(57)【要約】本発明による集積回路（ＩＣ）の製造方法は、電気デバイス（２）を備え、誘電体材料（１２）および金属（１５）で被覆された表面（１１）を有する事前製作集積回路（１０）を提供することから出発する。誘電体材料（１２）は、バリア層（１４）によって金属１５から分離されてもよく、金属（１５）で満たされた開口（１３）を有する。開口（１３）の外部の金属（１５）の部分は第１期間の間、研磨によって除去され、その後エッチング剤（２５）が研磨液（２４）に加えられ、開口（１３）の外部に残る金属（１５）の一部分を除去するために第２期間の間、研磨が継続される。研磨装置（２０）は、この方法を実行可能である。
2006517737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気デバイス（２）を備え、誘電体材料（１２）および金属（１５）でこの順に被覆された表面(１１)を有する事前製作集積回路（１０）を準備する段階であって、前記誘電体材料（１２）が開口(１３)を有し、前記金属（１５）が、前記開口（１３）内に延在し、それによって前記電気デバイス（２）を電気的に接触させる段階と、
前記開口（１３）の外部の前記金属（１５）の部分を第１期間の間、研磨液（２４）を用いる研磨によって除去する段階と、
前記開口（１３）の外部に残留する金属（１５）の一部分を除去するために第２期間の間、研磨を継続しながら、前記研磨液（２４）にエッチング剤（２５）を加える段階とを含む集積回路の製造方法。
【請求項２】
前記事前製作集積回路（１０）から前記エッチング剤（２５）を除去するために第３期間の間研磨を継続しながら、前記第２期間の後さらに研磨液（２４０）が加えられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３期間が、１５秒〜１２０秒の間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２期間が、１５秒より短い、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２期間が、５秒より短い、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記誘電体材料（１２）と前記事前製作集積回路の前記金属（１５）がバリア層（１４）によって分離され、前記第１期間の間に前記バリア層（１４）が局部的に剥き出しになる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記事前製作集積回路（１０）が、研磨面（２２）を有する研磨部材（２７）を用いて研磨され、前記研磨面が前記研磨液（２４）を備え、前記エッチング剤（２５）が、前記研磨面（２２）に前記エッチング剤（２５）を供給することによって、前記研磨液（２４）に加えられる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
研磨面（２２）を有する研磨部材（２７）と、
研磨面（２２）に研磨液（２４）を供給するための研磨液供給手段（２３）と、
前記研磨面（２２）にエッチング剤（２５）を供給するためのエッチング剤供給手段（３３）と、
研磨装置(２０)が請求項１に記載の集積回路の製造方法を実行するのを可能にするためのシステム制御手段（２６）であって、第１期間の間、事前製作ＩＣ（１０）を研磨した後に、前記エッチング剤供給手段（３３）が前記研磨液（２４）に前記エッチング剤（２５）を加えることを可能にする、手段（２６）と
を備える研磨装置（２０）。
【請求項９】
終点を検出し、前記システム制御手段（２６）に終点信号を提供するための終点検出器（３５）をさらに備え、
前記システム制御手段（２６）は、前記エッチング剤供給手段（３３）が、前記終点信号に呼応して前記研磨液（２４）に前記エッチング剤（２５）を加えることを可能にするように構成されている、請求項８に記載の研磨装置（２０）。
【請求項１０】
前記事前製作ＩＣ（１０）を保持し、かつ前記研磨面（２２）に事前製作ＩＣを押圧するための加工物保持具（４０）をさらに備え、
