KR100615002B1 - 연마포 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

연마포 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기계 연마에 사용되는 연마포이며, 산가가 10 내지 100 mgKOH/g, 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 포함하는 성형체를 구비한다.
연마포, (메트)아크릴 공중합체, 화학 기계 연마, 반도체 장치

Description

연마포 및 반도체 장치의 제조 방법 {Abrasive Cloth and Method for Manufacturing Semiconductor Device}
도 1은 본 발명에 따른 연마포의 한 형태를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 연마포의 다른 형태를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 연마포가 조립된 연마 장치의 한 형태를 나타낸 개략도.
도 4는 실시예 1에 있어서의 3종의 (메트)아크릴 공중합체의 이온 교환수에 대한 용해성의 평가 결과를 나타낸 도면.
도 5는 실시예 2에 있어서의 3종의 (메트)아크릴 공중합체의 수산화 칼륨 수용액에 대한 용해성의 평가 결과를 나타낸 도면.
도 6은 실시예 3에 있어서의 각종 연마포의 초기 연마 속도를 나타낸 도면.
도 7은 실시예 4에 있어서의 각종 연마포의 연마 시간과 연마 속도의 관계를 나타낸 도면.
도 8A-도 8D는 본 발명의 실시예 5에 있어서의 반도체 장치의 제조 공정을 나타낸 단면도.
도 9A-도 9C는 본 발명의 실시예 6에 있어서의 반도체 장치의 제조 공정을 나타낸 단면도.
도 10A-도 10C는 본 발명의 실시예 7에 있어서의 반도체 장치의 제조 공정을 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 연마포
2: 성형체
3: 정반
4: 완충재층
5: 공급관
6: 지지축
7: 홀더
8: 피연마 부재
9: 연마용 슬러리
21: 실리콘 웨이퍼
22: 완충 산화막
23: 질화 실리콘막
24: 마스크재
25: 홈
26: SiO2막
27: 홈형 소자 분리 (STI) 영역
31: 실리콘 웨이퍼
32: SiO2막(제1층 층간 절연막)
33: 배선층
34: SiO2막 (제2층 층간 절연막)
41: 실리콘 웨이퍼
42: SiO2막
43: 홈
44: 배리어층
45: Cu막
46: 매립 Cu 배선층
본 출원의 그의 전체 내용이 본원에 참고로 포함된 2003년 11월 28일자로 출원된 일본 특허 출원 2003-400915를 기준으로 하며, 이를 우선권으로 주장한다.
본 발명은 연마포 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 장치의 제조에 있어서는 반도체 기판 (예를 들면 반도체 웨이퍼)를 경면 마무리하는 공정, 반도체 웨이퍼에 매립 절연막 (매립 소자 분리 영역)을 형성하기 위한 절연막의 엣치 백 공정, 또는 매립 배선을 형성하기 위한 금속막 의 엣치 백 공정을 갖는다. 이러한 공정은 연마포를 사용하는 화학 기계 연마에 의해 이루어진다.
상기 연마포는 경질 발포 폴리우레탄 또는 경질 발포 폴리우레탄과 폴리우레탄 부직포의 2층 구조로 이루어지는 표면에 미세한 요철을 갖는 구조의 것이 알려져 있다. 이러한 연마포는 예를 들면 홈이 파진 반도체 웨이퍼 상에 절연막을 퇴적하고, 그 절연막을 연마하여 매립 절연막 (소자 분리 영역)을 형성하는 데 적용된다. 즉, 반도체 웨이퍼는 홀더에 의해 그 연마면인 절연막이 상기 연마포에 대향하도록 유지된다. 상기 반도체 웨이퍼 상의 절연막은 공급관으로부터 연마 지립을 포함하는 연마 슬러리를 연마포에 공급하면서 상기 홀더에 의해 상기 반도체 웨이퍼를 상기 연마포에 향하여 원하는 하중을 제공하고, 또한 상기 홀더 및 상기 연마포를 동일 방향으로 회전시킴으로써 연마된다.
상술한 연마에 있어서, 상기 연마 슬러리 중의 예를 들면 0.2 ㎛ 전후의 연마 지립이 연마포의 개방 기공 (통상 40 내지 50 ㎛ 직경)에 충전되고, 상기 연마포와 상기 반도체 웨이퍼의 절연막의 사이에 균일하게 분산된다. 또한, 연마 지립은 개방 기공 사이의 연마포 부분에도 유지된다. 이 때문에, 상기 반도체 웨이퍼의 절연막은 기계적으로 연마된다.
그러나 긴 시간에 걸쳐 연마를 속행하는 사이에, 개방 기공에 연마 지립이 축적되어 개방 기공 사이의 연마포 부분에 존재하는 연마 지립이 증대한다. 즉, 연마 지립에 의한 연마력이 증대한다. 그 결과, 연마 초기에 비하여 연마 속도가 높아지는데, 즉, 연마 성능의 변동을 초래한다.
종래, 상술한 바와 같이 연마 성능이 변동한 연마포는 다수의 다이아몬드 입자를 금속제의 기재에 전착한 구조의 드레싱 툴을 갖는 드레싱 장치를 사용하여 처리함으로써 재생하는 일이 행하여지고 있다. 그러나, 이러한 드레싱은 피연마 부재의 연마마다 실시할 필요가 있기 때문에 연마 조작이 번잡하게 된다. 또한, 드레싱에 의해 드레싱 툴로부터 탈락한 다이아몬드 입자에 기인하여 연마 시에 피연마 부재 표면에 상처가 발생할 우려가 있다.
한편, 일본 특허 공개 2001-179607의 발명에는 드레싱없이 바람직한 연마 특성이 얻어지는 연마 패드가 기재되어 있다. 이 연마 패드는 연마 전의 드레싱에 의해서 만들어진 표면 요철 프로파일을 기준으로서, 1 매의 산화막 부착 실리콘 웨이퍼를 연마한 후 의 중심선 평균 거칠기 Ra치의 변화량이 0.2 ㎛ 이하인, 예를 들면 액상 페놀 수지나 폴리메타크릴산메틸에 폴리비닐피롤리돈을 분산시킨 수지를 포함한다.
그러나, 상기 발명의 연마 패드는 Ra치의 변화량의 제어에 대해서의 구체적인 재료의 기재가 없고, 또한 연마 속도가 늦어진다는 문제점이 있었다.
일본 특허 공개 2001-291685의 발명에는 피연마 부재인 산화막에 대한 스크래치 등의 상처가 발생하기 어려운 연마 특성이 우수한 연마 패드가 기재되어 있다. 이 연마 패드는 아크릴 공중합체와 같은 아크릴계 수지에 고무와 같은 고분자 미소 요소를 분산시킨 구조를 갖는다.
그러나, 상기 발명의 연마 패드는 그 표면에 개방 기공이 존재하기 때문에, 장시간에 걸치는 연마에 있어서 개방 기공에 연마 지립이 축적되어 연마 성능이 변 동한다는 문제점이 있었다.
일본 특허 공개 2002-190460의 발명에는 드레싱없이 비교적 장시간에 걸쳐 안정한 연마 성능을 발휘할 수 있는 연마포가 기재되어 있다. 이 연마포는 예를 들면 실릴에스테르나 카르복실산의 비닐에테르 부가체와 같은 수계 매체에서 가수분해되는 고분자 재료를 포함하는 연마층을 갖는다.
본 발명의 목적은 드레싱 처리를 실시하지 않고, 긴 시간에 걸쳐 안정한 연마 성능을 발휘하고, 또한 연마 속도의 향상을 도모할 수 있는 연마포를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 별도의 목적은 반도체 기판의 홈 내에 고정밀도의 매립 절연막을 포함하는 소자 분리 영역을 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 반도체 기판 상에 표면이 평탄화된 층간 절연막을 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 반도체 기판 상의 절연막에 홈 및 개구부에서 선택되는 1 개 이상의 매립용 부재에 고정밀도의 매립 배선층과 같은 도전 부재를 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 화학 기계 연마에 이용되는 연마포이며, 산가가 10 내지 100 mgKOH/g, 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 포함하 는 성형체를 구비하는 연마포가 제공된다.
또한 본 발명에 의하면, 반도체 기판에 홈을 형성하는 공정과,
상기 홈을 포함하는 상기 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 공정과,
산가가 10 내지 100 mgKOH/g, 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 포함하는 성형체를 구비하는 연마포에 상기 반도체 기판의 절연막을 눌러 붙여 회전시키면서, 상기 연마포에 연마 지립을 포함하는 연마 슬러리를 공급하여 연마함으로써 상기 홈 내에 절연막을 잔존시켜 매립 소자 분리 영역을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면, 반도체 기판 상의 요철 패턴에 층간 절연막을 형성하는 공정과, 산가가 10 내지 100 mgKOH/g, 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 포함하는 성형체를 구비하는 연마포에 상기 반도체 기판의 층간 절연막을 눌러 붙여 회전시키면서, 상기 연마포에 연마 지립을 포함하는 연마 슬러리를 공급하여 상기 층간 절연막을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면, 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 공정과,
상기 절연막에 배선층의 형상에 상당하는 홈 및 비어필의 형상에 상당하는 개구부에서 선택되는 1 개 이상의 매립용 부재를 형성하는 공정과,
상기 매립용 부재의 내면을 포함하는 상기 절연막 상에 도전 재료막을 형성하는 공정과,
산가가 10 내지 100 mgKOH/g, 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크 릴 공중합체를 포함하는 성형체를 구비하는 연마포에 상기 반도체 기판의 배선 재료막을 눌러 붙여 회전시키면서, 상기 연마포에 연마 지립을 포함하는 연마 슬러리를 공급하여 연마함으로써 상기 매립용 부재 내에 도전 재료막을 잔존시켜 배선층 및 비어필로부터 선택되는 1 개 이상의 도전 부재를 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 상세히 설명한다.
