JP2002093761A - 研磨方法、研磨装置、メッキ方法およびメッキ装置 - Google Patents
研磨方法、研磨装置、メッキ方法およびメッキ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】初期凹凸を容易に平坦化でき、かつ余分な銅膜
の除去効率に優れ、銅膜の下層の層間絶縁膜などへのダ
メージを抑制することが可能な研磨方法および装置と、
銅膜を平坦に堆積可能なメッキ方法および装置を提供す
る。 【解決手段】被研磨ウェーハＷの被研磨膜の膜厚相当デ
ータを測定し、被研磨面よりも小さな陰極部材Ｅを被研
磨面の一領域に対向させ、被研磨面の一領域と陰極部材
の間に電解液ＥＬを介在させた状態で、陰極部材を陰極
とし被研磨膜を陽極として電圧を印加して、膜厚相当デ
ータから得られる除去すべき量の被研磨膜を除去するま
で、被研磨膜の凸部から優先的に、被研磨面の一領域に
おける被研磨膜の電解溶出あるいは陽極酸化とキレート
化およびキレート膜の除去により電解研磨し、陰極部材
を他領域に移動しながら該他領域において平坦化するこ
とを被研磨面全面にわたって繰り返す。また、上記の逆
反応によりメッキを行う。
の除去効率に優れ、銅膜の下層の層間絶縁膜などへのダ
メージを抑制することが可能な研磨方法および装置と、
銅膜を平坦に堆積可能なメッキ方法および装置を提供す
る。 【解決手段】被研磨ウェーハＷの被研磨膜の膜厚相当デ
ータを測定し、被研磨面よりも小さな陰極部材Ｅを被研
磨面の一領域に対向させ、被研磨面の一領域と陰極部材
の間に電解液ＥＬを介在させた状態で、陰極部材を陰極
とし被研磨膜を陽極として電圧を印加して、膜厚相当デ
ータから得られる除去すべき量の被研磨膜を除去するま
で、被研磨膜の凸部から優先的に、被研磨面の一領域に
おける被研磨膜の電解溶出あるいは陽極酸化とキレート
化およびキレート膜の除去により電解研磨し、陰極部材
を他領域に移動しながら該他領域において平坦化するこ
とを被研磨面全面にわたって繰り返す。また、上記の逆
反応によりメッキを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程などに用いる研磨方法、研磨装置、メッキ方法およ
びメッキ装置に関し、特に、ダマシンプロセスなどにお
ける銅膜などの被研磨膜の研磨方法および研磨装置と、
銅膜のなどの形成工程におけるメッキ方法およびメッキ
装置に関する。
工程などに用いる研磨方法、研磨装置、メッキ方法およ
びメッキ装置に関し、特に、ダマシンプロセスなどにお
ける銅膜などの被研磨膜の研磨方法および研磨装置と、
銅膜のなどの形成工程におけるメッキ方法およびメッキ
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化、小型化に伴い、
配線の微細化、配線ピッチの縮小化および配線の多層化
が進んでおり、半導体装置の製造プロセスにおける多層
配線技術の重要性が増大している。一方、従来、多層配
線構造の半導体装置の配線材料としてアルミニウムが多
用されてきたが、近年の０．２５μｍルール以下のデザ
インルールにおいて、信号の伝搬遅延を抑制するため
に、配線材料をアルミニウムから銅に代えた配線プロセ
スの開発が盛んに行われている。銅を配線に使用する
と、低抵抗と高エレクトロマイグレーション耐性を両立
できるというメリットがある。
配線の微細化、配線ピッチの縮小化および配線の多層化
が進んでおり、半導体装置の製造プロセスにおける多層
配線技術の重要性が増大している。一方、従来、多層配
線構造の半導体装置の配線材料としてアルミニウムが多
用されてきたが、近年の０．２５μｍルール以下のデザ
インルールにおいて、信号の伝搬遅延を抑制するため
に、配線材料をアルミニウムから銅に代えた配線プロセ
スの開発が盛んに行われている。銅を配線に使用する
と、低抵抗と高エレクトロマイグレーション耐性を両立
できるというメリットがある。
【０００３】この銅を配線に使用するプロセスでは、例
えばあらかじめ層間絶縁膜に形成した溝状の配線パター
ンに金属を埋め込み、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Po
lishing : 化学機械研磨) 法などによって余分な金属膜
を除去して配線を形成する、ダマシン（damascen）法と
呼ばれる配線プロセスが有力となっている。このダマシ
ン法は、配線のエッチングが不要であり、さらに上層の
層間絶縁膜も自ずと平坦なものになるので、工程を簡略
化できるという利点がある。さらに、層間絶縁膜に配線
用溝だけでなく、コンタクトホールも溝として開け、配
線用溝とコンタクトホールを同時に金属で埋め込むデュ
アルダマシン（dualdamascene）法では、さらに大幅な
配線工程の削減が可能となる。
えばあらかじめ層間絶縁膜に形成した溝状の配線パター
ンに金属を埋め込み、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Po
lishing : 化学機械研磨) 法などによって余分な金属膜
を除去して配線を形成する、ダマシン（damascen）法と
呼ばれる配線プロセスが有力となっている。このダマシ
ン法は、配線のエッチングが不要であり、さらに上層の
層間絶縁膜も自ずと平坦なものになるので、工程を簡略
化できるという利点がある。さらに、層間絶縁膜に配線
用溝だけでなく、コンタクトホールも溝として開け、配
線用溝とコンタクトホールを同時に金属で埋め込むデュ
アルダマシン（dualdamascene）法では、さらに大幅な
配線工程の削減が可能となる。
【０００４】ここで、上記のデュアルダマシン法による
銅配線形成プロセスの一例について下記の図を参照し
て、説明する。まず、図３４（ａ）に示すように、例え
ば、不図示の不純物拡散領域が適宜形成されているシリ
コンなどの半導体基板３０１上に、例えば酸化シリコン
からなる層間絶縁膜３０２を、例えば減圧ＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition ）法により形成する。
銅配線形成プロセスの一例について下記の図を参照し
て、説明する。まず、図３４（ａ）に示すように、例え
ば、不図示の不純物拡散領域が適宜形成されているシリ
コンなどの半導体基板３０１上に、例えば酸化シリコン
からなる層間絶縁膜３０２を、例えば減圧ＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition ）法により形成する。
【０００５】次に、図３４（ｂ）に示すように、半導体
基板３０１の不純物拡散領域に通じるコンタクトホール
ＣＨ、および半導体基板３０１の不純物拡散領域と電気
的に接続される所定のパターンの配線が形成される溝Ｍ
を公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技
術を用いて形成する。
基板３０１の不純物拡散領域に通じるコンタクトホール
ＣＨ、および半導体基板３０１の不純物拡散領域と電気
的に接続される所定のパターンの配線が形成される溝Ｍ
を公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技
術を用いて形成する。
【０００６】次に、図３４（ｃ）に示すように、バリア
メタル膜３０５を層間絶縁膜３０２の表面、コンタクト
ホールＣＨおよび溝Ｍ内に形成する。このバリアメタル
膜３０５は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、ＴａＮ、ＴｉＮなど
の材料を公知のスパッタリング法により、形成する。バ
リアメタル膜３０５は、配線を構成する材料が銅で層間
絶縁膜３０２が酸化シリコンで構成されている場合に
は、銅は酸化シリコンへの拡散係数が大きく、酸化され
やすいため、これを防止するために設けられる膜であ
る。
メタル膜３０５を層間絶縁膜３０２の表面、コンタクト
ホールＣＨおよび溝Ｍ内に形成する。このバリアメタル
膜３０５は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、ＴａＮ、ＴｉＮなど
の材料を公知のスパッタリング法により、形成する。バ
リアメタル膜３０５は、配線を構成する材料が銅で層間
絶縁膜３０２が酸化シリコンで構成されている場合に
は、銅は酸化シリコンへの拡散係数が大きく、酸化され
やすいため、これを防止するために設けられる膜であ
る。
【０００７】次に、図３５（ｄ）に示すように、バリア
メタル膜３０５上に、銅を公知のスパッタリング法によ
り、所定の膜厚で堆積させ、シード膜３０６を形成す
る。次に、図３５（ｅ）に示すように、シード層３０６
上に成長させてコンタクトホールＣＨおよび溝Ｍを銅で
埋め込むように、銅膜３０７を形成する。銅膜３０７
は、例えば、メッキ法、ＣＶＤ法、スパッタリング法な
どにより形成する。
メタル膜３０５上に、銅を公知のスパッタリング法によ
り、所定の膜厚で堆積させ、シード膜３０６を形成す
る。次に、図３５（ｅ）に示すように、シード層３０６
上に成長させてコンタクトホールＣＨおよび溝Ｍを銅で
埋め込むように、銅膜３０７を形成する。銅膜３０７
は、例えば、メッキ法、ＣＶＤ法、スパッタリング法な
どにより形成する。
【０００８】次に、図３５（ｆ）に示すように、層間絶
縁膜３０２上の余分な銅膜３０７およびバリアメタル膜
３０５をＣＭＰ法によって除去し、平坦化する。以上の
工程により、銅配線３０８およびコンタクト３０９とが
形成される。上記したプロセスを配線３０８上で繰り返
し行うことにより、多層配線を形成することができる。
縁膜３０２上の余分な銅膜３０７およびバリアメタル膜
３０５をＣＭＰ法によって除去し、平坦化する。以上の
工程により、銅配線３０８およびコンタクト３０９とが
形成される。上記したプロセスを配線３０８上で繰り返
し行うことにより、多層配線を形成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
デュアルダマシン法を用いた銅配線形成プロセスでは、
余分な銅膜３０７をＣＭＰ法によって除去する工程にお
いて、従来のＣＭＰ法を用いた平坦化技術では、研磨工
具と銅膜との間に所定の圧力をかけ、研磨するため、半
導体基板へのダメージが大きいという問題がある。特
に、半導体想装置の動作速度向上のため配線中の寄生容
量を低減することを目的として、層間絶縁膜としてポリ
イミド膜などの有機系絶縁膜、あるいはフッ素を含有す
る酸化シリコンであるＳｉＯＦ膜、ポーラスシリカなど
のゲル状絶縁膜などの無機系絶縁膜などの低誘電率の絶
縁膜を採用していく場合には、一般にこれらの絶縁膜は
機械的強度が低いため、上記のＣＭＰ工程におけるダメ
ージは無視できないものとなり、層間絶縁膜へのクラッ
ク（亀裂）の発生、半導体基板からの層間絶縁膜の剥離
などの問題がある。
デュアルダマシン法を用いた銅配線形成プロセスでは、
余分な銅膜３０７をＣＭＰ法によって除去する工程にお
いて、従来のＣＭＰ法を用いた平坦化技術では、研磨工
具と銅膜との間に所定の圧力をかけ、研磨するため、半
導体基板へのダメージが大きいという問題がある。特
に、半導体想装置の動作速度向上のため配線中の寄生容
量を低減することを目的として、層間絶縁膜としてポリ
イミド膜などの有機系絶縁膜、あるいはフッ素を含有す
る酸化シリコンであるＳｉＯＦ膜、ポーラスシリカなど
のゲル状絶縁膜などの無機系絶縁膜などの低誘電率の絶
縁膜を採用していく場合には、一般にこれらの絶縁膜は
機械的強度が低いため、上記のＣＭＰ工程におけるダメ
ージは無視できないものとなり、層間絶縁膜へのクラッ
ク（亀裂）の発生、半導体基板からの層間絶縁膜の剥離
などの問題がある。
【００１０】また、層間絶縁膜３０２と、銅膜３０７お
よびバリアメタル膜３０５との除去性能が異なることか
ら、配線３０８にディッシング、エロージョン（シンニ
ング）、リセスなどが発生しやすいという問題が存在し
た。ディッシングは、図３６に示すように、例えば、
０．１８μｍルールのデザインルールにおいて、例え
ば、１００μｍ程度のような幅の広い配線３０８が存在
した場合に、当該配線の中央部が過剰に除去され、へこ
んでしまう現象であり、このディッシングが発生すると
配線３０８の断面積が不足するため、配線抵抗値不良な
どの原因となる。このディッシングは、配線材料に比較
的軟質の銅やアルミニウムを用いた場合に発生しやす
い。エロージョンは、図３７に示すように、例えば、３
０００μｍの範囲に１．０μｍの幅の配線が５０パーセ
ントの密度で形成されているようなパターン密度の高い
部分が過剰に除去されてしまう現象であり、エロージョ
ンが発生すると、配線の断面積が不足するため、配線抵
抗値不良などの原因となる。リセスは、図３８に示すよ
うに、層間絶縁膜３０２と配線３０８との境界で配線３
０８が低くなり段差ができてしまう現象であり、この場
合にも配線の断面積が不足するため、配線抵抗値の不良
などの原因となる。
よびバリアメタル膜３０５との除去性能が異なることか
ら、配線３０８にディッシング、エロージョン（シンニ
ング）、リセスなどが発生しやすいという問題が存在し
た。ディッシングは、図３６に示すように、例えば、
０．１８μｍルールのデザインルールにおいて、例え
ば、１００μｍ程度のような幅の広い配線３０８が存在
した場合に、当該配線の中央部が過剰に除去され、へこ
んでしまう現象であり、このディッシングが発生すると
配線３０８の断面積が不足するため、配線抵抗値不良な
どの原因となる。このディッシングは、配線材料に比較
的軟質の銅やアルミニウムを用いた場合に発生しやす
い。エロージョンは、図３７に示すように、例えば、３
０００μｍの範囲に１．０μｍの幅の配線が５０パーセ
ントの密度で形成されているようなパターン密度の高い
部分が過剰に除去されてしまう現象であり、エロージョ
ンが発生すると、配線の断面積が不足するため、配線抵
抗値不良などの原因となる。リセスは、図３８に示すよ
うに、層間絶縁膜３０２と配線３０８との境界で配線３
０８が低くなり段差ができてしまう現象であり、この場
合にも配線の断面積が不足するため、配線抵抗値の不良
などの原因となる。
【００１１】一方、余分な銅膜３０７をＣＭＰ法によっ
て、平坦化および除去する工程では、銅膜を効率的に除
去する必要があるため、単位時間当たりの除去量である
研磨レートは、例えば、５００ｎｍ／分以上となるよう
に要求されている。この研磨レートを稼ぐためには、ウ
ェーハに対する加工圧力を大きくする必要があり、加工
圧力を大きくすると、図３９に示すように、配線表面に
スクラッチＳＣやケミカルダメージＣＤが発生しやすく
なり、特に、軟質の銅では発生しやすい。このため、配
線のオープン、ショート、配線抵抗値不良などの不具合
の原因となり、また、加工圧力を大きくすると、上記の
クラッチ、層間絶縁膜の剥離、ディッシング、エロージ
ョンおよびリセスの発生量も大きくなるという不利益が
存在した。
て、平坦化および除去する工程では、銅膜を効率的に除
去する必要があるため、単位時間当たりの除去量である
研磨レートは、例えば、５００ｎｍ／分以上となるよう
に要求されている。この研磨レートを稼ぐためには、ウ
ェーハに対する加工圧力を大きくする必要があり、加工
圧力を大きくすると、図３９に示すように、配線表面に
スクラッチＳＣやケミカルダメージＣＤが発生しやすく
なり、特に、軟質の銅では発生しやすい。このため、配
線のオープン、ショート、配線抵抗値不良などの不具合
の原因となり、また、加工圧力を大きくすると、上記の
クラッチ、層間絶縁膜の剥離、ディッシング、エロージ
ョンおよびリセスの発生量も大きくなるという不利益が
存在した。
【００１２】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、従って、本発明は、銅配線を有する半導体装
置の製造工程などにおいて銅膜を研磨によって平坦化す
る際に、初期凹凸を容易に平坦化でき、かつ余分な銅膜
の除去効率に優れ、銅膜の下層の層間絶縁膜などへのダ
メージを抑制することが可能な研磨方法および装置を提
供することを目的とする。
のであり、従って、本発明は、銅配線を有する半導体装
置の製造工程などにおいて銅膜を研磨によって平坦化す
る際に、初期凹凸を容易に平坦化でき、かつ余分な銅膜
の除去効率に優れ、銅膜の下層の層間絶縁膜などへのダ
メージを抑制することが可能な研磨方法および装置を提
供することを目的とする。
【００１３】一方で、上記研磨工程の前工程である銅埋
め込み電気メッキでは、本質的には被処理面全面にわた
って同じ厚さの成膜をすることは困難であり、現状３〜
５％の厚さばらつきをもって成膜されている。この状態
からＣＭＰ処理を行って配線形成することになるが、仮
にＣＭＰ処理での除去量均一性が０％であったとして
も、全面に余剰する銅が無くなるまでＣＭＰ処理を行っ
た場合、メッキ膜の成膜時のばらつき分のオーバーポリ
ッシュを行うことになり、その分のディッシング、エロ
ージョン、リセスなどが不可避となってしまう。例え
ば、５，０００Åの深さの配線形成を目的に１０，００
０ÅのＣｕ膜をメッキして埋め込みした場合、このばら
つきの範囲は３〜５％で３００〜５００Åであり、３０
０〜５００Åのオーバーポリッシュによるリセスは５，
０００Åの配線に対して６〜１０％もの断面積ロスに相
当し、配線形成上無視できない大きさになる。従って、
上記の問題を解決するため、本発明はさらに、半導体装
置の配線形成工程などに適用できる銅膜を平坦に堆積可
能なメッキ方法および装置を提供することを目的とす
る。
め込み電気メッキでは、本質的には被処理面全面にわた
って同じ厚さの成膜をすることは困難であり、現状３〜
５％の厚さばらつきをもって成膜されている。この状態
からＣＭＰ処理を行って配線形成することになるが、仮
にＣＭＰ処理での除去量均一性が０％であったとして
も、全面に余剰する銅が無くなるまでＣＭＰ処理を行っ
た場合、メッキ膜の成膜時のばらつき分のオーバーポリ
ッシュを行うことになり、その分のディッシング、エロ
ージョン、リセスなどが不可避となってしまう。例え
ば、５，０００Åの深さの配線形成を目的に１０，００
０ÅのＣｕ膜をメッキして埋め込みした場合、このばら
つきの範囲は３〜５％で３００〜５００Åであり、３０
０〜５００Åのオーバーポリッシュによるリセスは５，
０００Åの配線に対して６〜１０％もの断面積ロスに相
当し、配線形成上無視できない大きさになる。従って、
上記の問題を解決するため、本発明はさらに、半導体装
置の配線形成工程などに適用できる銅膜を平坦に堆積可
能なメッキ方法および装置を提供することを目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の研磨方法は、被研磨面に被研磨膜を有する
被研磨対象物の研磨方法であって、上記被研磨対象物上
における上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工程
と、上記被研磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上
記被研磨面の一領域に対向させ、少なくとも上記被研磨
面の一領域と上記陰極部材の間に電解液を介在させた状
態で、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極とし
て電圧を印加して、上記膜厚相当データから得られる除
去すべき量の被研磨膜を除去するまで、上記被研磨膜の
凸部から優先的に、上記被研磨面の一領域において上記
被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化する工程
とを有し、上記被研磨面全面にわたって上記除去すべき
量の被研磨膜を除去するように、上記陰極部材を上記被
研磨面の他領域に移動し、該他領域において除去すべき
量の被研磨膜を除去するまで電解研磨して上記被研磨膜
を平坦化することを上記被研磨面全面にわたって繰り返
す。
め、本発明の研磨方法は、被研磨面に被研磨膜を有する
被研磨対象物の研磨方法であって、上記被研磨対象物上
における上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工程
と、上記被研磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上
記被研磨面の一領域に対向させ、少なくとも上記被研磨
面の一領域と上記陰極部材の間に電解液を介在させた状
態で、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極とし
て電圧を印加して、上記膜厚相当データから得られる除
去すべき量の被研磨膜を除去するまで、上記被研磨膜の
凸部から優先的に、上記被研磨面の一領域において上記
被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化する工程
とを有し、上記被研磨面全面にわたって上記除去すべき
量の被研磨膜を除去するように、上記陰極部材を上記被
研磨面の他領域に移動し、該他領域において除去すべき
量の被研磨膜を除去するまで電解研磨して上記被研磨膜
を平坦化することを上記被研磨面全面にわたって繰り返
す。
【００１５】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨膜が銅膜である。
磨膜が銅膜である。
【００１６】本発明の研磨方法は、好適には、上記膜厚
相当データを測定する工程の後、上記被研磨面の一領域
において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平
坦化する工程の前に、上記膜厚相当データから除去すべ
き被研磨膜の量を算出する工程をさらに有する。
相当データを測定する工程の後、上記被研磨面の一領域
において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平
坦化する工程の前に、上記膜厚相当データから除去すべ
き被研磨膜の量を算出する工程をさらに有する。
【００１７】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面の一領域から他領域への上記陰極部材の移動を連続
的に行う。さらに好適には、上記膜厚相当データから得
られる除去すべき被研磨膜の量に応じて、上記陰極部材
の移動速度を制御する。
磨面の一領域から他領域への上記陰極部材の移動を連続
的に行う。さらに好適には、上記膜厚相当データから得
られる除去すべき被研磨膜の量に応じて、上記陰極部材
の移動速度を制御する。
【００１８】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面の一領域から他領域への上記陰極部材の移動をステ
ップ的に行う。
磨面の一領域から他領域への上記陰極部材の移動をステ
ップ的に行う。
【００１９】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨膜の膜厚相当データとして、上記被研磨膜の膜厚を測
定する。
磨膜の膜厚相当データとして、上記被研磨膜の膜厚を測
定する。
【００２０】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨膜の膜厚相当データを測定する工程が、上記陰極部材
と上記被研磨面が対向する一領域における上記被研磨膜
の膜厚相当データを測定する工程であり、上記陰極部材
を上記被研磨面の他領域に移動して、該他領域における
上記被研磨膜の膜厚相当データを測定し、該他領域にお
いて上記膜厚相当データから得られる除去すべき量の被
研磨膜を除去するまで、上記被研磨膜の凸部から優先的
に、上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化
することを上記被研磨面全体に対して繰り返す。さらに
好適には、上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工
程において、上記被研磨膜の膜厚相当データとして、上
記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域における上
記電解研磨の電解電流を測定し、上記被研磨面の一領域
において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平
坦化する工程においては、上記電解研磨の電解電流に応
じて決められる除去すべき量の被研磨膜を除去するまで
電解研磨する。またさらに好適には、上記被研磨面の一
領域において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨
し、平坦化する工程においては、上記電解研磨の電解電
流が所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研
磨膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における電
解研磨を終了する。
磨膜の膜厚相当データを測定する工程が、上記陰極部材
と上記被研磨面が対向する一領域における上記被研磨膜
の膜厚相当データを測定する工程であり、上記陰極部材
を上記被研磨面の他領域に移動して、該他領域における
上記被研磨膜の膜厚相当データを測定し、該他領域にお
いて上記膜厚相当データから得られる除去すべき量の被
研磨膜を除去するまで、上記被研磨膜の凸部から優先的
に、上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化
することを上記被研磨面全体に対して繰り返す。さらに
好適には、上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工
程において、上記被研磨膜の膜厚相当データとして、上
記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域における上
記電解研磨の電解電流を測定し、上記被研磨面の一領域
において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平
坦化する工程においては、上記電解研磨の電解電流に応
じて決められる除去すべき量の被研磨膜を除去するまで
電解研磨する。またさらに好適には、上記被研磨面の一
領域において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨
し、平坦化する工程においては、上記電解研磨の電解電
流が所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研
磨膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における電
解研磨を終了する。
【００２１】本発明の研磨方法は、好適には、上記陰極
部材が、上記被研磨面の一領域における被研磨膜の凹凸
に対応して該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印
加できる形状となっており、上記被研磨面の一領域にお
いて上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化
する工程においては、上記電界を印加することにより上
記被研磨膜の凸部から優先的に、上記被研磨面の一領域
において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平
坦化する。さらに好適には、上記被研磨面が、上記一領
域における被研磨膜の凹凸パターンが繰り返されたパタ
ーンの凹凸を有しており、上記陰極部材を上記被研磨面
の他領域にステップ的に移動し、該他領域において、上
記被研磨膜の凹凸に応じて該被研磨膜の凸部に凹部より
も強い電界を印加することにより、上記被研磨膜の凸部
から優先的に上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨
し、平坦化することを上記被研磨面全体に対して繰り返
す。
部材が、上記被研磨面の一領域における被研磨膜の凹凸
に対応して該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印
加できる形状となっており、上記被研磨面の一領域にお
いて上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化
する工程においては、上記電界を印加することにより上
記被研磨膜の凸部から優先的に、上記被研磨面の一領域
において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平
坦化する。さらに好適には、上記被研磨面が、上記一領
域における被研磨膜の凹凸パターンが繰り返されたパタ
ーンの凹凸を有しており、上記陰極部材を上記被研磨面
の他領域にステップ的に移動し、該他領域において、上
記被研磨膜の凹凸に応じて該被研磨膜の凸部に凹部より
も強い電界を印加することにより、上記被研磨膜の凸部
から優先的に上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨
し、平坦化することを上記被研磨面全体に対して繰り返
す。
【００２２】本発明の研磨方法は、好適には、上記陰極
部材として、複数の領域に分割され、互いに絶縁されて
並べられており、全体として上記被研磨面全体に対向す
る形状である陰極部材を用い、上記分割された陰極部材
の電圧印加位置を変えることで、実質的に上記被研磨面
に対向する上記陰極部材の位置を一領域から他領域に移
動させる。さらに好適には、上記陰極部材として、同心
円状に複数の領域に分割された陰極部材を用い、上記同
心円状に分割された陰極部材の内側から外側へと電圧印
加位置を変えて、上記被研磨面全体に対して電解研磨を
行う。
部材として、複数の領域に分割され、互いに絶縁されて
並べられており、全体として上記被研磨面全体に対向す
る形状である陰極部材を用い、上記分割された陰極部材
の電圧印加位置を変えることで、実質的に上記被研磨面
に対向する上記陰極部材の位置を一領域から他領域に移
動させる。さらに好適には、上記陰極部材として、同心
円状に複数の領域に分割された陰極部材を用い、上記同
心円状に分割された陰極部材の内側から外側へと電圧印
加位置を変えて、上記被研磨面全体に対して電解研磨を
行う。
【００２３】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上記被研磨面の
一領域に対向させるときに、上記陰極部材から所定の距
離をもって離間させた陽極部材を上記被研磨面に対向さ
せ、少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の
間および上記被研磨面と上記陽極部材の間に電解液を介
在させ、上記陰極部材および上記陽極部材に電圧を印加
することで、実質的に上記陰極部材を陰極とし上記被研
磨膜を陽極として電圧を印加する。さらに好適には、上
記陽極部材として、上記被研磨面の物質に比して貴なる
金属からなる電極を用いる。
磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上記被研磨面の
一領域に対向させるときに、上記陰極部材から所定の距
離をもって離間させた陽極部材を上記被研磨面に対向さ
せ、少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の
間および上記被研磨面と上記陽極部材の間に電解液を介
在させ、上記陰極部材および上記陽極部材に電圧を印加
することで、実質的に上記陰極部材を陰極とし上記被研
磨膜を陽極として電圧を印加する。さらに好適には、上
記陽極部材として、上記被研磨面の物質に比して貴なる
金属からなる電極を用いる。
【００２４】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面の一領域において上記被研磨膜を電解溶出により電
解研磨し、平坦化する工程において、上記電解研磨と同
時に化学機械研磨処理を行い、電解研磨と化学機械研磨
を複合した複合研磨により上記被研磨膜を平坦化する。
磨面の一領域において上記被研磨膜を電解溶出により電
解研磨し、平坦化する工程において、上記電解研磨と同
時に化学機械研磨処理を行い、電解研磨と化学機械研磨
を複合した複合研磨により上記被研磨膜を平坦化する。
【００２５】本発明の研磨方法は、好適には、上記陰極
部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧を印加す
るときに、直流電圧を印加する。さらに好適には、上記
直流電圧として、直流パルス電圧を印加する。また、上
記の陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部
材を上記被研磨面に対向させる場合に、好適には、上記
陰極部材および上記陽極部材に電圧を印加するときに、
交流電圧を印加する。
部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧を印加す
るときに、直流電圧を印加する。さらに好適には、上記
直流電圧として、直流パルス電圧を印加する。また、上
記の陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部
材を上記被研磨面に対向させる場合に、好適には、上記
陰極部材および上記陽極部材に電圧を印加するときに、
交流電圧を印加する。
【００２６】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面の一領域において上記被研磨膜を電解溶出により電
解研磨し、平坦化する工程において、同時に上記一領域
における電解研磨の電解電流を測定する。さらに好適に
は、上記電解電流を一定に保つように、上記陰極部材を
陰極とし上記被研磨膜を陽極として印加する電圧を制御
する。また、さらに好適には、上記電解電流により、上
記被研磨面の一領域における上記被研磨膜の平坦化の進
行を管理する。
磨面の一領域において上記被研磨膜を電解溶出により電
解研磨し、平坦化する工程において、同時に上記一領域
における電解研磨の電解電流を測定する。さらに好適に
は、上記電解電流を一定に保つように、上記陰極部材を
陰極とし上記被研磨膜を陽極として印加する電圧を制御
する。また、さらに好適には、上記電解電流により、上
記被研磨面の一領域における上記被研磨膜の平坦化の進
行を管理する。
【００２７】上記の本発明の研磨方法は、被研磨面に被
研磨膜を有する被研磨対象物上における被研磨膜の膜厚
相当データを測定し、被研磨面に対して相対的に小さな
陰極部材を被研磨面の一領域に対向させ、少なくとも被
研磨面の一領域と陰極部材の間に電解液を介在させた状
態で、陰極部材を陰極とし被研磨膜を陽極として電圧を
印加して、膜厚相当データから得られる除去すべき量の
被研磨膜を除去するまで、被研磨膜の凸部から優先的
に、被研磨面の一領域において被研磨膜を電解溶出によ
り電解研磨し、平坦化する。ここで、上記被研磨面全面
にわたって上記除去すべき量の被研磨膜を除去するよう
に、陰極部材を被研磨面の他領域に移動し、該他領域に
おいて除去すべき量の被研磨膜を除去するまで電解研磨
して被研磨膜を平坦化することを被研磨面全面にわたっ
て繰り返す。
研磨膜を有する被研磨対象物上における被研磨膜の膜厚
相当データを測定し、被研磨面に対して相対的に小さな
陰極部材を被研磨面の一領域に対向させ、少なくとも被
研磨面の一領域と陰極部材の間に電解液を介在させた状
態で、陰極部材を陰極とし被研磨膜を陽極として電圧を
印加して、膜厚相当データから得られる除去すべき量の
被研磨膜を除去するまで、被研磨膜の凸部から優先的
に、被研磨面の一領域において被研磨膜を電解溶出によ
り電解研磨し、平坦化する。ここで、上記被研磨面全面
にわたって上記除去すべき量の被研磨膜を除去するよう
に、陰極部材を被研磨面の他領域に移動し、該他領域に
おいて除去すべき量の被研磨膜を除去するまで電解研磨
して被研磨膜を平坦化することを被研磨面全面にわたっ
て繰り返す。
【００２８】上記の本発明の研磨方法によれば、被処理
面にメッキされた被研磨膜の厚さばらつきを予め測定し
て得た条件で必要な除去量分布を設定し、それに従っ
て、過不足のない除去量で配線形成に必要な被研磨膜の
研磨除去をすることができる。また、部分的な除去量が
被処理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際の
除去量分布が、上記で設定した除去量分布に一致するよ
うに陰極部材を移動させることで、被処理全面において
過不足のない除去量で配線形成に必要な被研磨膜の研磨
除去をすることができる。さらに、被処理面上の被研磨
膜の研磨除去を電解溶出により行うので、ＣＭＰ法など
のように被研磨膜に圧力がかからず、被研磨膜のスクラ
ッチの発生や下層の層間絶縁膜へのダメージを抑制する
ことができる。また、上記の電解溶出による研磨除去に
おいては、被研磨膜の表面に形成された凹凸において、
凸部のみ選択的に電解溶出されるので、効率的に平坦化
できる。上記のように、本発明の研磨方法によれば、被
研磨膜を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸を容易
に平坦化でき、かつ余分な被研磨膜の除去効率に優れ、
被研磨膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを抑制す
