JP2005317808A - 薄膜研磨用研磨布およびそれを用いる薄膜の研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 研磨剤を使用することなく薄膜に対して充分な研磨速度で研磨を施すことができ、被研磨面内における研磨速度のばらつきを抑え、全面にわたって均一な研磨が施されたウエハを連続して製造することのできる薄膜研磨用研磨布を提供する。
【解決手段】 有機酸、アミノ酸、アミン類、無機酸、硫黄化合物などの、薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質を含む薄膜研磨用研磨布１を作製する。この薄膜研磨用研磨布１をＣＭＰ装置１００の研磨定盤４に貼付け、被研磨物５の被研磨面５ａの研磨を行なう。これによって、ノズル７から、研磨剤を供給することなく、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を供給するだけで、被研磨物５の被研磨面５ａに形成された薄膜を充分な研磨速度で研磨することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体素子などの製造工程において、金属膜およびセラミックス膜などの薄膜を研磨する際に用いられる薄膜研磨用研磨布およびそれを用いる薄膜の研磨方法に関する。

半導体集積回路の高集積化および小型化を目的として、メモリ機能、ロジック機能などの種々の機能を有する複数の半導体素子を一つの半導体基板上に３次元的に形成した３次元デバイスが開発されている。３次元デバイスでは、多数の配線を立体的に設けて多層構造とし、３次元的にも２次元的にも密に形成する必要があるので、各配線の径が小さくなって配線抵抗が増加し、信号の伝達速度の低下ひいては動作遅延が起こるという問題が生じている。

このため、３次元デバイスでは、従来から配線材料として用いられてきたアルミニウムに代えて、アルミニウムよりも電気抵抗の低い銅、銅合金などが代替利用される。銅は、その特性上、アルミニウムのようなドライエッチングによる配線形成が困難であるので、ダマシン法と呼ばれる配線形成法が確立されている。ダマシン法では、まず、二酸化シリコン膜などの絶縁膜で被覆されたウエハ表面に、形成しようとする配線パターンに対応する溝およびプラグ（基板内部の配線または下層配線との電気的接続部分）に対応する孔を形成する。次いで、溝および孔の内壁面にチタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、タングステンなどからなるバリアメタル膜を形成した後、めっきなどによってウエハ表面の全面に銅膜を成膜して溝および孔に銅を埋め込む。その後、溝および孔以外の領域の余分な銅膜を化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing；略称ＣＭＰ）法によって除去し、ウエハ表面を平坦化する。これによって、ウエハ表面に配線およびプラグが形成される。

一般的なＣＭＰ工程では、回転可能に設けられた研磨定盤（プラテン）に研磨布（以下、パッドとも称する）を貼付け、ウエハの被研磨面が研磨布に接するようにウエハを載置し、回転可能に設けられた加圧ヘッドをウエハに押付け、スラリー状の研磨剤を研磨布表面に供給しながら、加圧ヘッドによる加圧下に、研磨定盤と加圧ヘッドとをそれぞれ回転させることによって、ウエハの被研磨面が研磨される。

このように研磨剤を用いて研磨を行なうと、以下のような問題が生じる。研磨剤の流量およびその供給方向によって研磨速度にばらつきが生じるので、ウエハ全面にわたって均一な研磨を施すことができず、研磨された面すなわち研磨面の面内均一性が低下する。また均質なウエハを連続して製造することができない。また、研磨剤中には砥粒と呼ばれる微細な粒子が多量に含まれるので、研磨面にスクラッチと呼ばれる引掻き傷が発生し、歩留が低下する。

これらの問題を解決するために、研磨剤を使用せずに研磨を行なうことのできる研磨布として、被研磨面に接触して研磨を行なう研磨層を備え、該研磨層中に砥粒を分散させた固定砥粒型パッドが開発されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、固定砥粒型パッドを用いることによって、研磨剤を用いることなく研磨を行なうことができ、スクラッチの発生を低減できることが開示されている。

しかしながら、特許文献１などに開示の固定砥粒型パッドでは、主に、研磨層中に分散された砥粒による機械的作用を利用して研磨を行なうので、研磨層中に含まれる砥粒の量が少ないと、充分な研磨速度が得られず、単位時間当たりの研磨量すなわちスループットが低下し、生産性が低下する。特に、前述の３次元デバイスを製造する際のように、銅配線などの金属配線を３次元的に形成するためなどに金属膜の研磨を繰返し行なう場合には、スループットが低下すると生産性が大きく低下するので、特に高い研磨速度が求められる。

固定砥粒型パッドを用いた研磨において研磨速度を向上させるためには、研磨層中に含まれる砥粒の量を多くするか、または研磨剤を併用する必要があるけれども、研磨層中の砥粒の含有量を増加させるとスクラッチが多量に発生し、また研磨剤を併用すると前述の研磨速度のばらつきおよびスクラッチなどが発生する。

特開２００３−３２４０８７号公報

本発明の目的は、研磨剤を使用することなく金属膜およびセラミックス膜などの薄膜に対して充分な研磨速度で研磨を施すことができ、被研磨面内における研磨速度のばらつきを抑え、全面にわたって均一な研磨が施されたウエハを連続して製造することのできる薄膜研磨用研磨布およびそれを用いる薄膜の研磨方法を提供することである。

本発明は、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水の存在下に薄膜と接触して薄膜を研磨することを特徴とする薄膜研磨用研磨布である。

また本発明は、合成樹脂と、薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質とを含むことを特徴とする。

また本発明は、前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質が、合成樹脂１００重量部に対して０．１重量部以上、５０重量部以下含まれることを特徴とする。

また本発明は、前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質が、有機酸、アミノ酸、アミン類、無機酸および硫黄化合物から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。

また本発明は、薄膜が、銅、銅合金、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタンおよびタングステンから選ばれる１種または２種以上を含む薄膜であることを特徴とする。

また本発明は、腐食防止剤を含むことを特徴とする。
また本発明は、腐食防止剤が、合成樹脂１００重量部に対して０．１重量部以上、５０重量部以下含まれることを特徴とする。

