(57)【要約】　　　（修正有）【課題】研磨加工後のウエーハ表面の酸化を防止することが可能な研磨装置、並びにウエーハ表面下のｐｎ接合部において光起電力の発生を防止して異種分子の吸着やパーティクル吸着を予防することが可能な研磨装置を提供する。【解決手段】ウエーハ研磨装置１０において、ウエーハＷに有機膜を塗布する有機膜塗布モジュール９４を備えウエーハＷに塗布する有機膜に遮光性の有機膜を用いる。さらに研磨装置において、ウェーハを外界の空気から遮断する格納室と、格納室に不活性ガスを充填する不活性ガス供給手段６９を備える。【選択図】　　　　図２
2004039968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリーを供給しながらウェーハを研磨パッドの研磨面に接触させてウェーハ表面を研磨する研磨装置において、
研磨処理後のウェーハに有機塗料を塗布する有機膜塗布手段を備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記有機膜塗布手段がウェーハに塗布する有機膜は、遮光性の有機膜であることを特徴とする請求項１の研磨装置。
【請求項３】
スラリーを供給しながらウェーハを研磨パッドの研磨面に接触させてウェーハ表面を研磨する研磨装置において、
ウェーハを外界の空気から遮断する格納室と、
前記格納室内に不活性ガスを充填する不活性ガス供給手段と、
ウェーハに有機塗料を塗布する有機膜塗布手段と、
を備え、
前記有機膜塗布手段は、前記格納室内に設けられていることを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
スラリーを供給しながらウェーハを研磨パッドの研磨面に接触させてウェーハ表面を研磨する研磨装置において、
研磨装置外から侵入する光を遮光する遮光手段を備えたことを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨装置に関し、　特に研磨パッドを用いてウェーハを化学的機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　）する研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体ウェーハのＣｕ等による配線工程やＷ等によるプラグ形成工程における化学的機械的研磨では、先ず研磨工程を実施して次に洗浄工程と乾燥工程とを実施している。Ｃｕ等の配線工程における研磨では、研磨対象がＣｕだけではなく、その前に形成したＴａ層若しくはＴａＮ層などのバリア膜も研磨する必要がある。そのために図５に示すように、研磨工程を研磨対象膜毎に２工程に分けて研磨加工を実施することもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウェーハ上に形成したＣｕ等に対して化学的機械研磨を実施する場合には、Ｃｕなどの配線材料の研磨・洗浄工程におけるＣｕ表面の酸化が問題になる。Ｃｕ表面が酸化してしまうと、後に多層配線構造とする際にＣｕ上につける配線との間で電気伝導度が極端に低下するという不具合が発生する。この電気伝導度の低下はその後の電気特性などでエレクトロマイグレーションを引き起し易く、デバイス性能を大きく劣化させたり素子の歩留りを悪化させる要因となる。
【０００４】
また、Ｃｕ表面が露出した状態で放置した場合、光起電力によるＣｕ腐食が発生する現象が見られる。これらの現象は、以下の文献にも紹介されている。
参考文献：土肥俊郎編著　詳説半導体　ＣＭＰ技術　工業調査会　Ｐ．２９３
シリコン半導体デバイスには、ｐｎ保護ダイオードを形成している領域が多数存在する。このｐｎ結合部分では光照射によって光起電力が発生するので、ｐ＋領域の電位が上昇する。ウェーハが化学性を有する液体の中に存在する場合には、この電位の上昇にともなってＣｕ原子がイオン化されて溶解し、同時にｎ＋接続領域に析出する。また、ウェーハが大気中に存在する場合であってもＣｕ部分が電位を持っていることによりパーティクルや水分子などを吸着するので、Ｃｕの表面状態が清浄な状態ではなくなる。
【０００５】
このようにＣｕ表面にパーティクルや水分子などが吸着した状態では、次にＣｕ膜を積み重ねることによるＣｕ配線の多層構造を採用することが難しくなり、最終製品となる半導体デバイスの性能を大きく損なうという不具合を生じている。
【０００６】
