JP2000124216A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ＣＭＰ（化学的・機械的研磨）により銅配線層
を形成する場合に、ＣＭＰ後に銅配線層が界面から剥が
れてしまうことがない半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】定盤上に固定された研磨パッド上にウェハ
ーを置き、ウェハーの表面に形成された金属配線に化学
的機械的研磨を施し、ダマシン配線を形成する過程を含
む半導体装置の製造方法において、下地酸化膜１１に溝
を形成する溝形成過程（Ｂ）と、溝の内面をバリア膜１
３で覆うバリア膜形成過程（Ｃ）と、銅膜１４で前記溝
を埋め込む銅成膜過程（Ｄ）と、無機スラリーを用い、
研磨荷重が１４０ｇ／ｃｍ２以下、ウェハー中央点にお
ける線速度が０．１ｍ／ｓ以下の研磨条件の下に、銅膜
を研磨する研磨過程（Ｅ）と、を備える。
を形成する場合に、ＣＭＰ後に銅配線層が界面から剥が
れてしまうことがない半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】定盤上に固定された研磨パッド上にウェハ
ーを置き、ウェハーの表面に形成された金属配線に化学
的機械的研磨を施し、ダマシン配線を形成する過程を含
む半導体装置の製造方法において、下地酸化膜１１に溝
を形成する溝形成過程（Ｂ）と、溝の内面をバリア膜１
３で覆うバリア膜形成過程（Ｃ）と、銅膜１４で前記溝
を埋め込む銅成膜過程（Ｄ）と、無機スラリーを用い、
研磨荷重が１４０ｇ／ｃｍ２以下、ウェハー中央点にお
ける線速度が０．１ｍ／ｓ以下の研磨条件の下に、銅膜
を研磨する研磨過程（Ｅ）と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩなどの半導
体装置の製造方法に関し、特に、半導体装置の製造工程
における化学的機械的研磨に関する。
体装置の製造方法に関し、特に、半導体装置の製造工程
における化学的機械的研磨に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のＬＳＩの高集積化に伴い、より高
度な微細加工技術に対する要求が高まっている。特に、
現在では、配線パターンの最小加工寸法はサブミクロン
のオーダーに突入しており、微細化技術に対する要求は
年々高まっている。
度な微細加工技術に対する要求が高まっている。特に、
現在では、配線パターンの最小加工寸法はサブミクロン
のオーダーに突入しており、微細化技術に対する要求は
年々高まっている。
【０００３】このような要求に対して開発された技術の
一つが化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈ
ａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：以下、単に「ＣＭ
Ｐ」と呼ぶ）がある。現在では、このＣＭＰは、例え
ば、層間絶縁膜の平坦化、ビアホール内のプラグの形
成、埋め込み金属配線の形成などに欠かせない技術とな
っている。
一つが化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈ
ａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：以下、単に「ＣＭ
Ｐ」と呼ぶ）がある。現在では、このＣＭＰは、例え
ば、層間絶縁膜の平坦化、ビアホール内のプラグの形
成、埋め込み金属配線の形成などに欠かせない技術とな
っている。
【０００４】図４（Ａ）−（Ｅ）に、ＣＭＰを用いて、
埋め込み金属配線を形成する場合の各過程を示す。
埋め込み金属配線を形成する場合の各過程を示す。
【０００５】先ず、図４（Ａ）に示すように、半導体基
板４０上に絶縁膜４１を形成した後、絶縁膜４１の表面
を平坦化する。
板４０上に絶縁膜４１を形成した後、絶縁膜４１の表面
を平坦化する。
【０００６】次いで、図４（Ｂ）に示すように、フォト
リソグラフィー及びエッチングにより、絶縁膜４１に複
数の配線形成用の溝４２を形成する。
リソグラフィー及びエッチングにより、絶縁膜４１に複
数の配線形成用の溝４２を形成する。
【０００７】次いで、図４（Ｃ）に示すように、バリア
