（Ｃ）成分の含有割合が、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、０．０１質量％以上２質量％以下である、請求項４に記載の化学機械研磨用水系分散体。
【請求項６】
さらに（Ｄ）有機酸を含有する、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体。
【請求項７】
前記（Ｄ）有機酸が、酸解離指数（ｐＫａ）が３よりも大きい有機酸である、請求項６に記載の化学機械研磨用水系分散体。
【請求項８】
さらに（Ｅ）酸化剤を含有する、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体。
【請求項９】
ｐＨが１〜７である、請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９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、半導体装置を構成するアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜を有する基板を研磨する工程を含む、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術が開発されている。化学機械研磨（以下、「ＣＭＰ」ともいう。）もその一つであり、ＬＳＩ製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み配線（ダマシン配線）形成において頻繁に利用されている技術である。このダマシン配線技術は、配線工程の簡略化、歩留まりと信頼性の向上が可能であり、今後その適用が拡大していくと考えられる。現在、ダマシン配線の配線金属としては、高速ロジックデバイスでは、低抵抗を理由に、銅が主に用いられている。また、ＤＲＡＭに代表されるメモリデバイスでは、低コスト化を理由に、アルミニウムまたはタングステンが配線金属として用いられている。低抵抗および低コスト化の双方を勘案すると、いずれのデバイスにおいてもダマシン配線金属として、銅に次ぐ低い抵抗を有するアルミニウムおよびその合金が有力視されている。
【０００３】
アルミニウム膜およびその合金膜（以下、単に「アルミニウム膜」ともいう。）を研磨するための研磨用組成物には、適切な研磨速度、ディッシング抑制やスクラッチ耐性等の種々の性能が要求される。特に、アルミニウム膜の研磨では、アルミニウムが柔らかい材料であるため、特に幅広配線部分でディッシングが発生しやすいという問題があった。ディッシングとは、アルミニウム膜を表面に有するウエハを研磨する際、研磨によりアルミニウム膜表面がウエハ表面全体よりも過剰に研磨またはエッチングされることにより、アルミニウム膜の配線部に窪みが発生することをいう。アルミニウム膜の配線部にディッシングが発生すると、配線部の断面積を減らすために、電気抵抗の増大を引き起こし、また配線の断線の原因ともなり得る。
【０００４】
このようなアルミニウム膜のディッシングを抑制するための研磨用組成物としては、例えば過硫酸アンモニウム、二酸化ケイ素、および水を含有する研磨用組成物が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、窒化ケイ素、および酸化ジルコニウムからなる群より選ばれる研磨材、鉄（ＩＩＩ）化合物、ならびに水を含有する研磨用組成物が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１３１６４号公報
【特許文献２】特開平１０−１５８６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の研磨用組成物は、アルミニウム膜に対するエッチング作用が強いためにディッシングが発生しやすい傾向にあった。また、特許文献２に記載の研磨用組成物によれば、鉄（ＩＩＩ）化合物がアルミニウム膜表面を酸化することによって脆弱な改質層を作り出すことができる。これにより、アルミニウム膜の研磨速度を高めることができるが、ディッシング抑制という観点からすると不十分な性能であった。そのため、次世代ＬＳＩに要求されるアルミニウム膜に対する十分な研磨速度とディッシング抑制の両立とを達成し得る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。
【０００７】
さらに、近年の配線の更なる微細化に伴ってアルミニウム膜表面に発生する微小な孔食が大きな問題となっている。この孔食とは、ある特定の場所だけに集中して腐食孔を生じ、他の大部分は不動態を保っているような腐食形態のことをいう。この孔食が発生する理由は、アルミニウム膜表面の結晶粒界部などの不一様な箇所が部分的に腐食してしまうためであると考えられており、特に酸性領域において顕著に発生することが知られている。そのため、次世代ＬＳＩに要求されるアルミニウム膜に対する十分な研磨速度とディッシング抑制の両立とを達成し得ると共に、孔食の発生を抑制し得る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。
【０００８】
そこで、本発明に係る幾つかの態様は、上記課題を解決することで、半導体装置製造工程において、アルミニウム膜およびその合金膜に対する高研磨速度とディッシング発生の抑制とを両立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を提供するものである。
【０００９】
また、本発明に係る幾つかの態様は、上記課題を解決することで、半導体装置製造工程において、アルミニウム膜およびその合金膜に対する高研磨速度とディッシング発生の抑制とを両立できると共に、孔食の発生を抑制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を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【００１１】
［適用例１］
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体の一態様は、
半導体装置の製造工程におけるアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜を研磨する用途に用いられる化学機械研磨用水系分散体であって、
（Ａ）砥粒；０．１質量％以上１０質量％以下と、
（Ｂ）炭素数６以上の有機基を有するリン酸エステル化合物；１質量％以下と、
を含有することを特徴とする。
【００１２】
［適用例２］
適用例１の化学機械研磨用水系分散体において、
