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KR100791907B1 - Polishing device - Google Patents

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KR100791907B1
KR100791907B1 KR1020070009902A KR20070009902A KR100791907B1 KR 100791907 B1 KR100791907 B1 KR 100791907B1 KR 1020070009902 A KR1020070009902 A KR 1020070009902A KR 20070009902 A KR20070009902 A KR 20070009902A KR 100791907 B1 KR100791907 B1 KR 100791907B1
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polished
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copper
copper film
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슈조 사토
유지 세가와
아키라 요시오
히이즈 오토리이
젠야 야스다
마사오 이시하라
다케시 노가미
나오키 고마이
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

반도체 소자의 제조 및 연마 방법과, 연마 장치로서, 금속막의 초기 요철을 쉽게 평탄화할 수 있고, 여분의 금속막 제거 효율이 우수하며, 금속막을 연마에 의해 평탄화할 때, 금속막 아래의 층간 절연물에 대한 손상을 억제할 수 있다. 이 방법은 음극 부재와 구리막 사이에 킬레이트제를 포함한 전해액을 개재하는 공정과, 음극으로서의 음극 부재와 양극으로서의 구리막 사이에 전압을 인가하여, 구리막의 표면을 산화하고 산화된 구리의 킬레이트막을 형성하는 공정과, 구리막의 형상에 대응하는 킬레이트막의 돌출부를 제거하고, 그것의 표면에 구리막의 돌출부를 노출시키는 공정을 포함하며, 구리막의 돌출부가 평탄화될 때까지 상기 킬레이트막 형성 공정과 상기 킬레이트막 제거 공정을 반복한다.As a method for manufacturing and polishing a semiconductor element, and as a polishing apparatus, the initial unevenness of the metal film can be easily flattened, the extra metal film removal efficiency is excellent, and when the metal film is planarized by polishing, it is applied to the interlayer insulator under the metal film. Damage to the body can be suppressed. This method includes a step of interposing an electrolyte solution containing a chelating agent between the cathode member and the copper film, and applying a voltage between the cathode member as the cathode and the copper film as the anode to oxidize the surface of the copper film and form a chelated film of oxidized copper. And removing the projections of the chelated film corresponding to the shape of the copper film and exposing the projections of the copper film on its surface, wherein the chelate film forming process and the chelated film removal are performed until the projections of the copper film are flattened. Repeat the process.

전해 전원, 축 드라이버, 테이블 드라이버, 컨트롤러, 컨트롤 패널, 슬러리 공급부, 전해액 공급부, 반도체 기판, 층간 절연막, 배리어막, 시드막, 구리막, 킬레이트막, 음극 부재, 음극 전극, 양극 전극, 정반, 연마 패드, 절연체 Electrolytic power supply, shaft driver, table driver, controller, control panel, slurry supply part, electrolyte supply part, semiconductor substrate, interlayer insulating film, barrier film, seed film, copper film, chelate film, cathode member, cathode electrode, anode electrode, surface plate, polishing Pad, insulator

Description

연마 장치 {POLISHING APPARATUS}Polishing device {POLISHING APPARATUS}

도 1(A) 내지 1(C)는 본 발명의 반도체 제조 방법의 제조 공정을 도시하는 단면도이며, 1(A)는 반도체 기판에의 절연막 형성 공정까지, 1(B)는 컨택트 홀 및 배선용 홈의 형성 공정까지, 1(C)는 배리어막의 형성 공정까지를 도시하고 있다.1 (A) to 1 (C) are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor manufacturing method of the present invention, where 1 (A) is an insulating film formation process on a semiconductor substrate, and 1 (B) is a contact hole and a wiring groove. 1 (C) shows up to the formation process of the barrier film.

도 2(D) 및 2(E)는 도 1(A) 및 1(C)에 계속되는 공정을 도시하며, 2(D)는 시드막으로서의 구리막의 형성 공정까지, 2(E)는 구리막의 형성 공정까지를 도시한다.2 (D) and 2 (E) show a process following FIG. 1 (A) and 1 (C), 2 (D) until a formation process of a copper film as a seed film, and 2 (E) formation of a copper film The process up to is shown.

도 3(F) 및 3(G)는 도 2(D) 및 2(E)에 계속되는 공정을 도시하며, 도 3(F)는 구리막의 양극 산화 공정까지, 도 3(G)는 킬레이트막의 형성 공정까지를 도시한다.3 (F) and 3 (G) show a process subsequent to FIGS. 2 (D) and 2 (E), FIG. 3 (F) until the anodic oxidation process of the copper film, and FIG. 3 (G) shows the formation of a chelate film. The process up to is shown.

도 4(H) 및 4(I)는 도 3(F) 및 3(G)에 계속되는 공정을 도시하며, 도 4(H)는 볼록부의 킬레이트막을 제거 공정까지, 도 4(I)는 킬레이트막의 재형성 공정까지를 도시한다.4 (H) and 4 (I) show a process following FIG. 3 (F) and 3 (G), and FIG. 4 (H) shows the process of removing the chelating film of the convex portion, and FIG. 4 (I) shows the The remodeling process is shown.

도 5(J) 내지 5(L)은 도 4(H) 및 4(I)에 계속되는 공정을 도시하며, 도 5(J)는 구리막의 평탄화 공정까지, 도 5(K)는 여분이 구리막의 제거 공정까지, 도 5(L)은 배리어막의 노출 공정까지를 도시한다.Figures 5 (J) to 5 (L) show a process subsequent to Figures 4 (H) and 4 (I), Figure 5 (J) until the planarization process of the copper film, and Figure 5 (K) spares the copper film. 5 (L) shows up to the removing step of the barrier film.

도 6은 본 실시 형태에 따른 연마 장치의 구성도이다.6 is a block diagram of the polishing apparatus according to the present embodiment.

도 7은 본 실시 형태에 따른 연마 장치에서 연마 공구 지지부의 내부 구조에 대한 확대도이다.7 is an enlarged view of an internal structure of the abrasive tool supporter in the polishing apparatus according to the present embodiment.

도 8(A)는 본 실시 형태에 따른 연마 장치에 사용하는 전극판의 하면도이며, 도 8(B)는 전극판 부근의 확대도이다.FIG. 8A is a bottom view of the electrode plate used in the polishing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 8B is an enlarged view of the vicinity of the electrode plate.

도 9는 연마 공구와 웨이퍼와의 위치 관계도이다.9 is a positional relationship diagram between the polishing tool and the wafer.

도 10은 본 발명에 따른 연마 장치의 전해 연마를 설명하기 위한 단면도이다.10 is a cross-sectional view for explaining electropolishing of the polishing apparatus according to the present invention.

도 11은 도 10의 원(C)에 대한 확대 단면도이다.FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the circle C of FIG. 10.

도 12는 도 11의 원(D)에 대한 확대 단면도이다.FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the circle D of FIG. 11.

도 13은 본 발명에 따른 연마 장치의 제1 변형예에 대한 도면이다.13 is a view of a first modification of the polishing apparatus according to the present invention.

도 14는 본 발명에 따른 연마 장치의 제2 변형예에 대한 도면이다.14 is a view of a second modification of the polishing apparatus according to the present invention.

도 15는 본 발명에 따른 연마 장치의 종래형 CMP 장치를 응용한 제3 변형예에 대한 도면이다.FIG. 15 is a view of a third modified example of the conventional CMP apparatus of the polishing apparatus according to the present invention. FIG.

도 16은 도 15에 도시된 연마 장치에서의 전해 복합 연마 동작에 대한 설명도이다.FIG. 16 is an explanatory diagram for an electrolytic composite polishing operation in the polishing apparatus shown in FIG. 15.

도 17은 연마 패드의 전극 구성의 다른 예에 대한 예시도이다.17 is an exemplary view of another example of the electrode configuration of the polishing pad.

도 18은 연마 패드의 전극 구성의 또다른 예에 대한 예시도이다.18 is an illustration of another example of the electrode configuration of the polishing pad.

도 19는 본 발명이 제2 실시 형태에 따른 연마 장치의 개략 구성도이다.19 is a schematic configuration diagram of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 20은 본 발명이 제3 실시 형태에 따른 연마 장치의 개략 구성도이다.20 is a schematic configuration diagram of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 21은 본 발명이 제4 실시 형태에 따른 연마 장치의 구성도이다.21 is a configuration diagram of a polishing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

도 22는 본 발명이 제5 실시 형태에 대한 설명도이다.It is explanatory drawing about 5th Embodiment of this invention.

도 23은 본 발명이 제6 실시 형태에 대한 설명도이다.It is explanatory drawing about 6th Embodiment of this invention.

도 24는 본 발명이 제7 실시 형태에 대한 설명도이다.24 is an explanatory diagram of a seventh embodiment of the present invention.

도 25(A) 내지 25(C)는 종래예에 따른 듀얼 다마신법에 의한 구리 배선에서 형성 방법의 제조 공정을 도시한 단면도이며, 도 25(A)는 층간 절연막의 형성 공정까지, 도 25(B)는 배선용 홈 및 컨택트 홀의 형성 공정까지, 도 25(C)는 배리어막의 형성 공정까지를 도시한다.25 (A) to 25 (C) are cross-sectional views showing the manufacturing process of the formation method in the copper wiring by the dual damascene method according to the prior art, and FIG. 25 (A) is a process of forming the interlayer insulating film. B) shows the process of forming the wiring groove and the contact hole, and FIG. 25C shows the process of forming the barrier film.

도 26(D) 및 26(F)는 도 25(A) 내지 25(C)에 계속되는 공정을 도시하며, 도 26(D)는 시드막의 형성 공정까지, 26(F)는 배선 형성 공정까지를 도시한다.26 (D) and 26 (F) show processes subsequent to FIGS. 25A to 25C, and FIG. 26D shows the seed film forming process and 26F shows the wiring forming process. Illustrated.

도 27은 CMP법에 의한 구리막 연마 공정에서 발생하는 디싱을 설명하기 위한 단면도이다.It is sectional drawing for demonstrating the dishing which arises in the copper film polishing process by CMP method.

도 28은 CMP법에 의한 구리막 연마 공정에서 발생하는 이로젼을 설명하기 위한 단면도이다.It is sectional drawing for demonstrating the erosion which arises in the copper film grinding | polishing process by a CMP method.

도 29는 CMP법에 의한 구리막 연마 공정에서 발생하는 리세스를 설명하기 위한 단면도이다.It is sectional drawing for demonstrating the recess which arises in the copper film polishing process by CMP method.

도 30은 CMP법에 의한 구리막 연마 공정에서 발생하는 스크레치 및 화학적 손상을 설명하기 위한 단면도이다.It is sectional drawing for demonstrating the scratch and chemical damage which generate | occur | produce in the copper film polishing process by CMP method.

본 발명은 반도체 소자의 제조 및 연마에 대한 방법 및 장치에 관하여, 특히 금속막의 형성에 동반되는 표면 요철을 감소하는 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 및 연마 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing and polishing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing and polishing a semiconductor device including a step of reducing surface irregularities accompanying the formation of a metal film.

반도체 소자의 고집적화, 소형화에 동반하여 배선의 미세화, 배선 피치의 축소화 및 배선의 다층화가 진행되고 있으며, 반도체 소자 제조 프로세스에서의 다층 배선 기술의 중요성이 증대하고 있다.Along with high integration and miniaturization of semiconductor devices, finer wirings, smaller wiring pitches, and multilayered wirings are in progress, and the importance of multilayer wiring technology in semiconductor device manufacturing processes is increasing.

한편, 다층 배선 구조 반도체 소자의 배선 재료로서 알루미늄이 많이 사용되어 왔는데, 근년의 0.25㎛룰 이하의 디자인 룰(design rule)에서 신호의 전파 지연을 억제하기 위하여 배선 재료를 알루미늄으로부터 구리로 대체한 배선 프로세스의 개발이 왕성해지고 있다. 구리를 배선으로 사용하면, 저(低)저항과 높은 일렉트로 마이그레이션(electromigration) 내성(耐性; tolerance)을 양립시킬 수 있는 이점이 있다.On the other hand, aluminum has been widely used as a wiring material of a multilayer wiring structure semiconductor device. In recent years, in order to suppress signal propagation delay in a design rule of 0.25 μm or less, wiring material is replaced with aluminum from copper. The development of the process is booming. When copper is used as the wiring, there is an advantage that both low resistance and high electromigration tolerance can be achieved.

이 구리를 배선에 사용하는 프로세스는 예를 들면, 미리 층간 절연막에 형성한 홈형의 배선 패턴에 금속을 매몰(埋沒)하고, CMP(Chemical Mechanical Polishing; 화학 기계 연마)법에 의해 여분의 금속막을 제거하여 배선을 형성하는 다마신(damascen)법이라 부르는 배선 프로세스가 유력해지고 있다. 이 다마신법은 배선의 에칭이 불필요하며 또한 상충의 층간 절연막도 스스로 평탄해지기 때문에 공정을 간략화할 수 있다는 이점이 있다.In the process of using this copper for wiring, for example, metal is buried in a groove-shaped wiring pattern previously formed in an interlayer insulating film, and an excess metal film is removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method. The wiring process called the damascene method of forming a wiring is becoming prominent. This damascene method eliminates the need for etching the wiring and has the advantage that the process can be simplified because the interlayer insulating film of the conflict also becomes flat by itself.

또한, 층간 절연막에, 배선용 홈뿐만아니라 컨택트 홀(contact hole)도 홈으로 만들어, 배선용 홈과 컨택트 홀을 동시에 금속에 매몰하는 듀얼 다마신(dual damascene)법에서는 더 큰 폭의 배선 공정 삭감이 가능하다.In addition, not only wiring grooves but also contact holes are formed in the interlayer insulating film, and the dual damascene method in which both the wiring grooves and the contact holes are buried in metal at the same time allows for a larger reduction in the wiring process. Do.

여기서, 상기의 듀얼 다마신법에 의한 구리 배선 형성 프로세스의 일예에 대하여 하기의 도면을 참조하여 설명한다.Here, an example of the copper wiring formation process by said dual damascene method is demonstrated with reference to the following figure.

먼저, 도 24(a)에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 도시되지 않은 불순물 확산 영역이 적절히 형성되어 있는 실리콘 등의 반도체 기판(301) 상에, 예를 들면, 산화 실리콘으로 형성된 층간 절연막(302)을, 예를 들어, 감압 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 형성한다.First, as shown in Fig. 24A, for example, an interlayer insulating film formed of, for example, silicon oxide on a semiconductor substrate 301, such as silicon, on which an impurity diffusion region (not shown) is formed. 302 is formed by, for example, a reduced pressure chemical vapor deposition (CVD) method.

이어서, 도 24(b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(301)의 불순물 확산 영역으로 통하는 컨택트 홀(CH) 및 반도체 기판(301)의 불순물 확산 영역과 전기적으로 접속되는, 소정의 패턴의 배선이 형성되는 홈(M)을 공지의 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 24B, a predetermined pattern of wirings electrically connected to the contact hole CH leading to the impurity diffusion region of the semiconductor substrate 301 and the impurity diffusion region of the semiconductor substrate 301. The grooves M to be formed are formed using a known photolithography technique and an etching technique.

이어서, 도 24(c)에 도시된 바와 같이, 배리어막(305)을 층간 절연막(302)의 표면, 컨택트 홀(CH) 및 홈(M) 내에 형성한다. 이 배리어막(305)은 예를 들면, Ta, Ti, TaN, TiN 등의 재료를 공지의 스퍼터법에 의해 형성한다. 배리어막(305)은 배선을 구성하는 재료가 구리로 구성되고, 층간 절연막(302)이 산화 실리콘으로 구성되어 있는 경우에는, 구리는 산화 실리콘에의 확산 계수가 커서 산화되기 쉽기 때문에, 이것을 방지하기 위해 설치된다.Subsequently, as shown in FIG. 24C, a barrier film 305 is formed in the surface, the contact hole CH and the groove M of the interlayer insulating film 302. The barrier film 305 is formed of, for example, a material such as Ta, Ti, TaN, TiN by a known sputtering method. The barrier film 305 is made of copper, and when the interlayer insulating film 302 is made of silicon oxide, the copper has a large diffusion coefficient to silicon oxide, which is easy to oxidize, thereby preventing this. To be installed.

이어서, 도 25(d)에 도시된 바와 같이, 배리어막(305) 위에 구리를 공지의 스패터법에 의해, 소정의 막 두께로 퇴적(stacking)시켜 시드막(306)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 25D, copper is deposited on the barrier film 305 to a predetermined film thickness by a known spatter method to form a seed film 306.

이어서, 도 25(e)에 도시된 바와 같이, 컨택트 홀(CH) 및 홈(M)이 구리로 매몰되도록 구리막(307)을 형성한다. 구리막(307)은, 예를 들면, 도금법, CVD법, 스 패터법 등에 의해 형성된다.Next, as shown in FIG. 25E, the copper film 307 is formed so that the contact holes CH and the grooves M are buried in copper. The copper film 307 is formed by, for example, a plating method, a CVD method, a spatter method, or the like.

이어서, 도 25(f)에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(302) 상의 여분의 구리막(307) 및 배리어막(305)을 CMP법에 의해 제거하여 평탄화한다. 이상의 공정에 의해 구리 배선 및 컨택트(309; contacts)가 형성된다.Subsequently, as shown in Fig. 25F, the extra copper film 307 and the barrier film 305 on the interlayer insulating film 302 are removed and planarized by the CMP method. By the above process, copper wiring and contacts 309 are formed.

상기의 프로세스를 배선(308) 상에서 반복함으로써 다층 배선을 형성할 수가 있다.By repeating the above process on the wiring 308, a multilayer wiring can be formed.

그러나, 상기 듀얼 다마신법을 이용한 구리 배선 형성 프로세스는, 여분의 구리막(307)을 CMP법에 의해 제거하는 공정에서 종래의 CMP법을 이용한 평탄화 기술에서는 연마 공구와 구리막 사이에 소정의 압력을 걸어 연마하기 때문에, 반도체 기판에 대한 손상이 커서, 특히 층간 절연막에 기계적 강도가 낮은 저유전율의 유기계 절연막 등을 채용하는 경우에는, 이 손상이 무시할 수 없게 되어 층간 절연막의 크랙(균열) 발생, 반도체 기판으로부터의 층간 절연막의 박리 등의 문제가 있다.However, in the copper wiring forming process using the dual damascene method, a predetermined pressure is applied between the polishing tool and the copper film in the planarization technique using the conventional CMP method in the process of removing the extra copper film 307 by the CMP method. Since the damage to the semiconductor substrate is large, especially when a low dielectric constant organic insulating film having a low mechanical strength is adopted as the interlayer insulating film, the damage cannot be ignored and cracks in the interlayer insulating film are generated. There is a problem such as peeling of the interlayer insulating film from the substrate.

또한 층간 절연막(302)과 구리막(307) 및 배리어막(305)의 제거 성능이 다르기 때문에, 배선(308)에 디싱(dishing), 이로젼(erosion, thinning), 리세스 (recesses) 등이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다.In addition, since the removal performance of the interlayer insulating film 302, the copper film 307, and the barrier film 305 is different, dishing, erosion, thinning, recesses, etc., are formed in the wiring 308. There was a problem that it was easy to occur.

디싱은 도 26에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 0.18㎛룰의 디자인룰에서 예를 들면, 100㎛ 정도의 폭이 넓은 배선(308)이 존재하는 경우에, 이 배선의 중앙부가 과잉 제거되어 움푹 패여버리는 현상이 있어, 이 디싱이 발생하면 배선(308)의 단면적이 부족해지기 때문에, 배선 저항값 불량 등의 원인이 된다. 이 디싱은 배선 재료에 비교적 연질의 구리나 알루미늄을 사용한 경우에 발생하기 쉽다.As shown in Fig. 26, in the design rule of 0.18 mu m rule, for example, when there is a wide wiring 308 of about 100 mu m, the center portion of the wiring is excessively removed. There is a dent, and if this dishing occurs, the cross-sectional area of the wiring 308 is insufficient, which causes a poor wiring resistance value. This dishing is likely to occur when relatively soft copper or aluminum is used for the wiring material.

이로젼은 도 27에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 3000㎛의 범위에 1.0㎛ 폭의 배선이 50 퍼센트의 밀도로 형성되어 있는 패턴 밀도가 높은 부분이 과잉으로 제거되어버리는 현상이며, 이로젼이 발생하면 배선의 단면적이 부족하기 때문에 배선 저항값 불량 등의 원인이 된다.As shown in Fig. 27, the erosion is a phenomenon in which a portion having a high pattern density, in which a wiring having a width of 1.0 µm is formed at a density of 50 percent in a range of 3000 µm, is removed excessively. If this occurs, the cross-sectional area of the wiring is insufficient, resulting in poor wiring resistance value.

리세스는 도 28에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(302)과 배선(308)의 경계에서 배선(308)이 낮아져 단차가 생겨버리는 현상이며, 이 경우에도 배선의 단면적이 부족하기 때문에 배선 저항값 불량 등의 원인이 된다.As shown in FIG. 28, the recess is a phenomenon in which the wiring 308 is lowered at the boundary between the interlayer insulating film 302 and the wiring 308, resulting in a step difference. In this case, since the cross-sectional area of the wiring is insufficient, the wiring resistance value It may cause defects.

한편, 여분의 구리막(307)을 CMP법에 의해 평탄화 및 제거하는 공정에서는, 구리막을 효율적으로 제거할 필요가 있기 때문에, 단위 시간당의 제거량인 연마 레이트는, 예를 들면, 500nm/min 이상이 되도록 요구되고 있다.On the other hand, in the step of planarizing and removing the extra copper film 307 by the CMP method, since the copper film needs to be removed efficiently, the polishing rate which is the removal amount per unit time is, for example, 500 nm / min or more. Is required.

이 연마 레이트를 좋게 하기 위해서는 웨이퍼에 대한 가공 압력을 크게 할 필요가 있으며, 가공 압력을 크게 하면, 도 29도에 도시된 바와 같이, 배선 표면에 스크레치(SC)나 화학적 손상(CD)이 발생하기 쉽게 되며, 특히 연질의 구리에서는 발생하기 쉽다. 이 때문에 배선의 오픈, 쇼트, 배선 저항값 불량 등의 트러블 원인으로 되며, 또한 가공 압력을 크게 하면, 상기의 스크레치, 층간 절연막(302) 박리, 디싱, 이로젼 및 리세스의 발생량도 커진다고 하는 불이익이 존재했다.In order to improve this polishing rate, it is necessary to increase the processing pressure on the wafer, and when the processing pressure is increased, scratches (SC) or chemical damage (CD) may occur on the wiring surface as shown in FIG. It is easy, especially in soft copper. For this reason, it is a cause of trouble such as wiring open, short, poor wiring resistance value, and the disadvantage that the scratch, interlayer insulating film 302 peeling, dishing, erosion, and the generation amount of the scratches also increase when the processing pressure is increased. This existed.

본 발명은 상기의 문제점을 감안한 것으로, 따라서 본 발명은, 구리 배선을 가지는 반도체 소자의 구리막을 연마에 의해 평탄화 할 때, 초기 요철을 용이하게 평탄화 할 수 있고, 또한 여분의 구리막 제거 효율이 우수하며, 구리막 하층의 층간 절연막 등에 대한 손상을 억제할 수 있는 연마 장치, 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above problems, and accordingly, the present invention can easily planarize initial unevenness when polishing a copper film of a semiconductor device having a copper wiring by polishing, and is also excellent in extra copper film removal efficiency. An object of the present invention is to provide a polishing apparatus and a polishing method capable of suppressing damage to an interlayer insulating film or the like under a copper film.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 기판에 형성된 절연막에 배선용 홈을 형성하는 공정과, 상기 배선용 홈을 매몰하도록 상기 절연막 상의 전체 면에 상기 배선용 홈의 단차에 따른 요철 형상을 표면에 가지는 구리막을 퇴적시키는 공정과, 음극 부재와 상기 구리막 사이에 킬레이트제(chelating agent)를 포함한 전해액을 개재시켜, 상기 음극 부재를 음극으로 하고 상기 구리막을 양극으로 하여 전압을 인가하여, 상기 구리막의 표면을 산화하고, 또한 이 산화된 구리의 킬레이트막(chelate film)을 형성하는 킬레이트막 형성 공정과, 상기 구리막의 요철에 따른 상기 킬레이트막의 볼록 부분을 선택적으로 제거하고, 이 볼록 부분의 구리막을 표면에 노출시키는 킬레이트막 제거 공정과, 상기 구리막의 볼록 부분이 평탄화될 때까지 상기 킬레이트막 형성 공정과 상기 킬레이트막 제거 공정을 반복한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of forming a wiring groove in an insulating film formed on a substrate, and a step of the wiring groove on the entire surface of the insulating film to bury the wiring groove. Depositing a copper film having a concave-convex shape on the surface, and applying a voltage between the negative electrode member and the copper film with an electrolyte solution containing a chelating agent, and using the negative electrode member as the negative electrode and the copper film as the positive electrode. To oxidize the surface of the copper film and to form a chelate film of the oxidized copper; and selectively remove the convex portions of the chelate film due to the unevenness of the copper film. The chelate film removal process of exposing the copper film of a part to a surface, and the convex part of the said copper film is planarized. And it repeats the above chelating film forming step and the chelating film removing process till then.

