JP2003113370A - 化学的機械的研磨用スラリー、半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、及び化学的機械的研磨用スラリーの取り扱い方法 - Google Patents
化学的機械的研磨用スラリー、半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、及び化学的機械的研磨用スラリーの取り扱い方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
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- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
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-
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- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
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- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
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- C11D3/12—Water-insoluble compounds
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-
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- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D1/00—Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
- C11D1/66—Non-ionic compounds
-
- C11D2111/22—
Abstract
(57)【要約】
【課題】高精度な研磨を高い研磨速度で実施可能であり
且つ保管や廃棄が容易なＣＭＰ用スラリー、その取り扱
い方法、それを用いた半導体装置の製造方法、及びそれ
を使用可能な半導体装置の製造装置を提供すること。 【解決手段】本発明の化学的機械的研磨用スラリー７
は、分散媒２５と、前記分散媒２５中に分散し且つ光照
射により光触媒作用を呈する研磨粒子１８と、前記分散
媒２５中に溶解したノニオン界面活性剤とを含有する。
且つ保管や廃棄が容易なＣＭＰ用スラリー、その取り扱
い方法、それを用いた半導体装置の製造方法、及びそれ
を使用可能な半導体装置の製造装置を提供すること。 【解決手段】本発明の化学的機械的研磨用スラリー７
は、分散媒２５と、前記分散媒２５中に分散し且つ光照
射により光触媒作用を呈する研磨粒子１８と、前記分散
媒２５中に溶解したノニオン界面活性剤とを含有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学的機械的研磨
法に用いるスラリー、その取り扱い方法、半導体装置の
製造方法、及び半導体装置の製造装置に係り、特には、
ＤＲＡＭや高速ロジックＬＳＩなどの埋め込み配線を形
成するのに利用可能な化学的機械的研磨用スラリー、そ
の取り扱い方法、それを用いた半導体装置の製造方法、
及びそれを使用可能な半導体装置の製造装置に関する。
法に用いるスラリー、その取り扱い方法、半導体装置の
製造方法、及び半導体装置の製造装置に係り、特には、
ＤＲＡＭや高速ロジックＬＳＩなどの埋め込み配線を形
成するのに利用可能な化学的機械的研磨用スラリー、そ
の取り扱い方法、それを用いた半導体装置の製造方法、
及びそれを使用可能な半導体装置の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の分野では、デバイス
の微細化及び高密度化などが進み、様々な微細加工技術
の研究開発が為されている。なかでも、化学的機械的研
磨（以下、ＣＭＰという）技術は、微細且つ高密度な埋
め込み配線（ダマシン配線）を形成するうえで欠くこと
のできない技術である。
の微細化及び高密度化などが進み、様々な微細加工技術
の研究開発が為されている。なかでも、化学的機械的研
磨（以下、ＣＭＰという）技術は、微細且つ高密度な埋
め込み配線（ダマシン配線）を形成するうえで欠くこと
のできない技術である。
【０００３】ＣＭＰ技術には、例えば、銅やアルミニウ
ムなどの金属の埋め込み配線を形成するのに利用可能な
メタルＣＭＰ技術がある。このメタルＣＭＰ技術では、
以下に説明するように、研磨速度、平坦性、及びスクラ
ッチが、そのＣＭＰ性能を評価するうえで重要なパラメ
ータである。すなわち、半導体装置の生産性を向上させ
るためには、メタルＣＭＰの研磨処理速度（或いは、ス
ループット）を高める必要がある。また、埋め込み配線
の抵抗値の上昇を抑制するためには、ディッシングやシ
ニング（或いはエロージョン）と呼ばれる埋め込み配線
の過剰研磨量（メタルロス）を可能な限り少なくする必
要がある。さらに、埋め込み配線に十分な電流が流れ、
設計通りに動作する半導体装置を高い歩留まりで得るた
めには、埋め込み配線に生ずるスクラッチの密度をでき
る限り低減することが要求される。
ムなどの金属の埋め込み配線を形成するのに利用可能な
メタルＣＭＰ技術がある。このメタルＣＭＰ技術では、
以下に説明するように、研磨速度、平坦性、及びスクラ
ッチが、そのＣＭＰ性能を評価するうえで重要なパラメ
ータである。すなわち、半導体装置の生産性を向上させ
るためには、メタルＣＭＰの研磨処理速度（或いは、ス
ループット）を高める必要がある。また、埋め込み配線
の抵抗値の上昇を抑制するためには、ディッシングやシ
ニング（或いはエロージョン）と呼ばれる埋め込み配線
の過剰研磨量（メタルロス）を可能な限り少なくする必
要がある。さらに、埋め込み配線に十分な電流が流れ、
設計通りに動作する半導体装置を高い歩留まりで得るた
めには、埋め込み配線に生ずるスクラッチの密度をでき
る限り低減することが要求される。
【０００４】これらは、ＣＭＰに使用するスラリー及び
研磨パッドの特性に大きく依存している。例えば、上記
ＣＭＰ性能は研磨パッドの硬さなどと相関しており、埋
め込み配線を形成するために金属を研磨するメインポリ
ッシュでは、一般に、パッドとして平坦性の良好な硬質
パッドが用いられている。
研磨パッドの特性に大きく依存している。例えば、上記
ＣＭＰ性能は研磨パッドの硬さなどと相関しており、埋
め込み配線を形成するために金属を研磨するメインポリ
ッシュでは、一般に、パッドとして平坦性の良好な硬質
パッドが用いられている。
【０００５】他方、ＣＭＰ用スラリーがＣＭＰ性能に与
える影響は、スラリーに含まれる研磨粒子、酸化剤、或
いは添加剤などの特性に由来している。それらの中で
も、研磨粒子の特性がＣＭＰ性能に与える影響は極めて
大きく、例えば、一般に、スラリー中の研磨粒子のサイ
ズが大きくなる程、研磨速度は速くなる。
える影響は、スラリーに含まれる研磨粒子、酸化剤、或
いは添加剤などの特性に由来している。それらの中で
も、研磨粒子の特性がＣＭＰ性能に与える影響は極めて
大きく、例えば、一般に、スラリー中の研磨粒子のサイ
ズが大きくなる程、研磨速度は速くなる。
【０００６】以下、ＣＭＰ用スラリーの特性とＣＭＰ性
能との関係について、図３８（ａ），（ｂ）及び図３９
（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。一般に、ＣＭ
Ｐ用スラリー７は、水のような溶媒２５と、アルミナ
(Ａｌ2Ｏ3)粒子或いはシリカ(ＳｉＯ2)粒子のような研
磨粒子１８と、酸化剤２２とを含有している。通常、研
磨粒子１８は、図３８（ａ）に示すように、スラリー７
の溶媒２５中で凝集して凝集体（或いは、二次粒子）２
０を形成している。これら凝集体２０の径，すなわち二
次粒子径，が大きい程、その研磨速度は速くなる。
能との関係について、図３８（ａ），（ｂ）及び図３９
（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。一般に、ＣＭ
Ｐ用スラリー７は、水のような溶媒２５と、アルミナ
(Ａｌ2Ｏ3)粒子或いはシリカ(ＳｉＯ2)粒子のような研
磨粒子１８と、酸化剤２２とを含有している。通常、研
磨粒子１８は、図３８（ａ）に示すように、スラリー７
の溶媒２５中で凝集して凝集体（或いは、二次粒子）２
０を形成している。これら凝集体２０の径，すなわち二
次粒子径，が大きい程、その研磨速度は速くなる。
【０００７】ところが、二次粒子径が大きくなると、図
３９（ａ）に示すように金属配線２６に深いディッシン
グ１０８が生じ易い。また、研磨粒子１８の凝集が激し
く、二次粒子２０が過度に大きくなった場合には、研磨
粒子１８は粗大粒子を形成する。このような粗大粒子を
生じると、例えばアルミニウムなどの比較的柔らかい材
質からなる金属へのＣＭＰの際に、スクラッチ１０９を
生じ易くなる。
３９（ａ）に示すように金属配線２６に深いディッシン
グ１０８が生じ易い。また、研磨粒子１８の凝集が激し
く、二次粒子２０が過度に大きくなった場合には、研磨
粒子１８は粗大粒子を形成する。このような粗大粒子を
生じると、例えばアルミニウムなどの比較的柔らかい材
質からなる金属へのＣＭＰの際に、スクラッチ１０９を
生じ易くなる。
【０００８】これとは逆に、図３８（ｂ）に示すように
研磨粒子１８の分散度が高い場合、図３９（ｂ）に示す
ように、金属配線２６にディッシング１０８が生じるの
を抑制できるとともに、スクラッチ１０９も生じ難くな
る。しかしながら、研磨粒子１８の分散度を高めた場
合、研磨速度は著しく低下する。すなわち、ディッシン
グ１０８やスクラッチ１０９の発生を抑制することと研
磨速度を高めることとはトレードオフの関係にある。
研磨粒子１８の分散度が高い場合、図３９（ｂ）に示す
ように、金属配線２６にディッシング１０８が生じるの
を抑制できるとともに、スクラッチ１０９も生じ難くな
る。しかしながら、研磨粒子１８の分散度を高めた場
合、研磨速度は著しく低下する。すなわち、ディッシン
グ１０８やスクラッチ１０９の発生を抑制することと研
磨速度を高めることとはトレードオフの関係にある。
【０００９】これは、次のように説明することができ
る。一般に、前述したメインポリッシュを行う際に使用
する研磨パッドの研磨面の凹凸の大きさ（或いは、粗
さ）は２０μｍ程度である。このような研磨面の粗さに
比べると、研磨粒子１８の大きさは十分に小さい。その
ため、凝集体２０の分散度が高く、各研磨粒子１８間の
距離が過剰に長い場合には、研磨粒子１８が研磨パッド
表面の凹部に埋もれてしまう。すると、各研磨粒子１８
は、金属配線２６と十分に相互作用することができなく
なる。このような理由から、凝集体２０の分散度が過剰
に高くなると、スラリー７の研磨能力は低下し、したが
って、研磨速度は著しく低下する。
る。一般に、前述したメインポリッシュを行う際に使用
する研磨パッドの研磨面の凹凸の大きさ（或いは、粗
さ）は２０μｍ程度である。このような研磨面の粗さに
比べると、研磨粒子１８の大きさは十分に小さい。その
ため、凝集体２０の分散度が高く、各研磨粒子１８間の
距離が過剰に長い場合には、研磨粒子１８が研磨パッド
表面の凹部に埋もれてしまう。すると、各研磨粒子１８
は、金属配線２６と十分に相互作用することができなく
なる。このような理由から、凝集体２０の分散度が過剰
に高くなると、スラリー７の研磨能力は低下し、したが
って、研磨速度は著しく低下する。
【００１０】このように、研磨粒子１８の分散度はＣＭ
Ｐ性能に大きな影響を与えるため、研磨粒子１８の分散
度を所望値に制御することが重要である。しかしなが
ら、研磨粒子１８の凝集状態は経時変化を生じ易い。例
えば、ＣＭＰ用スラリー７を使用せずに保存しておく
と、粗大粒子数が時間の経過とともに増加する。すなわ
ち、長期間放置したスラリー７を使用した場合、ディッ
シング１０８やスクラッチ１０９をより生じ易い。ま
た、粗大粒子数が増えると、粗大粒子同士が凝集して、
さらに巨大な粗大粒子を生じる。凝集した粗大粒子は、
溶媒２５中に浮遊していることができなくなり沈降す
る。一旦、沈殿した粗大粒子を再び溶媒中に分散させる
ことは殆ど不可能である。すなわち、そのようなスラリ
ーは実質的に使用不可能となる。
Ｐ性能に大きな影響を与えるため、研磨粒子１８の分散
度を所望値に制御することが重要である。しかしなが
ら、研磨粒子１８の凝集状態は経時変化を生じ易い。例
えば、ＣＭＰ用スラリー７を使用せずに保存しておく
と、粗大粒子数が時間の経過とともに増加する。すなわ
ち、長期間放置したスラリー７を使用した場合、ディッ
シング１０８やスクラッチ１０９をより生じ易い。ま
た、粗大粒子数が増えると、粗大粒子同士が凝集して、
さらに巨大な粗大粒子を生じる。凝集した粗大粒子は、
溶媒２５中に浮遊していることができなくなり沈降す
る。一旦、沈殿した粗大粒子を再び溶媒中に分散させる
ことは殆ど不可能である。すなわち、そのようなスラリ
ーは実質的に使用不可能となる。
【００１１】また、ＣＭＰ用スラリー７に含まれる酸化
剤２２も分解を生じ易い。酸化剤２２は分解するとその
酸化力が著しく低下する。酸化力が低下した酸化剤２２
は、研磨速度の低下のようなＣＭＰ性能の劣化を引き起
こす主な要因の１つである。このように、酸化剤２２の
経時劣化も、スラリー７の短命化をもたらす。
剤２２も分解を生じ易い。酸化剤２２は分解するとその
酸化力が著しく低下する。酸化力が低下した酸化剤２２
は、研磨速度の低下のようなＣＭＰ性能の劣化を引き起
こす主な要因の１つである。このように、酸化剤２２の
経時劣化も、スラリー７の短命化をもたらす。
【００１２】さらに、使用後のＣＭＰ用スラリー７の廃
液中には、自然環境中では分解され難い有機物などが多
量に含まれている。このため、使用後のスラリー７を所
定の化学処理（浄化処理）を施さずに廃棄すると、自然
環境を汚染するおそれがある。
液中には、自然環境中では分解され難い有機物などが多
量に含まれている。このため、使用後のスラリー７を所
定の化学処理（浄化処理）を施さずに廃棄すると、自然
環境を汚染するおそれがある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みて為されたものであり、高精度な研磨を高い研磨
速度で実施可能であり且つ保管や廃棄が容易なＣＭＰ用
スラリー、その取り扱い方法、それを用いた半導体装置
の製造方法、及びそれを使用可能な半導体装置の製造装
置を提供することを目的とする。
に鑑みて為されたものであり、高精度な研磨を高い研磨
速度で実施可能であり且つ保管や廃棄が容易なＣＭＰ用
スラリー、その取り扱い方法、それを用いた半導体装置
の製造方法、及びそれを使用可能な半導体装置の製造装
置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面によ
ると、分散媒と、前記分散媒中に分散し且つ光照射によ
り光触媒作用を呈する研磨粒子と、前記分散媒中に溶解
したノニオン界面活性剤とを含有した化学的機械的研磨
用スラリーが提供される。
ると、分散媒と、前記分散媒中に分散し且つ光照射によ
り光触媒作用を呈する研磨粒子と、前記分散媒中に溶解
したノニオン界面活性剤とを含有した化学的機械的研磨
用スラリーが提供される。
【００１５】本発明の第２の側面によると、分散媒と、
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子と、前記分散媒中に分散した樹脂粒子とを
含有した化学的機械的研磨用スラリーが提供される。
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子と、前記分散媒中に分散した樹脂粒子とを
含有した化学的機械的研磨用スラリーが提供される。
【００１６】本発明の第３の側面によると、分散媒と、
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子と、前記分散媒中に分散したアルミナ粒子
とを含有した化学的機械的研磨用スラリーが提供され
る。
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子と、前記分散媒中に分散したアルミナ粒子
とを含有した化学的機械的研磨用スラリーが提供され
る。
【００１７】本発明の第４の側面によると、分散媒と、
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有し、前記研磨粒子は、チタンと、
酸素と、ニッケル、銅、銀、金、及びニオブからなる群
より選択される少なくとも１種の元素とを含有した化学
的機械的研磨用スラリーが提供される。
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有し、前記研磨粒子は、チタンと、
酸素と、ニッケル、銅、銀、金、及びニオブからなる群
より選択される少なくとも１種の元素とを含有した化学
的機械的研磨用スラリーが提供される。
【００１８】本発明の第５の側面によると、分散媒と、
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有し、前記研磨粒子は、チタンと、
酸素と、窒素及び硫黄の少なくとも一方の元素とを含有
した化学的機械的研磨用スラリーが提供される。
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有し、前記研磨粒子は、チタンと、
酸素と、窒素及び硫黄の少なくとも一方の元素とを含有
した化学的機械的研磨用スラリーが提供される。
【００１９】本発明の第６の側面によると、第１乃至第
５の側面の何れか１項に係るスラリーを用いて被研磨基
板の被研磨部に化学的機械的研磨処理を施す際に、前記
スラリーに向けて前記光照射することを含んだ半導体装
置の製造方法が提供される。
５の側面の何れか１項に係るスラリーを用いて被研磨基
板の被研磨部に化学的機械的研磨処理を施す際に、前記
スラリーに向けて前記光照射することを含んだ半導体装
置の製造方法が提供される。
【００２０】本発明の第７の側面によると、研磨部材と
被研磨基板とを相対移動させることにより前記被研磨基
板の被研磨部を化学的機械的研磨する半導体装置の製造
方法であって、前記研磨部材と前記被研磨基板との間に
分散媒と前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒
作用を呈する研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用
スラリーを供給すること、及び、前記研磨部材と前記被
研磨基板との間に介在した前記スラリーに光を照射する
ことを含んだ半導体装置の製造方法が提供される。
被研磨基板とを相対移動させることにより前記被研磨基
板の被研磨部を化学的機械的研磨する半導体装置の製造
方法であって、前記研磨部材と前記被研磨基板との間に
分散媒と前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒
作用を呈する研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用
スラリーを供給すること、及び、前記研磨部材と前記被
研磨基板との間に介在した前記スラリーに光を照射する
ことを含んだ半導体装置の製造方法が提供される。
【００２１】本発明の第８の側面によると、半導体基板
上に凹部が設けられた絶縁膜を形成することと、前記絶
縁膜上に窒化タングステンを含んだバリア層を形成して
前記凹部の底面及び側壁を被覆することと、前記バリア
層上に銅を含んだ金属層を形成して前記凹部を埋め込む
ことと、前記金属層を化学的機械的研磨することとを含
み、前記化学的機械的研磨は、分散媒と前記分散媒中に
分散し且つ光照射により光触媒作用を呈する研磨粒子と
を含有した化学的機械的研磨用スラリーを研磨部材上に
供給すること、前記研磨部材上に供給した前記スラリー
に前記光を照射すること、及び、前記光を照射した前記
スラリーを前記研磨部材と前記金属表面との間に介在さ
せながら前記研磨部材と前記半導体基板とを相対移動さ
せることを含んだ半導体装置の製造方法が提供される。
上に凹部が設けられた絶縁膜を形成することと、前記絶
縁膜上に窒化タングステンを含んだバリア層を形成して
前記凹部の底面及び側壁を被覆することと、前記バリア
層上に銅を含んだ金属層を形成して前記凹部を埋め込む
ことと、前記金属層を化学的機械的研磨することとを含
み、前記化学的機械的研磨は、分散媒と前記分散媒中に
分散し且つ光照射により光触媒作用を呈する研磨粒子と
を含有した化学的機械的研磨用スラリーを研磨部材上に
供給すること、前記研磨部材上に供給した前記スラリー
に前記光を照射すること、及び、前記光を照射した前記
スラリーを前記研磨部材と前記金属表面との間に介在さ
せながら前記研磨部材と前記半導体基板とを相対移動さ
せることを含んだ半導体装置の製造方法が提供される。
【００２２】本発明の第９の側面によると、分散媒と前
記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈す
る研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用スラリーを
用いて被研磨基板に化学的機械的研磨処理を施し、その
後、前記化学的機械的研磨処理に使用した前記スラリー
に向けて光を照射する半導体装置の製造方法が提供され
る。
記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈す
る研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用スラリーを
用いて被研磨基板に化学的機械的研磨処理を施し、その
後、前記化学的機械的研磨処理に使用した前記スラリー
に向けて光を照射する半導体装置の製造方法が提供され
る。
【００２３】本発明の第１０の側面によると、分散媒と
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用スラリー
を用いて被研磨基板の被研磨部を化学的機械的研磨する
ことと、前記化学的機械的研磨に使用した前記スラリー
から前記化学的機械的研磨に伴って生じる削りカスを除
去して前記化学的機械的研磨に利用可能な再生スラリー
を生成することとを含んだ半導体装置の製造方法が提供
される。
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用スラリー
を用いて被研磨基板の被研磨部を化学的機械的研磨する
ことと、前記化学的機械的研磨に使用した前記スラリー
から前記化学的機械的研磨に伴って生じる削りカスを除
去して前記化学的機械的研磨に利用可能な再生スラリー
を生成することとを含んだ半導体装置の製造方法が提供
される。
【００２４】本発明の第１１の側面によると、分散媒と
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用スラリー
を用いて被研磨基板の被研磨部を化学的機械的研磨する
ことと、前記化学的機械的研磨に伴って生じ且つ前記化
学的機械的研磨に使用した前記スラリーに含まれる削り
カスを溶解させることと、前記削りカスを溶解させた前
記スラリーから前記研磨粒子を回収することと、前記回
収した研磨粒子を用いて前記化学的機械的研磨に利用可
能な再生スラリーを生成することとを含んだ半導体装置
の製造方法が提供される。
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用スラリー
を用いて被研磨基板の被研磨部を化学的機械的研磨する
ことと、前記化学的機械的研磨に伴って生じ且つ前記化
学的機械的研磨に使用した前記スラリーに含まれる削り
カスを溶解させることと、前記削りカスを溶解させた前
記スラリーから前記研磨粒子を回収することと、前記回
収した研磨粒子を用いて前記化学的機械的研磨に利用可
能な再生スラリーを生成することとを含んだ半導体装置
の製造方法が提供される。
【００２５】本発明の第１２の側面によると、被研磨基
板を保持可能な基板保持具と、研磨部材を保持可能な研
磨治具と、前記基板保持具に保持された前記被研磨基板
と前記研磨治具に保持された前記研磨部材とを対向させ
ながら前記基板保持具を前記研磨治具に対して相対移動
させる駆動機構と、前記研磨治具に保持された前記研磨
部材の前記基板保持具に保持された前記被研磨基板に対
向した面に化学的機械的研磨用スラリーを供給可能なス
ラリー供給装置と、前記研磨部材の前記被研磨基板に対
向した面に供給した前記スラリーに光を照射する光照射
装置とを具備した半導体装置の製造装置が提供される。
板を保持可能な基板保持具と、研磨部材を保持可能な研
磨治具と、前記基板保持具に保持された前記被研磨基板
と前記研磨治具に保持された前記研磨部材とを対向させ
ながら前記基板保持具を前記研磨治具に対して相対移動
させる駆動機構と、前記研磨治具に保持された前記研磨
部材の前記基板保持具に保持された前記被研磨基板に対
向した面に化学的機械的研磨用スラリーを供給可能なス
ラリー供給装置と、前記研磨部材の前記被研磨基板に対
向した面に供給した前記スラリーに光を照射する光照射
装置とを具備した半導体装置の製造装置が提供される。
【００２６】本発明の第１３の側面によると、分散媒と
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用スラリー
を保管している間に前記スラリーに前記光を連続的に或
いは断続的に照射する化学的機械的研磨用スラリーの取
り扱い方法が提供される。
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有した化学的機械的研磨用スラリー
を保管している間に前記スラリーに前記光を連続的に或
いは断続的に照射する化学的機械的研磨用スラリーの取
り扱い方法が提供される。
【００２７】本発明の第１４の側面によると、分散媒と
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有し、前記研磨粒子の酸化力は前記
光照射により高まる化学的機械的研磨用スラリーを自然
環境中に放出し、前記自然環境中に放出した前記スラリ
ーへの前記光照射により前記自然環境及び前記スラリー
の少なくとも一方を浄化する化学的機械的研磨用スラリ
ーの取り扱い方法が提供される。
前記分散媒中に分散し且つ光照射により光触媒作用を呈
する研磨粒子とを含有し、前記研磨粒子の酸化力は前記
光照射により高まる化学的機械的研磨用スラリーを自然
環境中に放出し、前記自然環境中に放出した前記スラリ
ーへの前記光照射により前記自然環境及び前記スラリー
の少なくとも一方を浄化する化学的機械的研磨用スラリ
ーの取り扱い方法が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。なお、同一または類似の