メタル膜４３を全面に形成する。
メタル膜４３を全面に形成する。
【０００８】この後、図４（Ｄ）に示すように、バリア
メタル膜４３上に配線用金属膜４４を堆積させる。
メタル膜４３上に配線用金属膜４４を堆積させる。
【０００９】次いで、配線用金属膜４４に対してＣＭＰ
を施し、図４（Ｅ）に示すように、各溝４２の内部にの
み、配線用金属膜４４を残す。
を施し、図４（Ｅ）に示すように、各溝４２の内部にの
み、配線用金属膜４４を残す。
【００１０】このようにして、金属膜４４からなる配線
層が形成される。
層が形成される。
【００１１】図５（Ａ）には、金属膜４４として銅を選
定した場合の配線層の形成過程が示されている。 先
ず、下地酸化膜としての二酸化シリコン膜５１に溝５２
を形成する。次いで、バリア膜としてＴｉＮ膜５３を全
面に形成する。
定した場合の配線層の形成過程が示されている。 先
ず、下地酸化膜としての二酸化シリコン膜５１に溝５２
を形成する。次いで、バリア膜としてＴｉＮ膜５３を全
面に形成する。
【００１２】続いて、銅膜５４をメッキ法で成膜し、溝
５２を埋め込む。
５２を埋め込む。
【００１３】次いで、アルミナ粒子と、酸化剤としての
過酸化水素水との混合物からなるスラリーで銅膜５４を
研磨する。
過酸化水素水との混合物からなるスラリーで銅膜５４を
研磨する。
【００１４】そのときの研磨条件は、一般的には、研磨
荷重４９０ｇ／ｃｍ2、ウェハー中心点における線速度
が０．２ｍ／ｓである。
荷重４９０ｇ／ｃｍ2、ウェハー中心点における線速度
が０．２ｍ／ｓである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような研磨条件で銅膜５４にＣＭＰを施すと、研磨荷重
が大きく、かつ、線速度も大きいため、銅膜５４に機械
的な力が作用し、ＣＭＰ後において、図５（Ｂ）に示す
ように、銅膜５４がバリア膜５３との界面から剥がれる
ことがある。
ような研磨条件で銅膜５４にＣＭＰを施すと、研磨荷重
が大きく、かつ、線速度も大きいため、銅膜５４に機械
的な力が作用し、ＣＭＰ後において、図５（Ｂ）に示す
ように、銅膜５４がバリア膜５３との界面から剥がれる
ことがある。
【００１６】ＣＭＰ技術については、これまでに、例え
ば、特開平７−８６２１６号公報、同７−１９３０３４
号公報、同９−２２９０７号公報、同９−２１３６９９
号公報、特許第２７２８０２５号公報（特開平８−２８
８３８９号公報）などにおいて、多くの提案がなされて
いる。
ば、特開平７−８６２１６号公報、同７−１９３０３４
号公報、同９−２２９０７号公報、同９−２１３６９９
号公報、特許第２７２８０２５号公報（特開平８−２８
８３８９号公報）などにおいて、多くの提案がなされて
いる。
【００１７】このうち、例えば、特開平７−８６２１６
号公報は、有機高分子化合物からなる粒子を研磨粒子と
して用い、研磨後に残留スラリーを燃焼させ、除去する
方法を提案している。この方法において用いられる研磨
粒子の形状は球形であるため、被研磨膜に傷が付くこと
はない。この方法における研磨条件は回転数１００ｒｐ
ｍ、荷重３００ｇｆ／ｃｍ2である。なお、回転数１０
０ｒｐｍは線速度に換算すれば、０．５ｍ／ｓである。
号公報は、有機高分子化合物からなる粒子を研磨粒子と
して用い、研磨後に残留スラリーを燃焼させ、除去する
方法を提案している。この方法において用いられる研磨
粒子の形状は球形であるため、被研磨膜に傷が付くこと
はない。この方法における研磨条件は回転数１００ｒｐ
ｍ、荷重３００ｇｆ／ｃｍ2である。なお、回転数１０
０ｒｐｍは線速度に換算すれば、０．５ｍ／ｓである。
【００１８】また、特開平同９−２１３６９９号公報
は、選択ＣＶＤ法により金属アルミニウムを溝に埋め込
み、この金属アルミニウムに化学的機械的研磨（ＣＭ
Ｐ）を施し、多層配線を形成する方法を提案している。
アルミニウム配線を形成するための研磨条件は、定盤回
転数が３０乃至６０ｒｐｍ、荷重が２乃至８ｐｓｉであ
る。なお、３０乃至６０ｒｐｍは線速度に換算すれば、
０．１５乃至０．３ｍ／ｓであり、２乃至８ｐｓｉは１
４０乃至５６０ｇｆ／ｃｍ2である。 これら二つの公
報に提案されているＣＭＰにおける研磨条件において
も、研磨荷重が大きく、かつ、線速度も大きいため、図
