JP3356126B2 - 半導体装置の製造方法及び化学的機械研磨装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法及び化学的機械研磨装置Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法及び化学的機械研磨（ＣＭＰ；Chemical Mechani
cal Polishing）装置に係り、詳しくは、ＣＭＰ法を利
用して埋め込み配線を形成する半導体装置の製造方法及
び化学的機械研磨装置に関する。
造方法及び化学的機械研磨（ＣＭＰ；Chemical Mechani
cal Polishing）装置に係り、詳しくは、ＣＭＰ法を利
用して埋め込み配線を形成する半導体装置の製造方法及
び化学的機械研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の代表として知られているマ
イクロプロセッサやメモリ等のＬＳＩ（大規模集積回
路）は、集積度の向上につれて個々の素子の寸法は益々
微細化されてきており、これに伴って各素子を構成する
半導体領域の寸法も微細化されてきている。また、各半
導体領域に対して配線を接続する場合、絶縁膜に形成す
る配線用溝、又は配線用孔の幅も微細化されてきてい
る。さらに、配線密度が高くなってきているので、配線
を半導体基板の厚さ方向に多層にわたって積層するよう
にした多層配線技術が発展してきている。
イクロプロセッサやメモリ等のＬＳＩ（大規模集積回
路）は、集積度の向上につれて個々の素子の寸法は益々
微細化されてきており、これに伴って各素子を構成する
半導体領域の寸法も微細化されてきている。また、各半
導体領域に対して配線を接続する場合、絶縁膜に形成す
る配線用溝、又は配線用孔の幅も微細化されてきてい
る。さらに、配線密度が高くなってきているので、配線
を半導体基板の厚さ方向に多層にわたって積層するよう
にした多層配線技術が発展してきている。
【０００３】このようなＬＳＩにおいて、上述の配線の
抵抗値が動作速度等の特性に影響を与えるので、低い抵
抗値の配線が望まれている。従来からＬＳＩを含めた半
導体装置の配線材料として、電気的特性、加工性等の点
で優れているアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウムを
主成分とするアルミニウム系金属が用いられている。し
かしながら、このアルミニウム系金属は、エレクトロマ
イグレーション耐性、ストレスマイグレーション耐性等
に弱いという欠点がある。このため、アルミニウム系金
属に代ってこれよりも抵抗値が小さくて、エレクトロマ
イグレーション耐性、ストレスマイグレーション耐性等
に優れている銅（Ｃｕ）又は銅を主成分とする銅系金属
が用いられる傾向にある。
抵抗値が動作速度等の特性に影響を与えるので、低い抵
抗値の配線が望まれている。従来からＬＳＩを含めた半
導体装置の配線材料として、電気的特性、加工性等の点
で優れているアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウムを
主成分とするアルミニウム系金属が用いられている。し
かしながら、このアルミニウム系金属は、エレクトロマ
イグレーション耐性、ストレスマイグレーション耐性等
に弱いという欠点がある。このため、アルミニウム系金
属に代ってこれよりも抵抗値が小さくて、エレクトロマ
イグレーション耐性、ストレスマイグレーション耐性等
に優れている銅（Ｃｕ）又は銅を主成分とする銅系金属
が用いられる傾向にある。
【０００４】ここで、微細化配線に適した構造として、
絶縁膜に配線用溝を設けて、この配線用溝に金属を埋め
込んで埋め込み配線を形成するようにしたダマシン（Da
mascene）配線構造が知られている。図７は、同ダマシ
ン配線構造の概略構成を示す断面図である。例えばシリ
コン基板５１上にシリコン酸化膜から成る絶縁膜５２が
形成され、この絶縁膜５２には予め配線溝５３が形成さ
れて、この配線溝５３内には例えばタンタル（Ｔａ）か
ら成るバリア金属膜５４を介して銅膜５５が形成され
て、両膜５４、５５から成る埋め込み配線５６が形成さ
れている。埋め込み配線５６の表面はＣＭＰ法により平
坦化されている。ここで、バリア金属膜５４は拡散防止
膜として作用して、銅膜５５から銅が絶縁膜５２又は絶
縁膜５２を通じてシリコン基板５１に拡散するのを防止
している。
絶縁膜に配線用溝を設けて、この配線用溝に金属を埋め
込んで埋め込み配線を形成するようにしたダマシン（Da
mascene）配線構造が知られている。図７は、同ダマシ
ン配線構造の概略構成を示す断面図である。例えばシリ
コン基板５１上にシリコン酸化膜から成る絶縁膜５２が
形成され、この絶縁膜５２には予め配線溝５３が形成さ
れて、この配線溝５３内には例えばタンタル（Ｔａ）か
ら成るバリア金属膜５４を介して銅膜５５が形成され
て、両膜５４、５５から成る埋め込み配線５６が形成さ
れている。埋め込み配線５６の表面はＣＭＰ法により平
坦化されている。ここで、バリア金属膜５４は拡散防止
膜として作用して、銅膜５５から銅が絶縁膜５２又は絶
縁膜５２を通じてシリコン基板５１に拡散するのを防止
している。
【０００５】次に、図８を参照して、同半導体装置の製
造方法について工程順に説明する。まず、図８（ａ）に
示すように、例えばシリコン基板５１を用いて、ＣＶＤ
(Chemical Vapor Deposition)法等により、全面にシリ
コン酸化膜等から成る絶縁膜５２を形成する。次に、周
知のフォトリソグラフィ法を利用して、絶縁膜５２に膜
厚の途中位置まで至るように配線用溝５３を形成する。
次に、図８（ｂ）に示すように、スパッタ法等により、
配線用溝５３を含めた全面に例えばタンタルから成るバ
リア金属膜５４及び銅膜５５を順次に形成する。次に、
図８（ｃ）に示すように、シリコン基板５１をＣＭＰ装
置に移送して、配線用溝５３の表面より上部に露出され
ているバリア金属膜５４及び銅膜５５をＣＭＰ法により
順次研磨して、図７に示すように、埋め込み配線５６を
形成して、半導体装置を完成させる。
造方法について工程順に説明する。まず、図８（ａ）に
示すように、例えばシリコン基板５１を用いて、ＣＶＤ
(Chemical Vapor Deposition)法等により、全面にシリ
コン酸化膜等から成る絶縁膜５２を形成する。次に、周
知のフォトリソグラフィ法を利用して、絶縁膜５２に膜
厚の途中位置まで至るように配線用溝５３を形成する。
次に、図８（ｂ）に示すように、スパッタ法等により、
配線用溝５３を含めた全面に例えばタンタルから成るバ
リア金属膜５４及び銅膜５５を順次に形成する。次に、
図８（ｃ）に示すように、シリコン基板５１をＣＭＰ装
置に移送して、配線用溝５３の表面より上部に露出され
ているバリア金属膜５４及び銅膜５５をＣＭＰ法により
順次研磨して、図７に示すように、埋め込み配線５６を
形成して、半導体装置を完成させる。
【０００６】図９は、上述のＣＭＰ法に用いられるＣＭ
Ｐ装置の概略構成を示す断面図である。同図に示すよう
に、ＣＭＰ装置６０には、表面に研磨パッド６２が取り
付けられた研磨定盤６１が設けられ、研磨パッド６２に
半導体基板５１の研磨面である表面が接触されて、研磨
定盤６１は回転軸６３により回転駆動されるように構成
されている。ノズル６４からは研磨液が供給される。一
方、研磨定盤６１の上方には、研磨すべき半導体基板５
１を保持して押圧するための加圧ユニット６５が設けら
れ、金属ヘッド６６及びリテーナ６７により形成される
空間内に備えられたエアバッグ６８により半導体基板５
１の裏面が押圧されて、加圧ユニット６５は回転軸６９
により回転駆動されるように構成されている。エアバッ
グ６８は弾性変形の大きい弾性体として作用して、半導
体基板５１を裏面から研磨定盤６１の研磨パッド６２に
押圧している。
Ｐ装置の概略構成を示す断面図である。同図に示すよう
に、ＣＭＰ装置６０には、表面に研磨パッド６２が取り
付けられた研磨定盤６１が設けられ、研磨パッド６２に
半導体基板５１の研磨面である表面が接触されて、研磨
定盤６１は回転軸６３により回転駆動されるように構成
されている。ノズル６４からは研磨液が供給される。一
