JP2003257976A - 配線構造の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁膜に埋め込まれた配線同士の間における
短絡を防止する。 【解決手段】 基板１００上に形成されたＦＳＧ膜１０
９に複数の配線用溝１１０を形成した後、各配線用溝１
１０が完全に埋まるようにＦＳＧ膜１０９の上にバリア
メタル膜（窒化タンタル膜１１１）及び配線用導電膜
（銅膜１１２及び１１３）を順次堆積する。その後、各
配線用溝１１０の外側の銅膜１１２及び１１３を研磨に
より除去した後、各配線用溝１１０の外側の窒化タンタ
ル膜１１１を研磨により除去する。その後、研磨時に基
板１００に付着した異物を除去した後、ＦＳＧ膜１０９
の表面を研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
る配線構造の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の配線構造の形成方法として、例え
ば特許文献１に記載された方法が用いられてきた。この
従来の配線構造の形成方法について、絶縁膜に形成され
たホールにプラグを形成する場合を例にとって、図面を
参照しながら説明する。

【０００３】図９（ａ）〜（ｃ）は、従来の配線構造の
形成方法の各工程を示す断面図である。

【０００４】まず、図９（ａ）に示すように、シリコン
基板１１の上に厚さ１μｍ程度のシリコン酸化膜１２を
絶縁膜として堆積した後、リソグラフィー法及びドライ
エッチング法により、シリコン酸化膜１２の所定領域に
該酸化膜１２を貫通する径０．８μｍ程度のホール１３
を形成する。

【０００５】次に、ホール１３を含むシリコン酸化膜１
２の上に全面に亘って、ＰＶＤ（physical vapor depos
ition ）法により、下層の導電膜である膜厚３０ｎｍの
チタン膜１４、及び中間層の導電膜である膜厚１００ｎ
ｍの窒化チタン膜１５を順次堆積する。その後、窒化チ
タン膜１５の上に全面に亘って、ＣＶＤ（chemical vap
or deposition ）法により、上層の導電膜である膜厚１
μｍのタングステン膜１６を堆積する。これにより、３
層構造の導電膜が堆積される。ここで、チタン膜１４及
び窒化チタン膜１５はバリアメタルである。

【０００６】次に、一の研磨剤を使用した化学機械研磨
（ＣＭＰ）法により、図９（ｂ）に示すように、ホール
１３の外側の領域に堆積されているタングステン膜１６
及び窒化チタン膜１５を除去する。これにより、ホール
１３の外側の領域に堆積されているチタン膜１４が完全
に露出する。

【０００７】次に、他の研磨剤を使用したＣＭＰ法によ
り、図９（ｃ）に示すように、ホール１３の外側の領域
に堆積されているチタン膜１４を除去する。これによ
り、ホール１３内にタングステンよりなるプラグ１７が
形成されると共に、シリコン酸化膜１２が露出する。

【０００８】以上、タングステンプラグの形成を例とし
て説明を行なったが、同様の方法により、例えば、絶縁
膜に形成された配線用溝に銅配線を形成することができ
る。

【０００９】

【特許文献１】特開平１０−２１４８３４号公報

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の配線構造の形成方法においては、配線同士の間で
短絡が生じるという問題がある。

【００１１】前記に鑑み、本発明は、絶縁膜に埋め込ま
れた配線同士の間における短絡を防止できるようにする
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本願発明者らが、前述の従来の配線構造の形成方
法において配線同士の間で短絡が生じる原因を検討した
結果、次のような知見を得た。

【００１３】すなわち、従来の配線構造の形成方法に従
って配線を形成する際に、バリアメタルに対する研磨時
にバリアメタルが局所的に剥離して異物となる。この異
物は硬いため、配線間に存在する絶縁膜の表面に微小な
亀裂を発生させる。この亀裂が、一の配線から、該一の
配線と隣り合う他の配線まで延びている場合において配
線形成時に該亀裂中に金属（バリアメタル又は配線用導
電膜の一部）が埋め込まれてしまうと、配線間に短絡が
生じる。

【００１４】尚、配線構造が微細化されるに従って、配
線同士の間の距離が小さくなるため、前述の亀裂が配線
間をまたがりやすくなるので、該亀裂中に埋め込まれた
金属によって、配線間に擬似的な架橋構造が形成されや
すくなる。すなわち、配線間に短絡が生じやすくなる。

【００１５】図１０は、配線間の絶縁膜に生じた亀裂に
金属が埋め込まれた様子を示す平面図である。図１０に
示すように、絶縁膜２１には複数の銅配線２２が互いに
平行に延びるように埋め込まれている。銅配線２２同士
の間の絶縁膜２１には、配線間をまたがるように亀裂２
３が生じている。この亀裂２３には、銅配線２２の形成
時に銅が埋め込まれており、その結果、銅配線２２同士
の間で短絡が生じる。

【００１６】本発明は、以上の知見に基づきなされたも
のであって、具体的には、本発明に係る配線構造の形成
方法は、絶縁膜に、第１の溝、及び第１の溝と隣り合う
第２の溝を形成する溝形成工程と、第１の溝及び第２の
溝が埋まるように絶縁膜の上にバリアメタル膜及び導電
膜を堆積する膜堆積工程と、第１の溝の外側及び第２の
溝の外側の導電膜を研磨により除去する第１の研磨工程
と、第１の研磨工程よりも後に、第１の溝の外側及び第
２の溝の外側のバリアメタル膜を研磨により除去する第
２の研磨工程と、第２の研磨工程よりも後に、被研磨面
に付着した異物を除去する異物除去工程と、異物除去工
程よりも後に、絶縁膜の表面を研磨する第３の研磨工程
とを備えている。

【００１７】本発明の配線構造の形成方法によると、絶
縁膜に設けられた溝にバリアメタル膜及び導電膜を埋め
込んだ後、溝の外側の導電膜及びバリアメタル膜を研磨
により除去する。その後、研磨時に被研磨面に付着した
異物を除去した後、絶縁膜の表面を研磨する。このた
め、バリアメタル膜の研磨時に、溝間（つまり配線間）
に存在する絶縁膜の表面に微小な亀裂が発生し、該亀裂
中に金属が埋め込まれた場合に、次のような効果が得ら
れる。すなわち、バリアメタル膜の研磨時等に被研磨面
に付着した異物を除去した後に絶縁膜の表面に対して仕
上げ研磨を行なうので、異物によって絶縁膜表面が新た
に損傷を受けることを防止しながら、亀裂中に埋め込ま
れた金属を除去することができる。従って、亀裂中に埋
め込まれた金属によって配線間が架橋される事態を回避
できるため、配線間におけるショート発生頻度を低減で
きるので、高性能配線を形成することができる。

【００１８】本発明の配線構造の形成方法において、第
２の研磨工程と第３の研磨工程との間に、第２の研磨工
程で用いた研磨パッドを洗浄し、それにより研磨パッド
に付着した異物を除去する工程を備えていることが好ま
しい。

