JP2005229121A - Device and method of forming wiring - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線形成装置及び方法に係り、特に半導体基板の表面に形成した配線用の窪みの内部に銅(Cu)を埋め込んで銅配線を形成するのに使用される配線形成装置及び方法に関する。 The present invention relates to a wiring forming apparatus and method, and more particularly to a wiring forming apparatus and method used to form copper wiring by embedding copper (Cu) in a wiring recess formed on the surface of a semiconductor substrate. .
近年、半導体基板上に配線回路を形成するための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅(Cu)を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、CVD、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜し、化学機械的研磨(CMP)により不要の銅を除去するようにしている。 In recent years, as a metal material for forming a wiring circuit on a semiconductor substrate, a movement of using copper (Cu) having a low electrical resistivity and a high electromigration resistance instead of aluminum or an aluminum alloy has become prominent. This type of copper wiring is generally formed by embedding copper in a fine recess provided on the surface of the substrate. As a method of forming this copper wiring, there are methods such as CVD, sputtering and plating, but in any case, copper is formed on almost the entire surface of the substrate, and unnecessary copper is removed by chemical mechanical polishing (CMP). Try to remove.
図18(a)〜(c)は、この種の銅配線基板Wの製造例を工程順に示すもので、図18(a)に示すように、半導体素子を形成した半導体基材1上の導電層1aの上にSiO2からなる酸化膜や他のLow−K材膜2を堆積し、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール3と配線用の溝4を形成し、その上にTaN等からなるバリア膜5、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層7を形成する。
FIGS. 18A to 18C show a manufacturing example of this type of copper wiring board W in the order of steps, and as shown in FIG. 18A, the conductivity on the
そして、図18(b)に示すように、基板Wの表面に銅めっきを施すことで、半導体基材1のコンタクトホール3及び溝4内に銅を充填するとともに、酸化膜2上に銅膜6を堆積する。その後、化学機械的研磨(CMP)により、酸化膜2上の銅膜6を除去して、コンタクトホール3及び配線用の溝4に充填させた銅膜6の表面と酸化膜2の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図18(c)に示すように銅膜6からなる配線が形成される。
Then, as shown in FIG. 18B, the
ところで、図19に示すように、例えば、直径d1が0.2μm程度の微細穴8と、直径d2が100μm程度の大穴9とが混在する基板Wの表面に銅めっきを施して銅膜6を形成すると、めっき液や該めっき液に含有される添加剤の働きを最適化したとしても、微細穴8の上ではめっきの成長が促進されて銅膜6が盛り上がる傾向があり、一方、大穴9の内部ではボトムアップ性を高めためっきの成長を行うことができないため、結果として、基板W上に堆積した銅膜6には、微細穴8上の盛り上がり高さaと、大穴9上の凹み深さbとをプラスした段差a+bが残る。このため、微細穴8及び大穴9の内部に銅を埋込んだ状態で、基板Wの表面を平坦化させるには、銅膜6の膜厚を十分に厚くし、しかもCMPで前記段差a+b分余分に研磨する必要があった。
By the way, as shown in FIG. 19, for example, copper plating is performed on the surface of the substrate W in which
しかし、めっき膜のCMP工程を考えた時、めっき膜厚を厚くして研磨量を多くすればする程、CMPの加工時間が延びてしまい、これをカバーするためにCMPレートを上げれば、CMP加工時に大穴でのディッシングが生じるといった問題があった。 However, when considering the CMP process of the plating film, the CMP processing time increases as the plating film thickness is increased and the polishing amount is increased, and if the CMP rate is increased to cover this, the CMP is increased. There was a problem that dishing in large holes occurred during processing.
つまり、これらを解決するには、めっき膜厚を極力薄くし、基板表面に微細穴と大穴が混在しても、めっき膜の盛り上がりや凹みを無くして、平坦性を上げる必要があるが、例えば硫酸銅浴で電解めっき処理を行った場合、めっき液や添加剤の作用だけで盛り上がりを減らすことと凹みを減らすことを両立することができないのが現状であった。また、積層中のめっき電源を一時逆電解としたり、PRパルス電源とすることで盛り上がりを少なくすることは可能であるが、凹部の解消にはならず、加えて表面の膜質を劣とすることになっていた。 In other words, in order to solve these problems, it is necessary to reduce the plating film thickness as much as possible, and even if fine holes and large holes are mixed on the substrate surface, it is necessary to eliminate the bulge and dent of the plating film and improve the flatness. When electrolytic plating is performed in a copper sulfate bath, it has been impossible at the same time to reduce swell and reduce dents only by the action of the plating solution and additives. In addition, it is possible to reduce the swell by using a reverse reverse electrolysis plating power source or a PR pulse power source during lamination, but it does not eliminate the recesses, but also deteriorates the surface film quality. It was.
更に、CMP工程は、一般にかなり複雑な操作が必要で、制御も複雑であるばかりでなく、加工時間もかなり長く、しかもめっき処理と別の装置で一般に行われているため、これを省略することが強く求められていた。
今後、絶縁膜も誘電率の小さいLow−K材に変わると予想され、Low−K材にあっては、強度が弱くCMPによるストレスに耐えられなくなるため、非接触で基板にストレスを与えることなく平坦化できるようにしたプロセスが望まれている。
なお、化学機械的電解研磨のように、めっきをしながらCMPで削るというプロセスも発表されているが、めっき成長面に機械加工が付加されることで、めっきの異常成長を促すことにもなり、膜質に問題を起こしていた。
Furthermore, the CMP process generally requires a considerably complicated operation, is not only complicated in control, but also has a long processing time, and is generally performed in a separate apparatus from the plating process, so that this is omitted. Was strongly sought after.
In the future, it is expected that the insulating film will also be changed to a low-K material having a low dielectric constant. The low-K material has low strength and cannot withstand stress caused by CMP. A process that enables flattening is desired.
In addition, a process of cutting with CMP while plating, such as chemical mechanical electropolishing, has been announced, but by adding machining to the plating growth surface, it will also promote abnormal growth of plating. It was causing problems with the film quality.
本発明は上記に鑑みて為されたもので、CMP処理そのものを省略したり、CMP処理の負荷を極力低減しつつ、銅を埋込んで銅配線を形成する一連の銅配線形成工程を連続的に行えるようにした配線形成装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a series of copper wiring forming steps in which copper wiring is formed by embedding copper while omitting the CMP process itself or reducing the load of the CMP process as much as possible are continuously performed. It is an object of the present invention to provide a wiring forming apparatus and method which can be performed easily.