機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重
複する説明は省略する。
図面を参照しながら説明する。なお、同一または類似の
機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重
複する説明は省略する。
【００２９】（第１の実施形態）図１（ａ），（ｂ）
は、本発明の第１の実施形態に係るＣＭＰ用スラリーを
概略的に示す図である。図１（ａ），（ｂ）に示すＣＭ
Ｐ用スラリー７は、分散媒２５と、分散媒２５中に分散
した研磨粒子１８と、分散媒２５中に溶解或いは分散し
た添加剤２２とを含有している。なお、本実施形態にお
いて、添加剤２２は任意成分である。
は、本発明の第１の実施形態に係るＣＭＰ用スラリーを
概略的に示す図である。図１（ａ），（ｂ）に示すＣＭ
Ｐ用スラリー７は、分散媒２５と、分散媒２５中に分散
した研磨粒子１８と、分散媒２５中に溶解或いは分散し
た添加剤２２とを含有している。なお、本実施形態にお
いて、添加剤２２は任意成分である。
【００３０】分散媒２５は、例えば、水のような極性溶
媒である。また、研磨粒子１８は、所定の波長の光を照
射することにより光触媒作用を呈するものである。な
お、ここで、「光触媒作用」を呈することは、光照射に
より研磨粒子１８の酸化力及び／または還元力が変化す
ることや、光照射により研磨粒子１８の親水性が変化す
ることなどを含意していることとする。例えば、光照射
により研磨粒子１８の親水性が高まる場合、図１（ａ）
に示すように研磨粒子１８が凝集して二次粒子２０を形
成したスラリー７に光を照射すると、極性溶媒のような
分散媒２５中では図１（ｂ）に示すように研磨粒子１８
の分散度が向上する。
媒である。また、研磨粒子１８は、所定の波長の光を照
射することにより光触媒作用を呈するものである。な
お、ここで、「光触媒作用」を呈することは、光照射に
より研磨粒子１８の酸化力及び／または還元力が変化す
ることや、光照射により研磨粒子１８の親水性が変化す
ることなどを含意していることとする。例えば、光照射
により研磨粒子１８の親水性が高まる場合、図１（ａ）
に示すように研磨粒子１８が凝集して二次粒子２０を形
成したスラリー７に光を照射すると、極性溶媒のような
分散媒２５中では図１（ｂ）に示すように研磨粒子１８
の分散度が向上する。
【００３１】図２（ａ），（ｂ）は、図１（ａ），
（ｂ）に示すスラリーを用いたＣＭＰの一例を概略的に
示す断面図である。なお、ここでは、埋め込み金属配線
を形成することとする。また、図２（ａ），（ｂ）で
は、研磨パッドや分散媒２５や添加剤２２は省略してい
る。
（ｂ）に示すスラリーを用いたＣＭＰの一例を概略的に
示す断面図である。なお、ここでは、埋め込み金属配線
を形成することとする。また、図２（ａ），（ｂ）で
は、研磨パッドや分散媒２５や添加剤２２は省略してい
る。
【００３２】埋め込み金属配線は、例えば、以下の方法
により形成することができる。まず、シリコン基板のよ
うな半導体基板（或いは半導体ウエハ）２３上にシリコ
ン酸化膜のような層間絶縁膜２４を形成し、続いて、層
間絶縁膜２４に溝を形成する。次に、層間絶縁膜２４上
に、銅のような金属を主成分とした導電膜（金属膜）２
６を、層間絶縁膜２４に設けた溝を埋め込むように成膜
する。以上のようにして、図２（ａ）に示すように、被
研磨部として金属膜２６を備えた被研磨基板２を得る。
その後、図１（ａ），（ｂ）に示すスラリー７を用いて
金属膜２６をＣＭＰ処理に供する。このＣＭＰ処理は、
金属膜２６のうち、層間絶縁膜２４に設けた溝内に位置
した部分のみが残り、他の部分が除去されるように行
う。これにより、図２（ｂ）に示すように、埋め込み金
属配線２６を得る。なお、これと同様の方法により、プ
ラグを埋め込み形成することや、配線とプラグとを同時
に埋め込み形成することも可能である。
により形成することができる。まず、シリコン基板のよ
うな半導体基板（或いは半導体ウエハ）２３上にシリコ
ン酸化膜のような層間絶縁膜２４を形成し、続いて、層
間絶縁膜２４に溝を形成する。次に、層間絶縁膜２４上
に、銅のような金属を主成分とした導電膜（金属膜）２
６を、層間絶縁膜２４に設けた溝を埋め込むように成膜
する。以上のようにして、図２（ａ）に示すように、被
研磨部として金属膜２６を備えた被研磨基板２を得る。
その後、図１（ａ），（ｂ）に示すスラリー７を用いて
金属膜２６をＣＭＰ処理に供する。このＣＭＰ処理は、
金属膜２６のうち、層間絶縁膜２４に設けた溝内に位置
した部分のみが残り、他の部分が除去されるように行
う。これにより、図２（ｂ）に示すように、埋め込み金
属配線２６を得る。なお、これと同様の方法により、プ
ラグを埋め込み形成することや、配線とプラグとを同時
に埋め込み形成することも可能である。
【００３３】上記のＣＭＰ処理は、スラリー７中の成分
と金属層２６の表面との間の化学反応と、スラリー７中
の研磨粒子１８による金属層２６の表面からの反応生成
物などの物理的な除去とを利用している。そのため、研
磨の最中にスラリー７に適宜光を照射することにより、
研磨粒子１８の研磨力及び／またはスラリー７の酸化力
のような反応性を制御することができ、したがって、所
望のＣＭＰ性能を実現することができる。
と金属層２６の表面との間の化学反応と、スラリー７中
の研磨粒子１８による金属層２６の表面からの反応生成
物などの物理的な除去とを利用している。そのため、研
磨の最中にスラリー７に適宜光を照射することにより、
研磨粒子１８の研磨力及び／またはスラリー７の酸化力
のような反応性を制御することができ、したがって、所
望のＣＭＰ性能を実現することができる。
【００３４】例えば、上記のＣＭＰ処理で使用するスラ
リー７の研磨粒子１８が光照射によりその分散度を変化
させるものである場合、ＣＭＰ処理の際に金属膜２６上
のスラリー７に照射する光の強さに応じて、研磨粒子１
８が形成する二次粒子２０の粒子径を制御することがで
きる。すなわち、ＣＭＰ処理の際に金属膜２６上のスラ
リー７に照射する光の強さに応じて、所望の研磨精度及
び所望の研磨速度を実現することができる。また、上記
のＣＭＰ処理で使用するスラリー７の研磨粒子１８が光
照射によりその酸化力を変化させるものである場合、研
磨粒子１８を照射光の強さに応じて酸化力を制御可能な
酸化剤としても利用可能となる。したがって、この場合
も、ＣＭＰ処理の際に金属膜２６上のスラリー７に照射
する光の強さに応じて、所望の研磨精度及び所望の研磨
速度を実現することができる。
リー７の研磨粒子１８が光照射によりその分散度を変化
させるものである場合、ＣＭＰ処理の際に金属膜２６上
のスラリー７に照射する光の強さに応じて、研磨粒子１
８が形成する二次粒子２０の粒子径を制御することがで
きる。すなわち、ＣＭＰ処理の際に金属膜２６上のスラ
リー７に照射する光の強さに応じて、所望の研磨精度及
び所望の研磨速度を実現することができる。また、上記
のＣＭＰ処理で使用するスラリー７の研磨粒子１８が光
照射によりその酸化力を変化させるものである場合、研
磨粒子１８を照射光の強さに応じて酸化力を制御可能な
酸化剤としても利用可能となる。したがって、この場合
も、ＣＭＰ処理の際に金属膜２６上のスラリー７に照射
する光の強さに応じて、所望の研磨精度及び所望の研磨
速度を実現することができる。
【００３５】本実施形態において、被研磨部である金属
層２６は、上記の通り金属を主成分としている。そのよ
うな金属としては、例えば、アルミニウム、銅、タング
ステン、チタン、モリブデン、ニオブ、タンタル、及び
バナジウムなどの金属；それら金属の少なくとも１種を
主成分として含有している合金；それら金属の少なくと
も１種を主成分として含有している窒化物；それら金属
の少なくとも１種を主成分として含有している硼化物；
それら金属の少なくとも１種を主成分として含有してい
る酸化物；それら金属の少なくとも１種を主成分として
含有し且つ窒素、硼素、及び酸素の少なくとも２種をさ
らに含有した金属化合物を挙げることができる。金属層
２６は、単層構造を有していてもよく、或いは、積層構
造を有していてもよい。
層２６は、上記の通り金属を主成分としている。そのよ
うな金属としては、例えば、アルミニウム、銅、タング
ステン、チタン、モリブデン、ニオブ、タンタル、及び
バナジウムなどの金属；それら金属の少なくとも１種を
主成分として含有している合金；それら金属の少なくと
も１種を主成分として含有している窒化物；それら金属
の少なくとも１種を主成分として含有している硼化物；
それら金属の少なくとも１種を主成分として含有してい
る酸化物；それら金属の少なくとも１種を主成分として
含有し且つ窒素、硼素、及び酸素の少なくとも２種をさ
らに含有した金属化合物を挙げることができる。金属層
２６は、単層構造を有していてもよく、或いは、積層構
造を有していてもよい。
【００３６】本実施形態において、スラリー７の研磨粒
子１８が光照射によりその分散度を変化させるものであ
る場合、研磨粒子１８は光照射によりその分散度を高め
るものであってもよい。また、スラリー７の研磨粒子１
８が光照射によりその酸化力を変化させるものである場
合、研磨粒子１８は光照射によりその酸化力を高めるも
のであってもよい。さらに、スラリー７の研磨粒子１８
が光照射によりその分散度及び酸化力の双方を変化させ
るものである場合、研磨粒子１８が光照射によりその分
散度及び酸化力の双方を高めるものであってもよい。
子１８が光照射によりその分散度を変化させるものであ
る場合、研磨粒子１８は光照射によりその分散度を高め
るものであってもよい。また、スラリー７の研磨粒子１
８が光照射によりその酸化力を変化させるものである場
合、研磨粒子１８は光照射によりその酸化力を高めるも
のであってもよい。さらに、スラリー７の研磨粒子１８
が光照射によりその分散度及び酸化力の双方を変化させ
るものである場合、研磨粒子１８が光照射によりその分
散度及び酸化力の双方を高めるものであってもよい。
【００３７】上述した光触媒作用を呈する研磨粒子１８
としては、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化ニオ
ブ、セレン化カドミウム、及び硫化カドミウムの何れか
を含有した粒子を挙げることができる。
としては、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化ニオ
ブ、セレン化カドミウム、及び硫化カドミウムの何れか
を含有した粒子を挙げることができる。
【００３８】上記スラリー７は、添加剤２２として酸化
剤を含有することができる。そのような酸化剤として
は、例えば、過酸化水素、ペルオキソ二硫酸アンモニウ
ム、リン酸、硝酸、及び硝酸アンモニウムセリウムなど
のように標準電極電位が−３．０Ｖ乃至＋３．０Ｖであ
るものを挙げることができる。また、スラリー７が酸化
剤を含有する場合、通常、その含量は０．１重量％乃至
５．０重量％とする。
剤を含有することができる。そのような酸化剤として
は、例えば、過酸化水素、ペルオキソ二硫酸アンモニウ
ム、リン酸、硝酸、及び硝酸アンモニウムセリウムなど
のように標準電極電位が−３．０Ｖ乃至＋３．０Ｖであ
るものを挙げることができる。また、スラリー７が酸化
剤を含有する場合、通常、その含量は０．１重量％乃至
５．０重量％とする。
【００３９】また、研磨粒子１８が光照射により酸化力
を発現する場合、スラリー７は添加剤２２として酸化剤
を含有していなくてもよい。但し、研磨粒子１８の酸化
力をより有効に利用するためには、使用する研磨粒子１
８の種類に応じ、硝酸や燐酸や塩酸や硫酸のような無機
酸などのｐＨ調整剤を用いてスラリー７のｐＨを適宜調
節することが望ましい。
を発現する場合、スラリー７は添加剤２２として酸化剤
を含有していなくてもよい。但し、研磨粒子１８の酸化
力をより有効に利用するためには、使用する研磨粒子１
８の種類に応じ、硝酸や燐酸や塩酸や硫酸のような無機
酸などのｐＨ調整剤を用いてスラリー７のｐＨを適宜調
節することが望ましい。
【００４０】研磨粒子１８の一次粒子径Ａは、５ｎｍ乃
至１０００ｎｍの範囲内で分布していることが好まし
く、５ｎｍ乃至２０ｎｍの範囲内で分布していることが
より好ましい。また、研磨粒子１８の二次粒子径Ｂは１
００ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲内で分布していること
が好ましい。これについては、図３を参照しながら説明
する。
至１０００ｎｍの範囲内で分布していることが好まし
く、５ｎｍ乃至２０ｎｍの範囲内で分布していることが
より好ましい。また、研磨粒子１８の二次粒子径Ｂは１
００ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲内で分布していること
が好ましい。これについては、図３を参照しながら説明
する。
【００４１】図３は、研磨粒子の粒径とその沈降速度と
の関係を示すグラフである。図中、横軸は研磨粒子１８
の一次粒子径Ａ及び二次粒子径Ｂを示し、縦軸は一次粒
子としての研磨粒子１８の沈降速度及び研磨粒子１８の
凝集体である二次粒子２０の沈降速度を示している。
の関係を示すグラフである。図中、横軸は研磨粒子１８
の一次粒子径Ａ及び二次粒子径Ｂを示し、縦軸は一次粒
子としての研磨粒子１８の沈降速度及び研磨粒子１８の
凝集体である二次粒子２０の沈降速度を示している。
【００４２】図３に示すように、酸化チタンなどからな
る研磨粒子１８やその二次粒子２０の粒子径が約１００
０ｎｍを超えると、その沈降速度が著しく速くなる。研
磨粒子１８或いはその二次粒子２０の沈降速度が速い場
合、それらを分散状態に維持することが困難となる。す
なわち、研磨粒子１８或いはその二次粒子２０が沈降し
て沈殿物を生じるおそれがある。沈殿物を構成する研磨
粒子１８同士は強く相互作用するため、再び分散媒２５
中に分散させることは殆ど不可能である。このような沈
殿物の生成は、研磨粒子１８やその二次粒子２０の粒子
径を１０００ｎｍ以下とすることにより抑制することが
できる。
る研磨粒子１８やその二次粒子２０の粒子径が約１００
０ｎｍを超えると、その沈降速度が著しく速くなる。研
磨粒子１８或いはその二次粒子２０の沈降速度が速い場
合、それらを分散状態に維持することが困難となる。す
なわち、研磨粒子１８或いはその二次粒子２０が沈降し
て沈殿物を生じるおそれがある。沈殿物を構成する研磨
粒子１８同士は強く相互作用するため、再び分散媒２５
中に分散させることは殆ど不可能である。このような沈
殿物の生成は、研磨粒子１８やその二次粒子２０の粒子
径を１０００ｎｍ以下とすることにより抑制することが
できる。
【００４３】また、図３に示すように、研磨粒子１８の
一次粒子径Ａが約５ｎｍ未満になると、その沈降速度が
著しく速くなる。これは、研磨粒子１８の一次粒子径Ａ
が約５ｎｍ未満になると、それら粒子１８のブラウン運
動が激しくなるためである。すなわち、研磨粒子１８の
ブラウン運動が激しくなると、それらが互いに衝突する
確率が高くなり、互いに結合する確率も高くなる。この
ような理由から、研磨粒子１８の一次粒子径Ａが約５ｎ
ｍ未満になると、その沈降速度が著しく速くなり、した
がって、沈殿物を生じ易くなる。
一次粒子径Ａが約５ｎｍ未満になると、その沈降速度が
著しく速くなる。これは、研磨粒子１８の一次粒子径Ａ
が約５ｎｍ未満になると、それら粒子１８のブラウン運
動が激しくなるためである。すなわち、研磨粒子１８の
ブラウン運動が激しくなると、それらが互いに衝突する
確率が高くなり、互いに結合する確率も高くなる。この
ような理由から、研磨粒子１８の一次粒子径Ａが約５ｎ
ｍ未満になると、その沈降速度が著しく速くなり、した
がって、沈殿物を生じ易くなる。
【００４４】なお、多くの場合、スラリー７中で、研磨
粒子１８の一部は一次粒子として存在し、残りは凝集し
て二次粒子２０として存在している。そのため、このよ
うな場合、研磨粒子１８の一次粒子径及び二次粒子径の
双方を上記範囲内とするには、研磨粒子１８の一次粒子
径は５ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲内で分布していること
が好ましく、５ｎｍ乃至２０ｎｍの範囲内で分布してい
ることがより好ましい。研磨粒子１８の一次粒子径がこ
のような範囲内で分布している場合、研磨粒子１８の二
次粒子径を例えば１００ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲内
で分布させることができる。
粒子１８の一部は一次粒子として存在し、残りは凝集し
て二次粒子２０として存在している。そのため、このよ
うな場合、研磨粒子１８の一次粒子径及び二次粒子径の
双方を上記範囲内とするには、研磨粒子１８の一次粒子
径は５ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲内で分布していること
が好ましく、５ｎｍ乃至２０ｎｍの範囲内で分布してい
ることがより好ましい。研磨粒子１８の一次粒子径がこ
のような範囲内で分布している場合、研磨粒子１８の二
次粒子径を例えば１００ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲内
で分布させることができる。
【００４５】上述した研磨粒子１８の一次粒子径の分布
は、例えば、研磨粒子１８のＴＥＭ像を観察することに
より調べることができる。また、同様に、研磨粒子１８
の二次粒子径の分布も、例えば、研磨粒子１８のＴＥＭ
像を観察することにより、或いは、ストークス法などの
原理を利用した粒子径測定法により調べることができ
る。
は、例えば、研磨粒子１８のＴＥＭ像を観察することに
より調べることができる。また、同様に、研磨粒子１８
の二次粒子径の分布も、例えば、研磨粒子１８のＴＥＭ
像を観察することにより、或いは、ストークス法などの
原理を利用した粒子径測定法により調べることができ
る。
【００４６】以上説明したように、本実施形態では、光
照射により研磨粒子１８の酸化力及び／または還元力が
変化すること、及び／または、光照射により研磨粒子１
８の親水性が変化することのような研磨粒子１８の光触
媒作用を利用している。理論に束縛されることを望む訳
ではないが、このような光触媒作用は以下の原理に基づ
いているものと考えられる。研磨粒子１８が酸化チタン
粒子であり且つ分散媒２５として純水を用いた場合を例
に説明する。
照射により研磨粒子１８の酸化力及び／または還元力が
変化すること、及び／または、光照射により研磨粒子１
８の親水性が変化することのような研磨粒子１８の光触
媒作用を利用している。理論に束縛されることを望む訳
ではないが、このような光触媒作用は以下の原理に基づ
いているものと考えられる。研磨粒子１８が酸化チタン
粒子であり且つ分散媒２５として純水を用いた場合を例
に説明する。
【００４７】光照射による研磨粒子１８の親水性の変化
は、以下の原理で生じるものと考えられる。すなわち、
酸化チタン粒子１８に紫外線を照射すると、それを構成
しているチタン原子の位置に正孔が生じる。チタン原子
の位置に生じた正孔は、酸化チタン粒子１８を構成して
いる酸素原子から電子を奪う。これにより、酸素原子は
酸化される。酸化チタン粒子１８に紫外線を照射してい
る間、その表面に位置した酸素原子の少なくとも一部は
電子を奪われた状態にあり、そこに分散媒２５を構成し
ている水分子が吸着される。酸化チタン粒子１８の水分
子が吸着した表面は親水性のドメインとして機能する。
このような原理で、紫外線照射により酸化チタン粒子１
８の親水性が高まると考えられる。
は、以下の原理で生じるものと考えられる。すなわち、
酸化チタン粒子１８に紫外線を照射すると、それを構成
しているチタン原子の位置に正孔が生じる。チタン原子
の位置に生じた正孔は、酸化チタン粒子１８を構成して
いる酸素原子から電子を奪う。これにより、酸素原子は
酸化される。酸化チタン粒子１８に紫外線を照射してい
る間、その表面に位置した酸素原子の少なくとも一部は
電子を奪われた状態にあり、そこに分散媒２５を構成し
ている水分子が吸着される。酸化チタン粒子１８の水分
子が吸着した表面は親水性のドメインとして機能する。
このような原理で、紫外線照射により酸化チタン粒子１
８の親水性が高まると考えられる。
【００４８】他方、光照射による研磨粒子１８の酸化力
の変化は、以下の原理で生じるものと考えられる。紫外
線照射により酸化チタン粒子１８の表面に生じた正孔の
一部は、酸化チタン粒子１８が金属層２６と接触してい
るか或いは極めて近傍に位置している場合には、金属層
２６を構成している金属原子から電子を奪う。また、紫
外線照射により酸化チタン粒子１８の表面に生じた正孔
の他の一部は、分散媒２５を構成している水に含まれる
ヒドロキシイオンから電子を奪い、それにより生じたヒ
ドロキシラジカルは金属層２６を構成している金属原子
から電子を奪う。なお、電子を奪われた銅原子のような
金属原子は速やかにＣｕＯxのような酸化物を生成す
る。このように、研磨粒子１８の酸化力は紫外線照射に
より生じる正孔によってもたらされるので、酸化チタン
粒子１８に照射する紫外線の強さを変化させることによ
り、研磨粒子１８の酸化力を変化させることができる。
の変化は、以下の原理で生じるものと考えられる。紫外
線照射により酸化チタン粒子１８の表面に生じた正孔の
一部は、酸化チタン粒子１８が金属層２６と接触してい
るか或いは極めて近傍に位置している場合には、金属層
２６を構成している金属原子から電子を奪う。また、紫
外線照射により酸化チタン粒子１８の表面に生じた正孔
の他の一部は、分散媒２５を構成している水に含まれる
ヒドロキシイオンから電子を奪い、それにより生じたヒ
ドロキシラジカルは金属層２６を構成している金属原子
から電子を奪う。なお、電子を奪われた銅原子のような
金属原子は速やかにＣｕＯxのような酸化物を生成す
る。このように、研磨粒子１８の酸化力は紫外線照射に
より生じる正孔によってもたらされるので、酸化チタン
粒子１８に照射する紫外線の強さを変化させることによ
り、研磨粒子１８の酸化力を変化させることができる。
【００４９】このような研磨粒子１８の光触媒作用を利
用すると、様々な方法でＣＭＰを行うことが可能とな
る。例えば、ＣＭＰの間中、スラリー７に照射する光の
強さを一定としてもよい。或いは、ＣＭＰの間に、スラ
リー７に照射する光の強さを変化させてもよい。後者の
場合、例えば、ＣＭＰの初期ではスラリー７に光を照射
せずにＣＭＰを終了する間際にスラリー７に光を照射す
るか、或いは、ＣＭＰの初期ではスラリー７に弱い光を
照射してＣＭＰを終了する間際にスラリー７に照射する
光の強さを高めてもよい。このような方法によると、Ｃ
ＭＰの初期では高い研磨速度で研磨を行うことができ、
ＣＭＰを終了する間際には高精度な研磨を行うことがで
きる。したがって、研磨速度をより高速化すること、及
び、ディッシングやエロージョン並びにスクラッチが発
生するのをより効果的に抑制することができる。
用すると、様々な方法でＣＭＰを行うことが可能とな
る。例えば、ＣＭＰの間中、スラリー７に照射する光の
強さを一定としてもよい。或いは、ＣＭＰの間に、スラ
リー７に照射する光の強さを変化させてもよい。後者の
場合、例えば、ＣＭＰの初期ではスラリー７に光を照射
せずにＣＭＰを終了する間際にスラリー７に光を照射す
るか、或いは、ＣＭＰの初期ではスラリー７に弱い光を
照射してＣＭＰを終了する間際にスラリー７に照射する
光の強さを高めてもよい。このような方法によると、Ｃ
ＭＰの初期では高い研磨速度で研磨を行うことができ、
ＣＭＰを終了する間際には高精度な研磨を行うことがで
きる。したがって、研磨速度をより高速化すること、及
び、ディッシングやエロージョン並びにスクラッチが発
生するのをより効果的に抑制することができる。
【００５０】研磨粒子１８として酸化チタンを含んだ粒
子を使用する場合、その酸化チタンとしては、アナター
ゼ型、ルチル型、及びブルッカイト型の何れの結晶構造
を有する酸化チタンを使用してもよい。但し、それらの
中でも、アナターゼ型酸化チタンを使用することが好ま
しい。これについては、図４（ａ）乃至（ｃ）及び図５
を参照しながら説明する。
子を使用する場合、その酸化チタンとしては、アナター
ゼ型、ルチル型、及びブルッカイト型の何れの結晶構造
を有する酸化チタンを使用してもよい。但し、それらの
中でも、アナターゼ型酸化チタンを使用することが好ま
しい。これについては、図４（ａ）乃至（ｃ）及び図５
を参照しながら説明する。
【００５１】図４（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ、アナ
ターゼ型、ルチル型、及びブルッカイト型酸化チタンの
結晶構造を示す図である。また、図５は、酸化チタンの
エネルギーバンドを示す図である。なお、図４（ａ）乃
至（ｃ）において、参照番号２７はチタン原子を示し、
参照番号２８は酸素原子を示している。
ターゼ型、ルチル型、及びブルッカイト型酸化チタンの
結晶構造を示す図である。また、図５は、酸化チタンの
エネルギーバンドを示す図である。なお、図４（ａ）乃
至（ｃ）において、参照番号２７はチタン原子を示し、
参照番号２８は酸素原子を示している。
【００５２】天然の酸化チタンの結晶構造としては、図
４（ａ）乃至（ｃ）に示すアナターゼ型、ルチル型、及
びブルッカイト型が知られている。これらのうち、工業
用として利用されているものは、主に、図４（ａ）に示
すアナターゼ型酸化チタンと、図４（ｂ）に示すルチル
型酸化チタンである。図４（ｃ）に示すブルッカイト型
酸化チタンについては、現在、実用化に向けた研究が進
められている。
４（ａ）乃至（ｃ）に示すアナターゼ型、ルチル型、及
びブルッカイト型が知られている。これらのうち、工業
用として利用されているものは、主に、図４（ａ）に示
すアナターゼ型酸化チタンと、図４（ｂ）に示すルチル
型酸化チタンである。図４（ｃ）に示すブルッカイト型
酸化チタンについては、現在、実用化に向けた研究が進
められている。
【００５３】上述した酸化チタンの光触媒としての能力
は、アナターゼ型とルチル型とブルッカイト型との間で
異なっている。例えば、アナターゼ型酸化チタンは、ル
チル型酸化チタンよりも高い光触媒活性を示す。これ
は、図５に示すように、それらの間でエネルギーバンド
が異なっていることに由来している。
は、アナターゼ型とルチル型とブルッカイト型との間で
異なっている。例えば、アナターゼ型酸化チタンは、ル
チル型酸化チタンよりも高い光触媒活性を示す。これ
は、図５に示すように、それらの間でエネルギーバンド
が異なっていることに由来している。
【００５４】酸化チタン１８は、価電子帯と伝導帯との
間のエネルギー差であるバンドギャップ以上のエネルギ
ーを有する光を吸収することによって、伝導帯に電子を
及び価電子帯に正孔をそれぞれ生じる。図３に示すよう
に、アナターゼ型酸化チタンのバンドギャップは約３．
２ｅＶであり、ルチル型酸化チタンのバンドギャップは
約３．０ｅＶである。アナターゼ型酸化チタン及びルチ
ル型酸化チタンは、それぞれのバンドギャップの値から
明らかなように、何れもほぼ紫外線のみを吸収する。但
し、ルチル型酸化チタンは、紫外線より僅かに可視光線
に近い波長域の光も吸収することができる。
間のエネルギー差であるバンドギャップ以上のエネルギ
