【事件の表示】
　特許第３４３８３８８号「化学的機械研磨方法および化学的機械研磨装置」の請求項１，２，５，６，７，９，１０に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３４３８３８８号の請求項１，２，５，６，７，９，１０に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３４３８３８８号の請求項１，２，５，６，７，９，１０に係る発明についての出願は、平成７年３月１６日に特許出願され、平成１５年６月１３日にその発明について特許権の設定登録がなされ、その後、その特許について、異議申立人中田美代子より特許異議の申立てがなされ、取消の理由が通知され、その指定期間内である平成１６年７月１２日に訂正請求がなされたものである。
　
２．訂正の適否
2.1　訂正の内容
　特許権者が求めている訂正の内容は、以下、ａ，ｂ，ｃのとおりである。
ａ．特許請求の範囲の請求項６に記載される、「請求項１乃至４」を、「請求項２乃至４」に訂正する。
ｂ．特許請求の範囲の請求項７に記載される、「交互に切り替える」を、「交互に繰り返し切り替える」に訂正する。
ｃ．明細書の段落【００３２】に記載される、「）」を、「図２（ｂ）」に訂正する。
　
2.2　訂正の適否　
　請求項６についての訂正事項ａ及び請求項７についての訂正事項ｂは、ともに、明瞭でない記載の釈明を目的とするものであって、新規事項の追加には該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　また、明細書の段落【００３２】についての訂正事項ｃは、誤記の訂正を目的とするものであって、新規事項の追加には該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　よって、上記訂正は、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書き、第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．異議申立てについての判断　
3.1　本件発明　
　上記の通り、訂正は認められるから、本件特許の請求項１，２，５，６，７，９，１０に係る発明（以下、それぞれ「本件発明１」等という。）は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１，２，５，６，７，９，１０に記載されたとおりのものである。　
　
3.2　申立ての理由の概要
　特許異議申立人は、本件発明１，２，５，６，７，９，１０が、甲第１号証（特開平２−１５６５３０号公報）、甲第２号証（特開平５−２５１４０９号公報）、甲第３号証（特開平１−１５３２７３号公報）、甲第４号証（特開平２−２０５０２５号公報）に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により、特許を受けることができないものであり、同法第１１３条第１項第２号の規定により取り消すべきものである旨、主張している。
　また、特許異議申立人は、本願の請求項６の記載が不明確であるから、特許法第３６条第６項第２号の規定により、特許を受けることができないものであり、同法第１１３条第１項第２号の規定により取り消すべきものである旨、主張している。
　
3.3　特許法第２９条第２項違反について
3.3.1　対比
　本件発明１と甲第１号証に記載された発明とは、前者では化学的機械研磨工程中に洗浄工程を施すのに対し、後者では化学的機械研磨を終了後に洗浄工程を施す点で、相違すると認められる。
　また、本件発明７と甲第１号証に記載された発明とでは、前者は研磨スラリと洗浄液との供給を交互に繰り返し切り替える制御手段を具備するのに対し、後者は研磨スラリと洗浄液との供給を切り替えるだけの制御手段を具備する点で、両者は相違する。
　
3.3.2　当審の判断
　上記相違点について検討するに、特許異議申立人が提出した甲第２号証、甲第３号証、甲第４号証の各刊行物のいずれにも、化学的機械研磨工程中に洗浄工程を施すこと、あるいは研磨スラリと洗浄液との供給を交互に繰り返し切り替えることについて、記載も示唆もされていない。
　一方、本件発明１及び７は、当該相違点に係る構成を採ることにより、「本発明の化学的機械研磨方法の骨子は、化学的機械研磨工程中に、被処理基板と研磨パッドとの接触を保持したまま、被処理基板表面の洗浄工程を少なくとも１回挿入することであり、この洗浄工程により、被処理基板表面から研磨された材料を含む古いスラリを除去する点にある。この洗浄工程後、再び化学的機械研磨工程を施すことにより、被処理基板表面には新しいスラリが供給され、均一でしかも研磨速度の低下のない化学的機械研磨が可能となる。」（訂正明細書段落【0024】）という、優れた作用効果を奏する。
　したがって、本件発明１も、本件発明７も、上記の甲第１ないし４号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　
