(57)【要約】【課題】  これまでのＣＭＰ装置の装置構成を変更しなくても、積層した異種金属膜のＣＭＰ研磨の研磨効率の向上を図る。【解決手段】  １プラテン装置構成を有するＣＭＰ研磨装置の同一プラテン上で、Ｃｕ等の配線用導電性金属の第１層金属膜と、Ｔｉ、Ｔａ等のバリア膜用導電性金属の第２層金属膜との異種金属の積層箇所をＣＭＰ研磨する。第１層金属膜研磨用スラリーで第１金属膜のＣＭＰ研磨を行った後、ウエハを研磨パッドからＣＭＰ装置の研磨部内で待避させた状態で、研磨パッドの洗浄を行い、その後待避させたウエハを戻し、第２層金属膜研磨用スラリーを供給しながら第２層金属膜のＣＭＰ研磨を行う。研磨パッドの洗浄処理を第１層金属研磨と第２層金属研磨との間に介在させることにより、第１層金属膜研磨用スラリーと第２層金属膜研磨用スラリーとが全く異なる特性を有する場合でも、１プラテン装置構成でＣＭＰ研磨を効率よく行うことができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的機械的研磨方法により積層する異種金属を研磨する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記積層する異種金属の研磨は、同一プラテン上の研磨パッドに、先に研磨する金属用の先行研磨用スラリーを供給して金属研磨を行い、その後に前記研磨パッドの洗浄を行い、その後に後に研磨する金属用の前記先行研磨用スラリーとは液性が異なる後行研磨用スラリーを供給して金属研磨を行うことを特徴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、
前記研磨パッドの洗浄は、純水またはパッド洗浄液を用いて行う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、
前記研磨パッドの洗浄と併せてコンディショニングを行う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、
前記異種金属のうち先に研磨される金属は、銅であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
化学的機械的研磨方法により積層する異種金属を研磨する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記積層する異種金属の研磨は、同一プラテン上の研磨パッドに、先に研磨する金属用の先行研磨用スラリーを供給して金属研磨を行い、その後に前記先行研磨用スラリーと液性が同一で、使用時の適性ｐＨ範囲が前記先行研磨用スラリーとは異なる後行研磨用スラリーを供給して後に研磨する金属を研磨す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、
前記化学的機械的研磨方法により研磨される異種金属のうち先に研磨される金属は、銅であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
化学的機械的研磨方法により積層する異種金属を研磨する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記積層する異種金属の研磨は、同一プラテン上の研磨パッドに、先に研磨する金属用の先行研磨用スラリーを供給して金属研磨を行い、その後に前記研磨パッドの洗浄を行い、その後に後に研磨する金属用の前記先行研磨用スラリーとは異なる砥粒を含む後行研磨用スラリーを供給して金属研磨を行うことを特徴する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの洗浄は、純水またはパッド洗浄液を用いて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの洗浄と併せて前記研磨パッドのコンディショニングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記異種金属のうち先に研磨される金属は、銅であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
化学的機械的研磨方法によりウエハに積層した異種金属を研磨する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
先行研磨用プラテン上に設けた研磨パッドに、前記異種金属のうち先に研磨する金属用の先行研磨用スラリーを供給して、前記ウエハの先行金属研磨を行い、
前記先行金属研磨の終了後に、前記研磨パッドに水を供給することなく前記ウエハを前記研磨パッドから離して、前記先行研磨用プラテンとは異なる後行研磨用プラテンに設けた研磨パッドに搬送して後行金属研磨を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記先行研磨用プラテンと前記後行研磨用プラテンとは、複数のプラテンを有する化学的機械的研磨装置の前記複数のプラテンに設定されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記後行金属研磨は、前記後行研磨用プラテンに設けた研磨パッドに、前記先行研磨用スラリーとは使用時の適性ｐＨ範囲が異なる同一液性の後行研磨用スラリーを供給して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記異種金属のうち先に研磨される金属は、銅であ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、互いに積層する配線用金属膜とバリア金属膜とのＣＭＰ研磨（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）工程に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造方法における配線技術として、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）等のバリア用導電性金属膜と、これに積層させた銅（Ｃｕ）等の配線用導電性金属膜とをスラリーを用いてＣＭＰ研磨する技術がある。
【０００３】
かかる積層金属膜のＣＭＰ研磨は、配線用導電性金属膜である第１層金属膜（上層金属膜）と、第１層金属膜に対して下層にあたるバリア用導電性金属膜である第２層金属膜（下層金属膜）とで分けて研磨処理を行っている。
【０００４】