また、通常のウェーハ研磨工程を終了して、加工洗浄済のウェーハを１つのカセット（例えば直径８インチのウェーハでは２５枚）に全て充填してから、次の有機膜塗布工程又はフォトレジスト塗布工程に移す場合において、研磨工程を終了した１枚目のウェーハがカセットの元の位置に戻されてから、２５枚面のウェーハの研磨加工が終了してカセットの元の位置に戻されるるまでの間に、最初の１対目のウェーハ表面の酸化はかなり進行する。また上述の光起電力が発生すると、ウェーハ表面のＣｕ部分に異種分子や水分子が吸着し始める。基本的に研磨加工後のＣｕ表面は活性であるので、すぐに酸化が進行して異種分子が吸着しやすい状態になっているからである。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハ上に形成された配線材料表面の酸化を防止することが可能な研磨装置を提供することを目的としている。
【０００８】
また本発明は、ウェーハに形成されたｐｎ結合部に光が当たることによって発生する光起電力のために、配線材料表面に発生する異種分子の吸着やパーティクル吸着を減少させることが可能な研磨装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、スラリーを供給しながらウェーハを研磨パッドの研磨面に接触させてウェーハ表面を研磨する研磨装置において、研磨処理後のウェーハに有機塗料を塗布する有機膜塗布手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、有機膜塗布手段が研磨処理後のウェーハに対して有機塗料を塗布するので、Ｃｕ等の配線材料が大気に露出されることがなくなり、配線材料表面の酸化を防止することが可能となる。
【００１１】
また、前記目的を達成するために請求項２に記載の発明は、前記有機膜塗布手段がウェーハに塗布する有機膜は、遮光性の有機膜であることを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、ウェーハに塗布する有機膜を遮光性の有機膜としたので、ウェーハに形成されているｐｎ接合面に光が当たらなくなり、Ｃｕ表面下のｐｎ接合部において光起電力を発生せずＣｕ表面状態を清浄に保つことが可能となる。
【００１３】
また、前記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、スラリーを供給しながらウェーハを研磨パッドの研磨面に接触させてウェーハ表面を研磨する研磨装置において、ウェーハを外界の空気から遮断する格納室と、前記格納室内に不活性ガスを充填する不活性ガス供給手段と、ウェーハに有機塗料を塗布する有機膜塗布手段とを備え、前記有機膜塗布手段は前記格納室内に設けられていることを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、不活性ガスが充填されている格納室内に有機膜塗布手段を備えたので、ウェーハ表面に有機塗料を塗布する際に、酸素やその他の異種分子がＣｕ等の配線材料の表面に吸着することなく、配線材料表面が清浄な状態のまま有機皮膜による封止を行うことが可能となる。
【００１５】
また、前記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、スラリーを供給しながらウェーハを研磨パッドの研磨面に接触させてウェーハ表面を研磨する研磨装置において、研磨装置外から侵入する光を遮光する遮光手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
本発明によれば、ウェーハ加工中の研磨装置内部に対して光の侵入を防ぐことが可能となるので、ウェーハに形成されているｐｎ接合部における光起電力の発生を防止することが可能となり、配線材料に対する異種分子の吸着や、異種分子の吸着、パーティクル吸着を抑えることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る研磨装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚各図において、同一の部材については同一の番号又は記号を付している。
【００１８】
図１に、本発明に係る研磨装置の外観斜視図を示す。
【００１９】
