JP2001284297A - Polishing device, polishing method and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Polishing device, polishing method and manufacturing method of semiconductor device

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JP2001284297A JP2000101337A JP2000101337A JP2001284297A JP 2001284297 A JP2001284297 A JP 2001284297A JP 2000101337 A JP2000101337 A JP 2000101337A JP 2000101337 A JP2000101337 A JP 2000101337A JP 2001284297 A JP2001284297 A JP 2001284297A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing device which can restrain damage and a polishing method, and a manufacturing method of a semiconductor device by improving polishing rate while maintaining relaxing ability of original steps. SOLUTION: A polishing device has a polishing tool 11 with a polishing surface and polishes a surface wherein a metallic film is formed on a wafer by bringing a polishing surface of the tool 11 into contact with the surface to be polished. The device has a complex formation agent supply means 71 for supplying a complex formation agent containing ligand which forms a complex of a metallic film whose mechanical strength is lower than that of the metallic film to at least a contact region between the polishing surface and the surface to be polished, and a temperature adjustment means 61 for adjusting the temperature of the complex formation reaction region at a temperature which accelerates complex formation reaction between the metallic film and the complex formation agent.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、半導体
装置の多層配線構造などを形成する工程に用いる研磨装
置、研磨方法および半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus, a polishing method, and a method for manufacturing a semiconductor device, which are used, for example, in a process of forming a multilayer wiring structure of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高集積化、小型化に伴い、
配線の微細化、配線ピッチの縮小化および配線の多層化
が進んでおり、半導体装置の製造プロセスにおける多層
配線技術の重要性が増大している。一方、従来、多層配
線構造の半導体装置の配線材料としてアルミニウムが多
用されてきたが、近年の0.18μmルール以下のデザ
インルールにおいて、信号の伝搬遅延を抑制するため
に、配線材料をアルミニウムから銅に代えた配線プロセ
スの開発が盛んに行われている。銅を配線に使用する
と、低抵抗と高エレクトロマイグレーション耐性を両立
できるというメリットがある。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices become more highly integrated and miniaturized,
With the miniaturization of wiring, the reduction of wiring pitch, and the increasing of the number of wiring layers, the importance of multilayer wiring technology in the manufacturing process of semiconductor devices is increasing. On the other hand, conventionally, aluminum has been frequently used as a wiring material for a semiconductor device having a multilayer wiring structure. However, in recent design rules under the 0.18 μm rule, in order to suppress signal propagation delay, the wiring material is changed from aluminum to copper. The development of a wiring process that substitutes for is being actively pursued. When copper is used for wiring, there is an advantage that both low resistance and high electromigration resistance can be achieved.

【0003】この銅を配線に使用するプロセスでは、例
えばあらかじめ層間絶縁膜に形成した溝状の配線パター
ンに金属を埋め込み、CMP(Chemical Mechanical Po
lishing : 化学機械研磨) 法によって余分な金属膜を除
去して配線を形成する、ダマシン(damascen)法と呼ば
れる配線プロセスが有力となっている。このダマシン法
は、配線のエッチングが不要であり、さらに上層の層間
絶縁膜も自ずと平坦なものになるので、工程を簡略化で
きるという利点がある。さらに、層間絶縁膜に配線用溝
だけでなく、コンタクトホールも溝として開け、配線用
溝とコンタクトホールを同時に金属で埋め込むデュアル
ダマシン(dualdamascene)法では、さらに大幅な配線
工程の削減が可能となる。
In the process of using copper for wiring, for example, a metal is buried in a groove-shaped wiring pattern formed in advance in an interlayer insulating film, and a CMP (Chemical Mechanical Poor) is used.
A wiring process called a damascen method, in which an excess metal film is removed by a lishing (chemical mechanical polishing) method to form a wiring, has become effective. This damascene method has an advantage that the process can be simplified because the wiring does not need to be etched and the upper interlayer insulating film is naturally flat. Furthermore, not only the wiring groove but also the contact hole is formed in the interlayer insulating film as a groove, and the wiring groove and the contact hole are simultaneously filled with metal, so that the dual damascene method can further reduce the number of wiring steps. .

【0004】ここで、上記のデュアルダマシン法による
配線形成プロセスの一例について下記の図を参照して、
説明する。なお、配線材料として銅を用いた場合につい
て説明する。まず、図20(a)に示すように、例え
ば、不図示の不純物拡散領域が適宜形成されているシリ
コン等の半導体基板301上に、例えば酸化シリコンか
らなる層間絶縁膜302を、例えば減圧CVD(Chemic
al Vapor Deposition )法により形成する。
Here, an example of a wiring forming process by the dual damascene method will be described with reference to the following drawings.
explain. The case where copper is used as the wiring material will be described. First, as shown in FIG. 20A, an interlayer insulating film 302 made of, for example, silicon oxide is formed on a semiconductor substrate 301 made of silicon or the like on which an impurity diffusion region (not shown) is appropriately formed by, for example, low-pressure CVD ( Chemic
al Vapor Deposition) method.

【0005】次に、図20(b)に示すように、半導体
基板301の不純物拡散領域に通じるコンタクトホール
CH、および半導体基板301の不純物拡散領域と電気
的に接続される所定のパターンの配線が形成される溝M
を公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技
術を用いて形成する。
Next, as shown in FIG. 20B, a contact hole CH leading to the impurity diffusion region of the semiconductor substrate 301 and a wiring having a predetermined pattern electrically connected to the impurity diffusion region of the semiconductor substrate 301 are formed. Groove M to be formed
Is formed using a known photolithography technique and etching technique.

【0006】次に、図20(c)に示すように、バリア
膜305を層間絶縁膜302の表面、コンタクトホール
CHおよび溝M内に形成する。このバリア膜305は、
例えば、Ta、Ti、TaN、TiN等の材料を公知の
スパッタ法により、形成する。バリア膜305は、配線
を構成する材料が銅で層間絶縁膜302が酸化シリコン
で構成されている場合には、銅は酸化シリコンへの拡散
係数が大きく、酸化されやすいため、これを防止するた
めに設けられる。
Next, as shown in FIG. 20C, a barrier film 305 is formed on the surface of the interlayer insulating film 302, in the contact holes CH and in the trenches M. This barrier film 305
For example, a material such as Ta, Ti, TaN, or TiN is formed by a known sputtering method. When the material of the barrier film 305 is copper and the interlayer insulating film 302 is made of silicon oxide, copper has a large diffusion coefficient into silicon oxide and is easily oxidized. Is provided.

【0007】次に、図21(d)に示すように、バリア
膜305上に、銅を公知のスパッタ法により、所定の膜
厚で堆積させ、シード膜306を形成する。次に、図2
1(e)に示すように、コンタクトホールCHおよび溝
Mを銅で埋め込むように、銅膜307を形成する。銅膜
307は、例えば、メッキ法、CVD法、スパッタ法等
により形成する。
Next, as shown in FIG. 21D, a seed film 306 is formed on the barrier film 305 by depositing copper to a predetermined thickness by a known sputtering method. Next, FIG.
As shown in FIG. 1E, a copper film 307 is formed so as to fill the contact hole CH and the trench M with copper. The copper film 307 is formed by, for example, a plating method, a CVD method, a sputtering method, or the like.

【0008】次に、図21(f)に示すように、層間絶
縁膜302上の余分な銅膜307およびバリア膜305
をCMP法によって除去し、平坦化する。以上の工程に
より、銅配線308およびコンタクト309とが形成さ
れる。上記したプロセスを配線308上で繰り返し行う
ことにより、多層配線を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 21F, an extra copper film 307 and an extra barrier film 305 on the interlayer insulating film 302 are formed.
Is removed by a CMP method and planarized. Through the above steps, the copper wiring 308 and the contact 309 are formed. By repeatedly performing the above process on the wiring 308, a multilayer wiring can be formed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
デュアルダマシン法を用いた銅配線形成プロセスでは、
余分な銅膜307をCMP法によって除去する工程にお
いて、従来のCMP法を用いた平坦化技術では、研磨工
具と銅膜との間に高い圧力をかけ、研磨するため、半導
体基板へのダメージが大きく、特に層間絶縁膜に機械的
強度の低い低誘電率の有機系絶縁膜などを採用していく
場合には、このダメージは、無視できないものとなり、
層間絶縁膜へのクラック(亀裂)の発生、半導体基板か
らの層間絶縁膜の剥離などの問題がある。
However, in the above-described copper wiring forming process using the dual damascene method,
In the step of removing the excess copper film 307 by the CMP method, in the planarization technique using the conventional CMP method, a high pressure is applied between the polishing tool and the copper film and the polishing is performed. This damage is not negligible, especially when an organic insulating film having a low mechanical strength and a low dielectric constant is used for the interlayer insulating film.
There are problems such as generation of cracks (cracks) in the interlayer insulating film and peeling of the interlayer insulating film from the semiconductor substrate.

【0010】また、層間絶縁膜302と、銅膜307お
よびバリア膜305との除去性能が異なることから、配
線308にディッシング、エロージョン(シンニン
グ)、リセス等が発生しやすいという問題が存在した。
ディッシングは、図22(a)に示すように、例えば、
0.18μmルールのデザインルールにおいて、例え
ば、100μm程度のような幅の広い配線308が存在
した場合に、当該配線の中央部が過剰に除去され、へこ
んでしまう現象であり、このディッシングが発生すると
配線308の断面積が不足するため、配線抵抗値不良等
の原因となる。このディッシングは、配線材料に比較的
軟質の銅やアルミニウムを用いた場合に発生しやすい。
エロージョンは、図22(b)に示すように、例えば、
3000μmの範囲に1.0μmの幅の配線が50パー
セントの密度で形成されているようなパターン密度の高
い部分が過剰に除去されてしまう現象であり、エロージ
ョンが発生すると、配線の断面積が不足するため、配線
抵抗値不良等の原因となる。リセスは、図22(c)に
示すように、層間絶縁膜302と配線308との境界で
配線308が低くなり段差ができてしまう現象であり、
この場合にも配線の断面積が不足するため、配線抵抗値
の不良等の原因となる。
Further, since the removal performance of the interlayer insulating film 302 is different from that of the copper film 307 and the barrier film 305, there is a problem that dishing, erosion (thinning), recess, and the like are easily generated in the wiring 308.
The dishing is performed, for example, as shown in FIG.
In the design rule of the 0.18 μm rule, for example, when a wide wiring 308 such as about 100 μm is present, the central part of the wiring is excessively removed and dented. Insufficient cross-sectional area of the wiring 308 causes a wiring resistance value defect and the like. This dishing is likely to occur when relatively soft copper or aluminum is used for the wiring material.
The erosion is, for example, as shown in FIG.
This is a phenomenon in which a high-pattern-density portion in which a wiring having a width of 1.0 μm is formed at a density of 50% in a range of 3000 μm is excessively removed. If erosion occurs, the cross-sectional area of the wiring becomes insufficient. As a result, the wiring resistance value becomes defective. The recess is a phenomenon in which the wiring 308 is lowered at the boundary between the interlayer insulating film 302 and the wiring 308 as shown in FIG.
Also in this case, since the cross-sectional area of the wiring is insufficient, the wiring resistance may be defective.

【0011】一方、特にダマシン法またはデュアルダマ
シン法では、配線用溝、または配線用溝およびコンタク
トホールを同時に銅で埋め込むため、余分な銅膜307
の膜厚が大きく、かつ銅膜表面には埋め込みによって生
じた凹凸があることから、余分な銅膜307をCMP法
によって、効率的に除去しつつ、当該初期段差を緩和す
る必要がある。従って、単位時間当たりの除去量である
研磨レートは、例えば、500nm/min以上となる
ように要求されており、この研磨レートを稼ぐために
は、ウェーハに対する加工圧力を大きくしたり、エッチ
ング力の強い薬液を用いたり、研磨工具の回転数を上げ
たりすることが考えられるが、いずれの場合でも精度面
では、上記の方法で研磨レートを向上しようとすると、
段差緩和能力(平坦化能力)が低下することが知られて
いる。また、図23に示すように、配線表面にスクラッ
チSCやケミカルダメージCDが発生しやすくなり、特
に、軟質の銅では発生しやすい。このため、配線のオー
プン、ショート、配線抵抗値不良等の不具合の原因とな
り、また、上記の方法で研磨レートを向上しようとする
と、上記のクラック、層間絶縁膜の剥離、ディッシン
グ、エロージョンおよびリセスの発生量も大きくなると
いう不利益が存在した。
On the other hand, particularly in the damascene method or the dual damascene method, since the wiring groove or the wiring groove and the contact hole are simultaneously filled with copper, an extra copper film 307 is formed.
Is thick, and the surface of the copper film has irregularities caused by embedding. Therefore, it is necessary to reduce the initial step while efficiently removing the excess copper film 307 by the CMP method. Therefore, the polishing rate, which is the removal amount per unit time, is required to be, for example, 500 nm / min or more. In order to increase the polishing rate, it is necessary to increase the processing pressure on the wafer or to increase the etching force. It is conceivable to use a strong chemical solution or to increase the rotation speed of the polishing tool, but in any case, in terms of accuracy, when trying to improve the polishing rate by the above method,
It is known that the ability to alleviate steps (flattening ability) is reduced. In addition, as shown in FIG. 23, a scratch SC and a chemical damage CD are easily generated on the wiring surface, and particularly easily generated with soft copper. For this reason, it causes defects such as open wiring, short circuit, and poor wiring resistance value, and when trying to improve the polishing rate by the above-described method, the above cracks, peeling of the interlayer insulating film, dishing, erosion, and recess are caused. There was a disadvantage that the amount generated was also large.

【0012】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、従って、本発明は、ディッシングやエロージ
ョンなどの不利益が生じることなく、銅配線などの金属
膜を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸の段差緩和
能力を維持しつつ、研磨レートを向上させ、配線下層の
層間絶縁膜などへのダメージを抑制可能な研磨装置、研
磨方法および半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. Accordingly, the present invention provides a method for planarizing a metal film such as a copper wiring by polishing without causing disadvantages such as dishing and erosion. In addition, an object of the present invention is to provide a polishing apparatus, a polishing method, and a method for manufacturing a semiconductor device capable of improving a polishing rate and suppressing damage to an interlayer insulating film or the like below a wiring while maintaining a capability of alleviating a step of initial unevenness. And

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の研磨装置は、研磨面を有する研磨部を備
え、被研磨対象物の金属膜が形成された被研磨面に前記
研磨部の前記研磨面を接触させて研磨する研磨装置であ
って、前記研磨面と前記被研磨面との少なくとも接触領
域に、前記金属膜より機械的強度の低い当該金属膜の錯
体を形成する配位子を含む錯形成剤を供給する錯形成剤
供給手段と、前記金属膜と前記錯形成剤との錯形成反応
を促進する温度に当該錯形成反応領域の温度調整をする
温度調整手段とを有する。
In order to achieve the above object, a polishing apparatus according to the present invention comprises a polishing section having a polishing surface, and the polishing apparatus has a polishing surface on which a metal film of an object to be polished is formed. A polishing apparatus for polishing by bringing the polishing surface of the portion into contact with the polishing surface, wherein a complex of the metal film having lower mechanical strength than the metal film is formed in at least a contact area between the polishing surface and the surface to be polished. A complex forming agent supplying means for supplying a complex forming agent containing a ligand, and a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the complex forming reaction region to a temperature at which a complex forming reaction between the metal film and the complex forming agent is promoted. Have.

【0014】上記の本発明の研磨装置は、好適には、前
記錯形成剤は、研磨砥粒を含む化学研磨剤を含有する。
In the above polishing apparatus of the present invention, preferably, the complex forming agent contains a chemical polishing agent containing abrasive grains.

【0015】上記の本発明の研磨装置は、好適には、前
記金属膜は銅により形成されている。
In the above polishing apparatus of the present invention, preferably, the metal film is formed of copper.

【0016】上記の本発明の研磨装置は、好適には、前
記錯形成剤には、前記金属膜を酸化させ、前記錯形成反
応を促進する酸化剤を含む。
In the polishing apparatus of the present invention, preferably, the complex forming agent includes an oxidizing agent for oxidizing the metal film and promoting the complex forming reaction.

【0017】上記の本発明の研磨装置は、好適には、前
記錯形成剤供給手段において、前記配位子として少なく
ともキナルジン酸、グリシン、クエン酸、シュウ酸、ま
たはプロピオン酸のいずれかのキレート剤を含む前記錯
形成剤を供給する。
Preferably, in the above-mentioned polishing apparatus of the present invention, in the complex-forming agent supply means, at least one of a chelating agent of quinaldic acid, glycine, citric acid, oxalic acid or propionic acid is used as the ligand. Is supplied.

【0018】上記の本発明の研磨装置は、好適には、前
記温度調整手段は、前記化学研磨剤を含む前記錯形成剤
を温度調整することにより前記錯形成反応領域の温度調
整をし、また前記被研磨面または前記研磨面を温度調整
することにより前記錯形成反応領域の温度調整をする。
In the polishing apparatus of the present invention, preferably, the temperature adjusting means adjusts the temperature of the complex forming reaction region by adjusting the temperature of the complex forming agent containing the chemical polishing agent. The temperature of the complex formation reaction region is adjusted by adjusting the temperature of the polished surface or the polished surface.

