(57)【要約】【課題】研磨装置の研磨パッドの直径を小さくすることで、研磨パッドに必要なコストを低減する。【解決手段】研磨装置１０は、半導体ウエハ１２を押圧・保持する研磨ヘッド１１と、研磨ヘッド１１と同じ直径を有し、半導体ウエハ１２の表面を研磨する一対の研磨パッド１５、１９と、半導体ウエハ１２の周辺部研磨用の小径の研磨パッド２２とを有する。半導体ウエハ１２の研磨に際しては、双方の研磨パッド１５、１９で半導体ウエハ１２を支持し、一方の研磨パッド１５を回転させスラリ供給口からスラリを供給し、他方の研磨パッド１９は停止させてスラリ供給口から純水を供給することで、一方の研磨パッド１５を用いた研磨を行う。【選択図】図１
2007331093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを回転可能に保持する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに保持されたウエハの被研磨面にそれぞれ接触して併置される第１及び第２の研磨パッドとを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記研磨ヘッドの直径と、前記第１及び第２の研磨パッドの少なくとも一方の直径とがほぼ等しい、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記第１の研磨パッドの直径と前記第２の研磨パッドの直径とが等しい、請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記第１の研磨パッドの直径が前記研磨ヘッドの直径にほぼ等しく、前記第２の研磨パッドの直径が前記研磨ヘッドの直径よりも小さい、請求項２に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記ウエハの被研磨面に接触して、前記第１及び第２の研磨パッドに併置され、該第１及び第２の研磨パッドの直径よりも小さな直径を有する第３の研磨パッドを更に備え、該第３の研磨パッドは、前記研磨ヘッドに保持されたウエハの被研磨面の周辺部を研磨可能である、請求項１〜４の何れか一に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記第１の研磨パッドの材質と前記第２の研磨パッドの材質とが異なる、請求項１〜５の何れか一に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の研磨パッドの回転方向を検出し、前記第１及び第２の研磨パッドの回転方向が互いに逆方向である場合には、前記第１及び第２の研磨パッドによる研磨レートが互いに等しくなるように、前記第１及び／又は第２の研磨パッドの回転数を制御する制御部を有する、請求項１〜６の何れか一に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の研磨パッドの表面をそれぞれ研削する第１及び第２のドレッサを有し、前記制御部は、前記第１及び／又は第２の研磨パッドの回転数に加えて、前記第１及び／又は第２のドレッサの回転方向、回転数、及び、圧力を制御する、請求項７に記載の研磨装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一に記載の研磨装置を用いてウエハを研磨する方法であって、
前記第１の研磨パッドを回転させると共に、該第１の研磨パッドの表面にスラリを供給し、前記第２の研磨パッドの回転を停止させると共に、該第２の研磨パッドの表面に純水を供給する第１のステップを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項１０】
前記第１の研磨パッドの回転を停止させると共に、該第１の研磨パッドの表面に純水を供給し、前記第２の研磨パッドを回転させると共に、該第２の研磨パッドの表面にスラリを供給する第２のステップを更に有する、請求項９に記載の研磨方法。
