JP2008524434A - Flattening method and flattening apparatus - Google Patents
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Abstract
平坦化方法は、配線材料としての金属膜の表面に初期段差が形成されていても、金属膜の表面を全面に亘って、しかも十分な加工速度で平坦に研磨できる。この平坦化方法は、被加工物上に形成した初期段差を有する金属膜表面を加工して平坦化するにあたり、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆し、研磨剤を用いない電解加工によって金属膜表面を加工する。In the planarization method, even if an initial step is formed on the surface of the metal film as the wiring material, the metal film can be polished flatly over the entire surface at a sufficient processing speed. In this flattening method, when a metal film surface having an initial step formed on a workpiece is processed and flattened, only the concave portion forming the initial step on the metal film surface is coated with a solid or paste-like coating material. Then, the metal film surface is processed by electrolytic processing without using an abrasive.
Description
本発明は平坦化方法及び平坦化装置に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に埋込みつつ該表面に成膜した銅膜等の金属膜からなる配線材料(導電膜)の表面を加工して平坦化するのに使用される平坦化方法及び平坦化装置に関する。 The present invention relates to a planarization method and a planarization apparatus, and more particularly, a wiring material comprising a metal film such as a copper film formed on a surface of a fine wiring recess provided on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer. The present invention relates to a planarization method and a planarization apparatus used for processing and planarizing a surface of a (conductive film).
近年、半導体ウエハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅を用いる動きが顕著になっている。銅配線は、基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に銅を埋め込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、化学気相成長法(CVD)、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、研磨により不要の銅を除去するようにしている。 In recent years, as a wiring material for forming a circuit on a substrate such as a semiconductor wafer, a movement of using copper having a low electrical resistivity and a high electromigration resistance in place of aluminum or an aluminum alloy has become prominent. The copper wiring is generally formed by embedding copper in a fine wiring recess provided on the surface of the substrate. There are methods such as chemical vapor deposition (CVD), sputtering, and plating as methods for forming this copper wiring, but in any case, copper is formed on almost the entire surface of the substrate, and unnecessary by polishing. Copper is removed.
図1A〜1Cは、この種の銅配線基板Wの一製造例を工程順に示す。先ず、図1Aに示すように、半導体素子が形成された半導体基材1上の導電層1aの上にSiO2からなる酸化膜やLow−k材膜などの絶縁膜2を堆積し、この絶縁膜2の内部に、リソグラフィ・エッチング技術により配線用凹部としてのコンタクトホール3とトレンチ4を形成する。そして、この上にTaN等からなるバリア膜5、更にバリア膜5の上に電解めっきの給電層としてのシード層7をスパッタリングやCVD等により形成する。
1A to 1C show a manufacturing example of this type of copper wiring board W in the order of steps. First, as shown in FIG. 1A, an
そして、基板Wの表面に銅めっきを施すことで、図1Bに示すように、基板Wのコンタクトホール3及びトレンチ4内に銅を充填するとともに、絶縁膜2上に銅膜6を堆積する。その後、化学機械的研磨(CMP)等により基板Wの表面を研磨し、絶縁膜2上の銅膜6、シード層7及びバリア膜5を除去して、コンタクトホール3及びトレンチ4内に充填させた銅膜6の表面と絶縁膜2の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図1Cに示すように、銅膜6からなる配線が絶縁膜2の内部に形成される。
Then, copper plating is performed on the surface of the substrate W, thereby filling the contact holes 3 and the
最近ではあらゆる機器の構成要素において微細化かつ高精度化が進み、サブミクロン領域での物作りが一般的となるにつれて、加工法自体が材料の特性に与える影響は益々大きくなっている。このような状況下においては、従来の機械加工のように、工具が被加工物を物理的に破壊しながら除去していく加工方法では、加工によって被加工物に多くの欠陥を生み出してしまうため、被加工物の特性が劣化してしまう。したがって、いかに材料の特性を損なうことなく加工を行うことができるかが重要となってくる。 In recent years, as the miniaturization and high precision have progressed in the components of all devices, and the manufacturing in the sub-micron region has become common, the influence of the processing method itself on the characteristics of the material has been increasing. Under such circumstances, the machining method in which the tool removes the workpiece while physically destroying it, as in conventional machining, because many defects are generated in the workpiece by machining. As a result, the properties of the workpiece are deteriorated. Therefore, it becomes important how processing can be performed without deteriorating the characteristics of the material.
この問題を解決する手段として開発された特殊加工法に、化学研磨や電解加工、電解研磨がある。これらの加工方法は、従来の物理的な加工とは対照的に、化学的溶解反応を起こすことによって除去加工等を行う。したがって、これらの加工方法は、塑性変形による加工変質層や転位等の欠陥は発生せず、上述の材料の特性を損なわずに加工を行うといった課題が達成される。 Special processing methods developed as means for solving this problem include chemical polishing, electrolytic processing, and electrolytic polishing. In contrast to conventional physical processing, these processing methods perform removal processing and the like by causing a chemical dissolution reaction. Therefore, in these processing methods, defects such as work-affected layers and dislocations due to plastic deformation do not occur, and the problem of performing processing without impairing the above-mentioned material characteristics is achieved.
例えば、化学機械的研磨(CMP)は、一般にかなり複雑な操作が必要で、制御も複雑となり、加工時間もかなり長い。更に、研磨後の基板の後洗浄を十分に行う必要があるばかりでなく、スラリーや洗浄液の排液処理のための負荷が大きい等の課題がある。このため、CMP自体を省略もしくはこの負荷を軽減することが強く求められている。 For example, chemical mechanical polishing (CMP) generally requires a fairly complicated operation, is complicated to control, and has a considerably long processing time. Furthermore, not only is it necessary to sufficiently perform post-cleaning of the substrate after polishing, but there are also problems such as a large load for draining the slurry and cleaning liquid. Therefore, there is a strong demand for omitting CMP itself or reducing this load.
このような課題を解決する手段として、電極と被加工物の間に加工処理部材としてのイオン交換体を配置し、電解液として純水もしくは超純水のような電気抵抗の大きな液体を用いて加工を行うことで、被加工物に与える機械的ストレスをなくし、後洗浄も簡便な電解加工が提案されている(例えば、特開2003−145354号公報参照)。 As means for solving such problems, an ion exchanger as a processing member is disposed between the electrode and the workpiece, and a liquid having a large electric resistance such as pure water or ultrapure water is used as an electrolytic solution. There has been proposed electrolytic processing that eliminates mechanical stress applied to the workpiece by performing the processing and that is easy for post-cleaning (see, for example, JP-A-2003-145354).
例えば、銅配線を形成するため、表面に配線材料としての銅膜を成膜した基板にあっては、図2Aに示すように、絶縁膜2の内部に所定のピッチで設けた多数のトレンチ4の内部に銅を埋込みつつ絶縁膜2の表面に銅膜(金属膜)6を堆積させたパターン部Pと、このパターン部Pの周囲を囲繞するように絶縁膜2の表面の銅膜6を堆積させたフィールド部Fが一般に存在する。そして、このパターン部Pには、形成すべき配線の密度や配線幅等により、様々な初期段差が形成される。
For example, in the case of a substrate on which a copper film as a wiring material is formed on the surface in order to form a copper wiring, as shown in FIG. 2A, a large number of
電解加工で銅膜6の表面を加工して平坦化する際、銅膜6の表面の初期段差が原因となって電極と銅膜6との間の電界強度が異なる。特に凸部が集中するパターン部Pではフィールド部Fより電解強度が高くなるため、反応種イオン(研磨する導電膜の溶解を促進するイオン性物質。例えば反応する導電膜が銅の場合、水酸化物イオン)の供給量がフィールド部Fより多くなる。これにより、パターン部Pにおける銅膜6の加工速度がフィールド部Fにおける銅膜6の加工速度よりも大きくなる。しかも、段差を形成する凹部6aと凸部6bにおける銅膜6の加工速度差が得にくく、凹部6aも凸部6bとほぼ同じ速度で加工される。このため、図2B及び2Cに示すように、初期段差が加工によって除去されるに残り、銅膜6の表面を全面に亘って平坦化することが困難となる。しかも、電解加工を更に継続すると、図2Dに示すように、トレンチ4内に埋込んだ銅が加工除去されて配線容量が目減りし、配線抵抗が上昇してしまう。
When the surface of the
このため、酸化剤や錯化剤などの表面皮膜形成剤を添加した電解液を使用して、銅膜6のような被加工物の電解加工を行うようにしている。これにより、銅膜6の凹部6a内での電解溶出反応を抑制し、凹部6aにおける銅膜6の加工速度を凸部6bよりも遅くして、凸部6bを選択的に加工することで、平坦度を上げることができる。しかし、この場合、加工速度を上げるために印加電圧を高くすると、これらの皮膜による電解反応を抑制する効果が不十分となって、十分な段差解消能力を得ることができない。
For this reason, electrolytic processing of a workpiece such as the
また、前述のように、パターン部Pにおける銅膜6の研磨速度がフィールド部Fにおける銅膜6の研磨(処理)速度よりも大きくなる結果、図3A〜3Cに示すように、パターン部Pに位置する銅膜6の全体に凹部9が形成される現象が生じることもある。この凹部9の大きさは、パターン部Pの形状等によってはかなり大きくなり、銅膜6の全面に亘る平坦化を困難にしている。
Further, as described above, as a result of the polishing rate of the
このため、図4A及び4Bに示すように、銅膜6のパターン部Pにおける銅膜6の研磨速度と、フィールド部Fにおけるの銅膜6の研磨速度を同等し、これによって、図4Cに示すように、パターン部P及びフィールド部Fの存在に拘わらず、銅膜6の表面を全面に亘って平坦に研磨することが求められる。この要請に応えるため、様々な試みがなされているが、パターン部Pにおける銅膜6の研磨速度をフィールド部Fにおける銅膜6の研磨速度と同等にするのは一般にかなり困難である。
For this reason, as shown in FIGS. 4A and 4B, the polishing rate of the
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、例えば配線材料としての銅膜等の金属膜(導電膜)の表面に初期段差が形成されていても、金属膜の表面を全面に亘って、しかも十分な加工速度で平坦に研磨できるようにした平坦化方法及び平坦化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances.For example, even if an initial step is formed on the surface of a metal film (conductive film) such as a copper film as a wiring material, the entire surface of the metal film is formed. In addition, it is an object of the present invention to provide a flattening method and a flattening apparatus that can perform flat polishing at a sufficient processing speed.
上記目的を達成するために、本発明の平坦化方法は、被加工物上に形成した初期段差を有する金属膜表面を加工して平坦化するにあたり、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆し、研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工する。 In order to achieve the above object, the planarization method of the present invention forms the initial step on the surface of the metal film when the metal film surface having the initial step formed on the workpiece is processed and planarized. Only the recess is covered with a solid or paste-like coating material, and the surface of the metal film is processed by electrolytic processing without using an abrasive.
この平坦化方法によれば、金属膜表面の凹部を被覆材料で被覆して該凹部の加工を抑制しつつ、金属膜の凸部を選択的に電解加工で加工することで、金属膜表面を平坦化することができる。しかも、被覆材料として、例えば10V以上の印加電圧による電解加工を行っても金属膜と分離することがない、金属膜との結合力の高い固体またはペースト状材料を使用することで、十分な加工速度を得ることができる。 According to this planarization method, the metal film surface is selectively processed by electrolytic processing while covering the recesses on the metal film surface with a coating material and suppressing the processing of the recesses, It can be flattened. Moreover, sufficient processing can be achieved by using a solid or paste-like material having high bonding strength with the metal film that does not separate from the metal film even when electrolytic processing is performed with an applied voltage of 10 V or more, for example. You can get speed.
通常の電解液を使用して電解加工を行ってもよいが、超純水、純水、または電気導電率が500μS/cm以下の液体を使用して電解加工を行うことが望ましく、これにより、被加工物表面の汚染を大幅に低減することができ、また加工後の廃液の処理も容易となる。 Although electrolytic processing may be performed using a normal electrolytic solution, it is desirable to perform electrolytic processing using ultrapure water, pure water, or a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less. Contamination on the surface of the workpiece can be greatly reduced, and processing of the waste liquid after processing is facilitated.
本発明の好ましい一態様において、平坦化方法は、前記金属膜表面に電解加工によって加工されずに残った前記被覆材料を除去し、前記金属膜表面を更に加工する。 In a preferred aspect of the present invention, the planarization method removes the coating material remaining on the surface of the metal film without being processed by electrolytic processing, and further processes the surface of the metal film.
