(57)【要約】【課題】被研磨面上での面内分布の悪化を回避して、ＣＭＰ後における被研磨面の高平坦化を可能にしつつ、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量をも得られるようにする。【解決手段】研磨定盤２上に貼付された研磨パッド１と被研磨物の被研磨面とが互いに対向するように当該被研磨物を研磨ヘッド３に装着し、前記研磨パッド１と前記被研磨面とを相対的に摺擦させることによって研磨を行って当該被研磨面を平坦化するのにあたり、磁性体が混入された研磨用スラリーを供給して前記研磨パッド１と前記被研磨物との間に介在させ、前記研磨パッド１と前記被研磨物との間に介在する前記研磨用スラリー中における前記磁性体の分布状態を、磁力を発生させることによって可変させる。【選択図】図１
2006000962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物の被研磨面に対する研磨を行って当該被研磨面を平坦化する研磨装置であって、
上面に研磨パッドが貼付される研磨定盤と、
前記被研磨面を前記研磨パッドと対向させるように前記被研磨物を保持する研磨ヘッドと、
磁性体が混入された研磨用スラリーを供給して前記研磨パッドと前記被研磨物との間に介在させるスラリー供給管と、
磁力を発生させるとともに当該磁力によって前記研磨パッドと前記被研磨物との間に介在する前記研磨用スラリー中における前記磁性体の分布状態を可変させる磁力発生手段と  を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記磁力発生手段が前記研磨定盤内に配設されている
ことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記磁力発生手段が前記研磨ヘッド内に配設されている
ことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項４】
前記磁力発生手段が前記研磨定盤内と前記研磨ヘッド内との両方に配設されている
ことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項５】
前記磁力発生手段は、個別の電圧印加が可能な複数の電磁石からなる
ことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項６】
前記複数の電磁石が同心円状に配されている
ことを特徴とする請求項５記載の研磨装置。
【請求項７】
研磨定盤上に貼付された研磨パッドと被研磨物の被研磨面とが互いに対向するように当該被研磨物を研磨ヘッドに装着し、前記研磨パッドと前記被研磨面とを相対的に摺擦させることによって研磨を行って当該被研磨面を平坦化する研磨方法であって、
前記研磨にあたり、磁性体が混入された研磨用スラリーを供給して前記研磨パッドと前記被研磨物との間に介在させ、
前記研磨パッドと前記被研磨物との間に介在する前記研磨用スラリー中における前記磁性体の分布状態を、磁力を発生させることによって可変させる
ことを特徴とする研磨方法。
【請求項８】
前記磁力の発生を前記研磨定盤側から行う
ことを特徴とする請求項７記載の研磨方法。
【請求項９】
前記磁力の発生を前記研磨ヘッド側から行う
ことを特徴とする請求項７記載の研磨方法。
【請求項１０】
前記磁力の発生を前記研磨定盤側と前記研磨ヘッド側との両方から行う
ことを特徴とする請求項７記載の研磨方法。
【請求項１１】
前記磁力の発生を、個別の電圧印加が可能な複数の電磁石を用いて行う
ことを特徴とする請求項７記載の研磨方法。
【請求項１２】
前記複数の電磁石が同心円状に配されている
ことを特徴とする請求項１１記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦化技術の一つであるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing；化学的機械的研磨）を行う研磨装置および研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程においては、ウエハ基板等の平坦化のために、平坦化技術の一つであるＣＭＰを用いることが広く知られている。ＣＭＰは、通常、ウエハ基板等の被研磨物の被研磨面と研磨パッドの研磨面とが互いに対向するように配置し、その間に研磨剤としての機能を有した液状の研磨用スラリーを供給しつつ、被研磨面と研磨面とを相対的に摺擦させることによって行う。これにより、被研磨物の被研磨面が研磨によって平坦化されるのである。