ーを有する光を吸収することによって、伝導帯に電子を
及び価電子帯に正孔をそれぞれ生じる。図３に示すよう
に、アナターゼ型酸化チタンのバンドギャップは約３．
２ｅＶであり、ルチル型酸化チタンのバンドギャップは
約３．０ｅＶである。アナターゼ型酸化チタン及びルチ
ル型酸化チタンは、それぞれのバンドギャップの値から
明らかなように、何れもほぼ紫外線のみを吸収する。但
し、ルチル型酸化チタンは、紫外線より僅かに可視光線
に近い波長域の光も吸収することができる。
【００５５】このように、より広い波長域の光を吸収で
きるルチル型酸化チタンの方が、アナターゼ型酸化チタ
ンよりも光触媒としての能力が高いと思われる。ところ
が、実際には、アナターゼ型酸化チタンの方がルチル型
酸化チタンよりも高い光触媒活性を示す。これは、以下
の理由による。
きるルチル型酸化チタンの方が、アナターゼ型酸化チタ
ンよりも光触媒としての能力が高いと思われる。ところ
が、実際には、アナターゼ型酸化チタンの方がルチル型
酸化チタンよりも高い光触媒活性を示す。これは、以下
の理由による。
【００５６】図５に示すように、アナターゼ型酸化チタ
ン及びルチル型酸化チタンの価電子帯のエネルギー準位
は何れも非常に深い位置にある。したがって、それら酸
化チタンが光を吸収することによって生じる正孔は、何
れも十分な酸化力を有している。具体的には、図５に示
すように、それら酸化チタンの正孔の酸化力は、酸化剤
として一般的な過酸化水素の酸化力よりも極めて強い。
ン及びルチル型酸化チタンの価電子帯のエネルギー準位
は何れも非常に深い位置にある。したがって、それら酸
化チタンが光を吸収することによって生じる正孔は、何
れも十分な酸化力を有している。具体的には、図５に示
すように、それら酸化チタンの正孔の酸化力は、酸化剤
として一般的な過酸化水素の酸化力よりも極めて強い。
【００５７】他方、アナターゼ型及びルチル型酸化チタ
ンの伝導帯のエネルギー準位は、図５に示すように、何
れも水素（Ｈ+，Ｈ2）の酸化還元電位に近い。そのた
め、それら酸化チタンは、いずれも還元力が比較的弱
い。しかしながら、アナターゼ型酸化チタンの伝導帯の
エネルギー準位は、ルチル型酸化チタンの伝導帯のエネ
ルギー準位よりも、さらに負の位置にある。そのため、
アナターゼ型酸化チタンの還元力は、ルチル型酸化チタ
ンの還元力よりも強い。このような理由から、アナター
ゼ型酸化チタンの方が、ルチル型酸化チタンよりも高い
光触媒活性を示すと考えられている。
ンの伝導帯のエネルギー準位は、図５に示すように、何
れも水素（Ｈ+，Ｈ2）の酸化還元電位に近い。そのた
め、それら酸化チタンは、いずれも還元力が比較的弱
い。しかしながら、アナターゼ型酸化チタンの伝導帯の
エネルギー準位は、ルチル型酸化チタンの伝導帯のエネ
ルギー準位よりも、さらに負の位置にある。そのため、
アナターゼ型酸化チタンの還元力は、ルチル型酸化チタ
ンの還元力よりも強い。このような理由から、アナター
ゼ型酸化チタンの方が、ルチル型酸化チタンよりも高い
光触媒活性を示すと考えられている。
【００５８】また、図４（ｃ）に示すブルッカイト型酸
化チタンについては、光触媒活性がかなり高いことが分
かっている。また、そのバンドギャップが約３．２ｅＶ
であるということも分かっている。したがって、研磨粒
子１８として、ブルッカイト型酸化チタンを含むものを
使用した場合でも、アナターゼ型の酸化チタンを含む物
を使用した場合と同等の光触媒作用が得られる可能性が
ある。
化チタンについては、光触媒活性がかなり高いことが分
かっている。また、そのバンドギャップが約３．２ｅＶ
であるということも分かっている。したがって、研磨粒
子１８として、ブルッカイト型酸化チタンを含むものを
使用した場合でも、アナターゼ型の酸化チタンを含む物
を使用した場合と同等の光触媒作用が得られる可能性が
ある。
【００５９】なお、酸化チタンを含む研磨粒子１８は、
波長域が２００ｎｍ乃至４００ｎｍである紫外線のうち
波長が約３８０ｎｍ以下の紫外線を吸収することにより
光触媒作用を発揮する。また、酸化チタンを含む研磨粒
子１８の光触媒作用は、照射する紫外線の波長が短くな
るのに伴って強くなる。
波長域が２００ｎｍ乃至４００ｎｍである紫外線のうち
波長が約３８０ｎｍ以下の紫外線を吸収することにより
光触媒作用を発揮する。また、酸化チタンを含む研磨粒
子１８の光触媒作用は、照射する紫外線の波長が短くな
るのに伴って強くなる。
【００６０】次に、上述したスラリー７を使用可能なＣ
ＭＰ装置について説明する。図６は、図１（ａ），
（ｂ）に示すスラリーを使用可能なＣＭＰ装置の一例を
概略的に示す図である。このＣＭＰ装置１は筐体１９を
備えており、筐体１９は、基板保持具であるヘッド（或
いはキャリア）３と、研磨治具であるターンテーブル６
と、スラリー供給装置８とを収容している。
ＭＰ装置について説明する。図６は、図１（ａ），
（ｂ）に示すスラリーを使用可能なＣＭＰ装置の一例を
概略的に示す図である。このＣＭＰ装置１は筐体１９を
備えており、筐体１９は、基板保持具であるヘッド（或
いはキャリア）３と、研磨治具であるターンテーブル６
と、スラリー供給装置８とを収容している。
【００６１】ヘッド３は、ヘッド駆動装置１１に回転可
能に取り付けられており、被研磨基板２をその被研磨面
の裏面側から着脱可能に保持している。ターンテーブル
６は、ヘッド３と対向するようにテーブル駆動装置１５
に回転可能に取り付けられており、ヘッド３との対向面
に研磨部材である研磨パッド（或いは、研磨布）５を着
脱可能に保持している。スラリー供給装置８は、その供
給ノズル８ａから研磨パッド５上にスラリー７を供給す
るように構成されている。なお、ヘッド駆動装置１１と
テーブル駆動装置１５とは駆動機構を構成している。
能に取り付けられており、被研磨基板２をその被研磨面
の裏面側から着脱可能に保持している。ターンテーブル
６は、ヘッド３と対向するようにテーブル駆動装置１５
に回転可能に取り付けられており、ヘッド３との対向面
に研磨部材である研磨パッド（或いは、研磨布）５を着
脱可能に保持している。スラリー供給装置８は、その供
給ノズル８ａから研磨パッド５上にスラリー７を供給す
るように構成されている。なお、ヘッド駆動装置１１と
テーブル駆動装置１５とは駆動機構を構成している。
【００６２】ヘッド駆動装置１１及びテーブル駆動装置
１５はそれぞれヘッド用センサ１２及びテーブル用セン
サ１６を内蔵している。ヘッド用センサ１２は、ヘッド
３に加わる荷重（ヘッド３の回転軸トルク及び／または
軸方向荷重）やヘッド３の回転速度などのようなヘッド
３の駆動状態を検知する。また、テーブル用センサ１６
は、研磨の際に摩擦力などに起因してテーブル６に加わ
る荷重（テーブル６の回転軸トルク）やテーブル６の回
転速度などのようなターンテーブル６の駆動状態を検知
する。センサ１２及び１６は、それぞれ、Ａ／Ｄコンバ
ータ１３及び１７を介して制御装置１４に電気的に接続
されている。
１５はそれぞれヘッド用センサ１２及びテーブル用セン
サ１６を内蔵している。ヘッド用センサ１２は、ヘッド
３に加わる荷重（ヘッド３の回転軸トルク及び／または
軸方向荷重）やヘッド３の回転速度などのようなヘッド
３の駆動状態を検知する。また、テーブル用センサ１６
は、研磨の際に摩擦力などに起因してテーブル６に加わ
る荷重（テーブル６の回転軸トルク）やテーブル６の回
転速度などのようなターンテーブル６の駆動状態を検知
する。センサ１２及び１６は、それぞれ、Ａ／Ｄコンバ
ータ１３及び１７を介して制御装置１４に電気的に接続
されている。
【００６３】制御装置１４は、スラリー供給装置８、ヘ
ッド駆動装置１１、及びテーブル駆動装置１５に電気的
に接続されている。制御装置１４は、例えば、センサ１
２及び１６からの信号と予め設定されているプログラム
とに基づいて、ヘッド３に加える荷重、ヘッド３の回転
数、テーブル６の回転数、及びスラリー７の供給量や供
給頻度などを適宜制御する。
ッド駆動装置１１、及びテーブル駆動装置１５に電気的
に接続されている。制御装置１４は、例えば、センサ１
２及び１６からの信号と予め設定されているプログラム
とに基づいて、ヘッド３に加える荷重、ヘッド３の回転
数、テーブル６の回転数、及びスラリー７の供給量や供
給頻度などを適宜制御する。
【００６４】このＣＭＰ装置１は、紫外線ランプのよう
な光照射装置１０をさらに備えている。光照射装置１０
は、研磨パッド５上のスラリー７に、研磨粒子１８の光
触媒作用を誘起し得る光，例えば紫外線，を照射する。
光照射装置１０は制御装置１４に電気的に接続されてお
り、光照射装置１０のＯＮ／ＯＦＦや光照射装置１０が
放射する光の強さや光照射装置１０が放射する光のスペ
クトルなどは制御装置１４によって制御され得る。例え
ば、制御装置１４は、上記光の照射／非照射を、ヘッド
３やターンテーブル６の回転軸トルクなどに応じて切り
換えるように構成されていてもよい。
な光照射装置１０をさらに備えている。光照射装置１０
は、研磨パッド５上のスラリー７に、研磨粒子１８の光
触媒作用を誘起し得る光，例えば紫外線，を照射する。
光照射装置１０は制御装置１４に電気的に接続されてお
り、光照射装置１０のＯＮ／ＯＦＦや光照射装置１０が
放射する光の強さや光照射装置１０が放射する光のスペ
クトルなどは制御装置１４によって制御され得る。例え
ば、制御装置１４は、上記光の照射／非照射を、ヘッド
３やターンテーブル６の回転軸トルクなどに応じて切り
換えるように構成されていてもよい。
【００６５】なお、このＣＭＰ装置１において、筐体１
９は、研磨中にスラリー７が外部に飛び散ることや、ス
ラリー７中に大気中の粉塵や埃が混入することなどを防
止する役割を果たす。加えて、筐体１９は、ＣＭＰ装置
１の外部の光線がスラリー７に不所望な光触媒作用を誘
起することやスラリー７が変質することなどを防止する
ように構成されていることが好ましい。すなわち、筐体
１９は、スラリー７の光触媒作用を誘起する光に対して
遮光性であることが好ましい。
９は、研磨中にスラリー７が外部に飛び散ることや、ス
ラリー７中に大気中の粉塵や埃が混入することなどを防
止する役割を果たす。加えて、筐体１９は、ＣＭＰ装置
１の外部の光線がスラリー７に不所望な光触媒作用を誘
起することやスラリー７が変質することなどを防止する
ように構成されていることが好ましい。すなわち、筐体
１９は、スラリー７の光触媒作用を誘起する光に対して
遮光性であることが好ましい。
【００６６】このＣＭＰ装置１を用いると、例えば、以
下に説明する方法でＣＭＰを行うことができる。図７
は、図６に示すＣＭＰ装置１を用いたＣＭＰの際に観測
され得る、研磨時間とテーブル６に加わる荷重との関係
の一例を示すグラフである。図中、横軸は研磨時間を示
し、縦軸はテーブル用センサ１６が検出するトルクをセ
ンサ１６からの出力電流値として示している。
下に説明する方法でＣＭＰを行うことができる。図７
は、図６に示すＣＭＰ装置１を用いたＣＭＰの際に観測
され得る、研磨時間とテーブル６に加わる荷重との関係
の一例を示すグラフである。図中、横軸は研磨時間を示
し、縦軸はテーブル用センサ１６が検出するトルクをセ
ンサ１６からの出力電流値として示している。
【００６７】被研磨基板２の研磨状態は、ターンテーブ
ル６の回転速度の設定値と実測値との間のずれ、及び／
または、ターンテーブル６の回転軸トルクなどから推定
することができる。同様に、被研磨基板２の研磨状態
は、ヘッド３の回転速度の設定値と実測値との間のず
れ、及び／または、ヘッド３の回転軸トルクなどから推
定することができる。例えば、ヘッド３やターンテーブ
ル６の実際の回転速度が設定値と等しくなるように制御
を行った場合、図７に示すように、テーブル駆動装置１
５のモータ電流値（或いは、テーブル電流値）は研磨の
進行に応じて変化する。したがって、図２（ａ）に示す
金属層２６を平坦化する場合には、テーブル電流値を監
視することにより、図２（ｂ）に示すように絶縁膜２４
の上面が露出した時点，すなわちジャストポリッシュ，
などを知ることができる。なお、研磨が完了したか否か
も、テーブル電流値を監視することなどにより推定する
ことができる。
ル６の回転速度の設定値と実測値との間のずれ、及び／
または、ターンテーブル６の回転軸トルクなどから推定
することができる。同様に、被研磨基板２の研磨状態
は、ヘッド３の回転速度の設定値と実測値との間のず
れ、及び／または、ヘッド３の回転軸トルクなどから推
定することができる。例えば、ヘッド３やターンテーブ
ル６の実際の回転速度が設定値と等しくなるように制御
を行った場合、図７に示すように、テーブル駆動装置１
５のモータ電流値（或いは、テーブル電流値）は研磨の
進行に応じて変化する。したがって、図２（ａ）に示す
金属層２６を平坦化する場合には、テーブル電流値を監
視することにより、図２（ｂ）に示すように絶縁膜２４
の上面が露出した時点，すなわちジャストポリッシュ，
などを知ることができる。なお、研磨が完了したか否か
も、テーブル電流値を監視することなどにより推定する
ことができる。
【００６８】このように、研磨の進行状態はテーブル電
流値を監視することなどにより推定することができる。
したがって、例えば、ジャストポリッシュに達するまで
光照射装置１０による光照射を行わず、ジャストポリッ
シュの時点で研磨パッド５上のスラリー７への光照射装
置１０による光照射を開始することができる。光照射装
置１０を用いた光照射によりスラリー７中の研磨粒子１
８の分散度が高まる場合、研磨速度は照射時に比べて非
照射時においてより高く、研磨精度は非照射時に比べて
照射時においてより高い。そのため、上記のように光の
照射／非照射を切り替えれば、ディッシングやエロージ
ョンやスクラッチなどの発生を抑制すること及び研磨時
間を短縮することの双方を高い水準で実現することが可
能となる。
流値を監視することなどにより推定することができる。
したがって、例えば、ジャストポリッシュに達するまで
光照射装置１０による光照射を行わず、ジャストポリッ
シュの時点で研磨パッド５上のスラリー７への光照射装
置１０による光照射を開始することができる。光照射装
置１０を用いた光照射によりスラリー７中の研磨粒子１
８の分散度が高まる場合、研磨速度は照射時に比べて非
照射時においてより高く、研磨精度は非照射時に比べて
照射時においてより高い。そのため、上記のように光の
照射／非照射を切り替えれば、ディッシングやエロージ
ョンやスクラッチなどの発生を抑制すること及び研磨時
間を短縮することの双方を高い水準で実現することが可
能となる。
【００６９】図８は、そのような方法を採用した場合に
実現され得るＣＭＰ性能の一例を示す図である。図中、
丸印は、研磨粒子としてチタニア粒子を用い且つ上記の
ようにＣＭＰの際に光の照射／非照射を切り替えた場合
に得られたデータを示している。また、四角印及び三角
印は、研磨粒子としてアルミナ粒子或いはシリカ粒子の
みを用いた場合に得られたデータを示しており、より詳
細には、前者は研磨粒子が粗大な二次粒子を形成した場
合のデータを示し、後者は研磨粒子が二次粒子を実質的
に形成しなかった場合のデータを示している。図８で
は、研磨速度については、研磨時間がより短い場合によ
り大きな数字が与えられている。また、図８では、スク
ラッチ密度については、スクラッチがより低密度に発生
した場合により大きな数字が与えられている。さらに、
図８では、平坦性については、ディッシングやエロージ
ョンの程度がより小さい場合により大きな数字が与えら
れている。
実現され得るＣＭＰ性能の一例を示す図である。図中、
丸印は、研磨粒子としてチタニア粒子を用い且つ上記の
ようにＣＭＰの際に光の照射／非照射を切り替えた場合
に得られたデータを示している。また、四角印及び三角
印は、研磨粒子としてアルミナ粒子或いはシリカ粒子の
みを用いた場合に得られたデータを示しており、より詳
細には、前者は研磨粒子が粗大な二次粒子を形成した場
合のデータを示し、後者は研磨粒子が二次粒子を実質的
に形成しなかった場合のデータを示している。図８で
は、研磨速度については、研磨時間がより短い場合によ
り大きな数字が与えられている。また、図８では、スク
ラッチ密度については、スクラッチがより低密度に発生
した場合により大きな数字が与えられている。さらに、
図８では、平坦性については、ディッシングやエロージ
ョンの程度がより小さい場合により大きな数字が与えら
れている。
【００７０】図８に示すように、研磨粒子がアルミナ粒
子或いはシリカ粒子である場合、ＣＭＰの最中にそれら
研磨粒子の分散度を変化させることができない。そのた
め、研磨粒子が粗大な二次粒子を形成している場合に
は、研磨速度は極めて高いが、スクラッチが極めて多く
発生し、平坦性も極めて低い。また、研磨粒子の分散度
が高い場合には、スクラッチ発生頻度は極めて低く、ま
た平坦性も極めて高いが、研磨速度は極めて低い。
子或いはシリカ粒子である場合、ＣＭＰの最中にそれら
研磨粒子の分散度を変化させることができない。そのた
め、研磨粒子が粗大な二次粒子を形成している場合に
は、研磨速度は極めて高いが、スクラッチが極めて多く
発生し、平坦性も極めて低い。また、研磨粒子の分散度
が高い場合には、スクラッチ発生頻度は極めて低く、ま
た平坦性も極めて高いが、研磨速度は極めて低い。
【００７１】これに対し、研磨粒子としてチタニア粒子
を用いた場合、ＣＭＰの最中に光の照射／非照射を切り
替えることにより、研磨粒子の分散度や酸化力を変化さ
せることができる。そのため、上記のようにＣＭＰの際
に光の照射／非照射を切り替えた場合には、研磨速度を
極めて高く、またスクラッチ発生頻度も極めて低く、さ
らには平坦性も極めて高くすることができる。したがっ
て、高研磨速度、高平坦性、低エロージョン、低欠陥密
度（スクラッチフリー）を同時に実現することが可能と
なる。
を用いた場合、ＣＭＰの最中に光の照射／非照射を切り
替えることにより、研磨粒子の分散度や酸化力を変化さ
せることができる。そのため、上記のようにＣＭＰの際
に光の照射／非照射を切り替えた場合には、研磨速度を
極めて高く、またスクラッチ発生頻度も極めて低く、さ
らには平坦性も極めて高くすることができる。したがっ
て、高研磨速度、高平坦性、低エロージョン、低欠陥密
度（スクラッチフリー）を同時に実現することが可能と
なる。
【００７２】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態は、ＣＭＰの際の光照射方法が異なること以外は、第
１の実施形態と同様である。
態は、ＣＭＰの際の光照射方法が異なること以外は、第
１の実施形態と同様である。
【００７３】図９（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実
施形態に係るＣＭＰの一例を概略的に示す断面図であ
る。なお、ここでは、第１の実施形態で図１（ａ），
（ｂ）などを参照して説明したＣＭＰ用スラリー７を使
用して埋め込み金属配線を形成することとする。また、
図９（ａ），（ｂ）では、研磨パッドや分散媒２５や添
加剤２２は省略している。
施形態に係るＣＭＰの一例を概略的に示す断面図であ
る。なお、ここでは、第１の実施形態で図１（ａ），
（ｂ）などを参照して説明したＣＭＰ用スラリー７を使
用して埋め込み金属配線を形成することとする。また、
図９（ａ），（ｂ）では、研磨パッドや分散媒２５や添
加剤２２は省略している。
【００７４】本実施形態では、例えば、以下の方法によ
り埋め込み金属配線を形成する。まず、第１の実施形態
で説明したのと同様の方法により、図９（ａ）に示す被
研磨基板２を得る。次に、第１の実施形態で使用したの
と同様のスラリー７を用いて金属膜２６をＣＭＰ処理に
供する。このＣＭＰ処理の間、被研磨基板２に対し、そ
の被研磨面の裏面側からスラリー７の光触媒作用を誘起
し得る紫外線のような光を照射し続ける。
り埋め込み金属配線を形成する。まず、第１の実施形態
で説明したのと同様の方法により、図９（ａ）に示す被
研磨基板２を得る。次に、第１の実施形態で使用したの
と同様のスラリー７を用いて金属膜２６をＣＭＰ処理に
供する。このＣＭＰ処理の間、被研磨基板２に対し、そ
の被研磨面の裏面側からスラリー７の光触媒作用を誘起
し得る紫外線のような光を照射し続ける。
【００７５】ＣＭＰの初期では、図９（ａ）に示すよう
に、被研磨面の裏面に照射した光は、金属層２６で反射
されるため、研磨パッドと基板２との間に介在したスラ
リー７まで到達しない。そのため、研磨粒子１８が光照
射により分散度が高まるものである場合は、比較的速い
速度で研磨が進行する。
に、被研磨面の裏面に照射した光は、金属層２６で反射
されるため、研磨パッドと基板２との間に介在したスラ
リー７まで到達しない。そのため、研磨粒子１８が光照
射により分散度が高まるものである場合は、比較的速い
速度で研磨が進行する。
【００７６】研磨がほぼジャストポリッシュにまで進行
すると、図９（ｂ）に示すように、被研磨面の裏面に照
射した光の多くが、研磨パッドと基板２との間に介在し
たスラリー７まで到達可能となる。そのため、研磨粒子
１８の分散度が高まる。その結果、研磨速度が低下し、
より高精度な研磨が行われる。
すると、図９（ｂ）に示すように、被研磨面の裏面に照
射した光の多くが、研磨パッドと基板２との間に介在し
たスラリー７まで到達可能となる。そのため、研磨粒子
１８の分散度が高まる。その結果、研磨速度が低下し、
より高精度な研磨が行われる。
【００７７】このように、第２の実施形態では、金属層
２６が光の照射／非照射を制御するシャッタ或いはスイ
ッチとしての役割を果たす。そのため、照射／非照射を
電気的に制御する必要がない。なお、研磨の初期では光
を照射せず、研磨開始からの経過時間やテーブル電流値
などに基づいて、アンダーポリッシュの間の何れかの時
点で光照射を開始してもよい。
２６が光の照射／非照射を制御するシャッタ或いはスイ
ッチとしての役割を果たす。そのため、照射／非照射を
電気的に制御する必要がない。なお、研磨の初期では光
を照射せず、研磨開始からの経過時間やテーブル電流値
などに基づいて、アンダーポリッシュの間の何れかの時
点で光照射を開始してもよい。
【００７８】また、第２の実施形態では、上記の通り、
研磨パッドと基板２との間に介在したスラリー７に光を
照射する。そのため、基板２の面内で研磨粒子１８の分
散度や酸化力などを、より均一化すること及び／または
より高めることができる。
研磨パッドと基板２との間に介在したスラリー７に光を
照射する。そのため、基板２の面内で研磨粒子１８の分
散度や酸化力などを、より均一化すること及び／または
より高めることができる。
【００７９】上述したＣＭＰには、例えば、図６に示す
ＣＭＰ装置１を部分的に変更したものを利用することが
できる。図１０は、本発明の第２の実施形態で利用可能
なＣＭＰ装置のヘッドを概略的に示す断面図である。こ
のヘッド３１の内部には吸引室３２が設けられている。
吸引室３２は通気路３４を介して図示しない吸引装置及
び圧力調整バルブなどに接続されている。また、ヘッド
３１には、吸引孔３６が設けられた弾性体からなるウエ
ハチャック用の膜（バッキングフィルム）３５が、吸引
室３２の開口部を塞ぐように取り付けられている。図１
０に示すヘッド３１では、このような構成により、基板
２を吸引保持可能としている。
ＣＭＰ装置１を部分的に変更したものを利用することが
できる。図１０は、本発明の第２の実施形態で利用可能
なＣＭＰ装置のヘッドを概略的に示す断面図である。こ
のヘッド３１の内部には吸引室３２が設けられている。
吸引室３２は通気路３４を介して図示しない吸引装置及
び圧力調整バルブなどに接続されている。また、ヘッド
３１には、吸引孔３６が設けられた弾性体からなるウエ
ハチャック用の膜（バッキングフィルム）３５が、吸引
室３２の開口部を塞ぐように取り付けられている。図１
０に示すヘッド３１では、このような構成により、基板
２を吸引保持可能としている。
【００８０】このヘッド３１は、さらに、吸引室３２の
内部に、紫外線ランプのような光照射装置３３を備えて
いる。光照射装置３３は、実線矢印で示すように、膜３
５に設けられた吸引孔３６を介して基板２側に向けて光
を放射可能である。
内部に、紫外線ランプのような光照射装置３３を備えて
いる。光照射装置３３は、実線矢印で示すように、膜３
５に設けられた吸引孔３６を介して基板２側に向けて光
を放射可能である。
【００８１】図６に示すＣＭＰ装置１で、ヘッド３の代
わりに上述したヘッド３１を使用することにより、図９
（ａ），（ｂ）を参照して説明したＣＭＰを実施するこ
とができる。なお、ヘッド３の代わりに上述したヘッド
３１を使用する場合、ＣＭＰ装置１は光照射装置１０を
備えていなくてもよい。また、ヘッド３１の光照射装置
３３は、制御装置１４と電気的に接続してもよく、或い
は、接続しなくてもよい。
わりに上述したヘッド３１を使用することにより、図９
（ａ），（ｂ）を参照して説明したＣＭＰを実施するこ
とができる。なお、ヘッド３の代わりに上述したヘッド
３１を使用する場合、ＣＭＰ装置１は光照射装置１０を
備えていなくてもよい。また、ヘッド３１の光照射装置
３３は、制御装置１４と電気的に接続してもよく、或い
は、接続しなくてもよい。
【００８２】（第３の実施形態）第１及び第２の実施形
態では、主として、研磨粒子１８の光触媒作用として光
照射による分散度変化を主に利用し、ＣＭＰの間に研磨
粒子１８の光触媒作用の大きさを変化させることについ
て説明した。これに対し、本発明の第３の実施形態で
は、研磨粒子１８の光触媒作用として光照射により発現
する酸化力を主に利用してＣＭＰを行う。
態では、主として、研磨粒子１８の光触媒作用として光
照射による分散度変化を主に利用し、ＣＭＰの間に研磨
粒子１８の光触媒作用の大きさを変化させることについ
て説明した。これに対し、本発明の第３の実施形態で
は、研磨粒子１８の光触媒作用として光照射により発現
する酸化力を主に利用してＣＭＰを行う。
【００８３】図１１（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の
実施形態に係るＣＭＰの一例を概略的に示す断面図であ
る。なお、ここでは、第１の実施形態で図１（ａ），
（ｂ）などを参照して説明したＣＭＰ用スラリー７を使
用して埋め込み金属配線を形成することとする。また、
図１１（ａ），（ｂ）では、研磨パッドや分散媒２５や
添加剤２２は省略している。
実施形態に係るＣＭＰの一例を概略的に示す断面図であ
る。なお、ここでは、第１の実施形態で図１（ａ），
（ｂ）などを参照して説明したＣＭＰ用スラリー７を使
用して埋め込み金属配線を形成することとする。また、
図１１（ａ），（ｂ）では、研磨パッドや分散媒２５や
添加剤２２は省略している。
【００８４】本実施形態では、例えば、以下の方法によ
り埋め込み金属配線を形成する。まず、第１の実施形態
で説明したのと同様の方法により被研磨基板２を得る。
次に、第１の実施形態で使用したのと同様のスラリー７
を用いて、図１１（ａ），（ｂ）に示すように金属膜２
６をＣＭＰ処理に供する。このＣＭＰの間、研磨パッド
上に供給したスラリー７に対し、その光触媒作用を誘起
し得る紫外線のような光を照射し続ける。
り埋め込み金属配線を形成する。まず、第１の実施形態
で説明したのと同様の方法により被研磨基板２を得る。
次に、第１の実施形態で使用したのと同様のスラリー７