상기 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 제조 방법에 의하면, 배선용 홈을 구리막에 의해 매몰할 때, 형성되어 있는 요철이 있는 구리막 표면이 양극 산화되고, 이 양극 산화된 구리가 전해액 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화되어, 용이하게 제거할 수 있는 기계적 강도가 매우 낮은 킬레이트막이 형성된다. 이 킬레이트막의 볼록 부분을 제거하면, 다시 노출된 구리가 양극 산화 후에 킬레이트화 되기 때문에 이 킬레이트막 볼록부의 제거를 반복함으로써 구리막의 평탄성이 달성된 다.According to the manufacturing method of the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the said invention, when the groove | channel for wiring is buried by a copper film, the formed uneven copper film surface is anodized, and this anodized copper is made to chelating agent in electrolyte solution. Chelated to form a chelate film having a very low mechanical strength that can be easily removed. When the convex portion of the chelate film is removed, the exposed copper is chelated after anodization, so that the flatness of the copper film is achieved by repeating the removal of this chelate film convex portion.

킬레이트막의 저항은 구리에 비해 높기 때문에, 제거되지 않고 잔류하는 홈부의 킬레이트막에 덮힌 구리는 통전에 의한 양극 산화가 어렵기 때문에, 킬레이트화의 진행은 매우 지연되며 양극 산화에 의한 킬레이트막의 생성은 오로지 킬레이트막의 제거에 의해 노출된 구리막의 볼록부에서 행해지게 된다.Since the resistance of the chelating film is higher than that of copper, the copper covered by the chelating film that is not removed and remains is difficult to anodic oxidation by energization, so that the progress of chelation is very delayed, and the formation of the chelating film by anodic oxidation is only possible. This is done in the convex portion of the copper film exposed by the removal of the chelate film.

또한, 전해액을 통해 통전하기 때문에 양극으로서의 구리막과 음극으로서의 음극 부재의 전위차가 일정한 경우에는, 전극간 거리가 짧은 쪽이 그 전류 밀도가 커지기 때문에, 킬레이트막이 제거되어 노출된 구리막 중에서도 볼록부의 구리막 쪽이 음극으로서의 음극 부재와의 전극간 거리가 짧기 때문에 전류 밀도가 크게 되며, 그 결과 양극 산화 속도가 커지게 되어 킬레이트화가 촉진된다.In addition, when the potential difference between the copper film as the anode and the cathode member as the cathode is constant because the current flows through the electrolyte, the shorter the distance between the electrodes increases the current density, so that the copper of the convex portion is removed from the exposed copper film with the chelate film removed. Since the distance between the electrodes and the cathode member as the cathode is short, the current density is increased, and as a result, the anodic oxidation rate is increased, thereby promoting chelation.

따라서, 볼록부 구리막의 킬레이트화가 촉진됨으로써, 효율적인 평탄화 및 구리막 하층의 층간 절연막 등에 대한 손상을 억제할 수 있다.Therefore, the chelation of the convex part copper film is accelerated, so that efficient planarization and damage to the interlayer insulating film under the copper film can be suppressed.

본 발명의 반도체 소자 제조 방법은, 바람직하게는 상기 구리막의 볼록부를 평탄화한 후에, 상기 배선용 홈의 외부에 퇴적된 구리막을 제거할 때까지 상기 구리막의 표면에 형성된 킬레이트막을 제거하는 공정을 다시 가진다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention preferably further has a step of removing the chelate film formed on the surface of the copper film until the convex portion of the copper film is flattened until the copper film deposited on the outside of the wiring groove is removed.

이것에 의해 구리막 하층의 층간 절연막 등에 대한 손상을 억제하며 구리 배선을 형성할 수가 있다.Thereby, damage to the interlayer insulation film etc. of a lower copper film layer can be suppressed, and copper wiring can be formed.

본 발명의 반도체 소자 제조 방법은, 바람직하게는 상기 음극 부재를 음극으로 하여 전압을 인가하는 공정에서 상기 킬레이트막 볼록 부분의 제거에 사용되는 도전성을 가진 연마 공구를 음극으로 하여 전압을 인가한다. 이것에 의해, 음극에 연마 공구를 사용함으로써 구리막의 양극 산화에 의한 킬레이트화 및 이 킬레이트막의 제거를 효율적으로 행할 수 있다.In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, preferably, in the step of applying a voltage using the negative electrode member as a negative electrode, a voltage is applied using a conductive polishing tool having a conductivity as a negative electrode used for removing the chelated film convex portion. This makes it possible to efficiently chelate the copper film by anodic oxidation and to remove the chelate film by using the polishing tool for the cathode.

본 발명의 반도체 소자 제조 방법은, 바람직하게는 상기 구리막을 양극으로 하여 전압을 인가하는 공정에서 상기 구리막에 접촉 또는 접근하는 양극 부재를 양극으로 하고 상기 전해액을 통해 상기 구리막을 양극으로 한다.In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, preferably, in a step of applying a voltage with the copper film as an anode, an anode member contacting or approaching the copper film is used as an anode, and the copper film is used as an anode through the electrolyte solution.

양극 부재에 의해 전해액을 통해 국소적으로 구리막에 전류를 흐르게함으로써, 안정적인 전류 공급이 가능하다.By supplying current to the copper film locally through the electrolyte by the anode member, stable current supply is possible.

이 경우에는, 양극 부재로부터 전해액을 통해 구리막을 통전되며, 다시 구리막으로부터 전해액을 통해 음극 부재로 통전됨으로써 음극 부재 근방의 구리막이 양극 산화되어 킬레이트화된다.In this case, the copper film is energized from the positive electrode member through the electrolytic solution, and again from the copper film to the negative electrode member via the electrolytic solution, whereby the copper film in the vicinity of the negative electrode member is anodized to chelate.

본 발명의 반도체 소자 제조 방법은, 바람직하게는 상기 음극 부재를 음극으로 하여 전압을 인가하는 공정에서 상기 구리막에 평행하게 배치된 도전성 전극판을 음극으로 하여 전압을 인가한다.In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, preferably, in the step of applying a voltage using the cathode member as a cathode, a voltage is applied using a conductive electrode plate disposed in parallel with the copper film as a cathode.

전극판을 평행으로 배치함으로써, 전술한 바와 같이, 노출된 구리막 중에서도 볼록 부분 쪽이, 전극간 거리가 짧게되며, 따라서 전류 밀도의 증대에 의해 양극 산화 속도가 커짐으로써 킬레이트화가 촉진되기 때문에 효율적인 평탄화를 달성할 수 있다.By arranging the electrode plates in parallel, as described above, in the exposed copper film, the convex portion has a shorter inter-electrode distance, so that the rate of anodic oxidation is increased by increasing the current density, thereby facilitating efficient flattening. Can be achieved.

본 발명의 반도체 소자 제조 방법은, 바람직하게는, 상기 킬레이트막 제거 공정에서 와이핑 또는 기계 연마에 의해 제거한다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention is preferably removed by wiping or mechanical polishing in the chelate film removal step.

킬레이트막은 기계적 강도가 매우 낮기 때문에, 강한 압력에 의한 기계 연마 는 불필요하며, 와이핑 또는 낮은 압력에 의한 기계 연마로 용이하게 제거할 수 있다.Since the chelate film has a very low mechanical strength, it is unnecessary to mechanically grind by strong pressure, and can be easily removed by wiping or mechanical grind by low pressure.

본 발명의 반도체 소자 제조 방법은, 바람직하게는, 상기 킬레이트막 제거 공정에서 진동을 상기 기판에 부여함으로써 제거한다. 또한 바람직하게는, 상기 킬레이트막 제거 공정에서 상기 전해액을 유동시킴으로써 상기 킬레이트막을 제거한다.The semiconductor device manufacturing method of the present invention is preferably removed by applying vibration to the substrate in the chelate film removal step. Also preferably, the chelate membrane is removed by flowing the electrolyte in the chelate membrane removal step.

킬레이트막은 기계적 강도가 매우 낮기 때문에 기계 연마뿐만 아니라 진동 및 전해액의 유동 작용에 의해서도 용이하게 제거할 수가 있다.Since the chelate film has a very low mechanical strength, it can be easily removed not only by mechanical polishing but also by vibration and flow action of the electrolyte solution.

본 발명의 반도체 소자 제조 방법은, 바람직하게는, 상기 킬레이트막 형성 공정 및 상기 킬레이트막 제거 공정에서 상기 음극 부재와 상기 구리막에 흐르는 전류를 모니터하고 이 전류값의 크기에 근거하여 상기 구리막 연마의 진행을 관리한다.In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, preferably, the current flowing through the cathode member and the copper film in the chelate film forming step and the chelate film removing step is monitored and the copper film is polished based on the magnitude of the current value. Manage your progress.

예를 들면, 생성하는 킬레이트막의 전기 저항이 구리막에 비해 큰 킬레이트제를 사용함으로써, 음극 부재와 구리막 사이에 흐르는 전류는, 구리막의 볼록부가 평탄화되기 전에는, 볼록부의 킬레이트막이 제거되면 구리가 노출하기 때문에 전류값은 증가하며, 노출된 구리에 다시 킬레이트막이 형성되면 전류값이 저하하는 상태가 반복되고, 구리막이 평탄화될 때는, 이 구리막 상의 킬레이트막의 전체 면 제거에 의해 구리막 전체 면이 노출되기 때문에, 전류값은 한 번 최대치를 취하며, 그 후는 제거될 때마다 전류값이 최대치를 가진다.For example, by using a chelating agent whose electrical resistance of the resulting chelate film is larger than that of the copper film, the current flowing between the cathode member and the copper film is exposed to copper when the chelate film of the convex portion is removed before the convex portion of the copper film is flattened. Therefore, the current value increases, and when the chelate film is formed on the exposed copper again, the current value decreases, and when the copper film is flattened, the entire copper film surface is exposed by removing the entire surface of the chelate film on the copper film. Therefore, the current value takes the maximum once and then the current value has the maximum each time it is removed.

배리어막(barrier film)이 노출될 때는, 일반적으로 배리어막의 저항이 구리 에 비해 크기 때문에 킬레이트막 제거 후의 전류값이 최대치로부터 저하하기 시작하기 때문에, 저하하기 시작한 시점에서 전압의 인가를 정지함으로써, 그 후의 양극 산화에 의한 킬레이트막의 형성을 정지시킬 수가 있어 연마의 진행을 관리하는 것이 가능하다.When the barrier film is exposed, since the resistance of the barrier film is generally larger than that of copper, the current value after the removal of the chelating film starts to fall from the maximum value. Formation of the chelate film by the subsequent anodic oxidation can be stopped, and progress of polishing can be managed.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 연마 장치는 피연마면에 구리막을 가지는 피연마 대상물을 연마하는 연마 장치이며, 연마면을 가지는 도전성의 연마 공구와, 상기 연마 공구를 소정의 회전축을 중심으로 회전시키고, 지지하는 연마 공구 회전 지지 수단과, 상기 연마 공구를 상기 피연마 대상물의 피연마면에 대해 대략 수직의 방향으로 이동 및 위치 결정하는 이동 및 위치 결정 수단과, 상기 피연마면과 상기 연마면을 소정의 평면에 따라 상대 이동시키는 상대 이동 수단과, 상기 피연마면에 킬레이트제을 포함하는 전해액을 공급하는 전해액 공급 수단과, 상기 피연마면을 양극으로 하고 상기 연마 공구를 음극으로 하여 상기 피연마면으로부터 상기 전해액을 통해 상기 연마 공구로 흐르는 전류를 공급하는 전류 공급 수단을 가진다.Moreover, in order to achieve the said objective, the grinding | polishing apparatus of this invention is a grinding | polishing apparatus which grinds the to-be-polished object which has a copper film on a to-be-polished surface, The electroconductive polishing tool which has a polishing surface, and the said grinding | polishing tool have a predetermined rotating shaft. Rotating tool means for rotating and supporting the polishing tool, moving and positioning means for moving and positioning the polishing tool in a direction substantially perpendicular to the surface to be polished of the object to be polished, and the surface to be polished Relative moving means for relatively moving the polishing surface along a predetermined plane, electrolyte supply means for supplying an electrolyte solution containing a chelating agent to the surface to be polished, the polishing surface as an anode, and the polishing tool as a cathode. And current supply means for supplying a current flowing from the surface to be polished to the polishing tool through the electrolyte solution.

상기 본 발명의 연마 장치에 의하면, 예를 들어, 피연마 대상물의 피연마면에 요철이 있는 구리막이 형성되어 있는 경우에, 전류 공급 수단에 의해, 피연마면의 구리막 표면이 양극 산화되며, 이 양극 산화된 구리가 전해액 공급 수단에 의해 공급되는 전해액 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화되어, 용이하게 제거 가능한 기계적 강도가 매우 낮은 킬레이트막이 형성된다.According to the polishing apparatus of the present invention, in the case where a copper film having irregularities is formed on the surface to be polished, for example, the surface of the surface of the copper film to be polished is anodized by current supply means, This anodized copper is chelated by a chelating agent in the electrolyte solution supplied by the electrolyte supply means, thereby forming a chelate film having a very low mechanical strength that can be easily removed.

이동 위치 결정 수단에 의해, 피연마면에 연마면을 접촉 또는 접근시키고, 연마 공구 회전 지지 수단 및 회전 지지 수단에 의해, 연마면 및 피연마면을 접촉 또는 접근한 상태에서 각각 회전시킴으로써, 킬레이트막의 볼록 부분이 제거되며 또한 상대 이동 수단에 의해 피연마면 전체의 킬레이트막 볼록 부분을 연마 제거함으로써, 낮은 연마 압력으로 효율적으로 피연마 대상물을 연마할 수 있다.By the moving positioning means, the polishing surface is brought into contact with or near to the surface to be polished, and the polishing surface and the polishing surface are rotated by the polishing tool rotation support means and the rotation support means, respectively, in a state of contacting or approaching the surface of the chelate film. By removing the convex portion and polishing the chelated film convex portion of the entire surface to be polished by the relative moving means, the object to be polished can be efficiently polished at a low polishing pressure.

본 발명의 연마 장치는, 바람직하게는, 상기 전류 공급 수단은 상기 피연마면에 접촉 가능 또는 접근 가능하게 배치되며, 상기 피연마면을 양극으로 하여 통전하는 양극 부재와, 상기 양극 부재와 상기 연마 공구 사이에 소정의 전압을 인가하는 직류 전원을 구비한다. In the polishing apparatus of the present invention, preferably, the current supply means is arranged in contact with or accessible to the surface to be polished, the anode member for energizing the polishing surface as an anode, the anode member and the polishing surface. A direct current power source for applying a predetermined voltage between the tools is provided.

양극 부재에 의해 전해액을 통해 국소적으로 구리막에 전류를 흐르게함으로써, 안정적인 전류 공급을 할 수 있다.By supplying current to the copper film locally through the electrolyte by the anode member, stable current supply can be achieved.

이 경우에는 양극 부재로부터 전해액을 통해 피연마면으로 통전되며, 다시 연마면으로부터 전해액을 통해 연마 공구로 통전됨으로써, 음극인 연마 공구 근방의 구리막이 양극화되어 킬레이트화된다. In this case, electricity is supplied from the anode member to the surface to be polished through the electrolyte solution, and again from the polishing surface to the polishing tool through the electrolyte solution, whereby the copper film near the polishing tool serving as the cathode is anodized to chelate.

예를 들면, 펄스 폭을 매우 짧게 함으로써, 1 펄스당의 양극 산화에 의한 킬레이트막 생성량을 매우 작게하고, 표면의 요철에 접촉한 경우 등 전극간 거리의 급변에 의한 방전, 기포나 파티클 등이 개재한 경우에 일어나는 전기 저항의 급변에 의한 스파크 방전 등, 구리막의 돌발적 또는 거대한 양극 산화를 방지하며, 될 수 있는 데로 작은 것을 연속적으로 하기 때문에 유효하게 된다.For example, by making the pulse width very short, the amount of chelate film produced by anodic oxidation per pulse is extremely small, and discharges due to sudden changes in the distance between electrodes, such as when contact with the surface irregularities, bubbles or particles are interposed. It is effective because it prevents accidental or huge anodic oxidation of the copper film, such as spark discharge due to sudden change in electrical resistance, which occurs in some cases, and because small things are continuously performed.

본 발명의 연마 장치는, 바람직하게는, 상기 양극 부재는 상기 피연마면에 형성된 구리에 비해 귀금속으로 된다. 이것에 의해, 양극 부재의 전해액으로의 용 출(溶出) 등을 방지하여, 구리막을 적극적으로 양극 산화시킬 수 있다. 또한 본래 양극은 용출되지 않기 때문에 귀비(貴卑)를 고려할 필요가 없다.In the polishing apparatus of the present invention, preferably, the anode member is made of a noble metal as compared with copper formed on the surface to be polished. As a result, it is possible to prevent elution or the like of the positive electrode member into the electrolytic solution and to positively anodize the copper film. In addition, since the anode does not elute, there is no need to consider the poppy.

본 발명의 연마 장치는, 바람직하게는, 상기 피연마면으로부터 상기 연마 공구로 흐르는 전류값을 검출하는 전류 검출 수단을 구비한다. 더 바람직하게는 상기 전류 검출 수단으로부터 나오는 검출 신호에 근거하여, 상기 전류값이 일정하게 되도록 상기 연마 공구의 상기 피연마면에 대해 대략 수직 방향의 위치를 제어하는 제어 수단을 구비한다. The polishing apparatus of the present invention preferably includes current detecting means for detecting a current value flowing from the polished surface to the polishing tool. More preferably, on the basis of the detection signal from the current detecting means, control means for controlling the position in a direction substantially perpendicular to the to-be-polished surface of the polishing tool such that the current value is constant.

전류값을 일정하게 제어함으로써, 전류 밀도는 항상 일정하게 되며, 양극 산화에 의한 킬레이트막 생성량도 일정하게 제어할 수 있다.By controlling the current value constantly, the current density is always constant, and the amount of chelate film generated by anodic oxidation can also be constantly controlled.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 연마 장치는, 피연마면에 구리막을 가지는 피연마 대상물의 피연마면 전체 면에, 회전하면서 접촉하는 연마면을 가지는 연마 공구를 구비하고, 상기 피연마 대상물을 상기 연마면에 회전시키면서 접촉하게 하여 평탄화 연마하는 연마 장치이며, 상기 연마면에 킬레이트제를 포함한 전해액을 공급하는 전해액 공급 수단을 가지며, 상기 연마면에 통전 가능한 양극 전극 및 음극 전극을 구비하여, 상기 전해액에 의한 전해 연마와, 상기 연마면에 의한 기계 연마를 복합한 전해 복합 연마에 의해 상기 피연마면을 평탄화한다.Moreover, in order to achieve the said objective, the grinding | polishing apparatus of this invention is equipped with the grinding | polishing tool which has the grinding | polishing surface which contacts rotationally on the whole surface of the to-be-polished object which has a copper film on a to-be-polished surface, A polishing apparatus for flattening polishing by bringing a polishing object into contact with the polishing surface while rotating the polishing object, the polishing apparatus comprising electrolyte supply means for supplying an electrolyte solution containing a chelating agent to the polishing surface, and having an anode electrode and a cathode electrode that are capable of supplying electricity to the polishing surface. Then, the surface to be polished is planarized by electrolytic polishing which combines electropolishing with the electrolytic solution and mechanical polishing with the polishing surface.

상기 본 발명의 연마 장치에 의하면, 예를 들어, 연마면에 설치된 양극 및 음극에 전압을 인가함으로써, 연마면의 양극으로부터 전해액을 통해 피연마면의 구리막으로 통전되며, 다시 구리막으로부터 전해액을 통해 연마면의 음극으로 통전됨 으로써, 음극 부근의 피연마면의 구리막이 양극 산화된다.According to the polishing apparatus of the present invention, for example, by applying a voltage to the anode and the cathode provided on the polishing surface, it is energized from the anode of the polishing surface to the copper film of the surface to be polished through the electrolyte solution, and the electrolyte solution from the copper film again. By energizing the cathode of the polishing surface through the anode, the copper film on the surface to be polished near the cathode is anodized.

이 양극 산화된 구리가 전해액 공급 수단에 의해 공급되는 전해액 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화되어 용이하게 제거 가능한 기계적 강도가 매우 낮은 킬레이트막이 형성된다.The anodic oxidized copper is chelated by a chelating agent in the electrolyte solution supplied by the electrolyte supply means to form a chelate film having a very low mechanical strength that can be easily removed.

연마면 및 피연마면의 전체 면을 접촉 또는 접근한 상태에서 각각 회전시킴으로써, 피연마면 전체에서 킬레이트막의 볼록 부분이 제거되어, 낮은 압력에서 효율적으로 피연마 대상물을 연마할 수가 있다.By rotating the polished surface and the whole surface of the to-be-polished surface, respectively, in the contact or approaching state, the convex part of a chelating film is removed from the whole to-be-polished surface, and a to-be-polished object can be polished efficiently at low pressure.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 연마 장치는, 피연마 대상물을 지지하는 지지 수단과, 상기 피연마면에 평행하게 배치된 전극판과, 상기 피연마 대상물에 진동을 가하는 가진(加振) 수단과, 상기 피연마면과 전극판 사이에 킬레이트제를 포함하는 전해액을 공급하는 전해액 공급 수단과, 상기 피연마면을 양극으로 하고 상기 전극판을 음극으로 하여, 상기 피연마면에서 상기 전해액을 통해 상기 전극판으로 흐르는 전해 전류를 공급하는 전해 전류 공급 수단을 가진다.Moreover, in order to achieve the said objective, the grinding | polishing apparatus of this invention provides the support means which supports a to-be-polished object, the electrode plate arrange | positioned in parallel with the to-be-polished surface, and the vibration to apply | stimulate the to-be-polished object Vi) means, an electrolyte supply means for supplying an electrolyte solution containing a chelating agent between the surface to be polished and the electrode plate, the surface to be polished as an anode, and the electrode plate as a cathode; Electrolytic current supply means for supplying an electrolytic current flowing through the electrolyte to the electrode plate.

상기 본 발명의 연마 장치에 의하면, 예를 들어, 피연마 대상물의 피연마면에 요철이 있는 구리막이 형성되어 있는 경우에, 전해 전류 공급 수단에 의해, 피연마면의 구리막 표면이 양극 산화되고, 이 양극 산화된 구리가 전해액 공급 수단에 의해 공급되는 전해액 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화되어, 용이하게 제거 가능한 기계적 강도가 매우 낮은 킬레이트막이 형성된다.According to the polishing apparatus of the present invention, in the case where a copper film having irregularities is formed on the surface to be polished, for example, the surface of the surface of the copper film to be polished is anodized by an electrolytic current supply means. This anodized copper is chelated by a chelating agent in the electrolyte solution supplied by the electrolyte supply means, thereby forming a chelate film having a very low mechanical strength that can be easily removed.

이 킬레이트막의 볼록부는 가진 수단에 의한 피연마 대상물에의 진동 작용에 의해 선택적으로 제거되어, 피연마 대상물에 대한 손상이 적은 효율적인 연마를 달 성할 수가 있다.The convex portion of the chelate film is selectively removed by vibrating action on the object to be polished by the excitation means, thereby achieving efficient polishing with less damage to the object to be polished.

본 발명의 연마 장치는 바람직하게는, 상기 피연마면으로부터 상기 전극판으로 흐르는 전해 전류값을 검출하는 전류 검출 수단을 구비한다. 이것에 의해 전해 전류를 모니터링함으로써, 연마 프로세스를 관리할 수 있어, 연마 프로세스의 진행 상태를 정확하게 파악하는 것이 가능해진다.The polishing apparatus of the present invention preferably includes current detecting means for detecting an electrolytic current value flowing from the surface to be polished to the electrode plate. As a result, by monitoring the electrolytic current, the polishing process can be managed, and the progress of the polishing process can be accurately understood.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 연마 장치는 피연마면에 구리막을 가지는 피연마 대상물을 연마하는 연마 장치이며, 피연마 대상물을 지지하는 지지 수단과, 상기 피연마면에 평행하게 배치된 전극판과, 상기 피연마면과 상기 전극판 사이에 킬레이트제가 포함된 전해액을 공급하는 전해액 공급 수단과, 상기 피연마면을 양극으로 하고 상기 전극판을 음극으로 하여, 상기 피연마면에서 상기 전해액을 통해 상기 전극판으로 흐르는 전해 전류를 공급하는 전해 전류 공급 수단과, 상기 피연마면과 상기 전극판 사이의 상기 전해액을 유동시키는 유동 수단을 가진다.Moreover, in order to achieve the said objective, the grinding | polishing apparatus of this invention is a grinding | polishing apparatus which grinds the to-be-polished object which has a copper film on a to-be-polished surface, Comprising: Support means for supporting a to-be-polished object, Arranged in parallel with the to-be-polished surface The electrode plate, an electrolyte supply means for supplying an electrolyte solution containing a chelating agent between the surface to be polished and the electrode plate, the surface to be polished as an anode, and the electrode plate as a cathode. Electrolytic current supply means for supplying an electrolytic current flowing through the electrolyte to the electrode plate, and flow means for flowing the electrolyte between the surface to be polished and the electrode plate.

