JP2005303017A - 半導体集積回路装置の製造方法および半導体集積回路装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 化学的機械研磨（ＣＭＰ）法によって形成されるメタル配線の防蝕技術を提供する。
【解決手段】 本発明による半導体集積回路装置の製造方法は、ウエハの表面上にＣｕ（またはＣｕを主要な成分として含むＣｕ合金など）からなるメタル層を形成した後、このメタル層を化学的機械研磨（ＣＭＰ）法によって平坦化処理してメタル配線を形成する工程と、前記平坦化処理が施されたウエハの表面を防蝕処理して前記メタル配線の表面に疎水性保護膜を形成する工程と、前記平坦化処理が施されたウエハの表面から研磨スラリの残留成分である酸化剤を十分に除去し、且つ十分に除去できた事を確認する工程と、前記湿潤状態に保持されたウエハの表面を後洗浄する工程とを備えることにより、ＣＭＰ法を使って形成されるメタル配線の腐蝕を防止することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、化学的機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ；ＣＭＰ）法によって形成されるメタル配線の防蝕に適用して有効な技術に関する。

従来の半導体集積回路装置の製造方法では、化学的機械的研磨、ウエハ反転待機、物理洗浄、薬液洗浄（スピン洗浄）、リンスに至る一連の工程をウエハを乾燥させずに行うことによって、研磨処理後のパーティクルレベルの低減を図った研磨後処理方法を行っている。この方法に用いる研磨装置は、研磨ユニット内のウエハマウント部をウエハの湿潤保持が可能な構成とし、また研磨ユニット、洗浄ユニット、リンス／乾燥ユニット間の搬送にはユニット間湿潤搬送機構を用い、洗浄ユニット内の各洗浄室間の搬送にはユニット内湿潤搬送機構を用いている（例えば、特許文献１参照）。

その他にも、ウエハ供給部、研磨部、ウエハ取り出し部およびドレスユニットから構成された酸化膜用ＣＭＰ装置を開示している。ウエハは、ロードカセットから搬送ロボットによって研磨部に運ばれて研磨処理に付される。研磨後のウエハは、その表裏面が純水でスクラブ洗浄され、アンロードカセットに収納された後、水中で保管される方法も用いられていた。

その後、研磨工程から後洗浄（研磨を行う際の砥粒などの不所望なパーティクルをウエハ表面から除去することを一つの目的とする洗浄で、一般にウエハ表面が自然乾燥する前に行われるもの）工程へのウエハの移送を水中保管で行う。

また、一次研磨用の研磨盤（プラテン）、二次研磨（またはバフ研磨）用の研磨盤、研磨後のウエハを水、ブラシで洗浄するクリーンステーションおよびウエハを水没状態で保持するアンローダを備えたＣＭＰ装置も用いられている（例えば、非特許文献１参照）。

さらに、ＣＭＰ法でＣｕ膜を研磨すると、研磨スラリに添加されている酸化剤の作用によってＣｕの一部が溶出し、Ｃｕ配線の一部が腐蝕してオープン不良やショート不良を引き起こすことがあり、ＣＭＰ法を使って形成されるメタル配線の腐蝕を防止する方法もある。

