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JP2002190460A - 研磨布、研磨装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

研磨布、研磨装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JP2002190460A
JP2002190460A JP2001210856A JP2001210856A JP2002190460A JP 2002190460 A JP2002190460 A JP 2002190460A JP 2001210856 A JP2001210856 A JP 2001210856A JP 2001210856 A JP2001210856 A JP 2001210856A JP 2002190460 A JP2002190460 A JP 2002190460A
Authority
JP
Japan
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polishing
polishing cloth
polished
polymer material
rotary table
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001210856A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Hirabayashi
英明 平林
Akiko Saito
晶子 齋藤
Naoaki Sakurai
直明 桜井
Yoshihiro Oshibe
義宏 押部
Masahiro Ishidoya
昌洋 石戸谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
NOF Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
NOF Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, NOF Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to EP01974671A priority patent/EP1326267A4/en
Priority to KR1020037005109A priority patent/KR100646721B1/ko
Priority to PCT/JP2001/008717 priority patent/WO2002031874A1/ja
Priority to CNB018185649A priority patent/CN1237582C/zh
Priority to TW090124859A priority patent/TW538471B/zh
Publication of JP2002190460A publication Critical patent/JP2002190460A/ja
Priority to US10/412,298 priority patent/US7112125B2/en
Priority to US11/505,464 priority patent/US20060276113A1/en
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ドレッシング処理を施さずに、比較的長い時
間に亘って安定した研磨性能を発揮し得る研磨布を提供
しようとするものである。 【解決手段】 水系媒体で加水分解されるα、β−不飽
和のホモポリマーまたはコポリマー等の高分子材料を含
む研磨層を有する研磨布とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨布、研磨装置
および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造において半導体
基板（例えば半導体ウェハ）を鏡面仕上げしたり、半導
体ウェハ上の絶縁膜を平坦化したり、または埋め込み配
線を形成するために金属膜をエッチバックしたりする場
合には、研磨布を有する研磨装置が用いられている。
【０００３】前記研磨装置は、硬質発泡ポリウレタンま
たは硬質発泡ポリウレタンとポリウレタン不織布の二層
構造からなる表面に微細な凹凸を有する研磨布が被覆さ
れた回転テーブルと、前記研磨布に研磨砥粒等を含む研
磨スラリーを供給する供給管と、前記ターンテーブルの
上方に上下動自在でかつ回転自在に配置されたホルダと
を備えた構造を有する。このような研磨装置により例え
ば半導体ウェハ上の配線に堆積した絶縁膜を平坦化する
には、前記ホルダにより半導体ウェハをその研磨面であ
る絶縁膜が前記研磨布に対向するように保持し、前記供
給管から研磨砥粒を含む研磨スラリーを供給しながら、
前記ホルダにより前記半導体ウェハを前記研磨布に向け
て所望の荷重を与え、さらに前記ホルダおよび前記回転
テーブルを同方向に回転させる。
【０００４】前述した研磨において、前記研摩スラリー
中の０．２μｍ前後の研磨砥粒が研磨布の開放気孔（通
常４０〜５０μｍ径）に充填され、前記研磨布と前記半
導体ウェハの間に研磨砥粒が均一に分散され、かつ開放
気孔間の研磨布部分にも研磨砥粒が保持される。このた
め、前記半導体ウェハの絶縁膜が機械的に研磨され、そ
の結果絶縁膜表面が平坦化される。
【０００５】しかしながら、長い時間に亘って研磨を続
行すると開放気孔に研磨砥粒が蓄積されて開放気孔間の
研磨布部分に存在する研磨砥粒が増大する。つまり、研
磨砥粒による研磨力が増大する。その結果、研磨初期に
比べて研磨速度が高くなる、いわゆる研磨性能の変動を
招く。
【０００６】従来、前述したように研磨性能が変動した
研磨布は、多数のダイヤモンド粒子を金属製の基材に電
着した構造のドレッシングツールを有するドレッシング
装置を用いて処理し、再生することが行われている。し
かしながら、このようなドレッシングは被研磨部材の研
磨毎に施さない限り、研磨布による研磨性能の変動を回
避することが困難であるため、ドレッシング処理を含む
研磨操作が煩雑になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ドレッシン
グ処理を施さずに、比較的長い時間に亘って安定した研
磨性能を発揮し得る研磨布を提供しようとするものであ
る。
【０００８】本発明は、研磨砥粒の自動供給機能を有
し、かつドレッシングを施さずに、比較的長い時間に亘
って安定した研磨性能を発揮し得る研磨布を提供しよう
とするものである。
【０００９】本発明は、前述の安定した研磨性能を有す
る研磨布を備えた研磨装置を提供しようとするものであ
る。
【００１０】本発明は、半導体基板上の絶縁膜に溝およ
び開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材に
高精度の埋め込み配線層のような導電部材を安定して形
成することが可能な半導体装置の製造方法を提供しよう
とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る研磨布は、
水系媒体で加水分解される高分子材料を含む研磨層を有
することを特徴とするものである。
【００１２】本発明に係る別の研磨布は、水系媒体で加
水分解される高分子材料とこの高分子材料に分散された
酸化セリウム、酸化マンガン、シリカ、アルミナおよび
ジルコニアからなる群から選ばれる少なくとも１つの研
磨砥粒とを含む研磨層を有することを特徴とするもので
ある。
【００１３】本発明に係るさらに別の研磨布は、水系媒
体に可溶な高分子材料を含む研磨層を有することを特徴
とするものである。
【００１４】本発明に係るさらに別の研磨布は、水系媒
体に可溶な高分子材料とこの高分子材料に分散された酸
化セリウム、酸化マンガン、シリカ、アルミナおよびジ
ルコニアからなる群から選ばれる少なくとも１つの研磨
砥粒とを含む研磨層を有することを特徴とするものであ
る。
【００１５】本発明に係るさらに別の研磨布は、水系媒
体が存在する非摩擦力の下で表面が溶出せず、摩擦力の
下で表面が溶出する研磨層を有することを特徴とするも
のである。
【００１６】本発明に係るさらに別の研磨布は、酸化セ
リウム、酸化マンガン、シリカ、アルミナおよびジルコ
ニアからなる群から選ばれる少なくとも１つの研磨砥粒
を分散して含有し、水系媒体が存在する非摩擦力の下で
表面が溶出せず、摩擦力の下で表面が溶出すると共に前
記研磨砥粒がその表面に供給される研磨層を有すること
を特徴とするものである。
【００１７】本発明に係る研磨装置は、前述した研砥粒
を含まない研磨層を有する研磨布が表面に取付けられた
回転テーブルと、前記回転テーブルの上方に上下動自在
でかつ回転自在に配置され、被研磨部材を保持するとと
もに、この被研磨部材を前記回転テーブルの前記研磨布
に所望の荷重で押圧させるための前記回転テーブルと同
方向に回転する保持手段と、前記研磨布に研磨砥粒を含
む研磨スラリーを供給するための供給手段とを具備した
ことを特徴とするものである。
【００１８】本発明に係る別の研磨布は、前述した研磨
砥粒を含有する研磨層を有する研磨布が表面に取付けら
れた回転テーブルと、前記回転テーブルの上方に上下動
自在でかつ回転自在に配置され、被研磨部材を保持する
とともに、この被研磨部材を前記回転テーブルの前記研
磨布に所望の荷重で押圧させるための前記回転テーブル
と同方向に回転する保持手段と、前記研磨布に研磨砥粒
を含まず、少なくとも水を含む研磨組成物を供給するた
めの供給手段とを具備したことを特徴とするものであ
る。
【００１９】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板上の絶縁膜に配線層の形状に相当する溝および
ビアフィルの形状に相当する開口部から選ばれる少なく
とも１つの埋込み用部材を形成する工程と、前記埋込み
用部材の内面を含む前記絶縁膜上に銅または銅合金から
なる配線材料膜を形成する工程と、前述した各研磨装置
のうちのいずれかの研磨装置を用いて前記配線材料膜を
研磨することにより前記埋込み用部材内に配線層および
ビアフィルから選ばれる少なくとも１つの導電部材を形
成する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る６つの研磨布
を詳細に説明する。
【００２１】（１）研磨布 この研磨布は、水系媒体で加水分解される高分子材料を
含む研磨層を有する。このような研磨布は、具体的には
前記高分子材料を射出成型等により成型して作られた研
磨層のみからなる研磨布、または金属等の各種材料から
なる基材上に前記高分子材料を例えばキャスティングし
て研磨層を形成した研磨布、を挙げることができる。
【００２２】前記高分子材料は、主鎖に水系媒体で加水
分解される構造が分岐して結合されたものであること好
ましい。