請求項1に記載の発明は、基板の表面に銅を成膜して該銅を微細窪み内に埋込んだ銅配線を形成する配線形成装置であって、ハウジングの内部に、基板を搬送する搬送経路に沿って走行自在な搬送装置を設け、この搬送経路に沿って、銅めっき処理部、電解または化学研磨処理部及びアニール処理部を配置したことを特徴とする配線形成装置である。
The invention according to
これにより、銅めっき処理後の平坦化プロセスを主に電解または化学研磨で行うことで、CMP処理自体を省略するか、またはCMP処理の負荷を低減し、アニールを含めた一連の平坦化プロセスを同一ハウジング内で連続的に行うことができる。 As a result, the planarization process after the copper plating process is mainly performed by electrolytic or chemical polishing, thereby omitting the CMP process itself or reducing the CMP process load and performing a series of planarization processes including annealing. It can be carried out continuously in the same housing.
請求項2に記載の発明は、基板の洗浄を行う洗浄処理部を配置したことを特徴とする請求項1記載の配線形成装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the wiring forming apparatus according to the first aspect, wherein a cleaning processing unit for cleaning the substrate is disposed.
請求項3に記載の発明は、第1段の電解または化学研磨処理と、第2段の電解または化学研磨処理を行う少なくとも2つの研磨処理部を有することを特徴とする請求項1または2記載の配線形成装置である。
これにより、銅の表面に研磨レートや、下地への選択性研磨の異なる2段の電解研磨または化学研磨を施すことで、銅の表面をより平坦に研磨したり、また第1段の電解研磨または化学研磨で銅の表面を研磨し、第2段の電解研磨または化学研磨で表面が露出している銅と他の導電性物質(例えば、TaN)を研磨レートで均一に研磨するようにすることができる。
The invention described in
As a result, the copper surface can be polished more flatly by subjecting the copper surface to two-stage electropolishing or chemical polishing with different polishing rates and selective polishing to the base, or the first-stage electropolishing. Alternatively, the surface of copper is polished by chemical polishing, and copper and other conductive materials (for example, TaN) whose surface is exposed are polished uniformly at the polishing rate by second-stage electropolishing or chemical polishing. be able to.
請求項4に記載の発明は、前記ハウジングの内部に、前記銅配線の露出表面を選択的に覆って保護する保護膜を形成する蓋めっき処理部を配置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の配線形成装置である。
これにより、外部に露出した銅配線の表面を保護膜で選択的に覆って保護する蓋めっき処理を同一ハウジング内で連続して行うことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, a lid plating treatment part for forming a protective film for selectively covering and protecting the exposed surface of the copper wiring is disposed inside the housing. 4. The wiring forming apparatus according to
Thereby, the lid plating process which selectively covers and protects the surface of the copper wiring exposed to the outside with the protective film can be continuously performed in the same housing.
請求項5に記載の発明は、基板の表面に銅を成膜して該銅を微細窪み内に埋込んだ銅配線を形成するにあたり、基板の表面に銅を成膜する工程と、この銅を成膜した基板の表面を研磨液中で電解または化学研磨する研磨処理工程と、この研磨後の基板表面を洗浄し乾燥させる工程と、研磨処理工程後に銅膜を基板全面に残した状態で基板に熱処理を施すアニール工程とを有することを特徴とする配線形成方法である。このようにして、ウェット処理の後ドライ処理を行い、装置的にウェットとドライ処理部分を分けることができるメリットを有するが、成膜→アニール→電解/化学研磨→CMPの順に処理することもできる。 According to the fifth aspect of the present invention, a copper film is formed on the surface of the substrate, and a copper wiring is formed by embedding the copper in a fine recess. A polishing process step of electrolytically or chemically polishing the surface of the substrate on which the film is formed in a polishing liquid, a step of cleaning and drying the surface of the substrate after polishing, and a state in which the copper film remains on the entire surface of the substrate after the polishing process step And a wiring forming method characterized by comprising an annealing step of performing a heat treatment on the substrate. In this way, there is a merit that the wet process and the dry process can be performed after the wet process, and the wet process and the dry process part can be separated from each other. .
本発明によれば、銅めっき処理後の平坦化プロセスを主に電解または化学研磨で行うことで、CMP処理自体を省略するか、またはCMP処理の負荷を低減し、しかも、最後の仕上げのみをCMP処理に依存する場合を除き、アニールを含めた一連の平坦化プロセスを同一ハウジング内で連続的に行うことができる。 According to the present invention, the planarization process after the copper plating process is mainly performed by electrolytic or chemical polishing, so that the CMP process itself is omitted or the load of the CMP process is reduced, and only the final finish is performed. Except when relying on CMP processing, a series of planarization processes including annealing can be performed continuously in the same housing.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態の配線形成装置の平面配置図を示す。この配線形成装置は、ハウジング10の内部に位置して、ロード・アンロード部11と、このロード・アンロード部11の反対側から順に配置された銅めっき処理部12、洗浄・乾燥処理部14、アニール処理部16、第1の電解または化学研磨処理部18、第2の電解または化学研磨処理部20及び洗浄・乾燥処理部22とを有し、これらの各機器を挟んだ位置に、前処理部24a、Pd付着部24b、めっき前処理部24c、無電解CoWPめっき処理部24d及び洗浄・乾燥処理部24eを有する蓋めっき処理部24が配置されている。更に、搬送経路25に沿って走行自在で、これらの間で基板の受渡しを行う搬送装置26が備えられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan layout view of a wiring forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This wiring forming apparatus is located inside the