【0019】上記の本発明の研磨装置は、好適には、前
記錯形成反応領域の温度を測定する温度測定手段をさら
に備え、さらに好適には、前記温度測定手段からの検出
信号に基づいて、前記温度の値が一定となるように前記
温度調整手段を制御する制御手段をさらに有する。
Preferably, the polishing apparatus of the present invention further comprises a temperature measuring means for measuring a temperature of the complex formation reaction region, and more preferably, the temperature of the complex forming reaction region is determined based on a detection signal from the temperature measuring means. There is further provided control means for controlling the temperature adjustment means so that the value of the temperature is constant.

【0020】上記の本発明の研磨装置によれば、被研磨
面の金属膜表面が、酸化剤によって酸化されて、配位子
との錯形成反応により、錯体膜となる。当該錯体膜は、
金属膜よりも機械的強度が低いため、低い研磨圧力で研
磨除去することが可能となる。上記の作用において、錯
体膜は金属膜表面に一様に形成されるため、例えば凹凸
形状を有する金属膜を研磨する場合に、その凹凸形状の
金属膜表面に一様に錯体膜が形成され、当該錯体膜の凸
部を選択的に除去することにより、凸部の金属膜表面が
露出する。この金属膜の凸部は、さらに錯形成剤の作用
によって錯体膜となり、再び選択的に除去される。この
結果、金属膜の初期凹凸が平坦化される。さらに、上記
の錯形成反応を促進する温度に当該錯形成反応領域を温
度調整することにより、錯体膜の生成速度が増加するこ
とから、金属膜の研磨レートを向上することができる。
なお、上記の作用を、錯形成反応領域の温度を測定する
温度測定手段からの検出信号に基づいて、当該温度の値
が一定となるように制御手段により、温度調整手段を制
御することにより、錯体膜の生成速度をほぼ一定に保つ
ことができ、その結果、研磨レートを一定に保つことが
出来る。従って、平坦化能力の高い研磨装置を実現する
ことができる。
According to the above-described polishing apparatus of the present invention, the surface of the metal film to be polished is oxidized by the oxidizing agent to form a complex film by a complex formation reaction with the ligand. The complex membrane,
Since the mechanical strength is lower than that of the metal film, it is possible to remove by polishing at a low polishing pressure. In the above operation, since the complex film is uniformly formed on the surface of the metal film, for example, when polishing a metal film having an uneven shape, the complex film is uniformly formed on the surface of the metal film having the uneven shape, By selectively removing the convex portion of the complex film, the metal film surface of the convex portion is exposed. The convex portions of the metal film further become a complex film by the action of the complex forming agent, and are selectively removed again. As a result, the initial irregularities of the metal film are flattened. Further, by adjusting the temperature of the complex formation reaction region to a temperature at which the complex formation reaction is promoted, the formation rate of the complex film is increased, so that the polishing rate of the metal film can be improved.
Note that, based on a detection signal from a temperature measurement unit that measures the temperature of the complex formation reaction region, the above operation is controlled by the control unit so that the value of the temperature becomes constant, by controlling the temperature adjustment unit. The formation rate of the complex film can be kept almost constant, and as a result, the polishing rate can be kept constant. Therefore, a polishing apparatus having a high leveling ability can be realized.

【0021】また、上記の目的を達成するため、本発明
の研磨方法は、被研磨面に金属膜を有する被研磨対象物
の研磨方法であって、前記被研磨面に前記金属膜より機
械的強度の低い当該金属膜の錯体を形成する配位子を含
む錯形成剤を供給する工程と、前記錯形成剤により錯体
膜を前記金属膜表面に形成する工程と、前記錯体膜を除
去し、除去された当該錯体膜下の金属膜を表面に露出さ
せる工程とを有し、前記錯形成剤と前記金属膜との錯形
成反応を促進する温度に当該錯形成反応領域を温度調整
する。
In order to achieve the above object, a polishing method according to the present invention is a method for polishing an object to be polished having a metal film on a surface to be polished, wherein the surface to be polished is more mechanical than the metal film. Supplying a complex forming agent containing a ligand that forms a complex of the metal film having a low strength, forming a complex film on the surface of the metal film with the complex forming agent, and removing the complex film; Exposing the removed metal film under the complex film to the surface, and adjusting the temperature of the complex formation reaction region to a temperature at which a complex formation reaction between the complex forming agent and the metal film is promoted.

【0022】上記の本発明の研磨方法は、好適には、前
記錯体膜を除去する工程の後に、前記露出した金属膜
に、前記錯形成剤を供給して、前記錯体膜を当該金属膜
表面に形成し、当該錯体膜を除去する工程を繰り返し行
うことにより、前記金属膜を研磨する。
In the polishing method according to the present invention, preferably, after the step of removing the complex film, the complex forming agent is supplied to the exposed metal film so that the complex film is formed on the surface of the metal film. The metal film is polished by repeatedly performing a process of removing the complex film.

【0023】上記の本発明の研磨方法は、好適には、前
記被研磨面は、前記被研磨面は、凹凸形状の前記金属膜
を有しており、前記錯体膜を形成する工程においては、
前記金属膜の凹凸形状に応じた前記錯体膜を形成し、前
記錯体膜を除去する工程においては、前記錯体膜の凸部
分を選択的に除去し、当該凸部分の金属膜を表面に露出
させ、前記露出した凸部分の金属膜に再び前記錯形成剤
を供給して、前記錯体膜を形成し、当該錯体膜を除去す
る工程を繰り返すことにより前記金属膜を平坦化研磨す
る。
In the polishing method of the present invention, preferably, the surface to be polished has the metal film having an uneven shape, and in the step of forming the complex film,
In the step of forming the complex film according to the uneven shape of the metal film and removing the complex film, a convex portion of the complex film is selectively removed to expose the metal film of the convex portion to the surface. The complex forming agent is again supplied to the exposed convex portion of the metal film to form the complex film, and the step of removing the complex film is repeated to flatten and polish the metal film.

【0024】上記の本発明の研磨方法は、好適には、前
記錯形成剤は、研磨砥粒を含む化学研磨剤を含有してお
り、前記錯体膜を除去する工程において、前記化学研磨
剤による化学機械研磨により前記被研磨面の前記錯体膜
を除去する。
In the polishing method of the present invention, preferably, the complex forming agent contains a chemical polishing agent containing abrasive grains, and in the step of removing the complex film, the complex forming agent is removed by the chemical polishing agent. The complex film on the surface to be polished is removed by chemical mechanical polishing.

【0025】上記の本発明の研磨方法は、好適には、前
記金属膜は銅により形成されている。
In the above polishing method of the present invention, preferably, the metal film is formed of copper.

【0026】上記の本発明の研磨方法は、好適には、前
記錯形成剤は、前記金属膜を酸化させ、前記錯形成反応
を促進する酸化剤を含む。
In the above polishing method of the present invention, preferably, the complex forming agent includes an oxidizing agent that oxidizes the metal film and promotes the complex forming reaction.

【0027】上記の本発明の研磨方法は、好適には、前
記錯形成剤を供給する工程において、前記配位子とし
て、少なくともキナルジン酸、グリシン、クエン酸、シ
ュウ酸、またはプロピオン酸のいずれかのキレート剤を
含む錯形成剤を供給し、前記錯体膜を形成する工程にお
いて、前記錯体膜としてキレート膜を形成する。
In the polishing method of the present invention described above, preferably, in the step of supplying the complex-forming agent, at least one of quinaldic acid, glycine, citric acid, oxalic acid, and propionic acid is used as the ligand. In the step of supplying the complex-forming agent containing the chelating agent, and forming the complex film, a chelate film is formed as the complex film.

【0028】上記の本発明の研磨方法は、好適には、前
記錯形成剤を供給する工程において、前記化学研磨剤を
含む前記錯形成剤を温度調整して供給することにより前
記錯形成反応領域の温度調整をし、また、前記被研磨対
象物、または前記錯体膜を除去する工程に用いる研磨工
具を温度調整することにより前記錯形成反応領域の温度
調整をする。
In the polishing method of the present invention, preferably, in the step of supplying the complex-forming agent, the complex-forming agent containing the chemical polishing agent is supplied at a controlled temperature. The temperature of the complex formation reaction region is adjusted by adjusting the temperature of the polishing target used in the step of removing the object to be polished or the complex film.

【0029】上記の本発明の研磨方法によれば、被研磨
面の金属膜表面が、酸化剤によって酸化されて、配位子
との錯形成反応により錯体膜となる。当該錯体膜は、金
属膜よりも機械的強度が低いため、低い研磨圧力で研磨
除去することが可能となる。上記の作用において、錯体
膜は金属膜表面に一様に形成されるため、例えば凹凸形
状を有する金属膜を研磨する場合に、その凹凸形状の金
属膜表面に一様に錯体膜が形成され、当該錯体膜の凸部
を選択的に除去することにより、凸部の金属膜表面が露
出する。この金属膜の凸部は、さらに錯形成剤の作用に
よって錯体膜となり、再び繰り返し選択的に除去される
ことにより、金属膜の初期凹凸が平坦化される。さら
に、上記の錯形成反応を促進する温度に当該錯形成反応
領域を温度調整することにより、錯体膜の生成速度が増
加することから、金属膜の研磨レートを向上することが
できる。なお、上記の作用を、錯形成反応領域の温度が
一定となるように調整することにより、錯体膜の生成速
度をほぼ一定に保つことができ、その結果、研磨レート
を一定に保つことが出来る。従って、平坦化能力の高い
研磨方法を実現することができる。
According to the polishing method of the present invention described above, the surface of the metal film to be polished is oxidized by the oxidizing agent to form a complex film by a complex formation reaction with the ligand. Since the complex film has lower mechanical strength than the metal film, it can be polished and removed at a low polishing pressure. In the above operation, since the complex film is uniformly formed on the surface of the metal film, for example, when polishing a metal film having an uneven shape, the complex film is uniformly formed on the surface of the metal film having the uneven shape, By selectively removing the convex portion of the complex film, the metal film surface of the convex portion is exposed. The convex portion of the metal film further becomes a complex film by the action of the complex forming agent, and is selectively removed again to flatten the initial unevenness of the metal film. Further, by adjusting the temperature of the complex formation reaction region to a temperature at which the complex formation reaction is promoted, the formation rate of the complex film is increased, so that the polishing rate of the metal film can be improved. In addition, by adjusting the above operation so that the temperature of the complex formation reaction region is constant, the formation rate of the complex film can be kept almost constant, and as a result, the polishing rate can be kept constant. . Therefore, a polishing method having a high leveling ability can be realized.

【0030】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の半導体装置の製造方法は、基板上に形成された絶縁
膜上に配線用溝を形成する工程と、前記配線用溝を埋め
込むように、前記絶縁膜上の全面に前記配線用溝の段差
に応じた凹凸形状を表面に有する金属膜を堆積させる工
程と、前記金属膜表面に前記金属膜より機械的強度の低
い当該金属膜の錯体を形成する配位子を含む錯形成剤を
供給する工程と、前記錯形成剤により前記金属膜の錯体
膜を前記金属膜表面に形成する工程と、前記金属膜の凹
凸形状に応じた前記錯体膜の凸部分を選択的に除去し、
当該凸部分の錯体膜下の金属膜を表面に露出させる工程
とを有し、前記錯形成剤と前記金属膜との錯形成反応を
促進する温度に当該錯形成反応領域を温度調整する。
Further, in order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: forming a wiring groove on an insulating film formed on a substrate; Depositing a metal film having an uneven shape corresponding to the step of the wiring groove on the entire surface of the insulating film, and a complex of the metal film having a lower mechanical strength than the metal film on the surface of the metal film. Supplying a complex-forming agent containing a ligand that forms a complex, forming a complex film of the metal film on the surface of the metal film with the complex-forming agent, and forming the complex according to the uneven shape of the metal film. Selectively remove the convex part of the film,
Exposing the metal film under the complex film of the convex portion to the surface, and adjusting the temperature of the complex formation reaction region to a temperature at which a complex formation reaction between the complex forming agent and the metal film is promoted.

【0031】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記錯体膜を除去する工程の後に、前記露出した金
属膜表面に、前記錯形成剤を供給して、前記錯体膜を当
該金属膜表面に形成し、当該錯体膜を除去する工程を繰
り返し行うことにより、前記金属膜を研磨する。
Preferably, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the step of removing the complex film, the complex forming agent is supplied to the exposed surface of the metal film to convert the complex film to the metal film. The metal film is polished by repeatedly performing a step of forming the complex film on the film surface and removing the complex film.

【0032】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記金属膜を堆積させる工程において、銅膜を堆積
させる。
Preferably, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a copper film is deposited in the step of depositing the metal film.

【0033】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記配線用溝を形成する工程の後、前記銅膜を堆積
させる工程の前に、前記絶縁膜上および前記配線用溝内
を被覆して導電性のバリア膜を形成する工程をさらに有
し、前記銅膜を堆積させる工程においては、前記配線用
溝を埋め込むように、前記バリア膜の上層に前記銅膜を
堆積させる。
Preferably, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the step of forming the wiring groove, before the step of depositing the copper film, the insulating film and the inside of the wiring groove are formed. The method further includes the step of forming a conductive barrier film by coating, and in the step of depositing the copper film, the copper film is deposited on the barrier film so as to fill the wiring groove.

【0034】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記錯形成剤を供給する工程において、研磨砥粒を
含む化学研磨剤を含有する前記錯形成剤を供給し、前記
錯体膜を除去する工程において、前記化学研磨剤による
化学機械研磨により前記錯体膜を除去する。
Preferably, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of supplying the complex forming agent, the complex forming agent containing a chemical abrasive containing abrasive grains is supplied to form the complex film. In the removing step, the complex film is removed by chemical mechanical polishing using the chemical polishing agent.

【0035】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記錯形成剤は、前記金属膜を酸化させ、前記錯形
成反応を促進する酸化剤を含む。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the complex forming agent includes an oxidizing agent that oxidizes the metal film and promotes the complex forming reaction.

【0036】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記錯形成剤を供給する工程において、前記配位子
として、少なくともキナルジン酸、グリシン、クエン
酸、シュウ酸、またはプロピオン酸のいずれかのキレー
ト剤を含む錯形成剤を供給し、前記錯体膜を形成する工
程において、前記錯体膜としてキレート膜を形成する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, in the step of supplying the complex-forming agent, at least one of quinaldic acid, glycine, citric acid, oxalic acid and propionic acid is used as the ligand. In the step of supplying the complex forming agent containing the chelating agent to form the complex film, a chelate film is formed as the complex film.

【0037】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記錯形成剤を供給する工程において、前記化学研
磨剤を含む前記錯形成剤を温度調整して供給することに
より前記錯形成反応領域の温度調整をし、また、前記金
属膜が形成された基板や、前記錯体膜除去工程に用いる
研磨工具を温度調整することにより前記錯形成反応領域
の温度調整をする。
Preferably, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of supplying the complex forming agent, the complex forming agent including the chemical polishing agent is supplied at a controlled temperature. The temperature of the complex forming reaction region is adjusted by adjusting the temperature of the region and the temperature of the substrate on which the metal film is formed and the polishing tool used in the complex film removing step.

【0038】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記配線用溝を形成する工程において、前記配線用
溝の形成とともに、前記絶縁膜の下層に形成された不純
物拡散層または配線と、前記配線用溝に形成される配線
とを接続するためのコンタクトホールを形成し、前記金
属膜を堆積させる工程において、前記配線用溝とともに
前記コンタクトホールに前記金属を埋め込む。また、前
記絶縁膜は、少なくとも酸化シリコン、フッ化シリケー
トグラス、ポリイミド系高分子化合物、テフロン(登録
商標)系高分子化合物、フッ素化アモルファスカーボン
系化合物、ポリアリールエーテル系高分子化合物、HS
Q、キセロゲルのいずれかを含む材料により形成されて
いる。ここで、HSQとは、Hydrogen Silsequioxanes
のことであり、化学式はH8 Si8 12である。
Preferably, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of forming the wiring groove, the wiring groove is formed together with an impurity diffusion layer or a wiring formed below the insulating film. Forming a contact hole for connecting to a wiring formed in the wiring groove, and embedding the metal in the contact hole together with the wiring groove in the step of depositing the metal film. The insulating film is made of at least silicon oxide, fluorinated silicate glass, polyimide-based polymer compound, Teflon (registered trademark) -based polymer compound, fluorinated amorphous carbon-based compound, polyarylether-based polymer compound, HS
It is formed of a material containing either Q or xerogel. Here, HSQ stands for Hydrogen Silsequioxanes
And the chemical formula is H 8 Si 8 O 12 .

