JP2002064099A - Manufacturing method of embedded wiring structure body - Google Patents

Manufacturing method of embedded wiring structure body

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JP2002064099A
JP2002064099A JP2000247037A JP2000247037A JP2002064099A JP 2002064099 A JP2002064099 A JP 2002064099A JP 2000247037 A JP2000247037 A JP 2000247037A JP 2000247037 A JP2000247037 A JP 2000247037A JP 2002064099 A JP2002064099 A JP 2002064099A
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Japan
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wiring
substrate
polishing
manufacturing
groove
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JP2000247037A
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Japanese (ja)
Inventor
Kozo Sakai
孝三 坂井
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Original Assignee
NANOTEKKU MACHINES KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem where a recessed part of 200-400 Å is formed around the central part of the wiring when an embedded wiring is formed in the substrate. SOLUTION: An embedded wiring structure body is manufactured by burying wiring material whose thermal expansion factor is different from that of a substrate in a groove formed at the substrate. Here, a manufacturing method of the embedded wiring structure body comprises a process where a groove is formed on the substrate, a process where the surface of the substrate comprising the groove is covered with the wiring material, and a process where the substrate covered with the wiring material is polished at a low temperature to remove the wiring material except for that remaining in the groove.

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】この発明は、半導体装置や薄
膜磁気ヘッド、その他の微細配線構造を必要とする構造
体の製造に関し、特に基板に埋め込まれた埋め込み配線
構造体であって埋め込まれた配線部分と基板との段差を
極めて小さくしたり、またはわざと大きくしたりするこ
とができる配線構造体の製造法法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices, thin-film magnetic heads, and other structures requiring a fine wiring structure, and more particularly to a buried wiring structure embedded in a substrate. The present invention relates to a method for manufacturing a wiring structure in which a step between a portion and a substrate can be extremely reduced or intentionally increased.

【従来の技術】半導体装置や、薄膜磁気ヘッド等の微細
配線構造体ではいろいろな理由から基板に埋め込み配線
を形成する必要が生じる場合がある。「埋め込み配線」
とは基板に形成された溝に配線材料を充填して配線とす
るものを言う。その特徴は配線が形成された基板上が平
坦化できる点にある。基板上に配線を形成する方法とし
て平坦な基板上に凸状に配線を形成する方法もあるが、
この方法では配線の厚み分程度基板上に凹凸が生じるた
め複数の配線層を重ねて行くにつれて段差が大きくなり
上層の配線ほど断線等が生じ易い。
2. Description of the Related Art In a fine wiring structure such as a semiconductor device and a thin film magnetic head, it is sometimes necessary to form a buried wiring in a substrate for various reasons. "Embedded wiring"
Means that a wiring formed by filling a groove formed in a substrate with a wiring material. The feature is that the substrate on which the wiring is formed can be flattened. As a method of forming wiring on a substrate, there is also a method of forming wiring in a convex shape on a flat substrate,
In this method, irregularities are formed on the substrate by the thickness of the wiring, so that a plurality of wiring layers are piled up, so that the level difference becomes larger, and the wiring in the upper layer is more likely to be disconnected.

【0002】したがって、特に微細配線構造体であって
且つ複数の配線層を有する構造体の場合には埋め込み配
線が良く用いられる。従来の埋め込み配線の製造方法は
基板上に配線を凸状に形成し、この配線を絶縁材料で被
覆して配線の凹凸を反映した絶縁材料の凹凸を研磨装置
で研磨して絶縁材料表面を平坦化する方法であった。し
かし、配線が微細化してくると基板上に配線を凸状に形
成するよりも、まず基板に溝を形成してその溝に配線材
料を埋め込む方が製造工程における配線の構造不良が生
じにくいことがわかってきた。したがって、現在サブミ
クロンルールの多層配線を必要とする場合にはまず配線
を形成すべき基板の面に溝を形成して、その溝を含む基
板の表面の全体を配線材料で被覆し、溝以外の部分に形
成された不要な配線材料をその後に除去することにより
埋め込み配線構造体が製造されている。
Therefore, in the case of a fine wiring structure and a structure having a plurality of wiring layers, embedded wiring is often used. In a conventional method of manufacturing an embedded wiring, a wiring is formed in a convex shape on a substrate, the wiring is covered with an insulating material, and the unevenness of the insulating material reflecting the unevenness of the wiring is polished with a polishing device to flatten the surface of the insulating material. It was a method of becoming. However, when wiring becomes finer, it is more likely that a wiring structure defect will not occur in the manufacturing process if a groove is first formed in the substrate and a wiring material is buried in the groove, rather than forming the wiring on the substrate in a convex shape. I understand. Therefore, when multi-level wiring of the submicron rule is required at present, a groove is first formed on the surface of the substrate on which the wiring is to be formed, and the entire surface of the substrate including the groove is covered with the wiring material. The embedded wiring structure is manufactured by removing the unnecessary wiring material formed in the portion described above.

【0003】具体的には、シリコン基板の表面を酸化し
て絶縁材料層を形成し、その絶縁材料層にイオンエッチ
ング、リアクティブイオンエッチングなどの技術を用い
て溝を形成する。溝の幅はサブミクロン、深さもたかだ
か1ミクロン程度のものである。次に、この溝が形成さ
れた基板の表面にスパッタ、蒸着等の薄膜形成技術でも
って配線材料を形成する。このとき前記溝はこの配線材
料によって完全に埋まる。配線材料は溝の部分にのみ必
要であって、その他の部分に形成された配線材料は不要
であるのでこれらの不要な配線材料を除去する。この除
去は逆スパッタ、RIE、プラズマエッチング等を用い
る。
Specifically, a surface of a silicon substrate is oxidized to form an insulating material layer, and a groove is formed in the insulating material layer by using a technique such as ion etching or reactive ion etching. The width of the groove is submicron and the depth is at most about 1 micron. Next, a wiring material is formed on the surface of the substrate having the grooves formed thereon by a thin film forming technique such as sputtering or vapor deposition. At this time, the groove is completely filled with the wiring material. Since the wiring material is necessary only for the groove portion and the wiring material formed in the other portions is unnecessary, these unnecessary wiring materials are removed. For this removal, reverse sputtering, RIE, plasma etching or the like is used.

【0004】しかし、これらの方法で不要材料を除去す
ると完全な平坦化が困難であるので、最近ではケミカル
・メカニカル・ポリッシング(以下「CMP」とい
う。)を用いる。この方法だと、基板の直径が10イン
チ以上であっても基板の全体にわたって平坦化が可能で
あり、且つ、平坦度も従来のものに比較して良いからで
ある。これらの方法により不要な配線材料を除去すると
基板に埋め込み配線を形成することができ、この配線上
に他の配線構造を形成する場合に下地の凹凸がないため
製造が容易となる。なお、以上は半導体装置を念頭にお
いて説明したが、これと類似の製造工程を採用する薄膜
磁気ヘッドの製造工程などにおいても同様である
However, complete flattening is difficult if unnecessary materials are removed by these methods. Therefore, recently, chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as "CMP") is used. According to this method, even if the diameter of the substrate is 10 inches or more, the entire surface of the substrate can be flattened, and the flatness can be compared with the conventional one. When an unnecessary wiring material is removed by these methods, a buried wiring can be formed in the substrate, and when another wiring structure is formed on this wiring, there is no unevenness of the base, thereby facilitating the manufacture. Although the above description has been made with a semiconductor device in mind, the same applies to a manufacturing process of a thin-film magnetic head employing a similar manufacturing process.

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように微
細配線を用いる埋め込み配線構造体の製造においては基
本的にCMPによる研磨工程を採用している。しかし、
CMPは遊離砥粒を用いるものであり研磨面に複数の材
料が露出する場合には材料に応じてその研磨速度に差が
生じる。例えば半導体装置、薄膜磁気ヘッドのように配
線材料が金属材料であり、その周辺の基板材料が絶縁材
料である場合には、同じ条件でCMP研磨した場合に金
属材料の方が早く研磨される傾向にあるのでわずかなが
ら埋め込み配線形成面に凹凸ができる。
As described above, in the manufacture of a buried wiring structure using fine wiring, a polishing step by CMP is basically employed. But,
CMP uses free abrasive grains, and when a plurality of materials are exposed on the polished surface, a difference in polishing rate occurs depending on the materials. For example, when the wiring material is a metal material such as a semiconductor device and a thin-film magnetic head, and the surrounding substrate material is an insulating material, the metal material tends to be polished faster under CMP under the same conditions. , The surface of the embedded wiring is slightly uneven.

【0005】具体的には一般の半導体装置の配線のよう
な場合で200〜400オングストローム程度の凹部が
配線の略中央部にできてしまう。このような現象をその
へこみが食器のお皿のへこみに似ていることからディッ
シングと呼ぶ。このディッシングを完全に解消すること
は困難であるが、50オングストローム以下にすること
は半導体装置の製造容易性を確保するのに重要である。
また、ディッシングに類似した現象であるが金属配線な
どの研磨速度が速い構造が密集した部分で全体的にへこ
みが生じることがありこれをシニングという。これは、
基本的にはディッシングと同じ原因により生じる現象で
ある。
More specifically, in the case of wiring of a general semiconductor device, a concave portion of about 200 to 400 angstroms is formed substantially at the center of the wiring. Such a phenomenon is called dishing because the dent resembles the dent of a dish plate. Although it is difficult to completely eliminate the dishing, it is important to reduce the dishing to 50 Å or less in order to ensure the ease of manufacturing the semiconductor device.
In addition, although the phenomenon is similar to dishing, dents may occur entirely in a portion where structures having a high polishing rate such as metal wiring are densely formed, and this phenomenon is called thinning. this is,
Basically, it is a phenomenon caused by the same cause as dishing.

【0006】この発明の目的は、ディッシングやシニン
グを最小限度に押さえ埋め込み配線が形成された基板の
面の高い平坦度を確保する埋め込み配線構造体の製造法
方を提供することにある。さらにこの発明の目的は、上
記目的とは逆に埋め込み配線部分が基板上で十分大きな
凹部となる埋め込み配線構造体の製造方方法を提供する
ことにある。従来技術では自然に形成される凹部が20
0オングストローム程度あるがこれよりももっと大きな
凹部としたい場合に対応するためである。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a buried wiring structure which minimizes dishing and thinning and ensures high flatness of the surface of a substrate on which a buried wiring is formed. It is a further object of the present invention to provide a method of manufacturing a buried wiring structure in which a buried wiring portion has a sufficiently large recess on a substrate, contrary to the above object. In the prior art, naturally formed recesses are 20
This is in order to cope with a case where a concave portion having a depth of about 0 Å but larger than this is desired.