前記研磨部材（２７）が、前記研磨面（２２）にほぼ垂直な軸（２８）の周りに回転可能であり、前記研磨面（２２）が、研磨の間、事前製作ＩＣ（１０）が接触する領域（４５）を有し、前記エッチング剤供給手段（３３）が、前記領域（４５）に前記エッチング剤（２５）を供給するように構成されている、請求項８に記載の研磨装置（２０）。
【請求項１１】
前記領域（４５）は、径方向に外縁（４６）を有し、
前記エッチング剤供給手段（３３）が、前記外縁（４６）の近傍に前記エッチング剤（２５）を供給するように構成されている、請求項１０に記載の研磨装置（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路（ＩＣ）の製造方法に関する。この方法は、電気デバイスを備え、誘電体材料および金属でこの順に被覆された表面を有する事前製作（プレファブリケイテド）ＩＣを提供する段階であって、この誘電体材料が開口を有し、金属がこの開口の中に延在しそれによって電気デバイスを電気的に接触させる段階と、この開口の外部の金属の部分を研磨液を用いる研磨によって除去する段階とを含む方法である。
【０００２】
本発明は、さらに、この方法を実行するための研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
近藤等の文献「Abrasive-free polishing for copper damascene interconnection」、Journal of the Electrochemical Society、１４７、ｐ．３９０７〜３９１３、２０００年、に冒頭の段落に記載した方法の実施形態が開示されている。
【０００４】
通常、ＩＣは、少なくとも１つの電気デバイスを備え、さらに、この電気デバイスを、ＩＣの外表面の端子に接続すると共に、前記他の電気デバイス（存在するときは）に接続する、埋込み金属構造を、備えている。これらの端子は、ＩＣに電気的入力信号および出力信号を与えるために使用することができる。複数の電気デバイスが存在する場合、埋込み金属構造の形状によって、ＩＣがどんな機能を実行できるかが決まる。
【０００５】
埋込み金属構造は、例えば隣接する複数のレベル（高さ）の金属線を接続する様々なレベルの金属線およびビアを備えることができる。金属線は、誘電体材料によって相互に電気的に絶縁されている。
【０００６】
ＩＣの埋込み金属構造を製造する場合、まず誘電体材料の層が堆積され、１つまたは複数の開口がこの誘電体材料中に形成される。開口は、埋込み金属構造のまたは電気デバイスのいくつかの位置に、例えばリソグラフィおよびエッチングによって形成されてよい。続いて、金属が、開口内に堆積され、それによって少なくとも１つの電気デバイスに接触する。電気デバイスは、直接接触させてもよいし、あるいは電気デバイスに接触する相互接続構造に接触させることによって接触させてもよい。堆積後、この金属は、開口の外部にも存在する。これらの段階で得られたＩＣは事前製作ＩＣと呼ばれる。
【０００７】
開口の外部の金属は、金属線の間の短絡を引き起こすことがあるので、埋込み金属構造の新しい部分が作製可能になる前に除去される必要がある。この目的で、この金属を設けた事前製作ＩＣは、金属堆積の後、研磨される。更なる加工のために、通常は、研磨後、誘電体材料および開口内の金属が、埋込み金属構造の次のレベルをその上に堆積できる比較的平坦な表面を形成することも必要となる。
【０００８】
研磨中、特に次の２つの影響（結果）は避けなければならない。すなわち、しばしばエロージョン（erosion）と呼ばれるパターン化金属の周囲の誘電体材料の一部を除去してしまう影響、および／または、しばしばディッシング（dishing）
と呼ばれる開口内の金属の一部を除去してしまう影響である。この知られている方法では、これらの２つの望ましくない影響は、研磨液の化学的組成、研磨面の機械的構造、研磨面の回転速度および事前製作ＩＣが研磨面に押し付けられる圧力などの研磨パラメータを最適化することによって最小限に抑えられている。
【０００９】
開口の外部の金属が、下にある材料層が剥き出しになる程度に除去される時点は、一般に研磨工程の終点と呼ばれる。この知られた方法では、終点に達したときに開口の外部に存在する金属残留物は、オーバポリッシュと呼ばれるプロセスによって除去される。すなわち終点到達後、いわゆるオーバポリッシュ時間の間、金属残留物を除去するために研磨が継続される。
