JP2001338902A - 基板研磨装置及び基板研磨方法 - Google Patents
基板研磨装置及び基板研磨方法Info
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- JP2001338902A JP2001338902A JP2000157007A JP2000157007A JP2001338902A JP 2001338902 A JP2001338902 A JP 2001338902A JP 2000157007 A JP2000157007 A JP 2000157007A JP 2000157007 A JP2000157007 A JP 2000157007A JP 2001338902 A JP2001338902 A JP 2001338902A
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数段の研磨を一つの研磨テーブルで行な
い、研磨テーブル数が少なくて済み、装置をコンパクト
に構成でき、且つ半導体基板研磨のスループットの向上
が期待できる基板研磨装置及び基板研磨方法を提供する
こと。 【解決手段】 研磨テーブル１０−１、１１−１の研磨
面に該トップリング１０−２、１１−２で保持された配
線用の金属薄膜を形成した半導体基板を押圧し、該半導
体基板と該研磨面の相対運動により該半導体基板の研磨
面を研磨する基板研磨装置であって、半導体基板を押圧
する押圧力を変える押圧力可変手段、トップリング及び
／又は研磨テーブルの回転数を変える回転数可変手段及
び制御手段を設け、制御手段は押圧力可変手段及び回転
数可変手段を介して押圧力及び回転数を変えながら同一
研磨テーブル１０−１又は１１−１上で複数のステップ
を経て研磨する。
い、研磨テーブル数が少なくて済み、装置をコンパクト
に構成でき、且つ半導体基板研磨のスループットの向上
が期待できる基板研磨装置及び基板研磨方法を提供する
こと。 【解決手段】 研磨テーブル１０−１、１１−１の研磨
面に該トップリング１０−２、１１−２で保持された配
線用の金属薄膜を形成した半導体基板を押圧し、該半導
体基板と該研磨面の相対運動により該半導体基板の研磨
面を研磨する基板研磨装置であって、半導体基板を押圧
する押圧力を変える押圧力可変手段、トップリング及び
／又は研磨テーブルの回転数を変える回転数可変手段及
び制御手段を設け、制御手段は押圧力可変手段及び回転
数可変手段を介して押圧力及び回転数を変えながら同一
研磨テーブル１０−１又は１１−１上で複数のステップ
を経て研磨する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造行程で特にＣｕ等の金属配線を形成する行程で使用す
る基板面に形成された金属薄膜を研磨する基板研磨装置
及び基板研磨方法に関するものである。
造行程で特にＣｕ等の金属配線を形成する行程で使用す
る基板面に形成された金属薄膜を研磨する基板研磨装置
及び基板研磨方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの集積度の向上に伴い、
配線回路を形成する材料として、より導電率の高い材料
の採用が要求されている。この要求に対して、配線パタ
ーンの溝や穴が形成された基板の表面にめっきにより導
電率の高い銅又はその合金の薄膜を形成し、ポリッシン
グ装置で配線パターンの溝や穴を充填した銅又はその合
金を残し、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、研磨除
去する方法が注目されている。
配線回路を形成する材料として、より導電率の高い材料
の採用が要求されている。この要求に対して、配線パタ
ーンの溝や穴が形成された基板の表面にめっきにより導
電率の高い銅又はその合金の薄膜を形成し、ポリッシン
グ装置で配線パターンの溝や穴を充填した銅又はその合
金を残し、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、研磨除
去する方法が注目されている。
【０００３】半導体基板Ｗには図１（ａ）に示すよう
に、半導体素子が形成された半導体基板１０１上に形成
された導電層１０１ａの上にＳｉＯ2からなる絶縁膜１
０２が堆積され、リソグラフィ・エッチング技術によっ
てコンタクトホール１０３と配線用の溝１０４が形成さ
れ、ＴｉＮ等からなるバリア層１０５、更にその上に電
解めっきのための給電シード層１０７が形成されてい
る。
に、半導体素子が形成された半導体基板１０１上に形成
された導電層１０１ａの上にＳｉＯ2からなる絶縁膜１
０２が堆積され、リソグラフィ・エッチング技術によっ
てコンタクトホール１０３と配線用の溝１０４が形成さ
れ、ＴｉＮ等からなるバリア層１０５、更にその上に電
解めっきのための給電シード層１０７が形成されてい
る。
【０００４】そして、図１（ｂ）に示すように、前記半
導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基板
１０１のコンタクトホール１０３及び溝１０４内にＣｕ
を充填させると共に、絶縁膜１０２上にＣｕめっき膜層
１０６を堆積させる。その後、化学的機械的研磨によ
り、絶縁膜１０２上のＣｕめっき膜層１０６を除去し
て、コンタクトホール１０３及び配線用の溝１０４に充
填させたＣｕめっき膜層１０６の表面と絶縁膜１０２の
表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）
に示すようなＣｕめっき膜層１０６からなる配線が形成
される。
導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基板
１０１のコンタクトホール１０３及び溝１０４内にＣｕ
を充填させると共に、絶縁膜１０２上にＣｕめっき膜層
１０６を堆積させる。その後、化学的機械的研磨によ
り、絶縁膜１０２上のＣｕめっき膜層１０６を除去し
て、コンタクトホール１０３及び配線用の溝１０４に充
填させたＣｕめっき膜層１０６の表面と絶縁膜１０２の
表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）
に示すようなＣｕめっき膜層１０６からなる配線が形成
される。
【０００５】上記絶縁膜１０２上に形成された複数種類
の膜であるバリア層１０５、給電シード層１０７及びＣ
ｕめっき膜層１０６を化学的機械的研磨により研磨する
場合には、２段及び３段の研磨条件を変えて研磨しなけ
ればならない。そして各段の研磨において、研磨テーブ
ルを変えて研磨を行うため、研磨テーブル数が増え、研
磨装置が大型化し構成が複雑になると共に、装置が高価
なものとなる。また、半導体基板研磨のスループットが
向上しないという欠点もある。
の膜であるバリア層１０５、給電シード層１０７及びＣ
ｕめっき膜層１０６を化学的機械的研磨により研磨する
場合には、２段及び３段の研磨条件を変えて研磨しなけ
ればならない。そして各段の研磨において、研磨テーブ
ルを変えて研磨を行うため、研磨テーブル数が増え、研
磨装置が大型化し構成が複雑になると共に、装置が高価