前記（Ｂ）リン酸エステル化合物が、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、およびこれらの塩よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物であることができる。
【００１３】
［適用例３］
適用例１または適用例２の化学機械研磨用水系分散体において、
前記（Ｂ）成分が下記一般式（１）で表される化合物であることができる。
（Ｒ１Ｏ（ＡＯ）ｍ）（Ｒ２Ｏ（ＡＯ）ｎ）−ＰＯ（ＯＨ）  ・・・・・（１）
（上記式（１）中、Ｒ１はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数６〜１５の有機基を表し、Ｒ２は水素原子またはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数６〜１５の有機基を表し、複数存在するＡＯはそれぞれ独立にアルキレンオキシ基を表す。ｍおよびｎはそれぞれ０〜１０の整数を表す。）
【００１４】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一例の化学機械研磨用水系分散体において、
さらに（Ｃ）炭素数１〜５の有機基を有するリン酸エステル化合物を含有することができる。
【００１５】
［適用例５］
適用例４の化学機械研磨用水系分散体において、
前記（Ｃ）成分の含有割合が、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、０．０１質量％以上２質量％以下であることができる。
【００１６】
［適用例６］
適用例１ないし適用例５のいずれか一例の化学機械研磨用水系分散体において、
さらに（Ｄ）有機酸を含有することができる。
【００１７】
［適用例７］
適用例６の化学機械研磨用水系分散体において、
前記（Ｄ）有機酸が、酸解離指数（ｐＫａ）が３よりも大きい有機酸であることができる。
【００１８】
［適用例８］
適用例１ないし適用例７のいずれか一例の化学機械研磨用水系分散体において、
さらに（Ｅ）酸化剤を含有することができる。
【００１９】
［適用例９］
適用例１ないし適用例８のいずれか一例の化学機械研磨用水系分散体において、
ｐＨが１〜７であることができる。
【００２０】
［適用例１０］
本発明に係る化学機械研磨方法の一態様は、
適用例１ないし適用例９のいずれか一例の化学機械研磨用水系分散体を用いて、半導体装置を構成するアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜を有する基板を研磨する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体によれば、半導体装置製造工程において、アルミニウム膜およびその合金膜に対する高研磨速度とディッシング発生の抑制とを両立できる。
【００２２】
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体によれば、半導体装置製造工程において、アルミニウム膜およびその合金膜に対する高研磨速度とディッシング発生の抑制とを両立できると共に、孔食の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態に係る化学機械研磨方法の使用に適した被処理体を模式的に示した断面図である。
【図２】本実施の形態に係る化学機械研磨方法の使用に適した化学機械研磨装置を模式的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、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形例も含む。
【００２５】
１．化学機械研磨用水系分散体
本発明の一実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、（Ａ）砥粒；０．１質量％
以上１０質量％以下と、（Ｂ）炭素数６以上の有機基を有するリン酸エステル化合物；１質量％以下と、を含有することを特徴とする。以下、本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体に含まれる各成分について詳細に説明する。
【００２６】
１．１．（Ａ）砥粒
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、（Ａ）砥粒（以下、「（Ａ）成分」ともいう。）を含有する。（Ａ）成分としては、例えばヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン等が挙げられる。これらの中でも、スクラッチ等の研磨欠陥を低減する観点から、コロイダルシリカが好ましい。コロイダルシリカは、例えば特開２００３−１０９９２１号公報等に記載されている方法で製造されたものを使用することができる。また、特開２０１０−２６９９８５号公報や、Ｊ．Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．６，（２００６）９１１−９１７等に記載されているような方法で表面修飾されたコロイダルシリカを使用してもよい。
【００２７】
特に、コロイダルシリカの表面にスルホン酸基が導入されたスルホン酸修飾コロイダルシリカは、酸性条件下での安定性に優れているため、本発明において好適に用いられる。コロイダルシリカの表面にスルホン酸基を導入する方法としては、コロイダルシリカの表面に、化学的にスルホン酸基に変換できる官能基を有するシランカップリング剤を修飾した後、該官能基をスルホン酸基に変換する方法が挙げられる。このようなシランカップリング剤としては、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシラン等のメルカプト基を有するシランカップリング剤；ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド等のスルフィド基を有するシランカップリング剤が挙げられる。コロイダルシリカの表面に修飾されたシランカップリング剤のメルカプト基やスルフィド基を酸化させることでスルホン酸基に変換することができる。
【００２８】
