(57)【要約】【課題】半導体ウエハの研磨効率を向上し、半導体装置の製造歩留りを向上する。【解決手段】研磨パッド３を貼り付けた研磨定盤４と、半導体ウエハ２を保持する研磨ヘッド５と、研磨パッド３をドレッシング処理するためのドレッサ６とをそれぞれ回転させ、純水供給ノズル８から純水７を研磨パッド３に供給する。そして、加圧コントローラ１２によりドレッサ６を下降させて研磨パッド３にドレッサ６を接触させ、研磨パッド３のドレッシング処理を開始する。ドレッシング処理を開始してから所定の時間が経過した後、加圧コントローラ１１により研磨ヘッド５を下降させて研磨パッド３に半導体ウエハ２を接触させ、研磨液供給ノズル１０から研磨液９を研磨パッド３に供給する。これにより、半導体ウエハ２がＣＭＰ処理される。【選択図】    図１
2004356162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段を前記研磨工具に接触させて前記研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、前記半導体ウエハを前記研磨工具に接触させて前記半導体ウエハの研磨処理を開始することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記ドレッシング手段を前記研磨工具に接触させて前記研磨工具のドレッシング処理を開始した後、５〜９０秒経過してから、前記半導体ウエハを前記研磨工具に接触させて前記半導体ウエハの研磨処理を開始することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハの研磨処理は、前記研磨工具をドレッシング処理しながら行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨工具に純水を供給しながら前記ドレッシング手段を前記研磨工具に接触させて前記研磨工具のドレッシング処理を開始した後で、前記半導体ウエハを前記研磨工具に接触させて前記半導体ウエハの研磨処理を開始する前に、前記研磨工具への研磨液または純水と研磨液との混合液の供給を開始することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と前記半導体ウエハとを前記研磨工具に接触させて前記研磨工具をドレッシング処理しながら前記半導体ウエハの研磨処理を行った後、前記半導体ウエハを前記研磨工具から離れさせてから、前記ドレッシング手段を前記研磨工具から離れさせることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法において、
前記ドレッシング手段と前記半導体ウエハとを前記研磨工具に接触させて前記研磨工具をドレッシング処理しながら前記半導体ウエハの研磨処理を行った後、前記半導体ウエハを前記研磨工具から離れさせてから５〜９０秒経過した後に前記ドレッシング手段を前記研磨工具から離れさせることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体ウエハを化学的機械的研磨するために使用される研磨装置であって、
前記半導体ウエハを研磨するための研磨工具と、
前記半導体ウエハを保持するための保持手段と、
前記研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と、
前記保持手段と前記ドレッシング手段とを独立に制御可能な制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記ドレッシング手段を移動させて前記研磨工具に前記ドレッシング手段を接触させることにより前記研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、前記半導体ウエハを保持した前記保持手段を移動させて前記研磨工具に前記半導体ウエハを接触させることにより前記半導体ウエハの研磨処理を開始することを特徴とする研磨装置。
【請求項８】
半導体ウエハを化学的機械的研磨するために使用される研磨装置であって、
前記半導体ウエハを研磨するための研磨工具と、
前記半導体ウエハを保持するための保持手段と、
前記研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と、
前記保持手段と前記ドレッシング手段とを独立に制御可能な制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記研磨工具に前記ドレッシング手段と前記半導体ウエハとを接触させて前記研磨工具をドレッシング処理しながら前記半導体ウエハの研磨処理を行った後、前記半導体ウエハを保持した前記保持手段を移動させて前記半導体ウエハを前記研磨工具から離れさせることにより前記半導体ウエハの研磨処理を終了してから、前記ドレッシング手段を移動させて前記研磨工具から前記ドレッシング手段を離れさせることにより前記研磨工具のドレッシング処理を終了する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、半導体装置の製造技術および研磨装置に関し、特に、半導体ウエハを化学的機械的研磨する工程を有する半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程は、種々のＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）工程を含んでいる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で形成する際のＣＭＰ工程、半導体ウエハ上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のＣＭＰ工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のＣＭＰ工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のＣＭＰ工程などがある。
【０００３】
