專利名稱：化學(xué)機(jī)械研磨方法和化學(xué)機(jī)械研磨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體集成電路的多層布線工序或元件分離工序中使用的化學(xué)機(jī)械研磨方法和化學(xué)機(jī)械研磨裝置。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械研磨方法(CMP)是使襯底面平坦的技術(shù)，在嵌入銅布線的形成或STI(Shallow trench isolation)的形成中是必須的技術(shù)。
圖8(a)～(d)和圖9(a)～(c)是表示使用CMP的一般的嵌入銅布線形成方法的剖視圖。下面，參照這些圖說(shuō)明一般的嵌入銅布線的形成方法。
首先，如圖8(a)所示，在半導(dǎo)體襯底上形成集成電路，在襯底上形成層間絕緣膜1。另外，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，只圖示層間絕緣膜1。
接著，如圖8(b)所示，使用眾所周知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，在層間絕緣膜1上形成布線溝2。
然后，如圖8(c)、(d)所示，通過(guò)濺射在包含布線溝2的層間絕緣膜1的上面上形成阻礙金屬3，接著在阻礙金屬3上形成由銅(Cu)構(gòu)成的晶種層4。這里，阻礙金屬3由在化學(xué)上穩(wěn)定的氮化鉭(TaN)或鉭(Ta)、或它們的層疊膜構(gòu)成。
接著，如圖9(a)所示，通過(guò)電解鍍，在晶種層4上形成銅膜，以便充分掩埋布線溝2。在以后的工序中，把該銅膜和晶種層4一起稱作銅膜5。
接著，如圖9(b)所示，進(jìn)行銅膜5的退火處理后，把襯底轉(zhuǎn)移到化學(xué)機(jī)械研磨裝置內(nèi)，為了除去多余的銅，進(jìn)行CMP。由此，形成銅布線5a。這時(shí)，研磨銅膜5直到阻礙金屬3露出。
接著，如圖9(c)所示，研磨阻礙金屬3直到層間絕緣膜1露出。這時(shí)，為了防止銅殘留在層間絕緣膜1上，引起布線不良，常常進(jìn)行過(guò)研磨。
經(jīng)過(guò)以上的工序，形成嵌入銅布線。
這樣，在一般的嵌入銅布線的形成方法中，通常，進(jìn)行圖9(b)、(c)所示的兩階段的研磨。這是因?yàn)樽璧K金屬的材料即氮化鉭或鉭與銅相比，很難研磨除去，所以有必要用不同的條件研磨。
即在圖9(b)所示的第一階段的研磨中，為了選擇性地除去銅，使用把銅氧化熔解的研磨液，使銅的研磨速度為阻礙金屬3或?qū)娱g絕緣膜1的100倍以上，進(jìn)行研磨。此外，圖9(c)所示的第二階段的研磨中，使用與第一階段的研磨不同的研磨液進(jìn)行研磨，使阻礙金屬的研磨速度與銅的研磨速度同等以上。
下面，說(shuō)明以往的化學(xué)機(jī)械研磨方法和其中使用的研磨裝置。
圖10是表示以往的化學(xué)機(jī)械研磨裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖10所示，以往的化學(xué)機(jī)械研磨裝置具有在上面安裝研磨布的研磨底板106、用于保持研磨對(duì)象的襯底108的保持臺(tái)109、用于使研磨布107的上面變粗糙的打磨器(dresser)111。
當(dāng)研磨襯底108時(shí)，在把襯底108的欲研磨的面向著研磨布107保持的保持臺(tái)109上作用負(fù)載使之降下來(lái)。然后一邊向研磨布107上滴下研磨液110，一邊使研磨底板106和保持臺(tái)109雙方旋轉(zhuǎn)。
此外，在研磨前或與研磨同時(shí)對(duì)研磨布107進(jìn)行打磨。打磨是指使固定了數(shù)十至數(shù)百μm的鉆石粒子的圓盤(pán)形的打磨器11旋轉(zhuǎn)，使研磨布107的表面變粗糙的工序。通常，研磨布107是二層構(gòu)造，對(duì)與研磨的襯底108相接觸的上層使用硬質(zhì)的發(fā)泡聚氨酯，對(duì)與研磨底板106接合的下層使用軟質(zhì)的無(wú)紡布。在以往的CMP中，通過(guò)作用約70g/cm2的壓力，進(jìn)行打磨，增大上層的硬質(zhì)的發(fā)泡聚氨酯上面的粗糙度。
通過(guò)進(jìn)行打磨，能防止研磨的襯底108向研磨布107的緊貼，所以來(lái)自化學(xué)機(jī)械研磨裝置的襯底108的搬出變得容易，能提高輸送可靠性。此外，研磨液110中包含的研磨磨粒良好地保持在研磨布107上，所以能實(shí)現(xiàn)高研磨速度、襯底面內(nèi)偏移的減少、襯底間偏移的減少等。
如果使用以往的CMP，就能良好地使均質(zhì)的襯底面變平坦?？墒牵谛纬汕度脬~布線時(shí)，存在銅布線的上面與周?chē)膶娱g絕緣膜上面相比凹陷下去的問(wèn)題。把由于CMP而產(chǎn)生的該表面的階梯稱作凹陷。如果凹陷增大，則除了導(dǎo)致布線電阻的上升或同一布線層內(nèi)的布線電阻的偏移的擴(kuò)大，還在多層化時(shí)的上層部產(chǎn)生研磨殘留物，引起布線不良。
以往，認(rèn)為發(fā)生凹陷的主要原因是研磨液的選擇比、研磨布的彈性變形、用于除去銅的研磨的過(guò)研磨等。以下，說(shuō)明研磨液的選擇比、研磨布的彈性變形、用于除去銅的研磨中的過(guò)研磨對(duì)凹陷發(fā)生的影響。
首先，說(shuō)明研磨液的選擇比。用于除去銅的研磨液，如上所述被調(diào)整為銅的研磨速度為阻礙金屬或?qū)娱g絕緣膜的研磨速度的100倍以上。其結(jié)果，在研磨除去層間絕緣膜上的銅后，因?yàn)殂~的選擇性研磨，銅布線部分比周?chē)淖璧K金屬部分凹陷更大，產(chǎn)生由于銅的減少引起的表面階梯即凹陷。而在阻礙金屬的研磨除去中使用的研磨液被調(diào)整為阻礙金屬的研磨速度與銅以及層間絕緣膜的研磨速度成為同等以上。因此，通過(guò)阻礙金屬的研磨，稍微緩和凹陷，但是無(wú)法消除凹陷。
下面，說(shuō)明研磨布的彈性變形的影響。與襯底接觸的研磨布由發(fā)泡聚氨酯構(gòu)成，按照作用的壓力彈性變形。因此，如果在布線部分產(chǎn)生凹陷，則沿著凹陷的布線圖案，研磨布彈性變形，凹陷進(jìn)一步增大。布線寬度越寬，研磨布越容易追隨布線圖案，所以布線寬度越寬，凹陷變得越大。
下面，說(shuō)明用于除去銅的研磨中的過(guò)研磨的影響。過(guò)研磨是在銅的研磨結(jié)束后，為了完全除去在襯底表面局部殘留的銅而進(jìn)行的。為了防止由殘留的銅引起的布線間的短路問(wèn)題，過(guò)研磨是必要的，但是如果過(guò)度進(jìn)行，則引起銅布線的高度的減少即凹陷的擴(kuò)大。
如上所述，在以往的方法中，由于各種原因，在研磨后發(fā)生凹陷，所以在具有銅布線的微細(xì)化的集成電路中，很難確保充分的可靠性。
