(57)【要約】 【課題】  スラリの酸化作用を促進する固体触媒を含有し、研磨レートが大きくてディッシングなどの不具合が抑制される無発泡構造の研磨パッドを実現する。【解決手段】  基板２１上に形成された被研磨膜２２をスラリ４１を流しながら研磨する研磨パッド１０であって、無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、該被研磨膜２２と該スラリ４１の中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒１１を含有するように構成する。【選択図】      図１
2007189081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された被研磨膜をスラリを流しながら研磨する研磨パッドであって、
無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、該被研磨膜と該スラリの中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒を含有する
ことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
該研磨パッドが、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系またはポリアクリル系の少なくとも一つを含む樹脂層からなる
ことを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項３】
該研磨パッドが、突出している該被研磨膜と接触している部位のみを研磨する
ことを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項４】
無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、被研磨膜とスラリの中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒を含有する研磨パッドを用いて化学的機械的に研磨する
ことを特徴とする研磨方法。
【請求項５】
半導体ウェーハ上に被着された絶縁膜に形成された配線用溝の中に堆積された銅または銅合金からなる配線材料を、無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、該配線材料とスラリの中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒を含有する研磨パッドを用いて化学的機械的に研磨する
ことを特徴とする配線形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程における化学的機械研磨法で用いる研磨パッド、該研磨パッドを用いる研磨方法および該研磨方法によって構成する配線形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの表面を平坦に加工する、いわゆる研磨工程において、化学的機械的研磨法（Chemical Mechanical Polishing,以下、ＣＭＰと略称）が多く用いられるようになっている。図５にはＣＭＰ装置の模式的な構成図を示す。
【０００３】
図５（Ａ）において、ＣＭＰを行う装置１００の構成は、まず、回転駆動される研磨プラテンと呼ばれる定盤１の上に研磨パッド１０が張り付けられている。そして、定盤１の上方に配設された研磨キャリア２と円形平板状のコンディショニングディスク３と、スラリ供給ノズル４とから構成されている。
【０００４】
研磨に際しては、回転している定盤１の上に貼着された研磨パッド１０の上に研磨キャリア２に保持された基板２１、ここでは半導体基板（以下、ウェーハ２１と略称）を押圧し、研磨剤であるスラリ４１をスラリ供給ノズル４から滴下しながらウェーハ２１の上に成膜された絶縁膜や配線となる導電膜などの被研磨膜を酸化して化学的に溶かしながら、スラリ４１の中に含まれる砥粒によって機械的に研磨する。
【０００５】
一方、円形平板状のコンディショニングディスク（コンディショナ、ドレッサなどとも呼ばれる）３は、ウェーハ２１を研磨中あるいは研磨が終了した段階で、研磨パッド１０の表面のコンディショニング（ドレッシング、目立てとも称す）を行うものである。
【０００６】
