(57)【要約】【課題】  化学機械研磨法による埋め込み配線の形成後に残留する研磨剤を十分に除去し、研磨剤による埋め込み配線のダメージを防止することを目的とする。【解決手段】研磨対象のウエハ２を保持する本体７の外周にシール部材９を介して本体７を覆うカバー８が設置された研磨ヘッド１を、本体７との隙間１８に臨んだカバー８の周縁部に、本体７の周方向に沿って間隔をおいて複数の貫通穴２３あるいは切欠き部が形成された構成とする。これによって、隙間１８に研磨剤が残留しにくくなり、研磨剤１１が残留したとしても、研磨ヘッド１の外部から隙間１８に純水１２などの洗浄流体を供給することにより、研磨剤１１の置換効率を高め、隙間１８から効率的に除去できる。【選択図】  図１
2006100607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象のウエハを保持する本体の外周にシール部材を介して前記本体を覆うカバーが設置された研磨ヘッドにおいて、前記本体との隙間に臨んだカバーの周縁部に前記本体の周方向に沿って間隔をおいて複数の貫通穴あるいは切欠き部が形成された研磨ヘッド。
【請求項２】
研磨対象のウエハを保持する本体の外周にシール部材を介して前記本体を覆うカバーが設置された研磨ヘッドにおいて、前記カバーの周縁端部とシール部材の端部とが同一平面上に位置するように配置された研磨ヘッド。
【請求項３】
研磨対象のウエハを保持する本体の外周にシール部材を介して前記本体を覆うカバーが設置された研磨ヘッドにおいて、外部からの洗浄流体を前記本体とカバーの周縁部との隙間に導入する洗浄流体導入路が前記カバーに設けられた研磨ヘッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の研磨ヘッドにウエハを保持した状態で、前記研磨ヘッドの外部から洗浄流体を供給することにより、前記研磨ヘッドの本体とカバーとの間に残留した研磨剤を洗浄除去する研磨ヘッドの洗浄方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに保持され圧接されるウエハを研磨する研磨パッドと、前記研磨ヘッドに保持されたウエハと前記研磨パッドとの間に薬液を含んだ研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、研磨終了後に研磨パッドから離間された前記ウエハおよび研磨ヘッドに前記研磨剤を洗浄除去する洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段とを有した化学機械研磨装置。
【請求項６】
ウエハ上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜にホールとトレンチの少なくとも一方である開口部を形成する工程と、前記開口部を含んだ絶縁膜上に導電膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の表面が露出するまで前記導電膜を研磨剤を用いて化学機械研磨して前記開口部に導電膜を残す研磨工程とを行う半導体装置の製造方法において、前記研磨工程で、請求項１から請求項３のいずれかの研磨ヘッドにウエハを保持して化学機械研磨を行い、研磨終了後に前記ウエハの表面に残留した研磨剤を前記研磨ヘッドの外部から供給する洗浄流体で洗浄除去するとともに、前記ウエハを保持した研磨ヘッドに残留した研磨剤を前記研磨ヘッドに対する洗浄流体と同一または異なる洗浄流体を前記研磨ヘッドの外部から供給して洗浄除去する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
絶縁膜に開口部を形成する工程で、トレンチを形成するとともに、前記トレンチ内の所定部分に前記ウエハあるいは絶縁膜の下層に形成された下層配線と接続するためのスルーホールを形成する請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
洗浄流体として純水を用いる請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
洗浄流体としてベンゾトリアゾールまたはその誘導体を含んだ薬液を用いる請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
