JP2004276219A - 電解加工液、電解加工装置及び配線加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板表面の電解研磨時に、配線層である銅の加工速度を少なくともバリア層と同等な速度まで遅くし、銅膜の表面と絶縁層の表面とをほぼ同一平面になるように平坦化できる電解加工液を提供する。
【解決手段】本発明による電解加工液は、基板に形成されたバリア層又は銅を主成分とする配線層の少なくとも１層を電解研磨して基板表面を平坦化するための電解加工液であって、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む。インヒビタは銅表面に吸着し、銅がイオンとして溶解することを抑制する。表面に吸着したインヒビタが研磨により除去された部分で選択的に銅の溶解が促進されるので、配線層は凸部から優先的に除去され、電解研磨の過程で平坦化が促進される。また、酸化剤や研磨砥粒を含むとさらに好適である。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明による電解加工液は、基板に形成されたバリア層又は銅を主成分とする配線層の少なくとも１層を電解研磨して基板表面を平坦化するための電解加工液であって、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む。インヒビタは銅表面に吸着し、銅がイオンとして溶解することを抑制する。表面に吸着したインヒビタが研磨により除去された部分で選択的に銅の溶解が促進されるので、配線層は凸部から優先的に除去され、電解研磨の過程で平坦化が促進される。また、酸化剤や研磨砥粒を含むとさらに好適である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解研磨に用いる電解加工液、電解加工装置及び前記電解加工液を用いた配線加工方法に関する。詳しくは半導体集積回路等の配線層及びバリア層の不要部分を除去し、表面を平坦化するための電解研磨に用いる電解加工液、電解加工装置及び及び前記電解加工液を用いた配線加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路装置の内部配線の金属材料として、従来アルミニウムやアルミニウム合金が使われてきたが、より電気抵抗が低くエレクロトマイグレーション耐性のある銅が、今日用いられている。
【０００３】
銅配線を形成するために、配線材料としての銅や銅拡散防止用のバリア層を基板上に形成した絶縁層内に設けたコンタクトホールや配線溝に埋め込み、銅やバリア層の絶縁層上に堆積された不要部分をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械研磨）により除去、平坦化するダマシン法（非特許文献１参照）が用いられている。
【０００４】
図５（ａ）〜（ｄ）に銅配線のダマシン法による加工工程の例を示す。図５（ａ）は導電層１ａを形成した半導体基板１上にＳｉＯ２膜やｌｏｗ−ｋ材等からなる絶縁層２を堆積し、この絶縁層内部に、例えばリソグラフィーエッチング技術によるコンタクトホール３と配線層用溝４を形成して、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上には電解めっきの給電層としてシード層６を形成した状態を示す。絶縁層２への銅拡散防止のためのバリア層５としてはＴａ／ＴａＮ混合膜、ＴｉＮ，ＷＮ，ＳｉＴｉＮ，ＣｏＷＰ，ＣｏＷＢ等の膜が使用される。図５では、導電層１ａが半導体基板１内に形成した不純物拡散領域の場合を示すが、半導体基板１の上部に形成した配線層でも良い。後者の場合、導電層１ａは絶縁領域に挟まれ、表面が絶縁領域とほぼ同じ高さになり、かつ表面がほぼ平坦になるように平坦化処理がされている。ここで、半導体基板等１の上に絶縁層２、コンタクトホール３、配線溝４、バリア層６が形成され、場合により配線層７が形成された、デバイスの製造工程途上のものを含めて基板Ｗと称することとし、デバイスや配線等を搭載する母材としての半導体基板等を原基板１（又は半導体基板１等）と称して区別することとする。
【０００５】
次に、図５（ｂ）に示すように、例えば基板Ｗの表面に銅膜からなる配線層７を堆積する。半導体基板１のコンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填するとともに、絶縁層２上に銅膜７を堆積する。その後、図５（ｃ）に示すように、研磨剤スラリーを用いたＣＭＰにより配線層７およびシード層６を除去して、バリア層５を表層一面に露出させる。続いて図５（ｄ）に示すように、コンタクトホール３及び配線溝４に充填させた銅膜７の表面と絶縁層２の表面とをほぼ同一平面になるように、バリア層５及び配線溝４上の銅膜７を研磨して研磨工程を終了する。これにより、半導体基板１上に銅からなる配線層７が形成される。
【０００６】
ところで、タンタルＴａは弗化水素酸以外の酸に不溶であり、溶解液として弗化水素酸単独や硝酸を混合したものがある。酸化タンタルは弗化水素酸およびアルカリ溶液に溶解するため、タンタルを酸化してからアルカリ溶液に溶解する方法が考えられる。アルカリと酸化剤を組合わせた例として、５０％水酸化カリウムと塩化銅を用いる方法（例えば特許文献１参照）やタンタルを陽極酸化した後にアルカリ水溶液で酸化被膜を溶解する方法（例えば特許文献２参照）等がある。
また、半導体製造プロセスにおける研磨において、電界研磨と機械研磨を複合させ、金属膜を加工する方法があり、銅膜に関しては、ＣＭＰによる金属膜の平坦化に比して、金属膜の凸部を選択的に除去しながら効率的に平坦化することが可能である（例えば特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特公昭４９−１１３８号公報（第６９頁右欄）
【特許文献２】特開昭４９−１２５２３９号公報（第２頁）
【特許文献３】特開２００１−７７１１７号公報（段落、００５６〜００６０、００７３、図１７〜図１８等）
【非特許文献１】Ｐ．Ｃ．Ａｎｄｒｉｃａｃｏｓ， Ｃ， Ｕｚｏｈ， Ｊ． Ｏ． Ｄｕｋｏｖｉｃ， Ｊ． Ｈｏｒｋａｕｓ ＆ Ｈ． Ｄｅｌｉｇｉａｎｎｉ： “Ｄａｍａｓｃｅｎｅ ｃｏｐｐｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ ｆｏｒ ｃｈｉｐ ｉｎｔｅｒ−ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ”， ＩＢＭ Ｊ． Ｒｅｓ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍ．， ４２， ５６７ （１９９８）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このダマシン法には、次のような問題がある。配線溝４等の内部に銅を確実に埋め込むためには、絶縁層２の表面上に過剰な銅膜７を堆積させる必要があり、この時必然的に銅膜７の表面に凹凸が形成される。そして、この過剰な銅膜７を平坦化しつつ研磨する時には、研磨速度を上げるため、従来のＣＭＰでは加工圧力を上げざるを得ず、配線の断面が皿状に窪んでしまうディッシングや、銅と共に絶縁膜も余分に研磨されるエロージョン等を生じ、平坦性の低下をもたらすという問題があった。
【０００９】
また、近年層間絶縁材として従来のＣＶＤ−ＳｉＯ２膜よりも、誘電率の更に低いｌｏｗ−ｋ材と呼ばれる有機・無機材料が提案されている。これらは誘電率を低くするため、多孔質に形成され、柔らかく、機械的強度がＳｉＯ２膜に比べて低い。このため、ＣＭＰプロセスでは、ｌｏｗ−ｋ材と基板とが剥離し易く、同プロセスを適用するのは困難であった。
また、ＣＭＰ工程において、スラリーは高価で消費量も多く、また廃液処理費用もかかるので、スラリー使用の低減が望まれていた。
【００１０】
ところで、過剰の銅膜７を除去しバリア層が露出するまでは、専ら銅の加工を促進するために、電解加工液を用いる電解研磨方法が考えられた。電解研磨方法では、ＣＭＰに比べ、低荷重で金属膜を効率的に除去することができる。
【００１１】
しかしバリア膜７が露出した段階において、研磨中に表層一面に露出するバリア層５は、その硬さや化学的安定性から研磨速度が銅に比べ遅いので、配線溝４上等、銅が表面に露出した部分では、銅が優先的に除去されディッシングを起こし易い。よってバリア層の露出後の加工法においては、銅膜とバリア層を少なくとも同等な速度で均一に加工できるような電解加工液と電解加工装置の実現が望まれていた。また、半導体集積回路等の配線形成プロセスにおいて、平坦性に優れた配線構造を得られる配線加工方法が望まれていた。
【００１２】
本発明は上記問題を解決するために、基板表面の電解研磨時に、配線層である銅の加工速度を少なくともバリア層と同等な速度まで遅くし、銅膜の表面と絶縁層の表面とをほぼ同一平面になるように平坦化できる電解加工液を提供すること、およびかかる電解加工液を用いた電解研磨が可能な電解加工装置を提供すること、さらに半導体集積回路等の配線形成プロセスにおいて、この電解加工液を用いて平坦性に優れた配線構造を得られる配線加工方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１に記載の電解加工液は、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層を電解研磨して基板Ｗ表面を平坦化するための電解加工液９であって、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む。ここで「銅を主成分とする」とは、純粋な銅に限らず、不純物や添加物や多少の混合物を含むものでも良く、また、銅を主成分とする化合物であっても良いという意味である。また、配線層７はシード層６を含むものとする。これにより、基板Ｗ表面の電解研磨時に、配線層７の加工速度を抑制でき、平坦性に優れた基板Ｗ表面を得ることができる。
ここに、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層を電解研磨して基板Ｗ表面を平坦化するための電解加工液９とは、典型的には、基板に形成された銅を主成分とする配線層、又は基板に形成されたバリア層及び銅を主成分とする配線層を電解研磨して基板表面を平坦化するための電解加工液をいう。また、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００１４】
請求項２に記載の電解加工液は、請求項１に記載の電解加工液において、前記インヒビタはベンゾトリアゾール又はその誘導体（５−メチルベンゾトリアゾール、カルボキシルベンゾトリアゾール等）、ベンゾイミダゾール又はその誘導体、フェナセチン、キナルジン酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アセトニトリル、アクリロニトリル、フェニルアセトニトリル、又はアミン系（メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン四酢酸等）のうちの１種類以上を含む。ここでベンゾトリアゾール等を１種類と数えるものとする。これらインヒビタは銅表面に吸着して、銅がイオンとして溶解することを抑制する。そして、表面に吸着したインヒビタが研磨により除去された部分で選択的に銅の溶解が促進される。その結果、配線層７は凸部から優先的に除去されることになり、電解研磨の過程で平坦化が促進されることになる。
【００１５】
請求項３に記載の電解加工液は、請求項１又は２に記載の電解加工液において、前記アルカリ溶液は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、アンモニア水等の無機アルカリ、又は水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｉ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−ブチル）アンモニウム、水酸化２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム等の有機アルカリのうちの１種類以上を含む。ここで水酸化カリウム等を１種類と数えるものとする。アルカリ溶液はバリア層５及び配線層７の両者の加工に好適である。