金属膜表面の凹部を被覆材料で被覆し該凹部における金属膜の加工を抑制しつつ金属膜表面を電解加工で加工すると、例えば絶縁材からなる被覆部材が完全に除去されずに金属膜表面に残ることがある。このような場合に、例えば凸部が解消して被覆材料が露出した段階で被覆材料を除去し、金属膜表面を更に加工することで、被覆材料がない平坦化された金属膜表面を得ることができる。被覆材料を除去した後の金属膜表面の加工は、例えば電解液または超純水を用いた電解加工で行っても、通常のCMP等、任意の方法で行ってもよい。 When the concave portion of the metal film surface is coated with a coating material and the metal film surface is processed by electrolytic processing while suppressing the processing of the metal film in the concave portion, for example, the covering member made of an insulating material is not completely removed on the metal film surface. May remain. In such a case, for example, the coating material is removed at the stage where the convex portion is eliminated and the coating material is exposed, and the metal film surface is further processed to obtain a flattened metal film surface without the coating material. Can do. Processing of the surface of the metal film after removing the coating material may be performed by electrolytic processing using, for example, an electrolytic solution or ultrapure water, or may be performed by an arbitrary method such as normal CMP.
前記被覆材料は、例えば抵抗率が106Ω・cm以上の絶縁性材料、または抵抗率が103Ω・cm以下の導電性材料からなる。 The covering material is made of, for example, an insulating material having a resistivity of 10 6 Ω · cm or more, or a conductive material having a resistivity of 10 3 Ω · cm or less.
被覆材料として、抵抗率が106Ω・cm以上(導電率1μS/cm以下)の絶縁性材料を使用し、被覆材料に電流が殆ど流れないようにすることで、被覆材料で被覆された金属膜凹部で電解反応が進行しないようにすることができる。これによって、金属膜の凸部を優先的に除去することができる。この絶縁性材料としては、例えばフォトレジスト、塗料、油性インクまたは速乾性接着剤等が挙げられる。 A metal coated with a coating material by using an insulating material having a resistivity of 10 6 Ω · cm or more (conductivity of 1 μS / cm or less) as a coating material so that almost no current flows through the coating material. It is possible to prevent the electrolytic reaction from proceeding in the film recess. Thereby, the convex part of a metal film can be removed preferentially. Examples of the insulating material include a photoresist, a paint, an oil-based ink, and a quick-drying adhesive.
被覆材料として、抵抗率が103Ω・cm以下(導電率103μS/cm以上)の導電性材料を使用し、被覆材料に電流が流れるようにすることで、導電性材料表面でも電解反応が進行するようにすることができる。これによって、被覆材料内部を通って凹部の金属膜にも電子電流が流れるようにして、金属膜全面における電流密度をより均一にして、被覆部以外の金属膜を均一に加工することができる。この導電性材料としては、例えば導電性塗料、導電性インク、導電性接着剤または導電性ペースト等が挙げられる。これらは、樹脂中に金属微粒子やカーボン等の導電性粒子を配合して導電性を持たせたものであり、導電性粒子の配合量で導電率を制御することができる。 By using a conductive material with a resistivity of 10 3 Ω · cm or less (conductivity of 10 3 μS / cm or more) as the coating material, and allowing the current to flow through the coating material, an electrolytic reaction is also performed on the surface of the conductive material. Can be made to progress. Thereby, an electron current flows through the inside of the coating material and also into the metal film in the concave portion, the current density on the entire surface of the metal film can be made more uniform, and the metal film other than the coating portion can be processed uniformly. Examples of the conductive material include conductive paint, conductive ink, conductive adhesive, or conductive paste. These are those in which conductive particles such as metal fine particles and carbon are blended in a resin to provide conductivity, and the conductivity can be controlled by the blending amount of the conductive particles.
絶縁性材料または導電性材料からなる被覆材料は、電解加工によって多少(金属膜よりも遅く)加工されることが好ましい。 The covering material made of an insulating material or a conductive material is preferably processed somewhat (slower than the metal film) by electrolytic processing.
本発明の好ましい一態様において、前記被覆材料を前記金属膜表面の全面に塗布した後、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凸部に位置する前記被覆材料のみを除去して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆する。 In a preferred aspect of the present invention, after the coating material is applied to the entire surface of the metal film, only the coating material located on the convex portion forming the initial step on the surface of the metal film is removed, and the metal is removed. Only the recesses forming the initial step on the film surface are covered with a coating material.
例えば、金属膜表面の全面に油性インクや油性塗料を塗布した後、金属膜表面の油性インクをアルコールやシンナで拭き取ったり、金属膜表面の全面にレジストを塗布し露光した後、現像したりすることで、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することができる。 For example, after applying oil-based ink or oil-based paint on the entire surface of the metal film, the oil-based ink on the surface of the metal film is wiped off with alcohol or thinner, or a resist is applied to the entire surface of the metal film and exposed and then developed. As a result, only the recesses that form the initial step on the surface of the metal film can be covered with the coating material.
本発明の好ましい一態様において、前記被覆材料を前記金属膜表面の前記凹部に選択的に塗布して、前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆する。
例えば、インクジェット法によって、金属膜表面の凹部のみに選択的にインクを塗布することによって、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを被覆材料で被覆することができる。
In a preferred aspect of the present invention, the coating material is selectively applied to the recesses on the surface of the metal film, and only the recesses that form the initial steps on the surface of the metal film are covered with the coating material.
For example, by selectively applying ink only to the recesses on the surface of the metal film by the ink jet method, only the recesses that form the initial steps on the surface of the metal film can be covered with the coating material.
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、加工処理部材が存在する前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方とを相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行う。 In a preferred aspect of the present invention, a voltage is applied between a machining electrode close to the metal film of the workpiece and a power feeding electrode that feeds the metal film, and the workpiece on which the processing member exists and the workpiece A liquid is supplied between at least one of the processing electrode and the power supply electrode, and the workpiece and at least one of the processing electrode or the power supply electrode are relatively moved to process the surface of the metal film by the electrolytic processing. Do.
液体として、通常の電解液を使用してもよいが、超純水、純水、または電気導電率が500μS/cm以下の液体を使用することが望ましく、これにより、被加工物表面の汚染を大幅に低減することができ、また加工後の廃液の処理も容易となる。 A normal electrolytic solution may be used as the liquid, but it is desirable to use ultrapure water, pure water, or a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less. It can be greatly reduced, and processing of the waste liquid after processing becomes easy.
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることが好ましい。
加工処理部材として、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用することで、超純水等の液体中の水分子の水酸化物イオンと水素イオンへの解離を促進しながら、金属膜表面を加工し平坦化することができる。加工処理部材として、CMPパッド、固定砥粒パッドまたはPVAスポンジ等を使用してもよい。
The processing member is preferably made of an ion exchanger or a material containing an ion exchanger.
By using an ion exchanger or a material containing an ion exchanger as a processing member, the surface of the metal film is promoted while promoting dissociation of water molecules in a liquid such as ultrapure water into hydroxide ions and hydrogen ions. Can be processed and flattened. A CMP pad, fixed abrasive pad, PVA sponge, or the like may be used as the processing member.
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方とを相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行う。 In a preferred aspect of the present invention, a voltage is applied between a machining electrode close to the metal film of the workpiece and a feeding electrode that feeds the metal film, and the workpiece and the machining electrode or the feeding electrode are applied. A liquid is supplied between at least one of the two, and the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode are relatively moved to process the surface of the metal film by the electrolytic processing.
本発明の好ましい一態様において、前記加工電極及び/または前記給電電極の側方に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行う。 In a preferred aspect of the present invention, the metal film surface is processed by the electrolytic processing by bringing a contact member disposed on a side of the processing electrode and / or the feeding electrode into contact with the metal film surface of the workpiece. Do.
このように、接触部材を金属膜表面に接触させて電解加工による金属膜表面の加工を行うことで、加工速度を調整しつつ固体またはペースト状の被覆材料を加工(除去)することができる。この接触部材として、例えばCMPパッド、固定砥粒パッドまたはPVAスポンジ等を使用することができ、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用してもよい。 In this way, by processing the surface of the metal film by electrolytic processing while bringing the contact member into contact with the surface of the metal film, it is possible to process (remove) the solid or paste-like coating material while adjusting the processing speed. As the contact member, for example, a CMP pad, a fixed abrasive pad, a PVA sponge, or the like can be used, and an ion exchanger or a material containing an ion exchanger may be used.
本発明の平坦化装置は、金属膜表面の初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆する被覆材料処理装置と、研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工する電解加工装置とを有する。
前記被覆材料処理装置は、例えばレジスト処理装置からなる。
The planarizing apparatus of the present invention processes a surface of the metal film by a coating material processing apparatus that coats only a recess that forms an initial level difference on the surface of the metal film with a solid or paste-like coating material, and electrolytic processing without using an abrasive. An electrolytic processing apparatus.
The coating material processing apparatus includes, for example, a resist processing apparatus.
本発明の他の平坦化方法は、被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する金属膜(導電膜)表面を研磨して平坦化するにあたり、前記パターン部における金属膜の研磨速度を前記フィールド部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第1研磨を行い、前記フィールド部における金属膜の研磨速度を前記パターン部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第2研磨を行う。 In another planarization method of the present invention, in polishing and planarizing a metal film (conductive film) surface having a pattern part and a field part formed on a workpiece, the polishing rate of the metal film in the pattern part is increased. The first polishing of the metal film surface is performed in a state higher than the polishing rate of the metal film in the field portion, and the metal film in a state where the polishing rate of the metal film in the field portion is higher than the polishing rate of the metal film in the pattern portion. A second polishing of the surface is performed.
この平坦化方法により、第1研磨で主にパターン部内の金属膜(導電膜)表面の初期段差を解消し、第2研磨で主に金属膜表面のパターン部とフィールド部との間の段差を解消して、被加工物全面における金属膜表面を平坦に研磨することができる。第1研磨におけるフィールド部の金属膜の研磨速度、及び第2研磨におけるパターン部の金属膜の研磨速度は、共にゼロであることが最も好ましい。 With this planarization method, the first step mainly eliminates the initial step on the surface of the metal film (conductive film) in the pattern portion, and the second step mainly reduces the step between the pattern portion on the surface of the metal film and the field portion. This eliminates the problem that the metal film surface on the entire surface of the workpiece can be polished flat. Most preferably, the polishing rate of the metal film in the field portion in the first polishing and the polishing rate of the metal film in the pattern portion in the second polishing are both zero.
第1研磨は、パターン部内の金属膜表面の初期段差が解消されるまで継続される。第1研磨におけるパターン部内の金属膜の研磨速度が小さいと、第2研磨でパターン部とフィールド部との間における金属膜表面の段差を解消するのに使用できる金属膜の厚さが小さくなる。従って、第1研磨では、パターン部内の金属膜の研磨速度をフィールド部の金属膜の研磨速度よりも少なくとも2倍以上増加させて、第1研磨でパターン部とフィールド部との間に段差が形成される速度を大きくすることが望ましい。 The first polishing is continued until the initial level difference on the surface of the metal film in the pattern portion is eliminated. When the polishing rate of the metal film in the pattern portion in the first polishing is low, the thickness of the metal film that can be used to eliminate the step on the surface of the metal film between the pattern portion and the field portion in the second polishing is reduced. Therefore, in the first polishing, the polishing rate of the metal film in the pattern portion is increased at least twice as much as the polishing rate of the metal film in the field portion, and a step is formed between the pattern portion and the field portion in the first polishing. It is desirable to increase the speed that is played.
前記第1研磨及び前記第2研磨の少なくとも一方を電解加工で行うことが好ましい。
これにより、CMP自体を省略もしくはこの負荷を軽減することができる。
It is preferable that at least one of the first polishing and the second polishing is performed by electrolytic processing.
Thereby, CMP itself can be omitted or this load can be reduced.
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜表面に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、加工処理部材が存在する、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方とを相対運動させて前記第1研磨及び前記第2研磨をそれぞれ行う。 In a preferred aspect of the present invention, the workpiece is provided with a processing member by applying a voltage between a processing electrode close to the surface of the metal film of the workpiece and a power supply electrode that feeds the metal film. The first polishing and the second polishing are performed by supplying a liquid between the processing electrode and at least one of the power supply electrode and relatively moving the workpiece and at least one of the processing electrode or the power supply electrode. Do each.
このように、電気化学的相互作用により従来のCMPよりも低圧力で金属膜の研磨を行うことで、金属膜の特性が損なわれることを防止することができる。液体として、超純水、純水、または電気導電率が500μS/cm以下の液体または電解液を使用することが好ましく、これにより、被加工物表面の汚染を大幅に低減することができ、また加工後の洗浄及び廃液の処理も容易となる。 As described above, by polishing the metal film at a pressure lower than that of the conventional CMP by electrochemical interaction, it is possible to prevent the characteristics of the metal film from being damaged. As the liquid, it is preferable to use ultrapure water, pure water, or a liquid or electrolytic solution having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, which can significantly reduce contamination of the surface of the workpiece, Cleaning after processing and disposal of waste liquid are also facilitated.
