JP2001237205A - 化学機械的研磨装置、ダマシン配線形成装置及びダマシン配線形成方法 - Google Patents
化学機械的研磨装置、ダマシン配線形成装置及びダマシン配線形成方法Info
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- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/7684—Smoothing; Planarisation
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハの平坦性と均一性の両方を十分に向上
させること。 【解決手段】 研磨パッドとプラテンとの間に配置され
る弾性部材として、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規
定される硬度が１０〜４０であり且つ、厚さが５〜３０
ｍｍの材質のものを使用する。
させること。 【解決手段】 研磨パッドとプラテンとの間に配置され
る弾性部材として、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規
定される硬度が１０〜４０であり且つ、厚さが５〜３０
ｍｍの材質のものを使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成された金属膜表面を化学機械的手法によって研磨する
研磨装置及び研磨方法に関する。
成された金属膜表面を化学機械的手法によって研磨する
研磨装置及び研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化を更に向上させる
ためには、製造プロセス中におけるウエハ（半導体基
板）表面の平坦化工程が重要である。ウエハの平坦化を
行う装置としては、ＣＭＰ（化学機械的研磨）装置が主
流となっている。ＣＭＰ装置においては、例えば、研磨
対象であるウエハに対して研磨スラリーを供給しつつ、
研磨パッドを接触させて当該ウエハ上の金属膜等を研磨
する。
ためには、製造プロセス中におけるウエハ（半導体基
板）表面の平坦化工程が重要である。ウエハの平坦化を
行う装置としては、ＣＭＰ（化学機械的研磨）装置が主
流となっている。ＣＭＰ装置においては、例えば、研磨
対象であるウエハに対して研磨スラリーを供給しつつ、
研磨パッドを接触させて当該ウエハ上の金属膜等を研磨
する。
【０００３】ところで、ウエハ上の絶縁膜や金属膜の凸
部を選択的に研磨する（平坦性を向上させる）ために
は、研磨パッド表面の変形を抑制することが必要であ
り、研磨パッドには高い硬度が要求される。反面、半導
体ウエハ全域にわたって一様な研磨を行う（均一性を向
上させる）ためには、ウエハの反り形状に倣う程度の柔
軟性が研磨パッドに要求される。従って、研磨パッドを
選定するにあたり、平坦性と均一性はトレードオフの関
係となるため、研磨の均一性、平坦性を共に確保するの
が困難である。そこで、ウエハの平坦性向上と均一性向
上との両立を図るべく、研磨対象であるウエハと接触す
る上層に硬質材料を配置し、その下層に軟質材料を配置
した２層構造の研磨パッドが採用されている。
部を選択的に研磨する（平坦性を向上させる）ために
は、研磨パッド表面の変形を抑制することが必要であ
り、研磨パッドには高い硬度が要求される。反面、半導
体ウエハ全域にわたって一様な研磨を行う（均一性を向
上させる）ためには、ウエハの反り形状に倣う程度の柔
軟性が研磨パッドに要求される。従って、研磨パッドを
選定するにあたり、平坦性と均一性はトレードオフの関
係となるため、研磨の均一性、平坦性を共に確保するの
が困難である。そこで、ウエハの平坦性向上と均一性向
上との両立を図るべく、研磨対象であるウエハと接触す
る上層に硬質材料を配置し、その下層に軟質材料を配置
した２層構造の研磨パッドが採用されている。
【０００４】ここで、ウエハの保持（固定）方法につい
て考察する。一般に、ＣＭＰ装置においては、真空チャ
ック（真空吸着）や、バッキングフィルム（バッキング
パッド）を用いてウエハを保持している。真空チャック
を用いた場合の利点としては、ウエハの交換（着脱）が
容易であることと；ウエハの保持が確実且つ強固である
ことと、ウエハの反りを解消できることがある。欠点と
しては、上述した２層構造の研磨パッドを用いても、ウ
エハのマクロ的な厚さのばらつきを十分に吸収できず、
研磨均一性が悪化する点が挙げられる。
て考察する。一般に、ＣＭＰ装置においては、真空チャ
ック（真空吸着）や、バッキングフィルム（バッキング
パッド）を用いてウエハを保持している。真空チャック
を用いた場合の利点としては、ウエハの交換（着脱）が
容易であることと；ウエハの保持が確実且つ強固である
ことと、ウエハの反りを解消できることがある。欠点と
しては、上述した２層構造の研磨パッドを用いても、ウ
エハのマクロ的な厚さのばらつきを十分に吸収できず、
研磨均一性が悪化する点が挙げられる。
【０００５】一方、バッキングパッドを用いた場合は、
ウエハ着脱の容易性やウエハ保持の確実性には劣るが、
その利点としては、バッキングパッド自体が弾性に富む
ため、ウエハの反りや厚さのばらつきをある程度吸収
（修正）できる点がある。その結果、ウエハのマクロ的
なうねりをある程度修正でき、研磨均一性の悪化をある
程度は防止できる。従って、現状ではバッキングパッド
を用いたウエハ保持が一般的となっている。ウエハ保持
手段としてバッキングパッドを用い、上述した２層構造
（硬質材料＋軟質材料）の研磨パッドを用いた研磨装置
としては、例えば、特開平１０−１３８１２３，特開平
９−３２１００１，特開平９−２６０３１８，特開平７
−２６６２１９，特開平７−２９７１９５に開示された
ものがある。
ウエハ着脱の容易性やウエハ保持の確実性には劣るが、
その利点としては、バッキングパッド自体が弾性に富む
ため、ウエハの反りや厚さのばらつきをある程度吸収
（修正）できる点がある。その結果、ウエハのマクロ的
なうねりをある程度修正でき、研磨均一性の悪化をある
程度は防止できる。従って、現状ではバッキングパッド
を用いたウエハ保持が一般的となっている。ウエハ保持
手段としてバッキングパッドを用い、上述した２層構造
（硬質材料＋軟質材料）の研磨パッドを用いた研磨装置
としては、例えば、特開平１０−１３８１２３，特開平
９−３２１００１，特開平９−２６０３１８，特開平７
−２６６２１９，特開平７−２９７１９５に開示された
ものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上、従来の研磨方法
の現状について説明したが、結局のところ、従来のＣＭ
Ｐ装置においては、ウエハの平坦性と均一性の両方を十
分に向上させることができなかった。特に、ダマシン構
造を研磨する場合に問題が大きい。
の現状について説明したが、結局のところ、従来のＣＭ
Ｐ装置においては、ウエハの平坦性と均一性の両方を十
分に向上させることができなかった。特に、ダマシン構
造を研磨する場合に問題が大きい。
【０００７】本発明は上記のような状況に鑑みてなされ
たものであり、ウエハ着脱の容易性やウエハ保持の確実
性に優れた真空チャックを用いても研磨の平坦性と均一
性の両方を十分に向上させることができる化学機械的研
磨装置を提供することを第１の目的とする。
たものであり、ウエハ着脱の容易性やウエハ保持の確実
性に優れた真空チャックを用いても研磨の平坦性と均一
性の両方を十分に向上させることができる化学機械的研
磨装置を提供することを第１の目的とする。
【０００８】また、本発明の第２の目的は、優れた平坦
性と均一性を実現する研磨装置を使用することにより、
精度の高いダマシン配線を形成できるダマシン配線形成
装置及び方法を提供することにある。
性と均一性を実現する研磨装置を使用することにより、
精度の高いダマシン配線を形成できるダマシン配線形成
装置及び方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る化学機械的研磨装置は、半導体基板を
真空吸着によって保持する基板保持台と；半導体基板と
接触する研磨パッドと；研磨パッドを保持するプラテン