このコンディショニングディスク３の表面には、コンディショニング用として、例えば、ダイアモンドの微粒子やアランダムなどのセラミックスの微粒子からなる硬質砥粒が固着されている。この硬質砥粒は研磨パッド１０の表面を削り取って絶えず新しい表面を出す役目をしている。
【０００７】
現在、多用されている研磨パッド１０は、ポリウレタンを主原材料として製造された、いわゆるウレタンフォームが主流になっている。研磨パッド１０は大きく分けて、独立発泡体タイプと、連続発泡体タイプに分けられる。
【０００８】
独立発泡体タイプは、製造時に、分解性あるいは揮発性の発泡剤や発泡助剤を原材料に添加することによって小さな空孔を研磨パッド１０の中に形成した、いわゆる発泡プラスチックスである。連続発泡体タイプには不織布やスウェードタイプなどがある。
【０００９】
ＣＭＰにおいて一般的に用いられる研磨パッド１０は、ウレタン樹脂を主原材料としたポリウレタンフォームからなる独立発泡体タイプである。図５（Ｂ）には独立発泡体タイプの研磨パッドの模式断面図を示す。
【００１０】
図５（Ｂ）において、研磨パッド１０は、固体の媒体１３であるポリウレタンに囲まれて、例えば、数十μｍ〜数ｍｍφの細かい空孔である気体の媒質１４が分散している。媒体１３のポリウレタンがゴム弾性をもっているので、研磨パッド１０としては機械的に強度が大きくて、しかも大きなクッション性をもっている。
【００１１】
ところで、現在、ＣＭＰ技術が半導体装置の製造プロセスで注目されているのは、断面積を大きくして電流容量の大きな銅配線を形成する方法、いわゆるダマシン法に欠かせないプロセス技術であるからである。
【００１２】
近年、半導体装置の大規模高集積化に伴って、配線パターンの経路も世代ごとに縮小化されている。従来の配線形成方法は配線材料を堆積後、リソグラフィとドライエッチングを用いて形成されてきた。しかし、世代が進むにつれて配線に流す電流容量がますます大きくなる方向にあり、配線を短くしたり配線の断面を大きくしたりすることが、パターンの微細化と相入れない限界であることが見え始めたためである。
【００１３】
この限界を超える技術として、ダマシン法と呼ばれるプロセス技術が用いられ始めてきている。このダマシン法は、配線溝を刻設してからその溝の中に配線材料を堆積し、ＣＭＰによって表面を平坦に研磨して溝の中に配線材料を残す技術である。
【００１４】
ダマシン法には、コンタクトのためのビアと配線を別々に形成するシングルダマシン法と、ビアと配線を同時に形成するデュアルダマシン法との二つの方法がある。さらに、デュアルダマシン法は、先にビアを形成する方法と、配線溝を形成した後にビアを形成する二つの方法に分けられる。
【００１５】
図６はダマシン法による配線形成プロセスを模式的に示したものである。図６に示した方法は、デュアルダマシン法のうちで、先にビアを形成する方法である。
【００１６】
図６（Ａ）において、下層銅配線２２の上に、例えば、ＳｉＯ2 からなる絶縁膜２３を堆積する。ここでは、下層銅配線２２よりさらに下の層構成は図示してない。
【００１７】
図６（Ｂ）において、エッチングによって絶縁膜２３にコンタクト用のビア２４を下層銅配線２２が露出するように形成する。
【００１８】
図６（Ｃ）において、エッチングによって絶縁膜２３にすでに形成したビア２４が内装する配線溝２５を穿設する。
【００１９】
図６（Ｄ）において、ビア２４と配線溝２５との内周壁面にバリアメタル層２６を形成する。
【００２０】
図６（Ｅ）において、ビア２４と配線溝２５とが埋まるように、例えば、めっきによって銅２７を堆積させて埋め込む。
【００２１】
図６（Ｆ）において、ＣＭＰによる研磨によって絶縁膜２３と配線溝２５との上に積もった銅を除去して絶縁膜２３を露出させ表面を平坦にする。その結果、配線溝２５に沿った太い断面のもった銅配線２８とビア２４を同時に形成することができる。
【００２２】
図６に示したように、図６（Ｆ）の研磨工程でダマシン法を用いることによって銅配線２８を形成することができる。しかし、図示してないが、ダマシン法において用いるスラリには、一般的に銅の酸化剤、銅と錯体を形成するような薬液である錯化剤、銅の酸化を防止する防食剤、および砥粒などが混在している。
【００２３】
ＣＭＰ法による研磨の過程を見ると、銅の表面では、スラリと接触して銅の酸化物や錯化物である反応層が形成される。この反応層は、絶縁膜などと共に被研磨膜として研磨パッドの表面に押圧される。そして、回転駆動された研磨パッドもしくは介在する砥粒との機械的な切削力によって削り取られる。反応層が削り取られた後には、新しい銅の表面が露出するが、この銅の表面もスラリに接触するために順次研磨が進行していく。