その方法は以下の通りである。
腐蝕に対してウエハの表面上にメタル層（導電層）を形成した後、このメタル層を化学的機械研磨（ＣＭＰ）法によって平坦化処理（このようなメタル層を平坦化するいわゆるＣＭＰ技術は、標準的な研磨パッドと浮遊砥粒によるものの他、固定砥粒によるもの、またそれらの中間的なものを含む。また、平坦化はダマシン、デュアルダマシンなどの埋め込み配線技術だけでなく、メタルプラグを埋め込むためのメタルＣＭＰなどを含む）することによりメタル配線を形成する工程と、前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記表面を前洗浄（研磨を行う際の酸化剤などの不所望な薬品をウエハ表面から除去することを一つの目的とする洗浄で、研磨の直後に行われるもの）として防蝕処理（防蝕処理とは、前記洗浄工程自体、またはその下位工程でメタルの表面に疎水性保護膜を形成することを主な目的とする。直後に洗浄しながら防蝕処理することが望ましい。直後とは一般に、研磨後ウエハ表面が乾燥する前、または残留する酸化剤などでメタルが腐食される前を意味する。この防蝕処理によってメタル配線の電気化学的腐食を相当程度防止することができる。電気化学的腐食とは、ウエハのパターンを構成するメタル、ｐｎ接合、メタル、研磨液成分からなる閉回路の形成による電池作用を伴うメタルの腐食をいう）を施して前記メタル配線の表面に疎水性保護膜を形成する工程と、前記防蝕処理が施されたウエハの表面を乾燥させないように液体に浸漬または湿潤状態に保持する工程（すなわち湿潤保管である。湿潤保管は一般には純水などに浸漬、純水シャワーの供給またはその飽和蒸気雰囲気下で乾燥を防止した状態で保持または移送することをいう）と、前記湿潤状態に保持されたウエハの表面を後洗浄する工程（研磨を行う際の砥粒などの不所望なパーティクルをウエハ表面から除去することを一つの目的とする洗浄で、一般に表面が乾燥する前に行われる。一般にブラシなどによるスクラブ洗浄などの機械的洗浄と薬液などによる弱いエッチングを併用することが多い）を備えている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−１３５１９２号公報 「電子材料」工業調査会発行、１９９６年５月号 特開２０００−４０６７９号公報

従来、ＬＳＩのメタル配線は、シリコン基板（ウエハ）上にスパッタリング法を用いてアルミニウム（Ａｌ）合金膜やタングステン（Ｗ）膜などのメタル膜を堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングでこのメタル膜をパターニングする、という方法によって形成されていた。

しかし、近年のＬＳＩの高集積化により、上記した方法では配線幅の微細化による配線抵抗の増大が顕著となり、特に、高性能なロジックＬＳＩにおいては、その性能を阻害する大きな要因となりつつある。そこで最近では、電気抵抗がＡｌ合金の約半分程度で、しかもエレクトロマイグレーション耐性がＡｌ合金よりも１桁程度高い銅（Ｃｕ）を使った配線が注目され、実際に使用されている。

Ｃｕはそのハロゲン化合物の蒸気圧が低く、従来のドライエッチングによる加工では配線形成が困難なことから、シリコン基板上の絶縁膜にあらかじめ溝を形成しておき、この溝の内部を含む絶縁膜上にＣｕ膜を堆積した後、溝の外部の不要なＣｕ膜を化学的機械研磨（ＣＭＰ）法でポリッシュバックして溝の内部に残す配線形成プロセス（いわゆるダマシンプロセス）を導入している。

量産時においては、化学的機械研磨装置の生産能力を向上させる為に、第１のプラテンで第１の研磨スラリを使用してＣｕ膜を研磨し、続いて第２のプラテンで第２の研磨スラリを使用してＴａ、あるいはＴａＮの密着層を研磨する方法、あるいは、第１のプラテンで第１の研磨スラリを使用してＣｕ膜を途中まで研磨し、続いて第２のプラテンで第２の研磨スラリを使用してＣｕ膜をＴａ、あるいはＴａＮの密着層との境界まで研磨し、第３のプラテンで第３の研磨スラリを使用してＴａ、あるいはＴａＮの密着層を研磨する、連続的な研磨方法を採用する場合が多い。それぞれの研磨スラリ成分の中には、ＢＴＡ等の防蝕剤が含まれており、研磨終了と同時にＣｕ表面は、ある程度防蝕された状態になっている。

その後、それぞれのプラテンにおいて研磨が終わった後にプラテン上で純水を供給しながらの研磨、あるいはプラテン上での純水スプレー、プラテンとプラテンの中間位置での純水スプレーなどの方法により、ウエハ表面へ純水を供給し、ウエハ表面上の研磨スラリを除去する。

しかしながら、純水配管ラインのリークなどの故障や純水の流量、圧力等の変動により、ウエハ上の研磨スラリの除去状態が不十分であると、研磨スラリに添加されている酸化剤の作用によってＣｕの一部が溶出し、Ｃｕ配線の一部が腐蝕してオープン不良やショート不良を引き起こすという問題点があった。