【0039】上記の本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、被研磨面の金属膜表面が、酸化剤によって酸化さ
れて、配位子との錯形成反応により、錯体膜となる。当
該錯体膜は、金属膜よりも機械的強度が低いため、低い
研磨圧力で研磨除去することが可能となる。従って、金
属膜下層の層間絶縁膜にあたえるダメージを低下させる
ことができ、絶縁膜材料として機械的強度がTEOSな
どを原料にした酸化シリコンよりも低い低誘電率材料に
も適用可能である。また、ディッシング、エロージョン
などの不利益を防止することができる。上記の作用にお
いて、錯体膜は金属膜表面に一様に形成されるため、例
えば凹凸形状を有する金属膜を研磨する場合に、その凹
凸形状の金属膜表面に一様に錯体膜が形成され、当該錯
体膜の凸部を選択的に除去することにより、凸部の金属
膜表面が露出する。この金属膜の凸部は、さらに錯形成
剤の作用によって錯体膜となり、再び繰り返し選択的に
除去されることにより、金属膜の初期凹凸が平坦化され
る。さらに、上記の錯形成反応を促進する温度に当該錯
形成反応領域を温度調整することにより、錯体膜の生成
速度が増加することから、金属膜の研磨レートを向上す
ることができ、半導体装置のスループットを向上するこ
とができる。なお、上記の作用を、錯形成領域の温度が
一定となるように調整することにより、錯体膜の生成速
度をほぼ一定に保つことができ、その結果、研磨レート
を一定に保つことが出来る。従って、平坦化能力の高い
研磨方法を実現することができ。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention described above, the surface of the metal film to be polished is oxidized by the oxidizing agent to form a complex film by a complex formation reaction with the ligand. Since the complex film has lower mechanical strength than the metal film, it can be polished and removed at a low polishing pressure. Therefore, damage to the interlayer insulating film below the metal film can be reduced, and the present invention can be applied to a low-dielectric-constant material whose mechanical strength is lower than that of silicon oxide made of TEOS or the like as an insulating film material. Further, disadvantages such as dishing and erosion can be prevented. In the above operation, since the complex film is uniformly formed on the surface of the metal film, for example, when polishing a metal film having an uneven shape, the complex film is uniformly formed on the surface of the metal film having the uneven shape, By selectively removing the convex portion of the complex film, the metal film surface of the convex portion is exposed. The convex portion of the metal film further becomes a complex film by the action of the complex forming agent, and is selectively removed again to flatten the initial unevenness of the metal film. Further, by adjusting the temperature of the complex formation reaction region to a temperature at which the complex formation reaction is promoted, the formation rate of the complex film is increased, so that the polishing rate of the metal film can be improved. Throughput can be improved. In addition, by adjusting the above operation so that the temperature of the complex formation region is constant, the formation rate of the complex film can be kept almost constant, and as a result, the polishing rate can be kept constant. Therefore, a polishing method having a high leveling ability can be realized.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の研磨装置、研磨
方法および半導体装置の製造方法の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
Embodiments of a polishing apparatus, a polishing method and a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0041】第1実施形態 図1は、本発明の実施形態に係る研磨装置の構成を示す
図である。図1に示す研磨装置は、加工ヘッド部と、研
磨装置全体を制御する機能を有するコントローラー55
と、温度調整器61と、温度測定器62と、スラリー供
給装置71と、純水供給装置81とを備えている。な
お、図示しないが研磨装置は、クリーンルーム内に設置
され、当該クリーンルーム内には、被研磨対象物のウェ
ーハを収納したウェーハカセットを搬出入する搬出入ポ
ートが設けられている。さらに、この搬出入ポートを通
じてクリーンルーム内に搬入されたウェーハカセットと
研磨装置との間でウェーハの受け渡しを行うウェーハ搬
送ロボットが搬出入ポートと研磨装置の間に設置され
る。
First Embodiment FIG. 1 is a view showing a configuration of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. The polishing apparatus shown in FIG. 1 has a processing head section and a controller 55 having a function of controlling the entire polishing apparatus.
, A temperature controller 61, a temperature measuring device 62, a slurry supply device 71, and a pure water supply device 81. Although not shown, the polishing apparatus is installed in a clean room, and a carry-in / out port for carrying in / out a wafer cassette containing a wafer to be polished is provided in the clean room. Further, a wafer transfer robot for transferring a wafer between the wafer cassette loaded into the clean room through the loading / unloading port and the polishing apparatus is provided between the loading / unloading port and the polishing apparatus.

【0042】研磨工具11を保持し、回転させる研磨工
具保持部10と、研磨工具保持部10をZ軸方向の目標
位置に位置決めするZ軸位置決め機構部30と、被研磨
対象物のウェーハWを保持し回転させX軸方向に移動す
るX軸移動機構部40とから加工ヘッド部が構成されて
いる。
A polishing tool holder 10 for holding and rotating the polishing tool 11, a Z-axis positioning mechanism 30 for positioning the polishing tool holder 10 at a target position in the Z-axis direction, and a wafer W to be polished. An X-axis moving mechanism 40 that is held, rotated, and moved in the X-axis direction constitutes a processing head.

【0043】図2に加工ヘッド部の概略拡大図を示す。
研磨工具保持部10は、研磨工具11と、研磨工具11
を保持するフランジ部材12と、フランジ部材12を主
軸13aを介して回転自在に保持する保持装置13と、
保持装置13に保持された主軸13aを回転させる主軸
モータ14とから構成されている。
FIG. 2 is a schematic enlarged view of the processing head.
The polishing tool holder 10 includes a polishing tool 11 and a polishing tool 11.
A holding member 13 for holding the flange member 12 rotatably via a main shaft 13a;
A spindle motor 14 for rotating the spindle 13 a held by the holding device 13.

【0044】主軸モータ14は、例えば、ダイレクトド
ライブモータからなり、このダイレクトドライブモータ
の不図示のロータは、主軸13aに連結されている。主
軸モータ14は、主軸ドライバ52から供給される駆動
電流によって駆動される。
The main shaft motor 14 is, for example, a direct drive motor, and a rotor (not shown) of the direct drive motor is connected to the main shaft 13a. The spindle motor 14 is driven by a drive current supplied from a spindle driver 52.

【0045】保持装置13は、例えば、エアベアリング
を備えており、このエアベアリングで主軸13aを回転
自在に保持している。
The holding device 13 is provided with, for example, an air bearing, and the main shaft 13a is rotatably held by the air bearing.

【0046】フランジ部材12は、主軸13aに連結さ
れ、下端面に研磨工具11が固着されている。フランジ
部材12の上端面は、主軸13aに連結されているた
め、主軸13aの回転によってフランジ部材12も回転
する。
The flange member 12 is connected to the main shaft 13a, and the polishing tool 11 is fixed to the lower end surface. Since the upper end surface of the flange member 12 is connected to the main shaft 13a, the rotation of the main shaft 13a causes the flange member 12 to also rotate.

【0047】研磨工具11は、フランジ部材12の下端
面に固着されている。この研磨工具11は、例えばホイ
ール状に形成されており、下端面に環状の研磨面11a
を備えている。研磨工具11は、好ましくは、比較的軟
質性の材料で形成する。例えば、バインダマトリクス
(結合剤)自体が導電性を持つカーボンや、あるいは、
焼結銅、メタルコンパウンド等を含有するウレタン樹
脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアセター
ル(PVA)などの樹脂からなる多孔質体から形成する
ことができる。
The polishing tool 11 is fixed to the lower end surface of the flange member 12. The polishing tool 11 is formed, for example, in a wheel shape, and has an annular polishing surface 11a on the lower end surface.
It has. The polishing tool 11 is preferably formed of a relatively soft material. For example, the binder matrix (binder) itself is conductive carbon, or
It can be formed of a porous body made of a resin such as a urethane resin containing a sintered copper, a metal compound, or the like, a melamine resin, an epoxy resin, or polyvinyl acetal (PVA).

【0048】Z軸位置決め機構部30は、不図示のコラ
ムに固定されたZ軸サーボモータ31と、Z軸サーボモ
ータ31に接続されたボールネジ軸31aと、保持装置
13および主軸モータ14に連結され、ボールネジ軸3
1aに螺合するネジ部を有するZ軸スライダ32と、Z
軸スライダ32をZ軸方向に移動自在に保持する不図示
のコラムに設置されたガイドレール33とを有する。
The Z-axis positioning mechanism 30 is connected to a Z-axis servomotor 31 fixed to a column (not shown), a ball screw shaft 31 a connected to the Z-axis servomotor 31, a holding device 13 and a spindle motor 14. , Ball screw shaft 3
A Z-axis slider 32 having a threaded portion screwed to
A guide rail 33 mounted on a column (not shown) for holding the shaft slider 32 movably in the Z-axis direction.

【0049】Z軸サーボモータ31は、Z軸サーボモー
タ31に接続されたZ軸ドライバ51から駆動電流が供
給されて回転駆動される。ボールネジ軸31aは、Z軸
方向に沿って設けられ、一端がZ軸サーボモータ31に
接続され、他端は、上記の不図示のコラムに設けられた
保持部材によって、回転自在に保持され、その間に、Z
軸スライダ32のネジ部と螺合されている。上記の構成
により、Z軸サーボモータ31の駆動により、ボールネ
ジ軸31aが回転され、Z軸スライダ32を介して、研
磨工具保持部10に保持された研磨工具11がZ軸方向
の任意の位置に移動位置決めされる。Z軸位置決め機構
部30の位置決め精度は、例えば分解能0.1μm程度
としている。
The Z-axis servomotor 31 is driven to rotate by being supplied with a drive current from a Z-axis driver 51 connected to the Z-axis servomotor 31. The ball screw shaft 31a is provided along the Z-axis direction, one end is connected to the Z-axis servo motor 31, and the other end is rotatably held by a holding member provided on the column (not shown). And Z
The screw portion of the shaft slider 32 is screwed. With the above configuration, the ball screw shaft 31a is rotated by driving the Z-axis servo motor 31, and the polishing tool 11 held by the polishing tool holding unit 10 is moved to an arbitrary position in the Z-axis direction via the Z-axis slider 32. It is moved and positioned. The positioning accuracy of the Z-axis positioning mechanism 30 is, for example, about 0.1 μm in resolution.

【0050】X軸移動機構部40は、ウェーハWをチャ
ッキングするウェーハテーブル42とウェーハテーブル
42を回転駆動させる駆動力を供給する駆動モータ44
と、駆動モータ44と保持装置45の回転軸とを連結す
るベルト46と、保持装置45に設けられた加工パン4
7と、駆動モータ44および保持装置45が設置された
X軸スライダ48と、不図示の架台に設置されたX軸サ
ーボモータ49と、X軸サーボモータ49に接続された
ボールネジ軸49aと、X軸スライダ48に連結されボ
ールネジ軸49aに螺合するネジ部が形成された可動部
材49bとから構成されている。
The X-axis moving mechanism 40 includes a wafer table 42 for chucking the wafer W and a driving motor 44 for supplying a driving force for rotating the wafer table 42.
And a belt 46 connecting the drive motor 44 and the rotating shaft of the holding device 45, and a processing pan 4 provided on the holding device 45.
7, an X-axis slider 48 on which a drive motor 44 and a holding device 45 are installed, an X-axis servo motor 49 installed on a frame (not shown), a ball screw shaft 49a connected to the X-axis servo motor 49, and X A movable member 49b connected to the shaft slider 48 and having a threaded portion screwed to the ball screw shaft 49a.

【0051】ウェーハテーブル42は、例えば、真空吸
着手段によってウェーハWを吸着する。加工パン47
は、使用済のスラリー等の液体を回収するために設けら
れている。駆動モータ44は、テーブルドライバ53に
接続されており、当該テーブルドライバ53から駆動電
流が供給されることによって駆動され、この駆動電流を
制御することでウェーハテーブル42を所定の回転数で
回転させることができる。X軸サーボモータ49は、X
軸ドライバ54に接続されており、当該X軸ドライバ5
4から供給される駆動電流によって回転駆動し、X軸ス
ライダ48がボールネジ軸49aおよび可動部材49b
を介してX軸方向に駆動する。このとき、X軸サーボモ
ータ49に供給する駆動電流を制御することによって、
ウェーハテーブル42のX軸方向の速度制御が可能とな
る。
The wafer table 42 sucks the wafer W by, for example, vacuum suction means. Processing bread 47
Is provided for collecting a liquid such as used slurry. The drive motor 44 is connected to the table driver 53, is driven by a drive current supplied from the table driver 53, and controls the drive current to rotate the wafer table 42 at a predetermined rotation speed. Can be. The X-axis servo motor 49
The X-axis driver 5 is connected to the
The X-axis slider 48 is driven to rotate by the driving current supplied from the X-axis and the ball screw shaft 49a and the movable member 49b.
, And is driven in the X-axis direction. At this time, by controlling the drive current supplied to the X-axis servomotor 49,
Speed control of the wafer table 42 in the X-axis direction becomes possible.

【0052】スラリー供給装置71は、スラリーSLを
供給ノズルを介して、ウェーハW上に供給する。スラリ
ー(錯形成剤)としては、例えば、金属を酸化させる酸
化剤や酸化された金属の錯体を形成する配位子、および
研磨砥粒などを用いる。酸化剤としては、例えば銅膜の
研磨用として、例えば、過酸化水素、硝酸鉄、ヨウ素酸
カリウム等をベースとした酸化力のある水溶液などであ
る。研磨砥粒としては、酸化アルミニウム(アルミ
ナ)、酸化セリウム(セリア)、シリカ、酸化ゲルマニ
ウム等がある。配位子としては、例えば、銅膜の研磨用
には、キナルジン酸、グリシン、クエン酸、シュウ酸、
プロピオン酸などのキレート剤を使用する。
The slurry supply device 71 supplies the slurry SL onto the wafer W via a supply nozzle. As the slurry (complex forming agent), for example, an oxidizing agent that oxidizes a metal, a ligand that forms a complex of an oxidized metal, and abrasive grains are used. The oxidizing agent is, for example, an aqueous oxidizing solution based on hydrogen peroxide, iron nitrate, potassium iodate or the like for polishing a copper film. Examples of the abrasive grains include aluminum oxide (alumina), cerium oxide (ceria), silica, and germanium oxide. As the ligand, for example, for polishing a copper film, quinaldic acid, glycine, citric acid, oxalic acid,
Use a chelating agent such as propionic acid.

【0053】純水供給装置81は、純水Hを供給ノズル
を介して、ウェーハW上に供給する。これは、ウェーハ
Wの洗浄や、チャッキング面の洗浄等の目的で使用され
る。なお、主軸モーター14、保持装置13、主軸13
aおよびフランジ部材12の中心部に貫通孔を形成し、
この貫通孔よりスラリーSLや純水HをウェーハW上に
供給する供給ノズルとすることも可能である。
The pure water supply device 81 supplies pure water H onto the wafer W via a supply nozzle. This is used for the purpose of cleaning the wafer W, cleaning the chucking surface, and the like. The spindle motor 14, the holding device 13, and the spindle 13
a and a through hole is formed in the center of the flange member 12,
A supply nozzle for supplying the slurry SL and the pure water H onto the wafer W from the through-holes is also possible.

【0054】温度調整器61は、スラリー供給装置71
および純水供給装置81から供給されたスラリーSLや
純水Hを恒温槽などを用いて、一定の温度に温度調整す
るものである。ここで、図3および図4にスラリー供給
装置71および温度調整器61の構成の具体例を示す。
The temperature controller 61 includes a slurry supply device 71
Further, the temperature of the slurry SL and the pure water H supplied from the pure water supply device 81 is adjusted to a constant temperature using a constant temperature bath or the like. Here, FIGS. 3 and 4 show specific examples of the configurations of the slurry supply device 71 and the temperature controller 61. FIG.

【0055】図3に示す例では、スラリー供給装置71
は、酸化剤、キレート剤および研磨砥粒が撹拌機Sによ
り混合されたスラリータンク71a、およびスラリータ
ンク71aからスラリーSLを管Piを通して温度調整
器61へ供給するポンプPにより構成されている。温度
調整器61は、例えば、恒温槽61aと、恒温槽の温度
を測定する温度計T、および恒温槽61a内を通る管P
iからなり、恒温槽内の液体の温度は一定に保たれてい
る。上記の構成により、スラリータンク71aからのス
ラリーSLがポンプPにより恒温槽61aへ管Piを通
して導かれ、恒温槽61a中を管Piを通して通過する
ことにより、管Pi中のスラリーSLの温度調整がなさ
れ、当該温度調整がなされたスラリーSLがウェーハW
上の加工ポイントへ供給される。
In the example shown in FIG.
Is composed of a slurry tank 71a in which an oxidizing agent, a chelating agent and abrasive grains are mixed by a stirrer S, and a pump P for supplying a slurry SL from the slurry tank 71a to a temperature controller 61 through a pipe Pi. The temperature controller 61 includes, for example, a thermostat 61a, a thermometer T for measuring the temperature of the thermostat, and a pipe P passing through the thermostat 61a.
i, the temperature of the liquid in the thermostat is kept constant. With the above configuration, the slurry SL from the slurry tank 71a is guided by the pump P to the thermostat 61a through the pipe Pi, and passes through the thermostat 61a through the pipe Pi, whereby the temperature of the slurry SL in the pipe Pi is adjusted. And the slurry SL whose temperature has been adjusted is
It is supplied to the upper processing point.

