(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を研磨する研磨パッドを保持し、前記研磨パッドを回転させる研磨テーブルと、
前記研磨パッドをドレッシングするドレッサを保持し、前記ドレッサを回転させながら前記研磨パッドを前記ドレッサによりスイープすることで前記研磨パッドの表面をドレッシングするドレッシング機構と、
前記研磨パッドのドレッシング中に、前記研磨テーブルに対する前記ドレッサの位置に基づいて、前記研磨テーブルの回転数と、前記ドレッサの回転数とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記研磨テーブルの回転数をｎで表し、前記ドレッサの回転数をｎ’で表す場合において、前記研磨パッドのドレッシング中におけるｎ’／ｎの値を、０．７５以上で１よりも小さい一定値に維持するように制御するか、１よりも大きく１．２５以下の一定値に維持するように制御するか、または０．７５以上で１．２５以下の範囲内で変動するように制御する、半導体製造装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記研磨テーブルの回転軸と前記ドレッサの回転軸との距離を検出し、前記距離に基づいて前記研磨テーブルの回転数と前記ドレッサの回転数とを制御する、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
基板を研磨する研磨パッドを研磨テーブルにより保持し、前記研磨パッドを回転させ、
前記研磨パッドをドレッシングするドレッサをドレッシング機構により保持し、前記ドレッサを回転させながら前記研磨パッドを前記ドレッサによりスイープすることで前記研磨パッドの表面をドレッシングし、
前記研磨パッドのドレッシング中に、前記研磨テーブルに対する前記ドレッサの位置に基づいて、前記研磨テーブルの回転数と、前記ドレッサの回転数とを制御部により制御する、
ことを含み、
前記制御部は、前記研磨テーブルの回転数をｎで表し、前記ドレッサの回転数をｎ’で表す場合において、前記研磨パッドのドレッシング中におけるｎ’／ｎの値を、０．７５以上で１よりも小さい一定値に維持するように制御するか、１よりも大きく１．２５以下の一定値に維持するように制御するか、または０．７５以上で１．２５以下の範囲内で変動するように制御する、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記制御部は、前記研磨テーブルの回転軸と前記ドレッサの回転軸との距離を検出し、前記距離に基づいて前記研磨テーブルの回転数と前記ドレッサの回転数とを制御する、請求項３に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】
本発明の実施形態は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置は、研磨レートの低下、スクラッチの発生、ダストの発生などを防止するために、研磨テーブル上の研磨パッドの表面をドレッサによりドレッシング（目立て）するドレッシング機構を備えている。
【０００３】
例えば、スイープタイプのドレッシング機構は、ドレッサを回転させながら研磨パッドをドレッサによりスイープすることで、研磨パッドの表面をドレッシングする。この際、ＣＭＰ装置は、研磨テーブルを一定の回転数で回転させる。そのため、スイープタイプのドレッシング機構でドレッシングを行うと、研磨テーブルとドレッサとの相対線速度が、研磨テーブルの中心部でドレッシングを行う際と、研磨テーブルの外周部でドレッシングを行う際とで異なる値になる。具体的には、研磨テーブルとドレッサとの相対線速度が、研磨テーブルの中心部では遅くなり、研磨テーブルの外周部では速くなる。
【０００４】
