(57)【要約】【課題】Ｃｕ配線とベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）絶縁膜とＣｒ密着層とを含むダマシン配線構造を有する半導体装置の製造コストを低減するための技術を提供する。【解決手段】Ｃｕ配線とＢＣＢ絶縁膜と用いたダマシン配線構造を有する半導体装置を製造する方法であって、ＢＣＢ絶縁膜に配線用の溝を形成するプロセスと、溝が形成されたＢＣＢ絶縁膜上にＣｒバリア層を形成するプロセスと、Ｃｒバリア層上に、一部がＣｕ配線となるＣｕ層を形成するプロセスと、Ｃｕ層を第１のコロイダルシリカ系スラリーを用いた化学機械研磨法によって研磨するプロセスと、Ｃｒバリア層を第２のコロイダルシリカ系スラリーを用いた化学機械研磨法によって研磨するプロセスとを含む。そして、第２のコロイダルシリカ系スラリーが、アルカリ性溶媒に酸化剤を含有したコロイダルシリカ系スラリーである。【選択図】図１
2007103834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕ配線とベンゾシクロブテン絶縁膜と用いたダマシン配線構造を有する半導体装置を製造する方法であって、
前記ベンゾシクロブテン絶縁膜に配線用の溝を形成するプロセスと、
前記溝が形成された前記ベンゾシクロブテン絶縁膜上にＣｒバリア層を形成するプロセスと、
前記Ｃｒバリア層上に、一部が前記Ｃｕ配線となるＣｕ層を形成するプロセスと、
前記Ｃｕ層を第１のコロイダルシリカ系スラリーを用いた化学機械研磨法によって研磨するプロセスと、
前記Ｃｒバリア層を第２のコロイダルシリカ系スラリーを用いた化学機械研磨法によって研磨するプロセスと、
を含み、
前記第２のコロイダルシリカ系スラリーが、アルカリ性溶媒に酸化剤を含有したコロイダルシリカ系スラリーである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸化剤が過酸化水素であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
Ｃｕ配線用の溝が形成されたベンゾシクロブテン絶縁膜と、
前記溝の表面に形成されたＣｒバリア層と、
前記Ｃｒバリア層を介して前記溝に充填されたＣｕ配線層と、
を有し、
前記Ｃｒバリア層がコロイダルシリカ系スラリーにより研磨されていること
を特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記半導体装置の表面にコロイダルシリカ系スラリーの研磨粒子が付着している
請求項３記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、より詳しくはダマシン配線構造を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＨｚ帯の応答速度を要求されるＬＳＩデバイス、フェイズシフトアレイ等においては、ＲＣ遅延を低減するため低抵抗なＣｕ配線及びＬｏｗ−ｋ層間絶縁膜を用いたダマシン配線構造が採用されている。Ｌｏｗ−ｋ膜には、無機材料、有機材料、無機及び有機のハイブリッド材料が製造されており、従来、層間絶縁膜として用いられてきた酸化膜（比誘電率：ｋ〜４）の代用が進んでいる。例えばＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）は、膜中のＣｕ原子の拡散係数が小さいため、バリアメタルの必要が無いという利点があり、配線構造に採用されている（例えば特開２００２−６４１４０号公報）。酸化膜をはじめとする他のｌｏｗ−ｋ膜はＣｕの拡散係数が大きいため、高度なバリアメタル製造技術を必要とする従来技術と比較してＢＣＢは大きな利点を有する。さらにＢＣＢは、いくつかの他のｌｏｗ−ｋ膜同様に真空プロセスを用いずに塗布法により形成が可能なため、製造コストを抑制することが可能である。
