(57)【要約】【課題】Ｒｕ膜およびその下に形成されたＴａ膜またはＴａＮ膜を有するウェハの研磨方法を提供する。【解決手段】この研磨方法は、ウェハＷを研磨パッド１０に摺接させてＲｕ膜１０６ａを研磨し、Ｒｕ膜１０６ａの研磨中にＲｕ膜１０６ａの厚さを膜厚センサで測定し、膜厚センサの出力値の微分値を算出し、微分値の所定の変化点を検出し、変化点が検出された時点からＲｕ膜１０６ａの除去点を決定する。【選択図】図４
2014027257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒｕ膜およびその下に形成されたＴａ膜またはＴａＮ膜を有するウェハの研磨方法であって、
前記ウェハを研磨パッドに摺接させて前記Ｒｕ膜を研磨し、
前記Ｒｕ膜の研磨中に該Ｒｕ膜の厚さを膜厚センサで測定し、
前記膜厚センサの出力値の微分値を算出し、
前記微分値の所定の変化点を検出し、
前記変化点が検出された時点から前記Ｒｕ膜の除去点を決定することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所定の変化点は、前記微分値の極大点または極小点であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記Ｒｕ膜の除去点は、前記変化点が検出された時点から所定の時間が経過した時点であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定の時間は０を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記研磨パッドは、その全体に微多孔構造が均一に形成され、かつ前記微多孔構造の内部に連続気泡が形成された構成を有していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記Ｒｕ膜の除去点を決定した後に、前記ウェハから前記研磨パッドに加わる研磨圧力を上昇させ、
前記上昇された研磨圧力で前記ウェハを前記研磨パッドに摺接させて前記Ｔａ膜またはＴａＮ膜を研磨することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記Ｒｕ膜の除去点を決定した後に、前記ウェハから前記研磨パッドに加わる研磨圧力を低下させ、
前記低下した研磨圧力で前記ウェハを前記研磨パッドに摺接させて前記Ｔａ膜またはＴａＮ膜を研磨することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｒｕ膜の研磨は、前記研磨パッドに第１の研磨液を供給しながら前記ウェハを前記研磨パッドに摺接させることで行われ、
前記Ｒｕ膜の除去点を決定した後に、前記第１の研磨液に代えて第２の研磨液を前記研磨パッドに供給しながら前記ウェハを前記研磨パッドに摺接させて前記Ｔａ膜またはＴａＮ膜を研磨することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記Ｒｕ膜を研磨する前に、該Ｒｕ膜の上に形成されている銅膜を研磨することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記Ｒｕ膜および前記Ｔａ膜またはＴａＮ膜は、銅の拡散を防止するためのバリア層であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記膜厚センサは渦電流センサであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェハの研磨方法に関し、特に、多層導電層が形成されたウェハを研磨する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハの配線形成工程においては、配線となる金属膜を形成した後に化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行って、配線に用いられない不要な金属膜を除去する研磨工程が行われている。この研磨工程では、不要な金属膜が除去された後、その金属膜の下に形成されているバリア層としての導電層が研磨により除去される。さらにはその下に形成されたハードマスク膜が研磨により除去され、金属配線が所定の高さになったときに研磨が終了される。この所定の高さは、金属配線が所定の抵抗値を有するのに必要な高さである。
【０００３】
ハードマスク膜は絶縁性材料からなる絶縁膜または金属膜であり、層間絶縁膜を覆うように形成されている。層間絶縁膜は、脆性材料であるＬｏｗ−ｋ材等から形成されている。ハードマスク膜は、この層間絶縁膜を配線溝形成のためのドライエッチングやＣＭＰによる物理加工等から保護するために形成されるものである。
