【手続補正書】
【提出日】平成16年11月24日(2004.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板にＣｕ配線を形成する際に化学機械的研磨プロセスによりＣｕ層を研磨するポリッシング方法において、
半導体基板上の配線溝にＣｕ層が形成されるとともに配線溝の形成されていない表面上にＣｕ層が形成された半導体基板を、ターンテーブル上の研磨面に摺接させてＣｕ層が所定の膜厚になるまで研磨する第１研磨工程と、
第１研磨工程後の半導体基板をターンテーブル上の研磨面に摺接させて配線溝に形成されたＣｕ層を残して半導体基板の表面上のＣｕ層を除去するとともにバリヤメタル層を除去するまで研磨する第２研磨工程とを備えたことを特徴とするポリッシング方法。
【請求項２】
前記第１研磨工程で使用する研磨砥液と前記第２研磨工程で使用する研磨砥液とは異なることを特徴とする請求項１記載のポリッシング方法。
【請求項３】
前記第１研磨工程と前記第２研磨工程との間に半導体基板を洗浄する洗浄工程を備えたことを特徴とする請求項１記載のポリッシング方法。
【請求項４】
前記第１研磨工程の終点検知をうず電流センサで行ない、前記第２研磨工程の終点検知を光学式センサで行うことを特徴とする請求項１記載のポリッシング方法。
【請求項５】
半導体基板にＣｕ配線を形成する際にＣｕ層を研磨するポリッシング装置において、
半導体基板上の配線溝にＣｕ層が形成されるとともに配線溝の形成されていない表面上にＣｕ層が形成された半導体基板を、摺接させてＣｕ層が所定の膜厚になるまで研磨する研磨面を有した第１ターンテーブルと、
前記第１ターンテーブルの研磨面で研磨された半導体基板を摺接させて配線溝に形成されたＣｕ層を残して半導体基板の表面上のＣｕ層を除去するとともにバリヤメタル層を除去するまで研磨する研磨面を有した第２ターンテーブルと、
前記第１ターンテーブルの研磨面における研磨の終点を検知するセンサと、前記第２ターンテーブルの研磨面における研磨の終点を検知するセンサとを備えたことを特徴とするポリッシング装置。
【請求項６】
前記第１ターンテーブルの研磨面における研磨の終点を検知するセンサはうず電流センサであり、前記第２ターンテーブルの研磨面における研磨の終点を検知するセンサは光学式センサであることを特徴とする請求項５記載のポリッシング装置。
【請求項７】
バリヤメタル層の上にＣｕ層が形成された半導体ウエハをトップリングで保持し、前記トップリングで保持した半導体ウエハを研磨面に対して押圧し、半導体ウエハと該研磨面の相対運動により半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨するポリッシング方法であって、
前記研磨面を有するターンテーブルと前記トップリングとを設けた第１の研磨ユニットにおいて、第１の回転速度にて前記ターンテーブルを回転させ半導体ウエハのＣｕ層を研磨し、
前記第１の研磨ユニットに設けられた渦電流センサにより前記Ｃｕ層が所定の厚さを残した状態を検知して前記第１の研磨ユニットの研磨を終了し、
前記研磨面を有するターンテーブルと前記トップリングとを設けた第２の研磨ユニットにおいて、前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度にて前記ターンテーブルを回転させ半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨し、
前記第２の研磨ユニットに設けられた光学式センサにより前記バリヤメタル層の除去を検知して前記第２の研磨ユニットの研磨を終了することを特徴とするポリッシング方法。
【請求項８】
バリヤメタル層の上にＣｕ層が形成された半導体ウエハをトップリングで保持し、前記トップリングで保持した半導体ウエハを研磨面に対して押圧し、半導体ウエハと該研磨面の相対運動により半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨するポリッシング方法であって、
前記研磨面を有するターンテーブルと前記トップリングとを設けた第１の研磨ユニットにおいて、第１の回転速度にて前記トップリングを回転させ半導体ウエハのＣｕ層を研磨し、
前記第１の研磨ユニットに設けられた渦電流センサにより前記Ｃｕ層が所定の厚さを残した状態を検知して前記第１の研磨ユニットの研磨を終了し、
前記研磨面を有するターンテーブルと前記トップリングとを設けた第２の研磨ユニットにおいて、前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度にて前記トップリングを回転させ半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨し、
前記第２の研磨ユニットに設けられた光学式センサにより前記バリヤメタル層の除去を検知して前記第２の研磨ユニットの研磨を終了することを特徴とするポリッシング方法。
【請求項９】
バリヤメタル層の上にＣｕ層が形成された基板を研磨するポリッシング方法であって、
第１の研磨ユニットにおいて前記Ｃｕ層が所定の厚さになるまで研磨を行う第１の研磨工程と、
第２の研磨ユニットにおいて前記第１の研磨工程後の基板を研磨し、前記バリヤメタル層が除去されるまで研磨を行う第２の研磨工程からなることを特徴とするポリッシング方法。
【請求項１０】
前記第１の研磨工程の研磨終点を渦電流センサにより検知することを特徴とする請求項９記載のポリッシング方法。
【請求項１１】
バリヤメタル層の上にＣｕ層が形成された半導体ウエハをトップリングで保持し、前記トップリングで保持した半導体ウエハの裏面を押圧することにより研磨面に対して押圧し、半導体ウエハと該研磨面の相対運動により半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨するポリッシング方法であって、
第１の研磨ユニットにおいて半導体ウエハの裏面に加える第１の押圧力にて半導体ウエハのＣｕ層を研磨し、
前記第１の研磨ユニットに設けられた渦電流センサにより前記Ｃｕ層が所定の厚さを残した状態を検知して前記第１の研磨ユニットの研磨を終了し、
