JP2000033552A

JP2000033552A - 研磨布及びこの研磨布を用いた半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000033552A
Application number: JP11811399A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yano; 博之矢野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-02-02
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP3668046B2

Abstract

(57)【要約】【課題】化学的機械研磨に用いられる研磨布は、被研磨
材の表面層に対し、高い平坦化性能、安定した研磨速
度、その表面層におけるスクラッチの発生の低減化及び
長寿命化が図られる。【解決手段】研磨布は、例えばポリスチレンからなる母
材１１中に、２５ｗｔ％程度に例えばセルロースからな
る水溶性フィラー１２が分散混入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学的機械研磨
（ＣＭＰ）に用いられる研磨布及びこの研磨布を用いた
半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、絶縁材又は配線材等の研磨を行
い、その表面を平坦化する化学的機械研磨（ＣＭＰ）法
が注目されている。研磨に用いられる研磨布には、大き
く分けて２種類ある。一つはポリテックス（Ｐｏｌｉｔ
ｅｘ）（Ｒｏｄｅｌ社製）に代表されるもので、パッド
コンディショニング処理（ドレッシング）が必要のない
ものである。

【０００３】ポリテックスは、たこつぼが並んだような
断面構造のため、研磨の際使用されるスラリー（水、Ｓ
ｉＯ２、Ａｌ２０３、薬品（酸化剤）等）の保持性が非
常に優れている。又、その表面は非常にしなやかであ
り、研磨後に被研磨材の表面に鋭い傷（スクラッチ）を
つけることもない。

【０００４】しかしながら、この研磨布の圧縮弾性率
は、１０ＭＰａにも満たないので非常に軟らかい。その
為、ポリテックスを被研磨材の平坦化工程に使用した場
合、研磨速度は非常に遅く、又平坦化性が劣るという問
題があった。

【０００５】また、もう一つは、ＩＣ−１０００（Ｒｏ
ｄｅｌ社製）に代表される布である。ＩＣ−１０００の
内部には気泡が形成され、その圧縮弾性率は約２００Ｍ
Ｐａとポリテックスに比べてかなり硬いものである。

【０００６】通常、ＩＣ−１０００の研磨布は、ダイヤ
モンドコンディショニングプレートを用い、パッドコン
ディショニング処理を半導体装置にあっては被研磨剤と
してのウェハを１枚毎に研磨し、ＩＣ−１０００の研磨
布の表面層を掻きむしって軟らかい層を形成する。

【０００７】これは、コンディショニング処理を行わな
いと、表面層が硬くスラリーの保持する割合が少なくな
るので研磨速度が極端に遅くなるのでこれを防ぐためで
ある。

【０００８】一方、ＩＣ−１０００の研磨布の寿命は、
コンディショニング処理の回数によって決まってしま
う。コンディショニング処理によって表面層が掻きむし
られるからである。

【０００９】ちなみに、被研磨材としてのウェハ１００
０枚をコンディショニング処理した後には、処理前の状
態に比べて、研磨布の表面層が約８５０μｍ失われる。
寿命を長くするため、研磨布の表面層の掻きむしられる
量を少なくするようにコンディショニング条件を和らげ
た場合、研磨速度が遅くなったり安定しなかったりす
る。

【００１０】また、コンディショニング直後の研磨布の
表面には、数１０μｍ程度の厚さの軟らかい層（圧縮弾
性率１０ＭＰａ以下）が形成されており、この軟らかい
層が平坦性を阻害する。

【００１１】更に、この軟らかい層は、研磨の進行と共
に、圧縮され硬くなってゆく。そのため、研磨開始直後
には被研磨材の表面層には、スクラッチの発生が少ない
が、長時間研磨を続けて研磨布が圧縮されて硬くなると
被研磨材の表層面に発生するスクラッチが大きくなる。

【００１２】上述したように、ポリテックスに代表され
る研磨布は、その表面層である軟らかい層が形成される
ため、被研磨材の表面層に生ずるスクラッチは少ないが
研磨速度及び平坦性が劣るという問題があった。

【００１３】また、ＩＣ−１０００に代表される研磨布
は、コンディショニング処理を行わないと研磨時間が長
くなるにつれて、被研磨材の表面層にスクラッチが多く
発生するという問題があった。

【００１４】逆にコンディショニングを行うと、研磨布
の表面は、掻きむしられて厚さが薄くなるので、寿命が
短かくなるいという問題もあった。

【００１５】更に、上述した従来の研磨布を用いて半導
体装置の、例えば埋め込み配線（ダマシン配線）形成の
ための研磨をする際に、オーバーポリシング（Over Pol
ishing）によってディッシング（Dishing）やシンニン
グ（Thinning）が生ずる。