を用いて、図１１（ａ），（ｂ）に示すように金属膜２
６をＣＭＰ処理に供する。このＣＭＰの間、研磨パッド
上に供給したスラリー７に対し、その光触媒作用を誘起
し得る紫外線のような光を照射し続ける。
【００８５】研磨粒子１８が光照射によりその分散度や
酸化力を高める場合、光を照射している間、研磨粒子１
８は高い分散度を維持し続ける。そのため、研磨粒子１
８が大きな二次粒子を形成することはない。したがっ
て、光を照射している間、研磨粒子１８の研磨力は比較
的低いままである。この場合、第１及び第２の実施形態
で説明したように、研磨速度は著しく低下すると考えら
れる。
酸化力を高める場合、光を照射している間、研磨粒子１
８は高い分散度を維持し続ける。そのため、研磨粒子１
８が大きな二次粒子を形成することはない。したがっ
て、光を照射している間、研磨粒子１８の研磨力は比較
的低いままである。この場合、第１及び第２の実施形態
で説明したように、研磨速度は著しく低下すると考えら
れる。
【００８６】しかしながら、スラリー７に照射する光の
強さが十分に強く且つ研磨粒子１８と被研磨面とを十分
に接触させることができれば、研磨粒子１８を酸化剤と
して利用可能となる。そのため、スラリー７が金属層２
６の表面を酸化する能力は著しく向上する。これは、金
属に比べて研磨し易い脆弱な酸化物４３の生成が促進さ
れることを意味する。そのため、研磨粒子１８の機械的
研磨力が低くても、十分な研磨速度を実現することがで
きる。
強さが十分に強く且つ研磨粒子１８と被研磨面とを十分
に接触させることができれば、研磨粒子１８を酸化剤と
して利用可能となる。そのため、スラリー７が金属層２
６の表面を酸化する能力は著しく向上する。これは、金
属に比べて研磨し易い脆弱な酸化物４３の生成が促進さ
れることを意味する。そのため、研磨粒子１８の機械的
研磨力が低くても、十分な研磨速度を実現することがで
きる。
【００８７】また、ＣＭＰの間、研磨粒子１８が大きな
二次粒子を形成することはないので、ディッシングやエ
ロージョンを抑制することや、スクラッチの発生を抑制
することができる。
二次粒子を形成することはないので、ディッシングやエ
ロージョンを抑制することや、スクラッチの発生を抑制
することができる。
【００８８】しかも、研磨粒子１８による金属層２６の
表面の酸化は、主として、研磨粒子１８と金属層２６と
が接触した状態で生じ、研磨粒子１８と金属層２６とが
離間している場合には殆ど生じない。そのため、高い平
坦性を実現することが可能となる。これについては、図
１２及び図１３を参照しながら説明する。
表面の酸化は、主として、研磨粒子１８と金属層２６と
が接触した状態で生じ、研磨粒子１８と金属層２６とが
離間している場合には殆ど生じない。そのため、高い平
坦性を実現することが可能となる。これについては、図
１２及び図１３を参照しながら説明する。
【００８９】図１２は、図１１（ａ）に示す状態と図１
１（ｂ）に示す状態との間の状態を示す断面図である。
なお、図１２では、図１１（ａ），（ｂ）と同様に分散
媒２５や添加剤２２は省略しているが、研磨パッド５は
描いている。
１（ｂ）に示す状態との間の状態を示す断面図である。
なお、図１２では、図１１（ａ），（ｂ）と同様に分散
媒２５や添加剤２２は省略しているが、研磨パッド５は
描いている。
【００９０】図１２に示すように、ＣＭＰの際、研磨パ
ッド５は被研磨面の溝に沿って変形する。そのため、溝
の内壁や底面までも研磨される。しかしながら、上記の
通り、研磨粒子１８による金属層２６の表面の酸化は、
研磨粒子１８と金属層２６とが離間している場合には殆
ど生じない。研磨パッド５は溝の内壁や底面に研磨粒子
１８を強く押し付けるほど変形することはないので、溝
の内壁や底面では金属層２６の上面に比べて酸化膜４３
が形成され難い。すなわち、溝の内壁や底面は研磨され
難い状態に維持される。そのため、溝の内壁や底面が研
磨されるのを抑制し、金属層２６の上面を選択的に研磨
することができる。したがって、高い平坦性を実現する
ことが可能となる。
ッド５は被研磨面の溝に沿って変形する。そのため、溝
の内壁や底面までも研磨される。しかしながら、上記の
通り、研磨粒子１８による金属層２６の表面の酸化は、
研磨粒子１８と金属層２６とが離間している場合には殆
ど生じない。研磨パッド５は溝の内壁や底面に研磨粒子
１８を強く押し付けるほど変形することはないので、溝
の内壁や底面では金属層２６の上面に比べて酸化膜４３
が形成され難い。すなわち、溝の内壁や底面は研磨され
難い状態に維持される。そのため、溝の内壁や底面が研
磨されるのを抑制し、金属層２６の上面を選択的に研磨
することができる。したがって、高い平坦性を実現する
ことが可能となる。
【００９１】図１３は、埋め込み配線の幅と平坦性との
関係を示すグラフである。図中、横軸は配線２６の幅を
示し、縦軸は被研磨基板２の被研磨面における溝の深さ
を示している。なお、図１３に示すデータは、以下の条
件のもとで得られたものである。すなわち、ＣＭＰ用ス
ラリー７としては、一次粒子径が２０ｎｍ程度のアナタ
ーゼ型酸化チタン粒子１８を約３重量％の濃度で含んだ
スラリーを使用した。また、研磨布（研磨パッド）とし
てはＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００を使用した。ＣＭＰ
に際しては、５００Ｗの水銀灯を点灯し続け、荷重を約
２．９Ｎ／ｍ2（３００ｇｆ／ｃｍ2）、ヘッド３の回転
数を約１００ｒｐｍ、ターンテーブルの回転数を約１０
０ｒｐｍ、スラリー流量を２００ｃｃ／ｍｉｎとした。
このような条件下で、銅の埋め込み配線（Ｃｕダマシン
配線）２６を形成した。
関係を示すグラフである。図中、横軸は配線２６の幅を
示し、縦軸は被研磨基板２の被研磨面における溝の深さ
を示している。なお、図１３に示すデータは、以下の条
件のもとで得られたものである。すなわち、ＣＭＰ用ス
ラリー７としては、一次粒子径が２０ｎｍ程度のアナタ
ーゼ型酸化チタン粒子１８を約３重量％の濃度で含んだ
スラリーを使用した。また、研磨布（研磨パッド）とし
てはＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００を使用した。ＣＭＰ
に際しては、５００Ｗの水銀灯を点灯し続け、荷重を約
２．９Ｎ／ｍ2（３００ｇｆ／ｃｍ2）、ヘッド３の回転
数を約１００ｒｐｍ、ターンテーブルの回転数を約１０
０ｒｐｍ、スラリー流量を２００ｃｃ／ｍｉｎとした。
このような条件下で、銅の埋め込み配線（Ｃｕダマシン
配線）２６を形成した。
【００９２】図１３に示すように、本実施形態に係る方
法によると、ジャストポリッシュの時点で高い平坦性を
実現可能である。しかも、ジャストポリッシュからさら
に６０％研磨したオーバーポリッシュの時点でも高い平
坦性は維持されている。このように、本実施形態による
と、高い平坦性を実現するうえで研磨停止のタイミング
を高精度に制御する必要がない。
法によると、ジャストポリッシュの時点で高い平坦性を
実現可能である。しかも、ジャストポリッシュからさら
に６０％研磨したオーバーポリッシュの時点でも高い平
坦性は維持されている。このように、本実施形態による
と、高い平坦性を実現するうえで研磨停止のタイミング
を高精度に制御する必要がない。
【００９３】研磨粒子１８と金属層２６とが離間してい
る場合に研磨粒子１８による金属層２６の表面酸化が殆
ど生じないことは、半導体装置の製造プロセスの様々な
工程で有用である。
る場合に研磨粒子１８による金属層２６の表面酸化が殆
ど生じないことは、半導体装置の製造プロセスの様々な
工程で有用である。
【００９４】図１４（ａ）は、本発明の第３の実施形態
に係るＣＭＰの他の例を概略的に示す断面図である。ま
た、図１４（ｂ）は、従来技術に係るＣＭＰの例を概略
的に示す断面図である。なお、図１４（ａ），（ｂ）に
示す構造は、多層配線を含んでいる。すなわち、Ｓｉ基
板のような半導体基板２３上には層間絶縁膜２４ａが形
成され、絶縁膜２４ａには溝が設けられている。この溝
はＣｕなどの金属を主成分とした金属層２６ａで埋め込
まれており、この金属層２６ａは下層配線を構成してい
る。金属層２６ａの底面と側壁と上面とには、ＴａＮ層
のようなバリア層３０ａが設けられている。絶縁膜２４
ａ上には層間絶縁膜２４ｂが形成され、層間絶縁膜２４
ｂにはビアホール及び溝が設けられている。これらビア
ホール及び溝はＣｕなどの金属を主成分とした金属層２
６ｂで埋め込まれており、この金属層２６ｂは上層配線
とビアプラグとを構成している。金属層２６ｂのプラグ
を構成した部分の側面及び上層配線を構成した部分の底
面と側壁とには、例えばＣＶＤ法により形成したＷＮ層
のようなバリア層３０ｂが設けられている。なお、ここ
で、ＷＮ層とは窒化タングステンを主成分とした層を意
味する。
に係るＣＭＰの他の例を概略的に示す断面図である。ま
た、図１４（ｂ）は、従来技術に係るＣＭＰの例を概略
的に示す断面図である。なお、図１４（ａ），（ｂ）に
示す構造は、多層配線を含んでいる。すなわち、Ｓｉ基
板のような半導体基板２３上には層間絶縁膜２４ａが形
成され、絶縁膜２４ａには溝が設けられている。この溝
はＣｕなどの金属を主成分とした金属層２６ａで埋め込
まれており、この金属層２６ａは下層配線を構成してい
る。金属層２６ａの底面と側壁と上面とには、ＴａＮ層
のようなバリア層３０ａが設けられている。絶縁膜２４
ａ上には層間絶縁膜２４ｂが形成され、層間絶縁膜２４
ｂにはビアホール及び溝が設けられている。これらビア
ホール及び溝はＣｕなどの金属を主成分とした金属層２
６ｂで埋め込まれており、この金属層２６ｂは上層配線
とビアプラグとを構成している。金属層２６ｂのプラグ
を構成した部分の側面及び上層配線を構成した部分の底
面と側壁とには、例えばＣＶＤ法により形成したＷＮ層
のようなバリア層３０ｂが設けられている。なお、ここ
で、ＷＮ層とは窒化タングステンを主成分とした層を意
味する。
【００９５】ところで、上述した上層配線及びビアプラ
グは、ビアホール及び溝を設けた絶縁膜２４ｂの表面に
ＣＶＤ法などによりＷＮ層のようなバリア層３０ｂを形
成し、その後、ビアホール及び溝をＣｕ層のような金属
層２６ｂで埋め込み、さらに、ＣＭＰ法により絶縁膜２
４ｂの上面が露出するまで研磨することにより得られ
る。ＷＮなどのようにバリア層３０ｂに用いられる材料
は、Ｃｕのように金属層２６ｂに用いられる材料に比
べ、有機酸のような酸化剤でエッチングされ易い。その
ため、上記ＣＭＰの際、従来技術では、図１４（ｂ）に
示すように、バリア層３０ｂの金属層２６ｂと絶縁膜２
４ｂとの間に介在した部分がエッチングされ、金属層２
６ｂの剥離を生じ易くなる。
グは、ビアホール及び溝を設けた絶縁膜２４ｂの表面に
ＣＶＤ法などによりＷＮ層のようなバリア層３０ｂを形
成し、その後、ビアホール及び溝をＣｕ層のような金属
層２６ｂで埋め込み、さらに、ＣＭＰ法により絶縁膜２
４ｂの上面が露出するまで研磨することにより得られ
る。ＷＮなどのようにバリア層３０ｂに用いられる材料
は、Ｃｕのように金属層２６ｂに用いられる材料に比
べ、有機酸のような酸化剤でエッチングされ易い。その
ため、上記ＣＭＰの際、従来技術では、図１４（ｂ）に
示すように、バリア層３０ｂの金属層２６ｂと絶縁膜２
４ｂとの間に介在した部分がエッチングされ、金属層２
６ｂの剥離を生じ易くなる。
【００９６】本実施形態に係る方法では、上述のよう
に、研磨粒子１８と金属層２６ｂとが離間している場合
に研磨粒子１８による金属層２６ｂの表面酸化が殆ど生
じない。研磨粒子１８は酸化剤に比べると遥かに大きい
ので、金属層２６ｂと絶縁膜２４ｂとの間に侵入し難
い。そのため、上層配線及びビアプラグを形成するため
のＣＭＰの際に本実施形態に係る方法を利用すれば、図
１４（ａ）に示すように、バリア層３０ｂの金属層２６
ｂと絶縁膜２４ｂとの間に介在した部分がエッチングさ
れるのを抑制することができる。したがって、金属層２
６ｂの剥離を生じ難くすることが可能となる。
に、研磨粒子１８と金属層２６ｂとが離間している場合
に研磨粒子１８による金属層２６ｂの表面酸化が殆ど生
じない。研磨粒子１８は酸化剤に比べると遥かに大きい
ので、金属層２６ｂと絶縁膜２４ｂとの間に侵入し難
い。そのため、上層配線及びビアプラグを形成するため
のＣＭＰの際に本実施形態に係る方法を利用すれば、図
１４（ａ）に示すように、バリア層３０ｂの金属層２６
ｂと絶縁膜２４ｂとの間に介在した部分がエッチングさ
れるのを抑制することができる。したがって、金属層２
６ｂの剥離を生じ難くすることが可能となる。
【００９７】上記の通り、本実施形態では、研磨粒子１
８に光を照射することにより得られる高い酸化力を利用
している。研磨粒子１８が光照射によりその酸化力を変
化させる原理については、第１の実施形態で簡単に説明
したが、ここでは研磨粒子１８が酸化チタン粒子である
場合を例としてより詳細に説明する。
８に光を照射することにより得られる高い酸化力を利用
している。研磨粒子１８が光照射によりその酸化力を変
化させる原理については、第１の実施形態で簡単に説明
したが、ここでは研磨粒子１８が酸化チタン粒子である
場合を例としてより詳細に説明する。
【００９８】図１５は、酸化チタンのエネルギーバンド
を示す図である。酸化チタンはｎ型半導体の一種であ
る。そのため、スラリー７中では、酸化チタン粒子１８
の表面から水２５と酸２２とを含んだ電解液へと電子が
移動する。これにより、図１５に示すように、酸化チタ
ン粒子１８の表面では、そのエネルギーバンドがΔＶだ
け上昇する。すなわち、平衡状態におけるスラリー７中
の酸化チタン粒子１８の表面近傍には、下記等式： ΔＶ＝２πｎ0／κ・Ｌ2 で示されるΔＶの大きさのバンド曲がり（Schottoky ba
rrier）が生じる。なお、上記等式において、ｎ0はドナ
ー準位の濃度、κは誘電率、Ｌは障壁高さをそれぞれ示
している。
を示す図である。酸化チタンはｎ型半導体の一種であ
る。そのため、スラリー７中では、酸化チタン粒子１８
の表面から水２５と酸２２とを含んだ電解液へと電子が
移動する。これにより、図１５に示すように、酸化チタ
ン粒子１８の表面では、そのエネルギーバンドがΔＶだ
け上昇する。すなわち、平衡状態におけるスラリー７中
の酸化チタン粒子１８の表面近傍には、下記等式： ΔＶ＝２πｎ0／κ・Ｌ2 で示されるΔＶの大きさのバンド曲がり（Schottoky ba
rrier）が生じる。なお、上記等式において、ｎ0はドナ
ー準位の濃度、κは誘電率、Ｌは障壁高さをそれぞれ示
している。
【００９９】第１の実施形態で説明したように、アナタ
ーゼ型の酸化チタンに約３．２ｅＶ以上のエネルギーを
有する紫外線を照射すると、図中、白抜き矢印で示すよ
うに、価電子帯から伝導帯に向けて電子が励起される。
すると、酸化チタンの価電子帯には、励起された電子と
同数の正孔が生じる。正孔は、バンド曲がりに沿って電
位がより低い側に向ってドリフトする。また、励起され
た電子は、バンド曲がりに沿って電位がより高い側に向
ってドリフトする。なお、この際、酸化チタン粒子１８
の表面では、以下の反応式： ＯＨ- ＋ ｈ+ → ・ＯＨ で示される化学反応が起こっている。
ーゼ型の酸化チタンに約３．２ｅＶ以上のエネルギーを
有する紫外線を照射すると、図中、白抜き矢印で示すよ
うに、価電子帯から伝導帯に向けて電子が励起される。
すると、酸化チタンの価電子帯には、励起された電子と
同数の正孔が生じる。正孔は、バンド曲がりに沿って電
位がより低い側に向ってドリフトする。また、励起され
た電子は、バンド曲がりに沿って電位がより高い側に向
ってドリフトする。なお、この際、酸化チタン粒子１８
の表面では、以下の反応式： ＯＨ- ＋ ｈ+ → ・ＯＨ で示される化学反応が起こっている。
【０１００】この反応式に示すように、ヒドロキシイオ
ン（ＯＨ-）が正孔によって酸化され、酸化力の極めて
強いヒドロキシラジカル(・ＯＨ)が発生する。光照射に
より酸化チタンの酸化力が増大するのは、一般に、上記
の原理に基づいているものと考えられている。
ン（ＯＨ-）が正孔によって酸化され、酸化力の極めて
強いヒドロキシラジカル(・ＯＨ)が発生する。光照射に
より酸化チタンの酸化力が増大するのは、一般に、上記
の原理に基づいているものと考えられている。
【０１０１】上述した酸化チタン粒子１８の酸化力は、
以下に説明するように、その一次粒子径と相関してい
る。上記の通り、酸化チタン粒子１８に光を照射するこ
とにより発生した正孔は粒子表面に向けて移動する。と
ころが、ΔＶはＬ2に比例するため、酸化チタン粒子１
８の一次粒子径が約５ｎｍ未満になると、ΔＶが非常に
小さくなる。そのため、正孔が粒子表面まで移動するの
に十分なドライビングフォースが得られなくなる。ま
た、酸化チタン粒子１８の一次粒子径が約１００ｎｍを
超えると、正孔が粒子表面に到達するまでの時間が長く
なり、電子と再結合する確率が高くなる。そのため、こ
の場合、酸化チタン粒子１８の表面に到達し得る正孔が
少なくなる。したがって、酸化チタン粒子１８を酸化剤
として利用する場合、酸化チタン粒子１８の一次粒子径
は、約５ｎｍ乃至約１００ｎｍの範囲内で分布している
ことが好ましい。
以下に説明するように、その一次粒子径と相関してい
る。上記の通り、酸化チタン粒子１８に光を照射するこ
とにより発生した正孔は粒子表面に向けて移動する。と
ころが、ΔＶはＬ2に比例するため、酸化チタン粒子１
８の一次粒子径が約５ｎｍ未満になると、ΔＶが非常に
小さくなる。そのため、正孔が粒子表面まで移動するの
に十分なドライビングフォースが得られなくなる。ま
た、酸化チタン粒子１８の一次粒子径が約１００ｎｍを
超えると、正孔が粒子表面に到達するまでの時間が長く
なり、電子と再結合する確率が高くなる。そのため、こ
の場合、酸化チタン粒子１８の表面に到達し得る正孔が
少なくなる。したがって、酸化チタン粒子１８を酸化剤
として利用する場合、酸化チタン粒子１８の一次粒子径
は、約５ｎｍ乃至約１００ｎｍの範囲内で分布している
ことが好ましい。
【０１０２】また、上述のように、研磨粒子１８を酸化
剤として利用するうえでは、スラリー７に照射する光の
強さが十分に強いことが必要である。これについては、
図１６を参照しながら説明する。
剤として利用するうえでは、スラリー７に照射する光の
強さが十分に強いことが必要である。これについては、
図１６を参照しながら説明する。
【０１０３】図１６は、スラリーに照射する光の強さと
研磨速度との関係を示すグラフである。図中、横軸は、
照射光強度を示し、縦軸は研磨速度を示している。な
お、図１６に示すデータは、図１３に関連して説明した
のとほぼ同様の条件でＣＭＰ法により銅の埋め込み配線
（Ｃｕダマシン配線）２６を形成した場合に得られたも
のである。
研磨速度との関係を示すグラフである。図中、横軸は、
照射光強度を示し、縦軸は研磨速度を示している。な
お、図１６に示すデータは、図１３に関連して説明した
のとほぼ同様の条件でＣＭＰ法により銅の埋め込み配線
（Ｃｕダマシン配線）２６を形成した場合に得られたも
のである。
【０１０４】図１６に示すように、紫外線の照射光強度
が高いほど、研磨速度が高くなった。また、Ｃｕ−ＣＭ
Ｐの際にスラリー７に紫外線を照射しなかった場合、Ｃ
ｕ層２６の研磨速度は約４５ｎｍ／ｍｉｎであった。こ
れに対し、Ｃｕ−ＣＭＰの際にスラリー７に３０Ｗの蛍
光燈を用いて紫外線を照射し続けた場合、Ｃｕ層２６の
研磨速度は約４５０ｎｍ／ｍｉｎであった。すなわち、
研磨速度を約１０倍にまで向上させることができた。さ
らに、Ｃｕ−ＣＭＰの際にスラリー７に紫外線をより多
く含む５００Ｗの水銀ランプを用いて紫外線を照射し続
けた場合、Ｃｕ層２６の研磨速度は約７５０ｎｍ／ｍｉ
ｎであった。
が高いほど、研磨速度が高くなった。また、Ｃｕ−ＣＭ
Ｐの際にスラリー７に紫外線を照射しなかった場合、Ｃ
ｕ層２６の研磨速度は約４５ｎｍ／ｍｉｎであった。こ
れに対し、Ｃｕ−ＣＭＰの際にスラリー７に３０Ｗの蛍
光燈を用いて紫外線を照射し続けた場合、Ｃｕ層２６の
研磨速度は約４５０ｎｍ／ｍｉｎであった。すなわち、
研磨速度を約１０倍にまで向上させることができた。さ
らに、Ｃｕ−ＣＭＰの際にスラリー７に紫外線をより多
く含む５００Ｗの水銀ランプを用いて紫外線を照射し続
けた場合、Ｃｕ層２６の研磨速度は約７５０ｎｍ／ｍｉ
ｎであった。
【０１０５】なお、図１６には、Ｃｕ層のＣＭＰに関す
るデータに加え、Ａｌ層のＣＭＰに関するデータ及びＳ
ｉＯ2層に関するデータも示している。これらデータか
ら明らかなように、被研磨層がＡｌ層やＳｉＯ2層であ
る場合に比べ、被研磨層がＣｕ層である場合に最も高い
研磨速度を実現することができた。
るデータに加え、Ａｌ層のＣＭＰに関するデータ及びＳ
ｉＯ2層に関するデータも示している。これらデータか
ら明らかなように、被研磨層がＡｌ層やＳｉＯ2層であ
る場合に比べ、被研磨層がＣｕ層である場合に最も高い
研磨速度を実現することができた。
【０１０６】図１７（ａ），（ｂ）は、それぞれ、研磨
粒子としてアルミナ粒子及びシリカ粒子を使用した場合
に得られた、スラリーに照射する光の強さと研磨速度と
の関係を示すグラフである。図中、横軸は、照射光強度
を示し、縦軸は研磨速度を示している。なお、図１７
（ａ），（ｂ）に示すデータは、研磨粒子としてアルミ
ナ粒子及びシリカ粒子を使用したこと以外は図１６に関
連して説明したのと同様の条件でＣＭＰを行った場合に
得られたものである。
粒子としてアルミナ粒子及びシリカ粒子を使用した場合
に得られた、スラリーに照射する光の強さと研磨速度と
の関係を示すグラフである。図中、横軸は、照射光強度
を示し、縦軸は研磨速度を示している。なお、図１７
（ａ），（ｂ）に示すデータは、研磨粒子としてアルミ
ナ粒子及びシリカ粒子を使用したこと以外は図１６に関
連して説明したのと同様の条件でＣＭＰを行った場合に
得られたものである。
【０１０７】図１７（ａ）に示すように、研磨粒子１８
としてアルミナ粒子を使用した場合、紫外線照射により
研磨速度を高める効果は殆ど得られなかった。また、図
１７（ｂ）に示すように、研磨粒子１８としてシリカ粒
子を使用した場合も同様に、紫外線照射により研磨速度
を高める効果は殆ど得られなかった。これは、アルミナ
及びシリカは共に絶縁体であり、紫外線のエネルギーに
比べてそれらのバンドギャップが大きいためである。
としてアルミナ粒子を使用した場合、紫外線照射により
研磨速度を高める効果は殆ど得られなかった。また、図
１７（ｂ）に示すように、研磨粒子１８としてシリカ粒
子を使用した場合も同様に、紫外線照射により研磨速度
を高める効果は殆ど得られなかった。これは、アルミナ
及びシリカは共に絶縁体であり、紫外線のエネルギーに
比べてそれらのバンドギャップが大きいためである。
【０１０８】上述のように、研磨粒子１８を酸化剤とし
て利用する場合、研磨速度はスラリー７に照射する光の
強さと相関している。しかしながら、研磨粒子１８を酸
化剤として利用する場合、研磨速度に影響を与えるのは
スラリー７に照射する光の強さだけではない。例えば、
スラリー７中の研磨粒子１８の濃度や、スラリー７のｐ
Ｈなども研磨速度に影響を与える。
て利用する場合、研磨速度はスラリー７に照射する光の
強さと相関している。しかしながら、研磨粒子１８を酸
化剤として利用する場合、研磨速度に影響を与えるのは
スラリー７に照射する光の強さだけではない。例えば、
スラリー７中の研磨粒子１８の濃度や、スラリー７のｐ
Ｈなども研磨速度に影響を与える。
【０１０９】図１８は、スラリー７中の研磨粒子１８の
濃度と研磨速度との関係を示すグラフである。図中、横
軸はスラリー７中の研磨粒子１８の濃度を示し、縦軸は
研磨速度を示している。また、図１８に示すデータは、
スラリー７中の研磨粒子１８の濃度を除いて図１３に関
連して説明したのとほぼ同様の条件で得られたものであ
る。
濃度と研磨速度との関係を示すグラフである。図中、横
軸はスラリー７中の研磨粒子１８の濃度を示し、縦軸は
研磨速度を示している。また、図１８に示すデータは、
スラリー７中の研磨粒子１８の濃度を除いて図１３に関
連して説明したのとほぼ同様の条件で得られたものであ
る。
【０１１０】図１８に示すように、スラリー７中の研磨
粒子１８の濃度が約０．１重量％乃至約１０重量％の範
囲内では、研磨粒子１８の濃度を高めるほど、より高い
研磨速度が得られている。特に、スラリー７中の研磨粒
子１８の濃度が約１重量％以上の場合に、３００ｎｍ／
ｍｉｎ程度以上の研磨速度を実現することができた。
粒子１８の濃度が約０．１重量％乃至約１０重量％の範
囲内では、研磨粒子１８の濃度を高めるほど、より高い
研磨速度が得られている。特に、スラリー７中の研磨粒
子１８の濃度が約１重量％以上の場合に、３００ｎｍ／
ｍｉｎ程度以上の研磨速度を実現することができた。
【０１１１】図１９は、スラリー７のｐＨと研磨速度と
の関係を示すグラフである。図中、横軸はスラリー７の
ｐＨを示し、縦軸は研磨速度を示している。また、図１
９に示すデータは、スラリー７のｐＨを除いて図１３に
関連して説明したのとほぼ同様の条件で得られたもので
ある。
の関係を示すグラフである。図中、横軸はスラリー７の
ｐＨを示し、縦軸は研磨速度を示している。また、図１
９に示すデータは、スラリー７のｐＨを除いて図１３に
関連して説明したのとほぼ同様の条件で得られたもので
ある。
【０１１２】図１９に示すように、スラリー７のｐＨを
８程度以下とした場合、ｐＨが低いほど、より高い研磨
速度が得られている。特に、スラリー７のｐＨが酸化チ
タン粒子１８の等電点である約５以下の場合には、６０
０ｎｍ／ｍｉｎ程度以上の研磨速度を実現することがで
きた。なお、スラリー７のｐＨを約７よりも高めた場
合、研磨速度は著しく低い。これは、そのようなｐＨの
もとでは、Ｃｕ層２６の表面に研磨され難いＣｕ（Ｏ
Ｈ）x膜が形成されるためである。
８程度以下とした場合、ｐＨが低いほど、より高い研磨
速度が得られている。特に、スラリー７のｐＨが酸化チ
タン粒子１８の等電点である約５以下の場合には、６０
０ｎｍ／ｍｉｎ程度以上の研磨速度を実現することがで
きた。なお、スラリー７のｐＨを約７よりも高めた場
合、研磨速度は著しく低い。これは、そのようなｐＨの
もとでは、Ｃｕ層２６の表面に研磨され難いＣｕ（Ｏ
Ｈ）x膜が形成されるためである。
【０１１３】研磨速度はターンテーブル６の回転数にも
依存する。ターンテーブル６の回転数は、一般的なＣＭ
Ｐでも研磨速度に影響を与えるが、本実施形態に係る方
法では研磨速度に与える影響が極めて大きい。これは、
本実施形態では、研磨粒子１８を酸化剤として利用して
いるためである。換言すれば、光照射した研磨粒子１８
を速やかに被研磨面に供給しないと、光照射によって生
じた正孔が金属の酸化に利用されずに電子と再結合して
しまうためである。
依存する。ターンテーブル６の回転数は、一般的なＣＭ
Ｐでも研磨速度に影響を与えるが、本実施形態に係る方
法では研磨速度に与える影響が極めて大きい。これは、
本実施形態では、研磨粒子１８を酸化剤として利用して
いるためである。換言すれば、光照射した研磨粒子１８
を速やかに被研磨面に供給しないと、光照射によって生
じた正孔が金属の酸化に利用されずに電子と再結合して
しまうためである。
【０１１４】図４０は、ターンテーブルの回転数と研磨
速度との関係を示すグラフである。図中、横軸はターン