銅めっき処理部12は、図2に示すように、上方に開口し内部にめっき液30を保持する円筒状のめっき槽32と、基板Wを着脱自在に下向きに保持して該基板Wを前記めっき槽32の上端開口部を塞ぐ位置に配置する基板保持部34とを有している。めっき槽32の内部には、めっき液30中に浸漬されてアノード電極となる平板状の陽極板36が水平に配置され、基板Wが陰極板となるようになっている。更に、めっき槽32の底部中央には、上方に向けためっき液の噴流を形成するめっき液噴射管38が接続され、めっき槽32の上部外側には、めっき液受け40が配置されている。
As shown in FIG. 2, the copper
これにより、めっき槽32の上部に基板Wを基板保持部34で下向きに保持して配置し、陽極板(アノード)36と基板(カソード)Wの間に所定の電圧を印加しつつ、めっき液30をめっき液噴射管38から上方に向けて噴出させて、基板Wの下面(被めっき面)に垂直にめっき液30の噴流を当てることで、陽極板36と基板Wの間にめっき電流を流して、基板Wの下面にめっき膜を形成するようにしている。
As a result, the substrate W is disposed on the upper part of the
電解または化学研磨処理部18,20は、図3に示すように、上方に開口し内部に研磨液(電解液または化学薬品)50を保持する円筒状の研磨槽52と、基板Wを静電チャック等の保持部54で着脱自在に下向きに保持して該基板Wを研磨槽52の上端開口部を塞ぐ位置に配置する基板保持部56とを有している。研磨槽52の内部には、研磨液50中に浸漬されてカソードとなる平板状の板体58が水平に配置され、基板Wがアノードとなるようになっている。更に、基板保持部56は、その中央部でモータ60に接続された駆動軸62の下端に連結されて基板Wと一体に回転し、板体58は、シリンダ等の往復駆動部64の往復ロッド66の先端に連結されて、この往復駆動部64の駆動に伴って水平方向に沿って往復動するよう構成されている。
As shown in FIG. 3, the electrolytic or chemical
これにより、基板Wを基板保持部56で下向きに保持して基板Wの下面(研磨面)を研磨液50に接触させた状態で、基板Wを基板保持部56と一体に回転させ、同時に板体58を往復運動させながら、板体(カソード)58と基板(アノード)Wの間に所定の電圧を印加して板体58と基板Wの間にめっき電流を流すことで、基板Wに形成されためっき膜を電解研磨し、電流を止めることで化学研磨するようにしている。
Thus, the substrate W is rotated downward integrally with the
なお、電解または化学研磨処理部18,20において、研磨液(化学薬品)に基板の表面を単に浸漬させることで、研磨液の腐食作用により基板の表面を化学研磨することができ、板体58と基板Wとを研磨液(電解液)に浸漬させ、これらの間に所定の電圧を印加することで基板の表面を電解研磨することができる。
In the electrolytic or chemical
図4は、電解または化学研磨処理部18,20の他の例を示すもので、これは、板体58として基板Wより大径のものを使用するとともに、この板体58の中央をモータ68を備えた駆動軸70の上端に連結して、このモータ68の駆動に伴って板体58が回転するようにしたものである。
FIG. 4 shows another example of the electrolytic or chemical
次に、図5及び図6を参照して配線形成処理について説明する。この例は、前記図18(b)に示す銅膜6を堆積させた基板Wの表面を、CMP工程を経ることなく平坦化して銅配線を形成し、更に銅配線の表面を蓋めっきするようにした例を示す。
Next, the wiring formation process will be described with reference to FIGS. In this example, the surface of the substrate W on which the
先ず、表面にシード層7を形成した基板W(図18(a)参照)をロード・アンロード部11から搬送装置26で一枚ずつ取り出し、銅めっき処理部12に搬入する(ステップ1)。
First, the substrates W (see FIG. 18A) on which the seed layer 7 is formed are taken out one by one from the load / unload
次に、この銅めっき処理部12で、例えば電解銅めっき処理を行って、図6(a)に示すように、基板Wの表面に銅膜6を形成する(ステップ2)。この時、大穴の存在に伴う銅膜の凹みの軽減を第一優先に考え、図2に示すめっき液30として、ボトムアップ性の優れたもの、例えば硫酸銅の濃度が高く、硫酸の濃度が低いボトムアップ性の優れた組成、例えば、硫酸銅100〜300g/l、硫酸10〜100g/lの組成を有し、ボトムアップ性を向上させる添加剤を含有したものを使用する。ここで、ボトムアップ性とは、穴中のボトムアップ成長に優れた性質を意味する。
Next, for example, an electrolytic copper plating process is performed in the copper
そして、この銅めっき処理後の基板Wを洗浄・乾燥処理部14に搬送し洗浄して乾燥させ(ステップ3)、しかる後、洗浄・乾燥後の基板Wをアニール処理部16に搬送する。そして、銅膜6を堆積させた状態で基板Wに熱処理を施して銅膜6をアニールし(ステップ4)、しかる後、アニール後の基板Wを第1の電解または化学研磨処理部18に搬送する。
Then, the substrate W after the copper plating process is transported to the cleaning /
次に、この第1の電解または化学研磨処理部18で基板Wの表面(被めっき面)に第1段の電解または化学研磨処理を施して、基板Wの表面に形成された銅膜6の研磨除去する(ステップ5)。この時、電解研磨にあっては、図3及び図4に示す研磨液(電解液)50として、銅を溶解する無機酸及び/または有機酸のいずれか1種類以上と、増粘剤としての多価アルコール類、高分子多価アルコール類またはアルキレングリコールアルキルエーテル類のいずれか1種類以上を含むことで、粘性を増加させた研磨液を使用する。
Next, the first electrolytic or chemical
このように、基板Wの表面に成膜した銅膜6の表面を、増粘剤を介して粘性を増加させた研磨液50を用いて電解研磨することで、基板表面の銅の錯体が存在する拡散層を増大させることにより、分極電位をアップさせ、基板表面全面の液中導電性を抑制することができる。これにより、基板Wの表面全面に渡って銅の溶解及び/又は、銅イオンの液中移動を抑制し、微細な電流密度の変動に対して敏感に反応しないようにして、高い平坦性を得ることができる。すなわち、これら拡散層の増大、分極電位アップ及び導電性抑制は、研磨液の粘度の値に大きく左右され、研磨液の粘度を上げることで研磨の際の平坦性を向上させることができる。この研磨液50としては、粘度が10〜100cP、より好ましくは20〜60cPで、導電率が1〜20mS/cm、より好ましくは5〜18mS/cmであるものを使用することが、十分な平坦性を得る上で好ましい。また、研磨液50の温度は、0〜30℃であることが好ましく、5〜25℃であることが更に好ましい。
Thus, the surface of the
これにより、図6(b)に示すように、バリア膜5上のシード層7と該シード層7の上の銅膜6を除去して、バリア膜5の表面を露出させ、このバリア膜5の表面とコンタクトホール3及び配線用の溝4に充填した銅膜6の表面を平坦化させて電解研磨を完了する。同一処理部で電解研磨から化学研磨に切り換えることもある。
Thereby, as shown in FIG. 6B, the seed layer 7 on the
この銅の溶解する無機酸としては、例えばリン酸が、同じく有機酸としては、例えばクエン酸、シュウ酸またはグルコン酸が挙げられる。増粘剤としての多価アルコール類としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等が、同じく高分子多価アルコール類としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が、同じくアルキレングリコールアルキルエーテル類としては、エチレングリコール−エチルエーテル、エチレングリコール−メチルエーテル、エチレングリコール−プロピルエーテル、エチレングリコール−フェニルエーテル、プロピレングリコール−エチルエーテル、プロピレングリコール−メチルエーテル、プロピレングリコール−フェニルエーテル、ジプロピレングリコール−モノメチルエーテル等が挙げられる。 Examples of the inorganic acid in which copper dissolves include phosphoric acid, and examples of the organic acid include citric acid, oxalic acid, and gluconic acid. Examples of polyhydric alcohols as thickeners include, for example, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, and the like, high molecular polyhydric alcohols, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and the like, as alkylene glycol alkyl ethers. , Ethylene glycol-ethyl ether, ethylene glycol-methyl ether, ethylene glycol-propyl ether, ethylene glycol-phenyl ether, propylene glycol-ethyl ether, propylene glycol-methyl ether, propylene glycol-phenyl ether, dipropylene glycol-monomethyl ether, etc. Is mentioned.
