JP2004087760A - 半導体装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】局所的な銅1の研磨残り領域の検出と局所的な電解研磨加工の組み合わせにより銅1の研磨残りを解消する。電解研磨を用いるため低負荷な平坦化加工が可能となるので、層間絶縁膜としてLow−k材料9を用いた多層配線構造も構築可能となる。電解工具11には+極3の周囲を囲む−極4が一対の単位電極として複数個配設され、各電極は電源4に接続され、パルス電圧が印加されて銅1は電解研磨される。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に半導体基板上に研磨や研削技術を用いてダマシン配線形成工程により信頼性の高い配線を形成するのに好適な半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の製造には素子分離(STI: Shallow Trench Isolationの略称)、各トランジスタ素子から配線層へ信号伝達するためのタングステン(W)プラグ形成と配線層形成等のための平坦化加工技術が重要となってきている。
【0003】
この平坦化加工技術には化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishingの略称)と呼ばれる研磨加工技術が代表的である。
【0004】
特に最近では配線材料に銅が用いられるようになってきた。この平坦化はダマシン法が主流であり、例えば特開平2−278822号、特開平8−83780号公報に開示されている。
【0005】
さて、銅を配線材料とすると、従来のアルミニウム配線と比べて耐久性が上がり、抵抗値が低くなるメリットがあるが、その反面、銅イオンの酸化膜への拡散等による導電性イオンによる絶縁不良を考慮しなければならなくなる。
【0006】
ダマシン法においては図9(a)に示すように酸化膜9と配線材料である銅1の界面にバリア膜10を成膜して銅イオンの拡散を防止している。このバリア膜10の存在によってダマシン法では、図9の(a)工程から(c)工程までの工程を経て溝に銅1を埋め込むことになる。
【0007】
CMPによる平坦化には被加工物の削れ過ぎによる凹み(ディッシング)や配線密集部の全体的な凹み(エロージョン)を抑えて平坦性高く加工することが要求される。このために加工工具である研磨パッドは高弾性化が進み、より硬いパッドが用いられるようになってきている。
【0008】
また、「2000 Chemical Mechanical Planarization for ULSI Multilevel Interconnection Conference」のproceedings、58〜65頁に記載があるように、高平坦性と研磨剤使用量の抑制を狙った固定砥粒による平坦化加工も行なわれている。
【0009】
また、配線抵抗値の低減が配線材料の銅への変更により可能となるが、実際の信号伝達速度は微細配線間を隔てる絶縁材料(層間絶縁膜)の誘電率の影響を受ける。配線間隔が狭くなればなるほど顕著であり無視できなくなる。
【0010】
0.18μmルールまでのデバイスは現状の酸化シリコン膜(誘電率4.1)を層間絶縁膜に用いて配線形成を行なってきたが、今後量産化される0.15〜0.13μmまでのデバイスでは3.0〜2.6程度の低誘電率絶縁材料(一般にはlow−k材料と呼ばれる)が必要であり、0.1μm以降のデバイスには2.5以下が要求される。
【0011】
2.6程度の誘電率を有する絶縁材料は有機材料を中心にいくつかの候補が挙げられている。問題は、低誘電率になるほど膜の機械的強度が低下し、CMPによる平坦化工程において膜の剥れや割れが発生しやすくなり、歩留りを大きく低下する点である。
【0012】
特に0.1μmルール以降に要求される2.5以下のlow−k材料は、ポーラスシリカ等の脆性材料に限られており、平坦化における大きな課題となっている。
【0013】
CMPによる平坦化加工は、パッドに被加工面を押し当てて荷重すると共に溶剤に砥粒を含ませた研磨液をかけ流しながら、パッドとウェハを相対的に擦り合わせ運動させることによって行なわれる。従って、加工中にウェハの被加工面が受ける加工摩擦力はウェハ面内に働き、表面の薄膜を剥がしたり破断させる原因となる。これを避けるために低荷重研磨や高い機械強度を有するlow−k材料の探索が行なわれている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記のダマシン法の平坦化にCMPを用いて加工する場合、いくつかの課題がある。一つは上述の通り、高平坦性を実現する手法として高弾性率パッドを使うことに起因する課題である。パッドが高弾性率化すると凸部選択性が高まるため、理想的に平坦な面に形成されたパターンの凸部は高い選択比を持って平坦化が可能である。