ることが可能である。
面にメッキされた被研磨膜の厚さばらつきを予め測定し
て得た条件で必要な除去量分布を設定し、それに従っ
て、過不足のない除去量で配線形成に必要な被研磨膜の
研磨除去をすることができる。また、部分的な除去量が
被処理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際の
除去量分布が、上記で設定した除去量分布に一致するよ
うに陰極部材を移動させることで、被処理全面において
過不足のない除去量で配線形成に必要な被研磨膜の研磨
除去をすることができる。さらに、被処理面上の被研磨
膜の研磨除去を電解溶出により行うので、ＣＭＰ法など
のように被研磨膜に圧力がかからず、被研磨膜のスクラ
ッチの発生や下層の層間絶縁膜へのダメージを抑制する
ことができる。また、上記の電解溶出による研磨除去に
おいては、被研磨膜の表面に形成された凹凸において、
凸部のみ選択的に電解溶出されるので、効率的に平坦化
できる。上記のように、本発明の研磨方法によれば、被
研磨膜を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸を容易
に平坦化でき、かつ余分な被研磨膜の除去効率に優れ、
被研磨膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを抑制す
ることが可能である。
【００２９】また、上記の目的を達成するため、本発明
の研磨方法は、被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象
物の研磨方法であって、上記被研磨対象物上における上
記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工程と、上記被
研磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上記被研磨面
の一領域に対向させ、少なくとも上記被研磨面の一領域
と上記陰極部材の間にキレート剤を含む電解液を介在さ
せた状態で、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽
極として電圧を印加することで、上記被研磨膜の表面を
陽極酸化し、かつ当該酸化された物質のキレート膜を形
成するキレート膜形成工程と、上記被研磨膜の凹凸に応
じた上記キレート膜の凸部分を選択的に除去し、当該凸
部分の被研磨膜を表面に露出させるキレート膜除去工程
とを有し、上記陰極部材を上記被研磨面の一領域から他
領域へ移動する工程、上記キレート膜形成工程、およ
び、上記キレート膜除去工程を、上記膜厚相当データか
ら得られる除去すべき量の被研磨膜を除去するまで上記
被研磨面全体に対して繰り返し、上記被研磨面全体を平
坦化する。
の研磨方法は、被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象
物の研磨方法であって、上記被研磨対象物上における上
記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工程と、上記被
研磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上記被研磨面
の一領域に対向させ、少なくとも上記被研磨面の一領域
と上記陰極部材の間にキレート剤を含む電解液を介在さ
せた状態で、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽
極として電圧を印加することで、上記被研磨膜の表面を
陽極酸化し、かつ当該酸化された物質のキレート膜を形
成するキレート膜形成工程と、上記被研磨膜の凹凸に応
じた上記キレート膜の凸部分を選択的に除去し、当該凸
部分の被研磨膜を表面に露出させるキレート膜除去工程
とを有し、上記陰極部材を上記被研磨面の一領域から他
領域へ移動する工程、上記キレート膜形成工程、およ
び、上記キレート膜除去工程を、上記膜厚相当データか
ら得られる除去すべき量の被研磨膜を除去するまで上記
被研磨面全体に対して繰り返し、上記被研磨面全体を平
坦化する。
【００３０】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨膜が銅膜である。
磨膜が銅膜である。
【００３１】本発明の研磨方法は、好適には、上記電解
液として、界面活性剤をさらに含有する電解液を用い
る。
液として、界面活性剤をさらに含有する電解液を用い
る。
【００３２】本発明の研磨方法は、好適には、上記膜厚
相当データを測定する工程の後、上記被研磨面の一領域
におけるキレート膜形成工程工程の前に、上記膜厚相当
データから除去すべき被研磨膜の量を算出する工程をさ
らに有する。
相当データを測定する工程の後、上記被研磨面の一領域
におけるキレート膜形成工程工程の前に、上記膜厚相当
データから除去すべき被研磨膜の量を算出する工程をさ
らに有する。
【００３３】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面の一領域から他領域への上記陰極部材の移動を連続
的に行う。さらに好適には、上記膜厚相当データから得
られる除去すべき被研磨膜の量に応じて、上記陰極部材
の移動速度を制御する。
磨面の一領域から他領域への上記陰極部材の移動を連続
的に行う。さらに好適には、上記膜厚相当データから得
られる除去すべき被研磨膜の量に応じて、上記陰極部材
の移動速度を制御する。
【００３４】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面の一領域から他領域への上記陰極部材の移動をステ
ップ的に行う。
磨面の一領域から他領域への上記陰極部材の移動をステ
ップ的に行う。
【００３５】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨膜の膜厚相当データとして、上記被研磨膜の膜厚を測
定する。
磨膜の膜厚相当データとして、上記被研磨膜の膜厚を測
定する。
【００３６】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨膜の膜厚相当データを測定する工程が、上記陰極部材
と上記被研磨面が対向する一領域における上記被研磨膜
の膜厚相当データを測定する工程であり、上記陰極部材
を上記被研磨面の他領域に移動して、該他領域における
上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工程、上記キ
レート膜形成工程および上記キレート膜除去工程を上記
被研磨面全体に対して繰り返す。さらに好適には、上記
被研磨膜の膜厚相当データを測定する工程において、上
記被研磨膜の膜厚相当データとして、上記陰極部材と上
記被研磨面が対向する一領域における上記陽極酸化の電
解電流を測定し、上記陽極酸化の電解電流に応じて決め
られる除去すべき量の被研磨膜を除去するまで、上記陽
極酸化の電解電流を測定する工程、上記キレート膜形成
工程および上記キレート膜除去工程を上記被研磨面全体
に対して繰り返す。またさらに好適には、上記被研磨面
の一領域における上記陽極酸化の電解電流を測定する工
程、上記キレート膜形成工程および上記キレート膜除去
工程を上記被研磨面全体に対して繰り返す際に、上記陽
極酸化の電解電流が所定値に至った時点で残存する除去
すべき量の被研磨膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一
領域における上記キレート膜形成工程および上記キレー
ト膜除去工程を終了する。
磨膜の膜厚相当データを測定する工程が、上記陰極部材
と上記被研磨面が対向する一領域における上記被研磨膜
の膜厚相当データを測定する工程であり、上記陰極部材
を上記被研磨面の他領域に移動して、該他領域における
上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工程、上記キ
レート膜形成工程および上記キレート膜除去工程を上記
被研磨面全体に対して繰り返す。さらに好適には、上記
被研磨膜の膜厚相当データを測定する工程において、上
記被研磨膜の膜厚相当データとして、上記陰極部材と上
記被研磨面が対向する一領域における上記陽極酸化の電
解電流を測定し、上記陽極酸化の電解電流に応じて決め
られる除去すべき量の被研磨膜を除去するまで、上記陽
極酸化の電解電流を測定する工程、上記キレート膜形成
工程および上記キレート膜除去工程を上記被研磨面全体
に対して繰り返す。またさらに好適には、上記被研磨面
の一領域における上記陽極酸化の電解電流を測定する工
程、上記キレート膜形成工程および上記キレート膜除去
工程を上記被研磨面全体に対して繰り返す際に、上記陽
極酸化の電解電流が所定値に至った時点で残存する除去
すべき量の被研磨膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一
領域における上記キレート膜形成工程および上記キレー
ト膜除去工程を終了する。
【００３７】本発明の研磨方法は、好適には、上記陰極
部材が、上記被研磨面の一領域における被研磨膜の凹凸
に対応して該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印
加できる形状となっており、上記被研磨面の一領域にお
ける上記キレート膜形成工程および上記キレート膜除去
工程においては、上記電界を印加することにより上記被
研磨膜の凸部から優先的に、キレート化して形成された
キレート膜を除去し、平坦化する。さらに好適には、上
記被研磨面が、上記一領域における被研磨膜の凹凸パタ
ーンが繰り返されたパターンの凹凸を有しており、上記
陰極部材を上記被研磨面の他領域にステップ的に移動
し、該他領域において、上記被研磨膜の凹凸に応じて該
被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印加することに
より、上記被研磨膜の凸部から優先的にキレート化し
て、形成されたキレート膜を除去し、平坦化することを
上記被研磨面全体に対して繰り返す。
部材が、上記被研磨面の一領域における被研磨膜の凹凸
に対応して該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印
加できる形状となっており、上記被研磨面の一領域にお
ける上記キレート膜形成工程および上記キレート膜除去
工程においては、上記電界を印加することにより上記被
研磨膜の凸部から優先的に、キレート化して形成された
キレート膜を除去し、平坦化する。さらに好適には、上
記被研磨面が、上記一領域における被研磨膜の凹凸パタ
ーンが繰り返されたパターンの凹凸を有しており、上記
陰極部材を上記被研磨面の他領域にステップ的に移動
し、該他領域において、上記被研磨膜の凹凸に応じて該
被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印加することに
より、上記被研磨膜の凸部から優先的にキレート化し
て、形成されたキレート膜を除去し、平坦化することを
上記被研磨面全体に対して繰り返す。
【００３８】本発明の研磨方法は、好適には、上記陰極
部材として、複数の領域に分割され、互いに絶縁されて
並べられており、全体として上記被研磨面全体に対向す
る形状である陰極部材を用い、上記分割された陰極部材
の電圧印加位置を変えることで、実質的に上記被研磨面
に対向する上記陰極部材の位置を一領域から他領域に移
動させる。さらに好適には、上記陰極部材として、同心
円状に複数の領域に分割された陰極部材を用い、上記同
心円状に分割された陰極部材の内側から外側へと電圧印
加位置を変えて、上記被研磨面全体に対して上記被研磨
膜の表面の陽極酸化およびキレート化を行う。
部材として、複数の領域に分割され、互いに絶縁されて
並べられており、全体として上記被研磨面全体に対向す
る形状である陰極部材を用い、上記分割された陰極部材
の電圧印加位置を変えることで、実質的に上記被研磨面
に対向する上記陰極部材の位置を一領域から他領域に移
動させる。さらに好適には、上記陰極部材として、同心
円状に複数の領域に分割された陰極部材を用い、上記同
心円状に分割された陰極部材の内側から外側へと電圧印
加位置を変えて、上記被研磨面全体に対して上記被研磨
膜の表面の陽極酸化およびキレート化を行う。
【００３９】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上記被研磨面の
一領域に対向させるときに、上記陰極部材から所定の距
離をもって離間させた陽極部材を上記被研磨面に対向さ
せ、少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の
間および上記被研磨面と上記陽極部材の間に電解液を介
在させ、上記陰極部材および上記陽極部材に電圧を印加
することで、実質的に上記陰極部材を陰極とし上記被研
磨膜を陽極として電圧を印加する。さらに好適には、上
記陽極部材として、上記被研磨面の物質に比して貴なる
金属からなる電極を用いる。
磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上記被研磨面の
一領域に対向させるときに、上記陰極部材から所定の距
離をもって離間させた陽極部材を上記被研磨面に対向さ
せ、少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の
間および上記被研磨面と上記陽極部材の間に電解液を介
在させ、上記陰極部材および上記陽極部材に電圧を印加
することで、実質的に上記陰極部材を陰極とし上記被研
磨膜を陽極として電圧を印加する。さらに好適には、上
記陽極部材として、上記被研磨面の物質に比して貴なる
金属からなる電極を用いる。
【００４０】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面の一領域における上記キレート膜除去工程において
は、ワイピングにより上記被研磨膜の凹凸に応じた上記
キレート膜の凸部分を選択的に除去する。あるいは好適
には、上記被研磨面の一領域における上記キレート膜除
去工程においては、振動を印加して上記キレート膜を除
去する。あるいは好適には、上記被研磨面の一領域にお
ける上記キレート膜除去工程においては、噴流をあてる
ことで上記キレート膜を除去する。
磨面の一領域における上記キレート膜除去工程において
は、ワイピングにより上記被研磨膜の凹凸に応じた上記
キレート膜の凸部分を選択的に除去する。あるいは好適
には、上記被研磨面の一領域における上記キレート膜除
去工程においては、振動を印加して上記キレート膜を除
去する。あるいは好適には、上記被研磨面の一領域にお
ける上記キレート膜除去工程においては、噴流をあてる
ことで上記キレート膜を除去する。
【００４１】本発明の研磨方法は、好適には、上記陰極
部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧を印加す
るときに、直流電圧を印加する。さらに好適には、上記
直流電圧として、直流パルス電圧を印加する。また、上
記の陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部
材を上記被研磨面に対向させる場合に、好適には、上記
陰極部材および上記陽極部材に電圧を印加するときに、
交流電圧を印加する。
部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧を印加す
るときに、直流電圧を印加する。さらに好適には、上記
直流電圧として、直流パルス電圧を印加する。また、上
記の陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部
材を上記被研磨面に対向させる場合に、好適には、上記
陰極部材および上記陽極部材に電圧を印加するときに、
交流電圧を印加する。
【００４２】本発明の研磨方法は、好適には、上記被研
磨面の一領域において上記被研磨膜を陽極酸化する工程
において、同時に上記一領域における陽極酸化の電解電
流を測定する。さらに好適には、上記電解電流を一定に
保つように、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽
極として印加する電圧を制御する。またさらに好適に
は、上記電解電流により、上記被研磨面の一領域におけ
る上記被研磨膜の平坦化の進行を管理する。
磨面の一領域において上記被研磨膜を陽極酸化する工程
において、同時に上記一領域における陽極酸化の電解電
流を測定する。さらに好適には、上記電解電流を一定に
保つように、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽
極として印加する電圧を制御する。またさらに好適に
は、上記電解電流により、上記被研磨面の一領域におけ
る上記被研磨膜の平坦化の進行を管理する。
【００４３】上記の本発明の研磨方法は、被研磨面に被
研磨膜を有する被研磨対象物上における被研磨膜の膜厚
相当データを測定し、被研磨面に対して相対的に小さな
陰極部材を被研磨面の一領域に対向させ、少なくとも被
研磨面の一領域と陰極部材の間にキレート剤を含む電解
液を介在させた状態で、陰極部材を陰極とし被研磨膜を
陽極として電圧を印加することで、被研磨膜の表面を陽
極酸化し、かつ当該酸化された銅のキレート膜を形成す
る。さらに、被研磨膜の凹凸に応じたキレート膜の凸部
分を選択的に除去し、当該凸部分の被研磨膜を表面に露
出させる。ここで、陰極部材を被研磨面の一領域から他
領域へ移動させ、キレート膜形成工程およびキレート膜
除去工程を膜厚相当データから得られる除去すべき量の
被研磨膜を除去するまで被研磨面全体に対して繰り返す
ことで、被研磨面全体を平坦化する。
研磨膜を有する被研磨対象物上における被研磨膜の膜厚
相当データを測定し、被研磨面に対して相対的に小さな
陰極部材を被研磨面の一領域に対向させ、少なくとも被
研磨面の一領域と陰極部材の間にキレート剤を含む電解
液を介在させた状態で、陰極部材を陰極とし被研磨膜を
陽極として電圧を印加することで、被研磨膜の表面を陽
極酸化し、かつ当該酸化された銅のキレート膜を形成す
る。さらに、被研磨膜の凹凸に応じたキレート膜の凸部
分を選択的に除去し、当該凸部分の被研磨膜を表面に露
出させる。ここで、陰極部材を被研磨面の一領域から他
領域へ移動させ、キレート膜形成工程およびキレート膜
除去工程を膜厚相当データから得られる除去すべき量の
被研磨膜を除去するまで被研磨面全体に対して繰り返す
ことで、被研磨面全体を平坦化する。
【００４４】上記の本発明の研磨方法によれば、被処理
面上の被研磨膜に形成された凹凸表面が、被処理面の一
領域において、部分的に陽極酸化され、処理液として供
給されるキレート剤と反応してキレート化し、容易に除
去可能な機械強度の非常に低いキレート膜が形成され
る。このキレート膜が凸部より優先的に除去されると、
さらに露出した銅が陽極酸化後キレート化するため当該
キレート膜の凸部の除去を繰り返すことにより被研磨膜
の平坦化が達成される。さらに、処理液に界面活性剤が
添加されている場合には、当該凹凸表面にあるキレート
膜が界面活性剤によりミセル化され不溶性錯体ミセルを
形成し、さらに容易にかつ選択的に凸部より優先的に除
去される。この陰極部材の電気的作用の及ぶ範囲内で
は、キレート膜の電気抵抗は銅に比して高く、除去され
ずに残った凹溝部のキレート膜に覆われた銅は通電によ
る陽極酸化を受け難いことから、この部分のキレート化
の進行は非常に遅く、陽極酸化によるキレート膜の生成
は、もっぱらキレート膜の除去により露出した被研磨膜
の凸部で行われることになる。さらに、電解液を介して
通電するため、陽極の被研磨膜と陰極の電極部材の電位
差が一定の場合には、電極間距離の短いほうがその電流
密度は大きくなることから、キレート膜が除去され露出
した被研磨膜の表面の中でも、より凸部の被研磨膜のほ
うが、陰極である電極部材との電極間距離が短いことか
ら、電流密度が大きくなり、その結果陽極酸化速度が大
きくなるためキレート化が促進される。さらには、凹凸
表面に生成されるキレート膜の容積はもとの銅に比して
大きいことから凹凸表面の段差がもとの銅表面段差に比
して大きく拡大される。従って、凸部に受けるワイピン
グなどによる機械的除去エネルギが大きくなる。上記の
ように、陰極部材の電気的作用の及ぶ範囲内で、被研磨
膜は凸部から優先的に除去され、効率的に平坦化され
る。また、被処理面にメッキされた被研磨膜の厚さばら
つきを予め測定して得た条件で必要な除去量分布を設定
し、それに従って、過不足のない除去量で配線形成に必
要な被研磨膜の研磨除去をすることができる。また、部
分的な除去量が被処理面上に重畳することで成る被処理
面全面の実際の除去量分布が、上記で設定した除去量分
布に一致するように陰極部材を移動させることで、被処
理全面において過不足のない除去量で配線形成に必要な
被研磨膜の研磨除去をすることができる。さらに、被処
理面上の被研磨膜の研磨除去を、陽極酸化、キレート化
およびキレート膜の除去により行うので、ＣＭＰ法など
のように被研磨膜に圧力がかからず、被研磨膜のスクラ
ッチの発生や下層の層間絶縁膜へのダメージを抑制する
ことができる。上記のように、本発明の研磨方法によれ
ば、被研磨膜を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸
を容易に平坦化でき、かつ余分な被研磨膜の除去効率に
優れ、被研磨膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを
抑制することが可能である。
面上の被研磨膜に形成された凹凸表面が、被処理面の一
領域において、部分的に陽極酸化され、処理液として供
給されるキレート剤と反応してキレート化し、容易に除
去可能な機械強度の非常に低いキレート膜が形成され
る。このキレート膜が凸部より優先的に除去されると、
さらに露出した銅が陽極酸化後キレート化するため当該
キレート膜の凸部の除去を繰り返すことにより被研磨膜
の平坦化が達成される。さらに、処理液に界面活性剤が
添加されている場合には、当該凹凸表面にあるキレート
膜が界面活性剤によりミセル化され不溶性錯体ミセルを
形成し、さらに容易にかつ選択的に凸部より優先的に除
去される。この陰極部材の電気的作用の及ぶ範囲内で
は、キレート膜の電気抵抗は銅に比して高く、除去され
ずに残った凹溝部のキレート膜に覆われた銅は通電によ
る陽極酸化を受け難いことから、この部分のキレート化
の進行は非常に遅く、陽極酸化によるキレート膜の生成
は、もっぱらキレート膜の除去により露出した被研磨膜
の凸部で行われることになる。さらに、電解液を介して
通電するため、陽極の被研磨膜と陰極の電極部材の電位
差が一定の場合には、電極間距離の短いほうがその電流
密度は大きくなることから、キレート膜が除去され露出
した被研磨膜の表面の中でも、より凸部の被研磨膜のほ
うが、陰極である電極部材との電極間距離が短いことか
ら、電流密度が大きくなり、その結果陽極酸化速度が大
きくなるためキレート化が促進される。さらには、凹凸
表面に生成されるキレート膜の容積はもとの銅に比して
大きいことから凹凸表面の段差がもとの銅表面段差に比
して大きく拡大される。従って、凸部に受けるワイピン
グなどによる機械的除去エネルギが大きくなる。上記の
ように、陰極部材の電気的作用の及ぶ範囲内で、被研磨
膜は凸部から優先的に除去され、効率的に平坦化され
る。また、被処理面にメッキされた被研磨膜の厚さばら
つきを予め測定して得た条件で必要な除去量分布を設定
し、それに従って、過不足のない除去量で配線形成に必
要な被研磨膜の研磨除去をすることができる。また、部
分的な除去量が被処理面上に重畳することで成る被処理
面全面の実際の除去量分布が、上記で設定した除去量分
布に一致するように陰極部材を移動させることで、被処
理全面において過不足のない除去量で配線形成に必要な
被研磨膜の研磨除去をすることができる。さらに、被処
理面上の被研磨膜の研磨除去を、陽極酸化、キレート化
およびキレート膜の除去により行うので、ＣＭＰ法など
のように被研磨膜に圧力がかからず、被研磨膜のスクラ
ッチの発生や下層の層間絶縁膜へのダメージを抑制する
ことができる。上記のように、本発明の研磨方法によれ
ば、被研磨膜を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸
を容易に平坦化でき、かつ余分な被研磨膜の除去効率に
優れ、被研磨膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを
抑制することが可能である。
【００４５】また、上記の目的を達成するため、本発明
の研磨装置は、被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象
物の研磨装置であって、上記被研磨対象物を保持する基
台と、上記被研磨対象物上における上記被研磨膜の膜厚
相当データの測定手段と、上記被研磨面に対して相対的
に小さく、上記被研磨面の一領域に対向して配置される
陰極部材と、少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰
極部材の間に電解液を供給する電解液供給手段と、上記
陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧を印
加する電源と、上記被研磨面の一領域において上記被研
磨膜を電解溶出により電解研磨して、上記膜厚相当デー
タから得られる除去すべき量の被研磨膜を除去するまで
電圧印加を制御する制御手段と、上記除去すべき量の被
研磨膜を被研磨面全面にわたって除去するように、上記
陰極部材を上記被研磨面の他領域に移動させる移動手段
とを有する。
の研磨装置は、被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象
物の研磨装置であって、上記被研磨対象物を保持する基
台と、上記被研磨対象物上における上記被研磨膜の膜厚
相当データの測定手段と、上記被研磨面に対して相対的
に小さく、上記被研磨面の一領域に対向して配置される
陰極部材と、少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰
極部材の間に電解液を供給する電解液供給手段と、上記
陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧を印
加する電源と、上記被研磨面の一領域において上記被研
磨膜を電解溶出により電解研磨して、上記膜厚相当デー
タから得られる除去すべき量の被研磨膜を除去するまで
電圧印加を制御する制御手段と、上記除去すべき量の被
研磨膜を被研磨面全面にわたって除去するように、上記
陰極部材を上記被研磨面の他領域に移動させる移動手段
とを有する。
【００４６】本発明の研磨装置は、好適には、上記被研
磨膜が銅膜である。
磨膜が銅膜である。
【００４７】本発明の研磨装置は、好適には、上記膜厚
相当データから除去すべき被研磨膜の量を算出する算出
部をさらに有する。
相当データから除去すべき被研磨膜の量を算出する算出
部をさらに有する。
【００４８】本発明の研磨装置は、好適には、上記測定
手段が上記被研磨膜の膜厚を測定する。
手段が上記被研磨膜の膜厚を測定する。
【００４９】本発明の研磨装置は、好適には、上記測定
手段が上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域に
おける上記電解研磨の電解電流を測定し、上記制御部に
より、上記被研磨面の一領域において、上記電解研磨の
電解電流に応じて決められる除去すべき量の被研磨膜を
除去するまで電圧を印加するように制御する。さらに好
適には、上記制御部により、上記電解研磨の電解電流が
所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研磨膜
をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における電解研
磨を終了するように制御する。
手段が上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域に
おける上記電解研磨の電解電流を測定し、上記制御部に
より、上記被研磨面の一領域において、上記電解研磨の
電解電流に応じて決められる除去すべき量の被研磨膜を
除去するまで電圧を印加するように制御する。さらに好
適には、上記制御部により、上記電解研磨の電解電流が
所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研磨膜
をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における電解研
磨を終了するように制御する。
【００５０】本発明の研磨装置は、好適には、上記陰極
部材が、上記被研磨面の一領域における被研磨膜の凹凸
に対応して該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印
加できる形状となっており、上記電界を印加することに
より上記被研磨膜の凸部から優先的に、上記被研磨面の
一領域において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨
し、平坦化する。
部材が、上記被研磨面の一領域における被研磨膜の凹凸
に対応して該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印
加できる形状となっており、上記電界を印加することに
より上記被研磨膜の凸部から優先的に、上記被研磨面の
一領域において上記被研磨膜を電解溶出により電解研磨
し、平坦化する。
【００５１】本発明の研磨装置は、好適には、上記陰極
部材は、複数の領域に分割され、互いに絶縁されて並べ
られており、全体として上記被研磨面全体に対向する形
状であり、上記分割された陰極部材の電圧印加位置を変
えることで、実質的に上記被研磨面に対向する上記陰極
部材の位置を一領域から他領域に移動させることができ
る。さらに好適には、上記陰極部材が、同心円状に複数
の領域に分割された陰極部材である。
部材は、複数の領域に分割され、互いに絶縁されて並べ
られており、全体として上記被研磨面全体に対向する形
状であり、上記分割された陰極部材の電圧印加位置を変
えることで、実質的に上記被研磨面に対向する上記陰極
部材の位置を一領域から他領域に移動させることができ
る。さらに好適には、上記陰極部材が、同心円状に複数
の領域に分割された陰極部材である。
【００５２】本発明の研磨装置は、好適には、上記被研
磨面に対向して、上記陰極部材から所定の距離をもって
離間させた陽極部材をさらに有し、上記電解液供給手段
により、上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の間およ
び上記被研磨面と上記陽極部材の間に電解液を供給し、
上記電源により、上記陰極部材および上記陽極部材に電
圧を印加する。さらに好適には、上記陽極部材が上記被
研磨面の物質に比して貴なる金属からなる。
磨面に対向して、上記陰極部材から所定の距離をもって
離間させた陽極部材をさらに有し、上記電解液供給手段
により、上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の間およ
び上記被研磨面と上記陽極部材の間に電解液を供給し、
上記電源により、上記陰極部材および上記陽極部材に電
圧を印加する。さらに好適には、上記陽極部材が上記被
研磨面の物質に比して貴なる金属からなる。
【００５３】本発明の研磨装置は、好適には、上記被研
磨面に対して化学機械研磨処理を行う研磨手段をさらに
有し、上記被研磨面の一領域において上記電解研磨と同
時に化学機械研磨処理を行い、上記被研磨膜を平坦化す
る。
磨面に対して化学機械研磨処理を行う研磨手段をさらに
有し、上記被研磨面の一領域において上記電解研磨と同
時に化学機械研磨処理を行い、上記被研磨膜を平坦化す
る。
【００５４】本発明の研磨装置は、好適には、上記電源
が、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として
直流電圧を印加する。さらに好適には、上記電源が、上
記直流電圧として直流パルス電圧を印加する。また、上
記の陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部
材を上記被研磨面に対向させる場合に、好適には、上記
電源が、上記陰極部材および上記陽極部材に交流電圧を
印加する。
が、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として
直流電圧を印加する。さらに好適には、上記電源が、上
記直流電圧として直流パルス電圧を印加する。また、上
記の陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部
材を上記被研磨面に対向させる場合に、好適には、上記
電源が、上記陰極部材および上記陽極部材に交流電圧を
印加する。
【００５５】本発明の研磨装置は、好適には、上記一領
域における電解研磨の電解電流を測定する電流計をさら
に有する。さらに好適には、上記制御部が、上記電解電
流を一定に保つように、上記陰極部材と上記被研磨膜に
印加する電圧を制御する。
域における電解研磨の電解電流を測定する電流計をさら
に有する。さらに好適には、上記制御部が、上記電解電
流を一定に保つように、上記陰極部材と上記被研磨膜に
印加する電圧を制御する。
【００５６】上記の本発明の研磨装置によれば、上記の
本発明の研磨方法により被処理面上の被研磨膜を研磨処
理することができ、被研磨膜を研磨によって平坦化する
際に、初期凹凸を容易に平坦化でき、かつ余分な被研磨
膜の除去効率に優れ、被研磨膜の下層の層間絶縁膜など
へのダメージを抑制することが可能である。
本発明の研磨方法により被処理面上の被研磨膜を研磨処
理することができ、被研磨膜を研磨によって平坦化する
際に、初期凹凸を容易に平坦化でき、かつ余分な被研磨
膜の除去効率に優れ、被研磨膜の下層の層間絶縁膜など
へのダメージを抑制することが可能である。
【００５７】また、上記の目的を達成するため、本発明
の研磨装置は、被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象
物の研磨装置であって、上記被研磨対象物を保持する基
台と、上記被研磨対象物上における上記被研磨膜の膜厚
相当データの測定手段と、上記被研磨面に対して相対的
に小さく、上記被研磨面の一領域に対向して配置される
陰極部材と、少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰
極部材の間にキレート剤を含む電解液を供給する電解液
供給手段と、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽
極として電圧を印加する電源と、上記被研磨面の一領域
において上記被研磨膜の表面を陽極酸化し、かつ当該酸
化された物質のキレート膜を形成するまで電圧印加を制
御する制御手段と、上記キレート膜を除去するキレート
膜除去手段と、上記被研磨面にわたって上記膜厚相当デ
ータから得られる除去すべき量の被研磨膜を除去するよ
うに、上記陰極部材を上記被研磨面の他領域に移動させ
る移動手段とを有する。
の研磨装置は、被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象
物の研磨装置であって、上記被研磨対象物を保持する基
台と、上記被研磨対象物上における上記被研磨膜の膜厚
相当データの測定手段と、上記被研磨面に対して相対的
に小さく、上記被研磨面の一領域に対向して配置される
陰極部材と、少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰
極部材の間にキレート剤を含む電解液を供給する電解液
供給手段と、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽
極として電圧を印加する電源と、上記被研磨面の一領域
において上記被研磨膜の表面を陽極酸化し、かつ当該酸
化された物質のキレート膜を形成するまで電圧印加を制
御する制御手段と、上記キレート膜を除去するキレート
膜除去手段と、上記被研磨面にわたって上記膜厚相当デ
ータから得られる除去すべき量の被研磨膜を除去するよ
うに、上記陰極部材を上記被研磨面の他領域に移動させ
る移動手段とを有する。
【００５８】本発明の研磨装置は、好適には、上記被研
磨膜が銅膜である。
磨膜が銅膜である。
【００５９】本発明の研磨装置は、好適には、上記キレ
ート膜除去手段が、上記被研磨膜の凹凸に応じた上記キ
レート膜の凸部分を選択的に除去する。
ート膜除去手段が、上記被研磨膜の凹凸に応じた上記キ
レート膜の凸部分を選択的に除去する。
【００６０】本発明の研磨装置は、好適には、上記電解
液供給手段が、上記電解液として、界面活性剤をさらに
含有する電解液を供給する。
液供給手段が、上記電解液として、界面活性剤をさらに
含有する電解液を供給する。
【００６１】本発明の研磨装置は、好適には、上記膜厚
相当データから除去すべき被研磨膜の量を算出する算出
部をさらに有する。
相当データから除去すべき被研磨膜の量を算出する算出
部をさらに有する。