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために、基板に形成された溝にこの基板の有する熱膨張
係数と異なる熱膨張係数を有する配線用材料を埋め込ん
で埋め込み配線構造体を製造する方法であって、基板に
溝を形成する工程と、この溝を含む基板の表面を、前記
配線用材料で被覆する工程と、この配線用材料で被覆さ
れた基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他
の配線用材料を除去する工程と、を含む埋め込み配線構
造体の製造方法(請求項1記載のもの)を提供する。こ
こで、この発明の名称には、「埋め込み配線」とあるが
この配線は必ずしも導電性があるものに限られず、ま
た、いわゆる線形状のもの限られないことは言うまでも
ない。
In order to solve these problems, a wiring material having a thermal expansion coefficient different from that of the substrate is buried in a groove formed in the substrate to form a buried wiring structure. A method of manufacturing, wherein a step of forming a groove in the substrate, a step of coating the surface of the substrate including the groove with the wiring material, and polishing the substrate coated with the wiring material at a low temperature, Removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove. Here, the name of the present invention is "embedded wiring", but it is needless to say that this wiring is not necessarily limited to a conductive one and is not limited to a so-called linear one.

【0007】基板材料とこれに埋め込まれる材料の熱膨
張係数が異なれば適用される配線の材料は絶縁性のもの
でも足り、また、基板に形成される「溝」は単なる穴状
のもの、例えばビアホール、スルーホールを形成するよ
うなもので良く、またその形状も円形状のもの、広がり
を持った平面的な例えばボンディングランドを形成する
ためのも凹部のようなものでも良い。また、「基板」は
板状のものに限られない。例えば立方体形状、直方体形
状のような厚みが大きな形状のものでも良い。また、基
板が単一材料からなるものである必要もない。例えば、
複数の異なる材料の層が重ね合わされてなるものでも良
い。例えば、シリコン基板上に絶縁層を形成し、その絶
縁層に埋め込み配線を形成するようなものや、さらに、
シリコン基板上にトランジスタや、キャパシタ、配線を
形成し、これらを覆うように絶縁層を形成した後にこの
絶縁層に埋め込み配線を形成するような場合、即ち多層
配線構造の場合にも本発明を適用することができる。
If the substrate material and the material embedded in the substrate have different coefficients of thermal expansion, the material of the wiring to be applied may be an insulating material, and the "groove" formed in the substrate may be a mere hole, for example. A via hole and a through hole may be formed, and the shape may be a circular shape, or may be a concave portion or a concave portion for forming a spread and planar bonding land. Further, the “substrate” is not limited to a plate. For example, a shape having a large thickness such as a cubic shape or a rectangular parallelepiped shape may be used. Further, the substrate does not need to be made of a single material. For example,
A plurality of layers of different materials may be stacked. For example, an insulating layer is formed on a silicon substrate, and a buried wiring is formed in the insulating layer.
The present invention is also applied to a case where a transistor, a capacitor, and a wiring are formed on a silicon substrate, and an insulating layer is formed so as to cover them, and then a buried wiring is formed in the insulating layer, that is, a multilayer wiring structure. can do.

【0008】なお、本発明に言う「埋め込み配線」の語
義は、基板の溝に埋め込まれて基板表面に埋め込まれた
配線材料が露出しているようなもの、最終的に基板中
(基板上に事後的に被覆される絶縁層等を含む概念)に
完全に埋め込まれたもの、のいずれをも含む趣旨で使用
している。また、これをさらに具体化したものとして、
前記基板は半導体基板であり、前記溝を形成する工程
は、この半導体基板の絶縁層に溝を形成する工程である
請求項1に記載の埋め込み配線構造体の製造方法(請求
項2記載のもの)。前記配線用材料は、アルミニウム、
銅、タングステン、金のいずれか一又はこれらを組み合
わせた材料である請求項1または2に記載の埋め込み配
線構造体の製造方法(請求項3記載のもの)であり、前
記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の
配線用材料を除去する工程は室温以下で行われる請求項
1から3のいずれか一に記載の埋め込み配線構造体の製
造方法(請求項4記載のもの)、前記基板を低温で研磨
し前記溝に配線用材料を残して他の配線用材料を除去す
る工程は研磨装置の基板保持面を水冷することによって
行う請求項1から4のいずれか一に記載の埋め込み配線
構造体の製造方法(請求項5記載のもの)、前記基板を
低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の配線用材
料を除去する工程は、冷却した研磨剤を用いることによ
ってする請求項1から5のいずれか一に記載の埋め込み
配線構造体の製造方法(請求項6記載のもの)、前記基
板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の配線
用材料を除去する工程は、研磨装置の定盤を冷却するこ
とによってする請求項1から6のいずれか一に記載の埋
め込み配線構造体の製造方法(請求項7記載のもの)、
前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他
の配線用材料を除去する工程は、ケミカル・メカニカル
・ポリッシング(CMP)によってする請求項1から7
のいずれか一に記載の埋め込み配線構造体の製造方法
(請求項8記載のもの)、前記基板を低温で研磨し前記
溝に配線用材料を残して他の配線用材料を除去する工程
は、摂氏0度以下でする請求項1から8のいずれか一に
記載の埋め込み配線構造体の製造方法(請求項9記載の
もの)、基板に形成された溝にこの基板の有する熱膨張
係数と異なる熱膨張係数を有する配線用材料を埋め込ん
で埋め込み配線構造体を製造する方法であって、基板に
溝を形成する工程と、この溝を含む基板の表面を、前記
配線用材料で被覆する工程と、この配線用材料で被覆さ
れた基板をアニールする工程と、アニールされた基板を
低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の配線用材
料を除去する工程と、を含む埋め込み配線構造体の製造
方法(請求項10記載のもの)、さらには、前記基板を
低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の配線用材
料を除去する工程は、定盤に研磨砥粒を固定し、潤滑油
を滴下しながら行う請求項1または10記載の埋め込み
配線構造体の製造方法(請求項11記載のもの)を提供
する。
The term "embedded wiring" as used in the present invention means that the wiring material embedded in the groove of the substrate and the wiring material embedded in the surface of the substrate is exposed. It is used for the purpose of including any one completely embedded in a concept including an insulating layer or the like to be subsequently coated). Also, as a more concrete example of this,
The method for manufacturing a buried wiring structure according to claim 1, wherein the substrate is a semiconductor substrate, and the step of forming the groove is a step of forming a groove in an insulating layer of the semiconductor substrate. ). The wiring material is aluminum,
3. The method for manufacturing an embedded wiring structure according to claim 1, wherein the substrate is a material made of any one of copper, tungsten, and gold or a combination thereof. 4. The method for manufacturing a buried wiring structure according to claim 1, wherein the step of removing the wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed at a room temperature or lower. 5. The method according to claim 1, wherein the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by water-cooling the substrate holding surface of the polishing apparatus. The method of manufacturing a buried wiring structure according to claim 5, wherein the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove includes removing the cooled abrasive. Claim 1 by using 5. The method for manufacturing a buried wiring structure according to any one of claims 5 to 5, wherein the substrate is polished at a low temperature to remove a wiring material while leaving a wiring material in the groove. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the method is performed by cooling a surface plate of a polishing apparatus (claim 7).
8. The step of polishing the substrate at a low temperature and removing other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by chemical mechanical polishing (CMP).
The method of manufacturing a buried wiring structure according to any one of (1) to (4), wherein the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove includes: The method for manufacturing a buried wiring structure according to any one of claims 1 to 8, which is performed at a temperature equal to or lower than 0 degree Celsius, which is different from a thermal expansion coefficient of the substrate in a groove formed in the substrate. A method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material having a coefficient of thermal expansion, a step of forming a groove in a substrate, and a step of coating a surface of the substrate including the groove with the wiring material. A step of annealing the substrate covered with the wiring material, and a step of polishing the annealed substrate at a low temperature to remove the other wiring material while leaving the wiring material in the groove. Body manufacturing method (Claim 10 And the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by fixing polishing abrasive grains on a surface plate and dripping lubricating oil. A method of manufacturing a buried wiring structure according to claim 1 or 10 (the method according to claim 11) is provided.

【0009】以上のものが基板を低温で研磨することを
構成要件としているのに対し、これとは反対に基板を高
温で研磨することを構成要件の一つにするものとして、
以下のものを挙げることができる。即ち、基板に形成さ
れた溝にこの基板の有する熱膨張係数と異なる熱膨張係
数を有する配線用材料を埋め込んで埋め込み配線構造体
を製造する方法であって、基板に溝を形成する工程と、
この溝を含む基板の表面を、前記配線用材料で被覆する
工程と、この後にアニールを行い、アニールされた基板
を高温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の配線用
材料を除去する工程と、を含む埋め込み配線構造体の製
造方法(請求項12記載のもの)である。
While the above-mentioned components require polishing the substrate at a low temperature, on the other hand, polishing the substrate at a high temperature is one of the components.
The following can be mentioned. That is, a method for manufacturing a buried wiring structure by burying a wiring material having a thermal expansion coefficient different from the thermal expansion coefficient of the substrate in a groove formed in the substrate, the step of forming a groove in the substrate,
A step of coating the surface of the substrate including the groove with the wiring material, followed by annealing, and polishing the annealed substrate at a high temperature to remove the other wiring material while leaving the wiring material in the groove. And a method of manufacturing a buried wiring structure including the steps of:

【0010】また、埋め込み配線として溝を形成するこ
とを必須の構成要件としないものとして、配線用材料を
絶縁層に埋め込んで埋め込み配線構造体を製造する方法
であって、基板上に配線を形成する工程と、この配線を
含む基板の表面を、前記絶縁材料で被覆する工程と、こ
の絶縁用材料で被覆された基板を低温で研磨し前記配線
上の絶縁用材料を除去する工程と、を含む埋め込み配線
構造体の製造方法(請求項13記載のもの)、配線用材
料を絶縁層に埋め込んで埋め込み配線構造体を製造する
方法であって、基板上に配線を形成する工程と、この配
線を含む基板の表面を、前記絶縁材料で被覆する工程
と、この絶縁材料で被覆された基板をアニールする工程
と、このアニールされた基板を低温で研磨し前記配線上
の絶縁用材料を除去する工程と、を含む埋め込み配線構
造体の製造方法(請求項14記載のもの)、配線用材料
を絶縁層に埋め込んで埋め込み配線構造体を製造する方
法であって、基板上に配線を形成する工程と、この配線
を含む基板の表面を、前記絶縁材料で被覆する工程と、
この絶縁用材料で被覆された基板を高温で研磨し前記配
線上の絶縁用材料を除去する工程と、を含む埋め込み配
線構造体の製造方法(請求項15記載のもの)、配線用
材料を絶縁層に埋め込んで埋め込み配線構造体を製造す
る方法であって、基板上に配線を形成する工程と、この
配線を含む基板の表面を、前記絶縁材料で被覆する工程
と、この絶縁材料で被覆された基板をアニールする工程
と、このアニールされた基板を高温で研磨し前記配線上
の絶縁用材料を除去する工程と、を含む埋め込み配線構
造体の製造方法(請求項16記載のもの)、を提供す
る。さらにウエハを平坦に研磨するためにはウエハの端
面、すなわち、ウエハの外周部にだれが生じないように
する必要があり、この観点から、ウエハホルダが研磨パ
ッド面を弾性的に加圧するように配置される構造を有す
るCMP研磨装置であって、前記ウエハホルダは、研磨
対象であるウエハの裏面を保持するウエハチャック部
と、ウエハの外周部を囲むリテーナリングとからなり、
前記ウエハチャック部とこのリテーナリングとは、おの
おの独立して研磨パッド面を弾性的に加圧する構造を有
するCMP研磨装置(請求項17記載のもの)を提供す
る。さらに具体的には、請求項17記載のCMP研磨装
置であって、ウエハチャック部の加圧力は、リテーナリ
ング部の加圧力よりも大きくすることができるCMP研
磨装置(請求項18記載のもの)がよい。別言すれば、
解決手段として、ウエハホルダが研磨パッド面を弾性的
に加圧するように配置される構造を有するCMP研磨装
置であって、前記ウエハホルダは、研磨対象であるウエ
ハの裏面を保持するウエハチャック部と、ウエハの外周
部を囲むリテーナリングとからなり、ウエハ研磨時にウ
エハの研磨対象面よりも前記リテーナリングの研磨パッ
ドとの接触面の方を研磨パッドに深く沈みこませること
ができるCMP研磨装置(請求項19記載のもの)を提
供可能とする点に解決手段がある。また、これら請求項
17から19記載の発明を方法という観点から示した、
CMP研磨方法を用いるウエハの製造方法であって、ウ
エハの研磨対象面を研磨パッドに押し付け、ウエハ外周
の研磨パッドの一部をこの研磨対象面よりも深く研磨パ
ッドに沈みこませてCMP研磨を行う、ウエハの製造方
法(請求項20記載のもの)を提供する。さらに、請求
項17から20に記載の解決手段に最適なウエハ形状と
いう観点から、前記ウエハの外形は、円形である請求項
20に記載のウエハの製造方法(請求項21記載のも
の)を提供する。さらにウエハチャックとリテーナリン
グの加圧力をそれぞれ別個に測定可能とするCMP研磨
装置を提供する(請求項22に記載のもの)。
A method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, wherein forming a groove as a buried wiring is not an essential component, the method comprises forming a wiring on a substrate. And a step of coating the surface of the substrate including the wiring with the insulating material, and a step of polishing the substrate coated with the insulating material at a low temperature to remove the insulating material on the wiring. A method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, the method including forming a wiring on a substrate, and a method of manufacturing the buried wiring structure. Covering the surface of the substrate with the insulating material, annealing the substrate coated with the insulating material, polishing the annealed substrate at a low temperature to remove the insulating material on the wiring And a method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, wherein a wiring is formed on a substrate. And a step of coating the surface of the substrate including the wiring with the insulating material,
Polishing the substrate coated with the insulating material at a high temperature to remove the insulating material on the wiring (claim 15). A method of manufacturing an embedded wiring structure by embedding in a layer, a step of forming a wiring on a substrate, a step of coating a surface of the substrate including the wiring with the insulating material, and a step of coating the surface with the insulating material. A method of manufacturing a buried wiring structure including the step of annealing a substrate that has been annealed, and the step of polishing the annealed substrate at a high temperature to remove an insulating material on the wiring. provide. Furthermore, in order to polish the wafer evenly, it is necessary to prevent any dripping from occurring at the end face of the wafer, that is, at the outer peripheral portion of the wafer. From this viewpoint, the wafer holder is arranged so as to elastically press the polishing pad surface. A CMP polishing apparatus having a structure to be polished, wherein the wafer holder comprises a wafer chuck portion for holding a back surface of a wafer to be polished, and a retainer ring surrounding an outer peripheral portion of the wafer,
The wafer chuck section and the retainer ring provide a CMP polishing apparatus having a structure in which a polishing pad surface is elastically pressed independently of each other. More specifically, the CMP polishing apparatus according to claim 17, wherein the pressing force of the wafer chuck portion can be made larger than the pressing force of the retainer ring portion. Is good. In other words,
As a solution, there is provided a CMP polishing apparatus having a structure in which a wafer holder is arranged so as to elastically press a polishing pad surface, wherein the wafer holder comprises a wafer chuck portion for holding a back surface of a wafer to be polished, and a wafer chuck. And a retainer ring surrounding the outer peripheral portion of the polishing pad. The CMP polishing apparatus is capable of sinking a polishing pad into a contact surface of the retainer ring with the polishing pad more deeply than a polishing target surface of the wafer during wafer polishing. 19) can be provided. Further, the inventions according to claims 17 to 19 are shown from the viewpoint of a method.
A method of manufacturing a wafer using a CMP polishing method, wherein a polishing target surface of a wafer is pressed against a polishing pad, and a part of the polishing pad on the outer periphery of the wafer is sunk into the polishing pad deeper than the polishing target surface to perform the CMP polishing. A method of manufacturing a wafer (as recited in claim 20) is provided. Further, from the viewpoint of an optimum wafer shape for the solution means of claims 17 to 20, the outer shape of the wafer is circular, and the wafer manufacturing method of claim 20 is provided. I do. Further, there is provided a CMP polishing apparatus capable of separately measuring the pressure of the wafer chuck and the pressure of the retainer ring (claim 22).

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
請求項記載の順に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in the order of the claims.

【0011】まず、請求項1記載の発明についてである
が、請求項1記載の発明は前述のように、基板に形成さ
れた溝にこの基板の有する熱膨張係数と異なる熱膨張係
数を有する配線用材料を埋め込んで埋め込み配線構造体
を製造する方法であって、基板に溝を形成する工程と、
この溝を含む基板の表面を、前記配線用材料で被覆する
工程と、この配線用材料で被覆された基板を低温で研磨
し前記溝に配線用材料を残して他の配線用材料を除去す
る工程と、を含む埋め込み配線構造体の製造方法であ
る。
First, regarding the invention according to claim 1, the invention according to claim 1 is, as described above, a wiring having a thermal expansion coefficient different from that of the substrate in the groove formed in the substrate. A method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a material for use, the step of forming a groove in the substrate,
Covering the surface of the substrate including the groove with the wiring material, and polishing the substrate coated with the wiring material at a low temperature to remove the wiring material while leaving the wiring material in the groove; And a method for manufacturing a buried wiring structure.

【0012】この発明を半導体装置の製造方法を例にと
って簡単に示す概念図が図1から図5である。まず、図
1に示すようにシリコン基板を用意しその表面に酸化層
2を形成すると、シリコン層3の上に酸化層2が積層す
る。その酸化層2に配線のための溝1を形成する。この
溝1の形成はフォトリソグラフィー技術を用いて線幅が
0.1ミクロン程度、溝の深さは0.3ミクロン程度に
形成される。次に図2に示すようにこの溝が形成された
基板の表面を被覆するように配線材料4を形成する。こ
の配線材料4は銅、アルミニウムその他である。これら
の配線材料4の形成はスパッタ、蒸着、その他の各種成
膜技術により行われる。この際、溝の内側が完全に配線
材料4で埋め尽くされるように形成しなければならな
い。例えば膜厚が0.5ミクロン程度とする。次に図3
に示すように配線材料で覆われた基板を低温状態で研磨
する。低温状態とは前述のように室温以下を指すが、必
ずしもこれに限られない。この実施例では次の上層に配
線を形成する工程のうち、溝の形成のためのフォトリソ
グラフィー工程が常温即ち摂氏20〜25度程度で行わ
れるため本工程の研磨は摂氏10度の状態で行う。ま
た、研磨の方法はCMP研磨を採用する。
FIGS. 1 to 5 are conceptual diagrams showing the present invention simply by taking a method of manufacturing a semiconductor device as an example. First, as shown in FIG. 1, when a silicon substrate is prepared and an oxide layer 2 is formed on the surface thereof, the oxide layer 2 is laminated on the silicon layer 3. A groove 1 for wiring is formed in the oxide layer 2. The groove 1 is formed to have a line width of about 0.1 μm and a groove depth of about 0.3 μm using a photolithography technique. Next, as shown in FIG. 2, a wiring material 4 is formed so as to cover the surface of the substrate on which the groove is formed. This wiring material 4 is copper, aluminum or the like. The formation of these wiring materials 4 is performed by sputtering, vapor deposition, or other various film forming techniques. At this time, the groove must be formed so that the inside of the groove is completely filled with the wiring material 4. For example, the film thickness is about 0.5 μm. Next, FIG.
The substrate covered with the wiring material is polished at a low temperature as shown in FIG. The low temperature state refers to a temperature equal to or lower than room temperature as described above, but is not necessarily limited to this. In this embodiment, the photolithography process for forming the groove is performed at room temperature, that is, about 20 to 25 degrees Celsius in the next step of forming the wiring in the upper layer, so that the polishing in this step is performed at 10 degrees Celsius. . The polishing method employs CMP polishing.