５（Ｂ）に示した場合と同様に、銅配線に機械的な応力
が作用し、ＣＭＰ後において、銅配線が剥がれてしまう
ことを避けることはできなかった。
は、選択ＣＶＤ法により金属アルミニウムを溝に埋め込
み、この金属アルミニウムに化学的機械的研磨（ＣＭ
Ｐ）を施し、多層配線を形成する方法を提案している。
アルミニウム配線を形成するための研磨条件は、定盤回
転数が３０乃至６０ｒｐｍ、荷重が２乃至８ｐｓｉであ
る。なお、３０乃至６０ｒｐｍは線速度に換算すれば、
０．１５乃至０．３ｍ／ｓであり、２乃至８ｐｓｉは１
４０乃至５６０ｇｆ／ｃｍ2である。 これら二つの公
報に提案されているＣＭＰにおける研磨条件において
も、研磨荷重が大きく、かつ、線速度も大きいため、図
５（Ｂ）に示した場合と同様に、銅配線に機械的な応力
が作用し、ＣＭＰ後において、銅配線が剥がれてしまう
ことを避けることはできなかった。
【００１９】本発明は、以上のような従来のＣＭＰにお
ける問題点に鑑みてなされたものであり、ＣＭＰ後にお
いて、銅配線が剥がれてしまうことがない半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
ける問題点に鑑みてなされたものであり、ＣＭＰ後にお
いて、銅配線が剥がれてしまうことがない半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のうち、請求項１は、定盤上に固定された研
磨パッド上にウェハーを置き、該ウェハーの表面に形成
された金属配線に化学的機械的研磨を施し、ダマシン配
線を形成する過程を含む半導体装置の製造方法におい
て、銅配線をウェハー中央の線速度が０．１ｍ／ｓ以下
であるような研磨条件で研磨する過程を備えることを特
徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
め、本発明のうち、請求項１は、定盤上に固定された研
磨パッド上にウェハーを置き、該ウェハーの表面に形成
された金属配線に化学的機械的研磨を施し、ダマシン配
線を形成する過程を含む半導体装置の製造方法におい
て、銅配線をウェハー中央の線速度が０．１ｍ／ｓ以下
であるような研磨条件で研磨する過程を備えることを特
徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００２１】請求項２は、定盤上に固定された研磨パッ
ド上にウェハーを置き、該ウェハーの表面に形成された
金属配線に化学的機械的研磨を施し、ダマシン配線を形
成する過程を含む半導体装置の製造方法において、下地
酸化膜に溝を形成する溝形成過程と、溝の内面をバリア
膜で覆うバリア膜形成過程と、銅膜で溝を埋め込む銅成
膜過程と、無機スラリーを用い、研磨荷重が１４０ｇ／
ｃｍ2以下、ウェハー中心点における線速度が０．１ｍ
／ｓ以下の研磨条件の下に、銅膜を研磨する研磨過程
と、を備えることを半導体装置の製造方法を提供する。
ド上にウェハーを置き、該ウェハーの表面に形成された
金属配線に化学的機械的研磨を施し、ダマシン配線を形
成する過程を含む半導体装置の製造方法において、下地
酸化膜に溝を形成する溝形成過程と、溝の内面をバリア
膜で覆うバリア膜形成過程と、銅膜で溝を埋め込む銅成
膜過程と、無機スラリーを用い、研磨荷重が１４０ｇ／
ｃｍ2以下、ウェハー中心点における線速度が０．１ｍ
／ｓ以下の研磨条件の下に、銅膜を研磨する研磨過程
と、を備えることを半導体装置の製造方法を提供する。
【００２２】請求項３は、定盤上に固定された研磨パッ
ド上にウェハーを置き、該ウェハーの表面に形成された
金属配線に化学的機械的研磨を施し、ダマシン配線を形
成する過程を含む半導体装置の製造方法において、下地
酸化膜に溝を形成する溝形成過程と、銅膜で溝を埋め込
む銅成膜過程と、無機スラリーを用い、研磨荷重が１４
０ｇ／ｃｍ2以下、ウェハー中心点における線速度が
０．１ｍ／ｓ以下の研磨条件の下に、銅膜を研磨する研
磨過程と、を備えることを半導体装置の製造方法を提供
する。
ド上にウェハーを置き、該ウェハーの表面に形成された
金属配線に化学的機械的研磨を施し、ダマシン配線を形
成する過程を含む半導体装置の製造方法において、下地
酸化膜に溝を形成する溝形成過程と、銅膜で溝を埋め込
む銅成膜過程と、無機スラリーを用い、研磨荷重が１４
