(57)【要約】  化学機械研磨用水系分散体は、（Ａ）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、（Ｄ）界面活性剤、および（Ｅ）分散媒を含有し、前記（Ｄ）界面活性剤が特定の構造を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、（Ｄ）界面活性剤、および（Ｅ）分散媒を含有し、
前記（Ｄ）界面活性剤が下記一般式（１）で表される、化学機械研磨用水系分散体。
Ｘ−Ｏ−（ＣｍＨ２ｍ−Ｏ−）ｎ−Ｙ      ・・・（１）
（式中、ｍおよびｎは、それぞれ独立に正の整数を表し、ＸおよびＹは、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。）
【請求項２】
（Ａ）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、（Ｄ）界面活性剤、および（Ｅ）分散媒を含有し、
前記（Ｄ）界面活性剤が下記一般式（２）で表される、化学機械研磨用水系分散体。
ＣｂＨ２ｂ＋１−Ｏ−（ＣＨＲ−ＣＨ２−Ｏ−）ａ−ＣｃＨ２ｃ＋１      ・・・（２）
（式中、Ｒは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基であり、ａは４〜１２の整数であり、ｂおよびｃはそれぞれ独立に０〜２ａの整数であり、ただし、ｂおよびｃが同時に０であることはなく、また、ｂ＋ｃ≦２ａである。）
【請求項３】
請求項１または２において、
前記（Ａ）砥粒は、会合度２〜５の無機粒子である、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
弾性率が２０ＧＰａ以下である絶縁層の研磨に使用される、化学機械研磨用水系分散体。
【請求項５】
凹部を有する絶縁層上にストッパ層を介して設けられ、かつ、該凹部に埋設された金属層を、該ストッパ層が露出するまで化学機械研磨する第１研磨工程と、
請求項１ないし４のいずれかに記載の化学機械研磨用水系分散体を用いて、前記金属層および前記ストッパ層を前記絶縁層が露出するまでもしくは前記絶縁層の一部を研磨するまで化学機械研磨する第２研磨工程と、
を含む、化学機械研磨方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記絶縁層は、第１の絶縁層と、該第１の絶縁層より誘電率が高い第２の絶縁層との積層体を含み、
前記第２研磨工程は、前記金属層、前記ストッパ層、および前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層が露出するまでもしくは前記第１の絶縁層の一部を研磨するまで化学機械研磨する工程である、化学機械研磨方法。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記第１の絶縁層の比誘電率が３．５以下である、化学機械研磨方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれかにおいて、
前記第１の絶縁層の弾性率が２０ＧＰａ以下である、化学機械研磨方法。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれかにおいて、
前記ストッパ層は導電性バリア層である、化学機械研磨方法。
【請求項１０】
液（Ｉ）および液（ＩＩ）を混合して、請求項１ないし４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）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される界面活性剤、および（Ｅ）分散媒を含む水系分散体であり、
前記液（ＩＩ）は、（Ｃ）酸化剤を含む、化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット。
【請求項１１】
液（Ｉ）および液（ＩＩ）を混合して、請求項１ないし４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）砥粒および（Ｅ）分散媒を含む水系分散体であり、
前記液（ＩＩ）は、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、および（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される界面活性剤を含む、化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット。
【請求項１２】
液（Ｉ）、液（ＩＩ）、および液（ＩＩＩ）を混合して、請求項１ないし４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）砥粒および（Ｅ）分散媒を含む水系分散体であり、
前記液（ＩＩ）は、（Ｂ）有機酸および（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される界面活性剤を含み、
前記液（ＩＩＩ）は、（Ｃ）酸化剤を含む、化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、
前記液（Ｉ）は、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、および（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される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。
【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。更に詳しくは、半導体装置の低誘電率絶縁層／高誘電率絶縁層の二層構造の層間絶縁層に形成された銅配線の形成工程に使用可能であり、半導体基板上に設けられた各種の被研磨材料を効果的に化学機械的研磨することができ、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には、銅または銅合金と絶縁体との界面に、銅原子の絶縁体中へのマイグレーションを避けるため、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（導電性バリア層）が形成される。【０００３】
銅または銅合金を配線材料として用いた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であるが、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、主として導電性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好ましく行われている。この第２研磨工程は、導電性バリア層を除去するだけでなく、導電性バリア層下に存在する層間絶縁層も同時に研磨する場合があり、これにより、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。【０００４】
また、微細配線化がより一層進むにつれて、銅配線幅が非常に狭くなり、低抵抗の銅配線を使用するだけでは十分な電気特性が得られなくなってきており、層間絶縁層として誘電率が低い低誘電率材料（Ｌｏｗ−ｋ材料）を用いる配線構造が適用されてきている。なかでも、比誘電率（ｋ）が２．５未満の低誘電率材料を用いることにより、銅配線間の層間絶縁層にかかる電気容量を低減することが可能であり、これにより、銅配線の電気特性を最大限に引き出すことができる。更に、低誘電率材料を用いて層を形成する場合、材料中に空孔を多数作ることができるため、空孔の割合や大きさを調整することにより、層の比誘電率を調整することができる。【０００５】
空孔の割合が多い場合には、層の比誘電率を非常に低くすることができる反面、材料の機械的強度が非常に弱くなる性質を有するため、得られた層が化学機械研磨の際にかかる応力に耐え得る強度を保持できない可能性がある。【０００６】
また、上述の空孔を有する低誘電率絶縁層では、空孔の割合が多いため、化学機械研磨により膜が容易にダメージを受けてしまう。このようなダメージがＬｏｗ−ｋ膜に発生すると、エッチング，アッシングあるいはウエット洗浄などの製造プロセスを経た後の絶縁層の比誘電率の上昇やリーク電流増大など、低誘電率絶縁層の電気特性が悪化する場合がある。このような電気特性の悪化は半導体装置の信頼性を損ねる結果となり、好ましくない。【０００７】
上述の技術のように、第２研磨工程の際に、誘電率が高く、硬い二酸化珪素膜を層間絶縁層として使用する場合には、被研磨面に表面欠陥が生じることなく、比較的高い精度の平坦化が可能である。【０００８】
しかしながら、機械的強度の弱い低誘電率絶縁層を使用する場合には、（ｉ）化学機械研磨によって、剥がれや、スクラッチと呼ばれる表面欠陥が被研磨面に発生すること、（ｉｉ）微細配線構造を有するウエハを研磨する際、被研磨材である低誘電率絶縁層の研磨速度が著しく高くなるため、平坦化された精度の高い仕上げ面を得ることができなくなること、（ｉｉｉ）バリア層と低誘電率絶縁層との密着性がよくないこと、等の理由から、二酸化珪素膜などからなるキャップ層と呼ばれる被覆膜を低誘電率絶縁層の上層に形成し、（下層）低誘電率絶縁層／（上層）高誘電率絶縁層（低誘電率絶縁層よりも比誘電率が高い絶縁層）という二層構造の層間絶縁層を形成するという手法を用いている。【０００９】