なものとなる。また、半導体基板研磨のスループットが
向上しないという欠点もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、半導体基板の複数種類の膜を研磨
する際に複数段の研磨を一つの研磨テーブルで行ない、
研磨テーブル数が少なくて済み、装置をコンパクトに構
成でき、且つ半導体基板研磨のスループットの向上が期
待できる基板研磨装置及び基板研磨方法を提供すること
を目的とする。
みてなされたもので、半導体基板の複数種類の膜を研磨
する際に複数段の研磨を一つの研磨テーブルで行ない、
研磨テーブル数が少なくて済み、装置をコンパクトに構
成でき、且つ半導体基板研磨のスループットの向上が期
待できる基板研磨装置及び基板研磨方法を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、研磨面を有する研磨テーブル
と、基板を保持するトップリングを具備し、該研磨テー
ブルの研磨面に該トップリングで保持された半導体基板
を押圧し、該半導体基板と該研磨面の相対運動により該
半導体基板の被研磨面を研磨する基板研磨装置であっ
て、半導体基板を押圧する押圧力を変える押圧力可変手
段、トップリング及び／又は研磨テーブルの回転数を変
える回転数可変手段及び制御手段を設け、制御手段は押
圧力可変手段及び回転数可変手段を介して押圧力及び回
転数を変えながら同一研磨テーブル上で複数の研磨工程
を経て研磨することを特徴とする。
請求項１に記載の発明は、研磨面を有する研磨テーブル
と、基板を保持するトップリングを具備し、該研磨テー
ブルの研磨面に該トップリングで保持された半導体基板
を押圧し、該半導体基板と該研磨面の相対運動により該
半導体基板の被研磨面を研磨する基板研磨装置であっ
て、半導体基板を押圧する押圧力を変える押圧力可変手
段、トップリング及び／又は研磨テーブルの回転数を変
える回転数可変手段及び制御手段を設け、制御手段は押
圧力可変手段及び回転数可変手段を介して押圧力及び回
転数を変えながら同一研磨テーブル上で複数の研磨工程
を経て研磨することを特徴とする。
【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の基板研磨装置において、半導体基板の膜厚を検出する
膜厚検出手段を設け、制御手段は膜厚検出手段で検出し
た膜厚検出信号に基づいて次の研磨工程に移行すること
を特徴とする。
の基板研磨装置において、半導体基板の膜厚を検出する
膜厚検出手段を設け、制御手段は膜厚検出手段で検出し
た膜厚検出信号に基づいて次の研磨工程に移行すること
を特徴とする。
【０００９】請求項３に記載の発明は、前記請求項１又
は２に記載の基板研磨装置において、研磨テーブルの研
磨面をドレッシングするドレッシング手段又は洗浄する
洗浄手段を設け、制御手段は研磨工程間にドレッシング
手段又は洗浄手段を制御して研磨テーブルの研磨面のド
レッシング又は洗浄を行うことを特徴とする。
は２に記載の基板研磨装置において、研磨テーブルの研
磨面をドレッシングするドレッシング手段又は洗浄する
洗浄手段を設け、制御手段は研磨工程間にドレッシング
手段又は洗浄手段を制御して研磨テーブルの研磨面のド
レッシング又は洗浄を行うことを特徴とする。
【００１０】請求項４に記載の発明は、研磨テーブルの
研磨面に、トップリングで保持した半導体基板を押圧
し、該半導体基板と該研磨面の相対運動により該半導体
基板の研磨面を研磨する基板研磨方法であって、半導体
基板を押圧する押圧力、及びトップリング及び／又は研
磨テーブル回転数を変えながら同一研磨テーブル上で複
数の研磨工程を経て研磨することを特徴とする。
研磨面に、トップリングで保持した半導体基板を押圧
し、該半導体基板と該研磨面の相対運動により該半導体
基板の研磨面を研磨する基板研磨方法であって、半導体
基板を押圧する押圧力、及びトップリング及び／又は研
磨テーブル回転数を変えながら同一研磨テーブル上で複
数の研磨工程を経て研磨することを特徴とする。
【００１１】パターンが形成された半導体基板を研磨す
る目的は、微小な凹凸（例えば巾が０．１μｍ〜２μ
ｍ、高さが５００ｎｍ〜１０００ｎｍの凹凸）を除去し
て平坦にすることにある。ところが研磨パッドに弾性が
あるので、ある程度の凹凸にはならってしまい、凹凸が
除去できないという問題がある。そのとき軽い荷重（押
圧力）、速い回転速度で研磨すると平坦になりやすい。
但し、荷重が軽いので研磨速度は遅くなる。そこで上記
のように半導体基板を押圧する押圧力、及びトップリン
グ及び／又は研磨テーブル回転数を変えながら同一研磨
テーブル上で複数の研磨工程を経て研磨することによ
り、最初重い荷重、速い回転速度で研磨し、その後、軽
い荷重で段差を除去し、被研磨面を平坦にする研磨が可
能になる。更に、仕上げ研磨の相対速度を遅くして、表
面のスクラッチを除去することが容易となる。
る目的は、微小な凹凸（例えば巾が０．１μｍ〜２μ
ｍ、高さが５００ｎｍ〜１０００ｎｍの凹凸）を除去し
て平坦にすることにある。ところが研磨パッドに弾性が
あるので、ある程度の凹凸にはならってしまい、凹凸が
除去できないという問題がある。そのとき軽い荷重（押
圧力）、速い回転速度で研磨すると平坦になりやすい。
但し、荷重が軽いので研磨速度は遅くなる。そこで上記
のように半導体基板を押圧する押圧力、及びトップリン
グ及び／又は研磨テーブル回転数を変えながら同一研磨
テーブル上で複数の研磨工程を経て研磨することによ
り、最初重い荷重、速い回転速度で研磨し、その後、軽
い荷重で段差を除去し、被研磨面を平坦にする研磨が可
能になる。更に、仕上げ研磨の相対速度を遅くして、表
面のスクラッチを除去することが容易となる。
【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の基板研磨方法において、複数の研磨工程の研磨に際し
て、ｐＨがｐＨ７に対して同じ側にある研磨液及び／又
は薬液を加えて研磨することを特徴とする。
の基板研磨方法において、複数の研磨工程の研磨に際し
て、ｐＨがｐＨ７に対して同じ側にある研磨液及び／又
は薬液を加えて研磨することを特徴とする。
【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項４に記載
の基板研磨方法において、複数の研磨工程の研磨に際し
て、同じ砥粒を用いて研磨することを特徴とする。
の基板研磨方法において、複数の研磨工程の研磨に際し
て、同じ砥粒を用いて研磨することを特徴とする。
【００１４】請求項７に記載の発明は、研磨テーブルの
研磨面に、トップリングで保持した半導体基板を押圧
し、該半導体基板と該研磨面の相対運動により該半導体
基板の被研磨面を研磨する基板研磨方法であって、研磨
は一つの研磨テーブルで複数段の研磨工程を経て研磨す
るようになっており、１段の研磨工程が終了したら研磨
テーブルの研磨面を洗浄し、その後次段の研磨工程を実
施することを特徴とする。
研磨面に、トップリングで保持した半導体基板を押圧
し、該半導体基板と該研磨面の相対運動により該半導体
基板の被研磨面を研磨する基板研磨方法であって、研磨
