WO2002031874A1 - Toile abrasive, dispositif de polissage et procede pour fabriquer un dispositif a semiconducteur - Google Patents

Description

明 細 書

研磨布、 研磨装置および半導体装置の製造方法

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。

背景技術

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。

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。

前述 した研磨において、 前記研摩ス ラ リ ー中の 0 . 2 " m前後の研磨砥粒が研磨布の開放気孔 （通常 4 0 〜 5 0 μ m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。

しか しなが ら 、 長い時間に亘つ 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 。

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。 し力 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。 発明の開示

本発明の 目 的は、 ド レ ッ シン グ処理を施さずに、 比較的長 い時間に亘つて安定 した研磨性能を発揮 し得る研磨布を提供 する。

本発明の別の 目 的は、 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つ て安定し た研磨性能を発揮し得る研磨布を提供する。 本発明の別の 目 的は、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する。

本発明の別の 目 的は、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する。

本発明によ る と 、 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提供される。

本発明に よ る と 、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 ゥ ム、 酸化マンガン、 シ リ 力、 アルミ ナおよぴジルコニァから 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 提供される。

本発明に よ る と 、水系媒体に可溶な高分子材料を含む研磨 層を有する研磨布が提供される。

本発明に よ る と 、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 ナおよびジルコニァから 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提供され る。

本発明に よ る と 、酸化セ リ ゥム、 酸化マンガン、 シ リ カ、 ァ ルミ ナおよびジルコ ニァから 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研 磨布が提供される。

本発明による と、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 られた回転テープ ノレと 、

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 リ一を供給するため の供給手段と

を具備する研磨装置が提供される。

本発明による と 、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 力、 アルミ ナおよぴジルコニァからなる群カゝら選ばれる 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

を具備する研磨装置が提供される。

本発明による と、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

を具備する研磨装置が提供される。

本発明によ る と、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 ナおよぴジルコニァ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、

前記回転テ一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

を具備する研磨装置が提供される。

本発明によ る と、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 プルと 、

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

を具備する研磨装置が提供される。

本発明に よ る と 、酸化セ リ ゥム、 酸化マンガン、 シ リ カ、 ァ ルミ ナおよぴジルコ ニァ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

を具備する研磨装置が提供される。

本発明によ る と 、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 、

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 を含む半導体装置の製造方法であって、

前記研磨装置は、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研磨布が表面に取付け られた回転テープ ルと 、 この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 一を供給するための 供給手段と を具備する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明による と、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 、

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ぴビア 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

を含む半導体装置の製造方法であって、

前記研磨装置は、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 ゥム、 酸化マンガン、 シリ 力、 アルミ ナおよびジルコニァからなる群カゝら選ばれる 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 、 こ の回転テーブルの上 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 を具備する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によ る と 、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 口部力 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 、.

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 よぴビア 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

を含む半導体装置の製造方法であっ て、

前記研磨装置は、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 、 こ の回 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 リ一を供給する ための供給手段 と を具備する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によ る と 、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 口部力、 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 、

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

を含む半導体装置の製造方法であっ て、

前記研磨装置は、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 ナおよびジルコユアから 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 、 こ の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 を具備す る半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によ る と 、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 口部力 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 、

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

を含む半導体装置の製造方法であっ て、 前記研磨装置は、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 、 この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 リ一を供給するための 供給手段と を具備する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によ る と、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 、

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

を含む半導体装置の製造方法であって、

前記研磨装置は、酸化セ リ ウ ム、 酸化マ ンガン、 シ リ カ、 アル ミ ナおよびジルコユ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 一ブルと、 こ の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 を具備する半導体装置 の製造方法が提供される。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明に係る研磨装置の一形態を示す概略図、 図 2 は、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 A， 図 3 B， 図 3 Cは、 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である。

発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明を詳細に説明する。

本発明に係る 6 つの研磨布を詳細に説明する。

( 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。

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 が好ま しい。

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 ) 、 下記式 （II ) で表される ものが挙げられる。

ただ し、 式中の R ¹〜 R ³はいずれもアルキル基、 ァ 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。

ただ し、 式中の R ⁴〜 R ⁶はそれぞれ水素原子ま たは炭素数 ：！ 〜 1 8 の有機基、 R 7は炭素数 1〜 1 8 の有機基であっ て、 R ⁶と R 7は互いに結合 して γ ΐをへテ ロ 原子 と する複素環を 形成 していて も よ く 、 Υ ¹は酸素原子又は硫黄原子である。

前記式 （ I ) 中の R l〜R 3は、 それぞれ水素原子、 アルキ ル基、 ァ リ ール基を示す。 こ のアルキル基は、 特に炭素数 1 〜 1 8 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。

前記アルキル基を具体的に例示する と 、 メ チル、 ェチル、 n —プロ ピノレ 、 イ ソプロ ピル、 n —プチノレ 、 s e c 一プチノレ 、 イ ソ ブチル 、 n — ア ミ ノレ 、 イ ソ ァ ミ ル 、 s e c — ァ ミ ル、 n 一ペンチル、 n _ォク チノレ、 ドデシル、 セチノレ、 ステア リ ル 等を挙げる こ と ができ る。

前記ァ リ ール基と しては、例えばフエュル、置換フ エ -ル、 ナフチル、 置換ナフチル等を挙げる こ と ができ る。 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 一不飽和単量体と ト リ アルキルシ リ ノレ ク ロ ライ ド と の反応によ り α , 3 —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 ひ ， 一不飽和単量体と しては、 例えばアク リ ル酸、 メ タ ク リ ル酸、 ィ 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 η —プロ ピル、 ト リ イ ソプロ ピル、 ト リ η —ブチル、 ト リ s e c —プチル、 ト リ イ ソブチル、 ト リ n —ア ミ ル、 ト リ イ ソァ ミ ル、 ト リ s e c — ア ミ ノレ 、 ト リ n —ペンチノレ 、 ト リ n —ォク チノレ 、 ト リ ドデシル、 ト リ セチル、 ト リ フ エニル、 ト リ p —メ チルフ エ 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。