【０００３】
一方ＢＣＢ上にはＣｕを直接成膜出来ないため密着層を必要とし、この密着層にはＴｉ、Ｃｒ、Ｆｅ等が提案されている（例えば特開平１１−１４５１４１号公報）。配線形成には一般的にダマシン技術が用いられており、このダマシン技術は、層間絶縁膜の溝表面にＣｕ及び密着層を形成した後に、Ｃｕに対するＣＭＰ（化学機械研磨。以下、Ｃｕ−ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）と記す）及び密着層ＣＭＰによる２ステップで平滑化する工程を指す（特開２００１−３５８１０５号公報）。密着層ＣＭＰに要求される条件は、Ｃｕに対する選択比が高く、層間絶縁膜もＣＭＰ可能であることである。特にＣｕ／ＢＣＢ系の配線の密着層としては、他のｌｏｗ−ｋ膜用にＴｉ系、Ｔａ系、Ｗ系窒化膜等のバリアメタル密着層として開発されたＴｉ系材料が用いられた例がある（特開２００２−１１８１６９号公報）。
【特許文献１】特開２００２−６４１４０号公報
【特許文献２】特開平１１−１４５１４１号公報
【特許文献３】特開２００１−３５８１０５号公報
【特許文献４】特開２００２−１１８１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来Ｃｕ／ＢＣＢ系の配線において用いられてきたＴｉ密着層（バリア層）の代わりに、Ｃｒ系材料を密着層に用いる場合は、Ｔｉよりも抵抗が低いため配線抵抗低減によりＲＣ遅延が抑制されるというメリットがある。しかし、Ｃｒ−ＣＭＰについては、アルミナスラリーを用いた論文があるのみでＣＭＰが困難であり、Ｃｒ密着層導入への技術的障壁が高かった。
【０００５】
Ｃｒ−ＣＭＰにアルミナスラリーを用いた場合は、一般的にコロイダルシリカ系のスラリーが用いられるＣｕに対するＣＭＰ（Ｃｕ−ＣＭＰ）後にウエハ洗浄工程が必要となり、また研磨パッドも異なるアルミナスラリー用のステージも別途必要となりコスト高に繋がる。またアルミナスラリーはその研磨粒子がコロイダルシリカ系と比較して硬質なため、スクラッチが多いという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、Ｃｕ配線とＢＣＢ絶縁膜とを用いたダマシン配線構造を有する半導体装置においてＣｒ系材料を密着層に用いるための新規な技術を提供することである。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、Ｃｕ配線とＢＣＢ絶縁膜とＣｒ密着層とを含むダマシン配線構造を有する半導体装置の製造コストを低減するための技術を提供することである。
【０００８】
さらに、本発明の他の目的は、Ｃｕ配線とＢＣＢ絶縁膜とＣｒ密着層とを含むダマシン配線構造を有し、且つ新規な製造方法で製造された半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係る半導体装置の製造方法は、Ｃｕ配線とベンゾシクロブテン絶縁膜と用いたダマシン配線構造を有する半導体装置を製造する方法であって、ベンゾシクロブテン絶縁膜に配線用の溝を形成するプロセスと、溝が形成されたベンゾシクロブテン絶縁膜上にＣｒバリア層を形成するプロセスと、Ｃｒバリア層上に、一部がＣｕ配線となるＣｕ層を形成するプロセスと、Ｃｕ層を第１のコロイダルシリカ系スラリーを用いた化学機械研磨法によって研磨するプロセスと、Ｃｒバリア層を第２のコロイダルシリカ系スラリーを用いた化学機械研磨法によって研磨するプロセスとを含む。そして、第２のコロイダルシリカ系スラリーが、アルカリ性溶媒に酸化剤を含有したコロイダルシリカ系スラリーである。
