(57)【要約】【課題】銅または銅合金等の金属を配線材料とする半導体装置の製造において、金属層が効率的に除去され、かつ金属残り、ディッシング、エロージョン等の研磨不良の発生が抑制された高品位の被研磨面を与えることができる、基板処理方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体基板の処理方法は、バリア層上の金属層を研磨する第１の処理工程と、前記第１の処理工程後において、前記絶縁層の上に残留する金属層を、酸化性の処理液を供給することにより酸化させる第２の処理工程と、前記第２の処理工程後において、酸化処理された金属層を、化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨する第３の処理工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する絶縁層の上にバリア層を介して設けられ、かつ該凹部に埋設された金属層を有する被処理体を、化学機械研磨用水系分散体を用いて、前記バリア層上の前記金属層を研磨する第１の処理工程と、
前記第１の処理工程後において、前記絶縁層上の金属層を、酸化性の処理液を供給することにより酸化させる第２の処理工程と、
前記第２の処理工程後において、酸化処理された金属層を、化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨する第３の処理工程と、
を含む、基板処理方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、前記バリア層の上に全面的に残る、基板処理方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、前記バリア層の上に部分的に残る、基板処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、厚さが５００ｎｍ以下である、基板処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記第１の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、厚さが２００ｎｍ以下である、基板処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記金属層は、銅または銅合金からなる層である、基板処理方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記酸化性の処理液は、（Ａ）酸化剤および（Ｂ）水を含む、基板処理方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記酸化剤（Ａ）は、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩およびヘテロポリ酸から選択される少なくとも１種を含む、基板処理方法。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記酸化剤の濃度は、０．０１ないし１０質量％である、基板処理方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、
前記化学機械研磨用水系分散体は、（Ｃ）砥粒、（Ｄ）複素環を有する化合物、（Ｅ）研磨速度向上剤および（Ｆ）酸化剤を含む、基板処理方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記（Ｃ）砥粒は、無機粒子、有機粒子および有機無機複合粒子から選ばれる少なくとも１種を含む、基板処理方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、
前記（Ｄ）複素環を有する化合物は、少なくとも１個の窒素原子を有する複素五員環および複素六員環から選ばれる少なくとも１種の複素環を有する有機化合物である、基板処理方法。
【請求項１３】
請求項１０ないし１２のいずれかにおいて、
前記（Ｅ）研磨速度向上剤は、アミノ酸、アミノポリカルボン酸、アミン化合物、アミノアルコールから選ばれる少なくとも１種を含む、基板処理方法。
【請求項１４】
請求項１０ないし１３のいずれかにおいて、
前記（Ｆ）酸化剤は、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩およびヘテロポリ酸から選択される少なくとも１種を含む、基板処理方法。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかにおいて、
前記酸化性の処理液に含まれる酸化剤（Ａ）と、前記化学機械研磨用水系分散体に含まれる（Ｆ）酸化剤は、同種である、基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を製造する際の基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高密度化に伴い、半導体装置内に形成される配線の微細化が進んでいる。この配線の更なる微細化を達成することができる技術として、ダマシン法と呼ばれる技術が知られている。この方法は、絶縁層中に形成された溝等に配線材料を埋め込んだ後、化学機械研磨を用いて、溝以外に堆積した余分な配線材料を除去することによって、所望の配線を形成するものである。ここで、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を避けるため、銅または銅合金と絶縁層との界面に、通常、タンタル、窒化タンタル、窒化チタン等を材料とする高強度の高誘電率絶縁層（バリア層）が形成される。
【０００３】
銅または銅合金を配線材料として用いる半導体装置の製造において、ダマシン法を採用する場合、その化学機械研磨の方法は種々あるが、主として銅または銅合金の除去を行なう第１研磨工程と、主としてバリア層を除去する第２研磨工程からなる２段階の化学機械研磨が行われている。
【０００４】
ところで、前記研磨工程において、配線部分が過剰に研磨されることにより、配線部が凹状の形状となる場合がある。このような凹状の配線形状は、「ディッシング」または「エロージョン」と呼ばれ、半導体装置製造の歩留まりを低下させてしまう点から好ましくない。
【０００５】
「ディッシング」や「エロージョン」の発生を抑制して、被研磨面の表面平坦性を向上し、半導体装置製造の歩留まりを高めるために、種々の化学機械研磨用水系分散体が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、研磨材、水および鉄化合物を含む化学機械研磨用水系分散体は、「ディッシング」の発生を抑制する効果があることが開示されている。
【０００７】
特許文献２には、研磨材、α−アラニン、過酸化水素および水を含む化学機械研磨用水系分散体は、「ディッシング」や「エロージョン」の発生を抑制する効果があり、平滑性に優れた被研磨面が得られることが開示されている。
【０００８】
特許文献３には、水系媒体、研磨材、酸化剤、および有機酸を含む、化学機械研磨用水系分散体に更に界面活性剤を配合すると、平滑性に優れた被研磨面が得られることが開示されている。
【０００９】
一方、「ディッシング」や「エロージョン」の発生を抑制するあまり、被研磨面、特に微細配線上に金属が残り、配線部が凸状の形状となる場合がある。このような凸状の表面欠陥は、特に配線材料が銅の場合に多く見られ、「銅残り」と呼ばれている。「銅残り」が生じた場合、配線間にリーク電流が生じたり、層を多層化する際の焦点深度に影響を与えるなど、半導体装置製造の歩留まりを大きく低下させてしまい、今後の配線の更なる微細化に向けて大きな問題となっている。