【０００４】
図１は、配線を形成する多層構造の一例を示す断面図である。図１に示すように、ＳｉＯ２やＬｏｗ−ｋ材からなる層間絶縁膜１０２の上に、例えばＳｉＯ２からなるハードマスク膜１０３が形成されている。層間絶縁膜１０２には、ビアホール１０４とトレンチ１０５が形成される。さらに、ハードマスク膜１０３、ビアホール１０４、およびトレンチ１０５の表面に、導電層１０６が形成される。導電層１０６は、Ｒｕ膜（ルテニウム膜）１０６ａと、その下に形成されている符号１０６ｂで示されるＴａ膜（タンタル膜）またはＴａＮ膜（窒化タンタル膜）とから構成されている。以下、Ｔａ膜またはＴａＮ膜をＴａ／ＴａＮ膜と表記する。
【０００５】
導電層１０６が形成された後、ウェハに銅めっきを施すことで、ビアホール１０４およびトレンチ１０５内に銅を充填させるとともに、導電層１０６上に金属膜としての銅膜１０７を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により不要な銅膜１０７、導電層１０６、およびハードマスク膜１０３が除去され、ビアホール１０４およびトレンチ１０５内にのみ銅が残る。この銅が半導体デバイスの配線を構成する。図１の点線で示すように、配線が所定の高さになった時点で研磨が終了される。
【０００６】
導電層１０６は銅膜１０７のバリア層として機能する。導電層１０６の一部を構成するＲｕ膜１０６ａは、薄く形成することが可能であるので、薄いバリア層の形成に寄与することができる。さらに、Ｒｕ膜１０６ａは、従来からバリア層として用いられているＴａおよびＴａＮよりも低い抵抗値を有するため、より微細な半導体デバイスの実現に寄与することができると期待されている。しかしながら、Ｒｕ膜１０６ａは銅の拡散を防止する機能を持たない。そこで、銅の拡散を防止する機能を持つＴａ／ＴａＮ膜１０６ｂがＲｕ膜１０６ａの下に形成される。
【０００７】
ＣＭＰにより不要な導電層１０６を除去するのは配線間の短絡を防ぐためである。これは、不要な銅膜１０７を除去する目的と同じである。しかしながら、Ｒｕ膜１０６ａの研磨レートは、Ｔａ／ＴａＮ膜１０６ｂの研磨レートに比較して低い。このため、Ｒｕ膜１０６ａの厚さにばらつきがある場合、不要なＲｕ膜１０６ａを研磨により除去することができず、結果として配線間の短絡を引き起こしてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、Ｔａ膜またはＴａＮ膜の上に形成されたＲｕ膜の除去点を確実に検出することができる研磨方法および研磨装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態は、Ｒｕ膜およびその下に形成されたＴａ膜またはＴａＮ膜を有するウェハの研磨方法であって、前記ウェハを研磨パッドに摺接させて前記Ｒｕ膜を研磨し、前記Ｒｕ膜の研磨中に該Ｒｕ膜の厚さを膜厚センサで測定し、前記膜厚センサの出力値の微分値を算出し、前記微分値の所定の変化点を検出し、前記変化点が検出された時点から前記Ｒｕ膜の除去点を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記所定の変化点は、前記微分値の極大点または極小点であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記Ｒｕ膜の除去点は、前記変化点が検出された時点から所定の時間が経過した時点であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記所定の時間は０を含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨パッドは、その全体に微多孔構造が均一に形成され、かつ前記微多孔構造の内部に連続気泡が形成された構成を有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記Ｒｕ膜の除去点を決定した後に、前記ウェハから前記研磨パッドに加わる研磨圧力を上昇させ、前記上昇された研磨圧力で前記ウェハを前記研磨パッドに摺接させて前記Ｔａ膜またはＴａＮ膜を研磨することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記Ｒｕ膜の除去点を決定した後に、前記ウェハから前記研磨パッドに加わる研磨圧力を低下させ、前記低下した研磨圧力で前記ウェハを前記研磨パッドに摺接させて前記Ｔａ膜またはＴａＮ膜を研磨することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記