(57)【要約】【課題】  研磨時間の設定方法に関し、化学機械研磨工程における終点検出エラーの発生による過剰研磨を防止するとともに、待機時間に伴うコロージョンの発生を回避する。【解決手段】  絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、第１の研磨工程の後の前記導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する終点検出工程を伴う第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程における第１の研磨工程の研磨時間を埋込導電膜の平面占有率に応じて予め決定する。【選択図】          図１
2009004598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、前記導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、前記第１の研磨工程の後の前記導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する終点検出を伴う第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程であって、前記第１の研磨工程における研磨時間を前記埋込導電膜の平面占有率に応じて予め決定することを特徴とする研磨時間の設定方法。
【請求項２】
絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、前記導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、前記第１の研磨工程の後の前記導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程であって、予め行うパイロット研磨における前記第１の研磨工程における研磨時間をＸ、前記第２の研磨工程における終点検知までの研磨時間をＹ、前記前記第２の研磨工程における終点検知後の過剰研磨時間をＺ、前記第２の研磨工程における終点検知に必要な時間マージンをＡとした場合、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧（Ａ＋Ｚ）
の時に、前記パイロット研磨後の製品研磨工程における前記第１の研磨工程の研磨時間ｘを、                                                                                ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２
に設定し、                                                                        （Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜（Ａ＋Ｚ）
の時には、                                                                          ｘ＝（Ｘ＋Ｙ−Ａ）
に設定することを特徴とする研磨時間の設定方法。
【請求項３】
上記設定時間を、同じ品種の製品の製品研磨工程において、常に一定に保持することを特徴とする請求項２記載の研磨時間の設定方法。
【請求項４】
絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、前記導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、前記第１の研磨工程の後の前記導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程であって、製品研磨工程の１枚目の被研磨基板に対する前記第１の研磨工程における研磨時間をＸ、前記第２の研磨工程における終点検知までの研磨時間をＹ、前記前記第２の研磨工程における終点検知後の過剰研磨時間をＺ、前記第２の研磨工程における終点検知に必要な時間マージンをＡとした場合、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧（Ａ＋Ｚ）
の時に、製品研磨工程における３枚目以降の被研磨基板前記第１の研磨工程の研磨時間ｘを、                                                                                ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２
に設定し、                                                                        （Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜（Ａ＋Ｚ）
の時には、                                                                          ｘ＝（Ｘ＋Ｙ−Ａ）
に設定することを特徴とする研磨時間の設定方法。
【請求項５】