は一つの研磨テーブルで複数段の研磨工程を経て研磨す
るようになっており、１段の研磨工程が終了したら研磨
テーブルの研磨面を洗浄し、その後次段の研磨工程を実
施することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図２は本発明に係る基板研磨装
置を具備する基板処理装置の平面配置構成を示す図であ
る。本基板研磨装置はロードアンロード部１、第１ロボ
ット２、第２洗浄機３、第２洗浄機４、反転機５、反転
機６、第２ロボット７、第１洗浄機８、第１洗浄機９、
第１ポリッシング装置１０及び第２ポリッシング装置１
１が配置されて構成されている。
面に基づいて説明する。図２は本発明に係る基板研磨装
置を具備する基板処理装置の平面配置構成を示す図であ
る。本基板研磨装置はロードアンロード部１、第１ロボ
ット２、第２洗浄機３、第２洗浄機４、反転機５、反転
機６、第２ロボット７、第１洗浄機８、第１洗浄機９、
第１ポリッシング装置１０及び第２ポリッシング装置１
１が配置されて構成されている。
【００１６】ポリッシング装置１０は研磨テーブル１０
−１、トップリング１０−２、トップリングヘッド１０
−３、膜厚測定機１０−４、プッシャー１０−５及びド
レッサー１０−１０を具備する。また、ポリッシング装
置１１は研磨テーブル１１−１、トップリング１１−
２、トップリングヘッド１１−３、膜厚測定機１１−
４、プッシャー１１−５及びドレッサー１１−１０を具
備する。
−１、トップリング１０−２、トップリングヘッド１０
−３、膜厚測定機１０−４、プッシャー１０−５及びド
レッサー１０−１０を具備する。また、ポリッシング装
置１１は研磨テーブル１１−１、トップリング１１−
２、トップリングヘッド１１−３、膜厚測定機１１−
４、プッシャー１１−５及びドレッサー１１−１０を具
備する。
【００１７】また、第１ロボット２の近傍には研磨後の
乾燥状態の膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定機１３が配
置されている。
乾燥状態の膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定機１３が配
置されている。
【００１８】上記構成の基板処理装置において、給電シ
ード層１０７及びめっき膜層１０６を形成した半導体基
板Ｗ（図１参照）をカセット１−１にセットし、ロード
アンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボッ
ト２で半導体基板Ｗを該カセットから取り出し、反転機
５又は反転機６に渡す。このとき半導体基板Ｗのめっき
膜層１０６の形成面は上向きであり、反転機５又は反転
機６で該めっき膜層１０６の形成面を下向きに反転させ
る。
ード層１０７及びめっき膜層１０６を形成した半導体基
板Ｗ（図１参照）をカセット１−１にセットし、ロード
アンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボッ
ト２で半導体基板Ｗを該カセットから取り出し、反転機
５又は反転機６に渡す。このとき半導体基板Ｗのめっき
膜層１０６の形成面は上向きであり、反転機５又は反転
機６で該めっき膜層１０６の形成面を下向きに反転させ
る。
【００１９】第２ロボット７で反転機５又は反転機６で
反転された半導体基板Ｗを取り上げポリッシング装置１
０のプッシャー１０−５又はポリッシング装置１１のプ
ッシャー１１−５に半導体基板Ｗを載せる。トップリン
グ１０−２又はトップリング１１−２で半導体基板Ｗを
吸着し、研磨テーブル１０−１又は研磨テーブル１１−
１の研磨面に該半導体基板Ｗの被研磨面を押圧して研磨
を行う。
反転された半導体基板Ｗを取り上げポリッシング装置１
０のプッシャー１０−５又はポリッシング装置１１のプ
ッシャー１１−５に半導体基板Ｗを載せる。トップリン
グ１０−２又はトップリング１１−２で半導体基板Ｗを
吸着し、研磨テーブル１０−１又は研磨テーブル１１−
１の研磨面に該半導体基板Ｗの被研磨面を押圧して研磨
を行う。
【００２０】図３はポリッシング装置１０の概略構成を
示す図である。図示するようにポリッシング装置１０は
モータＭ１により回転する研磨テーブル１０−１とモー
タＭ２により回転するトップリング１０−２を具備し、
研磨テーブル１０−１及びトップリング１０−２は制御
部２０により、その回転数が可変できるようになってい
る。また、トップリングヘッド１０−３は旋回軸１０−
８で旋回し、研磨テーブル１０−１の上部、膜厚測定機
１０−４の上部及びプッシャー１０−５の上部に位置す
ることができるようになっている。
示す図である。図示するようにポリッシング装置１０は
モータＭ１により回転する研磨テーブル１０−１とモー
タＭ２により回転するトップリング１０−２を具備し、
研磨テーブル１０−１及びトップリング１０−２は制御
部２０により、その回転数が可変できるようになってい
る。また、トップリングヘッド１０−３は旋回軸１０−
８で旋回し、研磨テーブル１０−１の上部、膜厚測定機
１０−４の上部及びプッシャー１０−５の上部に位置す
ることができるようになっている。
【００２１】研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａ
は発泡ポリウレタン若しくは砥粒を固定又は含浸させた
もので構成されている。研磨液供給ノズル１０−６から
供給される砥液の砥粒には、シリカが用いられ、酸化剤
としては、過酸化水素水やアンモニア等Ｃｕを酸化させ
る材料を用いる。研磨テーブル１０−１やスラリー又
は、ドレッシング時の水等は調温され化学反応速度を一
定に保つようになっている。特に研磨テーブル１０−１
は、熱伝導性の良いアルミナやＳｉＣ等のセラミックが
用いられ、内部に調温水を供給できるように調温水配管
１０−７が配置されている。
は発泡ポリウレタン若しくは砥粒を固定又は含浸させた
もので構成されている。研磨液供給ノズル１０−６から
供給される砥液の砥粒には、シリカが用いられ、酸化剤
としては、過酸化水素水やアンモニア等Ｃｕを酸化させ
る材料を用いる。研磨テーブル１０−１やスラリー又
は、ドレッシング時の水等は調温され化学反応速度を一
定に保つようになっている。特に研磨テーブル１０−１
は、熱伝導性の良いアルミナやＳｉＣ等のセラミックが
用いられ、内部に調温水を供給できるように調温水配管
１０−７が配置されている。
【００２２】トップリングヘッド１０−３は上下駆動機
構１０−９により上下動できるようになっており、制御
部２０の制御によりトップリング１０−２に保持された
半導体基板Ｗを押圧力を変えて任意の押圧力で押圧でき
るようになっている。また、膜厚の終点（エンドポイン
ト）検知に用いる膜厚測定機１０−４には、後述する渦
電流式若しくは光学式のものを使用し、Ｃｕめっき膜層
１０６、Ｃｕの給電シード層１０７の膜厚測定、若しく
はバリア層１０５の膜表面や絶縁膜１０２の検知を行な
い、その検知出力を制御部２０に伝送するようになって
いる。また、研磨面１０−１ａの表面温度は放射温度計
１０−１２により検知され、その検知出力は制御部２０