図１はＣｕ膜のＣＭＰを行った後のウエハ表面の洗浄を実施してウエハ表面から研磨スラリを残さない場合（通常）と、洗浄を実施せずに、研磨スラリが残った状態のウエハについて、配線抵抗をウエハ面内９点測定した結果である。このように、研磨スラリが残った状態では、Ｃｕ配線の腐蝕、欠損などが見られており、明らかに配線抵抗がばらつくことがわかる。

本発明の目的は、ＣＭＰ法を使って形成されるメタル配線の腐蝕を、量産時点で、例え装置の故障があった場合にでも、防止することのできる技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明における請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法は、半導体集積回路装置の製造方法におけるメタル層形成工程として、ウエハに形成されたバルクパターン上にメタル層を形成する工程と、研磨スラリを用いた化学的機械研磨によって前記メタル層を平坦化する工程と、前記メタル層に防蝕処理を施す工程と、洗浄水を用いて前記研磨スラリの残留成分を除去する工程と、前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程と、前記ウエハを後洗浄する工程とを有し、前記研磨スラリの残留濃度が所定の濃度になるまで前記研磨スラリの残留成分を除去することを特徴とする。

請求項２記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程として、前記洗浄水を回収し、回収した洗浄水のｐＨを測定することにより残留濃度を検出することを特徴とする。

請求項３記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項２記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記所定の濃度として前記回収した洗浄液のｐＨが６〜８であることを特徴とする。

請求項４記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程として、前記洗浄水を回収し、回収した洗浄水の濁り具合を光学的に検出することにより残留濃度を検出することを特徴とする。

請求項５記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程として、前記洗浄水の流量および時間を監視してあらかじめ定めた範囲の流量および時間であることを確認することを特徴とする。

請求項６記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程として、前記洗浄水の圧力を監視してあらかじめ定めた範囲の圧力であることを確認することを特徴とする。

以上により、ＣＭＰ法を使って形成されるメタル配線の腐蝕を防止することができる。

以上のように、メタル層の化学的機械研磨による平坦化後に、平坦化に用いた研磨スラリを研磨スラリの残留濃度を検出しながら洗浄することにより、研磨スラリの残留濃度が所定の濃度になるまで洗浄することができるので、研磨スラリに含まれるメタル配線を腐食する酸化剤の残留を防ぎ、ＣＭＰ法を使って形成されるメタル配線の腐蝕を防止することができる。

本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、ウエハの表面上にメタル層（導電層）を形成した後、このメタル層を化学的機械研磨（ＣＭＰ）法によって平坦化処理（このようなメタル層を平坦化するいわゆるＣＭＰ技術は、標準的な研磨パッドと浮遊砥粒によるものの他、固定砥粒によるもの、またそれらの中間的なものを含む。また、平坦化はダマシン、デュアルダマシンなどの埋め込み配線技術だけでなく、メタルプラグを埋め込むためのメタルＣＭＰなどを含む）することによりメタル配線を形成し、前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記表面を洗浄水として純水をもちいた純水スプレーなどでリンス洗浄（研磨を行う際の酸化剤などの不所望な薬品をウエハ表面から除去することを一つの目的とする洗浄で、研磨の直後に行われるもの）する。この時、防蝕処理は研磨スラリに含まれるＢＴＡなどの添加剤によって研磨と同時進行で行われている。研磨後のリンス洗浄を行った直後に防蝕処理する方法もあるが、量産時点では生産能力などの制約から、研磨スラリに含まれるＢＴＡなどの添加剤によって、酸化剤などでメタルが腐食される前に研磨と同時に防蝕処理が行われる。また、この防蝕処理によってメタル配線の電気化学的腐食は化学的機械研磨装置が正常な状態であれば、実用上問題にならない程度防止することができる。

本発明では、前記リンス洗浄の時点でウエハ表面から研磨スラリに含まれる、酸化剤などの薬品成分が十分除去できたことを確認できるようにすることにより、前記リンス洗浄水がウエハから滴って落下する所を受ける手段と受けた洗浄水を化学分析する手段を設け、ウエハ表面の酸化剤などの薬品濃度が所定の濃度以下に洗浄できた事を確認する。これによって、化学的機械研磨装置の洗浄水の流量、あるいは圧力が変動した場合においても、ＣＭＰ法を使って形成されるメタル配線の腐蝕を防止することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１におけるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を図２、図３を用いて順に説明する。