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 （ II I ) 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 a ， ]3 —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。

ただ し、 これらの式中の R l〜 R 3はいずれも水素原子、 了 ルキル基、 ァ 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。

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 ct ， β —不飽和カルボン酸 ト リ アルキルシ リ ルエステル（シ リ ルアタ リ レー ト） を以下に式 （III一 1 ) 〜 （III一 2 2 ) 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 ひ， ]3 —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 一 1 ) 〜 （IV— 2 2 ) と して列挙する。 卜リメチルシリルァクリレート

トリェチルシリルァクリレ一卜

CH₂=CH-C- 0- Si C₂H₃) ₃ (IH - 2)

0 トリ n -プロビルシリルァクリレート

CH₂=CH-C- 0- Si"(CH₂CH₂CH₃)₃ (ΠΙ-3)

O 卜リ i so-プロビルシリルァクリレー卜 απ-4)

トリ η -プチルシリルァクリレート (_ΠΙ_₅)

トリ i so-プチルシリルァクリレ一ト

CH₃

CH₂=CH- C- 0- Si~{CH₂CH- CH₃) 3 (III-6)

O トリ sec-プチルシリルァクリレ一卜

(ΙΠ - 7)

卜リ n—アミルシリルァクリレート

CH₂=CH- C— 0-Si~(CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃)_s (m-8)

O トリ n-へキジルシリルァクリレート (！!! 、

トリ n -ォクチルシリルァクリレート

CH₂=CH- C- 0- Si-(CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃) 3

O

(111-10)

卜リ n-ドデシルシリルァクリレー卜

トリフエニルシリルァクリレ一ト

(111-12)

トリ P -メチルフエ二ルァクリレート

卜リベンジルシリルァクリレー卜 （ _{Η 4)}

ェチルジメチルシリルァクリレート

n-ブチルジメチルシリルァクリレー卜

CH₂=CH-C-0-Si ^{CH 2}„ (111-16)

0 . ^CH3)2 ジ iso-プロピル- n-プチルシリルァクリレー卜

(^IIH7)

n -ォクチルジ n-ブチルシリルァクリレート

（山— 18)

ジ i so-プロピルステアリルシリルァクリレート

ジシクロへキシルフェニルシリルァクリレート

(111-20)

-ブチルジフエニルシリルァクリレート

(ΙΠ - 21)

ラウリルジフエ二ルシリルァクリレー卜

卜リメチルシリルメタクリレート

CH₂=C(CH₃)-C-0-Si-(-CH3) 3 (IV-1)

0 トリェチルシリルメタクリレート

トリ n -プロビルシリルメタクリレー卜 (_IV-3)

トリ ί so-プロビルシリルメタクリレ一卜

了

トリ n-ドデシルシリルメタクリレート

トリフエニルシリルメタクりレー卜

CH₂=C(CH₃)-C-0-Si (IV - 12)

0

トリ P-メチ フエニルシリルメタクリレート

CH₂;C(CH₃) - C - 0 - Si- (IV - 13)

0

トリベンジルシリルメタクリレ一ト

(IV - 14)

ェチルジメチルシリルメタクリレー卜

CH₂=C(CH₃)- C-O- Sに (IV-15)

0 (^Cn3)2 n -プチルジメチルシリルメタクリレート

GHg し H2CH3

CH₂=C(CH₃)-C-0-Si

(IV-16) 0 ジ i so-プロピル- n-ブチルシリルメタクリレー卜 H₃ \

CH:

CH₂=C(CH₃)-C- 0- (IV - 17)

Siヽ CH3ノ 2

r H2し H yH Hs

n -ォクチルジ n-プチルシリルメタクリレ一ト

ジ' I so-プロピルステアリルシリルメタクリレート

ジシクロへキシルフェニルシリルメタクリレート

-ブチルジフエニルシリルメタクリレー卜

(IV-21)

ラウリルジフエニルシリルメタクリレート

(IV-22)

また、 他の好ま しい α， J3 _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— 1 0 ) と して列挙する。

卜リ -i so-プロビルシリルメチルマレート

トリ- ί so-プロビルシリルァミルマレー卜

卜リ -n-プチルシリル -n-ブチルマレー卜

t -プチルジフエニルシリルメチルマレー卜

t-ブチルジフエ二ルシリル -n -ブチルマレ一ト

トリ -i so -プロビルシリルメチルフマレート

トリ- i so-プロピルシリルァミルフマレート

トリ- n-プチルシリル- n-プチルフマレ一ト

t-プチルジフエニルシリルメチルフマレー卜

(VII-9)

t-ブチルジフエニルシリル- _n-プチルフマレート

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 ， 一不飽和カルボン酸 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 ， —不飽和単量体等が挙 げ られる。 こ の α ， ]3 —不飽和単量体と しては、 例えばメ チ ル (メ タ ） ア タ リ レー ト 、 ェチル (メ タ ） ア タ リ レー ト 、 n 一 プ ロ ピル （メ タ ） ァ ク リ レー ト 、 イ ソ プロ ピル （メ タ） ァ タ リ レー ト 、 n — ブチル （メ タ ） ア タ リ レー ト 、 s e c — ブ チノレ (メ タ） ア タ リ レー ト 、 t —ブチル (メ タ ） ア タ リ レー ト 、 シ ク ロ へキシル （メ タ ） ア タ リ レー ト 、 2 —ェチルへキ シル （メ タ ） ア タ リ レー ト 、 ラ ウ リ ル （メ タ ） ア タ リ レー ト 、 ステア リ ル （メ タ） ァ ク リ レー ト 、 ス チ レ ン、 α — メ チルス チ レ ン、 ρ — ビュル ト ルエ ン、 ア ク リ ロ ニ ト リ ル、 2 — ヒ ド ロ キ シェチル （メ タ ） ア タ リ レー ト 、 2 — ヒ ド ロ キ シェチノレ (メ タ ） ァ 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 ダ リ コ ールの付加体お よ び、 これの メ チルあるい はェチルエーテル体等が挙げられる。

