專利名稱：研磨布和半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及研磨布和半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
以往，半導(dǎo)體裝置的制造過程中具有對(duì)半導(dǎo)體基板(例如半導(dǎo)體晶片)進(jìn)行鏡面加工的工序，用于在半導(dǎo)體晶片形成隱埋絕緣膜(埋入元件分離區(qū)域)的絕緣膜的反復(fù)腐蝕工序，或用于形成埋入配線的金屬膜的反復(fù)腐蝕工序。這些工序由使用研磨布的化學(xué)機(jī)械研磨來(lái)完成。
眾所周知，前述研磨布是由硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯或硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯和聚氨酯無(wú)紡布雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的表面具有微細(xì)凹凸的結(jié)構(gòu)的研磨布。這種研磨布適用于例如將絕緣膜堆積在開有槽的半導(dǎo)體晶片上，研磨該絕緣膜，形成隱埋絕緣膜(元件分離區(qū)域)。即，半導(dǎo)體晶片由夾具固定，使該作為研磨面的絕緣膜與前述研磨部對(duì)置。通過一邊由供給管將含研磨磨粒的研磨漿料供給至研磨布，一邊利用前述夾具使前述半導(dǎo)體晶片向前述研磨布施加所需的荷重，而且使前述夾具和前述研磨布同方向旋轉(zhuǎn)，研磨前述半導(dǎo)體晶片上的絕緣膜。
在前述研磨中，將前述研磨漿料中的例如約0.2μm的研磨磨粒填充到研磨布的開放氣孔(通常直徑為40～50μm)中，均勻分散于前述研磨布和前述半導(dǎo)體晶片的絕緣膜之間。此外，在開放氣孔間的研磨布部分也具有研磨磨粒。由此，對(duì)前述半導(dǎo)體晶片的絕緣膜進(jìn)行機(jī)械研磨。
但是，在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)進(jìn)行研磨的過程中，研磨磨粒蓄積于開放氣孔，存在于開放氣孔間的研磨布部分的研磨磨粒增大。即，研磨磨粒的研磨力增大。其結(jié)果是導(dǎo)致研磨速度高于研磨初期，即所謂的研磨性能發(fā)生變化。
以往，如前所述研磨性能發(fā)生變化的研磨布要使用修整裝置進(jìn)行再生處理，該修整裝置具有多個(gè)金剛石粒子電沉積于金屬制的基材上的結(jié)構(gòu)的修整工具。但是，這種修整在每一次研磨被研磨構(gòu)件后都必須進(jìn)行，因此研磨操作變得異常復(fù)雜。此外，由于受到在修整過程中從修整工具脫落的金剛石粒子的影響，研磨時(shí)被研磨構(gòu)件表面可能會(huì)發(fā)生損傷。
另一方面，在日本專利特開2001-179607的發(fā)明中記載了無(wú)需修整就能獲得較好的研磨特性的研磨墊。該研磨墊以由研磨前的修整形成的表面凹凸輪廓為基準(zhǔn)，研磨1片附有氧化膜的硅片后的中心線平均粗糙度Ra值的變化量在0.2μm以下，例如由液狀酚醛樹脂或使聚乙烯基吡咯烷酮分散于聚甲基丙烯酸甲酯所形成的樹脂構(gòu)成。
但是，前述發(fā)明的研磨墊并沒有記載與控制Ra值的變化量相關(guān)的具體材料，而且存在研磨速度變慢的問題。
在日本專利特開2001-291685的發(fā)明中記載了很少在作為被研磨構(gòu)件的氧化膜產(chǎn)生擦痕等損傷的研磨特性優(yōu)良的研磨墊。該研磨墊具有橡膠這類高分子微小成分分散于丙烯酸共聚物這類丙烯酸系樹脂的結(jié)構(gòu)。
但是，由于在前述發(fā)明的研磨墊的表面存在開放氣孔，因此存在長(zhǎng)時(shí)間研磨時(shí)，研磨磨粒蓄積于開放氣孔，研磨性能發(fā)生變化的問題。
在日本專利特開2002-190460的發(fā)明中，記載了無(wú)需修整就能夠長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮穩(wěn)定的研磨特性的研磨布。該研磨布具有含例如甲硅烷基酯及羧酸的乙烯醚加成物這類由水性溶劑水解的高分子材料的研磨層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供無(wú)需進(jìn)行修整處理，就能長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮穩(wěn)定的研磨性能，而且還能實(shí)現(xiàn)研磨速度提高的研磨布。
本發(fā)明的另一目的是提供能夠在半導(dǎo)體基板的槽內(nèi)穩(wěn)定地形成高精度的隱埋絕緣膜構(gòu)成的元件分離區(qū)域的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
本發(fā)明提供能夠在半導(dǎo)體基板上穩(wěn)定地形成表面被平坦化的層間絕緣膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
本發(fā)明提供能夠在半導(dǎo)體基板上的絕緣膜中，在選自槽和開口部的至少1種的埋入用構(gòu)件穩(wěn)定地形成高精度的埋入配線層這類導(dǎo)電構(gòu)件的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
本發(fā)明提供用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨布，該研磨布具有由酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體。
本發(fā)明提供包含以下工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法，這些工序?yàn)樵诎雽?dǎo)體基板形成槽的工序；在含有前述槽的前述半導(dǎo)體基板上形成絕緣膜的工序；通過將前述半導(dǎo)體基板的絕緣膜按壓在具有由酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體的研磨布上，并使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向前述研磨布供給含研磨磨粒的研磨漿料進(jìn)行研磨，使絕緣膜殘存于前述槽內(nèi)，形成埋入元件分離區(qū)域的工序。
本發(fā)明提供包含以下工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法，這些工序?yàn)樵诎雽?dǎo)體基板上的凹凸圖案形成層間絕緣膜的工序；將前述半導(dǎo)體基板的層間絕緣膜按壓在具有由酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體的研磨布上，并使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向前述研磨布供給含研磨磨粒的研磨漿料，研磨前述層間絕緣膜的工序。
本發(fā)明提供包含以下工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法，這些工序?yàn)樵诎雽?dǎo)體基板上形成絕緣膜的工序；在前述絕緣膜形成選自相當(dāng)于配線層的形狀的槽和相當(dāng)于通路填充層(ビアフィル)的形狀的開口部的至少1種埋入用構(gòu)件的工序；在含前述埋入用構(gòu)件的內(nèi)面的前述絕緣膜上形成導(dǎo)電材料膜的工序；通過將前述半導(dǎo)體基板的配線材料膜按壓在具有由酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體的研磨布上，并使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向前述研磨布供給含研磨磨粒的研磨漿料進(jìn)行研磨，使導(dǎo)電材料膜殘存于前述埋入用構(gòu)件內(nèi)，形成選自配線層和通路填充層的至少1種導(dǎo)電構(gòu)件的工序。