【００１０】
このようにすれば、ＣＭＰは２段階で実施することになるが、共にコロイダルシリカ系スラリーを用いるため洗浄工程を省略したり、ＣＭＰに必要な設備（研磨ヘッド、ステージなど）を共用することができるようになるので、コスト削減が可能となる。また、上で述べた酸化剤が過酸化水素であってもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る半導体装置は、Ｃｕ配線用の溝が形成されたベンゾシクロブテン絶縁膜と、上記溝の表面に形成されたＣｒバリア層と、Ｃｒバリア層を介して上記溝に充填されたＣｕ配線層とを有する。そして、Ｃｒバリア層が、コロイダルシリカ系スラリーにより研磨されている。コロイダルシリカ系スラリーによりＣｒバリア層を研磨することによって、製造プロセスのコストを低減することができるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｃｕ配線とＢＣＢ絶縁膜とを用いたダマシン配線構造を有する半導体装置においてＣｒ系材料を密着層に用いることができるようになる。
【００１３】
また、本発明の他の側面によれば、Ｃｕ配線とＢＣＢ絶縁膜とＣｒ密着層とを含むダマシン配線構造を有する半導体装置の製造コストを低減することができるようになる。
【００１４】
本発明のさらに他の側面によれば、Ｃｕ配線とＢＣＢ絶縁膜とＣｒ密着層とを含むダマシン配線構造を有し、且つ新規な製造方法で製造される半導体装置を提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［本発明の実施の形態の概要］
本発明の実施の形態では、ＲＣ遅延を低減するため低抵抗なＣｕ配線及びｌｏｗ−ｋ層間絶縁膜を用いたダマシン配線構造を半導体装置に採用する。ｌｏｗ−ｋ層間絶縁膜には、膜中のＣｕ原子の拡散係数が小さくバリアメタルが不要なためＢＣＢを用いる。そして、このＣｕ／ＢＣＢ系の配線において用いられてきたＴｉ密着層の代わりに、Ｃｒ系材料を密着層（バリアメタル層）に用いる。このようにすれば、ＴｉよりもＣｒは抵抗が低いため配線抵抗低減によりＲＣ遅延が抑制される。配線抵抗はＣｕ及び密着層の抵抗により決定され、密着層のみについても出来る限り小さな抵抗の材料が求められており、Ｃｒ系材料を用いるメリットは大きい。
【００１６】
そして、Ｃｒ−ＣＭＰには、アルミナスラリーではなく、コロイダルシリカ系のスラリーを用いる。Ｃｒ−ＣＭＰにアルミナスラリーを用いると、一般的にコロイダルシリカ系のスラリーが用いられるＣｕ−ＣＭＰ後にウェハ洗浄工程が必要となり、また研磨パッドも異なるアルミナスラリー用のステージも別途必要となりコスト高に繋がる。またアルミナスラリーはその研磨粒子がコロイダルシリカ系と比較して硬質なため、スクラッチが多いという問題がある。一方、本実施の形態のようにコロイダルシリカ系のスラリーを用いる場合には、Ｃｒ−ＣＭＰにおいてＣｕに対して高い選択比を有し、下地のＢＣＢも研磨できるようになるため、ＲＣ遅延を抑制できる。さらに、アルミナスラリーを用いる場合よりも工程コストが低減される。
【００１７】