【００１９】このようにすると、第２の研磨工程（バリ
アメタル膜の研磨）で用いた研磨パッドを第３の研磨工
程（絶縁膜の研磨）でも用いる場合に、絶縁膜表面が損
傷することをより確実に防止できる。

【００２０】本発明の配線構造の形成方法において、第
３の研磨工程における被研磨面を研磨パッドに押し当て
る圧力及び該研磨パッドの回転速度はそれぞれ第２の研
磨工程と同じであることが好ましい。

【００２１】このようにすると、第２の研磨工程から第
３の研磨工程に移行する際に研磨条件の複雑な変更を行
なう必要がないので、配線形成における作業性を向上さ
せることができ、それによりプロセスのスループットの
低下を防止できる。このとき、第３の研磨工程の研磨時
間が第２の研磨工程よりも短いと、絶縁膜表面が大きく
削られることを防止できる。また、このとき、第３の研
磨工程における前述の圧力及び回転速度がそれぞれ第１
の研磨工程と比べて小さいと、絶縁膜表面が大きく削ら
れることをより確実に防止できる。

【００２２】本発明の配線構造の形成方法において、第
３の研磨工程で用いられる研磨剤は第２の研磨工程と同
じであることが好ましい。

【００２３】このようにすると、第３の研磨工程で、溝
に埋め込まれた導電膜が大きく研磨されることがないの
で、配線抵抗の増大を防止できる。

【００２４】本発明の配線構造の形成方法において、第
２の研磨工程、異物除去工程及び第３の研磨工程は同じ
研磨装置を用いて行なわれ、異物除去工程は、被研磨面
を研磨パッドに押し当てて該研磨パッドを回転させる工
程を含むことが好ましい。

【００２５】このようにすると、第２の研磨工程、異物
除去工程及び第３の研磨工程の３工程を同一研磨装置内
で該装置を停止させることなく連続的に行なえるので、
配線形成における作業性をより向上させることができ
る。

【００２６】本発明の配線構造の形成方法において、第
３の研磨工程で用いられる研磨剤は第１の研磨工程と同
じであることが好ましい。

【００２７】このようにすると、絶縁膜表面の亀裂に埋
め込まれた金属が導電膜の一部である場合、これを確実
に除去することができる。また、この場合、第３の研磨
工程の研磨時間は第１の研磨工程及び第２の研磨工程と
比べて短いことが好ましい。このようにすると、第３の
研磨工程で、溝に埋め込まれた導電膜が大きく研磨され
ることがないので、配線抵抗の増大を防止できる。さら
に、この場合、第３の研磨工程における被研磨面を研磨
パッドに押し当てる圧力及び該研磨パッドの回転速度は
第２の研磨工程と比べて大きいことが好ましい。言い換
えると、第３の研磨工程における前述の圧力及び回転速
度は第１の研磨工程と同じであることが好ましい。この
ようにすると、絶縁膜表面の亀裂に埋め込まれた金属が
導電膜の一部である場合、これをより一層確実に除去で
きる。

【００２８】本発明の配線構造の形成方法において、第
２の研磨工程及び第３の研磨工程は同じ研磨装置及び研
磨パッドを用いて行なわれることが好ましい。

【００２９】このようにすると、配線形成における作業
効率を向上させることができる。この場合、第３の研磨
工程よりも前に、第２の研磨工程で用いた研磨パッドを
洗浄することにより、研磨パッドに付着した異物を除去
する工程を備えていると、絶縁膜表面が損傷することを
より確実に防止できる。同様の効果は、第３の研磨工程
よりも前に、第２の研磨工程で用いた研磨パッドの表面
を砥石によりブラッシングすることにより、研磨パッド
に付着した異物を除去する工程を備えている場合にも得
られる。

【００３０】本発明の配線構造の形成方法において、第
１の研磨工程及び第３の研磨工程は同じ研磨装置及び研
磨パッドを用いて行なわれることが好ましい。

【００３１】このようにすると、配線形成における作業
効率を向上させることができる。この場合、第３の研磨
工程よりも前に、第１の研磨工程で用いた研磨パッドを
洗浄することにより、研磨パッドに付着した異物を除去
する工程を備えていると、絶縁膜表面が損傷することを
より確実に防止できる。同様の効果は、第３の研磨工程
よりも前に、第１の研磨工程で用いた研磨パッドの表面
を砥石によりブラッシングすることにより、研磨パッド
に付着した異物を除去する工程を備えている場合にも得
られる。

【００３２】本発明の配線構造の形成方法において、第
３の研磨工程は、研磨条件の異なる２段階の研磨工程を
含んでいてもよい。この場合、２段階の研磨工程のうち
の一の段階で用いられる研磨剤は第２の研磨工程と同じ
であると共に、２段階の研磨工程のうちの他の段階で用
いられる研磨剤は第１の研磨工程と同じであることが好
ましい。このようにすると、配線形成における歩留まり
を向上させることができる。

【００３３】本発明の配線構造の形成方法において、異
物除去工程は、有機酸又は有機アルカリを用いて被研磨
面に対して洗浄を行なう工程を含むことが好ましい。

【００３４】このようにすると、被研磨面に付着した異
物を確実に除去することができる。

【００３５】本発明の配線構造の形成方法において、第
１の溝と第２の溝との間隔が０．２５μｍ以下である
と、従来技術と比べて、前述の本発明の効果がより顕著
に得られる。

【００３６】本発明の配線構造の形成方法において、第
１の溝と第２の溝とは互いに平行に配置されてもよい。

【００３７】本発明の配線構造の形成方法において、第
１の溝及び第２の溝における配線形成はデュアルダマシ
ン法を用いて行なわれてもよい。

【００３８】本発明の配線構造の形成方法において、導
電膜は銅膜であり、バリアメタル膜はタンタル膜、窒化
タンタル膜、又はタンタル膜と窒化タンタル膜との積層
膜であることが好ましい。

【００３９】このようにすると、低抵抗の配線を形成す
ることができる。また、この場合、第１の溝又は第２の
溝に形成される配線は、該配線の下側に形成されている
プラグと電気的に接続されてもよい。

【００４０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法について図
面を参照しながら説明する。

【００４１】図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）、
（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）及び図４は、第１の実施形
態に係る配線構造の形成方法の各工程を示す断面図であ
る。

【００４２】まず、図１（ａ）に示すように、例えばシ
リコンよりなる基板１００上に第１のシリコン酸化膜１
０１を形成した後、第１のシリコン酸化膜１０１の上
に、例えばタングステン膜よりなる下層配線１０２を形
成する。その後、下層配線１０２の上を含む第１のシリ
コン酸化膜１０１の上に、例えばＣＶＤ法により第２の
シリコン酸化膜１０３を堆積する。

【００４３】次に、図１（ｂ）に示すように、リソグラ
フィー法及びドライエッチング法を用いて、第２のシリ
コン酸化膜１０３中に、下層配線１０２に達するビアホ
ール１０４を形成する。