상기 본 발명의 연마 장치에 의하면, 예를 들어, 피연마 대상물의 피연마면에 요철이 있는 구리막이 형성되어 있는 경우에, 전해 전류 공급 수단에 의해, 피연마면의 구리막 표면이 양극 산화되고, 이 양극 산화된 구리가 전해액 공급 수단에 의해 공급되는 전해액 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화되어, 용이하게 제거 가능한 기계적 강도가 매우 낮은 킬레이트막이 형성된다.According to the polishing apparatus of the present invention, in the case where a copper film having irregularities is formed on the surface to be polished, for example, the surface of the surface of the copper film to be polished is anodized by an electrolytic current supply means. This anodized copper is chelated by a chelating agent in the electrolyte solution supplied by the electrolyte supply means, thereby forming a chelate film having a very low mechanical strength that can be easily removed.

이 킬레이트막의 볼록부는 유동 수단에 의한 피연마 대상물 볼록부의 킬레이트막에 대한 전해액의 유동 작용에 의해 선택적으로 제거되어, 피연마 대상물에의 손상이 적은 효율적인 연마를 달성할 수가 있다.The convex portion of the chelate membrane is selectively removed by the flow action of the electrolyte solution to the chelate membrane of the object to be polished by the flow means, thereby achieving efficient polishing with little damage to the object to be polished.

본 발명의 연마 장치는 바람직하게는, 상기 피연마면으로부터 상기 전극판으로 흐르는 전해 전류값을 검출하는 전류 검출 수단을 구비한다. 이것에 의해 전해 전류를 모니터링함으로써, 연마 프로세스를 관리할 수 있어, 연마 프로세스의 진행 상태를 정확하게 파악하는 것이 가능해진다.The polishing apparatus of the present invention preferably includes current detecting means for detecting an electrolytic current value flowing from the surface to be polished to the electrode plate. As a result, by monitoring the electrolytic current, the polishing process can be managed, and the progress of the polishing process can be accurately understood.

또한 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 연마 방법은, 피연마면에 구리막을 가지는 피연마 대상물의 연마 방법이며, 음극 부재와 상기 피연마면 사이에 킬레이트제를 포함한 전해액을 개재시켜, 상기 음극 부재를 음극으로 하고 상기 피연마 대상물의 피연마면을 양극으로 하여 전압을 인가, 상기 구리막의 표면을 산화하고, 또한 이 산화된 구리의 킬레이트막을 형성하는 킬레이트막 형성 공정과, 상기 구리막의 표면 형상에 따른 상기 킬레이트막의 볼록 부분을 선택적으로 제거하고, 이 볼록 부분의 구리막을 표면에 노출시키는 킬레이트막 제거 공정과, 상기 구리막의 볼록 부분이 평탄화될 때까지 상기 킬레이트막 형성 공정과 상기 킬레이트막 제거 공정을 반복한다.Moreover, in order to achieve the said objective, the grinding | polishing method of this invention is a grinding | polishing method of the to-be-polished object which has a copper film in a to-be-polished surface, The said negative electrode is interposed between the negative electrode member and the to-be-polished surface, and the electrolyte solution containing a chelating agent is provided. A chelate film forming step of applying a voltage by oxidizing the surface of the copper film and forming a chelated film of the oxidized copper by applying a voltage using the member as a cathode and the surface to be polished of the object to be polished as an anode, and the surface shape of the copper film. The chelating film removal step of selectively removing the convex portion of the chelate film according to the present invention and exposing the copper film of the convex portion to the surface, and the chelate film forming step and the chelate film removing step until the convex portion of the copper film is flattened. Repeat.

상기 본 발명의 연마 방법에 의하면, 음극 부재와 상기 피연마면 사이에 킬레이트제를 가지는 전해액을 개재시켜, 상기 음극 부재를 음극으로 하고 상기 피연마 대상물의 피연마면을 양극으로 하여 전압을 인가함으로써, 예를 들어, 요철이 있는 구리막 표면이 양극 산화되고, 이 양극 산화된 구리가 전해액 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화되어, 용이하게 제거 가능한 기계적 강도가 매우 낮은 킬레이트막이 형성된다.According to the polishing method of the present invention, a voltage is applied between the negative electrode member and the surface to be polished by applying an electrolyte solution having a chelating agent, and the voltage is applied by using the negative electrode member as the cathode and the surface to be polished as the anode. For example, the surface of the uneven copper film is anodized, and the anodized copper is chelated by a chelating agent in the electrolyte, thereby forming a chelate film having a very low mechanical strength that can be easily removed.

이 킬레이트막의 볼록 부분을 선택적으로 제거하면, 다시 노출된 구리가 양극 산화 후에 킬레이트화 되기 때문에, 이 킬레이트막 볼록부의 선택적 제거를 반복함으로써 구리막의 평탄성이 달성된다.If the convex portion of this chelate film is selectively removed, the exposed copper is chelated after anodization, so that the flatness of the copper film is achieved by repeating the selective removal of this chelate film convex portion.

킬레이트막의 저항은 구리에 비해 높기 때문에, 제거되지 않고 잔류하는 홈부의 킬레이트막에 덮힌 구리는 통전에 의한 양극 산화가 어렵기 때문에, 킬레이트화의 진행은 매우 지연되며 양극 산화에 의한 킬레이트막의 생성은 오로지 킬레이트막의 제거에 의해 노출된 구리막의 볼록부에서 행해지게 된다.Since the resistance of the chelating film is higher than that of copper, the copper covered by the chelating film that is not removed and remains is difficult to anodic oxidation by energization, so that the progress of chelation is very delayed, and the formation of the chelating film by anodic oxidation is only possible. This is done in the convex portion of the copper film exposed by the removal of the chelate film.

또한, 전해액을 통해 통전하기 때문에 양극의 구리막과 음극의 음극 부재의 전위차가 일정한 경우에는, 전극간 거리가 짧은 쪽이 그 전류 밀도가 커짐으로써, 킬레이트막이 제거되어 노출된 구리막 중에서도 볼록부의 구리막 쪽이, 음극으로서의 음극 부재와 전극간 거리가 짧기 때문에 전류 밀도가 크게 되며, 그 결과 양극 산화 속도가 커지게 되어 킬레이트화가 촉진된다.In addition, when the potential difference between the copper film of the positive electrode and the negative electrode member of the negative electrode is constant because the current flows through the electrolyte, the shorter the distance between the electrodes increases the current density, so that the chelated film is removed and the copper of the convex portion is exposed. Since the film side has a short distance between the negative electrode member and the electrode as the negative electrode, the current density becomes large, and as a result, the anodic oxidation rate is increased and the chelation is promoted.

따라서, 볼록부 구리막의 킬레이트화가 촉진됨으로써, 효율적인 평탄화 및 구리막 하층의 층간 절연막 등에 대한 손상을 억제할 수 있다.Therefore, the chelation of the convex part copper film is accelerated, so that efficient planarization and damage to the interlayer insulating film under the copper film can be suppressed.

본 발명의 연마 방법은, 바람직하게는, 상기 킬레이트막 제거 공정에서 상기 피연마 대상물에 진동을 부여함으로써 제거한다. 또한 바람직하게는, 상기 킬레이트막 제거 공정에서 상기 피연마 대상물에 접하는 전해액에 유동을 부여함으로써 제거한다.The polishing method of the present invention is preferably removed by applying vibration to the object to be polished in the chelate film removal step. Also preferably, in the chelate film removing step, the liquid is removed by applying flow to the electrolyte solution in contact with the object to be polished.

킬레이트막은 기계적 강도가 매우 낮기 때문에 기계 연마뿐만 아니라 진동 및 전해액의 유동 작용에 의해서도 용이하게 제거할 수가 있다.Since the chelate film has a very low mechanical strength, it can be easily removed not only by mechanical polishing but also by vibration and flow action of the electrolyte solution.

이하에 본 발명의 반도체 소자 제조 방법, 연마 장치 및 연마 방법의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of the manufacturing method, the grinding | polishing apparatus, and the grinding | polishing method of this invention are demonstrated with reference to drawings.

본 발명의 연마 방법의 실시 형태에 대하여, 구리 배선을 가지는 반도체 소자의 듀얼 다마신법에 의한 구리 배선 형성 프로세스에 적용한 경우에 관하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment of the grinding | polishing method of this invention is demonstrated about the case where it applies to the copper wiring formation process by the dual damascene method of the semiconductor element which has copper wiring.

먼저, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 도시 안된 불순물 확산 영역이 적절히 형성되어 있는, 예를 들면 실리콘 등의 반되체 기판(101) 상에, 예를 들면, 산화 실리콘으로 형성된 층간 절연막(102)을, 예를 들면, TEOS(tetra ethyl ortho silicate)를 이용한 감압 CVD (Chemical Vapor Deposition)법에 의해 형성한다.First, as shown in Fig. 1 (a), for example, on a semiconducting substrate 101 such as silicon, for example, as an oxide of The formed interlayer insulating film 102 is formed by, for example, a reduced pressure chemical vapor deposition (CVD) method using tetra ethyl ortho silicate (TEOS).

이어서, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(101)의 불순물 확산 영역으로 통하는 컨택트 홀 및 배선용 홈을, 예를 들면, 공지의 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 형성한다. 또한 배선용 홈의 깊이는, 예를 들면, 800nm 정도로 한다.Subsequently, as shown in Fig. 1 (b), contact holes and wiring grooves leading to the impurity diffusion region of the semiconductor substrate 101 are formed using, for example, known photolithography and etching techniques. In addition, the depth of the groove | channel for wiring shall be about 800 nm, for example.

이어서, 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 배리어막(103)을 층간 절연막(102)의 표면, 컨택트 홀 및 홈 내에 형성한다. 이 배리어막(103)은 예를 들면, Ta, Ti, W, Co, TaN, TiN, Wn, CoW 또는 CoWP 등의 재료를 스패터링 장치, 진공 증착 장치 등을 이용한 PVD(Physical Vapor Deposion)법에 의해, 예를 들면, 25nm 정도의 막 두께로 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 1C, a barrier film 103 is formed in the surface, contact holes and grooves of the interlayer insulating film 102. For example, the barrier film 103 may be formed of a material such as Ta, Ti, W, Co, TaN, TiN, Wn, CoW, or CoWP in a PVD (Physical Vapor Deposion) method using a sputtering apparatus, a vacuum deposition apparatus, or the like. For example, it forms in the film thickness of about 25 nm.

배리어막(103)은 배선을 구성하는 재료가 층간 절연막(102) 속에 확산되는 것을 방지하기 위해, 또한 층간 절연막(102)과의 밀착성을 높이기 위해 설치된다. 특히 본 실시 형태와 같이 배선 재료가 구리이고, 층간 절연막(102)이 산화 실리콘인 경우에는, 구리는 산화 실리콘에의 확산 계수가 커서 쉽게 산화되기 때문에, 이것을 방지하기 위해 필요하다.The barrier film 103 is provided to prevent the material constituting the wiring from diffusing into the interlayer insulating film 102 and to improve the adhesion with the interlayer insulating film 102. In particular, in the case where the wiring material is copper and the interlayer insulating film 102 is silicon oxide as in the present embodiment, copper is required to prevent this because the diffusion coefficient to silicon oxide is large and easily oxidized.

이어서, 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 배리어막(103) 위에 배선 형성 재료로서, 동일한 재료의 구리로 된 시드막(104)을 공지의 스패터법으로, 예를 들면, 150nm 정도의 막 두께로 형성한다. 시드막(104)은 금속을 배선용 홈 및 컨택트 홀 내에 매몰할 때, 금속 입자(metal grains) 의 성장을 촉진하기 위해 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2 (d), a seed film 104 made of copper of the same material as the wiring forming material on the barrier film 103 is formed by a known spatter method, for example, a film of about 150 nm. Form to thickness. The seed film 104 is formed to promote the growth of metal grains when the metal is buried in the wiring grooves and contact holes.

이어서, 도 2(e)에 도시된 바와 같이, 컨택트 홀 및 배선용 홈을 매몰하도록, 배리어막(103)에 Al, W, WN, Cu, Au 및 Ag 또는 그 합금으로 된 배선용 층(105)을, 예를 들면, 1600nm 정도의 막 두께로 형성한다. 배선용 층(105)은 바람직하게는 전해 도금법 또는 무전해 도금법에 의해 형성하지만, CVD법, 스패터법 등으로 형성해도 좋다. 또한 시드막(104)은 배선용 층(105)과 일체로 한다.Subsequently, as shown in FIG. 2E, the wiring layer 105 made of Al, W, WN, Cu, Au, Ag, or an alloy thereof is placed in the barrier film 103 so as to bury the contact holes and the wiring grooves. For example, it is formed in the film thickness of about 1600 nm. The wiring layer 105 is preferably formed by an electrolytic plating method or an electroless plating method, but may be formed by a CVD method, a spatter method, or the like. The seed film 104 is integrated with the wiring layer 105.

배선용 층(105)의 표면에는 컨택트 홀 및 배선용 홈의 매몰에 의해 생긴, 예를 들면, 800nm 정도 높이의 요철이 형성되어 있다.On the surface of the wiring layer 105, unevenness, for example, about 800 nm high, which is formed by the buried contact holes and the wiring grooves, is formed.

이상의 프로세스는, 종래와 마찬가지의 프로세스로 행해지지만, 본 발명의 프로세스에서는, 층간 절연막(102)에 존재하는 여분의 배선용 층(105) 제거를 화학 기계 연마가 아니라 전해 작용을 이용한 전해 복합 연마로 행한다. 구체적으로는 전해 작용에 의해 구리막(105)을 양극 산화하고 표면에 킬레이트막(106)을 형성한 다.Although the above process is performed by the process similar to the conventional one, in the process of this invention, the removal of the excess wiring layer 105 which exists in the interlayer insulation film 102 is performed by electrolytic compound polishing using electrolytic action instead of chemical mechanical polishing. . Specifically, the copper film 105 is anodized by an electrolytic action and a chelate film 106 is formed on the surface.

킬레이트막(106)의 형성 방법은 도 3(f)에 도시되어 있는 바와 같이, 음극 부재(120)를 구리막(105)에 평행하게 배치하고, 구리를 킬레이트화하는 킬레이트제를 포함한 전해액(EL)을 음극 부재(120)와 구리막(105) 사이에 개재시킨다. 또한 도 4 이후는 음극 부재(120) 및 전해액(EL)을 도면 속에 기재하는 것을 생략하였다.As shown in FIG. 3 (f), the method of forming the chelating film 106 includes disposing the cathode member 120 in parallel with the copper film 105 and including an electrolytic solution (EL) containing a chelating agent that chelates copper. ) Is interposed between the cathode member 120 and the copper film 105. In addition, after FIG. 4, description of the negative electrode member 120 and electrolyte EL is abbreviate | omitted in the figure.

여기서, 킬레이트제로서는, 예를 들면, 화학 구조식(1)의 키날딘산 (quinaldine acid), 화학 구조식(2)의 글리신(glycine), 화학 구조식(3)의 구연산 (citlic acid), 화학 구조식(4)의 옥살산(oxalic acid), 화학 구조식(5)의 프로피온산(propionic acid) 등을 사용한다.Here, as a chelating agent, for example, quinaldine acid of chemical formula (1), glycine of chemical formula (2), citlic acid of chemical formula (3), chemical formula (4) Oxalic acid), propionic acid of the chemical formula (5), and the like.

이어서, 음극 부재(120)를 음극으로 하고 구리막(105) 및 배리어막(103)을 양극으로 하여 전압을 인가한다.Subsequently, voltage is applied using the cathode member 120 as the cathode and the copper film 105 and the barrier film 103 as the anode.

[화 1][Tue 1]

Figure 112007009476388-pat00001
Figure 112007009476388-pat00001

(1)               (One)

[화 2][Tue 2]

NH2CH2COOH (2)NH 2 CH 2 COOH (2)

[화 3][Tue 3]

Figure 112007009476388-pat00002
Figure 112007009476388-pat00002

(3)          (3)

[화 4][Tue 4]

(COOH)2 (4)(COOH) 2 (4)

[화 5][Tue 5]

C2H5COOH (5)C 2 H 5 COOH (5)

양극인 구리막(105)은 양극 산화됨으로써, CuO를 형성한다. 여기서 구리막(105) 표면의 볼록부와 음극 부재(120)와의 거리(d1)는 구리막(105) 표면의 오목부와 음극 부재(120)와의 거리(d2)에 비해 짧기 때문에, 음극 부재(120)와 구리막(105)의 전위차가 일정한 경우, 볼록부의 전류 밀도가 오목부에 비해 커지기 때문에, 양극 산화가 촉진된다.The copper film 105 as an anode is anodized to form CuO. The distance d1 between the convex portion on the surface of the copper film 105 and the cathode member 120 is shorter than the distance d2 between the concave portion on the surface of the copper film 105 and the cathode member 120. When the potential difference between 120 and the copper film 105 is constant, the anodic oxidation is promoted because the current density of the convex portion becomes larger than that of the concave portion.

도 3(g)에 도시된 바와 같이, 양극 산화된 구리막(105; CuO)의 표면은, 전해 용액 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화된다. 킬레이트제로 키날딘산(을 사용하는 경우에는, 화학 구조식(6)의 킬레이트 화합물로 형성된 막으로 되고, 글리신을 사용한 경우에는, 화학 구조식(7)의 킬레이트 화합물로 형성된 막으로 된다. 이들 킬레이트막(106)은 전기 저항이 구리에 비해 크고, 기계적 강도가 매우 낮다. 따라서, 구리막(105)의 표면에 킬레이트막(106)이 형성된 후에는, 구리막(105)으로부터 전해액(EL)을 통해 음극 부재(120)로 흐르는 전류값은 저하한다. 양극 산화되기 전에는, 구리의 킬레이트화는 억제된 상태에 있다.As shown in Fig. 3G, the surface of the anodized copper film 105 (CuO) is chelated by a chelating agent in the electrolytic solution. When chelating agent is used, it is a film formed of the chelate compound of the chemical formula (6), and when glycine is used, the film is formed of the chelate compound of the chemical formula (7). The electrical resistance is higher than that of copper and the mechanical strength is very low, therefore, after the chelating film 106 is formed on the surface of the copper film 105, the cathode member is formed from the copper film 105 through the electrolytic solution EL. The current value flowing to 120 decreases, before the anodization, the chelation of copper is in a suppressed state.

[화 6][Tue 6]

[화 7][Tue 7]

Figure 112007009476388-pat00003
Figure 112007009476388-pat00003

(6), (7)        (6), (7)

이어서, 도 4(h)에 도시된 바와 같이, 구리막(105)의 표면에 형성된 킬레이 트막(106)의 볼록부를, 와이핑(拂拭; wiping), 기계 연마에 의해 선택적으로 제거한다. 또한 기계 연마에 의해 킬레이트막(106)의 볼록부를 제거하는 경우에, 미리 전해액(EL)에, 도시 되지는 않았지만, 슬러리를 포함시켜도 좋다. 또한 이 킬레이트막(106)의 기계적 강도는 매우 낮기 때문에, 기판(101)에 진동를 부여한다든지, 전해액(EL)에 분류(噴流)를 부여함에 의해서도 킬레이트막(106)을 용이하게 제거할 수 있다.Subsequently, as shown in Fig. 4H, the convex portions of the chelated film 106 formed on the surface of the copper film 105 are selectively removed by wiping and mechanical polishing. In addition, when removing the convex part of the chelate film 106 by mechanical polishing, although not shown previously, you may contain a slurry in electrolyte solution EL. In addition, since the mechanical strength of the chelate film 106 is very low, the chelate film 106 can be easily removed by applying vibration to the substrate 101 or by applying flow to the electrolyte EL.

이 때, 전기 저항이 작은 구리막(105)의 볼록부가 전해액 속에 노출되기 때문에, 구리막(105)으로부터 전해액(EL)을 통해 음극 부재(120)로 흐르는 전류값은 증가한다.At this time, since the convex portions of the copper film 105 with small electrical resistance are exposed in the electrolyte solution, the current value flowing from the copper film 105 through the electrolyte solution EL to the cathode member 120 increases.

이어서, 도 4(i)에 도시된 바와 같이, 전해액 속에 노출된 구리막(105)의 볼록부는 전기 저항이 낮다는 점, 및 음극 부재(120)와의 거리가 짧다는 점 때문에 집중적으로 양극 산화되며, 양극 산화된 구리는 킬레이트화된다. 이 때, 구리막(105)으로부터 전해액(EL)을 통해 음극 부재(120)로 흐르는 전류값은 다시 저하한다.Subsequently, as shown in FIG. 4 (i), the convex portions of the copper film 105 exposed in the electrolyte are concentrated anodized due to the low electrical resistance and the short distance from the negative electrode member 120. Anodized copper is chelated. At this time, the current value flowing from the copper film 105 to the cathode member 120 through the electrolytic solution EL decreases again.

그 후, 킬레이트막(106)의 볼록부를 전술한 와이핑, 기계 연마 등에 의해 선택적으로 제거하고 노출된 구리막(105)이 집중적으로 양극 산화, 킬레이트화되어, 이 킬레이트막(106)의 볼록부를 선택적으로 제거하는 공정을 반복한다. 이 때, 구리막(105)으로부터 전해액(EL)을 통해 음극 전류로 흐르는 전류값은 킬레이트막(106)의 제거와 동시에 증가하고, 킬레이트막(106)의 형성과 동시에 저하하는 상태를 반복한다.Thereafter, the convex portion of the chelate film 106 is selectively removed by the above-described wiping, mechanical polishing or the like, and the exposed copper film 105 is intensively anodized and chelated, so that the convex portion of the chelate film 106 is concentrated. The process of removing selectively is repeated. At this time, the current value flowing from the copper film 105 to the cathode current through the electrolytic solution EL increases simultaneously with the removal of the chelate film 106, and the state of decreasing simultaneously with the formation of the chelate film 106 is repeated.

이어서, 도 5(j)에 도시한 바와 같이, 상기 공정 후, 구리막(105)이 평탄화된다. 평탄화된 이 구리막(105)을 와이핑, 기계 연마 등에 의해 전체 면에서 제거함으로써, 구리막(105)으로부터 전해액(EL)을 통해 음극 부재(120)로 흐르는 전류값은 한 번 최대치를 가진다. Subsequently, as shown in Fig. 5 (j), after the step, the copper film 105 is flattened. By removing this planarized copper film 105 from the entire surface by wiping, mechanical polishing or the like, the current value flowing from the copper film 105 through the electrolyte solution EL to the cathode member 120 has a maximum once.

이어서, 도 5(k)에 도시된 바와 같이, 평탄화된 구리막(105)의 전체 면에 대해, 양극 산화에 의해 생성된 킬레이트막(106)의 제거 공정을, 배리어막(103) 상의 여분의 구리막(105)이 없어질 때까지 계속한다.Subsequently, as shown in FIG. 5 (k), for the entire surface of the planarized copper film 105, the removal process of the chelate film 106 produced by anodization is performed on the barrier film 103. It continues until the copper film 105 disappears.

이어서, 도 5(l)에 도시된 바와 같이, 이 구리막(105)의 전체 면을, 예를 들면, 전술한 와이핑, 기계 연마 등에 의해 제거하고, 배리어막(103)의 표면을 노출시킨다. 이 때, 구리막(105)보다 전기 저항이 큰 배리어막(103)이 노출되기 때문에, 킬레이트막(106) 제거 후의 전류값이 저하하기 시작한다. 이 전류값이 저하하기 시작한 시점에서, 전압의 인가를 정지하여 양극 산화에 의한 킬레이트화의 진행을 멈춘다. 지금까지의 프로세스에 의해 구리막(105)의 초기 요철의 평탄화가 달성된다.Subsequently, as shown in Fig. 5 (l), the entire surface of the copper film 105 is removed by, for example, wiping, mechanical polishing, or the like described above, and the surface of the barrier film 103 is exposed. . At this time, since the barrier film 103 having a larger electrical resistance than the copper film 105 is exposed, the current value after the removal of the chelate film 106 begins to decrease. When the current value starts to decrease, the application of the voltage is stopped to stop the chelation by anodic oxidation. By the processes so far, planarization of initial unevenness of the copper film 105 is achieved.

그 후, 배선용 홈의 외부에 퇴적된 배리어막(103)을 제거함으로써, 구리 배선이 형성된다.Thereafter, the copper wiring is formed by removing the barrier film 103 deposited on the outside of the wiring groove.

본 실시 형태에 따른 연마 방법에 의하면, 전기 화학적으로 연마 레이트를 어시스트하는 연마이기 때문에, 일반적인 화학 기계 연마에 비해 낮은 가공 압력으로 연마할 수 있다. 이것은, 단순한 기계 연마와 비교해도 스크레치의 저감, 단차 완화 성능, 디싱이나 이로젼의 저감 등의 면에서 매우 유리하다.According to the polishing method according to the present embodiment, since the polishing assists the polishing rate electrochemically, polishing can be performed at a lower processing pressure than general chemical mechanical polishing. This is very advantageous in terms of scratch reduction, step reduction performance, dishing and erosion reduction, etc., compared with simple mechanical polishing.