此外，這樣的凹陷不僅在銅布線的形成時(shí)，而且在形成STI時(shí)的CMP工序中也發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供使凹陷減少的化學(xué)機(jī)械研磨方法和其中使用的化學(xué)機(jī)械研磨裝置。
本發(fā)明之一的化學(xué)機(jī)械研磨方法，是使用了包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板、安裝在所述研磨底板上的研磨布、具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓結(jié)構(gòu)并且用于保持被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)、具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓結(jié)構(gòu)的打磨器的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的化學(xué)機(jī)械研磨方法，該化學(xué)機(jī)械研磨方法包括使所述打磨器和所述研磨布接觸，進(jìn)行打磨的工序(a)；在具有在上部形成溝的襯底區(qū)域、設(shè)置在所述襯底區(qū)域上并且掩埋所述溝的物質(zhì)膜的圖案形成襯底中，使用表面粗糙度6μm以上8μm以下的所述研磨布研磨所述物質(zhì)膜的工序(b)。
根據(jù)該方法，在工序(b)中，用表面粗糙度適當(dāng)?shù)难心ゲ歼M(jìn)行研磨，所以與以往的方法相比，不會(huì)降低研磨速度或輸送可靠性，并能減小物質(zhì)膜上產(chǎn)生的凹陷。因此，本方法適合應(yīng)用于嵌入銅布線的形成時(shí)或溝分離絕緣膜的形成時(shí)等。
在所述工序(a)中，通過(guò)在所述打磨器上作用18g/cm2以上40g/cm2以下的打磨壓力，能使研磨布的表面粗糙度適當(dāng)。
在所述工序(a)中，通過(guò)在所述打磨器上作用24g/cm2以上34g/cm2以下的打磨壓力，能進(jìn)一步減少物質(zhì)膜的凹陷，并且能延長(zhǎng)打磨器的壽命。
所述物質(zhì)膜具有銅膜和阻礙金屬；在所述工序(b)中，研磨所述銅膜和所述阻礙金屬，在所述襯底區(qū)域上形成嵌入銅布線。由此，銅布線的凹陷比以往減小，所以能減少布線電阻，或能抑制布線不良的發(fā)生率。
通過(guò)同時(shí)進(jìn)行所述工序(a)和所述工序(b)，在研磨時(shí)間成為工序所需時(shí)間的決定因素時(shí)，縮短工序所需時(shí)間。此外，通過(guò)工序(b)的期間，能把研磨布的表面粗糙度保持在恰當(dāng)程度。
本發(fā)明之二的化學(xué)機(jī)械研磨方法，是使用了包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板、安裝在所述研磨底板上的研磨布、具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓結(jié)構(gòu)并且用于保持被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)、具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓結(jié)構(gòu)的打磨器的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的化學(xué)機(jī)械研磨方法，所述化學(xué)機(jī)械研磨方法包括在所述打磨器上作用18g/cm2以上40g/cm2以下的打磨壓力，使所述打磨器和所述研磨布接觸，進(jìn)行所述研磨布的打磨的工序(a)；在具有襯底區(qū)域和物質(zhì)膜的圖案形成襯底中，使用所述研磨布研磨所述物質(zhì)膜的工序(b)，所述襯底區(qū)域在其上部形成了溝，所述物質(zhì)膜被設(shè)置在所述襯底區(qū)域上并且掩埋所述溝。
根據(jù)該方法，在所述工序(a)中，能使研磨布的表面粗糙度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，所以在工序(b)中，與以往相比，能減少物質(zhì)膜中產(chǎn)生的凹陷。此外，與以往的方法相比，物質(zhì)膜的研磨速度或襯底的輸送可靠性幾乎不變。
在所述工序(a)中，在所述打磨器上作用24g/cm2以上34g/cm2以下的打磨壓力。
本發(fā)明之一的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板；安裝在所述研磨底板上，用于研磨被研磨構(gòu)件的研磨部；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于保持所述被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于使所述研磨布的上面變粗糙的打磨器；設(shè)置在所述打磨器上，用于測(cè)定所述打磨器和所述研磨布之間產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩的扭矩測(cè)定裝置；用于監(jiān)視由所述扭矩測(cè)定裝置測(cè)定的旋轉(zhuǎn)扭矩的扭矩監(jiān)視器。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能監(jiān)視打磨時(shí)的旋轉(zhuǎn)扭矩，所以如果適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)扭矩范圍是已知的，就能在觀測(cè)的旋轉(zhuǎn)扭矩偏離適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)發(fā)出警報(bào)，或中止打磨。因此，根據(jù)本發(fā)明之一的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，能穩(wěn)定地進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰ィ芤种蒲心サ钠啤?br> 本發(fā)明之二的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板；安裝在所述研磨底板上，用于研磨被研磨構(gòu)件的研磨部；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于保持所述被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于使所述研磨布的上面變粗糙的打磨器；用于向所述研磨布的上面照射激光光線或電磁波的照射裝置；用于檢測(cè)由所述研磨布的上面反射的所述激光光線或電磁波的檢測(cè)裝置；根據(jù)由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)出的所述激光光線或電磁波的強(qiáng)度，控制作用于所述打磨器上的壓力的控制裝置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從由研磨布反射的激光光線或電磁波的強(qiáng)度能知道研磨布上面的粗糙度是否適當(dāng)，根據(jù)該結(jié)果，控制裝置能夠把打磨壓力控制為適當(dāng)值。