と；研磨パッドとプラテンとの間に配置された弾性部材
とを備える装置に適用される。そして、その特徴とする
ところは、弾性部材として、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ
型）で規定される硬度が１０〜４０であり且つ、厚さが
５〜３０ｍｍの材質のものを使用する点にある。
に、本発明に係る化学機械的研磨装置は、半導体基板を
真空吸着によって保持する基板保持台と；半導体基板と
接触する研磨パッドと；研磨パッドを保持するプラテン
と；研磨パッドとプラテンとの間に配置された弾性部材
とを備える装置に適用される。そして、その特徴とする
ところは、弾性部材として、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ
型）で規定される硬度が１０〜４０であり且つ、厚さが
５〜３０ｍｍの材質のものを使用する点にある。
【００１０】本発明に係るダマシン配線形成装置は、半
導体基板上に絶縁膜を形成し、当該絶縁膜の所定領域に
凹部を形成し、当該凹部を含む絶縁膜表面にバリヤメタ
ル膜を形成し、少なくとも凹部が完全に埋まるようにバ
リヤメタル膜上に金属配線膜を形成した後に、凹部以外
の領域で絶縁膜が露出するまで金属膜及びバリヤメタル
膜を研磨するダマシン配線形成装置に適用される。そし
て、その特徴とするところは、凹部以外の領域でバリヤ
メタル膜が露出するまで金属配線膜を研磨する第１の研
磨工程を実施する第１の研磨手段と；凹部以外の領域で
前記絶縁膜が露出するまでバリヤメタル膜を研磨する第
２の研磨工程を実施する第２の研磨手段とを備えること
である。更に、第１の研磨手段が、半導体基板を真空吸
着によって保持する基板保持台と；半導体基板と接触す
る研磨パッドと；研磨パッドを保持するプラテンと；Ｊ
ＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜
４０、厚さが５〜３０ｍｍであり、研磨パッドとプラテ
ンとの間に配置された弾性部材とを備える。また、第２
の研磨手段が、半導体基板を真空吸着によって保持する
基板保持台と；半導体基板と接触する研磨パッドと；研
磨パッドを保持するプラテンと；ＪＩＳ規格Ｋ６３０１
（Ａ型）で規定される硬度が５０以上であり、研磨パッ
ドとプラテンとの間に配置された弾性部材とを備えてい
る。
導体基板上に絶縁膜を形成し、当該絶縁膜の所定領域に
凹部を形成し、当該凹部を含む絶縁膜表面にバリヤメタ
ル膜を形成し、少なくとも凹部が完全に埋まるようにバ
リヤメタル膜上に金属配線膜を形成した後に、凹部以外
の領域で絶縁膜が露出するまで金属膜及びバリヤメタル
膜を研磨するダマシン配線形成装置に適用される。そし
て、その特徴とするところは、凹部以外の領域でバリヤ
メタル膜が露出するまで金属配線膜を研磨する第１の研
磨工程を実施する第１の研磨手段と；凹部以外の領域で
前記絶縁膜が露出するまでバリヤメタル膜を研磨する第
２の研磨工程を実施する第２の研磨手段とを備えること
である。更に、第１の研磨手段が、半導体基板を真空吸
着によって保持する基板保持台と；半導体基板と接触す
る研磨パッドと；研磨パッドを保持するプラテンと；Ｊ
ＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜
４０、厚さが５〜３０ｍｍであり、研磨パッドとプラテ
ンとの間に配置された弾性部材とを備える。また、第２
の研磨手段が、半導体基板を真空吸着によって保持する
基板保持台と；半導体基板と接触する研磨パッドと；研
磨パッドを保持するプラテンと；ＪＩＳ規格Ｋ６３０１
（Ａ型）で規定される硬度が５０以上であり、研磨パッ
ドとプラテンとの間に配置された弾性部材とを備えてい
る。
【００１１】本発明に係るダマシン配線形成方法は、半
導体基板上に絶縁膜を形成し、当該絶縁膜の所定領域に
凹部を形成し、当該凹部を含む絶縁膜表面にバリヤメタ
ル膜を形成し、少なくとも凹部が完全に埋まるようにバ
リヤメタル膜上に金属配線膜を形成した後に、凹部以外
の領域で絶縁膜が露出するまで金属膜及びバリヤメタル
膜を研磨するダマシン配線形成方法に適用される。そし
て、その特徴は、第１の研磨手段を用い、凹部以外の領
域でバリヤメタル膜が露出するまで金属配線膜を研磨す
る第１の研磨工程と；第２の研磨手段を用い、凹部以外
の領域で絶縁膜が露出するまでバリヤメタル膜を研磨す
る第２の研磨工程とを含むことにある。更に、第１の研
磨手段が、半導体基板を真空吸着によって保持する基板
保持台と；半導体基板と接触する研磨パッドと；研磨パ
ッドを保持するプラテンと；ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ
型）で規定される硬度が１０〜４０、厚さが５〜３０ｍ
ｍであり、研磨パッドとプラテンとの間に配置された弾
性部材とを備える。また、第２の研磨手段が、半導体基
板を真空吸着によって保持する基板保持台と；半導体基
板と接触する研磨パッドと；研磨パッドを保持するプラ
テンと；ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬
度が５０以上であり、研磨パッドとプラテンとの間に配
置された弾性部材とを備えている。
導体基板上に絶縁膜を形成し、当該絶縁膜の所定領域に
凹部を形成し、当該凹部を含む絶縁膜表面にバリヤメタ
ル膜を形成し、少なくとも凹部が完全に埋まるようにバ
リヤメタル膜上に金属配線膜を形成した後に、凹部以外
の領域で絶縁膜が露出するまで金属膜及びバリヤメタル
膜を研磨するダマシン配線形成方法に適用される。そし
て、その特徴は、第１の研磨手段を用い、凹部以外の領
域でバリヤメタル膜が露出するまで金属配線膜を研磨す
る第１の研磨工程と；第２の研磨手段を用い、凹部以外
の領域で絶縁膜が露出するまでバリヤメタル膜を研磨す
る第２の研磨工程とを含むことにある。更に、第１の研
磨手段が、半導体基板を真空吸着によって保持する基板
保持台と；半導体基板と接触する研磨パッドと；研磨パ
ッドを保持するプラテンと；ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ
型）で規定される硬度が１０〜４０、厚さが５〜３０ｍ
ｍであり、研磨パッドとプラテンとの間に配置された弾
性部材とを備える。また、第２の研磨手段が、半導体基
板を真空吸着によって保持する基板保持台と；半導体基
板と接触する研磨パッドと；研磨パッドを保持するプラ
テンと；ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬
度が５０以上であり、研磨パッドとプラテンとの間に配
置された弾性部材とを備えている。
【００１２】上記ダマシン配線形成装置及び方法におい
て、好ましくは、第１の研磨手段と第２の研磨手段を単
一の化学機械的研磨装置によって実現する。すなわち、
当該研磨装置は、記半導体基板を真空吸着によって保持
する基板保持台と；研磨作業時に基板保持台と対向する
位置に配置される第１及び第２のプラテンと；第１のプ
ラテン上に配置された第１の研磨パッドと；第２のプラ
テン上に配置された第２の研磨パッドと；第１のプラテ
ンと第１の研磨パッドとの間に配置され、ＪＩＳ規格Ｋ
６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜４０、厚さ
が５〜３０ｍｍの第１の弾性部材と；第２のプラテンと
第２の研磨パッドとの間に配置され、ＪＩＳ規格Ｋ６３
０１（Ａ型）で規定される硬度が５０以上の第２の弾性
部材とを備える。そして、第１の研磨工程を実施する際
には、基板保持台を第１のプラテンと対向する位置に配
置し、第２の研磨工程を実施する際には、基板保持台を
第２のプラテンと対向する位置に配置する。
て、好ましくは、第１の研磨手段と第２の研磨手段を単
一の化学機械的研磨装置によって実現する。すなわち、
当該研磨装置は、記半導体基板を真空吸着によって保持
する基板保持台と；研磨作業時に基板保持台と対向する
位置に配置される第１及び第２のプラテンと；第１のプ
ラテン上に配置された第１の研磨パッドと；第２のプラ
テン上に配置された第２の研磨パッドと；第１のプラテ
