(57)【要約】【課題】低コストで、かつ、再現性のよい研磨形状を実現できる半導体製造装置および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】調合タンクＢＲにおいて、原液スラリー、酸化剤および純水を混合して製造された第１調合スラリーは、スラリー配管ＳＰおよび第１分岐配管ＳＰ１を通じて荒削り研磨を行う第１研磨部ＰＯ１と、スラリー配管ＳＰおよび第２分岐配管ＳＰ２を通じて仕上げ研磨を行う第２研磨部ＰＯ２へ送られる。そして、第１研磨部ＰＯ１の第１研磨テーブルＰＴ１へ、第１調合スラリーに、第１分岐配管ＳＰ１に接続された調合用配管ＢＰ１，ＢＰ２から酸化剤および純水が添加された第２調合スラリーを供給して、荒削り研磨を行い、第２研磨部ＰＯ２の第２研磨テーブルＰＴ２へ第１調合スラリーを供給して、仕上げ研磨を行う。【選択図】図３
2018117058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原液スラリー、第１酸化剤および第１希釈剤を混合して、第１調合スラリーを製造する調合タンクと、
第１研磨テーブルを備え、被研磨材料を荒削り研磨する第１研磨部と、
第２研磨テーブルを備え、前記被研磨材料を仕上げ研磨する第２研磨部と、
前記調合タンクから前記第１研磨部へ前記第１調合スラリーを送る第１配管と、
前記調合タンクから前記第２研磨部へ前記第１調合スラリーを送る第２配管と、
前記第１配管に接続し、前記第１調合スラリーへ第２酸化剤を供給する第３配管と、
前記第１配管に接続し、前記第１調合スラリーへ第２希釈剤を供給する第４配管と、
を備え、
前記第１研磨部において、前記第１配管から供給される前記第１調合スラリーに前記第３配管から供給される前記第２酸化剤と前記第４配管から供給される前記第２希釈剤とが添加された第２調合スラリーが、前記第１研磨テーブルに供給されて、前記被研磨材料が荒削り研磨され、
前記第２研磨部において、前記第２配管を通じて前記第１調合スラリーが、前記第２研磨テーブルに供給されて、前記被研磨材料が仕上げ研磨される、半導体製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体製造装置において、
前記第１研磨部における前記被研磨材料の研磨レートは、前記第２研磨部における前記被研磨材料の研磨レートよりも高い、半導体製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体製造装置において、
前記第１酸化剤および前記第２酸化剤は、過酸化水素であり、前記第１希釈剤および前記第２希釈剤は、純水である、半導体製造装置。
【請求項４】
原液スラリー、第１酸化剤および第１希釈剤を混合して、第１調合スラリーを製造する調合タンクと、
研磨テーブルを備え、被研磨材料を研磨する研磨部と、
前記調合タンクから前記研磨部へ前記第１調合スラリーを送る第５配管と、
前記第５配管に接続し、前記第１調合スラリーへ第２酸化剤を供給する第６配管と、
前記第５配管に接続し、前記第１調合スラリーへ第２希釈剤を供給する第７配管と、
を備え、
前記研磨部において、前記第５配管から供給される前記第１調合スラリーに前記第６配管から供給される前記第２酸化剤と前記第７配管から供給される前記第２希釈剤とが添加された第２調合スラリーが、前記研磨テーブルに供給されて、前記被研磨材料が荒削り研磨され、
前記荒削り研磨の後、前記第６配管からの前記第２酸化剤の供給および前記第７配管からの前記第２希釈剤の供給が止められ、前記第５配管を通じて前記第１調合スラリーが、前記研磨テーブルに供給されて、前記被研磨材料が仕上げ研磨される、半導体製造装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体製造装置において、
前記第２調合スラリーを用いた前記被研磨材料の研磨レートは、前記第１調合スラリーを用いた前記被研磨材料の研磨レートよりも高い、半導体製造装置。
【請求項６】
請求項４記載の半導体製造装置において、
前記第１酸化剤および前記第２酸化剤は、過酸化水素であり、前記第１希釈剤および前記第２希釈剤は、純水である、半導体製造装置。
【請求項７】
（ａ）半導体基板の主面上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜に孔を形成する工程、
（ｂ）前記孔の内部を埋め込むように、前記絶縁膜の上面上に導電膜を形成する工程、
（ｃ）第１研磨スラリーを用いた化学的機械研磨により前記導電膜を研磨して、前記絶縁膜の上面が露出しないように、前記絶縁膜の上面に前記導電膜の一部を残して、前記導電膜を除去する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、第２研磨スラリーを用いた化学的機械研磨により残存している前記導電膜を研磨して、前記孔の内部以外の前記導電膜を除去する工程、
を有し、
前記（ｃ）工程で用いられる前記第１研磨スラリーは、原液スラリー、第１酸化剤および第１希釈剤を調合タンクにおいて混合した第１調合スラリーに、第２酸化剤および第２希釈剤を添加した第２調合スラリーであり、
前記（ｄ）工程で用いられる前記第２研磨スラリーは、前記第１調合スラリーである、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程における前記導電膜の研磨レートは、前記（ｄ）工程における前記導電膜の研磨レートよりも高い、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１酸化剤および前記第２酸化剤は、過酸化水素であり、前記第１希釈剤および前記第２希釈剤は、純水である、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１調合スラリーに含まれる過酸化水素の濃度は０．５ｗｔ％以上、かつ４．５ｗｔ％以下、スラリーの濃度は２ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％未満であり、
前記第２調合スラリーに含まれる過酸化水素の濃度は３ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％以下、スラリーの濃度は１ｗｔ％以上、かつ、３ｗｔ％未満である、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
前記導電膜は、タングステンを含む膜である、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程および前記（ｄ）工程は、第１研磨部および第２研磨部を備える半導体製造装置において行われ、
前記半導体製造装置は、
前記原液スラリー、前記第１酸化剤および前記第１希釈剤を混合して、前記第１調合スラリーを製造する前記調合タンクと、
第１研磨テーブルを備える前記第１研磨部と、
第２研磨テーブルを備える前記第２研磨部と、
前記調合タンクから前記第１研磨部へ前記第１調合スラリーを送る第１配管と、
前記調合タンクから前記第２研磨部へ前記第１調合スラリーを送る第２配管と、
前記第１配管に接続し、前記第１調合スラリーへ前記第２酸化剤を供給する第３配管と、
前記第１配管に接続し、前記第１調合スラリーへ前記第２希釈剤を供給する第４配管と、
を備え、
前記第２調合スラリーは、前記第１配管から供給される前記第１調合スラリーに前記第３配管から供給される前記第２酸化剤と前記第４配管から供給される前記第２希釈剤とが添加されることにより製造され、
前記（ｃ）工程は、前記第１研磨部で行われ、前記第２調合スラリーからなる前記第１研磨スラリーが前記第１研磨テーブルに供給され、
前記（ｄ）工程は、前記第２研磨部で行われ、前記第２配管を通じて前記第１調合スラリーからなる前記第２研磨スラリーが前記第２研磨テーブルに供給される、半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程および前記（ｄ）工程は、研磨部を備える半導体製造装置において行われ、
前記半導体製造装置は、
前記原液スラリー、前記第１酸化剤および前記第１希釈剤を混合して、前記第１調合スラリーを製造する前記調合タンクと、
研磨テーブルを備える前記研磨部と、
前記調合タンクから前記研磨部へ前記第１調合スラリーを送る第５配管と、
前記第５配管に接続し、前記第１調合スラリーへ前記第２酸化剤を供給する第６配管と、
前記第５配管に接続し、前記第１調合スラリーへ前記第２希釈剤を供給する第７配管と、
を備え、
前記第２調合スラリーは、前記第５配管から供給される前記第１調合スラリーに前記第６配管から供給される前記第２酸化剤と前記第７配管から供給される前記第２希釈剤とが添加されることにより製造され、
前記（ｃ）工程は、前記研磨部で行われ、前記第２調合スラリーからなる前記第１研磨スラリーが前記研磨テーブルに供給され、