前記式 （II) 中の R ⁴、 R ⁵および R 6は、 それぞれ水素原子 又は炭素数 1〜 1 8 のアルキル基、 ァ リ ール基、 アルカ ノ ー ル基などの有機基、 R ⁷は炭素数 1〜 1 8 のアルキル基、 ァ リ ール基、 アル力 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、 R ⁶と R 7は互いに結合し て γ ΐをへ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、 ェチル、 η —プロ ピノレ、 イ ソプロ ピノレ 、 η —プチノレ 、 s e c 一プチノレ 、 イ ソブチル、 n — ァ ミ ル、 イ ソ ア ミ ノレ、 s e c — ア ミ ノレ 、 n 一ペンチノレ 、 n —ォクチノレ 、 ドデシノレ 、 セチル、 ステア リ ル が好ま しい。

前記式 （Π) 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〜 1 2 0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へテロ原子とする ビュル型二重結合 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。

(概）

ただし、 式中の R ⁴〜 R 6はそれぞれ水素原子または炭素数 1〜 1 8 の有機基、 R 7は炭素数 1〜 1 8 の有機基であって、 R ⁶と R ⁷は互いに結合して Y lをへテ ロ原子とする複素環を 形成していても よ く 、 Υ ¹は酸素原子又は硫黄原子である。

前記式 （VIII) における R 4、 R 5、 R 6は、 それぞれ水素原 子又は炭素数 1 〜 1 8 のアルキル基、 ァ リ ール基、 アルカ ノ ール基な どの有機基、 R 7は炭素数 1 〜 1 8 のアルキル基、 了 リ ール基、 アル力 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、 R ⁶と R ⁷は互いに結合 して γ ΐをへテ 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。

前記式 （VIII) で表 される化合物を具体的に例示する と 、 メ チノレ ビニノレエーテノレ、 ェチル ビニノレエ一テル、 イ ソ プ ロ ピ ル ビ -ルエーテノレ、 _η — プロ ピル ビ -ノレエーテノレ、 η — ブチ /レ ビニノレエーテ ノレ、 イ ソブチノレ ビニノレエーテノレ、 2 — ェ チノレ へキシル ビ二ノレエーテル、 シク 口 へキシノレ ビュルエーテ 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 ロ一 2 Η — 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。

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、 アタ 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。

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 1 0 0 °Cの範囲の温度において行われる。

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 一不飽和単量体と 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 こで用レ、 られるカルボキシル基含有 ， —不飽和単 量体と しては、 例えばア ク リ ル酸、 メ タ ク リ ル酸、 ィ 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。

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 一不飽和のホモポ リ マーまたはコ ポ リ マーを挙げる こ と が でき る。

ただし、 これら式中の R 4〜 R 6はそれぞれ水素原子または 炭素数 1 〜 1 8 の有機基、 R 7は炭素数 1 〜 1 8 の有機基であ つて、 R 6と R 7は互いに結合 して _Y lをへテ ロ原子 と する複素 環を形成 していて も よ く 、 Y ¹は酸素原子又は硫黄原子である 前記式（ V )の構成単位に対応するカルボキシル基含有 _α ， ]3 —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 ル酸へ ミ アセ 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 ， —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 （メ タ ク リ ノレ酸へ ミ アセタールエス テル） を以下に式 ( VI- 1 ) 〜 （ VI— 8 ) と して列挙する。

-メ 卜キシェチルァクリレート

(V - 1)

-ェトキシェチルァクリレー卜

-n-プロポキシェチルァクリレート

- i so-プロポキシェチルァクリレ一卜

CH₂=CH-C-0-CH-0-CH _(v_₄₎

0 、CH₃

-n-ブトキシェチルァクリレート (、/— )

- i so-ブトキシェチルァクリレー卜

-( 2 -ェチルへキソキシ）ェチルァクリレート (^V一 ⁷⁾

ピラニルァクリレー卜

(V-8)

-メ トキシェチルメタクリレート

CH₃

CH₂=C(CH₃)-C-0-CH-0-CH₃

(Vl-1) O

-ェトキシェチルメタクリレート

CH₃

CH₂=C(CH₃)-C- 0-CH- 0-CH₂CH₃ (VI-2)

O

-n -プロボキシェチルメ トクリレート

CH₃

CH₂=C(CH₃)- C- 0-CH- 0-CH₂CH₂CH₃

(VI-3) O

- i so-プロポキシェチルメタクリレート

CH₃ ■CH₃

/

CH₂=C(CH₃)-C-0— CH-O-CH (VI-4)

0 CH 1-n -ブトキシェチルメタクリレート

CH 3

CH₂=C(CH₃)- C- 0- CH- 0- CH₂CH₂CH₂CH₃ (VI-5)

O

1 - i so-ブトキシェチルメタクリレ一ト

CH₃ CH 3

CH₂=C(CH₃) - C- O- CH- O- CH₂CH-CH₃ (VI-6)

O

1- (2-ェチルへキソキシ） ェチルメタクリレート

CH =C(CH₃)-C-0-CH-0-CH₂CH-CH CH₂CH_?CH (VI-7)

3 ϋ)

ビラニルメタクリレート

(VI-8)

また、 他の好ま しいカルボキシル基含有 α ， ；3 —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。 ジ -1-メ トキシェチルマレート

