JP2006004993A - Ｃｍｐ装置、ｃｍｐ研磨方法、半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 研磨パッドの自動交換機能を有するＣＭＰ装置において、保管中の研磨パッドやスラリーが乾燥することによる発塵やウエハに発生する研磨傷を抑制することのできるＣＭＰ装置、ＣＭＰ研磨方法、半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 第１〜第４の保管室１５ａ〜１５ｄは、それぞれ仕切られて形成されており、スラリーやコンタミネーションなどが他の保管室に入り込むのを防止している。第１の保管室１５ａは、使用後の第１の研磨パッド１８ａが保管されている。第１、第２の載置ブロック６１，６２は、第１の研磨ヘッド１３ａの鍔部６５を第１、第２の載置ブロック６１，６２の上面６１ａ，６２ａに載せたときに、第１の研磨パッド１８ａの底部２２が第１の保管室１５ａの底部６６に接触しない高さを有する。これにより、純水２１中に第１の研磨パッドの底部２２を浮かせて保管することが可能になる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＣＭＰ装置、ＣＭＰ研磨方法、半導体装置及びその製造方法に関する。特には、研磨パッドの保湿を維持することができるＣＭＰ装置、ＣＭＰ研磨方法、半導体装置及びその製造方法に関する。

ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置は、被研磨基板であるウエハ上に成膜された膜を平坦にするために用いられる。対象となる膜は、ＳｉＯ₂（シリコン酸化）膜、Ｃｕ（銅）膜、Ｗ（タングステン）膜など様々である。ＣＭＰ装置は、スラリーと呼ばれる研磨剤と研磨パッドと呼ばれる研磨布で主に構成され、ウエハ上にスラリーを塗布しつつ、ウエハと研磨パッドを回転させて研磨を行うものである。

従来のＣＭＰ装置は、図８に示されるように、円盤形状のターンテーブル５０２を有しており、このターンテーブル５０２の下面には回転軸を介して回転モータ（図示せず）が配置されている。ターンテーブル５０２は、一般的に中心軸５０３の回りに回転するようになっている。ターンテーブル５０２の上面には研磨パッド５０４が貼り付けられている。研磨パッド５０４は、裏張り層５０５と、カバー層５０６を有する。カバー層５０６は、裏張り層５０５を介してターンテーブル５０２と固着されている。
研磨パッド５０４の上方には、ウエハ５０７を保持するウエハ保持手段としての研磨ヘッド５０８が配置されており、この研磨ヘッド５０８の上部には回転軸５０９を介して回転モータ（図示せず）が配置されている。研磨ヘッド５０８は中心軸５１０を中心に回転するようになっている。回転軸５０９は、アーム５１１を介してＣＭＰ装置５０１の本体に保持されている。
また、研磨パッド５０４の上方には、スラリー（図示せず）を研磨パッド５０４の中央部に吐出するノズル（図示せず）が配置されている。
また、研磨パッド５０４の上方には、研磨パッド５０４の表面状態を整えるドレッサー５１２が配置されている。このドレッサー５１２は、平行移動アーム５１３に取り付けられており、図示しない移動手段によって矢印の方向に移動可能に設けられている。

上記ＣＭＰ装置５０１においてウエハ５０７を研磨する場合、まず、このウエハ５０７の裏面を研磨ヘッド５０８の下部に真空吸着する。次に、回転モータによってターンテーブル５０２を、図８に示される矢印の方向に回転させる。そして、ノズルからスラリーを吐出し、研磨パッド５０４の中央付近に滴下する。次に、回転モータによって研磨ヘッド５０８を中心軸５１０中心に回転させ、ウエハ５０７の表面（研磨面）を研磨パッド５０４に押圧する。これにより、ウエハ５０７上に形成された、例えばシリコン酸化膜を研磨する。ドレッサー５１２は、研磨パッド５０４に常に押し当てて表面状態を整えながらウエハ５０７を研磨したり、所定の研磨時間ウエハを研磨する毎に研磨パッド５０４に押し当てて表面状態を整えたりしている。

しかしながら、半導体プロセスでＣＭＰ装置を必要とする工程には、ＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)や多層配線の工程など複数の工程があるが、工程間のクロスコンタミネーション（例えば、多層配線で発生した金属系汚染物質がＳＴＩ工程などトランジスタ構造部へ入り込むこと）を制御するため、従来は、工程毎に別々のＣＭＰ装置を使って研磨処理を行っている。
このように従来のＣＭＰ装置では、装置のハード的な構成は同じであるにもかかわらず、コンタミネーション防止のために別々のＣＭＰ装置を使わなければならなかった。よって、ＣＭＰ装置を分けて処理することは、工程間のクロスコンタミネーションの防止には効果的であるが、ＣＭＰ装置の投資コストなどの生産面から考えると非常に非効率的であるという問題があった。

そこで、１台のＣＭＰ装置で、複数の種類のウエハを研磨処理することが可能なＣＭＰ装置が開示されている（特許文献１）。これによれば、ウエハの種類に応じて最適な研磨パッドやスラリーを使用することが可能になるので、クロスコンタミネーションを防止することができ、更に、ＣＭＰ装置の投資コストなど生産面からも非常に効率的なものであった。

特開平１０−１４６７５１号公報

しかしながら、従来のＣＭＰ装置は、研磨処理を行わないとき、研磨ヘッドを大気中で保持しているため研磨パッドとともに研磨パッドに付着したスラリーが乾燥してしまっていた。これにより、乾燥したスラリーによる発塵や、次回研磨処理するときにスラリー同士が固まることによるウエハへの研磨傷を発生させるという問題があった。

本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、研磨パッドやスラリーが乾燥することによる発塵やウエハに発生する研磨傷を抑制することのできるＣＭＰ装置、ＣＭＰ研磨方法、半導体装置及びその製造方法を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明に係るＣＭＰ装置は、被研磨基板をＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置において、回転可能に構成された、前記被研磨基板を保持するステージと、研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、使用後の研磨パッドを備えた研磨ヘッドを保管する保管部と、前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに装着された前記使用後の研磨パッドの保湿が可能な保湿機構と、前記使用後の研磨パッドの底部を前記保管部内で一定の高さに浮かせて保持することが可能な保持機構と、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記使用後の研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構とを備えた。

この構成によれば、保湿機構により、研磨パッドを常に濡らしておく保湿が可能になる。よって、研磨パッドに付着したスラリーの乾燥を防止することができる。従って、スラリーが乾燥したことによって発生する発塵を抑制したり、スラリーに含まれる砥粒が凝集し大粒化することによる被研磨基板への研磨傷の発生を抑制したりすることが可能になる。
また、保持機構により、研磨パッドの底部を保湿機構の中で浮かせて保持することができる。よって、研磨パッドに付着したスラリーを保管部内に落としやすく（分離しやすく）することが可能になる。従って、研磨パッドにスラリーが付着したままであると心配されるスラリー同士が凝集することを抑制することができる。これにより、スラリーが固着し大粒化したことによる被研磨基板への研磨傷の発生を抑制することができる。
更に、研磨ヘッド交換機構を用いて、研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換することにより、１台のＣＭＰ装置で複数種類の研磨対象物を研磨することができ、その際に問題となるクロスコンタミネーションを抑制することができる。

