JP2002231664A - 基板上導電体の化学的機械研磨方法および洗浄方法 - Google Patents
基板上導電体の化学的機械研磨方法および洗浄方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学的機械研磨後の洗浄過程において、基板
上導電体の腐食が発生することを防止する。 【解決手段】 酸化剤を含む化学的機械研磨材２，５
を、回転自在な研磨定盤１の表面に配備し、回転もしく
は摺動自在な研磨保持台４に保持された基板上導電体
を、研磨定盤１の表面上に配置して化学的機械研磨材に
接触させて研磨し、研磨後に、基板上導電体の被研磨面
を、還元剤を含む水溶液６で処理する。これにより、化
学的機械研磨終了後、直ちに基板上導電体の被研磨面に
残留する化学的機械研磨材中の砥粒や研磨液、及び研磨
液に含まれる酸化剤を、物理的および化学的に消失ない
しは除去することができ、基板上導電体の腐食を抑える
ことができる。
上導電体の腐食が発生することを防止する。 【解決手段】 酸化剤を含む化学的機械研磨材２，５
を、回転自在な研磨定盤１の表面に配備し、回転もしく
は摺動自在な研磨保持台４に保持された基板上導電体
を、研磨定盤１の表面上に配置して化学的機械研磨材に
接触させて研磨し、研磨後に、基板上導電体の被研磨面
を、還元剤を含む水溶液６で処理する。これにより、化
学的機械研磨終了後、直ちに基板上導電体の被研磨面に
残留する化学的機械研磨材中の砥粒や研磨液、及び研磨
液に含まれる酸化剤を、物理的および化学的に消失ない
しは除去することができ、基板上導電体の腐食を抑える
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
の多層配線等に用いられる導電膜の、詳しくはその製造
過程における基板上導電体の化学的機械研磨方法および
洗浄方法に関する。
の多層配線等に用いられる導電膜の、詳しくはその製造
過程における基板上導電体の化学的機械研磨方法および
洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の多層配線等に用いられ
る導電膜、すなわち半導体基板上の導電体の化学的機械
研磨は、まず、その導電膜の表面を酸化して、酸化膜を
形成し、次に、その酸化膜及び導電膜を、研磨材によ
り、すなわち研磨砥粒等を混在させた研磨液を研磨定盤
主面の研磨布上に供給しながら、その研磨液と研磨布と
により、順次、除去することによって行われる。
る導電膜、すなわち半導体基板上の導電体の化学的機械
研磨は、まず、その導電膜の表面を酸化して、酸化膜を
形成し、次に、その酸化膜及び導電膜を、研磨材によ
り、すなわち研磨砥粒等を混在させた研磨液を研磨定盤
主面の研磨布上に供給しながら、その研磨液と研磨布と
により、順次、除去することによって行われる。
【０００３】このとき、導電膜の表面に酸化膜を形成す
るために、研磨液には酸化剤が添加されている。通常、
その酸化剤には過酸化水素水が用いられる。
るために、研磨液には酸化剤が添加されている。通常、
その酸化剤には過酸化水素水が用いられる。
【０００４】導電膜が銅の場合、その化学的機械研磨の
工程では、予め層間絶縁膜の表面部に形成された配線溝
に銅を埋め込み、前記溝内に埋め込まれたもの以外の、
すなわち層間絶縁膜上の、いわゆる余剰な銅を化学的機
械研磨技術で除去することが主な作業である。また、銅
の場合、層間絶縁膜として用いられる、二酸化珪素膜中
への銅の拡散速度が大きいので、その二酸化珪素膜中へ
の銅の拡散を防止するために、配線溝と銅との間に、拡
散抑止膜を介在させている。
工程では、予め層間絶縁膜の表面部に形成された配線溝
に銅を埋め込み、前記溝内に埋め込まれたもの以外の、
すなわち層間絶縁膜上の、いわゆる余剰な銅を化学的機
械研磨技術で除去することが主な作業である。また、銅
の場合、層間絶縁膜として用いられる、二酸化珪素膜中
への銅の拡散速度が大きいので、その二酸化珪素膜中へ
の銅の拡散を防止するために、配線溝と銅との間に、拡
散抑止膜を介在させている。
【０００５】通常、その拡散抑止膜には窒化タンタル膜
が用いられる。窒化タンタル膜は、銅とは金属的性質が
異なり、かつ、化学的に安定な膜であるため、化学的機
械研磨で前記余剰な銅を除去する際には、銅の除去用と
は異なる研磨液が必要である。つまり、銅の化学的機械
研磨の工程では、最初に銅除去用の研磨液に触れ、続い
て窒化タンタル膜除去用の研磨液に触れることになる。
が用いられる。窒化タンタル膜は、銅とは金属的性質が
異なり、かつ、化学的に安定な膜であるため、化学的機
械研磨で前記余剰な銅を除去する際には、銅の除去用と
は異なる研磨液が必要である。つまり、銅の化学的機械
研磨の工程では、最初に銅除去用の研磨液に触れ、続い
て窒化タンタル膜除去用の研磨液に触れることになる。
【０００６】ところが、上述の化学的機械研磨工程で用