【００４４】次に、図１（ｃ）に示すように、例えばＰ
ＶＤ法又はＣＶＤ法を用いて、ビアホール１０４が途中
まで埋まるように第２のシリコン酸化膜１０３の上にチ
タン（Ｔｉ）膜１０５及び窒化チタン（ＴｉＮ）膜１０
６を順次堆積する。その後、例えばＣＶＤ法を用いて、
ビアホール１０４が完全に埋まるように窒化チタン膜１
０６の上にタングステン膜１０７を形成する。ここで、
チタン膜１０５及び窒化チタン膜１０６はバリアメタル
である。

【００４５】次に、図２（ａ）に示すように、例えばＣ
ＭＰ法を用いて、ビアホール１０４の外側の領域に堆積
されているチタン膜１０５、窒化チタン膜１０６及びタ
ングステン膜１０７を除去する。これにより、第２のシ
リコン酸化膜１０３中のビアホール１０４に、バリアメ
タルによって確実に保護され且つタングステンよりなる
プラグ１０８が形成される。

【００４６】次に、図２（ｂ）に示すように、例えばＣ
ＶＤ法を用いて、第２のシリコン酸化膜１０３の上に、
フッ素が添加されたシリコン酸化膜（以下、ＦＳＧ（Fl
uorine Doped Silicate Glass ）膜と称する）１０９を
堆積する。その後、リソグラフィー法及びドライエッチ
ング法を用いて、ＦＳＧ膜１０９（及び第２のシリコン
酸化膜１０３の表面部）中に、複数の配線用溝（トレン
チ）１１０を形成する。ここで、複数の配線用溝１１０
は、プラグ１０８に達する配線用溝を含んでいる。ま
た、各配線用溝１１０は、例えば互いに平行に配置され
ており、配線用溝１１０同士の間の距離は０．２５μｍ
程度である。

【００４７】次に、図３（ａ）に示すように、例えばＰ
ＶＤ法を用いて、各配線用溝１１０が途中まで埋まるよ
うにＦＳＧ膜１０９の上に窒化タンタル（ＴａＮ）膜１
１１及び第１の銅（Ｃｕ）膜１１２を順次堆積する。こ
こで、第１の銅膜１１２は、後続のメッキ工程における
シード層として機能する。また、窒化タンタル膜１１１
はバリア層として機能する。続いて、例えばメッキ法を
用いて、各配線用溝１１０が完全に埋まるように第１の
銅膜１１２上に第２の銅膜１１３を堆積する。

【００４８】次に、図３（ｂ）に示すように、Ｃｕ研磨
用研磨剤（スラリー）を用いたＣＭＰ法により、各配線
用溝１１０の外側の領域に堆積された第１の銅膜１１２
及び第２の銅膜１１３を除去する（第１の研磨工程）。
これにより、各配線用溝１１０の外側の窒化タンタル膜
１１１が露出する。続いて、バリア層（ＴａＮ）研磨用
スラリーを用いたＣＭＰ法により、各配線用溝１１０の
外側の領域に堆積された窒化タンタル膜１１１を除去す
る（第２の研磨工程）。これにより、各配線用溝１１０
内に、ＦＳＧ膜１０９との間にバリア層を持つ銅配線
（上層配線）１１４が形成されると共に、ＦＳＧ膜１０
９の表面が露出する。ここで、銅配線１１４は、その下
側に形成されているプラグ１０８と電気的に接続する。

【００４９】ここで、第１及び第２の研磨工程について
詳しく説明する。本実施形態では第１及び第２の研磨工
程を同一のＣＭＰ装置を用いて行なう。

【００５０】図５は第１及び第２の研磨工程で用いられ
るＣＭＰ装置の概略構成図である。

【００５１】図５に示すように、被研磨基板（基板１０
０）であるウェハ１５１は、回転可能で且つ上下動可能
に設けられたホルダー１５２に保持されている。また、
ウェハ１５１の表面を研磨する研磨パッド１５３は、回
転運動を行なう研磨定盤１５４の表面に取り付けられて
いる。スラリー１５５はスラリー供給管１５６から研磨
パッド１５３の上に滴下される。この状態で、研磨定盤
１５４を回転させて研磨パッド１５３を回転させると共
にホルダー１５２を回転させながら降下させると、ホル
ダー１５２に保持されているウェハ１５１と研磨パッド
１５３とが互いに擦れ合うことによって、ウェハ１５１
の表面が研磨される。

【００５２】尚、本実施形態において、第１の研磨工程
から第２の研磨工程に移行する際に、スラリーの種類等
の研磨条件を変更する。具体的には、第２の研磨工程に
おけるウェハ１５１を研磨パッド１５３に押し当てる圧
力及び研磨パッド１５３の回転速度はそれぞれ第１の研
磨工程と比べて小さい。但し、本明細書において、ウェ
ハ１５１がホルダー１５２と共に回転する場合、研磨パ
ッド１５３の回転速度とは、ウェハ１５１に対する研磨
パッド１５３の相対速度を意味する。

【００５３】ところで、以上に説明したようなＣＭＰ法
を用いた第２の研磨工程の終了時点において、図３
（ｂ）に示すように、銅配線１１４の間のＦＳＧ膜１０
９の表面に生じた亀裂に銅等の金属１１５が埋め込まれ
てしまう。ここで、亀裂中に埋め込まれた金属１１５
が、銅配線１１４同士の間に擬似的な架橋構造を形成す
る場合、銅配線１１４同士の間でショートが発生してし
まう。

【００５４】そこで、本実施形態においては、銅配線１
１４を構成する銅膜の膜厚の減少を最小限に抑えなが
ら、銅配線１１４間におけるショートの発生頻度を低減
するために、以下に説明するような方法を用いて、亀裂
中に埋め込まれた金属１１５の除去を行なう。

【００５５】まず、第２の研磨工程の終了後、基板１０
０（ウェハ１５１）をＣＭＰ装置から取り出して基板１
００の表面を洗浄する。これにより、第１の研磨工程又
は第２の研磨工程で発生した削りくず（異物）を基板１
００の表面から洗い流すことができる。基板１００の洗
浄には、例えば純水、有機酸溶液又は有機アルカリ溶液
を用いる。ここで、異物となる削りくずを除去すること
が重要である。すなわち、基板１００上に削りくずを残
したまま、ＦＳＧ膜１０９の表面の亀裂中に埋め込まれ
た金属１１５を除去しようとすると、その削りくずによ
ってＦＳＧ膜１０９又は銅配線１１４に新たな損傷が生
じてしまう可能性があるからである。具体的には、当初
の亀裂中に埋め込まれていた金属１１５を除去できたと
しても、銅配線１１４が損傷したり（つまり銅配線１１
４を構成する銅膜が薄くなったり）、又はＦＳＧ膜１０
９に新たな亀裂が生じて該亀裂中に金属が埋め込まれた
りする可能性がある。