図２にＭＯＳ−ＬＳＩの断面図を示す。シリコン基板の上に各々トランジスタを形成し、積層部の境界１以降はＣｕ配線で配線ラインが接続されている。
次に、図３にＣｕ配線部の断面図を示す。図３（ａ）はＣｕ配線前の下層配線形成後の断面であり、１２はシリコン酸化膜で、１１は下地配線やトランジスタとの接続の為に設けたＷコンタクトプラグである。図３（ｂ）はビアマスクの形成断面であり、（ａ）上に１３のｐ−ＳｉＮを堆積した後、１４のｐ−ＴＥＯＳなどの絶縁膜を堆積する。その上に１５の反射防止膜を堆積し、１６レジストを塗布、露光、現像をする事によって、ビアマスクを形成する。図３（ｃ）は配線溝マスクの形成断面であり、ビアエッチング、アッシング、洗浄を行った後、さらにレジスト塗布、露光、現像をする事によって、配線溝マスクを形成する。図３（ｄ）は配線溝の形成断面であり、（ｃ）をエッチングした後、アッシング、洗浄、ｐ−ＳｉＮ全面エッチバック、アッシング、洗浄の順で形成される。図３（ｅ）はＣｕ配線の形成断面である。（ｄ）の凹溝に例えば、イオン化スパッタリング法を用いてＴａ膜、あるいはＴａＮ膜などの密着層１７を堆積し、ＣｕシードスパッタによりＣｕ膜を形成した後、Ｃｕ電解メッキでＣｕ膜（またはＣｕを主要な成分として含むＣｕ合金膜など）１８を堆積する。その後、アニールを行いＣｕ−ＣＭＰ、洗浄、裏面洗浄を行って、図３（ｅ）のＣｕ配線層が形成できる。以上がデュアルダマシンの形成方法の一例である。なお、図３（ｂ）〜（ｅ）を繰り返す事によって、Ｃｕ多層配線が形成できる。

図４は、図３におけるＣｕ膜１８の研磨に用いる枚葉式のＣＭＰ装置２０を示す概略図である。このＣＭＰ装置２０は、表面にＣｕ膜が形成されたウエハ２１を複数枚収容するローダ２２、Ｃｕ膜を研磨、平坦化する研磨処理部１〜３である２３〜２５、各研磨処理部で研磨が終了したウエハ２１の表面を純水でリンス洗浄した後、ウエハ表面の薬液濃度を検出する為の、スラリ濃度検出部２６〜２８、研磨処理が終了したウエハ２１を後洗浄する後洗浄処理部２９および後洗浄が終了したウエハ２１を複数枚収容するアンローダ３０を備えている。

図５はＣＭＰ装置の研磨処理部の構成図である。
図５に示すように、ＣＭＰ装置の研磨処理部は、筐体４１を有しており、この筐体４１に取り付けられた回転軸４２の上端部には、モータ４３によって回転駆動される研磨盤（プラテン）４４が取り付けられている。この研磨盤４４の表面には、多数の気孔を有する合成樹脂を均一に貼り付けて形成した研磨パッド４５が取り付けられている。

また、この研磨処理部は、ウエハを保持し、研磨時に加圧するためのキャリア４６を備えている。ウエハキャリア４６を取り付けた駆動軸４７は、ウエハキャリア４６と一体となって、減速機４８を介してモータ４９により回転駆動され、かつ研磨盤４４の上方で、駆動軸４７と一体になったピストン５０により、エア−シリンダ５１によって、上下動されるようになっている。

ウエハは、ウエハキャリア４６に設けられた真空吸着機構（図示せず）により、その表面すなわち被研磨面を下向きとしてウエハキャリア４６に保持される。ウエハキャリア４６の下端部の外周には、ウエハが収容される凹部を形成する為に、リテーナリング５２が装着されており、この凹部内にウエハを収容すると、その被研磨面がリテーナリング５２の下端面とほぼ同一か僅かに突出した状態となる。