(제1 실시 형태)
제1 실시 형태에 따른 연마포는 화학 기계 연마에 사용되는 연마포이며, 산가가 10 내지 100 mgKOH/g, 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 포함하는 성형체를 구비한다.
여기서, 산가 및 수산기가는 JIS K0070에 규정되는 방법에 의해서 측정된다.
또한, (메트)아크릴 공중합체는 아크릴 및(또는) 메타크릴 공중합체를 의미한다.
상기 (메트)아크릴 공중합체에 있어서, 산가는 연마 지립을 포함하는 연마 슬러리와 접촉하였을 때의 팽윤성에 관여하고, 수산기가는 상기 슬러리의 물에 대한 습윤성에 관여한다. 상기 (메트)아크릴 공중합체의 산가 및 수산기가를 각각 상기 범위로 규정함으로써 이들 산가 및 수산기가의 균형에 의해 연마 지립을 포함하는 슬러리의 존재하에서의 마찰력을 받아 적절한 자기 붕괴성을 나타낸다. 이 때문에, 연마 속도의 안정화와 연마 속도의 향상의 도모가 가능하게 된다.
특히, 상기 산가를 10 mgKOH/g 미만으로 하면 연마 슬러리의 존재하에 있어 서의 연마포 표면의 팽윤성이 낮아 적절한 자기 붕괴성이 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 연마 속도의 안정성이 저하되는 우려가 있다. 한편, 상기 산가가 100 mgKOH/g을 초과하면 연마 슬러리의 존재하에 있어서의 연마포 표면의 팽윤성이 지나치게 높고, 연마포 표면의 경도가 떨어지기 때문에 초기의 연마 속도가 저하될 우려가 있다. 또한, 자기 붕괴성이 너무 높기 때문에 연마 속도의 안정성이 저하할 우려가 있다.
상기 (메트)아크릴 공중합체는 카르복실기 함유 α,β-불포화 단량체와 수산기 함유 α,β-불포화 단량체를 다른 α,β-불포화 단량체와 공중합시킴으로써 얻어진다. 여기서 이용되는 카르복실기 함유 α,β-불포화 단량체로서는 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 메사콘산, 시트라콘산, 말레산, 푸마르산 등을 들 수 있다. 상기 카르복실기 함유 α,β-불포화 단량체는 아크릴산, 메타크릴산이 바람직하고, 메타크릴산이 특히 바람직하다. 또한, 수산기 함유 α,β-불포화 단량체로서는 예를 들면 아크릴산2-히드록시에틸, 아크릴산히드록시프로필, 아크릴산히드록시부틸, 아크릴산폴리알킬렌글리콜에스테르, 메타크릴산2-히드록시에틸, 메타크릴산히드록시프로필, 메타크릴산히드록시부틸, 메타크릴산폴리알킬렌글리콜에스테르 등을 들 수 있다. 상기 수산기 함유 α,β-불포화 단량체는 아크릴산2-히드록시에틸, 아크릴산히드록시프로필, 아크릴산히드록시부틸, 메타크릴산2-히드록시에틸, 메타크릴산히드록시프로필, 메타크릴산히드록시부틸이 바람직하고, 메타크릴산2-히드록시에틸이 특히 바람직하다. 이러한 카르복실기 함유 α,β-불포화 단량체 및 수산기 함유 α,β-불포화 단량체는 각각 1종 또는 2종 이상을 이용할 수도 있다.
구체적으로는, 상기 (메트)아크릴 공중합체는 산가를 나타내는 기가 (메트)아크릴산에 기초하는 구성 단위이고, 수산기가를 나타내는 기가 (메트)아크릴산히드록시알킬에스테르에 기초하는 구성 단위인 하기 화학식 1로 표시되는 것이 바람직하다.
Figure 112004055268295-pat00001
단, 식 중의 R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R4는 탄소수 2 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬렌기를 나타내고, R5는 탄소수 1 내지 18의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기를 나타낸다. 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 10 내지 100 mgKOH/g, 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타낸다. 각 구성 단위는 1종 또는 2종 이상일 수도 있다.
또한, 상기 화학식 1에 있어서 (메트)아크릴 공중합체의 구성 단위인 (메트)아크릴산, (메트)아크릴산히드록시알킬에스테르 및 (메트)아크릴산알킬에스테르의 서열은 상기 화학식 1에 한정되지 않고, 각각의 구성 단위가 서로 교체될 수도 있다.
상기 (메트)아크릴 공중합체는 하기 화학식 2로 표시되는 것이 보다 바람직하다.
Figure 112004055268295-pat00002
단, 식 중의 R은 알킬기를 나타낸다. 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 10 내지 100 mgKOH/g, 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타낸다. R을 갖는 (메트)아크릴산알킬에스테르에 기초하는 구성 단위는 1종 또는 2종 이상일 수도 있다.
또한, 상기 화학식 2에 있어서 (메트)아크릴 공중합체의 구성 단위인 (메트)아크릴산, (메트)아크릴산2-히드록시에틸 및 (메트)아크릴산알킬에스테르의 배열은 상기 화학식 2에 한정되지 않고, 각각의 구성 단위가 상호 교체할 수도 있다.
상기 화학식 1, 2의 R5 및 R로서 도입되는 알킬기는 탄소수 1 내지 18, 보다 바람직하게는 1 내지 6인 것이 바람직하다. 이 알킬기를 구체적으로 예시하면 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸, n-아밀, 이소아밀, sec-아밀, n-펜틸, n-헥실, 시클로헥실, n-옥틸, 2-에틸헥실, 도데실, 세틸, 스테아릴 등을 들 수 있고, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 이 소부틸, n-아밀, 이소아밀, sec-아밀, n-펜틸, n-헥실, 시클로헥실이 바람직하다. 또한, 이러한 알킬기를 갖는 α,β-불포화 단량체는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수도 있다.
상기 (메트)아크릴 공중합체는 40,000 내지 1,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다. (메트)아크릴 공중합체의 중량 평균 분자량을 40,O00 미만으로 하면 그 성형체의 기계적 강도가 저하될 우려가 있다. 한편, (메트)아크릴 공중합체의 중량 평균 분자량이 1,O00,000을 초과하면, 유동성이 내려가 성형성을 손상할 우려가 있다.
상기 (메트)아크릴 공중합체는 비닐 중합 개시제의 존재하, 통상법에 준하여 용액 중합, 괴상 중합, 유화 중합, 현탁 중합 등의 각종 방법으로 중합시킴으로써 얻을 수 있다. 이 비닐 중합 개시제로서는 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스-2-메틸부티로니트릴, 2,2'-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 트리페닐메틸아조벤젠 등의 아조 화합물, 벤조일퍼옥시드, 디-t-부틸퍼옥시드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시피발레이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 등의 과산화물이 사용된다.
본 실시 형태에 따른 연마포는 구체적으로는 도 1 또는 도 2에 나타내는 구조를 갖는다. 도 1에 나타내는 연마포 (1)은 상기 (메트)아크릴 공중합체를 성형하여 만들어진 성형체 (2)를 회전 가능한 정반 (턴 테이블) (3) 상에 고정한 구조를 갖는다. 도 2에 나타내는 연마포 (1)은 상기 (메트)아크릴 공중합체를 성형하 여 만들어진 성형체 (2)를 회전 가능한 정반 (3) 상에 예를 들면 고무층과 같은 완충재층 (4)를 통해 고정한 구조를 갖는다.
특히, 완충재층과의 2층 구조로 한 도 2에 나타내는 연마포는 웨이퍼의 기복에 대한 추종성이 우수하고, 균일한 연마를 가능하게 하기 때문에 바람직하다. 이와 같은 완층재층으로서는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예를 들면 부직포 유형의 연마 패드 (예를 들면 로델사제 Suba-400이나 Suba-800 등), 고무, 탄성 발포체 등을 사용할 수가 있다.
상기 (메트)아크릴 공중합체로부터 연마포는 예를 들면 (메트)아크릴 공중합체를 금속 등의 각종 재료를 포함하는 기재 상에 캐스팅하는 방법, 또는 프레스성형이나 사출 성형 등으로 성형하는 방법에 의해 제조할 수가 있다. 특히, (메트)아크릴 공중합체는 성형 가공성이 양호하기 때문에 프레스 성형이나 사출 성형 등의 성형 방법으로 연마포를 제조할 수 있게 된다.