【００１０】
この「銅残り」の発生を抑制するために、一般に、化学機械研磨用水系分散体には酸化剤および砥粒が添加されている。この化学機械研磨用水系分散体による化学機械研磨のメカニズムは、まず酸化剤によって銅または銅合金層の表面を酸化し、該層を砥粒によって削り取るというものであると考えられている。
【００１１】
しかし、現実の化学研磨処理工程において、微細配線部分は「銅残り」が生じやすく、幅広配線部分は「ディッシング」や「エロージョン」が生じやすい傾向があるため、「銅残り」だけでなく、「ディッシング」や「エロージョン」の発生を同時に抑制する必要がある。
【特許文献１】特開平１０−１６３１４１号公報
【特許文献２】特開２０００−１６０１４１号公報
【特許文献３】特開平１０−４４０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、銅または銅合金等の金属を配線材料とする半導体装置の製造において、金属層が効率的に除去され、かつ金属残り、ディッシング、エロージョン等の研磨不良の発生が抑制された高品位の被研磨面を与えることができる、基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る半導体基板の処理方法は、凹部を有する絶縁層の上にバリア層を介して設けられ、かつ該凹部に埋設された金属層を有する被処理体を、化学機械研磨用水系分散体を用いて、前記バリア層上の前記金属層を研磨する第１の処理工程と、前記第１の処理工程後において、前記絶縁層の上の金属層を、酸化性の処理液を供給することにより酸化させる第２の処理工程と、前記第２の処理工程後において、酸化処理された金属層を、化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨する第３の処理工程と、を含む。
【００１４】
前記第１の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、前記バリア層の上に全面的に残ることができる。
【００１５】
前記第１の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、前記バリア層の上に部分的に残ることができる。
【００１６】
前記第１の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、厚さが５００ｎｍ以下であることができる。
【００１７】
前記第１の処理工程後において、前記バリア層上の金属層は、厚さが２００ｎｍ以下であることができる。
【００１８】
前記金属層は、銅または銅合金からなる層であることができる。
【００１９】
前記酸化性の処理液は、（Ａ）酸化剤および（Ｂ）水を含むことができる。
【００２０】
前記酸化剤（Ａ）は、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩およびヘテロポリ酸から選択される少なくとも１種を含むことができる。
【００２１】
前記酸化剤の濃度は、０．０１ないし１０質量％であることができる。
【００２２】
前記化学機械研磨用水系分散体は、（Ｃ）砥粒、（Ｄ）複素環を有する化合物、（Ｅ）研磨速度向上剤および（Ｆ）酸化剤を含むことができる。
【００２３】
前記（Ｃ）砥粒は、無機粒子、有機粒子および有機無機複合粒子から選ばれる少なくとも１種を含むことができる。
【００２４】
前記（Ｄ）複素環を有する化合物は、少なくとも１個の窒素原子を有する複素五員環および複素六員環から選ばれる少なくとも１種の複素環を有する有機化合物であることができる。
【００２５】
前記（Ｅ）研磨速度向上剤は、アミノ酸、アミノポリカルボン酸、アミン化合物、アミノアルコールから選ばれる少なくとも１種を含むことができる。
【００２６】
前記（Ｆ）酸化剤は、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩およびヘテロポリ酸から選択される少なくとも１種を含むことができる。
【００２７】
前記酸化性の処理液に含まれる酸化剤（Ａ）と、前記化学機械研磨用水系分散体に含まれる（Ｆ）酸化剤は、同種であることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る基板処理方法は、第１ないし第３の処理工程から構成される。第１と第３の処理工程の間に、バリア層の上に残留する金属層を酸化性の処理液により酸化させる第２の処理工程を独立して設けたことが、本発明に係る基板処理方法の特徴となる。
【００２９】
本発明に係る基板処理方法を用いれば、銅または銅合金等の金属を配線材料とする半導体装置の製造において、バリア層の上に残留する金属層が酸化性の処理液により均一に酸化されるため、第３の（研磨）処理工程により残留する金属層が効率的かつ確実に除去される。その結果、本発明の基板処理方法によれば、金属残りがなく、ディッシングやエロージョンの発生も抑制された高品位の被研磨面を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
１．第１の実施形態
図１（Ａ）ないし図１（Ｄ）は、本発明に係る半導体基板の処理方法の一具体例を示す断面図である。以下、第１の実施形態について、図１（Ａ）ないし図１（Ｄ）を参照しながら説明する。
【００３２】
１．１  被処理体
本発明に係る被処理体は、例えば、図１（Ａ）に示すような、微細配線を多く含む領域２２と幅広配線を含む領域２４を有する被処理体１００を挙げることができる。
【００３３】
被処理体１００は、図１（Ａ）に示すように、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。
【００３４】
被処理体１００は、基体１０の上に、溝等の配線用凹部２０が形成された絶縁層１２、絶縁層１２の表面ならびに配線用凹部２０の底部および内壁面を覆うように設けられたバリア層１４、配線用凹部２０を充填し、かつバリア層１４の上に形成された金属層１６が順次積層されて、構成される。
【００３５】
絶縁層１２は、例えば、真空プロセスで形成された酸化シリコン層（例えば、ＰＥＴＥＯＳ層（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ−ＴＥＯＳ層）、ＨＤＰ層（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ−ＴＥＯＳ層）、熱化学気相蒸着法により得られる酸化シリコン層等）、ＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）と呼ばれる絶縁層、ホウ素リンシリケート層（ＢＰＳＧ層）、ＳｉＯＮ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼ばれる絶縁層、Ｓｉｌｉｃｏｎｎｉｔｒｉｄｅ、低誘電率の絶縁層等を挙げることができる。
【００３６】
バリア層１４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−ニオブ合金等からなる。
【００３７】
金属層１６は、例えば、タングステン、アルミニウム、銅等、またはこれらを含有する合金を挙げることができる。これらのうち、銅または銅を含有する合金を配線材料とする場合に、本発明の効果が最も有効に発揮される。銅を含有する合金中の銅含有量としては、９５質量％であることが好ましい。
【００３８】
