(57)【要約】【課題】１台の装置で複数種類の研磨処理を行ってもクロスコンタミネーションを抑制できるＣＭＰ装置を提供する。【解決手段】本発明に係るＣＭＰ装置は、被研磨基板であるウエハ５をＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置であって、回転可能に構成された、ウエハ５を保持するステージ８と、研磨パッド１９を備えた研磨ヘッド１６を前記ステージ８上に保持する研磨ヘッド保持部５３と、研磨パッド３０〜３２を備えた交換用研磨ヘッド２３〜２５を保管する研磨ヘッド保管部２２と、研磨ヘッド保持部２２に保持された研磨ヘッド１６を、前記研磨ヘッド保管部２２に保管された前記交換用研磨ヘッド２３〜２５と交換する研磨ヘッド交換機構５７と、を具備することを特徴とする。【選択図】        図１
2004288727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨基板をＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置であって、
回転可能に構成された、被研磨基板を保持するステージと、
研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
研磨パッドを備えた交換用研磨ヘッドを保管する保管部と、
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と、
を具備することを特徴とするＣＭＰ装置。
【請求項２】
前記保管部は交換用研磨パッドを収容する保管室を有し、前記保管室はスラリー及びコンタミネーションが他の保管室に入り込むのを防止するように互いに仕切られていることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ装置。
【請求項３】
被研磨基板をＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置であって、
ターンテーブル上に配置された複数の研磨処理室と、
前記研磨処理室内に配置され、回転可能に構成された、被研磨基板を保持するステージと、
研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
研磨パッドを備えた交換用研磨ヘッドを保管する保管部と、
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と、
を具備し、
前記研磨処理室は、研磨時のスラリー及びコンタミネーションが他の研磨処理室に入り込むのを防止するように互いに仕切られていることを特徴とするＣＭＰ装置。
【請求項４】
前記ターンテーブル上に配置され、被研磨基板をステージ上に取り付け又はステージ上から取り出すためのロード・アンロード室をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載のＣＭＰ装置。
【請求項５】
前記研磨パッドの直径が被研磨基板の直径以下であることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のＣＭＰ装置。
【請求項６】
前記保管部に保管されている研磨パッドが乾燥しないように、前記保管部に純水を循環させる純水循環機構、前記保管部内の研磨パッドを純水で浸す機構、又は、前記保管部内の研磨パッドにミストを噴射する機構をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のＣＭＰ装置。
【請求項７】
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドが備えた前記研磨パッドの中央部にスラリーを供給するスラリー供給機構をさらに具備し、前記スラリー供給機構は、複数のスラリーを供給する複数のスラリー供給系統を有し、各々のスラリー供給系統を切り替える手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載のＣＭＰ装置。
【請求項８】
前記複数のスラリー供給系統は、スラリーを研磨パッドに供給していない間、スラリー供給系統のスラリーを循環させておく循環機構を有することを特徴とする請求項７に記載のＣＭＰ装置。
【請求項９】
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドが備えた前記研磨パッドの中央部に純水を供給する純水供給手段をさらに具備することを特徴とする請求項７又は８に記載のＣＭＰ装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のうちのいずれか１項に記載のＣＭＰ装置を用いて研磨した工程を経て製造されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９のうちのいずれか１項に記載のＣＭＰ装置を用いて研磨する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