前記（ｄ）工程は、前記研磨部で行われ、前記第６配管からの前記第２酸化剤の供給および前記第７配管からの前記第２希釈剤の供給が止められ、前記第５配管を通じて前記第１調合スラリーからなる前記第２研磨スラリーが前記研磨テーブルに供給される、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関し、化学的機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）法を用いたプラグ（Plug）、ビア（Via）または配線などの製造に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリカゾルおよび酸化性化合物からなる研磨用組成物を用いた、金属材料の研磨法および研磨用組成物が、特開昭５２−０８１６９２号公報（特許文献１）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５２−０８１６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＭＰ法では、コスト低減のため、原液スラリーを希釈して使用している。しかし、原液スラリーを希釈すると研磨レートが低下することから、通常は、希釈した原液スラリーに加える酸化剤の濃度を適正化して研磨レートの低下を補償している。しかし、酸化剤の濃度が高くなると、研磨面の出来栄えが安定しないという問題があり、低コストで、かつ、再現性のよい研磨形状を得ることのできるＣＭＰ装置およびＣＭＰ法が望まれている。
【０００５】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態による半導体製造装置は、原液スラリー、第１酸化剤および第１希釈剤を混合して、第１調合スラリーを製造する調合タンクと、第１研磨テーブルを備え、被研磨材料を荒削り研磨する第１研磨部と、第２研磨テーブルを備え、被研磨材料を仕上げ研磨する第２研磨部と、を備える。さらに、調合タンクから第１研磨部へ第１調合スラリーを送る第１配管と、調合タンクから第２研磨部へ第１調合スラリーを送る第２配管と、第１配管に接続し、第１調合スラリーへ第２酸化剤を供給する第３配管と、第１配管に接続し、第１調合スラリーへ第２希釈剤を供給する第４配管と、を備える。そして、第１配管から供給される第１調合スラリーに第３配管から供給される第２酸化剤および第４配管から供給される第２希釈剤を添加した第２調合スラリーを、第１研磨テーブルに供給して、被研磨材料を荒削り研磨し、続いて、第２配管を通じて第１調合スラリーを第２研磨テーブルに供給して、被研磨材料を仕上げ研磨する。
【０００７】
一実施の形態による半導体装置の製造方法は、半導体基板の主面上の絶縁膜に形成された接続孔の内部を埋め込むように導電膜を形成する工程と、第１研磨スラリーを用いたＣＭＰにより導電膜を荒削り研磨する工程と、第２研磨スラリーを用いたＣＭＰにより残存している導電膜を仕上げ研磨して、接続孔の内部以外の導電膜を除去する工程と、を有する。第１研磨スラリーは、原液スラリー、第１酸化剤および第１希釈剤を調合タンクにおいて混合した第１調合スラリーに、ユースポイントの手前で第２酸化剤および第２希釈剤を添加した第２調合スラリーであり、第２研磨スラリーは、第１調合スラリーである。
【発明の効果】
【０００８】
一実施の形態によれば、低コストで、かつ、再現性のよい研磨形状を実現できる半導体製造装置および半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する半導体装置の製造工程中の断面図である。
【図２】図１に続く、半導体装置の製造工程中の断面図である。
【図３】実施の形態によるＣＭＰ装置の構成を示す概略図である。
【図４】実施の形態によるＣＭＰ装置に備わる第１研磨部の構成を示す概略斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、被研磨ウェハに形成されたタングステン膜の態様を説明する断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、ＣＭＰ装置に備わる第１研磨部におけるタングステン膜の研磨の態様を説明する断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、ＣＭＰ装置に備わる第２研磨部におけるタングステン膜の研磨の態様を説明する断面図である。
【図８】図２に続く、半導体装置の製造工程中の断面図である。
【図９】図８に続く、半導体装置の製造工程中の断面図である。
【図１０】図９に続く、半導体装置の製造工程中の断面図である。
【図１１】実施の形態の第１の変形例によるＣＭＰ装置の構成を示す概略図である。
【図１２】実施の形態の第２の変形例によるＣＭＰ装置の構成を示す概略図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、比較例による被研磨ウェハに形成されたタングステン膜の研磨の態様を説明する断面図である。
【図１４】第１の比較例によるＣＭＰ装置の構成を示す概略図である。
【図１５】第２の比較例によるＣＭＰ装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【００１２】
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、複数の類似の部材（部位）が存在する場合には、総称の符号に記号を追加し個別または特定の部位を示す場合がある。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１３】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００１４】
また、断面図および平面図において、各部位の大きさは実デバイスと対応するものではなく、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。また、断面図と平面図が対応する場合においても、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。
【００１５】
また、以下の説明で、「原液スラリー」とは、酸化剤または希釈剤を添加していないスラリーである。また、「調合スラリー」とは、原液スラリーに酸化剤、希釈剤、または酸化剤および希釈剤を添加して調合したスラリーであり、すでに調合した調合スラリーにさらに酸化剤、希釈剤、または酸化剤および希釈剤を添加して調合したスラリーも含む。「研磨スラリー」とは、研磨テーブルへ供給されて、被研磨材料を研磨する際に用いられるスラリーである。
【００１６】
（詳細な課題の説明）
本実施の形態によるＣＭＰ装置およびＣＭＰ法がより明確となると思われるため、本発明者によって見出された、比較例によるＣＭＰ装置およびＣＭＰ法において生じる不具合について、図１３、図１４および図１５を用いて以下に説明する。
【００１７】
図１３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、比較例による被研磨ウェハに形成されたタングステン膜の研磨の態様を説明する断面図である。図１４は、第１の比較例によるＣＭＰ装置の構成を示す概略図である。図１５は、第２の比較例によるＣＭＰ装置の構成を示す概略図である。
【００１８】
半導体装置においては、素子間の電気的な接続に、プラグ、ビアおよびメタル配線などが用いられる。例えばプラグは、以下に説明するように、絶縁膜に接続孔を形成し、その接続孔の内部に導電材料を埋め込むことにより形成される。
【００１９】
まず、図１３（ａ）に示すように、半導体基板ＳＵＢの主面上に形成された層間絶縁膜ＩＦ１に、接続孔ＣＴ１を形成した後、接続孔ＣＴ１の底面および側壁を含む層間絶縁膜ＩＦ１上にバリアメタル膜ＢＭ１を形成する。
【００２０】
次に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによりバリアメタル膜ＢＭ１上にタングステン（Ｗ）膜ＷＦを形成し、接続孔ＣＴ１の内部をタングステン（Ｗ）膜ＷＦにより埋め込む。なお、ＣＶＤ法でタングステン（Ｗ）膜ＷＦを形成した場合、接続孔ＣＴ１の内部にタングステン（Ｗ）膜ＷＦが完全に充填されず、接続孔ＣＴ１の内部に空隙（す、シーム、エアギャップ、中空）ＡＧが形成されることがある。
【００２１】
次に、図１３（ｂ）に示すように、ＣＭＰ法により、接続孔ＣＴ１の内部以外の余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を除去する。これにより、接続孔ＣＴ１の内部にタングステン（Ｗ）膜ＷＦを主導体とするプラグＰＬが形成される。
【００２２】
ところで、ＣＭＰ法に使用される原液スラリーは高価であることから、使用量の削減が求められている。そこで、タングステン（Ｗ）膜ＷＦを研磨するＣＭＰ法では、高濃度（例えば１０ｗｔ％程度）の原液スラリーを購入し、この原液スラリーを希釈剤、例えば純水を添加して所望する濃度（例えば４ｗｔ％〜５ｗｔ％程度）に希釈したスラリーを研磨に使用している。
【００２３】
しかし、図１３（ｃ）に示すように、酸化剤が高濃度（例えば３ｗｔ％〜６ｗｔ％程度）になると、研磨レートは高くなるが、プラグＰＬに形成された空隙ＡＧの拡大が顕著になる。プラグＰＬに形成された空隙ＡＧが拡大すると、その後、プラグＰＬ１に接続される配線の接続不良または形状不良などの問題が生じてしまう。
【００２４】
すなわち、ＣＭＰ法において、低コストで、かつ、再現性のよい研磨形状を実現するためには、１回のＣＭＰ工程において、酸化剤の濃度を研磨仕様に応じて適宜変更することが要求されている。
【００２５】
図１４に、本発明者が検討した第１の比較例によるＣＭＰ装置の構成を示す。
【００２６】
図１４に示すＣＭＰ装置ＲＰＥ１は、調合タンクＢＲを備え、被処理ウェハへスラリーを供給するスラリー供給部ＳＦ、荒削り研磨用の第１研磨部ＰＯ１、仕上げ研磨用の第２研磨部ＰＯ２によって構成される。第１研磨部ＰＯ１には、被処理ウェハをセットする第１研磨テーブル（プラテン、研磨盤）ＰＴ１が備わり、第２研磨部ＰＯ２には、被処理ウェハをセットする第２研磨テーブルＰＴ２が備わっている。
