DE69836612T2 - Polierverfahren - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf das Polieren eines Metallfilms und insbesondere auf ein Verfahren zum Polieren eines Metallfilms in einem Verbindungsvorgang eines Halbleitergeräts.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In den letzten Jahren sind, da integrierte Halbleiterschaltungen (im Folgenden LSI genannt) immer komplexer werden, neue Mikrotechniken entwickelt worden. Eine von diesen ist das chemisch-mechanische Polieren (im Folgenden als CMP bezeichnet), das oft bei der LSI-Herstellung verwendet wird, insbesondere beim Abflachen von Isolierfilmen zwischen Schichten, beim Bilden von Metallsteckern und beim Einlegen von Verbindungen in Mehrschichtverbindungsvorgängen.
  • Diese Technologie wird zum Beispiel in US-Patent Nr. 4944836 offenbart.
  • Um höhere Geschwindigkeiten bei LSI zu erreichen, wird versucht, Kupferlegierung von geringem Widerstand anstelle der herkömmlichen Aluminiumlegierungen als Verbindungsmaterial zu verwenden, wobei allerdings die Mikroverarbeitung durch Trockenätzen, das bei Aluminiumlegierung verwendet wurde, bei Kupferlegierung schwierig ist. Daher wird hauptsächlich das "Damaszener"-Verfahren eingesetzt, bei dem eine eingelegte Verbindung durch das Ablagern eines dünnen Kupferlegierungsfilms auf einem Isolierfilm, auf dem eine Nut durch Trockenätzen gebildet wird, gebildet wird und der dünne Kupferlegierungsfilm durch CMP außer dem in der Nut eingelegten Teil entfernt wird. Diese Technik wird zum Beispiel in der Offenlegungsschrift der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2-278822 offenbart.
  • Im Allgemeinen weisen bei der CMP einer Kupferlegierungsverbindung verwendete Schlämme ein festes Schleifmittel und einen Oxidationsstoff als Hauptbestandteile auf. Der Grundmechanismus der CMP ist das mechanische Entfernen des Oxids durch ein festes Schleifmittel während der Oxidation der Oberfläche des Metalls durch die Oxidationswirkung eines Oxidationsstoffes. Dies wird auf S. 299 von "The Science of CMP", herausgegeben von Masahiro Kashiwagi und veröffentlicht von Science Forum am 20. August 1997 (auf Japanisch) beschrieben.
  • Als feste Schleifmittel sind Aluminiumoxidschleifmittel und Siliziumschleifmittel mit einem Teilchendurchmesser von einigen 10 bis einigen 100 nm bekannt, die meisten erhältlichen festen Schleifmittel zum Metallpolieren sind jedoch vom Aluminiumoxidtyp.
  • Im Allgemeinen werden Wasserstoffperoxid (H2O2), Eisennitrat (Fe(NO3)3) und Kaliumiodat (KIO3) als Oxidationsstoffe verwendet und diese werden auf den Seiten 299–300 des zuvor erwähnten "Science of CMP" beschrieben.
  • Wenn jedoch Verbindungen und Stecker mittels CMP unter Verwendung eines herkömmlichen Schlamms, der ein festes Schleifmittel zum Polieren eines Metallfilms als ein Hauptbestandteil enthält, gebildet werden, treten die folgenden Probleme (1)–(8) auf.
    • (1) Einbeulungen (im Folgenden als Dishing bezeichnet) treten auf, bei denen die Oberfläche des mittleren Teils der Metallverbindung, die in der im Isolierfilm gebildeten Nut einge legt ist, im Vergleich zur Peripherie übermäßig poliert ist, oder ein Phänomen (im Folgenden als Erosion bezeichnet) tritt auf, bei dem die Oberfläche des Isolierfilms um die Verbindung herum poliert ist (5A, 5B).
  • Das Metall-/Isolierfilm-Auswahlverhältnis eines zum Polieren eines Metallfilms ausgelegten Schlamms ist so hoch wie 10 oder höher. Dieser Wert wird durch das Ausführen von CMP auf einem Wafer mit lediglich einem ebenen Metallfilm und einem Wafer mit lediglich einem ebenen Isolierfilm und das Vergleichen der Polierraten in den beiden Fällen erhalten.
  • Es ist jedoch bekannt, dass bei der Anwendung von CMP auf einem Wafer lokal übermäßiges Polieren auftritt, wenn ein Metallfilm auf einem Isolierfilm mit einer Nut, die ein Verbindungsmuster darstellt, abgelagert wird. Dies kommt daher, dass es Unebenheiten, die die Nut darstellen, die das Verbindungsmuster ist, auf der Oberfläche des Metallfilms gibt, bevor CMP ausgeführt wird. Wenn CMP angewendet wird, tritt aufgrund der Musterdichte lokal ein hoher Druck auf und die Polierrate ist an diesen Stellen schneller.
  • Daher stellen Dishing und Erosion bei Unterlagen mit großer Fläche (Flächeninhalt von seitlich 0,1 mm) oder solchen mit engen Verbindungsmustern deutliche Probleme dar. Diese Probleme werden in J. Electrochem. Soc., S. 2842–2848, Vol. 141, Nr. 10, Oktober 1994, erwähnt.
    • (2) Kratzer (Poliermale) treten aufgrund des zum Polieren verwendeten festen Schleifmittels auf. Insbesondere weist Aluminiumoxid, das hauptsächlich als Schleifmittel beim Polieren von Metall verwendete Material, eine größere Härte als Siliziumdioxid auf, das das Hauptmaterial des Isolierfilms ist. Daher treten Kratzer auf der Oberfläche eines durch CMP freiliegenden Isolierfilms sowie darüber hinaus an der Oberfläche des für die Verbindung verwendeten Metallfilms auf. Schlamm verbleibt hinter den Kratzern auf der Oberfläche des Isolierfilms und bewirkt Fehlfunktionen des Halbleitergeräts aufgrund von Kontamination mit Schwermetallionen. Das beeinträchtigt auch die Form der Oberschichtverbindung und löst Kurzschlüsse aus. Die Kratzer auf der Oberfläche des Metallfilms bewirken eine schlechte Durchgängigkeit und eine Beeinträchtigung des Elektromigrationswiderstands.
  • Um Kratzer zu vermeiden, werden die Kräfte nach unten sowie die Rotationsgeschwindigkeit der Platte verringert, wenn CMP eingesetzt wird. Es ist jedoch selbst für dieses Verfahren schwierig, Kratzer in einem weichen Metall wie Kupfer zu vermeiden.
  • Die Kratzer können durch die Verwendung eines weichen Polierkissens reduziert werden, dann werden allerdings die Probleme des Dishing und der Erosion schwerwiegender, und die Ebenheit nach CMP wird beeinträchtigt. Daher wurde vorgeschlagen, CMP in einem ersten Schritt mit einem harten Polierkissen auszuführen und dann mit einem weichen Polierkissen zu beenden, d. h. eine Zweischritt-CMP auszuführen. In diesem Fall tritt jedoch ein neues Problem auf, nämlich dass der Durchsatz sinkt.
    • (3) Aufgrund der hohen Reibungskraft zwischen dem Polierschleifmittel und der Metallfilmoberfläche tritt beim Ausführen von CMP Peeling zwischen dem Metallfilm und der unteren Isolierschicht auf, oder zwischen dem spin-on-glass (im Folgenden als SOG bezeichnet) in der unteren Isolierschicht und dem Oxidfilm der chemischen Dampfablagerung (im Folgenden als CVD bezeichnet). Um Peeling zu vermeiden, können die Kräfte nach unten und die Rotationsgeschwindigkeit der Platte verringert werden, allerdings fällt die CMP-Rate und die Polier zeit wird länger, wenn versucht wird, Peeling vollständig zu vermeiden, was nicht praktikabel ist. Dies kann durch die Verwendung eines weichen Polierkissens vermieden werden, allerdings werden die Probleme des Dishing und der Erosion erschwert und die Ebenheit nach CMP wird beeinträchtigt.
    • (4) Da eine große Menge an Polierschleifmittel nach der CMP auf der Waferoberfläche zurückbleibt, muss eine Reinigung ausgeführt werden, bevor der nächste Schritt ausgeführt werden kann, und Fremdstoffe müssen entfernt werden, bis sie unter einem vorgegebenen Niveau liegen (z. B. dürfen nicht mehr als 100 Teilchen von Fremdstoffen größer als 0,2 μm auf einem Wafer sein). Eine Reinigungsmaschine, die mechanisches Reinigen zusammen mit chemischem Reinigen einsetzt, wird zu diesem Zweck benötigt.
  • Wie in 11 gezeigt ist die Reinigungstechnik sehr kompliziert. Vor allem werden Bürstenreinigung und Megasonic-Reinigung, die ein Reagensfluid verwenden, zusammen durchgeführt. Die Bürstenmaterialien müssen spezielle Materialien sein, die die Metallfilmoberfläche nicht beschädigen, und Salmiakgeist oder eine wässrige Lösung von Flusssäure werden als Reagensfluide verwendet.
  • Megasonic-Reinigung ist ein Reinigungsverfahren, das eine hohe Frequenz von 800 kHz verwendet, die auf das Reinigungsfluid angewendet werden, um damit das Schleifmittel vom Substrat zu entfernen. Diese Reinigung ist leistungsfähiger als die herkömmliche Reinigung mittels Ultraschallwellen (40 kHz). Bei dieser Technik muss ausreichend Energie oder Kraft aufgebracht werden, um das Schleifmittel vom Substrat zu entfernen. Auf der anderen Seite muss die Ausgabe in einem Bereich vorgesehen werden, der den Metallfilm und den Isolierfilm nicht beschädigt. Ein Beispiel von Nach-CMP-Reinigung ist auf S. 172 der Ausgabe von Semiconductor World vom Mai 1995 offenbart (auf Japanisch).
    • (5) Für CMP verwendete Verbrauchsgegenstände sind kostenaufwendig. Dies liegt daran, dass die Herstellungskosten von in Schlamm verwendeten Schleifmitteln hoch sind und ein großer Aufwand benötigt wird, um die Teilchengröße zu justieren. Insbesondere liegt Aluminiumoxidschleifmittel im Preis um ein Vielfaches höher im Vergleich zu Siliziumoxidschleifmittel.
  • Im Allgemeinen wird Schaum-Polyurethan als Polierkissen verwendet. Wenn CMP ausgeführt wird, bleibt Polierschleifmittel an diesem Polierkissen kleben, Clogging tritt auf und die CMP-Rate fällt.
  • Um dies zu vermeiden, muss die Oberfläche des Polierkissens mit einem Wetzstein (im Folgenden als ein Conditioner bezeichnet) geschärft werden, an dem Diamantenteilchen angehaftet wurden. Daher war die Lebensdauer des Polierkissens kurz und es war nach dem Polierschleifmittel ein weiterer Verbrauchsgegenstand von hohen Kosten. Die Kosten des CMP-Prozesses werden in "Recent Trends and Problems in CMP Apparatus and Related Materials", Realize Inc., New Tech Lecture, Mai 1996 diskutiert.
    • (6) In Bezug auf CMP-verwandte Maschinen und Ausstattung werden über die oben erwähnte CMP-Maschine und die Nachreinigungsmaschine hinaus eine Schlammzuführung und eine Verarbeitungseinrichtung von Schlamm enthaltendem Abfallfluid benötigt. Daher wurden die Kosten der gesamten CMP-Anlage sehr hoch. Ein Rührer wird ebenfalls benötigt, um Sedimentation von Schleifmittel in der Schlammzuführung zu verhindern, und eine Einrichtung wurde benötigt, um den Schlamm in Zirkulation durch die Rohranlage zu halten und ihn vom Ablagern abzu halten. Die Kosten der Abfallfluidverarbeitung sind ebenfalls hoch und eine Recycling-Technik wird benötigt.