또한 낮은 가공 압력으로 연마할 수 있기 때문에, 기계적 강도가 약한 일반적인 화학 기계 연마에서는 파괴되어버리기 쉬운, 유기계의 저유전률막이나 다공질 저유전률 절연막을 층간 절연막(102)으로 사용하는 경우에 유용하다.In addition, since it can be polished at a low processing pressure, it is useful when an organic low dielectric constant film or a porous low dielectric constant insulating film is used as the interlayer insulating film 102, which tends to be broken in general chemical mechanical polishing with weak mechanical strength.

일반적인 화학 기계 연마에서 알루미나 입자 등을 포함한 슬러리를 사용하는 경우에는, CMP 가공에 공여한 후, 연마되지 않고 잔류한다든지, 구리 표면에 매몰되는 파티클이 생기는데, 본 발명의 연마 방법에서는 지립(polishing abrasive)을 포함하지 않는 킬레이트제를 전해액으로 하는 기계적 연마 또는 와이핑 등에서도, 표면에 형성된 킬레이트막(106)은 기계적 강도가 매우 낮기 때문에, 충분히 제거 가능하다.When a slurry containing alumina particles or the like is used in general chemical mechanical polishing, particles which are left unpolished after being donated to CMP processing or are buried on a copper surface are produced. In the polishing method of the present invention, abrasive polishing is performed. Even in mechanical polishing or wiping using a chelating agent containing no) as an electrolytic solution, the chelating film 106 formed on the surface is extremely low in mechanical strength, and thus can be sufficiently removed.

또한, 전해 전류를 모니터링함으로써, 연마 프로세스의 관리가 가능하여, 연마 프로세스의 진행 상태를 정확히 파악할 수 있다.In addition, by monitoring the electrolytic current, the polishing process can be managed, and the progress of the polishing process can be accurately understood.

본 발명에 따른 연마 방법은, 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 구리를 배선 이외의 부분에 사용하는 경우에도, 구리의 연마 또는 평탄화에 적용할 수가 있고, 또한 킬레이트제의 종류나 음극 부재(120)의 종류 등 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.The polishing method according to the present invention is not limited to the above embodiment. For example, even when copper is used for a portion other than the wiring, it can be applied to polishing or flattening of copper, and does not deviate from the gist of the present invention such as the kind of the chelating agent or the type of the negative electrode member 120. Many changes are possible.

또한 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 제조 방법은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 구리의 연마 방법 이외의 방법으로서, 컨택트 홀 또는 배선용 홈의 형성 방법이나 구리막(105)의 형성 방법, 배리어막(103)의 형성 방법 등은 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.In addition, the manufacturing method of the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on this invention is not limited to the said embodiment. For example, as a method other than the copper polishing method, contact hole or wiring groove forming method, copper film 105 forming method, barrier film 103 forming method and the like do not depart from the gist of the present invention. Many changes are possible.

연마 장치의 구성Composition of the polishing device

도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 연마 장치의 구성을 도시하는 도면이다.It is a figure which shows the structure of the grinding | polishing apparatus which concerns on embodiment of this invention.

도 6에 도시된 연마 장치는 가공 헤드부와, 전해 전원(61)과 연마 장치 전체를 제어하는 기능을 가진 컨트롤러(55)와 슬러리 공급 장치(71)와, 전해액 공급 장치(81)를 구비하고 있다.The polishing apparatus shown in FIG. 6 includes a processing head portion, a controller 55 having a function of controlling the electrolytic power supply 61 and the entire polishing apparatus, a slurry supply apparatus 71, and an electrolyte supply apparatus 81. have.

또한 도시되지는 않았지만 연마 장치는 클린룸 내에 설치되며, 이 클린룸 내에는 피연마 대상물의 웨이퍼를 수납한 웨이퍼카세트를 반출입하는 반출입 포트를 통해 클린룸 내로 반입된 웨이퍼카세트와 연마 장치 사이에 웨이퍼를 주고 받는 웨이퍼 반송 로봇이 반출입 포트와 연마 장치 사이에 설치된다.In addition, although not shown, a polishing apparatus is installed in a clean room, in which the wafer is placed between the wafer cassette and the polishing apparatus brought into the clean room through an export port for carrying in and out of the wafer cassette containing the wafer to be polished. A wafer transfer robot for sending and receiving is installed between the loading and unloading port and the polishing apparatus.

연마 공구(11)를 지지하고 회전시키는 연마 공구 지지부(10; 연마 공구) 회전지지 수단)와, 연마 공구 지지부(10)를 Z축 방향의 목표 위치에 위치 결정하는 Z축 위치 결정 기구부(30; 이동 위치 결정 수단)와, 피연마 대상물인 웨이퍼(W)를 지지하고 회전시켜 X축 방향으로 이동하는 X축 이동 기구부(40; 회전 지지 수단 및 상대 이동 수단)로 가공 헤드부가 구성되어 있다.An abrasive tool support portion 10 (abrasive tool) rotation support means for supporting and rotating the abrasive tool 11) and a Z axis positioning mechanism portion 30 for positioning the abrasive tool support portion 10 at a target position in the Z axis direction; The processing head part is comprised by the movement positioning means) and the X-axis movement mechanism part 40 (rotation support means and relative movement means) which support, rotate, and move to the X-axis direction by supporting the wafer W which is to-be-polished.

Z축 위치 결정 기구부(30)는 도시되지 않은 컬럼에 고정된 Z축 서보 모터(31)에 접속된 볼 스크류 축(31a, 49a)과, 지지 장치(13, 45) 및 주축 모터(14)에 연결되어, 볼 스크류 축에 나사 결합되는 나사부을 가지는 Z축 슬라이더(32)와, Z축 슬라이더(32)를 Z축 방향으로 이동이 자유롭게 지지하는 도시 안된 컬럼에 설치된 가이드 레일(33)을 가진다.The Z-axis positioning mechanism portion 30 is connected to the ball screw shafts 31a and 49a connected to the Z-axis servo motor 31 fixed to a column (not shown), and to the support devices 13 and 45 and the main shaft motor 14. And a Z-axis slider 32 having a threaded portion screwed to the ball screw shaft, and a guide rail 33 provided in an unillustrated column to freely support the Z-axis slider 32 in the Z-axis direction.

Z축 서보 모터(31)는, Z축 서보 모터(31)에 접속된 Z축 드라이버로부터 구동 전류가 공급되어 회전 구동시킨다. 볼 스크류 축(31a, 49a)은 Z축 방향에 따라 설 치되며, 일단이 Z축 서보 모터(31)에 접속되고 타단은 도시 안된 상기 컬럼에 설치된 지지 부재에 의해 회전이 자유롭게 지지되고, 그 사이에 Z축 슬라이더(32)의 나사부와 나사 결합되어 있다.The Z-axis servo motor 31 is driven to rotate by being supplied with a drive current from the Z-axis driver connected to the Z-axis servo motor 31. The ball screw shafts 31a and 49a are installed along the Z-axis direction, one end of which is connected to the Z-axis servo motor 31 and the other end of which is freely supported by a support member installed on the column (not shown). Is screwed to the threaded portion of the Z-axis slider 32.

상기 구성에 의하면, Z축 서보 모터(31)의 구동에 의해 볼 스크류 축(31a, 49a)이 회전되며, Z축 슬라이더(32)를 통해 연마 공구 지지부(10)에 지지된 연마 공구(11)가 Z축 방향의 임의의 위치에 이동 위치 결정된다. Z축 위치 결정 기구부의 위치 결정 정밀도는, 예를 들면, 분해능 0.1㎛ 정도로 하고 있다.According to the above configuration, the ball screw shafts 31a and 49a are rotated by the drive of the Z-axis servo motor 31, and the polishing tool 11 supported by the polishing tool support 10 via the Z-axis slider 32 is provided. Is moved to an arbitrary position in the Z-axis direction. The positioning accuracy of a Z-axis positioning mechanism part is set to about 0.1 micrometer, for example.

X축 이동 기구부(40)는 웨이퍼(W)를 쳐킹하는 웨이퍼 테이블((42)과 웨이퍼 테이블((42)을 회전 구동시키는 구동력을 공급하는 구동 모터(44)와, 구동 모터(44)와 지지 장치(13, 45)의 회전축을 연결하는 벨트(46)와, 지지 장치(13, 45)에 설치된 가공팬(47)과, 구동 모터(44) 및 지지 장치(13, 45)가 설치된 X축 슬라이더(48)와, 도시 안된 가대에 설치된 X축 서보 모터(49)와, X축 서보 모터 접속된 볼 스크류 축(31a, 49a)과, X축 슬라이더(48)에 연결되어 볼 스크류 축(31a, 49a)에 나사 결합하는 나사부가 형성된 가동 부재(49b)로 구성되어 있다.The X-axis moving mechanism part 40 supports a wafer table 42 for chucking the wafer W, a drive motor 44 for supplying a driving force for rotationally driving the wafer table 42, a drive motor 44, and a support motor. X-axis provided with a belt 46 connecting the rotary shafts of the devices 13 and 45, a processing fan 47 provided on the support devices 13 and 45, and a drive motor 44 and the support devices 13 and 45. The ball screw shaft 31a is connected to the slider 48, the X-axis servo motor 49 provided on the mount (not shown), the ball screw shafts 31a and 49a connected to the X-axis servo motor, and the X-axis slider 48. And the movable member 49b with which the screw part to screw to 49a is formed.

웨이퍼 테이블((42)은, 예를 들면, 진공 흡착 수단에 의해 웨이퍼(W)를 흡착한다.The wafer table 42 sucks the wafer W by, for example, a vacuum suction means.

가공팬(47)은 사용이 끝난 전해액이나 슬러리 등의 액체를 회수하기 위하여 설치되어 있다.The processing fan 47 is provided in order to collect the used liquid, such as electrolyte solution and slurry.

구동 모터(44)는 테이블 드라이버(53)에 접속되어 있어, 이 테이블 드라이버(53)로부터 구동 전류가 공급됨으로써 구동되며, 이 구동 전류를 제어함으로써, 웨이퍼 테이블((42)을 소정의 회전수로 회전시킬 수 있다.The drive motor 44 is connected to the table driver 53, and is driven by supplying a drive current from the table driver 53. By controlling the drive current, the wafer table 42 is rotated at a predetermined rotation speed. Can be rotated.

X축 서보 모터(49)는 X축 드라이버(54)에 접속되어 있어, 이 X축 드라이버(54)로부터 공급되는 구동 전류에 의해 회전 구동하며, X축 슬라이더(48)가 볼 스크류 축(31a, 49a) 및 가동 부재(49b)를 통해 X축 방향으로 구동한다. 이 때, X축 서보 모터(49)에 공급하는 구동 전류를 제어함으로써, 웨이퍼 테이불의 X축 방향의 속도 제어가 가능하게 된다.The X-axis servo motor 49 is connected to the X-axis driver 54, and is driven to rotate by the drive current supplied from the X-axis driver 54, and the X-axis slider 48 has a ball screw shaft 31a, It drives in the X-axis direction via 49a) and the movable member 49b. At this time, by controlling the drive current supplied to the X-axis servo motor 49, the speed control of the wafer table in the X-axis direction becomes possible.

슬러리 공급 장치(71)는 슬러리를 도시 안된 공급 노즐(20a)을 통해 웨이퍼(W)에 공급 한다. 슬러리로는 구리막의 연마용으로서, 예를 들면, 과산화수소, 질산철, 요소산칼륨 등을 베이스로 한 산화력이 있는 수용액에 산화알루미늄 (알루미나), 산화세륨, 실리카, 산화게르마늄 등을 연마 지립으로 함유시킨 것을 사용하고 있다.The slurry supply device 71 supplies the slurry to the wafer W through a supply nozzle 20a (not shown). As the slurry for polishing a copper film, for example, aluminum oxide (alumina), cerium oxide, silica, germanium oxide, and the like are contained as abrasive grains in an oxidizing aqueous solution based on hydrogen peroxide, iron nitrate, potassium ureate, or the like. I am using the one I made.

전해액 공급 장치(81)는 킬레이트제를 함유한 전해액(EL)을 도시 안된 공급 노즐(20a)을 통해 웨이퍼(W)에 공급한다. 킬레이트제로는, 예를 들면, 전술한 키날딘산, 글리신, 구연산, 옥살산, 프로피온산 등을 사용한다.The electrolyte supply device 81 supplies the electrolyte EL containing a chelating agent to the wafer W through a supply nozzle 20a (not shown). As the chelating agent, for example, the above-mentioned quinalic acid, glycine, citric acid, oxalic acid, propionic acid and the like are used.

도 7은 본 실시 형태에 따른 연마 장치의 연마 공구 지지부(10)의 내부 구조를 도시하는 도면이다.FIG. 7: is a figure which shows the internal structure of the grinding | polishing tool support part 10 of the grinding | polishing apparatus which concerns on this embodiment.

연마 공구 지지부(10)는 연마 공구(11)와, 연마 공구(11)를 지지하는 플랜지 부재(12)와, 플랜지 부재(12)를 주축(12a, 13a)을 통해 회전이 자유롭게 지지하는 지지 장치(13, 45)와, 지지 장치에 지지된 주축을 회전시키는 주축 모터(14)와, 주축 모터(14)에 설치된 실린더 장치(15)로 구성되어 있다.The grinding | polishing tool support part 10 is the support apparatus which rotationally supports the grinding | polishing tool 11, the flange member 12 which supports the grinding | polishing tool 11, and the flange member 12 through the spindle 12a, 13a. 13 and 45, the main shaft motor 14 which rotates the main shaft supported by the support apparatus, and the cylinder apparatus 15 provided in the main shaft motor 14 is comprised.

주축 모터(14)는, 예를 들면, 다이렉트 드라이브 모터이며 이 다이렉트 드라이브 모터의 도시 안된 로터는 주축에 연결되어 있다.The main shaft motor 14 is, for example, a direct drive motor, and a rotor (not shown) of the direct drive motor is connected to the main shaft.

또한 주축 모터(14)는 중심부에 실린더 장치(15)의 피스톤 로드(15b)가 삽입되는 관통 구멍을 가지고 있다. 주축 모터(14)는 주축 드라이버((52)로부터 공급되는 구동 전류에 의해 구동된다.In addition, the main shaft motor 14 has a through-hole into which the piston rod 15b of the cylinder apparatus 15 is inserted in the center part. The spindle motor 14 is driven by the drive current supplied from the spindle driver 52.

지지 장치(13, 45)는, 예를 들면, 에어 베어링을 구비하고 있으며, 이 에어 베어링으로 주축(12a, 13a)을 회전이 자유롭게 지지 하고 있다. 지지 장치(13, 45)의 주축도 중심부에 피스톤 로드(15b)가 삽입되는 관통 구멍을 가지고 있다.The support apparatuses 13 and 45 are equipped with the air bearing, for example, and rotationally supports the main shaft 12a, 13a by this air bearing. The main shaft of the support devices 13 and 45 also has a through hole into which the piston rod 15b is inserted.

플랜지 부재(12)는 금속 재료로 형성되어 있으며, 주축에 연결되고 개구부(23a)를 구비하며 하단면(12b)에 연마 공구(11)가 고착되어 있다.The flange member 12 is formed of a metal material, is connected to the main shaft, has an opening 23a, and the polishing tool 11 is fixed to the bottom surface 12b.

플랜지 부재(12)의 상단면(12c)측은 주축에 연결되어 있기 때문에, 주축의 회전에 따라 플랜지 부재(12)도 회전한다.Since the upper end surface 12c side of the flange member 12 is connected to the main shaft, the flange member 12 also rotates in accordance with the rotation of the main shaft.

플랜지 부재(12)의 상단면(12c)은 주축 모터(14) 및 지지 장치(13, 45)의 측면에 설치된 도전성 통전 부재(28; 음극 통전 부재)에 고정된 통전 브러시(27)와 접촉해 있어, 통전 브러시(27)와 플랜지 부재(12)와는 전기적으로 접속되어 있다.The upper surface 12c of the flange member 12 is in contact with the energizing brush 27 fixed to the conductive energizing member 28 (cathodic energizing member) provided on the side surfaces of the main shaft motor 14 and the supporting devices 13 and 45. The electrically conductive brush 27 and the flange member 12 are electrically connected.

실린더 장치(15)는 주축 모터(14)의 케이스에 고정되어 있으며, 피스톤(15a)을 내장하고 있고, 피스톤(15a)은, 예를 들면, 실린더 장치(15) 내에 공급되는 공기압에 의해 화살표 (A1) 및 (A2)의 어느 한 방향으로 구동된다.The cylinder device 15 is fixed to the case of the main shaft motor 14, has a built-in piston 15a, and the piston 15a has an arrow (e.g., air pressure supplied into the cylinder device 15). It is driven in either direction of A1) and (A2).

이 피스톤에는 피스톤 로드(15b)가 연결되어 있고, 피스톤 로드(15b)는 주축 모터(14) 및 지지 장치(13, 45)의 중심을 통해 플랜지 부재(12)의 개구부(23a)로부 터 돌출해 있다.The piston rod 15b is connected to the piston, and the piston rod 15b protrudes from the opening 23a of the flange member 12 through the center of the spindle motor 14 and the support devices 13 and 45. have.

피스톤 로드(15b)의 선단에는 누름 부재(21)가 연결되어 있으며, 이 누름 부재(21)는 피스톤 로드(15b)에 대해 소정의 범위에서 자세 변경이 가능한 연결 기구에 의해 연결되어 있다.The pressing member 21 is connected to the front-end | tip of the piston rod 15b, and this pressing member 21 is connected with the piston rod 15b by the coupling mechanism which can change a posture in a predetermined range.

누름 부재(21)는 대향하는 위치에 배치된 절연판(22)의 개구(22a)의 에지부에 접촉 가능하게 되어 있으며, 피스톤 로드(15b)의 화살표(A2) 방향으로의 구동에 의해 절연판(22)을 누른다.The pressing member 21 is able to contact the edge portion of the opening 22a of the insulating plate 22 disposed at the opposite position, and the insulating plate 22 is driven by driving in the direction of the arrow A2 of the piston rod 15b. Press).

실린더 장치(15)의 피스톤 로드(15b)의 중심부에는 관통 구멍이 형성되어 있으며, 관통 구멍 내에 통전축(20)이 삽입되어 피스톤 로드(15b)에 대해 고정되어 있다.The through hole is formed in the center part of the piston rod 15b of the cylinder device 15, and the electricity supply shaft 20 is inserted in the through hole, and is fixed with respect to the piston rod 15b.

통전축(20)은 도전성 재료로 형성되며, 상단측은 실린더 장치(15)의 피스톤을 관통하여 실린더 장치(15)에 설치된 로터리 조인트(16)까지 뻗어 있고, 하단측은 피스톤 로드(15b) 및 누름 부재(21)를 관통하여 전극판(23)까지 뻗어 전극판(23)에 접속되어 있다.The conduction shaft 20 is formed of a conductive material, and the upper end side extends through the piston of the cylinder apparatus 15 to the rotary joint 16 installed in the cylinder apparatus 15, and the lower end side thereof is the piston rod 15b and the pressing member. It penetrates through 21 and extends to the electrode plate 23 and is connected to the electrode plate 23.

통전축(20)은 중심부에 관통 구멍이 형성되어 있으며, 이 관통 구멍이 화학 연마제(슬러리) 및 킬레이트제를 포함한 전해액을 웨이퍼(W)에 공급하는 공급 노즐(20a)로 되어 있다.The through shaft is formed in the center of the energizing shaft 20, and this through hole is the supply nozzle 20a which supplies the electrolyte solution containing a chemical abrasive (slurry) and a chelating agent to the wafer (W).

또한, 통전축(20)은 로터리 조인트(16)와, 전극판(23)을 전기적으로 접속하는 역할을 담당하고 있다.In addition, the energization shaft 20 plays a role of electrically connecting the rotary joint 16 and the electrode plate 23.

로터리 조인트(16)는 전해 전원(61)의 양극과 전기적으로 접속되어 있으며, 통전축(20)이 회전해도 통전축(20)으로의 통전을 유지한다.The rotary joint 16 is electrically connected to the anode of the electrolytic power supply 61, and maintains the electricity supply to the electricity supply shaft 20 even if the electricity supply shaft 20 rotates.

통전축(20)의 하단부에 접속된 전극판(23; 양극 부재)은 금속 재료로 되어 있으며, 특히 웨이퍼(W)에 형성되는 구리막보다 귀한 금속으로 형성되어 있다.The electrode plate 23 (anode member) connected to the lower end portion of the current carrying shaft 20 is made of a metal material, and is formed of a metal that is more precious than the copper film formed on the wafer W.

전극판(23)은 상면측이 절연판(22)에 지지되어 있고, 전극판(23)의 외주부는 절연판(22)에 끼워 맞춤되어 있으며, 하면측에는 스크러브(scrub) 부재가 점착되어 있다.The upper surface side of the electrode plate 23 is supported by the insulating plate 22, the outer circumferential portion of the electrode plate 23 is fitted to the insulating plate 22, and a scrub member is adhered to the lower surface side.

절연판(22)은, 예를 들면, 세라믹스 등의 절연 재료로 형성되어 있으며, 이 절연판(22)은 복수의 봉형(棒形)의 연결 부재(26)에 의해 주축에 연결되어 있다. 연결 부재(26)는 절연판(22)의 중심축으로부터 소정의 반경 위치에 등간격으로 배치되어 있으며, 주축(12a, 13a)에 대해 이동이 자유롭게 지지되어 있다. 이를 위해 절연판(22)은 주축의 축방향으로 이동 가능하다.The insulating plate 22 is formed of an insulating material such as ceramics, for example, and the insulating plate 22 is connected to the main shaft by a plurality of rod-shaped connecting members 26. The connection member 26 is arrange | positioned at equal intervals at the predetermined radial position from the center axis of the insulating plate 22, and movement is supported freely with respect to the main shaft 12a, 13a. To this end, the insulating plate 22 is movable in the axial direction of the main shaft.

또한, 절연판(22)과 주축 사이에는, 각 연결 부재(26)에 대응하여, 예를 들면, 코일 스프링으로 된 탄성 부재(25)로 연결되어 있다.Moreover, between the insulating plate 22 and the main shaft, it is connected with the elastic member 25 which consists of coil springs corresponding to each connection member 26, for example.

절연판(22)을 지지 장치(13, 45)의 주축에 대해 이동이 자유롭게 하고, 절연판(22)과 주축을 탄성 부재(25)로 연결되는 구조로 함으로써, 실린더 장치(15)에 고압 에어를 공급하여 피스톤 로드(15b)를 화살표(A2)의 방향으로 하강시키면, 누름 부재(21)가 탄성 부재(25)의 복원력에 맞서 절연판(22)을 하방으로 내려 누르며, 이와 동시에 스크러브 부재(24)도 하강한다.By supplying the high pressure air to the cylinder device 15, the insulating plate 22 is freely moved with respect to the main shafts of the support devices 13 and 45, and the insulating plate 22 and the main shaft are connected by the elastic member 25. By lowering the piston rod 15b in the direction of the arrow A2, the pressing member 21 pushes the insulating plate 22 downward in response to the restoring force of the elastic member 25, and at the same time the scrub member 24 Also descends.

이 상태에서 실린더 장치(15)로 가는 고압 에어의 공급을 정지하면, 탄성 부재(25)의 복원력에 의해 절연판(22)은 상승하고, 이와 함께 스크러브 부재(24)도 상승한다.When the supply of high pressure air to the cylinder device 15 is stopped in this state, the insulating plate 22 is raised by the restoring force of the elastic member 25, and the scrub member 24 is also raised.

연마 공구(11)는 플랜지 부재(12)의 환형(環形)의 하단면(12b)에 고착되어 있다. 이 연마 공구(11)는 휠형으로 형성되어 있으며, 하단면(12b)에는 환형의 연마면(11a)을 구비하고 있다. 연마 공구(11)는 도전성을 가지고 있으며, 바람직하게는 비교적 연질성의 재료로 형성한다. 예를 들면, 바인더 매트릭스(결합제) 자체가 도전성을 가진 카본이나 또는 소결 구리, 메탈 컴파운드 등의 도전성 재료를 함유하는 우레탄 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐아세탈(PVA) 등의 수지로 된 다공질체로 형성될 수 있다.The polishing tool 11 is fixed to the annular bottom surface 12b of the flange member 12. This grinding | polishing tool 11 is formed in wheel shape, and the lower surface 12b is equipped with the annular grinding | polishing surface 11a. The abrasive tool 11 is conductive and is preferably formed of a relatively soft material. For example, the porous binder matrix (binder) itself is made of porous carbon or resin such as urethane resin, melamine resin, epoxy resin, polyvinyl acetal (PVA) containing conductive material such as sintered copper or metal compound. Sieve.