【０００３】
ただし、近年では、半導体装置の微細化等の進展に伴い、ＣＭＰによる平坦化の度合に対する要求も高まりつつある。このことから、例えばウエハ基板上の酸化膜等を平坦化するためのＣＭＰにおいては、研磨用スラリーに添加剤として界面活性剤を混入させることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。界面活性剤が混入された研磨用スラリーを用いて行うＣＭＰでは、その界面活性剤によって被研磨面への保護作用が得られ、また被研磨面上の凸部に対する集中研磨が可能となるため、研磨後の凹凸段差が少ない高平坦化を実現することができ、研磨の均一性や仕上げ面精度等の向上が図れるようになる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１８０６１６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、界面活性剤が混入された研磨用スラリーを用いて行うＣＭＰでは、界面活性剤が混入されていない研磨用スラリーを用いて行う前世代の場合と比較すると、高平坦化が得られる一方で、界面活性剤により研磨レートが低くなってしまい、被研磨面を十分に削り込むことができないおそれがある。この点については、研磨時間を長時間化することによって、十分な削り込み量を確保することも考えられる。ところが、界面活性剤が混入された研磨用スラリーを用いた場合には、研磨時間が長時間化すると、研磨終了付近では被研磨面への界面活性剤による保護作用が強まるため、被研磨面と研磨面との間に発生する摩擦力が高くなる。したがって、研磨終了付近では、凝集したスラリー等がディフェクトの要因となり、いわゆるディッシングやスクラッチ等が生じてしまうおそれがある。さらに、研磨時間の長時間化は、半導体装置製造の効率低下を招く要因にもなる。
【０００６】
また、ＣＭＰでは、被研磨面または研磨パッドの状態等によっては、被研磨面上における研磨の面内分布が悪くなることも考えられる。具体的には、例えば図５に示すように、同一被研磨面上でも、研磨箇所によっては研磨レートに差が生じてしまうことがある。このような面内分布の悪化は、界面活性剤を混入させてもその悪い面内分布を踏襲してしまい、その結果所望の高平坦化が得られない要因となり得る。そして、平坦化不十分による凹凸段差のために、ＣＭＰ後の露光工程においてフォーカスが合わない、といったことを招くおそれがある。
【０００７】
このように、従来におけるＣＭＰでは、ＣＭＰ後における被研磨面の高平坦化を可能にしつつ、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量をも得ることが、必ずしも実現容易ではない。つまり、従来におけるＣＭＰでは、次世代半導体製造プロセスに要求される高平坦化の実現が困難であったり、また半導体装置製造の歩留まり向上や高効率化等が困難である、といった問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、被研磨面上での面内分布の悪化を回避して、ＣＭＰ後における被研磨面の高平坦化を可能にしつつ、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量をも得ることのできる、研磨装置および研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために案出された研磨装置である。すなわち、被研磨物の被研磨面に対する研磨を行って当該被研磨面を平坦化する研磨装置であって、上面に研磨パッドが貼付される研磨定盤と、前記被研磨面を前記研磨パッドと対向させるように前記被研磨物を保持する研磨ヘッドと、磁性体が混入された研磨用スラリーを供給して前記研磨パッドと前記被研磨物との間に介在させるスラリー供給管と、磁力を発生させるとともに当該磁力によって前記研磨パッドと前記被研磨物との間に介在する前記研磨用スラリー中における前記磁性体の分布状態を可変させる磁力発生手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、上記目的を達成するために案出された研磨方法である。