ンと第１の研磨パッドとの間に配置され、ＪＩＳ規格Ｋ
６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜４０、厚さ
が５〜３０ｍｍの第１の弾性部材と；第２のプラテンと
第２の研磨パッドとの間に配置され、ＪＩＳ規格Ｋ６３
０１（Ａ型）で規定される硬度が５０以上の第２の弾性
部材とを備える。そして、第１の研磨工程を実施する際
には、基板保持台を第１のプラテンと対向する位置に配
置し、第２の研磨工程を実施する際には、基板保持台を
第２のプラテンと対向する位置に配置する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、基本的には真空チャッ
クによってウエハを固定するタイプのＣＭＰ装置におい
て、凹部の幅の狭い（２００μｍ未満）金属配線層を研
磨するケースに適用される。
クによってウエハを固定するタイプのＣＭＰ装置におい
て、凹部の幅の狭い（２００μｍ未満）金属配線層を研
磨するケースに適用される。
【００１４】図１は、本発明の第１実施例に係るＣＭＰ
装置の構成を示す。このＣＭＰ装置は、研磨対象である
ウエハ１０と接触する研磨パッド１２と、研磨パッド１
２が取り付けられるプラテン１４と、研磨パッド１２と
プラテン１４との間に配置された弾性部材１６と、ウエ
ハ１０を保持するウエハステージ２０と、ウエハステー
ジ２０上に固定されるリテーナ１８と、ウエハステージ
２０を回転可能に指示するウエハーターンテーブル２２
とを備えている。本発明の最大の特徴は、弾性部材１６
の硬度及び厚さの設定にある。なお、弾性部材１６の具
体的な設定値については後に詳述する。
装置の構成を示す。このＣＭＰ装置は、研磨対象である
ウエハ１０と接触する研磨パッド１２と、研磨パッド１
２が取り付けられるプラテン１４と、研磨パッド１２と
プラテン１４との間に配置された弾性部材１６と、ウエ
ハ１０を保持するウエハステージ２０と、ウエハステー
ジ２０上に固定されるリテーナ１８と、ウエハステージ
２０を回転可能に指示するウエハーターンテーブル２２
とを備えている。本発明の最大の特徴は、弾性部材１６
の硬度及び厚さの設定にある。なお、弾性部材１６の具
体的な設定値については後に詳述する。
【００１５】弾性部材１６は、中央に穴を有するリング
状（ドーナツ状）に成形され、両面テープ等によってプ
ラテン１４に固定されている。弾性部材１６は、プラテ
ン１４との間空気が入らないようにセットされる。通
常、弾性部材１６は一旦プラテン１４にセットされる
と、頻繁に交換されることはない。研磨パッド１２もリ
ング状（ドーナツ状）に成形され、インナーリング２４
と、外周リング２６と、ボルト２８、３０によってプラ
テン１４の底面に固定される。
状（ドーナツ状）に成形され、両面テープ等によってプ
ラテン１４に固定されている。弾性部材１６は、プラテ
ン１４との間空気が入らないようにセットされる。通
常、弾性部材１６は一旦プラテン１４にセットされる
と、頻繁に交換されることはない。研磨パッド１２もリ
ング状（ドーナツ状）に成形され、インナーリング２４
と、外周リング２６と、ボルト２８、３０によってプラ
テン１４の底面に固定される。
【００１６】ウエハステージ２０は、ウエハターンテー
ブル２２上に回転可能な状態で設置されている。リテー
ナ１８は、ウエハステージ２０上に固定され、ウエハ１
０はウエハステージ２０上に真空チャックによって固定
される。プラテン１４と、ウエハターンテーブル２２
と、ウエハステージ２０は、軸Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ
−Ｃ’を中心に各々回転する。プラテン１４の中心に
は、垂直方向に延びるスラリー供給孔３２が設けられて
おり、研磨作業中は、このスラリー供給孔３２から所定
のスラリーが供給される。
ブル２２上に回転可能な状態で設置されている。リテー
ナ１８は、ウエハステージ２０上に固定され、ウエハ１
０はウエハステージ２０上に真空チャックによって固定
される。プラテン１４と、ウエハターンテーブル２２
と、ウエハステージ２０は、軸Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ
−Ｃ’を中心に各々回転する。プラテン１４の中心に
は、垂直方向に延びるスラリー供給孔３２が設けられて
おり、研磨作業中は、このスラリー供給孔３２から所定
のスラリーが供給される。
【００１７】研磨パッド１２は、所謂張り上げ方式によ
ってプラテン１４に固定される。すなわち、接着剤等を
用いることなく、外周部と内周部のみを上述したボルト
２８，３０で締め付けて固定する。なお、本発明におい
ては、研磨パッドの固定方法は張り上げ方式に限らず、
接着方式（図２）など種々の方式を採用することができ
る。
ってプラテン１４に固定される。すなわち、接着剤等を
用いることなく、外周部と内周部のみを上述したボルト
２８，３０で締め付けて固定する。なお、本発明におい
ては、研磨パッドの固定方法は張り上げ方式に限らず、
接着方式（図２）など種々の方式を採用することができ
る。
【００１８】研磨作業に際しては、ウエハ１０をウエハ
ステージ２０上に真空チャックによって固定し、プラテ
ン１４，ウエハターンテーブル２２，ウエハステージ２
０を各々回転駆動する。その後、スラリー供給孔３２か
らスラリーを供給しつつ、プラテン１４を降下させ、ウ
エハ１０の被研磨面に研磨パッド１２を所定の圧力で押
し付けて研磨を行う。
ステージ２０上に真空チャックによって固定し、プラテ
ン１４，ウエハターンテーブル２２，ウエハステージ２
０を各々回転駆動する。その後、スラリー供給孔３２か
らスラリーを供給しつつ、プラテン１４を降下させ、ウ
エハ１０の被研磨面に研磨パッド１２を所定の圧力で押
し付けて研磨を行う。
【００１９】図２は、研磨パッドをプラテンに接着固定
する例を示す。この例においては、プラテン３６上に弾
性部材３８を接着固定し、弾性部材３８上に研磨パッド
４０を接着固定する。ウエハ１０は、ウエハ保持台４２
の底面に真空吸着によって固定される。ウエハ保持台４
２の内部には、真空を引くための穴４４が複数形成され
ている。
する例を示す。この例においては、プラテン３６上に弾
性部材３８を接着固定し、弾性部材３８上に研磨パッド
４０を接着固定する。ウエハ１０は、ウエハ保持台４２
の底面に真空吸着によって固定される。ウエハ保持台４
２の内部には、真空を引くための穴４４が複数形成され
ている。
【００２０】本発明に係る弾性部材１６，３８は、ＪＩ
Ｓ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜４
０であり且つ、厚さが５〜３０ｍｍに設定さている。以
下、その根拠（実験データ）について説明する。なお、
研磨パッドは、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定さ
れる硬度が９０以上であり、厚さが０．５〜２ｍｍのも
のを用いることができる。以下に示す実験においては、
米国ロデール社製ＩＣ１０００（硬度９５，厚さ約１．
３ｍｍ）を用いた。
Ｓ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜４
０であり且つ、厚さが５〜３０ｍｍに設定さている。以
下、その根拠（実験データ）について説明する。なお、
研磨パッドは、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定さ
れる硬度が９０以上であり、厚さが０．５〜２ｍｍのも
のを用いることができる。以下に示す実験においては、
米国ロデール社製ＩＣ１０００（硬度９５，厚さ約１．
３ｍｍ）を用いた。
【００２１】１．弾性部材の硬度に関する評価 弾性部材１６又は３８の硬度に対するウエハ研磨の平坦
性及び均一性の変化について実験を行った。実験は、図
３（Ａ）に示す試料（ウエハ）に対して行われた。ウエ
ハは、基板上に厚さ５０００Åの熱酸化膜（絶縁膜）４
６を形成し、所定の領域に幅１０μｍ〜５ｍｍ、深さ４
５００Åの凹部（研磨終了後に配線部となる）を形成
し、その上に厚さ２００ÅのＴａ膜（バリヤメタル膜）
４８を形成し、その上に厚さ１０００ÅのＣｕシード膜