研磨パッドをドレッシングすると、研磨パッドの表面ラフネス（表面粗さ）が増大し、研磨パッドの研磨性能が改善される。ただし、スイープタイプのドレッシング機構でドレッシングを行うと、研磨パッドの各部分の表面ラフネスは、研磨テーブルとドレッサとの相対線速度に応じて変化する。そのため、研磨テーブルの中心部と外周部での相対線速度の違いにより、研磨パッドの表面ラフネスの面内ばらつきが生じる。その結果、この研磨パッドでウェハを研磨すると、ウェハの研磨レートの面内ばらつきが発生したり、ウェハの研磨温度が変動してコロージョンが発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３８６８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
研磨パッドの表面ラフネスの面内ばらつきを低減することが可能な半導体製造装置および半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一の実施形態によれば、半導体製造装置は、基板を研磨する研磨パッドを保持し、前記研磨パッドを回転させる研磨テーブルを備える。前記装置はさらに、前記研磨パッドをドレッシングするドレッサを保持し、前記ドレッサを回転させながら前記研磨パッドを前記ドレッサによりスイープすることで前記研磨パッドの表面をドレッシングするドレッシング機構を備える。前記装置はさらに、前記研磨パッドのドレッシング中に、前記研磨テーブルに対する前記ドレッサの位置に基づいて、前記研磨テーブルの回転数を制御する制御部を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の半導体製造装置の構造を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の半導体製造装置の構造を示す上面図である。
【図３】第１実施形態の相対線速度と表面ラフネスとの関係を示すグラフである。
【図４】第１実施形態のドレッサ位置とテーブル回転数との関係を示すグラフである。
【図５】第２実施形態の半導体製造装置の構造を示す斜視図である。
【図６】第２実施形態の半導体製造装置の動作を説明するための上面図である。
【図７】第３実施形態の半導体製造装置の構造を示す断面図である。
【図８】第３実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の半導体製造装置の構造を示す斜視図である。
【００１１】
図１の半導体製造装置は、研磨パッド２を保持する研磨テーブル１と、ドレッサ４を保持するドレッシング機構３と、半導体製造装置の種々の動作を制御する制御部５とを備えている。図１の半導体製造装置は、基板の例であるウェハ（不図示）をＣＭＰにより研磨するＣＭＰ装置である。
【００１２】
図１はさらに、互いに垂直なＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向を示している。本実施形態では、Ｘ方向およびＹ方向は半導体製造装置の設置面に平行であり、Ｚ方向は半導体製造装置の設置面に垂直である。本明細書では、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。図１では、研磨パッド２が上向きに保持され、ドレッサ４が下向きに保持されている。なお、本実施形態の−Ｚ方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。
【００１３】
研磨テーブル１は、研磨パッド２を回転軸Ｃ１を中心に回転させる。本実施形態の回転軸Ｃ１は、Ｚ方向に平行である。研磨テーブル１の回転中心や、研磨パッド２の回転中心Ｐ１は、回転軸Ｃ１上に位置している。本実施形態の研磨パッド２は、研磨テーブル１の上面に貼り付けられている。
【００１４】
図１の半導体製造装置は、ウェハを研磨する際、ウェハを研磨ヘッド（不図示）により回転させ、研磨パッド２を研磨テーブル１により回転させると共に、ウェハを研磨パッド２に接触させて一定荷重で押し付ける。これにより、ウェハの表面が研磨パッド２により研磨される。
【００１５】