方、研磨定盤６１の上方には、研磨すべき半導体基板５
１を保持して押圧するための加圧ユニット６５が設けら
れ、金属ヘッド６６及びリテーナ６７により形成される
空間内に備えられたエアバッグ６８により半導体基板５
１の裏面が押圧されて、加圧ユニット６５は回転軸６９
により回転駆動されるように構成されている。エアバッ
グ６８は弾性変形の大きい弾性体として作用して、半導
体基板５１を裏面から研磨定盤６１の研磨パッド６２に
押圧している。
【０００７】図９のＣＭＰ装置６０を用いて研磨を行う
には、図８（ｂ）に示した段階のシリコン基板５１を用
いて、この表面を研磨パッド６２に接触させた後、ノズ
ル６４から研磨液を供給した状態で、研磨定盤６１及び
加圧ユニット６５をそれぞれ回転させて、図８（ｃ）に
示したように、銅膜５５を研磨する。この場合、エアバ
ッグ６８による弾性変形の大きい弾性体でもってシリコ
ン基板５１を裏面から研磨定盤６１の研磨パッド６２に
押圧した状態で研磨を行うので、銅膜５５の表面は図８
（ｃ）に示すように、均一性良く研磨される。次に、同
様なＣＭＰ法による研磨を繰り返えすことにより、バリ
ア金属膜５４を研磨して埋め込み配線５６を形成するこ
とにより、図７の半導体装置を完成させる。
には、図８（ｂ）に示した段階のシリコン基板５１を用
いて、この表面を研磨パッド６２に接触させた後、ノズ
ル６４から研磨液を供給した状態で、研磨定盤６１及び
加圧ユニット６５をそれぞれ回転させて、図８（ｃ）に
示したように、銅膜５５を研磨する。この場合、エアバ
ッグ６８による弾性変形の大きい弾性体でもってシリコ
ン基板５１を裏面から研磨定盤６１の研磨パッド６２に
押圧した状態で研磨を行うので、銅膜５５の表面は図８
（ｃ）に示すように、均一性良く研磨される。次に、同
様なＣＭＰ法による研磨を繰り返えすことにより、バリ
ア金属膜５４を研磨して埋め込み配線５６を形成するこ
とにより、図７の半導体装置を完成させる。
【０００８】このように、従来の半導体装置の製造方法
では、配線用溝５３の表面より上部に露出されているバ
リア金属膜５４及び銅膜５５をＣＭＰ法により研磨して
埋め込み配線５６を形成する場合、銅膜５５を研磨する
工程と、バリア金属膜５４を研磨する工程とで、いずれ
も共通の加圧ユニット６５を用いて、エアバッグ６８に
よる弾性変形の大きい弾性体でもってシリコン基板５１
を裏面から研磨定盤６１の研磨パッド６２に押圧した状
態で、研磨を行っている。
では、配線用溝５３の表面より上部に露出されているバ
リア金属膜５４及び銅膜５５をＣＭＰ法により研磨して
埋め込み配線５６を形成する場合、銅膜５５を研磨する
工程と、バリア金属膜５４を研磨する工程とで、いずれ
も共通の加圧ユニット６５を用いて、エアバッグ６８に
よる弾性変形の大きい弾性体でもってシリコン基板５１
を裏面から研磨定盤６１の研磨パッド６２に押圧した状
態で、研磨を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の半導
体装置の製造方法では、銅膜及びバリア金属膜をＣＭＰ
法により研磨する場合、共通の加圧ユニットにより半導
体基板を押圧した状態で研磨を行っているので、バリア
金属膜を研磨するとき銅膜の表面も研磨されてしまう、
という問題がある。 すなわち、上述したように共通の
加圧ユニット６５を用いて銅膜５５及びバリア金属膜５
４をＣＭＰ法により研磨すると、銅膜５５とバリア金属
膜５４との相対的な研磨速度の比が小さくなるので、バ
リア金属膜５４の研磨時に銅膜５５の研磨も進行してし
まうため、図１１に示すように、銅膜５５の表面が皿状
に研磨される、いわゆるデイッシング５７が生ずるよう
になる。あるいは、図１２に示すように、銅膜５５を微
細幅に形成した場合には、銅膜形成面の全体が皿状に研
磨される、いわゆるエロージョン５８が生ずるようにな
る。
体装置の製造方法では、銅膜及びバリア金属膜をＣＭＰ
法により研磨する場合、共通の加圧ユニットにより半導
体基板を押圧した状態で研磨を行っているので、バリア
金属膜を研磨するとき銅膜の表面も研磨されてしまう、
という問題がある。 すなわち、上述したように共通の
加圧ユニット６５を用いて銅膜５５及びバリア金属膜５
４をＣＭＰ法により研磨すると、銅膜５５とバリア金属
膜５４との相対的な研磨速度の比が小さくなるので、バ
リア金属膜５４の研磨時に銅膜５５の研磨も進行してし
まうため、図１１に示すように、銅膜５５の表面が皿状
に研磨される、いわゆるデイッシング５７が生ずるよう
になる。あるいは、図１２に示すように、銅膜５５を微
細幅に形成した場合には、銅膜形成面の全体が皿状に研
磨される、いわゆるエロージョン５８が生ずるようにな
る。
【００１０】上述のように、銅膜５５とバリア金属膜５
４との相対的な研磨速度の比が小さくなる現象は、前記
したような弾性変形の大きい弾性体を備えた加圧ユニッ
ト６５を用いる場合に限らずに、図１０に示すように、
例えばステンレスなどの金属板７０から成る弾性変形の
小さい弾性体を備えた加圧ユニット７５を用いる場合で
も、共通の加圧ユニットとして用いると同様に生ずる。
４との相対的な研磨速度の比が小さくなる現象は、前記
したような弾性変形の大きい弾性体を備えた加圧ユニッ
ト６５を用いる場合に限らずに、図１０に示すように、
例えばステンレスなどの金属板７０から成る弾性変形の
小さい弾性体を備えた加圧ユニット７５を用いる場合で
も、共通の加圧ユニットとして用いると同様に生ずる。
【００１１】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、ＣＭＰ法により研磨して埋め込み配線を形成す
る場合、バリア金属膜の研磨時に銅膜の研磨の進行を抑
制することができるようにした半導体装置の製造方法及
び化学的機械研磨装置を提供することを目的としてい
る。
もので、ＣＭＰ法により研磨して埋め込み配線を形成す
る場合、バリア金属膜の研磨時に銅膜の研磨の進行を抑
制することができるようにした半導体装置の製造方法及
び化学的機械研磨装置を提供することを目的としてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、半導体基板の表面を覆う絶
縁膜に配線用凹部を形成した後、該配線用凹部を含む全
面に第１の金属膜及び第２の金属膜を順次に形成し、上
記配線用凹部の表面より上部に露出されている上記第２
及び第１の金属膜を順次に化学的機械研磨法により研磨
して埋め込み配線を形成する半導体装置の製造方法に係
り、上記半導体基板の表面を研磨液が供給される研磨定
盤に接触させて、上記半導体基板を弾性変形の大きい弾
性体により押圧した状態で上記第２の金属膜を研磨する
第１の研磨工程と、上記半導体基板の表面を研磨液が供
給される研磨定盤に接触させて、上記半導体基板を弾性
変形の小さい弾性体により押圧した状態で上記第１の金
属膜を研磨する第２の研磨工程とを含むことを特徴とし
ている。
に、請求項１記載の発明は、半導体基板の表面を覆う絶
縁膜に配線用凹部を形成した後、該配線用凹部を含む全
面に第１の金属膜及び第２の金属膜を順次に形成し、上
記配線用凹部の表面より上部に露出されている上記第２
及び第１の金属膜を順次に化学的機械研磨法により研磨
して埋め込み配線を形成する半導体装置の製造方法に係
り、上記半導体基板の表面を研磨液が供給される研磨定
盤に接触させて、上記半導体基板を弾性変形の大きい弾
性体により押圧した状態で上記第２の金属膜を研磨する
第１の研磨工程と、上記半導体基板の表面を研磨液が供
給される研磨定盤に接触させて、上記半導体基板を弾性
変形の小さい弾性体により押圧した状態で上記第１の金
属膜を研磨する第２の研磨工程とを含むことを特徴とし
ている。
【００１３】請求項２記載の発明は、半導体基板の表面
を覆う絶縁膜に配線用凹部を形成した後、該配線用凹部
を含む全面に第１の金属膜及び第２の金属膜を順次に形
成し、上記配線用凹部の表面より上部に露出されている
上記第２及び第１の金属膜を順次に化学的機械研磨法に
より研磨して埋め込み配線を形成する半導体装置の製造
方法に係り、上記半導体基板の表面を研磨液が供給され
る研磨定盤に接触させて、上記半導体基板の裏面を弾性
変形の大きい弾性体を備えた第１の加圧ユニットにより