【００１０】
ＩＣ製造のこの知られた方法の不都合な点は、オーバポリッシュ時間が、表面上に残る金属残留物を除去するには余りに短く、あるいは金属残留物を除去するには十分長いが、エロージョンおよび／またはディッシングを避けるには長すぎるので、歩留りが相対的に低いことである。これら２つの影響のために、得られる埋込み金属構造は、所定の仕様に適合しない電気抵抗を有することがある。このＩＣは棄却されなければならず、その結果、低歩留りになってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、冒頭の段落に記載した種類の方法を提供することである。この方法は、比較的高い歩留りでＩＣを製造することを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による目的は、第１期間の間、事前製作ＩＣを研磨した後に、開口の外部に残留する金属の一部分を除去するために第２期間の間、研磨を継続しながら、エッチング剤がこの研磨液に加えられることにおいて実現される。
【００１３】
事前製作ＩＣは、まず第１期間の間、この知られた方法と類似した、開口の外部の金属の部分を除去するために研磨される。その後にエッチング剤が研磨液に加えられ第２期間の間、研磨が継続される。
【００１４】
この知られた方法において使用される研磨液もエッチング剤を含む。さらに、この知られた研磨液は、金属を酸化するための酸化剤および金属の除去速度を制御する腐食防止剤を含む。この知られた方法の研磨液中の、エッチング剤、酸化剤および腐食防止剤のそれぞれの濃度は、エロージョンおよび／またはディッシングを避けながら効果的に金属が除去されるように選択される。ディッシングおよびエロージョンに関して少なくとも最適に近い結果を得るには、このエッチング剤、酸化剤および腐食防止剤のそれぞれの濃度が、慎重に調整されなければならない。本発明による方法においてそのような研磨液を使用する場合、第１期間後このエッチング剤を追加することによって、このエッチング剤の濃度が故意に増加される。本発明による、第１期間の間にこの研磨液中に含まれるエッチング剤は、第１期間後に追加されるエッチング剤と異なってもよい。
【００１５】
このエッチング剤追加後、研磨液は、腐食が進み、したがって金属がより効果的に除去される。研磨液が酸化剤を含む場合、エッチング剤の追加により、酸化された金属の厚さが減少し、その結果、金属の除去速度が高まる。したがって、金属残留物は、比較的短いオーバポリッシュ時間後にかなり減少する。研磨作業開始前にエッチング剤が、研磨液に追加されれば、激しいエロージョンおよび／またはディッシングの発生があり、低歩留りになってしまう。第１期間後にエッチング剤を追加することによって、第１期間の間のエロージョンおよび／またはディッシングは、増加しない。しかしいくらかのエロージョンおよび／またはディッシングが、第２期間、つまりエッチング剤追加後に発生することがある。本発明は、第２期間のエロージョンおよび／またはディッシングが、知られた方法の比較的長いオーバポリッシュ時間によるエロージョンおよび／またはディッシングより激しくないという観察に基づいている。
【００１６】
本発明による方法のさらなる利点は、オーバポリッシュ時間が減少することであり、その結果、全加工時間が短縮し、したがってスループットが向上し、相当するコストの低減になる。
【００１７】
本発明による方法の他の利点は、得られた埋込み金属構造の電気抵抗が比較的均一なことである。つまり、この事前製作ＩＣ内の様々な場所の電気抵抗が、ほぼ同じになることである。この事前製作ＩＣが、これらの数枚の事前製作ＩＣを含む半導体ウェハの一部分である場合、これらの事前製作ＩＣの埋込み金属構造の電気抵抗も同様に比較的均一である。
【００１８】
好ましくは、第３期間の間この事前製作ＩＣからエッチング剤を除去するために研磨を継続しながら、第２期間の後さらに研磨液が加えられる。このようにエッチング剤は、主に第２期間の継続時間によって決まる比較的短い時間だけ、研磨される事前製作ＩＣの表面に接触している。理想的には、エッチング剤は、第３期間の間にできるだけ速やかに表面から除去される。この追加の研磨液は、元の研磨液とぼぼ一致するものでよい。あるいは、脱イオン水でもよい。これに腐食防止剤を追加することもできる。