回転可能に構成された、被研磨基板を保持するステージと、
研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
研磨パッドを備えた交換用研磨ヘッドを保管する保管部と、
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と、
を具備するＣＭＰ装置を用いてＣＭＰ研磨を行う方法であって、
前記ステージ上に被研磨基板を保持させ、前記ステージを回転させ、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを回転させながら前記研磨パッドを前記被研磨基板の研磨面に押圧することにより、前記被研磨基板を研磨する工程を具備することを特徴とするＣＭＰ研磨方法。
【請求項１３】
ターンテーブル上に配置された複数の研磨処理室と、
前記研磨処理室内に配置され、回転可能に構成された、被研磨基板を保持するステージと、
研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
研磨パッドを備えた交換用研磨ヘッドを保管する保管部と、
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と、
を具備し、
前記研磨処理室は、研磨時のスラリー及びコンタミネーションが他の研磨処理室に入り込むのを防止するように互いに仕切られているＣＭＰ装置を用いてＣＭＰ研磨を行う方法であって、
前記ステージ上に第１の被研磨基板を保持させ、前記ステージを回転させ、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを回転させながら前記研磨パッドを第１の被研磨基板の研磨面に押圧することにより、第１の被研磨基板を研磨する工程と、
研磨終了後の第１の被研磨基板を前記ステージから取り外し、前記研磨ヘッド交換機構を用いて、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを前記交換用研磨ヘッドに交換し、第１の被研磨基板とは研磨対象物の異なる第２の被研磨基板を前記ステージ上に保持させ、ステージを回転させ、研磨ヘッドを回転させながら研磨パッドを第２の被研磨基板の研磨面に押圧することにより、第２の被研磨基板を研磨する工程と、
を具備することを特徴とするＣＭＰ研磨方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のＣＭＰ研磨方法を用いて研磨した工程を経て製造されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項１２又は１３に記載のＣＭＰ研磨方法を用いて研磨する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＭＰ装置、ＣＭＰ研磨方法、半導体装置及びその製造方法に関する。特には、１台の装置で複数種類の研磨処理を行ってもクロスコンタミネーションを抑制できるＣＭＰ装置、ＣＭＰ研磨方法、半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のＣＭＰ装置の構成を概略的に示す断面図である。
ＣＭＰ装置１０１は円盤形状のターンテーブル１０２を有しており、このターンテーブル１０２の下面には回転軸を介して回転モータ（図示せず）が配置されている。ターンテーブル１０２は、通常は中心軸１０３の回りに回転するようになっている。ターンテーブル１０２の上面上には研磨パッド１０４が張り付けられている。この研磨パッド１０４は裏張り層１０５を有し、これは、ウエハ１０７を研磨するためにスラリーと共に用いられるカバー層１０６とターンテーブル１０２との間のインターフェースとなっている。
【０００３】
ターンテーブル１０２の上方にはウエハ保持手段としての研磨ヘッド１０８が配置されており、この研磨ヘッド１０８の上部には回転軸１０９を介して回転モータ（図示せず）が配置されている。研磨ヘッド１０８は中心軸１１０の回りに回転するようになっている。回転軸１０９はアーム１１１を介して保持されている。
また、ターンテーブル１０２の上方にはスラリー（図示せず）を研磨パッド１０４の中央部に吐出するノズル（図示せず）が配置されている。
【０００４】
ターンテーブル１０２の上方には研磨パッド１０４の表面状態を整えるドレッサー１１２が配置されており、このドレッサー１１２は平行移動アーム１１３に取り付けられている。ドレッサー１１２は、図示せぬ移動手段により矢印の方向に移動可能に構成されている。
【０００５】
上記ＣＭＰ装置１０１において被研磨基板としてのウエハ１０７を研磨する場合、まず、ウエハ１０７上に例えばシリコン酸化膜を堆積する。次いで、このウエハ１０７の裏面を研磨ヘッド１０８の下部に真空吸着する。そして、回転モータによってターンテーブル１０２を図４に示す矢印の方向に回転させ、ノズルからスラリーを吐出し、そのスラリーを研磨パッド１０４の中央付近に滴下する。