いられる、銅及び窒化タンタル膜を除去するためのいず
れの研磨液にも、過酸化水素等の酸化剤を含むため、研
磨終了後の銅の表面には、そのままでは、その研磨液と
共に、酸化剤が残留するので、かかる残留酸化剤を除去
するための、銅の表面の洗浄工程は必要である。
いられる、銅及び窒化タンタル膜を除去するためのいず
れの研磨液にも、過酸化水素等の酸化剤を含むため、研
磨終了後の銅の表面には、そのままでは、その研磨液と
共に、酸化剤が残留するので、かかる残留酸化剤を除去
するための、銅の表面の洗浄工程は必要である。
【０００７】従来の技術では、研磨液を用いた化学的機
械研磨の後、その後の洗浄工程として、同じ研磨装置に
より、前記研磨液を漸次純水に替えて、研磨定盤主面に
配備された研磨布上に供給して、いわゆる純水による水
研磨を行なうことによって、基板表面に付着した研磨砥
粒等とともに、前記研磨液を除去することが行なわれて
きた。
械研磨の後、その後の洗浄工程として、同じ研磨装置に
より、前記研磨液を漸次純水に替えて、研磨定盤主面に
配備された研磨布上に供給して、いわゆる純水による水
研磨を行なうことによって、基板表面に付着した研磨砥
粒等とともに、前記研磨液を除去することが行なわれて
きた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図３に示された、銅の
酸化還元電位対ｐＨ相関図によると、銅は、過酸化水素
等の、溶存酸素を含む水溶液中にあるとき、２価のプラ
スイオン（Ｃｕ++）となって溶液中に溶出する、いわゆ
る腐食領域にあることがわかる。すなわち、従来の技術
による化学的機械研磨を終了した直後の銅の表面は、研
磨液が残存する状態であるから、酸性水溶液中にあると
きの銅と同じように、常に溶液中に溶出することを示し
ている。つまり、この状態では、溶出した銅イオンが他
のマイナスイオンと結合することにより、腐食が進行す
ることになる。銅の溶出を防止するためには、研磨終了
後の銅表面から、速やかに前記研磨液を除去すること、
すなわち残留酸化剤を取り除くことが望まれる。
酸化還元電位対ｐＨ相関図によると、銅は、過酸化水素
等の、溶存酸素を含む水溶液中にあるとき、２価のプラ
スイオン（Ｃｕ++）となって溶液中に溶出する、いわゆ
る腐食領域にあることがわかる。すなわち、従来の技術
による化学的機械研磨を終了した直後の銅の表面は、研
磨液が残存する状態であるから、酸性水溶液中にあると
きの銅と同じように、常に溶液中に溶出することを示し
ている。つまり、この状態では、溶出した銅イオンが他
のマイナスイオンと結合することにより、腐食が進行す
ることになる。銅の溶出を防止するためには、研磨終了
後の銅表面から、速やかに前記研磨液を除去すること、
すなわち残留酸化剤を取り除くことが望まれる。
【０００９】化学的機械研磨後の洗浄用の洗浄液には、
通常、酸性の薬液が用いられることが多い。酸性の薬液
単体では銅表面を腐食させることはないが、酸性の薬液
に溶存酸素が加わると、一気に銅の腐食が進行する。つ
まり、化学的機械研磨後に銅の表面に酸化剤が付着した
状態で、研磨装置に内蔵された洗浄手段によって、基板
上の銅の表面に酸性の薬液を浴びせると、銅の腐食が発
生することになる。
通常、酸性の薬液が用いられることが多い。酸性の薬液
単体では銅表面を腐食させることはないが、酸性の薬液
に溶存酸素が加わると、一気に銅の腐食が進行する。つ
まり、化学的機械研磨後に銅の表面に酸化剤が付着した
状態で、研磨装置に内蔵された洗浄手段によって、基板
上の銅の表面に酸性の薬液を浴びせると、銅の腐食が発
生することになる。
【００１０】以上のことから、多層配線等に用いられる
導電膜としての、銅の腐食を防止するためには、化学的
機械研磨終了後、直ちに、その銅の表面の研磨液、とり
わけその銅の表面に残留した酸化剤を完全に除去するこ
とが必要である。また、万が一、完全に除去しきれなか
った場合でも、その後に、洗浄過程で用いられる酸性の
薬液を浴びる前に、銅の表面から、残留した酸化剤を完
全に取り除く工程が必要である。
導電膜としての、銅の腐食を防止するためには、化学的
機械研磨終了後、直ちに、その銅の表面の研磨液、とり
わけその銅の表面に残留した酸化剤を完全に除去するこ
とが必要である。また、万が一、完全に除去しきれなか
った場合でも、その後に、洗浄過程で用いられる酸性の
薬液を浴びる前に、銅の表面から、残留した酸化剤を完
全に取り除く工程が必要である。
【００１１】したがって、この発明の目的は、上記従来
技術の課題を解決する方策を備え、化学的機械研磨後の
洗浄過程において、基板上導電体の腐食が発生すること
を防止することができる基板上導電体の化学的機械研磨
方法および洗浄方法を提供することである。
技術の課題を解決する方策を備え、化学的機械研磨後の
洗浄過程において、基板上導電体の腐食が発生すること
を防止することができる基板上導電体の化学的機械研磨