【００１６】これは、リソグラフィ行程において上層に
形成された配線をショートさせたり、配線の長さがうね
りの上で長くなり高抵抗となってしまうなどの欠点をも
たらす。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来の研磨布が指摘されていた欠点を解消し、被研
磨材に対する平坦化性能が高く、安定した研磨速度が得
られ、被研磨材表面におけるスクラッチの発生の抑制を
図り得る研磨布及びこの研磨布を用いた半導体装置の製
造方法を提供するにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、以下のように構成されている。

【００１９】本発明の研磨布（請求項１）は、表面でス
ラリーを保持し、且つ被研磨材の表面を機械的に研磨す
る母材と、この母材中に分散され、溶媒に対して可溶で
ある微粒子と、より構成されていることを特徴とする。

【００２０】このとき、前記母材（請求項２）は、その
表面に前記微粒子が前記溶媒に溶けて形成された凹部を
有することを特徴としている。

【００２１】前記微粒子（請求項３）は、その表面に、
前記溶媒に対して不溶であるコーティング層を形成す
る。前記母材内部で複数の微粒子が接触し、接触する全
ての微粒子が溶け、表面から内部に向け大きな凹部を形
成し、内部まで軟らかくしてしまうのを防ぐことができ
る。

【００２２】このとき、前記母材（請求項４）は、内部
に空孔が存在しない。被研磨材の表面が研磨されたとき
の平坦性を確保するための硬さを保持するためである。

【００２３】前記母材の表面に保持されるスラリー（請
求項５）は、水、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、薬品（酸化
剤）のいずれか一つであることが好ましい。

【００２４】又、前記微粒子（請求項６）は、研磨速度
を速めるのに好ましくはその粒径が５乃至３０μｍであ
る。

【００２５】本発明の研磨布（請求項７）は、溶媒に対
して可溶である微粒子と、内部に前記微粒子が分散さ
れ、表面にスラリーを保持し、且つ被研磨材の表面が機
械的に研磨されている際、前記微粒子が前記溶媒に溶け
て前記表面に凹部を形成する母材と、より成る。この場
合、研磨中に前記母材の表面層が少しづつ減ってゆきな
がら前記微粒子が露出し、前記スラリーによって、前記
微粒子が溶けてしまい、新たな凹部が表面層に形成され
る。

【００２６】このときの前記微粒子（請求項８）は、そ
の表面に、前記溶媒に対して不溶であるコーティング層
を形成する。前記母材内部で複数の微粒子が接触し、接
触する全ての微粒子が溶け、表面から内部に向け大きな
凹部を形成し、内部まで軟らかくしてしまうのを防ぐた
めである。

【００２７】このとき、前記母材（請求項９）は、内部
に空孔が存在しない。被研磨材の表面が研磨されたとき
の平坦性を確保するための硬さを保持するためである。

【００２８】前記母材の表面に保持されるスラリー（請
求項１０）は、水、ＳｉＯ_２、Ａｌ _２Ｏ_３、薬品（酸化
剤）のいずれか一つであることが好ましい。

【００２９】又、前記微粒子（請求項１１）は、研磨速
度を速めるのに好ましくはその粒径が５乃至３０μｍで
ある。

【００３０】又、この発明の研磨布を用いた半導体装置
の製造方法（請求項１２）は、基板上に絶縁膜を形成し
た後、前記絶縁膜を通して前記基板に配線溝を設ける工
程と、前記基板及び前記配線溝上に金属配線層を設ける
工程と、前記配線溝中に前記金属配線を埋設する工程
と、表面でスラリーを保持し、且つ被研磨材の表面を機
械的に研磨する母材と、前記母材中に分散され、溶媒に
対して可溶である微粒子とより成る研磨布によって、前
記配線溝中に埋設された前記金属配線の不要部分を研磨
し除去し、前記金属配線の表面を平坦化する工程と、を
含む。

【００３１】このとき、前記金属配線は、主成分がＡｌ
（請求項１３）であり、主成分がＣｕ（請求項１４）で
あり、又は、主成分がＷ（請求項１５）である。

【００３２】更に、この発明の研磨布を用いた半導体の
製造方法（請求項１６）は、基板に溝を設ける工程と、
前記基板上に酸化膜を設け、前記溝内に前記酸化膜を埋
設する工程と、表面でスラリーを保持し、且つ被研磨材
の表面を機械的に研磨する母材と、前記母材中に分散さ
れ、溶媒に対して可溶である微粒子とより成る研磨布に
よって、前記配線溝中に埋設された酸化膜の不要部分を
研磨し除去し、前記酸化膜の表面を平坦化する工程と；
を含む。