【００１６】
また、前記弗素系溶液は、弗化水素酸、弗化アンモニウム、フルオロ珪酸、フルオロ硼酸、弗化ナトリウム、弗化カリウム、２弗化水素カリウム、弗化銀、弗化スズ、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロ珪酸カリウム、ヘキサフルオロ珪酸アンモニウム、又はテトラフルオロ硼酸のうちの１種類以上を含む。ここで弗化水素酸等を１種類と数えるものとする。非酸化性の酸である弗化水素酸に対して銅は侵食されないが、タンタルは容易に溶解する。従って、弗素系溶液はバリア層５の加工に好適である。
【００１７】
請求項４に記載の電解加工液は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電解加工液において、さらに酸化剤を含む。酸化剤はバリア層５を構成するタンタルの表面に酸化皮膜を形成してアルカリ溶液に溶解させる。また、銅を主成分とする配線層７を酸化して、溶解を促進させる。
【００１８】
請求項５に記載の電解加工液は、請求項４に記載の電解加工液において、前記酸化剤は、オゾン水、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸化合物、重クロム酸カリウム等の重クロム酸化合物、ヨウ素酸カリウム等のハロゲン酸化合物、硝酸、硝酸鉄等の硝酸化合物、過塩素酸等の過ハロゲン酸化合物、フェリシアン化カリウム等の遷移金属塩、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、又はヘテロポリ酸塩のうちの１種類以上を含む。ここでオゾン水を１種類と数えるものとする。
【００１９】
請求項６に記載の電解加工液は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電解加工液において、さらに研磨砥粒を含む。研磨砥粒による機械研磨が加わり、電解複合研磨を行なえるので、配線層７の表面に吸着したインヒビタを効率的に除去し、その結果、配線層７を構成する銅の溶解を促進させる。
【００２０】
請求項７に記載の電解加工液は、請求項６に記載の電解加工液において、前記研磨砥粒は酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、二酸化マンガン、酸化セリウム、酸化ジルコニア、ダイヤモンド、炭化珪素、又は窒化珪素のうちの１種類以上を含む。ここで酸化珪素等を１種類と数えるものとする。
【００２１】
請求項８に記載の電解加工装置は、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置８ａであって、前記基板Ｗを保持する基板保持手段１１と、前記基板Ｗの被加工面に電解研磨を行うための研磨面を有する研磨具１４と、前記電解研磨の陰極として作用する加工電極１３と、前記加工電極１３と前記基板Ｗとの間に直流電界又はパルス電界を印加する電源１８と、前記加工電極１３と前記被加工面との間に、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液９を保持するように収容する電解加工槽１０を備える。ここで、電解加工液９は酸化剤や研磨砥粒のいずれか又は両方を含むものであっても良い。これにより、配線層７の加工速度を抑制でき、平坦性に優れた基板Ｗ表面を得ることができる電解加工装置を提供できる。
ここに、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置８ａとは、典型的には、基板に形成された銅を主成分とする配線層、又は基板に形成されたバリア層及び銅を主成分とする配線層の電解研磨を行う電解加工装置をいう。また、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００２２】
請求項９に記載の電解加工装置は、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置８ｂであって、前記基板Ｗを保持する基板保持手段１１と、前記基板Ｗの被加工面に電解研磨を行うための研磨面を有する研磨具１４と、前記電解研磨の際に前記被加工面に電界が印可されるように陰極２１及び陽極２２を配置した電極部２３と、前記陰極２１と前記陽極２２との間に直流電界又はパルス電界を印加する電源１８と、前記電極部２３と前記被加工面との間に、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液９を保持するように収容する電解加工槽１０を備える。ここで、電解加工液９は酸化剤や研磨砥粒のいずれか又は両方を含むものであっても良い。これにより、配線層の除去が進んで、島状になった時でも効果的な加工ができる。
ここに、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置８ｂとは、典型的には、基板に形成された銅を主成分とする配線層、又は基板に形成されたバリア層及び銅を主成分とする配線層の電解研磨を行う電解加工装置をいう。また、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００２３】
請求項１０に記載の配線加工方法は、表面に導電層１ａを有する基板Ｗ上に絶縁層２を形成する工程と、前記絶縁層２に、前記導電層１ａに達するコンタクトホール３及び配線溝４を形成する工程と、前記コンタクトホール３及び前記配線溝４が形成された絶縁層２上にバリア層５を堆積する工程と、前記バリア層５上に銅を主成分とする金属からなる配線層７を前記コンタクトホール３及び前記配線溝４が充填されるように堆積する工程と、前記配線層７のうち前記絶縁膜２上に堆積された部分を、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液９を用いて電解研磨により除去する工程と、前記バリア層５のうち前記絶縁膜２上に堆積された部分を、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液９を用いて電解研磨により除去する工程とを備える。ここで、デバイスや配線等を搭載する母材としての半導体基板等を原基板１と称し、製造工程途上のものを含めて基板Ｗと称することとする。導電層１ａは原基板１に形成された不純物拡散層の場合もあるが、多層配線構造等で基板Ｗ表面に配線層が形成される場合もあるので、表面に導電層１ａを有する基板はＷとした。また、電解加工液９は酸化剤や研磨砥粒のいずれか又は両方を含むものであっても良い。本発明により、配線層７の加工速度を抑制でき、平坦性に優れた基板Ｗ表面を得ることができる配線加工方法を提供できる。
ここに、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
〔配線加工方法の実施の形態〕
本発明による配線の加工方法を説明するために、図１に半導体集積回路における銅を主体とする配線の形成及び加工工程の例を示す。従来例の配線加工方法の説明に使用した図５はそのまま使用できるので参照しながら説明する。
【００２５】
半導体集積回路の半導体基板１（原基板）に導電層１ａが形成される（ステップＳ０１）。図５では、導電層１ａは基板内に形成した不純物拡散層の場合を示すが、多層配線構造にする場合等、基板Ｗ表面に形成された配線層でも良い。次に、導電層１ａを有する半導体基板１上にＳｉＯ２膜やｌｏｗ−ｋ材等からなる絶縁層２を例えば減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により堆積する（ステップＳ０２）。次に、絶縁層２に、例えば公知のリソグラフィーエッチング技術によりコンタクトホール３及び配線溝４を形成し（ステップＳ０３）、この上に、絶縁層２内への銅拡散防止のためのバリア層５（ステップＳ０４）、さらにその上に電解メッキの給電層としてのシード層６を形成する（ステップＳ０５）。バリア層５は例えば、スパッタ法により堆積したＴａ／ＴａＮ混合膜、ＴｉＮ、ＷＮ、ＳｉＴｉＮ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ等の膜からなり、シード層６は例えばスパッタ法により堆積したＣｕ膜からなる。この状態が図５（ａ）に示される。
【００２６】
図５（ｂ）は配線層７としての銅膜を堆積した状態を示す。銅膜７は電解メッキ法により形成する（ステップＳ０６）。これにより、コンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填すると共に、絶縁層２上を銅膜７で覆う。この状態では銅膜７の表面に凹凸が存在する。なお、銅膜７を銅を主体とした膜としても良い。また、シード層６は配線層７と同じ銅が用いられるので、配線層７と一体となって、デバイス完成後は配線として機能する。また電解や研磨による除去も、配線層７と一体的に行なわれる。このため、請求項における配線層はシード層を含むものとする。
【００２７】
以上のプロセスは従来と同様のプロセスで行われるが、絶縁層２上にある不要な配線層としての銅膜７及びバリア層５の除去は本発明による。電解加工液として、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む液を用いる。
【００２８】
通常の電解研磨法では、配線層７を形成した基板Ｗを陽極側に接続し、研磨工具を陰極側に接続し、その間に電解加工液を充填すると、電解加工液の電解作用によって配線層７を構成する銅等がイオン化し、電解加工液中に溶解する。電解加工の効率は、電解加工液による他、パルス電圧やパルスの周期、陽極となる配線層７と陰極となる陰極板間の距離、基板Ｗ表面に露出した配線層の比率等による。電解加工の際には配線層７が陽極として作用するので、銅膜７が基板Ｗ表面を覆う状態では、電解により流れる電流は多く、電解加工が促進されるが、銅膜７の溶解が進んで、表面に露出した銅膜が少なくなると、電解により流れる電流は少なくなり、除去が抑制される。しかし、残存する銅膜に電界が集中して溶出が起こるために、不要な銅膜の残存が生じにくいという効果がある。他方、必要な銅膜が表面に露出した場合には過剰に除去され易いという欠点もある。
【００２９】
図５（ｃ）は電解研磨により余分な銅を除去し、表面を平坦化した状態を示す。銅の除去は電解研磨法により行う（ステップＳ０７）。本発明では、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液を用いる。インヒビタは酸素、窒素、硫黄原子を含み、これらの元素の非共有電子対を吸着点に銅表面に吸着し、これにより、銅がイオンとして溶解することを防ぎ、また遅らせることができる。
【００３０】
本実施の形態では、電解加工液としてアルカリ溶液とインヒビタ（腐食抑制剤）を含む液を用いるものとする。アルカリは銅Ｃｕに対しても、バリア層である例えばタンタルＴａに対しても溶解性を有するため、両金属を溶解することができる。絶縁層２上に堆積された除去すべき配線層７の下層のバリア層５も除去すべき層なので、配線層７の加工時に下層のバリア層５まで加工が進んでも問題ない。
【００３１】
インヒビタは銅表面に吸着し（ステップＳ０８）、これにより、銅がイオンとして溶解することを抑制する。
ところで、本実施の形態では、研磨具を用いた軽度の研磨を併用しており、基板Ｗ表面に研磨具を軽く押圧し、基板Ｗに対して回転等することにより、基板Ｗ表面の研磨も行なわれる。この研磨により配線層７の最も高い凸部から優先的に表面に吸着したインヒビタが除去される（ステップＳ０９）。除去されて銅が露出した部分では選択的に銅の溶解が進む（ステップＳ１０）。時間の経過と共にインヒビタが露出した銅表面に再度吸着し、銅の溶解が抑制される（再度ステップＳ０８に戻る）。続いて行われる表面研磨により、次に高い凸部で表面に吸着したインヒビタが除去され、新たに銅が露出した部分では選択的に銅の溶解が進むこととなる。このように、基板Ｗ表面の高い所から順次、金属膜７の溶出が進むので、結果的に平坦化が促進される。また、低い所に位置する銅表面のインヒビタは除去されないので、ディッシングやエロージョンを防止できる。以上の電解研磨により銅膜７及びシード層６が除去され、これにより、表面一面にバリア層５が露出する（ステップＳ１１）。