同図に示すようにウェーハ研磨装置１０の全体は壁、窓、扉で覆われており、ウェーハＷの有機膜剥離工程、加工工程、洗浄工程、有機膜塗布工程は外界とウェーハ研磨装置１０の内部とが遮断された状態に保つことが可能となっている。更にウェーハ研磨装置１０の格納室内部には不活性ガスが充填されている。ウェーハ研磨装置１０の側面には、不活性ガス供給手段の格納部の扉が設けられており、不活性ガスのボンベ交換時や不活性ガス供給装置のメンテナンス時に作業者が開けて作業をするように構成されている。
【００２０】
また、ウェーハ研磨装置１０の各窓にはシェード、ブラインド、シャッタ等の自動又は手動による遮光手段が設けられており、研磨加工工程から有機膜塗布工程に存在するウェーハＷに対して外光が当たらないように、ウェーハ研磨装置１０外から侵入する光を遮光する構造が設けられている。また、ウェーハ研磨装置１０の内部が常に暗いと、ウェーハ研磨装置１０のメンテナンス時やテスト運転に支障をきたすので、シェード、カーテン、ブラインド、シャッタ等の遮光手段を開けて、外光を導入することが可能となっている。また、メンテナンス時やテスト運転時には、ウェーハ研磨装置１０内部を照明する照明手段を設けてもよい。
【００２１】
図２は、　本発明に係る研磨装置の平面断面図である。
【００２２】
図２に示すようにウェーハ研磨装置１０には、ウェーハ収納部２０と、搬送手段１４と、研磨手段１６と、洗浄・乾燥手段１８と、膜厚測定手段２９と、不活性ガス供給手段６９と、有機膜剥離モジュール９２と、有機膜塗布モジュール９４とが設けられている。
【００２３】
ウェーハ収納部２０には、製品用ウェーハ収納部２０Ａと、ダミーウェーハ収納部２０Ｂと、第１モニターウェーハ収納部２０Ｃと、第２モニターウェーハ収納部２０Ｄとが設けられており、各収納部にはウェーハＷを収納するカセット２４が設けられている。同図に示す例では、製品用ウェーハ収納部２０Ａは２個並んで設けられている。また第１モニターウェーハ収納部２０Ｃはカセット２４の下段を使用し、同じカセット２４の上段は第２モニターウェーハ収納部２０Ｄとして利用している。
【００２４】
搬送手段１４は、インデックス用ロボット２２とトランスファーロボット３０及び搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂとから構成されている。インデックス用ロボット２２は、旋回自在かつ屈曲自在なアームを２本備えており、図２の矢印Ｙ方向に沿って移動自在に設けられている。このインデックス用ロボット２２は、各ウェーハ収納部に載置されたカセット２４から研磨対象のウェーハＷを取り出して、膜厚測定手段２９及び受渡しポート２６、２８等に搬送するとともに、ウェーハＷを有機膜塗布モジュール９４や洗浄・乾燥手段１８から受け取ってカセット２４に収納することが可能となっている。
【００２５】
トランスファーロボット３０は、屈曲自在かつ旋回自在なロード用アーム３０Ａとアンロード用アーム３０Ｂとを備えており、図２の矢印Ｘ方向に沿って移動自在に設けられている。ここで、ロード用アーム３０Ａは、研磨前のウェーハＷの搬送に使用され、その先端部に備えられた図示しないパッドで研磨前のウェーハＷを受渡しポート２６、２８から受け取り、有機膜剥離モジュール９２、搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂ等に搬送することが可能となっている。一方、アンロード用アーム３０Ｂは、研磨後のウェーハＷの搬送に用いられ、その先端に備えられた図示しないパッドで研磨後のウェーハＷを搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂから受け取り、洗浄・乾燥手段１８、有機膜塗布モジュール９４等へ搬送することが可能となっている。
【００２６】
搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂは、どちらも図２の矢印Ｙ方向に沿って移動自在に設けられ、夫々受取り位置ＳＡ　、ＳＢ　と受渡し位置ＴＡ　、ＴＢ　の間を移動する。そして、受取り位置ＳＡ　、ＳＢ　でトランスファーロボット３０のロード用アーム３０Ａから研磨対象のウェーハＷを受取り、受渡し位置ＴＡ　、ＴＢ　に移動して研磨ヘッド３８Ａ、３８Ｂに受け渡すことが可能となっている。また研磨後のウェーハＷを受渡し位置ＴＡ　、ＴＢ　で受取り、受取り位置ＳＡ　、ＳＢ　に移動してトランスファーロボット３０のアンロード用アーム３０Ｂに受け渡すことが可能となっている。この搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂは夫々が別々の２個の受け台を持っており、この２個の受け台は研磨前のウェーハＷ用と研磨後のウェーハＷ用とに使い分けることが可能となっている。