【００３３】このとき、前記酸化膜（請求項１７）は、
好ましくはＳｉＯ_２である。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を説明する前
に、性能上、理想的な研磨布の構成について図１３を参
照して説明する。

【００３５】安定した研磨速度、被研磨材の表面の高い
平坦化性能、及びスクラッチ発生の抑制及び長寿命の条
件を満足させるには、図１３に示すような研磨布が考え
られる。

【００３６】内層５１は、平坦化性を確保するために硬
い方がよい。表面層５２は、スクラッチの発生を低減さ
せるために、軟らかいことが好ましい。ただし、軟らか
い表面層５２は、平坦化性の悪化を防ぐため、極薄い方
が好ましい。また、表面層５２は、スラリーを保持する
ために、適度の表面積を有している方がよい。

【００３７】本発明の研磨布は、上記した条件を全て兼
ね備えている。研磨布の内部は、母材中に微粒子が分散
されているので、硬い構成となっている。また、従来の
研磨布ＩＣ−１０００のように空孔が存在しないので硬
くなっている。

【００３８】また、研磨布の表面層は、表面に露出した
水溶性の微粒子が溶媒に溶けて凹部が形成されている
為、表面に凹凸が形成されて表面層が広くなり、スラリ
ーの保持性が良い。

【００３９】また、表面に凹凸が形成されると、内部に
比べて軟らかくなるので、スクラッチの発生が抑制され
る。

【００４０】又、本発明の他の実施形態であるが、前記
微粒子の表面をコーティングすると、複数の微粒子同士
が接触していても、接触していた微粒子が全て溶けるこ
とがない。

【００４１】接触する全ての微粒子が溶けると大きな凹
部が形成されて内部の層まで軟らかくなってしまうが、
表面をコーティングすることによって、溶媒に溶けるの
は、表面に露出した微粒子だけであり、接触する全ての
微粒子が溶けることがないので大きな凹部が形成される
ことがない。

【００４２】前記溶媒が、水またはスラリーであると、
研磨工程の際に表面が削られても、新たに露出した微粒
子が、水またはスラリーにとけ出すので、研磨中の性能
の劣化が少ない。

【００４３】また、微粒子の粒径が５乃至３０μｍの場
合、研磨速度が速い。

【００４４】より具体的に、本発明の実施の形態を図１
以降の図面を参照して説明する。

【００４５】［第１の実施形態］図２は、本発明の第１
の実施形態に係わるＣＭＰ用研磨布の構成を示す断面図
である。この研磨布１０は、例えばポリスチレンからな
る母材１１中に、２５ｗｔ％程度に例えばセルロースか
らなる水溶性フィラー１２が分散混入されている。

【００４６】母材１１は硬く、水溶性フィラー１２は、
固体であるため圧縮されにくいため、研磨布１０の圧縮
弾性率は、１０ＧＰａ以上である。

【００４７】研磨布１０の表面に水溶性フィラー１２が
露出すると、水に対して溶けてしまうので、凹部が形成
されて表面積が大きくなる。表面積が大きくなると、軟
らかくなるので、研磨の際に被研磨材の表面にスクラッ
チが形成されず、且つスラリーの保持性が良くなる。

【００４８】また、この軟らかい表面層は、水溶性フィ
ラーの粒径及び混入率を制御することによって、表面に
形成される凹部の密度及びその厚さが変化するので、そ
の厚さを容易に制御することが可能である。従って、水
溶性フィラーの粒径及び混入率の制御によって、表面層
の柔らかさ及びその厚さを制御することが容易にでき
る。

【００４９】研磨布１０、並びに従来の代表的な研磨布
であるポリテックス及びＩＣ−１０００を用いて、０．
５％のＣｕを含むＡｌ材の研磨を行った場合の研磨速度
及びスクラッチ発生の有無を表１に示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】従来の研磨布ＩＣ−１０００の場合、コン
ディショニング処理を行わないと、研磨速度が６０ｎｍ
／ｍｉｎであり、コンディショニング処理を行った場合
の研磨速度２１０ｎｍ／ｍｉｎに比べて極端に遅くなっ
ている。

【００５２】コンディショニング処理を行わない研磨速
度が遅いのは、研磨布の表面層でスラリーの保持が行わ
れていないためだと考えられる。

【００５３】それに対し、本実施形態の研磨布は、コン
ディショニング処理を行わなくても２０５ｎｍ／ｍｉｎ
と大きな研磨速度が得られた。これは、研磨布表面に露
出した水溶性フィラーが水（スラリー）に溶け、水溶性
フィラーの存在していた領域が凹部となって表面積が大
きくなるため、スラリーの保持性が良くなるためであ
る。