押圧した状態で上記第２の金属膜を研磨する第１の研磨
工程と、上記半導体基板の表面を研磨液が供給される研
磨定盤に接触させて、上記半導体基板の裏面を弾性変形
の小さい弾性体を備えた第２の加圧ユニットにより押圧
した状態で上記第１の金属膜を研磨する第２の研磨工程
とを含むことを特徴としている。
を覆う絶縁膜に配線用凹部を形成した後、該配線用凹部
を含む全面に第１の金属膜及び第２の金属膜を順次に形
成し、上記配線用凹部の表面より上部に露出されている
上記第２及び第１の金属膜を順次に化学的機械研磨法に
より研磨して埋め込み配線を形成する半導体装置の製造
方法に係り、上記半導体基板の表面を研磨液が供給され
る研磨定盤に接触させて、上記半導体基板の裏面を弾性
変形の大きい弾性体を備えた第１の加圧ユニットにより
押圧した状態で上記第２の金属膜を研磨する第１の研磨
工程と、上記半導体基板の表面を研磨液が供給される研
磨定盤に接触させて、上記半導体基板の裏面を弾性変形
の小さい弾性体を備えた第２の加圧ユニットにより押圧
した状態で上記第１の金属膜を研磨する第２の研磨工程
とを含むことを特徴としている。
【００１４】請求項３記載の発明は、半導体基板の表面
を覆う絶縁膜に配線用凹部を形成した後、該配線用凹部
を含む全面に第１の金属膜及び第２の金属膜を順次に形
成し、前記配線用凹部の表面より上部に露出されている
前記第２及び第１の金属膜を順次に化学的機械研磨法に
より研磨して埋め込み配線を形成する半導体装置の製造
方法に係り、前記半導体基板の表面を研磨液が供給され
る第１の研磨定盤に接触させて、該第１の研磨定盤に備
えられる弾性変形の大きい弾性体によって前記半導体基
板の表面を押圧した状態で前記第２の金属膜を研磨する
第１の研磨工程と、前記半導体基板の表面を研磨液が供
給される第２の研磨定盤に接触させて、前記半導体基板
の裏面を弾性変形の小さい弾性体を備えた第２の加圧ユ
ニットにより押圧した状態で前記第１の金属膜を研磨す
る第２の研磨工程とを含むことを特徴としている。
を覆う絶縁膜に配線用凹部を形成した後、該配線用凹部
を含む全面に第１の金属膜及び第２の金属膜を順次に形
成し、前記配線用凹部の表面より上部に露出されている
前記第２及び第１の金属膜を順次に化学的機械研磨法に
より研磨して埋め込み配線を形成する半導体装置の製造
方法に係り、前記半導体基板の表面を研磨液が供給され
る第１の研磨定盤に接触させて、該第１の研磨定盤に備
えられる弾性変形の大きい弾性体によって前記半導体基
板の表面を押圧した状態で前記第２の金属膜を研磨する
第１の研磨工程と、前記半導体基板の表面を研磨液が供
給される第２の研磨定盤に接触させて、前記半導体基板
の裏面を弾性変形の小さい弾性体を備えた第２の加圧ユ
ニットにより押圧した状態で前記第１の金属膜を研磨す
る第２の研磨工程とを含むことを特徴としている。
【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１、２又は
３記載の半導体装置の製造方法に係り、前記第１の研磨
工程を、前記配線用凹部の表面より上部に露出されてい
る第２の金属膜の膜厚の一部を残すように行うことを特
徴としている。
３記載の半導体装置の製造方法に係り、前記第１の研磨
工程を、前記配線用凹部の表面より上部に露出されてい
る第２の金属膜の膜厚の一部を残すように行うことを特
徴としている。
【００１６】また、請求項５記載の発明は、請求項１乃
至４のいずれか１に記載の半導体装置の製造方法に係
り、前記配線用凹部が、前記絶縁膜の膜厚の途中位置ま
で至るように形成された配線用溝、又は前記絶縁膜の膜
厚を貫通するように形成された配線用孔から成ることを
特徴としている。
至４のいずれか１に記載の半導体装置の製造方法に係
り、前記配線用凹部が、前記絶縁膜の膜厚の途中位置ま
で至るように形成された配線用溝、又は前記絶縁膜の膜
厚を貫通するように形成された配線用孔から成ることを
特徴としている。
【００１７】請求項６記載の発明は、請求項１、２又は
３記載の半導体装置の製造方法に係り、前記第１の金属
膜としてバリア金属を用いる一方、前記第２の金属膜と
して銅又は銅を主成分とする金属を用いることを特徴と
している。
３記載の半導体装置の製造方法に係り、前記第１の金属
膜としてバリア金属を用いる一方、前記第２の金属膜と
して銅又は銅を主成分とする金属を用いることを特徴と
している。
【００１８】また、請求項７記載の発明は、請求項６記
載の半導体装置の製造方法に係り、前記バリア金属とし
てタンタル又はタンタルナイトライドを用いることを特
徴としている。
載の半導体装置の製造方法に係り、前記バリア金属とし
てタンタル又はタンタルナイトライドを用いることを特
徴としている。
【００１９】請求項８記載の発明は、半導体基板の表面
に形成された配線用凹部を含む全面に第１の金属膜及び
第２の金属膜が順次に形成され、前記配線用凹部の表面
より上部に露出されている前記第２及び第１の金属膜を
順次に研磨する化学的機械研磨装置に係り、前記第２の
金属膜の研磨時に、前記半導体基板の裏面を押圧する弾
性変形の大きい弾性体を備えた第１の加圧ユニットと、
前記第２の金属膜の研磨時に、前記半導体基板の裏面を
押圧する弾性変形の小さい弾性体を備えた第２の加圧ユ
ニットとを具備してなることを特徴としている。
に形成された配線用凹部を含む全面に第１の金属膜及び
第２の金属膜が順次に形成され、前記配線用凹部の表面
より上部に露出されている前記第２及び第１の金属膜を
順次に研磨する化学的機械研磨装置に係り、前記第２の
金属膜の研磨時に、前記半導体基板の裏面を押圧する弾
性変形の大きい弾性体を備えた第１の加圧ユニットと、
前記第２の金属膜の研磨時に、前記半導体基板の裏面を
押圧する弾性変形の小さい弾性体を備えた第２の加圧ユ
ニットとを具備してなることを特徴としている。
【００２０】請求項９記載の発明は、半導体基板の表面
に形成された配線用凹部を含む全面に第１の金属膜及び
第２の金属膜が順次に形成され、前記配線用凹部の表面
より上部に露出されている前記第２及び第１の金属膜を
順次に研磨する化学的機械研磨装置に係り、前記第２の
金属膜の研磨時に用いられ、研磨中の前記半導体基板の
表面を押圧するための弾性変形の大きい弾性体を備えた
研磨定磐と、前記第２の金属膜の研磨時に用いられ、研
磨中の前記半導体基板の裏面を押圧する弾性変形の小さ
い弾性体を備えた第２の加圧ユニットとを具備してなる
ことを特徴としている。
に形成された配線用凹部を含む全面に第１の金属膜及び
第２の金属膜が順次に形成され、前記配線用凹部の表面
より上部に露出されている前記第２及び第１の金属膜を
順次に研磨する化学的機械研磨装置に係り、前記第２の
金属膜の研磨時に用いられ、研磨中の前記半導体基板の
表面を押圧するための弾性変形の大きい弾性体を備えた
研磨定磐と、前記第２の金属膜の研磨時に用いられ、研
磨中の前記半導体基板の裏面を押圧する弾性変形の小さ
い弾性体を備えた第２の加圧ユニットとを具備してなる
ことを特徴としている。
【００２１】請求項１０記載の発明は、請求項８又は９
記載の化学的機械研磨装置に係り、前記弾性変形の大き
い弾性体として、内部に圧力流体を密封したバッグを用
いることを特徴としている。
記載の化学的機械研磨装置に係り、前記弾性変形の大き
い弾性体として、内部に圧力流体を密封したバッグを用
いることを特徴としている。
【００２２】請求項１１記載の発明は、請求項８又は９
記載の化学的機械研磨装置に係り、前記弾性変形の大き
い弾性体として、ゴムを用いることを特徴としている。
記載の化学的機械研磨装置に係り、前記弾性変形の大き
い弾性体として、ゴムを用いることを特徴としている。
【００２３】また、請求項１２記載の発明は、請求項８
又は９記載の化学的機械研磨装置に係り、前記弾性変形
の小さい弾性体として、金属板を用いることを特徴とし
ている。
又は９記載の化学的機械研磨装置に係り、前記弾性変形
の小さい弾性体として、金属板を用いることを特徴とし
ている。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は実施例を用いて
具体的に行う。 ◇第１実施例 図１及び図２は、この発明の第１実施例である半導体装