【００２３】前記水系媒体で加水分解される構造として
は、例えば下記式（Ｉ）または下記式（II）で表される
ものを挙げることができる。
【００２４】
【化１３】
【００２５】ただし、式中のＲ1〜Ｒ3はいずれもアルキ
ル基、アリール基の中から選ばれた基であって、互いに
同一の基であっても異なる基であってもよい。
【００２６】
【化１４】
【００２７】ただし、式中のＲ4〜Ｒ6はそれぞれ水素原
子または炭素数１〜１８の有機基、Ｒ7は炭素数１〜１
８の有機基であって、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1を
ヘテロ原子とする複素環を形成していてもよく、Ｙ1は
酸素原子又は硫黄原子である。
【００２８】前記式（Ｉ）中のＲ1〜Ｒ3は、それぞれ水
素原子、アルキル基、アリール基を示す。このアルキル
基は、特に炭素数１〜１８のアルキル基であることが好
ましく、直鎖状アルキル基であることがさらに好まし
く、炭素数１〜４の直鎖状アルキル基であることが最も
好ましい。
【００２９】前記アルキル基を具体的に例示すると、メ
チル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチ
ル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｎ−アミル、イソア
ミル、ｓｅｃ−アミル、ｎ−ペンチル、ｎ−オクチル、
ドデシル、セチル、ステアリル等を挙げることができ
る。
【００３０】前記アリール基としては、例えばフェニ
ル、置換フェニル、ナフチル、置換ナフチル等を挙げる
ことができる。
【００３１】前記式（Ｉ）で表される水系媒体で加水分
解される構造が主鎖に分岐して結合された高分子材料と
しては、例えばカルボキシル基含有α、β−不飽和単量
体とトリアルキルシリルクロライドとの反応によりα、
β−不飽和カルボン酸トリアルキルシリルエステルを生
成し、このエステルを単独重合あるいは共重合させるこ
とによって得られるホモポリマーまたはコポリマーが挙
げられる。ここで用いられるカルボキシル基含有α、β
−不飽和単量体としては、例えばアクリル酸、メタクリ
ル酸、イタコン酸、メサコン酸、マレイン酸、フマル酸
などが挙げられる。また、前記トリアルキルシリルクロ
ライドとしてはトリメチル、トリエチル、トリｎ−プロ
ピル、トリイソプロピル、トリｎ−ブチル、トリｓｅｃ
−ブチル、トリイソブチル、トリｎ−アミル、トリイソ
アミル、トリｓｅｃ−アミル、トリｎ−ペンチル、トリ
ｎ−オクチル、トリドデシル、トリセチル、トリフェニ
ル、トリｐ−メチルフェニル、トリベンジル等のシリル
クロライドが好適に使用できる。
【００３２】前記式（Ｉ）で表される水系媒体で加水分
解される構造が主鎖に分岐して結合された高分子材料を
具体的に例示すると、例えば下記式（III）で示される
単量体に基づく構成単位、下記式（IV）で示される単量
体に基づく構成単位を有するα、β−不飽和のホモポリ
マーまたはコポリマーを挙げることができる。
【００３３】
【化１５】
【００３４】
【化１６】
【００３５】ただし、これらの式中のＲ1〜Ｒ3はいずれ
も水素原子、アルキル基、アリール基の中から選ばれた
基であって、互いに同一の基であっても異なる基であっ
てもよい。
【００３６】前記式（III）で示される単量体に基づく
構成単位に対応するα、β−不飽和カルボン酸トリアル
キルシリルエステル（シリルアクリレート）を以下に式
（III−１）〜（III−２２）として列挙する。また、前
記式（IV）で示される単量体に基づく構成単位に対応す
るα、β−不飽和カルボン酸トリアルキルシリルエステ
ル（シリルメタクリレート）を以下に式（IV−１）〜
（IV−２２）として列挙する。
【００３７】
【化１７】
【００３８】
【化１８】
【００３９】
【化１９】
【００４０】
【化２０】
【００４１】
【化２１】
【００４２】
【化２２】
【００４３】
【化２３】
【００４４】
【化２４】
【００４５】
【化２５】
【００４６】
【化２６】
【００４７】また、他の好ましいα、β−不飽和カルボ
ン酸トリアルキルシリルエステルを以下に式（VII−
１）〜（VII−１０）として列挙する。
【００４８】
【化２７】
【００４９】
【化２８】
【００５０】
【化２９】
【００５１】
【化３０】
【００５２】前記高分子材料が共重合体（コポリマー）
である場合には、前述したα、β−不飽和カルボン酸ト
リアルキルシリルエステルと他の単量体（モノマー）と
を共重合する。ここに用いられる単量体としては、例え
ばα、β―不飽和単量体等が挙げられる。このα、β―
不飽和単量体としては、例えばメチル（メタ）アクリレ
ート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メ
タ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレー
ト、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル
（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレー
ト、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチル
ヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アク
リレート、ステアリル（メタ）アクリレート、スチレ
ン、α−メチルスチレン、ｐ−ビニルトルエン、アクリ
ロニトリル、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレー
ト、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートのポリ
エチレングリコールまたはポリプロピレングリコールの
付加体および、これのメチルあるいはエチルエーテル体
等が挙げられる。
【００５３】前記式（II）中のＲ4、Ｒ5およびＲ6は、
それぞれ水素原子又は炭素数１〜１８のアルキル基、ア
リール基、アルカノール基などの有機基、Ｒ7は炭素数
１〜１８のアルキル基、アリール基、アルカノール基で
あって、これらの有機基は適当な置換基を有していても
よく、また、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1をヘテロ原
子とする置換基を有しない又は有する複素環を形成して
いてもよい。アルキル基は、メチル、エチル、ｎ−プロ
ピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イ
ソブチル、ｎ−アミル、イソアミル、ｓｅｃ−アミル、
ｎ−ペンチル、ｎ−オクチル、ドデシル、セチル、ステ
アリルが好ましい。
【００５４】前記式（II）で表される水系媒体で加水分
解される構造を有する化合物は、例えばカルボキシル基
を有する化合物（例えば１分子中に１個以上、好ましく
は１〜１２０個のカルボキシル基を有する化合物）と下
記式（VIII）で表されるビニルエーテル化合物、ビニル
チオエーテル化合物、あるいは酸素原子または硫黄原子
をヘテロ原子とするビニル型二重結合を持つ複素環化合
物との反応により容易に得ることができる。
【００５５】
【化３１】
【００５６】ただし、式中のＲ4〜Ｒ6はそれぞれ水素原
子または炭素数１〜１８の有機基、Ｒ7は炭素数１〜１
８の有機基であって、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1を
ヘテロ原子とする複素環を形成していてもよく、Ｙ1は
酸素原子又は硫黄原子である。
【００５７】前記式（VIII）におけるＲ4、Ｒ5、Ｒ
6は、それぞれ水素原子又は炭素数１〜１８のアルキル
基、アリール基、アルカノール基などの有機基、Ｒ7は
炭素数１〜１８のアルキル基、アリール基、アルカノー
ル基であって、これらの有機基は適当な置換基を有して
いてもよく、また、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1をヘ
テロ原子とする置換基を有しない又は有する複素環を形
成していてもよい。
【００５８】前記式（VIII）で表される化合物を具体的
に例示すると、メチルビニルエーテル、エチルビニルエ
ーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−プロピルビ
ニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、イソブチル
ビニルエーテル、２−エチルヘキシルビニルエーテル、
シクロヘキシルビニルエーテル等の脂肪族ビニルエーテ
ル化合物及びこれらに対応する脂肪族ビニルチオエーテ
ル化合物、さらには２，３−ジヒドロフラン、３，４−
ジヒドロ―２Ｈ−ピラン等の環状ビニルエーテル化合物
およびこれらに対応する環状ビニルチオエーテル化合物
などが挙げられる。
【００５９】前記１分子中に１個以上のカルボキシル基
を有する好ましい高分子材料としては、例えばポリエス
テル樹脂、アクリル樹脂、マレイン化ポリブタジエン樹
脂などが挙げられる。
【００６０】前記１分子中にカルボキシル基１個以上を
有する化合物と前記式（VIII）で表される化合物との反
応は、通常酸触媒の存在下、室温ないし１００℃の範囲
の温度において行われる。
【００６１】前記式（II）で表される水系媒体で加水分
解される構造が主鎖に分岐して結合された高分子材料と
しては、カルボキシル基含有α、β−不飽和単量体と前
記式（VIII）で表される化合物との反応生成物を単独重
合あるいは共重合させることによって得られるホモポリ
マーまたはコポリマーが挙げられる。ここで用いられる
カルボキシル基含有α、β−不飽和単量体としては、例
えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、メサコン
酸、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。
【００６２】前記式（II）で表される水系媒体で加水分
解される構造が主鎖に分岐して結合された高分子材料を
具体的に例示すると、例えば下記式（Ｖ）で示される単
量体に基づく構成単位、下記式（VI）で示される単量体
に基づく構成単位を有するα、β−不飽和のホモポリマ
ーまたはコポリマーを挙げることができる。
【００６３】
【化３２】
【００６４】
【化３３】
【００６５】ただし、これら式中のＲ4〜Ｒ6はそれぞれ
水素原子または炭素数１〜１８の有機基、Ｒ7は炭素数
１〜１８の有機基であって、Ｒ6とＲ7は互いに結合して
Ｙ1をヘテロ原子とする複素環を形成していてもよく、
Ｙ1は酸素原子又は硫黄原子である。
【００６６】前記式（Ｖ）の構成単位に対応するカルボ
キシル基含有α、β−不飽和単量体と前記式（VIII）で
表される化合物との反応生成物（アクリル酸ヘミマセタ
ールエステル）を以下に式（Ｖ−１）〜式（Ｖ−８）と
して列挙する。また、前記単量単位（VI）に対応するカ