Ｒｕ膜の研磨は、前記研磨パッドに第１の研磨液を供給しながら前記ウェハを前記研磨パッドに摺接させることで行われ、前記Ｒｕ膜の除去点を決定した後に、前記第１の研磨液に代えて第２の研磨液を前記研磨パッドに供給しながら前記ウェハを前記研磨パッドに摺接させて前記Ｔａ膜またはＴａＮ膜を研磨することを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記Ｒｕ膜を研磨する前に、該Ｒｕ膜の上に形成されている銅膜を研磨することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記Ｒｕ膜および前記Ｔａ膜またはＴａＮ膜は、銅の拡散を防止するためのバリア層であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記膜厚センサは渦電流センサであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
Ｒｕ膜の研磨レート（単位時間当たりに除去される膜の厚さ、除去レートともいう）とＴａ膜またはＴａＮ膜の研磨レートとは、大きく異なる。Ｒｕ膜が除去されると、渦電流センサの出力値の微分値に特徴的な変化点が現れる。したがって、この変化点に基づいてＲｕ膜の除去点を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、配線を形成する多層構造の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る研磨方法を実行するための研磨装置を示す模式図である。
【図３】図３は、Ｒｕ膜およびＴａＮ膜からなるバリア層としての導電層を研磨しているときの渦電流センサの出力値を示すグラフである。
【図４】図４は、図３に示す渦電流センサの出力値の微分値を示すグラフである。
【図５】図５は、Ｔａ／ＴａＮ膜のみからなる導電層（バリア層）を研磨したときの渦電流センサの出力値の変化を示すグラフである。
【図６】図６は、研磨パッドの断面を示す模式図である。
【図７】図７は、全体に微多孔構造が均一に形成され、その微多孔構造の内部に連続気泡が形成された研磨パッドを用いてウェハを研磨した結果と、微多孔構造が部分的に形成され、連続気泡が内部に形成された従来の研磨パッドを用いてウェハを研磨した結果を示すグラフである。
【図８】図８は、ウェハを研磨し、洗浄し、乾燥することができるウェハ処理装置を示す模式図である。
【図９】図９は、ウェハの処理フローの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、ウェハの処理フローの他の例を示す図である。
【図１１】図１１は、ウェハの処理フローのさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るウェハの研磨方法の実施形態を図２乃至図１１を参照して説明する。図２乃至図１１において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態に係る研磨方法を実行するための研磨装置を示す模式図である。研磨装置は、研磨パッド１０を支持する研磨テーブル１１と、ウェハＷを保持し回転させるトップリング９と、研磨パッド１０に研磨液（スラリー）を供給するスラリー供給機構１５と、研磨パッド１０に純水（ＤＩＷ）を供給する水供給機構１６と、ウェハＷの膜厚を測定する渦電流センサ１２とを備えている。渦電流センサ１２は、研磨テーブル１１内に設置されており、研磨テーブル１１が１回転するたびにウェハＷの膜厚に従って変化する膜厚データを取得する。
【００１７】
トップリング９および研磨テーブル１１は、矢印で示すように同じ方向に回転し、この状態でトップリング９は、ウェハＷを研磨パッド１０の研磨面１０ａに押し付ける。スラリー供給機構１５からは研磨液が研磨パッド１０上に供給され、ウェハＷは、研磨液の存在下で研磨パッド１０との摺接により研磨される。ウェハＷの研磨中、渦電流センサ１２は研磨テーブル１１と共に回転し、符号Ａで示すようにウェハＷの表面を横切りながら膜厚データを取得する。渦電流センサ１２は研磨制御部１８に接続されている。この研磨制御部１８は、渦電流センサ１２によって取得された膜厚データに基づいて、ウェハＷの研磨の進捗を監視する。
【００１８】