ベンゾトリアゾールまたはその誘導体の濃度が０．０１から０．３ｗｔ％である請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
導電膜が、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、アルミニウム、銅、銀、金、及び白金の中から選ばれる１種、または数種、またはそれを含んだ合金よりなる請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウエハの化学機械研磨に用いられる研磨ヘッド、化学機械研磨装置、および研磨ヘッドの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化及び高速化に伴って、低誘電率の絶縁膜および低抵抗の銅配線を用いる技術が提案されている。配線抵抗を低減するためには、多層配線技術が必要となり、その埋め込み配線構造の形成には化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）の技術が必須となる。
【０００３】
たとえば銅を埋め込み配線材料とするときには、トレンチまたはスルーホールを形成した絶縁膜（層間絶縁膜）上に銅を堆積して導電膜を形成した後に、ウエハ表面を研磨剤で化学機械研磨してトレンチまたはスルーホールの外部の導電膜を全て除去することにより、配線となる部分にのみ導電膜を残し、絶縁膜中に埋め込み配線構造を形成する。
【０００４】
この化学機械研磨工程では、ウエハに対する研磨布の相対速度，研磨圧力などの研磨条件や研磨剤，研磨布等の使用材料などの違いで研磨後の表面状態が大きく異なるため、高度な技術が要求される。また化学機械研磨工程は、薬液を含んだ研磨剤を用いて研磨対象の膜の表面に所定の変質層を形成し、その変質層を研磨布で研磨して除去するものであるため、配線材料とした銅が腐食しやすいという問題がある。後者の問題については、研磨直後にウエハ表面に残留する研磨剤を純水等で洗浄除去する対策がとられている（たとえば特許文献１）。
【０００５】
図５は従来の化学機械研磨装置の構成を示す。図５（ａ）において、１はウエハ２を保持する研磨ヘッドであり、３は研磨布４が貼り付けられた研磨定盤であり、５は研磨剤供給ノズルであり、６は純水供給ノズルである。研磨ヘッド１は、ウエハ２を保持する本体７の周囲を囲むようにカバー８が取り付けられ、本体７とカバー８との間がシール部材９でシールされている。本体７の下面周縁部にはウエハ保持リング（リテーナ）1０が取り付けられている。
【０００６】
この化学機械研磨装置において、図５（ｂ）に示すように、研磨ヘッド１に保持したウエハ２を研磨布４に押し付けた状態で、研磨剤供給ノズル５から薬液を含んだスラリー状の研磨剤１１を供給しながら、研磨ヘッド１及び研磨定盤３を回転させてウエハ２と研磨布４との間に所定の相対速度を発生させることにより、ウエハ２の表面に形成された導電膜を研磨剤１１で研磨除去する。この際の研磨剤１１は一般に化学薬液と研磨粒子とを含んだものが用いられるが、研磨粒子を含まないものを用いて研磨対象の膜の表面の変質層を直接に研磨布４で研磨する場合もある。
【０００７】
研磨終了後に、図５（ｃ）に示すように、研磨ヘッド１を研磨布４から離間させ、研磨ヘッド１に対して純水供給ノズル６から純水１２を供給して、ウエハ２の表面に残留した研磨剤１１を洗浄除去する。純水１２は半導体製造に用いられる高純度な超純水である。
【０００８】
図６はウエハ２の拡大断面図である。ウエハ２の表面には、半導体素子をはじめとする能動素子やそれらを相互に接続するダマシン配線などが形成されているが、ここでは簡略に示している。
【０００９】
図６（ａ）は化学機械研磨前のウエハ２の状態を示す。ウエハ２の上に絶縁膜１３が形成され、絶縁膜１３に埋め込み配線溝１４が形成され、埋め込み配線溝１４を含む絶縁膜１３の上にバリア膜１５を介して導電膜１６が形成されている。絶縁膜１３は、ＳｉＯ２のような無機系材料やＳｉＯ２よりも誘電率が低い炭化水素類などの有機系材料からなる。バリア膜１５は、導電膜１６が絶縁膜１３の内部へ拡散するのを防止する目的で形成されるもので、窒化チタン、タンタル、窒化タンタルなど（以下単に窒化タンタルという）からなる。導電膜１６は銅などの低抵抗材料（以下単に銅という）からなる。