    • (7) Es ist weiterhin ein Problem, dass der Durchsatz des gesamten CMP-Prozesses gering ist. In einer CMP-Anlage ist es üblich das Polierkissen zu konditionieren, eine erste CMP zum Polieren des Metallfilms auszuführen sowie eine zweite CMP (Pufferpolierung) auszuführen, um die beschädigte Schicht des Isolierfilms, der durch die erste CMP freigesetzt wurde, zu entfernen. Wenn die Nachreinigungsmaschine Bürstenreinigung vorsieht, werden Wafer gewöhnlicherweise einer nach dem anderen gereinigt. Daher ist der Durchsatz des gesamten CMP-Prozesses der niedrigste im Herstellungsprozess von Halbleitergeräten. Ein ausführliches Beispiel des gesamten CMP-Prozesses wird beispielsweise in der Ausgabe von Semiconductor World vom Mai 1995, S. 172, vorgestellt.
    • (8) Obwohl die CMP-Maschine große Mengen von Polierschleifmittel verwendet, die Staub erzeugen, muss sie in einem Reinraum betrieben werden. Ein System zum Unterdrücken von Staub im Ableitungsrohr der CMP-Maschine muss vorgesehen werden, und ein spezieller Raum muss im Reinraum gebildet werden, um den Reinheitsgrad aufrechtzuhalten, was kostspielig ist.
  • All die obigen Probleme werden durch die Ausführung von CMP unter Verwendung eines Schlamms, der ein hochkonzentriertes Polierschleifmittel enthält, verursacht. In einem CMP-Verfahren des Standes der Technik wird zum Steigern der Polierrate jedoch die Oberfläche des Metalls durch ein Oxidationsmittel oxidiert, und die Oberfläche des Metalls, das durch das mechanische Entfernen dieser Oxidschicht mit einem Polierschleifmittel freigelegt wurde, wird reoxidiert. Dieser Vorgang der Oxidschichtbildung und des mechanischen Entfernens wird wiederholt. In anderen Worten war das Polier schleifmittel dazu notwendig, um ein mechanisches Entfernen zu bewirken, wodurch der Oxidfilm schnell entfernt werden konnte, und wenn das Polierschleifmittel nicht hinzugefügt wurde, wurde eine praktikable CMP-Rate nicht erreicht.
  • In der Offenlegungsschrift der Japanischen Patentanmeldung Nr. 7-233485 wird ein Vergleichsbeispiel gegeben, bei dem CMP mit einer Polierlösung ausgeführt wurde, zu der kein Polierschleifmittel hinzugefügt wurde (0,1 Gew.-% Aminoessigsäure 13 Gew.-% Wasserstoffperoxid). Es wird berichtet, dass die Polierrate in diesem Fall 10 nm/min betrug, ungefähr 1/10 von der einer Polierlösung, der ein Aluminiumoxidpolierschleifmittel hinzugefügt worden war, und ungefähr 2/7 von der, bei der ein Siliziumoxidpolierschleifmittel hinzugefügt worden war.
  • 2 ist das Ergebnis eines zusätzlichen Tests, der auf der besagten Offenlegungsschrift der Japanischen Patentanmeldung Nr. 7-233485 basiert. Dabei wurde die Abhängigkeit der wässrigen Konzentration von Wasserstoffperoxid von der CMP-Rate und der Ätzrate in einer Polierlösung gemessen, die 0,1 Gew.-% Aminoessigsäure und Wasserstoffperoxid (und kein Schleifmittel) enthält, um damit die Ergebnisse des zuvor erwähnten Koho zu reproduzieren. Es sei angemerkt, dass 2 eine Konzentration von 30% wässrigem Wasserstoffperoxid zeigt und dass die Ergebnisse, um sie mit dem obigen Koho zu vergleichen, mit einem Faktor von 0,3 multipliziert werden sollten. Das harte Kissen IC1000 der Rodel-Gesellschaft wurde als Polierkissen verwendet. Die Rotationsgeschwindigkeiten der Platte (Durchmesser: 340 mm) und des Halters waren jeweils 60 rpm, und die Kraft nach unten betrug 220 g/cm2 (die gleichen Bedingungen wie die der CMP bei dieser Erfindung). Aus dem Ergebnis aus 2 lässt sich entnehmen, dass die CMP-Rate, wenn kein Schleifmittel enthalten ist, kaum 20 nm/min beträgt, d. h., eine praktikable CMP-Rate wird nicht erreicht. Wenn die Wasserstoffperoxid-Konzentration gering ist, ist die Ätzrate schnell und die Stabilität beim Polieren wird gering. Die Stabilität steigt, wenn die Wasserstoffperoxid-Konzentration erhöht wird, aber die CMP-Rate wird sehr niedrig was Nachteile im Hinblick auf den Durchsatz mit sich bringt.
  • Bei weiterer Prüfung wurde ebenfalls herausgefunden, dass die Ätzrate zu stiller Lösung (die Ätzrate in dem Fall, dass eine stationäre Probe in eine Polierlösung, die nicht gerührt wurde, eingetaucht wurde) nicht einmal bei hoher Wasserstoffperoxid-Konzentration genau auf Null fällt. Wenn die Polierlösung gerührt wird und die Ätzrate gemessen wird (die Ätzrate in einer gerührten Lösung liegt nahe bei der Ätzrate während CMP), lässt sich sehen, dass die Ätzrate ansteigt und 1/2 der Polierrate übersteigt.
  • Es wurde daher herausgefunden, dass die Lösung, außer wenn die CMP-Rate durch den Einschluss eines Schleifmittels und das Verhältnis der CMP-Rate und der gerührten Ätzrate (im Folgenden als Ratenverhältnis) erhöht wurden, nicht als Polierlösung verwendet werden konnten. Wenn das Ratenverhältnis niedrig ist, läuft das Ätzen in Vertiefungen ab, die nicht in Kontakt mit der Polieroberfläche liegen, und Ebenheit geht verloren. Tatsächlich wurde herausgefunden, dass bei der Verwendung einer Polierlösung, bei der die Konzentration der Wasserstoffperoxid-Lösung variiert wurde, eine Polierzeit von 40 Minuten bis 1 Stunde 30 Minuten benötigt wurde.
  • Ein Querschnitt der gebildeten Kupferverbindung wird in 22A, 22B gezeigt. Ein Großteil des Kupfers, das in der Nut des Siliziumdioxidfilms ansonsten zurückgeblieben wäre, wurde herausgeätzt. Als ein Ergebnis eines Durchgängigkeitstests mittels eines mäandernden Musters (Linienbreite 0,3–3 μm, Länge 40 mm) betrug der Ertrag 0%. Daher konnte dies nicht als LSI-Verbindung verwendet werden. Das liegt daran, dass die CMP-Rate langsam ist und Ätzen während der langen Polierzeit auftrat.
  • Wenn die Konzentration der Aminoessigsäure angehoben wird, steigt die CMP-Rate, aber die berührte Ätzrate steigt ebenfalls und das gleiche Ergebnis wird erhalten. Es wurde herausgefunden, dass Kaliumhydroxid zum Unterdrücken des Ätzens zur Polierlösung hinzugefügt werden kann, um die Alkalität auf pH 10,5 zu justieren. Allerdings tritt ein dahingehendes Problem auf, dass das Auswahlverhältnis fällt und Erosion aufgrund des Ätzens des Siliziumdioxidfilms durch Kaliumhydroxid auftritt. Zurückbleibende Kaliumionen verbreiten sich durch den Isolierfilm und bewirken eine Beeinträchtigung der Charakteristiken des Halbleitergeräts.
  • Dieses Problem kommt daher, dass Aminoessigsäure selbst keine große Fähigkeit dazu aufweist, Kupferoxid wasserlöslich zu machen. Wie in dem pH-Oxidations-/Reduktions-Potenzialdiagramm auf S. 387 in M. Pourbaix, "Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions", 1975, veröffentlicht von NACE und in 9 gezeigt, zu sehen ist, ist der Bereich, in dem Kupfer als Kupferion wasserlöslich gemacht wird (Korrosionsgebiet), bei pH 7 und darunter, und seine Wirkung ist schwach, da Aminoessigsäure neutral ist.
  • 26 zeigt den Unterschied der Korrosionsrate (Ätzrate) im Korrosionsgebiet und im Passivierungsgebiet von Kupfer. Die durchgezogene Linie zeigt die Korrosionsrate, wenn das Oxidations-/Reduktions-Potenzial für die Zitronensäure-basierte Polierlösung und die Aminoessigsäure-basierte Polierlösung in 9 das Gleiche ist. Als typische Beispiele wurden Korrosionsraten für eine Polierlösung, die eine Mischung von Zitronensäure und wässrigem Wasserstoffperoxid im Korrosionsgebiet umfasst, sowie für eine Polierlösung, die eine Mischung von Aminoessigsäure und wässrigem Wasserstoffperoxid im Passivierungsgebiet umfasst, gezeichnet. Beide Polierlösungen wurden mit gleichen Mol-Verhältnissen vorbereitet. Daher wird Kupfer im Korrosionsgebiet wasserlöslich gemacht und mit einer viel schnelleren Rate ionisiert als im Passivierungsgebiet.
  • Das wird im Tagungsband der CMP-MIC-Tagung, 1996, S. 123 erwähnt. Tatsächlich wird berichtet, dass Aminoessigsäure keinerlei Fähigkeit zum Ätzen von Kupferoxid aufweist, aber dass es, wenn Kupferoxid nicht wasserlöslich gemacht werden kann, auf dem Isolierfilm zurückbleibt, der nach der Ausführung von CMP freiliegt, und es elektrische Kurzschlüsse zwischen Verbindungen verursacht. Wenn der Schlamm ein Schleifmittel enthält, wird das Kupferoxid durch mechanische Betätigung leicht entfernt.
  • Herkömmliche Metallätzlösungen liegen innerhalb des oben erwähnten Korrosionsgebiets, aber es ist nicht sicher, dass sie alle als CMP-Polierlösungen für LSI-Mehrschichtverbindungen verwendet werden können. Dies liegt daran, dass eine langsame Ätzrate für CMP-Polierlösungen geeignet ist. Dies wird zum Beispiel in Bezug auf Abschleifexperimente auf Kupferoberflächen mittels einer wässrigen Lösung von Salpetersäure in Journal of Abrasive Polishing, S. 231–233, Vol. 41, Nr. 1, 1997 (auf Japanisch) beschrieben. Es wird berichtet, dass die CMP-Rate, wenn kein Schleifmittel vorhanden ist, niedrig ist aber dass sich die Lösung aufgrund der Abwesenheit von Kratzern als eine Polierlösung eignet. Die Ätzrate dieser Polier lösung wurde jedoch nicht untersucht und es wurde kein Versuch unternommen, eine Verbindungsstruktur zu bilden. Als ein Ergebnis der Ausführung zusätzlicher Tests mit dieser Polierlösung wurde herausgefunden, dass die Ätzrate von stiller Lösung von Kupfer unter Verwendung von 1 Vol.-% wässriger Salpetersäure 50 nm/min beträgt, dass aber ein ausreichend großes Verhältnis für die CMP-Rate von 80 nm/min, die in der oben erwähnten Zeitschrift erwähnt wurden, nicht erhalten werden konnte. Wenn CMP ferner zum Bilden einer eingelegten Verbindung angewendet wurde, wurde das Kupfer in dem Teil, der die Verbindung bilden sollte, geätzt und fast vollständig verloren. Daher kann Polieren mit einer Polierlösung, bei der die Ätzrate nicht unterdrückt wird, ausgeführt werden, aber eine eingelegte Verbindung kann nicht gebildet werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung, die im Hinblick auf die besagten Probleme gemacht wurde, zielt daher darauf ab, ein Polierverfahren und ein Halbleiterherstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, die es erlauben, dass zumindest eines der Folgenden erreicht wird: (1) Kontrolle von Dishing und Erosion in der Bildung einer eingelegten Verbindung, (2) Verringerung von Kratzern, (3) Verringerung von Peeling, (4) Vereinfachung des Nach-CMP-Reinigens, (5) Kostenreduktion für Polierlösungen und Polierkissen, (6) Vereinfachung von Ausrüstung zum Zuführen/Verarbeiten von Schlamm, (7) höherer Durchsatz und (8) weniger Staub.