【００２７】
スラリー供給部ＳＦに備わる調合タンクＢＲには、原液スラリー供給系の配管Ｐ１、酸化剤供給系の配管Ｐ２および純水供給系の配管Ｐ３が接続されている。また、調合タンクＢＲにおいて混合された調合スラリーは、調合タンクＢＲに接続されたスラリー配管ＳＰを通じて、第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２へそれぞれ送られる。スラリー配管ＳＰは途中で第１分岐配管ＳＰ１と第２分岐配管ＳＰ２とに分かれており、第１分岐配管ＳＰ１が第１研磨部ＰＯ１に敷設され、第２分岐配管ＳＰ２が第２研磨部ＰＯ２に敷設されている。
【００２８】
このＣＭＰ装置ＲＰＥ１では、毎回、調合スラリーの濃度を一定とすることができるので、研磨レートは安定する。しかし、調合タンクＢＲにおいて原液スラリー、酸化剤および純水が調合されるので、調合スラリーの濃度は１種類に決まってしまい、第１研磨部ＰＯ１で使用する荒削り研磨用の調合スラリーと第２研磨部ＰＯ２で使用する仕上げ研磨用の調合スラリーとは同じとなる。従って、１回のＣＭＰ工程において、酸化剤の濃度を適宜変更することはできない。
【００２９】
図１５に、本発明者が検討した第２の比較例によるＣＭＰ装置の構成を示す。
【００３０】
図１５に示すＣＭＰ装置ＲＰＥ２は、調合タンクＢＲを備え、被処理ウェハへスラリーを供給するスラリー供給部ＳＦ、荒削り研磨用の第１研磨部ＰＯ１、仕上げ研磨用の第２研磨部ＰＯ２によって構成される。第１研磨部ＰＯ１には、被処理ウェハをセットする第１研磨テーブルＰＴ１が備わり、第２研磨部ＰＯ２には、被処理ウェハをセットする第２研磨テーブルＰＴ２が備わっている。
【００３１】
スラリー供給部ＳＦに備わる調合タンクＢＲには、原液スラリー供給系の配管Ｐ１および純水供給系の配管Ｐ３が接続されている。また、調合タンクＢＲにおいて希釈された調合スラリーは、調合タンクＢＲに接続されたスラリー配管ＳＰを通じて、第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２へそれぞれ送られる。スラリー配管ＳＰは途中で第１分岐配管ＳＰ１と第２分岐配管ＳＰ２とに分かれており、第１分岐配管ＳＰ１が第１研磨部ＰＯ１に敷設され、第２分岐配管ＳＰ２が第２研磨部ＰＯ２に敷設されている。
【００３２】
さらに、第１研磨部ＰＯ１へ調合スラリーを送る第１分岐配管ＳＰ１には、ユースポイントの手前に、酸化剤供給系の配管である調合用配管ＢＰが接続されている。すなわち、第１研磨部ＰＯ１の第１研磨テーブルＰＴ１上の被処理ウェハへは、調合タンクＢＲで希釈された調合スラリーに酸化剤がさらに添加された調合スラリーが供給される。
【００３３】
同様に、第２研磨部ＰＯ２へ調合スラリーを送る第２分岐配管ＳＰ２には、ユースポイントの手前に、酸化剤供給系の配管である調合用配管ＢＰが接続されている。すなわち、第２研磨部ＰＯ２の第２研磨テーブルＰＴ２上の被処理ウェハへは、調合タンクＢＲで希釈された調合スラリーに酸化剤がさらに添加された調合スラリーが供給される。
【００３４】
このＣＭＰ装置ＲＰＥ２では、第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２でそれぞれ互いに異なる濃度の酸化剤を含む調合スラリーを使用することができるので、１回のＣＭＰ工程において、酸化剤の濃度を適宜変更することができる。例えば荒削り研磨用の調合スラリーには、多量の酸化剤を供給することにより、高い研磨レートを得ることができ、仕上げ研磨用の調合スラリーには、少量の酸化剤を供給することにより、研磨面の出来栄えを安定させることができる。また、このＣＭＰ装置ＲＰＥ２では、酸化剤の濃度が互いに異なる複数の調合スラリーを予め製造しておく必要がないことから、原液スラリーの使用量を低減することができる。しかし、ユースポイントの手前で、酸化剤を添加することにより、調合スラリーと酸化剤の混合が十分に行われず、安定した研磨レートが得られないという問題がある。
【００３５】
（実施の形態）
本実施の形態による半導体装置の製造方法を図１〜図１０を用いて説明する。半導体装置には、電界効果トランジスタ、抵抗素子、容量素子等の種々の半導体素子が形成されるが、本実施の形態では、ＣＭＩＳ（Complementary Metal Insulator Oxide Semiconductor）デバイスを例示する。
【００３６】
図１、図２および図８〜図１０は、半導体装置の製造工程中の断面図である。図３は、本実施の形態によるＣＭＰ装置の構成を示す概略図である。図４は、本実施の形態によるＣＭＰ装置に備わる第１研磨部の構成を示す概略斜視図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、被研磨ウェハに形成されたタングステン膜の態様を説明する断面図である。図６（ａ）および（ｂ）は、ＣＭＰ装置に備わる第１研磨部におけるタングステン膜の研磨の態様を説明する断面図である。図７（ａ）および（ｂ）は、ＣＭＰ装置に備わる第２研磨部におけるタングステン膜の研磨の態様を説明する断面図である。
【００３７】
まず、図１に示すように、例えば単結晶シリコンからなる半導体基板（ウェハと称する平面略円形状の半導体の薄板）ＳＵＢを用意する。次に、半導体基板ＳＵＢの主面の素子分離領域に絶縁膜からなる分離部ＳＴＩを形成する。続いて、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect）（以下、ｎＭＩＳと略す。）が形成される領域（ｎＭＩＳ形成領域）の半導体基板ＳＵＢにｐ型の導電性を示す不純物をイオン注入してｐ型ウェルＰＷを形成する。同様に、ｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（以下、ｐＭＩＳと略す。）が形成される領域（ｐＭＩＳ形成領域）の半導体基板ＳＵＢにｎ型の導電性を示す不純物をイオン注入してｎ型ウェルＮＷを形成する。
【００３８】
次に、半導体基板ＳＵＢの主面（ｐ型ウェルＰＷおよびｎ型ウェルＮＷのそれぞれの表面）にゲート絶縁膜ＧＩを形成する。続いて、ｎＭＩＳ形成領域のゲート絶縁膜ＧＩ上にｎＭＩＳのゲート電極ＧＥｎを形成し、同様に、ｐＭＩＳ形成領域のゲート絶縁膜ＧＩ上にｐＭＩＳのゲート電極ＧＥｐを形成する。
【００３９】
次に、ｎＭＩＳのゲート電極ＧＥｎおよびｐＭＩＳのゲート電極ＧＥｐのそれぞれの側壁にサイドウォールスペーサＳＷＳを形成する。続いて、ｎＭＩＳのゲート電極ＧＥｎの両側のｐ型ウェルＰＷにｎ型の導電性を示す不純物をイオン注入し、ｎＭＩＳのソース・ドレインとして機能するｎ型半導体領域ＤＲｎをゲート電極ＧＥｎおよびサイドウォールスペーサＳＷＳに対して自己整合的に形成する。同様に、ｐＭＩＳのゲート電極ＧＥｐの両側のｎ型ウェルＮＷにｐ型の導電性を示す不純物をイオン注入し、ｐＭＩＳのソース・ドレインとして機能するｐ型半導体領域ＤＲｐをゲート電極ＧＥｐおよびサイドウォールスペーサＳＷＳに対して自己整合的に形成する。
【００４０】
次に、図２に示すように、半導体基板ＳＵＢの主面上に層間絶縁膜ＩＦ１を形成した後、レジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより層間絶縁膜ＩＦ１を加工して接続孔ＣＴ１を形成する。この接続孔ＣＴ１はｎ型半導体領域ＤＲｎ上またはｐ型半導体領域ＤＲｐ上などの必要部分に形成する。続いて、接続孔ＣＴ１の内部に、例えばタングステン（Ｗ）膜ＷＦを主導体とするプラグＰＬを形成する。
【００４１】
ここで、（１）ＣＭＰ装置ＰＥの構成、（２）ＣＭＰ工程におけるウェハ処理の流れおよび（３）本実施の形態によるＣＭＰ法の特徴について、詳細に説明する。
【００４２】
（１）ＣＭＰ装置ＰＥの構成
本実施の形態によるＣＭＰ装置ＰＥの構成について、図３および図４を用いて説明する。図３に、ＣＭＰ装置の構成を示す。本実施の形態によるＣＭＰ工程では、枚葉式ＣＭＰ装置ＰＥを用いた。また、本実施の形態によるＣＭＰ工程では、原液スラリーの希釈剤として純水を用いたが、これに限定されるものではない。
【００４３】
図３に示すように、ＣＭＰ装置ＰＥは、調合タンクＢＲを備え、被処理ウェハへスラリーを供給するスラリー供給部ＳＦ、タングステン（Ｗ）膜（バリアメタル膜およびタングステン（Ｗ）膜）を荒削り研磨する第１研磨部ＰＯ１、並びにタングステン（Ｗ）膜（バリアメタル膜およびタングステン（Ｗ）膜）を仕上げ研磨する第２研磨部ＰＯ２によって構成される。第１研磨部ＰＯ１には、被処理ウェハをセットする第１研磨テーブルＰＴ１が備わり、第２研磨部ＰＯ２には、被処理ウェハをセットする第２研磨テーブルＰＴ２が備わっている。
【００４４】
さらに、図示は省略するが、ＣＭＰ装置ＰＥは、被処理ウェハを収容するウェハ収納容器（フープ（Front Opening Unified Pod：ＦＯＵＰ））がセットされるロード・ポート、ロード・アンロード用のウェハ搬送ロボットを有する搬送部、被処理ウェハが洗浄される洗浄ユニットからなる洗浄部、被処理ウェハが乾燥される乾燥ユニットからなる乾燥部などによって構成される。
【００４５】
スラリー供給部ＳＦに備わる調合タンクＢＲには、原液スラリー供給系の配管Ｐ１、酸化剤供給系の配管Ｐ２および純水供給系の配管Ｐ３が接続されている。図示は省略するが、調合タンクＢＲの内部には、原液スラリー供給系の配管Ｐ１から供給された原液スラリー、酸化剤供給系の配管Ｐ２から供給された酸化剤および純水供給系の配管Ｐ３から供給された純水を撹拌するプロペラなどが備わっている。