因此，根據(jù)本發(fā)明之二的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，始終能使研磨布保持在適當(dāng)?shù)拇蚰顟B(tài)，所以在形成嵌入銅布線時(shí)等，能穩(wěn)定地減少銅布線的凹陷。
本發(fā)明之三的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板；安裝在所述研磨底板上，用于研磨被研磨構(gòu)件的研磨布；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于保持所述被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于使所述研磨布的上面變粗糙的打磨器；安裝在所述打磨器上，用于向所述研磨布照射電磁波的信號(hào)發(fā)射器；用于接收由所述研磨布反射的所述電磁波的接收器；連接在所述接收器上，用于計(jì)測(cè)由所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)出所述電磁波到該電磁波被所述接收器接收為止的時(shí)間的時(shí)間計(jì)測(cè)器。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能在打磨停止時(shí)將打磨器和研磨布的間隔控制為保持一定，所以能在打磨器上可靠地作用設(shè)定的打磨壓力。結(jié)果，能穩(wěn)定地進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰?，所以能穩(wěn)定形成凹陷減少了的嵌入銅布線或元件分離用絕緣膜。


圖1是表示在本發(fā)明實(shí)施方式1的化學(xué)機(jī)械研磨方法中使用的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示測(cè)定無(wú)圖案襯底的打磨壓力和銅的除去速度的關(guān)系以及它的面向偏移后得到的結(jié)果的圖。
圖3是表示測(cè)定無(wú)圖案襯底的打磨壓力和阻礙金屬的除去速度的關(guān)系以及它的面向偏移后得到的結(jié)果的圖。
圖4是表示對(duì)于具有嵌入銅布線的襯底，測(cè)定打磨壓力和凹陷的關(guān)系后得到的結(jié)果的圖。
圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示實(shí)施方式2的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的變形例的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖8(a)～(d)是表示使用CMP的一般嵌入銅布線的形成方法中的，到阻礙金屬的堆積工序?yàn)橹沟钠室晥D。
圖9(a)～(c)是表示使用CMP的一般嵌入銅布線的形成方法的剖視圖。
圖10是表示以往的化學(xué)機(jī)械研磨裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖11(a)～(c)分別是模式地表示打磨過(guò)大、適當(dāng)、過(guò)小時(shí)的研磨布的剖視圖，(d)是模式地表示具有包含起伏成分的上面的研磨布的剖視圖。
其中1—層間絕緣膜；2—布線溝；3—阻礙金屬；4—晶種層；5—銅膜；5a—銅布線；11—研磨底板；12—研磨布；13—襯底；14—保持臺(tái)；15—研磨液；16—打磨器；17—扭矩測(cè)定裝置；18—扭矩監(jiān)視器；19—電磁波收發(fā)器；20—時(shí)間計(jì)測(cè)器。
具體實(shí)施例方式
-對(duì)凹陷發(fā)生原因的探索-本申請(qǐng)的發(fā)明者們?yōu)榱税l(fā)現(xiàn)能減少由于CMP而產(chǎn)生的凹陷的條件，改變條件，進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。在該過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)研磨布的表面粗糙度對(duì)凹陷的發(fā)生產(chǎn)生極大的影響。下面，關(guān)于本申請(qǐng)的發(fā)明者們對(duì)研磨布的表面粗糙度進(jìn)行的研究按順序加以說(shuō)明。
圖11(a)～(c)分別是模式地表示打磨過(guò)大、適當(dāng)、過(guò)小時(shí)的研磨布12的剖視圖，(d)是模式地表示具有包含起伏成分的上面的研磨布12的剖視圖。
此外，在實(shí)際的研磨布12的上面，如圖11(d)所示，根據(jù)部分，起毛的底部高度不同。把這樣的研磨布12的上面的凹凸稱作“起伏”。即圖11(a)所示的研磨布12的上面是從圖11(d)所示的研磨布12的上面除去起伏成分后得到的。另外，在以下的說(shuō)明書(shū)中，“表面粗糙度(上面粗糙度)”是指從表面部分的截面曲線求出除去起伏成分后的粗糙度曲線時(shí)的該粗糙度曲線的山頂線和谷底線的距離(例如，圖11(a)所示的h)。
研磨布12的表面粗糙度由打磨決定。從本申請(qǐng)發(fā)明者們的研究結(jié)果可知，當(dāng)打磨過(guò)大時(shí)或過(guò)小時(shí)，分別產(chǎn)生問(wèn)題。
當(dāng)打磨進(jìn)行得過(guò)大時(shí)，如圖11(a)所示，研磨布12上面的“起毛”的密度升高，并且表面粗糙度增大。這里，起毛的密度能從同一圖所示的起毛的間隔p計(jì)算出。