【０００６】
次に、回転モータによって研磨ヘッド１０８を中心軸１１０の回りに回転させ、ウエハ１０７の表面（研磨面）を研磨パッド１０４に押圧する。これにより、ウエハ１０７上のシリコン酸化膜を研磨する。そして、ドレッサー１１２を研磨パッド１０４に常に押し当てて表面状態を整えながらウエハ１０７を研磨しても良いし、また、所定の研磨時間だけウエハを研磨する毎に、ドレッサー１１２を研磨パッド１０４に押し当てて表面状態を整えても良い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＭＰ工程は、被研磨基板上に成膜された膜を平坦にするために用いられる。対象となる膜は、ＳｉＯ２膜、Ｃｕ膜、Ｗ膜など様々である。ＣＭＰ装置は、前述したようにスラリーと呼ばれる研磨剤と研磨パッドと呼ばれる研磨布で主に構成され、被研磨基板であるウエハ上にスラリーを塗布しつつ、ウエハと研磨パッドを回転させて研磨を行うものである。そして、半導体プロセスでＣＭＰ装置を必要とする工程には、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）や多層配線の工程など複数の工程があるが、工程間のクロスコンタミネーション（例えば多層配線で発生した金属系汚染物質がＳＴＩ工程などトランジスタ構造部へ入り込むこと）を制御するため、従来は、工程毎に別々のＣＭＰ装置を使って研磨処理を行っている。
【０００８】
このように従来のＣＭＰ装置では、装置のハード的な構成は同じであるにもかかわらず、コンタミネーション防止のために別々の装置を使わなければならない。装置を分けて処理することは、工程間のクロスコンタミネーションを防止する意味では効果的であるが、ＣＭＰ装置の投資コストなどの生産面から考えると非常に非効率的である。
【０００９】
つまり、投資コストから考えると、工程毎にＣＭＰ装置を設置する場合は１台のＣＭＰ装置で複数の工程処理を行う場合に比べて装置コストが増大する。また、工程毎にＣＭＰ装置を複数設置した場合でも、ある工程で非常に大量の研磨処理を行わなければならない場合であって、その工程で使用するＣＭＰ装置全体の処理能力を超えてしまう場合は、その工程での処理能力の効率が限界となり、それ以上生産効率を上げることができない。これに対し、１台のＣＭＰ装置で複数の工程処理を行うことができれば、ある工程で大量の研磨処理を行わなければならない場合には、他の工程で使用しているＣＭＰ装置を使うことができるため、処理能力の限界による効率低下や、生産パス拡大により生産速度（リードタイム）の安定化を図れる。
【００１０】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、１台の装置で複数種類の研磨処理を行ってもクロスコンタミネーションを抑制できるＣＭＰ装置、ＣＭＰ研磨方法、半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るＣＭＰ装置は、被研磨基板をＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置であって、
回転可能に構成された、被研磨基板を保持するステージと、
研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
研磨パッドを備えた交換用研磨ヘッドを保管する保管部と、
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と、
を具備することを特徴とする。
【００１２】
上記ＣＭＰ装置によれば、研磨ヘッド交換機構を用いて、研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換することにより、１台のＣＭＰ装置で複数種類の研磨対象物を研磨することができ、その際に問題となるクロスコンタミネーションを抑制することができる。つまり、従来技術では、工程間のクロスコンタミネーションを防止するために、研磨対象物毎に別々のＣＭＰ装置を使用しなければならなかったのに対し、上記ＣＭＰ装置では、１台の装置で複数種類の研磨処理を行ってもクロスコンタミネーションを抑制することができる。
【００１３】
また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記保管部は交換用研磨パッドを収容する保管室を有し、前記保管室はスラリー及びコンタミネーションが他の保管室に入り込むのを防止するように互いに仕切られていることも可能である。
【００１４】
本発明に係るＣＭＰ装置は、被研磨基板をＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置であって、
ターンテーブル上に配置された複数の研磨処理室と、
前記研磨処理室内に配置され、回転可能に構成された、被研磨基板を保持するステージと、
