JP2007123523A - 研磨方法及び研磨装置、並びに電解研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】配線用凹部以外に形成された配線金属膜及びバリア膜を研磨で除去する研磨工程を有し、研磨工程は、基板の表面を研磨する第1の研磨処理と、該第1の研磨処理後の基板の表面を洗浄する洗浄処理と、該洗浄後の基板の表面を更に研磨する第2の研磨処理を有し、研磨処理の少なくとも一方を電解研磨で行う。
【選択図】なし
Description
低電圧であっても、電解液中を高い電流が流れるようにすることで、効率よく電解研磨を行うことができる。高い電圧が必要になると、電力費が嵩むばかりでなく、高い容量の整流器が必要となり装置費も高くなる。導電率が50mS/cm以上の電解液(研磨液)を使用することで、電解研磨に要する電圧が10V未満となり、効率よく電解研磨を行うことができる。
電解研磨(複合電解研磨)は、配線等に与えるダメージを低く抑えつつ研磨を行うことができるものの、例えば配線金属膜の表面に生じる段差を解消する性能に劣っていることがある。また、一般にバリア膜の導電性は配線金属の導電性と比較して極端に低いため、電解研磨を続けようとしても、バリア膜が露出した途端に電気抵抗が高まり、配線金属膜が一部残った状態で研磨が停止してしまうことがある。このような場合に、配線金属膜の過半を電解研磨(複合電解研磨)で研磨除去し、次いで段差解消性の高い従来型のCMP法を適用して残余の配線金属膜を研磨除去することで、研磨後における基板表面の平坦性を高め、またバリア膜が露出した時点で電解研磨からCMPに切り替えることで、残余の配線金属膜及びこの下のバリア膜を確実に研磨除去することができる。
請求項5に記載の発明は、前記洗浄処理は、研磨テーブル上で基板を水ポリッシングする処理であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の研磨方法である。
請求項6に記載の発明は、前記洗浄処理は、研磨テーブルの周囲で基板をリンスする処理であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の研磨方法である。
このように洗浄排水の導電率を導電率計でモニタリングすることにより、洗浄処理の効果を確認して、研磨を確実なものとすることができる。
これにより、研磨液が互いに混合してしまうことを防止しつつ、第1の研磨処理と第2の研磨処理を同一の研磨部の研磨面を用いて行うことができる。
これにより、1つの装置に、第1の研磨ユニット、洗浄ユニット、第2の研磨ユニット及び乾燥ユニットを設けて一連の処理を行わせるとともに、乾燥状態で装置に投入された未処理基板を乾燥状態の処理済基板として取出すようにして、前後の工程との整合性を高くすることができる。
これにより、研磨液が互いに混合してしまうことを防止しつつ、第1の研磨処理と第2の研磨処理を同一の電解研磨装置で行うことができる。コンディショニング部材の例としては、アトマイザのように加圧された純水もしくは研磨液の除去を促進させる薬液を研磨面に供給するものが挙げられる。
第1の電極をコンディショニングすることで、電解研磨によって第1の電極へ析出した研磨生成物等を第1の電極から除去し、これによって、研磨特性に影響を与える電極電位や電極抵抗等が変化してしまうことを防止することができる。
これにより、アドマイザから研磨パッドの研磨面に供給された純水または薬液によって、研磨パッド表面に付着した異物を除去したり、研磨パッドの開口部に露出した第1の電極の表面に付着した生成物を除去したりすることができる。
これにより、研磨パッドに接触する基板に、研磨パッドの内部を流通する電解液を通して通電させて、電解研磨を行うことができる。研磨パッドの全面に渡って貫通孔が設けられていれば、研磨パッド全体は、格子状または円環状の溝が形成されたものであってもよい。また、研磨パッド自体に通液性があれば、必ずしも研磨パッドに貫通孔が設けられていなくてもよい。
これにより、研磨中に第2の電極の表面に付着した研磨生成物や酸化物等を第2の電極の表面から除去することができる。
請求項21に記載の発明は、前記カウンタ電極のコンディショニングするカウンタ電極用コンディショナを更に有することを特徴とする請求項14乃至16のいずれかに記載の電解研磨装置である。
