(57)【要約】【課題】溝配線を形成するための化学機械的研磨において、ＳｉＯ２　膜に比べて機械的性質が弱い比誘電率が３．５以下の低誘電率膜にも用いることができ、ディッシングを改善するとともにスクラッチを防止する研磨スラリー、その研磨スラリーを用いた研磨方法および半導体装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】絶縁膜１２に形成された凹部１３を埋め込むようにして絶縁膜１２上に形成された導電膜１５を凹部１３内のみに残すように研磨する際に用いる研磨用スラリーであって、研磨スラリーは半径が５０μｍ以上の大きい球状粒子を含むものであり、球状粒子は絶縁膜よりも軟質なものからなる、もしくは、内部に絶縁膜１２よりも硬質な材料からなる核を有し、少なくとも最表面に絶縁膜１２よりも軟質な被覆層が形成されているものからなり、この研磨スラリーを用いた研磨方法であり、この研磨方法を用いた半導体装置の製造方法である。【選択図】　　　　図１
2004031616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜に形成された凹部を埋め込むようにして前記絶縁膜上に形成された導電膜を前記凹部内のみに残すように研磨する際に用いる研磨用スラリーであって、
前記研磨スラリーは半径が５０μｍ以上の大きい球状粒子を含む
ことを特徴とする研磨スラリー。
【請求項２】
前記球状粒子は前記絶縁膜よりも軟質なものからなる
ことを特徴とする請求項１記載の研磨スラリー。
【請求項３】
前記球状粒子は、内部に前記絶縁膜よりも硬質な材料からなる核を有し、少なくとも最表面に前記絶縁膜よりも軟質な被覆層が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の研磨スラリー。
【請求項４】
絶縁膜に形成された凹部を埋め込むように前記絶縁膜上に形成した導電膜を前記凹部内のみに残すように研磨する研磨方法において、
前記研磨には、半径が５０μｍ以上の大きい球状粒子を含む研磨スラリーを用いる
ことを特徴とする研磨方法。
【請求項５】
前記球状粒子は前記絶縁膜よりも軟質なものからなる
ことを特徴とする請求項４記載の研磨方法。
【請求項６】
前記球状粒子は、内部に前記絶縁膜よりも硬質な材料からなる核を有し、少なくとも最表面に前記絶縁膜よりも軟質な被覆層が形成されている
ことを特徴とする請求項４記載の研磨方法。
【請求項７】
絶縁膜に形成された凹部を埋め込むように前記絶縁膜上に形成した導電膜を前記凹部内のみに残すように研磨する工程を備えた半導体装置の製造方法において、
前記研磨には、半径が５０μｍ以上の大きい球状粒子を含む研磨スラリーを用いる
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記球状粒子は前記絶縁膜よりも軟質なものからなる
ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記球状粒子は、内部に前記絶縁膜よりも硬質な材料からなる核を有し、少なくとも最表面に前記絶縁膜よりも軟質な被覆層が形成されている
ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
上記絶縁膜は比誘電率が３．５以下の絶縁体からなる
ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨スラリー、研磨方法および半導体装置の製造方法に関し、詳しくは埋め込み配線を形成する研磨に用いる研磨スラリー、その研磨スラリーを用いた研磨方法およびその研磨方法を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁膜に溝を形成した後、その溝内に導電体を埋め込んで配線を形成する溝配線の形成方法として、特開２００１−１８７８８０号公報の第２頁の段落０００３に「絶縁膜に溝や接続孔等の凹部を形成し、バリア金属膜を形成した後に、その凹部を埋め込むようにメッキ法により全面に銅膜を成膜し、その後、化学的機械的研磨法によって凹部以外の絶縁膜表面が完全に露出するまで研磨して表面を平坦化し、凹部に銅が埋め込まれた埋め込み銅配線やビアプラグ、コンタクトプラグ等の電気的接続部を形成」することが記述されている。