すなわち、研磨定盤上に貼付された研磨パッドと被研磨物の被研磨面とが互いに対向するように当該被研磨物を研磨ヘッドに装着し、前記研磨パッドと前記被研磨面とを相対的に摺擦させることによって研磨を行って当該被研磨面を平坦化する研磨方法であって、前記研磨にあたり、磁性体が混入された研磨用スラリーを供給して前記研磨パッドと前記被研磨物との間に介在させ、前記研磨パッドと前記被研磨物との間に介在する前記研磨用スラリー中における前記磁性体の分布状態を、磁力を発生させることによって可変させることを特徴とする。
【００１１】
上記構成の研磨装置および上記手順の研磨方法によれば、磁性体が混入された研磨用スラリーを研磨パッドと被研磨物との間に介在させる。ここで、「磁性体」とは、外部から与えられる磁界に反応して、その磁界が与えられた方向に引き寄せられるものをいい、具体的には、外部磁界を印加しなくても存在する磁化（自発磁化）を持つ強磁性体、あるいは外部磁界を印加したときに磁界と平行な方向に磁化が誘起されるような弱い磁性を持つ常磁性体からなるものが挙げられる。このような磁性体は、研磨用スラリーに混入されることによって、研磨砥粒として機能することになる。
そして、研磨パッドと被研磨物との間に介在する研磨用スラリーに対しては、磁力を発生させることによって、例えばある箇所に磁性体を集中させるといったように、その研磨用スラリー中における磁性体の分布状態を可変させる。
したがって、磁性体の分布が密な箇所ではその磁性体の研磨砥粒としての機能により高研磨レートを確保し、磁性体の分布が疎な箇所では研磨レートを抑える、といったことをコントロールし得るようになる。また、研磨パッド側よりも被研磨面側に磁性体を集中させて、その磁性体が研磨に寄与する度合を高めたり、その逆に磁性体が研磨に寄与する度合を抑える、といったこともコントロールし得るようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の研磨装置および研磨方法によれば、磁性体が混入された研磨用スラリーを用い、その磁性体の分布状態を磁力によって可変させることで、被研磨面上における研磨の面内分布の均一化が図れるようになり、さらには磁性体の疎密度合を通じて研磨レート自体をもコントロールし得るようになる。したがって、ＣＭＰ後における被研磨面の高平坦化を可能にしつつ、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量をも得られるので、歩留まり低下を回避して効率のよい半導体装置の製造が実現可能となり、また次世代半導体製造プロセスに要求される高平坦化の実現に対応することも容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明に係る研磨装置および研磨方法、具体的にはＣＭＰを行うＣＭＰ装置およびＣＭＰ方法について説明する。
【００１４】
〔第１の実施の形態〕
先ず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態におけるＣＭＰ装置の要部構成例を示す図である。
【００１５】
ここで説明するＣＭＰ装置は、図１（ａ）に示すように、上面に研磨パッド１が貼付された研磨定盤２と、その上方にて被研磨物であるウエハ基板を保持する研磨ヘッド３とを備えたものである。また、研磨定盤２の上面側には、研磨用スラリーおよび純水を供給するための各供給管４が配されている。そして、ウエハ基板に対する研磨を行う際には、被研磨面が研磨パッド１と対向するようにウエハ基板を研磨ヘッド３に装着し、その研磨ヘッド３および研磨定盤２をそれぞれ回転させ、その状態で研磨ヘッド３を研磨定盤２に向けて下降させることで、ウエハ基板の被研磨面と研磨定盤２上の研磨パッド１とを摺擦させ、しかもその際に供給管４から研磨用スラリーを供給するとともに必要に応じて純水をも供給するように構成されている。すなわち、ウエハ基板の被研磨面と研磨パッド１とが加圧された状態で、少なくとも研磨用スラリーを介在させつつ、相対的に摺擦することにより、そのウエハ基板の被研磨面を研磨するようになっている。
【００１６】