【0015】
ところが、実際のデバイスは厚さムラのあるシリコンウェハをベースとしている上に、トランジスタ層を含むフロントエンド部と多層配線層を含むバックエンド部からなっている。このために各層に凹凸が生じるとその直上に形成する層は理想平坦面からはずれた凹凸を有する面内に形成されることとなってしまう。
【0016】
この様な状態で高弾性率のパッドを用いて平坦化を行なうとパターン以外の本来研磨されるべき凹部に研磨残りが生じる課題がある。ダマシン配線工程において、この様な研磨残りが発生すると配線間のショートにつながるため、問題である。
【0017】
その他の課題として、0.1μmルール以降の世代における絶縁材料にlow−k材料を用いた場合、その膜の機械強度が現状のシリコン酸化膜と比べて1/10以下と著しく低下するため、CMP加工中の剥れや割れ等のダメージを生じる課題がある。
【0018】
さらに、デバイス配線層の多層化がある。システムLSIやロジックLSIでは今後配線層は7〜10層程度の多層化が進む。脆性材料であるLow−k絶縁材料と多層配線構造の組み合わせは必須であるため、低負荷の平坦化加工方法がより強く望まれている。
【0019】
したがって、本発明の目的は上記課題を解決することにあり、第1の目的は、ダマシン配線形成工程において加工中の摩擦力を従来の1/10以下という低荷重研磨で行うことにより信頼性の高い多層配線構造体を有する半導体装置の製造方法を提供することにあり、また、第2の目的は半導体基板上に多層配線を形成する際に好適な低荷重研磨を可能とする平坦化加工装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成するために、予め半導体素子が形成された半導体基板上に、上部配線層をダマシン配線形成工程で形成する際に、配線形成領域外の基板表面に部分的に残留する配線膜の研摩残りを除去すること、及び基板表面を研摩する際に配線埋め込み用溝部(配線形成領域)を形成している低誘電率絶縁膜に余分な荷重が加わらない平坦化加工研磨技術について種々実験検討した。
【0021】
その結果、配線埋め込み用溝部以外の基板上に形成された配線膜を研磨加工により除去する際に、電解加工機能と砥石による研磨機能とを有する所定の電解工具及び画像検知器を備えた平坦化加工装置を用いることにより、加工摩擦力が従来のCMPに比べ1/10以下という低荷重研磨で、しかも基板上の配線埋め込み用溝部以外に部分的に残留する配線膜の研摩残りを確実に除去できるという知見が得られた。
【0022】
本発明はこのような重要な知見に基づいてなされたものであり、基板上の配線膜の研磨残り領域位置を画像検知器で検出し、この研磨残りを局所的に電解加工機能と砥石による研磨機能とを有する所定の電解工具で除去し、配線埋め込み用溝部(配線形成領域)内に配線層を確実に埋め込むことができるようにしたものである。
【0023】
上記電解加工機能と砥石による研磨機能とを有する所定の電解工具の構成例について概要を説明すると、電解工具を構成する支持体には、所定の間隔で直線状に、もしくは蜂の巣状に配列された一対の電極が複数個植設されると共に、複数の砥石が電極の端部より10μm〜100μm突出した高さで設けられている。そして、この砥石は上下移動可能とし、電極の端部からの突出高さ(電極高さとのギャップ)を、ある程度任意に調節できるようにすることが好ましい。
【0024】
この一対の電極は、一方の電極の周囲を他方の電極が所定の間隔をおいて包囲した構造を有しており、各電極はパルス電源に接続され、個々の電極対ごとに、もしくは複数の電極対をブロックに分けて各ブロックごとに、さらには全ての電極対を一括して、それぞれパルスの電圧、周波数、波形が制御できる構成となっている。
【0025】
以下、予め半導体素子が周知の方法で形成されている半導体基板上に、本発明のダマシン配線形成法で上部配線層を形成する際の原理的説明を、図1〜図3に示した模式図にしたがって具体的に説明する。
【0026】
図1は、本発明の代表構成例を説明する断面図で、予め半導体素子が形成されている不図示の半導体ウエハ基板の表面に上部配線層を形成する工程を示している。すなわち、半導体基板上にLow−k絶縁材料9を成膜し、これに配線形成用の溝Gを形成し、その上面にバリアメタル10を成膜する。そのバリアメタル10に重ねて上部配線層となる銅1をスパッタリングで薄く成膜し、これをメッキ下地膜とし電気メッキにより溝内が十分に満たされるまで成膜したウェハ基板を平坦化し、溝G内に配線層を埋め込む加工方法を表している。
【0027】
ウエハ基板の被加工面上には電解液6が満たされ、電解工具11を構成する支持体25には+電極2と−電極3が近接して構成されている。この図では、中心が+電極2であり、その外周を−電極3が取り囲んで構成した一対の電極を示している。
【0028】