前記加工処理部材は、イオン交換体またはイオン交換体を含む材料からなることが好ましい。
本発明の好ましい一態様において、前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第1研磨を行い、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして前記第2研磨を行う。
The processing member is preferably made of an ion exchanger or a material containing an ion exchanger.
In a preferred aspect of the present invention, the first polishing is performed by bringing the pattern portion and the processing member into contact with each other, and the second polishing is performed with the pattern portion and the processing member being in a non-contact state.
特に、加工処理部材としてイオン交換体等を使用した時、加工処理部材(イオン交換体等)をパターン部に接触させて第1研磨を行い、加工処理部材(イオン交換体等)とパターン部とを非接触状態にすることで、パターン部における金属膜の研磨速度を第1研磨よりも遅くした第2研磨を行うことができる。この第2研磨時に、加工処理部材は、金属膜のフィールド部に接触していても良い。 In particular, when an ion exchanger or the like is used as the processing member, the processing member (ion exchanger or the like) is brought into contact with the pattern portion to perform the first polishing, and the processing member (ion exchanger or the like) and the pattern portion are By making the non-contact state, the second polishing can be performed in which the polishing rate of the metal film in the pattern portion is slower than the first polishing. During the second polishing, the processing member may be in contact with the field portion of the metal film.
加工処理部材をパターン部に非接触な状態にして研磨を行うためには、加工処理部材の接触圧力による変形を小さくする必要がある。このため、加工処理部材として、剛性が高いもの、例えばヤング率を増加させたり、加工処理部材の厚さを厚くして断面2次モーメントが増加するような形状を有するようにしたものが使用される。加工処理部材とフィールド部の金属膜との接触圧力を低減してもよい。 In order to perform polishing while the processing member is not in contact with the pattern portion, it is necessary to reduce deformation of the processing member due to contact pressure. For this reason, a processing member having a high rigidity, for example, a shape that increases the Young's modulus or increases the thickness of the processing member to increase the second moment of section is used. The The contact pressure between the processing member and the metal film in the field portion may be reduced.
本発明の好ましい一態様において、前記パターン部と前記加工処理部材とを接触させて前記第1研磨を行い、前記第2研磨より前または第2研磨と同時に前記パターン部の抵抗形成処理を行う。 In a preferred aspect of the present invention, the first polishing is performed by bringing the pattern portion and the processing member into contact with each other, and the resistance formation processing of the pattern portion is performed before or simultaneously with the second polishing.
パターン部に抵抗を形成する抵抗形成処理を行うことで、パターン部における金属膜の研磨速度を遅らせることができる。この抵抗形成処理としては、以下のような処理が挙げられる。
(1)パターン部を酸化剤(H2O2,O3等)または錯化剤に晒し、パターン部における金属膜表面を不働態化または錯体化させて、反応種イオンがパターン部における金属膜表面へ到達するのを抑制する処理。
(2)液体に絶縁性を有する添加剤を導入し、パターン部における金属膜表面を該添加剤(絶縁物)で被覆して、反応種イオンがパターン部における金属膜表面に到達するのを防止する処理。
(3)液体に反応種イオンと金属膜との反応を抑制する添加剤、例えばBTA(ベンゾトリアゾール)のような防食剤を導入して、反応種イオンと金属膜との反応そのものを抑制する処理。
By performing the resistance forming process for forming a resistance in the pattern portion, the polishing rate of the metal film in the pattern portion can be delayed. Examples of the resistance forming process include the following processes.
(1) The pattern portion is exposed to an oxidizing agent (H 2 O 2 , O 3, etc.) or a complexing agent, and the metal film surface in the pattern portion is passivated or complexed so that the reactive species ions are in the metal film in the pattern portion. Processing to suppress reaching the surface.
(2) Insulating additive is introduced into the liquid, and the metal film surface in the pattern part is covered with the additive (insulator) to prevent reactive species ions from reaching the metal film surface in the pattern part. To do.
(3) Treatment that suppresses the reaction between the reactive species ions and the metal film by introducing an anticorrosive agent such as BTA (benzotriazole) into the liquid to suppress the reaction between the reactive species ions and the metal film. .
抵抗形成処理は、パターン部にのみに行われることが望ましいが、仮にフィールド部に行われても、加工処理部材または接触部材の接触圧力でフィールド部から除去または除外できる程度であれば良い。抵抗形成処理は、第2研磨の前に行っても、第2研磨と同時に行ってもよい。 Although the resistance forming process is desirably performed only on the pattern portion, it may be performed to the field portion as long as it can be removed or removed from the field portion by the contact pressure of the processing member or the contact member. The resistance forming process may be performed before the second polishing or simultaneously with the second polishing.
本発明の好ましい一態様において、前記第2研磨は、前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工処理部材とを非接触状態にして行う。
第2研磨の際に、加工処理部材がパターン部に接触しないようにすることで、抵抗形成処理によって、パターン部の金属膜表面に形成された不働態化膜、錯化物または絶縁物等の抵抗が、加工処理部材と接触して除去されてしまうことを防止することができる。
In a preferred aspect of the present invention, the second polishing is performed in a non-contact state between the pattern portion and the processing member while performing a resistance forming process for the pattern portion.
By preventing the processing member from coming into contact with the pattern portion during the second polishing, resistance such as a passivated film, a complex, or an insulator formed on the metal film surface of the pattern portion by the resistance forming process. However, it is possible to prevent the contact with the processing member from being removed.
前記加工電極及び/または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の前記金属膜表面に接触させて前記第1研磨及び前記第2研磨の少なくとも一方を行うようにしてもよい。 You may make it perform at least one of the said 1st grinding | polishing and the said 2nd grinding | polishing by making the contact member arrange | positioned in the vicinity of the said process electrode and / or the said power supply electrode contact the said metal film surface of the said to-be-processed object.
本発明の好ましい一態様において、被加工物の金属膜に近接させた加工電極と該金属膜に給電する給電電極との間に電圧を印加し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方とを相対運動させて前記第1研磨及び前記第2研磨をそれぞれ行う。 In a preferred aspect of the present invention, a voltage is applied between a machining electrode close to the metal film of the workpiece and a feeding electrode that feeds the metal film, and the workpiece and the machining electrode or the feeding electrode are applied. The first polishing and the second polishing are performed by supplying a liquid between at least one of the workpiece and relatively moving the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode, respectively.
第2研磨より前または第2研磨と同時に抵抗形成処理を行ってもよい。また、前記パターン部の抵抗形成処理を行いつつ、前記パターン部と前記加工電極とを非接触状態にして前記第2研磨を行ってもよい。 The resistance forming process may be performed before the second polishing or simultaneously with the second polishing. Further, the second polishing may be performed while the pattern portion and the processing electrode are in a non-contact state while performing the resistance forming process of the pattern portion.
前記加工電極及び/または前記給電電極の近傍に配置した接触部材を前記被加工物の導電膜表面に接触させて前記第1研磨及び前記第2研磨の少なくとも一方を行ってもよい。
前記加工電極と前記被加工物の前記金属膜表面との距離を0.05μm以上50μm以下にして前記第1研磨及び前記第2研磨の少なくとも一方を行ってもよい。
You may perform at least one of said 1st grinding | polishing and the said 2nd grinding | polishing by making the contact member arrange | positioned in the vicinity of the said process electrode and / or the said power supply electrode contact the electrically conductive film surface of the said to-be-processed object.
The distance between the processing electrode and the metal film surface of the workpiece may be 0.05 μm or more and 50 μm or less, and at least one of the first polishing and the second polishing may be performed.
イオン性反応促進剤を導電率が500μS/cm以下の液体と組合せて使用することによって、加工電極と被加工物の金属膜表面との距離を0.05μm以上50μm以下にした第1研磨を行うことができる。イオン性反応促進剤は、抵抗形成処理に使用される絶縁性の添加剤または防腐剤として作用し電解処理を抑制する物質の吸着を阻止して、電解処理(反応)を維持することができる。イオン性反応促進剤として、ビス(3−スルホポリピル)ジスルフィドに代表されるスルホン基を有する有機硫黄が好ましく使用される。液体の電気導電率が高いと、パターン部及びフィールド部における金属膜の研磨が共に等方的となり、パターン部とフィールド部における金属膜の研磨速度に差が出ないが、液体の電気導電率を小さくすることで、これらの研磨を異方性に近づけて、パターン部とフィールド部における金属膜の研磨速度に差が出るようにすることができる。また、研磨時に、イオン性反応促進剤を電界強度の強い部分、つまりパターン部における金属膜の凸部上端に集中させ、これによって、パターン部における金属膜の研磨速度を上昇させることができる。加工電極と金属膜との距離を変化させて電解研磨を行ったところ、この距離を0.05μmから50μmとすることで、金属膜を好適に研磨できることが実験的に確認されている。 By using an ionic reaction accelerator in combination with a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, the first polishing is performed so that the distance between the processing electrode and the metal film surface of the workpiece is 0.05 μm or more and 50 μm or less. be able to. The ionic reaction accelerator acts as an insulating additive or preservative used in the resistance forming treatment and can prevent the adsorption of a substance that suppresses the electrolytic treatment to maintain the electrolytic treatment (reaction). As the ionic reaction accelerator, organic sulfur having a sulfone group represented by bis (3-sulfopolypyr) disulfide is preferably used. When the electrical conductivity of the liquid is high, the polishing of the metal film in the pattern portion and the field portion is both isotropic, and there is no difference in the polishing rate of the metal film in the pattern portion and the field portion. By reducing the size, it is possible to bring these polishings closer to anisotropy and to make a difference in the polishing rate of the metal film in the pattern portion and the field portion. Further, at the time of polishing, the ionic reaction accelerator is concentrated on the portion where the electric field strength is strong, that is, on the upper end of the convex portion of the metal film in the pattern portion, whereby the polishing rate of the metal film in the pattern portion can be increased. When electrolytic polishing was performed while changing the distance between the processing electrode and the metal film, it has been experimentally confirmed that the metal film can be suitably polished by setting this distance to 0.05 μm to 50 μm.
時間管理、テーブル電流の検出または画像認識によって、前記第1研磨の終点を検知することができる。
時間管理とは、加工時間管理のことであり、電流条件を下に決定された所定の加工時間が経過した時点で第一研磨を終了する。
The end point of the first polishing can be detected by time management, table current detection, or image recognition.
Time management is processing time management, and the first polishing is terminated when a predetermined processing time determined under the current condition has elapsed.
第1研磨の進行に伴って、パターン部内のパターン形状、つまり金属膜表面の段差が徐々に解消され、この段差がほぼ完全に解消されて平坦化された時点を第1研磨の終点とする。例えば加工処理部材を金属膜に接触させつつ該金属膜表面を研磨する時、研磨の進行に伴って金属膜表面が平坦化されると、金属膜と加工処理部材との間の接触面積が大きくなって、テーブル電流が大きくなり、またパターン画像の変化として捉えた時、パターン形状が徐々に消えてゆく。このため、テーブル電流の検出または画像認識によって第1研磨の終点を検知することができる。 As the first polishing progresses, the pattern shape in the pattern portion, that is, the step on the metal film surface is gradually eliminated, and the point at which the step is almost completely eliminated and flattened is defined as the end point of the first polishing. For example, when the metal film surface is polished while the processing member is in contact with the metal film, the contact area between the metal film and the processing member increases when the metal film surface is flattened as the polishing progresses. As a result, the table current increases, and the pattern shape gradually disappears when it is considered as a change in the pattern image. Therefore, the end point of the first polishing can be detected by detecting the table current or recognizing the image.
本発明の平坦化装置は、被加工物上に形成したパターン部とフィールド部を有する導電膜表面を、前記パターン部における導電膜の研磨速度の方が前記フィールド部における導電膜の研磨速度よりも高い状態で研磨する第1研磨部と、前記フィールド部における導電膜の研磨速度の方が前記パターン部における導電膜の研磨速度よりも高い状態で導電膜表面を研磨する第2研磨部を有する。
前記第1研磨部及び第2研磨部の少なくとも一方は、電解加工で研磨を行うことが好ましい。
In the planarization apparatus of the present invention, the polishing rate of the conductive film in the pattern portion is higher than the polishing rate of the conductive film in the field portion on the conductive film surface having the pattern portion and the field portion formed on the workpiece. A first polishing portion that polishes in a high state and a second polishing portion that polishes the conductive film surface in a state where the polishing rate of the conductive film in the field portion is higher than the polishing rate of the conductive film in the pattern portion.