【００２４】
また、配線溝が窪んでいるために、研磨パッドや砥粒を介して十分な押圧が掛からない部位は、防食剤の働きによって保護されることになり、研磨は殆ど進行しない。そのため、突出した凸部だけが優先的に研磨され、全面の平坦化が進行して銅配線が完成する。
【００２５】
ところで、近年の半導体装置の微細化ならびに多層化に伴い、従来よりもさらに高い加工精度が要求されるようになっている。そのため、ＣＭＰを用いたダマシン法による銅配線形成技術においては、ＣＭＰによって発生するエロージョン（腐食）やディッシング（凹面化、沈み込み）による銅配線ならびに銅配線領域の沈み込みが問題になっている。
【００２６】
ところが、現在の半導体デバイスの性能から見ると、要求されるダマシン法に起因する沈み込みは、３０ｎｍ以下に抑える必要がある。従来技術では、この要求の達成が困難になってきている。
【００２７】
図７はダマシン法に起因する不具合の一例の模式図である。図７に示した不具合は、シニング（薄化）やディッシングと呼ばれるものの一種である。つまり、研磨時の加圧によって、図示してない研磨パッドに押圧された被研磨膜２２との間に介在した砥粒４２が被研磨膜２２の表面に圧力を掛ける。その際、被研磨膜２２の境界の絶縁膜２３との間で最低でも砥粒４２の粒径に相当する分がシニングやディッシングの発生の原因となる。
【００２８】
次いで、図８はダマシン法に起因する不具合の他の例の模式図である。図８に示した不具合も、ディッシングと呼ばれる不具合の一種である。つまり、研磨時に図示してない研磨パッドに押圧が掛かると、研磨パッドは発泡構造で構成されているために弾性変形を起こす。その結果、特に絶縁膜２３に挟まれた広い幅をもつ銅配線２８では、絶縁膜２３の平坦面から深さ：ｄ１だけ沈み込んだ研磨パッドの変形に起因するディッシングが発生することになる。
【００２９】
さらに、図９はダマシン法に起因する不具合のさらに他の例の模式図である。図９に示した不具合は、エロージョンと呼ばれるものの一種である。つまり、ある一定領域に銅配線２８と絶縁膜２３が交互に並んだライン・アンド・スペースと呼ばれる領域では、銅配線２８は化学的機械的に研磨され、絶縁膜２３は挟幅なので主に機械的に研磨され、絶縁膜２３の平坦面から深さ：ｄ２のエロージョンが発生することになる。
【００３０】
このように、ＣＭＰ法を適用したダマシン法においては、研磨効率を上げ、スループットを上げることによって生産性を向上させることとが求められているが、研磨の際に研磨パッドとウェーハとの間の押圧を上げることはいろいろな不具合の原因となり問題を発生させる。
【００３１】
一方、近年、半導体デバイスの性能をさらに向上させるために、例えば、Ｈｆ系の酸化膜のような従来よりもさらに誘電率が低いＬｏｗ−ｋ膜と呼ばれる膜が絶縁膜に用いられ始めた。このＬｏｗ−ｋ膜は、従来の酸化膜に比較して機械的な強度が低いことが特長である。そのため、研磨圧力の低圧化が必須となってきている。このＬｏｗ−ｋ膜の特性は研磨レートを向上させようとする研磨圧力の高圧化とは相反する問題になっている。
【００３２】
ところで、研磨圧力を上げずに研磨レートを向上させることは、研磨剤であるスラリの中の薬剤と銅との化学反応性を高める手法、つまり、スラリに含まれる酸化剤による銅の酸化反応の促進によって実現できる。しかし、この手法でも不具合が存在する。
【００３３】
つまり、従来技術においては、研磨パッドが接触しない部位や砥粒が介在して圧力が加わらない部位の研磨は、銅が防食剤によって保護されているために進行が遅いということが特長であった。
【００３４】
ところが、スラリと銅との反応性が上がると、機械的な研磨が進行しなくてもスラリと接触した部位の銅の化学的な溶解が発生し、従来の銅を保護して研磨を抑える特長が減殺されてしまう。
【００３５】
その結果、研磨圧力が低圧でも研磨レートが上がることは実現する。しかし、銅が化学的な溶解によって沈み込み、銅配線のシニングやディッテングの発生する不具合が生じてしまう。
【００３６】
この不具合を解決するために、従来から幾つかの提案がなされている。例えば、スラリではなく研磨パッドに銅と反応する薬剤を含有させ、銅が研磨パッドと接触した部位のみで反応するようにする。つまり、スラリの中の薬液濃度を低くし、化学的な反応を抑制することができる。その結果、研磨レートを確保しつつ、エロージョンやディッシングを抑制することができる（例えば、特許文献１参照）。