【００５４】コンディショニング処理を行わない研磨速
度が遅いのは、表面層でスラリーの保持が行われていな
いためだと考えられる。

【００５５】それに対し、本実施形態の研磨布は、コン
ディショニング処理を行わなくても２０５ｎｍ／ｍｉｎ
と大きな研磨速度が得られた。これは、研磨布表面に露
出した水溶性フィラーが水（スラリー）に溶け、水溶性
フィラーの存在していた領域が凹部となって表面積が大
きくなるため、スラリーの保持性が良くなるためであ
る。

【００５６】コンディショニング処理を行わない研磨速
度が遅いのは、表面層でスラリーの保持が行われていな
いためだと考えられる。

【００５７】それに対し、本実施形態の研磨布は、コン
ディショニング処理を行わなくても２０５ｎｍ／ｍｉｎ
と大きな研磨速度が得られた。これは、研磨布表面に露
出した水溶性フィラーが水（スラリー）に溶け、水溶性
フィラーの存在していた領域が凹部となって表面積が大
きくなるため、スラリーの保持性が良くなるためであ
る。

【００５８】コンディショニング処理を行わない研磨速
度が遅いのは、研磨布の表面層でスラリーの保持が行わ
れていないためだと考えられる。

【００５９】それに対し、本実施形態の研磨布は、コン
ディショニング処理を行わなくても２０５ｎｍ／ｍｉｎ
と大きな研磨速度が得られた。これは、研磨布表面に露
出した水溶性フィラーが水（スラリー）に溶け、水溶性
フィラーの存在していた領域が凹部となって表面積が大
きくなるため、スラリーの保持性が良くなるためであ
る。

【００６０】また、本実施形態の研磨布は、研磨速度が
安定して得られていた。これは、研磨中に母材１１の表
面層が少しずつすり減ってゆきながら、水溶性フィラー
１２が露出し、スラリーによって水溶性フィラー１２が
溶けてしまい、新たな凹部が形成されるためである。

【００６１】また、研磨布１０のコンディショニングを
行いながら使用した場合、コンディショニングを行わな
いものや、ポリテックスや従来の研磨布ＩＣ−１０００
に比べて非常に大きな、３１０ｎｍ／ｍｉｎの研磨速度
が得られた。

【００６２】また、被研磨材としての図３に示す試料を
用いて、ディッシング量の評価を行った。前記試料は、
Ｓｉ基板２１上に凹凸を有するシリコン酸化膜２２が形
成され、このシリコン酸化膜２２の全面にＡｌ膜２３が
堆積されている。

【００６３】なお、Ａｌ膜２３の膜厚は８００ｎｍ、シ
リコン酸化膜２２の膜厚は、７００ｎｍ、シリコン酸化
膜２２に形成された凹部の高さは４００ｎｍである。ま
た、凹部の幅Ａと、凹部の配置間隔Ｂの関係が、Ａ／
（Ａ＋Ｂ）が０．７になるようにしつつ、凹部の幅Ａを
１０μｍと１００μｍの場合で評価を行った。

【００６４】なお、Ａｌ膜２３が研磨され、表面が２３
ｂまで研磨された際のディッシング量で評価を行った。

【００６５】ディッシング量の評価結果を表２に示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】非常に軟らかい研磨布であるポリテックス
を用いて研磨を行った場合のディッシング量は、１０ｎ
ｍの配線間隔でも１６０ｎｍあり、１００ｎｍの配線間
隔Ａでは３５０ｎｍ以上もあった。

【００６８】また、コンディショニングが行われた従来
の研磨布ＩＣ−１０００を用いて研磨を行った場合のデ
ィッシング量は、８０ｎｍ（Ａ＝１０μｍ），２１０ｎ
ｍ（Ａ＝１００μｍ）であり、ポリテックスを用いた場
合よりは改善されているが、やはり非常に大きい値であ
る。

【００６９】コンディショニングによりＩＣ−１０００
の表面層には軟らかい層が形成されて研磨の際に被研磨
材の表面層における平坦化性に悪影響を及ぼすため、コ
ンディショニングを行わないで研磨を行ったほうが、デ
ィッシング量が小さくなると考えられる。

【００７０】ところが、結果は逆で、コンディショニン
グを行わずに研磨を行った場合のディッシング量は、２
００ｎｍ（Ａ＝１０μｍ），２５０ｎｍ（Ａ＝１００μ
ｍ）であり、コンディショニングを行った場合よりも悪
くなっている。