上記設定時間を、各ロット毎に設定することを特徴とする請求項４記載の研磨時間の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨時間の設定方法に関するものであり、特に、ダマシン法によって埋込配線を形成する際の過剰研磨の発生を防止するための構成に特徴のある研磨時間の設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化の要請に応えるために、従来のアルミニウム（Ａｌ）系の配線に代わって、アルミニウム（Ａｌ）よりエレクトロマイグレーション耐性の大きな銅（Ｃｕ）が使用されるようになってきた。
【０００３】
この様に、Ｃｕを配線材料に用いる場合には、Ｃｕに対するドライ・エッチング工程において他に悪影響を与えずに選択エッチングが可能なエッチングガスが存在しないので、Ｃｕ配線を形成する場合には、ＣＭＰ（化学機械研磨）法を用いて埋込配線層として形成している。
【０００４】
具体的には、層間絶縁膜にビア用凹部或いは配線用トレンチを形成し、この凹部及びトレンチを覆うようにバリアメタルを介してＣｕで完全に埋め込んだのち、ＣＭＰ法によって研磨することによってＣｕ埋込配線或いはＣｕビアを形成しているので、ここで、図７及び図８を参照して従来のＣＭＰ法を説明する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図７参照  
図７は、従来のＣＭＰ装置の一例の概略的要部平面図であり、研磨台１１、研磨台１１に取り付けられた３つのプラテン１２1 〜１２3 、プラテン１２1 〜１２3 上に載置された研磨パッド１３1 〜１３3 、コンディショナヘッド１５1 〜１５3 と回転アーム１６1 〜１６3 からなるコンディショナ１４1 〜１４3 、スラリーノズル１７1 〜１７3 、研磨ヘッド１８1 〜１８4 、及び、ウェーハ２０を研磨ヘッド１８1 〜１８4 に供給する供給装置１９から構成される。
【０００６】
なお、プラテン１２1 は、Ｃｕの粗削り用プラテンであり、プラテン１２2 はＣｕの仕上げ研磨用プラテンであり、また、プラテン１２3 は、バリアメタル研磨用プラテンであり、Ｃｕの粗削り工程とＣｕの仕上げ研磨工程における研磨レート及びスラリーは同じであるが、異なった種類の研磨パッド１３1 ，１３2 を用いる。
このＣｕの仕上げ研磨工程においては、Ｃｕ研磨の終点検知（ＥＰＤ）を行い、その後、Ｃｕ残対策として一定時間オーバー研磨（過剰研磨）を行っている。
【０００７】
図８参照  
図８は、Ｃｕ埋込配線の形成工程の説明図であり、まず、層間絶縁膜３１に設けたトレンチ３２にバリアメタル３３を介してＣｕ膜３４を厚さが、例えば、１５００ｎｍになるようにメッキ成膜する。
【０００８】
次いで、プラテン１２1 において、例えば、１３０秒の粗削り研磨を行うことによって１０００ｎｍのＣｕ膜３４を除去して、５００ｎｍの残膜厚さにする。
【０００９】
次いで、プラテン１２2 において、仕上げ研磨及び過剰研磨を行うことによって不必要なＣｕ膜３４を除去して、Ｃｕ埋込配線３５を形成する。
この時、仕上げ研磨時間は、終点検知（ＥＰＤ：Ｅｎｄ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）によって決定され、例えば、残膜厚さが５００ｎｍ程度の場合８０秒程度の研磨が行われることになる。
【００１０】
なお、終点検出においては、例えば、研磨台１１の下側から光りを照射し、ウェーハ２０からの反射率が、例えば、連続した３回の検出において所定の減衰率以下に減衰した場合に終点とする（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
次いで、プラテン１３3 において、スラリーを変えて研磨し、層間絶縁膜３１の平坦面上に露出するバリアメタル３３を除去することによって化学機械研磨工程は一応終了する。
以降は、界面活性剤を含んだ洗浄液で洗浄して研磨残渣を除去したのち、さらに、純水等で洗浄する。
【特許文献１】特開２００１−２５７１８７号公報
【特許文献２】特開平０９−００７９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、従来の終点検知を利用した仕上げ研磨工程において、それに先立つ粗削り工程における研磨量が多い場合、配線の占有率、偏在率、或いは、メッキ膜厚のバラツキ等に起因して、終点検知が上手にできずに、過剰に研磨してしまい、Ｃｕ埋込配線に凹みが生ずる等の問題があるので、この事情を図９乃至図１１を参照して説明する。
【００１３】
図９参照  
図９は、終点検知が正常に行われた時の反射率の変動の説明図であり、研磨が安定するのに必要な時間（図においては、約２４秒）経過したのちに、反射率の測定を開始し、図において四角で囲んだ連続した３回の検出で反射率が連続して所定値以上低下した時点（図においては、約４４秒）で仕上げ研磨を終了して、以降は、Ｃｕ残対策のための所定時間の過剰研磨を行う。
【００１４】
図１０参照  
図１０は、終点検知が正常に行われない時の反射率の変動の説明図であり、この場合も研磨が安定するのに必要な時間（図においては、約２４秒）経過したのちに、反射率の測定を開始し、連続した３回の検出で反射率が連続して所定値以上低下した時点（図においては、約３０秒）で仕上げ研磨を終了して、以降は、所定時間の過剰研磨を行う。
【００１５】
しかし、この場合、反射率の変動図から明らかなように、終点検出の開始前から反射率の低下が始まっており、測定開始から最初の連続した３回の検出で反射率が連続して所定値以上低下した時点で、既に過剰研磨が発生していることになる。