【００１９】
この第３期間がエッチング剤を効果的に除去するには十分長いが、ディッシングおよび／またはエロージョンを避けるには長すぎなければ有利である。この第３期間の継続時間は、好ましくは１５〜１２０秒の間、さらに好ましくは３０〜６０秒の間であることが実験的に見出されている。
【００２０】
第２期間は１〜１５秒の間であれば有利である。第２期間がより長い場合、エロージョンおよび／またはディッシングにより歩留りが悪化することがある。理想的には、第２期間はできるだけ短く、それでも金属残留物を効果的に除去するのになお十分である。好ましくは、第２期間は、５秒より短く、例えば１〜３秒の間である。
【００２１】
一実施形態においては、事前製作ＩＣの誘電体材料と金属は、バリア層によって分離されている。金属が誘電体材料中に拡散する危険があるので、多くの場合、金属は直接誘電体材料上に堆積できない。したがって、このバリア層が、拡散を抑えるためにこれら２つの材料間にしばしば構成される。
【００２２】
バリア層としてタンタルを含む材料を使用されるのが有利である。この材料は、優れて金属、特に銅の拡散を防ぐ能力があり、金属が誘電材料中に自己拡散することはほとんどない。バリア層は、しばしば窒化タンタルおよびタンタルの２層で提供される。というのは窒化タンタルは誘電体材料に良く固着し、金属、特に銅は後者のタンタルに良く固着するからである。さらにタンタルは、窒化タンタルに良く固着する。
【００２３】
バリア層が存在する場合、第１期間の間にバリア層が局部的に剥き出しになるのが有利である。本発明者達は、多くの場合、バリア層が剥き出しになるまで金属が一定速度で効果的に除去されるという洞察を得た。バリア層が剥き出しになると、除去速度は、ゼロ近くまで低下し、開口の外部の金属残留物のそれ以上の除去は非常に遅くなる。したがってバリア層が剥き出しになる前にエッチング剤を追加すると、エロージョン／ディッシング性能が低減されるが、金属残留物はより効果的に低減されない。好ましくは、バリア層が剥き出しになると、第１期間が終わり、バリア層が剥き出しになった後、エッチング剤が直接追加される。
【００２４】
実質的に研磨剤を含まない研磨液が、第１研磨液として使用されるのが有利である。この種の研磨液は、研磨粒子を含まないか、または少量しか含まないので、比較的軟質の金属の除去に非常に適しており、その結果滑らかな面が得られる。特にディッシングが減少する。
【００２５】
本発明による方法は、誘電体材料が、二酸化シリコンの誘電率より小さい誘電率をもつ場合に特に魅力がある。このような誘電体材料を備えたＩＣは好都合な高周波特性を有するので魅力的であるが、これらの材料はしばしば機械的に比較的弱い。したがって、これらの材料は、特に、知られた方法におけるオーバポリッシュの間の損傷の影響を受けやすい。本発明による方法の利点は、特にこれらの材料に対して明らかである。
【００２６】
一実施形態において、金属は銅を含む。この金属は、銅を備えたＩＣが好都合な高周波特性をもつので特に魅力がある。しかし、銅の残留物は、特に知られた方法によるオーバポリッシュによって除去するのは難しいが、それに対し本発明による方法は、特に銅の残留物を除去するのに効果的である。
【００２７】
事前製作ＩＣは、研磨面を有する研磨部材を使用して研磨され、研磨面に研磨液が供給され、エッチング剤がこの研磨面に供給されることによって研磨液中に加えられるならば有利である。エッチング剤を直接研磨面に加えることによって、研磨液の組成を比較的速く変化させることが可能である。エッチング剤が、研磨面に研磨液を計量供給する前に研磨液中に加えられる場合、エッチング剤追加後、定常状態にまで高まるのは、研磨面上の研磨液の最終的な滞留時間のゆえに比較的遅い。この定常状態にできるだけ速く到達したときに、金属残留物の除去がうまくいき、エロージョン／ディッシングが比較的小さくなる。理想的には、エッチング剤を加えると、エッチショック（ｅｔｃｈ ｓｈｏｃｋ）が生じる。
【００２８】
