JP2001345293A

JP2001345293A - 化学機械研磨方法及び化学機械研磨装置

Info

Publication number: JP2001345293A
Application number: JP2000162174A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Katakabe; 一郎片伯部
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨時間を短縮した化学機械研磨方法及び化
学機械研磨装置を提供する。【解決手段】膜が堆積された基板の前記膜の全部ある
いは一部をエッチング除去するエッチング工程と；エッ
チング工程の後に、前記基板を化学機械研磨する工程と
を備える化学機械研磨方法。エッチング工程は、前記基
板を回転する回転工程を有するようにしてもよく、典型
的には、回転する基板の表面に、膜をエッチングするエ
ッチング液を連続的に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学機械研磨方法
及び化学機械研磨装置に関し、特に膜が堆積された基板
を研磨する化学機械研磨方法及び化学機械研磨装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体素子を作るための半導
体プロセスにおいて、薬剤と砥粒とを混ぜたスラリーを
供給し薬剤の化学的研磨作用と砥粒の機械的研磨作用と
を利用してウエハを研磨する化学機械研磨（ＣＭＰ）は
無くてはならないキープロセスである。またＣＭＰによ
り研磨する材料の種類は多種にわたり現在も増え続けて
いる。ＣＭＰの研磨レートを上げるためには、スラリー
の変更あるいはヘッドやプレートの回転数、圧力の改善
などが行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＣＭＰの研磨対象であ
るウエハ等の材料は、膜の堆積を厚くせざるを得なかっ
たり、堆積膜が非常に硬かったりする場合があり、従来
のＣＭＰでは、ＣＭＰの研磨レートを上げることが難し
く装置の処理能力を低下させていた。

【０００４】そこで本発明は、研磨時間を短縮した化学
機械研磨方法及び化学機械研磨装置を提供することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による化学機械研磨方法は、膜
が堆積された基板の前記膜の全部あるいは一部をエッチ
ング除去するエッチング工程と；エッチング工程の後
に、前記基板を化学機械研磨する工程とを備える。

【０００６】エッチング工程は、前記基板を回転する回
転工程を有するようにしてもよく、典型的には、回転す
る基板の表面に、膜をエッチングするエッチング液を連
続的に供給する。

【０００７】このように構成すると、エッチング工程を
備えるので、化学機械研磨すべき膜の厚さが少なくな
り、化学機械研磨に要する時間が短縮される。

【０００８】ここで膜は、典型的には、導電性膜、絶縁
性膜、または半導体膜である。

【０００９】前記目的を達成するために、請求項２に係
る発明による化学機械研磨装置は、例えば図１に示すよ
うに、膜が堆積された基板２０（図２）の前記膜をエッ
チングするエッチング機構３３と；基板２０を化学機械
研磨する化学機械研磨機構３５と；基板２０をエッチン
グ機構３３から化学機械研磨機構３５に搬送する搬送機
構３６とを備える。

【００１０】エッチング機構３３は、さらに、ノズルに
エッチング液を供給するエッチング液供給機構４７（図
３）を有するようにしてもよい。

【００１１】また、請求項３に記載のように、請求項２
に記載の化学機械研磨装置では、例えば図３に示すごと
く、エッチング機構３３は、基板２０を保持し回転させ
る基板保持部４３と、前記膜に該膜をエッチングするエ
ッチング液を供給するノズル４４とを有するようにして
もよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似記
号を付し、重複した説明は省略する。

【００１３】図１は、本発明による化学機械研磨装置３
０の模式的平面図である。平面図において、装置は全体
が図中横長の長方形の枠内にまとめられている。図中長
方形枠の左上にウエハロード部３１が配置され、ウエハ
ロード部３１に隣接して、左下にウエハアンロード部３
２が配置されている。図中、ウエハロード部３１に隣接
して、その右隣にエッチング機構としてのウエハエッチ
ング部３３が、ウエハアンロード部３２に隣接して、そ
の右隣にウエハ洗浄部３４が配置されている。さらにウ
エハエッチング部３３とウエハ洗浄部３４とに隣接し
て、長方形枠の右側部に化学機械研磨機構としてのＣＭ
Ｐ部３５が配置され、ウエハエッチング部３３とウエハ
洗浄部３４とＣＭＰ部３５に囲まれた位置に、それらと
ほぼ等距離をもって搬送機構としての搬送ロボット３６
が配置されている。