【００５６】本実施形態において、前述の基板１００
（ウェハ１５１）に対する洗浄工程（異物除去工程）
は、基板１００をＣＭＰ装置から洗浄装置に移動させて
行なわれる。このとき、基板１００を洗浄している間
に、別途、研磨パッド１５３に付着した削りくず（異
物）を除去しておくことが好ましい。その理由は、前述
の基板１００の洗浄の場合と同様である。すなわち、研
磨パッド１５３上に残存する削りくずを除去しておくこ
とによって、基板１００上のＦＳＧ膜１０９の表面の亀
裂中に埋め込まれた金属１１５を研磨パッド１５３を引
き続き用いて除去した際に、ＦＳＧ膜１０９の表面等に
新たな損傷が生じることをより確実に防止できる。ここ
で、研磨パッド１５３上に残存する削りくずの除去は、
例えば、ＣＭＰ装置において研磨パッド１５３を回転さ
せながらスラリーに代えて純水を供給して研磨パッド１
５３を洗浄することにより行なわれる。或いは、研磨パ
ッド１５３の表面を砥石によりブラッシングすることに
より、削りくずの除去を行なってもよい。これらによ
り、研磨パッド１５３の表面に付着した削りくずを確実
に除去することができる。

【００５７】次に、異物除去工程の後、ＦＳＧ膜１０９
の表面の微小な亀裂中に埋め込まれた金属１１５を除去
するために、ＣＭＰ法により、ＦＳＧ膜１０９の表面を
研磨する（第３の研磨工程）。これにより、図４に示す
ように、配線間ショートの原因となる、亀裂中の金属１
１５を亀裂と共に除去することができる。

【００５８】尚、本実施形態においては、第３の研磨工
程を、第１及び第２の研磨工程と同一のＣＭＰ装置（図
５参照）を用いて行なう。研磨時間を除く第３の研磨工
程の研磨条件は、第２の研磨工程（つまり窒化タンタル
膜１１１（バリアメタル膜）に対する研磨工程）の研磨
条件と同じである。具体的には、第３の研磨工程におけ
る基板１００（ウェハ１５１）を研磨パッド１５３に押
し当てる圧力及び研磨パッド１５３の回転速度はそれぞ
れ第２の研磨工程と同じである。すなわち、第３の研磨
工程における前述の圧力及び回転速度はそれぞれ第１の
研磨工程（銅膜１１２及び１１３の研磨工程）と比べて
小さい。また、第３の研磨工程で用いられるスラリー
は、第２の研磨工程と同様に、バリア層（ＴａＮ）研磨
用スラリーである。一方、第３の研磨工程の研磨時間
は、第２の研磨工程におけるバリアメタル膜の研磨時間
よりも短い時間（例えば２０秒程度）に設定される。そ
の理由は、ＦＳＧ膜１０９の亀裂中に埋め込まれた金属
１１５の厚さは小さいので、この不要な金属１１５を除
去するための研磨は短時間で行なえるからである。すな
わち、第３の研磨工程は仕上げ研磨として実施されるも
のであり、ＦＳＧ膜１０９自体を大きく研磨するもので
はない。また、第３の研磨工程の研磨条件（基板を研磨
パッドに押し当てる圧力、研磨パッドの回転速度、スラ
リー、研磨時間等）によって、銅配線１１４を構成する
銅膜が大きく研磨されることもない。

【００５９】以上に説明したように、第１の実施形態に
よると、基板１００上のＦＳＧ膜１０９に設けられた配
線用溝１１０に、バリアメタル膜（窒化タンタル膜１１
１）及び配線用導電膜（銅膜１１２及び１１３）を順次
埋め込んだ後、配線用溝１１０の外側の配線用導電膜及
びバリアメタル膜を研磨により除去する。その後、研磨
時に基板１００に付着した異物（削りくず）を除去した
後、ＦＳＧ膜１０９の表面を研磨する。このため、バリ
アメタル膜の研磨時に、配線用溝１１０間（つまり銅配
線１１４間）に存在するＦＳＧ膜１０９の表面に微小な
亀裂が発生し、該亀裂中に金属１１５が埋め込まれた場
合に、次のような効果が得られる。すなわち、バリアメ
タル膜の研磨時等に基板１００に付着した異物を除去し
た後にＦＳＧ膜１０９の表面に対して仕上げ研磨を行な
うので、異物によってＦＳＧ膜１０９の表面が新たに損
傷を受けることを防止しながら、亀裂中に埋め込まれた
金属１１５を除去することができる。従って、亀裂中に
埋め込まれた金属１１５によって銅配線１１４間が架橋
される事態を回避できるので、配線間におけるショート
発生が抑制された配線構造、つまり高性能配線を形成す
ることができる。

【００６０】図６（ａ）は、本実施形態の配線構造の形
成方法によって形成された銅配線同士の間におけるショ
ート発生頻度を、従来技術の場合と比較した結果を示し
ている。また、図６（ｂ）は、本実施形態の配線構造の
形成方法によって形成された配線構造における配線間距
離及び配線幅を模式的に示している。尚、図６（ａ）の
縦軸は、単位面積（１ｃｍ² ）当たりの欠陥数（ショー
ト発生の原因となる、絶縁膜表面の傷（亀裂）の数）で
ある。また、図６（ｂ）に示すように、本実施形態の配
線構造の形成方法によってＦＳＧ膜１０９中に形成され
た銅配線１１４同士の間の距離は０．２５μｍであり、
銅配線１１４の幅も０．２５μｍである。図６（ａ）に
示すように、本実施形態では、バリアメタル膜（窒化タ
ンタル膜１１１）の研磨後に、基板１００の表面の洗浄
（削りくずの除去）及びＦＳＧ膜１０９の表面の研磨を
順次行なうことにより、ショート発生の原因となる欠陥
数を、従来技術の場合の５０分の１程度である０．２程
度まで低減できる。すなわち、本実施形態による欠陥数
は、実用上十分な歩留まりが達成される欠陥数である
０．５を大きく下回っている。

【００６１】従来技術においては、互いに隣り合う配線
同士の間の距離が小さくなるに従って、特に、配線間距
離が０．２５μｍ以下になると、配線間ショートが顕著
に生じてきた。それに対して、本実施形態によると、配
線間距離が０．２５μｍ以下の場合に、配線間ショート
を防止する効果がより顕著に得られる。

【００６２】また、第１の実施形態によると、第３の研
磨工程（ＦＳＧ膜１０９の研磨工程）における基板１０
０を研磨パッド１５３に押し当てる圧力及び研磨パッド
１５３の回転速度はそれぞれ第２の研磨工程（窒化タン
タル膜１１１の研磨工程）と同じである。言い換える
と、研磨時間を除く第３の研磨工程の研磨条件は、第２
の研磨工程と同じである。このため、第２の研磨工程か
ら第３の研磨工程に移行する際に研磨条件の複雑な変更
を行なう必要がないので、配線形成における作業性を向
上させることができ、それによりプロセスのスループッ
トの低下を防止できる。また、第３の研磨工程の研磨時
間が第２の研磨工程よりも短いので、ＦＳＧ膜１０９の
表面が大きく削られることを防止できる。このとき、第
３の研磨工程における前述の圧力及び回転速度がそれぞ
れ第１の研磨工程（銅膜１１２及び１１３の研磨工程）
と比べて小さいと、ＦＳＧ膜１０９の表面が大きく削ら
れることをより確実に防止できる。