方法および洗浄方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の請求項１記載の基板上導電体の化学的機
械研磨方法は、酸化剤を含む化学的機械研磨材を研磨定
盤の表面に配備し、基板上導電体を前記研磨定盤の表面
上に配置して前記化学的機械研磨材に接触させて研磨
し、研磨後に、前記基板上導電体の被研磨面を、還元剤
を含む水溶液で処理する。
に、この発明の請求項１記載の基板上導電体の化学的機
械研磨方法は、酸化剤を含む化学的機械研磨材を研磨定
盤の表面に配備し、基板上導電体を前記研磨定盤の表面
上に配置して前記化学的機械研磨材に接触させて研磨
し、研磨後に、前記基板上導電体の被研磨面を、還元剤
を含む水溶液で処理する。
【００１３】このように、基板上導電体を研磨定盤の表
面上に配置して化学的機械研磨材に接触させて研磨し、
研磨後に、基板上導電体の被研磨面を、還元剤を含む水
溶液で処理するので、化学的機械研磨終了後、直ちに基
板上導電体の被研磨面に残留する化学的機械研磨材中の
砥粒や研磨液、及び研磨液に含まれる酸化剤を、物理的
および化学的に消失ないしは除去することができ、基板
上導電体の腐食を抑えることができる。
面上に配置して化学的機械研磨材に接触させて研磨し、
研磨後に、基板上導電体の被研磨面を、還元剤を含む水
溶液で処理するので、化学的機械研磨終了後、直ちに基
板上導電体の被研磨面に残留する化学的機械研磨材中の
砥粒や研磨液、及び研磨液に含まれる酸化剤を、物理的
および化学的に消失ないしは除去することができ、基板
上導電体の腐食を抑えることができる。
【００１４】請求項２記載の基板上導電体の化学的機械
研磨方法は、請求項１において、基板上導電体を化学的
機械研磨した後に、還元剤を含む水溶液で洗浄し、さら
に酸性の薬液で洗浄する。このように、基板上導電体を
化学的機械研磨した後に、還元剤を含む水溶液で洗浄
し、さらに酸性の薬液で洗浄するので、化学的機械研磨
終了後の酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研
磨面に残留する酸化剤を完全に除去することができ、基
板上導電体の腐食を抑えることができる。
研磨方法は、請求項１において、基板上導電体を化学的
機械研磨した後に、還元剤を含む水溶液で洗浄し、さら
に酸性の薬液で洗浄する。このように、基板上導電体を
化学的機械研磨した後に、還元剤を含む水溶液で洗浄
し、さらに酸性の薬液で洗浄するので、化学的機械研磨
終了後の酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研
磨面に残留する酸化剤を完全に除去することができ、基
板上導電体の腐食を抑えることができる。
【００１５】請求項３記載の基板上導電体の化学的機械
研磨方法は、請求項１または２において、還元剤を含む
水溶液として水素水を用いる。このように、還元剤を含
む水溶液として水素水を用いるので、水素水は活性な水
素（水素イオンを含む）含有水であり、これにより化学
的機械研磨終了後、酸性の薬液を浴びる前に、基板上導
電体の被研磨面の表面に残留する酸化剤を完全に除去す
ることができ、基板上導電体の腐食を抑えることができ
る。
研磨方法は、請求項１または２において、還元剤を含む
水溶液として水素水を用いる。このように、還元剤を含
む水溶液として水素水を用いるので、水素水は活性な水
素（水素イオンを含む）含有水であり、これにより化学
的機械研磨終了後、酸性の薬液を浴びる前に、基板上導
電体の被研磨面の表面に残留する酸化剤を完全に除去す
ることができ、基板上導電体の腐食を抑えることができ
る。
【００１６】請求項４記載の基板上導電体の化学的機械
研磨方法は、請求項１または２において、基板上導電体
として銅を用いる。このように、基板上導電体として銅
を用いるので、銅は過酸化水素等の溶存酸素を含む水溶
液中にあるとき、プラスイオンとなって溶液中に溶出し
腐食が進行する腐食領域にあるが、銅の被膜表面に残留
する酸化剤を除去することで、銅の腐食作用が確実に抑
制できる。
研磨方法は、請求項１または２において、基板上導電体
として銅を用いる。このように、基板上導電体として銅
を用いるので、銅は過酸化水素等の溶存酸素を含む水溶
液中にあるとき、プラスイオンとなって溶液中に溶出し
腐食が進行する腐食領域にあるが、銅の被膜表面に残留
する酸化剤を除去することで、銅の腐食作用が確実に抑
制できる。
【００１７】請求項５記載の基板上導電体の化学的機械
研磨方法は、請求項１，２，３または４において、化学
的機械研磨材として、研磨定盤の表面に配備された研磨
布とこの研磨布に供給含浸させた研磨液とを用いる。こ
のように、化学的機械研磨材として、研磨定盤の表面に
配備された研磨布とこの研磨布に供給含浸させた研磨液
とを用いるので、研磨布上で研磨液により化学的機械研
磨を行うことができる。
