JP2001205554A - 研磨装置 - Google Patents
研磨装置Info
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- JP2001205554A JP2001205554A JP2000016951A JP2000016951A JP2001205554A JP 2001205554 A JP2001205554 A JP 2001205554A JP 2000016951 A JP2000016951 A JP 2000016951A JP 2000016951 A JP2000016951 A JP 2000016951A JP 2001205554 A JP2001205554 A JP 2001205554A
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- polishing
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
- B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
- B24D3/346—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties utilised during polishing, or grinding operation
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】パッド材料に疎水性の材料が用いられているこ
とから、研摩パッドとスラリとの馴染みは悪いものとな
り、研磨パッドと砥粒との間の物理的な吸着力は弱くな
る。その結果、研磨パッドに保持されなくなる砥粒が多
くなり、研磨に有効な砥粒の数が減少するので、十分な
研磨連度が得られない。 【解決手段】スラリ中の砥粒に対して適切な官能基を選
ぶことによって研磨パッドに起因する研磨特性の劣化を
防止できる。例えばスラリ中の砥粒が正に帯電する場
合、負に帯電する官能基を選べば砥粒が官能基に電気的
に吸着し、研磨パッドの保持力が高くなり、その結果と
して研磨連度の低下およびＩＤ−ジヨンの発生を抑制で
きる。
とから、研摩パッドとスラリとの馴染みは悪いものとな
り、研磨パッドと砥粒との間の物理的な吸着力は弱くな
る。その結果、研磨パッドに保持されなくなる砥粒が多
くなり、研磨に有効な砥粒の数が減少するので、十分な
研磨連度が得られない。 【解決手段】スラリ中の砥粒に対して適切な官能基を選
ぶことによって研磨パッドに起因する研磨特性の劣化を
防止できる。例えばスラリ中の砥粒が正に帯電する場
合、負に帯電する官能基を選べば砥粒が官能基に電気的
に吸着し、研磨パッドの保持力が高くなり、その結果と
して研磨連度の低下およびＩＤ−ジヨンの発生を抑制で
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に使用される研磨装置に関する。
に使用される研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の製造分野において、
半導体素子の微細化、半導体装置の高集積化に伴い、種
々の微細加工技術が開発されている。その中でも、ＣＭ
Ｐ（Chemical Mechanical Polishing）技術は、埋込み
金属配線、埋込み素子分離等の埋込み構造を形成するた
めに欠かすことのできない必須の要素技術になってい
る。
半導体素子の微細化、半導体装置の高集積化に伴い、種
々の微細加工技術が開発されている。その中でも、ＣＭ
Ｐ（Chemical Mechanical Polishing）技術は、埋込み
金属配線、埋込み素子分離等の埋込み構造を形成するた
めに欠かすことのできない必須の要素技術になってい
る。
【０００３】ＣＭＰによって表面に凹凸を有する被研磨
面を平坦化する場合、研磨速度はＣＭＰ装置の研磨パッ
ドの表面状態の影響を受ける。従来は、研磨パッドの表
面形状を工夫し、研磨パッドの表面にスラリ中の砥粒が
十分に保持されるようにしている。
面を平坦化する場合、研磨速度はＣＭＰ装置の研磨パッ
ドの表面状態の影響を受ける。従来は、研磨パッドの表