【００３２】
図５（ｄ）は電解研磨により表面に露出したバリア層５を除去し、表面を平坦化した状態を示す。バリア層５の除去は電解研磨法により行う（ステップＳ１２）。本実施の形態では電解加工液として弗素系溶液とインヒビタ（腐食抑制剤）を含む液を用いるものとする。弗化水素酸に対して銅Ｃｕは侵食されないが、タンタルＴａは容易に溶解する。従って、絶縁層２上にある不要なバリア層５の除去時に、コンタクトホール３及び配線溝４上に露出した配線層７は加工されないので、ディッシングや、エロージョンの発生を防止でき、好適である。
【００３３】
またコンタクトホール３及び配線溝４上に露出した配線層７にはインヒビタが吸着する（ステップＳ１３）ので、これによっても配線層の除去が抑制される。バリア層５が溶解して除去され（ステップＳ１４）、これにより、表面一面に絶縁層２が露出する（ステップＳ１５）。コンタクトホール３及び配線溝４上の銅膜７の表面と絶縁層２の表面とがほぼ同一平面になるように研磨されて、配線加工が完了する（ステップＳ１６）。また、バリア層５は薄く、表面の凹凸は僅かなので、バリア層５の表面にインヒビタを吸着させて、平坦化を促進させるまでもない。
【００３４】
なお、ステップＳ０２に戻り、配線の形成と加工の工程を繰り返すことにより、多層配線が可能になる。この場合、導電層１ａは基板Ｗ表面に形成された配線層となる。この多層配線の工程でも本発明による配線加工方法を使用できる。
【００３５】
また、本発明による電解加工液は酸化剤を含んでも良い。バリア層５に使用されるタンタルＴａは弗化水素酸以外の酸に不溶で、安定な金属であるが、その酸化被膜はアルカリ溶液に溶解されるので、これら酸化剤を含めることにより、電解研磨によるバリア層５の除去（加工速度）を早められる。また、酸化剤は銅の溶解を促進するので、電解研磨による配線層７の除去も促進できる。
【００３６】
また、本発明による電解加工液は研磨砥粒を含んでも良い。研磨砥粒による機械研磨が加わり、電界複合研磨を行なえるので、研磨とその結果としての銅の溶解を促進できる。したがって、適切な量の研磨砥粒を含ませることによって、電解加工の効率化を図ることができる。また、研磨は凸部から優先的に行なわれるにで、インヒビタとの協働作用によって、平坦化が促進される。
【００３７】
〔電解加工液の実施に形態〕
本発明による電解加工液は、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層を電解研磨して基板Ｗ表面を平坦化するための電解加工液で、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つ、および銅の溶解を抑制するインヒビタを含む。また、酸化剤、研磨砥粒の一方又は双方を含んでも良い。ここでは、この電解加工液の組成及び濃度、インヒビタの効果について説明する。
ここに、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層を電解研磨して基板Ｗ表面を平坦化するための電解加工液９とは、典型的には、基板に形成された銅を主成分とする配線層、又は基板に形成されたバリア層及び銅を主成分とする配線層を電解研磨して基板表面を平坦化するための電解加工液をいう。また、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００３８】
本発明の電解加工液に用いるインヒビタは、例えばベンゾトリアゾール又はその誘導体（５−メチルベンゾトリアゾール、カルボキシルベンゾトリアゾール等）、ベンズイミダゾール又はその誘導体、フェナセチン、キナルジン酸、ポリビニルピロリドン、アセトニトリル、アクリロニトリル、フェニルアセトニトリル、アミン系（メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン四酢酸）等である。２種類以上のインヒビタを含んでも良い。インヒビタの濃度は０．００１〜１質量％、好ましくは０．０５〜０．２質量％である。これらインヒビタは酸素、窒素、硫黄原子を含み、これら元素の非共有電子対を吸着点に銅表面に吸着し、銅がイオンとして溶解することを防ぎ、また遅らせることができる。したがって銅表面に吸着したインヒビタが研磨により除去された部分で選択的に銅の溶解が促進されるので、配線層７は凸部から優先的に除去されることになり、電解研磨の過程で平坦化が促進されることになる。
【００３９】
アルカリ溶液は、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、アンモニア水等の無機アルカリ、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｉ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−ブチル）アンモニウム、水酸化２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム等の有機アルカリである。２種類以上のアルカリを含んでも良い。アルカリの濃度は０．１〜５５質量％、好ましくは１０〜５５質量％である。アルカリ溶液は銅Ｃｕに対しても、バリア層５である例えばタンタルＴａに対しても溶解性を有する。従って、アルカリ溶液はバリア層５及び配線層７の両者の加工に使用できる。なお、絶縁層２上に堆積された除去すべき配線層の下層のバリア層も除去すべき層なので、配線層７の加工時に下層のバリア層５まで加工が進行しても問題ない。
【００４０】
弗素系溶液は、例えば弗化水素酸、弗化アンモニウム、フルオロ珪酸、フルオロ硼酸、弗化ナトリウム、弗化カリウム、２弗化水素カリウム、弗化銀、弗化スズ、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロ珪酸カリウム、ヘキサフルオロ珪酸アンモニウム、又はテトラフルオロ硼酸等である。これらを２種以上含んでも良い。弗素系溶液の濃度は０．０１〜４０質量％、好ましくは、０．１〜１０質量％である。非酸化性の酸である弗化水素酸に対して銅Ｃｕは侵食されないが、タンタルＴａは容易に溶解する。従って、弗素系溶液はバリア層５の加工に使用できる。絶縁層２上にある不要なバリア層の加工時に、コンタクトホール３及び配線溝４上に露出した配線層７は加工されないので、ディッシングや、エロージョンの発生を防止でき、好適である。
【００４１】
酸化剤は、例えばオゾン水、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸化合物、重クロム酸カリウム等の重クロム酸化合物、ヨウ素酸カリウム等のハロゲン酸化合物、硝酸、硝酸鉄等の硝酸化合物、過塩素酸等の過ハロゲン酸化合物、フェリシアン化カリウム等の遷移金属塩、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩等である。これらの２種類以上を含んでも良い。酸化剤の濃度は０．０１〜３０質量％、好ましくは０．１〜１０質量％である。タンタルは弗化水素酸以外の酸に不溶であるが、酸化タンタルは弗化水素酸およびアルカリに溶解するため、タンタルの表面に酸化皮膜を形成してからアルカリ溶液に溶解する。したがって、電解加工液にこれら酸化剤を含むことにより、バリア層５の除去を促進できる。また、酸化剤は銅の溶解を促進するので、配線層７の除去も促進できる。
【００４２】
研磨砥粒は、例えば酸化珪素（シリカ）、酸化アルミニウム、酸化セリウム、二酸化マンガン、酸化セリウム、酸化ジルコニア、ダイヤモンド、炭化珪素、窒化珪素等である。これらの２種類以上を含んでも良い。バリア層を研磨する場合にはコロイダルシリカを使用することが好ましい。これら研磨砥粒の濃度は０．１〜３０質量％、好ましくは１〜１０質量％である。研磨砥粒による機械研磨が加わり、電解複合研磨を行なえるので、銅表面に吸着したインヒビタを効果的に除去し、その結果、銅の溶解を促進できる。したがって、適切な量の研磨砥粒を含めることによって、電解加工の効率化を図ることができる。また、研磨は凸部から優先的に行なわれるにで、インヒビタとの協働作用によって、平坦化が促進される。
【００４３】
［電解加工液の実施例］
電解加工液として純水に硝酸１質量％、弗化水素酸１質量％、インヒビタとして５−メチルベンゾトリアゾ−ル、カルボキシルベンゾトリアゾ−ル、フェナセチン、キナルジン酸又はポリビニルアルコールをそれぞれ０．１質量％を溶解した４種類の液を用いて、銅からなる配線層７およびＴａ／ＴａＮ混合膜からなるバリア層５が形成された基板Ｗを電解加工した。硝酸と弗化水素酸の混合液の電解作用によりタンタルは溶解され、銅の加工速度はこれらインヒビタの効果によりタンタルの加工速度とほぼ同じとなり、平坦性のある基板Ｗが得られた。
【００４４】
〔電解加工装置の第１の実施の形態〕
前述の電解加工液を用いた電解研磨に使用される電解加工装置について説明する。図２に本発明の第１の実施の形態の電解加工装置８ａを示す。この電解加工装置８ａは、上方に開口して内部に電解加工液９を収容する有底円筒状の電解加工槽１０と、電解加工槽１０の上方に配置され、基板Ｗを着脱自在に下向きに保持する基板保持部１１（基板保持手段に該当する）とを有している。
【００４５】
電解加工槽１０は、モータ等の駆動に伴って回転する主軸１２に直結され、底部には、電解加工液９中に浸漬されて陰極となる円形平板状の陰極板１３（加工電極に該当する）が水平に配置されている。陰極板１３は弗化水素酸、アルカリ、酸化剤に耐性のある電極材料として、例えば金、白金、ルテニウム、ロジウム、オスミウム等で形成される。この陰極板１３の上面には、縦及び横方向に面内の全長に亘って直線状に延びる格子状の長溝１３ａが設けられている。この長溝１３ａを通って電解加工液９が流れ、また電解研磨によって生成される生成物や、気泡が排出される。陰極板１３のうち長溝１３ａに囲まれた領域が基板Ｗに近く、電極として作用する。更に、陰極板１３の上面には研磨パッド１４（研磨具に該当する）が配置されている。研磨パッド１４としては、例えば、発泡ポリウレタン等で、電極に対応する部分に多数の小孔を設け、通液性を持たせたものが用いられる。小孔に電解加工液９が満たされることにより、電極と基板Ｗとの間で通電が行なわれる。または、小孔を設ける代わりに、研磨パッド１４自体が通液性を有する部材を用いても良い。
【００４６】
主軸１２の回転に伴って電解加工槽１０が研磨パッド１４と一体に回転する。なお、この例では、電解加工槽１０が回転する例を示しているが、スクロール運動（並進回転運動）や往復運動をするようにしても良い。また、長溝１３ａの形状は、陰極板１３の中央部と外周部とで電流密度に差が生じるのを防止するとともに、電解加工液９や水素ガス等が長溝１３ａに沿ってスムーズに流れるようにするため、電解加工槽１０がスクロール運動を行う場合には、格子状であることが好ましく、また、電解加工槽１０が往復運動を行う場合には、この移動方向に沿って平行に配置することが好ましい。
【００４７】
基板保持部１１は、回転速度が制御可能な回転機構と研磨圧力が調整可能な上下動機構を備えた支持ロッド１５の下側に連結され、その下面に、例えば真空吸着により基板Ｗを吸着保持するようになっている。基板Ｗ表面を研磨パッド１４に押圧した状態で研磨することも可能である。基板保持部１１の下面外周部には、基板保持部１１に基板Ｗを吸着保持した時、基板Ｗの周縁部、ベベル部近傍のデバイス領域外となる部分で銅膜７と接触して、基板Ｗの表面に堆積した銅膜７を陽極にする電気接点１６が設けられている。この電気接点１６は、支持ロッド１５に内蔵されたロール摺動コネクタ及び配線１７ａにより、外部に配置した直流電源又はパルス電源としての整流器１８（電源に該当する）の陽極端子へ結線され、陰極板１３は、配線１７ｂを介して整流器１８の陰極端子に結線される。
【００４８】