電極とウエハ基板の被加工面間の距離は、電解工具11に図示しない手段により位置決め可能な構造となっている。電極には電源4からパルス状の電圧が印加でき、その周波数や電圧が制御できる構成を採っている。
【0029】
また、電極は相対的に被加工面内を図示しない駆動手段により基板の面内水平方向及び垂直方向に運動でき、かつ、任意の位置に移動して位置決めすることも可能である。図1では電極は一対であるが、図3(a)の平面図に示すように複数対をまとめて構成してもよい。
【0030】
さらに、電解工具11の支持体25上にはこの電極とは別に砥石7が設けられ、この砥石7はウエハ基板の被加工面と接触し被加工面の表面の軟質化されたキレート物質(電解液6と銅1と電解反応生成物)8を削り取る働きを有する。
【0031】
この砥石7の端面は、電極2,3の端部よりも高く所定のギャップを形成しており、電極が被加工面に直接接触しないように保護する作用をも有している。銅1は、主として電極1、3と電解液6の電気化学反応により電解研磨され、砥石7はキレート物質からなる電解生成物を機械的に削り取るというよりは拭い取る働きであり、被加工面に与える荷重は極めて低いものである。
【0032】
また、電極近くには画像検知器5が備えられており、溝以外の基板平坦面上に取り残されたに銅の残膜の有無がその銅残膜領域の位置と共に検知できる機能を有している。この画像検知器5は、電解工具11の支持体25に直接設けてもよいが、図2に示すように電解工具11とは独立に設けることもできる。
【0033】
画像検知器5により溝以外の被加工面に銅の残膜及び残膜領域の位置が検出された時には、電解工具11の特定の電極対もしくは電極対ブロックを選択して電解研摩を続行すれば取りこぼしなく残膜を容易に除去することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の特徴点を具体的に説明する。
本発明に係る第一の発明は、半導体基板の一表面に予め半導体素子、絶縁膜及び前記絶縁膜に開口部を設けて前記半導体素子の電極に接続された導体プラグを順次形成する工程と、前記導体プラグに接続された上部配線層を前記半導体基板上に形成する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に上部配線層を形成する工程においては、前記導体プラグが形成された半導体基板上に低誘電率絶縁膜を形成する工程と、前記低誘電率絶縁膜に配線形成用の開口溝部を形成する工程と、前記開口溝部と前記低誘電率絶縁膜表面にバリア層となる第1の導電膜を形成し、前記第1の導電膜上に上部配線層となる第2の導電膜を形成する工程と、前記半導体基板上に形成された第2の導電膜と第1の導電膜の一部を電解研磨加工手段を備えた平坦化加工装置により除去し、前記開口溝部内に第1の導電膜と第2の導電膜とを埋め込む工程とを有して成り、前記第2の導電膜と第1の導電膜の一部を電解研磨加工手段を備えた平坦化加工装置により除去する工程においては、前記開口溝部以外に残留する少なくとも前記第2の導電膜の研磨残り領域位置を、画像検知器により検知し、この画像情報に基づいて研磨残りを局所的に除去する工程を含むことを特徴とする。
【0035】
本発明に係る第二の発明は、前記開口溝部以外に残留する少なくとも前記第2の導電膜の研磨残り領域位置を検知して研磨残りを局所的に除去する工程においては、前記電解研磨加工手段を備えた平坦化加工装置の電解工具としてプラス極とマイナス極とを有し、一方の極の周囲を所定の間隔をおいて他極が包囲して一対の電極を構成していることを特徴とする。
【0036】
上記電解工具に設けられている一対の電極の外形は、50μm〜1mm、より好ましくは100μm〜500μmである。このようなサイズの電極対が単位電極として電解工具に複数個集積されている。
【0037】
本発明に係る第三の発明は、前記電解研磨加工手段を備えた平坦化加工装置が前記電解工具と研磨工具とを組み合わせた複合工具を備えていることを特徴とする。研磨工具としては砥石もしくは研磨パッドを用いる。
【0038】
上記半導体装置の製造方法において、上記研磨工具と上記電解工具の位置関係を同一面内から相対的に位置を変えられる構成とし、加工中にこれら両工具の相対位置を変えて平坦化加工する工程を含むことを特徴とする。
【0039】
上記半導体装置の製造方法において、第2の導電膜の加工工程及び前記第2の導電膜の研磨残りを除去する工程は電解工具で行い、第1の導電膜の一部を加工する工程は研磨工具に切換えて行うことを特徴とする。
【0040】
上記半導体装置の製造方法において、軟質パッドを用いて被加工面をクリーニングする工程を含むことを特徴とする。
【0041】
上記半導体装置の製造方法において、第2の導電膜の加工に用いる加工液として電解液を用いる工程を含むことを特徴とする。
【0042】
上記半導体装置の製造方法において、電解液は酸化剤と防食剤を含むことを特徴とする。
【0043】