特開２００２−１２６９９８号公報には、研磨加工中、研磨定盤に貼付された研磨パッドとウエハとの間に生じる研磨抵抗をセンサで測定し、センサから得た研磨抵抗と所定の関数とを用いて情報処理装置で研磨能率を算出し、研磨能率の変化に応じて、研磨加工の進行に伴って推移する研磨パッドの研磨性能を評価し、こうした評価結果を研磨パッドに対するドレッシング処理の実行タイミングの決定や加工物の研磨量の算出に利用する技術が記載されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、あらかじめダイヤモンドドレッサにより研磨パッド表面を切削した後にダイヤモンドドレッサを後退させて、ウエハを研磨パッドに押しつけて平坦化研磨すると同時にブラシによるドレッサにより研磨パッドの芝目をたたせて研磨面を復元しながら平坦化研磨する方法がある（たとえば特許文献２参照）。
【０００５】
また、ウエハの研磨と同時に研磨パッドのドレッシングを行う方法において研磨パッドの研削過剰を防止するために研磨パッドの形状測定を研磨パッド静止時に行い、ウエハ研磨時のドレッシング量を調整する方法がある（たとえば特許文献３参照）。
【０００６】
また、ウエハのＣＭＰ中に同時進行しながらダイヤモンドドレッサによる研磨パッド面をドレッシングして研磨屑などを排除する方法がある（たとえば特許文献４参照）。
【０００７】
また、ダイヤモンドドレッサのドレッシング時間を研磨パッドの温度分布に基づいて制御してドレッシングを行う方法がある（たとえば特許文献５参照）。
【０００８】
また、ウエハの研磨中に同時にブラシによる研磨パッドのドレッシングを行い研磨屑を排除する方法がある（たとえば特許文献６参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１２６９９８号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平１１−４８１２２号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２００２−３５５７４８号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開２００２−２９９２８９号公報
【００１３】
【特許文献５】
特開平１１−１９８６４号公報
【００１４】
【特許文献６】
特開２０００−２６３４１７号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。半導体装置の製造工程には種々のＣＭＰ工程が含まれており、このＣＭＰ工程においては、研磨装置の回転する研磨定盤に貼り付けられた研磨パッドに研磨液を供給しながら半導体ウエハを押し付けることで、半導体ウエハが研磨される。この際、ＣＭＰ処理の進行に伴い、研磨パッド表面が摩滅により平滑化され、研磨効率が低下する恐れがある。これは、半導体装置の製造時間を長くしてしまう。また、ドレッシング処理が不十分な研磨パッドを用いて半導体ウエハのＣＭＰ処理を行うと、半導体ウエハにスクラッチ（ひっかき傷）が生じる恐れがある。これは、半導体装置の製造歩留りを低下させる。このため、平滑化された研磨パッドの修復のためにドレッシング処理を行う必要がある。
【００１６】
研磨加工中、研磨定盤に貼付された研磨パッドとウエハとの間に生じる研磨抵抗をセンサで測定し、センサから得た研磨抵抗と所定の関数とを用いて情報処理装置で研磨能率を算出し、研磨能率の変化に応じて、研磨加工の進行に伴って推移する研磨パッドの研磨性能を評価し、こうした評価結果を研磨パッドに対するドレッシング処理の実行タイミングの決定や加工物の研磨量の算出に利用する技術では、研磨パッドが摩滅して平滑化された状態で半導体ウエハの研磨処理を開始してしまう恐れがあり、半導体ウエハの研磨効率の低下や、半導体ウエハにスクラッチ（ひっかき傷）を生じさせる可能性がある。これは、半導体装置の製造歩留りを低下させる。
【００１７】
本発明の目的は、半導体装置の製造歩留りを向上できる半導体装置の製造方法および研磨装置を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、半導体装置の製造時間を短縮できる半導体装置の製造方法および研磨装置を提供することにある。
【００１９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、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。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法は、研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する際に、研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段を研磨工具に接触させて研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、半導体ウエハを研磨工具に接触させて半導体ウエハの研磨処理を開始するものである。
【００２２】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する際に、研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と半導体ウエハとを研磨工具に接触させて研磨工具をドレッシング処理しながら半導体ウエハの研磨処理を行った後、半導体ウエハを研磨工具から離れさせてから、ドレッシング手段を研磨工具から離れさせるものである。
【００２３】
また、本発明の研磨装置は、半導体ウエハを化学的機械的研磨するために使用される研磨装置であって、半導体ウエハを研磨するための研磨工具と、半導体ウエハを保持するための保持手段と、研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と、保持手段とドレッシング手段とを独立に制御可能な制御手段とを有し、制御手段は、ドレッシング手段を移動させて研磨工具にドレッシング手段を接触させることにより研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、半導体ウエハを保持した保持手段を移動させて研磨工具に半導体ウエハを接触させることにより半導体ウエハの研磨処理を開始するものである。