【００２７】
有機膜剥離モジュール９２では、研磨加工前のウェーハＷの表面に酸化防止や光起電力発生防止等の目的でコーティングされている有機膜を、有機溶剤の塗布、オゾンの導入、反応性ガスのプラズマ照射、高周波電力の印加、又は紫外線の照射によって剥離することが可能となっている。なお、有機膜剥離モジュール９２に供給する有機溶剤は、図示しない専用の有機溶剤タンクと有機溶剤ポンプ等を介して供給され、有機溶剤供給ノズル等の有機溶剤塗布手段によってウェーハＷ上に塗布される。なお、例えば反応ガス又はウェーハＷに対して紫外線の照射を行う場合には、紫外線発光ランプ等の紫外線照射手段を発光させることによって照射する。
【００２８】
図２に示すように研磨手段１６、１６、１６には、研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、研磨ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、スラリー供給ノズル３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ及びキャリア洗浄ユニット４０Ａ、４０Ｂが設けられている。研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは円盤状に形成されており、３台が並列して配置されている。各研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの上面には、それぞれ研磨パッド（図示せず）が貼付されており、スラリー供給ノズル３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃから研磨パッドの研磨面にスラリーを供給することが可能となっている。また、各研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは図示しないモータで駆動されて回転し、この回転する研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４ＣにウェーハＷが押し付けられることで、ウェーハＷを研磨することが可能となっている。
【００２９】
例えば３つの研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃのうち左右の研磨定盤３４Ａ、３４ＢはＣｕ等の第１の研磨対象膜の研磨に用いられ、中央の研磨定盤３４ＣはＴａ等の第２の研磨対象膜の研磨に用いられる。両者の研磨においては、供給するスラリーの種類、研磨ヘッドの回転数や研磨定盤の回転数、また、研磨ヘッドの押付力や研磨パッドの材質等の研磨条件が適宜設定されている。
【００３０】
この研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの近傍にはそれぞれドレッシング装置３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃが設けられている。ドレッシング装置３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは旋回自在なアームを備えており、このアームの先端に設けられたドレッサによって研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ上の研磨パッドをドレッシングすることが可能となっている。研磨ヘッドは３８Ａと３８Ｂの２台が設置されており、それぞれ図２の矢印Ｘ方向に沿って移動自在に設けられている。
【００３１】
研磨ヘッド３８Ａは、保持したウェーハＷを研磨定盤３４Ａ上の研磨パッドに押し付けて、研磨定盤３４Ａと研磨ヘッド３８Ａとをそれぞれ回転させながら、研磨パッド上にスラリーを供給することにより、ウェーハＷを研磨することが可能となっている。なお、他方側の研磨ヘッド３８Ｂも同様に構成されている。
【００３２】
また図２に示すように、研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの間にはキャリア洗浄ユニット４０Ａ、４０Ｂが２台設置されており、それぞれ搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂの所定の受渡位置ＴＡ　、ＴＢ　に配置されている。このキャリア洗浄ユニット４０Ａ、４０Ｂは、研磨終了後の研磨ヘッド３８Ａ、３８Ｂのキャリアを洗浄することが可能となっている。