이러한 구조의 연마포에 있어서, 그 표면에 홈 (예를 들면 격자형의 홈), 구멍 등의 가공을 실시할 수도 있다. 이러한 홈, 구멍의 가공은 신선한 연마 슬러리의 공급, 유동성의 향상, 오래된 연마 슬러리나 깎인 찌꺼기의 배출을 가능하게 한다. 상기 홈, 구멍의 가공 방법은 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 NC 루터 등으로 절삭 가공하는 방법, 열 프레스 등으로 홈을 일괄 성형하는 방법, 홈 형상이 있는 금형을 사용하여 프레스 성형이나 사출 성형을 행하여 (메트)아크릴 공중합체의 성형체의 제조와 동시에 홈을 형성하는 방법, 드릴 등으로 구멍을 형성하는 방법 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에 따른 연마포가 조립된 연마 장치의 일례를 도 3을 참조하여 설명한다. 연마포 (1)은 예를 들면 (메트)아크릴 공중합체를 사출 성형 등에 의해 성형하여 만들어진 성형체 (2)를 회전 가능한 정반 (3) 상에 예를 들면 고무층과 같은 완충재층 (4)를 통하여 고정한 구조를 갖는다. 연마 지립 및 물을 포함하고, 필요에 따라서 계면활성제, 분산제를 포함하는 연마 슬러리를 공급하기 위한 공급관 (5)는 상기 연마포 (1)의 상측에 배치되어 있다. 상면에 지지축 (6)을 갖는 홀더 (7)은 연마포 (1)의 상측에 상하동 자재로 또한 회전 가능하게 배치되어 있다.
상기 연마 슬러리에 함유되는 연마 지립으로서는 예를 들면 산화 세륨, 산화망간, 실리카, 알루미나 및 지르코니아를 포함하는 군으로부터 선택되는 1 개 이상을 사용할 수 있다.
상기 연마 슬러리에 함유되는 계면활성제로서는 예를 들면 폴리에틸렌글리콜알킬페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르 등의 비이온성 계면활성제; 예를 들면 이미다졸리늄베타인 등의 양쪽 이온성 계면 활성제; 예를 들면 도데실황산나트륨 등의 음이온성 계면활성제; 스테아릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 양이온성 계면활성제를 들 수 있다.
상술한 연마포를 갖는 연마 장치에 의한 연마 처리를 이하에 설명한다.
우선, 홀더 (7)에 의해 피연마 부재 (예를 들면 기판) (8)을 그 피연마면이 연마포 (1)의 (메트)아크릴 공중합체의 성형체 (2)에 대향하도록 유지한다. 계속해서, 공급관 (5)로부터 연마 지립 및 물을 포함하는 연마용 슬러리 (9)를 공급하면서 지지축 (6)에 의해 상기 피연마 부재 (8)을 상기 연마포 (1)에 향하여 원하는 하중을 가하고, 또한 상기 홀더 (7) 및 연마포 (1)의 정반 (3)을 동일한 방향으로 회전시킨다. 이 때, 상기 피연마 부재 (8)의 피연마면은 주로 이 피연마 부재 (8)과 상기 연마포 (1)의 사이에 공급된 연마용 슬러리 중의 연마 지립에 의해 연마된다.
이상, 제1 실시 형태에 따른 연마포는 산가가 10 내지 100 mgKOH/g, 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 포함하는 성형체를 구비하고, 이 성형체는 물에 거의 용해하지 않고, 또한 연마 슬러리에 사용되는 수산화 칼륨 수용액에 약간 용해하고, 물과 접촉하는 표면에 팽윤층을 형성하는 성질을 갖는다.
이러한 구성의 연마포 (초기 드레싱을 실시하여 표면에 미세한 요철을 형성한 연마포)에 피연마 부재를 눌러 회전시키면서 연마 지립 및 물을 포함하는 연마 슬러리를 공급하면 상기 연마포의 오목부에 연마 슬러리 중의 연마 지립이 유지되고, 주로 이 연마 지립에 의해 상기 피연마 부재의 연마면이 연마된다. 또한, 상기 연마포의 표면에 팽윤층이 형성된다. 이 때, 상기 연마포는 상기 피연마 부재 및 상기 연마 지립에 의한 마찰력을 받는다. 이 때문에 그 표면의 팽윤층이 깎여 제거된다. 연마포의 팽윤층이 깎여 제거될 때, 그 연마포 표면에 유지되어 있던 오래된 연마 지립 및 깎인 찌꺼기가 팽윤층과 동시에 연마포로부터 배출된다. 그 결과, 상기 연마포에 오래된 연마 지립 및 깎인 찌꺼기가 체류하지 않고 항상 연마 슬러리로부터의 신선한 연마 지립을 공급할 수 있다. 이 때문에, 그 연마 지립에 의한 상기 피연마 부재로의 높은 연마성을 도출할 수 있음과 동시에 연마 속도의 안정화를 도모할 수 있다. 따라서, 초기 드레싱의 실시가 필요하지만 그 후 장시간에 걸쳐 드레싱을 실시하지 않고, 즉 드레싱없이 피연마 부재를 연마할 수가 있다.
또한, 연마포로서 상기 화학식 1로 표시되는 (메트)아크릴산, (메트)아크릴산 히드록시알킬에스테르 및 (메트)아크릴산알킬에스테르를 각각 구성 단위로 하는 (메트)아크릴 공중합체를 포함하는 성형체를 이용하면 피연마 부재로의 높은 연마성을 도출할 수 있음과 동시에 연마 속도의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 연마포로서 상기 화학식 2로 표시되는 (메트)아크릴산, (메트)아크릴산히드록시알킬에스테르 및 (메트)아크릴산알킬에스테르를 각각 구성 단위로 하는 (메트)아크릴 공중합체를 포함하는 성형체를 이용하면 피연마 부재로의 높은 연마성을 도출할 수 있음과 동시에 보다 더 우수한 연마 속도의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 연마포로서 홈, 예를 들면 격자형의 홈을 형성한 성형체를 사용하면 상술한 연마시에 있어 불필요한 연마 지립이나 연마 찌꺼기를 연마포로부터보다 원활하게 배출할 수 있게 된다.
또한, 연마포로서 상술한 도 2에 나타낸 바와 같이 (메트)아크릴 공중합체를 포함하는 성형체 (2)를 완충재층 (4)를 통하여 정반 (3)에 고정한 구조로 하면 연마 시에 있어서 완충재층 (4)에 의한 완충 작용이 기능하기 때문에 피연마 부재를 부드럽게 연마할 수가 있게 된다.
<제2 실시 형태>
이하, 제2 실시 형태에 따른 얕은 홈형 소자 분리 (STI) 영역을 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다.
(제1 공정)
반도체 기판 표면에 완충 산화막을 형성한 후, 소자 분리 영역의 형상으로 개구된 구멍을 갖는 마스크재를 형성한다. 계속해서, 이 마스크재로부터 노출되는 상기 완충 산화막 및 그 밑의 반도체 기판을 예를 들면 리액티브 이온 에칭 (RIE)과 같은 이방성 에칭에 의해 상기 반도체 기판에 홈을 형성한다. 이어서, 상기 홈을 포함하는 상기 마스크재의 전체 면에 절연막을 그 홈의 깊이 이상의 두께가 되 도록 형성한다.
상기 마스크재는 예를 들면 상기 완충 산화막 상에 질화 실리콘막 (SiN막)을 퇴적하고, 이 질화 실리콘막에 레지스트 패턴을 형성하고, 이것을 마스크로서 상기 질화 실리콘막을 선택적으로 에칭함으로써 형성된다.
상기 절연막으로서는 예를 들면 SiO2막, TEOS막 등을 사용할 수 있다.
(제2 공정)
상술한 제1 실시 형태의 연마포에 상기 반도체 기판의 절연막을 눌러 붙여 회전시키면서, 그 연마포에 연마 지립을 포함하는 슬러리를 공급하여 상기 절연막을 상기 마스크재 표면이 노출할 때까지 화학 기계 연마 (CMP) 처리하여 절연재를 상기 홈 및 상기 완충 산화막, 마스크재의 구멍 내에 매립한다. 계속해서, 상기 마스크재 및 완충 산화막을 제거함으로써 상기 홈에 절연재가 매립된 얕은 홈형 소 자 분리 (STI) 영역을 형성한다. 또한, 형성된 STI 영역의 표면이 반도체 기판 표면으로부터 돌출할 경우에는 상기 마스크재 및 완충 산화막을 제거하기 전에, 상기 절연재를 에칭 처리하여 상기 완충 산화막, 마스크재의 구멍에 위치하는 절연재를 다소 제거할 수도 있다.
상기 연마 지립으로서는 예를 들면 산화 세륨, 실리카를 사용할 수 있다.
이상, 제2실시 형태에 따르면 상술한 드레싱없이 안정된 연마 성능을 갖는 연마포에 의해 상기 절연막을 간략한 조작으로 연마를 행함으로써 STI 영역이 형성된 반도체 장치를 양산적으로 제조할 수가 있게 된다.
<제3 실시 형태>
이하, 제3 실시 형태에 따른 평탄화된 층간 절연막을 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다.
(제1 공정)
확산층 등의 소자가 형성된 반도체 기판 상에 요철 패턴, 예를 들면 게이트 절연막에 배치한 게이트 전극을 형성한다. 계속해서, 이 요철 패턴에 층간 절연막(제1층 층간 절연막)을 형성한다. 이 때, 상기 게이트 전극에 의한 요철 형상이 상기 제1층 층간 절연막에 전사되어 그 표면이 요철 형상이 된다.
상기 게이트 전극 재료로서는 예를 들면 다결정 실리콘, 또는 W, Mo, Ti 등의 고융점 금속 또는 이들 고융점 금속의 실리사이드 등을 사용할 수 있다.