研磨されるウェハＷは、図１に示す多層構造を有するウェハである。図３は、Ｒｕ膜（図１では符号１０６ａで示す）およびＴａＮ膜（図１では符号１０６ｂで示す）からなるバリア層としての導電層１０６を研磨しているときの渦電流センサの出力値を示すグラフである。図３において、縦軸は渦電流センサ１２の出力値、すなわち膜厚を表し、横軸は研磨時間を表している。図３に示すように、渦電流センサ１２の出力値は研磨時間とともに変化する。図４は、図３に示す渦電流センサ１２の出力値の微分値を示すグラフである。渦電流センサ１２の出力値の微分値は、図３に示すグラフの傾きを表し、渦電流センサ１２の出力値の単位時間当たりの変化量と言い換えることもできる。図３に示すように、Ｒｕ膜を研磨しているときとＴａＮ膜を研磨しているときとでは、渦電流センサ１２の出力値の変化の仕方が異なっている。これは、Ｒｕ膜の研磨レートとＴａＮ膜の研磨レートの違いに起因する。このような研磨レートの違いのために、図４に示すように、Ｒｕ膜が除去されたときに、渦電流センサ１２の出力値の微分値に特徴的な変化点、すなわち極大点（または極小点）が現れる。微分値の極大点および極小点は、微分値の極大値および極大値を示す点である。図示しないが、Ｔａ膜の場合にも同様の特徴的な変化点が現れる。
【００１９】
研磨制御部１８は、この渦電流センサ１２の出力値の変化点に基づいて、Ｒｕ膜の除去を検出する。この変化点が現れた時点では、Ｒｕ膜の一部が残っていることがある。したがって、研磨制御部１８は、渦電流センサ１２の出力値の変化点が現れた時点から所定の時間が経過したか否かを決定することによってＲｕ膜の除去を検出する。この所定の時間は０であってもよい。
【００２０】
図５は、Ｔａ膜またはＴａＮ膜（以下、Ｔａ／ＴａＮ膜という）のみからなるバリア層としての導電層を研磨したときの渦電流センサ１２の出力値の変化を示すグラフである。図５から分かるように、Ｔａ／ＴａＮ膜の研磨中は、渦電流センサ１２の出力値はなだらかに変化する。このため、図示はしないが、出力値の微分値にも特徴的な変化点が見られない。
【００２１】
Ｒｕ膜とその下のＴａ／ＴａＮ膜からなる多層構造を持つウェハの研磨では、Ｒｕ膜の研磨レートとＴａ／ＴａＮ膜の研磨レートに差異がある結果、渦電流センサ１２の出力値の微分値に特徴的な変化点が現れる。したがって、その変化点から研磨制御部１８はＲｕ膜の除去点を正確に決定することができる。除去点の決定とは、膜が除去されたか否かを判断するプロセスである。
【００２２】
Ｒｕ膜の除去点検出に基づいて、ウェハＷの研磨プロセスを調整することもできる。具体的には、Ｒｕ膜の除去が検出された後に、ウェハＷの研磨条件を変えることが可能である。例えば、Ｒｕ膜の除去の検出後に、ウェハＷから研磨パッド１０に加えられる研磨圧力を下げてもよい。これにより、ウェハＷの被研磨面上のスクラッチを低減させることができる。他の例としては、Ｒｕ膜の除去の検出後に、研磨時間短縮のために、ウェハＷから研磨パッド１０に加えられる研磨圧力を上げてもよい。
【００２３】
図３に示すように、渦電流センサ１２の出力値は、膜厚の減少に従って低下する。すなわち、渦電流センサ１２の変化量と膜の除去量との間には相関関係がある。したがって、渦電流センサ１２の出力値の変化量からＲｕ膜の除去点を検出することも可能である。この場合は、複数の同一構造のウェハを研磨し、初期膜厚と研磨後の膜厚とを測定することにより、Ｒｕ膜の除去量と渦電流センサ１２の出力値の変化量との相関関係が予め取得される。
【００２４】
研磨されたウェハＷの表面に形成されるスクラッチは、デバイスの信頼性を低下させる欠陥（ディフェクト）となりうる。このようなディフェクトを改善するために、研磨パッド１０は、図６に示すように、その全体に微多孔構造１３が均一に形成され、かつその微多孔構造１３の内部に連続気泡１４が形成された構成を有している。研磨パッド１０の全体に微多孔構造１３が均一に形成されているので、研磨パッド１０の研磨面で応力集中が起こりにくい。したがって、研磨パッド１０が衝撃を吸収し、ウェハＷにスクラッチが発生しにくい。
【００２５】
図７は、上述の研磨パッド１０を用いてウェハを研磨した結果と、微多孔構造が部分的に形成され、連続気泡が内部に形成された従来の研磨パッドを用いてウェハを研磨した結果を示すグラフである。図７において、縦軸はウェハ上に形成されたスクラッチ数を正規化した数値を表している。正規化されたスクラッチ数は、ウェハ上のスクラッチ総数を、最もスクラッチ数の少なかった低研磨圧力で研磨パッド１０にウェハを押し付けた場合のスクラッチ総数で割った値である。図７のグラフに示すように、従来の研磨パッドを用いた場合のスクラッチ数は１７１．４であり、研磨パッド１０を用いた場合のスクラッチ数は１．４であった。このグラフから分かるように、全体に微多孔構造が均一に形成され、その微多孔構造の内部に連続気泡が形成された研磨パッド１０を使用することにより、スクラッチ数を大幅に減らすことができる。
【００２６】