（Ａ）成分の平均粒子径は、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置で測定することにより求めることができる。（Ａ）成分の平均粒子径は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることがより好ましい。（Ａ）成分の平均粒子径が前記範囲であると、アルミニウム膜に対する実用的な研磨速度を達成できると共に、（Ａ）成分の沈降・分離が発生しにくい貯蔵安定性に優れた化学機械研磨用水系分散体を得ることができる。動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置としては、ベックマン・コールター社製のナノ粒子アナライザー「ＤｅｌｓａＮａｎｏ  Ｓ」；Ｍａｌｖｅｒｎ社製の「Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ  ｎａｎｏ  ｚｓ」；株式会社堀場製作所製の「ＬＢ５５０」等が挙げられる。なお、動的光散乱法を用いて測定した平均粒子径は、一次粒子が複数個凝集して形成された二次粒子の平均粒子径を表している。
【００２９】
（Ａ）成分の含有割合は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、０．１質量％以上１０質量％以下、好ましくは０．１質量％以上８質量％以下、より好ましくは０．１質量％以上７質量％以下である。（Ａ）成分の含有割合が前記範囲である場合には、アルミニウム膜に対する実用的な研磨速度を得ることができる。（Ａ）成分の含有割合が前記範囲未満の場合、アルミニウム膜に対する研磨速度が著しく低下することがある。一方、（Ａ）成分の含有割合が前記範囲を超えると、アルミニウム膜に対する研磨速度がほぼ一定となり経済性が損なわれるとともに、化学機械研磨用水系分散体の貯蔵安定性が悪化する場合がある。
【００３０】
１．２．（Ｂ）炭素数６以上の有機基を有するリン酸エステル化合物
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、（Ｂ）炭素数６以上の有機基を有するリン酸エステル化合物（以下、「（Ｂ）成分」ともいう。）を含有する。一般にリン酸エステル化合物とは、リン酸（Ｏ＝Ｐ（ＯＨ）３）が持つ３個の水素の全てまたは一部が
有機基で置換された構造を有する化合物の総称のことをいうが、（Ｂ）成分は、その置換された有機基の炭素数が６以上であることを要し、６以上３５以下であることが好ましく、７以上２５以下であることがより好ましく、８以上２０以下であることが特に好ましい。有機基の炭素数が前記範囲である場合には、アルミニウム膜の表面に適度な保護膜が形成されることによりディッシング発生の抑制効果が得られると共に、アルミニウム膜に対する実用的な研磨速度を確保することができる。有機基の炭素数が前記範囲未満の場合には、アルミニウム膜の表面に保護膜が形成されるものの、その保護作用が十分ではなくディッシングの発生を抑制する効果が非常に小さくなる。
【００３１】
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体が（Ｂ）成分を含有することによりディッシング発生の抑制効果が発現するメカニズムは、以下のように考えられる。すなわち、アルミニウム膜の表面に存在する水酸基（Ａｌ−ＯＨ）に、（Ｂ）成分のリン酸基が結合することで、アルミニウム膜の表面に（Ｂ）成分の保護膜が形成される。そうすると、（Ｂ）成分中の有機基が表面に現れることになるが、有機基の炭素数が６以上であると立体障害効果が発現するようになるため、エッチング作用を緩和できると考えられる。これにより、アルミニウム膜の表面を平坦に研磨することが可能になるものと考えられる。
【００３２】
上記有機基としては、具体的には炭素数６以上の脂肪族炭化水素基（例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等）、炭素数６以上の脂環式炭化水素基（例えば、シクロアルキル基、シクロアルケニル基等）、炭素数６以上の芳香族炭化水素基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、およびこれらのポリアルキレンオキサイド付加物が挙げられ、酸素、硫黄、ハロゲン等のヘテロ原子を含んでいてもよく、その一部は他の置換基で置換されていてもよい。
【００３３】
また、（Ｂ）成分は、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、およびこれらの塩よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物であることが好ましく、（Ｂ）成分がリン酸モノエステル（塩）およびリン酸ジエステル（塩）の双方を含む場合にはその含有比率は特に制限されない。
【００３４】
（Ｂ）成分としては、下記一般式（１）で表される化合物であることが好ましい。
（Ｒ１Ｏ（ＡＯ）ｍ）（Ｒ２Ｏ（ＡＯ）ｎ）−ＰＯ（ＯＨ）  ・・・・・（１）
上記式（１）中、Ｒ１はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数６〜１５の有機基を表し、炭素−炭素二重結合を有していてもよい。Ｒ２は水素原子またはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数６〜１５の有機基を表し、炭素−炭素二重結合を有していてもよい。なお、Ｒ１およびＲ２の有機基はそれぞれ、炭素数７〜１４であることが好ましく、炭素数８〜１３であることがより好ましい。ヘテロ原子としては、酸素、硫黄、ハロゲン等が挙げられ、ヘテロ原子が酸素または硫黄の場合は、エーテル、チオエーテルを形成していてもよい。複数存在するＡＯはそれぞれ独立に、アルキレンオキシ基を表す。アルキレンオキシ基としては、例えば、エチレンオキシ基、プロピレンオキシ基が挙げられる。ｍおよびｎはそれぞれ０〜１０の整数を表す。
【００３５】
このような（Ｂ）成分の具体例としては、リン酸モノヘキシル、リン酸モノヘプチル、リン酸モノオクチル、リン酸モノ（２−エチルヘキシル）、リン酸モノデシル、リン酸モノウンデシル、リン酸モノラウリル、リン酸モノトリデシル、リン酸テトラデシル、リン酸モノシクロヘキシル、リン酸モノフェニル等のリン酸モノエステル；リン酸ジヘキシル、リン酸ジヘプチル、リン酸ジオクチル、リン酸ジ（２−エチルヘキシル）、リン酸ジデシル、リン酸ジウンデシル、リン酸ジラウリル、リン酸ジトリデシル、リン酸ジテトラデシル、リン酸ジシクロヘキシル、リン酸ジフェニル等のリン酸ジエステル；およびこれらのアミン塩やアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。前記例示した（Ｂ）成分は、１種単独で用いてもよいし、任意の割合で２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