상기 제1층 층간 절연막으로서는 예를 들면 실란계 가스, TEOS계 가스를 이용하여 형성된 실리콘 산화막, 붕소 첨가 유리막 (BPSG막), 인 첨가 유리막 (PSG 막)과 같은 무기질 절연막을 사용할 수 있다.
(제2 공정)
상술한 제1 실시 형태의 연마포에 상기 반도체 기판의 제1층 층간 절연막을 눌러 붙여 회전시키면서, 그 연마포에 연마 지립을 포함하는 슬러리를 공급하여 상기 제1층 층간 절연막의 표층을 화학 기계 연마 (CMP) 처리하여 상기 제1층 층간 절연막의 표면을 평탄화한다.
상기 연마 지립으로서는 상술한 제2 실시 양태와 동일하게, 예를 들면 산화세륨, 실리카를 사용할 수 있다.
이상, 제3 실시 양태에 의하면 상술한 드레싱없이 안정한 연마 성능을 갖는 연마포에 의해 상기 제1층 층간 절연막을 간략한 조작으로 연마를 행함으로써 그 표면을 평탄화할 수 있다. 따라서, 그 후의 패턴 형성 공정에서의 고정밀도화, 미세화가 가능한 반도체 장치를 양산적으로 제조할 수가 있다.
또한, 상기 제3 실시 형태에 있어서 요철 패턴은 반도체 기판에 게이트 절연막을 통하여 형성된 게이트 전극에 한정되지 않고, 예를 들면 반도체 기판 상의 제1층 층간 절연막에 형성된 배선층 등을 들 수 있다. 이 경우, 배선층을 포함하는 제1층 층간 절연막에 제2층간 절연막을 형성함으로써 표면에 상기 배선층에 의한 요철 형상이 전사된다. 따라서, CMP 처리는 상기 2층 층간 절연막에 적용되어, 그 표면이 평탄화된다.
(제4 실시 양태)
다음으로, 제4 실시 형태에 따른 매립 배선을 갖는 반도체 장치의 제조 방법 을 설명한다.
(제1 공정)
반도체 기판 상 절연막을 형성한다. 이 절연막에 오목부 및 개구부에서 선택되는 1 개 이상의 매립용 부재를 형성하고, 이 매립용 부재를 포함하는 전체 면에 구리 또는 구리 합금을 포함하는 도전 재료막을 형성한다.
상기 절연막으로서는 예를 들면 실란계 가스, TEOS계 가스를 이용하여 형성된 실리콘 산화막, 붕소 첨가 유리막 (BPSG막), 인 첨가 유리막 (PSG막)과 같은 무기질 절연막, 불소를 함유한 저유전율의 절연막, 유기계 막 또는 다공질막과 같은 Low-k막을 사용할 수 있다. 이 절연막 상에는 배선 재료막의 형성에 앞서서, 질화 실리콘, 탄소, 알루미나, 질화붕소, 다이아몬드 등을 포함하는 연마 스토퍼막이 피복되는 것이 허용된다.
상기 도전 재료로서는 예를 들면 구리계 금속, 텅스텐을 들 수 있다. 구리계 금속으로서는 구리 (Cu) 또는 Cu-Si 합금, Cu-Al 합금, Cu-Si-Al 합금, Cu-Ag 합금과 같은 구리 합금 (Cu 합금) 등을 사용할 수 있다.
상기 도전 재료막은 예를 들면 스퍼터 증착, 진공 증착, 또는 도금 등에 의해 형성된다.
상기 반도체 기판 상의 매립용 부재를 포함하는 상기 절연막에 구리계 금속의 도전 재료막을 형성할 경우에는, 그 도전 재료막의 형성 전에 도전성 배리어층을 형성하는 것이 허용된다. 이러한 도전성 배리어층을 상기 매립용 부재를 포함하는 상기 절연막에 형성함으로써, 도전 재료막의 형성 후의 후술하는 연마 처리에 의해 상기 도전성 배리어층으로 둘러 싸인 상기 매립용 부재에 배선층 및 비어필로부터 선택되는 1 개 이상의 매립 도전 부재를 형성할 수 있게 된다. 그 결과, 도전 부재인 구리계 금속이 상기 절연막에 확산하는 것을 상기 도전성 배리어층으로 저지하여, 구리에 의한 반도체 기판의 오염을 방지할 수 있게 된다.
상기 도전성 배리어층은 예를 들면 TiN, Ti, Nb, W, WN, TaN, TaSiN, Ta, Co, Zr, ZrN 및 CuTa 합금을 포함하는 군으로부터 선택되는 1층 또는 2층 이상으로부터 만들어진다. 이러한 도전성 배리어층은 15 내지 50 nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
(제2 공정)
상술한 제1 실시 형태의 연마포에 상기 기판의 도전 재료막을 눌러 붙여 회전시키면서, 그 연마포에 연마 지립을 포함하는 슬러리를 공급하여 상기 도전 재료막을 상기 절연막 표면이 노출할 때까지 화학 기계 연마 (CMP) 처리하여 상기 도전 재료를 매립용 부재 내에 매립하여, 예를 들면 구리 또는 구리 합금을 포함하는 배립 배선층과 같은 매립 도전 부재를 형성한다.
상기 연마 슬러리 중의 연마 지립으로서는 예를 들면 상기 도전 재료가 구리계 금속인 경우, 실리카 입자, 알루미나 입자가 이용된다. 상기 도전 재료가 텅스텐인 경우에는 상기 연마 지립으로서 실리카 입자, 알루미나 입자가 사용된다.
상기 도전 재료가 텅스텐인 경우에는 연마 슬러리 중에 질산철을 또한 함유시키는 것이 허용된다.
상기 도전 재료가 구리계 금속인 경우에는, 연마 슬러리 중에 구리와 반응하 여 물에 실질적으로 불용성이고 또한 구리보다도 기계적으로 취약한 구리 착체를 생성하는 수용성의 유기산 (제1 유기산) 및 산화제를 또한 함유시키는 것이 허용된다.
상기 제1 유기산으로서는 예를 들면 2-퀴놀린카르복실산(키날진산), 2-피리딘카르복실산, 2,6-피리딘디카르복실산 등을 들 수 있다.
상기 제1 유기산은 상기 연마 슬러리 중에 0.1 중량％ 이상 함유되는 것이 바람직하다. 상기 제1 유기산의 함유량을 0.1 중량％ 미만으로 하면 Cu 또는 Cu 합금의 표면에 구리보다도 기계적으로 취약한 구리 착체를 충분히 생성하는 것이 곤란하게 된다. 그 결과, 연마 시에 있어 Cu 또는 Cu 합금의 연마 속도를 충분히 높이는 것이 곤란하게 된다. 상기 제1 유기산의 보다 바람직한 함유량은 0.3 내지 1.2 중량％이다.
상기 산화제는 구리 또는 구리 합금에 상기 연마 슬러리를 접촉시켰을 때에 구리의 수화물을 생성하는 작용을 갖는다. 이러한 산화제로서는 예를 들면 과산화 수소 (H2O2), 차아염소산 소다 (NaClO)와 같은 산화제를 사용할 수 있다.
상기 산화제는 상기 연마 슬러리 중에 상기 제1 유기산에 대하여 중량 비율로 10 배 이상 함유하는 것이 바람직하다. 상기 산화제의 함유량을 중량 비율로 상기 제1 유기산에 대하여 10 배 미만으로 하면 Cu 또는 Cu 합금의 표면에의 구리착체 생성을 충분히 촉진하는 것이 곤란하게 된다. 상기 산화제의 보다 바람직한 함유량은 상기 제1 유기산에 대하여 중량 비율로 30 배 이상, 더욱 바람직하게는 50 배 이상이다.
상기 구리계 금속용의 연마 슬러리에는 카르복실기 및 히드록실기를 각각 1 개 이상 갖는 유기산 (제2 유기산)을 존재시키는 것이 허용된다.
상기 제2 유기산은 상기 산화제에 의한 구리의 수화물의 생성을 촉진하는 작용을 갖는다. 이러한 제2 유기산으로서는 예를 들면 락트산, 타르타르산, 만델산 및 말산 등을 들 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상의 혼합물의 형태로 사용할 수 있다. 특히 락트산이 바람직하다.
상기 제2 유기산은 상기 연마 슬러리 중에 상기 제1 유기산에 대하여 20 내지 250 중량％ 함유되는 것이 바람직하다. 제2 유기산의 함유량을 20 중량％ 미만으로 하면 상기 산화제에 의한 구리의 수화물의 생성을 촉진하는 작용을 충분히 발휘하는 것이 곤란하게 된다. 한편, 제2 유기산의 함유량이 250 중량％를 초과하면, 구리 또는 구리 합금을 포함하는 도전 재료막이 에칭되어 패턴 형성을 할 수 없게 될 우려가 있다. 상기 제2 유기산의 보다 바람직한 함유량은 상기 제1 유기산에 대하여 40 내지 200 중량％이다.
이상, 제4 실시 형태에 의하면 상술한 드레싱없이 안정된 연마 성능을 갖는 연마포를 구비한 연마 장치에 의해 상기 도전 재료막을 간략한 조작으로 연마를 행함에 따라 목적으로 하는 막 두께를 갖는 배선층과 같은 도전 부재가 매립용 부재에 형성된 반도체 장치를 양산적으로 제조할 수 있게 된다.