過(guò)大的打磨通過(guò)使打磨負(fù)載增加，或使研磨布12和打磨器的相對(duì)速度增加，或延長(zhǎng)打磨時(shí)間而進(jìn)行。這時(shí)，有提高研磨速度、改善研磨過(guò)的襯底的面內(nèi)偏移、改善襯底間偏移、提高輸送可靠性等優(yōu)點(diǎn)。這除了歸因于物理上的效果，還要?dú)w因于可容易保持研磨液中的磨粒、可防止襯底向研磨布12的緊貼。當(dāng)研磨在上面不具有圖案的襯底時(shí)，即使打磨過(guò)大，也沒(méi)問(wèn)題。而當(dāng)研磨在上面具有圖案的襯底時(shí)，如果研磨布的表面粗糙度增大，則在銅布線等中產(chǎn)生的凹陷增大。因此，布線電阻上升，或有可能在多層布線的上層部分產(chǎn)生研磨殘留物。并且，打磨的強(qiáng)化促進(jìn)研磨布或打磨器等的磨損，使耗材的更換頻率增加，所以引起生產(chǎn)性下降、生產(chǎn)成本增加等問(wèn)題。此外，這時(shí)的打磨負(fù)載例如是70g/cm3。
此外，如圖11(b)所示，進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰r(shí)，研磨速度能充分高速化，并且產(chǎn)生改善面內(nèi)偏移、改善襯底間偏移、提高輸送可靠性等優(yōu)點(diǎn)。并且，如后所示，可減少銅布線的凹陷。
另外，如圖11(c)所示，當(dāng)打磨過(guò)小時(shí)，起毛的密度減小，表面粗糙度減小。具體而言，通過(guò)降低打磨負(fù)載下降，或降低打磨的相對(duì)速度，或縮短打磨時(shí)間，使打磨變得過(guò)小。研磨后的研磨布12的上面的實(shí)際硬度下降，通過(guò)接受適當(dāng)?shù)拇蚰?，再次出現(xiàn)切削力高的嶄新的上面?？墒牵绻蚰ミ^(guò)小，則因未除去切削力變?nèi)醯纳厦?，所以研磨力顯著下降。因此，在初期把銅布線的凹陷抑制在較小，但是產(chǎn)生研磨速度下降、面向偏移增加、襯底間偏移增加、輸送可靠性的下降等問(wèn)題。如果進(jìn)行數(shù)次以上過(guò)小的打磨，則研磨布的上面保持軟質(zhì)化，不被除去，所以凹陷反而增大。
從以上的研究結(jié)果產(chǎn)生了70g/cm2的以往的打磨壓力是否實(shí)際上過(guò)大的疑問(wèn)。
另外，這里說(shuō)明的打磨強(qiáng)度和凹陷的大小的關(guān)系并不局限于嵌入銅布線形成時(shí)，也能應(yīng)用于半導(dǎo)體器件的溝分離形成時(shí)。
-打磨壓力的研究-如上所述，在形成嵌入銅布線等時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)拇蚰l件與凹陷的減少有關(guān)。在打磨條件中，打磨壓力對(duì)研磨布12的表面形狀產(chǎn)生大的影響。因此，本申請(qǐng)發(fā)明者們?yōu)榱税l(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)拇蚰l件，特別在以往以下的范圍中，改變打磨壓力，測(cè)定銅或阻礙金屬的研磨速度、和形成嵌入銅布線時(shí)的凹陷的大小等。此外，化學(xué)機(jī)械研磨裝置使用與以往相同的。
首先，本申請(qǐng)發(fā)明者們通過(guò)對(duì)未在研磨面上形成圖案的襯底進(jìn)行測(cè)定，確認(rèn)可取得適當(dāng)?shù)难心?除去)速度的打磨壓力范圍。
圖2是表示沒(méi)有圖案的襯底的打磨壓力(Dressing Pressure)和銅的除去速度(Removal Rate)的關(guān)系、以及其面內(nèi)偏移(Non-Uniformity)的測(cè)定結(jié)果的圖。另外，圖3是表示沒(méi)有圖案的襯底的打磨壓力和阻礙金屬的除去速度之間關(guān)系、以及其面內(nèi)偏移的測(cè)定結(jié)果的圖。在本測(cè)定中，使用圖10所示的以往的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，打磨的相對(duì)速度為約1015mm/sec。在圖2和圖3中，在一個(gè)晶片內(nèi)近似均勻地取27個(gè)測(cè)定點(diǎn)，并表示在這些測(cè)定點(diǎn)測(cè)定的除去速度的最大值、最小值和平均值。面內(nèi)偏移由100×{(最大測(cè)定值)-(最小測(cè)定值)}/{2×(平均測(cè)定值)}算出。
從圖2所示的結(jié)果可知，打磨壓力為以往的70g/cm2的情況下，和打磨壓力為18g/cm2以上～40g/cm2的情況下，銅的除去速度沒(méi)有變化。從前后的測(cè)定值考慮到打磨壓力40g/cm2以上～70g/cm2時(shí)也將得到同樣的結(jié)果，從而，在打磨壓力為18g/cm2以上～低于70g/cm2時(shí)，可以說(shuō)銅的除去速度與以往幾乎相同。并且，在打磨壓力低于70g/cm2時(shí)，觀察到晶片內(nèi)的除去速度的偏移稍微減少的傾向。此外，當(dāng)打磨壓力低于18g/cm2時(shí)，很難由化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行高精度的控制，所以沒(méi)有測(cè)定。
此外，從圖3所示的結(jié)果可知，關(guān)于阻礙金屬的除去速度，在打磨壓力為以往的70g/cm2的情況下，和打磨壓力為18g/cm2以上～小于70g/cm2的情況下幾乎沒(méi)有變化。關(guān)于除去速度的面內(nèi)偏移，在打磨壓力為18g/cm2以上～70g/cm2以下的范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)變化。
在上述的實(shí)驗(yàn)中，在打磨壓力為18g/cm2以上～70g/cm2以下的范圍中，不發(fā)生襯底粘貼在研磨布上的輸送故障。因此，在打磨壓力為18g/cm2以上～70g/cm2以下的范圍中，可以說(shuō)維持了對(duì)銅和阻礙金屬的研磨特性、輸送可靠性。
接著，本申請(qǐng)發(fā)明者們對(duì)在上部形成嵌入銅布線的襯底，測(cè)定打磨壓力和在銅布線產(chǎn)生的凹陷大小的關(guān)系。
圖4是表示對(duì)具有嵌入銅布線的襯底，測(cè)定打磨壓力和凹陷的關(guān)系后得到的結(jié)果的圖。這時(shí)的打磨相對(duì)速度與圖2以及圖3的測(cè)定相同，銅布線的寬度約為80μm。這里表示的結(jié)果為晶片上的多個(gè)點(diǎn)的測(cè)定值的平均值，錯(cuò)誤條(error bar)表示最大測(cè)定值和最小測(cè)定值。此外，使用原子力顯微鏡進(jìn)行凹陷的檢測(cè)。
從圖4的結(jié)果可知，當(dāng)打磨壓力為18g/cm2以上40g/cm2以下時(shí)，與70g/cm2時(shí)相比，凹陷在統(tǒng)計(jì)上有意減小。另外，打磨壓力為70g/cm2時(shí)的表面粗糙度大于10μm而在12μm以下。
從該結(jié)果可知，在以往的條件下，打磨壓力過(guò)大，如果打磨壓力為18g/cm2以上小于70g/cm2，則維持研磨特性，并能進(jìn)一步減小凹陷。特別是如果打磨壓力為18g/cm2以上40g/cm2以下，則可使凹陷顯著減小。此外，如果考慮到打磨器壽命的延長(zhǎng)或化學(xué)機(jī)械研磨裝置的穩(wěn)定性等，則打磨壓力最好是24g/cm2以上34g/cm2以下。