圖1為本發(fā)明的一種研磨布的示意圖。
圖2為本發(fā)明的另一研磨布的示意圖。
圖3為裝入了本發(fā)明的研磨布的一種研磨裝置的示意圖。
圖4為表示實(shí)施例1的3種(甲基)丙烯酸共聚物在離子交換水中的溶解性的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
圖5為表示實(shí)施例2的3種(甲基)丙烯酸共聚物在氫氧化鉀水溶液中的溶解性的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
圖6為表示實(shí)施例3的各種研磨布的初期研磨速度的圖。
圖7為表示實(shí)施例4的各種研磨布的研磨時(shí)間和研磨速度的關(guān)系的圖。
圖8A～圖8D為本發(fā)明實(shí)施例5的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖。
圖9A～圖9C為本發(fā)明實(shí)施例6的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖。
圖10A～圖10C為本發(fā)明實(shí)施例7的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施方式1實(shí)施方式1的研磨布是用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨布，具有酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體。
這里，酸值和羥值按照J(rèn)IS K0070所規(guī)定的方法測(cè)定。
(甲基)丙烯酸共聚物是指丙烯酸和/或甲基丙烯酸共聚物。
前述(甲基)丙烯酸共聚物的酸值影響和含研磨磨粒的研磨漿料接觸時(shí)的膨潤(rùn)性，羥值影響前述漿料在水中的浸潤(rùn)性。通過將前述(甲基)丙烯酸共聚物的酸值和羥值分別控制在前述規(guī)定范圍內(nèi)，可以利用酸值和羥值的均衡，在受到存在含研磨磨粒的漿料下的摩擦力時(shí)，顯示出適度的自我崩解性。因此能夠?qū)崿F(xiàn)研磨速度的穩(wěn)定化和研磨速度的提高。
特別是如果前述酸值未滿10mgKOH/g，則研磨漿料存在下的研磨布表面的膨潤(rùn)性低，不能獲得適度的自我崩解性。因此有可能會(huì)降低研磨速度的穩(wěn)定性。另一方面，如果前述酸值超過100mgKOH/g，則研磨漿料存在下的研磨布表面的膨潤(rùn)性過高，研磨布表面的硬度降低，因此可能會(huì)使初期的研磨速度降低。此外，由于自我崩解性過高，因此有可能會(huì)降低研磨速度的穩(wěn)定性。
前述(甲基)丙烯酸共聚物通過含有羧基的α、β-不飽和單體和含有羥基的α、β-不飽和單體與其它α、β-不飽和單體共聚而獲得。這里所采用的含有羧基的α、β-不飽和單體可例舉丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、中康酸、檸康酸、馬來(lái)酸、富馬酸等。前述含有羧基的α、β-不飽和單體較好為丙烯酸、甲基丙烯酸，特好為甲基丙烯酸。含有羥基的α、β-不飽和單體可例舉丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、丙烯酸聚烷二醇酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸聚烷二醇酯等。前述含有羥基的α、β-不飽和單體較好為丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丁酯，特好為甲基丙烯酸2-羥乙酯。這些含有羧基的α、β-不飽和單體和含有羥基的α、β-不飽和單體可以分別使用1種或2種以上。
具體來(lái)講就是前述(甲基)丙烯酸共聚物較好為顯示酸值的基為基于(甲基)丙烯酸的構(gòu)成單元，顯示羥值的基為基于(甲基)丙烯酸羥基烷基酯的構(gòu)成單元的由下述通式(I)表示的共聚物。
式中的R1、R2、R3分別獨(dú)立地表示氫原子或甲基，R4表示碳原子數(shù)為2～4的直鏈狀或支鏈狀亞烷基，R5表示碳原子數(shù)為1～18的直鏈狀或支鏈狀烷基。l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值。各構(gòu)成單元可以是1種或2種以上。
此外，在前述通式(I)中，作為(甲基)丙烯酸共聚物的構(gòu)成單元的(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥基烷基酯和(甲基)丙烯酸烷基酯的排列并不限于前述通式(I)，各個(gè)構(gòu)成單元可以互相替換。
前述(甲基)丙烯酸共聚物更好為由下述通式(II)表示的共聚物。
式中的R表示烷基。l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值。具有R的基于(甲基)丙烯酸烷基酯的構(gòu)成單元可以是1種或2種以上。
此外，在前述通式(II)中，作為(甲基)丙烯酸共聚物的構(gòu)成單元的(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯和(甲基)丙烯酸烷基酯的排列并不限于前述通式(II)，各個(gè)構(gòu)成單元可以互相替換。
作為前述通式(I)、(II)的R5和R被導(dǎo)入的烷基的碳原子數(shù)較好為1～18，更好為1～6。該烷基的具體示例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、正戊基、異戊基、仲戊基、正戊基、正己基、環(huán)己基、正辛基、2-乙基己基、十二烷基、十六烷基、硬脂酰基等，其中較好的是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、正戊基、異戊基、仲戊基、正戊基、正己基、環(huán)己基。含有這些烷基的α、β-不飽和單體可以使用1種或2種以上。
較好的是前述(甲基)丙烯酸共聚物具有40,000～1,000,000的重均分子量。如果(甲基)丙烯酸共聚物的重均分子量未滿40,000，則可能會(huì)使其成形體的機(jī)械強(qiáng)度降低。如果(甲基)丙烯酸共聚物的重均分子量超過1,000,000，則流動(dòng)性變差，可能會(huì)破壞成形性。
前述(甲基)丙烯酸共聚物可以在乙烯基聚合引發(fā)劑的存在下，按照常規(guī)方法，通過溶液聚合、本體聚合、乳液聚合、懸浮聚合等各種方法聚合而得。該乙烯基聚合引發(fā)劑可采用2，2’-偶氮二異丁腈、2，2’-偶氮二-2-甲基丁腈、2，2’-偶氮二-2，4-二甲基戊腈、三苯甲基偶氮苯等偶氮化合物，過氧化苯甲酰、過氧化二叔丁基、過氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基過氧異丙烯碳酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯、叔己基過氧化新戊酸酯、叔己基過氧化-2-乙基己酸酯等過氧化物。
具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)施方式的研磨布具有圖1或圖2所示的結(jié)構(gòu)。圖1所示的研磨布1具有將由前述(甲基)丙烯酸共聚物成形制得的成形體2固定于可旋轉(zhuǎn)的底板(轉(zhuǎn)臺(tái))3上的結(jié)構(gòu)。圖2所示的研磨布1具有將由前述(甲基)丙烯酸共聚物成形制得的成形體2隔著例如橡膠層等緩沖材料層4固定于可旋轉(zhuǎn)的底板3上的結(jié)構(gòu)。