５０を形成し、更にその上に厚さ１μｍのＣｕメッキ
（金属配線膜）５２を形成したパターンに対して行われ
た。実験に使用されたパターンは、長さ１０ｍｍのライ
ン・アンド・スペースであり、スペースを５ｍｍに設定
した。ライン（凹部）は、幅の異なる（１０μｍ〜５ｍ
ｍ）ものを使用した。弾性体の厚さは１０ｍｍのものを
使用した。また、研磨速度は、Ｃｕの全面平坦膜（ベタ
膜）を圧力３００ｇ／ｃｍ２で研磨したときの値が６０
００Å／ｍｉｎになるような設定とした。
性及び均一性の変化について実験を行った。実験は、図
３（Ａ）に示す試料（ウエハ）に対して行われた。ウエ
ハは、基板上に厚さ５０００Åの熱酸化膜（絶縁膜）４
６を形成し、所定の領域に幅１０μｍ〜５ｍｍ、深さ４
５００Åの凹部（研磨終了後に配線部となる）を形成
し、その上に厚さ２００ÅのＴａ膜（バリヤメタル膜）
４８を形成し、その上に厚さ１０００ÅのＣｕシード膜
５０を形成し、更にその上に厚さ１μｍのＣｕメッキ
（金属配線膜）５２を形成したパターンに対して行われ
た。実験に使用されたパターンは、長さ１０ｍｍのライ
ン・アンド・スペースであり、スペースを５ｍｍに設定
した。ライン（凹部）は、幅の異なる（１０μｍ〜５ｍ
ｍ）ものを使用した。弾性体の厚さは１０ｍｍのものを
使用した。また、研磨速度は、Ｃｕの全面平坦膜（ベタ
膜）を圧力３００ｇ／ｃｍ２で研磨したときの値が６０
００Å／ｍｉｎになるような設定とした。
【００２２】（１）平坦性の評価 平坦性の評価に際しては、上述したパターン表面の酸化
膜４６が露出するまで研磨（１工程）を行い、様々な幅
の配線部における研磨後の配線厚み減少量（ディッシン
グ）を計測した。表１に実験結果を示す。なお、表中、
硬度はＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される値で
あり、ディッシング量の単位はÅである。また、表中、
「ＩＣ１０００／４００」は、米国ロデール社製ＩＣ１
０００／４００を意味する。これは、上層の硬質材（本
発明の研磨パッドに相当）としてＩＣ１０００（硬度９
５、ＪＩＳ−Ｋ６３０１準拠）を使用し、下層の軟質材
（本発明の弾性部材に相当）としてＳＵＢＡ４００（硬
度５５〜６６、ＪＩＳ−Ｋ６３０１準拠）を使用したも
ので、従来一般的に用いられている２層構造の研磨パッ
ドである。
膜４６が露出するまで研磨（１工程）を行い、様々な幅
の配線部における研磨後の配線厚み減少量（ディッシン
グ）を計測した。表１に実験結果を示す。なお、表中、
硬度はＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される値で
あり、ディッシング量の単位はÅである。また、表中、
「ＩＣ１０００／４００」は、米国ロデール社製ＩＣ１
０００／４００を意味する。これは、上層の硬質材（本
発明の研磨パッドに相当）としてＩＣ１０００（硬度９
５、ＪＩＳ−Ｋ６３０１準拠）を使用し、下層の軟質材
（本発明の弾性部材に相当）としてＳＵＢＡ４００（硬
度５５〜６６、ＪＩＳ−Ｋ６３０１準拠）を使用したも
ので、従来一般的に用いられている２層構造の研磨パッ
ドである。
【００２３】
【表１】
【００２４】上記表１から明らかなように、硬度が１０
以上の場合に良好な平坦性（低いディッシング量）が得
られる。なお、硬度１０以上であっても配線幅（すなわ
ち、絶縁膜４６に形成した凹部の幅）が５００μｍ以上
の場合には平坦性は悪化するが、実際の金属配線層の幅
は２００μｍ以下であるため問題ないと言える。
以上の場合に良好な平坦性（低いディッシング量）が得
られる。なお、硬度１０以上であっても配線幅（すなわ
ち、絶縁膜４６に形成した凹部の幅）が５００μｍ以上
の場合には平坦性は悪化するが、実際の金属配線層の幅
は２００μｍ以下であるため問題ないと言える。
【００２５】（２）均一性の評価 弾性部材１６又は３８の硬度をＪＩＳ規格Ｋ６３０１
（Ａ型）で規定される５〜９０の間で、ウエハ面内の研
磨均一性を測定した。図４に×印で示すように、均一性
「δ」の測定は、ウエハ５３の中心を通って直行する２
直線上の２５点での膜厚Ｘｉを計測し、以下の式に基づ
いて行われた。 膜厚：Ｘｉ（ｉ＝１〜２５） 平均膜厚：Ｘ＝１／２５・ΣＸｉ 面内均一性：δ＝１／Ｘ・√（１／２５・Σ（Ｘ−
Ｘｉ）２）×１００
（Ａ型）で規定される５〜９０の間で、ウエハ面内の研
磨均一性を測定した。図４に×印で示すように、均一性
「δ」の測定は、ウエハ５３の中心を通って直行する２
直線上の２５点での膜厚Ｘｉを計測し、以下の式に基づ
いて行われた。 膜厚：Ｘｉ（ｉ＝１〜２５） 平均膜厚：Ｘ＝１／２５・ΣＸｉ 面内均一性：δ＝１／Ｘ・√（１／２５・Σ（Ｘ−
Ｘｉ）２）×１００
【００２６】実験結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】上記の表から明らかなように、弾性部材１
６，３８の硬度が５〜４０の間で良好な均一性が得ら
れ、硬度が１０〜４０の間で特に良好な均一性が得られ
た。
６，３８の硬度が５〜４０の間で良好な均一性が得ら
れ、硬度が１０〜４０の間で特に良好な均一性が得られ
た。
【００２９】２．弾性部材の厚さに関する評価 弾性部材１６又は３８の厚さに対するウエハ研磨の平坦
性及び均一性の変化について実験を行った。弾性部材の
硬度の場合と同様に、実験は、図３（Ａ）に示す試料
（ウエハ）に対して行われた。
性及び均一性の変化について実験を行った。弾性部材の
硬度の場合と同様に、実験は、図３（Ａ）に示す試料
（ウエハ）に対して行われた。
【００３０】（１）平坦性の評価 平坦性の評価に際しては、上述したパターン表面の酸化
膜４６が露出するまで研磨（１工程）を行い、幅２００
μｍの配線部における研磨後の配線厚み減少量（ディッ
シング）を計測した。厚さ３ｍｍ〜６０ｍｍ、硬度１０
〜４０の範囲における実験結果を表３に示す。なお、表
中、硬度はＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される
値であり、ディッシング量の単位はÅである。
膜４６が露出するまで研磨（１工程）を行い、幅２００
μｍの配線部における研磨後の配線厚み減少量（ディッ
シング）を計測した。厚さ３ｍｍ〜６０ｍｍ、硬度１０
〜４０の範囲における実験結果を表３に示す。なお、表
中、硬度はＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される
値であり、ディッシング量の単位はÅである。
【００３１】
【表３】
【００３２】表３から明らかなように、弾性部材１６又
は３８の厚さが３ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の場合に良好
な平坦性が得られる。
は３８の厚さが３ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の場合に良好
な平坦性が得られる。
【００３３】（２）面内均一性の評価 均一性の評価についての実験も上述した平坦性と同じ条
件で行った。すなわち、パターン表面の酸化膜４６が露
出するまで研磨（１工程）を行い、幅２００μｍの配線
部における研磨後の均一性を計測した。厚さ３ｍｍ〜６
０ｍｍ、硬度１０〜４０の範囲における実験結果を表４
に示す。なお、均一性「δ」の測定は、弾性体硬度につ
いての実験の場合と同様に、ウエハ５３（図４）の中心
を通って直行する２直線上の２５点での膜厚Ｘｉを計測
し、以下の式に基づいて行われた。 膜厚：Ｘｉ（ｉ＝１〜２５） 平均膜厚：Ｘ＝１／２５・ΣＸｉ 面内均一性：δ＝１／Ｘ・√（１／２５・Σ（Ｘ−
Ｘｉ）２）×１００
件で行った。すなわち、パターン表面の酸化膜４６が露
出するまで研磨（１工程）を行い、幅２００μｍの配線
部における研磨後の均一性を計測した。厚さ３ｍｍ〜６
０ｍｍ、硬度１０〜４０の範囲における実験結果を表４
に示す。なお、均一性「δ」の測定は、弾性体硬度につ
いての実験の場合と同様に、ウエハ５３（図４）の中心
を通って直行する２直線上の２５点での膜厚Ｘｉを計測
し、以下の式に基づいて行われた。 膜厚：Ｘｉ（ｉ＝１〜２５） 平均膜厚：Ｘ＝１／２５・ΣＸｉ 面内均一性：δ＝１／Ｘ・√（１／２５・Σ（Ｘ−