【００３３】
洗浄・乾燥手段１８には、研磨が終了したウェーハＷを洗浄する洗浄装置６８Ａと、洗浄したウェーハＷを乾燥させる乾燥装置６８Ｂとが設けられている。洗浄装置６８Ａは３個の洗浄槽を有し、アルカリ洗浄、酸洗浄及び最終洗浄の順に配置されている。アルカリ洗浄部では、ウェーハＷに対して１％のアンモニア水を供給しながら両面ブラシ洗浄を行うことが可能となっている。また、酸洗浄部では、ウェーハＷに対して０．５％のフッ酸を含む洗浄液等を流して両面ブラシ洗浄を行うことが可能となっている。また、最終洗浄部では再度０．５％の希フッ酸を含む洗浄液等にて金属汚染除去のための最終洗浄を行うことが可能となっている。
【００３４】
乾燥手段６８Ｂには、純水リンスした後ウェーハＷを吸着しながらスピン乾燥することが可能な乾燥回転手段が設けられている。また、スピン乾燥中に不活性ガス等を噴射させて早期にウェーハ表面を乾燥すること可能なブロワを設けてもよい。また乾燥手段６８Ｂの格納室には、窒素ガス（９９．９９％）やアルゴン（９９．９９％）等を充填することが可能となっている。不活性ガスの雰囲気中にてウェーハＷの乾燥処理を行うことによって、ウェーハＷの表面を酸化させることなく乾燥処理を実施することが可能となっている。
【００３５】
有機膜塗布モジュール９４には、ウェーハＷを吸着しながら高速回転することが可能な回転手段と、回転中のウェーハＷの研磨面中央上にフォトレジスト等の有機膜塗料を滴下又は散布することによって塗布する有機膜塗布手段と、塗布した有機膜を乾燥する乾燥手段とが設けられている。なお、有機膜塗布モジュール９４に供給する有機膜塗料は、図示しない専用の有機塗料タンクと有機塗料ポンプ等を介して供給され、有機塗料供給ノズル又はディスペンサ等の有機塗料塗布手段によってウェーハＷ上に塗布される。
【００３６】
また、有機膜塗布モジュール９４の格納室には、図２に示すように窒素ガス（９９．９９％）やアルゴン（９９．９９％）等の不活性ガスが充填されているので、乾燥処理を実施した後のウェーハＷの表面が酸化することなく、有機膜が塗布される。
【００３７】
膜厚測定手段２９は、ウェーハＷのセンタリング機構と膜厚測定機とを備えている。膜厚測定手段２９では、研磨対象膜が酸化膜である場合には、光干渉式の膜厚測定機等が用いられ、研磨対象膜がメタル膜の場合には４探針比抵抗測定器等が用いられる。
【００３８】
不活性ガス供給手段６９には、ヘリウムやアルゴン、ネオン等の希ガス、又は窒素や二酸化炭素その他の反応性の乏しい不活性ガスが充填されている不活性ガスボンベ７０と、不活性ガスの供給及び供給停止を制御するバルブ７２と、液体として貯蔵されている不活性ガスを気化させる気化器７４と、不活性ガスの供給圧力を大気圧と同圧力、又は大気圧より少し高めに調節するガバナ７６とが設けられている。
【００３９】
ウェーハＷの搬送工程、洗浄工程、又は有機膜塗布工程等においては、バルブ７２を開いて不活性ガスボンベ７０から不活性ガス、又はその液体を気化器７４に流出させ、気化器７４にて気化された不活性ガスをガバナ７６にて所定の圧力に設定した後に、ギャラリーを介して搬送・作業室８２（ウェーハＷを外界の空気から遮断する格納室）内に流出させる。このようにして、搬送・作業室８２内は大気圧と略同圧力若しくは外界よりも少し高めの圧力に設定されるために、外部から酸素を含む空気が流入することなく、搬送・作業室８２内を不活性ガスで充填することが可能となる。図２に示すように搬送・作業室８２を設けることによって、搬送工程から検査工程、並びに収納工程までに存在するウェーハＷを、外界の空気から遮断することが可能となっている。
【００４０】
また、搬送・作業室８２には、搬送・作業室８２内の気体の排出口となるダンパ８０が設けられている。搬送・作業室８２内の圧力が外界の大気圧よりも高くなると、ダンパ８０はその圧力差に応じた流量の気体を搬送・作業室８２の外部に流出させることが可能となっている。また、ダンパ８０を設ける代わりにブロワ等の排気手段を設けて、搬送・作業室８２内の気体を外部に排出するようにしてもよい。
【００４１】