【0056】図4に示す例では、スラリー供給装置71
は、スラリーSL中の成分である研磨砥粒、キレート
剤、酸化剤をそれぞれ別々に保持するスラリータンク7
1a、71b・・・、およびスラリータンク中のスラリ
ーSLを温度調整器61へ供給するポンプPからなる。
温度調整器61は、それぞれのスラリータンクから供給
されたスラリーを混合するミキサMと、ミキサMの外部
に設けられた熱交換器61b、および熱交換機61b中
を通る高温流体を取り出してその温度を一定に保ち、再
び熱交換器61bに供給するポンプPを有する恒温槽6
1aから構成されている。上記の構成例では、スラリー
SL中の成分である研磨砥粒、キレート剤、酸化剤など
が別々のスラリータンク71a、71b・・・に保持さ
れており、加工ポイント手前で、例えば熱交換器61b
を有するミキサMにより混合および温度調整される。上
記の構成例では、加熱により揮発性の高い過酸化水素水
などを使用する場合や、スラリー中に温度劣化または経
時劣化する成分を含む場合、溶液を混合したまま放置し
ておくと反応してしまうような場合などに有効である。
なお、本構成例では、各スラリータンク、ポンプPおよ
びミキサMが錯形成剤供給手段の1具体例に対応してい
る。
In the example shown in FIG.
Is a slurry tank 7 for separately holding polishing abrasive grains, chelating agent, and oxidizing agent, which are components in the slurry SL.
, And a pump P for supplying the slurry SL in the slurry tank to the temperature controller 61.
The temperature controller 61 takes out a mixer M for mixing the slurry supplied from each slurry tank, a heat exchanger 61b provided outside the mixer M, and a high-temperature fluid passing through the heat exchanger 61b, and adjusts the temperature. A constant temperature bath 6 having a pump P which is kept constant and is supplied to the heat exchanger 61b again
1a. In the above configuration example, the abrasive grains, the chelating agent, the oxidizing agent, and the like, which are the components in the slurry SL, are held in separate slurry tanks 71a, 71b,...
And temperature are adjusted by a mixer M having In the above configuration example, when a highly volatile hydrogen peroxide solution or the like is used by heating, or when the slurry contains a component that deteriorates with time or deteriorates with time, if the solution is left mixed, it reacts. This is effective in cases such as getting lost.
In this configuration example, each slurry tank, pump P and mixer M correspond to one specific example of the complex forming agent supply means.

【0057】温度測定器62は、例えばウェーハWの温
度をモニタするために設けられており、モニタした温度
測定信号62sをコントーラ55に出力する。温度測定
器62としては、例えば、赤外線表面温度計を用いる。
The temperature measuring device 62 is provided, for example, for monitoring the temperature of the wafer W, and outputs a monitored temperature measurement signal 62 s to the controller 55. As the temperature measuring device 62, for example, an infrared surface thermometer is used.

【0058】コントローラ55は、研磨装置の全体を制
御する機能を有し、具体的には、主軸ドライバ52に対
して制御信号52sを出力して研磨工具11の回転数を
制御し、Z軸ドライバ51に対して制御信号51sを出
力して研磨工具11のZ軸方向の位置決め制御を行い、
テーブルドライバ53に対して制御信号53sを出力し
てウェーハWの回転数を制御し、X軸ドライバ54に対
して制御信号54sを出力して、ウェーハWのX軸方向
の速度制御を行う。
The controller 55 has a function of controlling the entire polishing apparatus. Specifically, the controller 55 outputs a control signal 52 s to the spindle driver 52 to control the number of revolutions of the polishing tool 11, 51, a control signal 51s is output to perform positioning control of the polishing tool 11 in the Z-axis direction,
A control signal 53s is output to the table driver 53 to control the number of rotations of the wafer W, and a control signal 54s is output to the X-axis driver 54 to control the speed of the wafer W in the X-axis direction.

【0059】また、コントローラ55は、温度調整器6
1の動作を制御し、加工ヘッド部へ供給される純水Hお
よびスラリーSLの温度調整を制御する。例えば、コン
トローラ55には、温度測定器62からの温度測定信号
62sが入力され、温度測定信号62sから得られる温
度が一定となるように、温度測定信号62sをフィード
バック信号として、制御信号61sを出力することで温
度調整器61における調整温度を制御する。
The controller 55 includes a temperature controller 6
1 is controlled to control the temperature adjustment of the pure water H and the slurry SL supplied to the processing head. For example, a temperature measurement signal 62s from the temperature measurement device 62 is input to the controller 55, and a control signal 61s is output using the temperature measurement signal 62s as a feedback signal so that the temperature obtained from the temperature measurement signal 62s becomes constant. Thus, the adjustment temperature in the temperature adjuster 61 is controlled.

【0060】コントローラ55に接続されたコントロー
ルパネル56は、オペレータが各種のデータを入力した
り、例えば、モニタした温度測定信号62sを表示した
りする。
The control panel 56 connected to the controller 55 allows the operator to input various data and display, for example, a monitored temperature measurement signal 62s.

【0061】次に、上記した研磨装置による研磨動作を
ウェーハW表面に形成された金属膜を研磨する場合を例
に説明する。なお、ウェーハWの表面には、例えば銅膜
からなる金属膜が形成されている場合について説明す
る。まず、ウェーハテーブル42にウェーハWをチャッ
キングし、純水供給装置81から温度調整器61により
温度調整された純水を一定時間、ウェーハW上に、供給
してウェーハWの温度調整をしておく。ここで、例えば
2分に1回、10秒間(流量:400ml/min)7
0℃の純水を供給する。また、研磨装置の設置されたク
リーンルーム内の温度も一定温度に管理しておく。次
に、純水の供給を停止して、ウェーハテーブル42を駆
動して所定の回転数でウェーハWを回転させる。また、
ウェーハテーブル42をX軸方向(図中矢印xで示す)
に移動して、フランジ部材12に取り付けられた研磨工
具11をウェーハWの上方の所定の場所に配置させ、研
磨工具11を所定の回転数で回転させる。
Next, the polishing operation by the above-described polishing apparatus will be described by taking as an example a case where a metal film formed on the surface of the wafer W is polished. The case where a metal film made of, for example, a copper film is formed on the surface of the wafer W will be described. First, the wafer W is chucked on the wafer table 42, and pure water whose temperature has been adjusted by the temperature adjuster 61 from the pure water supply device 81 is supplied onto the wafer W for a certain time to adjust the temperature of the wafer W. deep. Here, for example, once every two minutes for 10 seconds (flow rate: 400 ml / min) 7
Supply pure water at 0 ° C. Also, the temperature in the clean room where the polishing apparatus is installed is controlled to a constant temperature. Next, the supply of pure water is stopped, and the wafer table 42 is driven to rotate the wafer W at a predetermined rotation speed. Also,
The wafer table 42 in the X-axis direction (indicated by an arrow x in the figure)
Then, the polishing tool 11 attached to the flange member 12 is arranged at a predetermined location above the wafer W, and the polishing tool 11 is rotated at a predetermined rotation speed.

【0062】温度調整器61により温度調整されたスラ
リーSLを、ウェーハWの加工ポイントに供給し、研磨
工具11をZ軸方向(図中矢印zで示す)に下降させて
研磨工具11の研磨面11aをウェーハWの表面に接触
させ、所定の加工圧力で押圧させる。この状態からウェ
ーハテーブル42をX軸方向に所定の速度パターンで移
動させ、ウェーハWの全面を一様に研磨加工する。
The slurry SL whose temperature has been adjusted by the temperature adjuster 61 is supplied to the processing point of the wafer W, and the polishing tool 11 is lowered in the Z-axis direction (indicated by an arrow z in the drawing) to lower the polishing surface of the polishing tool 11. 11a is brought into contact with the surface of the wafer W and pressed at a predetermined processing pressure. From this state, the wafer table 42 is moved in the X-axis direction at a predetermined speed pattern, and the entire surface of the wafer W is uniformly polished.

【0063】上記構成の研磨装置では、上述したウェー
ハWに形成された銅膜MTの表面に、酸化剤およびキレ
ート剤などの錯形成剤によって、機械的強度の低いキレ
ート膜を生成し、除去する機能を備えている。また、銅
膜表面のキレート膜生成反応を温度調整されたスラリー
を供給することによって促進し、高い研磨レートを確保
している。
In the polishing apparatus having the above-described structure, a chelate film having low mechanical strength is generated and removed on the surface of the copper film MT formed on the wafer W by using a complex forming agent such as an oxidizing agent and a chelating agent. Has functions. Further, the reaction of forming a chelate film on the surface of the copper film is promoted by supplying a slurry whose temperature is adjusted, and a high polishing rate is secured.

【0064】本実施形態に係る研磨装置によれば、金属
膜をキレート剤によって機械的強度の低いキレート膜に
変えて、低い研磨圧力で銅膜を研磨するため、ディッシ
ングやエロージョンなどの不利益が生じることなく平坦
化加工することができる。また、銅膜とキレート剤との
キレート反応を温度調整により促進することによって、
高い研磨レートを確保することができる。さらに、温度
調整器によりウェーハ表面の温度が一定となるようにす
ることにより、錯体膜の生成速度を一定に保つことがで
き、その結果、ウェーハ内の金属膜の研磨レートを一定
に保つことができることから、平坦化能力の高い研磨装
置を実現することができる。
According to the polishing apparatus of this embodiment, since the metal film is changed to a chelate film having low mechanical strength by using a chelating agent and the copper film is polished at a low polishing pressure, disadvantages such as dishing and erosion occur. Flattening processing can be performed without occurrence. In addition, by promoting the chelation reaction between the copper film and the chelating agent by adjusting the temperature,
A high polishing rate can be secured. Furthermore, by making the temperature of the wafer surface constant by the temperature controller, the generation rate of the complex film can be kept constant, and as a result, the polishing rate of the metal film in the wafer can be kept constant. As a result, a polishing apparatus having a high leveling ability can be realized.

【0065】変形例1 図5は、本発明に係る研磨装置の変形例を示す概略構成
図である。図5に示す研磨装置は、上記の錯形成反応を
ウェーハWの温度調整を行うことにより促進する。例え
ば、図5に示すように、第1実施形態の研磨装置のウェ
ーハWをチャッキングするウェーハテーブル42の内部
にヒータを設ける。例えば放射線状に発熱体43が設け
られており、発熱体43とヒータ電源41とはロータリ
ージョイント43を介して電気的に接続されている。な
お、図示していないが、ヒータ電源41とコントローラ
ー55は接続されており、温度測定器62からの温度測
定信号62sに基づいて、ヒータ電源41の動作を制御
可能となっている。具体的には、温度測定信号62sか
ら得られる温度が一定となるように、温度測定信号62
sをフィードバック信号としてヒータ電源41の電圧を
制御したりする。
Modification 1 FIG. 5 is a schematic diagram showing a modification of the polishing apparatus according to the present invention. The polishing apparatus shown in FIG. 5 promotes the above complex formation reaction by adjusting the temperature of the wafer W. For example, as shown in FIG. 5, a heater is provided inside the wafer table 42 for chucking the wafer W of the polishing apparatus of the first embodiment. For example, a heating element 43 is provided in a radial shape, and the heating element 43 and the heater power supply 41 are electrically connected via a rotary joint 43. Although not shown, the heater power supply 41 and the controller 55 are connected, and the operation of the heater power supply 41 can be controlled based on a temperature measurement signal 62s from the temperature measurement device 62. More specifically, the temperature measurement signal 62s is set so that the temperature obtained from the temperature measurement signal 62s is constant.
The voltage of the heater power supply 41 is controlled using s as a feedback signal.

【0066】また、第1実施形態の研磨装置のウェーハ
Wをチャッキングするウェーハテーブル42の内部に放
射線状の循環水路を設置して、恒温槽により一定温度の
流体を供給および循環させる構成とすることにより、ウ
ェーハWの温度調整をしても良い。この場合にも、恒温
槽とコントローラー55は接続されており、温度測定器
62からの温度測定信号62sに基づいて、恒温槽の動
作を制御可能とする。具体的には、温度測定信号62s
から得られる温度が一定となるように、温度測定信号6
2sをフィードバック信号として恒温槽の温度制御や循
環水路への供給流量の動作を制御したりする。
Further, a radial circulating water channel is provided inside the wafer table 42 for chucking the wafer W of the polishing apparatus of the first embodiment, and a constant temperature fluid is supplied and circulated by a constant temperature bath. Thereby, the temperature of the wafer W may be adjusted. Also in this case, the thermostat and the controller 55 are connected, and the operation of the thermostat can be controlled based on the temperature measurement signal 62 s from the thermometer 62. Specifically, the temperature measurement signal 62s
Temperature measurement signal 6 so that the temperature obtained from
2s is used as a feedback signal to control the temperature of the thermostat and to control the operation of the supply flow rate to the circulation channel.

【0067】上記構成の研磨装置の研磨動作は、第1実
施形態と基本的に同様であり、ウェーハWを保持するウ
ェーハテーブル42を温度調整することによりウェーハ
Wを温度調整し、これによって金属膜の錯形成領域の温
度調整を行い、錯形成反応を促進することとしている。
上記構成の研磨装置では、上述したウェーハWに形成さ
れた銅膜の表面に、酸化剤およびキレート剤などの錯形
成剤によって、機械的強度の低いキレート膜を生成し、
除去する機能を備えている。
The polishing operation of the polishing apparatus having the above-described configuration is basically the same as that of the first embodiment. The temperature of the wafer W is adjusted by adjusting the temperature of the wafer table 42 holding the wafer W. The temperature of the complex formation region is adjusted to promote the complex formation reaction.
In the polishing apparatus having the above configuration, a chelating film having low mechanical strength is generated on the surface of the copper film formed on the wafer W by using a complexing agent such as an oxidizing agent and a chelating agent,
Has a function to remove.

【0068】上記の研磨装置によっても、第1実施形態
と同様の効果を発揮することができ、従って低い研磨圧
力、高い研磨レートかつ高い平坦化能力を有する研磨装
置を実現できる。
The same effect as that of the first embodiment can be achieved by the above-described polishing apparatus. Therefore, a polishing apparatus having a low polishing pressure, a high polishing rate, and a high flattening ability can be realized.

【0069】変形例2 図6は、本発明に係る研磨装置の変形例を示す概略構成
図である。図6に示す研磨装置は、従来型のCMP装置
に、本発明の機能を付加したものである。従来型のCM
P装置では、主軸ベアリング24に装着された定盤23
上に研磨パッド(研磨布)22が貼着された研磨工具の
回転する研磨面に、ウェーハチャック21bによってチ
ャッキングされたウェーハWの全面を回転させながら接
触させてウェーハWの表面を平坦化する。
Modification 2 FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a modification of the polishing apparatus according to the present invention. The polishing apparatus shown in FIG. 6 is obtained by adding the function of the present invention to a conventional CMP apparatus. Conventional CM
In the P device, the surface plate 23 mounted on the spindle bearing 24
The entire surface of the wafer W chucked by the wafer chuck 21b is brought into contact with the rotating polishing surface of the polishing tool on which the polishing pad (polishing cloth) 22 is adhered while rotating, so that the surface of the wafer W is flattened. .

【0070】図6に示す研磨装置では、上記の従来型の
CMP装置にさらに以下の構成を有する。ここで、例え
ばウェーハ表面の銅膜を研磨する装置について説明す
る。
The polishing apparatus shown in FIG. 6 has the following configuration in addition to the above-mentioned conventional CMP apparatus. Here, for example, an apparatus for polishing a copper film on a wafer surface will be described.

【0071】まず、定盤23にはヒータが内蔵されてい
て、例えば、放射線状に発熱体23aが定盤23に埋め
込まれている。発熱体23aとヒータ電源41とはロー
タリージョイント43を介して電気的に接続されてい
る。また、ヒータ電源41とコントローラー55は接続
されており、温度測定器62からの温度測定信号62s
に基づいて、ヒータ電源41の動作を制御可能となって
いる。具体的には、温度測定信号62sから得られる温
度が一定となるように、温度測定信号62sをフィード
バック信号としてヒータ電源41の電圧を制御したりす
る。
First, the platen 23 has a built-in heater. For example, a heating element 23a is embedded in the platen 23 in a radial pattern. The heating element 23a and the heater power supply 41 are electrically connected via a rotary joint 43. Further, the heater power supply 41 and the controller 55 are connected, and a temperature measurement signal 62s
, The operation of the heater power supply 41 can be controlled. Specifically, the voltage of the heater power supply 41 is controlled using the temperature measurement signal 62s as a feedback signal so that the temperature obtained from the temperature measurement signal 62s becomes constant.