Ｘｉ）２）×１００
【００３４】
【表４】
【００３５】表４から明らかなように、弾性部材１６又
は３８の厚さが５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の場合に良好
な均一性が得られる。
は３８の厚さが５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の場合に良好
な均一性が得られる。
【００３６】表１から表４に示された実験結果を総合的
に判断すると、弾性部材１６又は３８の硬度が１０〜４
０（ＪＩＳ規格Ｋ６３０１ Ａ型）であり且つ、厚さが
５ｍｍ〜３０ｍｍの時に、良好な平坦性及び均一性が得
られる。
に判断すると、弾性部材１６又は３８の硬度が１０〜４
０（ＪＩＳ規格Ｋ６３０１ Ａ型）であり且つ、厚さが
５ｍｍ〜３０ｍｍの時に、良好な平坦性及び均一性が得
られる。
【００３７】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。この実施例においては、２つの工程でダマシン配線
層の研磨を行う。すなわち、第１の工程でＴａ膜４８が
露出するまで研磨を行い、第２の工程で酸化膜４６が露
出するまで研磨を行う。
る。この実施例においては、２つの工程でダマシン配線
層の研磨を行う。すなわち、第１の工程でＴａ膜４８が
露出するまで研磨を行い、第２の工程で酸化膜４６が露
出するまで研磨を行う。
【００３８】２つの工程でダマシン配線層を研磨する場
合の平坦性の評価（実験）結果を表５に示す。この実験
では、第１研磨工程において、弾性部材１６又は３８と
して、硬度１０及び２０、厚さ１０ｍｍのものを使用
し、他の条件は上述した実施例（１つの工程で研磨する
例）と同様とした。第２研磨工程では、研磨パッドとし
て米国ロデール社製ＩＣ１０００／４００を使用し、ス
ラリーは第１研磨工程と同じものと、異なるもの（Ｃｕ
とＴａの選択比が第１研磨工程のスラリーより低いスラ
リー）を用いた。ここで、米国ロデール社製ＩＣ１００
０／４００は、上層の硬質材（研磨パッドに相当）とし
てＩＣ１０００（硬度９５、ＪＩＳ−Ｋ６３０１準拠）
を使用し、下層の軟質材（弾性部材に相当）としてＳＵ
ＢＡ４００（硬度５５〜６６、ＪＩＳ−Ｋ６３０１準
拠）を使用すること意味する。
合の平坦性の評価（実験）結果を表５に示す。この実験
では、第１研磨工程において、弾性部材１６又は３８と
して、硬度１０及び２０、厚さ１０ｍｍのものを使用
し、他の条件は上述した実施例（１つの工程で研磨する
例）と同様とした。第２研磨工程では、研磨パッドとし
て米国ロデール社製ＩＣ１０００／４００を使用し、ス
ラリーは第１研磨工程と同じものと、異なるもの（Ｃｕ
とＴａの選択比が第１研磨工程のスラリーより低いスラ
リー）を用いた。ここで、米国ロデール社製ＩＣ１００
０／４００は、上層の硬質材（研磨パッドに相当）とし
てＩＣ１０００（硬度９５、ＪＩＳ−Ｋ６３０１準拠）
を使用し、下層の軟質材（弾性部材に相当）としてＳＵ
ＢＡ４００（硬度５５〜６６、ＪＩＳ−Ｋ６３０１準
拠）を使用すること意味する。
【００３９】平坦性の評価に際して、幅２００μｍの配
線部における研磨後の配線厚み減少量（ディッシング）
を計測した。実験では、第１研磨工程に使用する弾性部
材（１６又は２８）の硬度を１０、２０としている。ま
た、比較例として１つの工程でダマシン配線層（図３）
の研磨を行った場合のデータ（上述した１工程での実験
データ）を示す。なお、表５中、硬度はＪＩＳ規格Ｋ６
３０１（Ａ型）で規定される値であり、ディッシング量
の単位はÅである。
線部における研磨後の配線厚み減少量（ディッシング）
を計測した。実験では、第１研磨工程に使用する弾性部
材（１６又は２８）の硬度を１０、２０としている。ま
た、比較例として１つの工程でダマシン配線層（図３）
の研磨を行った場合のデータ（上述した１工程での実験
データ）を示す。なお、表５中、硬度はＪＩＳ規格Ｋ６
３０１（Ａ型）で規定される値であり、ディッシング量
の単位はÅである。
【００４０】
【表５】
【００４１】表５より明らかなように、１回の工程で酸
化膜まで研磨する場合に比べ、２回の工程（第１研磨工
程＋第２研磨工程）で研磨をする方が平坦性が向上す
る。スラリーに関しても、第１研磨工程と第２研磨工程
とで使い分ける方が平坦性が向上する。
化膜まで研磨する場合に比べ、２回の工程（第１研磨工
程＋第２研磨工程）で研磨をする方が平坦性が向上す
る。スラリーに関しても、第１研磨工程と第２研磨工程
とで使い分ける方が平坦性が向上する。
【００４２】図５及び図６は、２回の工程（第１研磨工
程＋第２研磨工程）でダマシン配線層を研磨するのに使
用されるＣＭＰ装置の要部の構成（プラテンとウエハ保
持部材）を示す。図５が平面図であり、図６が側面図
（一部断面）である。この実施例においては、ダマシン
配線を研磨する場合に、２つの異なるプラテン５４，５
６を使用している。第１のプラテン５４は第１の研磨パ
ッド６２を保持する。第１プラテン５４と研磨パッド６
２との間には第１の弾性部材５８が配置されている。第
２のプラテン５６は第２の研磨パッド６４を保持する。
第２のプラテン５６と研磨パッド６４との間には第２の
弾性部材６０が配置されている。
程＋第２研磨工程）でダマシン配線層を研磨するのに使
用されるＣＭＰ装置の要部の構成（プラテンとウエハ保
持部材）を示す。図５が平面図であり、図６が側面図
（一部断面）である。この実施例においては、ダマシン
配線を研磨する場合に、２つの異なるプラテン５４，５
６を使用している。第１のプラテン５４は第１の研磨パ
ッド６２を保持する。第１プラテン５４と研磨パッド６
２との間には第１の弾性部材５８が配置されている。第
２のプラテン５６は第２の研磨パッド６４を保持する。
第２のプラテン５６と研磨パッド６４との間には第２の
弾性部材６０が配置されている。
【００４３】なお、用語を統一する目的で、上述の実験
で用いた米国ロデール社製ＩＣ１０００／４００のよう
な２層構造の研磨パッドの場合は、研磨対象であるウエ
ハと接触する硬質材料からなる上層を「研磨パッド」、
該上層とプラテンとの間に位置する軟質材料からなる下
層を「弾性部材」と称す。また、第１の研磨パッド６
２、第２の研磨パッド６４としては、ともにＪＩＳ規格
Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が９０以上であ
り、厚さが０．５ｍｍ〜２ｍｍのものを用いることがで
きる。例えば、研磨パッド６２，６４として、米国ロデ
ール社製ＩＣ１０００を用いることができる。
で用いた米国ロデール社製ＩＣ１０００／４００のよう
な２層構造の研磨パッドの場合は、研磨対象であるウエ
ハと接触する硬質材料からなる上層を「研磨パッド」、
該上層とプラテンとの間に位置する軟質材料からなる下
層を「弾性部材」と称す。また、第１の研磨パッド６
２、第２の研磨パッド６４としては、ともにＪＩＳ規格
Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が９０以上であ
り、厚さが０．５ｍｍ〜２ｍｍのものを用いることがで
きる。例えば、研磨パッド６２，６４として、米国ロデ
ール社製ＩＣ１０００を用いることができる。
【００４４】図５及び図６に示すＣＭＰ装置には単一の
ウエハ保持台６６が設けられ、ウエハ６８を真空吸着に
よって保持している。ウエハ保持台６６は、ロボットア
ーム７０によって第１プラテン５４に対向する位置と、
第２プラテン５６に対向する位置に移動可能になってい
る。
ウエハ保持台６６が設けられ、ウエハ６８を真空吸着に
よって保持している。ウエハ保持台６６は、ロボットア
ーム７０によって第１プラテン５４に対向する位置と、
第２プラテン５６に対向する位置に移動可能になってい
る。
【００４５】第１のプラテン５４は、第１研磨工程（バ
リヤメタル４８が露出するまでの研磨）に使用されるも
のであり、第１の弾性部材５８としてはＪＩＳ規格Ｋ６
３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜４０、厚さが
５〜３０ｍｍのものを使用する。一方、第２のプラテン
５６は、第２研磨工程（酸化膜４６が露出するまでの研