面形状を工夫し、研磨パッドの表面にスラリ中の砥粒が
十分に保持されるようにしている。
【０００４】しかし、パッド材料に疎水性の材料が用い
られていることから、研磨パッドとスラリとの馴染みは
悪いものとなり、研磨パッドと砥粒との間の物理的な吸
着力は弱くなる。その結果、研磨パッドに保持されなく
なる砥粒（浮遊砥粒）が多くなり、研磨に有効な砥粒の
数が減少するので、十分な研磨速度は得られにくい。
られていることから、研磨パッドとスラリとの馴染みは
悪いものとなり、研磨パッドと砥粒との間の物理的な吸
着力は弱くなる。その結果、研磨パッドに保持されなく
なる砥粒（浮遊砥粒）が多くなり、研磨に有効な砥粒の
数が減少するので、十分な研磨速度は得られにくい。
【０００５】また、浮遊砥粒の増加は、エロージョンの
抑制を困難なものとする。特に、現在のダマシン配線プ
ロセスにおいては、配線抵抗の増加および配線抵抗のバ
ラツキを抑制し、多層配線の加工を容易にするために、
エロージョンを小さく抑えることが最も重要な課題の一
つとなっているため、浮遊砥粒の増加は大きな問題とな
る。
抑制を困難なものとする。特に、現在のダマシン配線プ
ロセスにおいては、配線抵抗の増加および配線抵抗のバ
ラツキを抑制し、多層配線の加工を容易にするために、
エロージョンを小さく抑えることが最も重要な課題の一
つとなっているため、浮遊砥粒の増加は大きな問題とな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のＣ
ＭＰ装置は、研磨パッドの砥粒の保持力が弱く、研磨に
有効な砥粒の数が減少し、その結果として十分な研磨速
度を得ることが困難になったり、エロージョンを抑制す
ることが困難になるという問題があった。
ＭＰ装置は、研磨パッドの砥粒の保持力が弱く、研磨に
有効な砥粒の数が減少し、その結果として十分な研磨速
度を得ることが困難になったり、エロージョンを抑制す
ることが困難になるという問題があった。
【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、研磨パッドが原因とな
って起こる研磨特性の劣化を防止できる研磨装置を提供
することにある。
ので、その目的とするところは、研磨パッドが原因とな
って起こる研磨特性の劣化を防止できる研磨装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。すなわち、上記課題を解決するため
に、本発明に係る研磨装置は、表面に複数の官能基を有
する研磨パッドと、前記研磨パッドの表面に砥粒を含む
スラリを供給するスラリ供給手段とを備えていることを
特徴する。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。すなわち、上記課題を解決するため
に、本発明に係る研磨装置は、表面に複数の官能基を有
する研磨パッドと、前記研磨パッドの表面に砥粒を含む
スラリを供給するスラリ供給手段とを備えていることを
特徴する。
【０００９】このような構成であれば、スラリ中の砥粒
に対して適切な官能基を選ぶことによって、研磨パッド
に起因する研磨特性の劣化を防止できる。例えば、スラ
リ中の砥粒が正に帯電する場合、負に帯電する官能基を
選べば、砥粒が官能基に電気的に吸着し、研磨パッドの
砥粒の保持力が高くなり、その結果として研磨速度の低
下およびエロージョンの発生を抑制できるようになる。
に対して適切な官能基を選ぶことによって、研磨パッド
に起因する研磨特性の劣化を防止できる。例えば、スラ
リ中の砥粒が正に帯電する場合、負に帯電する官能基を
選べば、砥粒が官能基に電気的に吸着し、研磨パッドの
砥粒の保持力が高くなり、その結果として研磨速度の低
下およびエロージョンの発生を抑制できるようになる。
【００１０】本発明の上記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明ら
かになるであろう。
な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明ら
かになるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。
の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。