に伝送するようになっている。なお、ポリッシング装置
１１の構成もポリッシング装置１０と同一であるのでそ
の説明は省略する。
構１０−９により上下動できるようになっており、制御
部２０の制御によりトップリング１０−２に保持された
半導体基板Ｗを押圧力を変えて任意の押圧力で押圧でき
るようになっている。また、膜厚の終点（エンドポイン
ト）検知に用いる膜厚測定機１０−４には、後述する渦
電流式若しくは光学式のものを使用し、Ｃｕめっき膜層
１０６、Ｃｕの給電シード層１０７の膜厚測定、若しく
はバリア層１０５の膜表面や絶縁膜１０２の検知を行な
い、その検知出力を制御部２０に伝送するようになって
いる。また、研磨面１０−１ａの表面温度は放射温度計
１０−１２により検知され、その検知出力は制御部２０
に伝送するようになっている。なお、ポリッシング装置
１１の構成もポリッシング装置１０と同一であるのでそ
の説明は省略する。
【００２３】研磨は複数の研磨工程を経て行なう。第１
研磨工程ではＣｕめっき膜層１０６の研磨を行なう。こ
の第１研磨工程の研磨の主目的はＣｕめっき膜層１０６
の段差の除去で段差特性に優れたスラリーを用いる。例
えば、Ｃｕめっき膜層１０６の膜厚が１００μｍ程度の
当初の段差７００ｎｍを２０ｎｍ以下にできるものを用
いる。このとき制御部２０は第２研磨工程として半導体
基板Ｗを研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａに押
圧する荷重を前記第１研磨工程の半分以下にし、段差特
性をよくする研磨条件を入れる。この荷重の制御は制御
部２０により上下駆動機構１０−９を制御して行う。
研磨工程ではＣｕめっき膜層１０６の研磨を行なう。こ
の第１研磨工程の研磨の主目的はＣｕめっき膜層１０６
の段差の除去で段差特性に優れたスラリーを用いる。例
えば、Ｃｕめっき膜層１０６の膜厚が１００μｍ程度の
当初の段差７００ｎｍを２０ｎｍ以下にできるものを用
いる。このとき制御部２０は第２研磨工程として半導体
基板Ｗを研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａに押
圧する荷重を前記第１研磨工程の半分以下にし、段差特
性をよくする研磨条件を入れる。この荷重の制御は制御
部２０により上下駆動機構１０−９を制御して行う。
【００２４】第２研磨工程における膜厚の終点検知を行
なう膜厚測定機１０−４には、Ｃｕめっき膜層１０６を
５００ｎｍ以上残す場合は、後述する渦電流式の膜厚測
定機が用いられ、それ以下の場合やバリア層１０５の表
面まで削る場合は、光学式膜厚測定機が用いられる。
なう膜厚測定機１０−４には、Ｃｕめっき膜層１０６を
５００ｎｍ以上残す場合は、後述する渦電流式の膜厚測
定機が用いられ、それ以下の場合やバリア層１０５の表
面まで削る場合は、光学式膜厚測定機が用いられる。
【００２５】Ｃｕめっき膜層１０６の研磨が終了した後
にバリア層１０５の研磨を行なうが、通常最初に用いた
スラリーでは、バリア層１０５が削れない場合、組成を
変更する必要がある。よって第２研磨工程が終了した時
点で研磨面に残った、上記第１研磨工程及び第２研磨工
程でのスラリーを水ポリッシュ、又はウォータジェッ
ト、又はアトマイザー、又はドレッサーにより除去洗浄
し、次の第３研磨工程に移る。
にバリア層１０５の研磨を行なうが、通常最初に用いた
スラリーでは、バリア層１０５が削れない場合、組成を
変更する必要がある。よって第２研磨工程が終了した時
点で研磨面に残った、上記第１研磨工程及び第２研磨工
程でのスラリーを水ポリッシュ、又はウォータジェッ
ト、又はアトマイザー、又はドレッサーにより除去洗浄
し、次の第３研磨工程に移る。
【００２６】図４は上記研磨テーブル１０−１の研磨面
１０−１ａを洗浄する洗浄機構の構成を示す図である。
図示するように、研磨テーブル１０−１の上部には純水
と窒素ガスを混合して噴射する混合噴射ノズル（アトマ
イザ−）１０−１１ａ〜１０−１１ｄが複数個（図では
４個）配置されている。各混合噴射ノズル１０−１１ａ
〜１０−１１ｄには窒素ガス供給源１４からレギュレー
タ１６で圧力調整された窒素ガスがエアオペレータバル
ブ１８を通して供給されると共に、純水供給源１５から
レギュレータ１７で圧力を調整された純水がエアオペレ
ータバルブ１９を通して供給される。
１０−１ａを洗浄する洗浄機構の構成を示す図である。
図示するように、研磨テーブル１０−１の上部には純水
と窒素ガスを混合して噴射する混合噴射ノズル（アトマ
イザ−）１０−１１ａ〜１０−１１ｄが複数個（図では
４個）配置されている。各混合噴射ノズル１０−１１ａ
〜１０−１１ｄには窒素ガス供給源１４からレギュレー
タ１６で圧力調整された窒素ガスがエアオペレータバル
ブ１８を通して供給されると共に、純水供給源１５から
レギュレータ１７で圧力を調整された純水がエアオペレ
ータバルブ１９を通して供給される。
【００２７】混合された気体と液体は噴射ノズルによっ
てそれぞれ液体及び／又は気体の圧力、温度、ノズル形
状などのパラメータを変更することによって、供給する
液体がノズル噴射によりそれぞれ、液体微粒子化、
液体が凝固した微粒子固体化、液体が蒸発した気化体
（これら、、をここでは霧状化又はアトマイズと
呼ぶ）され、液体由来成分と気体成分の混合体が研磨テ
ーブル１０−１の研磨面に向けて所定の方向性を有して
噴射される。
てそれぞれ液体及び／又は気体の圧力、温度、ノズル形
状などのパラメータを変更することによって、供給する
液体がノズル噴射によりそれぞれ、液体微粒子化、
液体が凝固した微粒子固体化、液体が蒸発した気化体
（これら、、をここでは霧状化又はアトマイズと
呼ぶ）され、液体由来成分と気体成分の混合体が研磨テ
ーブル１０−１の研磨面に向けて所定の方向性を有して
噴射される。
【００２８】研磨面１０−１ａとドレッサー１０−１０
を摺動させ、両者の相対運動により、研磨面１０−１ａ
を再生（ドレッシング）するとき、混合噴射ノズル１０
−１１ａ〜１０−１１ｄから純水と窒素ガスの混合流体
を研磨面１０−１ａに噴射して洗浄する。窒素ガスの圧
力と純水の圧力は独立して設定できるようになってい
る。本実施例では純水ライン、窒素ラインともにマニュ
アル駆動のレギュレータを用いているが外部信号に基づ
いて設定圧力を変更できるレギュレータをそれぞれ用い
ても良い。上記洗浄機構を用いて研磨面１０−１ａを洗
浄した結果、５〜２０秒洗浄を行なうことにより、上記
第１研磨工程及び第２研磨工程で研磨面上に残ったスラ
リーや研磨かすを除去することができた。なお、図示は
省略するが、ポリッシング装置１１の研磨面１１−１ａ
を洗浄するために、図４に示す構成と同一の洗浄機構が
設けられている。
を摺動させ、両者の相対運動により、研磨面１０−１ａ
を再生（ドレッシング）するとき、混合噴射ノズル１０
−１１ａ〜１０−１１ｄから純水と窒素ガスの混合流体
を研磨面１０−１ａに噴射して洗浄する。窒素ガスの圧
力と純水の圧力は独立して設定できるようになってい
る。本実施例では純水ライン、窒素ラインともにマニュ
アル駆動のレギュレータを用いているが外部信号に基づ
いて設定圧力を変更できるレギュレータをそれぞれ用い