【００１０】
このように銅を埋め込み配線材料として導電膜１６が形成されている場合、通常は研磨を２段階に分けて行う。
第１の研磨工程で、バリア膜１５が露出するまで導電膜１６を研磨する。その際には一般に、導電膜１６の材料に対してバリア膜１５の材料の研磨速度が小さくなる選択比の条件を使用する。絶縁膜１３の一部が露出することもあるので、絶縁膜１３の研磨速度も小さい条件を使用する。第２の研磨工程で、バリア膜１５を除去する。このときの研磨速度は一般に、導電膜１６、バリア膜１５、絶縁膜１３に差がない選択比の条件を使用する。
【００１１】
図６（ｂ）は、少なくとも絶縁膜１３の表面が露出するまで研磨した直後のウエハ２の状態を示す。この段階で埋め込み銅配線１７が形成されている。ウエハ２の表面には研磨剤１１が残留している。
【００１２】
図６（ｃ）は、研磨されたウエハ２の表面を純水１２で洗浄した後の状態を示す。ウエハ２の表面に残留していた研磨剤１１は除去されている。
【特許文献１】特表２００３−５２９４５７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記した従来の化学機械研磨装置では、図７（ａ）に示すように、研磨直後に研磨ヘッド１の本体７（ウエハ保持リング１０を含む）とカバー８との隙間１８に研磨剤１１が表面張力により残留し、ウエハ２の洗浄の際も隙間１８には純水１２が回り込みにくいため洗浄不十分となり、隙間１８に依然として研磨剤１１が残留することがある。そして、残留した研磨剤１１が、図７（ｂ）（ｃ）に示すようにウエハ２の表面へ流れ出す。
【００１４】
その結果、ウエハ２の表面に流れ出た研磨剤１１によって、図８に示すように、埋め込み銅配線１７の一部が化学的にエッチングされ、埋め込み銅配線１７の表面に凹部１７ａが発生したり、バリア膜１５との界面にスリット１７ｂが発生する。凹部１７ａやスリット１７ｂが発生すると、埋め込み銅配線１７の断面積が小さくなるため、配線抵抗が設計値よりも高くなったり、バリア膜１５と埋め込み銅配線１７との界面でマイグレーションが起こるなど、配線の信頼性を損なう要因となる。極端な段差が生じると、上層埋め込み配線の形成時に上層配線間に埋め込み銅配線１７が位置して、配線間の短絡を生じる場合もある。
【００１５】
本発明は上記問題を解決するもので、化学機械研磨法による埋め込み配線の形成後に残留する研磨剤を十分に除去し、研磨剤による埋め込み配線のダメージを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の研磨ヘッドは、研磨対象のウエハを保持する本体の外周にシール部材を介して前記本体を覆うカバーが設置された研磨ヘッドにおいて、前記本体との隙間に臨んだカバーの周縁部に、前記本体の周方向に沿って間隔をおいて複数の貫通穴あるいは切欠き部が形成されたことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、シール部材によって形成されるカバー周縁部と本体との間の隙間には研磨剤が残留しにくく、前記隙間に研磨剤が残留したとしても、研磨ヘッドの外部から隙間に洗浄流体を供給することにより、つまり隙間の解放端側から隙間内に向けて、あるいは貫通穴あるいは切欠き部を通じて隙間に向けて洗浄流体を供給することにより、研磨剤の洗浄流体による置換効率を高め、残留した研磨剤を容易に効率的に除去できる。
【００１８】
本発明の第２の研磨ヘッドは、研磨対象のウエハを保持する本体の外周にシール部材を介して前記本体を覆うカバーが設置された研磨ヘッドにおいて、前記カバーの周縁端部とシール部材の端部とが同一平面上に位置するように配置されたことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、カバーと本体との間には解放した隙間はほとんど存在せず、したがって研磨剤は残留しにくく、研磨剤が残留したとしても、研磨ヘッドの外部から洗浄流体を供給することによって容易に効率的に除去できる。
【００２０】