このような構成は一般的なＣＭＰ装置と略同様であるが、ここで説明するＣＭＰ装置は、以下に述べるような特徴的な構成を備えている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、研磨定盤２内に磁力発生手段５が配設されている。この磁力発生手段５は、磁力を発生させるとともに、その磁力によって詳細を後述する研磨用スラリー中における磁性体の分布状態を可変させるものである。このような磁力発生手段５は、複数の磁石を用いて構成することが考えられる。磁石には、磁性材料からなる永久磁石の他に、電磁石も含まれるものとする。つまり、磁力発生手段５は、永久磁石と電磁石とのいずれを用いて構成しても構わない。ただし、印加電圧によって発生させる磁力の大きさを任意に調整し得る点で、電磁石を用いて構成することが望ましい。
【００１７】
磁力発生手段５を構成する複数の磁石は、研磨定盤２の上面に規則的に配されているものとする。規則的な配置としては、各磁石をマトリクス状に並べたものであってもよいが、その配置数の削減や後述するコントロールの際の容易さや省電力等を考慮すると、各磁石を同心円状に並べて配したものが望ましい。具体的には、図例のように、研磨定盤２の上面に、幅５〜７ｍｍ程度の同心円状に形成された各磁石を、それぞれの間のスペースを１〜２ｍｍ程度にして配置することが考えられる。
【００１８】
また、磁力発生手段５を構成する各磁石が電磁石である場合には、その磁力発生手段５に付随して、電圧調整機構６が設けられているものとする。電圧調整機構６は、磁力発生手段５を構成する各磁石に対して、個別に電圧印加を行うとともに、それぞれへの印加電圧の大きさを調整するためのものである。このような電圧調整機構６は、例えば印加電圧の大きさを調整するボリューム回路を用いて構成することが考えられる。なお、電圧調整機構６が設けられている場合には、その電圧調整機構６が調整する印加電圧によって、磁力発生手段５を構成する各磁石が発生させる磁力の大きさも異なってくるが、磁力発生手段５および電圧調整機構６は、例えばＢｒ（残留磁束密度）が０．５〜１．２Ｔ、ＢＨ（最大エネルギー積）が１５０〜３５０ｋＪ／ｍ3、Ｈｃ（保磁力）が４００〜７００ｋＡ／ｍ程度の磁力発生に対応し得るものとする。
【００１９】
また、ここで説明するＣＭＰ装置は、上述した磁力発生手段５および電圧調整機構６に加えて、供給管４から供給される研磨用スラリーにも大きな特徴がある。ここで、研磨用スラリーについて詳しく説明する。
【００２０】
供給管４を通じて供給される研磨用スラリーは、ウエハ基板の被研磨面を研磨する際の研磨剤としての機能を有した液状のものであり、その具体例としては例えば酸化セリウム（セリア；ＣｅＯ2）系のものが知られている。ただし、研磨用スラリーは、必ずしもセリア系に限定されるものではなく、シリカ、アルミナ、硝酸鉄系であってもよい。
【００２１】
また、研磨用スラリーには、被研磨面の高平坦化を実現すべく、添加剤としての界面活性剤が混入されている。界面活性剤としては、例えばポリアクリル酸アンモニウム塩、またはポリカルボン酸アンモニウム塩を用いる。なお、界面活性剤の混入は、供給管４の途中にて行ってもよいし、あるいは予め界面活性剤が混入された一液タイプの研磨用スラリーを当該研磨用スラリーの供給源に注入することで行うようにしてもよい。
【００２２】
このような研磨用スラリーは一般的なＣＭＰ装置で用いられるものと略同様であるが、ここで説明する研磨用スラリーは、以下に述べるような特徴的な構成を備えている。すなわち、ここで説明する研磨用スラリーは、界面活性剤に加えて、強磁性または常磁性の磁性体が混入されている。ここで、「強磁性」とは、外部磁界を印加しなくても存在する磁化（自発磁化）を持つ磁性をいう。また、「常磁性」とは、外部磁界を印加したときに磁界と平行な方向に磁化が誘起されるような弱い磁性をいう。すなわち、ここでいう「磁性体」は、外部から与えられる磁界に反応して、その磁界が与えられた方向に引き寄せられるものである。
【００２３】