【００６２】本発明の研磨装置は、好適には、上記測定
手段が上記被研磨膜の膜厚を測定する。
手段が上記被研磨膜の膜厚を測定する。
【００６３】本発明の研磨装置は、好適には、上記測定
手段が上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域に
おける上記陽極酸化の電解電流を測定し、上記制御部に
より、上記被研磨面の一領域において、上記陽極酸化の
電解電流に応じて決められる除去すべき量の被研磨膜を
除去するまで電圧を印加するように制御する。さらに好
適には、上記制御部により、上記陽極酸化の電解電流が
所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研磨膜
をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における陽極酸
化を終了するように制御する。
手段が上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域に
おける上記陽極酸化の電解電流を測定し、上記制御部に
より、上記被研磨面の一領域において、上記陽極酸化の
電解電流に応じて決められる除去すべき量の被研磨膜を
除去するまで電圧を印加するように制御する。さらに好
適には、上記制御部により、上記陽極酸化の電解電流が
所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研磨膜
をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における陽極酸
化を終了するように制御する。
【００６４】本発明の研磨装置は、好適には、上記陰極
部材が、上記被研磨面の一領域における被研磨膜の凹凸
に対応して該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印
加できる形状となっており、上記電界を印加することに
より上記被研磨膜の凸部から優先的に、上記被研磨面の
一領域において上記被研磨膜を陽極酸化およびキレート
化し、平坦化する。
部材が、上記被研磨面の一領域における被研磨膜の凹凸
に対応して該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印
加できる形状となっており、上記電界を印加することに
より上記被研磨膜の凸部から優先的に、上記被研磨面の
一領域において上記被研磨膜を陽極酸化およびキレート
化し、平坦化する。
【００６５】本発明の研磨装置は、好適には、上記陰極
部材は、複数の領域に分割され、互いに絶縁されて並べ
られており、全体として上記被研磨面全体に対向する形
状であり、上記分割された陰極部材の電圧印加位置を変
えることで、実質的に上記被研磨面に対向する上記陰極
部材の位置を一領域から他領域に移動させることができ
る。さらに好適には、上記陰極部材が、同心円状に複数
の領域に分割された陰極部材である。
部材は、複数の領域に分割され、互いに絶縁されて並べ
られており、全体として上記被研磨面全体に対向する形
状であり、上記分割された陰極部材の電圧印加位置を変
えることで、実質的に上記被研磨面に対向する上記陰極
部材の位置を一領域から他領域に移動させることができ
る。さらに好適には、上記陰極部材が、同心円状に複数
の領域に分割された陰極部材である。
【００６６】本発明の研磨装置は、好適には、上記被研
磨面に対向して、上記陰極部材から所定の距離をもって
離間させた陽極部材をさらに有し、上記電解液供給手段
により、上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の間およ
び上記被研磨面と上記陽極部材の間に電解液を供給し、
上記電源により、上記陰極部材および上記陽極部材に電
圧を印加する。さらに好適には、上記陽極部材が上記被
研磨面の物質に比して貴なる金属からなる
磨面に対向して、上記陰極部材から所定の距離をもって
離間させた陽極部材をさらに有し、上記電解液供給手段
により、上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の間およ
び上記被研磨面と上記陽極部材の間に電解液を供給し、
上記電源により、上記陰極部材および上記陽極部材に電
圧を印加する。さらに好適には、上記陽極部材が上記被
研磨面の物質に比して貴なる金属からなる
【００６７】本発明の研磨装置は、好適には、上記キレ
ート膜除去手段として、上記被研磨膜の凹凸に応じた上
記キレート膜の凸部分を選択的に除去するワイピング手
段を有する。あるいは好適には、上記キレート膜除去手
段として、振動印加手段を有する。あるいは好適には、
上記キレート膜除去手段として、上記キレート膜にあて
る噴流生成印加手段を有する。
ート膜除去手段として、上記被研磨膜の凹凸に応じた上
記キレート膜の凸部分を選択的に除去するワイピング手
段を有する。あるいは好適には、上記キレート膜除去手
段として、振動印加手段を有する。あるいは好適には、
上記キレート膜除去手段として、上記キレート膜にあて
る噴流生成印加手段を有する。
【００６８】本発明の研磨装置は、好適には、上記電源
が、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として
直流電圧を印加する。さらに好適には、上記電源が、上
記直流電圧として直流パルス電圧を印加する。また、上
記の陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部
材を上記被研磨面に対向させる場合に、好適には、上記
電源が、上記陰極部材および上記陽極部材に交流電圧を
印加する。
が、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として
直流電圧を印加する。さらに好適には、上記電源が、上
記直流電圧として直流パルス電圧を印加する。また、上
記の陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部
材を上記被研磨面に対向させる場合に、好適には、上記
電源が、上記陰極部材および上記陽極部材に交流電圧を
印加する。
【００６９】本発明の研磨装置は、好適には、上記一領
域における電解研磨の電解電流を測定する電流計をさら
に有する。さらに好適には、上記制御部が、上記電解電
流を一定に保つように、上記陰極部材と上記被研磨膜に
印加する電圧を制御する。
域における電解研磨の電解電流を測定する電流計をさら
に有する。さらに好適には、上記制御部が、上記電解電
流を一定に保つように、上記陰極部材と上記被研磨膜に
印加する電圧を制御する。
【００７０】上記の本発明の研磨装置によれば、上記の
本発明の研磨方法により被処理面上の被研磨膜を研磨処
理することができ、被研磨膜を研磨によって平坦化する
際に、初期凹凸を容易に平坦化でき、かつ余分な被研磨
膜の除去効率に優れ、被研磨膜の下層の層間絶縁膜など
へのダメージを抑制することが可能である。
本発明の研磨方法により被処理面上の被研磨膜を研磨処
理することができ、被研磨膜を研磨によって平坦化する
際に、初期凹凸を容易に平坦化でき、かつ余分な被研磨
膜の除去効率に優れ、被研磨膜の下層の層間絶縁膜など
へのダメージを抑制することが可能である。
【００７１】また、上記の目的を達成するため、本発明
のメッキ方法は、被処理面にメッキ膜と堆積する被処理
対象物のメッキ方法であって、上記被処理対象物上にお
ける被処理面の表面高さデータあるいは上記メッキ膜厚
データを測定する工程と、上記被処理面に対して相対的
に小さな陽極部材を上記被処理面の一領域に対向させ、
少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の間に
電解メッキ液を介在させた状態で、上記陽極部材を陽極
とし上記被処理面を陰極として電圧を印加して、上記表
面高さデータあるいは上記測定時点におけるメッキ膜厚
データから得られるこの後堆積すべき量のメッキ膜を堆
積するまで、上記被処理面の一領域において上記メッキ
膜をメッキ処理により堆積させる工程とを有し、上記陽
極部材を上記被処理面の他領域に移動し、該他領域にお
いてメッキ処理して上記被研磨膜を堆積させることを上
記被処理面全体に対して繰り返す。
のメッキ方法は、被処理面にメッキ膜と堆積する被処理
対象物のメッキ方法であって、上記被処理対象物上にお
ける被処理面の表面高さデータあるいは上記メッキ膜厚
データを測定する工程と、上記被処理面に対して相対的
に小さな陽極部材を上記被処理面の一領域に対向させ、
少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の間に
電解メッキ液を介在させた状態で、上記陽極部材を陽極
とし上記被処理面を陰極として電圧を印加して、上記表
面高さデータあるいは上記測定時点におけるメッキ膜厚
データから得られるこの後堆積すべき量のメッキ膜を堆
積するまで、上記被処理面の一領域において上記メッキ
膜をメッキ処理により堆積させる工程とを有し、上記陽
極部材を上記被処理面の他領域に移動し、該他領域にお
いてメッキ処理して上記被研磨膜を堆積させることを上
記被処理面全体に対して繰り返す。
【００７２】上記本発明のメッキ方法は、好適には、上
記被研磨膜が銅膜である。
記被研磨膜が銅膜である。
【００７３】上記の本発明のメッキ方法によれば、メッ
キしようとする被処理面の表面高さを予め測定する、あ
るいはメッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定
することにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設
定し、それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッ
キ膜の形成をすることができる。また、部分的な堆積量
が被処理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際
の堆積量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致する
ように陽極部材を移動させることで、被処理全面におい
て過不足のない堆積量で被研磨膜の形成をすることがで
きる。上記のように、半導体装置の配線形成工程などお
いて、メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
キしようとする被処理面の表面高さを予め測定する、あ
るいはメッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定
することにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設
定し、それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッ
キ膜の形成をすることができる。また、部分的な堆積量
が被処理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際
の堆積量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致する
ように陽極部材を移動させることで、被処理全面におい
て過不足のない堆積量で被研磨膜の形成をすることがで
きる。上記のように、半導体装置の配線形成工程などお
いて、メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
【００７４】また、上記の目的を達成するため、本発明
のメッキ装置は、被処理面にメッキ膜と堆積する被処理
対象物のメッキ装置であって、上記被処理対象物を保持
する基台と、上記被処理対象物上における上記被処理面
の表面高さデータあるいは上記メッキ膜厚データの測定
手段と、上記被処理面に対して相対的に小さく、上記被
処理面の一領域に対向して配置される陽極部材と、少な
くとも上記被処理面の一領域と上記陽極部材の間に電解
メッキ液を供給する電解メッキ液供給手段と、上記陽極
部材を陽極とし上記被研磨面を陰極として電圧を印加す
る電源と、上記被処理面の一領域において上記メッキ膜
をメッキ処理により成膜して、上記表面高さデータある
いは測定時点におけるメッキ膜厚データから得られる今
後堆積すべき量のメッキ膜を堆積するまで電圧印加を制
御する制御手段と、上記陽極部材を上記被処理面の他領
域に移動させる移動手段とを有する。
のメッキ装置は、被処理面にメッキ膜と堆積する被処理
対象物のメッキ装置であって、上記被処理対象物を保持
する基台と、上記被処理対象物上における上記被処理面
の表面高さデータあるいは上記メッキ膜厚データの測定
手段と、上記被処理面に対して相対的に小さく、上記被
処理面の一領域に対向して配置される陽極部材と、少な
くとも上記被処理面の一領域と上記陽極部材の間に電解
メッキ液を供給する電解メッキ液供給手段と、上記陽極
部材を陽極とし上記被研磨面を陰極として電圧を印加す
る電源と、上記被処理面の一領域において上記メッキ膜
をメッキ処理により成膜して、上記表面高さデータある
いは測定時点におけるメッキ膜厚データから得られる今
後堆積すべき量のメッキ膜を堆積するまで電圧印加を制
御する制御手段と、上記陽極部材を上記被処理面の他領
域に移動させる移動手段とを有する。
【００７５】上記の本発明のメッキ装置は、好適には、
上記被研磨膜が銅膜である。
上記被研磨膜が銅膜である。
【００７６】上記の本発明のメッキ装置によれば、メッ
キしようとする被処理面の表面高さを予め測定する、あ
るいはメッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定
することにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設
定し、それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッ
キ膜の形成をすることができる。また、部分的な堆積量
が被処理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際
の堆積量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致する
ように陽極部材を移動させることで、被処理全面におい
て過不足のない堆積量でメッキ膜の形成をすることがで
きる。上記のように、半導体装置の配線形成工程などお
いて、メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
キしようとする被処理面の表面高さを予め測定する、あ
るいはメッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定
することにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設
定し、それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッ
キ膜の形成をすることができる。また、部分的な堆積量
が被処理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際
の堆積量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致する
ように陽極部材を移動させることで、被処理全面におい
て過不足のない堆積量でメッキ膜の形成をすることがで
きる。上記のように、半導体装置の配線形成工程などお
いて、メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
【００７７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の研磨方法、研磨
装置、メッキ方法およびメッキ装置の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
装置、メッキ方法およびメッキ装置の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【００７８】第１実施形態 本発明の研磨方法および装置を適用した銅配線を有する
半導体装置のデュアルダマシン法による銅配線形成プロ
セスについて説明する。
半導体装置のデュアルダマシン法による銅配線形成プロ
セスについて説明する。
【００７９】まず、図１（ａ）に示すように、例えば不
図示の不純物拡散領域が適宜形成されている、例えばシ
リコンなどの半導体基板１０１上に、例えば酸化シリコ
ンからなる層間絶縁膜１０２を、例えば反応源としてＴ
ＥＯＳ（tetraethylorthosilicate ）を用いて減圧ＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition)法により形成する。
図示の不純物拡散領域が適宜形成されている、例えばシ
リコンなどの半導体基板１０１上に、例えば酸化シリコ
ンからなる層間絶縁膜１０２を、例えば反応源としてＴ
ＥＯＳ（tetraethylorthosilicate ）を用いて減圧ＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition)法により形成する。
【００８０】次に、図１（ｂ）に示すように、半導体基
板１０１の不純物拡散領域に通じるコンタクトホールＣ
Ｈおよび配線用溝Ｍを、例えば公知のフォトリソグラフ
ィー技術およびエッチング技術を用いて形成する。な
お、配線用溝Ｍの深さは例えば８００ｎｍ程度であり、
幅は例えば２５０ｎｍ〜１００μｍである。
板１０１の不純物拡散領域に通じるコンタクトホールＣ
Ｈおよび配線用溝Ｍを、例えば公知のフォトリソグラフ
ィー技術およびエッチング技術を用いて形成する。な
お、配線用溝Ｍの深さは例えば８００ｎｍ程度であり、
幅は例えば２５０ｎｍ〜１００μｍである。
【００８１】次に、図１（ｃ）に示すように、バリアメ
タル膜１０３を層間絶縁膜１０２の表面、コンタクトホ
ールＣＨおよび配線用溝Ｍ内に形成する。このバリアメ
タル膜１０３は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔａ
Ｎ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＣｏＷもしくはＣｏＷＰなどの材料
をスパッタリング装置、真空蒸着装置などを用いたＰＶ
Ｄ（Physical Vapor Deposition ）法により、例えば２
５ｎｍ程度の膜厚で形成する。
タル膜１０３を層間絶縁膜１０２の表面、コンタクトホ
ールＣＨおよび配線用溝Ｍ内に形成する。このバリアメ
タル膜１０３は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔａ
Ｎ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＣｏＷもしくはＣｏＷＰなどの材料
をスパッタリング装置、真空蒸着装置などを用いたＰＶ
Ｄ（Physical Vapor Deposition ）法により、例えば２
５ｎｍ程度の膜厚で形成する。
【００８２】バリアメタル膜１０３は、配線を構成する
材料が層間絶縁膜１０２中に拡散するのを防止するた
め、および、層間絶縁膜１０２との密着性を上げるため
に設けられる。特に、本実施形態のように、配線材料が
銅で層間絶縁膜１０２が酸化シリコンのような場合に
は、銅は酸化シリコンへの拡散係数が大きく酸化されや
すいため、これを防止する必要がある。
材料が層間絶縁膜１０２中に拡散するのを防止するた
め、および、層間絶縁膜１０２との密着性を上げるため
に設けられる。特に、本実施形態のように、配線材料が
銅で層間絶縁膜１０２が酸化シリコンのような場合に
は、銅は酸化シリコンへの拡散係数が大きく酸化されや
すいため、これを防止する必要がある。
【００８３】次に、図２（ｄ）に示すように、バリアメ
タル膜１０３上に、配線形成材料と同じ材料の銅からな
るシード膜１０４を公知のスパッタリング法により、例
えば１５０ｎｍ程度の膜厚で形成する。シード膜１０４
は、銅を配線用溝ＭおよびコンタクトホールＣＨ内に埋
め込んだ際に、銅グレインの成長を促すために形成す
る。
タル膜１０３上に、配線形成材料と同じ材料の銅からな
るシード膜１０４を公知のスパッタリング法により、例
えば１５０ｎｍ程度の膜厚で形成する。シード膜１０４
は、銅を配線用溝ＭおよびコンタクトホールＣＨ内に埋
め込んだ際に、銅グレインの成長を促すために形成す
る。
【００８４】次に、図２（ｅ）に示すように、コンタク
トホールＣＨおよび配線用溝Ｍを埋め込むように、バリ
アメタル膜１０３上に銅からなる配線用層１０５を、例
えば１２００〜１６００ｎｍ程度の膜厚で形成する。配
線用層１０５は、好ましくは、電解メッキ法または無電
解メッキ法によって形成するが、ＣＶＤ法、スパッタリ
ング法などによって形成してもよい。なお、シード膜１
０４は配線用層１０５と一体化する。配線用層１０５の
表面には、コンタクトホールＣＨおよび配線用溝Ｍの埋
め込みによって生じた、例えば、８００ｎｍ程度の高さ
の凹凸が形成されている。
トホールＣＨおよび配線用溝Ｍを埋め込むように、バリ
アメタル膜１０３上に銅からなる配線用層１０５を、例
えば１２００〜１６００ｎｍ程度の膜厚で形成する。配
線用層１０５は、好ましくは、電解メッキ法または無電
解メッキ法によって形成するが、ＣＶＤ法、スパッタリ
ング法などによって形成してもよい。なお、シード膜１
０４は配線用層１０５と一体化する。配線用層１０５の
表面には、コンタクトホールＣＨおよび配線用溝Ｍの埋
め込みによって生じた、例えば、８００ｎｍ程度の高さ
の凹凸が形成されている。
【００８５】以上のプロセスは、従来と同様のプロセス
で行われるが、本発明の研磨方法では、層間絶縁膜１０
２上に存在する余分な配線用層１０５の除去を化学機械
研磨でなく、被研磨面に比べて小さな陰極部材を用いた
電解溶出によって行う。即ち、図３（ｆ）に示すよう
に、被研磨面に対して相対的に小さな陰極部材Ｅを被研
磨面である配線用層１０５の一領域に対向させて配置
し、少なくとも配線用層１０５の一領域と陰極部材Ｅの
間に電解液ＥＬを介在させる。上記の電解液組成として
は、例えば、リン酸、硝酸、塩化アンモニウム、硫酸、
および塩酸など、あるいはそれらの混合液とする。
で行われるが、本発明の研磨方法では、層間絶縁膜１０
２上に存在する余分な配線用層１０５の除去を化学機械
研磨でなく、被研磨面に比べて小さな陰極部材を用いた
電解溶出によって行う。即ち、図３（ｆ）に示すよう
に、被研磨面に対して相対的に小さな陰極部材Ｅを被研
磨面である配線用層１０５の一領域に対向させて配置
し、少なくとも配線用層１０５の一領域と陰極部材Ｅの
間に電解液ＥＬを介在させる。上記の電解液組成として
は、例えば、リン酸、硝酸、塩化アンモニウム、硫酸、
および塩酸など、あるいはそれらの混合液とする。
【００８６】上記の状態で、図３（ｇ）に示すように、
陰極部材Ｅを陰極とし配線用層１０５を陽極として電圧
を印加して、配線用層１０５の一領域において配線用層
１０５を電解溶出により電解研磨し、平坦化する。この
とき、電解液を介して通電するため、陽極の配線層層１
０５と陰極の陰極部材Ｅの電位差が一定の場合には、電
極間距離の短いほうがその電流密度は大きくなることか
ら、表面に凹凸を有する配線用層１０５の凸部と陰極部
材Ｅの距離ｄ１は、配線用層１０５の凹部と陰極部材Ｅ
の距離ｄ２よりも小さく、電流密度が大きくなり、その
結果電解溶出速度が大きくなり、配線用層１０５の凸部
から優先的に電解研磨される。
陰極部材Ｅを陰極とし配線用層１０５を陽極として電圧
を印加して、配線用層１０５の一領域において配線用層
１０５を電解溶出により電解研磨し、平坦化する。この
とき、電解液を介して通電するため、陽極の配線層層１
０５と陰極の陰極部材Ｅの電位差が一定の場合には、電
極間距離の短いほうがその電流密度は大きくなることか
ら、表面に凹凸を有する配線用層１０５の凸部と陰極部
材Ｅの距離ｄ１は、配線用層１０５の凹部と陰極部材Ｅ
の距離ｄ２よりも小さく、電流密度が大きくなり、その
結果電解溶出速度が大きくなり、配線用層１０５の凸部
から優先的に電解研磨される。
【００８７】上記の配線用層１０５の一領域における電
解研磨は、配線用層１０５の一領域において除去すべき
量の配線用層１０５を除去するまで行う。ここで、一領
域において除去すべきあ配線用層１０５の量は、予め別
工程で配線用層の膜厚測定器により得た膜厚データから
算出しておくか、あるいは上記の電解研磨工程と同時に
測定して算出する。さらにまた、電解研磨工程において
電解溶出の電解電流を測定し、この電解電流を残存する
除去すべき配線用層の量に相関する量として取り扱うこ
とも可能である。
解研磨は、配線用層１０５の一領域において除去すべき
量の配線用層１０５を除去するまで行う。ここで、一領
域において除去すべきあ配線用層１０５の量は、予め別
工程で配線用層の膜厚測定器により得た膜厚データから
算出しておくか、あるいは上記の電解研磨工程と同時に
測定して算出する。さらにまた、電解研磨工程において
電解溶出の電解電流を測定し、この電解電流を残存する
除去すべき配線用層の量に相関する量として取り扱うこ
とも可能である。
【００８８】次に、図４（ｈ）に示すように、陰極部材
Ｅを配線用層１０５の電解研磨による平坦化が終了した
一領域から他領域に移動する。当該他領域においては、
配線用層が除去されていないので、陰極部材Ｅは、表面
に凹凸を有する配線用層１０５の凸部と距離ｄ１をもっ
て、凹部と距離ｄ２をもって対向する。
Ｅを配線用層１０５の電解研磨による平坦化が終了した
一領域から他領域に移動する。当該他領域においては、
配線用層が除去されていないので、陰極部材Ｅは、表面
に凹凸を有する配線用層１０５の凸部と距離ｄ１をもっ
て、凹部と距離ｄ２をもって対向する。
【００８９】次に、図４（ｉ）に示すように、上記の図
３（ｇ）に示す配線用層１０５の一領域における電解研
磨による平坦化と同様に、当該他領域において配線用層
１０５の電解研磨による平坦化を行う。この工程におい
ても、上記と同様に配線用層１０５の凸部から優先的に
電解研磨される。上記の配線用層１０５の他領域におけ
る電解研磨は、上記と同様に配線用層１０５の他領域に
おいて除去すべき量の配線用層１０５を除去するまで行
う。
３（ｇ）に示す配線用層１０５の一領域における電解研
磨による平坦化と同様に、当該他領域において配線用層
１０５の電解研磨による平坦化を行う。この工程におい
ても、上記と同様に配線用層１０５の凸部から優先的に
電解研磨される。上記の配線用層１０５の他領域におけ
る電解研磨は、上記と同様に配線用層１０５の他領域に
おいて除去すべき量の配線用層１０５を除去するまで行
う。
【００９０】以降の工程として、コンタクトホールおよ
び配線用溝の外部に堆積されたバリアメタル膜を除去す
る。以上の工程により、デュアルダマシン法により半導
体装置に好適なコンタクト接続および銅配線を同時に形
成することができる。
び配線用溝の外部に堆積されたバリアメタル膜を除去す
る。以上の工程により、デュアルダマシン法により半導
体装置に好適なコンタクト接続および銅配線を同時に形
成することができる。
【００９１】本実施形態の銅配線を有する半導体装置の
デュアルダマシン法による銅配線形成プロセスに適用し
た研磨方法によれば、被研磨面にメッキされた銅膜の厚
さばらつきを予め測定して得た条件で必要な除去量分布
を設定し、それに従って、過不足のない除去量で配線形
成に必要な銅膜の研磨除去をすることができる。
デュアルダマシン法による銅配線形成プロセスに適用し
た研磨方法によれば、被研磨面にメッキされた銅膜の厚
さばらつきを予め測定して得た条件で必要な除去量分布
を設定し、それに従って、過不足のない除去量で配線形
成に必要な銅膜の研磨除去をすることができる。
【００９２】また、部分的な除去量が被研磨面上に重畳
することで成る被研磨面全面の実際の除去量分布が、上
記で設定した除去量分布に一致するように陰極部材を移
動させることで、被研磨全面において過不足のない除去
量で配線形成に必要な銅膜の研磨除去をすることができ
る。
することで成る被研磨面全面の実際の除去量分布が、上
記で設定した除去量分布に一致するように陰極部材を移
動させることで、被研磨全面において過不足のない除去
量で配線形成に必要な銅膜の研磨除去をすることができ
る。
【００９３】さらに、被研磨面上の銅膜の研磨除去を電
解溶出により行うので、ＣＭＰ法などのように銅膜に圧
力がかからず、銅膜のスクラッチの発生や、下層の層間
絶縁膜へのダメージを抑制することができる。
解溶出により行うので、ＣＭＰ法などのように銅膜に圧
力がかからず、銅膜のスクラッチの発生や、下層の層間
絶縁膜へのダメージを抑制することができる。
【００９４】また、上記の電解溶出による研磨除去にお
いては、銅膜の表面に形成された凹凸において、凸部の
み選択的に電解溶出されるので、効率的に平坦化でき
る。
いては、銅膜の表面に形成された凹凸において、凸部の
み選択的に電解溶出されるので、効率的に平坦化でき
る。
【００９５】上記のように、本発明の研磨方法によれ
ば、銅膜を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸を容
易に平坦化でき、かつ余分な銅膜の除去効率に優れ、銅
膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを抑制すること
が可能である。
ば、銅膜を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸を容
易に平坦化でき、かつ余分な銅膜の除去効率に優れ、銅
膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを抑制すること
が可能である。
【００９６】第２実施形態 図５は、上記の配線用層の電解研磨工程などに用いる研
磨装置の構成を示す模式図である。即ち、本実施形態の
研磨装置は、被研磨面に銅膜を有する被研磨ウェーハＷ
（以下ウェーハとも言う）を戴置する基台１０と、基台
１０に設けられてた真空チャックなどの固定手段１１
と、測定ヘッド２０を備えた測定手段２１と、算出部２
２と、制御部２３と、コントロールパネル２４と、電源
２５と、電流計２６と、陰極部材Ｅと、陰極部材Ｅの移
動機構２７と、電解液ＥＴを収容する電解浴タンクＴと
を備える。
磨装置の構成を示す模式図である。即ち、本実施形態の
研磨装置は、被研磨面に銅膜を有する被研磨ウェーハＷ
（以下ウェーハとも言う）を戴置する基台１０と、基台
１０に設けられてた真空チャックなどの固定手段１１
と、測定ヘッド２０を備えた測定手段２１と、算出部２
２と、制御部２３と、コントロールパネル２４と、電源
２５と、電流計２６と、陰極部材Ｅと、陰極部材Ｅの移
動機構２７と、電解液ＥＴを収容する電解浴タンクＴと
を備える。
【００９７】なお、図示しないが、上記の研磨装置はク
リーンルーム内に設置され、当該クリーンルーム内に
は、被研磨対象物のウェーハを収納したウェーハカセッ
トを搬出入する搬出入ポートが設けられている。さら
に、この搬出入ポートを通じてクリーンルーム内に搬入
されたウェーハカセットと研磨装置との間でウェーハの
受け渡しを行うウェーハ搬送ロボットが搬出入ポートと
研磨装置の間に設置される。
リーンルーム内に設置され、当該クリーンルーム内に
は、被研磨対象物のウェーハを収納したウェーハカセッ
トを搬出入する搬出入ポートが設けられている。さら
に、この搬出入ポートを通じてクリーンルーム内に搬入
されたウェーハカセットと研磨装置との間でウェーハの
受け渡しを行うウェーハ搬送ロボットが搬出入ポートと
研磨装置の間に設置される。
【００９８】ウェーハＷは、例えば回転駆動可能な基台
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定され
る。固定手段としては、真空チャックのほか、エッジ全
周クランプ式、爪型メカニカルクランプ式などを用いる
ことができる。なお、エッジ全周クランプ式の場合は陽
極となるウェーハへの通電はこのウェーハエッジ全周に
接地するクランプ部分より通電することができる。
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定され
る。固定手段としては、真空チャックのほか、エッジ全
周クランプ式、爪型メカニカルクランプ式などを用いる
ことができる。なお、エッジ全周クランプ式の場合は陽
極となるウェーハへの通電はこのウェーハエッジ全周に
接地するクランプ部分より通電することができる。
【００９９】測定ヘッド２０を備えた測定手段２１によ
り銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当するデータが測定され
る。銅膜の膜厚の測定は、例えば基台１０を回転駆動さ
せながら測定ヘッド２０を一方向（図面上Ｘ方向）に掃
引することで行われ、例えば四探針式シート抵抗計によ
りシート抵抗を測定し、既知のシート抵抗値から膜厚に
換算する方法、渦電流式測定器や静電容量式測定器によ
り膜厚に相当するデータを測定する方法などを用いるこ
とができる。
り銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当するデータが測定され
る。銅膜の膜厚の測定は、例えば基台１０を回転駆動さ
せながら測定ヘッド２０を一方向（図面上Ｘ方向）に掃
引することで行われ、例えば四探針式シート抵抗計によ
りシート抵抗を測定し、既知のシート抵抗値から膜厚に
換算する方法、渦電流式測定器や静電容量式測定器によ
り膜厚に相当するデータを測定する方法などを用いるこ
とができる。
【０１００】得られた銅膜の膜厚相当データから、算出
部２２において除去すべき銅膜の量を算出され、制御部
２３に出力される。制御部２３は、上記入力から除去す
べき銅膜の量を設定し、それに従って電源２５の出力す
る電圧や陰極部材Ｅの移動機構２７を制御する。また、
制御部２３はコントロールパネル２４により外部入力可
能となっている。
部２２において除去すべき銅膜の量を算出され、制御部
２３に出力される。制御部２３は、上記入力から除去す
べき銅膜の量を設定し、それに従って電源２５の出力す
る電圧や陰極部材Ｅの移動機構２７を制御する。また、
制御部２３はコントロールパネル２４により外部入力可
能となっている。
【０１０１】電解溶出による電解研磨が行われる工程に
おいては、ウェーハＷは基台１０ごと電解浴タンクＴ中
の電解液ＥＬ中に浸漬される。ウェーハＷの被研磨面よ
りも相対的に小さな陰極部材Ｅが、被研磨面の一領域に
対向するように配置されている。陰極部材Ｅは、例えば
無酸素銅などにより構成される直径２００ｍｍの円盤形
状であり、電解液中にウェーハに平行に配置されてい
る。
おいては、ウェーハＷは基台１０ごと電解浴タンクＴ中
の電解液ＥＬ中に浸漬される。ウェーハＷの被研磨面よ
りも相対的に小さな陰極部材Ｅが、被研磨面の一領域に
対向するように配置されている。陰極部材Ｅは、例えば
無酸素銅などにより構成される直径２００ｍｍの円盤形
状であり、電解液中にウェーハに平行に配置されてい
る。
【０１０２】上記のウェーハエッジ全周に、例えばエッ
ジから２ｍｍの部分で接地するクランプ部分などによる
通電により、ウェーハの被研磨面である銅膜を陽極とし
陰極部材Ｅを陰極とするように、直流電圧あるいは直流
パルス電圧などの所定の電圧が電源２５により印加され
る。電源は、常に一定の電圧を出力する低電圧電源では
なく、好ましくは電圧を一定周期でパルス状に出力す
る、たとえば、スイッチングレギュレータ回路を内蔵し
た直流電源を使用する。
ジから２ｍｍの部分で接地するクランプ部分などによる
通電により、ウェーハの被研磨面である銅膜を陽極とし
陰極部材Ｅを陰極とするように、直流電圧あるいは直流
パルス電圧などの所定の電圧が電源２５により印加され
る。電源は、常に一定の電圧を出力する低電圧電源では
なく、好ましくは電圧を一定周期でパルス状に出力す
る、たとえば、スイッチングレギュレータ回路を内蔵し
た直流電源を使用する。
【０１０３】具体的には、パルス状の電圧を一定周期で
出力し、パルス幅を適宜変更可能な電源を使用する。一
例としては、出力電圧がＤＣ１００〜１５０Ｖ、半導体
素子の耐圧によっては３０Ｖなど、最大出力電流が２〜
３Ａ程度（例えば２．２Ａ）、パルス幅が１，２，３，
５，１０，２０または３０μ秒程度の矩形波いずれかに
変更可能なものを使用する。上記の直流パルス電圧とし
ては、ウェーハと陰極部材との距離および電解液の電気
抵抗などにより最も効率的に銅膜を除去できる電圧およ
びパルス幅を選択することができる。
出力し、パルス幅を適宜変更可能な電源を使用する。一
例としては、出力電圧がＤＣ１００〜１５０Ｖ、半導体
素子の耐圧によっては３０Ｖなど、最大出力電流が２〜
３Ａ程度（例えば２．２Ａ）、パルス幅が１，２，３，
５，１０，２０または３０μ秒程度の矩形波いずれかに
変更可能なものを使用する。上記の直流パルス電圧とし
ては、ウェーハと陰極部材との距離および電解液の電気
抵抗などにより最も効率的に銅膜を除去できる電圧およ
びパルス幅を選択することができる。
【０１０４】上記のような幅が短いパルス状の電圧出力
にするのは、１パルス当たりの陽極酸化量を非常に小さ
くするためである。即ち、ウェーハＷ上の表面に形成さ
れた銅膜の凹凸に接触した場合等に見られる極間距離の