本発明による研磨装置は、研磨面にエッチング剤を供給するためのエッチング剤供給手段と、第１期間の間、事前製作ＩＣを研磨した後に、このエッチング剤供給手段が研磨液にエッチング剤を加えることを可能にするシステム制御手段とを含む。
【００２９】
この方法を高い信頼性で実行するために、システム制御手段によって制御されるエッチング剤供給手段によってエッチング剤を供給するのが有利である。
【００３０】
好ましくは、研磨装置は、さらに終点を検出し、システム制御手段に終点信号を提供するための終点検出器を含む。このシステム制御手段は、エッチング剤供給手段が、終点信号を与えられたとき、研磨液にエッチング剤を加えることを可能とするように構成される。
【００３１】
最適な結果は、直接金属の下のこの層が剥き出しになったときにエッチング剤を加えた場合に得られた。研磨技術において、特に化学機械研磨（ＣＭＰ）技術において終点検出器は良く知られている。終点検出器は、しばしば、研磨されている事前製作ＩＣの表面の反射率を測定する光学系である。材料の下の層が、例えばバリア層がある場合はそれが剥き出しになとき、表面の反射率が変化し、終点検出器によって終点信号が生成される。終点信号は、システム制御手段に提供される。システム制御手段は、その信号が与えられたとき、エッチング剤供給手段が研磨液へエッチング剤を加えることを可能にする。このようにしてエッチング剤が、特に良い結果が得られる時点で加えられることが確実になる。
【００３２】
一実施形態において、研磨装置はさらに事前製作ＩＣを保持し、研磨面に事前製作ＩＣを押圧する加工物保持具を含む。この研磨部材は研磨面にほぼ垂直な軸の周りに回転可能である。この研磨面は加工の間、事前製作ＩＣが接触する領域を有している。エッチング剤供給手段は少なくともこの領域の少なくとも一部分にエッチング剤を供給するように構成されている。
【００３３】
回転可能な研磨部材を用い、研磨の間、事前製作ＩＣが接触している領域の少なくとも一部分にエッチング剤を供給することによって、エッチング剤が事前製作ＩＣに接触する時点がうまく制御される。この接触時点は、エッチング剤が研磨面に供給される位置と事前製作ＩＣの位置の距離および研磨部材の回転速度によって決まる。
【００３４】
好ましくは、加工物保持具はやはり研磨面にほぼ垂直なもう１つの軸の周りに回転可能である。事前製作ＩＣを回転することによって、事前製作ＩＣが接触する研磨面全体にエッチング剤が効果的に分配され、エッチング剤が研磨される表面全体に空間的に均一に作用することになる。
【００３５】
研磨装置のこの実施形態において、この領域が径方向に外縁を有するならばさらに有利である。この場合、エッチング剤供給手段は外縁の近傍にエッチング剤を供給するように構成される。
【００３６】
一般にエッチング剤は研磨面上のどこで研磨液に加えることもできる。実験的に、エッチング剤を径方向の外縁の近傍に加えると、最も良い結果が得られることが観察された。この結果は、エッチング剤が、この場合、研磨部材の回転によって迅速に除去されることに帰せられる。エッチング剤を供給するのに好ましい位置は、できるだけ研磨面の縁部の近傍で、しかし、事前製作ＩＣが研磨の間接触する領域のなお内部である。
【００３７】
本発明による集積回路の製造方法および研磨装置の上記その他の態様を、以下の図面を参照してさらに説明し記述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図面は原寸に比例して描かれていない。図面において同じ参照番号は同じ部分を示す。
【００３９】
ＩＣの製造方法は、図１Ａに示した事前製作ＩＣ１０を準備する段階を含む。事前製作ＩＣ１０は、１つまたは複数の電気デバイス２を有する基板４を備える。基板４は、例えばシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）または任意基板上のシリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ａｎｙｔｈｉｎｇ）（ＳＯＡ）またはヒ化ガリウムウェハでもよい。電気デバイス２は、例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のようなトランジスタ、あるいはＩＣ内に集積化できるどんな種類のダイオードまたは他のどんな電気デバイスでもよい。