微細配線を多く含む領域２２は、図１（Ａ）に示すように、金属層１６がバリア層１４の上に層を形成する際に凸部となりやすいため、化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨しても金属残りを生じやすい傾向がある。一方、幅広配線を含む領域２４は、図１（Ａ）に示すように、金属層１６がバリア層１４の上に層を形成する際に凹部となりやすいため、化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨するとディッシングやエロージョンを生じやすい傾向がある。
【００３９】
１．２  処理方法
１．２．１  第１の工程
第１の実施形態における基板処理方法（以下、単に「処理方法」ともいう。）は、化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤上に供給して、バリア層１４の上に金属層１６が残留する状態まで研磨する、第１の工程を含む。
【００４０】
第１の工程は、バリア層１４の上に堆積された金属層１６の一部を除去する工程である。
【００４１】
第１の実施形態では、図１（Ｂ）に示すように、第１の処理工程後におけるバリア層１４の上に残留する金属層１６は、バリア層１４の上に全面的に残っている状態である。
【００４２】
第１の工程を終了するタイミングは、図１（Ｂ）に示すように、好ましくは化学機械研磨により除去すべき金属層１６の層の厚さが５００ｎｍ以下となったときであり、より好ましくは２００ｎｍ以下となったときである。金属層１６は、層の厚さが５００ｎｍ以上の部分を含む場合、第２の工程を施しても金属層１６の表面または層の一部、若しくは全体を十分に酸化することができない場合がある。
【００４３】
第１の工程において使用する化学機械研磨用水系分散体は、（Ｃ）砥粒、（Ｄ）複素環を有する化合物、（Ｅ）研磨速度向上剤および（Ｆ）酸化剤を含むことができる。該化学機械研磨用水系分散体は、ディッシングやエロージョンを抑制する効果が特に高く、本発明において好適に用いられる。かかる化学機械研磨用分散体については、後に詳述する。
【００４４】
第１の工程における研磨は、市販の化学機械研磨装置（例えば、Ｍｉｒｒａ（アプライドマテリアルズ社製））を用いて、公知の研磨条件で行なうことができる。
【００４５】
Ｍｉｒｒａ（アプライドマテリアルズ社製）を用いた場合には、例えば、下記の条件とすることができる。
【００４６】
定盤回転数は、好ましくは３０〜１５０ｒｐｍであり、より好ましくは３０〜１３０ｒｐｍである。
【００４７】
ヘッド回転数は、好ましくは３０〜１５０ｒｐｍであり、より好ましくは３０〜１３０ｒｐｍである。
【００４８】
研磨圧力は、好ましくは０．５〜５ｐｓｉ（３．４〜３４．５ｋＰａ）であり、より好ましくは１〜３ｐｓｉ（６．９〜２０．７ｋＰａ）である。
【００４９】
化学機械研磨用水系分散体供給速度は、好ましくは５０〜３００ｍＬ／分であり、より好ましくは１００〜２００ｍＬ／分である。
【００５０】
１．２．２  第２の工程
第１の実施形態における処理方法は、第１の処理工程後において、酸化性の処理液を研磨定盤上に供給し被研磨面を処理する、第２の工程を含む。第１の工程により、被処理体１００の金属層１６を所望の厚さまで研磨した後、第２の工程を施すことにより、図１（Ｃ）のように、金属層１６の表面または層の一部、若しくは全体が酸化され、その後の研磨工程において金属除去能が向上する。すなわち、銅または銅合金等の金属は、延性および展性に富んでいるため、研磨処理が困難であるが、銅または銅合金等の金属は酸化されると延性および展性が小さくなるため、研磨処理しやすくなる。
【００５１】
第１の実施形態に用いる酸化性の処理液は、（Ａ）酸化剤および（Ｂ）水を含むことができる。かかる酸化性の処理液については、後に詳述する。
【００５２】
第２の工程は、市販の化学機械研磨装置（例えば、Ｍｉｒｒａ（アプライドマテリアルズ社製））を用いて、行なうことができる。
【００５３】
Ｍｉｒｒａ（アプライドマテリアルズ社製）を用いた場合には、例えば、下記の条件とすることができる。
【００５４】
定盤回転数は、好ましくは０〜１５０ｒｐｍであり、より好ましくは３０〜１３０ｒｐｍである。
【００５５】
ヘッド回転数は、好ましくは０〜１５０ｒｐｍであり、より好ましくは３０〜１３０ｒｐｍである。
【００５６】
処理圧力は、好ましくは０〜１ｐｓｉ（０〜６．９ｋＰａ）であり、より好ましくは０〜０．７ｐｓｉ（０〜４．８ｋＰａ）であり、特に好ましくは０〜０．５ｐｓｉ（０〜３．４ｋＰａ）である。処理圧力が１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）よりも高いと、被処理体の平坦化が損なわれる場合があり、さらには金属層１６の腐食を誘発してしまう場合がある。
【００５７】
処理時間は、好ましくは５〜６０秒であり、より好ましくは１０〜３０秒であり、特に好ましくは１０〜２０秒である。処理時間が５秒より短い時間では、金属層１６は十分に酸化されないため、金属残りの除去が不十分となる。一方、６０秒より長い時間では、研磨工程のスループットを低下させてしまう。
【００５８】
前記酸化性の処理液の供給流量は、好ましくは５０〜５００ｍＬ／分であり、より好ましくは１００〜３００ｍＬ／分であり、特に好ましくは１５０〜２５０ｍＬ／分である。供給流量が５０ｍＬ／分よりも少ない場合には、金属層１６の表面は十分に酸化されず、５００ｍＬ／分よりも多い場合には、金属層１６の腐食を誘発してしまう場合がある。
【００５９】
１．２．３  第３の工程
第１の実施形態における処理方法は、第２の処理工程後において、酸化処理された金属層１６を、さらに化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤上に供給して研磨する、第３の工程を含む。
【００６０】
第３の工程では、酸化処理して除去されるべき金属層１６を化学機械研磨により除去する。すなわち、金属層１６のうち、被処理体１００の配線となるべき部分は、研磨しない。また、第３の工程では、必要に応じて、バリア層１４ないし絶縁層１２の一部を同時に研磨することもできる。
【００６１】
第３の工程において使用する化学機械研磨用水系分散体は、第１の工程において使用した化学機械研磨用水系分散体と同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。第１の工程において使用される化学機械研磨用水系分散体は、ディッシングやエロージョンを抑制する効果が高いため、第３の工程においても好適に用いられる。
【００６２】
第３の工程における研磨は、市販の化学機械研磨装置（例えば、Ｍｉｒｒａ（アプライドマテリアルズ社製））を用いて、公知の研磨条件で行なうことができる。
【００６３】
Ｍｉｒｒａ（アプライドマテリアルズ社製）を用いた場合には、例えば、下記の条件とすることができる。
【００６４】
定盤回転数は、好ましくは３０〜１５０ｒｐｍであり、より好ましくは３０〜１３０ｒｐｍである。
【００６５】
ヘッド回転数は、好ましくは３０〜１５０ｒｐｍであり、より好ましくは３０〜１３０ｒｐｍである。
【００６６】
研磨圧力は、好ましくは０．５〜５ｐｓｉ（３．４〜３４．５ｋＰａ）であり、より好ましくは１〜３ｐｓｉ（６．９〜２０．７ｋＰａ）である。
【００６７】
化学機械研磨用水系分散体供給速度は、好ましくは５０〜３００ｍＬ／分であり、より好ましくは１００〜２００ｍＬ／分である。
【００６８】
上述した第１ないし第３の工程を含む基板処理方法を用いれば、バリア層１４の上に残留する金属層１６は、酸化性の処理液により均一に酸化されるため、残留する金属層１６は効率的かつ確実に除去される。その結果、本発明の基板処理方法によれば、被処理体１００は、図１（Ｄ）に示すように、金属残りがなく、しかも金属残りを生じにくいことから該金属残りを回避するための過剰の研磨を要しないので、ディッシングやエロージョンの発生までも抑制された高品位の被研磨面を得ることができる。