【請求項１１】
前記第１のステップでの前記第１の研磨パッドの回転方向と、前記第２のステップでの前記第２の研磨パッドの回転方向とが互いに異なる、請求項１０に記載の研磨方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２のステップのそれぞれが、前記研磨ヘッドの回転方向が互いに異なる２つのステップを有する、請求項１１に記載の研磨方法。
【請求項１３】
請求項１〜８の何れか一に記載の研磨装置を用いてウエハを研磨する方法であって、前記第１及び第２の研磨パッドを回転させると共に、該第１及び第２の研磨パッドの表面にスラリを供給することを特徴とする研磨方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の研磨パッドの回転方向が互いに逆方向である、請求項１３に記載の研磨方法。
【請求項１５】
研磨の途中で前記研磨ヘッドの回転方向を反転させる、請求項１４に記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置に関し、更に詳しくは、ウエハを研磨する研磨装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、パターンを加工する際に要求される半導体装置表面の平坦度レベルは、半導体装置の微細化とともに厳しくなっている。従来は、ＳＯＧ（spin on glass）等の塗布膜や、ＢＰＳＧ膜を高温にてアニールするリフローなど、埋め込み膜の改善によって、要求される平坦度レベルへの対応がなされてきた。半導体装置の加工ルールがより微細になった現在では、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）技術を用いた直接研磨装置が一般的に使用されるようになっている。
【０００３】
ＣＭＰプロセスは、半導体ウエハ表面の段差を解消する上では有効であるものの、研磨後の被研磨膜の面内均一性がばらつくことが知られている。特に近年では、半導体装置は３００ｍｍウエハといった大口径ウエハ上で加工されるようになり、いかに被研磨膜の均一性向上を図るかが重要になってきている。ＣＭＰを用いる研磨装置は、例えば特許文献１及び２に記載がある。
【０００４】
図面を参照して、従来の研磨装置について説明する。図５及び図６はそれぞれ、一般的な従来の研磨装置の断面図及び平面図を示す。研磨装置１００は、半導体ウエハ１２を裏面から押圧しつつ保持する研磨ヘッド１１と、半導体ウエハ１２の表面側を研磨する研磨パッド１５と、研磨パッド１５の表面を研削処理するドレッサ１８と、研磨パッド１５と半導体ウエハ１２との間に研磨剤となるスラリを供給するスラリ供給口（ノズル）１７とから基本的に構成される。
【０００５】
研磨ヘッド１１は、リテーナリング１３で半導体ウエハ１２をウエハ面内方向に保持しつつ、メンブレン１４を利用して半導体ウエハ１２を裏面から押圧し、自転により半導体ウエハ１２を回転させる。研磨パッド１５は、例えば半導体ウエハ１２と同じ方向に自転しつつ、半導体ウエハ１２の表面を研磨する。研磨に際しては、スラリ供給口１７から、研磨パッド１５と半導体ウエハ１２の表面との間に研磨材を含むスラリが供給される。スラリは、研磨パッド１５の回転によって研磨パッド１５の表面上を均一に流れ、このスラリの供給によってウエハの研磨が可能になる。ウエハの研磨中に、研磨パッド１５の凹部が目詰まりすると、ドレッサ１８が起動し、ドレッサ１８によって、研磨パッド１５の表面が切削処理される。周辺加圧部１６は、ウエハの周辺部を押圧し、ウエハ周辺部で発生しがちな面内不均一性を解消する。
【０００６】