本発明の第３の研磨ヘッドは、研磨対象のウエハを保持する本体の外周にシール部材を介して前記本体を覆うカバーが設置された研磨ヘッドにおいて、外部からの洗浄流体を前記本体とカバーの周縁部との隙間に導入する洗浄流体導入路が前記カバーに設けられたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、本体とカバーの周縁部との隙間に研磨剤が残留したとしても、研磨ヘッドの外部から洗浄流体導入路を通じて前記隙間に洗浄流体を供給することによって容易に効率的に除去できる。
【００２２】
本発明の研磨ヘッドの洗浄方法は、上記した第１から第３のいずれかの研磨ヘッドにウエハを保持した状態で、前記研磨ヘッドの外部から洗浄流体を供給することにより、前記研磨ヘッドの本体とカバーとの間に残留した研磨剤を洗浄除去することを特徴とする。
【００２３】
これによれば、研磨ヘッドの本体とカバーとの間というウエハ近傍部位に研磨剤が残留しても、研磨ヘッドの外部から供給する洗浄流体によって効率的に洗浄除去できる。よって、研磨ヘッドに保持されたウエハ上に研磨剤が残ることを防止できる。
【００２４】
本発明の化学機械研磨装置は、上記した第１から第３のいずれかの研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに保持され圧接されるウエハを研磨する研磨パッドと、前記研磨ヘッドに保持されたウエハが圧接される前記研磨パッド上に薬液を含んだ研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、研磨終了後に研磨パッドから離間された前記ウエハおよび研磨ヘッドに前記研磨剤を洗浄除去する洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段とを有したことを特徴とする。
【００２５】
これによれば、研磨ヘッドの本体とカバーとの間というウエハ近傍部位に研磨剤が残留したとしても、研磨ヘッドの外部から供給する洗浄流体によって、残留した研磨剤を効率的に洗浄除去できる。よって、研磨ヘッドに保持されたウエハ上に研磨剤が残ることを防止できる。
【００２６】
本発明の半導体装置の製造方法は、ウエハ上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜にホールとトレンチの少なくとも一方である開口部を形成する工程と、前記開口部を含んだ絶縁膜上に導電膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の表面が露出するまで前記導電膜を研磨剤を用いて化学機械研磨して前記開口部に導電膜を残す研磨工程とを行う半導体装置の製造方法において、前記研磨工程で、上記した第１から第３のいずれかの研磨ヘッドにウエハを保持して化学機械研磨を行い、研磨終了後に前記ウエハの表面に残留した研磨剤を前記研磨ヘッドの外部から供給する洗浄流体で洗浄除去するとともに、前記ウエハを保持した研磨ヘッドに残留した研磨剤を前記研磨ヘッドに対する洗浄流体と同一または異なる洗浄流体を前記研磨ヘッドの外部から供給して洗浄除去することを特徴とする。
【００２７】
これによれば、研磨ヘッドに保持されたウエハの近傍に研磨剤が残留しにくく、研磨剤が残留したとしても、研磨ヘッドの外部からの洗浄流体で容易に効率的に除去できるため、研磨ヘッドからウエハ上への研磨剤の流れ込みを防止することができ、ウエハの開口部内に残した導電膜に研磨剤に起因する不良が発生するのを防止して、ダメージのない埋め込み配線を形成することが可能となる。
【００２８】
上記した半導体装置の製造方法において、絶縁膜に開口部を形成する工程で、トレンチを形成するとともに、前記トレンチ内の所定部分に前記ウエハあるいは絶縁膜の下層に形成された下層配線と接続するためのスルーホールを形成することを特徴とする。これによれば、ホールやトレンチ内に残す導電膜に研磨剤に起因する不良が発生するのを防止できることから、ダメージのない多層配線構造を実現できる。
【００２９】
洗浄流体として純水を用いることができる。一般的に研磨剤（スラリー）を除去するのに装置内で使用しているものが純水であるため、好都合である。
洗浄流体としてベンゾトリアゾールまたはその誘導体を含んだ薬液を用いることができる。ベンゾトリアゾールは銅の腐食防止剤として作用するので好都合である。