テーブル６の回転数を示し、縦軸は研磨速度を示してい
る。また、図４０に示すデータは、ターンテーブル６の
回転数を除いて図１３に関連して説明したのとほぼ同様
の条件で得られたものである。
速度との関係を示すグラフである。図中、横軸はターン
テーブル６の回転数を示し、縦軸は研磨速度を示してい
る。また、図４０に示すデータは、ターンテーブル６の
回転数を除いて図１３に関連して説明したのとほぼ同様
の条件で得られたものである。
【０１１５】図４０に示すように、ターンテーブル６の
回転数が６０ｒｐｍ乃至１４０ｒｐｍの範囲内にある場
合、３００ｎｍ／ｍｉｎ以上の高い研磨速度が得られ
た。また、ターンテーブル６の回転数が８０ｒｐｍ乃至
１２０ｒｐｍの範囲内にある場合、６００ｎｍ／ｍｉｎ
以上の高い研磨速度が得られた。このようにターンテー
ブル６の回転数を上記下限値以上とすることにより高い
研磨速度が得られたのは、上記の通り、より多くの正孔
を電子と再結合させずに金属の酸化に利用することがで
きたためである。また、ターンテーブル６の回転数が上
記の上限値よりも高い場合に研磨速度が低い理由は、被
研磨面に供給されるスラリー７の量が過剰な遠心力によ
り減少するためである。
回転数が６０ｒｐｍ乃至１４０ｒｐｍの範囲内にある場
合、３００ｎｍ／ｍｉｎ以上の高い研磨速度が得られ
た。また、ターンテーブル６の回転数が８０ｒｐｍ乃至
１２０ｒｐｍの範囲内にある場合、６００ｎｍ／ｍｉｎ
以上の高い研磨速度が得られた。このようにターンテー
ブル６の回転数を上記下限値以上とすることにより高い
研磨速度が得られたのは、上記の通り、より多くの正孔
を電子と再結合させずに金属の酸化に利用することがで
きたためである。また、ターンテーブル６の回転数が上
記の上限値よりも高い場合に研磨速度が低い理由は、被
研磨面に供給されるスラリー７の量が過剰な遠心力によ
り減少するためである。
【０１１６】研磨速度は、使用する研磨パッド５の種類
にも大きく依存する。図４１は、研磨パッドの種類と研
磨速度との関係を示すグラフである。図中、「Ｃなし」
は、研磨パッド５として、導電性成分を含有していない
ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００を使用し、図１３に関連
して説明したのとほぼ同様の条件で銅の埋め込み配線を
形成した場合に得られたデータを示している。また、図
中、「Ｃあり」は、研磨パッド５として、カーボンを含
有しているＰｏｌｉｔｅｘを使用したこと以外は図１３
に関連して説明したのとほぼ同様の条件で銅の埋め込み
配線を形成した場合に得られたデータを示している。
にも大きく依存する。図４１は、研磨パッドの種類と研
磨速度との関係を示すグラフである。図中、「Ｃなし」
は、研磨パッド５として、導電性成分を含有していない
ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００を使用し、図１３に関連
して説明したのとほぼ同様の条件で銅の埋め込み配線を
形成した場合に得られたデータを示している。また、図
中、「Ｃあり」は、研磨パッド５として、カーボンを含
有しているＰｏｌｉｔｅｘを使用したこと以外は図１３
に関連して説明したのとほぼ同様の条件で銅の埋め込み
配線を形成した場合に得られたデータを示している。
【０１１７】図４１に示すように、導電性成分を含有し
ていない研磨パッド５を使用した場合、１μｍ／ｍｉｎ
程度の研磨速度を実現することができた。これに対し、
導電性成分を含有した研磨パッド５を使用した場合、研
磨速度は５０ｎｍ／ｍｉｎ程度であった。このように使
用する研磨パッド５の種類に応じて研磨速度が著しく異
なるのは、研磨パッド中にカーボンのような導電性成分
が含まれている場合、研磨粒子１８に光を照射すること
により発生した正孔は導電性成分中の自由電子と再結合
し得るためである。このような再結合に起因した研磨速
度の低下は、研磨パッド５として、カーボンのような導
電性成分の濃度が３重量％以下のものを使用することに
より十分に抑制することができ、カーボンのような導電
性成分を含有していないものを使用することによりほぼ
完全に防止することができる。
ていない研磨パッド５を使用した場合、１μｍ／ｍｉｎ
程度の研磨速度を実現することができた。これに対し、
導電性成分を含有した研磨パッド５を使用した場合、研
磨速度は５０ｎｍ／ｍｉｎ程度であった。このように使
用する研磨パッド５の種類に応じて研磨速度が著しく異
なるのは、研磨パッド中にカーボンのような導電性成分
が含まれている場合、研磨粒子１８に光を照射すること
により発生した正孔は導電性成分中の自由電子と再結合
し得るためである。このような再結合に起因した研磨速
度の低下は、研磨パッド５として、カーボンのような導
電性成分の濃度が３重量％以下のものを使用することに
より十分に抑制することができ、カーボンのような導電
性成分を含有していないものを使用することによりほぼ
完全に防止することができる。
【０１１８】（第４の実施形態）第３の実施形態で説明
したように研磨粒子１８を酸化剤として利用する場合、
メタル残りが発生することがある。これについて、図２
０（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。
したように研磨粒子１８を酸化剤として利用する場合、
メタル残りが発生することがある。これについて、図２
０（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。
【０１１９】図２０（ａ），（ｂ）は、第３の実施形態
に係る方法でＣＭＰを行った場合に生じ得るメタル残り
を概略的に示す断面図である。なお、図２０（ａ），
（ｂ）において、図示はされていないが、Ｃｕ層２６の
底面と側面とには図１４（ａ），（ｂ）に関連して説明
したのと同様のＷＮ層のようなバリア層が形成されてい
る。
に係る方法でＣＭＰを行った場合に生じ得るメタル残り
を概略的に示す断面図である。なお、図２０（ａ），
（ｂ）において、図示はされていないが、Ｃｕ層２６の
底面と側面とには図１４（ａ），（ｂ）に関連して説明
したのと同様のＷＮ層のようなバリア層が形成されてい
る。
【０１２０】先に説明したように、酸化チタン粒子１８
は、光照射により、その分散度及び酸化力を向上させ
る。そのため、研磨パッド上に供給されたスラリー７中
で酸化チタン粒子１８の分散度は高いと考えられる。し
かしながら、第３の実施形態で説明した方法では、図２
０（ａ）に示すように、研磨パッドと被研磨基板との間
に介在したスラリー７中で酸化チタン粒子１８は必ずし
も均一に分布している訳ではない。そのため、Ｃｕ層２
６の研磨が不均一に進行することがある。
は、光照射により、その分散度及び酸化力を向上させ
る。そのため、研磨パッド上に供給されたスラリー７中
で酸化チタン粒子１８の分散度は高いと考えられる。し
かしながら、第３の実施形態で説明した方法では、図２
０（ａ）に示すように、研磨パッドと被研磨基板との間
に介在したスラリー７中で酸化チタン粒子１８は必ずし
も均一に分布している訳ではない。そのため、Ｃｕ層２
６の研磨が不均一に進行することがある。
【０１２１】Ｃｕ層２６の研磨が不均一に進行すると、
Ｃｕ層２６の表面に凹部と凸部とが生じる。凸部の上面
の面積が狭い場合には、凸部の上面と研磨パッドとの間
に酸化チタン粒子１８は介在し難く、したがって、凸部
の上面は酸化され難い。すなわち、凸部の上面には、凹
部の底面に比べ、ＣｕＯx膜４３が形成され難い。その
ため、図２０（ｂ）に示すように、絶縁膜２４の上面に
Ｃｕ層２６が島状に残ることがある。
Ｃｕ層２６の表面に凹部と凸部とが生じる。凸部の上面
の面積が狭い場合には、凸部の上面と研磨パッドとの間
に酸化チタン粒子１８は介在し難く、したがって、凸部
の上面は酸化され難い。すなわち、凸部の上面には、凹
部の底面に比べ、ＣｕＯx膜４３が形成され難い。その
ため、図２０（ｂ）に示すように、絶縁膜２４の上面に
Ｃｕ層２６が島状に残ることがある。
【０１２２】このような島状に残留したＣｕ層２６の高
さや径は、最大で５００ｎｍ程度になることがある。そ
れゆえ、そのような島状残留部を生じた場合、隣り合う
配線間で電気的短絡を生じるおそれがある。
さや径は、最大で５００ｎｍ程度になることがある。そ
れゆえ、そのような島状残留部を生じた場合、隣り合う
配線間で電気的短絡を生じるおそれがある。
【０１２３】本実施形態では、スラリー７にノニオン界
面活性剤をさらに添加すること以外は第３の実施形態で
説明したのと同様の方法により研磨を行う。スラリー７
がノニオン界面活性剤を含有している場合、研磨粒子１
８をより均一に分散させることができる。そのため、第
３の実施形態で説明した効果が得られるのに加え、金属
層２６の研磨を均一に進行させることができ、したがっ
て、島状残留部の発生を抑制することができる。
面活性剤をさらに添加すること以外は第３の実施形態で
説明したのと同様の方法により研磨を行う。スラリー７
がノニオン界面活性剤を含有している場合、研磨粒子１
８をより均一に分散させることができる。そのため、第
３の実施形態で説明した効果が得られるのに加え、金属
層２６の研磨を均一に進行させることができ、したがっ
て、島状残留部の発生を抑制することができる。
【０１２４】図２１は、スラリー中へのノニオン界面活
性剤の添加が島状残留部の発生を抑制する効果の一例を
示すグラフである。なお、図２１に示すデータは、以下
の条件のもとで得られたものである。すなわち、ＣＭＰ
用スラリー７としては、一次粒子径が２０ｎｍ程度のア
ナターゼ型酸化チタン粒子１８を約３重量％の濃度で含
んだスラリーを使用した。また、研磨布（研磨パッド）
としてはＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００を使用した。Ｃ
ＭＰに際しては、５００Ｗの水銀灯を点灯し続け、荷重
を約３００ｇｆ／ｃｍ2、ヘッド３の回転数を約１００
ｒｐｍ、ターンテーブルの回転数を約１００ｒｐｍと
し、スラリー流量を２００ｃｃ／ｍｉｎとした。このよ
うな条件下で、幅が４０μｍのＣｕ配線２６を１０μｍ
の間隔で形成した。
性剤の添加が島状残留部の発生を抑制する効果の一例を
示すグラフである。なお、図２１に示すデータは、以下
の条件のもとで得られたものである。すなわち、ＣＭＰ
用スラリー７としては、一次粒子径が２０ｎｍ程度のア
ナターゼ型酸化チタン粒子１８を約３重量％の濃度で含
んだスラリーを使用した。また、研磨布（研磨パッド）
としてはＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００を使用した。Ｃ
ＭＰに際しては、５００Ｗの水銀灯を点灯し続け、荷重
を約３００ｇｆ／ｃｍ2、ヘッド３の回転数を約１００
ｒｐｍ、ターンテーブルの回転数を約１００ｒｐｍと
し、スラリー流量を２００ｃｃ／ｍｉｎとした。このよ
うな条件下で、幅が４０μｍのＣｕ配線２６を１０μｍ
の間隔で形成した。
【０１２５】図２１では、スラリー７にノニオン界面活
性剤を添加しなかった場合に得られたデータ（「ＮＳな
し」）と、スラリー７にノニオン界面活性剤としてアセ
チレンジオール（親水疎水バランスＨＬＢ＝１８）を
０．１重量％の濃度で添加した場合に得られたデータ
（「ＮＳあり」）とを示している。また、図中、縦軸
は、所定のエリアを観察した場合に認められた島状残留
部の数を示している。
性剤を添加しなかった場合に得られたデータ（「ＮＳな
し」）と、スラリー７にノニオン界面活性剤としてアセ
チレンジオール（親水疎水バランスＨＬＢ＝１８）を
０．１重量％の濃度で添加した場合に得られたデータ
（「ＮＳあり」）とを示している。また、図中、縦軸
は、所定のエリアを観察した場合に認められた島状残留
部の数を示している。
【０１２６】図２１に示すように、スラリー７にノニオ
ン界面活性剤を添加しなかった場合、６０個の島状残留
部を生じた。これに対し、スラリー７にノニオン界面活
性剤を添加した場合、島状残留部の数は７個にまで減少
した。
ン界面活性剤を添加しなかった場合、６０個の島状残留
部を生じた。これに対し、スラリー７にノニオン界面活
性剤を添加した場合、島状残留部の数は７個にまで減少
した。
【０１２７】このように、上記スラリー７にノニオン界
面活性剤を添加することにより、島状残留部の発生を抑
制することができる。そのため、配線間で電気的短絡が
生じるのを抑制し、製造歩留まりを大幅に向上させるこ
とができる。
面活性剤を添加することにより、島状残留部の発生を抑
制することができる。そのため、配線間で電気的短絡が
生じるのを抑制し、製造歩留まりを大幅に向上させるこ
とができる。
【０１２８】図２２は、スラリー中へのノニオン界面活
性剤の添加が製造歩留まりを向上させる効果の一例を示
すグラフである。図２２では、島状残留部に起因した電
気的短絡に関する配線歩留まり（「ショート」）と、図
１４（ａ），（ｂ）を参照して説明した配線の剥離に関
する配線歩留まり（「オープン」）とを示している。ま
た、図２２において、「ＮＳなし」及び「ＮＳあり」は
図２１に関連して説明したスラリー７を用い、図２１に
関連して説明したのとほぼ同じ条件のもとでＣｕ配線２
６を形成した場合に得られたデータを示している。さら
に、図２２において、「従来技術」は、研磨粒子として
アルミナ或いはシリカ粒子を含有し且つ酸化剤を含有し
たスラリーを用い、図２１に関連して説明したのとほぼ
同じ条件のもとでＣｕ配線２６を形成した場合に得られ
たデータを示している。図２２に示すように、酸化チタ
ン粒子１８とノニオン界面活性剤とを組み合わせた場
合、配線間の電気的短絡及び配線の剥離の双方を抑制す
ることができる。
性剤の添加が製造歩留まりを向上させる効果の一例を示
すグラフである。図２２では、島状残留部に起因した電
気的短絡に関する配線歩留まり（「ショート」）と、図
１４（ａ），（ｂ）を参照して説明した配線の剥離に関
する配線歩留まり（「オープン」）とを示している。ま
た、図２２において、「ＮＳなし」及び「ＮＳあり」は
図２１に関連して説明したスラリー７を用い、図２１に
関連して説明したのとほぼ同じ条件のもとでＣｕ配線２
６を形成した場合に得られたデータを示している。さら
に、図２２において、「従来技術」は、研磨粒子として
アルミナ或いはシリカ粒子を含有し且つ酸化剤を含有し
たスラリーを用い、図２１に関連して説明したのとほぼ
同じ条件のもとでＣｕ配線２６を形成した場合に得られ
たデータを示している。図２２に示すように、酸化チタ
ン粒子１８とノニオン界面活性剤とを組み合わせた場
合、配線間の電気的短絡及び配線の剥離の双方を抑制す
ることができる。
【０１２９】上記の通り、酸化チタン粒子１８とノニオ
ン界面活性剤とを組み合わせた場合、歩留まりを向上さ
せることができる。しかも、この場合、高い研磨速度を
実現することができる。このような効果は、ノニオン界
面活性剤を添加した場合に特有である。すなわち、スラ
リー７にアニオン界面活性剤或いはカチオン界面活性剤
を添加しても、ノニオン界面活性剤を添加した場合ほど
の効果は得られない。
ン界面活性剤とを組み合わせた場合、歩留まりを向上さ
せることができる。しかも、この場合、高い研磨速度を
実現することができる。このような効果は、ノニオン界
面活性剤を添加した場合に特有である。すなわち、スラ
リー７にアニオン界面活性剤或いはカチオン界面活性剤
を添加しても、ノニオン界面活性剤を添加した場合ほど
の効果は得られない。
【０１３０】図２３は、スラリーの組成と研磨速度との
関係を示すグラフである。図２３に示すデータは、何れ
も、一次粒子径が２０ｎｍ程度のアナターゼ型酸化チタ
ン粒子１８を約３重量％の濃度で含んだスラリーを使用
し、図２１に関連して説明したのとほぼ同じ条件のもと
でＣｕ配線２６を形成した場合に得られたデータを示し
ている。具体的には、「Ｓなし」はそのスラリーに界面
活性剤を添加しなかった場合に得られたデータを示して
いる。「ＡＳ１」及び「ＡＳ２」はそのスラリーにドデ
シルベンゼンスルホン酸系及びポリカルボン酸系のアニ
オン界面活性剤をそれぞれ添加した場合に得られたデー
タを示している。「ＣＳ」は上記スラリーにアンモニウ
ムクロライド系のカチオン界面活性剤を添加した場合に
得られたデータを示している。「ＮＳ１」は上記スラリ
ーにノニオン界面活性剤としてアセチレンジオールを添
加した場合に得られたデータを示している。「ＮＳ２」
は上記スラリーにフッ素系のノニオン界面活性剤を添加
した場合に得られたデータを示している。
関係を示すグラフである。図２３に示すデータは、何れ
も、一次粒子径が２０ｎｍ程度のアナターゼ型酸化チタ
ン粒子１８を約３重量％の濃度で含んだスラリーを使用
し、図２１に関連して説明したのとほぼ同じ条件のもと
でＣｕ配線２６を形成した場合に得られたデータを示し
ている。具体的には、「Ｓなし」はそのスラリーに界面
活性剤を添加しなかった場合に得られたデータを示して
いる。「ＡＳ１」及び「ＡＳ２」はそのスラリーにドデ
シルベンゼンスルホン酸系及びポリカルボン酸系のアニ
オン界面活性剤をそれぞれ添加した場合に得られたデー
タを示している。「ＣＳ」は上記スラリーにアンモニウ
ムクロライド系のカチオン界面活性剤を添加した場合に
得られたデータを示している。「ＮＳ１」は上記スラリ
ーにノニオン界面活性剤としてアセチレンジオールを添
加した場合に得られたデータを示している。「ＮＳ２」
は上記スラリーにフッ素系のノニオン界面活性剤を添加
した場合に得られたデータを示している。
【０１３１】図２３に示すように、スラリー７にアニオ
ン界面活性剤を添加した場合、界面活性剤を添加しない
場合に比べ、研磨速度が低下した。また、スラリー７に
アニオン界面活性剤を添加した場合、酸化チタン粒子１
８の凝集を生じ、それらの分散度が著しく低下した。こ
れは、正電荷を帯びた酸化チタン粒子１８に負電荷を帯
びたアニオン界面活性剤が吸着し、酸化チタンの酸化力
を低下させたためであると考えられる。
ン界面活性剤を添加した場合、界面活性剤を添加しない
場合に比べ、研磨速度が低下した。また、スラリー７に
アニオン界面活性剤を添加した場合、酸化チタン粒子１
８の凝集を生じ、それらの分散度が著しく低下した。こ
れは、正電荷を帯びた酸化チタン粒子１８に負電荷を帯
びたアニオン界面活性剤が吸着し、酸化チタンの酸化力
を低下させたためであると考えられる。
【０１３２】また、図２３に示すように、スラリー７に
カチオン界面活性剤を添加した場合、界面活性剤を添加
しない場合に比べて研磨速度が低下し、実用的な研磨速
度は得られなかった。これは、カチオン界面活性剤が酸
化銅層に吸着し、酸化銅が研磨し難い材料へと変質した
ためであると考えられる。
カチオン界面活性剤を添加した場合、界面活性剤を添加
しない場合に比べて研磨速度が低下し、実用的な研磨速
度は得られなかった。これは、カチオン界面活性剤が酸
化銅層に吸着し、酸化銅が研磨し難い材料へと変質した
ためであると考えられる。
【０１３３】本実施形態において、ノニオン界面活性剤
としては、例えば、アセチレンジオール、ポリオキシエ
チレンラウリルエーテル、シュガーエステル、ソルビタ
ンエステル、グリセリンエステル、ポリオキシエチレン
アルキルエーテル、脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオ
キシエチレンアルキルアミン、アルキルトリメチルアン
モニウム塩、アルキルアミン塩、及びそれらの少なくと
も１種を含んだ混合物などを使用することができる。ま
た、本実施形態において、ノニオン界面活性剤として、
その分子内にフルオロアルキル基を含んだフッ素系のノ
ニオン界面活性剤を使用してもよい。
としては、例えば、アセチレンジオール、ポリオキシエ
チレンラウリルエーテル、シュガーエステル、ソルビタ
ンエステル、グリセリンエステル、ポリオキシエチレン
アルキルエーテル、脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオ
キシエチレンアルキルアミン、アルキルトリメチルアン
モニウム塩、アルキルアミン塩、及びそれらの少なくと
も１種を含んだ混合物などを使用することができる。ま
た、本実施形態において、ノニオン界面活性剤として、
その分子内にフルオロアルキル基を含んだフッ素系のノ
ニオン界面活性剤を使用してもよい。
【０１３４】本実施形態において、スラリー７中のノニ
オン界面活性剤の濃度は０．００１重量％乃至０．５重
量％の範囲内にあることが好ましい。スラリー７中のノ
ニオン界面活性剤の濃度が０．００１重量％未満である
場合、研磨粒子１８を均一に分散させる効果が顕著には
現れない。また、スラリー７中のノニオン界面活性剤の
濃度が０．５重量％を超えると、研磨粒子１８の光触媒
作用が低減して研磨速度が低下することがある。
オン界面活性剤の濃度は０．００１重量％乃至０．５重
量％の範囲内にあることが好ましい。スラリー７中のノ
ニオン界面活性剤の濃度が０．００１重量％未満である
場合、研磨粒子１８を均一に分散させる効果が顕著には
現れない。また、スラリー７中のノニオン界面活性剤の
濃度が０．５重量％を超えると、研磨粒子１８の光触媒
作用が低減して研磨速度が低下することがある。
【０１３５】なお、本実施形態において、スラリー７
は、酸化剤は含有しない。しかしながら、研磨粒子１８
を酸化剤として利用するため、図１９を参照して説明し
たように、スラリー７のｐＨを７以下とすることが好ま
しい。スラリー７のｐＨは、例えば、硝酸や燐酸や塩酸
や硫酸のような無機酸をｐＨ調整剤として添加すること
により調節することができる。
は、酸化剤は含有しない。しかしながら、研磨粒子１８
を酸化剤として利用するため、図１９を参照して説明し
たように、スラリー７のｐＨを７以下とすることが好ま
しい。スラリー７のｐＨは、例えば、硝酸や燐酸や塩酸
や硫酸のような無機酸をｐＨ調整剤として添加すること
により調節することができる。
【０１３６】（第５の実施形態）第３の実施形態で説明
したように研磨粒子１８を酸化剤として利用する場合、
パターン密度が研磨速度に影響を与える。これについ
て、図２４を参照しながら説明する。
したように研磨粒子１８を酸化剤として利用する場合、
パターン密度が研磨速度に影響を与える。これについ
て、図２４を参照しながら説明する。
【０１３７】図２４は、第３の実施形態に係る方法でＣ
ＭＰを行った場合に生じ得る研磨速度のパターン密度依
存性を説明する断面図である。なお、図２４において、
参照番号３０はＷＮ層のようなバリア層を示している。
ＭＰを行った場合に生じ得る研磨速度のパターン密度依
存性を説明する断面図である。なお、図２４において、
参照番号３０はＷＮ層のようなバリア層を示している。
【０１３８】パターン密度が低い部分５１では、研磨粒
子１８は研磨パッド５とＣｕ層２６との間を比較的自由
に動くことができる。そのため、パターン密度が低い部
分５１では、常に十分な密度で研磨粒子１８が存在し得
る。しかしながら、パターン密度が高い部分５２では、
研磨粒子１８がＣｕ層２６の凸部上から凹部内へと入り
込む確率が高い。凹部内に入り込んだ研磨粒子１８は凸
部上に戻ることは困難であるため、その結果、凸部上で
は研磨粒子１８の密度が低下する。そのため、パターン
密度が高い部分５２では、パターン密度が低い部分５１
に比べて研磨速度が極端に遅くなる。
子１８は研磨パッド５とＣｕ層２６との間を比較的自由
に動くことができる。そのため、パターン密度が低い部
分５１では、常に十分な密度で研磨粒子１８が存在し得
る。しかしながら、パターン密度が高い部分５２では、
研磨粒子１８がＣｕ層２６の凸部上から凹部内へと入り
込む確率が高い。凹部内に入り込んだ研磨粒子１８は凸
部上に戻ることは困難であるため、その結果、凸部上で
は研磨粒子１８の密度が低下する。そのため、パターン
密度が高い部分５２では、パターン密度が低い部分５１
に比べて研磨速度が極端に遅くなる。
【０１３９】図２５は、本発明の第５の実施形態に係る
ＣＭＰを概略的に示す断面図である。本実施形態では、
スラリー７に樹脂粒子４１をさらに添加すること以外は
第３の実施形態で説明したのと同様の方法により研磨を
行う。樹脂粒子４１が研磨粒子１８及び研磨パッド５の
双方に付着し易い場合、図２５に示すように、研磨粒子
１８がＣｕ層２６の凹部内に入り込むのを抑制すること
ができる。したがって、第５の実施形態によると、第３
の実施形態で説明した効果が得られるのに加え、パター
ン密度が高い部分５２の研磨速度を高めることができ
る。
ＣＭＰを概略的に示す断面図である。本実施形態では、
スラリー７に樹脂粒子４１をさらに添加すること以外は
第３の実施形態で説明したのと同様の方法により研磨を
行う。樹脂粒子４１が研磨粒子１８及び研磨パッド５の
双方に付着し易い場合、図２５に示すように、研磨粒子
１８がＣｕ層２６の凹部内に入り込むのを抑制すること
ができる。したがって、第５の実施形態によると、第３
の実施形態で説明した効果が得られるのに加え、パター
ン密度が高い部分５２の研磨速度を高めることができ
る。
【０１４０】樹脂粒子４１の材料としては、例えば、メ
タクリル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン
樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、及びそれらの少なくとも１種を含んだ
混合物などを使用することができる。
タクリル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン
樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、及びそれらの少なくとも１種を含んだ
混合物などを使用することができる。
【０１４１】研磨粒子１８に付着し易い樹脂粒子４１と
しては、例えば、研磨粒子１８の帯電極性とは逆極性に
帯電したものを使用することができる。例えば、研磨粒
子１８として正電荷を帯びた酸化チタン粒子を使用する
場合は、分子内に負電荷を帯びた官能基（例えば、ＣＯ
Ｏ-基など）を含んだ樹脂粒子や、シリカで表面処理し
た樹脂粒子などを使用することができる。また、研磨粒
子１８に付着し易い樹脂粒子４１として、メカノフュー
ジョン現象により研磨粒子１８や研磨パッド５に付着し
得る樹脂粒子を用いてもよい。なお、通常、研磨パッド
５は有機材料でつくられているので、樹脂粒子４１は強
く付着し得る。
しては、例えば、研磨粒子１８の帯電極性とは逆極性に
帯電したものを使用することができる。例えば、研磨粒
子１８として正電荷を帯びた酸化チタン粒子を使用する
場合は、分子内に負電荷を帯びた官能基（例えば、ＣＯ
Ｏ-基など）を含んだ樹脂粒子や、シリカで表面処理し
た樹脂粒子などを使用することができる。また、研磨粒
子１８に付着し易い樹脂粒子４１として、メカノフュー
ジョン現象により研磨粒子１８や研磨パッド５に付着し
得る樹脂粒子を用いてもよい。なお、通常、研磨パッド
５は有機材料でつくられているので、樹脂粒子４１は強
く付着し得る。
【０１４２】樹脂粒子４１の一次粒子径は５ｎｍ乃至１
０００ｎｍの範囲内で分布していることが好ましい。樹
脂粒子４１の一次粒子径が５ｎｍ未満の場合、樹脂粒子
４１が研磨粒子１８を研磨パッド５に固定する効果が小
さい。また、樹脂粒子４１の一次粒子径が１０００ｎｍ
を超えると、樹脂粒子４１を均一に分散させることが困
難となる。