本発明に係るＣＭＰ装置では、前記保管部は前記使用後の研磨パッドを収容する保管室を有し、前記保管室はスラリー及びコンタミネーションが他の保管室に入り込むのを防止するように互いに仕切られていることが望ましい。

この構成によれば、保管室は互いに仕切られているので、スラリー及びコンタミネーションが他の保管室に入り込むのを防止することが可能になる。

本発明に係るＣＭＰ装置では、被研磨基板をＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置において、ターンテーブル上に配置された複数の研磨処理室と、前記研磨処理室内に配置され、前記ターンテーブルに対して回転可能に構成された被研磨基板を保持するステージと、研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、使用後の研磨パッドを備えた研磨ヘッドを保管する保管部と、前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに装着された前記使用後の研磨パッドの保湿が可能な保湿機構と、前記使用後の研磨パッドの底部を前記保管部内で一定の高さに浮かせて保持することが可能な保持機構と、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記使用後の研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構とを備え、前記研磨処理室は、研磨時のスラリー及びコンタミネーションが他の研磨処理室に入り込むのを防止するように互いに仕切られている。

この構成によれば、保湿機構により、研磨パッドを常に濡らしておく保湿が可能になる。よって、研磨パッドに付着したスラリーの乾燥を防止することができる。従って、スラリーが乾燥したことによって発生する発塵を抑制したり、スラリーに含まれる砥粒が凝集し大粒化することによる被研磨基板への研磨傷の発生を抑制したりすることが可能になる。
また、保持機構により、研磨パッドの底部を保湿機構の中で浮かせて保持することができる。よって、研磨パッドに付着したスラリーを保管部内に落としやすく（分離しやすく）することが可能になる。従って、研磨パッドにスラリーが付着したままであると心配されるスラリー同士が凝集することを抑制することができる。これにより、スラリーが固着し大粒化したことによる被研磨基板への研磨傷の発生を抑制することができる。
更に、研磨ヘッド交換機構を用いて、研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換、及び研磨処理室を設けたことにより、１台のＣＭＰ装置で複数種類の研磨対象物を研磨することができ、その際に問題となるクロスコンタミネーションを抑制することができる。

また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記ターンテーブル上に配置され、前記被研磨基板を前記ステージ上に取り付け又は前記ステージ上から取り出すためのロード・アンロード室を備えていることも可能である。

この構成によれば、ロード・アンロード室により、ターンテーブル上の研磨処理室に被研磨基板を取り付けたり、取り外したりすることができる。よって、被研磨基板に研磨処理を施すことが可能になる。

また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記研磨パッドの直径が前記被研磨基板の直径以下であることが望ましい。

また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記保管部に保管されている前記使用後の研磨パッドが乾燥しないように、前記保管部に純水を循環させる純水循環機構及び前記保管部内の研磨パッドを純水で浸す機構を備えていることが望ましい。

この構成によれば、純水循環機構及び純水で浸す機構により、研磨パッドを常に濡らしておくことが可能になる。また、純水循環機構により、保管部の純水が入れ替えられるので、研磨パッドを清浄な純水に浸水させることが可能になる。よって、純水の中に滞留する細かな砥粒や凝集して大粒化した砥粒が、研磨パッドに再付着することを防止できる。

また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドが備えた前記研磨パッドの中央部に前記スラリーを供給するスラリー供給機構を備え、前記スラリー供給機構は、前記研磨パッドの中央部に供給するスラリーを複数のスラリーの中から選択するためにスラリーの供給経路を切り替える切替手段を有することが望ましい。

この構成によれば、スラリー供給機構により、研磨対象物の種類に応じてスラリーを選択し使用することが可能になっている。よって、被研磨基板の種類に左右されることなく研磨処理することができる。

また、本発明に係るＣＭＰ装置において、前記複数のスラリー供給機構は、前記スラリーを前記研磨パッドに供給していない間、前記スラリー供給機構の前記スラリーを循環させておく循環機構を有することが望ましい。

この構成によれば、循環機構により、スラリーを循環させておくことが可能になり、スラリーを流動状態にしておくことができる。よって、液体と砥粒の混成物であるスラリーの分離を防ぐことができ、これにより、砥粒の沈殿を防止することが可能になる。

また、本発明に係るＣＭＰ装置においては、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドが備えた前記研磨パッドの中央部に純水を供給する純水供給手段を備えていることが望ましい。

この構成によれば、純水供給手段により、研磨パッド及び研磨処理室内に純水を供給することが可能になる。よって、研磨処理室内などに残留する使用後のスラリーを洗い流すことができる。これにより、種類の異なる研磨対象物に切り替えて研磨処理するときでも、異なるスラリーを混在することなく研磨処理することが可能になる。

本発明に係るＣＭＰ装置では、前記保持機構は、前記研磨ヘッドに形成された鍔部を、前記保管室に設けられた突起部に載置し、前記研磨パッドの底部を一定の高さに浮かせて保持することが望ましい。

この構成によれば、研磨ヘッドに形成された鍔部を、保管室に形成された突起部に載置するので、複雑な機構を必要とせずに研磨パッドの底部を一定の高さに浮かせて維持することが可能になる。よって、研磨パッドに付着したスラリーを分離させることが可能になる。

本発明に係るＣＭＰ装置では、前記保持機構は、前記研磨ヘッドの底部に形成された凹部を、前記保管室の底部に形成された突起部に嵌め合わせることによって、前記使用後の研磨パッドの底部を一定の高さに浮かせて保持することが望ましい。

この構成によれば、研磨ヘッドの底部に形成された凹部を、保管室の底部に形成された突起部に嵌め合わせるので、複雑な機構を必要とせずに研磨パッドの底部を一定の高さに浮かせて維持することが可能になる。よって、研磨パッド付着したスラリーを分離させることが可能になる。

本発明に係るＣＭＰ装置では、前記保管部は、前記保管部内において前記使用後の研磨パッドを浸す純水の水面を所定の高さに維持する水位維持手段を備えていることが望ましい。

この構成によれば、水位維持手段により、保管部内の純水の高さを所定の高さに維持することができ、研磨パッドの必要な部分のみを純水で浸すことが可能になる。

本発明に係るＣＭＰ装置では、前記保管部に保管されている前記使用後の研磨パッドが乾燥しないように、前記保管部内の研磨パッドにミストを噴射する機構を備えていることが望ましい。

この構成によれば、ミストを噴射する機構により、研磨パッドを常に濡らしておくことが可能になる。よって、研磨パッドに付着したスラリーの乾燥を防止することができる。よって、スラリーが乾燥したことによって発生する発塵を抑制することが可能になる。

本発明に係る半導体装置は、前記のＣＭＰ装置を用いて研磨した工程を経て実現することも可能である。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記のＣＭＰ装置を用いて研磨する工程を経て実現することも可能である。