ても良い。上記洗浄機構を用いて研磨面１０−１ａを洗
浄した結果、５〜２０秒洗浄を行なうことにより、上記
第１研磨工程及び第２研磨工程で研磨面上に残ったスラ
リーや研磨かすを除去することができた。なお、図示は
省略するが、ポリッシング装置１１の研磨面１１−１ａ
を洗浄するために、図４に示す構成と同一の洗浄機構が
設けられている。
【００２９】上述の例では、アトマイザ−と機械的ドレ
ッシングの両者を同時に行うことを述べた。しかし、研
磨面の洗浄手段であるアトマイザー、機械的ドレッシン
グ、水ポリッシュ、ウォータジェットは、それら単独若
しくは適宜組合せて研磨面の洗浄を行う。ここでいう機
械的ドレッシングとは、図４に示される円板状のドレッ
サー１０−１０の下面周縁部にダイヤモンド粒子が電着
された帯状の凸部が設けられた構造のダイヤモンドドレ
ッサーが一般的である。機械的ドレッシングを行う場合
は、研磨面の目立てと洗浄の両方ができる。ダイヤモン
ドドレッサーの他に、ナイロンブラシを植毛した構造の
ドレッサーもある。
ッシングの両者を同時に行うことを述べた。しかし、研
磨面の洗浄手段であるアトマイザー、機械的ドレッシン
グ、水ポリッシュ、ウォータジェットは、それら単独若
しくは適宜組合せて研磨面の洗浄を行う。ここでいう機
械的ドレッシングとは、図４に示される円板状のドレッ
サー１０−１０の下面周縁部にダイヤモンド粒子が電着
された帯状の凸部が設けられた構造のダイヤモンドドレ
ッサーが一般的である。機械的ドレッシングを行う場合
は、研磨面の目立てと洗浄の両方ができる。ダイヤモン
ドドレッサーの他に、ナイロンブラシを植毛した構造の
ドレッサーもある。
【００３０】水ポリッシュとは、図３のように研磨面１
０−１ａ上に半導体基板Ｗを接触させたまま、研磨液供
給ノズル１０−６から供給されるスラリーを純水に替
え、純水供給下のもとで研磨することをいう。水ポリッ
シュの際には、トップリング１０−２の押圧力は、第１
研磨工程、第２研磨工程に比べて小さくする。水ポリッ
シュをすることによって、研磨面上に残留した第１研磨
工程及び第２研磨工程で使用した研磨液が純水に置換さ
れ、研磨面１０−１ａの洗浄が行われる。
０−１ａ上に半導体基板Ｗを接触させたまま、研磨液供
給ノズル１０−６から供給されるスラリーを純水に替
え、純水供給下のもとで研磨することをいう。水ポリッ
シュの際には、トップリング１０−２の押圧力は、第１
研磨工程、第２研磨工程に比べて小さくする。水ポリッ
シュをすることによって、研磨面上に残留した第１研磨
工程及び第２研磨工程で使用した研磨液が純水に置換さ
れ、研磨面１０−１ａの洗浄が行われる。
【００３１】図５は上記研磨テーブル１０−１の研磨面
１０−１ａをウォータジェットを用いて洗浄する洗浄機
構の構成例を示す図である。図示するように、ドレッシ
ングユニット１０−１３を具備し、該ドレッシングユニ
ット１０−１３は研磨テーブル１０−１の研磨面１０−
１ａ上部に半径方向に沿って等間隔に配置された複数個
（図では６個）のウォータジェットノズル１０−１３ｃ
を備えている。各ウォータジェットノズル１０−１３ｃ
は内部に流路１０−１３ｂを具備したウォータジェット
ノズルアーム１０−１３ａに固定されている。
１０−１ａをウォータジェットを用いて洗浄する洗浄機
構の構成例を示す図である。図示するように、ドレッシ
ングユニット１０−１３を具備し、該ドレッシングユニ
ット１０−１３は研磨テーブル１０−１の研磨面１０−
１ａ上部に半径方向に沿って等間隔に配置された複数個
（図では６個）のウォータジェットノズル１０−１３ｃ
を備えている。各ウォータジェットノズル１０−１３ｃ
は内部に流路１０−１３ｂを具備したウォータジェット
ノズルアーム１０−１３ａに固定されている。
【００３２】ポンプ２３によって加圧された純水がチュ
ーブ２２を通ってウォータジェットノズル１０−１３ｃ
に供給され、該ウォータジェットノズル１０−１３ｃか
ら研磨面１０−１ａに向かってウォータジェットが噴射
される。ウォータジェットノズルアーム１０−１３ａの
水圧は、所定の圧力に保たれるようにポンプ２３の制御
部（図示せず）で調整されている。また、各ウォータジ
ェットノズル１０−１３ｃは同一のノズルを使用し、各
ノズルからのウォータジェットの噴射圧力及び速度は略
一定となるようにする。そして、ウォータジェットの圧
力はポンプ２３を制御することにより、５〜３０ｋｇ／
ｃｍ2の範囲の所定圧力に保つことができる。
ーブ２２を通ってウォータジェットノズル１０−１３ｃ
に供給され、該ウォータジェットノズル１０−１３ｃか
ら研磨面１０−１ａに向かってウォータジェットが噴射
される。ウォータジェットノズルアーム１０−１３ａの
水圧は、所定の圧力に保たれるようにポンプ２３の制御
部（図示せず）で調整されている。また、各ウォータジ
ェットノズル１０−１３ｃは同一のノズルを使用し、各
ノズルからのウォータジェットの噴射圧力及び速度は略
一定となるようにする。そして、ウォータジェットの圧
力はポンプ２３を制御することにより、５〜３０ｋｇ／
ｃｍ2の範囲の所定圧力に保つことができる。
【００３３】図９は上記第１〜第３研磨工程までの流れ
と、該研磨工程で用いる砥粒及びスラリーの種類、トッ
プリング押圧力、トップリング回転数の一例を示す図で
ある。図示するように、第１研磨工程においては砥粒及
びスラリーとしてシリカ及びＣｕ研磨用スラリーを用
い、トップリング押圧力を４００ｇ／ｃｍ2、トップリ
ング回転数を７０ｒｐｍとする。続く第２研磨工程にお
いては砥粒及びスラリーとしてシリカ及びＣｕ研磨用ス
ラリーを用い、トップリング押圧力を２００ｇ／ｃ
ｍ2、トップリング回転数を７０ｒｐｍとする。Ｃｕめ
っき膜層１０６及び給電シード層１０７が除去されたか
をエンドポイント測定で確認する。
と、該研磨工程で用いる砥粒及びスラリーの種類、トッ
プリング押圧力、トップリング回転数の一例を示す図で
ある。図示するように、第１研磨工程においては砥粒及
びスラリーとしてシリカ及びＣｕ研磨用スラリーを用
い、トップリング押圧力を４００ｇ／ｃｍ2、トップリ
ング回転数を７０ｒｐｍとする。続く第２研磨工程にお
いては砥粒及びスラリーとしてシリカ及びＣｕ研磨用ス
ラリーを用い、トップリング押圧力を２００ｇ／ｃ
ｍ2、トップリング回転数を７０ｒｐｍとする。Ｃｕめ
っき膜層１０６及び給電シード層１０７が除去されたか
をエンドポイント測定で確認する。
【００３４】エンドポイント測定でＣｕめっき膜層１０
６及び給電シード層１０７の研磨除去が確認されたら、
研磨面１０−１ａに残った、第１研磨工程及び第２研磨
工程でのスラリーを上記水ポリッシュ、又はウォータジ
ェット、又はアトマイザー、又はドレッサーにより除去
洗浄し、第３研磨工程に移る。第３研磨工程においては
砥粒及びスラリーとしてシリカ及びＴａ研磨用スラリー
を用い、トップリング押圧力を２００ｇ／ｃｍ2、トッ
プリング回転数を５０ｒｐｍとする。
６及び給電シード層１０７の研磨除去が確認されたら、
研磨面１０−１ａに残った、第１研磨工程及び第２研磨
工程でのスラリーを上記水ポリッシュ、又はウォータジ
ェット、又はアトマイザー、又はドレッサーにより除去
洗浄し、第３研磨工程に移る。第３研磨工程においては