また本発明は、腐食防止剤が、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体およびリン化合物から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。

また本発明は、合成樹脂が、ウレタン樹脂、アクリル樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。

また本発明は、前記本発明の薄膜研磨用研磨布を用い、該薄膜研磨用研磨布と薄膜との間に研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を供給しながら、薄膜を研磨することを特徴とする薄膜の研磨方法である。

本発明によれば、本発明の薄膜研磨用研磨布を用いることによって、研磨剤を使用することなく、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を使用するだけで、薄膜を充分な研磨速度で研磨することができる。したがって、研磨プロセスを単純化し、生産性を向上させることができる。また被研磨面内における研磨速度のばらつきを抑え、全面にわたって均一な研磨が施されたウエハを連続して製造することができる。なお、本明細書中において、薄膜とは、ウエハ表面などに形成される膜のことであり、銅膜などの金属膜および窒化タンタルなどのセラミックス膜を含む。

また本発明によれば、薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質を含有させることによって、研磨剤を使用することなく、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を使用するだけで、薄膜を充分な研磨速度で研磨することのできる薄膜研磨用研磨布が実現される。

また本発明によれば、薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質の含有量は、合成樹脂１００重量部に対して０．１重量部以上、５０重量部以下であることが好ましい。これによって、前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質による研磨効果を充分に発揮させることができる。また、本発明の薄膜研磨用研磨布が脆くなり過ぎることを防ぎ、適度な強度を確保することができるので、研磨時の薄膜との摩擦によって前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質を速やかに供給することができるとともに、長期にわたって使用可能な研磨布とすることができる。

また本発明によれば、薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質は、有機酸、アミノ酸、アミン類、無機酸および硫黄化合物から選ばれる１種または２種以上であることが好ましい。これによって、研磨剤を使用しなくても充分に高い研磨速度、たとえば銅膜に対して３００〜７００ｎｍ／分（３０００〜７０００Å／分）の研磨速度を実現することができるので、スループットが大きくなり、高い生産性を確保することができる。

また本発明によれば、本発明の薄膜研磨用研磨布を用いることによって、研磨剤を使用することなく、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を使用するだけで、銅、銅合金、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタンおよびタングステンから選ばれる１種または２種以上を含む薄膜に対して、充分な研磨速度で研磨を施すことができる。

また本発明によれば、本発明の薄膜研磨用研磨布には、薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質および合成樹脂とともに、腐食防止剤が含まれることが好ましい。このことによって、薄膜に対して充分な研磨速度で研磨を施すことができるとともに、たとえば配線を形成する場合に、配線になる溝に埋め込まれた薄膜の表面中央部が研磨によって皿状に削り取られるディッシングと呼ばれる現象、および溝同士の間に存在する絶縁膜が、溝に埋め込まれた薄膜とともに研磨され、その領域全体が他の領域に比べて窪んだ状態になるエロージョンと呼ばれる現象などの発生を抑えることができる。

また本発明によれば、腐食防止剤の含有量は、合成樹脂１００重量部に対して０．１重量部以上、５０重量部以下であることが好ましい。これによって、前述の薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質による研磨効果を阻害することなく、ディッシングおよびエロージョンなどの発生を充分に抑えることができる。

また本発明によれば、腐食防止剤は、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体およびリン化合物から選ばれる１種または２種以上であることが好ましい。これらは、ディッシングおよびエロージョンなどの防止に特に有効である。

また本発明によれば、合成樹脂は、ウレタン樹脂、アクリル樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれる１種または２種以上であることが好ましい。これらの樹脂は、前述の薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質と極めて均一に混合されるので、これらの樹脂を用いることによって、本発明の薄膜研磨用研磨布を前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質が極めて均一に分散されたものとすることができる。したがって、これらの樹脂と前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質とを含む本発明の薄膜研磨用研磨布を用いて薄膜の研磨を行なうことによって、前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質を含む液体を薄膜表面に供給しながら薄膜の研磨を行なう場合に比べ、前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質を薄膜表面により均一に供給することができるので、研磨面の面内均一性を向上させることができる。

また本発明によれば、前述の本発明の薄膜研磨用研磨布を用いて薄膜を研磨する方法が提供される。この方法によれば、前述のように、研磨剤を使用することなく、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を使用するだけで、薄膜を充分な研磨速度で研磨することができる。したがって、研磨プロセスを単純化し、生産性を向上させることができるとともに、全面にわたって均一な研磨が施されたウエハを歩留良く連続して製造することができる。

本発明の薄膜研磨用研磨布は、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水の存在下に、薄膜と接触して薄膜を研磨する薄膜研磨用研磨布である。図１は、本発明の実施の一形態である薄膜研磨用研磨布１を備える化学的機械的研磨（ＣＭＰ）装置１００の構成を簡略化して示す外観図である。

本発明の薄膜研磨用研磨布（薄膜研磨用研磨布１）は、たとえば、図１に示すＣＭＰ装置１００において、回転可能に設けられる研磨定盤（プラテン）４上に貼付けられて使用される。研磨時には、図１に示すように、加圧ヘッド６に保持されたシリコンウエハなどの被研磨物５の被研磨面（薄膜が形成された面）５ａを薄膜研磨用研磨布１の表面１ａに圧接しながら、研磨定盤４と加圧ヘッド６とをそれぞれ回転させることによって、被研磨物５の被研磨面５ａに形成された薄膜の研磨を行なう。

本発明の薄膜研磨用研磨布（薄膜研磨用研磨布１）を用いることによって、ノズル７から、研磨剤を供給することなく、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を供給するだけで、被研磨物５の被研磨面５ａに形成された薄膜を充分な研磨速度で研磨することができる。したがって、研磨プロセスを単純化し、生産性を向上させることができる。また被研磨面内における研磨速度のばらつきを抑え、全面にわたって均一な研磨が施されたウエハを連続して製造することができる。