【0013】この研磨方法は物理的な切削のみによって
研磨工程を促進する方法ではなく、砥粒によりミクロに
加えられる圧力によりワークと研磨剤との間で生じる化
学的な反応を利用して切削工程を促進するものであり、
ワークに対して余計な損傷が生じにくく半導体装置等の
基板の物性の変化による悪影響を受けやすい構造体には
最も適した研磨方法である。また、低温状態に基板を保
持するための装置の基板保持構造の部分の概念図が図6
である。この図に示すように低温の液体、又は気体12
を基板保持面に向かって流し込み13、基板保持面を巡
回させて昇温した後、外部に排出14するようになって
いる。したがって、基板11は、この液体または、気体
によって低温に保持することができる。
This polishing method is not a method of accelerating the polishing step only by physical cutting, but utilizes a chemical reaction generated between the workpiece and the abrasive due to the pressure applied microscopically by the abrasive grains. And promote
This is the most suitable polishing method for a structure that is unlikely to cause unnecessary damage to a work and is easily affected by a change in physical properties of a substrate such as a semiconductor device. FIG. 6 is a conceptual diagram of a substrate holding structure of an apparatus for holding a substrate in a low temperature state.
It is. As shown in this figure, a low-temperature liquid or gas 12
Is poured 13 toward the substrate holding surface, the temperature is increased by circulating the substrate holding surface, and then discharged 14 to the outside. Therefore, the substrate 11 can be kept at a low temperature by this liquid or gas.

【0014】なお、以上述べたように化学反応が研磨の
促進に働くため低音研磨時に工程上必要な研磨速度を確
保するためには、この化学反応を促進する成分を常温の
場合よりも多くする必要がある場合もある。この研磨の
終了直後にはまだ低温状態にあるので、図に示すように
配線の断面の中央にわずかながらへこみ5が生じてい
る。これは、常温の場合よりも低温で行う場合の方が小
さい場合もあるがそれでも200オングストローム以下
にするのは困難である。次に図4に示すように基板の全
体を常温に戻すとシリコンの酸化層2よりも配線材料で
ある銅の方が熱膨張係数が大きいため温度が常温に戻る
過程で配線材料である銅が周囲のシリコン酸化膜よりも
より膨張し、研磨終了直後に見られたへこみが小さい埋
め込み配線6が形成される。
As described above, since the chemical reaction acts to promote the polishing, in order to ensure the necessary polishing rate in the process at the time of low-noise polishing, the number of components which promote the chemical reaction should be larger than that at room temperature. You may need to. Immediately after the completion of the polishing, the temperature is still low, so a slight dent 5 is formed at the center of the cross section of the wiring as shown in the figure. This may be smaller at low temperatures than at room temperature, but it is still difficult to reduce it to 200 angstroms or less. Next, as shown in FIG. 4, when the entire substrate is returned to room temperature, copper as the wiring material has a larger coefficient of thermal expansion than the silicon oxide layer 2, so that the copper as the wiring material becomes The buried wiring 6 which expands more than the surrounding silicon oxide film and has a small dent seen immediately after the polishing is completed is formed.

【0015】例えば、へこみの深さを20オングストロ
ーム程度とすることができるのである。この程度のへこ
みであればこの上に酸化層を重ねて形成しその酸化層に
埋め込み配線を形成することも容易となる。もしもこの
へこみが大きければこの上に形成される配線が凹凸を乗
り越えて形成されなければならず、所々で抵抗値にばら
つきが生じたり、多層配線として上層となるにつれて凹
凸のへこみ量が蓄積されるので例えば5層目あたりでは
配線を厚くしなければ断線する危険性すら生じてくる。
図5は本発明を適用して製造した場合に多層化をするこ
とが容易であることを示すものである。なお、この実施
の形態では第1層の埋め込み配線が導電配線である場合
について説明したが、前述のようにこの発明はこれに限
定されるものではなく、例えば、シリコン基板上に素子
分離用の溝を酸化シリコンで形成する場合にも用いるこ
とができる。図においては第1層の上に更に形成されて
いる第2層は第1層と同様に絶縁材料の層7に埋め込み
配線8が配されている。温度に関しては、もちろん他の
工程での温度によるところが大きいのであるが、一般的
には15℃以下、できれば10℃以下がよいであろう。
これらは適宜ウエハと配線材料の熱膨張係数の差によっ
て決定される。一般的には配線材料は金属材料、ウエハ
は非金属材料であるので、熱膨張係数の差は大きく、5
℃以下で行うとよい場合が多い。
For example, the depth of the dent can be set to about 20 angstroms. With this degree of depression, it becomes easy to form an oxide layer on top of this and to form a buried wiring in the oxide layer. If this dent is large, the wiring formed on it must be formed over the unevenness, and the resistance value will vary in some places, and the amount of dents of the unevenness will accumulate as the upper layer becomes a multilayer wiring. Therefore, for example, around the fifth layer, even if the wiring is not thickened, there is even a risk of disconnection.
FIG. 5 shows that it is easy to form a multilayer when manufactured by applying the present invention. In this embodiment, the case where the buried wiring of the first layer is a conductive wiring has been described. However, as described above, the present invention is not limited to this. It can also be used when the groove is formed of silicon oxide. In the figure, a second layer further formed on the first layer has a buried wiring 8 disposed in a layer 7 of an insulating material similarly to the first layer. Although the temperature largely depends on the temperature in other steps, it is generally 15 ° C. or less, preferably 10 ° C. or less.
These are appropriately determined by the difference in thermal expansion coefficient between the wafer and the wiring material. Generally, since the wiring material is a metal material and the wafer is a non-metallic material, the difference in thermal expansion coefficient is large, and
In many cases, it is better to perform the reaction at a temperature of not more than ℃.

【0016】次に、請求項2記載の発明であるが、これ
は前述のように、基板に形成された溝にこの基板の有す
る熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する配線用材料を
埋め込んで埋め込み配線構造体を製造する方法であっ
て、基板に溝を形成する工程と、この溝を含む基板の表
面を、前記配線用材料で被覆する工程と、この配線用材
料で被覆された基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料
を残して他の配線用材料を除去する工程と、を含む埋め
込み配線構造体の製造方法を前提とし、前記基板は半導
体基板であり、前記溝を形成する工程は、この半導体基
板の絶縁層に溝を形成する工程である請求項1に記載の
埋め込み配線構造体の製造方法である。
Next, according to a second aspect of the present invention, as described above, a wiring material having a thermal expansion coefficient different from the thermal expansion coefficient of the substrate is embedded in a groove formed in the substrate. A method of manufacturing a buried wiring structure, comprising the steps of forming a groove in a substrate, covering the surface of the substrate including the groove with the wiring material, and forming the substrate covered with the wiring material. Polishing at a low temperature to remove the other wiring material while leaving the wiring material in the groove, and assuming a method of manufacturing a buried wiring structure, wherein the substrate is a semiconductor substrate and the groove is formed. 2. The method according to claim 1, wherein the step is a step of forming a groove in the insulating layer of the semiconductor substrate.

【0017】この実施の形態については既に請求項1記
載の発明の実施の形態の説明において説明したので詳述
しないが、半導体装置がますます高集積化して行く現在
多層配線化は必須の技術であり半導体装置の製造に欠く
ことのできない製造方法である。
Although this embodiment has already been described in the description of the embodiment of the present invention, it will not be described in detail, but at present, multilayer wiring is an indispensable technology as semiconductor devices become more and more highly integrated. This is a manufacturing method that is indispensable for the manufacture of semiconductor devices.

【0018】次に、請求項3記載の発明であるがこの発
明も前述のとおり、前記配線用材料は、アルミニウム、
銅、タングステン、金のいずれか一の材料である請求項
1または2に記載の埋め込み配線構造体の製造方法。こ
れは、配線用材料として導電性の材料を用いれば高集積
の回路を形成することができることによる。もちろんこ
の配線の高集積化は半導体装置にのみ有用な技術でな
く、薄膜磁気ヘッドや、薄膜トランス、各種センサー、
液晶表示パネル等に有用である。また、請求項3ではク
レームしないが、請求項1、2等に記載の発明が導電配
線の高集積化のみを目指したものでないことは既に述べ
たとおりである。
Next, according to a third aspect of the present invention, as described above, the wiring material is aluminum,
3. The method for manufacturing a buried wiring structure according to claim 1, wherein the material is one of copper, tungsten, and gold. This is because a highly integrated circuit can be formed by using a conductive material as a wiring material. Of course, high integration of this wiring is not only a technology useful for semiconductor devices, but also thin film magnetic heads, thin film transformers, various sensors,
It is useful for liquid crystal display panels and the like. Although not claimed in claim 3, it is already described that the inventions described in claims 1 and 2 do not aim at only high integration of the conductive wiring.

【0019】次に請求項4記載の発明であるが、この発
明は前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を残し
て他の配線用材料を除去する工程は室温以下で行われる
請求項1から3のいずれか一に記載の埋め込み配線構造
体の製造方法である。本発明はどの程度の低温で研磨を
行うべきかについてより具体化したものである。一般に
この種の電子部品、半導体装置などは常温即ち室温で製
造されるのが一般的である。従って、配線材料の研磨工
程のみを室温以下で行えば他の製造工程では研磨終了直
後に比較して基板の全体が昇温することになるので熱膨
張係数の差による材料の変形を確保することができる。
請求項1記載の発明の実施の形態の説明で既に明らかに
したように酸化シリコン中に埋め込まれた銅の配線の場
合には酸化シリコンと銅の熱膨張系異数の差が上記変形
確保の原因となる。
According to a fourth aspect of the present invention, the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed at room temperature or lower. Item 4. A method for manufacturing a buried wiring structure according to any one of Items 1 to 3. The present invention is a more specific example of how low a temperature should be polished. Generally, such electronic components and semiconductor devices are manufactured at room temperature, that is, at room temperature. Therefore, if only the polishing step of the wiring material is performed at room temperature or lower, the temperature of the entire substrate is increased in the other manufacturing steps as compared to immediately after the polishing is completed. Can be.
In the case of copper wiring buried in silicon oxide, the difference between the thermal expansion systems of silicon oxide and copper as described above in the description of the first embodiment of the present invention ensures that the deformation is secured. Cause.

【0020】次に、請求項5記載の発明についてである
が、前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を残し
て他の配線用材料を除去する工程は研磨装置の基板保持
面を水冷することによって行う請求項1から4のいずれ
か一に記載の埋め込み配線構造体の製造方法である。こ
の発明は具体的にどのようにして研磨時の低温化を確保
するかを明らかにしたものである。
Next, in the invention according to claim 5, the step of polishing the substrate at a low temperature to remove the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by removing the substrate holding surface of the polishing apparatus. The method for producing a buried wiring structure according to any one of claims 1 to 4, which is performed by water cooling. The present invention specifically clarifies how to ensure a low temperature during polishing.