（Ｂ）成分の含有割合は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、１質量％以下、より好ましくは０．００３質量％以上０．５質量％以下、さらに好ましくは０．００４質量％以上０．１質量％以下、特に好ましくは０．００５質量％以上０．０５質量％以下である。（Ｂ）成分の含有割合が前記範囲である場合には、アルミニウム膜のディッシング抑制効果が得られると共に、アルミニウム膜に対する実用的な研磨速度を確保することができる。（Ｂ）成分の含有割合が前記範囲を超えると、アルミニウム膜の表面に保護膜が形成されることによるディッシング抑制効果は得られるものの、アルミニウム膜表面が過度に保護されるため高速研磨を実現することが困難となる。また、化学機械研磨用水系分散体の貯蔵安定性が悪化する場合がある。
【００３７】
１．３．分散媒
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、分散媒を含有する。分散媒としては、水、水およびアルコールの混合媒体、水および水との相溶性を有する有機溶媒を含む混合媒体等が挙げられる。これらの中でも、水、水およびアルコールの混合媒体を用いることが好ましく、水を用いることがより好ましい。
【００３８】
１．４．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、さらに必要に応じて、（Ｃ）炭素数１〜５の有機基を有するリン酸エステル化合物、（Ｄ）有機酸、（Ｅ）酸化剤、水溶性高分子、防食剤、ｐＨ調整剤、界面活性剤等の添加剤を添加してもよい。以下、各添加剤について説明する。
【００３９】
１．４．１．（Ｃ）炭素数１〜５の有機基を有するリン酸エステル化合物
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体には、（Ｃ）炭素数１〜５の有機基を有するリン酸エステル化合物（以下、「（Ｃ）成分」ともいう。）を添加することが好ましい。一般にリン酸エステル化合物とは、リン酸（Ｏ＝Ｐ（ＯＨ）３）が持つ３個の水素の全てまたは一部が有機基で置換された構造を有する化合物の総称のことをいうが、（Ｃ）成分は、その置換された有機基の炭素数が１以上５以下であることを要し、１以上４以下であることが好ましく、２以上３以下であることがより好ましい。有機基の炭素数が前記範囲である場合には、アルミニウム膜の表面に適度な保護膜が形成されることにより孔食抑制効果が発現する。
【００４０】
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体においては、（Ｂ）成分と（Ｃ）成分とを併用することにより、アルミニウム膜表面に発生し得る孔食が効果的に抑制される。
【００４１】
上記有機基としては、具体的には炭素数１〜５の脂肪族炭化水素基（例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等）、炭素数３〜５の脂環式炭化水素基（例えば、シクロアルキル基、シクロアルケニル基等）が挙げられ、酸素、硫黄、ハロゲン等のヘテロ原子を含んでいてもよく、その一部は他の置換基で置換されていてもよい。
【００４２】
また、（Ｃ）成分は、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、およびこれらの塩よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物であることが好ましく、（Ｃ）成分がリン酸モノエステル（塩）およびリン酸ジエステル（塩）の双方を含む場合にはその含有比率は特に制限されない。
【００４３】
（Ｃ）成分としては、下記一般式（２）で表される化合物であることが好ましい。
（Ｒ３Ｏ）（Ｒ４Ｏ）−ＰＯ（ＯＨ）  ・・・・・（２）
上記式（１）中、Ｒ３はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数１〜５の有機基を表し、炭素−炭素二重結合を有していてもよい。Ｒ４は水素原子またはヘテロ原子を含んでいて
もよい炭素数１〜５の有機基を表し、炭素−炭素二重結合を有していてもよい。なお、Ｒ３およびＲ４の有機基はそれぞれ、炭素数１〜４であることが好ましく、炭素数２〜３であることがより好ましい。ヘテロ原子としては、酸素、硫黄、ハロゲン等が挙げられ、ヘテロ原子が酸素または硫黄の場合は、エーテル、チオエーテルを形成していてもよい。また、（Ｃ）成分が多価エステルである場合、複数存在する有機基に含まれる炭素数の合計が５を超えないことが好ましい。
【００４４】
このような（Ｃ）成分の具体例としては、リン酸モノメチル、リン酸モノエチル、リン酸モノ−ｎ−プロピル、リン酸モノイソプロピル、リン酸モノ−ｎ−ブチル、リン酸モノイソブチル、リン酸モノ−ｎ−ペンチル、リン酸モノイソペンチル等のリン酸モノエステル；リン酸ジエチル、リン酸ジプロピル、リン酸ジブチル、リン酸ジペンチル等のリン酸ジエステル；およびこれらのアミン塩等が挙げられる。前記例示した（Ｃ）成分は、１種単独で用いてもよいし、任意の割合で２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
（Ｃ）成分の含有割合は、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質量％以上２質量％以下、より好ましくは０．１質量％以上１質量％以下である。（Ｃ）成分の含有割合が前記範囲である場合には、アルミニウム膜の孔食抑制効果が得られると共に、アルミニウム膜に対する実用的な研磨速度を確保することができる。
【００４６】
１．４．２．（Ｄ）有機酸
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体には、（Ｄ）有機酸を添加することが好ましい。（Ｄ）有機酸を添加することで、アルミニウム膜の孔食抑制効果が得られると共に、アルミニウム膜に対する実用的な研磨速度を確保することができる。
【００４７】
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体において、（Ｂ）成分と（Ｄ）成分とを併用することにより、アルミニウム膜表面に発生し得る孔食が効果的に抑制される。
【００４８】
（Ｄ）有機酸としては、２５℃における酸解離指数（ｐＫａ）が３よりも大きい有機酸を用いることが好ましい。ｐＫａが３よりも大きい有機酸を含有することにより、アルミニウム膜の表面に（Ｄ）有機酸による保護膜が形成されやすくなり、アルミニウム膜の孔食が効果的に抑制される。なお、本発明におけるｐＫａは、２個以上のカルボキシル基を有する有機酸である場合には、１個目のカルボキシル基のｐＫａ、すなわちｐＫａ１を指標とする。