【００６９】
上述した第１ないし第３の工程を含む基板処理方法は、１回の使用に限定されるものではなく、所望の被研磨面を得るまで複数回使用することができる。
【００７０】
１．２．４  供給方法
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、本発明に係る半導体基板の処理方法に用いる液体供給装置の概略図である。以下、図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照しながら、第１の実施形態に係る半導体基板の処理方法に用いる液体供給装置について説明する。
【００７１】
第１の実施形態における基板処理方法において、図２（Ａ）に示すような、化学機械研磨用水系分散体を供給するライン３２と酸化性の処理液を供給するライン３４が別々に備わっている液体供給装置３０を用いることができる。
【００７２】
第１の工程においては、ライン３４を閉めて、ライン３２のみを開けて化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤５０に供給することができる。
【００７３】
第２の工程においては、ライン３２を閉めて、ライン３４のみを開けて酸化性の処理液を研磨定盤５０に供給することができる。
【００７４】
第３の工程においては、第１の工程と同様に、ライン３４を閉めて、ライン３２のみを開けて化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤５０に供給することができる。
【００７５】
また、第１の実施形態における処理方法において、酸化性の処理液に含まれる（Ａ）酸化剤と、化学機械研磨用水系分散体に含まれる（Ｆ）酸化剤とが同じ場合には、図２（Ｂ）に示すような、化学機械研磨用水系分散体を供給するライン３２と酸化性の処理液を供給するライン３４が、研磨定盤５０に供給される前に１本のライン３６となる液体供給装置４０を用いることができる。
【００７６】
第１の工程においては、（Ｆ）酸化剤抜きの化学機械研磨用水系分散体をライン３２から供給し、一方（Ａ）酸化剤を含む酸化性の処理液をライン３４から供給し、混合部３８で混合することにより、酸化剤の濃度が制御された化学機械研磨用水系分散体を基板へ供給することができる。一般的に酸化剤は還元されやすいため、化学機械研磨用水系分散体に予め酸化剤を添加しておいても、その濃度は低下する。したがって、酸化剤は、化学機械研磨用水系分散体を使用する直前に添加されることが好ましい。
【００７７】
液体供給装置４０は、この問題を解決することができ、しかもライン数が減少され簡素化される利点を有する。
【００７８】
液体供給装置４０は、混合部３８において予め２種類の液体を混合できるため、研磨定盤５０上に均一に混合された化学機械研磨用水系分散体を供給することができる。また、液体供給装置４０は、ライン３２とライン３４の供給流量を変更しても、混合部３８において均一に混合された化学機械研磨用水系分散体を供給できる。すなわち、液体供給装置４０は、均一に混合された化学機械研磨用水系分散体を供給することができるので、平坦化に優れた化学機械研磨を実現することができる。
【００７９】
第２の工程においては、ライン３２を閉めて（Ｆ）酸化剤抜きの化学機械研磨用水系分散体を停止し、ライン３４のみを開けて酸化性の処理液を供給することができる。
【００８０】
第３の工程においては、第１の工程と同様の方法で供給することができる。
【００８１】
２．第２の実施形態
図３（Ａ）ないし図３（Ｄ）は、本発明に係る半導体基板の処理方法の一具体例を示す断面図である。以下、本発明に係る第２の実施形態について、図３（Ａ）ないし図３（Ｄ）を参照しながら説明する。
【００８２】
２．１  被処理体
図３（Ａ）は、図１（Ａ）と同じ被処理体１００であるので、詳細な説明を省略する。
【００８３】
２．２  処理方法
２．２．１  第１の工程
第１の工程は、バリア層１４の上に堆積された金属層１６の少なくとも一部を除去する工程である。図３（Ｂ）は、化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤上に供給して研磨した、第１の工程終了後の状態を示している。この状態で、被処理体１００は、微細配線を多く含む領域２２において、バリア層１４の上の金属層１６が完全に除去されず、部分的な金属残り１８を生じている。該金属残り１８は、配線間のリーク電流を生じたり、また層を多層化する際の焦点深度に影響を与えるため、確実に除去する必要がある。
【００８４】
使用可能な化学機械研磨用水系分散体、化学機械研磨装置、および処理条件は、「１．２．１  第１の工程」と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００８５】
２．２．２  第２の工程
図３（Ｂ）のような、部分的な金属残り１８が生じている場合においても、「１．２．２  第２の工程」で述べた酸化性の処理液を研磨定盤上に供給して、被処理体１００の部分的な金属残り１８を酸化処理することができる（図３（Ｃ））。
【００８６】
使用可能な酸化性の処理液、化学機械研磨装置、および処理条件は、「１．２．２  第２の工程」と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００８７】
２．２．３  第３の工程
図３（Ｃ）のように、第２の工程により部分的な金属残り１８が酸化処理された場合においても、さらに化学機械研磨用水系分散体を研磨定盤上に供給して研磨する、第３の工程を施すことができる。
【００８８】
使用可能な化学機械研磨用水系分散体、化学機械研磨装置、および処理条件は、「１．２．３  第３の工程」と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００８９】
半導体装置の製造において、部分的な金属残りが生じた場合、上述したように該金属残りは配線間のリーク電流の原因となり、また層を多層化する際の焦点深度に影響を与えるため、確実に除去する必要がある。しかし、該金属残りを確実に除去しようとするあまり、金属残りのない領域（例えば、幅広配線を含む領域）までも過剰に研磨してしまい、ディッシングやエロージョンを発生させてしまうことがある。
【００９０】
上述した第１ないし第３の工程を含む基板処理方法を用いれば、微細配線を多く含む領域２２において、バリア層１４の上の部分的な金属残り１８は、酸化性の処理液により均一に酸化されるため、第３の工程において過剰な研磨を要せずに、簡易かつ確実に除去される。その結果、本発明の基板処理方法によれば、被処理体１００は、図３（Ｄ）に示すような、部分的な金属残りがなく、該部分的な金属残りを除去するための過剰の研磨を要しないので、幅広配線を含む領域２４においてもディッシングやエロージョンの発生が抑制された高品位の被研磨面を得ることができる。
【００９１】
上述した第１ないし第３の工程を含む基板処理方法は、１回の使用に限定されるものではなく、所望の被研磨面を得るまで複数回使用することができる。
【００９２】
３．その他の被処理体
本発明に係る基板処理方法の被処理体は、図１（Ａ）、図３（Ａ）に示した被処理体１００に特に限定されるものではなく、例えば、図４に示すような構造を有する被処理体２００を挙げることができる。被処理体２００は、絶縁層が複数の層から構成されている。具体的には、基体１０と絶縁層１２の間に、シリコン酸化物等によりなる絶縁層２６と、この絶縁層２６の下に形成されたシリコン窒化物等よりなる絶縁層２８を有する点以外は、図１（Ａ）に示す構成要素と同じであり、同じ構成要素は同じ符号が付されている。
【００９３】