【００２４】
また、本発明の研磨装置は、半導体ウエハを化学的機械的研磨するために使用される研磨装置であって、半導体ウエハを研磨するための研磨工具と、半導体ウエハを保持するための保持手段と、研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と、保持手段とドレッシング手段とを独立に制御可能な制御手段とを有し、制御手段は、研磨工具にドレッシング手段と半導体ウエハとを接触させて研磨工具をドレッシング処理しながら半導体ウエハの研磨処理を行った後、半導体ウエハを保持した保持手段を移動させて半導体ウエハを研磨工具から離れさせることにより半導体ウエハの研磨処理を終了してから、ドレッシング手段を移動させて研磨工具からドレッシング手段を離れさせることにより研磨工具のドレッシング処理を終了するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の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の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。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。
【００２６】
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。
【００２７】
（実施の形態１）
本実施形態の半導体装置の製造工程を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程に用いられる半導体製造装置の概略的な構成を示す説明図（縦断面図）である。図２は、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンス（フロー）を示す説明図（フローチャート）である。
【００２８】
図１に示される半導体製造装置１は、半導体ウエハ（半導体基板）２を研磨する際に用いられる研磨装置であり、ここでは半導体ウエハ２をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）処理する際に用いられるＣＭＰ装置である。半導体製造装置１は、その上面に研磨パッド３が貼り付けられた研磨定盤４と、半導体ウエハ２をチャックして保持可能な研磨ヘッド５と、研磨パッド３をドレッシング処理（研磨パッドの目立て処理、摩滅などにより平滑化された研磨パッド表面をダイヤモンド砥石（砥粒）などを用いて修正または修復する処理）するためのドレッサ（ドレッシング部材、ドレッシング手段）６と、純水７を供給するための純水供給ノズル８と、研磨液（薬液）９を供給するための研磨液供給ノズル１０とを有している。研磨定盤４、研磨ヘッド５およびドレッサ６は、それぞれモータなどにより回転可能に構成されている。半導体ウエハ（半導体基板）２は、単結晶シリコンなどからなり、その表面（半導体素子形成側の主面）にＣＭＰ処理を行うべき材料膜（例えば埋込絶縁膜または層間絶縁膜形成用の絶縁膜、あるいはプラグまたは埋込配線形成用の導体膜など）が形成されている。研磨パッド３としては、例えば発砲ポリウレタンを主成分とする研磨パッドなどを用いることができる。研磨液供給ノズル１０から供給される研磨液９は、例えば研磨砥粒（例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）砥粒）を含有したスラリーであり、水（純水）または薬液を含有することもできる。ドレッサ６の表面（ドレッシング処理において研磨パッド３に接触する面）には、例えばダイヤモンド砥石（砥粒）などが配置されて（埋め込まれて）いる。
【００２９】
また、半導体製造装置１は、研磨ヘッド５を（上下方向に）移動させて研磨定盤４に対する研磨ヘッド５の位置を調整し、研磨ヘッド５に保持された半導体ウエハ２を研磨定盤４上に貼り付けられた研磨パッド３に所定（所望）の圧力で押し付ける（押圧する）ことを可能とする加圧コントローラ（圧力コントローラ）１１と、ドレッサ６を（上下方向に）移動させて研磨定盤４に対するドレッサ６の位置を調整し、ドレッサ６を研磨定盤４上に貼り付けられた研磨パッド３に所定（所望）の圧力で押し付ける（押圧する）ことを可能とする加圧コントローラ（圧力コントローラ）１２と、純水供給ノズル８から供給される純水７の流量を調整するための流量コントローラ１３と、研磨液供給ノズル１０から供給される研磨液９の流量を調整するための流量コントローラ１４とを更に有している。半導体製造装置１では、研磨ヘッド５およびドレッサ６が加圧コントローラ１１，１２によりそれぞれ独立に（加圧を）制御され、純水供給ノズル８および研磨液供給ノズル１０が流量コントローラ１３，１４によりそれぞれ独立に（流量を）制御されており、各コントローラ１１，１２，１３，１４は一つのシーケンサ１５により制御される。
【００３０】
シーケンサ１５は、加圧コントローラ１１，１２を制御して、研磨ヘッド５およびドレッサ６の高さ位置などを制御し、流量コントローラ１３，１４を制御して純水供給ノズル８または研磨液供給ノズル１０から研磨パッド３に供給する純水７または研磨液９の切換え（流量）などを制御する。図３は、半導体ウエハのＣＭＰ工程におけるドレッサ６、研磨ヘッド５、純水供給ノズル８および研磨液供給ノズル１０の制御のタイミングを示す説明図（グラフ）である。図３には、ドレッサ６の高さ位置および研磨ヘッド５の高さ位置の時間変化（縦軸がドレッサ６の高さ位置または研磨ヘッド５の高さ位置に対応し、横軸が時間（時刻）ｔに対応する）が示されている。また、図３には、純水供給ノズル８または研磨液供給ノズル１０から研磨パッド３へ純水７または研磨液９を供給するタイミングも示されている。図３に示されるようなタイミングで、ドレッサ６が待機位置（ドレッサ６が研磨パッド３から離れた位置）Ｄ０とドレッシング処理位置（ドレッサ６が研磨パッド３に接触する位置またはドレッサ６が研磨パッド３に押し付けられた位置）Ｄ１との間を移行し、研磨ヘッド５が待機位置（半導体ウエハ２が研磨パッド３から離れた位置）Ｐ０とＣＭＰ処理位置（半導体ウエハ２が研磨パッド３に接触する位置または半導体ウエハ２が研磨パッド３に押し付けられた位置）Ｐ１との間を移行する。