ドレッシング機構３は、ドレッサ４を保持するアームを備えている。ドレッシング機構３は、アームを回転軸Ｃ２を中心に回転させることで、研磨パッド２をドレッサ４によりスイープすることができる。ドレッシング機構３はさらに、ドレッサ４をアーム上の回転軸Ｃ３を中心に回転させることで、研磨パッド２の表面をドレッサ４によりドレッシングすることができる。回転軸Ｃ２は、Ｚ方向に平行であり、アームの一方の端部上の点Ｐ２を通過している。回転軸Ｃ３は、Ｚ方向に平行であり、アームの他方の端部上の点Ｐ３を通過している。アームの回転中心は、回転軸Ｃ２上に位置し、ドレッサ４の回転中心は、回転軸Ｃ３上に位置している。本実施形態のドレッサ４の下面には、ダイヤモンド砥粒が接着されている。
【００１６】
図１の半導体製造装置は、研磨パッド２をドレッサ４によりドレッシングする際、研磨パッド２を研磨テーブル１により回転させ、ドレッサ４をドレッシング機構３により回転させると共に、ドレッサ４を研磨パッド２に接触させて一定荷重で押し付ける。この際、本実施形態では、研磨パッド２とドレッサ４とを同一方向に回転させる。
【００１７】
そして、図１の半導体製造装置は、研磨パッド２とドレッサ４とを回転させながら研磨パッド２をドレッサ４によりスイープすることで、研磨パッド２をドレッシングすることができる。本実施形態では、研磨パッド２をドレッサ４によりスイープすることで、研磨パッド２より小さいドレッサ４で研磨パッド２の全面をドレッシングすることができる。
【００１８】
制御部５は、少なくとも１つのプロセッサを備え、半導体製造装置の動作をプロセッサにより制御する。プロセッサの例は、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）である。例えば、制御部５は、研磨テーブル１による研磨パッド２の回転動作や、ドレッシング機構３によるドレッサ４のスイープ動作や、ドレッシング機構３によるドレッサ４の回転動作を制御する。本実施形態の制御部５は、ドレッサ位置検出部５ａと、テーブル回転数制御部５ｂとを備えている。
【００１９】
ドレッサ位置検出部５ａは、ドレッサ４の中心位置を検出する。ドレッサ４の中心位置とは、ドレッサ４の回転中心の位置であり、ドレッサ４の回転軸Ｃ３の位置に相当する。本実施形態のドレッサ位置検出部５ａは、研磨テーブル１の中心位置とドレッサ４の中心位置との距離を検出可能な手法であれば、どのような手法でドレッサ４の中心位置を検出してもよい。研磨テーブル１の中心位置とは、研磨テーブル１の回転中心の位置であり、研磨テーブル１の回転軸Ｃ１の位置に相当する。本実施形態では、ドレッサ４の中心位置がスイープにより移動するのに対し、研磨テーブル１の中心位置は固定されている。
【００２０】
ドレッサ４の中心位置の検出手法の例は、次の通りである。例えば、ドレッサ位置検出部５ａは、回転軸Ｃ２（スイープ軸）に対するアームの回転角度を測定することで、ドレッサ４の中心位置を検出してもよい。また、ドレッサ位置検出部５ａは、赤外線センサを用いてドレッサ４の中心位置を検出してもよい。また、ドレッサ位置検出部５ａは、ドレッシング機構３のスイープ速度から回転軸Ｃ２（スイープ軸）に対するアームの回転角度を計算することで、ドレッサ４の中心位置を検出してもよい。
【００２１】
テーブル回転数制御部５ｂは、ドレッサ４の中心位置の検出結果をドレッサ位置検出部５ａから取得する。そして、テーブル回転数制御部５ｂは、研磨パッド２のドレッシング中に、ドレッサ４の中心位置に基づいて研磨テーブル１（研磨パッド２）の回転数を制御する。この制御の詳細については後述する。ドレッサ４の中心位置は、研磨テーブル１に対するドレッサ４の位置の例である。
【００２２】
図２は、第１実施形態の半導体製造装置の構造を示す上面図である。
【００２３】
図２は、研磨テーブル１の中心位置とドレッサ４の中心位置との距離ｒ（ｍ）と、研磨テーブル１とドレッサ４との相対線速度Ｓ（ｍ／ｍｉｎ）とを示している。距離ｒは、回転軸Ｃ１と回転軸Ｃ３との距離に相当する。相対線速度Ｓは、研磨テーブル１に対するドレッサ４の中心位置の線速度に相当する。よって、研磨テーブル１に固定された座標系でドレッサ４の運動を観測すると、ドレッサ４の中心位置は研磨テーブル１の表面を線速度Ｓで移動する。
【００２４】
図２はさらに、研磨テーブル１の回転数ｎ（ｒｐｍ）と、ドレッサ４の回転数ｎ’（ｒｐｍ）とを示している。以下、回転数ｎをテーブル回転数と呼び、回転数ｎ’をドレッサ回転数と呼ぶ。テーブル回転数ｎは、距離ｒと相対線速度Ｓとを用いて次の式（１）で与えられる。
