JP2007317702A - 研磨方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】本発明の一態様の研磨方法は、ターンテーブル520上に配置された研磨布525を前記ターンテーブル520と共に回転させる回転工程(S202)と、回転する前記研磨布525を用いて、前記研磨布525の表面に対して斜め方向から基板300手前側における前記研磨布525の表面に接液するように薬液540を供給しながら基板300表面を研磨する研磨工程(S206)と、を備えたことを特徴とする。本発明の一態様の研磨方法によれば、薬液540供給量を削減することができる。
【選択図】 図1
Description
ターンテーブル上に配置された研磨布を前記ターンテーブルと共に回転させる回転工程と、
回転する前記研磨布を用いて、前記研磨布の表面に対して斜め方向から基板手前側における前記研磨布の表面に接液するように薬液を供給しながら基板表面を研磨する研磨工程と、
を備えたことを特徴とする。
基板表面に薄膜を形成する薄膜形成工程と、
回転する研磨布を用いて、前記研磨布の表面に対して斜め方向から基板手前側における前記研磨布の表面に接液するように薬液を供給しながら前記薄膜を研磨する研磨工程と、
を備えたことを特徴とする。
実施の形態1では、半導体装置の製造過程において、導電性材料の一例であるCuを用いた配線形成を行なう工程について重点をおいて説明する。
図1は、実施の形態1における半導体装置の製造方法の要部を表すフローチャートである。
図1において、本実施の形態では、低誘電率の絶縁性材料からなるlow−k膜の薄膜を形成するlow−k膜形成工程(S102)、キャップ膜を形成するキャップ膜形成工程(S104)、開口部を形成する開口部形成工程(S106)、導電性材料を用いた導電性材料膜を形成する導電性材料膜形成工程として、バリアメタル膜形成工程(S108)、シード膜形成工程(S110)、めっき工程(S114)と、導電性材料膜研磨工程(S116)と、洗浄研磨工程(S118)という一連の工程を実施する。そして、導電性材料膜研磨工程(S116)として、回転工程(S202)、液供給工程(S204)、研磨工程(S206)という一連の工程を実施する。同様に、洗浄研磨工程(S118)として、回転工程(S212)、液供給工程(S214)、研磨工程(S216)という一連の工程を実施する。
図2では、図1のlow−k膜形成工程(S102)から開口部形成工程(S106)までを示している。それ以降の工程は後述する。
図3では、図1のバリアメタル膜形成工程(S108)からめっき工程(S114)までを示している。それ以降の工程は後述する。
図4では、図1の導電性材料膜研磨工程(S116)から洗浄研磨工程(S118)までを示している。
図6は、図5のCMP装置を上面から見た場合のCMP装置の動作を説明するための概念図である。
図7は、図5に示すCMP装置の断面構成を示す概念図である。
図5〜図7において、研磨装置の一例となるロータリ型のCMP装置では、ターンテーブル520上に配置された研磨布525上に、研磨面を下に向けて基板300をキャリア510が保持する。
次に、サンプル1.5とサンプル1.11からサンプル1.12の結果が示すように、角度φが90度では優良、角度φが135度では使用可能であるが、角度φが270度ではNGである。このことから研磨液の供給方向に関して、基板300の上流側に向けて研磨液を供給することが有効であることがわかる。つまり、角度φが180度を越え、サンプル1.12のように基板300中心に対し、270度の方向に向けて供給した場合、流速をあげてもほとんど効果がないことがわかる。そして、サンプル1.5からサンプル1.10の結果が示すように、研磨液を研磨布525の表面に対して確実に斜め方向から接液させる観点から、角度θが0に近いほど望ましいが60度以下であれば使用可能であることがわかる。研磨液の飛び出し角度θ(供給される方角)についてはその角度依存性は小さいが、サンプル1.10のように垂直にしてしまうと流速を速めても効果が全くなくなる。これは、基板300の上流側へ基板面内方向に速度成分を持たせて研磨液を供給することが重要であり、そうするためには最小限の飛び出し角度が必要であることを意味している。
実施の形態1では、半導体装置の製造過程において、導電性材料の一例であるCuを用いた配線形成を行なう工程について重点をおいて説明したが、半導体装置の製造過程において、基板の研磨を行なう工程はこれに限るものではない。実施の形態2では、半導体装置の製造過程において、酸化膜CMPの一例として、デバイス部分と配線部分とをつなぐプラグ形成を行なう過程における酸化膜CMPについて重点をおいて説明する。