急変による放電、気泡やパーティクルなどが介在した場
合におこる極間の電気抵抗の急変によるスパーク放電な
ど、銅膜の突発的かつ目的とする除去量に対して巨大な
陽極酸化を防止し、できる限り小さなものの連続にする
ために有効である。また、出力電流に比して出力電圧が
比較的高いため、極間距離の設定にある程度の機械的マ
ージンを設定することができる。即ち、極間距離が多少
変わっても出力電圧が高い為、電流値変化は小さい。
にするのは、１パルス当たりの陽極酸化量を非常に小さ
くするためである。即ち、ウェーハＷ上の表面に形成さ
れた銅膜の凹凸に接触した場合等に見られる極間距離の
急変による放電、気泡やパーティクルなどが介在した場
合におこる極間の電気抵抗の急変によるスパーク放電な
ど、銅膜の突発的かつ目的とする除去量に対して巨大な
陽極酸化を防止し、できる限り小さなものの連続にする
ために有効である。また、出力電流に比して出力電圧が
比較的高いため、極間距離の設定にある程度の機械的マ
ージンを設定することができる。即ち、極間距離が多少
変わっても出力電圧が高い為、電流値変化は小さい。
【０１０５】上記の電圧が印加されると、第１実施形態
に記載のように、被研磨面の一領域において電解溶出に
より電解研磨がなされる。例えば基台１０を回転駆動さ
せながら移動機構２７により陰極部材Ｅを一方向（図面
上Ｘ方向）に掃引させて、被研磨面全体が電解溶出によ
る電解研磨処理が施される。移動機構２７による陰極部
材Ｅの移動は、連続的あるいはステップ的とすることが
できる。
に記載のように、被研磨面の一領域において電解溶出に
より電解研磨がなされる。例えば基台１０を回転駆動さ
せながら移動機構２７により陰極部材Ｅを一方向（図面
上Ｘ方向）に掃引させて、被研磨面全体が電解溶出によ
る電解研磨処理が施される。移動機構２７による陰極部
材Ｅの移動は、連続的あるいはステップ的とすることが
できる。
【０１０６】上記の電源２５が陰極および陽極に印加す
る電圧や移動機構２７の制御は、上記で設定された除去
すべき銅膜の量に従って、制御部２３により行われる。
例えば、移動機構２７により陰極部材Ｅを連続的に移動
する場合、上記で設定された除去すべき銅膜の量に応じ
て、陰極部材Ｅの移動速度を制御することができる。移
動速度が遅い領域では、陰極部材Ｅと被研磨面が対向す
る時間が長くなり、電解溶出時間が長くなって、より多
くの量の銅膜を電解溶出により電解研磨することができ
る。一方、移動速度が速い領域では、陰極部材Ｅと被研
磨面が対向する時間が短くなり、電解溶出時間が短くな
って、銅膜の電解溶出量は少なくなる。
る電圧や移動機構２７の制御は、上記で設定された除去
すべき銅膜の量に従って、制御部２３により行われる。
例えば、移動機構２７により陰極部材Ｅを連続的に移動
する場合、上記で設定された除去すべき銅膜の量に応じ
て、陰極部材Ｅの移動速度を制御することができる。移
動速度が遅い領域では、陰極部材Ｅと被研磨面が対向す
る時間が長くなり、電解溶出時間が長くなって、より多
くの量の銅膜を電解溶出により電解研磨することができ
る。一方、移動速度が速い領域では、陰極部材Ｅと被研
磨面が対向する時間が短くなり、電解溶出時間が短くな
って、銅膜の電解溶出量は少なくなる。
【０１０７】例えば、銅膜の膜厚の測定結果が、図６
（ａ）に示すグラフのようである場合、即ち、ウェーハ
中央部ＣＴで膜厚が厚く、端部ＥＤで薄いプロファイル
であった場合、銅膜の除去すべき量（除去量）は、図６
（ｂ）に示すようにウェーハ中央部ＣＴで多く、端部Ｅ
Ｄで少ないプロファイルに設定され、制御部２３は上記
除去量プロファイルを満たすように陰極部材Ｅの移動速
度を制御し、例えば図６（ｃ）に示すように、ウェーハ
中央部ＣＴで速く移動するように、端部ＥＤで遅く移動
するように制御する。
（ａ）に示すグラフのようである場合、即ち、ウェーハ
中央部ＣＴで膜厚が厚く、端部ＥＤで薄いプロファイル
であった場合、銅膜の除去すべき量（除去量）は、図６
（ｂ）に示すようにウェーハ中央部ＣＴで多く、端部Ｅ
Ｄで少ないプロファイルに設定され、制御部２３は上記
除去量プロファイルを満たすように陰極部材Ｅの移動速
度を制御し、例えば図６（ｃ）に示すように、ウェーハ
中央部ＣＴで速く移動するように、端部ＥＤで遅く移動
するように制御する。
【０１０８】また、電解溶出の電解電流を電流計２６に
よりモニターし、例えばこれを一定にするように電圧を
制御部２３により制御することも可能となっている。
よりモニターし、例えばこれを一定にするように電圧を
制御部２３により制御することも可能となっている。
【０１０９】図７（ａ）は、図５示す研磨装置の電解溶
出を行う電解浴タンク内をより詳細に説明する模式図で
あり、図７（ｂ）は図７（ａ）中の領域Ｘの拡大図であ
る。基板１０１に被研磨面として配線用層１０５が形成
されたウェーハＷが真空チャックなどの固定手段１１に
固定され、回転駆動される。ウェーハＷの一領域におい
て被研磨面に平行に陰極部材Ｅが対向して配置され、銅
を電解溶出するための電解液ＥＬが陰極部材Ｅと配線用
層１０５との間に介在させる。ここで、電解液として使
用する銅に対する電解液としては、例えば、リン酸、硝
酸、塩化アンモニウム、硫酸および塩酸など、あるいは
それらの混合液を用いる。
出を行う電解浴タンク内をより詳細に説明する模式図で
あり、図７（ｂ）は図７（ａ）中の領域Ｘの拡大図であ
る。基板１０１に被研磨面として配線用層１０５が形成
されたウェーハＷが真空チャックなどの固定手段１１に
固定され、回転駆動される。ウェーハＷの一領域におい
て被研磨面に平行に陰極部材Ｅが対向して配置され、銅
を電解溶出するための電解液ＥＬが陰極部材Ｅと配線用
層１０５との間に介在させる。ここで、電解液として使
用する銅に対する電解液としては、例えば、リン酸、硝
酸、塩化アンモニウム、硫酸および塩酸など、あるいは
それらの混合液を用いる。
【０１１０】不図示の駆動機構によりウェーハＷを回転
駆動しながら、電源２５により、陰極部材Ｅを陰極とし
て、配線用層１０５およびバリアメタル膜（不図示）を
陽極として、電圧を印加し、移動機構２７により陰極部
材Ｅを所定の方向に移動させる。
駆動しながら、電源２５により、陰極部材Ｅを陰極とし
て、配線用層１０５およびバリアメタル膜（不図示）を
陽極として、電圧を印加し、移動機構２７により陰極部
材Ｅを所定の方向に移動させる。
【０１１１】ここで、図７（ｂ）に示すように、ミクロ
的には電解作用を受ける範囲内の配線用層１０５表面の
凸部と陰極部材Ｅとの距離ｄ１は、配線用層１０５表面
の凹部と陰極部材Ｅとの距離ｄ２に比して短いことか
ら、陰極部材Ｅと配線用層１０５の電位差が一定の場合
には、凸部における電流密度の方が凹部に比して大きく
なるため、電解溶出が促進される。ここで、陰極部材と
ウェーハの距離が小さすぎると、陰極部材とウェーハの
間に介在する電解液の流動作用が十分に機能しないため
この距離は、所定の値以上をとることが望ましく、例え
ば２ｍｍ程度とする。このスケールは凹凸の高さＨＴが
０．５〜１．５μｍ程度、その幅ＷＤが０．１〜１００
μｍ程度の配線レベルの範囲での作用である。
的には電解作用を受ける範囲内の配線用層１０５表面の
凸部と陰極部材Ｅとの距離ｄ１は、配線用層１０５表面
の凹部と陰極部材Ｅとの距離ｄ２に比して短いことか
ら、陰極部材Ｅと配線用層１０５の電位差が一定の場合
には、凸部における電流密度の方が凹部に比して大きく
なるため、電解溶出が促進される。ここで、陰極部材と
ウェーハの距離が小さすぎると、陰極部材とウェーハの
間に介在する電解液の流動作用が十分に機能しないため
この距離は、所定の値以上をとることが望ましく、例え
ば２ｍｍ程度とする。このスケールは凹凸の高さＨＴが
０．５〜１．５μｍ程度、その幅ＷＤが０．１〜１００
μｍ程度の配線レベルの範囲での作用である。
【０１１２】ところが、マクロ的には、銅膜表面が陽極
酸化されて不動態化する場合があり、不動態膜（不図
示）は電気抵抗が銅に比して高く、したがって、銅膜の
表面に不動態膜が形成された後は、銅膜から電解液を通
じて陰極部材に流れる電流値は低下し、この部分の電解
溶出は抑制された状態となる。
酸化されて不動態化する場合があり、不動態膜（不図
示）は電気抵抗が銅に比して高く、したがって、銅膜の
表面に不動態膜が形成された後は、銅膜から電解液を通
じて陰極部材に流れる電流値は低下し、この部分の電解
溶出は抑制された状態となる。
【０１１３】上記のように銅膜表面に不動態膜が形成さ
れた場合には、不動態膜部分に部分的にさらに高い電圧
印加して、選択的に除去することができる。新たに露出
した銅膜の表面は集中的に不動態化されるが、不動態化
された領域に上記の高い電圧印加による不動態膜の除去
を繰り返すことで研磨処理を達成できる。
れた場合には、不動態膜部分に部分的にさらに高い電圧
印加して、選択的に除去することができる。新たに露出
した銅膜の表面は集中的に不動態化されるが、不動態化
された領域に上記の高い電圧印加による不動態膜の除去
を繰り返すことで研磨処理を達成できる。
【０１１４】また、本実施形態の研磨装置の電源２５に
は、電源２５に流れる電解電流をモニタ可能な電流計２
６が備えられている。モニタした電流値信号を制御部２
３に出力可能であり、また、電源２５は電流計２６にか
わって、電気抵抗検出手段としての抵抗計を備えていて
もよく、その役割は電流検出手段と同様である。
は、電源２５に流れる電解電流をモニタ可能な電流計２
６が備えられている。モニタした電流値信号を制御部２
３に出力可能であり、また、電源２５は電流計２６にか
わって、電気抵抗検出手段としての抵抗計を備えていて
もよく、その役割は電流検出手段と同様である。
【０１１５】また、制御部２３には電源２５の電流計か
らの電流値信号で特定される電流値に基づいて、平坦化
装置の動作を制御可能となっている。具体的には、電流
値信号で特定される電流値に基づいて、電圧の印加を停
止させるように平坦化装置の動作を制御することができ
る。制御部２３に接続されたコントロールパネル２４は
オペレータが各種データを入力したり、たとえばモニタ
している電流値信号を表示したりする。
らの電流値信号で特定される電流値に基づいて、平坦化
装置の動作を制御可能となっている。具体的には、電流
値信号で特定される電流値に基づいて、電圧の印加を停
止させるように平坦化装置の動作を制御することができ
る。制御部２３に接続されたコントロールパネル２４は
オペレータが各種データを入力したり、たとえばモニタ
している電流値信号を表示したりする。
【０１１６】電流計により電解電流値をモニタリングす
ることで、平坦化プロセスの管理を行うことができ、平
坦化プロセスの進行状態を正確に把握することが可能と
なる。例えば、上述のような電極をスキャンする事がで
きる装置構成において、電極を被研磨面上のある点に固
定し、上述のような電流値変動をモニタしておき、電流
値が低下しはじめた時点で電極を移動する作業を繰り返
して、被研磨面全面を掃引する。上記のように不動態膜
が形成された場合には、電流値は不動態膜の生成と同時
に低下し、除去と同時に増加する変動を繰り返す。
ることで、平坦化プロセスの管理を行うことができ、平
坦化プロセスの進行状態を正確に把握することが可能と
なる。例えば、上述のような電極をスキャンする事がで
きる装置構成において、電極を被研磨面上のある点に固
定し、上述のような電流値変動をモニタしておき、電流
値が低下しはじめた時点で電極を移動する作業を繰り返
して、被研磨面全面を掃引する。上記のように不動態膜
が形成された場合には、電流値は不動態膜の生成と同時
に低下し、除去と同時に増加する変動を繰り返す。
【０１１７】上記の研磨処置で、銅膜の全面を電解作用
により除去し、バリアメタル膜の表面を露出させると、
バリアメタル膜は銅膜より電気抵抗が高いので、不動態
膜除去後の電流値の値が低下しはじめる。当該電流値が
低下しはじめた時点で、電圧を印加するのを停止し、陽
極酸化による不動態化の進行を停止する。ここまでのプ
ロセスによって、銅膜の初期凹凸の平坦化は達成され
る。以降の工程として、配線用溝の外部に堆積されたバ
リアメタル膜を除去することで、ダマシン法による銅配
線形成が達成される。
により除去し、バリアメタル膜の表面を露出させると、
バリアメタル膜は銅膜より電気抵抗が高いので、不動態
膜除去後の電流値の値が低下しはじめる。当該電流値が
低下しはじめた時点で、電圧を印加するのを停止し、陽
極酸化による不動態化の進行を停止する。ここまでのプ
ロセスによって、銅膜の初期凹凸の平坦化は達成され
る。以降の工程として、配線用溝の外部に堆積されたバ
リアメタル膜を除去することで、ダマシン法による銅配
線形成が達成される。
【０１１８】本実施形態に係る研磨装置によれば、電気
化学的にのみ材料除去を行うため、通常の化学機械研磨
に比して、極端に低い加工圧力で材料除去、平坦化を行
うことができる。このことは、単純な機械研磨と比して
スクラッチの低減、段差緩和性能、ディッシングやエロ
ージョンの低減などの面で有利である。また、機械的な
接触をせずに平坦化が行えることはスクラッチの低減に
関しては決定的な優位性を備える。
化学的にのみ材料除去を行うため、通常の化学機械研磨
に比して、極端に低い加工圧力で材料除去、平坦化を行
うことができる。このことは、単純な機械研磨と比して
スクラッチの低減、段差緩和性能、ディッシングやエロ
ージョンの低減などの面で有利である。また、機械的な
接触をせずに平坦化が行えることはスクラッチの低減に
関しては決定的な優位性を備える。
【０１１９】さらに、極端に低い加工圧力で平坦化を行
うことができるため、機械的強度が弱く通常の化学機械
研磨では破壊されてしまいやすい有機系低誘電率材料
や、多孔質低誘電率材料を層間絶縁膜に用いる際に非常
に有利である。
うことができるため、機械的強度が弱く通常の化学機械
研磨では破壊されてしまいやすい有機系低誘電率材料
や、多孔質低誘電率材料を層間絶縁膜に用いる際に非常
に有利である。
【０１２０】通常の機械化学研磨で、アルミナ粒子など
を含むスラリーを使用した場合には、研磨に寄与した
後、摩滅せず残留したり、銅膜表面に埋没したりするこ
とがおこる（パーティクル）が、本実施形態に係る方法
では、砥粒を含まない電解液で平坦化する方法が可能で
あるために、配線を形成する残存した銅膜中に埋没、残
留する粒子（パーティクル）は無い。
を含むスラリーを使用した場合には、研磨に寄与した
後、摩滅せず残留したり、銅膜表面に埋没したりするこ
とがおこる（パーティクル）が、本実施形態に係る方法
では、砥粒を含まない電解液で平坦化する方法が可能で
あるために、配線を形成する残存した銅膜中に埋没、残
留する粒子（パーティクル）は無い。
【０１２１】また、被研磨面にメッキされた銅膜の厚さ
ばらつきを予め測定して得た条件で必要な除去量分布を
設定し、それに従って、過不足のない除去量で配線形成
に必要な銅膜の研磨除去をすることができ、具体的に
は、部分的な除去量が被研磨面上に重畳することで成る
被研磨面全面の実際の除去量分布が、上記で設定した除
去量分布に一致するように陰極部材を移動させること
で、被研磨全面において過不足のない除去量で配線形成
に必要な銅膜の研磨除去をすることができる。
ばらつきを予め測定して得た条件で必要な除去量分布を
設定し、それに従って、過不足のない除去量で配線形成
に必要な銅膜の研磨除去をすることができ、具体的に
は、部分的な除去量が被研磨面上に重畳することで成る
被研磨面全面の実際の除去量分布が、上記で設定した除
去量分布に一致するように陰極部材を移動させること
で、被研磨全面において過不足のない除去量で配線形成
に必要な銅膜の研磨除去をすることができる。
【０１２２】上記のように、本実施形態の研磨装置によ
れば、銅膜を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸を
容易に平坦化でき、かつ余分な銅膜の除去効率に優れ、
銅膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを抑制するこ
とが可能である。
れば、銅膜を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸を
容易に平坦化でき、かつ余分な銅膜の除去効率に優れ、
銅膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを抑制するこ
とが可能である。
【０１２３】第３実施形態 上記の第１実施形態および第２実施形態においては、陰
極部材として、被研磨面の一領域において一様な電界を
与えることができる平坦な面を有する部材を用いて説明
したが、ウェーハに形成された配線パターン、すなわ
ち、ウェーハ上の被研磨面の凹凸パターンに合わせた凹
凸パターンを電極印加表面に有する陰極部材を用いるこ
とができる。
極部材として、被研磨面の一領域において一様な電界を
与えることができる平坦な面を有する部材を用いて説明
したが、ウェーハに形成された配線パターン、すなわ
ち、ウェーハ上の被研磨面の凹凸パターンに合わせた凹
凸パターンを電極印加表面に有する陰極部材を用いるこ
とができる。
【０１２４】図８（ａ１）は本実施形態に係る陰極部材
の一例の平面図であり、また、図８（ａ２）は図８（ａ
１）中のＡ−Ａ’における断面に相当する断面図であ
り、上記の陰極部材を被研磨面である配線用層に対向さ
せたときの構成を示す。即ち陰極部材Ｅは、ウェーハ上
の被研磨面である配線用層１０５の凹凸パターンに対応
して、配線用層１０５の凸部に対応する部分に電界を強
く印加するように突出し、配線用層１０５の凹部に対応
する部分の電界は弱くなるように凹んだ形状となってい
る。
の一例の平面図であり、また、図８（ａ２）は図８（ａ
１）中のＡ−Ａ’における断面に相当する断面図であ
り、上記の陰極部材を被研磨面である配線用層に対向さ
せたときの構成を示す。即ち陰極部材Ｅは、ウェーハ上
の被研磨面である配線用層１０５の凹凸パターンに対応
して、配線用層１０５の凸部に対応する部分に電界を強
く印加するように突出し、配線用層１０５の凹部に対応
する部分の電界は弱くなるように凹んだ形状となってい
る。
【０１２５】また、図８（ｂ１）は本実施形態に係る陰
極部材の別の例の平面図であり、また、図８（ｂ２）は
図８（ｂ１）中のＡ−Ａ’における断面に相当する断面
図であり、上記の陰極部材を被研磨面である配線用層に
対向させたときの構成を示す。
極部材の別の例の平面図であり、また、図８（ｂ２）は
図８（ｂ１）中のＡ−Ａ’における断面に相当する断面
図であり、上記の陰極部材を被研磨面である配線用層に
対向させたときの構成を示す。
【０１２６】即ち陰極部材Ｅは、ウェーハ上の被研磨面
である配線用層１０５の凹凸パターンに対応して、配線
用層１０５の凹部に対応する部分の電界は弱くなるよう
にマスクＭＳが形成されており、配線用層１０５の凸部
に対応する部分には電界を強く印加するように陰極部材
Ｅの表面が露出している形状となっている。
である配線用層１０５の凹凸パターンに対応して、配線
用層１０５の凹部に対応する部分の電界は弱くなるよう
にマスクＭＳが形成されており、配線用層１０５の凸部
に対応する部分には電界を強く印加するように陰極部材
Ｅの表面が露出している形状となっている。
【０１２７】上記のウェーハ上の被研磨面の凹凸パター
ンに合わせた凹凸パターンを電極印加表面に有する陰極
部材を用いる場合には、ウェーハの所定領域の配線パタ
ーン毎に陰極部材を合わせて、研磨処理が終了した場合
には陰極部材を隣接する他の領域にステップ的に移動さ
せる。
ンに合わせた凹凸パターンを電極印加表面に有する陰極
部材を用いる場合には、ウェーハの所定領域の配線パタ
ーン毎に陰極部材を合わせて、研磨処理が終了した場合
には陰極部材を隣接する他の領域にステップ的に移動さ
せる。
【０１２８】この場合には、研磨処理するときにウェー
ハを回転駆動せずに、電解液中に静置し、例えば図８
（ｃ）に示すようにステッパ露光装置の露光工程と同様
の手順で、陰極部材ＥをウェーハＷの単位半導体チップ
Ｃ毎に研磨処理を行い、ＸＹ方向にステップ的に移動さ
せて、ウェーハ全面おいて順次処理を行う。
ハを回転駆動せずに、電解液中に静置し、例えば図８
（ｃ）に示すようにステッパ露光装置の露光工程と同様
の手順で、陰極部材ＥをウェーハＷの単位半導体チップ
Ｃ毎に研磨処理を行い、ＸＹ方向にステップ的に移動さ
せて、ウェーハ全面おいて順次処理を行う。
【０１２９】上記以外の、例えば銅膜の膜厚あるいは膜
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１および第２実施形態と同様に実施することが可能であ
り、第１および第２実施形態と同様の効果を享受でき
る。
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１および第２実施形態と同様に実施することが可能であ
り、第１および第２実施形態と同様の効果を享受でき
る。
【０１３０】第４実施形態 上記の第１実施形態および第２実施形態においては、陰
極部材が機械的に移動する機構を備える装置を用いてい
たが、陰極部材として、複数の領域に分割され、互いに
絶縁されて並べられており、全体として被研磨面全体に
対向する形状である陰極部材を用い、この分割された陰
極部材の電圧印加位置を変えることで、実質的に被研磨
面に対向する上記陰極部材の位置を一領域から他領域に
移動させることと同じ効果を得ることができる。
極部材が機械的に移動する機構を備える装置を用いてい
たが、陰極部材として、複数の領域に分割され、互いに
絶縁されて並べられており、全体として被研磨面全体に
対向する形状である陰極部材を用い、この分割された陰
極部材の電圧印加位置を変えることで、実質的に被研磨
面に対向する上記陰極部材の位置を一領域から他領域に
移動させることと同じ効果を得ることができる。
【０１３１】即ち、例えば、図９（ａ）の断面図および
図９（ｂ）の平面図に示すように、陰極部材として、同
心円状に複数（図面上４つ）の領域に分割された陰極部
材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を用い、これら各陰極部
材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）の間は絶縁体ＩＮにより
絶縁されて保持され、全体として被研磨面全体に対向し
て用いられる。
図９（ｂ）の平面図に示すように、陰極部材として、同
心円状に複数（図面上４つ）の領域に分割された陰極部
材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を用い、これら各陰極部
材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）の間は絶縁体ＩＮにより
絶縁されて保持され、全体として被研磨面全体に対向し
て用いられる。
【０１３２】上記の同心円状に複数の領域に分割された
陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を用いて電解溶出
により電解研磨をするには、図１０（ａ）に示すよう
に、上記陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）が全体と
して基板１０１に被研磨面として配線用層１０５が形成
されたウェーハに電解液ＥＬを介して対向するように配
置し、ウェーハエッジ部の配線用層１０５に陽極接地
し、一方分割された陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ
４）の一番内側の陰極部材Ｅ１に陰極接地し、電源２５
により所定の電圧を印加する。このとき、陰極部材Ｅ１
に対向する部分の配線用層１０５が電解溶出により電解
研磨される。
陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を用いて電解溶出
により電解研磨をするには、図１０（ａ）に示すよう
に、上記陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）が全体と
して基板１０１に被研磨面として配線用層１０５が形成
されたウェーハに電解液ＥＬを介して対向するように配
置し、ウェーハエッジ部の配線用層１０５に陽極接地
し、一方分割された陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ
４）の一番内側の陰極部材Ｅ１に陰極接地し、電源２５
により所定の電圧を印加する。このとき、陰極部材Ｅ１
に対向する部分の配線用層１０５が電解溶出により電解
研磨される。
【０１３３】上記の陰極部材Ｅ１に対向する部分の研磨
が終了した後に、図１０（ｂ）に示すように、内側がわ
２番目の陰極部材Ｅ２に陰極接地し、所定の電圧を印加
する。陰極部材Ｅ２に対向する部分の配線用層１０５が
電解溶出により電解研磨される。
が終了した後に、図１０（ｂ）に示すように、内側がわ
２番目の陰極部材Ｅ２に陰極接地し、所定の電圧を印加
する。陰極部材Ｅ２に対向する部分の配線用層１０５が
電解溶出により電解研磨される。
【０１３４】上記のように、同心円状に分割された陰極
部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）の内側から外側へと電
圧印加位置を変えて、被研磨面全体に対して電解研磨を
行うことにより、図１０（ｃ）に示すように、配線用層
１０５をアイランド状に残すことなく、全面に一様な研
磨処理を施すことができる。
部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）の内側から外側へと電
圧印加位置を変えて、被研磨面全体に対して電解研磨を
行うことにより、図１０（ｃ）に示すように、配線用層
１０５をアイランド状に残すことなく、全面に一様な研
磨処理を施すことができる。
【０１３５】上記以外の、例えば銅膜の膜厚あるいは膜
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１および第２実施形態と同様に実施することが可能であ
り、第１および第２実施形態と同様の効果を享受でき
る。
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１および第２実施形態と同様に実施することが可能であ
り、第１および第２実施形態と同様の効果を享受でき
る。
【０１３６】第５実施形態 上記の第１および第２実施形態においては、陰極部材を
陰極とし、配線用層に陽極接地をして電解溶出するをす
る研磨装置について説明しているが、本実施形態におい
ては、図１１（ａ）に示すように、基板１０１に被研磨
面として配線用層１０５が形成されたウェーハの配線用
層１０５に陰極部材Ｅ- 対向させるとともに、陰極部材
Ｅ- から所定の距離をもって離間させた陽極部材Ｅ+ を
配線用層１０５に対向させ、少なくとも配線用層１０５
と陰極部材Ｅ- の間および配線用層１０５と陽極部材Ｅ
+ の間に電解液ＥＬを介在させ、電源２５により陰極部
材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ に電圧を印加する。
陰極とし、配線用層に陽極接地をして電解溶出するをす
る研磨装置について説明しているが、本実施形態におい
ては、図１１（ａ）に示すように、基板１０１に被研磨
面として配線用層１０５が形成されたウェーハの配線用
層１０５に陰極部材Ｅ- 対向させるとともに、陰極部材
Ｅ- から所定の距離をもって離間させた陽極部材Ｅ+ を
配線用層１０５に対向させ、少なくとも配線用層１０５
と陰極部材Ｅ- の間および配線用層１０５と陽極部材Ｅ
+ の間に電解液ＥＬを介在させ、電源２５により陰極部
材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ に電圧を印加する。
【０１３７】このとき、陰極部材Ｅ- と陽極部材Ｅ+ の
距離を十分にとり、これに比べて配線用層１０５と陰極
部材Ｅ- の間および配線用層１０５と陽極部材Ｅ+ の間
の距離を十分に小さくする。
距離を十分にとり、これに比べて配線用層１０５と陰極
部材Ｅ- の間および配線用層１０５と陽極部材Ｅ+ の間
の距離を十分に小さくする。
【０１３８】これにより、配線用層１０５と陽極部材Ｅ
+ の間の抵抗Ｒ1 、陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ に
それぞれ対向する部分の配線用層１０５の抵抗Ｒ2 、配
線用層１０５と陰極部材Ｅ- の間の抵抗Ｒ3 の総和が、
陰極部材Ｅ- と陽極部材Ｅ+間の直接の抵抗Ｒ4 より小
さくなり、陽極部材Ｅ+ から陰極部材Ｅ- への直接の電
流Ｉ1 よりも陽極部材Ｅ+ から配線用層１０５を介して
陰極部材Ｅ- へ流れる電流Ｉ2 のほうが大きくなり、実
質的に陰極部材Ｅ- を陰極とし、被研磨面である配線用
層１０５を陽極として電圧を印加するのと同じ効果を得
ることができる。
+ の間の抵抗Ｒ1 、陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ に
それぞれ対向する部分の配線用層１０５の抵抗Ｒ2 、配
線用層１０５と陰極部材Ｅ- の間の抵抗Ｒ3 の総和が、
陰極部材Ｅ- と陽極部材Ｅ+間の直接の抵抗Ｒ4 より小
さくなり、陽極部材Ｅ+ から陰極部材Ｅ- への直接の電
流Ｉ1 よりも陽極部材Ｅ+ から配線用層１０５を介して
陰極部材Ｅ- へ流れる電流Ｉ2 のほうが大きくなり、実
質的に陰極部材Ｅ- を陰極とし、被研磨面である配線用
層１０５を陽極として電圧を印加するのと同じ効果を得
ることができる。
【０１３９】この結果、図１１（ｂ）に示すように、陰
極部材Ｅ- に対向する部分の配線用層１０５の表面から
電解溶出が生じる。
極部材Ｅ- に対向する部分の配線用層１０５の表面から
電解溶出が生じる。
【０１４０】上記陽極部材としては、被研磨面である銅
よりもイオン化傾向が大きい場合、上記の電解反応にお
いて溶出してしまうため、銅に比して貴なる金属からな
る電極を用いることが好ましい。例えばプラチナやプラ
チナで被覆したチタンなどからなる電極を用いることが
できる。
よりもイオン化傾向が大きい場合、上記の電解反応にお
いて溶出してしまうため、銅に比して貴なる金属からな
る電極を用いることが好ましい。例えばプラチナやプラ
チナで被覆したチタンなどからなる電極を用いることが
できる。
【０１４１】上記の陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ を
用いて被研磨面の全面に電解溶出を行うには、陰極部材
Ｅ- および陽極部材Ｅ+ の対向する領域を被研磨面の一
領域から他領域へと移動させる。
用いて被研磨面の全面に電解溶出を行うには、陰極部材
Ｅ- および陽極部材Ｅ+ の対向する領域を被研磨面の一
領域から他領域へと移動させる。
【０１４２】この場合、陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ
+ の間における配線用層１０５が全て溶出しきってしま
うと、配線用層１０５を介しての電流が途絶え、電解反
応は停止してしまい、被研磨面全面での電解溶出ができ
なくなってしまう。
+ の間における配線用層１０５が全て溶出しきってしま
うと、配線用層１０５を介しての電流が途絶え、電解反
応は停止してしまい、被研磨面全面での電解溶出ができ
なくなってしまう。
【０１４３】これを防ぐためには、図１２（ａ）に示す
ように、陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ の間に交流電
圧を印加することが好ましい。この場合、陰極と陽極が
交互に交代するので、各電極と対向する位置からそれぞ
れ電解溶出が生じ、一部の配線用層１０５を溶出しきっ
てしまう前に両電極を移動することで、図１２（ｂ）に
示すようにウェーハ全面における電解溶出による電解研
磨が可能となる。
ように、陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ の間に交流電
圧を印加することが好ましい。この場合、陰極と陽極が
交互に交代するので、各電極と対向する位置からそれぞ
れ電解溶出が生じ、一部の配線用層１０５を溶出しきっ
てしまう前に両電極を移動することで、図１２（ｂ）に
示すようにウェーハ全面における電解溶出による電解研
磨が可能となる。
【０１４４】上記以外の、例えば銅膜の膜厚あるいは膜
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１および第２実施形態と同様に実施することが可能であ
り、第１および第２実施形態と同様の効果を享受でき
る。
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１および第２実施形態と同様に実施することが可能であ
り、第１および第２実施形態と同様の効果を享受でき
る。
【０１４５】第６実施形態 上記の第２実施形態においては、予め測定ヘッドを備え
た測定手段により銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当するデ
ータを測定し、得られた銅膜の膜厚相当データから、除
去すべき銅膜の量のプロファイルを算出して、これをも
とに陰極部材の移動を行っているが、本実施形態におい
ては、電解溶出を行いながら、膜厚相当データを測定す
る電解溶出による電解研磨方法であり、特に膜厚相当デ
ータとして、電解研磨の電解電流を測定する方法であ
る。
た測定手段により銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当するデ
ータを測定し、得られた銅膜の膜厚相当データから、除
去すべき銅膜の量のプロファイルを算出して、これをも
とに陰極部材の移動を行っているが、本実施形態におい
ては、電解溶出を行いながら、膜厚相当データを測定す
る電解溶出による電解研磨方法であり、特に膜厚相当デ
ータとして、電解研磨の電解電流を測定する方法であ
る。
【０１４６】図１３（ａ）は、本実施形態に係る研磨装
置の模式図である。即ち、本実施形態の研磨装置は、被
研磨面に銅膜を有する被研磨ウェーハＷ（以下ウェーハ
とも言う）を戴置する基台１０と、基台１０に設けられ
てた真空チャックなどの固定手段１１と、算出部２２
と、制御部２３と、コントロールパネル２４と、電源２
５と、電流計２６と、陰極部材Ｅと、陰極部材Ｅの移動
機構２７と、電解液ＥＴを収容する電解浴タンクＴとを
備える。
置の模式図である。即ち、本実施形態の研磨装置は、被
研磨面に銅膜を有する被研磨ウェーハＷ（以下ウェーハ
とも言う）を戴置する基台１０と、基台１０に設けられ
てた真空チャックなどの固定手段１１と、算出部２２
と、制御部２３と、コントロールパネル２４と、電源２
５と、電流計２６と、陰極部材Ｅと、陰極部材Ｅの移動
機構２７と、電解液ＥＴを収容する電解浴タンクＴとを
備える。
【０１４７】ウェーハＷは、例えば回転駆動可能な基台
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定さ
れ、ウェーハＷは基台１０ごと電解浴タンクＴ中の電解
液ＥＬ中に浸漬される。
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定さ
れ、ウェーハＷは基台１０ごと電解浴タンクＴ中の電解
液ＥＬ中に浸漬される。
【０１４８】例えば基台１０を回転駆動させながら、ウ
ェーハＷの被研磨面よりも相対的に小さな陰極部材Ｅ
が、被研磨面の一領域に対向するように配置され、ウェ
ーハの被研磨面である銅膜を陽極とし陰極部材Ｅを陰極
とするように、直流電圧あるいは直流パルス電圧などの
所定の電圧が電源２５により印加される。
ェーハＷの被研磨面よりも相対的に小さな陰極部材Ｅ
が、被研磨面の一領域に対向するように配置され、ウェ
ーハの被研磨面である銅膜を陽極とし陰極部材Ｅを陰極
とするように、直流電圧あるいは直流パルス電圧などの
所定の電圧が電源２５により印加される。
【０１４９】上記の電圧が印加されると、第１実施形態
に記載のように、被研磨面の一領域において電解溶出に
より電解研磨がなされる。このときの電解電流を電流計
２６によりモニターし、算出部２２に出力する。算出部
２２において、入力された電流値から、残存する除去す
べき銅の量が算出され、制御部２３に出力される。
に記載のように、被研磨面の一領域において電解溶出に
より電解研磨がなされる。このときの電解電流を電流計
２６によりモニターし、算出部２２に出力する。算出部
２２において、入力された電流値から、残存する除去す
べき銅の量が算出され、制御部２３に出力される。
【０１５０】制御部２３は、上記入力から除去すべき銅
膜の量を設定し、それに従って電源２５の出力する電圧
や陰極部材Ｅの移動機構２７を制御する。また、制御部
２３はコントロールパネル２４により外部入力可能とな
っている。
膜の量を設定し、それに従って電源２５の出力する電圧
や陰極部材Ｅの移動機構２７を制御する。また、制御部
２３はコントロールパネル２４により外部入力可能とな
っている。
【０１５１】あるいは、電解電流を電流計２６によりモ
ニターし、この電流値が所定値に至った時点で、残存す
る除去すべき量の銅膜をゼロと判定し、当該被研磨面の
一領域における電解研磨を終了して、移動機構２７によ
り陰極部材Ｅを被研磨面の一領域から他領域へ移動させ
てもよい。例えば、電解溶出の電流値プロファイルは図