It is preferable that at least one of the first polishing portion and the second polishing portion is polished by electrolytic processing.
本発明によれば、例えば配線材料としての銅膜等の金属膜(導電膜)の表面に初期段差が形成されていても、導電膜の表面を全面に亘って平坦に研磨して、導電膜表面の平坦化をより簡便に行うことができる。 According to the present invention, even if an initial step is formed on the surface of a metal film (conductive film) such as a copper film as a wiring material, the surface of the conductive film is polished flatly over the entire surface, The surface can be flattened more easily.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、被加工物として基板を使用し、基板の表面に形成した配線材料としての銅膜6(図1B参照)を加工の対象となる金属膜(導電膜)として、この銅膜(金属膜)6の表面を加工して平坦化するようにした例を示している。本発明を基板以外の被加工物や、銅膜以外の金属膜(導電膜)の平坦化にも適用できることは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a substrate is used as a workpiece, and a copper film 6 (see FIG. 1B) as a wiring material formed on the surface of the substrate is used as a metal film (conductive film) to be processed. In this example, the surface of the film (metal film) 6 is processed and flattened. Needless to say, the present invention can also be applied to planarization of a workpiece other than a substrate and a metal film (conductive film) other than a copper film.
図5は、本発明の実施の形態に係る平坦化装置を示す平面図である。図5に示すように、平坦化装置は、例えば、図1Bに示すように、表面に加工の対象となる金属膜(導電膜)としての銅膜6を有する基板Wを収納したカセットを搬出入する搬出入部としての一対のロード・アンロード部30と、基板Wを反転させる反転機32と、基板Wの表面に被覆材料としてのレジストを塗布し露光する、被覆材料処理装置としてのレジスト処理装置34と、研磨材を用いない電解加工を行う電解加工装置36と、電解加工後の基板Wを洗浄・乾燥する洗浄部38を備えている。これらの機器は直列に配置されており、これらの機器の間で基板Wを搬送して授受する搬送装置としての搬送ロボット40がこれらの機器と平行に走行自在に配置されている。また、電解加工装置36による電解加工の際に、後述する加工電極と給電電極との間に印加する電圧、またはこれらの間を流れる電流をモニタするモニタ部42がロード・アンロード部30に隣接して配置されている。
FIG. 5 is a plan view showing the flattening device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the flattening apparatus carries in and out a cassette containing a substrate W having a
図6は、基板処理装置内のレジスト処理装置(被覆材料処理装置)34を示す。図6に示すように、レジスト処理装置34は、レジスト塗布部50と露光部52とから主に構成されている。レジスト塗布部50は、銅膜6(図1B参照)が形成された表面を上向きにして基板Wを着脱自在に保持する回転自在な基板ステージ54と、この基板ステージ54の上方に揺動自在に配置された揺動アーム56と、この揺動アーム56の自由端に取付けられて、基板ステージ54で保持した基板Wのほぼ中央の処理位置と側方の待避位置との間を移動するレジスト滴下ノズル58を備えている。基板ステージ54の直上方に位置して、紫外線ランプ60を内蔵した露光部52が配置されている。更に、図示しないが、レジスト塗布装置34は、基板Wの表面に現像液を供給して露光したレジストを現像する現像部、及び現像後の基板表面を洗浄する洗浄部が備えられている。基板を洗浄した後に、レジストを、例えば100〜150℃でベーク処理するヒータステージをレジスト処理装置34の側方等に設置するようにしてもよい。
FIG. 6 shows a resist processing apparatus (coating material processing apparatus) 34 in the substrate processing apparatus. As shown in FIG. 6, the resist
この例では、抵抗率が106Ω・cm以上(導電率1μS/cm以下)の絶縁性材料からなるポジ型フォトレジストを被覆材料として使用し、このポジ型フォトレジスト62を基板Wの表面に塗布するようにしている。レジストには、感光する光の波長によって、フォトレジストの他に、X線レジスト、電子線レジストなどがあるが、本発明では、いずれのレジストを使用してもよい。また、感光した部分が現像により溶解するか、感光していない部分が溶解するかによって、ポジ型とネガ型に分類でき、この例では、ポジ型を使用しているが、ネガ型を使用するようにしてもよい。レジストの代わりに、塗料、油性インク(油性マーカ)または乾燥性接着剤等を使用してもよい。
In this example, a positive photoresist made of an insulating material having a resistivity of 10 6 Ω · cm or more (
このレジスト処理装置34の操作を、図7A〜7Cを参照して説明する。先ず、基板ステージ54の上面に表面を上向きにして基板Wを保持する。そして、基板ステージ54の側方の待避位置にあったレジスト滴下ノズル58を基板ステージ54で保持した基板Wのほぼ中央の処理位置に移動させる。この状態で、基板Wのほぼ中央にレジスト滴下ノズル58からポジ型フォトレジスト62を滴下し、基板Wを基板ステージ54と共に回転させてスピンコートする。これにより、図7Aに示すように、絶縁膜2に設けたトレンチ4の内部に埋込み絶縁膜2を覆う銅膜(金属膜)6の凹部6a内に入り込ませながら、ポジ型フォトレジスト62を銅膜6の表面に均一に塗布する。
The operation of the resist
次に、レジスト滴下ノズル58を処理位置から待避位置に移動させ、露光部52の紫外線ランプ60から基板Wの表面に向けて紫外線を照射し、これによって、図7Bに示すように、銅膜6の凹部6aの底部に位置するレジスト62aを残して他のレジスト62bを露光する。そして、この基板Wの表面に現像液を供給し現像して、図7Cに示すように、露光されたレジスト62bを除去する。これによって、銅膜6の凹部6aを絶縁性材料のレジスト(被覆材料)62(62b)からなる被覆層(絶縁層)で被覆する。
Next, the resist dripping
そして、基板Wの表面を純水等で洗浄(リンス)し、必要に応じて、例えば100〜150℃のベーク処理を行う。このように、レジスト62にベーク処理を行い、レジスト62中の溶媒を蒸発させることによって、下記の電解加工におけるレジスト62の除去速度を変化させることができる。これを利用し、ベーク処理温度とベーク処理時間を調整することよって、銅膜(金属膜)6とレジスト62の電解加工における選択比を制御して、銅膜6を平坦化することが可能となる。一般的には、高い温度で、長時間ベーク処理することによって、レジストの加工速度は遅くなる。
And the surface of the board | substrate W is wash | cleaned (rinsing) with a pure water etc., for example, the baking process of 100-150 degreeC is performed as needed. Thus, by removing the resist 62 by baking the resist 62 and evaporating the solvent in the resist 62, the removal rate of the resist 62 in the following electrolytic processing can be changed. By utilizing this, by adjusting the baking processing temperature and baking processing time, it is possible to control the selection ratio in the electrolytic processing between the copper film (metal film) 6 and the resist 62 and to flatten the
図8は、図5に示す電解加工装置36を模式的に示す平面図で、図9は、図8の縦断面図である。図8及び図9に示すように、この電解加工装置36は、上下動可能かつ水平面に沿って往復運動可能なアーム240と、アーム240の自由端に垂設されて基板Wを下向き(フェースダウン)に吸着保持する基板保持部242と、アーム240が取付けられる可動フレーム244とを備えている。
8 is a plan view schematically showing the
可動フレーム244の上部には上下動用モータ250が設置されており、この上下動用モータ250には上下方向に延びるボールねじ252が連結されている。ボールねじ252にはアーム240の基部240aが係合しており、上下動用モータ250の駆動に伴ってアーム240がボールねじ252を介して上下動する。また、可動フレーム244は、水平方向に延びるボールねじ254に取付けられており、往復運動用モータ256の駆動に伴ってアーム240と共に水平面に沿って往復運動する。
A
基板保持部242は、アーム240の自由端に設置された自転用モータ258に接続されており、自転用モータ258の駆動に伴って回転(自転)する。上述したように、アーム240は、上下動及び水平方向に往復運動可能となっており、基板保持部242は、アーム240と一体となって上下動及び水平方向に往復運動可能となっている。
The
基板保持部242の下方には、矩形状の電極部246が配置されている。この電極部246の大きさは、基板保持部242で保持する基板Wの外径よりも一回り大きな大きさに設定されている。
A
電極部246の下方には中空モータ260が設置されており、この中空モータ260の主軸262には、この主軸262の上端面の中心から偏心した位置に駆動端264が設けられている。電極部246は、その中央において、駆動端264に軸受(図示せず)を介して回転自在に連結されている。電極部246と中空モータ260との間には、周方向に3つ以上の自転防止機構(図示せず)が設けられている。これによって、中空モータ260の駆動により電極部246がスクロール運動(並進回転運動)を行う。
A
次に、電極部246について詳細に説明する。図10は、電極部246の縦断面図である。図8及び図10に示すように、電極部246は、X方向(図8参照)に延びる複数の電極部材282を備えており、これらの電極部材282は、平板状の加工テーブル284上に並列に等ピッチで配置されている。
Next, the
図10に示すように、各電極部材282は、電源248(図8参照)に接続される電極286と、電極286の表面を一体的に覆う、加工処理部材としてのイオン交換体290とを備えている。イオン交換体290は、電極286の両側に配置された保持プレート285により電極286に取付けられている。
As shown in FIG. 10, each
なお、この例では、加工処理部材として、イオン交換体を使用した例を示しているが、イオン交換体を含む材料や、発泡ポリウレタンパッド(例えばIC−1000,ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ社製)等の研磨パッド、固定砥粒パッドまたはPVAスポンジ等で加工処理部材を構成してもよい。 In this example, an ion exchanger is used as the processing member. However, a material containing the ion exchanger or a foamed polyurethane pad (for example, IC-1000, manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials) The processing member may be composed of a polishing pad such as a fixed abrasive pad, a PVA sponge, or the like.
イオン交換体290としては通水性に優れたものを使用することがより好ましい。純水や超純水がイオン交換体290を通過するように流すことで、水の解離反応を促進させる官能基(強酸性陽イオン交換材料ではスルホン酸基)に十分な水を供給して水分子の解離量を増加させ、水酸化物イオン(もしくはOHラジカル)との反応により発生した加工生成物(ガスも含む)を水の流れにより除去して、加工効率を高めることができる。このような通水性を有する部材としては、例えば、通液性を有するスポンジ状の部材やナフィオン(デュポン社の商標)のような膜状部材に開孔を設けて通水性をもたせるようにしたものを使用することができる。
It is more preferable to use an
イオン交換体290は、アニオン交換基またはカチオン交換基を付与した不織布で構成されていてもよい。カチオン交換体は、好ましくは強酸性カチオン交換基(スルホン酸基)を担持したものであるが、弱酸性カチオン交換基(カルボキシル基)を担持したものでもよい。アニオン交換体は、好ましくは強塩基性アニオン交換基(4級アンモニウム基)を担持したものであるが、弱塩基性アニオン交換基(3級以下のアミノ基)を担持したものでもよい。また、イオン交換体290の素材の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系高分子、又はその他有機高分子が挙げられる。素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多孔質材、ネット、または短繊維等が挙げられる。イオン交換体290の内部に強酸性陽イオン交換繊維(不織布イオン交換体)を配置して、イオン交換容量を高めてもよい。
The
例えば強塩基性アニオン交換基を付与した不織布は、繊維径20〜50μmで空隙率が約90%のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖をアミノ化して第4級アンモニウム基を導入して作製される。導入されるイオン交換基の容量は、導入するグラフト鎖の量により決定される。グラフト重合を行うためには、例えばアクリル酸、スチレン、メタクリル酸グリシジル、クロロメチルスチレン等のモノマーを用い、これらのモノマー濃度、反応温度及び反応時間を制御することで、重合するグラフト量を制御することができる。したがって、グラフト重合前の素材の重量に対し、グラフト重合によって増加した重量の比をグラフト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で500%が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で5meq/gが可能である。 For example, a nonwoven fabric provided with a strongly basic anion exchange group is grafted by a so-called radiation graft polymerization method in which a polyolefin nonwoven fabric having a fiber diameter of 20 to 50 μm and a porosity of about 90% is subjected to graft polymerization after γ-ray irradiation. It is prepared by introducing a chain and then aminating the introduced graft chain to introduce a quaternary ammonium group. The capacity of the ion exchange group to be introduced is determined by the amount of graft chains to be introduced. In order to carry out graft polymerization, for example, monomers such as acrylic acid, styrene, glycidyl methacrylate, chloromethyl styrene and the like are used, and by controlling the monomer concentration, reaction temperature and reaction time, the amount of grafting to be controlled is controlled. be able to. Therefore, the ratio of the weight increased by the graft polymerization to the weight of the material before the graft polymerization is called the graft ratio. This graft ratio can be 500% at the maximum, and the ion exchange group introduced after the graft polymerization. Can be up to 5 meq / g.