연마 공구(11)는 도전성 플랜지 부재(12)에 직접 접속되며, 플랜지 부재(12)에 접촉한 통전 브러시(27)로부터 통전된다.The polishing tool 11 is directly connected to the conductive flange member 12 and is energized from the energization brush 27 which contacts the flange member 12.

즉, 주축 모터(14) 및 지지 장치(13, 45)의 측면에 설치된 도전성 통전 부재는 전해 전원(61)의 음극과 전기적으로 접속되며, 통전 부재에 설치된 통전 브러시(27)는 플랜지 부재(12) 부재의 상단면(12c)에 접촉해 있어, 이것에 의해 연마 공구(11)는 전해 전원(61)과 통전 부재, 통전 브러시(27) 및 플랜지 부재(12)를 통해 전기적으로 접속되어 있다.That is, the conductive energizing member provided on the side surfaces of the main shaft motor 14 and the supporting devices 13 and 45 is electrically connected to the cathode of the electrolytic power supply 61, and the conductive brush 27 provided on the energizing member is the flange member 12. ), The polishing tool 11 is electrically connected to the electrolytic power supply 61 via the electrolytic power supply 61, the electricity supply member, the electricity supply brush 27, and the flange member 12 by this.

전해 전원(61)(61; 전류 공급 수단)은, 상기 로터리 조인트(16)와 통전 부재(28; 음극 통전 부재) 사이에 소정의 전압을 인가함으로써 연마 공구(11)와 스크러브 부재(24) 사이에는 전위차가 발생한다.The electrolytic power supply 61 (61 (current supply means)) applies the predetermined voltage between the said rotary joint 16 and the electricity supply member 28 (cathode electricity supply member), and the grinding | polishing tool 11 and the scrub member 24 are carried out. A potential difference occurs between them.

전해 전원(61)에는 항상 일정한 전압을 출력하는 정전압 전원이 아니라, 바람직하게는, 전압을 일정 주기의 펄스형으로 출력한다. 예를 들면, 스위칭 레귤레 이터 회로를 내장한 직류 전원을 사용한다.The electrolytic power supply 61 is not a constant voltage power supply which always outputs a constant voltage. Preferably, the voltage is output in a pulse form of a constant cycle. For example, use a DC power supply with a built-in switching regulator circuit.

구체적으로는, 펄스형의 전압을 일정 주기로 출력하여 펄스 폭을 적당히 변경할 수 있는 전원을 사용한다. 일예를 들면, 출력 전압이 DC 150V, 최대 출력이 2 ~ 3A, 펄스 폭이 1, 2, 5, 10, 20, 50 μsec 중의 어느 하나로 변경 가능한 것을 사용한다.Specifically, a power supply capable of outputting a pulsed voltage at regular intervals and suitably changing the pulse width is used. For example, an output voltage of 150 V, a maximum output of 2 to 3 A, and a pulse width of 1, 2, 5, 10, 20, or 50 μsec may be used.

상기와 같은 폭이 짧은 펄스형의 전압 출력으로 하는 것은, 1 펄스당의 양극 산화량을 매우 적게 하기 위함이다. 즉, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 구리막의 요철에 접촉한 경우 등으로 간주되는 극간 거리의 급변에 따른 방전, 기포나 파티클 등이 개재한 경우에 일어나는 전기 저항의 급변에 따른 스파크 방전 등, 구리막의 돌발적이고 거대한 양극 산화를 방지하며, 가능한 한 적게 하는 것이 소량의 양극 산화의 연속성을 달성하는 데에 유효하다.The short pulse voltage output as described above is intended to reduce the amount of anodic oxidation per pulse. That is, copper according to the sudden change of the inter-pole distance, which is considered to be the case of contact with the unevenness of the copper film formed on the surface of the wafer W, spark discharge due to the sudden change of the electrical resistance which occurs when bubbles or particles are interposed. Preventing sudden and massive anodic oxidation of the membrane, and making as little as possible is effective to achieve a small amount of continuity of anodic oxidation.

또한, 출력 전류에 비해 출력 전압이 비교적 높기 때문에, 극간 거리의 설정에 어느 정도의 마진을 설정할 수가 있다. 즉, 극간 거리가 다소 변해도 출력 전압이 높기 때문에 전류값 변화가 작다.In addition, since the output voltage is relatively high compared to the output current, a certain margin can be set in setting the distance between the poles. In other words, even if the distance between poles is slightly changed, the change in current value is small because the output voltage is high.

전해 전원(61)에는 본 발명의 전류 검출 수단으로서의 전류계(62)를 구비하고 있으며, 이 전류계(62)는, 전해 전원(61)에 흐르는 전해 전류를 모니터하기 위해 설치되어 있으며, 모니터한 전류값 신호(62s)를 콘트롤러로 출력한다.The electrolytic power supply 61 is provided with an ammeter 62 as a current detection means of the present invention. The ammeter 62 is provided for monitoring the electrolytic current flowing through the electrolytic power supply 61, and the monitored current value. The signal 62s is output to the controller.

또한 전해 전원(61)은, 전류 검출 수단과 달리 저항값 검출 수단으로서의 저항계를 구비해도 좋으며, 그 역할은 전류 검출 수단과 동일하다.The electrolytic power supply 61 may be provided with an ohmmeter as a resistance value detecting means, unlike the current detecting means, and its role is the same as that of the current detecting means.

컨트롤러(55)는 연마 장치의 전체를 제어하는 기능을 가지며, 구체적으로는, 주축 드라이버((52)에 대해 제어 신호를 출력하여 연마 공구(11)의 회전수를 제어하고, Z축 드라이버에 대해 제어 신호를 출력하여 연마 공구(11)의 Z축 방향의 위치 결정 제어를 하며, 테이블 드라이버(53)에 대해 제어 신호를 출력하여 웨이퍼(W) 상의 회전수를 제어하며, X축 드라이버(54)에 대해 제어 신호를 출력하여 웨이퍼(W)의 X축 방향의 속도 제어를 한다.The controller 55 has a function of controlling the whole polishing apparatus, specifically, outputs a control signal to the spindle driver 52 to control the rotation speed of the polishing tool 11, and to the Z-axis driver. Outputting a control signal to control the positioning of the polishing tool 11 in the Z-axis direction, outputting a control signal to the table driver 53 to control the rotation speed on the wafer W, and the X-axis driver 54 The control signal is output to the speed of the wafer W in the X-axis direction.

또한, 컨트롤러(55)는 전해액 공급 장치(81) 및 슬러리 공급 장치(71)의 동작을 제어하고, 가공 헤드부로 가는 전해액(EL) 및 슬러리(S)의 공급 동작을 제어한다.In addition, the controller 55 controls the operations of the electrolyte supply device 81 and the slurry supply device 71, and controls the supply operation of the electrolyte solution EL and the slurry S to the processing head.

또한 컨트롤러(55)는 전해 전원(61)의 출력 전압, 출력 펄스의 주파수, 출력 펄스의 폭 등을 제어 가능하게 되어 있다.In addition, the controller 55 can control the output voltage of the electrolytic power supply 61, the frequency of the output pulse, the width of the output pulse, and the like.

또한, 컨트롤러(55)에는 전해 전원(61) 전류계(62)로부터의 전류값 신호(62s)가 입력된다. 컨트롤러(55)는 이들 전류계(62) 신호에 근거하여 연마 장치의 동작을 제어할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로는, 전류값 신호(62s)로부터 얻어진 전해 전류가 일정하게 되도록, 전류값 신호(62s)를 피드백 신호로서 Z축 서보 모터(31)를 제어한다든가, 전류값 신호(62s)에 의해 정해지는 전류값에 근거하여 연마 가공을 정지시키도록 연마 장치의 동작을 제어한다.In addition, the controller 55 receives a current value signal 62s from the electrolytic power supply 61 ammeter 62. The controller 55 can control the operation of the polishing apparatus on the basis of these ammeter 62 signals. Specifically, the Z-axis servo motor 31 is controlled by the current value signal 62s as the feedback signal or determined by the current value signal 62s so that the electrolytic current obtained from the current value signal 62s becomes constant. The operation of the polishing apparatus is controlled to stop the polishing processing based on the losing current value.

컨트롤러(55)에 접속된 컨트롤 패널은 오퍼레이터가 각종의 데이터를 입력한다든가, 예를 들면, 모니터링한 전류값 신호(62s)을 표시하거나 한다.The control panel connected to the controller 55 inputs various data by the operator, for example, displays the monitored current value signal 62s.

여기서, 도 8(a)는 전극판(23)의 구조의 일예를 도시한 하면도이며, 도 8(b)는 전극판(23)과, 통전축(20), 스크러브 부재(24)(세정 부재) 및 절연판(22)과의 위치 관계를 도시한 단면도이다.Here, FIG. 8A is a bottom view showing an example of the structure of the electrode plate 23, and FIG. 8B shows the electrode plate 23, the energizing shaft 20, and the scrub member 24 ( It is sectional drawing which shows the positional relationship with the cleaning member) and the insulating plate 22. As shown in FIG.

도 8(a)에 도시된 바와 같이, 전극판(23)의 중앙부에는 원형의 개구부(23a; 공급 노즐)가 설치되어 있으며, 이 개구부(23a)를 중심으로 전극판(23)의 반경 방향으로 방사형으로 뻗어 있는 복수의 홈부(23b)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 8A, a circular opening 23a (supply nozzle) is provided at the center of the electrode plate 23, and in the radial direction of the electrode plate 23 around the opening 23a. A plurality of grooves 23b extending radially are formed.

또한, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 전극판(23)의 개구부(23a)에는 통전축(20)의 하단부가 끼워 맞춤되어 있다.In addition, as shown in FIG. 8B, the lower end of the energization shaft 20 is fitted into the opening 23a of the electrode plate 23.

이와 같은 구성에 의해, 통전축(20)의 중심부에 형성되는 공급 노즐(20a)을 통해 공급되는 슬러리 및 전해액이, 홈부(23b)를 통해 스크러브 부재(24)의 전체 면에 확산되도록 되어 있다.By such a configuration, the slurry and the electrolyte solution supplied through the supply nozzle 20a formed in the center of the energization shaft 20 are diffused to the entire surface of the scrub member 24 through the groove portion 23b. .

즉, 전극판(23), 통전축(20), 스크러브 부재(24) 및 절연판(22)이 회전하면서, 슬러리 및 전해액이 공급 노즐(20a)을 통해 스크러브 부재(24)의 상측면에 공급되면, 스크러브 부재(24)의 상측면 전체에 슬러리 및 전해액이 퍼진다.That is, as the electrode plate 23, the energizing shaft 20, the scrub member 24, and the insulating plate 22 rotate, the slurry and the electrolyte are applied to the upper side of the scrub member 24 through the supply nozzle 20a. When supplied, the slurry and the electrolyte are spread over the entire upper side of the scrub member 24.

또한 스크러브 부재(24) 및 통전축(20)의 공급 노즐(20a)이 본 발명의 연마제 공급 수단 및 전해액 공급 수단의 한 구체예에 대응하고 있다.In addition, the supply nozzle 20a of the scrub member 24 and the electricity supply shaft 20 corresponds to the specific example of the abrasive supply means and electrolyte solution supply means of this invention.

전극판(23)의 하면에 점착된 스크러브 부재(24)는, 전해액 및 슬러리를 흡수하고, 이것을 상면축으로부터 하면측으로 통과시킬 수 있는 재료로 형성되어 있다. 또한 이 스크러브 부재(24)는 웨이퍼(W)에 접촉하여 웨이퍼(W)를 스크러브하는 면을 가지고 있어, 웨이퍼(W) 표면에 스크레치 등을 발생하지 않도록, 예를 들면, 부드러운 브러시형의 재료, 스폰지형의 재료, 다공질형의 재료 등이 형성된다. 예를 들면, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐아세탈(PVA) 등의 수지로 된 다공질체를 들 수 있다.The scrub member 24 adhered to the lower surface of the electrode plate 23 is formed of a material capable of absorbing the electrolyte solution and the slurry and allowing it to pass from the upper surface axis to the lower surface side. In addition, the scrub member 24 has a surface in contact with the wafer W to scrub the wafer W, so that a scratch or the like does not occur on the surface of the wafer W, for example, in a soft brush shape. A material, a sponge material, a porous material, and the like are formed. For example, the porous body which consists of resins, such as a urethane resin, a melamine resin, an epoxy resin, and polyvinyl acetal (PVA), is mentioned.

도 9에 연마할 때의 연마 공구(11)와 웨이퍼의 위치 관계가 도시되어 있다.9 shows the positional relationship between the polishing tool 11 and the wafer at the time of polishing.

연마 공구(11)의 중심축은, 예를 들면 웨이퍼(W)에 대해 미세한 각도로 기울어져 있다. 지지 장치(13, 45)의 주축도 웨이퍼(W)의 주면(主面)에 대해 연마면(11a)의 경사와 마찬가지로 기울어져 있다. 예를 들면, 지지 장치(13, 45)의 Z축 슬라이더(32)에의 부착 자세를 조정함으로써 주축의 미소한 경사를 만들어 낼 수 있다.The central axis of the polishing tool 11 is inclined at a fine angle with respect to the wafer W, for example. The main axes of the support devices 13 and 45 are also inclined with respect to the main surface of the wafer W in the same manner as the inclination of the polishing surface 11a. For example, by adjusting the attachment posture of the support devices 13 and 45 to the Z-axis slider 32, the slight inclination of the main axis can be produced.

이와 같이, 연마 공구(11)의 중심축이 웨이퍼(W)의 주면에 대해 미소 각도로 경사져 있음으로써, 연마 공구(11)의 경사면을 소정의 가공 압력(F)으로 웨이퍼(W)에 누를 때, 실행적인 접촉 면적은 일정하게 유지된다.In this way, when the central axis of the polishing tool 11 is inclined at a small angle with respect to the main surface of the wafer W, when the inclined surface of the polishing tool 11 is pressed against the wafer W at a predetermined processing pressure F In practice, the contact area remains constant.

본 실시 형태에 따른 연마 장치에서는, 연마 공구(11)의 일부를 부분적으로 연마면(11a)으로 하여, 웨이퍼(W)의 표면에 작용시키고, 실효적 접촉 영역을 웨이퍼(W)의 표면에 균일하게 주사(走査)시켜 웨이퍼(W)의 전체 면을 균일하게 연마한다.In the polishing apparatus according to the present embodiment, a part of the polishing tool 11 is partially used as the polishing surface 11a to act on the surface of the wafer W, and the effective contact area is uniform on the surface of the wafer W. Scanning is performed to uniformly polish the entire surface of the wafer W.

이것에 의해, 전해 전류값을 일정하게 제어하면, 전류 밀도는 항상 일정하게 되어, 구리막의 양극 산화에 의한 킬레이트화의 양도 항상 일정하게 할 수가 있다.As a result, when the electrolytic current value is constantly controlled, the current density is always constant, so that the amount of chelation by anodic oxidation of the copper film can always be constant.

이어서, 상기 연마 장치에 의한 연마 동작(연마 방법)을 웨이퍼(W) 표면에 형성된 구리막을 연마하는 경우를 예로 설명한다. 도 10은 연마 장치에 있어서 연마 공구(11)를 Z축 방향으로 하강시켜, 웨이퍼(W)의 표면에 접촉시킨 상태를 도시하는 개략도이다.Next, a case where the polishing operation (polishing method) by the polishing apparatus is used to polish the copper film formed on the surface of the wafer W will be described as an example. 10 is a schematic diagram showing a state in which the polishing tool 11 is lowered in the Z-axis direction in the polishing apparatus to be in contact with the surface of the wafer W. As shown in FIG.

먼저, 웨이퍼 테이블((42)에 웨이퍼(W)를 쳐킹하고, 웨이퍼 테이블((42)을 구동하여 소정의 회전수로 웨이퍼(W)를 회전시킨다.First, the wafer W is chucked to the wafer table 42, and the wafer table 42 is driven to rotate the wafer W at a predetermined rotational speed.

또한, 웨이퍼 테이블((42)을 X축 방향으로 이동하여, 플랜지 부재(12)에 부착된 연마 공구(11)를 웨이퍼(W) 상방의 소정의 장소에 배치시키고, 연마 공구(11)를 소정의 회전수로 회전시킨다. 연마 공구(11)를 회전시키면 플랜지 부재(12)에 연결된 절연판(22), 전극판(23) 및 스크러브 부재(24)도 회전 구동된다. 또한 스크러브 부재(24)를 누르고 있는 누름 부재(21), 피스톤 로드(15b), 피스톤(15a), 통전축(20)도 동시에 회전한다.In addition, the wafer table 42 is moved in the X-axis direction, the polishing tool 11 attached to the flange member 12 is disposed at a predetermined place above the wafer W, and the polishing tool 11 is predetermined. When the polishing tool 11 is rotated, the insulating plate 22, the electrode plate 23, and the scrub member 24 connected to the flange member 12 are also driven to rotate. The pressing member 21, the piston rod 15b, the piston 15a, and the energizing shaft 20, which hold down), also rotate at the same time.

이 상태에서, 슬러리 공급 장치(71) 및 전해액 공급 장치(81)로부터 각각 슬러리(SL) 및 전해액(EL)을 통전축(20) 내의 공급 노즐(20a)에 공급하면, 스크러브 부재(24)의 전체 면으로부터 슬러리(SL) 및 전해액(EL)이 공급된다.In this state, when the slurry SL and the electrolyte EL are respectively supplied from the slurry supply device 71 and the electrolyte supply device 81 to the supply nozzle 20a in the energization shaft 20, the scrub member 24 is provided. The slurry SL and the electrolytic solution EL are supplied from the whole surface of the.

연마 공구(11)를 Z축 방향으로 하강시켜, 연마 공구(11)의 연마면(11a)을 웨이퍼(W)의 표면에 접촉시키고, 소정의 가공 압력으로 누른다.The polishing tool 11 is lowered in the Z-axis direction, the polishing surface 11a of the polishing tool 11 is brought into contact with the surface of the wafer W, and pressed at a predetermined processing pressure.

또한 전해 전원(61)을 기동시켜, 통전 브러시(27)를 통해 연마 공구(11)에 마이너스 전위를 인가하고, 로터리 조인트(16)를 통해 스크러브 부재(24)에 플러스의 전위를 인가한다.Furthermore, the electrolytic power supply 61 is started, the negative electric potential is applied to the grinding | polishing tool 11 via the electricity supply brush 27, and the positive electric potential is applied to the scrub member 24 via the rotary joint 16. As shown in FIG.

또한, 실린더 장치(15)에 고압 에어를 공급하고, 도 7의 화살표(A2) 방향으로 피스톤 로드(15b)를 하강시켜, 스크러브 부재(24)의 하면을 웨이퍼(W)에 접촉 또는 접근하는 위치까지 이동시킨다.In addition, the high pressure air is supplied to the cylinder device 15, and the piston rod 15b is lowered in the direction of an arrow A2 in FIG. 7, so that the lower surface of the scrub member 24 contacts or approaches the wafer W. As shown in FIG. Move to position

이 상태에서 웨이퍼 테이블((42)을 X축 방향으로 소정의 속도 패턴으로 이동 시켜, 웨이퍼(W)의 전체 면을 일정하게 연마 가공한다.In this state, the wafer table 42 is moved at a predetermined speed pattern in the X-axis direction, and the entire surface of the wafer W is polished at a constant level.

도 11은 도 10의 원(C) 내의 확대도이며, 도 12는 도 11의 원(D) 내의 확대도이다.FIG. 11 is an enlarged view in circle C of FIG. 10, and FIG. 12 is an enlarged view in circle D of FIG. 11.

도 11에 도시한 바와 같이, 스크러브 부재(24)는 웨이퍼(W)에 형성된 구리막(MT)을, 전해액(EL)을 통해, 또는 직접 접촉에 의해 양극으로서 통전하며, 연마 공구(11)도 웨이퍼(W)에 형성된 구리막(MT)을, 전해액(EL)을 통해, 또는 직접 접촉에 의해 음극으로서 통전한다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 구리막(MT)과 스크러브 부재(24) 사이에는 갭(δb)이 존재하고 있다. 또한 도 12에 도시된 바와 같이, 구리막(MT)과 연마 공구(11)의 연마면(11a) 사이에는 갭(δw)이 존재하고 있다.As shown in FIG. 11, the scrub member 24 energizes the copper film MT formed on the wafer W as an anode through the electrolytic solution EL or by direct contact with the polishing tool 11. The copper film MT formed on the wafer W is energized as a cathode through the electrolytic solution EL or by direct contact. In addition, as shown in FIG. 11, a gap δ b exists between the copper film MT and the scrub member 24. As shown in FIG. 12, a gap δ w exists between the copper film MT and the polishing surface 11a of the polishing tool 11.

도 11에 도시된 바와 같이, 절연판(22)은 연마 공구(11)와 스크러브 부재(24) 사이에 개재해 있지만, 절연판(22)의 저항은 매우 크며, 따라서 스크러브 부재(24)를 통해 연마 공구(11)로 흐르는 전류(i0)는 거의 제로이며, 스크러브 부재(24)로부터 절연판(22)을 통해 연마 공구(11)로는 전류가 흐르지 않는다.As shown in FIG. 11, the insulating plate 22 is interposed between the abrasive tool 11 and the scrub member 24, but the resistance of the insulating plate 22 is very large, and thus, through the scrub member 24. The current i 0 flowing to the polishing tool 11 is almost zero, and no current flows from the scrub member 24 to the polishing tool 11 through the insulating plate 22.

이로 인해, 스크러브 부재(24)로부터 연마 공구(11)로 흐르는 전류는, 직접 전해액(EL) 속의 저항(R1)을 경유하여 연마 공구(11)로 흐르는 전류(i1)와, 전해액(EL) 속으로부터 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 구리막(MT)을 경유하여 다시 전해액(EL) 속을 통해 연마 공구(11)로 흐르는 전류(i2)로 분기된다.Therefore, the disk current flowing from Love member 24 to the polishing tool (11), and direct the electrolyte (EL) in the resistor (R1), current (i 1) flowing through the polishing tool (11) by way of the electrolyte (EL Is branched into the current i 2 flowing through the electrolytic solution EL to the polishing tool 11 via the copper film MT formed on the surface of the wafer W.

구리막(MT)의 표면에 전류(i)가 흐르면, 구리막(MT)을 구성하는 구리는 전해 액(EL)의 전해 작용에 의해 양극 산화되며 전해액 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화 된다.When the current i flows on the surface of the copper film MT, the copper constituting the copper film MT is anodized by the electrolytic action of the electrolyte EL and is chelated by the chelating agent in the electrolyte.

여기서, 전해액(EL) 송의 저항(R1)은, 양극으로서의 스크러브 부재(24)와 음극으로서의 연마 공구(11)와의 거리(d)에 비례하여 매우 커지게된다. 이로 인해, 극간 거리(d)를 갭(δb) 및 갭(δw)보다 충분히 크게 해둠으로써, 직접 전해액(EL) 속의 저항(R1)을 경유하여 연마 공구(11)로 흐르는 전류(i1)는 매우 작아지고 전류(i2)가 커져 전해 전류의 대부분은 구리막(MT)의 표면을 경유하게 된다. 따라서, 구리막(MT)을 구성하는 구리의 양극 산화에 의한 킬레이트화를 효율적으로 행할 수 있다.Here, the resistance R1 of the electrolytic solution EL song becomes very large in proportion to the distance d between the scrub member 24 as the anode and the polishing tool 11 as the cathode. For this reason, the current i 1 flowing through the resistance R1 in the electrolyte EL directly through the resistance R1 in the electrolyte EL by making the gap distance d sufficiently larger than the gap δ b and the gap δ w . ) Becomes very small and the current i 2 becomes large so that most of the electrolytic current passes through the surface of the copper film MT. Therefore, chelation by anodic oxidation of copper constituting the copper film MT can be efficiently performed.

또한, 전류(i2)의 크기는 갭(δb) 및 갭(δw)의 크기에 따라 변화하기 때문에, 전술한 바와 같이 콘트롤러에 의해 연마 공구(11)의 Z축 방향의 위치 제어를 하여 갭(δb) 및 갭(δw)의 크기를 조정함으로써, 전류(i2)를 일정하게 할 수 있다. 갭(δw)의 크기 조정은 전류값 신호(62s)로부터 얻어진 전해 전류, 즉 전류(i2)가 일정하게 되도록 전류값 신호(62s)를 피드백 신호로서 Z축 서보 모터(31)의 제어를 할 수가 있다.In addition, since the magnitude of the current i 2 changes depending on the magnitude of the gap δ b and the gap δ w , the controller controls the position of the polishing tool 11 in the Z-axis direction as described above. By adjusting the magnitudes of the gap δ b and the gap δ w , the current i 2 can be made constant. Adjusting the size of the gap δ w controls the control of the Z-axis servo motor 31 using the current value signal 62s as a feedback signal so that the electrolytic current obtained from the current value signal 62s, that is, the current i 2 is constant. You can do it.