【００６３】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係る配線構造の形成方法について図面を参照
しながら説明する。尚、第２の実施形態が第１の実施形
態と異なっている点は、銅配線の形成にデュアルダマシ
ン法を用いていることである。

【００６４】図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）、
（ｂ）は、第２の実施形態に係る配線構造の形成方法の
各工程を示す断面図である。

【００６５】まず、図７（ａ）に示すように、例えばシ
リコンよりなる基板２００上の第１のシリコン酸化膜２
０１を形成した後、第１のシリコン酸化膜２０１の上
に、例えばタングステン膜よりなる下層配線２０２を形
成する。その後、下層配線２０２の上を含む第１のシリ
コン酸化膜２０１の上に、例えばＣＶＤ法により第２の
シリコン酸化膜２０３及びＦＳＧ膜２０４を順次堆積す
る。その後、リソグラフィー法及びドライエッチング法
を用いて、ＦＳＧ膜２０４及び第２のシリコン酸化膜２
０３に、下層配線２０２に達するビアホール２０５を形
成する。

【００６６】次に、図７（ｂ）に示すように、基板２０
０の上に全面に亘ってレジストを塗布した後、リソグラ
フィー法を用いて、配線用溝形成領域に開口部を持つレ
ジストパターン２０６を形成する。

【００６７】次に、図７（ｃ）に示すように、レジスト
パターン２０６をマスクとして、ＦＳＧ膜２０４及び第
２のシリコン酸化膜２０３に対してドライエッチングを
行なって複数の配線用溝２０７を形成した後、レジスト
パターン２０６をアッシングにより除去する。ここで、
複数の配線用溝２０７は、ビアホール２０５に達する配
線用溝（元のビアホール２０５の上部を含む領域に形成
される）を含んでいる。また、各配線用溝２０７は、例
えば互いに平行に配置されており、配線用溝２０７同士
の間の距離は０．２５μｍ程度である。

【００６８】次に、図８（ａ）に示すように、各配線用
溝２０７及びビアホール２０５が途中まで埋まるように
ＦＳＧ膜２０４の上に窒化タンタル（ＴａＮ）膜２０８
を堆積する。ここで、窒化タンタル膜２０８はバリア層
として機能する。続いて、各配線用溝２０７及びビアホ
ール２０５が完全に埋まるように窒化タンタル膜２０８
上に銅膜２０９を堆積する。

【００６９】次に、図８（ｂ）に示すように、Ｃｕ研磨
用スラリーを用いたＣＭＰ法により、各配線用溝２０７
及びビアホール２０５の外側の領域に堆積された銅膜２
０９を除去する（第１の研磨工程）。これにより、各配
線用溝２０７及びビアホール２０５の外側の窒化タンタ
ル膜２０８が露出する。続いて、バリア層（ＴａＮ）研
磨用スラリーを用いたＣＭＰ法により、各配線用溝２０
７及びビアホール２０５の外側の領域に堆積された窒化
タンタル膜２０８を除去する（第２の研磨工程）。これ
により、各配線用溝２０７及びビアホール２０５に、第
２のシリコン酸化膜２０３等の絶縁膜との間にバリア層
を持つ銅配線（上層配線）２１０が形成されると共に、
ＦＳＧ膜２０４の表面が露出する。ここで、銅配線２１
０は、ビアホール２０５内に形成され且つ下層配線２０
２と電気的に接続されたプラグ部分を有する。

【００７０】尚、本実施形態においても、第１の実施形
態と同様に、第１及び第２の研磨工程を同一のＣＭＰ装
置（図５参照）を用いて行なう。また、第１の研磨工程
から第２の研磨工程に移行する際に、スラリーの種類等
の研磨条件を変更する。具体的には、第２の研磨工程に
おける基板２００を研磨パッドに押し当てる圧力及び該
研磨パッドの回転速度はそれぞれ第１の研磨工程と比べ
て小さい。

【００７１】ところで、以上に説明したようなＣＭＰ法
を用いた第２の研磨工程の終了時点において、銅配線２
１０の間のＦＳＧ膜２０４の表面に生じた亀裂に銅等の
金属（図示省略）が埋め込まれてしまう。ここで、亀裂
中に埋め込まれた金属が、銅配線２１０同士の間に擬似
的な架橋構造を形成する場合、銅配線２１０同士の間で
ショートが発生してしまう。

【００７２】そこで、本実施形態においては、銅配線２
１０を構成する銅膜の膜厚の減少を最小限に抑えなが
ら、銅配線２１０間におけるショートの発生頻度を低減
するために、以下に説明するような方法を用いて、亀裂
中に埋め込まれた金属の除去を行なう。

【００７３】まず、第２の研磨工程の終了後、基板２０
０をＣＭＰ装置から取り出して基板２００の表面を洗浄
する。これにより、第１の研磨工程又は第２の研磨工程
で発生した削りくず（異物）を基板２００の表面から洗
い流すことができる。基板２００の洗浄には、例えば純
水、有機酸溶液又は有機アルカリ溶液を用いる。ここ
で、異物となる削りくずを除去することが重要である。
すなわち、基板２００上に削りくずを残したまま、ＦＳ
Ｇ膜２０４の表面の亀裂中に埋め込まれた金属を除去し
ようとすると、その削りくずによってＦＳＧ膜２０４又
は銅配線２１０に新たな損傷が生じてしまう可能性があ
るからである。具体的には、当初の亀裂中に埋め込まれ
ていた金属を除去できたとしても、銅配線２１０が損傷
したり（つまり銅配線２１０を構成する銅膜が薄くなっ
たり）、又はＦＳＧ膜２０４に新たな亀裂が生じて該亀
裂中に金属が埋め込まれたりする可能性がある。

【００７４】本実施形態において、前述の基板２００に
対する洗浄工程（異物除去工程）は、基板２００をＣＭ
Ｐ装置から洗浄装置に移動させて行なわれる。このと
き、基板２００を洗浄している間に、別途、第２の研磨
工程で用いたＣＭＰ装置の研磨パッドの表面を洗浄し、
それにより研磨パッドに付着した削りくず（異物）を除
去しておくことが好ましい。その理由は、前述の基板２
００の洗浄の場合と同様である。すなわち、研磨パッド
上に残存する削りくずを洗い流しておくことによって、
基板２００上のＦＳＧ膜２０４の表面の亀裂中に埋め込
まれた金属を該研磨パッドを引き続き用いて除去した際
に、ＦＳＧ膜２０４の表面等に新たな損傷が生じること
をより確実に防止できる。ここで、研磨パッドの洗浄
は、例えば、ＣＭＰ装置において研磨パッドを回転させ
ながらスラリーに代えて純水を供給することにより行な
われる。これにより、研磨パッドの表面に付着した削り
くずを確実に除去することができる。

