JP2008091698A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

基板処理装置および基板処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2008091698A
JP2008091698A JP2006271983A JP2006271983A JP2008091698A JP 2008091698 A JP2008091698 A JP 2008091698A JP 2006271983 A JP2006271983 A JP 2006271983A JP 2006271983 A JP2006271983 A JP 2006271983A JP 2008091698 A JP2008091698 A JP 2008091698A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
time
unit
cleaning
platen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006271983A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoaki Sato
直昭 佐藤
Shinichi Imai
伸一 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006271983A priority Critical patent/JP2008091698A/ja
Priority to US11/902,235 priority patent/US7559823B2/en
Priority to TW096135040A priority patent/TW200822205A/zh
Priority to CNA2007101630624A priority patent/CN101159230A/zh
Priority to KR1020070099044A priority patent/KR20080031123A/ko
Publication of JP2008091698A publication Critical patent/JP2008091698A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67219—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one polishing chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B24B37/345—Feeding, loading or unloading work specially adapted to lapping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

【課題】銅等の腐食性金属を含む配線に超純水による腐食が生じることを確実に防止することができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】ウェーハが順に配置され、ウェーハ表面の金属膜を段階的に研磨する複数の研磨プラテンＰ１〜Ｐ３を有する研磨部２を備える。各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３間でのウェーハ搬送は、回転ヘッド機構４により同時に行われる。また、最終段の研磨プラテンＰ３において研磨されたウェーハは洗浄部３に順に搬入され、洗浄が行われる。研磨部２から洗浄部３へのウェーハの搬送は、ロードアンロードユニット５、研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２、およびウェットロボットＲ２により行われる。そして、各部の動作は、装置制御部１１により、最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了したときから所定時間内に、最終段の前記研磨プラテンにおいて研磨されたウェーハに対する洗浄処理が開始される状態に制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体処理装置および基板処理方法に関し、特に、化学機械研磨により形成されるメタル配線の、表面異常および腐食の発生を防止する技術に関する。
半導体集積回路装置（以下、半導体装置という。）を構成する配線として、メタル配線が広く使用されている。従来、メタル配線は、シリコン基板（ウェーハ）上に堆積された金属膜に、リソグラフィ技術およびエッチング技術を適用して加工を行うことで形成されていた。この種の金属膜として、スパッタリング法等により堆積されたアルミニウム（Ａｌ）合金膜やタングステン（Ｗ）膜等がある。
しかしながら、近年の半導体装置の高集積化にともなって、上記手法により形成されたメタル配線では、配線幅の縮小に伴う配線抵抗の増大が顕著になっている。特に、高性能なロジックＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）では、配線抵抗の増大が、その性能を阻害する大きな要因となりつつある。そこで、近年の、配線最小線幅が０．１３μｍ以下の半導体装置では、電気抵抗がＡｌ合金の約半分程度で、しかもエレクトロマイグレーション耐性がＡｌ合金よりも１０倍程度高い銅（Ｃｕ）を使用したメタル配線が注目され、実際に使用されている。
Ｃｕはそのハロゲン化合物の蒸気圧が低いため、従来から使用されているドライエッチングによる加工が困難である。このため、Ｃｕ配線の形成には、化学的機械研磨（CMP：Chemical Mechanical Polishing）法でポリッシュバックするプロセス（いわゆるデュアルダマシンプロセス）が使用されている。当該プロセスでは、予めヴィアおよびトレンチが形成された絶縁膜上にＣｕ膜を堆積した後、ヴィアおよびトレンチ外部の不要なＣｕ膜をＣＭＰ処理により除去してヴィアおよびトレンチにＣｕを充填する。なお、Ｃｕ膜の下層には、通常、Ｃｕ膜の剥離を防止する窒化タンタル（ＴａＮ）膜等の密着層、および絶縁膜中へのＣｕの拡散を防止するタンタル（Ｔａ）膜等のバリアメタルが順に堆積されている。
このような銅配線を備えた半導体装置の量産工程では、生産能力を向上させるために、複数のプラテンを備えたＣＭＰ装置が使用されている。例えば２つの研磨プラテンを備えるＣＭＰ装置では、例えば、第１の研磨プラテンにおいてＣｕ膜がバリアメタルとの境界面、あるいは密着層との境界面まで研磨される。この場合、第２の研磨プラテンにおいて、残留するバリアメタルや密着層が研磨される。また、３つの研磨プラテンを備えるＣＭＰ装置では、第１の研磨プラテンにおいてＣｕ膜が途中まで研磨され、第２の研磨プラテンにおいてＣｕ膜がバリアメタルとの境界面、あるいは密着層との境界面まで研磨される。この場合、第３の研磨プラテンにおいて、残留するバリアメタルや密着層が研磨される。このように、複数の研磨プラテンを備えるＣＭＰ装置では、各研磨プラテンにおいてそれぞれ異なる段階の研磨を、並行かつ連続的に行う方式を採用する場合が多い。なお、このようなＣＭＰ装置では、各研磨プラテンにおいてそれぞれ異なる研磨スラリーが使用される。
それぞれの研磨プラテンでは、研磨が完了した後にウェーハ表面へ超純水が供給される。その超純水により、ウェーハ表面上の研磨スラリーがある程度除去された後、ウェーハは次の研磨プラテンに搬送されて次段階の研磨が行われる。また、最終段の研磨が完了したＣＭＰ処理後には、ＣＭＰ装置と一体に構成された洗浄部、あるいはＣＭＰ装置とは別体の洗浄装置においてウェーハの洗浄処理が行われる。
ＣＭＰ処理後の洗浄では、ウェーハ表面に残留する粒子を確実に除去するため、研磨後のウェーハを乾燥させることなく洗浄部（洗浄装置）に搬送し、洗浄することが必須である。そのため、ウェーハが搬送される経路には、ノズルからウェーハに向けて超純水を吐出する機構が設けられている。
上述のような銅配線の形成工程では、ＣＭＰ処理中、あるいはＣＭＰ処理完了後に生じる銅配線の腐食を防止する必要がある。銅配線の腐食として、研磨スラリーに含まれる酸化剤に起因する腐食や、下層のメタルパターンやｐｎ接合、および研磨スラリー等により構成される閉回路の電池作用による電気化学的腐食がある。このような腐食を防止するため、ウェーハ表面に腐食防止剤を塗布することにより銅配線に防食処理が施される。防食処理は、研磨が完了後に、超純水によりウェーハ表面上の研磨スラリーがある程度除去された直後に実施されることもある。しかしながら、半導体装置の量産工程では、生産能力（スループット）等の制約から、ＢＴＡ(Benzo-Tri-Azole：Ｃ6Ｈ5Ｎ3）等の腐食防止剤が添加された研磨スラリーを使用し、研磨と同時に防食処理が行われている。この防食処理により、ＣＭＰ装置が正常に遮光された状態であれば、実用上問題にならない程度にまで、銅配線の腐食を防止することができる。
一方で、銅配線が濡れた状態で光に曝された場合、銅配線に光腐食が発生することが知られている。この対策として、銅配線の光腐食を防止する種々の技術が提案されている。例えば、後掲の特許文献１には、研磨されたウェーハを洗浄装置に移送する際に、搬送待機中のウェーハにＢＴＡ等の腐食防止剤を含む溶液を供給する手法が提案されている。当該手法によれば、研磨が完了したウェーハ表面が、腐食防止剤を含む溶液でウェッティングされた状態で維持される。このため、ウェーハが光に曝された場合でも、銅配線の腐食が防止できるとされている。
また、後掲の特許文献２には、ＣＭＰ装置において、銅配線がウェーハ表面に露出した状態でウェット処理が行われる、研磨部、洗浄・乾燥部等の処理部内に複数の照度計を配置し、リアルタイムで照度管理を行う手法が提案されている。当該手法では、いずれかの照度計が例えば５０ルクスを越える明るさを検知した場合、５０ルクスを越えた処理部でのウェット処理が停止される。このため、光に曝された状態でウェット処理が継続して実施されることがなく、腐食不良の大量発生が防止できるとされている。
特開２００２−９３７６０号公報 特開２００５−１０９０９４号公報
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に開示された技術を適用した場合であっても、銅配線の腐食を完全に防止することはできない。図１１は、最終段の研磨が完了した後の経過時間と製造歩留りとの関係を示す図である。ここで、製造歩留まりの定義は、電気的・機械的に適用される仕様範囲内に収まっているウェーハ上のデバイスの総数で、全体の数量に対するパーセントで示される。なお、図１１では、横軸が研磨完了後の経過時間に対応し、縦軸が正規化した製造歩留りに対応している。また、図１１に示すデータは、完全な遮光が実現された状態で取得したものであり、研磨完了後のウェーハには、上述のように超純水を供給している。
図１１から、最終段の研磨が完了した後の経過時間の増大に伴って、製造歩留りが低下することが理解できる。特に、経過時間が５分（３００秒）以上となる場合に製造歩留りが大きく低下している。このように、ＣＭＰ装置が完全に遮光され、銅配線の光腐食が発生しない状況下であっても、銅配線の腐食が発生するのである。この腐食は、初段や中間段の研磨後には発生せず、ウェーハ表面の最終段の研磨後に発生しやすい傾向にある。
本願発明者らは、このような現象を解析した結果、以下の知見を得た。ＣＭＰ処理による最終段の研磨が完了する前の銅配線は、ウェーハ表面に残存している金属（ここでは、銅膜、バリアメタル、密着層）により相互に電気的に接続されている。これに対し、最終段の研磨が完了した銅配線は、ウェーハ表面側に金属膜がなく、それぞれ電気的に分離されている。すなわち、研磨完了後の銅配線には、電気的なフローティング状態にある銅配線が存在する。このため、銅配線は電位的に不安定な状態になり、腐食が発生しやすくなる。
図１２は、上述の遮光下での腐食の発生メカニズムを示す模式図である。なお、図１２では、銅配線が形成される層間絶縁膜の下層に存在している下層構造の記載を省略している。また、上述の密着層およびバリアメタルは、銅配線に含めた記載としている。
図１２（ａ）に示すように、最終段の研磨が完了したウェーハ１２１は、酸化膜等からなる層間絶縁膜１２２に形成されたトレンチ１２３に、銅配線１２４が埋設された構造を有する。最終段の研磨が完了した時点で、層間絶縁膜１２２のトレンチ１２３以外の部分に堆積していた銅膜、バリアメタル、密着層は除去される。このとき、ヴィアを介して下層構造と電気的に接続されていない銅配線１２４は、電気的なフローティング状態になる。当該状態でウェーハ表面に超純水が供給されると、銅配線１２４の表面に水分子１２５が接する。水分子１２５は分極しているため、銅配線１２４を構成する銅原子の電子が水分子に奪われる。このように電子を奪われたＣｕ原子はイオン化し、超純水中に溶解する。その結果、図１２（ｂ）に示すように、銅配線１２４の一部に欠損欠陥１２７が発生する。なお、超純水中に溶解した銅イオン１２６は、水分子の酸素原子（分極負側）と結合する。
このような欠損欠陥１２７の直径が、例えば、配線幅と同程度の大きさである場合、銅配線１２４に抵抗上昇や断線が生じることになる。また、欠損欠陥１２７の直径が配線幅より小さい場合であっても、銅配線１２４が、以降に形成される上層配線と電気的に接続された後に通電等が行われると、欠損欠陥１２７が凝集して配線の断線を引き起こす可能性がある。
このように、最終段の研磨が完了した後のウェーハが長時間超純水に触れていると、銅配線の腐食が発生する。上述したように、研磨後のウェーハは洗浄部に搬送されるまでの間、その表面が超純水によりウェット状態に維持されている。この超純水の付着時間が長くなると銅配線に腐食が発生するのである。このような遮光下で発生する腐食は、上述の特許文献１および特許文献２で提案されているような手法を適用した場合でも、発生を防止することは困難である。特に、近年の微細なデザインルールを使用するプロセスや、ますます微細化が進行する次世代のプロセスでは大きな問題となる。
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、銅等の腐食性金属を含む配線に超純水による腐食が生じることを確実に防止することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、研磨対象面に金属膜が形成された被加工体の化学的機械的研磨と当該研磨がなされた被加工体の洗浄とを連続的に行う基板処理装置を前提としている。そして、本発明に係る基板処理装置は、被加工体が順に配置され、被加工体の金属膜を段階的に研磨する複数の研磨プラテンを有する研磨部を備える。各研磨プラテン間での被加工体の搬送は、研磨部搬送手段により、同時に行われる。また、最終段の研磨プラテンにおいて研磨された被加工体は洗浄部に順に搬入され、洗浄が行われる。研磨部から洗浄部への被加工体の搬送は中間搬送手段により行われる。そして、研磨部、洗浄部、研磨部搬送手段、および中間搬送手段の動作は、装置制御手段により、最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了したときから所定時間内に、最終段の前記研磨プラテンにおいて研磨された被加工体に対する洗浄処理が開始される状態に制御される。
本構成によれば、最終段の研磨、すなわち、被研磨面の不要な金属膜が除去されてから所定時間内に洗浄が開始される。したがって、被加工体の表面において電気的に分離された配線（金属膜）に超純水が供給される時間を所定時間内に収めることができる。この結果、配線に対する腐食の発生を抑制することができる。ここで、上記所定時間は、予め取得された、最終段の研磨プラテンにおける研磨完了後の経過時間に対する製造歩留りの依存性に基づいて設定することができる。