【０００３】
また同公開特許公報の第２頁の段落０００８には「銅膜研磨用のＣＭＰ用スラリーは、酸化剤と研磨砥粒を主成分とするものが一般的である。酸化剤の化学的作用で銅表面をエッチングするとともに、その酸化表面層を研磨砥粒により機械的に除去するのが基本的なメカニズムである」と記述されている。
【０００４】
さらに同公開特許公報の第２頁の段落００２５には「２次粒子の平均粒径は、０．０５μｍ以上が好ましく、０．０７μｍ以上がより好ましく、０．０８μｍ以上が更に好ましい。上限としては、０．５μｍ以下が好ましく、０，４μｍ以下がより好ましく、０．３μｍ以下が更に好ましい」および同頁段落００２７には「含２次粒子θアルミナは、好ましくは２μｍ、より好ましくは１．５μｍ、更に好ましくは１μｍより粒径が大きい１次粒子及び２次粒子を実質的に含有しないことが望ましい」と記述されている。
【０００５】
一般的にスラリーに含まれる砥粒には、平均粒径で０．５μｍ程度以下のものが使われ、これ以上大きい粒径のものはスクラッチの原因となるため、できるだけフィルタリングなどにより除去するのが一般的である。
【０００６】
特開２００１−１８７８８０号公報は、銅を用いたダマシン配線の形成における研磨方法を述べたものであり、同公報第７頁の段落００５７には「研磨剤の平均粒径は、研磨速度、分散安定性、研磨面の表面粗さの点から、光散乱回折法により測定した平均粒径で５ｎｍ以上が好ましく、５０ｎｍ以下がより好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましい。粒径分布は、最大粒径（ｄ１００）で３μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい」ことが記述されている。
【０００７】
特開２００１−７７０６５号公報には、シリカ基板を最終研磨する方法が開示されており、この研磨では粒子径が５０ｎｍ以下のコロイダルシリカを含むアルカリ性の水溶液を用いて基板の表面を研磨することが記述されている。
【０００８】
特開２００１−１１８８１５号公報には、シリコンウェーハのエッジを研磨するためのスラリーについて記載されており、同公報第２頁段落０００５には「コロイダルシリカの粒子径を大きくすれば、除去速度は速くなるが、研磨面にスクラッチが発生しやすくなる」と記述されている。
【０００９】
さらに、特開平９−２８５９５７号公報には、化学的機械研磨に用いる研磨材に研磨材の粒子よりも大きい径のスクラッチ防止粒子を混入した研磨剤が開示されている。このスクラッチ防止粒子は、研磨中に研磨材中へ入り込む異物よりも大きい径を有することが必要であることは開示されているが、具体的な粒径に関する開示はない。またスクラッチ防止粒子は、被加工物の半導体ウエハよりも柔らかい樹脂からなるものであればよいとされ、具体的なにはポリウレタン樹脂を用いることが開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記溝配線を形成するための化学機械的研磨では、研磨時にパッドが幅広い配線部に追随することから、ディッシングと呼ばれる配線膜の目減りが発生する。このディッシングを改善するためには、研磨時の圧力低減や研磨パッド回転数増大、研磨終点による正確な研磨時間管理が一定の効果を上げることが知られている。しかしながら、配線の微細化にともなって、銅の埋め込み時に発生する密配線部の盛り上がり現象が発生して研磨前の膜厚分布を増大させることにより、上記手法を用いたディッシングの低減には限界があった。
【００１１】