  • Die obigen Ziele werden durch ein Metallfilmpolierverfahren erreicht, bei dem eine Metallfilmoberfläche mittels einer Polierlösung, die kein Polierschleifmittel umfasst oder ein Polierschleifmittel bei einer geringen Konzentration von weniger als 1 Gew.-% umfasst und ein Oxidations-/Reduktions- Potenzial innerhalb des Korrosionsgebiets des Metallfilms aufweist, mechanisch abgerieben wird. Ein Stoff zum Unterdrücken von Korrosion (ein Hemmstoff) kann der Polierlösung wenn nötig zugefügt werden.
  • Die obigen Ziele werden erreicht, indem die Metallfilmoberfläche mit einer Polierlösung 1, die ein Oxidationsmittel (ein Stoff, der Metallelektronen entfernt und die Atomvalenz anhebt) und einen Stoff, der Oxide wasserlöslich macht, mechanisch abgerieben wird. In diesem Fall kann es auf einem Metallfilm von Cu, W, Ti, TiN oder Al angewendet werden.
  • Die obigen Ziele werden erreicht, indem die Metallfilmoberfläche mit einer Polierlösung 2, die einen Stoff umfasst, der das besagte Metall wasserlöslich macht, mechanisch abgerieben wird. In diesem Fall kann es auf Metallfilme aus Al oder ähnlichem angewendet werden, die übliche Metalle mit einer geringeren Ionisierungstendenz als Wasserstoff sind. Beispiele von Stoffen, die das Metall wasserlöslich machen, sind Salzsäure, organische Säuren oder Alkalien wie Salmiakgeist. Die obigen Ziele werden ebenfalls erreicht, indem Salmiakgeist als der Stoff, der Metall wasserlöslich macht, im Falle von Kupfer, das eine höhere Ionisierungstendenz als Wasserstoff aufweist, verwendet wird.
  • Da das pH- und das Oxidationsreduktionspotenzial der obigen Polierlösung innerhalb des Korrosionsgebiets des Metalls liegen, kann das Metall wasserlöslich gemacht werden und das Metall, das auf der Oberfläche des Isolierfilms, der auf der Oberfläche des polierten Substrats freiliegt, zurückbleibt, kann reduziert werden. Das Korrosionsgebiet jedes Metalls ist im oben erwähnten pH-Oxidations-/Reduktions-Potenzialdiagramm von Pourbaix gegeben. Im Falle von Kupfer löst sich Cu als Cu2+-Ion, falls pH<7 und das Oxidationsreduktionspotenzial >0,2 ist, wie in 9 gezeigt. Auf der anderen Seite löst es sich als CuO2 2–-Ion im alkalischen Bereich von pH>12,5. Beim Polieren von Kupfer ist es daher erwünscht, dass es sich jeweils im Korrosionsgebiet befindet.
  • Das Pourbaix-Diagramm bezieht sich auf ein H2O-System und, wenn andere Reagenzien in der Polierlösung enthalten sind, wird der Bereich des Korrosionsgebiets in pH- und Oxidationsreduktionspotenzial-Diagramm variieren. Das Korrosionsgebiet im Kontext dieser Erfindung ist dadurch definiert, ob gewisse Stoffe einschließlich der Stoffe, die innerhalb des Bereichs des pH- und Oxidationsreduktionspotenzials liegen, in dem die Polierlösung das Metall korrodiert, oder nicht. Wenn die Polierlösung sowohl einen Korrosionsstoff als auch einen Hemmstoff enthält, befindet sich Erstere im Korrosionsgebiet, wie durch diese Erfindung gezeigt wird.
  • Wenn CMP mit der den besagten Stoff enthaltenden Polierlösung 1 ausgeführt wird, wird die Metalloberfläche zuerst durch das Oxidationsmittel oxidiert, und eine dünne Oxidschicht bildet sich auf der Oberfläche. Wenn ein Stoff zugeführt wird, um das Oxid wasserlöslich zu machen, wird die Oxidschicht als Nächstes zu einer wässrigen Lösung, und die Dicke der Oxidschicht nimmt ab. Der Teil der Oxidschicht, der dünner geworden ist, wird wieder dem Oxidationsmittel ausgesetzt, und die Dicke der Oxidschicht steigt an. Diese Reaktion wird im Laufe der CMP wiederholt. Wenn in 4A gezeigte Vorsprünge 50 auf der Metalloberfläche fortlaufend vom Polierkissen mechanisch abgerieben werden, werden Reaktionsprodukte auf der Oberfläche leicht entfernt, die Reaktion wird aufgrund der lokalen Erwärmung gefordert, der obige Oxidations-/Wasserlösungszyklus wird wiederholt und die Reaktion verläuft schneller als in Vertiefungen 49. Daher wird die Po lierrate der Vorsprünge 50 beschleunigt und sie werden abgeflacht.
  • Der Hemmstoff haftet an der Metalloberfläche, unterdrückt die Reaktion der Vertiefungen und hat schließlich die Wirkung der Verbesserung der Ebenheit. Wenn die Polierlösung innerhalb des Korrosionsgebiets des Pourbaix-Diagramms liegt, auch wenn ein Hemmstoff hinzugefügt wird, schreitet die besagte Reaktion bei den Vorsprüngen auf der Metalloberfläche, wo der Hemmstoff durch das Abreiben mit dem Polierkissen entfernt worden ist, voran und die Oberfläche wird eben. In anderen Worten hat die Polierlösung sowohl einen korrosiven Effekt als auch einen hemmenden Effekt, und es ist wichtig, beide Effekte während CMP zu steuern. Die Zufügungskonzentration des Hemmstoffs zur Polierlösung sollte so beschaffen sein, dass der Hemmstoff, der an den Vorsprüngen auf der Metalloberfläche haftet, durch die mechanische Reibung des Polierkissens entfernt wird. Als eine Richtschnur für diese Zufügungskonzentration ist es erwünscht, dass die CMP-Rate bei 50 nm/min oder höher gehalten wird und dass die gerührte Ätzrate einige nm/min oder weniger (Ratenverhältnis der Größenordnung von 50) beträgt. Wenn der Hemmstoff in höherer Konzentration hinzugefügt wird, kann die CMP-Rate fallen. Wenn die CMP-Rate ohne die Zufügung von Additiven hinreichend hoch ist und die Ätzrate nicht größer als einige nm/min ist, kann das Substrat mit einem hohen Grad der Ebenheit poliert werden, auch wenn der Hemmstoff nicht zugefügt wird.
  • Bei dem CMP-Verfahren des Standes der Technik wurde die Metalloberfläche durch ein Oxidationsmittel oxidiert und die CMP-Rate wurde durch mechanisches Entfernen dieser Oxidschicht mittels eines Polierschleifmittels erhöht. Gemäß dieser Erfindung wird jedoch eine praktikable CMP-Rate, obwohl die Konzentration des Polierschleifmittels verringert ist, durch die mechanische Reibung des Polierkissens alleine durch das Zufügen eines Stoffes, der das Oxid wasserlöslich macht, wirksam erreicht.
  • Die oben erwähnten Ziele (1)–(8) werden durch die folgenden Konzentrationsbereiche für Polierschleifmittel erreicht.
    • (1) Das Ziel, Dishing und Erosion zu unterdrücken, wird dadurch erreicht, dass die Konzentration des oben erwähnten Polierschleifmittels gleich oder kleiner als 0,05 Gew.-% gemacht wird.
    • (2) Das Objekt, Kratzer auf der Isolierfilmoberfläche zu verringern, wird dadurch erreicht, dass die Konzentration des oben erwähnten Polierschleifmittels kleiner als 1 Gew.-% gemacht wird.
    • (2) Das Ziel, Kratzer auf der Metallfilmoberfläche zu verringern, wird dadurch erreicht, dass die Konzentration des oben erwähnten Polierschleifmittels gleich oder kleiner als 0,1 Gew.-% gemacht wird.
    • (3) Das Ziel, Peeling zu verringern, wird dadurch erreicht, dass die Konzentration des oben erwähnten Polierschleifmittels gleich oder kleiner als 0,5 Gew.-% gemacht wird.
    • (4) Das Ziel, die Reinigungsleistung zu verbessern, wird dadurch erreicht, dass die Konzentration des oben erwähnten Polierschleifmittels gleich oder kleiner als 0,01 Gew.-% gemacht wird.
    • (5) Das Ziel, die Kosten der Polierlösung und des Polierkissens zu verringern, wird dadurch erreicht, dass die Konzent ration des oben erwähnten Polierschleifmittels gleich oder kleiner als 0,001 Gew.-% gemacht wird.
    • (6) Das Ziel, Probleme bei der Schlammzuführung und bei der Verarbeitungsausrüstung zu lösen, wird dadurch erreicht, dass die Konzentration des oben erwähnten Polierschleifmittels gleich oder kleiner als 0,0001 Gew.-% gemacht wird.
    • (7) Das Ziel, den Durchsatz zu verbessern, wird dadurch erreicht, dass die Konzentration des oben erwähnten Polierschleifmittels gleich oder kleiner als 0,01 Gew.-% gemacht wird.
    • (8) Das Ziel, Staub zu unterdrücken, wird dadurch erreicht, dass das oben erwähnte Polierschleifmittel nicht zugefügt wird.
  • Da Wasserstoffperoxid keine Metallbestandteile enthält und keine starke Säure ist, ist es das am meisten bevorzugte Oxidationsmittel. Eisennitrat und Kaliumiodat enthalten einen Metallbestandteil, aber sie haben die Wirkung, die CMP-Rate aufgrund ihrer starken Oxidationsleistung zu erhöhen.
  • Beispiele von Stoffen, die das besagte Oxid wasserlöslich machen, sind Säuren, die das Metall in Metallionen (z. B. Cu2+-Ionen) umwandeln. Typische anorganische Säuren sind Salpetersäure, Schwefelsäure und Salzsäure.
  • Organische Säuren und ihre Salze weisen eine geringe Toxizität auf und sind leicht als eine Polierlösung zu handhaben. Typische Beispiele sind Hydroxysäure und Carbonsäure wie Zitronensäure, Apfelsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Phthalsäure, Dihydrobernsteinsäure, Milchsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Pimelinsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Oxalsäure, Salicylsäure, Glykolsäure, Benzoesäure, Ameisensäure, Essigsäu re, Propionsäure, Buttersäure und Valeriansäure und ihre Salze. Salze erhöhen die Löslichkeit und umfassen vorzugsweise Ammoniumsalze, die keinen Metallbestandteil enthalten, oder ein Element, das Halbleiterelementen nicht entgegenwirkt (z. B. Aluminium).
  • Von den besagten Säuren werden Zitronensäure, Apfelsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Dihydrobernsteinsäure und Ameisensäure vorzugsweise als die Säure in der Polierlösung dieser Erfindung aufgrund der hohen CMP-Rate und der geringen Ätzrate verwendet.
  • Von den besagten Säuren werden besonders Zitronensäure und Apfelsäure üblicherweise als Nahrungszusatzmittel verwendet, und aufgrund ihrer geringen Toxizität, des geringen Abwasserproblems, des Mangels an Geruch und der hohen Löslichkeit in Wasser werden sie als die in der Polierlösung dieser Erfindung verwendete Säure bevorzugt.
  • Aufgrund seiner geringen Löslichkeit in Wasser wird vorzugsweise das Salz von Phthalsäure verwendet, aber auch wenn der pH-Wert sich verändert, wenn es als Salz verwendet wird, ist es notwendig, die Polierlösung im Korrosionsgebiet des Metalls zu halten.
  • Wenn zum Beispiel Phthalsäure als eine Polierlösung für Kupfer verwendet wird, steigt die Löslichkeit in Wasser, wenn das Wasserstoffphthalatsalz verwendet wird, bei dem lediglich eine der zwei Carboxylgruppen im Phthalsäuremolekül substituiert wird, und der pH-Wert kann sauer gehalten werden (Korrosionsgebiet), sodass es sich als eine Polierlösung eignet.
  • Bei einem Phthalsäuresalz, bei dem zwei Carboxylgruppen substituiert sind, ist die Polierlösung fast neutral und die CMP-Rate sinkt. Das Gleiche gilt für andere organische Säuren.