ＣＭＰ装置としては、研磨用のプラテンを複数基有する多プラテン装置と、プラテンを１基有する１プラテン装置とがあり、多プラテン装置では複数のプラテンを使い分けて、第１層金属膜研磨と第２層金属膜研磨とでは異なるプラテンを用いてＣＭＰ研磨を行っている。
【０００５】
一方、プラテンが１基で構成される１プラテン装置では、第１層金属膜研磨終了後に、第１層金属膜研磨終了後のウエハをＣＭＰ装置外に一旦出し、その間に第１層金属膜研磨で用いていたプラテンの研磨パッドの洗浄を行い、再度、ＣＭＰ装置外に出したウエハを装置内に戻し、第１層金属膜研磨に用いた研磨パッドで第２層金属膜研磨を行っている。
【０００６】
あるいは、１台のＣＭＰ装置で異種金属膜の双方を研磨するのではなく、金属膜毎に異なるＣＭＰ装置をそれ専用にあてがう場合もある。第１層金属膜用ＣＭＰ装置と、第２層金属膜用ＣＭＰ装置をそれぞれ備えて対処する場合である。この場合にも、第１層金属膜の研磨終了後、ウエハを第１層金属膜研磨用ＣＭＰ装置外に出し、別途、第２層金属膜研磨用ＣＭＰ装置に移しかえて、第２層金属膜の研磨を行うのである。
【０００７】
このように多プラテン装置、１プラテン装置のいずれの構成のＣＭＰ装置を用いても、異種金属膜のＣＭＰ研磨に際しては、第１層金属膜研磨と第２層金属膜研磨とを分けて、多段に研磨する方式を採用している。これに対して、固定砥粒方式を採用することで、複数の工程に分けずに、一工程で一貫研磨する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００８】
また、一工程での一貫研磨に関しては、同一プラテンを使用して使用時の適性ｐＨ範囲が同一の硝酸第二鉄スラリーと蓚酸とを、Ｗ（タングステン）膜研磨用と、バリア膜のＴｉ（チタン）膜研磨用とにそれぞれ用いてＣＭＰ研磨を行う方法も提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−３２４７７２号公報（段落００２２、図１参照）
【特許文献２】特開平１０−２７０３９９号公報（段落０００６参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記積層した異種金属膜のＣＭＰ研磨に際しては、以下の課題があることに本発明者は気がついた。
【００１０】
すなわち、近年、ウエハの大口径化が進められ、生産ラインもそれに対応した設備が求められている。ウエハの大口径化に伴い、ＣＭＰ研磨ではその研磨面積が増大し、これまで以上の研磨処理の高速化が求められている。
【００１１】
しかし、研磨速度は、主に、研磨対象の金属と研磨スラリーとの兼ね合いで規定されるため、ウエハの大口径化に合わせたその高速化を、研磨速度の向上という観点から対処することは簡単には行えない。そこで、必然的に、ＣＭＰ装置のスループットを高めるという発想が必要となる。
【００１２】
高スループット化を図るに際しては、装置構成そのものを変えることもその対策の一つとして考えられるが、しかし、装置経済的観点からは、決して有効な対策とは言えない。これまでのＣＭＰ装置の構成を前提として、その運用方法を変えることで、高スループット化が図れれば、ＣＭＰ装置及びその関連機器を入れ替える等の新たな設備投資を行うことなく、高スループット化の実現が図れる。
【００１３】
本発明者は、従前の構成のＣＭＰ装置を如何に効率的に利用するかで、その高スループット化を図ることが重要と考えた。
【００１４】
本発明者は、これまで知られていた既知の構成のＣＭＰ装置における研磨処理手順を詳細に検討した。多プラテン装置構成、１プラテン装置構成を含め、また、上記特許文献１、２に開示の構成例をも含めて詳細に検討した。
【００１５】
検討に際しては、単に高スループット化が図れるか否かという観点からだけではなく、ＣＭＰの研磨品質も考慮に入れた。検討を行って行く中、積層した異種金属膜のＣＭＰ研磨には、研磨対象の金属種に応じて種々のスラリーが市販され、そのスラリーと対応する金属との組合せでウエハ面の研磨パッドへの押圧力、研磨速度等の種々の研磨条件を変える必要があり、改めてＣＭＰ研磨における研磨条件の多様性を痛感した。
【００１６】
また、半導体装置の製造分野では、製品需要の多様性に応じて、これまでの１品種大量生産から、多品種少量生産に柔軟に対応できることが求められている。ＣＭＰ研磨においても同様である。同一構成のＣＭＰ装置を用いて、種々の多様性のあるＣＭＰ研磨条件に適切に対応して、多品種少量生産に貢献できる技術が求められている。しかし、現状は、十分に対応しているとは言えない。
【００１７】
例えば、特許文献１に開示の構成は、確かに、多段に分けて研磨するそれまでの手法に比べて、一貫研磨を行うことでその高スループット化が図れる優れた発明である。しかし、固定砥粒方式を採用しているため、ＣＭＰ研磨に際して積層する異種金属膜毎に異なる砥粒を使用する研磨処理には適用できない。異なる砥粒を使い分ける方式としては、やはり遊離砥粒方式が好ましい。
【００１８】
研磨パッド上に所要の砥粒を含むスラリーを供給してＣＭＰ研磨を行う遊離砥粒方式であれば、積層する金属膜毎にアルミナ、コロイダルシリカ、フュームドシリカ等異なる砥粒を使用することができ、ＣＭＰ研磨に求められる多様性の一つである砥粒の組合せに十分に対応することができる。
【００１９】
また、特許文献２に開示の発明は、特許文献１の発明とは異なり、遊離砥粒方式を採用した積層金属膜のＣＭＰ研磨についてのものである。特許文献２では、下層の金属膜にＴｉ膜等を想定し、上層の金属膜にＷ膜を想定して、Ｔｉ膜用スラリーとＷ膜用スラリーとに、使用時の適性ｐＨ範囲が２未満という同一の特性のスラリーを用いた特殊条件下でのＣＭＰ研磨方法についての発明が開示されている。
【００２０】
確かに、固定砥粒方式とは異なり、遊離砥粒方式を採用することで、異種金属膜の各々に最適なスラリーを選択使用し、最適な研磨を行えるようにした点では極めて優れた発明である。しかし、使用時の適性ｐＨ範囲が一致したスラリーを使用する構成では、液性等の特性の異なるスラリーを使用するＣＭＰ研磨には十分に対応することはできない。
【００２１】
異種金属のＣＭＰ研磨の分野においては、互いに特性の異なるスラリーを使用することはそれ程、珍しいことではなく、ごく一般的な対応である。スラリーの液性、すなわち酸性、アルカリ性の違い、あるいは同一液性であってもそのｐＨの最適範囲等、異なる液性に関わるスラリー特性を使い分けることが求められる。
【００２２】
本発明の目的は、これまでのＣＭＰ装置の装置構成を変更しなくても、積層した異種金属膜のＣＭＰ研磨の研磨効率の向上を図れるようにすることにある。
【００２３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