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
(합성예 1, 2)
온도계, 환류 냉각기, 적하관, 질소 가스 도입관, 교반기를 구비한 5구 플라스크에, 하기 표 1에 나타내는 배합 조성 중, 용제를 우선 투입하고, 교반 및 질소 가스를 도입하면서 80 ℃로 승온하였다. 계속해서, 여기에 하기 표 1에 나타내는 배합 조성 중의 공중합 단량체 및 중합 촉매의 혼합액을 3 시간으로 적하하여 적하 종료 후 6 시간 그 온도를 유지하여 중합을 완료하였다. 이에 따라, 하기 표 1에 나타내는 약호의 공중합체를 포함하는 고형분 40 중량％의 2종의 메타크릴 공중합체 용액을 얻었다.
합성예 1 합성예 2
배합 조성 (중량부) 용제 PGM 298.2 298.2
PMAc 298.2 298.2
공중합 단량체 MMA 18.4 43.2
HEMA 92.8 92.8
MMA 100.8 70.0
BMA 188.0 194.0
중합 개시제 AIBN 3.6 3.6
중량 평균 분자량 57,000 42,000
산가 (mgKOH/g) 30 70
수산기가 (mgKOH/g) 100 100
메타크릴 공중합체의 약호 (A-1) (A-2)
또한, 표 1 중의 원료의 약호는 하기한 대로이다.
PGM: 프로필렌글리콜모노메틸에테르,
PMAc: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트,
MAA: 메타크릴산,
HEMA: 메타크릴산2-히드록시에틸,
MMA: 메타크릴산메틸,
BMA: 메타크릴산 n-부틸,
AIBN: 2,2'-아조비스이소부티로니트릴.
(비교 합성예 1)
온도계, 환류 냉각기, 적하관, 질소 가스 도입관, 교반기를 구비한 5구 플라스크에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 298.2 중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 298.2 중량부를 투입하고, 교반 및 질소 가스를 도입하면서, 80 ℃로 승온하였다. 계속해서, 여기에 메타크릴산 92.0 중량부, 메타크릴산2-히드록시에틸 92.8 중량부, 메타크릴산메틸 12.0 중량부, 메타크릴산 n-부틸 203.2 중량부와 중합 개시제인 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 3.6 중량부의 혼합액을 3 시간으로 적하하여, 적하 종료 후 6 시간 그 온도로 유지하여 중합을 완료하였다. 이에 따라, 하기 표 2에 나타내는 산가, 수산기가 및 중량 평균 분자량을 갖는 메타크릴 공중합체 (R-1)을 포함하는 고형분 40 중량％의 메타크릴 공중합체 용액을 얻었다.
(비교 합성예 2)
온도계, 환류 냉각기, 적하관, 질소 가스 도입관, 교반기를 구비한 5구 플라스크에, 크실렌 40.0 중량부, 아세트산부틸 10.0 중량부를 투입하고, 134 ℃로 승온시켜 교반하면서 메타크릴산메틸 15.0 중량부, 메타크릴산 n-부틸 85.0 중량부 및 중합 촉매 퍼부틸 I (t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, 닛본 유시 가부시끼 가이샤제 상품명) 1.0 중량부의 혼합액을 플라스크 안으로 3 시간으로 적하하고, 적하 종료 후 동일 온도로 30 분간 유지하였다. 계속해서, 크실렌 10.0 중량부, 퍼부틸 I 1.0 중량부의 혼합물을 20 분간으로 적하하고, 또한 동일 온도에서 2 시간 교반을 계속하여 중합 반응을 완결시켰다.
마지막으로, 크실렌 48.0 중량부를 가하여 희석하고, 하기 표 2에 나타내는 중량 평균 분자량을 갖는 (산가 및 수산기가를 갖지 않음) 메타크릴 공중합체 (R-2)를 포함하는 고형분 50 중량％의 메타크릴 공중합체 용액을 얻었다.
(합성예 3)
온도계, 환류 냉각기, 질소 가스 도입관, 교반기를 구비한 4구 플라스크에, 이온 교환수 1200.0 중량부, 현탁제로서 폴리비닐알코올 0.75 중량부를 투입하고, 충분히 교반하여 폴리비닐알코올을 용해시켰다. 이 용액에 메타크릴산 13.8 중량부, 메타크릴산2-히드록시에틸 69.6 중량부, 메타크릴산메틸 75.6 중량부, 메타크릴산 n-부틸 141.0 중량부, 중합 개시제인 2,2'-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴8.4 중량부의 혼합 용액을 투입하고, 질소 가스를 도입하면서 실온에서 30 분 교반하였다. 계속해서, 온도를 60 ℃로 올려 2 시간 교반을 계속 행하였다. 또한, 온도를 80 ℃로 올려 1 시간 교반을 계속하여 중합 반응을 완결시켰다.
얻어진 현탁 용액을 여과, 건조함으로써 평균 입경이 170 ㎛, 하기 표 2에 나타내는 산가, 수산기가 및 중량 평균 분자량을 갖는 메타크릴 공중합체 (S-1)을 얻었다.
또한, 합성예 1 내지 3 및 비교 합성예 1에서 얻어진 메타크릴 공중합체는 하기 구조식 (A)로 표시되고, 또한 구조식 (A)의 구성 단위인 메타크릴산 (MAA), 메타크릴산2-히드록시에틸 (HEMA), 메타크릴산메틸 (MMA), 메타크릴산 n-부틸(BMA) 의 양 (l, m, n, p)을 하기 표 2에 나타낸다. 또한, 비교 합성예 2에서 얻어진 메타크릴 공중합체의 조성은 하기 구조식 (A)의 구성 단위인 메타크릴산메틸 (MMA), 메타크릴산 n-부틸(BMA)의 양 (n, p)로서 하기 표 2에 편의적으로 나타낸다.
메타크릴 공중합체
A-1 (본발명) A-2 (본발명) R-1 (참조예) R-2 (종래예2) S-1 (본발명)
MAA:1(중량%) 4.6 10.8 23.0 - 4.4
HEMA:m(중량%) 23.2 23.2 23.2 - 22.5
MMA:n(중량%) 25.2 17.5 3.0 15.0 25.5
BMA:p(중량%) 47.0 48.5 50.8 85.0 47.6
산가 (mgKOH/g) 30 70 150 - 28.4
수산기가 (mgKOH/g) 100 100 100 - 96.8
중량 평균 분자량 57,000 42,000 84,000 45,000 361,000
<화학식 A>
Figure 112004055268295-pat00003
<실시예 1>
합성예 1, 2에서 얻어진 메타크릴 공중합 A-1, A-2 및 비교 합성예 1에서 얻어진 메타크릴 공중합체 R-1을 포함하는 메타크릴 공중합체 용액을 알루미늄판 (Al판)의 일단측을 제외하는 한면에 도포하고, 건조하여 두께 1OO ㎛의 메타크릴 공중합체 피막을 각각 형성하였다. 계속해서, 이러한 메타크릴 공중합체 피막 부착 Al판의 미피막부를 유지하고, 40 ℃의 이온 교환수가 수용된 용기에 침지함과 동시에 상기 이온 교환수를 200 rpm의 속도로 회전하는 교반 날개로 교반하였다. 이러한 메타크릴 공중합체 피막 부착 Al판의 이온 교환수로의 침지를 240 분간 행하여, 0 분, 60 분, 120 분, 180 분 및 240 분 후의 아크릴 공중합체 피막의 중량 변화를 조사하였다. 즉, 도포, 건조 직후의 메타크릴 공중합체 피막 부착 Al판의 중량과 각 침지 시간 경과 후의 상기 Al판의 중량 (건조 중량)을 측정하여, 그 측정차로부터 메타크릴 공중합체 피막의 중량 변화로서 구하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다. 또한, 중량 변화가 마이너스인 경우, 메타크릴 공중합체 피막이 이온 교환수에 용출한 것을 의미한다.
도 4로부터 분명한 바와 같이 합성예 1, 2에서 얻어진 메타크릴 공중합체 A-1, A-2 및 비교 합성예 1에서 얻어진 메타크릴 공중합체 R-1은 모두 이온 교환수에 240분간 침지하여도 거의 용해하지 않는다는 것을 알 수 있었다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 3종의 메타크릴 공중합체 피막 부착 Al판의 미피막부를 유지하고, 40 ℃의 수산화 칼륨 수용액 (KOH 수용액: pH=11)이 수용된 용기에 침지함과 동시에, 상기 KOH 수용액을 200 rpm의 속도로 회전하는 교반 날개로 교반하였다. 수산화 칼륨 수용액은 연마 슬러리의 용액으로서 사용된다. 이러한 메타크릴 공중합체 피막 부착 Al판의 KOH 수용액으로의 침지를 240 분간 행하여 0 분, 60 분, 120 분, 180 분 및 240 분 후의 메타크릴 공중합체 피막의 중량 변화를 조사하였다. 즉, 도포, 건조 직후의 메타크릴 공중합체 피막 부착 Al판의 중량과 각 침지 시간 경과 후의 상기 Al판의 중량 (건조 중량)을 측정하여, 그 측정차로부터 메타크릴 공중합체 피막의 중량 변화로서 구하였다. 그 결과를 도 5에 나타낸다. 또 한, 중량 변화가 마이너스인 경우, 메타크릴 공중합체 피막이 KOH 수용액에 용출한 것을 의미한다.