砥粒及びスラリーとしてシリカ及びＴａ研磨用スラリー
を用い、トップリング押圧力を２００ｇ／ｃｍ2、トッ
プリング回転数を５０ｒｐｍとする。
【００３５】第３研磨工程のバリア層１０５の研磨のス
ラリーに用いられる砥粒は、第１研磨工程及び第２研磨
工程のＣｕめっき膜層１０６や給電シード層１０７を研
磨するときの研磨の砥粒と同じものが望ましい。また、
各研磨工程の研磨液、若しくはスラリーに加える薬液
（酸化剤等）のｐＨも各工程で酸性側若しくはアルカリ
性側のどちらかに寄っている。この様な研磨液を用いる
ことにより、研磨面１０−１ａを構成するクロス上で第
１研磨工程及び第２研磨工程で研磨面１０−１ａ上に残
った残留物と第３研磨工程で用いる研磨液とが反応して
化合物を作らないことが条件である。
ラリーに用いられる砥粒は、第１研磨工程及び第２研磨
工程のＣｕめっき膜層１０６や給電シード層１０７を研
磨するときの研磨の砥粒と同じものが望ましい。また、
各研磨工程の研磨液、若しくはスラリーに加える薬液
（酸化剤等）のｐＨも各工程で酸性側若しくはアルカリ
性側のどちらかに寄っている。この様な研磨液を用いる
ことにより、研磨面１０−１ａを構成するクロス上で第
１研磨工程及び第２研磨工程で研磨面１０−１ａ上に残
った残留物と第３研磨工程で用いる研磨液とが反応して
化合物を作らないことが条件である。
【００３６】実験では、両方にシリカの粒子を用いてお
り、ケースとして両方ともアルカリのものと酸性のもの
どちらでも良い結果が得られた。第３研磨工程の膜厚終
点検知には、膜厚が薄いので光学式の膜厚測定機が用い
られ、バリア層１０５の残りを検知し、その検知信号を
制御部２０に伝送する。なお、固定砥（砥粒を結合剤中
に分散固定させたもの）を用いた研磨では、研磨液とし
てスラリーを用いず薬液若しくは純水を供給して研磨す
る。
り、ケースとして両方ともアルカリのものと酸性のもの
どちらでも良い結果が得られた。第３研磨工程の膜厚終
点検知には、膜厚が薄いので光学式の膜厚測定機が用い
られ、バリア層１０５の残りを検知し、その検知信号を
制御部２０に伝送する。なお、固定砥（砥粒を結合剤中
に分散固定させたもの）を用いた研磨では、研磨液とし
てスラリーを用いず薬液若しくは純水を供給して研磨す
る。
【００３７】この場合、第１、第２研磨工程で用いられ
る研磨液と第３研磨工程で用いられる研磨液は両者アル
カリ若しくは両者酸性が好ましい。ｐＨ７に対して同じ
側のｐＨを示す研磨液が望ましい。しかし、中性の研磨
液を使う場合は、各工程で中性か若しくは中性とアルカ
リ、中性と酸性の組合せが考えられる。要は同一研磨テ
ーブル上で酸性とアルカリ性の両方の研磨液を用いなけ
れば良い。
る研磨液と第３研磨工程で用いられる研磨液は両者アル
カリ若しくは両者酸性が好ましい。ｐＨ７に対して同じ
側のｐＨを示す研磨液が望ましい。しかし、中性の研磨
液を使う場合は、各工程で中性か若しくは中性とアルカ
リ、中性と酸性の組合せが考えられる。要は同一研磨テ
ーブル上で酸性とアルカリ性の両方の研磨液を用いなけ
れば良い。
【００３８】なお、第１研磨工程及び第２研磨工程と、
第３研磨工程で用いられる砥粒は、組成が同じであれ
ば、粒径が異なるものでも問題はない。また、ここでは
研磨液としてスラリー（砥粒を懸濁させた液体）を用い
る例を示したが、スラリーに限定されない。例えば第３
研磨工程では砥粒を含まない薬液だけで研磨をすること
もあり、その場合は、第１研磨工程及び第２研磨工程と
第３研磨工程では研磨液のｐＨだけが問題になる。即
ち、一連の工程の研磨で、研磨液が酸性又はアルカリ性
に統一されていればよい。
第３研磨工程で用いられる砥粒は、組成が同じであれ
ば、粒径が異なるものでも問題はない。また、ここでは
研磨液としてスラリー（砥粒を懸濁させた液体）を用い
る例を示したが、スラリーに限定されない。例えば第３
研磨工程では砥粒を含まない薬液だけで研磨をすること
もあり、その場合は、第１研磨工程及び第２研磨工程と
第３研磨工程では研磨液のｐＨだけが問題になる。即
ち、一連の工程の研磨で、研磨液が酸性又はアルカリ性
に統一されていればよい。
【００３９】また、図示は省略するが、ポリッシング装
置１０の研磨テーブル１０−１及びポリッシング装置１
１の研磨テーブル１１−１の近傍に配置した膜厚測定機
１０−４、１１−４を画像処理装置付き膜厚測定機と
し、該膜厚測定機で測定した膜厚を半導体基板Ｗの加工
記録として残したり、該研磨した半導体基板Ｗを次の工
程に移送できるか否かの判定を行なうようにする。ま
た、研磨終了したにもかかわらず所定の研磨量に達して
いない場合、再研磨を行なう。また、何らかの異常が発
生し所定量を超えて研磨された場合は、不良品を増やさ
ないように次の研磨を行なわないように装置を停止す
る。
置１０の研磨テーブル１０−１及びポリッシング装置１
１の研磨テーブル１１−１の近傍に配置した膜厚測定機
１０−４、１１−４を画像処理装置付き膜厚測定機と
し、該膜厚測定機で測定した膜厚を半導体基板Ｗの加工
記録として残したり、該研磨した半導体基板Ｗを次の工
程に移送できるか否かの判定を行なうようにする。ま
た、研磨終了したにもかかわらず所定の研磨量に達して
いない場合、再研磨を行なう。また、何らかの異常が発
生し所定量を超えて研磨された場合は、不良品を増やさ
ないように次の研磨を行なわないように装置を停止す
る。
【００４０】上記のように、第１研磨工程から第３研磨
工程までを、１つの研磨テーブル１０−１又は１１−１
で行なうことができるので、研磨テーブルの個数が少な
くてすみ、装置を小型化できると共に基板研磨のスルー
プットを向上させることが可能となる。
工程までを、１つの研磨テーブル１０−１又は１１−１
で行なうことができるので、研磨テーブルの個数が少な
くてすみ、装置を小型化できると共に基板研磨のスルー
プットを向上させることが可能となる。
【００４１】研磨終了後、トップリング１０−２又は１
１−２で半導体基板Ｗをプッシャー１０−５又は１１−
５に戻し、第２ロボット７で該半導体基板Ｗを取り上げ
第１洗浄機８又は９に入れ、第１次洗浄を行う。この時
プッシャー１０−５又は１１−５にある半導体基板Ｗの
表面、裏面に薬液を噴射しパーティクルを除去したり、
付着しにくくすることもある。
１−２で半導体基板Ｗをプッシャー１０−５又は１１−
５に戻し、第２ロボット７で該半導体基板Ｗを取り上げ
第１洗浄機８又は９に入れ、第１次洗浄を行う。この時
プッシャー１０−５又は１１−５にある半導体基板Ｗの
表面、裏面に薬液を噴射しパーティクルを除去したり、
付着しにくくすることもある。
【００４２】第１洗浄機８又は９での第１次洗浄では半
導体基板Ｗの表面及び裏面をスクラブ洗浄する。図６は
第１洗浄機８の構成を示す図である。第１洗浄機８は図
示するように、半導体基板Ｗが複数の基板回転用コロ８
−１で挟持されて水平面内で回転するようになってい
る。該半導体基板Ｗの上下面に回転するＰＶＡスポンジ
ロール８−２、８−２が当接するように配置されてい
る。更に、該半導体基板Ｗの上下部には超音波振動器８
−３を有する陽極イオン水ノズル８−４とＤＨＦノズル
８−５が配置されている。半導体基板Ｗの表面には、主