上記構成において、洗浄部が、被加工体を段階的に洗浄する複数の洗浄ユニットを備える場合、上記装置制御手段は、最終段の研磨プラテンでの研磨時間が、他の研磨プラテンでの研磨時間よりも長時間になる研磨条件により各研磨プラテンにおける研磨を実施するとともに、各洗浄ユニット間で前記被加工体の搬送待機の発生がない洗浄時間で、各洗浄ユニットにおける研磨された被加工体の洗浄を実施する構成とすることができる。加えて、上記装置制御手段は、最終段の研磨プラテンにおいて被加工体の研磨が開始されたときから、研磨が完了した当該被加工体の洗浄部への搬送が完了するまでの時間が、最初の洗浄処理が行われる洗浄ユニットにおける洗浄時間よりも大きく、かつ、これら両時間の比が無理数となる条件で、研磨部、洗浄部、研磨部搬送手段、および中間搬送手段を周期的に動作させる。この構成によれば、最終段の研磨が完了した被加工体を最短の時間で搬送することができるため、配線腐食の発生が抑制される。
また、本構成では、最終段の研磨プラテンよりも下流側に位置する被加工体搬送経路の異常を検出する異常検出手段をさらに備えることが好ましい。これにより、被加工体搬送経路に異常があった場合、最終段の研磨プラテンにおける研磨の開始を待機させることができ、配線腐食が継続的に発生することを防止できる。異常の検出は、例えば、異常検出手段が、最終段の研磨プラテンよりも下流側に位置する被加工体搬送経路の各部における動作開始時刻と、動作完了時刻とに基づいて行うことができる。また、異常検出手段が異常を検出した場合に警報を発する手段をさらに備えてもよい。
また、最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了したときから所定時間内に、最終段の前記研磨プラテンにおいて研磨された被加工体に対する洗浄処理が開始される状態を実現するために、上記装置制御手段が、各研磨プラテンにおける研磨条件を変更する構成を採用することもできる。この場合、基板処理装置は、各研磨プラテンにおける被加工体の研磨完了予定時刻を取得する手段と、最終段の研磨プラテンの研磨完了予定時刻と、他の各研磨プラテンの研磨完了予定時刻との時間差を演算する手段とをさらに備える。そして、上記時間差が上記所定時間に対応する許容範囲内にない場合、装置制御手段が、最終段の研磨プラテンにおける研磨条件を変更する。あるいは、上記装置制御手段が、上記他の各研磨プラテンにおける研磨条件を変更する。なお、上記時間差が上記所定時間に対応する許容範囲内にない場合、研磨を停止する構成を採用することもできる。
さらに、最終段の研磨プラテンにおいて研磨が完了した被加工体を、研磨部搬送手段と独立して次位置へ搬送する最終段搬送手段をさらに備える構成を採用することもできる。この場合、上記装置制御手段は、最終段の前記研磨プラテンにおいて研磨された被加工体に対する洗浄処理が、最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了したときから所定時間内に開始される状態に、研磨部、洗浄部、研磨部搬送手段、中間搬送手段および最終段搬送手段の動作を制御する。加えて、最終段の研磨プラテンにおいて研磨が完了した被加工体に対して、当該被加工体の研磨面の全面にイオン含有液を供給する手段をさらに備えてもよい。
一方、他の観点では、本発明は、研磨対象面に金属膜が形成された被加工体の化学的機械的研磨と当該研磨がなされた被加工体の洗浄とを連続的に行うに好適な基板処理方法を提供することができる。すなわち、本発明に係る基板処理方法は、まず、金属膜を段階的に研磨する複数の研磨プラテンに、被加工体を順に配置して被加工体を段階的に研磨する。そして、最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了した被加工体に対する洗浄処理を前記最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了したときから所定時間内に開始して、当該被加工体を洗浄する。これにより、配線腐食の発生を抑制することができる。
また、前記洗浄処理が、異なる洗浄ユニットにおいて順に実施される複数の洗浄処理からなる場合、最終段の研磨プラテンでの研磨時間が、各研磨プラテンにおける研磨時間よりも長時間になる研磨条件により各研磨プラテンにおける研磨が実施されるとともに、前記複数の洗浄処理が、各洗浄処理間で被加工体の搬送待機が発生しない洗浄時間で実施することが好ましい。このとき、前記最終段の研磨プラテンにおいて被加工体の研磨が開始されたときから、研磨が完了した当該被加工体の前記最初の洗浄ユニットへの搬送が完了するまでの時間が、最初の洗浄処理の洗浄時間よりも大きく、かつ、前記両時間の比が無理数となる条件で上記研磨および洗浄処理が行われる。
さらに、最終段の研磨完了予定時刻と他の研磨プラテンの研磨完了予定時刻との時間差が、前記所定時間に対応する許容範囲内にない場合、各研磨プラテンにおける研磨条件を変更することにより、前記洗浄処理を前記所定時間内に開始させてもよい。特に、被研磨面の構造が異なることに起因して、各研磨プラテンにおける研磨条件を変更することにより、前記洗浄処理を前記所定時間内に開始させることができない場合は、各被加工体を、連続して実施されることのないロットにそれぞれ割り当てることが好ましい。
本発明によれば、最終段の研磨が完了した被加工体に対する超純水付着時間を所定時間にすることができる。この結果、超純水の付着時間の増大にともなって増大する歩留低下を抑制することができる。また、超純水付着時間が所定時間を越える状況が発生した場合でも、歩留まり低下が継続的に発生し続けることを防止することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、ウェーハ上に銅配線を形成する事例により本発明を具体化している。なお、以下の実施形態において、化学的機械的研磨は、標準的な研磨パッドと浮遊砥粒を使用する方式の他、固定砥粒を使用する方式や、両方式の中間的な方式を含む。また、本発明は、ダマシン法、デュアルダマシン法を使用した配線形成だけでなく、メタルプラグ等のコンタクト構造形成にも適用可能である。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態の基板処理装置１０は、ウェーハの研磨を行う研磨部２と、研磨部２で研磨されたウェーハの洗浄を行う洗浄部３とを備える。洗浄部３は研磨部２に隣接して設けられており、研磨部２と洗浄部３との双方に隣接する位置に、ウェーハの搬送を行うウェットロボットＲ２が配置されている。また、洗浄部３およびウェットロボットＲ２を挟んで研磨部２と反対側の位置には、ウェットロボットＲ２と洗浄部３とに沿って移動可能なドライロボットＲ１が配置されている。さらに、ドライロボットＲ１を挟んで洗浄部３およびウェットロボットＲ２と反対側の位置には、ウェーハを収容したＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等の容器が着脱自在に配置される複数のロードポートＬＰ１、ＬＰ２、ＬＰ３、ＬＰ４が設けられている。なお、ドライロボットＲ１は、ロードポートＬＰ１〜ＬＰ４に設置された容器からウェーハを搬出し、当該ウェーハをウェットロボットＲ２へ搬送する。また、ドライロボットＲ１は、後述の乾燥ユニットＣ３からウェーハを搬出し、当該ウェーハをロードポートＬＰ１〜ＬＰ４に設置された容器へ搬入する。ウェットロボットＲ２は、ドライロボットＲ１から受け取ったウェーハを研磨部２へ搬送するとともに、研磨部２において研磨されたウェーハを洗浄部３へ搬送する。
研磨部２は、被加工体であるウェーハが順に設置され、ウェーハ上に堆積された金属膜（ここでは、ＴａＮからなる密着層、Ｔａからなるバリアメタル、およびＣｕ膜）を段階的に研磨する３つの研磨プラテンＰ１、Ｐ２、Ｐ３を備える。本基板処理装置１０では、第１研磨プラテンＰ１においてＣｕ膜が途中まで研磨され、第２研磨プラテンＰ２においてＣｕ膜がバリアメタルとの境界面まで研磨される。そして、第３研磨プラテンＰ３においてバリアメタルおよび密着層が研磨される。
研磨プラテンＰ１、Ｐ２、Ｐ３、およびロードアンロードユニット５は、回転ヘッド機構部（研磨部搬送手段）４の回転軸を中心とした同一円周上に設けられている。回転ヘッド機構４は、回転軸から等角度で放射状に伸びる４本のアームを有し、各アームの先端にヘッドＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を備えている。各ヘッドＨ１〜Ｈ４は、昇降動作と、研磨プラテンＰ１〜Ｐ３と平行な面内での回転動作とが、それぞれ独立して可能な構成を有する。そして、回転ヘッド機構部４の回転により、それぞれのヘッドがウェーハを保持した状態で第１研磨プラテンＰ１、第２研磨プラテンＰ２、第３研磨プラテンＰ３を順にめぐることで、研磨処理が行われる。
なお、基板処理装置１０は、複数の研磨プラテンＰ１〜Ｐ３およびロードアンロードユニット５に対して、１式の回転ヘッド機構部４によりウェーハを移動させる。そのため、ウェーハの移動は、研磨プラテンＰ１〜Ｐ３およびロードアンロードユニット５における処理が全て完了した状態で行われる。また、基板処理装置１０では、被研磨面が上方を向いた状態でウェーハの搬送を行う。そのため、ウェットロボットＲ２とロードアンロードユニット５との間に、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１と研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２とが設けられている。研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１は、搬入されたウェーハの表裏を反転し、ロードアンロードユニット５へ搬送する機能を有している。研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２は、ロードアンロードユニット５から研磨後ウェーハを搬出し、当該ウェーハの表裏を反転する機能を有している。
図２は、研磨部２の主要構成を示す概略斜視図である。図２は、第１研磨プラテンＰ１上にヘッドＨ１が位置する状態を示している。図２に示すように、第１研磨プラテンＰ１はモータ２１により中心軸心周りに回転可能に構成されている。第１研磨プラテンＰ１上には多数の気孔を有する合成樹脂や不織布等からなる研磨パッド２２が配置されている。研磨パッド２２上には、研磨スラリーを供給するスラリーアーム２３と、研磨パッド２２のコンディショニングを行うコンディショナー２４がそれぞれ配置されている。コンディショナー２４はモータ２５により研磨パッド２２の表面と平行な面内で回転するとともに研磨プラテンＰ１に対して昇降可能に構成されている。研磨パッド２２のコンディショニングは、例えば、１枚または複数枚のウェーハを研磨する毎に、コンディショナー２４を研磨パッド２２に当接させることにより実施される。
また、ヘッドＨ１は、上記回転ヘッド機構４のアームにモータ２６を介して支持されており、研磨パッド２２の表面と平行な面内で回転する構成になっている。研磨対象のウェーハＷは、ヘッドＨ１が備える図示しない真空吸着機構等により、被研磨面を下方に向けた状態でヘッドＨ１の下面に支持されている。ウェーハＷが研磨パッド２２当接する位置までヘッドＨ１を下降させ、スラリーアーム２３から研磨スラリーを供給した状態で研磨プラテンＰ１およびヘッドＨ１を回転させることにより、ウェーハＷの研磨が実施される。
また、洗浄部３は、図１に示すように、研磨部２において研磨されたウェーハを、段階的に洗浄する複数の洗浄ユニットにより構成されている。本実施形態の洗浄部３は、インプットステーションＣ０、ブラシスクラブ洗浄を行う第１洗浄ユニットＣ１、純水リンスを行う第２洗浄ユニットＣ２、および乾燥を行う乾燥ユニットＣ３が、直列に配置された構成を有している。また、洗浄部３は、インプットステーションＣ０、第１洗浄ユニットＣ１、第２洗浄ユニットＣ２、および乾燥ユニットＣ３に沿って移動可能に設けられたウェットロボット（洗浄部搬送手段）Ｒ３を備えている。ウェーハロボットＲ３は、インプットステーションＣ０、第１洗浄ユニットＣ１、第２洗浄ユニットＣ２、および乾燥ユニットＣ３の上方に設けられた空間を移動することにより、各洗浄ユニット間でのウェーハの搬送を行う。なお、図１に例示した、洗浄部３は一例を示したものであり、洗浄部３は、超音波洗浄やエアロゾル洗浄等の他の洗浄方式でウェーハの洗浄を行う洗浄ユニットを備えてもよい。
さらに、基板処理装置１０は、装置各部の動作を制御する装置制御部１１を備える。設備制御部１１は、研磨部２の研磨動作を制御する研磨制御部１２、洗浄部３の洗浄動作を制御する洗浄制御部１３、装置内の搬送動作を制御する搬送制御部１４、および後で詳述する異常判定部（異常検出手段）１５を備える。なお、研磨動作とはウェーハの研磨に関する動作であり、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３の回転、ヘッドＨ１〜Ｈ４の昇降と回転、スラリーアーム２３からの研磨スラリーの供給、コンディショナー２４によるコンディショニング等を指す。また、洗浄動作とは、第１洗浄ユニットＣ１におけるブラシスクラブ洗浄処理、第２洗浄ユニットＣ２におけるリンス処理、および乾燥ユニットＣ３における乾燥処理に関する動作を指す。さらに、搬送動作とは、ドライロボットＲ１、およびウェットロボットＲ２、Ｒ３によるウェーハ搬送、回転ヘッド機構４の回転、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１からロードアンロードユニット５への搬送、ロードアンロードユニット５から研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２への搬送等を指す。また、装置制御部１１は、例えば、専用の演算回路、あるいは、プロセッサとＲＡＭやＲＯＭ等のメモリとを備えたハードウェア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェアにより実現することができる。
なお、以上の構成を有する基板処理装置１０は、装置内部に外部からの光が進入することがないように、その周囲が遮光性材料によって囲まれている。
上述の基板処理装置１０でウェーハの研磨および洗浄を行う場合、まず、処理対象のウェーハを複数枚（例えば、２５枚）収容したＦＯＵＰが、いずれかのロードポート（例えば、ロードポートＬＰ２）にセットされる。ＦＯＵＰがセットされると、搬送制御部１４の指示に基づいて、ドライロボットＲ１が、ＦＯＵＰから１枚目のウェーハＷ１を搬出する。また、ドライロボットＲ１は、ウェーハＷ１を保持した状態でウェットロボットＲ２と対向する位置まで移動する。次いで、搬送制御部１４の指示に基づいて、ウェットロボットＲ２が、ドライロボットＲ１からウェーハＷ１を受け取り、研磨部２の研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１にウェーハＷ１を設置する。なお、ドライロボットＲ１からウェットロボットＲ２へのウェーハの受け渡しは直接行う必要ななく、一時的なウェーハの待機場所を介して行ってもよい。
続いて、搬送制御部１４の指示に基づいて、ウェーハＷ１が、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１において表裏が反転された後、ロードアンロードユニット５に搬送される。このとき、ロードアンロードユニット５の上方には、ヘッドＨ１〜Ｈ４のいずれかが待機している。ここではヘッドＨ１が待機しているとする。また、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１上のウェーハＷ１がロードアンロードユニット５へ搬送されると、上述のＦＯＵＰから研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１に至る搬送が、次ウェーハＷ２に対して行われる。
ロードアンロードユニット５上にウェーハＷ１が設置されると、搬送制御部１４の指示に基づいて、ヘッドＨ１が下降するとともに、その下面にウェーハＷ１を吸着する。ウェーハＷ１の吸着が完了すると、搬送制御部１４は、ヘッドＨ１を上昇させた後、回転ヘッド機構４を回転軸心周りに９０°回転させる。これにより、ヘッドＨ１は第１研磨プラテンＰ１の上方に移動する。このとき、搬送制御部１４は、研磨制御部１２に、第１研磨プラテンＰ１へのウェーハの搬送が完了した旨を通知する。