【００７１】これは、コンディショニングを行わない
と、Ａｌの表面に深い傷（＞２００ｎｍ）がつき、傷が
拡大する形でＡｌの浸食が進むためである。

【００７２】これらの結果に対し、コンディショニング
が行われていない本発明の上記実施形態の研磨布１０を
用いて研磨を行った場合のディッシング量は、間隔Ａが
１０μｍのもので８ｎｍ、間隔Ａが１００μｍのもので
４０ｎｍであり、ディッシングが著しく改善されてい
る。

【００７３】母材自体の圧縮弾性率が１０ＧＰａと非常
に硬いこと、また表面層の軟らかい層が、被研磨材表面
にスクラッチを生じさせず、且つ母材表面がスラリーを
十分に保持し、この表面層の軟らかい層の厚さが、非常
に薄くなるよう制御されていることのためディッシング
の改善がなされた。

【００７４】また、コンディショニング処理が行われた
研磨布１０を用いて研磨した場合のディッシング量は、
２０ｎｍ（Ａ＝１０μｍ），８０ｎｍ（Ａ＝１００μ
ｍ）であった。

【００７５】ディッシング量が悪化したのは、コンディ
ショニングにより、研磨布の表面の軟らかい層がより軟
らかくなった為か、軟らかい層が厚くなった為、若しく
はその両方のためである。

【００７６】次に、水溶性フィラー１２の粒径を変えて
Ａｌ膜に対する研磨速度の評価を行った。なお、全ての
粒径で水溶性フィラーの濃度を２５ｗｔ％に固定して研
磨布を製造した。その結果を表３に示す。

【００７７】

【表３】

【００７８】表３から、水溶性フィラー１２の粒径に応
じて研磨速度が変化していることが確認された。粒径が
１μｍの場合、被研磨材であるＡｌ膜の表面に多数のス
クラッチが発生していた。

【００７９】これは、研磨布の粒径が小さすぎるため、
研磨布の表面に形成される凹凸が微細すぎて、表面に軟
らかな層が形成されなかったのと同時に、スラリーの保
持が困難であったためである。

【００８０】一方、粒径が５０μｍ及び１００μｍの場
合、研磨速度が遅くなっている。これは、凹凸が大きす
ぎたためと考えられる。以上の結果から、水溶性フィラ
ーの粒径は、５乃至３０μｍ程度が好ましいと言える。

【００８１】以上説明したように、本実施形態の研磨布
は、凹凸が形成され軟らかい表面層と、母材及び固体の
水溶性フィラーからなる硬い内部層とから構成されてい
るので、理想的な研磨布にほぼ等しくなる。

【００８２】従って、研磨布の凹凸のある軟らかい表面
層によって、研磨速度の向上及び被研磨材の表面層に生
ずるスクラッチの形成が抑制されると共に、研磨布の内
部の硬い層によって平坦化の向上を図ることができる。

【００８３】また、本発明の研磨布は、母材の表面層が
削れても新しい、水溶性フィラーが露出して水又はスラ
リーに溶け出すので、常に表面層に軟らかい層が存在す
るので、安定した研磨速度を得ることができる。

【００８４】また、軟らかい表面層が自動的に形成され
るので、コンディショニング処理をほとんど必要としな
いので、研磨布の寿命が長くなる。

【００８５】（第２実施形態）図４は、本発明の第２実
施形態に係わる研磨布の構成を示す断面図である。

【００８６】なお、図４において、図２と同一なものに
は同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００８７】本実施形態の特徴は、水溶性フィラー１２
の表面が、水（スラリー）に対して不溶性の材料からな
るコーティング層３１でコーティングされていることで
ある。

【００８８】水溶性フィラーを多量に母材中に混入させ
た場合、水溶性フィラー同士が接触する確率が高くな
る。複数の水溶性フィラー同士が接触した状態で、水に
つけると、図５に示すように、深い凹部４１が形成され
てしまう。

【００８９】しかし、本実施形態のように、コーティン
グ層でコーティングすることで、接触している水溶性フ
ィラー１２が、全て溶けることがない。従って、母材内
の奥深くまで凹部が形成されることによる、弾性率の低
下を防ぐことができる。

【００９０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、母材とし
てポリスチレンを、また水溶性フィラーとしてセルロー
スを例として挙げたが、他の材料を用いることができ
る。