【００３１】
本実施の形態では、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理は次のようにして行われる。
【００３２】
まず、ＣＭＰ処理を行うべき材料膜を表面に予め形成した半導体ウエハ２を研磨ヘッド５でチャック（吸着）して保持する（ステップＳ１）。この際、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理すべき側の主面とは逆側の主面（ここでは材料膜を形成した表面とは逆の裏面側）が研磨ヘッド５によってチャックされる。次に、研磨定盤４、研磨ヘッド５およびドレッサ６をそれぞれ回転させ、純水供給ノズル８から純水７を研磨定盤４に貼り付けられた研磨パッド３（の表面）に供給する（ステップＳ２）。純水供給ノズル８から供給する純水７の流量は、流量コントローラ１３により制御される。それから、シーケンサ１５により制御された加圧コントローラ１２は、待機位置Ｄ０にあるドレッサ６を研磨定盤４に対して下降させて（ドレッシング処理位置Ｄ１に下降させて）、研磨定盤４上に貼り付けられている研磨パッド３にドレッサ６を接触させ、所定の圧力でドレッサ６を研磨パッド３に押し付ける（ステップＳ３）。研磨パッド３上に純水７を供給しながらドレッサ６の表面と研磨パッド３とがそれらの回転により摺擦され、研磨パッド３の表面がドレッシング処理される。
【００３３】
ドレッサ６が研磨パッド３に接触してから（すなわち研磨パッド３のドレッシング処理が開始されてから）所定の時間が経過した後、シーケンサ１５により制御された加圧コントローラ１１は待機位置Ｐ０にある研磨ヘッド５を研磨定盤４に対して下降させて（ＣＭＰ処理位置Ｐ１に下降させて）、研磨定盤４上に貼り付けられている研磨パッド３に半導体ウエハ２を接触させ、所定の圧力で半導体ウエハ２を研磨パッド３に押し付ける（ステップＳ４）。そして、研磨液供給ノズル１０から研磨液９を研磨パッド３（の表面）に供給する。研磨液供給ノズル１０から供給する研磨液９の流量は、流量コントローラ１４により制御される。研磨液供給ノズル１０からの研磨液９の供給開始とともに（またはその後で）、純水供給ノズル８からの純水７の供給を停止することもできる。また、研磨パッド３に純水供給ノズル８および研磨液供給ノズル１０から純水７および研磨液９を供給することもできる。研磨パッド３上に研磨液９（または研磨液９および純水７（の混合液））を供給しながら半導体ウエハ２の表面と研磨パッド３とがそれらの回転により摺擦され、半導体ウエハ２の表面が化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）される。これにより、半導体ウエハ２の表面に形成されていたＣＭＰ処理すべき材料膜（例えば絶縁膜または導体膜）が化学的機械的研磨される。半導体ウエハ２の表面をＣＭＰ処理することにより、すなわち半導体ウエハ２の表面に形成された材料膜（ＣＭＰ処理すべき材料膜）をＣＭＰ処理することにより、例えば半導体ウエハ２に形成された素子分離用の溝に埋め込まれた埋込絶縁膜（素子分離領域）、平坦化された層間絶縁膜、層間絶縁膜に形成されたスルーホールに埋め込まれたプラグ、あるいは層間絶縁膜に形成された開口部（配線溝）に埋め込まれた埋込配線などを形成することができる。
【００３４】
半導体ウエハ２の表面が研磨パッド３に接触して半導体ウエハ２がＣＭＰ処理されている間、研磨パッド３はドレッサ６にも接触しており、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理が行われている。そのような半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を所定の時間（例えば３０〜９０秒程度）行った後、シーケンサ１５により制御された加圧コントローラ１１，１２は研磨ヘッド５およびドレッサ６を研磨パッド３（研磨定盤４）から上昇させて（研磨ヘッド５を待機位置Ｐ０に上昇させドレッサ６を待機位置Ｄ０に上昇させて）、研磨パッド３から半導体ウエハ２およびドレッサ６を離れさせる（ステップＳ５）。これにより、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理が終了し、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理も終了する。ＣＭＰ処理が行われた半導体ウエハ２は研磨ヘッド５から取り外されて、次の工程（例えば洗浄工程など）に送られる。
【００３５】
その後、次のＣＭＰ処理されるべき半導体ウエハが半導体製造装置１に搬送されて、上記と同様（ステップＳ１〜Ｓ５）にして処理される。
【００３６】
本実施の形態では、ドレッサ６を先に研磨パッド３に接触させて研磨パッド３のドレッシング処理を開始してから、（所定の時間が経過した後に）半導体ウエハ２を研磨パッド３に接触させて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始する。ドレッサ６を研磨パッド３に接触させてから５〜９０秒経過した後に半導体ウエハ２を研磨パッド３に接触させれば好ましく、ドレッサ６を研磨パッド３に接触させてから１０〜６０秒経過した後に半導体ウエハ２を研磨パッド３に接触させればより好ましく、ドレッサ６を研磨パッド３に接触させてから２０〜４０秒経過した後に半導体ウエハ２を研磨パッド３に接触させれば更に好ましい。すなわち、ドレッサ６が研磨パッド３に接触して研磨パッド３のドレッシング処理が開始されてから、半導体ウエハ２が研磨パッド３に接触して半導体ウエハ２のＣＭＰ処理が開始されるまでの時間は、好ましくは５〜９０秒、より好ましくは１０〜６０秒、更に好ましくは２０〜４０秒である。