  • Ein Stoff alleine kann sowohl als ein Oxidationsmittel und als ein Reagens, um das Oxid löslich zu machen, verwendet werden, zum Beispiel Salpetersäure, die Kupfer auflöst. Dies macht es möglich, die Menge an zugefügtem Reagens zu verringern, sodass die Zeit und die Kosten, die zum Vorbereiten der Polierlösung benötigt werden, verringert werden können. Andere Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid können ebenfalls eingemischt werden, um die Oxidationsleistung zu erhöhen.
  • Außerdem kann der Stoff, der das Oxid wasserlöslich macht, Salmiakgeist, Ammoniumnitrat oder Ammoniumchlorid sein.
  • Wie oben beschrieben ändert sich das Korrosionsgebiet, wenn Ammoniumionen in der Polierlösung enthalten sind, und Kupfer wird als Cu(NH3)2+-Ion sogar bei pH>4,5 aufgelöst. Das pH-Oxidations-/Reduktions-Potenzialdiagramm für das Cu-NH3-H2O-System wird zum Beispiel in J. Electrochem. Soc., S. 2381, Vol. 142, Nr. 7, Juli 1995, beschrieben.
  • Beispiele von Stoffen, die Ätzen oder Oxidation unterdrücken, sind Hemmstoffe und oberflächenaktive Stoffe. Dieser Stoff kann ein Material sein, das, wenn es mit der Polierlösung vermischt wird, Ätzen unterdrückt, während es das Erreichen einer hinreichenden CMP-Rate erlaubt. Der wirksamste Hemmstoff für Kupferlegierung ist insbesondere Benzotriazol (bezeichnet im Folgenden als BTA). Andere Stoffe mit einer Hemmwirkung sind Tolyltriazol (im Folgenden als TTA bezeichnet), BTA-Derivate wie BTA-Carbonsäuren (im Folgenden als BTA-COOH bezeichnet), Cystin, Halogencarbonsäuren, Glucose und Dodecylmercaptan.
  • Wirksame oberflächenaktive Stoffe sind Polyacrylsäure, Polyammoniumacrylat, Polymethacrylsäure, Polyammoniummethacrylat. Der wirksamste oberflächenaktive Stoffe ist Polyammoniumacrylat aufgrund der hohen CMP-Rate und der geringen Ätzrate.
  • Als ein Mittel zum Anwenden mechanischer Reibung kann ein Polierkissen verwendet werden, bei dem nicht mehr als 1 Gew.-% Polierschleifmittel der Polierlösung zugefügt ist.
  • Die optimale Härte des Polierkissens ist unterschiedlich je nach dem Ziel, auf das CMP gerichtet ist, aber wenn zum Beispiel ein Kupferelektrodenmuster von 0,1 mm seitlich geformt werden soll und das erlaubte Ausmaß an Dishing 100 nm oder weniger beträgt, ist es erwünscht, dass, wenn das Polierkissen in eine 0,1 mm-Öffnung unter der Belastung beim Ausführen von CMP gedrückt wird, das Ausmaß, mit dem das Polierkissen komprimiert wird und aus der Öffnung herausgedrückt wird, nicht mehr als 100 nm beträgt. Ein hartes Polierkissen erfüllt diese Bedingung und, indem solch ein Kissen verwendet wird, kann Dishing unterdrückt werden.
  • Das Damaszener-Verfahren ist eine Technik, bei der ein Metallfilm auf einen Isolierfilm, der eine Öffnung aufweist, gebildet wird, poliert wird und der Metallfilm in der Öffnung belassen wird.
  • Wenn jedoch ein Stecker von einem μm oder weniger geformt werden soll, kann auch ein weiches Polierkissen verwendet werden. Vorzugsweise ist das Polierkissen hart, vorausgesetzt dass nicht Kratzer oder Peelingen verursacht werden, allerdings muss es hinreichend weich sein, um anderen Vorsprüngen auf der Substratoberfläche als dem Verbindungs- oder Steckermuster wie etwa der Krümmung eines Wafers folgen zu können.
  • Wie im Falle der Abriebkonzentration der Polierlösung unterscheidet sich die Obergrenze des vom Polierkissen zugeführten Polierschleifmittels je nach den obigen Zielen (1)–(8). Zum Beispiel wird das Ziel (1), Dishing und Erosion zu unterdrücken, durch eine Schleifmittelkonzentration von 0,05 Gew.-% oder weniger erreicht.
  • Eine Polierlösung mit einer CMP-Rate von 10 nm/min oder weniger erfordert 80 min zum Ausführen von CMP auf einem Metallfilm von zum Beispiel 800 nm. Daher ist sie zum Vorbereiten einer Verbindungsstruktur nicht praktikabel, und da sie die obigen Probleme von Durchsatz und Kosten nicht löst, ist sie nicht als eine Polierlösung gemäß dieser Erfindung definiert.
  • Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis von CMP-Rate und Ätzrate 5 oder mehr beträgt, und, wenn möglich, 10 oder mehr. Wenn es niedriger als das ist, kann die Verbindungsstruktur nicht mit hoher Präzision aufgrund des Ätzeffekts, der bei der CMP erzeugt wird, gebildet werden, auch wenn die CMP-Rate hoch ist. Vorzugsweise ist die Ätzrate nicht höher als einige nm/min.
  • Diese Erfindung ist am wirksamsten zum Ausführen von CMP auf einer Kupferlegierung oder einer Aluminiumlegierung, wobei Kratzer, Dishing und Erosion leicht auftreten können. Sie ist ebenfalls wirksam bei der Verringerung von Kratzern auf Isolierfilmen bei CMP von anderen Metallen, z. B. Wolfram und Wolframlegierung sowie Titan und Titanlegierung (insbesondere Titaniumnitrid).
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, bei denen:
  • 1 ein Diagramm ist, das eine CMP-Maschine zeigt, die diese Erfindung implementiert;
  • 2 ein Diagramm ist, das die Abhängigkeit der Wasserstoffperoxid-Konzentration von der CMP-Rate und Ätzrate von Kupfer zeigt, wenn CMP gemäß dem Verfahren des Standes der Technik ausgeführt wird;
  • 3 ein Diagramm ist, das die Abhängigkeit der Wasserstoffperoxid-Konzentration von der CMP-Rate und Ätzrate von Kupfer zeigt, wenn CMP gemäß dem Verfahren dieser Erfindung ausgeführt wird;
  • 4A ein Diagramm ist, das die Querschnittsstruktur eines Verbindungsteils einer Probe vor der CMP zeigt;
  • 4B ein Diagramm ist, das die Querschnittsstruktur des Verbindungsteils einer Probe nach der CMP zeigt;
  • 4C eine Draufsicht der Probe nach der CMP ist. Die gestrichelte Linie ist die Querschnittsposition von 4B;
  • 5A ein Diagramm von Dishing ist;
  • 5B ein Diagramm von Erosion ist;
  • 6A, 6B Diagramme sind, die die Wirkung dieser Erfindung zeigen;
  • 6A Ausmaße von Erosion und Dishing einer Probe zeigt, bei der CMP gemäß dem Verfahren des Standes der Technik ausgeführt worden ist;
  • 6B Ausmaße von Erosion und Dishing einer Probe zeigt, bei der CMP gemäß dem Verfahren dieser Erfindung ausgeführt worden ist;
  • 7A eine Querschnittsansicht einer Probe zeigt, bei der CMP gemäß dem Verfahren des Stands der Technik ausgeführt worden ist;
  • 7B eine Querschnittsansicht einer Probe zeigt, bei der CMP gemäß dem Verfahren dieser Erfindung ausgeführt worden ist;
  • 8A eine Querschnittsansicht einer Probe ist, bei der CMP gemäß dem Verfahren des Stands der Technik ausgeführt worden ist;
  • 8B eine Querschnittsansicht einer Probe zeigt, bei der CMP gemäß dem Verfahren dieser Erfindung ausgeführt worden ist;
  • 9 ein pH-Oxidations-/Reduktions-Potenzialdiagramm für Kupfer ist;
  • 10 ein Diagramm ist, das die Abhängigkeit der Anzahl von Defekten in einem Wafer von der Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration in einer Polierlösung zeigt;
  • 11 ein schematisches Diagramm ist, das den CMP-Prozess des Standes der Technik zeigt;
  • 12 ein schematisches Diagramm ist, das den CMP-Prozess dieser Erfindung zeigt;
  • 13 ein Diagramm ist, das den CMP-verwandten Kostenreduktionseffekt dieser Erfindung zeigt;
  • 14A ein Diagramm ist, das die Querschnittsstruktur einer Probe zeigt, bei der eine Mehrschichtverbindung durch eine Polierlösung des Stands der Technik gebildet wird;
  • 14B eine Draufsicht der Probe ist. Die gestrichelte Linie ist die Querschnittsposition aus 14A;
  • 15A ein Diagramm ist, das die Querschnittsstruktur einer Probe zeigt, bei der eine Mehrschichtverbindung mittels einer Polierlösung gemäß dieser Erfindung gebildet wird;
  • 15B eine Draufsicht der Probe ist. Die gestrichelte Linie ist die Querschnittsposition aus 15A;
  • 16A ein Diagramm ist, das die Querschnittsstruktur einer Probe zeigt, bei der ein Verbindungsteil durch Über-CMP geätzt wird;
  • 16B ein Diagramm ist, bei dem Ätzen durch einen Hemmstoff unterdrückt wird;
  • 17A ein Diagramm ist, das die Querschnittsstruktur eines Steckers einer Probe vor der CMP zeigt;
  • 17B ein Diagramm ist, das die Querschnittsstruktur des Steckers der Probe nach der CMP zeigt;
  • 17C eine Draufsicht der Probe nach der CMP ist. Die gestrichelte Linie ist die Querschnittsposition aus 17B;
  • 18A ein Diagramm ist, das die Querschnittsstruktur einer Probe zeigt, bei der eine Mehrschichtverbindung mittels einer Polierlösung gemäß dieser Erfindung gebildet wird;
  • 18B eine Draufsicht der Probe ist. Die gestrichelte Linie ist die Querschnittsposition aus 18A;
  • 19A ein Diagramm ist, das die Querschnittsstruktur einer Probe zeigt, bei der eine Mehrschichtverbindung durch ein duales Damaszener-Verfahren mittels einer Polierlösung gemäß dieser Erfindung gebildet wird;
  • 19B eine Draufsicht der Probe ist. Die gestrichelte Linie ist die Querschnittsposition aus 19A;
  • 20A Korrosion einer Basisschicht-Kupferverbindung aufgrund von Durchsickern einer Wolframpolierlösung zeigt, wenn ein Wolframstecker durch eine Polierlösung gemäß dieser Erfindung gebildet wird;
  • 20B Hemmung der Korrosion aufgrund der Hinzufügung von BTA zur Wolframpolierlösung zeigt;
  • 21 eine Querschnittsansicht einer Probe ist, die einen Stecker und eine Verbindung, die auf einer Diffusionsschicht eines Substrats mittels einer Polierlösung gemäß dieser Erfindung gebildet wird, zeigt;
  • 22A eine Querschnittsansicht eines Verbindungsteils einer Probe ist, auf der CMP mittels einer Aminoessigsäure-basierten Polierlösung ausgeführt worden ist;
  • 22B eine Draufsicht der Probe ist. Die gestrichelte Linie ist die Querschnittsposition aus 22A;
  • 23 ein Diagramm ist, das das Ergebnis der Endpunktdetektion von einer Drehmomentsignalstärke einer CMP-Maschine, die eine Polierlösung gemäß dieser Erfindung verwendet, zeigt;
  • 24 ein Diagramm ist, das das Ergebnis der Endpunktdetektion einer optischen Signalstärke unter Verwendung einer Polierlösung gemäß dieser Erfindung zeigt;
  • 25 ein Diagramm ist, das die Abhängigkeit von der Kraft nach unten von einer Anzahl von Kratzern zeigt, die auf einem Siliziumdioxidfilm erzeugt wurden, als CMP mittels einer Polierlösung, die ein Schleifmittel umfasst, ausgeführt wurde; und
  • 26 ein Diagramm ist, das eine Differenz der Korrosionsrate im Korrosionsgebiet und im Passivierungsgebiet von Kupfer zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Diese Erfindung wird nun ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Ein Verfahren zum Bilden einer Kupferverbindung durch das Ausführen von CMP gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die eine CMP-Maschine zeigt, die in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
  • Um CMP auszuführen, wird ein Halter 12, der einen Wafer 14 mittels eines Stützkissens 18 hält, auf einer Platte 11 gedreht, an der ein Polierkissen 17 angebracht ist. Ein Rückhaltering 13 ist vorgesehen, sodass der Wafer während der CMP nicht abgeht. Die Kraft nach unten bei der CMP war 220 g/cm2, und die Rotationsgeschwindigkeit von Platte und Halter war 60 rpm. Die Kraft nach unten und die Rotationsgeschwindigkeit sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Im Allgemeinen ist die CMP-Rate schneller, wenn die Last und die Rotationsgeschwindigkeit erhöht werden, allerdings treten Kratzer wie in 25 gezeigt leichter auf. Da die Polierschleifmittelkonzentration bei dieser Erfindung gering oder Null ist, treten jedoch relativ zur Last nicht viele Kratzer auf.