強酸性カチオン交換基を付与した不織布は、上記強塩基性アニオン交換基を付与する方法と同様に、繊維径20〜50μmで空隙率が約90%のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖を、例えば加熱した硫酸で処理してスルホン酸基を導入して作製される。また、加熱したリン酸で処理すればリン酸基が導入できる。ここでグラフト率は、最大で500%が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で5meq/gが可能である。 The nonwoven fabric provided with the strongly acidic cation exchange group was irradiated with γ-rays on a polyolefin nonwoven fabric having a fiber diameter of 20 to 50 μm and a porosity of about 90% in the same manner as the method of providing the strongly basic anion exchange group. The graft chain is introduced by a so-called radiation graft polymerization method in which post-graft polymerization is performed, and then the introduced graft chain is treated with, for example, heated sulfuric acid to introduce a sulfonic acid group. Moreover, a phosphoric acid group can be introduce | transduced if it processes with the heated phosphoric acid. Here, the graft ratio can be 500% at the maximum, and the ion exchange group introduced after the graft polymerization can be 5 meq / g at the maximum.
イオン交換体290の素材の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系高分子、又はその他有機高分子が挙げられる。またイオン交換体290の素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多孔質材、短繊維等が挙げられる。ポリエチレンやポリプロピレンを素材として使用した場合は、放射線(γ線又は電子線)を先に素材に照射する(前照射)ことで、素材にラジカルを発生させ、次にモノマーと反応させてグラフト重合することができる。これにより、均一性が高く、不純物が少ないグラフト重合物ができる。一方、ポリオレフィン以外の有機高分子を素材として使用し場合は、素材にモノマーを含浸させ、そこに放射線(γ線、電子線及び紫外線)を照射(同時照射)することで、ラジカル重合することができる。この場合、グラフと鎖の均一性に欠けるが、ほとんどの素材に適用できる。
Examples of the material of the
イオン交換体290をアニオン交換基又はカチオン交換基を付与した不織布で構成することで、純水や超純水等の液体が不織布の内部を自由に移動して、不織布内部の水分解触媒作用を有する活性点に容易に到達することが可能となって、多くの水分子が水素イオンと水酸化物イオンに解離される。更に、解離によって生成した水酸化物イオンが純水や超純水等の液体の移動に伴って効率良く電極286の表面に運ばれるため、低い印加電圧でも高電流が得られる。
By constituting the
イオン交換体290をアニオン交換基又はカチオン交換基の一方を付与したもののみで構成すると、電解加工できる被加工材料が制限されるばかりでなく、極性により不純物が生成しやすくなる。そこで、アニオン交換基を有するアニオン交換体とカチオン交換基を有するカチオン交換体とを重ね合わせたり、イオン交換体290自体にアニオン交換基とカチオン交換基の双方の交換基を付与するようにしたりしてもよく、これにより、被加工材料の範囲を拡げるとともに、不純物を生成しにくくすることができる。
When the
この例では、隣り合う電極部材282の電極286に、電源248の陰極と陽極とが交互に接続されている。例えば、電極286a(図10参照)を電源248の陰極に接続し、電極286b(図10参照)を陽極に接続する。例えば、銅を加工する場合においては、陰極側に電解加工作用が生じるので、陰極に接続した電極286が加工電極286aとなり、陽極に接続した電極286が給電電極286bとなる。このように、この例では、加工電極286aと給電電極286bとが並列に交互に配置される。
In this example, the cathode and the anode of the
加工材料によっては、電源の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよい。すなわち、被加工材料が例えば銅やモリブデン、鉄である場合には、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源の陰極に接続した電極286aが加工電極となり、陽極に接続した電極286bが給電電極となる。一方、被加工材料が例えばアルミニウムやシリコンである場合には、陽極側で電解加工作用が生じるため、電源の陽極に接続した電極286bが加工電極となり、陰極に接続した電極286aが給電電極となる。
Depending on the processing material, the electrode connected to the cathode of the power source may be used as the feeding electrode, and the electrode connected to the anode may be used as the processing electrode. That is, when the material to be processed is, for example, copper, molybdenum, or iron, an electrolytic processing action occurs on the cathode side. Therefore, the
このように、加工電極286aと給電電極286bとを電極部246のY方向(電極部材282の長手方向と垂直な方向)に交互に設けることで、基板Wの銅膜(金属膜)6(図1B参照)に給電を行う給電部を設ける必要がなくなり、基板Wの全面の加工が可能となる。また、電極286間に印加される電圧の正負をパルス状に変化させることで、電解生成物を溶解させ、加工の繰り返しの多重性によって加工面の平坦度を向上させることができる。
As described above, the
ここで、電極部材282の電極286は、電解反応により、酸化又は溶出が一般に問題となる。このため、電極の素材として、電極に広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比較的不活性な貴金属、導電性酸化物又は導電性セラミックスを使用することが好ましい。この貴金属を素材とした電極としては、例えば、下地の電極素材にチタンを用い、その表面にめっきやコーティングで白金又はイリジウムを付着させ、高温で焼結して安定化と強度を保つ処理を行ったものが挙げられる。セラミックス製品は、一般に無機物質を原料として熱処理によって得られ、各種の非金属・金属の酸化物・炭化物・窒化物などを原料として、様々な特性を持つ製品が作られている。この中に導電性を持つセラミックスもある。電極が酸化すると電極の電気抵抗値が増加し、印加電圧の上昇を招くが、白金などの酸化しにくい材料やイリジウムなどの導電性酸化物で電極表面を保護することで、電極素材の酸化による導電性の低下を防止することができる。
Here, oxidation or elution of the
図10に示すように、電極部246の加工テーブル284の内部には、被加工面に純水、より好ましくは超純水を供給するための流路292が形成されており、この流路292は純水供給管294を介して純水供給源(図示せず)に接続されている。各電極部材282の両側には、支持体296が立設され、この各支持体296の上面に基板Wの表面(下面)に接触する接触部材298が設置されている。この支持体296及び接触部材298の内部には、流路292に連通する連通孔296aが形成されており、この連通孔296aを介して純水、好ましくは超純水が基板Wと電極部材282のイオン交換体290との間に供給される。
As shown in FIG. 10, a
この接触部材298として、CMPパッド、固定砥粒パッドまたはPVAスポンジ等を使用することができる。イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用してもよい。
As the
この電解加工装置36にあっては、図11に示すように、基板Wをある程度の力でイオン交換体290に押し付けて基板Wを接触部材298の上面に接触させる。これによって、基板Wの押圧力を接触部材298が受け、基板Wとイオン交換体290との接触面積が変化しないようにして、基板Wが傾くことを防止し、接触面積を均一にして、均一な加工を実現することができる。接触部材298によって、レジスト等の被覆材料の除去加工速度を調整することが可能となる。
In this
各電極部材282の電極286の内部には、流路292からイオン交換体290に通じる貫通孔300が形成されている。このような構成により、流路292内の純水または超純水等の流体は、貫通孔300を通ってイオン交換体290に供給される。
A through-
本発明は、イオン交換体を用いた電解加工に限られない。例えば、加工液として電解液を用いた場合は、電極の表面に取付けられる加工処理部材としては、イオン交換体に限られず、柔らかい研磨パッドや不織布のようなものであってもよい。 The present invention is not limited to electrolytic processing using an ion exchanger. For example, when an electrolytic solution is used as the processing liquid, the processing member attached to the surface of the electrode is not limited to the ion exchanger, and may be a soft polishing pad or a nonwoven fabric.
このような構成の電解加工装置36の操作においては、図11に示すように、基板保持部242で保持した基板Wを、接触部材298の上面に接触させつつ、電極部246のイオン交換体290の表面にも接触させる。この状態で、基板保持部242で保持した基板Wを回転させつつ、中空モータ260を駆動して電極部246をスクロール運動させ、同時に、支持体296の連通孔296aから基板Wと電極部材282との間に純水又は超純水を供給し、各電極部材282の貫通孔300を通じて純水又は超純水をイオン交換体290に含ませる。この例では、イオン交換体290に供給された純水又は超純水は、各電極部材282の長手方向端部から排出される。そして、電源248により加工電極286aと給電電極286bとの間に所定の電圧を印加して、基板Wの表面に堆積させた銅膜(金属膜)6の電解加工を行う。
In the operation of the
次に、この実施の形態における平坦化装置を用いた電解加工について説明する。まず、例えば、図1Bに示すように、絶縁膜2内に形成したトレンチ4内の埋込みつつ該絶縁膜2の表面に金属膜(被加工部)として銅膜6を形成した基板Wを収納したカセットをロード・アンロード部30にセットし、このカセットから1枚の基板Wを搬送ロボット40で取出す。この銅膜6には、図12Aに示すように、多数の凹部6aと凸部6bを有するパターン部Pと該パターン部Pを包囲するフィールド部Fが形成されている。搬送ロボット40は、取出した基板Wをレジスト処理装置(被覆材料処理装置)34に搬送し、このレジスト処理装置34で、この例では、前述のようにして、銅膜6の凹部6aを絶縁性材料のレジスト(被覆材料)62からなる被覆層(絶縁層)で被覆する。そして、このレジスト62に、所定の温度で所定の時間のベーク処理を行って、電解加工におけるレジスト62の除去速度を調整する。
Next, electrolytic processing using the planarization apparatus in this embodiment will be described. First, for example, as shown in FIG. 1B, a substrate W in which a
搬送ロボット40は、ベーク処理後の基板Wをレジスト処理装置34から受取り、必要に応じて反転機32に搬送して、基板Wの銅膜6を形成した表面が下を向くように反転させる。
The
搬送ロボット40は反転させた基板Wを受取り、これを電解加工装置36に搬送し、基板保持部242に吸着保持させる。次に、上下動用モータ250を駆動して基板保持部242を下降させ、この基板保持部242で保持した基板Wを電極部246の接触部材298及びイオン交換体290の表面に接触させる。この状態で、自転用モータ258を駆動して基板Wを回転させ、同時に中空モータ260を駆動して電極部246をスクロール運動させる。同時に、基板Wとイオン交換体290との間に純水又は超純水を供給する。
The
そして、電源248により加工電極286aと給電電極286bとの間に所定の電圧を印加し、イオン交換体290により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極(陰極)286aにおいて電解加工を行う。この加工において、銅膜6のパターン部P内の凹部6aは、絶縁性材料からなり、従って電解加工による加工が抑制されるレジスト(被覆材料)62で被覆されており、このため、銅膜6のレジスト(被覆材料)62で被覆されていない部分が優先的に加工されて、銅膜6の表面が徐々に平坦化される。
Then, a predetermined voltage is applied between the
つまり、図12Aに示すように、絶縁膜2の内部に形成したトレンチ4内に埋込みつつ成膜した銅膜6のパターン部Pにおける凹部6aの底部を絶縁性材料からなるレジスト(被覆材料)62で被覆した状態で電解加工を開始すると、最初は、主にパターン部Pにおける銅膜6の凸部6bが優先的に加工され、これによって、図12Bに示すように、パターン部P内が徐々に平坦化される。更に加工が進行すると、パターン部P内の銅膜6の加工が抑制されて、フィールド部Fの銅膜6が優先的に加工され、これによって、図12Cに示すように、銅膜6のパターン部Pにおける凹部6a内に絶縁性材料からなるレジスト(被覆材料)62を僅かに残した状態で、パターン部P及びフィールド部Fが平坦化される。そして、更に加工が進行すると、銅膜6のパターン部Pにおける凹部6a内に残ったレジスト62が除去されて、図12Dに示すように、銅膜6の表面が平坦化される。
That is, as shown in FIG. 12A, a resist (coating material) 62 made of an insulating material is used as the bottom of the
このレジスト62として、加工電極286aと給電電極286bとの間に、例えば10V以上の電圧を印加して電解加工を行っても、銅膜6と分離することがない、銅膜6との結合力の高い被覆層(絶縁層)を形成する材料を使用することで、レジスト62による電解反応を抑制する効果を維持しながら、十分な加工速度を得ることができる。
As this resist 62, even when electrolytic processing is performed by applying a voltage of, for example, 10 V or more between the
このように、絶縁性材料からなるレジスト62等の被覆材料は、電解加工によって、銅膜6等の金属膜よりも遅い速度で多少加工されることが好ましい。しかも電解加工におけるレジスト62の加工速度と銅膜6の加工速度の選択比を調整することで、銅膜6の表面にレジスト62を残すことなく、銅膜6の表面を平坦化することができる。
As described above, it is preferable that the covering material such as the resist 62 made of an insulating material is slightly processed at a slower speed than the metal film such as the
前述のように、銅膜6の表面に接触部材298を接触させつつ相対的に移動させ、この接触部材298で被覆材料の表面を削り取るようにすることによっても、レジスト(被覆材料)62の加工速度を調整することができる。このことは、以下の例にあっても同様である。
As described above, the resist (coating material) 62 can also be processed by moving the
この例では、銅膜6及びレジスト62を連続的に加工して、レジスト62を残すことなく銅膜6の表面を平坦化するようにした例を示しているが、例えば、レジスト62の加工速度の関係で、連続的な加工ではレジスト62を残すことなく除去して銅膜6の表面を平坦化することが困難な場合がある。このような場合には、例えば図12Cに示すように、パターン部P及びフィールド部Fにおける銅膜6の表面が平坦化して、銅膜6の表面にレジスト62が露出した段階で、このレジスト62を別工程で除去し、しかる後、銅膜6の表面を更に加工することで、図12Dに示すように、レジスト62を残すことなく銅膜6の表面を平坦化するようにしてもよい。このレジスト62を除去した後の加工は、例えば電解液または超純水を用いた電解加工で行っても、通常のCMP等、任意の方法で行ってもよい。
In this example, the
前述のように、銅膜6の表面に接触部材298を接触させつつ両者を相対的に移動させることで、例えば図12Cに示す、銅膜6の表面に露出したレジスト62を接触部材298で除去するようにしてもよい。
As described above, the
電解加工終了後、加工電極286a及び給電電極286bの電源248との接続を切り、基板保持部242の回転と電極部246のスクロール運動を停止させる。しかる後、基板保持部242を上昇させ、アーム240を移動させて基板Wを搬送ロボット40に受け渡す。基板Wを受け取った搬送ロボット40は、必要に応じて反転機32に搬送して基板Wを反転させた後、基板Wをロード・アンロード部30のカセットに戻す。
After the electrolytic processing is completed, the
ここで、電解加工中に基板Wとイオン交換体290との間に供給する純水は、ここでは電気導電率が10μS/cm以下の水であり、超純水は、例えば電気導電率が0.1μS/cm以下の水である。電解質を含まない純水又は超純水を使用して電解加工を行うことで、基板Wの表面に電解質等の余分な不純物が付着したり、残留したりすることをなくすことができる。更に、電解によって溶解した銅イオン等が、イオン交換体290にイオン交換反応で即座に捕捉されるため、溶解した銅イオン等が基板Wの他の部分に再度析出したり、酸化されて微粒子となり基板Wの表面を汚染したりすることがない。
Here, the pure water supplied between the substrate W and the
純水又は超純水の代わりに、電気導電率500μS/cm以下の液体、例えば純水又は超純水に電解質を添加した電解液を使用してもよい。電解液を使用することで、電気抵抗を低減して消費電力を削減することができる。この電解液としては、例えば、NaClやNa2SO4等の中性塩、HClやH2SO4等の酸、更には、アンモニア等のアルカリなどの溶液を使用することができ、被加工物の特性によって適宜選択して使用することができる。 Instead of pure water or ultrapure water, a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less, for example, an electrolytic solution obtained by adding an electrolyte to pure water or ultrapure water may be used. By using the electrolytic solution, electric resistance can be reduced and power consumption can be reduced. As this electrolytic solution, for example, a neutral salt such as NaCl or Na 2 SO 4 , an acid such as HCl or H 2 SO 4 , or an alkali such as ammonia can be used. Depending on the characteristics, it can be appropriately selected and used.