【００１４】図１を参照して、第１の実施の形態である
化学機械研磨装置３０を用いた研磨方法の一例を説明す
る。ロード部３１にセットされた基板としてのウエハ
（不図示）は、ウエハエッチング部３３に搬送され、こ
こにセットされ、表面の膜をエッチング液により任意の
量だけエッチング除去される。このようにして、次のＣ
ＭＰ部３５で化学機械研磨を必要とする膜の厚みを薄く
することができ、化学機械研磨に要する時間を短縮でき
る。ウエハエッチング部３３では、エッチングの後にエ
ッチング液を洗い流すための洗浄も行われる。

【００１５】その後、基板は搬送ロボット３６により、
ウエハエッチング部３３からＣＭＰ部３５に運ばれて化
学機械研磨される。化学機械研磨された基板は再び搬送
ロボット３６により、ＣＭＰ後の洗浄を行うため洗浄部
３４に運ばれ、付着している粒子や金属汚染物を除去し
アンロード部３２に搬送される。

【００１６】第１の実施の形態は、エッチング部等の主
要な各要素を１つずつ具備するものとして説明したが、
例えば、基板エッチング部３３のエッチングモジュール
数やＣＭＰ部３５のターンテーブル数、ＣＭＰ後の洗浄
部３４の洗浄モジュール数、搬送ロボット３６等の数は
複数でも良い。

【００１７】図２を参照して、本発明の実施の形態であ
る化学機械研磨装置で用いるＣＭＰ部３５の一例を説明
する。本図は、化学機械研磨機構としてのＣＭＰ部３５
である研磨ユニットの詳細を示す断面図である。図中、
トップリングヘッド１０が、ターンテーブル９の鉛直方
向上方に位置し、基板としての半導体ウエハ２０を保持
しつつターンテーブル９に押しつけるトップリング１３
を具備している。前記ターンテーブル９はモータ（不図
示）に連結されており、矢印Ａで示すようにその軸心９
ａの回りに回転可能になっている。またターンテーブル
９の上面には、研磨布１４が貼設されている。

【００１８】トップリング１３は、モータおよび昇降シ
リンダ（図示せず）に連結されている。これによって、
トップリング１３は矢印Ｂ、Ｃで示すように昇降可能か
つその軸心回りに回転可能になっており、半導体ウエハ
２０を研磨布１４に対して任意の圧力で押圧することが
できるようになっている。また半導体ウエハ２０はトッ
プリング１３の下端面に真空等によって吸着されるよう
になっている。なお、トップリング１３の下部外周部に
は、半導体ウエハ２０の外れ止めを行なうガイドリング
１６が設けられている。

【００１９】また、ターンテーブル９の上方には砥液供
給ノズル１５が設置されており、砥液供給ノズル１５に
よってターンテーブル９に張り付けられた研磨布１４上
に研磨液として砥液が供給されるようになっている。砥
液は、例えばシリカ粒子やアルミナ粒子からなる砥粒を
アルカリ又は酸の溶媒に分散させたものである。またタ
ーンテーブル９の周囲には、砥液と水を回収する枠体１
７が設けられ、枠体１７の下部にはとい１７ａが形成さ
れている。

【００２０】ＣＭＰでは、一般に、研磨対象の膜の表面
を溶媒により変質させて、この変質層を砥粒で除去する
ことで研磨が進む。これはウエットエッチングと違っ
て、薬液のみによる膜のエッチングではないため、膜の
除去レートは低いが、平坦性にはすぐれている。