置の製造方法を工程順に示す工程図である。以下、図１
及び図２を参照して、同半導体装置の製造方法について
工程順に説明する。まず、図１（ａ）に示すように、例
えば膜厚が６００〜８００μｍのシリコン基板１を用い
て、ＣＶＤ法等により、全面に膜厚が１．０〜３．０μ
ｍのシリコン酸化膜等から成る絶縁膜２を形成する。次
に、周知のフォトリソグラフィ法を利用して、絶縁膜２
に深さが０．２〜２．５μｍ、幅が０．１５〜１００μ
ｍのに配線用溝３を形成する。
の実施の形態について説明する。説明は実施例を用いて
具体的に行う。 ◇第１実施例 図１及び図２は、この発明の第１実施例である半導体装
置の製造方法を工程順に示す工程図である。以下、図１
及び図２を参照して、同半導体装置の製造方法について
工程順に説明する。まず、図１（ａ）に示すように、例
えば膜厚が６００〜８００μｍのシリコン基板１を用い
て、ＣＶＤ法等により、全面に膜厚が１．０〜３．０μ
ｍのシリコン酸化膜等から成る絶縁膜２を形成する。次
に、周知のフォトリソグラフィ法を利用して、絶縁膜２
に深さが０．２〜２．５μｍ、幅が０．１５〜１００μ
ｍのに配線用溝３を形成する。
【００２５】次に、図１（ｂ）に示すように、スパッタ
法等により、配線用溝３を含めた全面に、例えば膜厚が
１０〜８０ｎｍのタンタルから成るバリア金属膜４を形
成する。次に、図１（ｃ）に示すように、スパッタ法及
びめっき法の組み合わせにより、バリア金属膜４の全面
に、膜厚が０．５〜３．０μｍの銅膜５を形成する。
法等により、配線用溝３を含めた全面に、例えば膜厚が
１０〜８０ｎｍのタンタルから成るバリア金属膜４を形
成する。次に、図１（ｃ）に示すように、スパッタ法及
びめっき法の組み合わせにより、バリア金属膜４の全面
に、膜厚が０．５〜３．０μｍの銅膜５を形成する。
【００２６】次に、図２（ｄ）に示すように、シリコン
基板１をＣＭＰ装置に移送して、配線用溝３の表面より
上部に露出されている銅膜５をＣＭＰ法により研磨した
後、バリア金属膜５を上述したＣＭＰ法と略同様な方法
により研磨して埋め込み配線６を形成することにより、
図２（ｅ）に示すように、図７と略同様な構造の半導体
装置を完成させる。この例においては、後述するよう
に、ＣＭＰ法による研磨は２つの段階で行うようにす
る。
基板１をＣＭＰ装置に移送して、配線用溝３の表面より
上部に露出されている銅膜５をＣＭＰ法により研磨した
後、バリア金属膜５を上述したＣＭＰ法と略同様な方法
により研磨して埋め込み配線６を形成することにより、
図２（ｅ）に示すように、図７と略同様な構造の半導体
装置を完成させる。この例においては、後述するよう
に、ＣＭＰ法による研磨は２つの段階で行うようにす
る。
【００２７】図４は、上述のＣＭＰ法に用いられる第１
のＣＭＰ装置の概略構成を示す断面図である。同図に示
すように、第１のＣＭＰ装置１０には、表面に研磨パッ
ド１２が取り付けられた研磨定盤１１が設けられ、研磨
パッド１１にシリコン基板１の研磨面である表面が接触
されて、研磨定盤１１は回転軸１３により回転駆動され
るように構成されている。ノズル１４からは研磨液が供
給される。一方、研磨定盤１１の上方には、研磨すべき
シリコン基板１を保持して押圧するための第１の加圧ユ
ニット１５が設けられ、金属ヘッド１６及びリテーナ１
７により形成される空間内に備えられたエアバッグ１８
によりシリコン基板１の裏面が押圧されて、第１の加圧
ユニット１５は回転軸１９により回転駆動されるように
構成されている。エアバッグ１８は弾性変形の大きい弾
性体として作用して、シリコン基板１を裏面から研磨定
盤１１の研磨パッド１２に押圧している。
のＣＭＰ装置の概略構成を示す断面図である。同図に示
すように、第１のＣＭＰ装置１０には、表面に研磨パッ
ド１２が取り付けられた研磨定盤１１が設けられ、研磨
パッド１１にシリコン基板１の研磨面である表面が接触
されて、研磨定盤１１は回転軸１３により回転駆動され
るように構成されている。ノズル１４からは研磨液が供
給される。一方、研磨定盤１１の上方には、研磨すべき
シリコン基板１を保持して押圧するための第１の加圧ユ
ニット１５が設けられ、金属ヘッド１６及びリテーナ１
７により形成される空間内に備えられたエアバッグ１８
によりシリコン基板１の裏面が押圧されて、第１の加圧
ユニット１５は回転軸１９により回転駆動されるように
構成されている。エアバッグ１８は弾性変形の大きい弾
性体として作用して、シリコン基板１を裏面から研磨定
盤１１の研磨パッド１２に押圧している。
【００２８】図５は、上述のＣＭＰ法に用いられる第２
のＣＭＰ装置の概略構成を示す断面図である。同図に示
すように、第２のＣＭＰ装置３０には、研磨定盤１１の
上方に、研磨すべきシリコン基板１を保持して押圧する
ための第２の加圧ユニット２５が設けられて、この第２
の加圧ユニット２５は、弾性変形の小さい弾性体として
作用する金属板２０が、フィルムキャリア２１を介して
シリコン基板１を裏面から研磨定盤１１の研磨パッド１
２に押圧するように構成されている。なお、図５におい
て、図４の構成部分と対応する各部には、同一の番号を
付してその説明を省略する。
のＣＭＰ装置の概略構成を示す断面図である。同図に示
すように、第２のＣＭＰ装置３０には、研磨定盤１１の
上方に、研磨すべきシリコン基板１を保持して押圧する
ための第２の加圧ユニット２５が設けられて、この第２
の加圧ユニット２５は、弾性変形の小さい弾性体として
作用する金属板２０が、フィルムキャリア２１を介して
シリコン基板１を裏面から研磨定盤１１の研磨パッド１
２に押圧するように構成されている。なお、図５におい
て、図４の構成部分と対応する各部には、同一の番号を
付してその説明を省略する。
【００２９】この例において、図４の第１のＣＭＰ装置
１０及び図５の第２のＣＭＰ装置３０を用いて、ＣＭＰ
法により研磨を行う方法を説明する。まず、図１（ｂ）
に示した段階のシリコン基板１を用いて第１のＣＭＰ装
置１０に移送して、シリコン基板１の表面を研磨パッド
１２に接触させると共に、シリコン基板１の裏面を弾性
変形の大きい弾性体であるエアバッグ１８を備えた第１
の加圧ユニット１５により押圧した状態で、ノズル１４
から研磨液を供給する。この研磨液としては、例えば米
国のＲｏｄｅｌ社から市販されている商品名ＱＣＴＴ−
１０１０を用いる。この状態で、研磨定盤１１及び第１
の加圧ユニット１５をそれぞれ回転させて、図２（ｄ）
に示したように、配線用溝３の表面より上部に露出され
ている銅膜５を略完全に研磨する。
１０及び図５の第２のＣＭＰ装置３０を用いて、ＣＭＰ
法により研磨を行う方法を説明する。まず、図１（ｂ）
に示した段階のシリコン基板１を用いて第１のＣＭＰ装
置１０に移送して、シリコン基板１の表面を研磨パッド
１２に接触させると共に、シリコン基板１の裏面を弾性
変形の大きい弾性体であるエアバッグ１８を備えた第１
の加圧ユニット１５により押圧した状態で、ノズル１４
から研磨液を供給する。この研磨液としては、例えば米
国のＲｏｄｅｌ社から市販されている商品名ＱＣＴＴ−
１０１０を用いる。この状態で、研磨定盤１１及び第１
の加圧ユニット１５をそれぞれ回転させて、図２（ｄ）
に示したように、配線用溝３の表面より上部に露出され
ている銅膜５を略完全に研磨する。
【００３０】次に、シリコン基板１を第２のＣＭＰ装置
３０に移送して、シリコン基板１の表面を研磨パッド１
２に接触させると共に、シリコン基板１の裏面を弾性変
形の小さい弾性体である金属板２０を備えた第２の加圧
ユニット２５により押圧した状態で、ノズル１４から研
磨液を供給する。研磨液としては、上述の研磨液と略同
様なものを用いる。そして、この状態で、研磨定盤１１
及び第２の加圧ユニット２５をそれぞれ回転させて、図
２（ｅ）に示したように、配線用溝３の表面より上部に
露出されているバリア金属膜４を研磨する。
３０に移送して、シリコン基板１の表面を研磨パッド１
２に接触させると共に、シリコン基板１の裏面を弾性変
形の小さい弾性体である金属板２０を備えた第２の加圧
ユニット２５により押圧した状態で、ノズル１４から研
磨液を供給する。研磨液としては、上述の研磨液と略同
様なものを用いる。そして、この状態で、研磨定盤１１