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。
【００２５】
本発明による半導体装置の製造方法では、積層する異種金属のＣＭＰ研磨を、同一プラテンに設けた研磨パッド上で、間にパット洗浄を介在させることにより、相前後して行う異種金属のＣＭＰ研磨を、液性等の特性の異なるスラリーを用いて行えるようにした。
【発明の効果】
【００２６】
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。
【００２７】
これまでの装置構成を変えることなく、積層した異種金属のＣＭＰ研磨の研磨効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、１プラテン装置構成を有するＣＭＰ装置を用いて、積層する異種金属のＣＭＰ研磨工程を有する半導体装置の製造方法について説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態で使用する１プラテン装置構成を有するＣＭＰ装置の全体構成を模式的に示した平面図である。図２は、ＣＭＰ装置の研磨部の要部を模式的に示す側面図である。
【００３１】
１プラテン装置構成を有するＣＭＰ装置１００は、図１に示すように、装置内に研磨部１０、洗浄部２０がそれぞれ設けられている。併せて、装置内外とのウエハの受け渡しを行う搬入・搬出部３０も設けられている。装置内には、図１に示すように、研磨部１０と洗浄部２０、洗浄部２０と搬入・搬出部３０との間でウエハの受け渡しを行うロボット４１、４２がそれぞれ設けられている。
【００３２】
研磨部１０では、図２に示すように、モータ１１により回転させられるプラテン（定盤とも言う）１２に研磨パッド１３が設けられている。研磨パッド１３の表面に対して、ウエハＷを回転可能に保持するヘッド機構部１４が設けられている。ヘッド機構部１４は、モータ１４ａにより回転するウエハキャリア１４ｂにキャリアパッド１４ｃを介してウエハＷの研磨面を対面配置させることができるようになっている。
【００３３】
また、研磨パッド１３の上方には、複数系統のスラリー供給ライン１５にそれぞれ繋がったスラリー供給口１５ａ、１５ｂ、及び研磨パッド洗浄液供給ライン１６に繋がった洗浄液供給口１６ａが設けられている。必要に際して、研磨パット１３上に、所要のスラリー供給、研磨パッド洗浄液の供給が各々独立して行えるようになっている。
【００３４】
一方、パッドコンディショナ１７が、回転可能に構成したドレッサ１７ａを上下移動可能にアーム１７ｂの先端に保持して設けられている。ドレッサ１７ａは、研磨パッド１３のコンディショニングに際して、研磨パッド１３の側方の待機位置から、アーム１７ｂにより研磨パッド１３側に移動させることができるようになっている。
【００３５】
洗浄部２０には、図１に示すように、超音波洗浄部２１、ブラシ洗浄部２２、２３、及び乾燥部２４が、それぞれ各室に仕切られて設けられている。ＣＭＰ研磨終了後のウエハの洗浄が十分に行えるように構成されている。
【００３６】
一方、搬入・搬出部３０は、図１に示すように、装置外から研磨対象のウエハを搬入する搬入ポート３１と、ＣＭＰ研磨終了後に洗浄部２０で洗浄、乾燥されたウエハを装置外に搬出するための搬出ポート３２とから構成されている。
【００３７】
次にかかる構成の１プラテン装置構成を有するＣＭＰ装置１００を用いて、積層した異種金属のＣＭＰ研磨工程を有する半導体装置の製造方法について説明する。
【００３８】
先ず、ｐ形のＳｉウエハの主面にＭＯＳＦＥＴ等の素子を形成する。主面に形成した素子を覆うように層間絶縁膜を形成する。かかる層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、コンタクトホール内にプラグを形成する。
【００３９】
プラグ形成後、Ｗ（タングステン）等の導体膜をスパッタにより堆積する。堆積した導体膜に、レジスト膜をマスクとしてドライエッチングして第１層配線を形成する。その後、プラズマＣＶＤ法でＳｉＯ2膜（シリコン酸化膜）、薄いシリコン窒化膜、ＳｉＯ2膜を順次堆積する。
【００４０】
かかる堆積層に対して、レジスト膜をマスクにして、図３（ａ）に示すように、第１層配線５１に通じるスルーホール５２及び配線溝５３を形成する。かかるスルーホール５２、配線溝５３に、例えばデュアルダマシン法によりＣｕ埋め込みを行って第２層配線を形成する。
【００４１】
かかるＣｕ埋め込みは、図３（ｂ）に示すように、スルーホール５２、配線溝５３内にスパッタによりＴａ（タンタル）、ＴｉＮ（窒化チタン）等のバリア膜用の導電性金属膜５４を堆積し、その後、第２層配線を形成する導電性金属膜５５としてＣｕ膜５５ａ（５５）を堆積する。このようにスルーホール５２、配線溝５３では、Ｔａ等の導電性金属膜５４とＣｕ膜５５ａ等の導電性金属膜５５とが積層されて、異種金属が積層された状態となっている。
【００４２】
尚、以下のＣＭＰ研磨の説明では、Ｃｕ膜５５ａ等の導電性金属膜５５を第１層金属膜、導電性金属膜５４を第２層金属膜と呼ぶことがある。
【００４３】
この状態で、前記説明のＣＭＰ装置１００を用いて絶縁膜上に堆積した不要のバリア膜用の導電性金属膜５４、Ｃｕ膜５５ａをＣＭＰ研磨して除去し、図４（ａ）に示すうように平坦化を図る。
【００４４】
ＣＭＰ研磨による平坦化終了後は、図４（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜等で第２層配線上にキャップ膜５６を形成する。その後、第２層配線の形成と同様の工程を繰り返して第３層目以降のＣｕ埋め込み配線を複数層形成する。最終配線層はアルミニウムで形成し、バンプ電極等を形成する。
【００４５】
上記Ｃｕ埋め込み配線の形成においては、次のようにして、前記説明のＣＭＰ装置１００を用いて、本発明に係る処理手順でＣＭＰ研磨を行う。これまでの処理手順とは異なる処理手順を採用することで、装置構成を変更することなく、ＣＭＰ研磨の高スループット化を図ることができる。
【００４６】
前の工程で、上記の如くＣｕ埋め込み処理でスルーホール５２、配線溝５３内にバリア膜用の導電性金属膜５４、およびＣｕ膜５５ａが堆積された状態のウエハは、搬送用のウエハカセットに所定枚数収納されて、ロボット等の搬送手段により、ＣＭＰ装置１００の搬入ポート３１まで搬送される。
【００４７】