3.3.3　他の請求項に係る発明
　本件発明２，５，６は本件発明１をさらに限定するものであり、本件発明９，１０は本件発明７をさらに限定するものであるから、同様に、甲第１ないし４号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　
3.4　特許法第３６条第６項第２号違反について
　上記訂正により特許法第３６条第６項第２号違反に関する、異議申立人の申立てた理由及び取消しの理由は解消している。　
　
４．むすび
　以上の通りであるから、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては本件請求項１，２，５，６，７，９，１０に係る特許を取消すことはできない。
　また、他に本件請求項１，２，５，６，７，９，１０に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年８月９日（２００４．８．９）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
化学的機械研磨方法および化学的機械研磨装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　化学的機械研磨によって、研磨パッドにスラリ供給ノズルより研磨スラリを供給しつつ、段差を有する被処理基板表面を前記研磨パッドに接触させて平坦化する工程を有する化学的機械研磨方法において、
　前記化学的機械研磨工程中に、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨パッド側に洗浄液を供給して、前記被処理基板表面を間接的に洗浄する洗浄工程を少なくとも一回施すことを特徴とする、化学的機械研磨方法。
　【請求項２】　前記洗浄工程は、前記研磨パッドに向けてのスラリ供給ノズルからの研磨スラリの供給を停止し、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨パッドに向けて洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給する工程であることを特徴とする、請求項１記載の化学的機械研磨方法。
　【請求項３】　前記洗浄工程は、前記研磨パッドに向けてスラリ供給ノズルより研磨スラリを供給するとともに、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨パッドに向けて洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給する工程であることを特徴とする、請求項１記載の化学的機械研磨方法。
　【請求項４】　前記洗浄工程は、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨パッドに向けて洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給するとともに、正弦波、矩形波又は鋸状波のいずれか少なくとも一種の波形を有する超音波を印加する工程であることを特徴とする、請求項１又は２記載の化学的機械研磨方法。
　【請求項５】　前記洗浄液は純水であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項記載の化学的機械研磨方法。
　【請求項６】　前記スラリ供給ノズルと前記洗浄液供給ノズルとは同一のノズルであることを特徴とする、
請求項２
　【請求項７】　段差を有する被処理基板を研磨パッドに接触させる手段と、
　前記研磨パッドへ研磨スラリを供給するスラリ供給ノズルと、
　前記研磨パッドへ洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、
　前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨スラリの供給と前記洗浄液の供給とを交互に
繰り返し
　【請求項８】　段差を有する被処理基板を研磨パッドに接触させる手段と、
　前記研磨パッドへ研磨スラリを供給するスラリ供給ノズルと、
　前記研磨パッドへ洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、
　前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨スラリと前記洗浄液との同時供給をおこなう制御手段とを具備することを特徴とする、化学的機械研磨装置。
　【請求項９】　前記洗浄液供給ノズルから供給される洗浄液は純水であることを特徴とする、請求項７又は８記載の化学的機械研磨装置。
　【請求項１０】　前記スラリ供給ノズルと前記洗浄液供給ノズルは一体に形成されていることを特徴とする、請求項７乃至９のいずれか１項記載の化学的機械研磨装置。