及び第２の加圧ユニット２５をそれぞれ回転させて、図
２（ｅ）に示したように、配線用溝３の表面より上部に
露出されているバリア金属膜４を研磨する。
【００３１】上述したようなＣＭＰ法による研磨によれ
ば、銅膜５５の研磨を第１のＣＭＰ装置１０による弾性
変形の大きい弾性体であるエアバッグ１８を備えた第１
の加圧ユニット１５によりシリコン基板１の裏面を押圧
した状態で行った後、バリア金属膜４の研磨を第２のＣ
ＭＰ装置３０による弾性変形の小さい弾性体である金属
板２０を備えた第２の加圧ユニット２５によりシリコン
基板１の裏面を押圧した状態で行うようにしたので、銅
膜５５とバリア金属膜４との相対的な研磨速度の比を大
きくすることができる。それゆえ、バリア金属膜４の研
磨時に銅膜５５の研磨が進行するのを抑制することがで
きるので、図１１に示したような、銅膜５５の表面にお
けるデイッシング５７の発生、又は図１２に示したよう
な、銅膜５５の表面におけるエロージョン５８の発生を
防止することができる。この結果、微細化配線をダマシ
ン構造で構成する際に、形状劣化の少ないダマシン配線
を形成することができる。
ば、銅膜５５の研磨を第１のＣＭＰ装置１０による弾性
変形の大きい弾性体であるエアバッグ１８を備えた第１
の加圧ユニット１５によりシリコン基板１の裏面を押圧
した状態で行った後、バリア金属膜４の研磨を第２のＣ
ＭＰ装置３０による弾性変形の小さい弾性体である金属
板２０を備えた第２の加圧ユニット２５によりシリコン
基板１の裏面を押圧した状態で行うようにしたので、銅
膜５５とバリア金属膜４との相対的な研磨速度の比を大
きくすることができる。それゆえ、バリア金属膜４の研
磨時に銅膜５５の研磨が進行するのを抑制することがで
きるので、図１１に示したような、銅膜５５の表面にお
けるデイッシング５７の発生、又は図１２に示したよう
な、銅膜５５の表面におけるエロージョン５８の発生を
防止することができる。この結果、微細化配線をダマシ
ン構造で構成する際に、形状劣化の少ないダマシン配線
を形成することができる。
【００３２】このように、この例の構成によれば、シリ
コン基板１の表面を研磨液が供給される研磨定盤１１に
接触させて、シリコン基板１の裏面を弾性変形の大きい
弾性体を備えた第１の加圧ユニット１５により押圧した
状態で銅膜５を研磨した後、シリコン基板１の表面を研
磨液が供給される研磨定盤１１に接触させて、シリコン
基板１の裏面を弾性変形の小さい弾性体を備えた第２の
加圧ユニット２５により押圧した状態でバリア金属膜４
を研磨するようにしたので、銅膜５とバリア金属膜４と
の相対的な研磨速度の比を大きくすることができる。し
たがって、ＣＭＰ法により研磨して埋め込み配線を形成
する場合、バリア金属膜の研磨時に銅膜の研磨の進行を
抑制することができる。
コン基板１の表面を研磨液が供給される研磨定盤１１に
接触させて、シリコン基板１の裏面を弾性変形の大きい
弾性体を備えた第１の加圧ユニット１５により押圧した
状態で銅膜５を研磨した後、シリコン基板１の表面を研
磨液が供給される研磨定盤１１に接触させて、シリコン
基板１の裏面を弾性変形の小さい弾性体を備えた第２の
加圧ユニット２５により押圧した状態でバリア金属膜４
を研磨するようにしたので、銅膜５とバリア金属膜４と
の相対的な研磨速度の比を大きくすることができる。し
たがって、ＣＭＰ法により研磨して埋め込み配線を形成
する場合、バリア金属膜の研磨時に銅膜の研磨の進行を
抑制することができる。
【００３３】◇第２実施例 図３は、この発明の第２実施例である半導体装置の製造
方法を工程順に示す工程図である。この第２実施例の半
導体装置の製造方法の構成が、上述の第１実施例のそれ
と大きく異なるところは、配線用溝の表面より上部に露
出されている銅膜の膜厚の一部を残すように銅膜の研磨
を行うようにした点である。以下、同図を参照して、同
半導体装置の製造方法を工程順に説明する。まず、第１
実施例の図１（ｃ）までの工程と略同じ工程を繰り返し
た後、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１を第１
のＣＭＰ装置１０に移送して、シリコン基板１の表面を
研磨パッド１２に接触させると共に、シリコン基板１の
裏面を弾性変形の大きい弾性体であるエアバッグ１８を
備えた第１の加圧ユニット１５により押圧した状態で、
ノズル１４から研磨液を供給して、配線用溝３の表面よ
り上部に露出されている銅膜５を研磨する。但し、この
場合には、配線用溝３の表面より上部に露出されている
銅膜５を略完全に研磨することなく、銅膜５の膜厚の一
部を残すように研磨を行う。
方法を工程順に示す工程図である。この第２実施例の半
導体装置の製造方法の構成が、上述の第１実施例のそれ
と大きく異なるところは、配線用溝の表面より上部に露
出されている銅膜の膜厚の一部を残すように銅膜の研磨
を行うようにした点である。以下、同図を参照して、同
半導体装置の製造方法を工程順に説明する。まず、第１
実施例の図１（ｃ）までの工程と略同じ工程を繰り返し
た後、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１を第１
のＣＭＰ装置１０に移送して、シリコン基板１の表面を
研磨パッド１２に接触させると共に、シリコン基板１の
裏面を弾性変形の大きい弾性体であるエアバッグ１８を
備えた第１の加圧ユニット１５により押圧した状態で、
ノズル１４から研磨液を供給して、配線用溝３の表面よ
り上部に露出されている銅膜５を研磨する。但し、この
場合には、配線用溝３の表面より上部に露出されている
銅膜５を略完全に研磨することなく、銅膜５の膜厚の一
部を残すように研磨を行う。
【００３４】次に、図３（ｂ）に示すように、シリコン
基板１を第２のＣＭＰ装置３０に移送して、シリコン基
板１の表面を研磨パッド１２に接触させると共に、シリ
コン基板１の裏面を弾性変形の小さい弾性体である金属
板２０を備えた加圧ユニット２５により押圧した状態
で、ノズル１４から研磨液を供給して、配線用溝３の表
面より上部に露出されている銅膜５の残りの膜及びバリ
ア金属膜４を研磨する。図３（ｂ）に示すように、シリ
コン基板１の研磨面の対向面に終点検出装置２６を設け
ておいて、上述の銅膜５の残り膜厚を検出するようにす
る。このような終点検出装置２６としては、例えば光の
反射率の違いを利用して残り膜厚を検出するようにした
光学式装置を用いることができる。
基板１を第２のＣＭＰ装置３０に移送して、シリコン基
板１の表面を研磨パッド１２に接触させると共に、シリ
コン基板１の裏面を弾性変形の小さい弾性体である金属
板２０を備えた加圧ユニット２５により押圧した状態
で、ノズル１４から研磨液を供給して、配線用溝３の表
面より上部に露出されている銅膜５の残りの膜及びバリ
ア金属膜４を研磨する。図３（ｂ）に示すように、シリ
コン基板１の研磨面の対向面に終点検出装置２６を設け
ておいて、上述の銅膜５の残り膜厚を検出するようにす
る。このような終点検出装置２６としては、例えば光の
反射率の違いを利用して残り膜厚を検出するようにした
光学式装置を用いることができる。
【００３５】この例によれば、最初に研磨する銅膜５の
膜厚を略完全に除去することなく一部を残すことによ
り、次にバリア金属膜４を研磨するときに、研磨量の調
整が可能になるので、全体の研磨作業に自由度を持たせ
ることができる。
膜厚を略完全に除去することなく一部を残すことによ
り、次にバリア金属膜４を研磨するときに、研磨量の調
整が可能になるので、全体の研磨作業に自由度を持たせ
ることができる。
【００３６】このように、この例の構成によっても、第
１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。加えて、この構成によれば、研磨作業に自由度
を持たせることができる。
１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。加えて、この構成によれば、研磨作業に自由度
を持たせることができる。
【００３７】◇第３実施例 図６は、この発明の第３実施例である半導体装置の製造
方法に用いられるＣＭＰ装置の概略構成を示す断面図で
ある。この第３実施例の半導体装置の製造方法の構成