【００４６】
また、調合タンクＢＲにおいて調合されたスラリー（以下、第１調合スラリーと言う。）を、第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２へそれぞれ送るためのスラリー配管ＳＰが、調合タンクＢＲに接続されている。スラリー配管ＳＰは途中で第１分岐配管ＳＰ１と第２分岐配管ＳＰ２とに分かれており、第１分岐配管ＳＰ１が第１研磨部ＰＯ１に敷設され、第２分岐配管ＳＰ２が第２研磨部ＰＯ２に敷設されている。
【００４７】
さらに、第１研磨部ＰＯ１へ第１調合スラリーを送る第１分岐配管ＳＰ１には、ユースポイントの手前に、調合用配管ＢＰ１，ＢＰ２が接続されている。調合用配管ＢＰ１は、酸化剤を第１調合スラリーへ添加する酸化剤供給系の配管であり、調合用配管ＢＰ２は、純水を第１調合スラリーへ添加する純水供給系の配管である。すなわち、第１研磨部ＰＯ１の第１研磨テーブルＰＴ１上の被処理ウェハへは、第１調合スラリーにさらに酸化剤および純水が添加されたスラリー（以下、第２調合スラリーと言う。）が供給される。
【００４８】
図４に、ＣＭＰ装置に備わる第１研磨部ＰＯ１の構成を示す。なお、第１研磨部ＰＯ１の構成と第２研磨部ＰＯ２の構成とは、ほぼ同じであることから、第２研磨部ＰＯ２の構成の説明は、省略する。
【００４９】
図４に示すように、第１研磨部ＰＯ１は、上部が開口された筐体を有しており、この筐体に取り付けられた回転軸の上端部に、モータによって回転駆動する第１研磨テーブルＰＴ１が取り付けられている。この第１研磨テーブルＰＴ１の表面には多数の気孔を有する合成樹脂（例えば発泡ポリウレタン樹脂）を均一に貼り付けて形成した研磨パッドＰＰが取り付けられている。
【００５０】
また、この第１研磨部ＰＯ１は、被処理ウェハＳＷを保持するためのウェハ保持機構（ウェハキャリア）ＷＨを備えている。ウェハ保持機構ＷＨを取り付けた駆動軸は、ウェハ保持機構ＷＨと一体となってモータにより回転駆動され、かつ、第１研磨テーブルＰＴ１の上方で上下動されるようになっている。
【００５１】
被処理ウェハＳＷは、ウェハ保持機構ＷＨに設けられた真空吸着機構により、その主面すなわち研磨面を下向きとしてウェハ保持機構ＷＨに保持される。ウェハ保持機構ＷＨの下端部には、被処理ウェハＳＷが収容される凹部が形成されており、この凹部内に被処理ウェハＳＷを収容すると、その研磨面がウェハ保持機構ＷＨの下端面とほぼ同一か僅かに突出した状態となる。
【００５２】
第１研磨テーブルＰＴ１の上方には、研磨パッドＰＰの表面と被処理ウェハＳＷの研磨面との間に研磨スラリーＰＳを供給するためのスラリー供給設備ＳＥが設けられており、その下端から供給される研磨スラリーＰＳによって被処理ウェハＳＷの研磨面が化学的および機械的に研磨される。研磨スラリーＰＳとしては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの砥粒を主成分とし、これを水に分散または溶解させたものが使用される。
【００５３】
また、この第１研磨部ＰＯ１は、研磨パッドＰＰの表面を整形（ドレッシング）するための工具であるドレッサＤＲを備えている。このドレッサＤＲは、第１研磨テーブルＰＴ１の上方で上下動する駆動軸の下端部に取り付けられ、モータにより回転駆動されるようになっている。
【００５４】
第１研磨部ＰＯ１において、被処理ウェハＳＷはウェハ保持機構ＷＨに保持されて、その研磨面は研磨される。研磨時の条件としては、例えば被処理ウェハＳＷの裏面加圧６ｐｓｉ、被処理ウェハＳＷの回転数１００ｒｐｍ、第１研磨テーブルＰＴ１の回転数１００ｒｐｍ、研磨スラリーＰＳの砥出量２００ｍｌ／ｍｉｎを一例として挙げることができる。
【００５５】
また、同様に、第２研磨部ＰＯ２において、被処理ウェハＳＷはウェハ保持機構ＷＨに保持されて、その研磨面は研磨される。研磨時の条件としては、例えば被処理ウェハＳＷの裏面加圧３ｐｓｉ、被処理ウェハＳＷの回転数５０ｒｐｍ、第２研磨テーブルＰＴ２の回転数５０ｒｐｍ、研磨スラリーＰＳの砥出量２００ｍｌ／ｍｉｎを一例として挙げることができる。
【００５６】
（２）ＣＭＰ工程におけるウェハ処理の流れ
本実施の形態によるＣＭＰ法を用いたウェハ処理の流れについて、図５〜図７を用いて説明する。なお、図３に示すＣＭＰ装置ＰＥの構成を適時参照する。
【００５７】
まず、図５（ａ）に示すように、半導体基板ＳＵＢの主面上に層間絶縁膜ＩＦ１を形成した後、絶縁膜ＩＦ上に、接続孔加工用のレジストパターンＲＰを形成する。
【００５８】
次に、図５（ｂ）に示すように、レジストパターンＲＰをマスクとしたドライエッチングにより層間絶縁膜ＩＦ１を加工して接続孔ＣＴ１を形成する。その後、レジストパターンＲＰを除去する。この接続孔ＣＴ１は、前述したように、ｎ型半導体領域ＤＲｎ上またはｐ型半導体領域ＤＲｐ上などの必要部分に形成する。
【００５９】
次に、図５（ｃ）に示すように、接続孔ＣＴ１の底面および側壁を含む層間絶縁膜ＩＦ１上にバリアメタル膜ＢＭ１を形成する。バリアメタルＢＭ１は、例えばチタン膜（Ｔｉ）膜、タンタル（Ｔａ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜などであり、その厚さは、例えば０．１μｍ程度である。
【００６０】
次に、図５（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法などによりバリアメタル膜ＢＭ１上にタングステン（Ｗ）膜ＷＦを形成し、接続孔ＣＴ１の内部をタングステン（Ｗ）膜ＷＦにより埋め込む。しかし、ＣＶＤ法でタングステン（Ｗ）膜ＷＦを形成した場合、接続孔ＣＴ１の内部にタングステン（Ｗ）膜ＷＦが完全に充填されず、接続孔ＣＴ１の内部に空隙ＡＧが形成されることがある。
【００６１】
次に、タングステン（Ｗ）膜ＷＦの成膜工程まで終えた被処理ウェハをウェハ収容容器に収容し、ＣＭＰ装置に備わるロード・ポートにウェハ収容容器をセットする。続いて、搬送部が有するウェハ搬送ロボットによって、被処理ウェハは第１研磨部ＰＯ１に搬送され、第１研磨テーブルＰＴ１上にセットされる。
【００６２】
一方、図３に示すように、ＣＭＰ装置に備わる調合タンクＢＲに、原液スラリー供給系の配管Ｐ１から原液スラリーが供給される。さらに、ＣＭＰ装置に備わる調合タンクＢＲに、研磨スラリーに含まれる酸化剤の濃度およびスラリーの濃度を調整するため、予め設定された量の酸化剤、例えば過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）および純水が供給される。
【００６３】
原液スラリーの濃度は、例えば１０ｗｔ％である。
【００６４】
原液スラリー、酸化剤および純水が調合タンクＢＲに投入された後、調合タンクＢＰの内部に備わるプロペラなどによって十分に撹拌して、均一な組成分布を有する第１調合スラリーを形成する。
【００６５】
第１調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は純水によって希釈され、例えば２ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％未満である。また、第１調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば０．５ｗｔ％以上、かつ、４．５ｗｔ％以下である。
【００６６】
次に、図３に示すように、研磨機構（第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２）側から出されるスラリー供給の要求信号に応じて、第１調合スラリーが、調合タンクＢＲから研磨機構側の第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２へスラリー配管ＳＰを通じて送られる。
【００６７】
このとき、第１研磨部ＰＯ１に備わる第１研磨テーブルＰＴ１へは、第１調合スラリーに、さらに、酸化剤および純水が混合された第２調合スラリーが供給される。第１調合スラリーへの酸化剤および純水の混合は、スラリー配管ＳＰが、第１研磨部ＰＯ１方向と第２研磨部ＰＯ２方向とに分岐した後で、かつ、ユースポイントの手前において行われる。すなわち、ユースポイントの手前において、第１調合スラリーを供給する第１分岐配管ＳＰ１に、調合用配管ＢＰ１，ＢＰ２が接続されており、調合用配管ＢＰ１から酸化剤、例えば過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が第１調合スラリーへ供給され、調合用配管ＢＰ２から純水が第１調合スラリーへ供給される。
【００６８】
第２調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は純水によって希釈され、例えば１ｗｔ％以上、かつ、３ｗｔ％未満である。また、第２調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば３ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％以下である。
【００６９】
また、第２研磨部ＰＯ２に備わる第２研磨テーブルＰＴ２へは、第１調合スラリーが供給される。
【００７０】
図６（ａ）および（ｂ）に、第１研磨部ＰＯ１におけるタングステン（Ｗ）膜の荒削り研磨の態様を示し、図７（ａ）および（ｂ）に、第２研磨部ＰＯ２におけるタングステン（Ｗ）膜の仕上げ研磨の態様を示す。