０ｇ／ｃｍ2以下、ウェハー中心点における線速度が
０．１ｍ／ｓ以下の研磨条件の下に、銅膜を研磨する研
磨過程と、を備えることを半導体装置の製造方法を提供
する。
【００２３】請求項３に係る方法においては、請求項４
に記載されているように、溝形成過程後であって銅成膜
過程前に、下地酸化膜をプラズマ処理する過程を含むこ
とが好ましい。
に記載されているように、溝形成過程後であって銅成膜
過程前に、下地酸化膜をプラズマ処理する過程を含むこ
とが好ましい。
【００２４】また、請求項５に記載されているように、
裏面荷重は研磨荷重の８０％以下に設定されることが好
ましい。
裏面荷重は研磨荷重の８０％以下に設定されることが好
ましい。
【００２５】請求項６に記載されているように、上述の
方法における銅成膜過程は、第一の厚さを有する銅のシ
ード層を形成する過程と、第一の厚さよりも大きい第二
の厚さを有する銅膜を成膜する過程と、からなるもので
あることが好ましい。
方法における銅成膜過程は、第一の厚さを有する銅のシ
ード層を形成する過程と、第一の厚さよりも大きい第二
の厚さを有する銅膜を成膜する過程と、からなるもので
あることが好ましい。
【００２６】請求項７に記載されているように、シード
層及び銅膜はメッキ法、ＣＶＤ法又はスパッタ法の何れ
かにより形成することができる。
層及び銅膜はメッキ法、ＣＶＤ法又はスパッタ法の何れ
かにより形成することができる。
【００２７】請求項８に記載されているように、バリア
膜は、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｔａ又はＴａＮ膜の何れか一つ
であることが好ましい。
膜は、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｔａ又はＴａＮ膜の何れか一つ
であることが好ましい。
【００２８】また、請求項９に記載されているように、
これらのバリア膜の膜厚は１０００オングストローム以
下であることが好ましい。
これらのバリア膜の膜厚は１０００オングストローム以
下であることが好ましい。
【００２９】請求項１０に記載されているように、例え
ば、無機スラリーとしては、アルミナ粒子又はシリカ粒
子の縣濁液と過酸化水素水との混合物からなるものを用
いることができる。
ば、無機スラリーとしては、アルミナ粒子又はシリカ粒
子の縣濁液と過酸化水素水との混合物からなるものを用
いることができる。
【００３０】その場合、請求項１１に記載されているよ
うに、アルミナ粒子又はシリカ粒子の縣濁液と過酸化水
素水との混合比は３：１乃至１：３の範囲内にあること
が好ましい。
うに、アルミナ粒子又はシリカ粒子の縣濁液と過酸化水
素水との混合比は３：１乃至１：３の範囲内にあること
が好ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１（Ａ）−
（Ｅ）は、本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の
実施形態における各過程を示す。
（Ｅ）は、本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の
実施形態における各過程を示す。
【００３２】先ず、図１（Ａ）に示すように、半導体基
板１０上に絶縁膜としての二酸化シリコン膜１１を形成
した後、二酸化シリコン膜１１の表面を平坦化する。
板１０上に絶縁膜としての二酸化シリコン膜１１を形成
した後、二酸化シリコン膜１１の表面を平坦化する。
【００３３】次いで、図１（Ｂ）に示すように、フォト
リソグラフィー及びエッチングにより、二酸化シリコン
膜１１に複数の配線形成用の溝１２を形成する。各溝１
２の深さは５０００オングストロームである。
リソグラフィー及びエッチングにより、二酸化シリコン
膜１１に複数の配線形成用の溝１２を形成する。各溝１
２の深さは５０００オングストロームである。
【００３４】次いで、図１（Ｃ）に示すように、バリア
メタル膜として厚さ５００オングストロームのＴｉＮ膜
１３を全面に形成する。
メタル膜として厚さ５００オングストロームのＴｉＮ膜
１３を全面に形成する。
【００３５】この後、図１（Ｄ）に示すように、バリア
メタル膜１３上に銅膜１４を堆積させ、溝１２を埋め込