０００ｎｍの範囲内で分布していることが好ましい。樹
脂粒子４１の一次粒子径が５ｎｍ未満の場合、樹脂粒子
４１が研磨粒子１８を研磨パッド５に固定する効果が小
さい。また、樹脂粒子４１の一次粒子径が１０００ｎｍ
を超えると、樹脂粒子４１を均一に分散させることが困
難となる。
【０１４３】スラリー７中の樹脂粒子４１の濃度は０．
１重量％乃至３．０重量％の範囲内にあることが好まし
い。スラリー７中の樹脂粒子４１の濃度が０．１重量％
未満である場合、樹脂粒子４１が研磨粒子１８を研磨パ
ッド５に固定する効果が小さい。また、スラリー７中の
樹脂粒子４１の濃度が３．０重量％を超えると、樹脂粒
子４１が研磨粒子１８の研磨力や酸化力を低下させるこ
とがある。
１重量％乃至３．０重量％の範囲内にあることが好まし
い。スラリー７中の樹脂粒子４１の濃度が０．１重量％
未満である場合、樹脂粒子４１が研磨粒子１８を研磨パ
ッド５に固定する効果が小さい。また、スラリー７中の
樹脂粒子４１の濃度が３．０重量％を超えると、樹脂粒
子４１が研磨粒子１８の研磨力や酸化力を低下させるこ
とがある。
【０１４４】図２６は、スラリー中への樹脂粒子の添加
が研磨速度を高める効果の一例を示すグラフである。な
お、図２６に示すデータは、以下の条件のもとで得られ
たものである。すなわち、ＣＭＰ用スラリー７として
は、一次粒子径が２０ｎｍ程度のアナターゼ型酸化チタ
ン粒子１８を約３重量％の濃度で含み、表面にＣＯＯ-
基を有する一次粒子径が２００ｎｍ程度のＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタクリレート）粒子４１を約０．５重量％の
濃度で含み、ｐＨを約３に調節したスラリーを使用し
た。また、研磨布（研磨パッド）としてはＩＣ１０００
／Ｓｕｂａ４００を使用した。ＣＭＰに際しては、５０
０Ｗの水銀灯を点灯し続け、荷重を約３００ｇｆ／ｃｍ
2、ヘッド３の回転数を約１００ｒｐｍ、ターンテーブ
ルの回転数を約１００ｒｐｍとし、スラリー流量を２０
０ｃｃ／ｍｉｎとした。このような条件下で、Ｃｕ配線
２６を形成した。
が研磨速度を高める効果の一例を示すグラフである。な
お、図２６に示すデータは、以下の条件のもとで得られ
たものである。すなわち、ＣＭＰ用スラリー７として
は、一次粒子径が２０ｎｍ程度のアナターゼ型酸化チタ
ン粒子１８を約３重量％の濃度で含み、表面にＣＯＯ-
基を有する一次粒子径が２００ｎｍ程度のＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタクリレート）粒子４１を約０．５重量％の
濃度で含み、ｐＨを約３に調節したスラリーを使用し
た。また、研磨布（研磨パッド）としてはＩＣ１０００
／Ｓｕｂａ４００を使用した。ＣＭＰに際しては、５０
０Ｗの水銀灯を点灯し続け、荷重を約３００ｇｆ／ｃｍ
2、ヘッド３の回転数を約１００ｒｐｍ、ターンテーブ
ルの回転数を約１００ｒｐｍとし、スラリー流量を２０
０ｃｃ／ｍｉｎとした。このような条件下で、Ｃｕ配線
２６を形成した。
【０１４５】図２６では、パターン密度が低い部分にお
ける研磨速度のデータ（「ｂｌａｎｋｅｔ」）と、パタ
ーン密度が高い部分における研磨速度のデータ（「ｐａ
ｔｔｅｒｎ」）とが示されている。また、図２６におい
て、「樹脂なし」は樹脂粒子４１を含有していないスラ
リーを用いた場合に得られたデータを示し、「樹脂あ
り」は樹脂粒子４１を含有したスラリーを用いた場合に
得られたデータを示している。図２６に示すように、ス
ラリー７に樹脂粒子４１を添加することにより、パター
ン密度が低い部分における研磨速度及びパターン密度が
高い部分における研磨速度の双方を高めることができ
た。特に、スラリー７に樹脂粒子４１を添加した場合、
パターン密度が高い部分における研磨速度を大幅に高め
ることができた。
ける研磨速度のデータ（「ｂｌａｎｋｅｔ」）と、パタ
ーン密度が高い部分における研磨速度のデータ（「ｐａ
ｔｔｅｒｎ」）とが示されている。また、図２６におい
て、「樹脂なし」は樹脂粒子４１を含有していないスラ
リーを用いた場合に得られたデータを示し、「樹脂あ
り」は樹脂粒子４１を含有したスラリーを用いた場合に
得られたデータを示している。図２６に示すように、ス
ラリー７に樹脂粒子４１を添加することにより、パター
ン密度が低い部分における研磨速度及びパターン密度が
高い部分における研磨速度の双方を高めることができ
た。特に、スラリー７に樹脂粒子４１を添加した場合、
パターン密度が高い部分における研磨速度を大幅に高め
ることができた。
【０１４６】（第６の実施形態）第５の実施形態では、
スラリー７に樹脂粒子４１を添加することにより研磨速
度を高めた。第６の実施形態では、スラリー７に研磨粒
子１８の帯電極性と同極性に帯電した無機粒子を添加し
て研磨速度を高める。
スラリー７に樹脂粒子４１を添加することにより研磨速
度を高めた。第６の実施形態では、スラリー７に研磨粒
子１８の帯電極性と同極性に帯電した無機粒子を添加し
て研磨速度を高める。
【０１４７】図２７は、本発明の第６の実施形態に係る
ＣＭＰを概略的に示す断面図である。本実施形態では、
スラリー７に無機粒子４２をさらに添加すること以外は
第３の実施形態で説明したのと同様の方法により研磨を
行う。スラリー７に研磨粒子１８の帯電極性と同極性に
帯電した無機粒子４２を添加した場合、スラリー７の機
械的研磨力が向上する。したがって、第６の実施形態に
よると、第３の実施形態で説明した効果が得られるのに
加え、研磨速度を高めることができる。
ＣＭＰを概略的に示す断面図である。本実施形態では、
スラリー７に無機粒子４２をさらに添加すること以外は
第３の実施形態で説明したのと同様の方法により研磨を
行う。スラリー７に研磨粒子１８の帯電極性と同極性に
帯電した無機粒子４２を添加した場合、スラリー７の機
械的研磨力が向上する。したがって、第６の実施形態に
よると、第３の実施形態で説明した効果が得られるのに
加え、研磨速度を高めることができる。
【０１４８】なお、研磨粒子１８の帯電極性と無機粒子
４２の帯電極性とが異なっている場合、研磨速度を高め
ることは困難である。例えば、酸化チタン粒子１８は正
電荷を帯びており、アルミナ粒子４２も正電荷を帯びて
いる。そのため、酸化チタン粒子１８とアルミナ粒子４
２との静電気力による凝集は生じ難い。したがって、酸
化チタン粒子１８の酸化力を低下させることなくスラリ
ー７の機械的研磨力を高めることができる。これに対
し、酸化チタン粒子１８とシリカ粒子のように負電荷を
帯びている無機粒子とを組み合わせた場合、それら粒子
同士で凝集してしまう。そのため、酸化チタン粒子１８
の酸化力が低下し、研磨速度は逆に低下することとな
る。
４２の帯電極性とが異なっている場合、研磨速度を高め
ることは困難である。例えば、酸化チタン粒子１８は正
電荷を帯びており、アルミナ粒子４２も正電荷を帯びて
いる。そのため、酸化チタン粒子１８とアルミナ粒子４
２との静電気力による凝集は生じ難い。したがって、酸
化チタン粒子１８の酸化力を低下させることなくスラリ
ー７の機械的研磨力を高めることができる。これに対
し、酸化チタン粒子１８とシリカ粒子のように負電荷を
帯びている無機粒子とを組み合わせた場合、それら粒子
同士で凝集してしまう。そのため、酸化チタン粒子１８
の酸化力が低下し、研磨速度は逆に低下することとな
る。
【０１４９】本実施形態において、研磨粒子１８として
酸化チタン粒子を使用し且つ無機粒子４２としてアルミ
ナ粒子を使用する場合、スラリー７を調製する際に、酸
化チタン粒子１８とアルミナ粒子４２とは粉体状態で混
合しないことが望ましい。すなわち、酸化チタン粒子１
８の分散液とアルミナ粒子４２の分散液とを混合する
か、酸化チタン粒子１８及びアルミナ粒子４２の一方の
分散液中に他方を添加することが望ましい。酸化チタン
粒子１８とアルミナ粒子４２とを粉体状態で混合する
と、酸化チタン粒子１８とアルミナ粒子４２とが一体化
されて複合粒子を生じることがある。そのような複合粒
子を生じると、酸化チタンの表面積が減少し、その酸化
力が著しく低下する。
酸化チタン粒子を使用し且つ無機粒子４２としてアルミ
ナ粒子を使用する場合、スラリー７を調製する際に、酸
化チタン粒子１８とアルミナ粒子４２とは粉体状態で混
合しないことが望ましい。すなわち、酸化チタン粒子１
８の分散液とアルミナ粒子４２の分散液とを混合する
か、酸化チタン粒子１８及びアルミナ粒子４２の一方の
分散液中に他方を添加することが望ましい。酸化チタン
粒子１８とアルミナ粒子４２とを粉体状態で混合する
と、酸化チタン粒子１８とアルミナ粒子４２とが一体化
されて複合粒子を生じることがある。そのような複合粒
子を生じると、酸化チタンの表面積が減少し、その酸化
力が著しく低下する。
【０１５０】アルミナ粒子４２の一次粒子径は５ｎｍ乃
至１００ｎｍの範囲内で分布していることが好ましい。
アルミナ粒子４２の一次粒子径が５ｎｍ未満の場合、機
械的研磨力が高まる効果が小さい。また、アルミナ粒子
４２の一次粒子径が１００ｎｍを超えると、スクラッチ
が発生し易くなる。
至１００ｎｍの範囲内で分布していることが好ましい。
アルミナ粒子４２の一次粒子径が５ｎｍ未満の場合、機
械的研磨力が高まる効果が小さい。また、アルミナ粒子
４２の一次粒子径が１００ｎｍを超えると、スクラッチ
が発生し易くなる。
【０１５１】スラリー７中のアルミナ粒子４２の濃度は
０．１重量％乃至３．０重量％の範囲内にあることが好
ましい。スラリー７中のアルミナ粒子４２の濃度が０．
１重量％未満である場合、機械的研磨力が高まる効果が
現れない。また、スラリー７中のアルミナ粒子４２の濃
度が３．０重量％を超えると、アルミナ粒子４２が研磨
粒子１８の研磨力や酸化力を低下させることがある。
０．１重量％乃至３．０重量％の範囲内にあることが好
ましい。スラリー７中のアルミナ粒子４２の濃度が０．
１重量％未満である場合、機械的研磨力が高まる効果が
現れない。また、スラリー７中のアルミナ粒子４２の濃
度が３．０重量％を超えると、アルミナ粒子４２が研磨
粒子１８の研磨力や酸化力を低下させることがある。
【０１５２】図２８は、スラリー中への無機粒子の添加
が研磨速度を高める効果の一例を示すグラフである。な
お、図２８に示すデータは、以下の条件のもとで得られ
たものである。すなわち、ＣＭＰ用スラリー７として
は、一次粒子径が２０ｎｍ程度のアナターゼ型酸化チタ
ン粒子１８を約３重量％の濃度で含み、一次粒子径が５
０ｎｍ程度のγアルミナ粒子４２を約０．５重量％の濃
度で含み、ｐＨを約３に調節したスラリー７を使用し
た。また、研磨布（研磨パッド）としてはＩＣ１０００
／Ｓｕｂａ４００を使用した。ＣＭＰに際しては、５０
０Ｗの水銀灯を点灯し続け、荷重を約３００ｇｆ／ｃｍ
2、ヘッド３の回転数を約１００ｒｐｍ、ターンテーブ
ルの回転数を約１００ｒｐｍとし、スラリー流量を２０
０ｃｃ／ｍｉｎとした。このような条件下で、Ｃｕ配線
２６を形成した。
が研磨速度を高める効果の一例を示すグラフである。な
お、図２８に示すデータは、以下の条件のもとで得られ
たものである。すなわち、ＣＭＰ用スラリー７として
は、一次粒子径が２０ｎｍ程度のアナターゼ型酸化チタ
ン粒子１８を約３重量％の濃度で含み、一次粒子径が５
０ｎｍ程度のγアルミナ粒子４２を約０．５重量％の濃
度で含み、ｐＨを約３に調節したスラリー７を使用し
た。また、研磨布（研磨パッド）としてはＩＣ１０００
／Ｓｕｂａ４００を使用した。ＣＭＰに際しては、５０
０Ｗの水銀灯を点灯し続け、荷重を約３００ｇｆ／ｃｍ
2、ヘッド３の回転数を約１００ｒｐｍ、ターンテーブ
ルの回転数を約１００ｒｐｍとし、スラリー流量を２０
０ｃｃ／ｍｉｎとした。このような条件下で、Ｃｕ配線
２６を形成した。
【０１５３】図２８において、「アルミナなし」はアル
ミナ粒子２１を含有していないスラリーを用いた場合に
得られたデータを示し、「アルミナあり」はアルミナ粒
子４２を含有したスラリーを用いた場合に得られたデー
タを示している。また、「シリカあり」はアルミナ粒子
４２の代わりにシリカ粒子を含有したスラリーを用いた
場合に得られたデータを示している。
ミナ粒子２１を含有していないスラリーを用いた場合に
得られたデータを示し、「アルミナあり」はアルミナ粒
子４２を含有したスラリーを用いた場合に得られたデー
タを示している。また、「シリカあり」はアルミナ粒子
４２の代わりにシリカ粒子を含有したスラリーを用いた
場合に得られたデータを示している。
【０１５４】図２８に示すように、スラリー７にシリカ
粒子を添加した場合、パターン密度が低い部分における
研磨速度及びパターン密度が高い部分における研磨速度
の双方が大幅に低下し、実用的な研磨速度は得られなか
った。これに対し、スラリー７にアルミナ粒子４２を添
加した場合、パターン密度が低い部分における研磨速度
及びパターン密度が高い部分における研磨速度の双方を
高めることができた。特に、スラリー７にアルミナ粒子
４２を添加した場合、パターン密度が高い部分における
研磨速度を大幅に高めることができた。
粒子を添加した場合、パターン密度が低い部分における
研磨速度及びパターン密度が高い部分における研磨速度
の双方が大幅に低下し、実用的な研磨速度は得られなか
った。これに対し、スラリー７にアルミナ粒子４２を添
加した場合、パターン密度が低い部分における研磨速度
及びパターン密度が高い部分における研磨速度の双方を
高めることができた。特に、スラリー７にアルミナ粒子
４２を添加した場合、パターン密度が高い部分における
研磨速度を大幅に高めることができた。
【０１５５】（第７の実施形態）上述した第１乃至第６
の実施形態では、研磨粒子１８として主に酸化チタン粒
子を使用した場合について説明した。本発明の第７の実
施形態では、窒素及び／または硫黄をドープした酸化チ
タン粒子を研磨粒子１８として使用する。
の実施形態では、研磨粒子１８として主に酸化チタン粒
子を使用した場合について説明した。本発明の第７の実
施形態では、窒素及び／または硫黄をドープした酸化チ
タン粒子を研磨粒子１８として使用する。
【０１５６】上記の通り、酸化チタンの光触媒作用は主
として波長が３８０ｎｍ以下の紫外領域の光を照射する
ことにより発現する。そのため、ＣＭＰ装置には、水銀
灯やブラックライトなどの紫外線照射装置を設ける必要
がある。しかも、紫外線は人体に悪影響を与えるおそれ
がある。
として波長が３８０ｎｍ以下の紫外領域の光を照射する
ことにより発現する。そのため、ＣＭＰ装置には、水銀
灯やブラックライトなどの紫外線照射装置を設ける必要
がある。しかも、紫外線は人体に悪影響を与えるおそれ
がある。
【０１５７】しかしながら、酸化チタン粒子１８に紫外
線の代わりに可視光線を使用した場合、光触媒作用を十
分に発現させることができない。そのため、この場合、
実用的な研磨速度を得ることができない。したがって、
研磨粒子１８は、より長い波長の光を照射した場合でも
光触媒作用を十分に発現し得るものであることが望まれ
る。
線の代わりに可視光線を使用した場合、光触媒作用を十
分に発現させることができない。そのため、この場合、
実用的な研磨速度を得ることができない。したがって、
研磨粒子１８は、より長い波長の光を照射した場合でも
光触媒作用を十分に発現し得るものであることが望まれ
る。
【０１５８】図２９（ａ）は酸化チタンのエネルギーバ
ンドを示す図であり、図２９（ｂ）は窒素をドープした
酸化チタンのエネルギーバンドを示す図であり、図２９
（ｃ）はアルミナまたはシリカのエネルギーバンドを示
す図である。図２９（ａ）に示すように、酸化チタンの
バンドギャップは３．２ｅＶであり、紫外域の光を吸収
することにより光触媒作用を発現する。これに対し、酸
化チタンに窒素をドープした場合、図２９（ｂ）に示す
ように、酸化チタンの価電子帯と伝導帯との間に新たな
エネルギー準位が形成される。そのため、実効的なバン
ドギャップをより小さくすることができる。したがっ
て、紫外線よりも低エネルギーの可視光線でも光触媒作
用を発現させることが可能となる。なお、図２９（ｃ）
に示すように、アルミナやシリカのバンドギャップは８
ｅＶよりも大きい。そのため、それらに紫外域の光を照
射しても光触媒作用は発現しない。
ンドを示す図であり、図２９（ｂ）は窒素をドープした
酸化チタンのエネルギーバンドを示す図であり、図２９
（ｃ）はアルミナまたはシリカのエネルギーバンドを示
す図である。図２９（ａ）に示すように、酸化チタンの
バンドギャップは３．２ｅＶであり、紫外域の光を吸収
することにより光触媒作用を発現する。これに対し、酸
化チタンに窒素をドープした場合、図２９（ｂ）に示す
ように、酸化チタンの価電子帯と伝導帯との間に新たな
エネルギー準位が形成される。そのため、実効的なバン
ドギャップをより小さくすることができる。したがっ
て、紫外線よりも低エネルギーの可視光線でも光触媒作
用を発現させることが可能となる。なお、図２９（ｃ）
に示すように、アルミナやシリカのバンドギャップは８
ｅＶよりも大きい。そのため、それらに紫外域の光を照
射しても光触媒作用は発現しない。
【０１５９】図３０は、研磨粒子１８に照射した光の波
長と光励起により生じた正孔の数との関係を示すグラフ
である。図中、横軸は研磨粒子１８に照射した光の波長
を示し、縦軸は光照射により研磨粒子１８に生じた正孔
の数を示している。なお、研磨粒子１８の酸化力は生じ
た正孔の数にほぼ比例している。
長と光励起により生じた正孔の数との関係を示すグラフ
である。図中、横軸は研磨粒子１８に照射した光の波長
を示し、縦軸は光照射により研磨粒子１８に生じた正孔
の数を示している。なお、研磨粒子１８の酸化力は生じ
た正孔の数にほぼ比例している。
【０１６０】図３０に示すように、研磨粒子１８の材料
が酸化チタンである場合、紫外線を照射すれば十分な数
の正孔を生じさせることができるものの、可視光線を照
射しても十分な数の正孔を生じさせることはできない。
これに対し、窒素をドープした酸化チタンを研磨粒子１
８の材料として使用すると、紫外線を照射した場合だけ
でなく、可視光線を照射した場合にも十分な数の正孔を
生じさせることが可能となる。そのため、本実施形態に
よると、可視光線を照射した場合にも十分な酸化力を得
ることができる。したがって、本実施形態によると、窒
素をドープした酸化チタンを研磨粒子１８の材料として
使用すること以外は第１乃至第６の実施形態に記載した
のと同様の方法でＣＭＰを行った場合、照射光として紫
外線を利用したときだけでなく可視光線を利用したとき
にも、それら実施形態で説明した効果を得ることができ
る。
が酸化チタンである場合、紫外線を照射すれば十分な数
の正孔を生じさせることができるものの、可視光線を照
射しても十分な数の正孔を生じさせることはできない。
これに対し、窒素をドープした酸化チタンを研磨粒子１
８の材料として使用すると、紫外線を照射した場合だけ
でなく、可視光線を照射した場合にも十分な数の正孔を
生じさせることが可能となる。そのため、本実施形態に
よると、可視光線を照射した場合にも十分な酸化力を得
ることができる。したがって、本実施形態によると、窒
素をドープした酸化チタンを研磨粒子１８の材料として
使用すること以外は第１乃至第６の実施形態に記載した
のと同様の方法でＣＭＰを行った場合、照射光として紫
外線を利用したときだけでなく可視光線を利用したとき
にも、それら実施形態で説明した効果を得ることができ
る。
【０１６１】本実施形態において、研磨粒子１８の材料
として、窒素をドープした酸化チタンの代わりに硫黄を
ドープした酸化チタンを使用してもよい。或いは、研磨
粒子１８の材料として、窒素をドープした酸化チタンの
代わりに窒素及び硫黄の双方をドープした酸化チタンを
使用してもよい。これらの場合も、研磨粒子１８の材料
として窒素をドープした酸化チタンを使用した場合と同
様の効果を得ることができる。
として、窒素をドープした酸化チタンの代わりに硫黄を
ドープした酸化チタンを使用してもよい。或いは、研磨
粒子１８の材料として、窒素をドープした酸化チタンの
代わりに窒素及び硫黄の双方をドープした酸化チタンを
使用してもよい。これらの場合も、研磨粒子１８の材料
として窒素をドープした酸化チタンを使用した場合と同
様の効果を得ることができる。
【０１６２】本実施形態において、酸化チタン中の窒素
及び／または硫黄の濃度は、１０原子％以下であること
が好ましく、２原子％以下であることがより好ましい。
窒素及び／または硫黄の濃度が過剰に高いと、研磨粒子
１８の光触媒としての能力が低下することがある。ま
た、本実施形態において、酸化チタン中の窒素及び／ま
たは硫黄の濃度は、０．０５原子％以上であることが好
ましく、０．１原子％以上であることがより好ましい。
窒素及び／または硫黄の濃度が低いと、可視光線を照射
することにより十分な光触媒作用を発現させることが困
難となることがある。
及び／または硫黄の濃度は、１０原子％以下であること
が好ましく、２原子％以下であることがより好ましい。
窒素及び／または硫黄の濃度が過剰に高いと、研磨粒子
１８の光触媒としての能力が低下することがある。ま
た、本実施形態において、酸化チタン中の窒素及び／ま
たは硫黄の濃度は、０．０５原子％以上であることが好
ましく、０．１原子％以上であることがより好ましい。
窒素及び／または硫黄の濃度が低いと、可視光線を照射
することにより十分な光触媒作用を発現させることが困
難となることがある。
【０１６３】本実施形態において、スラリー７のｐＨは
約３乃至約５の範囲内にあることが好ましい。スラリー
７のｐＨが７程度である場合、研磨粒子１８のゼータ電
位がゼロ（等電点）に近づくため、凝集し易くなる。ま
た、スラリー７がアルカリ性である場合、被研磨金属面
に研磨し難い金属水酸化物が形成され、研磨速度が低下
することがある。さらに、ｐＨが約３未満である場合、
被研磨金属面がウェットエッチングされて不所望な溶解
を生ずることがある。
約３乃至約５の範囲内にあることが好ましい。スラリー
７のｐＨが７程度である場合、研磨粒子１８のゼータ電
位がゼロ（等電点）に近づくため、凝集し易くなる。ま
た、スラリー７がアルカリ性である場合、被研磨金属面
に研磨し難い金属水酸化物が形成され、研磨速度が低下
することがある。さらに、ｐＨが約３未満である場合、
被研磨金属面がウェットエッチングされて不所望な溶解
を生ずることがある。
【０１６４】本実施形態において、窒素をドープした酸
化チタン粒子１８、硫黄をドープした酸化チタン粒子１
８、及び、窒素及び硫黄の双方をドープした酸化チタン
粒子１８は、様々な方法で得ることができる。例えば、
ゾル−ゲル法や化学反応法を利用して得ることができ
る。
化チタン粒子１８、硫黄をドープした酸化チタン粒子１
８、及び、窒素及び硫黄の双方をドープした酸化チタン
粒子１８は、様々な方法で得ることができる。例えば、
ゾル−ゲル法や化学反応法を利用して得ることができ
る。
【０１６５】（第８の実施形態）酸化チタンに紫外線を
照射することにより生じる電子と正孔とは再結合し易
い。通常、それらの寿命は１００ｎｓｅｃ程度である。
このような正孔の短い寿命は酸化チタン粒子１８の酸化
力を制限し、研磨速度を律速することがある。
照射することにより生じる電子と正孔とは再結合し易
い。通常、それらの寿命は１００ｎｓｅｃ程度である。
このような正孔の短い寿命は酸化チタン粒子１８の酸化
力を制限し、研磨速度を律速することがある。
【０１６６】本発明の第８の実施形態では、電荷分離物
質を担持した酸化チタン粒子を研磨粒子１８として使用
する。そのような研磨粒子１８を使用した場合、酸化チ
タンに光を照射することにより生じる電子と正孔との再
結合を抑制することができる。例えば、電荷分離物質と
してニッケルを担持した酸化チタン粒子を研磨粒子１８
として使用した場合には、光照射により生じた電子はニ
ッケル上で下記反応式： ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → Ｈ2 に示す還元反応を生じ得る。そのため、光照射により生
じた電子はニッケルに向けて移動し、正孔と電子とが再
結合する確率が低下する。
質を担持した酸化チタン粒子を研磨粒子１８として使用
する。そのような研磨粒子１８を使用した場合、酸化チ
タンに光を照射することにより生じる電子と正孔との再
結合を抑制することができる。例えば、電荷分離物質と
してニッケルを担持した酸化チタン粒子を研磨粒子１８
として使用した場合には、光照射により生じた電子はニ
ッケル上で下記反応式： ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → Ｈ2 に示す還元反応を生じ得る。そのため、光照射により生
じた電子はニッケルに向けて移動し、正孔と電子とが再
結合する確率が低下する。
【０１６７】図３１は、研磨粒子１８に照射した光の波
長と研磨粒子１８中の正孔の数との関係を示すグラフで
ある。図中、横軸は研磨粒子１８に照射した光の波長を
示し、縦軸は光照射時における研磨粒子１８中の正孔の
数を示している。
長と研磨粒子１８中の正孔の数との関係を示すグラフで
ある。図中、横軸は研磨粒子１８に照射した光の波長を
示し、縦軸は光照射時における研磨粒子１８中の正孔の
数を示している。
【０１６８】図３１に示すように、ニッケルのような電
荷分離材料を担持した酸化チタン粒子１８を使用した場
合、酸化チタン粒子１８を使用した場合に比べて、紫外
線照射時における研磨粒子１８中の正孔の数を高めるこ
とができる。そのため、より高い酸化力を得ることがで
きる。したがって、本実施形態によると、電荷分離材料
を担持した酸化チタン粒子１８を使用すること以外は第
１乃至第６の実施形態に記載したのと同様の方法でＣＭ
Ｐを行った場合、それら実施形態で説明した効果が得ら
れるのに加え、より高い研磨速度を実現することが可能
となる。
荷分離材料を担持した酸化チタン粒子１８を使用した場
合、酸化チタン粒子１８を使用した場合に比べて、紫外
線照射時における研磨粒子１８中の正孔の数を高めるこ
とができる。そのため、より高い酸化力を得ることがで
きる。したがって、本実施形態によると、電荷分離材料
を担持した酸化チタン粒子１８を使用すること以外は第
１乃至第６の実施形態に記載したのと同様の方法でＣＭ
Ｐを行った場合、それら実施形態で説明した効果が得ら
れるのに加え、より高い研磨速度を実現することが可能
となる。
【０１６９】本実施形態では、電荷分離物質として、ニ
ッケル、銅、銀、金、ニオブ、及びそれらの混合物の何
れかを使用する。鉛やバナジウムやクロムなどは、毒性
が強いため、危険であり、また、環境問題を引き起こす
原因になる。特に、酸化バナジウムは猛毒であり、使用
に際して危険を伴う。これに対し、ニッケルや銅や銀や
金やニオブは毒性が低く、取り扱いも容易である。
ッケル、銅、銀、金、ニオブ、及びそれらの混合物の何
れかを使用する。鉛やバナジウムやクロムなどは、毒性
が強いため、危険であり、また、環境問題を引き起こす
原因になる。特に、酸化バナジウムは猛毒であり、使用
に際して危険を伴う。これに対し、ニッケルや銅や銀や
金やニオブは毒性が低く、取り扱いも容易である。
【０１７０】本実施形態において、酸化チタン表面の電
荷分離物質で被覆された面積である被覆率は、９０％以
下であることが好ましく、６０％以下であることがより
好ましい。この被覆率が過剰に高いと、研磨粒子１８の
光触媒としての能力が低下することがある。また、本実