【００７１】
被処理ウェハは第１研磨部ＰＯ１に搬送され、第１研磨テーブルＰＴ１上にセットされる。
【００７２】
図６（ａ）に示すように、第１研磨部ＰＯ１に備わる第１研磨テーブルＰＴ１上にセットされた被研磨ウェハでは（図３参照）、絶縁膜ＩＦに形成された接続孔ＣＴ１の底面および側壁を含む層間絶縁膜ＩＦ１上にバリアメタル膜ＢＭ１が形成され、さらに、接続孔ＣＴ１の内部を埋め込むように、バリアメタル膜ＢＭ１上にタングステン（Ｗ）膜ＷＦが形成されている。
【００７３】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１研磨部ＰＯ１において、第１研磨テーブルＰＴ１上にセットされた被処理ウェハに（図３参照）、第２調合スラリーを供給して、タングステン（Ｗ）膜ＷＦを研磨することにより、余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＦを除去する。
【００７４】
この際、接続孔ＣＴ１の内部に埋め込まれたタングステン（Ｗ）膜ＷＦは勿論であるが、層間絶縁膜ＩＦ１の上面にバリアメタル膜ＢＭ１を介して形成されたタングステン（Ｗ）膜ＷＦを全て除去せずに、所定の厚さのタングステン（Ｗ）膜ＷＦを残す。例えば、バリアメタル膜ＢＭ１が露出しない、または、空隙ＡＧが露出しないように、タングステン（Ｗ）膜を研磨する。研磨中、残存するタングステン（Ｗ）膜ＷＦの厚さはモニターされており、所望の厚さに制御することができる。第２調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は、例えば１ｗｔ％以上、かつ、３ｗｔ％未満である。また、第２調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば３ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％以下である。
【００７５】
次に、被処理ウェハは第１研磨部ＰＯ１から第２研磨部ＰＯ２へ搬送され、第２研磨テーブルＰＴ２上にセットされる。
【００７６】
次に、図７（ａ）に示すように、第２研磨部ＰＯ２において、第２研磨テーブルＰＴ２上にセットされた被処理ウェハに（図３参照）、第１調合スラリーを供給して、層間絶縁膜ＩＦ１の上面が露出するまで、タングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を研磨することにより、接続孔ＣＴ１の内部以外の余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を除去する。
【００７７】
この際、接続孔ＣＴ１の内部のみに、タングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を残し、層間絶縁膜ＩＦ１の上面を露出させる。第１調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は、例えば２ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％未満である。また、第１調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば０．５ｗｔ％以上、かつ、３ｗｔ％以下である。
【００７８】
次に、図７（ｂ）に示すように、第２研磨部ＰＯ２において、第２研磨テーブルＰＴ２上にセットされた被処理ウェハに（図３参照）、第１調合スラリーを供給して、タングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１をオーバー研磨することにより、タングステン（Ｗ）膜ＷＦ、バリアメタル膜ＢＭ１および絶縁膜ＩＦのそれぞれの露出面をさらに研磨する。
【００７９】
その後、被処理ウェハは第２研磨部ＰＯ２から乾燥部へ搬送され、乾燥ユニットにおいて乾燥される。さらに、搬送部が有するウェハ搬送ロボットによって、被処理ウェハは乾燥部からウェハ収納容器に戻される。
【００８０】
（３）本実施の形態によるＣＭＰ法の特徴
第１研磨部ＰＯ１に備わる第１研磨テーブルＰＴ１に供給する研磨スラリーは、事前に調合タンクＢＲにおいて調合された第１調合スラリーに、配管調合方式により酸化剤と純水とを混合した第２調合スラリーである。そして、第１研磨部ＰＯ１では、層間絶縁膜ＩＦ１の上面にバリアメタル膜ＢＭ１を介して形成されたタングステン（Ｗ）膜ＷＦを全て除去せずに、所定の厚さのタングステン（Ｗ）膜ＷＦを残す（図６（ｂ））。
【００８１】
第２研磨部ＰＯ２に備わる第２研磨テーブルＰＴ２に供給する研磨スラリーは、事前に調合タンクＢＲにおいて調合された第１調合スラリーである。そして、第２研磨部ＰＯ２では、接続孔ＣＴ１の内部以外の残存した余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＦを除去して、接続孔ＣＴ１の内部をタングステン（Ｗ）膜ＷＦで充填する（図７（ｂ））。
【００８２】
従って、第１研磨部ＰＯ１では、事前に調合タンクＢＲにおいて調合された第１調合スラリーに、さらに酸化剤と純水とを添加した第２調合スラリー、すなわち、原液スラリーが低濃度に希釈され、かつ、酸化剤の添加量が多い第２調合スラリーを研磨スラリーに用いる。これにより、研磨レートを損なうことなく、研磨スラリーの希釈倍率を上げられるので、原液スラリーの消費を低減することができる。一方、酸化剤の添加量が多くなると、プラグＰＬに形成された空隙ＡＧが拡大するという課題ある。しかし、空隙ＡＧが露出する前に、または空隙ＡＧが露出した直後に、第２調合スラリーを用いた第１研磨部ＰＯ１での荒削り研磨を終了し、第２研磨部ＰＯ２へ移行して、酸化剤の添加量の少ない第１調合スラリーを用いる仕上げ研磨を行うことにより、プラグＰＬに形成された空隙ＡＧの拡大を抑制することができる。
【００８３】
さらに、一般的に、タンク調合方式は、配管調合方式と比較して薬液の混合性能が高く、その結果、研磨レートの安定性が高くなる。本実施の形態では、仕上げ研磨を行う第２研磨部ＰＯ２へ、タンク調合方式で混合した第１調合スラリーが供給されるので、研磨レートの再現性がよく、研磨面の出来栄えが安定する。
【００８４】
なお、本実施の形態では、荒削り研磨を行う第１研磨部ＰＯ１では、配管調合方式で混合した第２調合スラリーが供給される。しかし、前述したように、第２調合スラリーは、事前に調合タンクＢＲにおいて原液スラリーに酸化剤と純水とを混合した第１調合スラリーに、ユースポイントの手前で酸化剤および純水を添加している。従って、原液スラリーを希釈した後、ユースポイントの手前で酸化剤を添加する場合（比較例１、図１５参照）よりも、研磨レートは安定する。また、荒削り研磨を行う第１研磨部ＰＯ１の研磨レートの再現性が、仕上げ研磨を行う第２研磨部ＰＯ２の研磨レートの再現性よりも悪くても、最終的な研磨面の出来栄えへはほとんど影響を及ぼさない。
【００８５】
次に、シングルダマシン法により第１層目の配線Ｍ１を形成する。
【００８６】
図８に示すように、半導体基板ＳＵＢの主面上にストッパ絶縁膜ＩＦ２および配線形成用の絶縁膜ＩＦ３を順次形成する。ストッパ絶縁膜ＩＦ２は絶縁膜ＩＦ３への溝加工の際にエッチングストッパとなる膜であり、絶縁膜ＩＦ３に対してエッチング選択比を有する材料を用いる。ストッパ絶縁膜ＩＦ２は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される窒化シリコン膜とし、絶縁膜ＩＦ３は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される酸化シリコン膜とすることができる。
【００８７】
次に、レジストパターンをマスクとしたドライエッチングによってストッパ絶縁膜ＩＦ２および絶縁膜ＩＦ３の所定の領域に凹形状の配線溝ＬＴ１を形成する。続いて、配線溝ＬＴ１の内部を含む半導体基板ＳＵＢの主面上にバリアメタル膜ＢＭ２を形成する。バリアメタル膜ＢＭ２は、例えばチタン（Ｔｉ）膜、タンタル（Ｔａ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜などである。続いて、図示は省略するが、ＣＶＤ法またはスパッタリング法によりバリアメタル膜ＢＭ２上に銅（Ｃｕ）のシード層を形成し、さらに電解めっき法を用いてシード層上に銅（Ｃｕ）めっき膜ＣＦを形成する。銅（Ｃｕ）めっき膜ＣＦにより配線溝ＬＴ１の内部を埋め込む。
【００８８】
次に、配線溝ＬＴ１の内部以外の余分な銅（Ｃｕ）めっき膜ＣＦ、シード層およびバリアメタル膜ＢＭ２をＣＭＰ法により除去して、銅（Ｃｕ）めっき膜ＣＦを主導体とする第１層目の配線Ｍ１を形成する。なお、本実施の形態では、第１層目の配線Ｍ１を構成する主導体である銅（Ｃｕ）膜を電解めっき法により形成したが、ＣＶＤ法、スパッタリング法またはスパッタリフロー法などにより形成してもよい。
【００８９】
ここで、第１層目の配線Ｍ１を形成する際には、前述の図３〜図６を用いて説明したプラグＰＬを形成する際に使用したＣＭＰ法と同様のＣＭＰ法を使用することができる。
【００９０】
次に、デュアルダマシン法により第２層目の配線Ｍ２を形成する。
【００９１】