第１研磨プラテンＰ１の上方に到達したヘッドＨ１は、研磨制御部１２の指示に基づいて下降し、第１研磨プラテンＰ１上の研磨パッド２２（図２参照）にウェーハＷ１の被研磨面を所定の研磨圧力で接触させる。そして、研磨制御部１２は、スラリーアーム２３（図２参照）から研磨スラリーを供給した状態で、第１研磨プラテンＰ１およびヘッドＨ１を回転させる。これにより、ウェーハＷ１表面の銅膜が途中まで研磨される。当該研磨の研磨終点は、例えば、渦電流を利用した研磨終点検出機構等の公知の手法により検出される。第１研磨プラテンＰ１における研磨処理が完了すると、研磨制御部１２は、図示しない超純水供給装置に第１研磨プラテンＰ１表面への超純水供給を指示し、ウェーハＷ１表面の研磨スラリー除去を行う。
また、第１研磨プラテンＰ１におけるウェーハＷ１の研磨処理と並行して、搬送制御部１４は、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１に、ウェーハＷ２をロードアンロードユニット５へ搬送させる。ロードアンロードユニット５上にウェーハＷ２が設置されると、上記同様、ヘッドＨ２が下降してウェーハＷ２をその下面に吸着する。また、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１上のウェーハＷ２がロードアンロードユニット５へ搬送されると、次ウェーハＷ３が研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１に搬送される。
第１研磨プラテンＰ１における研磨が完了すると、研磨制御部１２は搬送制御部１４にその旨を通知する。搬送制御部１４は、ヘッドＨ２へのウェーハＷ２の吸着が完了していると、ヘッドＨ１、ヘッドＨ２を上昇させた後、回転ヘッド機構４を回転軸心周りに９０°回転させる。これにより、ヘッドＨ１が第２研磨プラテンＰ２の上方に移動し、ヘッドＨ２が第１研磨プラテンＰ１の上方に移動する。このとき、搬送制御部１４は、研磨制御部１２に、ウェーハの搬送が完了した旨を通知する。
第２研磨プラテンＰ２の上方に到達したヘッドＨ１は研磨制御部１２の指示に基づいて下降し、第２研磨プラテンＰ２上の研磨パッド２２（図２参照）にウェーハＷ１の被研磨面を所定の研磨圧力で接触させる。そして、研磨制御部１２は、スラリーアーム２３（図２参照）から研磨スラリーを供給した状態で、第２研磨プラテンＰ２およびヘッドＨ１を回転させる。これにより、ウェーハＷ１表面の銅膜が完全に除去される。なお、当該研磨の研磨終点は、ヘッドＨ２を上昇させて、ウェーハ表面にレーザを照射し、その反射強度の変化を検出する等の公知の手法により検出することができる。第２研磨プラテンＰ２における研磨処理が完了すると、研磨制御部１２は、図示しない超純水供給装置に第２研磨プラテンＰ２表面への超純水供給を指示し、研磨スラリー除去を行う。
また、第２研磨プラテンＰ２におけるウェーハＷ１の研磨処理と並行して、第１研磨プラテンＰ１では、ウェーハＷ２の研磨処理が研磨制御部１２の指示に基づいて行われている。また、搬送制御部１４は、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１に、ウェーハＷ３をロードアンロードユニット５へ搬送させる。ロードアンロードユニット５上にウェーハＷ３が設置されると、上記同様、ヘッドＨ３が下降してウェーハＷ３をその下面に吸着する。また、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１上のウェーハＷ３がロードアンロードユニット５へ搬送されると、次ウェーハＷ４が研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１に搬送される。
第１研磨プラテンＰ１、および第２研磨プラテンＰ２における研磨が完了したとき、研磨制御部１２は、ヘッドＨ３へのウェーハＷ３の吸着が完了していると、ヘッドＨ１、Ｈ２、Ｈ３を上昇させた後、回転ヘッド機構４が回転軸心周りに９０°回転させる。これにより、ヘッドＨ１が第３研磨プラテンＰ３の上方に移動し、ヘッドＨ２が第２研磨プラテンＰ２の上方に移動し、ヘッドＨ３が第１研磨プラテンＰ１の上方に移動する。このとき、搬送制御部１４は、研磨制御部１２にウェーハの搬送が完了した旨を通知する。
第３研磨プラテンＰ３の上方に到達したヘッドＨ１は、研磨制御部１２の指示に基づいて下降し、第３研磨プラテンＰ３上の研磨パッド２２（図２参照）にウェーハＷ１の被研磨面を所定の研磨圧力で接触させる。そして、研磨制御部１２は、スラリーアーム２３（図２参照）から研磨スラリーを供給した状態で、第３研磨プラテンＰ３およびヘッドＨ１を回転させる。これにより、ウェーハＷ１表面のバリアメタルおよび密着層が完全に除去される。当該研磨では、ウェーハＷ１表面の金属膜を完全に除去するため、オーバ研磨が行われる。当該研磨の研磨終点は、量産工程では、蓄積された先行ロットの研磨レートのデータに基づいて算出された研磨時間により決定することができる。あるいは、ウェーハ表面にレーザを照射し、その反射強度の変化が検出された時間から所定時間オーバ研磨を行う手法を用いることもできる。この場合、所定時間は、蓄積された先行ロットの研磨レートのデータに基づいて算出してもよい。第３研磨プラテンＰ３における研磨処理が完了すると、超純水供給により研磨スラリーの除去が行われる。
また、第３研磨プラテンＰ３におけるウェーハＷ１の研磨処理と並行して、第２研磨プラテンＰ２では、ウェーハＷ２の研磨処理が研磨制御部１２の指示に基づいて行われている。また、第１研磨プラテンＰ１では、ウェーハＷ３の研磨処理が研磨制御部１２の指示に基づいて行われている。さらに、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１上のウェーハＷ４は、搬送制御部１４の指示に基づいて、ロードアンロードユニット５に搬送される。ロードアンロードユニット５上にウェーハＷ４が設置されると、ヘッドＨ４が下降してウェーハＷ４をその下面に吸着する。また、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１上のウェーハＷ４がロードアンロードユニット５へ搬送されると、次ウェーハＷ５が研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１に搬送される。
第１研磨プラテンＰ１、第２研磨プラテンＰ２および第３研磨プラテンＰ３における研磨が完了したとき、ヘッドＨ４へのウェーハＷ４の吸着が完了していると、搬送制御部１４は、ヘッドＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を上昇させた後、回転ヘッド機構４を回転軸心周りに９０°回転させる。これにより、ヘッドＨ１がロードアンロードユニット５の上方に移動する。また、ヘッドＨ２が第３研磨プラテンＰ３の上方に移動し、ヘッドＨ３が第２研磨プラテンＰ２の上方に移動し、ヘッドＨ４が第１研磨プラテンＰ１の上方に移動する。
このとき、各研磨プラテンＰ１、Ｐ２、Ｐ３の上方に到達したヘッドＨ２、Ｈ３、Ｈ４は研磨制御部１２の指示に基づいて下降し、ウェーハＷ２、Ｗ３、Ｗ４に対して、上述の研磨処理が実施される。また、ロードアンロードユニット５の上方に到達したヘッドＨ１は、搬送制御部１４の指示に基づいて下降するとともにロードアンロードユニット５上でウェーハＷ１の吸着を解除する。ウェーハＷ１の吸着を解除したヘッドＨ１は、上昇した状態で待機する。ウェーハＷ１は、搬送制御部１４の指示に基づいて被研磨面が下方を向いた状態のまま研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２へ搬出され、研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２において、表裏が反転される。また、ウェーハＷ１が研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２に搬送されると、搬送制御部１４は、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１に、ウェーハＷ５をロードアンロードユニット５へ搬送させる。ロードアンロードユニット５上にウェーハＷ５が設置されると、ヘッドＨ１が下降してウェーハＷ５をその下面に吸着する。
研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２上のウェーハＷ１は、搬送制御部１４の指示に基づいて、ウェットロボットＲ２により搬出され、洗浄部３のインプットステーションＣ０に搬入される。なお、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１への次ウェーハＷ６の搬送は、ウェットロボットＲ２が、インプットステーションＣ０にウェーハＷ１を搬入した後に実施される。
この後、ウェーハＷ１は、搬送制御部１４の指示に基づいて、洗浄部３のウェットロボットＲ３により、インプットステーションＣ０から、第１洗浄ユニットＣ１に搬送される。搬送制御部１４は、搬送完了時に、その旨を洗浄制御部１３に通知する。このとき、洗浄制御部１３は、第１洗浄ユニットＣ１にウェーハＷ１に対するブラシスクラブ洗浄を開始させる。なお、ロードアンロードユニット５から第１洗浄ユニットＣ１への搬送経路には、超純水をウェーハに向けて吐出する超純水供給装置（図示せず）が配置されており、研磨完了後のウェーハ表面の乾燥を防止している。
ブラシスクラブ洗浄が完了すると、洗浄制御部１３は搬送制御部１４に、その旨を通知する。通知を受けた搬送制御部１４は、ウェットロボットＲ３に、ウェーハＷ１を第１洗浄ユニットＣ１から第２洗浄ユニットＣ２へ搬送させる。また、搬送制御部１４は、搬送完了時に、その旨を洗浄制御部１３に通知する。
このとき、洗浄制御部１３は、第２洗浄ユニットＣ２に、ウェーハＷ１に対する超純水によるリンス処理を開始させる。リンス処理が完了すると、洗浄制御部１３は、搬送制御部１４にその旨を通知する。通知を受けた搬送制御部１４は、ウェットロボットＲ３に、ウェーハＷ１を第２洗浄ユニットＣ２から乾燥ユニットＣ３へ搬送させる。搬送制御部１４は、搬送完了時に、その旨を洗浄制御部１３に通知する。
このとき、洗浄制御部１３は、乾燥ユニットＣ３に、ウェーハＷ１に対する乾燥処理を開始させる。乾燥処理が完了すると、洗浄制御部１３は、搬送制御部１４にその旨を通知する。通知を受けた搬送制御部１４は、ドライロボットＲ１に、ウェーハＷ１を乾燥ユニットＣ３から搬出させる。ウェーハＷ１は、元のＦＯＵＰ、あるいは研磨済のウェーハ格納のために元のＦＯＵＰとは別のロードポートにセットされているＦＯＵＰに格納される。以上のようにして、一連の研磨処理および洗浄処理が複数のウェーハに対して並行して行われ、ＦＯＵＰ内の全ウェーハに対して、研磨処理および洗浄処理が行われる。
さて、基板処理装置１０は、上記一連の処理の過程において、以下の手法を採用することにより、最終段の研磨（ここでは、第３研磨プラテンＰ３での研磨）が完了してから、洗浄ユニットＣ１において洗浄が開始されるまでの時間を常に一定の時間に維持している。これにより、最終段の研磨が完了したウェーハ表面に長時間長純水が付着することを防止している。
まず、研磨部２では、最終段（ここでは第３研磨プラテンＰ３）の研磨処理が律速段階となる状態に、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨条件を設定している。すなわち、最終段の研磨処理時間が最も長くなる、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨条件が研磨制御部１２に設定されている。上述のように、研磨部２では、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨処理と、ロードアンロードユニット５における研磨済みウェーハの搬出処理および次研磨ウェーハの搬入処理が並行して行われる。したがって、最終段の研磨が完了したときに、他の処理を全て完了させておくことにより、最終段の研磨が完了したウェーハを待機させることなく速やかに搬出することが可能になる。
研磨部２の処理を第３研磨プラテンＰ３の研磨処理に律速させるため、本実施形態では、第１研磨プラテンＰ１の研磨時間ＴP1、第２研磨プラテンＰ２の研磨時間ＴP2、第３研磨プラテンの研磨時間ＴP3、ロードアンロードユニット５のウェーハアンロード時間ＴUL、およびロードアンロードユニット５のウェーハロード時間ＴLを、以下の式（１）〜式（３）を満足する条件に設定している。ここで、ウェーハアンロード時間ＴULは、ロードアンロードユニット５から研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２へのウェーハ搬送に要する時間である。また、ウェーハロード時間ＴLは、研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１からロードアンロードユニット５へのウェーハ搬送に要する時間である。
ＴP1≦ＴP3 ・・・（１）
ＴP2≦ＴP3 ・・・（２）
ＴUL＋ＴL≦ＴP3 ・・・（３）
なお、ロードポートＬＰ１〜ＬＰ４から研磨前ウェーハ反転ユニットＵ１へのウェーハの搬送時間は、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨時間に比べて十分に小さいため、研磨部２の処理に影響を与えない。
式（１）〜式（３）を満足する研磨条件は、以下の式（４）に示すプレストンの式に基づいて決定することができる。すなわち、研磨量Ｍは、研磨圧力ｐ、研磨相対速度ｖ、研磨時間ｔ、プレストン係数ηにより示される式（４）を満足する。
Ｍ＝η・ｐ・ｖ・ｔ ・・・（４）
ここで、研磨相対速度ｖは、ウェーハの中心が時間の経過とともに研磨パッド上に描く軌跡上における、単位時間あたりの移動量である。
したがって、研磨圧力ｐと研磨相対速度ｖを適宜設定することにより、所定の研磨量Ｍを得るための研磨時間ｔを変更することができる。
本実施形態では、上記式（１）〜式（３）を満足するために、第３研磨プラテンＰ３における研磨条件を、研磨圧力１．５ｐｓｉ（１０．３ＫＰａ）以下、かつ研磨プラテンＰ３の回転数８０ｒｐｍ以上にしている。このとき、第１研磨プラテンＰ１における研磨条件は、研磨圧力０．５〜３ｐｓｉ（３．４〜２０．７ＫＰａ）、研磨プラテンＰ１の回転数５０〜１５０ｒｐｍである。また、第２研磨プラテンＰ２における研磨条件は、研磨圧力０．５〜３ｐｓｉ（３．４〜２０．７ＫＰａ）、研磨プラテンＰ２の回転数５０〜１５０ｒｐｍである。なお、研磨対象ウェーハには、膜厚が３〜２０ｎｍのＴａＮ膜、膜厚が１０〜４０ｎｍのＴａ膜、および膜厚が３００〜１２００ｎｍのＣｕ膜を順に堆積している。また、第１研磨プラテンＰ１における研磨量は１００〜１１００ｎｍ、第２研磨プラテンＰ２における研磨量は１００〜３００ｎｍ、第３研磨プラテンＰ３における研磨量は３０〜１００ｎｍである。
このように、式（１）〜式（３）を満足させることにより、最終段の研磨プラテンの研磨処理が研磨部２における処理の律速段階にすることができる。
一方、洗浄部３では、研磨完了後のウェーハがインプットステーションＣ０において待機することがない洗浄条件を設定している。すなわち、洗浄部３の処理が、ウェットロボットＲ３の搬送状態に律速されない状態になる、各洗浄ユニットＣ１〜Ｃ３における処理時間を洗浄制御部１３に設定している。これにより、研磨部２から搬入されたウェーハを待機させることなく、当該ウェーハに対して速やかに洗浄を開始することができる。
上述のような、１つのウェットロボットＲ３により、直列に配置された各洗浄ユニットＣ１〜Ｃ３にウェーハを順送りする洗浄部３では、ウェーハの滞留を防ぐためには、ブラシスクラブ洗浄時間ＴC1、リンス時間ＴC2、乾燥時間ＴC3が、以下の式（５）、式（６）を満足すればよい。なお、ここでは、各洗浄ユニット間のウェーハ搬送に要する時間を、全て同一時間ａとしている。