図１に示す薄膜研磨用研磨布１は、シリコンウエハなどの被研磨物５と接触して研磨を行なう部分である研磨層２から成る一層構造を有する。本発明の薄膜研磨用研磨布は、図１に示す薄膜研磨用研磨布１の構成に限定されることなく、種々の構成をとることができる。たとえば、図２に示す薄膜研磨用研磨布１０のように、被研磨物５の被研磨面５ａと接触して研磨を行なう部分である図１に示す薄膜研磨用研磨布１と同様の研磨層２と、研磨定盤４に固定されるクッション層３とから成る二層構造を有してもよい。この場合、クッション層３は、研磨層よりも硬さが小さくなるように形成されることが好ましい。このように、本発明の薄膜研磨用研磨布を研磨層２と研磨層２よりも硬さの小さいクッション層３とが積層されて成る二層構造にすることによって、被研磨物の研磨面の平坦性および面内均一性を向上させることができる。

また、本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層の研磨に使用される表面、すなわち図１に示す薄膜研磨用研磨布１の表面１ａ、図２に示す薄膜研磨用研磨布１０の研磨層２の表面２ａなどには、溝を設けることが好ましい。これによって、被研磨物から発生する研磨屑などを研磨面から円滑に排出させることができ、研磨速度を向上させることができる。

溝は、研磨層表面に同心円状、格子状、放射状、螺旋状などのいずれの形状に設けられてもよい。また溝の断面形状も特に制限されず、円弧形状、逆三角形状などのいずれの形状であってもよい。また溝の幅、深さおよび形成間隔も特に制限されず、研磨層の厚みおよび大きさなどの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択することができる。

また、本発明の薄膜研磨用研磨布の形状は特に制限されず、ＣＭＰ装置などの使用する装置に応じて広い範囲から適宜選択することができ、たとえば、正方形状、長方形状、多角形状、円形状などのいずれの形状であってもよい。

本発明の薄膜研磨用研磨布は、少なくとも、被研磨物と接触して研磨を行なう部分である研磨層、すなわち図１および図２に示す研磨層２などに、研磨対象である薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質（以下、「キレート−エッチング剤」とも称する）と、合成樹脂とを含む。このキレート−エッチング剤は、研磨時に研磨層の表面が水または過酸化水素水に接触した際に、研磨層が摩耗することによって、または水もしくは過酸化水素水に溶出することなどによって、本発明の薄膜研磨用研磨布と薄膜との間に供給され、研磨効果を発揮する。したがって、研磨層にキレート−エッチング剤を含有させることによって、研磨剤を使用することなく、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を使用するだけで、薄膜を充分な研磨速度で研磨することのできる本発明の薄膜研磨用研磨布が実現される。

キレート−エッチング剤としては、薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する公知の物質を使用することができる。その中でも、有機酸、アミノ酸、アミン類、無機酸および硫黄化合物から選ばれる１種または２種以上が好適に用いられる。これらを用いることによって、研磨剤を使用しなくても充分に高い研磨速度、たとえば銅膜に対して３００〜７００ｎｍ／分（３０００〜７０００Å／分）の研磨速度を実現することができるので、スループットが大きくなり、高い生産性を確保することができる。

有機酸としては公知のものを使用でき、たとえば、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、エチレンジアミン四酢酸、シュウ酸、マロン酸、ニコチン酸、吉草酸、アスコルビン酸、アジピン酸、ピルビン酸などが挙げられる。これらの中でも、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、シュウ酸などが好ましい。有機酸は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

アミノ酸としても公知のものを使用でき、たとえば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、リシン、ヒドロキシリシン、アルギニン、システイン、シスチン、メチオニン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、ヒスチジン、プロリン、４−ヒドロキシプロリンなどが挙げられる。これらの中でも、グリシン、アラニン、４−ヒドロキシプロリンなどが好ましい。アミノ酸は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

アミン類としても公知のものを使用でき、たとえば、アンモニア、ヒドラジン、水酸化テトラメチルアンモニウム、トリエチルアミン、エタノールアミン、エチレンジアミン、ピペラジン、ピリジンなどが挙げられる。これらの中でも、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、ピペラジンなどが好ましい。アミン類は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

無機酸としても公知のものを使用でき、たとえば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸などが挙げられる。これらの中でも、硝酸、塩酸などが好ましい。無機酸は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

硫黄化合物としても公知のものを使用でき、たとえば、スルホン酸類、チオ尿素誘導体、チオシアン化物などが挙げられる。これらの中でも、スルホン酸類、チオ尿素誘導体などが好ましい。硫黄化合物は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

キレート−エッチング剤の含有量は、特に制限されず、キレート−エッチング剤そのものの種類、合成樹脂の種類、その他の成分の有無とその種類および含有量、研磨対象である薄膜の種類および膜厚などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、好ましくは合成樹脂１００重量部に対して、０．１重量部以上、５０重量部以下、より好ましくは０．５重量部以上、４０重量部以下、特に好ましくは１重量部以上、３０重量部以下である。０．１重量部未満では、キレート−エッチング剤による研磨効果が充分に発揮されない可能性がある。一方、５０重量部を大幅に超えると、研磨層が脆くなり、充分な耐久性が得られない可能性がある。

本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層は、前述のキレート−エッチング剤および合成樹脂とともに、腐食防止剤を含むことが好ましい。研磨層に腐食防止剤を含有させることによって、主に本発明の薄膜研磨用研磨布による薄膜の腐食速度を小さくし、ディッシングおよびエロージョンなどの発生を抑えることができる。