これにより、研磨液供給ラインから研磨液を研磨バッドの研磨面に供給しながら、必要に応じて、添加剤供給ラインから研磨バッドの研磨面に酸化剤等の添加剤を供給することで、添加剤を添加した研磨液を用いたCMPを行うことができる。
これにより、研磨液供給ラインから供給される研磨液と支持電解質供給ラインから供給される支持電解質をバッファ内で予め混合して電解液を生成してバッファ内に貯めておき、このバッファ内の電解液を研磨パッドに供給することができる。
これにより、研磨後に研磨パッドの研磨面に純水を供給しながら基板をポリッシングする水ポリッシングを行って、基板を洗浄することができる。
図2は、本発明の実施の形態に係る研磨装置の配置構成を示す平面図である。この研磨装置は、例えば、図1(b)に示すように、表面に銅めっきを施すことで、ビアホール303及びトレンチ304内に銅を充填させるとともに、絶縁膜302上に配線金属膜としての銅膜307を堆積させた基板Wを用意し、この基板の表面に研磨処理を施して絶縁膜302上の銅膜307、シード膜306及びバリア膜305を除去することで、これにより、図1(c)に示すように、絶縁膜302の内部にシード膜306と銅膜307からなる配線308を形成するのに使用される。
なお、基板カセット1内の基板を清浄に保つために、SMIFやFOUPの様な密閉容器にケミカルフィルタ、ファンを内蔵し、自らクリーン度を維持するクリーンボックスを用いるようにしてもよい。
乾燥ユニット5,6、洗浄ユニット22,23、基板ステーション50の基板載置台7,8,9,10及び搬送ロボット20,21は全て領域Bの中に配置されていて、領域A内の気圧よりも低い気圧に調整されている。
隔壁24A,24Bによって、領域Bと区分された2つの研磨室が形成される2つの領域C,Dに区分されている。そして、一方の領域Cには、電解研磨装置54からなる第1の研磨ユニットが配置され、他方の領域Dには、CMP装置56からなる第2の研磨ユニットが配置されている。
なお、図示しないが、研磨テーブル34の上方には、研磨パッド66に純水を供給する純水供給ノズル及びドレッシング液を供給するドレッシング液供給ノズルが必要に応じて配置される。
この研磨パッド66の研磨面66aのドレッサ38及びアトマイザ44によるコンディショニングを、トップリング32を上昇させた状態で、基板の研磨前に行うようにしてもよい。
この洗浄リンス処理を、該洗浄リンス処理によって排出されるリンス排水の導電率がCMP処理で用いられる研磨液の導電率の少なくとも1/3以下、好ましくは1/10以下となるまで行うことが好ましい。
先ず、図1(b)に示す、表面に銅膜307を形成した基板Wを多数収容した基板カセット1をロードアンロードステージ2に装着する。そして、1枚の基板を基板カセット1から搬送ロボット4で取り出して基板ステーション50へ載置する。搬送ロボット20は、基板ステーション50から基板を受け取り、領域C内の反転機28に搬送して、ここで基板を反転させる。リフター29は、反転後の基板を反転機28から受け取り、リニアトランスポータ27Aに渡す。リニアトランスポータ27Aは水平に移動して、基板をプッシャー30上に載置する。この状態で、電解研磨装置(第1の研磨ユニット)54のトップリング32をプッシャー30の上方に移動させる。
そして、CMP装置56による研磨が終了した後、前述の電解研磨装置54の場合と同様に、研磨パッドの研磨面のドレッサ39及びアトマイザ45によるコンディショニングを行って、次の研磨に備える。
なお、ドレッサ38を導電性のよいもので構成して、このドレッサ38にカウンタ電極としての機能を持たせるようにしてもよい。
なお、図示しないが、電極コンディショナ76の洗浄を行う電極コンディショナ洗浄装置を備えて、電極コンディショナ76を定期的に洗浄することが好ましい。
この電解液の付着した基板の洗浄リンス処理を、該洗浄リンス処理によって排出されるリンス排水の導電率がCMP処理で用いられる研磨液の導電率の少なくとも10倍以下となるまで行うことが好ましいことは前述と同様であり、洗浄リンス処理によって排水経路122に沿って流れて排出されるリンス排水の導電率を、導電率計124でモニタリングすることにより、洗浄リンス処理の効果を確認して、研磨を確実なものとすることができる。