【００９１】また、固体の水溶性フィラーの代わりに、
液体を母材中に分散混入させても良い。液体は、固体に
比べて軟らかいが、気体に比べれば十分硬いので、水溶
性フィラーの替わりに用いることができる。もちろん、
表面に露出した液体は流れ出るので、液体が存在してい
た領域に凹部が形成され、固体の水溶性フィラーと同様
の効果を持つ。

【００９２】また、母材中に混入される微粒子として
は、水溶性だけでなく、他の溶媒に対して溶けるような
もので有ればよい。研磨処理を行う前に、研磨布の表面
に微粒子を溶かし得る溶媒を浴びせることによって微粒
子を溶かし凹部を形成すればよい。

【００９３】次に、上記研磨布を用いて、配線溝を有す
るダマシン配線構造の半導体装置を製造する方法の実施
態様について説明する。

【００９４】図６は、ＳｉＯ_２基板１に設けられた配線
溝２中にＡｌ配線３を埋め込むダマシン配線構造の部分
的な断面図を示している。

【００９５】配線溝２の深さは、４，０００Å（オング
ストローム）、幅は、１００μm、及び研磨前における
Ａｌ配線３のＡｌ層の厚さを８，０００Å（オングスト
ローム）とする。

【００９６】このような構造で、配線溝２にＡｌ配線３
を埋め込み、上方からＡｌ配線３の表面を研磨布で研磨
したとき、ＳｉＯ_２基板１の表面以下の溝内にまでオー
バーポリシング（Over Polishing）してしまい、いわゆ
るデッシング（Dishing）又はシニング（Thinning）
が生じてしまう。

【００９７】この実施態様において、荷重３００g/ｃｍ
²、テーブル及びキャリアの回転数５０rpmで平坦性の
評価を行った。その結果、配線溝２に埋め込まれたＡｌ
配線３上のスクラッチは、ＫＬＡで評価を行ったとこ
ろ、従来の研磨布ＩＣ−１０００では、４２，３２８個
／Wafer、観察された。

【００９８】これに対し、本発明の研磨布は、３２０個
の／Waferのスクラッチが観察されたに過ぎなかった。
本発明の研磨布において、デッ
シング（Dishing）の発生が従来の研磨布と比較して格
段に改善されたことを図７に示す。

【００９９】従来の研磨布ＩＣ−１０００を用いてＡｌ
配線３を研磨したときに発生するデッシング（Dishin
g）の数は、点線で示すようにオーバーポリシング（Ove
r Polishing）が溝の深さの６０％に至ると３５００Dis
hing（Å）を越えてしまう。

【０１００】これに対して本発明の内部に分散された微
粒子を含む研磨布は、Ａｌ_２Ｏ_３を３ｗｔ％、（Ｎ
Ｈ_４）_２Ｓ_２Ｏ_８を１ｗｔ％、及びベンズトリアゾール
を０．０２％としたスラリーを表面に保持させたものを
採用して、Ａｌ配線３の表面を研磨したとき、発生する
デッシング（Dishing) の数は、実線で示すようにオー
バポリシングス（Over Polishing）が溝の深さの６０％
に達したときであっても、殆ど増加しない。

【０１０１】このことは、Ａｌ配線３の品質、特性が向
上したことを意味し配線形成が良好に行われたと言え
る。

【０１０２】図８は、ＳｉＯ_２基板１に設けられた配線
溝２中にＣｕ配線4を埋め込むダマシン配線構造の部分
的な断面図を示している。

【０１０３】配線溝２の深さは、４，０００Å（オング
ストローム）、幅は、１００μm、及び研磨前における
Ｃｕ配線４のＣｕ層の厚さを８，０００Å（オングスト
ローム）とする。

【０１０４】本発明の研磨布において、デッシング（Di
shing)の発生が従来の研磨布と比較して格段に改善され
たことを図９に示す。

【０１０５】従来の研磨布ＩＣ−１０００を用いてＣｕ
配線4を研磨したときに発生するデッシング（Dishing)
の数は、点線で示すようにオーバポリシング（Over Pol
ishing）が溝の深さの６０％に至ると３５００Dishing
（Å）の近傍に達する。

【０１０６】これに対して、本発明の実施態様の、内部
に分散された微粒子を含む研磨布は、Ａｌ_２Ｏ_３を１ｗ
ｔ％、（ＮＨ_４）_２Ｓ_２Ｏ_８を１ｗｔ％及びベンズト
リアゾールを０．０５％としたスラリーを表面に保持さ
せたものを採用して、Ｃｕ配線4の表面を研磨したと
き、発生するデッシング（Dishing) の数は、実線で示
すようにオーバポリシング（Over Polishing）が溝の深
さの６０％に達したときであっても、僅かしか増加しな
い。