【００７５】次に、異物除去工程の後、ＦＳＧ膜２０４
の表面の微小な亀裂中に埋め込まれた金属を除去するた
めに、ＣＭＰ法によりＦＳＧ膜２０４の表面を研磨する
（第３の研磨工程）。これにより、配線間ショートの原
因となる、亀裂中の金属を亀裂と共に除去することがで
きる。

【００７６】尚、本実施形態においても、第１の実施形
態と同様に、第３の研磨工程を、第１及び第２の研磨工
程と同一のＣＭＰ装置（図５参照）を用いて行なう。ま
た、研磨時間を除く第３の研磨工程の研磨条件は、第２
の研磨工程（つまり窒化タンタル膜２０８（バリアメタ
ル膜）に対する研磨工程）の研磨条件と同じである。具
体的には、第３の研磨工程における基板２００を研磨パ
ッドに押し当てる圧力及び該研磨パッドの回転速度はそ
れぞれ第２の研磨工程と同じである。すなわち、第３の
研磨工程における前述の圧力及び回転速度はそれぞれ第
１の研磨工程（銅膜２０９の研磨工程）と比べて小さ
い。また、第３の研磨工程で用いられるスラリーは、第
２の研磨工程と同様に、バリア層（ＴａＮ）研磨用スラ
リーである。一方、第３の研磨工程の研磨時間は、第２
の研磨工程におけるバリアメタル膜の研磨時間よりも短
い時間（例えば２０秒程度）に設定される。その理由
は、ＦＳＧ膜２０４の亀裂中に埋め込まれ金属の厚さは
小さいので、この不要な金属を除去するための研磨は短
時間で行なえるからである。すなわち、第３の研磨工程
は仕上げ研磨として実施されるものであり、ＦＳＧ膜２
０４自体を大きく研磨するものではない。また、第３の
研磨工程の研磨条件（基板を研磨パッドに押し当てる圧
力、研磨パッドの回転速度、スラリー、研磨時間等）に
よって、銅配線２１０を構成する銅膜が大きく研磨され
ることもない。

【００７７】以上に説明したように、第２の実施形態に
よると、基板２００上のＦＳＧ膜２０４及び第２のシリ
コン酸化膜２０３に設けられた配線用溝２０７及びビア
ホール２０５に、バリアメタル膜（窒化タンタル２０
８）及び配線用導電膜（銅膜２０９）を順次埋め込んだ
後、配線用溝２０７及びビアホール２０５の外側の配線
用導電膜及びバリアメタル膜を研磨により除去する。そ
の後、研磨時に基板２００に付着した異物（削りくず）
を除去した後、ＦＳＧ膜２０４の表面を研磨する。この
ため、バリアメタル膜の研磨時に、配線用溝２０７間
（つまり銅配線２１０間）に存在するＦＳＧ膜２０４の
表面に微小な亀裂が発生し、該亀裂中に金属が埋め込ま
れた場合に、次のような効果が得られる。すなわち、バ
リアメタル膜の研磨時等に基板２００に付着した異物を
除去した後にＦＳＧ膜２０４の表面に対して仕上げ研磨
を行なうので、異物によってＦＳＧ膜２０４の表面が新
たに損傷を受けることを防止しながら、亀裂中に埋め込
まれた金属を除去することができる。従って、埋め込ま
れた金属によって銅配線２１０間が架橋される事態を回
避できるので、配線間におけるショート発生が抑制され
た配線構造、つまり高性能配線を形成することができ
る。

【００７８】また、従来技術においては、互いに隣り合
う配線同士の間の距離が小さくなるに従って、特に、配
線間距離が０．２５μｍ以下になると、配線間ショート
が顕著に生じてきた。それに対して、本実施形態による
と、配線間距離が０．２５μｍ以下の場合に、配線間シ
ョートを防止する効果がより顕著に得られる。

【００７９】また、第２の実施形態によると、第３の研
磨工程（ＦＳＧ膜２０４の研磨工程）における基板２０
０を研磨パッドに押し当てる圧力及び該研磨パッドの回
転速度はそれぞれ第２の研磨工程（窒化タンタル膜２０
８の研磨工程）と同じである。言い換えると、研磨時間
を除く第３の研磨工程の研磨条件は、第２の研磨工程と
同じである。このため、第２の研磨工程から第３の研磨
工程に移行する際に研磨条件の複雑な変更を行なう必要
がないので、配線形成における作業性を向上させること
ができ、それによりプロセスのスループットの低下を防
止できる。また、第３の研磨工程の研磨時間が第２の研
磨工程よりも短いので、ＦＳＧ膜２０４の表面が大きく
削られることを防止できる。このとき、第３の研磨工程
における前述の圧力及び回転速度がそれぞれ第１の研磨
工程（銅膜２０９の研磨工程）と比べて小さいと、ＦＳ
Ｇ膜２０４の表面が大きく削られることをより確実に防
止できる。

【００８０】尚、第１又は第２の実施形態において、第
１層目の銅配線を形成する場合を対象としたが、多層の
銅配線の形成を行なう場合、第２層目以降の上層の銅配
線の形成に本実施形態の方法を適用してもよい。また、
配線用溝に銅以外の導電膜を埋め込んで配線を形成する
場合に本実施形態の方法を適用してもよい。

【００８１】また、第１又は第２の実施形態において、
バリアメタル膜の種類は特に限定されるものではない
が、配線用導電膜として銅膜を用いる場合には、バリア
メタル膜として、例えばタンタル膜、窒化タンタル膜、
又はタンタル膜と窒化タンタル膜との積層膜を用いるこ
とが好ましい。また、配線が埋め込まれる絶縁膜の種類
も特に限定されるものではない。

【００８２】また、第１又は第２の実施形態において、
銅配線間の絶縁膜としてＦＳＧ膜を用いたが、これに代
えて、他の種類の絶縁膜、例えばＳｉＯ₂ 膜又は有機化
合物膜等を用いてもよい。

【００８３】また、第１又は第２の実施形態において、
第２の研磨工程（バリアメタル膜の研磨）後に行なわれ
る異物除去工程（基板洗浄工程）では、有機酸溶液又は
有機アルカリ溶液を用いて基板洗浄を行なうことが好ま
しい。このようにすると、基板表面に付着した異物（削
りかす）を確実に除去することができる。このとき、有
機アルカリとしては、例えばＴＭＡＨ（テトラメチルア
ンモニウムハイドライド）等のヒドロキシルアミンを用
いてもよい。また、有機酸としては、例えばシュウ酸、
クエン酸又はリンゴ酸等の、カルボキシル基（−ＣＯＯ
Ｈ基）を２つ以上持つカルボン酸を用いてもよい。