【００２１】ドレッシングヘッド１１はドレッシング部
材１８を有している。ドレッシング部材１８は、研磨布
１４上のトップリング１３の位置の反対側にあり、研磨
布１４のドレッシングを行なうことができるように構成
されている。研磨布１４には、ドレッシングに使用する
ドレッシング液、たとえば水がテーブル上に伸びた水供
給ノズル２１から供給されるようになっている。ドレッ
シング部材１８は昇降用のシリンダと回転用のモータに
連結されており、矢印Ｄ、Ｅで示すように昇降可能かつ
その軸心回りに回転可能になっている。

【００２２】ドレッシング部材１８はトップリング１３
とほぼ同径の円盤状であり、その下面に、ダイヤモンド
電着粒子もしくはナイロンブラシを備えるドレッシング
ツール１９を有している。砥液供給ノズル１５および水
供給ノズル２１はターンテーブル上面の回転中心付近に
まで伸び、研磨布１４上の所定位置に砥液および水をそ
れぞれ供給する。

【００２３】トップリング１３に保持された半導体ウエ
ハ２０を研磨布１４上に押圧し、ターンテーブル９およ
びトップリング１３を回転させることにより、半導体ウ
エハ２０の下面（研磨面）が研磨布１４と擦り合わされ
る。この時、同時に研磨布１４上に砥液供給ノズル１５
から砥液を供給することにより、半導体ウエハ２０の研
磨面は、砥液中の砥粒の機械的研磨作用と砥液の液体成
分であるアルカリによる化学的研磨作用との複合作用に
よって研磨（ポリッシング）される。ポリッシングに使
用され、ターンテーブル９の周縁部から流れ落ちた砥液
は、枠体１７の下部のとい１７ａで回収される。

【００２４】半導体ウエハ２０の所定の研磨量を研磨し
た時点でポリッシングを終了する。このポリッシングが
終了した時点では、ポリッシングによって研磨布の特性
が変化し、次に行なうポリッシングの研磨性能が劣化す
るので、研磨布のドレッシングを行なう。

【００２５】ドレッシングツール１９を下面に保持した
ドレッシング部材１８およびターンテーブル９を回転さ
せた状態でドレッシングツール１９を研磨布１４に当接
させ、所定圧力をかける。このとき、ドレッシングツー
ル１９が研磨布に接触するのと同時もしくは接触前に、
水供給ノズル２１から研磨布１４上面に水を供給する。
水を供給するのは研磨布１４上に残留している使用済み
砥液を洗い流すことを目的としている。また、ドレッシ
ング処理はドレッシングツール１９と研磨布１４とを擦
り合わせるため、ドレッシング処理によって発生する摩
擦熱を除去するという効果もある。研磨布１４上に供給
された、ターンテーブル９の周縁部から流れ落ちた水
は、枠体１７の下部のとい１７ａで回収される。

【００２６】なお、ターンテーブル９の上面には、研磨
布の代わりに、砥石（固定砥粒）を貼設してもよい。そ
の場合には、研磨液としては純水もしくは砥粒を含まな
い薬液が供給される。砥石の場合にも研磨面のドレッシ
ングは、ドレッサーによって行われる。

【００２７】図３を参照して、本発明の実施の形態であ
る化学機械研磨装置で用いる基板エッチング部の一例を
説明する。本図は、基板エッチング機構としてのスピン
枚葉式エッチング装置３３の概略構造を示す模式的断面
図である。図中、ターンテーブル４１が水平方向に回転
するように設置され、その下部には鉛直方向に回転軸心
を向けて回転軸４２が連結されている。回転軸４２は、
ベルト等を介してモータ４８により回転駆動される。

【００２８】ターンテーブル４１の鉛直方向上側でター
ンテーブル４１の外周近傍には、複数の支柱が円周方向
に等間隔で立設されており、支柱の上端部はウエハ２０
を外周から固定するチャック４３が形成されている。ウ
エハ２０は、チャック４３に固定され、面を水平に保持
され、ターンテーブル４１の回転に伴って、水平に回転
する。