本発明に係るＣＭＰ研磨方法は、回転可能に構成された被研磨基板を保持するステージと、研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、使用後の研磨パッドを備えた研磨ヘッドを保管する保管部と、前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに装着された前記使用後の研磨パッドの保湿が可能な保湿機構と、前記使用後の研磨パッドの底部を前記保管部内で一定の高さに浮かせて保持することが可能な保持機構と、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記使用後の研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構とを備えたＣＭＰ装置を用いてＣＭＰ研磨を行う方法であって、前記ステージ上に前記被研磨基板を保持させ、前記ステージを回転させ、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを回転させながら前記研磨パッドを前記被研磨基板の研磨面に押圧することにより、前記被研磨基板を研磨する工程を有する。

この構成によれば、保湿機構により、研磨パッドを常に濡らしておく保湿が可能になる。よって、研磨パッドに付着したスラリーの乾燥を防止することができる。よって、スラリーが乾燥したことによって発生する発塵を抑制することが可能になる。また、保持機構により、研磨パッドの底部と保管部の底部との接触を防止することができる。よって、研磨パッドからスラリーを分離させることができ、スラリー同士が固着することを抑制することができる。これにより、固着したスラリーが大粒化したことによる被研磨基板への研磨傷の発生を抑制することが可能になる。
更に、被研磨基板を保持させ、ステージを回転させ、研磨パッドを押圧する工程を有する。よって、研磨ヘッド交換機構を用いて、研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換することにより、１台のＣＭＰ装置で複数種類の研磨対象物を研磨することができ、その際に問題となるクロスコンタミネーションを抑制することができる。

本発明に係るＣＭＰ研磨方法は、ターンテーブル上に配置された複数の研磨処理室と、前記研磨処理室内に配置され、前記ターンテーブルに対して回転可能に構成された被研磨基板を保持するステージと、研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、使用後の研磨パッドを備えた研磨ヘッドを保管する保管部と、前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに装着された前記使用後の研磨パッドの保湿が可能な保湿機構と、前記使用後の研磨パッドの底部を前記保管部内で一定の高さに浮かせて保持することが可能な保持機構と、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記使用後の研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構とを備え、前記研磨処理室は、研磨時のスラリー及びコンタミネーションが他の研磨処理室に入り込むのを防止するように互いに仕切られているＣＭＰ装置を用いてＣＭＰ研磨を行う方法であって、前記ステージ上に第１の被研磨基板を保持させ、前記ステージを回転させ、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを回転させながら前記研磨パッドを第１の被研磨基板の研磨面に押圧することにより、第１の被研磨基板を研磨する工程と、研磨終了後の第１の被研磨基板を前記ステージから取り外し、前記研磨ヘッド交換機構を用いて、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに交換し、第１の被研磨基板とは研磨対象物の異なる第２の被研磨基板を前記ステージ上に保持させ、ステージを回転させ、研磨ヘッドを回転させながら研磨パッドを第２の被研磨基板の研磨面に押圧することにより、第２の被研磨基板を研磨する工程とを有する。

この構成によれば、保湿機構により、研磨パッドを常に濡らしておく保湿が可能になる。よって、研磨パッドに付着したスラリーの乾燥を防止することができる。よって、スラリーが乾燥したことによって発生する発塵を抑制することが可能になる。また、保持機構により、研磨パッドの底部と保管部の底部との接触を防止することができる。よって、研磨パッドからスラリーを分離させることができ、スラリー同士が固着することを抑制することができる。これにより、固着したスラリーが大粒化したことによる被研磨基板への研磨傷の発生を抑制することが可能になる。
更に、複数の研磨処理室において、第１の被研磨基板を研磨する工程と、第２の被研磨基板を研磨する工程とを有する。よって、研磨ヘッド交換機構を用いて、研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記交換用研磨ヘッドと交換することにより、１台のＣＭＰ装置で複数種類の研磨対象物を研磨することができ、その際に問題となるクロスコンタミネーションを抑制することができる。

本発明に係る半導体装置は、前記のＣＭＰ研磨方法を用いて研磨した工程を経て実現することも可能である。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記のＣＭＰ研磨方法を用いて研磨する工程を経て実現することも可能である。

以下、本発明に係るＣＭＰ装置の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、ＣＭＰ装置には主に二つの方式があり、被研磨基板であるウエハを数枚下向きにセットし、大口径（直径１メートルほど）の研磨パッドとすりあわせるフェイスダウン方式と、ウエハを１枚上向きにセットし、小径（直径３０ｃｍほど）のパッドを上から押さえつけるフェイスアップ方式がある。それぞれの方式に一長一短はあるが、本実施形態では、フェイスアップ方式に採用されている小径パッドを利用したものである。

図１は、本実施形態のＣＭＰ装置の構成を模式的に示す構成図である。以下、本実施形態のＣＭＰ装置の構成を、図１を参照しながら説明する。本実施形態のＣＭＰ装置１は、被研磨基板であるウエハ１１を保持するステージ１２と、第１〜第４の研磨ヘッド１３ａ〜１３ｄと、研磨ヘッド保持部１４と、研磨ヘッド保管部１５と、研磨ヘッド交換機構１６と、純水供給手段と保湿機構を兼ねた純水循環機構１７とを有する。
なお、ＣＭＰ装置１は、ステージ１２と研磨ヘッド保持部１４がそれぞれ４つずつ備えられており、同時に複数のウエハ１１を研磨することが可能になっている。図１では、構造をわかりやすくするために、ステージ１２と研磨ヘッド保持部１４を１つにし模式的に示している。

ステージ１２は、ウエハ１１を保持する保持機構（図示せず）と、前記保持機構とともにウエハ１１を回転させる回転機構（図示せず）が設けられている。ステージ１２の下には、ステージ１２を支持するターンテーブル３２（図２参照）が備えられている。

第１〜第４の研磨ヘッド１３ａ〜１３ｄは、ウエハ１１を研磨する略円形の第１〜第４の研磨パッド１８ａ〜１８ｄがそれぞれ装着されている。第１〜第４の研磨パッド１８ａ〜１８ｄは、ウエハ１１に形成された膜（研磨対象物）の種類に適用できるように、それぞれ異なる種類の研磨パッドが取り外し可能な状態に装着されている。第１〜第４の研磨パッド１８ａ〜１８ｄは、その直径がウエハ１１の直径以下に形成されている。

研磨ヘッド保持部１４には、研磨処理のとき、第１〜第４の研磨ヘッド１３ａ〜１３ｄのうちウエハ１１の種類に応じた研磨ヘッドが取り付けられている。本実施形態では、研磨ヘッド保持部１４に、第１の研磨ヘッド１３ａが取り付けられている。また、研磨ヘッド保持部１４は、取り付けられた研磨ヘッド１３ａがステージ１２の上方に保持できるように配置されている。

研磨ヘッド保管部１５は、全体に縦方向に延びた箱状に構成されており、使用後の研磨パッドが保管されている。研磨ヘッド保管部１５は、下から順に、第１の保管室１５ａと、第２の保管室１５ｂと、第３の保管室１５ｃと、第４の保管室１５ｄとを有する。第１〜第４の保管室１５ａ〜１５ｄには、それぞれ仕切られて形成されており、スラリーやコンタミネーションなどが他の保管室に入り込むのを防止している。第１の保管室１５ａ、第２の保管室１５ｂ、第３の保管室１５ｃ、第４の保管室１５ｄには、第１の研磨ヘッド１３ａ、第２の研磨ヘッド１３ｂ、第３の研磨ヘッド１３ｃ、第４の研磨ヘッド１３ｄが、それぞれ順に保管されている。なお、第１の研磨ヘッド１３ａは、図１において、研磨ヘッド保持部１４に保持されている状態を示している。また、研磨ヘッド保管部１５は、第１〜第４の保管室１５ａ〜１５ｄを同じ被研磨対象物の研磨ヘッドの保管に対応させてもよいし、これに限らず、被研磨対象物に応じてそれぞれ複数の研磨ヘッド保管部が備えられていてもよい。