この時、電解研磨の際に印加される電流波形パルスとして、パルス波形またはPRパルス波形を使用することで、研磨液中に含まれる添加剤の拡散を改善することができる。 At this time, the diffusion of the additive contained in the polishing liquid can be improved by using a pulse waveform or a PR pulse waveform as a current waveform pulse applied during electropolishing.
ここで、研磨液を使用して電解または化学研磨を行った時の実験結果例を図7〜図9に示す。ここで、図7は、研磨液の粘度及び導電率と研磨効果の関係を、図8は、液温と研磨効果の関係を、図9は、電流波形と研磨効果の関係をそれぞれ示す。これらの図において、a−1,a−2,c−1,c−2は、下記の表1の電荷条件を示している。 Here, FIG. 7 to FIG. 9 show examples of experimental results when electrolytic or chemical polishing is performed using a polishing liquid. Here, FIG. 7 shows the relationship between the viscosity and conductivity of the polishing liquid and the polishing effect, FIG. 8 shows the relationship between the liquid temperature and the polishing effect, and FIG. 9 shows the relationship between the current waveform and the polishing effect. In these figures, a-1, a-2, c-1, and c-2 indicate the charge conditions in Table 1 below.
図8は、リン酸100ml、ジプロピレングリコール−モノメチルエーテル150ml、水150mlを混合した液組成を有し、温度を変えた研磨液を使用して研磨した時の結果を示す。この図8から、各電解条件によって研磨効果が変化し、液温が30℃以下、特に25℃以下で研磨効率が上昇することが判る。 FIG. 8 shows a result of polishing using a polishing liquid having a liquid composition in which 100 ml of phosphoric acid, 150 ml of dipropylene glycol monomethyl ether, and 150 ml of water are mixed, and the temperature is changed. From FIG. 8, it can be seen that the polishing effect varies depending on each electrolytic condition, and the polishing efficiency increases when the liquid temperature is 30 ° C. or lower, particularly 25 ° C. or lower.
図9は、リン酸100ml、ジプロピレングリコール−モノメチルエーテル150ml、水50mlを混合した液組成を有しする研磨液を使用し、パルス波形の変化させた時の結果を示す。ここで、10/10Secは、ONが10Sec、OFFが10Secを示している。これにより、1mSec〜1Sec、より好ましくは1mSec〜100mSecのON/OFFパルス波形が望ましいことが判る。 FIG. 9 shows the results when the pulse waveform was changed using a polishing liquid having a liquid composition in which 100 ml of phosphoric acid, 150 ml of dipropylene glycol monomethyl ether and 50 ml of water were mixed. Here, 10/10 Sec indicates 10 Sec for ON and 10 Sec for OFF. Accordingly, it can be seen that an ON / OFF pulse waveform of 1 mSec to 1 Sec, more preferably 1 mSec to 100 mSec, is desirable.
ここで、図3に示す電解または化学研磨処理部18にあっては、電解研磨処理中に基板Wを回転させ、同時に板体58を往復動させる。図4に示す電解または化学研磨処理部18にあっては、基板Wと板体58を共に同方向に回転させる。これによって、基板Wと板体58とを相対移動させ、しかも基板上の各ポイントにおける板体58との相対速度をより均一にして、基板Wと板体58との間の極間を流れる研磨液50の流れの状態をより均一に、すなわち研磨液50の流れに特異点が生じなくすることで、基板Wの局部的な研磨が増幅されて平坦性が悪くなることを防止する。なお、このことは、次の電解または化学研磨処理部における化学研磨処理にあっても同様である。
Here, in the electrolytic or chemical
次に、第1の電解または化学研磨処理部18で第1段の電解また化学研磨処理を施した基板を第2の電解または化学研磨処理部20に搬送し、ここで基板の表面に第2段の電解または化学研磨処理を施す(ステップ6)。この時、化学研磨処置にあっては、研磨液(化学薬品)として、前記電解または化学研磨処理(ステップ5)に使用した粘性を上げた研磨液に、銅の表面に吸着し、銅の溶解を化学的に抑制する添加剤、または銅と強固な錯体を形成するか、または銅表面に不動態化皮膜を生成させることを助長する基本液や添加剤を添加したものを使用する。
Next, the substrate that has been subjected to the first-stage electrolytic or chemical polishing treatment in the first electrolytic or chemical polishing
これにより、銅膜6の表面とTaN等の導電性物質からなるバリア膜5の表面を、この基本液や添加剤を添加した研磨液を用いて電解または化学研磨することで、銅膜6とバリア膜(TaN,Ta,WN,TiNなど)5とを同じ研磨レートで均一に研磨することができる。これによって、図6(c)に示すように、酸化膜2上のバリア膜5を除去して酸化膜2の表面を露出させ、この酸化膜2の表面とコンタクトホール3及び配線用の溝4に充填した銅膜6の表面を平坦化させて第2段の第2の電解または化学研磨処理を完了する。
Thus, the surface of the
ここで、銅の溶解を電気化学的に抑制する添加剤としては、例えば、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、フェナセチン等が挙げられる。また、銅表面に不動態化皮膜を生成させることを助長する基本液としては、例えば、クロム酸が、銅と強固な錯体を形成させる添加剤としては、例えば、EDTAやキナルジン等が、銅と強固な錯体を形成させる基本液としては、例えばピロリン酸が挙げられる。 Here, examples of the additive that electrochemically suppresses dissolution of copper include imidazole, benzimidazole, benzotriazole, phenacetin, and the like. In addition, as a basic solution for promoting the formation of a passivating film on the copper surface, for example, chromic acid, and as an additive for forming a strong complex with copper, for example, EDTA, quinaldine, etc. An example of a basic solution for forming a strong complex is pyrophosphoric acid.