研磨方法は、請求項１，２，３または４において、化学
的機械研磨材として、研磨定盤の表面に配備された研磨
布とこの研磨布に供給含浸させた研磨液とを用いる。こ
のように、化学的機械研磨材として、研磨定盤の表面に
配備された研磨布とこの研磨布に供給含浸させた研磨液
とを用いるので、研磨布上で研磨液により化学的機械研
磨を行うことができる。
【００１８】請求項６記載の基板上導電体の洗浄方法
は、基板上導電体を化学的機械研磨材に接触させて研磨
した後に、酸性の薬液で洗浄する基板上導電体の洗浄方
法であって、酸性の薬液で洗浄する前に、還元剤を含む
水溶液で洗浄する。
は、基板上導電体を化学的機械研磨材に接触させて研磨
した後に、酸性の薬液で洗浄する基板上導電体の洗浄方
法であって、酸性の薬液で洗浄する前に、還元剤を含む
水溶液で洗浄する。
【００１９】このように、基板上導電体を化学的機械研
磨材に接触させて研磨した後に、酸性の薬液で洗浄する
基板上導電体の洗浄方法であって、酸性の薬液で洗浄す
る前に、還元剤を含む水溶液で洗浄するので、化学的機
械研磨終了後の酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体
の被研磨面に残留する酸化剤を完全に除去することがで
き、基板上導電体の腐食を抑えることができる。
磨材に接触させて研磨した後に、酸性の薬液で洗浄する
基板上導電体の洗浄方法であって、酸性の薬液で洗浄す
る前に、還元剤を含む水溶液で洗浄するので、化学的機
械研磨終了後の酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体
の被研磨面に残留する酸化剤を完全に除去することがで
き、基板上導電体の腐食を抑えることができる。
【００２０】請求項７記載の基板上導電体の洗浄方法
は、請求項６において、還元剤を含む水溶液として、水
素水を用いる。このように、還元剤を含む水溶液とし
て、水素水を用いるので、水素水は活性な水素（水素イ
オンを含む）含有水であり、これにより化学的機械研磨
終了後、酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研
磨面の表面に残留する酸化剤を完全に除去することがで
き、基板上導電体の腐食を抑えることができる。
は、請求項６において、還元剤を含む水溶液として、水
素水を用いる。このように、還元剤を含む水溶液とし
て、水素水を用いるので、水素水は活性な水素（水素イ
オンを含む）含有水であり、これにより化学的機械研磨
終了後、酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研
磨面の表面に残留する酸化剤を完全に除去することがで
き、基板上導電体の腐食を抑えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の実施の
形態における、半導体基板上導電体としての銅の被膜を
研磨する、化学的機械研磨方法で用いた製造装置の概要
略図である。
１に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の実施の
形態における、半導体基板上導電体としての銅の被膜を
研磨する、化学的機械研磨方法で用いた製造装置の概要
略図である。
【００２２】図１において、１は研磨定盤、２は研磨
布、３は半導体基板、４は研磨保持台、５は研磨液、６
は水素水である。研磨定盤１は、酸化剤を含む化学的機
械研磨材を表面に配備し回転自在に設けてある。化学的
機械研磨材として、研磨定盤の表面に配備された研磨布
２とこの研磨布２に供給含浸させた研磨液５とを用い
る。研磨保持台４は、半導体基板３を回転もしくは摺動
自在に保持する。研磨保持台４により保持された半導体
基板３の基板上導電体は、研磨定盤１の表面上に配置し
て化学的機械研磨材に接触させて研磨される。基板上導
電体の被研磨面は、還元剤を含む水溶液である水素水６
で処理される。
布、３は半導体基板、４は研磨保持台、５は研磨液、６
は水素水である。研磨定盤１は、酸化剤を含む化学的機
械研磨材を表面に配備し回転自在に設けてある。化学的
機械研磨材として、研磨定盤の表面に配備された研磨布
２とこの研磨布２に供給含浸させた研磨液５とを用い
る。研磨保持台４は、半導体基板３を回転もしくは摺動
自在に保持する。研磨保持台４により保持された半導体
基板３の基板上導電体は、研磨定盤１の表面上に配置し
て化学的機械研磨材に接触させて研磨される。基板上導
電体の被研磨面は、還元剤を含む水溶液である水素水６
で処理される。
【００２３】ここで水素水とは、純水の中に水素を溶解
させた液体である。製法は、水素を高圧下で純水中に溶
解される方法がある。水素ガスの供給には、水の電気分
解や水素ガスボンベからの供給が考えられる。液質は中
性であるが、還元性がある。また表面のパーティクルを
反発効果により除去することに優れるが、水素が純水か