む。銅膜１４の堆積は、先ず、銅膜のシード層をスパッ
タ法で１０００オングストロームの厚さで形成し、その
後、直ちに、メッキ法により８０００オングストローム
の銅膜を成膜することにより、行われる。
メタル膜１３上に銅膜１４を堆積させ、溝１２を埋め込
む。銅膜１４の堆積は、先ず、銅膜のシード層をスパッ
タ法で１０００オングストロームの厚さで形成し、その
後、直ちに、メッキ法により８０００オングストローム
の銅膜を成膜することにより、行われる。
【００３６】次いで、銅膜１４に対してＣＭＰを施し、
図１（Ｅ）に示すように、各溝１２の内部にのみ、銅膜
１４を残し、ダマシン配線を形成する。
図１（Ｅ）に示すように、各溝１２の内部にのみ、銅膜
１４を残し、ダマシン配線を形成する。
【００３７】ＣＭＰに際しては、アルミナ粒子の縣濁液
と酸化剤としての過酸化水素水とを混合比１：１で調合
及び攪拌することにより得たスラリーを用いる。
と酸化剤としての過酸化水素水とを混合比１：１で調合
及び攪拌することにより得たスラリーを用いる。
【００３８】研磨条件は以下の通りである。
【００３９】荷重：１４０ｇ／ｃｍ2 裏面荷重：１１２ｇ／ｃｍ2 ウェハー中心点における線速度：０．１ｍ／ｓ 図２は本実施形態におけるＣＭＰを実施するための装置
の概略的な斜視図である。
の概略的な斜視図である。
【００４０】この装置は、モーター（図示せず）から動
力の供給を受けて回転する定盤２０と、定盤２０上に固
定された発泡ウレタンからなる研磨パッド２１と、研磨
パッド２１上にウェハー２２を固定する回転可能なキャ
リア２３と、上述のスラリーが蓄積されているスラリー
源２４と、スラリー源２４に蓄積されているスラリーを
研磨パッド２１とウェハー２２との間に供給するスラリ
ー供給配管２５と、を備えている。
力の供給を受けて回転する定盤２０と、定盤２０上に固
定された発泡ウレタンからなる研磨パッド２１と、研磨
パッド２１上にウェハー２２を固定する回転可能なキャ
リア２３と、上述のスラリーが蓄積されているスラリー
源２４と、スラリー源２４に蓄積されているスラリーを
研磨パッド２１とウェハー２２との間に供給するスラリ
ー供給配管２５と、を備えている。
【００４１】ウェハー２２の表面には、図１（Ｄ）に示
したように、銅膜１４が形成されており、この銅膜１４
が研磨パッド２１に接するように、ウェハー２２がキャ
リア２３によって支持される。この状態において、定盤
２０及びキャリア２３がそれぞれ回転することにより、
研磨パッド２１及びウェハー２２が相互に接触した状態
で回転し、銅膜１４に対してＣＭＰが施される。
したように、銅膜１４が形成されており、この銅膜１４
が研磨パッド２１に接するように、ウェハー２２がキャ
リア２３によって支持される。この状態において、定盤
２０及びキャリア２３がそれぞれ回転することにより、
研磨パッド２１及びウェハー２２が相互に接触した状態
で回転し、銅膜１４に対してＣＭＰが施される。
【００４２】本実施形態によれば、ＣＭＰに起因して銅
膜１４に作用する機械的な力を抑制することができ、密
着力の弱い銅膜１４のバリアメタル膜４３との界面から
のはがれ、スクラッチなどの問題を解決することができ
る。
膜１４に作用する機械的な力を抑制することができ、密
着力の弱い銅膜１４のバリアメタル膜４３との界面から
のはがれ、スクラッチなどの問題を解決することができ
る。
【００４３】なお、本実施形態においては、バリアメタ
ル膜１３として厚さ５００オングストロームのＴｉＮ膜
を用いたが、ＴｉＮ膜に代えて、ＴｉＷ、Ｔａ、ＴａＮ
膜のいずれをも用いることができる。また、その膜厚も
１０００オングストローム以下であれば同様な効果を得
ることができる。
ル膜１３として厚さ５００オングストロームのＴｉＮ膜
を用いたが、ＴｉＮ膜に代えて、ＴｉＷ、Ｔａ、ＴａＮ
膜のいずれをも用いることができる。また、その膜厚も
１０００オングストローム以下であれば同様な効果を得
ることができる。
【００４４】また、本実施形態においては、銅膜１４の
成膜方法としては、シード層についてはスパッタ法、埋
め込み膜についてはメッキ法を用いたが、成膜方法は、
メッキ法、ＣＶＤ法、スパッタ法のいずれかであればよ
い。
成膜方法としては、シード層についてはスパッタ法、埋
め込み膜についてはメッキ法を用いたが、成膜方法は、