【００８４】また、第１又は第２の実施形態において、
Ｃｕ研磨用スラリーの種類及びバリア層（ＴａＮ）研磨
用スラリーの種類はそれぞれ特に限定されるものではな
いが、例えば過酸化水素水が酸化剤として含有されたＣ
ｕ研磨用スラリー、及び例えば硝酸（若しくはその派生
化合物）が酸化剤として含有されたＴａＮ研磨用スラリ
ー等を用いてもよい。また、互いに粒子サイズが異なる
Ｃｕ研磨用スラリー及びＴａＮ研磨用スラリーを用いて
もよい。また、第３の研磨工程で用いられるスラリーの
種類は特に限定されるものではないが、第２の研磨工程
と同様に、バリア層研磨用スラリーを用いることが好ま
しい。このようにすると、第３の研磨工程で、配線用導
電膜が大きく研磨されることを防止できるので、配線抵
抗の増大を防止できる。また、第２の研磨工程から第３
の研磨工程に移行する際の研磨条件の変更がより簡単に
なる。

【００８５】また、第１又は第２の実施形態において、
第１〜第３の研磨工程を同一のＣＭＰ装置を用いて行な
ったが、これに代えて、全ての研磨工程を別々のＣＭＰ
装置を用いて行なってもよいし、又はいずれか１つの研
磨工程のみを別のＣＭＰ装置を用いて行なってもよい。
但し、設備運用の観点からは、できる限り多くの研磨工
程で同じＣＭＰ装置及び研磨パッドを用いることが好ま
しい。また、第１〜第３の研磨工程で使用可能なＣＭＰ
装置は、１個の基板ホルダーを有し且つ１度の研磨工程
で１枚の基板を研磨する方式のものに限られない。すな
わち、複数の基板ホルダーを有し且つ１度の研磨工程で
複数枚の基板を研磨する方式のＣＭＰ装置を用いてもよ
い。

【００８６】また、第１又は第２の実施形態において、
研磨時間を除く第３の研磨工程の研磨条件を、第１の研
磨工程の研磨条件と同じにしてもよい。詳しくは、第１
の研磨工程及び第３の研磨工程は同じ研磨装置及び研磨
パッドを用いて行なわれてもよいし、また、第３の研磨
工程で用いられるスラリーは、第１の研磨工程と同様
に、Ｃｕ研磨用スラリーであってもよい。この場合、第
３の研磨工程よりも前に、第１の研磨工程で用いた研磨
パッドの表面から削りくずを、洗浄により又は砥石を用
いたブラッシングにより除去しておくことが好ましい。
このようにすると、絶縁膜表面の亀裂に埋め込まれた金
属が銅膜（配線用導電膜）の一部である場合、これを確
実に除去できる。また、この場合、第３の研磨工程の研
磨時間は第１及び第２の研磨工程と比べて短いことが好
ましい。このようにすると、第３の研磨工程で、配線用
溝に埋め込まれた導電膜が大きく研磨されることがない
ので、配線抵抗の増大を防止できる。さらに、この場
合、第３の研磨工程における基板を研磨パッドに押し当
てる圧力及び該研磨パッドの回転速度は第２の研磨工程
と比べて大きいことが好ましい。言い換えると、第３の
研磨工程における前述の圧力及び回転速度は第１の研磨
工程と同じであることが好ましい。このようにすると、
絶縁膜表面の亀裂に埋め込まれた金属が配線用導電膜の
一部である場合、これをより一層確実に除去できる。さ
らに、第３の研磨工程を２段階に分けて行なうと共に、
第３の研磨工程の第１段階で第１の研磨工程と同じ条件
で研磨を実施し、引き続いて、第３の研磨工程の第２段
階で第２の研磨工程と同じ条件で研磨を実施してもよ
い。このようにすると、配線形成における歩留まりをさ
らに向上させることができる。

【００８７】また、第１又は第２の実施形態において、
第２の研磨工程、異物除去工程及び第３の研磨工程を、
同一のＣＭＰ装置を用いて研磨パッドの回転を停止させ
ることなく研磨条件のみを変更しながら連続的に行なっ
てもよい。この場合に用いられるＣＭＰ装置はスラリー
供給管及び洗浄液供給管を備えており、第２及び第３の
研磨工程ではスラリー供給管からバリアメタル研磨用ス
ラリーが研磨パッド上に滴下される一方、異物除去工程
では洗浄液供給管から純水、有機酸又は有機アルカリ等
が研磨パッド上に滴下される。ここで、異物除去工程
は、基板を研磨パッドに押し当てて該研磨パッドを回転
させながら実施され、それにより、基板表面と研磨パッ
ドとを同時に洗浄できる。すなわち、研磨装置からウェ
ハを取り出すことなく、第１の研磨工程又は第２の研磨
工程でウェハ及び研磨パッドのそれぞれに付着した削り
くず（異物）を同時に洗い流すことができる。また、異
物除去工程における基板を研磨パッドに押し当てる圧力
及び研磨パッドの回転速度はそれぞれ第２及び第３の研
磨工程と比べて小さい。尚、第３の研磨工程において
は、第１の研磨工程で用いたスラリー又は第２の研磨工
程で用いたスラリーと同一のスラリーを用いることが好
ましい。

【００８８】

【発明の効果】本発明によると、絶縁膜に設けられた配
線用溝にバリアメタル膜及び配線用導電膜を順次埋め込
んで配線を形成する際に、バリアメタル膜の研磨時等に
基板に付着した異物を除去してから絶縁膜の表面に対し
て仕上げ研磨を行なう。このため、異物によって絶縁膜
表面が新たに損傷を受けることを防止しながら、絶縁膜
表面の亀裂中に埋め込まれた金属を除去できるので、該
金属によって配線間が架橋される事態を回避できる。従
って、配線間におけるショート発生頻度を低減できるの
で、高性能配線を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係
る配線構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係る配線構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係る配線構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

【図４】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成
方法の一工程を示す断面図である。

【図５】本発明の第１又は第２の実施形態に係る配線構
造の形成方法において用いられるＣＭＰ装置の概略構成
図である。

【図６】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る配線構
造の形成方法によって形成された銅配線同士の間におけ
るショート発生頻度を、従来技術の場合と比較した結果
を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係
る配線構造の形成方法によって形成された配線構造にお
ける配線間距離及び配線幅を模式的に示す図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係
る配線構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に
係る配線構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は従来の配線構造の形成方法の
各工程を示す断面図である。

【図１０】従来の配線構造の形成方法における問題点を
説明するための図である。

【符号の説明】 １００ 基板 １０１ 第１のシリコン酸化膜 １０２ 下層配線 １０３ 第２のシリコン酸化膜 １０４ ビアホール １０５ チタン膜 １０６ 窒化チタン膜 １０７ タングステン膜 １０８ プラグ １０９ ＦＳＧ膜 １１０ 配線用溝 １１１ 窒化タンタル膜 １１２ 第１の銅膜 １１３ 第２の銅膜 １１４ 銅配線（上層配線） １１５ 亀裂中に埋め込まれた金属 １５１ ウェハ １５２ ホルダー １５３ 研磨パッド １５４ 研磨定盤 １５５ スラリー １５６ スラリー供給管 ２００ 基板 ２０１ 第１のシリコン酸化膜 ２０２ 下層配線 ２０３ 第２のシリコン酸化膜 ２０４ ＦＳＧ膜 ２０５ ビアホール ２０６ レジストパターン ２０７ 配線用溝 ２０８ 窒化タンタル膜 ２０９ 銅膜 ２１０ 銅配線（上層配線）