【０１０７】図１０は、ＳｉＯ_２基板１に設けられた配
線溝２中にＷ配線層５を埋め込むダマシン配線構造の部
分的な断面図を示している。

【０１０８】配線溝２の深さは、４，０００Å（オング
ストローム）、幅は、１００μm、及び研磨前における
Ｗ配線層５のＷ層の厚さを８，０００Å（オングストロ
ーム）とする。

【０１０９】本発明の研磨布において、デッシング（Di
shing)の発生が従来の研磨布と比較して格段に改善され
たことを図１１に示す。

【０１１０】従来の研磨布ＩＣ−１０００を用いてＷ配
線５を研磨したときに発生するデッシング（Dishing)の
数は、点線で示すようにオーバポリシング（Over Polis
hing）が溝の深さの６０％に至ると３５００Dishing ／
Åを越える。

【０１１１】これに対して本発明の内部に分散された微
粒子を含む研磨布は、Ａｌ_２Ｏ_３を３ｗｔ％、Ｆｅ（Ｎ
Ｏ_３）_３を５ｗｔ％としたスラリーを表面に保持させ
たものを採用して、Ｗ配線５の表面を研磨したとき、発
生するデッシング（Dishing)の数は、実線で示すように
オーバポリシング（Over Polishing）が溝の深さの６０
％に達したときであっても、僅かしか増加しない。

【０１１２】次に、本発明の他の実施態様として、図１
２に示すように、Ｓｉ基板１上の厚さ１４，０００Å
（オングストローム）の酸化膜６を、深さ７，０００Å
（オングストローム）、幅が、１００μmの配線溝２内
に埋設し、本発明の研磨布で酸化膜６を上面から研磨す
る。このときのスラリーは、Cabot社製ＳＣ−１を純水
で３倍希釈したものを用いる。

【０１１３】その結果、図１３に示すように、従来の研
磨布ＩＣ−１０００と本発明の研磨布とを比較したと
き、同一のオキサイド・リムーバル（Oxide Removal）
量Å（オングストローム）を得るのに、リメイニング・
ステップ（RemainingStep）量Å（オングストローム）
は、本発明の研磨布の方がより理想的曲線に近付いてい
ることが分かる。

【０１１４】それによって、本発明の研磨布を用いて酸
化膜の表面を研磨することによって、ばらつきのない平
坦化が実現できる。

【０１１５】その他、本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することが可能である。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の研磨布によ
れば、被研磨材の表面を機械的に研磨するための母材中
に、溶媒に対して可溶である微粒子を分散混入すること
によって、特に、研磨中に前記微粒子が前記溶媒に溶け
て、研磨布の表面に凹部を形成するので、被研磨材の表
面層上において、高い平坦化性能，安定した研磨速度が
得られ、被研磨材の表面でのスクラッチの発生を抑制で
きる。

【０１１７】又、基板上に配線溝を設け、この配線溝中
に金属配線を埋め込み、前記金属配線の不要部分を、母
材中に溶媒に対して可溶である微粒子を分散混入して構
成した研磨布で研磨し除去することにより、前記金属配
線（特にダマシン配線）のクオリティを高めることがで
きる。

【０１１８】更に、この発明の研磨布を用いた半導体の
製造方法は、配線溝中に金属配線に替え酸化膜を埋設し
た場合でも、本発明の研磨布で研磨することにより、前
記酸化膜の表面を良好に平坦化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】理想的な研磨布の構成を示す模式図。

【図２】本発明の第１実施形態に係わる研磨布の構成を
示す部分的断面図。

【図３】研磨布の評価に用いた被研磨体の構成を部分的
に示す断面図。

【図４】本発明の第２の実施形態に係わる研磨布の構成
を示す部分的断面図。

【図５】研磨布の微粒子同士が接触することによって生
ずる問題点を説明するための研磨布の断面図。

【図６】本発明の研磨布を用いて研磨される埋め込み配
線（ダマシン配線）構造の金属配線がAl である場合の
半導体装置の形成過程を示す要部断面図。

【図７】本発明の研磨布を用いて図５に示す金属配線Al
を研磨したときのデッシング（Dishing)の発生を従来例
と比較したときの図。

【図８】本発明の研磨布を用いて研磨される埋め込み配
線（ダマシン配線）構造の金属配線がCu である場合の
半導体装置の形成過程を示す要部断面図。

【図９】本発明の研磨布を用いて図７に示す金属配線Cu
を研磨したときのデッシング（Dishing)の発生を従来例
と比較したときの図。

【図１０】本発明の研磨布を用いて研磨される埋め込み
配線（ダマシン配線）構造の金属配線がW である場合の
半導体装置の形成過程を示す要部断面図。

【図１１】本発明の研磨布を用いて図９に示す金属配線
Wを研磨したときのデッシング（Dishing)の発生を従来
例と比較したときの図。

【図１２】本発明の半導体装置の製造方法に係る応用例
を示し、基板に設けられた溝中に埋め込まれた酸化膜を
本発明の研磨布を用いて研磨する半導体装置の形成過程
を示す要部断面図。