腐食防止剤としては公知のものを使用でき、たとえば、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体、ナフトトリアゾールおよびその誘導体、リン化合物、イミダゾール、キナルジン酸、インドール誘導体などが挙げられる。これらの中でも、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体、リン化合物が好ましい。これらは、ディッシングおよびエロージョンなどの防止に特に有効である。ベンゾトリアゾール誘導体としては、たとえば、ベンゾトリアゾールのベンゼン環にメチル基が置換したトリルトリアゾール、ベンゾトリアゾールのベンゼン環にカルボキシル基が置換したベンゾトリアゾール−４−カルボン酸およびそのアルキル（たとえば、メチル、エチル、プロピル、ブチルおよびオクチルなどの炭素数１〜１０のアルキル）エステルなどが挙げられる。リン化合物としては、たとえば、リン酸アンモニウムなどのリン酸の第四級アンモニウム塩、リン酸カリウム、リン酸ナトリウムなどのリン酸のアルカリ金属塩、リン酸カルシウムなどのリン酸のアルカリ土類金属塩、リン酸のアミン塩、リン酸のイミン塩などのリン酸塩などが挙げられ、これらの中でも、リン酸アンモニウム、リン酸カリウム、リン酸カルシウムが好ましい。腐食防止剤は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

腐食防止剤の含有量は、特に制限されず、腐食防止剤そのものの種類、前述のキレート−エッチング剤の種類および含有量、合成樹脂の種類、その他の成分の有無とその種類および含有量、研磨対象である薄膜の種類および膜厚などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、本発明の薄膜研磨用研磨布に悪影響を及ぼすことなくその性能を充分に発揮させるという点を考慮すると、好ましくは合成樹脂１００重量部に対して、０．１重量部以上、５０重量部以下、より好ましくは０．５重量部以上、４０重量部以下、特に好ましくは１重量部以上、３０重量部以下である。０．１重量部未満では、ディッシングおよびエロージョンなどの発生が顕著になる可能性があり、一方５０重量部を超えると、研磨速度が著しく低下するおそれがある。

本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層に含有される合成樹脂としては公知のものを使用でき、たとえば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂などが挙げられる。これらの合成樹脂は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

これらの中でも、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの混合物を用いることが好ましい。これらの樹脂は、前述のキレート−エッチング剤と極めて均一に混合され、キレート−エッチング剤が極めて均一に分散された研磨層を形成することができる。このような研磨層を備える本発明の薄膜研磨用研磨布を用いることによって、研磨対象である薄膜表面に前述のキレート−エッチング剤を含む液体を供給しながら薄膜の研磨を行なう場合に比べ、キレート−エッチング剤を薄膜表面により均一に供給することができるので、研磨面の面内均一性を向上させることができる。

ウレタン樹脂は、イソシアネート成分とポリオール成分とを反応させて得られる。
イソシアネート成分としては公知のものを使用でき、たとえば、トリレンジイソシアネート（Tolylene diisocyanate；略称ＴＤＩ）、メチレンジフェニルジイソシアネート(
Methylene diphenyl diisocyanate；略称ＭＤＩ)、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート化合物、エチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート化合物、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートなどの脂環式ジイソシアネート化合物などの二官能性イソシアネート化合物が挙げられる。また、これらの二官能性イソシアネート化合物に限定されず、三官能以上の多官能性イソシアネート化合物も挙げられる。これらは１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

ポリオール成分としても公知のものを使用でき、たとえば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリカーボネートポリオールなどの、末端にヒドロキシル基を有するポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリエーテルカーボネート、ポリエステルアミドなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

ポリエーテルポリオールとしては、たとえば、ポリテトラメチレングリコール（Poly
(tetramethylene glycol)；略称ＰＴＭＧ）、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールなどが挙げられる。

ポリエステルポリオールとしては、たとえば、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリカプロラクトンポリオールなどが挙げられる。

ポリカーボネートポリオールとしては、たとえば、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのジオールと、ホスゲン、ジアリールカーボネート（たとえばジフェニルカーボネートなど）、環式カーボネート（たとえばプロピレンカーボネートなど）との反応生成物などが挙げられる。

ポリエステルポリカーボネートポリオールとしては、ポリカプロラクトンポリオールなどのポリエステルポリオールとエチレンカーボネートなどのアルキレンカーボネートとの反応生成物、エチレンカーボネートなどのアルキレンカーボネートを多価アルコールと反応させて得られる反応生成物と有機ジカルボン酸との反応生成物などが挙げられる。

アクリル樹脂の製造に用いられる原料モノマーとしては公知のものを使用でき、たとえば、以下に例示するアクリル系モノマーおよびメタクリル系モノマーなどが挙げられる。

アクリル系モノマーとしては、たとえば、アクリル酸、エチルアクリレート、ラウリルアクリレート、オクチルアクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソデシルアクリレートなどのアクリル酸と脂肪族一価アルコールとのエステル、エチレングリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセロールトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレートなどのアクリル酸と脂肪族多価アルコールとのエステル、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレートなどのアクリル酸とポリアルキレングリコールとのエステルなどのアクリル酸エステル、およびヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレートなどの水酸基などの置換基を有するアクリル酸エステルなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

メタクリル系モノマーとしては、たとえば、メタクリル酸、エチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、オクチルメタクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、イソオクチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、イソデシルメタクリレートなどのメタクリル酸と脂肪族一価アルコールとのエステル、エチレングリコールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、グリセロールトリメタクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラメタクリレートなどのメタクリル酸と脂肪族多価アルコールとのエステル、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレートなどのメタクリル酸とポリアルキレングリコールとのエステルなどのメタクリル酸エステル、およびテトラヒドロフルフリルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレートなどの水酸基などの置換基を有するメタクリル酸エステルなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

また、これらのアクリル系モノマー、メタクリル系モノマーは、他のエチレン性不飽和モノマーと共重合されてもよい。エチレン性不飽和モノマーとしては公知のものを使用でき、たとえば、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、α−クロロスチレン、ｏ−クロロスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｐ−クロロスチレンなどのビニル芳香族モノマー、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル系モノマー、ビニル−ｎ−ブチルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニルシクロヘキサンエーテルなどのビニルエーテル系モノマー、ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどのジオレフィン系モノマー、エチレン、プロピレン、イソブチレン、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテンなどのモノオレフィン系モノマーなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