フロントページの続き (72)発明者 上田 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 濱中 雅司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F033 HH11 HH21 HH32 JJ01 JJ18 JJ19 JJ21 JJ32 JJ33 KK19 MM01 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP14 PP26 QQ09 QQ11 QQ37 QQ48 QQ50 RR04 RR11 SS11 WW01 XX31

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁膜に、第１の溝、及び前記第１の溝
   と隣り合う第２の溝を形成する溝形成工程と、 前記第１の溝及び前記第２の溝が埋まるように前記絶縁
   膜の上にバリアメタル膜及び導電膜を堆積する膜堆積工
   程と、 前記第１の溝の外側及び前記第２の溝の外側の前記導電
   膜を研磨により除去する第１の研磨工程と、 前記第１の研磨工程よりも後に、前記第１の溝の外側及
   び前記第２の溝の外側の前記バリアメタル膜を研磨によ
   り除去する第２の研磨工程と、 前記第２の研磨工程よりも後に、被研磨面に付着した異
   物を除去する異物除去工程と、 前記異物除去工程よりも後に、前記絶縁膜の表面を研磨
   する第３の研磨工程とを備えていることを特徴とする配
   線構造の形成方法。
2. 【請求項２】 前記第２の研磨工程と前記第３の研磨工
   程との間に、前記第２の研磨工程で用いた研磨パッドを
   洗浄し、それにより前記研磨パッドに付着した異物を除
   去する工程を備えていることを特徴とする請求項１に記
   載の配線構造の形成方法。
3. 【請求項３】 前記第３の研磨工程における前記被研磨
   面を研磨パッドに押し当てる圧力及び該研磨パッドの回
   転速度はそれぞれ前記第２の研磨工程と同じであること
   を特徴とする請求項１に記載の配線構造の形成方法。
4. 【請求項４】 前記第３の研磨工程の研磨時間は前記第
   ２の研磨工程と比べて短いことを特徴とする請求項３に
   記載の配線構造の形成方法。
5. 【請求項５】 前記第３の研磨工程における前記圧力及
   び前記回転速度はそれぞれ前記第１の研磨工程と比べて
   小さいことを特徴とする請求項３に記載の配線構造の形
   成方法。
6. 【請求項６】 前記第３の研磨工程で用いられる研磨剤
   は前記第２の研磨工程と同じであることを特徴とする請
   求項１に記載の配線構造の形成方法。
7. 【請求項７】 前記第２の研磨工程、前記異物除去工程
   及び前記第３の研磨工程は同じ研磨装置を用いて行なわ
   れ、 前記異物除去工程は、前記被研磨面を研磨パッドに押し
   当てて該研磨パッドを回転させる工程を含むことを特徴
   とする請求項１に記載の配線構造の形成方法。
8. 【請求項８】 前記第３の研磨工程で用いられる研磨剤
   は前記第１の研磨工程と同じであることを特徴とする請
   求項１に記載の配線構造の形成方法。
9. 【請求項９】 前記第３の研磨工程の研磨時間は前記第
   １の研磨工程及び前記第２の研磨工程と比べて短いこと
   を特徴とする請求項８に記載の配線構造の形成方法。
10. 【請求項１０】 前記第３の研磨工程における前記被研
    磨面を研磨パッドに押し当てる圧力及び該研磨パッドの
    回転速度は前記第２の研磨工程と比べて大きいことを特
    徴とする請求項９に記載の配線構造の形成方法。
11. 【請求項１１】 前記第２の研磨工程及び前記第３の研
    磨工程は同じ研磨装置及び研磨パッドを用いて行なわれ
    ることを特徴とする請求項１に記載の配線構造の形成方
    法。
12. 【請求項１２】 前記第３の研磨工程よりも前に、前記
    第２の研磨工程で用いた研磨パッドを洗浄することによ
    り、前記研磨パッドに付着した異物を除去する工程を備
    えていることを特徴とする請求項１１に記載の配線構造
    の形成方法。
13. 【請求項１３】 前記第３の研磨工程よりも前に、前記
    第２の研磨工程で用いた研磨パッドの表面を砥石により
    ブラッシングすることにより、前記研磨パッドに付着し
    た異物を除去する工程を備えていることを特徴とする請
    求項１１に記載の配線構造の形成方法。
14. 【請求項１４】 前記第１の研磨工程及び前記第３の研
    磨工程は同じ研磨装置及び研磨パッドを用いて行なわれ
    ることを特徴とする請求項１に記載の配線構造の形成方
    法。
15. 【請求項１５】 前記第３の研磨工程よりも前に、前記
    第１の研磨工程で用いた研磨パッドを洗浄することによ
    り、前記研磨パッドに付着した異物を除去する工程を備
    えていることを特徴とする請求項１４に記載の配線構造
    の形成方法。
16. 【請求項１６】 前記第３の研磨工程よりも前に、前記
    第２の研磨工程で用いた研磨パッドの表面を砥石により
    ブラッシングすることにより、前記研磨パッドに付着し
    た異物を除去する工程を備えていることを特徴とする請
    求項１４に記載の配線構造の形成方法。
17. 【請求項１７】 前記第３の研磨工程は、研磨条件の異
    なる２段階の研磨工程を含むことを特徴とする請求項１
    に記載の配線構造の形成方法。
18. 【請求項１８】 前記２段階の研磨工程のうちの一の段
    階で用いられる研磨剤は前記第２の研磨工程と同じであ
    ると共に、前記２段階の研磨工程のうちの他の段階で用
    いられる研磨剤は前記第１の研磨工程と同じであること
    を特徴とする請求項１７に記載の配線構造の形成方法。
19. 【請求項１９】 前記異物除去工程は、有機酸又は有機
    アルカリを用いて前記被研磨面に対して洗浄を行なう工
    程を含むことを特徴とする請求項１に記載の配線構造の
    形成方法。
20. 【請求項２０】 前記第１の溝と前記第２の溝との間隔
    は０．２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に
    記載の配線構造の形成方法。
21. 【請求項２１】 前記第１の溝と前記第２の溝とは互い
    に平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記
    載の配線構造の形成方法。
22. 【請求項２２】 前記第１の溝及び前記第２の溝におけ
    る配線形成はデュアルダマシン法を用いて行なわれるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の配線構造の形成方法。
23. 【請求項２３】 前記導電膜は銅膜であり、 前記バリアメタル膜はタンタル膜、窒化タンタル膜、又
    はタンタル膜と窒化タンタル膜との積層膜であることを
    特徴とする請求項１に記載の配線構造の形成方法。
24. 【請求項２４】 前記第１の溝又は前記第２の溝に形成
    される配線は、該配線の下側に形成されているプラグと
    電気的に接続されることを特徴とする請求項２３に記載
    の配線構造の形成方法。