ＴC2＝ＴC3＋ａ ・・・（５）
ＴC1＝ＴC2＋ａ＝ＴC3＋２ａ ・・・（６）
すなわち、式（５）に示すように、リンス時間ＴC2を乾燥時間ＴC3と搬送時間ａとの和に設定すれば、第２洗浄ユニットＣ２においてリンス処理が完了したときに、直前に乾燥されていたウェーハは乾燥ユニットＣ３から搬出されている。また、式（６）に示すように、ブラシスクラブ洗浄時間ＴC2をリンス時間ＴC3と搬送時間ａとの和にすれば、第１洗浄ユニットＣ１においてブラシスクラブ洗浄処理が完了したときに、直前にリンスされていたウェーハは第２洗浄ユニットＣ２から搬出されている。したがって、式（５）、式（６）を満足する洗浄条件を採用することにより、洗浄部３内でウェーハの待機が発生することを防止できる。なお、この場合、第１洗浄ユニットＣ１が洗浄部３の処理の律速段階になる。
さらに、第３研磨プラテンＰ３での研磨が完了した後、研磨完了ウェーハに対して待機なく洗浄を開始させるためには、研磨部２の律速段階と洗浄部３の律速段階との間に、以下の式（７）、式（８）で示される制限を加える必要がある。なお、ここでは、研磨部２から洗浄部３のインプットステーションＣ０までのウェーハ搬送に要する時間、すなわち、ロードアンロードユニット５、研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２、およびウェットロボットＲ２による搬送（中間搬送手段の搬送）に要する時間が、時間ｂであるとする。
ＴP3＋ｂ＞ＴC1 ・・・（７）
（ＴP3＋ｂ）／ＴC1＝α（αは無理数） ・・・（８）
式（７）を満足する場合、最終段の研磨プラテンにおいて研磨が完了したウェーハが洗浄部３のインプットステーションＣ０に搬送されたときに、直前に第１洗浄ユニットＣ１において洗浄されていたウェーハの洗浄は完了している。しかしながら、時間ＴP3＋ｂが、第１洗浄ユニットＣ１の洗浄時間ＴC1と同一であると、インプットステーションＣ０から第１洗浄ユニットＣ１へのウェーハの搬送タイミングと、第１洗浄ユニットＣ１から第２洗浄ユニットＣ２へのウェーハの搬送タイミングとが一致してしまう。この場合、最終段の研磨プラテンＰ３で研磨されたウェーハが洗浄部３のインプットステーションＣ０まで搬送されたときに、搬送待機が発生する。また、時間ＴC1に対する時間ＴP3＋ｂの比が有理数（例えば１．２や１．５等）になる場合も、複数枚のウェーハに対する処理を連続的に継続したときに、上記搬送タイミングが一致する状況が発生する可能性がある。したがって、研磨部２からインプットステーションＣ０へ搬送されてきたウェーハが、待機することなく第１洗浄ユニットＣ１に搬送されるためには、式（８）を満足する必要がある。
以上のように、上記式（１）〜式（３）、および式（５）〜式（８）を満足する条件を研磨制御部１２および洗浄制御部１３に設定して、周期的に動作を行わせることで、最終段の研磨が完了したウェーハを待機なく最初の洗浄が実施される洗浄ユニットに搬入することができる。すなわち、研磨完了後のウェーハの表面に純水が付着する時間を必要最小限の時間ｂにすることができる。この結果、銅配線に対する腐食の発生を抑制することができる。
また、上記では基板処理装置１０が不具合なく動作している状態について説明したが、例えば、ロードアンロードユニット５でウェーハの吸着できない等の不具合が発生すると、上記動作を行うことが不可能になる。そこで、本実施形態では、第３研磨プラテンＰ３において研磨を開始する際に、装置制御部１０の異常判定部１５が、第３研磨プラテン以降の装置各部が正常に動作しているか否かを確認している。図３は、当該確認処理を示すフローチャートである。なお、本実施形態では、異常判定部１５には、研磨制御部１２、搬送制御部１４、洗浄制御部１３から、第３研磨プラテンＰ３以降のウェーハ搬送経路に位置する装置各部への動作開始信号および動作終了信号が入力されている。また、異常判定部１５は、動作開始信号または動作終了信号が入力された際に、計時部３０から時刻を取得し、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置により構成された記憶部１６に記録する。さらに、異常検出部１５には、第３研磨プラテンＰ３よりも下流側のウェーハ搬送経路に位置する装置各部に配設されている各種センサの出力信号も入力されており、装置各部の異常を検知できるように構成されている。
上述のように、ウェーハが第３研磨プラテンＰ３上に搬送されると、搬送制御部１４が、その旨を異常判定部１５に通知する。通知を受けた異常判定部１５は、まず、ロードアンロードユニット５の状態確認を行う（ステップＳ３０１）。ここでの状態確認は、例えば、ロードアンロードユニット５の処理開始時刻、処理終了時刻、これらの時刻の差分から算出される処理時間、やロードアンロードユニット５に配設されたセンサ出力の異常有無の判定等により行うことができる。なお、ロードアンロードユニット５の処理とは、例えば、先に研磨されたウェーハが設置されてから、搬出されるまでの処理である。
ロードアンロードユニット５の状態に異常がない場合、異常判定部１５は研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２の状態確認を行う（ステップＳ３０１ＯＫ→ステップＳ３０２）。ここでの状態確認も、ロードアンロードユニット５に対する状態確認と同様である。
研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２の状態に異常がない場合、異常判定部１５はウェットロボットＲ２の状態確認を行う（ステップＳ３０２ＯＫ→ステップＳ３０３）。ここでの状態確認も、上述の状態確認と同様である。
以降同様に、ウェットロボットＲ２の状態に異常がない場合、異常判定部１５はウェットロボットＲ３の状態確認を行う（ステップＳ３０３ＯＫ→ステップＳ３０４）。ウェットロボットＲ３の状態に異常がない場合、異常判定部１５は第１洗浄ユニットＣ１の状態確認を行う（ステップＳ３０４ＯＫ→ステップＳ３０５）。第１洗浄ユニットＣ１の状態に異常がない場合、異常判定部１５は第２洗浄ユニットＣ２の状態確認を行う（ステップＳ３０５ＯＫ→ステップＳ３０６）。第２洗浄ユニットＣ２の状態に異常がない場合、異常判定部１５は乾燥ユニットＣ３の状態確認を行う（ステップＳ３０６ＯＫ→ステップＳ３０７）。乾燥ユニットＣ３の状態に異常がない場合、異常判定部１５はドライロボットＲ１の状態確認を行う（ステップＳ３０７ＯＫ→ステップＳ３０８）。
そして、ドライロボットＲ１の状態に異常がない場合、異常判定部１５は研磨制御部１２にその旨を通知する。当該通知を受けた研磨制御部１２は、第３研磨プラテンＰ３における研磨処理を開始する（ステップＳ３０８ＯＫ→ステップＳ３０９）。
一方、上述の各判定ステップＳ３０１〜Ｓ３０８において、確認対象に、第３研磨プラテンＰ３において研磨処理を開始した場合に、当該研磨処理が完了するまでに復帰が困難な異常が発生している場合、異常判定部１５は研磨制御部１２にその旨を通知する。当該通知を受けた研磨制御部１２は、第３研磨プラテンＰ３における研磨処理を開始せず、研磨処理開始前の状態でウェーハを待機させる（ステップＳ３０１〜Ｓ３０８ＮＧ→ステップＳ３１０）。また、このとき、異常判定部１５は、警報装置２０に警報の発報を指示する。警報装置２０は、音、光、警告表示等、作業者に異常を通知可能な任意の方式により警報を発報し、作業者に研磨処理の停止を報知する。
なお、図３に示した異常判定処理のフローチャートは一例を示したものであり、確認対象の状態確認を行う順番は任意に変更することができる。また、異常が発生し難く、かつ他の確認対象の状態確認を行うことで、その確認対象の状態確認を行うことができるものについては、適宜、状態確認を省略してもよい。例えば、ロードアンロードユニット５およびウェットロボットＲ２の状態確認において異常が確認されない場合、研磨後ウェーハ反転ユニットＵ２は、正常に動作していると看做してもよい。
以上説明したように、本実施形態の基板処理装置は、最終段の研磨プラテンにおける研磨処理を開始する際に、当該研磨プラテン以降のウェーハ搬送経路にある各部の異常の有無を確認する。そして、異常が確認された場合には、第３研磨プラテンＰ３での研磨処理を開始せずに待機状態になる。したがって、装置に何らかの異常が生じていた場合であっても、最終段の研磨が完了したウェーハ表面に超純水が長時間付着する状況は発生しない。この結果、銅配線に対する腐食の発生が防止される。
本実施形態によれば、最終段の研磨が完了したウェーハを必要最小限の時間で搬送することができ、ウェーハ表面への超純水の付着時間を必要最小限の時間にすることができる。この結果、銅配線に対する腐食の発生を抑制することができる。また、本実施形態では、最終段の研磨が行われる研磨プラテン以降のウェーハ搬送経路に位置する各部に異常がない場合にのみ、最終段の研磨が開始される。このため、基板処理装置に何らかの異常が発生した場合にも、銅配線に対する腐食の発生を確実に防止することができる。
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、研磨部２から洗浄部３へのウェーハ搬送を、搬送待機をなくした状態で実施することにより、ウェーハ搬送時間を必要最小限の時間にし、銅配線に対する腐食の発生を防止した。しかしながら、図１１に示したように最終段の研磨が完了したウェーハに対して、所定時間（例えば、３００秒）内に洗浄処理を開始することができる構成であれば、超純水付着に起因する配線腐食の発生を抑制することができる。そこで、本実施形態では、研磨部２から洗浄部３への搬送時間を所定時間内で行うことができる基板処理装置について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図である。図４に示すように、本実施形態の基板処理装置４０は、第１の実施形態において説明した基板処理装置１０と同様に、３つのプラテンを用いてウェーハを段階的に研磨する。基板処理装置４０は、第１の実施形態において説明した基板処理装置１０と装置制御部の構成が異なっている。その他の構成は、第１の実施形態の基板処理装置１０と同一である。なお、図４において、図１に示した要素と同一の要素には同一の符号を付し、以下での詳細な説明を省略する。
図４に示すように、基板処理装置４０の装置制御部４１は、研磨部２の研磨動作を制御する研磨制御部４２を備える。また、研磨制御部４２は、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において研磨が開始したとき、および完了したときに、計時部３０から時刻を取得し、ＨＤＤ等の記憶装置により構成された記憶部１６に記録する。また、装置制御部４１は、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において研磨が開始されたときに、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨完了予定時刻を推定する完了時刻演算部４３を備える。完了時刻演算部４３は、記憶部１６に記録されている各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における先に処理されたウェーハの研磨開始時刻および研磨終了時刻から研磨時間をそれぞれ演算することにより、現在、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において研磨中のウェーハの研磨完了予定時刻を取得する。
以上の構成を有する基板処理装置４０において研磨を行う場合、第１の実施形態と同様に、まず、搬送制御部１４の指示に基づいて、ウェーハＷ１がＦＯＵＰから搬出される。ウェーハＷ１は、例えば、ヘッドＨ１に吸着された状態で、第１研磨プラテンＰ１の上方に搬送される。ヘッドＨ１は、研磨制御部４２の指示に基づいて下降し、第１の研磨プラテンＰ１上の研磨パッドにウェーハＷ１の被研磨面を所定の研磨圧力で接触させる。そして、研磨制御部４２は、研磨パッド上に研磨スラリーを供給した状態で、第１研磨プラテンＰ１およびヘッドＨ１を回転させる。このとき、研磨制御部４２は、計時部３０から時刻を取得するとともに、記憶部１６に第１研磨プラテンＰ１の研磨開始時刻として記録する。
研磨過程で、第１の実施形態で説明した終点検出法により研磨終点を検出した研磨制御部４２は、図示しない超純水供給装置に第１研磨プラテンＰ１表面への超純水供給を指示し、ウェーハＷ１表面の研磨スラリー除去を行う。このとき、研磨制御部４２は、計時部３０から時刻を取得するとともに、記憶部１６に第１研磨プラテンＰ１の研磨完了時刻として記録する。また、研磨制御部４２は、搬送制御部１４に第１研磨プラテンＰ１における研磨が完了した旨を通知する。
当該通知を受けた搬送制御部１４は、ヘッドＨ２へのウェーハＷ２の吸着が完了していると、ヘッドＨ１、Ｈ２を上昇させ、ヘッドＨ１を第２研磨プラテンＰ２の上方に移動させるとともに、ヘッドＨ２を第１の研磨プラテンＰ１の上方に移動させる。移動が完了すると、研磨制御部４２は、ヘッドＨ１を下降させて、第１の研磨プラテンＰ１上の研磨パッドにウェーハＷ１の被研磨面を所定の研磨圧力で接触させる。これと並行して、ヘッドＨ２を下降させて、第１の研磨プラテンＰ１上の研磨パッドにウェーハＷ２の被研磨面を所定の研磨圧力で接触させる。当該状態で研磨制御部４２は、研磨パッド上に研磨スラリーを供給し、第１研磨プラテンＰ１、ヘッドＨ１、第２の研磨プラテンＰ２、およびヘッドＨ２を回転させる。このとき、研磨制御部４２は、計時部３０から時刻を取得し、記憶部１６に第２研磨プラテンＰ２の研磨開始時刻および第１研磨プラテンＰ１の研磨開始時刻を記録する。
研磨過程で、第１の実施形態で説明した終点検出法により第２研磨プラテンＰ２における研磨終点を検出した研磨制御部４２は、第２研磨プラテンＰ２表面への超純水供給を指示し、ウェーハＷ１表面の研磨スラリー除去を行う。このとき、研磨制御部４２は、計時部３０から取得した時刻を、記憶部１６に第２研磨プラテンＰ２の研磨完了時刻として記録する。また、研磨制御部４２は、このとき第１研磨プラテンＰ１におけるウェーハＷ２の研磨終点を検知していた場合、搬送制御部１４に研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨が完了した旨を通知する。第１研磨プラテンＰ１における研磨終点を検知していなかった場合には、第１研磨プラテンＰ１における研磨終点を検出するまで待機し、研磨終点を検出した際に、搬送制御部１４に研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨が完了した旨を通知する。なお、研磨制御部４２は、第１研磨プラテンＰ１での研磨完了時刻も記憶部１６に記録する。
通知を受けた搬送制御部１４は、ヘッドＨ３へのウェーハＷ３の吸着が完了していると、ヘッドＨ１〜Ｈ３を上昇させ、ヘッドＨ１を第３研磨プラテンＰ３の上方に移動させる。このとき、ヘッドＨ２は第２研磨プラテンＰ２の上方に移動し、ヘッドＨ３は第１研磨プラテンＰ１の上方に移動する。移動が完了すると、研磨制御部４２は、ヘッドＨ１〜Ｈ１を下降させて、各ウェーハの被研磨面を所定の研磨圧力で対応する研磨プラテン上の研磨パッドに接触させる。研磨制御部４２は、当該状態で研磨パッド上に研磨スラリーを供給し、第１研磨プラテンＰ１、ヘッドＨ１、第２の研磨プラテンＰ２、ヘッドＨ２、第３研磨プラテン、およびヘッドＨ３を回転させる。このとき、研磨制御部４２は、計時部３０から時刻を取得し、記憶部１６に、第３研磨プラテンＰ３の研磨開始時刻、第２研磨プラテンＰ２の研磨開始時刻および第１研磨プラテンＰ１の研磨開始時刻を記録する。