特別是和緩沖材料層形成了雙層結(jié)構(gòu)的圖2所示的研磨布對(duì)晶片的表面起伏的隨動(dòng)性優(yōu)良，能夠進(jìn)行均一的研磨，因此比較理想。對(duì)這種緩沖材料層沒有特別的限制，例如可以使用無(wú)紡布類的研磨墊(例如ロデ一ル公司制Suba-400及Suba-800等)、橡膠、彈性發(fā)泡體等。
研磨布可以由前述(甲基)丙烯酸共聚物，采用例如將(甲基)丙烯酸共聚物澆注于由金屬等各種材料形成的基材上的方法，或利用加壓成形及注射成形等進(jìn)行成形的方法制得。特別是由于(甲基)丙烯酸共聚物的成形加工性良好，因此能夠用加壓成形及注射成形等成形方法制得研磨布。
可以在這種結(jié)構(gòu)的研磨布的表面進(jìn)行槽(例如格子狀的槽)、孔等的加工。通過這種槽、孔的加工，能夠供給新的研磨漿料、提高流動(dòng)性、排出舊的研磨漿料和研磨廢屑。對(duì)前述槽、孔的加工方法沒有特別的限制，例如有用NCRouter(數(shù)控鏤銑機(jī))等進(jìn)行切削加工的方法；用熱壓等將槽整體成形的方法；用具有槽狀的金屬模進(jìn)行加壓成形及注射成形，在制造(甲基)丙烯酸共聚物的成形體的同時(shí)形成槽的方法；用鉆頭等形成孔的方法等。
參照?qǐng)D3說(shuō)明裝入本實(shí)施方式的研磨布的研磨裝置的一個(gè)實(shí)例。
研磨布1具有將通過注射成形等由前述(甲基)丙烯酸共聚物成形制得的成形體2隔著例如橡膠層等緩沖材料層4固定于可旋轉(zhuǎn)的底板3上的結(jié)構(gòu)。用于供給含有研磨磨粒和水、根據(jù)需要還含有表面活性劑、分散劑的研磨漿料的供給管5配置在前述研磨布1的上方。將上面有支軸6的夾具7配置在研磨布1的上方，使其可上下自由移動(dòng)，并且可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
前述研磨漿料中所含的研磨磨?？梢允褂美邕x自氧化鈰、氧化錳、二氧化硅、氧化鋁和氧化鋯中的至少1種。
前述研磨漿料中所含的表面活性劑可例舉聚乙二醇烷基苯基醚、聚乙二醇烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯等非離子型表面活性劑；咪唑鎓鹽甜菜堿等兩性離子型表面活性劑；十二烷基硫酸鈉等陰離子型表面活性劑；硬脂酰三甲基氯化銨等陽(yáng)離子型表面活性劑。
以下說(shuō)明采用具有前述研磨布的研磨裝置進(jìn)行的研磨處理。
首先，用夾具7固定被研磨構(gòu)件(例如基板)8，使其被研磨面與研磨布1的(甲基)丙烯酸共聚物的成形體2對(duì)置。然后，一邊由供給管5供給含研磨磨粒和水的研磨用漿料，一邊利用支軸6使前述被研磨構(gòu)件8向前述研磨布1施加所需的荷重，并且使前述夾具7和研磨布1的底板同方向旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，前述被研磨構(gòu)件8的被研磨面主要被供給到該被研磨構(gòu)件8和前述研磨布1之間的研磨用漿料中的研磨磨粒研磨。
以上，實(shí)施方式1的研磨布具有由酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體，該成形體具有幾乎不溶于水、微溶于研磨漿料所用的氫氧化鉀水溶液、在和水接觸的表面形成膨潤(rùn)層的性質(zhì)。
一邊將被研磨構(gòu)件按壓在這種結(jié)構(gòu)的研磨布(經(jīng)過初期修整在表面形成了微細(xì)凹凸的研磨布)上使它們旋轉(zhuǎn)，一邊供給含研磨磨粒和水的研磨漿料，使前述研磨布的凹部持有研磨漿料中的研磨磨粒，主要由該研磨磨粒研磨前述被研磨構(gòu)件的研磨面。此外，在前述研磨布的表面形成膨潤(rùn)層。這時(shí)，前述研磨布受到前述被研磨構(gòu)件和前述研磨磨粒的摩擦力。因此，該表面的膨潤(rùn)層被削去。研磨布的膨潤(rùn)層被削去時(shí)，該研磨布表面所持有的舊的研磨磨粒和研磨廢屑隨膨潤(rùn)層一起從研磨布排出。其結(jié)果是，前述研磨布上不會(huì)殘存舊的研磨磨粒和研磨廢屑，能夠一直保持來(lái)自研磨漿料的新的研磨磨粒。由此能夠獲得該研磨磨粒對(duì)前述被研磨構(gòu)件的高研磨性，并實(shí)現(xiàn)研磨速度的穩(wěn)定化。因此雖然需進(jìn)行初期修整，但在其后長(zhǎng)時(shí)間使用過程中無(wú)需進(jìn)行修整，即無(wú)需修整就能夠研磨被研磨構(gòu)件。
研磨布如果采用由前述式(I)表示的分別以(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥基烷基酯和(甲基)丙烯酸烷基酯為構(gòu)成單元的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體，則能夠獲得對(duì)被研磨構(gòu)件的高研磨性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良的研磨速度的穩(wěn)定化。
此外，如果研磨布采用由前述式(II)表示的分別以(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥基烷基酯和(甲基)丙烯酸烷基酯為構(gòu)成單元的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體，則能夠獲得對(duì)被研磨構(gòu)件的高研磨性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)良的研磨速度的穩(wěn)定化。
如果研磨布使用形成有槽、例如格子狀的槽的成形體，則在前述研磨時(shí)，能夠從研磨布順利地排出不需要的研磨磨粒和研磨廢屑。
如果研磨布形成如前述圖2所示的將(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體2隔著緩沖材料層4固定于底板3的結(jié)構(gòu)，則在研磨時(shí)能夠利用緩沖材料層4的緩沖作用，對(duì)被研磨構(gòu)件進(jìn)行柔性研磨。
實(shí)施方式2以下，說(shuō)明實(shí)施方式2的具有淺槽形型元件分離(ST1)區(qū)域的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
(工序1)在半導(dǎo)體基板表面形成緩沖氧化膜后，形成具有被開口成元件分離區(qū)域的形狀的孔的掩蔽材料。然后，對(duì)從掩蔽材料露出的前述緩沖氧化膜和其下的半導(dǎo)體基板進(jìn)行例如反應(yīng)性離子腐蝕(RIE)這類各向異性腐蝕，在前述半導(dǎo)體基板形成槽。接著，在含有前述槽的前述掩蔽材料的整個(gè)面形成厚度大于該槽的深度的絕緣膜。
前述掩蔽材料可以通過例如在前述緩沖氧化膜上堆積氮化硅膜(SiN膜)，在該氮化硅膜上形成抗蝕圖形，以此為掩膜，有選擇性地腐蝕前述氮化硅膜而形成。
前述絕緣膜例如可采用SiO2膜、TEOS膜等。
(工序2)將前述半導(dǎo)體基板的絕緣膜按壓在前述實(shí)施方式1的研磨布上，使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向該研磨布供給含有研磨磨粒的漿料，對(duì)前述絕緣膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)處理直到前述掩蔽材料表面露出，將絕緣材料埋入前述槽和前述緩沖氧化膜、掩蔽材料的孔內(nèi)。接著，除去前述掩蔽材料和緩沖氧化膜，形成前述槽中埋入了絕緣材料的淺槽型元件分離(STI)區(qū)域。此外，在所形成的STI區(qū)域的表面從半導(dǎo)體表面突出的情況下，可以在除去該掩蔽材料和緩沖氧化膜之前，對(duì)前述絕緣材料進(jìn)行腐蝕處理，僅除去位于前述緩沖氧化膜、掩蔽材料的孔中的絕緣材料。