【００３７】
また、研磨パッドに、スラリの中に含まれる酸化剤の酸化力を促進させる触媒機能を有する成分を含有させる。そして、研磨パッドの触媒機能によってスラリが活性化されることによって化学的な作用を強まらせて研磨レートを向上させている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３１９６０９号公報（〔００２２〕）
【特許文献２】特開２００２−２９９２９４号公報（〔０００４〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
このように、ダマシン法における研磨レートを向上させる手法においては、特許文献１の提案では、研磨パッドの変形に起因するディッシングを防ぐには至ったいない。その訳は、研磨パッドが加圧によって変形し、その結果、銅と研磨パッドが接触した部位では、銅の反応層が生成される。研磨レートを確保するためには、ある程度反応層を溶解する薬液をスラリの中に添加する必要があるために、ディッシングやエロージョンは少ないながらも発生する。
【００３９】
引用文献２の提案では、スラリの中の酸化力を向上させることを目的としているために、スラリが接触する銅は全て酸化されることになる。そのため、スラリの中の薬液成分によっては、機械的な力が加わらなくとも研磨が銅の溶解という現象によって進行してしまうことになる。
【００４０】
そこで、本発明では、研磨パッドに従来より硬質で弾性変形の少ない無発泡構造の研磨用パッドを用い、この研磨用パッドに銅との化学反応を促進する薬剤を混入して、ディッシングなどの不具合を防止する。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
上で述べた課題は、請求項１において、基板上に形成された被研磨膜をスラリを流しながら研磨する研磨パッドであって、無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、該被研磨膜と該スラリの中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒を含有するように構成された研磨パッドによって解決される。
【００４２】
つまり、研磨パッドを熱可塑性の樹脂層の無発泡構造にし、被研磨膜が研磨パッドに押下された際の研磨パッドの弾性変形が小さくなるようにしている。また、研磨パッドに被研磨膜と化学的に反応して研磨を促進する化学物質、換言すればスラリの被研磨膜の酸化を促進する触媒作用をもった酸化促進剤を固体触媒として含有させるようにしている。
【００４３】
こうすると、化学的な研磨がより促進され、機械的に強力な研磨をしなくても研磨レートが確保できる。それと同時に、ディッシングなどの研磨不具合が発生することを抑えることができる。
【００４４】
次いで、請求項２において、研磨パッドが、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系またはポリアクリル系の少なくとも一つを含む樹脂層からなるように構造された請求項１記載の研磨パッドによって解決される。
【００４５】
つまり、研磨パッドには、従来のような発泡構造のものを用いない。従って、いろいろな種類の熱可塑性の有機ポリマを用いて構成することができる。しかも、研磨パッドに含有させる固体の酸化促進剤は、いわゆるドライカラリングと類似の手法で樹脂の中に分散させることができる。こうして、一体成形すれば機械的に強度が大きくなり、酸化促進剤である固体触媒が分散された研磨パッドを得ることができる。
【００４６】
この熱可塑性の有機ポリマを一体成形して構成した研磨パッドによれば、被研磨膜の膜厚のばらつきを抑えて平坦性を得る効果が大きい。
【００４７】
次いで、請求項３において、研磨パッドが、突出している該被研磨膜と接触している部位のみを研磨するように構成された請求項１記載の研磨パッドによって解決される。
【００４８】
つまり、本発明になる研磨パッドを、無発泡性の樹脂層で構成するようにしている。そして、被研磨膜の凹凸に馴染んで表面を倣うような変形することが起こり難いようにしている。
【００４９】
その結果、本発明になる研磨パッドは、研磨前に起伏のある被研磨膜の突出した部位のみに接触し、その接触シタ部位のみを研磨する特徴を持っているので、研磨レートが大きいばかりでなく、ディッシングなどの研磨に起因する不具合を抑えることができる。