化学機械研磨を行なう際には、上層の高誘電率絶縁層を速やかに研磨除去し、下層の低誘電率絶縁層の研磨速度を極力抑える必要がある。すなわち、高誘電率絶縁層の研磨速度（ＲＲ２）および低誘電率絶縁層の研磨速度（ＲＲ１）が、ＲＲ２＞ＲＲ１の関係を有することが求められている。【００１０】
低誘電率絶縁層を研磨する際には、研磨速度を抑制するだけでなく、被研磨面の物理的性質（比誘電率、リーク電流値等）も変化させてはならない。微細配線化が進むにつれて、低誘電率絶縁層の比誘電率もより一層小さくする必要があり、それに伴い、材料の空孔径を大きくしなければならない。低誘電率絶縁層の空孔径が大きくなるほど、低誘電率絶縁層は脆くなるだけでなく、化学機械研磨により膜の物理的性質が変化するおそれがあるため、低誘電率絶縁層の物理的性質を変えずに、研磨速度を抑制する技術も必要となる。【００１１】
このように、第２研磨工程はいわゆる仕上げの工程に相当し、第２研磨工程においては、脆い被研磨面に対して、材料剥がれや表面欠陥の発生を抑制し、被研磨面の物理的性質を変化させずに、研磨速度も抑制することができる化学機械研磨用水系分散体が要求される。【００１２】
第２研磨工程は主として高誘電率絶縁層を除去することが目的であり、研磨プロセス時間の短縮の観点から、被研磨面に対して高い研磨速度を有することが必要となる。しかしながら、研磨圧力を高くすると、脆い被研磨面に対する材料剥がれや表面欠陥が発生してしまう。また、上述のように、低誘電率絶縁層の上層に硬いキャップ層が形成されている場合には、二酸化珪素膜に対しても高い研磨速度を有する必要がある。そこで、精度の高い被研磨面を得るために、低研磨圧力で高誘電率絶縁層の研磨を行なう必要があり、低研磨圧力下でも高誘電率絶縁層および二酸化珪素膜に対して高い研磨速度を得ることが求められる。【００１３】
具体的な例としては、特開２０００−２４８２６５号公報には、酸化珪素からなる研磨砥粒、酸化剤、および炭酸塩を含有するアルカリ性領域の研磨用組成物が開示されている。この研磨液を使用すると、高誘電率絶縁層の研磨速度は十分に得られるが、低誘電率絶縁層の研磨速度を十分に抑制することができず、さらには、上記のようなキャップ層が形成されている場合、二酸化珪素膜に対して十分な研磨速度が得られず、研磨プロセス時間が長くなり、スループットの低下につながる。【００１４】
また、特開２００５−１２９６３７号公報には、特定のポリエーテル変性シリコーンおよび種々の添加剤を含有する研磨用組成物が開示されており、この研磨液を使用すると、ポリエーテル変性シリコーンの効果により低誘電率絶縁層の研磨速度を十分に抑制することができると記載されている。しかしながら、この研磨液の被研磨対象膜は、比誘電率が２．８と誘電率が高く、また、機械的強度も高く、物理的性質が変化しにくい材料からなる。したがって、このような研磨液を用いて、膜中に空孔が存在する構造を有する低誘電率絶縁層（例えば比誘電率が２．４以下の層）を研磨する場合、低誘電率絶縁層に機械的損傷を与えるだけでなく、低誘電率絶縁層の物理的性質を変化させてしまうため、第２研磨工程に用いる研磨液としては適当ではない。
【発明の開示】
【００１５】
本発明の目的は、上記事情を鑑みなされたものであり、絶縁層を化学機械研磨する際に、絶縁層の物理的性質を変化させずに、材料剥がれやスクラッチなどの表面欠陥が被研磨面に発生することなく精度の高い被研磨面を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を提供することである。
【００１６】
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）酸化剤、（Ｄ）界面活性剤、および（Ｅ）分散媒を含有し、
前記（Ｄ）界面活性剤が下記一般式（１）で表される。
Ｘ−Ｏ−（ＣｍＨ２ｍ−Ｏ−）ｎ−Ｙ      ・・・（１）
（式中、ｍおよびｎは、それぞれ独立に正の整数を表し、ＸおよびＹは、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。）
本発明の第２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）酸化剤、（Ｄ）界面活性剤、および（Ｅ）分散媒を含有し、
前記（Ｄ）界面活性剤が下記一般式（２）で表される。
ＣｂＨ２ｂ＋１−Ｏ−（ＣＨＲ−ＣＨ２−Ｏ−）ａ−ＣｃＨ２ｃ＋１      ・・・（２）
（式中、Ｒは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基であり、ａは４〜１２の整数であり、ｂおよびｃはそれぞれ独立に０〜２ａの整数であり、ただし、ｂおよびｃが同時に０であることはなく、また、ｂ＋ｃ≦２ａである。）
【００１７】
上記第１または第２の態様の化学機械研磨用水系分散体において、前記（Ａ）砥粒は、会合度２〜５の無機粒子であることができる。
【００１８】
上記第１または第２の態様の化学機械研磨用水系分散体は、弾性率が２０ＧＰａ以下である絶縁層の研磨に使用することができる。
【００１９】
本発明の第３の態様の化学機械研磨方法は、
凹部を有する絶縁層上にストッパ層を介して設けられ、かつ、該凹部に埋設された金属層を、該ストッパ層が露出するまで化学機械研磨する第１研磨工程と、
上記化学機械研磨用水系分散体を用いて、前記金属層および前記ストッパ層を前記絶縁層が露出するまでもしくは前記絶縁層の一部を研磨するまで化学機械研磨する第２研磨工程と、
を含む。
【００２０】
上記化学機械研磨方法において、
前記絶縁層は、第１の絶縁層と、該第１の絶縁層より誘電率が高い第２の絶縁層との積層体を含み、
前記第２研磨工程は、前記金属層、前記ストッパ層、および前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層が露出するまでもしくは前記第１の絶縁層の一部を研磨するまで化学機械研磨する工程であることができる。
【００２１】
この場合、前記第１の絶縁層の比誘電率が３．５以下であることができる。さらに、この場合、前記第１の絶縁層の弾性率が２０ＧＰａ以下であることができる。
【００２２】
また、上記化学機械研磨方法において、前記ストッパ層は導電性バリア層であることができる。
【００２３】
本発明の第４の態様の化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキットは、
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）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される界面活性剤、および（Ｅ）分散媒を含む水系分散体であり、
前記液（ＩＩ）は、（Ｃ）酸化剤を含む。
【００２４】
本発明の第５の態様の化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキットは、
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）砥粒および（Ｅ）分散媒を含む水系分散体であり、
前記液（ＩＩ）は、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、および（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される界面活性剤を含む。
【００２５】
本発明の第６の態様の化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキットは、
液（Ｉ）、液（ＩＩ）、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）砥粒および（Ｅ）分散媒を含む水系分散体であり、
前記液（ＩＩ）は、（Ｂ）有機酸および（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される界面活性剤を含む。
【００２６】
上記第５または第６の態様のキットにおいて、前記液（Ｉ）は、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、および（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される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】
上記化学機械研磨用水系分散体を用いて絶縁層の化学機械研磨を行なうことにより、絶縁層を化学機械研磨する際に、絶縁層の物理的性質を変化させずに、材料剥がれやスクラッチなどの表面欠陥が被研磨面に発生することなく精度の高い被研磨面を得ることができる。
【００２８】