例えば、磁性体としては、強磁性体であるフェロ磁性の鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）またはこれらの化合物のいずれかを用いることが考えられる。化合物としては、ＭｘＭｙ（Ｍ＝Ｆｅ，Ｃｏ，ＮＩから選ばれる少なくとも一種類の元素、Ｎ＝ホウ素（Ｂ），炭素（Ｃ），窒素（Ｎ），酸素（Ｏ），アルミニウム（Ａｌ），ケイ素（Ｓｉ），チタン（Ｔｉ），バナジウム（Ｖ），クロム（Ｃｒ），ガリウム（Ｇａ），ゲルマニウム（Ｇｅ），ジルコニウム（Ｚｒ），ニオブ（Ｎｂ），モリブデン（Ｍｏ），ルテニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ），銀（Ａｇ），ハフニウム（Ｈｆ），タンタル（Ｔａ），タングステン（Ｗ），白金（Ｐｔ），金（Ａｕ）から選ばれる少なくとも一種類の元素）が挙げられる。また、その他にも、例えば強磁性体であるフェリ磁性を持つペロブスカイト酸化物（ＢｉＦｅＯ3とＰＬＺＴ）を用いることが考えられる。このペロブスカイト酸化は、強磁性と強誘電ヒステリシス特性を同時に持つ。ただし、磁性体は、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００２４】
図２は、本発明に係るＣＭＰ装置で用いられる研磨用スラリーの成分の一具体例を示す説明図である。セリア系の研磨用スラリーであれば、図例のような成分比にて界面活性剤および磁性体を混入させることが考えられる。
【００２５】
以上のような磁性体が混入された研磨用スラリーでは、磁性体がスラリーの分散剤の働きをし、界面活性剤をうまく分散させることになる。しかも、磁性体は、研磨用スラリーに混入されることによって、研磨砥粒として機能することになる。したがって、磁性体の混入によって、研磨用スラリーは、界面活性剤による凹凸段差緩和性能を持たせたまま、磁性体によって研磨レートが高くなるのである。
【００２６】
次に、以上のように構成されたＣＭＰ装置が行う処理動作例、すなわち本発明の第１の実施の形態におけるＣＭＰ方法について説明する。
【００２７】
ＣＭＰを行うのにあたっては、ＣＭＰ装置の研磨ヘッド３にウエハ基板を装着し、その研磨ヘッド３および研磨定盤２をそれぞれ回転させ、その状態で研磨ヘッド３を研磨定盤２に向けて下降させる。そして、ウエハ基板の被研磨面と研磨パッド１とが互いに加圧された状態で、その間に研磨用スラリーおよび必要に応じて純水を介在させつつ、被研磨面と研磨パッド１とを相対的に摺擦することにより、そのウエハ基板の被研磨面を研磨する。つまり、供給管４を通じて供給された研磨用スラリーを被研磨面と研磨パッド１との間に介在させつつ、その被研磨面に対する研磨を行う。
【００２８】
ただし、ＣＭＰの開始当初には、第１ステップとして、電圧調整機構６が磁力発生手段５に対して電圧印加を行うことなく、すなわち磁力発生手段５を構成する各磁石に磁力を発生させることなく、被研磨面に対する研磨を行う。したがって、被研磨面と研磨パッド１との間に介在する研磨用スラリーについては、磁性体が均一に分布していることになるので、界面活性剤の保護作用の働きが期待でき、被研磨面における凹凸段差の緩和が図れるようになる。つまり、研磨後の凹凸段差が少ない高平坦化の実現が可能となる。この第１ステップの研磨は、所望の平坦度が得られるまで行う。具体的には、例えば研磨定盤２のトルク変化から界面活性剤の保護作用が終了したか否かを判断し得るので、そのトルク変化の検出結果に基づいて研磨終了の判定を行えばよい。
【００２９】
その後は、第２ステップとして、電圧調整機構６が磁力発生手段５を構成する各磁石のうちの一部に対して電圧印加を行い、その一部の磁石に磁力を発生させた状態で、被研磨面に対する研磨を行う。どの磁石に電圧印加を行うかは、例えば電圧印加を行わずに研磨を終了したウエハ基板について予め行っておいた膜厚測定の結果を基に、ＣＭＰ装置における研磨の面内分布が判定できるので、その面内分布から研磨レートの低い研磨箇所を認識することで決定すればよい。すなわち、研磨レートの低い研磨箇所に対応する位置に配された一つまたは複数の磁石に対して、電圧印加を行うようにする。このような一部の磁石に磁力を発生させて研磨を行えば、その磁石に対応する研磨箇所に研磨用スラリー中の磁性体が集中することになる。したがって、磁性体が集中し、その分布が密な箇所では、その磁性体の研磨砥粒としての機能により、高研磨レートを確保し得るようになる。その一方で、磁性体の分布が疎な箇所では、研磨レートを抑えられるようになる。これは、磁性体がセリアやシリカ等よりも大きく、より研磨を促進させるためである。その結果、第２ステップの研磨を、被研磨面における残膜が所望厚さとなるまで継続すれば、被研磨面上での面内分布の悪化を解消することが可能となる。しかも、そのために、研磨時間の長時間化を要することもなく、さらには十分な削り込み量を確保することも可能となる。