ら揮発しやすく性能劣化が早いという欠点がある。
させた液体である。製法は、水素を高圧下で純水中に溶
解される方法がある。水素ガスの供給には、水の電気分
解や水素ガスボンベからの供給が考えられる。液質は中
性であるが、還元性がある。また表面のパーティクルを
反発効果により除去することに優れるが、水素が純水か
ら揮発しやすく性能劣化が早いという欠点がある。
【００２４】また、基板上導電体が銅の場合、半導体基
板の層間絶縁膜として用いられる二酸化珪素膜中への銅
の拡散防止膜として窒化タンタル膜が用いられる点は従
来技術と同様である。
板の層間絶縁膜として用いられる二酸化珪素膜中への銅
の拡散防止膜として窒化タンタル膜が用いられる点は従
来技術と同様である。
【００２５】つぎに上記構成の化学的機械研磨方法につ
いて説明する。まず、研磨定盤１上に取り付けられた研
磨布２上に、銅の被膜が形成された半導体基板３を、保
持した研磨保持台４と共に、荷重をかけて降ろす。研磨
布２上には、配管を通じて、過酸化水素を含み、かつ砥
粒等の混在された研磨液５を滴下しながら、研磨定盤１
と研磨保持台４との両方を回転させることにより、研磨
布２上で化学的機械研磨を行う。研磨が終点に達した
ら、研磨液５の供給を停止し、研磨定盤１及び研磨保持
台４は、そのまま回転を持続しながら、代わって、水素
水６を研磨布２上に供給して、基板３の表面に形成され
た銅の被膜を、研磨布２上で水素水６により研磨する。
いて説明する。まず、研磨定盤１上に取り付けられた研
磨布２上に、銅の被膜が形成された半導体基板３を、保
持した研磨保持台４と共に、荷重をかけて降ろす。研磨
布２上には、配管を通じて、過酸化水素を含み、かつ砥
粒等の混在された研磨液５を滴下しながら、研磨定盤１
と研磨保持台４との両方を回転させることにより、研磨
布２上で化学的機械研磨を行う。研磨が終点に達した
ら、研磨液５の供給を停止し、研磨定盤１及び研磨保持
台４は、そのまま回転を持続しながら、代わって、水素
水６を研磨布２上に供給して、基板３の表面に形成され
た銅の被膜を、研磨布２上で水素水６により研磨する。
【００２６】このとき、図１では、研磨液５を供給する
配管と、水素水６を供給する配管とを区別したが、分離
供給の安定、かつ確実な切り替えができれば、供給配管
は単一でもよい。
配管と、水素水６を供給する配管とを区別したが、分離
供給の安定、かつ確実な切り替えができれば、供給配管
は単一でもよい。
【００２７】この水素水６供給による研磨によって、銅
の被膜表面に付着していた、研磨液５内に含まれる酸化
剤の過酸化水素を、水素水６による還元作用によって、
化学的に取り除くと同時に、基板表面に付着していた、
砥粒や金属粉等の微粒子を含む残余の研磨液５も物理的
に除去できる。つまり、銅の被膜表面に付着した、研磨
液５に含まれる、酸化剤の作用は、水素水６の還元作用
によって相殺され、機械的に酸化剤を除去することと同
様の化学的効果が得られるのである。この結果、銅の被
膜表面に残留する酸化剤はなくなり、銅の腐食作用が確
実に抑制できる。
の被膜表面に付着していた、研磨液５内に含まれる酸化
剤の過酸化水素を、水素水６による還元作用によって、
化学的に取り除くと同時に、基板表面に付着していた、
砥粒や金属粉等の微粒子を含む残余の研磨液５も物理的
に除去できる。つまり、銅の被膜表面に付着した、研磨
液５に含まれる、酸化剤の作用は、水素水６の還元作用
によって相殺され、機械的に酸化剤を除去することと同
様の化学的効果が得られるのである。この結果、銅の被
膜表面に残留する酸化剤はなくなり、銅の腐食作用が確
実に抑制できる。
【００２８】以上のように、この実施の形態によれば、
化学的機械研磨後、直ちに、銅の被膜である、半導体基
板上導電膜表面から酸化剤を除去できるので、銅の被膜
表面の腐食は起こらず、安定な半導体基板上導電体を得
ることができる。
化学的機械研磨後、直ちに、銅の被膜である、半導体基
板上導電膜表面から酸化剤を除去できるので、銅の被膜
表面の腐食は起こらず、安定な半導体基板上導電体を得
ることができる。
【００２９】また、銅除去用の研磨液と窒化タンタル膜
除去用の研磨液を用いる場合、銅除去溶の研磨液中に含
まれる酸化剤を、研磨後、直ちに銅の被膜である、半導
体基板上導電膜の表面から除去できるので、次段の窒化
タンタル膜除去用の研磨液と銅除去用の研磨液とが、半
導体基板表面上で混合することを防止できる。
除去用の研磨液を用いる場合、銅除去溶の研磨液中に含
まれる酸化剤を、研磨後、直ちに銅の被膜である、半導
体基板上導電膜の表面から除去できるので、次段の窒化
タンタル膜除去用の研磨液と銅除去用の研磨液とが、半
導体基板表面上で混合することを防止できる。
【００３０】なお、この実施の形態では、水素水６によ
る研磨を、銅の被膜表面の化学的機械研磨後に行った
が、銅のバリアメタルである窒化タンタル膜表面の化学
的機械研磨後に付着する研磨液の除去のために行っても