【００１２】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係るＣｕダマシン配線の形成方法を示す工
程断面図である。
の実施形態に係るＣｕダマシン配線の形成方法を示す工
程断面図である。
【００１３】まず、図１（ａ）に示すように、素子（不
図示）が集積形成されたＳｉ基板１上に層間絶縁膜２を
堆積する。
図示）が集積形成されたＳｉ基板１上に層間絶縁膜２を
堆積する。
【００１４】次に図１（ｂ）に示すように、層間絶縁膜
２の表面に深さ４００ｎｍの配線溝３をフォトリソグラ
フィとエッチング（例えばＲＩＥ：Reactive Ion Etchi
ng）を用いて形成する。
２の表面に深さ４００ｎｍの配線溝３をフォトリソグラ
フィとエッチング（例えばＲＩＥ：Reactive Ion Etchi
ng）を用いて形成する。
【００１５】次に図１（ｃ）に示すように、配線溝３の
表面（底面および側面）を被覆するように、バリアメタ
ル膜としての厚さ２０ｎｍのＴａＮ膜４をスパッタリン
グ法を用いて全面に堆積し、続いてスパッタリング法を
用いて配線溝３を埋め込むように、配線としての厚さ８
００ｎｍのＣｕ膜５を全面に堆積する。
表面（底面および側面）を被覆するように、バリアメタ
ル膜としての厚さ２０ｎｍのＴａＮ膜４をスパッタリン
グ法を用いて全面に堆積し、続いてスパッタリング法を
用いて配線溝３を埋め込むように、配線としての厚さ８
００ｎｍのＣｕ膜５を全面に堆積する。
【００１６】次に図１（ｄ）に示すように、表面にアニ
オン系官能基を有し、回転可能な研磨パッド６ａ、ｐＨ
が８．５の過硫酸アンモン、キナルジン酸、アルミナ系
スラリを被研磨面に供給するスラリ供給管７を備えたＣ
ＭＰ装置を用いて、配線溝３の外部の不要なＣｕ膜５を
除去する（ファーストステップポリッシュ）。本ＣＭＰ
の他の条件は以下の通りである。すなわち、ＴＲ（Top
Ring）／ＴＴ（Turn Table）比は６０／１００、研磨時
間は２分間である。
オン系官能基を有し、回転可能な研磨パッド６ａ、ｐＨ
が８．５の過硫酸アンモン、キナルジン酸、アルミナ系
スラリを被研磨面に供給するスラリ供給管７を備えたＣ
ＭＰ装置を用いて、配線溝３の外部の不要なＣｕ膜５を
除去する（ファーストステップポリッシュ）。本ＣＭＰ
の他の条件は以下の通りである。すなわち、ＴＲ（Top
Ring）／ＴＴ（Turn Table）比は６０／１００、研磨時
間は２分間である。
【００１７】ここで、図２に示すように、スラリ中のア
ルミナ（砥粒）はプラスに帯電し、パッド表面のアニオ
ン系官能基はマイナスに帯電しているため、スラリ中の
アルミナは電気的な引力によってパッド表面のアニオン
系官能基に吸着する。
ルミナ（砥粒）はプラスに帯電し、パッド表面のアニオ
ン系官能基はマイナスに帯電しているため、スラリ中の
アルミナは電気的な引力によってパッド表面のアニオン
系官能基に吸着する。
【００１８】その結果、研磨パッド６ａのアルミナ（砥
粒）の保持力が高くなり、図３に示すように、従来に比
べて、研磨に有効なアルミナ（砥粒）の数および研磨速
度は増加する。
粒）の保持力が高くなり、図３に示すように、従来に比
べて、研磨に有効なアルミナ（砥粒）の数および研磨速
度は増加する。
【００１９】研磨パッド６ａに保持されないアルミナ
（浮遊砥粒）は、Ｃｕ膜５の凹部に溜まって凹部の研磨
速度を上昇させるため、段差の解消を妨げる。すなわ
ち、エロージョンの抑制を妨げる。
（浮遊砥粒）は、Ｃｕ膜５の凹部に溜まって凹部の研磨
速度を上昇させるため、段差の解消を妨げる。すなわ
ち、エロージョンの抑制を妨げる。
【００２０】しかし、本発明によれば、図４に示すよう
に、従来に比べて、研磨に有効な砥粒の数が増加し、浮
遊砥粒の数が減少するので、エロージョンを抑制するこ
とができる。このような効果は、パッド表面にアニオン
系官能基およびカチオン系官能基が混在しても期待でき
るが、十分な効果を期待するためには、パッド表面にお
けるアニオン系官能基／カチオン系官能基の比は大きい
方が好ましい。
に、従来に比べて、研磨に有効な砥粒の数が増加し、浮
遊砥粒の数が減少するので、エロージョンを抑制するこ
とができる。このような効果は、パッド表面にアニオン