【００３０】
ベンゾトリアゾールまたはその誘導体の濃度は０．０１から０．３ｗｔ％であるのが好ましい。０．０１ｗｔ％未満では防食効果が低く、０．３ｗｔ％を超えると銅上に残存してその後の洗浄で除去しきれない恐れがあるからである。
【００３１】
導電膜は、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、アルミニウム、銅、銀、金、及び白金の中から選ばれる１種、または数種、またはそれを含んだ合金で形成することができる。これらの内、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、窒化タングステンはバリア層として、その他は配線やコンタクトとして用いられる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の各研磨ヘッドは、カバーに貫通穴あるいは切欠き部あるいは洗浄流体導入路を形成したことにより、カバーと本体との間に研磨剤が残留しにくく、残留したとしても洗浄時における研磨剤の洗浄流体による置換効率が従来よりも高くなり、この部分に残留した研磨剤がウエハ表面に流れ出して悪影響を及ぼすのを防止できる。
【００３３】
よって、かかる研磨ヘッドを備えた化学機械研磨装置を用いてＣＭＰ法で埋め込み配線が形成された直後のウエハにあっては、ダメージのない埋め込み銅配線を残すことができ、ウエハより形成される半導体装置の埋め込み配線の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態における研磨ヘッドの構成を示す断面図及び側面図である。
【００３５】
この研磨ヘッドを備える化学機械研磨装置は、従来のものとほぼ同様の構成を有しており、図５を援用して説明すると、ウエハ２を保持するための研磨ヘッド１と、研磨布４が貼り付けられた研磨定盤３と、研磨剤供給ノズル５と、純水供給ノズル６とを有している。
【００３６】
図１に示すように、研磨ヘッド１（従来のものと区別するため、研磨ヘッド１Ａという）は、研磨対象のウエハ２を保持するための本体７と、本体７の周囲を囲むカバー８と、本体７とカバー８との間をシールするリング状のシール部材９とを有している。
【００３７】
本体７は、円板状に形成されており、研磨定盤３に対向配置される下面に弾性材からなるバッキングフィルム２１が取付けられ、バッキングフィルム２１に形成された穴を通してウエハ２を吸着する真空吸着部（図示せず）が設けられている。本体７の下面周縁部には、研磨加工中のウエハ２が本体７の外方にずれるのを防止する保持リング１０がバッキングフィルム２１を取り巻くように取付けられている。
【００３８】
本体７の上面中央部には、本体７の厚み方向に伸びる軸部２２が連結部材２２ａを介して回動自在に取付けられている。この軸部２２は、本体７に保持されたウエハ２を研磨布４に圧接する研磨位置と研磨布４から離間した待機位置とに配置すべく、本体７を水平方向および上下方向に移動させるとともに、研磨布４に接触したウエハ２を研磨すべく、本体７を回転およびスライドさせ、かつその際の研磨布４とウエハ２との摩擦抵抗に対して軸部２２自体が連結部材２２ａを中心にフレキシブルに動いて、研磨圧力のウエハ面内分布を均一化する。
【００３９】
カバー８は、本体７の研磨剤による汚れを防止するためのもので、本体７の外周から上面にわたって覆う凹形状に形成されていて、中央穴８ａにおいて軸部２２に外挿されている。カバー８の内周にはピン（図示せず）が設けられており、このピンが本体７の上面周縁部に設けられた接続部材７ａの穴７ｂに係止することで、本体７とカバー８とが同心状に締結され、且つカバー８に対して本体７がある程度の自由度で揺動可能となっている。
【００４０】
この研磨ヘッド１Ａが従来のものと相違するのは、本体７（保持リング１０を含む）との間に形成される隙間１８に臨んだカバー８の周縁部であってシール部材９よりも下方の位置に、本体７の周方向に沿って間隔をおいて複数の貫通穴２３が形成されている点である。
【００４１】