ｎ＝Ｓ／（２πｒ）  ・・・（１）
【００２５】
本実施形態では、ドレッサ位置検出部５ａが、研磨テーブル１の中心位置とドレッサ４の中心位置との距離ｒを検出し、テーブル回転数制御部５ｂが、距離ｒに基づいてテーブル回転数ｎを制御する。具体的には、テーブル回転数制御部５ｂは、距離ｒが変化しても相対線速度Ｓが一定に維持されるように、テーブル回転数ｎを制御する。理由は、研磨パッド２の各部分の表面ラフネスは、研磨テーブル１とドレッサ４との相対線速度Ｓに応じて変化するからである。本実施形態によれば、相対線速度Ｓを一定に維持することで、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきを低減することが可能となる。
【００２６】
よって、本実施形態のテーブル回転数制御部５ｂは、距離ｒの増加に伴いテーブル回転数ｎを減少させる。具体的には、テーブル回転数制御部５ｂは、距離ｒに反比例するようにテーブル回転数ｎを変化させる。理由は、テーブル回転数ｎが距離ｒに反比例する場合には、式（１）により相対線速度Ｓが一定になるからである。よって、本実施形態のテーブル回転数ｎは、ドレッサ４が研磨テーブル１の中心部にある場合には高くなり、ドレッサ４が研磨テーブル１の外周部にある場合には低くなる。その結果、本実施形態の相対線速度Ｓは、研磨テーブル１の中心部でも外周部でも同じ値になる。
【００２７】
このように、本実施形態の制御部５は、研磨テーブル１の中心位置とドレッサ４の中心位置との距離ｒが変化すると、テーブル回転数ｎを変化させる。一方、本実施形態の制御部５は、研磨テーブル１の中心位置とドレッサ４の中心位置との距離ｒが変化しても、ドレッサ回転数ｎ’を変化させない。すなわち、本実施形態の制御部５は、研磨テーブル１に対するドレッサ４の位置に応じて、テーブル回転数ｎを変化させ、かつドレッサ回転数ｎ’を一定に維持する。なお、ドレッサ回転数ｎ’も変化させる例については、第２実施形態にて説明する。
【００２８】
本実施形態の制御部５は、相対線速度Ｓが一定に維持されないものの相対線速度Ｓの変化が十分に小さくなるように、テーブル回転数ｎを制御してもよい。理由は、相対線速度Ｓの変化が十分に小さければ、相対線速度Ｓが一定に維持される場合と同様に、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきを低減することができるからである。例えば、相対線速度Ｓの最大値と最小値との差が十分に小さければ、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきは十分に小さくなり得る。
【００２９】
図３は、第１実施形態の相対線速度と表面ラフネスとの関係を示すグラフである。
【００３０】
図３の横軸は、相対線速度Ｓを表す。図３の縦軸は、研磨パッド２の表面ラフネス曲線クルトシスＲｋｕを表す。クルトシスＲｋｕは、研磨パッド２の表面ラフネスを表す指標である。
【００３１】
図３に示すように、相対線速度Ｓが遅いほどクルトシスＲｋｕが大きくなり、相対線速度Ｓが速いほどクルトシスＲｋｕが小さくなる。そのため、相対線速度Ｓの変化が大きくなると、クルトシスＲｋｕの変化が大きくなり、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきが大きくなる。
【００３２】
そこで、本実施形態の制御部５は、研磨テーブル１に対するドレッサ４の位置が変化しても相対線速度Ｓが一定に維持されるように、テーブル回転数ｎを制御する。よって、本実施形態によれば、クルトシスＲｋｕの変化を抑制して、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきを低減することが可能となる。
【００３３】
図４は、第１実施形態のドレッサ位置とテーブル回転数との関係を示すグラフである。
【００３４】
図４の横軸は、研磨テーブル１の中心位置とドレッサ４の中心位置との距離ｒを表す。図４の縦軸は、テーブル回転数ｎを表す。図４のテーブル回転数ｎは、距離ｒに反比例して変化する。
【００３５】