【００５０】
次いで、請求項４において、無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、被研磨膜とスラリの中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒を含有する研磨パッドを用いて化学的機械的に研磨するように構成された研磨方法によって解決される。
【００５１】
つまり、本発明の研磨パッドは、請求項１に記載した研磨パッドであり、無発泡構造の熱可塑性の樹脂層の中に、スラリの中に含有する酸化剤の化学反応を促進する固体触媒を含有するようにしている。
【００５２】
その結果、被研磨膜にスラリを流しながら化学的機械的研磨を行う、いわゆるＣＭＰ法で用いれば、効率のよい研磨を行うことができる。
【００５３】
次いで、請求項５において、半導体ウェーハ上に被着された絶縁膜に形成された配線用溝の中に堆積された銅または銅合金からなる配線材料を、無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、該配線材料とスラリの中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒を含有する研磨パッドを用いて化学的機械的に研磨するように構成された配線形成方法によって解決される。
【００５４】
つまり、本発明の研磨パッドを、基板である被研磨膜が半導体ウェーハ上に被着された絶縁膜に形成された配線用溝の中に堆積された銅または銅合金からなる配線材料を研磨して平坦化して配線形成する、いわゆるダマシン法に適用できる。
【００５５】
その結果、ダマシン法による配線形成に際しては、均一性や平坦性のよい研磨を行うことができ、しかも、研磨レートを大きくすることもできる。
【発明の効果】
【００５６】
本発明になる研磨パッドにおいては、研磨パッドに被研磨膜を化学的に研磨する酸化反応を促進する化学物質を含有させ、しかも無発泡な固い研磨パッドによる機械的な研磨も相乗して、研磨レートが大きく平坦性がよいダマシン法による配線形成方法の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
図１は本発明の模式的な説明図、図２は本発明の研磨パッドの一効果の比較説明図、図３は本発明の研磨パッドの他の効果の比較説明図、図４は本発明の研磨パッドのさらに他の効果の比較説明図である。
【００５８】
図１（Ａ）において、ＣＭＰ装置１００の構成は、まず、回転駆動される研磨プラテンと呼ばれる定盤１の上に研磨パッド１０が張り付けられている。そして、定盤１の上方に配設された研磨キャリア２と円形平板状のコンディショニングディスク３と、スラリ供給ノズル４とから構成されている。
【００５９】
研磨に際しては、回転している定盤１の上に貼着された研磨パッド１０の上に研磨キャリア２に保持された基板２１、ここでは半導体基板（以下、ウェーハ２１と略称）を押圧し、スラリ４１をスラリ供給ノズル４から滴下しながらウェーハ２１の上に成膜された絶縁膜や導電膜などの被研磨膜２２を化学的に溶かしながら、機械的に研磨する。
【００６０】
スラリ４１の成分は、被研磨膜２２の素材によって一義的には決められないが、被研磨膜２２を酸化して溶解させる酸化剤を含み、急激な酸化の進行を抑える酸化抑制剤や防錆剤なども含まれている。
【００６１】
一方、円形平板状のコンディショニングディスク（コンディショナ、ドレッサなどとも呼ばれる）３は、ウェーハ２１の研磨中あるいは研磨が終了した段階で、コンディショニング（ドレッシング、目立てとも称す）を行うものである。
【００６２】
このコンディショニングディスク３の表面には、コンディショニング用として、例えば、ダイアモンドの微粒子やアランダムなどのセラミックスの微粒子からなる硬質砥粒が固着されている。この硬質砥粒は研磨パッド１０の表面を削り取る、いわゆる目立てを行って絶えず新しい表面を出す役目をしている。本発明の研磨パッド１０を用いる場合には、パッド中に含有する酸化を促進させる固体触媒を絶えずパッド表面に露出させるために、この目立ては特に重要である。
【００６３】
なお、ＣＭＰ装置１００の構成や研磨作業の手順などの基本は、本発明になる研磨パッド１０を除けば、図５において説明した従来のＣＭＰ装置と変わらず本発明ならではのものではない。
【００６４】