【0072】なお、変形例1と同様、定盤23の内部に
放射線状の循環水路を設置して、恒温槽により一定温度
の流体を供給および循環させる構成とすることにより、
ウェーハWの温度調整をしても良い。この場合にも、恒
温槽とコントローラー55は接続されており、温度測定
器62からの温度測定信号62sに基づいて、恒温槽の
動作を制御可能とする。具体的には、温度測定信号62
sから得られる温度が一定となるように、温度測定信号
62sをフィードバック信号として恒温槽の温度制御や
循環水路への供給流量の動作を制御したりする。
As in the first modification, a radial circulating water channel is installed inside the surface plate 23 to supply and circulate a fluid at a constant temperature in a thermostat.
The temperature of the wafer W may be adjusted. Also in this case, the thermostat and the controller 55 are connected, and the operation of the thermostat can be controlled based on the temperature measurement signal 62 s from the thermometer 62. Specifically, the temperature measurement signal 62
The temperature measurement signal 62s is used as a feedback signal to control the temperature of the thermostat and the operation of the supply flow rate to the circulating water channel so that the temperature obtained from s becomes constant.

【0073】スラリー供給装置は、研磨砥粒の他に銅膜
を酸化する酸化剤および配位子などを供給する。なお、
これらのスラリーの成分については第1実施形態と同様
である。また、スラリーELおよび純水Hを温度調整す
る温度調整器61が設けられており、このスラリー供給
装置71と温度調整器61の構成についても第1実施形
態と同様である。
The slurry supply device supplies an oxidizing agent for oxidizing the copper film, a ligand, and the like in addition to the abrasive grains. In addition,
The components of these slurries are the same as in the first embodiment. Further, a temperature controller 61 for controlling the temperature of the slurry EL and the pure water H is provided. The configurations of the slurry supply device 71 and the temperature controller 61 are the same as those in the first embodiment.

【0074】温度調整器61とコントローラー55も接
続されており、温度測定器62からの温度測定信号62
sに基づいて、温度調整器61の動作を制御可能となっ
ている。具体的には、温度測定信号62sから得られる
温度が一定となるように、温度測定信号62sをフィー
ドバック信号として温度調整器の動作を制御したりす
る。
A temperature controller 61 and a controller 55 are also connected, and a temperature measurement signal 62
The operation of the temperature controller 61 can be controlled based on s. Specifically, the operation of the temperature regulator is controlled using the temperature measurement signal 62s as a feedback signal so that the temperature obtained from the temperature measurement signal 62s becomes constant.

【0075】ウェーハチャック21bとウェーハWの間
には、断熱材料21aをバッキング剤としてウェーハチ
ャック側を熱的に絶縁しており、ウェーハWを定盤23
の温度に習わせるようにしている。
The wafer chuck side is thermally insulated between the wafer chuck 21b and the wafer W using the heat insulating material 21a as a backing agent.
I am trying to learn the temperature.

【0076】ここで、上記構成の研磨装置による研磨動
作(研磨方法)を説明する。なお、ウェーハW表面に
は、銅膜が形成されているものとする。ウェーハW表面
に形成された銅膜と研磨パッド22の研磨面との間に
は、スラリーSLが介在した状態で、銅膜の表面は、酸
化剤により酸化され、当該酸化された銅膜表面にはキレ
ート剤によりキレート膜が生成され、当該キレート膜は
研磨パッド22とスラリーSL中の研磨砥粒による機械
的除去作用によって除去されることにより、銅の平坦化
が達成される。
Here, the polishing operation (polishing method) by the polishing apparatus having the above configuration will be described. It is assumed that a copper film is formed on the surface of the wafer W. With the slurry SL interposed between the copper film formed on the surface of the wafer W and the polishing surface of the polishing pad 22, the surface of the copper film is oxidized by an oxidizing agent and the oxidized copper film surface Is formed by a chelating agent, and the chelating film is removed by the mechanical removal action of the polishing pad 22 and the abrasive grains in the slurry SL, thereby achieving the planarization of copper.

【0077】このような構成とすることにより、上述し
た第1実施形態に係る研磨装置と同様の効果が発揮さ
れ、従って低い研磨圧力、高い研磨レートかつ高い平坦
化能力を有する研磨装置を実現できる。
With such a configuration, the same effects as those of the polishing apparatus according to the above-described first embodiment are exhibited, and therefore, a polishing apparatus having a low polishing pressure, a high polishing rate, and a high flattening ability can be realized. .

【0078】第2実施形態 本発明の研磨方法の実施形態について、半導体装置のデ
ュアルダマシン法による配線形成プロセスに適用した場
合について説明する。なお、配線材料として銅を用いた
場合について説明する。
Second Embodiment An embodiment of a polishing method according to the present invention will be described in a case where the embodiment is applied to a wiring forming process of a semiconductor device by a dual damascene method. The case where copper is used as the wiring material will be described.

【0079】まず、図7(a)に示すように、例えば不
図示の不純物拡散領域が適宜形成されている、例えばシ
リコン等の半導体基板101上に、例えば酸化シリコン
からなる層間絶縁膜102を、例えば反応源としてTE
OS(tetraethylorthosilicate )を用いて減圧CVD
(Chemical Vapor Deposition)法により形成する。な
お、層間絶縁膜を、上記のTEOSなどを原料にした通
常の酸化シリコンよりも誘電率の低いいわゆるlow−
k材料により形成することもできる。例えば、プラズマ
CVDの際に、フッ化炭素あるいはフッ化ケイ素を混入
して、FSG(フッ化シリケートグラス:SiOF)を
形成したり、またSOG(Spin On Glass )法により、
ポリイミド系高分子膜、テフロン系高分子膜、フッ素化
アモルファスカーボン系膜、ポリアリールエーテル系高
分子膜、HSQ(Hydrogen Silsequioxanes : H8 Si
8 12)、キセロゲル(ポーラスシリカ)などを層間絶
縁膜として、形成することもできる。
First, as shown in FIG. 7A, an interlayer insulating film 102 made of, for example, silicon oxide is formed on a semiconductor substrate 101 made of, for example, silicon, for example, on which an impurity diffusion region (not shown) is appropriately formed. For example, TE as a reaction source
Low pressure CVD using OS (tetraethylorthosilicate)
(Chemical Vapor Deposition) method. The interlayer insulating film is made of a so-called low-dielectric material having a lower dielectric constant than ordinary silicon oxide using TEOS or the like as a raw material.
It can also be formed of k materials. For example, during plasma CVD, carbon fluoride or silicon fluoride is mixed to form FSG (fluorinated silicate glass: SiOF), or by SOG (Spin On Glass) method.
Polyimide polymer film, Teflon polymer film, fluorinated amorphous carbon film, polyarylether polymer film, HSQ (Hydrogen Silsequioxanes: H 8 Si)
8 O 12 ), xerogel (porous silica) or the like can be formed as an interlayer insulating film.

【0080】次に、図7(b)に示すように、半導体基
板101の不純物拡散領域に通じるコンタクトホールC
Hおよび配線用溝Mを、例えば公知のフォトリソグラフ
ィー技術およびエッチング技術を用いて形成する。な
お、配線用溝Mの深さは、例えば、800nm程度であ
る。
Next, as shown in FIG. 7B, a contact hole C leading to the impurity diffusion region of the semiconductor substrate 101 is formed.
The H and the wiring groove M are formed by using, for example, a known photolithography technique and an etching technique. The depth of the wiring groove M is, for example, about 800 nm.

【0081】次に、図7(c)に示すように、バリア膜
103を層間絶縁膜102の表面、コンタクトホールC
Hおよび配線用溝M内に形成する。このバリア膜103
は、例えば、Ta、Ti、W、Co、TaN、TiN、
WN、CoWもしくはCoWP等の材料をスパッタリン
グ装置、真空蒸着装置等をもちいたPVD(PhysicalVa
por Deposition )法により、例えば25nm程度の膜
厚で形成する。バリア膜103は、配線を構成する材料
が層間絶縁膜102中に拡散するのを防止するため、お
よび、層間絶縁膜102との密着性を上げるために設け
られる。特に、本実施形態のように、配線材料が銅で層
間絶縁膜102が酸化シリコンのような場合には、銅は
酸化シリコンへの拡散係数が大きく酸化されやすいた
め、これを防止する必要がある。
Next, as shown in FIG. 7C, a barrier film 103 is formed on the surface of the interlayer insulating film 102 and in the contact hole C.
H and in the wiring groove M. This barrier film 103
Is, for example, Ta, Ti, W, Co, TaN, TiN,
PVD (Physical Va) using materials such as WN, CoW or CoWP using a sputtering device, a vacuum deposition device, or the like.
The film is formed to a thickness of, for example, about 25 nm by a por deposition method. The barrier film 103 is provided to prevent a material forming a wiring from diffusing into the interlayer insulating film 102 and to improve adhesion to the interlayer insulating film 102. In particular, when the wiring material is copper and the interlayer insulating film 102 is made of silicon oxide as in the present embodiment, copper has a large diffusion coefficient into silicon oxide and is easily oxidized. .

【0082】次に、図8(d)に示すように、バリア膜
103上に、配線形成材料と同じ材料の銅からなるシー
ド膜104を公知のスパッタ法により、例えば150n
m程度の膜厚で形成する。シード膜104は、銅を配線
用溝MおよびコンタクトホールCH内に埋め込んだ際
に、銅グレインの成長を促すために形成する。
Next, as shown in FIG. 8D, a seed film 104 made of copper of the same material as the wiring forming material is formed on the barrier film 103 by, for example, 150 nm by a known sputtering method.
It is formed with a film thickness of about m. The seed film 104 is formed to promote the growth of copper grains when copper is embedded in the wiring trench M and the contact hole CH.

【0083】次に、図8(e)に示すように、コンタク
トホールCHおよび配線用溝Mを埋め込むように、バリ
ア膜103上に銅からなる配線用層105を、例えば1
600nm程度の膜厚で形成する。配線用層105は、
好ましくは、電解メッキ法または無電解メッキ法によっ
て形成するが、CVD法、スパッタ法などによって形成
してもよい。なお、シード膜104は配線用層105と
一体化する。配線用層105の表面には、コンタクトホ
ールCHおよび配線用溝Mの埋め込みによって生じた、
例えば、800nm程度の高さの凹凸が形成されてい
る。
Next, as shown in FIG. 8E, a wiring layer 105 made of copper is formed on the barrier film 103 so that the contact hole CH and the wiring groove M are buried, for example, as shown in FIG.
It is formed with a thickness of about 600 nm. The wiring layer 105 includes
Preferably, it is formed by an electrolytic plating method or an electroless plating method, but may be formed by a CVD method, a sputtering method, or the like. Note that the seed film 104 is integrated with the wiring layer 105. On the surface of the wiring layer 105, the contact hole CH and the wiring groove M were buried.
For example, irregularities having a height of about 800 nm are formed.

【0084】以上のプロセスは、従来と同様のプロセス
で行われる。ここで、上記の層間絶縁膜102上に存在
する余分な配線用層105を除去し平坦化する工程を詳
細に説明する。
The above process is performed by the same process as the conventional one. Here, a process of removing the extra wiring layer 105 existing on the interlayer insulating film 102 and flattening the same will be described in detail.

【0085】まず、配線用層105の凹凸に沿って一様
な厚さで銅膜よりも機械的強度の低い錯体膜を形成す
る。この錯体膜形成方法としては、ウェーハW表面上に
温度調整された研磨砥粒、酸化剤、および配位子を含む
スラリーを供給する。ここで、配位子として、例えば銅
のキレートを形成するキレート剤を用いる。具体的に
は、化学構造式(1)のキナルジン酸、化学構造式
(2)のグリシン、クエン酸、シュウ酸、プロピオン酸
などを用いる。また、銅の酸化剤としては、例えば過酸
化水素水を用い、研磨砥粒としては、例えば、酸化アル
ミニウム(アルミナ)、酸化セリウム(セリア)、シリ
カ、酸化ゲルマニウム等を用いる。
First, a complex film having a uniform thickness and a lower mechanical strength than a copper film is formed along the unevenness of the wiring layer 105. In this method of forming a complex film, a slurry containing temperature-controlled abrasive grains, an oxidizing agent, and a ligand is supplied onto the surface of the wafer W. Here, for example, a chelating agent that forms a chelate of copper is used as the ligand. Specifically, quinaldic acid of the chemical structural formula (1), glycine, citric acid, oxalic acid, propionic acid and the like of the chemical structural formula (2) are used. In addition, as the oxidizing agent for copper, for example, aqueous hydrogen peroxide is used, and as the abrasive grains, for example, aluminum oxide (alumina), cerium oxide (ceria), silica, germanium oxide, or the like is used.

【0086】[0086]

【化1】 Embedded image

【0087】[0087]

【化2】NH2 CH2 COOH (2)Embedded image NH 2 CH 2 COOH (2)

【0088】図9(f)に示すように、配線用層105
の銅膜表面にはスラリー中に含まれる過酸化水素水など
の酸化剤により、一様に酸化膜(Cu(H2 O)4 2+
が形成され、当該酸化膜がキレート剤とのキレート反応
(錯形成反応)により、キレート化することにより、一
様にキレート膜が形成されることになる。上記のキレー
ト反応は、温度調整されたスラリーを供給したり、ウェ
ーハの温度調整を行うことにより促進される。なお、酸
化されない前は、銅のキレート化は抑制された状態にあ
る。
As shown in FIG. 9F, the wiring layer 105 is formed.
Oxide film (Cu (H 2 O) 4 2+ ) uniformly on the surface of the copper film by an oxidizing agent such as hydrogen peroxide solution contained in the slurry.
Is formed, and the oxide film is chelated by a chelate reaction (complex formation reaction) with a chelating agent, whereby a chelate film is uniformly formed. The above chelation reaction is promoted by supplying a slurry whose temperature has been adjusted or adjusting the temperature of the wafer. Before being oxidized, the chelation of copper is in a suppressed state.

【0089】ここで、キレート剤にキナルジン酸を用い
た場合には、化学構造式(3)のキレート化合物からな
る膜となり、グリシンを用いた場合には、化学構造式
(4)のキレート化合物からなる膜となる。これらのキ
レート膜106は、銅に比べて機械的強度は非常に小さ
い。
Here, when quinaldic acid is used as the chelating agent, a film composed of the chelate compound of the chemical structural formula (3) is obtained, and when glycine is used, the film is formed of the chelate compound of the chemical structural formula (4). Film. These chelate films 106 have much lower mechanical strength than copper.

【0090】[0090]

【化3】 Embedded image

【0091】[0091]

【化4】 Embedded image

【0092】次に、図9(g)に示すように、銅膜10
5の表面に形成されたキレート膜106の凸部を、研磨
工具とスラリーに含まれる研磨砥粒による機械的除去作
用により、選択的に除去する。当該キレート膜の機械的
強度は非常に小さいため、小さい研磨圧力でキレート膜
106を容易に除去することができる。上記のようにし
て、凸部からキレート膜下の銅膜がスラリー中に露出す
る。
Next, as shown in FIG.
The protrusions of the chelate film 106 formed on the surface of No. 5 are selectively removed by a mechanical removal action of a polishing tool and abrasive grains contained in the slurry. Since the mechanical strength of the chelate film is extremely small, the chelate film 106 can be easily removed with a small polishing pressure. As described above, the copper film below the chelate film is exposed in the slurry from the projection.

【0093】次に、図9(h)に示すように、当該スラ
リー中に露出した銅膜105の凸部は、酸化剤によって
再び酸化され、酸化された銅は、再びキレート剤によ
り、キレート化される。
Next, as shown in FIG. 9 (h), the convex portion of the copper film 105 exposed in the slurry is oxidized again by the oxidizing agent, and the oxidized copper is again chelated by the chelating agent. Is done.

【0094】次に、図10(i)に示すように、キレー
ト膜106の凸部を、機械研磨などにより再び選択的に
除去し、露出した銅膜105が再びキレート化され、当
該キレート膜106の凸部を選択的に除去する工程を、
バリア膜103上の余分な銅膜105がほぼなくなるま
で繰り返すことにより、銅膜105を平坦化していく。
その後、スラリー中の酸化剤およびキレート剤によるキ
レート化の進行を止めるために、銅膜へのスラリーの供
給を停止する。ここまでのプロセスによって、銅膜10
5の初期凹凸の段差緩和(平坦化)は達成される。
Next, as shown in FIG. 10 (i), the convex portions of the chelate film 106 are selectively removed again by mechanical polishing or the like, and the exposed copper film 105 is chelated again. The step of selectively removing the convex portion of
By repeating the process until the excess copper film 105 on the barrier film 103 almost disappears, the copper film 105 is planarized.
Thereafter, the supply of the slurry to the copper film is stopped in order to stop the progress of chelation by the oxidizing agent and the chelating agent in the slurry. The copper film 10
Step 5 of the initial unevenness is alleviated (flattened).