도 5로부터 분명한 바와 같이 합성예 1에서 얻어진 산가가 30 mgKOH/g의 메타크릴 공중합체 A-1은, KOH 수용액에 240 분간 침지하여도 거의 용해하지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한, 합성예 2에서 얻어진 산가가 70 mgKOH/g의 메타크릴 공중합체 A-2는 KOH 수용액에 약간 용해한다는 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 비교 합성예 1에서 얻어진 산가가 100 mgKOH/g을 초과하는 R-1의 메타크릴 공중합체는 KOH 수용액에 침지 후, 60 분간을 경과하기 전에 그 수용액에 상당량 용해한다는 것을 알 수 있다.
이러한 실시예 1, 2의 결과로부터 산가 10 내지 100 mgKOH/g의 본 발명의 메타크릴 공중합체는 연마 슬러리 중의 물 (이온 교환수)에 거의 용해하지 않고, 또한 예를 들면 실리카 미분말이 분산되는 연마 슬러리에 사용되는 수산화 칼륨 수용액에 약간 용해하고, 실질적으로 연마 슬러리의 존재하에서 마찰력을 받았을 때에만 깎이는 성질을 나타낸다.
<실시예 3>
순수한 물에 평균 입경 0.2 ㎛의 산화 세륨 지립을 1 중량％ 분산시켜 연마슬러리를 제조하였다.
또한, 로델사 상품명의 Suba-400 (부직포 유형의 연질 연마 패드)의 연마 표면에 합성예 1, 2 및 비교 합성예 1에서 얻어진 메타크릴 공중합 용액 A-1, A-2 및 R-1을 도포하고, 건조시켜 두께 약 500 ㎛의 연마층을 형성하여, 완충재층의 위에 연마층을 갖은 2층 유형의 연마포를 제조하였다. 이 연마포를 무사시 고교사제 상품명 MA 200의 연마 장치에 조립하여 드레싱 툴을 갖는 드레싱 장치로 상기 연마포의 성형체를 드레싱하였다.
계속해서, 실리콘 산화막이 형성된 20 mm2의 실리콘 웨이퍼를 준비하였다. 계속해서, 상술한 연마 장치의 홀더에 상기 실리콘 웨이퍼를 그 산화막이 연마포와 대향하도록 유지하였다. 상기 홀더의 지지축에 의해 상기 웨이퍼를 연마포에 약 400 g/cm2의 하중을 가하여, 상기 정반 및 홀더를 각각 150 rpm, 112 rpm의 속도로 동일한 방향으로 회전시키면서 상기 연마 슬러리를 공급관으로부터 1O ㎖/분의 속도로 상기 연마포에 공급하여 상기 실리콘 웨이퍼 표면의 실리콘 산화막을 연마하였다.
또한, 종래예 1로서 상기 연마 장치에 조립되는 연마포로서 경질 발포 폴리 우레탄(로델사제 상품명; IC 1000)을 사용하고, 이것을 드레싱 장치로 드레싱한 것 이외에 상술한 조건으로 실리콘 웨이퍼 표면의 실리콘 산화막을 연마하였다.
상술한 4종의 연마포가 조립된 연마 장치에 의한 실리콘 산화막의 연마 초기에 있어서의 연마 속도를 측정하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6으로부터 분명한 바와 같이 산가 10 내지 100 mgKOH/g의 메타크릴 공중합체 (합성예 1, 2의 메타크릴 공중합체 A-1 및 A-2)의 성형체를 갖는 본 발명의 연마포는 모두 산가가 100 mgKOH/g을 초과하는 메타크릴 공중합체 (비교 합성예 1의 메타크릴 공중합체 R-1)의 성형체를 갖는 참조예의 연마포에 비하여 연마 속도 가 빠르게 된다는 것을 알 수 있다. 특히, 산가 70 mgKOH/g의 메타크릴 공중합체 (합성예 2의 메타크릴 공중합체 A-2)의 성형체를 갖는 본 발명의 연마포는 종래예 1의 IC-1000의 연마포와 동등한 연마 속도를 나타내지만 산가 30 mgKOH/g의 메타크릴 공중합체 (합성예 1의 메타크릴 공중합체 A-1)의 성형체를 갖는 본 발명의 연마포는 종래예 1의 IC-1000의 연마포와 비교하여 각별히 빠른 연마 속도를 나타낸다는 것을 알 수 있다.
<실시예 4>
상기 실시예 3에서의 4종의 연마포가 조립된 연마 장치에 의한 실리콘 산화막의 연마에 있어서, 연마 시간과 실리콘 산화막의 연마 속도를 측정하였다. 이러한 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7로부터 분명한 바와 같이 산가가 100 mgKOH/g을 초과하는 메타크릴 공중합체 (비교 합성예 1의 메타크릴 공중합체 R-1)의 성형체를 갖는 참조예의 연마포는 초기 연마 속도가 낮은 뿐만 아니라, 연마 시간의 경과에 따라 연마 속도가 내려가고, 초기 연마 속도에 대하여 60 분간 경과 후에 있어서 약 60 ％의 연마 속도가 하강하여, 즉 연마 속도가 변동하는 것을 알 수 있다.
또한, 종래예 1의 경질 발포 폴리우레탄 (IC-1000)의 연마포는 연마 시간의 경과에 따라 연마 속도가 상승하고, 초기 연마 속도에 대하여 60 분간 경과 후에 있어서 약 30 ％의 연마 속도가 상승하여, 즉 연마 속도가 변동한다는 것을 알 수 있다.
이에 대하여 산가 70 mgKOH/g의 아크릴 공중합체 (합성예 2의 메타크릴공중 합체 A-2)의 성형체를 갖는 본 발명의 연마포는 초기 연마로부터 60 분간 경과 후에 있어서 연마 속도가 변화하지 않고, 매우 안정한 연마 속도를 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 산가 30 mgKOH/g의 아크릴 공중합체 (합성예)의 메타크릴 공중합체 A-1)의 성형체를 갖는 본 발명의 연마포는 종래의 IC-1000의 연마포와 비교하여 연마 속도가 매우 높고, 연마 시간의 경과에 따라 연마 속도가 약간 상승하지만, 초기 연마 속도에 대하여 60 분간 경과 후에 있어서 약 16 ％밖에 연마 속도가 상승하지 않아 안정된 연마 속도를 나타낸다는 것을 알 수 있다.
또한, 종래예 2로서 비교 합성예 2에서 얻은 산가, 수산기가를 갖지 않는 메타크릴 공중합체 R-2를 포함하는 메타크릴 공중합체 용액을 Suba 400의 연마 표면에 도장하고, 건조시켜 두께 500 ㎛의 연마층을 형성하고, 완충재층의 위에 연마층을 갖는 2층 유형의 연마포를 제조하였다. 이 연마포를 실시예 3과 동일한 연마 장치에 조립하고, 드레싱한 후, 실시예 3과 동일한 실리콘 산화막 부착 실리콘 웨이퍼의 연마에 제공하여 연마 시간과 실리콘 산화막의 연마 속도를 측정하였다. 그 결과, 산가, 수산기가를 갖지 않는 메타크릴 공중합체 R-2를 갖는 종래예 2의 연마포는 안정한 연마 속도를 나타내지만 초기 연마 속도가 40 nm/분으로 낮은 값을 나타내었다.
<실시예 5>
순수한 물에 평균 입경 0.2 ㎛의 산화세륨 지립을 1 중량％ 분산시켜 연마 슬러리를 제조하였다.
또한, 합성예 3에서 얻어진 메타크릴 공중합체 S-1을 사출 성형하여, 직경 60 cm, 두께 3 mm의 원판형 성형체를 제조하였다. 이 원판형 성형체를 로델사제 Suba-400에 양면 테이프로 서로 붙이고, 그 표면에 폭 2 mm, 깊이 1 mm, 피치폭 15 mm의 격자형의 홈 가공을 실시하여 2층 구조의 연마 패드를 제조하였다. 이 연마 패드를 상술한 도 3에 나타내는 연마 장치에 조립하여 드레싱 툴을 갖는 드레싱 장치로 상기 연마포의 성형체를 드레싱하였다.
계속해서, 도 8A에 나타낸 바와 같이 8 인치의 실리콘 웨이퍼 (21)의 표면을 산화하여 두께 약 10 nm의 완충 산화막 (22)를 형성하였다. 이 후, 전체 면에 CVD법에 의해 두께 200 nm의 질화 실리콘막 (23)을 퇴적하였다.
계속해서, 도 8B에 나타낸 바와 같이 질화 실리콘막 상에 소자 분리 영역에 상당하는 부분이 개구된 레지스트 패턴 (도시하지 않음)을 형성하였다. 이 레지스트 패턴을 마스크로서 상기 질화 실리콘막을 선택적으로 에칭하여 질화 실리콘을 포함하는 마스크재 (24)를 형성하였다. 상기 레지스트 패턴을 박리, 제거한 후, 상기 마스크재 (24)를 이용하여 노출되는 완충 산화막 (22), 또한 실리콘 웨이퍼 (21)을 예를 들면 리액티브 이온 에칭과 같은 이방성 에칭을 행하여 홈 (25)를 형성하였다. 계속해서, 도 8C에 나타낸 바와 같이 상기 홈 (25)를 포함하는 상기 마스크재 (24)의 전체 면에 CVD법에 의해 SiO2막 (26)을 그 홈 (25)의 깊이 이상의 두께가 되도록 퇴적하였다.