例えば、上記化学機械研磨用水系分散体を用いて、機械的強度の弱い絶縁層（例えば、比誘電率が３．５以下の絶縁層）を層間絶縁層として含む半導体基板を化学機械研磨する際に、前記絶縁層の物理的性質を変化させずに、材料剥がれやスクラッチなどの表面欠陥が被研磨面に発生することなく精度の高い被研磨面を得ることができ、かつ、前記絶縁層の研磨速度を十分に抑制することができる。特に、上記化学機械研磨用水系分散体は、上述のダマシン法で二段階研磨処理を行なう場合の第２研磨工程中で研磨材として用いられる場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１Ａ〜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２】図２Ａ〜図２Ｃ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３】図３Ａ〜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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。【００３１】
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型例も包含する。【００３２】
１．化学機械研磨用水系分散体
本発明の一実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、（Ａ）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、（Ｄ）界面活性剤、および（Ｅ）分散媒を含有する。以下、本発明の一実施形態に係る化学機械研磨用分散体に含有される各成分について詳述する。【００３３】
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からなる群から選ばれる少なくとも１種であることができる。【００３４】
上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。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、気相中で塩化ケイ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、アルコキシケイ素化合物を原料として、加水分解反応および／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。【００３５】
上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、ポリカーボネイト、オレフィン（共）重合体、フェニキシ樹脂、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。【００３６】
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く、その種類、構成等は特に限定されない。【００３７】
有機無機複合粒子としては、例えば以下の構成をとることができる。【００３８】
（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る有機無機複合粒子。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、生成する重縮合体は、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。【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同じｐＨ領域で両者を混合した後、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、上記（ｉ）の場合と同様のものを使用することができる。【００４１】
本発明の第１の実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体が含有する（Ａ）砥粒としては、上記のうち、無機粒子が好ましい。より好ましくはシリカ、セリア粒子であり、更に好ましくはシリカ粒子である。【００４２】
また、（Ａ）砥粒が無機粒子である場合、その会合度は好ましくは２〜５であり、より好ましくは２〜４であり、更に好ましくは２〜３である。（Ａ）砥粒の平均一次粒子径は、好ましくは５〜５００ｎｍであり、より好ましくは１０〜２００ｎｍであり、更に好ましくは２０〜１００ｎｍである。また、（Ａ）砥粒の平均二次粒子径は、好ましくは１０〜２５００ｎｍであり、より好ましくは１５〜２０００ｎｍであり、更に好ましくは２０〜１５００ｎｍである。（Ａ）砥粒の会合度が２より小さい場合、（Ａ）砥粒に（Ｄ）界面活性剤が付着しやすくなる結果、砥粒による機械的研磨がクッション作用により抑制されるため、絶縁層の研磨速度が遅くなる傾向がある。一方、（Ａ）砥粒の会合度が５を超える場合、研磨速度が高くなりすぎてしまい、良好な被研磨面が得られない場合がある。【００４３】
上記範囲の会合度、平均一次粒子径、平均二次粒子径の（Ａ）砥粒を使用することにより、良好な被研磨面と研磨速度とのバランスを図ることができる。【００４４】
（Ａ）砥粒の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡観察により５０個の粒子径の平均値を求めることにより算出することができる。また、（Ａ）砥粒の平均二次粒子径は、動的光散乱法、レーザー散乱回折法により測定することができる。さらに、（Ａ）砥粒の会合度は、上述の方法により算出された平均一次粒子径および平均二次粒子径を用いて、以下の算出式により算出される。
会合度＝（平均二次粒子径）／（平均一次粒子径）
（Ａ）砥粒の量は、水系分散体の総重量に対して、０．０５〜１０質量％であり、好ましくは０．５〜５質量％である。【００４５】
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。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。【００４６】
上記炭素数４以上の脂肪族有機酸としては、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好ましい。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、例えばクエン酸、リンゴ酸、酒石酸等を挙げることができる。【００４７】
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。【００４８】
これらのうち、キナルジン酸（２−キノリンカルボン酸）、キノリン酸（２，３−ピリジンジカルボン酸）、マレイン酸、クエン酸、リンゴ酸が好ましい。【００４９】
（Ｂ）有機酸の量は、水系分散体の総重量に対して、好ましくは０．００５〜３質量％であり、より好ましくは０．０５〜２質量％である。【００５０】
１−３．（Ｃ）酸化剤
（Ｃ）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、過硫酸アンモニウム、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−ブチルハイドロパーオキサイドなどが挙げられる。【００５１】
多価金属塩としては、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物などが挙げられ、具体的には、過マンガン酸化合物としては、過マンガン酸カリウム等が挙げられ、重クロム酸化合物としては、重クロム酸カリウム等が挙げられる。【００５２】
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く、特に過酸化水素が好ましい。【００５３】
（Ｃ）酸化剤の量は、水系分散体の総重量に対して、好ましくは０．０１〜５質量％であり、より好ましくは０．０５〜３質量％であり、さらに好ましくは０．０５〜１質量％である。【００５４】
１−４．（Ｄ）界面活性剤
（Ｄ）界面活性剤は、例えば、下記の一般式（１）で表される化合物であることができる。
Ｘ−Ｏ−（ＣｍＨ２ｍ−Ｏ−）ｎ−Ｙ      ・・・（１）
（式中、ｍおよびｎは、それぞれ独立に正の整数を表し、ＸおよびＹは、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。）
あるいは、（Ｄ）界面活性剤は、例えば、下記の一般式（２）で表される化合物であることができる。
ＣｂＨ２ｂ＋１−Ｏ−（ＣＨＲ−ＣＨ２−Ｏ−）ａ−ＣｃＨ２ｃ＋１      ・・・（２）
（式中、Ｒは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基であり、ａは４〜１２の整数であり、ｂおよびｃはそれぞれ独立に０〜２ａの整数であり、ただし、ｂおよびｃが同時に０であることはなく、また、ｂ＋ｃ≦２ａである。）【００５５】
上記の一般式（２）で表される（Ｄ）界面活性剤中のａは、好ましくは２〜１８の整数であり、より好ましくは４〜１２の整数であり、更により好ましくは４〜８整数である。また、（Ｄ）界面活性剤中のｂおよびｃは、好ましくは１〜１８の整数であり、より好ましくは１〜１２の整数であり、更により好ましくは１〜８の整数である。この範囲の上記界面活性剤を使用することにより、機械的強度が低い絶縁層であっても、該絶縁層の物理的性質にダメージを与えることなく、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。【００５６】