ルボキシル基含有α、β−不飽和単量体と前記一般式
（VIII）で表される化合物との反応生成物（メタクリル
酸ヘミマセタールエステル）を以下に式（VI−１）〜
（VI−８）として列挙する。
【００６７】
【化３４】
【００６８】
【化３５】
【００６９】
【化３６】
【００７０】
【化３７】
【００７１】また、他の好ましいカルボキシル基含有
α、β−不飽和単量体と前記式（VIII）で表される化合
物との反応生成物を下記式（IX−１）〜式（IX−８）に
列挙する。
【００７２】
【化３８】
【００７３】
【化３９】
【００７４】
【化４０】
【００７５】前記高分子材料が共重合体（コポリマー）
である場合には、前述したカルボキシル基含有α、β−
不飽和単量体と前記式（VIII）で表される化合物との反
応生成物と他の単量体（モノマー）とを共重合する。こ
こに用いられる単量体としては、例えばα、β―不飽和
単量体等が挙げられる。このα、β―不飽和単量体とし
ては、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メ
タ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレー
ト、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル
（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリ
レート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキ
シル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メ
タ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ス
テアリル（メタ）アクリレート、スチレン、α−メチル
スチレン、ｐ−ビニルトルエン、アクリロニトリル、２
−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロ
キシエチル（メタ）アクリレートのポリエチレングリコ
ールまたはポリプロピレングリコールの付加体および、
これのメチルあるいはエチルエーテル体等が挙げられ
る。
【００７６】前記高分子材料における前記式（III）、
式（IV）、式（Ｖ）および式（VI）で示される単量体に
基づく構成単位の含有量は、２０〜１００重量％、より
好ましくは４０〜１００重量％であることが望ましい。
前記構成単位の含有量を２０重量％未満にすると、高分
子材料が加水分解された際に再生するカルボキシル基の
量が少なすぎ、そのため高分子材料の水性媒体への溶解
性が低下し、研磨性能が劣り好ましくない。
【００７７】前記高分子材料は、数平均分子量が５００
〜５００，０００、ガラス転移温度が３０〜１００℃、
より好ましくは数平均分子量が５００〜１００，００
０、ガラス転移温度が５０〜８０℃であることが望まし
い。このような特定の数均分子量、ガラス転移温度を有
する高分子材料を含む研磨布は、被研磨部材の研磨時に
おける研磨性能をより一層安定化することが可能とな
る。
【００７８】前記研磨層は、さらに前記高分子材料より
溶解性の高い物質の粒子が前記高分子材料に分散された
形態を有することが好ましい。
【００７９】前記粒子としは、例えばロジン、セルロー
ス、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。こ
のような粒子は、前記高分子材料に対して１〜５０体積
％の範囲で分散されていることが好ましい。前記粒子の
分散量を１体積％未満にすると、その粒子の分散効果
（研磨過程での研磨層の溶解促進効果）を十分高めるこ
とが困難になる。前記粒子の分散量が５０体積％を超え
ると、水溶液に浸漬すると同時に分解してしまい、研磨
布として機能しなくなる虞がある。
【００８０】（２）研磨布 この研磨布は、水系媒体で加水分解される高分子材料と
この高分子材料に分散された酸化セリウム、酸化マンガ
ン、シリカ、アルミナおよびジルコニアからなる群から
選ばれる少なくとも１つの研磨砥粒とを含む研磨層を有
する。このような研磨布は、具体的には前記高分子材料
および研磨砥粒を射出成型等により成型して作られた研
磨層のみからなる研磨布、または金属等の各種材料から
なる基材上に前記高分子材料および研磨砥粒を例えばキ
ャスティングして研磨層を形成した研磨布、を挙げるこ
とができる。
【００８１】前記高分子材料は、前記（１）の研磨布で
説明したのと同様なものが用いられる。
【００８２】前記研磨砥粒は、前記高分子材料に０．５
〜２０重量％の範囲で均一分散して配合されることが好
ましい。
【００８３】前記研磨砥粒は、０．０２〜０．１μｍの
平均粒径を有し、球状もしくは球に近似した形状を有す
ることが好ましい。
【００８４】（３）研磨布 この研磨布は、水系媒体に可溶な高分子材料を含む研磨
層を有する。このような研磨布は、具体的には前記高分
子材料を射出成型等により成型して作られた研磨層のみ
からなる研磨布、または金属等の各種材料からなる基材
上に前記高分子材料を例えばキャスティングして研磨層
を形成した研磨布、を挙げることができる。
【００８５】前記高分子材料は、前記研磨層に被研磨部
材を３００ｇｆ／ｃｍ2の荷重を加えた状態で前記研磨
層と前記被研磨部材との間の相対速度を１．０ｍ／ｓｅ
ｃとした時の水系媒体中で溶解する速度が０．０１〜１
０．０ｍｇ／分であることが好ましい。この溶解速度を
０．０１ｍｇ／分未満にすると、前記研磨布の研磨層に
前記被研磨部材を所望の荷重を加えた状態で前記研磨層
と前記被研磨部材を相互に回転させながら、前記研磨層
に例えば研磨砥粒を及び水を含む研磨スラリーを供給し
て前記被研磨部材を研磨する際、前記研磨層表面を良好
に更新することが困難になって、前記研磨砥粒が研磨層
に局所的に蓄積される虞がある。一方、溶解速度を１
０．０ｍｇ／分を超えると前記被研磨部材の研磨に際
し、研磨挿表面の溶解速度が大きいために研磨スラリー
が研磨層外部に放出されてスラリー中の研磨砥粒を前記
研磨層と前記被研磨部材の間に十分に供給できなくなる
虞がある。
【００８６】前記高分子材料としては、例えばアクリル
酸、メタアクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン
酸、ヒドロキシアルキルアクリレート、ヒドロキシアル
キルメタアクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、
メチルビニルエーテル、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ，
Ｎ−ジメチルアクリルアミドの群から選ばれる少なくと
も１つ以上のモノマーを重合して得られるホモポリマー
またはコポリマーを挙げることができる。
【００８７】（４）研磨布 この研磨布は、水系媒体で可溶な高分子材料とこの高分
子材料に分散された酸化セリウム、酸化マンガン、シリ
カ、アルミナおよびジルコニアからなる群から選ばれる
少なくとも１つの研磨砥粒とを含む研磨層を有する。こ
のような研磨布は、具体的には前記高分子材料および研
磨砥粒を射出成型等により成型して作られた研磨層のみ
からなる研磨布、または金属等の各種材料からなる基材
上に前記高分子材料および研磨砥粒を例えばキャスティ
ングして研磨層を形成した研磨布、を挙げることができ
る。
【００８８】前記高分子材料は、前記（３）の研磨布で
説明したのと同様なものが用いられる。
【００８９】前記研磨砥粒は、前記高分子材料に０．５
〜２０重量％の範囲で均一分散して配合されることが好
ましい。
【００９０】前記研磨砥粒は、０．０２〜０．１μｍの
平均粒径を有し、球状もしくは球に近似した形状を有す
ることが好ましい。
【００９１】（５）研磨布 この研磨布は、水系媒体が存在する非摩擦力の下で表面
が溶出せず、摩擦力の下で表面が溶出する研磨層を有す
る。
【００９２】ここで、『摩擦力』とは前記研磨層に被研
磨部材を１５０〜５００ｇｆ／ｃｍ 2の荷重を加えた状
態で前記研磨層と前記被研磨部材との間の相対速度を
０．２〜３．０ｍ／ｓｅｃとした時の前記研磨層に与え
られる力を意味する。
【００９３】このような研磨布は、例えば前記研磨層の
みからなる構造のもの、または金属等の各種材料からな
る基材上に前記研磨層を形成した構造のもの、を挙げる
ことができる。
【００９４】前記研磨層は、例えば前記（１）の研磨布
で説明した水系媒体で加水分解される高分子材料（特に
前記式（III）、式（IV）、式（Ｖ）および式（VI）で
示される単量体に基づく構成単位を有するホモポリマー
またはコポリマー）を含む材料からなる。
【００９５】（６）研磨布 この研磨布は、酸化セリウム、酸化マンガン、シリカ、
アルミナおよびジルコニアからなる群から選ばれる少な
くとも１つの研磨砥粒を分散して含有し、水系媒体が存
在する非摩擦力の下で表面が溶出せず、摩擦力の下で表
面が溶出すると共に前記研磨砥粒がその表面に供給され
る研磨層を有する。
【００９６】ここで、『摩擦力』とは前記研磨層に被研
磨部材を１５０〜５００ｇｆ／ｃｍ 2の荷重を加えた状
態で前記研磨層と前記被研磨部材との間の相対速度を
０．２〜３．０ｍ／ｓｅｃとした時の前記研磨層に与え
られる力を意味する。
【００９７】このような研磨布は、例えば前記研磨砥粒
を含む研磨層のみからなる構造のもの、または金属等の
各種材料からなる基材上に前記研磨砥粒を含む研磨層を
形成した構造のもの、を挙げることができる。
【００９８】前記研磨層は、例えば前記（１）の研磨布
で説明した水系媒体で加水分解される高分子材料（特に
前記式（III）、式（IV）、式（Ｖ）および式（VI）で
示される単量体に基づく構成単位を有するホモポリマー
またはコポリマー）と前記研磨砥粒とを含む材料からな
る。
【００９９】前記研磨砥粒は、前記研磨層中に０．５〜
２０重量％の範囲で均一分散して配合されることが好ま
しい。
【０１００】前記研磨砥粒は、０．０２〜０．１μｍの
平均粒径を有し、球状もしくは球に近似した形状を有す
ることが好ましい。
【０１０１】次に、本発明に係る研磨装置を図１を参照
して説明する。
【０１０２】研磨布２は、ターンテーブル１上に被覆さ
れている。研磨砥粒および水を含み、必要に応じて界面
活性剤、分散剤を含む研磨スラリー（または研磨砥粒を
含まず、水を含み、必要に応じて界面活性剤、分散剤を
含有する研磨組成物）を供給するための供給管３は、前
記研磨布２の上方に配置されている。上面に支持軸４を
有する基板ホルダ５は、研磨布２の上方に上下動自在で
かつ回転自在に配置されている。
【０１０３】前記研磨スラリーまたは研磨組成物に含有
される界面活性剤としては、例えばポリエチレングリコ
ールフェニルエーテル、エチレングリコール脂肪酸エス
テル等の非イオン性界面活性剤；例えばイミダゾリベタ
イン等の両性イオン性界面活性剤；例えばドデシル硫酸
ナトリウム等の陰イオン性界面活性剤；ステアリントリ