前述研磨磨粒例如可以采用氧化鈰、二氧化硅。
以上采用實(shí)施方式2，使用前述無(wú)需修整就具有穩(wěn)定的研磨性能的研磨布通過簡(jiǎn)便的操作對(duì)前述絕緣膜進(jìn)行研磨，能夠大批量地制造形成有STI區(qū)域的半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施方式3以下，說(shuō)明實(shí)施方式3的具有平坦化的層間絕緣層的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
(工序1)在形成有擴(kuò)散層等元件的半導(dǎo)體基板上形成配置于凹凸圖案、例如柵絕緣膜的柵電極。接著，在該凹凸圖案形成層間絕緣膜(第1層的層間絕緣膜)。這時(shí)，前述柵電極的凹凸形狀被復(fù)制到前述第1層的層間絕緣膜上，使其表面形成凹凸形狀。
前述柵電極材料可以采用例如多晶硅或W、Mo、Ti等高熔點(diǎn)金屬，或這些高熔點(diǎn)金屬的硅化物等。
前述第1層的層間絕緣膜可以采用例如由硅烷系氣體、TEOS系氣體形成的硅氧化膜，添加硼的玻璃膜(BPSG膜)，添加磷的玻璃膜(PSG)這類無(wú)機(jī)質(zhì)絕緣膜。
(工序2)將前述半導(dǎo)體基板的第1層的層間絕緣膜按壓在前述實(shí)施方式1的研磨布上，使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向該研磨布含有供給研磨磨粒的漿料，對(duì)前述第1層的層間絕緣層的表層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨處理(CMP)，使前述第1層的層間絕緣膜的表面平坦化。
前述研磨磨粒和前述實(shí)施方式2同樣，可以采用例如氧化鈰，二氧化硅。
以上采用實(shí)施方式3，使用前述無(wú)需修整就具有穩(wěn)定的研磨性能的研磨布通過簡(jiǎn)便的操作對(duì)前述第1層的層間絕緣層進(jìn)行研磨，能夠使其表面平坦化。因此，能夠大批量地制造在其后的圖案形成工序中可實(shí)現(xiàn)高精度化、微細(xì)化的半導(dǎo)體裝置。
此外，在前述實(shí)施方式3中，凹凸圖案并不限于隔著柵絕緣膜形成在半導(dǎo)體基板上的柵電極，例如可以是形成于半導(dǎo)體基板上的第1層的層間絕緣膜的配線層。這種情況下，由于在含有配線層的第1層的層間絕緣膜形成第2層的層間絕緣膜，所以其表面會(huì)印有前述配線層的凹凸形狀。因此，對(duì)前述2層的層間絕緣膜采用CMP處理，使其表面平坦化。
實(shí)施方式4接著，說(shuō)明實(shí)施方式4的具有埋入配線的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
(工序1)在半導(dǎo)體基板上形成絕緣膜。在該絕緣膜形成選自凹部和開口部中的至少1種的埋入用構(gòu)件，在包含該埋入用構(gòu)件的整個(gè)面由銅或銅合金形成導(dǎo)電材料膜。
前述絕緣膜可以采用例如由硅烷系氣體、TEOS系氣體形成的硅氧化膜，添加硼的玻璃膜(BPSG膜)，添加磷的玻璃膜(PSG)這類無(wú)機(jī)質(zhì)絕緣膜，含氟的低介電常數(shù)的絕緣膜，有機(jī)系膜或多孔質(zhì)膜這類Low-k膜。在該絕緣膜上形成配線材料膜之前，可以先被覆由氮化硅、碳、氧化鋁、氮化硼、金剛石等形成的研磨抑制膜。
前述導(dǎo)電材料可例舉銅系金屬、鎢。銅系金屬可以采用銅(Cu)或Cu-Si合金、Cu-Al合金、Cu-Si-Al合金、Cu-Ag合金這類銅合金(Cu合金)等。
前述導(dǎo)電材料膜例如通過濺射蒸鍍、真空蒸鍍或電鍍等形成。
在前述半導(dǎo)體基板上的含有埋入用構(gòu)件的前述絕緣膜形成銅系金屬的導(dǎo)電材料膜的情況下，可以在形成該導(dǎo)電材料膜前，先形成導(dǎo)電性阻擋層。通過在含有前述埋入用構(gòu)件的前述絕緣膜形成這種導(dǎo)電性阻擋層，能夠利用導(dǎo)電材料膜形成后的后述研磨處理，在前述導(dǎo)電性阻擋層所包圍的前述埋入用構(gòu)件形成選自配線層和通路填充層的至少1種的埋入導(dǎo)電材料構(gòu)件。其結(jié)果是，可以利用前述導(dǎo)電性阻擋層阻止作為導(dǎo)電構(gòu)件的銅系金屬擴(kuò)散到前述絕緣膜中，防止半導(dǎo)體基板受到銅的污染。
前述導(dǎo)電性阻擋層由例如選自TiN、Ti、Nb、W、WN、TaN、TaSiN、Ta、Co、Zr、ZrN和CuTa合金中的1層或2層以上構(gòu)成。這種導(dǎo)電性阻擋層最好具有15～50nm的厚度。
(工序2)將前述基板的導(dǎo)電材料膜按壓在前述實(shí)施方式1的研磨布上，使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向該研磨布供給研磨磨粒，對(duì)前述導(dǎo)電材料膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)處理直到前述絕緣膜表面露出，將前述導(dǎo)電材料埋入埋入用構(gòu)件內(nèi)，形成例如由銅或銅合金構(gòu)成的埋入配線層這類埋入導(dǎo)電構(gòu)件。
在前述導(dǎo)電材料為銅系金屬的情況下，前述研磨漿料中的研磨磨粒采用二氧化硅粒子、氧化鋁粒子。在前述導(dǎo)電材料為鎢的情況下，前述研磨磨粒采用二氧化硅粒子、氧化鋁粒子。
前述導(dǎo)電材料為鎢的情況下，在研磨漿料中還可以含有硝酸鐵。
前述導(dǎo)電材料為銅系金屬的情況下，在研磨漿料中還可以含有水溶性的有機(jī)酸(第1有機(jī)酸)和氧化劑，該第1有機(jī)酸和銅反應(yīng)，生成實(shí)際不溶于水且在機(jī)械性能上比銅脆弱的銅配位化合物。
前述第1有機(jī)酸可例舉2-喹啉羧酸、2-吡啶羧酸、2，6-吡啶二羧酸等。
在前述研磨漿料中，較好含有0.1重量％以上的前述第1有機(jī)酸。前述第1有機(jī)酸的含量如果未滿0.1重量％，則難以在Cu或Cu合金的表面充分生成機(jī)械性能比銅脆弱的銅配位化合物。其結(jié)果是，在研磨時(shí)難以充分提高Cu或Cu合金的研磨速度。前述第1有機(jī)酸的含量更好為0.3～1.2重量％。
前述氧化劑具有在使前述研磨漿料和銅或銅合金接觸時(shí)生成銅的水合物的作用。這種氧化劑可以采用例如過氧化氫(H2O2)、次氯酸鈉(NaClO)這類氧化劑。
在前述研磨漿料中，前述氧化劑相對(duì)于前述第1有機(jī)酸以重量比計(jì)較好含有10倍以上。如果以重量比計(jì)，前述氧化劑的含量未滿前述第1有機(jī)酸的10倍，則難以充分促進(jìn)在Cu或Cu合金的表面生成銅配位化合物。前述氧化劑的含量相對(duì)于前述第1有機(jī)酸以重量比計(jì)更好為30倍以上，最好為50倍以上。
前述銅系金屬用研磨漿料中可以含有分別具有一個(gè)以上的羧基和羥基的有機(jī)酸(第2有機(jī)酸)。
前述第2有機(jī)酸具有促進(jìn)利用前述氧化劑生成銅的水合物的作用。這種第2有機(jī)酸可例舉乳酸、酒石酸、苦杏仁酸和蘋果酸等，可以使用1種或2種以上的混合物。其中，效果特別好的是乳酸。
在前述研磨漿料中，前述第2有機(jī)酸較好含有前述第1有機(jī)酸的20～250重量％。如果第2有機(jī)酸的含量未滿20重量％，則難以充分發(fā)揮促進(jìn)利用前述氧化劑生成銅的水合物的作用。而如果第2有機(jī)酸的含量超過250重量％，則會(huì)腐蝕由銅或銅合金構(gòu)成的導(dǎo)電材料膜，可能無(wú)法形成圖形。前述第2有機(jī)酸的含量更好為前述第1有機(jī)酸的40～200重量％。