這樣，通過(guò)使打磨壓力為適當(dāng)?shù)闹?，能減小凹陷。此外，通過(guò)使打磨壓力低于以往，能延長(zhǎng)打磨器壽命，也能降低半導(dǎo)體器件的制造成本。
(實(shí)施方式1)下面，說(shuō)明應(yīng)用了從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)出的最佳打磨條件的CMP的實(shí)施例。另外，包含CMP工序的嵌入銅布線的形成工序全體與圖8(a)～(d)、圖9(a)～(c)中說(shuō)明的方法相同，所以以下說(shuō)明CMP工序的內(nèi)容。
圖1是表示在本發(fā)明實(shí)施方式1的化學(xué)機(jī)械研磨方法中使用的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，在本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨方法中使用的化學(xué)機(jī)械研磨裝置與以往相同。
即，在本實(shí)施方式中使用的化學(xué)機(jī)械研磨裝置包括在上面安裝了研磨布12的研磨底板11；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于保持研磨對(duì)象的襯底13的保持臺(tái)14；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于使研磨布12的上面變粗糙的打磨器16。在本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨方法中，在研磨銅膜時(shí)，在研磨襯底的同時(shí)或在研磨襯底前，進(jìn)行打磨壓力為29g/cm2的打磨。就打磨時(shí)間而言，打磨與研磨分別進(jìn)行時(shí)，為15sec左右，與研磨同時(shí)進(jìn)行時(shí)，為與研磨相同的時(shí)間(約45sec)。由此，研磨布12的上面的粗糙度成為6μm以上8μm以下。該表面粗糙度是例如由探針型的表面粗糙度計(jì)測(cè)定的值。另外，在圖1中表示同時(shí)進(jìn)行打磨和研磨的例子，打磨的相對(duì)速度例如為1015mm/sec。此外，如圖9所示，襯底13在研磨面一側(cè)設(shè)置例如寬度10μm的溝，成為在包含該溝的襯底上面依次層疊有阻礙金屬和銅的狀態(tài)。
在本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨方法中的銅膜的研磨工序中，在把襯底13的研磨面向著研磨布12保持的保持臺(tái)14上作用載荷將其降下來(lái)。然后，一邊在研磨布12上滴下研磨液15，一邊使研磨底板11和保持臺(tái)14雙方旋轉(zhuǎn)。這里，研磨液15包含氧化、溶解銅的成分，由此，研磨襯底13上的銅膜，直到阻礙金屬露出。
在接著的阻礙金屬的研磨工序中，從該化學(xué)機(jī)械研磨裝置取出襯底13，在阻礙金屬研磨用的化學(xué)機(jī)械研磨裝置內(nèi)設(shè)置襯底13。該化學(xué)機(jī)械研磨裝置也與圖1所示的化學(xué)機(jī)械研磨裝置具有相同的結(jié)構(gòu)。在該裝置中，通過(guò)以29g/cm2的打磨壓力進(jìn)行15秒或45秒作用的打磨，使研磨布12的表面粗糙度成為6μm以上8μm以下。打磨的相對(duì)速度與研磨銅時(shí)相同。這里使用的研磨液15包含氧化·溶解阻礙金屬氧化的成分，阻礙金屬的研磨速度成為與銅同等以上。
另外，銅膜的研磨和阻礙金屬的研磨可以用同一化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行?？墒牵?dāng)用不同的研磨裝置進(jìn)行銅膜和阻礙金屬的研磨時(shí)，具有很難受到殘存研磨液的污染的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨方法，可用與以往的方法幾乎相同的研磨時(shí)間制造出凹陷減少的半導(dǎo)體裝置。由此，能減少布線間的短路或布線不良的可能性。
另外，降低打磨的相對(duì)速度，或把打磨時(shí)間從45秒縮短到30秒，也同樣能減少凹陷的大小。
此外，在本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨方法中，如上所述，可以在研磨銅膜或阻礙金屬的工序之前進(jìn)行打磨工序，也可以同時(shí)進(jìn)行?？墒?，同時(shí)進(jìn)行打磨和研磨的情況下，能縮短全體工序所需的時(shí)間，并且通過(guò)研磨工序，容易把研磨布的表面粗糙度保持在適當(dāng)。
此外，當(dāng)使用圖1所示的化學(xué)機(jī)械研磨裝置時(shí)，18～40g/cm2為適當(dāng)?shù)拇蚰毫?，但是?dāng)使用不同規(guī)格的化學(xué)機(jī)械研磨裝置時(shí)，適合的打磨壓力范圍有可能變化。這時(shí)，通過(guò)使研磨布的表面粗糙度成為6μm以上8μm以下，能進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰ァ?br> 另外，本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨方法也能應(yīng)用于形成STI時(shí)。這時(shí)，在形成了溝的襯底上形成SiO2膜后，對(duì)該SiO2膜進(jìn)行研磨。由此，能比以往減小元件分離用絕緣膜上產(chǎn)生的凹陷。此外，能把研磨的面內(nèi)偏移抑制在比以往的方法小。并且，能延長(zhǎng)打磨器的壽命，所以能抑制CMP所需的成本。并且，也能使輸送可靠性與以往相同。
(實(shí)施方式2)圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的特征在于在研磨前或與研磨同時(shí)進(jìn)行的打磨中，監(jiān)視(monitoring)研磨布表面的粗糙度。下面，將詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式中使用的化學(xué)機(jī)械研磨裝置與實(shí)施方式1中使用的裝置相同，具有在上面安裝了研磨布12的研磨底板11；用于保持研磨對(duì)象的襯底13的保持臺(tái)14；用于使研磨布12的上面變粗糙的打磨器16。此外，在本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的打磨器16上安裝有連接在扭矩監(jiān)視器18上的扭矩測(cè)定裝置17。