또한 연마 장치의 Z축 방향의 위치 결정 정밀도는 분해능 0.1㎛로 충분히 높을 뿐만 아니라, 주축(12a, 13a)을 웨이퍼(W) 주면(主面)에 대해 미소 각도로 경사시킬 수 있어, 실행적인 접촉 면적은 항상 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 전해 전류값을 일정하게 제어하면, 전류 밀도는 항상 일정하게 되어, 구리막의 양극 산화에 의한 킬레이트화의 양도 항상 일정하게 할 수가 있다.In addition, the positioning accuracy in the Z-axis direction of the polishing apparatus is not only high enough at a resolution of 0.1 µm, but also the main axes 12a and 13a can be inclined at a small angle with respect to the main surface of the wafer W, thereby providing practical contact. The area can always be kept constant. Therefore, when the electrolytic current value is constantly controlled, the current density is always constant, and the amount of chelation by anodic oxidation of the copper film can always be constant.

이상과 같이, 상기 구성의 연마 장치는 전술한 웨이퍼(W)에 형성된 구리막(MT)의 표면에, 양극 산화에 의한 킬레이트막을 생성하고, 제거하는 전해 연마 기능을 구비하고 있다.As described above, the polishing apparatus having the above-described structure has an electropolishing function of generating and removing a chelate film by anodization on the surface of the copper film MT formed on the wafer W described above.

또한, 상기 구성의 연마 장치는 이 전해 연마 기능 외에, 연마 공구(11) 및 슬러리(SL)에 의한 일반적인 CMP 장치의 화학 기계 연마 기능까지 구비하고 있어, 웨이퍼(W)를 이들 전해 연마 기능 및 화학 기계 연마의 복합 작용에 의해 연마(이하, 전해 복합 연마라 함)할 수도 있다.In addition to the electropolishing function, the polishing apparatus of the above-described configuration includes not only the electromechanical polishing function but also the chemical mechanical polishing function of the general CMP device by the polishing tool 11 and the slurry SL. Polishing (hereinafter referred to as electrolytic compound polishing) may also be performed by a compound action of mechanical polishing.

또한, 상기 구성의 연마 장치는, 슬러리(SL)를 사용하지 않고 연마 공구(11)의 연마면(11a)의 기계적인 연마와 전해 연마 기능의 복합 작용에 의해 연마 가공을 할 수도 있다.Moreover, the polishing apparatus of the said structure can also grind | polish by the combined action of the mechanical polishing of the polishing surface 11a of the polishing tool 11, and electrolytic polishing function, without using slurry SL.

본 실시 형태에 따른 연마 장치에 의하면, 전해 연마 및 화학 기계 연마의 복합 작용에 의해 구리막을 연마할 수 있기 때문에, 화학 기계 연마만 사용 또는 기계 연마만을 사용한 연마 장치에 비해 휠씬 고능률로 구리막을 제거할 수 있다. 구리막에 대한 높은 연마 레이트가 얻어지기 때문에, 연마 공구(11)의 웨이퍼(W)에 대한 가공 압력(F)을, 화학 기계 연마만 사용 또는 기계 연마만 사용한 연마 장치에 비해 낮게 억제하는 것이 가능하여, 디싱, 이로젼의 발생을 억제할 수 있다.According to the polishing apparatus according to the present embodiment, the copper film can be polished by a combination action of electrolytic polishing and chemical mechanical polishing, so that the copper film is removed much more efficiently than the polishing apparatus using only chemical mechanical polishing or only mechanical polishing. can do. Since a high polishing rate for the copper film is obtained, it is possible to suppress the processing pressure F for the wafer W of the polishing tool 11 lower than that of a polishing apparatus using only chemical mechanical polishing or only mechanical polishing. Thus, dishing and erosion can be suppressed.

또한 일반적인 화학 기계 연마에 사용하는 슬러리에 있어서 알루미나 입자 등을 포함한 슬러리를 사용한 경우, 연마 후에 슬러리가 연마되지 않고 구리 표면 에 잔류하거나 매몰하는 경우도 발생하는 데, 본 실시 형태에 따른 연마 장치에서는 연마 지립을 포함하지 않은 전해액을 사용하는 단순 기계 연마에서도, 표면에 잔존하는 킬레이트막은 기계적 강도가 매우 낮기 때문에, 충분히 제거할 수 있고, 파티클이나 슬러리가 웨이퍼 표면에 잔류하는 것을 방지할 수 있다.In addition, when a slurry containing alumina particles or the like is used in a slurry used for general chemical mechanical polishing, a slurry may be left or buried on the copper surface without polishing after polishing. In the polishing apparatus according to the present embodiment, polishing is performed. Even in simple mechanical polishing using an electrolytic solution containing no abrasive grains, the chelate film remaining on the surface has a very low mechanical strength, and thus can be sufficiently removed, and particles or slurry can be prevented from remaining on the wafer surface.

또한, 연마 장치의 Z축 방향의 위치 결정 정밀도는 분해능 0.1㎛으로 충분히 높을 뿐만 아니라, 주축을 웨이퍼(W)의 주면에 대해 미소 각도로 경사시킬 수가 있어, 실행적인 접촉 면적은 항상 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 전해 전류값을 일정하게 제어하면, 전류 밀도는 항상 일정하게 되어, 구리막의 양극 산화에 의한 킬레이트화의 양도 항상 일정하게 할 수가 있다.In addition, the positioning accuracy in the Z-axis direction of the polishing apparatus is not only high enough at a resolution of 0.1 µm, but also the main axis can be inclined at a small angle with respect to the main surface of the wafer W, so that the practical contact area is always kept constant. Can be. Therefore, when the electrolytic current value is constantly controlled, the current density is always constant, and the amount of chelation by anodic oxidation of the copper film can always be constant.

전술한 실시 형태에서는 구리막의 연마 가공량의 절대값은, 전해 전류의 적산량과 연마 공구(11)의 웨이퍼(W)를 통과하는 시간으로 제거할 수 있다.In the above-described embodiment, the absolute value of the polishing processing amount of the copper film can be removed by the time passing through the integrated amount of the electrolytic current and the wafer W of the polishing tool 11.

변형예Variant 1 One

도 13은, 본 발명에 따른 연마 장치의 한 변형예를 도시한 개략도이다. 전술한 실시 형태에 따른 연마 장치에서는, 도전성의 연마 공구와 스크러브 부재를 구비한 전극판(23)에 의해 웨이퍼(W) 표면으로 통전을 했다. 13 is a schematic view showing a modification of the polishing apparatus according to the present invention. In the polishing apparatus according to the above-described embodiment, electricity was supplied to the surface of the wafer W by the electrode plate 23 provided with the conductive polishing tool and the scrub member.

도 13에 도시된 바와 같이, 휠형의 연마 공구(311)에 전술한 연마 장치의 경우와 마찬가지로 도전성을 가지게 함과 동시에, 웨이퍼(W)를 쳐킹하여 회전시키는 웨이퍼 테이블(342)에도 도전성을 가지게 하는 구성으로 해도 좋다. 연마 공구(311)로의 급전(給電)은 전술한 실시 형태와 동일한 구성으로 한다.As shown in FIG. 13, the wheel-shaped polishing tool 311 has conductivity as in the case of the above-described polishing apparatus, and also has conductivity in the wafer table 342 in which the wafer W is chucked and rotated. It is good also as a structure. The electric power feeding to the grinding | polishing tool 311 is set as the structure similar to embodiment mentioned above.

이 경우에는, 웨이퍼 테이블로의 통전은 웨이퍼 테이블의 하부에 로터리 조 인트를 설치하고, 이 로터리 조인트(316)에 의해 회전하는 웨이퍼 테이블로의 통전을 항상 유지하는 구성으로 함으로써, 전해 전류를 공급할 수 있다.In this case, the electricity supply to the wafer table is provided by providing a rotary joint at the lower portion of the wafer table, and maintaining the electricity supply to the rotating wafer table by the rotary joint 316 so that the electrolytic current can be supplied. have.

변형예Variant 2 2

도 14는, 본 발명에 따른 연마 장치의 다른 변형예를 도시한 개략도이다.14 is a schematic view showing another modified example of the polishing apparatus according to the present invention.

웨이퍼(W)를 쳐킹하여 회전시키는 웨이퍼 테이블(442)은 웨이퍼(W)를 웨이퍼(W)의 주위에 설치한 리테이너 링에 의해 지지하고 있다. The wafer table 442 that chucks and rotates the wafer W supports the wafer W by a retainer ring provided around the wafer W. As shown in FIG.

연마 공구(411)에는, 도전성을 가지게 함과 동시에, 리테이너 링(410)에도 도전성을 가지게 하여 연마 공구에는 전술한 실시 형태와 동일한 구성으로 급전한다.The polishing tool 411 is made conductive and at the same time, the retainer ring 410 is made electrically conductive, and the polishing tool is fed with the same configuration as the above-described embodiment.

또한, 리테이너 링은 웨이퍼(W)에 형성된 상기 배리어층 부분까지 덮어 통전한다. 또한 리테이너 링에는 웨이퍼 테이블의 하부에 설치된 로터리 조인트(416)를 통해 급전한다.In addition, the retainer ring is energized by covering up to the barrier layer portion formed in the wafer (W). In addition, the retainer ring is fed through a rotary joint 416 provided at the bottom of the wafer table.

또한, 연마 공구가 웨이퍼(W)와 접촉해도, 에지 부분에서 리테이너 링 두께 이상의 간극이 유지될 수 있도록 연마 공구의 경사량을 크게 해둠으로써, 연마 공구와 리테이너 링과의 간섭을 방지할 수 있다.In addition, even when the polishing tool is in contact with the wafer W, by increasing the inclination amount of the polishing tool so that the gap of the retainer ring thickness or more is maintained at the edge portion, the interference between the polishing tool and the retainer ring can be prevented.

변형예Variant 3 3

도 15는, 본 발명에 따른 연마 장치의 다른 실시 형태를 도시한 개략 구성도이다.15 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the polishing apparatus according to the present invention.

도 15에 도시된 연마 장치는, 종래형의 CMP 장치에 본 발명의 전해 연마 기능을 부가한 것이며, 정반(201)에 연마 패드(연마포)가 점착된 연마 공구의 연마면 에 웨이퍼 척(207)에 의해 쳐킹된 웨이퍼(W)의 전체 면을 회전시키면서 접촉하여 웨이퍼(W)의 표면을 평탄화하는 연마 장치이다.The polishing apparatus shown in FIG. 15 adds the electrolytic polishing function of the present invention to a conventional CMP apparatus, and the wafer chuck 207 on the polishing surface of the polishing tool to which the polishing pad (polishing cloth) is adhered to the surface plate 201. It is a polishing apparatus that flatten the surface of the wafer (W) by contacting while rotating the entire surface of the wafer (W) chucked by).

연마 패드(202)에는 양극 전극(204)과 음극 전극(203)이 방사형으로 교대로 배치되어 있다. 또한, 양극 전극과 음극 전극은 절연체(206)에 의해 전기적으로 절연되어 있으며, 양극 전극과 음극 전극은 정반측으로부터 통전된다. 연마 패드(202)는 이들 양극 전극, 음극 전극 및 절연체로 구성되어 있다.In the polishing pad 202, the anode electrode 204 and the cathode electrode 203 are alternately arranged radially. The anode electrode and the cathode electrode are electrically insulated by the insulator 206, and the anode electrode and the cathode electrode are energized from the surface plate side. The polishing pad 202 is composed of these anode electrodes, cathode electrodes, and insulators.

또한, 웨이퍼 척은 절연 재료로 형성되어 있다.In addition, the wafer chuck is formed of an insulating material.

또한, 이 연마 장치에는 연마 패드의 표면에 전해액(EL) 및 슬러리(SL)를 공급하는 공급부(208)가 설치되어 있어, 전해 연마 및 화학 기계 연마를 복합시킨 전해 복합 연마가 가능하게 되어 있다.In addition, the polishing apparatus is provided with a supply section 208 for supplying the electrolytic solution EL and the slurry SL on the surface of the polishing pad, which enables electrolytic composite polishing in which electrolytic polishing and chemical mechanical polishing are combined.

여기서, 도 16은 상기 구성의 연마 장치에 의한 전해 복합 연마 동작(연마 방법)을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 웨이퍼(W) 표면에는 구리막이 형성되어 있다.Here, FIG. 16 is a figure for demonstrating the electrolytic compound polishing operation (polishing method) by the polishing apparatus of the said structure. In addition, a copper film is formed on the wafer W surface.

도 16에 도시된 바와 같이, 전해 복합 연마 중에는 웨이퍼(W) 표면에 형성된 구리막(210)과 연마 패드의 연마면 사이에는, 전해액(EL) 및 슬러리(SL)가 개재된 상태에서, 양극 전극과 음극 전극 사이에 직류 전압이 인가되며, 전류(i)가 양극 전극으로부터 전해액(EL)을 통해 구리막을 내부를 이동하여 다시 전해액(EL)을 통해 음극 전극으로 흐른다.As shown in FIG. 16, during the electrolytic composite polishing, the anode electrode is provided between the copper film 210 formed on the surface of the wafer W and the polishing surface of the polishing pad, with the electrolyte EL and the slurry SL interposed therebetween. DC voltage is applied between the anode and the cathode, and the current i flows from the anode electrode through the electrolyte EL to the inside of the copper film and flows back through the electrolyte EL to the cathode electrode.

이 때, 도 16에 도시된 원(G) 내의 부근에서 구리막의 표면은 양극 산화에 의해 킬레이트제를 생성하며, 이 킬레이트막은 연마 패드와 슬러리(SL)에 의한 기 계적 제거 작용에 의해 제거됨으로써 구리의 평탄화가 달성된다.At this time, in the vicinity of the circle G shown in FIG. 16, the surface of the copper film generates a chelating agent by anodization, and the chelating film is removed by mechanical removal action by the polishing pad and slurry SL, thereby removing copper. Leveling is achieved.

이와 같은 구성에 의해, 전술한 실시 형태에 따른 연마 장치와 마찬가지의 효과가 나타난다.By such a structure, the effect similar to the grinding | polishing apparatus which concerns on embodiment mentioned above is exhibited.

또한 연마 패드에 설치되는 양극 전극, 음극 전극의 배치는 도 15의 구성에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 도 17에 도시된 바와 같이, 선형의 복수의 양극 전극(222)을 종횡으로 등간격으로 배열하여, 양극 전극(222)에 의해 에워싸인 각 사각형 영역에 음극 전극(223)을 배치하고, 양극 전극과 음극 전극을 절연체(224)로 전기적으로 절연한 연마 패드로 해도 좋다.In addition, the arrangement of the anode electrode and the cathode electrode provided in the polishing pad is not limited to the configuration of FIG. 15. For example, as shown in FIG. The cathode electrode 223 may be arranged in each rectangular region surrounded by the anode electrode 222, and the polishing pad may be electrically insulated from the anode electrode and the cathode electrode with the insulator 224.

또한, 예를 들면, 도 18에 도시된 바와 같이, 반경이 각각 다른 환형의 양극 전극(242)을 동심으로 배치하여, 각 양극 전극 간에 형성되는 환형 영역에 음극 전극(243)을 각각 배치하고, 양극 전극과 음극 전극을 절연체(244)로 전기적으로 절연한 연마 패드(241)로 해도 좋다.For example, as shown in FIG. 18, the annular anode electrodes 242 having different radii are arranged concentrically, and the cathode electrodes 243 are disposed in the annular regions formed between the anode electrodes, respectively. The polishing pad 241 may be electrically insulated from the anode electrode and the cathode electrode with the insulator 244.

본 발명의 연마 장치는 전술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 장치를 구성하는 재료, 웨이퍼로의 통전 방법 등은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.The polishing apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the material which comprises an apparatus, the energization method to a wafer, etc. can be variously changed in the range which does not deviate from the summary of this invention.

제2 실시 형태2nd Embodiment

도 19는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 연마 장치의 개략 구성도이다. 본 실시 형태에 따른 연마 장치는, 소정량의 전해액(EL)을 채운 수조(501)와, 이 수조의 전해액(500) 속에 배치된 웨이퍼 지지 수단(530) 및 전극판(510)과, 수조의 전해액을 관(522)에 의해 흡상(吸上)하여 관(521)에 의해 분류(噴流)하여 송출하는 제트 펌프(520; 유동 수단)와, 전극판(510)을 음극으로 하고 웨이퍼를 양극으로 하여 전압을 인가하는 전원(561; 전해 전류 공급 수단)과, 전류계(562)와, 컨트롤러(555) 및 컨트롤 패널(556)로 구성되어 있다.It is a schematic block diagram of the grinding | polishing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. The polishing apparatus according to the present embodiment includes a water tank 501 filled with a predetermined amount of the electrolytic solution EL, wafer support means 530 and an electrode plate 510 disposed in the electrolytic solution 500 of the water tank, A jet pump 520 (flow means) for sucking up the electrolyte by the tube 522, dividing it by the tube 521, and sending it out, the electrode plate 510 as the cathode, and the wafer as the anode And a power source 561 (electrolytic current supply means) for applying a voltage, an ammeter 562, a controller 555, and a control panel 556.

지지 수단(530)은 웨이퍼를 고정하는 도전성의 제1 지지 부재(531) 및 도전성의 제2 지지 부재(532)와, 도시 안된 컬럼 등에 고정되어 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 소정의 위치에 고정하는 Z축 위치 결정 기구(533)로 구성되어 있다. 웨이퍼의 하측에 위치하는 제 2 지지 부재는 532(a) 부분에 원형의 개구를 가지고 있다.The supporting means 530 is fixed to the conductive first supporting member 531 and the conductive second supporting member 532 to fix the wafer, and to a column, not shown, to move the first supporting member and the second supporting member to a predetermined position. Z-axis positioning mechanism 533 is fixed to the. The second support member located below the wafer has a circular opening in the portion 532 (a).

전극판(510)은 전해액(EL) 속에 웨이퍼와 평행하게 배치되어 있으며, 예를 들면, 무산소 구리 등에 의해 구성되어 있다.The electrode plate 510 is disposed in parallel with the wafer in the electrolyte EL, and is made of, for example, oxygen-free copper or the like.

전해액(EL)은, 예를 들면, 구리를 킬레이트화 하는 킬레이트제를 포함하고 있으며, 기타의 첨가제 등을 포함해도 좋다. 킬레이트제로는 키날딘산, 글리신, 구연산, 프로피온산 등을 사용한다. 첨가제로는 웨이퍼와 전극판(510) 사이에 인가되는 전압을 저하하기 위한 황산동 등의 전해질 등이 있다.Electrolyte (EL) contains the chelating agent which chelates copper, for example, and may also contain other additives. Kinases, glycine, citric acid, propionic acid and the like are used as chelating agents. Examples of the additive include an electrolyte such as copper sulfate for reducing the voltage applied between the wafer and the electrode plate 510.

전해 전원(561; 전해 전류 공급 수단)에는, 항상 일정한 전압을 출력하는 정전압 전원이 아니라, 바람직하게는, 전압을 일정 주기의 펄스형으로 출력하는 직류 전원을 사용한다. 예를 들면, 전해 전원에 의해 인가되는 전압이 5초마다 고전압과 저전압을 반복하는 사각 형상의 직류 펄스 전압(예를 들면, 30 ~ 40V, 전류 2.2A, 반도체 소자의 내압에 따라서는, 예를 들어, 10 ~ 20V로 한다)이다.The electrolytic power supply 561 (electrolytic current supply means) is not a constant voltage power supply that always outputs a constant voltage, but preferably a DC power supply that outputs a voltage in a pulse form of a constant cycle. For example, depending on the square DC pulse voltage (for example, 30 to 40 V, current 2.2 A, and breakdown voltage of the semiconductor element), the voltage applied by the electrolytic power supply repeats the high voltage and the low voltage every 5 seconds. For example, 10 to 20 V).

상기 직류 펄스 전압으로서는, 웨이퍼와 전극판(510)과의 거리(d) 등에 따 라, 가장 효율적으로 구리막을 제거할 수 있는 전압 및 펄스 폭을 선택할 수 있다.As the DC pulse voltage, a voltage and a pulse width capable of removing the copper film most efficiently can be selected according to the distance d between the wafer and the electrode plate 510 and the like.

전극판(510)과 웨이퍼와의 거리(d)가 너무 작으면. 전극판(510)과 웨이퍼의 사이에 개재하는 전해액의 유동 작용이 충분히 기능을 발휘하지 않기 때문에, 거리(d)는, 소정의 값 이상으로 하는 것이 바람직하며, 상기 전압에 맞추어 설정하는 것이 바람직하다.If the distance d between the electrode plate 510 and the wafer is too small. Since the flow action of the electrolyte solution interposed between the electrode plate 510 and the wafer does not sufficiently function, the distance d is preferably at least a predetermined value, and is preferably set in accordance with the voltage. .

전해 전원(561)에는 본 발명의 전류 검출 수단으로의 전류계를 구비하고 있으며, 이 전류계(562)는 전해 전원에 흐르는 전해 전류를 모니터하기 위해 설치되어 있으며, 모니터한 전류값 신호(562s)를 컨트롤러(555)로 출력한다.The electrolytic power source 561 is provided with an ammeter as a current detecting means of the present invention, and this ammeter 562 is provided to monitor the electrolytic current flowing through the electrolytic power source, and the controller monitors the monitored current value signal 562s. To 555.

또한, 컨트롤러에는 전해 전원의 전류계로부터 오는 전류값 신호가 입력된다. 컨트롤러는 이들 전류값 신호에 근거하여, 연마 장치의 동작을 제어할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로는 전류값 신호에 의해 정해지는 전류값에 근거하여, 연마 가공을 정지시키도록 연마 장치의 동작을 제어한다. The controller also receives a current value signal from the ammeter of the electrolytic power supply. The controller is capable of controlling the operation of the polishing apparatus based on these current value signals. Specifically, the operation of the polishing apparatus is controlled to stop the polishing process based on the current value determined by the current value signal.

컨트롤러에 접속된 컨트롤 패널은 오퍼레이터가 각종의 데이터를 입력하거나, 예를 들어, 모니터링한 전류값 신호를 표시한다.The control panel connected to the controller inputs various data by the operator or displays, for example, the monitored current value signal.

상기 연마 장치의 구성에 의해서도, 제1 실시 형태에 따른 연마 장치와 마찬가지로, 예를 들면, 웨이퍼(W)의 표면에 요철이 있는 구리막이 형성되어 있는 경우에, 웨이퍼(W)를 양극으로 하여 전압을 인가함으로써, 웨이퍼(W)의 구리막 표면이 양극 산화되며, 이 양극 산화된 구리막이 전해액(EL) 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화 되며, 이 킬레이트는 기계적 강도가 매우 약하기 때문에, 제트 펌프(520)의 관(521)으로부터 전해액의 유동 작용에 의해, 이 킬레이트막의 볼록부가 제거됨으 로써 구리막의 평탄화 제거가 달성된다.By the configuration of the polishing apparatus, similarly to the polishing apparatus according to the first embodiment, for example, when a copper film with irregularities is formed on the surface of the wafer W, the wafer W is used as an anode and the voltage is reduced. By applying, the surface of the copper film of the wafer W is anodized, and this anodized copper film is chelated by a chelating agent in the electrolytic solution EL, and this chelate is very weak in mechanical strength, so the jet pump 520 The convex portion of this chelate film is removed by the flow action of the electrolytic solution from the tube 521 of the c) film, thereby achieving flattening removal of the copper film.

또한, 전해 전류를 모니터링함으로서, 연마 프로세스를 관리할 수 있어, 연마 프로세스의 진행 상황을 정확히 파악하는 것이 가능하다.In addition, by monitoring the electrolytic current, the polishing process can be managed, and it is possible to accurately grasp the progress of the polishing process.

본 실시 형태에 따른 연마 장치에 의하면, 기계적 강도가 매우 낮은 킬레이트막의 제거에 의해, 구리막의 제거를 달성할 수 있기 때문에, 종래의 화학 기계 연마만 사용, 또는 기계 연마만 사용한 연마 장치에 비해 훨씬 고능률로 구리막을 제거할 수 있다.According to the polishing apparatus of the present embodiment, the removal of the copper film can be achieved by removing the chelate film having a very low mechanical strength, which is much higher than that of the conventional polishing apparatus using only chemical mechanical polishing or only mechanical polishing. The copper film can be removed efficiently.

종래의 기계 연마와 같이 강한 압력을 가할 필요가 없기 때문에, 구리막 하층의 층간 절연막 등에 가해지는 손상을 억제할 수 있으며, 디싱, 이로젼 등의 발생을 억제할 수 있다. 구리막 하층의 절연막에 높은 압력을 인가하지 않기 때문에, TEOS 등을 원료로 한 산화실리콘 보다 기계적 강도가 낮은 저유전률 재료도 절연막 재료로 적용 가능하다.Since it is not necessary to apply strong pressure as in conventional mechanical polishing, damage to the interlayer insulating film or the like under the copper film can be suppressed, and occurrence of dishing, erosion and the like can be suppressed. Since no high pressure is applied to the insulating film under the copper film, a low dielectric constant material having a lower mechanical strength than silicon oxide based on TEOS or the like can be used as the insulating film material.