계속해서, 상술한 메타크릴 공중합체 S-1의 성형체를 갖는 연마포가 조립된 도 3에 나타내는 연마 장치를 이용하여 홀더 (7)에 상기 SiO2막 (26)이 퇴적된 실리콘 웨이퍼 (21)을 그 SiO2막 (26)이 연마포 (1)측에 대향하도록 반대로 하여 유지하였다. 지지축 (6)에 의해 상기 실리콘 웨이퍼 (21)을 연마포 (1)에 400 gf/cm2의 하중을 가하고, 또한 상기 연마포 (1)의 정반 (3) 및 홀더 (7)을 각각 100 rpm, 107 rpm의 속도로 동일 방향으로 회전시키면서 상기 연마 슬러리를 공급관 (5)로부터 190 mL/분의 속도로 상기 연마포 (1)에 공급하여 상기 홈 (25)를 제외하고 상기 마스크재 (24) 표면이 노출할 때까지 SiO2막 (26)을 CMP 처리하였다. 이 처리에 의해, SiO2막 (26)을 상기 홈 (25) 및 상기 완충 산화막 (22), 마스크재 (24)의 구멍 내에 잔존시켰다. 이 후, 상기 마스크재 (24) 및 완충 산화막 (22)를 제거함으로써, 도 8D에 나타낸 바와 같이 상기 홈 (25)에 SiO2가 매립된 얕은 홈형 소자 분리 (STI) 영역 (27)을 형성하였다.
이러한 CMP 처리를 40 매의 연마 상당의 실리콘 웨이퍼 (21)에 대하여 연속하여 실시한 결과, 모든 실리콘 웨이퍼 (21)에 양호한 얕은 홈형 소자 분리 (STI) 영역 (27)을 안정적으로 형성할 수가 있었다.
<실시예 6>
도 9A에 나타낸 바와 같이 표면에 도시하지 않는 소스, 드레인 등의 확산층이 형성된 실리콘 웨이퍼 (31) 상에 CVD법에 의해 예를 들면 두께 1000 nm의 SiO2막(제1층 층간 절연막) (32)를 퇴적하였다.
계속해서, 도 9B에 나타낸 바와 같이 제1층 층간 절연막 (32) 상에 Al-Si 합금막을 형성하고, 이 Al-Si 합금막에 레지스트 패턴 (도시하지 않음)을 형성하였다. 이 레지스트 패턴을 마스크로서 상기 Al-Si 합금막을 예를 들면 리액티브 이온 에칭과 같은 이방성 에칭으로 배선층 (33)을 형성하였다. 계속해서, 상기 배선층(33)을 포함하는 상기 제1층 층간 절연막 (32)의 전체 면에 CVD법에 의해 예를 들면 두께 1200 nm의 SiO2막 (제2층 층간 절연막) (34)를 퇴적하였다. 이 때, 2층 층간 절연막 (34)는 상기 배선층 (33)에 의한 요철 형상이 전사되어 표면이 요철 형상이 되었다.
계속해서, 상술한 메타크릴 공중합체 S-1의 성형체를 갖는 연마포가 조립된 도 3에 나타내는 연마 장치를 이용하여 홀더 (7)에 상기 2층 층간 절연막 (34)가 퇴적된 실리콘 웨이퍼 (31)을 그 2층 층간 절연막 (34)가 연마포 (1)측에 대향하도록 반대로 하여 유지하였다. 지지축 (6)에 의해 상기 실리콘 웨이퍼 (31)을 연마포 (1)에 400 gf/cm2의 하중을 가하고, 또한 상기 연마포 (1)의 정반 (3) 및 홀더 (7)을 각각 100 rpm, 107 rpm의 속도로 동일 방향으로 회전시키면서 상기 연마 슬러리를 공급관 (5)로부터 190 mL/분의 속도로 상기 연마포 (1)에 공급하여 상기 2층 층간 절연막 (34) 표층을 CMP 처리하였다. 이 처리에 의해, 도 9 C에 나타낸 바와 같이 2층 층간 절연막 (34) 표면이 평탄화되었다.
이러한 CMP 처리를 40 매의 연마 상당의 실리콘 웨이퍼 (31)에 대하여 연속하여 실시한 결과, 모든 실리콘 웨이퍼 (31) 상의 제2층 층간 절연막 (34) 표면을 안정적으로 평탄화할 수가 있었다.
<실시예 7>
우선, 콜로이달 실리카 3.6 중량％, 콜로이달 알루미나 1.1 중량％, 2-퀴놀린카르복실산 (키날진산) 0.6 중량％, 락트산 0.35 중량％, 도데실황산암모늄 1.8 중량％, 과산화수소 3.9 중량％, 히드록시에틸셀룰로오스 0.5 중량％ 및 잔부 물을 포함하는 연마 슬러리를 제조하였다.
계속해서, 도 10A에 나타낸 바와 같이 표면에 도시하지 않는 소스, 드레인 등의 확산층이 형성된 실리콘 웨이퍼 (41) 상에 CVD법에 의해 층간 절연막으로서의 예를 들면 두께 1000 nm의 SiO2막 (42)를 퇴적하였다. 이어서, 상기 SiO2막 (42)에 포토 에칭 기술에 의해 배선층에 상당하는 형상을 갖는 폭 100 ㎛, 깊이 0.8 ㎛의 복수의 홈 (43)을 형성하였다. 이 후, 도 10B에 나타낸 바와 같이 상기 홈 (43)을 포함하는 상기 SiO2막 (42) 상에 스퍼터 증착에 의해 두께 15 nm의 TiN을 포함하는 배리어층 (44) 및 두께 1.6 ㎛의 Cu막 (45)를 이 순서로 형성하였다.
계속해서, 상술한 메타크릴 공중합체 S-1의 성형체를 갖는 연마포가 조립된 실시예 5와 동일한 도 3에 나타내는 연마 장치를 이용하여 홀더 (7)에 상기 Cu막 (45)가 막형성된 실리콘 웨이퍼 (41)을 그 Cu막 (45)가 상기 연마포 (1) 측에 대향하도록 반대로 하여 유지하였다. 지지축 (6)에 의해 상기 실리콘 웨이퍼 (41)을 연마포 (1)에 400 gf/cm2의 하중을 가하고, 또한 상기 연마포 (1)의 정반 (4) 및 홀더 (7)을 각각 100 rpm, 107 rpm의 속도로 동일 방향으로 회전시키면서, 상기연마 슬러리를 공급관 (5)로부터 50 mL/분의 속도로 상기 연마포 (1)로 공급하여 상기 홈 (43)을 제외하고 상기 SiO2막 (42) 표면이 노출할 때까지 Cu막 (45) 및 상기 배리어층 (44)를 CMP 처리하였다. 이 처리에 의해 도 10 C에 나타낸 바와 같이 주위가 배리어층 (44)로 둘러 싸인 매립 Cu 배선층 (46)을 형성하여 반도체 장치를 제조하였다.
이러한 CMP 처리를 40 매의 연마 상당의 실리콘 웨이퍼 (41)에 대하여 연속하여 실시한 결과, 모든 실리콘 웨이퍼 (41)에 양호한 매립 Cu 배선층 (46)을 안정적으로 형성할 수가 있었다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 드레싱 처리를 실시하지 않고, 긴 시간에 걸쳐 안정된 연마 성능을 발휘할 수 있는 연마포를 제공할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 반도체 기판에 얕은 홈형 소자 분리 (STI) 영역을 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 반도체 기판 상에 표면이 평탄화된 층간 절연막을 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 반도체 기판 상의 절연막에 홈 및 개구부에서 선택되는 1 개 이상의 매립용 부재에 고정밀도의 배립 배선층과 같은 도전 부재를 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수가 있다.
당업자들은 추가 잇점 및 변형을 용이하게 발견할 것이다. 따라서, 보다 넓 은 관점에서의 본 발명은 본원에서 나타내고 기재한 구체적인 상세설명 및 대표 실시양태에 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구항 및 이들의 등가물에 의해 정의되는 일반적인 본 발명의 개념의 취지 또는 범주에서 벗어나지 않는 한 다양한 변형이 만들어질 수 있다.

Claims (33)

  1. 화학 기계 연마에 이용되는 연마포(1)이며, 산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 성형시켜 제조된 성형체(2)를 구비하는 연마포(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 (메트)아크릴 공중합체가, 산가를 나타내는 기가 (메트)아크릴산에 기초하는 구성 단위이고, 수산기가를 나타내는 기가 (메트)아크릴산히드록시알킬에스테르에 기초하는 구성 단위인 하기 화학식 1로 표시되는 것인 연마포(1).
    <화학식 1>
    Figure 112006031629528-pat00029
    단, 식 중의 R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R4는 탄소수 2 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬렌기를 나타내고, R5는 탄소수 1 내지 18의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기를 나타내고, 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 1O 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타낸다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (메트)아크릴 공중합체가, 산가를 나타내는 기가 (메트)메타크릴산에 기초하는 구성 단위이고 수산기가를 표시하는 기가 (메트)아크릴산2-히드록시에틸에 기초하는 구성 단위인 하기 화학식 2로 표시되는 것인 연마포(1).