上記の一般式（１）または（２）で表される（Ｄ）界面活性剤の量は、水系分散体の総重量に対して、好ましくは０．００１〜７質量％であり、より好ましくは０．０１〜５質量％である。【００５７】
１−５．（Ｅ）分散媒
（Ｅ）分散媒としては、水、水およびアルコールの混合媒体、水および水と相溶性の有機溶媒を含む混合媒体等が挙げられる。これらのうち、水または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、水を用いることが特に好ましい。【００５８】
１−６．その他の成分
本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、上記の（Ａ）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、（Ｄ）界面活性剤、（Ｅ）分散媒を必須成分として含有するが、その他必要に応じて、（Ｆ）防蝕剤、（Ｇ）ｐＨ調整剤を含有することができる。【００５９】
（Ｆ）防蝕剤としてはベ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。ここで、ベンゾトリアゾール誘導体とは、ベンゾトリアゾールの有する１個または２個以上の水素原子を、例えばカルボキシル基、メチル基、アミノ基、ヒドロキシル基等で置換したものをいう。ベンゾトリアゾール誘導体としては、４−カルボキシルベンゾトリアゾールおよびその塩、７−カルボキシベンゾトリアゾールおよびその塩、ベンゾトリアゾールブチルエステル、１−ヒドロキシメチルベンゾトリアゾールまたは１−ヒドロキシベンソトリアゾール等を挙げることができる。【００６０】
上記（Ｆ）防蝕剤の量は、水系分散体の総重量に対して、好ましくは０．００５〜０．１質量％であり、より好ましくは０．０１〜０．０５質量％である。【００６１】
上記（Ｇ）ｐＨ調整剤としては、有機塩基、無機塩基または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ニウムヒドロキシド、トリエチルア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、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等を挙げることができる。無機酸としては、硝酸、硫酸、塩酸、酢酸等を挙げることができる。【００６２】
本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体のｐＨは７〜１２であるが、好ましくは８〜１１である。この範囲のｐＨとすることにより、良好な被研磨面と研磨速度とのバランスを図ることができる。【００６３】
上記（Ｇ）ｐＨ調整剤の量は、水系分散体の総重量に対して、好ましくは０．００５〜５質量％であり、より好ましくは０．０１〜３．５質量％である。【００６４】
１−７．化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット
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。【００６５】
例えば、上記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、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。【００６６】
１−７−１．第１のキット
第１のキットは、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る。第１のキットにおいて、液（Ｉ）は、（Ａ）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される界面活性剤、および（Ｅ）分散媒を含む水系分散体であり、液（ＩＩ）は、（Ｃ）酸化剤を含む。【００６７】
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（ＩＩ）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（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（ＩＩ）とを分けておくことで、特に（Ｃ）酸化剤の保存安定性を向上させることができる。【００６８】
第１のキットを用いて上記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（ＩＩ）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く、その混合の方法およびタイミングは特に限定されない。【００６９】
例えば、液（Ｉ）と液（ＩＩ）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もよい。【００７０】
１−７−２．第２のキット
第２のキットは、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る。第２のキットにおいて、液（Ｉ）は、（Ａ）砥粒および（Ｅ）分散媒を含む水系分散体であり、液（ＩＩ）は、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、および（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される界面活性剤を含む。【００７１】
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（ＩＩ）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（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（ＩＩ）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。【００７２】
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（ＩＩ）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く、その混合の方法およびタイミングは特に限定されない。【００７３】
例えば、液（Ｉ）と液（ＩＩ）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もよい。【００７４】
１−７−３．第３のキット
第３のキットは、液（Ｉ）、液（ＩＩ）、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）砥粒および（Ｅ）分散媒を含む水系分散体であり、液（ＩＩ）は、（Ｂ）有機酸および（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される界面活性剤を含み、液（ＩＩＩ）は、（Ｃ）酸化剤を含む。【００７５】
第３のキットを構成する液（Ｉ）、液（ＩＩ）、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、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）、液（ＩＩ）、および液（ＩＩＩ）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（ＩＩ）、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（Ｉ）、液（ＩＩ）、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（Ｉ）、液（ＩＩ）、および液（ＩＩＩ）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。【００７６】
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（Ｉ）、液（ＩＩ）、および液（ＩＩＩ）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く、その混合の方法およびタイミングは特に限定されない。【００７７】
例えば、液（Ｉ）、液（ＩＩ）、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。【００７８】
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）酸化剤、および（Ｄ）上記一般式（１）で表される界面活性剤および／または上記一般式（２）で表される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。【００７９】
１−８．用途