【００１６】
このことは、研磨が安定するのに必要な時間以前に必要量の研磨が終了していることを意味し、言い換えれば、第１の粗削り工程における研磨量が多すぎることを意味する。
【００１７】
そこで、本発明者の鋭意研究の結果、このような第１の粗削り工程における研磨量の過剰が発生する原因、したがって、終点検出エラーの発生する原因が被研磨基板における配線占有率の多寡に依存することを見い出した。
【００１８】
図１１参照  
図１１は、終点検出エラーの発生の配線占有率依存性の説明図であり、配線占有率が６０数％を超えた時点で終点検出エラーが発生することが分かる。
これは、一定のメッキ量になるようにＣｕメッキを施した場合、配線占有率が高い場合には、配線用凹部にＣｕメッキ膜が埋め込まれ、層間絶縁膜の平坦面上に堆積するＣｕメッキ膜の厚さが相対的に薄くなり、第１の研磨工程における研磨量を一定に設定すると、配線占有率が高いほど、残膜厚さが薄くなり、第２の研磨工程で研磨する残膜量が少なくなるためと推測される。
【００１９】
このような問題を解決するためには、第１の研磨工程において設定する研磨量を少なくすれば良く、それによって、第２の研磨工程における研磨時間を長くなるので、適正な終点検知が可能になる。
【００２０】
しかし、第２の研磨工程における研磨時間を長くすると第１の研磨工程における研磨時間が短くなり、第１の研磨工程が終了した後行するウェーハは、先行するウェーハが第２の研磨工程を終了するまで第１のプラテン上で待機する必要があり、コロージョンが発生するという問題があるとともに、待機時間が長くなるのでスループットが低下する。
【００２１】
したがって、本発明は、待機時間に起因するコロージョンの発生を防止するとともに、化学機械研磨工程における終点検出エラーの発生による過剰研磨を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、研磨時間の設定方法において、絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、第１の研磨工程の後の導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する終点検出工程を伴う第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程であって、第１の研磨工程における研磨時間を埋込導電膜の平面占有率に応じて予め決定することを特徴とする。
【００２３】
このように、第１の研磨工程における研磨時間を埋込導電膜の平面占有率に応じて予め決定することによって、平面占有率が高い場合における適正な終点検知が可能になるとともに、平面占有率が低い被研磨基板の待機時間を不必要に長くすることがなくなる。
【００２４】
この場合、平面占有率による異なったレシピは複数種類用意しても良いが、通常は、第１の研磨工程における研磨時間を埋込導電膜の平面占有率に応じて２種類に設定し、平面占有率が予め定めた値より大きな場合に、相対的に小さな研磨時間に設定すれば良い。
【００２５】
或いは、絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、第１の研磨工程の後の導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程であって、予め行うパイロット研磨における第１の研磨工程における研磨時間をＸ、第２の研磨工程における終点検知までの研磨時間をＹ、第２の研磨工程における終点検知後の過剰研磨時間をＺ、第２の研磨工程における終点検知に必要な時間マージンをＡとした場合、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧（Ａ＋Ｚ）
の時に、パイロット研磨後の製品研磨工程における第１の研磨工程の研磨時間ｘを、
ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２
に設定し、                                                                        （Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜（Ａ＋Ｚ）
の時には、                                                                          ｘ＝（Ｘ＋Ｙ−Ａ）
に設定しても良い。
【００２６】
このように、設定することによって、時間マージンを確保することができるので、常に適正な終点検知が可能になり、特に、（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧（Ａ＋Ｚ）の場合には、第１の研磨工程の研磨時間ｘと第２の研磨工程における全体の研磨時間（ｙ＋Ｚ，ｙは終点検出までの時間）とが等しくなるので、各被研磨基板の待機時間をなくすことができ、それによって、コロージョンの発生を抑制することができる。
【００２７】
この場合の設定時間は、同じ品種の製品の製品研磨工程において、常に一定に保持することが望ましく、それによって、複数のロットを処理する場合にも、研磨時間の設定が容易になるとともに、各ロット間でバラツキのない研磨が可能になる。