更に、電解加工槽１０の上方に位置して、この内部に電解加工液９を供給する電解加工液供給ユニット１９が配置され、更に各機器及び運転全般を調節し管理する制御ユニット２０および安全装置（図示せず）等が備えられている。電解加工槽１０、電解加工液供給ユニット１９、その間の配管及び廃液管は電解加工液９に対して反応しないよう耐酸性、耐アルカリ性で化学的に安定なテフロン（デュポン社の登録商標）等で作製されている。なお、電解加工液９は酸化剤、研磨砥粒の一方又は双方を含んでも良い。また、制御ユニット２０は、電解研磨中のパルス印加条件、基板Ｗと研磨具１４の回転と押圧、電解加工槽１０への電解加工液９の供給等を適宜調整、制御する。
【００４９】
この電解加工装置８ａは、図５（ｂ）に示すように、表面にバリア層５及び配線層７が堆積されている基板Ｗのバリア層５及び配線層７を電解研磨し、基板Ｗ表面を平坦化するのに適するもので、その研磨動作について説明する。
【００５０】
電解加工槽１０内に電解加工液９を供給し、例えば９０ｒｐｍ程度の回転速度で電解加工液９と研磨パッド１４を一体に回転させる。一方、基板Ｗを基板保持部１１で下向きに吸着保持しておく。この状態で、基板Ｗを電解加工槽１０とは反対方向に、例えば９０ｒｐｍ程度の回転速度で回転させながら下降させ、この基板Ｗの表面（下面）を、例えば３００ｇ／ｃｍ２程度の一定の圧力で研磨パッド１４の表面に接触させ、同時に、整流器１８により陰極板１３と電気接点１６との間に、電解条件として電流密度０．５〜５Ａ／ｄｍ２、好ましくは１〜３Ａ／ｄｍ２の直流を、又は電流密度０．５〜５Ａ／ｄｍ２、好ましくは１〜３Ａ／ｄｍ２で、ＤＵＴＹ比１０〜９９％、好ましくは３０〜９０％のパルス電流を流す。
【００５１】
この時、陰極板１３の表面に設けた長溝１３ａから基板Ｗと研磨パッド１４との間に電解加工液９が供給され、加工後の電解加工液９はその中に浮遊する粒子や、反応によって生成される気泡等と共に長溝１３ａの中を通過して廃液管にスムーズに流出する。
【００５２】
この条件で、銅膜７は速い速度で、しかも効果的に平坦化されながら研磨される。すなわち、電解加工液９として、銅の溶解を抑制するインヒビタとアルカリ溶液を含むものを使用し、銅を陽極として電解研磨すると、露出した銅膜７の表面にインヒビタが吸着され、銅の電解溶出を抑制する。この吸着したインヒビタは、回転する低い圧力の研磨パッド１４で容易に除去できる。電解加工液９に研磨砥粒を含まない場合でも容易に除去できる。このため、研磨パッド１４で研磨すると、銅膜７の表面に吸着したインヒビタが除去され、この除去された部分で銅膜７が露出し、電解作用により溶解される。銅膜７に凹凸がある場合、凸部から優先的に研磨されるので、電解研磨の過程で平坦化が促進される。また、インヒビタで覆われた部分への通電は抑制され、金属面が露出している部分（すなわち胴膜７の凸部）へ電流が集中する性質があるので、胴膜７の凹部の表面は、インヒビタで覆われたままの状態で、溶解が抑制され、これによっても、凸部のみが選択的に研削除去され、平坦化が促進される。
【００５３】
そして、電解研磨終了後、基板保持部１１で保持した基板Ｗを上昇させ、この基板Ｗの回転を停止して、電解研磨終了後の基板Ｗを電解加工装置８ａ外に搬出する。
【００５４】
なお、陰極板の電極の形状（平面図）の例を図３（ａ）〜（ｃ）に示す（いずれも一部分のみ示したものであり、電極は全面に一様に配置される）。図２の陰極板１３の場合、図３（ａ）に示すように、長溝１３ａに囲まれた領域の方が基板Ｗに近い位置になり、陰極として作用する。変形例を図３（ｂ）、（ｃ）に示す。図３（ｂ）では形成された長溝に電極（陰極）を埋め込んでいる。この場合、陰極板上面と溝に埋め込まれた電極の上面との間に段差を形成し、電解加工液の流路を確保するようにした方がよい。図３（ｃ）では溝に埋め込む電極を棒状ではなく、モザイクのように細分し、複数の電極を点在させている。図３（ｂ）、（ｃ）では各電極を整流器１８の陰極端子に接続できれば、陰極板１３の一部を絶縁体で形成しても良い。
【００５５】
〔電解加工装置の第２の実施の形態〕
図４に本発明による電解加工装置の第２の実施の形態を示す。図４において、図２と同じ部分には同一符号を付して、説明を省略する。この電解加工装置８ｂの電解加工装置８ａと異なる点は、電解加工槽１０の底部に、内部に多数の陰極ロッド２１と陽極ロッド２２とを交互に配置した絶縁材からなる電極板２３（電極部に該当する）を水平に配置した点である。この電極板２３の上面には、縦及び横方向に面内の全長に亘って直線状に延びる格子状の長溝２３ａが形成されている。この長溝２３ａによって電解加工液９や気泡が排出される。陰極ロッド２１の上方には、電解加工液９や気泡が流れるように有孔性の充填材２４がある。充填材２４は、多孔質材料で、電解加工液９を含浸させるためのものであり、耐薬液性のものが好ましい。
【００５６】
電解条件として、電流密度０．５−５Ａ／ｄｍ２好ましくは１−３Ａ／ｄｍ２の直流を、又は電流密度０．５−５Ａ／ｄｍ２、好ましくは１−３Ａ／ｄｍ２で、ＤＵＴＹ比１０−９９％、好ましくは３０−９０％のパルス電流を流す。
【００５７】
そして全ての陰極ロッド２１は、配線１７ａを介して外部に配置された直流電源またはパルス電源としての整流器１８（電源に該当する）の陰極端子へ結線されており、また全ての陽極ロッド２２は、配線１７ｂを介して整流器１８の陽極端子に結線されている。なお、本装置８ｂには電解加工装置８ａにあるような電気接点１６は設けられていない。
【００５８】
この電解加工装置８ｂは、特に、基板Ｗの表面に堆積した余剰な銅膜７の溶解が進み、バリア層５が表面に露出して銅膜７が島状になった状態での基板Ｗの表面のバリア層５及び銅膜７を電解研磨するのに適したものである。すなわち、銅膜７が島状になると、電気接点等の外部端子から銅膜７への一様な通電ができなくなる。このような場合でも、この電解加工装置８ｂによれば、バイポーラ現象を利用し、銅の表面を局部的に正の極性とすることで、銅膜７の電解研磨を進めることができる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の態様を種々変更できることは明白である。例えば、実施の形態では、配線が銅の場合について説明したが、本発明の電解加工液を用いれば、銅を主成分とする金属でも、インヒビタが金属表面に吸着して電解を抑制し、また表面の軽い研磨によりインヒビタを除去できるので、銅と同様の効果を得られる。また、実施の形態では、バリア層がＴａを含む膜の場合を説明したが、ＴｉＮ等他の金属を含む膜にも、本発明の電解加工液を適用できる。
また、本発明の電解加工液は、配線層のみ、バリア層のみの電解研磨にも使用できる。また、ダマシン法以外の配線層と絶縁層を有する基板表面の平坦化技術にも使用できる。また、インヒビタが銅の溶解を停止するのではなく、遅らせる場合等では、研磨を伴わない電解加工のみに使用しても良い。
【００６０】
また、実施の形態では、基板を上側、陰極板を下側に配置する電解加工装置の例を説明したが、基板を下側、陰極板を上側に配置するよう構成しても良い。また、陰極板の形状は円形でなく、正方形でも良い。また、陰極板の長溝も格子状でなく、例えば同心円と放射線を組み合わせた形状にできる。また、直流電界とパルス電界を畳重しても良く、パルスの電圧や周期も変更可能である。また実施の形態では、電解加工液が研磨砥粒を含む場合には、電解加工液供給ユニットから研磨砥粒を含む電解加工液を供給する例を説明したが、研磨砥粒を含まない電解加工液と研磨液（研磨剤スラリー等）とを別の供給ユニットから供給しても良い。
【００６１】
また、実施の形態では、半導体基板（原基板）内に導電層がある場合についての配線加工方法を説明したが、導電層が基板Ｗ表面に形成された配線層であっても良い。また、原基板は半導体基板に限定されず、サファイア等の絶縁体でも良い。この場合、最初の導電層はエピタキシャル層内などに形成される。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電解加工液によれば、インヒビタが銅の溶解を抑制するので、バリア層と銅配線層を同等の加工速度で除去できる。また、表面に吸着したインヒビタが研磨により除去された部分で選択的に銅の溶解が促進されるので、配線層は凸部から優先的に除去され、ディッシングやエロージョンを起こすことなく、平坦性に優れた基板表面を得ることができる。
【００６３】
また、本発明の電解加工装置によれば、前記電解加工液を用いた電解研磨を可能にできる。また、本発明の配線加工方法によれば、半導体集積回路等の配線形成プロセスにおいて、この電解加工液を用いて平坦性に優れた配線構造を得られる。
【００６４】
また、本発明の電解加工液では、電解研磨を用いるので、低荷重で研磨することができ、銅などの柔らかい金属や、層間絶縁材としてｌｏｗ−ｋ材などを用いた配線構造にも適する。またスラリーの消費量も少なくできる。
【００６５】
また、電解加工液に酸化剤を含ませた場合は、バリア層や配線層の溶解を促進し、電解加工の効率を高める。さらに、電解加工液に研磨砥粒を含ませた場合は、さらに研磨砥粒による機械的研磨も加えて、電解複合研磨を行なえるので、より効率的な平坦化加工が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における銅配線の形成及び加工工程の例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における電解加工装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における陰極板の電極形状の例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における電解加工装置の構成を示す図である。
【図５】従来の銅配線の形成及び加工工程の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板
１ａ 導電層
２ 絶縁層
３ コンタクトホール
４ 配線溝
５ バリア層
６ シード層
７ 配線層
８ａ、８ｂ 電解加工装置
９ 電解加工液
１０ 電解加工槽
１１ 基板保持部
１２ 主軸
１３ 陰極板
１３ａ 長溝
１４ 研磨パッド
１５ 支持ロッド
１６ 電気接点
１７ａ、１７ｂ 配線
１８ 整流器
１９ 電解加工液供給ユニット
２０ 制御ユニット
２１ 陰極ロッド
２２ 陽極ロッド
２３ 電極板
２３ａ 長溝
２４ 充填材
Ｗ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解研磨に用いる電解加工液、電解加工装置及び前記電解加工液を用いた配線加工方法に関する。詳しくは半導体集積回路等の配線層及びバリア層の不要部分を除去し、表面を平坦化するための電解研磨に用いる電解加工液、電解加工装置及び及び前記電解加工液を用いた配線加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路装置の内部配線の金属材料として、従来アルミニウムやアルミニウム合金が使われてきたが、より電気抵抗が低くエレクロトマイグレーション耐性のある銅が、今日用いられている。
【０００３】
銅配線を形成するために、配線材料としての銅や銅拡散防止用のバリア層を基板上に形成した絶縁層内に設けたコンタクトホールや配線溝に埋め込み、銅やバリア層の絶縁層上に堆積された不要部分をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械研磨）により除去、平坦化するダマシン法（非特許文献１参照）が用いられている。
【０００４】
図５（ａ）〜（ｄ）に銅配線のダマシン法による加工工程の例を示す。図５（ａ）は導電層１ａを形成した半導体基板１上にＳｉＯ２膜やｌｏｗ−ｋ材等からなる絶縁層２を堆積し、この絶縁層内部に、例えばリソグラフィーエッチング技術によるコンタクトホール３と配線層用溝４を形成して、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上には電解めっきの給電層としてシード層６を形成した状態を示す。絶縁層２への銅拡散防止のためのバリア層５としてはＴａ／ＴａＮ混合膜、ＴｉＮ，ＷＮ，ＳｉＴｉＮ，ＣｏＷＰ，ＣｏＷＢ等の膜が使用される。図５では、導電層１ａが半導体基板１内に形成した不純物拡散領域の場合を示すが、半導体基板１の上部に形成した配線層でも良い。後者の場合、導電層１ａは絶縁領域に挟まれ、表面が絶縁領域とほぼ同じ高さになり、かつ表面がほぼ平坦になるように平坦化処理がされている。ここで、半導体基板等１の上に絶縁層２、コンタクトホール３、配線溝４、バリア層６が形成され、場合により配線層７が形成された、デバイスの製造工程途上のものを含めて基板Ｗと称することとし、デバイスや配線等を搭載する母材としての半導体基板等を原基板１（又は半導体基板１等）と称して区別することとする。