研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
研磨パッドを備えた交換用研磨ヘッドを保管する保管部と、
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と、
を具備し、
前記研磨処理室は、研磨時のスラリー及びコンタミネーションが他の研磨処理室に入り込むのを防止するように互いに仕切られていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記ターンテーブル上に配置され、被研磨基板をステージ上に取り付け又はステージ上から取り出すためのロード・アンロード室をさらに具備することも可能である。
また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記研磨パッドの直径が被研磨基板の直径以下であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記保管部に保管されている研磨パッドが乾燥しないように、前記保管部に純水を循環させる純水循環機構、前記保管部内の研磨パッドを純水で浸す機構、又は、前記保管部内の研磨パッドにミストを噴射する機構をさらに具備することが好ましい。これにより、一度使用してスラリーが研磨パッドに付着していても、このスラリーが乾燥するのを防止できる。
【００１７】
また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドが備えた前記研磨パッドの中央部にスラリーを供給するスラリー供給機構をさらに具備し、前記スラリー供給機構は、複数のスラリーを供給する複数のスラリー供給系統を有し、各々のスラリー供給系統を切り替える手段を有することも可能である。
【００１８】
また、本発明に係るＣＭＰ装置において、前記複数のスラリー供給系統は、スラリーを研磨パッドに供給していない間、スラリー供給系統のスラリーを循環させておく循環機構を有することも可能である。これにより、液体と砥粒の混成物であるスラリーが液体と砥粒に分離することを防ぎ、砥粒が沈殿することを防止できる。
【００１９】
また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドが備えた前記研磨パッドの中央部に純水を供給する純水供給手段をさらに具備することも可能である。
本発明に係る半導体装置は、前記のＣＭＰ装置を用いて研磨した工程を経て製造されたことを特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記のＣＭＰ装置を用いて研磨する工程を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るＣＭＰ研磨方法は、回転可能に構成された、被研磨基板を保持するステージと、
研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
研磨パッドを備えた交換用研磨ヘッドを保管する保管部と、
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と、
を具備するＣＭＰ装置を用いてＣＭＰ研磨を行う方法であって、
前記ステージ上に被研磨基板を保持させ、前記ステージを回転させ、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを回転させながら前記研磨パッドを前記被研磨基板の研磨面に押圧することにより、前記被研磨基板を研磨する工程を具備することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るＣＭＰ研磨方法は、ターンテーブル上に配置された複数の研磨処理室と、
前記研磨処理室内に配置され、回転可能に構成された、被研磨基板を保持するステージと、
研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
研磨パッドを備えた交換用研磨ヘッドを保管する保管部と、
前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と、
を具備し、
前記研磨処理室は、研磨時のスラリー及びコンタミネーションが他の研磨処理室に入り込むのを防止するように互いに仕切られているＣＭＰ装置を用いてＣＭＰ研磨を行う方法であって、
前記ステージ上に第１の被研磨基板を保持させ、前記ステージを回転させ、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを回転させながら前記研磨パッドを第１の被研磨基板の研磨面に押圧することにより、第１の被研磨基板を研磨する工程と、