上記の説明では、ガバナ７６の働きによって一定の圧力で不活性ガスを流出する例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、搬送・作業室８２内の圧力を圧力計にて測定し、その測定した圧力に基づいて不活性ガスの流量や排出圧力を調節する構成としても本発明の目的を達成することが可能である。
【００４２】
また、搬送・作業室８２には、ウェーハＷの搬入及び搬出用の扉や、洗浄装置６８Ａ、乾燥装置６８Ｂ、有機膜塗布モジュール９４等のメンテナンス用の扉等の開口部が設けられているが、その開口部の扉にはパッキンが設けられており、外界の雰囲気と略遮断する構造を採用している。
【００４３】
また、ウェーハ表面の酸化や改質が問題となるのは主に研磨加工後のウェーハＷであることから、ウェーハＷを外界の空気から遮断する格納室は、加工後の搬送工程部、洗浄工程部、有機膜塗布乾燥工程部、検査工程部、又は加工後のウェーハ収納部に設けてもよい。また研磨手段１６とは別の筐体に、搬送手段１４や有機膜剥離モジュール９２、洗浄装置６８Ａ、乾燥装置６８Ｂ、有機膜塗布モジュール９４、膜厚測定手段２９（検査工程）等を備えたウェーハの洗浄装置を設け、その洗浄装置内を不活性ガスで充填した状態でウェーハＷの搬送工程、洗浄工程、最終洗浄工程、乾燥工程、検査工程又は収納工程等を実施するようにしても、本発明の目的を達成することが可能である。
【００４４】
図２に示した例では、ウェーハ研磨装置１０のほぼ全体を１つの格納室とした実施例で示したが、本発明はウェーハ研磨装置１０の全体を１つの格納室とした実施例に限定されるものではなく、有機膜剥離工程部、加工工程部、洗浄工程部、乾燥工程部、最終洗浄工程部、検査工程部、又は有機膜塗布工程部にそれぞれウェーハＷを外気と遮断するモジュール格納室を設け、それぞれの格納室内に不活性ガスを充填するようにしても本発明の目的を達成することが可能となる。
【００４５】
なお、有機膜塗布モジュールにてウェーハＷの表面に有機膜を塗布した場合には、以降の工程では酸素が存在する雰囲気中であってもウェーハ表面の酸化や改質を防ぐことが可能となるので、有機膜塗布工程以降では不活性ガスを充填した格納室を設けなくともよい。
【００４６】
図３は、本発明に係る研磨装置の信号処理系ブロック図である。
【００４７】
図３に示すようにウェーハ研磨装置１０の信号処理系には、記憶手段１１と、検出手段１２と、研磨性能指標計算部１３と、研磨状況判断部１５と、研磨条件設定部１７と、装置制御部１９等の各種制御ブロックが設けられている。記憶手段１１は膜厚測定手段２９で測定したウェーハＷの膜厚データを記憶し、検出手段１２はウェーハ研磨装置１０にて発生する種々のトラブルを検出し、研磨性能指標計算部１３では前記膜厚データや研磨に要した加工時間等から研磨均一性、研磨レート、研磨形状等の研磨性能指標を演算することか可能となっている。研磨状況判断部１５では、研磨性能指標計算部１３によって求められた研磨均一性、研磨レート、研磨形状等の研磨性能指標から製品用ウェーハＷの研磨を行うかモニターウェーハによるモニター研磨を行うかを判断する手段を有している。また研磨条件設定部１７では研磨性能指標計算部１３によって求められた研磨均一性、研磨レート、研磨形状等の研磨性能指標から、研磨条件や研磨形状制御パラメータの設定を行うことが可能となっている。装置制御部１９は前述の各部における判断信号や、設定信号を受けて装置の動きを制御するコントローラであり、表示手段１９Ａは研磨性能指標や研磨条件等を表示するディスプレイである。
【００４８】
図４に、ウェーハの研磨処理に関するフローチャートを示す。
【００４９】
同図に示すように、ウェーハの研磨加工を実施する場合には、装置制御部１９が実施する処理はステップＳ１００「ウェハ取りだし」（以降Ｓ１００のように省略して記載する。）に進む。
【００５０】
先ず研磨加工に際して、搬送・作業室８２内を不活性ガスで充填する。搬送・作業室８２内では不活性ガスの割合が徐徐に増加して、搬送・作業室８２内に含まれる酸素の量が相対的に減少する。搬送・作業室８２内を不活性ガスで充填することによって、ＣＭＰ加工後の搬送工程、洗浄工程、乾燥工程、検査工程等の各工程において、ウェーハ表面の酸化や改質を改善することが可能となる。
【００５１】