研磨パッド１５には、上記のように、ウエハ研磨に際して回転運動が与えられる。このとき、研磨パッド１５の中心は静止しており、その部分では研磨レートが０となる。このため、研磨パッド１５の中心を避けた半径上で、半導体ウエハ１２の研磨が行われる。従って、研磨パッド１５の直径は、半導体ウエハ１２とほぼ同径である研磨ヘッド１１の直径の２倍以上である。つまり、研磨パッド１５上における半導体ウエハ１２の処理エリアは、研磨パッド１５の総面積の２５％以下となる。
【特許文献１】特表２００３−５２１１１７号公報
【特許文献２】特開２００１−２５９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、ＣＭＰプロセスでは、研磨パッドの中心を避けた、研磨パッドの半径上で研磨処理を行う必要があり、ウエハサイズの増大に比例して研磨パッドのサイズが拡大する結果、研磨パッドのコストが上昇する。
【０００８】
またＣＭＰプロセスでは、研磨レート及び加工対象膜の面内均一性の安定化を図るため、ドレッサで研磨パッドの表面を切削加工する必要がある。研磨パッドのサイズが拡大すると、切削加工の安定化が困難になると共に、ドレッサの使用頻度が増大し、ドレッサの寿命が低下するため、更に研磨コストが上昇する。
【０００９】
更に、ＣＭＰプロセスでは、加工対象の薄膜に応じて研磨パッド及びスラリーを選択する必要があり、その都度、加工対象の薄膜に適合した専用の研磨装置にウエハを搬送している。この搬送に必要な時間のために、製造プロセスにおけるスループットが低下する。更に、ＣＭＰによる研磨後の膜厚の面内均一性は、ウエハ周辺部では特に低いため、研磨ヘッド内の周辺加圧部による荷重調整のみでは、調整が不十分となり、必要な面内均一性が得られない事態も生じている。
【００１０】
上記従来のＣＭＰプロセスの問題点に鑑み、研磨パッドのサイズの増大を抑え、これにより研磨パッドのコストを低減することで、ウエハ研磨のコスト低減が可能な研磨装置及び研磨方法を提供することを第１の目的とする。
【００１１】
更に、本発明は、上記第１の目的を達成した上で、ウエハ周辺部での膜厚の面内均一性の向上を可能とする研磨装置を提供することを第２の目的とする。
【００１２】
また、本発明は、上記第１の目的を達成した上で、異なる加工対象にも適用可能な研磨装置を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記第１の目的を達成するために、本発明の研磨装置は、ウエハを回転可能に保持する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに保持されたウエハの被研磨面にそれぞれ接触して併置される第１及び第２の研磨パッドとを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第１の態様に係る研磨方法は、上記本発明の研磨装置を用いてウエハを研磨する方法であって、前記第１の研磨パッドを回転させると共に、該第１の研磨パッドの表面にスラリを供給し、前記第２の研磨パッドの回転を停止させると共に、該第２の研磨パッドの表面に純水を供給する第１のステップを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の態様に係る研磨方法は、上記本発明の研磨装置を用いてウエハを研磨する方法であって、前記第１及び第２の研磨パッドを回転させると共に、該第１及び第２の研磨パッドの表面にスラリを供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の研磨装置は、研磨ヘッドに保持されたウエハの被研磨面にそれぞれ接触して併置される第１及び第２の研磨パッドを備える構成により、これら第１及び第２の研磨パッドの寸法が従来の研磨パッドの寸法に比して格段に小さく抑えられるので、研磨レートを従来と同様に維持しつつ、研磨パッドのコストが低減でき、ひいては研磨コストが低減できる。
【００１７】
本発明の第１の態様に係る研磨方法では、第１の研磨パッドのみを用いて研磨を行い、第２の研磨パッドを停止させておくことにより、小さな寸法の研磨パッドを用いて研磨を行うことを可能にし、研磨パッドの取り替えに必要なコストを低減する。