ジ- 1-ェトキシェチルマレート

ジ- 1-n-プロポキシェチルマレ一ト

ジ- 1-i so-プロポキシェチルマレ一ト

(IX一 4)

ジ- 1- n-ブトキシェチルマレート

ジ- 1- i so-ブトキシェチルマレート

ジピラニルマレー卜

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 ， /3 —不飽和単量体と前記式 ( V I I I ) 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 ct ， ]3 —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） ァク リ レー ト 、 ェチル （メ タ ） ア タ リ レー ト 、 η — プ ロ ピル (メ タ ） ア タ リ レー ト 、 イ ソ プロ ピル （メ タ ） ア タ リ レー ト 、 η — ブチノレ （ メ タ ） ア タ リ レー ト 、 s e c — プチル (メ タ ） ア タ リ レー ト 、 t 一 ブチル ( メ タ ） ア タ リ レー ト 、 シク ロ へキ シル (メ タ ） ア タ リ レー ト 、 2 —ェチルへキ シル （メ タ ） ァ ク リ レー ト 、 ラ ウ リ ル （メ タ） アタ リ レー ト 、 ステア リ ル (メ タ） ア タ リ レー ト 、 ス チ レ ン、 a — メ チノレス チ レ ン、 p — ビエル ト ノレエ ン、 ア ク リ ロ ニ ト リ ル、 2 — ヒ ド ロ キ シェチル （メ タ ） ァ ク リ レー ト 、 2 — ヒ ド ロ キ シェチル (メ タ ） ァ 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 チルあるいはェチルエーテル体等が挙 げられる。

前記高分子材料における前記式 （III ) 、 式 （IV ) 、 式 （ V ) および式 （V I ) で示される単量体に基づ く 構成単位の含有量 は、 2 0 〜 1 0 0 重量％、よ り 好ま し く は 4 0 〜 1 0 0 重量％ である こ と が望ま しい。 前記構成単位の含有量を 2 0 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 力 ルポキ 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。 前記高分子材料は、 数平均分子量が 5 0 0 〜 5 0 0 , 0 0 0 、 ガラス転移温度が 3 0 〜 1 0 0 °C、 よ り 好ま し く は数平 均分子量力 S 5 0 0 〜 ： L 0 0 ， 0 0 0 、 ガラ ス転移温度が 4 0 〜 8 0 °C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。

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。

前記粒子 と しは、 例えばロ ジン、 セルロ ース、 ポ リ ビュル 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 〜 5 0 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 5 0 体積。 /₀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。

( 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 ナおよびジルコニァ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、 W 02

37 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。

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 ものが用レ、 られる。

前記研磨砥粒は、 前記高分子材料に 0 . 5〜 2 0 重量％の 範囲で均一分散 して配合される こ と が好ま しい。

前記研磨砥粒は、 0 . 0 2〜 0 . 1 μ πι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。

( 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。

前記高分子材料は、 前記研磨層に被研磨部材を 3 0 0 g f Z c πι2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 . 0 mノ s e c と した時の水系媒体中 で溶解する速度が 0 . 0 1〜 1 0 . O m g Z分である こ と が 好ま しい。 こ の溶解速度を 0 . O l m g /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 リ一を 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 . 0 m g /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 一が研磨層外部に放出 されてス ラ リ 一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。

前記高分子材科と しては、 例えばアク リ ル酸、 メ タア タ リ ノレ酸、 ィ タ コ ン酸、 フ マノレ酸、 マ レイ ン酸、 ヒ ド ロ キシアル キルァ ク リ レー ト 、 ヒ ドロ キシアルキルメ タ ァ ク リ レー ト 、 N — ビュル一 2 — ピロ リ ドン、 メ チルビュルエーテル、 N— ビュルホルムア 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。

( 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、 ァ ル ミ ナおよびジルコニァ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。

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。 前記研磨砥粒は、 前記高分子材料に 0 . 5 〜 2 0 重量％の 範囲で均一分散 して配合される こ と が好ま しい。

前記研磨砥粒は、 0 . 0 2 〜 0 . 1 μ πι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。

( 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。

こ こで、 『摩擦力』 と は前記研磨層に被研磨部材を 1 5 0 〜 5 0 0 g f Z c m S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 . 0 m / s e c と した時の前記研磨層に与え られる力を意味する。

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。

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。

( 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、 ァ ルミ ナおよびジルコ ニァからなる群か 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 こで、 『摩擦力』 と は前記研磨層に被研磨部材を 1 5 0 〜 5 0 0 g f / c m 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 . 0 m / s e c と した時の前記研磨層に与え られる力を意味する。

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。

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（ II I )、式（ IV )、 式 （ V ) および式 （V I ) 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。

前記研磨砥粒は、 前記研磨層中に 0 . 5〜 2 0 重量％の範 囲で均一分散して配合される こ と が好ま しい。

前記研磨砥粒は、 0 . 0 2〜 0 . 1 m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。

次に、 本発明に係る研磨装置を図 1 を参照 して説明する。 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 リ一 （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。

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 エ ニルェ 一テル、 エチ レ ンダ リ コ ール脂肪酸エ ス テル等の非イ オ ン 性界面活性剤 ； 例えばィ ミ ダゾ リ べタ 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 ゥ ム等の陰ィ ォ ン性界面活性剤 ； ステア リ ン ト リ メ チルア ンモユ 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。

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 つ 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。

( 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 一中の研磨砥粒 によ り 研磨 さ れる。

( 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。

次に、 本発明に係る半導体装置の製造方法を説明する。

(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。

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。

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 （ B P S G膜） 、 リ ン添加ガラ ス膜 （ P S G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 ツ パ膜が被覆される こ と を許容する。