研磨終了後の第１の被研磨基板を前記ステージから取り外し、前記研磨ヘッド交換機構を用いて、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを前記交換用研磨ヘッドに交換し、第１の被研磨基板とは研磨対象物の異なる第２の被研磨基板を前記ステージ上に保持させ、ステージを回転させ、研磨ヘッドを回転させながら研磨パッドを第２の被研磨基板の研磨面に押圧することにより、第２の被研磨基板を研磨する工程と、
を具備することを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る半導体装置は、前記のＣＭＰ研磨方法を用いて研磨した工程を経て製造されたことを特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記のＣＭＰ研磨方法を用いて研磨する工程を有することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
同一の装置において異種膜を処理してもクロスコンタミネーションを防止できる機構を有するＣＭＰ装置を発明した。
ＣＭＰ装置には、主に二つの方式があり、ウエハを数枚下向きにセットし、大口径（直径１メートルほど）のパッドとすりあわせるフェイスダウン方式と、ウエハを１枚上向きにセットし、小径（直径３０ｃｍほど）のパッドを上から押さえつけるフェイスアップ方式がある。それぞれの方式に一長一短はあるが、本発明はフェイスアップ方式に採用されている小径パッドを利用したものである。
【００２４】
コンタミネーションを防止するためには、ウエハと接触する部分の不純物などをコントロールすればよい。要するに、研磨パッドとスラリーとステージの部分である。これらの部分を工程や研磨対象物に応じて自動的に交換して研磨プロセスを行う機構を装置に取り込むことにより、これらの部分に起因するコンタミネーションを抑えることが可能となる。
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る実施の形態によるＣＭＰ装置の主たる構成を示す構成図である。図２は、図１に示すＣＭＰ装置が複数備えられたＣＭＰ装置を模式的に示す図である。
【００２６】
図２に示すように、ＣＭＰ装置１は矢印２の方向に回転可能な円盤形状のターンテーブル３を有しており、このターンテーブル３の上には被研磨基板であるウエハ４〜７を保持する第１乃至第４のステージ８〜１１が各々独立して配置されている。第１乃至第３のステージ８〜１０は３つの研磨処理室１２〜１４の各々に配置され、第４のステージ１１はロード・アンロード室１５に配置されている。研磨処理室１２〜１４及びロード・アンロード室１５は、研磨時のスラリーやコンタミネーションなどが他のステージに入り込むのを防止するように互いに仕切られている。
【００２７】
第１乃至第３のステージ８〜１０の上には第１乃至第３の研磨ヘッド１６〜１８が配置されており、第１乃至第３の研磨ヘッドそれぞれの下面には平面形状が略円形の第１乃至第３の研磨パッド１９〜２１が保持されている。これらの研磨パッドは、その直径がウエハの直径以下に形成されている。
【００２８】
図１に示すように、本ＣＭＰ装置１の各々の研磨処理室１２〜１４は、ウエハ５を保持するステージ８と、研磨ヘッド１６を保持する研磨ヘッド保持部５３と、交換用研磨ヘッド２３〜２５を保管する研磨ヘッド保管部２２と、研磨ヘッド交換機構５７と、を備えている。ステージ８は回転可能に構成されている。研磨ヘッド保持部５３は研磨ヘッド１６をステージ上に保持するものであり、この研磨ヘッド１６には研磨パッド１９が備えられている。各々の交換用研磨ヘッド２３〜２５は研磨パッド３０〜３２を備えている。
【００２９】
研磨ヘッド保管部２２には、４つの研磨ヘッド１６，２３〜２５を保管する第１乃至第４の保管室２６〜２９が設けられており、第１乃至第４の保管室はスラリーやコンタミネーションなどが他の保管室に入り込むのを防止するように互いに分離して又は仕切られて形成されている。各々の研磨ヘッド１６，２３〜２５には研磨パッド１９，３０〜３２が装着されている。
【００３０】
研磨ヘッド交換機構５７は、研磨ヘッド保持部５３に保持された研磨ヘッド１６を、研磨ヘッド保管部２２に保管された交換用研磨ヘッド２３〜２５と交換する機構である。つまり、研磨ヘッド交換機構は、矢印のように第１乃至第４の保管室２６〜２９内に収容されている研磨パッド１９，２６〜２８を備えた研磨ヘッド１６、２３〜２５それぞれを研磨処理室１２のステージ８の上に移動させ、ステージ８の上の研磨パッドを備えた研磨ヘッドを保管室内に収容することを行うものである。
【００３１】
研磨ヘッド交換機構５７は載置台５６を有しており、この載置台５６は、研磨ヘッド保持部５３に保持されている研磨ヘッド１６を一時的に載置する台である。また、研磨ヘッド交換機構５７は交換ロボット５４を有しており、交換ロボット５４にはアーム５５が設けられている。このアーム５５によって載置台５６の上に一時的に載置された研磨ヘッド１６を取り上げ、この研磨ヘッド１６は研磨ヘッド保管部２２の保管室２６に入れられるようになっている。
【００３２】