  • Das verwendete Polierkissen war das Polierkissen IC1000, das vom Rodel-Unternehmen hergestellt wurde.
  • Die Polierlösung dieser Erfindung tröpfelte aus einer auf der Platte vorgesehenen ersten Zuführungsdüse 15 auf das Polierkissen bei einer Rate von ungefähr 30 cc/min, und CMP wurde ausgeführt. Als CMP beendet wurde, wurde die erste Zuführungsdüse 15 geschlossen, um die Zuführung der Polierlösung zu beenden, und reines Wasser wurde aus einer zweiten Zuführungsdüse 16 bei einer Rate von näherungsweise 3000 cc/min zugeführt, um Spülen für 15–30 Sekunden auszuführen. Als Nächstes wurde, ohne den Wafer zu trocknen, megasonisches Reinigen ausgeführt, um Polierlösung zu entfernen, und der Wafer wurde getrocknet.
  • Die grundlegenden Poliercharakteristiken der Polierlösung wurden unter Verwendung eines Wafers untersucht, auf dem kein Verbindungsmuster gebildet worden war.
  • Eine Probe wurde erhalten, indem Siliziumdioxid zu einer Dicke von 200 nm auf einem Siliziumwafer gebildet wurde und ein TiN-Film von 50 nm Dicke als Haftschicht sowie ein Cu-Film einer Dicke 800 nm im Vakuum durch das Sputter-Verfahren abgelagert wurden. Der Durchmesser des Wafers betrug 4 inch.
  • Die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Polierlösung war eine Mischung eines Oxidationsmittels und einer organischen Säure, die ein Stoff dazu ist, Oxid wasserlöslich zu machen. Das Oxidationsmittel war Wasserstoffperoxid (30% wässrige Lösung von H2O2), und Zitronensäure wurde als organische Säure verwendet. Zitronensäure hat den Vorteil hoher Löslichkeit in Wasser. Um das Mischverhältnis zu optimieren, wurde die Konzentration variiert und die CMP-Rate und die Ätzrate wurden untersucht. Die Temperatur der Polierlösung war Raumtemperatur.
  • Die Ätzrate ist die Ätzrate einer Kupferoberfläche, wenn die Probe in die Polierlösung eingetaucht wurde. Da die Verbindungsstruktur nicht gebildet werden kann, wenn übermäßiges Ätzen während der CMP auftritt, ist die Ätzrate vorzugsweise so niedrig wie möglich. Die Ätzrate stiller Lösung und die Ätzrate gerührter Lösung wurden wie in 2 untersucht. Die CMP-Rate und die Ätzrate wurden durch Umwandeln aus der Variation des spezifischen elektrischen Widerstands geschätzt.
  • 3 zeigt das Ergebnis der Untersuchung der Abhängigkeit der Polierlösung von der wässrigen Wasserstoffperoxid-Konzentration. Die Zitronensäurekonzentration war 0,03 Gew.- %. Das Verhältnis der CMP-Rate zur Ätzrate der stillen Lösung wird ebenfalls gezeigt.
  • Die CMP-Rate zeigt einen maximalen Wert von 84 nm/min, wenn die wässrige Wasserstoffperoxid-Konzentration 10 Vol.-% beträgt, aber das Verhältnis der CMP-Rate und der Ätzrate zeigt, da die Ätzrate einen niedrigen Wert von 5 nm/min oder weniger bei 5 Vol.-% oder niedriger aufweist, seinen höchsten Wert von 30 bei 5 Vol.-%. Wenn entweder Wasserstoffperoxid oder Zitronensäure alleine verwendet werden, beträgt die CMP-Rate 10 nm/min oder weniger, was nicht ausreichend dazu ist, eine eingelegte Verbindung zu bilden. Das heißt, dass die Polierlösung sowohl Zitronensäure als auch wässriges Wasserstoffperoxid enthalten muss.
  • Ein eingelegtes Verbindungsmuster bei Kupfer wurde mittels einer Polierlösung gebildet, die 5 Vol.-% wässrigen Wasserstoffperoxids und 0,03 Gew.-% von mit reinem Wasser gemischter Zitronensäure umfasst. Diese Polierlösung ist wie in 9 gezeigt im Korrosionsgebiet von Kupfer.
  • Ein Querschnitt einer Probe mit einer eingelegten Verbindung vor dem Polieren ist in 4A gezeigt. Ein BPSG-Film 24 (Siliziumdioxid, zu dem Bor und Phosphor hinzugefügt wurden) der Dicke 500 nm und ein Siliziumdioxidfilm 23 der Dicke 500 nm wurden auf einem Siliziumsubstrat 25 gebildet, auf dem eine Störstellen-dotierte Schicht und ein Isolierfilm gebildet worden waren, und ein Verbindungsnutmuster der Dicke 500 nm wurde mittels eines Lithografievorgangs und eines Trockenätzvorgangs in der Siliziumdioxidschicht 23 gebildet. Nach der Bildung einer TiN-Schicht 22 der Dicke 50 nm als Haftschicht auf dem Produkt, wurde ein Kupferfilm der Dicke 800 nm im Vakuum kontinuierlich durch Sputtern gebildet. Vakuumwärmeverarbeitung wurde ebenfalls bei 450°C für 30 min in der Sput termaschine ausgeführt, um die Stufenabdeckeigenschaften zu verbessern. Störstellen-dotierte Schichten wie Source und Drain wurden dadurch im Siliziumsubstrat 25 gebildet, aber diese werden hier nicht beschrieben.
  • Wenn CMP mittels einer Polierlösung, die eine Mischung von 5 Vol.-% Wasserstoffperoxid und 0,03 Gew.-% Zitronensäure mit reinem Wasser umfasst, ausgeführt wurde, wurde diese Probe in eine Form gebildet, die nicht mehr als 50 nm Dishing und Erosion, wie in 4B gezeigt, aufweist. Wenn der elektrische spezifische Widerstand der Kupferverbindung gemessen wurde, wurde ein Wert von 1,9 μΩ/cm einschließlich der TiN-Schicht erhalten. Als Ergebnis von open/short-Tests mittels eines mäandernden Musters (Linienbreite 0,3–3 μm, Länge 40 mm) und eines kammartigen Musters (Linienbreite 0,3–3 μm, Länge 40 mm) wurde ein Ertrag von effektiv 100% erhalten.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel der Bildung eines Kupfersteckers mittels der Polierlösung dieser Erfindung gegeben. Das Filmbildungsverfahren und die CMP-Bedingungen waren identisch zu denen bei der Bildung der oben beschriebenen eingelegten Verbindung. 17A–17C zeigen die Struktur eines Kupfersteckers von 0,5 μm Durchmesser. 17A ist ein Querschnitt der Struktur vor CMP, 17B ist ein Querschnitt der Struktur nach CMP und 17C ist die von oben betrachtete Struktur. Im Falle eines Steckers ist die Isolierfilmöffnung nicht größer als 1 μm, sodass der Stecker ohne Dishing oder Erosion wie in 17B gezeigt selbst bei der Verwendung eines weichen Polierkissens (zum Beispiel Suba800 oder XHGM1158, hergestellt vom Rodel-Unternehmen) gebildet werden konnte. Ein hartes Polierkissen (IC1000) kann selbstverständlich ebenfalls verwendet werden.
  • CMP-Endpunktdetektion wurde ohne Probleme ausgeführt. Als der Endpunkt auf der Grundlage der Variation des Rotationsdrehmoments der Polierplatte oder des Waferhalters der CMP-Maschine detektiert wurde, wurde ein in 23 gezeigtes Signal erhalten. Das Polieren von Cu wurde nach dem Ablauf von näherungsweise 350 Sekunden vollendet. Im TiN-Polierschritt erhöhte sich die Drehmomentsignalstärke und nach dem Ablauf von näherungsweise 400 Sekunden fiel die Stärke, was als der Endpunkt bestimmt wurde.
  • Es war ebenfalls möglich, den Endpunkt auf der Grundlage der Variation des optischen Spektrums der Polierlösung nach dem Polieren zu detektieren.
  • Vor dem Polieren war die Polierlösung transparent, aber wenn Kupfer poliert wird, lösen sich Kupferionen in der Polierlösung, die dadurch blau wird.
  • Als das Polieren beendet war und die optische Signalintensität der Polierlösung, die aus der Platte floss, bei einer Wellenlänge von 725 nm gemessen wurde, wurde herausgefunden, dass die Intensität nach Beendigung wie in 24 gezeigt sank, sodass der Endpunkt detektiert werden konnte. Da die Polierlösung des Standes der Technik mit zugefügtem Polierschleifmittel eine weiße Suspension ist, war es schwierig, die Variation des optischen Spektrums zu messen. Es war ebenfalls möglich, den Endpunkt zu detektieren, indem ein Loch in das Polierkissen eingefügt wurde und die Variation des Lichtreflexionsspektrums von der Waferoberfläche gemessen wurde. Auch in diesem Fall wird Rauschen, falls die Polierlösung Schleifmittel enthält, aufgrund der weißen Suspension von Polierlösung, die an der Waferoberfläche haftet, in das Signal eingeführt, sodass die Messung schwierig wurde.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde Zitronensäure als eine Säure verwendet, aber die Verbindungsstruktur kann ebenfalls gebildet werden, wenn Apfelsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure oder Dihydroxybernsteinsäure anstelle von Zitronensäure verwendet wurden.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde Wasserstoffperoxid als ein Oxidationsmittel verwendet, aber die Verbindungsstruktur kann ebenfalls gebildet werden, wenn Eisennitrat oder Kaliumiodat anstelle von Wasserstoffperoxid verwendet wird. Allerdings wird ein Verfahren gegen Eisen- oder Kaliumkontamination benötigt.
  • Eine eingelegte Verbindungsstruktur kann auf die gleiche Weise gebildet werden, wenn CMP mittels einer Polierlösung ausgeführt wird, die Salmiakgeist, Ammoniumchlorid oder Ammoniumnitrat enthält.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren beschrieben, bei dem der im Ausführungsbeispiel 1 verwendeten Polierlösung ein Hemmstoff zugefügt wird, um die Poliercharakteristiken weiter zu verbessern.
  • Aufgrund der Hinzufügung des Hemmstoffes sinkt die in 3 gezeigte Ätzrate ab und das Verhältnis der CMP-Rate zur Ätzrate steigt weiter. Im Ergebnis kann übermäßiges Ätzen der Kupferoberfläche während der CMP verhindert werden und die Oxidation der polierten Kupferoberfläche nach der CMP kann verhindert werden.
  • Der Hemmstoff war BTA. 0,1 Gew.-% BTA wurde einer Polierlösung hinzugefügt, die 5 Vol.-% wässriges Wasserstoffperoxid und 0,03 Gew.-% Zitronensäure mit reinem Wasser gemischt enthält.
  • Selbst wenn BTA zugefügt wird, ändern sich das pH- und Oxidationsreduktionspotenzial der Polierlösung kaum und verbleiben im Korrosionsgebiet von Kupfer wie in 9 gezeigt.