研磨盤４４の上方には、研磨パッド４５の表面とウエハの被研磨面との間に研磨スラリ５３を供給するためのスラリ供給管５４が設けられており、その下端から供給される研磨スラリ５３によってウエハの被研磨面が化学的および機械的に研磨される。研磨スラリ５３としては、例えば、コロイダルシリカ、またはアルミナなどの砥粒と過酸化水素水、硝酸、またはアミン系水溶液などの酸化剤とを主成分とし、これらを水に分散または溶解させたものが使用される。

また、この研磨処理部は、研磨パッド４５の表面を目立て（ドレッシング）するための工具であるドレッサ５５を備えている。このドレッサ５５は、研磨盤４４の上方で上下動する駆動軸５６の下端部に取り付けられ、駆動軸５６に取り付けられたピストン５７がシリンダ５８により上下駆動される。駆動軸５６は減速機５９を介して、モータ６０により回転駆動されるようになっている。

ドレッシングは、何枚かのウエハの研磨作業が終了した後（バッチ処理）、または１枚のウエハの研磨作業が終了する毎に行われる（枚葉処理）。あるいは、研磨と同時にドレッシングを行うようにしてもよい。例えば、ウエハがキャリア４６によって研磨パッド４５に押し付けられ、所定の時間研磨が行われると、キャリア４６が上方に退避移動される。次いで、ドレッサ５５が下降移動して研磨パッド４５に押し付けられ、その表面が所定の時間ドレッシングされた後、ドレッサ５５が上方に退避移動される。引き続いて他のウエハがキャリア４６に取り付けられ、上記の研磨工程が繰り返される。このようにしてウエハが研磨された後、研磨盤４４の回転が停止されることによって研磨作業が終了する。

研磨スラリ５３の中には、例えば、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）などの防蝕剤を含んでいる為、研磨が終了したウエハは、ウエハの表面に形成された前記Ｃｕ配線の表面部分に疎水性保護膜が形成され、防蝕処理が施される。

図６（ａ）はＣＭＰ装置の平面図の一例である。研磨処理部２３〜２５とウエハをキャリアへ装着するローダ／アンローダ６１の中間に近接して、研磨部で処理を終えたウエハの表面に残存する研磨スラリを純水リンス洗浄する為に、リンス洗浄部６２が設置されている。ここでは、研磨処理部２３〜２５で研磨を終えたウエハを搬送する為、クロスバー６３を４５度回転させ、ウエハをリンス洗浄部６２へ移動させる。次にリンス洗浄部６２に取り付けられたスプレーノズル（図示せず）から純水を吐出させ、ウエハ表面上に残存する研磨スラリが除去される。

酸化剤を含んだ研磨スラリなど、不所望な薬品をウエハの表面から除去することを目的として行われる上記のリンス洗浄は、研磨作業の終了直後に行うことが望ましい。すなわち、研磨作業が終了したウエハの表面が自然乾燥したり、ウエハの表面に残った研磨スラリ中の酸化剤によって、Ｃｕ配線の電気化学的腐蝕反応が実質的に開始されたりする前に行うことが望ましい。

図７は「詳説半導体ＣＭＰ技術」ｐ８３から抜粋した、Ｃｕ−Ｈ２Ｏ系のプールベ線図である。酸化還元電位が３００ｍＶ以上ではｐＨ７を境界として、イオン化するＣｕ＋＋純領域と不動態領域ＣｕＯに別れる。一方、酸化還元電位が約１００ｍＶではｐＨ６まで、不動態領域Ｃｕ_２Ｏが広がる。純水の酸化還元電位は数百ｍＶであるからｐＨ６〜８位の領域がＣｕ配線の電気化学的腐蝕反応が実質的に抑制される領域である。

ところで、研磨スラリのリンス洗浄は、ＣＭＰ装置の故障、例えば純水配管の破損、リーク、純水の圧力変動などによって、不十分な状態になることが予想されるため、ウエハをリンス洗浄した時に、ウエハの表面から滴り落ちた洗浄水を図６における洗浄水回収部６４へ回収し、ウエハ表面の研磨スラリの除去状態を図６におけるスラリ濃度検出部６５で測定することにより監視する。このように、洗浄水のスラリ濃度を検出しながら研磨スラリの除去を行うことにより、あらかじめ定められたスラリ濃度になるまで研磨スラリを除去するための洗浄を行うことができ、研磨スラリによる配線の腐蝕を防ぐことのできるスラリ濃度になるまで研磨スラリの除去を行うことができる。