本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、半導体装置に含まれる絶縁層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。例えば、上記本実施形態に係る機械研磨用水系分散体は、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際の研磨材として使用することができる。この場合、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）の除去を行なう第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層を除去する第２研磨工程からなる。この第２研磨工程は、導電性バリア層を除去するだけでなく、導電性バリア層下に存在する絶縁層も同時に研磨する場合があり、これにより、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。したがって、本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、第２研磨工程において研磨材として好適に用いることができる。本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体を第２研磨工程で研磨材として用いることにより、より優れた研磨特性、ならびに絶縁層（特に、比誘電率が３．５以下の絶縁層）への低ダメージ性を発揮することができる。【００８０】
上記絶縁層としては、例えば、シルセスキオキサン（誘電率；約２．６〜３．０）、フッ素添加ＳｉＯ２（誘電率；約３．３〜３．５）、ポリイミド系樹脂（誘電率；約２．４〜３．６）、ベンゾシクロブテン（誘電率；約２．７）、水素含有ＳＯＧ（誘電率；約２．５〜３．５）及び有機ＳＯＧ（誘電率；約２．９）等からなる絶縁層が挙げられる。これらのうちシルセスキオキサンを主成分とする層間絶縁層としては、膜厚が０．２〜２０μｍであり、密度が０．３〜１．８５ｇ／ｃｍ３であって、孔径１００ｎｍ以下の微細な空孔を有する多孔質絶縁層等が挙げられる。【００８１】
比誘電率が３．５以下の絶縁層は、その弾性率が好ましくは２０ＧＰａ以下、より好ましくは１０ＧＰａ以下、さらに好ましくは５ＧＰａ以下である。絶縁層の弾性率は、ＭＴＳ社製超微小硬度計(Ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｏｒ ＸＰ)にバーコビッチ型圧子を取り付け、連続剛性測定法により測定することができる。本実施形態に係る水分散体は、このような脆い絶縁層の研磨に好適に用いることができる。【００８２】
上記絶縁層は例えば、後述する第１の絶縁層２１として好適に使用することができる（図２Ａ〜図２Ｃ参照）。【００８３】
本実施形態に係る水系分散体を用いて、連続剛性測定法により測定された弾性率が２０ＧＰａ以下である絶縁層を化学機械研磨する場合、被研磨面における最大長さが２００μｍ以上のスクラッチの発生を被研磨面あたり５個以下に抑えられることができるため、特に好ましい。【００８４】
スクラッチの有無は目視により観察することができるが、その大きさ、個数等、定量的な測定は、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡等により観察し、撮影した写真などを解析する方法等により行なうことができる。また、被研磨面に発生するスクラッチの全数を計測することができる表面状態を検査する特定の装置を使用することもできる。【００８５】
２．化学研磨方法
本発明の一実施形態に係る化学機械研磨方法は、凹部を有する絶縁層上にストッパ層を介して設けられ、かつ、該凹部に埋設された金属層を、該ストッパ層が露出するまで化学機械研磨する第１研磨工程と、本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体を用いて、前記金属層および前記ストッパ層を前記絶縁層が露出するまでもしくは前記絶縁層の一部を研磨するまで化学機械研磨する第２研磨工程と、を含む。【００８６】
以下、本実施形態に係る化学機械研磨方法の具体例について、図１〜図３を参照して説明するが、本実施形態に係る化学機械研磨方法はこれらに限定されない。【００８７】
２−１．第１の具体例
図１Ａ〜図１Ｃは、本実施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図である。【００８８】
図１Ａは、第１の具体例の化学機械研磨方法の研磨対象体１ａを示す。図１Ａに示すように、研磨対象体１ａは、基板１１と、基板１１上に設けられた、凹部２０を含む絶縁層１２と、絶縁層１２上にストッパ層１３を介して設けられた金属層１４とを含む。また、金属層１４は凹部２０に埋設されている。ここで、基板１１は例えばシリコン基板であり、絶縁層１２は無機材料または有機材料のいずれであってもよく、ストッパ層１３は研磨材に対して金属層１４とエッチングレートが異なる層であり、金属層１４は一般に配線として使用可能な金属材料からなる。絶縁層１２は例えば、ＰＥＴＥＯＳ膜や、比誘電率が３．５以下の絶縁層等からなることができ、好ましくは比誘電率が３．５以下の絶縁層であり、より好ましくは３．０以下の絶縁層である。また、ストッパ層１３は例えば、導電性のバリア層からなることが好ましい。さらに、金属層１４は配線として一般に用いられる金属（例えば、アルミニウム、銅、金などの金属、あるいは前記金属の合金）からなることができ、銅または銅合金であることが好ましい。【００８９】
ストッパ層１３が導電性バリア層からなる場合、例えば、金属、金属合金、金属窒化物（例えば、Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，ＴａＮ，ＴａＮｂ）からなることができる。ここで、ストッパ層１３の材質は、Ｔａおよび／またはＴａＮであることが特に好ましい。ストッパ層１３は２層構造を有していてもよい。【００９０】
まず、第１研磨工程において、金属膜１４のうち、凹部２０に埋没された部分の以外をストッパ層１３が露出するまで化学機械研磨する（図１Ｂ参照）。ここで、研磨材としては、上述の化学機械研磨用水系分散体を用いてもよいし、あるいは、後述する第１研磨用水系分散体を用いてもよい。【００９１】
次いで、第２研磨工程において、本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体を用いて、残存した金属層１４およびストッパ層１３を絶縁層１２が露出するまでもしくは絶縁層１２の一部を研磨するまで化学機械研磨する（図１Ｃ参照）。これにより、ストッパ層１３のうち凹部２０の底部および内壁面以外に位置する部分が除去される。以上により、図１Ｃに示す配線構造体１が得られる。【００９２】
本具体例によれば、第２研磨工程において、本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体を用いて絶縁層１２を化学機械研磨することにより、絶縁層１２の物理的性質が変化せず、材料剥がれやスクラッチなどの表面欠陥が被研磨面に発生することなく精度の高い被研磨面を得ることができる。特に、絶縁層１２が、比誘電率が３．５以下の絶縁層からなる場合、絶縁層１２の物理的性質が変化することなく、被研磨面における前記表面欠陥の発生を防止することができる点で極めて有用である。【００９３】
２−２．第２の具体例
図２Ａ〜図２Ｃは、本実施形態に係る化学機械研磨方法の別の一具体例を模式的に示す図である。図２Ａは、本発明の第２の具体例の化学機械研磨方法の研磨対象体２ａを示す。図２Ａにおいて、絶縁層１１２が第１の絶縁層２１と、第１の絶縁層２１よりも誘電率が高い第２の絶縁層２２との積層体を含む点以外は、図１Ａに示す構造と同様の構造を有し、図１Ａに示す構成要素と同じ構成要素は同じ記号が付されている。ここで、第２の絶縁層２２はキャップ層としての機能を有する。【００９４】
第２の絶縁層２２は、例えば酸化シリコン膜、酸化シリコンに少量のホウ素およびリンを添加したホウ素リンシリケート膜（ＢＰＳＧ膜）、酸化シリコンにフッ素をドープしたＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）と呼ばれる酸化シリコン系絶縁層であってもよい。酸化シリコン膜としては、例えば熱酸化膜、ＰＥＴＥＯＳ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ−ＴＥＯＳ膜）、ＨＤＰ膜（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ−ＴＥＯＳ膜）、熱ＣＶＤ法により得られる酸化シリコン膜などを挙げることができる。すなわち、第２の絶縁層２２は、酸化シリコンなどからなる、比較的親水性を有する表面を有する。【００９５】
第１の絶縁層２１は例えば、トリエトキシシランを原料とするＨＳＱ膜（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ膜）、テトラエトキシシランと少量のメチルトリメトキシシランを原料とするＭＳＱ膜（Ｍｅｔｈｙｌ  Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ膜）、その他のシラン化合物を原料とする膜からなる。すなわち、第１の絶縁層２１は、比誘電率を下げるために、アルキル基（メチル基など）の疎水性の官能基を主鎖に含む層であってもよい。【００９６】