施形態において、上記被覆率は、５％以上であることが
好ましく、１０％以上であることがより好ましい。上記
被覆率が低いと、正孔と電子とが再結合する確率を顕著
に低下させることができない。
荷分離物質で被覆された面積である被覆率は、９０％以
下であることが好ましく、６０％以下であることがより
好ましい。この被覆率が過剰に高いと、研磨粒子１８の
光触媒としての能力が低下することがある。また、本実
施形態において、上記被覆率は、５％以上であることが
好ましく、１０％以上であることがより好ましい。上記
被覆率が低いと、正孔と電子とが再結合する確率を顕著
に低下させることができない。
【０１７１】（第９の実施形態）本発明の第９の実施形
態では、第７及び第８の実施形態で説明した技術の組み
合わせを利用する。すなわち、電荷分離材料を担持し且
つ窒素及び／または硫黄をドープした酸化チタン粒子を
研磨粒子１８として使用する。
態では、第７及び第８の実施形態で説明した技術の組み
合わせを利用する。すなわち、電荷分離材料を担持し且
つ窒素及び／または硫黄をドープした酸化チタン粒子を
研磨粒子１８として使用する。
【０１７２】図３２は、研磨粒子１８に照射した光の波
長と研磨粒子１８中の正孔の数との関係を示すグラフで
ある。図中、横軸は研磨粒子１８に照射した光の波長を
示し、縦軸は光照射時における研磨粒子１８中の正孔の
数を示している。
長と研磨粒子１８中の正孔の数との関係を示すグラフで
ある。図中、横軸は研磨粒子１８に照射した光の波長を
示し、縦軸は光照射時における研磨粒子１８中の正孔の
数を示している。
【０１７３】図３２に示すように、例えば、ニッケルの
ような電荷分離材料を担持し且つ窒素をドープした酸化
チタン粒子１８を使用した場合、酸化チタン粒子１８を
使用した場合に比べて、紫外線照射時だけでなく、可視
光線照射時にも研磨粒子１８中の正孔の数を高めること
ができる。したがって、可視光線照射時にも、より高い
酸化力を得ることができ、より高い研磨速度を実現する
ことが可能となる。すなわち、第７及び第８の実施形態
で説明した効果の双方を得ることができる。なお、本実
施形態では、電荷分離物質として、例えば、ニッケル、
銅、銀、金、白金、ニオブ、及びそれらの混合物の何れ
かを使用することができる。
ような電荷分離材料を担持し且つ窒素をドープした酸化
チタン粒子１８を使用した場合、酸化チタン粒子１８を
使用した場合に比べて、紫外線照射時だけでなく、可視
光線照射時にも研磨粒子１８中の正孔の数を高めること
ができる。したがって、可視光線照射時にも、より高い
酸化力を得ることができ、より高い研磨速度を実現する
ことが可能となる。すなわち、第７及び第８の実施形態
で説明した効果の双方を得ることができる。なお、本実
施形態では、電荷分離物質として、例えば、ニッケル、
銅、銀、金、白金、ニオブ、及びそれらの混合物の何れ
かを使用することができる。
【０１７４】図３３は、研磨粒子１８の種類と研磨速度
との関係を示すグラフである。図３３に示すデータは、
図１４（ａ）に示す構造を以下の条件のもとで形成した
場合に得られたものである。すなわち、ＣＭＰ用スラリ
ー７としては、研磨粒子１８を約３重量％の濃度で含み
且つｐＨを約３としたスラリーを使用した。また、研磨
布（研磨パッド）としてはＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４０
０を使用した。ＣＭＰに際しては、５００Ｗの水銀灯を
点灯し続け、荷重を約３００ｇｆ／ｃｍ2、ヘッド３の
回転数を約１００ｒｐｍ、ターンテーブルの回転数を約
１００ｒｐｍとし、スラリー流量を２００ｃｃ／ｍｉｎ
とした。このような条件下で、幅が４２．５０μｍのＣ
ｕ配線２６を７．５μｍの間隔で形成した。
との関係を示すグラフである。図３３に示すデータは、
図１４（ａ）に示す構造を以下の条件のもとで形成した
場合に得られたものである。すなわち、ＣＭＰ用スラリ
ー７としては、研磨粒子１８を約３重量％の濃度で含み
且つｐＨを約３としたスラリーを使用した。また、研磨
布（研磨パッド）としてはＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４０
０を使用した。ＣＭＰに際しては、５００Ｗの水銀灯を
点灯し続け、荷重を約３００ｇｆ／ｃｍ2、ヘッド３の
回転数を約１００ｒｐｍ、ターンテーブルの回転数を約
１００ｒｐｍとし、スラリー流量を２００ｃｃ／ｍｉｎ
とした。このような条件下で、幅が４２．５０μｍのＣ
ｕ配線２６を７．５μｍの間隔で形成した。
【０１７５】なお、図３３において、「Ａｌ2Ｏ3」、
「ＳｉＯ2」、「ＴｉＯ2」は、それぞれ、研磨粒子１８
として酸化アルミニウム粒子、酸化珪素粒子、酸化チタ
ン粒子を使用した場合に得られたデータを示している。
「ＴｉＯＮ」は、研磨粒子１８として、窒素をドープし
た酸化チタン粒子を使用した場合に得られたデータを示
している。「Ｎｉ／ＴｉＯ2」は、研磨粒子１８とし
て、Ｎｉを担持した酸化チタン粒子を使用した場合に得
られたデータを示している。「Ｎｉ／ＴｉＯＮ」は、研
磨粒子１８として、窒素をドープし且つＮｉを担持した
酸化チタン粒子を使用した場合に得られたデータを示し
ている。
「ＳｉＯ2」、「ＴｉＯ2」は、それぞれ、研磨粒子１８
として酸化アルミニウム粒子、酸化珪素粒子、酸化チタ
ン粒子を使用した場合に得られたデータを示している。
「ＴｉＯＮ」は、研磨粒子１８として、窒素をドープし
た酸化チタン粒子を使用した場合に得られたデータを示
している。「Ｎｉ／ＴｉＯ2」は、研磨粒子１８とし
て、Ｎｉを担持した酸化チタン粒子を使用した場合に得
られたデータを示している。「Ｎｉ／ＴｉＯＮ」は、研
磨粒子１８として、窒素をドープし且つＮｉを担持した
酸化チタン粒子を使用した場合に得られたデータを示し
ている。
【０１７６】図３３に示すように、研磨粒子１８として
酸化チタン粒子を使用した場合、水銀灯（５００Ｗ）を
照射し続けながらＣＭＰを行ったときには実用的な研磨
速度が得られるものの、蛍光灯（３０Ｗ）を照射し続け
ながらＣＭＰを行ったときに実用的な研磨速度を得るこ
とはできなかった。これに対し、研磨粒子１８として窒
素をドープした酸化チタン粒子を使用した場合、水銀灯
を照射し続けながらＣＭＰを行ったときにはより高い研
磨速度が得られ、蛍光灯を照射し続けながらＣＭＰを行
ったときにも実用的な研磨速度を得ることができた。ま
た、研磨粒子１８としてＮｉを担持した酸化チタン粒子
を使用した場合、水銀灯を照射し続けながらＣＭＰを行
ったときにはより高い研磨速度を得ることができた。さ
らに、研磨粒子１８として窒素をドープし且つＮｉを担
持した酸化チタン粒子を使用した場合、水銀灯を照射し
続けながらＣＭＰを行ったときには極めて高い研磨速度
が得られ、蛍光灯を照射し続けながらＣＭＰを行ったと
きにも非常に高い研磨速度を得ることができた。
酸化チタン粒子を使用した場合、水銀灯（５００Ｗ）を
照射し続けながらＣＭＰを行ったときには実用的な研磨
速度が得られるものの、蛍光灯（３０Ｗ）を照射し続け
ながらＣＭＰを行ったときに実用的な研磨速度を得るこ
とはできなかった。これに対し、研磨粒子１８として窒
素をドープした酸化チタン粒子を使用した場合、水銀灯
を照射し続けながらＣＭＰを行ったときにはより高い研
磨速度が得られ、蛍光灯を照射し続けながらＣＭＰを行
ったときにも実用的な研磨速度を得ることができた。ま
た、研磨粒子１８としてＮｉを担持した酸化チタン粒子
を使用した場合、水銀灯を照射し続けながらＣＭＰを行
ったときにはより高い研磨速度を得ることができた。さ
らに、研磨粒子１８として窒素をドープし且つＮｉを担
持した酸化チタン粒子を使用した場合、水銀灯を照射し
続けながらＣＭＰを行ったときには極めて高い研磨速度
が得られ、蛍光灯を照射し続けながらＣＭＰを行ったと
きにも非常に高い研磨速度を得ることができた。
【０１７７】なお、酸化チタン粒子を研磨粒子１８とし
て使用したスラリー７にＣｕ膜を浸漬して、ウェットエ
ッチングを行った。その結果、光照射時及び遮光時の双
方で、エッチングレートは１ｎｍ／ｍｉｎ以下であっ
た。また、図３３に示すように、酸化チタン粒子を研磨
粒子１８として使用した場合、遮光時の研磨速度は光照
射時の研磨速度に比べて著しく低い。これら結果から、
酸化チタン粒子を研磨粒子１８として使用した上記のＣ
ＭＰでは、分散媒２５中に溶解したｐＨ調整剤などによ
るウェットエッチングは銅の除去に殆ど寄与しておら
ず、銅の除去は、主として、酸化チタン粒子１８による
銅の酸化とそれにより生じた銅の酸化チタン粒子１８に
よる機械的研磨とによって進行することが確認された。
て使用したスラリー７にＣｕ膜を浸漬して、ウェットエ
ッチングを行った。その結果、光照射時及び遮光時の双
方で、エッチングレートは１ｎｍ／ｍｉｎ以下であっ
た。また、図３３に示すように、酸化チタン粒子を研磨
粒子１８として使用した場合、遮光時の研磨速度は光照
射時の研磨速度に比べて著しく低い。これら結果から、
酸化チタン粒子を研磨粒子１８として使用した上記のＣ
ＭＰでは、分散媒２５中に溶解したｐＨ調整剤などによ
るウェットエッチングは銅の除去に殆ど寄与しておら
ず、銅の除去は、主として、酸化チタン粒子１８による
銅の酸化とそれにより生じた銅の酸化チタン粒子１８に
よる機械的研磨とによって進行することが確認された。
【０１７８】また、研磨粒子１８として、酸化チタン粒
子を使用した場合、窒素をドープした酸化チタン粒子を
使用した場合、研磨粒子１８としてＮｉを担持した酸化
チタン粒子を使用した場合、研磨粒子１８として窒素を
ドープし且つＮｉを担持した酸化チタン粒子を使用した
場合の何れにおいても、ジャストポリッシュからさらに
６０％研磨したオーバーポリッシュの時点で、ディッシ
ングやエロージョンは６０ｎｍ以下であった。すなわ
ち、良好な平坦性を実現することができた。
子を使用した場合、窒素をドープした酸化チタン粒子を
使用した場合、研磨粒子１８としてＮｉを担持した酸化
チタン粒子を使用した場合、研磨粒子１８として窒素を
ドープし且つＮｉを担持した酸化チタン粒子を使用した
場合の何れにおいても、ジャストポリッシュからさらに
６０％研磨したオーバーポリッシュの時点で、ディッシ
ングやエロージョンは６０ｎｍ以下であった。すなわ
ち、良好な平坦性を実現することができた。
【０１７９】（第１０の実施形態）次に、本発明の第１
０の実施形態について説明する。第１乃至第９の実施形
態では、研磨粒子１８の光触媒作用をＣＭＰの最中に利
用した。これに対し、第１０の実施形態では、研磨粒子
１８の光触媒作用をＣＭＰ用スラリー７の保管時に利用
する。
０の実施形態について説明する。第１乃至第９の実施形
態では、研磨粒子１８の光触媒作用をＣＭＰの最中に利
用した。これに対し、第１０の実施形態では、研磨粒子
１８の光触媒作用をＣＭＰ用スラリー７の保管時に利用
する。
【０１８０】先に説明したように、ＣＭＰ用スラリーを
使用せずに保管しておくと、研磨粒子が凝集して巨大な
粗大粒子を生じ、最終的には沈殿する。本実施形態で
は、研磨粒子１８として分散度が光照射により向上する
もの，例えば酸化チタン粒子，を使用し、スラリー７を
保管している間、スラリー７に上記光を連続的に照射す
る。これにより、研磨粒子１８の良好な分散状態を維持
することができる。なお、研磨粒子１８の良好な分散状
態（例えば、研磨粒子１８の沈殿を生じない程度の分散
状態）を維持可能であれば、スラリー７に上記光を連続
的に照射する代わりに、上記光を断続的に照射してもよ
い。また、スラリー７に照射する光の強さは、研磨粒子
１８の良好な分散状態を維持することが可能であれば特
に制限はない。
使用せずに保管しておくと、研磨粒子が凝集して巨大な
粗大粒子を生じ、最終的には沈殿する。本実施形態で
は、研磨粒子１８として分散度が光照射により向上する
もの，例えば酸化チタン粒子，を使用し、スラリー７を
保管している間、スラリー７に上記光を連続的に照射す
る。これにより、研磨粒子１８の良好な分散状態を維持
することができる。なお、研磨粒子１８の良好な分散状
態（例えば、研磨粒子１８の沈殿を生じない程度の分散
状態）を維持可能であれば、スラリー７に上記光を連続
的に照射する代わりに、上記光を断続的に照射してもよ
い。また、スラリー７に照射する光の強さは、研磨粒子
１８の良好な分散状態を維持することが可能であれば特
に制限はない。
【０１８１】図３４は、ＣＭＰ用スラリーの保管日数と
スラリー中の粗大粒子数との関係を示すグラフである。
図中、横軸は保管日数を示し、縦軸は粗大粒子数を示し
ている。また、図中、実線は研磨粒子１８として酸化チ
タン粒子を使用し且つ保管時にスラリー７に紫外線を照
射し続けた場合に得られたデータを示し、破線は保管時
にスラリー７に光を照射しなかった場合に得られたデー
タを示している。
スラリー中の粗大粒子数との関係を示すグラフである。
図中、横軸は保管日数を示し、縦軸は粗大粒子数を示し
ている。また、図中、実線は研磨粒子１８として酸化チ
タン粒子を使用し且つ保管時にスラリー７に紫外線を照
射し続けた場合に得られたデータを示し、破線は保管時
にスラリー７に光を照射しなかった場合に得られたデー
タを示している。
【０１８２】図３４に示すように、スラリー７に光を照
射しなかった場合、スラリー中の粗大粒子数は時間の経
過とともに増加した。それに対し、スラリー７に紫外線
を照射し続けた場合、経過時間に拘らず、粗大粒子数は
ほぼ一定であった。
射しなかった場合、スラリー中の粗大粒子数は時間の経
過とともに増加した。それに対し、スラリー７に紫外線
を照射し続けた場合、経過時間に拘らず、粗大粒子数は
ほぼ一定であった。
【０１８３】また、研磨粒子１８として酸化チタン粒子
のように光照射により酸化力や還元力が誘起されるもの
を使用したＣＭＰ用スラリー７を使用せずに保管してお
くと、光照射により誘起される酸化力や還元力が低下す
ることがある。これに対しても、スラリー７を保管して
いる間、スラリー７に光を連続的或いは断続的に照射す
ることが有効である。
のように光照射により酸化力や還元力が誘起されるもの
を使用したＣＭＰ用スラリー７を使用せずに保管してお
くと、光照射により誘起される酸化力や還元力が低下す
ることがある。これに対しても、スラリー７を保管して
いる間、スラリー７に光を連続的或いは断続的に照射す
ることが有効である。
【０１８４】図３５は、ＣＭＰ用スラリーの保管日数と
研磨速度との関係を示すグラフである。図中、横軸は保
管日数を示し、縦軸は研磨速度を示している。また、図
中、実線は研磨粒子１８として酸化チタン粒子を使用し
且つ保管時にスラリー７に紫外線を照射し続けた場合に
得られたデータを示し、破線は保管時にスラリー７に光
を照射しなかった場合に得られたデータを示している。
研磨速度との関係を示すグラフである。図中、横軸は保
管日数を示し、縦軸は研磨速度を示している。また、図
中、実線は研磨粒子１８として酸化チタン粒子を使用し
且つ保管時にスラリー７に紫外線を照射し続けた場合に
得られたデータを示し、破線は保管時にスラリー７に光
を照射しなかった場合に得られたデータを示している。
【０１８５】図３５に示すように、スラリー７に光を照
射しなかった場合、研磨速度は保管開始からの経過日数
に応じて低下した。それに対し、スラリー７に紫外線を
照射し続けた場合、経過日数に拘らず、研磨速度はほぼ
一定であった。
射しなかった場合、研磨速度は保管開始からの経過日数
に応じて低下した。それに対し、スラリー７に紫外線を
照射し続けた場合、経過日数に拘らず、研磨速度はほぼ
一定であった。
【０１８６】このように、本実施形態によると、研磨粒
子１８の凝集などに起因したスラリー７の劣化を抑制す
ることができる。また、紫外線を連続的に照射し続けた
状態でスラリー７を長期保存しても、分散度や酸化力が
高い状態に維持されること以外の光化学反応は起こり難
い。しかも、例え、それら以外の光化学反応が起こった
としても、そのような光化学反応がスラリー７に与える
影響は極めて小さい。したがって、本実施形態による
と、ＣＭＰ用スラリーの寿命を大幅に長くすることが可
能となる。
子１８の凝集などに起因したスラリー７の劣化を抑制す
ることができる。また、紫外線を連続的に照射し続けた
状態でスラリー７を長期保存しても、分散度や酸化力が
高い状態に維持されること以外の光化学反応は起こり難
い。しかも、例え、それら以外の光化学反応が起こった
としても、そのような光化学反応がスラリー７に与える
影響は極めて小さい。したがって、本実施形態による
と、ＣＭＰ用スラリーの寿命を大幅に長くすることが可
能となる。
【０１８７】（第１１の実施形態）次に、本発明の第１
１の実施形態について説明する。第１１の実施形態で
は、研磨粒子１８の光触媒作用をＣＭＰ用スラリー７を
ＣＭＰに使用した後に利用する。
１の実施形態について説明する。第１１の実施形態で
は、研磨粒子１８の光触媒作用をＣＭＰ用スラリー７を
ＣＭＰに使用した後に利用する。
【０１８８】上述のように、使用後のＣＭＰ用スラリー
７の廃液中には、自然環境中では分解され難い有機物な
どが多量に含まれていることがある。本実施形態では、
使用後のスラリー７に研磨粒子１８の酸化力或いは還元
力を誘起し得る光を照射して、スラリー７中の有機物な
どを分解する。このような分解処理を行えば、使用後の
スラリー７を自然環境へと廃棄したとしても環境に負荷
を与えることがない。すなわち、薬液などを使用した化
学処理が不要となる。
７の廃液中には、自然環境中では分解され難い有機物な
どが多量に含まれていることがある。本実施形態では、
使用後のスラリー７に研磨粒子１８の酸化力或いは還元
力を誘起し得る光を照射して、スラリー７中の有機物な
どを分解する。このような分解処理を行えば、使用後の
スラリー７を自然環境へと廃棄したとしても環境に負荷
を与えることがない。すなわち、薬液などを使用した化
学処理が不要となる。
【０１８９】なお、太陽光は様々な波長の光を含んでい
るので、研磨粒子１８の酸化力或いは還元力を誘起し得
る。したがって、スラリー７中の有機物などを分解する
のに太陽光を利用してもよい。例えば、使用後のスラリ
ー７に上記分解処理を施さずに太陽光が到達し得る自然
環境中へと廃棄したとしても、使用後のスラリー７中に
含まれる有機物などを分解することができる。また、ス
ラリー７を太陽光が到達し得る自然環境中へと廃棄した
場合には、自然環境を浄化することもできる。例えば、
環境汚染物質として代表的なテトラクロロエチレンは、
酸化チタンの光触媒作用により、以下の反応式： Ｃ2Ｈ2Ｃｌ4 ＋ ４Ｈ2Ｏ → ２ＣＯ2 ＋ ４ＨＣ
ｌ ＋ ６Ｈ+ で示すように分解することができる。
るので、研磨粒子１８の酸化力或いは還元力を誘起し得
る。したがって、スラリー７中の有機物などを分解する
のに太陽光を利用してもよい。例えば、使用後のスラリ
ー７に上記分解処理を施さずに太陽光が到達し得る自然
環境中へと廃棄したとしても、使用後のスラリー７中に
含まれる有機物などを分解することができる。また、ス
ラリー７を太陽光が到達し得る自然環境中へと廃棄した
場合には、自然環境を浄化することもできる。例えば、
環境汚染物質として代表的なテトラクロロエチレンは、
酸化チタンの光触媒作用により、以下の反応式： Ｃ2Ｈ2Ｃｌ4 ＋ ４Ｈ2Ｏ → ２ＣＯ2 ＋ ４ＨＣ
ｌ ＋ ６Ｈ+ で示すように分解することができる。
【０１９０】このように、第１１の実施形態によると、
使用後のＣＭＰ用スラリー７を自然環境に対して殆ど無
害な状態にすることに加え、使用後のＣＭＰ用スラリー
７を自然環境の浄化に利用することが可能となる。
使用後のＣＭＰ用スラリー７を自然環境に対して殆ど無
害な状態にすることに加え、使用後のＣＭＰ用スラリー
７を自然環境の浄化に利用することが可能となる。
【０１９１】（第１２の実施形態）第１１の実施形態で
は使用後のスラリー７を自然環境の浄化に利用した。こ
れに対し、本発明の第１２の実施形態では、使用後のス
ラリー７をＣＭＰに再利用する。
は使用後のスラリー７を自然環境の浄化に利用した。こ
れに対し、本発明の第１２の実施形態では、使用後のス
ラリー７をＣＭＰに再利用する。
【０１９２】図３６は、本発明の第１２の実施形態に係
るＣＭＰ用スラリーの再利用システムを概略的に示す図
である。図３６に示す再利用システム６１は、スラリー
７をＣＭＰ装置１に供給するスラリー供給装置６２と、
ＣＭＰ装置１で使用したスラリー７を回収するスラリー
回収装置６３と、スラリー回収装置６３が回収したスラ
リー７から削りカス７０を除去するフィルタ６４と、フ
ィルタ６４により削りカス７０を除去したスラリー７を
スラリー供給装置６２へと供給する再生スラリー供給装
置６５と、光照射装置６６ａ乃至６６ｃとを含んでい
る。なお、ここで使用するＣＭＰ装置１は、例えば、図
６や図１０を参照して説明したＣＭＰ装置１のように光
照射装置１０及び／または３３を内蔵し得る。
るＣＭＰ用スラリーの再利用システムを概略的に示す図
である。図３６に示す再利用システム６１は、スラリー
７をＣＭＰ装置１に供給するスラリー供給装置６２と、
ＣＭＰ装置１で使用したスラリー７を回収するスラリー
回収装置６３と、スラリー回収装置６３が回収したスラ
リー７から削りカス７０を除去するフィルタ６４と、フ
ィルタ６４により削りカス７０を除去したスラリー７を
スラリー供給装置６２へと供給する再生スラリー供給装
置６５と、光照射装置６６ａ乃至６６ｃとを含んでい
る。なお、ここで使用するＣＭＰ装置１は、例えば、図
６や図１０を参照して説明したＣＭＰ装置１のように光
照射装置１０及び／または３３を内蔵し得る。
【０１９３】ＣＭＰ装置のランニングコストの多くは、
研磨パッドのコストとスラリーのコストとが占めてい
る。したがって、コストの観点からは、使用後のスラリ
ーを再利用する技術が重要である。しかしながら、従来
のスラリーは再利用が困難である。これは、従来のスラ
リーで酸化剤として使用している過硫酸アンモニウムや
硝酸鉄や有機酸などが金属と化合物を形成することや、
ＣＭＰに伴って生じる削りカスと研磨粒子とが粗大粒子
を形成するため再生可能な研磨粒子が少なくなることな
どに起因している。
研磨パッドのコストとスラリーのコストとが占めてい
る。したがって、コストの観点からは、使用後のスラリ
ーを再利用する技術が重要である。しかしながら、従来
のスラリーは再利用が困難である。これは、従来のスラ
リーで酸化剤として使用している過硫酸アンモニウムや
硝酸鉄や有機酸などが金属と化合物を形成することや、
ＣＭＰに伴って生じる削りカスと研磨粒子とが粗大粒子
を形成するため再生可能な研磨粒子が少なくなることな
どに起因している。
【０１９４】本実施形態では、酸化チタン粒子のように
光照射により分散度や酸化力が高まる研磨粒子１８を酸
化剤として利用し、別途、酸化剤は添加しない。そのた
め、不所望な金属化合物の生成を抑制することができ
る。また、酸化チタン粒子１８の酸化剤としての能力
は、その光触媒としての能力の１つであるので、繰り返
し利用することができる。しかも、削りカスと研磨粒子
１８とが粗大粒子を形成したとしても光照射によりそれ
らを離散させることができるため、研磨粒子１８と削り
カスとの分離が容易である。したがって、本実施形態に
よると、より多くの研磨粒子をより容易に回収すること
ができる。
光照射により分散度や酸化力が高まる研磨粒子１８を酸
化剤として利用し、別途、酸化剤は添加しない。そのた
め、不所望な金属化合物の生成を抑制することができ
る。また、酸化チタン粒子１８の酸化剤としての能力
は、その光触媒としての能力の１つであるので、繰り返
し利用することができる。しかも、削りカスと研磨粒子
１８とが粗大粒子を形成したとしても光照射によりそれ
らを離散させることができるため、研磨粒子１８と削り
カスとの分離が容易である。したがって、本実施形態に
よると、より多くの研磨粒子をより容易に回収すること
ができる。
【０１９５】（第１３の実施形態）図３７は、本発明の
第１３の実施形態に係るＣＭＰ用スラリーの再利用シス
テムを概略的に示す図である。図３７に示す再利用シス
テム６１は、スラリー７をＣＭＰ装置１に供給するスラ
リー供給装置６２と、ＣＭＰ装置１で使用したスラリー
７を回収するスラリー回収装置６３と、スラリー回収装
置６３が回収したスラリー７中の削りカス７０を溶解処
理する溶解処理装置６７と、溶解処理装置６７で処理し
たスラリー７中の研磨粒子１８を遮光することにより凝
集させる凝集装置６８と、凝集装置６８で処理したスラ
リー７中の凝集した研磨粒子１８を分散媒２５などから
分離するフィルタ６４と、フィルタ６４が回収した研磨
粒子１８と新たな分散媒２５などとを混合してスラリー
７を再生するとともに再生したスラリー７をスラリー供
給装置６２へと供給する再生スラリー供給装置６５と、
光照射装置６６ａ乃至６６ｄとを含んでいる。なお、こ
こで使用するＣＭＰ装置１は、例えば、図６や図１０を
参照して説明したＣＭＰ装置１のように光照射装置１０
及び／または３３を内蔵し得る。
第１３の実施形態に係るＣＭＰ用スラリーの再利用シス
テムを概略的に示す図である。図３７に示す再利用シス
テム６１は、スラリー７をＣＭＰ装置１に供給するスラ
リー供給装置６２と、ＣＭＰ装置１で使用したスラリー
７を回収するスラリー回収装置６３と、スラリー回収装
置６３が回収したスラリー７中の削りカス７０を溶解処
理する溶解処理装置６７と、溶解処理装置６７で処理し
たスラリー７中の研磨粒子１８を遮光することにより凝
集させる凝集装置６８と、凝集装置６８で処理したスラ
リー７中の凝集した研磨粒子１８を分散媒２５などから
分離するフィルタ６４と、フィルタ６４が回収した研磨
粒子１８と新たな分散媒２５などとを混合してスラリー
７を再生するとともに再生したスラリー７をスラリー供
給装置６２へと供給する再生スラリー供給装置６５と、
光照射装置６６ａ乃至６６ｄとを含んでいる。なお、こ
こで使用するＣＭＰ装置１は、例えば、図６や図１０を
参照して説明したＣＭＰ装置１のように光照射装置１０
及び／または３３を内蔵し得る。
【０１９６】本実施形態では、第１２の実施形態とは異
なり、スラリー７中の削りカス７０はフィルタリングに
より除去するのではなく溶解処理により除去する。その
ため、本実施形態では、第１２の実施形態で説明した効
果が得られるのに加え、再生したスラリー７中に削りカ
ス７０が混入することや、削りカス７０だけでなく研磨
粒子１８までもがフィルタリングされて研磨粒子１８の
回収効率が低下することを防止可能である。また、本実
施形態では、研磨粒子１８以外は再利用しないので、再
生したスラリー７は新たなスラリー７と同等の研磨能力
を有する。さらに、本実施形態では、（例えば粒子径が
１００μｍ程度の二次粒子を生じるように）研磨粒子１
８を凝集させて分散媒２５などから分離するので、研磨
粒子１８を高い効率で回収可能である。
なり、スラリー７中の削りカス７０はフィルタリングに
より除去するのではなく溶解処理により除去する。その
ため、本実施形態では、第１２の実施形態で説明した効
果が得られるのに加え、再生したスラリー７中に削りカ
ス７０が混入することや、削りカス７０だけでなく研磨
粒子１８までもがフィルタリングされて研磨粒子１８の
回収効率が低下することを防止可能である。また、本実
施形態では、研磨粒子１８以外は再利用しないので、再
生したスラリー７は新たなスラリー７と同等の研磨能力