メッキ法、ＣＶＤ法、スパッタ法のいずれかであればよ
い。
【００４５】また、アルミナ粒子の縣濁液と過酸化水素
水との混合比は３：１〜１：３の範囲であればよい。さ
らに、アルミナ粒子の代わりにシリカ粒子を用いること
もできる。
水との混合比は３：１〜１：３の範囲であればよい。さ
らに、アルミナ粒子の代わりにシリカ粒子を用いること
もできる。
【００４６】また、研磨条件として荷重１４０ｇ／ｃｍ
2を用いたが、荷重は１４０ｇ／ｃｍ2以下であれば、任
意の値に設定することができる。
2を用いたが、荷重は１４０ｇ／ｃｍ2以下であれば、任
意の値に設定することができる。
【００４７】また、裏面荷重として荷重１１２ｇ／ｃｍ
2を用いたが、裏面荷重は荷重の８０％以下であればよ
い。
2を用いたが、裏面荷重は荷重の８０％以下であればよ
い。
【００４８】さらに、ウェハー中央における線速度は
０．１ｍ／ｓ以下の任意の値を設定することができる。 （第２の実施形態）図３（Ａ）−（Ｄ）は、本発明に係
る半導体装置の製造方法の第２の実施形態における各過
程を示す。
０．１ｍ／ｓ以下の任意の値を設定することができる。 （第２の実施形態）図３（Ａ）−（Ｄ）は、本発明に係
る半導体装置の製造方法の第２の実施形態における各過
程を示す。
【００４９】先ず、図３（Ａ）に示すように、半導体基
板３０上に絶縁膜としての二酸化シリコン膜３１を形成
した後、二酸化シリコン膜３１の表面を平坦化する。
板３０上に絶縁膜としての二酸化シリコン膜３１を形成
した後、二酸化シリコン膜３１の表面を平坦化する。
【００５０】次いで、図３（Ｂ）に示すように、フォト
リソグラフィー及びエッチングにより、二酸化シリコン
膜３１に複数の配線形成用の溝２２を形成する。各溝３
２の深さは５０００オングストロームである。
リソグラフィー及びエッチングにより、二酸化シリコン
膜３１に複数の配線形成用の溝２２を形成する。各溝３
２の深さは５０００オングストロームである。
【００５１】次いで、二酸化シリコン膜３１にプラズマ
処理を施した後、図３（Ｃ）に示すように、二酸化シリ
コン膜３１上に銅膜３４を堆積させ、溝３２を銅膜３４
で埋め込む。銅膜３４の堆積は、先ず、銅膜のシード層
をスパッタ法で１１０００オングストロームの厚さで形
成し、その後、直ちに、メッキ法により８０００オング
ストロームの銅膜を成膜することにより、行われる。
処理を施した後、図３（Ｃ）に示すように、二酸化シリ
コン膜３１上に銅膜３４を堆積させ、溝３２を銅膜３４
で埋め込む。銅膜３４の堆積は、先ず、銅膜のシード層
をスパッタ法で１１０００オングストロームの厚さで形
成し、その後、直ちに、メッキ法により８０００オング
ストロームの銅膜を成膜することにより、行われる。
【００５２】次いで、銅膜３４に対してＣＭＰを施し、
図３（Ｄ）に示すように、各溝３２の内部にのみ、銅膜
３４を残し、ダマシン配線を形成する。
図３（Ｄ）に示すように、各溝３２の内部にのみ、銅膜
３４を残し、ダマシン配線を形成する。
【００５３】ＣＭＰに際しては、アルミナ粒子の縣濁液
と酸化剤としての過酸化水素水とを混合比１：１で調合
及び攪拌することにより得たスラリーを用いる。
と酸化剤としての過酸化水素水とを混合比１：１で調合
及び攪拌することにより得たスラリーを用いる。
【００５４】研磨条件は以下の通りである。
【００５５】荷重：１４０ｇ／ｃｍ2 裏面荷重：１１２ｇ／ｃｍ2 ウェハー中心点における線速度：０．１ｍ／ｓ ＣＭＰは、第１の実施形態の場合と同様に、図２に示し
た装置を用いて行われる。
た装置を用いて行われる。
【００５６】本実施形態によれば、第１の実施形態の場
合と同様に、ＣＭＰに起因して銅膜３４に作用する機械
的な力を抑制することができるので、密着力の弱い銅膜
３４の二酸化シリコン膜３１との界面からのはがれ、ス
クラッチなどの問題を解決することができる。
合と同様に、ＣＭＰに起因して銅膜３４に作用する機械
的な力を抑制することができるので、密着力の弱い銅膜
３４の二酸化シリコン膜３１との界面からのはがれ、ス
クラッチなどの問題を解決することができる。
【００５７】さらに、本実施形態においては、第１の実
施形態において形成したバリアメタル膜１３を形成する
必要がないので、第１の実施形態よりも工程数を削減す
ることができる。
施形態において形成したバリアメタル膜１３を形成する