搬送されたウエハカセットから、ロボット４１によりウエハが一枚ずつ取り出され、ロボット４２に渡される。ロボット４２は、受け取ったウエハを研磨部１０のヘッド機構部１４を構成するウエハキャリア１４ｂに移す。ウエハキャリア１４ｂでは、真空吸着等のチャック手段でキャリアパッド１４ｃを介して、ウエハの裏面を吸着して、研磨面をプラテン１２上の研磨パッド１３面に対面するように保持して、Ｃｕ膜５５ａの研磨準備を整える。
【００４８】
図５（ａ）に、本実施の形態で説明するＣＭＰ研磨の処理手順をフロー図として示した。第１層金属膜（Ｃｕ膜）の研磨は、図５（ａ）に示すように、次のようにして行われる。すなわち、第１層金属膜研磨に適した条件の所定回転数で回転する研磨パッド１３上に、スラリー供給口１５ａから第１層金属研磨用スラリー（先に研磨する金属用の先行研磨用スラリー）が供給される。併せて、ウエハキャリア１４ｂに保持されたウエハも所定回転数で回転された状態で、研磨パッド１３上に所定圧力で押し付けられ、ＣＭＰ研磨が行われる。
【００４９】
プラテン１２上の研磨パッド１３では、先ず最初に、第１層金属膜であるＣｕ膜５５ａがＣＭＰ研磨により研磨される。第１層金属膜の研磨エンドポイントが時間あるいは研磨速度の変化等で検出されると、第１層金属膜研磨用スラリーの供給が停止される。
【００５０】
第１層金属膜研磨用スラリーの供給停止に併せて、第２層金属膜研磨用スラリー（後に研磨する金属用の後行用研磨スラリー）が、スラリー供給口１５ｂから研磨パッド１３上へ供給される。かかる第１層金属膜研磨用スラリーから第２層金属膜研磨用スラリーの供給替え時でも、ウエハはウエハキャリア１４ｂに回転保持された状態で研磨パッド１３へ押圧されて研磨状態が継続されている。
【００５１】
ウエハの研磨は、第１層金属膜研磨用スラリーから第２層金属膜研磨用スラリーに連続的に切り替えられることで、第１層金属膜の研磨から、第２層金属膜の研磨が連続的に、すなわち、研磨中断されることなく行われる。この様子を図６に示した。図６に示す場合には、第１層金属膜研磨用スラリーとしてＣｕ膜用スラリーを、第２層金属膜研磨用スラリーとしてバリア膜用スラリーを示した。
【００５２】
そのため研磨の中断を余儀なくされるＣＭＰ処理手順に比べて、格段に高スループット化が図れる。これまでのＣＭＰ研磨の処理手順では、研磨部１０で第１層金属膜のＣＭＰ研磨が終了すると、一旦ウエハはヘッド機構部１４により研磨パッド１３から離され、ロボット４２に渡される。
【００５３】
その後、洗浄部２０で一連の洗浄処理、及び防腐処理が施された状態で、ロボット４１に渡され、ＣＭＰ装置１００の外に搬出されて待機させられていた。この間に、プラテン１２側では、研磨パッド１３の洗浄が行われ、洗浄が終了した時点で、ＣＭＰ装置１００内の研磨パッド１３にウエハは戻され、第２層金属膜のＣＭＰ研磨が行われていた。
【００５４】
本実施の形態の処理手順では、前述の如く、ウエハをＣＭＰ装置１００外に出すことなく、研磨状態を維持したままの状態で研磨スラリーの供給替えを行うので、格段に高スループット化が図れる。
【００５５】
また、一旦ウエハを装置外に出す場合には洗浄処理が必要となったが、本実施の形態の処理では装置外にウエハを出さないため、かかる洗浄処理が必要なく、かかる点も高スループット化に寄与している。洗浄処理を省くことができるため、洗浄薬液の使用量の削減も図れる。
【００５６】
本実施の形態では、同一のＣＭＰ装置１００内で第１層金属膜、第２層金属膜のＣＭＰ研磨を連続的に行うため、ウエハ処理前に行う装置ランプアップのためのダミーウエハの処理時間削減も図れる。併せて、ダミーウエハの処理に使用するスラリー等の消耗材の使用量削減も図ることができる。ダミーウエハ減価消却費の削減も図れる。さらには、装置経済の観点からは、ＣＭＰ装置の設置台数の削減にも寄与することができる。
【００５７】
洗浄処理を省くことができる効果は、製品品質の面では、洗浄処理におけるスクラッチ等の製品欠陥の削減にも寄与する。
【００５８】
かかる積層した異種金属の連続ＣＭＰ研磨では、第１層金属膜研磨用スラリーと第２層金属膜研磨用スラリーとは、共に酸性、あるいは共にアルカリ性で、液性が同一であるものに適用することができる。しかし、液性は同一であっても、各々の適性ｐＨ範囲は異なっていてもよい。特許文献２に記載の如く、適性ｐＨ範囲が同一である必要はない。
【００５９】
また、使用スラリーの液性が酸性の場合には、より好ましくは、第１層金属膜研磨用スラリーより、第２層金属膜研磨用スラリーの適性ｐＨ範囲は低い方が好ましい。すなわち、第２層金属膜研磨用スラリーの方が、第１層金属膜研磨用スラリーより強酸である方が好ましい。
【００６０】
これは第１層金属膜研磨用スラリーから第２層金属膜研磨用スラリーへのスラリー替えを行った時点で、一時的に、第１層金属膜研磨用スラリーと第２層金属膜研磨用スラリーとの混在状態が発生するが、第２層金属膜研磨用スラリーの酸性度が強い方が、第１層金属膜研磨終了後の第１層金属膜研磨用スラリーの第２層金属膜の研磨に及ぼす影響を小さく抑えることができるからである。
【００６１】
使用スラリーの液性がアルカリ性の場合には、同様の理由で、第１層金属膜研磨用スラリーより第２層金属膜研磨用スラリーの方がアルカリ度が高い方が好ましい。
【００６２】
上記説明では、１プラテン装置構成を有するＣＭＰ装置１００を用いた場合について例示したが、例えば、図７に示すような、多プラテン装置構成のＣＭＰ装置２００を用いても行うことができる。
【００６３】
ＣＭＰ装置２００は、図７に示すように、研磨部と洗浄部とが互いに独立した装置となっている。研磨部では、第１プラテン２１０、第２プラテン２２０、第３プラテン２３０の３基のプラテンが設けられ、プラテン毎に独立してＣＭＰ研磨を行えるようになっている。
【００６４】
これまでは、かかるＣＭＰ装置２００は、例えば、第２プラテン２２０で研磨時間の短い第２層金属膜研磨を行い、両脇の第１プラテン２１０、第３プラテン２３０で、研磨時間の長い第１層金属膜研磨を行っていた。両脇のプラテンから交互に第１層金属膜研磨を終えたウエハを、第２プラテン２２０にロボット２４０等の搬送手段で移し、第２層金属膜研磨を行うようになっている。
【００６５】
両脇のプラテンから交互に第１層金属膜研磨を終えたウエハを第２プラテン２２０に送る処理を採用することで、洗浄処理とＣＭＰ処理との同期が図られている。すなわち、ＣＭＰ処理量に対して、洗浄処理量が間に合わずに、ＣＭＰ工程と洗浄工程の間で第２層金属膜研磨済みウエハの滞留が起きないようになっている。
【００６６】
かかる構成のＣＭＰ装置２００を用いれば、装着している全てのプラテンで、本実施の形態の連続的ＣＭＰ研磨処理を行うことができ、プラテンの数に見合った数だけ、同一内容の連続的ＣＭＰ処理を並行して行える。すなわち、第１プラテン２１０、第２プラテン２２０、第３プラテン２３０で、それぞれ図５（ａ）に示す手順のＣＭＰ研磨を並行して行うこととなる。