研磨ヘッド交換機構１６は、載置台１９と、交換ロボット２０とを有し、研磨ヘッド保持部１４に保持された研磨ヘッド（１３ａ〜１３ｄのうち１つ）と、研磨ヘッド保管部１５に保管された研磨ヘッド（１３ａ〜１３ｄのうち１つ）を交換するものである。
載置台１９は、研磨ヘッド保持部１４に保持されている研磨ヘッド（図１では、第１の研磨ヘッド１３ａ）を一時的に載置する台である。
交換ロボット２０は、アーム２０ａと、回転機構（図示せず）とを有し、回転機構によってアーム２０ａを載置台１９側に向けたり、研磨ヘッド保管部１５側に向けたりすることが可能になっている。また、アーム２０ａの先端には、挟持機構（図示せず）が設けられており、研磨ヘッド１３ａ〜１３ｄを挟んで搬送することが可能になっている。
本実施形態では、研磨ヘッド交換機構１６によって、載置台１９の上に一時的に置かれた第１の研磨ヘッド１３ａをアーム２０ａの先端に設けられた挟持機構によって取り上げ、回転機構によって研磨ヘッド保管部１５側に方向が変えられて、第１の保管室１５ａに収納される。

研磨ヘッド交換機構１６により、ステージ１２上のウエハ１１に形成された膜に合わせて研磨ヘッドを交換することが可能になり、これにより、１台のＣＭＰ装置１で複数種類のウエハを研磨することができる。例えば、第１の研磨ヘッド１３ａの第１の研磨パッド１８ａには、ＳｉＯ₂膜に使用できるようなパッドが装着されている。また、第２の研磨ヘッド１３ｂの第２の研磨パッド１８ｂにはＣｕ膜に使用できるようなパッドが装着されており、第３の研磨ヘッド１３ｃの第３の研磨パッド１８ｃにはＷ膜に使用できるようなパッドが装着されている。

保湿機構の１つである純水循環機構１７は、第１の純水タンク２３から供給した第１の保管室１５ａ〜第４の保管室１５ｄの純水を循環している。純水循環機構１７によって、第１〜第４の研磨ヘッド１３ａ〜１３ｄに装着された第１〜第４の研磨パッド１８ａ〜１８ｄを純水で浸し、保湿して乾燥させないようにしている。詳しくは、研磨パッド１８ａ〜１８ｄが未使用状態であれば乾燥した状態で維持できるが、一度研磨処理すると研磨パッド１８ａ〜１８ｄにスラリーが付着した状態になる。このスラリーが乾燥することによって発塵が生じる。また、スラリー同士が固着して大粒化すると、研磨処理のときウエハに研磨傷を発生させる原因になってしまう。よって、研磨パッド１８ａ〜１８ｄは、常に純水に浸すなどの保湿状態にしておく必要がある。本実施形態では、ＣＭＰ装置１に純水循環機構１７を設け、第１〜第４の保管室１５ａ〜１５ｄに純水を循環させることにより、研磨パッド１８ａ〜１８ｄを常に純水に浸すことができる。なお、第１〜第４の保管室１５ａ〜１５ｄに、第１〜第４の研磨ヘッド１３ａ〜１３ｄをそれぞれ保持する保持機構については後述する。

図２は、ＣＭＰ装置の研磨処理室の構成を模式的に示す概略斜視図である。以下、研磨処理室の構成を、図２を参照しながら説明する。研磨処理室３１は、円盤状のターンテーブル３２と、第１の研磨処理室３１ａと、第２の研磨処理室３１ｂと、第３の研磨処理室３１ｃと、ロード・アンロード室３１ｄとを有する。なお、図２において示したロード・アンロード室３１ｄの位置は、図示しない搬送装置によって外部とＣＭＰ装置とのウエハの受け渡しをする部屋として使用される場所である。本実施形態では、図示しない搬送装置などを含めてロード・アンロード室と呼んでいる。

ターンテーブル３２には、ターンテーブル３２上の４等分された区分に、それぞれ第１〜第３の研磨処理室３１ａ〜３１ｃとロード・アンロード室３１ｄが配置されている。第１〜第３の研磨処理室３１ａ〜３１ｃ及びロード・アンロード室３１ｄは、研磨処理のときのスラリーやコンタミネーションなどが他の研磨処理室に入り込むのを防止するために互いに仕切られている。また、ターンテーブル３２は、矢印の方向に回転可能になっている。

第１の研磨処理室３１ａは、ステージ１２（図１参照）の１つである第１のステージ１２ａを有する。第１のステージ１２ａは、保持機構によって第１のウエハ１１ａを保持している。第１のウエハ１１ａは、研磨ヘッド保持部１４に保持された第１の研磨ヘッド１３ａによって研磨処理が施される。

第２の研磨処理室３１ｂは、第２のステージ１２ｂを有する。第２のステージ１２ｂは、保持機構によって第２のウエハ１１ｂを保持している。第２のウエハ１１ｂは、研磨ヘッド保持部１４に保持された第２の研磨ヘッド１３ｂによって研磨処理が施される。

第３の研磨処理室３１ｃは、第３のステージ１２ｃを有する。第３のステージ１２ｃは、保持機構によって第３のウエハ１１ｃを保持している。第３のウエハ１１ｃは、研磨ヘッド保持部１４に保持された第３の研磨ヘッド１３ｃによって研磨処理が施される。

ロード・アンロード室３１ｄは、第４のステージ１２ｄを有する。第４のステージ１２ｄは、保持機構によって第４のウエハ１１ｄを保持している。ロード・アンロード室３１ｄは、第１〜第４のウエハ１１ａ〜１１ｄを各ステージ１２ａ〜１２ｄにそれぞれ配置させるための出入り口として使用される。

図３は、ＣＭＰ装置に備えられたスラリー供給機構の構成を示す概略斜視図である。以下、スラリー供給機構の構成を、図３を参照しながら説明する。なお、前述したように、ＣＭＰ装置１には、３つの研磨処理室３１ａ〜３１ｃが設けられているが、３つの研磨処理室３１ａ〜３１ｃのスラリー供給機構は、同じ構成になっているので、第１の研磨処理室３１ａを例に説明する。スラリー供給機構４１は、研磨対象物に応じて最適なスラリーを供給するために、スラリーを研磨パッドと同様に切り替えている。

第１のステージ１２ａの下方には、回転軸（図示せず）を介して回転モータ（図示せず）が配置されている。第１のステージ１２ａは、回転モータの回転動作により、矢印Ａ方向に回転するようになっている。
第１のステージ１２ａの上方には、第１の研磨パッド１８ａを装着する第１の研磨ヘッド１３ａが配置されており、第１の研磨ヘッド１３ａの上部には、回転軸（図示せず）を介して回転モータ（図示せず）が配置されている。第１の研磨ヘッド１３ａは、回転モータの回転運動により矢印Ｂ方向に回転するようになっている。