上記半導体装置の製造方法において、酸化剤として過酸化水素水、リン酸、乳酸、りんご酸、キナルジン酸、クエン酸及び酒石酸のいずれかを含み、防食剤としてベンゾトリアゾールを含むことを特徴とする。
【0044】
本発明に係る第四の発明は、上記半導体装置の製造方法において、半導体基板上に上部配線層を形成する工程の特に平坦化加工工程を実施する際に好適な平坦化加工装置に関するものであり、その構成は、半導体基板を保持しながら回動するプラテン(定盤)と、前記プラテンに保持された半導体基板に回転しながら接触させて前記基板表面を電解研摩する電解工具と、前記電解工具に設けられた電極に電圧を印加する電源と、電解液を前記半導体基板面に供給する電解液供給手段と、電解研摩された前記半導体基板面の研摩状態を検出する画像検知器とを備えた平坦化加工装置であって、前記電解工具は、一方の極の周囲を所定間隔をおいて他極が包囲して構成された一対の単位電極が複数個設けられた支持体を有し、前記電極には前記電源からパルス電圧が印加される構成を有していることを特徴とする。
【0045】
上記電解工具を構成する支持体には、所定の間隔で例えば直線状に、もしくは蜂の巣状に配列された一対の単位電極が複数個植設されると共に、前記電極の端部より突出した高さの砥石が複数個設けられている。この砥石は所定のストロークで上下移動可能とすることが望ましい。
【0046】
【実施例】
以下、図面にしたがって本発明の代表的な実施例を具体的に説明する。
<実施例1>
図1を用いて本発明の半導体装置の製造方法に実施する平坦化加工装置を説明する。本図ではウェハ基板のシリコン部分からトランジスタ素子部分は省略してあり、上部配線層を埋め込むための低誘電率絶縁膜(Low−k絶縁膜)9、バリア膜10と上部配線層となる銅1が示されている。なお、バリア膜10は、基板中へ配線材料(銅)が拡散するのを防止するため、また基板と配線層との密着性を確保するために設けられるものであり、例えばTaもしくはTaNなどの薄膜が形成される。
【0047】
Low−k絶縁膜9には、配線形成用溝パターンGが形成されており、その上からバリア膜10と銅1が成膜されている。平坦化処理前の基板表面の初期形状は、凹凸している。この状態でLow−k絶縁膜9に形成された溝G内の銅1を残し、凸部のLow−k絶縁膜9が露出するまで平坦化処理を行い終了する。
【0048】
本発明では、基板最表面の銅1を加工し溝G内に銅を残し、埋め込まれた銅表面にディッシングやエロージョンといった削れ過ぎを生じさせることなく、しかも加工中の摩擦力がほとんど生じない上に、銅の研磨残りを生じない平坦化加工方法及び加工装置を提供する。
【0049】
まず、図1、図2、図3、図4、図5を用いて上記被加工基板12の平坦化加工方法とその平坦化装置を説明する。
【0050】
加工原理は、図1に示す通り、まず、銅1の表面に電解液6を供給する。この電解液6の組成は、純水、酸化剤及び防食剤からなる溶液で、主に銅と反応してキレート化合物8を生成する酸化剤を用いる。
【0051】
この酸化剤としては、例えばクエン酸、酒石酸、りんご酸、乳酸のごとき有機酸、もしくはリン酸のごとき無機酸、あるいはこれらの組合せであってもよい。この酸に過酸化水素水を加えると酸化反応が促進され望ましい。
【0052】
防食剤としては例えばベンゾトリアゾール(BTA)や高分子有機水溶液の界面活性剤による被膜を用いてもよい。
【0053】
この様な界面活性剤の例としてはポリアクリル酸アンモニウムが挙げられる。もちろんこの他の界面活性剤であってもよい。
【0054】
上記の電解液6は、銅1に電荷eを与えてキレート化合物(キレート膜)8を生成する。その電荷供給を積極的に律速するために電解工具11に電極2と電極3を備える。
【0055】
電極3は円筒状を有しており外形は一例として100μmである。直径30μmの+電極2の周囲を厚さ20μmの−電極3が15μmの所定間隔をおいて包囲した同心円構造を有している。なお、電解工具11の詳細な説明は図3により後述する。
【0056】
電源4がこれら電極に接続されており、電源4はパルス状の電圧を電極間にかけることができる。このパルスの電圧、周波数、波形は電源4により制御可能となっている。この例では、パルス電圧0〜20V、周波数100Hz、波形は矩形で行った。
【0057】
このように電極2、3から電解液6を介して積極的に電荷を銅1に供給するので、単に電解液中に銅を浸すよりも早くキレート膜8を生成できる。このキレート化合物8は、電解液6に可溶な軟質物質であるため基板表面から消失する。
【0058】
さらに基板表面からのキレート膜8の除去速度を早くするには、軽くぬぐう程度の手段を設ければよい。このキレート化された膜8を平滑に除去するために電解工具11の支持体25には砥石7が備えられている。電解工具11の支持体25に設けられた砥石7の高さは、電極の高さよりも高く数10〜100μm突出している。この砥石7にかける荷重は100g/cm2以下でよく、このキレート膜8の除去に必要な加工摩擦力は従来のCMPに比べ1/10以下にできる。