　【請求項１１】　前記洗浄液供給ノズルが、正弦波、矩形波又は鋸状波のいずれか少なくとも一種の波形を有する超音波を印加する超音波印加手段を有することを特徴とする、請求項７乃至９のいずれか１項記載の化学的機械研磨装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】本発明は化学的機械研磨方法および化学的機械研磨装置に関し、更に詳しくは、例えば半導体装置等の製造工程中で発生する被処理基板上の層間絶縁膜や電極配線の段差を精度よく平坦に一括加工する、所謂グローバル平坦化に適した化学的機械研磨方法および化学的機械研磨装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の集積度が進み、そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配線のパターン幅も縮小されつつある。一方配線抵抗を低いレベルに保ち、信号伝播の遅延や各種マイグレーションを防止するには配線の断面積を確保する必要がある。すなわち配線の高さはあまり縮小できないことから、配線のアスペクト比は増加の傾向にある。
　【０００３】かかる微細配線を下層とした多層配線構造を形成する場合には、下層配線により形成された段差や凹部を埋めるように平坦化層間絶縁膜を形成してフラットな表面を確保し、この上に上層配線を形成するプロセスを繰り返すことが必要になる。これは、上層配線のステップカバレッジの向上もさることながら、レジストパターニングのためのリソグラフィにおける、露光光の短波長化やレンズの高ＮＡ化にともなうＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　Ｆｏｃｕｓ）の低下を補償する観点からも重要である。一例として、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザステッパ露光により０．３μｍルールのラインアンドスペースを制御性よくパターニングするには、露光面の表面段差は０．３〜０．４μｍ以下が要求されている。
　【０００４】従来より各種の平坦化層間絶縁膜の形成方法が開発されており、例えば月間セミコンダクターワールド誌（プレスジャーナル社刊）１９８９年１１月号７４〜９５ページにわたりこれら形成方法の総説が掲載されている。これらの形成方法は、成膜条件の最適化によりセルフフロー特性を向上するか、あるいは成膜後の熱処理によりリフロー形状を向上するものかのいずれかである。いずれの方法も、配線間隔の広い段差凹部での層間絶縁膜の平坦形状や、配線間隔の狭い部分での層間絶縁膜のボイド（鬆）の防止に関して改善の余地が残されている。
　【０００５】そこで、段差が発生した層間絶縁膜等を後処理により平坦化する方法として、近年シリコンウェハのミラーポリッシュ法を応用した化学的機械研磨（ＣＭＰ）によるグローバル平坦化法が提案されている。この化学的機械研方法は、一旦形成された被処理基板上の各種段差を一括して確実に平坦化できる方法として有望視されている。
　【０００６】図５は従来の化学的機械研磨装置を示す概略断面図である。同図において、回転するキャリア１２に研磨面を下向きにして貼着した被処理基板１１は、これも回転する研磨プレートであるプラテン１３と対向するようにセッティングする。スラリ供給系１５からノズル１６を経由し、プラテン上の研磨パッド１４と称する研磨布にスラリ１７を供給し、被処理基板１１を所定圧力で研磨パッド１４に圧着して研磨をおこなう。このときキャリア１２およびプラテン１３の回転数と回転軸の調整を最適化するとともに、被処理基板に適したスラリの選択が１つのポイントとなる。一例として、酸化シリコン系の層間絶縁膜を研磨する場合には、シリカ微粒子を懸濁したＫＯＨ水溶液等の塩基性スラリを用い、化学反応と機械的研磨とを併用した、いわゆるＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を施すのである。
　【０００７】
　【発明が解決しようとする課題】しかしながら化学的機械研磨方法による平坦化法には、実用化に向けて解決すべき問題が残されている。その一つとして、研磨速度のパターン依存性が挙げられる。すなわち、小面積の段差凸部の研磨速度と、広い面積におよぶ段差凸部の研磨速度とに差が生じることがある。層間絶縁膜の平坦化の場合には、広い面積の段差凸部の研磨速度が小さくなり、この部分での平坦化の制御性が悪化する。この問題の原因は、広い面積の段差凸部領域には、段差凸部周縁部より新しいスラリが十分に供給されないためと考えられている。
　【０００８】さらに、段差凹部のアスペクト比の影響もみられる。すなわち、高アスペクト比の段差凹部に隣接する段差凸部の研磨速度が、研磨の進行にともない低下する現象である。化学的機械研磨においては、新しいスラリの供給過程と、研磨された材料を含む古いスラリの除去過程の競合により、研磨が進行する。段差凹部のアスペクト比が大きい領域においては、その段差凹部に研磨された材料を含む古いスラリが滞留し、したがって新しいスラリの供給が制限され、隣接する段差凸部の研磨速度が低下するものと考えられる。