このとき、完了時刻演算部４３は、記憶部１６に格納されている、例えば、直前に第１および第２研磨プラテンＰ１、Ｐ２において実施された研磨の研磨開始時刻と研磨完了時刻とを読み出す。また、研磨完了時刻と研磨開始時刻との差を演算することにより、直前の研磨の研磨時間を算出する。また、記憶部１６に格納されている、現在進行中の研磨の研磨開始時間を読み出し、算出された研磨時間を加算することにより、第１および第２研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨完了予定時刻を得る。また、完了時刻演算部４３は、第３研磨プラテンＰ３については、記憶部１６に記録されている先に研磨がなされた同一品種のウェーハに対して実施された研磨開始時刻と研磨終了時刻とを読み出す。そして、両者の差を演算することにより研磨時間を算出する。また、記憶部１６に格納されている、現在進行中の研磨の研磨開始時間を読み出し、算出された研磨時間を加算することにより、第３研磨プラテンＰ３における研磨完了予定時刻を得る。このようにして取得された各研磨プラテンＰ１、Ｐ２、Ｐ３における研磨完了予定時刻は、異常検出部１５に送信される。
図５は、異常検出部１５において実行される処理を示すフローチャートである。図５に示すように、異常検出部１５は、取得した各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３の研磨完了予定時刻に基づいて、第３の研磨プラテンＰ３の研磨完了予定時刻と第１研磨プラテンＰ１および第２研磨プラテンＰ２の研磨完了予定時刻との前後関係を比較する（ステップＳ５０１→Ｓ５０２）。第３研磨プラテンＰ３における研磨完了予定時刻が、第１および第２研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨完了予定時刻以降であった場合、第３研磨プラテンＰ３における研磨が完了したときに、第１研磨プラテンＰ１および第２研磨プラテンＰ２における研磨は完了していることになる。すなわち、研磨完了ウェーハの搬送を直ちに行うことができる。この場合、異常検出部１５は特に何も行わず、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において開始されている研磨が継続される（ステップＳ５０２Ｙｅｓ→ステップＳ５０６）。
一方、第３研磨プラテンＰ３における研磨完了予定時刻が、第１および第２研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨完了予定時刻よりも前であった場合、第３研磨プラテンＰ３における研磨が完了したときに、第１研磨プラテンＰ１または第２研磨プラテンＰ２における研磨が完了していない。すなわち、第３研磨プラテンＰ３において研磨が完了したウェーハは、第１研磨プラテンＰ１および第２研磨プラテンＰ２における研磨が完了するまで、第３研磨プラテン上で超純水に晒されることになる。
この場合、異常検出部１５は、第２研磨プラテンＰ２の研磨完了予定時刻から第３研磨プラテンＰ３の研磨完了予定時刻を差し引いた時間Ｔ1を取得する。同様に、異常検出部１５は、第１研磨プラテンＰ１の研磨完了予定時刻から第３研磨プラテンＰ３の研磨完了予定時刻を差し引いた時間Ｔ2を取得する（ステップＳ５０２Ｎｏ→ステップＳ５０３）。そして、異常検出部１５は、予め設定されている許容時間Ｔと、上記差分Ｔ1、Ｔ2の大小関係を比較する（ステップＳ５０４）。ここで、許容時間Ｔは、研磨完了ウェーハが、第３研磨プラテンＰ３上で超純水に晒される許容時間の上限である。当該許容時間Ｔは、例えば、図１１に示したような、銅配線腐食の超純水付着時間依存性に基づいて決定される。すなわち、超純水付着が許容される時間から、研磨部２において最終段の研磨が完了してから洗浄部３において最初の洗浄が開始されるまでの時間を差し引いた時間が許容時間Ｔになる。なお、研磨部２における最終段の研磨が完了してから洗浄部３の最初の洗浄が開始されるまでの時間は、基板処理装置の構造に依存して定まる一定時間になる。例えば、超純水付着許容時間が５分であった場合、所定時間Ｔは５分から、最終段の研磨が完了してから最初の洗浄が開始されるまでの時間を差し引いた時間になる。また、許容時間Ｔは、銅配線のピッチや密度によって異なるため、研磨対象となるウェーハ上に形成された半導体装置の品種に応じて設定される。
許容時間Ｔが、差分Ｔ1および差分Ｔ2よりも共に大きい場合、研磨完了ウェーハは許容時間Ｔ内に搬送が開始される。この場合、異常検出部１５は特に何も行わず、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において開始されている研磨が継続される（ステップＳ５０４Ｙｅｓ→ステップＳ５０６）。一方、差分Ｔ1および差分Ｔ2の少なくとも一方が許容時間Ｔよりも大きい場合、研磨完了ウェーハは許容時間Ｔ内に搬送が開始されない。すなわち、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において開始されている研磨を継続しても、ウェーハ表面に超純水が長時間付着したことに起因する腐食が銅配線に発生することになる。この場合、異常検出部１５は、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において開始されている研磨を停止する（ステップＳ５０４Ｎｏ→Ｓ５０５）。
このような停止判定は研磨開始後直ちに行われるため、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨が開始された直後に停止することができる。したがって、第３研磨プラテンＰ３上のウェーハ表面に、各銅配線を電気的に接続する金属膜（ここでは、バリアメタルと密着層）が残留している状態で、研磨を停止することができる。このため、研磨によりウェーハ表面において電気的に分離された銅配線が形成された状態で、ウェーハ表面に超純水が長時間付着する状況は発生しない。この結果、銅配線に対する腐食の発生が防止される。
なお、異常判定部１５は、差分Ｔ1および差分Ｔ2の少なくとも一方が許容時間Ｔよりも大きい場合、警報装置２０に警報の発報を指示する。警報装置２０は、音、光、警告表示等、作業者に異常を通知可能な任意の方式により警報を発報し、作業者に研磨が停止されたことを報知する。
一方、第３研磨プラテンＰ３におけるウェーハＷ１の研磨が停止されることなく継続された場合、第１の実施形態で説明した終点検出法により第３研磨プラテンＰ３における研磨終点を検出した研磨制御部４２は、図示しない超純水供給装置に第３研磨プラテンＰ３表面への超純水供給を指示し、ウェーハＷ１表面の研磨スラリー除去を行う。このとき、研磨制御部４２は、第３研磨プラテンＰ３での研磨完了時刻を計時部３０から取得し、記憶部１６に記録する。そして、次ウェーハＷ２について、第３研磨プラテンＰ３における研磨完了時刻の推定は、当該ウェーハＷ１の研磨開始時刻と研磨終了時刻とに基づいて行うことができる。なお、上述のように、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨が継続された場合、最終段の研磨が完了したウェーハ表面に超純水が付着する時間は、許容された範囲内になる。したがって、超純水の長時間付着に起因する銅配線に対する腐食の発生を抑制することができる。
なお、第３研磨プラテンＰ３で研磨が完了した以降のウェーハ搬送は、上記第１の実施形態において説明したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
ところで、基板処理装置４０は、最終段の研磨が完了した後の洗浄部３へのウェーハ搬送が、上記許容時間Ｔを設定した際の前提である時間内に完了していることを確認する機能を有している。すなわち、異常判定部１５には、第１の実施形態と同様に、研磨制御部４２、搬送制御部１４、洗浄制御部１３から、第３研磨プラテンＰ３以降のウェーハ搬送経路に位置する装置各部への動作開始信号および動作終了信号が入力されている。異常判定部１５は動作開始信号または動作終了信号が入力された際に、計時部３０から時刻を取得し、記憶部１６に記録する。そして、異常判定部１５は、ウェーハ搬送が、上記許容時間Ｔの前提である時間内に完了していない場合には、第３研磨プラテンＰ３における研磨処理を停止するとともに、警報装置２０に警報の発報を指示する。これにより、搬送異常に起因して、最終研磨完了後のウェーハ表面に長時間超純水が付着する状態が継続的に発生することを防止することができる。
なお、異常検出部１５に、第３研磨プラテンＰ３よりも下流側のウェーハ搬送経路に位置する装置各部に配設されている各種センサの出力信号を入力する構成とし、装置各部の異常動作を検知した際にも研磨を停止する構成にしてもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、最終段の研磨が完了したウェーハの表面に超純水が付着する時間を所定時間以下にすることができる。この結果、銅配線に対する腐食の発生を抑制することができる。また、本実施形態では、最終段の研磨が行われる研磨プラテン以降のウェーハ搬送が正常に実施されていない場合に、研磨を停止する。このため、基板処理装置に何らかの異常が発生した場合にも、銅配線に対する腐食が継続的に発生することを防止できる。
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、最終段の研磨プラテンの研磨完了予定時刻と、他の研磨プラテンの研磨完了予定時刻が、予め設定された許容範囲を満足しない場合に研磨を停止する構成とした。しかしながら、予め設定された許容範囲を満足しない場合に研磨完了予定時刻を調節する構成を採用することもできる。そこで、本実施形態では、各研磨プラテンにおける研磨完了予定時刻に応じて、各研磨プラテンにおける研磨条件を変更する構成について説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図である。図６に示すように、本実施形態の基板処理装置６０は、第１および第２の実施形態において説明した基板処理装置１０、４０と同様に、３つのプラテンを用いてウェーハを段階的に研磨する。基板処理装置６０は、研磨制御部４２に代えて、完了時刻演算部４３が算出した各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３の研磨完了予定時刻に基づいて、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨条件を変更する研磨制御部６２を備える点で基板処理装置４０と異なる。その他の構成は、第２の実施形態の基板処理装置４０と同一である。なお、図６において、図４に示した要素と同一の要素には同一の符号を付し、以下での詳細な説明を省略する。
本実施形態の基板処理装置６０は、第２の実施形態の基板処理装置４０と同様に、ロット（同一のＦＯＵＰに格納された一群のウェーハ）中の１枚目のウェーハＷ１が第３研磨プラテンＰ３で研磨が開始された際に、完了時刻演算部４３が各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において実行されている研磨の研磨完了予定時刻を演算する。当該研磨完了予定時刻の推定は、第２の実施形態において説明したように、記憶部１６に格納されている、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において先に研磨がなされたウェーハの研磨開始時間、および研磨完了時間に基づく演算により行われる。なお、本実施形態では、記憶部１６は、半導体装置製造工程における生産を管理する製造実行システム（ＭＥＳ:Manufacturing Execution System）のデータベースを格納しており、ウェーハ上に形成された半導体装置の品種に応じた種々の研磨条件や洗浄条件が読み出し可能に構成されている。
図７は、基板処理装置６０において異常検出部１５において実施される処理を示すフローチャートである。図７に示すように、異常検出部１５は、完了時刻演算部４３の演算により取得された各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３の研磨完了予定時刻に基づいて、第３の研磨プラテンＰ３の研磨完了予定時刻と第１および第２研磨プラテンＰ１、Ｐ２の研磨完了予定時刻との前後関係を比較する（ステップＳ７０１→Ｓ７０２）。第３研磨プラテンＰ３における研磨完了予定時刻が、第１および第２研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨完了予定時刻以降であった場合、異常検出部１５は特に何も行わず、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において開始されている研磨が継続される（ステップＳ７０２Ｙｅｓ→ステップＳ７０６）。
一方、第３研磨プラテンＰ３における研磨完了予定時刻が、第１および第２研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨完了予定時刻よりも前であった場合、異常検出部１５は、第２研磨プラテンＰ２の研磨完了予定時刻から第３研磨プラテンＰ３の研磨完了予定時刻を差し引いた時間Ｔ1を取得する。同様に、異常検出部１５は、第１研磨プラテンＰ１の研磨完了予定時刻から第３研磨プラテンＰ３の研磨完了予定時刻を差し引いた時間Ｔ2を取得する（ステップＳ７０２Ｎｏ→ステップＳ７０３）。そして、異常検出部１５は、予め設定されている許容時間Ｔと、上記差分Ｔ1、Ｔ2の大小関係を比較する（ステップＳ７０４）。ここで、許容時間Ｔは、第２の実施形態で説明したように、研磨完了ウェーハが、第３研磨プラテンＰ３上で超純水に晒される許容時間の上限である。
許容時間Ｔが、差分Ｔ1および差分Ｔ2よりも共に大きい場合、研磨完了ウェーハは許容時間Ｔ内に搬送が開始される。この場合、異常検出部１５は特に何も行わず、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において開始されている研磨が継続される（ステップＳ７０４Ｙｅｓ→ステップＳ７０６）。一方、差分Ｔ1および差分Ｔ2の少なくとも一方が許容時間Ｔよりも大きい場合、研磨完了ウェーハは許容時間Ｔ内に搬送が開始されない。したがって、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において開始されている研磨を継続しても、ウェーハ表面に超純水が長時間付着したことに起因する腐食が銅配線に発生する。この場合、異常検出部１５は、研磨制御部６２にその旨を通知する。通知を受けた研磨制御部６２は、異常検出部が算出した、差分Ｔ1およびＴ2に基づいて、第１研磨プラテンＰ１および第２研磨プラテンＰ２において開始されている研磨の研磨条件を、許容時間Ｔ≧差分Ｔ1、かつ、許容時間Ｔ≧差分Ｔ2となる条件に変更する。すなわち、第１研磨プラテンＰ１および第２研磨プラテンＰ２の内、条件を満足していない研磨プラテンの研磨時間を短縮する（ステップＳ７０４Ｎｏ→Ｓ７０５）。
このような研磨時間を短縮する研磨条件は、例えば、上記式（４）に示したプレストンの式に基づいて決定することができる。すなわち、研磨圧力ｐを大きくする、研磨相対速度ｖを大きくする、もしくはスラリー流量を大きくすることにより係数ηを大きくすることで、所定の研磨量Ｍが得られる研磨時間ｔを短縮する。研磨時間の短縮量は、Ｔ≧Ｔ1、かつＴ≧Ｔ2の条件を満足する条件であればよいが、例えば、時間Ｔ1−Ｔ（時間Ｔ2−Ｔ）だけ研磨時間を短縮すればよい。また、プレストンの式に基づくことなく、Ｔ≧Ｔ1、かつＴ≧Ｔ2の条件を満足する研磨条件を研磨制御部６２が記憶部１６から選択する構成を採用することもできる。この場合、研磨対象の基板に対して異なる研磨速度を実現する研磨条件が記憶部１６に格納されている。
これにより、差分Ｔ1およびＴ2は、Ｔ≧Ｔ1、かつＴ≧Ｔ2の条件を満足する。この結果、第３研磨プラテンＰ３において、研磨が完了したウェーハの表面が超純水に晒される時間を許容時間Ｔ内に収めることができる。したがって、銅配線に対する腐食の発生を防止することができる。