在研磨襯底13時(shí)，在把襯底13的研磨面向著研磨布12保持的保持臺(tái)14上作用載荷，使它降下來(lái)。然后，一邊在研磨布12上滴下研磨液15，一邊使研磨底板11和保持臺(tái)14雙方旋轉(zhuǎn)。此外，對(duì)研磨前或研磨中的研磨布12進(jìn)行打磨。
在本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，通過(guò)設(shè)置扭矩測(cè)定裝置17，能間接地監(jiān)視打磨時(shí)研磨布12的上面是否具有適當(dāng)?shù)拇植诙取Ｅぞ厥潜硎玖Φ牧氐南蛄?，它的大小用旋轉(zhuǎn)半徑×旋轉(zhuǎn)力表示。
研磨布12的上面粗糙度(表面粗糙度)能按如下監(jiān)視。
首先，當(dāng)打磨在適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行時(shí)，扭矩波形的振幅在某一定值穩(wěn)定。
而例如打磨壓力由于某種原因增加。這樣，為了按設(shè)定維持打磨器16的旋轉(zhuǎn)，就必須使打磨器的旋轉(zhuǎn)力增加。另外，如果打磨壓力增加，則打磨變?yōu)檫^(guò)剩。因此，若打磨壓力過(guò)剩，則打磨器16的旋轉(zhuǎn)扭矩也增加，所以監(jiān)視的旋轉(zhuǎn)扭矩波形的振幅變大。
相反，例如打磨壓力由于某種原因減少。這樣，為了按設(shè)定維持打磨器16的旋轉(zhuǎn)，就要用比此前小的旋轉(zhuǎn)力。此外，如果打磨壓力變小，則打磨變得過(guò)小。因此，當(dāng)打磨過(guò)小即未充分打磨時(shí)，打磨器16的旋轉(zhuǎn)扭矩減小，監(jiān)視的旋轉(zhuǎn)扭矩波形的振幅也減少。
這樣，通過(guò)測(cè)定旋轉(zhuǎn)扭矩波形，就知道打磨是否適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行著。在本實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)扭矩波形由扭矩監(jiān)視器18監(jiān)視。此外，在扭矩監(jiān)視器中也附加有當(dāng)波形振幅偏離某規(guī)格寬度的上下限時(shí)，就發(fā)出警報(bào)，使裝置一側(cè)中斷處理的扭矩控制裝置。即，當(dāng)旋轉(zhuǎn)扭矩波形穩(wěn)定時(shí)，研磨布的表面粗糙度也變?yōu)橐欢?，所以能獲得穩(wěn)定的銅布線的化學(xué)機(jī)械研磨。這里，設(shè)定打磨壓力例如為18～40g/cm2那樣的扭矩范圍。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，通過(guò)至少在研磨中間接地監(jiān)視接受打磨的研磨布的表面粗糙度，把打磨的旋轉(zhuǎn)扭矩保持恒定，能以良好精度控制打磨壓力。結(jié)果，能穩(wěn)定地減小銅布線的凹陷，所以能穩(wěn)定地供給可靠性高的半導(dǎo)體集成電路。
-實(shí)施方式2的變形例-圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
在本發(fā)明的實(shí)施方式2的化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，控制為通過(guò)扭矩測(cè)定裝置和扭矩監(jiān)視器能進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰?，但是用此外的部件，也能將研磨布的打磨控制得適當(dāng)。
例如，當(dāng)在化學(xué)機(jī)械研磨裝置中附加有激光照射裝置、用于檢測(cè)由研磨布12反射的激光的激光檢測(cè)裝置、用于放大檢測(cè)信號(hào)的放大器、用于控制打磨壓力的控制裝置時(shí)，也能控制為進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰ァ?br> 在打磨中或打磨后，從激光照射裝置向研磨布12照射例如波長(zhǎng)633nm的激光，用激光檢測(cè)裝置檢測(cè)由研磨布12反射的激光。
在圖6所示的例子中，在打磨器16的中心部設(shè)有激光照射裝置和激光檢測(cè)裝置成為一體化的激光發(fā)射/接收機(jī)29。此外，通過(guò)連接在激光發(fā)射/接收機(jī)29上的放大器30，能把來(lái)自激光發(fā)射/接收機(jī)29的檢測(cè)信號(hào)放大。
研磨布12的表面粗糙度越大，則激光的散亂越大，所以用激光檢測(cè)裝置檢測(cè)出的激光強(qiáng)度變?nèi)?。因此，預(yù)先設(shè)定適當(dāng)?shù)募す鈴?qiáng)度范圍，當(dāng)由激光檢測(cè)裝置(激光發(fā)射/接收機(jī)29)檢測(cè)的激光強(qiáng)度從適當(dāng)?shù)姆秶x時(shí)，控制裝置就發(fā)出警報(bào)，或通過(guò)改變打磨壓力，能進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰ァ?br> 此外，表示了把激光照射裝置和激光檢測(cè)裝置一體化的例子，但是也可以分別設(shè)置兩個(gè)裝置。
(實(shí)施方式3)圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的特征在于靜止?fàn)顟B(tài)的打磨器和研磨布的距離總保持一定。下面將進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖7所示，本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置與實(shí)施方式1中使用的裝置相同，具有在上面安裝了研磨布12的研磨底板11；用于保持研磨對(duì)象的襯底13的保持臺(tái)14；用于使研磨布12的上面變粗糙的打磨器16。此外，在打磨器16上安裝有連接在時(shí)間計(jì)測(cè)器20上的電磁波收發(fā)器19。
在研磨襯底13時(shí)，在把襯底13的研磨面向著研磨布12保持的保持臺(tái)14上作用負(fù)載使其下降。然后，一邊在研磨布12上滴下研磨液15，一邊使研磨底板11和保持臺(tái)14雙方旋轉(zhuǎn)。此外，對(duì)研磨前或研磨中的研磨布12進(jìn)行打磨。
在本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，為了測(cè)定靜止?fàn)顟B(tài)的打磨器16和研磨布12的距離，在圓形的打磨器16的中心部安裝進(jìn)行微波等電磁波的發(fā)送和接收的電磁波收發(fā)器19，該電磁波收發(fā)器19連接在用于計(jì)測(cè)電磁波的移動(dòng)時(shí)間的時(shí)間計(jì)測(cè)器20上。