【0021】同様に請求項6記載の発明は、前記基板を
低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の配線用材
料を除去する工程は、冷却した研磨剤を用いることによ
ってする請求項1から5のいずれか一に記載の埋め込み
配線構造体の製造方法であり、請求項7記載の発明は、
前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他
の配線用材料を除去する工程は、研磨装置の定盤を冷却
することによってする請求項1から6のいずれか一に記
載の埋め込み配線構造体の製造方法である。これら二つ
の発明も請求項5記載の発明と同様に研磨時の低温化の
具体化である。
Similarly, in the invention according to claim 6, the step of polishing the substrate at a low temperature to remove the wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by using a cooled abrasive. A method for manufacturing a buried wiring structure according to any one of items 1 to 5, wherein the invention according to claim 7 is
7. The method according to claim 1, wherein the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by cooling a surface plate of a polishing apparatus. This is a method for manufacturing an embedded wiring structure. These two inventions are also embodiments of lowering the temperature during polishing, as in the invention described in claim 5.

【0022】次に、請求項8記載の発明であるが、この
発明は、前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を
残して他の配線用材料を除去する工程は、ケミカル・メ
カニカル・ポリッシング(CMP)によってする請求項
1から7のいずれか一に記載の埋め込み配線構造体の製
造方法である。前述のようにこの研磨方法は半導体装置
の製造など基板の物性の加工ひずみによる変化が製品不
良の原因になり易い場合に適している研磨方法である。
また、鏡面を確保できかつ大型の基板を処理することが
できる研磨装置が利用可能である点からも半導体装置、
その他の電子部品の製造に適している。
Next, according to an eighth aspect of the present invention, the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by a chemical mechanical method. The method of manufacturing an embedded wiring structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the method is performed by polishing (CMP). As described above, this polishing method is a polishing method suitable for a case where a change due to a processing strain of physical properties of a substrate is likely to cause a product defect, such as in the manufacture of a semiconductor device.
In addition, a semiconductor device can be used because a polishing apparatus that can secure a mirror surface and can process a large substrate can be used.
Suitable for manufacturing other electronic components.

【0023】次に、請求項9記載の発明であるが、前述
のように、前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料
を残して他の配線用材料を除去する工程は、摂氏0度以
下でする請求項1から8のいずれか一に記載の埋め込み
配線構造体の製造方法である。請求項4記載の発明にお
いては室温以下であることを低温で行う研磨の条件とし
て適していることを明らかにしたが、特に摂氏0度以下
の場合には室温以下にする場合の利点の他に、材料の脆
性も変化し比較的硬くなるので配線と基板との境界部分
での配線材料のだれが小さくなりいわゆる切れの良い配
線形状のものができるという利点がある。
Next, according to a ninth aspect of the present invention, as described above, the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed at 0 degree Celsius. 9. The method for manufacturing a buried wiring structure according to claim 1, wherein the method is performed at a temperature of not more than 10 degrees. In the invention according to claim 4, it has been clarified that the temperature lower than room temperature is suitable as a polishing condition at a low temperature. In addition, since the brittleness of the material changes and the material becomes relatively hard, there is an advantage that the dripping of the wiring material at the boundary between the wiring and the substrate is reduced, and a so-called sharp wiring shape can be obtained.

【0024】次に請求項10記載の発明についてである
が、基板に形成された溝にこの基板の有する熱膨張係数
と異なる熱膨張係数を有する配線用材料を埋め込んで埋
め込み配線構造体を製造する方法であって、基板に溝を
形成する工程と、この溝を含む基板の表面を、前記配線
用材料で被覆する工程と、この配線用材料で被覆された
基板をアニールする工程と、アニールされた基板を低温
で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の配線用材料を
除去する工程と、を含む埋め込み配線構造体の製造方法
である。この発明の特徴は低温で研磨する前工程として
アニール工程を置いたことである。配線材料は前述のよ
うに一般には真空装置で薄膜形成されるのであるが、完
全な真空状態ではなく形成された薄膜中にわずかながら
もガスが混じっている。即ち完全に純粋な金属ではな
い。また、このガスの含有量等は容易にコントロールす
ることができるものでないので配線材料の特性は製造バ
ッチごとに微妙に異なる。これは、低温で研磨した後に
常温に戻すときの材料の膨張の振舞いに影響を及ぼし、
一見同一条件で製造したものであるにもかかわらず、あ
るものは配線の断面の凹部が完全になくなっており、あ
るものではいまだ十分に凹部がなくなっていないという
こととして現われる。そこで、常温に戻した際の形態の
再現性をよりよくするために低温で研磨する前に基板の
全体をアニールする。アニールすることによって配線材
料中に含まれているガスを外部に放出しガスの影響を受
け難くするためである。例えば摂氏200度で2時間か
ら3時間程度アニールすると良い。ただし、配線構造体
の強度が十分でないときにはこの熱膨張による熱応力で
構造破壊が生じ、または機械的強度が十分であっても残
留応力の発生が起こるので摂氏100度程度で10時間
程度アニールした方が良い場合もある。
Next, according to the tenth aspect of the present invention, a buried wiring structure is manufactured by burying a wiring material having a thermal expansion coefficient different from that of the substrate into a groove formed in the substrate. Forming a groove in the substrate, coating the surface of the substrate including the groove with the wiring material, annealing the substrate coated with the wiring material, Polishing the substrate at a low temperature to remove the other wiring material while leaving the wiring material in the groove. A feature of the present invention is that an annealing step is provided as a pre-process for polishing at a low temperature. As described above, the wiring material is generally formed into a thin film by a vacuum device. However, the gas is mixed in the formed thin film rather than in a completely vacuum state. That is, it is not a completely pure metal. Further, since the content of the gas and the like cannot be easily controlled, the characteristics of the wiring material slightly differ from one production batch to another. This affects the expansion behavior of the material when returning to room temperature after polishing at low temperatures,
Despite apparently manufactured under the same conditions, some have completely lost the recess in the cross section of the wiring, and some have yet to show that the recess has not been sufficiently removed. Therefore, the whole substrate is annealed before polishing at a low temperature in order to improve the reproducibility of the form when the temperature is returned to the normal temperature. This is because, by annealing, the gas contained in the wiring material is released to the outside to make it less affected by the gas. For example, annealing may be performed at 200 degrees Celsius for about 2 to 3 hours. However, when the strength of the wiring structure is not sufficient, structural destruction occurs due to thermal stress due to this thermal expansion, or residual stress occurs even when mechanical strength is sufficient. Therefore, annealing was performed at about 100 degrees Celsius for about 10 hours. Sometimes it is better.

【0025】次に請求項11記載の発明についてであ
る。この発明は前述のように、前記基板を低温で研磨し
前記溝に配線用材料を残して他の配線用材料を除去する
工程は、定盤に研磨砥粒を固定し、潤滑油を滴下しなが
ら行う請求項1または10記載の埋め込み配線構造体の
製造方法である。CMP研磨の場合遊離砥粒を用いると
砥粒が材料の比較的柔らかい部分に集中してその部分の
研磨速度を比較的高速にするという問題がある。このメ
カニズムが金属配線膜の断面が凹状に形作られる理由の
一つである。この状態を示すのが図7である。この図に
示すように遊離砥粒は、定盤上に滞留しているもの3
1,32もあるが、基板に形成された溝に埋め込まれた
材料の柔らかい部分に溜まるようになる32。本発明は
図8に示すように、遊離砥粒の範疇のものでありながら
これを定盤21上で固定砥粒化22することにより上記
問題点を解決したものである。これをスラリーチャージ
ングという。研磨時には潤滑油、潤滑液23を滴下しな
がら行い、ミクロに見た研磨の作用は遊離砥粒を用いて
研磨する場合とまったく同様である。このスラリーチャ
ージングを低温研磨と組み合わせることによりさらに配
線の断面の凹部を小さく、浅くすることができる。
Next, an eleventh aspect of the present invention will be described. As described above, in the present invention, the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by fixing polishing abrasive grains on a surface plate and dropping lubricating oil. The method for manufacturing a buried wiring structure according to claim 1, wherein the method is performed while performing the method. In the case of CMP polishing, when free abrasive grains are used, there is a problem that the abrasive grains are concentrated on a relatively soft portion of the material and the polishing speed of that portion is relatively high. This mechanism is one of the reasons why the cross section of the metal wiring film is formed in a concave shape. FIG. 7 shows this state. As shown in this figure, loose abrasive particles are retained on the surface plate.
There are also 1 and 32, but they accumulate in soft parts of the material embedded in the grooves formed in the substrate. As shown in FIG. 8, the present invention solves the above-mentioned problem by converting the abrasive grains into fixed abrasive grains 22 on a surface plate 21 while being in the category of loose abrasive grains. This is called slurry charging. The polishing is performed while dropping the lubricating oil and the lubricating liquid 23, and the microscopic polishing operation is exactly the same as in the case of polishing using free abrasive grains. By combining this slurry charging with low-temperature polishing, the recesses in the cross section of the wiring can be made smaller and shallower.