【００２８】
或いは、絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、第１の研磨工程の後の導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程であって、製品研磨工程の１枚目の被研磨基板に対する第１の研磨工程における研磨時間をＸ、第２の研磨工程における終点検知までの研磨時間をＹ、第２の研磨工程における終点検知後の過剰研磨時間をＺ、第２の研磨工程における終点検知に必要な時間マージンをＡとした場合、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧（Ａ＋Ｚ）
の時に、製品研磨工程における３枚目以降の被研磨基板第１の研磨工程の研磨時間ｘを、ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２
に設定し、                                                                        （Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜（Ａ＋Ｚ）
の時には、                                                                          ｘ＝（Ｘ＋Ｙ−Ａ）
に設定しても良い。
【００２９】
このように、設定することによって、時間マージンを確保することができるとともにコロージョンの発生を抑制することができ、さらに、研磨処理の進行に伴う研磨パッドの状況の経時的変化等に対しても確実に対応することが可能になる。
【００３０】
また、この場合の設定時間は、各ロット毎に設定することが望ましく、多品種少量生産の場合にも、各ロットの品種を確認することなく、各ロットを研磨装置のロードするだけで研磨時間を適性に設定することが可能になる。
【００３１】
また、上述の化学機械研磨工程としては、プラグ或いは埋込配線を少なくとも一方を形成する工程が典型的であり、その場合には、第２の研磨工程の後に、絶縁膜と埋込導電体との間に設けるバリアメタルを研磨する第３の研磨工程を設ける必要がある。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、第２の仕上げ研磨工程における終点検出が適性に行うことが可能な時間マージンを確保することができるので、配線占有率の如何によらず過剰研磨の発生を回避することができるとともに、不所望な待機時間の発生をなくすことができるので、コロージョンの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、終点検出を適性に行うために必要な時間マージンを確保するものであり、具体的には、
（１）層間絶縁膜に設けたビアホール或いは配線用トレンチ等の凹部を覆うようにＣｕメッキ膜等の導電膜を堆積させたのち、凹部の平面占有率、即ち、埋込導電膜の平面占有率に応じて予め決定した研磨時間だけ導電膜の不要部を粗削りし、次いで、粗削り研磨後の導電膜の不要部を終点検出を行いながら研磨して埋込導電膜を形成するものである。
【００３４】
或いは、
（２）層間絶縁膜に設けたビアホール或いは配線用トレンチ等の凹部を覆うようにＣｕメッキ膜等の導電膜を堆積させたのち、導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、第１の研磨工程の後の導電膜の不要部を研磨する第２の研磨工程により埋込導電膜を形成する際に、各製品品種毎に予めパイロット研磨を行い、このパイロット研磨における第１の研磨工程における研磨時間をＸ、第２の研磨工程における終点検知までの研磨時間をＹ、第２の研磨工程における終点検知後の過剰研磨時間をＺ、第２の研磨工程における終点検知に必要な時間マージンをＡとした場合、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧（Ａ＋Ｚ）
の時に、パイロット研磨後の製品研磨工程における第１の研磨工程の研磨時間ｘを、
ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２
に設定し、                                                                        （Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜（Ａ＋Ｚ）
の時には、                                                                          ｘ＝（Ｘ＋Ｙ−Ａ）
に設定するものである。
【００３５】
或いは、
（３）層間絶縁膜に設けたビアホール或いは配線用トレンチ等の凹部を覆うようにＣｕメッキ膜等の導電膜を堆積させたのち、導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、第１の研磨工程の後の導電膜の不要部を研磨する第２の研磨工程により埋込導電膜を形成する際に、各ロット毎に、製品研磨工程の１枚目の被研磨基板に対する第１の研磨工程における研磨時間をＸ、第２の研磨工程における終点検知までの研磨時間をＹ、第２の研磨工程における終点検知後の過剰研磨時間をＺ、第２の研磨工程における終点検知に必要な時間マージンをＡとした場合、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧（Ａ＋Ｚ）