本発明では、研磨パッド１０の構成が従来と異なっている。つまり、研磨パッド１０の材質が従来のウレタンフォームのような発泡タイプの構成ではない。従って、断面図で図示し難いが、図５（Ｂ）に示したポアと呼ばれる多数の空孔を有する発泡タイプと対比すれば分かるとおり、図１（Ｂ）に示したような空孔のない無発泡タイプの熱可塑性プラスチックス材料によって構成される。
〔実施例１〕
図１（Ｂ）に示した研磨パッド１０に用いる空孔のない無発泡タイプの熱可塑性プラスチックス材料としては、例えば、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系またはポリアクリル系の少なくとも一つを含むいろいろな熱可塑性の合成樹脂を用いることができる。そして、継ぎ目などの加工跡のない一体成形された樹脂層からなる単層構造になるように構成している。
【００６５】
研磨パッド１０には、スラリ４１に含まれている酸化剤、つまり被研磨膜２２を酸化して化学的に溶解させる酸化作用を促進するいわゆる触媒作用をもった酸化促進剤を固体触媒１１として含有されている。
【００６６】
この固体触媒１１は、例えば、被研磨膜２２が銅である場合には、銅の酸化電位を下げる物質であり、硫黄化合物、イリジウムなどのいろいろな固体触媒１１が適用可能である。硫黄化合物の場合には、例えば、エタンスルホン酸、ヨウ化トリメチルスルホニウムなどのスルホン酸官能基を有する固体の化合物が適している。
【００６７】
研磨パッド１０の中にこれらの固体触媒１１を含有させるには、適用できる物質が固体であることを利用し、いわゆる、プラスチックスのドライカラリングに類似の手法を用いて研磨パッド１０を一体成形する過程で混練し分散させる。
【００６８】
研磨パッド１０の中に含有された固体触媒１１は、研磨中または研磨終了後にコンディショニングディスク３によって研磨パッド１０の表面が目立てされたときに露出する。その結果、研磨パッド１０に含有する固体触媒１１は、常にパッドの表面に露出して研磨剤４１が被研磨膜に対して行う酸化反応の促進を助けている。
【００６９】
研磨パッド１０が単層構造の場合には、パッドの弾性変形が小さい。そのため、研磨キャリア２の押下によってウェーハ２１が押圧されてもパッド表面が固くて変形し難い。従って、単層構造の研磨パッド１０は、被研磨膜２２の平坦化に対してはよい効果を示す。しかし、ウェーハの面内における均一性に多少欠けるという難点がある。
〔実施例２〕
研磨パッド１０が単層構造であるために固いことに起因する難点を解消するパッド構造としては、図１（Ｃ）に示したように、研磨パッド１０の下に下層樹脂層１２を設けた積層構造にする。
【００７０】
下層樹脂層１２には、研磨パッド１０を構成するプラスチックスと同一素材の樹脂を用いることができる。すなわち、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系またはポリアクリル系の少なくとも一つを含む樹脂を適用することができる。ただし、固体触媒は含まない。
【００７１】
積層構造の研磨パッド１０は、下層樹脂層１２を設けることによって固い単層の研磨パッド１０にクッション性が付与された構成となる。その結果、単層構造で難点となっていたウェーハの面内における均一性がよくなる。
【００７２】
本発明になる研磨パッドを用いたＣＭＰ法による研磨の効果は、従来の研磨パッドと種々の条件で比較して調べた。図２〜図４にはその結果を示す。
【００７３】
本発明の研磨パッドは、ポリウレタン系の一体成形樹脂製で、硫黄化合物を固体触媒として含有させるときは成形前に混練した。比較した従来の研磨パッドは、ポリウレタンフォーム製で、固体触媒を含有させるときは加圧して擦りつけパッド内にめり込ませた。
【００７４】
スラリの研磨液は、有機酸アンモニウムを主成分とし、ｐＨを７．５〜８．０に調整し、この薬液に酸化剤として過酸化水素水を加え、防腐剤も加えた。なお、砥粒に起因して起るディッシングやエロージョンの影響を除くために、砥粒は添加していない。
【００７５】
図２は、固体触媒をパッドの中に含有させたかどうかの違いによる研磨レートの効果を比較したものである。グラフの横軸は研磨パッドに銅の被研磨膜が押圧されたときの研磨圧力（ｐｓｉ）、縦軸は銅の研磨レート（ｎｍ／ｍｉｎ）である。
【００７６】
図中の黒丸●は無発泡タイプのパッドに固体触媒を混練した本発明になる研磨パッド、白丸○は無発泡タイプのパッドに固体触媒を混練してない比較試料である。
【００７７】