【００３７】
ドレッサ６を先に研磨パッド３に接触させて研磨パッド３のドレッシング処理を開始した後に、（所定の時間が経過してから）半導体ウエハ２を研磨パッド３に接触させて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始することで、研磨パッド３が十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始することが可能となる。すなわち、ＣＭＰ処理の開始時の研磨パッド３のドレッシング状態を向上することができる。また、ドレッサ６により研磨パッド３をドレッシング処理しながら半導体ウエハ２をＣＭＰ処理することで、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理中に半導体ウエハ２の研磨で研磨パッド３の目立てが不十分になる（研磨パッド３が摩滅などにより平滑化する）のを防止できる。すなわち、ＣＭＰ処理の開始後（ＣＭＰ処理中）の研磨パッド３のドレッシング状態を向上することができる。このため、研磨パッド３が十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を行うことができ、半導体ウエハ２の研磨効率（研磨能率、ＣＭＰ処理効率）を向上し、半導体装置の製造時間を短縮することが可能となる。また、ドレッシング処理が不十分な研磨パッドを用いて半導体ウエハのＣＭＰ処理を行うと、半導体ウエハにスクラッチ（ひっかき傷）が生じる恐れがあるが、本実施の形態では、研磨パッドが十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハのＣＭＰ処理を行うことができるので、半導体ウエハのスクラッチの原因となる異物に対するクッション効果を得ることができ、半導体ウエハにおけるスクラッチの発生を防止することができる。また、本実施の形態のように十分にドレッシング（目立て）処理された研磨パッドは、研磨剤、純水、その他薬液、あるいはそれらの混合液の保持能力が高いので、半導体ウエハの均一な研磨処理が可能となる。また、これらの効果により、半導体装置の製造歩留りを向上することが可能となる。また、半導体装置の製造コストを低減できる。
【００３８】
また、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理は、研磨パッド３に研磨液９よりも純水７を供給しながら行うことで、研磨パッド３のドレッシング効果をより向上することができる。このため、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理を開始してから半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始するまでの間は研磨パッド３に純水供給ノズル８から純水７を供給しかつ研磨液供給ノズル１０から研磨液９を供給せず、半導体ウエハ２を研磨パッド３に接触させて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始した段階で研磨液供給ノズル１０から研磨パッド３への研磨液９の供給を開始することができる。これにより、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理の効率をより向上することができる。他の形態として、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理を開始した後、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始する前に、研磨液供給ノズル１０から研磨パッド３への研磨液９の供給を開始することもできる。図４は、他の形態のドレッサ６、研磨ヘッド５、純水供給ノズル８および研磨液供給ノズル１０の制御のタイミングを示す説明図（グラフ）である。図４は、純水供給ノズル８から研磨パッド３への純水７の供給を、研磨液供給ノズル１０から研磨パッド３への研磨液９の供給、または純水供給ノズル８および研磨液供給ノズル１０から研磨パッド３への純水７および研磨液９（の混合液）の供給に切換えるタイミングが異なること以外は、図３とほぼ同様である。図４に示されるように、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理を開始した後、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始する前に、研磨液供給ノズル１０から研磨パッド３への研磨液９の供給を開始することにより、半導体ウエハ２を研磨パッド３に接触させて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始する段階で、既に研磨パッド３に所定の時間研磨液９が供給されていた状態となるので、研磨パッド３に研磨液９がなじんだ状態で半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始することができ、半導体ウエハ２の研磨効率をより向上することができる。また、更に他の形態として、研磨パッド３のドレッシング処理の開始段階から研磨パッド３へ研磨液９を供給し、研磨パッド３に純水７および研磨液９（の混合液）、あるいは研磨液９だけを供給しながらドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理を行うこともできる。このように、半導体ウエハ２の研磨処理（ＣＭＰ処理）を開始する前にドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理を行っている間（すなわちステップＳ３の後でステップＳ４の前）に研磨パッド３に供給可能な液としては、純水７（純水７単独）、研磨液９（研磨液９単独）、または純水７および研磨液９（純水７および研磨液９の両方、混合液）を用いることができ、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理を行いながら半導体ウエハ２の研磨処理（ＣＭＰ処理）を行っている間（すなわちステップＳ４の後でステップＳ５の前）に研磨パッド３に供給可能な液としては、研磨液９（研磨液９単独）、または純水７および研磨液９（純水７および研磨液９の両方、混合液）を用いることができる。