１３（ｂ）に示すように、時刻ｔ 1 において電解溶出反
応を開始すると、電流値は急激に立ち上がり、最大値を
とる。反応の進行とともに、残存する銅の量が減ってく
るのに従い、電流値は次第に減少していく。
ニターし、この電流値が所定値に至った時点で、残存す
る除去すべき量の銅膜をゼロと判定し、当該被研磨面の
一領域における電解研磨を終了して、移動機構２７によ
り陰極部材Ｅを被研磨面の一領域から他領域へ移動させ
てもよい。例えば、電解溶出の電流値プロファイルは図
１３（ｂ）に示すように、時刻ｔ 1 において電解溶出反
応を開始すると、電流値は急激に立ち上がり、最大値を
とる。反応の進行とともに、残存する銅の量が減ってく
るのに従い、電流値は次第に減少していく。
【０１５２】配線用溝の外部の銅膜が除去されると、電
解溶出反応の進行は鈍り、電流値は上記のピーク値に比
べて十分小さな値で、ほとんど変動しない平坦な領域を
迎える。この時刻ｔ2 において、残存する除去すべき量
の銅膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における
電解研磨を終了する。
解溶出反応の進行は鈍り、電流値は上記のピーク値に比
べて十分小さな値で、ほとんど変動しない平坦な領域を
迎える。この時刻ｔ2 において、残存する除去すべき量
の銅膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における
電解研磨を終了する。
【０１５３】上記以外の構成および動作などは、第１お
よび第２実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１および第２実施形態と同様の効果を享受できる。ま
た、本実施形態は第３〜第５実施形態の研磨装置につい
ても適用可能である。
よび第２実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１および第２実施形態と同様の効果を享受できる。ま
た、本実施形態は第３〜第５実施形態の研磨装置につい
ても適用可能である。
【０１５４】第７実施形態 上記の第２実施形態においては、予め測定ヘッドを備え
た測定手段により銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当するデ
ータを測定し、得られた銅膜の膜厚相当データから、除
去すべき銅膜の量のプロファイルを算出して、これをも
とに陰極部材の移動を行っているが、本実施形態は、膜
厚相当データを測定しながら、電解溶出による電解研磨
を行う方法である。
た測定手段により銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当するデ
ータを測定し、得られた銅膜の膜厚相当データから、除
去すべき銅膜の量のプロファイルを算出して、これをも
とに陰極部材の移動を行っているが、本実施形態は、膜
厚相当データを測定しながら、電解溶出による電解研磨
を行う方法である。
【０１５５】図１４は、本実施形態に係る研磨装置の模
式図である。即ち、本実施形態の研磨装置は、被研磨面
に銅膜を有する被研磨ウェーハＷ（以下ウェーハとも言
う）を戴置する基台１０と、基台１０に設けられてた真
空チャックなどの固定手段１１と、測定ヘッド２０を備
えた測定手段２１と、算出部２２と、制御部２３と、コ
ントロールパネル２４と、電源２５と、電流計２６と、
陰極部材Ｅと、陰極部材Ｅの移動機構２７と、電解液Ｅ
Ｔを収容する電解浴タンクＴとを備える。
式図である。即ち、本実施形態の研磨装置は、被研磨面
に銅膜を有する被研磨ウェーハＷ（以下ウェーハとも言
う）を戴置する基台１０と、基台１０に設けられてた真
空チャックなどの固定手段１１と、測定ヘッド２０を備
えた測定手段２１と、算出部２２と、制御部２３と、コ
ントロールパネル２４と、電源２５と、電流計２６と、
陰極部材Ｅと、陰極部材Ｅの移動機構２７と、電解液Ｅ
Ｔを収容する電解浴タンクＴとを備える。
【０１５６】ウェーハＷは、例えば回転駆動可能な基台
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定さ
れ、ウェーハＷは基台１０ごと電解浴タンクＴ中の電解
液ＥＬ中に浸漬され、測定ヘッド２０および陰極部材Ｅ
が被研磨面の一領域に対向して配置される。
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定さ
れ、ウェーハＷは基台１０ごと電解浴タンクＴ中の電解
液ＥＬ中に浸漬され、測定ヘッド２０および陰極部材Ｅ
が被研磨面の一領域に対向して配置される。
【０１５７】まず、例えば基台１０を回転駆動させなが
ら、測定ヘッド２０を備えた測定手段２１により、被研
磨面の一領域における銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当す
るデータが測定される。銅膜の膜厚の測定は、例えば四
探針式シート抵抗計によりシート抵抗を測定し、既知の
シート抵抗値から膜厚に換算する方法、渦電流式測定器
や静電容量式測定器により膜厚に相当するデータを測定
する方法などを用いることができる。
ら、測定ヘッド２０を備えた測定手段２１により、被研
磨面の一領域における銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当す
るデータが測定される。銅膜の膜厚の測定は、例えば四
探針式シート抵抗計によりシート抵抗を測定し、既知の
シート抵抗値から膜厚に換算する方法、渦電流式測定器
や静電容量式測定器により膜厚に相当するデータを測定
する方法などを用いることができる。
【０１５８】得られた銅膜の膜厚相当データから、算出
部２２において除去すべき銅膜の量を算出され、制御部
２３に出力される。制御部２３は、上記入力から除去す
べき銅膜の量を設定し、それに従って電源２５の出力す
る電圧や陰極部材Ｅの移動機構２７を制御する。また、
制御部２３はコントロールパネル２４により外部入力可
能となっている。
部２２において除去すべき銅膜の量を算出され、制御部
２３に出力される。制御部２３は、上記入力から除去す
べき銅膜の量を設定し、それに従って電源２５の出力す
る電圧や陰極部材Ｅの移動機構２７を制御する。また、
制御部２３はコントロールパネル２４により外部入力可
能となっている。
【０１５９】ウェーハの被研磨面である配線用層１０５
を陽極とし陰極部材Ｅを陰極とするように、直流電圧あ
るいは直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５によ
り印加されと、第１実施形態に記載のように、被研磨面
の一領域において電解溶出により電解研磨がなされる。
を陽極とし陰極部材Ｅを陰極とするように、直流電圧あ
るいは直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５によ
り印加されと、第１実施形態に記載のように、被研磨面
の一領域において電解溶出により電解研磨がなされる。
【０１６０】ここで、上記の測定手段２１により膜厚あ
るいは膜厚相当データを測定しながら、同時に電解溶出
による電解研磨を行う。膜厚あるいは膜厚相当データの
測定結果から、除去すべき量の銅膜が除去されたと判定
された場合には、移動機構２７により陰極部材Ｅを連続
的あるいはステップ的に移動させる。このとき、測定ヘ
ッド２０も陰極部材Ｅとともに移動される。上記の工程
を被研磨面全面に行うことで、被研磨面全面を均一に電
解溶出により電解研磨することができる。
るいは膜厚相当データを測定しながら、同時に電解溶出
による電解研磨を行う。膜厚あるいは膜厚相当データの
測定結果から、除去すべき量の銅膜が除去されたと判定
された場合には、移動機構２７により陰極部材Ｅを連続
的あるいはステップ的に移動させる。このとき、測定ヘ
ッド２０も陰極部材Ｅとともに移動される。上記の工程
を被研磨面全面に行うことで、被研磨面全面を均一に電
解溶出により電解研磨することができる。
【０１６１】上記以外の構成および動作などは、第１お
よび第２実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１および第２実施形態と同様の効果を享受できる。ま
た、本実施形態は第３〜第５実施形態の研磨装置につい
ても適用可能である。
よび第２実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１および第２実施形態と同様の効果を享受できる。ま
た、本実施形態は第３〜第５実施形態の研磨装置につい
ても適用可能である。
【０１６２】第８実施形態 図１５は本実施形態に係る研磨装置の模式図であり、実
質的に第２実施形態に係る研磨装置と同様であるが、陰
極部材Ｅが被研磨面の凹凸の大きさ程度に小さく、ま
た、測定ヘッド２０および移動機構２７が、被研磨面の
面内を２次元で移動可能となっている。基台１０の回転
駆動機構は、この場合不要である。
質的に第２実施形態に係る研磨装置と同様であるが、陰
極部材Ｅが被研磨面の凹凸の大きさ程度に小さく、ま
た、測定ヘッド２０および移動機構２７が、被研磨面の
面内を２次元で移動可能となっている。基台１０の回転
駆動機構は、この場合不要である。
【０１６３】上記の研磨装置では、第２実施形態と同様
に、予め測定ヘッドを備えた測定手段により銅膜の膜厚
あるいは膜厚に相当するデータを被研磨面の面内を２次
元で測定し、得られた銅膜の膜厚相当データから、除去
すべき銅膜の量のプロファイルを算出して、これをもと
に陰極部材の移動を被研磨面の面内を２次元で制御して
電解溶出を制御する。陰極部材Ｅが被研磨面の凹凸の大
きさ程度に小さくなっていることから、被研磨面の凹凸
に合わせた微細な陰極部材の移動と電圧の印加が可能と
なっている。
に、予め測定ヘッドを備えた測定手段により銅膜の膜厚
あるいは膜厚に相当するデータを被研磨面の面内を２次
元で測定し、得られた銅膜の膜厚相当データから、除去
すべき銅膜の量のプロファイルを算出して、これをもと
に陰極部材の移動を被研磨面の面内を２次元で制御して
電解溶出を制御する。陰極部材Ｅが被研磨面の凹凸の大
きさ程度に小さくなっていることから、被研磨面の凹凸
に合わせた微細な陰極部材の移動と電圧の印加が可能と
なっている。
【０１６４】例えば、銅膜の膜厚の測定結果が、図１６
（ａ）に示すグラフのようである場合（図面上は面内の
一方向に対するプロファイルを１次元で示している）、
即ち、ウェーハ端部ＥＤから中央部ＣＴにかけて細かい
凹凸が形成されている場合、銅膜の除去すべき量（除去
量）は、図１６（ｂ）に示すように図１６（ａ）と同様
のプロファイルとなる。この場合の電極移動速度は、図
１６（ｃ）に示すように、除去量の少ない部分で速く移
動するように、また、除去量の多い部分で遅く移動する
ように制御する。
（ａ）に示すグラフのようである場合（図面上は面内の
一方向に対するプロファイルを１次元で示している）、
即ち、ウェーハ端部ＥＤから中央部ＣＴにかけて細かい
凹凸が形成されている場合、銅膜の除去すべき量（除去
量）は、図１６（ｂ）に示すように図１６（ａ）と同様
のプロファイルとなる。この場合の電極移動速度は、図
１６（ｃ）に示すように、除去量の少ない部分で速く移
動するように、また、除去量の多い部分で遅く移動する
ように制御する。
【０１６５】上記以外の構成および動作などは、第１お
よび第２実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１および第２実施形態と同様の効果を享受できる。ま
た、本実施形態は第３あるいは第５実施形態の研磨装置
についても適用可能である。
よび第２実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１および第２実施形態と同様の効果を享受できる。ま
た、本実施形態は第３あるいは第５実施形態の研磨装置
についても適用可能である。
【０１６６】第９実施形態 上記の第１〜第８実施形態においては、被研磨面の研磨
を電解溶出のみにより行っているが、本実施形態におい
ては、これにさらに化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical M
echanical Polishing ）法による研磨を組み合わせるこ
とで、電解研磨と化学機械研磨を複合した複合研磨によ
り研磨することが可能となる。本実施形態に係る研磨装
置は、実質的に図５に示す装置と同様であるが、図５の
下段における電解浴タンクＴ内部分が図１７に示す研磨
装置に置き換えられている。
を電解溶出のみにより行っているが、本実施形態におい
ては、これにさらに化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical M
echanical Polishing ）法による研磨を組み合わせるこ
とで、電解研磨と化学機械研磨を複合した複合研磨によ
り研磨することが可能となる。本実施形態に係る研磨装
置は、実質的に図５に示す装置と同様であるが、図５の
下段における電解浴タンクＴ内部分が図１７に示す研磨
装置に置き換えられている。
【０１６７】即ち、基板１０１に被研磨面として配線用
層１０５が形成されたウェーハＷが真空チャックや、爪
型メカニカルクランプあるいはエッジ全周クランプなど
に固定され、回転駆動される。ウェーハＷの一領域にお
いて電解液供給ノズル３０を兼ねており、移動機構２７
により移動可能な陰極部材Ｅが被研磨面に平行に対向し
て配置される。電解液供給ノズル３０から電解液を供給
して銅を電解溶出するための電解液ＥＬを陰極部材Ｅと
配線用層１０５との間に介在させる。
層１０５が形成されたウェーハＷが真空チャックや、爪
型メカニカルクランプあるいはエッジ全周クランプなど
に固定され、回転駆動される。ウェーハＷの一領域にお
いて電解液供給ノズル３０を兼ねており、移動機構２７
により移動可能な陰極部材Ｅが被研磨面に平行に対向し
て配置される。電解液供給ノズル３０から電解液を供給
して銅を電解溶出するための電解液ＥＬを陰極部材Ｅと
配線用層１０５との間に介在させる。
【０１６８】ウェーハの被研磨面である配線用層１０５
を陽極とし陰極部材Ｅを陰極とするように、直流電圧あ
るいは直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５によ
り印加されると、第１実施形態に記載のように、被研磨
面の一領域において電解溶出により電解研磨がなされ
る。
を陽極とし陰極部材Ｅを陰極とするように、直流電圧あ
るいは直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５によ
り印加されると、第１実施形態に記載のように、被研磨
面の一領域において電解溶出により電解研磨がなされ
る。
【０１６９】また、上記の電解液供給ノズル３０による
電解液供給領域に、スクラバ３１を備えたポリッシング
ヘッド３２が設けられている。ポリッシングヘッド３２
は、スクラバ３１に圧力を印加しながら回転駆動し、ス
クラバ３１を回転させることができる。上記の電解液供
給ノズル３０による電解液供給領域に、スクラバ３１を
備えたポリシングヘッド３２が設けられている。ポリシ
ングヘッド３２はスクラバ３１を回転駆動することがで
きる。また、ポリシングヘッド３２の移動によりスクラ
バ３１も移動可能となっているが、これは上記の陰極部
材Ｅの移動に連動して移動するものとする。さらに、ポ
リシングヘッド３２の移動によりスクラバ３１に圧力を
印加することができる。ここで、スクラバは、例えば発
泡ポリビニルアセタールあるいは発泡ポリウレタンなど
からなり、通常のＣＭＰ工程に用いられる材料からなる
スクラバを採用可能である。
電解液供給領域に、スクラバ３１を備えたポリッシング
ヘッド３２が設けられている。ポリッシングヘッド３２
は、スクラバ３１に圧力を印加しながら回転駆動し、ス
クラバ３１を回転させることができる。上記の電解液供
給ノズル３０による電解液供給領域に、スクラバ３１を
備えたポリシングヘッド３２が設けられている。ポリシ
ングヘッド３２はスクラバ３１を回転駆動することがで
きる。また、ポリシングヘッド３２の移動によりスクラ
バ３１も移動可能となっているが、これは上記の陰極部
材Ｅの移動に連動して移動するものとする。さらに、ポ
リシングヘッド３２の移動によりスクラバ３１に圧力を
印加することができる。ここで、スクラバは、例えば発
泡ポリビニルアセタールあるいは発泡ポリウレタンなど
からなり、通常のＣＭＰ工程に用いられる材料からなる
スクラバを採用可能である。
【０１７０】ここで、電解液として使用する銅に対する
電解液としては、上記第１あるいは第２実施形態におい
て説明した電解液に、さらに例えば、酸化アルミニウ
ム、酸化シリコン、酸化セリウム、酸化ジルコニウムな
どの研磨砥粒を含有する研磨スラリーを含有してもよ
い。これらの研磨砥粒を含有することで、効果的な化学
機械研磨を行うことができる。
電解液としては、上記第１あるいは第２実施形態におい
て説明した電解液に、さらに例えば、酸化アルミニウ
ム、酸化シリコン、酸化セリウム、酸化ジルコニウムな
どの研磨砥粒を含有する研磨スラリーを含有してもよ
い。これらの研磨砥粒を含有することで、効果的な化学
機械研磨を行うことができる。
【０１７１】本実施形態に係る研磨装置は、例えば不図
示の制御部により制御される電源２５から、陰極部材Ｅ
（電解液供給ノズル３０）と配線用層１０５の間に電圧
が印加され、電解溶出により研磨されるとともに、研磨
砥粒を含有する電解液を研磨スラリとする化学機械研磨
による研磨を行うことができ、研磨効率を向上あるいは
補助する。
示の制御部により制御される電源２５から、陰極部材Ｅ
（電解液供給ノズル３０）と配線用層１０５の間に電圧
が印加され、電解溶出により研磨されるとともに、研磨
砥粒を含有する電解液を研磨スラリとする化学機械研磨
による研磨を行うことができ、研磨効率を向上あるいは
補助する。
【０１７２】上記の移動機構２７などにより陰極部材Ｅ
およびスクラバ３１を連動して、連続的あるいはステッ
プ的にウェーハ全面に移動させることで、被研磨面全面
を均一に電解溶出による電解研磨および化学機械研磨に
よる複合研磨をすることができる。
およびスクラバ３１を連動して、連続的あるいはステッ
プ的にウェーハ全面に移動させることで、被研磨面全面
を均一に電解溶出による電解研磨および化学機械研磨に
よる複合研磨をすることができる。
【０１７３】機械的強度が弱く通常の化学機械研磨では
破壊されてしまいやすい有機系低誘電率材料や、多孔質
低誘電率材料を層間絶縁膜に用いているウェーハを研磨
する場合には、大きな圧力を印加する化学機械研磨が好
ましくないが、本実施形態においては、電解研磨と化学
機械研磨を複合する複合研磨であるので、化学機械研磨
のみの研磨よりも印加圧力を低減可能であり、上記の各
実施形態と同様に、銅膜のスクラッチの発生や、下層の
層間絶縁膜へのダメージを抑制することができる。
破壊されてしまいやすい有機系低誘電率材料や、多孔質
低誘電率材料を層間絶縁膜に用いているウェーハを研磨
する場合には、大きな圧力を印加する化学機械研磨が好
ましくないが、本実施形態においては、電解研磨と化学
機械研磨を複合する複合研磨であるので、化学機械研磨
のみの研磨よりも印加圧力を低減可能であり、上記の各
実施形態と同様に、銅膜のスクラッチの発生や、下層の
層間絶縁膜へのダメージを抑制することができる。
【０１７４】本実施形態においても、第２実施形態と同
様に、銅膜表面が陽極酸化されて不動態化する場合があ
る。この場合には、化学機械研磨で部分的にスクラブす
る時間を長くする、あるいは、印加する圧力を高くする
ことで、不動態膜部分を化学機械研磨処理により選択的
に除去することができる。新たに露出した銅膜の表面は
集中的に不動態化されるが、機械的スクラブによる不動
態膜の除去を繰り返すことで研磨処理を達成できる。こ
のとき、電解電流値は、不動態膜の除去と同時に増加
し、不動態膜の生成と同時に低下することを繰り返す。
様に、銅膜表面が陽極酸化されて不動態化する場合があ
る。この場合には、化学機械研磨で部分的にスクラブす
る時間を長くする、あるいは、印加する圧力を高くする
ことで、不動態膜部分を化学機械研磨処理により選択的
に除去することができる。新たに露出した銅膜の表面は
集中的に不動態化されるが、機械的スクラブによる不動
態膜の除去を繰り返すことで研磨処理を達成できる。こ
のとき、電解電流値は、不動態膜の除去と同時に増加
し、不動態膜の生成と同時に低下することを繰り返す。
【０１７５】上記以外の、例えば銅膜の膜厚あるいは膜
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１〜第８実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１〜第８実施形態と同様の効果を享受できる。
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１〜第８実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１〜第８実施形態と同様の効果を享受できる。
【０１７６】第１０実施形態 本実施形態に係る研磨装置は、第８実施形態と同様に、
電解研磨と化学機械研磨を複合した複合研磨を行う研磨
装置である。本実施形態に係る研磨装置は、実質的に図
５に示す装置と同様であるが、図５の下段における電解
浴タンクＴ内部分が図１８（ａ）に示す研磨装置に置き
換えられている。
電解研磨と化学機械研磨を複合した複合研磨を行う研磨
装置である。本実施形態に係る研磨装置は、実質的に図
５に示す装置と同様であるが、図５の下段における電解
浴タンクＴ内部分が図１８（ａ）に示す研磨装置に置き
換えられている。
【０１７７】即ち、基板１０１に被研磨面として配線用
層１０５が形成されたウェーハＷが真空チャックや、爪
型メカニカルクランプあるいはエッジ全周クランプなど
に固定され、回転駆動される。なお、エッジ全周クラン
プ式の場合は陽極となるウェーハへの通電はこのウェー
ハエッジ全周に接地するクランプ部分より通電すること
ができる。
層１０５が形成されたウェーハＷが真空チャックや、爪
型メカニカルクランプあるいはエッジ全周クランプなど
に固定され、回転駆動される。なお、エッジ全周クラン
プ式の場合は陽極となるウェーハへの通電はこのウェー
ハエッジ全周に接地するクランプ部分より通電すること
ができる。
【０１７８】ウェーハＷの一領域において、例えば無酸
素銅などからなり、移動機構２７により移動可能な陰極
部材Ｅが被研磨面に平行に対向して配置され、また、こ
の一領域において電解液供給ノズル３０が配置され、陰
極部材Ｅと連動して移動する構成となっている。電解液
供給ノズル３０から電解液を供給して銅を電解溶出する
ための電解液ＥＬを陰極部材Ｅと配線用層１０５との間
に介在させる。なお、ノズル本数は図示した１本のほ
か、ウェーハの反対側対照に複数本、ランダムに複数本
設ける場合などがある。
素銅などからなり、移動機構２７により移動可能な陰極
部材Ｅが被研磨面に平行に対向して配置され、また、こ
の一領域において電解液供給ノズル３０が配置され、陰
極部材Ｅと連動して移動する構成となっている。電解液
供給ノズル３０から電解液を供給して銅を電解溶出する
ための電解液ＥＬを陰極部材Ｅと配線用層１０５との間
に介在させる。なお、ノズル本数は図示した１本のほ
か、ウェーハの反対側対照に複数本、ランダムに複数本
設ける場合などがある。
【０１７９】ウェーハの被研磨面である配線用層１０５
を陽極とし陰極部材Ｅを陰極とするように、直流電圧あ
るいは直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５によ
り印加されると、第１実施形態に記載のように、被研磨
面の一領域において電解溶出により電解研磨がなされ
る。陰極部材ＥとウェーハＷの距離が小さすぎると、陰
極部材ＥとウェーハＥの間に介在する電解液の流動作用
が十分に機能しないため、距離は、所定の値以上をとる
ことが望ましい。
を陽極とし陰極部材Ｅを陰極とするように、直流電圧あ
るいは直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５によ
り印加されると、第１実施形態に記載のように、被研磨
面の一領域において電解溶出により電解研磨がなされ
る。陰極部材ＥとウェーハＷの距離が小さすぎると、陰
極部材ＥとウェーハＥの間に介在する電解液の流動作用
が十分に機能しないため、距離は、所定の値以上をとる
ことが望ましい。
【０１８０】また、上記の電解液供給ノズル３０による
電解液供給領域に、ポリシングリングホイール３３を備
えた主軸３４が設けられている。主軸３４は、図１８
（ｂ）に示すように、例えばウェーハＷの回転方向と同
じ方向にポリシングリングホイール３３を回転駆動する
ことができる。また、主軸３４の図面上ｘ軸方向への移
動によりポリシングリングホイール３３も移動可能とな
っているが、これは上記の陰極部材Ｅの移動に連動して
移動するものとする。さらに、主軸３４の図面上ｚ軸方
向への移動によりポリシングリングホイール３３に圧力
を印加して機械的スクラブ加工圧力を与えることができ
る。
電解液供給領域に、ポリシングリングホイール３３を備
えた主軸３４が設けられている。主軸３４は、図１８
（ｂ）に示すように、例えばウェーハＷの回転方向と同
じ方向にポリシングリングホイール３３を回転駆動する
ことができる。また、主軸３４の図面上ｘ軸方向への移
動によりポリシングリングホイール３３も移動可能とな
っているが、これは上記の陰極部材Ｅの移動に連動して
移動するものとする。さらに、主軸３４の図面上ｚ軸方
向への移動によりポリシングリングホイール３３に圧力
を印加して機械的スクラブ加工圧力を与えることができ
る。
【０１８１】上記のポリシングリングホイール３３は、
例えば発泡ポリビニルアセタールあるいは発泡ポリウレ
タンなどからなり、通常のＣＭＰ工程に用いられるリン
グホイールを採用可能である。ポリシングリングホイー
ル３３の大きさは、例えば、外径φ２００ｍｍ、内径１
６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ程度である。
例えば発泡ポリビニルアセタールあるいは発泡ポリウレ
タンなどからなり、通常のＣＭＰ工程に用いられるリン
グホイールを採用可能である。ポリシングリングホイー
ル３３の大きさは、例えば、外径φ２００ｍｍ、内径１
６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ程度である。
【０１８２】ここで、電解液として使用する銅に対する
電解液としては、上記第１あるいは第２実施形態におい
て説明した電解液に、さらに例えば、酸化アルミニウ
ム、酸化シリコン、酸化セリウム、酸化ジルコニウムな
どの研磨砥粒を含有する研磨スラリーを含有してもよ
い。これらの研磨砥粒を含有することで、効果的な化学
機械研磨を行うことができる。
電解液としては、上記第１あるいは第２実施形態におい
て説明した電解液に、さらに例えば、酸化アルミニウ
ム、酸化シリコン、酸化セリウム、酸化ジルコニウムな
どの研磨砥粒を含有する研磨スラリーを含有してもよ
い。これらの研磨砥粒を含有することで、効果的な化学
機械研磨を行うことができる。
【０１８３】本実施形態に係る研磨装置は、例えば不図
示の制御部により制御される電源２５から、陰極部材Ｅ
と配線用層１０５の間に電圧が印加され、電解溶出によ
り研磨されるとともに、研磨砥粒を含有する電解液を研
磨スラリとする化学機械研磨による研磨を行うことがで
き、研磨効率を向上あるいは補助する。
示の制御部により制御される電源２５から、陰極部材Ｅ
と配線用層１０５の間に電圧が印加され、電解溶出によ
り研磨されるとともに、研磨砥粒を含有する電解液を研
磨スラリとする化学機械研磨による研磨を行うことがで
き、研磨効率を向上あるいは補助する。
【０１８４】上記の移動機構２７などにより、陰極部材
Ｅ、電解液供給ノズル３０およびポリシングリングホイ
ール３３を連動して、連続的あるいはステップ的にウェ
ーハ全面に移動させることで、被研磨面全面を均一に電
解溶出による電解研磨および化学機械研磨による複合研
磨をすることができる。
Ｅ、電解液供給ノズル３０およびポリシングリングホイ
ール３３を連動して、連続的あるいはステップ的にウェ
ーハ全面に移動させることで、被研磨面全面を均一に電
解溶出による電解研磨および化学機械研磨による複合研
磨をすることができる。
【０１８５】また、本実施形態に係る研磨装置において
は、電解浴タンクＴ底部に溜まった電解液をフィルタＦ
を介してジェットポンプＰにより吸い上げ、電解液供給
ノズル３０から再供給可能である。このとき、電解液中
の不要成分を除去し、不足成分を補充添加することがで
きる。
は、電解浴タンクＴ底部に溜まった電解液をフィルタＦ
を介してジェットポンプＰにより吸い上げ、電解液供給
ノズル３０から再供給可能である。このとき、電解液中
の不要成分を除去し、不足成分を補充添加することがで
きる。
【０１８６】また、電源２５としては、第２実施形態に
記載のような電源を用いることができる。また、第２実
施形態に記載と同様に、電流計による電解電流の検出
や、電圧の印加を停止することや陰極部材などを移動さ
せることなどの研磨装置の動作を上記の電流計からの電
流値に基づいて制御することが可能となっている。
記載のような電源を用いることができる。また、第２実
施形態に記載と同様に、電流計による電解電流の検出
や、電圧の印加を停止することや陰極部材などを移動さ
せることなどの研磨装置の動作を上記の電流計からの電
流値に基づいて制御することが可能となっている。
【０１８７】なお、図示しないが、本実施形態の研磨装
置はクリーンルーム内に設置され、当該クリーンルーム
内には、被研磨対象物のウェーハを収納したウェーハカ
セットを搬出入する搬出入ポートが設けられている。さ
らに、この搬出入ポートを通じてクリーンルーム内に搬
入されたウェーハカセットと研磨装置との間でウェーハ
の受け渡しを行うウェーハ搬送ロボットが搬出入ポート
と研磨装置の間に設置される。
置はクリーンルーム内に設置され、当該クリーンルーム
内には、被研磨対象物のウェーハを収納したウェーハカ
セットを搬出入する搬出入ポートが設けられている。さ
らに、この搬出入ポートを通じてクリーンルーム内に搬
入されたウェーハカセットと研磨装置との間でウェーハ
の受け渡しを行うウェーハ搬送ロボットが搬出入ポート
と研磨装置の間に設置される。
【０１８８】上記以外の、例えば銅膜の膜厚あるいは膜
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１〜第８実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１〜第８実施形態と同様の効果を享受できる。
厚に相当するデータが測定する測定ヘッドを備えた測定
手段や、得られた銅膜の膜厚相当データから除去すべき
銅膜の量を算出する算出部などの構成や動作などは、第
１〜第８実施形態と同様に実施することが可能であり、
第１〜第８実施形態と同様の効果を享受できる。
【０１８９】第１１実施形態 本実施形態に係る研磨装置は、実質的に第１０実施形態
に係る研磨装置と同様であるが、第５実施形態と同様、
図１９（ａ）の模式的断面図および（ｂ）の平面図（図
１９（ａ）は（ｂ）中のＡ−Ａ’における断面に相当す
る）に示すように、リング上の陰極部材Ｅ- から所定の
距離をもって離間させた陽極部材Ｅ+ が被研磨面に対向
するように設けられている構成となっている。例えば陰
極部材Ｅ - および陽極部材Ｅ+ は、それぞれ大径のリン
グ状電極と小径のリング状電極からなり、それらが同心
円状に、かつ交互に配置された構成となっている。ま
た、陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ は、ともにポリシ
ングリングホイール３３中に埋め込まれている。
に係る研磨装置と同様であるが、第５実施形態と同様、
図１９（ａ）の模式的断面図および（ｂ）の平面図（図
１９（ａ）は（ｂ）中のＡ−Ａ’における断面に相当す
る）に示すように、リング上の陰極部材Ｅ- から所定の
距離をもって離間させた陽極部材Ｅ+ が被研磨面に対向
するように設けられている構成となっている。例えば陰
極部材Ｅ - および陽極部材Ｅ+ は、それぞれ大径のリン
グ状電極と小径のリング状電極からなり、それらが同心
円状に、かつ交互に配置された構成となっている。ま
た、陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ は、ともにポリシ
ングリングホイール３３中に埋め込まれている。
【０１９０】上記の研磨装置において研磨処理を行うに
は、不図示の電解液供給ノズルにより電解液を供給して
被研磨面である配線用層と陰極部材Ｅ- の間および配線
用層と陽極部材Ｅ+ の間に電解液ＥＬを介在させ、不図
示の電源によりポリシングリングホイール３３中央部の
端子３５ａおよびリング状端子３５ｂを介して、陰極部
材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ に所定の正電圧あるいは負電
圧を印加する。
は、不図示の電解液供給ノズルにより電解液を供給して
被研磨面である配線用層と陰極部材Ｅ- の間および配線
用層と陽極部材Ｅ+ の間に電解液ＥＬを介在させ、不図
示の電源によりポリシングリングホイール３３中央部の
端子３５ａおよびリング状端子３５ｂを介して、陰極部
材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ に所定の正電圧あるいは負電
圧を印加する。
【０１９１】このとき、図１９（ｃ）に示すように、陰
極部材Ｅ- と陽極部材Ｅ+ の距離を十分にとり、これに
比べて配線用層１０５と陰極部材Ｅ- の間および配線用
層１０５と陽極部材Ｅ+ の間の距離を十分に小さくする
と、電流は陽極部材Ｅ+ から配線用層１０５を介して陰
極部材Ｅ- へ流れるようになり、実質的に陰極部材Ｅ -
を陰極とし、陰極部材Ｅ- と対向する領域の被研磨面で
ある配線用層１０５を陽極として電圧を印加するのと同
じ効果を得ることができる。
極部材Ｅ- と陽極部材Ｅ+ の距離を十分にとり、これに
比べて配線用層１０５と陰極部材Ｅ- の間および配線用
層１０５と陽極部材Ｅ+ の間の距離を十分に小さくする
と、電流は陽極部材Ｅ+ から配線用層１０５を介して陰
極部材Ｅ- へ流れるようになり、実質的に陰極部材Ｅ -
を陰極とし、陰極部材Ｅ- と対向する領域の被研磨面で
ある配線用層１０５を陽極として電圧を印加するのと同
じ効果を得ることができる。
【０１９２】この結果、陰極部材Ｅ- に対向する部分の
配線用層１０５の表面から電解溶出する電解研磨を行う
ことができる。さらにポリシングリングホイール３３に
よるスクラブにより化学機械研磨による研磨を行うこと
ができ、研磨効率を向上あるいは補助する。上記のよう
に動作させながら、電解液供給ノズルおよびポリシング
リングホイール３３を連動して、連続的あるいはステッ
プ的にウェーハ全面に移動させることで、被研磨面全面
を均一に電解溶出による電解研磨および化学機械研磨に
よる複合研磨をすることができる。
配線用層１０５の表面から電解溶出する電解研磨を行う
ことができる。さらにポリシングリングホイール３３に
よるスクラブにより化学機械研磨による研磨を行うこと
ができ、研磨効率を向上あるいは補助する。上記のよう
に動作させながら、電解液供給ノズルおよびポリシング
リングホイール３３を連動して、連続的あるいはステッ
プ的にウェーハ全面に移動させることで、被研磨面全面
を均一に電解溶出による電解研磨および化学機械研磨に
よる複合研磨をすることができる。
【０１９３】上記の構成において、回転駆動するポリシ
ングリングホイール３３中に埋め込まれた陰極部材Ｅ-
と陽極部材Ｅ+ に電圧を印加する配線構成の例を、図２
０（ａ）の平面図および同図中のＡ−Ａ’における断面
図である図２０（ｂ）に示す。即ち、陰極部材Ｅ- と陽
極部材Ｅ+ が埋め込まれたポリシングリングホイール３
３を不図示の領域で保持するホイールホルダ３６の中央
部に設けられた開口部にポリ塩化ビニルなどからなる端
子ホルダ３７が嵌込され、樹脂などのネジ３７ａにより
固定されている。端子ホルダ３７中に、上記の端子３５
ａおよびリング状端子３５ｂが埋め込まれており、突起
状のコンタクトプローブ３８を介してスリップリングに
より電源から電圧が印加される。端子ホルダ３７の裏面
側において、端子（３９ａ，３９ｂ）が端子ホルダ３７
を貫通する導電性ネジ（４０ａ，４０ｂ）を介して端子
３５ａおよびリング状端子３５ｂに接続しており、各端
子（３９ａ，３９ｂ）はそれぞれ不図示の領域で陰極部
材Ｅ- と陽極部材Ｅ+ に接続している。端子（３９ａ，
３９ｂ）領域は、樹脂カバー４１により保護されてお
り、樹脂カバー４１は樹脂ネジ４２によりホイールホル
ダ３６に固定されている。
ングリングホイール３３中に埋め込まれた陰極部材Ｅ-
と陽極部材Ｅ+ に電圧を印加する配線構成の例を、図２
０（ａ）の平面図および同図中のＡ−Ａ’における断面
図である図２０（ｂ）に示す。即ち、陰極部材Ｅ- と陽
極部材Ｅ+ が埋め込まれたポリシングリングホイール３
３を不図示の領域で保持するホイールホルダ３６の中央
部に設けられた開口部にポリ塩化ビニルなどからなる端
子ホルダ３７が嵌込され、樹脂などのネジ３７ａにより
固定されている。端子ホルダ３７中に、上記の端子３５