純水又は超純水の代わりに、純水又は超純水に界面活性剤等を添加して、電気導電率が500μS/cm以下、好ましくは、50μS/cm以下、更に好ましくは、0.1μS/cm以下(比抵抗で10MΩ・cm以上)にした液体を使用してもよい。純水又は超純水に界面活性剤を添加することで、基板Wとイオン交換体290の界面にイオンの移動を防ぐ一様な抑制作用を有する層を形成し、これによって、イオン交換(金属の溶解)の集中を緩和して被加工面の平坦性を向上させることができる。ここで、界面活性剤濃度は、100ppm以下が好ましい。なお、電気導電率の値が高すぎると電流効率が下がり、加工速度が遅くなるが、500μS/cm以下、好ましくは、50μS/cm以下、更に好ましくは、0.1μS/cm以下の電気導電率を有する液体を使用することで、所望の加工速度を得ることができる。
Instead of pure water or ultrapure water, a surfactant or the like is added to pure water or ultrapure water, and the electric conductivity is 500 μS / cm or less, preferably 50 μS / cm or less, more preferably 0.1 μS. A liquid having a specific resistance of 10 MΩ · cm or less may be used. By adding a surfactant to pure water or ultrapure water, a layer having a uniform inhibitory action to prevent ion migration is formed at the interface between the substrate W and the
図13は、被覆材料処理装置としてのレジスト処理装置の他の例を示す。図13に示すように、このレジスト処理装置(被覆材料処理装置)34aは、図6に示すレジスト処理装置34と同じ構成のレジスト塗布部50とレジスト拭き取り部70を有している。このレジスト拭き取り部70は、レジスト塗布部50の基板ステージ54の上方に上下動及び回転自在に配置された回転板72と、この回転板72の下面に下向きで取付けた拭き取りパッド74を有している。
FIG. 13 shows another example of a resist processing apparatus as a coating material processing apparatus. As shown in FIG. 13, the resist processing apparatus (coating material processing apparatus) 34a has a resist
このレジスト処理装置34aにあっては、基板ステージ54の上面に表面を上向きにして保持した基板Wほぼ中央にレジスト滴下ノズル58からレジスト62を滴下し、基板Wを基板ステージ54と共に回転させてスピンコートする。これにより、図14Aに示すように、絶縁膜2に設けたトレンチ4の内部に埋込みつつ絶縁膜2を覆う銅膜(金属膜)6の凹部6a内に入り込ませながら、レジスト62を銅膜6の表面に均一に塗布する。次に、回転板72を回転させながら下降させ、拭き取りパッド74の表面(下面)をレジスト62の表面に擦り付ける。これによって、図14Bに示すように、銅膜6の凹部6a内に位置するレジスト62を残しながら、銅膜6の凸部6bの上部に位置するレジスト62を除去して、銅膜6の凹部6aのみをレジスト(被覆材料)62からなる被覆層で被覆する。
In this resist processing apparatus 34 a, a resist 62 is dropped from a resist dropping
このように、基板Wの表面にレジスト62を滴下した後、基板Wを回転させてスピンコートすると、銅膜6の凹部6aの方が凸部6bよりも厚くレジスト62が塗布される。例えば配線部が9μm、スペース部が1μmのパターンの場合、配線部とスペース部におけるレジスト62の膜厚差を400nm以上にすることが可能である。このため、拭き取りパッド74の表面(下面)をレジスト62の表面に擦り付けることで、銅膜6の凸部6bの上部に位置するレジスト62のみを選択的に除去することができる。
As described above, when the resist 62 is dropped on the surface of the substrate W and then the substrate W is rotated and spin-coated, the
この例にあっては、被覆材料として、ポジ型フォトレジスト以外の任意のレジストを使用することができる。
なお、レジスト処理装置34aの側方等にヒータステージを設置し、レジスト62を、例えば100〜150℃でベーク処理して、レジスト62の電解加工における除去速度を調整するようにしてもよいことは前述と同様である。
In this example, any resist other than a positive photoresist can be used as the coating material.
It should be noted that a heater stage may be installed on the side of the resist processing apparatus 34a or the like, and the resist 62 may be baked at, for example, 100 to 150 ° C. to adjust the removal speed in the electrolytic processing of the resist 62. Same as above.
上記の例では、被覆材料として、抵抗率が106Ω・cm以上(電気導電率1μS/cm以下)の絶縁性材料からなるレジストを使用して絶縁層(被覆層)を形成しているが、抵抗率が103Ω・cm以下(導電率103μS/cm以上)の導電性材料を使用して導電層(被覆層)を形成してもよい。この導電性材料としては、導電性塗料、導電性インク、導電性接着剤または導電性ペースト等が挙げられる。これらの導電性材料は、樹脂中に金属微粒子やカーボン等の導電性粒子を配合して導電性を持たせたものであり、導電性粒子の配合量で導電率を制御することができる。
In the above example, the insulating layer (coating layer) is formed using a resist made of an insulating material having a resistivity of 10 6 Ω · cm or more (
被覆材料64として導電性材料を使用した場合にあっても、先ず、図15Aに示すように、絶縁膜2に設けたトレンチ4の内部に埋込みつつ該絶縁膜2の表面に成膜した銅膜(金属膜)6の凹部6aを被覆材料64で被覆する。この被覆方法としては、例えば銅膜6の全面に油性マーカ等の導電性インクを塗布し、しかる後、銅膜6の表面の導電性インクをアルコールやシンナで拭き取ったり、インクジェット法によって、銅膜6の凹部6aのみに選択的に導電性インクを塗布したりすることが挙げられる。
Even when a conductive material is used as the covering
そして、この銅膜6の凹部6aを被覆材料64からなる被覆層(導電層)で被覆した基板Wに電解加工を施して銅膜6の表面を平坦化する。図15Aに示すように、パターン部Pにおける銅膜(金属膜)6の凸部6bが被覆材料64の表面から突出している場合にあっては、この凸部6b及びフィールド部Fの銅膜6が優先的に加工されて、図15Bに示すようにパターン部Pとフィールド部Fが平坦化される。更に加工が進行すると、被覆材料64の表面でも電解反応が進行し、被覆材料64を通って凹部6aの銅膜6にも電子電流が流れるため、被覆材料64を含めた銅膜6の全面における電流密度がより均一となり、これによって、図15Cに示すように、銅膜6の表面が、全面に亘ってより均一に加工される。そして、更に加工が進行すると、銅膜6のパターン部Pにおける凹部6a内に残った被覆材料64が除去されて、銅膜6の表面が平坦化される。
Then, the surface of the
この場合においても、導電性材料からなる被覆材料64は、電解加工によって、銅膜6等の金属膜よりも遅い速度で多少加工されることが好ましく、電解加工における被覆材料64の加工速度と銅膜6の加工速度の選択比を調整することで、銅膜6の表面に被覆材料64を残すことなく、銅膜6の表面を平坦化することができる。
Even in this case, it is preferable that the
前述と同様に、銅膜6の表面に被覆材料64が露出した段階で、この被覆材料64を別工程に除去し、しかる後、銅膜6の表面を更に加工したり、銅膜6の表面に接触部材298を接触させつつ相対的に移動させることで、銅膜6の表面に露出した被覆材料64を接触部材298で除去したりしてもよい。
As described above, when the
図16は、電解加工装置の他の例における電極部の要部を示す。この電解加工装置の電極部246aの前述の電解加工装置における電極部246と異なる点は以下の通りである。
電極部246aは、互いに平行に延びる複数の電極302を備えており、これらの電極302は、イオン交換体等で覆われることなく、外部に露出した状態で、平板状の加工テーブル上に並列に等ピッチで配置されている。隣り合う電極302に電源の陰極と陽極とが交互に接続され、これによって、例えば、銅を加工する場合においては、電源の陰極に接続した電極302が加工電極302aとなり、陽極に接続した電極302が給電電極302bとなる。
FIG. 16 shows the main part of the electrode part in another example of the electrolytic processing apparatus. The difference between the
The
電極部246aの加工テーブルの内部には、被加工面に純水等の液体(電解液)を供給するための流路が形成されており、この流路は液体供給管を介して液体供給源に接続されている。各電極302の両側には、支持体310が立設され、この各支持体310の上面に基板Wの表面(下面)に接触する接触部材312が設置されている。この支持体310及び接触部材312の内部には、流路に連通する貫通孔314が、電極302の内部には流路に連通する貫通孔316がそれぞれ形成されており、この貫通孔314,316を介して純水等の液体が基板Wと電極302との間に供給される。
A flow path for supplying a liquid (electrolytic solution) such as pure water to the surface to be processed is formed inside the processing table of the
接触部材312として、CMPパッド、固定砥粒パッドまたはPVAスポンジ等を使用することができる。イオン交換体またはイオン交換体を含む材料を使用してもよい。
As the
この電極部246aにあっては、基板保持部242(図8及び図9参照)で保持した基板Wを電極部246aの接触部材312の表面に接触させつつ電解加工を行うのであるが、この電解加工時に、基板Wと電極302とが互いに接触することなく、基板Wと電極302との距離Dが0.05μm以上で50μm以下となるようにする。
電解加工時に、基板Wと電極302との間に、例えば純水、超純水または電気導電率が500μS/cm以下の液体を供給する。
In this
During the electrolytic processing, for example, pure water, ultrapure water, or a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less is supplied between the substrate W and the
本発明によれば、例えば配線材料としての銅膜等の金属膜(導電膜)の表面に初期段差が形成されていても、金属膜の表面を、十分な加工速度で全面に亘って平坦に加工して、金属膜表面の平坦化をより簡便かつ高速で行うことができる。 According to the present invention, even if an initial step is formed on the surface of a metal film (conductive film) such as a copper film as a wiring material, the surface of the metal film is flattened over the entire surface at a sufficient processing speed. By processing, the surface of the metal film can be planarized more easily and at high speed.