【００２９】ターンテーブル４１の鉛直方向上方には、
チャック４３に取り付けられたウエハ２０の上面にエッ
チング液を散布できるように、薬液ノズル４４が設置さ
れている。薬液ノズル４４は、エッチング液供給機構４
７と、薬液配管で接続されている。図中、ノズルは薬液
放出孔が１つのノズルとして示されているが、シャワー
のような多孔のノズルであってもよい。

【００３０】また、ターンテーブル４１の鉛直方向上方
には、チャック４３に取り付けられたウエハ２０の上面
に純水を散布できるように、薬液ノズル４４に隣接し
て、純水ノズル４５が設置されている。純水ノズル４５
も、純水放出孔が１つのノズルとして示されているが、
シャワーのような多孔のノズルであってもよい。ここで
は、薬液ノズル４４と純水ノズル４５は、別個のものと
した場合で示したが、ノズルを１つとして、同一ノズル
から目的に応じて薬液と純水を放出するようにしてもよ
い。

【００３１】薬液ノズル４４と純水ノズル４５とは、タ
ーンテーブル４２ひいてはウエハ２０のほぼ中央部にエ
ッチング液、または純水を散布できるように、ターンテ
ーブル４２の鉛直方向上方から見て、ほぼ中央部にそれ
ぞれの放出孔が位置するように設置されている。しかし
ながら、ノズルの位置は中央部とは限らず、目的に応じ
て中央部からずれた位置に設置したり、処理中に中央部
と外周部との間を移動するように構成してもよい。

【００３２】またターンテーブル４１、チャック４３の
全体を囲うように、カバー４６が設けられている。カバ
ー４６の下方は、不図示であるが、廃液排出口を有する
受け皿になっており、散布された薬液または純水を回収
できるように構成されている。

【００３３】以上のように構成されたエッチング部３３
では、薬液ノズル４４からウエハ２０の上面に供給され
た薬液は、ターンテーブル４２の回転に伴って、ウエハ
２０の中央部から周辺に向かって遠心力により万遍なく
行き渡り、ウエハ２０の上面（回路パターン面）を一様
にエッチングする。そしてカバー４６とのその下部の受
け皿により廃液として回収される。所定のエッチング量
が得られたところで、エッチング液の供給を止めて、今
度は純水ノズル４５から純水をウエハ２０の上面に供給
する。純水はウエハ２０の上面を一様に洗浄して、エッ
チング液と同様に廃液として回収される。

【００３４】図４、図５を参照して、本発明の第２の実
施の形態である化学機械研磨装置５０を説明する。図４
は平面図、図５は斜視図である。この装置は、全体が長
方形をなす床上のスペースに設置されている点は、第１
の実施の形態と同様であるが、ＣＭＰ部、洗浄部が複数
備えられている点が異なる。

【００３５】図４では、設置スペースは横長の長方形で
示されている。その長方形の一端側（図４では左端）に
一対の化学機械研磨機構としての研磨ユニット１ａ、１
ｂが左右（図４では上下）に対向して配置され、他端側
にそれぞれ半導体ウエハ収納用カセット２ａ、２ｂを載
置する一対のロード・アンロードユニットが配置されて
いる。そして、ロード・アンロードユニットと研磨ユニ
ット１ａ、１ｂとを結ぶ線上に搬送ロボット４ａ、４ｂ
が２台配置されて、搬送ラインが形成されている。搬送
ラインの両側に、それぞれ１台の反転機５、６が配置さ
れ、反転機５と研磨ユニット１ａとの間に洗浄機構とし
ての洗浄機７ａが、反転機６と研磨ユニット１ｂとの間
に洗浄機７ｂが、反転機６とロード・アンロードユニッ
トとの間に洗浄機８ｂが配置されている。

【００３６】また、反転機５とロード・アンロードユニ
ット２ａとの間に、エッチング部３３が配置されてい
る。

【００３７】２基の研磨ユニット１ａ、１ｂは、基本的
に同一の仕様の装置が搬送ラインに対称に配置されてお
り、それぞれ、上面に研磨布を貼付したターンテーブル
９ａ、９ｂと、半導体ウエハ２０を真空吸着により保持
してターンテーブル面に押し付けるトップリングヘッド
１０ａ、１０ｂと、研磨布の目立てを行なうドレッシン
グヘッド１１ａ、１１ｂとを備えている。