の時に、製品研磨工程における３枚目以降の被研磨基板第１の研磨工程の研磨時間ｘを、ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２
に設定し、                                                                        （Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜（Ａ＋Ｚ）
の時には、                                                                          ｘ＝（Ｘ＋Ｙ−Ａ）
に設定するものである。
【実施例１】
【００３６】
以上を前提として、次に、図１及び図２を参照して本発明の実施例１の研磨時間の設定方法を説明する。
再び、図１参照  
図１は、本発明の実施例１における研磨工程のフローチャートであり、まず、
Ａ．回路設計を完了し、次いで、
Ｂ．回路設計に基づいてレチクルを作製する。一方、ＣＭＰ工程のために、
Ｃ1 ．回路設計に基づいて配線占有率を計算する。次いで、
Ｃ2 ．プロセス部門に計算結果を連絡し、
Ｃ3 ．計算結果に基づいて、ＣＭＰレシピを選択する。                                    なお、ここでは、配線占有率６０％を基準としてＣＭＰレシピを２種類用意する。
次いで、
Ｄ．レチクルを用いるとともに、ＣＭＰレシピに基づいて製造ラインにおいて製品の生産    を開始する。
【００３７】
次いで、ＣＭＰ工程においては、
Ｅ1 ．プラテン１２1 において選択したＣＭＰレシピに基づいて粗削り研磨を行い、次いで、
Ｅ2 ．プラテン１２2 において仕上げ研磨を行い、次いで、
Ｅ3 ．プラテン１２3 においてバリアメタル研磨を行い、以降は、
Ｆ．必要とする後処理を行う。
【００３８】
次に、図２を参照して、本発明の実施例１における研磨工程を説明するが、研磨装置自体は、図７で説明した研磨装置と全く同様である。
図２参照  
まず、下地絶縁膜２１上にプラズマＣＶＤ法を用いて厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜２２、厚さが、例えば、２５０ｎｍのＳｉＯＣからなる配線用絶縁膜２３、及び、厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜２４を順次堆積させる。
【００３９】
次いで、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、配線用絶縁膜２３に幅が例えば、０．１μｍの配線用溝２５を形成したのち、厚さが、例えば、１５ｎｍのＴａＮからなるバリア膜２６を介して平坦部での膜厚が例えば、１５００ｎｍになるようにＣｕメッキを行ってＣｕメッキ膜２７を形成する。
【００４０】
次いで、プラテン１２1 において、粗削り研磨を行うが、ここでは、被研磨ウェーハにおける配線占有率が６０％を超えているので、研磨時間を配線占有率が６０％未満の場合より減らした条件で研磨を行うものであり、例えば、１００秒間研磨することにより約９００ｎｍ研磨して残膜膜厚を約６００ｎｍとする。
【００４１】
この粗削り研磨工程における条件は、例えば、研磨パッドとしてＩＣ１０００（Ｒｏｄｅｌ社製商品型番）を用い、スラリーとしてＨＳ−Ｃ４３０（日立化成製商品型番）を用い、
プラテン回転数：６０ｒｐｍ（回転／分）
研磨ヘッド回転数：５８ｒｐｍ
研磨ヘッド厚：３．０ｂｆ／ｉｎ2 （重量ポンド毎平方インチ）
として研磨するものであり、研磨レートは５５０ｎｍ／分とする。
【００４２】
次いで、プラテン１２2 において、仕上げ研磨を行うが、終点検出したのち、例えば、２０秒間の過剰研磨を行って、バリア膜２６上のＣｕメッキ膜２７を完全に除去する。
なお、ここでは、過剰研磨を含めた仕上げ研磨工程における全体研磨時間は、例えば、８５秒となる。
【００４３】
この場合、仕上げ研磨前の残膜膜厚は６００ｎｍあり、研磨に要する時間も６５秒程度あり、研磨が安定するランニング時間、例えば、２３秒程度より充分に長いので、終点検出を正確に行うことができる。
【００４４】
この仕上げ研磨工程における条件は、例えば、研磨パッドとしてＩＣ１４００（Ｒｏｄｅｌ社製商品型番）を用い、スラリーとしてＨＳ−Ｃ４３０（日立化成製商品型番）を用い、
プラテン回転数：６０ｒｐｍ（回転／分）
研磨ヘッド回転数：５８ｒｐｍ
研磨ヘッド厚：３．０ｂｆ／ｉｎ2 （重量ポンド毎平方インチ）
として研磨するものであり、研磨レートは５５０ｎｍ／分とする。
【００４５】
次いで、プラテン１２3 において、研磨を行うことによって、バリア膜２６の露出部を除去して、Ｃｕ埋込配線２８を形成し、次いで、例えば、界面活性剤を含んだ洗浄液より研磨残渣を除去したのち、純水で再洗浄することによって、ＣＭＰ工程は終了する。
【００４６】
このように、本発明の実施例１においては、粗削り研磨工程における研磨時間を配線占有率により異なって設定した複数（ここでは２種類）のＣＭＰレシピを用意し、配線占有率に応じて選択したＣＰＭレシピに基づいて粗削り研磨を行っているので、配線占有率の如何に拘わらず、常に終点検出を正確に行うことが可能になる。