【0059】
次に、銅1の研磨残りに関して説明する。図5は従来の多層配線を形成する工程の断面構造を表している。図5の工程(a)は1層目の平坦化処理終了後の状態を示している。従来のCMPを用いて平坦化すると銅1が埋め込まれた配線部は矢印で示したように削れ過ぎを生じてディッシングやエロージョンを発生して凹部ができる。
【0060】
図5の工程(b)は2層目の銅1を成膜した状態を示している。図示のように、前工程で凹部ができている上にさらに上層の配線層1が形成されるために、図5の工程(c)に示す2層目の平坦化処理では、凹んだ部分の銅が削れ残ってしまい、隣接する配線同士が連なってしまうという問題が生じる。
【0061】
また、仮に平坦化が理想的に行なわれても、ウェハ基板自体の厚みムラが大きい場合、同様な表面形状となるために銅の研磨残りが生じることになる。この欠陥を避けるためにオーバ研磨が通常実施されるが、その場合は過剰な研磨による削れ過ぎが生じて配線の断面積が縮小し配線抵抗の増大を招くため好ましくない。従って、この銅1の研磨残りは、配線間のショートの原因となるため、あってはならない欠陥のひとつといえる。これら研磨残りの分布は、典型的には数mmから数cmの幅を有する領域であり、ウェハ面上に散在する傾向がある。
【0062】
本実施例により上述した研磨残りを解消するための方法と手段を説明する。図3は電解工具11の構成を表している。図3(a)は平面図、図3(b)は図3(a)のA−A´線の断面図を示している。この電解工具11には、同心円状に形成された一対の+−電極2、3が単位電極として支持体25に複数個蜂の巣状に集積されている。隣接する単位電極間の間隔は、この例では50μmとした。
【0063】
これらの単位電極は電源4に接続され、個々の単位電極ごとにパルス電圧が印加でき、原理的には単位電極をマイクロプローブとして微小領域の電解研磨ができる。したがって、画像検知器5で研摩残りの領域と位置とが検知されたときには、この研磨残りの領域をカバーするように所定の単位電極を選択してパルス電圧を印加し電解研磨すれば、微小領域の研磨残りでも洩れなく容易に除去できる。
【0064】
一対の単位電極の大きさは50μmから1mmあるいは、100μm〜500μmの直径であり、電解工具11全体の直径は5cm〜10cm程度である。本電解工具11は円形をしており、外部にはリング状に分割された砥石7が設けられている。
【0065】
これら電極1個あたりの加工量分布は、図4のグラフに示すようにガウス分布状となり、幅は、電極の直径を100μmとすると300μm、半値幅で100μm程度となる。この加工分布を適度に研磨残り領域に割当てることによって、局所的な研磨が可能になる。
【0066】
図2は、本発明の具体的な平坦化加工装置の構成例を模式的に示した斜視図である。ウェハ12は回転定盤であるプラテン13上に固定され、回転保持される。そのウェハ12上方には電解工具11があり、回転しながらウェハ上に押しつけられる。また、電解液6がウェハ12上に電解液供給ノズル14から供給される。
【0067】
その他、電解工具11と干渉しない位置には画像検知器5が設けられる。画像検知器5は、ウェハ5全面の研磨残り有無とその位置と大きさを検知できる。本実施例では、上部配線層を形成する銅の平坦化加工終了直前の時点において、この画像検知器5を用いて銅の研磨残りの位置と大きさを検出する。本装置には図示しないが、ウェハ上の研磨残り領域の位置を検出する機能も有している。
【0068】
検出された研磨残りは、電解工具11の複数ある電極のうち特定の1対から数対を使用して研磨残りを効果的に除去する。この際、砥石7の高さを上方に退避させて砥石7によるキレート層8の除去は行なわずに電解研磨にて該当する研磨残りのみを除去する。砥石7を退避する手段は図示していないが、砥石7面を電極高さに対して相対的に上下位置決め可能な構成を取っている。
【0069】
このようにして予定された加工が終了すると、該当の研磨残りが解消されたか否かを再び画像検知器5を用いて検出する。未だに研磨残りが検出された場合は加工除去を繰返して、完全に除去されるまで続行する。このような局所電解研磨加工を用いることにより、従来不可能であった低摩擦平坦化加工を高平坦性で研磨残りなしにできることがわかった。
【0070】
本実施例で加工できる材料は銅に限られるので、ダマシン配線形成のための平坦化工程としてはバリア膜10の除去工程が残る。このため、本実施例で述べた工程の後にバリア膜10を除去する工程が必要である。バリア膜10の除去は、例えば電解液をバリア膜を選択的に除去できる組成のものに変えて電解研磨するか、あるいは従来からの砥粒を使用した研摩パッドもしくは砥石による機械研摩で研磨により除去すればよい。
【0071】