また、ディッシングは、研磨パッドの硬質化で改善されることが一般に知られているが、研磨パッドの硬質化は、研磨面のスクラッチ増大を招きやすいことが知られている。特に、近年絶縁膜材料として使われ始めた比誘電率が３．５以下の低誘電率膜は従来から使われているＳｉＯ２　膜に比べて機械的性質が弱く、スクラッチが入りやすい性質を持っている。また硬質化するために研磨パッド内の気泡を減少させた場合には、研磨中のスラリーの入り込みが悪化し、スラリーの供給不足や熱の発生により、研磨量の面内均一性が悪化する問題があった。そこで、ディッシングを防止するとともにスクラッチを防止することが求められている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされた研磨スラリー、研磨方法および半導体装置の製造方法である。
【００１３】
本発明の研磨スラリーは、絶縁膜に形成された凹部を埋め込むようにして前記絶縁膜上に形成された導電膜を前記凹部内のみに残すように研磨する際に用いる研磨用スラリーであって、前記研磨スラリーは半径が５０μｍ以上の大きい球状粒子を含むものである。
【００１４】
上記研磨スラリーには、半径が５０μｍ以上という径の大きな球状粒子が含まれているため、この球状粒子によって研磨パッドが直接被研磨物に接触することがなく、しかも凹部内にパッドも研磨スラリーの粒子も追随しないためディッシングが抑制される。また研磨スラリーに含まれる半径が５０μｍ以上の粒子が球状であるため、スクラッチの原因となりにくい。さらにスラリーの化学成分はこの球状粒子の間を通って被研磨面に十分に供給されるため均一性悪化も防止される。
【００１５】
次に、図２に示す断面模式図によって、本発明のスラリーを用いて研磨を行う際の、膜２１に形成された凹部（以下、溝として説明する）２２内への球状粒子３１の追随状況を説明する。球状粒子３１の半径をｒ、配線が形成される溝２２の幅をｗとすると、球状粒子３１の溝２２内への入り込み最大量ｈｍ　ａ　ｘ　は以下の（１）式で表される。
【００１６】
2004031616.tif 000003
【００１７】
上記球状粒子の半径ｒと溝幅ｗを変えた場合の入り込み最大量ｈｍ　ａ　ｘ　の一例を表３および図３に示す。この表３より、例えば、ｗ＝２μｍ，ｒ＝５０μｍの時、ｈｍ　ａ　ｘ　＝１０ｎｍである。これは、２μｍ幅の配線では、球状粒子は深さ１０ｎｍしか追随しないことを示している。従って、配線の目減りを抑制できることを示している。
【００１８】
【表３】
2004031616.tif 000004
【００１９】
また、径の大きい球状粒子を使うほど、配線の目減りを抑制できることがわかる。一つの目標として、配線幅ｗ＝５μｍ以下の配線でディッシングをｈｍ　ａ　ｘ　＝１００ｎｍ以下にしたいとすると、図３に示すように、半径ｒ＝５０μｍ以上の球状粒子を含むものを使うことで、良い結果が得られることが予想できる。このように、本発明の研磨スラリーは、単に、研磨スラリー中に粒径が大きい粒子を混入させたのではなく、溝配線を形成するのに、ディッシングを抑制しかつスクラッチも抑制する最適な球状粒子を開示したものである。
【００２０】
上記球状粒子は、絶縁膜よりも軟質なものを用いることが好ましい。このように、絶縁膜よりも軟質な球状粒子を用いることにより、スクラッチの発生がさらに抑制される。
【００２１】
上記球状粒子は、内部に絶縁膜よりも硬質な材料からなる核を有し、少なくとも最表面に前記絶縁膜よりも軟質な被覆層が形成されていることが好ましい。ところで、上記（１）で計算した球状粒子が凹部内へ入り込む最大量ｈｍ　ａ　ｘ　は、粒子の変形を無視した場合の数値であり、実際に球状粒子が溝内に入り込む最大量は、球状粒子の変形によってさらに大きくなる。一方、上記球状粒子は、内部に絶縁膜よりも硬質な材料からなる核を有し、少なくとも最表面に前記絶縁膜よりも軟質な被覆層が形成されていることから、軟質なものだけで球状粒子を形成した場合に比べ、球状からの変形が少なくなるため、ディッシング量をさらに減らすことができる。また、球状粒子の表面が軟質であるからスクラッチの増大も起こりにくい。