図９に示すように、半導体基板ＳＵＢの主面上にキャップ絶縁膜ＩＦ４、層間絶縁膜ＩＦ５およびストッパ絶縁膜ＩＦ６を順次形成する。キャップ絶縁膜ＩＦ４および層間絶縁膜ＩＦ５には、後に説明するように接続孔が形成される。キャップ絶縁膜ＩＦ４は、層間絶縁膜ＩＦ５に対してエッチング選択比を有する材料で構成され、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される窒化シリコン膜とすることができる。さらにキャップ絶縁膜ＩＦ４は第１層目の配線Ｍ１を構成する銅（Ｃｕ）の拡散を防止する保護膜としての機能を有している。層間絶縁膜ＩＦ５は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成されるＬｏｗ−ｋ膜である酸窒化シリコン（ＳｉＯＣ）膜とすることができる。ストッパ絶縁膜ＩＦ６は、層間絶縁膜ＩＦ５および後にストッパ絶縁膜ＩＦ６の上層に堆積される配線形成用の絶縁膜に対してエッチング選択比を有する絶縁材料で構成され、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される窒化シリコン膜とすることができる。
【００９２】
次に、孔形成用のレジストパターンをマスクとしたドライエッチングによりストッパ絶縁膜ＩＦ６を加工した後、ストッパ絶縁膜ＩＦ６上に配線形成用の絶縁膜ＩＦ７を形成する。絶縁膜ＩＦ７は、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＣ）膜とすることができる。
【００９３】
次に、配線溝形成用のレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより絶縁膜ＩＦ７を加工する。この際、ストッパ絶縁膜ＩＦ６がエッチングストッパとして機能する。続いて、ストッパ絶縁膜ＩＦ６および配線溝形成用のレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより層間絶縁膜ＩＦ５を加工する。この際、キャップ絶縁膜ＩＦ４がエッチングストッパとして機能する。続いて、露出したキャップ絶縁膜ＩＦ４をドライエッチングにより除去することにより、キャップ絶縁膜ＩＦ４および層間絶縁膜ＩＦ５に接続孔ＣＴ２が形成され、ストッパ絶縁膜ＩＦ６および絶縁膜ＩＦ７に配線溝ＬＴ２が形成される。
【００９４】
次に、接続孔ＣＴ２および配線溝ＬＴ２の内部に第２層目の配線Ｍ２を形成する。第２層目の配線Ｍ２は、バリアメタル層および主導体である銅（Ｃｕ）めっき膜からなり、この配線Ｍ２と下層配線である第１層目の配線Ｍ１とを接続する接続部材は第２層目の配線Ｍ２と一体に形成される。まず、接続孔ＣＴ２および配線溝ＬＴ２の内部を含む半導体基板ＳＵＢの主面上にバリアメタル膜を形成する。バリアメタル膜は、例えばチタン（Ｔｉ）膜、タンタル（Ｔａ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜または窒化タンタル（ＴａＮ）膜等である。続いて、ＣＶＤ法またはスパッタリング法によりバリアメタル膜上に銅（Ｃｕ）のシード層を形成し、さらに電解めっき法を用いてシード層上に銅（Ｃｕ）めっき膜を形成する。銅（Ｃｕ）めっき膜により接続孔ＣＴ２および配線溝ＬＴ２の内部を埋め込む。続いて、接続孔ＣＴ２および配線溝ＬＴ２の内部以外の余分な銅（Ｃｕ）めっき膜、シード層およびバリアメタル膜をＣＭＰ法により除去して、第２層目の配線Ｍ２を形成する。
【００９５】
ここで、第２層目の配線Ｍ２を形成する際には、前述の図３〜図６を用いて説明したプラグＰＬを形成する際に使用したＣＭＰ法と同様のＣＭＰ法を使用することができる。
【００９６】
その後、図１０に示すように、例えば前述した第２層目の配線Ｍ２と同様な方法によりさらに上層の配線を形成する。図１０では、第３層目〜第６層目の配線Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、およびＭ６を形成した半導体装置を例示している。続いて、第６層目の配線Ｍ６上に、外部からの水分や不純物の侵入防止およびα線の透過の抑制を行うパッシベーション膜ＰＦを形成する。
【００９７】
次に、レジストパターンをマスクとしたエッチングによりパッシベーション膜ＰＦを加工して、第６層目の配線Ｍ６の一部（ボンディングパッド部）を露出させる。続いて、図示は省略するが、露出した第６層目の配線Ｍ６上に金（Ａｕ）膜およびニッケル（Ｎｉ）膜等の積層膜からなるバンプ下地電極を形成し、バンプ下地電極上に金（Ａｕ）または半田などからなるバンプ電極を形成することにより、本実施の形態による半導体装置が略完成する。なお、このバンプ電極は外部接続用電極となる。この後、被処理ウェハから半導体チップに個々に切り分けられ、パッケージ基板等に実装されるが、それらの説明は省略する。
【００９８】
このように、本実施の形態によれば、荒削り研磨を行う第１研磨部ＰＯ１では、調合タンクＢＲにおいて原液スラリー、酸化剤および純水を調合した第１調合スラリーに、さらに酸化剤と純水とを添加した第２調合スラリーが用いられるので、研磨レートを損なうことなく、研磨スラリーの希釈倍率を上げることができる。よって、原液スラリーの消費を低減することができる。
【００９９】
さらに、プラグＰＬに形成された空隙ＡＧが露出する前に、または空隙ＡＧが露出した直後に、第２調合スラリーを用いた第１研磨部ＰＯ１での荒削り研磨を終了し、第２研磨部ＰＯ２へ移行して、酸化剤の添加量が少ない第１調合スラリーを用いる仕上げ研磨を行うことにより、プラグＰＬに形成された空隙ＡＧの拡大を抑制することができる。また、仕上げ研磨を行う第２研磨部ＰＯ２へは、タンク調合方式で混合した第１調合スラリーが供給されるので、研磨レートの再現性がよく、研磨面の出来栄えが安定性する。
【０１００】
（第１の変形例）
図１１は、本実施の形態の第１の変形例によるＣＭＰ装置の構造を示す概略図である。
【０１０１】
前述の図３に示した実施の形態によるＣＭＰ装置ＰＥと、第１の変形例によるＣＭＰ装置ＰＥ１との相違点は、研磨テーブルの数であるので、相違点を中心に説明する。
【０１０２】
（１）ＣＭＰ装置ＰＥの構成
前述の図３に示した実施の形態によるＣＭＰ装置ＰＥでは、第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２の２つの研磨部が備わっており、それぞれに、第１研磨テーブルＰＴ１および第２研磨テーブルＰＴ２が配置されている。第１研磨部ＰＯ１で荒削り研磨を行い、第２研磨部ＰＯ２で仕上げ研磨を行う。
【０１０３】
これに対して、第１の変形例によるＣＭＰ装置ＰＥ１では、１つの研磨部ＰＯが備わっており、この研磨部ＰＯに１つの研磨テーブルＰＴが配置されている。研磨部ＰＯで荒削り研磨と仕上げ研磨を行う。
【０１０４】
図１１に示すように、第１の変形例によるＣＭＰ装置ＰＥ１は、調合タンクＢＲを備え、被処理ウェハへスラリーを供給するスラリー供給部ＳＦ、並びに被研磨材料の荒削り研磨および仕上げ研磨を行う研磨部ＰＯによって構成される。研磨部ＰＯには、被処理ウェハをセットする研磨テーブルＰＴなどが備わっている。
【０１０５】
スラリー供給部ＳＦに備わる調合タンクＢＲには、原液スラリー供給系の配管Ｐ１、酸化剤供給系の配管Ｐ２および純水供給系の配管Ｐ３が接続されている。図示は省略するが、調合タンクＢＲの内部には、原液スラリー供給系の配管Ｐ１から供給された原液スラリー、酸化剤供給系の配管Ｐ２から供給された酸化剤および純水供給系の配管Ｐ３から供給された純水を撹拌するプロペラなどが備わっている。
【０１０６】
また、調合タンクＢＲにおいて調合された第１調合スラリーを、研磨部ＰＯへ供給するためのスラリー配管ＳＰが、調合タンクに接続されている。
【０１０７】
さらに、研磨部ＰＯへ第１調合スラリーを送るためのスラリー配管ＳＰには、ユースポイントの手前に、調合用配管ＢＰ１，ＢＰ２が接続されている。調合用配管ＢＰ１は、酸化剤を第１調合スラリーへ添加する酸化剤供給系の配管であり、調合用配管ＢＰ２は、純水を第１調合スラリーへ添加する純水供給系の配管である。すなわち、研磨部ＰＯの研磨テーブルＰＴ上の被処理ウェハへは、第１調合スラリーのみでなく、第１調合スラリーにさらに酸化剤および純水が添加された第２調合スラリーが供給される。
【０１０８】
（２）ＣＭＰ工程におけるウェハ処理の流れ
ＣＭＰ装置ＰＥと同様に、ＣＭＰ装置ＰＥ１に備わる調合タンクＢＲに、原液スラリー供給系の配管Ｐ１から原液スラリーが供給され、酸化剤供給系の配管Ｐ２から酸化剤が供給され、純水供給系の配管Ｐ３から純水が供給される。
【０１０９】
原液スラリーの濃度は、例えば５ｗｔ％である。
【０１１０】
原液スラリー、酸化剤および純水が調合タンクＢＲに投入された後、調合タンクＢＰの内部に備わるプロペラなどによって十分に撹拌して、均一な組成分布を有する第１調合スラリーを形成する。
【０１１１】
第１調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は純水によって希釈され、例えば２ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％未満である。また、第１調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば０．５ｗｔ％以上、かつ、４．５ｗｔ％以下である。
【０１１２】
次に、研磨機構（研磨部ＰＯ）側から出されるスラリー供給の要求信号に応じて、第１調合スラリーが、調合タンクＢＲから研磨機構側の研磨部ＰＯへスラリー配管ＳＰを通じて送られる。
【０１１３】