を有する。さらに、本実施形態では、（例えば粒子径が
１００μｍ程度の二次粒子を生じるように）研磨粒子１
８を凝集させて分散媒２５などから分離するので、研磨
粒子１８を高い効率で回収可能である。
【０１９７】本実施形態において、溶解処理装置６７で
の削りカス７０の溶解処理は、例えば、スラリー回収装
置６３から供給されるスラリー７と濃度を６ｍｏｌ／Ｌ
程度とした硝酸水溶液とを混合することにより行うこと
ができる。なお、この場合、削りカス７０，例えば酸化
銅，は、以下の反応式： ＣｕＯ ＋ ２ＨＮＯ3 → Ｃｕ（ＮＯ）3 ＋ Ｈ2
Ｏ で示すように溶解する。
の削りカス７０の溶解処理は、例えば、スラリー回収装
置６３から供給されるスラリー７と濃度を６ｍｏｌ／Ｌ
程度とした硝酸水溶液とを混合することにより行うこと
ができる。なお、この場合、削りカス７０，例えば酸化
銅，は、以下の反応式： ＣｕＯ ＋ ２ＨＮＯ3 → Ｃｕ（ＮＯ）3 ＋ Ｈ2
Ｏ で示すように溶解する。
【０１９８】また、溶解処理装置６７での削りカス７０
を溶解処理は、例えば、スラリー回収装置６３から供給
されるスラリー７と濃度を６ｍｏｌ／Ｌ程度とした塩酸
水溶液とを混合することにより行うことができる。な
お、この場合、削りカス７０，例えば酸化銅，は、以下
の反応式： ＣｕＯ ＋ ２ＨＣｌ → ＣｕＣｌ2 ＋ Ｈ2Ｏ で示すように溶解する。
を溶解処理は、例えば、スラリー回収装置６３から供給
されるスラリー７と濃度を６ｍｏｌ／Ｌ程度とした塩酸
水溶液とを混合することにより行うことができる。な
お、この場合、削りカス７０，例えば酸化銅，は、以下
の反応式： ＣｕＯ ＋ ２ＨＣｌ → ＣｕＣｌ2 ＋ Ｈ2Ｏ で示すように溶解する。
【０１９９】第１２及び第１３の実施形態において、ス
ラリー７は界面活性剤などのように有機酸以外の有機成
分を含有することができる。但し、第１２及び第１３の
実施形態では、スラリー７が界面活性剤を含有していな
い場合であっても、光照射装置６６ａ乃至６６ｃや光照
射装置１０及び／または３３を点灯し続けるか或いは断
続的に点灯することにより、研磨粒子１８を良好な分散
状態に維持することができる。しかも、スラリー７が有
機物を含有していない場合、有機成分の変質を生じるこ
とがないため、再生スラリーに新たな有機成分を添加す
る必要がない。したがって、ランニングコストを低減す
る観点では、スラリー７は有機成分を含有していないこ
とが好ましい。なお、スラリー７に有機酸などの有機成
分を添加しない場合、ｐＨ調整剤として無機酸を使用す
ることによりスラリー７のｐＨを調節することができ
る。したがって、スラリー７は、例えば、水のような分
散媒２５、酸化チタン粒子のような研磨粒子１８、及び
無機酸のみで構成することができる。
ラリー７は界面活性剤などのように有機酸以外の有機成
分を含有することができる。但し、第１２及び第１３の
実施形態では、スラリー７が界面活性剤を含有していな
い場合であっても、光照射装置６６ａ乃至６６ｃや光照
射装置１０及び／または３３を点灯し続けるか或いは断
続的に点灯することにより、研磨粒子１８を良好な分散
状態に維持することができる。しかも、スラリー７が有
機物を含有していない場合、有機成分の変質を生じるこ
とがないため、再生スラリーに新たな有機成分を添加す
る必要がない。したがって、ランニングコストを低減す
る観点では、スラリー７は有機成分を含有していないこ
とが好ましい。なお、スラリー７に有機酸などの有機成
分を添加しない場合、ｐＨ調整剤として無機酸を使用す
ることによりスラリー７のｐＨを調節することができ
る。したがって、スラリー７は、例えば、水のような分
散媒２５、酸化チタン粒子のような研磨粒子１８、及び
無機酸のみで構成することができる。
【０２００】また、第１２及び第１３の実施形態では、
第１乃至第９の実施形態で説明したスラリー７を使用す
ることができる。但し、第４及び第５の実施形態で説明
したスラリー７は有機成分を含有しているので、第１乃
至第３及び第６乃至第９の実施形態で説明したスラリー
７を使用することが好ましい。
第１乃至第９の実施形態で説明したスラリー７を使用す
ることができる。但し、第４及び第５の実施形態で説明
したスラリー７は有機成分を含有しているので、第１乃
至第３及び第６乃至第９の実施形態で説明したスラリー
７を使用することが好ましい。
【０２０１】以上説明した各実施形態に係る技術は互い
に組み合わせることができる。例えば、第７乃至第９の
実施形態の何れかで説明した研磨粒子１８を第５または
第６の実施形態で説明したスラリー７で使用することが
できる。また、第４の実施形態で説明したスラリー７
に、第５の実施形態で説明した樹脂粒子及び第６の実施
形態で説明した無機粒子の少なくとも一方を加えること
ができる。さらに、第１乃至第３の実施形態で説明した
研磨粒子１８と、第７の実施形態で説明した研磨粒子
と、第８の実施形態で説明した研磨粒子１８との少なく
とも２種を互いに混合して使用することもできる。
に組み合わせることができる。例えば、第７乃至第９の
実施形態の何れかで説明した研磨粒子１８を第５または
第６の実施形態で説明したスラリー７で使用することが
できる。また、第４の実施形態で説明したスラリー７
に、第５の実施形態で説明した樹脂粒子及び第６の実施
形態で説明した無機粒子の少なくとも一方を加えること
ができる。さらに、第１乃至第３の実施形態で説明した
研磨粒子１８と、第７の実施形態で説明した研磨粒子
と、第８の実施形態で説明した研磨粒子１８との少なく
とも２種を互いに混合して使用することもできる。
【０２０２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ＣＭ
Ｐ用スラリーとして、光照射により光触媒作用を呈する
研磨粒子を含有したスラリーを利用する。そのような研
磨粒子は、光照射により、その酸化力或いは還元力及び
／または親水性を変化させ得る。そのため、高精度な研
磨を高い研磨速度で実施可能となり、また、保管や廃棄
が容易になる。すなわち、本発明によると、高精度な研
磨を高い研磨速度で実施可能であり且つ保管や廃棄が容
易なＣＭＰ用スラリー、その取り扱い方法、それを用い
た半導体装置の製造方法、及びそれを使用可能な半導体
装置の製造装置が提供される。
Ｐ用スラリーとして、光照射により光触媒作用を呈する
研磨粒子を含有したスラリーを利用する。そのような研
磨粒子は、光照射により、その酸化力或いは還元力及び
／または親水性を変化させ得る。そのため、高精度な研
磨を高い研磨速度で実施可能となり、また、保管や廃棄
が容易になる。すなわち、本発明によると、高精度な研
磨を高い研磨速度で実施可能であり且つ保管や廃棄が容
易なＣＭＰ用スラリー、その取り扱い方法、それを用い
た半導体装置の製造方法、及びそれを使用可能な半導体
装置の製造装置が提供される。
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に
係るＣＭＰ用スラリーを概略的に示す図。
係るＣＭＰ用スラリーを概略的に示す図。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１（ａ），（ｂ）に示す
スラリーを用いたＣＭＰの一例を概略的に示す断面図。
スラリーを用いたＣＭＰの一例を概略的に示す断面図。
【図３】研磨粒子の粒径とその沈降速度との関係を示す
グラフ。
グラフ。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ、アナターゼ
型、ルチル型、及びブルッカイト型酸化チタンの結晶構
造を示す図。
型、ルチル型、及びブルッカイト型酸化チタンの結晶構
造を示す図。
【図５】酸化チタンのエネルギーバンドを示す図。
【図６】図１（ａ），（ｂ）に示すスラリーを使用可能
なＣＭＰ装置の一例を概略的に示す図。
なＣＭＰ装置の一例を概略的に示す図。
【図７】図６に示すＣＭＰ装置を用いたＣＭＰの際に観
測され得る、研磨時間とテーブルに加わる荷重との関係
の一例を示すグラフ。
測され得る、研磨時間とテーブルに加わる荷重との関係
の一例を示すグラフ。
【図８】図７に示す方法を採用した場合に実現され得る
ＣＭＰ性能の一例を示す図。
ＣＭＰ性能の一例を示す図。
【図９】（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に
係るＣＭＰの一例を概略的に示す断面図。
係るＣＭＰの一例を概略的に示す断面図。
【図１０】本発明の第２の実施形態で利用可能なＣＭＰ
装置のヘッドを概略的に示す断面図。
装置のヘッドを概略的に示す断面図。
【図１１】（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施形態
に係るＣＭＰの一例を概略的に示す断面図。
に係るＣＭＰの一例を概略的に示す断面図。
【図１２】図１１（ａ）に示す状態と図１１（ｂ）に示
す状態との間の状態を示す断面図。
す状態との間の状態を示す断面図。
【図１３】埋め込み配線の幅と平坦性との関係を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図１４】（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るＣＭ
Ｐの他の例を概略的に示す断面図、（ｂ）は従来技術に
係るＣＭＰの例を概略的に示す断面図。
Ｐの他の例を概略的に示す断面図、（ｂ）は従来技術に
係るＣＭＰの例を概略的に示す断面図。
【図１５】酸化チタンのエネルギーバンドを示す図。
【図１６】スラリーに照射する光の強さと研磨速度との
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
【図１７】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、研磨粒子とし
てアルミナ粒子及びシリカ粒子を使用した場合に得られ
た、スラリーに照射する光の強さと研磨速度との関係を
示すグラフ。
てアルミナ粒子及びシリカ粒子を使用した場合に得られ
た、スラリーに照射する光の強さと研磨速度との関係を
示すグラフ。
【図１８】スラリー７中の研磨粒子の濃度と研磨速度と
の関係を示すグラフ。
の関係を示すグラフ。
【図１９】スラリー７のｐＨと研磨速度との関係を示す
グラフ。
グラフ。
【図２０】（ａ），（ｂ）は、第４の実施形態に係る方
法でＣＭＰを行った場合に生じ得るメタル残りを概略的
に示す断面図。
法でＣＭＰを行った場合に生じ得るメタル残りを概略的
に示す断面図。
【図２１】スラリー中へのノニオン界面活性剤の添加が
島状残留部の発生を抑制する効果の一例を示すグラフ。
島状残留部の発生を抑制する効果の一例を示すグラフ。
【図２２】スラリー中へのノニオン界面活性剤の添加が
製造歩留まりを向上させる効果の一例を示すグラフ。
製造歩留まりを向上させる効果の一例を示すグラフ。
【図２３】スラリーの組成と研磨速度との関係を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図２４】第３の実施形態に係る方法でＣＭＰを行った
場合に生じ得る研磨速度のパターン密度依存性を説明す
る断面図。
場合に生じ得る研磨速度のパターン密度依存性を説明す
る断面図。
【図２５】本発明の第５の実施形態に係るＣＭＰを概略
的に示す断面図。
的に示す断面図。
【図２６】スラリー中への樹脂粒子の添加が研磨速度を
高める効果の一例を示すグラフ。
高める効果の一例を示すグラフ。
【図２７】本発明の第６の実施形態に係るＣＭＰを概略
的に示す断面図。
的に示す断面図。
【図２８】スラリー中への無機粒子の添加が研磨速度を
高める効果の一例を示すグラフ。
高める効果の一例を示すグラフ。
【図２９】（ａ）は酸化チタンのエネルギーバンドを示
す図、（ｂ）は窒素をドープした酸化チタンのエネルギ
ーバンドを示す図、（ｃ）はアルミナまたはシリカのエ
ネルギーバンドを示す図。
す図、（ｂ）は窒素をドープした酸化チタンのエネルギ
ーバンドを示す図、（ｃ）はアルミナまたはシリカのエ
ネルギーバンドを示す図。
【図３０】研磨粒子に照射した光の波長と光励起により
生じた正孔の数との関係を示すグラフ。
生じた正孔の数との関係を示すグラフ。
【図３１】研磨粒子に照射した光の波長と研磨粒子中の
正孔の数との関係を示すグラフ。
正孔の数との関係を示すグラフ。
【図３２】研磨粒子に照射した光の波長と研磨粒子中の
正孔の数との関係を示すグラフ。
正孔の数との関係を示すグラフ。
【図３３】研磨粒子の種類と研磨速度との関係を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図３４】ＣＭＰ用スラリーの保管日数とスラリー中の
粗大粒子数との関係を示すグラフ。
粗大粒子数との関係を示すグラフ。
【図３５】ＣＭＰ用スラリーの保管日数と研磨速度との
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
【図３６】本発明の第１２の実施形態に係るＣＭＰ用ス
ラリーの再利用システムを概略的に示す図。
ラリーの再利用システムを概略的に示す図。
【図３７】本発明の第１３の実施形態に係るＣＭＰ用ス
ラリーの再利用システムを概略的に示す図。
ラリーの再利用システムを概略的に示す図。
【図３８】（ａ），（ｂ）は、従来のＣＭＰ用スラリー
を概略的に示す図。
を概略的に示す図。
【図３９】（ａ），（ｂ）は従来のＣＭＰ用スラリーを
用いたＣＭＰの例を概略的に示す断面図。
用いたＣＭＰの例を概略的に示す断面図。
【図４０】ターンテーブルの回転数と研磨速度との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図４１】研磨パッドの種類と研磨速度との関係を示す
グラフ。
グラフ。
１…ＣＭＰ装置； ２…被研磨基板； ３…ヘッド；
５…研磨パッド；６…ターンテーブル； ７…ＣＭＰ用
スラリー； ８…スラリー供給装置；８ａ…供給ノズ
ル； １０…光照射装置； １１…ヘッド駆動装置；１
２…ヘッド用センサ； １３…Ａ／Ｄコンバータ； １
４…制御装置；１５…テーブル駆動装置； １６…テー
ブル用センサ；１７…Ａ／Ｄコンバータ； １８…研磨
粒子； １９…筐体；２０…二次粒子； ２２…添加
剤； ２３…半導体基板；２４，２４ａ，２４ｂ…絶縁
膜； ２５…分散媒；２６，２６ａ，２６ｂ…金属膜；
２７…チタン原子； ２８…酸素原子；３０，３０
ａ，３０ｂ…バリア層； ３１…ヘッド； ３２…吸引
室；３３…光照射装置； ３４…通気路； ３５…バッ
キングフィルム；３６…吸引孔； ４１…樹脂粒子；
４２…無機粒子； ４３…酸化膜；６１…再利用システ
ム； ６２…スラリー供給装置；６３…スラリー回収装
置； ６４…フィルタ；６５…再生スラリー供給装置；
６６ａ乃至６６ｄ…光照射装置；６７…溶解処理装
置； ６８…凝集装置； ７０…削りカス；１０８…デ
ィッシング； １０９…スクラッチ
５…研磨パッド；６…ターンテーブル； ７…ＣＭＰ用
スラリー； ８…スラリー供給装置；８ａ…供給ノズ
ル； １０…光照射装置； １１…ヘッド駆動装置；１
２…ヘッド用センサ； １３…Ａ／Ｄコンバータ； １
４…制御装置；１５…テーブル駆動装置； １６…テー
ブル用センサ；１７…Ａ／Ｄコンバータ； １８…研磨
粒子； １９…筐体；２０…二次粒子； ２２…添加
剤； ２３…半導体基板；２４，２４ａ，２４ｂ…絶縁
膜； ２５…分散媒；２６，２６ａ，２６ｂ…金属膜；
２７…チタン原子； ２８…酸素原子；３０，３０
ａ，３０ｂ…バリア層； ３１…ヘッド； ３２…吸引
室；３３…光照射装置； ３４…通気路； ３５…バッ
キングフィルム；３６…吸引孔； ４１…樹脂粒子；
４２…無機粒子； ４３…酸化膜；６１…再利用システ
ム； ６２…スラリー供給装置；６３…スラリー回収装
置； ６４…フィルタ；６５…再生スラリー供給装置；
６６ａ乃至６６ｄ…光照射装置；６７…溶解処理装
置； ６８…凝集装置； ７０…削りカス；１０８…デ
ィッシング； １０９…スクラッチ
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｄ
(72)発明者 南幅 学
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株
式会社東芝横浜事業所内
Ｆターム(参考） 3C047 FF08 GG15
3C058 AA07 AC04 CB01 DA17
Claims (35)
- 【請求項１】 分散媒と、前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子と、前記分散媒
中に溶解したノニオン界面活性剤とを含有した化学的機
械的研磨用スラリー。 - 【請求項２】 分散媒と、前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子と、前記分散媒
中に分散した樹脂粒子とを含有した化学的機械的研磨用
スラリー。 - 【請求項３】 分散媒と、前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子と、前記分散媒
中に分散したアルミナ粒子とを含有した化学的機械的研
磨用スラリー。 - 【請求項４】 分散媒と、前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子とを含有し、前
記研磨粒子は、チタンと、酸素と、ニッケル、銅、銀、
金、及びニオブからなる群より選択される少なくとも１
種の元素とを含有した化学的機械的研磨用スラリー。 - 【請求項５】 分散媒と、前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子とを含有し、前
記研磨粒子は、チタンと、酸素と、窒素及び硫黄の少な
くとも一方の元素とを含有した化学的機械的研磨用スラ
リー。 - 【請求項６】 前記研磨粒子は、酸化チタン、酸化ス
ズ、酸化ニオブ、セレン化カドミウム、及び硫化カドミ
ウムからなる群より選択される少なくとも１種の化合物
を含有した請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の
スラリー。 - 【請求項７】 前記研磨粒子は可視光線照射により前記
光触媒作用を呈する請求項５に記載のスラリー。 - 【請求項８】 前記研磨粒子は紫外線照射により前記光
触媒作用を呈する請求項１乃至請求項７の何れか１項に
記載のスラリー。 - 【請求項９】 前記研磨粒子の酸化力は前記光照射によ
り高まる請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載のス
ラリー。 - 【請求項１０】 前記研磨粒子の親水性は前記光照射に
より高まる請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の
スラリー。 - 【請求項１１】 前記研磨粒子はアナターゼ型の結晶構
造を有する酸化チタンを含有した請求項１乃至請求項１
０の何れか１項に記載のスラリー。 - 【請求項１２】 前記研磨粒子の一次粒子径は５ｎｍ乃
至１０００ｎｍの範囲内で分布しており、前記研磨粒子
の二次粒子径は１００ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲内で
分布している請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記
載のスラリー。 - 【請求項１３】 前記研磨粒子の一次粒子径は５ｎｍ乃
至２０ｎｍの範囲内で分布している請求項１３に記載の
スラリー。 - 【請求項１４】 請求項１乃至請求項１３の何れか１項
に記載のスラリーを用いて被研磨基板の被研磨部に化学
的機械的研磨処理を施す際に、前記スラリーに向けて光
を照射することを含んだ半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 研磨部材と被研磨基板とを相対移動さ
せることにより前記被研磨基板の被研磨部を化学的機械
的研磨する半導体装置の製造方法であって、前記研磨部
材と前記被研磨基板との間に分散媒と前記分散媒中に分
散し且つ光照射により光触媒作用を呈する研磨粒子とを
含有した化学的機械的研磨用スラリーを供給すること、
及び、前記研磨部材と前記被研磨基板との間に介在した
前記スラリーに光を照射することを含んだ半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１６】 前記化学的機械的研磨処理の間に前記
光の強度及び前記光のスペクトルの少なくとも一方を変
化させる請求項１４または請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記被研磨基板を保持した基板保持具
に加わる荷重及び前記研磨部材を保持した研磨治具に加
わる荷重の少なくとも一方の大きさに応じて前記光の強
度及び前記光のスペクトルの少なくとも一方を変化させ
る請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記光を前記被研磨基板の前記被研磨
部とは反対側から照射する請求項１４乃至請求項１７の
何れか１項に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記被研磨部は金属を主成分とした層
を含んだ請求項１４乃至請求項１８の何れか１項に記載
の方法。 - 【請求項２０】 前記金属を主成分とした層は、金属、
合金、金属窒化物、金属硼化物、金属酸化物、及び、窒
素と硼素と酸素との少なくとも２種を含有した金属化合
物からなる群より選択される材料を含有し、前記材料は
その構成元素としてアルミニウム、銅、タングステン、
チタン、モリブデン、ニオブ、タンタル、及びバナジウ
ムからなる群より選択される金属元素を含んだ請求項１
９に記載の方法。 - 【請求項２１】 半導体基板上に凹部が設けられた絶縁
膜を形成することと、前記絶縁膜上に窒化タングステン
を含んだバリア層を形成して前記凹部の底面及び側壁を
被覆することと、前記バリア層上に銅を含んだ金属層を
形成して前記凹部を埋め込むことと、前記金属層を化学
的機械的研磨することとを含み、前記化学的機械的研磨
は、分散媒と前記分散媒中に分散し且つ光照射により光
触媒作用を呈する研磨粒子とを含有した化学的機械的研
磨用スラリーを研磨部材上に供給すること、前記研磨部
材上に供給した前記スラリーに前記光を照射すること、
及び、前記光を照射した前記スラリーを前記研磨部材と
前記金属表面との間に介在させながら前記研磨部材と前
記半導体基板とを相対移動させることを含んだ半導体装
置の製造方法。 - 【請求項２２】 前記化学的機械的研磨に使用する研磨
部材を６０ｒｐｍ乃至１４０ｒｐｍの範囲内の回転数で
回転させながら前記化学的機械的研磨を行う請求項１４
乃至請求項２１の何れか１項に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記化学的機械的研磨に使用する研磨
部材は３重量％以下の導電性成分濃度を有している請求
項１４乃至請求項２２の何れか１項に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記化学的機械的研磨の後に前記化学
的機械的研磨に使用した前記スラリーに光を照射するこ
とをさらに含んだ請求項１７乃至請求項２３の何れか１
項に記載の方法。 - 【請求項２５】 分散媒と前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子とを含有した化
学的機械的研磨用スラリーを用いて被研磨基板に化学的
機械的研磨処理を施し、その後、前記化学的機械的研磨
処理に使用した前記スラリーに向けて光を照射する半導
体装置の製造方法。 - 【請求項２６】 分散媒と前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子とを含有した化
学的機械的研磨用スラリーを用いて被研磨基板の被研磨
部を化学的機械的研磨することと、前記化学的機械的研
磨に使用した前記スラリーから前記化学的機械的研磨に
伴って生じる削りカスを除去して前記化学的機械的研磨
に利用可能な再生スラリーを生成することとを含んだ半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２７】 分散媒と前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子とを含有した化
学的機械的研磨用スラリーを用いて被研磨基板の被研磨
部を化学的機械的研磨することと、前記化学的機械的研
磨に伴って生じ且つ前記化学的機械的研磨に使用した前
記スラリーに含まれる削りカスを溶解させることと、前
記削りカスを溶解させた前記スラリーから前記研磨粒子
を回収することと、前記回収した研磨粒子を用いて前記
化学的機械的研磨に利用可能な再生スラリーを生成する
こととを含んだ半導体装置の製造方法。 - 【請求項２８】 被研磨基板を保持可能な基板保持具
と、研磨部材を保持可能な研磨治具と、前記基板保持具
に保持された前記被研磨基板と前記研磨治具に保持され
た前記研磨部材とを対向させながら前記基板保持具を前
記研磨治具に対して相対移動させる駆動機構と、前記研
磨治具に保持された前記研磨部材の前記基板保持具に保
持された前記被研磨基板に対向した面に化学的機械的研
磨用スラリーを供給可能なスラリー供給装置と、前記研
磨部材の前記被研磨基板に対向した面に供給した前記ス
ラリーに光を照射する光照射装置とを具備した半導体装
置の製造装置。 - 【請求項２９】 前記光照射装置は、前記被研磨基板の
前記研磨部材に対向した面の裏面に前記光を放射し且つ
前記被研磨基板の前記裏面に放射された光の少なくとも
一部が前記被研磨基板を透過して前記被研磨基板と前記
研磨部材との間に介在した前記スラリーを照射するよう
に構成された請求項２８に記載の装置。 - 【請求項３０】 前記光照射装置が放射する前記光の強
度及び／またはスペクトルは可変である請求項２９また
は請求項３０に記載の装置。 - 【請求項３１】 前記光照射装置は前記光として紫外線
を照射可能である請求項２８乃至請求項３０の何れか１
項に記載の装置。 - 【請求項３２】 分散媒と前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子とを含有した化
学的機械的研磨用スラリーを保管している間に前記スラ
リーに前記光を連続的に或いは断続的に照射する化学的
機械的研磨用スラリーの取り扱い方法。 - 【請求項３３】 分散媒と前記分散媒中に分散し且つ光
照射により光触媒作用を呈する研磨粒子とを含有し、前
記研磨粒子の酸化力は前記光照射により高まる化学的機
械的研磨用スラリーを自然環境中に放出し、前記自然環
境中に放出した前記スラリーへの前記光照射により前記
自然環境及び前記スラリーの少なくとも一方を浄化する
化学的機械的研磨用スラリーの取り扱い方法。 - 【請求項３４】 前記光は紫外線である請求項３２また
は請求項３３に記載の方法。 - 【請求項３５】 前記光は紫外線を含む太陽光線である
請求項３４に記載の方法。
Priority Applications (2)
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