【0026】次に請求項12記載の発明についてであ
る。基板に形成された溝にこの基板の有する熱膨張係数
と異なる熱膨張係数を有する配線用材料を埋め込んで埋
め込み配線構造体を製造する方法であって、基板に溝を
形成する工程と、この溝を含む基板の表面を、前記配線
用材料で被覆する工程と、配線用材料で被覆された基板
を高温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の配線用
材料を除去する工程と、を含む埋め込み配線構造体の製
造方法である。この発明は研磨を高温で行う点に特徴が
ある。研磨を高温で行い、常温に戻すと材料を収縮する
変形を生じさせるので例えば絶縁材料中に埋め込まれた
金属材料からなる配線を研磨によって製造する場合には
研磨終了直後に埋め込み配線の形成された面が配線部分
に多少の凹部を有する状態で仕上がっていても常温に戻
るにしたがって金属材料の収縮が進み常温状態では配線
部分が比較的大きくへこむ形状にすることができる。例
えば、研磨直後に200オングストローム程度のへこみ
があるものが常温に戻すと400オングストローム程度
へこますことができる。通常の研磨でもこの程度のへこ
みを形成することは可能であるが、本発明の場合にはよ
り再現性が良い点に特徴がある。
Next, a twelfth aspect of the present invention will be described. A method of manufacturing an embedded wiring structure by embedding a wiring material having a thermal expansion coefficient different from the thermal expansion coefficient of the substrate into a groove formed in the substrate, the method comprising: forming a groove in the substrate; A step of coating the surface of the substrate including the wiring material, and a step of polishing the substrate covered with the wiring material at a high temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove, This is a method for manufacturing a buried wiring structure including: The present invention is characterized in that polishing is performed at a high temperature. Polishing is performed at a high temperature, and when the temperature is returned to normal temperature, a material shrinks, so that when the wiring made of a metal material embedded in an insulating material is manufactured by polishing, the buried wiring is formed immediately after the polishing is completed. Even if the surface is finished with some recesses in the wiring portion, the metal material shrinks as the temperature returns to normal temperature, and the wiring portion can be formed into a relatively large concave shape at normal temperature. For example, a material having a dent of about 200 angstroms immediately after polishing can be reduced to about 400 angstroms when the temperature is returned to normal temperature. Although it is possible to form such a dent by ordinary polishing, the present invention is characterized in that reproducibility is better.

【0027】次に請求項13記載の発明であるが、配線
用材料を絶縁層に埋め込んで埋め込み配線構造体を製造
する方法であって、基板上に配線を形成する工程と、こ
の配線を含む基板の表面を、前記絶縁材料で被覆する工
程と、この絶縁用材料で被覆された基板を低温で研磨し
前記配線上の絶縁用材料を除去する工程と、を含む埋め
込み配線構造体の製造方法である。今まで述べてきた配
線構造体の製造法方は基板に溝を形成してこの溝に配線
材料を埋め込み配線とする製造方法のものであったが、
この発明では溝を形成することなく配線をまず形成し、
この配線を絶縁材料で埋め込みその後研磨をすることで
配線の上面を平坦化するものである。その作用は基本的
に今まで述べてきたものと同様である。
Next, according to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, comprising the steps of forming a wiring on a substrate and including the wiring. A method of manufacturing an embedded wiring structure, comprising: a step of coating a surface of a substrate with the insulating material; and a step of polishing the substrate coated with the insulating material at a low temperature to remove the insulating material on the wiring. It is. The method of manufacturing the wiring structure described so far is a method of forming a groove in a substrate and embedding a wiring material in the groove to form a wiring.
In the present invention, wiring is formed first without forming a groove,
This wiring is buried with an insulating material and then polished to flatten the upper surface of the wiring. Its operation is basically the same as that described above.

【0028】次に、請求項14記載の発明について説明
する。この発明は、配線用材料を絶縁層に埋め込んで埋
め込み配線構造体を製造する方法であって、基板上に配
線を形成する工程と、この配線を含む基板の表面を、前
記絶縁材料で被覆する工程と、この絶縁材料で被覆され
た基板をアニールする工程と、このアニールされた基板
を低温で研磨し前記配線上の絶縁用材料を除去する工程
と、を含む埋め込み配線構造体の製造方法である。この
発明も基本的に請求項13記載の発明と同様であり、相
違する点は研磨前にアニール工程を入れた点にある。こ
のアニールの効果は既に述べたとおりである。
Next, the invention according to claim 14 will be described. The present invention is a method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, wherein a step of forming wiring on a substrate and a surface of the substrate including the wiring are covered with the insulating material. A step of annealing the substrate covered with the insulating material, and a step of polishing the annealed substrate at a low temperature to remove the insulating material on the wiring, the method comprising the steps of: is there. This invention is basically the same as the thirteenth invention, except that an annealing step is performed before polishing. The effect of this annealing is as described above.

【0029】次に請求項15記載の発明について説明す
る。この発明は、配線用材料を絶縁層に埋め込んで埋め
込み配線構造体を製造する方法であって、基板上に配線
を形成する工程と、この配線を含む基板の表面を、前記
絶縁材料で被覆する工程と、この絶縁用材料で被覆され
た基板を高温で研磨し前記配線上の絶縁用材料を除去す
る工程と、を含む埋め込み配線構造体の製造方法であ
る。この発明は請求項13記載の発明の研磨時の温度を
低温から高温に変えたものである。
Next, the invention according to claim 15 will be described. The present invention is a method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, wherein a step of forming wiring on a substrate and a surface of the substrate including the wiring are covered with the insulating material. A method of manufacturing a buried wiring structure, comprising the steps of: polishing a substrate covered with the insulating material at a high temperature to remove the insulating material on the wiring; In the present invention, the temperature at the time of polishing according to the invention of claim 13 is changed from a low temperature to a high temperature.

【0030】次に、請求項16記載の発明であるが、こ
れは配線用材料を絶縁層に埋め込んで埋め込み配線構造
体を製造する方法であって、基板上に配線を形成する工
程と、この配線を含む基板の表面を、前記絶縁材料で被
覆する工程と、この絶縁材料で被覆された基板をアニー
ルする工程と、このアニールされた基板を高温で研磨し
前記配線上の絶縁用材料を除去する工程と、を含む埋め
込み配線構造体の製造方法である。基板上に予め凸状に
配線を形成する点と、高温研磨する点、高温研磨の前に
アニールする点が特徴である。次に請求項17記載の発
明であるが、これは、ウエハホルダが研磨パッド面を弾
性的に加圧するように配置される構造を有するCMP研
磨装置であって、前記ウエハホルダは、研磨対象である
ウエハの裏面を保持するウエハチャック部と、ウエハの
外周部を囲むリテーナリングとからなり、前記ウエハチ
ャック部とこのリテーナリングとは、おのおの独立して
研磨パッド面を弾性的に加圧する構造を有するCMP研
磨装置である。この発明は研磨面を平坦に研磨するため
には、ウエハの外周部でのだれを少なくすることが重要
であることにかんがみてなされたものである。外周部の
だれは、研磨の時間の経過とともに徐々に研磨面の中央
部に向かって進行し、このだれの進行による研磨面不均
一による複雑な要因が重なってウエハの平坦な研磨を妨
げる。
Next, according to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, comprising the steps of forming a wiring on a substrate; Coating the surface of the substrate including the wiring with the insulating material, annealing the substrate coated with the insulating material, polishing the annealed substrate at a high temperature to remove the insulating material on the wiring And a step of manufacturing the embedded wiring structure. It is characterized in that the wiring is formed in a convex shape on the substrate in advance, that it is polished at high temperature, and that annealing is performed before it is polished at high temperature. Next, there is provided an invention according to claim 17, which is a CMP polishing apparatus having a structure in which a wafer holder is arranged to elastically press a polishing pad surface, wherein the wafer holder is a wafer to be polished. And a retainer ring surrounding the outer periphery of the wafer. Each of the wafer chuck and the retainer ring has a structure in which a polishing pad surface is independently elastically pressed. It is a polishing device. The present invention has been made in view of the fact that it is important to reduce the droop at the outer peripheral portion of the wafer in order to polish the polishing surface flat. The drooping of the outer peripheral portion gradually progresses toward the central portion of the polished surface as the polishing time elapses, and complicated factors due to unevenness of the polished surface due to the progress of the dripping overlap and hinder flat polishing of the wafer.

【0031】この請求項に記載の発明は、この不均一の
第一の原因となるウエハ外周部でのだれの発生を予防す
ることに主眼を置いたものである。このだれの発生は発
明者らによる調査の結果、CMP研磨に用いられる研磨
パッドが、ウエハの外周部をなめるように摺動すること
によるものと判明した。これは、図9に示すように研磨
パッド42が剛性材料ではなく、弾性材料で形成されてい
るためにウエハ41により加圧されている部分が沈み込
み、そうでない部分がそのままの状態で残され、両者の
境界となるウエハの外周部分で研磨パッドがちょうど波
を打つような形になることに起因している。この研磨パ
ッドを高剛性材料とすればこの問題は解消するが、CM
P研磨では一定のやわらかさを持つ研磨パッドの使用は
必須であるため高剛性材料の選択はできない。
The invention described in this claim is focused on preventing the occurrence of drooping at the outer peripheral portion of the wafer, which is the first cause of the non-uniformity. As a result of investigations by the inventors, it has been found that the occurrence of this droop is caused by a polishing pad used for CMP polishing sliding to lick the outer peripheral portion of the wafer. This is because, as shown in FIG. 9, since the polishing pad 42 is formed of an elastic material instead of a rigid material, the portion pressed by the wafer 41 sinks, and the other portion is left as it is. This is due to the fact that the polishing pad is just wavy at the outer peripheral portion of the wafer at the boundary between the two. If this polishing pad is made of a highly rigid material, this problem can be solved.
In P polishing, it is essential to use a polishing pad having a certain softness, so that a high-rigidity material cannot be selected.

【0032】そこで、発明者はこの研磨パッドの摺動を
少なくともウエハの外周部分でなくすことがだれの発生
の防止、ひいては研磨面の均一につながると考え、この
摺動を無くするCMP研磨装置として本請求項記載の解
決手段を提供するにいたった。 これを示すのが図10
であり、リテーナリング43,43は圧力W1で加圧され、
ウエハチャック44は圧力W2で加圧されてそれぞれの加
圧力は独立に制御できる。次に請求項18記載の発明で
あるが、これは、請求項17記載のCMP研磨装置であ
って、ウエハチャック部の加圧力は、リテーナリング部
の加圧力よりも大きくすることができるCMP研磨装置
である。図11や図12に示すように、リテーナリング
43の加圧力をウエハチャック部41の加圧力よりも大きく
したのでリテーナリングの部分の研磨パッドをウエハの
研磨面よりもより深く研磨パッドに沈みこませることが
できたるのである。なお図11の隙間45よりも図12の
ものはリテーナリングとウエハ外周部の隙間46が大きく
なっている。この隙間は外周部に生じるだれと研磨残り
のトレードオフによって最適化される。
The inventor of the present invention believes that eliminating the sliding of the polishing pad at least at the outer peripheral portion of the wafer will prevent the occurrence of drooping and, consequently, the uniformity of the polished surface. We have provided the solution described in this claim. This is shown in FIG.
And the retainer rings 43, 43 are pressurized at a pressure W1,
The wafer chuck 44 is pressurized at the pressure W2, and each pressure can be controlled independently. Next, according to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided the CMP polishing apparatus according to the seventeenth aspect, wherein the pressing force of the wafer chuck portion can be made larger than the pressing force of the retainer ring portion. Device. As shown in FIG. 11 and FIG.
Since the pressing force of 43 is made larger than the pressing force of the wafer chuck portion 41, the polishing pad in the retainer ring portion can be sunk into the polishing pad more deeply than the polishing surface of the wafer. In FIG. 12, the gap 46 between the retainer ring and the outer periphery of the wafer is larger than the gap 45 in FIG. This gap is optimized by the trade-off between the outer peripheral portion and the remaining polishing.