メチルアンモニウムクロライド等の陽イオン性界面活性
剤を挙げることができる。
【０１０４】前記研磨布は、前述した（１）〜（６）と
同様な構成のものが用いられる。ただし、被研磨部材の
研磨処理にあたって前記（１），（３），（５）の研磨
布を用いた場合には、供給管３から研磨砥粒および水を
含む研磨スラリーを研磨布に供給し、前記（２），
（４），（６）の研磨布を用いた場合には、供給管３か
ら研磨砥粒を含まず、水を含み、必要に応じて界面活性
剤、分散剤を含有する研磨組成物を研磨布に供給する。
具体的な研磨方法を以下に説明する。
【０１０５】（ａ）前記（１），（３），（５）の構造
の研磨布を有する研磨装置による研磨処理 まず、ホルダ５により被研磨部材（例えば基板）６をそ
の被研磨面が研磨布２に対向するように保持する。つづ
いて、供給管３から研磨砥粒および水を含む研磨用スラ
リー７を供給しながら、支持軸４により前記被研磨部材
６を前記研磨布２に向けて所望の加重を与え、さらに前
記ホルダ５およびターンテーブル１を同方向に回転させ
る。このとき、前記被研磨部材６の被研磨面はこの被研
磨部材６と前記研磨布２の間に供給された研磨用スラリ
ー中の研磨砥粒により研磨される。
【０１０６】（ｂ）前記（２），（４），（６）の構造
の研磨布を有する研磨装置による研磨処理 まず、ホルダ５により被研磨部材（例えば基板）６をそ
の被研磨面が研磨布２に対向するように保持する。つづ
いて、供給管３から研磨砥粒を含まず、水を含む研磨組
成物を供給しながら、支持軸４により前記被研磨部材６
を前記研磨布２に向けて所望の加重を与え、さらに前記
ホルダ５およびターンテーブル１を同方向に回転させ
る。このとき、前記研磨布の研磨層に分散された研磨砥
粒はその研磨層材料の溶出により前記被研磨部材６の被
研磨面と前記研磨層の間に供給されるため、前記被研磨
部材６の被研磨面は前記研磨層から供給された研磨砥粒
と供給管３から供給された水を含む研磨組成物の存在下
で研磨される。
【０１０７】次に、本発明に係る半導体装置の製造方法
を説明する。
【０１０８】（第１工程）基板上の凹部および開口部か
ら選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成し、こ
の埋込み用部材を含む全面に銅または銅合金からなる配
線材料膜を形成する。
【０１０９】前記基板としては、例えば半導体基板、ガ
ラス基板等を挙げることができる。
【０１１０】前記埋込み用部材は、例えば前記基板上の
絶縁膜に形成される。この絶縁膜としては、例えばシリ
コン酸化膜、ボロン添加ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）、リン
添加ガラス膜（ＰＳＧ膜）等を用いることができる。こ
の絶縁膜上には、窒化シリコン、炭素、アルミナ、窒化
ホウ素、ダイヤモンド等からなる研磨ストッパ膜が被覆
されることを許容する。
【０１１１】前記銅系金属としては、銅（Ｃｕ）または
Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｓｉ−Ａｌ合
金、Ｃｕ−Ａｇ合金のような銅合金（Ｃｕ合金）等を用
いることができる。
【０１１２】前記配線材料膜は、例えばスパッタ蒸着、
真空蒸着、またはメッキ等により形成される。
【０１１３】前記半導体基板上の埋込み用部材を含む前
記絶縁膜に前記配線材料膜を形成する前に導電性バリア
層を形成することを許容する。このような導電性バリア
層を前記埋込み用部材を含む前記絶縁膜に形成すること
によって、配線材料膜の形成後の後述する研磨処理によ
り前記導電性バリア層で囲まれた前記埋込み用部材に配
線層およびビアフィルから選ばれる少なくとも１つの埋
め込み導電部材に形成することが可能になる。その結
果、導電部材であるＣｕが前記絶縁膜に拡散するのを前
記導電性バリア層で阻止し、Ｃｕによる半導体基板の汚
染を防止することが可能になる。
【０１１４】前記導電性バリア層は、例えばＴｉＮ、Ｔ
ｉ、Ｎｂ、Ｗ，ＷＮ，ＴａＮ，ＴａＳｉＮ，Ｔａ，Ｃ
ｏ，Ｃｏ，Ｚｒ，ＺｒＮおよびＣｕＴａ合金から選ばれ
る１層または２層以上から作られる。このような導電性
バリア層は、１５〜５０ｎｍの厚さを有することが好ま
しい。
【０１１５】（第２工程）前記基板の配線材料膜を前述
した研磨装置を用いて研磨することにより前記銅系金属
を埋込み用部材内に埋込み、例えば銅または銅合金から
なる埋め込み配線層のような埋込み導電部材を形成す
る。
【０１１６】具体的には、次のような２つの手法により
埋込み導電部材を形成する。
【０１１７】（ａ）まず、ホルダ５により被研磨部材で
ある半導体基板６をその銅または銅合金からなる配線材
料膜が研磨布（前記（１），（３），（５）の構造を有
する研磨布）２に対向するように保持する。つづいて、
供給管３から研磨砥粒および水を含む研磨用スラリー７
を供給しながら、支持軸４により前記半導体基板６を前
記研磨布２に向けて所望の加重を与え、さらに前記ホル
ダ５およびターンテーブル１を同方向に回転させる。こ
のとき、前記基板６の配線材料膜はこの配線材料膜と前
記研磨布２の間に供給された前記研磨用スラリー中の研
磨砥粒により主に研磨されて銅または銅合金が埋込み用
部材内に埋込まれたような埋込み導電部材が形成され
る。
【０１１８】（ｂ）まず、ホルダ５により被研磨部材で
ある半導体基板６をその銅または銅合金からなる配線材
料膜が研磨布（前記（２），（４），（６）の構造を有
する研磨布）２に対向するように保持する。つづいて、
供給管３から研磨砥粒を含まず、水を含む研磨組成物を
供給しながら、支持軸４により前記被研磨部材６を前記
研磨布２に向けて所望の加重を与え、さらに前記ホルダ
５およびターンテーブル１を同方向に回転させる。この
とき、前記研磨布の研磨層に分散された研磨砥粒はその
研磨層材料の溶出により前記基板６の配線材料膜と前記
研磨布の間に供給されるため、前記基板６の配線材料膜
は前記研磨層から供給され研磨砥粒と供給管３から供給
された水を含む研磨組成物の存在下で研磨されて銅また
は銅合金が埋込み用部材内に埋込まれたような埋込み導
電部材が形成される。
【０１１９】前記研磨スラリーまたは研磨組成物には、
銅と反応して水に実質的に不溶性で、かつ銅よりも機械
的に脆弱な銅錯体を生成する水溶性の有機酸（第１有機
酸）および酸化剤をさらに含有させることを許容する。
【０１２０】前記第１有機酸としては、例えば２−キノ
リンカルボン酸（キナルジン酸）、２−ピリジンカルボ
ン酸、２，６−ピリジンカルボン酸、キノリン酸等を挙
げることができる。
【０１２１】前記第１有機酸は、前記研磨スラリーまた
は研磨組成物中に０．１重量％以上含有されることが好
ましい。前記第１有機酸の含有量を０．１重量％未満に
すると、ＣｕまたはＣｕ合金の表面に銅よりも機械的に
脆弱な銅錯体を十分に生成することが困難になる。その
結果、研磨時においてＣｕまたはＣｕ合金の研磨速度を
十分に高めることが困難になる。より好ましい前記第１
有機酸の含有量は、０．３〜１．２重量％である。
【０１２２】前記酸化剤は、銅もしくは銅合金に前記研
磨スラリーまたは研磨組成物を接触させた際に銅の水和
物を生成する作用を有する。かかる酸化剤としては、例
えば過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）、次亜塩素酸ソーダ（Ｎａ
ＣｌＯ）のような酸化剤を用いることができる。
【０１２３】前記酸化剤は、前記研磨スラリーまたは研
磨組成物中に前記第１有機酸に対して重量割合で１０倍
以上含有することが好ましい。前記酸化剤の含有量を重
量割合で前記第１有機酸に対して１０倍未満にすると、
ＣｕまたはＣｕ合金の表面への銅錯体生成を十分に促進
することが困難になる。より好ましい前記酸化剤の含有
量は、前記第１有機酸に対して重量割合で３０倍以上、
さらに好ましくは５０倍以上である。
【０１２４】前記研磨スラリーまたは研磨組成物には、
カルボキシル基およびヒドロキシル基をそれぞれ１つ持
つ有機酸（第２有機酸）を存在させることを許容する。
【０１２５】前記第２有機酸は、前記酸化剤による銅の
水和物の生成を促進する作用を有する。かかる第２有機
酸としては、例えば乳酸、酒石酸、マンデル酸およびリ
ンゴ酸等を挙げることができ、これらは１種または２種
以上の混合物の形態で用いることができる。特に、乳酸
が好ましい。
【０１２６】前記第２有機酸は、前記研磨スラリーまた
は研磨組成物中に前記第１有機酸に対して２０〜２５０
重量％含有されることが好ましい。第２有機酸の含有量
を２０重量％未満にすると、前記酸化剤による銅の水和
物の生成を促進する作用を十分に発揮することが困難に
なる。一方、第２有機酸の含有量が２５０重量％を超え
ると、銅もしくは銅合金からなる配線材料膜がエッチン
グされ、パターン形成ができなくなる恐れがある。より
好ましい前記第２有機酸の含有量は、前記第１有機酸に
対して４０〜２００重量％である。
【０１２７】以上説明したよう本発明に係る研磨布［研
磨布（１）］は、水系媒体で加水分解される高分子材料
を含む研磨層を有する。
【０１２８】このような構成の研磨布に被研磨部材を押
圧して回転させながら、前記研磨布に研磨砥粒および水
を含む研磨スラリーを供給すると、前記被研磨部材と前
記研磨布の間に供給された研磨砥粒により主に前記被研
磨部材の研磨面が研磨される。この時、前記研磨布は水
系媒体で加水分解される高分子材料を含むため、前記被
研磨部材の押圧、摺接により機械的な力が加わる前記研
磨層の箇所において、供給される研磨スラリー中の水に
より加水分解して溶解し、研磨布の表面が常に更新され
る。このため、前記研磨布（研磨層）表面に研磨スラリ
ー中の研磨砥粒が蓄積して増大するのを回避できる。そ
の結果、従来のように被研磨部材の研磨後に次の被研磨
部材を研磨する前に研磨布をドレッシング装置のドレッ
シングツールにより処理してその表面を再生する操作を
行うことなく、比較的長い時間に亘って研磨初期と同等
の研磨性能（研磨初期に比べて研磨速度が若干低下す
る）を発揮できる。したがって、被研磨部材をドレッシ
ングレスで長時間に亘って安定的に研磨することが可能
な研磨布を提供できる。
【０１２９】特に、前記研磨布を構成する主たる高分子
材料として前記式（III）、式（IV）に示す単量体に基
づく構成単位（アクリル酸シリルエステル、メタクリル
酸シリルエステル）、および前記式（Ｖ）、式（VI）に
示す単量体に基づく構成単位（アクリル酸ヘミアセター
ルエステル、メタクリル酸ヘミアセタールエステル）を
有するホモポリマーあるいはコポリマーを用いれば、研
磨布の加水分解による溶解性を高めることができるた
め、研磨布の表面の更新性をより一層高めることができ
る。
【０１３０】すなわち、前記式（III）、式（IV）、式
（Ｖ）および式（VI）に示す単量体に基づく構成単位を
有するホモポリマーあるいはコポリマーは、それぞれ主
鎖にシリルエステルおよびヘミアセタールエステル基が
結合されており、これらが加水分解されると親水性の遊
離したカルボキシル基が再生されるため、前記研磨布表