系官能基およびカチオン系官能基が混在しても期待でき
るが、十分な効果を期待するためには、パッド表面にお
けるアニオン系官能基／カチオン系官能基の比は大きい
方が好ましい。
【００２１】最後に、図１（ｅ）に示すように、研磨パ
ッド６ａの代わりに表面にカチオン系官能基を有する研
磨パッド６ｂ、ｐＨが１０．５のエチレンジアミン、シ
リカ系スラリを用いたＣＭＰによって、配線溝３の外部
の不要なＴａＮ膜４および配線溝３上の不要なＣｕ膜５
を除去して（セカンドステップポリッシュ）、Ｃｕダマ
シン配線が完成する。このとき、オーバーポリッシング
により層間絶縁膜２も研磨される。
ッド６ａの代わりに表面にカチオン系官能基を有する研
磨パッド６ｂ、ｐＨが１０．５のエチレンジアミン、シ
リカ系スラリを用いたＣＭＰによって、配線溝３の外部
の不要なＴａＮ膜４および配線溝３上の不要なＣｕ膜５
を除去して（セカンドステップポリッシュ）、Ｃｕダマ
シン配線が完成する。このとき、オーバーポリッシング
により層間絶縁膜２も研磨される。
【００２２】本ＣＭＰの他の条件は以下の通りである。
すなわち、ＴＲ（Top Ring）／ＴＴ（Turn Table）比は
５０／５０、研磨時間は１分間である。
すなわち、ＴＲ（Top Ring）／ＴＴ（Turn Table）比は
５０／５０、研磨時間は１分間である。
【００２３】ここで、図５に示すように、スラリ中のシ
リカ（砥粒）はマイナスに帯電し、パッド表面のカチオ
ン系官能基はプラスに帯電しているため、スラリ中のシ
リカは電気的な引力によってパッド表面のカチオン系官
能基に吸着する。
リカ（砥粒）はマイナスに帯電し、パッド表面のカチオ
ン系官能基はプラスに帯電しているため、スラリ中のシ
リカは電気的な引力によってパッド表面のカチオン系官
能基に吸着する。
【００２４】その結果、ファーストステップポリッシュ
の場合と同様、研磨パッド６ｂの砥粒の保持力が高くな
るので、研磨速度の増加およびエロージョンの抑制を図
ることができる。
の場合と同様、研磨パッド６ｂの砥粒の保持力が高くな
るので、研磨速度の増加およびエロージョンの抑制を図
ることができる。
【００２５】なお、セカンドステップポリッシュは、フ
ァーストステップポリッシュに比べて、浮遊砥粒に起因
するエラージョンが増大しやすい。その理由は以下の通
りである。
ァーストステップポリッシュに比べて、浮遊砥粒に起因
するエラージョンが増大しやすい。その理由は以下の通
りである。
【００２６】セカンドステップポリッシュでは、ＴａＮ
膜４、Ｃｕ膜５、層間絶縁膜２が研磨の対象となる。こ
のように複数の異なる膜が被研磨膜として混在する場
合、図６に示すように、浮遊砥粒は特定の被研磨膜（層
間絶縁膜２）上に集中する。すなわち、被研磨対象によ
って砥粒集中の度合いが異なってしまう。その結果、被
研磨対象の対象の違いによって研磨速度に差が出て期待
した研磨速度の選択比（選択比の制御）を実現できなく
なり、浮遊砥粒に起因するエラージョンが増大しやすく
なる。
膜４、Ｃｕ膜５、層間絶縁膜２が研磨の対象となる。こ
のように複数の異なる膜が被研磨膜として混在する場
合、図６に示すように、浮遊砥粒は特定の被研磨膜（層
間絶縁膜２）上に集中する。すなわち、被研磨対象によ
って砥粒集中の度合いが異なってしまう。その結果、被
研磨対象の対象の違いによって研磨速度に差が出て期待
した研磨速度の選択比（選択比の制御）を実現できなく
なり、浮遊砥粒に起因するエラージョンが増大しやすく
なる。
【００２７】なお、本実施形態では、いわゆるシングル
ダマシン配線の場合について説明したが、本発明はプラ
グと配線を同時に形成するデュアルダマシン配線にも適
用できる。さらに、本実施形態では、配線材料としてＣ
ｕを使用した場合について説明したが、本発明はＡｌ等
の他の配線材料を使用した場合に適用できる。
ダマシン配線の場合について説明したが、本発明はプラ
グと配線を同時に形成するデュアルダマシン配線にも適
用できる。さらに、本実施形態では、配線材料としてＣ
ｕを使用した場合について説明したが、本発明はＡｌ等
の他の配線材料を使用した場合に適用できる。
【００２８】（第２の実施形態）本実施形態では、パッ
ド表面の官能基を利用した研磨パッドのコンディショニ
ングについて説明する。
ド表面の官能基を利用した研磨パッドのコンディショニ