スラリー供給機構４１は、第１のスラリー供給部４２と、第２のスラリー供給部４３と、第３のスラリー供給部４４と、第４のスラリー供給部４５と、純水供給手段である純水供給部４６と、配管４７と、管部４８とを有する。第１の研磨ヘッド１３ａの中央には、スラリー供給機構４１から供給されるスラリーを第１の研磨パッド１８ａの中央部に導く管部４８が設けられている。また、第１のステージ１２ａの上方には、研磨終点を検出する終点検出器（図示せず）が配置されている。

第１のスラリー供給部４２は、第１のスラリー４２ａが貯留された第１のタンク４２ｂと、切替手段の１つである第１のバルブ４２ｃと第２のバルブ４２ｄとを有する。第１のスラリー供給部４２には、第１のタンク４２ｂから第１のバルブ４２ｃを介して配管４７に接続されている経路と、第１のタンク４２ｂから第２のバルブ４２ｄを介して第１のバルブ４２ｃに接続されている経路とを有する。第１のバルブ４２ｃは、配管４７を介して管部４８に接続されている。
第１のバルブ４２ｃを閉じて第２のバルブ４２ｄを開くと、循環機構の１つである第１のタンク４２ｂの第１のスラリー４２ａが循環している状態になる。これは、第１のスラリー４２ａが液体と砥粒の混成物であるため、第１のスラリー４２ａを第１の研磨パッド１８ａに供給していないときでも、流動状態にしておかないとすぐに分離して砥粒が沈殿してしまうからである。後述する、第２〜第４のスラリー供給部４３〜４５においても同様である。
第１のバルブ４２ｃを開いて第２のバルブ４２ｄを閉じると、第１のスラリー４２ａが第１のバルブ４２ｃ、配管４７、管部４８を通って第１の研磨パッド１８ａの中央部に供給される。
なお、第２〜第４のスラリー供給部４３〜４５は、第１のスラリー供給部４２と同様に構成されているので説明を省略する。

純水供給部４６は、純水が貯留された第２の純水タンク４６ｂと、第３のバルブ４６ｃとを有する。第２の純水タンク４６ｂは、第３のバルブ４６ｃを介して配管４７に接続されている。第３のバルブ４６ｃを開くと、純水が配管４７、管部４８を通って第１の研磨パッド１８ａの表面の中央部に供給される。純水供給部４６は、研磨処理したときの配管４７に残留する第１〜第４のスラリー４２ａ〜４５ａを洗浄（フラッシング）している。

本実施形態のＣＭＰ装置１では、上記のように、研磨対象物に応じて最適なスラリーが使用できるように、４種類のスラリー４２ａ〜４５ａを切り替えることができる。例えば、第１、第２のスラリー供給部４２，４３は、ＳｉＯ₂膜に使用し、第３のスラリー供給部４４はＣｕ膜に使用し、第４のスラリー供給部４５はＷ膜に使用するように設定する。これにより、研磨対象物に応じて研磨ヘッド１３を交換するのと合わせて、スラリーの供給を切り替えることができる。

図４は、使用後の研磨ヘッドを保管する保管室の構造を示す模式図である。同図（ａ）は、保管室の構造を研磨ヘッドとともに示す斜視図である。同図（ｂ）は、研磨ヘッドを保管室に保管している状態を示す断面図である。以下、本実施形態における第１の保管室１５ａの構造を、図４を参照しながら説明する。なお、前述したようにＣＭＰ装置１には４つの保管室１５ａ〜１５ｄが設けられているが、４つの保管室１５ａ〜１５ｄは、各々同じ構造となっているので第１の保管室１５ａを説明し、第２〜第４の保管室１５ｂ〜１５ｄの説明は省略する。第１の保管室１５ａは、保持機構である第１の載置ブロック６１と第２の載置ブロック６２と、第１の板６３と、開口部６４と、純水２１とを含んで構成される。

第１の載置ブロック６１は、開口部６４側からみて第１の保管室１５ａ内の左側壁下方に設けられている。第２の載置ブロック６２は、開口部６４側からみて第１の保管室１５ａの右側壁下方に設けられている。第１、第２の載置ブロック６１，６２は、第１の研磨ヘッド１３ａの鍔部６５を第１、第２の載置ブロック６１，６２の上面６１ａ，６２ａに載せたときに、第１の研磨パッド１８ａの底部２２が第１の保管室１５ａの底部６６に接触しない高さを有する。

第１の載置ブロック６１と、左側壁６７とには、純水２１の水位を維持する水位維持手段である貫通穴６８がそれぞれ同じ高さに形成されている。高さＨは、第１の研磨ヘッド１３ａを第１、第２の載置ブロック６１，６２に載せた状態のとき（同図（ｂ）参照）、第１の研磨パッド１８ａが浸水するように設定されている。貫通穴６８により、第１の保管室１５ａに供給された純水２１が高さＨを超えると流れ出すようになっており、水面は高さＨが維持される。第１の研磨ヘッド１３ａの第１の保管室１５ａへの収容及び取り出し作業は、研磨ヘッド交換機構１６に備えられたアーム２０ａによって行われる。

以下、ＣＭＰ装置によってウエハを研磨する研磨方法について、図１〜図４を参照して説明する。第１ステップでは、第１〜第３のステージ１２ａ〜１２ｃ上にウエハ１１ａ〜１１ｃをそれぞれセットする。まず、被研磨対象物であるＳｉＯ₂膜を成膜した第１〜第３のウエハ１１ａ〜１１ｃを準備する。はじめに、ロード・アンロード室３１ｄには、第３のステージ１２ｃが位置しているものとする。次に、第３のウエハ１１ｃをロード・アンロード室３１ｄのステージ上に載置して保持し、ターンテーブル３２を図２における矢印方向に９０°回転させる。次に、第２のウエハ１１ｂをロード・アンロード室３１ｄのステージ上に載置して保持し、ターンテーブル３２を矢印の方向に９０°回転させる。次に、第１のウエハ１１ａをロード・アンロード室３１ｄのステージ上に載置して保持し、ターンテーブル３２を矢印方向に９０°回転させる。

第２ステップでは、ウエハ１１ａ〜１１ｃ上に形成されたＳｉＯ₂膜を研磨する。まず、第１〜第３のステージ１２ａ〜１２ｃを回転モータによって、矢印Ａ方向に回転させる（図３参照）。次に、第１〜第３の研磨ヘッド１３ａ〜１３ｃを、それぞれに対応するステージ１２ａ〜１２ｃまで移動させる。次に、ＳｉＯ₂膜に適応した第１のスラリー４２ａを研磨パッド１８ａ〜１８ｃの表面の中央部に供給するために、バルブ４２ｄ，４３ｃ，４４ｃ，４５ｃ，４６ｃを閉じて、バルブ４２ｃ，４３ｄ，４４ｄ，４５ｄを開ける。次に、第１〜第３の研磨ヘッド１３ａ〜１３ｃを回転モータによって回転させ、研磨パッド１８ａ〜１８ｃをそれぞれのウエハ１１ａ〜１１ｃの表面（研磨面）に押圧する。