が、上述の第１実施例のそれと大きく異なるところは、
銅膜の研磨に用いられる第１のＣＭＰ装置の加圧ユニッ
トの構成を変更するようにした点である。以下、同図を
参照して、同ＣＭＰ装置について説明する。
方法に用いられるＣＭＰ装置の概略構成を示す断面図で
ある。この第３実施例の半導体装置の製造方法の構成
が、上述の第１実施例のそれと大きく異なるところは、
銅膜の研磨に用いられる第１のＣＭＰ装置の加圧ユニッ
トの構成を変更するようにした点である。以下、同図を
参照して、同ＣＭＰ装置について説明する。
【００３８】第１実施例で用いられた第１のＣＭＰ装置
１０がシリコン基板１の裏面をエアバッグ１８からなる
弾性変形の大きい弾性体で押圧する構成になっているの
に対して、この例の第１のＣＭＰ装置３２は、シリコン
基板１の表面から弾性変形の大きい弾性体で押圧する構
成になっている。すなわち、同ＣＭＰ装置３２は、研磨
定盤１１の表面に弾性変形の大きい弾性体としてゴム薄
膜３３が取り付けられて、このゴム薄膜３３に取り付け
られた研磨パッド１２によりシリコン基板１の表面を押
圧する構成になっている。このように、シリコン基板１
の裏面を押圧する加圧ユニットに限らず、研磨定盤１１
側から、シリコン基板１の表面を押圧する構成とするこ
ともできる。
１０がシリコン基板１の裏面をエアバッグ１８からなる
弾性変形の大きい弾性体で押圧する構成になっているの
に対して、この例の第１のＣＭＰ装置３２は、シリコン
基板１の表面から弾性変形の大きい弾性体で押圧する構
成になっている。すなわち、同ＣＭＰ装置３２は、研磨
定盤１１の表面に弾性変形の大きい弾性体としてゴム薄
膜３３が取り付けられて、このゴム薄膜３３に取り付け
られた研磨パッド１２によりシリコン基板１の表面を押
圧する構成になっている。このように、シリコン基板１
の裏面を押圧する加圧ユニットに限らず、研磨定盤１１
側から、シリコン基板１の表面を押圧する構成とするこ
ともできる。
【００３９】次に、バリア金属膜４を研磨するときは、
第１実施例と同様に図５の第２のＣＰＭ装置３０を用い
て行うようにする。この例の構成によれば、研磨定盤１
１の一部の構成を変更するのみで弾性変形の大きい弾性
体で、シリコン基板１の表面を押圧することができるの
で、、研磨装置の構成を簡単にすることができる。
第１実施例と同様に図５の第２のＣＰＭ装置３０を用い
て行うようにする。この例の構成によれば、研磨定盤１
１の一部の構成を変更するのみで弾性変形の大きい弾性
体で、シリコン基板１の表面を押圧することができるの
で、、研磨装置の構成を簡単にすることができる。
【００４０】このように、この例の構成によっても、第
１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。加えて、この構成によれば、加圧ユニットの構
成を簡単にすることができる。
１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。加えて、この構成によれば、加圧ユニットの構
成を簡単にすることができる。
【００４１】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、第１実
施例で弾性変形の大きい弾性体として用いたエアバック
は、その膨張の度合いを小さくすることにより、弾性変
形の小さい弾性体としても作用させることができる。こ
の場合は、銅膜を研磨する工程と、バリア金属膜を研磨
する工程とに共通の研磨定盤を用いることができるの
で、ＣＭＰ装置の構成を簡単にすることができる。ま
た、エアバッグに限らずに、内部に圧力流体を密封した
バッグであれば、エアバッグと同様に用いることができ
る。
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、第１実
施例で弾性変形の大きい弾性体として用いたエアバック
は、その膨張の度合いを小さくすることにより、弾性変
形の小さい弾性体としても作用させることができる。こ
の場合は、銅膜を研磨する工程と、バリア金属膜を研磨
する工程とに共通の研磨定盤を用いることができるの
で、ＣＭＰ装置の構成を簡単にすることができる。ま
た、エアバッグに限らずに、内部に圧力流体を密封した
バッグであれば、エアバッグと同様に用いることができ
る。
【００４２】また、ＣＭＰ法に用いる研磨液は、銅膜を
研磨する工程と、バリア金属膜を研磨する工程とに共通
の研磨液を用いても、各工程に別々な研磨液を用いるよ
うにしても良い。これらの選択は、目的、用途等に応じ
て任意に選ぶことができる。また、この発明はダマシン
配線構造に限らずに、最近の多層配線で採用されている
デュアルダマシン配線構造に適用しても、効果的であ
る。
研磨する工程と、バリア金属膜を研磨する工程とに共通
の研磨液を用いても、各工程に別々な研磨液を用いるよ
うにしても良い。これらの選択は、目的、用途等に応じ
て任意に選ぶことができる。また、この発明はダマシン
配線構造に限らずに、最近の多層配線で採用されている
デュアルダマシン配線構造に適用しても、効果的であ
る。
【００４３】また、バリア金属膜は、特にタンタル又は
タンタルナイトライドが特性、成膜度等で優れている
が、これに限らず、タングステンナイトライド（Ｗ
Ｎ）、タングステンシリコンナイトライド（ＷＳｉ
Ｎ）、タンタルシリコンナイトライド（ＴａＳｉＮ）等
の他の高融点材料も同様に用いることができる。また、
各絶縁膜の材料の種類、膜厚、成膜方法等の条件は一例
を示したものであり、目的、用途等に応じて変更するこ
とができる。
タンタルナイトライドが特性、成膜度等で優れている
が、これに限らず、タングステンナイトライド（Ｗ
Ｎ）、タングステンシリコンナイトライド（ＷＳｉ
Ｎ）、タンタルシリコンナイトライド（ＴａＳｉＮ）等
の他の高融点材料も同様に用いることができる。また、
各絶縁膜の材料の種類、膜厚、成膜方法等の条件は一例
を示したものであり、目的、用途等に応じて変更するこ
とができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
装置の製造方法によれば、半導体基板の表面を研磨液が
供給される研磨定盤に接触させて、半導体基板を弾性変
形の大きい弾性体により押圧した状態で銅膜を研磨する
第１の研磨工程と、半導体基板の表面を研磨液が供給さ
れる研磨定盤に接触させて、半導体基板を弾性変形の小
さい弾性体により押圧した状態でバリア金属膜を研磨す
る第２の研磨工程とを含むように構成したので、銅膜と
バリア金属膜との相対的な研磨速度の比を大きくするこ
とができる。また、この発明のＣＭＰ装置によれば、銅
膜の研磨時に、半導体基板の裏面を押圧する弾性変形の
大きい弾性体を備えた第１の加圧ユニットと、バリア金
属膜の研磨時に、半導体基板の裏面を押圧する弾性変形
の小さい弾性体を備えた第２の加圧ユニットとを有する
ように構成したので、比較的簡単な構成で銅膜とバリア
金属膜との相対的な研磨速度の比を大きくするように半
導体装置を製造することができる。したがって、ＣＭＰ
法により研磨して埋め込み配線を形成する場合、バリア
金属膜の研磨時に銅膜の研磨の進行を抑制することがで
きる。
装置の製造方法によれば、半導体基板の表面を研磨液が
供給される研磨定盤に接触させて、半導体基板を弾性変
形の大きい弾性体により押圧した状態で銅膜を研磨する
第１の研磨工程と、半導体基板の表面を研磨液が供給さ
れる研磨定盤に接触させて、半導体基板を弾性変形の小
さい弾性体により押圧した状態でバリア金属膜を研磨す
る第２の研磨工程とを含むように構成したので、銅膜と
バリア金属膜との相対的な研磨速度の比を大きくするこ
とができる。また、この発明のＣＭＰ装置によれば、銅
膜の研磨時に、半導体基板の裏面を押圧する弾性変形の
大きい弾性体を備えた第１の加圧ユニットと、バリア金
属膜の研磨時に、半導体基板の裏面を押圧する弾性変形
の小さい弾性体を備えた第２の加圧ユニットとを有する
ように構成したので、比較的簡単な構成で銅膜とバリア
金属膜との相対的な研磨速度の比を大きくするように半
導体装置を製造することができる。したがって、ＣＭＰ
法により研磨して埋め込み配線を形成する場合、バリア
金属膜の研磨時に銅膜の研磨の進行を抑制することがで