【００６７】
ＣＭＰ装置２００でのＣＭＰ研磨が終了したら、ロボット等の搬送手段で、別途設けた洗浄装置２５０に送って、ＣＭＰ研磨後の洗浄処理を行う。
【００６８】
尚、ＣＭＰ装置２００を用いた上記並行処理を行うに際しては、同一内容の連続的ＣＭＰ処理の開始を、プラテン毎に、順次時間をずらして開始することで、洗浄処理とＣＭＰ処理との同期を図ることができる。多プラテンの並行処理に合わせて、洗浄装置を増やす必要はない。
【００６９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、前記実施の形態１で述べた構成とは異なり、第１層金属膜研磨と第２層金属膜研磨との間に、研磨パッドの洗浄処理を設けたＣＭＰ処理について説明する。研磨パッドの洗浄処理を設けることで、第１層金属膜研磨用スラリーと全く特性の異なる第２層金属膜研磨用スラリーを用いた連続ＣＭＰ研磨を行うことができる。ＣＭＰ研磨には、前記実施の形態で説明したＣＭＰ装置１００を使用することができる。
【００７０】
図５（ｂ）に、本実施の形態で説明するＣＭＰ研磨の処理手順をフロー図として示した。第１層金属膜の研磨は、図５（ｂ）に示すように、次のようにして行われる。すなわち、第１層金属膜研磨に適した条件の所定回転数で回転する研磨パッド１３上に、スラリー供給口１５ａから第１層金属膜研磨用スラリーが供給される。併せて、ウエハキャリア１４ｂに保持されたウエハも所定回転数で回転された状態で、研磨パッド１３上に所定圧力で押し付けられ、ＣＭＰ研磨が行われる。
【００７１】
このようにしてプラテン１２上の研磨パッド１３では、先ず最初に、第１層金属膜であるＣｕ膜５５ａがＣＭＰ研磨により研磨される。第１層金属膜の研磨エンドポイントが時間あるいは研磨速度の変化等で検出されると、研磨パッド１３面への第１層金属膜研磨用スラリーの供給が停止される。
【００７２】
第１層金属膜研磨用スラリーの供給停止に併せて、洗浄液供給口１６ａから、研磨パッド洗浄液供給ライン１６を通して研磨パッド洗浄液が供給され、研磨パッド１３面上に供給された第１層金属膜研磨用スラリーが洗浄される。第１層金属膜研磨用スラリーが洗浄された後、スラリー供給口１５ｂから、第２層金属膜研磨用スラリーが供給される。
【００７３】
第１層金属膜用スラリーの供給停止、研磨パッド用洗浄液の供給、停止、第２層金属膜用スラリーの供給の一連のスラリーの供給切替え時でも、ウエハはウエハキャリア１４ｂに回転保持された状態で研磨パッド１３へ押圧されて研磨状態が継続されている。本実施の形態でも、上記の如く、第１層金属膜の研磨から第２層金属膜の研磨まで、ウエハの研磨状態が維持されているため、研磨の中断を余儀なくされるＣＭＰ処理手順に比べて、格段に高スループット化が図れる。
【００７４】
本実施の形態の構成では、ウエハの研磨が、第１層金属膜研磨終了後に、研磨パッド洗浄液で第１層金属膜研磨用スラリーが洗浄された状態で、第２層金属膜研磨用スラリーが供給されて行われるため、前記実施の形態１や、特許文献２記載の構成とは異なり、第１層金属膜研磨用スラリーと第２層金属膜研磨用スラリーとが全くスラリー特性の異なる場合に有効に適用することができる。
【００７５】
因みに、洗浄処理には、全体の処理時間との兼ね合いから１〜１００秒程度が適当である。また、研磨パッド洗浄液としては、市販のものを使用すればよく、例えば和光純薬社等から入手できる。
【００７６】
研磨パッド１３の洗浄液としては、純水を研磨パッド洗浄液として使用しても構わない。あるいは、第２層金属膜研磨に影響を及ぼさない範囲で、純水以外の薬液組成の研磨パッド洗浄液を使用しても構わない。本実施の形態では、ウエハは研磨パッドに押し付けられたままのＣＭＰ研磨が継続された状態で研磨パッド洗浄を行うため、好ましくは純水を研磨パッド洗浄液として用いるとよい。
【００７７】
本実施の形態では、研磨パッドの洗浄を介在させるので、例えば、第１層金属膜研磨用スラリーと第２層金属膜研磨用スラリーとは、いずれか一方が酸性で、他方がアルカリ性の場合に有効に適用することができる。また、第１層金属膜研磨用スラリーに使用する砥粒が、第２層金属膜研磨用スラリーに使用される砥粒と異なる場合に有効に使用することができる。さらには、液性と砥粒の双方において、第１層金属膜研磨用スラリーと第２層金属膜研磨用スラリーとが全く異なる場合に適用することができる。かかる適用は、前記実施の形態１や特許文献２記載の構成では、全く適用できないものである。
【００７８】
また、同一液性であっても、第１層金属膜研磨用スラリーの方が、第２層金属膜研磨用スラリーより極端に酸性度が高く、且つ使用量が大量の場合には、すなわち、第１層金属膜研磨用スラリーのｐＨ≪第２層金属膜研磨用スラリーのｐＨの場合には、前記実施の形態１を適用する場合よりも、本実施の形態を適用する方が好ましい。
【００７９】
第１層金属膜としてＣｕ膜を想定する場合の第１層金属膜研磨用スラリーとしては、日立化成社製等の市販のものを使用することができる。また、第２層金属膜研磨用スラリーにも、日立化成社製等の市販のものを使用することができる。
【００８０】
本実施の形態の処理手順では、前述の如く、ウエハをＣＭＰ装置１００外に出すことなく、研磨状態を維持したままの状態で研磨スラリーの供給替えを行うので、格段に高スループット化が図れる。
【００８１】
また、一旦ウエハを装置外に出す場合には洗浄処理が必要となったが、本実施の形態の処理では装置外にウエハを出さないため、かかる洗浄処理が必要なく、かかる点も高スループット化に寄与している。洗浄処理を省くことができるため、洗浄薬液の使用量の削減も図れる。
【００８２】
本実施の形態では、同一のＣＭＰ装置１００内で第１層金属膜、第２層金属膜のＣＭＰ研磨を連続的に行うため、ウエハ処理前に行う装置ランプアップのためのダミーウエハの処理時間削減も図れる。併せて、ダミーウエハの処理に使用するスラリー等の消耗材の使用量削減も図ることができる。ダミーウエハ減価消却費の削減も図れる。さらには、装置経済の観点からは、ＣＭＰ装置の設置台数の削減にも寄与することができる。洗浄処理を省くことができる効果は、製品品質の面では、洗浄処理におけるスクラッチ等の製品欠陥の削減にも寄与する。
【００８３】
上記説明では、１プラテン装置構成のＣＭＰ装置１００を用いた場合について例示したが、例えば、図７に示すような、多プラテン装置構成のＣＭＰ装置２００を用いても、前記実施の形態１で説明した要領で行うことができる。すなわち、ＣＭＰ装置２００を用いて、装着している全てのプラテンで、図５（ｂ）に示す手順で連続的ＣＭＰ研磨を行うことができ、プラテンの数分、同一内容の連続的ＣＭＰ処理が並行して行える。