エポキシ樹脂としては公知のものを使用でき、たとえば、ビスフェノールとエピクロヒドリンとから合成されるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールとホルムアルデヒドとの反応生成物であるフェノールノボラックと、エピクロルヒドリンとから合成されるフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールとホルムアルデヒドとの反応生成物であるクレゾールノボラックと、エピクロルヒドリンとから合成されるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

また本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層に含有される合成樹脂は、前述の樹脂、原料モノマーなどを反応させて得られるプレポリマーを用いて製造されてもよい。合成樹脂の原料となるプレポリマーとしては公知のものを使用でき、たとえば、前述のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールなどのポリオール成分とイソシアネート成分との反応によって得られる末端イソシアネート基含有化合物（たとえば、ＴＤＩとＰＴＭＧとの反応によって得られるＴＤＩ−ＰＴＭＧ系ウレタンプレポリマー（ＴＤＩとＰＴＭＧとのモル比は、たとえば１：１）、ＭＤＩとＰＴＭＧとの反応によって得られるＭＤＩ−ＰＴＭＧ系ウレタンプレポリマー（ＭＤＩとＰＴＭＧとのモル比は、たとえば１：１）など）、ポリエステル樹脂とアクリル系モノマーとの反応生成物であるポリエステルアクリレート、ポリエステル樹脂とメタクリル系モノマーとの反応生成物であるポリエステルメタクリレート、エポキシ樹脂とアクリル系モノマーとの反応生成物であるエポキシアクリレート、エポキシ樹脂とメタクリル系モノマーとのエステルであるエポキシメタクリレート、イソシアネート化合物とアクリル系モノマーとの反応生成物であるポリウレタンアクリレート（たとえば、イソシアネート化合物が２−ヒドロキシエチルアクリレートなどの水酸基を有するアクリル酸エステルの水酸基と反応したものなど）、イソシアネート化合物とメタクリル系モノマーとの反応生成物であるポリウレタンメタクリレートなどが挙げられる。また、アルキド樹脂とアクリル系モノマーとの反応生成物であるアルキドアクリレート、アルキド樹脂とメタクリル系モノマーとの反応生成物であるアルキドメタクリレート、ポリオールとアクリル系モノマーとの反応生成物であるポリオールアクリレート、ポリオールとメタクリル系モノマーとの反応生成物であるポリオールメタクリレート、ポリエーテル樹脂とアクリル系モノマーとの反応生成物であるポリエーテルアクリレート、ポリエーテル樹脂とメタクリル系モノマーとの反応生成物であるポリエーテルメタクリレートなども挙げられる。これらは１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。またこれらのプレポリマーは、前述の原料モノマーと併用されてもよい。

本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層は、その好ましい特性を損なわない範囲内で、砥粒、酸化剤、界面活性剤、研磨速度促進剤などの添加剤を含んでもよい。特に砥粒は、研磨面を傷めない程度に含まれていてもよい。

砥粒としては公知のものを使用でき、たとえば、ダイヤモンド、シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウムなどの無機微粒子などが挙げられる。これらは１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

酸化剤としても公知のものを使用でき、たとえば、過酸化水素、ヨウ素酸、ヨウ素酸塩（たとえばヨウ素酸カリウムなど）、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩（たとえば過ヨウ素酸カリウムなど）、過硫酸塩（たとえば過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなど）、次亜塩素酸などが挙げられる。これらの中でも、過酸化水素、ヨウ素酸塩、過硫酸塩などが好ましく、過酸化水素が特に好ましい。酸化剤は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

界面活性剤としても公知のものを使用でき、たとえば、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩などのカチオン性界面活性剤、ポリアクリル酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩などのアニオン系界面活性剤、脂肪酸モノエタノールアミド、脂肪酸ジエタノールアミド、脂肪酸エチレングリコールエステル、モノ脂肪酸グリセリンエステル、脂肪酸ソルビタンエステル、脂肪酸ショ糖エステル、アルキルポリオキシエチレンエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコールなどの非イオン系界面活性剤などが挙げられる。これらの中でも、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコールなどが好ましい。界面活性剤は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

研磨速度促進剤としても公知のものを使用でき、たとえば、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、有機酸塩、ハロゲン化塩などが挙げられる。より具体的には、硝酸、炭酸、硫酸、チオ硫酸、有機酸、ハロゲン化合物のナトリウム塩、カリウム塩、アミン塩、イミン塩、第四級アンモニウム塩、カルシウム塩などが挙げられる。研磨速度促進剤は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層は、前述の合成樹脂またはそのモノマー、プレポリマーの適量、前述のキレート−エッチング剤の適量、および必要に応じて腐食防止剤、その他の添加剤などの適量を混合し、この混合物を成形することによって製造することができる。混合物は、目的とする研磨層の厚みおよび大きさのシート状に直接成形されてもよく、また、たとえばブロック状に成形された後に、目的とする研磨層の厚みおよび大きさのシート状に加工されてもよい。

前述の混合物の成形方法としては、混合物を所定の型に入れて硬化させる方法、混合物を溶融状態に加熱して所定の形状に成形する方法などが挙げられる。

混合物を所定の型に入れて硬化させる方法において、混合物を硬化させる際には、混合物を加熱することによって硬化させてもよく、また混合物に電子線などの放射線、赤外線、紫外線、可視光などの電磁波などのエネルギを照射することによって硬化させてもよい。

混合物を加熱によって硬化させる場合には、前述の合成樹脂、キレート−エッチング剤、および必要に応じて腐食防止剤、その他の添加剤などを含む混合物に、必要に応じて硬化剤、触媒などの適量を加え、所定の型に入れて、必要に応じて加圧しながら加熱することによって、研磨層を製造することができる。硬化剤としては、熱硬化性樹脂の硬化剤として常用されるものを使用でき、たとえばジアミノジフェニルメタンなどのアミン系硬化剤、１，４−ブタンジオール、エチレングリコールなどのジオール系硬化剤などが挙げられる。触媒としては公知のものを使用でき、たとえばトリメチレンジアミンなどが挙げられる。