にパーティクル除去のために純水、界面活性材、キレー
ト材、ｐＨ調整材が供給され、ＰＶＡスポンジロール８
−２でスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、
ＤＨＦ等の強い薬液を噴射して拡散しているＣｕをエッ
チングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ
薬液を用いてＰＶＡスポンジロール等でスクラブ洗浄す
る。なお、第１洗浄機９も第１洗浄機８と同じ構成であ
る。
導体基板Ｗの表面及び裏面をスクラブ洗浄する。図６は
第１洗浄機８の構成を示す図である。第１洗浄機８は図
示するように、半導体基板Ｗが複数の基板回転用コロ８
−１で挟持されて水平面内で回転するようになってい
る。該半導体基板Ｗの上下面に回転するＰＶＡスポンジ
ロール８−２、８−２が当接するように配置されてい
る。更に、該半導体基板Ｗの上下部には超音波振動器８
−３を有する陽極イオン水ノズル８−４とＤＨＦノズル
８−５が配置されている。半導体基板Ｗの表面には、主
にパーティクル除去のために純水、界面活性材、キレー
ト材、ｐＨ調整材が供給され、ＰＶＡスポンジロール８
−２でスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、
ＤＨＦ等の強い薬液を噴射して拡散しているＣｕをエッ
チングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ
薬液を用いてＰＶＡスポンジロール等でスクラブ洗浄す
る。なお、第１洗浄機９も第１洗浄機８と同じ構成であ
る。
【００４３】上記第１洗浄機８又は９での洗浄後、第２
ロボット７で半導体基板Ｗを取り上げ反転機５又は６に
渡し、該半導体基板Ｗを反転させる。第１ロボット２で
反転機５又は６から半導体基板を取り上げ第２洗浄機３
又は４に入れ、第２次洗浄を行う。第２洗浄機３又は４
も図示は省略するが、第１洗浄機８及び９と同様な構成
となる。また、純水、界面活性材、キレート材、またｐ
Ｈ調整材を入れペンシルスポンジで表面を洗浄しても良
い。その後スピンドライをかけて乾燥、その後第１ロボ
ット２で半導体基板Ｗを取り上げる。
ロボット７で半導体基板Ｗを取り上げ反転機５又は６に
渡し、該半導体基板Ｗを反転させる。第１ロボット２で
反転機５又は６から半導体基板を取り上げ第２洗浄機３
又は４に入れ、第２次洗浄を行う。第２洗浄機３又は４
も図示は省略するが、第１洗浄機８及び９と同様な構成
となる。また、純水、界面活性材、キレート材、またｐ
Ｈ調整材を入れペンシルスポンジで表面を洗浄しても良
い。その後スピンドライをかけて乾燥、その後第１ロボ
ット２で半導体基板Ｗを取り上げる。
【００４４】第１ロボット２は上記研磨テーブル１０−
１、１１−１の近傍の膜厚測定機１０−４、１１−４で
膜厚を測定している場合は、そのまま半導体基板Ｗをロ
ードアンロード部１のアンロードポートに載置されてい
るカセット１−１に戻す。多層膜測定を行なう場合は、
乾燥状態での測定を行なう必要があるので、乾燥状態膜
厚測定機１３で膜厚を測定する。そこで半導体基板の加
工記録として残したり、次の工程に移すことができるか
否かの判定を行なう。
１、１１−１の近傍の膜厚測定機１０−４、１１−４で
膜厚を測定している場合は、そのまま半導体基板Ｗをロ
ードアンロード部１のアンロードポートに載置されてい
るカセット１−１に戻す。多層膜測定を行なう場合は、
乾燥状態での測定を行なう必要があるので、乾燥状態膜
厚測定機１３で膜厚を測定する。そこで半導体基板の加
工記録として残したり、次の工程に移すことができるか
否かの判定を行なう。
【００４５】図７は第２ロボット７の外観構成例を示す
図である。図示するように、第２ロボット７には上下に
二つのハンド７−１、７−１を有し、該ハンド７−１、
７−１はそれぞれアーム７−２、７−２の先端に取り付
けられ、旋回移動できるようになっている。そしてハン
ド７−１、７−１で半導体基板Ｗを掬い上げ（半導体基
板Ｗを落とし込む）、所定の場所に移送することができ
るようになっている。
図である。図示するように、第２ロボット７には上下に
二つのハンド７−１、７−１を有し、該ハンド７−１、
７−１はそれぞれアーム７−２、７−２の先端に取り付
けられ、旋回移動できるようになっている。そしてハン
ド７−１、７−１で半導体基板Ｗを掬い上げ（半導体基
板Ｗを落とし込む）、所定の場所に移送することができ
るようになっている。
【００４６】図８は第１ポリッシング装置１０に設けら
れ、研磨中の半導体基板Ｗの膜厚を測定する膜厚測定機
の構成例を示す図である。図示するように、研磨ターン
テーブル１０−１内に渦電流式の膜厚測定機１０−１４
と光学式の膜厚測定機１０−１５が設けられ、トップリ
ング１０−２に保持され研磨中の半導体基板の研磨面の
膜厚を測定するようになっている。
れ、研磨中の半導体基板Ｗの膜厚を測定する膜厚測定機
の構成例を示す図である。図示するように、研磨ターン
テーブル１０−１内に渦電流式の膜厚測定機１０−１４
と光学式の膜厚測定機１０−１５が設けられ、トップリ
ング１０−２に保持され研磨中の半導体基板の研磨面の
膜厚を測定するようになっている。
【００４７】渦電流式の膜厚測定機１０−１４はセンサ
コイルに高周波電流を流して、半導体基板Ｗの導電性膜
（Ｃｕめっき膜層１０６や給電シード層１０７）中に渦
電流を発生させ、この渦電流が膜厚によって変化し、セ
ンサ回路との合成インピーダンスを監視することで膜厚
を測定するものである。
コイルに高周波電流を流して、半導体基板Ｗの導電性膜
（Ｃｕめっき膜層１０６や給電シード層１０７）中に渦
電流を発生させ、この渦電流が膜厚によって変化し、セ
ンサ回路との合成インピーダンスを監視することで膜厚
を測定するものである。
【００４８】また、光学式の膜厚測定機１０−１５は投
光素子と受光素子を具備し，投光素子から半導体基板Ｗ
の被研磨面に光を照射し、該被研磨面からの反射光を受
光するように構成されている。半導体基板Ｗの導電性膜
（Ｃｕ膜）が所定厚の薄膜になってくると、投光素子か
ら被研磨面に照射された光の一部が導電性膜を透過し、
導電性膜の下層の酸化膜（ＳｉＯ2）から反射された反
射光と、導電性膜の表面から反射された反射光との二種
類の反射光が存在することになる。この二種類の反射光
を受光素子で受光し処理することにより、膜厚を測定す
る。
光素子と受光素子を具備し，投光素子から半導体基板Ｗ
の被研磨面に光を照射し、該被研磨面からの反射光を受
光するように構成されている。半導体基板Ｗの導電性膜
（Ｃｕ膜）が所定厚の薄膜になってくると、投光素子か
ら被研磨面に照射された光の一部が導電性膜を透過し、
導電性膜の下層の酸化膜（ＳｉＯ2）から反射された反
射光と、導電性膜の表面から反射された反射光との二種
類の反射光が存在することになる。この二種類の反射光
を受光素子で受光し処理することにより、膜厚を測定す
る。
【００４９】
【発明の効果】以上、説明した様に各請求項に記載の発
明によれば下記のような優れた効果が得られる。