【００８４】
かかる並行処理を行うに際しても、前記実施の形態１と同様に、同一内容の連続的ＣＭＰ処理の開始を、プラテン毎に、順次時間をずらして開始することで、洗浄処理とＣＭＰ処理との同期を図ることができる。多プラテンの並行処理に合わせて、洗浄装置を増やす必要もない。
【００８５】
本実施の形態におけるＣＭＰ処理手順に基づく高スループット化は、図８に示すように、研磨対象の異種金属、使用スラリー等の研磨条件を同一に揃えた状態で、多プラテン装置構成のＣＭＰ装置を用いた場合よりも、約１．３倍のスループットの向上が図れた。
【００８６】
また、ＣＭＰ研磨の研磨品質については、図９に示すように、付着パーティクルやスクラッチに関しても多プラテン装置構成のＣＭＰ装置を用いた場合よりも約１／１０に削減している。ウエハ欠陥に関しては図１０に示すように約１／３に、Ｃｕ拡散による汚染（コンタミネーション）については図１１に示すように１〜２桁も、多プラテン装置構成のＣＭＰ装置を用いた場合よりも削減することができる。
【００８７】
（実施の形態３）
前記実施の形態１、２の構成では、ウエハは、第１層金属膜研磨から第２層金属膜研磨に至るまで、研磨パッド１３に接触して研磨状態が継続された連続的ＣＭＰ研磨の場合について説明したが、本実施の形態では、第１層金属膜研磨終了後に、第２層金属膜研磨に移行する際に、一時的にウエハを研磨パッド上から待避させる処理手順を介在させた場合について説明する。
【００８８】
図５（ｃ）に、本実施の形態で説明するＣＭＰ研磨の処理手順をフロー図として示した。第１層金属膜の研磨は、図５（ｃ）に示すように、次のようにして行われる。すなわち、第１層金属膜研磨に適した条件の所定回転数で回転する研磨パッド１３上に、スラリー供給口１５ａから第１層金属膜研磨用スラリーが供給される。併せて、ウエハキャリア１４ｂに保持されたウエハも所定回転数で回転された状態で、研磨パッド１３上に所定圧力で押し付けられ、ＣＭＰ研磨が行われる。
【００８９】
このようにしてプラテン１２上の研磨パッド１３では、先ず最初に、第１層金属膜であるＣｕ膜５５ａがＣＭＰ研磨により研磨される。第１層金属膜の研磨エンドポイントが時間あるいは研磨速度の変化等で検出されると、ウエハキャリア１４ｂが上昇してウエハの研磨面が研磨パッド１３から離される。
【００９０】
その後、ウエハは、ウエハキャリア１４ｂに保持させた状態で第１層金属膜面に、０．０１〜１％のＢＴＡで防腐処理を施して、一時待避させられる。一時待避中は、ウエハはウエハキャリア１４ｂに保持された状態で、研磨室内で待機している。第１層金属膜としてＣｕ膜を想定すると、かかるＢＴＡによる防腐処理は１〜１００秒程度かかる。
【００９１】
一時待避中に、研磨パッド１３面では、第１層金属膜研磨用スラリーの供給が停止され、洗浄液供給口１６ａから、研磨パッド洗浄液供給ライン１６を通して研磨パッド洗浄液が供給され、研磨パッド１３面上の第１層金属膜研磨用スラリーが一掃される。第１層金属膜研磨用スラリーが一掃された後、スラリー供給口１５ｂから、第２層金属膜研磨用スラリーが供給される。
【００９２】
尚、ウエハの一時待避中は、研磨パッド１３の研磨パッド洗浄液のしぶき等がかからない位置に待機させられている。
【００９３】
一時待避させられていたウエハは、再度、研磨パッド１３側に移動させられ、第２層金属膜のＣＭＰ研磨条件に合わせた所定回転数で回転し、スラリー供給口１５ｂから第２層金属膜研磨用スラリーが供給される研磨パッド１３上に戻される。ウエハキャリア１４ｂに保持されたウエハも所定回転数で回転された状態で、研磨パッド１３上に所定圧力で押し付けられ、第２層金属膜のＣＭＰ研磨が行われる。
【００９４】
かかる積層した異種金属の一連のＣＭＰ研磨は、第１層金属膜研磨及び第２層金属膜研磨が、同一プラテン１２の研磨パッド１３を用いて行われているが、装置外に一旦ウエハを出すこれまでの処理手順とは異なり、ウエハの一時待避が研磨室内で行われている。
【００９５】
本実施の形態では、ウエハの研磨が、第１層金属膜研磨終了後に防腐処理が施された状態で一時待避させられ、待避中に研磨パッド洗浄液で第１層金属膜研磨用スラリーが洗浄された状態で、第２層金属膜研磨用スラリーが供給されて行われるため、前記実施の形態２のウエハの研磨の継続状態で研磨パッドの洗浄を行う場合に比べて、研磨パッドの洗浄の質が高く、ＣＭＰ研磨終了後の品質の観点からは、優れた効果を有する。
【００９６】
研磨パッド洗浄液の第２層金属膜研磨への影響を発生させないようにすることができる。また、研磨パッド１３に対しては、研磨パッド洗浄と併せて、パッドコンディショナ１７によるコンディショニングを行ってもよい。
【００９７】
本実施の形態の適用は、前記実施の形態１や、特許文献２記載の構成とは異なり、第１層金属膜研磨用スラリーと第２層金属膜研磨用スラリーとが全くスラリー特性の異なる場合に有効に適用することができる。
【００９８】
例えば、第１層金属膜研磨用スラリーと第２層金属膜研磨用スラリーとは、いずれか一方が酸性で、他方がアルカリ性の場合に有効に適用することができる。また、第１層金属膜研磨用スラリーに使用する砥粒が、第２層金属膜研磨用スラリーに使用される砥粒と異なる場合に有効にも使用することができる。さらには、液性と砥粒の双方において、第１層金属膜研磨用スラリーと第２層金属膜研磨用スラリーとが全く異なる場合に適用することができる。かかる適用は、前記実施の形態１や特許文献２記載の構成では、全く対応できないものである。
【００９９】
第１層金属膜研磨用スラリーの残存状態、あるいはスラリーと第１層金属膜とで形成される研磨錯体が痕跡程度でも第２層金属膜研磨に影響を及ぼすような場合には、本実施の形態で説明した待避させる処理を含むＣＭＰ研磨は特に有効である。
【０１００】
上記説明では、１プラテン装置構成のＣＭＰ装置１００を用いた場合について例示したが、例えば、図７に示すような、多プラテン装置構成のＣＭＰ装置２００を用いても行うことができる。かかるＣＭＰ装置２００では、装着している全てのプラテンで、本実施の形態で説明した連続的ＣＭＰ研磨を行うことができ、プラテンの数に見合った分、同一内容の連続的ＣＭＰ処理が並行して行える。
【０１０１】
かかる並行処理を行うに際しても、前記実施の形態１と同様に、同一内容の連続的ＣＭＰ処理の開始を、プラテン毎に、順次時間をずらして開始することで、洗浄処理とＣＭＰ処理との同期を図ることができる。多プラテンの並行処理に合わせて、洗浄装置を増やす必要はない。