以上、本発明に係る基板処理方法の被処理体について述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上述した例では、絶縁層が１層または３層であったが、２層であってもよいし、これに代えて４層以上であってもよい。このように本発明の要旨の範囲内で各種の態様を取り得る。
【００９４】
４．酸化性の処理液
本発明に用いられる酸化性の処理液は、（Ａ）酸化剤および（Ｂ）水を含む。
【００９５】
４．１  （Ａ）酸化剤
（Ａ）酸化剤としては、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩、ヘテロポリ酸等を挙げることができる。
【００９６】
前記有機過酸化物としては、例えば、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等を挙げることができる。
【００９７】
前記過マンガン酸化合物としては、例えば、過マンガン酸カリウム等を挙げることができる。
【００９８】
前記重クロム酸化合物としては、例えば、重クロム酸カリウム等を挙げることができる。
【００９９】
前記ハロゲン酸化合物としては、例えば、ヨウ素酸カリウム等を挙げることができる。
【０１００】
前記硝酸化合物としては、例えば、硝酸、硝酸鉄等を挙げることができる。
【０１０１】
前記過ハロゲン酸化合物としては、例えば、過塩素酸等を挙げることができる。
【０１０２】
前記過硫酸塩としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等を挙げることができる。
【０１０３】
前記ヘテロポリ酸としては、例えば、ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸等を挙げることができる。
【０１０４】
前記（Ａ）酸化剤は、分解生成物が無害であり、かつ金属原子を含まないとの観点から、過酸化水素または過硫酸アンモニウムを使用することが好ましい。これらの酸化剤は、金属原子を含まないので、該酸化剤による被処理体の金属汚染を防ぐことができる。
【０１０５】
酸化性の処理液に含まれる前記（Ａ）酸化剤の濃度は、好ましくは０．０１〜１０質量％であり、より好ましくは０．０２〜８質量％であり、特に好ましくは０．１〜５質量％である。前記（Ａ）酸化剤の濃度が０．０１質量％よりも低い場合は、基板表面に形成された金属層を十分に酸化させることができないため、その後に研磨処理を施しても金属残りを生じてしまうことがある。一方、前記（Ａ）酸化剤の濃度が１０質量％よりも高い場合は、基板表面に形成された金属層の腐食を誘発してしまうことがある。
【０１０６】
４．２  （Ｂ）水
（Ｂ）水は、不純物をほとんど含まないことが好ましく、蒸留水、純水または超純水を用いることができる。
【０１０７】
５．化学機械研磨用水系分散体
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体は、（Ｃ）砥粒、（Ｄ）複素環を有する化合物、（Ｅ）研磨速度向上剤および（Ｆ）酸化剤を含むことができる。本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体は、ディッシングやエロージョンを抑制し、平坦化する効果が特に高く、好適に用いることができる。
【０１０８】
５．１  （Ｃ）砥粒
前記（Ｃ）砥粒は、無機粒子、有機粒子および有機無機複合粒子から選ばれる少なくとも１種を含む。
【０１０９】
前記無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア等を挙げることができる。
【０１１０】
前記シリカとしては、ヒュームドシリカ、合成シリカ、コロイダルシリカ等を挙げることができる。ヒュームドシリカは、四塩化ケイ素を火炎中で酸化させ、脱塩および精製することにより得ることができる。合成シリカは、アルコキシケイ素化合物を原料として、加水分解反応、縮合反応させること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。
【０１１１】
前記有機粒子としては、例えば、ポリ塩化ビニル、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、オレフィン（共）重合体、フェノキシ樹脂、アクリル（共）重合体等を挙げることができる。オレフィン（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−ブテン、ポリ−４−メチル−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、ポリメチルメタクリレート等を挙げることができる。
【０１１２】
前記有機無機複合粒子は、上述したような有機粒子と無機粒子が、化学機械研磨工程の際に容易に分離しない程度に一体的に形成されていればよく、その種類および構成等は特に限定されない。前記有機無機複合粒子は、例えば、以下の（ｉ）ないし（ｉｉｉ）の構成を採ることができる。
【０１１３】
（ｉ）有機粒子の存在下に、金属またはケイ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、金属またはケイ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いてもよいし、適当なカップリング剤（例えば、シランカップリング剤等）を介して結合されていてもよい。
【０１１４】
（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、有機粒子と無機粒子のゼータ電位の符号が異なる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く、有機粒子と無機粒子のゼータ電位の符号が同じｐＨ領域で両者を混合した後、有機粒子と無機粒子のゼータ電位の符号が異なる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。
【０１１５】
（ｉｉｉ）前記（ｉｉ）の複合粒子の存在下に、金属またはケイ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、金属またはケイ素のアルコキシド化合物としては、前記（ｉ）の場合と同様のものを使用することができる。
【０１１６】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体に含まれる（Ｃ）砥粒としては、シリカまたは有機無機複合粒子が好ましい。
【０１１７】
（Ｃ）砥粒の平均分散粒子径は、好ましくは５〜１０００ｎｍであり、より好ましくは７〜７００ｎｍであり、特に好ましくは１０〜５００ｎｍである。この範囲の砥粒を含む化学機械研磨用水系分散体は、被研磨面と研磨速度との良好なバランスを図ることができる。
【０１１８】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体中の（Ｃ）砥粒の濃度は、好ましくは０．０１〜１０質量％であり、より好ましくは０．０２〜８質量％であり、特に好ましくは０．１〜５質量％である。（Ｃ）砥粒の濃度が１０質量％を超えると、化学機械研磨用水系分散体が乾燥しやすく、粗大な乾燥粉が生成してスクラッチが増加する場合があり、一方、０．０１質量％未満であると、研磨速度が低くなり、効率のよい研磨が達成できない場合がある。
【０１１９】
５．２  （Ｄ）複素環を有する化合物