  • Die Ätzrate wurde wie im Ausführungsbeispiel 1 gemessen und es wurde herausgefunden, dass sie auf ungefähr 1/6 im Vergleich zur Lösung vor der Zufügung von BTA abgesunken ist.
  • CMP wurde unter identischen Bedingungen zu denen aus Ausführungsbeispiel 1 mittels dieser Polierlösung ausgeführt. Die Korrosion der polierten Kupferoberfläche wurde gehemmt und die in 4A–4C gezeigte Verbindung wurde gebildet. Als der spezifische elektrische Widerstand der Kupferverbindung gemessen wurde, wurde ein Wert von 1,9 μΩ/cm einschließlich der TiN-Schicht erhalten. Als ein Ergebnis von Tests, die mittels eines mäandernden Musters (Linienbreite 0,3–3 μm, Länge 40 mm) und eines kammartigen Musters (Linienbreite 0,3–3 μm, Länge 40 mm) ausgeführt wurden, wurde ein Ertrag von effektiv 100% erhalten.
  • Wenn Über-CMP für eine lange Zeit (z.B. die doppelte Zeit) ausgeführt wurde, wurde die Kupferverbindung bei der Lösung, zu der kein BTA zugefügt wurde, wie in 16A gezeigt auf ungefähr 100 nm Tiefe geätzt und Einbeulungen wurden im Vergleich zum umgebenden Isolierfilm beobachtet; durch Verwendung der Polierlösung, zu der BTA zugefügt wurde, wurde dies jedoch bis auf einige 10 nm oder weniger wie in 16B gezeigt unterdrückt. Über-CMP wird ausgeführt, um Polierreste über dem gesamten Wafer zu vermeiden.
  • Eine Verbindungsstruktur konnte auch dann gebildet werden, wenn die oben erwähnte Polierlösung konzentriert war. Zum Beispiel wurden gute Ergebnisse mit einer Lösung erhalten, die 30 Vol.-% wässriges Wasserstoffperoxid, 0,15 Gew.-% Zitronensäure und 0,3 Gew.-% BTA mit reinem Wasser vermischt enthält. Wenn die Polierlösung konzentriert war, wurde die Poliergleichmäßigkeit im Wafer verbessert, d. h., wenn die Gleichmäßigkeit 10% oder mehr mit einer verdünnten Polierlösung betrug, betrug sie 8% oder weniger mit einer konzentrierten Polierlösung. Die verdünnte Lösung hat jedoch den Vorteil, dass sie billiger hergestellt werden kann.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde Zitronensäure als eine Säure verwendet, aber die Verbindungsstruktur kann ebenfalls gebildet werden, wenn Apfelsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure oder Dihydroxybernsteinsäure anstelle von Zitronensäure verwendet werden. Zum Beispiel wurden gute Ergebnisse mit einer Lösung erhalten, die 30 Vol.-% wässriges Wasserstoffperoxid, 0,15 Gew.-% Apfelsäure und 0,2 Gew.-% BTA gemischt mit reinem Wasser enthält.
  • Auch wenn Salmiakgeist als ein Stoff verwendet wird, um das Metall wasserlöslich zu machen, wird das oben erwähnte Ergebnis durch eine Polierlösung mit zugefügtem BTA erreicht, und eine eingelegte Kupferverbindung kann immer noch gebildet werden.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde die Unterdrückung von Dishing und Erosion aufgrund der Abnahme der Schleifmittelkonzentration untersucht. Die Polierlösung aus Ausführungsbeispiel 2 (5 Vol.-% wässriges Wasserstoffperoxid, 0,03 Gew.-% Zitronensäure und 0,01 Gew.-% BTA mit reinem Wasser gemischt) und im Vergleich dazu die gleiche Polierlösung mit 2,5 Gew.-% Aluminiumoxidschleifmittel (Teilchendurchmesser: näherungsweise 200 nm) hinzugefügt wurden vorbereitet.
  • Eine eingelegte Verbindung wurde wie in Ausführungsbeispiel 2 mittels dieser Polierlösungen gebildet, und die in 5A–5B definierte Linienbreitenabhängigkeit von Dishing und Erosion wurde für eine Breite von 0,4–90 μm durch Fotografieren einer Länge von 400 μm der Verbindung im Schnitt mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) gemessen.
  • 6A, 6B zeigen die Messergebnisse, und 7A, 7B, 8A und 8B zeigen Schnitte, die auf der Grundlage der SEM-Beobachtungen gezeichnet wurden.
  • Aus 6A, 6B ist es ersichtlich, dass die Dishingausmaße und Erosionsausmaße anstiegen, wenn die Linienbreite anstieg. Die Dishingausmaße sanken jedoch durch Eliminieren des Aluminiumoxidschleifmittels auf ungefähr die Hälfte ab, und das Erosionsausmaß bei einer Linienbreite von 4 μm oder weniger sank auf eine Stufe ab, bei der es durch SEM (10 nm oder weniger) fast nicht zu beobachten war. Beim Vergleich von 8A, 8B wurde bei einer Linienbreite von 90 μm ein bemerkenswerter Unterschied beobachtet.
  • Als Nächstes wurde die Abhängigkeit von Dishing und Erosion von der Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration untersucht. Beide Werte wurden gemäß der in 5A, 5B gezeigten Definition gemessen. Sieben Polierlösungen wurden mit verschiedenen Aluminiumoxidschleifmittelkonzentrationen vorbereitet, d. h. 0,0001 Gew.-%, 0,001 Gew.-%, 0,01 Gew.-%, 0,05 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 0,5 Gew.-% und 1 Gew.-%.
  • Im Ergebnis wurden, wenn die Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration 0,05 Gew.-% oder niedriger war, näherungsweise die gleichen Werte wie für die Polierlösung ohne Aluminiumoxid schleifmittel erhalten. Das Ergebnis stimmte mit dem aus 6B innerhalb der Fehlergrenzen (20 nm oder weniger) überein.
  • Daraus ist ersichtlich, dass eine eingelegte Verbindungsstruktur, wenn CMP mittels einer Polierlösung mit einer Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von 0,05 Gew.-% oder weniger ausgeführt wird, gebildet werden kann, wobei Dishing und Erosion unterdrückt werden.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde die Unterdrückung von Kratzern durch Verringerung der Schleifmittelkonzentration untersucht.
  • Die Polierlösung aus Ausführungsbeispiel 2 (5 Vol.-% wässriges Wasserstoffperoxid, 0,03 Gew.-% Zitronensäure und 0,01 Gew.-% BTA mit reinem Wasser gemischt) und Polierlösungen mit 0,0001 Gew.-%, 0,001 Gew.-%, 0,01 Gew.-%, 0,05 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-%, 2,5 Gew.-% und 5 Gew.-% zur Lösung hinzugefügtem Aluminiumoxidschleifmittel (Teilchendurchmesser: näherungsweise 200 nm) wurden vorbereitet.
  • CMP wurde unter Verwendung dieser Lösungen auf einer Oberfläche eines dünnen Kupferfilms ohne Verbindungsmuster und auf einer Siliziumdioxidfilmoberfläche ausgeführt.
  • Im Ergebnis wurden auf der Siliziumdioxidfilmoberfläche, auf der CMP unter Verwendung einer Polierlösung mit einer Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von 1 Gew.-% oder mehr ausgeführt wurde, 100–1000 Punktkratzer pro Wafer mit einem optischen Mikroskop wie in 25 gezeigt beobachtet, aber dies wurde bis auf das Niveau von einigen Kratzern in einem Wafer unterdrückt, auf dem CMP unter Verwendung einer Polierlösung mit einer Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von 0,5 Gew.-% oder weniger ausgeführt wurde. Da die Kratzergröße 1 μm oder weniger ist, stellt die Anzahl der Kratzer kein Problem im Hinblick auf das Bilden der Verbindungsstruktur dar.
  • Als Nächstes wurde die Art von auf der Kupferoberfläche gebildeten Kratzern untersucht. Auf einer Kupferoberfläche, auf der CMP unter Verwendung einer Polierlösung mit einer Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von 0,5 Gew.-% oder mehr ausgeführt wurde, wurden lineare Kratzer erzeugt, die durch visuelle Beobachtung unter einem Flutlicht unterschieden werden konnten. Wenn die Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration anstieg, neigte die Anzahl von Kratzern pro Wafer zum Ansteigen. Lediglich ein paar Kratzer traten in einem Wafer auf, auf dem CMP unter Verwendung einer Polierlösung mit einer Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von 0,1 Gew.-% ausgeführt worden war, aber wenn ein Schnitt des Wafers durch SEM beobachtet wurde und Oberflächenunvollkommenheiten durch AFM (atomic force microscope – Rasterkraftmikroskop) beobachtet wurden, stellte sich heraus, dass die Tiefe dieser Kratzer in der Größenordnung von 100 nm war. Da die Tiefe der eingelegten Verbindung 500 nm beträgt, sind 100 nm-Kratzer ein Problem.
  • Auf einer Kupferoberfläche, auf der CMP unter Verwendung einer Polierlösung mit einer Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von weniger als 0,1 Gew.-% ausgeführt wurde, verschwanden die Kratzer, die durch visuelle Beobachtung unterschieden werden konnten. Wenn diese Proben durch SEM und AFM beobachtet wurden, stellte sich heraus, dass die Tiefe der Kratzer in der Größenordnung von 10 nm lag. Auf diesem Niveau wird der elektrische Widerstand der Verbindung fast gar nicht betroffen.
  • Wenn Kratzer verringert werden können, können die Kraft nach unten und die Plattenrotationsgeschwindigkeit erhöht werden, sodass die CMP-Rate erhöht werden kann.
  • Eine eingelegte Verbindung wurde durch das gleiche Verfahren wie das aus Ausführungsbeispiel 1 unter Verwendung der Polierlösung mit einer Schleifmittelkonzentration von weniger als 0,1 Gew.-% gebildet. Als Ergebnis eines Durchgängigkeits-/Isolierungstests, der unter Verwendung eines mäandernden Musters (Linienbreite 0,3–3 μm, Länge 40 mm) und eines kammartigen Musters (Linienbreite 0,3–3 μm, Länge 40 mm) ausgeführt wurde, wurde ein Ertrag von effektiv 100% erhalten.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde die Unterdrückung von Peeling durch Verringerung der Schleifmittelkonzentration untersucht.
  • Die Polierlösung aus Ausführungsbeispiel 2 (5 Vol.-% wässriges Wasserstoffperoxid, 0,03 Gew.-% Zitronensäure und 0,01 Gew.-% BTA mit reinem Wasser vermischt) und Polierlösungen mit 0,0001 Gew.-%, 0,001 Gew.-%, 0,01 Gew.-%, 0,05 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-%, 5 Gew.-% und 10 Gew.-% zur Lösung hinzugefügtem Aluminiumoxidschleifmittel wurden vorbereitet. Eine Probe wurde durch Bilden eines dünnen Kupferfilms der Dicke 800 nm mittels Sputtering auf einer Siliziumdioxidfilmoberfläche mit einer dazwischenliegenden TiN-Schicht der Dicke 5 nm (1/10 der Dicke aus Ausführungsbeispiel 1) vorbereitet. CMP wurde auf dieser Probe unter Verwendung der besagten Polierlösungen ausgeführt.
  • Im Ergebnis trat Peeling zwischen der Kupferschicht und der TiN-Schicht von der Randumgebung eines Wafers aus auf, auf dem CMP unter Verwendung einer Polierlösung mit einer Alumi niumoxidschleifmittelkonzentration von 1 Gew.-% oder mehr ausgeführt wurde. Dies wird auf die Reibungskraft zurückgeführt, die zwischen dem Aluminiumoxidschleifmittel und der Kupferoberfläche auftritt. Die Reibungskraft sank bei einem Wafer, auf dem CMP unter Verwendung einer Polierlösung mit einer Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von 0,5 Gew.-% oder weniger ausgeführt wurde, und in diesem Fall trat überhaupt kein Peeling auf. Da Peeling verringert wird, können die Kraft nach unten und die Plattenrotationsgeschwindigkeit ferner erhöht werden, sodass die CMP-Rate erhöht werden kann.