これにより、トップリング32で基板Wを保持したまま、この基板Wに対する電解研磨処理、洗浄リンス処理及びCMP処理を連続して行うことができる。
2 ロードアンロードステージ
22,23 洗浄ユニット
27A,27B リニアトランスポータ
28 反転機
32,33 トップリング
34,35 研磨テーブル
38,39 ドレッサ(コンディショニング部材)
40 電解液供給ノズル(液体供給部)
41 研磨液供給ノズル
44,45 アトマイザ(コンディショニング部材)
50 基板ステーション
54 電解研磨装置(第1の研磨ユニット)
56 CMP装置(第2の研磨ユニット)
60 電源
62 第1の電極
64,64a,64b 第2の電極
66 研磨パッド
66a 研磨面
72 小径スキャンドレッサ
74 カウンタ電極
76 電極コンディショナ
78 電解液供給ライン
80 研磨液供給ライン
82,86 液体供給ノズル(液体供給部)
84 リンス液供給ノズル
88 純水供給ライン
90 支持電解質供給ライン
92 研磨液供給ライン
94 添加剤供給ライン
98a,98b バッファ
100 電解液供給ライン
102 添加剤含有研磨剤供給ライン
104 スリットノズル
106 混合槽
107 バッファ槽
108 分散層
110 基板ホルダ
113 チャック機構
122 排水経路
124 導電率計
130 洗浄槽
140 薬液供給ノズル
150 リンス液供給ノズル
190 洗浄液供給ノズル
211 スピンドル
213,215 ロール型洗浄部材
219 リンス液供給ノズル
231 回転チャック機構
233 チャック爪
241 ペンシル型ブラシ洗浄機構
251 ペンシル型洗浄部材
255 リンス液供給ノズル
302 絶縁膜
303 ビアホール(配線用凹部)
304 トレンチ(配線用凹部)
305 バリア膜
306 シード膜
307 銅膜(配線金属膜)
308 配線
Claims (26)
- 配線用凹部以外に形成された配線金属膜及びバリア膜を研磨で除去する研磨工程を有し、
前記研磨工程は、
基板の表面を研磨する第1の研磨処理と、該第1の研磨処理後の基板の表面を洗浄する洗浄処理と、該洗浄後の基板の表面を更に研磨する第2の研磨処理を有し、
前記研磨処理の少なくとも一方を電解研磨で行うことを特徴とする研磨方法。 - 前記電解研磨を、導電率が50mS/cm以上の電解液を用いて行うことを特徴とする請求項1記載の研磨方法。
- 前記研磨処理の少なくとも一方をCMPで行うことを特徴とする請求項1または2記載の研磨方法。
- 前記洗浄処理は、洗浄ユニットで基板を洗浄リンスする処理であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記洗浄処理は、研磨テーブル上で基板を水ポリッシングする処理であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記洗浄処理は、研磨テーブルの周囲で基板をリンスする処理であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記洗浄処理を、該洗浄処理によって排出される洗浄排水の導電率が前記第2の研磨処理で用いられる研磨液の導電率の少なくとも1/3以下となるまで行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記洗浄処理によって排出される洗浄排水の導電率を、導電率計でモニタリングすることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記電解研磨の前または後に、研磨部の研磨面をコンディショニングすることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の研磨方法。
- 電解研磨装置からなる第1の研磨ユニットと、
少なくとも1つ以上の洗浄ユニットと、
前記電解研磨装置で研磨し、前記洗浄ユニットで洗浄及びリンスされた基板の表面を更に研磨する第2の研磨ユニットと、
少なくとも1つ以上の乾燥ユニットを有することを特徴とする研磨装置。 - 前記第2の研磨ユニットは、CMP装置からなることを特徴とする請求項10記載の研磨装置。