　【０００９】このような研磨速度の段差パターン依存性の問題を解決するため、段差凸部の層間絶縁膜の厚さ方向の一部を、予めレジストパターンをマスクにして等方性エッチングにより除去しておき、この後化学的機械研磨を施す方法が米国特許第４，９５４，４５９号明細書に開示されている。この方法を図４を参照して説明する。
　【００１０】図示しない半導体基板上の第１の層間絶縁膜１上に線幅の異なる複数の配線層２をパターニングし、さらに第２の層間絶縁膜３を厚く形成する。第２の層間絶縁膜３は面積の広い段差凸部と面積の狭い段差凸部とが混在しており、この状態のまま研磨すると、特に面積の広い段差凸部の研磨速度が小さくなり、満足なグローバル平坦化が達成できない。そこで図４（ａ）に示すように段差凹部にレジストパターン４を形成し、これをマスク図４（ｂ）に示すように段差凸部の層間絶縁膜の厚さ方向の１部を除去する。レジストパターン４を除去すると、図４（ｃ）に示すように第２の層間絶縁膜３は微少突起を残すのみとなる。この微少突起はその体積はほぼ均一であるので、この図４（ｃ）に示す状態から研磨を行えば研磨時間の短縮が可能となるとともに、図４（ｄ）に示すように極めて表面形状にすぐれた平坦化が達成できるのである。
　【００１１】この方法によれば下地の配線パターン依存性のない平坦化が可能となるが、レジストパターンの形成、エッチングおよびレジストパターンの除去のプロセスの追加が必要であり、平坦化プロセス全体のスループットが低下する問題があらたに発生する。
　【００１２】本発明は上述した化学的機械研磨における問題点を解決することをその課題とし、段差を有する被処理基板を化学的機械研磨により平坦化するにあたり、被処理基板上の段差凸部や段差凹部等のパターン形状依存性のない、均一な平坦化が可能な化学的機械研磨方法および化学的機械研磨装置を提供することをその目的とする。
　【００１３】
　【課題を解決するための手段】本発明の化学的機械研磨方法は上記の課題を達成するために提案するものであり、化学的機械研磨によって、研磨パッドにスラリ供給ノズルより研磨スラリを供給しつつ、段差を有する被処理基板表面を前記研磨パッドに接触させて平坦化する工程を有する化学的機械研磨方法において、前記化学的機械研磨工程中に、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨パッド側に洗浄液を供給して、前記被処理基板表面を間接的に洗浄する洗浄工程を少なくとも一回施すことを特徴とするものである。洗浄工程は、１回のみでもよいが、複数回挿入することが望ましい。
　【００１４】この洗浄工程は、前記研磨パッドに向けてのスラリ供給ノズルからの研磨スラリの供給を停止し、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨パッドに向けて洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給する工程であることを特徴とする。
　【００１５】また、前記洗浄工程は、前記研磨パッドに向けてスラリ供給ノズルより研磨スラリを供給するとともに、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨パッドに向けて洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給する工程であることを特徴としてもよい。
　【００１６】さらに、前記洗浄工程は、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨パッドに向けて洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給するとともに、正弦波、矩形波又は鋸状波のいずれか少なくとも一種の波形を有する超音波を印加する工程であることを特徴とすることができる。超音波の印加は、洗浄液の液流を直接励振するメガソニック洗浄が効果的である。
　【００１７】そして、前記洗浄液は純水であることを特徴とする。
　【００１８】また、前記スラリ供給ノズルと前記洗浄液供給ノズルとは同一のノズルであることを特徴としてもよい。
　【００１９】また本発明の化学的機械研磨装置は、段差を有する被処理基板を研磨パッドに接触させる手段と、前記研磨パッドへ研磨スラリを供給するスラリ供給ノズルと、前記研磨パッドへ洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨スラリの供給と前記洗浄液の供給とを交互に
繰り返し
　【００２０】さらに本発明の化学的機械研磨装置は、段差を有する被処理基板を研磨パッドに接触させる手段と、前記研磨パッドへ研磨スラリを供給するスラリ供給ノズルと、前記研磨パッドへ洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、前記被処理基板と前記研磨パッドとの接触を保持したまま、前記研磨スラリと前記洗浄液との同時供給をおこなう制御手段とを具備することを特徴とすることができる。