図17は、本発明の他の実施の形態に係る平坦化装置を示す平面図である。図17に示すように、平坦化装置は、一対のロード・アンロード部130と、基板Wを反転させる反転機132と、第1研磨部134と第2研磨部136を有する、研磨装置としての電解加工装置138と、電解加工後の基板Wを洗浄・乾燥する洗浄部140を備えている。これらの機器は直列に配置されており、これらの機器の間で基板Wを搬送して授受する搬送装置としての搬送ロボット142がこれらの機器と平行に走行自在に配置されている。また、平坦化装置には、加工電極と給電電極との間に印加する電圧、またはこれらの間を流れる電流をモニタしたり、テーブル電流を検出したりする制御部144がロード・アンロード部30に隣接して備えられている。
FIG. 17 is a plan view showing a flattening apparatus according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, the planarization apparatus includes a pair of load / unload
図18は、図17に示す電解加工装置(研磨装置)138を模式的に示す平面図である。図18に示すように、この電解加工装置138は、図8及び図9に示す電解加工装置36と同様に、上下動可能かつ水平面に沿って往復運動可能なアーム240と、アーム240の自由端に垂設されて表面を下向き(フェースダウン)にして基板Wを吸着保持する基板保持部242と、アーム240が取付けられる可動フレーム244とを備えている。
FIG. 18 is a plan view schematically showing the electrolytic processing apparatus (polishing apparatus) 138 shown in FIG. As shown in FIG. 18, the
可動フレーム244の上部には上下動用モータ250が設置され、この上下動用モータ250の駆動に伴ってアーム240が上下動する。また、可動フレーム244自体も、水平方向に延びるボールねじ254に取付けられて、往復運動用モータ256の駆動に伴って可動フレーム244及びアーム240が水平面に沿って往復運動する。基板保持部242は、アーム240の自由端に設置された自転用モータ258に接続されており、この自転用モータ258の駆動に伴って回転(自転)する。
A
この基板保持部242の下方には、基板保持部242と共に第1研磨部134を構成する矩形状の第1電極部246bと、基板保持部242と共に第2研磨部136を構成する矩形状の第2電極部246cが配置されている。基板保持部242は、第1電極部246bの直上方位置と、第2電極部246cの直上方位置との間を移動する。
Below the
第1電極部246b及び第2電極部246cは、図8及び図9に示す電解加工装置36の電極部246と同様に、中空モータの駆動によりスクロール運動(並進回転運動)を行う。
The
第1電極部246bは、図8及び図9に示す電解加工装置36の電極部246と同様な構成であり、図19に示すように、基板Wをある程度の力で各電極286を覆うイオン交換体290に押し付けて基板Wを接触部材298の上面に接触させる。これによって、基板Wの押圧力を接触部材298が受け、基板Wとイオン交換体290との接触面積が変化しないようにして、基板Wが傾くことを防止し、接触面積を均一にして、均一な加工を実現することができる。
The
第1電極部246bの各イオン交換体(加工処理部材)290は、基板Wをある程度の力でイオン交換体290に押し付けて基板Wを接触部材298の上面に接触させた時、イオン交換体290が、図21Aに示す、パターン部Pにおける銅膜(金属膜)6の凸部6bの表面に接触し、加工中も該凸部6bの表面に接触し続けて、図21Bに示すように、凸部6bを選択的に研磨してパターン部P内における銅膜6の表面を平坦化できる弾性を有している。
Each ion exchanger (processing member) 290 of the
このような構成の第1研磨部134においては、図19に示すように、基板保持部242で保持した基板Wを、接触部材298の上面に接触させつつ、第1電極部246bのイオン交換体290の表面にも接触させ、これによって、イオン交換体290を、図21Aに示す、パターン部Pにおける銅膜(金属膜)6の凸部6bの表面に接触させる。基板保持部242で保持した基板Wを回転させつつ第1電極部246bをスクロール運動させ、同時に、支持体296の連通孔296aから基板Wと電極部材282との間に純水又は超純水を供給し、また、各電極286の貫通孔300を通じて純水又は超純水をイオン交換体290に含ませる。そして、電源248(図18参照)により加工電極286aと給電電極286bとの間に所定の電圧を印加し、イオン交換体290により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極(陰極)286aにおいて基板Wの表面に堆積させた銅膜(導電膜)6の第1研磨(電解加工)を行う。
In the
この時、特に凸部が集中するパターン部Pでは電解強度がフィールド部Fより高くなるため、反応種イオンの供給量がフィールド部Fより多くなり、パターン部Pにおける銅膜6の研磨速度がフィールド部Fにおける銅膜6の研磨速度よりも大きくなる。
At this time, particularly in the pattern portion P where the convex portions are concentrated, the electrolytic strength is higher than that in the field portion F, so that the supply amount of the reactive species ions is larger than that in the field portion F, and the polishing rate of the
純水や超純水等にイオン性反応促進剤を添加した電解液を使用してもよい。電界強度の強い部分、つまりパターン部Pにおける銅膜6の凸部6bの上端にイオン性反応促進剤を集中させて、パターン部Pにおける銅膜6の凸部6bの研磨速度を更に上昇させる。これによって、パターン部Pとフィールド部Fにおける銅膜6の十分な研磨(加工)速度差を得ることができる。
An electrolytic solution obtained by adding an ionic reaction accelerator to pure water, ultrapure water, or the like may be used. The ionic reaction accelerator is concentrated on the portion where the electric field strength is strong, that is, the upper end of the
特に、第1研磨部134による第1研磨は、パターン部P内の銅膜6表面の初期段差が解消されるまで継続される。このため、第1研磨における銅膜6の研磨速度が小さいと、下記の第2研磨でパターン部Pとフィールド部Fにおける銅膜6の表面の段差を解消するのに使用できる銅膜6の厚さが小さくなる。従って、第1研磨では、パターン部P内の銅膜6の研磨速度をフィールド部Fの銅膜6の研磨速度よりも少なくとも2倍以上増加させて、第1研磨でパターン部Pとフィールド部Fとの間に段差が形成される速度を大きくすることが望ましい。純水や超純水等の電解液(液体)中にイオン性反応促進剤を添加することで、この要請に応えることができる。
In particular, the first polishing by the
図20は、第2研磨部136を構成する第2電極部246cの要部を示す。この第2電極部246cの第1電極部246bと異なる点は、加工処理部材として、剛性が高く弾性変形の少ないイオン交換体290aを使用するとともに、上面に接触部材298を取付けた支持体296の高さをより高くして、基板Wをある程度の力で押し付けて接触部材298の上面に接触させた時、イオン交換体290aが、図21Bに示す、パターン部Pにおける銅膜(金属膜)6の表面に接触しないようにした点である。イオン交換体290aは、フィールド部Fにおける銅膜6の表面に接触するようにしてもよい。
FIG. 20 shows a main part of the
この第2研磨部136の操作にあっては、図20に示すように、基板保持部242で保持した基板Wを、第2電極部246cの接触部材298の表面に接触させる。イオン交換体290aは、図21Bに示す、パターン部Pにおける銅膜(金属膜)6の表面に接触しない。なお、イオン交換体290aが、図21Bに示す、フィールド部Fにおける銅膜(金属膜)6の表面に接触していてもよい。
In the operation of the
前述の第1研磨部134と同様に、基板保持部242で保持した基板Wを回転させつつ、第2電極部246cをスクロール運動させる。同時に、基板Wと電極部材282との間に純水又は超純水を供給し、また、純水又は超純水をイオン交換体290aに含ませ、加工電極286aと給電電極286bとの間に所定の電圧を印加して、加工電極(陰極)286aにおいて基板Wの表面に堆積させた銅膜(導電膜)6の電解加工(研磨)を行う。
Similar to the
研磨中、イオン交換体290aは、図21Bに示す、パターン部Pにおける銅膜(金属膜)6の表面に接触しておらず、このため、パターン部Pにおける銅膜6の研磨速度が低下してフィールド部Fよりも遅くなり、主に、フィールド部Fの銅膜6が選択的に研磨される。これによって、図21Cに示すように、銅膜6の表面に残ったパターン部Pとフィールド部Fとの間の段差が解消されて、銅膜6の表面が平坦化される。
During polishing, the
このように、第1研磨で主にパターン部P内の銅膜6の表面の初期段差を解消し、その後、第2研磨で主に銅膜6の表面のパターン部Pとフィールド部Fとの間の段差を解消することで、基板Wの全面における銅膜6の表面を平坦に研磨することができる。
Thus, the first step mainly eliminates the initial step on the surface of the
第2研磨に際し、パターン部Pにおける銅膜6の表面に抵抗を形成する抵抗形成処理を行い、パターン部Pにおける銅膜(導電膜)6の研磨速度を遅らせることで、フィールド部Fの研磨速度との間により大きな研磨速度差を持たせることが好ましい。この抵抗形成処理としては、処理液(電解液)として、純水や超純水等に酸化剤(H2O2,O3等)または錯化剤を添加したものを使用し、パターン部Pにおける銅膜6の表面を不働態化または錯体化させて、反応種イオンがパターン部Pにおける銅膜6の表面へ到達するのを抑制する処理がある。
During the second polishing, a resistance forming process for forming a resistance on the surface of the
他の処理として、処理液(電解液)として、純水や超純水等に絶縁性を有する添加剤を導入したものを使用し、図22に示すように、パターン部Pにおける銅膜6の表面を添加剤(絶縁物)10で被覆して、反応種イオンがパターン部Pにおける銅膜6の表面に到達するのを防止する処理がある。
As another treatment, a treatment solution (electrolytic solution) in which an additive having an insulating property is introduced into pure water, ultrapure water or the like is used, and as shown in FIG. There is a process of covering the surface with an additive (insulator) 10 to prevent reactive species ions from reaching the surface of the
更に他の処理として、処理液(電解液)として、純水や超純水等に反応種イオンと銅膜6との反応を抑制する添加剤、例えばBTA(ベンゾトリアゾール)のような防食剤を導入したものを使用し、反応種イオンと銅膜6との反応そのものを抑制する処理がある。
As another treatment, as a treatment solution (electrolytic solution), an additive that suppresses the reaction between the reactive species ions and the
これらの処理、特に、銅膜6の表面の不働態化または錯体化、または添加剤(絶縁物)10による被覆は、パターン部Pにおいてのみ行われることが望ましいが、仮にフィールド部Fに行われても、イオン交換体(加工処理部材)290aまたは接触部材298の接触圧力でフィールド部Fから除去または除外できる程度の強度であれば良い。第2研磨に際して、イオン交換体290aがパターン部Pに接触しないようにすることで、パターン部Pにおける銅膜6の表面に形成された不働態化膜、錯化物または絶縁物等の抵抗が、イオン交換体290aと接触して除去されてしまうことはない。一方、第2研磨中、接触部材298をフィールド部Fに接触させることで、フィールド部Fにおける銅膜6の表面に形成された不働態化膜等の抵抗を接触部材298の接触圧力で除去することができる。
These treatments, in particular, passivation or complexation of the surface of the
接触部材298を設けない場合にあっては、第2研磨に際して、イオン交換体290aをフィールド部Fに接触させることで、フィールド部Fにおける銅膜6の表面に形成された不働態化膜等の抵抗をイオン交換体290aの接触圧力で除去することができる。
この例では、パターン部Pの抵抗形成処理を第2研磨と同時に行うようにしているが、第2研磨の前に行うようにしてもよい。
In the case where the
In this example, the resistance forming process of the pattern portion P is performed simultaneously with the second polishing, but may be performed before the second polishing.