【０１０２】
本実施の形態の処理手順を採用した効果については、スループットに関しては、図８に示すように、ＢＴＡを用いた防腐処理を施すため、かかる防腐処理を施さない多プラテン装置構成や１プラテン装置構成のＣＭＰ装置を用いた場合よりも劣るが、ＣＭＰ研磨の研磨品質については、図９、１０、１１に示すように、多プラテン装置構成のＣＭＰ装置の場合よりも格段に優れている。
【０１０３】
図９に示すように、付着パーティクルやスクラッチに関しては多プラテン装置構成のＣＭＰ装置を用いた場合よりも約１／１０未満に削減している。ウエハ欠陥に関しては図１０に示すように約１／２に、Ｃｕ拡散による汚染（コンタミネーション）については図１１に示すように１〜２桁も、多プラテン装置構成のＣＭＰ装置を用いた場合よりも削減することができる。
【０１０４】
本実施の形態の応用としては、図５（ｄ）に示すように、第２層金属膜研磨の終了後に、第１層金属膜研磨終了後におけるウエハ待避と同様の要領でウエハを待避させ、その待避中に研磨パッドの洗浄を行い、第１層金属膜研磨用スラリー、第２層金属膜研磨用スラリーとは異なる仕上げ用研磨スラリーを用いて２次研磨するようにしても構わない。かかる２次研磨により、スクラッチ、デイッシング、エロージョンの修復に、２次研磨用のプラテンを別途設ける等の装置対策を施すことなく対応することができる。
【０１０５】
（実施の形態４）
本実施の形態では、多プラテン装置構成のＣＭＰ装置を用いて、ＣＭＰの連続研磨を行う方法について説明する。本実施の形態では、図１２に示す構成のＣＭＰ装置３００を使用する。
【０１０６】
ＣＭＰ装置３００は、図１２に示すように、図１に示すＣＭＰ装置１００と同様に、研磨部１０、洗浄部２０、搬入・搬出部３０を有している。ウエハの受け渡し用に、ロボット４１、４２も同様に設けられている。
【０１０７】
研磨部１０には、第１プラテン３１０、第２プラテン３２０、第３プラテン３３０が、回転ヘッド機構部３４０を中心にして同一円周上に固定して設けられ、多プラテン装置構成となっている。ロボット４２とのウエハの受け渡し箇所には、研磨用ウエハステーション３１０ａ、研磨終了用ウエハステーション３３０ａがそれぞれ設けられている。
【０１０８】
回転ヘッド機構部３４０には、各々独立してモータ回転及び上下動可能なウエハキャリア３４１、３４２、３４３、３４４が設けられている。回転ヘッド機構部３４０の回転により、各々のウエハキャリア３４１、３４２、３４３、３４４が、位置固定された第１プラテン３１０、第２プラテン３２０、第３プラテン３３０を順に、一定のタクトタイムで巡ることができるようになっている。
【０１０９】
各々の各プラテンでは、その上に研磨パッドが設けられ、かかる研磨パッド上に研磨用スラリーを供給するスラリー供給ライン１５、研磨パッドのコンディショニングを行うパッドコンディショナ１７がそれぞれ設けられている。
【０１１０】
図１３（ａ）には、かかる構成のＣＭＰ装置３００を用いたＣＭＰ研磨の処理手順をフロー図として示した。第１金属膜のＣＭＰ研磨は、次のようにして行われる。すなわち、第１層金属膜研磨に適した条件の所定回転数で回転する第１プラテン３１０上の研磨パッド上に、スラリー供給ライン１５から第１層金属膜研磨用スラリーが供給される。併せて、ウエハキャリア３４１に保持されたウエハも所定回転数で回転された状態で、研磨パッド上に所定圧力で押し付けられ、ＣＭＰ研磨が行われる。
【０１１１】
このようにして第１プラテン３１０上の研磨パッドでは、先ず最初に、第１層金属膜であるＣｕ膜５５ａがＣＭＰ研磨により研磨される。所定時間第１層金属膜の研磨が行われたのち、ウエハキャリア３４１が上昇してウエハが第１プラテン３１０上から離される。その後、回転ヘッド機構部３４０が回転して、ウエハは第２プラテン３２０上に移動し、ウエハキャリア３４１が下降して第２プラテン上の研磨パッドに所定圧力で押圧させられ所定のＣＭＰ研磨が行われる。
【０１１２】
第２プラテン３２０側では第１層金属膜のＣＭＰ研磨が引き続き行われ、研磨が終了すると、上記説明と同様の要領で、回転ヘッド機構部３４０の回転によりウエハは第２プラテン３２０側の研磨パッドから離され、第３プラテン３３０側に移動させられる。第３プラテン３３０側の研磨パッド上で第２層金属膜の研磨が行われる。第１プラテン３１０、第２プラテン３２０側で、第１層金属膜のＣＭＰ研磨を分けて行ったのは、ＣＭＰ研磨時間の短い第２層金属膜研磨の処理時間に回転ヘッド機構部３４０の回転のタクトタイムを合わせるためである。
【０１１３】
第３プラテン３３０で第２層金属膜の研磨が終了すると、回転ヘッド機構部３４０によりウエハは第３プラテン３３０側から研磨終了用ウエハステーション３３０ａに移される。ウエハを移し終えたウエハキャリア３４１は、研磨用ウエハステーション３１０ａで新たなウエハを保持し、再び第１プラテン３１０側に移動して第１層金属膜のＣＭＰ研磨を行う。
【０１１４】
このようにして、研磨用ウエハの保持、第１プラテン３１０側での第１層金属膜研磨、第２プラテン３２０側での第１層金属膜研磨、第３プラテン３２０側での第２層金属膜研磨、研磨終了用ステーションへのウエハの渡しが、各々のウエハキャリア３４１、３４２、３４３、３４４で順次繰り返し行われ、枚葉式に多プラテン装置構成のＣＭＰ装置３００でＣＭＰ研磨が行われる。
【０１１５】
本実施の形態では、図１３（ａ）に示すように、第１プラテン３１０側、第２プラテン３２０側、第３プラテン３３０側で、ウエハはそれぞれ研磨パッドから、これまでのＣＭＰ処理では行われていた水の供給を行うことなく離される。そのため、かかる水供給処理を省いた分、同様の多プラテン装置構成を有するＣＭＰ処理に比べて、高スループット化を図ることができた。
【０１１６】
このようにして一連の第１層金属膜のＣＭＰ研磨、第２層金属膜のＣＭＰ研磨が終了したウエハは、研磨終了用ウエハステーション３３０ａに移され、ロボット４２により洗浄部２０に搬送される。洗浄部２０では、インプットステーション２０ａ、パススルー２０ｂを通して、超音波洗浄部２１、ブラシ洗浄部２２、２３、乾燥部２４を経て、アウトプットステーション２５に送られる。
【０１１７】
アウトプットステーション２５から、洗浄終了後のウエハがロボット４１により、搬入・搬出部３０のポートから装置外に出され、次工程に送られる。装置外に搬出する前には、膜厚測定部３５０でＣＭＰ研磨後の膜厚が所定通りになっているか検査が行われる。
【０１１８】