【００４９】
酸解離指数（ｐＫａ）は、例えば（ａ）Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｖｏｌ．６８，  ｎｕｍｂｅｒ６，  ｐａｇｅ１５６０  （１９６４）記載の方法、（ｂ）平沼産業株式会社製の電位差自動滴定装置（ＣＯＭ−９８０Ｗｉｎ等）を用いる方法等により測定することができ、また、（ｃ）日本化学会編の化学便覧（改訂３版、昭和５９年６月２５日、丸善株式会社発行）に記載の酸解離指数、（ｄ）コンピュドラッグ（Ｃｏｍｐｕｄｒｕｇ）社製のｐＫａＢＡＳＥ等のデータベース等を利用することができる。
【００５０】
（Ｄ）有機酸の具体例としては、例えば、フマル酸（３．０７）、３−ヒドロキシ安息香酸（４．０７）、４−ヒドロキシ安息香酸（４．４７）、テレフタル酸（３．５１）、クエン酸（３．０９）、コハク酸（４．２１）、イソフタル酸（３．５０）等が挙げられる。なお、上記例示した有機酸のｐＫａの値を括弧内に併せて示した。
【００５１】
（Ｄ）成分の含有割合は、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質量％以上５質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以上２質量％以下、特に好ましくは０．０５質量％以上０．７５質量％以下である。（Ｄ）成分の含有割合が前記
範囲であれば、アルミニウム膜の孔食抑制効果が得られると共に、アルミニウム膜に対する実用的な研磨速度を確保することができる。
【００５２】
１．４．３．（Ｅ）酸化剤
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体には、（Ｅ）酸化剤を添加することが好ましい。（Ｅ）酸化剤には、アルミニウム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、アルミニウム膜の表面に脆弱な改質層を作り出し、研磨しやすくする効果がある。
【００５３】
（Ｅ）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、次亜塩素酸、オゾン、過ヨウ素酸カリウムおよび過酢酸等が挙げられる。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扱いやすさ等を考慮すると、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素が好ましく、過酸化水素がより好ましい。
【００５４】
（Ｅ）酸化剤の含有割合は、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質量％以上１０質量％以下、より好ましくは０．１質量％以上３質量％以下、特に好ましくは０．２質量％以上１．５質量％以下である。
【００５５】
１．４．４．水溶性高分子
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体には、さらに必要に応じて、水溶性高分子を添加してもよい。この水溶性高分子には、化学機械研磨用水系分散体に適度な粘性を付与する効果がある。また、被研磨面の表面に吸着し被膜を形成することでディッシング等の発生を抑制し、被研磨面の平坦性をより一層高める効果がある。
【００５６】
水溶性高分子としては、アニオン性ポリマー、カチオン性ポリマー、ノニオン性ポリマー等が挙げられる。アニオン性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、およびこれらの塩等が挙げられる。カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルイミダゾール等が挙げられる。ノニオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド等が挙げられる。これらの水溶性高分子は、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。
【００５７】
水溶性高分子の重量平均分子量は、好ましくは２千以上１２０万以下、より好ましくは５千以上８０万以下である。本発明において「重量平均分子量」とは、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量のことをいう。
【００５８】
水溶性高分子の含有割合は、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０．００２質量％以上５質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以上１質量％以下である。
【００５９】
１．４．５．防食剤
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体には、さらに必要に応じて防食剤を添加してもよい。防食剤は、（Ｅ）酸化剤によるアルミニウム膜表面の酸化を緩和するとともに、（Ｅ）酸化剤によるアルミニウム膜表面の酸化により生じるアルミニウムイオンと反応して不溶性の錯体を生成する。これにより、研磨終了後のアルミニウム膜表面の平坦性を向上させることができる。
【００６０】
防食剤としては、特に限定されないが、複素環式化合物であることが好ましい。複素環式化合物中の複素環の員数は特に限定されない。また、複素環式化合物は、単環化合物であってもよいし、縮合環を有する多環化合物であってもよい。複素環式化合物の具体例としては、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリンジン、インドリジン、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、ナフチリジン、フタラジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、ブテリジン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、フラザン等の含窒素複素環化合物が挙げられる。
【００６１】