【００３８】図中横長の長方形枠の左端に、研磨ユニッ
ト１ａ、１ｂが備えられ、それぞれの搬送ライン側に、
半導体ウエハ２０をトップリング１３ａ、１３ｂとの間
で授受するプッシャ１２ａ、１２ｂを備えている。図２
を参照して説明したように、トップリング１３ａ、１３
ｂは水平面内で旋回可能とされ、プッシャ１２ａ、１２
ｂは上下動可能となっている。

【００３９】洗浄機の形式は任意であるが、例えば、研
磨ユニット側がスポンジ付きのローラで半導体ウエハ表
裏両面を拭う形式の洗浄機７ａ、７ｂであり、カセット
側が半導体ウエハのエッジを把持して水平面内で回転さ
せながら洗浄液を供給する形式の洗浄機８ｂである。後
者は、遠心脱水して乾燥させる乾燥機としての機能をも
有する。洗浄機７ａ、７ｂにおいて、半導体ウエハの１
次洗浄を行うことができ、洗浄機８ｂにおいて１次洗浄
後の半導体ウエハの２次洗浄を行うことができるように
なっている。１次洗浄は一般に長時間を要するので２基
備え、２次洗浄は比較的短時間で済むので１基としてい
る。

【００４０】ロボット４ａ、４ｂは、例えば水平面内で
屈折自在に関節アームが設けられているもので、それぞ
れ上下に２つの把持部を、ドライフィンガーとウエット
フィンガーとして使い分ける形式となっている。この実
施の形態ではロボットを２基使用しているので、基本的
に、第１ロボット４ａは、反転機５、６よりカセット側
の領域を、第２ロボット４ｂは反転機５、６より研磨ユ
ニット側の領域を受け持つ。ロボット４ａ、４ｂは、両
者を結ぶ線上に敷設されたレールを設けて、そのレール
上走行する台車の上部に設置してもよい。このようにす
れば、ロボット４ａ、４ｂの守備範囲が広がる。

【００４１】反転機５、６は、この実施の形態では、カ
セットの収納方式やロボットの把持機構との関係で必要
であるが、常に半導体ウエハの研磨面が下向きの状態で
移送されるような場合には必要ではない。また、ロボッ
トに反転機能を持たせるような構造の場合も必要ではな
い。この実施の形態では、２つの反転機５、６をドライ
な半導体ウエハを扱うものと、ウエットな半導体ウエハ
を扱うものと使い分けている。

【００４２】図４を参照して、本装置を用いたウエハの
研磨方法の一例を説明する。先ずカセット２ａにセット
された基板としてのウエハ（不図示）は、搬送機構とし
てのロボット４ａによりウエハエッチング部３３に搬送
されてセットされ、表面の膜をエッチング液により任意
の量だけエッチング除去される。

【００４３】その後、ウエハは搬送ロボット４ａによ
り、反転機５に搬送されて、ここで反転されて被研磨面
を鉛直方向下方に向けられ、ロボット４ｂにより、研磨
ユニット１ａに搬送される。ここで、被研磨面の膜が化
学機械研磨される。

【００４４】化学機械研磨されたウエハは、搬送ロボッ
ト４ｂにより洗浄機７ａに搬送され、ここで両面がスク
ラバ洗浄される。これは１次洗浄と呼ばれるが、ここ
で、付着している粒子や金属汚染物を除去する。このよ
うにして両面が洗浄された後、ロボット４ｂにより、反
転機５に搬送される。ここで反転されたウエハは、ロボ
ット４ａにより、洗浄機８ｂに搬送されて、化学機械研
磨された上面が２次洗浄される。２次洗浄は、スクラバ
洗浄でもよいが、純水を吹き付ける間接洗浄であっても
よい。ウエハは、２次洗浄の後に洗浄機８ｂ上で、スピ
ン乾燥される。