よい。
る研磨を、銅の被膜表面の化学的機械研磨後に行った
が、銅のバリアメタルである窒化タンタル膜表面の化学
的機械研磨後に付着する研磨液の除去のために行っても
よい。
【００３１】この発明の第２の実施の形態を図２に基づ
いて説明する。図２はこの発明の第２の実施の形態にお
ける、銅の被膜の化学的機械研磨後の洗浄方法を工程順
に示した製造装置の概略工程図である。この実施の形態
による、銅の被膜の化学的機械研磨後に付着する残余の
研磨液を除去する、ないしは残留酸化剤を除去するため
の洗浄方法は、酸性の薬液で基板を洗浄する前に、還元
性の水溶液で、銅の被膜の表面を洗浄することである。
いて説明する。図２はこの発明の第２の実施の形態にお
ける、銅の被膜の化学的機械研磨後の洗浄方法を工程順
に示した製造装置の概略工程図である。この実施の形態
による、銅の被膜の化学的機械研磨後に付着する残余の
研磨液を除去する、ないしは残留酸化剤を除去するため
の洗浄方法は、酸性の薬液で基板を洗浄する前に、還元
性の水溶液で、銅の被膜の表面を洗浄することである。
【００３２】すなわち、図２（ａ）に示すように、研磨
装置に内蔵された洗浄槽Ａ内に、化学的機械研磨後の、
銅の被膜を有する半導体基板３が導入される。半導体基
板３上の銅の被膜表面には、研磨液に含まれる酸化剤が
残存付着している。もし、この状態で酸性の薬液８をそ
の表面に浴びせると、銅は腐食反応を起こすことにな
る。この最初の洗浄槽Ａでは、還元性をもつ水素水６
で、半導体基板３の表面をブラシ６で洗浄する。ブラシ
６での洗浄は、元来、半導体基板３上の銅の被膜の表面
に付着した微粒子の除去を狙いとするものであるが、還
元性の水素水６によるブラシ洗浄は、半導体基板３の上
の銅の被膜表面の酸化剤、すなわち銅の被膜表面に付着
した、研磨液に含まれる酸化剤を水素水洗浄によって除
去することを目的としている。洗浄槽Ａでの水素水洗浄
によって、半導体基板３上の銅の被膜表面の、研磨液に
含まれる酸化剤は、水素水６による還元作用により、そ
の酸化機能が完全に消滅されるため、酸化剤を除去する
ことと同様の化学的効果が得られるのである。
装置に内蔵された洗浄槽Ａ内に、化学的機械研磨後の、
銅の被膜を有する半導体基板３が導入される。半導体基
板３上の銅の被膜表面には、研磨液に含まれる酸化剤が
残存付着している。もし、この状態で酸性の薬液８をそ
の表面に浴びせると、銅は腐食反応を起こすことにな
る。この最初の洗浄槽Ａでは、還元性をもつ水素水６
で、半導体基板３の表面をブラシ６で洗浄する。ブラシ
６での洗浄は、元来、半導体基板３上の銅の被膜の表面
に付着した微粒子の除去を狙いとするものであるが、還
元性の水素水６によるブラシ洗浄は、半導体基板３の上
の銅の被膜表面の酸化剤、すなわち銅の被膜表面に付着
した、研磨液に含まれる酸化剤を水素水洗浄によって除
去することを目的としている。洗浄槽Ａでの水素水洗浄
によって、半導体基板３上の銅の被膜表面の、研磨液に
含まれる酸化剤は、水素水６による還元作用により、そ
の酸化機能が完全に消滅されるため、酸化剤を除去する
ことと同様の化学的効果が得られるのである。
【００３３】そこで、図２（ｂ）に示すように、洗浄槽
Ｂにおいて、酸性の薬液８で洗浄を行なっても、銅の腐
食は一切起こらず、併せて、半導体基板３上の銅の被膜
表面に付着した、砥粒や金属粉等の微粒子、及び他の汚
染金属をも除去することができる。
Ｂにおいて、酸性の薬液８で洗浄を行なっても、銅の腐
食は一切起こらず、併せて、半導体基板３上の銅の被膜
表面に付着した、砥粒や金属粉等の微粒子、及び他の汚
染金属をも除去することができる。
【００３４】そして最後に、図２（ｃ）に示すように、
スピンリンス機能及び回転乾燥機能を備えた槽Ｃで、半
導体基板３を純水でリンスし、その後、高速回転によっ
て、水分の除去及び乾燥を行う。
スピンリンス機能及び回転乾燥機能を備えた槽Ｃで、半
導体基板３を純水でリンスし、その後、高速回転によっ
て、水分の除去及び乾燥を行う。
【００３５】以上のように、この実施の形態によれば、
半導体基板３上の銅の被膜表面の化学的機械研磨後にお
いて、酸性の薬液８による洗浄直前に、銅の被膜であ
る、半導体基板上導電膜表面に残留していた酸化剤を除
去できるので、銅の腐食を発生させることのない、洗浄
方法を得ることができる。
半導体基板３上の銅の被膜表面の化学的機械研磨後にお
いて、酸性の薬液８による洗浄直前に、銅の被膜であ
る、半導体基板上導電膜表面に残留していた酸化剤を除
去できるので、銅の腐食を発生させることのない、洗浄
方法を得ることができる。
【００３６】なお、この実施の形態では、洗浄前の化学
的機械研磨後の半導体基板３上の銅の被膜に対し、水素
水による研磨を行ってもよい。
的機械研磨後の半導体基板３上の銅の被膜に対し、水素
水による研磨を行ってもよい。
【００３７】
【発明の効果】この発明の請求項１記載の基板上導電体