まず、研磨部ＰＯに備わる研磨テーブルＰＴへ、第１調合スラリーに酸化剤および純水が混合された第２調合スラリーが供給される。第１調合スラリーへの酸化剤および純水の混合は、ユースポイントの手前において行われる。すなわち、ユースポイントの手前において、第１調合スラリーを供給するスラリー配管ＳＰに、調合用配管ＢＰ１，ＢＰ２が接続されており、調合用配管ＢＰ１から酸化剤、例えば過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が第１調合スラリーへ供給され、調合用配管ＢＰ２から純水が第１調合スラリーへ供給される。
【０１１４】
第２調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は純水によって希釈され、例えば１ｗｔ％以上、かつ、３ｗｔ％未満である。また、第２調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば３ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％以下である。
【０１１５】
研磨部ＰＯに備わる研磨テーブルＰＴ上に、被処理ウェハをセットする。被研磨ウェハでは、図６（ａ）に示したように、絶縁膜ＩＦに形成された接続孔ＣＴ１の底面および側壁を含む層間絶縁膜ＩＦ上にバリアメタル膜ＢＭ１が形成され、さらに、接続孔ＣＴ１の内部を埋め込むように、バリアメタル膜ＢＭ１上にタングステン（Ｗ）膜ＷＦが形成されている。
【０１１６】
被処理ウェハに、第２調合スラリーを供給して、タングステン（Ｗ）膜ＷＦを研磨することにより、図６（ｂ）に示したように、余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＦを除去する。この際、接続孔ＣＴ１の内部に埋め込まれたタングステン（Ｗ）膜ＷＦは勿論であるが、層間絶縁膜ＩＦ１の上面にバリアメタル膜ＢＭ１を介して形成されたタングステン（Ｗ）膜ＷＦを全て除去せずに、所定の厚さのタングステン（Ｗ）膜ＷＦを残す。研磨中、残存するタングステン（Ｗ）膜ＷＦの厚さはモニターされており、所望の厚さになった時点で終点信号が送信される。
【０１１７】
次に、研磨部ＰＯに備わる研磨テーブルＰＴへ、第１調合スラリーが供給される。すなわち、終点信号を検知した後、調合用配管ＢＰ１からの酸化剤の供給および調合用配管ＢＰ２からの純水の供給を止めることにより、第１調合スラリーが研磨テーブルＰＴへ供給される。
【０１１８】
第１調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は、例えば２ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％未満である。また、第１調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば０．５ｗｔ％以上、かつ、４．５ｗｔ％以下である。
【０１１９】
被処理ウェハに、第１調合スラリーを供給して、層間絶縁膜ＩＦ１の上面が露出するまで、タングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を研磨することにより、図７（ａ）に示したように、接続孔ＣＴ１の内部以外の余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を除去する。この際、接続孔ＣＴ１の内部のみに、タングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を残し、層間絶縁膜ＩＦ１の上面を露出させる。
【０１２０】
次に、被処理ウェハに、第１調合スラリーを供給して、タングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１をオーバー研磨することにより、図７（ｂ）に示したように、タングステン（Ｗ）膜ＷＦ、バリアメタル膜ＢＭ１および絶縁膜ＩＦのそれぞれの露出面をさらに研磨する。
【０１２１】
その後、被処理ウェハは研磨部ＰＯから乾燥部へ搬送され、乾燥ユニットにおいて乾燥される。
【０１２２】
このように、第１の変形例によれば、１つの研磨部ＰＯを備えたＣＭＰ装置ＰＥ１であっても、第１調合スラリーの供給と第２調合スラリーとの供給との切り換えを容易に行うことができ、前述した本実施の形態と同様に、原液スラリーの消費の低減および研磨面の出来栄えの安定性を実現することができる。
【０１２３】
（第２の変形例）
図１２は、本実施の形態の第２の変形例によるＣＭＰ装置の構造を示す概略図である。
【０１２４】
前述の図３に示した実施の形態によるＣＭＰ装置ＰＥと、第２の変形例によるＣＭＰ装置ＰＥ２との相違点は、研磨テーブルの数であるので、相違点を中心に説明する。
【０１２５】
（１）ＣＭＰ装置ＰＥの構成
前述の図３に示した実施の形態によるＣＭＰ装置ＰＥでは、第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２の２つの研磨部が備わっており、それぞれに、第１研磨テーブルＰＴ１および第２研磨テーブルＰＴ２が配置されている。第１研磨部ＰＯ１で荒削り研磨を行い、第２研磨部ＰＯ２で仕上げ研磨を行う。
【０１２６】
これに対して、第２の変形例によるＣＭＰ装置ＰＥ２では、第１研磨部ＰＯ１、第２研磨部ＰＯ２および第３研磨部ＰＯ３の３つの研磨部が備わっており、それぞれに、第１研磨テーブルＰＴ１、第２研磨テーブルＰＴ２および第３研磨テーブルＰＴ３が配置されている。例えば第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２で荒削り研磨を行い、第３研磨部ＰＯ３で仕上げ研磨を行う。
【０１２７】
図１２に示すように、第２の変形例によるＣＭＰ装置ＰＥ２は、調合タンクＢＲを備え、被処理ウェハへスラリーを供給するスラリー供給部ＳＦ、被研磨材料の第１の荒削り研磨を行う第１研磨部ＰＯ１、被研磨材料の第２の荒削り研磨を行う第２研磨部ＰＯ２、並びに被研磨材料の仕上げ研磨を行う第３研磨部ＰＯ３によって構成される。第１研磨部ＰＯ１には、被処理ウェハをセットする第１研磨テーブルＰＴ１などが備わり、第２研磨部ＰＯ２には、被処理ウェハをセットする第２研磨テーブルＰＴ２などが備わり、第３研磨部ＰＯ３には、被処理ウェハをセットする第３研磨テーブルＰＴ３などが備わっている。
【０１２８】
スラリー供給部ＳＦに備わる調合タンクＢＲには、原液スラリー供給系の配管Ｐ１、酸化剤供給系の配管Ｐ２および純水供給系の配管Ｐ３が接続されている。図示は省略するが、調合タンクＢＲの内部には、原液スラリー供給系の配管Ｐ１から供給された原液スラリー、酸化剤供給系の配管Ｐ２から供給された酸化剤および純水供給系の配管Ｐ３から供給された純水を撹拌するプロペラなどが備わっている。
【０１２９】
また、調合タンクＢＲにおいて調合された第１調合スラリーを、第１研磨部ＰＯ１、第２研磨部ＰＯ２および第３研磨部ＰＯ３へ供給するためのスラリー配管ＳＰが、調合タンクＢＲに接続されている。スラリー配管ＳＰは途中で第１分岐配管ＳＰ１と第２分岐配管ＳＰ２と第３分岐配管ＳＰ３とに分かれており、第１分岐配管ＳＰ１が第１研磨部ＰＯ１に敷設され、第２分岐配管ＳＰ２が第２研磨部ＰＯ２に敷設され、第３分岐配管ＳＰ３が第３研磨部ＰＯ３に敷設されている。
【０１３０】
さらに、第１研磨部ＰＯ１へ第１調合スラリーを送る第１分岐配管ＳＰ１には、ユースポイントの手前に、調合用配管ＢＰ１，ＢＰ２が接続されている。調合用配管ＢＰ１は、酸化剤を第１調合スラリーへ添加する酸化剤供給系の配管であり、調合用配管ＢＰ２は、純水を第１調合スラリーへ添加する純水供給系の配管である。すなわち、第１研磨部ＰＯ１の第１研磨テーブルＰＴ１上の被処理ウェハへは、第１調合スラリーにさらに酸化剤および純水が添加された第２調合スラリーが供給される。
【０１３１】
また、第２研磨部ＰＯ２へ第１調合スラリーを送る第２分岐配管ＳＰ２には、ユースポイントの手前に、調合用配管ＢＰ３，ＢＰ４が接続されている。調合用配管ＢＰ３は、酸化剤を第１調合スラリーへ添加する酸化剤供給系の配管であり、調合用配管ＢＰ４は、純水を第１調合スラリーへ添加する純水供給系の配管である。すなわち、第３研磨部ＰＯ３の第３研磨テーブルＰＴ３上の被処理ウェハへは、第１調合スラリーにさらに酸化剤および純水が添加されたスラリー（以下、第３調合スラリーと言う。）が供給される。
【０１３２】
（２）ＣＭＰ工程におけるウェハ処理の流れ
ＣＭＰ装置ＰＥと同様に、ＣＭＰ装置ＰＥ２に備わる調合タンクＢＲに、原液スラリー供給系の配管Ｐ１から原液スラリーが供給され、酸化剤供給系の配管Ｐ２から酸化剤が供給され、純水供給系の配管Ｐ３から純水が供給される。
【０１３３】
原液スラリーの濃度は、例えば１０ｗｔ％である。
【０１３４】
原液スラリー、酸化剤および純水が調合タンクＢＲに投入された後、調合タンクＢＰの内部に備わるプロペラなどによって十分に撹拌して、均一な組成分布を有する第１調合スラリーを形成する。
【０１３５】
第１調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は純水によって希釈され、例えば２ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％未満である。また、第１調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば０．５ｗｔ％以上、かつ、４．５ｗｔ％以下である。
【０１３６】
次に、研磨機構（第１研磨部ＰＯ１、第２研磨部ＰＯ２および第３研磨部ＰＯ３）側から出されるスラリー供給の要求信号に応じて、第１調合スラリーが、調合タンクＢＲから研磨機構側の第１研磨部ＰＯ１、第２研磨部ＰＯ２および第３研磨部ＰＯ３へスラリー配管ＳＰを通じて送られる。