【００４５】洗浄され且つ乾燥されたウエハは、ロボッ
ト４ａにより再びカセット２ａに搬送され、ここに収納
される。

【００４６】このように本発明の実施の形態によれば、
エッチングで不要な部分を除去するので、研磨部で化学
機械研磨をすべき膜の厚みを薄くすることができ、化学
機械研磨に要する時間を著しく短縮することができる。

【００４７】図６を参照して、本発明の実施の形態によ
る装置内で、基板であるウエハがどのように処理される
かの一例を説明する。図示するのは、シリコン（Ｓｉ）
基板２０上に堆積されたＳｉＯ_２膜２１の任意の部分が
除去され、その上からＴａＮ膜２２とＣｕ膜２３とがこ
の順番で堆積されている基板である。ここで、（ａ）は
イニシャル状態、即ちロード部に納められている状態を
示し、（ｂ）はエッチングにより基板表面の膜の一部を
エッチング除去した状態を示し、（ｃ）は（ｂ）の状態
の基板を化学機械研磨した状態を示す。

【００４８】これまでは、ＴａＮ膜２２とＣｕ膜２３と
を、化学機械研磨によりＳｉＯ_２膜２１が除去されてい
る部分のみに埋め込むためには、ＳｉＯ_２膜２１の上面
に堆積したＣｕ膜２３（厚さｘ１）とＴａＮ膜２２（厚
さｘ２）の合計の厚み量ｘ（＝ｘ１＋ｘ２）の全てを化
学機械研磨により除去しなければならなかった。

【００４９】本発明の実施の形態によれば、まず図１に
示す基板エッチング部３３で、図６（ａ）に示す状態に
ある基板２０の表面にＣｕをエッチングするエッチング
液を供給し、図６（ｂ）に示すように表面のＣｕ膜２３
を任意の量だけエッチング除去する。このとき、Ｃｕを
エッチングするエッチング液としてはＨＦとＨ_２Ｏ_２の
混合液やＨＦとＨＮＯ_３の混合液、Ｈ_２ＳＯ_４とＨ_２Ｏ
_２の混合液、ＨＣｌとＨ_２Ｏ_２の混合液など多数存在す
るため目的に応じて選択するのが良い。

【００５０】例えばＨ_２ＳＯ_４とＨ_２Ｏ_２の混合液なら
Ｈ_２ＳＯ_４を１重量％以上、Ｈ_２Ｏ _２を１重量％以上、
ＨＣｌとＨ_２Ｏ_２の混合液ならＨＣｌを１重量％以上、
Ｈ_２Ｏ_２を１重量％以上とするのが良い。またこの時の
エッチング量としては、エッチング前の膜厚に対して５
分の１の膜厚以上をエッチング除去するのが好ましい。

【００５１】次に図１のＣＭＰ部３５にこのウエハ２０
を搬送し、図６（ｃ）に示すように残りのＣｕ膜２３と
ＴａＮ膜２２を化学機械研磨し、ＳｉＯ_２膜２１の溝の
部分のみにＣｕ膜２３とＴａＮ膜２２を埋め込んだ形と
する。

【００５２】これまでの化学機械研磨のみであれば図６
（ａ）に示す全膜厚ｘを化学機械研磨により除去しなけ
ればならず、除去に時間がかかり装置の処理能力を低下
させていたが、本発明では図２（ｂ）に示す膜厚ｘ３を
除去すればよく、化学機械研磨に必要とする時間が短縮
でき装置の処理能力を大幅に向上することができる。

【００５３】ここではＣｕ膜２３の厚さｘ１の一部をエ
ッチングしたが、例えばＴａＮ膜２２の厚さｘ２が比較
的大きいときなどには、エッチングレートとエッチング
時間を制御することにより、Ｃｕ膜２３の厚さｘ１の全
てをエッチングし、ＴａＮ膜２２の厚さｘ２を僅かに残
すような処理もすることもでき、このときは化学機械研
磨すべき量がさらに少なくなるので、スループットはさ
らに向上する。また、膜の全体的厚さが十分なときは、
厚さｘ１と厚さｘ２の全てをエッチング除去し、最後に
化学機械研磨で膜の表面を平坦に研磨仕上げするような
ことも可能である。