このときの混合物の加熱温度および加熱時間は特に制限されず、混合物に含まれる合成樹脂の種類、硬化剤の種類および添加量などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、好ましくは５０〜３００℃程度、より好ましくは１００〜１５０℃程度の加熱温度で、好ましくは０．５〜２０時間程度、より好ましくは２〜１０時間程度の加熱時間である。

また、混合物をエネルギ照射によって硬化させる場合には、前述の合成樹脂、キレート−エッチング剤、および必要に応じて腐食防止剤、その他の添加剤などを含む混合物に、必要に応じて硬化剤、触媒などの適量を加え、所定の型に入れて、必要に応じて加圧しながら前述の放射線、電磁波などを照射することによって、研磨層を製造することができる。ここで使用される硬化剤としては、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキシドなどの有機リン系硬化剤などが挙げられる。触媒としては公知のものを使用でき、たとえば、トリメチレンジアミンなどが挙げられる。

このときの電子線、電磁波などの照射エネルギおよび照射時間は特に制限されず、混合物に含まれる合成樹脂の種類、硬化剤の種類および添加量などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できる。たとえば、紫外線を照射する場合には、好ましくは０．１〜５００Ｗ／ｍ^２程度、より好ましくは１００〜３００Ｗ／ｍ^２程度の照射エネルギで、好ましくは１〜１０分程度、より好ましくは１〜３分程度照射することによって、混合物を硬化させることができる。

また、前述の混合物を溶融状態に加熱して所定の形状に成形する方法では、前述の合成樹脂、キレート−エッチング剤、および必要に応じて腐食防止剤、その他の添加剤などを含む混合物を溶融し、二軸押し出し機などを用いてシート状に成形する、または射出成形機などを用いて所定の型に射出して成形することによって、研磨層を製造することができる。

また、本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層は、前述の合成樹脂の原料モノマーまたはプレポリマーを用いて製造することもできる。この場合には、前述の原料モノマーまたはプレポリマーの適量、前述のキレート−エッチング剤の適量、および必要に応じて腐食防止剤、その他の添加剤などの適量を混合して得られる混合物を、前述の合成樹脂を用いた場合と同様の方法で成形することによって、研磨層を製造することができる。

またこの場合には、前述の原料モノマーまたはプレポリマー、キレート−エッチング剤、および必要に応じて腐食防止剤、その他の添加剤などを含む混合物を水系媒体中に分散させ、必要に応じて重合開始剤などの適量を添加し、原料モノマーまたはプレポリマーを重合させることによって、研磨層を製造することもできる。

また、本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層は、前述の合成樹脂を公知の方法で所定の形状に成形した後に、前述のキレート−エッチング剤の適量、および必要に応じて腐食防止剤、その他の添加剤などの適量を含む溶液中に浸漬することによって製造することもできる。

なお、以上のようにして製造される研磨層は、発泡体として成形されてもよい。発泡の方法としては、公知の方法を使用できる。

また、図２に示す薄膜研磨用研磨布１０の場合には、前述の合成樹脂、キレート−エッチング剤、および必要に応じて腐食防止剤、その他の添加剤などを含む混合物をペースト状にし、クッション層３上に塗布することによって研磨層２を形成することもできる。

以上に述べた製造方法の中でも、本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層は、加熱を伴わない方法、たとえば前述の合成樹脂、キレート−エッチング剤、および必要に応じて腐食防止剤、その他の添加剤などを含む混合物をエネルギ照射によって硬化させて成形する方法などで製造されることが好ましい。これによって、前述のキレート−エッチング剤の加熱による変質を抑え、研磨特性に優れる研磨層を製造することができる。

以上のようにして製造される研磨層の厚み、すなわち図１に示す薄膜研磨用研磨布１そのものの厚みおよび図２に示す薄膜研磨用研磨布１０の研磨層２の厚みは特に制限されず、研磨層に含まれる前述のキレート−エッチング剤の種類および含有量、合成樹脂の種類、研磨しようとする薄膜の種類および膜厚などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択されるけれども、研磨面の面内均一性を向上させるという点を考慮すると、好ましくは０．５〜５０ｍｍであり、より好ましくは１〜２０ｍｍであり、さらに好ましくは１０〜２０ｍｍである。

前述の図２に示す薄膜研磨用研磨布１０において、研磨層２の下層となるクッション層３としては、たとえば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂で形成される不織布または発泡層などが用いられる。クッション層３の厚みは特に制限されず、研磨層２の厚み、研磨層２を構成する材料などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択される。

このようにして形成されるクッション層３と前述の研磨層２とを積層することによって、図２に示す薄膜研磨用研磨布１０が得られる。研磨層２およびクッション層３は、それぞれ所定の形状に成形された後に積層されてもよく、また積層された後に所定の形状に成形されてもよい。研磨層２とクッション層３とは、たとえば接着剤または両面に接着剤が塗布された樹脂フィルムなどで貼り合せられる。

本発明の薄膜研磨用研磨布は、ＬＳＩ製造工程における各種薄膜の研磨に好適に使用することができ、特にダマシン法によって金属配線を形成する際のＣＭＰ工程において、金属膜を研磨するための金属膜研磨用研磨布として好適に使用できる。より具体的には、３次元デバイスにおいて積層して設けられる各半導体素子を接続する金属配線、半導体デバイスの上層銅配線（この銅配線の形成には膜厚１μｍ以上の銅膜を研磨する必要がある）などを形成する際の金属膜研磨用研磨布として非常に好適に使用できる。すなわち、本発明の薄膜研磨用研磨布は、ダマシン法によるＣＭＰ工程用研磨布として特に有用である。

また、本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨対象になる薄膜としては、ウエハ表面に被覆される薄膜、たとえば、銅、銅合金、タンタル、チタン、タングステンなどの金属膜、窒化タンタル、窒化チタンなどのセラミックス膜などが挙げられる。この中でも、特に銅を含む薄膜が好ましい。