搬送・作業室８２内が不活性ガスで充填されると、ウェーハＷの化学的機械研磨加工を開始する。先ずＳ１００にてカセット２４に収納されたウェーハＷをインデックス用ロボット２２が取り出す。ウェーハＷの表面に酸化防止膜や光起電力の発生を防止する有機膜が塗布されている場合には、装置制御部１９はトランスファーロボット３０を経由してウェーハＷを有機膜剥離モジュール９２に搬送する指示を出力する。なお、ウェーハＷの表面に有機膜が塗布されていない場合には、Ｃｕ等の配線材料表面が既に露出しているために有機膜の剥離工程を実施しない。この場合に装置制御部１９は、インデックス用ロボット２２を介して直接膜厚測定手段２９にウェーハＷを搬送する。
【００５２】
ウェーハＷが有機膜剥離モジュール９２に搬入されると、装置制御部１９が実施する処理はＳ１０２「表面の有機膜剥離」に進む。Ｓ１０２では、ウェーハＷの表面を覆っている有機膜を剥離するために、塗布されている有機膜の種類に応じてウェーハＷ表面に有機溶剤を塗布する処理、又はアッシング処理を実施して、ウェーハ表面の有機被膜を除去する処理を行う。この有機膜の除去処理を実施することによって、ウェーハＷ表面に形成されているＣｕ配線面が表面に露出する。ウェーハＷ表面の有機膜除去処理が終了すると、ウェーハＷはトランスファーロボット３０、受け渡しポート２６又は２８、及びインデックス用ロボット２２を介して膜厚測定手段２９に搬送される。
【００５３】
なお、前記アッシング処理として、アッシング処理室に高濃度のオゾンを導入してオゾンとレジストとを化学反応させるオゾンアッシング、酸素等の反応性ガスのプラズマを発生させてそのプラズマを利用してレジストを除去するプラズマアッシング、反応性ガス中にて高周波電力を印加するバレル型アッシング、又は反応性ガス中にて紫外線などの光をガス又はウェーハに照射して反応性ガスとレジストとの化学反応を促進させながらアッシングを行う光励起アッシング等のアッシング処理を実施するようにしてもよい。
【００５４】
膜厚測定手段２９では、ウェーハＷに対してセンタリング処理を行うとともに、必要に応じて膜厚測定が行われる。膜厚測定が終了したウェーハＷはインデックス用ロボット２２によって取り出され、受渡しポート２６又は２８に載置される。次にトランスファーロボット３０のロード用アーム３０Ａによって受渡しポート２６又は２８から取り出され、搬送ユニット３６Ａへと搬送される。搬送ユニット３６Ａでは、あらかじめロード用受け台が所定の受取位置ＳＡ　に待機しており、この受取位置ＳＡ　に位置したロード用受け台にロード用アーム３０ＡからウェーハＷが受け渡される。ウェーハＷが受け渡されたロード用受け台は、前進して所定の受渡位置ＴＡ　へと移動する。この受渡位置ＴＡ　の上方には、あらかじめ研磨ヘッド３８Ａが待機しており、この研磨ヘッド３８Ａにロード用受け台からウェーハＷが受け渡される。
【００５５】
装置制御部１９が実施する処理がＳ１０４「研磨工程１（Ｃｕ研磨）」に進むと、研磨ヘッド３８ＡはウェーハＷを受取り、その受け取ったウェーハＷをキャリアで吸着保持して、所定の研磨位置ＰＡ　へと移動する。そして、その位置で吸着を解除して、ウェーハＷをスラリーが十分浸されている研磨パッド上に載置してウェーハＷを研磨する。研磨は、ウェーハＷをキャリアで研磨パッドに押し付けながら、研磨定盤３４Ａと研磨ヘッド３８Ａの双方を回転させ、その回転する研磨パッド上にスラリー供給ノズル３７Ａからスラリーを供給して第１の研磨対象膜（例えばＣｕ）を研磨する。
【００５６】
研磨終了後のウェーハＷは、再びキャリアに吸着保持されて研磨定盤３４Ａ上から回収される。この後、Ｓ１０６「研磨工程（Ｔａ研磨）」の処理を実施して第２の研磨対象膜（例えばＴａ）を研磨する場合には、研磨ヘッド３８Ａは、そのまま中央の研磨定盤３４Ｃ上の研磨位置ＰＣ　へと移動する。そして、その中央の研磨定盤３４Ｃで第２の研磨対象膜の研磨を行う。一方、第１の研磨対象膜だけで研磨を終える場合は、研磨ヘッド３８Ａは所定の受渡位置ＴＡ　に移動する。そして、その受渡位置ＴＡ　にあらかじめ位置した搬送ユニット３６Ａのアンロード受け台にウェーハＷを受け渡す。
【００５７】
なお、中央の研磨定盤３４Ｃで第２の研磨対象膜の研磨を行った場合も、研磨終了後は、研磨ヘッド３８Ａが研磨位置ＰＣ　から受渡位置ＴＡ　へと移動してアンロード受け台にウェーハＷを受け渡す。
【００５８】
受渡位置ＴＡ　で研磨後のウェーハＷが受け渡された搬送ユニット３６Ａのアンロード受け台は、後退して所定の受取位置ＳＡ　へと移動する。そして、この受取位置ＳＡ　に位置したアンロード受け台からトランスファーロボット３０のアンロード用アーム３０ＢによってウェーハＷが取り出され、Ｓ１０８「洗浄工程待機モジュール」にて一時期洗浄工程の待機モジュールに格納される。