第３ステップでは、ウエハ１１ａ〜１１ｃをそれぞれのステージ１２ａ〜１２ｃから取り外す。まず、研磨ヘッド１３ａ〜１３ｃを各ウエハ１１ａ〜１１ｃの上方に移動させる。次に、ステージ１２ａ〜１２ｃの回転と研磨ヘッド１３ａ〜１３ｃの回転を停止し、更に、スラリーの供給を停止する。次に、ターンテーブル３２を図２における矢印の方向に９０°回転させ、第３のウエハ１１ｃをロード・アンロード室３１ｄのステージから取り外す。次に、ターンテーブル３２を矢印方向に９０°回転させ、第２のウエハ１１ｂをロード・アンロード室３１ｄのステージから取り出す。次に、ターンテーブル３２を矢印方向に９０°回転させ、第１のウエハ１１ａをロード・アンロード室３１ｄから取り出す。

第４ステップでは、ＳｉＯ₂膜以外の研磨対象物を研磨処理するための準備を行う。研磨対象物は、例えば、Ｃｕ膜を形成したウエハである。まず、純水供給部４６（図３参照）の第２の純水タンク４６ｂから純水を配管４７、管部４８を通して第１〜第３の研磨パッド１８ａ〜１８ｃに供給し、第１〜第３のステージ１２ａ〜１２ｃ及び第１〜第３の研磨処理室３１ａ〜３１ｃを洗浄する。

第５ステップでは、研磨ヘッド交換機構１６（図１参照）を用いて、Ｃｕ膜に対応する研磨ヘッドとの交換を行う。なお、説明をわかりやすくするために、Ｃｕ膜に対応する研磨ヘッドは、第２の研磨ヘッド保管部（図示せず）に保管されているものとし、図１に示される構造と同様に構成されている。第２の研磨ヘッド保管部には、下から順に、第５の保管室と、第６の保管室と、第７の保管室と、第８の保管室とを有し、第５の研磨ヘッドと、第６の研磨ヘッドと、第７の研磨ヘッドと、第８の研磨ヘッドとがそれぞれの保管室に保管されている（図示せず）。

第１の研磨ヘッド１３ａと第５の研磨ヘッドとの交換方法を説明する。まず、研磨ヘッド保持部１４に保持された第１の研磨ヘッド１３ａを載置台１９の上に載置する。次に、この載置台１９の上の第１の研磨ヘッド１３ａをアーム２０ａの挟持機構によって挟んで持ち上げ、交換ロボット２０に設けられた回転機構によって研磨ヘッド保管部１５側に向きを変える。次に、アーム２０ａによって、第１の研磨ヘッド１３ａを第１の保管室１５ａに収納する。
次に、第２の研磨ヘッド保管部の第５の保管室内に保管されている第５の研磨ヘッドを、アーム２０ａによって取り出す。次に、この第５の研磨ヘッドを載置台１９上に載置し、その後、第５の研磨ヘッドを研磨ヘッド保持部１４で保持する。そして、例えば、第１の研磨処理室３１ａの第１のステージ１２ａ上に移動させる。なお、Ｃｕ膜が形成されたウエハは、前述したように、ロード・アンロード室３１ｄのステージ上に載置し、所定の位置まで回転し移動されている。
第２、第３の研磨ヘッド１３ｂ，１３ｃ、それぞれの保管室１５ｂ，１５ｃへ同様に収納する。また、第６、第７の研磨ヘッドは、それぞれの保管室から取り出し、同様に保持する。

第６ステップでは、スラリー供給機構４１（図３参照）を調整して、ＳｉＯ₂膜に適応した第１のタンク４２ｂからの供給からＣｕ膜に適用した第３のタンク４４ｂからの供給に変更する。まず、バルブ４２ｃ，４３ｃ，４４ｄ，４５ｃ，４６ｃを閉じて、バルブ４２ｄ，４３ｄ，４４ｃ，４５ｄを開くことにより、Ｃｕ膜の研磨に対応する第３のスラリー４４ａを第５の研磨パッドに装着された第５の研磨パッドの表面の中央部に供給する。次に、第５の研磨ヘッドを回転させ、第５の研磨パッドをウエハの表面（研磨面）に押圧する。これにより、ウエハに形成されたＣｕ膜を研磨する。
なお、Ｃｕ膜以外の研磨対象物を研磨処理する場合は、上述したＣｕ膜を研磨処理した場合と同様の方法で、研磨パッド及びスラリーを切り替えて研磨処理すればよい。

第７ステップでは、第１の研磨ヘッド１３ａを第１の保管室１５ａに保管する。なお、説明をわかりやすくするために、研磨ヘッド保持部１４には、第１の研磨ヘッド１３ａが保持されており、これを第１の保管室１５ａに保管する方法を説明する。まず、研磨ヘッド交換機構１６に備えられたアーム２０ａによって、第１の研磨ヘッド１３ａを第１の保管室１５ａに収容する。このとき、第１の保管室１５ａ内の両サイドに設けられた載置ブロック６１，６２の上面６１ａ，６２ａに、第１の研磨ヘッド１３ａに形成された鍔部６５が載るように置く（図４参照）。第１の保管室１５ａの中の純水２１は、貫通穴６８によって高さＨが維持されているので、第１の研磨パッド１８ａ全体が浸水するようになっている。よって、第１の保管室１５ａの中で保管している間でも、第１の研磨パッド１８ａを乾燥させることがないことから、発塵を抑制することができる。
また、第１の研磨パッド１８ａが純水２１中に浮いていることと、純水循環機構１７とを設けたことにより、大粒化した砥粒が第１の研磨パッド１８ａに付着することに起因する研磨傷の発生を抑制することが可能になる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）第１の研磨パッド１８ａの保湿が可能な保湿機構を備えたことにより、第１の研磨パッド１８ａを常に濡らしておくことが可能になる。よって、第１の研磨パッド１８ａに付着したスラリーの乾燥を防止することが可能になる。従って、スラリーが乾燥したことによって発生する発塵を抑制したり、スラリーに含まれる砥粒が凝集し大粒化することによるウエハ１１への研磨傷の発生を抑制したりすることができる。

（２）保持機構である載置ブロック６１，６２を備えたことにより、第１の研磨パッド１８ａの底部２２を水中で浮かせることが可能になる。よって、第１の研磨パッド１８ａに付着したスラリーを第１の保管室１５ａの底部６６に落としやすく（分離しやすく）することができる。従って、第１の研磨パッド１８ａにスラリーが付着したままであると心配されるスラリー同士が凝集することを抑制することが可能になる。これにより、スラリーが固着し大粒化したことによるウエハ１１への研磨傷の発生を抑制することができる。

（３）純水循環機構１７を設けたことにより、第１の保管室１５ａの純水２１が入れ替えられるので、第１の研磨パッド１８ａを清浄な純水に浸水させることが可能になる。よって、純水２１の中に滞留する細かな砥粒や凝集して大粒化した砥粒が、第１の研磨パッド１８ａに再付着することを防止できる。