【０１３７】
第１研磨部ＰＯ１に備わる第１研磨テーブルＰＴ１へは、第１調合スラリーに酸化剤および純水が混合された第２調合スラリーが供給される。第１調合スラリーへの酸化剤および純水の混合は、スラリー配管ＳＰが、第１研磨部ＰＯ１方向と第２研磨部ＰＯ２方向とに分岐した後で、かつ、ユースポイントの手前において行われる。すなわち、ユースポイントの手前において、第１調合スラリーを供給する第１分岐配管ＳＰ１に、調合用配管ＢＰ１，ＢＰ２が接続されており、調合用配管ＢＰ１から酸化剤、例えば過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が第１調合スラリーへ供給され、調合用配管ＢＰ２から純水が第１調合スラリーへ供給される。
【０１３８】
第２調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は純水によって希釈され、例えば１ｗｔ％以上、かつ、３ｗｔ％未満である。また、第２調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば３ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％以下である。
【０１３９】
また、第２研磨部ＰＯ２に備わる第２研磨テーブルＰＴ２へは、第１調合スラリーに酸化剤および純水が混合された第３調合スラリーが供給される。第１調合スラリーへの酸化剤および純水の混合は、スラリー配管ＳＰが、第２研磨部ＰＯ２方向と第３研磨部ＰＯ３方向とに分岐した後で、かつ、ユースポイントの手前において行われる。すなわち、ユースポイントの手前において、第１調合スラリーを供給する第２分岐配管ＳＰ２に、調合用配管ＢＰ３，ＢＰ４が接続されており、調合用配管ＢＰ３から酸化剤、例えば過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が第１調合スラリーへ供給され、調合用配管ＢＰ４から純水が第１調合スラリーへ供給される。
【０１４０】
第３調合スラリーに含まれるスラリーの濃度は純水によって希釈され、例えば１ｗｔ％以上、かつ、３ｗｔ％未満である。また、第３調合スラリーに含まれる過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度は、例えば３ｗｔ％以上、かつ、６ｗｔ％以下である。第２調合スラリーの酸化剤の添加量およびスラリー濃度と第３調合スラリーの酸化剤の添加量およびスラリー濃度とは、それぞれ同じであってもよい。
【０１４１】
また、第３研磨部ＰＯ３に備わる第３研磨テーブルＰＴ３へは、第１調合スラリーが供給される。
【０１４２】
第１研磨部ＰＯ１に備わる第１研磨テーブルＰＴ１上に、被処理ウェハをセットする。被研磨ウェハでは、図６（ａ）に示したように、絶縁膜ＩＦに形成された接続孔ＣＴ１の底面および側壁を含む層間絶縁膜ＩＦ１上にバリアメタル膜ＢＭ１が形成され、さらに、接続孔ＣＴ１の内部を埋め込むように、バリアメタル膜ＢＭ１上にタングステン（Ｗ）膜ＷＦが形成されている。
【０１４３】
被処理ウェハに、第２調合スラリーを供給して、タングステン（Ｗ）膜ＷＦを研磨することにより、余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＦを除去する。この際、接続孔ＣＴ１の内部に埋め込まれたタングステン（Ｗ）膜ＷＦは勿論であるが、層間絶縁膜ＩＦ１の上面にバリアメタル膜ＢＭ１を介して形成されたタングステン（Ｗ）膜ＷＦを全て除去せずに、所定の厚さのタングステン（Ｗ）膜ＷＦを残す。第１研磨部ＰＯ１におけるタングステン（Ｗ）膜ＷＦの研磨量は、研磨中にモニターされる残存するタングステン（Ｗ）膜ＷＦの厚さ、研磨時間などで管理される。
【０１４４】
次に、被処理ウェハを第１研磨部ＰＯ１から第２研磨部ＰＯ２へ搬送し、第２研磨テーブルＰＴ２上にセットする。
【０１４５】
続いて、被処理ウェハに、第３調合スラリーを供給して、さらに、タングステン（Ｗ）膜ＷＦを研磨することにより、図６（ｂ）に示したように、余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＦを除去する。この際、接続孔ＣＴ１の内部に埋め込まれたタングステン（Ｗ）膜ＷＦは勿論であるが、層間絶縁膜ＩＦ１の上面にバリアメタル膜ＢＭ１を介して形成されたタングステン（Ｗ）膜ＷＦを全て除去せずに、所定の厚さのタングステン（Ｗ）膜ＷＦを残す。研磨中、残存するタングステン（Ｗ）膜ＷＦの厚さはモニターされており、所望の厚さになった時点で終点信号が送信される。
【０１４６】
このように、荒削り研磨を第１研磨部ＰＯ１と第２研磨部ＰＯ２において行うことにより、荒削り研磨に要する時間を短くすることができる。
【０１４７】
次に、被処理ウェハを第２研磨部ＰＯ２から第３研磨部ＰＯ３へ搬送し、第３研磨テーブルＰＴ３上にセットする。
【０１４８】
続いて、被処理ウェハに、第１調合スラリーを供給して、層間絶縁膜ＩＦ１の上面が露出するまで、タングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を研磨することにより、図７（ａ）に示したように、接続孔ＣＴ１の内部以外の余分なタングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を除去する。この際、接続孔ＣＴ１の内部のみに、タングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１を残し、層間絶縁膜ＩＦ１の上面を露出させる。
【０１４９】
次に、被処理ウェハに、第１調合スラリーを供給して、タングステン（Ｗ）膜ＷＦおよびバリアメタル膜ＢＭ１をオーバー研磨することにより、図７（ｂ）に示したように、タングステン（Ｗ）膜ＷＦ、バリアメタル膜ＢＭ１および絶縁膜ＩＦのそれぞれの露出面をさらに研磨する。
【０１５０】
その後、被処理ウェハは研磨部ＰＯから乾燥部へ搬送され、乾燥ユニットにおいて乾燥される。
【０１５１】
このように、第２変形例によれば、第１研磨部ＰＯ１、第２研磨部ＰＯ２および第３研磨部ＰＯ３を備えたＣＭＰ装置ＰＥ２であっても、第１調合スラリーの供給と、第２調合スラリーと、第３調合スラリーの供給との切り換えを行うことにより、前述した本実施の形態と同様に、原液スラリーの消費の低減および研磨面の出来栄えの安定性を実現することができる。さらに、荒削り研磨を第１研磨部ＰＯ１および第２研磨部ＰＯ２で行うことにより、荒削り研磨に要する時間を短くすることができるので、ＣＭＰ工程のスループットが向上する。
【０１５２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１５３】
ＡＧ  空隙（す、シーム、エアギャップ、中空）
ＢＭ１、ＢＭ２  バリアメタル膜
ＢＰ  調合用配管（酸化剤供給系の配管）
ＢＰ１、ＢＰ３  調合用配管（酸化剤供給系の配管）
ＢＰ２、ＢＰ４  調合用配管（純水供給系の配管）
ＢＲ  調合タンク
ＣＦ  銅（Ｃｕ）めっき膜
ＣＴ１、ＣＴ２  接続孔
ＤＲ  ドレッサ
ＤＲｎ  ｎ型半導体領域
ＤＲｐ  ｐ型半導体領域
ＧＩ  ゲート絶縁膜
ＧＥｎ、ＧＥｐ  ゲート電極
ＩＦ１  層間絶縁膜
ＩＦ２  ストッパ絶縁膜
ＩＦ３  配線形成用の絶縁膜
ＩＦ４  キャップ絶縁膜
ＩＦ５  層間絶縁膜
ＩＦ６  ストッパ絶縁膜
ＩＦ７  配線形成用の絶縁膜
ＬＴ１、ＬＴ２  配線溝
ＮＷ  ｎ型ウェル
Ｍ１〜Ｍ６  第１層目の配線〜第６層目の配線
Ｐ１  原液スラリー供給系の配管
Ｐ２  酸化剤供給系の配管
Ｐ３  純水供給系の配管
ＰＥ、ＰＥ１、ＰＥ２  ＣＭＰ装置
ＰＦ  パッシベーション膜
ＰＬ  プラグ
ＰＯ  研磨部
ＰＯ１  第１研磨部
ＰＯ２  第２研磨部
ＰＯ３  第３研磨部
ＰＰ  研磨パッド
ＰＳ  研磨スラリー
ＰＴ  研磨テーブル（プラテン、研磨盤）
ＰＴ１  第１研磨テーブル（プラテン、研磨盤）
ＰＴ２  第２研磨テーブル（プラテン、研磨盤）
ＰＴ３  第３研磨テーブル（プラテン、研磨盤）
ＰＷ  ｐ型ウェル
ＲＰ  レジストパターン
ＲＰＥ１、ＲＰＥ２  ＣＭＰ装置
ＳＥ  スラリー供給設備
ＳＦ  スラリー供給部
ＳＰ  スラリー配管
ＳＰ１  第１分岐配管
ＳＰ２  第２分岐配管
ＳＰ３  第３分岐配管
ＳＴＩ  分離部
ＳＵＢ  半導体基板
ＳＷ  被処理ウェハ
ＳＷＳ  サイドウォールスペーサ
ＷＦ  タングステン（Ｗ）膜
ＷＨ  ウェハ保持機構
【図１】
2018117058.tif 000003
【図２】
2018117058.tif 000004
【図３】
2018117058.tif 000005
【図４】
2018117058.tif 000006
【図５】
2018117058.tif 000007
【図６】
2018117058.tif 000008
【図７】
2018117058.tif 000009
【図８】
2018117058.tif 000010
【図９】
2018117058.tif 000011
【図１０】
2018117058.tif 000012
【図１１】
2018117058.tif 000013
【図１２】
2018117058.tif 000014
【図１３】
2018117058.tif 000015
【図１４】
2018117058.tif 000016
【図１５】
2018117058.tif 000017