必要がないので、第１の実施形態よりも工程数を削減す
ることができる。
【００５８】本実施形態においても、第１の実施形態の
場合と同様に、銅膜３４の成膜方法はメッキ法、ＣＶＤ
法、スパッタ法の何れをも用いることができる。
場合と同様に、銅膜３４の成膜方法はメッキ法、ＣＶＤ
法、スパッタ法の何れをも用いることができる。
【００５９】また、アルミナ粒子の縣濁液と過酸化水素
水との混合比は３：１〜１：３の範囲であればよい。
水との混合比は３：１〜１：３の範囲であればよい。
【００６０】さらに、研磨条件において、荷重は１４０
ｇ／ｃｍ2以下であればよく、裏面荷重は荷重の８０％
以下であればよい。また、ウェハー中央における線速度
は０．１ｍ／ｓ以下であればよい。
ｇ／ｃｍ2以下であればよく、裏面荷重は荷重の８０％
以下であればよい。また、ウェハー中央における線速度
は０．１ｍ／ｓ以下であればよい。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、研磨条件、特に、ウェ
ハー中央における線速度や研磨荷重を上記のような範囲
内の値に制御することによって、ＣＭＰに起因して銅膜
に作用する機械的な力を抑制することができ、密着力の
弱い銅膜の界面からのはがれを防止することができる。
ハー中央における線速度や研磨荷重を上記のような範囲
内の値に制御することによって、ＣＭＰに起因して銅膜
に作用する機械的な力を抑制することができ、密着力の
弱い銅膜の界面からのはがれを防止することができる。
【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の実
施形態の各工程を示す断面図である。
施形態の各工程を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態において使用するＣＭＰの実施
のための装置を示す斜視図である。
のための装置を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の製造方法の第２の実
施形態の各工程を示す断面図である。
施形態の各工程を示す断面図である。
【図４】従来の半導体装置の製造方法の各工程を示す断
面図である。
面図である。
【図５】従来の半導体装置の製造方法の各工程を示す断
面図である。
面図である。
１０ 半導体基板 １１ 二酸化シリコン膜 １２ 溝 １３ バリアメタル膜 １４ 銅膜 ２０ 定盤 ２１ 研磨パッド ２２ ウェハー ２３ キャリア ２４ スラリー源 ２５ スラリー供給配管 ３０ 半導体基板 ３１ 二酸化シリコン膜 ３２ 溝 ３４ 銅膜 ４０ 半導体基板 ４１ 二酸化シリコン膜 ４２ 溝 ４３ バリアメタル膜 ４４ 銅膜 ５１ 二酸化シリコン膜 ５２ 溝 ５３ バリア膜 ５４ 銅膜
Claims (11)
- 【請求項１】 定盤上に固定された研磨パッド上にウェ
ハーを置き、該ウェハーの表面に形成された金属配線に
化学的機械的研磨を施し、ダマシン配線を形成する過程
を含む半導体装置の製造方法において、 銅配線を前記ウェハー中央の線速度が０．１ｍ／ｓ以下
であるような研磨条件で研磨する過程を備えることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 定盤上に固定された研磨パッド上にウェ
ハーを置き、該ウェハーの表面に形成された金属配線に
化学的機械的研磨を施し、ダマシン配線を形成する過程
を含む半導体装置の製造方法において、 下地酸化膜に溝を形成する溝形成過程と、 前記溝の内面をバリア膜で覆うバリア膜形成過程と、 銅膜で前記溝を埋め込む銅成膜過程と、 無機スラリーを用い、研磨荷重が１４０ｇ／ｃｍ2以
下、ウェハー中心点における線速度が０．１ｍ／ｓ以下
の研磨条件の下に、前記銅膜を研磨する研磨過程と、 を備えることを半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 定盤上に固定された研磨パッド上にウェ
ハーを置き、該ウェハーの表面に形成された金属配線に
化学的機械的研磨を施し、ダマシン配線を形成する過程
を含む半導体装置の製造方法において、 下地酸化膜に溝を形成する溝形成過程と、 銅膜で前記溝を埋め込む銅成膜過程と、 無機スラリーを用い、研磨荷重が１４０ｇ／ｃｍ2以