【００５９】
次のＳ１１０「ウェハ洗浄モジュール１」では、ウェーハＷを洗浄・乾燥手段１８に設けられている洗浄装置６８Ａのアルカリ洗浄工程部に搬送してアルカリ洗浄を実施する。次のＳ１１２「ウェハ洗浄モジュール」では、ウェーハＷに対して酸洗浄を実施する。次のＳ１１６「ウェハ洗浄モジュール３」では、ウェーハＷに対して金属汚染除去処理を行い、乾燥装置６８Ｂで乾燥処理を実施する。そして、乾燥装置６８Ｂにてリンス洗浄処理及び乾燥処理を実施したウェーハＷは、必要に応じて膜厚測定手段２９にて膜厚測定を実施した後に、有機膜塗布モジュール９４に搬送される。
【００６０】
Ｓ１１８「有機膜塗布・乾燥モジュール」では、有機膜塗布モジュール９４にてウェーハＷを回転手段上に吸着して、回転中のウェーハＷの研磨面上に有機膜塗布手段が遮光性の有機膜又はフォトレジスト等の有機膜溶剤を滴下、又は散布することによって、ウェーハＷの研磨面その他の面に有機塗料を均一に塗布し、その後乾燥処理を行う。なお、化学的機械研磨の次工程で更に成膜処理をする場合には、上述のようにフォトレジストを塗布して乾燥処理を実施するようにしてもよい。
【００６１】
有機膜の塗布を終了したウェーハＷはＳ１２０「ウェハ格納」にて、搬送手段１４のトランスファーロボット３０及びインデックス用ロボット２２の働きによって乾燥装置６８Ｂから取り出され、インデックス用ロボット２２によってウェーハ収納部２０にセットされているカセット２４の所定の位置に収納される。以上一連の工程を経てウェーハＷの研磨が終了する。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、有機膜塗布手段が研磨処理後のウェーハに対して有機塗料を塗布するので、Ｃｕ等の配線材料が大気に露出されることがなくなり、配線材料表面の酸化を防止することが可能となる。
【００６３】
また他の発明によれば、ウェーハに塗布する有機膜を遮光性の有機膜としたので、ウェーハに形成されているｐｎ接合面に光が当たらなくなり、Ｃｕ表面下のｐｎ接合部において光起電力を発生せず、Ｃｕ表面状態を清浄に保つことが可能となる。
【００６４】
また他の発明によれば、不活性ガスが充填されている格納室内に有機膜塗布手段を備えたので、ウェーハ表面に有機塗料を塗布する際に、酸素やその他の異種分子がＣｕ等の配線材料の表面に吸着することなく、配線材料表面が清浄な状態のまま有機皮膜による封止を行うことが可能となる。
【００６５】
また他の発明によれば、ウェーハ加工中の研磨装置内部に対して光の侵入を防ぐことが可能となるので、ウェーハに形成されているｐｎ接合部における光起電力の発生を防止することが可能となり、配線材料に対する異種分子の吸着や、異種分子の吸着、パーティクル吸着を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置の外観斜視図
【図２】ウェーハ研磨装置内の全体平面図
【図３】ウェーハ研磨装置の信号処理系ブロック図
【図４】ウェーハ研磨処理のフローチャート
【図５】研磨対象膜毎にＣｕ層、Ｔａ層の２工程に分けて研磨加工を実施する場合の説明図
【符号の説明】
Ｗ…ウェーハ、１０…ウェーハ研磨装置、１１…記憶手段、１３…研磨性能指標計算部、１４…搬送手段、１５…研磨状況判断部、１６…研磨手段、１７…研磨条件設定部、１８…洗浄・乾燥手段、１９…装置制御部、１９Ａ…表示手段、２０Ａ…製品用ウェーハ収納部、２０Ｂ…ダミーウェーハ収納部、２０Ｃ…第１モニターウェーハ収納部、２０Ｄ…第２モニターウェーハ収納部、２２…インデックス用ロボット、２６，２８…受渡しポート、２９…膜厚測定手段、３０…トランスファーロボット、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ…研磨定盤、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ…ドレッシング装置、３６Ａ、３６Ｂ…搬送ユニット、３８Ａ、３８Ｂ…研磨ヘッド、６９…不活性ガス供給手段、７０…不活性ガスボンベ、７２…バルブ、７４…気化器、７６…ガバナ、８０…ダンパ、９２…有機膜剥離モジュール、９４…有機膜塗布モジュール
【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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