【００３９】
また、本実施の形態は、半導体装置の製造工程における種々のＣＭＰ工程に適用することができる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で形成する際のＣＭＰ工程、半導体ウエハ（半導体素子を形成した半導体ウエハ）上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のＣＭＰ工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のＣＭＰ工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のＣＭＰ工程などにおいて適用することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、ドレッサ６を先に研磨パッド３に接触させて研磨パッド３のドレッシング処理を開始した後に、所定の時間が経過してから半導体ウエハ２を研磨パッド３に接触させて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を開始している。本実施の形態では、ドレッサ６と半導体ウエハ２とを研磨パッド３に接触させて研磨パッド３をドレッシング処理しながら半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を行った後、先に半導体ウエハ２を研磨パッド３から離れさせ、所定の時間が経過してからドレッサ６を研磨パッド３から離れさせる。
【００４１】
図５は、半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンス（フロー）を示す説明図（フローチャート）である。図６は、半導体ウエハのＣＭＰ工程におけるドレッサ６、研磨ヘッド５、純水供給ノズル８および研磨液供給ノズル１０の制御のタイミングを示す説明図（グラフ）であり、上記実施の形態１の図３に対応する。
【００４２】
本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の構成を有する半導体製造装置（研磨装置、ＣＭＰ装置）１を用いて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理が行われる。
【００４３】
本実施の形態においては、まず、ＣＭＰ処理を行うべき材料膜を表面に予め形成した半導体ウエハ２を研磨ヘッド５でチャックして保持する（ステップＳ１１）。この際、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理すべき側の主面とは逆側の主面（ここでは材料膜を形成した表面とは逆の裏面側）が研磨ヘッド５によってチャックされる。次に、研磨定盤４、研磨ヘッド５およびドレッサ６をそれぞれ回転させ、研磨液供給ノズル１０から研磨液９を研磨定盤４に貼り付けられた研磨パッド３（の表面）に供給する（ステップＳ１２）。研磨液供給ノズル１０から供給する研磨液９の流量は、流量コントローラ１４により制御される。また、この際、研磨パッド３に純水供給ノズル８および研磨液供給ノズル１０から純水７および研磨液９を供給することもできる。
【００４４】
それから、シーケンサ１５により制御された加圧コントローラ１１，１２は、待機位置Ｄ０にあるドレッサ６と待機位置Ｐ０にある研磨ヘッド５とを研磨定盤４に対して下降させて（ドレッシング処理位置Ｄ１およびＣＭＰ処理位置Ｐ１に下降させて）、研磨定盤４上に貼り付けられている研磨パッド３にドレッサ６および半導体ウエハ２を接触させ、ドレッサ６および半導体ウエハ２をそれぞれ所定の圧力で研磨パッド３に押し付ける（ステップＳ１３）。ドレッサ６の表面と研磨パッド３とがそれらの回転により摺擦されて研磨パッド３の表面がドレッシング処理され、半導体ウエハ２の表面と研磨パッド３とがそれらの回転により摺擦されて半導体ウエハ２の表面が化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）される。これにより、半導体ウエハ２の表面に形成されていたＣＭＰ処理すべき材料膜（例えば絶縁膜または導体膜）が化学的機械的研磨される。半導体ウエハ２の表面をＣＭＰ処理することにより、すなわち半導体ウエハ２の表面に形成された材料膜（ＣＭＰ処理すべき材料膜）をＣＭＰ処理することにより、例えば半導体ウエハ２に形成された素子分離用の溝に埋め込まれた埋込絶縁膜（素子分離領域）、平坦化された層間絶縁膜、層間絶縁膜に形成されたスルーホールに埋め込まれたプラグ、あるいは層間絶縁膜に形成された開口部（配線溝）に埋め込まれた埋込配線などを形成することができる。また、研磨パッド３にドレッサ６と半導体ウエハ２とを接触させ、ドレッサ６により研磨パッド３をドレッシング処理しながら半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を行うことで、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理中に半導体ウエハ２の研磨で研磨パッド３の目立てが不十分になる（研磨パッド３が摩滅などにより平滑化する）のを防止でき、研磨パッド３のドレッシング処理が十分になされた状態で半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を行うことが可能となる。すなわち、ＣＭＰ処理中の研磨パッド３のドレッシング状態を向上することができる。
【００４５】