以上采用實(shí)施方式4，利用具備前述無(wú)需修整就能具有穩(wěn)定的研磨性能的研磨布的研磨裝置，通過簡(jiǎn)便的操作對(duì)前述導(dǎo)電材料膜進(jìn)行研磨，能夠大批量地制造具有目標(biāo)膜厚的配線層這類導(dǎo)電構(gòu)件形成于埋入用構(gòu)件的半導(dǎo)體裝置。
以下，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
合成例1和2在具備溫度計(jì)、回流冷卻器、滴液管、氮?dú)鈱?dǎo)入管、攪拌機(jī)的5口燒瓶中，首先加入下述表1所示配比組成中的溶劑，進(jìn)行攪拌并導(dǎo)入氮?dú)猓瑫r(shí)升溫至80℃。接著，在其中用3小時(shí)滴入下述表1所示配比組成中的共聚單體和聚合催化劑的混合液，滴液結(jié)束后在該溫度下保持6小時(shí)，完成聚合。由此，獲得含下述表1所示省略符號(hào)的共聚物的固形成分為40重量％的2種甲基丙烯酸共聚物溶液。
表1

注表1中的原料的省略符號(hào)如下所述。
PGM丙二醇一甲醚，PMAc丙二醇一甲醚乙酸酯，MAA甲基丙烯酸，HEMA甲基丙烯酸2-羥乙酯，MMA甲基丙烯酸甲酯，BMA甲基丙烯酸正丁酯，AIBN2，2’-偶氮二異丁腈。
比較合成例1在具備溫度計(jì)、回流冷卻器、滴液管、氮?dú)鈱?dǎo)入管、攪拌機(jī)的5口燒瓶中，加入298.2重量份丙二醇一甲醚、298.2重量份丙二醇一甲醚乙酸酯，進(jìn)行攪拌并導(dǎo)入氮?dú)?，同時(shí)升溫至80℃。接著，在其中用3小時(shí)滴入92.0重量份甲基丙烯酸、92.8甲基丙烯酸2-羥乙酯、12.0甲基丙烯酸甲酯、203.2重量份甲基丙烯酸正丁酯和3.6重量份聚合引發(fā)劑2，2’-偶氮二異丁腈的混合液，滴液結(jié)束后在該溫度下保持6小時(shí)，完成聚合。由此獲得了含具有下述表2所示酸值、羥值和重均分子量的甲基丙烯酸共聚物(R-1)的固形成分為40重量％的甲基丙烯酸共聚物溶液。
比較合成例2在具備溫度計(jì)、回流冷卻器、滴液管、氮?dú)鈱?dǎo)入管、攪拌機(jī)的5口燒瓶中，加入40.0重量份二甲苯、10.0重量份乙酸丁酯，使其升溫至134℃，邊攪拌邊向燒瓶中滴入15.0重量份甲基丙烯酸甲酯、85.0重量份甲基丙烯酸正丁酯和1.0重量份聚合催化劑パ一ブチルI(叔丁基過氧異丙烯碳酸酯，日本油脂株式會(huì)社制商品名)的混合液，用時(shí)3小時(shí)，滴液結(jié)束后在相同溫度下保持30分鐘。接著，用20分鐘滴入10.0重量份二甲苯、1.0重量份パ一ブチルI，再在相同溫度下持續(xù)攪拌2小時(shí)，完成聚合反應(yīng)。
最后，加入48.0重量份二甲苯進(jìn)行稀釋，獲得含具有以下表2所示的重均分子量(無(wú)酸值及羥值)的甲基丙烯酸共聚物(R-2)的固形成分為50重量％的甲基丙烯酸共聚物溶液。
合成例3在具備溫度計(jì)、回流冷卻器、氮?dú)鈱?dǎo)入管、攪拌機(jī)的5口燒瓶中，加入1200.0重量份離子交換水、0.75重量份懸浮劑聚乙烯醇，充分?jǐn)嚢枋咕垡蚁┐既芙?。在該溶液中加?3.8重量份甲基丙烯酸、69.6重量份甲基丙烯酸2-羥乙酯、75.6重量份甲基丙烯酸甲酯、141.0重量份甲基丙烯酸正丁酯、8.4重量份聚合引發(fā)劑2，2’-偶氮二-2，4-二甲基戊腈的混合溶液，邊導(dǎo)入氮?dú)膺呍谑覝叵聰嚢?0分鐘。接著，升溫至60℃，繼續(xù)攪拌2小時(shí)。再升溫至80℃，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，完成聚合反應(yīng)。
過濾所得的懸濁液，然后進(jìn)行干燥，獲得了平均粒徑為170μm、具有下述表2所示酸值、羥值和重均分子量的甲基丙烯酸共聚物(S-1)。
在合成例1～3和比較合成例1制得的甲基丙烯酸共聚物由下述結(jié)構(gòu)式(A)表示，作為結(jié)構(gòu)式(A)的構(gòu)成單元的甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)的量(l、m、n、p)示于下述表2。此外，在比較合成例2制得的甲基丙烯酸共聚物的組成中，作為結(jié)構(gòu)式(A)的構(gòu)成單元的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)的量(n、p)也同時(shí)示于下述表2。
表2

實(shí)施例1將含有合成例1、2制得的甲基丙烯酸共聚物A-1、A-2和比較合成例1制得的甲基丙烯酸共聚物R-1的甲基丙烯酸共聚物溶液涂布于鋁板(Al板)的除一端側(cè)以外的一個(gè)面上，干燥后分別形成了厚度為100μm的甲基丙烯酸共聚物覆膜。接著，保持這些帶有甲基丙烯酸共聚物覆膜的Al板的未覆膜部，浸漬在裝有40℃離子交換水的容器中，同時(shí)用以200rpm速度旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片攪拌前述離子交換水。將這種帶有甲基丙烯酸共聚物覆膜的Al板在離子交換水中浸漬240分鐘，調(diào)查0分鐘、60分鐘、120分鐘、180分鐘和240分鐘后的甲基丙烯酸共聚物覆膜的重量變化。即，測(cè)定剛涂布、干燥后的帶有甲基丙烯酸共聚物覆膜的Al板的重量和經(jīng)過各浸漬時(shí)間后的該Al板的重量(干燥重量)，由其測(cè)定差求得甲基丙烯酸共聚物覆膜的重量變化。其結(jié)果示于圖4。重量變化呈減小的趨勢(shì)時(shí)，說(shuō)明甲基丙烯酸共聚物覆膜溶出到離子交換水中。
由圖4可看出，在合成例1、2制得的甲基丙烯酸共聚物A-1、A-2和在比較合成例1制得的甲基丙烯酸共聚物R-1，即使在離子交換水中浸漬240分鐘，也幾乎不溶解。
實(shí)施例2保持和實(shí)施例1同樣的3種帶有甲基丙烯酸共聚物覆膜的Al板的未覆膜部，浸漬在裝有40℃氫氧化鉀水溶液(KOH水溶液pH＝11)的容器中，同時(shí)用以200rpm速度旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片攪拌前述KOH水溶液。將氫氧化鉀水溶液用作研磨漿料的溶液。將這種帶有甲基丙烯酸共聚物覆膜的Al板在KOH水溶液中浸漬240分鐘，調(diào)查0分鐘、60分鐘、120分鐘、180分鐘和240分鐘后的甲基丙烯酸共聚物覆膜的重量變化。即，測(cè)定剛涂布、干燥后的帶有甲基丙烯酸共聚物覆膜的Al板的重量和經(jīng)過各浸漬時(shí)間后的該Al板的重量(干燥重量)，由其測(cè)定差求得甲基丙烯酸共聚物覆膜的重量變化。其結(jié)果示于圖5。重量變化呈減小的趨勢(shì)時(shí)，說(shuō)明甲基丙烯酸共聚物覆膜溶出到KOH水溶液中。
由圖5可看出，在合成例1制得的酸值為30mgKOH/g的甲基丙烯酸共聚物A-1即使在KOH水溶液中浸漬240分鐘，也幾乎不溶解。但在合成例2制得的酸值為70mgKOH/g的甲基丙烯酸共聚物A-2微溶于KOH水溶液。
與此相對(duì)應(yīng)，在比較合成例1制得的酸值超過100mgKOH/g的R-1的甲基丙烯酸共聚物浸漬在KOH水溶液后，在經(jīng)過60分鐘之前就已經(jīng)有相當(dāng)?shù)牧咳芙庥谠撍芤褐辛恕?br> 該實(shí)施例1、2的結(jié)果表明，酸值為10～100mgKOH/g的本發(fā)明的甲基丙烯酸共聚物基本不溶于研磨漿料中的水(離子交換水)中，且只微溶于例如分散二氧化硅微粉末的研磨漿料所用的氫氧化鉀水溶液，顯示出在研磨漿料的存在下，僅在受到摩擦力時(shí)才被磨削的性質(zhì)。
實(shí)施例3使1重量％的平均粒徑為0.2μm的氧化鈰磨粒分散于純水中，調(diào)制研磨漿料。
在ロデ一ル公司商品名Suba-400(無(wú)紡布類的軟質(zhì)研磨墊)的研磨表面涂布合成例1、2和比較合成例1制得的甲基丙烯酸共聚物A-1、A-2和R-1，將其干燥，形成厚度約500μm的研磨層，制成在緩沖材料層上具有研磨層的雙層研磨布。將該研磨布裝入ムサシ工業(yè)公司制商品名MA200的研磨裝置中，用具有修整工具的修整裝置對(duì)前述研磨布的成形體進(jìn)行了修整。