ングについて説明する。
【００２９】一般に、研磨（ＣＭＰ）が進行すると、パ
ッド表面の形状が変化し、研磨パッドの砥粒の保持能力
が低下する。したがって、研磨の進行に伴って研磨速度
は低下する。
ッド表面の形状が変化し、研磨パッドの砥粒の保持能力
が低下する。したがって、研磨の進行に伴って研磨速度
は低下する。
【００３０】しかし、パッド表面に実質的にアニオン系
官能基のみを有する研磨パッドまたは実質的にカチオン
系官能基のみを有する研磨パッドを用いると、言い換え
れば同一極性の官能基のみを有する研磨パッドを用いる
と、図７に示すように、官能基が互いに電気的な反発を
起こすため、パッド表面の形態を維持することが可能と
なる。
官能基のみを有する研磨パッドまたは実質的にカチオン
系官能基のみを有する研磨パッドを用いると、言い換え
れば同一極性の官能基のみを有する研磨パッドを用いる
と、図７に示すように、官能基が互いに電気的な反発を
起こすため、パッド表面の形態を維持することが可能と
なる。
【００３１】すなわち、同一極性の官能基のみを有する
研磨パッドはそれ自身でコンディショニングを行える。
その結果、本発明によれば、図８に示すように、従来に
比べて、速い研磨速度を長時間維持できるようになる。
これにより、セカンドステップポリッシュを行わず、フ
ァーストステップポリッシュでプロセスを終えることが
可能となる。このとき、無論、スクラッチも生じない。
研磨パッドはそれ自身でコンディショニングを行える。
その結果、本発明によれば、図８に示すように、従来に
比べて、速い研磨速度を長時間維持できるようになる。
これにより、セカンドステップポリッシュを行わず、フ
ァーストステップポリッシュでプロセスを終えることが
可能となる。このとき、無論、スクラッチも生じない。
【００３２】また、ウェハ間で行うコンディショニング
にアルカリ性の薬液（ｐＨ１２）を用いれば、研磨パッ
ドに吸着した削りかすおよび砥粒は官能基と同じ極性に
帯電する。その結果、研磨パッドに吸着した削りかすお
よび砥粒は官能基と互いに反発し合うので、これらの削
りかすおよび砥粒をより効果的に除去できるようにな
る。
にアルカリ性の薬液（ｐＨ１２）を用いれば、研磨パッ
ドに吸着した削りかすおよび砥粒は官能基と同じ極性に
帯電する。その結果、研磨パッドに吸着した削りかすお
よび砥粒は官能基と互いに反発し合うので、これらの削
りかすおよび砥粒をより効果的に除去できるようにな
る。
【００３３】（第３の実施形態）本実施形態では、パッ
ド表面の官能基を利用した他のエロージョン抑制方法に
ついて説明する。
ド表面の官能基を利用した他のエロージョン抑制方法に
ついて説明する。
【００３４】研磨パッドを硬くすれば、エロージョンを
抑制できるが、スクラッチが増加してしまう。逆に、研
磨パッドを柔らかくすれば、スクラッチを抑制できる
が、エロージョンが増大してしまう。
抑制できるが、スクラッチが増加してしまう。逆に、研
磨パッドを柔らかくすれば、スクラッチを抑制できる
が、エロージョンが増大してしまう。
【００３５】本実施形態では、エロージョンおよびスク
ラッチを抑制するために、パッド表面にアニオン系官能
基およびカチオン系官能基を有する研磨パッドを用い
る。
ラッチを抑制するために、パッド表面にアニオン系官能
基およびカチオン系官能基を有する研磨パッドを用い
る。
【００３６】このような研磨パッドを用いれば、図９に
示すように、アニオン系官能基とカチオン系官能基との
間に電気的な引力が働くことになる。その結果、パッド
表面の研磨布が絡み合って、適切な硬さを有する研磨パ
ッド、すなわちエロージョンおよびスクラッチを抑制で
きる程度の硬さの研磨パッドが得られる。また、研磨布
が絡み合うことによって、研磨布の厚さは薄くなる。
示すように、アニオン系官能基とカチオン系官能基との
間に電気的な引力が働くことになる。その結果、パッド
表面の研磨布が絡み合って、適切な硬さを有する研磨パ
ッド、すなわちエロージョンおよびスクラッチを抑制で
きる程度の硬さの研磨パッドが得られる。また、研磨布
が絡み合うことによって、研磨布の厚さは薄くなる。
【００３７】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
い。例えば、上記実施形態では、適切な官能基を用いる