【００２２】
本発明の研磨方法は、絶縁膜に形成された凹部を埋め込むようにこの絶縁膜上に形成した導電膜を凹部内のみに残すように研磨する研磨方法において、研磨には半径が５０μｍ以上の大きい球状粒子を含む研磨スラリーを用いる。
【００２３】
上記研磨方法では、半径が５０μｍ以上という径の大きな球状粒子が含まれている研磨スラリーを用いて研磨を行うため、この球状粒子によって研磨パッドが直接被研磨物に接触することがなく、しかも凹部内にパッドも研磨スラリーの粒子も追随しないためディッシングが抑制される。また研磨スラリーに含まれる半径が５０μｍ以上の粒子が球状であるため、スクラッチの原因となりにくい。さらにスラリーの化学成分はこの球状粒子の間を通って被研磨面に十分に供給されるため均一性悪化も防止される。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁膜に形成された凹部を埋め込むように前記絶縁膜上に形成した導電膜を前記凹部内のみに残すように研磨する工程を備えた半導体装置の製造方法において、前記研磨には、半径が５０μｍ以上の大きい球状粒子を含む研磨スラリーを用いる。
【００２５】
上記半導体装置の製造方法では、上記研磨工程において、半径が５０μｍ以上という径の大きな球状粒子が含まれている研磨スラリーを用いて研磨を行うため、この球状粒子によって研磨パッドが直接被研磨物に接触することがなく、しかも凹部内にパッドも研磨スラリーの粒子も追随しないためディッシングが抑制される。また研磨スラリーに含まれる半径が５０μｍ以上の粒子が球状であるため、スクラッチの原因となりにくい。さらにスラリーの化学成分はこの球状粒子の間を通って被研磨面に十分に供給されるため均一性悪化も防止される。
【００２６】
上記絶縁膜は、比誘電率が３．５以下の絶縁体で形成することができる。このような絶縁膜材料は、低誘電率膜として知られており、ＳｉＯ２　膜に比べて機械的性質が弱く、スクラッチが入りやすい性質を持っている。絶縁膜として低誘電率膜を使用する場合に、本発明は、従来の研磨スラリーを用いた研磨と比較して、スクラッチの抑制効果がより大きくなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の研磨スラリーを、以下に説明する。
【００２８】
本発明の研磨スラリーは、シリコン系絶縁材料からなる絶縁膜に形成された凹部（例えば配線溝、接続孔等）を埋め込むようにしてこの絶縁膜上に形成された導電膜（配線材料となる膜）を上記凹部内のみに残すように研磨する際に用いる研磨用スラリーであり、この研磨スラリーは半径が５０μｍ以上の大きい球状粒子を含むものである。この球状粒子は、上記絶縁膜よりも軟質なものとして、例えばフッ素樹脂、ポリスチレン等のポリマーからなる。以下、このような粒子を軟質球状粒子という。または、上記球状粒子は、内部に上記絶縁膜よりも硬質な材料として、金属、合金等からなる核を有し、少なくとも最表面に上記絶縁膜よりも軟質な被覆層が形成されているものからなる。以下、このような粒子を硬質軟質積層球状粒子という。軟質な被覆層は、例えばフッ素樹脂、ポリスチレン等のポリマーからなる。この被覆層は複数層で形成されていてもよい。
【００２９】
上記球状粒子の半径は、５０μｍよりも小さいと、球状粒子を用いない場合と比較して、導電膜の研磨の際に発生するディッシングに大きな変化はない。一方、球状粒子の半径が５０μｍ以上になると、ディッシングの発生量を２０ｎｍ以上小さくでき、ディッシングの抑制効果が顕著に表れてくる。そこで、球状粒子の大きさは、半径５０μｍ以上としている。このことに関しては、後に詳述する。
【００３０】
次に、研磨スラリーを用いた研磨方法による溝配線の形成工程を含む半導体装置の製造方法を、図１の製造工程断面図によって説明する。図１では、一例として、半導体装置の溝配線を形成する工程を示す。
【００３１】
図１の（１）に示すように、基板１１上に絶縁膜１２を例えば厚さが１０００ｎｍの酸化シリコン膜で形成する。