（Ｄ）複素環を有する化合物は、少なくとも１個の窒素原子を有する複素五員環および複素六員環から選ばれる少なくとも１種の複素環を有する有機化合物であることができる。前記複素環としては、ピロール構造、イミダゾール構造、トリアゾール構造等の複素五員環、またはピリジン構造、ピリミジン構造、ピリダジン構造、ピラジン構造等の複素六員環が挙げられる。このような複素環は、縮合環を形成していてもよい。具体的には、インドール構造、イソインドール構造、ベンゾイミダゾール構造、ベンゾトリアゾール構造、キノリン構造、イソキノリン構造、キナゾリン構造、シンノリン構造、フタラジン構造、キノキサリン構造、アクリジン構造等が挙げられる。このような構造を有する有機化合物のうち、ピリジン構造、キノリン構造、ベンゾイミダゾール構造、またはベンゾトリアゾール構造を有する有機化合物が好ましい。
【０１２０】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体に含まれる（Ｄ）複素環を有する化合物としては、キノリン酸、キナルジン酸、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾールが好ましく、キノリン酸、キナルジン酸をより好ましい。
【０１２１】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体中の（Ｄ）複素環を有する化合物の濃度は、好ましくは０．０１〜１０質量％であり、より好ましくは０．０２〜５質量％であり、特に好ましくは０．１〜２質量％である。（Ｄ）複素環を有する化合物の濃度が、０．０１質量％未満の場合には、ディッシングが大きくなるおそれがある。一方、１０質量％を超えると、十分に大きな研磨速度を得られないことがある。
【０１２２】
５．３  （Ｅ）研磨速度向上剤
（Ｅ）研磨速度向上剤としては、例えば、アミノ酸、アミノポリカルボン酸、アミン化合物、アミノアルコール、ホスホン酸、ハロゲン化物イオン、チオ硫酸イオンおよびアンモニウムイオンから選ばれる少なくとも１種であることができる。
【０１２３】
前記アミノ酸としては、例えば、グリシン、アラニン、グルタミン酸等を挙げることができる。
【０１２４】
前記アミノポリカルボン酸としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸等を挙げることができる。
【０１２５】
前記アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等を挙げることができる。
【０１２６】
前記アミノアルコールとしては、例えば、トリエタノールアミン等を挙げることができる。
【０１２７】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体に含まれる（Ｅ）研磨速度向上剤としては、アンモニウムイオン、アミノ酸、アミン化合物、アミノポリカルボン酸が好ましい。
【０１２８】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体中の（Ｅ）研磨速度向上剤の濃度は、好ましくは０．０１〜５質量％であり、より好ましくは０．０２〜４質量％であり、特に好ましくは０．０５〜３質量％である。（Ｅ）研磨速度向上剤の濃度が、０．０１質量％未満の場合には、十分に大きな速度で金属を研磨することができないことがある。一方、５質量％を超えると、ディッシングや腐食が大きく生じるおそれがある。
【０１２９】
５．４  （Ｆ）酸化剤
（Ｆ）酸化剤としては、過酸化水素、有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、過硫酸塩、ヘテロポリ酸等を挙げることができる。
【０１３０】
前記有機過酸化物としては、例えば、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等を挙げることができる。
【０１３１】
前記過マンガン酸化合物としては、例えば、過マンガン酸カリウム等を挙げることができる。
【０１３２】
前記重クロム酸化合物としては、例えば、重クロム酸カリウム等を挙げることができる。
【０１３３】
前記ハロゲン酸化合物としては、例えば、ヨウ素酸カリウム等を挙げることができる。
【０１３４】
前記硝酸化合物としては、例えば、硝酸、硝酸鉄等を挙げることができる。
【０１３５】
前記過ハロゲン酸化合物としては、例えば、過塩素酸等を挙げることができる。
【０１３６】
前記過硫酸塩としては、例えば、過硫酸アンモニウム等を挙げることができる。
【０１３７】
前記ヘテロポリ酸としては、例えば、ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸等を挙げることができる。
【０１３８】
前記（Ｆ）酸化剤は、分解生成物が無害であり、かつ金属原子を含まないとの観点から、過酸化水素または過硫酸アンモニウムを使用することが好ましい。これらの酸化剤は、金属原子を含まないので、該酸化剤による被処理体の金属汚染を防ぐことができる。
【０１３９】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体中の（Ｆ）酸化剤の濃度は、好ましくは０．０１〜１０質量％であり、より好ましくは０．０２〜８質量％であり、特に好ましくは０．０５〜５質量％である。前記（Ｆ）酸化剤の濃度が０．０１質量％よりも低い場合は、基板表面に形成された金属層を十分に酸化させることができないため、その後に研磨処理を施しても金属残りを生じてしまうことがある。一方、前記（Ｆ）酸化剤の濃度が１０質量％よりも高い場合は、基板表面に形成された金属層の腐食を誘発してしまうことがある。
【０１４０】
５．５  その他の成分
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体は、上述した成分以外にも必要に応じて、酸、塩基、界面活性剤、または水溶性高分子等を含むことができる。
【０１４１】
５．５．１  酸および塩基
前記酸としては、例えば、有機酸または無機酸を挙げることができる。
【０１４２】
有機酸としては、例えば、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シユウ酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸等を挙げることができる。
【０１４３】
無機酸としては、例えば、硝酸、硫酸、リン酸等を挙げることができる。
【０１４４】
前記塩基としては、有機塩基または無機塩基を挙げることができる。
【０１４５】
有機塩基としては、例えば、テトラメチルヒドロキシド等を挙げることができる。
【０１４６】
無機塩基としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物を挙げることができる。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等を挙げることができる。
【０１４７】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体のｐＨは、好ましくは３〜１２であり、酸および塩基は、化学機械研磨用分散体のｐＨを調整する目的で使用することができる。
【０１４８】
５．５．２  界面活性剤
前記界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、または非イオン性界面活性剤を挙げることができる。
【０１４９】
前記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を挙げることができる。
【０１５０】