また、第１の絶縁層２１には、適当な有機ポリマー粒子などを原料に混合して用いることにより、当該ポリマーが加熱工程で焼失して空孔が形成され、一層の低誘電率化が図られた膜も含まれる。さらに、ポリアリーレン系ポリマー、ポリアリレンエーテル系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、ベンゾシクロブテンポリマーなどの有機ポリマーもまた、第１の絶縁層２１に含まれる。第１の絶縁層２１は、好ましくは比誘電率が３．５以下の絶縁層であり、より好ましくは３．０以下の絶縁層である。また、第１の絶縁層２１は、好ましくはその弾性率が好ましくは２０ＧＰａ以下、より好ましくは１０ＧＰａ以下、さらに好ましくは５ＧＰａ以下である。【００９７】
まず、第１研磨工程において、金属膜１４のうち、凹部２０に埋没された部分の以外をストッパ層１３が露出するまで化学機械研磨する（図２Ｂ参照）。ここで、研磨材としては、本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体を用いてもよいし、あるいは、後述する第１研磨用水系分散体を用いてもよい。【００９８】
次いで、第２研磨工程において、本実施形態に係る化学機械研磨用水系分散体（第２研磨用水系分散体）を用いて、残存した金属層１４、ストッパ層１３、および第２の絶縁層２２を第１の絶縁層２１が露出するまでもしくは第１の絶縁層２１の一部を研磨するまで化学機械研磨する（図２Ｃ参照）。これにより、ストッパ層１３のうち凹部２０の底部および内壁面以外に位置する部分が除去される。ここで、第２研磨用水系分散体を用いて研磨を行なうことにより、第１の絶縁層２１にスクラッチや剥がれが生じるのを抑制することができる。以上により、図２Ｃに示す配線構造体２が得られる。【００９９】
本具体例によれば、上述の第１の具体例と同様の作用効果を有する。加えて、本具体例によれば、第２研磨工程において、化学機械研磨により除去されるのは第２の絶縁層２２であるため、化学機械研磨によって第１の絶縁層２１に加わるダメージを少なくすることができる。【０１００】
例えば、第１の絶縁層２１が疎水性の官能基を主鎖に含む層であり、第１の絶縁層２２が比較的親水性に富む酸化シリコンからなる表面を有する場合、第２研磨用水系分散体を用いて第１の絶縁層２１の研磨を行なうことにより、第２研磨用水系分散体に含まれる（Ｄ）界面活性剤が上記一般式（１）または（２）で表される界面活性剤であるため、（Ｄ）界面活性剤の疎水性部分が第１の絶縁層２１の疎水性表面と高い親和性を有する。このため、（Ｄ）界面活性剤が第１の絶縁層２１の表面に吸着して該表面を保護する。これにより、（Ｄ）砥粒による直接的な研磨を抑制して、研磨速度の上昇を抑制することができる。【０１０１】
２−３．第３の具体例
図３Ａ〜図３Ｃは、本実施形態に係る化学機械研磨方法の別の一具体例を模式的に示す図である。図３Ａは、本発明の第３の具体例の化学機械研磨方法の研磨対象体３ａを示す。図３Ａにおいて、絶縁層１２の下部に第３の絶縁層３１および第４の絶縁層３２が設けられている点以外は、図１Ａに示す構造と同様の構造を有し、図１Ａに示す構成要素と同じ構成要素は同じ記号が付されている。ここで、第３の絶縁層３１は例えばシリコン酸化物等からなり、第４の絶縁層３２は例えばシリコン窒化物等からなる。【０１０２】
本具体例の化学機械研磨方法は、第１の具体例の化学研磨方法と同様である。また、本具体例によれば、上述の第１の具体例と同様の作用効果を有する。【０１０３】
２−４．研磨装置および研磨条件
本実施形態に係る化学機械研磨方法において、第１研磨工程および第２研磨工程での研磨は、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）、ＡＶＡＮＴＩ−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。【０１０４】
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、例えば化学機械研磨装置としてＥＰＯ−１１２を使用する場合、第１研磨工程および第２研磨工程共に例えば下記の条件とすることができる。
定盤回転数：好ましくは３０〜１３０ｒｐｍ、より好ましくは４０〜１３０ｒｐｍ
ヘッド回転数：好ましくは３０〜１３０ｒｐｍ、より好ましくは４０〜１３０ｒｐｍ
定盤回転数／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０．５〜２．５ｐｓｉ、より好ましくは１．０〜２．０ｐｓｉ
化学機械研磨用水系分散体供給速度：好ましくは５０〜３００ｍｌ／分、より好ましくは１００〜２００ｍｌ／分【０１０５】
２−５．第１研磨用水系分散体
上記第１〜第３の具体例において、第１研磨工程で使用することができる第１研磨用水系分散体は、金属層１４およびストッパ層１３の各々を同一条件において化学機械研磨した場合に、金属層１４の研磨速度（ＲＭ）とストッパ層１３の研磨速度（ＲＳ）との研磨速度比（ＲＭ／ＲＳ）が５０以上の研磨特性を有する化学機械研磨用水系分散体であることができる。ここで、研磨速度比（ＲＭ／ＲＳ）が５０未満であると、第１研磨工程が終了した後、金属層１４を除去すべき部分に金属が過剰に残存してしまい、第２研磨工程に多くの時間を要することとなり、また、多量な加工液が必要となるおそれがある。【０１０６】
上記第１研磨用水系分散体の研磨速度比（ＲＭ／ＲＳ）は、好ましくは６０以上であり、更に好ましくは７０以上である。【０１０７】
このような第１研磨用水系分散体は、研磨速度比（ＲＭ／ＲＳ）が上記範囲であれば、その組成は特に限定されるものではないが、例えば、水系媒体中に、（Ａ）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、（Ｅ）分散媒、ならびにアンモニアおよびアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも１種のアンモニア成分を含有することが好ましい。【０１０８】
第１研磨用水系分散体に用いられる（Ｅ）分散媒としては、例えば、本実施形態に係る特定水系分散体において（Ｅ）分散媒として例示したものが挙げられ、これらのうち、水のみを分散媒として用いることが好ましい。【０１０９】
第１研磨用水系分散体に用いられる（Ａ）砥粒としては、例えば、本実施形態に係る水系分散体（第２研磨用水系分散体）において成分（Ａ）を構成する砥粒として例示したものが挙げられ、これらから選択される少なくとも１種の砥粒を用いることができる。これらのうち、二酸化ケイ素、有機粒子または有機無機複合粒子が好ましく用いられる。【０１１０】
第１研磨用水系分散体に用いられる（Ｂ）有機酸としては、例えば、本実施形態に係る水系分散体（第２研磨用水系分散体）において、（Ｂ）有機酸として例示したもの（例えば、キノリンカルボン酸およびピリジンカルボン酸）、これらのうち、より大きな研磨速度比（ＲＭ／ＲＳ）が得られるという点で、クエン酸、リンゴ酸、２−キノリンカルボン酸、２，３−ピリジンジカルボン酸が好ましく用いられる。【０１１１】
また、第１研磨用水系分散体は、（Ｆ）防蝕剤としてグリシン、アラニンをさらに含むことができる。第１研磨用水系分散体に用いられる（Ｆ）防蝕剤としては、例えば、本実施形態に係る水系分散体（第２研磨用水系分散体）において、成分（Ｆ）を構成する防蝕剤として例示したものを使用することができ、例えばカルボキシベンゾトリアゾールが挙げられる。【０１１２】
第１研磨用水系分散体が前記成分（Ｆ）を構成する防蝕剤を含む場合、その含有量は、第１研磨用水系分散体の総重量に対して、５質量％以下であることが好ましく、０．００１〜５質量％であることがより好ましく、０．００５〜１質量％であることが更に好ましく、特に０．０１〜０．５質量％であることが好ましい。【０１１３】
第１研磨用水系分散体に用いられる（Ｃ）酸化剤としては、例えば、本実施形態に係る水系分散体（第２研磨用水系分散体）において成分（Ｃ）を構成する酸化剤として例示したものが挙げられ、これらから選択される少なくとも１種の酸化剤を用いることができる。これらのうち、過酸化水素または過硫酸塩が好ましく、特に過硫酸アンモニウムが好ましく用いられる。【０１１４】
第１研磨用水系分散体に含まれるアンモニア成分は、アンモニアとして存在していてもよく、アンモニウムイオンとして存在していてもよく、また両者が混在していてもよい。アンモニウムイオンは、遊離した状態で存在していてもよく、酸のアンモニウム塩として存在していてもよく、また両者が混在し、それらの平衡状態として存在していてもよい。このようなアンモニアおよびアンモニウムイオンは、アンモニア水を独立して第１研磨用水系分散体に添加して生成させてもよいが、上述した有機酸のアンモニウム塩または酸化剤として添加した過硫酸アンモニウムなどの無機酸のアンモニウム塩から生成させてもよく、あるいは後述するアニオン性界面活性剤のカウンターカチオンとして添加してもよい。【０１１５】
第１研磨用水系分散体は、（Ａ）砥粒、（Ｂ）有機酸、（Ｃ）酸化剤、ならびにアンモニアおよびアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも１種のアンモニア成分が、各々下記の割合で含有していることが好ましい。【０１１６】
（Ａ）砥粒の含有量は、第１研磨用水系分散体の総重量に対して、通常０．００１〜３質量％であり、好ましくは０．０１〜３質量％であり、より好ましくは０．０１〜２．５質量％であり、更に０．０１〜２質量％が好ましい。【０１１７】
（Ｂ）有機酸の含有量は、第１研磨用水系分散体の総重量に対して、通常０．０１〜１０質量％であり、好ましくは０．１〜５質量％である。【０１１８】