一方、第３研磨プラテンＰ３におけるウェーハＷ１の研磨が停止されることなく継続された場合、第１の実施形態で説明した終点検出法により第３研磨プラテンＰ３における研磨終点が検出されるまで研磨が実施される。研磨終点を検出した研磨制御部４２は、図示しない超純水供給装置に第３研磨プラテンＰ３表面への超純水供給を指示し、ウェーハＷ１表面の研磨スラリー除去を行う。このとき、研磨制御部４２は、第３研磨プラテンＰ３での研磨完了時刻を計時部３０から取得し、記憶部１６に記録する。なお、上述のように、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨が継続された場合、最終段の研磨が完了したウェーハ表面に超純水が付着する時間は、許容された範囲内になる。したがって、超純水の長時間付着に起因する銅配線に対する腐食の発生を抑制することができる。
なお、第３研磨プラテンＰ３で研磨が完了した以降のウェーハ搬送は、上記第１の実施形態において説明したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
また、当該手法は、品種が異なる複数のロットを連続して研磨する場合にも適用することができる。例えば、第１ロットの最終ウェーハが、第３研磨プラテンＰ３上にあるとき、第２研磨プラテンＰ２上には第２ロットの１枚目のウェーハが配置されている。また、第１研磨プラテンＰ１上には、第２ロットの２枚目のウェーハが配置されている。このとき、第１ロットの最終ウェーハは、研磨が完了した場合であっても、第２ロットの１枚目のウェーハおよび２枚目のウェーハの研磨が完了するまで洗浄部３に搬送されない。したがって、第１および第２研磨プラテンＰ１、Ｐ２の研磨時間が、第３研磨プラテンＰ３の研磨時間よりも著しく大きかった場合、第１ロットの最終ウェーハの表面は超純水に長時間晒されるため、銅配線に腐食が発生する。このような状況下であっても、本実施形態によれば、第１および第２研磨プラテンの研磨時間を変更し、第１ロットの最終ウェーハの表面が超純水に晒される時間を許容時間Ｔ内に収めることができる。
なお、近年の半導体装置の微細化に伴い、半導体装置を構成するメタル配線層数が増大している。配線構造や配線密度は、メタル配線層ごとに異なるため、Ｃｕ膜厚やバリアメタル膜厚は、メタル配線層ごとに異なっている。多品種少量生産が行われている近年の半導体製造工場では、同一の基板処理装置において、異なる品種の半導体装置を連続的に製造することはよく行われている。したがって、連続処理するロットに属するウェーハの構造が極端に異なる場合は、上述のようにして研磨条件を変更することにより、研磨時間を調整することが困難な状況も発生しうる。このため、Ｃｕ膜除去（第１および第２研磨プラテンにおける研磨）に時間を要する、品種やレイヤーに対する研磨処理は、ロットを連続して処理を行わないようにロットをディスパッチすることが好ましい。
なお、基板処理装置６０も、第２の実施形態の基板処理装置４０と同様に、最終段の研磨が完了した後の洗浄部３へのウェーハ搬送が、上記許容時間Ｔを設定した際の前提である時間内に完了していることを確認する機能を有している。また、上記では、研磨制御部６２が第１および第２研磨プラテンＰ１、Ｐ２の研磨速度を変更する構成としたが、第１および第２の研磨プラテンの研磨速度に代えて第３研磨プラテンＰ３の研磨速度を変更する構成とすることもできる。この場合、Ｔ≧Ｔ1、かつＴ≧Ｔ2の条件を満足させるために、研磨制御部６２は第３研磨プラテンＰ３の研磨速度を低下させる。
以上説明したように、本実施形態によれば、最終段の研磨が完了したウェーハの表面に超純水が付着する時間を所定時間以下にすることができる。この結果、銅配線に対する腐食の発生を抑制することができる。また、本実施形態では、最終段の研磨が行われる研磨プラテン以降のウェーハ搬送が正常に実施されていない場合に、研磨を停止する。このため、基板処理装置に何らかの異常が発生した場合にも、銅配線に対する腐食が継続的に発生することを防止できる。
（第４の実施形態）
上記第３の実施形態では、最終段の研磨が完了した時点から最初の洗浄が行われるまでの時間を、所定時間内に調整する構成について説明した。ここでは、当該所定時間を緩和することができる構成について説明する。
図８は、本発明の第４の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図である。図８に示すように、本実施形態の基板処理装置８０は、第１から第３の実施形態において説明した基板処理装置１０、４０、６０と同様に、３つのプラテンを用いてウェーハを段階的に研磨する。また、基板処理装置８０は、第２の実施形態において説明した基板処理装置４０の構成に加えて、最終段の研磨プラテン上に供給する超純水にイオンを添加するとともに、超純水中のイオン量を一定量に維持するイオン量調整ユニット８１を備えている。
イオン量調整ユニット８１は、例えば、超純水供給装置から研磨プラテンへ供給される超純水を収容する超純水供給源８５に設けることができる。なお、超純水はイオンを含まない高純度の水であるが、ここでは、意図的にイオンを添加した超純水を「イオン含有超純水」と表現する。基板処理装置８０の他の構成は、第２の実施形態の基板処理装置４０と同一である。なお、図８において、図４に示した要素と同一の要素には同一の符号を付し、以下での詳細な説明を省略する。また、図８では、装置制御部４１の詳細な構成を省略しているが、装置制御部４１は図４に示した構成を有している。
図８に示すように、イオン量調整ユニット８１は、比抵抗測定装置８２とイオン量調整装置８３とを備える。イオン量調整装置８３は、比抵抗測定装置８２が検出する超純水の比抵抗が所定値となる状態にイオンを添加し、イオン含有超純水を生成する。本実施形態では、超純水供給源８５内のイオン含有超純水が配管８６を通じて、研磨部２に配置されている超純水供給装置に供給される。イオン含有超純水は、研磨プラテンＰ１〜Ｐ３の全てに供給されてもよいが、ここでは、第３研磨プラテンＰ３にのみ供給される構成になっている。
超純水に添加するイオンとしては、ＣｕイオンやＡｌイオンなど金属イオン単体や、ＮａＣｌ（ＮａイオンとＣｌイオン）を使用することができる。ここでは、イオン量調整装８３は、ＮａＣｌを超純水に添加することにより、イオン含有超純水の比抵抗が、８〜１５ＭΩ・ｃｍ程度となるようにイオン含有超純水中のイオン量を調節する。なお、イオン含有超純水の比抵抗は、従来、ＣＭＰ研磨完了後のウェーハに供給される超純水の比抵抗１８ＭΩ・ｃｍ程度よりも小さければよく、特に限定されるものではない。また、イオン量調整ユニット８１は、比抵抗測定装置８２の出力値に基づいて、イオン含有超純水の比抵抗を一定値に維持できる構成であれば、その構成は限定されない。
上述の各実施形態で説明したように、図８に示す基板処理装置８０では、第３研磨プラテンＰ３で研磨が完了しても、他の研磨プラテンＰ１、Ｐ２での研磨が完了するまで、研磨完了ウェーハの搬送が開始されない。このため、第１研磨プラテンＰ１または第２研磨プラテンＰ２の研磨時間が第３研磨プラテンＰ３の研磨時間よりも大きい場合、第３研磨プラテンＰ３上の研磨完了ウェーハは、第３研磨プラテンＰ３上でイオン含有超純水が供給された状態で待機することになる。
このとき、研磨完了ウェーハの表面では、電気的に分離された銅配線にイオン含有超純水中の水分子が接触する。上述したように、銅配線に対する腐食は、超純水中の水分子の分極に起因して発生する。図９は、イオン含有超純水中の水分子が、銅配線に接触した状況を示す模式図である。図１２に示した例と同様に、最終段の研磨が完了したウェーハ１２１は、酸化膜等からなる層間絶縁膜１２２に形成されたトレンチ１２３に、銅配線１２４が埋設された構造を有している。
例えば、ＮａＣｌが混入された場合、図９（ａ）に示すように、Ｎａイオン（陽イオン）９１が水分子１２５の酸素原子（分極負側）と共有結合を構成する。また、Ｃｌイオン（負イオン）９２が、水分子１２５の水素原子（分極正側）と共有結合を形成する。この結果、イオン含有超純水では、水分子１２５の分極が緩和される。したがって、図９（ｂ）に示すように、銅配線１２４に水分子１２５が付着した場合であっても、銅配線１２４を構成する銅原子から電子が奪われる頻度が低下する。このため、銅原子がイオン化してイオン含有超純水中に溶解することが抑制される。この結果、銅配線１２４に対する腐食の発生が抑制される。
したがって、第３研磨プラテンＰ３上の研磨完了ウェーハに、イオン含有超純水を供給する構成を採用することにより、イオンを含まない超純水を研磨完了ウェーハに供給する場合に比べて、銅配線に対する腐食の発生を抑制することができる。すなわち、図１１に示した銅配線腐食の純水付着時間に対する依存性において、腐食が許容される時間を相対的に延長することができる。
なお、超純水中に金属イオン（陽イオン）を添加した場合は、水分子の水素原子（分極正側）と共有結合を構成するイオンが存在しないが、酸素原子（分極負側）と共有結合を構成するイオンは存在している。このため、少なくとも酸素原子側の分極を緩和することができる。このため、ＮａＣｌを添加した場合と同様に、銅配線に腐食が発生することを防止できる。
なお、上記構成に加えて、イオン含有超純水を、研磨部２から洗浄部３への搬送経路でウェーハに対して超純水を吐出する超純水供給装置から供給しても良いことはいうまでもない。
また、上記では、研磨完了時にイオン含有超純水が常に研磨プラテンＰ３上に供給される構成について説明したが、搬送待機が発生した場合にのみイオン含有超純水を供給する構成とすることもできる。この場合、第３研磨プラテンＰ３の超純水供給装置は、イオンを含まない超純水と、イオン含有超純水とを切り替えて供給する機構を備える。そして、第３研磨プラテンＰ３における研磨が完了したウェーハに搬送待機が発生する場合にイオン含有超純水を供給し、搬送待機が発生しない場合にはイオンを含有しない超純水を供給する。
なお、搬送待機の発生は、装置制御部４１の完了時刻演算部４３が上述のようにして演算した各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨完了予定時刻を、相互に比較することにより容易に検知することができる。例えば、当該研磨完了予定時刻の比較を異常判断部１５が行う構成にすることができる。この場合、異常判定部１５が、第３研磨プラテンＰ３における搬送待機の発生を検知した場合にのみ、超純水供給装置が第３の研磨プラテン上にイオン含有超純水を供給する。
また、イオン量調整装置８３の故障等が発生した際に、銅配線に対する腐食が発生することを防止するため、比抵抗測定装置８２が計測したイオン含有超純水の比抵抗が設定された比抵抗と異なる場合には、警報装置２０により警報を報知すると共に、研磨部２における研磨を停止する構成を採用することが好ましい。
（第５の実施形態）
ところで、上記各実施形態の基板処理装置では、第３研磨プラテンＰ３において研磨が完了した場合であっても、他の研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨が完了するまでは、研磨完了ウェーハが搬送されない構成であった。当該状態は、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３およびロードアンロード５の間のウェーハ搬送が１式の回転ヘッド機構４により行われることに起因する。そこで、本実施形態では、最終段の研磨が完了したウェーハを回転ヘッド機構４と独立して搬送するウェーハ搬送手段を備えた構成を採用している。
図１０は、本発明の第５の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図である。図１０に示すように、本実施形態の基板処理装置１００は、上述の各実施形態の基板処理装置１０、４０、６０、８０と同様に、３つの研磨プラテンを用いてウェーハを段階的に研磨する。また、基板処理装置１００は、第３研磨プラテンＰ３とロードアンロードユニット５との間に、第３研磨プラテンＰ３からロードアンロードユニット５へウェーハを搬送する最終段搬送機構１０１を備えている。
最終段搬送機構１０１は、第３研磨プラテンＰ３の上方とロードアンロードユニット５の上方とに渡って往復動可能に構成されたアーム１０２を備える。アーム１０２先端の下面側には、真空吸着等によりアーム１０２の下面側にウェーハを吸着する吸着部１０３が設けられている。また、アーム１０２は、第３研磨プラテンＰ３の上面、およびロードアンロードユニット５の上面に対して昇降可能に構成されている。さらに、アーム１０２は、上昇位置にある各ヘッドＨ１〜Ｈ４より下方、かつ第３研磨プラテンＰ３上面およびロードアンロードユニット５上面よりも上方に位置する水平面内で、研磨部２を構成する他の部材と衝突することなく移動可能に構成されている。基板処理装置１００の他の構成は、第２の実施形態の基板処理装置４０と同一である。なお、最終段搬送部１０１の動作は、装置制御部４１の搬送制御部１４により制御される構成になっている。また、図１０において、図４に示した要素と同一の要素には同一の符号を付し、以下での詳細な説明を省略する。
上記基板処理装置１００において、第３研磨プラテンＰ３において、ヘッドＨ１によりウェーハＷ１が研磨されている場合について説明する。このとき、第２研磨プラテンＰ２ではヘッドＨ２によりウェーハＷ２が研磨されており、第１研磨プラテンＰ１ではヘッドＨ３によりウェーハＷ３が研磨されている。第２の実施形態において説明したように、各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３において研磨が開始される際に、装置制御部４１の完了時刻演算部４３が各研磨プラテンＰ１〜Ｐ３における研磨完了予定時刻を演算する。取得された各研磨完了予定時刻は、異常判定部１５に送信される。異常判定部１５は、各研磨完了時刻を相互に比較する。
このとき、研磨プラテンＰ３における研磨完了予定時刻が他の研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨完了予定時刻以降であると、最終段搬送機構１０１は使用されず、上述のように回転ヘッド機構４によりウェーハの搬送が行われる。一方、研磨プラテンＰ３における研磨完了予定時刻が他の研磨プラテンＰ１、Ｐ２における研磨完了予定時刻よりも前であると、異常判定部１５は、搬送制御部１４にその旨を通知する。
研磨が進行し、研磨制御部４２が上述した手法により第３研磨プラテンＰ３の研磨完了を検知すると、研磨制御部４２が搬送制御部１４にその旨を通知する。通知を受けた搬送制御部１４は、第３研磨プラテンＰ３上に位置するヘッド（ここでは、ヘッドＨ１）のウェーハ吸着を解除するとともに当該ヘッドを上昇させる。ヘッドの上昇が完了すると、搬送制御部１４は、最終段搬送機構１０１に第３研磨プラテンＰ３上の研磨完了ウェーハの搬送を指示する。当該指示に基づいて、最終段搬送機構１０１は、アーム１０２を第３研磨プラテンＰ３の上方に移動させた後に下降させる。そして、吸着部１０３にウェーハを吸着する。
ウェーハの吸着が完了すると、最終段搬送機構１０１は、アーム１０２をロードアンロードユニット５の上方に移動させた後に下降させる。このとき、次ウェーハＷ４は、ヘッドＨ４に吸着された状態でロードアンロードユニット５の上方に待機しているため、次ウェーハＷ４が、当該ウェーハ搬送を阻害することはない。この後、吸着部１０３の吸着を解除し、研磨完了ウェーハをロードアンロードユニット５上に載置する。ロードアンロードユニット５への搬送を完了した最終段搬送機構１０１は、アーム１０２を第３研磨プラテンＰ３とロードアンロードユニット５との中間位置に移動させ、その動作を完了する。この後、研磨完了ウェーハは洗浄部３へ搬送されるが、当該搬送は上述したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
また、以降、第１研磨プラテンＰ１と第２研磨プラテンＰ２における研磨が完了すると、搬送制御部１４の指示に基づいて回転ヘッド機構４が回転し、ウェーハ搬送が行われる。このとき、ヘッドＨ１にはウェーハが保持されていないため、搬送制御部１４は、ヘッドＨ１に対するウェーハの開放動作を省略し、ロードアンロードユニット５に次ウェーハＷ５が搬入されたときに、上述のウェーハ吸着動作を行う。
以上説明したように、本実施形態によれば、第３の研磨プラテンにおいて研磨が完了したときに、他の研磨プラテンＰ１、Ｐ２において研磨が完了していない状況下であっても、研磨完了ウェーハの搬送を行うことができる。すなわち、最終段の研磨が完了したウェーハを直ちに搬送することができ、最終段の研磨完了後にウェーハ表面が超純水に晒される時間を短縮することができる。この結果、銅配線に対する腐食の発生を抑制することができる。
なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、研磨プラテン数は３つに限定されるものではなく、複数であればよい。また、上述の各実施形態において説明した構成は、それぞれ単独で用いる必要はなく、任意に組み合わせて採用することもできる。
また、上記ではウェーハのＣＭＰ研磨と洗浄とを行う基板処理装置について説明したが、ウェーハ表面に電気的に分離した銅等の腐食性金属が形成された状態で、ウェーハ表面に超純水が付着する状態であれば、上記腐食が発生する。したがって、本発明は、ＣＭＰ研磨を行う基板処理装置に限らず、超純水や薬液等によるウェーハ表面の腐食防止技術としても活用可能である。
本発明は、腐食性金属配線の腐食を抑制できるという効果を有し、基板処理装置および基板処理方法として有用である。
本発明の第１の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図 研磨部の主要構成を示す概略斜視図 本発明の第１の実施形態における異常判定処理を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図 本発明の第２の実施形態における異常判定処理を示すフローチャート 本発明の第３の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図 本発明の第３の実施形態における異常判定処理を示すフローチャート 本発明の第４の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図 本発明の第４の実施形態における腐食抑制のメカニズムを示す模式図 本発明の第５の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図 最終段の研磨が完了した後の経過時間と製造歩留りとの関係を示す図 遮光下での腐食の発生メカニズムを示す模式図
符号の説明
１０、４０、６０、８０、１００ 基板処理装置
２ 研磨部
３ 洗浄部
４ 回転ヘッド機構（研磨部搬送手段）
５ ロードアンロードユニット（中間搬送手段）
１１、４１、６１ 装置制御部（装置制御手段）
１２、４２、６２ 研磨制御部
１３ 洗浄制御部
１４ 搬送制御部
１５ 異常判定部（異常検出手段）
４３ 完了時刻演算部
Ｈ１〜Ｈ４ ヘッド
Ｐ１ 第１研磨プラテン
Ｐ２ 第２研磨プラテン
Ｐ３ 第３研磨プラテン
Ｃ０ インプットステーション
Ｃ１ 第１洗浄ユニット
Ｃ２ 第２洗浄ユニット
Ｃ３ 乾燥ユニット
Ｒ１ ドライロボット
Ｒ２ ウェットロボット（中間搬送手段）
Ｒ３ ウェットロボット（洗浄部搬送手段）
Ｕ１ 研磨前ウェーハ反転ユニット
Ｕ２ 研磨後ウェーハ反転ユニット（中間搬送手段）

Claims (16)

  1. 研磨対象面に金属膜が形成された被加工体の化学的機械的研磨と当該研磨がなされた被加工体の洗浄とを連続的に行う基板処理装置において、
    被加工体が順に配置され、前記金属膜を段階的に研磨する複数の研磨プラテンを有する研磨部と、
    前記各研磨プラテン間での被加工体の搬送を同時に行う研磨部搬送手段と、
    最終段の研磨プラテンにおいて研磨された被加工体が順に搬入され、当該被加工体を洗浄する洗浄部と、
    前記研磨部から前記洗浄部へ被加工体を搬送する中間搬送手段と、
    最終段の前記研磨プラテンにおいて研磨された被加工体に対する洗浄処理が、前記最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了したときから、所定時間内に開始される状態に前記研磨部、前記洗浄部、前記研磨部搬送手段、および前記中間搬送手段の動作を制御する装置制御手段と、
    を備えたことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記所定時間が、予め取得された、前記最終段の研磨プラテンにおける研磨完了後の経過時間に対する製造歩留りの依存性に基づいて設定される請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記洗浄部が、前記被加工体を段階的に洗浄する複数の洗浄ユニットを備え、
    前記装置制御手段が、
    最終段の研磨プラテンでの研磨時間が、他の研磨プラテンでの研磨時間よりも長時間になる研磨条件により各研磨プラテンにおける研磨を実施するとともに、各洗浄ユニット間で前記被加工体の搬送待機の発生がない洗浄時間で、各洗浄ユニットにおける前記研磨された被加工体の洗浄を実施し、さらに、
    前記最終段の研磨プラテンにおいて被加工体の研磨が開始されたときから、研磨が完了した当該被加工体の前記洗浄部への搬送が完了するまでの時間が、最初の洗浄処理が行われる洗浄ユニットにおける洗浄時間よりも大きく、かつ、前記両時間の比が無理数となる条件で、前記研磨部、前記洗浄部、前記研磨部搬送手段、および前記中間搬送手段を周期的に動作させる請求項１または２記載の基板処理装置。
  4. 前記最終段の研磨プラテンよりも下流側に位置する被加工体搬送経路の異常を検出する手段をさらに備え、
    前記最終段の研磨プラテンにおける研磨を開始するときに、前記被加工体搬送経路の異常があった場合、前記最終段の研磨プラテンにおける研磨の開始を待機する請求項３記載の基板処理装置。
  5. 前記異常検出手段が、前記最終段の研磨プラテンよりも下流側に位置する被加工体搬送経路の各部における動作開始時刻と、動作完了時刻とに基づいて異常を検出する請求項４記載の基板処理装置。
  6. 前記異常検出手段が異常を検出した場合に警報を発する手段を、さらに備えた請求項４記載の基板処理装置。
  7. 前記各研磨プラテンにおける被加工体の研磨完了予定時刻を取得する手段と、
    最終段の研磨プラテンの研磨完了予定時刻と、他の各研磨プラテンの研磨完了予定時刻との時間差を演算する手段と、
    をさらに備え、
    前記時間差が前記所定時間に対応する許容範囲内にない場合、前記装置制御手段が、前記各研磨プラテンにおける研磨を停止する請求項１または２記載の基板処理装置。
  8. 前記各研磨プラテンにおける被加工体の研磨完了予定時刻を取得する手段と、
    最終段の研磨プラテンの研磨完了予定時刻と、他の各研磨プラテンの研磨完了予定時刻との時間差を演算する手段と、
    をさらに備え、
    前記時間差が前記所定時間に対応する許容範囲内にない場合、前記装置制御手段が、前記最終段の研磨プラテンにおける研磨条件を変更する請求項１または２記載の基板処理装置。
  9. 前記各研磨プラテンにおける被加工体の研磨完了予定時刻を取得する手段と、
    最終段の研磨プラテンの研磨完了予定時刻と、他の各研磨プラテンの研磨完了予定時刻との時間差を演算する手段と、
    をさらに備え、
    前記時間差が前記所定時間に対応する許容範囲内にない場合、前記装置制御手段が、前記他の各研磨プラテンにおける研磨条件を変更する請求項１または２記載の基板処理装置。
  10. 前記最終段の研磨プラテンにおいて研磨が完了した被加工体を、前記研磨部搬送手段と独立して次位置へ搬送する最終段搬送手段をさらに備え、
    前記装置制御手段が、最終段の前記研磨プラテンにおいて研磨された被加工体に対する洗浄処理が、前記最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了したときから所定時間内に開始される状態に、前記研磨部、前記洗浄部、前記研磨部搬送手段、前記中間搬送手段および前記最終段搬送手段の動作を制御する請求項１または２記載の基板処理装置。
  11. 最終段の研磨プラテンにおいて研磨が完了した被加工体に対して、当該被加工体の研磨面の全面にイオン含有液を供給する手段を、さらに備えた請求項１または２記載の基板処理装置。
  12. 研磨対象面に金属膜が形成された被加工体の化学的機械的研磨と当該研磨がなされた被加工体の洗浄とを連続的に行う基板処理方法において、
    前記金属膜を段階的に研磨する複数の研磨プラテンに、被加工体を順に配置して被加工体を段階的に研磨するステップと、
    最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了した被加工体に対する洗浄処理を前記最終段の研磨プラテンにおける研磨が完了したときから所定時間内に開始して、当該被加工体を洗浄するステップと、
    を有することを特徴とする基板処理方法。
  13. 前記所定時間が、予め取得された、最終段の研磨プラテンにおける研磨完了後の経過時間に対する製造歩留りの依存性に基づいて設定される請求項１２記載の基板処理方法。
  14. 前記洗浄処理が、異なる洗浄ユニットにおいて順に実施される複数の洗浄処理からなり、
    前記最終段の研磨プラテンでの研磨時間が、各研磨プラテンにおける研磨時間よりも長時間になる研磨条件により各研磨プラテンにおける研磨が実施されるとともに、前記複数の洗浄処理が、各洗浄処理間で被加工体の搬送待機が発生しない洗浄時間で実施され、さらに、
    前記各ステップが前記最終段の研磨プラテンにおいて被加工体の研磨が開始されたときから、研磨が完了した当該被加工体の前記最初の洗浄ユニットへの搬送が完了するまでの時間が、最初の洗浄処理の洗浄時間よりも大きく、かつ、前記両時間の比が無理数となる条件で行われる請求項１２または１３記載の基板処理方法。
  15. 最終段の研磨完了予定時刻と他の研磨プラテンの研磨完了予定時刻との時間差が、前記所定時間に対応する許容範囲内にない場合、各研磨プラテンにおける研磨条件を変更することにより、前記洗浄処理を前記所定時間内に開始させる請求項１２または１３記載の基板処理方法。
  16. 被研磨面の構造が異なることに起因して、各研磨プラテンにおける研磨条件を変更することにより、前記洗浄処理を前記所定時間内に開始させることができない場合、各被加工体を、連続して実施されることのないロットにそれぞれ割り当てて基板処理を行う請求項１５記載の基板処理方法。
JP2006271983A 2006-10-03 2006-10-03 基板処理装置および基板処理方法 Pending JP2008091698A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006271983A JP2008091698A (ja) 2006-10-03 2006-10-03 基板処理装置および基板処理方法
US11/902,235 US7559823B2 (en) 2006-10-03 2007-09-20 Substrate processing apparatus and substrate processing method
TW096135040A TW200822205A (en) 2006-10-03 2007-09-20 Substrate processing apparatus and substrate processing method
CNA2007101630624A CN101159230A (zh) 2006-10-03 2007-09-29 基板处理装置和基板处理方法
KR1020070099044A KR20080031123A (ko) 2006-10-03 2007-10-02 기판처리 장치 및 기판처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006271983A JP2008091698A (ja) 2006-10-03 2006-10-03 基板処理装置および基板処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008091698A true JP2008091698A (ja) 2008-04-17

Family

ID=39261661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006271983A Pending JP2008091698A (ja) 2006-10-03 2006-10-03 基板処理装置および基板処理方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7559823B2 (ja)
JP (1) JP2008091698A (ja)
KR (1) KR20080031123A (ja)
CN (1) CN101159230A (ja)
TW (1) TW200822205A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008133286A1 (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Ebara Corporation 研磨装置及びそのプログラム
JP2011137057A (ja) * 2009-12-25 2011-07-14 Nitto Denko Corp チップ保持用テープ、チップ状ワークの保持方法、チップ保持用テープを用いた半導体装置の製造方法、及び、チップ保持用テープの製造方法
JP2015090890A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 株式会社荏原製作所 基板処理装置
CN105619239A (zh) * 2016-02-26 2016-06-01 上海华力微电子有限公司 防刮伤化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法
WO2021054236A1 (ja) * 2019-09-18 2021-03-25 株式会社荏原製作所 機械学習装置、基板処理装置、学習済みモデル、機械学習方法、機械学習プログラム

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101958874B1 (ko) * 2008-06-04 2019-03-15 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법
US8989890B2 (en) * 2008-11-07 2015-03-24 Applied Materials, Inc. GST film thickness monitoring
JP5233621B2 (ja) * 2008-12-02 2013-07-10 旭硝子株式会社 磁気ディスク用ガラス基板及びその製造方法。
KR101065168B1 (ko) * 2009-09-09 2011-09-16 주식회사 아이매스 웨이퍼용 회전식 연마장치
JP5490639B2 (ja) * 2010-07-14 2014-05-14 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置および基板搬送方法
CN102485425B (zh) * 2010-12-03 2013-12-04 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械抛光的方法、用于化学机械抛光的清洗装置
US8944887B2 (en) * 2011-02-09 2015-02-03 Axus Technology, Llc Apparatus and method for surface grinding and edge trimming workpieces
US9530676B2 (en) * 2011-06-01 2016-12-27 Ebara Corporation Substrate processing apparatus, substrate transfer method and substrate transfer device
JP2013077341A (ja) * 2011-09-29 2013-04-25 Alphana Technology Co Ltd 回転機器の製造方法およびその製造方法により製造される回転機器