前記銅系金属 と しては、 銅 （ C u ) ま たは C u — S i 合 金、 C u — A 1 合金、 じ 11 ー 3 1 — 1 合金、 C u — A g 合金の よ う な鲖合金 （ C u 合金） 等を用レヽ る こ と ができ る。

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 ツ キ等に よ り 形成 される。

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パ リ ァ層 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 ァ層 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 C u 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、 C u に よ る半導体基板の汚染を防止する こ と が可能にな る。

前記導電性バ リ ア層は、 例えば T i N、 T i 、 N b 、 W , W N , T a N , T a S i N , T a , C o , C o , Z r , Z r Nおよび C u T a 合金カゝ ら選ばれる 1 層ま たは 2 層以上 力 ら作られる。 こ の よ う な導電性バ リ ア層は、 1 5 〜 5 0 n mの厚 さ を有する こ と が好ま しい。

(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。

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。

( a ) まず、 ホルダ 5 に よ り 被研磨部材であ る半導体基 板 6 をその鲖ま 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 ？ 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 ーンテープ 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。

( ) 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。

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。

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。 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 、 C u ま た は C u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 C u または C u 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。

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 （ H 2 O 2 ) 、 次亜塩素酸ソーダ （ N a C I O ) の よ う な酸化 剤を用いる こ と ができ る。

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 1 0 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 1 0 倍未満にする と 、 C u ま たは C u 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 3 0 倍以上、 さ ら に好ま し く は 5 0 倍以上 であ る。

前記研磨ス ラ リ ーま たは研磨組成物には、 カルボキシル 基おょぴ 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。

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。

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 2 0 〜 2 5 0 重量％含有さ れ る こ と が好ま しい。 第 2 有機酸の含有量を 2 0 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 2 5 0 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 なる虞がある。 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 4 0 〜 2 0 0重量。/。である。

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。

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 一中の水によ 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 一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つて研磨初期 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 つ て、 被研磨部材を ド レ ッ シング レスで長時間に亘つて安定 的に研磨する こ とが可能な研磨布を提供でき る。

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 （II I ) 、 式 （IV ) に示す単量体に基づく 構成単位 （ア タ 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 （ァ ク リ ノレ酸へ ミ アセターノレエス テノレ 、 メ タ ク リ ノレ酸へ ミ アセ タ 一ノレエステノレ ） 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。

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 テルおよびへ ミ ァセタールエス 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。

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。

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 ニァ 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 レツ 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！：つて研磨初期 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！：つ て安定的に研磨 する こ と が可能な研磨布を提供でき る。

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 タ 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 （ァ ク リ ル酸へミ アセタールエステル、 メ タ ク リ ル酸へミ 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。

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。

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。

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 リ一 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 一中の水 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つて安定的に研磨する こ と が可 能な研磨布を提供でき る。 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 3 0 0 g f Z c m 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 . 0 m / s e c と した時の水系媒体中で溶解する速度が 0 . 0 1 〜 1 0 . O m g Z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。

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 ゥ ム、 酸化マンガン、 シ リ カ、 アル ミ ナおよぴジルコ -ァか 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つて研磨初期 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 時間に亘つ て安定的に研磨する こ と が可能な研磨布を提供で き る。

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 3 0 0 g f / c m 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 . 0 m / s e c と した時の水系媒体中で溶解する速度が 0 . 0 1 〜 1 0 . O m g /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。

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。

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ぴ水を含む研磨ス 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 一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 ツ 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つ 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 亘つ て安定的に研磨する こ と が可能な研磨布を提供でき る。

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 二 ァか 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。

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つて研磨初期と 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 長時間に亘つ て安定的に研磨する こ とが可能な研磨布を提供 できる。

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 長い時間に亘つて安定した研磨性能を発揮する こ と ができ る _t 本発明に係る別の研磨装置は、 酸化セ リ ゥム、 酸化マンガ ン、 シリ カ、 アルミ ナおよびジルコニァ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 時間に亘つて安定した研磨性能を発揮する こ と ができ る。

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 _c 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 つ 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。

以下、 本発明の実施例を詳細に説明する。 <合成例 1 >

まず、 攪拌機付きのフラス コ にキシレ ン 4 0 . 0重量部、 酢酸ブチル 1 0 . 0重量部を仕込み、 1 3 4 °Cに昇温させ、 攪拌しな力 S ら、 ト リ i s o —プロ ビルシ リ ルアタ リ レー ト（前 記式 （III一 4 ) の化合物） 6 0 . 0 重量部、 2 —エ ト キシェ チルメ タ タ リ レー ト 1 5 . 0 重量部、 メ チノレメ タ タ リ レー ト 2 0 . 0 重量部、 n _プチルメ 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 —ブチルペルォキシイ 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 3 0分間保持した。 つづいて、 キシレ ン 1 0 . 0重 量部、 パーブチル I 1 . 0重量部と の混合物を 2 0 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 4 8 . 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 ₅ 0 %キシレン溶液を 得た。

なお、 得られた共重合体は数平均分子量が 6 7 , 0 0 0 、 ガラス転移温度が 5 6 °Cであった。 また、 こ の共重合体中に 占めるァク リ ル酸シリ ルエス テルの単位は、 6 0重量⁰ /₀であ つた。

… （X)

(構成比率は重量％を示す。 ） ぐ合成例 2 >

まず、 攪拌機付き のフ ラ ス コ に キ シ レ ン 4 0 . 0重量部、 酢酸プチル 1 0 . 0 重量部を仕込み、 1 3 4 °Cに昇温させ、 攪拌 しなが ら、 1 一 i s o—ブ ト キシェチルメ タ タ リ レー ト (前記式 （VI— 6 ) の化合物） 4 3 . 7重量部、 メ チルメ タ ク リ レー ト 5 2 . 0重量部、 2 —ェチルへキシルァク リ レー ト 4 . 3 重量部および重合触媒パーブチル I 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 3 0分間保持 した。 つづいて、 キ シ レン 1 0 . 0重量部、 パーブチル I 1 . 0重量部と の混合物を 2 0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 4 8 . 0重量部を力 Qえて希釈する こ と によ り 、 下記式 （ X I ) に示す構造式を持つメ タ ク リ ル酸へミ ア セタールエス テルの単位を有する共重合体の 5 0 %キシレ ン 溶液を得た。