【００５４】なお図６は単なる一例であり、さらに複雑
な多層構造をした基板やパターン状に堆積した膜につい
て、図１の基板エッチング部３３でエッチングを行い搬
送ロボット３６で搬送しＣＭＰ部３５で化学機械研磨を
行う。

【００５５】さらに、本発明を用いるのに適した種々の
膜の材料について説明する。Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ等の
金属を含む配線材料は、配線抵抗低減、電流密度緩和の
ため、ある程度の膜厚が必要である。通常は１００ｎｍ
以上の膜厚を形成する。ＣＭＰで配線溝またはコンタク
トスルーホールにこれら配線材料を埋め込む場合、それ
以外の領域のこれら材料を全てＣＭＰで除去しなければ
ならないとすれば除去に時間がかかる。

【００５６】このとき必要なエッチング液としては、Ｃ
ｕまたはＷまたはＳｉを含む材料の場合、少なくともＨ
ＦとＨＮＯ_３を含む混合液を用いるとよい。濃度につい
ては、高いほどエッチングレートは向上するが、所望の
エッチングレートとなるように目的に応じて調整するの
が良い。

【００５７】Ａｌを含む材料の場合は、少なくともＨ_３
ＰＯ_４とＨＮＯ_３を含む混合液が良い。濃度について
は、上述と同様目的に応じて調合する。ここにあげたエ
ッチング液は一例であり、これらの材料をエッチングで
きる薬液はほかにも存在するため、目的に応じて選択す
ることが望ましい。

【００５８】また、素子分離材料や層間膜材料として用
いられる絶縁材料として、ＳｉＯ_２やＳｉＯＦのような
少なくともＳｉとＯを含む材料や、Ｓｉ_３Ｎ_４のように
少なくともＳｉとＮを含む材料がある。

【００５９】また最近はテフロン（商標）のような少な
くともＣとＦを含む材料や、ポリイミドのような少なく
ともＣとＨを含む材料、ダイヤモンドのようなＣのみの
材料も存在する。これらの絶縁材料は、素子間または配
線間を電気的に絶縁するために、ある程度の厚みが必要
なため厚く形成される。通常は１００ｎｍ以上の膜厚を
形成する。

【００６０】ＣＭＰで溝にのみこれら絶縁材料を残す場
合や目的の膜厚まで除去し表面を平坦化する場合、不必
要な領域を全てＣＭＰで除去しなければならないとすれ
ば除去に時間がかかる。

【００６１】このとき必要なエッチング液としては、Ｓ
ｉとＯまたはＳｉとＮとを含む材料の場合、ＨＦを含ん
だ薬液がよい。またＳｉとＮを含む材料の場合、Ｈ_３Ｐ
Ｏ_４を含んだ薬液も有効である。

【００６２】ＣとＦまたはＣとＨまたはＣのみの材料の
場合は、Ｈ_２Ｏ_２やＯ_３やＨＮＯ_３など酸化系の薬液を
含んだエッチング液が有効である。またアンモニアのよ
うなアルカリのエッチング液も有効である。各薬液の濃
度は目的に応じて調合する。ここにあげたエッチング液
は一例であり、これらの材料をエッチングできる薬液は
他にも存在するため、目的に応じて選択することが望ま
しい。

【００６３】また近年半導体で使用する材料は多岐にわ
たっており、それに伴ってＣＭＰを適用する材料もます
ます増加傾向にある。導電性材料としては、配線材料や
バリアメタルがあり具体的にはＡｌ、Ｗ、ＷＮｘ、Ｃ
ｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、ＳｒＲ
ｕＯ_３、Ｒｕ、ＲｕＯ_２、ＩｒＯ_２、Ｉｒやそれらを含
む化合物がある。