膜厚センサとして、渦電流センサ１２に代えて、光学式膜厚モニタリングセンサを使用してもよい。光学式膜厚モニタリングセンサは、ウェハに光を当て、ウェハからの反射光のスペクトルに基づいて膜厚を監視するセンサである。反射光のスペクトルは、膜厚に従って変化する。これは、膜の表面で反射した光の波と、膜とその下の層との界面で反射した光の波との干渉の仕方が、膜の厚さに従って変化するからである。金属膜が極めて薄くなると、光は金属膜を透過する。したがって、極めて薄い金属膜の厚さは、光学式膜厚モニタリングセンサによっても測定することができる。
【００２７】
次に、本発明の研磨方法を実行することができるウェハ処理装置について説明する。図８は、ウェハを研磨し、洗浄し、乾燥することができるウェハ処理装置を示す模式図である。図８に示すように、ウェハ処理装置は、略矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は隔壁１ａ，１ｂによってロード・アンロード部２と研磨部３と洗浄部４とに区画されている。
【００２８】
ロード・アンロード部２は、ウェハカセットが載置される複数のフロントロード部２０を備えている。ロード・アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行可能な第１搬送ロボット２２が設置されている。第１搬送ロボット２２はフロントロード部２０に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。この第１搬送ロボット２２は上下に２つのハンドを備えており、例えば、上側のハンドをウェハカセットに研磨されたウェハを戻すときに使用し、下側のハンドを研磨前のウェハを搬送するときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。
【００２９】
研磨部３は、第１研磨ユニット３０Ａ、第２研磨ユニット３０Ｂ、第３研磨ユニット３０Ｃ、および第４研磨ユニット３０Ｄを備えている。各研磨ユニット３０Ａ〜３０Ｄは、図２に示す研磨装置と同じ構成を有しているので、その詳細な説明を省略する。研磨部３には、第１研磨ユニット３０Ａと第２研磨ユニット３０Ｂとの間でウェハを搬送する第１リニアトランスポータ５が配置されている。同様に、第３研磨ユニット３０Ｃおよび第４研磨ユニット３０Ｄとの間でウェハを搬送する第２リニアトランスポータ６が配置されている。
【００３０】
研磨部３と洗浄部４との間には、研磨されたウェハを洗浄部４に搬送するスイングトランスポータ４０が設置されている。洗浄部４は、スイングトランスポータ４０から受け取ったウェハを反転する反転機４１と、研磨されたウェハを洗浄する３つの洗浄機４２，４３，４４と、洗浄されたウェハを乾燥させる乾燥機４５と、反転機４１、洗浄機４２〜４４，乾燥機４５の間でウェハを搬送する搬送ユニット４６とを備えている。
【００３１】
搬送ユニット４６は、ウェハを把持する複数のアーム（図示せず）を有しており、これらアームによって複数のウェハを反転機４１、洗浄機４２〜４４，乾燥機４５の間で同時に水平方向に移動させることができるようになっている。洗浄機４２および洗浄機４３としては、例えば、上下に配置されたロール状のスポンジを回転させてウェハの表面および裏面に押し付けてウェハの表面および裏面を洗浄するロールタイプの洗浄機を用いることができる。また、洗浄機４４としては、例えば、半球状のスポンジを回転させながらウェハに押し付けて洗浄するペンシルタイプの洗浄機を用いることができる。乾燥機４５としては、ＩＰＡ乾燥機を用いることができる。このＩＰＡ乾燥機は、イソプロピルアルコールの蒸気を含む気体をウェハの表面に吹き付けてウェハを乾燥させる。乾燥機４５で乾燥されたウェハは、第１搬送ロボット２２によりフロントロード部２０上のウェハカセットに戻される。
【００３２】
次に、ウェハの処理フローの一例について図１、図８、および図９を参照して説明する。ウェハは、第１研磨ユニット３０Ａに搬送され、第１研磨ユニット３０Ａで銅膜１０７が研磨される（第１研磨工程）。不要な銅膜１０７が除去された後、研磨パッド１０に水供給機構１６（図２参照）から純水（ＤＩＷ）を供給しながら、ウェハが水研磨される。水研磨時の研磨荷重は０とされる。水研磨後、ウェハは第１リニアトランスポータ５により第１研磨ユニット３０Ａから第２研磨ユニット３０Ｂに搬送される。
【００３３】