【００４０】
事前製作ＩＣ１０は、誘電体材料１２および金属１５でこの順に被覆された表面１１を有する。誘電体材料１２は、開口１３を有し、金属１５が開口１３の中に延在しそれによって電気的に電気デバイス２に接触する。図１Ａ〜Ｄに示したこの実施形態において、表面１１は、基板４の一表面である。別の実施形態では、図示していないが誘電体材料１２および金属１５で被覆された表面は、例えば図１Ｄに示した表面１１’のような金属埋込み構造部分を作製した後に得られる表面である。
【００４１】
金属１５は、例えば、アルミニウム、タングステン、または、好ましくは銅を含むことができる。誘電体材料１２は、二酸化ケイ素、または好ましくは、二酸化ケイ素より小さな誘電率を有する誘電体材料、例えば多孔性ＳｉＬＫ（商標）のような低誘電率（ｌｏｗ−Ｋ）材料と呼ばれる誘電体材料でもよい。この材料は、Ｗａｅｔｅｒｌｏｏｓ, Ｊ.Ｊ. 等の文献「Integration feasibility of porous SiLK semiconductor dielectric」、 Proceedings of the IEEE 2001 International Interconnect Technology Conference, Burlingame、California、USA、２００１年６月４〜６日、 ｐ.２５３〜４に記載されている。この材料は、ダウケミカル（アメリカ合衆国、ミシガン州ミッドランド）から販売されている。あるいは米国特許第６，３５２，９４５号および／または米国特許第６，３８３，９５５号に記載されている材料が使用できる。この材料の一実施形態はＡｕｒｏｒａ（商標）という名称でＡＳＭインターナショナル（オランダ、ビルトーベン）から市販されている。
【００４２】
図１Ａ〜Ｄに示した実施形態において、誘電体材料１２は低誘電体材料であり金属１５は銅である。この場合、誘電体材料１２および事前製作集積回路１０の金属１５は、銅が誘電体材料１２中へ、および／または誘電体材料１２を通して拡散するのを低減するためにバリア層１４によって分離されていることが好ましい。バリア層１４は、導電性であるが、その電気伝導度が比較的低いので、バリア層１４の厚さに対応する比較的小さな抵抗として以外には、導体としてその層を使うことができない。バリア層１４は、例えば、タンタルおよび窒化タンタルを含むことができる。この方法の終了後、開口内のバリア層１４および金属１５は、埋込み構造の一部分となる。
【００４３】
図示していないが、他の実施形態では、バリア層１４は省略され、誘電体材料１２および金属１５が直接接触する。
【００４４】
この方法の次の段階において、開口１３の外部の金属１５の部分が、研磨液２４を用いた第１期間の間の研磨によって除去される。研磨工程は、化学機械研磨（ＣＭＰ）および／または研磨剤を含まない研磨（ＡＦＰ）を含むことができる。ＣＭＰを用いる場合、研磨液２４は、例えば２〜５重量％など比較的少量の研磨粒子を含むことができる。その代わりにまたはそれに加えて、研磨粒子は、図２に示し以下に説明する研磨部材２７の研磨面２２に固定されてもよい。比較的軟質な例えば銅などの金属１５では、研磨液２４は０．５重量％未満の研磨粒子を含むことが好ましい。この場合、研磨液２４が実質的に研磨粒子を含まないことがなお一層好ましい。
【００４５】
好ましくは、研磨液２４は金属１５の塊状材料が除去されるように最適化される。すなわち、金属１５と下にある材料の相互作用は、研磨剤２４の組成を調整する際に考慮されない。したがって、金属１５ができるだけ多く除去されつつも、金属１５と下にある材料、例えばバリア層１４がある場合はバリア層との相互作用が、この材料の除去がまだ決定的ではない程度に、第１期間中に金属１５が除去されるのがよい。この最適条件にほぼ到達するのは、下にある材料、図１Ａ〜Ｄの実施形態においてはバリア層１４が、図１Ｂに示したように局部的に剥き出しになり始めたときである。あるいは、金属１５の部分は、下にある材料が完全には剥き出しにならないが、開口１３の外部のかなりの量の金属１５が第１期間中に除去されるような程度だけ、第１期間中に除去することができる。