このようにして、酸化膜またはLow−K材膜2上の不要な銅膜6とバリア膜5を電解研磨処理及び/または化学研磨処理によって除去し、酸化膜2の表面とコンタクトホール3及び配線用の溝4に充填した銅膜6の表面を平坦化させることで、CMP処理自体を省略することができる。
In this way,
次に、第2段の電解または化学研磨処理後の基板Wを洗浄・乾燥処理部22に搬送し、ここで洗浄し乾燥させ(ステップ7)、蓋めっき処理部24の前処理部24aに搬送し、ここで、基板に、例えば基板表面を再度洗浄する前処理を施す(ステップ8)。そして、銅膜6の表面にPd付着部24bでPdを付着させて銅膜6の露出表面を活性化させ(ステップ9)、しかる後、めっき前処理部24cでめっき前処理、例えば中和処理を施す(ステップ10)。次に、無電解CoWPめっき処理部24dに搬送し、ここで、活性化した銅膜6の表面にCoWPによる選択的な無電解めっきを施し、これによって、図6(d)に示すように、銅膜6の露出表面をCoWP膜Pで保護する(ステップ11)。このめっき液としては、例えば、コバルトの塩とタングステンの塩に、還元剤、錯化剤、pH緩衝剤及びpH調整剤を添加したものがあげられる。なお、研磨後に露出した表面に、例えば無電解Ni−Bめっきを施して、配線6の外部への露出表面に、Ni−B合金膜からなる保護膜(めっき膜)Pを選択的に形成して配線6を保護するようにしてもよい。この保護膜Pの膜厚は、0.1〜500nm、好ましくは、1〜200nm、更に好ましくは、10〜100nm程度である。
この保護膜Pを形成する無電解Ni−Bめっき液としては、例えばニッケルイオン、ニッケルイオンの錯化剤、ニッケルイオンの還元剤としてのアルキルアミンボランまたは硼素化水素化合物を含有し、pH調整にTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を使用して、pHを5〜12に調整したものが使用される。
Next, the substrate W after the second-stage electrolytic or chemical polishing treatment is transported to the cleaning /
The electroless Ni-B plating solution for forming this protective film P contains, for example, nickel ions, nickel ion complexing agents, alkylamine borane or borohydride compounds as nickel ion reducing agents, and is used for pH adjustment. What adjusted pH to 5-12 using TMAH (tetramethylammonium hydroxide) is used.
次に、この蓋めっき処理後の基板Wを洗浄・乾燥処理部24eに搬送して洗浄・乾燥処理を行い(ステップ12)、この洗浄・乾燥後の基板Wを搬送装置26でロード・アンロード部11のカセットに戻す(ステップ13)。
なお、この例では、蓋めっき処理として、CoWP無電解めっき処理を施す前に、Pdを付着することによって活性化させた銅膜6の露出表面をCoWP膜で選択的に被覆するようにした例を示しているが、これに限定されないことは勿論である。
Next, the substrate W after the lid plating process is transported to the cleaning /
In this example, as the lid plating treatment, the exposed surface of the
ここで、図10に示すように、前記ステップ5における電解または化学研磨処理とステップ6における電解または化学研磨処理との間に、化学研磨処理または電解研磨処理(ステップ5−1)を、ステップ6における電解または化学研磨処理とステップ7における洗浄・乾燥処理との間に、化学研磨処理または複合電解研磨処理(ステップ6−1)を行うことが好ましい。
Here, as shown in FIG. 10, a chemical polishing process or an electrolytic polishing process (step 5-1) is performed between the electrolytic or chemical polishing process in
すなわち、基板Wの表面に電解研磨処理を施して、基板Wの表面に形成された銅膜6を研磨除去すると(ステップ5)、研磨条件等によっては、図11(a)に示すように、バリア膜5の表面に銅6aが残ることがある。この状態で電解研磨処理を続けると穴や配線溝中の銅のみが研磨され、バリア膜上の銅が残ってしまう。
That is, when the surface of the substrate W is subjected to electrolytic polishing and the
そこで、このような場合に、例えば電源を切って板体58と基板Wとの間に所定の電圧を印加することを止め、電解研磨処理(ステップ6)に使用した研磨液を化学薬品とした化学研磨処理に切り換える(ステップ6−1)。これによって、図11(b)に示すように、バリア膜5の表面に残った銅6aを除去する。
Therefore, in such a case, for example, the power is turned off to stop applying a predetermined voltage between the
なお、この例にあっては、電解研磨処理(ステップ6)と化学研磨処理(ステップ6−1)を同じ研磨液を使用し同じ研磨槽内で行うようにしているが、別の研磨槽内に、例えば電流密度の高いエリアに多く吸着した添加剤の効果により、残った銅6aを優先的に除去する添加剤を添加した研磨液(化学薬品)による化学研磨処理または同様な研磨液(電解液)による電解研磨処理を行うようにしてもよい。この添加剤としては、例えばイミダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、フェナセチン等が挙げられる。
In this example, the electrolytic polishing process (step 6) and the chemical polishing process (step 6-1) are performed in the same polishing tank using the same polishing liquid, but in another polishing tank. In addition, for example, due to the effect of the additive adsorbed in a large area of high current density, chemical polishing treatment with a polishing liquid (chemical) added with an additive that preferentially removes the remaining
また、基板Wの表面にバリア膜5と銅膜6を同時に除去する化学研磨処理または電解研磨処理を施すと(ステップ6)、研磨条件等によっては、図11(c)に示すように、酸化膜またはLow−K材膜2の表面にTaN等バリア層の残存の導電性物質5aが残ることがある。これでは、CMP処理工程自体を省略することができない。
Further, when a chemical polishing process or an electrolytic polishing process for removing the
そこで、このような場合に、例えば、前記電解研磨処理(ステップ5)に使用した電解液に添加した添加剤より効果の強い添加剤を添加した研磨液で電解または化学研磨を施したり、または銅を不動態化させる基本液を使用したり、不動態化電解条件により、電解研磨処理を施すことで、図6(c)に示すように、酸化膜またはLow−K材膜(絶縁膜)2の表面とコンタクトホール3及び配線用の溝4に充填した銅膜6の表面を平坦化させる。
Therefore, in such a case, for example, electrolytic or chemical polishing is performed with a polishing solution to which an additive having a stronger effect than the additive added to the electrolytic solution used in the electrolytic polishing treatment (step 5) is applied, or copper is used. As shown in FIG. 6 (c), an oxide film or a Low-K material film (insulating film) 2 is used by using a basic solution for passivating or subjecting to an electropolishing process according to the passivating electrolysis conditions. And the surface of the