　【００２１】そして、前記洗浄液供給ノズルから供給される洗浄液は純水であることを特徴としてもよい。
　【００２２】また、前記スラリ供給ノズルと前記洗浄液供給ノズルは一体に形成されていることを特徴としてもよい。
　【００２３】さらに、前記洗浄液供給ノズルが、正弦波、矩形波又は鋸状波のいずれか少なくとも一種の波形を有する超音波を印加する超音波印加手段を有することを特徴としてもよい。超音波印加手段は、圧電素子、電歪素子あるいは電磁変換素子等その種類は選ばない。印加周波数は、例えば数十ｋＨｚから数ＭＨｚである。
　【００２４】
　【作用】本発明の化学的機械研磨方法の骨子は、化学的機械研磨工程中に、被処理基板と研磨パッドとの接触を保持したまま、被処理基板表面の洗浄工程を少なくとも１回挿入することであり、この洗浄工程により、被処理基板表面から研磨された材料を含む古いスラリを除去する点にある。この洗浄工程後、再び化学的機械研磨工程を施すことにより、被処理基板表面には新しいスラリが供給され、均一でしかも研磨速度の低下のない化学的機械研磨が可能となる。
　【００２５】洗浄工程は、被処理基板あるいは研磨パッドのいずれかに洗浄液を供給することにより達成される。このうち、被処理基板に洗浄液を供給する場合には、研磨された材料を含む古いスラリは、被処理基板上から直接的に除去される。この場合には、当然被処理基板を研磨パッドから離間させ、洗浄液を被処理基板表面に供給することとなる。また、研磨パッド側に洗浄液を供給する場合には、研磨パッド上の古いスラリを除去し、洗浄された研磨パッドに被処理基板を接触させることにより、被処理基板は間接的に洗浄されることとなる。この場合には、被処理基板を研磨パッドから離間させてもよく、接触させたままでもよい。メガソニック洗浄法等、超音波を併用した洗浄方法を用いれば、洗浄液流のみによる洗浄効果に加え、超音波振動による洗浄効果が相乗され、均一でしかも研磨速度の低下のない化学的機械研磨が徹底される。
　【００２６】さらに本発明の化学的機械研磨装置は、洗浄手段を具備することにより、上述した化学的機械研磨方法を効率的に施すことを可能とした。すなわち、被処理基板を化学的機械研磨装置から脱着することなく、その場で洗浄をおこなうことにより、化学的機械研磨工程のスループットの低下は防止できる。
　【００２７】洗浄手段としては、被処理基板または研磨パッドに向けた洗浄液供給ノズルを別体に具備することにより、研磨のためのスラリ供給と洗浄液の供給とを交互に切り替えておこなうことが可能となる。この切り替えは手動で可能であるが、被処理基板やスラリの種類に応じて、切り替えプログラムや超音波印加プログラムを入力したマイクロコンピュータ等の制御手段を用いれば、化学的機械研磨工程の均一化や省力化に寄与する。
　【００２８】洗浄液供給ノズルには、流出する洗浄液を励振する超音波印加手段を配設しておけば、洗浄効果は徹底される。
　【００２９】
　【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき添付図面を参照しながら説明する。
　【００３０】実施例１
　まず実際の研磨プロセスの説明に入る前に、本発明の化学的機械研磨装置の一構成例につき、図２（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
　【００３１】図２（ａ）は本発明の化学的機械研磨装置の一構成例を示す概略断面図である。基本的な装置構成は図４に示した従来の化学的機械研磨装置と同様であるので、重複する部分の説明は省略する。本発明の化学的機械研磨装置の特徴部分は、研磨パッド表面に向けて洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル１９である。洗浄液供給ノズル１９には、洗浄液供給系１８から純水等の洗浄液が供給される。この洗浄液供給系１８は、図示しない洗浄液槽やポンプ、流量制御装置等から構成されるものである。さらにこの洗浄液供給系１８は、スラリ供給系１５と共に制御手段２１により集中制御されており、被処理基板に最適な化学的機械研磨条件により、流量や時間を含めて制御可能である。この化学的機械研磨装置構成により、被処理基板１１を研磨パッド１４に接触させる手段（キャリア）１２から脱着することなく、化学的機械研磨工程と、洗浄工程を交互に施すことが可能である。なお図２（ａ）においては、スラリ供給ノズル１６と洗浄液供給ノズル１９は別体に設けられているが、一体に形成してもよい。
　【００３２】
図２（ｂ）
　【００３３】実施例２
　次に本実施例の化学的機械研磨方法につき説明する。化学的機械研磨方法に関する以下の実施例は、すべてＡｌ系金属配線上に形成した層間絶縁膜の平坦化に本発明を適用した例であり、これを図１（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。なお、従来の化学的機械研磨方法の説明に供した図４（ａ）〜（ｄ）と同様の機能を有する部分には同一の参照符号を付すものとする。本実施例は、スラリ供給を中断して研磨パッドに洗浄液を供給するサイクルを複数回繰り返した例である。