【0095】なお、上記の銅膜の平坦化除去工程では、
バリアメタル103上で研磨を終了するため、用いるス
ラリーとしては、銅のみ除去できるスラリーが好まし
い。具体的には、レート選択比が銅:バリアメタル:層
間絶縁膜=1:0:0となるようなスラリーが好まし
い。ところが、銅膜除去用に調合されたスラリーであっ
ても、バリアメタルや層間絶縁膜もいくらかは除去され
レートが発生する。つまり、実際にはレート選択比が
銅:バリアメタル:層間絶縁膜=1:0.5:0.5の
ようになってしまう。本発明の研磨方法では、温度調整
されたスラリーを用いることで銅のキレート化を促進で
きることにより、銅の研磨レートを上げることができる
ことから、レート選択比を銅:バリアメタル:層間絶縁
膜=1:0:0に近づけることができる。
In the copper film flattening and removing step,
Since the polishing is completed on the barrier metal 103, the slurry used is preferably a slurry capable of removing only copper. Specifically, a slurry having a rate selectivity of copper: barrier metal: interlayer insulating film = 1: 0: 0 is preferable. However, even with the slurry prepared for removing the copper film, some of the barrier metal and the interlayer insulating film are removed, and a rate is generated. That is, actually, the rate selection ratio is as follows: copper: barrier metal: interlayer insulating film = 1: 0.5: 0.5. In the polishing method of the present invention, the use of a slurry whose temperature has been adjusted can promote the chelation of copper, thereby increasing the polishing rate of copper. Therefore, the rate selection ratio is set to be copper: barrier metal: interlayer insulating film = 1. : 0: 0.

【0096】次に、図10(j)に示すように、レート
選択比が銅:バリアメタル:層間絶縁膜=1:1:0と
なるようなスラリーを用いて、残りの余分な銅膜10
5、および配線用溝の外部に堆積されたバリアメタル1
03を除去することにより、銅配線が形成される。
Next, as shown in FIG. 10 (j), the remaining excess copper film 10 is formed by using a slurry having a rate selectivity of copper: barrier metal: interlayer insulating film = 1: 1: 0.
5 and barrier metal 1 deposited outside the wiring groove
By removing 03, a copper wiring is formed.

【0097】上記の本発明の実施形態に係る研磨方法を
用いた半導体装置の製造方法によれば、例えば配線であ
る銅膜表面を機械的強度の低い、キレート膜などの錯体
膜に変えて研磨するため、低い研磨圧力で研磨除去する
ことが可能となる。従って、配線下層の層間絶縁膜にあ
たえるダメージを低下させることができ、絶縁膜材料と
して機械的強度がTEOSなどを原料にした酸化シリコ
ンよりも低い低誘電率材料にも適用可能である。また、
ディッシング、エロージョンなどの不利益を防止するこ
とができる。さらに、上記の錯形成反応を温度調整して
促進することにより、キレート膜の生成速度が増加する
ことから、銅膜の研磨レートを向上することができ、ウ
ェーハのスループットを上げることができる。なお、上
記の作用を、錯形成反応の温度が一定となるように調整
することにより、錯体膜の生成速度をほぼ一定に保つこ
とができ、その結果、ウェーハ内の研磨レートを一定に
保つことが出来る。従って、平坦化能力の高い研磨方法
を実現することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device using the polishing method according to the embodiment of the present invention, for example, the surface of a copper film as a wiring is polished by changing to a complex film such as a chelate film having low mechanical strength. Therefore, it is possible to remove by polishing at a low polishing pressure. Accordingly, damage to the interlayer insulating film below the wiring can be reduced, and the present invention can be applied to a low dielectric constant material having a mechanical strength lower than that of silicon oxide made of TEOS or the like as an insulating film material. Also,
Disadvantages such as dishing and erosion can be prevented. Further, by promoting the above-mentioned complex formation reaction by adjusting the temperature, the generation rate of the chelate film is increased, so that the polishing rate of the copper film can be improved and the throughput of the wafer can be increased. In addition, by adjusting the above operation so that the temperature of the complex formation reaction is constant, the rate of formation of the complex film can be kept almost constant, and as a result, the polishing rate in the wafer is kept constant. Can be done. Therefore, a polishing method having a high leveling ability can be realized.

【0098】本発明は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、銅配線に限らず他の金属でも、配位子と機
械的強度の低い錯体を形成するものであれば、本発明の
研磨装置、研磨方法、半導体装置の製造方法を適用する
ことができる。また、錯形成剤はキレート剤に限られる
ものではなく、種々の配位子に変更可能である。さらに
錯形成反応を促進する手段についても、上記した手法の
ほか、種々の変更が可能である。例えば、ウェーハに対
向する位置に放射赤外線ヒータなどを設置して、ウェー
ハの表面温度を調整することも可能である。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であ
る。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the polishing apparatus, the polishing method, and the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be applied to other metals as well as copper wiring as long as they form a complex having low mechanical strength with a ligand. . Further, the complexing agent is not limited to the chelating agent, but can be changed to various ligands. In addition, various means for promoting the complex formation reaction may be used in addition to the above-described method. For example, a radiation infrared heater or the like may be installed at a position facing the wafer to adjust the surface temperature of the wafer. In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0099】[0099]

【実施例】以下に、本発明の研磨装置、研磨方法および
半導体装置の製造方法を用いた実施例について、図面を
参照して説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention;

【0100】以下の条件により、本発明の第1実施形態
に係る研磨装置を用いて、ダマシンプロセスを用いた銅
の平坦化研磨を行った。
Under the following conditions, using the polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention, planarization polishing of copper was performed using a damascene process.

【0101】スラリー 砥粒には、弱酸性水溶液に酸化アルミニウム(アルミ
ナ)を10%含有させたものを用い、キレート剤にはキ
ナルジン酸の原液を用い、酸化剤には過酸化水素水35
%のものを用いた。これらの砥粒とキレート剤と酸化剤
を1:0.65:0.2の容積比で混合してスラリーと
した。なお、スラリーの供給流量は300ml/min
で、温度調整方式としては、第1実施形態の図3で説明
した方式を用いた。ホイール 材質は、PVAポリビニルアセタール連続発泡体を用
い、形状は外径φ290mm、幅40mm、厚さ20m
mであり、回転数320rpmで回転させた。その他 ウェーハの回転数は60rpmで回転させ、加工トルク
は3.0Nmとした。なお、研磨の前段階として2分に
1回10秒間(70℃、400ml/mn)、純水をウ
ェーハテーブルのチャック面に供給しておき、あらかじ
め温度調整しておいた。
A slurry containing 10% of aluminum oxide (alumina) in a weakly acidic aqueous solution is used as the slurry abrasive, a stock solution of quinaldic acid is used as the chelating agent, and a hydrogen peroxide solution 35% is used as the oxidizing agent.
% Was used. These abrasive grains, chelating agent and oxidizing agent were mixed at a volume ratio of 1: 0.65: 0.2 to form a slurry. The supply flow rate of the slurry was 300 ml / min.
As the temperature adjustment method, the method described with reference to FIG. 3 of the first embodiment was used. Wheel material is PVA polyvinyl acetal continuous foam, outer shape φ290mm, width 40mm, thickness 20m
m and rotated at 320 rpm. In addition, the rotation speed of the wafer was set to 60 rpm, and the processing torque was set to 3.0 Nm. Note that pure water was supplied to the chuck surface of the wafer table once every two minutes for 10 seconds (70 ° C., 400 ml / mn) as a pre-polishing stage, and the temperature was adjusted in advance.

【0102】第1実施例 図11に、上記の条件で初期膜厚2000nmの銅膜を
有するウェーハ表面に、常温(23℃)、60℃、70
℃に温度調整されたスラリーを供給して銅膜を研磨した
場合の研磨レートの測定結果を示す。横軸は、供給され
たスラリーの温度(℃)を示しており、縦軸は銅膜の研
磨レート(nm/min)を示している。なお、測定
は、ウェーハ表面を直径方向に21ポイントに分割し
て、各ポイントのシート抵抗を測定することによって膜
厚測定を行い、加工時間で換算して各ポイントにおける
研磨レートを求め、その平均値を算出した。その結果、
研磨レートは、常温で208.2nm/minであり、
60℃で397.9nm/minであり、70℃で49
5.2nm/minであった。従って温度上昇するに伴
い、研磨レートが常温から60℃では90%、70℃で
は、140%上昇していることがわかり、高い研磨レー
トを実現している。
First Embodiment FIG. 11 shows that a wafer having a copper film having an initial film thickness of 2000 nm under the above conditions was subjected to room temperature (23.degree. C.), 60.degree.
The measurement result of the polishing rate in the case where the copper film is polished by supplying the slurry adjusted to the temperature of ° C. is shown. The horizontal axis indicates the temperature (° C.) of the supplied slurry, and the vertical axis indicates the polishing rate (nm / min) of the copper film. In the measurement, the wafer surface was divided into 21 points in the diameter direction, the film thickness was measured by measuring the sheet resistance at each point, and the polishing rate at each point was calculated by converting the processing time, and the average was calculated. Values were calculated. as a result,
The polishing rate is 208.2 nm / min at room temperature,
397.9 nm / min at 60 ° C and 497.9 at 70 ° C.
It was 5.2 nm / min. Therefore, it can be seen that the polishing rate is increased by 90% at 60 ° C. and 140% at 70 ° C. as the temperature rises, thus realizing a high polishing rate.

【0103】第2実施例 図12にディッシング評価用のウェーハを用いた、ウェ
ーハ面内均一性試験の結果を示す。ディッシング評価用
のウェーハは、直径8インチのウェーハの各チップに形
成された酸化シリコンからなる層間絶縁膜に、幅が10
0μmで深さが800nmの配線用溝を形成し、当該配
線用溝を被覆してTaからなるバリアメタルを形成し、
さらにバリアメタル上に銅膜を1200nmの膜厚で形
成したものを用いた。なお、各チップの銅膜表面には、
配線用溝の埋め込みによって生じた800nmの段差が
ある。上記のウェーハ表面に、常温(23℃)および7
0℃に温度調整されたスラリーを供給して銅膜を約10
00nm研磨した。なお、常温のスラリーを供給して研
磨した場合には5分加工、70℃に温度調整されたスラ
リーを供給して研磨した場合には、2分加工を行った。
Second Embodiment FIG. 12 shows the results of a wafer in-plane uniformity test using a dishing evaluation wafer. The wafer for dishing evaluation has an interlayer insulating film made of silicon oxide formed on each chip of a wafer having a diameter of 8 inches and a width of 10 mm.
Forming a wiring groove having a depth of 800 μm and a depth of 800 nm, forming a barrier metal made of Ta by covering the wiring groove,
Further, a copper film formed with a thickness of 1200 nm on the barrier metal was used. In addition, on the copper film surface of each chip,
There is a step of 800 nm caused by the embedding of the wiring groove. Room temperature (23 ° C) and 7
A slurry adjusted to a temperature of 0 ° C. is supplied to form a copper film of about 10%.
00 nm was polished. In addition, when polishing was performed by supplying slurry at normal temperature, processing was performed for 5 minutes, and when polishing was performed by supplying slurry whose temperature was adjusted to 70 ° C., processing was performed for 2 minutes.

【0104】当該ウェーハの中央部Aと端部C、および
中央部Aと端部Cの中間部Bの計3箇所に存在するチッ
プ上の上記配線部分の膜厚を測定した。なお、図中、
は各部分における初期段差を示しており、は各部分に
おける常温のスラリーを供給して研磨した場合の配線部
分の銅の膜厚を示しており、は各部分における70℃
に温度調整されたスラリーを供給して研磨した場合の配
線部分の銅の膜厚を示している。
The film thicknesses of the above-mentioned wiring portions on the chip which were present at a total of three places, ie, the central portion A and the end portion C, and the intermediate portion B between the central portion A and the end portion C were measured. In the figure,
Indicates an initial step in each portion, indicates a film thickness of copper in a wiring portion when a slurry at normal temperature is supplied in each portion and polished, and 70 ° C. in each portion.
Shows the film thickness of copper in the wiring portion when the temperature-adjusted slurry is supplied and polished.

【0105】図12に示すように、70℃に温度調整さ
れたスラリーを供給して2分加工を行った場合でも、常
温のスラリーを供給して5分加工した場合と同等のウェ
ーハ面内均一性を有しており、研磨レートを向上しても
ディッシングによるウェーハ面内均一性の減少はない。
上記の結果は、従来、単純に研磨レートを上げるとそれ
に比例してディッシングも増大することからすると飛躍
的な効果があるといえる。
As shown in FIG. 12, even when the slurry whose temperature is adjusted to 70 ° C. is supplied and the processing is performed for 2 minutes, the uniformity within the wafer surface is equal to the case where the slurry at normal temperature is supplied and the processing is performed for 5 minutes. Even if the polishing rate is improved, the uniformity in the wafer surface does not decrease due to dishing.
The above result can be said to have a dramatic effect in the case where the polishing rate is simply increased and the dishing is increased in proportion thereto.

【0106】第3実施例 図13にエロージョン評価用のウェーハを用いた、ウェ
ーハ面内均一性試験の結果を示す。エロージョン評価用
のウェーハは、直径8インチのウェーハの各チップに形
成された酸化シリコンからなる層間絶縁膜に、当該酸化
シリコンの1200μmラインに幅が1.5μmで膜厚
が深さ800nmの配線用溝を密度75%で連続的に形
成し、当該配線用溝を被覆してTaからなるバリアメタ
ルを形成し、さらに当該バリアメタル上に銅膜を120
0nmの膜厚で形成したものを用いた。上記のウェーハ
表面に、常温(23℃)および70℃に温度調整された
スラリーを供給して銅膜を約1000nm研磨した。な
お、常温のスラリーを供給して研磨した場合には5分加
工、70℃に温度調整されたスラリーを供給して研磨し
た場合には、2分加工を行った。
Third Embodiment FIG. 13 shows the results of a wafer in-plane uniformity test using a wafer for erosion evaluation. The wafer for erosion evaluation is an interlayer insulating film made of silicon oxide formed on each chip of a wafer having a diameter of 8 inches, and a wiring having a width of 1.5 μm and a thickness of 800 nm on a 1200 μm line of the silicon oxide. A groove is continuously formed at a density of 75%, a barrier metal made of Ta is formed by covering the wiring groove, and a copper film is further
One formed with a thickness of 0 nm was used. A slurry whose temperature was adjusted to room temperature (23 ° C.) and 70 ° C. was supplied to the wafer surface to polish the copper film to about 1000 nm. In addition, when polishing was performed by supplying slurry at normal temperature, processing was performed for 5 minutes, and when polishing was performed by supplying slurry whose temperature was adjusted to 70 ° C., processing was performed for 2 minutes.

【0107】当該ウェーハの中央部Dと端部F、および
中央部Dと端部Fの中間部Eの計3箇所に存在するチッ
プ上の上記配線部分の膜厚を測定した。なお、図中、
は各部分における初期段差を示しており、は各部分に
おける常温のスラリーを供給して研磨した場合の配線部
分の銅の膜厚を示しており、は各部分における70℃
に温度調整されたスラリーを供給して研磨した場合の配
線部分の銅の膜厚を示している。
The film thicknesses of the above-mentioned wiring portions on the chip which were present at a total of three places, ie, the central portion D and the end portion F, and the intermediate portion E between the central portion D and the end portion F were measured. In the figure,
Indicates an initial step in each portion, indicates a film thickness of copper in a wiring portion when a slurry at normal temperature is supplied in each portion and polished, and 70 ° C. in each portion.
Shows the film thickness of copper in the wiring portion when the temperature-adjusted slurry is supplied and polished.

【0108】図13に示すように、70℃に温度調整さ
れたスラリーを供給して2分加工を行った場合でも、常
温のスラリーを供給して5分加工した場合と同等のウェ
ーハ面内均一性を有しており、研磨レートを向上しても
エロージョンによるウェーハ面内均一性の減少はない。
このことは、従来、単純に研磨レートを上げるとそれに
比例してエロージョンも増大することからすると飛躍的
な効果があるといえる。
As shown in FIG. 13, even when the slurry whose temperature is adjusted to 70 ° C. is supplied and the processing is performed for 2 minutes, the uniformity in the wafer surface is equal to that when the slurry at normal temperature is supplied and the processing is performed for 5 minutes. Even if the polishing rate is improved, the uniformity in the wafer surface does not decrease due to the erosion.
This can be said to have a dramatic effect in that conventionally, if the polishing rate is simply increased, the erosion increases in proportion thereto.

【0109】第4実施例 図14〜図16に第2実施例で測定した中央部Aにおけ
るディシング評価のプロファイルの1例を示す。各図と
も、横軸は、銅配線の幅方向における位置を示してお
り、縦軸は銅膜の膜厚を示している。図14は、研磨加
工前の状態における配線幅100μm、段差800nm
の銅膜の膜厚分布を示している。図15は、図14に示
す膜厚分布の銅膜に常温のスラリーを供給して5分加工
した場合の膜厚分布を示している。図16は、図14に
示す膜厚分布の銅膜に70℃に温度調整されたスラリー
を供給して2分加工を行った場合の膜厚分布を示してい
る。
Fourth Embodiment FIGS. 14 to 16 show one example of the profile of the dishing evaluation at the central portion A measured in the second embodiment. In each drawing, the horizontal axis indicates the position in the width direction of the copper wiring, and the vertical axis indicates the thickness of the copper film. FIG. 14 shows a wiring width of 100 μm and a step of 800 nm before polishing.
3 shows the thickness distribution of the copper film of FIG. FIG. 15 shows a film thickness distribution when a slurry at normal temperature is supplied to the copper film having the film thickness distribution shown in FIG. 14 and processing is performed for 5 minutes. FIG. 16 shows a film thickness distribution when a slurry whose temperature is adjusted to 70 ° C. is supplied to the copper film having the film thickness distribution shown in FIG. 14 and processing is performed for 2 minutes.