磨）に使用されるものであり、第２の弾性部材６０とし
てはＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が
５０以上のものを使用する。
リヤメタル４８が露出するまでの研磨）に使用されるも
のであり、第１の弾性部材５８としてはＪＩＳ規格Ｋ６
３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜４０、厚さが
５〜３０ｍｍのものを使用する。一方、第２のプラテン
５６は、第２研磨工程（酸化膜４６が露出するまでの研
磨）に使用されるものであり、第２の弾性部材６０とし
てはＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が
５０以上のものを使用する。
【００４６】図５及び図６に示すＣＭＰ装置において、
図３に示すダマシン配線構造の研磨を行う場合には、ロ
ボットアーム７０の動作によりウエハ保持台６６を第１
のプラテン５４の対向位置（直上）に配置して、図３の
（Ｂ）に示すように、Ｔａ膜４８が露出するまでＣｕ膜
５２及びＣｕシード膜５０を研磨する（第１研磨工
程）。次に、ロボットアーム７０の動作によりウエハ保
持台６６を第２のプラテン５４の対向位置（直上）に配
置して、図３の（Ｃ）に示すように、熱酸化膜パターン
４６が露出するまでＴａ膜４８を研磨する（第２研磨工
程）。
図３に示すダマシン配線構造の研磨を行う場合には、ロ
ボットアーム７０の動作によりウエハ保持台６６を第１
のプラテン５４の対向位置（直上）に配置して、図３の
（Ｂ）に示すように、Ｔａ膜４８が露出するまでＣｕ膜
５２及びＣｕシード膜５０を研磨する（第１研磨工
程）。次に、ロボットアーム７０の動作によりウエハ保
持台６６を第２のプラテン５４の対向位置（直上）に配
置して、図３の（Ｃ）に示すように、熱酸化膜パターン
４６が露出するまでＴａ膜４８を研磨する（第２研磨工
程）。
【００４７】図７は、２回の工程（第１研磨工程＋第２
研磨工程）でダマシン配線層（図３）を研磨するのに使
用されるＣＭＰ装置の他の例（プラテンとウエハ保持部
材）を示す。この例においては、ダマシン配線を研磨す
る場合に、第１研磨工程に使用される単一の第１プラテ
ン７２と、第２研磨工程に使用される２つの第２プラテ
ン７４，７６とを備えている。第１のプラテン７２は第
１の研磨パッド（６２）を保持し、２枚のウエハを同時
に研磨可能になっている。第１プラテン７２と研磨パッ
ド（６２）との間には第１の弾性部材（５８）が配置さ
れている。第２のプラテン７４，７６は各々第２の研磨
パッド（６４）を保持する。第２のプラテン７４，７６
と研磨パッド（６４）との間には第２の弾性部材（６
０）が配置されている。
研磨工程）でダマシン配線層（図３）を研磨するのに使
用されるＣＭＰ装置の他の例（プラテンとウエハ保持部
材）を示す。この例においては、ダマシン配線を研磨す
る場合に、第１研磨工程に使用される単一の第１プラテ
ン７２と、第２研磨工程に使用される２つの第２プラテ
ン７４，７６とを備えている。第１のプラテン７２は第
１の研磨パッド（６２）を保持し、２枚のウエハを同時
に研磨可能になっている。第１プラテン７２と研磨パッ
ド（６２）との間には第１の弾性部材（５８）が配置さ
れている。第２のプラテン７４，７６は各々第２の研磨
パッド（６４）を保持する。第２のプラテン７４，７６
と研磨パッド（６４）との間には第２の弾性部材（６
０）が配置されている。
【００４８】図７に示すＣＭＰ装置においては、２つの
第２プラテン７４，７６に各々対応するウエハ保持台８
２，８４が設けられ、ウエハを真空吸着によって保持し
ている。ウエハ保持台８２は、ロボットアーム７８によ
って第１プラテン７２に対向する位置と、第２プラテン
７４に対向する位置に移動可能になっている。また、ウ
エハ保持台８４は、ロボットアーム８０によって第１プ
ラテン７２に対向する位置と、第２プラテン７６に対向
する位置に移動可能になっている。
第２プラテン７４，７６に各々対応するウエハ保持台８
２，８４が設けられ、ウエハを真空吸着によって保持し
ている。ウエハ保持台８２は、ロボットアーム７８によ
って第１プラテン７２に対向する位置と、第２プラテン
７４に対向する位置に移動可能になっている。また、ウ
エハ保持台８４は、ロボットアーム８０によって第１プ
ラテン７２に対向する位置と、第２プラテン７６に対向
する位置に移動可能になっている。
【００４９】第１のプラテン７２は、第１研磨工程（バ
リヤメタルが露出するまでの研磨）に使用されるもので
あり、図２に示すような構造になっている。すなわち、
研磨パッド（４０）とプラテン（３６）との間に第１の
弾性部材（３８）が介在されている。そして、その弾性
部材としてはＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定され
る硬度が１０〜４０、厚さが５〜３０ｍｍのものを使用
する。一方、第２のプラテン７４は、第２研磨工程（酸
化膜が露出するまでの研磨）に使用されるものであり、
第２の弾性部材としてはＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）
で規定される硬度が５０以上のものを使用する。
リヤメタルが露出するまでの研磨）に使用されるもので
あり、図２に示すような構造になっている。すなわち、
研磨パッド（４０）とプラテン（３６）との間に第１の
弾性部材（３８）が介在されている。そして、その弾性
部材としてはＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定され
る硬度が１０〜４０、厚さが５〜３０ｍｍのものを使用
する。一方、第２のプラテン７４は、第２研磨工程（酸
化膜が露出するまでの研磨）に使用されるものであり、
第２の弾性部材としてはＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）
で規定される硬度が５０以上のものを使用する。
【００５０】図７に示すＣＭＰ装置において、図３に示
すダマシン配線構造の研磨を行う場合には、ロボットア
ーム７８、８０の動作によりウエハ保持台８２，８４を
第１のプラテン７２の対向位置（直上）に配置して、図
３の（Ｂ）に示すように、Ｔａ膜４８が露出するまでＣ
ｕ膜５２及びＣｕシード膜５０を研磨する（第１研磨工
程）。次に、ロボットアーム７８，８０の動作によりウ
エハ保持台８２，８４を第２のプラテン７４，７６の対
向位置（直上）に配置して、図３の（Ｃ）に示すよう
に、熱酸化膜パターン４６が露出するまでＴａ膜４８を
研磨する（第２研磨工程）。
すダマシン配線構造の研磨を行う場合には、ロボットア
ーム７８、８０の動作によりウエハ保持台８２，８４を
第１のプラテン７２の対向位置（直上）に配置して、図
３の（Ｂ）に示すように、Ｔａ膜４８が露出するまでＣ
ｕ膜５２及びＣｕシード膜５０を研磨する（第１研磨工
程）。次に、ロボットアーム７８，８０の動作によりウ
エハ保持台８２，８４を第２のプラテン７４，７６の対
向位置（直上）に配置して、図３の（Ｃ）に示すよう
に、熱酸化膜パターン４６が露出するまでＴａ膜４８を
研磨する（第２研磨工程）。
【００５１】２回の工程（第１研磨工程＋第２研磨工
程）でダマシン配線層（図３）を研磨する方法として
は、図５、図６及び図７に示す方法の他に、１台のＣＭ
Ｐ装置内に複数のプラテンと各プラテンに対応するウエ
ハ保持台とを備える方法がある。この場合、第１研磨工
程においては、第１のウエハ保持台でウエハを吸着保持
し、対応する第１のプラテンに取り付けられている研磨
パッドを用いて研磨を行う。その後、ロボットアームに
よってウエハを第１の保持台から第２の保持台に移送
し、第２のプラテンに取り付けられた研磨パッドを用い
て第２研磨工程を行う。
程）でダマシン配線層（図３）を研磨する方法として
は、図５、図６及び図７に示す方法の他に、１台のＣＭ
Ｐ装置内に複数のプラテンと各プラテンに対応するウエ
ハ保持台とを備える方法がある。この場合、第１研磨工
程においては、第１のウエハ保持台でウエハを吸着保持
し、対応する第１のプラテンに取り付けられている研磨
パッドを用いて研磨を行う。その後、ロボットアームに