　【００３４】まず図１（ａ）に示すように、Ｓｉ等の半導体基板（図示せず）上にＳｉＯ２等の第１の層間絶縁膜１およびＡｌ系金属等からなる配線層２を形成する。配線層２はパターン密度や配線幅に分布が見られる。配線層２の密な部分のラインアンドスペースは一例として０．３５μｍ、疎な部分のそれは２．０μｍである。配線層の高さはいずれも０．５μｍである。次にＣＶＤ等により、酸化シリコン系材料層からなる第２の層間絶縁膜３を厚く、例えば平坦部分で０．８μｍの厚さに形成する。ここまで形成したサンプルを被処理基板とする。
　【００３５】つぎに図２（ａ）に示す化学的機械研磨装置を用い、上述の被処理基板１１をキャリア１２に真空チャッキング等で保持し、一例として下記条件で第２の層間絶縁膜３の化学的機械研磨を行った。なおスラリとしてはシリカ微粒子をＫＯＨ／アルコール／水系の溶媒に懸濁した一般的なものを用いた。
　　プラテン回転数　　　５０ｒｐｍ
　　キャリア回転数　　　１７ｒｐｍ
　　研磨圧力　　　　　　８ｐｓｉ
　　パッド温度　　　　　３０〜４０℃
　　スラリ流量　　　　　２２５ｍｌ／分
この条件で２分間化学的機械研磨後、スラリの供給を停止し、下記条件により洗浄液供給ノズル１９から研磨パッド１４に向けて純水を供給し、３０秒間洗浄した。
　　洗浄液流量　５００ｍｌ／分（純水）
この研磨・洗浄のサイクルを繰り返し、第２の層間絶縁膜３が平坦化され所望の厚さになるまで継続した。
　【００３６】本実施例によれば、スラリの供給を一時中断し、研磨パッド１４に洗浄液を供給して間接的に被処理基板１１表面を洗浄する工程を挿入することにより、被処理基板１１のパターン依存性なく、また化学的機械研磨の進行にともなう研磨速度の低下もなく、図１（ｂ）に示すように第２の層間絶縁膜３の良好な平坦化が達成された。化学的機械研磨工程全体の所要時間は、洗浄工程を挿入しない従来の方法に比較して若干長いものの、均一な平坦化効果はスループットの若干の低下を十分に補うものであった。この第２の層間絶縁膜３の平坦度は、段差の絶対値で比較すると、従来の方法によるものの約１／２に低減された。なお本実施例では洗浄液の供給を複数回繰り返したが、研磨工程中に１回のみ洗浄液を供給する場合であっても、従来例に比較して均一な平坦化効果が確認された。
　【００３７】実施例３
　本実施例は、スラリ供給は継続しながら、研磨パッドに洗浄液を間欠的に供給するサイクルを複数回繰り返した例である。
　【００３８】本実施例の化学的機械研磨条件は実施例１の条件に準拠したものであるが、洗浄工程のみ異なる。すなわち、化学的機械研磨を２分間施した後、スラリの供給は継続したまま、さらに洗浄液供給ノズル１９より純水を３０秒間供給する。純水の供給量は実施例１と同じ５００ｍｌ／分である。このサイクルを繰り返し、第２の層間絶縁膜３が平坦化され所望の厚さになるまで継続した。
　【００３９】本実施例によれば、スラリの供給を中断することなく、研磨パッド１４に洗浄液を供給して間接的に被処理基板１１表面を洗浄する工程を挿入することにより、被処理基板１１のパターン依存性なく、また化学的機械研磨の進行にともなう研磨速度の低下もなく、第２の層間絶縁膜３の良好な平坦化が達成された。化学的機械研磨工程全体の所要時間は、洗浄工程を挿入しない従来の方法に比較してほぼ同じであり、スループットの低下は見られなかった。
　【００４０】実施例４
　本実施例は、図２（ｂ）に示した洗浄液供給ノズル１９を用い、洗浄液に超音波を印加しながら研磨パッド１４に洗浄液を供給した例である。本実施例の化学的機械研磨条件および洗浄条件は実施例１の条件に準拠したものであるが、洗浄工程において洗浄液供給ノズル１９に配設された超音波印加手段を励振した点、および１回の洗浄時間を１５秒間に半減した点の２点のみ異なる。すなわち、超音波印加手段２０に、超音波発振器より一例として２００Ｗの電力を供給して洗浄液を励振し、被処理基板に向けて供給した。
　【００４１】本実施例によれば、スラリの供給を一時中断して、研磨パッド１４に超音波励振された洗浄液を供給して間接的に被処理基板１１表面を高効率で洗浄する工程を挿入することにより、被処理基板１１のパターン依存性なく、また化学的機械研磨の進行にともなう研磨速度の低下もなく、第２の層間絶縁膜３の良好な平坦化が達成された。化学的機械研磨工程全体の所要時間は、洗浄工程を挿入しない従来の方法に比較して短縮され、スループットの向上にも寄与した。
　【００４２】実施例５
　本実施例より以後は、被処理基板に向けて洗浄液を供給し、直接被処理基板を洗浄する工程を挿入した化学的機械研磨を説明する実施例である。まず実際の研磨プロセスの説明に入る前に、本発明の化学的機械研磨装置の他の構成例につき、図３（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