なお、この電解または化学研磨処理の代わりに、銅膜6とTaN等の導電性物質からなるバリア膜5の全面を不動態化させて全面を同時に複合電解研磨処理で研磨除去するようにしてもよく、また電解または化学研磨処理に引き続いて、このような複合電解研磨処理を行うようにしてもよい。
Instead of this electrolytic or chemical polishing treatment, the entire surface of the
この複合電解研磨処理は、研磨液の中に研磨砥粒を加えることで、図12に示すように、この砥粒Gが基板Wの表面に残り、不動態化された銅やTaN等の突起部Pを研磨除去し、同時に砥粒Gにより研磨除去された不動態層の下に存在するTaN等の導電性物質からなるバリア膜5を電解及び化学研磨で優先的に研磨除去するようにしたもので、これにより、銅膜とTaN等の導電性物質からなるバリア膜5を同時研磨することができる。例えば、研磨仕上げ面の面粗さを100Å以下とするならば、砥粒粒度は#5000以上が好ましい。
In this composite electrolytic polishing treatment, abrasive grains are added to the polishing liquid, so that the abrasive grains G remain on the surface of the substrate W as shown in FIG. The portion P is polished and removed, and at the same time, the
図13は、本発明の他の実施の形態の配線形成装置の平面配置図を示す。この配線形成装置は、ハウジング10の内部に位置して、ロード・アンロード部11と、このロード・アンロード部11の反対側から順に配置された銅めっき処理部12、洗浄・乾燥処理部14、第1の電解または化学研磨処理部18、第2の電解または化学研磨処理部20、洗浄・乾燥処理部22及びアニール処理部16とを有し、更に搬送経路25に沿って走行自在で、これらの間で基板の受渡しを行う搬送装置26が備えられている。銅めっき処理部12、電解または化学研磨処理部18,20等の構成は、前述したものと同様である。
FIG. 13 is a plan layout view of a wiring forming apparatus according to another embodiment of the present invention. This wiring forming apparatus is located inside the
次に、図14を参照して配線形成処理について説明する。この例は、前記図18(b)に示す銅膜6を堆積させた基板Wの表面を、CMP工程を経て平坦化して銅配線を形成するのであるが、このCMP工程における負荷を低減するようにした例を示す。仕上げの平坦化はCMP工程で行う。
Next, the wiring formation process will be described with reference to FIG. In this example, the surface of the substrate W on which the
先ず、表面にシード層7を形成した基板W(図18(a)参照)をロード・アンロード部11から搬送装置26で一枚ずつ取り出し、銅めっき処理部12に搬入する(ステップ1)。
First, the substrates W (see FIG. 18A) on which the seed layer 7 is formed are taken out one by one from the load / unload
次に、この銅めっき処理部12で、例えば電解銅めっき処理を行って、基板Wの表面に銅膜6(図18(b)参照)を形成する(ステップ2)。そして、この銅めっき処理後の基板Wを洗浄・乾燥処理部14に搬送し洗浄して乾燥させ(ステップ3)、しかる後、第1の電解または化学研磨処理部18に搬送する。
Next, in this copper
次に、この第1の電解または化学研磨処理部18で基板Wの表面(被めっき面)に第1段の電解または化学研磨処理を施して、基板Wの表面に形成された銅膜6の研磨除去する(ステップ4)。この時、電解研磨にあっては、図3及び図4に示す研磨液(電解液)50として、前述と同様に、銅を溶解する無機酸及び/または有機酸のいずれか1種類以上と、増粘剤としての多価アルコール類、高分子多価アルコール類またはアルキレングリコールアルキルエーテル類のいずれか1種類以上を含むことで、粘性を増加させた研磨液を使用し、これによって、基板表面の拡散層を増大させるとともに、分極電位をアップさせ、更に基板全面の液中導電性を抑制して、高い平坦性を得る。
Next, the first electrolytic or chemical
次に、第1段の電解研磨処理後の基板を第2の電解または化学研磨処理部20に搬送し、ここで基板の表面に第2段の電解または化学研磨処理を施す(ステップ5)。この時、化学研磨にあっては、研磨液(化学薬品)として、前述と同様に、前記電解研磨処理に使用した粘性を上げた研磨液に、銅の表面に吸着し、銅の溶解を化学的に抑制する添加剤、または銅と強固な錯体を形成するか、または銅表面に不動態化皮膜を生成させることを助長する基本材または添加剤を添加したものを使用し、これによって、銅膜6(図18(b)参照)の平坦度を更に向上させる。ここで、化学研磨処理を省略しても良い。
Next, the substrate after the first-stage electropolishing treatment is transported to the second electrolysis or chemical polishing
なお、この化学研磨処理の代わりに、同様な添加剤を添加した研磨液を使用した電解研磨処理を行ってよく、また電解研磨電源を切って、電解研磨処理(ステップ4)に使用した研磨液を使用した化学研磨処理を行うようにしてもよいことは、前述と同様である。そして、銅膜6の膜厚がアニールに必要な最低膜厚、例えば300nmに達した時に、化学研磨を完了し、洗浄・乾燥処理部22に搬送する。
Instead of this chemical polishing treatment, an electropolishing treatment using a polishing liquid to which similar additives are added may be performed, and the electropolishing power is turned off and the polishing liquid used for the electropolishing treatment (step 4). As described above, the chemical polishing process using the above may be performed. Then, when the film thickness of the
この洗浄・乾燥処理部22で基板を洗浄し乾燥させ(ステップ6)、洗浄・乾燥後の基板Wをアニール処理部16に搬送する。そして、銅膜6を堆積させた状態で基板Wに熱処理を施して銅膜6をアニールし(ステップ7)、しかる後、アニール後の基板Wを搬送装置26でロード・アンロード部11のカセットに戻す(ステップ8)。
The cleaning /
そして、別の装置で基板Wの表面にCMP処理を施し(ステップ9)、これによって、コンタクトホール3及び配線用の溝4に充填させた銅膜6の表面と酸化膜2の表面とをほぼ同一平面にして、銅膜6からなる配線を形成し(図18(c)参照)、必要に応じて、前述と同様な蓋めっき処理を施す(ステップ10)。
Then, a CMP process is performed on the surface of the substrate W by another apparatus (step 9), whereby the surface of the
この例によれば、例えば基板の表面に微細穴と大穴が混在するように場合にあっても、電解研磨処理1段、または電解研磨処理と化学研磨処理または電解研磨処理の少なくとも2段の研磨処理を行うことで、銅膜の平坦性を向上させ、これによって、その後のCMP加工をディッシングの発生を防止しつつ短時間で行うことができる。 According to this example, even when fine holes and large holes are mixed on the surface of the substrate, for example, at least two stages of electrolytic polishing treatment or at least two stages of electrolytic polishing treatment and chemical polishing treatment or electrolytic polishing treatment are performed. By performing the treatment, the flatness of the copper film can be improved, whereby the subsequent CMP processing can be performed in a short time while preventing the occurrence of dishing.