本発明の実施の形態において、Ｃｒに対してコロイダルシリカ系スラリーによりＣＭＰを実施する際には、スラリー中の添加剤を最適化し、アルミナスラリーにおいて利用されている物理的研磨機構の代わりに化学研磨機構を有効に利用する。これにより、下地膜への剪断応力が低減され、半導体装置の信頼性が改善される。具体的には、Ｃｒ−ＣＭＰ用のスラリー成分は水、コロイダルシリカ及び添加剤からなるが、この添加剤に無機酸、有機化合物、塩基性化合物等を用いる。また、Ｃｕ−ＣＭＰ用のスラリーは使用時に過酸化水素水を添加し表面酸化反応を用いることでＣＭＰ速度を増加させるのに対し、Ｃｒ−ＣＭＰ用のコロイダルシリカ系スラリーはＣｒとの化学反応によりＣｒイオンの生成割合がＣｕよりも大きくなるように化学的設計がなされる。このためＣＭＰ後のディッシングを最小限に抑制することが出来る。さらにこのＣｒ−ＣＭＰ用のコロイダルシリカ系スラリーは、下地の層間絶縁膜であるＢＣＢを研磨することが出来るようにも、化学的設計がなされている。これによって半導体装置の信頼性が改善される。またＣｒ−ＣＭＰ時にＣｕ研磨を抑制でき、さらに下地のＢＣＢも研磨することによりＣｒ研磨を十分に行うことができるようになる。これによって、多少であれば下地の凹凸の影響を受けることなくＣｒ研磨を行うことができ、配線間の層間絶縁膜表面の電流リークパスを抑制し、デバイスの耐圧を改善することが出来る。なお、完成した半導体装置の表面には、コロイダルシリカ系スラリーの研磨粒子の付着が免れない。
【００１８】
［本発明の実施の形態の具体的内容］
図１を用いて、本発明の一実施の形態に係る、コロイダルシリカ系スラリーを用いたＣＭＰを伴う埋め込み配線形成方法を説明する。なお、埋め込み配線下の構造については省略するものとする。先ず、図１（ａ）に示すように、半導体基板であるシリコン基板１上に、スピン塗布により感光性ＢＣＢ層間絶縁膜２を約２０００ｎｍ成膜する。次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１上のＢＣＢ層間絶縁膜２をフォトリソグラフィー工程で露光し、リンス工程により埋め込み配線用の溝２ａを形成する。但し、溝２ａの底には、ＢＣＢ層間絶縁膜２ｂがリンス工程により除去しきれず残ってしまっている。
【００１９】
その後、溝２ａの底にリンス工程で除去しきれなかったＢＣＢ層間絶縁膜２ｂを、ディスカム工程と呼ばれるフロロカーボン系ガスを用いたプラズマエッチングにより除去する。図１（ｃ）には、シリコン基板１上に形成されているＢＣＢ層間絶縁膜２及び２ｂの表面にフロロカーボン膜３が形成された状態を示している。フロロカーボン膜３は、リンス工程で除去しきれなかったＢＣＢ層間絶縁膜２ｂと同程度の膜厚を有する。
【００２０】
次に、ウエット工程を行って、図１（ｄ）に示すように、パターン上に形成されたフロロカーボン膜３等を除去する。従って、溝２ａ'の底にはＢＣＢ層間絶縁膜２ｂはなくシリコン基板１が露出している。また溝２ａ'はフロロカーボン膜３の分だけ溝２ａより幅広となっている。その後、図１（ｅ）に示すように、そのパターン上に、スパッタ法にて、密着層４となるＣｒを約５０ｎｍと、メッキのシード層、即ちＣｕシード膜５（電解メッキの開始時に種となるＣｕ薄膜）を約３００ｎｍ成膜する。従って、ＢＣＢ層間絶縁膜２が残っている部分については、下からシリコン基板１、ＢＣＢ層間絶縁膜２、密着層４、及びＣｕシード膜５が形成されており、溝２ａ'においては下からシリコン基板１、密着層４及びＣｕシード膜５が形成されている。なお、密着層４の材料としてはＣｒの代わりに、Ｃｒを含むＣｕＣｒ等の材料を用いてもよい。そして、無電解メッキ法を用いて、図１（ｆ）に示すように、Ｃｕシード膜５の上にＣｕメッキ膜６を３０００ｎｍ成膜する。従って、ＢＣＢ層間絶縁膜２が残っている部分については、下からシリコン基板１、ＢＣＢ層間絶縁膜２、密着層４、Ｃｕシード膜５、及びＣｕメッキ膜６が形成されており、溝２ａ'が形成されていた部分では下からシリコン基板１、密着層４、Ｃｕシード膜５及びＣｕメッキ膜６が形成されている。