半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を所定の時間（例えば３０〜９０秒程度）行った後、シーケンサ１５により制御された加圧コントローラ１１は研磨ヘッド５を研磨パッド３（研磨定盤４）から上昇させて（待機位置Ｐ０に上昇させて）、研磨パッド３から半導体ウエハ２を離れさせる（ステップＳ１４）。これにより、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理が終了する。そして、研磨液供給ノズル１０から研磨パッド３への研磨液９の供給を終了し、研磨パッド３に純水供給ノズル８から純水７を供給する。半導体ウエハ２のＣＭＰ処理が終了した後も、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理は継続される。
【００４６】
半導体ウエハ２が研磨パッド３から離れてから（すなわち半導体ウエハ２のＣＭＰ処理が終了してから）所定の時間が経過した後、シーケンサ１５により制御された加圧コントローラ１２はドレッサ６を研磨パッド３（研磨定盤４）から上昇させて（待機位置Ｄ０に上昇させ）、研磨パッド３からドレッサ６を離れさせる（ステップＳ１５）。これにより、研磨パッド３のドレッシング処理が終了する。ＣＭＰ処理が行われた半導体ウエハ２は研磨ヘッド５から取り外されて、次の工程（例えば洗浄工程）に送られる。
【００４７】
その後、次のＣＭＰ処理されるべき半導体ウエハが半導体製造装置１に搬送されて、上記と同様（ステップＳ１１〜Ｓ１５）にして処理される。すなわち、その半導体ウエハを研磨ヘッド５によってチャックし、研磨定盤４、研磨ヘッド５およびドレッサ６をそれぞれ回転させ、研磨液９（または研磨液９および純水７）を研磨パッド３に供給し、加圧コントローラ１１，１２によりドレッサ６および研磨ヘッド５を下降させて研磨パッド３にドレッサ６および半導体ウエハ２をそれぞれ所定の圧力で押し付け、ドレッサ６により研磨パッド３をドレッシング処理しながら、半導体ウエハの表面をＣＭＰ処理する。
【００４８】
本実施の形態では、ドレッサ６と半導体ウエハ２とを研磨パッド３に接触させて研磨パッド３をドレッシング処理しながら半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を行った後、先に半導体ウエハ２を研磨パッド３から離れさせて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を終了してから、（所定の時間が経過した後に）ドレッサ６を研磨パッド３から離れさせて研磨パッド３のドレッシング処理を終了する。半導体ウエハ２を研磨パッド３から離れさせてから５〜９０秒経過した後にドレッサ６を研磨パッド３から離れさせれば好ましく、半導体ウエハ２を研磨パッド３から離れさせてから１０〜６０秒経過した後にドレッサ６を研磨パッド３から離れさせればより好ましく、半導体ウエハ２を研磨パッド３から離れさせてから２０〜４０秒経過した後にドレッサ６を研磨パッド３から離れさせれば更に好ましい。すなわち、研磨パッド３から半導体ウエハ２を離れさせて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を終了してから、ドレッサ６を研磨パッド３から離れさせて研磨パッド３のドレッシング処理を終了するまでの時間は、好ましくは５〜９０秒、より好ましくは１０〜６０秒、更に好ましくは２０〜４０秒である。
【００４９】
半導体ウエハ２を研磨パッド３から離れさせて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を終了した後に、（所定の時間が経過してから）ドレッサ６を研磨パッド３から離れさせて研磨パッド３のドレッシング処理を終了することで、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理の終了後に、研磨パッド３を十分にドレッシング処理することができる。このため、次のＣＭＰ処理されるべき半導体ウエハを半導体製造装置１に搬送してＣＭＰ処理を行う際に、研磨パッド３が十分にドレッシング処理された状態でその半導体ウエハのＣＭＰ処理を開始することが可能となる。すなわち、ＣＭＰ処理の開始時の研磨パッド３のドレッシング状態を向上することができる。また、ドレッサ６により研磨パッド３をドレッシング処理しながら半導体ウエハ２をＣＭＰ処理することで、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理中に半導体ウエハ２の研磨で研磨パッド３の目立てが不十分になる（研磨パッド３が摩滅などにより平滑化する）のを防止できる。すなわち、ＣＭＰ処理の開始後（ＣＭＰ処理中）の研磨パッド３のドレッシング状態を向上することができる。このため、研磨パッド３が十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハのＣＭＰ処理を行うことができ、半導体ウエハの研磨効率（研磨能率、ＣＭＰ処理効率）を向上し、半導体装置の製造時間を短縮することが可能となる。また、ドレッシング処理が不十分な研磨パッドを用いて半導体ウエハのＣＭＰ処理を行うと、半導体ウエハにスクラッチ（ひっかき傷）が生じる恐れがあるが、本実施の形態では、研磨パッドが十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハのＣＭＰ処理を行うことができるので、半導体ウエハのスクラッチの原因となる異物に対するクッション効果を得ることができ、半導体ウエハにおけるスクラッチの発生を防止することができる。また、本実施の形態のように十分にドレッシング（目立て）処理された研磨パッドは、研磨剤、純水、その他薬液、あるいはそれらの混合液の保持能力が高いので、半導体ウエハの均一な研磨処理が可能となる。また、これらの効果により、半導体装置の製造歩留りを向上することが可能となる。また、半導体装置の製造コストを低減できる。
【００５０】