當(dāng)打磨動(dòng)作為停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，打磨器16的鉆石粒附著的面與研磨布12隔開(kāi)一定距離靜止。而且，在工作狀態(tài)，開(kāi)始向打磨器16輸送空氣，打磨器16接觸研磨布12的上面。這時(shí)，以打磨器16的移動(dòng)距離一定為前提，校正空氣壓力和打磨載荷輸出之間的關(guān)系。因此，為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰?，移?dòng)距離即打磨器16的打磨面和研磨布12的距離有必要始終保持一定。例如，當(dāng)打磨器16和研磨布12的距離比設(shè)定值還大時(shí)，打磨壓力比設(shè)定值小，成為過(guò)小的打磨。此外，當(dāng)打磨器16和研磨布12的距離比設(shè)定值還小時(shí)，打磨壓力比設(shè)定值大，成為過(guò)剩的打磨。
在以往的化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，以手動(dòng)進(jìn)行靜止時(shí)的打磨器16的對(duì)位，所以有時(shí)不能進(jìn)行按照設(shè)定的打磨。與此相比，在本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，通過(guò)電磁波收發(fā)器19和時(shí)間計(jì)測(cè)器20的功能，能使靜止時(shí)的打磨器16在給定位置靜止，所以能減少打磨的誤差。
這里，具體說(shuō)明電磁波收發(fā)器19和時(shí)間計(jì)測(cè)器20的功能。如上所述，本實(shí)施方式的電磁波收發(fā)器19同時(shí)具有發(fā)射微波等電磁波的發(fā)射功能和接收該電磁波的接收功能。
首先，在研磨結(jié)束，把打磨器16向上方抬起時(shí)，或打磨器16靜止時(shí)，電磁波收發(fā)器19對(duì)研磨布12照射微波。這樣，該微波由用水分濕潤(rùn)的研磨布12的上面反射，再被電磁波收發(fā)器19接收。這里，之所以使用以微波為首的電磁波，是因?yàn)檫@些電磁波在導(dǎo)電率不同的物質(zhì)界面上發(fā)生反射現(xiàn)象。在本實(shí)施方式的例中，包含水分的研磨布12的上面比大氣中的導(dǎo)電率高，所以發(fā)生反射現(xiàn)象。
接著，如果電磁波收發(fā)器19接收到微波，就通過(guò)電磁波收發(fā)器19計(jì)測(cè)從發(fā)射電磁波到接收之間所需時(shí)間。這里把計(jì)測(cè)的時(shí)間稱作微波的傳播時(shí)間。此外，微波的傳播速度依存于該微波傳播的大氣中的溫度和濕度，所以通過(guò)測(cè)定計(jì)測(cè)時(shí)的大氣溫度和濕度，能計(jì)算出微波的傳播速度。從這樣獲得的微波的傳播時(shí)間和傳播速度計(jì)算出打磨器16的移動(dòng)距離。具體而言，由(打磨器的移動(dòng)距離)＝(傳播速度)×(傳播時(shí)間)÷2(1)求出。該計(jì)算由時(shí)間計(jì)測(cè)器20進(jìn)行。通過(guò)用控制裝置(未圖示)等進(jìn)行控制，以使這樣求得的距離總為一定，可始終維持適當(dāng)?shù)拇蚰ァ?br> 如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，在打磨停止時(shí)，通過(guò)使打磨器和研磨布的間隔始終保持一定，可始終維持適當(dāng)?shù)拇蚰l件。例如，在打磨壓力為18～40g/cm2的條件下，通過(guò)使用本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，可穩(wěn)定地生產(chǎn)銅布線的凹陷減少的半導(dǎo)體器件。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，除了在用于形成嵌入銅布線的研磨工序以外，而且在形成溝分離時(shí)的研磨工序或?qū)娱g絕緣膜的研磨工序等各種工序中，可使打磨壓力保持在最佳狀態(tài)。并且，可抑制研磨的偏移。
本實(shí)施方式中說(shuō)明的電磁波收發(fā)器和時(shí)間計(jì)測(cè)器，對(duì)于不具有測(cè)定載荷的負(fù)載單元的類(lèi)型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置特別有效。例如，在因?yàn)槊娣e小，所以不能設(shè)置負(fù)載單元的裝置等中，優(yōu)選應(yīng)用本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置結(jié)構(gòu)。
另外，在本實(shí)施方式的化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，可以分開(kāi)設(shè)置電磁波的發(fā)射器和接收器。這時(shí)，可以在可高效接收由襯底反射的電磁波的位置上設(shè)置接收器。
此外，表示了電磁波收發(fā)器19設(shè)置在打磨器16的中心部的例子，但是例如也可以設(shè)置在圓盤(pán)形的打磨器16的邊緣部等上。
根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨方法，通過(guò)使打磨載荷為24g/cm2～34g/cm2，而使研磨布的上面粗糙度為6～8μm，所以能比以往減小銅布線的凹陷。
此外，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨裝置通過(guò)設(shè)置測(cè)定打磨時(shí)的旋轉(zhuǎn)扭矩的扭矩測(cè)定裝置、用于監(jiān)視測(cè)定的旋轉(zhuǎn)扭矩位于給定范圍內(nèi)的扭矩監(jiān)視器，能穩(wěn)定進(jìn)行適當(dāng)?shù)臈l件下的打磨。結(jié)果，能穩(wěn)定地生產(chǎn)銅布線的凹陷減少了的半導(dǎo)體集成裝置。