【００２１】
次に、Ｃｕメッキ膜６及びＣｕシード膜５をＣＭＰによって研磨し、両膜の元膜厚の９０％乃至１００％程度を除去した時点で研磨を停止する。図１（ｇ）の例では、元膜厚の１００％を除去した場合を示している。従って、Ｃｕメッキ膜６は、溝２ａ'に埋め込まれた部分のみが残されており、Ｃｕシード膜５は溝２ａ'に埋め込まれたＣｕメッキ膜６に接している部分のみが残されている。すなわち、ＢＣＢ層間絶縁膜２が残っている部分については、下からシリコン基板１、ＢＣＢ層間絶縁膜２、及び密着層４が形成されている。溝２ａ'が形成されていた部分では、下からシリコン基板１、密着層４、Ｃｕシード膜５及びＣｕメッキ膜６が形成されている。また、溝２ａ'の縁の部分では、上下関係では、密着層４のみの部分、密着層４及びＣｕシート膜５のみの部分も存在している。
【００２２】
図２に、Ｃｕメッキ膜６及びＣｕシード膜５、密着層４、ＢＣＢ層間絶縁膜２のＣＭＰ速度を示す。図２のグラフでは、縦軸はＣＭＰ速度（ｎｍ／ｍｉｎ）を表し、横軸はＣｕ（Ｃｕシード膜５及びＣｕメッキ層６）、Ｃｒ（密着層４）、ＢＣＢ層間絶縁膜２の別を示している。スラリーＡは、水９４％、シリカ５％、有機物１％で構成され、ｐＨ７．４である。スラリーＡについては、Ｃｕに対するＣＭＰ速度がＣｒ及びＢＣＢに比して速い。スラリーＢ（１）は、水９５％、シリカ４％、残部有機物＋無機酸１％で構成され、ｐＨ２乃至３である。また、スラリーＢ（２）は、水８８％、シリカ８％、塩基性化合物１％、有機物１％で構成され、ｐＨ９．３である。スラリーＢ（１）及び（２）については、Ｃｕ、Ｃｒ及びＢＣＢに対するＣＭＰ速度はあまり変わりない。スラリーＢ（３）は、水８１％、シリカ８％、残部アルカリ溶液＋酸化剤（Ｈ2Ｏ2）１１％で構成され、ｐＨ９である。スラリーＢ（３）については、Ｃｒに対するＣＭＰ速度がＣｕ及びＢＣＢに比して速い。但し、ＣＭＰ速度の差はスラリーＡの場合に比して小さいので、Ｃｕ及びＢＣＢについてもある程度研磨される。
【００２３】
図２からすると、スラリーＡを用いれば、Ｃｕに対するＣＭＰ速度がＣｒ及びＢＣＢに比して非常に速いので、Ｃｕメッキ膜６及びＣｕシード層５を、Ｃｒで構成される密着層４に対して選択的に研磨することが出来る。本ＣＭＰを実施すると、ウェハ全面にはＣｕメッキ膜６及びＣｕシード膜５が残されており、まだ密着層４は露出しておらず、ディッシングが全く発生していない平坦な表面か、又は密着層４が露出しているが僅かにしかディッシングが発生していない表面が得られている。
【００２４】
次に、図１（ｈ）に示すように、ＣｒをＣｕに対して選択的にＣＭＰ可能なコロイダルシリカ系スラリー（図２のスラリーＢ（３））を用いて、ＢＣＢ層間絶縁膜２上に形成されている不要なＣｕメッキ膜６、Ｃｕシード層５及びＣｒで構成される密着層４を全て除去する。すなわち、溝２ａ'以外の部分については、下からシリコン基板１及びＢＣＢ層間絶縁膜２のみで構成され、溝２ａ'の部分については、下からシリコン基板１、Ｃｒで構成される密着層４、Ｃｕシード膜５及びＣｕメッキ膜６とで構成される。なお、溝２ａ'の縁については、上下関係では、密着層４のみ、密着層４及びＣｕシード膜５のみで構成される部分もある。
【００２５】
図２で示したように、スラリーＢ（３）を用いれば、ＢＣＢ層間絶縁膜２も研磨されるため、例えば下地の凹凸に起因してＢＣＢ層間絶縁膜２表面に凹凸が存在していても、平坦な埋め込み配線を形成出来る。
【００２６】