なお、電解研磨により、基板の被めっき面を平坦化させるには、基板を限りなく平らに保持するとともに、板体(カソード)を限りなく平らに加工して、両者を限りなく近接させた状態で相対運動を行わせ、同時に基板面内に研磨液の流れと電場の特異点を生じさせないことが重要である。 In order to flatten the surface of the substrate to be plated by electrolytic polishing, the substrate is held as flat as possible, and the plate (cathode) is processed as flat as possible, and the two are placed as close as possible. It is important that the relative movement is performed at the same time, and at the same time, the flow of the polishing liquid and the singular point of the electric field are not generated in the substrate surface.
図15及び図16は、この要請に応えた電解または化学研磨処理部18,20の更に他の例を示す。これは、上方に開口して内部に研磨液50を保持する円筒状の研磨槽52と、基板Wを着脱自在に下向きに保持して該基板Wを前記研磨槽52の上端開口部を塞ぐ位置に配置する基板保持部56とを有している。
15 and 16 show still another example of the electrolytic or chemical
研磨槽52は、略円板状の底板部72と、この底板部72の外周端部に固着した円筒状の溢流堰部74と、この溢流堰部74の外周を囲繞して該溢流堰部74との間に研磨液排出部76を形成する外殻部78とを有しており、この研磨槽52の底板部72の上面に、研磨液50中に浸漬されてカソードとなる平板状の板体(陰極板)58が水平に配置されている。
The polishing
研磨槽52の底板部72の下面中央には、円筒状のボス部72aが一体に連接され、このボス部72aは、軸受80を介して回転軸82の上端のクランク部82aに回転自在に連接されている。つまり、このクランク部82aの軸心O1は、回転軸82の軸心O2から偏心量eだけ偏心した位置に位置し、このクランク部82aの軸心O1とボス部72aの軸心が一致するようになっている。また、回転軸82は、軸受85a,85bを介して外殻部78に回転自在に支承され、更に、図示していないが、底板部72と外殻部78との間に、底板部72の自転を防止する自転防止機構が備えられている。
A
これによって、回転軸82の回転に伴って、クランク部82aが偏心量eを半径とした公転運動を行い、このクランク部82aの公転運動に伴って、底板部72も板体58と一体に偏心量eを半径としたスクロール運動(並進回転運動)、即ち、自転運動を阻止された偏心量eを半径とした公転運動を行うようになっている。
As a result, the
ここで、図16に示すように、板体58の直径d3は、直径d4の基板Wがスクロール運動を行っても、この板体58の表面から基板Wが食み出すことがない大きさに設定され、また下記の研磨液供給孔58bを内包する研磨液噴射領域の直径d5は、直径d4の基板Wがスクロール運動を行っても、この基板Wから研磨液噴射領域が食み出すことがない大きさにそれぞれ設定されている。
Here, as shown in FIG. 16, the diameter d 3 of the
底板部72の内部には、循環槽84から延び、途中に圧送ポンプ86を有する研磨液供給配管88に連通する研磨液室72bと、この研磨液室72bから上方に貫通して延びる複数の研磨液吐出孔72cが設けられている。循環槽84は、戻り配管90を介して研磨槽52の研磨液排出部76に連通している。
Inside the
一方、板体58は、例えば銅めっき膜を電解研磨する時に使用する場合には、表面の酸化膜の影響で銅との密着力が悪い材料、例えばチタンで構成されている。これにより、例えば銅めっき膜に電解研磨を施すと、溶解した銅イオンは板体(カソード)58側に析出するが、板体58をチタンのような表面の酸化膜の影響で銅との密着力が悪い材料で構成することで、銅イオンを析出すると同時に銅粒子として研磨液中に浮遊させ、しかも、水素ガスの発生を防止して、平坦度に優れた研磨を行うことができる。
On the other hand, when the
更に、板体58の表面には、面内を縦及び横方向に全長に亘って直線状に延びる格子状に溝58aが設けられ、内部の各研磨液吐出孔72cに対応する位置には、この溝58aの内部に開口する複数の研磨液供給孔58bが設けられている。
Furthermore,
これによって、電解研磨の際に、研磨液を板体58の表面に設けた溝58aから板体58と基板Wとの間の極間に供給し、この研磨液中に浮遊する粒子を遠心力の作用で溝58aの中を通過させて外方にスムーズに流出させることで、極間部には常に新たな研磨液が存在するようにすることができる。しかも、銅めっき膜を電解研磨する時に、板体58として、チタンのような表面の酸化膜の影響で銅との密着力が悪い材料を選択することで、溶解して板体側に析出する銅イオンを、析出すると同時に銅粒子として研磨液中に浮遊させ、この研磨液を溝58aを通過させてスムーズに外部に流出させることで、板体58の表面の平坦度が経時的に劣化することを防止して、板体58の平坦度を確保することができる。
Thus, during the electrolytic polishing, the polishing liquid is supplied from the
なお、この溝58aの形状は、板体58の中央部と外周部とで電流密度に差が生じてしまうことを防止するとともに、研磨液が溝58aに沿ってスムーズに流れるようにするため、基板W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、また基板Wが往復動を行う場合には、この移動方向に沿った平行であることが好ましい。
The shape of the
基板保持部56は、下方に開口したハウジング92の内部に、昇降ロッド94を介して昇降自在で、かつモータ60を介してハウジング92と一体に回転するように収容されており、この基板保持部56の内部には、真空源に連通する真空室56aと、該真空室56aから下方に貫通する多数の真空吸着穴56bが設けられている。これによって、基板保持部56は、真空吸着方式で基板Wを保持するようになっている。
The
基板Wには、通常小さなうねりが有り、基板の保持の仕方によっては更に変形し、この変形した状態で電界研磨による平坦化処理をしても、0.1μm以下の平坦化は不可能となるが、このように、真空吸着方式を採用して、基板Wをその全面に亘って吸着保持することで、基板に存在するうねりを吸収して、基板をより平坦に保持し、これによって、電界研磨による平坦化処理によって、0.1μm以下の平坦化が可能となる。
なお、この真空吸着方式の代わりに、静電チャック方式を採用して基板を保持するようにしても良い。
The substrate W usually has small undulations, and is further deformed depending on how the substrate is held. Even if the surface is flattened by electropolishing in this deformed state, it is impossible to planarize to 0.1 μm or less. In this way, the vacuum suction method is adopted and the substrate W is sucked and held over the entire surface, so that the swells existing on the substrate are absorbed and the substrate is held more flat. By the flattening process by polishing, the flattening of 0.1 μm or less is possible.