【００１８】
本発明の第１の態様に係る研磨方法では、前記第１の研磨パッドの回転を停止させると共に、該第１の研磨パッドの表面に純水を供給し、前記第２の研磨パッドを回転させると共に、該第２の研磨パッドの表面にスラリを供給する第２のステップを更に有してもよい。この場合、前記第１のステップでの前記第１の研磨パッドの回転方向と、前記第２のステップでの前記第２の研磨パッドの回転方向とが互いに異なることが好ましい。ウエハの目合せマークの双方の縁部に肩削れを形成し、目合せマークの対称性を向上させて、リソグラフィ工程における位置合せ精度を向上できる。
【００１９】
上記の場合、前記第１及び第２のステップのそれぞれが、前記研磨ヘッドの回転方向が互いに異なる２つのステップを有することがより好ましい。１枚のウエハの研磨に対して、ウエハの表面に対する研磨パッドの研磨面の移動を双方向で打ち消すようにすることによって、目合せマークの双方の縁部を均等に研磨して、目合せマーク形状の対称性を更に向上させることが出来る。
【００２０】
本発明の第２の態様に係る研磨方法では、第１及び第２の研磨パッドの双方を用いて研磨を行うことにより、研磨におけるスループットの向上が可能になる。
【００２１】
本発明の第２の態様に係る研磨方法では、前記第１及び第２の研磨パッドの回転方向が互いに逆方向であることが好ましい。ウエハの目合せマークの双方の縁部に肩削れを形成し、目合せマークの対称性を向上できる。この場合、研磨の途中で前記研磨ヘッドの回転方向を反転させることがより好ましい。目合せマークの双方の縁部を均等に研磨して、目合せマーク形状の対称性を更に向上させることが出来る。
【００２２】
本発明の研磨装置では、前記研磨ヘッドの直径と、前記第１及び第２の研磨パッドの少なくとも一方の直径とがほぼ等しい構成が採用できる。この場合、前記少なくとも一方の研磨パッドのサイズを従来に比して小さく抑えることで、研磨パッドのコストを低減する。
【００２３】
また、前記第１の研磨パッドの直径と前記第２の研磨パッドの直径とが等しい構成の採用も可能である。この場合、何れの研磨パッドを用いても研磨が可能である。
【００２４】
前記第１の研磨パッドの直径が前記研磨ヘッドの直径にほぼ等しく、前記第２の研磨パッドの直径が前記研磨ヘッドの直径よりも小さい構成の採用も可能である。この場合、第２の研磨パッドのコストが更に低く抑えられ、研磨コストが更に低減できる。第２の研磨パッドを用いてウエハ周辺部の研磨を行うこととすれば、本発明の前記第２の目的が達成できる。
【００２５】
前記第１及び第２の研磨パッドに併置され、該第１及び第２の研磨パッドの直径よりも小さな直径を有する第３の研磨パッドを更に備え、該第３の研磨パッドは、前記研磨ヘッドに保持されたウエハの被研磨面の周辺部を研磨可能である構成の採用も可能である。この場合、第３の研磨パッドを用いてウエハ周辺部を研磨することにより、被研磨面の面内均一性の向上が可能になり、この場合にも、前記本発明の第２の目的が達成できる。
【００２６】
また、前記第１の研磨パッドの材質と前記第２の研磨パッドの材質とが異なる構成の採用も可能である。この場合、１台の研磨装置で異なる研磨対象膜の加工が可能になり、本発明の前記第３の目的が達成できる。また、異なる薄膜の研磨に際しても、ウエハの搬送が不要になり、搬送に必要な時間が節約できるので、半導体装置製造のスループットの向上が可能になる。
【００２７】
前記第１及び第２の研磨パッドの回転方向を検出し、前記第１及び第２の研磨パッドの回転方向が互いに逆方向である場合には、前記第１及び第２の研磨パッドによる研磨レートが互いに等しくなるように、前記第１及び／又は第２の研磨パッドの回転数を制御する制御部を有する構成の採用も可能である。目合せマークの双方の縁部を均等に研磨して、目合せマーク形状の対称性を向上させることが出来る。