接著，準(zhǔn)備形成有硅氧化膜的20mm見方的硅片。然后，將前述硅片固定在前述研磨裝置的夾具上，使其氧化膜與研磨布對(duì)置。利用前述夾具的支軸使前述硅片向研磨布施加約400g/cm2的荷重，分別以150rpm、112rpm的速度使前述底板和夾具同方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)以10ml/分鐘的速度由供給管向前述研磨布供給前述研磨漿料，研磨前述硅片表面的硅氧化膜。
此外，作為以往例1，除了使用硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯(ロデ一ル公司制商品；IC1000)作為裝入前述研磨裝置的研磨布，并用修整裝置對(duì)其進(jìn)行修整以外，其它條件與前述相同，對(duì)前述硅片表面的硅氧化膜進(jìn)行了研磨。
測(cè)定裝入前述4種研磨布的研磨裝置對(duì)硅氧化膜進(jìn)行研磨的初期的研磨速度。其結(jié)果示于圖6。
圖6表明具有酸值為10～100mgKOH/g的甲基丙烯酸共聚物(合成例1、2的甲基丙烯酸共聚物A-1和A-2)的成形體的本發(fā)明的研磨布，其研磨速度都高于具有酸值超過100mgKOH/g的甲基丙烯酸共聚物(比較合成例1的甲基丙烯酸共聚物R-1)的成形體的參考例的研磨布。具有酸值為70mgKOH/g的甲基丙烯酸共聚物(合成例2的甲基丙烯酸共聚物A-2)的成形體的本發(fā)明的研磨布顯示出和以往例1的IC-1000的研磨布同等的研磨速度，具有酸值為30mgKOH/g的甲基丙烯酸共聚物(合成例1的甲基丙烯酸共聚物A-1)的成形體的本發(fā)明的研磨布顯示出大大高于以往例1的IC-1000的研磨布的研磨速度。
實(shí)施例4在前述實(shí)施例3的裝入了4種研磨布的研磨裝置對(duì)硅氧化膜進(jìn)行研磨的過程中，測(cè)定了研磨時(shí)間和硅氧化膜的研磨速度。其結(jié)果示于圖7。
圖7表明，具有酸值超過100mgKOH/g的甲基丙烯酸共聚物(比較合成例1的甲基丙烯酸共聚物R-1)的成形體的參考例的研磨布不僅初期研磨速度低，而且隨著研磨時(shí)間的增加研磨速度下降，經(jīng)過60分鐘后，相對(duì)初期研磨速度，研磨速度下降約60％，即研磨速度發(fā)生變化。
以往例1的硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯(IC-1000)的研磨布隨著研磨時(shí)間的增加，研磨速度上升，在經(jīng)過60分鐘后，相對(duì)初期研磨速度，研磨速度上升30％。
與此相對(duì)應(yīng)，具有酸值為70mgKOH/g的甲基丙烯酸共聚物(合成例2的甲基丙烯酸共聚物A-2)的成形體的本發(fā)明的研磨布從研磨初期經(jīng)過60分鐘后，研磨速度無(wú)變化，顯示出非常穩(wěn)定的研磨速度。
具有酸值為30mgKOH/g的甲基丙烯酸共聚物(合成例1的甲基丙烯酸共聚物A-1)的成形體的本發(fā)明的研磨布與以往的IC-1000的研磨布相比，研磨速度非?？?，雖然隨著時(shí)間的增加研磨速度稍有上下浮動(dòng)，但經(jīng)過60分鐘后，相對(duì)于初期研磨速度，研磨速度只上升了約16％，顯示出穩(wěn)定的研磨速度。
此外，作為以往例2，將含比較合成例2制得的無(wú)酸值和羥值的甲基丙烯酸共聚物R-2的甲基丙烯酸共聚物溶液涂布于Suba400的研磨表面，使其干燥，形成厚度500μm的研磨層，制成在緩沖材料層上具有研磨層的雙層研磨布。將該研磨布裝入與實(shí)施例3同樣的研磨裝置中，進(jìn)行修整后，用于和實(shí)施例3相同的帶硅氧化膜的硅片的研磨，測(cè)定研磨時(shí)間和硅氧化膜的研磨速度。其結(jié)果是，含有無(wú)酸值和羥值的甲基丙烯酸共聚物R-2的以往例2的研磨布雖然顯示出穩(wěn)定的研磨速度，但初期研磨速度低，為40nm/分。
實(shí)施例5使1重量％的平均粒徑為0.2μm的氧化鈰磨粒分散于純水中，調(diào)制研磨漿料。
將在合成例3制得的甲基丙烯酸共聚物S-1注射成形，制成直徑60cm、厚3mm的圓板狀成形體。用雙面膠帶將該圓板狀成形體貼合在ロデ一ル公司制Suba-400上，對(duì)其表面進(jìn)行加工，形成寬2mm、深1mm、間距15mm的格子狀的槽，制成雙層結(jié)構(gòu)的研磨墊。將該研磨墊裝入前述圖3所示的研磨裝置中，用具有修整工具的修整裝置對(duì)前述研磨布的成形體進(jìn)行修整。
接著，如圖8A所示，氧化8英寸的硅片21的表面，形成厚度約10nm的緩沖氧化膜22。其后，用CVD法在其整個(gè)面堆積了厚度200nm的氮化硅膜23。
然后，如圖8B所示，在氮化硅膜上形成相當(dāng)于元件分離區(qū)域的位置被開口的抗蝕圖形(未圖示)。以該抗蝕圖形為掩膜有選擇地腐蝕前述氮化硅膜，形成了由氮化硅構(gòu)成的掩蔽材料24。剝離、除去前述抗蝕圖形后，利用前述掩蔽材料24，對(duì)露出的前述緩沖氧化膜22以及硅片21進(jìn)行例如反應(yīng)性離子腐蝕這類各向異性腐蝕形成槽25。接著，如圖8C所示，采用CVD法在包含前述槽25的前述掩蔽材料24的整個(gè)面堆積厚度大于槽25的深度的SiO2膜26。
接著，用裝入了具有前述甲基丙烯酸共聚物S-1的成形體的研磨布的圖3所示的研磨裝置，將前述堆積有SiO2膜26的硅片21倒轉(zhuǎn)固定在夾具7上，使該SiO2膜26與研磨布1側(cè)對(duì)置，利用支軸6使前述硅片21向研磨布1施加約400gf/cm2的荷重，分別以100rpm、107rpm的速度使前述研磨布1的底板3和夾具7同方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)以190ml/分鐘的速度由供給管5向前述研磨布1供給前述研磨漿料，對(duì)SiO2膜26進(jìn)行CMP處理，直到除前述槽25以外的前述掩蔽材料24表面露出。通過該處理，使SiO2膜26殘存于前述槽25和前述緩沖氧化膜22、掩蔽材料24的孔內(nèi)。其后，除去前述掩蔽材料24和緩沖氧化膜22，如圖8D所示，形成在前述槽25內(nèi)埋有SiO2的淺槽型元件分離(STI)區(qū)域27。
對(duì)40片研磨程度相當(dāng)?shù)墓杵?1連續(xù)進(jìn)行了這種CMP處理，結(jié)果是能夠在全部的硅片21穩(wěn)定地形成良好的淺槽型元件分離(STI)區(qū)域27。
實(shí)施例6如圖9A所示，用CVD法在表面形成有未圖示的源極、漏極等擴(kuò)散層的硅片31上堆積例如厚度為1000nm的SiO2膜(第1層的層間絕緣膜)32。
接著，如圖9B所示，在第1層的層間絕緣膜32上形成Al-Si合金膜，在該Al-Si合金膜形成了抗蝕圖形(未圖示)。以該抗蝕圖形為掩膜，對(duì)前述Al-Si合金膜進(jìn)行例如反應(yīng)性離子腐蝕這類各向異性腐蝕，形成配線層33。接著，利用CVD法在包含前述配線層33的前述第1層的層間絕緣膜32的整個(gè)面堆積例如厚度為1200nm的SiO2膜(第2層的層間絕緣膜)34。這時(shí)，前述配線層33的凹凸形狀被復(fù)制到第2層的層間絕緣膜34上，使其表面呈凹凸?fàn)睢?br> 接著，使用裝入了具有前述甲基丙烯酸共聚物S-1的成形體的研磨布的圖3所示的研磨裝置，將堆積有前述第2層的層間絕緣膜34的硅片31倒轉(zhuǎn)保持在夾具7上，使該第2層的層間絕緣膜34與研磨布1側(cè)對(duì)置。利用支軸6使前述硅片31向研磨布1施加約400gf/cm2的荷重，分別以100rpm、107rpm的速度使前述研磨布1的底板3和夾具7同方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)以190ml/分鐘的速度由供給管5向前述研磨布1供給前述研磨漿料，對(duì)前述第2層的層間絕緣膜34表層進(jìn)行CMP處理。通過該處理，如圖9C所示，第2層的層間絕緣膜34表面平坦化。