또한, 일반적인 화학 기계 연마에 이용하는 슬러리에서 알루미나 입자 등을 포함하는 슬러리를 사용한 경우에, 연마 후에 슬러리가 연마되지 않고 구리 표면에 잔류하거나 매몰되는 수가 있는데, 본 실시 형태에 따른 연마 장치에서는, 그러한 문제는 없다.In addition, when a slurry containing alumina particles or the like is used in a slurry used for general chemical mechanical polishing, the slurry may remain or be buried on the copper surface without being polished after polishing. In the polishing apparatus according to the present embodiment, such a problem There is no.

본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제트 펌프의 구성, 전극판의 종류, 수조 속에서의 웨이퍼를 지지하는 장치의 구성 등, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.This invention is not limited to said embodiment. For example, various changes are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention, such as the structure of a jet pump, the kind of electrode plate, and the structure of the apparatus which supports the wafer in a water tank.

제3 실시 형태Third embodiment

도 20은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 연마 장치의 개략 구성도이다. 본 실시 형태에 따른 연마 장치에서는, 펄스 발생기(640), 앰프(641), 가진기(643; 加振器)로 구성되는 가진 수단과, 소정량의 전해액(EL)을 채운 수조(601)와, 이 수조의 전해액(EL) 속에 배치된 웨이퍼 지지 수단(630) 및, 전극판(610)과, 전극판을 음극으로 하고 웨이퍼를 양극으로 하여 전압을 인가하는 전원(661; 전해 전류 공급 수단)과, 전류계(662)와, 컨트롤러(655) 및 컨트롤 패널(656)로 구성되어 있다. 20 is a schematic configuration diagram of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention. In the polishing apparatus according to the present embodiment, an excitation means composed of a pulse generator 640, an amplifier 641, an exciter 643, a water tank 601 filled with a predetermined amount of an electrolyte EL, And a power supply 661 (electrolytic current supply means) for applying a voltage using the wafer supporting means 630 disposed in the bath electrolyte EL and the electrode plate 610 as the cathode and the wafer as the anode. And an ammeter 662, a controller 655, and a control panel 656.

지지 수단(630)은 전극판(610)을 웨이퍼(W)에 대해 평행하게 지지하는 제1 지지 부재(631), 웨이퍼를 개재시킨 다음 압착하여 고정하는 제2 지지 부재(632)와 제3 지지 부재(634), 일단(一端)이 제2 부재에 부착되고 타단이 가진기에 부착되어 있는 제4 지지 부재(633)로 구성되어 있다.The support means 630 includes a first support member 631 for supporting the electrode plate 610 in parallel with the wafer W, a second support member 632 and a third support for interposing the wafer and then pressing and fixing the wafer. The member 634 and the one end are attached to the 2nd member, and the other end is comprised by the 4th support member 633 attached to the excitation machine.

제2 지지 부재(632)는 도전성 재료로 구성되고, 웨이퍼(W)를 양극으로 하여 통전하는 역할을 한다. 또한, 제2 부재는 웨이퍼의 표면을 전극판(610)에 대해 개구하기 위한 개구 부분(632a)을 가지고 있다.The second support member 632 is made of a conductive material and serves to conduct electricity by using the wafer W as an anode. The second member also has an opening portion 632a for opening the surface of the wafer with respect to the electrode plate 610.

전해액(EL)은, 예를 들면, 구리를 킬레이트화 하는 킬레이트제를 포함하고 있어도 좋다. 킬레이트제로서는, 키랄딘산, 글리신, 구연산, 옥살산, 프로피온산 등을 사용한다. 첨가제로서는 웨이퍼와 전극판 사이에 인가되는 전압을 저하시키기 위한 황산동 등의 전해질 등이 있다.Electrolyte solution EL may contain the chelating agent which chelates copper, for example. As the chelating agent, chiral acid, glycine, citric acid, oxalic acid, propionic acid and the like are used. Examples of the additive include an electrolyte such as copper sulfate for reducing the voltage applied between the wafer and the electrode plate.

전극판은 전해액(EL) 속에 웨이퍼에 평행하게 배치되어 있으며, 예를 들면, 무산소 구리 등으로 구성되어 있다.The electrode plate is disposed parallel to the wafer in the electrolyte EL, and is made of, for example, oxygen-free copper or the like.

전해 전원(661; 전해 전류 공급 수단)에는, 항상 일정한 전압을 출력하는 정 전압 전원이 아니라, 바람직하게는, 전압을 일정 주기의 펄스형으로 출력하는 직류 전원을 사용한다. 예를 들면, 전해 전원에 의해 인가되는 전압이 5초마다 고전압과 저전압을 반복하는 사각 형상의 직류 펄스 전압(예를 들면, 30 ~ 40V, 전류 2.2A, 반도체 소자의 내압에 따라서는, 예를 들어, 10 ~ 20V로 한다)이다.The electrolytic power supply 661 (electrolytic current supply means) is not a constant voltage power supply that always outputs a constant voltage, but preferably a DC power supply that outputs a voltage in a pulse form of a constant cycle. For example, depending on the square DC pulse voltage (for example, 30 to 40 V, current 2.2 A, and breakdown voltage of the semiconductor element), the voltage applied by the electrolytic power supply repeats the high voltage and the low voltage every 5 seconds. For example, 10 to 20 V).

상기 직류 펄스 전압으로서는, 웨이퍼와 전극판(610)과의 거리(d) 등에 따라, 가장 효율적으로 구리막을 제거할 수 있는 전압 및 펄스 폭을 선택할 수 있다.As the DC pulse voltage, a voltage and a pulse width capable of removing the copper film most efficiently can be selected according to the distance d between the wafer and the electrode plate 610 and the like.

전극판과 웨이퍼와의 거리(d)가 너무 작으면. 전극판과 웨이퍼의 사이에 개재하는 전해액의 순환 작용이 충분히 기능을 발휘하지 않기 때문에, 거리(d)는, 소정의 값 이상으로 하는 것이 바람직하며, 상기 전압에 맞추어 설정하는 것이 바람직하다.If the distance d between the electrode plate and the wafer is too small. Since the circulation action of the electrolyte solution interposed between the electrode plate and the wafer does not sufficiently function, the distance d is preferably set to a predetermined value or more, and preferably set according to the voltage.

전해 전원(661)에는 본 발명의 전류 검출 수단으로의 전류계(662)를 구비하고 있으며, 이 전류계는 전해 전원에 흐르는 전해 전류를 모니터하기 위해 설치되어 있으며, 모니터한 전류값 신호(662s)를 컨트롤러(655)로 출력한다.The electrolytic power supply 661 is provided with an ammeter 662 as a current detecting means of the present invention, which is installed to monitor the electrolytic current flowing through the electrolytic power supply, and controls the monitored current value signal 662s. Output to (655).

또한, 컨트롤러에는 전해 전원의 전류계로부터 오는 전류값 신호가 입력된다. 컨트롤러는 이들 전류값 신호에 근거하여, 연마 장치의 동작을 제어할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로는 전류값 신호에 의해 정해지는 전류값에 근거하여, 연마 가공을 정지시키도록 연마 장치의 동작을 제어한다. The controller also receives a current value signal from the ammeter of the electrolytic power supply. The controller is capable of controlling the operation of the polishing apparatus based on these current value signals. Specifically, the operation of the polishing apparatus is controlled to stop the polishing process based on the current value determined by the current value signal.

컨트롤러에 접속된 컨트롤 패널은 오퍼레이터가 각종의 데이터를 입력하거나, 예를 들어, 모니터링한 전류값 신호를 표시한다.The control panel connected to the controller inputs various data by the operator or displays, for example, the monitored current value signal.

상기 연마 장치의 구성에 의해서도, 제1 실시 형태에 따른 연마 장치와 마찬 가지로, 예를 들면, 웨이퍼(W)의 표면에 요철이 있는 구리막이 형성되어 있는 경우에, 웨이퍼(W)를 양극으로 하여 전압을 인가함으로써, 웨이퍼(W)의 구리막 표면이 양극 산화되며, 이 양극 산화된 구리막이 전해액(EL) 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화 되며, 이 킬레이트는 기계적 강도가 매우 약하기 때문에, 가진기로부터의 진동 수단에 의해, 이 킬레이트막의 볼록부가 제거됨으로써 구리막의 평탄화 제거가 달성된다.Similarly to the polishing apparatus according to the first embodiment, according to the configuration of the polishing apparatus, for example, when a copper film having irregularities is formed on the surface of the wafer W, the wafer W is used as the anode. By applying a voltage, the surface of the copper film of the wafer W is anodized, and this anodized copper film is chelated by a chelating agent in the electrolytic solution EL. By vibrating means from this, the convex part of this chelate film is removed and planarization removal of a copper film is achieved.

또한, 전해 전류를 모니터링함으로서, 연마 프로세스를 관리할 수 있어, 연마 프로세스의 진행 상황을 정확히 파악하는 것이 가능하다.In addition, by monitoring the electrolytic current, the polishing process can be managed, and it is possible to accurately grasp the progress of the polishing process.

본 실시 형태에 따른 연마 장치에 의하면, 기계적 강도가 매우 낮은 킬레이트막의 제거에 의해, 구리막의 제거를 달성할 수 있기 때문에, 종래의 화학 기계 연마만 사용, 또는 기계 연마만 사용한 연마 장치에 비해 훨씬 고능률로 구리막을 제거할 수 있다.According to the polishing apparatus of the present embodiment, the removal of the copper film can be achieved by removing the chelate film having a very low mechanical strength, which is much higher than that of the conventional polishing apparatus using only chemical mechanical polishing or only mechanical polishing. The copper film can be removed efficiently.

종래의 기계 연마와 같이 강한 압력을 가할 필요가 없기 때문에, 구리막 하층의 층간 절연막 등에 가해지는 손상을 억제할 수 있으며, 디싱, 이로젼 등의 발생을 억제할 수 있다. 구리막 하층의 절연막에 높은 압력을 인가하지 않기 때문에, TEOS 등을 원료로 한 산화실리콘 보다 기계적 강도가 낮은 저유전률 재료도 절연막 재료로 적용 가능하다.Since it is not necessary to apply strong pressure as in conventional mechanical polishing, damage to the interlayer insulating film or the like under the copper film can be suppressed, and occurrence of dishing, erosion and the like can be suppressed. Since no high pressure is applied to the insulating film under the copper film, a low dielectric constant material having a lower mechanical strength than silicon oxide based on TEOS or the like can be used as the insulating film material.

또한, 일반적인 화학 기계 연마에 이용하는 슬러리에서 알루미나 입자 등을 포함하는 슬러리를 사용한 경우에, 연마 후에 슬러리가 연마되지 않고 구리 표면에 잔류하거나 매몰되는 수가 있는데, 본 실시 형태에 따른 연마 장치에서는, 그러한 문제는 없다.In addition, when a slurry containing alumina particles or the like is used in a slurry used for general chemical mechanical polishing, the slurry may remain or be buried on the copper surface without being polished after polishing. In the polishing apparatus according to the present embodiment, such a problem There is no.

본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가진기 및 앰프의 구성, 전극판의 종류, 수조 속에서의 웨이퍼를 지지하는 장치의 구성 등, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.This invention is not limited to said embodiment. For example, various modifications are possible within the scope not departing from the gist of the present invention, such as the configuration of the exciter and amplifier, the type of electrode plate, and the configuration of the apparatus for supporting the wafer in the tank.

제4 실시 형태Fourth embodiment

도 21은 본 발명에 따른 연마 장치의 개략 구성도이다. 기본 구성은 제1 실시 형태와 동일하지만, 본 실시 형태에서는 연마 공구가 사용되지 않는다. 대신에 웨이퍼 상의 금속막이 와이핑 부재(24a)에 의해 제거된다.21 is a schematic configuration diagram of a polishing apparatus according to the present invention. Although the basic structure is the same as that of 1st Embodiment, in this embodiment, an abrasive tool is not used. Instead, the metal film on the wafer is removed by the wiping member 24a.

따라서, 단순화를 위해 제1 실시 형태와 다른 부품만 설명한다.Therefore, only components different from the first embodiment are described for simplicity.

와이핑 부재(24a)는, 예를 들면, 폴리비닐아세탈(PVA), 우레탄폼, 테프론폼, 테프론 부직포 등으로 만들어진다. 전기적 특성에 따라, 그것들은 전기나 이온을 전달하지 않는 절연체로 될 필요가 있다. 이를 위해 그것들은 섬유형으로 형성된다. 따라서 전해액은 섬유형 와이핑 부재의 기공을 통하여 스며 나와 전극(22)과 웨이퍼(W) 사이의 공간을 채운다.The wiping member 24a is made of polyvinyl acetal (PVA), urethane foam, teflon foam, teflon nonwoven fabric or the like, for example. Depending on the electrical properties, they need to be insulators that do not carry electricity or ions. For this purpose they are formed into fibrous forms. Therefore, the electrolyte bleeds out through the pores of the fibrous wiping member to fill the space between the electrode 22 and the wafer (W).

와이핑 부재(24a)는 이를 위해 어떤 강도가 요구되며, 웨이퍼(W)의 표면은 그 위의 금속막을 제거하기 위하여 가압될 필요가 있다. The wiping member 24a requires some strength for this purpose, and the surface of the wafer W needs to be pressed to remove the metal film thereon.

예를 들면, 웨이퍼(W) 표면 상의 볼록부만을 와이핑하기 위한 20 내지 100g/cm2 압력을 견딜 정도의 탄성 강도와 함께 스크레치를 일으키지 않을 부드러운 강도가 요구된다.For example, a soft strength that does not cause scratches with elastic strength sufficient to withstand 20 to 100 g / cm 2 pressure for wiping only the convex portions on the wafer W surface is required.

예를 들면, 와이퍼 부재(24)용으로 탄성 플라스틱 재료가 사용될 수 있다.For example, an elastic plastic material can be used for the wiper member 24.

또한, 바람직하게는 전극(23)은, 예를 들면, 웨이퍼(W) 표면 상의 금속막의 전해 작용으로 인한 피연마면에 생성된 가스를 배출하기 위한 기공을 구비하는 것이다. 또한 기공은 가스에 의해 발생되는 전극(23)과 웨이퍼(W) 사이의 전해 작용의 불균일로부터 야기되는 손상을 방지하기 위해서도 제공된다.Further, the electrode 23 is preferably provided with pores for discharging the gas generated on the surface to be polished due to, for example, the electrolytic action of the metal film on the wafer W surface. The pores are also provided to prevent damage resulting from non-uniformity of the electrolytic action between the electrode 23 and the wafer W generated by the gas.

또한, 전극(23)은 회전 구동을 위해 제공될 수 있다. 그 결과, 전해 작용으로 인해 피연마면에 생성된 가스는 전극(23)의 회전에 의해 웨이퍼(W)와 전극(23) 사이로부터 배출될 수 있다. In addition, the electrode 23 may be provided for rotational driving. As a result, the gas generated on the surface to be polished due to the electrolytic action can be discharged from between the wafer W and the electrode 23 by the rotation of the electrode 23.

또한, 전극(23)은 몇 개의 영역으로 나누어질 수 있으며, 그것에 의해 피연마면에 대한 전해 작용은 개별 영역에서 선택적으로 행해질 수 있다.Further, the electrode 23 can be divided into several regions, whereby the electrolytic action on the surface to be polished can be selectively performed in individual regions.

제1 실시 형태와 마찬가지로, 전해 전원(61)은, 전술한 로터리 조인트(16)와 웨이퍼와 접촉하는 도전성 브러시(710) 사이에 소정의 펄스 전압을 인가한다.Similar to the first embodiment, the electrolytic power supply 61 applies a predetermined pulse voltage between the above-described rotary joint 16 and the conductive brush 710 in contact with the wafer.

본 실시 형태에서 전압은, 역방향으로 인가되며, 따라서 도전성 브러시(710) 및 전극(23)은 각각 역으로 양극 및 음극으로 된다. 전술한 바와 같이 도전성 브러시(710)를 사용하여 웨이퍼(W) 표면 상의 금속막과의 접촉에 의해 전압을 인가하는 구성 외에도, 전압 인가를 위해 웨이퍼(W) 표면 상의 금속막과 근접될 수 있는 전극을 구비한 구성이 채용될 수도 있다.In this embodiment, the voltage is applied in the reverse direction, so that the conductive brush 710 and the electrode 23 become reversely positive and negative, respectively. In addition to the configuration of applying a voltage by contact with the metal film on the surface of the wafer W using the conductive brush 710 as described above, an electrode that may be in proximity to the metal film on the surface of the wafer W for voltage application. A configuration having a may be employed.

도전성 브러시(710)는 웨이퍼의 표면과 접촉하는 전해 전원(61)으로부터 웨이퍼로 전류를 전달한다. 따라서, 전해 전원(61)에서 공급된 전류는 도전성 브러시(710)로부터 웨이퍼(W) 표면 상의 금속막으로 흘러, 전해액을 지나 전극(22)로 간다. The conductive brush 710 transfers current from the electrolytic power supply 61 in contact with the surface of the wafer. Therefore, the electric current supplied from the electrolytic power supply 61 flows from the conductive brush 710 to the metal film on the surface of the wafer W, and passes through the electrolyte to the electrode 22.

상기 연마 장치의 작용은 이하에서 설명된다.The operation of the polishing apparatus is described below.

먼저, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 테이블(42)에 쳐킹되며, 웨이퍼 테이블(42)은 구동되어 소정의 속도로 웨이퍼(W)를 회전시킨다.First, the wafer W is chucked to the wafer table 42, and the wafer table 42 is driven to rotate the wafer W at a predetermined speed.

웨이퍼 테이블(42)은 X축 방향으로 이동되며, 와이핑 부재(24a)는 웨이퍼(W) 위의 정해진 위치에 위치하여, 소정의 속도로 회전된다. 예를 들면, 100rpm으로 회전된다.The wafer table 42 is moved in the X-axis direction, and the wiping member 24a is positioned at a predetermined position on the wafer W and rotated at a predetermined speed. For example, it is rotated at 100 rpm.

이 상태에서, 슬러리(SL) 공급부(71) 및 전해액(EL) 공급부(81)로부터 슬러리(SL) 및 전해액(EL)이 도전성 축(20)에 있는 공급 노즐(20a)로 공급되어, 와이핑 부재(24a)의 전체 면에 퍼진다.In this state, the slurry SL and the electrolyte EL are supplied from the slurry SL supply part 71 and the electrolytic solution EL supply 81 to the supply nozzle 20a on the conductive shaft 20, thereby wiping. It spreads over the whole surface of the member 24a.

이어서, 전해 전원이 할성화되어 포지티브 전압이 도전성 브러시(27)를 지나 웨이퍼 표면 상의 금속막에 인가되며, 네거티브 전압은 로터리 조인트(16)를 지나 전극(23)에 인가된다.The electrolytic power source is then activated and a positive voltage is applied across the conductive brush 27 to the metal film on the wafer surface, and a negative voltage is applied across the rotary joint 16 to the electrode 23.

그 결과, 포지티브 전압은 도전성 브러시(27)를 지나 웨이퍼 표면 상의 금속막에 직접 인가되며, 전류는 전해액을 경유하여 전극(22)으로 전달된다. As a result, a positive voltage is applied directly through the conductive brush 27 to the metal film on the wafer surface, and current is transmitted to the electrode 22 via the electrolyte.

따라서, 전류는 양극으로서 와이핑 부재(24a) 아래의 금속막을 사용하여 전해액을 지나 공급될 수 있다. 금속막은 전해액의 전해 작용에 의해 생성된 양극 산화에 의해 산화되고, 전해액 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화된다.Thus, the current can be supplied through the electrolyte using the metal film under the wiping member 24a as the anode. The metal film is oxidized by the anodic oxidation generated by the electrolytic action of the electrolyte solution and chelated by the chelating agent in the electrolyte solution.

위의 상태에서, 고압 공기가 실린더 기구(15)로 공급되어 피스톤 로드(15b)를 하방으로 이동하며, 와이핑 부재(24a)의 바닥면은 웨이퍼(W)의 표면과 접촉하게 된다.In the above state, high pressure air is supplied to the cylinder mechanism 15 to move the piston rod 15b downward, and the bottom surface of the wiping member 24a comes into contact with the surface of the wafer W. As shown in FIG.

웨이퍼 테이블(42)은 이 상태에서 소정의 속도 패턴에 의해 X축 방향으로 이동되며, 그것에 의해 웨이퍼(W)의 전체 면은 균일하게 와이핑된다.In this state, the wafer table 42 is moved in the X-axis direction by a predetermined speed pattern, whereby the entire surface of the wafer W is uniformly wiped.

전술한 바와 같이, 상기 구성을 채용한 연마 장치는, 웨이퍼(W)에 형성된 금속막의 표면 위의 양극 산화에 의해 전술한 킬레이트막을 생성하고 제거할 수 있다. As described above, the polishing apparatus employing the above-described configuration can generate and remove the aforementioned chelate film by anodizing on the surface of the metal film formed on the wafer W.

본 실시 형태의 연마 장치에 따라, 제1 실시예에 따른 것과 비슷한 효과를 볼 수 있다.According to the polishing apparatus of this embodiment, an effect similar to that according to the first embodiment can be obtained.

또한, 본 실시 형태에 따른 연마 장치에서는 연마 공구가 사용되지 않기 때문에, 웨이퍼 표면 상의 금속막의 공정 차이는 와이핑 부재(24a)를 사용하는 와이핑에 의해서만 감소될 수 있고, 또한 웨이퍼에 대한 압력은 제1 실시 형태에 따른 연마 장치에서보다 감소될 수 있다.In addition, since no polishing tool is used in the polishing apparatus according to the present embodiment, the process difference of the metal film on the wafer surface can be reduced only by wiping using the wiping member 24a, and the pressure on the wafer is also reduced. It can be reduced than in the polishing apparatus according to the first embodiment.

본 실시 형태에서, 와이핑 부재의 회전은 와이핑 방법의 예에서 설명되지만, 그러나 와이핑 부재는 웨이퍼(W)에 대해 상대 이동될 수도 있다. 예를 들면, 와이핑 부재는 수평 이동 수단을 제공함으로써 이동될 수 있다. 수평 이동에 의한 와이핑의 경우에서 전해액의 분출을 방지하기 위해 약 15m/분 이하의 수평 이동 속도로 설정하는 것이 바람직하다.In this embodiment, the rotation of the wiping member is described in the example of the wiping method, but the wiping member may be moved relative to the wafer W. As shown in FIG. For example, the wiping member can be moved by providing a horizontal moving means. In the case of wiping by horizontal movement, it is preferable to set at a horizontal movement speed of about 15 m / min or less in order to prevent the ejection of the electrolyte.

바람직하게는, 전해액의 온도는 양극 산화를 촉진하기 위하여 80℃ 이하로 조정된다.Preferably, the temperature of the electrolyte is adjusted to 80 ° C. or lower to promote anodization.

또한 피연마물 표면으로 공급되는 전해액은 표면 장력에 의해 고정될 수 있 다.In addition, the electrolyte supplied to the surface of the workpiece can be fixed by the surface tension.

전술한 바와 같이, 피연마물에는 제한이 없다.As mentioned above, there is no limitation on the polished object.

이하에, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법, 연마 장치 및 연마 방법을 이용한 또다른 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, another embodiment using the manufacturing method, the grinding | polishing apparatus, and the grinding | polishing method of a semiconductor element which concerns on this invention is described with reference to drawings.

제5 실시 형태Fifth Embodiment

도 22(A) 및 도 22(B)는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 연마 장치를 이용하여, 양극 산화에 의한 킬레이트화에 이해 웨이퍼(W) 표면의 구리막을 제거한 경우의 구리막의 단위 시간당 제거량과, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 연마 장치에서 웨이퍼(W)에 전압을 인가하지 않고, 전해액(EL) 속에 웨이퍼(W) 표면의 구리막 신화제로서, 소정의 농도의 과산화수소(H2O2)를 가하여, 산화에 따른 킬레이트화에 의해 웨이퍼(W) 표면의 구리막을 제거한 경우의, 구리막의 단위 시간당 제거량을 비교한 것이다.22 (A) and 22 (B) per unit time of the copper film when the copper film on the surface of the wafer W is removed for chelation by anodization using the polishing apparatus according to the third embodiment of the present invention. The removal amount and hydrogen peroxide (H) of a predetermined concentration as a copper film thinner on the surface of the wafer W in the electrolyte EL without applying a voltage to the wafer W in the polishing apparatus according to the third embodiment of the present invention. 2 O 2 ) is added to compare the amount of copper films removed per unit time when the copper film on the surface of the wafer W is removed by chelating according to oxidation.

도 22에서 전압을 인가하지 않고 산화제를 가하여 구리를 산화시켜 킬레이트화한 후에 제거한 것이 (A)이며, 전해액으로서 키날딘산 용액을 사용하고, H2O2 농도가 0%, 4.5%, 8%, 10.7% 일 때의 단위 시간당 구리막의 제거량(제거 속도)을 측정했다. 또한, 전해액의 양은 150ml로 했다. In FIG. 22, (A) was removed after oxidizing and chelating copper by adding an oxidant without applying a voltage, and using a kinaldic acid solution as an electrolyte solution, and the concentration of H 2 O 2 was 0%, 4.5%, 8%, The removal amount (removal rate) of the copper film per unit time at 10.7% was measured. In addition, the quantity of electrolyte solution was 150 ml.