【００２８】
上記の場合、前記第１及び第２の研磨パッドの表面をそれぞれ研削する第１及び第２のドレッサを有し、前記制御部は、前記第１及び／又は第２の研磨パッドの回転数に加えて、前記第１及び／又は第２のドレッサの回転方向、回転数、及び、圧力を制御することが好ましい。ドレッサによる研磨パッドの目立て方向を考慮してドレッサの回転方向を設定すると共に、ドレッサの回転数及び圧力を制御して、研磨パッドの目詰まりを解消することによって、研磨パッドによる研磨レートを効果的に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、理解を容易にするために、全図を通して同様な要素には同様な符号を付して示している。図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置（ＣＭＰ装置）における研磨ヘッド部を中心とした断面図であり、図２は図１で示したＣＭＰ装置における研磨ヘッド部を中心とした平面図である。
【００３０】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る研磨装置１０は、半導体ウエハ１２を保持する研磨ヘッド１１と、研磨ヘッド１１とほぼ同径で、ポリウレタン製の一対の研磨パッド１５、１９と、研磨ヘッド１１より小さな直径を有する、ウエハ周辺部研磨用の研磨パッド２２と、各研磨パッド１５、１９、２２にそれぞれ付属するドレッサ１８、２１及びスラリ供給口１７、２０と、回転数／回転方向／圧力制御部２３とから基本的に構成される。なお、ウエハ周辺部研磨用の小径の研磨パッド２２については、この研磨パッド２２に付属するドレッサ及びスラリ供給口の図示を省略している。小径の研磨パッド２２に付属するドレッサ及びスラリ供給口は、一対の研磨パッド１５、１９に付属するドレッサ及びスラリ供給口と同様な構成を有し、且つ、同様な機能を有する。本実施形態の研磨装置１０では、研磨ヘッド１１は、例えば時計方向に回転可能であり、研磨パッド１５、１９、２２は、反時計方向に回転可能である。
【００３１】
研磨ヘッド１１は、回転機構を含む研磨ヘッド本体に加えて、ポリフェニレンスルフィド（Polphenylene Sulfide、以下PPSと略称）製、又は、ポリエーテルエーテルケトン（Polyetheretherketone、以下PEEKと略称）製のリテーナリング１３と、ネオプレンゴム製のメンブレン１４と、高分子材料製の周辺加圧部１６とを有する。
【００３２】
一対の研磨パッド１５、１９は、それぞれ円板形状を有し、その上面に、スラリ供給口１７、２０からそれぞれ研磨剤となるスラリ、または、純水が吐出、供給される。ドレッサ１８、２１は、表面にダイヤモンド砥粒が固着されており、必要に応じて研磨パッド１５、１９表面の研削を行い、研磨パッド１５、１９表面の凹凸を取り除く。スラリ供給口１７、２０からは、例えば３００ml/minの流量でスラリが吐出され、研磨パッド１５、１９が、例えば３０min−１の回転速度で自転することで、吐出されたスラリは研磨パッド１５、１９上の全面に供給される。
【００３３】
半導体ウエハ１２は、フェイスダウン状態で研磨ヘッド１１にセットされており、研磨ヘッド１１は、半導体ウエハ１２と一体的に、２９min−１の回転速度で自転する。また、研磨パッド１５、１９の半径の範囲で水平方向に移動可能である。半導体ウエハ１２は、研磨ヘッド１１によって、７０Ｎ（ニュートン）の機械的な圧力（Ｆ１圧力）で研磨パッド１５、１９側に押し付けられると共に、研磨ヘッド１１内のメンブレン１４で隔離された気室に供給される高圧エアーの圧力（Ｆ２圧力）によって５０Ｎで研磨パッド１５、１９側に加圧される。
【００３４】