  • Eine eingelegte Verbindung wurde mit demselben Verfahren wie dem aus Ausführungsbeispiel 2 unter Verwendung der Polierlösung mit einer Schleifmittelkonzentration von 0,5 Gew.-% oder weniger gebildet. Eine Probe wurde verwendet, bei der die TiN-Schicht 22 aus 4A–4C 5 nm betrug. Im Ergebnis wurde eine eingelegte Verbindung ohne jegliches Peeling des dünnen Kupferfilms gebildet.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde die Verbesserung der Reinigung durch Verringerung der Schleifmittelkonzentration untersucht.
  • Die Polierlösung aus Ausführungsbeispiel 2 (5 Vol.-% wässriges Wasserstoffperoxid, 0,03 Gew.-% Zitronensäure und 0,1 Gew.-% BTA mit reinem Wasser vermischt) und Polierlösungen mit 0,0001 Gew.-%, 0,001 Gew.-%, 0,01 Gew.-%, 0,05 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-%, 5 Gew.-% und 10 Gew.-% zur Lösung hinzugefügtem Aluminiumoxidschleifmittel wurden vorbereitet.
  • Unter Verwendung dieser Lösungen wurden der dünne Kupferfilm und der dünne TiN-Film, die auf der Siliziumdioxidfilmober fläche gebildet wurden, durch CMP entfernt und, nachdem die Siliziumdioxidfilmoberfläche, die erschien, mit reinem Wasser gewaschen worden war, wurde das zurückbleibende Aluminiumoxidschleifmittel (Anzahl von Defekten) mit einem Waferteilchenzähler untersucht.
  • Die Anzahl von Defekten mit einer Größe von 0,2 μm oder größer pro Wafer wurde gemessen. Die Größe des Wafers betrug 4 inch.
  • Im Ergebnis stellte sich heraus, dass die Anzahl von Defekten entsprechend dem Absinken der Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration wie in 10 gezeigt sank, und dass die Anzahl bei einer Konzentration von 0,01 Gew.-% oder weniger auf 100 oder weniger allein durch megasonisches Reinigen reduziert werden kann.
  • Im Stand der Technik wurde die Anzahl von Defekten, da die Polierlösung mit einer Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von 1 Gew.-% oder mehr verwendet wurde, durch Bürstenreinigung mit Polyvinylalkohol (PVA) zusammen mit megasonischem Reinigen auf 100 oder weniger verringert. Daher kann durch Polieren mit einer Polierlösung mit einer Schleifmittelkonzentration von 0,01 Gew.-% oder weniger die Anzahl von Reinigungsschritten verringert werden. Auf der anderen Seite kann, wenn die gleiche Anzahl von Reinigungsschritten wie im Stand der Technik verwendet wird, die Anzahl von Fremdteilchen weiter verringert werden.
  • Ausführungsbeispiel 7
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Anzahl von CMP-Verarbeitungsschritten durch Verringern der Schleifmittelkonzentration reduziert.
  • 11 zeigt einen CMP-Prozess, bei dem eine Polierlösung des Stands der Technik verwendet wurde. Bei einer CMP-Maschine des Stands der Technik war die Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration so hoch wie beispielsweise 1 Gew.-% oder höher, und das Konditionieren des Polierkissens wurde für einige 10 Sekunden bis zu einigen Minuten vor der CMP ausgeführt, um das Zusetzen des Polierkissens mit Schleifmittel zu vermeiden.
  • Nach der Metall-CMP zum Bilden einer eingelegten Verbindung wurde CMP ebenfalls auf dem Isolierfilm für einige 10 Sekunden bis zu ungefähr 2 Minuten ausgeführt, um die beschädigte Schicht der Isolierfilmoberfläche zu entfernen, z.B. den durch das Polieren freigelegten Siliziumdioxidfilm. Daraufhin wurde der Wafer einem Reinigungsschritt ohne Trocknen unterzogen, und eine erste Bürstenreinigung wurde mit Salmiakgeist ausgeführt, um Schleifmittel zu entfernen. Eine zweite Bürstenreinigung mit verdünnter Flusssäure (HF) wurde ausgeführt, um Metallkontamination in der beschädigten Schicht der Isolierfilmoberfläche, z.B. den Siliziumdioxidfilm, zu entfernen. Schließlich wurde der Wafer nach dem Entfernen des Schleifmittels durch megasonisches Reinigen zum gewünschten Niveau getrocknet.
  • 12 zeigt den gesamten CMP-Prozess, wenn eine Polierlösung mit einer niedrigen Polierschleifmittelkonzentration von weniger als 0,01 Gew.-% gemäß dieser Erfindung verwendet wurde. Da es fast überhaupt kein Zusetzen durch Schleifmittel in der CMP-Maschine mehr gibt, wird das Konditionieren praktisch unnötig außer im Falle eines neuen Polierkissens. Wenn die Schleifmittelkonzentration 1/10 war, wurde die Lebensdauer des Polierkissens 10-fach verlängert. Da es keine beschädigte Schicht aufgrund des Verkratzens der Siliziumdioxidfilmober fläche gibt, ist es ebenfalls nicht notwendig, CMP auf dem Isolierfilm auszuführen. Im Reinigungsschritt konnte das Niveau des Stands der Technik (Anzahl von Defekten) allein durch megasonisches Reinigen erreicht werden.
  • Schwermetallkontamination wurde durch Totalreflexion fluoreszierender Röntgenstrahlen ausgewertet, und es stellte sich heraus, dass auch hier das Niveau des Stands der Technik allein durch megasonisches Reinigen erreicht werden konnte.
  • Schließlich wurde im Vergleich zum CMP-Prozess des Stands der Technik die Prozessdauer auf ungefähr 1/2 gekürzt.
  • Der Prozess aus 12 kann in der Praxis verwendet werden, wenn die Schleifmittelkonzentration 0,01 Gew.-% oder weniger ist, aber vorzugsweise ist sie 0,005 Gew.-% oder niedriger.
  • Ausführungsbeispiel 8
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde die Kostenreduktion für Polierkissen und Schlamm aufgrund der verringerten Schleifmittelkonzentration untersucht.
  • Wenn die CMP-Dauer einschließlich der Dauer des Überpolierens für einen bei der Kupfer-CMP verwendeten CMP-Aluminiumoxidschlamm 5 min betrug und der Schlamm einer CMP-Maschine mit einer Rate von 100 cc/min zugeführt wird, wird ein Liter für eine CMP verwendet. Ein Polierkissen wird ungefähr alle 400 Wafer verbraucht. Darüber hinaus ist abgesehen von der CMP-Maschine eine Nachreinigungsmaschine notwendig.
  • Die Aufschlüsselung von CMP-bezogenen Kosten, wenn CMP unter Verwendung einer Polierlösung des Stands der Technik mit einer Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von 1 Gew.-% oder mehr ausgeführt wird, ist in 13 gezeigt. Es ist ersicht lich, dass die Kosten des Schlamms und der Polierkissen, die Verbrauchsgegenstände sind, im Gegensatz zu dem Fall anderer Halbleiter-bezogener Ausrüstung 70% der Gesamtkosten beträgt.
  • Auf der anderen Seite sind die CMP-Kosten bei der Polierlösung dieser Erfindung durch die verringerte Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration von 0,001 Gew.-% oder weniger weitgehend verringert. Die zur Polierlösung hinzugefügten Reagenzien werden noch benötigt, aber die Kosten sind in der Größenordnung von 1/100 eines Aluminiumoxidschlamms des Stands der Technik. Da die Konditionierungshäufigkeit im Stand der Technik niedriger ist, können ferner die Kosten von Polierkissen ebenfalls verringert werden.
  • Im Hinblick auf die CMP-Maschine sind eine Schlammzuführungsanlage, eine Schlammrühranlage und eine Schlammverarbeitungsanlage unnötig, wenn die Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration 0,0001 Gew.-% oder weniger ist, und wenn die Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration Null ist, sind Staubvermeidungsmaßnahmen im reinen Raum nicht erforderlich und die Kosten können im Vergleich zur Maschine des Stands der Technik weitgehend verringert werden. In Bezug auf die Reinigungsmaschine ist Bürstenreinigung unnötig, sodass die Kosten ungefähr die Hälfte betragen. Daher können ungefähr 70% der Kosten von CMP insgesamt durch die Verwendung der Polierlösung dieser Erfindung reduziert werden.
  • Ausführungsbeispiel 9
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Bilden einer eingelegten Kupferverbindung mit einer Polierlösung beschrieben, die Salpetersäure und BTA verwendet. Salpetersäure hat eine oxidierende Wirkung auf Kupfer und, da Kupfer durch die saure Natur der Salpetersäure wasserlöslich gemacht wird, werden zwei der Funktionen dieser Erfindung durch ein Reagens umgesetzt. BTA unterdrückt das Ätzen wie im Falle von Ausführungsbeispiel 2, sodass das Verhältnis von CMP-Rate und Ätzrate erhöht wird. Übermäßiges Ätzen der Kupferoberfläche während der CMP kann daher verhindert werden und übermäßige Oxidation der polierten Kupferoberfläche nach der CMP kann ebenfalls verhindert werden. Die Polierlösung ist eine wässrige Lösung, die Salpetersäure zu 0,2 Vol.-% und BTA zu 0,01 Gew.-% mit reinem Wasser vermischt umfasst.
  • Diese Polierlösung liegt im Korrosionsgebiet von Kupfer wie in 9 gezeigt.
  • Die Ätzrate von Kupfer wurde wie im Ausführungsbeispiel 1 untersucht und es stellte sich heraus, dass sie sich auf ungefähr 1/6 aufgrund der Zufügung von BTA verringerte. Wenn CMP unter Verwendung dieser Polierlösung unter den gleichen Bedingungen wie denen aus Ausführungsbeispiel 1 ausgeführt wurde, wurde die Korrosion der polierten Kupferoberfläche vermieden und eine eingelegte Verbindung konnte gebildet werden.
  • Wenn der spezifische elektrische Widerstand der Kupferverbindung gemessen wurde, wurde ein Wert von 1,9 μΩ/cm einschließlich der TiN-Schicht erhalten. Als Ergebnis von open/short-Tests mit einem mäandernden Muster (Linienbreite 0,3–3 μm, Länge 40 mm) und einem kammartigen Muster (Linienbreite 0,3–3 μm, Länge 40 mm) wurde ein Ertrag von effektiv 100 erhalten.
  • In einer Polierlösung, zu der kein BTA hinzugefügt wurde, wurde das Kupferverbindungsteil geätzt und es wurde beobachtet, dass es tiefer liegt als der umgebende Isolierfilm (insbesondere verschwand das Kupfer, wenn die Salpetersäurekonzentration so hoch wie 1 Vol.-% oder mehr war). Dies wurde wie in 16B gezeigt auf einige 10 nm oder weniger unterdrückt, wenn eine Polierlösung mit zugefügtem BTA verwendet wurde.
  • Wenn Aluminiumoxidschleifmittel dieser Polierlösung hinzugefügt wurde, traten Kratzer auf der polierten Kupferoberfläche bei einer 0,1 Gew.-% übersteigenden Konzentration und auf dem Siliziumdioxidfilm bei einer 1 Gew.-% übersteigenden Konzentration auf. Peeling trat ebenfalls auf, wenn CMP auf einem dünnen Kupferfilm mit einer TiN-Haftschicht von 5 nm unter Verwendung einer Polierlösung mit einer 0,5 Gew.-% übersteigenden Konzentration ausgeführt wurde. Kratzer und Peeling wurden durch Reduzieren des Aluminiumoxidschleifmittels unter diese Konzentrationen vermieden. Es stellte sich ebenfalls heraus, dass die Anzahl von Defekten bei einer Konzentration von 0,01 Gew.-% oder darunter auf 100 oder weniger allein durch megasonisches Reinigen verringert wurde und dass Bürstenreinigung mit einem Reagens unnötig war.