또한, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 연마 장치를 이용하여 구리막을 제거한 것이 (B)이며, 전해액(EL)으로 키날딘산 용액 150ml를 사용하여, 과산화수소는 포함하지 않고, 전극판 및 웨이퍼(W)에 전해액(EL)을 개재하여 2.2A의 전류가 흐르 도록 전압을 인가했을 때의 단위 시간당 구리막의 제거량(제거 속도)을 측정했다.In addition, the copper film was removed using the polishing apparatus according to the third embodiment of the present invention (B), and the electrode plate and the wafer (W) without hydrogen peroxide were used using 150 ml of the kinindic acid solution as the electrolytic solution EL. ), The amount of removal (removal rate) of the copper film per unit time when a voltage was applied so that a current of 2.2 A flows through the electrolyte (EL) was measured.

산화제로 과산화수소를 사용한 경우에, Cu는 산화되어 구리수화이온 ([Cu(OH)4]2-)이 형성된다. 이 구리수화이온이 전해액(EL) 속의 킬레이트제에 의해 킬레이트화되어, 예를 들면, 킬레이트제가 키날딘인 경우에는 화학 구조식(6)의 킬레이트가 생성되고, 킬레이트제가 글리신인 경우에는 화학 구조식(7)의 킬레이트가 생성된다.When hydrogen peroxide is used as the oxidizing agent, Cu is oxidized to form copper hydride ions [[Cu (OH) 4 ] 2- ). The copper hydride ion is chelated by a chelating agent in the electrolytic solution (EL). For example, when the chelating agent is kinaldine, a chelate of chemical structural formula (6) is produced, and when the chelating agent is glycine, the chemical structural formula (7) ) Chelate is generated.

기타의 실험 조건으로는, 웨이퍼는 8 인치의 것을 사용하고, 배리어메탈로서는 두께가 25nm의 Ta를 사용하며, 층간 절연막에는 1200nm 두께의 TEOS(tetra ethyl ortho silicate) 막을 사용하고, 구리막의 두께는 1600nm 의 것을 사용했다.As other experimental conditions, a wafer of 8 inches is used, a thickness of 25 nm of Ta is used as a barrier metal, a tetra ethyl ortho silicate (TEOS) film having a thickness of 1200 nm is used as the interlayer insulating film, and the thickness of the copper film is 1600 nm. I used one.

도 22에서는, 산화제인 과산화수소의 양을 증가시킬수록 구리막의 산화에 의한 킬레이트막의 생성량이 커지기 때문에 구리막의 단위 시간당의 제거량이 증가하는 것을 알 수 있는데, 본 발명의 제3 실시 형태의 연마 장치에 의한 연마 방법을 이용한 경우에는, 과산화수소를 가하지않고, 통전에 따른 구리의 양극 산화에 의한 킬레이트 생성뿐이며, 산화제에 의할 때보다 제거 레이트가 비약적으로 향상되고 있는 것을 알 수 있다.In Fig. 22, it can be seen that as the amount of hydrogen peroxide that is an oxidizing agent increases, the amount of chelate film produced by oxidation of the copper film increases, so that the amount of removal per unit time of the copper film increases, but with the polishing apparatus of the third embodiment of the present invention. In the case of using the polishing method, it is understood that the removal rate is dramatically improved compared with the oxidizing agent without the addition of hydrogen peroxide and only chelate formation by the anodization of copper due to the energization.

제6 실시 형태6th Embodiment

도 23은, 표면에 구리막을 가지는 웨이퍼(W)에 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 연마 장치를 이용, 구리막을 양극으로 하여 2.2A의 전류를 30초간 흘려 킬레이트막을 제거하고, 킬레이트막 제거 후의 Cu의 막 두께를 측정한 것이다.Fig. 23 shows a wafer W having a copper film on its surface, using a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention, flowing a 2.2 A current for 30 seconds using a copper film as an anode to remove a chelated film, and then removing the chelated film. The film thickness of Cu is measured.

측정 부분은 8 인치 웨이퍼를 직경 방향으로 1 포인트부터 21 포인트까지 분할했을 때의 21 포인트 부분에 대하여 측정했다. 1 포인트와 21 포인트는 웨이퍼의 에지로부터 각각 6mm의 부분으로 했다.The measurement part measured about the 21-point part at the time of dividing an 8 inch wafer from 1 point to 21 points in the radial direction. One point and 21 points were each 6 mm from the edge of the wafer.

또한, 전해액에는 키날딘산을 사용하고, Cu 막의 두께는 2000nm이고, 배리어메탈은 막 두께 25nm의 Ta를 사용하고, 배리어메탈 하의 층간 절연막에는 막 두께 1200nm의 TEOS막을 가지는 웨이퍼(W)를 사용했다.In the electrolytic solution, quinalic acid was used, the thickness of the Cu film was 2000 nm, the barrier metal was Ta 25 nm thick, and the wafer W having a TEOS film 1200 nm thick was used for the interlayer insulating film under the barrier metal.

도 23에서 횡축의 0, 1, 2, 3, 4, 5는 각각 2.2A의 전류를 30초간 통전한 회수를 나타내고 있다, 따라서, 각각 2.2A의 전류를, 0은 무통전, 1은 30초간, 2는 합계 60초간, 3은 합계 90초간, 4는 합계 120초간, 5는 합계 150초간 통전한 것을 나타내고 있다.In Fig. 23, 0, 1, 2, 3, 4, and 5 on the horizontal axis each represent the number of times that the current of 2.2 A was energized for 30 seconds. Thus, the current of 2.2 A was respectively applied, 0 is no electricity, and 1 was 30 seconds. , 2 is 60 seconds in total, 3 is 90 seconds in total, 4 is 120 seconds in total, and 5 is 150 seconds in total.

종축에는 통전 후에 구리를 제거한 후의, 웨이퍼 표면에 남은 구리의 막 두께(nm)를 표시하고 있다.The vertical axis shows the film thickness (nm) of copper remaining on the wafer surface after removing copper after energization.

또한 동일한 조건에서, 이 측정을 복수회 실시했다.In addition, this measurement was performed multiple times under the same conditions.

이 측정 결과로부터, 전류를 소정 시간 통전함에 따라, 통전 시간에 비례하여 제거 후의 Cu 막의 막 두께가 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 평균 제거량은 202.68nm 이었다.From this measurement result, it turns out that the film thickness of the Cu film | membrane after removal decreases in proportion to an energization time as an electric current is energized for a predetermined time. Moreover, the average removal amount was 202.68 nm.

제6 실시 형태6th Embodiment

도 24는, 직경 방향으로 1 포인트부터 21 포인트까지 분할한 웨이퍼의 각 포인트에 있어서의 도 23과 동일한 결과를 도시한 것이다.FIG. 24 shows the same result as that of FIG. 23 in each point of the wafer divided | segmented from 1 point to 21 points in the radial direction.

통전량 및 통전 시간은, 제2 실시예와 마찬가지이며, 2.2A의 전류를 30초간 통전한 것을 복수회 반복한 경우의, 각 시점에 있어서 제거 후의 Cu의 막 두께를 측정한 것이다.The energization amount and the energization time are the same as those in the second embodiment, and measure the film thickness of Cu after removal at each time point in the case where a plurality of times that the current of 2.2 A was energized for 30 seconds was repeated a plurality of times.

사용한 웨이퍼 및 전해액의 종류 등의 다른 조건은, 제2 실시예와 마찬가지이다.Other conditions, such as the kind of wafer and electrolyte solution used, are the same as that of the second embodiment.

도 24에서 횡축의 1 포인트부터 21 포인트까지는 전술한 웨이퍼에 있어서의 위치를 도시한 것이며, 종축에는 제거 후의 구리의 막 두께(nm)을 도시하고 있다.In Fig. 24, the positions in the above-described wafer are shown from 1 point to 21 points on the horizontal axis, and the film thickness (nm) of copper after removal is shown on the vertical axis.

2.2A의 전류를 각각, A는 0초간(통전전), B는 30초간, C는 합계 60초간, D는 합계 90초간, E는 합계 120초간, F는 합계 150초간 통전했을 때의 각각의 위체에 있어서의 제거 후의 구리의 막 두께를 도시하고 있다.Each of the currents of 2.2A for 0 seconds (energization), B for 30 seconds, C for 60 seconds, D for 90 seconds, E for 120 seconds, and F for 150 seconds The film thickness of copper after removal in the body is shown.

본 실시예에 의하면, 각 포인트에 있어서의 구리막의 막 두께는, 거의 전류와 시간의 곱에 비례하여 감소하고 있다. 또한 1 포인트와 21 포인트의 구리막의 막 두께가 작은 것은 앞 단계인 Cu막 생성 때의 도금의 특성에서 나온 것이며, 본 발명의 연마 방법과는 무관하다.According to this embodiment, the film thickness of the copper film at each point decreases in proportion to the product of the current and time. In addition, the small film thickness of the copper film of 1 point and 21 points originates in the characteristic of the plating at the time of formation of Cu film | membrane which is a previous step, and is irrelevant to the grinding | polishing method of this invention.

본 발명의 연마 방법을 이용한 반도체 제조 장치의 제조 방법에 의하면, 기계 연마와 전해 연마의 복합 작용에 의해 구리막을 연마하기 때문에, 기계 연마에 의한 구리막의 평탄화 경우에 비해, 매우 고능률로 구리막 볼록부의 선택적 제거 및 평탄화가 가능하게 된다.According to the manufacturing method of the semiconductor manufacturing apparatus using the grinding | polishing method of this invention, since a copper film is polished by the combined action of mechanical polishing and electrolytic polishing, copper film convex is highly efficient compared with the case of planarization of the copper film by mechanical polishing. Selective removal and planarization of the parts are made possible.

또한 본 발명의 연마 방법을 이용한 반도체 제조 장치의 제조 방법에 의하면, 낮은 연마 압력에서도 충분한 연마 레이트가 얻어지기 때문에, 연마 후의 구리 막에 스크레치, 디싱, 이로젼 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한 구리막 하층의 절연막에 대한 손상을 억제할 수 있기 때문에, 반도체 소자의 저소비 전력화 및 고속화 등의 관점에서, 유전률을 저감하기 위해 층간 절연막으로 기계적 강도가 비교적 낮은 유기계 저유전률막이나 다공질 저유전률 절연막을 사용하는 경우에도, 용이하게 적용할 수 있다.Moreover, according to the manufacturing method of the semiconductor manufacturing apparatus using the grinding | polishing method of this invention, since a sufficient grinding | polishing rate is obtained even at low grinding | polishing pressure, it can suppress that a scratch, dishing, erosion, etc. generate | occur | produce in the copper film after grinding | polishing. In addition, since damage to the insulating film of the lower copper film can be suppressed, an organic low dielectric constant film or a porous low dielectric constant insulating film having a relatively low mechanical strength as an interlayer insulating film in order to reduce the dielectric constant from the viewpoint of lowering power consumption and high speed of semiconductor elements. Even when using, it can apply easily.

또한 본 발명의 연마 방법을 이용한 반도체 제조 장치의 제조 방법에 의하면, 전해 전류를 모니터링함으로써, 연마 프로세스를 관리할 수 있기 때문에 연마 프로세스의 진행 상황을 정확히 파악하는 것이 가능하다.Moreover, according to the manufacturing method of the semiconductor manufacturing apparatus using the grinding | polishing method of this invention, since a polishing process can be managed by monitoring an electrolytic current, it is possible to pinpoint the progress of a polishing process.

본 발명의 연마 장치에 의하면, 기계 연마와 전해 연마의 복합 작용에 의해 구리막을 연마 하기 때문에, 기계 연마에 의한 구리막의 평탄화 경우에 비해, 매우 고능률로 구리막 볼록부의 선택적 제거 및 평탄화가 가능하다.According to the polishing apparatus of the present invention, since the copper film is polished by the combined action of mechanical polishing and electrolytic polishing, the copper film convex portion can be selectively removed and planarized very efficiently compared with the case of flattening the copper film by mechanical polishing. .

또한 본 발명의 연마 장치에 의하면, 낮은 연마 압력에서도 충분한 연마 레이트가 얻어지기 때문에, 연마 후의 구리막에 스크레치, 디싱, 이로젼 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한 구리막 하층의 절연막에 대한 손상을 억제할 수 있기 때문에, 반도체 소자의 저소비 전력화 및 고속화 등의 관점에서, 유전률을 저감하기 위해 층간 절연막으로 기계적 강도가 비교적 낮은 유기계 저유전률막이나 다공질 저유전률 절연막을 사용하는 경우에도, 용이하게 적용할 수 있다.In addition, according to the polishing apparatus of the present invention, since a sufficient polishing rate is obtained even at a low polishing pressure, occurrence of scratches, dishing, erosion and the like in the polished copper film can be suppressed. In addition, since damage to the insulating film of the lower copper film can be suppressed, an organic low dielectric constant film or a porous low dielectric constant insulating film having a relatively low mechanical strength as an interlayer insulating film in order to reduce the dielectric constant from the viewpoint of lowering power consumption and high speed of semiconductor elements. Even when using, it can apply easily.

또한 본 발명의 연마 장치에 의하면, 전해 전류를 모니터링함으로써, 연마 프로세스를 관리할 수 있기 때문에 연마 프로세스의 진행 상황을 정확히 파악하는 것이 가능하다.In addition, according to the polishing apparatus of the present invention, since the polishing process can be managed by monitoring the electrolytic current, it is possible to accurately grasp the progress of the polishing process.

본 발명의 연마 장치에 의하면, 장치 구성이 간편하기 때문에, 소형화를 용이하게 실현할 수 있고, 메인트넌스도 용이하며 가동률을 향상시킬 수 있다.According to the polishing apparatus of the present invention, since the apparatus configuration is simple, miniaturization can be easily realized, maintenance is easy, and the operation rate can be improved.

Claims (11)

피연마면에 구리막을 가지는 피연마 대상물을 연마하는 연마 장치로서,A polishing apparatus for polishing an object to be polished having a copper film on the surface to be polished, 연마면을 가지는 도전성 연마 공구,Conductive polishing tools having a polishing surface, 상기 연마 공구를 회전 및 지지하는 소정의 회전축을 중심으로 회전시키는, 연마 공구 회전 지지 수단, Polishing tool rotation support means for rotating the predetermined rotation axis for rotating and supporting the polishing tool, 상기 피연마 대상물을 지지하며 소정의 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 지지 수단,Rotation support means for supporting the object to be polished and rotating about a predetermined rotation axis; 상기 연마 공구를 상기 피연마 대상물의 상기 피연마면과 대향하는 방향의 목표 위치로 이동 및 위치를 결정하는 이동 및 위치 결정 수단,Movement and positioning means for moving and determining the polishing tool to a target position in a direction opposite to the surface to be polished of the object to be polished, 상기 피연마면과 상기 연마면을 소정의 평면에 따라 상대 이동시키는 상대 이동 수단,Relative movement means for relatively moving the surface to be polished and the polishing surface along a predetermined plane, 전해액을 흡수하여 통과시킬 수 있는 재료로 형성된 스크러브 부재를 구비하며, 상기 스크러브 부재를 통해 상기 피연마면에 킬레이트제를 포함한 전해액을 공급하는 전해액 공급 수단, 및An electrolytic solution supply means having a scrub member formed of a material capable of absorbing and passing an electrolytic solution, and supplying an electrolytic solution containing a chelating agent to the surface to be polished through the scrub member; 상기 피연마면을 양극으로 하고 상기 연마 공구를 음극으로 하여, 상기 피연마면으로부터 상기 전해액을 통해 상기 연마 공구에 흐르는 전류를 공급하는 전류 공급 수단Current supply means for supplying a current flowing from the surface to be polished to the polishing tool through the electrolyte from the surface to be polished with the anode as the anode and the polishing tool as the cathode 을 포함하는 연마 장치.Polishing apparatus comprising a. 제1항에서 In claim 1 상기 전류 공급 수단은, 상기 피연마면에 접촉 가능 또는 접근 가능하게 배 치되며, 상기 피연마면을 양극으로 하여 통전하는 양극 부재와, 상기 양극 부재와 상기 연마 공구 사이에 소정의 전압을 인가하는 공급 전원을 구비하는 연마 장치.The current supply means is arranged to be in contact with or accessible to the surface to be polished, and to apply a predetermined voltage between the anode member and the anode member and the polishing tool to conduct electricity with the surface to be polished as an anode. Polishing apparatus having a power supply. 제2항에서In claim 2 상기 전원이 소정 주기의 펄스형의 전압을 출력하는 연마 장치.And the power supply outputs a pulsed voltage of a predetermined cycle. 제2항에서In claim 2 상기 연마 공구는 환형(環形) 가지며, 그 환형의 한 단면이 연마면을 구성하고 있으며, The polishing tool has an annular shape, one end of the annular shape constitutes the polishing surface, 상기 양극 부재는 상기 연마 공구의 환(環)의 내측에 비접촉으로 제공되며, 상기 연마 공구 회전 지지 수단에 의해 상기 연마 공구와 함께 회전, 지지되는 연마 장치.And the anode member is provided in a non-contact manner inside the ring of the polishing tool, and is rotated and supported together with the polishing tool by the polishing tool rotation support means. 제4항에서In paragraph 4 상기 양극 부재의 상기 피연마면에 대향하는 쪽에 이 피연마면을 세정하는 면을 가지는 세정 부재를 추가로 포함하며,A cleaning member having a surface for cleaning the surface to be polished on a side opposite to the surface to be polished of the anode member, 상기 세정 부재는 상기 전해액을 흡수하며, 또한 통과시킬 수 있는 재료로 형성되어 있으며, 상기 양극 부재측으로부터 공급되는 상기 전해액을 상기 피연마면에 공급하는 연마 장치.The cleaning member is formed of a material that absorbs the electrolyte solution and can pass therethrough, and supplies the electrolyte solution supplied from the anode member side to the surface to be polished. 제1항에서 In claim 1 상기 연마 공구는 상기 연마 공구 회전 지지 수단에 연결된 도전성 음극 부재에 의해 지지되어 있으며, 상기 회전하는 도전성 음극 부재에 접촉하는 도전성 브러시를 통해 통전되는 연마 장치.And the polishing tool is supported by a conductive cathode member connected to the polishing tool rotation support means and is energized through a conductive brush in contact with the rotating conductive cathode member. 피연마면에 구리막을 가지는 피연마 대상물의 피연마면의 전체 면에, 회전하면서 접촉하는 연마면을 가지는 연마 공구를 구비하고, 상기 피연마 대상물을 상기 연마면에 회전시키면서 접촉시켜 평탄화 연마하는 연마 장치에서A polishing tool having a polishing surface having a polishing surface that rotates and contacts the entire surface of the polished surface of the object to be polished having a copper film on the surface to be polished; On the device 전해액을 흡수하여 통과시킬 수 있는 재료로 형성된 스크러브 부재를 구비하고, 상기 스크러브 부재를 통해 상기 연마면에 킬레이트제를 포함한 전해액을 공급하는 전해액 공급 수단Electrolyte solution supply means provided with the scrub member formed from the material which can absorb and let electrolyte pass, and supplies the electrolyte solution containing a chelating agent to the said grinding surface through the said scrub member. 을 포함하며, Including; 상기 연마면에 통전 통전 가능한 양극 전극 및 음극 전극을 구비하며, 상기 전해액에 의한 전해 연마와 상기 연마면에 의한 기계 연마를 복합한 전해 복합 연마에 의해 상기 피연마면을 평탄화하는 연마 장치.A polishing apparatus comprising: an anode electrode and a cathode electrode that are electrically energized on the polishing surface, and planarizes the surface to be polished by electrolytic composite polishing in which electrolytic polishing with the electrolyte and mechanical polishing with the polishing surface are combined. 피연마면에 구리막을 가지는 피연마 대상물을 연마하는 연마 장치에서In a polishing apparatus for polishing an object to be polished having a copper film on the surface to be polished 상기 피연마 대상물을 지지하는 지지 수단과,Support means for supporting the object to be polished, 상기 피연마면에 평행하게 배치된 전극판과,An electrode plate disposed parallel to the surface to be polished, 상기 피연마 대상물에 진동을 가하는 가진(加振) 수단과,Excitation means for applying vibration to the object to be polished, 전해액을 흡수하여 통과시킬 수 있는 재료로 형성된 스크러브 부재를 구비하고, 상기 스크러브 부재를 통해 상기 피연마면과 전극판 사이에 킬레이트제를 포함하는 전해액을 공급하는 전해액 공급 수단과,An electrolyte solution supply means having a scrub member formed of a material capable of absorbing and passing an electrolyte solution, and supplying an electrolyte solution containing a chelating agent between the surface to be polished and the electrode plate through the scrub member; 상기 피연마면을 양극으로 하고 상기 전극판을 음극으로 하여, 상기 피연마면에서 상기 전해액을 통해 상기 전극판으로 흐르는 전해 전류를 공급하는 전해 전류 공급 수단을 구비하는 연마 장치.And an electrolytic current supply means for supplying an electrolytic current flowing from the to-be-polished surface to the electrode plate through the electrolytic solution, using the polishing surface as an anode and the electrode plate as a cathode. 피연마면에 구리막을 가지는 피연마 대상물을 연마하는 연마 장치에서In a polishing apparatus for polishing an object to be polished having a copper film on the surface to be polished 상기 피연마 대상물을 지지하는 지지 수단과,Support means for supporting the object to be polished, 상기 피연마면에 평행하게 배치된 전극판과,An electrode plate disposed parallel to the surface to be polished, 전해액을 흡수하여 통과시킬 수 있는 재료로 형성된 스크러브 부재를 구비하고, 상기 스크러브 부재를 통해 상기 피연마면과 전극판 사이에 킬레이트제를 포함하는 전해액을 공급하는 전해액 공급 수단과,An electrolyte solution supply means having a scrub member formed of a material capable of absorbing and passing an electrolyte solution, and supplying an electrolyte solution containing a chelating agent between the surface to be polished and the electrode plate through the scrub member; 상기 피연마면을 양극으로 하고 상기 전극판을 음극으로 하여, 상기 피연마면에서 상기 전해액을 통해 상기 전극판으로 흐르는 전해 전류를 공급하는 전해 전류 공급 수단을 구비하는 연마 장치.And an electrolytic current supply means for supplying an electrolytic current flowing from the to-be-polished surface to the electrode plate through the electrolytic solution, using the polishing surface as an anode and the electrode plate as a cathode. 피연마면에 금속막을 가지는 피연마 대상물을 연마하는 연마 장치에서In a polishing apparatus for polishing an object to be polished having a metal film on the surface to be polished 상기 피연마 대상물을 지지하는 지지 수단과,Support means for supporting the object to be polished, 상기 피연마면을 와이핑하기 위한 와이퍼와,A wiper for wiping the surface to be polished, 전해액을 흡수하여 통과시킬 수 있는 재료로 형성된 스크러브 부재를 구비하고, 상기 스크러브 부재를 통해 상기 피연마면에 전해액을 공급하기 위한 전해액 공급 수단과,An electrolytic solution supply means having a scrub member formed of a material capable of absorbing and passing an electrolytic solution, and for supplying an electrolytic solution to the surface to be polished through the scrub member; 상기 피연마면과 대향하는 위치에 배치된 대향 전극, 및 An opposite electrode disposed at a position opposite to the surface to be polished, and 상기 피연마면과 상기 대향 전극 사이에 전류를 공급하기 위한 전류 공급 수단을 포함하는 연마 장치.And current supply means for supplying a current between the surface to be polished and the counter electrode. 피연마면에 금속막을 가지는 피연마 대상물을 연마하는 연마 장치에서In a polishing apparatus for polishing an object to be polished having a metal film on the surface to be polished 상기 피연마 대상물을 지지하기 위한 지지 수단과,Support means for supporting the object to be polished, 상기 피연마면을 와이핑하기 위한 와이퍼와,A wiper for wiping the surface to be polished, 상기 피연마 대상물의 표면과 상기 와이퍼를 상대적으로 이동하기 위한 상대 이동 수단과,Relative moving means for relatively moving the surface of the object to be polished and the wiper; 전해액을 흡수하여 통과시킬 수 있는 재료로 형성된 스크러브 부재를 구비하고, 상기 스크러브 부재를 통해 상기 피연마 대상물 표면에 전해액을 공급하기 위한 전해액 공급 수단과,An electrolytic solution supply means having a scrub member formed of a material capable of absorbing and passing an electrolytic solution, and for supplying an electrolytic solution to the surface of the object to be polished through the scrub member; 상기 피연마면과 대향하는 위치에 배치된 대향 전극, 및 An opposite electrode disposed at a position opposite to the surface to be polished, and 상기 피연마면과 상기 대향 전극 사이에 전류를 공급하기 위한 전류 공급 수단을 포함하는 연마 장치.And current supply means for supplying a current between the surface to be polished and the counter electrode.
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