【００３０】
また、その他にも、第１の実施の形態におけるＣＭＰ方法としては、以下のような手順のものが考えられる。例えば、ＣＭＰの開始当初には、第１ステップとして、電圧調整機構６が磁力発生手段５を構成する全ての磁石に対して電圧印加を行い、各磁石に磁力を一律に発生させた状態で、被研磨面に対する研磨を行う。このような第１ステップの研磨を行えば、研磨用スラリー中の磁性体が研磨定盤２側に集中することになる。すなわち、ウエハ基板が保持されている研磨ヘッド３側には、磁性体の分布が疎となり、主に界面活性剤の保護作用が働くことになる。これにより、被研磨面における凹凸段差の緩和が図れ、研磨後の凹凸段差が少ない高平坦化の実現が可能となる。
【００３１】
そして、例えば研磨定盤２のトルク変化から研磨終了を判定した後は、続いて、第２ステップとして、電圧調整機構６が磁力発生手段５に対して電圧印加を行うことなく、あるいは磁力発生手段５を構成する各磁石のうちの一部に対して電圧印加を行い、被研磨面に対する研磨を行う。このような手順で被研磨面に対する研磨を行った場合であっても、被研磨面上での面内分布の悪化を解消することが可能となる。
【００３２】
なお、ＣＭＰにあたっては、上述した二通りの手順のどちらを用いても構わないが、研磨用スラリー中における磁性体の種類やその混入量等を総合的に勘案しつつ、いずれを選択するか適宜決定すればよい。また、いずれの手順においても、第１ステップと第２ステップを入れ替えて実行しても構わない。
【００３３】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。ただし、ここでは、上述した第１の実施の形態の場合との相違点を説明し、同様の内容についてはその説明を省略する。図３は、本発明の第２の実施の形態におけるＣＭＰ装置の要部構成例を示す図である。
【００３４】
ここで説明するＣＭＰ装置は、図３（ａ）に示すように、研磨ヘッド３内に磁力発生手段５が配設されている。すなわち、研磨ヘッド３は、ウエハ基板７の被装着面を保護するためにゴム等の弾性部材からなるメンブレンサポート８と、研磨時におけるウエハ基板７の飛び出しを防ぎ、かつ、研磨パッド１と接してリバウンド効果を生じさせるために、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂等の弾性部材からなるリテーナリング９とに加えて、磁力発生手段５と、これに付随する電圧調整機構６とを備えている。
【００３５】
磁力発生手段５は、第１の実施の形態の場合と同様に、例えば複数の電磁石が同心円状に並べて配されたものである。また、電圧調整機構６についても、第１の実施の形態の場合と同様であり、磁力発生手段５を構成する各磁石に対して、個別に電圧印加を行うとともに、それぞれへの印加電圧の大きさを調整し得るようになっている。さらに、研磨の際に用いる研磨用スラリーについても、第１の実施の形態の場合と同様である。すなわち、供給管４を通じて供給される研磨用スラリーには、界面活性剤に加えて、磁性体が混入されている。
【００３６】
次に、以上のように構成されたＣＭＰ装置が行う処理動作例、すなわち本発明の第２の実施の形態におけるＣＭＰ方法について説明する。
【００３７】
ここで説明するＣＭＰでは、その開始当初、第１ステップとして、電圧調整機構６が磁力発生手段５に対して電圧印加を行うことなく、すなわち磁力発生手段５を構成する各磁石に磁力を発生させることなく、被研磨面に対する研磨を行う。したがって、被研磨面と研磨パッド１との間に介在する研磨用スラリーについては、磁性体が均一に分布していることになるので、界面活性剤の保護作用の働きが期待でき、被研磨面における凹凸段差の緩和が図れるようになる。つまり、研磨後の凹凸段差が少ない高平坦化の実現が可能となる。
【００３８】