ウエハのＣＭＰ装置３００への搬入は、搬入・搬出部３０部に搬送されたウエハカセットから、一枚ずつウエハをロボット４１が取り出し、ロボット４２に渡し、ロボット４２から各ウエハキャリア３４１等に渡されて行われる。
【０１１９】
本実施の形態で説明した水を供給することなくウエハを研磨パッドから離す処理手順は、図７に示すＣＭＰ装置２００でも、図１３（ｂ）に示すように、実行することができる。すなわち、ＣＭＰ装置２００の第１プラテン２１０、第２プラテン２２０、第３プラテン２３０の各々の研磨パッドからウエハを離す際に適用することができ、ＣＭＰ装置２００を用いたＣＭＰ研磨の高スループット化を図ることができる。
【０１２０】
以上、本発明者によってなされた発明を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いうまでもない。
【０１２１】
例えば、前記説明では、第１層金属膜としてＣｕ膜を想定した場合を例に挙げて説明したが、Ｗ、Ａｌ（アルミニウム）等のＣｕ以外の金属にも当然に適用することができる。
【０１２２】
また、前記説明では、異種金属が２層に積層した場合を例に挙げて説明したが、３層以上に積層した場合にも当然に適用することができる。例えば、バリア膜用に２種の金属を積層させ、その上に配線用の金属を積層させる構成にも適用できる。
【０１２３】
研磨用スラーとして砥粒を含むスラリーばかりではなく、水スラリーを使用しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、例えば、メモリー、システムＬＳＩ、液晶ＬＣＤ、記憶用ディスク等の積層した異種金属のＣＭＰ研磨を行う半導体装置等の製造分野で有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の一実施の形態で使用する１プラテン装置構成のＣＭＰ装置を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態で使用するＣＭＰ装置の研磨部の要部を模式的に示す側面図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施の形態の手順のＣＭＰ研磨を適用する異種金属の積層箇所を示す要部断面図であり、（ｂ）は異種金属の積層状態を示す要部断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の一実施の形態の手順のＣＭＰ研磨を適用して平坦化を図った様子を示す要部断面図であり、（ｂ）はＣｕ膜上にキャップ膜を形成した状態を示す要部断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の一実施の形態の手順をそれぞれ示すフロー図である。
【図６】ＣＭＰ研磨の状態を継続しながら、スラリー替えを行っている様子を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態で使用する多プラテン装置構成のＣＭＰ装置の全体構成を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明のスループットの効果をグラフ形式で示す説明図である。
【図９】本発明の粒子付着とスクラッチに関する研磨品質の効果をグラフ形式で示す説明図である。
【図１０】本発明のウエハ欠陥に関する効果をグラフ形式で示す説明図である。
【図１１】本発明のＣｕ汚染に関する効果をグラフ形式で示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施の形態で使用する多プラテン装置構成のＣＭＰ装置の全体構成を模式的に示す平面図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、多プラテン装置構成のＣＭＰ装置で本発明の一実施の形態の手順を実施する場合のフロー図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０      研磨部
１１      モータ
１２      プラテン
１３      研磨パッド
１４      ヘッド機構部
１４ａ    モータ
１４ｂ    ウエハキャリア
１４ｃ    キャリアパッド
１５      スラリー供給ライン
１５ａ    スラリー供給口
１５ｂ    スラリー供給口
１６      研磨パッド洗浄液供給ライン
１６ａ    洗浄液供給口
１７      パッドコンディショナ
１７ａ    ドレッサ
１７ｂ    アーム
２０      洗浄部
２０ａ    インプットステーション
２０ｂ    パススルー
２１      超音波洗浄部
２２      ブラシ洗浄部
２３      ブラシ洗浄部
２４      乾燥部
２５      アウトプットステーション
３０      搬入・搬出部
３１      搬入ポート
３２      搬出ポート
４１      ロボット
４２      ロボット
５１      第１層配線
５２      スルーホール
５３      配線溝
５４      導電性金属膜
５５      導電性金属膜
５５ａ    Ｃｕ膜
５６      キャップ膜
１００    ＣＭＰ装置
２００    ＣＭＰ装置
２１０    第１プラテン
２２０    第２プラテン
２３０    第３プラテン
２４０    ロボット
２５０    洗浄装置
３００    ＣＭＰ装置
３１０    第１プラテン
３１０ａ  研磨用ウエハステーション
３２０    第２プラテン
３３０    第３プラテン
３３０ａ  研磨終了用ウエハステーション
３４０    回転ヘッド機構部
３４１    ウエハキャリア
３４２    ウエハキャリア
３４３    ウエハキャリア
３４４    ウエハキャリア
３５０    膜厚測定部
Ｗ        ウエハ
【図１】
2005051076.tif 000003
【図２】
2005051076.tif 000004
【図３】
2005051076.tif 000005
【図４】
2005051076.tif 000006
【図５】
2005051076.tif 000007
【図６】
2005051076.tif 000008
【図７】
2005051076.tif 000009
【図８】
2005051076.tif 000010
【図９】
2005051076.tif 000011
【図１０】
2005051076.tif 000012
【図１１】
2005051076.tif 000013
【図１２】
2005051076.tif 000014
【図１３】
2005051076.tif 000015