【図１３】本発明の研磨布を用いて図１０に示す酸化膜
を研磨したときの同一リメイニングステップ（Remainin
g step）/Åにおいてオキサイド・リムーバル（Oxide R
emoval）の値が従来例と比較して改善されたことを示す
図。

【符号の説明】

１０…研磨布１１…母材１２…水溶性フィラー（微粒子）３１…コーティング層１…ＳｉＯ_２基板２…配線溝３…金属配線Ａｌ４…金属配線Ｃｕ５…金属配線Ｗ６…酸化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面でスラリーを保持し、且つ被処理基体
の表面を機械的に研磨する母材と；前記母材中に分散さ
れ、溶媒に対して可溶である微粒子と；より成ることを
特徴とする研磨布。
【請求項２】前記母材は、その表面に前記微粒子が前記
溶媒に溶けて形成された凹部を有することを特徴とする
請求項１に記載の研磨布。
【請求項３】前記微粒子は、その表面に前記溶媒に対し
て不溶であるコーティング層が形成されていることを特
徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項４】前記母材は、内部に空孔が存在しないこと
を特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項５】前記スラリーは、水、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ
_３、薬品（酸化剤）のいずれか一つであることを特徴と
する請求項１に記載の研磨布。
【請求項６】前記微粒子は、その粒径が５乃至３０μｍ
であることを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項７】溶媒に対して可溶である微粒子と；内部に
前記微粒子が分散され、表面にスラリーを保持し、且つ
被研磨材の表面が機械的に研磨されている際、前記微粒
子が前記溶媒に溶けて前記表面に凹部を形成する母材
と；より成る研磨布。
【請求項８】前記微粒子は、その表面に、前記溶媒に対
して不溶であるコーティング層が形成されていることを
特徴とする請求項７に記載の研磨布。
【請求項９】前記母材は、内部に空孔が存在しないこと
を特徴とする請求項７に記載の研磨布。
【請求項１０】前記スラリーは、水、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２
Ｏ_３、薬品（酸化剤）のいずれか一つであることを特徴
とする請求項７記載の研磨布。
【請求項１１】前記微粒子は、その粒径が５乃至３０μ
ｍであることを特徴とする請求項７に記載の研磨布。
【請求項１２】基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁
膜を通して前記基板に配線溝を設ける工程と；前記基板
及び前記配線溝上に金属配線層を設ける工程と;前記配
線溝中に前記金属配線を埋設する工程と；表面でスラリ
ーを保持し、且つ被研磨材の表面を機械的に研磨する母
材と、前記母材中に分散され、溶媒に対して可溶である
微粒子とより成る研磨布によって、前記配線溝中に埋設
された金属配線の不要部分を研磨し除去し、前記金属配
線の表面を平坦化する工程と；を含むことを特徴とする
研磨布を用いた半導体装置の製造方法。
【請求項１３】前記金属配線は、主成分がＡｌであるこ
とを特徴とする請求項１２記載の研磨布を用いた半導体
装置の製造方法。
【請求項１４】前記金属配線は、主成分がＣｕであるこ
とを特徴とする請求項１２記載の研磨布を用いた半導体
装置の製造方法。
【請求項１５】前記金属配線は、主成分がＷであること
を特徴とする請求項１２記載の研磨布を用いた半導体装
置の製造方法。
【請求項１６】基板に溝を設ける工程と；前記基板上に
酸化膜を設け、前記溝内に前記酸化膜を埋設する工程
と；表面でスラリーを保持し、且つ被研磨材の表面を機
械的に研磨する母材と、前記母材中に分散され、溶媒に
対して可溶である微粒子とより成る研磨布によって、前
記配線溝中に埋設された酸化膜の不要部分を研磨し除去
し、前記酸化膜の表面を平坦化する工程と；を含むこと
を特徴とする研磨布を用いた半導体装置の製造方法。
【請求項１７】前記酸化膜は、ＳｉＯ_２であることを特
徴とする請求項１６記載の研磨布を用いた半導体装置の
製造方法。