對(duì)40片研磨程度相當(dāng)?shù)墓杵?1連續(xù)進(jìn)行了這種CMP處理，結(jié)果是能夠穩(wěn)定地將全部的硅片31上的第2層的層間絕緣層34表面平坦化。
實(shí)施例7首先，用3.6重量％膠體二氧化硅、1.1重量％膠體氧化鋁、0.6重量％2-喹啉羧酸、0.35重量％乳酸、1.8重量％十二烷基硫酸銨、3.9重量％過氧化氫、0.5重量％羥乙基纖維素和余分的水配制出研磨漿料。
接著，如圖10A所示，用CVD法在表面形成有未圖示的源極、漏極等擴(kuò)散層的硅片41上堆積作為層間絕緣膜的例如厚度為1000nm的SiO2膜42。然后，利用光刻技術(shù)在前述SiO2膜42上形成具有相當(dāng)于配線層的形狀的多個(gè)槽43，該槽寬100μm、深0.8μm。其后，如圖10B所示，利用濺射蒸鍍?cè)诎笆霾?3的前述SiO2膜42上依次形成厚度15nm的由TiN構(gòu)成的阻擋層44和厚度1.6μm的Cu膜45。
接著，使用裝入了具有前述甲基丙烯酸共聚物S-1的成形體的研磨布的和實(shí)施例5相同的圖3所示的研磨裝置，將形成了前述Cu膜45的硅片41到轉(zhuǎn)保持在夾具7上，使該Cu膜45與前述研磨布1側(cè)對(duì)置。利用支軸6使前述硅片41向研磨布1施加約400gf/cm2的荷重，分別以100rpm、107rpm的速度使前述研磨布1的底板4和夾具7同方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)以50mL/分鐘的速度由供給管5向前述研磨布1供給前述研磨漿料，對(duì)Cu膜45和前述阻擋層44進(jìn)行CMP處理，直到除前述槽43以外的前述SiO2膜42表面露出。通過該處理，如圖10C所示，形成周圍由阻擋層44包圍的埋入Cu配線層46，制得半導(dǎo)體裝置。
對(duì)40片研磨程度相當(dāng)?shù)墓杵?1連續(xù)進(jìn)行了這種CMP處理，結(jié)果是能夠在全部的硅片41穩(wěn)定地形成良好的埋入Cu配線層46。
如上所述，本發(fā)明能夠提供無(wú)需進(jìn)行修整處理，就能夠長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮穩(wěn)定的研磨性能的研磨布。
此外，本發(fā)明能夠提供可在半導(dǎo)體基板上穩(wěn)定地形成淺槽型元件分離(STI)區(qū)域的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
本發(fā)明還能夠提供可在半導(dǎo)體基板上穩(wěn)定地形成表面平坦化的層間絕緣膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
本發(fā)明還能夠提供可在半導(dǎo)體基板上的絕緣膜中，在選自槽和開口部的至少1種的埋入用構(gòu)件穩(wěn)定地形成高精度的埋入配線層這類導(dǎo)電構(gòu)件的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改進(jìn)和變化。因此，本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施方式及實(shí)施例所述的內(nèi)容。各種不偏離本發(fā)明的技術(shù)思想的變形例也包括在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.研磨布，它是用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨布，其特征在于，具有由酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨布，其特征還在于，前述(甲基)丙烯酸共聚物由下述通式(I)表示，其中顯示酸值的基為基于(甲基)丙烯酸的構(gòu)成單元，顯示羥值的基為基于(甲基)丙烯酸羥基烷基酯的構(gòu)成單元， 式中的R1、R2、R3分別獨(dú)立地表示氫原子或甲基，R4表示碳原子數(shù)為2～4的直鏈狀或支鏈狀亞烷基，R5表示碳原子數(shù)為1～18的直鏈狀或支鏈狀烷基，l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1所述的研磨布，其特征還在于，前述(甲基)丙烯酸共聚物由下述通式(II)表示，其中顯示酸值的基為基于(甲基)丙烯酸的構(gòu)成單元，顯示羥值的基為基于(甲基)丙烯酸2-羥乙酯的構(gòu)成單元， 式中的R表示烷基，l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值，具有R的基于(甲基)丙烯酸烷基酯的構(gòu)成單元可以是1種或2種以上。
4.如權(quán)利要求1所述的研磨布，其特征還在于，前述(甲基)丙烯酸共聚物具有40,000～1,000,000的重均分子量。
5.如權(quán)利要求1所述的研磨布，其特征還在于，前述(甲基)丙烯酸共聚物的成形體被直接固定于可旋轉(zhuǎn)的底板上。
6.如權(quán)利要求1所述的研磨布，其特征還在于，前述(甲基)丙烯酸共聚物的成形體隔著緩沖材料層被固定于可旋轉(zhuǎn)的底板上。
7.如權(quán)利要求6所述的研磨布，其特征還在于，前述緩沖材料層為無(wú)紡布類的研磨墊、橡膠層或彈性發(fā)泡體層。
8.半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包含在半導(dǎo)體基板形成槽的工序；在含有前述槽的前述半導(dǎo)體基板上形成絕緣膜的工序；通過將前述半導(dǎo)體基板的絕緣膜按壓在具有由酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體的研磨布上，并使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向前述研磨布供給含研磨磨粒的研磨漿料進(jìn)行研磨，使絕緣膜殘存于前述槽內(nèi)，形成埋入元件分離區(qū)域的工序。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體由顯示酸值的基為基于(甲基)丙烯酸的構(gòu)成單元、顯示羥值的基為基于(甲基)丙烯酸羥基烷基酯的構(gòu)成單元的以下通式(I)表示的前述(甲基)丙烯酸共聚物制成， 式中的R1、R2、R3分別獨(dú)立地表示氫原子或甲基，R4表示碳原子數(shù)為2～4的直鏈狀或支鏈狀亞烷基，R5表示碳原子數(shù)為1～18的直鏈狀或支鏈狀烷基，l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值。
10.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體由顯示酸值的基為基于(甲基)丙烯酸的構(gòu)成單元、顯示羥值的基為基于(甲基)丙烯酸2-羥乙酯的構(gòu)成單元的以下通式(II)表示的前述(甲基)丙烯酸共聚物制成， 式中的R表示烷基，l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值，具有R的基于(甲基)丙烯酸烷基酯的構(gòu)成單元可以是1種或2種以上。
11.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體由具有40,000～1,000,000的重均分子量的前述(甲基)丙烯酸共聚物制成。
12.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體被直接固定于可旋轉(zhuǎn)的底板上。