研磨ヘッド交換機構５７によりステージ上の研磨対象物に合わせて研磨パッドを交換することが可能となり、それにより１台のＣＭＰ装置で複数種類の研磨対象物を研磨することが可能となる。例えば、研磨ヘッド保管部２２に収容されている研磨パッド１９，２６〜２８を備えた研磨パッドのどれを使うかを処理条件毎に指定できるように装置を制御しておく。例えば、研磨パッド１９，２６はＳｉＯ２に使用し、研磨パッド２７はＣｕ膜に使用し、研磨パッド２８はＷ膜に使用することと設定しておき、そのように装置を制御する。なお、研磨パッドを研磨ヘッドと共に交換することにより、研磨パッドの交換が容易となる。
【００３３】
第１乃至第４の保管室２６〜２９内に使用した後の研磨ヘッドを保持する場合のために、本装置には研磨パッド保持部２２の第１乃至第４の保管室２６〜２９それぞれに純水を循環させる純水循環機構３３が設けられている。研磨パッドは、未使用状態であれば乾燥した状態で維持できるが、一度使用すると、研磨パッドにはスラリーが付着しているため、このスラリーが乾燥するとスラリー内の砥粒が析出して研磨パッドが使い物にならなくなる。このため、研磨パッドは常に純水に浸しておく必要がある。従って、本装置に純水循環機構３３を設けることにより、各保管室に純水を循環させ、その結果、研磨パッドを常に純水に浸すことができる。
【００３４】
尚、本実施の形態では、純水循環機構３３を用いているが、これに限定されるものではなく、研磨パッドの乾燥を防ぐものであれば他の機構を用いることもかの合うであり、例えば、研磨ヘッド保管部２２内の研磨パッドを純水で浸す機構、研磨ヘッド保管部２２内の研磨パッドにミストを噴射する機構を用いることも可能である。
【００３５】
図３は、図２に示すＣＭＰ装置における一つの研磨処理室のスラリー供給機構、研磨ヘッド及びステージを示す概略図である。
前述したように本装置には３つの研磨処理室１２〜１４が設けられているが、３つの研磨処理室のスラリー供給機構、研磨ヘッド及び研磨パッドは各々同じ構成となっているので、研磨処理室１２を例に取り、その研磨処理室内の第１のステージ８、第１の研磨パッド１９、第１の研磨ヘッド１６及びスラリー供給機構３４について説明する。
【００３６】
ウエハ保持手段としての第１のステージ８の下面には回転軸（図示せず）を介して回転モータ（図示せず）が配置されている。第１のステージ８は、矢印３５の方向に回転するようになっている。第１のステージ８の上面にはウエハ５が保持されている。
【００３７】
第１のステージ８の上方には第１の研磨パッド１９を保持する第１の研磨ヘッド１６が配置されており、第１の研磨ヘッド１６の上部には回転軸（図示せず）を介して回転モータ（図示せず）が配置されている。第１の研磨ヘッド１６は矢印３６の方向に回転するようになっている。
また、第１の研磨ヘッド１６の中央には、スラリー供給機構３４から供給されるスラリーを研磨パッドの中央部に導く管部３７が設けられている。また、第１のステージ８の上方には研磨終点を検出する終点検出器（図示せず）が配置されている。
【００３８】
スラリー供給機構３４は、研磨対象物に応じて最適なスラリーを供給するために、研磨対象物に応じてスラリーを研磨パッドと同様に切り替える必要がある。従って、スラリー供給機構３４は、第１のスラリー３８を供給する第１系統と、第２のスラリー３９を供給する第２系統と、第３のスラリー４０を供給する第３系統と、第４のスラリー４１を供給する第４系統と、純水４２を供給する第５系統とを備えている。
【００３９】
第１系統はバルブ４３を介して配管５２に繋げられており、配管５２は管部３７に繋げられている。バルブ４３を閉じてバルブ４４を開くと、第１系統で第１のスラリー３８が循環している状態となり、バルブ４３を開いてバルブ４４を閉じると、第１系統から配管５２、管部３７を通って研磨パッド１９の表面の中央部に第１のスラリー３８が供給される。第２系統はバルブ４５を介して配管５２に繋げられている。バルブ４５を閉じてバルブ４６を開くと、第２系統で第２のスラリー３９が循環している状態となり、バルブ４５を開いてバルブ４６を閉じると、第２系統から配管５２、管部３７を通って研磨パッド１９の表面の中央部に第２のスラリー３９が供給される。
【００４０】
第３系統はバルブ４７を介して配管５２に繋げられている。バルブ４７を閉じてバルブ４８を開くと、第３系統で第３のスラリー４０が循環している状態となり、バルブ４７を開いてバルブ４８を閉じると、第３系統から配管５２、管部３７を通って研磨パッド１９の表面の中央部に第３のスラリー４０が供給される。第４系統はバルブ４９を介して配管５２に繋げられている。バルブ４９を閉じてバルブ５０を開くと、第４系統で第４のスラリー４１が循環している状態となり、バルブ４９を開いてバルブ５０を閉じると、第４系統から配管５２、管部３７を通って研磨パッド１９の表面の中央部に第４のスラリー４１が供給される。また、純水ラインはバルブ５１を介して配管５２に繋げられており、バルブ５１を開くと純水ラインから配管５２、管部３７を通って研磨パッド１９の表面の中央部に純水４２が供給される。