此外，當(dāng)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨裝置具有用于把研磨布和打磨面的距離保持一定的電磁波收發(fā)器和時(shí)間計(jì)測(cè)器時(shí)，能夠始終維持適當(dāng)?shù)拇蚰ィ煞€(wěn)定地減少銅布線的凹陷。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，是使用了包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板、安裝在所述研磨底板上的研磨布、具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓結(jié)構(gòu)并且用于保持被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)、具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓結(jié)構(gòu)的打磨器的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的化學(xué)機(jī)械研磨方法，該化學(xué)機(jī)械研磨方法包括使所述打磨器和所述研磨布接觸，進(jìn)行打磨的工序(a)；在具有在上部形成了溝的襯底區(qū)域、設(shè)置在所述襯底區(qū)域上并且掩埋所述溝的物質(zhì)膜的圖案形成襯底中，使用表面粗糙度6μm以上8μm以下的所述研磨布研磨所述物質(zhì)膜的工序(b)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨方法，其中在所述工序(a)中，在所述打磨器上作用18g/cm2以上40g/cm2以下的打磨壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械研磨方法，其中在所述工序(a)中，在所述打磨器上作用24g/cm2以上34g/cm2以下的打磨壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨方法，其中所述物質(zhì)膜具有銅膜和阻礙金屬；在所述工序(b)中，研磨所述銅膜和所述阻礙金屬，在所述襯底區(qū)域上形成嵌入銅布線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械研磨方法，其中同時(shí)進(jìn)行所述工序(a)和所述工序(b)。
6.一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，是使用了包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板、安裝在所述研磨底板上的研磨布、具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓結(jié)構(gòu)并且用于保持被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)、具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓結(jié)構(gòu)的打磨器的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的化學(xué)機(jī)械研磨方法，包括在所述打磨器上作用18g/cm2以上40g/cm2以下的打磨壓力，使所述打磨器和所述研磨布接觸，進(jìn)行所述研磨布的打磨的工序(a)；在具有在上部形成了溝的襯底區(qū)域、設(shè)置在所述襯底區(qū)域上并且掩埋所述溝的物質(zhì)膜的圖案形成襯底中，使用所述研磨布研磨所述物質(zhì)膜的工序(b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化學(xué)機(jī)械研磨方法，其中在所述工序(a)中，在所述打磨器上作用24g/cm2以上34g/cm2以下的打磨壓力。
8.一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板；安裝在所述研磨底板上，用于研磨被研磨構(gòu)件的研磨布；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于保持所述被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于使所述研磨布的上面變粗糙的打磨器；設(shè)置在所述打磨器上，用于測(cè)定所述打磨器和所述研磨布之間產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩的扭矩測(cè)定裝置；用于監(jiān)視由所述扭矩測(cè)定裝置測(cè)定的旋轉(zhuǎn)扭矩的扭矩監(jiān)視器。
9.一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板；安裝在所述研磨底板上，用于研磨被研磨構(gòu)件的研磨布；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于保持所述被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于使所述研磨布的上面變粗糙的打磨器；用于向所述研磨布的上面照射激光光線或電磁波的照射裝置；用于檢測(cè)由所述研磨布的上面反射的所述激光光線或電磁波的檢測(cè)裝置；根據(jù)由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)出的所述激光光線或電磁波的強(qiáng)度，控制作用于所述打磨器上的壓力的控制裝置。
10.一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研磨底板；安裝在所述研磨底板上，用于研磨被研磨構(gòu)件的研磨布；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于保持所述被研磨構(gòu)件的保持臺(tái)；具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)，用于使所述研磨布的上面變粗糙的打磨器；安裝在所述打磨器上，用于向所述研磨布照射電磁波的信號(hào)發(fā)射器；用于接收由所述研磨布反射的所述電磁波的接收器；連接在所述接收器上，用于計(jì)測(cè)所述電磁波由所述信號(hào)發(fā)射器發(fā)出到被所述接收器接收為止的時(shí)間的時(shí)間計(jì)測(cè)器。
全文摘要
一種化學(xué)機(jī)械研磨方法及化學(xué)機(jī)械研磨裝置，在研磨形成在襯底(13)上的銅和阻礙金屬，形成嵌入銅布線的CMP工序中，使打磨壓力為29g/cm
文檔編號(hào)B24B53/017GK1505110SQ20031011880
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月4日
發(fā)明者吉田英朗 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社