そして、例えばトルク変化の検出結果に基づいて所望の平坦度が得られたと判定した後は、第２ステップとして、電圧調整機構６が磁力発生手段５を構成する各磁石のうちの一部に対して電圧印加を行い、その一部の磁石に磁力を発生させた状態で、被研磨面に対する研磨を行う。どの磁石に電圧印加を行うかは、例えば事前の膜厚測定結果に基づき研磨レートの低い研磨箇所を認識することで決定すればよい。このような一部の磁石に磁力を発生させて研磨を行えば、その磁石に対応する研磨箇所に研磨用スラリー中の磁性体が集中することになるのでその磁性体の研磨砥粒としての機能により、高研磨レートを確保し得るようになる。その一方で、磁性体の分布が疎な箇所では、研磨レートを抑えられるようになる。その結果、第２ステップの研磨を、被研磨面における残膜が所望厚さとなるまで継続すれば、被研磨面上での面内分布の悪化を解消することが可能となる。しかも、そのために、研磨時間の長時間化を要することもなく、さらには十分な削り込み量を確保することも可能となる。
【００３９】
また、第２の実施の形態における第２ステップでは、電圧調整機構６が磁力発生手段５を構成する全ての磁石に対して電圧印加を行い、各磁石に磁力を一律に発生させた状態で、被研磨面に対する研磨を行ってもよい。このような全ての磁石に磁力を発生させて研磨を行えば、研磨用スラリー中の磁性体が研磨ヘッド３側に集中することになる。すなわち、ウエハ基板の被研磨面側での磁性体の分布が密となり、その被研磨面の全体に対して高研磨レートを確保し得るようになる。これにより、被研磨面における研磨量の調整が図れるようになる。
【００４０】
なお、上述した第２の実施の形態においても、第１ステップと第２ステップを入れ替えて実行しても構わない。
【００４１】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。ただし、ここでも、上述した第１または第２の実施の形態の場合との相違点を説明し、同様の内容についてはその説明を省略する。
【００４２】
ここで説明するＣＭＰ装置は、研磨定盤２内および研磨ヘッド３内のそれぞれに磁力発生手段５が配設されているとともに、それぞれの磁力発生手段５に付随して電圧調整機構６が設けられている。供給管４から供給される研磨用スラリーについては、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００４３】
次に、以上のように構成されたＣＭＰ装置が行う処理動作例、すなわち本発明の第３の実施の形態におけるＣＭＰ方法について説明する。
【００４４】
ここで説明するＣＭＰにおいても、第１の実施の形態の場合と同様に、第１ステップとして電圧調整機構６が磁力発生手段５に対して電圧印加を行うことなく被研磨面に対する研磨を行い、その後、第２ステップとして、研磨定盤２内および研磨ヘッド３内の少なくとも一方における電圧調整機構６が磁力発生手段５を構成する各磁石のうちの一部に対して電圧印加を行い、その一部の磁石に磁力を発生させた状態で、被研磨面に対する研磨を行う。これにより、第１ステップでは研磨後の凹凸段差が少ない高平坦化の実現が可能となり、また第２ステップでは被研磨面上での面内分布の悪化を研磨時間の長時間化を要することなく解消することが可能となる。
【００４５】
また、その他にも、第３の実施の形態におけるＣＭＰ方法としては、以下のような手順のものが考えられる。図４は、本発明の第３の実施の形態におけるＣＭＰ方法の概念を示す模式図である。
【００４６】
例えば、ＣＭＰの開始当初には、図４（ａ）に示すように、第１ステップとして、研磨定盤２内の磁力発生手段５のみが磁力を発生させた状態で、被研磨面に対する研磨を行う。このとき、電圧調整機構６は、磁力発生手段５を構成する全ての磁石に対して電圧印加を行い、各磁石に磁力を一律に発生させる。このような第１ステップの研磨を行えば、研磨用スラリー中の磁性体粒子１０が研磨定盤２側に集中することになる。すなわち、ウエハ基板７における被研磨面、さらに詳しくは例えばウエハ基板７上に成膜された酸化膜７ａの表面には、磁性体粒子１０の分布が疎となり、主に界面活性剤１１が吸着することとなり、その界面活性剤１１の保護作用が働くことになる。これにより、酸化膜７ａの表面における凹凸段差の緩和が図れ、研磨後の凹凸段差が少ない高平坦化の実現が可能となるのである。
【００４７】
そして、例えば研磨定盤２のトルク変化から研磨終了を判定した後は、続いて、図４（ｂ）に示すように、第２ステップとして、研磨ヘッド３内の磁力発生手段５のみが磁力を発生させた状態で、被研磨面に対する研磨を行う。このときも、電圧調整機構６は、磁力発生手段５を構成する全ての磁石に対して電圧印加を行い、各磁石に磁力を一律に発生させる。このような第２ステップの研磨を行えば、研磨用スラリー中の磁性体粒子１０が研磨ヘッド３側に集中することになる。すなわち、ウエハ基板７上に成膜された酸化膜７ａの表面に磁性体粒子１０が集まり、高研磨レートを確保して被研磨面における研磨量の調整が図れるようになる。これにより、酸化膜７ａの残膜量（除去量）を所望の膜厚に調整し、これと同時に膜厚の分布（均一性）を調整することも可能となるのである。