パッドの原材料の中に固体触媒を含有させた研磨パッドは、固体触媒を含有させてない比較試料の研磨パッドに比べていろいろな研磨圧力の下で研磨レートが高い。また、その差は研磨圧力が低いほど顕著である。
【００７８】
図３は、発泡タイプと無発泡タイプのパッドの中に固体触媒を含有させた場合の研磨レートの効果を比較したものである。図２のグラフと同様に、横軸は研磨圧力（ｐｓｉ）、縦軸は銅の研磨レート（ｎｍ／ｍｉｎ）である。
【００７９】
図中の黒丸●は無発泡タイプのパッドに固体触媒を混練した本発明になる研磨パッド、黒三角▲は発泡タイプのパッドに固体触媒を擦り込んだ比較試料である。
【００８０】
無発泡タイプの研磨パッドよりも発泡タイプの研磨パッドの方が全体的に研磨レートが高い傾向にある。これは、無発泡タイプの研磨パッドでは、内部にポアがないために、スラリの保持性が発泡タイプに比較して劣るためであり、ある程度スラリも化学反応を促進する作用を含んでいるためにこのような結果になっていると考えられる。このような研磨レートの差は、研磨パッドの表面に加工を施した溝の形状や、スラリの成分の調整によって解消できる。
【００８１】
図４は  発泡タイプと無発泡タイプのパッドの中に固体触媒を含有させた場合のディッシングに対する影響を比較したものである。横軸は研磨圧力（ｐｓｉ）を示し、縦軸はディッシング（ｎｍ）の程度、つまり研磨された面が凹面に研磨された深さの程度を示したものである。従って、ディッシングが０ｎｍ以下の負の値は研磨がまだ進行していないのでディッシングがまだ起こっておらずに多少凸面になっていることを示している。
【００８２】
図中の黒丸●は無発泡タイプのパッドに固体触媒を混練した本発明になる研磨パッド、黒三角▲は発泡タイプのパッドに固体触媒を擦り込んだもので、図２に示した比較試料と同一である。
【００８３】
●の発泡タイプのしろ▲の無発泡タイプにしろ、研磨パッドに固体触媒を含有させた構成のパッドでは、従来からの要求性能である３０ｎｍ以下のディッシングに抑えられる傾向にある。しかし、●で示した本発明の発泡タイプの研磨パッドの方がディッシングの抑制効果が大きく、優れた平坦性を示すことが分かる。
【００８４】
なお、ここでは図示してないが、研磨パッドに下層樹脂層を設けてクッション性を付与した構成では、ディッシングに対する抑制と平坦性はもちろんであるが、被研磨膜の研磨面内の均一性に対しても優れた効果が認められた。
【００８５】
ここで例示した本発明の研磨パッドとしての効果の比較調査では、被研磨膜に半導体ウェーハの上に銅パターンを設けて調べた。この調査方法は、被研磨膜に対する酸化剤や酸化抑制剤を含有するスラリを流しながら化学的機械的研磨を行う、いわゆるＣＭＰ法を模式的に実施したものである。
【００８６】
また、以上の調査結果から、本発明の研磨パッドは、基板である被研磨膜が半導体ウェーハ上に被着された絶縁膜に形成された配線用溝の中に堆積された銅または銅合金からなる配線材料を研磨して平坦化して配線形成する、いわゆるダマシン法による配線形成に適用できる。本発明の研磨パッドをダマシン法の研磨に用いれば、均一性や平坦性のよい研磨を行うことができ、しかも、研磨レートを大きくすることができる。
【００８７】
また、本発明の研磨パッドは、無発泡タイプの熱可塑性樹脂の中に固体触媒を含有した構成になっている。この固体触媒は、ＣＭＰ法による研磨の際に滴下供給されるスラリに含まれる被研磨膜の酸化剤の酸化作用を促進させるものである。
【００８８】
従って、本発明の研磨パッドを用いた研磨中あるいは研磨終了後にコンディショニングディスクによる目立てを行い、常に固体触媒がパッド表面に露出させることが研磨効果を発揮させる上で重要である。
【００８９】
また、固体触媒は、スラリの中の酸化剤に対する触媒作用を維持するために、スラリに不溶であることが必要であり、硫黄または硫黄化合物、あるいは塩素または塩素化合物などの固体物質が適している。
【００９０】
また、本発明の研磨パッドが含有する固体触媒は、触媒作用によってスラリの中に含まれる酸化剤の被研磨膜に対する酸化作用が強めている。しかし、その結果、ディッシングなどの不具合が生じないように、スラリの中には、例えば、アンモニウム塩を含む酸化抑制剤を添加し、ｐＨを６〜１０に調整することが効果的である。
【００９１】
（付記１）  基板上に形成された被研磨膜をスラリを流しながら研磨する研磨パッドであって、
無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、該被研磨膜と該スラリの中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒を含有する