また、本発明の薄膜研磨方法は、前述の本発明の薄膜研磨用研磨布を用い、該薄膜研磨用研磨布と薄膜との間に研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を供給しながら、薄膜を研磨する方法であり、たとえば前述の図１に示すＣＭＰ装置１００で実行される。薄膜とは前述のものと同様である。

本発明の薄膜研磨方法は、さらに具体的には、たとえば、図１に示すように、回転可能に設けられる加圧ヘッド６に保持されたシリコンウエハなどの被研磨物５を被研磨面（薄膜が形成された面）５ａが薄膜研磨用研磨布１の表面１ａに接するように載置し、加圧ヘッド６によって被研磨物５に研磨荷重を負荷し、薄膜研磨用研磨布１の表面１ａにノズル７から研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を供給しながら、研磨定盤４と加圧ヘッド６とをそれぞれ回転させることによって実施される。このとき、被研磨物５は加圧ヘッド６の回転に同期して回転し、研磨定盤４上に貼付けられた薄膜研磨用研磨布１と擦り合わされる。

なお、薄膜研磨用研磨布と薄膜との間に砥粒および水などを含む公知の研磨剤を供給しながら研磨を行なうこともできるけれども、研磨速度のばらつきおよび研磨面へのスクラッチの発生を抑え、研磨面の面内均一性および平滑性を向上させるという点を考慮すると、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を供給しながら研磨を行なうことが好ましい。

その中でも、研磨剤を含有しない過酸化水素水を薄膜研磨用研磨布と薄膜との間に供給しながら研磨を行なうことがより好ましい。これによって、薄膜の研磨速度を向上させることができる。

本発明の薄膜研磨方法において、研磨時に薄膜研磨用研磨布と薄膜との間に供給される水または過酸化水素水に含まれる水は特に制限されないけれども、用途を考慮すると、超純水、純水、イオン交換水、蒸留水などが好ましい。

また、本発明の薄膜研磨方法において、研磨時に薄膜研磨用研磨布と薄膜との間に供給される過酸化水素水は、前述の超純水、純水、イオン交換水、蒸留水などの水に過酸化水素を溶解させることによって得られる。

過酸化水素水における過酸化水素の濃度は特に制限されず、本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層に含まれる前述のキレート−エッチング剤の種類および含有量、合成樹脂の種類、研磨しようとする薄膜の種類および膜厚、研磨の際の研磨荷重、研磨定盤および／または加圧ヘッドの回転速度などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、好ましくは１重量％以上、２０重量％以下、より好ましくは５重量％以上、１５重量％以下、特に好ましくは８重量％以上、１４重量％以下である。１重量％未満では、研磨速度の向上効果が充分に発揮されない可能性がある。２０重量％を大幅に超えると、ディッシングおよびエロージョンなどが発生するおそれがある。

本発明の薄膜研磨方法における、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水の供給量は特に制限されず、本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層に含まれる前述のキレート−エッチング剤の種類および含有量、合成樹脂の種類、研磨しようとする薄膜の種類および膜厚、研磨の際の研磨荷重、研磨定盤および／または加圧ヘッドの回転速度などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、好ましくは毎分１０〜５００ｍＬ、より好ましくは毎分２０〜３００ｍＬである。

また本発明の薄膜研磨方法における、被研磨物に対する研磨荷重も特に制限されず、本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層に含まれる前述のキレート−エッチング剤の種類および含有量、合成樹脂の種類、研磨しようとする薄膜の種類および膜厚、研磨の際の研磨定盤および／または加圧ヘッドの回転速度などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、好ましくは約１３７２０〜４８０２０Ｐａ（２〜７ｐｓｉ）、より好ましくは約３４３００〜４８０２０Ｐａ（５〜７ｐｓｉ）である。

また本発明の薄膜研磨方法における、研磨定盤および加圧ヘッドの回転速度も特に制限されず、本発明の薄膜研磨用研磨布の研磨層に含まれる前述のキレート−エッチング剤の種類および含有量、合成樹脂の種類および含有量、研磨しようとする薄膜の種類および膜厚、研磨の際の研磨荷重などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、いずれも、好ましくは毎分３０〜１００回転（３０〜１００ｒｐｍ）、より好ましくは毎分４０〜８０回転（４０〜８０ｒｐｍ）である。

本発明の薄膜研磨方法は、ダマシン法によってウエハ表面に配線を形成する際の、ＣＭＰ工程に特に好適に利用できる。

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
ＭＤＩ−ＰＴＭＧ系ウレタンプレポリマー（粘度：２０Ｐａ・ｓ（２００００ｃｐｓ）、測定温度：２５℃）７０重量部（固形分換算）にジアミノジフェニルメタン２０重量部を加え、さらにグリシン１０重量部を加えて攪拌し、温度１５０℃で加熱して硬化させ、本発明の薄膜研磨用研磨布として、厚み２０ｍｍ、直径３００ｍｍの円形状研磨布を得た。

（実施例２）
ＭＤＩ−ＰＴＭＧ系ウレタンプレポリマー（粘度：２０Ｐａ・ｓ（２００００ｃｐｓ）、測定温度：２５℃）７０重量部（固形分換算）にジアミノジフェニルメタン２０重量部を加え、さらにクエン酸１０重量部を加えて攪拌し、温度１５０℃で加熱して硬化させ、本発明の薄膜研磨用研磨布として、厚み２０ｍｍ、直径３００ｍｍの円形状研磨布を得た。

（実施例３）
ＭＤＩ−ＰＴＭＧ系ウレタンプレポリマー（粘度：２０Ｐａ・ｓ（２００００ｃｐｓ）、測定温度：２５℃）６５重量部（固形分換算）に、トリメチロールプロパントリメチルアクリレート１０重量部、ポリエチレングリコールメタクリレート（分子量：１０００００、粘度：１Ｐａ・ｓ（１０００ｃｐｓ）、測定温度：２５℃）２０重量部およびビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド０．５重量部を加え、さらにグリシン１０重量部を加えて攪拌し、照射エネルギ２００Ｗ／ｍ^２の紫外線を２分間照射することによって硬化させ、本発明の薄膜研磨用研磨布として、厚み５ｍｍ、直径３００ｍｍの円形状研磨布を得た。