これらの中でも、イミダゾールが特に好ましい。イミダゾールの具体例としては、イミダゾール、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルピラゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、ベンゾイミダゾール、５，６−ジメチルベンゾイミダゾール、２−アミノベンゾイミダゾール、２−クロロベンゾイミダゾール、２−メチルベンゾイミダゾール、２−（１−ヒドロキシエチル）ベンズイミダゾール、２−ヒドロキシベンズイミダゾール、２−フェニルベンズイミダゾール、２，５−ジメチルベンズイミダゾール、５−メチルベンゾイミダゾール、５−ニトロベンズイミダゾール、１Ｈ−プリン等が挙げられる。
【００６２】
防食剤の含有割合は、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質量％以上５質量％以下、より好ましくは０．１質量％以上２質量％以下である。
【００６３】
１．４．６．ｐＨ調整剤
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体には、さらに必要に応じてｐＨ調整剤を添加してもよい。ｐＨ調整剤を適宜添加することにより、化学機械研磨用水系分散体のｐＨを１以上７以下に調整することができる。上記ｐＨ調整剤としては、酸性化合物および／または塩基性化合物が挙げられる。
【００６４】
酸性化合物としては、有機酸および無機酸が挙げられる。有機酸としては、例えばマロン酸、マレイン酸、リンゴ酸、酒石酸、シュウ酸、乳酸等、およびこれらの塩が挙げられる。無機酸としては、例えばリン酸、硫酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。前記例示した酸性化合物は、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。
【００６５】
塩基性化合物としては、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）、アンモニア等が挙げられる。
【００６６】
１．４．７．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には、さらに必要に応じて界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤には、化学機械研磨用水系分散体に適度な粘性を付与する効果がある。化学機械研磨用水系分散体の粘度は、２５℃において０．５ｍＰａ・ｓ以上１０ｍＰａ・ｓ未満となるように調整することが好ましい。
【００６７】
界面活性剤としては、特に制限されず、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等が挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等のカルボン酸塩；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、α−オレフィンスルホン酸塩等のスルホン酸塩；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ェニルエーテル硫酸塩等の硫酸塩；パーフルオロアルキル化合物等の含フッ素系界面活性剤等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩および脂肪族アンモニウム塩などが挙げられる。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
ル等の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。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。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。
【００６８】
界面活性剤の含有割合は、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質量％以上５質量％以下、より好ましくは０．００１質量％以上３質量％以下、特に好ましくは０．０１質量％以上１質量％以下である。
【００６９】
１．５．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、好ましくは１以上７以下、より好ましくは１．５以上４以下、より好ましくは２以上３以下である。ｐＨが前記範囲にあると、アルミニウム膜に対する実用的な研磨速度を確実に達成することができる。ｐＨが前記範囲を超えると、アルミニウム膜に対する研磨速度が著しく低下する場合がある。
【００７０】
１．６．用途
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、上述したようにアルミニウム膜およびアルミニウム合金膜に対する実用的な研磨速度を達成できると共に、アルミニウム膜およびアルミニウム合金膜表面のディッシング抑制効果を有する。そのため、本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、半導体装置の製造工程において、半導体装置の配線を形成するアルミニウム膜および／またはアルミニウム合金膜を有する基板を化学機械研磨するための研磨材として好適である。なお、本発明において「アルミニウム合金」とは、アルミニウム９０質量％以上および他の金属元素を含有する合金のことをいう。他の金属元素としては、例えばＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉ等が挙げられる。
【００７１】
１．７．化学機械研磨用水系分散体の調製方法
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、水等の分散媒に前述した各成分を溶解または分散させることにより調製することができる。溶解または分散させる方法は、特に制限されず、均一に溶解または分散できればどのような方法を適用してもよい。また、前述した各成分の混合順序や混合方法についても特に制限されない。
【００７２】
また、本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、濃縮タイプの原液として調製し、使用時に水等の分散媒で希釈して使用することもできる。
【００７３】
２．化学機械研磨方法
本発明の一実施形態に係る化学機械研磨方法は、前述した化学機械研磨用水系分散体を用いて、半導体装置を構成するアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜を有する基板を研磨する工程を含む。以下、本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体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。