この実施の形態における平坦化装置の操作に際して、基板Wを保持した基板保持部242を第1電極部246bの直上方の第1研磨位置まで移動させる。次に、基板保持部242を下降させ、この基板保持部242で保持した基板Wを第1電極部246bの接触部材298及びイオン交換体290の表面に接触させ、これによって、イオン交換体290を、図21Aに示す、パターン部Pにおける銅膜(導電膜)6の凸部6bの表面に接触させる。その後、基板Wを回転させ、同時に第1電極部246bをスクロール運動させながら、基板Wとイオン交換体290との間に、必要に応じてイオン性反応促進剤を添加した純水又は超純水を供給する。
In the operation of the planarization apparatus in this embodiment, the
電源248により加工電極286aと給電電極286bとの間に所定の電圧を印加し、イオン交換体290により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極(陰極)286aにおいて、パターン部Pにおける銅膜6の研磨速度をフィールド部Fにおける銅膜6の研磨速度よりも大きくした第1研磨(電解加工)を行う。そして、図21Bに示すように、パターン部P内の銅膜6の凸部6bが選択的に研磨されて初期段差が解消された時に、第1研磨を終了する。
A predetermined voltage is applied between the
この例にあっては、加工テーブル284をスクロール運転させるのに供給される電流(テーブル電流)を制御部144で検出して第1研磨の終点を検知するようにしている。つまり、第1研磨の進行に伴って、銅膜6の表面の段差が解消されて平坦化されると、銅膜6とイオン交換体(加工処理部材)290との間の接触面積が大きくなって、図23に示すように、テーブル電流が大きくなる。テーブル電流を検知し、これが所定の値より大きくなった時を第1研磨の終点とすることができる。
In this example, a current (table current) supplied to scroll the machining table 284 is detected by the
第1研磨の終点を画像認識によって検知してもよい。銅膜6の表面を、パターン画像の変化として捉えると、第1研磨の進行に伴って、図24Aに示すように、パターン形状12が鮮明に捉えられていた状態から、図21Bに示すように、パターン形状12が徐々に消えてゆく状態に推移する。そこで、例えば加工テーブル284(図10参照)上に配置したカメラで加工中の銅膜6の画像認識を行うか、または加工テーブル284の側方に配置したカメラで加工中に加工テーブル284からオーバハングさせた基板Wの銅膜6の画像認識を行って、第1研磨の終点を検知することができる。第1研磨の終点を時間管理で検知しても良い。
The end point of the first polishing may be detected by image recognition. Assuming that the surface of the
第1研磨完了後、第1電極部246bの加工電極286a及び給電電極286bの電源248との接続を切り、基板保持部242の回転と第1電極部246bのスクロール運動を停止させる。基板保持部242を上昇させ、第2電極部246cの直上方の第2研磨位置に移動させた後、下降させて基板保持部242で保持した基板Wを第2電極部246cの接触部材298の表面に接触させる。しかし、図20に示すように、イオン交換体290aが、図21Bに示す、パターン部Pにおける銅膜(導電膜)6の表面に接触しない状態にする。この状態で、基板Wとイオン交換体290aとの間に、必要に応じて、酸化剤、錯化剤または絶縁性を有する添加剤を添加した純水又は超純水を供給しつつ、前述と同様にして、銅膜6の表面の第2研磨(電解加工)を行う。なお、第1研磨(電解研磨)と第2研磨(電解研磨)は、同一電極部で行ってもよい。
After the first polishing is completed, the
第2研磨中、イオン交換体290aは、図21Bに示す、パターン部Pにおける銅膜(導電膜)6の表面に接触していないため、パターン部Pにおける銅膜6の研磨速度が低下してフィールド部Fよりも遅くなり、更に、必要に応じて、パターン部Pにおける銅膜6の表面に抵抗を形成する抵抗形成処理を行い、パターン部Pにおける銅膜(導電膜)6の研磨速度を更に遅らせることで、主に、フィールド部Fの銅膜6のみが選択的に研磨される。これによって、図21Cに示すように、銅膜6の表面に残ったパターン部Pとフィールド部Fとの間の段差が解消されて、銅膜6の表面が平坦化される。
During the second polishing, since the
第2研磨にあっては、例えば、凹凸を除去したことにより生じる摩擦力の変化等を検出することで加工量を判断し、加工終点を検出することができる。 In the second polishing, for example, the processing amount can be determined by detecting a change in frictional force caused by removing the unevenness, and the processing end point can be detected.
第2研磨完了後、第2電極部246cの加工電極286a及び給電電極286bの電源248との接続を切り、基板保持部242の回転と第2電極部246cのスクロール運動を停止させる。しかる後、基板保持部242を上昇させ、アーム240を移動させて基板Wを搬送ロボット142に受け渡す。搬送ロボット142は、必要に応じて基板Wを反転機132に搬送して反転させた後、基板Wをロード・アンロード部130のカセットに戻す。
After the second polishing is completed, the
なお、上記の例では、共通の基板保持部242を使用し、基板保持部242と第1電極部246bで第1研磨部134を、基板保持部242と第2電極部246cで第2研磨部136を構成するようにした例を示しているが、第1研磨と第2研磨をそれぞれ別の電解加工装置で行うようにしてもよい。
In the above example, the common
更に、加工テーブルをカートリッジ式にして、基板保持部242で基板Wを保持したまま、加工テーブルを研磨中に任意に交換するようにしてもよい。
第1電極部246b及び第2電極部246cとして、図16に示す電極部246aを使用し、互いに接触することなく、距離Dが0.05μm以上50μm以下となるようにした基板Wと電極302との間に異なる液体(電解液)を供給して、第1研磨及び第2研磨を行うようにしてもよい。
Further, the processing table may be a cartridge type, and the processing table may be arbitrarily replaced during polishing while the
As the
つまり、第1研磨を行う時には、基板Wと電極302との間に、例えば純水、超純水または電気導電率が500μS/cm以下の液体にイオン性反応促進剤を添加したものを供給する。これにより、図21Aに示す、パターン部Pにおける銅膜(金属膜)6の研磨速度をフィールド部Fにおける銅膜6の研磨速度よりも高めた第1研磨を行うことができる。つまり、液体の電気導電率が高いと、パターン部P及びフィールド部Fにおける銅膜6の研磨が共に等方的となり、パターン部Pとフィールド部Fにおける銅膜6の研磨速度に差が出ないが、液体の電気導電率を小さく、例えば500μS/cm以下にすることで、これらの研磨を異方性に近づけて、パターン部Pとフィールド部Fにおける銅膜6の研磨速度に差が出るようにすることができる。また、イオン性反応促進剤を電界強度の強い部分、つまりパターン部Pにおける銅膜6の凸部6b上端に集中させ、これによって、パターン部Pにおける銅膜6の研磨速度を上昇させることができる。
That is, when performing the first polishing, for example, pure water, ultrapure water, or a liquid having an electric conductivity of 500 μS / cm or less and an ionic reaction accelerator added are supplied between the substrate W and the
第2研磨を行う時には、基板Wと電極302との間に、例えば純水、超純水または電気導電率が500μS/cm以下の液体に、必要に応じて、酸化剤(H2O2,O3等)または錯化剤を添加したもの、絶縁性を有する添加剤を導入したもの、または反応種イオンと銅膜6との反応を抑制する添加剤を導入したものを供給し、これによって、第2研磨と同時にパターン部Pの抵抗形成処理を施す。抵抗形成処理により、図21Bに示す、パターン部Pにおける銅膜(金属膜)6の研磨速度を遅らせて、フィールド部Fの銅膜6の研磨速度との間により大きな研磨速度差を持たせることができる。
When performing the second polishing, between the substrate W and the
この時、フィールド部Fの銅膜6の表面にも、不働態化、錯体化、または添加剤(絶縁物)による被覆等の抵抗が形成されていても、この抵抗は、接触部材312の接触圧力でフィールド部Fから除去される。
At this time, even if a resistance such as passivation, complexation, or coating with an additive (insulator) is formed on the surface of the
この例にあっても、基板保持部242で保持した基板Wを、電極部246aの接触部材312に接触させた状態で、基板保持部242で保持した基板Wを回転させつつ、電極部246aをスクロール運動させる。同時に、基板Wと電極302との間に、例えばイオン性反応促進剤を添加した電気導電率が500μS/cm以下の液体(電解液)を供給し、加工電極302aと給電電極302bとの間に所定の電圧を印加して、加工電極(陰極)302aにおいて基板Wの表面に堆積させた銅膜(導電膜)6の第1研磨を行う。
Even in this example, while the substrate W held by the
そして、基板保持部242で保持した基板Wを、電極部246aの接触部材312に接触させた状態で、基板保持部242で保持した基板Wを回転させつつ、電極部246aをスクロール運動させる。同時に、基板Wと電極302との間に、必要に応じて、酸化剤、錯化剤または絶縁性を有する添加剤等を添加した電気導電率が500μS/cm以下の液体(電解液)供給し、加工電極302aと給電電極302bとの間に所定の電圧を印加して、加工電極(陰極)302aにおいて基板Wの表面に堆積させた銅膜(導電膜)6の第2研磨(電解加工)を行う。
Then, while the substrate W held by the
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.
本発明は、基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に埋込みつつ該表面に成膜した金属膜の表面を加工して平坦化するのに使用される。 The present invention is used to process and planarize the surface of a metal film formed on the surface of the substrate while being embedded in a fine wiring recess provided on the surface of the substrate.
Claims (28)
前記金属膜表面の前記初期段差を形成する凹部のみを固体またはペースト状の被覆材料で被覆し、
研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工することを特徴とする平坦化方法。 In processing and planarizing a metal film surface having an initial step formed on a workpiece,
Only the recesses that form the initial step on the surface of the metal film are coated with a solid or paste-like coating material,
A planarization method comprising processing the surface of the metal film by electrolytic processing without using an abrasive.
加工処理部材が存在する前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方とを相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項1記載の平坦化方法。 A voltage is applied between the machining electrode close to the metal film of the workpiece and the power feeding electrode that feeds the metal film,
Supplying a liquid between the workpiece on which a processing member exists and at least one of the processing electrode or the feeding electrode;
The planarization method according to claim 1, wherein the metal film surface is processed by the electrolytic processing by relatively moving the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode.
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方とを相対運動させて前記電解加工による前記金属膜表面の加工を行うことを特徴とする請求項1記載の平坦化方法。 A voltage is applied between the machining electrode close to the metal film of the workpiece and the power feeding electrode that feeds the metal film,
Supplying a liquid between the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode;
The planarization method according to claim 1, wherein the metal film surface is processed by the electrolytic processing by relatively moving the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode.
研磨剤を用いない電解加工によって前記金属膜表面を加工する電解加工装置とを有することを特徴とする平坦化装置。 A coating material processing apparatus for coating only the recesses forming the initial step on the metal film surface with a solid or paste-like coating material;
A planarization apparatus comprising: an electrolytic processing apparatus that processes the surface of the metal film by electrolytic processing without using an abrasive.
前記パターン部における金属膜の研磨速度を前記フィールド部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第1研磨を行い、
前記フィールド部における金属膜の研磨速度を前記パターン部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面の第2研磨を行うことを特徴とする平坦化方法。 In polishing and planarizing the metal film surface having the pattern part and the field part formed on the workpiece,
The first polishing of the metal film surface is performed in a state where the polishing rate of the metal film in the pattern portion is higher than the polishing rate of the metal film in the field portion,
A planarization method comprising performing the second polishing of the metal film surface in a state where the polishing rate of the metal film in the field portion is higher than the polishing rate of the metal film in the pattern portion.
加工処理部材が存在する、前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方とを相対運動させて前記第1研磨及び前記第2研磨をそれぞれ行うことを特徴とする請求項13記載の平坦化方法。 A voltage is applied between the processing electrode brought close to the metal film surface of the workpiece and the power supply electrode that feeds the metal film,
Supplying a liquid between the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode, wherein a processing member exists;
The planarization method according to claim 13, wherein the first polishing and the second polishing are performed by relatively moving the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode.
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方との間に液体を供給し、
前記被加工物と前記加工電極または前記給電電極の少なくとも一方とを相対運動させて前記第1研磨及び前記第2研磨をそれぞれ行うことを特徴とする請求項13記載の平坦化方法。 A voltage is applied between the processing electrode brought close to the metal film of the workpiece and the feeding electrode that feeds the conductive film,
Supplying a liquid between the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode;
The planarization method according to claim 13, wherein the first polishing and the second polishing are performed by relatively moving the workpiece and at least one of the processing electrode or the feeding electrode.
前記フィールド部における金属膜の研磨速度の方が前記パターン部における金属膜の研磨速度よりも高い状態で金属膜表面を研磨する第2研磨部を有することを特徴とする平坦化装置。 First polishing for polishing a metal film surface having a pattern portion and a field portion formed on a workpiece in a state where the polishing rate of the metal film in the pattern portion is higher than the polishing rate of the metal film in the field portion. And
A planarization apparatus comprising: a second polishing unit that polishes the surface of the metal film in a state where the polishing rate of the metal film in the field portion is higher than the polishing rate of the metal film in the pattern portion.
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