（４）スラリー供給機構４１のスラリー４２ａ〜４５ａを循環させておく循環機構を備えたことにより、スラリー４２ａ〜４５ａを流動状態にしておくことが可能になる。よって、液体と砥粒の混成物であるスラリーの分離を防ぐことができ、これにより、砥粒の沈殿を防止することができる。

（５）水位維持手段である貫通穴６８を設けたので、第１の保管室１５ａの純水２１の高さを所定の高さに維持することが可能になる。よって、第１の研磨パッド１８ａの必要な部分のみを純水２１で浸すことが可能になる。

（６）研磨ヘッド１３ａ〜１３ｄを、互いに仕切られている第１〜第４の保管室１５ａ〜１５ｄにそれぞれ保管することができるので、研磨パッド１８ａ〜１８ｄに付着したスラリーの混入やクロスコンタミネーションを抑制することができる。

なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
（変形例１）前記実施形態では、第１の研磨パッド１８ａの保管は、第１の研磨ヘッド１３ａに形成された鍔部６５を載置ブロック６１，６２に載せることにより、第１の保管室１５ａの中に貯められた純水２１中で保持させていた。これを、図５に示されるように、研磨ヘッド１１３に形成された鍔部１６５を、保管室１１５の中に形成された鍔載置板１６１に引っ掛けるように載せて、研磨パッド１１８を純水１２１中で保管させるようにしてもよい。これによれば、前記実施形態と同様に、研磨ヘッド１１３の研磨パッド１１８の底部１２２を、水中で浮かせることが可能になる。よって、研磨パッド１１８に付着したスラリーを保管室１１５の底部１６３に落としやすく（分離しやすく）することができる。従って、研磨パッド１１８にスラリーが付着したままであると心配されるスラリー同士が凝集することを抑制することが可能になる。これにより、スラリーが凝集し大粒化したことによるウエハへの研磨傷の発生を抑制することができる。

（変形例２）前記実施形態では、第１の研磨パッド１８ａの保管は、第１の研磨ヘッド１３ａに形成された鍔部６５を載置ブロック６１，６２に載せることにより、第１の保管室１５ａの中に貯められた純水２１中で保持させていた。これを、図６に示されるように、研磨ヘッド２１３の底面に形成された凹部２０１を、保管室２１５の中に形成された突起部２０２に嵌め合わせることによって、研磨ヘッド２１３を研磨パッドが水中に浮いた状態に保管させるようにしてもよい。これによれば、前記実施形態及び変形例１と同様に、研磨ヘッド２１３の研磨パッド２１８の底部２２２を、水中で浮かせることが可能になる。よって、研磨パッド２１８に付着したスラリーを保管室２１５の底部２６３に落としやすく（分離しやすく）することができる。従って、研磨パッド２１８にスラリーが付着したままであると心配されるスラリー同士が凝集することを抑制することが可能になる。これにより、スラリーが凝集し大粒化したことによるウエハへの研磨傷の発生を抑制することができる。

（変形例３）前記実施形態では、保湿機構の１つとして純水循環機構１７を用いているが、これに限定されるものではなく、研磨パッドの乾燥を防ぐものであれば他の機構を用いることも可能であり、例えば、保湿機構の１つとして、研磨ヘッド保管部内の研磨パッドにミストを噴射する機構を用いることも可能である。詳述すると、図７に示されるように、研磨パッド３１８は、研磨ヘッド３１３に形成された鍔部３６５を、保管室３１５の中に設けられた載置ブロック３６１，３６２に載せることにより、浮いた状態に保持されている。更に、研磨パッド３１８の下には、ミスト噴射装置３０１が配置されている。ミスト噴射装置３０１は、研磨ヘッド３１３が保管室３１５に保管されているとき、研磨パッド３１８にミスト３０２を噴射している。これにより、研磨パッド３１８は、常に濡れている状態を保持することができ、研磨パッド３１８に付着したスラリーが乾燥することを防止し、発塵を抑制することができる。

（変形例４）前記実施形態では、ターンテーブル３２上に配置したステージの数、スラリー供給機構４１で供給できるスラリーの種類数、研磨ヘッド保持部１４の保管室の数などは、適宜変更して実施することも可能である。

（変形例５）前記実施形態では、交換ロボット２０、アーム２０ａ及び載置台１９から構成された研磨ヘッド交換機構１６を用いているが、研磨ヘッド交換機構１６の構成はこれに限定されるものではなく、研磨ヘッドを交換できる機構であれば他の機構を用いることも可能であり、例えば、載置台の無い研磨ヘッド交換機構（交換ロボット及びアームから構成された研磨ヘッド交換機構）を用いることも可能である。

（変形例６）前記実施形態では、本発明をＣＭＰ装置、ＣＭＰ研磨方法に適用した例を示しているが、これに限定されるものではなく、本発明を半導体装置及びその製造方法に適用することも可能である。例えば、本実施形態によるＣＭＰ装置を用いて研磨した工程を経て製造された半導体装置、本実施形態によるＣＭＰ研磨方法を用いて研磨した工程を経て製造された半導体装置、本実施形態によるＣＭＰ装置を用いて研磨する工程を有する半導体装置の製造方法、本実施形態によるＣＭＰ研磨方法を用いて研磨する工程を有する半導体装置の製造方法についても本発明の適用範囲に含まれる。

一実施形態によるＣＭＰ装置の構成を模式的に示す構成図。 ＣＭＰ装置の研磨処理室の構成を模式的に示す概略斜視図。 研磨処理室のスラリー供給機構、研磨ヘッド、ステージを示す斜視図。 研磨パッドの保湿機構を示した模式図であり、（ａ）は、保湿機構を示した概略斜視図、（ｂ）は、保湿機構を示した概略断面図。 保湿機構の変形例を示した模式図であり、（ａ）は、保湿機構の変形例を示した概略斜視図、（ｂ）は、保湿機構の変形例を示した概略断面図。 保湿機構の変形例を示した模式図であり、（ａ）は、保湿機構の変形例を示した概略斜視図、（ｂ）は、保湿機構の変形例を示した概略断面図。 保湿機構の変形例を示した模式断面図。 従来のＣＭＰ装置の構成を模式的に示す断面図。

符号の説明

１…ＣＭＰ装置、１１…被研磨基板であるウエハ、１２…ステージ、１３…研磨ヘッド、１３ａ…研磨ヘッドとしての第１の研磨ヘッド、１３ｂ…研磨ヘッドとしての第２の研磨ヘッド、１３ｃ…研磨ヘッドとしての第３の研磨ヘッド、１３ｄ…研磨ヘッドとしての第４の研磨ヘッド、１４…研磨ヘッド保持部、１５…研磨ヘッド保管部、１５ａ…第１の保管室、１６…研磨ヘッド交換機構、１７…保湿機構を構成する純水循環機構、１８…研磨パッド、１８ａ…研磨パッドとしての第１の研磨パッド、１８ｂ…研磨パッドとしての第２の研磨パッド、１８ｃ…研磨パッドとしての第３の研磨パッド、１８ｄ…研磨パッドとしての第４の研磨パッド、１９…載置台、２０…交換ロボット、２０ａ…アーム、２１…純水、２２…底部、２３…水位維持手段を構成する第１の純水タンク、３１…研磨処理室、３１ａ…第１の研磨処理室、３２…ターンテーブル、４１…スラリー供給機構、４６…保湿機構を構成する純水供給部、６１…保持機構を構成する第１の載置ブロック、６２…保持機構を構成する第２の載置ブロック、６５…保持機構を構成する鍔部、６６…底部、６７…左側壁、６８…水位維持手段を構成する貫通穴、１６１…保持機構を構成する鍔載置板、１６５…保持機構を構成する鍔部、２０１…保持機構を構成する凹部、２０２…保持機構を構成する突起部。