ａおよびリング状端子３５ｂが埋め込まれており、突起
状のコンタクトプローブ３８を介してスリップリングに
より電源から電圧が印加される。端子ホルダ３７の裏面
側において、端子（３９ａ，３９ｂ）が端子ホルダ３７
を貫通する導電性ネジ（４０ａ，４０ｂ）を介して端子
３５ａおよびリング状端子３５ｂに接続しており、各端
子（３９ａ，３９ｂ）はそれぞれ不図示の領域で陰極部
材Ｅ- と陽極部材Ｅ+ に接続している。端子（３９ａ，
３９ｂ）領域は、樹脂カバー４１により保護されてお
り、樹脂カバー４１は樹脂ネジ４２によりホイールホル
ダ３６に固定されている。
【０１９４】上記のような陰極部材Ｅ- と陽極部材Ｅ+
が埋め込まれたポリシングリングホイール３３のレイア
ウトの例を以下に示す。図２１（ａ）は、小径の陰極部
材Ｅ- の外周部に大径の陽極部材Ｅ+ が配置された構成
となっている。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）と同様で
あるが、ポリシングリングホイール３３領域の最内周部
および最外周部に、小径の陰極部材Ｅ- の外周部に大径
の陽極部材Ｅ+ が配置された構成である。図２１（ｃ）
は、陰極部材Ｅ- と陽極部材Ｅ+ が星型に配置された構
成である。
が埋め込まれたポリシングリングホイール３３のレイア
ウトの例を以下に示す。図２１（ａ）は、小径の陰極部
材Ｅ- の外周部に大径の陽極部材Ｅ+ が配置された構成
となっている。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）と同様で
あるが、ポリシングリングホイール３３領域の最内周部
および最外周部に、小径の陰極部材Ｅ- の外周部に大径
の陽極部材Ｅ+ が配置された構成である。図２１（ｃ）
は、陰極部材Ｅ- と陽極部材Ｅ+ が星型に配置された構
成である。
【０１９５】図２２（ａ）は、ポリシングリングホイー
ル３３の中心で直交する２直線上の領域に陰極部材Ｅ-
を、残りの領域に陽極部材Ｅ+ を配置した構成である。
図２２（ｂ）は、円形形状の陰極部材Ｅ- の外周部に陽
極部材Ｅ+ を配置したパターンをポリシングリングホイ
ール３３領域上に並べた構成である。図２２（ｃ）は、
円形形状の陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ をポリシン
グリングホイール３３領域上に交互に並べた構成であ
る。
ル３３の中心で直交する２直線上の領域に陰極部材Ｅ-
を、残りの領域に陽極部材Ｅ+ を配置した構成である。
図２２（ｂ）は、円形形状の陰極部材Ｅ- の外周部に陽
極部材Ｅ+ を配置したパターンをポリシングリングホイ
ール３３領域上に並べた構成である。図２２（ｃ）は、
円形形状の陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ をポリシン
グリングホイール３３領域上に交互に並べた構成であ
る。
【０１９６】図２３（ａ）は、ポリシングリングホイー
ル３３領域を直径により分割し、一領域毎に陰極部材Ｅ
- および陽極部材Ｅ+ を交互に並べた構成である。図２
３（ｂ）は、陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ を渦巻き
状にポリシングリングホイール３３領域上に交互に並べ
た構成である。
ル３３領域を直径により分割し、一領域毎に陰極部材Ｅ
- および陽極部材Ｅ+ を交互に並べた構成である。図２
３（ｂ）は、陰極部材Ｅ- および陽極部材Ｅ+ を渦巻き
状にポリシングリングホイール３３領域上に交互に並べ
た構成である。
【０１９７】本実施形態において、上記以外の陽極部材
の材料などの構成は第５実施形態と同様であり、また、
例えば銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当するデータが測定
する測定ヘッドを備えた測定手段や、得られた銅膜の膜
厚相当データから除去すべき銅膜の量を算出する算出部
などの構成や動作などは、第１および第２実施形態と同
様に実施することが可能であり、第１および第２実施形
態と同様の効果を享受できる。
の材料などの構成は第５実施形態と同様であり、また、
例えば銅膜の膜厚あるいは膜厚に相当するデータが測定
する測定ヘッドを備えた測定手段や、得られた銅膜の膜
厚相当データから除去すべき銅膜の量を算出する算出部
などの構成や動作などは、第１および第２実施形態と同
様に実施することが可能であり、第１および第２実施形
態と同様の効果を享受できる。
【０１９８】第１２実施形態 本発明の研磨方法および装置を適用した銅配線を有する
半導体装置のデュアルダマシン法による銅配線形成プロ
セスについて説明する。
半導体装置のデュアルダマシン法による銅配線形成プロ
セスについて説明する。
【０１９９】まず、第１実施形態における図２（ｅ）ま
での工程と同様に、半導体基板１０１に層間絶縁膜１０
２を形成し、コンタクトホールおよび配線用溝を形成
し、バリアメタル膜１０３および配線用層１０５を形成
する。配線用層１０５の表面には、コンタクトホールＣ
Ｈおよび配線用溝Ｍの埋め込みによって生じた、例え
ば、８００ｎｍ程度の高さの凹凸が形成されている。
での工程と同様に、半導体基板１０１に層間絶縁膜１０
２を形成し、コンタクトホールおよび配線用溝を形成
し、バリアメタル膜１０３および配線用層１０５を形成
する。配線用層１０５の表面には、コンタクトホールＣ
Ｈおよび配線用溝Ｍの埋め込みによって生じた、例え
ば、８００ｎｍ程度の高さの凹凸が形成されている。
【０２００】以上のプロセスは、従来と同様のプロセス
で行われるが、本発明の研磨方法では、層間絶縁膜１０
２上に存在する余分な配線用層１０５の除去を化学機械
研磨でなく、被研磨面に比べて小さな陰極部材を用いた
陽極酸化と、酸化された銅のキレート剤によるキレート
化によって行う。即ち、図２４（ｆ）に示すように、被
研磨面に対して相対的に小さな陰極部材Ｅを被研磨面で
ある配線用層１０５の一領域に対向させて配置し、少な
くとも配線用層１０５の一領域と陰極部材Ｅの間にキレ
ート剤を含有する電解液ＥＬを介在させる。
で行われるが、本発明の研磨方法では、層間絶縁膜１０
２上に存在する余分な配線用層１０５の除去を化学機械
研磨でなく、被研磨面に比べて小さな陰極部材を用いた
陽極酸化と、酸化された銅のキレート剤によるキレート
化によって行う。即ち、図２４（ｆ）に示すように、被
研磨面に対して相対的に小さな陰極部材Ｅを被研磨面で
ある配線用層１０５の一領域に対向させて配置し、少な
くとも配線用層１０５の一領域と陰極部材Ｅの間にキレ
ート剤を含有する電解液ＥＬを介在させる。
【０２０１】ここで、キレート剤としては、例えば、化
学構造式（１）のキナルジン酸、化学構造式（２）のグ
リシン、化学構造式（３）のクエン酸、化学構造式
（４）のシュウ酸、化学構造式（５）のプロピオン酸、
化学構造式（６）のマントラニル酸、化学構造式（７）
のフェニルアラニンなどを用いる。
学構造式（１）のキナルジン酸、化学構造式（２）のグ
リシン、化学構造式（３）のクエン酸、化学構造式
（４）のシュウ酸、化学構造式（５）のプロピオン酸、
化学構造式（６）のマントラニル酸、化学構造式（７）
のフェニルアラニンなどを用いる。
【０２０２】
【化１】
【０２０３】
【化２】ＮＨ2 ＣＨ2 ＣＯＯＨ （２）
【０２０４】
【化３】
【０２０５】
【化４】（ＣＯＯＨ）2 （４）
【０２０６】
【化５】Ｃ2 Ｈ5 ＣＯＯＨ （５）
【０２０７】
【化６】
【０２０８】
【化７】
【０２０９】次に、陰極部材Ｅを陰極として、配線用層
１０５およびバリアメタル膜１０３を陽極として、電圧
を印加する。このとき、陰極部材Ｅと対向する領域にお
いて、陽極である配線用層１０５は陽極酸化され、Ｃｕ
Ｏを形成する。ここで、配線用層１０５表面の凸部と陰
極部材Ｅとの距離ｄ１は、配線用層１０５表面の凹部と
陰極部材Ｅとの距離ｄ２に比して、短いことから、陰極
部材Ｅと配線用層１０５の電位差が一定の場合には、凸
部における電流密度の方が凹部に比して大きくなるた
め、陽極酸化が促進される。
１０５およびバリアメタル膜１０３を陽極として、電圧
を印加する。このとき、陰極部材Ｅと対向する領域にお
いて、陽極である配線用層１０５は陽極酸化され、Ｃｕ
Ｏを形成する。ここで、配線用層１０５表面の凸部と陰
極部材Ｅとの距離ｄ１は、配線用層１０５表面の凹部と
陰極部材Ｅとの距離ｄ２に比して、短いことから、陰極
部材Ｅと配線用層１０５の電位差が一定の場合には、凸
部における電流密度の方が凹部に比して大きくなるた
め、陽極酸化が促進される。
【０２１０】図２４（ｇ）に示すように、陽極酸化され
た銅膜（ＣｕＯ）１０５の表面は、電解溶液中のキレー
ト剤により、キレート化される。キレート剤としてキナ
ルジン酸を用いた場合には、化学構造式（８）のキレー
ト化合物からなる膜となり、グリシンを用いた場合に
は、化学構造式（９）のキレート化合物からなる膜とな
る。
た銅膜（ＣｕＯ）１０５の表面は、電解溶液中のキレー
ト剤により、キレート化される。キレート剤としてキナ
ルジン酸を用いた場合には、化学構造式（８）のキレー
ト化合物からなる膜となり、グリシンを用いた場合に
は、化学構造式（９）のキレート化合物からなる膜とな
る。
【０２１１】
【化８】
【０２１２】
【化９】
【０２１３】上記のキレート膜１０６は、電気抵抗が銅
に比して高く、機械的強度が非常に小さく、脆弱な膜で
ある。上記のように配線用層１０５の表面にキレート膜
１０６が形成されると、その領域において配線用層１０
５から電解液ＥＬを通じて陰極部材Ｅへ流れる電流値が
低下する。
に比して高く、機械的強度が非常に小さく、脆弱な膜で
ある。上記のように配線用層１０５の表面にキレート膜
１０６が形成されると、その領域において配線用層１０
５から電解液ＥＬを通じて陰極部材Ｅへ流れる電流値が
低下する。
【０２１４】次に、図２５（ｈ）に示すように、配線用
層１０５の表層のキレート化が終了した一領域から陰極
部材Ｅを他領域に移動する。当該他領域においては、配
線用層の表層はキレート化されておらず、陰極部材Ｅ
は、表面に凹凸を有する配線用層１０５の凸部と距離ｄ
１をもって、凹部と距離ｄ２をもって対向する。
層１０５の表層のキレート化が終了した一領域から陰極
部材Ｅを他領域に移動する。当該他領域においては、配
線用層の表層はキレート化されておらず、陰極部材Ｅ
は、表面に凹凸を有する配線用層１０５の凸部と距離ｄ
１をもって、凹部と距離ｄ２をもって対向する。
【０２１５】次に、図２５（ｉ）に示すように、上記の
図２４（ｇ）に示す配線用層１０５の一領域における陽
極酸化とキレート化と同様に、当該他領域において配線
用層１０５の表層部の陽極酸化とキレート化を行う。こ
の工程においても、上記と同様に配線用層１０５の凸部
から優先的に陽極酸化が促進される。上記の配線用層１
０５の他領域における陽極酸化とキレート化は、上記と
同様に配線用層１０５の他領域の全面を陽極酸化とキレ
ート化するまで行う。
図２４（ｇ）に示す配線用層１０５の一領域における陽
極酸化とキレート化と同様に、当該他領域において配線
用層１０５の表層部の陽極酸化とキレート化を行う。こ
の工程においても、上記と同様に配線用層１０５の凸部
から優先的に陽極酸化が促進される。上記の配線用層１
０５の他領域における陽極酸化とキレート化は、上記と
同様に配線用層１０５の他領域の全面を陽極酸化とキレ
ート化するまで行う。
【０２１６】次に、図２６（ｊ）に示すように、配線用
層１０５の表面に形成されたキレート膜１０６の凸部
を、ワイピング、機械研磨などによって選択的に除去す
る。なお、機械研磨によって、キレート膜１０６の凸部
を除去する場合に、予め電解液ＥＬに第１０実施形態に
記載のような研磨スラリーを含ませていても良い。ま
た、当該キレート膜の機械的強度は非常に小さいため、
基板１０１に振動を与えたり、電解液ＥＬに噴流を与え
たりすることによってもキレート膜１０６を容易に除去
することができる。このとき、電気抵抗の低い配線用層
１０５の凸部が電解液中に露出するため、配線用層１０
５から電解液ＥＬを通じて陰極部材Ｅへ流れる電流値は
増加する。
層１０５の表面に形成されたキレート膜１０６の凸部
を、ワイピング、機械研磨などによって選択的に除去す
る。なお、機械研磨によって、キレート膜１０６の凸部
を除去する場合に、予め電解液ＥＬに第１０実施形態に
記載のような研磨スラリーを含ませていても良い。ま
た、当該キレート膜の機械的強度は非常に小さいため、
基板１０１に振動を与えたり、電解液ＥＬに噴流を与え
たりすることによってもキレート膜１０６を容易に除去
することができる。このとき、電気抵抗の低い配線用層
１０５の凸部が電解液中に露出するため、配線用層１０
５から電解液ＥＬを通じて陰極部材Ｅへ流れる電流値は
増加する。
【０２１７】次に、図２６（ｋ）に示すように、被研磨
層の一領域において、陰極部材Ｅを対向させて電圧を印
加すると、電解液中に露出した配線用層１０５の凸部
は、電気抵抗が低いこと、および陰極部材Ｅとの距離が
短いことから集中的に陽極酸化され、陽極酸化された銅
は、キレート化される。上記のように陰極部材Ｅを移動
させて、他領域においても陽極酸化とキレート化を同様
に行い、再び配線用層１０５の全面を陽極酸化とキレー
ト化する。
層の一領域において、陰極部材Ｅを対向させて電圧を印
加すると、電解液中に露出した配線用層１０５の凸部
は、電気抵抗が低いこと、および陰極部材Ｅとの距離が
短いことから集中的に陽極酸化され、陽極酸化された銅
は、キレート化される。上記のように陰極部材Ｅを移動
させて、他領域においても陽極酸化とキレート化を同様
に行い、再び配線用層１０５の全面を陽極酸化とキレー
ト化する。
【０２１８】その後、キレート膜１０６の凸部を上述し
たワイピングあるいは機械研磨などにより、選択的に除
去し、露出した配線用層１０５が集中的に陽極酸化およ
びキレート化され、当該キレート膜１０６の凸部を選択
的に除去する工程を繰り返す。配線用層１０５から電解
液ＥＬを通じて陰極部材Ｅへ流れる電流値は、キレート
膜１０６の除去と同時に増加し、キレート膜１０６の形
成と同時に低下するという状態を繰り返す。
たワイピングあるいは機械研磨などにより、選択的に除
去し、露出した配線用層１０５が集中的に陽極酸化およ
びキレート化され、当該キレート膜１０６の凸部を選択
的に除去する工程を繰り返す。配線用層１０５から電解
液ＥＬを通じて陰極部材Ｅへ流れる電流値は、キレート
膜１０６の除去と同時に増加し、キレート膜１０６の形
成と同時に低下するという状態を繰り返す。
【０２１９】上述のような陰極部材Ｅを移動させながら
の被研磨面全面における陽極酸化およびキレート化と、
凸部における選択的なキレート膜の除去を繰り返した結
果、図２７（ｌ）に示すように、配線用層１０５が平坦
化する。平坦化された当該配線用層１０５表層において
も、上記の陽極酸化とキレート化を全面に繰り返すこと
でキレート膜１０６が形成される。
の被研磨面全面における陽極酸化およびキレート化と、
凸部における選択的なキレート膜の除去を繰り返した結
果、図２７（ｌ）に示すように、配線用層１０５が平坦
化する。平坦化された当該配線用層１０５表層において
も、上記の陽極酸化とキレート化を全面に繰り返すこと
でキレート膜１０６が形成される。
【０２２０】次に、図２７（ｍ）に示すように、平坦化
された配線用層１０５の全面について、陽極酸化による
キレート生成およびキレート膜の除去工程を、バリアメ
タル膜１０３上の余分な配線用層１０５がなくなるまで
続ける。
された配線用層１０５の全面について、陽極酸化による
キレート生成およびキレート膜の除去工程を、バリアメ
タル膜１０３上の余分な配線用層１０５がなくなるまで
続ける。
【０２２１】次に、図２７（ｎ）に示すように、当該配
線用層１０５の全面を例えば上述したワイピング、機械
研磨などにより除去し、バリアメタル膜１０３の表面を
露出させる。
線用層１０５の全面を例えば上述したワイピング、機械
研磨などにより除去し、バリアメタル膜１０３の表面を
露出させる。
【０２２２】上記の配線用層１０５の陽極酸化によるキ
レート生成およびキレート膜の除去による平坦化研磨
は、除去すべき量の配線用層１０５を除去するまで行
う。ここで、一領域において除去すべき配線用層１０５
の量は、予め別工程で配線用層の膜厚測定器により得た
膜厚データから算出しておくか、あるいは上記の研磨工
程と同時に測定して算出する。
レート生成およびキレート膜の除去による平坦化研磨
は、除去すべき量の配線用層１０５を除去するまで行
う。ここで、一領域において除去すべき配線用層１０５
の量は、予め別工程で配線用層の膜厚測定器により得た
膜厚データから算出しておくか、あるいは上記の研磨工
程と同時に測定して算出する。
【０２２３】さらにまた、陽極酸化の電解電流を測定
し、この電解電流を残存する除去すべき配線用層の量に
相関する量として取り扱うことも可能である。例えば、
キレート膜１０６除去後の電解電流をモニターしている
と、配線用層１０５より電気抵抗の高いバリアメタル膜
１０３が露出する時点で、キレート膜１０６除去後の電
流値の値が低下し始める。従って、キレート膜除去後の
電流値が低下し始めた時点で、電圧を印加するのを停止
し、陽極酸化によるキレート化の進行を止める。
し、この電解電流を残存する除去すべき配線用層の量に
相関する量として取り扱うことも可能である。例えば、
キレート膜１０６除去後の電解電流をモニターしている
と、配線用層１０５より電気抵抗の高いバリアメタル膜
１０３が露出する時点で、キレート膜１０６除去後の電
流値の値が低下し始める。従って、キレート膜除去後の
電流値が低下し始めた時点で、電圧を印加するのを停止
し、陽極酸化によるキレート化の進行を止める。
【０２２４】以降の工程として、コンタクトホールおよ
び配線用溝の外部に堆積されたバリアメタル膜を除去す
る。以上の工程により、デュアルダマシン法により半導
体装置に好適なコンタクト接続および銅配線を同時に形
成することができる。
び配線用溝の外部に堆積されたバリアメタル膜を除去す
る。以上の工程により、デュアルダマシン法により半導
体装置に好適なコンタクト接続および銅配線を同時に形
成することができる。
【０２２５】本実施形態の銅配線を有する半導体装置の
デュアルダマシン法による銅配線形成プロセスに適用し
た研磨方法によれば、被研磨面にメッキされた配線用層
の厚さばらつきを予め測定して得た条件で必要な除去量
分布を設定し、それに従って、過不足のない除去量で配
線形成に必要な配線用層の研磨除去をすることができ
る。
デュアルダマシン法による銅配線形成プロセスに適用し
た研磨方法によれば、被研磨面にメッキされた配線用層
の厚さばらつきを予め測定して得た条件で必要な除去量
分布を設定し、それに従って、過不足のない除去量で配
線形成に必要な配線用層の研磨除去をすることができ
る。
【０２２６】また、部分的なキレート化による除去が被
研磨面上に重畳することで成る被研磨面全面の実際の除
去量分布が、上記で設定した除去量分布に一致するよう
に陰極部材を移動させることで、被研磨面全面において
過不足のない除去量で配線形成に必要な配線用層の研磨
除去をすることができる。
研磨面上に重畳することで成る被研磨面全面の実際の除
去量分布が、上記で設定した除去量分布に一致するよう
に陰極部材を移動させることで、被研磨面全面において
過不足のない除去量で配線形成に必要な配線用層の研磨
除去をすることができる。
【０２２７】さらに、被研磨面上の配線用層の研磨除去
を、陽極酸化によるキレート化およびキレート膜の除去
により行うので、ＣＭＰ法などのように配線用層に圧力
がかからず、配線用層のスクラッチの発生や、下層の層
間絶縁膜へのダメージを抑制することができる。また、
キレート膜の除去にワイピングを用いる場合にも、配線
用層にかかる圧力は上記の従来の化学機械研磨よりも非
常に小さく、配線用層のスクラッチの発生や、下層の層
間絶縁膜へのダメージを抑制することができる。供給す
る電解液に研磨スラリーを含有させることで、上記キレ
ート膜を化学機械研磨による研磨を行うことができ、研
磨効率を向上あるいは補助することができる。
を、陽極酸化によるキレート化およびキレート膜の除去
により行うので、ＣＭＰ法などのように配線用層に圧力
がかからず、配線用層のスクラッチの発生や、下層の層
間絶縁膜へのダメージを抑制することができる。また、
キレート膜の除去にワイピングを用いる場合にも、配線
用層にかかる圧力は上記の従来の化学機械研磨よりも非
常に小さく、配線用層のスクラッチの発生や、下層の層
間絶縁膜へのダメージを抑制することができる。供給す
る電解液に研磨スラリーを含有させることで、上記キレ
ート膜を化学機械研磨による研磨を行うことができ、研
磨効率を向上あるいは補助することができる。
【０２２８】また、上記の陽極酸化によるキレート化お
よびキレート膜の除去による研磨除去においては、配線
用層の表面に形成された凹凸において、凸部から選択的
に除去できるので、効率的に平坦化できる。
よびキレート膜の除去による研磨除去においては、配線
用層の表面に形成された凹凸において、凸部から選択的
に除去できるので、効率的に平坦化できる。
【０２２９】上記のように、本発明の研磨方法によれ
ば、配線用層を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸
を容易に平坦化でき、かつ余分な配線用層の除去効率に
優れ、配線用層の下層の層間絶縁膜などへのダメージを
抑制することが可能である。
ば、配線用層を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸
を容易に平坦化でき、かつ余分な配線用層の除去効率に
優れ、配線用層の下層の層間絶縁膜などへのダメージを
抑制することが可能である。
【０２３０】また、本実施形態において、電解液中に、
ポリオキシエチレンアルキルエーテルあるいはアルキル
ベンゼンスルホン酸塩などの界面活性剤を含有させるこ
とも好ましく行われる。図２８に示すように、電解液中
の界面活性剤ＳＡは、銅膜からなる配線用層の表面に形
成された不溶性のキレート１０６’を包み込んでミセル
化する。形成される不溶性錯体ミセルＺは、配線用層の
表面から容易に遊離することが可能であり、このように
不溶性錯体をミセル化することでキレート膜の除去がよ
り容易となり、さらに凸部からの選択的な除去が容易に
可能となる。
ポリオキシエチレンアルキルエーテルあるいはアルキル
ベンゼンスルホン酸塩などの界面活性剤を含有させるこ
とも好ましく行われる。図２８に示すように、電解液中
の界面活性剤ＳＡは、銅膜からなる配線用層の表面に形
成された不溶性のキレート１０６’を包み込んでミセル
化する。形成される不溶性錯体ミセルＺは、配線用層の
表面から容易に遊離することが可能であり、このように
不溶性錯体をミセル化することでキレート膜の除去がよ
り容易となり、さらに凸部からの選択的な除去が容易に
可能となる。
【０２３１】上記の配線用層の研磨工程に用いる研磨装
置としては、実質的に上記の第２〜第１１実施形態にお
いて説明した研磨装置と実質的に同様な装置を用いるこ
とができる。但し、上記の各研磨装置において、供給す
る電解液としてキレート剤を含有する電解液、あるいは
さらに界面活性剤を含有する電解液を用い、陰極部材に
対向する被研磨面において電解溶出ではなく陽極酸化を
行うことが異なる。被研磨面の表層部分が陽極酸化され
ると、電解液中のキレートと反応してキレート膜が形成
され、上記のような方法により機械的強度の弱いキレー
ト膜の除去により研磨を行うことができる。
置としては、実質的に上記の第２〜第１１実施形態にお
いて説明した研磨装置と実質的に同様な装置を用いるこ
とができる。但し、上記の各研磨装置において、供給す
る電解液としてキレート剤を含有する電解液、あるいは
さらに界面活性剤を含有する電解液を用い、陰極部材に
対向する被研磨面において電解溶出ではなく陽極酸化を
行うことが異なる。被研磨面の表層部分が陽極酸化され
ると、電解液中のキレートと反応してキレート膜が形成
され、上記のような方法により機械的強度の弱いキレー
ト膜の除去により研磨を行うことができる。
【０２３２】また、例えば、図１１に示す陰極部材に所
定の距離を離間して陽極部材を設ける装置や、図１８に
示すポリシングリングホイールを組み合わせた装置にも
適用することができる。但し、スクラバやポリシングリ
ングホイールを備えた装置において、ポーラスシリカな
どの機械的強度が低い絶縁膜上の配線用層を研磨する場
合には、通常の化学機械研磨のような圧力をスクラバや
ポリシングリングホイールにより印加することは好まし
くなく、ワイピング程度の圧力に抑えることが好まし
い。
定の距離を離間して陽極部材を設ける装置や、図１８に
示すポリシングリングホイールを組み合わせた装置にも
適用することができる。但し、スクラバやポリシングリ
ングホイールを備えた装置において、ポーラスシリカな
どの機械的強度が低い絶縁膜上の配線用層を研磨する場
合には、通常の化学機械研磨のような圧力をスクラバや
ポリシングリングホイールにより印加することは好まし
くなく、ワイピング程度の圧力に抑えることが好まし
い。
【０２３３】また、例えば、第１０実施形態のように、
電解浴タンクＴ底部に溜まった電解液をフィルタＦを介
してジェットポンプＰにより吸い上げ、電解液供給ノズ
ル３０から再供給する場合には、電解液中の不溶性キレ
ートやそのミセルなどの不要成分を除去し、例えばキナ
ルジン酸などの消費されて不足する成分を補充添加する
ことができる。
電解浴タンクＴ底部に溜まった電解液をフィルタＦを介
してジェットポンプＰにより吸い上げ、電解液供給ノズ
ル３０から再供給する場合には、電解液中の不溶性キレ
ートやそのミセルなどの不要成分を除去し、例えばキナ
ルジン酸などの消費されて不足する成分を補充添加する
ことができる。
【０２３４】本実施形態において、上記のように第２〜
第１１実施形態に記載の研磨装置を用いることができ、
第２〜第１１実施形態と同様の効果を享受できる。
第１１実施形態に記載の研磨装置を用いることができ、
第２〜第１１実施形態と同様の効果を享受できる。
【０２３５】第１３実施形態 図２９は、上記の配線用層の形成工程などに用いるメッ
キ装置の構成を示す模式図である。即ち、本実施形態の
メッキ装置は、被メッキ面に銅膜を堆積させる被メッキ
ウェーハＷ（以下ウェーハとも言う）を戴置する基台１
０と、基台１０に設けられてた真空チャックなどの固定
手段１１と、算出部２２と、制御部２３と、コントロー
ルパネル２４と、電源２５と、電流計２６と、陽極部材
Ｅ’と、陽極部材Ｅ’の移動機構２７と、電解メッキ液
ＥＬを収容する電解メッキ浴タンクＴとを備える。
キ装置の構成を示す模式図である。即ち、本実施形態の
メッキ装置は、被メッキ面に銅膜を堆積させる被メッキ
ウェーハＷ（以下ウェーハとも言う）を戴置する基台１
０と、基台１０に設けられてた真空チャックなどの固定
手段１１と、算出部２２と、制御部２３と、コントロー
ルパネル２４と、電源２５と、電流計２６と、陽極部材
Ｅ’と、陽極部材Ｅ’の移動機構２７と、電解メッキ液
ＥＬを収容する電解メッキ浴タンクＴとを備える。
【０２３６】ウェーハＷは、例えば回転駆動可能な基台
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定され
る。固定手段としては、真空チャックのほか、エッジ全
周クランプ式、爪型メカニカルクランプ式などを用いる
ことができる。なお、エッジ全周クランプ式の場合は陰
極となるウェーハへの通電はこのウェーハエッジ全周に
接地するクランプ部分より通電することができる。ウェ
ーハＷは基台１０ごと電解メッキ浴タンクＴ中の電解メ
ッキ液ＥＬ中に浸漬される。
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定され
る。固定手段としては、真空チャックのほか、エッジ全
周クランプ式、爪型メカニカルクランプ式などを用いる
ことができる。なお、エッジ全周クランプ式の場合は陰
極となるウェーハへの通電はこのウェーハエッジ全周に
接地するクランプ部分より通電することができる。ウェ
ーハＷは基台１０ごと電解メッキ浴タンクＴ中の電解メ
ッキ液ＥＬ中に浸漬される。
【０２３７】例えば基台１０を回転駆動させながら、ウ
ェーハＷの被メッキ面よりも相対的に小さな陽極部材
Ｅ’が、被メッキ面の一領域に対向するように配置さ
れ、ウェーハの被メッキ面であるバリアメタル層を陰極
とし陽極部材Ｅ’を陽極とするように、直流電圧あるい
は直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５により印
加される。
ェーハＷの被メッキ面よりも相対的に小さな陽極部材
Ｅ’が、被メッキ面の一領域に対向するように配置さ
れ、ウェーハの被メッキ面であるバリアメタル層を陰極
とし陽極部材Ｅ’を陽極とするように、直流電圧あるい
は直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５により印
加される。
【０２３８】上記の電圧が印加されると、被メッキ面の
一領域においてメッキ処理がなされる。このときの電解
メッキ電流を電流計２６によりモニターし、算出部２２
に出力する。算出部２２において、入力された電流値を
累積（積分）し、得られた電流値の積分値が制御部２３
に出力される。制御部２３において、上記電流値の積分
値と予め設定された所定値を比較し、当該所定値に至っ
た時点で、必要な膜厚の銅膜が成膜されたと判定し、当
該被メッキ面の一領域におけるメッキ処理を終了して、
移動機構２７により陽極部材Ｅ’を被メッキ面の一領域
から他領域へ移動させるように制御する。また、制御部
２３はコントロールパネル２４により外部入力可能とな
っている。
一領域においてメッキ処理がなされる。このときの電解
メッキ電流を電流計２６によりモニターし、算出部２２
に出力する。算出部２２において、入力された電流値を
累積（積分）し、得られた電流値の積分値が制御部２３
に出力される。制御部２３において、上記電流値の積分
値と予め設定された所定値を比較し、当該所定値に至っ
た時点で、必要な膜厚の銅膜が成膜されたと判定し、当
該被メッキ面の一領域におけるメッキ処理を終了して、
移動機構２７により陽極部材Ｅ’を被メッキ面の一領域
から他領域へ移動させるように制御する。また、制御部
２３はコントロールパネル２４により外部入力可能とな
っている。
【０２３９】例えば、電解メッキ電流の電流値プロファ
イルは図３０（ａ）に示すように、時刻ｔ1 において電
解メッキ反応を開始すると、電流値は急激に立ち上が
り、以降は変動幅の範囲内で一定の電流値をとる。図３
０（ｂ）は、上記の電流値を積分したグラフである。電
流積分値は、堆積した膜厚に略比例する値となる。時刻
ｔ1 において電解メッキ反応を開始すると、積分値はゆ
るやかに立ち上がり、単調に増加する。ここで、積分値
が所定の膜厚に相当する設定値Ｖに達した時点で、電圧
の印加を停止してこの領域でのメッキ処理を終了する。
イルは図３０（ａ）に示すように、時刻ｔ1 において電
解メッキ反応を開始すると、電流値は急激に立ち上が
り、以降は変動幅の範囲内で一定の電流値をとる。図３
０（ｂ）は、上記の電流値を積分したグラフである。電
流積分値は、堆積した膜厚に略比例する値となる。時刻
ｔ1 において電解メッキ反応を開始すると、積分値はゆ
るやかに立ち上がり、単調に増加する。ここで、積分値
が所定の膜厚に相当する設定値Ｖに達した時点で、電圧
の印加を停止してこの領域でのメッキ処理を終了する。
【０２４０】上記のようにウェーハＷを回転駆動させな
がら移動機構２７により陽極部材Ｅ’を一方向（図面上
Ｘ方向）に掃引させて、被メッキ面全体に電解メッキ処
理が施される。移動機構２７による陽極部材Ｅ’の移動
は、連続的あるいはステップ的とすることができる。
がら移動機構２７により陽極部材Ｅ’を一方向（図面上
Ｘ方向）に掃引させて、被メッキ面全体に電解メッキ処
理が施される。移動機構２７による陽極部材Ｅ’の移動
は、連続的あるいはステップ的とすることができる。
【０２４１】なお、図示しないが、上記のメッキ装置は
クリーンルーム内に設置され、当該クリーンルーム内に
は、被メッキ対象物のウェーハを収納したウェーハカセ
ットを搬出入する搬出入ポートが設けられている。さら
に、この搬出入ポートを通じてクリーンルーム内に搬入
されたウェーハカセットとメッキ装置との間でウェーハ
の受け渡しを行うウェーハ搬送ロボットが搬出入ポート
とメッキ装置の間に設置される。
クリーンルーム内に設置され、当該クリーンルーム内に
は、被メッキ対象物のウェーハを収納したウェーハカセ
ットを搬出入する搬出入ポートが設けられている。さら
に、この搬出入ポートを通じてクリーンルーム内に搬入
されたウェーハカセットとメッキ装置との間でウェーハ
の受け渡しを行うウェーハ搬送ロボットが搬出入ポート
とメッキ装置の間に設置される。
【０２４２】上記本実施形態に係るメッキ装置およびこ
れを用いたメッキ方法は、堆積中のメッキ膜に相当する
電解メッキ電流の積分値を測定しながらメッキ処理を行
い、それに従って、過不足のない堆積量で必要な銅膜の
形成をすることができる。また、部分的な堆積量が被処
理面上に重畳することで成る被メッキ面全面の実際の堆
積量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致するよう
に陰極部材を移動させることで、被処理全面において過
不足のない堆積量で銅膜の形成をすることができる。上
記のように、半導体装置の配線形成工程などおいて、銅
膜を平坦に堆積することが可能である。
れを用いたメッキ方法は、堆積中のメッキ膜に相当する
電解メッキ電流の積分値を測定しながらメッキ処理を行
い、それに従って、過不足のない堆積量で必要な銅膜の
形成をすることができる。また、部分的な堆積量が被処
理面上に重畳することで成る被メッキ面全面の実際の堆
積量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致するよう
に陰極部材を移動させることで、被処理全面において過
不足のない堆積量で銅膜の形成をすることができる。上
記のように、半導体装置の配線形成工程などおいて、銅
膜を平坦に堆積することが可能である。
【０２４３】第１４実施形態 上記の第１３実施形態においては、堆積中のメッキ膜に
相当する電解メッキ電流の積分値を測定しながらメッキ
処理を行い、これをもとに陰極部材の移動を行っている
が、本実施形態は、メッキ膜の膜厚相当データを測定し
ながら、メッキ処理を行う方法である。
相当する電解メッキ電流の積分値を測定しながらメッキ
処理を行い、これをもとに陰極部材の移動を行っている
が、本実施形態は、メッキ膜の膜厚相当データを測定し
ながら、メッキ処理を行う方法である。
【０２４４】図３１は、本実施形態に係るメッキ装置の
模式図である。即ち、本実施形態のメッキ装置は、被メ
ッキ面に銅膜を形成する被メッキウェーハＷ（以下ウェ
ーハとも言う）を戴置する基台１０と、基台１０に設け
られてた真空チャックなどの固定手段１１と、測定ヘッ
ド２０を備えた測定手段２１と、算出部２２と、制御部
２３と、コントロールパネル２４と、電源２５と、電流
計２６と、陽極部材Ｅ’と、陽極部材Ｅ’の移動機構２
７と、電解メッキ液ＥＬを収容する電解メッキ浴タンク
Ｔとを備える。
模式図である。即ち、本実施形態のメッキ装置は、被メ
ッキ面に銅膜を形成する被メッキウェーハＷ（以下ウェ
ーハとも言う）を戴置する基台１０と、基台１０に設け
られてた真空チャックなどの固定手段１１と、測定ヘッ
ド２０を備えた測定手段２１と、算出部２２と、制御部
２３と、コントロールパネル２４と、電源２５と、電流
計２６と、陽極部材Ｅ’と、陽極部材Ｅ’の移動機構２
７と、電解メッキ液ＥＬを収容する電解メッキ浴タンク
Ｔとを備える。
【０２４５】ウェーハＷは、例えば回転駆動可能な基台
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定さ
れ、ウェーハＷは基台１０ごと電解メッキ浴タンクＴ中
の電解メッキ液ＥＬ中に浸漬され、測定ヘッド２０およ
び陽極部材Ｅ’が被メッキ面の一領域に対向して配置さ
れる。
１０に真空チャックなどの固定手段１１により固定さ
れ、ウェーハＷは基台１０ごと電解メッキ浴タンクＴ中
の電解メッキ液ＥＬ中に浸漬され、測定ヘッド２０およ
び陽極部材Ｅ’が被メッキ面の一領域に対向して配置さ
れる。
【０２４６】ウェーハの被メッキ面であるバリアメタル
層を陰極とし陽極部材Ｅ’を陽極とするように、直流電
圧あるいは直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５
により印加されると、被メッキ面の一領域において電解
メッキがなされる。
層を陰極とし陽極部材Ｅ’を陽極とするように、直流電
圧あるいは直流パルス電圧などの所定の電圧が電源２５
により印加されると、被メッキ面の一領域において電解
メッキがなされる。
【０２４７】ここで、上記の測定手段２１により、膜厚
あるいは膜厚相当データを測定しながら、同時に電解メ
ッキを行う。
あるいは膜厚相当データを測定しながら、同時に電解メ
ッキを行う。
【０２４８】膜厚あるいは膜厚相当データの測定は、測
定ヘッド２０を備えた測定手段２１により行う。銅膜の
膜厚の測定は、例えば四探針式シート抵抗計によりシー
ト抵抗を測定し、既知のシート抵抗値から膜厚に換算す
る方法、渦電流式測定器や静電容量式測定器により膜厚
に相当するデータを測定する方法などを用いることがで