<実施例2>
次にマルチプラテンを有する平坦化加工装置に本発明を適用した例について図6を用いて説明する。第一プラテン13−1の構造は、砥石7、リニア電解工具18、リニア画像素子19からなっている。
【0072】
リニア電解工具18は、実施例1の図3で示した単位電極と同じ構造の電極が直線状に配列されているものであり、リニア画像素子19は、固体撮像素子(CCD素子)が直線状に配列されているものである。
【0073】
加工原理は実施例1と同様であるが、本実施例においてはウェハよりも研磨工具が大きい点が異なる。いわゆるロータリ型のCMP装置と同様の構造となっている。
【0074】
このロータリ型のCMP装置と異なる点は、工具構造が図7に示すように従来の研磨パッドと異なり、特有な構造を採る点にある。図7(a)はプラテン13−1と第二プラテン13−2の平面図、図7(b)は図7(a)の線分A−Aの断面図を示している。
【0075】
プラテン13上に砥石7を設置し、半径線上にリニアにリニア電解工具18を配列し、それと異なる半径線上にリニア画像素子19を内蔵した構造である。このプラテン13−1と第二プラテン13−2は同様の構造を有している。なお、リニア電解工具18は、基本的には電極の配列が異なるだけで基本的には実施例1の図1及び図3と同じである。
【0076】
第三プラテン13−3は、通常の研磨パッドあるいは、砥石でできている。最後の第四プラテン13−4には軟質パッドを貼りつける。
【0077】
図6に示したように各プラテンには加工液供給ノズル15が備えられており、必要な溶液が必要な流量で供給される。この様な構成を採ることにより実施例1と同様に銅の電解研磨が可能となる。
【0078】
次に銅ダマシン配線の平坦化加工工程と本実施例の装置との対応について説明する。ウェハカセット17を出たウェハ12は、表面を下向きにウェハキャリア20にチャックされた後、第一プラテン13−1にロードされる。第一プラテン上には実施例1と同様に電解研磨液6が加工液供給ノズル15から供給されている。
【0079】
この電解研磨液はリン酸、乳酸、リンゴ酸、BTA、過酸化水素水、ポリアクリル酸アンモニウム、純水のいずれか、あるいは、これらの組み合わせからなっている。その他の有機酸、例えば、クエン酸、酒石酸、キナルジン酸等を含んでもよい。
【0080】
これらを含む電解液中でウェハ12の銅成膜面を工具側に100g/cm2以下の荷重で押しつけて加工する。プラテンの回転数は30rpmから100rpm程度、ウェハキャリア20の自転速度も30rpmから100rpm程度とする。
【0081】
第一プラテン13−1上では、リニア電解工具18の電極にパルス波形の電圧をウェハに印加しながら加工し、リニア画像素子19により銅の有無を逐一検出する。本工程においては銅の研磨レートを高く取りスループットを上げるように調整する。局所的に銅が消滅する状態がリニア画像素子19により検出された時点で研磨を終了し、第二プラテン13−2へ移る。
【0082】
第二プラテン13−2では、リニア画像素子19により銅の研磨残り位置を検出し、リニア電解工具18の各電極の上方を研磨残り領域が通過する時点に同期して必要な電極にのみパルス電圧を印加して研磨残り領域の解消を行う。リニア画像素子19により銅の研磨残り解消が検知されたら第二プラテン13−2における研磨を終了し、第三プラテン13−3へ進む。
【0083】
第三プラテン13−3では、露出したバリア膜10の除去を行う。従来のバリア除去CMPを行なえばよい。ただし、100g/cm2以下の低荷重研磨を行うことが肝要である。バリア膜10の除去が終了したら、第四プラテン13−4にてウェハ表面のクリーニングを行なう。
【0084】
この第四プラテン13−4には軟質パッドが貼り付けら得ており、表面にダメージを与えることなくウェハ表面に付着した異物類を除去できる。この第四プラテン13−4によるクリーニングは、加工後に行なう後洗浄のアシスト的な位置付けのため省略してもよい。
【0085】
研磨加工を終了したウェハ12は後洗浄手段16にロードされ、洗浄後に乾燥した状態でウェハカセット17に収納されて平坦化加工が完了する。
【0086】
第一、第二プラテンに装着されている砥石7の代わりに通常の研磨パッドを用いてもよい。平坦化性能を含めた研磨性能全体のバランスを加味した選択が肝要である。
【0087】
<実施例3>
図8は、本発明の平坦化加工技術を用いて半導体基板上に上部配線層として多層配線構造体を形成した断面図を示したものである。すなわち、本構造は6層の多層配線ロジックデバイスの断面である。
【0088】
シリコンウェハ基板12の表面に浅溝素子分離溝(STI)を形成し、この溝内に酸化膜21を平坦化加工技術により形成した後、ゲートパターン22等を形成しトランジスタを形成する。その後、上部配線層とのW製コンタクトプラグ23をW平坦化加工技術により形成する。Wプラグ23も銅配線構造と同様に絶縁膜9との界面にバリア膜24が成膜される。このWプラグ23から上層がすべて銅配線層であり、これらの配線層1−1〜1−6の6層とも本発明を用いて形成した。