図４では、距離ｒが０．０４５〜０．３４５ｍとなる領域をドレッサ４が通過することで、研磨パッド２の全面がドレッシングされる。図４は、相対線速度Ｓを２４ｍ／ｍｉｎに維持する場合のテーブル回転数ｎを示している。この場合、距離ｒが０．０４５ｍのときにはテーブル回転数ｎが８４．９ｒｐｍに設定され、距離ｒが０．３４５ｍのときにはテーブル回転数ｎが１１．１ｒｐｍに設定される。
【００３６】
以上のように、本実施形態の制御部５は、研磨パッド２のドレッシング中に、研磨テーブル１に対するドレッサ４の位置に基づいてテーブル回転数ｎを制御する。よって、本実施形態によれば、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきを低減することが可能となる。その結果、研磨パッド２によりウェハを研磨する際に、ウェハの研磨レートの面内ばらつきを抑制することや、ウェハの研磨温度の変動を抑えてコロージョンを抑制することが可能となる。
【００３７】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の半導体製造装置の構造を示す斜視図である。
【００３８】
本実施形態の制御部５は、ドレッサ位置検出部５ａとテーブル回転数制御部５ｂとに加えて、ドレッサ回転数制御部５ｃを備えている。
【００３９】
テーブル回転数制御部５ｂとドレッサ回転数制御部５ｃは、ドレッサ４の中心位置の検出結果をドレッサ位置検出部５ａから取得する。そして、テーブル回転数制御部５ｂは、研磨パッド２のドレッシング中に、ドレッサ４の中心位置に基づいてテーブル回転数ｎを制御する。一方、ドレッサ回転数制御部５ｃは、研磨パッド２のドレッシング中に、ドレッサ４の中心位置に基づいてドレッサ回転数ｎ’を制御する。
【００４０】
本実施形態にて、テーブル回転数制御部５ｂの動作は、第１実施形態と同様である。すなわち、テーブル回転数制御部５ｂは、距離ｒが変化しても相対線速度Ｓが一定に維持されるように、テーブル回転数ｎを制御する。具体的には、テーブル回転数制御部５ｂは、距離ｒに反比例するようにテーブル回転数ｎを変化させる。
【００４１】
一方、ドレッサ回転数制御部５ｃは例えば、ドレッサ回転数ｎ’がテーブル回転数ｎと一致するように、ドレッサ回転数ｎ’を制御してもよい（ｎ’＝ｎ）。この場合、ドレッサ回転数ｎ’は、テーブル回転数ｎと同様に、距離ｒに反比例して変化する。このような制御には、研磨テーブル１に対するドレッサ４の各部分の線速度が、ドレッサ４の中心位置の線速度（相対線速度Ｓ）と等しくなるという利点がある。これにより、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきをさらに低減することが可能となる。
【００４２】
しかしながら、ドレッサ回転数ｎ’がテーブル回転数ｎと一致する場合には、研磨パッド２が１回転するとドレッサ４も１回転する。よって、ドレッサ４の特定部分が、研磨パッド２の特定部分を何度も繰り返し通過する。そのため、ドレッサ４の特定部分にダイヤモンドの欠損などの不具合があると、研磨パッド２の特定部分に異常が発生する可能性がある。
【００４３】
よって、ドレッサ回転数制御部５ｃは例えば、ドレッサ回転数ｎ’がテーブル回転数ｎと一致しないように、ドレッサ回転数ｎ’を制御してもよい（ｎ’≠ｎ）。この場合、ドレッサ回転数ｎ’とテーブル回転数ｎとの差が小さければ、研磨テーブル１に対するドレッサ４の各部分の線速度は、ドレッサ４の中心位置の線速度（相対線速度Ｓ）とほぼ等しくなる。これにより、ドレッサ回転数ｎ’がテーブル回転数ｎと一致する場合と同様に、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきを効果的に低減することが可能となる。
【００４４】
そのため、本実施形態のドレッサ回転数制御部５ｃは、ドレッサ回転数ｎ’がテーブル回転数ｎと近い値となるように、ドレッサ回転数ｎ’を制御することが望ましい（ｎ’≒ｎ）。例えば、本実施形態のドレッサ回転数制御部５ｃは、ドレッサ回転数ｎ’がテーブル回転数ｎの７５〜１２５％になるように、ドレッサ回転数ｎ’を制御する（０．７５ｎ≦ｎ’≦１．２５ｎ）。
【００４５】