図8は、実施の形態2における半導体装置の製造方法の要部を表すフローチャートである。
図8において、実施の形態2では、SiO2膜の薄膜を形成するSiO2膜形成工程(S1402)、SiO2膜の薄膜を研磨するSiO2膜研磨工程(S1406)、開口部を形成する開口部形成工程(S1408)、バリアメタル膜形成工程(S1410)、W膜の薄膜を形成するW膜形成工程(S1412)、バリアメタル膜とW膜とを研磨するプラグ材料膜研磨工程(S1416)という一連の工程を実施する。そして、SiO2膜研磨工程(S1406)の内部工程として、回転工程(S222)、液供給工程(S224)、研磨工程(S226)という一連の工程を実施する。
図9では、図8のSiO2膜形成工程(S1402)から開口部形成工程(S1408)までを示している。それ以降の工程は後述する。
図10では、図8のバリアメタル膜形成工程(S1410)からプラグ材料膜研磨工程(S1416)までを示している。
図10(c)に示すようなプラグを形成した後に図11に示すような配線形成を行なっていけばよい。
上述した実施の形態1や実施の形態2では、CMP装置で薬液540を供給する際、薬液540を研磨布525の略中心部から外周側に向かって供給していたが、これに限るものではない。実施の形態3では、薬液540を供給する際に、研磨布525の外側から研磨布525の略中心部に向かって供給する構成について説明する。実施の形態3では、特に、Cu−CMPの場合について説明する。実施の形態3における半導体装置の製造方法の要部を表すフローチャート及びフローチャートに対応して実施される工程を表す各工程断面図は、実施の形態1と同様である。
図13は、図12のCMP装置を上面から見た場合のCMP装置の動作を説明するための概念図である。
図14は、図12に示すCMP装置の断面構成を示す概念図である。
図12〜図14において、研磨装置の一例となるロータリ型のCMP装置では、ターンテーブル520上に配置された研磨布525上に、研磨面を下に向けて基板300をキャリア510が保持する。
図15において、矢印542aは、サンプル4.5での接液位置と供給ノズル530の向きを示している。矢印542bは、サンプル4.13での接液位置と供給ノズル530の向きを示している。矢印542cは、サンプル4.14での接液位置と供給ノズル530の向きを示している。矢印542dは、サンプル4.15での接液位置と供給ノズル530の向きを示している。矢印542eは、サンプル4.16での接液位置と供給ノズル530の向きを示している。これらの位置と向きとでCu−CMPを実施した結果、表4に示すように、遠心力に対向する向きに速度成分を持つように研磨布525の外側から内側(中央部側)に向かって研磨液を供給することが効果的であることがわかる。このように、供給ポイントをテーブル中心からずらすことで、研磨速度の向上と面内均一性のさらなる向上を達成することができる。
210 SiO2膜
220 low−k膜
240 バリアメタル膜
250 シード膜
260 Cu膜
520 ターンテーブル
525 研磨布
530 供給ノズル
540 薬液
Claims (5)
- ターンテーブル上に配置された研磨布を前記ターンテーブルと共に回転させる回転工程と、
回転する前記研磨布を用いて、前記研磨布の表面に対して斜め方向から基板手前側における前記研磨布の表面に接液するように薬液を供給しながら基板表面を研磨する研磨工程と、
を備えたことを特徴とする研磨方法。 - 前記薬液を供給する際に、前記研磨布の略中心部から前記研磨布の外側に向かって供給することを特徴とする請求項1記載の研磨方法。
- 前記薬液を供給する際に、前記研磨布の外側から前記研磨布の略中心部に向かって供給することを特徴とする請求項1記載の研磨方法。
- 前記薬液を供給する際に、前記研磨布の表面に対して60度以下の方角から前記研磨液を供給することを特徴とする請求項1記載の研磨方法。
- 基板表面に薄膜を形成する薄膜形成工程と、
回転する研磨布を用いて、前記研磨布の表面に対して斜め方向から基板手前側における前記研磨布の表面に接液するように薬液を供給しながら前記薄膜を研磨する研磨工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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