　【００４３】図３（ａ）は本発明の化学的機械研磨装置の他の構成例を示す概略断面図である。基本的な構成は図４に示した従来の化学的機械研磨装置と同様であるので、重複する部分の説明は省略する。本発明の化学的機械研磨装置の特徴部分は、被処理基板１１の表面に向けて下方より洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル１９である。この洗浄液供給ノズル１９は、キャリア１２の上下動に同期して出退自在に構成されている。すなわち、キャリア１２を下降して被処理基板１１を研磨パッド１４に接触させる化学的機械研磨工程中には、洗浄液供給ノズル１９は図示しない回動または伸縮等の手段によりキャリア１２下方より退避する。一方、被処理基板１１の洗浄工程に入る場合には、キャリア１２を上昇するとともに、洗浄液供給ノズル１９はキャリア１２の下方あるいは下方の近傍に接近し、被処理基板１１に向け、洗浄液供給系１８から純水等の洗浄液を下方より供給する。この洗浄液供給系１８は、図示しない洗浄液槽やポンプ、流量制御装置等から構成されるものである。さらにこの洗浄液供給系１８は、スラリ供給系１５と共に制御手段２１により集中制御されており、被処理基板に最適な化学的機械研磨条件により、流量や時間を含めて制御可能である。この化学的機械研磨装置構成により、被処理基板１１をキャリア１２から脱着することなく、化学的機械研磨工程と、洗浄工程を交互に施すことが可能である。
　【００４４】図３（ｂ）は洗浄液供給ノズル１９部分の他の例を拡大して示す概略断面図であり、圧電振動子等による超音波印加手段２０がノズル部分に配設されている。超音波印加手段２０は図示しない超音波発振器に接続されており、この超音波発振器も制御手段２１によりその出力や周波数を含めて制御可能である。この洗浄液供給ノズル１９を用いることにより、超音波振動を伴いつつ洗浄液を被処理基板１１下面に向け供給可能である。
　【００４５】実施例６
　次に本実施例の化学的機械研磨方法につき説明する。化学的機械研磨方法に関する以下の実施例は、実施例２と同じくすべてＡｌ系金属配線上に形成した層間絶縁膜の平坦化に本発明を適用した例であり、これを再び図１（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。本実施例は、スラリ供給を中断して被処理基板に洗浄液を供給するサイクルを複数回繰り返した例である。
　【００４６】図１（ａ）に示す被処理基板は、先の実施例２で説明した被処理基板と同じであるので重複する説明を省略する。つぎに図３（ａ）に示す化学的機械研磨装置を用い、上述の被処理基板１１をキャリア１２に真空チャッキング等で保持し、一例として下記条件で第２の層間絶縁膜３の化学的機械研磨を行った。なおスラリとしてはシリカ微粒子をＫＯＨ／アルコール／水系の溶媒に懸濁した一般的なものを用いた。
　　プラテン回転数　　　５０ｒｐｍ
　　キャリア回転数　　　１７ｒｐｍ
　　研磨圧力　　　　　　８ｐｓｉ
　　パッド温度　　　　　３０〜４０℃
　　スラリ流量　　　　　２２５ｍｌ／分
この条件で２分間化学的機械研磨後、スラリの供給を停止するとともにキャリア１２を上昇し、洗浄液供給ノズル１９から被処理基板１１下面に向けて一例として下記条件により純水を噴出し、１５秒間洗浄した。
　　洗浄液流量　　　　　５００ｍｌ／分（純水）
この後キャリア１２を再び下降し、研磨パッド１４に所定圧力で接触させ、同条件で化学的機械研磨を再開した。この研磨・洗浄のサイクルを繰り返し、第２の層間絶縁膜３が平坦化され所望の厚さになるまで継続した。
　【００４７】本実施例によれば、スラリの供給を中断し、被処理基板１１に洗浄液を供給して被処理基板１１表面を洗浄する工程を挿入することにより、被処理基板のパターン依存性なく、また化学的機械研磨の進行にともなう研磨速度の低下もなく、図１（ｂ）に示すように第２の層間絶縁膜３の良好な平坦化が達成された。化学的機械研磨工程全体の所要時間は、洗浄工程を挿入しない従来の方法に比較してほぼ同等であった。なお本実施例では洗浄液の供給を複数回繰り返したが、研磨工程中に１回のみ洗浄液を供給する場合であっても、従来例に比較して均一な平坦化効果が確認された。
　【００４８】実施例７
本実施例は、図３（ｂ）に示した洗浄液供給ノズル１９を用い、洗浄液に超音波を印加しながら被処理基板に洗浄液を供給した例である。本実施例の化学的機械研磨条件および洗浄条件は実施例６の条件に準拠したものであるが、洗浄工程において洗浄液供給ノズル１９に配設された超音波印加手段２０を励振した点、および１回の洗浄時間を１０秒間に短縮した点の２点のみ異なる。すなわち、超音波印加手段２０に、超音波発振器より一例として２００Ｗの電力を供給して洗浄液を励振し、被処理基板１１に向けて供給した。