（Ｃ）酸化剤の含有量は、第１研磨用水系分散体の総重量に対して、通常０．０１〜１０質量％であり、好ましくは０．０２〜５質量％である。【０１１９】
アンモニア成分の含有量は、第１研磨用水系分散体１リットルに対して、通常０．００５〜２０ｍｏｌであり、好ましくは０．０１〜１５ｍｏｌであり、更に好ましくは０．０３〜１０ｍｏｌであり、特に０．０５〜１０ｍｏｌが好ましい。【０１２０】
第１研磨用水系分散体は、必要に応じて、さらに、界面活性剤、消泡剤などの添加物を含んでいてもよい。【０１２１】
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、非イオン性界面活性剤、水溶性ポリマー等が挙げられ、特にアニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤または水溶性ポリマーが好ましく用いられる。【０１２２】
アニオン系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、リン酸エステル塩などを挙げることができる。カルボン酸塩としては、例えば、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩など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、α−オレフィンスルホン酸塩など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ェニルエーテル硫酸塩などを挙げることができ、リン酸エステル塩としては、例えば、アルキルリン酸エステル塩などを挙げることができる。これらのうち、スルホン酸塩が好ましく、アルキルベンゼンスルホン酸塩が更に好ましく、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウムが特に好ましく用いられる。【０１２３】
非イオン性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、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加物、アセチレンアルコール等の非イオン性界面活性剤を挙げることができる。【０１２４】
水溶性ポリマーとしては、例えば、アニオン性ポリマー、カチオン性ポリマー、両性ポリマー、ノニオン性ポリマー等を挙げることができる。アニオン性ポリマーとしては、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、ポリビニルアルコールなどを挙げることができ、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などを挙げることができ、両性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリルアミドなどを挙げることができ、ノニオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等を挙げることができる。【０１２５】
界面活性剤の含有量は、第１研磨用水系分散体の総重量に対して、２０質量％以下であることが好ましく、０．００１〜２０質量％であることがさらに好ましく、０．０１〜１０質量％であることがより好ましく、特に好ましくは０．０５〜５質量％である。【０１２６】
第１研磨用水系分散体のｐＨは、酸性領域、中性近辺の領域（弱酸性領域から弱アルカリ性領域）およびアルカリ性領域のいずれの値に設定してもよい。酸性領域のｐＨは２〜４が好ましく、中性近辺の領域のｐＨは６〜８が好ましく、アルカリ性領域のｐＨは８〜１２が好ましい。これらのうち、中性付近からアルカリ性領域のｐＨ、すなわち、６〜１２が好ましい。【０１２７】
本発明では、第１研磨工程と第２研磨工程とを、同一の研磨装置を用い、研磨対象体を装着したまま、供給する研磨用水系分散体を順次切り替えることにより連続的に行ってもよく、また、同一の研磨装置を用い、第１研磨工程の終了後に研磨対象体をいったん取り出し、供給する研磨用水系分散体を切り替えた後に取り出した研磨対象体を改めて装着して第２研磨工程を実施してもよい。【０１２８】
また、第１研磨工程と第２研磨工程とを別個の研磨装置を用いて実施してもよい。更に、複数の研磨パッドを備える研磨装置を使用する場合には、第１研磨工程と第２研磨工程とを異なる種類の研磨パッドを用いて研磨してもよいし、第１研磨工程と第２研磨工程とで同種の研磨パッドを用いてもよい。【０１２９】
３．実施例
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。【０１３０】
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（日本アエロジル（株）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。【０１３１】
３−１−２．コロイダルシリカ粒子を含む水分散体の調製
３−１−２ａ．コロイダルシリカ粒子Ｃ１を含む水分散体の調製
コロイダルシリカ粒子Ｃ１（扶桑化学工業（株）社製、型名「コロイダルシリカＰＬ−７Ｈ」）を使用して、コロイダルシリカ粒子Ｃ１を２５質量％含む水分散体を調製した。【０１３２】
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７０ｎｍであり、レーザー回折法（堀場製作所製、動的光散乱式粒径分布測定装置、品番「HORIBA LB550」）によって測定した平均粒子径は１７０ｎｍであった。平均二次粒子径は１９０ｎｍであり、平均会合度は２．７であった。【０１３３】
３−１−２ｂ．コロイダルシリカ粒子Ｃ２及至Ｃ７をそれぞれ含む水分散体の調製
以下の方法により、表１のコロイダルシリカ粒子Ｃ２及至Ｃ７を含む水分散体をそれぞれ調製した。【０１３４】
３容量のテトラエトキシシランと１容量のエタノールとを混合して原料溶液を得た。反応槽にあらかじめエタノール、水、およびアンモニアを混合した反応溶媒を仕込んだ。反応溶媒中の水の濃度は１５重量％で一定とし、アンモニア濃度はそれぞれ表１に示す値とした。なお、エタノールの濃度は水およびアンモニアを除いた残余の値である。反応溶媒の温度を２０℃に維持するように冷却しながら、反応溶媒９容量当たり１容量の原料溶液を表１に示す滴下速度で反応槽に滴下して、コロイダルシリカＣ２〜Ｃ７のアルコール分散体を得た。【０１３５】
次いで、ロータリーエバポレータを用い、得られたアルコール分散体の温度を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Ｃ２及至Ｃ７を２５質量％含む水分散体をそれぞれ調製した。【０１３６】
【表１】
2007060869.tif 000002
【０１３７】
３−１−３．有機無機複合粒子を含む水分散体の調製
３−１−３ａ．表面処理した有機粒子を含む水分散体の調製
メチルメタクリレート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がら７０℃に昇温した。この温度で攪拌しつつ６時間保持した。この反応混合物をイオン交換水で希釈することにより、陽イオン性基（アミノ基）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のポリメチルメタクリレート系粒子を１０質量％含む水分散体を得た。重合収率は９５％であった。【０１３８】
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℃で２時間攪拌した。その後、１ｍｏｌ／Ｌ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。【０１３９】
３−１−３ｂ．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Ｏ」、平均一次粒子径１２ｎｍ）を水中に分散させ、これに１ｍｏｌ／Ｌ水酸化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ｐＨ８．０の水分散体を得た。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。【０１４０】
３−１−３ｃ．有機無機複合粒子を含む水分散体の調製
上記「３−１−３ａ．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「３−１−３ｂ．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。【０１４１】
次いで、得られた水分散体に、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℃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含む水分散体を調製した。【０１４２】
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、この無機有機複合粒子では、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。【０１４３】