【００３２】
次いで、図１の（２）に示すように、上記絶縁膜１２に凹部（以下配線溝として説明する）１３を形成する。この配線溝１３は、ある領域には例えば幅が０．２μｍの狭い配線溝１３（１３ｓａ）が密に例えば０．４μｍピッチで形成されたものであり、ある領域には例えば幅が１μｍ、５μｍ、１０μｍの広い配線溝１３（１３ｗａ）、１３（１３ｗｂ）、１３（１３ｗｃ）が例えば２００μｍ間隔で形成されたものである。
【００３３】
次いで、図１の（３）に示すように、上記各配線溝１３の内壁および絶縁膜１２上にバリアメタル層（図示せず）を、例えば、スパッタリングによって窒化タンタル膜を３０ｎｍの厚さに堆積して形成する。さらに例えばスパッタリングによって、銅シード層（図示せず）を、例えば銅膜を１００ｎｍの厚さに堆積して形成する。この銅シード層は、１００ｎｍの膜厚に限定されるものではなく、配線溝１３の内壁面を十分に被覆する膜厚に成膜されていればよい。さらにめっき法により、上記配線溝１３の内部を導電膜１５として、例えば銅膜を例えば１１００ｎｍの厚さに堆積して埋め込む。このとき、めっきの特性により、狭い配線幅が密に存在する部分の上部のめっき膜厚は他の部分に比べ厚くなった。
【００３４】
その後、本発明に係るスラリーを用いて研磨（例えばＣＭＰ）を行い、絶縁膜１２上に形成された銅からなる導電膜１５および銅シード層（図示せず）を除去する。この際、特に上述した狭い配線幅が密に存在する部分に導電層１５および銅シード層（図示せず）が残りやすかったが、これが除去されるまで研磨を行った。研磨後、バリアメタル（図示せず）は絶縁膜１２上に一部残っていてもよい。
【００３５】
その結果、図１の（４）に示すように、上記配線溝１３内に残したバリアメタル層（図示せず）を介して埋め込まれている導電膜１５で配線１６が形成される。このとき、ディッシングｈｍ　ａ　ｘ　は、従来の方法に比べ著しい改善が見られた。ここで、バリアメタル（図示せず）が絶縁膜１２上に残っている場合には、配線間を電気的に分離するために、エッチングまたはＣＭＰにより絶縁膜１２上のバリアメタル（図示せず）を除去する。
【００３６】
また、図１の（１）によって説明した絶縁膜の成膜工程および図１の（２）によって説明した配線溝の形成工程は、いわゆるデュアルダマシン構造を形成するように、配線溝と配線孔とを形成するようにしてもよい。
【００３７】
また、導電膜１５には、以下のようなものがある。スパッタ法により形成される導電膜には、例えばチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、アルミニウム（Ａｌ）など、ＣＶＤ法により形成される導電膜には、例えばタングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＷＮ）、チタンシリコンナイトライド（ＴｉＳｉＮ）など、めっき法により形成される導電膜には、例えばニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などがあり、これらの単層膜もしくはその積層膜を使用することができる。
【００３８】
なお、絶縁膜１２は、酸化シリコン膜、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、ＳｉＣＨ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣＨ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ、ＳＯＧ、ＳｉＮ、ポリアリールエーテル系樹脂（例えばＳｉＬＫ）、アリールエーテル系樹脂、芳香族ポリマー、ポリイミド、フッ素添加ポリイミド、フッ素樹脂およびベンゾシクロブテンのうちの一つもしくはこれらのうちの複数を用いた積層体で形成することもできる。
【００３９】
次に、研磨スラリーＡ、研磨スラリーＢ、研磨スラリーＣの３種類の研磨スラリーを作製し、各研磨スラリーを用いて、上記図１によって説明した配線形成方法を実施した。ここでは、絶縁膜１２には厚さが１０００ｎｍの酸化シリコン膜を用いた。