きる。
定ヘッド２０を備えた測定手段２１により行う。銅膜の
膜厚の測定は、例えば四探針式シート抵抗計によりシー
ト抵抗を測定し、既知のシート抵抗値から膜厚に換算す
る方法、渦電流式測定器や静電容量式測定器により膜厚
に相当するデータを測定する方法などを用いることがで
きる。
【０２４９】得られた銅膜の膜厚相当データから、算出
部２２においてこの後に堆積すべき銅膜の量を算出さ
れ、制御部２３に出力される。制御部２３は、上記入力
から堆積すべき銅膜の量を設定し、それに従って電源２
５の出力する電圧や陽極部材Ｅ’の移動機構２７を制御
する。また、制御部２３はコントロールパネル２４によ
り外部入力可能となっている。例えば、膜厚あるいは膜
厚相当データの測定結果から、堆積量が必要な膜厚に達
したと判定された場合には、移動機構２７により陽極部
材Ｅ’を一方向（例えば図面上Ｘ方向）に、連続的ある
いはステップ的に移動させる。このとき、測定ヘッド２
０も陽極部材Ｅ’とともに移動される。上記の工程を被
メッキ面全面に行うことで、被メッキ面全面を均一に電
解メッキすることができる。
部２２においてこの後に堆積すべき銅膜の量を算出さ
れ、制御部２３に出力される。制御部２３は、上記入力
から堆積すべき銅膜の量を設定し、それに従って電源２
５の出力する電圧や陽極部材Ｅ’の移動機構２７を制御
する。また、制御部２３はコントロールパネル２４によ
り外部入力可能となっている。例えば、膜厚あるいは膜
厚相当データの測定結果から、堆積量が必要な膜厚に達
したと判定された場合には、移動機構２７により陽極部
材Ｅ’を一方向（例えば図面上Ｘ方向）に、連続的ある
いはステップ的に移動させる。このとき、測定ヘッド２
０も陽極部材Ｅ’とともに移動される。上記の工程を被
メッキ面全面に行うことで、被メッキ面全面を均一に電
解メッキすることができる。
【０２５０】上記以外の構成および動作などは、第１３
実施形態と同様に実施することが可能であり、第１３実
施形態と同様の効果を享受できる。
実施形態と同様に実施することが可能であり、第１３実
施形態と同様の効果を享受できる。
【０２５１】第１５実施形態 図３２は、上記の配線用層の電解メッキ工程などに用い
るメッキ装置の構成を示す模式図である。即ち、本実施
形態のメッキ装置は、被メッキ面に銅膜を堆積する被メ
ッキウェーハＷを戴置する基台１０と、基台１０に設け
られてた真空チャックなどの固定手段１１と、測定ヘッ
ド２０を備えた測定手段２１と、算出部２２と、制御部
２３と、コントロールパネル２４と、電源２５と、電流
計２６と、陽極部材Ｅ’と、陽極部材Ｅ’の移動機構２
７と、電解液ＥＬを収容する電解浴タンクＴとを備え
る。
るメッキ装置の構成を示す模式図である。即ち、本実施
形態のメッキ装置は、被メッキ面に銅膜を堆積する被メ
ッキウェーハＷを戴置する基台１０と、基台１０に設け
られてた真空チャックなどの固定手段１１と、測定ヘッ
ド２０を備えた測定手段２１と、算出部２２と、制御部
２３と、コントロールパネル２４と、電源２５と、電流
計２６と、陽極部材Ｅ’と、陽極部材Ｅ’の移動機構２
７と、電解液ＥＬを収容する電解浴タンクＴとを備え
る。
【０２５２】ウェーハＷは、例えば基台１０に真空チャ
ックなどの固定手段１１により固定される。測定ヘッド
２０を備えた測定手段２１により被メッキ面の表面高さ
が測定される。表面高さの測定は、例えば被メッキ面に
対向する測定ヘッド２０をＸＹ方向に掃引することで行
われる。
ックなどの固定手段１１により固定される。測定ヘッド
２０を備えた測定手段２１により被メッキ面の表面高さ
が測定される。表面高さの測定は、例えば被メッキ面に
対向する測定ヘッド２０をＸＹ方向に掃引することで行
われる。
【０２５３】得られた表面高さデータから、算出部２２
において堆積すべき銅膜の量を算出され、制御部２３に
出力される。制御部２３は、上記入力から堆積べき銅膜
の量を設定し、それに従って電源２５の出力する電圧や
陽極部材Ｅ’の移動機構２７を制御する。また、制御部
２３はコントロールパネル２４により外部入力可能とな
っている。
において堆積すべき銅膜の量を算出され、制御部２３に
出力される。制御部２３は、上記入力から堆積べき銅膜
の量を設定し、それに従って電源２５の出力する電圧や
陽極部材Ｅ’の移動機構２７を制御する。また、制御部
２３はコントロールパネル２４により外部入力可能とな
っている。
【０２５４】電解メッキが行われる工程においては、ウ
ェーハＷは基台１０ごと電解メッキ浴タンクＴ中の電解
メッキ液ＥＬ中に浸漬される。ウェーハＷの被メッキ面
よりも相対的に小さな陽極部材Ｅ’が、被メッキ面の一
領域に対向するように配置されている。陽極部材Ｅ’
は、電解メッキ液中にウェーハに平行に配置されてい
る。
ェーハＷは基台１０ごと電解メッキ浴タンクＴ中の電解
メッキ液ＥＬ中に浸漬される。ウェーハＷの被メッキ面
よりも相対的に小さな陽極部材Ｅ’が、被メッキ面の一
領域に対向するように配置されている。陽極部材Ｅ’
は、電解メッキ液中にウェーハに平行に配置されてい
る。
【０２５５】上記のウェーハエッジ全周に接地するクラ
ンプ部分などによる通電により、ウェーハの被メッキ面
である銅膜を陽極とし陽極部材Ｅ’を陰極とするよう
に、直流電圧あるいは直流パルス電圧などの所定の電圧
が電源２５により印加される。
ンプ部分などによる通電により、ウェーハの被メッキ面
である銅膜を陽極とし陽極部材Ｅ’を陰極とするよう
に、直流電圧あるいは直流パルス電圧などの所定の電圧
が電源２５により印加される。
【０２５６】上記の電圧が印加されると、被メッキ面の
一領域において電解メッキがなされる。制御部２３は、
設定された堆積すべき膜厚分布に従い、当該一領域にお
けるメッキすべき膜厚が堆積させたと判定したら、移動
機構２７により陽極部材Ｅ’をＸＹ方向に掃引させて、
被メッキ面全体に電解メッキ処理が施される。移動機構
２７による陽極部材Ｅ’の移動は、連続的あるいはステ
ップ的とすることができる。
一領域において電解メッキがなされる。制御部２３は、
設定された堆積すべき膜厚分布に従い、当該一領域にお
けるメッキすべき膜厚が堆積させたと判定したら、移動
機構２７により陽極部材Ｅ’をＸＹ方向に掃引させて、
被メッキ面全体に電解メッキ処理が施される。移動機構
２７による陽極部材Ｅ’の移動は、連続的あるいはステ
ップ的とすることができる。
【０２５７】上記の電源２５が陰極および陽極に印加す
る電圧や移動機構２７の制御は、上記で設定された堆積
すべき銅膜の量に従って、制御部２３により行われる。
例えば、移動機構２７により陽極部材Ｅ’を連続的に移
動する場合、上記で設定された堆積すべき銅膜の量に応
じて、陽極部材Ｅ’の移動速度を制御することができ
る。移動速度が遅い領域では、陽極部材Ｅ’と被メッキ
面が対向する時間が長くなり、電解メッキ時間が長くな
って、より多くの量の銅膜を電解メッキにより堆積する
ことができる。一方、移動速度が速い領域では、陽極部
材Ｅ’と被メッキ面が対向する時間が短くなり、電解メ
ッキ時間が短くなって、成膜量は少なくなる。
る電圧や移動機構２７の制御は、上記で設定された堆積
すべき銅膜の量に従って、制御部２３により行われる。
例えば、移動機構２７により陽極部材Ｅ’を連続的に移
動する場合、上記で設定された堆積すべき銅膜の量に応
じて、陽極部材Ｅ’の移動速度を制御することができ
る。移動速度が遅い領域では、陽極部材Ｅ’と被メッキ
面が対向する時間が長くなり、電解メッキ時間が長くな
って、より多くの量の銅膜を電解メッキにより堆積する
ことができる。一方、移動速度が速い領域では、陽極部
材Ｅ’と被メッキ面が対向する時間が短くなり、電解メ
ッキ時間が短くなって、成膜量は少なくなる。
【０２５８】例えば、被メッキ面の表面高さの測定結果
が、図３３（ａ）に示すグラフのようである場合、（図
面上は面内の一方向に対するプロファイルを１次元で示
している）、即ち、ウェーハ端部ＥＤから中央部ＣＴに
かけて細かい凹凸が形成されている場合、堆積すべき銅
膜の量（堆積量）は、図３３（ｂ）に示すように図３３
（ａ）と同様のプロファイルとなる。この場合の電極移
動速度は、図３３（ｃ）に示すように、堆積量の少ない
部分でで速く移動するように、また、堆積量の多い部分
で遅く移動するように制御する。
が、図３３（ａ）に示すグラフのようである場合、（図
面上は面内の一方向に対するプロファイルを１次元で示
している）、即ち、ウェーハ端部ＥＤから中央部ＣＴに
かけて細かい凹凸が形成されている場合、堆積すべき銅
膜の量（堆積量）は、図３３（ｂ）に示すように図３３
（ａ）と同様のプロファイルとなる。この場合の電極移
動速度は、図３３（ｃ）に示すように、堆積量の少ない
部分でで速く移動するように、また、堆積量の多い部分
で遅く移動するように制御する。
【０２５９】本実施形態のメッキ装置においては、陽極
部材Ｅ’が被メッキ面の凹凸の大きさ程度に小さくなっ
ていることから、被メッキ面の凹凸に合わせた微細な陰
極部材の移動と電圧の印加が可能となっている。
部材Ｅ’が被メッキ面の凹凸の大きさ程度に小さくなっ
ていることから、被メッキ面の凹凸に合わせた微細な陰
極部材の移動と電圧の印加が可能となっている。
【０２６０】上記以外の構成および動作などは、第１３
および第１４実施形態と同様に実施することが可能であ
り、第１３および第１４実施形態と同様の効果を享受で
きる。
および第１４実施形態と同様に実施することが可能であ
り、第１３および第１４実施形態と同様の効果を享受で
きる。
【０２６１】本発明は上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、銅膜の研磨あるいはメッキ処理は、配線用
途以外の用途に用いることができる。また、銅以外の材
料の研磨あるいはメッキ処理に適用することも可能であ
る。キレート剤の種類や陰極部材あるいは陽極部材など
の材質は特に限定されない。さらに、本発明は半導体装
置の製造工程以外の工程における銅膜の研磨方法、研磨
装置、メッキ方法およびメッキ装置として適用できる。
また、実施形態における半導体装置の製造に限定され
ず、銅膜の平坦化以外の工程であるコンタクトホールあ
るいは配線用溝の形成工程やバリアメタル層の形成工程
などは適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の変更が可能である。
い。例えば、銅膜の研磨あるいはメッキ処理は、配線用
途以外の用途に用いることができる。また、銅以外の材
料の研磨あるいはメッキ処理に適用することも可能であ
る。キレート剤の種類や陰極部材あるいは陽極部材など
の材質は特に限定されない。さらに、本発明は半導体装
置の製造工程以外の工程における銅膜の研磨方法、研磨
装置、メッキ方法およびメッキ装置として適用できる。
また、実施形態における半導体装置の製造に限定され
ず、銅膜の平坦化以外の工程であるコンタクトホールあ
るいは配線用溝の形成工程やバリアメタル層の形成工程
などは適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０２６２】
【発明の効果】本発明の研磨方法によれば、被処理面に
メッキされた被研磨膜の厚さのばらつきを予め測定して
得た条件で必要な除去量分布を設定し、それに従って、
過不足のない除去量で配線形成に必要な被研磨膜の研磨
除去をすることができる。特に研磨処理を時間管理によ
らず、インライン管理で行うことができる。また、部分
的な除去量が被処理面上に重畳することで成る被処理面
全面の実際の除去量分布が、上記で設定した除去量分布
に一致するように陰極部材を移動させることで、被処理
全面において過不足のない除去量で配線形成に必要な被
研磨膜の研磨除去をすることができる。さらに、被処理
面上の被研磨膜の研磨除去を電解溶出により行うので、
ＣＭＰ法などのように被研磨膜に圧力がかからず、被研
磨膜のスクラッチの発生や下層の層間絶縁膜へのダメー
ジを抑制することができる。また、上記の電解溶出によ
る研磨除去においては、被研磨膜の表面に形成された凹
凸において、凸部のみ選択的に電解溶出されるので、効
率的に平坦化できる。上記のように、本発明の研磨方法
によれば、被研磨膜を研磨によって平坦化する際に、初
期凹凸を容易に平坦化でき、かつ余分な被研磨膜の除去
効率に優れ、被研磨膜の下層の層間絶縁膜などへのダメ
ージを抑制することが可能である。
メッキされた被研磨膜の厚さのばらつきを予め測定して
得た条件で必要な除去量分布を設定し、それに従って、
過不足のない除去量で配線形成に必要な被研磨膜の研磨
除去をすることができる。特に研磨処理を時間管理によ
らず、インライン管理で行うことができる。また、部分
的な除去量が被処理面上に重畳することで成る被処理面
全面の実際の除去量分布が、上記で設定した除去量分布
に一致するように陰極部材を移動させることで、被処理
全面において過不足のない除去量で配線形成に必要な被
研磨膜の研磨除去をすることができる。さらに、被処理
面上の被研磨膜の研磨除去を電解溶出により行うので、
ＣＭＰ法などのように被研磨膜に圧力がかからず、被研
磨膜のスクラッチの発生や下層の層間絶縁膜へのダメー
ジを抑制することができる。また、上記の電解溶出によ
る研磨除去においては、被研磨膜の表面に形成された凹
凸において、凸部のみ選択的に電解溶出されるので、効
率的に平坦化できる。上記のように、本発明の研磨方法
によれば、被研磨膜を研磨によって平坦化する際に、初
期凹凸を容易に平坦化でき、かつ余分な被研磨膜の除去
効率に優れ、被研磨膜の下層の層間絶縁膜などへのダメ
ージを抑制することが可能である。
【０２６３】本発明の研磨装置によれば、１ヘッドのコ
ンパクトな設計で、上記の本発明の研磨方法により被処
理面上の被研磨膜を研磨処理することができ、被研磨膜
を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸を容易に平坦
化でき、かつ余分な被研磨膜の除去効率に優れ、被研磨
膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを抑制すること
が可能である。
ンパクトな設計で、上記の本発明の研磨方法により被処
理面上の被研磨膜を研磨処理することができ、被研磨膜
を研磨によって平坦化する際に、初期凹凸を容易に平坦
化でき、かつ余分な被研磨膜の除去効率に優れ、被研磨
膜の下層の層間絶縁膜などへのダメージを抑制すること
が可能である。
【０２６４】本発明のメッキ方法によれば、メッキしよ
うとする被処理面の表面高さを予め測定する、あるいは
メッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定するこ
とにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設定し、
それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッキ膜の
形成をすることができる。また、部分的な堆積量が被処
理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際の堆積
量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致するように
陽極部材を移動させることで、被処理全面において過不
足のない堆積量で被研磨膜の形成をすることができる。
上記のように、半導体装置の配線形成工程などおいて、
メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
うとする被処理面の表面高さを予め測定する、あるいは
メッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定するこ
とにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設定し、
それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッキ膜の
形成をすることができる。また、部分的な堆積量が被処
理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際の堆積
量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致するように
陽極部材を移動させることで、被処理全面において過不
足のない堆積量で被研磨膜の形成をすることができる。
上記のように、半導体装置の配線形成工程などおいて、
メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
【０２６５】本発明のメッキ装置によれば、メッキしよ
うとする被処理面の表面高さを予め測定する、あるいは
メッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定するこ
とにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設定し、
それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッキ膜の
形成をすることができる。また、部分的な堆積量が被処
理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際の堆積
量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致するように
陽極部材を移動させることで、被処理全面において過不
足のない堆積量でメッキ膜の形成をすることができる。
上記のように、半導体装置の配線形成工程などおいて、
メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
うとする被処理面の表面高さを予め測定する、あるいは
メッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定するこ
とにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設定し、
それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッキ膜の
形成をすることができる。また、部分的な堆積量が被処
理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際の堆積
量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致するように
陽極部材を移動させることで、被処理全面において過不
足のない堆積量でメッキ膜の形成をすることができる。
上記のように、半導体装置の配線形成工程などおいて、
メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
【図１】図１は、第１実施形態に係る半導体装置の製造
方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は半導体基
板への絶縁膜形成工程まで、（ｂ）はコンタクトホール
および配線用溝の形成工程まで、（ｃ）はバリヤ膜の形
成工程までを示す。
方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は半導体基
板への絶縁膜形成工程まで、（ｂ）はコンタクトホール
および配線用溝の形成工程まで、（ｃ）はバリヤ膜の形
成工程までを示す。
【図２】図２は、図１の続きの工程を示し、（ｄ）はシ
ード膜としての銅膜の形成工程まで、（ｅ）は銅膜の形
成工程までを示す。
ード膜としての銅膜の形成工程まで、（ｅ）は銅膜の形
成工程までを示す。
【図３】図３は、図２の続きの工程を示し、（ｆ）およ
び（ｇ）は銅膜の一領域における電解溶出の工程までを
示す。
び（ｇ）は銅膜の一領域における電解溶出の工程までを
示す。
【図４】図４は、図３の続きの工程を示し、（ｈ）およ
び（ｉ）は銅膜の他領域における電解溶出の工程までを
示す。
び（ｉ）は銅膜の他領域における電解溶出の工程までを
示す。
【図５】図５は、第２実施形態に係る研磨装置の模式図
である。
である。
【図６】図６（ａ）は第２実施形態に係る研磨方法の銅
膜厚プロファイル、（ｂ）は除去量プロファイル、
（ｃ）は電極移動速度プロファイルである。
膜厚プロファイル、（ｂ）は除去量プロファイル、
（ｃ）は電極移動速度プロファイルである。
【図７】図７（ａ）は、第２実施形態に係る研磨装置の
要部を拡大した模式図であり、（ｂ）は（ａ）中Ｘ部の
拡大図である。
要部を拡大した模式図であり、（ｂ）は（ａ）中Ｘ部の
拡大図である。
【図８】図８（ａ１）および（ｂ１）は、第３実施形態
に係る研磨装置の陰極部材の平面図であり、（ａ２）お
よび（ｂ２）は上記陰極部材を被研磨面に対向させたと
きの断面図であり、（ｃ）は陰極部材の移動方法を示す
模式図である。
に係る研磨装置の陰極部材の平面図であり、（ａ２）お
よび（ｂ２）は上記陰極部材を被研磨面に対向させたと
きの断面図であり、（ｃ）は陰極部材の移動方法を示す
模式図である。
【図９】図９は第４実施形態に係る研磨装置の陰極部材
の（ａ）断面図および（ｂ）平面図である。
の（ａ）断面図および（ｂ）平面図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は第４実
施形態に係る研磨装置を用いて研磨する方法を説明する
断面図である。
施形態に係る研磨装置を用いて研磨する方法を説明する
断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は第５実施形態に係る研磨装置
の陰極部材の構成図であり、図１１（ｂ）はこの研磨装
置を用いて研磨する方法を説明する構成図である。
の陰極部材の構成図であり、図１１（ｂ）はこの研磨装
置を用いて研磨する方法を説明する構成図である。
【図１２】図１２（ａ）および（ｂ）は第５実施形態に
係る研磨装置を用いて研磨する方法を説明する構成図で
ある。
係る研磨装置を用いて研磨する方法を説明する構成図で
ある。
【図１３】図１３（ａ）は第６実施形態に係る研磨装置
の模式図であり、（ｂ）はこの研磨装置においてモニタ
する電流値プロファイルである。
の模式図であり、（ｂ）はこの研磨装置においてモニタ
する電流値プロファイルである。
【図１４】図１４は第７実施形態に係る研磨装置の模式
図である。
図である。
【図１５】図１５は第８実施形態に係る研磨装置の模式
図である。
図である。
【図１６】図１６（ａ）は第８実施形態に係る研磨方法
の銅膜厚プロファイル、（ｂ）は除去量プロファイル、
（ｃ）は電極移動速度プロファイルである。
の銅膜厚プロファイル、（ｂ）は除去量プロファイル、
（ｃ）は電極移動速度プロファイルである。
【図１７】図１７は第９実施形態に係る研磨装置の模式
図である。
図である。
【図１８】図１８（ａ）は第１０実施形態に係る研磨装
置の模式図であり、（ｂ）はこの研磨装置のウェーハと
ポリシングリングホイールの動作を説明する平面図であ
る。
置の模式図であり、（ｂ）はこの研磨装置のウェーハと
ポリシングリングホイールの動作を説明する平面図であ
る。
【図１９】図１９は第１１実施形態に係る研磨装置のポ
リシングリングホイールの構成を示す（ａ）断面図およ
び（ｂ）平面図と、（ｃ）このポリシングリングホイー
ルを用いるときの動作を説明する断面図である。
リシングリングホイールの構成を示す（ａ）断面図およ
び（ｂ）平面図と、（ｃ）このポリシングリングホイー
ルを用いるときの動作を説明する断面図である。
【図２０】図２０は第１１実施形態に係る研磨装置のポ
リシングリングホイールの陰極部材と陽極部材に電圧を
印加する配線構成の例を示す（ａ）平面図および（ｂ）
模式断面図である。
リシングリングホイールの陰極部材と陽極部材に電圧を
印加する配線構成の例を示す（ａ）平面図および（ｂ）
模式断面図である。
【図２１】図２１（ａ）〜（ｃ）は第１１実施形態に係
るポリシングリングホイールの陰極部材と陽極部材のレ
イアウト例である。
るポリシングリングホイールの陰極部材と陽極部材のレ
イアウト例である。
【図２２】図２２（ａ）〜（ｃ）は第１１実施形態に係
るポリシングリングホイールの陰極部材と陽極部材のレ
イアウト例である。
るポリシングリングホイールの陰極部材と陽極部材のレ
イアウト例である。
【図２３】図２３（ａ），（ｂ）は第１１実施形態に係
るポリシングリングホイールの陰極部材と陽極部材のレ
イアウト例である。
るポリシングリングホイールの陰極部材と陽極部材のレ
イアウト例である。
【図２４】図２４は、第１２実施形態に係る半導体装置
の製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ｆ）およ
び（ｇ）は銅膜の一領域における陽極酸化およびキレー
ト化工程までを示す。
の製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ｆ）およ
び（ｇ）は銅膜の一領域における陽極酸化およびキレー
ト化工程までを示す。
【図２５】図２５は、図２４の続きの工程を示し、
（ｈ）および（ｉ）は銅膜の他領域における陽極酸化お
よびキレート化工程までを示す。
（ｈ）および（ｉ）は銅膜の他領域における陽極酸化お
よびキレート化工程までを示す。
【図２６】図２６は、図２５の続きの工程を示し、
（ｊ）は凸部のキレート膜の除去工程まで、（ｋ）はキ
レート膜の再形成工程までを示す。
（ｊ）は凸部のキレート膜の除去工程まで、（ｋ）はキ
レート膜の再形成工程までを示す。
【図２７】図２７は、図２６の続きの工程を示し、
（ｌ）は銅膜の平坦化工程まで、（ｍ）は余分な銅膜の
除去工程まで、（ｎ）はバリヤ膜の露出工程までを示
す。
（ｌ）は銅膜の平坦化工程まで、（ｍ）は余分な銅膜の
除去工程まで、（ｎ）はバリヤ膜の露出工程までを示
す。
【図２８】図２８は、第１２実施形態において電解液中
に界面活性剤を添加したときのミセル化の様子を説明す
る模式図である。
に界面活性剤を添加したときのミセル化の様子を説明す
る模式図である。
【図２９】図２９は第１３実施形態に係るメッキ装置の
模式図である。
模式図である。
【図３０】図３０（ａ）は第１３実施形態に係るメッキ
装置においてモニタする電流値プロファイルであり、
（ｂ）は電流積分値である。
装置においてモニタする電流値プロファイルであり、
（ｂ）は電流積分値である。
【図３１】図３１は第１４実施形態に係るメッキ装置の
模式図である。
模式図である。
【図３２】図３２は第１５実施形態に係るメッキ装置の
模式図である。
模式図である。
【図３３】図３３（ａ）は第１５実施形態に係るメッキ
方法の被メッキ面の表面高さプロファイル、（ｂ）は堆
積量プロファイル、（ｃ）は電極移動速度プロファイル
である。
方法の被メッキ面の表面高さプロファイル、（ｂ）は堆
積量プロファイル、（ｃ）は電極移動速度プロファイル
である。
【図３４】図３４は、従来例に係るデュアルダマシン法
による銅配線の形成方法の製造工程を示す断面図であ
り、（ａ）は層間絶縁膜の形成工程まで、（ｂ）は配線
用溝およびコンタクトホールの形成工程まで、（ｃ）は
バリアメタル膜の形成工程までを示す。
による銅配線の形成方法の製造工程を示す断面図であ
り、（ａ）は層間絶縁膜の形成工程まで、（ｂ）は配線
用溝およびコンタクトホールの形成工程まで、（ｃ）は
バリアメタル膜の形成工程までを示す。
【図３５】図３５は、図３４の続きの工程を示し、
（ｄ）はシード膜の形成工程まで、（ｅ）は配線用層の
形成工程まで、（ｆ）は配線形成工程までを示す。
（ｄ）はシード膜の形成工程まで、（ｅ）は配線用層の
形成工程まで、（ｆ）は配線形成工程までを示す。
【図３６】図３６は、ＣＭＰ法による銅膜研磨工程にお
いて発生するディッシングを説明するための断面図であ
る。
いて発生するディッシングを説明するための断面図であ
る。
【図３７】図３７は、ＣＭＰ法による銅膜研磨工程にお
いて発生するエロージョンを説明するための断面図であ
る。
いて発生するエロージョンを説明するための断面図であ
る。
【図３８】図３８は、ＣＭＰ法による銅膜研磨工程にお
いて発生するリセスを説明するための断面図である。
いて発生するリセスを説明するための断面図である。
【図３９】図３９は、ＣＭＰ法による銅膜研磨工程にお
いて発生するスクラッチおよびケミカルダメージを説明
するための模式的斜視図である。
いて発生するスクラッチおよびケミカルダメージを説明
するための模式的斜視図である。
１０…基台、１１…固定手段、２０…測定ヘッド、２１
…測定手段、２２…算出部、２３…制御部、２４…コン
トロールパネル、２５…電源、２６…電流計、２７…移
動機構、３０…電解液供給ノズル、３１…スクラバ、３
２…ポリシングヘッド、３３…ポリシングリングホイー
ル、３４…主軸、３５ａ…端子、３５ｂ…リング状端
子、３６…ホイールホルダ、３７…端子ホルダ、３７ａ
…ネジ、３８…コンタクトプローブ、３９ａ，３９ｂ…
端子、４０ａ，４０ｂ…導電性ネジ、４１…樹脂カバ
ー、４２…樹脂ネジ、１０１，３０１…半導体基板、１
０２，３０２…層間絶縁膜、１０３，３０５…バリアメ
タル膜、１０４，３０６…シード膜、１０５，３０７…
銅膜、１０６…キレート膜、１０６’…キレート、３０
８…銅配線、３０９…コンタクト、Ｃ…半導体チップ、
ＣＤ…ケミカルダメージ、ＣＨ…コンタクトホール、Ｃ
Ｔ…ウェーハ中央部、Ｅ（Ｅ- ）、Ｅ１〜Ｅ４…陰極部
材、Ｅ’（Ｅ+ ）…陽極部材、ＥＤ…端部、ＥＬ…電解
液、Ｆ…フィルタ、ＩＮ…絶縁体、Ｍ…溝、ＭＳ…マス
ク、Ｐ…ジェットポンプ、ＳＡ…界面活性剤、ＳＣ…ス
クラッチ、Ｔ…電解浴タンク、Ｗ…ウェーハ、Ｚ…ミセ
ル。
…測定手段、２２…算出部、２３…制御部、２４…コン
トロールパネル、２５…電源、２６…電流計、２７…移
動機構、３０…電解液供給ノズル、３１…スクラバ、３
２…ポリシングヘッド、３３…ポリシングリングホイー
ル、３４…主軸、３５ａ…端子、３５ｂ…リング状端
子、３６…ホイールホルダ、３７…端子ホルダ、３７ａ
…ネジ、３８…コンタクトプローブ、３９ａ，３９ｂ…
端子、４０ａ，４０ｂ…導電性ネジ、４１…樹脂カバ
ー、４２…樹脂ネジ、１０１，３０１…半導体基板、１
０２，３０２…層間絶縁膜、１０３，３０５…バリアメ
タル膜、１０４，３０６…シード膜、１０５，３０７…
銅膜、１０６…キレート膜、１０６’…キレート、３０
８…銅配線、３０９…コンタクト、Ｃ…半導体チップ、
ＣＤ…ケミカルダメージ、ＣＨ…コンタクトホール、Ｃ
Ｔ…ウェーハ中央部、Ｅ（Ｅ- ）、Ｅ１〜Ｅ４…陰極部
材、Ｅ’（Ｅ+ ）…陽極部材、ＥＤ…端部、ＥＬ…電解
液、Ｆ…フィルタ、ＩＮ…絶縁体、Ｍ…溝、ＭＳ…マス
ク、Ｐ…ジェットポンプ、ＳＡ…界面活性剤、ＳＣ…ス
クラッチ、Ｔ…電解浴タンク、Ｗ…ウェーハ、Ｚ…ミセ
ル。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年９月１３日（２００１．９．１
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４９】本発明の研磨装置は、好適には、上記測定
手段が上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域に
おける上記電解研磨の電解電流を測定し、上記制御手段
により、上記被研磨面の一領域において、上記電解研磨
の電解電流に応じて決められる除去すべき量の被研磨膜
を除去するまで電圧を印加するように制御する。さらに
好適には、上記制御手段により、上記電解研磨の電解電
流が所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研
磨膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における電
解研磨を終了するように制御する。
手段が上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域に
おける上記電解研磨の電解電流を測定し、上記制御手段
により、上記被研磨面の一領域において、上記電解研磨
の電解電流に応じて決められる除去すべき量の被研磨膜
を除去するまで電圧を印加するように制御する。さらに
好適には、上記制御手段により、上記電解研磨の電解電
流が所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研
磨膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における電
解研磨を終了するように制御する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５５】本発明の研磨装置は、好適には、上記一領
域における電解研磨の電解電流を測定する電流計をさら
に有する。さらに好適には、上記制御手段が、上記電解
電流を一定に保つように、上記陰極部材と上記被研磨膜
に印加する電圧を制御する。
域における電解研磨の電解電流を測定する電流計をさら
に有する。さらに好適には、上記制御手段が、上記電解
電流を一定に保つように、上記陰極部材と上記被研磨膜
に印加する電圧を制御する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６３】本発明の研磨装置は、好適には、上記測定
手段が上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域に
おける上記陽極酸化の電解電流を測定し、上記制御部に
より、上記被研磨面の一領域において、上記陽極酸化の
電解電流に応じて決められる除去すべき量の被研磨膜を
除去するまで電圧を印加するように制御する。さらに好
適には、上記制御手段により、上記陽極酸化の電解電流
が所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研磨
膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における陽極
酸化を終了するように制御する。
手段が上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域に
おける上記陽極酸化の電解電流を測定し、上記制御部に
より、上記被研磨面の一領域において、上記陽極酸化の
電解電流に応じて決められる除去すべき量の被研磨膜を
除去するまで電圧を印加するように制御する。さらに好
適には、上記制御手段により、上記陽極酸化の電解電流
が所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被研磨
膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における陽極
酸化を終了するように制御する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６９】本発明の研磨装置は、好適には、上記一領
域における陽極酸化の電解電流を測定する電流計をさら
に有する。さらに好適には、上記制御部が、上記電解電
流を一定に保つように、上記陰極部材と上記被研磨膜に
印加する電圧を制御する。
域における陽極酸化の電解電流を測定する電流計をさら
に有する。さらに好適には、上記制御部が、上記電解電
流を一定に保つように、上記陰極部材と上記被研磨膜に
印加する電圧を制御する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７１】また、上記の目的を達成するため、本発明
のメッキ方法は、被処理面にメッキ膜を堆積する被処理
対象物のメッキ方法であって、上記被処理対象物上にお
ける被処理面の表面高さデータあるいは上記メッキ膜厚
データを測定する工程と、上記被処理面に対して相対的
に小さな陽極部材を上記被処理面の一領域に対向させ、
少なくとも上記被処理面の一領域と上記陽極部材の間に
電解メッキ液を介在させた状態で、上記陽極部材を陽極
とし上記被処理面を陰極として電圧を印加して、上記表
面高さデータあるいは上記測定時点におけるメッキ膜厚
データから得られるこの後堆積すべき量のメッキ膜を堆
積するまで、上記被処理面の一領域において上記メッキ
膜をメッキ処理により堆積させる工程とを有し、上記陽
極部材を上記被処理面の他領域に移動し、該他領域にお
いてメッキ処理して上記メッキ膜を堆積させることを上
記被処理面全体に対して繰り返す。
のメッキ方法は、被処理面にメッキ膜を堆積する被処理
対象物のメッキ方法であって、上記被処理対象物上にお
ける被処理面の表面高さデータあるいは上記メッキ膜厚
データを測定する工程と、上記被処理面に対して相対的
に小さな陽極部材を上記被処理面の一領域に対向させ、
少なくとも上記被処理面の一領域と上記陽極部材の間に
電解メッキ液を介在させた状態で、上記陽極部材を陽極
とし上記被処理面を陰極として電圧を印加して、上記表
面高さデータあるいは上記測定時点におけるメッキ膜厚
データから得られるこの後堆積すべき量のメッキ膜を堆
積するまで、上記被処理面の一領域において上記メッキ
膜をメッキ処理により堆積させる工程とを有し、上記陽
極部材を上記被処理面の他領域に移動し、該他領域にお
いてメッキ処理して上記メッキ膜を堆積させることを上
記被処理面全体に対して繰り返す。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７３】上記の本発明のメッキ方法によれば、メッ
キしようとする被処理面の表面高さを予め測定する、あ
るいはメッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定
することにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設
定し、それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッ
キ膜の形成をすることができる。また、部分的な堆積量
が被処理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際
の堆積量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致する
ように陽極部材を移動させることで、被処理全面におい
て過不足のない堆積量でメッキ膜の形成をすることがで
きる。上記のように、半導体装置の配線形成工程などお
いて、メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
キしようとする被処理面の表面高さを予め測定する、あ
るいはメッキ処理を行いながらメッキ膜厚データを測定
することにより、得られた条件で必要な堆積量分布を設
定し、それに従って、過不足のない堆積量で必要なメッ
キ膜の形成をすることができる。また、部分的な堆積量
が被処理面上に重畳することで成る被処理面全面の実際
の堆積量分布が、上記で設定した堆積量分布に一致する
ように陽極部材を移動させることで、被処理全面におい
て過不足のない堆積量でメッキ膜の形成をすることがで
きる。上記のように、半導体装置の配線形成工程などお
いて、メッキ膜を平坦に堆積することが可能である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７４】また、上記の目的を達成するため、本発明
のメッキ装置は、被処理面にメッキ膜と堆積する被処理
対象物のメッキ装置であって、上記被処理対象物を保持
する基台と、上記被処理対象物上における上記被処理面
の表面高さデータあるいは上記メッキ膜厚データの測定
手段と、上記被処理面に対して相対的に小さく、上記被
処理面の一領域に対向して配置される陽極部材と、少な
くとも上記被処理面の一領域と上記陽極部材の間に電解
メッキ液を供給する電解メッキ液供給手段と、上記陽極
部材を陽極とし上記被処理面を陰極として電圧を印加す
る電源と、上記被処理面の一領域において上記メッキ膜
をメッキ処理により成膜して、上記表面高さデータある
いは測定時点におけるメッキ膜厚データから得られる今
後堆積すべき量のメッキ膜を堆積するまで電圧印加を制
御する制御手段と、上記陽極部材を上記被処理面の他領
域に移動させる移動手段とを有する。
のメッキ装置は、被処理面にメッキ膜と堆積する被処理
対象物のメッキ装置であって、上記被処理対象物を保持
する基台と、上記被処理対象物上における上記被処理面
の表面高さデータあるいは上記メッキ膜厚データの測定
手段と、上記被処理面に対して相対的に小さく、上記被
処理面の一領域に対向して配置される陽極部材と、少な
くとも上記被処理面の一領域と上記陽極部材の間に電解
メッキ液を供給する電解メッキ液供給手段と、上記陽極
部材を陽極とし上記被処理面を陰極として電圧を印加す
る電源と、上記被処理面の一領域において上記メッキ膜
をメッキ処理により成膜して、上記表面高さデータある
いは測定時点におけるメッキ膜厚データから得られる今
後堆積すべき量のメッキ膜を堆積するまで電圧印加を制
御する制御手段と、上記陽極部材を上記被処理面の他領
域に移動させる移動手段とを有する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８７】上記の配線用層１０５の一領域における電
解研磨は、配線用層１０５の一領域において除去すべき
量の配線用層１０５を除去するまで行う。ここで、一領
域において除去すべき配線用層１０５の量は、予め別工
程で配線用層の膜厚測定器により得た膜厚データから算
出しておくか、あるいは上記の電解研磨工程と同時に測
定して算出する。さらにまた、電解研磨工程において電
解溶出の電解電流を測定し、この電解電流を残存する除
去すべき配線用層の量に相関する量として取り扱うこと
も可能である。
解研磨は、配線用層１０５の一領域において除去すべき
量の配線用層１０５を除去するまで行う。ここで、一領
域において除去すべき配線用層１０５の量は、予め別工
程で配線用層の膜厚測定器により得た膜厚データから算
出しておくか、あるいは上記の電解研磨工程と同時に測
定して算出する。さらにまた、電解研磨工程において電
解溶出の電解電流を測定し、この電解電流を残存する除
去すべき配線用層の量に相関する量として取り扱うこと
も可能である。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３２】上記の同心円状に複数の領域に分割された
陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を用いて電解溶出
により電解研磨をするには、図１０（ａ）に示すよう
に、上記陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）が全体と
して基板１０１に被研磨面として配線用層１０５が形成
されたウェーハに電解液ＥＬを介して対向するように配
置し、ウェーハエッジ部の配線用層１０５に陽極を設置
し、一方分割された陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ
４）の一番内側の陰極部材Ｅ１に陰極を設置し、電源２
５により所定の電圧を印加する。このとき、陰極部材Ｅ
１に対向する部分の配線用層１０５が電解溶出により電
解研磨される。
陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を用いて電解溶出
により電解研磨をするには、図１０（ａ）に示すよう
に、上記陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）が全体と
して基板１０１に被研磨面として配線用層１０５が形成
されたウェーハに電解液ＥＬを介して対向するように配
置し、ウェーハエッジ部の配線用層１０５に陽極を設置
し、一方分割された陰極部材（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ
４）の一番内側の陰極部材Ｅ１に陰極を設置し、電源２
５により所定の電圧を印加する。このとき、陰極部材Ｅ
１に対向する部分の配線用層１０５が電解溶出により電
解研磨される。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１７６】第１０実施形態 本実施形態に係る研磨装置は、第９実施形態と同様に、
電解研磨と化学機械研磨を複合した複合研磨を行う研磨
装置である。本実施形態に係る研磨装置は、実質的に図
５に示す装置と同様であるが、図５の下段における電解
浴タンクＴ内部分が図１８（ａ）に示す研磨装置に置き
換えられている。
電解研磨と化学機械研磨を複合した複合研磨を行う研磨
装置である。本実施形態に係る研磨装置は、実質的に図
５に示す装置と同様であるが、図５の下段における電解
浴タンクＴ内部分が図１８（ａ）に示す研磨装置に置き
換えられている。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１７８】ウェーハＷの一領域において、例えば無酸
素銅などからなり、移動機構２７により移動可能な陰極
部材Ｅが被研磨面に平行に対向して配置され、また、こ
の一領域において電解液供給ノズル３０が配置され、陰
極部材Ｅと連動して移動する構成となっている。電解液
供給ノズル３０から電解液を供給して銅を電解溶出する
ための電解液ＥＬを陰極部材Ｅと配線用層１０５との間
に介在させる。なお、ノズル本数は図示した１本のほ
か、ウェーハの反対側対称に複数本、ランダムに複数本
設ける場合などがある。
素銅などからなり、移動機構２７により移動可能な陰極
部材Ｅが被研磨面に平行に対向して配置され、また、こ
の一領域において電解液供給ノズル３０が配置され、陰
極部材Ｅと連動して移動する構成となっている。電解液
供給ノズル３０から電解液を供給して銅を電解溶出する
ための電解液ＥＬを陰極部材Ｅと配線用層１０５との間
に介在させる。なお、ノズル本数は図示した１本のほ
か、ウェーハの反対側対称に複数本、ランダムに複数本
設ける場合などがある。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０２０１】ここで、キレート剤としては、例えば、化
学構造式（１）のキナルジン酸、化学構造式（２）のグ
リシン、化学構造式（３）のクエン酸、化学構造式
（４）のシュウ酸、化学構造式（５）のプロピオン酸、
化学構造式（６）のアントラニル酸、化学構造式（７）
のフェニルアラニンなどを用いる。
学構造式（１）のキナルジン酸、化学構造式（２）のグ
リシン、化学構造式（３）のクエン酸、化学構造式
（４）のシュウ酸、化学構造式（５）のプロピオン酸、
化学構造式（６）のアントラニル酸、化学構造式（７）
のフェニルアラニンなどを用いる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０２５５】上記のウェーハエッジ全周に接地するクラ
ンプ部分などによる通電により、ウェーハの被メッキ面
である銅膜を陰極とし陽極部材Ｅ’を陽極とするよう
に、直流電圧あるいは直流パルス電圧などの所定の電圧
が電源２５により印加される。
ンプ部分などによる通電により、ウェーハの被メッキ面
である銅膜を陰極とし陽極部材Ｅ’を陽極とするよう
に、直流電圧あるいは直流パルス電圧などの所定の電圧
が電源２５により印加される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｈ 5/08 Ｂ２３Ｈ 5/08 Ｃ２５Ｄ 5/04 Ｃ２５Ｄ 5/04 5/34 5/34 7/12 7/12 21/12 21/12 Ａ Ｃ Ｃ２５Ｆ 3/30 Ｃ２５Ｆ 3/30 7/00 7/00 Ｖ (72)発明者 由尾 啓 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 野上 毅 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 3C059 AA02 AB03 GC01 HA03 4K024 AA09 AB08 BA09 BB12 CB06 CB09 CB24 DA02 DA05
Claims (91)
- 【請求項１】被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象物
の研磨方法であって、 上記被研磨対象物上における上記被研磨膜の膜厚相当デ
ータを測定する工程と、 上記被研磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上記被
研磨面の一領域に対向させ、少なくとも上記被研磨面の
一領域と上記陰極部材の間に電解液を介在させた状態
で、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として
電圧を印加して、上記膜厚相当データから得られる除去
すべき量の被研磨膜を除去するまで、上記被研磨膜の凸
部から優先的に、上記被研磨面の一領域において上記被
研磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化する工程と
を有し、 上記被研磨面全面にわたって上記除去すべき量の被研磨
膜を除去するように、上記陰極部材を上記被研磨面の他
領域に移動し、該他領域において除去すべき量の被研磨
膜を除去するまで電解研磨して上記被研磨膜を平坦化す
ることを上記被研磨面全面にわたって繰り返す研磨方
法。 - 【請求項２】上記被研磨膜が銅膜である請求項１に記載
の研磨方法。 - 【請求項３】上記膜厚相当データを測定する工程の後、
上記被研磨面の一領域において上記被研磨膜を電解溶出
により電解研磨し、平坦化する工程の前に、上記膜厚相
当データから除去すべき被研磨膜の量を算出する工程を
さらに有する請求項１に記載の研磨方法。 - 【請求項４】上記被研磨面の一領域から他領域への上記
陰極部材の移動を連続的に行う請求項１に記載の研磨方
法。 - 【請求項５】上記膜厚相当データから得られる除去すべ
き被研磨膜の量に応じて、上記陰極部材の移動速度を制
御する請求項４に記載の研磨方法。 - 【請求項６】上記被研磨面の一領域から他領域への上記
陰極部材の移動をステップ的に行う請求項１に記載の研
磨方法。 - 【請求項７】上記被研磨膜の膜厚相当データとして、上
記被研磨膜の膜厚を測定する請求項１に記載の研磨方
法。 - 【請求項８】上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する
工程が、上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域
における上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工程
であり、 上記陰極部材を上記被研磨面の他領域に移動して、該他
領域における上記被研磨膜の膜厚相当データを測定し、
該他領域において上記膜厚相当データから得られる除去
すべき量の被研磨膜を除去するまで、上記被研磨膜の凸
部から優先的に、上記被研磨膜を電解溶出により電解研
磨し、平坦化することを上記被研磨面全体に対して繰り
返す請求項１に記載の研磨方法。 - 【請求項９】上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する
工程において、上記被研磨膜の膜厚相当データとして、
上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域における
上記電解研磨の電解電流を測定し、 上記被研磨面の一領域において上記被研磨膜を電解溶出
により電解研磨し、平坦化する工程においては、上記電
解研磨の電解電流に応じて決められる除去すべき量の被
研磨膜を除去するまで電解研磨する請求項８に記載の研
磨方法。 - 【請求項１０】上記被研磨面の一領域において上記被研
磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化する工程にお
いては、上記電解研磨の電解電流が所定値に至った時点
で残存する除去すべき量の被研磨膜をゼロと判定し、当
該被研磨面の一領域における電解研磨を終了する請求項
９に記載の研磨方法。 - 【請求項１１】上記陰極部材が、上記被研磨面の一領域
における被研磨膜の凹凸に対応して該被研磨膜の凸部に
凹部よりも強い電界を印加できる形状となっており、 上記被研磨面の一領域において上記被研磨膜を電解溶出
により電解研磨し、平坦化する工程においては、上記電
界を印加することにより上記被研磨膜の凸部から優先的
に、上記被研磨面の一領域において上記被研磨膜を電解
溶出により電解研磨し、平坦化する請求項１に記載の研
磨方法。 - 【請求項１２】上記被研磨面が、上記一領域における被
研磨膜の凹凸パターンが繰り返されたパターンの凹凸を
有しており、 上記陰極部材を上記被研磨面の他領域にステップ的に移
動し、該他領域において、上記被研磨膜の凹凸に応じて
該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印加すること
により、上記被研磨膜の凸部から優先的に上記被研磨膜
を電解溶出により電解研磨し、平坦化することを上記被
研磨面全体に対して繰り返す請求項１１に記載の研磨方
法。 - 【請求項１３】上記陰極部材として、複数の領域に分割
され、互いに絶縁されて並べられており、全体として上
記被研磨面全体に対向する形状である陰極部材を用い、 上記分割された陰極部材の電圧印加位置を変えること
で、実質的に上記被研磨面に対向する上記陰極部材の位
置を一領域から他領域に移動させる請求項１に記載の研
磨方法。 - 【請求項１４】上記陰極部材として、同心円状に複数の
領域に分割された陰極部材を用い、 上記同心円状に分割された陰極部材の内側から外側へと
電圧印加位置を変えて、上記被研磨面全体に対して電解
研磨を行う請求項１３に記載の研磨方法。 - 【請求項１５】上記被研磨面に対して相対的に小さな陰
極部材を上記被研磨面の一領域に対向させるときに、上
記陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部材
を上記被研磨面に対向させ、少なくとも上記被研磨面の
一領域と上記陰極部材の間および上記被研磨面と上記陽
極部材の間に電解液を介在させ、上記陰極部材および上
記陽極部材に電圧を印加することで、実質的に上記陰極
部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧を印加す
る請求項１に記載の研磨方法。 - 【請求項１６】上記陽極部材として、上記被研磨面の物
質に比して貴なる金属からなる電極を用いる請求項１５
に記載の研磨方法。 - 【請求項１７】上記被研磨面の一領域において上記被研
磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化する工程にお
いて、上記電解研磨と同時に化学機械研磨処理を行い、
電解研磨と化学機械研磨を複合した複合研磨により上記
被研磨膜を平坦化する請求項１に記載の研磨方法。 - 【請求項１８】上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を
陽極として電圧を印加するときに、直流電圧を印加する
請求項１に記載の研磨方法。 - 【請求項１９】上記直流電圧として、直流パルス電圧を
印加する請求項１８に記載の研磨方法。 - 【請求項２０】上記陰極部材および上記陽極部材に電圧
を印加するときに、交流電圧を印加する請求項１５に記
載の研磨方法。 - 【請求項２１】上記被研磨面の一領域において上記被研
磨膜を電解溶出により電解研磨し、平坦化する工程にお
いて、同時に上記一領域における電解研磨の電解電流を
測定する請求項１に記載の研磨方法。 - 【請求項２２】上記電解電流を一定に保つように、上記
陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として印加する
電圧を制御する請求項２１に記載の研磨方法。 - 【請求項２３】上記電解電流により、上記被研磨面の一
領域における上記被研磨膜の平坦化の進行を管理する請
求項２１に記載の研磨方法。 - 【請求項２４】被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象
物の研磨方法であって、 上記被研磨対象物上における上記被研磨膜の膜厚相当デ
ータを測定する工程と、 上記被研磨面に対して相対的に小さな陰極部材を上記被
研磨面の一領域に対向させ、少なくとも上記被研磨面の
一領域と上記陰極部材の間にキレート剤を含む電解液を
介在させた状態で、上記陰極部材を陰極とし上記被研磨
膜を陽極として電圧を印加することで、上記被研磨膜の
表面を陽極酸化し、かつ当該酸化された物質のキレート
膜を形成するキレート膜形成工程と、 上記被研磨膜の凹凸に応じた上記キレート膜の凸部分を
選択的に除去し、当該凸部分の被研磨膜を表面に露出さ
せるキレート膜除去工程とを有し、 上記陰極部材を上記被研磨面の一領域から他領域へ移動
する工程、上記キレート膜形成工程、および、上記キレ
ート膜除去工程を、上記膜厚相当データから得られる除
去すべき量の被研磨膜を除去するまで上記被研磨面全体
に対して繰り返し、上記被研磨面全体を平坦化する研磨
方法。 - 【請求項２５】上記被研磨膜が銅膜である請求項２４に
記載の研磨方法。 - 【請求項２６】上記電解液として、界面活性剤をさらに
含有する電解液を用いる請求項２４に記載の研磨方法。 - 【請求項２７】上記膜厚相当データを測定する工程の
後、上記被研磨面の一領域におけるキレート膜形成工程
工程の前に、上記膜厚相当データから除去すべき被研磨
膜の量を算出する工程をさらに有する請求項２４に記載
の研磨方法。 - 【請求項２８】上記被研磨面の一領域から他領域への上
記陰極部材の移動を連続的に行う請求項２４に記載の研
磨方法。 - 【請求項２９】上記膜厚相当データから得られる除去す
べき被研磨膜の量に応じて、上記陰極部材の移動速度を
制御する請求項２８に記載の研磨方法。 - 【請求項３０】上記被研磨面の一領域から他領域への上
記陰極部材の移動をステップ的に行う請求項２４に記載
の研磨方法。 - 【請求項３１】上記被研磨膜の膜厚相当データとして、
上記被研磨膜の膜厚を測定する請求項２４に記載の研磨
方法。 - 【請求項３２】上記被研磨膜の膜厚相当データを測定す
る工程が、上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領
域における上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する工
程であり、 上記陰極部材を上記被研磨面の他領域に移動して、該他
領域における上記被研磨膜の膜厚相当データを測定する
工程、上記キレート膜形成工程および上記キレート膜除
去工程を上記被研磨面全体に対して繰り返す請求項２４
に記載の研磨方法。 - 【請求項３３】上記被研磨膜の膜厚相当データを測定す
る工程において、上記被研磨膜の膜厚相当データとし
て、上記陰極部材と上記被研磨面が対向する一領域にお
ける上記陽極酸化の電解電流を測定し、 上記陽極酸化の電解電流に応じて決められる除去すべき
量の被研磨膜を除去するまで、上記陽極酸化の電解電流
を測定する工程、上記キレート膜形成工程および上記キ
レート膜除去工程を上記被研磨面全体に対して繰り返す
請求項３２に記載の研磨方法。 - 【請求項３４】上記被研磨面の一領域における上記陽極
酸化の電解電流を測定する工程、上記キレート膜形成工
程および上記キレート膜除去工程を上記被研磨面全体に
対して繰り返す際に、上記陽極酸化の電解電流が所定値
に至った時点で残存する除去すべき量の被研磨膜をゼロ
と判定し、当該被研磨面の一領域における上記キレート
膜形成工程および上記キレート膜除去工程を終了する請
求項３３に記載の研磨方法。 - 【請求項３５】上記陰極部材が、上記被研磨面の一領域
における被研磨膜の凹凸に対応して該被研磨膜の凸部に
凹部よりも強い電界を印加できる形状となっており、 上記被研磨面の一領域における上記キレート膜形成工程
および上記キレート膜除去工程においては、上記電界を
印加することにより上記被研磨膜の凸部から優先的に、
キレート化して形成されたキレート膜を除去し、平坦化
する請求項２４に記載の研磨方法。 - 【請求項３６】上記被研磨面が、上記一領域における被
研磨膜の凹凸パターンが繰り返されたパターンの凹凸を
有しており、 上記陰極部材を上記被研磨面の他領域にステップ的に移
動し、該他領域において、上記被研磨膜の凹凸に応じて
該被研磨膜の凸部に凹部よりも強い電界を印加すること
により、上記被研磨膜の凸部から優先的にキレート化し
て、形成されたキレート膜を除去し、平坦化することを
上記被研磨面全体に対して繰り返す請求項３５に記載の
研磨方法。 - 【請求項３７】上記陰極部材として、複数の領域に分割
され、互いに絶縁されて並べられており、全体として上
記被研磨面全体に対向する形状である陰極部材を用い、 上記分割された陰極部材の電圧印加位置を変えること
で、実質的に上記被研磨面に対向する上記陰極部材の位
置を一領域から他領域に移動させる請求項２４に記載の
研磨方法。 - 【請求項３８】上記陰極部材として、同心円状に複数の
領域に分割された陰極部材を用い、 上記同心円状に分割された陰極部材の内側から外側へと
電圧印加位置を変えて、上記被研磨面全体に対して上記
被研磨膜の表面の陽極酸化およびキレート化を行う請求
項３７に記載の研磨方法。 - 【請求項３９】上記被研磨面に対して相対的に小さな陰
極部材を上記被研磨面の一領域に対向させるときに、上
記陰極部材から所定の距離をもって離間させた陽極部材
を上記被研磨面に対向させ、少なくとも上記被研磨面の
一領域と上記陰極部材の間および上記被研磨面と上記陽
極部材の間に電解液を介在させ、上記陰極部材および上
記陽極部材に電圧を印加することで、実質的に上記陰極
部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧を印加す
る請求項２４に記載の研磨方法。 - 【請求項４０】上記陽極部材として、上記被研磨面の物
質に比して貴なる金属からなる電極を用いる請求項３９
に記載の研磨方法。 - 【請求項４１】上記被研磨面の一領域における上記キレ
ート膜除去工程においては、ワイピングにより上記被研
磨膜の凹凸に応じた上記キレート膜の凸部分を選択的に
除去する請求項２４に記載の研磨方法。 - 【請求項４２】上記被研磨面の一領域における上記キレ
ート膜除去工程においては、振動を印加して上記キレー
ト膜を除去する請求項２４に記載の研磨方法。 - 【請求項４３】上記被研磨面の一領域における上記キレ
ート膜除去工程においては、噴流をあてることで上記キ
レート膜を除去する請求項２４に記載の研磨方法。 - 【請求項４４】上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を
陽極として電圧を印加するときに、直流電圧を印加する
請求項２４に記載の研磨方法。 - 【請求項４５】上記直流電圧として、直流パルス電圧を
印加する請求項４４に記載の研磨方法。 - 【請求項４６】上記陰極部材および上記陽極部材に電圧
を印加するときに、交流電圧を印加する請求項３９に記
載の研磨方法。 - 【請求項４７】上記被研磨面の一領域において上記被研
磨膜を陽極酸化する工程において、同時に上記一領域に
おける陽極酸化の電解電流を測定する請求項２４に記載
の研磨方法。 - 【請求項４８】上記電解電流を一定に保つように、上記
陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として印加する
電圧を制御する請求項４７に記載の研磨方法。 - 【請求項４９】上記電解電流により、上記被研磨面の一
領域における上記被研磨膜の平坦化の進行を管理する請
求項４７に記載の研磨方法。 - 【請求項５０】被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象
物の研磨装置であって、 上記被研磨対象物を保持する基台と、 上記被研磨対象物上における上記被研磨膜の膜厚相当デ
ータの測定手段と、 上記被研磨面に対して相対的に小さく、上記被研磨面の
一領域に対向して配置される陰極部材と、 少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の間に
電解液を供給する電解液供給手段と、 上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧
を印加する電源と、 上記被研磨面の一領域において上記被研磨膜を電解溶出
により電解研磨して、上記膜厚相当データから得られる
除去すべき量の被研磨膜を除去するまで電圧印加を制御
する制御手段と、 上記除去すべき量の被研磨膜を被研磨面全面にわたって
除去するように、上記陰極部材を上記被研磨面の他領域
に移動させる移動手段とを有する研磨装置。 - 【請求項５１】上記被研磨膜が銅膜である請求項５０に
記載の研磨装置。 - 【請求項５２】上記膜厚相当データから除去すべき被研
磨膜の量を算出する算出部をさらに有する請求項５０に
記載の研磨装置。 - 【請求項５３】上記測定手段が上記被研磨膜の膜厚を測
定する請求項５０に記載の研磨装置。 - 【請求項５４】上記測定手段が上記陰極部材と上記被研
磨面が対向する一領域における上記電解研磨の電解電流
を測定し、 上記制御部により、上記被研磨面の一領域において、上
記電解研磨の電解電流に応じて決められる除去すべき量
の被研磨膜を除去するまで電圧を印加するように制御す
る請求項５０に記載の研磨装置。 - 【請求項５５】上記制御部により、上記電解研磨の電解
電流が所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被
研磨膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における
電解研磨を終了するように制御する請求項５４に記載の
研磨装置。 - 【請求項５６】上記陰極部材が、上記被研磨面の一領域
における被研磨膜の凹凸に対応して該被研磨膜の凸部に
凹部よりも強い電界を印加できる形状となっており、 上記電界を印加することにより上記被研磨膜の凸部から
優先的に、上記被研磨面の一領域において上記被研磨膜
を電解溶出により電解研磨し、平坦化する請求項５０に
記載の研磨装置。 - 【請求項５７】上記陰極部材は、複数の領域に分割さ
れ、互いに絶縁されて並べられており、全体として上記
被研磨面全体に対向する形状であり、 上記分割された陰極部材の電圧印加位置を変えること
で、実質的に上記被研磨面に対向する上記陰極部材の位
置を一領域から他領域に移動させることができる請求項
５０に記載の研磨装置。 - 【請求項５８】上記陰極部材が、同心円状に複数の領域
に分割された陰極部材である請求項５７に記載の研磨装
置。 - 【請求項５９】上記被研磨面に対向して、上記陰極部材
から所定の距離をもって離間させた陽極部材をさらに有
し、 上記電解液供給手段により、上記被研磨面の一領域と上
記陰極部材の間および上記被研磨面と上記陽極部材の間
に電解液を供給し、 上記電源により、上記陰極部材および上記陽極部材に電
圧を印加する請求項５０に記載の研磨装置。 - 【請求項６０】上記陽極部材が上記被研磨面の物質に比
して貴なる金属からなる請求項５９に記載の研磨装置。 - 【請求項６１】上記被研磨面に対して化学機械研磨処理
を行う研磨手段をさらに有し、 上記被研磨面の一領域において上記電解研磨と同時に化
学機械研磨処理を行い、上記被研磨膜を平坦化する請求
項５０に記載の研磨装置。 - 【請求項６２】上記電源が、上記陰極部材を陰極とし上
記被研磨膜を陽極として直流電圧を印加する請求項５０
に記載の研磨装置。 - 【請求項６３】上記電源が、上記直流電圧として直流パ
ルス電圧を印加する請求項６２に記載の研磨装置。 - 【請求項６４】上記電源が、上記陰極部材および上記陽
極部材に交流電圧を印加する請求項５９に記載の研磨装
置。 - 【請求項６５】上記一領域における電解研磨の電解電流
を測定する電流計をさらに有する請求項５０に記載の研
磨装置。 - 【請求項６６】上記制御部が、上記電解電流を一定に保
つように、上記陰極部材と上記被研磨膜に印加する電圧
を制御する請求項６５に記載の研磨装置。 - 【請求項６７】被研磨面に被研磨膜を有する被研磨対象
物の研磨装置であって、 上記被研磨対象物を保持する基台と、 上記被研磨対象物上における上記被研磨膜の膜厚相当デ
ータの測定手段と、 上記被研磨面に対して相対的に小さく、上記被研磨面の
一領域に対向して配置される陰極部材と、 少なくとも上記被研磨面の一領域と上記陰極部材の間に
キレート剤を含む電解液を供給する電解液供給手段と、 上記陰極部材を陰極とし上記被研磨膜を陽極として電圧
を印加する電源と、 上記被研磨面の一領域において上記被研磨膜の表面を陽
極酸化し、かつ当該酸化された物質のキレート膜を形成
するまで電圧印加を制御する制御手段と、 上記キレート膜を除去するキレート膜除去手段と、 上記被研磨面にわたって上記膜厚相当データから得られ
る除去すべき量の被研磨膜を除去するように、上記陰極
部材を上記被研磨面の他領域に移動させる移動手段とを
有する研磨装置。 - 【請求項６８】上記被研磨膜が銅膜である請求項６７に
記載の研磨装置。 - 【請求項６９】上記キレート膜除去手段が、上記被研磨
膜の凹凸に応じた上記キレート膜の凸部分を選択的に除
去する請求項６７に記載の研磨装置。 - 【請求項７０】上記電解液供給手段が、上記電解液とし
て、界面活性剤をさらに含有する電解液を供給する請求
項６７に記載の研磨装置。 - 【請求項７１】上記膜厚相当データから除去すべき被研
磨膜の量を算出する算出部をさらに有する請求項６７に
記載の研磨装置。 - 【請求項７２】上記測定手段が上記被研磨膜の膜厚を測
定する請求項６７に記載の研磨装置。 - 【請求項７３】上記測定手段が上記陰極部材と上記被研
磨面が対向する一領域における上記陽極酸化の電解電流
を測定し、 上記制御部により、上記被研磨面の一領域において、上
記陽極酸化の電解電流に応じて決められる除去すべき量
の被研磨膜を除去するまで電圧を印加するように制御す
る請求項６７に記載の研磨装置。 - 【請求項７４】上記制御部により、上記陽極酸化の電解
電流が所定値に至った時点で残存する除去すべき量の被
研磨膜をゼロと判定し、当該被研磨面の一領域における
陽極酸化を終了するように制御する請求項７３に記載の
研磨装置。 - 【請求項７５】上記陰極部材が、上記被研磨面の一領域
における被研磨膜の凹凸に対応して該被研磨膜の凸部に
凹部よりも強い電界を印加できる形状となっており、 上記電界を印加することにより上記被研磨膜の凸部から
優先的に、上記被研磨面の一領域において上記被研磨膜
を陽極酸化およびキレート化し、平坦化する請求項６７
に記載の研磨装置。 - 【請求項７６】上記陰極部材は、複数の領域に分割さ
れ、互いに絶縁されて並べられており、全体として上記
被研磨面全体に対向する形状であり、 上記分割された陰極部材の電圧印加位置を変えること
で、実質的に上記被研磨面に対向する上記陰極部材の位
置を一領域から他領域に移動させることができる請求項
６７に記載の研磨装置。 - 【請求項７７】上記陰極部材が、同心円状に複数の領域
に分割された陰極部材である請求項７６に記載の研磨装
置。 - 【請求項７８】上記被研磨面に対向して、上記陰極部材
から所定の距離をもって離間させた陽極部材をさらに有
し、 上記電解液供給手段により、上記被研磨面の一領域と上
記陰極部材の間および上記被研磨面と上記陽極部材の間
に電解液を供給し、 上記電源により、上記陰極部材および上記陽極部材に電
圧を印加する請求項６７に記載の研磨装置。 - 【請求項７９】上記陽極部材が上記被研磨面の物質に比
して貴なる金属からなる請求項７８に記載の研磨装置。 - 【請求項８０】上記キレート膜除去手段として、上記被
研磨膜の凹凸に応じた上記キレート膜の凸部分を選択的
に除去するワイピング手段を有する請求項６７に記載の
研磨装置。 - 【請求項８１】上記キレート膜除去手段として、振動印
加手段を有する請求項６７に記載の研磨装置。 - 【請求項８２】上記キレート膜除去手段として、上記キ
レート膜にあてる噴流生成印加手段を有する請求項６７
に記載の研磨装置。 - 【請求項８３】上記電源が、上記陰極部材を陰極とし上
記被研磨膜を陽極として直流電圧を印加する請求項６７
に記載の研磨装置。 - 【請求項８４】上記電源が、上記直流電圧として直流パ
ルス電圧を印加する請求項８３に記載の研磨装置。 - 【請求項８５】上記電源が、上記陰極部材および上記陽
極部材に交流電圧を印加する請求項７８に記載の研磨装
置。 - 【請求項８６】上記一領域における電解研磨の電解電流
を測定する電流計をさらに有する請求項６７に記載の研
磨装置。 - 【請求項８７】上記制御部が、上記電解電流を一定に保
つように、上記陰極部材と上記被研磨膜に印加する電圧
を制御する請求項８６に記載の研磨装置。 - 【請求項８８】被処理面にメッキ膜と堆積する被処理対
象物のメッキ方法であって、 上記被処理対象物上における被処理面の表面高さデータ
あるいは上記メッキ膜厚データを測定する工程と、 上記被処理面に対して相対的に小さな陽極部材を上記被
処理面の一領域に対向させ、少なくとも上記被研磨面の
一領域と上記陰極部材の間に電解メッキ液を介在させた
状態で、上記陽極部材を陽極とし上記被処理面を陰極と
して電圧を印加して、上記表面高さデータあるいは上記
測定時点におけるメッキ膜厚データから得られるこの後
堆積すべき量のメッキ膜を堆積するまで、上記被処理面
の一領域において上記メッキ膜をメッキ処理により堆積
させる工程とを有し、 上記陽極部材を上記被処理面の他領域に移動し、該他領
域においてメッキ処理して上記被研磨膜を堆積させるこ
とを上記被処理面全体に対して繰り返すメッキ方法。 - 【請求項８９】上記メッキ膜が銅膜である請求項８８に
記載のメッキ方法。 - 【請求項９０】被処理面にメッキ膜と堆積する被処理対
象物のメッキ装置であって、 上記被処理対象物を保持する基台と、 上記被処理対象物上における上記被処理面の表面高さデ
ータあるいは上記メッキ膜厚データの測定手段と、 上記被処理面に対して相対的に小さく、上記被処理面の
一領域に対向して配置される陽極部材と、 少なくとも上記被処理面の一領域と上記陽極部材の間に
電解メッキ液を供給する電解メッキ液供給手段と、 上記陽極部材を陽極とし上記被研磨面を陰極として電圧
を印加する電源と、 上記被処理面の一領域において上記メッキ膜をメッキ処
理により成膜して、上記表面高さデータあるいは測定時
点におけるメッキ膜厚データから得られる今後堆積すべ
き量のメッキ膜を堆積するまで電圧印加を制御する制御
手段と、 上記陽極部材を上記被処理面の他領域に移動させる移動
手段とを有するメッキ装置。 - 【請求項９１】上記メッキ膜が銅膜である請求項９０に
記載のメッキ装置。
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