この場合、ｎとｎ’との比率ｎ’／ｎは、一定でもよいし、０．７５〜１．２５の範囲内で変動してもよい。前者の場合には、比率ｎ’／ｎは、１以外の値であることが望ましい。後者の場合には、比率ｎ’／ｎは、常に１以外の値であることが望ましいが、瞬間的に１に変化してもよい。
【００４６】
図６は、第２実施形態の半導体製造装置の動作を説明するための上面図である。
【００４７】
矢印Ａ１は、ドレッサ４が研磨テーブル１の中心部にある場合において、ドレッサ４の内側部分のテーブル速度Ｓｔとドレッサ速度Ｓｄとを示している。矢印Ａ２は、ドレッサ４が研磨テーブル１の中心部にある場合において、ドレッサ４の外側部分のテーブル速度Ｓｔとドレッサ速度Ｓｄとを示している。矢印Ａ１、Ａ２で示すドレッサ４では、ドレッサ回転数ｎ’がテーブル回転数ｎと一致している。そのため、ドレッサ４の内側部分の線速度と、ドレッサ４の外周部分の線速度は、ドレッサ４の中心位置の線速度（相対線速度Ｓ）と等しくなっている。
【００４８】
これは、矢印Ａ３、Ａ４で示すドレッサ４でも同様である。このドレッサ４は研磨テーブル１の外周部に位置している。このドレッサ４でも、ドレッサ回転数ｎ’はテーブル回転数ｎと一致している。そのため、ドレッサ４の内側部分の線速度と、ドレッサ４の外周部分の線速度は、ドレッサ４の中心位置の線速度（相対線速度Ｓ）と等しくなっている。
【００４９】
以上のように、本実施形態の制御部５は、研磨パッド２のドレッシング中に、研磨テーブル１に対するドレッサ４の位置に基づいてテーブル回転数ｎとドレッサ回転数ｎ’とを制御する。よって、本実施形態によれば、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきをさらに低減することが可能となる。
【００５０】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態の半導体製造装置の構造を示す断面図である。
【００５１】
本実施形態の半導体製造装置（図７）は、図１や図５に示す構成要素に加えて、待機部６と、スラリー供給部７と、研磨ヘッド８とを備えている。図７はさらに、研磨ヘッド８により下向きに保持されているウェハ９を示している。
【００５２】
図１や図５は、研磨パッド２をドレッシング中のドレッサ４を示している。一方、図７は、待機部６内の水に浸した状態で待機中のドレッサ４を示している。このドレッサ４をドレッシングに使用する際には、ドレッサ４を矢印Ｐで示す位置に移動させ、研磨テーブル１とドレッサ４をそれぞれ回転数ｎ、ｎ’で回転させる。
【００５３】
本実施形態の半導体製造装置は、ウェハ９を研磨する際、ウェハ９を研磨ヘッド８により回転させ、研磨パッド２を研磨テーブル１により回転させると共に、ウェハ９を研磨パッド２に接触させて一定荷重で押し付ける。これにより、ウェハ９の表面が研磨パッド２により研磨される。なお、スラリー供給部７は、ウェハ９の研磨前やウェハ９の研磨中に研磨パッド２の表面にスラリーを供給する。研磨テーブル１、ドレッシング機構３、スラリー供給部７、および研磨ヘッド８の動作は、制御部５により制御される。
【００５４】
図８は、第３実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００５５】
図８(ａ)は、本実施形態の半導体製造装置により研磨される前のウェハ９の断面を示している。このウェハ９は、以下の工程により準備される。
【００５６】
まず、半導体基板１１上に層間絶縁膜１２を形成する（図８(ａ)）。半導体基板１１の例は、シリコン基板である。層間絶縁膜１２の例は、シリコン酸化膜である。層間絶縁膜１２は、半導体基板１１上に直接形成されてもよいし、半導体基板１１上に他の層を介して形成されてもよい。
【００５７】
次に、層間絶縁膜１２に配線溝１２ａを形成する（図８(ａ)）。配線溝１２ａの深さは、例えば８０ｎｍである。次に、層間絶縁膜１２上にバリアメタル層１３と配線材層１４とを順々に形成する（図８(ａ)）。その結果、配線溝１２ａの側面および底面にバリアメタル層１３が形成され、配線溝１２ａ内にバリアメタル層１３を介して配線材層１４が形成される。バリアメタル層１３は例えば、厚さ１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）層である。配線材層１４は例えば、厚さ５００ｎｍの銅（Ｃｕ）層である。