【００４６】
下にある材料が剥き出しになると、研磨液２４は、上述した金属１５と下の層の相互作用のためもはや開口１３の外部の金属１５が効率的に除去されるようには最大限に利用されることはない。下にある層、図１Ａ〜Ｄの実施形態においてはバリア層１４が剥き出しになると、金属の除去速度が低下することが実験的に見出された。この影響は、金属１５が銅を含む場合でかつバリア層１４が存在する場合に特に激しくなることが見出されている。しかしこの効果（影響）は、バリア層１４を省略した場合でも生じることがある。この場合、金属層１５と例えば誘電体材料１２など下にある材料との相互作用がやはりこの金属材料の除去速度を低下させることがある。
【００４７】
本発明によれば、第２期間の間、開口１３の外部に残留する金属１５の一部分を除去するために研磨が継続されながら、エッチング剤２５が研磨液２４に加えられる。エッチング剤２５を加えることによって金属の除去速度が増加し、歩留りを悪化させるはなはだしいオーバポリッシュが回避される。次いで開口１３の外部の金属１５が第２期間の間除去されて、図１Ｃに示した事前製作ＩＣになる。好ましくは、エッチング剤は酸であり、酸化物の形成を推進する傾向が比較的小さいものである。エッチング剤は、例えば０．０５〜１モル濃度のＨＣｌを含むことができる。好ましくは、第２期間は、約１〜５秒である。
【００４８】
事前製作集積回路１０からエッチング剤を除去するために第３期間の間研磨が継続されながら、第２期間後さらなる研磨液２４０が加えられる。この追加の研磨液２４０は、研磨液２４とほぼ同じでよい。あるいは、脱イオン水でもよく、それに腐食防止剤を加えてもよい。好ましくは、第３期間は、約３０〜６０秒である。
【００４９】
上述の方法は、図２に示した研磨装置２０を使用して実行することができる。研磨装置２０は、研磨面２２を有する研磨部材２７を備える。研磨部材２７は、矢印２８によって示した軸の周りに回転可能なほぼ平坦な円盤である。研磨軸は、研磨面２２にほぼ垂直である。研磨面２２は、研磨面２２に固定された研磨粒子を備えることができる。あるいは、研磨面２２は、研磨面２２に固定されないが、研磨液供給ユニット２３によって研磨液２４の一部として研磨面２２に供給される研磨粒子を備えてもよい。好ましくは、研磨面２２および研磨液２４は、特に金属１５が銅を含む場合、研磨粒子を含まない。
【００５０】
研磨装置２０は、第１期間の間に、研磨液２４を、また第３期間の間に、追加の研磨液２４０を研磨面２２に供給するための研磨液供給ユニット２３を備える。第１期間の間、研磨面２２の少なくとも事前製作ＩＣ１０と接触している部分が、研磨液２４によって形成された薄膜によってほぼ覆われている。第３期間の間、研磨面２２の少なくとも事前製作ＩＣ１０と接触している部分が、追加の研磨液２４０によってほぼ洗い流される。図２の実施形態においては、研磨液２４および追加の研磨液２４０は同じノズルによって供給される。図示していないが他の実施形態では、追加の研磨液２４０は、もう１つのノズルによって供給される。これは、特に研磨液２４および追加の研磨液２４０が同一の化学組成をもたない場合に有利である。
【００５１】
研磨ステーション２１は、事前製作ＩＣを保持し、事前製作ＩＣを研磨面２２に押圧するための加工物保持具４０を有する。図２に示した実施形態においては、加工物保持具４０は、電動機によって矢印４２で示したもう１つの軸の周りに回転可能である。
【００５２】
研磨装置２０は、さらに研磨面２２にエッチング剤２５を供給するためのエッチング剤供給ユニット３３を備える。エッチング剤２５は、少量の、例えば１〜２０ｍｌのエッチング剤を計量供給するように設計されたノズル３１によって計量供給される。エッチング剤２５を計量供給する量とその瞬間（時期）は、システム制御ユニット２６によって制御される。つまりシステム制御ユニット２６は、第１期間の間、事前製作ＩＣ１０を研磨した後に、エッチング剤供給ユニット３３が、研磨面２２上の研磨液２４にエッチング剤２５を加えることを可能にする。システム制御ユニット２６は、コンピュータプログラムを含む情報担体２８を備えたコンピュータである。コンピュータプログラムは、本発明による方法を実行するための命令を含む。