【０００５】
次に、図５（ｂ）に示すように、例えば基板Ｗの表面に銅膜からなる配線層７を堆積する。半導体基板１のコンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填するとともに、絶縁層２上に銅膜７を堆積する。その後、図５（ｃ）に示すように、研磨剤スラリーを用いたＣＭＰにより配線層７およびシード層６を除去して、バリア層５を表層一面に露出させる。続いて図５（ｄ）に示すように、コンタクトホール３及び配線溝４に充填させた銅膜７の表面と絶縁層２の表面とをほぼ同一平面になるように、バリア層５及び配線溝４上の銅膜７を研磨して研磨工程を終了する。これにより、半導体基板１上に銅からなる配線層７が形成される。
【０００６】
ところで、タンタルＴａは弗化水素酸以外の酸に不溶であり、溶解液として弗化水素酸単独や硝酸を混合したものがある。酸化タンタルは弗化水素酸およびアルカリ溶液に溶解するため、タンタルを酸化してからアルカリ溶液に溶解する方法が考えられる。アルカリと酸化剤を組合わせた例として、５０％水酸化カリウムと塩化銅を用いる方法（例えば特許文献１参照）やタンタルを陽極酸化した後にアルカリ水溶液で酸化被膜を溶解する方法（例えば特許文献２参照）等がある。
また、半導体製造プロセスにおける研磨において、電界研磨と機械研磨を複合させ、金属膜を加工する方法があり、銅膜に関しては、ＣＭＰによる金属膜の平坦化に比して、金属膜の凸部を選択的に除去しながら効率的に平坦化することが可能である（例えば特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特公昭４９−１１３８号公報（第６９頁右欄）
【特許文献２】特開昭４９−１２５２３９号公報（第２頁）
【特許文献３】特開２００１−７７１１７号公報（段落、００５６〜００６０、００７３、図１７〜図１８等）
【非特許文献１】Ｐ．Ｃ．Ａｎｄｒｉｃａｃｏｓ， Ｃ， Ｕｚｏｈ， Ｊ． Ｏ． Ｄｕｋｏｖｉｃ， Ｊ． Ｈｏｒｋａｕｓ ＆ Ｈ． Ｄｅｌｉｇｉａｎｎｉ： “Ｄａｍａｓｃｅｎｅ ｃｏｐｐｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ ｆｏｒ ｃｈｉｐ ｉｎｔｅｒ−ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ”， ＩＢＭ Ｊ． Ｒｅｓ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍ．， ４２， ５６７ （１９９８）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このダマシン法には、次のような問題がある。配線溝４等の内部に銅を確実に埋め込むためには、絶縁層２の表面上に過剰な銅膜７を堆積させる必要があり、この時必然的に銅膜７の表面に凹凸が形成される。そして、この過剰な銅膜７を平坦化しつつ研磨する時には、研磨速度を上げるため、従来のＣＭＰでは加工圧力を上げざるを得ず、配線の断面が皿状に窪んでしまうディッシングや、銅と共に絶縁膜も余分に研磨されるエロージョン等を生じ、平坦性の低下をもたらすという問題があった。
【０００９】
また、近年層間絶縁材として従来のＣＶＤ−ＳｉＯ２膜よりも、誘電率の更に低いｌｏｗ−ｋ材と呼ばれる有機・無機材料が提案されている。これらは誘電率を低くするため、多孔質に形成され、柔らかく、機械的強度がＳｉＯ２膜に比べて低い。このため、ＣＭＰプロセスでは、ｌｏｗ−ｋ材と基板とが剥離し易く、同プロセスを適用するのは困難であった。
また、ＣＭＰ工程において、スラリーは高価で消費量も多く、また廃液処理費用もかかるので、スラリー使用の低減が望まれていた。
【００１０】
ところで、過剰の銅膜７を除去しバリア層が露出するまでは、専ら銅の加工を促進するために、電解加工液を用いる電解研磨方法が考えられた。電解研磨方法では、ＣＭＰに比べ、低荷重で金属膜を効率的に除去することができる。
【００１１】
しかしバリア膜７が露出した段階において、研磨中に表層一面に露出するバリア層５は、その硬さや化学的安定性から研磨速度が銅に比べ遅いので、配線溝４上等、銅が表面に露出した部分では、銅が優先的に除去されディッシングを起こし易い。よってバリア層の露出後の加工法においては、銅膜とバリア層を少なくとも同等な速度で均一に加工できるような電解加工液と電解加工装置の実現が望まれていた。また、半導体集積回路等の配線形成プロセスにおいて、平坦性に優れた配線構造を得られる配線加工方法が望まれていた。
【００１２】
本発明は上記問題を解決するために、基板表面の電解研磨時に、配線層である銅の加工速度を少なくともバリア層と同等な速度まで遅くし、銅膜の表面と絶縁層の表面とをほぼ同一平面になるように平坦化できる電解加工液を提供すること、およびかかる電解加工液を用いた電解研磨が可能な電解加工装置を提供すること、さらに半導体集積回路等の配線形成プロセスにおいて、この電解加工液を用いて平坦性に優れた配線構造を得られる配線加工方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１に記載の電解加工液は、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層を電解研磨して基板Ｗ表面を平坦化するための電解加工液９であって、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む。ここで「銅を主成分とする」とは、純粋な銅に限らず、不純物や添加物や多少の混合物を含むものでも良く、また、銅を主成分とする化合物であっても良いという意味である。また、配線層７はシード層６を含むものとする。これにより、基板Ｗ表面の電解研磨時に、配線層７の加工速度を抑制でき、平坦性に優れた基板Ｗ表面を得ることができる。
ここに、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層を電解研磨して基板Ｗ表面を平坦化するための電解加工液９とは、典型的には、基板に形成された銅を主成分とする配線層、又は基板に形成されたバリア層及び銅を主成分とする配線層を電解研磨して基板表面を平坦化するための電解加工液をいう。また、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００１４】
請求項２に記載の電解加工液は、請求項１に記載の電解加工液において、前記インヒビタはベンゾトリアゾール又はその誘導体（５−メチルベンゾトリアゾール、カルボキシルベンゾトリアゾール等）、ベンゾイミダゾール又はその誘導体、フェナセチン、キナルジン酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アセトニトリル、アクリロニトリル、フェニルアセトニトリル、又はアミン系（メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン四酢酸等）のうちの１種類以上を含む。ここでベンゾトリアゾール等を１種類と数えるものとする。これらインヒビタは銅表面に吸着して、銅がイオンとして溶解することを抑制する。そして、表面に吸着したインヒビタが研磨により除去された部分で選択的に銅の溶解が促進される。その結果、配線層７は凸部から優先的に除去されることになり、電解研磨の過程で平坦化が促進されることになる。
【００１５】
請求項３に記載の電解加工液は、請求項１又は２に記載の電解加工液において、前記アルカリ溶液は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、アンモニア水等の無機アルカリ、又は水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｉ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−ブチル）アンモニウム、水酸化２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム等の有機アルカリのうちの１種類以上を含む。ここで水酸化カリウム等を１種類と数えるものとする。アルカリ溶液はバリア層５及び配線層７の両者の加工に好適である。
【００１６】
また、前記弗素系溶液は、弗化水素酸、弗化アンモニウム、フルオロ珪酸、フルオロ硼酸、弗化ナトリウム、弗化カリウム、２弗化水素カリウム、弗化銀、弗化スズ、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロ珪酸カリウム、ヘキサフルオロ珪酸アンモニウム、又はテトラフルオロ硼酸のうちの１種類以上を含む。ここで弗化水素酸等を１種類と数えるものとする。非酸化性の酸である弗化水素酸に対して銅は侵食されないが、タンタルは容易に溶解する。従って、弗素系溶液はバリア層５の加工に好適である。
【００１７】
請求項４に記載の電解加工液は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電解加工液において、さらに酸化剤を含む。酸化剤はバリア層５を構成するタンタルの表面に酸化皮膜を形成してアルカリ溶液に溶解させる。また、銅を主成分とする配線層７を酸化して、溶解を促進させる。
【００１８】
請求項５に記載の電解加工液は、請求項４に記載の電解加工液において、前記酸化剤は、オゾン水、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸化合物、重クロム酸カリウム等の重クロム酸化合物、ヨウ素酸カリウム等のハロゲン酸化合物、硝酸、硝酸鉄等の硝酸化合物、過塩素酸等の過ハロゲン酸化合物、フェリシアン化カリウム等の遷移金属塩、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、又はヘテロポリ酸塩のうちの１種類以上を含む。ここでオゾン水を１種類と数えるものとする。
【００１９】
請求項６に記載の電解加工液は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電解加工液において、さらに研磨砥粒を含む。研磨砥粒による機械研磨が加わり、電解複合研磨を行なえるので、配線層７の表面に吸着したインヒビタを効率的に除去し、その結果、配線層７を構成する銅の溶解を促進させる。
【００２０】
請求項７に記載の電解加工液は、請求項６に記載の電解加工液において、前記研磨砥粒は酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、二酸化マンガン、酸化セリウム、酸化ジルコニア、ダイヤモンド、炭化珪素、又は窒化珪素のうちの１種類以上を含む。ここで酸化珪素等を１種類と数えるものとする。
【００２１】
請求項８に記載の電解加工装置は、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置８ａであって、前記基板Ｗを保持する基板保持手段１１と、前記基板Ｗの被加工面に電解研磨を行うための研磨面を有する研磨具１４と、前記電解研磨の陰極として作用する加工電極１３と、前記加工電極１３と前記基板Ｗとの間に直流電界又はパルス電界を印加する電源１８と、前記加工電極１３と前記被加工面との間に、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液９を保持するように収容する電解加工槽１０を備える。ここで、電解加工液９は酸化剤や研磨砥粒のいずれか又は両方を含むものであっても良い。これにより、配線層７の加工速度を抑制でき、平坦性に優れた基板Ｗ表面を得ることができる電解加工装置を提供できる。