    <화학식 2>
    Figure 112006031629528-pat00030
    단, 식 중의 R은 알킬기를 나타내고, 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타내고, R을 갖는 (메트)아크릴산알킬에스테르에 기초하는 구성 단위는 1종 또는 2종 이상일 수도 있다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (메트)아크릴 공중합체가 40,000 내지 1,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는 것인 연마포(1).
  5. 제1항에 있어서, 상기 (메트)아크릴 공중합체의 성형체(2)가 회전 가능한 정반(3) 상에 직접 고정되는 것인 연마포(1).
  6. 제1항에 있어서, 상기 (메트)아크릴 공중합체의 성형체(2)가 회전 가능한 정반(3) 상에 완충재층(4)을 통하여 고정되는 것인 연마포(1).
  7. 제6항에 있어서, 상기 완충재층(4)이 부직포 유형의 연마 패드, 고무층 또는 탄성 발포체층인 연마포(1).
  8. 반도체 기판에 홈(25)을 형성하는 공정,
    상기 홈(25)을 포함하는 상기 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 공정, 및
    산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 성형시켜 제조된 성형체(2)를 구비하는 연마포(1)에 상기 반도체 기판의 절연막을 눌러 붙여 회전시키면서, 상기 연마포(1)에 연마 지립을 포함하는 연마 슬러리(9)를 공급하여 연마함으로써 상기 홈(25) 내에 절연막을 잔존시켜 매립 소자 분리 영역을 형성하는 공정
    을 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 성형체(2)가, 산가를 표시하는 기가 (메트)아크릴산에 기초하는 구성 단위이고 수산기가를 나타내는 기가 (메트)아크릴산히드록시알킬에스테르에 기초하는 구성 단위인 하기 화학식 1로 표시되는 (메트)아크릴 공중합체로부터 제조된 것인, 반도체 장치의 제조 방법.
    <화학식 1>
    Figure 112006031629528-pat00031
    단, 식 중의 R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R4는 탄소수 2 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬렌기를 나타내고, R5는 탄소수 1 내지 18의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기를 나타내고, 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타낸다.
  10. 제8항에 있어서, 상기 성형체(2)가, 산가를 나타내는 기가 (메트)메타크릴산에 기초하는 구성 단위이고 수산기가를 나타내는 기가 (메트)아크릴산2-히드록시에틸에 기초하는 구성 단위인 하기 화학식 2로 표시되는 (메트)아크릴 공중합체로부터 제조된 것인, 반도체 장치의 제조 방법.
    <화학식 2>
    Figure 112006031629528-pat00032
    단, 식 중의 R은 알킬기를 나타내고, 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타내고, R을 갖는 (메트)아크릴산알킬에스테르에 기초하는 구성 단위는 1종 또는 2종 이상일 수도 있다.
  11. 제8항에 있어서, 상기 성형체(2)가 40,000 내지 1,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는 (메트)아크릴 공중합체로부터 제조된 것인, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 성형체(2)가 회전 가능한 정반(3) 상에 직접 고정되는 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 성형체(2)가 회전 가능한 정반(3) 상에 완충재층(4)을 통하여 고정되는 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 완충재층(4)가 부직포 유형의 연마 패드, 고무층 또는 탄성 발포체층인 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 연마 지립이 산화세륨 및 실리카를 포함하는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 산화물의 입자인 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 반도체 기판 상의 요철 패턴에 층간 절연막을 형성하는 공정, 및
    산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 성형시켜 제조된 성형체(2)를 구비하는 연마포(1)에 상기 반도체 기판의 층간 절연막을 눌러 붙여 회전시키면서, 상기 연마포(1)에 연마 지립을 포함하는 연마 슬러리(9)를 공급하여 상기 층간 절연막을 연마하는 공정
    을 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 성형체(2)가, 산가를 표시하는 기가 (메트)아크릴산에 기초하는 구성 단위이고 수산기가를 표시하는 기가 (메트)아크릴산히드록시알킬에스테르에 기초하는 구성 단위인 하기 화학식 1로 표시되는 (메트)아크릴 공중합체로부터 제조된 것인 반도체 장치의 제조 방법.
    <화학식 1>
    Figure 112006031629528-pat00033
    단, 식 중의 R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R4는 탄소수 2 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬렌기를 나타내고, R5는 탄소수 1 내지 18의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기를 나타내고, 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타낸다.
  18. 제16항에 있어서, 상기 성형체(2)가, 산가를 표시하는 기가 (메트)아크릴산에 기초하는 구성 단위이고 수산기가를 표시하는 기가 (메트)아크릴산2-히드록시에틸에 기초하는 구성 단위인 하기 화학식 2로 표시되는 (메트)아크릴 공중합체로부터 제조된 것인 반도체 장치의 제조 방법.
    <화학식 2>
    Figure 112006031629528-pat00034
    단, 식 중의 R은 알킬기를 나타내고, 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타내고, R을 갖는 (메트)아크릴산알킬에스테르에 기초하는 구성 단위는 1종 또는 2종 이상일 수도 있다.
  19. 제16항에 있어서, 상기 성형체(2)가 40,000 내지 1,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는 (메트)아크릴 공중합체로부터 제조된 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 성형체(2)가 회전 가능한 정반(3) 상에 직접 고정되는 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 제16항에 있어서, 상기 성형체(2)가 회전 가능한 정반(3) 상에 완충재층(4)을 통하여 고정되는 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 완충재층(4)가 부직포 유형의 연마 패드, 고무층 또는 탄성 발포체층인 반도체 장치의 제조 방법.
  23. 제16항에 있어서, 상기 연마 지립이 산화세륨 및 실리카를 포함하는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 산화물의 입자인 반도체 장치의 제조 방법.
  24. 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 공정,
    상기 절연막에 배선층(33)의 형상에 상당하는 홈(25) 및 비어필의 형상에 상당하는 개구부에서 선택되는 1 종 이상의 매립용 부재를 형성하는 공정,
    상기 매립용 부재의 내면을 포함하는 상기 절연막 상에 도전 재료막을 형성하는 공정, 및
    산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g인 (메트)아크릴 공중합체를 성형시켜 제조된 성형체(2)를 구비하는 연마포(1)에 상기 반도체 기판의 도전 재료막을 눌러 붙여 회전시키면서, 상기 연마포(1)에 연마 지립을 포함하는 연마 슬러리(9)를 공급하여 연마함으로써 상기 매립용 부재 내에 도전 재료막을 잔존시켜 배선층(33) 및 비어필로부터 선택되는 1 종 이상의 도전 부재를 형성하는 공정
    을 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 성형체(2)가, 산가를 나타내는 기가 (메트)아크릴산에 기초하는 구성 단위이고 수산기가를 나타내는 기가 (메트)아크릴산히드록시알킬에스테르에 기초하는 구성 단위인 하기 화학식 1로 표시되는 (메트)아크릴 공중합체로부터 제조된 것인 반도체 장치의 제조 방법.
    <화학식 1>
    Figure 112006031629528-pat00035
    단, 식 중의 R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R4는 탄소수 2 내지 4의 직쇄상 또는 분지상의 알킬렌기를 나타내고, R5는 탄소수 1 내지 18의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기를 나타내고, 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타낸다.
  26. 제24항에 있어서, 상기 성형체(2)가, 산가를 나타내는 기가 (메트)아크릴산에 기초하는 구성 단위이고 수산기가를 표시하는 기가 (메트)아크릴산2-히드록시에틸에 기초하는 구성 단위인 하기 화학식 2로 표시되는 (메트)아크릴 공중합체로부터 제조된 것인 반도체 장치의 제조 방법.
    <화학식 2>
    Figure 112006031629528-pat00036
    단, 식 중의 R은 알킬기를 나타내고, 또한, l, m, n은 각 단량체에 기초하는 구성 단위의 중량％를 나타내고, 또한 l, m, n은 공중합체의 산가가 10 내지 100 mgKOH/g이고 수산기가가 50 내지 150 mgKOH/g이 되도록 각각 선택되는 수를 나타내고, R을 갖는 (메트)아크릴산알킬에스테르에 기초하는 구성 단위는 1종 또는 2종 이상일 수도 있다.
  27. 제24항에 있어서, 상기 성형체(2)가, 40,000 내지 1,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는 (메트)아크릴 공중합체로부터 제조된 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  28. 제24항에 있어서, 상기 성형체(2)가, 회전 가능한 정반(3) 상에 직접 고정되는 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  29. 제24항에 있어서, 상기 성형체(2)가, 회전 가능한 정반(3) 상에 완충재층(4)을 통하여 고정되는 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 완충재층(4)가, 부직포 유형의 연마 패드, 고무층 또는 탄성 발포체층인 반도체 장치의 제조 방법.
  31. 제24항에 있어서, 상기 도전 재료가 구리 또는 구리 합금인 반도체 장치의 제조 방법.
  32. 제31항에 있어서, 배리어층(44)이 상기 도전 재료층의 형성에 앞서서 상기 매립용 부재 내면을 포함하는 상기 절연막 상에 형성되는 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  33. 제24항에 있어서, 상기 연마 지립이 실리카 및 알루미나를 포함하는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 산화물의 입자인 반도체 장치의 제조 방법.
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