【００５８】
次に、配線材層１４の表面を本実施形態の半導体製造装置により研磨する（図８(ｂ)）。この研磨処理は、層間絶縁膜１２の表面が露出するまで継続される。その結果、配線溝１２ａ外のバリアメタル層１３と配線材層１４が除去され、配線溝１２ａ内にダマシン配線が形成される。
【００５９】
この研磨処理は、図７の半導体製造装置内で以下のように行われる。
【００６０】
まず、研磨パッド２の表面にスラリーを供給しながら研磨ヘッド８に装着したダミーウェハを３０秒間研磨した後、研磨ヘッド８をロードポートに移動する。次に、研磨パッド２の表面をドレッサ４によりドレッシングする。この際、ドレッシング機構３は、距離ｒが０．０４５〜０．３４５ｍの範囲内で変化するように、研磨パッド２の表面をドレッサ４によりスイープする。このスイープは、１往復あたり１０秒の速度で３往復分だけ行われる。
【００６１】
この際、ドレッサ位置検出部５ａは、研磨テーブル１の中心位置とドレッサ４の中心位置との距離ｒを検出する。そして、テーブル回転数制御部５ｂは、研磨パッド２のドレッシング中に、相対線速度Ｓが２４ｍ／ｍｉｎに維持されるようにテーブル回転数ｎを制御する。また、ドレッサ回転数制御部５ｃは、研磨パッド２のドレッシング中に、ドレッサ回転数ｎ’がテーブル回転数ｎより１ｒｐｍだけ小さくなるようにドレッサ回転数ｎ’を制御してもよい（ｎ’＝ｎ−１ｒｐｍ）。ドレッシングの終了後には、ドレッサ４を待機部６に移動する。
【００６２】
次に、ウェハ９を保持する研磨ヘッド８を研磨パッド２上に移動し、研磨パッド２の表面にスラリーを供給しながらウェハ９を研磨する。この研磨処理は、層間絶縁膜１２の表面が露出するまで継続される。その結果、配線溝１２ａ外のバリアメタル層１３と配線材層１４が除去され、配線溝１２ａ内にダマシン配線が形成される。
【００６３】
複数枚のウェハ９を処理する場合には、研磨パッド２のドレッシングと、個々のウェハ９の研磨とが交互に行われる。このようにして、複数枚のウェハ９から複数の半導体装置が製造される。
【００６４】
以上のように、本実施形態の制御部５は、研磨パッド２のドレッシング中に、研磨テーブル１に対するドレッサ４の位置に基づいてテーブル回転数ｎを制御する。よって、本実施形態によれば、研磨パッド２の表面ラフネスの面内ばらつきを低減することが可能となる。その結果、研磨パッド２によりウェハ９を研磨する際に、ウェハ９の研磨レートの面内ばらつきを抑制することや、ウェハ９の研磨温度の変動を抑えてコロージョンを抑制することが可能となる。
【００６５】
例えば、ウェハ９の研磨レートの面内ばらつきが生じると、配線溝１２ａ外に配線材層１４の一部が残存する可能性がある。また、ウェハ９の研磨温度の変動が生じると、配線材層１４の一部が腐食して溶解するコロージョンが起こる可能性がある。本実施形態によれば、これらの現象を抑制することで、配線間ショートや配線オープンなどの配線不良を防止することが可能となる。
【００６６】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００６７】
１：研磨テーブル、２：研磨パッド、３：ドレッシング機構、
４：ドレッサ、５：制御部、５ａ：ドレッサ位置検出部、
５ｂ：テーブル回転数制御部、５ｃ：ドレッサ回転数制御部、
６：待機部、７：スラリー供給部、８：研磨ヘッド、９：ウェハ、
１１：半導体基板、１２：層間絶縁膜、１２ａ：配線溝、
１３：バリアメタル層、１４：配線材層
【図１】
0006509766.tif 000002
【図２】
0006509766.tif 000003
【図３】
0006509766.tif 000004
【図４】
0006509766.tif 000005
【図５】
0006509766.tif 000006
【図６】
0006509766.tif 000007
【図７】
0006509766.tif 000008
【図８】
0006509766.tif 000009