13.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體隔著緩沖材料層被固定于可旋轉(zhuǎn)的底板上。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述緩沖材料層為無(wú)紡布類的研磨墊、橡膠層或彈性發(fā)泡體層。
15.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述研磨磨粒為選自氧化鈰及二氧化硅的至少1種氧化物的粒子。
16.半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，包含在半導(dǎo)體基板上的凹凸圖案形成層間絕緣膜的工序；將前述半導(dǎo)體基板的層間絕緣膜按壓在具有由酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體的研磨布上，并使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向前述研磨布供給含研磨磨粒的研磨漿料，研磨前述層間絕緣膜的工序。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體由顯示酸值的基為基于(甲基)丙烯酸的構(gòu)成單元、顯示羥值的基為基于(甲基)丙烯酸羥基烷基酯的構(gòu)成單元的以下通式(I)表示的前述(甲基)丙烯酸共聚物制成， 式中的R1、R2、R3分別獨(dú)立地表示氫原子或甲基，R4表示碳原子數(shù)為2～4的直鏈狀或支鏈狀亞烷基，R5表示碳原子數(shù)為1～18的直鏈狀或支鏈狀烷基，l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值。
18.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體由顯示酸值的基為基于(甲基)丙烯酸的構(gòu)成單元、顯示羥值的基為基于(甲基)丙烯酸2-羥乙酯的構(gòu)成單元的以下通式(II)表示的前述(甲基)丙烯酸共聚物制成， 式中的R表示烷基，l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值，具有R的基于(甲基)丙烯酸烷基酯的構(gòu)成單元可以是1種或2種以上。
19.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體由具有40,000～1,000,000的重均分子量的前述(甲基)丙烯酸共聚物制成。
20.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體被直接固定于可旋轉(zhuǎn)的底板上。
21.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體隔著緩沖材料層被固定于可旋轉(zhuǎn)的底板上。
22.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述緩沖材料層為無(wú)紡布類的研磨墊、橡膠層或彈性發(fā)泡體層。
23.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述研磨磨粒為選自氧化鈰及二氧化硅的至少1種氧化物的粒子。
24.半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，包含在半導(dǎo)體基板上形成絕緣膜的工序；在前述絕緣膜形成選自相當(dāng)于配線層的形狀的槽和相當(dāng)于通路填充層的形狀的開口部的至少1種埋入用構(gòu)件的工序；在含前述埋入用構(gòu)件的內(nèi)面的前述絕緣膜上形成導(dǎo)電材料膜的工序；通過將前述半導(dǎo)體基板的導(dǎo)電材料膜按壓在具有由酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體的研磨布上，并使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)向前述研磨布供給含研磨磨粒的研磨漿料進(jìn)行研磨，使導(dǎo)電材料膜殘存于前述埋入用構(gòu)件內(nèi)，形成選自配線層和通路填充層的至少1種導(dǎo)電構(gòu)件的工序。
25.如權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體由顯示酸值的基為基于(甲基)丙烯酸的構(gòu)成單元、顯示羥值的基為基于(甲基)丙烯酸羥基烷基酯的構(gòu)成單元的以下通式(I)表示的前述(甲基)丙烯酸共聚物制成， 式中的R1、R2、R3分別獨(dú)立地表示氫原子或甲基，R4表示碳原子數(shù)為2～4的直鏈狀或支鏈狀亞烷基，R5表示碳原子數(shù)為1～18的直鏈狀或支鏈狀烷基，l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值。
26.如權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體由顯示酸值的基為基于(甲基)丙烯酸的構(gòu)成單元、顯示羥值的基為基于(甲基)丙烯酸2-羥乙酯的構(gòu)成單元的以下通式(II)表示的前述(甲基)丙烯酸共聚物制成， 式中的R表示烷基，l、m、n表示基于各單體的構(gòu)成單元的重量％，且l、m、n為按照使共聚物的酸值為10～100mgKOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的要求而分別選擇的數(shù)值，具有R的基于(甲基)丙烯酸烷基酯的構(gòu)成單元可以是1種或2種以上。
27.如權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體由具有40,000～1,000,000的重均分子量的前述(甲基)丙烯酸共聚物制成。
28.如權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體被直接固定于可旋轉(zhuǎn)的底板上。
29.如權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述成形體隔著緩沖材料層被固定于可旋轉(zhuǎn)的底板上。
30.如權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述緩沖材料層為無(wú)紡布類的研磨墊、橡膠層或彈性發(fā)泡體層。
31.如權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述導(dǎo)電材料為銅或銅合金。
32.如權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，在形成前述導(dǎo)電材料層前，先在含有前述埋入用構(gòu)件內(nèi)面的前述絕緣膜上形成阻擋層。
33.如權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，前述研磨磨粒為選自二氧化硅及氧化鋁的至少1種氧化物的粒子。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨布，該研磨布具有由酸值為10～100mg KOH/g、羥值為50～150mgKOH/g的(甲基)丙烯酸共聚物構(gòu)成的成形體。
文檔編號(hào)B24B37/20GK1622290SQ20041009565
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者平林英明, 櫻井直明, 齋藤晶子, 佐藤浩史, 山田富穗 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