上記図１（ｇ）の時点から、Ｃｕメッキ膜６及びＣｕシード膜５、Ｃｒで構成される密着層４を選択的に除去する場合には、各々の下地膜に対してトルク測定法等の終点検出法を採用することにより研磨の終点（エンドポイント）を自動的に特定することもできる。なお、上記の説明はシングル埋め込みについてであるが、デュアル埋め込みの形成においても同様に行うことができる。
【００２７】
また図１の説明では層間絶縁膜２にＢＣＢを用いたが、Ｃｕの拡散係数の小さい他のｌｏｗ−ｋ膜を用いてもよい。例えば図３には様々なｌｏｗ−ｋ膜中のＣｕイオン拡散係数の測定例を示す。図３では、縦軸はＣｕイオン拡散係数（ions/cm2s）を、横軸は１０００／温度（１／Ｋ）を表し、直線ａはプラズマエンハンスドＣＶＤで形成した窒化シリコンの特性を表し、直線ｂはＢＣＢの特性を表し、直線ｃは有機絶縁材料（ＳＩＫＬ（商標））の特性を表し、直線ｄはロープレッシャーＣＶＤで形成した窒化シリコンの特性を表す。図３に示すように、ＢＣＢ層間絶縁膜２のＣｕイオン拡散係数は直線ｂで表されるが、シリコン窒化膜（直線ａ）に次いで小さなＣｕイオン拡散係数を有する。なお、プラズマエンハンスドＣＶＤで形成窒化シリコンの、温度に対する活性化エネルギーは１．３９ｅＶであり、ＢＣＢの、温度に対する活性化エネルギーは１．１５ｅＶであり、有機絶縁材料の、温度に対する活性化エネルギーは０．９２ｅＶであり、ロープレッシャーＣＶＤで形成した窒化シリコンの、温度に対する活性化エネルギーは０．９９ｅＶである。本実施の形態では、層間絶縁膜にＢＣＢを用いているが、他のＣｕイオン拡散係数が小さい物質を用いるようにしても良い。
【００２８】
次に、研磨ユニット及び洗浄ユニットを有する、本実施の形態に係るＣＭＰ装置の概要を図４及び図５を用いて説明する。図４に示したＣＭＰ装置は、ウェハカセット１２ａ及び１２ｂと、回転定盤１３と、研磨ヘッド１４と、ドレスヘッド１５と、搬送ロボット１８と、洗浄ユニット１６及び１７を有する。なお、ＣＭＰ装置には、外部から、シリコン基板（ウェハ）１１がウェハカセット１２ａに供給される。また、図５は、図４における研磨ユニット、即ち回転定盤１３及び研磨ヘッド１４、ドレスヘッド１５の部分の具体例の概略を示す図である。図５において、回転定盤１３、研磨ヘッド１４及びドレスヘッド１５は回転しており、水洗ノズル１９、スラリー供給ノズル２０は、回転定盤１３に水又はスラリーを供給する。
【００２９】
また、図６は、研磨後のウェハを洗浄する洗浄ユニット、即ち図５における洗浄ユニット１６及び１７の具体例の概略を示す図である。図６においては、洗浄ユニット１６上にはウェハ１１が配置され、薬液ノズル２２から薬液が供給され、スポンジブラシ２１により洗浄が行われる。なお、洗浄ユニット１７の方には純水ノズル２３から純水が供給されるようになっている。
【００３０】
このようなＣＭＰ装置を用いれば、ＣＭＰ装置内で上で述べた全ての処理を行うことが可能となる。
【００３１】
次に上で述べた処理を行う場合におけるウエハ１１の流れの概略を説明する。先ず、ウエハカセット１２ａからウェハ１１を研磨ユニットに搬送する。ウェハ１１を研磨ヘッド１４に装着し、研磨ユニットによって図１（ｇ）に示すような構造になるようにＣｕメッキ膜６及びＣｕシード膜５を研磨する。
【００３２】