第２の研磨ユニットにおいて半導体ウエハの裏面に加える第１の押圧力よりも低い第２の押圧力にて半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨し、
前記第２の研磨ユニットに設けられた光学式センサにより前記バリヤメタル層の除去を検知して前記第２の研磨ユニットの研磨を終了することを特徴とするポリッシング方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また本発明の他の態様は、半導体基板にＣｕ配線を形成する際にＣｕ層を研磨するポリッシング装置において、半導体基板上の配線溝にＣｕ層が形成されるとともに配線溝の形成されていない表面上にＣｕ層が形成された半導体基板を摺接させてＣｕ層が所定の膜厚になるまで研磨する研磨面を有した第１ターンテーブルと、前記第１ターンテーブルの研磨面で研磨された半導体基板を摺接させて配線溝に形成したＣｕ層を残して半導体基板の表面上のＣｕ層を除去するとともにバリヤメタル層を除去するまで研磨する研磨面を有した第２ターンテーブルと、前記第１ターンテーブルの研磨面における研磨の終点を検知するセンサと、前記第２ターンテーブルの研磨面における研磨の終点を検知するセンサとを備えたことを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
次に、第２研磨工程において、配線溝内に形成されたＣｕ層以外の箇処では、酸化膜が露出するまでＣｕ層およびバリヤメタル層を除去する。この第２研磨工程においては、Ｃｕ層およびバリヤメタル層のいずれも研磨するため、Ｃｕとバリヤメタルのポリッシュレート（研磨速度）の選択比が低いスラリー（研磨砥液）を使用する。第２研磨工程による研磨中、センサにより、Ｃｕ層の膜厚およびバリヤメタル層の膜厚を測定し続ける。そして、バリヤメタル層が完全に除去されたことをセンサにより検知し、ＣＭＰプロセスを終了する。第２研磨工程においては、スラリー（研磨砥液）は酸化膜に対しても所定のポリッシュレート（研磨速度）が得られるものを使用し、バリヤメタル層を完全に除去する。
本発明の他の態様は、バリヤメタル層の上にＣｕ層が形成された半導体ウエハをトップリングで保持し、前記トップリングで保持した半導体ウエハを研磨面に対して押圧し、半導体ウエハと該研磨面の相対運動により半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨するポリッシング方法であって、前記研磨面を有するターンテーブルと前記トップリングとを設けた第１の研磨ユニットにおいて、第１の回転速度にて前記ターンテーブルを回転させ半導体ウエハのＣｕ層を研磨し、前記第１の研磨ユニットに設けられた渦電流センサにより前記Ｃｕ層が所定の厚さを残した状態を検知して前記第１の研磨ユニットの研磨を終了し、前記研磨面を有するターンテーブルと前記トップリングとを設けた第２の研磨ユニットにおいて、前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度にて前記ターンテーブルを回転させ半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨し、前記第２の研磨ユニットに設けられた光学式センサにより前記バリヤメタル層の除去を検知して前記第２の研磨ユニットの研磨を終了することを特徴とするものである。
また、本発明の他の態様は、バリヤメタル層の上にＣｕ層が形成された半導体ウエハをトップリングで保持し、前記トップリングで保持した半導体ウエハを研磨面に対して押圧し、半導体ウエハと該研磨面の相対運動により半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨するポリッシング方法であって、前記研磨面を有するターンテーブルと前記トップリングとを設けた第１の研磨ユニットにおいて、第１の回転速度にて前記トップリングを回転させ半導体ウエハのＣｕ層を研磨し、前記第１の研磨ユニットに設けられた渦電流センサにより前記Ｃｕ層が所定の厚さを残した状態を検知して前記第１の研磨ユニットの研磨を終了し、前記研磨面を有するターンテーブルと前記トップリングとを設けた第２の研磨ユニットにおいて、前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度にて前記トップリングを回転させ半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨し、前記第２の研磨ユニットに設けられた光学式センサにより前記バリヤメタル層の除去を検知して前記第２の研磨ユニットの研磨を終了することを特徴とするものである。
また、本発明の他の態様は、バリヤメタル層の上にＣｕ層が形成された基板を研磨するポリッシング方法であって、第１の研磨ユニットにおいて前記Ｃｕ層が所定の厚さになるまで研磨を行う第１の研磨工程と、第２の研磨ユニットにおいて前記第１の研磨工程後の基板を研磨し、前記バリヤメタル層が除去されるまで研磨を行う第２の研磨工程からなることを特徴とするものである。
また、本発明の他の態様は、バリヤメタル層の上にＣｕ層が形成された半導体ウエハをトップリングで保持し、前記トップリングで保持した半導体ウエハの裏面を押圧することにより研磨面に対して押圧し、半導体ウエハと該研磨面の相対運動により半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨するポリッシング方法であって、第１の研磨ユニットにおいて半導体ウエハの裏面に加える第１の押圧力にて半導体ウエハのＣｕ層を研磨し、前記第１の研磨ユニットに設けられた渦電流センサにより前記Ｃｕ層が所定の厚さを残した状態を検知して前記第１の研磨ユニットの研磨を終了し、第２の研磨ユニットにおいて半導体ウエハの裏面に加える第１の押圧力よりも低い第２の押圧力にて半導体ウエハのＣｕ層及びバリヤメタル層を研磨し、前記第２の研磨ユニットに設けられた光学式センサにより前記バリヤメタル層の除去を検知して前記第２の研磨ユニットの研磨を終了することを特徴とするものである。