ことでエロージョンを抑制する例について説明したが、
同じ官能基を用いた研磨パッドでも、パッド表面におけ
る官能基の密度を高くすることで、図１０に示すよう
に、エロージョンを十分に抑制できるようになる。これ
は、官能基密度を高くすることで、スラリ中に浮遊砥粒
が実質的に存在しなくなるからだと考えられる。
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
い。例えば、上記実施形態では、適切な官能基を用いる
ことでエロージョンを抑制する例について説明したが、
同じ官能基を用いた研磨パッドでも、パッド表面におけ
る官能基の密度を高くすることで、図１０に示すよう
に、エロージョンを十分に抑制できるようになる。これ
は、官能基密度を高くすることで、スラリ中に浮遊砥粒
が実質的に存在しなくなるからだと考えられる。
【００３８】また、官能基としてはアニオン系、カチオ
ン系のもののほかに、両性系または非イオン系のもの、
さらにはこれらの少なくとも一種の官能基を含むものが
使用可能である。
ン系のもののほかに、両性系または非イオン系のもの、
さらにはこれらの少なくとも一種の官能基を含むものが
使用可能である。
【００３９】ここで、アニオン系の官能基は、例えばス
ルホン酸型、カルボン酸型、硫酸エステル型およびリン
酸エステル型の少なくとも一種の官能基を含むもの、カ
チオン系の官能基は例えばアミン塩型および第４級アン
モニウム塩型の少なくとも一種の官能基を含むもの、両
性系の官能基は例えばカルボキシベタイン型およびグリ
シン型の少なくともの一種の官能基をむもの、非イオン
系の官能基は例えばエーテル型、エステル型およびアル
カノールアミド型の少なくともの一種の官能基を含むも
のである。
ルホン酸型、カルボン酸型、硫酸エステル型およびリン
酸エステル型の少なくとも一種の官能基を含むもの、カ
チオン系の官能基は例えばアミン塩型および第４級アン
モニウム塩型の少なくとも一種の官能基を含むもの、両
性系の官能基は例えばカルボキシベタイン型およびグリ
シン型の少なくともの一種の官能基をむもの、非イオン
系の官能基は例えばエーテル型、エステル型およびアル
カノールアミド型の少なくともの一種の官能基を含むも
のである。
【００４０】また、本発明において使用可能な代表的な
スラリを前述したものを含めてまとめて列挙すると、酸
化アルミニウム、シリカ、ベンガラ、セリア、カーボン
もしくは二酸化マンガン、またはこれらの中から選ばれ
た複数の物質の混合物を含むものである。同様に、研磨
パッドと接触する被研磨面を前述したものを含めてまと
めて列挙すると、アルミニウム、銅、タングステン、チ
タン、ニオブ、タンタル、銀、バナジウム、ルテニウム
もしくはプラチナ、またはその酸化物、窒化物、ホウ化
物もしくは合金からなる面、またはこれらの中から選ば
れた複数の面である。
スラリを前述したものを含めてまとめて列挙すると、酸
化アルミニウム、シリカ、ベンガラ、セリア、カーボン
もしくは二酸化マンガン、またはこれらの中から選ばれ
た複数の物質の混合物を含むものである。同様に、研磨
パッドと接触する被研磨面を前述したものを含めてまと
めて列挙すると、アルミニウム、銅、タングステン、チ
タン、ニオブ、タンタル、銀、バナジウム、ルテニウム
もしくはプラチナ、またはその酸化物、窒化物、ホウ化
物もしくは合金からなる面、またはこれらの中から選ば
れた複数の面である。
【００４１】また、上記実施形態では、本発明のＣＭＰ
装置をダマシン配線（埋込み金属配線）の形成プロセス
に用いた場合について説明したが、ＳＴＩ（Shallow Tr
enchIsolation）における埋込み素子分離構造など他の
埋込み構造の形成プロセスにも用いることができる。
装置をダマシン配線（埋込み金属配線）の形成プロセス
に用いた場合について説明したが、ＳＴＩ（Shallow Tr
enchIsolation）における埋込み素子分離構造など他の
埋込み構造の形成プロセスにも用いることができる。
【００４２】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
で、種々変形して実施できる。
【００４３】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、ス