US10500693B2 (en) * 2012-04-05 2019-12-10 Texas Instruments Incorporated Run-to-run control for chemical mechanical planarization
CN103659569B (zh) * 2012-09-25 2016-06-15 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种化学机械研磨方法、模块及装置
CN102922400A (zh) * 2012-11-09 2013-02-13 昆山市大金机械设备厂 抛光装置
US10513006B2 (en) * 2013-02-04 2019-12-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. High throughput CMP platform
TWI636518B (zh) * 2013-04-23 2018-09-21 荏原製作所股份有限公司 基板處理裝置及處理基板之製造方法
JP6370084B2 (ja) * 2014-04-10 2018-08-08 株式会社荏原製作所 基板処理装置
CN105196161B (zh) * 2014-06-13 2018-11-16 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 研磨方法
CN105321845A (zh) * 2014-07-28 2016-02-10 Psk有限公司 基板处理装置及基板处理装置监控方法
CN104175211B (zh) * 2014-08-20 2016-08-24 上海华力微电子有限公司 一种防止化学机械研磨时微观刮伤的研磨方法
JP6486757B2 (ja) * 2015-04-23 2019-03-20 株式会社荏原製作所 基板処理装置
KR101723848B1 (ko) * 2015-12-30 2017-04-06 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법
JP6664986B2 (ja) * 2016-02-17 2020-03-13 株式会社ディスコ 加工装置
JP2017185589A (ja) * 2016-04-06 2017-10-12 株式会社荏原製作所 基板処理装置
CN108630575B (zh) * 2017-03-17 2022-08-09 铠侠股份有限公司 基板处理装置及基板处理方法
US11235466B2 (en) * 2018-04-23 2022-02-01 University Of Southern California Setup planning and parameter selection for robotic finishing
JP7054364B2 (ja) * 2018-05-18 2022-04-13 株式会社荏原製作所 基板処理装置
KR102493014B1 (ko) * 2018-07-03 2023-01-31 주식회사 케이씨텍 기판 연마 시스템
JP7170438B2 (ja) * 2018-07-03 2022-11-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び判定方法
JP7160725B2 (ja) * 2019-03-06 2022-10-25 株式会社荏原製作所 基板処理装置
JP7374710B2 (ja) * 2019-10-25 2023-11-07 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
CN111633531B (zh) * 2020-06-10 2022-03-04 华海清科股份有限公司 一种具有单腔清洗装置的减薄设备
US11437254B2 (en) * 2020-06-24 2022-09-06 Applied Materials, Inc. Sequencer time leaping execution
JP2022072570A (ja) * 2020-10-30 2022-05-17 株式会社荏原製作所 基板処理装置においてカセットからの基板の取り出しタイミングを決定する方法、装置、プログラム、および基板処理装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07201786A (ja) * 1994-01-05 1995-08-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体基板の研磨方法と研磨装置
JP2002166353A (ja) * 2000-11-29 2002-06-11 Toshiba Mach Co Ltd 研磨布寿命の自動検知方法及び平面研磨装置
JP2003318140A (ja) * 2002-04-26 2003-11-07 Applied Materials Inc 研磨方法及び装置
JP2004265906A (ja) * 2003-01-28 2004-09-24 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体ウエーハの製造方法
JP2005011977A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Ebara Corp 基板研磨装置および基板研磨方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000040679A (ja) * 1998-07-24 2000-02-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
US6358128B1 (en) * 1999-03-05 2002-03-19 Ebara Corporation Polishing apparatus
EP1080840A3 (en) * 1999-08-30 2004-01-02 Mitsubishi Materials Corporation Polishing apparatus, polishing method and method of conditioning polishing pad
KR100338777B1 (ko) 2000-07-22 2002-05-31 윤종용 화학 기계적 연마 이후의 구리층 부식을 방지하는 반도체장치 제조방법 및 이에 이용되는 화학 기계적 연마장치
US6736701B1 (en) * 2001-11-20 2004-05-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Eliminate broken line damage of copper after CMP
JP2005109094A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Trecenti Technologies Inc 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法
US20050159085A1 (en) * 2003-10-30 2005-07-21 Scott Brandon S. Method of chemically mechanically polishing substrates
US20050126588A1 (en) * 2003-11-04 2005-06-16 Carter Melvin K. Chemical mechanical polishing slurries and cleaners containing salicylic acid as a corrosion inhibitor
US7176119B2 (en) * 2004-09-20 2007-02-13 International Business Machines Corporation Method of fabricating copper damascene and dual damascene interconnect wiring
US7258599B2 (en) * 2005-09-15 2007-08-21 Fujitsu Limited Polishing machine, workpiece supporting table pad, polishing method and manufacturing method of semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07201786A (ja) * 1994-01-05 1995-08-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体基板の研磨方法と研磨装置
JP2002166353A (ja) * 2000-11-29 2002-06-11 Toshiba Mach Co Ltd 研磨布寿命の自動検知方法及び平面研磨装置
JP2003318140A (ja) * 2002-04-26 2003-11-07 Applied Materials Inc 研磨方法及び装置
JP2004265906A (ja) * 2003-01-28 2004-09-24 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体ウエーハの製造方法
JP2005011977A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Ebara Corp 基板研磨装置および基板研磨方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008133286A1 (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Ebara Corporation 研磨装置及びそのプログラム
JPWO2008133286A1 (ja) * 2007-04-20 2010-07-29 株式会社荏原製作所 研磨装置及びそのプログラム
US8206197B2 (en) 2007-04-20 2012-06-26 Ebara Corporation Polishing apparatus and program thereof
JP5023146B2 (ja) * 2007-04-20 2012-09-12 株式会社荏原製作所 研磨装置及びそのプログラム
KR101430053B1 (ko) 2007-04-20 2014-08-13 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마장치 및 그 프로그램
JP2011137057A (ja) * 2009-12-25 2011-07-14 Nitto Denko Corp チップ保持用テープ、チップ状ワークの保持方法、チップ保持用テープを用いた半導体装置の製造方法、及び、チップ保持用テープの製造方法
KR101749762B1 (ko) 2009-12-25 2017-06-21 닛토덴코 가부시키가이샤 칩 보유 지지용 테이프, 칩 형상 워크의 보유 지지 방법, 칩 보유 지지용 테이프를 사용한 반도체 장치의 제조 방법, 및 칩 보유 지지용 테이프의 제조 방법
JP2015090890A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 株式会社荏原製作所 基板処理装置
CN105619239A (zh) * 2016-02-26 2016-06-01 上海华力微电子有限公司 防刮伤化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法
WO2021054236A1 (ja) * 2019-09-18 2021-03-25 株式会社荏原製作所 機械学習装置、基板処理装置、学習済みモデル、機械学習方法、機械学習プログラム
JP2021048213A (ja) * 2019-09-18 2021-03-25 株式会社荏原製作所 機械学習装置、基板処理装置、学習済みモデル、機械学習方法、機械学習プログラム
JP7224265B2 (ja) 2019-09-18 2023-02-17 株式会社荏原製作所 機械学習装置、基板処理装置、学習済みモデル、機械学習方法、機械学習プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
US7559823B2 (en) 2009-07-14
US20080081540A1 (en) 2008-04-03
KR20080031123A (ko) 2008-04-08
CN101159230A (zh) 2008-04-09
TW200822205A (en) 2008-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008091698A (ja) 基板処理装置および基板処理方法
US10755934B2 (en) Systems and methods for chemical mechanical polish and clean
US6806193B2 (en) CMP in-situ conditioning with pad and retaining ring clean
US8257143B2 (en) Method and apparatus for polishing object
WO2014199845A1 (ja) 基板処理システム、基板処理方法及びコンピュータ記憶媒体
US6667238B1 (en) Polishing method and apparatus
CN101459124A (zh) 化学机械研磨方法及晶片清洗方法
US8858817B2 (en) Polishing apparatus and exception handling method thereof
KR102517204B1 (ko) 기판 연마 장치 및 기판 연마 방법
JP2001135605A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2007189196A (ja) 研磨パッド及び研磨装置
US7067015B2 (en) Modified clean chemistry and megasonic nozzle for removing backside CMP slurries
US20050218008A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
CN101352833B (zh) 铜化学机械研磨的方法
JP3821709B2 (ja) 無電解めっきの前処理方法
JP2010087338A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体製造装置
Zhang et al. CMP challenges for advanced technology nodes
Seo et al. Effects of various facility factors on chemical mechanical polishing process defects
JP2008515182A (ja) Ｃｍｐプロセスにおけるフレキシブル洗浄ステップ
JP3914084B2 (ja) 基板処理方法
JP4400096B2 (ja) スラリー供給装置、スラリーの供給方法
JP2000301455A (ja) 研磨装置のドレッシング方法
JP2006004993A (ja) Ｃｍｐ装置、ｃｍｐ研磨方法、半導体装置及びその製造方法
JP2003213438A (ja) めっき装置及びめっき方法
JP2007103834A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120328