【００４１】
本装置では、上記のように４種類のスラリー３８〜４１を研磨パッドと同様に切り替えることができるようになっている。研磨対象物に応じて最適なスラリーを使用できるようにするためである。例えば、第１及び第２のスラリー３８，３９はＳｉＯ２に使用し、第３のスラリー４０はＣｕ膜に使用し、第４のスラリー４１はＷ膜に使用することと設定し、研磨対象物に応じて研磨パッドを交換するのと合わせてスラリーの供給ラインも切り替えることができる。
【００４２】
また、前記のようにスラリー供給機構３４において各スラリーを研磨パッドに供給していないときには循環させている理由は、スラリーが液体と砥粒の混成物であるために流動状態にしておかないとすぐに分離してしまい、砥粒が沈殿してしまうからである。
【００４３】
また、スラリー供給機構３４において純水ラインを設けている理由は次の通りである。複数のスラリーを切り替えて使用する場合、前記のように循環させてはいるが、全ての部分を循環させておくことは難しいので、配管５２内に純水を流して洗浄するフラッシングが必要となるからである。これに加えて、複数種類のスラリーを研磨対象物に応じて切り替えて使用するので、スラリーを切り替えた直後に研磨処理室内に残留するスラリーを洗い流す必要があるからである。
【００４４】
次に、上記ＣＭＰ装置１により被研磨基板としてのウエハを研磨する方法について説明する。
まず、研磨対象物であるＳｉＯ２膜を成膜したウエハ５〜７を準備する。
次いで、図１に示すように、ウエハ７をロード・アンロード室１５のステージ上に載置して固定し、ターンテーブル３を矢印２の方向に９０°程度回転させる。次いで、ウエハ６をロード・アンロード室１５のステージ上に載置して固定し、ターンテーブル３を矢印２の方向に９０°程度回転させる。次いで、ウエハ５をロード・アンロード室１５のステージ上に載置して固定し、ターンテーブル３を矢印２の方向に９０°程度回転させる。次いで、ウエハ４をロード・アンロード室１５のステージ上に載置して固定する。
【００４５】
次に、第１乃至第３のステージ８〜１０を回転モータによって図３に示すように矢印３５の方向に回転させ、研磨パッド１９〜２１を装着した研磨ヘッド１６〜１８をステージの上方に移動させ、バルブ４４，４５，４７，４９，５１を閉じてバルブ４３，４６，４８，５０を開くことにより、第１系統から第１のスラリー３８を研磨パッド１９の表面の中央部に供給し、回転モータによって研磨ヘッド１６〜１８を回転させ、研磨パッド１９〜２１をウエハ５〜７の表面（研磨面）に押圧する。第１のスラリー３８は研磨パッド１９の表面の中央部に供給され、該中央部から研磨パッドの全面に広がるので、従来技術に比べてスラリーの無駄を最小限に抑えることができる。このようにしてウエハ上のＳｉＯ２膜を研磨する。
【００４６】
この後、研磨パッドをウエハの上方に移動させ、ステージの回転を停止し、研磨パッドの回転を停止し、スラリーの供給を停止する。次いで、ターンテーブル３を矢印２の方向に９０°程度回転させ、ウエハ７をロード・アンロード室１５のステージから取り外し、次に研磨するウエハをステージ上に載置して固定する。次いで、ターンテーブル３を矢印２の方向に９０°程度回転させ、ウエハ６をロード・アンロード室１５のステージから取り外し、次に研磨するウエハをステージ上に載置して固定する。次いで、ターンテーブル３を矢印２の方向に９０°程度回転させ、ウエハ５をロード・アンロード室１５のステージから取り外し、次に研磨するウエハをステージ上に載置して固定する。そして、前記と同様の方法で研磨処理室１２〜１４のウエハを研磨する。これを繰り返すことにより、複数枚のウエハ上のＳｉＯ２膜を研磨処理する。
【００４７】
次に、ＳｉＯ２膜以外の研磨対象物である例えばＣｕ膜を成膜したウエハを準備する。そして、図３に示す純水ラインから純水４２を配管５２、管部３７を通して研磨パッド１９及びステージ８に供給し、ステージ及び研磨処理室を純水で洗浄する。
【００４８】
この後、図１に示す研磨ヘッド交換機構５７を用いて、第１の研磨パッド１９を装着した第１の研磨ヘッド１６を、研磨ヘッド保管部２２の保管室内の第３の研磨パッド３１を装着した第３の研磨ヘッド２４に交換する。
すなわち、研磨ヘッド保持部５３に保持された第１の研磨ヘッド１６を載置台５６上に載置し、その後、この載置台５６の上の第１の研磨ヘッド１６を交換ロボット５４のアーム５５によって取り上げ、第１の研磨ヘッド１６を研磨ヘッド保管部２２の第１の保管室２６に収容する。次いで、研磨ヘッド保管部２２の第３の保管室２８内の第３の研磨ヘッド２４を交換ロボット５４のアーム５５によって取り出し、この第３の研磨ヘッド２３を載置台５６上に載置し、その後、第３の研磨ヘッド２３を研磨ヘッド保持部５３に保持し、研磨処理室のステージ８上に移動させる。
【００４９】