  • Als Nächstes wurden Dishing und Erosion der eingelegten Verbindung ausgewertet. Wie im Falle der in 6A–6B gezeigten Ergebnisse waren beide Werte, wenn die Aluminiumoxidschleifmittelkonzentration 0,05 Gew.-% oder weniger betrug, von der gleichen Größenordnung wie für eine Polierlösung, die kein Aluminiumoxidschleifmittel enthielt, und die Ergebnisse stimmten mit denen aus 6B innerhalb der Fehlergrenzen (20 nm oder weniger) überein. Daher konnten eine eingelegte Verbindungsstruktur und Steckerstruktur mit unterdrückten Dishing und Erosion wie in 4A–4C und 17A–17C gezeigt durch Ausführen von CMP unter Verwendung dieser Polierlösung gebildet werden.
  • Ausführungsbeispiel 10
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Mehrschichtverbindungsstruktur unter Verwendung der Polierlösung aus Ausführungsbeispiel 2 (30 Vol.-% wässriges Wasserstoffperoxid, 0,15 Gew.-% Apfelsäure und 0,2 Gew.-% BTA mit reinem Wasser vermischt) vorbereitet und Experimente wurden durchgeführt, um die Wirkung zu demonstrieren. Im Vergleich wurde CMP unter Verwendung einer Polierlösung des Stands der Technik mit 1 Gew.-% Aluminiumoxidschleifmittel ausgeführt.
  • 14A–14C zeigen eine Zweischichtverbindungsstruktur, die als Ergebnis der Ausführung von CMP unter Verwendung einer Polierlösung des Standes der Technik erhalten wurde. Hergestellt wurde ein Halbleitergerät, das Diffusionsschichten wie eine Source und einen Drain in einem Siliziumsubstrat 25 umfasst, was hier aber nicht beschrieben wird (das Gleiche für 15–20). Als Ergebnis der Oberflächenabsenkung aufgrund von Dishing 36, Erosion 37 und Kratzern 38, die in einem Isolierfilm 23 zwischen ersten Schichtverbindungen 21 erzeugt wurden, wurden ebenfalls Polierreste 32, 33 und 34 auf der Oberfläche eines oben gebildeten Isolierfilms 35 zurückgelassen, und diese Polierreste bewirkten elektrische Kurzschlüsse in zweiten Kupferschichtverbindungen 31. Bezugszeichen 39 ist eine TiN-Schicht und 52 bezeichnet einen Isolierfilm einer Durchgangslochschicht.
  • Auf der anderen Seite trat dieses Problem bei einer Probe, bei der CMP unter Verwendung einer Polierlösung, die kein Schleifmittel enthielt, wie in 15A–15B gezeigt nicht auf. Da es dort keine TiN-Schicht oberhalb der Kupferverbindungen gibt, besteht die Möglichkeit, dass Kupfer in den Siliziumdioxidfilm diffundiert und das Halbleitergerät kontaminiert. Um dies zu vermeiden wird ein Siliziumnitridfilm auf den Kupferverbindungen mit einer Dicke von 50 nm gebildet, aber dies ist in 14A, 14B, 15A, und 15B nicht gezeigt (in 18A, 18B, 19A, 19B, 20A und 20B ist es ebenfalls weggelassen).
  • 18A und 18B zeigen einen Teil, bei dem die erste Schichtverbindung 21 und die zweite Schichtverbindung 31 durch einen Kupferstecker 40 verbunden sind. Dieses Gerät wurde durch die Ausführung von CMP unter der Verwendung der besagten Polierlösung auf jeder Schicht einschließlich des Steckers hergestellt. Es gab keinerlei elektrische Kurzschlüsse aufgrund von Dishing, Erosion und Kratzer, die in 14A–14B gezeigt sind. Eine Mehrschichtverbindung konnte ebenfalls auf die gleiche Weise unter Verwendung der in Ausführungsbeispiel 1 und Ausführungsbeispiel 9 beschriebenen Polierlösungen gebildet werden.
  • Der Stecker kann ebenfalls durch einen Wolframfilm wie in 20A–20B gezeigt unter Verwendung des CVD-Verfahrens gebildet werden, das eine hohe Abdeckungsleistungsfähigkeit aufweist. Im Falle von Wolfram bildet sich jedoch leicht eine Fuge 43 (auch bekannt als ein Schlüsselloch usw.) im mittleren Teil des Steckers, und Polierlösung kann in das Innere des Geräts sickern und schnell die Basiskupferverbindung 21 korrodieren. 20A zeigt diese Situation. Bezugszeichen 44 ist ein korrodiertes Kupferverbindungsteil. Durch Hinzufügen eines Kupferhemmstoffs, zum Beispiel BTA, zur Wolframpolierlösung wurde die Korrosion der Kupferverbindung verhindert, bis Polierlösung, die in das Wolfram gesickert ist, im Reinigungsschritt entfernt wurde. 20B zeigt dieses Ergebnis. Da die Polierlösung kein Schleifmittel enthält, bleibt das Schleifmittel auch nicht in der Fuge zurück.
  • 19 zeigt eine Probe, bei der eine Zweischichtverbindung durch ein duales Damaszener-Verfahren gebildet wird. Dies ist eine Technik, bei der ein Stecker für die erste Verbindungsschicht und die zweite Verbindungsschicht in einem Schritt poliert werden. Nach dem Polieren der ersten Verbindung mit der besagten Polierlösung wurden der Stecker und die zweite Schichtverbindung dann durch CMP mit der besagten Polierlösung poliert. Bezugszeichen 41 bezeichnet den durch das duale Damaszener-Verfahren gebildeten Stecker. Es gab keinerlei elektrische Kurzschlüsse aufgrund von Dishing, Erosion und Kratzern wie in 14A und 14B gezeigt. Eine Mehrschichtverbindung konnte ebenfalls auf die gleiche Weise unter Verwendung der in Ausführungsbeispiel 1 und Ausführungsbeispiel 9 beschriebenen Polierlösungen gebildet werden.
  • 21 zeigt eine Situation, bei der ein Wolframstecker 42 auf einer Störstellen-dotierten Schicht 45 eines Siliziumsubstrats gebildet und mit der Kupferverbindung 21 unter Verwendung der Polierlösung dieser Erfindung verbunden wird. Dabei wurde bestätigt, dass durch Bilden einer Mehrschichtverbindung auf dieser oberen Schicht wie oben beschrieben ein LSI hergestellt werden konnte und durch Verbinden verschiedener Halbleitergeräte betrieben werden konnte.
  • Bei dem Verfahren des Ausführens von CMP unter Verwendung der Polierlösung, die gemäß dieser Erfindung kein Polierschleifmittel enthält, werden Kratzer, Peeling, Dishing und Erosion im Vergleich zum Verfahren des Stands der Technik zur Ausführung von CMP unter Verwendung einer Polierlösung, die ein Polierschleifmittel enthält, unterdrückt. Ein komplexer Reinigungsvorgang und Schammzuführungs-/Verarbeitungsausrüstung sind nicht erforderlich, die Kosten von Verbrauchsgegenständen wie Schlamm und Polierkissen werden verringert und CMP wird mit einer praktikablen CMP-Rate ausgeführt.

Claims (28)

  1. Polierverfahren zum Entfernen zumindest eines Teils eines Metallfilms, wobei die Oberfläche des Metallfilms mechanisch mittels einer Polierlösung abgerieben wird, die ein Oxidationsmittel zum Oxidieren der Oberfläche des Metallfilms, einen Stoff, der den oxidierten Metallfilm wasserlöslich werden lässt, einen Stoff, der Ätzung oder Oxidation unterdrückt, sowie weniger als 1 Gew.-% eines Polierschleifmittels umfasst, wobei die Lösung ein pH-Wert- und Oxidationsreduktions-Potential im Korrosionsbereich des Metallfilms aufweist und der Stoff, der den oxidierten Metallfilm wasserlöslich werden lässt, eine organische Säure, ein Salz einer organischen Säure oder eine Ammoniumverbindung enthält.
  2. Polierverfahren nach Anspruch 1, wobei der Film auf einem Isolierfilm gebildet ist.
  3. Polierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Metallfilm Kupfer, eine Kupferlegierung oder eine Kupferverbindung mit Kupfer als ihrem Hauptbestandteil umfasst.
  4. Polierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Metallfilm Wolfram, eine Wolframlegierung oder eine Wolframverbindung mit Wolfram als ihrem Hauptbestandteil umfasst.
  5. Polierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Metallfilm Titan, eine Titanlegierung oder eine Titanverbindung mit Titan als ihrem Hauptbestandteil umfasst.
  6. Polierverfahren nach Anspruch 5, wobei die Titanverbindung Titannitrid ist.
  7. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Stoff, der Ätzung oder Oxidation unterdrückt, ein ober flächenaktiver Stoff oder ein Hemmstoff für den Metallfilm ist.
  8. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Stoff, der Ätzung oder Oxidation unterdrückt, ein Hemmstoff für einen grundlegenden Metallfilm des Poliersubstrats ist.
  9. Polierverfahren nach Anspruch 7, wobei der Hemmstoff Benzotriazol oder eines seiner Derivate ist.
  10. Polierverfahren nach Anspruch 9, wobei die Konzentration von Benzotriazol oder seinem Derivat im Bereich von 0,001–1 Gew.-% liegt.
  11. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Oxidationsmittel Wasserstoff-Peroxid ist.
  12. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Oxidationsmittel Ferrinitrat und/oder Kaliumiodat umfasst.
  13. Polierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die organische Säure Zitronensäure und der Metallfilm Kupfer, eine Kupferlegierung oder eine Kupferverbindung mit Kupfer als ihrem Hauptbestandteil umfasst.
  14. Polierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stoff, der den oxidierten Metallfilm wasserlöslich werden lässt, eine Ammoniumverbindung umfasst und der Metallfilm Kupfer, eine Kupferlegierung oder eine Kupferverbindung mit Kupfer als ihrem Hauptbestandteil umfasst.
  15. Polierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stoff, der den oxidierten Metallfilm wasserlöslich werden lässt, Salmiakgeist, Ammoniumnitrat und/oder Ammoniumchlorid umfasst und der Metallfilm Kupfer, eine Kupferlegierung oder eine Kupferverbindung mit Kupfer als ihrem Hauptbestandteil umfasst.
  16. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Polierlösung 0,5 Gew.-% oder weniger des Polierschleifmittels umfasst.
  17. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Polierlösung 0,1 Gew.-% oder weniger des Polierschleifmittels umfasst.
  18. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Polierlösung 0,05 Gew.-% oder weniger des Polierschleifmittels umfasst.
  19. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Polierlösung 0,01 Gew.-% oder weniger des Polierschleifmittels umfasst.
  20. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Polierlösung 0,001 Gew.-% oder weniger des Polierschleifmittels umfasst.
  21. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Polierlösung 0,0001 Gew.-% oder weniger des Polierschleifmittels umfasst.
  22. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Polierlösung kein Polierschleifmittel umfasst.
  23. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Polierrate mittels der Polierlösung mindestens zehnmal größer als die Ätzungsrate ist, wenn der Metallfilm in die Polierlösung eingetaucht wird.
  24. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Polierrate mittels der Polierlösung 10 nm/Min. überschreitet.
  25. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei die Veränderung des Drehmoments einer Platte oder eines Waferhalters eines Poliergeräts zum Erfassen des Endes des Poliervorgangs verwendet wird.
  26. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das optische Spektrum der Polierlösung zum Erfassen des Endes des Poliervorgangs verwendet wird.
  27. Polierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das Spektrum des Lichts, das vom Substrat reflektiert wird, auf dem der Metallfilm gebildet ist, zum Erfassen des Endes des Poliervorgangs verwendet wird.
  28. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitergeräts umfassend die folgenden Schritte: Vorbereiten eines Substrats mit einer ersten Verbindungsschicht, Bilden eines ersten Isolierfilms auf dem Substrat, wobei der Isolierfilm eine Öffnung aufweist, die die erste Verbindungsschicht frei liegen lässt, Bilden eines Metallfilms auf dem Substrat, Entfernen zumindest eines Teils des Metallfilms durch das Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 27, Säubern des polierten Substrats, und Trocknen des gesäuberten Substrats.
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