【００４０】
まず、各研磨スラリーについて、以下に説明する。
【００４１】
研磨スラリーＡは、純水と過酸化水素３０％溶液を１０：１の割合で混合したものに、クエン酸３重量％を添加したスラリーを１０００ｃｃ用意し、この１０００ｃｃのスラリーに対し、直径５μｍ、５０μｍまたは５００μｍの軟質球状粒子を２０ｃｃ混合した研磨スラリーであり、またこの１０００ｃｃのスラリーに対し、直径５μｍ、５０μｍまたは５００μｍの硬質軟質積層球状粒子を２０ｃｃ混合した研磨スラリーである。さらに、比較例として、軟質球状粒子も硬質軟質積層球状粒子も含まないものも用意した。
【００４２】
研磨スラリーＢは、純水と過酸化水素３０％溶液を１０：１の割合で混合したものに、クエン酸３重量％を添加し、さらに粒子径が５０ｎｍのシリカを分散させたスラリーを１０００ｃｃ用意し、この１０００ｃｃのスラリーに対し、直径５μｍ、５０μｍまたは５００μｍの軟質球状粒子を２０ｃｃ混合した研磨スラリーであり、またこの１０００ｃｃのスラリーに対し、直径５μｍ、５０μｍまたは５００μｍの硬質軟質積層球状粒子を２０ｃｃ混合した研磨スラリーである。さらに、比較例として、軟質球状粒子も硬質軟質積層球状粒子も含まないものも用意した。
【００４３】
研磨スラリーＣは、特開２００１−１４４０６２（日立化成特許）の第４頁段落００１４に記載された研磨液Ａを１０００ｃｃ用意し、その１０００ｃｃの研磨液Ａに対し、直径５μｍ、５０μｍまたは５００μｍの軟質球状粒子を２０ｃｃ混合した研磨スラリーであり、また上記１０００ｃｃの研磨液Ａに対し、直径５μｍ、５０μｍまたは５００μｍの硬質軟質積層球状粒子を２０ｃｃ混合した研磨スラリーである。さらに、比較例として、軟質球状粒子も硬質軟質積層球状粒子も含まないものも用意した。上記研磨液Ａは、ＤＬ−リンゴ酸（試薬特級）０．１５重量部に水７０重量部を加えて溶解し、これにベンゾトリアゾール０．２重量部、分子量１５０００のポリアクリル酸０．０５重量部を加え、最後に過酸化水素水（試薬特級、３０重量％水溶液）３３．２重量部を加えて得られるものである。
【００４４】
上記、軟質球状粒子には、一例としてフッ素樹脂粒子を用い、上記硬質軟質積層球状粒子には、一例としてステンレス粒子に１μｍの厚さにフッ素樹脂をコーティングしたものを用いた。硬質軟質積層球状粒子に関しては、コーティング後の直径が５μｍ、５０μｍ、５００μｍとなるように作製した。フッ素樹脂以外にはポリスチレンなど他のポリマー粒子などを使用してもよい。ポリスチレン粒子は、例えばＤｕｋｅ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の４０００シリーズなどを使用することができる。
【００４５】
上記硬質軟質積層球状粒子は、内部に絶縁膜１２よりも硬質な材料からなる核を有し、少なくとも最表面に絶縁膜１２よりも軟質な材料からなる被覆層が形成されているものであればよく、例えば被覆層が絶縁膜１２よりも軟質な材料からなる複数の層で形成されていてもよく、また核が絶縁膜１２よりも硬質な材料からなる複数の層で形成されたものであってもよい。
【００４６】
次に、一般的な研磨装置（図示せず）を用い、上記研磨スラリーＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれを用いて、上記図１によって説明した製造方法により配線１６を形成した。そして、段差計を用いて研磨後のディッシングｈｄを測定した。ディッシングｈｄは前記図１に示すように、絶縁膜１２表面からの配線１６の最大凹み量で表す。軟質球状粒子を用いた研磨スラリーの結果を表１に示し、硬質軟質積層球状粒子を用いた研磨スラリーの結果を表２に示す。
【００４７】
【表１】
2004031616.tif 000005
【００４８】
【表２】
2004031616.tif 000006
【００４９】