ここに、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置８ａとは、典型的には、基板に形成された銅を主成分とする配線層、又は基板に形成されたバリア層及び銅を主成分とする配線層の電解研磨を行う電解加工装置をいう。また、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００２２】
請求項９に記載の電解加工装置は、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置８ｂであって、前記基板Ｗを保持する基板保持手段１１と、前記基板Ｗの被加工面に電解研磨を行うための研磨面を有する研磨具１４と、前記電解研磨の際に前記被加工面に電界が印可されるように陰極２１及び陽極２２を配置した電極部２３と、前記陰極２１と前記陽極２２との間に直流電界又はパルス電界を印加する電源１８と、前記電極部２３と前記被加工面との間に、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液９を保持するように収容する電解加工槽１０を備える。ここで、電解加工液９は酸化剤や研磨砥粒のいずれか又は両方を含むものであっても良い。これにより、配線層の除去が進んで、島状になった時でも効果的な加工ができる。
ここに、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置８ｂとは、典型的には、基板に形成された銅を主成分とする配線層、又は基板に形成されたバリア層及び銅を主成分とする配線層の電解研磨を行う電解加工装置をいう。また、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００２３】
請求項１０に記載の配線加工方法は、表面に導電層１ａを有する基板Ｗ上に絶縁層２を形成する工程と、前記絶縁層２に、前記導電層１ａに達するコンタクトホール３及び配線溝４を形成する工程と、前記コンタクトホール３及び前記配線溝４が形成された絶縁層２上にバリア層５を堆積する工程と、前記バリア層５上に銅を主成分とする金属からなる配線層７を前記コンタクトホール３及び前記配線溝４が充填されるように堆積する工程と、前記配線層７のうち前記絶縁膜２上に堆積された部分を、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液９を用いて電解研磨により除去する工程と、前記バリア層５のうち前記絶縁膜２上に堆積された部分を、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液９を用いて電解研磨により除去する工程とを備える。ここで、デバイスや配線等を搭載する母材としての半導体基板等を原基板１と称し、製造工程途上のものを含めて基板Ｗと称することとする。導電層１ａは原基板１に形成された不純物拡散層の場合もあるが、多層配線構造等で基板Ｗ表面に配線層が形成される場合もあるので、表面に導電層１ａを有する基板はＷとした。また、電解加工液９は酸化剤や研磨砥粒のいずれか又は両方を含むものであっても良い。本発明により、配線層７の加工速度を抑制でき、平坦性に優れた基板Ｗ表面を得ることができる配線加工方法を提供できる。
ここに、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
〔配線加工方法の実施の形態〕
本発明による配線の加工方法を説明するために、図１に半導体集積回路における銅を主体とする配線の形成及び加工工程の例を示す。従来例の配線加工方法の説明に使用した図５はそのまま使用できるので参照しながら説明する。
【００２５】
半導体集積回路の半導体基板１（原基板）に導電層１ａが形成される（ステップＳ０１）。図５では、導電層１ａは基板内に形成した不純物拡散層の場合を示すが、多層配線構造にする場合等、基板Ｗ表面に形成された配線層でも良い。次に、導電層１ａを有する半導体基板１上にＳｉＯ２膜やｌｏｗ−ｋ材等からなる絶縁層２を例えば減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により堆積する（ステップＳ０２）。次に、絶縁層２に、例えば公知のリソグラフィーエッチング技術によりコンタクトホール３及び配線溝４を形成し（ステップＳ０３）、この上に、絶縁層２内への銅拡散防止のためのバリア層５（ステップＳ０４）、さらにその上に電解メッキの給電層としてのシード層６を形成する（ステップＳ０５）。バリア層５は例えば、スパッタ法により堆積したＴａ／ＴａＮ混合膜、ＴｉＮ、ＷＮ、ＳｉＴｉＮ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ等の膜からなり、シード層６は例えばスパッタ法により堆積したＣｕ膜からなる。この状態が図５（ａ）に示される。
【００２６】
図５（ｂ）は配線層７としての銅膜を堆積した状態を示す。銅膜７は電解メッキ法により形成する（ステップＳ０６）。これにより、コンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填すると共に、絶縁層２上を銅膜７で覆う。この状態では銅膜７の表面に凹凸が存在する。なお、銅膜７を銅を主体とした膜としても良い。また、シード層６は配線層７と同じ銅が用いられるので、配線層７と一体となって、デバイス完成後は配線として機能する。また電解や研磨による除去も、配線層７と一体的に行なわれる。このため、請求項における配線層はシード層を含むものとする。
【００２７】
以上のプロセスは従来と同様のプロセスで行われるが、絶縁層２上にある不要な配線層としての銅膜７及びバリア層５の除去は本発明による。電解加工液として、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む液を用いる。
【００２８】
通常の電解研磨法では、配線層７を形成した基板Ｗを陽極側に接続し、研磨工具を陰極側に接続し、その間に電解加工液を充填すると、電解加工液の電解作用によって配線層７を構成する銅等がイオン化し、電解加工液中に溶解する。電解加工の効率は、電解加工液による他、パルス電圧やパルスの周期、陽極となる配線層７と陰極となる陰極板間の距離、基板Ｗ表面に露出した配線層の比率等による。電解加工の際には配線層７が陽極として作用するので、銅膜７が基板Ｗ表面を覆う状態では、電解により流れる電流は多く、電解加工が促進されるが、銅膜７の溶解が進んで、表面に露出した銅膜が少なくなると、電解により流れる電流は少なくなり、除去が抑制される。しかし、残存する銅膜に電界が集中して溶出が起こるために、不要な銅膜の残存が生じにくいという効果がある。他方、必要な銅膜が表面に露出した場合には過剰に除去され易いという欠点もある。
【００２９】
図５（ｃ）は電解研磨により余分な銅を除去し、表面を平坦化した状態を示す。銅の除去は電解研磨法により行う（ステップＳ０７）。本発明では、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液を用いる。インヒビタは酸素、窒素、硫黄原子を含み、これらの元素の非共有電子対を吸着点に銅表面に吸着し、これにより、銅がイオンとして溶解することを防ぎ、また遅らせることができる。
【００３０】
本実施の形態では、電解加工液としてアルカリ溶液とインヒビタ（腐食抑制剤）を含む液を用いるものとする。アルカリは銅Ｃｕに対しても、バリア層である例えばタンタルＴａに対しても溶解性を有するため、両金属を溶解することができる。絶縁層２上に堆積された除去すべき配線層７の下層のバリア層５も除去すべき層なので、配線層７の加工時に下層のバリア層５まで加工が進んでも問題ない。
【００３１】
インヒビタは銅表面に吸着し（ステップＳ０８）、これにより、銅がイオンとして溶解することを抑制する。
ところで、本実施の形態では、研磨具を用いた軽度の研磨を併用しており、基板Ｗ表面に研磨具を軽く押圧し、基板Ｗに対して回転等することにより、基板Ｗ表面の研磨も行なわれる。この研磨により配線層７の最も高い凸部から優先的に表面に吸着したインヒビタが除去される（ステップＳ０９）。除去されて銅が露出した部分では選択的に銅の溶解が進む（ステップＳ１０）。時間の経過と共にインヒビタが露出した銅表面に再度吸着し、銅の溶解が抑制される（再度ステップＳ０８に戻る）。続いて行われる表面研磨により、次に高い凸部で表面に吸着したインヒビタが除去され、新たに銅が露出した部分では選択的に銅の溶解が進むこととなる。このように、基板Ｗ表面の高い所から順次、金属膜７の溶出が進むので、結果的に平坦化が促進される。また、低い所に位置する銅表面のインヒビタは除去されないので、ディッシングやエロージョンを防止できる。以上の電解研磨により銅膜７及びシード層６が除去され、これにより、表面一面にバリア層５が露出する（ステップＳ１１）。
【００３２】
図５（ｄ）は電解研磨により表面に露出したバリア層５を除去し、表面を平坦化した状態を示す。バリア層５の除去は電解研磨法により行う（ステップＳ１２）。本実施の形態では電解加工液として弗素系溶液とインヒビタ（腐食抑制剤）を含む液を用いるものとする。弗化水素酸に対して銅Ｃｕは侵食されないが、タンタルＴａは容易に溶解する。従って、絶縁層２上にある不要なバリア層５の除去時に、コンタクトホール３及び配線溝４上に露出した配線層７は加工されないので、ディッシングや、エロージョンの発生を防止でき、好適である。
【００３３】
またコンタクトホール３及び配線溝４上に露出した配線層７にはインヒビタが吸着する（ステップＳ１３）ので、これによっても配線層の除去が抑制される。バリア層５が溶解して除去され（ステップＳ１４）、これにより、表面一面に絶縁層２が露出する（ステップＳ１５）。コンタクトホール３及び配線溝４上の銅膜７の表面と絶縁層２の表面とがほぼ同一平面になるように研磨されて、配線加工が完了する（ステップＳ１６）。また、バリア層５は薄く、表面の凹凸は僅かなので、バリア層５の表面にインヒビタを吸着させて、平坦化を促進させるまでもない。
【００３４】
なお、ステップＳ０２に戻り、配線の形成と加工の工程を繰り返すことにより、多層配線が可能になる。この場合、導電層１ａは基板Ｗ表面に形成された配線層となる。この多層配線の工程でも本発明による配線加工方法を使用できる。
【００３５】
また、本発明による電解加工液は酸化剤を含んでも良い。バリア層５に使用されるタンタルＴａは弗化水素酸以外の酸に不溶で、安定な金属であるが、その酸化被膜はアルカリ溶液に溶解されるので、これら酸化剤を含めることにより、電解研磨によるバリア層５の除去（加工速度）を早められる。また、酸化剤は銅の溶解を促進するので、電解研磨による配線層７の除去も促進できる。
【００３６】
また、本発明による電解加工液は研磨砥粒を含んでも良い。研磨砥粒による機械研磨が加わり、電界複合研磨を行なえるので、研磨とその結果としての銅の溶解を促進できる。したがって、適切な量の研磨砥粒を含ませることによって、電解加工の効率化を図ることができる。また、研磨は凸部から優先的に行なわれるにで、インヒビタとの協働作用によって、平坦化が促進される。
【００３７】
〔電解加工液の実施に形態〕
本発明による電解加工液は、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層を電解研磨して基板Ｗ表面を平坦化するための電解加工液で、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つ、および銅の溶解を抑制するインヒビタを含む。また、酸化剤、研磨砥粒の一方又は双方を含んでも良い。ここでは、この電解加工液の組成及び濃度、インヒビタの効果について説明する。
ここに、基板Ｗに形成されたバリア層５又は銅を主成分とする配線層７の少なくとも１層を電解研磨して基板Ｗ表面を平坦化するための電解加工液９とは、典型的には、基板に形成された銅を主成分とする配線層、又は基板に形成されたバリア層及び銅を主成分とする配線層を電解研磨して基板表面を平坦化するための電解加工液をいう。また、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つを含むとは、アルカリ溶液及び弗素系溶液のうちいずれか一方のみを含み、他方を含まないことをいう。また、インヒビタは典型的には、前記配線層に吸着して、銅の溶解を抑制するインヒビタをいう。