【0110】図15および図16を比較すると、70℃
に温度調整されたスラリーを供給して2分加工を行った
場合でも、常温のスラリーを供給して5分加工した場合
と同等の膜厚分布を有しており、従って、研磨レートを
向上してもディッシングが増大してはいない。このこと
は、従来、単純に研磨レートを上げるとそれに比例して
ディッシングも増大することからすると飛躍的な効果が
あるといえる。
When comparing FIG. 15 and FIG.
Even when the slurry is temperature-adjusted to be processed for 2 minutes, the slurry has the same film thickness distribution as that when the slurry is supplied at room temperature and processed for 5 minutes, thus improving the polishing rate. However, dishing has not increased. This can be said to have a dramatic effect in that conventionally, when the polishing rate is simply increased, the dishing is increased in proportion thereto.

【0111】第5実施例 図17〜図19に第3実施例で測定した中間部Eにおけ
るエロージョン評価のプロファイルの1例を示す。各図
とも、横軸は、銅配線の幅方向における位置を示してお
り、縦軸は銅膜の膜厚を示している。図17は、研磨加
工前の状態における1200μmラインに配線幅が1.
5μm、深さ800nmの配線用溝を密度75%で連続
的に形成してあるバリアメタル上に銅膜を1200nm
埋め込んだ場合の膜厚分布を示している。図18は、図
17に示す膜厚分布の銅膜に常温のスラリーを供給して
5分加工した場合の膜厚分布を示している。図19は、
図17に示す膜厚分布の銅膜に70℃に温度調整された
スラリーを供給して2分加工を行った場合の膜厚分布を
示している。
Fifth Embodiment FIGS. 17 to 19 show an example of the profile of the erosion evaluation in the intermediate portion E measured in the third embodiment. In each drawing, the horizontal axis indicates the position in the width direction of the copper wiring, and the vertical axis indicates the thickness of the copper film. FIG. 17 shows that the wiring width is 1.200 μm before the polishing process.
A copper film having a thickness of 1200 nm is formed on a barrier metal in which wiring grooves of 5 μm and a depth of 800 nm are continuously formed at a density of 75%.
The thickness distribution when embedded is shown. FIG. 18 shows a film thickness distribution when a normal temperature slurry is supplied to the copper film having the film thickness distribution shown in FIG. 17 and processing is performed for 5 minutes. FIG.
FIG. 18 illustrates a film thickness distribution when a slurry whose temperature is adjusted to 70 ° C. is supplied to the copper film having the film thickness distribution illustrated in FIG. 17 and processing is performed for 2 minutes.

【0112】図18および図19を比較すると、70℃
に温度調整されたスラリーを供給して2分加工を行った
場合でも、常温のスラリーを供給して5分加工した場合
と同等の膜厚分布を有しており、従って、研磨レートを
向上してもエロージョンが増大してはいない。このこと
は、従来、単純に研磨レートを上げるとそれに比例して
エロージョンも増大することからすると飛躍的な効果が
あるといえる。
When comparing FIG. 18 and FIG.
Even when the slurry is temperature-adjusted to be processed for 2 minutes, the slurry has the same film thickness distribution as that when the slurry is supplied at room temperature and processed for 5 minutes, thus improving the polishing rate. However, erosion has not increased. This can be said to have a dramatic effect in that conventionally, if the polishing rate is simply increased, the erosion increases in proportion thereto.

【0113】[0113]

【発明の効果】本発明の研磨装置によれば、金属膜を錯
形成剤によって機械的強度の低い錯体に変えて、低い研
磨圧力で銅膜を研磨するため、ディッシングやエロージ
ョンなどの不利益が生じることなく平坦化加工すること
ができる。また、金属膜と錯形成剤との錯形成反応を促
進する温度に錯形成領域の温度調整をすることによっ
て、研磨レートを向上させることができる。さらに、温
度調整器により錯形成領域の温度が一定となるようにす
ることにより、錯体膜の生成速度を一定に保つことがで
き、その結果、金属膜の研磨レートを一定に保つことが
出来ることから、研磨レートを向上しつつ平坦化能力の
高い研磨装置を実現することができる。
According to the polishing apparatus of the present invention, the metal film is changed to a complex having low mechanical strength by a complexing agent, and the copper film is polished at a low polishing pressure. Therefore, disadvantages such as dishing and erosion occur. Flattening processing can be performed without occurrence. Further, the polishing rate can be improved by adjusting the temperature of the complex formation region to a temperature at which the complex formation reaction between the metal film and the complex forming agent is promoted. Furthermore, by making the temperature of the complex formation region constant by the temperature controller, the formation rate of the complex film can be kept constant, and as a result, the polishing rate of the metal film can be kept constant. Therefore, it is possible to realize a polishing apparatus having a high flattening ability while improving a polishing rate.

【0114】上記の本発明の研磨方法およびそれを用い
た半導体装置の製造方法によれば、金属膜表面を機械的
強度の低い、錯体膜に変えて研磨するため、低い研磨圧
力で研磨除去することが可能となる。従って、配線下層
の層間絶縁膜にあたえるダメージを低下させることがで
き、絶縁膜材料として機械的強度がTEOSなどを原料
にした酸化シリコンよりも低い低誘電率材料にも適用可
能である。また、ディッシング、エロージョンなどの不
利益を防止することができる。さらに、上記の錯形成反
応を促進する温度に錯形成領域の温度調整をすることに
より、錯体膜の生成速度が増加することから、銅膜の研
磨レートを向上することができ、半導体装置のスループ
ットを上げることができる。なお、上記の作用を、錯形
成領域の温度が一定となるように調整することにより、
錯体膜の生成速度をほぼ一定に保つことができ、その結
果、研磨レートを一定に保つことが出来る。従って、研
磨レートを向上しつつ平坦化能力の高い研磨方法を実現
することができる。
According to the above-described polishing method of the present invention and the method of manufacturing a semiconductor device using the same, since the surface of the metal film is polished after being changed to a complex film having low mechanical strength, it is polished and removed at a low polishing pressure. It becomes possible. Accordingly, damage to the interlayer insulating film below the wiring can be reduced, and the present invention can be applied to a low dielectric constant material having a mechanical strength lower than that of silicon oxide made of TEOS or the like as an insulating film material. Further, disadvantages such as dishing and erosion can be prevented. Further, by adjusting the temperature of the complex formation region to a temperature that promotes the above-described complex formation reaction, the rate of forming the complex film is increased, so that the polishing rate of the copper film can be improved, and the throughput of the semiconductor device can be improved. Can be raised. In addition, by adjusting the above operation so that the temperature of the complex formation region is constant,
The formation rate of the complex film can be kept almost constant, and as a result, the polishing rate can be kept constant. Therefore, it is possible to realize a polishing method having a high flattening ability while improving a polishing rate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の実施形態に係る研磨装置の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、加工ヘッド部の概略拡大図を示す図で
ある。
FIG. 2 is a schematic enlarged view of a processing head unit.

【図3】図3は、スラリー供給装置71および温度調整
器61の構成の1具体例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing one specific example of a configuration of a slurry supply device 71 and a temperature controller 61.

【図4】図4は、スラリー供給装置71および温度調整
器61の構成の1具体例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing one specific example of a configuration of a slurry supply device 71 and a temperature controller 61.

【図5】図5は、本発明に係る研磨装置の第1変形例を
示す概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a first modification of the polishing apparatus according to the present invention.

【図6】図6は、本発明に係る研磨装置の第2変形例を
示す概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a second modification of the polishing apparatus according to the present invention.

【図7】図7は、本発明の半導体装置の製造方法の製造
工程を示す断面図であり、(a)は半導体基板への絶縁
膜形成工程まで、(b)はコンタクトホールおよび配線
用溝の形成工程まで、(c)はバリア膜の形成工程まで
を示す。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, wherein FIG. 7A illustrates up to a process of forming an insulating film on a semiconductor substrate, and FIG. (C) shows up to the step of forming a barrier film.

【図8】図8は、図7の続きの工程を示し、(d)はシ
ード膜としての銅膜の形成工程まで、(e)は銅膜の形
成工程までを示す。
8 shows a step subsequent to that of FIG. 7, wherein (d) shows a step until a copper film as a seed film is formed, and (e) shows a step until a copper film is formed.

【図9】図9は、図8の続きの工程を示し、(f)は銅
膜表面への錯体膜形成工程まで、(g)は凸部の錯体膜
の除去工程まで、(g)は凸部の銅膜への錯体膜形成工
程までを示す。
9 shows a step subsequent to that of FIG. 8; (f) shows up to a step of forming a complex film on a copper film surface; (g) shows a step up to a step of removing a complex film on a convex portion; The steps up to the step of forming a complex film on the copper film of the convex portion are shown.

【図10】図10は、図9の続きの工程を示し、(i)
は銅膜の平坦化工程まで、(j)は銅配線形成工程まで
を示す。
FIG. 10 shows a step that follows the step shown in FIG. 9;
Shows the process up to the copper film flattening step, and FIG.

【図11】図11は、本発明の第1実施例を説明するた
めの図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the first embodiment of the present invention.

【図12】図12は、本発明の第2実施例を説明するた
めの図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.

【図13】図13は、本発明の第3実施例を説明するた
めの図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention.

【図14】図14は、本発明の第4実施例を説明するた
めの図であり、研磨加工前の状態における銅膜の膜厚分
布を示している。
FIG. 14 is a view for explaining a fourth embodiment of the present invention, and shows a film thickness distribution of a copper film before polishing.

【図15】図15は、図14に示す膜厚分布の銅膜を常
温のスラリーを供給して加工した場合の膜厚分布を示し
ている。
FIG. 15 shows a film thickness distribution when the copper film having the film thickness distribution shown in FIG. 14 is processed by supplying a slurry at room temperature.

【図16】図16は、図14に示す膜厚分布の銅膜を7
0℃に温度調整されたスラリーを供給して加工を行った
場合の膜厚分布を示している。
FIG. 16 is a cross-sectional view of the copper film having the film thickness distribution shown in FIG.
It shows a film thickness distribution when a slurry whose temperature is adjusted to 0 ° C. is supplied and processing is performed.

【図17】図17は、本発明の第5実施例を説明するた
めの図であり、研磨加工前の状態における銅膜の膜厚分
布を示している。
FIG. 17 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention, and shows a film thickness distribution of a copper film before polishing.

【図18】図18は、図17に示す膜厚分布の銅膜を常
温のスラリーを供給して加工した場合の膜厚分布を示し
ている。
FIG. 18 shows a film thickness distribution when the copper film having the film thickness distribution shown in FIG. 17 is processed by supplying a slurry at room temperature.

【図19】図19は、図17に示す膜厚分布の銅膜を7
0℃に温度調整されたスラリーを供給して加工を行った
場合の膜厚分布を示している。
FIG. 19 is a cross-sectional view of the copper film having the film thickness distribution shown in FIG.
It shows a film thickness distribution when a slurry whose temperature is adjusted to 0 ° C. is supplied and processing is performed.

【図20】図20は、従来例に係るデュアルダマシン法
による銅配線の形成方法の製造工程を示す断面図であ
り、(a)は層間絶縁膜の形成工程まで、(b)は配線
用溝およびコンタクトホールの形成工程まで、(c)は
バリア膜の形成工程までを示す。
FIGS. 20A and 20B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a method of forming a copper wiring by a dual damascene method according to a conventional example, wherein FIG. (C) shows up to the step of forming a barrier film.

【図21】図21は、図20の続きの工程を示し、
(d)はシード膜の形成工程まで、(e)は配線用層の
形成工程まで、(f)は配線形成工程までを示す。
FIG. 21 shows a step that follows the step of FIG. 20;
(D) shows up to a seed film forming step, (e) shows up to a wiring layer forming step, and (f) shows a wiring forming step.

【図22】図22は、CMP法による銅膜研磨工程にお
いて発生する問題を説明するための図であり、(a)は
ディッシングを説明するための断面図、(b)はエロー
ジョンを説明するための断面図、(c)はリセスを説明
するための断面図である。
FIGS. 22A and 22B are diagrams for explaining a problem that occurs in a copper film polishing step by a CMP method. FIG. 22A is a cross-sectional view for explaining dishing, and FIG. 22B is a diagram for explaining erosion. And (c) is a cross-sectional view for explaining the recess.

【図23】図23は、CMP法による銅膜研磨工程にお
いて発生するスクラッチおよびケミカルダメージを説明
するための断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view for explaining scratches and chemical damage generated in a copper film polishing step by a CMP method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…研磨工具保持部、11…研磨工具、12…フラン
ジ部材、13…保持装置、13a…主軸、14…主軸モ
ータ、21a…断熱材、22…研磨パッド、24…主軸
ベアリング、30…Z軸位置決め機構部、31…Z軸サ
ーボモーター、31a…ボールネジ軸、32…Z軸スラ
イダ、33…ガイドレール、40…X軸移動機構部、4
1…ヒータ電源、42…ウェーハテーブル、23a,4
2a…発熱体、43…ロータリージョイント、44…駆
動モータ、45…保持装置、46…ベルト、47…加工
パン、48…X軸スライダ、49…X軸サーボモータ、
51…Z軸ドライバ、52…主軸ドライバ、53…テー
ブルドライバ、54…X軸ドライバ、55…コントロー
ラ、56…コントロールパネル、61…温度調整器、6
2…温度計、71…スラリー供給装置、81…純水供給
装置、101…半導体基板、102…層間絶縁膜、10
3…バリア膜、104…シード膜、105…銅膜、10
6…キレート膜、SC…スクラッチ、CD…ケミカルダ
メージ、SL…スラリー、H…純水。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Polishing tool holding part, 11 ... Polishing tool, 12 ... Flange member, 13 ... Holding device, 13a ... Spindle, 14 ... Spindle motor, 21a ... Heat insulation material, 22 ... Polishing pad, 24 ... Spindle bearing, 30 ... Z axis Positioning mechanism, 31: Z-axis servo motor, 31a: Ball screw shaft, 32: Z-axis slider, 33: Guide rail, 40: X-axis moving mechanism, 4
1: heater power supply, 42: wafer table, 23a, 4
2a: Heating element, 43: Rotary joint, 44: Drive motor, 45: Holding device, 46: Belt, 47: Processing pan, 48: X-axis slider, 49: X-axis servo motor,
51: Z-axis driver, 52: Spindle driver, 53: Table driver, 54: X-axis driver, 55: Controller, 56: Control panel, 61: Temperature controller, 6
2 thermometer, 71 slurry supply device, 81 pure water supply device, 101 semiconductor substrate, 102 interlayer insulating film, 10
3: barrier film, 104: seed film, 105: copper film, 10
6: chelate film, SC: scratch, CD: chemical damage, SL: slurry, H: pure water.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B24B 57/02 B24B 57/02 H01L 21/3205 H01L 21/88 K 21/768 21/90 C Fターム(参考) 3C047 FF08 GG15 3C058 AA07 AC04 BA08 BC02 CA01 CB01 CB03 DA02 DA12 5F033 HH11 HH15 HH18 HH19 HH21 HH22 HH32 HH33 HH34 JJ01 JJ11 JJ15 JJ18 JJ19 JJ21 JJ22 JJ32 JJ33 JJ34 KK01 MM01 MM02 NN06 NN07 PP15 PP19 QQ09 QQ37 QQ48 QQ50 RR01 RR04 RR09 RR11 RR21 RR22 RR24 SS04 SS13 XX01 XX17 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B24B 57/02 B24B 57/02 H01L 21/3205 H01L 21/88 K 21/768 21/90 C F term ( Reference) 3C047 FF08 GG15 3C058 AA07 AC04 BA08 BC02 CA01 CB01 CB03 DA02 DA12 5F033 HH11 HH15 HH18 HH19 HH21 HH22 HH32 HH33 HH34 JJ01 JJ11 QJ JJ01 RQ11 NN15 NN01 RR21 RR22 RR24 SS04 SS13 XX01 XX17