【0033】次に請求項19記載の発明であるが、これ
は、ウエハホルダが研磨パッド面を弾性的に加圧するよ
うに配置される構造を有するCMP研磨装置であって、
前記ウエハホルダは、研磨対象であるウエハの裏面を保
持するウエハチャック部と、ウエハの外周部を囲むリテ
ーナリングとからなり、ウエハ研磨時にウエハの研磨対
象面よりも前記リテーナリングの研磨パッドとの接触面
の方を研磨パッドに深く沈みこませることができるCM
P研磨装置である。
Next, the invention according to claim 19 is a CMP polishing apparatus having a structure in which a wafer holder is arranged so as to elastically press a polishing pad surface,
The wafer holder includes a wafer chuck portion that holds a back surface of a wafer to be polished, and a retainer ring that surrounds an outer peripheral portion of the wafer. When the wafer is polished, the wafer holder contacts the polishing pad of the retainer ring more than the polishing target surface of the wafer. CM that allows the surface to sink deeply into the polishing pad
It is a P polishing apparatus.

【0034】次に、請求項20記載の発明であるが、C
MP研磨方法を用いるウエハの製造方法であって、ウエ
ハの研磨対象面を研磨パッドに押し付け、ウエハ外周の
研磨パッドの一部をこの研磨対象面よりも深く研磨パッ
ドに沈みこませてCMP研磨を行う、ウエハの製造方法
である。この発明は、ウエハの外周部にだれを生じさせ
ない研磨方法で、外周部のだれは研磨パッドがウエハの
外周部をなめるように摺動することで生じるので、外周
部の少なくとも一部の研磨パッドをウエハの研磨されて
いる面よりも研磨パッドに深く沈みこませることでこの
摺動を起こらなくしたものである。これを実現する手段
としてはすでに述べた請求項17から19に記載の発明
がある。次に、請求項21記載の発明であるが、この発
明は上記の発明にもっとも最適なウエハの形状を明らか
にしたものである。ウエハの形状が円形である場合には
ウエハ外周のどの部分も均一に研磨パッドと接触してい
るために、外周部の研磨パッドの沈み込み量を外周部の
全周で同じにすることができ、設計が容易になるという
特徴を有する。これとは反対に、ウエハの外形が四角な
どである場合には、外周の角の部分は他の部分よりも研
磨パッドとウエハとの接触圧力が大きくなるためにその
部分は他の外周部分よりもより大きな沈み込み量とする
必要がある。
Next, according to a twentieth aspect of the present invention,
A method of manufacturing a wafer using an MP polishing method, wherein a polishing target surface of a wafer is pressed against a polishing pad, and a part of the polishing pad on the outer periphery of the wafer is sunk deeper into the polishing pad than the polishing target surface to perform CMP polishing. This is a method of manufacturing a wafer. The present invention is a polishing method that does not cause drooping on the outer peripheral portion of the wafer. Since the drooping of the outer peripheral portion is caused by the polishing pad sliding to lick the outer peripheral portion of the wafer, at least a part of the polishing pad on the outer peripheral portion is This sliding was prevented by sinking deeper into the polishing pad than the polished surface of the wafer. As means for achieving this, there is the invention described in claims 17 to 19 described above. Next, a twenty-first aspect of the present invention clarifies the most optimal wafer shape for the above-described invention. When the shape of the wafer is circular, any part of the outer periphery of the wafer is in uniform contact with the polishing pad, so that the sink amount of the polishing pad in the outer periphery can be made the same over the entire outer periphery. , Which makes it easy to design. Conversely, when the outer shape of the wafer is a square or the like, the outer peripheral corners have a higher contact pressure between the polishing pad and the wafer than the other portions, and therefore those portions are more likely than the other outer peripheral portions. It is necessary to set a larger sinking amount.

【0035】さらに、請求項22記載の発明において
は、ウエハチャックとリテーナリングのそれぞれの加圧
力を測定可能としたので加圧力の最適化をするための情
報を容易に収集できるとともに、実際の研磨時に加圧力
をその場観察できるので制度のよい研磨が可能となる。
Furthermore, in the invention according to claim 22, since the respective pressures of the wafer chuck and the retainer ring can be measured, information for optimizing the pressure can be easily collected and the actual polishing can be performed. Sometimes, the pressing force can be observed on the spot, so that a highly accurate polishing can be performed.

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、埋
め込み配線を製造する工程で配線のへこみを50オング
ストローム以下にすることができるので、その上に更に
配線等を形成するのが容易で、配線構造の多層化を容易
にすることができる。また、CMP研磨方法を用いるウ
エハの製造方法において、ウエハの研磨対象面を研磨パ
ッドに押し付け、ウエハ外周の研磨パッドの一部をこの
研磨対象面よりも深く研磨パッドに沈みこませてCMP
研磨を行うのでウエハ外周部のだれをなくすことができ
るという効果を有し、ひいてはウエハの平坦度が高い研
磨を可能とする。
As described above, according to the present invention, the dent of the wiring can be reduced to 50 angstroms or less in the step of manufacturing the buried wiring, so that it is easy to further form the wiring and the like thereon. In addition, the wiring structure can be easily multilayered. In a method of manufacturing a wafer using a CMP polishing method, a polishing target surface of the wafer is pressed against a polishing pad, and a part of the polishing pad on the outer periphery of the wafer is sunk deeper into the polishing pad than the polishing target surface.
Since the polishing is performed, there is an effect that it is possible to eliminate the drooping of the outer peripheral portion of the wafer, and it is possible to polish the wafer with high flatness.

【0036】また、再現性良く比較的大きなへこみを有
する配線構造体も作ることができる。
Also, a wiring structure having a relatively large dent with good reproducibility can be produced.

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

【図1】請求項1記載の発明の製造工程のうち第一の工
程を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a first step of the manufacturing steps according to the first embodiment.

【図2】請求項1記載の発明の製造工程のうち第二の工
程を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a second step of the manufacturing steps according to the first embodiment.

【図3】請求項1記載の発明の製造工程のうち第三の工
程を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a third step of the manufacturing steps according to the first embodiment.

【図4】請求項1記載の発明の製造工程のうち第四の工
程を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a fourth step of the manufacturing steps according to the first embodiment;

【図5】請求項1記載の発明の製造工程のうち第五の工
程を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a fifth step in the manufacturing steps according to the first embodiment.

【図6】請求項1記載の発明の製造工程のうち基板を低
温で研磨する装置の基板保持面を低温にする構造を示す
断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a structure for lowering the substrate holding surface of the apparatus for polishing a substrate at a low temperature in the manufacturing process of the invention according to claim 1.

【図7】埋め込み配線構造体を遊離砥粒を用いて研磨す
る場合の溝のへこみが生じる様子を示す断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing how grooves are dented when the embedded wiring structure is polished using free abrasive grains.

【図8】請求項11記載の発明の製造工程の一部を示す
概念図。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a part of the manufacturing process according to the invention described in claim 11;

【図9】ウエハの外周部を研磨パッドがなめるように摺
動する様子を示す要部断面概念図。
FIG. 9 is an essential part cross-sectional conceptual diagram showing a state where a polishing pad slides around the outer periphery of a wafer so as to lick it.

【図10】ウエハチャック部とリテーナリングを個別に
加圧することができる様子を示す要部断面概念図。
FIG. 10 is a conceptual cross-sectional view of a main part showing a state in which a wafer chuck portion and a retainer ring can be individually pressed.

【図11】リテーナリングによりウエハ外周部の研磨パ
ッドを深く沈みこませた状態を示す要部断面概念図。
FIG. 11 is a conceptual cross-sectional view of a main part showing a state where a polishing pad on an outer peripheral portion of a wafer is deeply sunk by retainer ring.

【図12】リテーナリングによりウエハ外周部の研磨パ
ッドを深く沈みこませた状態を示す要部断面概念図。
FIG. 12 is an essential part cross-sectional conceptual diagram showing a state in which a polishing pad on an outer peripheral portion of a wafer is deeply sunk by retainer ring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 溝 2 シリコン酸化層 3 シリコン 4 配線材料 5 へこみ 6 配線 41 ウエハ 42 研磨パッド 43 リテーナリング 44 ウエハチャック部 45 隙間 46 隙間 Reference Signs List 1 groove 2 silicon oxide layer 3 silicon 4 wiring material 5 dent 6 wiring 41 wafer 42 polishing pad 43 retainer ring 44 wafer chuck part 45 gap 46 gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/306 H01L 21/306 M ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/306 H01L 21/306 M