図２に示すように、研磨パッド１５及び研磨パッド１９は、それぞれ研磨ヘッド１１と同じサイズを有し、双方の間に隙間を空けることなく並列して配置されている。この構成により、研磨パッド１５及び研磨パッド１９は、半導体ウエハ１２からその圧力の１／２ずつを受けて、半導体ウエハ１２を保持する。半導体ウエハ１２が、研磨パッド１５又は１９の中心に達しないように、研磨ヘッド１１の移動距離を制限している。半導体ウエハ１２の研磨は、研磨パッド１５又は研磨パッド１９の何れかで行う。本実施形態では、研磨パッド１５と研磨パッド１９の構成及び機能は同様である。
【００３５】
半導体ウエハ１２は、研磨パッド１５又は研磨パッド１９によって、事前に決められた一定時間研磨加工された後に、純水で洗浄して回収され、次の半導体ウエハ１２が同様に研磨される。なお、半導体ウエハを一方の研磨パッド１５で研磨中に、回転を停止している他方の研磨パッド１９上にもスラリを吐出すると、研磨パッド１９でも研磨が行われることになる。研磨パッド１９での研磨を停止するためには、スラリの供給を停止すればよく、この場合、研磨パッド１９上にスラリ供給口２０から純水を吐出する。これにより、停止中の研磨パッド１９の乾燥と、半導体ウエハ１２の被研磨面で発生するスクラッチとを防止する。
【００３６】
つまり、研磨パッド１５が回転し、研磨パッド１５へスラリが供給されているときには、研磨パッド１９は静止し、且つ、研磨パッド１９には純水が供給される。これによって、半導体ウエハ１２は、研磨パッド１５及び研磨パッド１９に保持されつつ、研磨パッド１５で研磨される。また、逆に研磨パッド１９を利用して研磨を行う場合にも、同様な回転制御及びスラリ供給の制御が行われる。
【００３７】
双方の研磨パッド１５、１９に異なるスラリを使用する場合にも、同様に、停止中の研磨パッドの表面には純水を吐出する。研磨パッド１５と研磨パッド１９とを同時に研磨に使用することで、研磨レートの向上を図る場合には、双方にスラリを供給する。研磨レートは、半導体ウエハ１２が研磨パッド１５又は研磨パッド１９に押し付けられるＦ２圧力に比例する。しかし、研磨レートの面内均一性は、ウエハの周辺部で悪化する傾向にあるため、図１に示す周辺加圧部１６による高圧エアー圧力（Ｆ３圧力）を５０±５Ｎ程度の範囲で調整して、所望の面内均一性が得られるようにする。
【００３８】
本実施形態の研磨装置１０では、ウエハ周辺部の加工を行うための小径の研磨パッド２２を、研磨パッド１５と研磨パッド１９との間に設置している。図３は、小径の研磨パッド２２による研磨の様子を示す断面図である。小径の研磨パッド２２は、例えばその直径Ｘ１がＸ１＝８０ｍｍ程度であり、少なくとも半導体ウエハ１２との接触エリアとしてＸ２＝２０ｍｍを確保している。研磨パッド２２は、この寸法を確保した上で、回転数の条件を最適化してウエハ周辺部の研磨レートを調整する。
【００３９】
図３には示していないものの、小径の研磨パッド２２でも、他の研磨パッド１５、１９と同様に、ドレッサによる切削加工や、研磨加工を行う場合には、スラリ吐出が行われ、また、研磨加工をしない場合には純水吐出が行われる。また、研磨パッド２２は、研磨パッド１５及び研磨パッド１９と同期させて研磨を行わせる。この目的のため、図１に示す回転数／回転方向／圧力制御部２３は、研磨パッド１５及び研磨パッド１９の回転数を検知し、その結果に基づいて、研磨パッド２２の回転数をコントロールする。
【００４０】
上記実施形態に係る研磨装置１０では、一対の研磨パッド１５、１９を備える構成により、半導体ウエハ１２を双方の研磨パッド１５、１９に保持させた状態で研磨することが可能になる。このため、従来は、研磨ヘッドの約２倍の直径を有する研磨パッドが必要であったが、本実施形態では、研磨ヘッド１１と同じ径の一対の研磨パッド１５、１９で足りる。従って、研磨パッドの単価が低くなり、研磨に必要なコストが低減できる。さらに、ウエハ周辺部を研磨する専用の研磨パッド２２を配設することにより、従来は±１０％で推移していた面内均一性を、±５％まで向上させることができる。
【００４１】