下、ウェハー中心点における線速度が０．１ｍ／ｓ以下
の研磨条件の下に、前記銅膜を研磨する研磨過程と、 を備えることを半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記溝形成過程後であって前記銅成膜過
程前に、前記下地酸化膜をプラズマ処理する過程を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項５】 裏面荷重は前記研磨荷重の８０％以下に
設定されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れ
か一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記銅成膜過程は、第一の厚さを有する
銅のシード層を形成する過程と、前記第一の厚さよりも
大きい第二の厚さを有する銅膜を成膜する過程と、から
なるものであることを特徴とする請求項２乃至５の何れ
か一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記シード層及び前記銅膜はメッキ法、
ＣＶＤ法又はスパッタ法の何れかにより形成されるもの
であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項８】 前記バリア膜は、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｔａ
又はＴａＮ膜の何れか一つであることを特徴とする請求
項２乃至７の何れか一項に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項９】 前記バリア膜の膜厚は１０００オングス
トローム以下であることを特徴とする請求項８に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記無機スラリーは、アルミナ粒子又
はシリカ粒子の縣濁液と過酸化水素水との混合物からな
るものであることを特徴とする請求項２乃至９の何れか
一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記アルミナ粒子又はシリカ粒子の縣
濁液と前記過酸化水素水との混合比は３：１乃至１：３
の範囲内にあることを特徴とする請求項１０に記載の半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29053998A JP3144635B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/415,922 US6100197A (en) | 1998-10-13 | 1999-10-12 | Method of fabricating a semiconductor device |
| KR1019990043971A KR100359070B1 (ko) | 1998-10-13 | 1999-10-12 | 반도체 장치 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29053998A JP3144635B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000124216A true JP2000124216A (ja) | 2000-04-28 |
| JP3144635B2 JP3144635B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=17757343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29053998A Expired - Fee Related JP3144635B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6100197A (ja) |
| JP (1) | JP3144635B2 (ja) |
| KR (1) | KR100359070B1 (ja) |
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