なお、 得られた共重合体は数平均分子量が 3 8 , 0 0 0 、 ガラ ス転移温度が 5 0 °Cであった。 また、 こ の共重合体中に 占め る メ タ ク リ ル酸へミ アセタールエ ステルの単位は 4 3 . 7 %であった

(構成比率は重量％を示す。 ）

<合成例 3 >

攪拌機付きのフ ラ ス コ に、 キシレン 4 0 . 0 重量部、 酢酸 ブチル 1 0 . 0重量部を仕込み、 1 3 4 °Cに昇温させ、 攪拌 しなが ら、 アク リ ル酸 6 4 . 0重量部、 アク リ ル酸メ ト キシ ェチル 3 6 . 0重量部および重合触媒パーブチル I 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 3 0分間保持した。 つづいて、 キシレ ン 1 0 . 0重 量部、 パーブチル I 1 . 0重量部と の混合物を 2 0 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 4 8 . 0重量部を加えて希釈し、 水媒体 に可溶なポ リ マーの 5 0 %溶液を得た。

得られたポリ マーの数平均分子量は、 2 1 , 0 0 0 であ り 、 ガラス転移温度は 3 5 °Cであった。

く合成例 4 > W 023

59 攪拌機付き のフ ラス コ に、 キシレン 4 0 . 0重量部、 酢酸 ブチル 1 0 . 0重量部を仕込み、 1 3 4 °Cに昇温させ、 攪拌 しなが ら、 メ タ ク リ ノレ酸メ チル 1 5 . 0重量部、 メ タク リ ノレ 酸プチル 8 5 . 0重量部および重合触媒パーブチル I 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 3 0分間保持した。 つづいて、 キシレン 1 0 . 0 重量部、 パーブチル I 1 . 0重量部と の混合物を 2 0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 4 8 . 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 5 0 %溶液を得 た。

得られたポ リ マーの数平均分子量は、 1 7 , 0 0 0 であ り 、 ガラ ス転移温度は 4 4 °Cであった。

(実施例 1 )

純水に平均粒径 0 . 2 μ πιの酸化セ リ ウム砥粒を 0 . 5 重 量％分散させて研磨スラ リ一を調製した。

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 5 0 %キシレ ン溶液をキヤ 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 5 0 μ πι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。

次いで、 シ リ コ ン酸化膜が形成された 2 0 m m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 _t 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 3 0 0 g / c m ² 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 1 0 0 r p m、 1 0 3 r p m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 2 O m l /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 分間に亘つ て研磨 した。

(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 ； I C 1 0 0 0 ) 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 6 0 分間に亘つて研磨 した。

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。

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 6 0 分間経過後におい て 3 0 %の研磨速度が上昇， つま り 研磨速度が変動する こ と 力 Sわ力 る。

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 6 0 分 間経過後において 1 0 % 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。

(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 （ X I ) に 示す構造式を有する共重合体の 5 0 %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 5 O i mの研磨布を形成 した。 こ の研磨布で覆われたター ンテ 一プルを前述した図 1 に示す研磨装置に組み込んだ。

次いで、 シ リ コ ン酸化膜が形成された 2 0 m m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。

また、 研磨布表面形状を整える ド レ ッ シングは # 8 0 のダ ィ ャモ ン ド電着 ド レ ッ サで、 荷重 2 0 0 g / c m 2、 ターンテ 一プルの回転数 1 6 0 r p mの条件で ド レ ッ シングを行った _c 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 4 0 n m / m i n で安定 して研磨でき る こ と を確 'ヽ し /し。

(実施例 3 )

口デール社商品名の I C 1 0 0 0 / S u b a - 4 0 0 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 5 0 % キシ レ ン溶液を厚さ 8 5 μ m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。

次いで、 シ リ コ ン酸化膜 （ P — T E O S膜） が形成され た 2 5 m m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 3 0 0 g / c m2 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 5 0 r p m、 1 6 0 r P mの速度で同方向に回転させなが ら、 純水に平均粒径 0 . 2 μ ηιの酸化セ リ ゥム砥粒を 1 重量％分散させて研磨スラ リ 一を供給管 3 から 2 0 m 1 /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。

また、 研磨布表面形状を整える ドレッシングは # 8 0 のダ ィ ャモン ド電着 ドレッサで、 荷重 2 0 0 g / c m²、 ターンテ ーブノレの回転数 1 6 0 r ρ mの条件で ド レッ シングを行った _c 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 4 0 n m / m i nで安定して研磨でき る こ と を確 認した。

(実施例 4 )

口デール社商品名の I C 1 0 0 0 / S u b a _ 4 0 0 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 Zアク リ ル酸メ ト キシェチルの共重合体） の 5 0 %キシレ ン溶液を厚さ 5 5 μ m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。

次いで、 シ リ コ ン酸化膜 （ P — T E O S 膜） が形成され た 2 5 m m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。

また、 研磨布表面形状を整える ド レ ッ シングは # 8 0 のダ ィャモ ン ド電着 ドレ ッ サで、 荷重 2 0 0 g / c m 2、 ター ンテ 一ブルの回転数 1 6 0 r p mの条件で ドレッシングを行った _c 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 5 0 n m / m i nで安定して研磨でき る こ と を確 し ノ 。

(実施例 5 )