面の溶解がより円滑になされ、研磨布の表面の更新性を
より一層高めることができる。
【０１３１】また、前記研磨布に前記高分子材料より溶
解性の高い物質（例えばロジン等）の粒子を分散させる
ことによって、この粒子を起点とする溶解も進行するた
め、研磨布の表面の更新性をさらに一層高めることがで
きる。
【０１３２】本発明の別の研磨布［研磨布（２）］は、
水系媒体で加水分解される高分子材料とこの高分子材料
に分散された酸化セリウム、酸化マンガン、シリカ、ア
ルミナおよびジルコニアからなる群から選ばれる少なく
とも１つの研磨砥粒とを含む研磨層を有する。
【０１３３】このような構成の研磨布に被研磨部材を押
圧して回転させながら、前記研磨布に研磨砥粒を含ま
ず、水を含む研磨組成物を供給すると、前記研磨布は水
系媒体で加水分解される高分子材料を含むため、前記被
研磨部材の押圧、摺接により機械的な力が加わる前記研
磨布の箇所において、供給される研磨組成物中の水によ
り加水分解されて溶出する。このため、前記研磨布に分
散された研磨砥粒が前記被研磨部材と前記研磨布の間に
供給される、研磨砥粒の自動供給機能を有することによ
って、前記被研磨部材の研磨面が主に前記研磨砥粒によ
り研磨される。また、前記研磨布が加水分解して溶解さ
れ、研磨布の表面が常に更新されるため、前記研磨布表
面に前記研磨砥粒が蓄積して増大するのを回避できる。
その結果、従来のように被研磨部材の研磨後に次の被研
磨部材を研磨する前に研磨布をドレッシング装置のドレ
ッシングツールにより処理してその表面を再生する操作
を行うことなく、比較的長い時間に亘って研磨初期と同
等の研磨性能（研磨初期に比べて研磨速度が若干低下す
る）を発揮できる。したがって、被研磨部材をドレッシ
ングレスで長時間に亘って安定的に研磨することが可能
な研磨布を提供できる。
【０１３４】特に、前記研磨布を構成する主たる高分子
材料として前記式（III）、式（IV）に示す単量体に基
づく構成単位（アクリル酸シリルエステル、メタクリル
酸シリルエステル）、および前記式（Ｖ）、式（VI）に
示す単量体に基づく構成単位（アクリル酸ヘミアセター
ルエステル、メタクリル酸ヘミアセタールエステル）を
有するホモポリマーあるいはコポリマーを用いれば、前
述したように研磨布の加水分解による溶解性を高めるこ
とができるため、研磨布中から研磨砥粒をより円滑に供
給できるとともに、研磨布表面の更新性をより一層高め
ることができる。
【０１３５】また、前記研磨布に前記高分子材料より溶
解性の高い物質（例えばロジン等）の粒子を分散させる
ことによって、この粒子を起点とする溶解も進行するた
め、研磨布中から研磨砥粒をより一層円滑に供給できる
とともに、研磨布表面の更新性をさらに一層高めること
ができる。
【０１３６】本発明に係る別の研磨布［（３）研磨布］
は、水系媒体に可溶な高分子材料を含む研磨層を有す
る。
【０１３７】このような構成の研磨布に被研磨部材を押
圧して回転させながら、前記研磨布に研磨砥粒および水
を含む研磨スラリーを供給すると、前記被研磨部材と前
記研磨布の間に供給された研磨砥粒により主に前記被研
磨部材の研磨面が研磨される。この時、前記研磨布は水
系媒体で可溶な高分子材料を含むため、前記被研磨部材
の押圧、摺接により機械的な力が加わる前記研磨層の箇
所において、供給される研磨スラリー中の水により溶解
し、研磨布の表面が常に更新される。このため、前記研
磨布（研磨層）表面に研磨スラリー中の研磨砥粒が蓄積
して増大するのを回避できる。その結果、従来のように
被研磨部材の研磨後に次の被研磨部材を研磨する前に研
磨布をドレッシング装置のドレッシングツールにより処
理してその表面を再生する操作を行うことなく、比較的
長い時間に亘って研磨初期と同等の研磨性能（研磨初期
に比べて研磨速度が若干低下する）を発揮できる。した
がって、被研磨部材をドレッシングレスで長時間に亘っ
て安定的に研磨することが可能な研磨布を提供できる。
【０１３８】特に、前記研磨布を構成する主たる高分子
材料として研磨層に前記被研磨部材を３００ｇｆ／ｃｍ
2の荷重を加えた状態で前記研磨層と前記被研磨部材と
の間の相対速度を１．０ｍ／ｓｅｃとした時の水系媒体
中で溶解する速度が０．０１〜１０．０ｍｇ／分である
ものを用いれば、前記研磨過程での研磨布の溶解性をよ
り高めることができるため、研磨布の表面の更新性をよ
り一層高めることができる。
【０１３９】本発明に係る別の研磨布［（４）研磨布］
は、水系媒体で可溶な高分子材料とこの高分子材料に分
散された酸化セリウム、酸化マンガン、シリカ、アルミ
ナおよびジルコニアからなる群から選ばれる少なくとも
１つの研磨砥粒とを含む研磨層を有する。
【０１４０】このような構成の研磨布に被研磨部材を押
圧して回転させながら、前記研磨布に研磨砥粒を含ま
ず、水を含む研磨組成物を供給すると、前記研磨布は水
系媒体に可溶な高分子材料を含むため、前記被研磨部材
の押圧、摺接により機械的な力が加わる前記研磨布の箇
所において、供給される研磨組成物中の水により溶出す
る。このため、前記研磨布に分散された研磨砥粒が前記
被研磨部材と前記研磨布の間に供給される、研磨砥粒の
自動供給機能を有することによって、前記被研磨部材の
研磨面が主に前記研磨砥粒により研磨される。また、前
記研磨布が水に可溶で、研磨布の表面が常に更新される
ため、前記研磨布表面に前記研磨砥粒が蓄積して増大す
るのを回避できる。その結果、従来のように被研磨部材
の研磨後に次の被研磨部材を研磨する前に研磨布をドレ
ッシング装置のドレッシングツールにより処理してその
表面を再生する操作を行うことなく、比較的長い時間に
亘って研磨初期と同等の研磨性能（研磨初期に比べて研
磨速度が若干低下する）を発揮できる。したがって、被
研磨部材をドレッシングレスで長時間に亘って安定的に
研磨することが可能な研磨布を提供できる。
【０１４１】特に、前記研磨布を構成する主たる高分子
材料として研磨層に前記被研磨部材を３００ｇｆ／ｃｍ
2の荷重を加えた状態で前記研磨層と前記被研磨部材と
の間の相対速度を１．０ｍ／ｓｅｃとした時の水系媒体
中で溶解する速度が０．０１〜１０．０ｍｇ／分である
ものを用いれば、前記研磨過程での研磨布の溶解性をよ
り高めることができるため、研磨布中から研磨砥粒をよ
り円滑に供給できるとともに、研磨布表面の更新性をよ
り一層高めることができる。
【０１４２】本発明に係る別の研磨布［（５）研磨布］
は、水系媒体が存在する非摩擦力の下で表面が溶出せ
ず、摩擦力の下で表面が溶出する研磨層を有する。
【０１４３】このような構成の研磨布に被研磨部材を押
圧して回転させながら、前記研磨布に研磨砥粒および水
を含む研磨スラリーを供給すると、前記被研磨部材と前
記研磨布の間に供給された研磨砥粒により主に前記被研
磨部材の研磨面が研磨される。この時、前記研磨布は前
記被研磨部材の押圧、摺接により機械的な力（摩擦力）
が加わる前記研磨層の箇所において、供給される研磨ス
ラリー中の水の存在下で溶出し、研磨布の表面が常に更
新される。このため、前記研磨布（研磨層）表面に研磨
スラリー中の研磨砥粒が蓄積して増大するのを回避でき
る。その結果、従来のように被研磨部材の研磨後に次の
被研磨部材を研磨する前に研磨布をドレッシング装置の
ドレッシングツールにより処理してその表面を再生する
操作を行うことなく、比較的長い時間に亘って研磨初期
と同等の研磨性能（研磨初期に比べて研磨速度が若干低
下する）を発揮できる。したがって、被研磨部材をドレ
ッシングレスで長時間に亘って安定的に研磨することが
可能な研磨布を提供できる。
【０１４４】本発明に係るさらに別の研磨布［（６）研
磨布］は、酸化セリウム、酸化マンガン、シリカ、アル
ミナおよびジルコニアからなる群から選ばれる少なくと
も１つの研磨砥粒を分散して含有し、水系媒体が存在す
る非摩擦力の下で表面が溶出せず、摩擦力の下で表面が
溶出すると共に前記研磨砥粒がその表面に供給される研
磨層を少なくとも被研磨部材が接触される側に有する。
【０１４５】このような構成の研磨布に被研磨部材を押
圧して回転させながら、前記研磨布に研磨砥粒を含ま
ず、水を含む研磨組成物を供給すると、前記研磨布は前
記被研磨部材の押圧、摺接により機械的な力（摩擦力）
が加わる前記研磨布の箇所において、供給される研磨組
成物中の水の存在下で溶出する。このため、前記研磨布
に分散された研磨砥粒が前記被研磨部材と前記研磨布の
間に供給される、研磨砥粒の自動供給機能を有すること
によって、前記被研磨部材の研磨面が主に前記研磨砥粒
により研磨される。また、前記研磨布が水の存在下で前
記摩擦力により溶出され、研磨布の表面が常に更新され
るため、前記研磨布表面に前記研磨砥粒が蓄積して増大
するのを回避できる。その結果、従来のように被研磨部
材の研磨後に次の被研磨部材を研磨する前に研磨布をド
レッシング装置のドレッシングツールにより処理してそ
の表面を再生する操作を行うことなく、比較的長い時間
に亘って研磨初期と同等の研磨性能（研磨初期に比べて
研磨速度が若干低下する）を発揮できる。したがって、
被研磨部材をドレッシングレスで長時間に亘って安定的
に研磨することが可能な研磨布を提供できる。
【０１４６】本発明に係る研磨装置は、前述した
（１），（３），（５）の構成の研磨層を有する研磨布
が表面に取付けられた回転テーブルと、前記回転テーブ
ルの上方に上下動自在でかつ回転自在に配置され、被研
磨部材を保持するとともに、この被研磨部材を前記回転
テーブルの前記研磨布に所望の荷重で押圧させるための
前記回転テーブルと同方向に回転する保持手段と、前記
研磨布に研磨砥粒を含む研磨スラリーを供給するための
研磨スラリー供給手段とを具備した構造を有する。この
ような研磨装置は、前述した（１），（３），（５）の
研磨布の作用によりドレッシング処理を施さなくとも、
比較的長い時間に亘って安定した研磨性能を発揮するこ
とができる。
【０１４７】本発明に係る別の研磨装置は、酸化セリウ
ム、酸化マンガン、シリカ、アルミナおよびジルコニア
からなる群から選ばれる少なくとも１つの研磨砥粒を含
む前述した（２），（４），（６）の構成の研磨層を有
する研磨布が表面に取付けられた回転テーブルと、前記
回転テーブルの上方に上下動自在でかつ回転自在に配置
され、被研磨部材を保持するとともに、この被研磨部材
を前記回転テーブルの前記研磨布に所望の荷重で押圧さ
せるための前記回転テーブルと同方向に回転する保持手
段と、前記研磨布に研磨砥粒を含まず、少なくとも水を
含む研磨組成物を供給するための研磨組成物供給手段と
を具備した構造を有する。このような研磨装置は、前述
した（２），（４），（６）研磨布の作用により研磨砥
粒の自動供給機能を有し、かつドレッシング処理を施さ
なくとも、比較的長い時間に亘って安定した研磨性能を
発揮することができる。
【０１４８】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板上の絶縁膜に配線層の形状に相当する溝および
ビアフィルの形状に相当する開口部から選ばれる少なく
とも１つの埋込み用部材を形成する工程と、前記埋込み