（比較例１）
比較例１の薄膜研磨用研磨布として、ウレタン樹脂から成る市販の研磨布ＩＣ１０００（商品名、ロデール・ニッタ株式会社製、厚み１５ｍｍ、直径３００ｍｍ）を用いた。

［評価］
以上の実施例１〜３および比較例１の各薄膜研磨用研磨布を研磨装置に搭載して銅膜の研磨試験を実施し、研磨速度および研磨面の面内均一性を評価した。研磨条件は次のとおりである。なお、研磨は、研磨布と銅膜との間に過酸化水素水（過酸化水素濃度１０重量％）を供給しながら行なった。ただし、比較例１の薄膜研磨用研磨布を用いる場合には、過酸化水素水に代えて、市販の研磨剤ＥＰＬ２３６１（商品名、ロデール・ニッタ株式会社製）を供給しながら研磨を行なった。

〔研磨条件〕
研磨装置：商品名ＡＶＡＮＴＩ４７２、ＳｐｅｅｄＦａｍ−ＩＰＥＣ社製
研磨定盤回転速度：１００回転／分（１００ｒｐｍ）
加圧ヘッド回転速度：１００回転／分（１００ｒｐｍ）
研磨荷重面圧：約１３７２０Ｐａ（２ｐｓｉ）
過酸化水素水の流量：３０ｍＬ／分
（比較例１の場合の研磨剤の流量：１５０ｍＬ／分）

〔研磨試験〕
試料表面に形成された厚み１．５μｍの銅めっき層を上記研磨条件で１分間研磨した。研磨終了後、抵抗測定器（製品名：ＯｍｕｎｉＭａｐ ＲＳ３５Ｃ、ＰＲＯＭＥＴＲＩＸ社製）を用い、試料の研磨面の４９箇所で膜除去量（ｎｍ）を測定し、これらの測定値の平均値および標準偏差値を算出した。なお、試料としては、直径２００ｍｍのシリコンウエハにタンタル膜（厚み３０ｎｍ）、銅シード層（厚み２００ｎｍ）および銅めっき層（厚み１．５μｍ）がこの順番で積層されたものを用いた。

算出した平均値、すなわち１分間平均除去量を研磨速度（ｎｍ／分）とした。また、算出した平均値（１分間平均除去量）および標準偏差値を下記式（１）に代入し、非均一性（Non-uniformity）を表すＮＵ値（％）を算出した。ＮＵ値は、その値が小さいほど研磨面の面内均一性が優れていることを表す。
ＮＵ（％）＝（標準偏差値／１分間平均除去量）×１００ …（１）
以上の測定結果を表１に示す。

実施例１〜３と比較例１との比較から、実施例１〜３の本発明の薄膜研磨用研磨布を用いると、研磨剤を含有しない過酸化水素水を使用するだけで、比較例１の薄膜研磨用研磨布を用いて研磨剤を供給しながら研磨を行なう場合と同程度の速い研磨速度が実現され、研磨プロセスを単純化できることが判る。

また、実施例１および２の本発明の薄膜研磨用研磨布を用いた場合には、比較例１の薄膜研磨用研磨布を用いて研磨剤を供給しながら研磨を行なった場合に比べ、ＮＵ値が小さくなり、研磨面の面内均一性が向上されることが判る。

以上のように、合成樹脂と、薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質とを含む本発明の薄膜研磨用研磨布を用いることによって、研磨剤を使用することなく、研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を使用するだけで、薄膜を充分な研磨速度で研磨することができた。

本発明の実施の一形態である薄膜研磨用研磨布１を備える化学的機械的研磨装置１００の構成を簡略化して示す外観図である。 本発明の実施の他の形態である薄膜研磨用研磨布１０の構成を簡略化して示す概略断面図である。

符号の説明

１，１０ 薄膜研磨用研磨布
２ 研磨層
３ クッション層
４ 研磨定盤（プラテン）
５ 被研磨物
６ 加圧ヘッド
７ ノズル
１００ 化学的機械的研磨（ＣＭＰ）装置

Claims (10)

1. 研磨剤を含有しない水または過酸化水素水の存在下に薄膜と接触して薄膜を研磨することを特徴とする薄膜研磨用研磨布。
2. 合成樹脂と、薄膜に含まれる金属に対してキレート効果およびエッチング効果を有する物質とを含むことを特徴とする請求項１記載の薄膜研磨用研磨布。
3. 前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質が、合成樹脂１００重量部に対して０．１重量部以上、５０重量部以下含まれることを特徴とする請求項２記載の薄膜研磨用研磨布。
4. 前記キレート効果およびエッチング効果を有する物質が、有機酸、アミノ酸、アミン類、無機酸および硫黄化合物から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項２または３記載の薄膜研磨用研磨布。
5. 薄膜が、銅、銅合金、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタンおよびタングステンから選ばれる１種または２種以上を含む薄膜であることを特徴とする請求項２〜４のうちのいずれか１つに記載の薄膜研磨用研磨布。
6. 腐食防止剤を含むことを特徴とする請求項２〜５のうちのいずれか１つに記載の薄膜研磨用研磨布。
7. 腐食防止剤が、合成樹脂１００重量部に対して０．１重量部以上、５０重量部以下含まれることを特徴とする請求項６記載の薄膜研磨用研磨布。
8. 腐食防止剤が、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体およびリン化合物から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項６または７記載の薄膜研磨用研磨布。
9. 合成樹脂が、ウレタン樹脂、アクリル樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項２〜８のうちのいずれか１つに記載の薄膜研磨用研磨布。
10. 請求項１〜９のうちのいずれかに記載の薄膜研磨用研磨布を用い、該薄膜研磨用研磨布と薄膜との間に研磨剤を含有しない水または過酸化水素水を供給しながら、薄膜を研磨することを特徴とする薄膜の研磨方法。

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