【００４８】
なお、上述した第３の実施の形態においても、第１ステップと第２ステップを入れ替えて実行しても構わない。また、図４を用いて説明した手順においては、磁力発生手段５を構成する各磁石に一律に磁力を発生させるだけではなく、そのうちの一部に対して磁力を発生させることを組み合わせてもよい。
【００４９】
以上に説明したように、第１〜第３の実施の形態におけるＣＭＰ装置およびＣＭＰ方法においては、磁性体が混入された研磨用スラリーを研磨パッド１とウエハ基板７との間に介在させるとともに、磁力を発生させることによってその研磨用スラリー中における磁性体の分布状態を可変させるので、磁性体の分布が密な箇所ではその磁性体の研磨砥粒としての機能により高研磨レートを確保し、磁性体の分布が疎な箇所では研磨レートを抑える、といったことをコントロールし得るようになる。また、研磨パッド側よりも被研磨面側に磁性体を集中させて、その磁性体が研磨に寄与する度合を高めたり、その逆に磁性体が研磨に寄与する度合を抑える、といったこともコントロールし得るようになる。つまり、被研磨面上における研磨の面内分布の均一化が図れるようになり、さらには磁性体の疎密度合を通じて研磨レート自体をもコントロールし得るようになる。したがって、ＣＭＰ後における被研磨面の高平坦化を可能にしつつ、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量をも得られるので、歩留まり低下を回避して効率のよい半導体装置の製造が実現可能となり、また次世代半導体製造プロセスに要求される高平坦化の実現に対応することも容易となる。
【００５０】
また、第１の実施の形態で説明したように、研磨定盤２の側から磁力発生を行えば、その研磨定盤２上の全面について磁性体の分布をコントロールし得るようになるので、例えばウエハ基板７のエッジ近傍における面内分布の不均一についても、これを解消することが容易となる。一方、第２の実施の形態で説明したように、研磨ヘッド３の側から磁力発生を行えば、ウエハ基板７の大きさに合わせて磁力発生を行うことになるので、研磨定盤２の側から磁力発生を行う場合に比べて、構成の簡素化や消費電力の削減等に対応することが容易となる。さらに、第３の実施の形態で説明したように、研磨定盤２および研磨ヘッド３の両方の側から磁力発生を行い得るようにすれば、図４を用いて説明した手順によるＣＭＰが可能になることに加え、様々な態様で生じ得る面内分布の不均一についてもこれに柔軟に対応し得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＣＭＰ装置の要部構成例を示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面的な模式図である。
【図２】本発明に係るＣＭＰ装置で用いられる研磨用スラリーの成分の一具体例を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるＣＭＰ装置の要部構成例を示す図であり、（ａ）はその側断面図、（ｂ）はその平面的な模式図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態におけるＣＭＰ方法の概念を示す模式図であり、（ａ）は研磨定盤の側から磁力を発生させた場合の状態を示す図、（ｂ）は研磨ヘッドの側から磁力を発生させた場合の状態を示す図である。
【図５】研磨箇所による研磨レートのばらつきの一具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…研磨パッド、２…研磨定盤、３…研磨ヘッド、４…供給管、５…磁力発生手段、６…磁力調整手段、７…ウエハ基板、７ａ…酸化膜、１０…磁性体粒子、１１…界面活性剤
【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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