用部材の内面を含む前記絶縁膜上に銅または銅合金から
なる配線材料膜を形成する工程と、前述した（１）〜
（６）の研磨布が組み込まれた研磨装置を用いて前記配
線材料膜を研磨することにより前記埋込み用部材内に配
線層およびビアフィルから選ばれる少なくとも１つの導
電部材を形成する工程とを具備する。
【０１４９】このような方法によれば、前述したドレッ
シングレスで安定した研磨性能を有する研磨布を備えた
研磨装置により前記配線材料膜を簡略された操作で研磨
を行うことによって、目的とする膜厚を有する配線層の
ような導電部材が埋込み用部材に形成された半導体装置
を量産的に製造することが可能になる。
【０１５０】
【実施例】以下、好ましい実施例を詳細に説明する。
【０１５１】＜合成例１＞まず、攪拌機付きのフラスコ
にキシレン４０．０重量部、酢酸ブチル１０．０重量部
を仕込み、１３４℃に昇温させ、攪拌しながら、トリｉ
ｓｏ―プロピルシリルアクリレート（前記式（III−
４）の化合物）６０．０重量部、２−エトキシエチルメ
タクリレート１５．０重量部、メチルメタクリレート２
０．０重量部、ｎ−ブチルメタクリレート５．０重量部
および重合触媒パーブチルＩ（日本油脂株式会社製、商
品名、ｔ−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネー
ト）１．０重量部の混合液をフラスコの中へ３時間で滴
下し、滴下終了後同温度で３０分間保持した。つづい
て、キシレン１０．０重量部、パーブチルＩ１．０重量
部との混合物を２０分間で滴下し、さらに同温度で２時
間攪拌を続けて重合反応を完結させた。最後に、キシレ
ン４８．０重量部を加えて希釈することにより、下記式
（Ｘ）に示す構造式を持つアクリル酸シリルエステルの
単位を有する共重合体の５０％キシレン溶液を得た。
【０１５２】なお、得られた共重合体は数平均分子量が
６７，０００、ガラス転移温度が５６℃であった。ま
た、この共重合体中に占めるアクリル酸シリルエステル
の単位は、６０重量％であった。
【０１５３】
【化４１】
【０１５４】＜合成例２＞まず、攪拌機付きのフラスコ
にキシレン４０．０重量部、酢酸ブチル１０．０重量部
を仕込み、１３４℃に昇温させ、攪拌しながら、１−ｉ
ｓｏ―ブトキシエチルメタクリレート（前記式（VI−
６）の化合物）４３．７重量部、メチルメタクリレート
５２．０重量部、２−エチルヘキシルアクリレート４．
３重量部および重合触媒パーブチルＩ１．０重量部の混
合液をフラスコの中へ３時間で滴下し、滴下終了後同温
度で３０分間保持した。つづいて、キシレン１０．０重
量部、パーブチルＩ１．０重量部との混合物を２０分間
で滴下し、さらに同温度で２時間攪拌を続けて重合反応
を完結させた。最後に、キシレン４８．０重量部を加え
て希釈することにより、下記式（ＸＩ）に示す構造式を
持つメタクリル酸ヘミアセタールエステルの単位を有す
る共重合体の５０％キシレン溶液を得た。
【０１５５】なお、得られた共重合体は数平均分子量が
３８，０００、ガラス転移温度が５０℃であった。ま
た、この共重合体中に占めるメタクリル酸ヘミアセター
ルエステルの単位は４３．７重量％であった。
【０１５６】
【化４２】
【０１５７】＜合成例３＞攪拌機付きのフラスコに、キ
シレン４０．０重量部、酢酸ブチル１０．０重量部を仕
込み、１３４℃に昇温させ、攪拌しながら、アクリル酸
６４．０重量部、アクリル酸メトキシエチル３６．０重
量部および重合触媒パーブチルＩ１．０重量部の混合液
をフラスコの中へ３時間で滴下し、滴下終了後同温度で
３０分間保持した。つづいて、キシレン１０．０重量
部、パーブチルＩ１．０重量部との混合物を２０分間で
滴下し、さらに同温度で２時間攪拌を続けて重合反応を
完結させた。
【０１５８】最後に、キシレン４８．０重量部を加えて
希釈し、水媒体に可溶なポリマーの５０％溶液を得た。
【０１５９】得られたポリマーの数平均分子量は、２
１，０００であり、ガラス転移温度は３５℃であった。
【０１６０】＜合成例４＞攪拌機付きのフラスコに、キ
シレン４０．０重量部、酢酸ブチル１０．０重量部を仕
込み、１３４℃に昇温させ、攪拌しながら、メタクリル
酸メチル１５．０重量部、メタクリル酸ブチル８５．０
重量部および重合触媒パーブチルＩ１．０重量部の混合
液をフラスコの中へ３時間で滴下し、滴下終了後同温度
で３０分間保持した。つづいて、キシレン１０．０重量
部、パーブチルＩ１．０重量部との混合物を２０分間で
滴下し、さらに同温度で２時間攪拌を続けて重合反応を
完結させた。
【０１６１】最後に、キシレン４８．０重量部を加えて
希釈し、摩擦力のもとで表面が水媒体に溶出するポリマ
ーの５０％溶液を得た。
【０１６２】得られたポリマーの数平均分子量は、１
７，０００であり、ガラス転移温度は４４℃であった。
【０１６３】（実施例１）純水に平均粒径０．２μｍの
酸化セリウム砥粒を０．５重量％分散させて研磨スラリ
ーを調製した。
【０１６４】また、ターンテーブル上に前記合成例１で
合成した式（Ｘ）に示す構造式を有する共重合体の５０
％キシレン溶液をキャスティングした後乾燥することに
より共重合体からなる厚さ５０μｍの研磨布を形成し
た。この研磨布で覆われたターンテーブルを前述した図
１に示す研磨装置に組み込んだ。
【０１６５】次いで、シリコン酸化膜が形成された２０
ｍｍ角のシリコン基板を用意した。つづいて、前述した
図１に示す研磨装置の基板ホルダ５に前記シリコン基板
６をその酸化膜がターンテーブル１上の研磨布２と対向
するように保持した。つづいて、前記ホルダ５の支持軸
４により前記ウェハ６をターンテーブル１上の研磨布２
に約３００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記ターンテーブ
ル１およびホルダ５をそれぞれ１００ｒｐｍ、１０３ｒ
ｐｍの速度で同方向に回転させながら、前記研磨スラリ
ーを供給管３から２０ｍｌ／分の速度で前記研磨布２に
供給して前記シリコン基板６表面のシリコン酸化膜を６
０分間に亘って研磨した。
【０１６６】（比較例１）研磨装置に組み込まれる研磨
布として硬質発泡ポリウレタン（ローデル社製商品名；
ＩＣ１０００）を用いた以外、実施例１と同様な条件で
シリコン基板表面のシリコン酸化膜を６０分間に亘って
研磨した。
【０１６７】実施例１および比較例１における研磨時間
とシリコン酸化膜の研磨速度を測定した。その結果を図
２に示す。
【０１６８】図２から明らかなように従来の硬質発泡ポ
リウレタンからなる研磨布を備えた研磨装置でシリコン
基板上のシリコン酸化膜を研磨する比較例１では、研磨
時間の経過に伴って研磨速度が上昇し、初期研磨速度に
対して６０分間経過後において３０％の研磨速度が上
昇，つまり研磨速度が変動することがわかる。
【０１６９】これに対し、前記式（Ｘ）に示す構造式を
有する共重合体からなる研磨布を備えた研磨装置でシリ
コン基板上のシリコン酸化膜を研磨する実施例１では、
研磨時間の経過に伴って研磨速度が若干下がるものの、
初期研磨速度に対して６０分間経過後において１０％し
か研磨速度が下降せず、安定した研磨速度を示すことが
わかる。
【０１７０】（実施例２）ターンテーブル上に前記合成
例２で合成した式（ＸＩ）に示す構造式を有する共重合
体の５０％キシレン溶液をキャスティングした後乾燥す
ることにより共重合体からなる厚さ５０μｍの研磨布を
形成した。この研磨布で覆われたターンテーブルを前述
した図１に示す研磨装置に組み込んだ。
【０１７１】次いで、シリコン酸化膜が形成された２０
ｍｍ角のシリコン基板を用意した。つづいて、前述した
図１に示す研磨装置の基板ホルダ５に前記シリコン基板
６をその酸化膜がターンテーブル１上の研磨布２と対向
するように保持した後、実施例１と同様な方法により前
記シリコン基板６表面のシリコン酸化膜を研磨した。
【０１７２】また、研磨布表面形状を整えるドレッシン
グは＃８０のダイヤモンド電着ドレッサで、荷重２００
ｇ／ｃｍ2、ターンテーブルの回転数１６０ｒｐｍの条
件でドレッシングを行った。
【０１７３】その結果、ドレッシングを５分間以上行う
と、酸化膜の研磨速度が約４０ｎｍ／ｍｉｎで安定して
研磨できることを確認した。
【０１７４】（実施例３）ロデール社商品名のＩＣ１０
００／Ｓｕｂａ−４００の研磨表面に前記合成例４で合
成した摩擦力の下で表面が水媒体に溶出するポリマー
（メタクリル酸メチル／メタクリル酸ブチルの共重合
体）の５０％キシレン溶液を厚さ８５μｍ塗布した後、
乾燥して研磨布を形成した。この研磨布で覆われたター
ンテーブルを前述した図１に示す研磨装置に組み込ん
だ。
【０１７５】次いで、シリコン酸化膜（Ｐ−ＴＥＯＳ
膜）が形成された２５ｍｍ角のシリコン基板を用意し
た。つづいて、前述した図１に示す研磨装置の基板ホル
ダ５に前記シリコン基板６をその酸化膜がターンテーブ
ル１上の研磨布２と対向するように保持した。ひきつづ
き、前記ホルダ５の支持軸４により前記シリコン基板６
をターンテーブル１上の研磨布２に約３００ｇ／ｃｍ2
の荷重を与え、前記ターンテーブル１およびホルダ５を
それぞれ約５０ｒｐｍ、１６０ｒｐｍの速度で同方向に
回転させながら、純水に平均粒径０．２μｍの酸化セリ
ウム砥粒を１重量％分散させて研磨スラリーを供給管３
から２０ｍｌ／分の速度で前記研磨布２に供給して前記
シリコン基板６表面のシリコン酸化膜を研磨した。
【０１７６】また、研磨布表面形状を整えるドレッシン
グは＃８０のダイヤモンド電着ドレッサで、荷重２００
ｇ／ｃｍ2、ターンテーブルの回転数１６０ｒｐｍの条
件でドレッシングを行った。
【０１７７】その結果、ドレッシングを５分間以上行う
と、酸化膜の研磨速度が約４０ｎｍ／ｍｉｎで安定して
研磨できることを確認した。
【０１７８】（実施例４）ロデール社商品名のＩＣ１０
００／Ｓｕｂａ−４００の研磨表面に前記合成例３で合
成した水媒体に可溶なポリマー（アクリル酸／アクリル
酸メトキシエチルの共重合体）の５０％キシレン溶液を
厚さ５５μｍ塗布した後、乾燥して研磨布を形成した。
この研磨布で覆われたターンテーブルを前述した図１に
示す研磨装置に組み込んだ。
【０１７９】次いで、シリコン酸化膜（Ｐ−ＴＥＯＳ
膜）が形成された２５ｍｍ角のシリコン基板を用意し
た。つづいて、前述した図１に示す研磨装置の基板ホル
ダ５に前記シリコン基板６をその酸化膜がターンテーブ
ル１上の研磨布２と対向するように保持した後、実施例
３と同様な方法により前記シリコン基板６表面のシリコ
ン酸化膜を研磨した。
【０１８０】また、研磨布表面形状を整えるドレッシン
グは＃８０のダイヤモンド電着ドレッサで、荷重２００
ｇ／ｃｍ2、ターンテーブルの回転数１６０ｒｐｍの条
件でドレッシングを行った。
【０１８１】その結果、ドレッシングを５分間以上行う
と、酸化膜の研磨速度が約５０ｎｍ／ｍｉｎで安定して
研磨できることを確認した。
【０１８２】（実施例５）ロデール社商品名のＩＣ１０
００／Ｓｕｂａ−４００の研磨表面に前記合成例２で合
成したメタクリル酸ヘミアセタールエステルの単位を有
する共重合体の５０％キシレン溶液を厚さ７０μｍ塗布