また、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理は、研磨パッド３に研磨液９よりも純水７を供給しながら行うことで、研磨パッド３のドレッシング効果をより向上することができる。このため、研磨パッド３にドレッサ６と半導体ウエハ２とを接触させて研磨パッド３をドレッシング処理しながら半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を行っている間は、研磨パッド３へ研磨液９、または研磨液９および純水７（の混合液）を供給し、研磨パッド３から半導体ウエハ２を離れさせて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を終了してから研磨パッド３からドレッサ６を離れさせて研磨パッド３のドレッシング処理を終了するまでは、研磨パッド３へ純水７を供給することにより、半導体ウエハ２のＣＭＰ処理の効率およびドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理の効率をより向上することができる。他の形態として、研磨パッド３にドレッサ６と半導体ウエハ２とを接触させて研磨パッド３をドレッシング処理しながら半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を行っている間は、研磨パッド３へ研磨液９、または研磨液９および純水７（の混合液）を供給し、研磨パッド３から半導体ウエハ２を離れさせて半導体ウエハ２のＣＭＰ処理を終了してから研磨パッド３からドレッサ６を離れさせて研磨パッド３のドレッシング処理を終了するまでは、研磨パッド３へ純水７および研磨液９（の混合液）、あるいは研磨液９だけを供給することもできる。このように、ドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理を行いながら半導体ウエハ２の研磨処理（ＣＭＰ処理）を行っている間（すなわちステップＳ１３の後でステップＳ１４の前）に研磨パッド３に供給可能な液としては、研磨液９（研磨液９単独）、または純水７および研磨液９（純水７および研磨液９の両方、混合液）を用いることができ、半導体ウエハ２の研磨処理（ＣＭＰ処理）を終了した後でドレッサ６による研磨パッド３のドレッシング処理を行っている間（すなわちステップＳ１４の後でステップＳ１５の前）に研磨パッド３に供給可能な液としては、純水７（純水７単独）、研磨液９（研磨液９単独）、または純水７および研磨液９（純水７および研磨液９の両方、混合液）を用いることができる。
【００５１】
また、本実施の形態は、半導体装置の製造工程における種々のＣＭＰ工程に適用することができる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で形成する際のＣＭＰ工程、半導体ウエハ（半導体素子を形成した半導体ウエハ）上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のＣＭＰ工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のＣＭＰ工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のＣＭＰ工程などにおいて適用することができる。
【００５２】
以上、本発明者によってなされた発明をその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言うまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００５４】
研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する際に、ドレッシング手段を研磨工具に接触させて研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、半導体ウエハを研磨工具に接触させて半導体ウエハの研磨処理を開始することにより、半導体装置の製造歩留りを向上することができる。
【００５５】
また、研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する際に、ドレッシング手段と半導体ウエハとを研磨工具に接触させて研磨工具をドレッシング処理しながら半導体ウエハの研磨処理を行った後、半導体ウエハを研磨工具から離れさせてから、ドレッシング手段を研磨工具から離れさせることにより、半導体装置の製造歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程に用いられる半導体製造装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンスを示す説明図である。
【図３】半導体ウエハのＣＭＰ工程におけるドレッサ、研磨ヘッド、純水供給ノズルおよび研磨液供給ノズルの制御のタイミングを示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の半導体ウエハのＣＭＰ工程におけるドレッサ、研磨ヘッド、純水供給ノズルおよび研磨液供給ノズルの制御のタイミングを示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンスを示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の半導体ウエハのＣＭＰ工程におけるドレッサ、研磨ヘッド、純水供給ノズルおよび研磨液供給ノズルの制御のタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
１  半導体製造装置
２  半導体ウエハ
３  研磨パッド
４  研磨定盤
５  研磨ヘッド
６  ドレッサ
７  純水
８  純水供給ノズル
９  研磨液
１０  研磨液供給ノズル
１１  加圧コントローラ
１２  加圧コントローラ
１３  流量コントローラ
１４  流量コントローラ
１５  シーケンサ
【図１】
2004356162.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004356162.tif 000005
【図４】
2004356162.tif 000006
【図５】
2004356162.tif 000007
【図６】
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