【0089】
ここで、銅配線の2層目1−2において平坦化以外の工程で銅配線の膜減りが発生した場合の例として説明する。なお、銅の膜減りの他凹凸が生じるその他の例としては、絶縁膜(Low−k材料)9の熱変形等がある。このような凹凸が発生した場合、銅配線の2層目1−2以降の上層配線1−3〜1−6は、凹部の影響を受けて凹んだ形状が保持される。
【0090】
従来の平坦化加工技術をこれらの上層配線層形成に適用すると銅の研磨残りが発生することによる配線不良を生じる問題が起こるが、本発明の電解加工による局所研磨残り検出と該当領域の局所的な銅の除去工程を行うことにより、図8に示した銅配線の3層目以降の配線形状は配線層1−3〜1−6に示した通り、凹んだ形状に沿って所望の量の銅配線を形成することが可能となる。
【0091】
本発明の電解研磨では加工中の基板に与えるストレスがほとんどゼロであるため、加工摩擦力によLow−k絶縁膜9のダメージはない。このため、配線層の剥れや割れは生じていない。
【0092】
特に図8に示すような多層配線構造をとるデバイスでは層間層数が増加し、10層から20層程度のデバイスが現実的になってきている。これら配線の中でも特に上層の配線は深く太いために微細配線パターンの密集する下層からの剥れ等が問題になるが、本発明によれば著しく加工摩擦力を低下できるので、まったく欠陥なく図8に示すような多層配線デバイスを製作することができた。
【0093】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明により所期の目的を達成することができた。すなわち、従来研磨残りの解消なために行なっていたオーバ研磨を行なうことなく、銅ダマシン配線層の平坦化加工が行なえるようになる。また、加工中の摩擦力も従来の1/10以下とすることが可能となる。
【0094】
このため、配線抵抗値増大を招くことがなく、配線間の抵抗値ばらつきが少ないデバイスを不良率を低く抑えて生産できるという絶大な効果を得ることができるようになる。さらに、層間絶縁膜として機械的強度の低い脆性材料である新Low−k材料を用いて配線層を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の平坦化加工原理を説明する模式図。
【図2】本発明の平坦化加工装置の構成を説明する模式図。
【図3】本発明の電解工具の一例を説明する図。
【図4】本発明の電解工具の加工量分布を説明するグラフ。
【図5】従来技術を用いた平坦化による配線部の過研磨を説明する工程断面図。
【図6】本発明の平坦化加工装置のその他の構成例を説明する図。
【図7】図6に示した電解研磨工具の構成例を説明する図。
【図8】本発明により製造した多層配線構造を有する半導体装置の断面構造を説明する図。
【図9】従来のCMP技術によるダマシン平坦化プロセスを説明する断面工程図。
【符号の説明】
1…銅、
2…+電極、
3…−電極、
4…電源、
5…画像検知器、
6…電解液、
7…砥石、
8…キレート膜、
9…Low−k絶縁膜、
10…バリア、
11…電解工具、
12…ウェハ、
13…プラテン、
14…電解液供給ノズル、
15…加工液供給ノズル、
16…後洗浄手段、
17…ウェハカセット、
18…リニア電解工具、
19…リニア画像検知器、
20…ウェハキャリア、
21…絶縁膜、
22…ゲート、
23…Wプラグ、
24…Wプラグのバリア膜
25…支持体。
Claims (10)
- 半導体基板の一表面に予め半導体素子、絶縁膜及び前記絶縁膜に開口部を設けて前記半導体素子の電極に接続された導体プラグを順次形成する工程と、前記導体プラグに接続された上部配線層を前記半導体基板上に形成する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に上部配線層を形成する工程においては、前記導体プラグが形成された半導体基板上に低誘電率絶縁膜を形成する工程と、前記低誘電率絶縁膜に配線形成用の開口溝部を形成する工程と、前記開口溝部と前記低誘電率絶縁膜表面にバリア層となる第1の導電膜を形成し、前記第1の導電膜上に上部配線層となる第2の導電膜を形成する工程と、前記半導体基板上に形成された第2の導電膜と第1の導電膜の一部を電解研磨加工手段を備えた平坦化加工装置により除去し、前記開口溝部内に第1の導電膜と第2の導電膜とを埋め込む工程とを有して成り、前記第2の導電膜と第1の導電膜の一部を電解研磨加工手段を備えた平坦化加工装置により除去する工程においては、前記開口溝部以外に残留する少なくとも前記第2の導電膜の研磨残り領域位置を、画像検知器により検知し、この検知された画像情報に基づいて研磨残りを局所的に除