- 前記電解研磨装置は、研磨面のコンディショニングを行うコンディショニング部材を有し、前記CMP装置を兼用することを特徴とする請求項11記載の研磨装置。
- 前記洗浄ユニットの排水経路の途中に、該排水経路に沿って流れるリンス排水の導電率を計測する導電率計を設置したことを特徴とする請求項10乃至12のいずれかに記載の研磨装置。
- 電源の一方の極に接続された第1の電極に電気的に接続され、上面に研磨パッドを有する研磨テーブルと、
基板を保持し該基板を前記研磨パッドの研磨面に7kPa以下の圧力にて押圧するトップリングと、
電源の他方の極に接続されて前記基板に通電する第2の電極と、
前記研磨パッドの前記研磨面に液体を供給する液体供給部と、
前記研磨パッドの前記研磨面をコンディショニングするコンディショニング部材と、
前記トップリングで保持された基板と前記研磨パッドとを相対移動させる相対移動機構を有することを特徴とする電解研磨装置。 - 前記コンディショニング部材は、ダイヤモンド電着粒子またはブラシを有するドレッサからなることを特徴とする請求項14記載の電解研磨装置。
- 前記第1の電極に対向して、第1の電極を電解研磨時とは逆の極性とした電圧を印加して該第1の電極をコンディショニングするカウンタ電極を更に有することを特徴とする請求項14または15記載の電解研磨装置。
- 前記研磨パッドの前記研磨面に、純水または薬液を供給するアトマイザを更に有することを特徴とする請求項14乃至16のいずれかに記載の電解研磨装置。
- 前記研磨パッドは、その内部に肉厚方向に貫通する貫通孔が設けられているか、または研磨パッド自体が通液性を有することを特徴とする請求項14乃至17のいずれかに記載の電解研磨装置。
- 前記第2の電極をコンディショニングする電極コンディショナを更に有することを特徴とする請求項14乃至18のいずれかに記載の電解研磨装置。
- 前記電極コンディショナの洗浄を行う電極コンディショナ洗浄装置を更に有することを特徴とする請求項19記載の電解研磨装置。
- 前記カウンタ電極のコンディショニングするカウンタ電極用コンディショナを更に有することを特徴とする請求項14乃至16のいずれかに記載の電解研磨装置。
- 電源の一方の極に接続された第1の電極に電気的に接続され、上面に研磨パッドを有する研磨テーブルと、
基板を保持し該基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、
電源の他方の極に接続されて前記基板に通電する第2の電極と、
前記研磨パッドの前記研磨面に液体を供給する液体供給部と、
前記研磨パッドの前記研磨面をコンディショニングするコンディショニング部材と、
前記トップリングで保持された基板と前記研磨パッドとを相対移動させる相対移動機構を有し、
前記液体供給部は、研磨液供給ライン及び電解液供給ラインに接続されていることを特徴とする電解研磨装置。 - 電源の一方の極に接続された第1の電極に電気的に接続され、上面に研磨パッドを有する研磨テーブルと、
基板を保持し該基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、
電源の他方の極に接続されて前記基板に通電する第2の電極と、
前記研磨パッドの前記研磨面に液体を供給する液体供給部と、
前記研磨パッドの前記研磨面をコンディショニングするコンディショニング部材と、
前記トップリングで保持された基板と前記研磨パッドとを相対移動させる相対移動機構を有し、
前記液体供給部は、研磨液供給ライン及び支持電解質供給ラインに接続されていることを特徴とする電解研磨装置。 - 前記液体供給部は、さらに添加剤供給ラインに接続されていることを特徴とする請求項23記載の電解研磨装置。
- 研磨液供給ライン及び支持電解質供給ラインは、液体混合用のバッファを介して、前記流体供給部に接続されていることを特徴とする請求項23または24記載の電解研磨装置。
- 前記液体供給部は、さらに純水供給ラインに接続されていることを特徴とする請求項22乃至25のいずれかに記載の電解研磨装置。
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