よってウエハを第１の保持台から第２の保持台に移送
し、第２のプラテンに取り付けられた研磨パッドを用い
て第２研磨工程を行う。
【００５２】他の方法としては、第１研磨工程と第２研
磨工程を行うＣＭＰ装置を別々に設ける方法がある。更
に他の方法としては、第１及び第２の研磨工程に対し、
同一のＣＭＰ装置、同一のプラテンを使用する方法が考
えられる。この場合、最初に所定枚数（１００枚等）の
ウエハに対して第１研磨工程を実施する。その後、研磨
パッド下に配置された弾性部材を張り替えて第２研磨工
程を実施する。
磨工程を行うＣＭＰ装置を別々に設ける方法がある。更
に他の方法としては、第１及び第２の研磨工程に対し、
同一のＣＭＰ装置、同一のプラテンを使用する方法が考
えられる。この場合、最初に所定枚数（１００枚等）の
ウエハに対して第１研磨工程を実施する。その後、研磨
パッド下に配置された弾性部材を張り替えて第２研磨工
程を実施する。
【００５３】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇にお
いて変更可能なものである。
が、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇にお
いて変更可能なものである。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弾性部材として、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定
される硬度が１０〜４０であり且つ、厚さが５〜３０ｍ
ｍの材質のものを使用しているため、真空吸着によりウ
エハを保持してもウエハの平坦性と均一性の両方を十分
に向上させることができるという効果がある。これによ
り、精度の高いダマシン配線を形成できるというメリッ
トもある。
弾性部材として、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定
される硬度が１０〜４０であり且つ、厚さが５〜３０ｍ
ｍの材質のものを使用しているため、真空吸着によりウ
エハを保持してもウエハの平坦性と均一性の両方を十分
に向上させることができるという効果がある。これによ
り、精度の高いダマシン配線を形成できるというメリッ
トもある。
【図１】図１は、本発明に係るＣＭＰ装置の構成を示す
側面図（一部断面）であり、研磨パッドを張り上げ方式
によって固定している。
側面図（一部断面）であり、研磨パッドを張り上げ方式
によって固定している。
【図２】図２は、本発明に係るＣＭＰ装置の要部（研磨
パッドとウエハ）の構成を示す断面図であり、研磨パッ
ドをプラテンに対して接着固定している。
パッドとウエハ）の構成を示す断面図であり、研磨パッ
ドをプラテンに対して接着固定している。
【図３】図３は、本発明に係るダマシン配線形成方法の
工程を示す断面図であり、（Ａ）が研磨前の状態、
（Ｂ）が第１研磨工程後の状態、（Ｃ）が第２研磨工程
後の状態を示す。
工程を示す断面図であり、（Ａ）が研磨前の状態、
（Ｂ）が第１研磨工程後の状態、（Ｃ）が第２研磨工程
後の状態を示す。
【図４】図４は、本発明の実施例によるウエハ面内均一
性（研磨均一性）の計測点を示す説明図である。
性（研磨均一性）の計測点を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の研磨装置の要部の構成（プラ
テンとウエハ保持台）を示す平面図である。
テンとウエハ保持台）を示す平面図である。
【図６】図６は、図５に示す装置の側面図であり、一部
を断面によって示している。
を断面によって示している。
【図７】図７は、本発明の他のタイプの研磨装置の要部
の構成（プラテンとウエハ保持台）を示す平面図であ
る。
の構成（プラテンとウエハ保持台）を示す平面図であ
る。
１０ ウエハ １２，４０ 研磨パッド １６，３８ 弾性部材 ２０ ウエハステージ ３６ プラテン ４２，６６，８２，８４ ウエハ保持台 ４６ 熱酸化膜（絶縁膜） ４８ Ｔａ膜（バリヤメタル） ５０ Ｃｕシード膜 ５２ Ｃｕ膜（金属配線膜） ５４，７２ 第１プラテン（第１研磨工程用プラテ
ン） ５６，７４，７６ 第２プラテン（第２研磨工程用
プラテン）
ン） ５６，７４，７６ 第２プラテン（第２研磨工程用
プラテン）
Claims (7)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された金属膜の表面を
平坦化する化学機械的研磨装置において、 前記半導体基板を真空吸着によって保持する基板保持台
と；前記半導体基板と接触する研磨パッドと；前記研磨
パッドを保持するプラテンと；前記研磨パッドと前記プ
ラテンとの間に配置された弾性部材とを備え、 前記弾性部材は、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定
される硬度が１０〜４０であり且つ、厚さが５〜３０ｍ
ｍであることを特徴とする化学機械的研磨装置。 - 【請求項２】半導体基板上に絶縁膜を形成し、当該絶縁
膜の所定領域に凹部を形成し、当該凹部を含む絶縁膜表
面にバリヤメタル膜を形成し、少なくとも前記凹部が完
全に埋まるように前記バリヤメタル膜上に金属配線膜を
形成した後に、前記凹部以外の領域で前記絶縁膜が露出
するまで前記金属膜及びバリヤメタル膜を研磨するダマ
シン配線形成装置において、 前記凹部以外の領域で前記バリヤメタル膜が露出するま
で前記金属配線膜を研磨する第１の研磨工程を実施する
第１の研磨手段と；前記凹部以外の領域で前記絶縁膜が
露出するまで前記バリヤメタル膜を研磨する第２の研磨
工程を実施する第２の研磨手段とを備え、 前記第１の研磨手段が、前記半導体基板を真空吸着によ
って保持する基板保持台と；前記半導体基板と接触する
研磨パッドと；前記研磨パッドを保持するプラテンと；
ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０
〜４０、厚さが５〜３０ｍｍであり、前記研磨パッドと
前記プラテンとの間に配置された弾性部材とを備え、 前記第２の研磨手段が、前記半導体基板を真空吸着によ
って保持する基板保持台と；前記半導体基板と接触する
研磨パッドと；前記研磨パッドを保持するプラテンと；
ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が５０
以上であり、前記研磨パッドと前記プラテンとの間に配
置された弾性部材とを備えたことを特徴とするダマシン
配線形成装置。 - 【請求項３】前記第１の研磨手段と第２の研磨手段は単
一の化学機械的研磨装置に含まれ、当該研磨装置は、 前記半導体基板を真空吸着によって保持する基板保持台
と；研磨作業時に前記基板保持台と対向する位置に各々
配置される第１及び第２のプラテンと；前記第１のプラ
テン上に配置された第１の研磨パッドと；前記第２のプ
ラテン上に配置された第２の研磨パッドと；前記第１の
プラテンと前記第１の研磨パッドとの間に配置され、Ｊ
ＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜
４０、厚さが５〜３０ｍｍの第１の弾性部材と；前記第
２のプラテンと前記第２の研磨パッドとの間に配置さ
れ、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が
５０以上の第２の弾性部材とを備え、 前記第１の研磨工程を実施する際には、前記基板保持台
を前記第１のプラテンと対向する位置に配置して前記第
１の研磨パッドを用いて研磨を行い、前記第２の研磨工
程を実施する際には、前記基板保持台を前記第２のプラ
テンと対向する位置に配置して前記第２の研磨パッドを
用いて研磨を行うことを特徴とする請求項２に記載のダ
マシン配線形成装置。 - 【請求項４】前記化学機械的研磨装置は、前記第１プラ
テンを１つ備え、前記第２プラテンを複数備え、前記基
板保持台を前記第２プラテンと同数備えていることを特
徴とする請求項３に記載のダマシン配線形成装置。 - 【請求項５】半導体基板上に絶縁膜を形成し、当該絶縁
膜の所定領域に凹部を形成し、当該凹部を含む絶縁膜表