口デール社商品名の I C 1 0 0 0 / S u b a — 4 0 0 の研 磨表面に前記合成例 2 で合成したメ タ ク リ ル酸へミ アセター ルエス テルの単位を有する共重合体の 5 0 % キ シ レ ン溶液を 厚さ 7 0 μ πι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。

次いで、 シ リ コ ン酸化膜 （ Ρ — T E O S膜） が形成され た 2 5 m m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。

また、 研磨布表面形状を整える ド レ ッ シングは # 8 0 のダ ィ ャモ ン ド電着 ドレッサで、 荷重 2 0 0 g / c m2、 ターンテ 一ブルの回転数 1 6 0 r p mの条件で ドレッシングを行った _c 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 5 0 n m / m i nで安定して研磨でき る こ と を確 p'、し /こ。

(実施例 6 )

口デール社商品名の I C 1 0 0 0 / S u b a - 4 0 0 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 . 2 μ mの酸化セ リ ゥ ム砥粒を 3 重量 ⁰ /₀分散 させた 5

0 %キシレン溶液を厚さ約 5 0 μ m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。

次いで、 シ リ コ ン酸化膜 （ P — T E O S膜） が形成され た 2 5 m m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 3 0 0 g " c m ² 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 5 0 r p m、 1 6 0 r p m の速度で同方向に回転させなが ら、 4 . 3 重量。 /₀ の過 酸化水素水溶液 （研磨組成物） を供給管 3 から 2 0 m 1 Z 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。

また、 研磨布表面形状を整える ド レ ッ シングは # 8 0 のダ ィ ャモ ン ド電着 ドレ ッ サで、 荷重 2 0 0 g / c m ²、 ター ンテ 一ブルの回転数 1 6 0 r p mの条件で ド レ ッ シン グを行った その結果、 ド レ ッ シングを 1 0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 4 n m Z m i n の速度で研磨でき る こ と を確認した。

(実施例 7 )

口デール社商品名の I C 1 0 0 0 / S u b a - 4 0 0 の研 磨表面に前記合成例 1 で合成したァク 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 . 6 mの Θ アル ミ ナ砥粒を 3重量⁰ /₀分散させた 5 0 % キシレ ン溶液を厚さ約 5 0 μ m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。

次いで、 C u膜が形成された 2 5 m m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 C u 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 3 0 0 g Z c m ² 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 5 0 r p m、 1 6 0 r p 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 2 0 m 1 /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。

また、 研磨布表面形状を整える ド レ ッ シングは # 8 0 のダ ィ ャモ ン ド電着 ドレ ッ サで、 荷重 2 0 0 g Z c m2、 タ ーンテ 一ブルの回転数 1 6 0 r p mの条件で ドレッシングを行った そ の結果、 ド レ ッ シングを 1 0秒間行った後に C u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、 C u膜を約 1 1 n mZ m i n の速度で研磨でき る こ と を確認した。

(実施例 8 )

まず、 コ ロイ ダルシ リ カ 3 . 6 重量％、 コ ロ イ ダルアノレ ミ ナ 1 . 1 重量。 /₀、 2 —キノ リ ンカルボン酸 (キナルジン 酸） 0 . 6 重量％、 乳酸 0 . 3 5 重量％、 ドデシル硫酸ァ ンモニ ゥム 1 . 8 重量⁰ /₀、 過酸化水素 3 . 9 重量⁰ /₀、 ヒ ド ロ キシェチルセル ロ ース 0 . 5 重量 ⁰ /₀および残部水から な る研磨ス ラ リ ーを調製した。

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 2 1 上に C V D法によ り 層間絶縁膜と して の例えば厚さ 1 0 0 O n mの S i O 2 膜 2 2 を堆積した後、 前記 S i 0₂ 膜 2 2 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 l O O m、 深 さ 0 . 8 111の複数の溝 2 3 を形 成 した。 つづいて、 図 3 の （ B ) に示すよ う に前記溝 2 3 を含む前記 S i O 2 膜 2 2 上にスパ ッ ク蒸着に よ り 厚さ 1 5 n mの T i N力 ら なるノ リ ア層 2 4 お よび厚 さ 1 . 6 μ mの C u 膜 2 5 を こ の順序で形成 した。

次いで、 実施例 1 と 同様な前記化 4 1 に示す構造式を有す る共重合体から なる厚さ 0 . 8 m m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 C u膜 2 5 が成膜された シ リ コ ン基板 2 1 をその C u 膜 2 5 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 2 1 を研磨布 2 に 5 0 0 g f / c m 2 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 1 0 3 r p m、 1 0 0 r p m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 5 O m L /分の速度で前記 研磨布 2 に供給 して前記溝 2 3 を除 く 前記 S i O 2膜 2 2 表面が露出する ま で C u 膜 2 5 および前記バ リ ア層 2 4 を 約 4 0 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 ァ層 2 4 で包まれた埋込み C u 配線層 2 6 を形成 して半導体装置を製造した。

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つ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。

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つて安定した研 磨性能を発揮し得る研磨布を提供する こ と ができ る。

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 （ C M P ) に有用な研磨装置を 提供しよ う とする も のである。

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。

Claims

冃 求 の 範 囲

1 . 水系媒体で加水分解される高分子材料を含む研磨層 を有する研磨布。

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請求項 1 記載の研磨 布。

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) で表される請求項 2記載の 研磨布。

ただし、式中の R 1〜 R 3はいずれも水素原子、アルキル基、 ァ 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。

ただし、 式中の R 4〜 R 6はそれぞれ水素原子または炭素数 1 〜 1 8 の有機基、 R 7は炭素数 1 〜 1 ₈ の有機基であって、 R ⁶と R ⁷は互いに結合して Y ¹をへテ ロ原子とする複素環を 形成していても よ く 、 Y ¹は酸素原子又は硫^原子である。