表１および表２より、半径が５０μｍ以上の球状粒子を含む研磨スラリーを用いて導電膜１５を研磨したものでは、球状粒子を含まない研磨スラリーを用いて導電膜１５を研磨したもの比較して、ディッシングｈｍ　ａ　ｘ　が２０ｎｍ以上低減された。これにより本発明の研磨スラリーを用いた研磨ではディッシングが低減される効果が確認された。特に硬質軟質積層球状粒子を含む研磨スラリーでは軟質球状粒子を含む研磨スラリーよりもさらにディッシングの改善が見られた。
【００５０】
上記説明では、絶縁膜として酸化シリコン膜を用いた場合について述べた。絶縁膜１２を１０００ｎｍの膜厚のＳｉＯＣおよび１０００ｎｍの膜厚のポリアリルエーテルで形成し、上記研磨スラリーＡ、Ｂ、Ｃを用いて導電膜１５を研磨して、配線１６を形成した場合も、絶縁膜１２を酸化シリコンで形成した場合とほぼ同様なる傾向のディッシング結果が得られた。
【００５１】
また、全ての研磨例において、また３種類の絶縁膜を用いたすべての研磨で、スクラッチの無いきれいな表面が得られた。
【００５２】
本発明の研磨スラリーを用いた研磨では、半導体装置の製造方法において、配線の設計において配線幅に制限を設けることにより、例えばディッシングｈが設定した数値以下になるように配線幅に制限を設けることにより、さらに効果を上げることができる。
【００５３】
また、本発明の研磨スラリーの物性を改良するため、薬液、界面活性剤、分散剤、沈降防止剤などを併用することができる。また、上記研磨スラリーＢのように砥粒を併用することもできる。また溶媒は水以外にも、アルコール，油などを用いてもよい。さらには溶媒に分散させず乾式で用いてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の研磨スラリーによれば、半径が５０μｍ以上という径の大きな球状粒子が含まれているので、この球状粒子によって研磨パッドが直接被研磨物に接触することがなくなり、しかも凹部内にパッドも研磨スラリーの粒子も追随しないためディッシングを抑制することができる。したがって、配線の目減りを抑制できる。また研磨スラリーに含まれる半径が５０μｍ以上の粒子が球状であるため、スクラッチの原因となりにくい。さらにスラリーの化学成分はこの球状粒子の間を通って被研磨面に十分に供給されるため均一性悪化も防止できる。よって、配線のディッシングを改善することができ、高精度の平坦度を得ることが出来る。
【００５５】
また、球状粒子は、絶縁膜よりも軟質なものを用いることが好ましい。このように、絶縁膜よりも軟質な球状粒子を用いることにより、スクラッチの発生がさらに抑制できる。また球状粒子は、内部に絶縁膜よりも硬質な材料からなる核を有し、少なくとも最表面に前記絶縁膜よりも軟質な被覆層が形成されていることが好ましい。このような球状粒子は、球状からの変形が少なくなるため、ディッシング量をさらに減らすことができる。また、球状粒子の表面が軟質であるからスクラッチの増大も起こりにくい。
【００５６】
本発明の研磨方法によれば、本発明の研磨スラリーによる効果が得られる。
【００５７】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、研磨工程において、本発明の研磨スラリーを用いて研磨を行うため、本発明の研磨スラリーによる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨スラリーを用いた研磨方法による溝配線の形成工程を含む半導体装置の製造方法を示す製造工程断面図である。
【図２】溝内に入り込む球状粒子を示す断面模式図である。
【図３】球状粒子の半径をパラメータとした溝配線幅とディッシングとの関係をシミュレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
１２…絶縁膜、１５…導電膜
【図１】
2004031616.tif 000007
【図２】
2004031616.tif 000008
【図３】
2004031616.tif 000009