JP2007115886A - Cu膜の研磨方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ターンテーブル上に貼付された研磨布に、半導体基板に設けられたCu膜を当接させる工程、および、前記Cu膜の研磨を促す第1の薬液と、界面活性剤を含有する第2の薬液とを前記研磨布上に供給し、前記ターンテーブルを回転させ、前記ターンテーブルのテーブル電流および前記研磨布の表面温度の少なくとも一方をモニターしつつ前記Cu膜を研磨する工程を具備する研磨方法である。モニターされたテーブル電流および研磨布の表面温度の少なくとも一方の変化に応じて、前記研磨布上への前記第2の薬液の供給を制御することを特徴とする。
【選択図】なし
Description
前記Cu膜の研磨を促す第1の薬液と、界面活性剤を含有する第2の薬液とを前記研磨布上に供給し、前記ターンテーブルを回転させ、前記ターンテーブルのテーブル電流および前記研磨布の表面温度の少なくとも一方をモニターしつつ前記Cu膜を研磨する工程を具備し、
モニターされたテーブル電流および研磨布の表面温度の少なくとも一方の変化に応じて、前記研磨布上への前記第2の薬液の供給を制御することを特徴とする。
前記絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部の内部および前記絶縁膜上にバリアメタルを介してCu膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上のCu膜を除去して、前記凹部内にCu膜を選択的に残置し、埋め込み配線を形成する工程とを具備し、
前記Cu膜の除去は、前述の方法で研磨することより行なわれることを特徴とする。
図1は、本発明の一実施形態にかかるCu膜の研磨の状態を表わす概略図である。
図示するように、トップリング13には、研磨布11の表面温度を測定するための放射温度計26が設けられ、測定された表面温度は、温度モニター27を経由して制御装置21に送られる。制御装置21では、測定された研磨布11の表面温度を判断基準として、第2の薬液の供給を制御する信号を流量計24に送る。
図5および図6を参照して、本実施形態を説明する。
有機酸:キナルジン酸(0.3wt%)
有機酸:シュウ酸(0.1wt%)
研磨粒子:コロイダルシリカ(0.05wt%)
界面活性剤:アセチレングリコール系サフィノール465(エアープロダクツジャパン(株))(0.1wt%)
pH調整剤:水酸化カリウム
さらに、以下の界面活性剤Aを0.1wt%の濃度で純水に溶解して、別途併用する界面活性剤Aの水溶液を調製した。
まず、界面活性剤Aの水溶液を第1の薬液とともに一定流量で研磨布上に常時供給して、Cu膜37の研磨を行なった(研磨No.1)。具体的には、研磨布11としてのIC1000(ロデール・ニッタ)の上に、第1の薬液を300cc/minで供給するとともに、界面活性剤A水溶液を30cc/minの流量で常時供給して、Use Pointでスラリーを調製した。研磨布11には、半導体基板12を保持したトップリング13を300gf/cm2の研磨荷重で当接させた。ターンテーブル10の回転数は100rpmとし、トップリング12の回転数105rpmとして、テーブル電流をモニターしつつCu膜37を研磨した。配線溝A外部のCu膜37が除去された後、さらに30%のオーバーポリッシュを行なって研磨を終了した。
配線溝の深さを1500nmに変更した以外は前述の実施形態1と同様にして、図5に示すようにバリアメタルとしてのTi膜36を介してCu膜37を2100nmの厚さで堆積した。余分なCu膜37をCMPにより除去して、図6に示すようにバリアメタル36を露出する。スラリーの成分等を変更して、種々の条件でCu膜37を除去する。具体的には、図4に示した研磨装置を用いて、研磨布の表面温度をモニターしつつ、Cu膜37を研磨する。研磨中には、図示しないテーブル電流モニターにより、テーブル電流も測定する。
こうして調製された第1の薬液のみをスラリーとして用いて、研磨布の表面温度をモニターしつつ、実施形態1の場合と同様の条件でCu膜37を研磨した(研磨No.3)。Cu膜の研磨速度、テーブル電流(研磨摩擦)、および研磨布の表面温度を調べ、前述と同様の基準で評価した。
界面活性剤C:ポリビニルピロリドン(PVP−K30)
すでに説明したように、界面活性剤B(サフィノール465)は、研磨布の表面温度を上げる作用を有し、界面活性剤C(PVP−K30)は温度を下げる作用を有する。
第1の薬液の組成、および第2の薬液に含有される界面活性剤を変更した以外は、前述の実施形態1と同様にしてCu膜37の研磨を行なった。ベーススラリーとなる第1の薬液は、界面活性剤として0.1wt%のドデシルベンゼンスルホン酸カリウム(DBK)をさらに配合した以外は、実施形態1の場合と同様の処方で調製した。
14…第1の供給口; 15…第2の供給口; 16…ドレッサー
17…第1の薬液; 18…第2の薬液; 19…スラリー; 21…制御装置
22…テーブル電流モニター; 23…モーター; 24…流量計
25…スラリー供給装置; 26…温度計: 27…温度モニター
31…絶縁膜; 33…プラグ; 34…第1の低誘電率絶縁膜
35…第2の低誘電率絶縁膜; 36…バリアメタル; 37…Cu膜
A…配線溝。
Claims (5)
- ターンテーブル上に貼付された研磨布に、半導体基板に設けられたCu膜を当接させる工程、および
前記Cu膜の研磨を促す第1の薬液と、界面活性剤を含有する第2の薬液とを前記研磨布上に供給し、前記ターンテーブルを回転させ、前記ターンテーブルのテーブル電流および前記研磨布の表面温度の少なくとも一方をモニターしつつ前記Cu膜を研磨する工程を具備し、
モニターされたテーブル電流および研磨布の表面温度の少なくとも一方の変化に応じて、前記研磨布上への前記第2の薬液の供給を制御することを特徴とするCu膜の研磨方法。 - 前記第2の薬液の供給を制御して、前記テーブル電流および研磨布の表面温度の少なくとも一方の変化を戻すことを特徴とする請求項1に記載のCu膜の研磨方法。
- 前記第2の薬液の供給量は、前記テーブル電流および研磨布の表面温度の少なくとも一方との間に正の相関を有することを特徴とする請求項2に記載のCu膜の研磨方法。
- 前記第2の薬液の供給量は、前記テーブル電流および研磨布の表面温度の少なくとも一方との間に負の相関を有することを特徴とする請求項2に記載のCu膜の研磨方法。
- 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部の内部および前記絶縁膜上にバリアメタルを介してCu膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上のCu膜を除去して、前記凹部内にCu膜を選択的に残置し、埋め込み配線を形成する工程とを具備し、
前記Cu膜の除去は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法で研磨することより行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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