前記アニオン性界面活性剤としては、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、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等を挙げることができる。スルホン酸塩としては、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を挙げることができる。硫酸エステル塩としては、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等を挙げることができる。リン酸エステル塩としては、アルキルリン酸エステル等を挙げることができる。
【０１５１】
前記両性界面活性剤としては、例えば、アルキルベタイン、アルキルアミノ脂肪酸塩、アルキルアミンオキシド等を挙げることができる。
【０１５２】
前記非イオン性界面活性剤としては、例えば、エーテル型界面活性剤、エーテルエステル型界面活性剤、エステル型界面活性剤、アセチレン系界面活性剤等を挙げることができる。エーテル型界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等を挙げることができる。エーテルエステル型界面活性剤としては、例えば、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル等を挙げることができる。エステル型界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ソルビタンエステル等を挙げることができる。アセチレン系界面活性剤としては、例えば、アセチレンアルコール、アセチレングリコール、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物等を挙げることができる。
【０１５３】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体が界面活性剤を含む場合において、その界面活性剤の濃度は、好ましくは０．５質量％以下であり、より好ましくは０．０１〜０．５質量％である。この濃度範囲の界面活性剤を含む化学機械研磨用水系分散体は、被研磨面をより平滑に研磨することができる。
【０１５４】
５．５．３  水溶性高分子
前記水溶性高分子としては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース等を挙げることができる。
【０１５５】
本発明に用いられる化学機械研磨用水系分散体が水溶性高分子を含む場合において、その水溶性高分子の濃度は、好ましくは０．０１〜０．５質量％であり、より好ましくは０．０２〜０．２質量％である。
【０１５６】
６．実施例
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
【０１５７】
６．１  酸化性の処理液の調製
過硫酸アンモニウム粉体を水に溶かし、４質量％の過硫酸アンモニウム水溶液を調製した。
【０１５８】
６．２  化学機械研磨用水系分散体の調製
６．２．１  ヒュームド法シリカ粒子を含む水分散体の調製
ヒュームド法シリカ粒子（日本アエロジル（株）製、商品名「アエロジル＃９０」）２ｋｇを、イオン交換水６．７ｋｇ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、ヒュームド法シリカを１０質量％含む水分散体を調製した。この水分散体に含まれるヒュームドシリカの平均分散粒径は、２２０ｎｍであった。
【０１５９】
６．２．２  コロイダルシリカを含む水分散体の調製
濃度２５質量％のアンモニア水７０ｇ、イオン交換水４０ｇ、エタノール１７５ｇおよびテトラエトキシシラン２１ｇを、容量２Ｌのフラスコに加え、回転速度１８０ｒｐｍで攪拌しながら６０℃に昇温した。温度を６０℃に維持しながら撹拌を２時間継続した後、室温まで冷却した。こうして、平均粒子径が９７ｎｍのコロイダルシリカ／アルコール分散体を得た。
【０１６０】
次いで、エバポレータを用いて、得られた分散体の温度を８０℃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。こうして、分散体中のアルコール分を除去し、コロイダルシリカを１０質量％含む水分散体を調製した。この水分散体に含まれるコロイダルシリカの平均分散粒子径は、９７ｎｍであった。
【０１６１】
６．２．３  有機無機複合粒子を含む水分散体の調製
６．２．３ａ  有機粒子を含む水分散体の調製
メチルメタクリレ−ト９０質量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート（新中村化学工業（株）製、商品名「ＮＫエステルＭ−９０Ｇ  ＃４００」）５質量部、４−ビニルピリジン５質量部、アゾ系重合開始剤（和光純薬（株）製、商品名「Ｖ５０」）２質量部及びイオン交換水４００質量部を、容量２Ｌのフラスコに加え、窒素ガス雰囲気下、攪拌しながら７０℃に昇温し、６時間重合させた。これによりアミノ基の陽イオン及びポリエチレングリコール鎖を有する官能基を備え、平均分散粒径１５０ｎｍのポリメチルメタクリレート系粒子を含む水分散体を得た。なお、重合収率は９５％であった。
【０１６２】
６．２．３ｂ  複合粒子を含む水分散体の調製
上記「６．２．３ａ  有機粒子を含む水分散体の調製」において得られたポリメチルメタクリレート系粒子１０質量％を含む水分散体１００質量部を、容量２Ｌのフラスコに投入し、メチルトリメトキシシラン１質量部を添加し、４０℃で２時間攪拌した。その後、硝酸によりｐＨを２に調整して水分散体（ｉ）を得た。水分散体（ｉ）に含まれるポリメチルメタクリレート系粒子のゼータ電位は＋１７ｍＶであった。
【０１６３】
一方、コロイダルシリカ（日産化学（株）製、商品名「スノーテックスＯ」）を１０質量％含む水分散体のｐＨを水酸化カリウムにより８に調整し、水分散体（ｉｉ）を得た。水分散体（ｉｉ）に含まれるシリカ粒子のゼータ電位は−４０ｍＶであった。
【０１６４】
上記水分散体（ｉ）１００質量部に水分散体（ｉｉ）５０質量部を２時間かけて徐々に添加、混合した後２時間攪拌して、ポリメチルメタク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。次いで、この水分散体にビニ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。その後、この水分散体にテトラエトキシシラン１質量部を添加し、６０℃を維持しながら３時間攪拌を継続した後、冷却することにより、有機無機複合粒子を含む水分散体を得た。この有機無機複合粒子の平均分散粒子径は１８０ｎｍであり、ポリメチルメタクリレート系粒子の表面の８０％にシリカ粒子が付着していた。
【０１６５】
６．３  実施例１
６．３．１  化学機械研磨用水系分散体の調製
ポリエチレン製の容器に、砥粒として上記「６．２．１  ヒュームド法シリカ粒子を含む水分散体の調製」で調製したヒュームド法シリカ粒子を含む水分散体を、ヒュームド法シリカが化学機械研磨用水系分散体全量に対して２質量％に相当する量添加し、次いで複素環を有する化合物としてキナルジン酸を０．５質量％相当量添加し、さらに研磨速度向上剤としてグリシンを０．３質量％添加し、十分に攪拌した。その後、攪拌を継続しつつ、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム０．１質量％相当量、およびｐＨ調整剤として水酸化アンモニウムを添加し、さらに酸化剤として過硫酸アンモニウムを２質量％添加した後、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加えて、ｐＨ９．０の化学機械研磨用水系分散体を得た。
【０１６６】
６．３．２  パターン付き基板における酸化処理後の銅残りの評価