した後、乾燥して研磨布を形成した。この研磨布で覆わ
れたターンテーブルを前述した図１に示す研磨装置に組
み込んだ。
【０１８３】次いで、シリコン酸化膜（Ｐ−ＴＥＯＳ
膜）が形成された２５ｍｍ角のシリコン基板を用意し
た。つづいて、前述した図１に示す研磨装置の基板ホル
ダ５に前記シリコン基板６をその酸化膜がターンテーブ
ル１上の研磨布２と対向するように保持した後、実施例
３と同様な方法により前記シリコン基板６表面のシリコ
ン酸化膜を研磨した。
【０１８４】また、研磨布表面形状を整えるドレッシン
グは＃８０のダイヤモンド電着ドレッサで、荷重２００
ｇ／ｃｍ2、ターンテーブルの回転数１６０ｒｐｍの条
件でドレッシングを行った。
【０１８５】その結果、ドレッシングを５分間以上行う
と、酸化膜の研磨速度が約５０ｎｍ／ｍｉｎで安定して
研磨できることを確認した。
【０１８６】（実施例６）ロデール社商品名のＩＣ１０
００／Ｓｕｂａ−４００の研磨表面に前記合成例１で合
成したアクリル酸シリルエステルの単位を有する共重合
体およびこの共重合体に対して平均粒径０．２μｍの酸
化セリウム砥粒を３重量％分散させた５０％キシレン溶
液を厚さ約５０μｍ塗布した後、乾燥して研磨布を形成
した。この研磨布で覆われたターンテーブルを前述した
図１に示す研磨装置に組み込んだ。
【０１８７】次いで、シリコン酸化膜（Ｐ−ＴＥＯＳ
膜）が形成された２５ｍｍ角のシリコン基板を用意し
た。つづいて、前述した図１に示す研磨装置の基板ホル
ダ５に前記シリコン基板６をその酸化膜がターンテーブ
ル１上の研磨布２と対向するように保持した。ひきつづ
き、前記ホルダ５の支持軸４により前記シリコン基板６
をターンテーブル１上の研磨布２に約３００ｇ／ｃｍ2
の荷重を与え、前記ターンテーブル１およびホルダ５を
それぞれ約５０ｒｐｍ、１６０ｒｐｍの速度で同方向に
回転させながら、４．３重量％の過酸化水素水溶液（研
磨組成物）を供給管３から２０ｍｌ／分の速度で前記研
磨布２に供給して前記シリコン基板６表面のシリコン酸
化膜を研磨した。
【０１８８】また、研磨布表面形状を整えるドレッシン
グは＃８０のダイヤモンド電着ドレッサで、荷重２００
ｇ／ｃｍ2、ターンテーブルの回転数１６０ｒｐｍの条
件でドレッシングを行った。
【０１８９】その結果、ドレッシングを１０秒間行った
後に酸化膜を研磨したところ、研磨組成物中に砥粒が含
有されていないにも拘わらず、酸化膜を約４ｎｍ／ｍｉ
ｎの速度で研磨できることを確認した。
【０１９０】（実施例７）ロデール社商品名のＩＣ１０
００／Ｓｕｂａ−４００の研磨表面に前記合成例１で合
成したアクリル酸シリルエステルの単位を有する共重合
体およびこの共重合体に対して平均粒径０．６μｍのθ
アルミナ砥粒を３重量％分散させた５０％キシレン溶液
を厚さ約５０μｍ塗布した後、乾燥して研磨布を形成し
た。この研磨布で覆われたターンテーブルを前述した図
１に示す研磨装置に組み込んだ。
【０１９１】次いで、Ｃｕ膜が形成された２５ｍｍ角の
シリコン基板を用意した。つづいて、前述した図１に示
す研磨装置の基板ホルダ５に前記シリコン基板６をその
Ｃｕがターンテーブル１上の研磨布２と対向するように
保持した。ひきつづき、前記ホルダ５の支持軸４により
前記シリコン基板６をターンテーブル１上の研磨布２に
約３００ｇ／ｃｍ2 の荷重を与え、前記ターンテーブル
１およびホルダ５をそれぞれ約５０ｒｐｍ、１６０ｒｐ
ｍの速度で同方向に回転させながら、研磨組成物を供給
管３から２０ｍｌ／分の速度で前記研磨布２に供給して
前記シリコン基板６表面のシリコン酸化膜を研磨した。
なお、前記研磨組成物はキナルジン酸０．５重量％、乳
酸０．６重量％、界面活性剤０．９重量％および過酸化
水素水４．３重量％の水溶液を用いた。
【０１９２】また、研磨布表面形状を整えるドレッシン
グは＃８０のダイヤモンド電着ドレッサで、荷重２００
ｇ／ｃｍ2、ターンテーブルの回転数１６０ｒｐｍの条
件でドレッシングを行った。
【０１９３】その結果、ドレッシングを１０秒間行った
後にＣｕ膜を研磨したところ、研磨組成物中に砥粒が含
有されていないにも拘わらず、Ｃｕ膜を約１１ｎｍ／ｍ
ｉｎの速度で研磨できることを確認した。
【０１９４】（実施例８）まず、コロイダルシリカ３．
６重量％、コロイダルアルミナ１．１重量％、２−キノ
リンカルボン酸（キナルジン酸）０．６重量％、乳酸
０．３５重量％、ドデシル硫酸アンモニウム１．８重量
％、過酸化水素３．９重量％、ヒドロキシエチルセルロ
ース０．５重量％および残部水からなる研磨スラリーを
調製した。
【０１９５】次いで、図３の（Ａ）に示すように表面に
図示しないソース、ドレイン等の拡散層が形成されたシ
リコン基板２１上にＣＶＤ法により層間絶縁膜としての
例えば厚さ１０００ｎｍのＳｉＯ2 膜２２を堆積した
後、前記ＳｉＯ2 膜２２にフォトエッチング技術により
配線層に相当する形状を有する幅１００μｍ、深さ０．
８μｍの複数の溝２３を形成した。つづいて、図３の
（Ｂ）に示すように前記溝２３を含む前記ＳｉＯ2 膜２
２上にスパッタ蒸着により厚さ１５ｎｍのＴｉＮからな
るバリア層２４および厚さ１．６μｍのＣｕ膜２５をこ
の順序で形成した。
【０１９６】次いで、実施例１と同様な前記化４１に示
す構造式を有する共重合体からなる厚さ０．８ｍｍの研
磨布で表面が覆われたターンテーブルを備えた図１に示
す研磨装置を用いて基板ホルダ５に前記Ｃｕ膜２５が成
膜されたシリコン基板２１をそのＣｕ膜２５が前記研磨
布布２側に対向するように逆さにして保持し、支持軸４
により前記シリコン基板２１を研磨布２に５００ｇｆ／
ｃｍ2 の荷重を与え、さらに前記ターンテーブル１およ
びホルダ５をそれぞれ１０３ｒｐｍ、１００ｒｐｍの速
度で同一方向に回転させながら、前記研磨スラリーを供
給管３から５０ｍＬ／分の速度で前記研磨布２に供給し
て前記溝２３を除く前記ＳｉＯ2膜２２表面が露出する
までＣｕ膜２５および前記バリア層２４を約４０分間か
けて研磨することにより図３の（Ｃ）に示すように周囲
がバリア層２４で包まれた埋込みＣｕ配線層２６を形成
して半導体装置を製造した。
【０１９７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ド
レッシング処理を施さずに、比較的長い時間に亘って安
定した研磨性能を発揮し得る研磨布を提供することがで
きる。
【０１９８】本発明によれば、研磨砥粒の自動供給機能
を有し、かつドレッシングを施さずに、比較的長い時間
に亘って安定した研磨性能を発揮し得る研磨布を提供す
ることができる。
【０１９９】本発明によれば、前述の安定した研磨性能
を有する研磨布を備え、半導体装置の埋込み配線層のよ
うな埋込み導電材を形成するための化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）に有用な研磨装置を提供しようとするものである。
【０２００】本発明によれば、半導体基板上の絶縁膜に
溝および開口部から選ばれる少なくとも１つの埋込み用
部材に高精度の埋め込み配線層のような導電部材を安定
して形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置の一形態を示す概略図。
【図２】本発明の実施例１および比較例１の研磨装置に
よりシリコン酸化膜を研磨した際の研磨時間と研磨速度
の関係を示す特性図。
【図３】本発明の実施例８における半導体装置の製造工
程を示す断面図。
【符号の説明】
１…ターンテーブル、 ２…研磨パッド、 ３…供給管、 ５…ホルダ ２１…シリコン基板、 ２２…ＳｉＯ2 膜、 ２３…溝、 ２６…Ｃｕ埋込み配線層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２４Ｄ 3/00 ３５０ Ｂ２４Ｄ 3/00 ３５０ 3/28 3/28 11/00 11/00 Ａ Ｃ０８Ｆ 20/28 Ｃ０８Ｆ 20/28 22/20 22/20 24/00 24/00 30/08 30/08 Ｃ０８Ｊ 5/14 ＣＥＹ Ｃ０８Ｊ 5/14 ＣＥＹ Ｃ０８Ｋ 3/22 Ｃ０８Ｋ 3/22 3/36 3/36 Ｃ０８Ｌ 101/02 Ｃ０８Ｌ 101/02 101/14 101/14 (72)発明者 齋藤 晶子 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 桜井 直明 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 押部 義宏 愛知県知多郡武豊町鹿ノ子田１−18 (72)発明者 石戸谷 昌洋 神奈川県茅ヶ崎市南湖５−９−５ Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 AC04 BA04 BA09 CB03 CB10 DA17 3C063 AB05 BB03 BC03 BG07 CC30 EE10 FF20 4F071 AA30 AA32 AA33 AA35 AA36 AA37 AB17 AB26 AE13 AF04 DA19 4J002 BE041 BG011 BG071 BG131 BH021 BJ001 BQ001 DE096 DE146 DJ016 4J100 AB02Q AB03Q AB04Q AL03Q AL04Q AL05Q AL08P AL08Q AL09Q AL39P AM02Q BA02Q BA04P BA05P BA06P BA72P BC04P BC04Q BC43P BC53P CA01 CA04 DA38 JA01

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水系媒体で加水分解される高分子材料を
    含む研磨層を有することを特徴とする研磨布。
  2. 【請求項２】 前記高分子材料は、主鎖に水系媒体で加
    水分解される構造が分岐して結合されたものであること
    を特徴とする請求項１記載の研磨布。
  3. 【請求項３】 前記高分子材料の水系媒体で加水分解さ
    れる構造は、下記式（Ｉ）または下記式（II）で表され
    ることを特徴とする請求項２記載の研磨布。 【化１】 ただし、式中のＲ1〜Ｒ3はいずれも水素原子、アルキル
    基、アリール基の中から選ばれた基であって、互いに同
    一の基であっても異なる基であってもよい。 【化２】 ただし、式中のＲ4〜Ｒ6はそれぞれ水素原子または炭素
    数１〜１８の有機基、Ｒ7は炭素数１〜１８の有機基で
    あって、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1をヘテロ原子と
    する複素環を形成していてもよく、Ｙ1は酸素原子又は
    硫黄原子である。
  4. 【請求項４】 前記高分子材料は、下記式（III）、下
    記式（IV）、下記式（Ｖ）または下記式（VI）で示され
    る単量体に基づく構成単位を有するα、β−不飽和のホ
    モポリマーまたはコポリマーであることを特徴とする請
    求項２記載の研磨布。 【化３】 ただし、式中のＲ1〜Ｒ3はいずれも水素原子、アルキル