Instead of this vacuum suction method, an electrostatic chuck method may be adopted to hold the substrate.
ここで、基板Wを基板保持部56で吸着保持して、基板Wを研磨処理を行う処理位置まで下降させた時、この基板Wの下面と板体58の上面との極間距離Sが、機構的に可能な限り小さく、好ましくは、1.0mm以下、更に好ましくは、0.5mm以下となるようになっている。このように、極間距離Sを、機構的に可能な限り小さく、好ましくは、1.0mm以下、更に好ましくは、0.5mm以下とすることで、基板Wの表面の研磨されるべき凸部への電流の集中を促進し、しかも、基板Wと板体58との間に面に垂直な電界を形成して、基板Wの表面(被めっき面)全面にわたって均一な平坦性を得ることができる。
Here, when the substrate W is sucked and held by the
ハウジング92には、基板保持部56で基板Wを吸着保持した時、この基板Wのベベル部または周縁部と接触して、基板Wを陽極(アノード)にする電気接点96が設けられ、更に基板保持部56の下面には、基板Wを保持した時に該基板Wの上面と圧接してここをシールするパッキン98が設けられている。
The
次に、電解または化学研磨処理部18,20で電解研磨処理を行う時の動作について説明する。
先ず、研磨槽52内に研磨液50を供給し、この研磨液50を溢流堰部74からオーバフローさせた状態で、底板部72を板体58と共にスクロール運動させる。この状態で、前述のようにして、銅めっき等のめっき処理を施した基板Wを下向きで吸着保持した基板保持部56を基板Wを回転させつつ、電解研磨処理を行う処理位置まで下降させる。
Next, an operation when the electrolytic polishing process is performed in the electrolytic or chemical
First, the polishing
これにより、基板W上の各ポイントにおける板体58との相対速度をより均一にして、基板Wと板体58との間の極間を流れる研磨液50の流れの状態をより均一に、すなわち研磨液の流れに特異点が生じないようにする。
Thereby, the relative speed with respect to the
この状態で、例えば図17に示すように、印加時間t1が、1mSec〜20mSec、好ましくは10mSecで、印加電流密度が2〜20A/dm2のパルス電流を、例えば印加時間と同じ停止時間t2をおいて、複数回に亘って印加する。すると、研磨電源投入時は、酸化溶出はまず基板上の凸部より起こり、平坦部へ降りてくる。従って、投入後、瞬時に電源をOFFにし、これを繰り返せば凸部のみの選択研磨が可能となる。 In this state, for example, as shown in FIG. 17, a pulse current having an application time t 1 of 1 mSec to 20 mSec, preferably 10 mSec, and an applied current density of 2 to 20 A / dm 2 is set to a stop time t equal to, for example, the application time. 2 is applied several times. Then, when the polishing power is turned on, oxidation elution first occurs from the convex portion on the substrate and falls to the flat portion. Therefore, if the power is turned off instantaneously after being turned on and this is repeated, only the convex portions can be selectively polished.
この時、板体58の表面に設けた溝58aから板体58と基板Wとの間の極間に研磨液を供給し、この研磨液中に浮遊する粒子を遠心力の作用で溝58aの中を通過させて外方にスムーズに流出させることで、極間部には常に新たな研磨液が存在するようにする。しかも、銅めっきを電解研磨する時に、板体58として、チタンのような表面の酸化膜の影響で銅との密着力が悪い材料を選択することで、溶解して板体側に析出する銅イオンを析出すると同時に銅粒子として研磨液中に浮遊させ、この研磨液を溝58aを通過させてスムーズに外部に流出させることで、板体58の表面の平坦度が経時的に劣化することを防止して、板体58の平坦度を確保することができる。これにより、極間距離Sが変化せず、しかも水素ガスが発生することはないので、平坦性に優れた研磨が可能となる。
At this time, a polishing liquid is supplied from the
2 酸化膜
3 コンタクトホール
4 溝
5 バリア膜
5a 導電性物質
6 銅膜
6a 銅
7 シード層
10 ハウジング
11 ロード・アンロード部
12 銅めっき処理部
14,22 洗浄・乾燥処理部
16 アニール処理部
18,20 電解または化学研磨処理部
24 蓋めっき処理部
25 搬送経路
26 搬送装置
30 めっき液
32 めっき槽
50 研磨液
52 研磨槽
2
Claims (5)
ハウジングの内部に、基板を搬送する搬送経路に沿って走行自在な搬送装置を設け、この搬送経路に沿って、銅めっき処理部、電解または化学研磨処理部及びアニール処理部を配置したことを特徴とする配線形成装置。 A wiring forming apparatus for forming a copper wiring by forming copper on the surface of a substrate and embedding the copper in a fine recess,
Provided inside the housing is a transport device that can travel along a transport path for transporting a substrate, and a copper plating processing section, an electrolytic or chemical polishing processing section, and an annealing processing section are disposed along the transport path. Wiring forming device.
基板の表面に銅を成膜する工程と、
この銅を成膜した基板の表面を研磨液中で電解または化学研磨する研磨処理工程と、
この研磨後の基板表面を洗浄し乾燥させる工程と、
研磨処理工程後に銅膜を基板全面に残した状態で基板に熱処理を施すアニール工程とを有することを特徴とする配線形成方法。 In forming copper wiring on the surface of the substrate and forming the copper wiring in which the copper is embedded in the fine recess,
Forming a copper film on the surface of the substrate;
A polishing process for electrolytically or chemically polishing the surface of the substrate on which the copper film is formed in a polishing liquid;
A step of washing and drying the polished substrate surface;
A wiring forming method comprising: an annealing step of performing a heat treatment on the substrate in a state where the copper film is left on the entire surface of the substrate after the polishing step.
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- 2005-02-14 JP JP2005036786A patent/JP2005229121A/en not_active Ceased
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