【００７４】
２．１．被処理体
図１は、本実施の形態に係る化学機械研磨方法の使用に適した被処理体を模式的に示した断面図である。被処理体１００は、以下の工程（１）ないし（４）を経ることにより形成される。
（１）まず、シリコン基板１０を用意する。シリコン基板１０には、（図示しない）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。
（２）次に、シリコン基板１０の上に、ＣＶＤ法または熱酸化法を用いてシリコン酸化膜１２を形成する。
（３）次に、シリコン酸化膜１２をパターニングする。それをマスクとして、例えばエッ
チング法を適用して酸化シリコン膜１２に配線用凹部２０を形成する。
（４）次に、配線用凹部２０を充填するように、アルミニウム膜１４をスパッタ法により堆積させると、被処理体１００が得られる。
【００７５】
２．２．研磨工程
上述の化学機械研磨用水系分散体を用いて、被処理体１００のシリコン酸化膜１２上に堆積したアルミニウム膜１４を研磨除去し、全体的に平坦化することでアルミニウム配線部を形成する。本実施の形態に係る化学機械研磨方法によれば、上述した化学機械研磨用水系分散体を用いることで、アルミニウム膜１４に対する研磨速度が十分に大きく、かつアルミニウム膜１４表面のディッシングの発生を抑制することができる。
【００７６】
２．３．化学機械研磨装置
上述の研磨工程には、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を模式的に示した斜視図である。上述の研磨工程は、スラリー供給ノズル４２からスラリー（化学機械研磨用水系分散体）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。
【００７７】
キャリアーヘッド５２の押し付け圧は、１０〜１，０００ｈＰａの範囲内で選択することができ、好ましくは３０〜５００ｈＰａ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（化学機械研磨用水系分散体）４４の流量は、１０〜１，０００ｍＬ／分の範囲内で選択することができ、好ましくは５０〜４００ｍＬ／分である。
【００７８】
市販の研磨装置として、例えば、株式会社荏原製作所製、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」、「Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ」等が挙げられる。
【００７９】
３．実施例
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、本実施例における「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準である。
【００８０】
３．１．スルホン酸修飾砥粒の水分散体の調製
純粋７８７．９ｇ、２６％アンモニア水７８６．０ｇ、メタノール１２９２４ｇの混合液に、テトラメトキシシラン１５２２．２ｇ、メタノール４１３．０ｇの混合液を、液温を３５℃に保ちつつ５５分かけて滴下し、水とメタノールを分散媒とするシリカゾルを得た。このシリカゾルを常圧下で５０００ｍＬとなるまで加熱濃縮した。この濃縮液にシランカップリング剤として３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン６．０ｇを加え、沸点で還流して熱熟成を行った。その後、容量を一定に保つために純水を追加しながらメタノールおよびアンモニアを水置換し、ｐＨが８以下になった時点で一旦シリカゾルの液温を室温に下げた。次いで、３５％過酸化水素水を５３．５ｇ添加して再び加熱し、８時間反応を続け、室温まで冷却後、スルホン酸修飾砥粒（コロイダルシリカ）の水分散体を得た。この水分散体の一部を取り出しイオン交換水で希釈したサンプルについて、動的光散乱式粒径分布測定装置（株式会社堀場製作所製、型式「ＬＢ５５０」）を用い、算術平均径を平均粒子径として測定したところ、３０ｎｍであった。
【００８１】
３．２．化学機械研磨用水系分散体の調製
上記において調製された水分散体が所定の砥粒濃度となるよう計算されたイオン交換水を容量１０００ｃｍ３のポリエチレン製の瓶に投入し、これに酸性化合物（リンゴ酸）または塩基性化合物（水酸化カリウム）を表記載のｐＨとなるような量をそれぞれ添加し十分に撹拌した。その後、撹拌しながら上記において調製された水分散体、表記載のリン酸エステル、有機酸、酸化剤、およびポリエチレングリコール（重量平均分子量７千）０．０５質量％、ポリビニルピロリドン（重量平均分子量６千）０．０５質量％、ベンゾイミダゾール０．０３％質量％をそれぞれ添加し、合計１００質量％とした。その後、孔径５μｍのフィルターで濾過することにより、実施例１〜２４および比較例１〜９の化学機械研磨用水系分散体を得た。なお、表中の値は正味の配合量を表しており、「−」は配合していないことを表す。
【００８２】
３．３．評価方法
３．３．１．化学機械研磨試験
上記において調製した化学機械研磨用水系分散体を用いて、直径８インチのアルミニウム膜を被研磨体として、下記の研磨条件で化学機械研磨を行った。
＜研磨条件＞
・研磨装置：株式会社荏原製作所製、型式「ＥＰＯ−１１２」
・研磨パッド：ロデール・ニッタ株式会社製、「ＩＣ１０００／Ｋ−Ｇｒｏｏｖｅ」
・化学機械研磨用水系分散体供給速度：２００ｍＬ／分
・定盤回転数：９０ｒｐｍ
・研磨ヘッド回転数：９１ｒｐｍ
・研磨ヘッド押し付け圧：１４０ｈＰａ
【００８３】
（１）アルミニウム膜の研磨速度の算出
被研磨体である直径８インチのアルミニウム膜について、研磨前の膜厚をＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ株式会社製の金属膜厚計「Ｏｍｎｉｍａｐ  Ａ−ＲＳ７５ｔｃ」を用いて予め測定しておき、上記の条件で１分間研磨を行った。研磨後の被研磨体の膜厚を、同様に金属膜厚計を用いて測定し、研磨前と研磨後の膜厚の差、すなわち化学機械研磨により減少した膜厚を求めた。そして、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。その評価基準は下記の通りである。アルミニウム膜の研磨速度および評価結果を表１〜表３に併せて示す。
「○」：研磨速度が１００Å／ｍｉｎを超えている。
「×」：研磨速度が１００Å／ｍｉｎ以下である。
【００８４】
（２）孔食評価