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 一不飽和のホモポリ マーまたはコポ リ マーである請求項 2記載の研磨布。

… （^m)

ただし、式中の R ¹〜 R 3はいずれも水素原子、アルキル基、 ァ 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。

ただし、式中の R 1〜 R 3はいずれも水素原子、アルキル基、 ァ 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。

ただし、 式中の R 4〜 R 6はそれぞれ水素原子または炭素数

1 〜 1 8 の有機基、 R 7は炭素数 1 〜 1 8 の有機基であって、 R 6と R 7は互いに結合して γ ΐをへテロ原子とする複素環を 形成していても よ く 、 γ ΐは酸素原子又は硫黄原子である。 71

ただし、 式中の R 4〜 R 6はそれぞれ水素原子または炭素数

1 〜 ： 1 8 の有機基 、 R 7は炭素数 1〜 1 8 の有機基であって、 R 6と R 7は互レヽに結合 して Y ¹をへテ ロ原子 とする複素環を 形成していても よ く 、 Y ¹は酸素原子又は硫黄原子である。

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、 ァ ルミ ナおょぴジルコ -ァ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。

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請求項 5記載の研磨 布。

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 ) で表される請求項 6記載の 研磨布。

ただし、式中の R 1〜 R 3はいずれも水素原子、アルキル基、 ァ 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。

ただし、 式中の R 4〜 R 6はそれぞれ水素原子または炭素数 1 〜 1 8 の有機基、 R 7は炭素数 1 〜 1 8 の有機基であって、 R ⁶と R ⁷は互いに結合 して Y lをへテロ原子 とする複素環を 形成していても よ く 、 Y lは酸素原子又は硫黄原子である。

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 一不飽和のホモポ リ マーまたはコポ リ マーである請求項 6記載の研磨布。

ただし、式中の R 1〜 R 3はいずれも水素原子、アルキル基、 ァ 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。

ただし、式中の R 1〜 R 3はいずれも水素原子、アルキル基、 ァ 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。

ただし、 式中の R 4〜 R 6はそれぞれ水素原子または炭素数 1 〜 1 8 の有機基、 R 7は炭素数 1 〜 1 8 の有機基であって、 R ⁶と R ⁷は互いに結合 して Y ¹をへテロ原子 とする複素環を 形成していても よ く 、 Y ¹は酸素原子又は硫黄原子である。 V^I)

ただし、 式中の R 4〜 R 6はそれぞれ水素原子または炭素数

1 〜 1 8 の有機基、 R 7は炭素数 ι 〜 ι 8 の有機基であって、 R 6と R 7は互いに結合 して _Y lをへテロ原子とする複素環を 形成していても よ く 、 Υ ¹は酸素原子又は硫黄原子である。

9 . 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。

1 0 . 前記高分子材料は、 前記研磨層に被研磨部材を 3 0 0 g f Z c m²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 . 0 m Z s e c と した時の水 系媒体中で溶解する速度が 0 . 0 1 〜 ： 1 0 . 0 m g /分であ る請求項 9記載の研磨布。

1 1 . 前記高分子材料は、 ァク リ ル酸、 メ タァク リ ル酸、 ィ タ コ ン酸、 フマル酸、 マ レイ ン酸、 ヒ ドロ キシアルキルァ ク リ レー ト 、 ヒ ドロ キシアルキルメ タ ア タ リ レー ト 、 N — ビ 二ルー 2 — ピロ リ ドン、 メ チルビ -ルエーテル、 N — ビュル 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 マーである請求項 9 または 1 0記載 の研磨布。

1 2 . 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 およびジルコニァ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。

1 3 . 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研磨布。

1 4 . 酸化セ リ ウム、 酸化マンガン、 シ リ カ 、 アル ミ ナ およびジルコユ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研磨布。

1 5 . 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 リ一を供給するため の供給手段と

を具備する研磨装置。

1 6 . 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 ナおよびジルコユ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

を具備する研磨装置。

1 7 . 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 リ一を供給するため の供給手段と

を具備する研磨装置。

1 8 . 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 およびジルコニァ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

を具備する研磨装置。

1 9 . 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 リ一を供給するため の供給手段と

を具備する研磨装置。

2 0 , 酸化セ リ ウム、 酸化マンガン、 シリ カ、 アルミ ナ およびジルコエ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

を具備する研磨装置。

2 1 . 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 、

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

を含む半導体装置の製造方法であって、

前記研磨装置は、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研磨布が表面に取付け られた回転テープ ルと 、 この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 リ一を供給するための 供給手段と を具備する。

2 2 . 半導体基板上の絶縁膜に配線層の形状に相当す る溝おょぴビア フ ィ ルの形状に相当する開 口部力ゝら選ばれ 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 、

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

を含む半導体装置の製造方法であって、

前記研磨装置は、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 力、 アルミ ナおよぴジルコニァ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 、 こ の回転テーブルの上 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 を具備する。

2 3 . 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 、

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

を含む半導体装置の製造方法であって、

前記研磨装置は、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 、 こ の回 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 を具備する。

2 4 . 半導体基板上の絶縁膜に配線層の形状に相当す る溝おょぴビアフ 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 、

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

を含む半導体装置の製造方法であって、

前記研磨装置は、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 ナおよぴジルコニァ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 、 こ の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 を具備す る。

2 5 . 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 、

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

を含む半導体装置の製造方法であって、

前記研磨装置は、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 プルと 、 こ の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 を具備する。

2 6 . 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 、

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

を含む半導体装置の製造方法であっ て、

前記研磨装置は、酸化セ リ ウム、 酸化マ ンガン、 シ リ カ 、 アルミ ナお よぴジルコ ニァからな 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 一ブルと 、 こ の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 を具備する。