の化学的機械研磨方法によれば、基板上導電体を研磨定
盤の表面上に配置して化学的機械研磨材に接触させて研
磨し、研磨後に、基板上導電体の被研磨面を、還元剤を
含む水溶液で処理するので、化学的機械研磨終了後、直
ちに基板上導電体の被研磨面に残留する化学的機械研磨
材中の砥粒や研磨液、及び研磨液に含まれる酸化剤を、
物理的および化学的に消失ないしは除去することがで
き、基板上導電体の腐食を抑えることができる。
の化学的機械研磨方法によれば、基板上導電体を研磨定
盤の表面上に配置して化学的機械研磨材に接触させて研
磨し、研磨後に、基板上導電体の被研磨面を、還元剤を
含む水溶液で処理するので、化学的機械研磨終了後、直
ちに基板上導電体の被研磨面に残留する化学的機械研磨
材中の砥粒や研磨液、及び研磨液に含まれる酸化剤を、
物理的および化学的に消失ないしは除去することがで
き、基板上導電体の腐食を抑えることができる。
【００３８】請求項２では、基板上導電体を化学的機械
研磨した後に、還元剤を含む水溶液で洗浄し、さらに酸
性の薬液で洗浄するので、化学的機械研磨終了後の酸性
の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研磨面に残留す
る酸化剤を完全に除去することができ、基板上導電体の
腐食を抑えることができる。
研磨した後に、還元剤を含む水溶液で洗浄し、さらに酸
性の薬液で洗浄するので、化学的機械研磨終了後の酸性
の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研磨面に残留す
る酸化剤を完全に除去することができ、基板上導電体の
腐食を抑えることができる。
【００３９】請求項３では、還元剤を含む水溶液として
水素水を用いるので、水素水は活性な水素（水素イオン
を含む）含有水であり、これにより化学的機械研磨終了
後、酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研磨面
の表面に残留する酸化剤を完全に除去することができ、
基板上導電体の腐食を抑えることができる。
水素水を用いるので、水素水は活性な水素（水素イオン
を含む）含有水であり、これにより化学的機械研磨終了
後、酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研磨面
の表面に残留する酸化剤を完全に除去することができ、
基板上導電体の腐食を抑えることができる。
【００４０】請求項４では、基板上導電体として銅を用
いるので、銅は過酸化水素等の溶存酸素を含む水溶液中
にあるとき、プラスイオンとなって溶液中に溶出し腐食
が進行する腐食領域にあるが、銅の被膜表面に残留する
酸化剤を除去することで、銅の腐食作用が確実に抑制で
きる。
いるので、銅は過酸化水素等の溶存酸素を含む水溶液中
にあるとき、プラスイオンとなって溶液中に溶出し腐食
が進行する腐食領域にあるが、銅の被膜表面に残留する
酸化剤を除去することで、銅の腐食作用が確実に抑制で
きる。
【００４１】請求項５では、化学的機械研磨材として、
研磨定盤の表面に配備された研磨布とこの研磨布に供給
含浸させた研磨液とを用いるので、研磨布上で研磨液に
より化学的機械研磨を行うことができる。
研磨定盤の表面に配備された研磨布とこの研磨布に供給
含浸させた研磨液とを用いるので、研磨布上で研磨液に
より化学的機械研磨を行うことができる。
【００４２】この発明の請求項６記載の基板上導電体の
洗浄方法によれば、基板上導電体を化学的機械研磨材に
接触させて研磨した後に、酸性の薬液で洗浄する基板上
導電体の洗浄方法であって、酸性の薬液で洗浄する前
に、還元剤を含む水溶液で洗浄するので、化学的機械研
磨終了後の酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被
研磨面に残留する酸化剤を完全に除去することができ、
基板上導電体の腐食を抑えることができる。
洗浄方法によれば、基板上導電体を化学的機械研磨材に
接触させて研磨した後に、酸性の薬液で洗浄する基板上
導電体の洗浄方法であって、酸性の薬液で洗浄する前
に、還元剤を含む水溶液で洗浄するので、化学的機械研
磨終了後の酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被
研磨面に残留する酸化剤を完全に除去することができ、
基板上導電体の腐食を抑えることができる。
【００４３】請求項７では、還元剤を含む水溶液とし
て、水素水を用いるので、水素水は活性な水素（水素イ
オンを含む）含有水であり、これにより化学的機械研磨
終了後、酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研
磨面の表面に残留する酸化剤を完全に除去することがで
き、基板上導電体の腐食を抑えることができる。
て、水素水を用いるので、水素水は活性な水素（水素イ