被研磨体である直径８インチのアルミニウム膜について、上記の条件で１分間研磨を行った後、サブストレートを順次洗浄して乾燥させた。乾燥後、光学顕微鏡を用いてサブストレート表面を観察し、微細な孔食の有無を判定した。その評価基準は下記の通りである。その評価結果を表１に併せて示す。
「○」：微細な孔食がアルミニウム膜の表面に全く認められない。
「△」：微細な孔食がアルミニウム膜の表面の一部に認められる。
「×」：微細な孔食がアルミニウム膜の表面の全面に認められる。
【００８５】
（３）平坦性評価
配線パターンとなる溝が形成されたパターンウエハの化学機械研磨では、局所的に過剰に研磨される箇所が発生することが知られている。これは、化学機械研磨前のパターンウエハ表面には配線パターンとなる溝を反映した凹凸がアルミニウム膜の表面に形成されており、化学機械研磨を行う場合にパターン密度に応じて局所的に高い圧力がかかり、その部分の研磨速度が速くなるためである。このため、半導体基板に模したパターンウエハを
研磨して評価することにより、本実施例に係る化学機械研磨用水系分散体の実際に使用する状態における研磨特性を確認した。
【００８６】
下記のパターン付きウエハにつき、研磨時間を１分としたこと以外は、上記の研磨条件と同様に研磨処理を行い、下記の手法によって平坦性（ディッシング量）を評価した。その結果を表１〜表３に併せて示す。
【００８７】
＜パターン付き基板＞
４００ｎｍのＰＥＴＥＯＳ膜が成膜された８ｉｎｃｈウエハを、「ＳＥＭＡＴＥＣＨ８５４」パターンに加工して深さ４００ｎｍの溝パターンを形成後、６００ｎｍのアルミニウム膜を積層したテスト用の基板（ＳＥＭＡＴＥＣＨ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ社製）を用いた。
【００８８】
＜平坦性（ディッシング量）評価＞
研磨処理工程後のパターン付きウエハの被研磨面につき、高解像度プロファイラー（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ株式会社製、型式「ＨＲＰ２４０ＥＴＣＨ」）を用いて、アルミニウム配線幅５μｍのアルミニウム孤立配線部分におけるディッシング量（Å）を測定した。ディッシング量は、０〜１００Åであることが好ましいと判断でき、０〜８０Åであることがより好ましく、特に好ましくは０〜６０Åである。ディッシング量が０〜１００Åである場合には表中の評価の欄に「○」と表記した。また、ディッシング量が１００Åを越える場合には、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「×」と表記した。
【００８９】
ここで、実施例１〜２４、比較例１〜９で使用した化学機械研磨用水系分散体の組成および評価結果を下表１〜表３にまとめた。
【００９０】
【表１】
2015019058.tif 000002
【００９１】
【表２】
2015019058.tif 000003
【００９２】
【表３】
2015019058.tif 000004
【００９３】
なお、表１〜表３における各成分は、以下のものを使用した。
・コロイダルシリカ（上記で作製したスルホン酸修飾砥粒（コロイダルシリカ））
・リン酸オクチル（竹本油脂株式会社製、製品名「パイオニンＡ−７０」）
・リン酸イソプロピル（竹本油脂株式会社製、製品名「パイオニンＡ７６」）
・リン酸ブトキシエチレン（城北化学株式会社製、製品名ＪＰ５０６Ｈ）
・ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル（花王株式会社製、製品名「エレクトロストリッパーＦ」）
・ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル（第一工業製薬株式会社製、製品名「プライサーフＡ２１５Ｃ」）
・ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルリン酸エステル（第一工業製薬株式会社製、製品名「プライサーフＡＬ」）
【００９４】
３．４．評価結果
実施例１〜２４に係る化学機械研磨用水系分散体によれば、被研磨体であるアルミニウム膜表面のディッシング量の発生が低減され、アルミニウム膜に対する良好な研磨速度が得られることが判明した。実施例１２〜１８に係る化学機械研磨用水系分散体では、（Ｂ）成分と（Ｃ）成分とを組み合わせて使用することにより、上記のディッシング抑制効果および高研磨速度に加えて孔食抑制効果が認められた。実施例１９〜２４に係る化学機械研磨用水系分散体では、（Ｂ）成分と（Ｄ）成分とを組み合わせて使用することにより、上記のディッシング抑制効果および高研磨速度に加えて孔食抑制効果が認められた。
【００９５】
比較例１および比較例２は、（Ｂ）成分を含有しない化学機械研磨用水系分散体を使用した例である。かかる場合には、アルミニウム膜に対する良好な研磨速度は得られるものの、アルミニウム膜の表面のディッシング量が著しく増大した。また、アルミニウム膜の表面の全面において孔食の発生が認められた。
【００９６】
比較例３は、（Ｂ）成分を１質量％以上含有する化学機械研磨用水系分散体を使用した例である。かかる場合には、アルミニウム膜の表面に形成される保護膜の保護作用が強くなりすぎるため、研磨速度が著しく低下した。
【００９７】
比較例４および比較例５は、（Ｂ）成分を含有せず（Ｃ）成分のみ含有する化学機械研磨用水系分散体を使用した例である。かかる場合には、アルミニウム膜の表面に形成される保護膜により孔食の発生を抑制できるが、ディッシングを抑制することはできなかった。
【００９８】
比較例６および比較例７は、（Ｂ）成分を含有せず（Ｄ）成分のみ含有する化学機械研磨用水系分散体を使用した例である。かかる場合には、アルミニウム膜の表面に形成される保護膜により孔食の発生を抑制できるが、ディッシングを抑制することはできなかった。
【００９９】
以上の結果から、本発明に係る化学機械研磨用水系分散体によれば、アルミニウム膜に対する高研磨速度とディッシング発生の抑制とを両立できることが明らかとなった。これにより、アルミニウム膜を含む半導体装置において良好な研磨性能を得られることが判明した。
【０１００】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…シリコン基板、１２…シリコン酸化膜、１４…アルミニウム膜、２０…配線用凹部、４２…スラリー供給ノズル、４４…スラリー（化学機械研磨用水系分散体）、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】
2015019058.tif 000005
【図２】
2015019058.tif 000006