３−１−４．有機粒子を含む水分散体の調製
メチルメタクリレート９０質量部、スチレン１０質量部、アクリル酸５質量部、過硫酸アンモニウム２質量部、界面活性剤０．１質量部およびイオン交換水４００部をフラスコ内に投入し、窒素ガス雰囲気下、攪拌しながら７０℃に昇温させ、重合転化率約１００％まで８時間重合させた。これにより、平均粒子径１５０ｎｍの有機粒子を含む水系分散体を得、これに水を添加して希釈することにより、有機粒子の含有割合が１０質量％に調整された水系分散体を得た。この有機粒子は、カルボキシル基を表面に有し、ポリメタクリレート−スチレン系重合体を含む。【０１４４】
３−２．実施例１
３−２−１．化学機械研磨用水系分散体の調製
シリカに換算して４質量％に相当する量の上記「３−１−２ａ．コロイダルシリカ粒子Ｃ１を含む水分散体の調製」で調製したコロイダルシリカ粒子Ｃ１を含む水分散体をポリエチレン製の瓶に入れ、これに表２に示した（Ｄ）界面活性剤Ｋ１を０．１質量％、マレイン酸０．６％、および過酸化水素に換算して０．３質量％に相当する量の３０質量％過酸化水素水を順次に入れ、１５分間攪拌した。その後、水酸化カリウム０．６５質量％を加え、水系分散体のｐＨが９．０になるよう調整した。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加えた後、孔径５μｍのフィルターで濾過することにより、化学機械研磨用水系分散体Ｓ１を得た。【０１４５】
なお、表２において、Ｒ，ａ，ｂ，ｃはいずれも、上記一般式（２）に含まれるＲ，ａ，ｂ，ｃに相当する。【０１４６】
【表２】
2007060869.tif 000003
【０１４７】
３−２−２．化学機械研磨用水系分散体の研磨性能の評価
３−２−２ａ．パターンなし基板の研磨試験
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、発泡ポリウレタン製研磨パッド（ニッタ・ハース（株）製、品番「ＳＵＰＲＥＭＥ」）を装着し、上記化学機械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対して下記研磨条件にて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。【０１４８】
Ｉ．研磨速度測定用基板
・膜厚１５０００Åの銅膜（金属層）が積層された８インチ熱酸化膜付きシリコン基板（ＡＴＤＦ社製、品番「８インチＣｕメッキ１５０００Ａ」）
・膜厚２０００Åの窒化タンタル膜（ストッパ層（導電性バリア層））が積層された８インチ熱酸化膜付きシリコン基板
・膜厚１００００ÅのＰＥＴＥＯＳ膜（第２の絶縁層）が積層された８インチシリコン基板
・アプライド マテリアルズ ジャパン株式会社が開発したブラックダイアモンドプロセスによって、膜厚４０００Åの第１の絶縁層（ＢＤ膜）（比誘電率ｋ＝２．８）が積層された８インチシリコン基板
・ＪＳＲ株式会社が開発したＭＳＱタイプの膜厚５０００Åの第１の絶縁層（ＬＫＤ膜）（比誘電率ｋ＝２．３）が積層された８インチシリコン基板【０１４９】
ＩＩ．研磨条件
・ヘッド回転数：１３０ｒｐｍ
・プラテン回転数：１３０ｒｐｍ
・ヘッド荷重：１．５ｐｓｉ
・化学機械研磨用水系分散体の供給速度：２００ｍｌ／ｍｉｎ【０１５０】
ＩＩＩ．研磨速度算出方法
銅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（ケーエルエー・テンコール（株）製、形式「オムニマップ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。【０１５１】
ＰＥＴＥＯＳ膜、ＢＤ膜およびＬＫＤ膜については、光干渉式膜厚測定器（ナノスペック）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。【０１５２】
ＩＶ．研磨速度
・金属層（銅）の研磨速度（ＲＭ）：２５０Å／ｍｉｎ
・ストッパ層（窒化タンタル層）の研磨速度（ＲＳ）：８００Å／ｍｉｎ
・第２の絶縁層（ＰＥＴＥＯＳ膜）の研磨速度（ＲＴＥＯＳ）：４００Å／ｍｉｎ
・第１の絶縁層（ＢＤ膜）の研磨速度（ＲＢＤ）：２００Å／ｍｉｎ
・第１の絶縁層（ＬＫＤ膜）の研磨速度（ＲＬＫＤ）：２８０Å／ｍｉｎ【０１５３】
Ｖ．第１の絶縁層のスクラッチ数の評価方法
研磨後の第１の絶縁層の外周部における剥がれの有無を目視および光学顕微鏡にて観察した。また、パターンなしウエハ欠陥検査装置（ケーエルエー・テンコール社製、形式「ＫＬＡ２３５１」）を用いて、被研磨面全面あたりの欠陥数を計測し、スクラッチの数をカウントした。なお、ウエハ欠陥検査装置が欠陥としてカウントしたもののうち、スクラッチでないものとは、例えば付着したゴミ、ウエハ製造時に発生したシミ等を挙げることができる。【０１５４】
上記「Ｖ．第１の絶縁層のスクラッチ数の評価方法」において、欠陥検査装置の検査パラメータを以下に示す。【０１５５】
・検査視野：明視野
・検査波長：可視光
・ピクセルサイズ：０．３９
・しきい値（欠陥検出感度）：５０【０１５６】
ＶＩ．第１の絶縁層の比誘電率測定方法
比誘電率の測定方法としては、蒸着装置（ＵＬＡＶＸ社製、型式「ＶＰＣ−４１０」）を用いて、アルミニウム電極を膜状に蒸着し、電極面積を測定した。アルミニウム電極と測定対象となる絶縁層とが設置されたホットプレートを電極として、測定装置（Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ社製、型式「４２８４Ａ」）を用いて、その間に電気容量を１００ｋＨｚ、１Ｖにて２５℃における第１の絶縁層の比誘電率を測定した。【０１５７】
その後、２００℃まで乾燥空気下で２００℃まで昇温させて、上記と同様の操作により２００℃における第１の絶縁層の比誘電率を測定した。【０１５８】
ＶＩＩ．第１の絶縁層の研磨後の比誘電率
・第１の絶縁層（ＢＤ膜）の比誘電率（ｋＬＫＤ＿２５℃）：２．８
・第１の絶縁層（ＢＤ膜）の比誘電率（ｋＬＫＤ＿２００℃）：２．８
・第１の絶縁層（ＬＫＤ膜）の比誘電率（ｋＬＫＤ＿２５℃）：２．８
・第１の絶縁層（ＬＫＤ膜）の比誘電率（ｋＬＫＤ＿２００℃）：２．４【０１５９】
上記「ＶＩ．第１の絶縁層の比誘電率測定方法」において、研磨後の２５℃および２００℃における比誘電率を測定した結果、その差（Ｄｋ）を計算することで、第１の絶縁層が受けるダメージの大きさがわかる。この場合、Ｄｋが大きい程、第１の絶縁層が大きなダメージを受けていることを示す。研磨後の２００℃における比誘電率と研磨前の比誘電率との差が大きい場合もまた、第１の絶縁層がダメージを受けやすいことを示す。これらの２つの観点から、第１の絶縁層が受けるダメージの大きさを見積もった。【０１６０】
ＶＩＩＩ．第１の絶縁層の弾性率
ＭＴＳ社製超微小硬度計(Ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｏｒ ＸＰ)にバーコビッチ型圧子を取り付け、連続剛性測定法により第１の絶縁層の弾性率を測定した。その結果を以下に示す。
・第１の絶縁層（ＢＤ膜）の弾性率：４．５ＧＰａ
・第１の絶縁層（ＬＫＤ膜）の弾性率：３．０ＧＰａ【０１６１】
３−３．実施例２及至７、比較例１及至２
実施例１において、（Ｄ）界面活性剤Ｋ１を用いるかあるいは（Ｄ）界面活性剤Ｋ１のかわりに、表２に示す（Ｄ）界面活性剤Ｋ２〜Ｋ７をそれぞれ使用し、かつ、化学機械研磨用水系分散体の各成分の種類および添加量並びに水系分散体のｐＨを表３の通りとした他は、実施例１と同様にして、表３に示される化学機械研磨用水系分散体Ｓ２及至Ｓ７並びにＲ１及至Ｒ２を調製した。なお、表３中、「−」は、対応する欄に相当する成分を添加しなかったことを示す。また、実施例３、４、および５においては、（Ａ）砥粒として２種類の粒子を使用した。【０１６２】
また、化学機械研磨用水系分散体として、Ｓ１の代わりに上記で合成した各水系分散体を使用した他は、実施例１と同様にして評価した。結果を表４に示した。【０１６３】
【表３】
2007060869.tif 000004
【０１６４】
【表４】
2007060869.tif 000005
表３および表４によると、本発明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、前記絶縁層の比誘電率を大きく変化させることなく、前記絶縁層が過度に研磨されることなく、精度の高い被研磨面が得られたことがわかった。【０１６５】
これに対して、比較例１，２の化学機械研磨用水系分散体を化学機械研磨用水系分散体として用いた場合、研磨後の絶縁層（ＬＫＤ膜）に大きなダメージが生じ、研磨後の絶縁層（ＬＫＤ膜）の比誘電率が研磨前と比べて上昇した。
【図１Ａ】
2007060869.tif 000006
【図１Ｂ】
2007060869.tif 000007
【図１Ｃ】
2007060869.tif 000008
【図２Ａ】
2007060869.tif 000009
【図２Ｂ】
2007060869.tif 000010
【図２Ｃ】
2007060869.tif 000011
【図３Ａ】
2007060869.tif 000012
【図３Ｂ】
2007060869.tif 000013
【図３Ｃ】
2007060869.tif 000014
【国際調査報告】
2007060869.tif 000015
2007060869.tif 000016