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記開口溝部以外に残留する少なくとも前記第2の導電膜の研磨残り領域位置を検知して研磨残りを局所的に除去する工程においては、前記電解研磨加工手段を備えた平坦化加工装置の電解工具としてプラス極とマイナス極とを有し、一方の極の周囲を所定間隔をおいて他極が包囲して一対の単位電極を構成していることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電解研磨加工手段を備えた平坦化加工装置が前記電解工具と研摩工具とを組み合わせた複合工具を備えていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電解工具と研磨工具の位置関係を同一面内から相対的に位置を変えられる構成とし、加工中にこれら両工具の相対位置を変えて平坦化加工する工程を含むことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の導電膜の加工工程及び前記第2の導電膜の研磨残りを除去する工程は電解工具で行い、第1の導電膜の一部を加工する工程は前記研磨工具に切換えて行うことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の導電膜の加工に用いる加工液として電解液を用いる工程を含むことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電解液は酸化剤と防食剤を含む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。
- 前記酸化剤として過酸化水素水、リン酸、乳酸、りんご酸、キナルジン酸、クエン酸及び酒石酸のいずれかを含み、防食剤としてベンゾトリアゾールを含むことを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。
- 半導体基板を保持しながら回動するプラテンと、前記プラテンに保持された半導体基板に回転しながら接触させて前記基板表面を電解研摩する電解工具と、前記電解工具に設けられた電極に電圧を印加する電源と、電解液を前記半導体基板面に供給する電解液供給手段と、電解研摩された前記半導体基板面の研摩状態を検出する画像検知器とを備えた平坦化加工装置であって、前記電解工具は、一方の極の周囲を所定間隔をおいて他極が包囲して構成された一対の単位電極が複数個設けられた支持体を有し、前記電極には前記電源からパルス電圧が印加される構成を有していることを特徴とする平坦化加工装置。
- 前記電解工具を構成する支持体には、所定の間隔で直線状に、もしくは蜂の巣状に配列された一対の単位電極が複数個植設されると共に、前記電極の端部より突出した高さの砥石が複数個設けられていることを特徴とする請求項9記載の平坦化加工装置。
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US6379223B1 (en) * | 1999-11-29 | 2002-04-30 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for electrochemical-mechanical planarization |
TW571005B (en) * | 2000-06-29 | 2004-01-11 | Ebara Corp | Method and apparatus for forming copper interconnects, and polishing liquid and polishing method |
US6743645B2 (en) * | 2001-03-30 | 2004-06-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of inspecting process for manufacturing semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
US6472314B1 (en) * | 2001-10-02 | 2002-10-29 | Lsi Logic Corporation | Diamond barrier layer |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
KR100905561B1 (ko) * | 2004-09-14 | 2009-07-02 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 금속 및 배리어 층의 전기화학적 기계적 프로세싱 공정 |
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