きる。
【図１】この発明の第１実施例である半導体装置の製造
方法を工程順に示す工程図である。
方法を工程順に示す工程図である。
【図２】同半導体装置の製造方法を工程順に示す工程図
である。
である。
【図３】この発明の第２実施例である半導体装置の製造
方法を工程順に示す工程図である。
方法を工程順に示す工程図である。
【図４】同半導体装置の製造方法に用いられる化学的機
械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】同半導体装置の製造方法に用いられる化学的機
械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】同半導体装置の製造方法に用いられる化学的機
械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】同半導体装置の製造方法により製造された半導
体装置の概略構成を示す断面図である。
体装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す工
程図である。
程図である。
【図９】同半導体装置の製造方法に用いられる化学的機
械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】同半導体装置の製造方法に用いられる化学的
機械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
機械研磨装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】従来の半導体装置の製造方法の欠点を説明す
る図である。
る図である。
【図１２】従来の半導体装置の製造方法の欠点を説明す
る図である。
る図である。
１ シリコン基板 ２ 絶縁膜 ３ 配線用溝 ４ バリア金属膜 ５ 銅膜 ６ 埋め込み配線 １０ 第１のＣＭＰ装置 １１ 研磨定盤 １２ 研磨パッド １３、１９ 回転軸 １４ ノズル １５ 第１の加圧ユニット １６ 金属ヘッド １７ リテーナ １８ エアバッグ（弾性変形の大きい弾性体） ２０ 金属板（弾性変形の小さい弾性体） ２１ フィルムキャリア ２５ 第２の加圧ユニット ２６ 終点検出装置 ３０、３２ 第２のＣＭＰ装置 ３３ ゴム薄膜（弾性変形の大きい弾性体）
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304
Claims (12)
- 【請求項１】 半導体基板の表面を覆う絶縁膜に配線用
凹部を形成した後、該配線用凹部を含む全面に第１の金
属膜及び第２の金属膜を順次に形成し、前記配線用凹部
の表面より上部に露出されている前記第２及び第１の金
属膜を順次に化学的機械研磨法により研磨して埋め込み
配線を形成する半導体装置の製造方法であって、 前記半導体基板の表面を研磨液が供給される研磨定盤に
接触させて、前記半導体基板を弾性変形の大きい弾性体
により押圧した状態で前記第２の金属膜を研磨する第１
の研磨工程と、 前記半導体基板の表面を研磨液が供給される研磨定盤に
接触させて、前記半導体基板を弾性変形の小さい弾性体
により押圧した状態で前記第１の金属膜を研磨する第２
の研磨工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項２】 半導体基板の表面を覆う絶縁膜に配線用
凹部を形成した後、該配線用凹部を含む全面に第１の金
属膜及び第２の金属膜を順次に形成し、前記配線用凹部
の表面より上部に露出されている前記第２及び第１の金
属膜を順次に化学的機械研磨法により研磨して埋め込み
配線を形成する半導体装置の製造方法であって、 前記半導体基板の表面を研磨液が供給される研磨定盤に
接触させて、前記半導体基板の裏面を弾性変形の大きい
弾性体を備えた第１の加圧ユニットにより押圧した状態
で前記第２の金属膜を研磨する第１の研磨工程と、 前記半導体基板の表面を研磨液が供給される研磨定盤に
接触させて、前記半導体基板の裏面を弾性変形の小さい
弾性体を備えた第２の加圧ユニットにより押圧した状態
で前記第１の金属膜を研磨する第２の研磨工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 半導体基板の表面を覆う絶縁膜に配線用
凹部を形成した後、該配線用凹部を含む全面に第１の金
属膜及び第２の金属膜を順次に形成し、前記配線用凹部
の表面より上部に露出されている前記第２及び第１の金
属膜を順次に化学的機械研磨法により研磨して埋め込み
配線を形成する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の表面を研磨液が供給される第１の研磨
定盤に接触させて、該第１の研磨定盤に備えられる弾性
変形の大きい弾性体によって前記半導体基板の表面を押
圧した状態で前記第２の金属膜を研磨する第１の研磨工
程と、 前記半導体基板の表面を研磨液が供給される第２の研磨
定盤に接触させて、前記半導体基板の裏面を弾性変形の
小さい弾性体を備えた第２の加圧ユニットにより押圧し
た状態で前記第１の金属膜を研磨する第２の研磨工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記第１の研磨工程を、前記配線用凹部
の表面より上部に露出されている第２の金属膜の膜厚の
一部を残すように行うことを特徴とする請求項１、２又
は３記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記配線用凹部は、前記絶縁膜の膜厚の
途中位置まで至るように形成された配線用溝、又は前記
絶縁膜の膜厚を貫通するように形成された配線用孔から
成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１の金属膜としてバリア金属を用
いる一方、前記第２の金属膜として銅又は銅を主成分と
する金属を用いることを特徴とする請求項１、２又は３
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記バリア金属としてタンタル又はタン
タルナイトライドを用いることを特徴とする請求項６記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 半導体基板の表面に形成された配線用凹
部を含む全面に第１の金属膜及び第２の金属膜が順次に
形成され、前記配線用凹部の表面より上部に露出されて
いる前記第２及び第１の金属膜を順次に研磨する化学的
機械研磨装置であって、 前記第２の金属膜の研磨時に、前記半導体基板の裏面を
押圧する弾性変形の大きい弾性体を備えた第１の加圧ユ
ニットと、 前記第２の金属膜の研磨時に、前記半導体基板の裏面を
押圧する弾性変形の小さい弾性体を備えた第２の加圧ユ
ニットとを具備してなることを特徴とする化学的機械研
磨装置。 - 【請求項９】 半導体基板の表面に形成された配線用凹
部を含む全面に第１の金属膜及び第２の金属膜が順次に
形成され、前記配線用凹部の表面より上部に露出されて
いる前記第２及び第１の金属膜を順次に研磨する化学的
機械研磨装置であって、前記第２の金属膜の研磨時に用いられ、研磨中の前記半
導体基板の表面を押圧するための弾性変形の大きい弾性
体を備えた研磨定磐と、 前記第２の金属膜の研磨時に用いられ、研磨中の前記半
導体基板の裏面を押圧する弾性変形の小さい弾性体を備
えた第２の加圧ユニットとを具備してなることを特徴と
する化学的機械研磨装置。 - 【請求項１０】 前記弾性変形の大きい弾性体として、
内部に圧力流体を密封したバッグを用いることを特徴と
する請求項８又は９記載の化学的機械研磨装置。 - 【請求項１１】 前記弾性変形の大きい弾性体として、
ゴムを用いることを特徴とする請求項８又は９記載の化
学的機械研磨装置。 - 【請求項１２】 前記弾性変形の小さい弾性体として、
金属板を用いることを特徴とする請求項８又は９記載の
化学的機械研磨装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22690099A JP3356126B2 (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | 半導体装置の製造方法及び化学的機械研磨装置 |