オンを含む）含有水であり、これにより化学的機械研磨
終了後、酸性の薬液を浴びる前に、基板上導電体の被研
磨面の表面に残留する酸化剤を完全に除去することがで
き、基板上導電体の腐食を抑えることができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態における、半導体
基板上導電体としての銅の被膜を研磨する、化学的機械
研磨方法で用いた製造装置の概要略図である。
基板上導電体としての銅の被膜を研磨する、化学的機械
研磨方法で用いた製造装置の概要略図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態における、銅の被
膜の化学的機械研磨研磨後の洗浄方法を工程順に示した
製造装置の概略工程図である。
膜の化学的機械研磨研磨後の洗浄方法を工程順に示した
製造装置の概略工程図である。
【図３】銅の酸化還元電位対ｐＨ相関図である。
１ 研磨定盤 ２ 研磨布 ３ 半導体基板 ４ 研磨保持台 ５ 研磨液 ６ 水素水 ７ ブラシ ８ 酸性薬液
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (7)
- 【請求項１】 酸化剤を含む化学的機械研磨材を研磨定
盤の表面に配備し、基板上導電体を前記研磨定盤の表面
上に配置して前記化学的機械研磨材に接触させて研磨
し、研磨後に、前記基板上導電体の被研磨面を、還元剤
を含む水溶液で処理することを特徴とする基板上導電体
の化学的機械研磨方法。 - 【請求項２】 基板上導電体を化学的機械研磨した後
に、還元剤を含む水溶液で洗浄し、さらに酸性の薬液で
洗浄する基板上導電体の化学的機械研磨方法。 - 【請求項３】 還元剤を含む水溶液として、水素水を用
いる請求項１または２記載の基板上導電体の化学的機械
研磨方法。 - 【請求項４】 基板上導電体として銅を用いる請求項１
または２記載の基板上導電体の化学的機械研磨方法。 - 【請求項５】 化学的機械研磨材として、研磨定盤の表
面に配備された研磨布とこの研磨布に供給含浸させた研
磨液とを用いる請求項１，２，３または４記載の基板上
導電体の化学的機械研磨方法。 - 【請求項６】 基板上導電体を化学的機械研磨材に接触
させて研磨した後に、酸性の薬液で洗浄する基板上導電
体の洗浄方法であって、酸性の薬液で洗浄する前に、還
元剤を含む水溶液で洗浄することを特徴とする基板上導
電体の洗浄方法。 - 【請求項７】 還元剤を含む水溶液として、水素水を用
いる請求項６記載の基板上導電体の洗浄方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001025527A JP2002231664A (ja) | 2001-02-01 | 2001-02-01 | 基板上導電体の化学的機械研磨方法および洗浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001025527A JP2002231664A (ja) | 2001-02-01 | 2001-02-01 | 基板上導電体の化学的機械研磨方法および洗浄方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002231664A true JP2002231664A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18890498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001025527A Withdrawn JP2002231664A (ja) | 2001-02-01 | 2001-02-01 | 基板上導電体の化学的機械研磨方法および洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002231664A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008210880A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法及びその方法に使用する装置 |
-
2001
- 2001-02-01 JP JP2001025527A patent/JP2002231664A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008210880A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法及びその方法に使用する装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070914 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20091008 |