この研磨ヘッド１Ａを備えた化学機械研磨装置においても、従来と同様にして（図５参照）、研磨ヘッド１（１Ａ）に保持したウエハ２を研磨布４に押し付けた状態で、研磨剤供給ノズル５から薬液を含んだスラリー状の研磨剤１１を供給しながら、研磨ヘッド１（1Ａ）及び研磨定盤３を回転させてウエハ２と研磨布４との間に所定の相対速度を発生させることにより、ウエハ２の表面に形成された導電膜を研磨剤１１で研磨する。この際の研磨剤１１は一般に化学薬液と研磨粒子とを含んだものが用いられるが、研磨粒子を含まないものを用いて研磨対象の膜の表面の変質層を直接に研磨布４で研磨する場合もある。
【００４２】
この研磨工程が埋め込み銅配線を形成する工程である時には、従来と同様にして（図６参照）、予めウエハ２の上に絶縁膜１３を形成し、絶縁膜１３に埋め込み配線溝１４を形成し、埋め込み配線溝１４を含む絶縁膜１３の上にバリア膜１５を介して銅などの低抵抗材料（以下単に銅という）からなる導電膜１６を形成しておき、しかる後にバリア膜１５が露出するまで導電膜１６を研磨し、次いでバリア膜１５を研磨して、埋め込み銅配線１７を残す。
【００４３】
研磨終了後に、研磨ヘッド１（１Ａ）を研磨布４から離間させ、研磨ヘッド１（１Ａ）に対して純水供給ノズル６から純水１２を供給して、ウエハ２の表面に残留した研磨剤１１を洗浄除去する。純水１２は半導体製造に用いられる高純度な超純水である。
【００４４】
その際に、研磨ヘッド１Ａが上記した構成を有することにより、ウエハ２の表面に残留した研磨剤１１の洗浄除去を効率的、かつ効果的に行える。すなわち、図１（ｃ）に示すように、研磨ヘッド１Ａにウエハ２を保持した状態で研磨ヘッド１Ａの外部から純水１２を供給することにより、ウエハ２の表面および研磨ヘッド１Ａに残留した研磨剤を洗浄除去するのであるが、研磨ヘッド１Ａのカバー８に貫通穴２３が形成されているため、本体７とカバー８との隙間１８には研磨剤は残留しにくく、図示したように隙間１８に研磨剤１１が残留したとしても、純水１２で置換して貫通穴２３から流出させることができるため、隙間１８から効率的に除去できる。
【００４５】
このことにより、従来のように（図７および図８参照）、隙間１８に残留した研磨剤１１がウエハ２表面に流れ込むこと、それにより埋め込み銅配線１７にスリット等の不良が発生することを防止することができ、ダメージのない埋め込み銅配線１７を形成することが可能である。
【００４６】
この純水１２のようにウエハ２と隙間１８とに同種の洗浄流体を用いる場合は同時に洗浄できるが、異種の洗浄流体を用いる場合は通常、順次に洗浄を行う。
純水１２の他の洗浄流体として、たとえばベンゾトリアゾールまたはその誘導体を含んだ薬液１２ａを使用することができる。この場合は、研磨ヘッド１Ａの外部から純水１２を供給してウエハ２の表面および研磨ヘッド１Ａを洗浄し、その後に本体７とカバー８との隙間１８に主に向けて薬液１２ａを供給して、隙間１８に残留した研磨剤１１を貫通穴２３を通じて除去する。
【００４７】
薬液１２ａは、ベンゾトリアゾールまたはその誘導体の濃度が０．０１から０．３ｗｔ％（溶剤：純水）であるものが好適に使用できる。
なお、絶縁膜１３の材料は、ＳｉＯ２のような無機絶縁物やＳｉＯ２よりも誘電率が低い炭化水素類などの有機絶縁物であってよい。バリア膜１５の材料は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタルなどであってよい。導電膜１６の材料は、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、アルミニウム、銅、銀、金、及び白金の中から選ばれる１種、または数種、またはそれを含んだ合金などであってよい。
【００４８】
絶縁膜に埋め込み配線溝（トレンチ）やホールを形成する工程で、埋め込み配線溝内の所定部分にウエハあるいは絶縁膜の下層に形成された下層配線と接続するスルーホールを形成する場合も、埋め込み配線溝やホール内に残す導電膜に研磨剤に起因する不良が発生するのを防止できることから、ダメージのない多層配線構造を実現できる。これはいわゆるデュアルダマシンであり、たとえば特開２００２―７５９９４号公報に詳説されている。
【００４９】
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に断面図及び側面図を示す研磨ヘッド１Ｂのように、上記した貫通穴２３に代えて、本体７（保持リング１０含む）との間に形成される隙間１８に臨んだカバー８の周縁部であってシール部材９よりも下方の位置に、本体７の周方向に沿って間隔をおいて複数の切欠き部２４を形成してもよい。形成した切欠き部２４によって、貫通穴２３と同様の効果が得られる。