Claims (19)

1. 被研磨基板をＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置において、
   回転可能に構成された、前記被研磨基板を保持するステージと、
   研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
   使用後の研磨パッドを備えた研磨ヘッドを保管する保管部と、
   前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに装着された前記使用後の研磨パッドの保湿が可能な保湿機構と、
   前記使用後の研磨パッドの底部を前記保管部内で一定の高さに浮かせて保持することが可能な保持機構と、
   前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記使用後の研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と
   を備えたことを特徴とするＣＭＰ装置。
2. 請求項１に記載のＣＭＰ装置であって、
   前記保管部は前記使用後の研磨パッドを収容する保管室を有し、前記保管室はスラリー及びコンタミネーションが他の保管室に入り込むのを防止するように互いに仕切られていることを特徴とするＣＭＰ装置。
3. 被研磨基板をＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置において、
   ターンテーブル上に配置された複数の研磨処理室と、
   前記研磨処理室内に配置され、前記ターンテーブルに対して回転可能に構成された被研磨基板を保持するステージと、
   研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
   使用後の研磨パッドを備えた研磨ヘッドを保管する保管部と、
   前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに装着された前記使用後の研磨パッドの保湿が可能な保湿機構と、
   前記使用後の研磨パッドの底部を前記保管部内で一定の高さに浮かせて保持することが可能な保持機構と、
   前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記使用後の研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と
   を備え、
   前記研磨処理室は、研磨時のスラリー及びコンタミネーションが他の研磨処理室に入り込むのを防止するように互いに仕切られていることを特徴とするＣＭＰ装置。
4. 請求項３に記載のＣＭＰ装置であって、
   前記ターンテーブル上に配置され、前記被研磨基板を前記ステージ上に取り付け又は前記ステージ上から取り出すためのロード・アンロード室を備えたことを特徴とするＣＭＰ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置であって、
   前記研磨パッドの直径が前記被研磨基板の直径以下であることを特徴とするＣＭＰ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置であって、
   前記保管部に保管されている前記使用後の研磨パッドが乾燥しないように、前記保管部に純水を循環させる純水循環機構及び前記保管部内の研磨パッドを純水で浸す機構を備えたことを特徴とするＣＭＰ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置であって、
   前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドが備えた前記研磨パッドの中央部に前記スラリーを供給するスラリー供給機構を備え、前記スラリー供給機構は、前記研磨パッドの中央部に供給するスラリーを複数のスラリーの中から選択するためにスラリーの供給経路を切り替える切替手段を有することを特徴とするＣＭＰ装置。
8. 請求項７に記載のＣＭＰ装置であって、
   前記複数のスラリー供給機構は、前記スラリーを前記研磨パッドに供給していない間、前記スラリー供給機構の前記スラリーを循環させておく循環機構を有することを特徴とするＣＭＰ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置であって、
   前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドが備えた前記研磨パッドの中央部に純水を供給する純水供給手段を備えたことを特徴とするＣＭＰ装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置であって、
    前記保持機構は、前記研磨ヘッドに形成された鍔部を、前記保管室に設けられた突起部に載置し、前記研磨パッドの底部を一定の高さに浮かせて保持することを特徴とするＣＭＰ装置。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置であって、
    前記保持機構は、前記研磨ヘッドの底部に形成された凹部を、前記保管室の底部に形成された突起部に嵌め合わせることによって、前記使用後の研磨パッドの底部を一定の高さに浮かせて保持することを特徴とするＣＭＰ装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置であって、
    前記保管部は、前記保管部内において前記使用後の研磨パッドを浸す純水の水面を所定の高さに維持する水位維持手段を備えたことを特徴とするＣＭＰ装置。
13. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置であって、
    前記保管部に保管されている前記使用後の研磨パッドが乾燥しないように、前記保管部内の研磨パッドにミストを噴射する機構を備えたことを特徴とするＣＭＰ装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置を用いて研磨した工程を経て製造されたことを特徴とする半導体装置。
15. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＣＭＰ装置を用いて研磨する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
16. 回転可能に構成された被研磨基板を保持するステージと、
    研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
    使用後の研磨パッドを備えた研磨ヘッドを保管する保管部と、
    前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに装着された前記使用後の研磨パッドの保湿が可能な保湿機構と、
    前記使用後の研磨パッドの底部を前記保管部内で一定の高さに浮かせて保持することが可能な保持機構と、
    前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記使用後の研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と
    を備えたＣＭＰ装置を用いてＣＭＰ研磨を行う方法であって、
    前記ステージ上に前記被研磨基板を保持させ、前記ステージを回転させ、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを回転させながら前記研磨パッドを前記被研磨基板の研磨面に押圧することにより、前記被研磨基板を研磨する工程を有することを特徴とするＣＭＰ研磨方法。
17. ターンテーブル上に配置された複数の研磨処理室と、
    前記研磨処理室内に配置され、前記ターンテーブルに対して回転可能に構成された被研磨基板を保持するステージと、
    研磨パッドを備えた研磨ヘッドを前記ステージ上に保持する研磨ヘッド保持部と、
    使用後の研磨パッドを備えた研磨ヘッドを保管する保管部と、
    前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに装着された前記使用後の研磨パッドの保湿が可能な保湿機構と、
    前記使用後の研磨パッドの底部を前記保管部内で一定の高さに浮かせて保持することが可能な保持機構と、
    前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを、前記保管部に保管された前記使用後の研磨ヘッドと交換する研磨ヘッド交換機構と
    を備え、
    前記研磨処理室は、研磨時のスラリー及びコンタミネーションが他の研磨処理室に入り込むのを防止するように互いに仕切られているＣＭＰ装置を用いてＣＭＰ研磨を行う方法であって、
    前記ステージ上に第１の被研磨基板を保持させ、前記ステージを回転させ、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを回転させながら前記研磨パッドを第１の被研磨基板の研磨面に押圧することにより、第１の被研磨基板を研磨する工程と、
    研磨終了後の第１の被研磨基板を前記ステージから取り外し、前記研磨ヘッド交換機構を用いて、前記研磨ヘッド保持部に保持された前記研磨ヘッドを前記保管部に保管された前記研磨ヘッドに交換し、第１の被研磨基板とは研磨対象物の異なる第２の被研磨基板を前記ステージ上に保持させ、ステージを回転させ、研磨ヘッドを回転させながら研磨パッドを第２の被研磨基板の研磨面に押圧することにより、第２の被研磨基板を研磨する工程と
    を有することを特徴とするＣＭＰ研磨方法。
18. 請求項１６又は１７に記載のＣＭＰ研磨方法を用いて研磨した工程を経て製造されたことを特徴とする半導体装置。
19. 請求項１６又は１７に記載のＣＭＰ研磨方法を用いて研磨する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
    

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