【００５３】
研磨機２０の一実施形態は、さらに終点を検出し、システム制御ユニット２６に終点信号を供給するための終点検出器３５を備える。システム制御ユニットは、終点信号を与えられたときに、エッチング剤供給ユニット３３が研磨液２４にエッチング剤２５を加えることを可能にするように構成されている。好ましくは、エッチング剤２５は、終点信号の検出直後に供給される。終点信号検出器はしばしば、研磨されている事前製作ＩＣの表面の反射率を測定する光学系である。下の材料の層、例えばバリア層がある場合にはその層が剥き出しになったとき表面の反射率が変化し、終点検出器によって終点信号が生成される。終点検出器３５は、研磨装置２０内に一体化されている。この検出器は、研磨面２２内の小さな窓を介して研磨される面に向けられるレーザを備えている。
【００５４】
あるいは、エッチング剤が加えられる瞬間、すなわちいつ第１期間が終了し第２期間を開始するかは、終点検出器３５なしで、研磨されている事前製作ＩＣ表面の目視検査によって決めることもできる。この目的のために研磨が時々中断され表面が検査される。金属１５の下の材料が剥き出しになるときにこの表面の反射率が変わる。この状態に達するのに必要な全研磨時間を出すことによって、第１期間の継続時間が得られる。第１期間の継続時間が、例えばこの基準を用いて決まると、この継続時間研磨された後に、エッチング剤が、手動かあるいは、好ましくは自動で、研磨液２４に加えられる。
【００５５】
図２に示す実施形態においては、研磨面２２は、事前製作ＩＣ１０が研磨の間接触する領域４５を有し、エッチング剤供給ユニット３３は、その領域４５にエッチング剤２５を供給するように構成される。領域４５が径方向に外縁４６を有し、エッチング剤供給ユニット３３は、外縁４６の近傍にエッチング剤２５を供給するように構成されている。好ましくは、エッチング剤２５は外縁４６から５ｃｍ以内に供給される。
【００５６】
要約すると、本発明は、事前製作集積回路１０を準備することから出発するＩＣの製造方法に関する。この事前製作ＩＣは、電気デバイス２を備え、誘電体材料１２および金属１５で被覆された表面１１を有する。誘電体材料１２は、バリア層１４によって金属１５から分離されてもよく、金属１５によって満たされた開口１３を有する。開口１３の外部の金属１５の部分は、第１期間の間研磨によって除去される。その研磨の後、エッチング剤２５が研磨液２４に加えられ、開口１３の外部の残留金属１５の一部分を除去するために第２期間の間研磨が継続される。研磨装置２０は、この方法を実施することができる。
【００５７】
前述の実施形態は本発明を限定するものではなく例示するものであり、添付の特許請求範囲の範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態が当業者には設計可能であろうことに留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧内に配置したどんな参照符号も、特許請求の範囲を限定するものと解釈すべきでない。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、請求項に列挙されたもの以外の要素あるいは段階の存在を排除しない。要素に先行する用語「ａ」または「ａｎ」は、複数のかかる要素の存在を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１Ａ】製造方法の様々な段階におけるＩＣの断面図である。
【図１Ｂ】製造方法の様々な段階におけるＩＣの断面図である。
【図１Ｃ】製造方法の様々な段階におけるＩＣの断面図である。
【図１Ｄ】製造方法の様々な段階におけるＩＣの断面図である。
【図２】化学機械研磨装置の概略図である。
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【図２】
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【国際調査報告】
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