【００４７】
また、この場合の粗削り研磨工程における研磨時間も過去の実績に基づいて、仕上げ研磨工程における研磨が安定するランニング時間を充分に確保でき、且つ、粗削り研磨工程における研磨時間が仕上げ研磨工程における研磨時間とあまり異ならない範囲で短く設定しているので、粗削り研磨工程後のウェーハの待機時間を短くすることができ、それによって、待機時間に起因するコロージョンの発生を回避することができる。
【実施例２】
【００４８】
次に、図３乃至図５を参照して、本発明の実施例２における研磨時間の設定方法を説明するが、まず、図３を参照して、研磨時間の設定方法を説明する。
なお、研磨装置自体は、図７で説明した研磨装置と全く同様である。
図３参照  
図３は、パイロット研磨に基づく研磨時間の設定方法に関するもので、まず、プラテン１２1 において、例えば、Ｘ＝６０秒間の粗削り研磨を行ったのち、プラテン１２2 において仕上げ研磨を行う。
なお、この場合の粗削り研磨時間Ｘは、成膜したＣｕメッキ膜の膜厚と予定している研磨レートの関係から、仕上げ工程において終点検出のためのマージンが充分に確保できるように設定する。
【００４９】
この仕上げ研磨工程において、研磨開始からＹ＝１４０秒後に終点が検出され、その後に残対策として例えば、Ｚ＝２０秒間の過剰研磨を行う。
この仕上げ研磨工程において終点検出を正確に行うためには、最低Ａ＝３５秒の研磨時間（マージン）の確保が必要とするが、ここでは、Ｙ＞Ａであるので正確な終点検出が可能となる。
【００５０】
この場合の、全体の所要時間はＸ＋Ｙ＋Ｚであるが、一方の研磨済みのウェーハの待機時間をなくすためには、粗削り研磨工程の時間ｘと仕上げ研磨工程における時間ｙ＋Ｚを等しくすることが望ましい。そこで、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧Ａ＋Ｚ
の場合、即ち、終点検出までの研磨時間ｙがマージンＡを確保できる場合には、粗削り研磨工程の時間ｘを、
ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＝１１０〔秒〕
に、即ち、全体の所要時間の半分に設定する。
【００５１】
なお、仕上げ研磨工程における時間ｙ＋Ｚも
ｙ＋Ｚ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＝１１０〔秒〕
となり、ｙ＝９０〔秒〕となるので、マージンＡ＝３５〔秒〕は充分確保されている。
【００５２】
一方、パイロット研磨における各研磨時間が上記の場合と異なり、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜Ａ＋Ｚ
となる場合、即ち、終点検出までの研磨時間ｙがマージンＡを確保できない場合には、マージンＡを確保するために、仕上げ研磨工程における時間ｙ＋Ｚを、
ｙ＋Ｚ＝Ａ＋Ｚ
に設定することにより、粗削り研磨工程の時間ｘを、
ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）−（Ａ＋Ｚ）＝（Ｘ＋Ｙ−Ａ）
に設定する。
【００５３】
次に、図４を参照して、本発明の実施例２における研磨工程を説明するが、粗削り研磨工程及び仕上げ研磨工程における研磨条件は研磨時間の設定方法以外は、実施例１と同じにするが、説明を簡単にするために、ここでは、研磨レートを４５０ｎｍ／分として説明する。
図４参照  
まず、上記の実施例１と同様に、下地絶縁膜２１上にＳｉＣＮ膜２２、配線用絶縁膜２３、及び、ＳｉＣＮ膜２４を順次堆積させたのち、配線用絶縁膜２３に配線用溝２５を形成し、次いで、バリア膜２６を介して平坦部での膜厚が例えば、１５００ｎｍになるようにＣｕメッキを行ってＣｕメッキ膜２７を形成する。
【００５４】
次いで、プラテン１２1 において、粗削り研磨を行うが、ここでは、上述のパイロット研磨の結果によって決定された研磨時間ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＝１１０〔秒〕だけ研磨を行って、８２５ｎｍ研磨して、残膜膜厚を６７５ｎｍとする。
【００５５】
次いで、プラテン１２2 において、仕上げ研磨を行うが、９０秒（＝６７５／７．５）後に終点が検出され、その後、Ｚ＝２０秒間の過剰研磨を行って、バリア膜２６上のＣｕメッキ膜２７を完全に除去する。
この場合、終点検出までの時間が９０秒で、マージンＡ＝３５秒よる十分長いので正確な終点検出が行われる。
【００５６】
以降は、プラテン１２3 において、バリア膜２６の露出部を除去してＣｕ埋込配線２８を形成し、次いで、例えば、界面活性剤を含んだ洗浄液より研磨残渣を除去したのち、純水で再洗浄することによって、ＣＭＰ工程は終了する。
【００５７】
図５参照  
図５は、本発明の実施例２による作用効果の説明図であり、上図は（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧Ａ＋Ｚの場合を示しており、また、下図は（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜Ａ＋Ｚの場合を示している。