ことを特徴とする研磨パッド。
【００９２】
（付記２）  該研磨パッドが、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系またはポリアクリル系の少なくとも一つを含む樹脂層からなる
ことを特徴とする付記１記載の研磨パッド。
【００９３】
（付記３）  該研磨パッドが、突出している該被研磨膜と接触している部位のみを研磨する                                                                              ことを特徴とする付記１記載の研磨パッド。
【００９４】
（付記４）  該樹脂層が一体成形された単層構造である
ことを特徴とする付記２記載の研磨パッド。
【００９５】
（付記５）  該樹脂層の下に、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系またはポリアクリル系の少なくとも一つを含む下層樹脂層を有する積層構造である
ことを特徴とする付記２記載の研磨パッド。
【００９６】
（付記６）  該研磨パッドが、表面に該スラリを保持する溝または孔を有する
ことを特徴とする付記１記載の研磨パッド。
【００９７】
（付記７）  無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、被研磨膜とスラリの中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒を含有する研磨パッドを用いて化学的機械的に研磨する
ことを特徴とする研磨方法。
【００９８】
（付記８）  該スラリが、該被研磨物を酸化して溶解させる酸化剤を含む
ことを特徴とする付記７記載の研磨方法。
【００９９】
（付記９）  該固体触媒が、該スラリに不溶である
ことを特徴とする付記７記載の研磨方法。
【０１００】
（付記１０）  該固体触媒が、硫黄または硫黄化合物または塩素化合物である
ことを特徴とする付記７記載の研磨方法。
【０１０１】
（付記１１）  該スラリが、該被研磨物と酸化物層を形成して溶解することを抑制する酸化抑制剤を含む
ことを特徴とする付記７記載の研磨方法。
【０１０２】
（付記１２）  該スラリが、ｐＨ６〜１０に調整されている
ことを特徴とする付記７記載の研磨方法。
【０１０３】
（付記１３）  該研磨パッド上に接触回転するコンディショニングディスクを有し、
研磨中または研磨終了後に、該コンディショニングディスクを用いて該研磨パッドの表面を目立てし、該研磨パッドに含有する該固体触媒を表面に露出させる
ことを特徴とする付記７記載の研磨方法。
【０１０４】
（付記１４）  半導体ウェーハ上に被着された絶縁膜に形成された配線用溝の中に堆積された銅または銅合金からなる配線材料を、無発泡構造の熱可塑性の樹脂層からなり、該配線材料とスラリの中の化学物質とが反応する化学反応を促進する固体触媒を含有する研磨パッドを用いて化学的機械的に研磨する
ことを特徴とする配線形成方法。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の模式的な説明図である。
【図２】本発明の研磨パッドの一効果の比較説明図である。
【図３】本発明の研磨パッドの他の効果の比較説明図である。
【図４】本発明の研磨パッドのさらに他の効果の比較説明図である。
【図５】ＣＭＰ装置の模式的な構成図である。
【図６】ダマシン法による配線形成プロセスである。
【図７】ダマシン法に起因する不具合の一例の模式図である。
【図８】ダマシン法に起因する不具合の他の例の模式図である。
【図９】ダマシン法に起因する不具合のさらに他の例の模式図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  定盤
１０  研磨パッド        １１  固体触媒          １２  下層樹脂層
２  研磨キャリア
２１  ウェーハ（基板）  ２２  被研磨膜
３  コンディショニングディスク
４  スラリ供給ノズル
４１  スラリ
１００  ＣＭＰ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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