面にバリヤメタル膜を形成し、少なくとも前記凹部が完
全に埋まるように前記バリヤメタル膜上に金属配線膜を
形成した後に、前記凹部以外の領域で前記絶縁膜が露出
するまで前記金属膜及びバリヤメタル膜を研磨するダマ
シン配線形成方法において、 第１の研磨手段を用い、前記凹部以外の領域で前記バリ
ヤメタル膜が露出するまで前記金属配線膜を研磨する第
１の研磨工程と；第２の研磨手段を用い、前記凹部以外
の領域で前記絶縁膜が露出するまで前記バリヤメタル膜
を研磨する第２の研磨工程とを含み、 前記第１の研磨手段が、前記半導体基板を真空吸着によ
って保持する基板保持台と；前記半導体基板と接触する
研磨パッドと；前記研磨パッドを保持するプラテンと；
ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０
〜４０、厚さが５〜３０ｍｍであり、前記研磨パッドと
前記プラテンとの間に配置された弾性部材とを備え、 前記第２の研磨手段が、前記半導体基板を真空吸着によ
って保持する基板保持台と；前記半導体基板と接触する
研磨パッドと；前記研磨パッドを保持するプラテンと；
ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が５０
以上であり、前記研磨パッドと前記プラテンとの間に配
置された弾性部材とを備えていることを特徴とするダマ
シン配線形成方法。 - 【請求項６】前記第１の研磨手段と第２の研磨手段は単
一の化学機械的研磨装置に含まれ、当該研磨装置は、 前記半導体基板を真空吸着によって保持する基板保持台
と；研磨作業時に前記基板保持台と対向する位置に配置
される第１及び第２のプラテンと；前記第１のプラテン
上に配置された第１の研磨パッドと；前記第２のプラテ
ン上に配置された第２の研磨パッドと；前記第１のプラ
テンと前記第１の研磨パッドとの間に配置され、ＪＩＳ
規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が１０〜４
０、厚さが５〜３０ｍｍの第１の弾性部材と；前記第２
のプラテンと前記第２の研磨パッドとの間に配置され、
ＪＩＳ規格Ｋ６３０１（Ａ型）で規定される硬度が５０
以上の第２の弾性部材とを備え、 前記第１の研磨工程を実施する際には、前記基板保持台
を前記第１のプラテンと対向する位置に配置して前記第
１の研磨パッドを用いて研磨を行い、前記第２の研磨工
程を実施する際には、前記基板保持台を前記第２のプラ
テンと対向する位置に配置して前記第２の研磨パッドを
用いて研磨を行うことを特徴とする請求項５に記載のダ
マシン配線形成方法。 - 【請求項７】前記化学機械的研磨装置は、前記第１プラ
テンを１つ備え、前記第２プラテンを複数備え、前記基
板保持台を前記第２プラテンと同数備えていることを特
徴とする請求項６に記載のダマシン配線形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000047140A JP2001237205A (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 化学機械的研磨装置、ダマシン配線形成装置及びダマシン配線形成方法 |
| KR1020027010886A KR100719862B1 (ko) | 2000-02-24 | 2001-02-26 | 화학 기계적 연마 장치, 다마신 배선 형성 장치 및 다마신배선 형성 방법 |
| PCT/JP2001/001414 WO2001063655A1 (fr) | 2000-02-24 | 2001-02-26 | Dispositif de polissage chimiomecanique, dispositif formant un cablage damasquine et procede de formation d'un cablage damasquine |
| US10/204,707 US6749486B2 (en) | 2000-02-24 | 2001-02-26 | Chemical-mechanical polishing device, damascene wiring forming device, and damascene wiring forming method |
| EP01906305A EP1274122A4 (en) | 2000-02-24 | 2001-02-26 | CHEMOMECHANICAL POLISHING DEVICE, DAMASCIN WIRING DEVICE AND METHOD FOR FORMING DAMASQUIN WIRING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000047140A JP2001237205A (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 化学機械的研磨装置、ダマシン配線形成装置及びダマシン配線形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001237205A true JP2001237205A (ja) | 2001-08-31 |
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ID=18569440
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|---|---|---|---|
| JP2000047140A Pending JP2001237205A (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 化学機械的研磨装置、ダマシン配線形成装置及びダマシン配線形成方法 |
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| EP (1) | EP1274122A4 (ja) |
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| JPH07266219A (ja) | 1994-03-25 | 1995-10-17 | Mitsubishi Materials Corp | ウェーハ研磨装置 |
| JPH07297195A (ja) | 1994-04-27 | 1995-11-10 | Speedfam Co Ltd | 半導体装置の平坦化方法及び平坦化装置 |
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| JP3239764B2 (ja) | 1996-07-17 | 2001-12-17 | 株式会社ニコン | Ｃｍｐ用研磨装置及び研磨ポリシャ |
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| JPH09321001A (ja) | 1996-05-31 | 1997-12-12 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | 半導体ウェハの研磨方法 |
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| JP2738392B1 (ja) * | 1996-11-05 | 1998-04-08 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の研磨装置及び研磨方法 |
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2000
- 2000-02-24 JP JP2000047140A patent/JP2001237205A/ja active Pending
-
2001
- 2001-02-26 WO PCT/JP2001/001414 patent/WO2001063655A1/ja active Application Filing
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