| TW089116156A TW455941B (en) | 1999-08-10 | 2000-08-10 | Method of manufacturing semiconductor device and chemical mechanical polishing apparatus |
| US09/635,560 US6368981B1 (en) | 1999-08-10 | 2000-08-10 | Method of manufacturing semiconductor device and chemical mechanical polishing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22690099A JP3356126B2 (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | 半導体装置の製造方法及び化学的機械研磨装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001053038A JP2001053038A (ja) | 2001-02-23 |
| JP3356126B2 true JP3356126B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=16852363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22690099A Expired - Fee Related JP3356126B2 (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | 半導体装置の製造方法及び化学的機械研磨装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6368981B1 (ja) |
| JP (1) | JP3356126B2 (ja) |
| TW (1) | TW455941B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109676507A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-26 | 厦门大学 | 一种高速气浮主轴气囊抛光装置 |
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| JP2003001559A (ja) * | 2001-06-21 | 2003-01-08 | Mitsubishi Electric Corp | 化学的機械研磨方法、化学的機械研磨装置およびスラリー供給装置 |
| US20030134576A1 (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-17 | Saket Chadda | Method for polishing copper on a workpiece surface |
| US20060255016A1 (en) * | 2002-01-17 | 2006-11-16 | Novellus Systems, Inc. | Method for polishing copper on a workpiece surface |
| KR100604819B1 (ko) * | 2003-06-12 | 2006-07-28 | 삼성전자주식회사 | 반도체 패키지용 배선 기판, 그 제조방법 및 이를 이용한반도체 패키지 |
| JP4864402B2 (ja) * | 2005-09-29 | 2012-02-01 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| CN102765012B (zh) * | 2012-03-23 | 2014-06-25 | 中国科学院光电技术研究所 | 基于电流变液的柔性可控气囊抛光工具 |
| CN108818294A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-16 | 长江存储科技有限责任公司 | 研磨头、研磨系统及研磨方法 |
| JP7158223B2 (ja) * | 2018-09-20 | 2022-10-21 | 株式会社荏原製作所 | 研磨ヘッドおよび研磨装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH07297195A (ja) * | 1994-04-27 | 1995-11-10 | Speedfam Co Ltd | 半導体装置の平坦化方法及び平坦化装置 |
| US5830806A (en) * | 1996-10-18 | 1998-11-03 | Micron Technology, Inc. | Wafer backing member for mechanical and chemical-mechanical planarization of substrates |
| US6001730A (en) * | 1997-10-20 | 1999-12-14 | Motorola, Inc. | Chemical mechanical polishing (CMP) slurry for polishing copper interconnects which use tantalum-based barrier layers |
| US6184141B1 (en) * | 1998-11-24 | 2001-02-06 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for multiple phase polishing of a conductive layer in a semidonductor wafer |
| US6227955B1 (en) * | 1999-04-20 | 2001-05-08 | Micron Technology, Inc. | Carrier heads, planarizing machines and methods for mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic-device substrate assemblies |
| US7041599B1 (en) * | 1999-12-21 | 2006-05-09 | Applied Materials Inc. | High through-put Cu CMP with significantly reduced erosion and dishing |
| US6248006B1 (en) * | 2000-01-24 | 2001-06-19 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | CMP uniformity |
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- 1999-08-10 JP JP22690099A patent/JP3356126B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2000
- 2000-08-10 TW TW089116156A patent/TW455941B/zh not_active IP Right Cessation
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109676507A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-26 | 厦门大学 | 一种高速气浮主轴气囊抛光装置 |
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