第２研磨ユニット３０Ｂでは、まず、バリア層である導電層１０６が研磨される。この導電層１０６の研磨工程は、上層導電層であるＲｕ膜１０６ａの研磨（第２研磨工程の第１段階）と下層導電層であるＴａ／ＴａＮ膜１０６ｂの研磨（第２研磨工程の第２段階）に分けられる。Ｒｕ膜１０６ａの除去点は、上述した方法に従って渦電流センサ１２の出力値に基づいて検出される。Ｒｕ膜１０６ａの除去点が検出されると、研磨圧力は第１の研磨圧力から第２の研磨圧力に切り替えられる。具体的には、Ｒｕ膜１０６ａの研磨は、１．３ｐｓｉ［９．０ｋＰａ］以上の第１の研磨圧力で実施され、Ｔａ／ＴａＮ膜１０６ｂの研磨は、１．０ｐｓｉ［６．９ｋＰａ］以下の第２の研磨圧力で実施される。導電層１０６が除去されると、次にハードマスク膜１０３が研磨される（第２研磨工程の第３段階）。この研磨はハードマスク膜１０３が除去されるまで行われる。
【００３４】
次に、層間絶縁膜１０２およびトレンチ１０５内に残る銅配線が研磨される（第３研磨工程）。この研磨は、１．０ｐｓｉ以下の研磨圧力で実施され、銅配線が所定の高さに達した時点で終了される。その後、ウェハは０．７ｐｓｉ［４．８ｋＰａ］以下の研磨圧力で水研磨される。水研磨を行う目的は、ウェハおよび研磨パッド１０上に残留する研磨液（スラリー）および研磨屑を除去することである。
【００３５】
研磨されたウェハはスイングトランスポータ４０により洗浄部４に搬送される。ウェハは、洗浄部４において洗浄され、乾燥される。乾燥されたウェハは第１搬送ロボット２２によりフロントロード部２０上のウェハカセットに戻される。
【００３６】
図１０は、ウェハ処理フローの他の例を示すフローチャートである。この処理フローでの第２研磨工程および第３研磨工程での研磨圧力は、図９に示す処理フローでの研磨圧力と異なっている。すなわち、Ｒｕ膜１０６ａの研磨は、１．０ｐｓｉ以下の第１の研磨圧力で実施され、Ｔａ／ＴａＮ膜１０６ｂの研磨は、１．３ｐｓｉ以上の第２の研磨圧力で実施される。さらに、層間絶縁膜１０２およびトレンチ１０５内に残る銅配線の研磨（第３研磨工程）は、１．３ｐｓｉ以上の研磨圧力で実施される。その他のステップは、図９に示すステップと同じである。
【００３７】
図１１は、ウェハ処理フローのさらに他の例を示すフローチャートである。この例では、研磨液として、第１の研磨液と第２の研磨液の２種類の研磨液が使用される。具体的には、Ｒｕ膜１０６ａの研磨時には、Ｒｕ膜１０６ａの研磨レートが高くなるルテニウム用の第１の研磨液が使用される。Ｒｕ膜１０６ａの除去が上述の方法に従って渦電流センサ１２の出力値に基づいて検出されると、研磨パッド１０に供給される研磨液は、ルテニウム用の第１の研磨液からＴａまたはＴａＮ用の第２の研磨液に切り替えられる。第１の研磨液は、Ｒｕ膜１０６ａの研磨レートが高い性質を有し、第２の研磨液は、Ｔａ／ＴａＮ膜１０６ｂの研磨レートがより高い性質を有している。
【００３８】
Ｒｕ膜１０６ａの研磨およびＴａ／ＴａＮ膜１０６ｂの研磨は、１ｐｓｉ〜１．３ｐｓｉの研磨圧力で行われる。Ｒｕ膜１０６ａの研磨圧力と、Ｔａ／ＴａＮ膜１０６ｂの研磨圧力とは異なってもよい。さらに、ルテニウム用の第１の研磨液および研磨屑を除去するために、Ｒｕ膜１０６ａの研磨とＴａ／ＴａＮ膜１０６ｂの研磨との間に水研磨を行なってもよい。
【００３９】
上述の実施形態は、Ｒｕ膜とＴａ／ＴａＮ膜との組み合わせからなる多層構造を研磨する例を示しているが、本発明は研磨レートが大きく異なる金属膜または導電膜の組み合わせからなる多層構造の研磨にも適用することができる。
【００４０】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１    ハウジング
１ａ，１ｂ  隔壁
２    ロード・アンロード部
３    研磨部
４    洗浄部
５    第１リニアトランスポータ
６    第２リニアトランスポータ
９    トップリング
１０    研磨パッド
１０ａ        研磨面
１１    研磨テーブル
１２    渦電流センサ
１３    微多孔構造
１４    連続気泡
１５    スラリー供給機構
１６    水供給機構
１８    研磨制御部
２０    フロントロード部
２２    第１搬送ロボット
３０Ａ  第１研磨ユニット
３０Ｂ  第２研磨ユニット
３０Ｃ  第３研磨ユニット
３０Ｄ  第４研磨ユニット
４０    スイングトランスポータ
４１    反転機
４２，４３，４４  洗浄機
４５    乾燥機
４６    搬送ユニット
１０２    層間絶縁膜
１０３    ハードマスク膜
１０４    ビアホール
１０５    トレンチ
１０６    導電層
１０６ａ  Ｒｕ膜
１０６ｂ  Ｔａ膜，ＴａＮ膜
１０７    銅膜
Ｗ    ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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