【００６４】絶縁材料としては、ＳｉＯ_２やＳｉＮのよ
うなこれまで一般的に使用されていたＳｉとＯの化合物
やＳｉとＮの化合物の他に、これらにＦやＣを含む材料
も出てきている。また最近はテフロン（商標）のような
ＣとＦを少なくとも含む材料や、ポリイミドのようなＣ
とＨを少なくとも含む材料のように、有機ポリマー系の
材料や、ダイヤモンドのようなＣのみの材料も使用され
始めており、これらの材料に対しても本発明は適用でき
る。

【００６５】以上説明したように、本発明の実施の形態
である化学機械研磨方法あるいは化学機械研磨装置で研
磨する膜は、典型的には、導電性膜、絶縁性膜、または
半導体膜であり、導電性膜としての、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕ、
Ｐｔ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＷＮｘ、Ｔｉ
Ｎ、ＴａＮ、ＳｒＲｕＯ_３、ＲｕＯ_２、及びＩｒＯ_２か
らなる群から選ばれた少なくとも１つの金属または金属
化合物で形成された膜に適用して好適である。特に金属
膜は、厚い膜になりがちであり、これをエッチングで除
去すると生産性が著しく向上する。

【００６６】また本発明の実施の形態である化学機械研
磨方法あるいは化学機械研磨装置は、絶縁性膜として
の、ＳｉとＯを含む化合物、ＳｉとＮを含む化合物、Ｔ
ａとＯを含む化合物、ＴｉとＯを含む化合物、ＣとＨを
含む化合物、及びＣとＦを含む化合物からなる化合物群
から選ばれた少なくとも１つの化合物で形成された膜に
適用して好適である。これらの膜は、厚い且つ硬い膜に
なりがちなものである。これをエッチングで除去すると
生産性が著しく向上する。

【００６７】また本発明の実施の形態である化学機械研
磨方法あるいは化学機械研磨装置は、半導体膜として
の、Ｓｉ、Ｓｉを含む化合物、及びＧｅを含む化合物か
らなる群から選ばれた少なくとも１つの金属または化合
物で形成された膜に適用して好適である。

【００６８】以上の実施の形態では、エッチングはウエ
ハを回転させて行う場合で説明したが、これに限らず、
回転せずにウエハ全体をエッチング液に浸す、いわゆる
どぶ漬け方式も可能である。

【００６９】またエッチングの際の基板の回転は、水平
回転として説明したが、垂直な面内での回転（回転軸が
水平）も可能である。特に大型のウエハでは、垂直回転
が適する場合がある。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エッチン
グ工程を備えるので、化学機械研磨の時間が短縮され、
スループットの高い化学機械研磨方法を提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態である化学機械研磨装置の模
式的平面図である。

【図２】本発明の実施の形態に使用して好適な研磨ユニ
ットの詳細を示す模式的断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に使用して好適なエッチン
グ装置示す模式的断面図である。

【図４】第２の実施の形態である化学機械研磨装置の模
式的平面図である。

【図５】図４の化学機械研磨装置の斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態による装置内でウエハがど
のように処理されるかの一例を説明する模式的断面図で
ある。

【符号の説明】

２０Ｓｉ２１ＳｉＯ_２膜２２ＴａＮ膜２３Ｃｕ膜３０化学機械研磨装置３１ウエハロード部３２ウエハアンロード部３３ウエハエッチング部３４洗浄部３５ＣＭＰ部３６搬送ロボット４３チャック４４薬液ノズル４５純水ノズル４６カバー４７エッチング液供給機構５０化学機械研磨装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜が堆積された基板の前記膜の全部ある
いは一部をエッチング除去するエッチング工程と；エッ
チング工程の後に、前記基板を化学機械研磨する工程と
を備える；化学機械研磨方法。
【請求項２】膜が堆積された基板の前記膜をエッチン
グするエッチング機構と；前記基板を化学機械研磨する
化学機械研磨機構と；前記基板を前記エッチング機構か
ら前記化学機械研磨機構に搬送する搬送機構とを備え
る；化学機械研磨装置。
【請求項３】前記エッチング機構は、前記基板を保持
し回転させる基板保持部と、前記膜に該膜をエッチング
するエッチング液を供給するノズルとを有する、請求項
２に記載の化学機械研磨装置。