上記実施形態では、双方の研磨パッドのそれぞれが半導体ウエハを研磨可能な研磨装置である例を説明した。しかし、一方の研磨パッドとして、ウエハ保持専用の研磨パッドを採用することも出来る。この第１変形例を図４に示した。研磨パッド１５は、研磨ヘッド１１と同径の研磨パッドであり、研磨パッド２４は、それよりも小径のウエハ保持専用の研磨パッドである。この場合、ウエハ保持専用の研磨パッド２４の直径は、研磨ヘッド１１の半径よりも少し大きなサイズを選定し、保持専用の研磨パッド２４の表面には純水を供給するためのスラリ供給口２０を配設している。ドレッサは不要である。なお、ウエハ保持専用の研磨パッド２４を、ウエハ周辺研磨用の研磨パッドに利用することも出来る。
【００４２】
上記実施形態では、研磨パッド１５、１９の回転方向が同じものとしたが、研磨パッド１５、１９の回転方向が互いに異なってもよい。
【００４３】
例えば上記実施形態の第２変形例では、図２において、研磨パッド１５が時計方向に、研磨パッド１９が反時計方向に同時に回転する。このように、研磨パッド１５、１９の回転方向が互いに異なると、リソグラフィ工程で利用する目合せマークの形状を改善することが出来る。図７に研磨前の目合せマークの断面形状を、図８に研磨後の目合せマークの断面形状をそれぞれ示す。研磨前の段階において、図７に示すように、酸化膜３１の表面部分に溝３２が形成されており、溝３２内を含み酸化膜３１の表面にタングステン（Ｗ）膜３３が形成されている。研磨後の段階において、図８に示すように、酸化膜３１上のＷ膜３３が除去される。
【００４４】
上記実施形態のように、研磨パッド１５、１９の回転方向が互いに同じであると、図８に示すように、目合せマーク３４における一方の縁部のみに肩削れ３５が生じる。これは、ウエハの研磨に際して、目合せマーク３４付近で研磨パッド１５、１９のたわみが生じ、目合せマーク３４の縁部が過剰に研磨されるが、ウエハの表面に対する研磨パッド１５、１９の研磨面の移動方向が互いに同じであるため、目合せマーク３４の一方の縁部のみが過剰に研磨されるものである。目合せマーク３４における一方の縁部に肩削れ３５が形成されると、目合せマーク３４形状の対称性が損なわれ、リソグラフィ工程における位置合わせ精度が低下する。
【００４５】
上記に対して、第２変形例では、ウエハの表面に対する研磨パッド１５、１９の研磨面の移動方向が互いに異なるため、目合せマーク３４における双方の縁部が研磨され、図９に示すように、目合せマーク３４における双方の縁部に肩削れ３５が形成される。これによって、目合せマーク３４形状の対称性を向上させて、リソグラフィ工程における位置合わせ精度を向上させることが出来る。
【００４６】
なお、第２変形例では、研磨パッド１５、１９の回転速度が同じであるとすると、ウエハの表面に対する研磨パッド１９の移動速度が、ウエハの表面に対する研磨パッド１５の移動速度よりも小さくなり、研磨パッド１９による研磨レートが、研磨パッド１５による研磨レートより小さくなる。このため、回転数／回転方向／圧力制御部２３は、研磨パッド１９による研磨レートが、研磨パッド１５による研磨レートに等しくなるように、研磨パッド１９の回転数を制御する。これによって、目合せマーク３４の双方の縁部を均等に研磨し、目合せマーク３４形状の対称性を更に向上させることが出来る。
【００４７】
また、回転数／回転方向／圧力制御部２３は、研磨パッド１９の回転数の制御に加えて、研磨ヘッド１１の回転数及び圧力を検知した上で、研磨パッド１９を研磨するドレッサ２１の回転方向、回転数、及び、圧力を制御する。ドレッサ２１による研磨パッド１９の目立て方向を考慮してドレッサ２１の回転方向を設定すると共に、ドレッサ２１の回転数及び圧力を制御して、研磨パッド１９の目詰まりを解消することによって、研磨パッド１９による研磨レートを効果的に向上できる。
【００４８】
なお、回転数／回転方向／圧力制御部２３は、研磨パッド１９及びドレッサ２１に代えて、研磨パッド１５及びドレッサ１８の制御を行ってもよく、或いは双方の制御を行ってもよい。