　【００４９】本実施例によれば、スラリの供給を中断して、被処理基板１１下面に超音波励振された洗浄液を供給して被処理基板表面を高効率で洗浄する工程を挿入することにより、被処理基板のパターン依存性なく、また化学的機械研磨の進行にともなう研磨速度の低下もなく、第２の層間絶縁膜３の良好な平坦化が達成された。化学的機械研磨工程全体の所要時間は、洗浄工程を挿入しない従来の方法に比較して短縮され、スループットの向上にも寄与した。
　【００５０】以上、本発明を７例の実施例をもって説明したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
　【００５１】被処理基板として酸化シリコン系材料層からなる層間絶縁膜の平坦化を例示したが、酸化シリコン系材料層としてはＳｉＯ２の他にＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ等のシリケートガラスであってもよい。またＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４等の絶縁膜の平坦化であってもよい。また素子間分離やＤＲＡＭのキャパシタセルを構成するトレンチへの絶縁材料や誘電材料の埋め込み平坦化に応用してもよい。さらにＷ等の高融点金属層ＣＶＤ形成後や、Ａｌ系金属層形成後の平坦化に用いてもよい。本発明の化学的機械研磨装置は、化学反応を伴わない半導体基板等のミラーポリッシュに用いることも可能である。また半導体装置以外の各種電子装置の表面平坦化に適用可能である。
　【００５２】スラリとしてシリカ微粒子とＫＯＨ／エタノール／水系溶媒の組み合わせを例示したが、Ａｌ２Ｏ３等他の研磨微粒子や、他の系統の溶媒を被処理基板に合わせて選択してよい。例えば、Ｗ層の平坦化にはＨ２Ｏ２／ＫＯＨ系の溶媒が好適であるし、Ａｌ系金属層の平坦化にはＨ３ＰＯ４／Ｈ２Ｏ２系の溶媒を用いればよい。
　【００５３】超音波として正弦波の他に、矩形波、鋸歯状波あるいはこれらの複合波であってもよい。印加周波数は基本的には数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚの超音波を採用するが、目的に応じて２０ｋＨｚ以下の可聴帯域や、ＭＨｚオーダのメガソニック帯域であってもよい。また複数の周波数を重畳してもよく、ホワイトノイズやピンクノイズによる励振も可能である。
　【００５４】
　【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば化学的機械研磨工程中に、被処理基板と研磨パッドとの接触を保持したまま、被処理基板表面の洗浄工程を少なくとも一回挿入することにより、均一でしかも研磨速度の低下のない化学的機械研磨方法が可能となる。
　【００５５】特に、被処理基板表面の平坦化すべきパターンの疎密や面積の大小による研磨速度の不均一が解消され、良好な均一平坦面を得ることが可能となる。
　【００５６】上記均一でスループットの高い化学的機械研磨方法は、研磨パッドあるいは被処理基板に向けた洗浄液供給ノズルを従来の化学的機械研磨装置に付加した化学的機械研磨装置を採用することにより達成でき、スラリ等の組成は従来のままでもよいので、比較的簡単に効果を享受することが可能である。
　【００５７】以上の効果により、多層配線構造の採用により高段差が発生した半導体装置の表面平坦化プロセスの均一化の向上が、スループットの低下を殆ど伴うことなく、あるいはむしろスループットの向上を伴いつつ達成されることとなり、本発明が高集積化された半導体装置等の製造プロセスに寄与する効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明の化学的機械研磨方法を説明する概略断面図であり、（ａ）は複数の配線層上に形成した層間絶縁膜に段差が発生した状態、（ｂ）は層間絶縁膜を化学的機械研磨により平坦化した状態である。
　【図２】本発明の化学的機械研磨装置の一構成例を示す図であり、（ａ）は化学的機械研磨装置を示す概略断面図、（ｂ）は洗浄液供給ノズルの変形例を拡大して示す概略断面図である。
　【図３】本発明の化学的機械研磨装置の他の構成例を示す図であり、（ａ）は化学的機械研磨装置を示す概略断面図、（ｂ）は洗浄液供給ノズルの変形例を拡大して示す概略断面図である。
　【図４】従来の化学的機械研磨方法を説明する概略断面図であり、（ａ）は複数の配線層上に形成した層間絶縁膜に段差が発生した状態、（ｂ）は層間絶縁膜の段差凹部上にレジストパターンを形成した状態、（ｃ）はレジストパターンをマスクに層間絶縁膜の段差凸部をエッチング除去した状態、（ｄ）は層間絶縁膜を化学的機械研磨により平坦化した状態である。
　【図５】従来の化学的機械研磨装置を示す概略断面図である。
　【符号の説明】
　１　第１の層間絶縁膜
　２　配線層
　３　第２の層間絶縁膜
　４　レジストパターン
　１１　被処理基板
　１２　キャリア（段差を有する被処理基板を研磨パッドに接触させる手段）
　１３　プラテン
　１４　研磨パッド
　１５　スラリ供給系
　１６　スラリ供給ノズル
　１７　スラリ
　１８　洗浄液供給系
　１９　洗浄液供給ノズル
　２０　超音波印加手段
　２１　制御手段