【００３８】
本発明の電解加工液に用いるインヒビタは、例えばベンゾトリアゾール又はその誘導体（５−メチルベンゾトリアゾール、カルボキシルベンゾトリアゾール等）、ベンズイミダゾール又はその誘導体、フェナセチン、キナルジン酸、ポリビニルピロリドン、アセトニトリル、アクリロニトリル、フェニルアセトニトリル、アミン系（メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン四酢酸）等である。２種類以上のインヒビタを含んでも良い。インヒビタの濃度は０．００１〜１質量％、好ましくは０．０５〜０．２質量％である。これらインヒビタは酸素、窒素、硫黄原子を含み、これら元素の非共有電子対を吸着点に銅表面に吸着し、銅がイオンとして溶解することを防ぎ、また遅らせることができる。したがって銅表面に吸着したインヒビタが研磨により除去された部分で選択的に銅の溶解が促進されるので、配線層７は凸部から優先的に除去されることになり、電解研磨の過程で平坦化が促進されることになる。
【００３９】
アルカリ溶液は、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、アンモニア水等の無機アルカリ、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｉ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−ブチル）アンモニウム、水酸化２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム等の有機アルカリである。２種類以上のアルカリを含んでも良い。アルカリの濃度は０．１〜５５質量％、好ましくは１０〜５５質量％である。アルカリ溶液は銅Ｃｕに対しても、バリア層５である例えばタンタルＴａに対しても溶解性を有する。従って、アルカリ溶液はバリア層５及び配線層７の両者の加工に使用できる。なお、絶縁層２上に堆積された除去すべき配線層の下層のバリア層も除去すべき層なので、配線層７の加工時に下層のバリア層５まで加工が進行しても問題ない。
【００４０】
弗素系溶液は、例えば弗化水素酸、弗化アンモニウム、フルオロ珪酸、フルオロ硼酸、弗化ナトリウム、弗化カリウム、２弗化水素カリウム、弗化銀、弗化スズ、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロ珪酸カリウム、ヘキサフルオロ珪酸アンモニウム、又はテトラフルオロ硼酸等である。これらを２種以上含んでも良い。弗素系溶液の濃度は０．０１〜４０質量％、好ましくは、０．１〜１０質量％である。非酸化性の酸である弗化水素酸に対して銅Ｃｕは侵食されないが、タンタルＴａは容易に溶解する。従って、弗素系溶液はバリア層５の加工に使用できる。絶縁層２上にある不要なバリア層の加工時に、コンタクトホール３及び配線溝４上に露出した配線層７は加工されないので、ディッシングや、エロージョンの発生を防止でき、好適である。
【００４１】
酸化剤は、例えばオゾン水、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸化合物、重クロム酸カリウム等の重クロム酸化合物、ヨウ素酸カリウム等のハロゲン酸化合物、硝酸、硝酸鉄等の硝酸化合物、過塩素酸等の過ハロゲン酸化合物、フェリシアン化カリウム等の遷移金属塩、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩等である。これらの２種類以上を含んでも良い。酸化剤の濃度は０．０１〜３０質量％、好ましくは０．１〜１０質量％である。タンタルは弗化水素酸以外の酸に不溶であるが、酸化タンタルは弗化水素酸およびアルカリに溶解するため、タンタルの表面に酸化皮膜を形成してからアルカリ溶液に溶解する。したがって、電解加工液にこれら酸化剤を含むことにより、バリア層５の除去を促進できる。また、酸化剤は銅の溶解を促進するので、配線層７の除去も促進できる。
【００４２】
研磨砥粒は、例えば酸化珪素（シリカ）、酸化アルミニウム、酸化セリウム、二酸化マンガン、酸化セリウム、酸化ジルコニア、ダイヤモンド、炭化珪素、窒化珪素等である。これらの２種類以上を含んでも良い。バリア層を研磨する場合にはコロイダルシリカを使用することが好ましい。これら研磨砥粒の濃度は０．１〜３０質量％、好ましくは１〜１０質量％である。研磨砥粒による機械研磨が加わり、電解複合研磨を行なえるので、銅表面に吸着したインヒビタを効果的に除去し、その結果、銅の溶解を促進できる。したがって、適切な量の研磨砥粒を含めることによって、電解加工の効率化を図ることができる。また、研磨は凸部から優先的に行なわれるにで、インヒビタとの協働作用によって、平坦化が促進される。
【００４３】
［電解加工液の実施例］
電解加工液として純水に硝酸１質量％、弗化水素酸１質量％、インヒビタとして５−メチルベンゾトリアゾ−ル、カルボキシルベンゾトリアゾ−ル、フェナセチン、キナルジン酸又はポリビニルアルコールをそれぞれ０．１質量％を溶解した４種類の液を用いて、銅からなる配線層７およびＴａ／ＴａＮ混合膜からなるバリア層５が形成された基板Ｗを電解加工した。硝酸と弗化水素酸の混合液の電解作用によりタンタルは溶解され、銅の加工速度はこれらインヒビタの効果によりタンタルの加工速度とほぼ同じとなり、平坦性のある基板Ｗが得られた。
【００４４】
〔電解加工装置の第１の実施の形態〕
前述の電解加工液を用いた電解研磨に使用される電解加工装置について説明する。図２に本発明の第１の実施の形態の電解加工装置８ａを示す。この電解加工装置８ａは、上方に開口して内部に電解加工液９を収容する有底円筒状の電解加工槽１０と、電解加工槽１０の上方に配置され、基板Ｗを着脱自在に下向きに保持する基板保持部１１（基板保持手段に該当する）とを有している。
【００４５】
電解加工槽１０は、モータ等の駆動に伴って回転する主軸１２に直結され、底部には、電解加工液９中に浸漬されて陰極となる円形平板状の陰極板１３（加工電極に該当する）が水平に配置されている。陰極板１３は弗化水素酸、アルカリ、酸化剤に耐性のある電極材料として、例えば金、白金、ルテニウム、ロジウム、オスミウム等で形成される。この陰極板１３の上面には、縦及び横方向に面内の全長に亘って直線状に延びる格子状の長溝１３ａが設けられている。この長溝１３ａを通って電解加工液９が流れ、また電解研磨によって生成される生成物や、気泡が排出される。陰極板１３のうち長溝１３ａに囲まれた領域が基板Ｗに近く、電極として作用する。更に、陰極板１３の上面には研磨パッド１４（研磨具に該当する）が配置されている。研磨パッド１４としては、例えば、発泡ポリウレタン等で、電極に対応する部分に多数の小孔を設け、通液性を持たせたものが用いられる。小孔に電解加工液９が満たされることにより、電極と基板Ｗとの間で通電が行なわれる。または、小孔を設ける代わりに、研磨パッド１４自体が通液性を有する部材を用いても良い。
【００４６】
主軸１２の回転に伴って電解加工槽１０が研磨パッド１４と一体に回転する。なお、この例では、電解加工槽１０が回転する例を示しているが、スクロール運動（並進回転運動）や往復運動をするようにしても良い。また、長溝１３ａの形状は、陰極板１３の中央部と外周部とで電流密度に差が生じるのを防止するとともに、電解加工液９や水素ガス等が長溝１３ａに沿ってスムーズに流れるようにするため、電解加工槽１０がスクロール運動を行う場合には、格子状であることが好ましく、また、電解加工槽１０が往復運動を行う場合には、この移動方向に沿って平行に配置することが好ましい。
【００４７】
基板保持部１１は、回転速度が制御可能な回転機構と研磨圧力が調整可能な上下動機構を備えた支持ロッド１５の下側に連結され、その下面に、例えば真空吸着により基板Ｗを吸着保持するようになっている。基板Ｗ表面を研磨パッド１４に押圧した状態で研磨することも可能である。基板保持部１１の下面外周部には、基板保持部１１に基板Ｗを吸着保持した時、基板Ｗの周縁部、ベベル部近傍のデバイス領域外となる部分で銅膜７と接触して、基板Ｗの表面に堆積した銅膜７を陽極にする電気接点１６が設けられている。この電気接点１６は、支持ロッド１５に内蔵されたロール摺動コネクタ及び配線１７ａにより、外部に配置した直流電源又はパルス電源としての整流器１８（電源に該当する）の陽極端子へ結線され、陰極板１３は、配線１７ｂを介して整流器１８の陰極端子に結線される。
【００４８】
更に、電解加工槽１０の上方に位置して、この内部に電解加工液９を供給する電解加工液供給ユニット１９が配置され、更に各機器及び運転全般を調節し管理する制御ユニット２０および安全装置（図示せず）等が備えられている。電解加工槽１０、電解加工液供給ユニット１９、その間の配管及び廃液管は電解加工液９に対して反応しないよう耐酸性、耐アルカリ性で化学的に安定なテフロン（デュポン社の登録商標）等で作製されている。なお、電解加工液９は酸化剤、研磨砥粒の一方又は双方を含んでも良い。また、制御ユニット２０は、電解研磨中のパルス印加条件、基板Ｗと研磨具１４の回転と押圧、電解加工槽１０への電解加工液９の供給等を適宜調整、制御する。
【００４９】
この電解加工装置８ａは、図５（ｂ）に示すように、表面にバリア層５及び配線層７が堆積されている基板Ｗのバリア層５及び配線層７を電解研磨し、基板Ｗ表面を平坦化するのに適するもので、その研磨動作について説明する。
【００５０】
電解加工槽１０内に電解加工液９を供給し、例えば９０ｒｐｍ程度の回転速度で電解加工液９と研磨パッド１４を一体に回転させる。一方、基板Ｗを基板保持部１１で下向きに吸着保持しておく。この状態で、基板Ｗを電解加工槽１０とは反対方向に、例えば９０ｒｐｍ程度の回転速度で回転させながら下降させ、この基板Ｗの表面（下面）を、例えば３００ｇ／ｃｍ２程度の一定の圧力で研磨パッド１４の表面に接触させ、同時に、整流器１８により陰極板１３と電気接点１６との間に、電解条件として電流密度０．５〜５Ａ／ｄｍ２、好ましくは１〜３Ａ／ｄｍ２の直流を、又は電流密度０．５〜５Ａ／ｄｍ２、好ましくは１〜３Ａ／ｄｍ２で、ＤＵＴＹ比１０〜９９％、好ましくは３０〜９０％のパルス電流を流す。
【００５１】
この時、陰極板１３の表面に設けた長溝１３ａから基板Ｗと研磨パッド１４との間に電解加工液９が供給され、加工後の電解加工液９はその中に浮遊する粒子や、反応によって生成される気泡等と共に長溝１３ａの中を通過して廃液管にスムーズに流出する。
【００５２】
この条件で、銅膜７は速い速度で、しかも効果的に平坦化されながら研磨される。すなわち、電解加工液９として、銅の溶解を抑制するインヒビタとアルカリ溶液を含むものを使用し、銅を陽極として電解研磨すると、露出した銅膜７の表面にインヒビタが吸着され、銅の電解溶出を抑制する。この吸着したインヒビタは、回転する低い圧力の研磨パッド１４で容易に除去できる。電解加工液９に研磨砥粒を含まない場合でも容易に除去できる。このため、研磨パッド１４で研磨すると、銅膜７の表面に吸着したインヒビタが除去され、この除去された部分で銅膜７が露出し、電解作用により溶解される。銅膜７に凹凸がある場合、凸部から優先的に研磨されるので、電解研磨の過程で平坦化が促進される。また、インヒビタで覆われた部分への通電は抑制され、金属面が露出している部分（すなわち胴膜７の凸部）へ電流が集中する性質があるので、胴膜７の凹部の表面は、インヒビタで覆われたままの状態で、溶解が抑制され、これによっても、凸部のみが選択的に研削除去され、平坦化が促進される。
【００５３】
そして、電解研磨終了後、基板保持部１１で保持した基板Ｗを上昇させ、この基板Ｗの回転を停止して、電解研磨終了後の基板Ｗを電解加工装置８ａ外に搬出する。
【００５４】