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板に形成された溝にこの基板の有する熱
膨張係数と異なる熱膨張係数を有する配線用材料を埋め
込んで埋め込み配線構造体を製造する方法であって、基
板に溝を形成する工程と、この溝を含む基板の表面を、
前記配線用材料で被覆する工程と、この配線用材料で被
覆された基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を残し
て他の配線用材料を除去する工程と、を含む埋め込み配
線構造体の製造方法。
1. A method of manufacturing a buried wiring structure by burying a wiring material having a thermal expansion coefficient different from a thermal expansion coefficient of a substrate in a groove formed in the substrate, wherein the groove is formed in the substrate. Process and the surface of the substrate including this groove,
A step of coating with the wiring material; and a step of polishing the substrate coated with the wiring material at a low temperature to remove the other wiring material while leaving the wiring material in the groove. Manufacturing method.
【請求項2】前記基板は半導体基板であり、前記溝を形
成する工程は、この半導体基板の絶縁層に溝を形成する
工程である請求項1に記載の埋め込み配線構造体の製造
方法。
2. The method according to claim 1, wherein the substrate is a semiconductor substrate, and the step of forming the groove is a step of forming a groove in an insulating layer of the semiconductor substrate.
【請求項3】前記配線用材料は、アルミニウム、銅、タ
ングステン、金のいずれか一またはこれらを組み合わせ
た材料である請求項1または2に記載の埋め込み配線構
造体の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the wiring material is one of aluminum, copper, tungsten, and gold, or a combination thereof.
【請求項4】前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材
料を残して他の配線用材料を除去する工程は室温以下で
行われる請求項1から3のいずれか一に記載の埋め込み
配線構造体の製造方法。
4. The buried wiring according to claim 1, wherein the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed at room temperature or lower. The method of manufacturing the structure.
【請求項5】前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材
料を残して他の配線用材料を除去する工程は研磨装置の
基板保持面を水冷することによって行う請求項1から4
のいずれか一に記載の埋め込み配線構造体の製造方法。
5. The step of polishing the substrate at a low temperature to remove the other wiring material while leaving the wiring material in the groove by cooling the substrate holding surface of the polishing apparatus with water.
5. The method for manufacturing a buried wiring structure according to any one of the above.
【請求項6】前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材
料を残して他の配線用材料を除去する工程は、冷却した
研磨剤を用いることによってする請求項1から5のいず
れか一に記載の埋め込み配線構造体の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by using a cooled abrasive. 5. The method for manufacturing an embedded wiring structure according to item 1.
【請求項7】前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材
料を残して他の配線用材料を除去する工程は、研磨装置
の定盤を冷却することによってする請求項1から6のい
ずれか一に記載の埋め込み配線構造体の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by cooling a surface plate of a polishing apparatus. 13. The method for manufacturing an embedded wiring structure according to claim 1.
【請求項8】前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材
料を残して他の配線用材料を除去する工程は、ケミカル
・メカニカル・ポリッシング(CMP)によってする請
求項1から7のいずれか一に記載の埋め込み配線構造体
の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed by chemical mechanical polishing (CMP). A method for manufacturing a buried wiring structure according to claim 1.
【請求項9】前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用材
料を残して他の配線用材料を除去する工程は、摂氏0度
以下でする請求項1から8のいずれか一に記載の埋め込
み配線構造体の製造方法。
9. The method according to claim 1, wherein the step of polishing the substrate at a low temperature and removing the other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed at a temperature of 0 ° C. or less. A method for manufacturing an embedded wiring structure.
【請求項10】基板に形成された溝にこの基板の有する
熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する配線用材料を埋
め込んで埋め込み配線構造体を製造する方法であって、
基板に溝を形成する工程と、この溝を含む基板の表面
を、前記配線用材料で被覆する工程と、この配線用材料
で被覆された基板をアニールする工程と、アニールされ
た基板を低温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の
配線用材料を除去する工程と、を含む埋め込み配線構造
体の製造方法。
10. A method of manufacturing a buried wiring structure by burying a wiring material having a thermal expansion coefficient different from that of the substrate into a groove formed in the substrate,
Forming a groove in the substrate, coating the surface of the substrate including the groove with the wiring material, annealing the substrate coated with the wiring material, and annealing the annealed substrate at a low temperature. Polishing to remove the wiring material while leaving the wiring material in the groove, and a method of manufacturing an embedded wiring structure.
【請求項11】前記基板を低温で研磨し前記溝に配線用
材料を残して他の配線用材料を除去する工程は、定盤に
研磨砥粒を固定し、潤滑油を滴下しながら行う請求項1
または10記載の埋め込み配線構造体の製造方法。
11. The step of polishing the substrate at a low temperature and removing other wiring material while leaving the wiring material in the groove is performed while fixing abrasive grains on a surface plate and dropping lubricating oil. Item 1
Or the method of manufacturing an embedded wiring structure according to item 10.
【請求項12】基板に形成された溝にこの基板の有する
熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する配線用材料を埋
め込んで埋め込み配線構造体を製造する方法であって、
基板に溝を形成する工程と、この溝を含む基板の表面
を、前記配線用材料で被覆する工程と、アニールされた
基板を高温で研磨し前記溝に配線用材料を残して他の配
線用材料を除去する工程と、を含む埋め込み配線構造体
の製造方法。
12. A method of manufacturing a buried wiring structure by burying a wiring material having a thermal expansion coefficient different from a thermal expansion coefficient of the substrate into a groove formed in the substrate,
Forming a groove in the substrate, covering the surface of the substrate including the groove with the wiring material, polishing the annealed substrate at a high temperature, and leaving the wiring material in the groove to form another wiring. A method of manufacturing a buried wiring structure including a step of removing a material.
【請求項13】配線用材料を絶縁層に埋め込んで埋め込
み配線構造体を製造する方法であって、基板上に配線を
形成する工程と、この配線を含む基板の表面を、前記絶
縁材料で被覆する工程と、この絶縁用材料で被覆された
基板を低温で研磨し前記配線上の絶縁用材料を除去する
工程と、を含む埋め込み配線構造体の製造方法。
13. A method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, comprising: forming a wiring on a substrate; and covering a surface of the substrate including the wiring with the insulating material. And removing the insulating material on the wiring by polishing the substrate coated with the insulating material at a low temperature, and removing the insulating material on the wiring.
【請求項14】配線用材料を絶縁層に埋め込んで埋め込
み配線構造体を製造する方法であって、基板上に配線を
形成する工程と、この配線を含む基板の表面を、前記絶
縁材料で被覆する工程と、この絶縁材料で被覆された基
板をアニールする工程と、このアニールされた基板を低
温で研磨し前記配線上の絶縁用材料を除去する工程と、
を含む埋め込み配線構造体の製造方法。
14. A method of manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, comprising: forming a wiring on a substrate; and covering a surface of the substrate including the wiring with the insulating material. And a step of annealing the substrate coated with the insulating material, and a step of polishing the annealed substrate at a low temperature to remove the insulating material on the wiring,
A method for manufacturing a buried wiring structure including:
【請求項15】配線用材料を絶縁層に埋め込んで埋め込
み配線構造体を製造する方法であって、基板上に配線を
形成する工程と、この配線を含む基板の表面を、前記絶
縁材料で被覆する工程と、この絶縁用材料で被覆された
基板を高温で研磨し前記配線上の絶縁用材料を除去する
工程と、を含む埋め込み配線構造体の製造方法。
15. A method for manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, comprising: forming a wiring on a substrate; and covering a surface of the substrate including the wiring with the insulating material. And removing the insulating material on the wiring by polishing the substrate coated with the insulating material at a high temperature, and removing the insulating material from the wiring.
【請求項16】配線用材料を絶縁層に埋め込んで埋め込
み配線構造体を製造する方法であって、基板上に配線を
形成する工程と、この配線を含む基板の表面を、前記絶
縁材料で被覆する工程と、この絶縁材料で被覆された基
板をアニールする工程と、このアニールされた基板を高
温で研磨し前記配線上の絶縁用材料を除去する工程と、
を含む埋め込み配線構造体の製造方法。
16. A method for manufacturing a buried wiring structure by embedding a wiring material in an insulating layer, comprising: forming a wiring on a substrate; and covering a surface of the substrate including the wiring with the insulating material. And a step of annealing the substrate coated with the insulating material, and a step of polishing the annealed substrate at a high temperature to remove the insulating material on the wiring,
A method for manufacturing a buried wiring structure including:
【請求項17】ウエハホルダが研磨パッド面を弾性的に
加圧するように配置される構造を有するCMP研磨装置
であって、前記ウエハホルダは、研磨対象であるウエハ
の裏面を保持するウエハチャック部と、ウエハの外周部
を囲むリテーナリングとからなり、前記ウエハチャック
部とこのリテーナリングとは、おのおの独立して研磨パ
ッド面を弾性的に加圧する構造を有するCMP研磨装
置。
17. A CMP polishing apparatus having a structure in which a wafer holder is arranged to elastically press a polishing pad surface, wherein the wafer holder holds a back surface of a wafer to be polished, A CMP polishing apparatus, comprising: a retainer ring surrounding an outer peripheral portion of a wafer, wherein the wafer chuck portion and the retainer ring each independently presses a polishing pad surface elastically.
【請求項18】請求項17記載のCMP研磨装置であっ
て、ウエハチャック部の加圧力は、リテーナリング部の
加圧力よりも大きくすることができるCMP研磨装置。
18. The CMP polishing apparatus according to claim 17, wherein the pressure applied to the wafer chuck is greater than the pressure applied to the retainer ring.
【請求項19】ウエハホルダが研磨パッド面を弾性的に
加圧するように配置される構造を有するCMP研磨装置
であって、前記ウエハホルダは、研磨対象であるウエハ
の裏面を保持するウエハチャック部と、ウエハの外周部
を囲むリテーナリングとからなり、ウエハ研磨時にウエ
ハの研磨対象面よりも前記リテーナリングの研磨パッド
との接触面の方を研磨パッドに深く沈みこませることが
できるCMP研磨装置。
19. A CMP polishing apparatus having a structure in which a wafer holder is arranged to elastically press a polishing pad surface, wherein the wafer holder holds a back surface of a wafer to be polished, A CMP polishing apparatus, comprising: a retainer ring surrounding an outer peripheral portion of a wafer, wherein a contact surface of the retainer ring with the polishing pad can sink deeper into the polishing pad than a surface to be polished of the wafer during wafer polishing.
【請求項20】CMP研磨方法を用いるウエハの製造方
法であって、ウエハの研磨対象面を研磨パッドに押し付
け、ウエハ外周の研磨パッドの一部をこの研磨対象面よ
りも深く研磨パッドに沈みこませてCMP研磨を行う、
ウエハの製造方法。
20. A method of manufacturing a wafer using a CMP polishing method, wherein a polishing target surface of a wafer is pressed against a polishing pad, and a part of the polishing pad on the outer periphery of the wafer is sunk into the polishing pad deeper than the polishing target surface. And then perform CMP polishing.
Wafer manufacturing method.
【請求項21】前記ウエハの外形は、円形である請求項
20に記載のウエハの製造方法。
21. The method according to claim 20, wherein the outer shape of the wafer is circular.
【請求項22】前記ウエハチャック部とリテーナリング
とは別個に加圧力を測定可能な請求項17に記載のCM
P研磨装置。
22. The CM according to claim 17, wherein the pressure can be measured separately from the wafer chuck portion and the retainer ring.
P polishing equipment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006075527A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. METHOD FOR ABRASING GaN SUBSTRATE

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