スラリ濃度の検出に関する第１の方法は、洗浄水のｐＨを測定する方法である。
図６（ｂ）のＡ−Ａ断面図に示すように、回収された洗浄水６７を滞留させ、ドレイン６６の上部に設置された、スラリ濃度検出部６５へ導く。第１の方法において、スラリ濃度検出部には例えば、ガラス電極を使ったｐＨメータ、あるいは、半導体（ＩＳＦＥＴ）ｐＨ電極を使った、ｐＨメータを使用できる。Ｃｕ研磨に使用する研磨スラリのｐＨは２〜５である為、各研磨処理部で研磨を終えたウエハから回収した洗浄水のｐＨが全て、６〜８になったことを確認できるまでリンス洗浄を行うことにより、Ｃｕ配線の電気化学的腐蝕反応が実質的に抑制できる。

もし、所定の時間よりも十分に長い時間が経過しても回収した洗浄水のｐＨが６〜８にならない場合は、何らかの設備異常が発生しているため、リンス洗浄を速やかに停止し、研磨の継続を停止して、ＣＭＰ装置の内部に装着された、全てのウエハを後洗浄部へ移動して後洗浄をおこなう。この行為によって、後続のウエハに発生するであろう、Ｃｕ配線の腐蝕、欠損が抑制できる。
（実施例２）
スラリ濃度の検出に関する第２の方法は、回収された洗浄水の透過率を検出する方法である。

図８は図６のＡ−Ａ断面図であり、透過率の検出方法の概略図である。
第１の方法と同じ方法で、洗浄水を回収し、ドレイン６６から排水する。ドレイン配管の一部、または全部は透明の材質が使用されている。ドレイン配管の透明部分に、半導体レーザー６８を取り付け、次に反対側にフォトマルチプライヤー、フォトダイオードなどの光電変換素子６９を取り付ける。Ｃｕ研磨に使用する研磨スラリの固形分濃度は１〜１０ｗｔ％であり、薄い白色をしている為、半導体レーザー６８から発光したレーザー光がドレイン６６と洗浄水を透過して、光電変換素子へたどり着くときの透過率を測定する事により、ウエハ表面に残ったスラリ濃度を検出できる。
（実施例３）
図９にリンス洗浄部の純水供給系統図を示す。

ウエハ表面のスラリ濃度を直接監視する代わりに、ＣＭＰ装置の純水の吐出状態を検知する方法の１つとして、第３の方法は、図９に示すように純水供給配管７１に流量計７０を取り付け、純水の流量と時間を監視する方法である。予め実験によって、研磨後のウエハの表面に残存するスラリ濃度と純水流量、時間の関係を調査しておき、リンス洗浄の条件である、流量と時間を設定する。これに対して流量が設定条件から定常的に変化している、あるいは流量の立ち上がり特性が変化している、さらには純水の吐出時間が変化する事を検知することにより、ＣＭＰ装置の純水の吐出状態が異常となった事を検知できる。
（実施例４）
さらに、ウエハ表面のスラリ濃度を直接監視する代わりに、ＣＭＰ装置の純水の吐出状態を検知する方法として、第４の方法は、図９に示すように純水供給配管７１に圧力計７２を取り付け、純水の圧力を監視する方法である。予め設定した純水圧力に対して、圧力の変化、あるいは変動を検知することにより、例えば、ＣＭＰ装置の純水供給配管７１が破損、あるいは純水供給配管７１の接続部からのリークなどの理由により、純水の吐出状態が異常となった事を検知できる。

本実施の形態によれば、研磨処理の直後から研磨スラリがウエハの表面に残存した状態で放置される事がない為、ウエハの電気化学的腐蝕反応の開始が抑制され、これにより、Ｃｕ配線の腐蝕を有効に防止することが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、メタル配線やメタルプラグの腐蝕を確実に防止することができ、特に化学的機械研磨法を用いた半導体集積回路装置の製造方法等に有用である。