【００４９】
研磨パッド１５、１９の回転方向が互いに異なる別の変形例として、上記実施形態の第３変形例では、図２において、第１ステップでは、研磨パッド１５を時計方向に回転させると共に、研磨パッド１５の表面にスラリを供給し、研磨パッド１９の回転を停止させると共に、研磨パッド１９の表面に純水を供給する。第２ステップでは、研磨パッド１５の回転を停止させると共に、研磨パッド１５の表面に純水を供給し、研磨パッド１９を反時計方向に回転させると共に、研磨パッド１９の表面にスラリを供給する。
【００５０】
回転数／回転方向／圧力制御部２３は、第２変形例と同様に、研磨パッド１９の回転数を制御すると共に、ドレッサ２１の回転方向、回転数、及び、圧力を制御する。第３変形例でも、第２変形例と同様に、ウエハの表面に対する研磨パッド１５、１９の移動方向が互いに異なり、また、回転数／回転方向／圧力制御部２３によって、研磨パッド１９の回転数、及び、ドレッサ２１の回転方向、回転数、及び、圧力を制御するので、図９に示したように、目合せマーク３４形状の対称性を向上させることが出来る。
【００５１】
上記実施形態及び第１〜第３変形例では、研磨に際して、研磨ヘッド１１の回転方向が常に一定の方向であるものとしたが、研磨の途中で、研磨ヘッド１１の回転方向を逆転させてもよい。
【００５２】
例えば上記実施形態の第４変形例では、第２変形例を第１ステップとして、この第１ステップに後続し、研磨ヘッド１１を反時計方向に回転させる第２ステップを更に行う。或いは上記実施形態の第５変形例では、第３変形例に後続し、研磨ヘッド１１を反時計方向に回転させて、第３変形例の第２ステップ及び第１ステップとそれぞれ同様に行う第３ステップ及び第４ステップを更に行う。
【００５３】
肩削れ３５は、ウエハの表面に対する研磨パッド１５、１９の研磨面の移動によって形成されるため、その形状には、研磨パッド１５、１９の回転方向だけでなく、研磨ヘッド１１の回転方向も影響する。従って、１枚のウエハの研磨に対して、ウエハの表面に対する研磨パッド１５、１９の研磨面の移動を双方向で打ち消すようにすることによって、目合せマーク３４の双方の縁部を均等に研磨して、目合せマーク３４形状の対称性を更に向上させることが出来る。
【００５４】
なお、第３変形例における第１、第２ステップ、第４変形例における第１、第２ステップ、及び、第５変形例における第１〜第４ステップは、順序を入れ替えてもよい。
【００５５】
以上、本発明をその好適な実施態様に基づいて説明したが、本発明の研磨装置は、上記実施態様の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施態様の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置の断面図。
【図２】図１の研磨装置の平面図。
【図３】小径の研磨パッドによるウエハ周辺部の研磨の様子を示す断面図。
【図４】実施形態の第１変形例を示す平面図。
【図５】従来の研磨装置の断面図。
【図６】従来の研磨装置の平面図。
【図７】研磨前の目合せパターンの断面図。
【図８】研磨後の目合せパターンの断面図。
【図９】第２〜第５変形例による研磨後の目合せパターンの断面図。
【符号の説明】
【００５７】
１０：研磨装置
１１：研磨ヘッド
１２：半導体ウエハ
１３：リテーナリング
１４：メンブレン
１５：研磨パッド
１６：周辺加圧部
１７：スラリ供給口（ノズル）
１８：ドレッサ
１９：研磨パッド
２０：スラリ供給口（ノズル）
２１：ドレッサ
２２：研磨パッド
２３：回転数／回転方向／圧力制御部
２４：保持用研磨パッド
３１：酸化膜
３２：溝
３３：Ｗ膜
３４：目合せマーク
３５：肩削れ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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