上図から明らかなように、（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧Ａ＋Ｚの場合には、粗削り研磨工程の時間と仕上げ研磨工程における時間とが等しくなり、一方、（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜Ａ＋Ｚの場合にも、下図から明らかなように、粗削り研磨工程の時間と仕上げ研磨工程における時間とが極力等しくなるように設定されることになる。
【００５８】
このように、本発明の実施例２においては、粗削り研磨工程における研磨時間をパイロット研磨の結果に基づいて行っているので、配線占有率を計算することなく、パイロット研磨に用いたウェーハと同じ品種のウェーハに対して行うことができる。
【００５９】
また、本発明の実施例２においては、粗削り研磨工程の時間ｘと仕上げ研磨工程における時間ｙ＋Ｚができるだけ等しくなるように設定しているので、待機時間が極力短くなってスループットが向上するとともに、待機時間に起因するコロージョンの発生を極力回避することができる。
【実施例３】
【００６０】
次に、図６を参照して、本発明の実施例３における研磨時間の設定方法を説明する。
図６参照  
図６は、本発明の実施例３における研磨時間設定のフローチャートであり、まず、
ａ．１枚目のウェーハについて、上記の実施例２のパイロット研磨と同様な研磨を行う。
次いで、
ｂ．１枚目のウェーハのパイロット研磨の結果に基づいて、上記の実施例２の研磨時間の    設定方法と全く同様に研磨時間を設定する。
なお、この時、プラテン１２1 には２枚目のウェーハが仕掛かっている。
ｃ．３枚目以降のウェーハをｂで設定した研磨時間に基づいて研磨を行う。
ｄ．一つのロットが終了すると、次のロットについてａ〜ｃの工程を繰り返す。
【００６１】
このように、本発明の実施例３においては、各ロット毎に最初の１枚をパイロット研磨して研磨時間を設定しているので、研磨パッドの摩耗により研磨速度が変動した場合にも、待機時間の短い安定した研磨を行うことが可能になり、それによって、スループットの低下を抑制することができる。
【００６２】
また、研磨スラリーを交換したり、研磨パッドを定期的に交換した場合に、交換直後に研磨装置の状態が大きく変化するが、このような場合にも、各ロット毎に最初の１枚をパイロット研磨するだけで、待機時間の短い安定した研磨を行うことが可能になる。
【００６３】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記の実施例１においては、配線占有率に基づくＣＭＰレシピを２種類としているが、３種類以上設けても良いものである。
【００６４】
また、上記の各実施例におけるＣｕメッキ膜の膜厚、研磨レート、使用する研磨パッド、スラリー等は単なる一例に過ぎず、実際に製造するデバイスの配線構造に応じて適宜変更されるものである。
【００６５】
ここで、再び、図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照  
（付記１）  絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、前記導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、前記第１の研磨工程の後の前記導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する終点検出工程を伴う第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程であって、前記第１の研磨工程における研磨時間を前記埋込導電膜の平面占有率に応じて予め決定することを特徴とする研磨時間の設定方法。
（付記２）  上記第１の研磨工程における研磨時間を上記埋込導電膜の平面占有率に応じて２種類に設定し、前記平面占有率が予め定めた値より大きな場合に、相対的に小さな研磨時間に設定することを特徴とする付記１記載の研磨時間の設定方法。
（付記３）  上記第２の研磨工程が、上記終点検知後にさらに予め定めた時間だけ研磨する過剰研磨工程を有することを特徴とする付記１または２に記載の研磨時間の設定方法。
（付記４）  絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、前記導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、前記第１の研磨工程の後の前記導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程であって、予め行うパイロット研磨における前記第１の研磨工程における研磨時間をＸ、前記第２の研磨工程における終点検知までの研磨時間をＹ、前記前記第２の研磨工程における終点検知後の過剰研磨時間をＺ、前記第２の研磨工程における終点検知に必要な時間マージンをＡとした場合、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧（Ａ＋Ｚ）
の時に、前記パイロット研磨後の製品研磨工程における前記第１の研磨工程の研磨時間ｘを、                                                                                ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２
に設定し、                                                                        （Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜（Ａ＋Ｚ）