Ｃｕ配線抵抗の測定結果 ＭＯＳ−ＬＳＩの断面図 （ａ）Ｃｕ配線前の下層配線形成後の断面図（ｂ）ビアマスクの形成断面図（ｃ）配線溝マスクの形成断面図（ｄ）配線溝の形成断面図（ｅ）Ｃｕ配線の形成断面図 ＣＭＰ装置を示す概略図 ＣＭＰ装置の研磨処理部の構成図 （ａ）ＣＭＰ装置の平面図（ｂ）ＣＭＰ装置のＡ−Ａ断面図 Ｃｕ−Ｈ２Ｏ系のプールベ線図 透過率の検出方法の概略図 リンス洗浄部の純水供給系統図

符号の説明

１ 境界
１１ Ｗコンタクトプラグ
１２ シリコン酸化膜
１３ ｐ−ＳｉＮ
１４ 絶縁膜
１５ 反射防止膜
１６ レジスト
１７ 密着層
１８ Ｃｕ膜
２０ ＣＭＰ装置
２１ ウエハ
２２ ローダ
２３ 研磨処理部
２４ 研磨処理部
２５ 研磨処理部
２６ スラリ濃度検出部
２７ スラリ濃度検出部
２８ スラリ濃度検出部
２９ 後洗浄処理部
３０ アンローダ
４１ 筐体
４２ 回転軸
４３ モータ
４４ 研磨盤
４５ 研磨パッド
４６ キャリア
４７ 駆動軸
４８ 減速機
４９ モータ
５０ ピストン
５１ エアーシリンダ
５２ リテーナリング
５３ 研磨スラリ
５４ スラリ供給管
５５ ドレッサ
５６ 駆動軸
５７ ピストン
５８ シリンダ
５９ 減速機
６０ モータ
６１ ローダ／アンローダ
６２ リンス洗浄部
６３ クロスバー
６４ 洗浄水回収部
６５ スラリ濃度検出部
６６ ドレイン
６７ 洗浄水
６８ 半導体レーザー
６９ 光電変換素子
７０ 流量計
７１ 純水供給配管
７２ 圧力計

Claims (7)

1. 半導体集積回路装置の製造方法におけるメタル層形成工程として、
   ウエハに形成されたバルクパターン上にメタル層を形成する工程と、
   研磨スラリを用いた化学的機械研磨によって前記メタル層を平坦化する工程と、
   前記メタル層に防蝕処理を施す工程と、
   洗浄水を用いて前記研磨スラリの残留成分を除去する工程と、
   前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程と、
   前記ウエハを後洗浄する工程と
   を有し、前記研磨スラリの残留濃度が所定の濃度になるまで前記研磨スラリの残留成分を除去することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
2. 前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程として、前記洗浄水を回収し、回収した洗浄水のｐＨを測定することにより残留濃度を検出することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法。
3. 前記所定の濃度として前記回収した洗浄液のｐＨが６〜８であることを特徴とする請求項２記載の半導体集積回路装置の製造方法。
4. 前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程として、前記洗浄水を回収し、回収した洗浄水の濁り具合を光学的に検出することにより残留濃度を検出することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法。
5. 前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程として、前記洗浄水の流量および時間を監視してあらかじめ定めた範囲の流量および時間であることを確認することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法。
6. 前記研磨スラリの残留濃度を検出する工程として、前記洗浄水の圧力を監視してあらかじめ定めた範囲の圧力であることを確認することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法。
7. 半導体集積回路のパターンを有するウエハ表面のメタル層を研磨スラリを用いた研磨によって平坦化処理し、研磨後の前記ウエハ表面に防蝕処理を施し、前記ウエハ表面から前記研磨スラリの残留成分を除去する研磨処理部と、前記ウエハ表面から前記研磨スラリの残留成分を除去できたことを確認するスラリ濃度検出部と、湿潤状態に保持された前記ウエハ表面を後洗浄する後洗浄処理部を備えたことを特徴とする半導体集積回路装置の製造装置。

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