次に、図２に示すように、前記と同様の方法で、研磨処理室のステージ上にウエハを保持させ、ステージを回転させ、図３に示すバルブ４３，４５，４８，４９，５１を閉じてバルブ４４，４６，４７，５０を開くことにより、Ｃｕ膜の研磨に対応する第３のスラリー４０を研磨パッドの表面の中央部に供給し、研磨ヘッドを回転させ、研磨パッドをウエハの表面（研磨面）に押圧する。このようにしてウエハ上のＣｕ膜を研磨する。
【００５０】
この後は、前記のＳｉＯ２膜を研磨した場合と同様の方法を繰り返すことにより、複数枚のウエハ上のＣｕ膜を研磨処理する。
次に、Ｃｕ膜以外の研磨対象物を研磨する場合は、前記のＣｕ膜を研磨した場合と同様の方法で、研磨パッド及びスラリーを切り替えて研磨すれば良い。
【００５１】
上記実施の形態によれば、１台のＣＭＰ装置で複数種類の研磨対象物を研磨することができ、その際に問題となるクロスコンタミネーションを抑制することができる。つまり、従来技術では、工程間のクロスコンタミネーションを防止するために、研磨対象物毎に別々のＣＭＰ装置を使用しなければならなかったのに対し、本実施の形態では、クロスコンタミネーションを抑制しつつ、１台のＣＭＰ装置で複数種類の研磨対象物を研磨することができる。従って、ＣＭＰ装置のコストを抑制することができると共に、従来技術に比べてＣＭＰ処理の効率を飛躍的に向上させることができる。
【００５２】
言い換えると、従来は、一般的に１ラインを構築するためには３種類又は４種類のＣＭＰ装置が必要であった。これに対し、本実施の形態では、１種類のＣＭＰ装置のみで１ラインの全てを賄うことができるようになった。これにより、設備の利用効率が上がり、大幅な製造コストダウンを図ることができる。また、研磨処理工程のパスが増えることで、製品流動における待ち時間が短縮でき、ウエハ処理に要するトータル時間を大幅に短縮することができる。また、ＣＭＰ装置のメンテナンスなどで装置を停止させる場合でも、従来のＣＭＰ装置に比べて製品流動を止める必要性が低いため、製品流動停止による損失を低く抑えることができる。
【００５３】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、ターンテーブル上に配置したステージの数、スラリー供給機構３４で供給できるスラリーの種類数、研磨パッド保持部２２の保管室の数などは、適宜変更して実施することも可能である。
【００５４】
また、上記実施の形態では、交換ロボット５４、アーム５５及び載置台５６から構成された研磨ヘッド交換機構５７を用いているが、研磨ヘッド交換機構の構成はこれに限定されるものではなく、研磨ヘッドを交換できる機構であれば他の機構を用いることも可能であり、例えば、載置台の無い研磨ヘッド交換機構（交換ロボット及びアームから構成された研磨ヘッド交換機構）を用いることも可能である。
【００５５】
また、上記実施の形態では、本発明をＣＭＰ装置、ＣＭＰ研磨方法に適用した例を示しているが、これに限定されるものではなく、本発明を半導体装置及びその製造方法に適用することも可能である。例えば、本実施の形態によるＣＭＰ装置を用いて研磨した工程を経て製造された半導体装置、本実施の形態によるＣＭＰ研磨方法を用いて研磨した工程を経て製造された半導体装置、本実施の形態によるＣＭＰ装置を用いて研磨する工程を有する半導体装置の製造方法、本実施の形態によるＣＭＰ研磨方法を用いて研磨する工程を有する半導体装置の製造方法についても本発明の適用範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態によるＣＭＰ装置の主たる構成を示す構成図。
【図２】図１のＣＭＰ装置が複数備えられたＣＭＰ装置を模式的に示す図。
【図３】研磨処理室のスラリー供給機構、研磨ヘッド、ステージを示す図。
【図４】従来のＣＭＰ装置の構成を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１…ＣＭＰ装置、２…矢印、３…ターンテーブル、４〜７…ウエハ、８〜１１…第１〜第３のステージ、１２〜１５…研磨処理室、１６〜１８…第１〜第３の研磨ヘッド、１９〜２１…第１〜第３の研磨パッド、２２…研磨パッド保持部、２３〜２５…第２〜第４の研磨ヘッド（交換用研磨ヘッド）、２６〜２９…第１乃至第４の保管室、３０〜３２…研磨パッド、３３…純水循環機構、３４…スラリー供給機構、３５，３６…矢印、３７…管部、３８〜４１…第１〜第４のスラリー、４２…純水、４３〜５１…バルブ、５２…配管、５３…研磨ヘッド保持部、５４…交換ロボット、５５…アーム、５６…載置台、５７…研磨ヘッド交換機構、１０１…ＣＭＰ装置、１０２…ターンテーブル、１０３，１１０…中心軸、１０４…研磨パッド、１０５…裏張り層、１０６…カバー層、１０７…ウエハ、１０８…研磨ヘッド、１０９…回転軸、１１１…アーム、１１２…ドレッサー、１１３…平行移動アーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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