    基、アリール基の中から選ばれた基であって、互いに同
    一の基であっても異なる基であってもよい。 【化４】 ただし、式中のＲ1〜Ｒ3はいずれも水素原子、アルキル
    基、アリール基の中から選ばれた基であって、互いに同
    一の基であっても異なる基であってもよい。 【化５】 ただし、式中のＲ4〜Ｒ6はそれぞれ水素原子または炭素
    数１〜１８の有機基、Ｒ7は炭素数１〜１８の有機基で
    あって、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1をヘテロ原子と
    する複素環を形成していてもよく、Ｙ1は酸素原子又は
    硫黄原子である。 【化６】 ただし、式中のＲ4〜Ｒ6はそれぞれ水素原子または炭素
    数１〜１８の有機基、Ｒ7は炭素数１〜１８の有機基で
    あって、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1をヘテロ原子と
    する複素環を形成していてもよく、Ｙ1は酸素原子又は
    硫黄原子である。
  5. 【請求項５】 水系媒体で加水分解される高分子材料と
    この高分子材料に分散された酸化セリウム、酸化マンガ
    ン、シリカ、アルミナおよびジルコニアからなる群から
    選ばれる少なくとも１つの研磨砥粒とを含む研磨層を有
    することを特徴とする研磨布。
  6. 【請求項６】 前記高分子材料は、主鎖に水系媒体で加
    水分解される構造が分岐して結合されたものであること
    を特徴とする請求項５記載の研磨布。
  7. 【請求項７】 前記高分子材料の水系媒体で加水分解さ
    れる構造は、下記式（Ｉ）または下記式（II）で表され
    ることを特徴とする請求項６記載の研磨布。 【化７】 ただし、式中のＲ1〜Ｒ3はいずれも水素原子、アルキル
    基、アリール基の中から選ばれた基であって、互いに同
    一の基であっても異なる基であってもよい。 【化８】 ただし、式中のＲ4〜Ｒ6はそれぞれ水素原子または炭素
    数１〜１８の有機基、Ｒ7は炭素数１〜１８の有機基で
    あって、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1をヘテロ原子と
    する複素環を形成していてもよく、Ｙ1は酸素原子又は
    硫黄原子である。
  8. 【請求項８】 前記高分子材料は、下記式（III）、下
    記式（IV）、下記式（Ｖ）または下記式（VI）で示され
    る単量体に基づく構成単位を有するα、β−不飽和のホ
    モポリマーまたはコポリマーであることを特徴とする請
    求項６記載の研磨布。 【化９】 ただし、式中のＲ1〜Ｒ3はいずれも水素原子、アルキル
    基、アリール基の中から選ばれた基であって、互いに同
    一の基であっても異なる基であってもよい。 【化１０】 ただし、式中のＲ1〜Ｒ3はいずれも水素原子、アルキル
    基、アリール基の中から選ばれた基であって、互いに同
    一の基であっても異なる基であってもよい。 【化１１】 ただし、式中のＲ4〜Ｒ6はそれぞれ水素原子または炭素
    数１〜１８の有機基、Ｒ7は炭素数１〜１８の有機基で
    あって、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1をヘテロ原子と
    する複素環を形成していてもよく、Ｙ1は酸素原子又は
    硫黄原子である。 【化１２】 ただし、式中のＲ4〜Ｒ6はそれぞれ水素原子または炭素
    数１〜１８の有機基、Ｒ7は炭素数１〜１８の有機基で
    あって、Ｒ6とＲ7は互いに結合してＹ1をヘテロ原子と
    する複素環を形成していてもよく、Ｙ1は酸素原子又は
    硫黄原子である。
  9. 【請求項９】 水系媒体に可溶な高分子材料を含む研磨
    層を有することを特徴とする研磨布。
  10. 【請求項１０】 前記高分子材料は、前記研磨層に被研
    磨部材を３００ｇｆ／ｃｍ2の荷重を加えた状態で前記
    研磨層と前記被研磨部材との間の相対速度を１．０ｍ／
    ｓｅｃとした時の水系媒体中で溶解する速度が０．０１
    〜１０．０ｍｇ／分であることを特徴とする請求項９記
    載の研磨布。
  11. 【請求項１１】 前記高分子材料は、アクリル酸、メタ
    アクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、ヒド
    ロキシアルキルアクリレート、ヒドロキシアルキルメタ
    アクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、メチルビ
    ニルエーテル、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメ
    チルアクリルアミドの群から選ばれる少なくとも１つ以
    上のモノマーを重合して得られるホモポリマーまたはコ
    ポリマーであることを特徴とする請求項９または１０記
    載の研磨布。
  12. 【請求項１２】 水系媒体に可溶な高分子材料とこの高
    分子材料に分散された酸化セリウム、酸化マンガン、シ
    リカ、アルミナおよびジルコニアからなる群から選ばれ
    る少なくとも１つの研磨砥粒とを含む研磨層を有するこ
    とを特徴とする研磨布。
  13. 【請求項１３】 水系媒体が存在する非摩擦力の下で表
    面が溶出せず、摩擦力の下で表面が溶出する研磨層を有
    することを特徴とする研磨布。
  14. 【請求項１４】 酸化セリウム、酸化マンガン、シリ
    カ、アルミナおよびジルコニアからなる群から選ばれる
    少なくとも１つの研磨砥粒を分散して含有し、水系媒体
    が存在する非摩擦力の下で表面が溶出せず、摩擦力の下
    で表面が溶出すると共に前記研磨砥粒がその表面に供給
    される研磨層を有することを特徴とする研磨布。
  15. 【請求項１５】 水系媒体で加水分解される高分子材料
    を含む研磨層を有する研磨布が表面に取付けられた回転
    テーブルと、 前記回転テーブルの上方に上下動自在でかつ回転自在に
    配置され、被研磨部材を保持するとともに、この被研磨
    部材を前記回転テーブルの前記研磨布に所望の荷重で押
    圧させるための前記回転テーブルと同方向に回転する保
    持手段と、 前記研磨布に研磨砥粒を含む研磨スラリーを供給するた
    めの供給手段とを具備したことを特徴とする研磨装置。
  16. 【請求項１６】 水系媒体で加水分解される高分子材料
    とこの高分子材料に分散された酸化セリウム、酸化マン
    ガン、シリカ、アルミナおよびジルコニアからなる群か
    ら選ばれる少なくとも１つの研磨砥粒とを含む研磨層を
    有する研磨布が表面に取付けられた回転テーブルと、 前記回転テーブルの上方に上下動自在でかつ回転自在に
    配置され、被研磨部材を保持するとともに、この被研磨
    部材を前記回転テーブルの前記研磨布に所望の荷重で押
    圧させるための前記回転テーブルと同方向に回転する保
    持手段と、 前記研磨布に研磨砥粒を含まず、少なくとも水を含む研
    磨組成物を供給するための供給手段とを具備したことを
    特徴とする研磨装置。
  17. 【請求項１７】 水系媒体に可溶な高分子材料を含む研
    磨層を有する研磨布を表面に取付けた回転テーブルと、 前記回転テーブルの上方に上下動自在でかつ回転自在に
    配置され、被研磨部材を保持するとともに、この被研磨
    部材を前記回転テーブルの前記研磨布に所望の荷重で押
    圧させるための前記回転テーブルと同方向に回転する保
    持手段と、 前記研磨布に研磨砥粒を含む研磨スラリーを供給するた
    めの供給手段とを具備したことを特徴とする研磨装置。
  18. 【請求項１８】 水系媒体に可溶な高分子材料とこの高
    分子材料に分散された酸化セリウム、酸化マンガン、シ
    リカ、アルミナおよびジルコニアからなる群から選ばれ
    る少なくとも１つの研磨砥粒とを含む研磨層を有する研
    磨布を表面に取付けた回転テーブルと、 前記回転テーブルの上方に上下動自在でかつ回転自在に
    配置され、被研磨部材を保持するとともに、この被研磨
    部材を前記回転テーブルの前記研磨布に所望の荷重で押
    圧させるための前記回転テーブルと同方向に回転する保
    持手段と、 前記研磨布に研磨砥粒を含まず、少なくとも水を含む研
    磨組成物を供給するための供給手段とを具備したことを
    特徴とする研磨装置。
  19. 【請求項１９】 水系媒体の存在下での摩擦力により表
    面が溶出する研磨層を有する研磨布を表面に取付けた回
    転テーブルと、 前記回転テーブルの上方に上下動自在でかつ回転自在に
    配置され、被研磨部材を保持するとともに、この被研磨
    部材を前記回転テーブルの前記研磨布に所望の荷重で押
    圧させるための前記回転テーブルと同方向に回転する保
    持手段と、 前記研磨布に研磨砥粒を含む研磨スラリーを供給するた
    めの供給手段とを具備したことを特徴とする研磨装置。
  20. 【請求項２０】 酸化セリウム、酸化マンガン、シリ
    カ、アルミナおよびジルコニアからなる群から選ばれる
    少なくとも１つの研磨砥粒を分散して含有し、水系媒体
    の存在下での摩擦力により表面が溶出すると共に前記研
    磨砥粒がその表面に供給される研磨層を有する研磨布を
    表面に取付けた回転テーブルと、 前記回転テーブルの上方に上下動自在でかつ回転自在に
    配置され、被研磨部材を保持するとともに、この被研磨
    部材を前記回転テーブルの前記研磨布に所望の荷重で押
    圧させるための前記回転テーブルと同方向に回転する保
    持手段と、 前記研磨布に研磨砥粒を含まず、少なくとも水を含む研
    磨組成物を供給するための供給手段とを具備したことを
    特徴とする研磨装置。
  21. 【請求項２１】 半導体基板上の絶縁膜に配線層の形状
    に相当する溝およびビアフィルの形状に相当する開口部
    から選ばれる少なくとも１つの埋込み用部材を形成する
    工程と、 前記埋込み用部材の内面を含む前記絶縁膜上に銅または
    銅合金からなる配線材料膜を形成する工程と、 請求項１５，１６，１７，１８，１９または２０記載の
    研磨装置を用いて前記配線材料膜を研磨することにより
    前記埋込み用部材内に配線層およびビアフィルから選ば
    れる少なくとも１つの導電部材を形成する工程とを含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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