の時には、                                                                          ｘ＝（Ｘ＋Ｙ−Ａ）
に設定することを特徴とする研磨時間の設定方法。
（付記５）  上記設定時間を、同じ品種の製品の製品研磨工程において、常に一定に保持することを特徴とする付記４記載の研磨時間の設定方法。
（付記６）  絶縁膜に設けた凹部を覆うように導電膜を堆積させたのち、前記導電膜の不要部を粗削りする第１の研磨工程と、前記第１の研磨工程の後の前記導電膜の不要部を研磨して埋込導電膜を形成する第２の研磨工程とを有する化学機械研磨工程であって、製品研磨工程の１枚目の被研磨基板に対する前記第１の研磨工程における研磨時間をＸ、前記第２の研磨工程における終点検知までの研磨時間をＹ、前記前記第２の研磨工程における終点検知後の過剰研磨時間をＺ、前記第２の研磨工程における終点検知に必要な時間マージンをＡとした場合、
（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２≧（Ａ＋Ｚ）
の時に、製品研磨工程における３枚目以降の被研磨基板前記第１の研磨工程の研磨時間ｘを、                                                                                ｘ＝（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２
に設定し、                                                                        （Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）／２＜（Ａ＋Ｚ）
の時には、                                                                          ｘ＝（Ｘ＋Ｙ−Ａ）
に設定することを特徴とする研磨時間の設定方法。
（付記７）  上記設定時間を、各ロット毎に設定することを特徴とする付記６記載の研磨時間の設定方法。
（付記８）  上記化学機械研磨工程が、プラグ或いは埋込配線を少なくとも一方を形成する工程であって、上記第２の研磨工程の後に、上記絶縁膜と上記埋込導電体との間に設けるバリアメタルを研磨する第３の研磨工程を有することを特徴とする付記１乃至付記７のいずれか１に記載の研磨時間の設定方法。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の活用例としては、半導体集積回路装置におけるプラグ及び埋込配線の形成工程が典型的なものであるが、半導体集積回路装置に限られるものではなく、超電導デバイスや強誘電体光デバイスにおける配線の形成工程等にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１における研磨工程のフローチャートである。
【図２】本発明の実施例１における研磨工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例２のパイロット研磨に基づく研磨時間の設定方法の説明図である。
【図４】本発明の実施例２における研磨工程の説明図である。
【図５】本発明の実施例２による作用効果の説明図である。
【図６】本発明の実施例３における研磨時間設定のフローチャートである。
【図７】従来のＣＭＰ装置の一例の概略的要部平面図である。
【図８】Ｃｕ埋込配線の形成工程の説明図である。
【図９】終点検知が正常に行われた時の反射率の変動の説明図である。
【図１０】終点検知が正常に行われない時の反射率の変動の説明図である。
【図１１】終点検出エラーの発生の配線占有率依存性の説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１  研磨台
１２1 〜１２3   プラテン
１３1 〜１３3   研磨パッド
１４1 〜１４3   コンディショナ
１５1 〜１５3   コンディショナヘッド
１６1 〜１６3   回転アーム
１７1 〜１７3   スラリーノズル
１８1 〜１８3   研磨ヘッド
１９  供給装置
２０  ウェーハ
２１  下地絶縁膜
２２  ＳｉＣＮ膜
２３  配線用絶縁膜
２４  ＳｉＣＮ膜
２５  配線用溝
２６  バリア膜
２７  Ｃｕメッキ膜
２８  Ｃｕ埋込配線
３１  層間絶縁膜
３２  トレンチ
３３  バリアメタル
３４  Ｃｕ膜
３５  Ｃｕ埋込配線
【図１】
2009004598.tif 000003
【図２】
2009004598.tif 000004
【図３】
2009004598.tif 000005
【図４】
2009004598.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2009004598.tif 000009
【図８】
2009004598.tif 000010
【図９】
2009004598.tif 000011
【図１０】
2009004598.tif 000012
【図１１】
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