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、研磨パッド（Ｒｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製、形式「ＩＣ１０１０」）を装着し、パターン付き基板（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｍａｔｅｃｈ製、型式「ＳＥＭＡＴＥＣＨ  ＃８５４」、種々の配線パターンを有するテスト用ウエハであり、銅層の堆積厚さは１１００ｎｍである。）を被処理体とし、上記「６．３．１  化学機械研磨用水系分散体の調製」で調製した化学機械研磨用水系分散体、および上記「６．１  酸化性の処理液の調製」で調製した酸化性の処理液を用いて、酸化処理を行った。
【０１６７】
前記化学機械研磨用水系分散体を用い、銅の残層が１００ｎｍになるまで下記の条件１で研磨した。次いで、前記酸化性の処理液を用いて、下記の条件２で酸化処理を行なった。再度、前記化学機械研磨用水系分散体を用いて研磨を行い、光学式終点検出器を用いて終点を検知した後、さらに３０秒経過した時点で研磨を終了した。
Ｉ．条件１
・化学機械研磨用水系分散体供給速度：２５０ｍＬ／分
・定盤回転数：１００ｒｐｍ
・ヘッド回転数：８０ｒｐｍ
・ヘッド荷重：１．５ｐｓｉ（１０．３ｋＰａ）
・研磨時間：光学式終点検出器による終点＋３０秒
ＩＩ．条件２
・酸化性の処理液供給速度：２００ｍＬ／分
・定盤回転数：１００ｒｐｍ
・ヘッド回転数：８０ｒｐｍ
・ヘッド荷重：０ｐｓｉ（０ｋＰａ）
・処理時間：１５秒
・供給方法：独立したラインから定盤に供給
【０１６８】
前記処理工程を行った後の被処理体につき、光学式顕微鏡を用いて銅残りの観察を行ったところ、銅残りは観察されなかった。表１の評価項目「銅残り」において、銅残りが観察された場合の評価を「×」とし、観察されない場合の評価を「○」とした。
【０１６９】
また、精密段差計（ＫＬＡテンコール社製、型式「ＨＲＰ」）を用いて配線幅１００μｍの部分のディッシングを測定したところ、４０ｎｍと良好であった。同様にして、配線幅９μｍ／スペース幅１μｍのパターンが配線と垂直の方向に１２５０μｍ連続している部分のエロージョンを測定したところ、２０ｎｍと良好であった。一般的に、ディッシングやエロージョンは、５０ｎｍ以下であれば良好であると判断することができる。
【０１７０】
また、光学式顕微鏡を用いて腐食の観察を行ったところ、腐食は観察されなかった。表１の評価項目「腐食」において、腐食が観察された場合の評価を「×」とし、観察されない場合の評価を「○」とした。
【０１７１】
６．４  実施例２
実施例１に示した化学機械研磨用水系分散体から、酸化剤である過硫酸アンモニウムを除いた化学機械研磨用水系分散体（ｉ）と、４％過硫酸アンモニウム水溶液（ｉｉ）を用意した。（ｉ）と（ｉｉ）が研磨定盤に供給される直前で混合される図２（Ｂ）に示すようなラインを用い、化学機械研磨用水系分散体（ｉ）と過硫酸アンモニウム水溶液（ｉｉ）を同時に研磨定盤に供給した。混合時点において酸化剤である過硫酸アンモニウムが所定の濃度となるように供給量を調整し、銅の残層が２００ｎｍになるまで下記の条件３で研磨した。その後、化学機械研磨用水系分散体（ｉ）の供給をストップし、過硫酸アンモニウム水溶液（ｉｉ）のみを酸化性の処理液として供給し、下記の条件４で処理した。さらに同様の方法で研磨を行い、光学式終点検出器を用いて終点を検知した後さらに３０秒経過した時点で研磨を終了した。
ＩＩＩ．条件３
・化学機械研磨用水系分散体供給速度：１２５ｍＬ／分
・酸化性の処理液（過硫酸アンモニウム水溶液）供給速度：１２５ｍＬ／分
・定盤回転数：１００ｒｐｍ
・ヘッド回転数：８０ｒｐｍ
・ヘッド荷重：１．５ｐｓｉ（１０．３ｋＰａ）
・研磨時間：光学式終点検出器による終点＋３０秒
ＩＶ．条件４
・酸化性の処理液供給速度：２００ｍＬ／分
・定盤回転数：１００ｒｐｍ
・ヘッド回転数：８０ｒｐｍ
・ヘッド荷重：０ｐｓｉ（０ｋＰａ）
・処理時間：１５秒
【０１７２】
前記処理工程を行った後の被処理体につき、光学式顕微鏡を用いて銅残りの観察を行ったところ、銅残りは観察されなかった。表１の評価項目「銅残り」において、銅残りが観察された場合の評価を「×」とし、観察されない場合の評価を「○」とした。
【０１７３】
また、精密段差計（ＫＬＡテンコール社製、型式「ＨＲＰ」）を用いて配線幅１００μｍの部分のディッシングを測定したところ、４０ｎｍと良好であった。同様にして、配線幅９μｍ／スペース幅１μｍのパターンが配線と垂直の方向に１２５０μｍ連続している部分のエロージョンを測定したところ、２０ｎｍと良好であった。一般的に、ディッシングやエロージョンは、５０ｎｍ以下であれば良好であると判断することができる。
【０１７４】
また、光学式顕微鏡を用いて腐食の観察を行ったところ、腐食は観察されなかった。表１の評価項目「腐食」において、腐食が観察された場合の評価を「×」とし、観察されない場合の評価を「○」とした。
【０１７５】
６．５  実施例３ないし７、比較例１
実施例３ないし６、比較例２において、化学機械研磨用水系分散体は実施例１と同じであるが、酸化性の処理液中に含まれる（Ａ）酸化剤の種類および濃度は実施例１と異なる。処理方法は、実施例１と同じである。
【０１７６】
実施例７ないし９において、酸化性の処理液は実施例１と同じであるが、化学機械研磨用水系分散体に含まれる成分および濃度は実施例１と異なる。処理方法は、実施例１と同じである。
【０１７７】
実施例１０ないし１２、比較例３において、化学機械研磨用水系分散体および酸化性の処理液は実施例１と同じであるが、被研磨面である銅の残層の厚さは実施例１と異なる。
【０１７８】
比較例１において、化学機械研磨用水系分散体は実施例１と同じであるが、酸化性の処理液を供給する工程を除いている。
【０１７９】
実施例３ないし１２、比較例１ないし３は、実施例１と同様の方法で酸化処理を行った。結果を表１に示した。
【０１８０】
「銅残り」、「ディッシング」、「エロージョン」、「腐食」の評価方法については、実施例１、２と同様である。
【０１８１】
【表１】
2008078577.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【０１８２】
【図１】本発明に係る半導体基板の処理方法の一具体例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る半導体基板の処理方法に用いる液体供給装置の概略図である。
【図３】本発明に係る半導体基板の処理方法の一具体例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る半導体基板の処理方法に用いられる被処理体の一具体例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１８３】
１０  基体
１２  絶縁層（例えば、ＰＥＴＥＯＳ層等）
１４  バリア層
１６  金属層
１８  部分的な金属残り
２０  凹部
２２  微細配線を多く含む領域
２４  幅広配線を含む領域
２６  絶縁膜（例えば、シリコン窒化物等）
２８  絶縁膜（例えば、シリコン酸化物等）
３０  第１の供給装置
３２  化学機械研磨用水系分散体を供給するライン
３４  酸化性の処理液を供給するライン
３６  混合ライン
３８  混合部
４０  第２の供給装置
５０  研磨定盤
１００、２００  被処理体
【図１】
2008078577.tif 000004
【図２】
2008078577.tif 000005
【図３】
2008078577.tif 000006
【図４】
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