次に、ドレスヘッド１５で回転定盤１３の表面をドレスする。これによって、回転定盤１３上に残っていたＣｕ研磨用スラリーを除去し、Ｃｒ密着層４の研磨時には、Ｃｒ研磨用スラリーのみが回転定盤１３の表面に存在するようにする。そして、研磨ユニットによって不要なバリアメタル層（Ｃｒ密着層４）を除去し、図１（ｈ）の構造を形成する。すなわち、２回目の化学機械研磨は、ウェハ１１の表面からバリアメタル層の厚さ分だけＣｕ膜（Ｃｕシード膜５及びＣｕメッキ膜６）がリセスするまでエッチングを行い、バリアメタル層のみが選択的に研磨される研磨剤を用い、または研磨条件で研磨を行う。この後、ウェハ１１に付着したスラリーを洗浄ユニット（図６）で洗浄する。具体的には、搬送ロボット１８により洗浄ユニット１６上にウェハ１１を配置し、薬液ノズル２２から供給される薬液を用いてスポンジブラシ２１によりウェハ１１の洗浄が行われる。さらに、搬送ロボット１８によって洗浄ユニット１７にウェハ１１を移動させ、純水ノズル２３から供給される純水によってウェハ１１の洗浄が行われる。その後、ウェハ１１をウェハカセット１２ｂに戻す。
【００３３】
なお、２回目の化学機械研磨は、Ｃｕ膜と層間絶縁膜２との研磨速度が同じで、バリアメタルの研磨速度のみ両者以上に増大させた研磨剤を用い、または研磨条件で研磨を行うようにしても良い。
【００３４】
図７は、Ｃｕ膜を研磨する際に、バリアメタルが露出したことを検出するための光学式センサの設置例を示す図である。図７において、例えばレーザである光照射部２４と受光部２５とを有する光学式センサが、回転定盤１３内部に設けられている。光学式センサの光照射部２４からレーザなどを、研磨ヘッド１４に装着されたウェハ１１表面に照射し、反射光を受光部２５において受光して、ウェハ１１表面の膜種の変化を読み取り、図１（ｇ）のような構造が形成されたことを検出すると、研磨を停止させる。
【００３５】
このようなシステムを備えたＣＭＰ装置を用いることにより、１つのＣＭＰ装置内で埋め込み配線の形成が可能となる。
【００３６】
以上本発明の一実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＢＣＢではなく別の物質を採用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（ａ）乃至（ｈ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における各プロセスを示す図である。
【図２】各材料に対する各スラリーのＣＭＰ速度の関係を表すグラフである。
【図３】各材料の拡散係数の関係を表すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の機能概要図である。
【図５】半導体装置の製造装置の研磨ユニットの概要を示す図である。
【図６】半導体装置の製造装置の洗浄ユニットの概要を示す図である。
【図７】バリアメタルが露出したことを検出するための光学式センサの設置例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  シリコン基板    ２  ＢＣＢ総間絶縁膜    
３  フロロカーボン膜    ４  Ｃｒ密着層
５  Ｃｕシード膜    ６  Ｃｕメッキ膜
１１  ウェハ    １２ａ，１２ｂ  ウェハカセット
１３  回転定盤    １４  研磨ヘッド
１５  ドレスヘッド
１６，１７  洗浄ユニット
１８  搬送ロボット    １９  水洗ノズル
２０  スラリー供給ノズル    ２１  スポンジブラシ
２２  薬液ノズル    ２３  純水ノズル
２４  光照射部    ２５  受光部
【図１】
2007103834.tif 000003
【図２】
2007103834.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007103834.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007103834.tif 000009