ラリ中の砥粒に対して適切な官能基を選ぶことによっ
て、研磨パッドに起因する研磨特性の劣化を防止できる
研磨装置を実現できるようになる。
ラリ中の砥粒に対して適切な官能基を選ぶことによっ
て、研磨パッドに起因する研磨特性の劣化を防止できる
研磨装置を実現できるようになる。
【図１】第１の実施形態に係るＣｕダマシン配線の形成
方法を示す工程断面図
方法を示す工程断面図
【図２】第１の実施形態で使用する研磨パッドのアルミ
ナを含むスラリ中での表面状態を示す模式図
ナを含むスラリ中での表面状態を示す模式図
【図３】本発明の研磨速度に関しての効果を説明するた
めの図
めの図
【図４】本発明のエロージョンに関しての効果を説明す
るための図
るための図
【図５】第１の実施形態の研磨パッドのシリカを含むス
ラリ中での表面状態を示す模式図
ラリ中での表面状態を示す模式図
【図６】セカンドステップポリッシュにおける問題点を
説明するための断面図
説明するための断面図
【図７】第２の実施形態で使用する研磨パッドのスラリ
中での表面状態を示す模式図
中での表面状態を示す模式図
【図８】本発明の研磨速度の時間依存性に関しての効果
を説明するための図
を説明するための図
【図９】第３の実施形態で使用する研磨パッドのスラリ
中での表面状態を示す模式図
中での表面状態を示す模式図
【図１０】エロージョンの官能基密度依存性を示す図
１…Ｓｉ基板 ２…層間絶縁膜 ３…配線溝 ４…ＴａＮ膜（バリアメタル膜） ５…配線（Ｃｕ膜） ６ａ，６ｂ…研磨パッド ７…スラリ供給管（スラリ供給手段）
フロントページの続き (72)発明者 南幅 学 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 AC04 CB03 DA02 DA17
Claims (8)
- 【請求項１】表面に複数の官能基を有する研磨パッド
と、 前記研磨パッドの表面に砥粒を含むスラリを供給するス
ラリ供給手段とを具備してなることを特徴とする研磨装
置。 - 【請求項２】前記スラリ中に浮遊砥粒が実質的に存在し
なくなるように、前記研磨パッドの表面における前記複
数の官能基の密度が選ばれていることを特徴とする請求
項１に記載の研磨装置。 - 【請求項３】前記複数の官能基は、前記砥粒と反対に帯
電していることを特徴とする請求項１に記載の研磨装
置。 - 【請求項４】前記複数の官能基は、マイナスに帯電した
複数の官能基と、プラスに帯電した複数の官能基とから
なることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。 - 【請求項５】前記複数の官能基は、アニオン系、カチオ
ン系、両性系および非イオン系の少なくとも一種の官能
基を含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。 - 【請求項６】前記アニオン系の官能基はスルホン酸型、
カルボン酸型、硫酸エステル型およびリン酸エステル型
の少なくとも一種の官能基を含み、前記カチオン系の官
能基はアミン塩型および第４級アンモニウム塩型の少な
くとも一種の官能基を含み、前記両性系の官能基はカル
ボキシベタイン型およびグリシン型の少なくともの一種
の官能基を含み、前記非イオン系の官能基はエーテル
型、エステル型およびアルカノールアミド型の少なくと
もの一種の官能基を含むことを特徴とする請求項５に記
載の研磨装置。 - 【請求項７】前記砥粒は、酸化アルミニウム、シリカ、
ベンガラ、セリア、カーボンもしくは二酸化マンガン、
またはこれらの中から選ばれた複数の物質の混合物を含
むことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。 - 【請求項８】前記研磨パッドと接触する被研磨面は、ア
ルミニウム、銅、タングステン、チタン、ニオブ、タン
タル、銀、バナジウム、ルテニウムもしくはプラチナ、
またはその酸化物、窒化物、ホウ化物もしくは合金から
なる面、またはこれらの中から選ばれた複数の面である
ことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
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