明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００５０】基板研磨を同一研磨テーブル上で行うの
で、研磨テーブルの数が少なくて済むと同時に、基板研
磨のスループットも向上するという優れた効果が得られ
る。
で、研磨テーブルの数が少なくて済むと同時に、基板研
磨のスループットも向上するという優れた効果が得られ
る。
【図１】図１（ａ）乃至（ｃ）は半導体基板上に回路配
線を形成する説明図である。
線を形成する説明図である。
【図２】本発明に係る基板研磨装置を具備する基板処理
装置の平面構成例を示す図である。
装置の平面構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る基板研磨装置のポリッシング装置
の構成例を示す図である。
の構成例を示す図である。
【図４】本発明に係る基板研磨装置の研磨テーブルの研
磨面洗浄機構の構成例を示す図である。
磨面洗浄機構の構成例を示す図である。
【図５】本発明に係る基板研磨装置の研磨テーブルの研
磨面洗浄機構の構成例を示す図である。
磨面洗浄機構の構成例を示す図である。
【図６】本発明に係る基板研磨装置の第１洗浄機の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図７】本発明に係る基板研磨装置の第２ロボットの外
観構成例を示す図である。
観構成例を示す図である。
【図８】本発明に係る基板研磨装置の研磨中の基板膜厚
を測定する膜厚測定装置の構成例を示す図である。
を測定する膜厚測定装置の構成例を示す図である。
【図９】本発明の研磨装置の研磨工程の流れと用いる砥
粒及びスラリーの種類、トップリング押圧力、トップリ
ング回転数の一例を示す図である。
粒及びスラリーの種類、トップリング押圧力、トップリ
ング回転数の一例を示す図である。
１ ロードアンロード部 ２ 第１ロボット ３ 第２洗浄機 ４ 第２洗浄機 ５ 反転機 ６ 反転機 ７ 第２ロボット ８ 第１洗浄機 ９ 第１洗浄機 １０ 第１ポリッシング装置 １１ 第２ポリッシング装置 １３ 乾燥状態膜厚測定機 １４ 窒素ガス供給源 １５ 純水供給源 １６ レギュレータ １７ レギュレータ １８ エアオペレータバルブ １９ エアオペレータバルブ ２０ 制御部 ２２ チューブ ２３ ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２４Ｂ 37/00 Ｂ２４Ｂ 37/00 Ｂ 37/04 37/04 Ｂ Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA12 AA19 AB04 AC02 BA01 BA02 BA04 BA05 BA07 BB03 BC02 CB03 CB05 DA12 DA17
Claims (7)
- 【請求項１】 研磨面を有する研磨テーブルと、基板を
保持するトップリングを具備し、該研磨テーブルの研磨
面に該トップリングで保持された半導体基板を押圧し、
該半導体基板と該研磨面の相対運動により該半導体基板
の被研磨面を研磨する基板研磨装置であって、 前記半導体基板を押圧する押圧力を変える押圧力可変手
段、前記トップリング及び／又は研磨テーブルの回転数
を変える回転数可変手段及び制御手段を設け、 前記制御手段は前記押圧力可変手段及び回転数可変手段
を介して押圧力及び回転数を変えながら同一研磨テーブ
ル上で複数の研磨工程を経て研磨することを特徴とする
基板研磨装置。 - 【請求項２】 前記請求項１に記載の基板研磨装置にお
いて、 前記半導体基板の膜厚を検出する膜厚検出手段を設け、 前記制御手段は前記膜厚検出手段で検出した膜厚検出信
号に基づいて次の研磨工程に移行することを特徴とする
研磨装置。 - 【請求項３】 前記請求項１又は２に記載の基板研磨装
置において、前記研磨テーブルの研磨面をドレッシング
するドレッシング手段又は洗浄する洗浄手段を設け、 前記制御手段は前記研磨工程間に前記ドレッシング手段
又は洗浄手段を制御して前記研磨テーブルの研磨面のド
レッシング又は洗浄を行うことを特徴とする基板研磨装
置。 - 【請求項４】 研磨テーブルの研磨面に、トップリング
で保持した半導体基板を押圧し、該半導体基板と該研磨
面の相対運動により該半導体基板の研磨面を研磨する基
板研磨方法であって、 前記半導体基板を押圧する押圧力、及び前記トップリン
グ及び／又は研磨テーブル回転数を変えながら同一研磨
テーブル上で複数の研磨工程を経て研磨することを特徴
とする基板研磨方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の基板研磨方法におい
て、 前記複数の研磨工程の研磨に際して、ｐＨがｐＨ７に対
して同じ側にある研磨液及び／又は薬液を加えて研磨す
ることを特徴とする基板研磨方法。 - 【請求項６】 請求項４に記載の基板研磨方法におい
て、 前記複数の研磨工程の研磨に際して、同じ砥粒を用いて
研磨することを特徴とする研磨方法。 - 【請求項７】 研磨テーブルの研磨面に、トップリング
で保持した半導体基板を押圧し、該半導体基板と該研磨
面の相対運動により該半導体基板の被研磨面を研磨する
基板研磨方法であって、 前記研磨は一つの研磨テーブルで複数段の研磨工程を経
て研磨するようになっており、１段の研磨工程が終了し
たら研磨テーブルの研磨面を洗浄し、その後次段の研磨
工程を実施することを特徴とする基板研磨方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000157007A JP3916846B2 (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | 基板研磨装置及び基板研磨方法 |
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| US11/806,581 US20070238395A1 (en) | 2000-05-26 | 2007-06-01 | Substrate polishing apparatus and substrate polishing method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
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| JP2001338902A5 JP2001338902A5 (ja) | 2005-07-07 |
| JP3916846B2 JP3916846B2 (ja) | 2007-05-23 |
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-
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- 2000-05-26 JP JP2000157007A patent/JP3916846B2/ja not_active Expired - Fee Related
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