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】研磨面を有する研磨部を備え、被研磨対象
物の金属膜が形成された被研磨面に前記研磨部の前記研
磨面を接触させて研磨する研磨装置であって、 前記研磨面と前記被研磨面との少なくとも接触領域に、
前記金属膜より機械的強度の低い当該金属膜の錯体を形
成する配位子を含む錯形成剤を供給する錯形成剤供給手
段と、 前記金属膜と前記錯形成剤との錯形成反応を促進する温
度に当該錯形成反応領域の温度調整をする温度調整手段
とを有する研磨装置。
1. A polishing apparatus, comprising: a polishing section having a polishing surface, wherein the polishing section contacts the polishing surface of the polishing section with a polishing surface on which a metal film of an object to be polished is formed. In at least the contact area between the surface and the surface to be polished,
A complexing agent supply means for supplying a complexing agent containing a ligand forming a complex of the metal film having a lower mechanical strength than the metal film; and a complexing reaction between the metal film and the complexing agent is promoted. A temperature adjusting means for adjusting the temperature of the complex formation reaction region to a temperature at which the polishing is performed.
【請求項2】前記錯形成剤は、研磨砥粒を含む化学研磨
剤を含有する請求項1記載の研磨装置。
2. The polishing apparatus according to claim 1, wherein said complex forming agent contains a chemical polishing agent containing polishing abrasive grains.
【請求項3】前記金属膜は銅により形成されている請求
項1記載の研磨装置。
3. The polishing apparatus according to claim 1, wherein said metal film is formed of copper.
【請求項4】前記錯形成剤には、前記金属膜を酸化さ
せ、前記錯形成反応を促進する酸化剤を含む請求項1記
載の研磨装置。
4. The polishing apparatus according to claim 1, wherein said complex forming agent includes an oxidizing agent which oxidizes said metal film and promotes said complex forming reaction.
【請求項5】前記錯形成剤供給手段において、前記配位
子としてキレート剤を含む前記錯形成剤を供給する請求
項1記載の研磨装置。
5. The polishing apparatus according to claim 1, wherein said complex forming agent supplying means supplies said complex forming agent containing a chelating agent as said ligand.
【請求項6】前記錯形成剤に、前記配位子として、少な
くともキナルジン酸、グリシン、クエン酸、シュウ酸、
またはプロピオン酸のいずれかを含む請求項1記載の研
磨装置。
6. The complex-forming agent according to claim 1, wherein the ligand is at least quinaldic acid, glycine, citric acid, oxalic acid,
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing apparatus contains any of propionic acid.
【請求項7】前記温度調整手段は、前記錯形成剤を温度
調整することにより前記錯形成反応領域の温度調整をす
る請求項1記載の研磨装置。
7. The polishing apparatus according to claim 1, wherein said temperature adjusting means adjusts the temperature of said complex forming reaction region by adjusting the temperature of said complex forming agent.
【請求項8】前記温度調整手段は、前記化学研磨剤を含
む前記錯形成剤を温度調整することにより前記錯形成反
応領域の温度調整をする請求項2記載の研磨装置。
8. The polishing apparatus according to claim 2, wherein said temperature adjusting means adjusts the temperature of said complex forming reaction region by adjusting the temperature of said complex forming agent containing said chemical polishing agent.
【請求項9】前記温度調整手段は、前記被研磨面または
前記研磨面を温度調整することにより前記錯形成反応領
域の温度調整をする請求項1記載の研磨装置。
9. The polishing apparatus according to claim 1, wherein said temperature adjusting means adjusts the temperature of said complex formation reaction region by adjusting the temperature of said polished surface or said polished surface.
【請求項10】前記錯形成反応領域の温度を測定する温
度測定手段をさらに有する請求項1記載の研磨装置。
10. The polishing apparatus according to claim 1, further comprising a temperature measuring means for measuring a temperature of said complex formation reaction region.
【請求項11】前記温度測定手段からの検出信号に基づ
いて、前記温度の値が一定となるように前記温度調整手
段を制御する制御手段をさらに有する請求項10記載の
研磨装置。
11. The polishing apparatus according to claim 10, further comprising control means for controlling said temperature adjusting means based on a detection signal from said temperature measuring means so that said temperature value becomes constant.
【請求項12】被研磨面に金属膜を有する被研磨対象物
の研磨方法であって、 前記被研磨面に前記金属膜より機械的強度の低い当該金
属膜の錯体を形成する配位子を含む錯形成剤を供給する
工程と、 前記錯形成剤により錯体膜を前記金属膜表面に形成する
工程と、 前記錯体膜を除去し、除去された当該錯体膜下の金属膜
を表面に露出させる工程とを有し、 前記錯形成剤と前記金属膜との錯形成反応を促進する温
度に当該錯形成反応領域を温度調整する研磨方法。
12. A method for polishing an object to be polished having a metal film on a surface to be polished, wherein a ligand forming a complex of the metal film having lower mechanical strength than the metal film is formed on the surface to be polished. Supplying a complex-forming agent containing the complex-forming agent, forming a complex film on the surface of the metal film with the complex-forming agent, removing the complex film, and exposing the metal film under the removed complex film to the surface. And a step of adjusting the temperature of the complexation reaction region to a temperature at which a complexation reaction between the complexing agent and the metal film is promoted.
【請求項13】前記錯体膜を除去する工程の後に、前記
露出した金属膜に、前記錯形成剤を供給して、前記錯体
膜を当該金属膜表面に形成し、当該錯体膜を除去する工
程を繰り返し行うことにより、前記金属膜を研磨する請
求項12記載の研磨方法。
13. A step of supplying the complex forming agent to the exposed metal film after the step of removing the complex film, forming the complex film on the surface of the metal film, and removing the complex film. The polishing method according to claim 12, wherein the metal film is polished by repeatedly performing the steps.
【請求項14】前記被研磨面は、凹凸形状の前記金属膜
を有しており、 前記錯体膜を形成する工程においては、前記金属膜の凹
凸形状に応じた前記錯体膜を形成し、 前記錯体膜を除去する工程においては、前記錯体膜の凸
部分を選択的に除去し、当該凸部分の金属膜を表面に露
出させ、 前記露出した凸部分の金属膜に再び前記錯形成剤を供給
して、前記錯体膜を形成し、当該錯体膜を除去する工程
を繰り返すことにより前記金属膜を平坦化研磨する請求
項12記載の研磨方法。
14. The polished surface has the metal film having an uneven shape. In the step of forming the complex film, the complex film is formed according to the uneven shape of the metal film. In the step of removing the complex film, the convex portion of the complex film is selectively removed, the metal film of the convex portion is exposed on the surface, and the complex forming agent is supplied again to the exposed metal film of the convex portion. The polishing method according to claim 12, wherein the metal film is planarized and polished by repeating the steps of forming the complex film and removing the complex film.
【請求項15】前記錯形成剤は、研磨砥粒を含む化学研
磨剤を含有しており、 前記錯体膜を除去する工程において、前記化学研磨剤に
よる化学機械研磨により前記被研磨面の前記錯体膜を除
去する請求項12記載の研磨方法。
15. The complex forming agent contains a chemical polishing agent containing abrasive grains, and in the step of removing the complex film, the complex on the surface to be polished by chemical mechanical polishing with the chemical polishing agent. The polishing method according to claim 12, wherein the film is removed.
【請求項16】前記金属膜は銅により形成されている請
求項12記載の研磨方法。
16. The polishing method according to claim 12, wherein said metal film is formed of copper.
【請求項17】前記錯形成剤は、前記金属膜を酸化さ
せ、前記錯形成反応を促進する酸化剤を含む請求項12
記載の研磨方法。
17. The complex forming agent according to claim 12, wherein said complex forming agent includes an oxidizing agent which oxidizes said metal film and promotes said complex forming reaction.
The polishing method as described above.
【請求項18】前記錯形成剤を供給する工程において、
前記配位子としてキレート剤を含む錯形成剤を供給し、 前記錯体膜を形成する工程において、前記錯体膜として
キレート膜を形成する請求項12記載の研磨方法。
18. In the step of supplying the complexing agent,
The polishing method according to claim 12, wherein a complex forming agent containing a chelating agent is supplied as the ligand, and in the step of forming the complex film, a chelating film is formed as the complex film.
【請求項19】前記錯形成剤は、前記配位子として、少
なくともキナルジン酸、グリシン、クエン酸、シュウ
酸、またはプロピオン酸のいずれかを含む請求項12記
載の研磨方法。
19. The polishing method according to claim 12, wherein the complex-forming agent contains at least one of quinaldic acid, glycine, citric acid, oxalic acid, and propionic acid as the ligand.
【請求項20】前記錯形成剤を供給する工程において、
前記錯形成剤を温度調整して供給することにより前記錯
形成反応領域の温度調整をする請求項12記載の研磨方
法。
20. The step of supplying the complexing agent,
The polishing method according to claim 12, wherein the temperature of the complex formation reaction region is adjusted by supplying the complex forming agent at a controlled temperature.
【請求項21】前記錯形成剤を供給する工程において、
前記化学研磨剤を含む前記錯形成剤を温度調整して供給
することにより前記錯形成反応領域の温度調整をする請
求項15記載の研磨方法。
21. The step of supplying the complexing agent,
16. The polishing method according to claim 15, wherein the temperature of the complex formation reaction region is adjusted by supplying the complex forming agent containing the chemical abrasive at a controlled temperature.
【請求項22】前記被研磨対象物を温度調整することに
より前記錯形成反応領域の温度調整をする請求項12記
載の研磨方法。
22. The polishing method according to claim 12, wherein the temperature of the complex formation reaction region is adjusted by adjusting the temperature of the object to be polished.
【請求項23】前記錯体膜を除去する工程に用いる研磨
部を温度調整することにより前記錯形成反応領域の温度
調整をする請求項12記載の研磨方法。
23. The polishing method according to claim 12, wherein the temperature of the complex formation reaction region is adjusted by adjusting the temperature of a polishing section used in the step of removing the complex film.
【請求項24】基板上に形成された絶縁膜上に配線用溝
を形成する工程と、 前記配線用溝を埋め込むように、前記絶縁膜上の全面に
前記配線用溝の段差に応じた凹凸形状を表面に有する金
属膜を堆積させる工程と、 前記金属膜表面に前記金属膜より機械的強度の低い当該
金属膜の錯体を形成する配位子を含む錯形成剤を供給す
る工程と、 前記錯形成剤により前記金属膜の錯体膜を前記金属膜表
面に形成する工程と、 前記金属膜の凹凸形状に応じた前記錯体膜の凸部分を選
択的に除去し、当該凸部分の錯体膜下の金属膜を表面に
露出させる工程とを有し、 前記錯形成剤と前記金属膜との錯形成反応を促進する温
度に当該錯形成反応領域を温度調整する半導体装置の製
造方法。
24. A step of forming a wiring groove on an insulating film formed on a substrate, and unevenness corresponding to a step of the wiring groove on the entire surface of the insulating film so as to fill the wiring groove. Depositing a metal film having a shape on the surface, supplying a complex-forming agent containing a ligand that forms a complex of the metal film having a lower mechanical strength than the metal film on the surface of the metal film, Forming a complex film of the metal film on the surface of the metal film by using a complexing agent; and selectively removing a convex portion of the complex film according to the uneven shape of the metal film, and forming the complex film under the complex film. Exposing the metal film to the surface, and adjusting the temperature of the complex formation reaction region to a temperature at which the complex formation reaction between the complex forming agent and the metal film is promoted.
【請求項25】前記錯体膜を除去する工程の後に、前記
露出した金属膜表面に、前記錯形成剤を供給して、前記
錯体膜を当該金属膜表面に形成し、当該錯体膜を除去す
る工程を繰り返し行うことにより、前記金属膜を研磨す
る請求項24記載の半導体装置の製造方法。
25. After the step of removing the complex film, the complex forming agent is supplied to the exposed surface of the metal film to form the complex film on the surface of the metal film, and the complex film is removed. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein the metal film is polished by repeating the steps.
【請求項26】前記金属膜を堆積させる工程において、
銅膜を堆積させる請求項24記載の半導体装置の製造方
法。
26. In the step of depositing the metal film,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein a copper film is deposited.
【請求項27】前記配線用溝を形成する工程の後、前記
銅膜を堆積させる工程の前に、前記絶縁膜上および前記
配線用溝内を被覆して導電性のバリア膜を形成する工程
をさらに有し、 前記銅膜を堆積させる工程においては、前記配線用溝を
埋め込むように、前記バリア膜の上層に前記銅膜を堆積
させる請求項26記載の半導体装置の製造方法。
27. A step of forming a conductive barrier film by covering the insulating film and the inside of the wiring groove after the step of forming the wiring groove and before the step of depositing the copper film. 27. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 26, further comprising: depositing the copper film on the barrier film so as to fill the wiring groove in the step of depositing the copper film.
【請求項28】前記錯形成剤を供給する工程において、
研磨砥粒を含む化学研磨剤を含有する前記錯形成剤を供
給し、 前記錯体膜を除去する工程において、前記化学研磨剤に
よる化学機械研磨により前記錯体膜を除去する請求項2
4記載の半導体装置の製造方法。
28. The step of supplying the complexing agent,
3. The method according to claim 2, further comprising: supplying the complex forming agent containing a chemical abrasive containing abrasive grains, and removing the complex film by chemical mechanical polishing with the chemical abrasive in the step of removing the complex film.
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 4.
【請求項29】前記錯形成剤は、前記金属膜を酸化さ
せ、前記錯形成反応を促進する酸化剤を含む請求項24
記載の半導体装置の製造方法。
29. The complexing agent includes an oxidizing agent that oxidizes the metal film and promotes the complexing reaction.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項30】前記錯形成剤を供給する工程において、
前記配位子としてキレート剤を含む錯形成剤を供給し、 前記錯体膜を形成する工程において、前記錯体膜として
キレート膜を形成する請求項24記載の半導体装置の製
造方法。
30. The step of supplying the complexing agent,
25. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein a complex forming agent containing a chelating agent is supplied as the ligand, and in the step of forming the complex film, a chelating film is formed as the complex film.
【請求項31】前記錯形成剤に含まれる前記配位子とし
て、少なくともキナルジン酸、グリシン、クエン酸、シ
ュウ酸、またはプロピオン酸のいずれかを用いる請求項
24記載の半導体装置の製造方法。
31. The method according to claim 24, wherein at least one of quinaldic acid, glycine, citric acid, oxalic acid, and propionic acid is used as the ligand contained in the complex forming agent.
【請求項32】前記錯形成剤を供給する工程において、
前記錯形成剤を温度調整して供給することにより前記錯
形成反応領域の温度調整をする請求項24記載の半導体
装置の製造方法。
32. The step of supplying the complexing agent,
25. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein the temperature of the complex forming reaction region is adjusted by supplying the complex forming agent at a controlled temperature.
【請求項33】前記錯形成剤を供給する工程において、
前記化学研磨剤を含む前記錯形成剤を温度調整して供給
することにより前記錯形成反応領域の温度調整をする請
求項28記載の半導体装置の製造方法。
33. The step of supplying the complexing agent,
29. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 28, wherein the temperature of the complex formation reaction region is adjusted by supplying the complex forming agent containing the chemical polishing agent at a controlled temperature.
【請求項34】前記金属膜が形成された基板を温度調整
することにより前記錯形成反応領域の温度調整をする請
求項24記載の半導体装置の製造方法。
34. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein the temperature of the complex formation reaction region is adjusted by adjusting the temperature of the substrate on which the metal film is formed.
【請求項35】前記錯体膜を除去する工程に用いる研磨
部を温度調整することにより前記錯形成反応領域の温度
調整をする請求項24記載の研磨方法。
35. The polishing method according to claim 24, wherein the temperature of the complex formation reaction region is adjusted by adjusting the temperature of a polishing section used in the step of removing the complex film.
【請求項36】前記バリア膜を形成する工程において、
前記バリア膜の形成材料として、少なくともTa、T
i、W、Co、TaN、TiN、WN、CoWまたはC
oWPのいずれかを用いて前記バリア膜を形成する請求
項27記載の半導体装置の製造方法。
36. In the step of forming the barrier film,
As a material for forming the barrier film, at least Ta, T
i, W, Co, TaN, TiN, WN, CoW or C
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 27, wherein the barrier film is formed using any one of oWP.
【請求項37】前記配線用溝を形成する工程において、
前記配線用溝の形成とともに、前記絶縁膜の下層に形成
された不純物拡散層または配線と、前記配線用溝に形成
される配線とを接続するためのコンタクトホールを形成
し、 前記金属膜を堆積させる工程において、前記配線用溝と
ともに前記コンタクトホールに前記金属を埋め込む請求
項24記載の半導体装置の製造方法。
37. In the step of forming the wiring groove,
Along with the formation of the wiring groove, a contact hole for connecting an impurity diffusion layer or a wiring formed under the insulating film and a wiring formed in the wiring groove is formed, and the metal film is deposited. 25. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein said metal is buried in said contact hole together with said wiring groove.
【請求項38】前記絶縁膜は、少なくとも酸化シリコ
ン、フッ化シリケートグラス、ポリイミド系高分子化合
物、テフロン系高分子化合物、フッ素化アモルファスカ
ーボン系化合物、ポリアリールエーテル系高分子化合
物、HSQ、キセロゲルのいずれかを含む材料により形
成されている請求項24記載の半導体装置の製造方法。
38. The insulating film is formed of at least silicon oxide, fluorinated silicate glass, polyimide polymer compound, Teflon polymer compound, fluorinated amorphous carbon compound, polyaryl ether polymer compound, HSQ, xerogel. 25. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein the method is formed of a material containing any of them.
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