（第２の実施形態）
図３（ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施形態における研磨ヘッドの構成を示す断面図及び側面図である。
【００５０】
この研磨ヘッド１Ｃが第１の実施形態の研磨ヘッド１Ａと相違するのは、カバー８の下端とシール部材９の下端とがほぼ同一平面上に位置するように配置されている点である。
これによれば、カバー８と本体７（保持リング１０含む）との間に下向きに解放した隙間はほとんど存在しないため、カバー８と本体７との間には研磨剤は残留しにくく、研磨剤が残留したとしても、研磨ヘッド１Ｃの外部から純水１２等の洗浄流体を供給することで、効率的に除去できる。
【００５１】
したがって、第１の実施形態で説明したのと同様に、研磨剤の残留に起因する埋め込み銅配線の不良を防止し、ダメージのない埋め込み銅配線を形成することが可能である。
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態における研磨ヘッドの構成を示す断面図である。
【００５２】
この研磨ヘッド１Ｄが第１の実施形態の研磨ヘッド１Ａと相違するのは、本体７（保持リング１０含む）との間に形成される隙間１８に臨んだカバー８の周縁部であって、シール部材９よりも下方の位置に開口するように、洗浄流体を導入するパージライン２５が設けられている点である。
【００５３】
パージライン２５はカバー８の上下方向の壁内部にほぼ上下方向に配されていて、その一方の開放端２５ａは上記したようにカバー８の周縁部の内面であって、シール部材９よりも下方に位置し、もう一方の開放端２５ｂはカバー８の上方に位置している。開放端２５ｂには、液体または気体である洗浄流体２６を供給する供給源（図示せず）が接続される。このような洗浄機構を有しているため、隙間１８に研磨剤１１が残留したとしても、パージライン２５に洗浄流体２６を流すことによって、研磨剤１１を隙間１８から効率的に除去できる。
【００５４】
パージライン２５を通じて供給する洗浄流体２６は、液体としては、純水や上述したようなベンゾトリアゾールまたはその誘導体を含有する薬液を用いることができる。気体としては、窒素ガス等の不活性ガスを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の研磨ヘッドおよび化学機械研磨装置は、埋め込み銅配線を形成する半導体装置などの製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態における研磨ヘッドの構成図
【図２】図１の研磨ヘッドと同様の研磨ヘッドの構成図
【図３】本発明の第２の実施形態における研磨ヘッドの構成図
【図４】本発明の第３の実施形態における研磨ヘッドの構成図
【図５】従来の研磨ヘッドを備えた一般的な化学機械研磨装置の構成図
【図６】化学機械研磨の前後のウエハの一部拡大断面図
【図７】化学機械研磨直後の図５の研磨ヘッドの状態を示す断面図および平面図
【図８】洗浄後に研磨剤が流れ込んだウエハの一部拡大断面図
【符号の説明】
【００５７】
１  研磨ヘッド
２  ウエハ
３  研磨定盤
４  研磨布
５  研磨剤供給ノズル
６  純水供給ノズル
７  本体
８  カバー
９  シール部材
10  ウエハ保持リング
11  研磨剤
12  純水
13  絶縁膜
14  埋め込み配線溝
15  バリア膜
16  導電膜
17  埋め込み銅配線
18  隙間
23  貫通穴
24  切欠き部
25  パージライン
26  洗浄流体
【図１】
2006100607.tif 000003
【図２】
2006100607.tif 000004
【図３】
2006100607.tif 000005
【図４】
2006100607.tif 000006
【図５】
2006100607.tif 000007
【図６】
2006100607.tif 000008
【図７】
2006100607.tif 000009
【図８】
2006100607.tif 000010