なお、陰極板の電極の形状（平面図）の例を図３（ａ）〜（ｃ）に示す（いずれも一部分のみ示したものであり、電極は全面に一様に配置される）。図２の陰極板１３の場合、図３（ａ）に示すように、長溝１３ａに囲まれた領域の方が基板Ｗに近い位置になり、陰極として作用する。変形例を図３（ｂ）、（ｃ）に示す。図３（ｂ）では形成された長溝に電極（陰極）を埋め込んでいる。この場合、陰極板上面と溝に埋め込まれた電極の上面との間に段差を形成し、電解加工液の流路を確保するようにした方がよい。図３（ｃ）では溝に埋め込む電極を棒状ではなく、モザイクのように細分し、複数の電極を点在させている。図３（ｂ）、（ｃ）では各電極を整流器１８の陰極端子に接続できれば、陰極板１３の一部を絶縁体で形成しても良い。
【００５５】
〔電解加工装置の第２の実施の形態〕
図４に本発明による電解加工装置の第２の実施の形態を示す。図４において、図２と同じ部分には同一符号を付して、説明を省略する。この電解加工装置８ｂの電解加工装置８ａと異なる点は、電解加工槽１０の底部に、内部に多数の陰極ロッド２１と陽極ロッド２２とを交互に配置した絶縁材からなる電極板２３（電極部に該当する）を水平に配置した点である。この電極板２３の上面には、縦及び横方向に面内の全長に亘って直線状に延びる格子状の長溝２３ａが形成されている。この長溝２３ａによって電解加工液９や気泡が排出される。陰極ロッド２１の上方には、電解加工液９や気泡が流れるように有孔性の充填材２４がある。充填材２４は、多孔質材料で、電解加工液９を含浸させるためのものであり、耐薬液性のものが好ましい。
【００５６】
電解条件として、電流密度０．５−５Ａ／ｄｍ２好ましくは１−３Ａ／ｄｍ２の直流を、又は電流密度０．５−５Ａ／ｄｍ２、好ましくは１−３Ａ／ｄｍ２で、ＤＵＴＹ比１０−９９％、好ましくは３０−９０％のパルス電流を流す。
【００５７】
そして全ての陰極ロッド２１は、配線１７ａを介して外部に配置された直流電源またはパルス電源としての整流器１８（電源に該当する）の陰極端子へ結線されており、また全ての陽極ロッド２２は、配線１７ｂを介して整流器１８の陽極端子に結線されている。なお、本装置８ｂには電解加工装置８ａにあるような電気接点１６は設けられていない。
【００５８】
この電解加工装置８ｂは、特に、基板Ｗの表面に堆積した余剰な銅膜７の溶解が進み、バリア層５が表面に露出して銅膜７が島状になった状態での基板Ｗの表面のバリア層５及び銅膜７を電解研磨するのに適したものである。すなわち、銅膜７が島状になると、電気接点等の外部端子から銅膜７への一様な通電ができなくなる。このような場合でも、この電解加工装置８ｂによれば、バイポーラ現象を利用し、銅の表面を局部的に正の極性とすることで、銅膜７の電解研磨を進めることができる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の態様を種々変更できることは明白である。例えば、実施の形態では、配線が銅の場合について説明したが、本発明の電解加工液を用いれば、銅を主成分とする金属でも、インヒビタが金属表面に吸着して電解を抑制し、また表面の軽い研磨によりインヒビタを除去できるので、銅と同様の効果を得られる。また、実施の形態では、バリア層がＴａを含む膜の場合を説明したが、ＴｉＮ等他の金属を含む膜にも、本発明の電解加工液を適用できる。
また、本発明の電解加工液は、配線層のみ、バリア層のみの電解研磨にも使用できる。また、ダマシン法以外の配線層と絶縁層を有する基板表面の平坦化技術にも使用できる。また、インヒビタが銅の溶解を停止するのではなく、遅らせる場合等では、研磨を伴わない電解加工のみに使用しても良い。
【００６０】
また、実施の形態では、基板を上側、陰極板を下側に配置する電解加工装置の例を説明したが、基板を下側、陰極板を上側に配置するよう構成しても良い。また、陰極板の形状は円形でなく、正方形でも良い。また、陰極板の長溝も格子状でなく、例えば同心円と放射線を組み合わせた形状にできる。また、直流電界とパルス電界を畳重しても良く、パルスの電圧や周期も変更可能である。また実施の形態では、電解加工液が研磨砥粒を含む場合には、電解加工液供給ユニットから研磨砥粒を含む電解加工液を供給する例を説明したが、研磨砥粒を含まない電解加工液と研磨液（研磨剤スラリー等）とを別の供給ユニットから供給しても良い。
【００６１】
また、実施の形態では、半導体基板（原基板）内に導電層がある場合についての配線加工方法を説明したが、導電層が基板Ｗ表面に形成された配線層であっても良い。また、原基板は半導体基板に限定されず、サファイア等の絶縁体でも良い。この場合、最初の導電層はエピタキシャル層内などに形成される。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電解加工液によれば、インヒビタが銅の溶解を抑制するので、バリア層と銅配線層を同等の加工速度で除去できる。また、表面に吸着したインヒビタが研磨により除去された部分で選択的に銅の溶解が促進されるので、配線層は凸部から優先的に除去され、ディッシングやエロージョンを起こすことなく、平坦性に優れた基板表面を得ることができる。
【００６３】
また、本発明の電解加工装置によれば、前記電解加工液を用いた電解研磨を可能にできる。また、本発明の配線加工方法によれば、半導体集積回路等の配線形成プロセスにおいて、この電解加工液を用いて平坦性に優れた配線構造を得られる。
【００６４】
また、本発明の電解加工液では、電解研磨を用いるので、低荷重で研磨することができ、銅などの柔らかい金属や、層間絶縁材としてｌｏｗ−ｋ材などを用いた配線構造にも適する。またスラリーの消費量も少なくできる。
【００６５】
また、電解加工液に酸化剤を含ませた場合は、バリア層や配線層の溶解を促進し、電解加工の効率を高める。さらに、電解加工液に研磨砥粒を含ませた場合は、さらに研磨砥粒による機械的研磨も加えて、電解複合研磨を行なえるので、より効率的な平坦化加工が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における銅配線の形成及び加工工程の例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における電解加工装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における陰極板の電極形状の例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における電解加工装置の構成を示す図である。
【図５】従来の銅配線の形成及び加工工程の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板
１ａ 導電層
２ 絶縁層
３ コンタクトホール
４ 配線溝
５ バリア層
６ シード層
７ 配線層
８ａ、８ｂ 電解加工装置
９ 電解加工液
１０ 電解加工槽
１１ 基板保持部
１２ 主軸
１３ 陰極板
１３ａ 長溝
１４ 研磨パッド
１５ 支持ロッド
１６ 電気接点
１７ａ、１７ｂ 配線
１８ 整流器
１９ 電解加工液供給ユニット
２０ 制御ユニット
２１ 陰極ロッド
２２ 陽極ロッド
２３ 電極板
２３ａ 長溝
２４ 充填材
Ｗ 基板
Claims (10)
- 基板に形成されたバリア層又は銅を主成分とする配線層の少なくとも１層を電解研磨して基板表面を平坦化するための電解加工液であって；
アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む；
電解加工液。 - 前記インヒビタは、ベンゾトリアゾール又はその誘導体（５−メチルベンゾトリアゾール、カルボキシルベンゾトリアゾール等）、ベンゾイミダゾール又はその誘導体、フェナセチン、キナルジン酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アセトニトリル、アクリロニトリル、フェニルアセトニトリル、又はアミン系（メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン四酢酸等）のうちの１種類以上を含む請求項１に記載の電解加工液。
- 前記アルカリ溶液は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、アンモニア水等の無機アルカリ、又は水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｉ−プロピル）アンモニウム、水酸化テトラ（ｎ−ブチル）アンモニウム、水酸化２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム等の有機アルカリのうちの１種類以上を含み、前記弗素系溶液は、弗化水素酸、弗化アンモニウム、フルオロ珪酸、フルオロ硼酸、弗化ナトリウム、弗化カリウム、２弗化水素カリウム、弗化銀、弗化スズ、ヘキサフルオロ珪酸、ヘキサフルオロ珪酸カリウム、ヘキサフルオロ珪酸アンモニウム、又はテトラフルオロ硼酸のうちの１種類以上を含む請求項１又は２に記載の電解加工液。
- さらに酸化剤を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電解加工液。
- 前記酸化剤は、オゾン水、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸化合物、重クロム酸カリウム等の重クロム酸化合物、ヨウ素酸カリウム等のハロゲン酸化合物、硝酸、硝酸鉄等の硝酸化合物、過塩素酸等の過ハロゲン酸化合物、フェリシアン化カリウム等の遷移金属塩、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、又はヘテロポリ酸塩のうちの１種類以上を含む請求項４に記載の電解加工液。
- さらに研磨砥粒を含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電解加工液。
- 前記研磨砥粒は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、二酸化マンガン、酸化セリウム、酸化ジルコニア、ダイヤモンド、炭化珪素、又は窒化珪素のうちの１種類以上を含む請求項６に記載の電解加工液。
- 基板に形成されたバリア層又は銅を主成分とする配線層の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置であって；
前記基板を保持する基板保持手段と；
前記基板の被加工面に電解研磨を行うための研磨面を有する研磨具と；
前記電解研磨の陰極として作用する加工電極と；
前記加工電極と前記基板との間に直流電界又はパルス電界を印加する電源と；前記加工電極と前記被加工面との間に、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液を保持するように収容する電解加工槽を備える；
電解加工装置。 - 基板に形成されたバリア層又は銅を主成分とする配線層の少なくとも１層の電解研磨を行う電解加工装置であって；
前記基板を保持する基板保持手段と；
前記基板の被加工面に電解研磨を行うための研磨面を有する研磨具と；
電解研磨の際に前記被加工面に電界が印可されるように陰極及び陽極を配置した電極部と；
前記陰極と前記陽極との間に直流電界又はパルス電界を印加する電源と；
前記電極部と前記被加工面との間に、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液を保持するように収容する電解加工槽を備える；
電解加工装置。 - 表面に導電層を有する基板上に絶縁層を形成する工程と；前記絶縁層に、前記導電層に達するコンタクトホール及び配線溝を形成する工程と；
前記コンタクトホール及び前記配線溝が形成された絶縁層上にバリア層を堆積する工程と；
前記バリア層上に銅を主成分とする金属からなる配線層を前記コンタクトホール及び前記配線溝が充填されるように堆積する工程と；
前記配線層のうち前記絶縁膜上に堆積された部分を、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液を用いて電解研磨により除去する工程と；
前記バリア層のうち前記絶縁膜上に堆積された部分を、アルカリ溶液又は弗素系溶液のいずれか１つとインヒビタを含む電解加工液を用いて電解研磨により除去する工程とを備える；
配線加工方法。
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