JP4849311B2 - 研磨方法、この研磨方法を用いた半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面を平坦研磨する研磨方法に関する。また本発明は、この研磨方法を用いた半導体デバイス製造方法に関する。

従来、半導体ウエハ等の基板の表面を平坦化する研磨装置として、基板を保持する基板保持台と、この基板保持台に対向するように設置された研磨工具とを備え、これら基板保持台と研磨工具との双方を回転させた状態で研磨工具の研磨面（研磨パッド）を基板に押し付けるとともに、これら双方を接触面の面内方向に揺動させて基板を研磨する構成のものが知られている。また、このような機械的な研磨に加え、研磨パッドと基板との接触面に研磨液を供給して研磨液の化学的作用により基板表面の研磨を促進させるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing；化学的機械的研磨）装置も知られている（例えば、下記の特許文献参照）。

基板の表面研磨を行う目的は、基板の表面を全体として平坦なものにするとともに、基板表面の局所的な凹凸を均して（均一なものとして）基板表面を所望の形状にすること、すなわち平坦性と均一性とを同時に満たした基板を生成することにあり、そのためには、基板の回転速度、研磨工具の回転速度、基板と研磨工具との間の接触圧、基板に対する研磨工具の揺動速度等の研磨条件を最適なものに設定して研磨を行う必要がある。
特開２００１−６２７０６号公報 特開２００２−２１７１４１号公報

しかしながら、実際には平坦性と均一性とを同時に満たすような研磨条件を見つけることは困難であり、研磨条件を変化させて試行錯誤しながら研磨を進めることが多い。これは、例えば、十分な平坦性が得られるものとして設定した研磨条件で研磨を行っていたとしても、研磨の進行によって局所的な凹凸が現れた場合には、研磨条件をその凹凸を除去しうるものに変える必要が生じ、これによって所期の平坦性が得られなくなる場合があるからである。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、平坦性と均一性との双方を満たした基板を容易に生成することが可能な研磨方法を提供することを目的としている。また本発明は、このような研磨方法を用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的としている。

本発明者は上記問題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、基板保持台の温度を変化（昇降）させると研磨速度プロファイル（基板の半径方向に沿った研磨速度の分布）が変化することを見出し、本発明をなすに至った。すなわち本発明に係る研磨方法は、円盤状に形成された基板を基板保持台に保持し、基板保持台に対向させて設置した研磨工具を基板に接触させるとともに基板保持台及び研磨工具を基板の半径方向に相対移動させて基板の表面の研磨を行う研磨方法において、予め取得した、基板保持台の温度に対する基板の半径方向に沿った研磨速度の分布の依存性を示すデータに基づいて、基板の表面全体を平坦形状にし得る研磨速度の分布が得られるように基板保持台の温度を変化させて基板の表面の研磨を行うというものである。ここで、基板保持台の温度の調節は、基板保持台の内部に形成された液体流路に温度調節を施した液体を供給することによって行われることが好ましい。

また、本発明に係る半導体デバイス製造方法は、上記基板が半導体ウエハであり、上記本発明に係る研磨方法を用いて前記半導体ウエハの表面を平坦化する工程を有する。

本発明に係る研磨方法によれば、平坦性と均一性との双方を満たした基板を容易に生成することが可能である。

また、本発明に係る半導体デバイス製造方法によれば、製造される半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明に係る研磨方法の実施に適した研磨装置の一例としてのＣＭＰ装置１を示している。このＣＭＰ装置１において、研磨対象となる基板（例えば半導体ウエハ）５０を保持する円盤状の基板保持台４は、下方に延びた中空円筒状の支柱部４ａを有しており、この支柱部４ａは基台２の円筒形内周面２ａとの間に設けられた複数のベアリング３によって回転自在に支持されている。支柱部４ａは制御装置３０から作動制御される基板保持台作動機構２１（この基板保持台作動機構２１は図示しない電動モータ等を有して構成される）によって上下軸まわりに回転させることが可能であり、これにより基板保持台４を水平面内で回転させることが可能である。

基板保持台４の上方には下面に研磨パッド１１を有した研磨工具１０が配置されている。研磨工具１０は制御装置３０から作動制御される研磨工具作動機構２２（この研磨工具作動機構２２は図示しない電動モータ等を有して構成される）によって水平面内移動、上下方向移動、上下軸まわりの回転作動が可能である。研磨パッド１１はポリウレタン等を材料とするシート状の部材であり、粘着テープ等によって研磨工具１０の下面に着脱自在に取付けられる。このＣＭＰ装置１では図１に示すように、研磨パッド１１の直径は基板５０の直径よりも小さい寸法となっている。

基板保持台４の内部には、基板５０を基板保持台４の上面（以下、基板保持面５と称する）に吸着保持するための内部真空管路６が設けられている。この内部真空管路６は基板保持台４の内部を水平（基板保持面５に対して平行）かつ基板保持面５の中心部から放射状に延びるように設けられた複数の水平管路６ａと、各水平管路６ａから上方に延び、基板保持面５に開口するように設けられた複数の垂直管路６ｂと、基板保持台４の中心部を上下方向に延びて各水平管路６ａに連通する連通管路６ｃとからなっており、連通管路６ｃは支柱部４ａの内部空間内を上下方向に延びた外部真空管路７の一端部に接続されている。外部真空管路７の他端部は支柱部４ａの下部に設けられたロータリージョイント４ｂを介して基板保持台４の外部に延びており、基板保持台４の外部に設置された真空発生装置２３に繋がっている。これら内部真空管路６、外部真空管路７及び真空発生装置２３は基板５０を基板保持面５に吸着させる真空チャック機構を構成しており、制御装置３０より真空発生装置２３の作動制御を行い、外部真空管路７及び内部真空管路６を介して空気を吸引することにより、基板保持台４の基板保持面５に載置した基板５０を真空吸着により基板保持台４に固定保持することができる。

また、基板保持台４の内部には冷却水の通路である冷却液流路８が設けられている。この冷却液流路８は基板保持台４の中心近傍を上方に延びて設けられた冷却液供給路８ａと、この冷却液供給路８ａの上端部と繋がり、水平（基板保持面５に対して平行）かつ基板保持面５の半径方向外方に延びて設けられた冷却液拡散路８ｂと、この冷却液拡散路８ｂの半径方向外方端部から下方に延びた後、冷却液拡散路８ｂの下部を水平かつ基板保持面５の半径方向内方に延び、更に基板保持台４の中心近傍を下方に延びて設けられた冷却液戻り路８ｃとからなる。冷却液供給路８ａは支柱部４ａの内部空間内を上下方向に延びた外部供給路９ａの一端部に接続されており、冷却液戻り路８ｃは同じく支柱部４ａの内部空間内を上下方向に延びた外部戻り路９ｃの一端部に接続されている。これら外部供給路９ａ及び外部戻り路９ｃそれぞれの他端部はロータリージョイント４ｂを介して基板保持台４の外部に延びており、基板保持台４の外部に設置された冷却液供給装置２５に繋がっている。

冷却液拡散路８ｂは図２に示すように同心円状に設けられた複数の円形流路８ｐ₁，８ｐ₂，・・・，８ｐ₅とこれら円形流路８ｐ₁，８ｐ₂，・・・，８ｐ₅の隣接するもの同士を連通するように半径方向に延びて設けられた複数の連通流路８ｑ，８ｑ，・・・とからなっている。冷却液供給装置２５から外部供給路９ａ内に圧送供給された冷却液は基板保持台４の内部を延びた冷却液供給路８ａを通って基板保持台４の中心部に開口した冷却液流入口８ｓから冷却液拡散路８ｂ内に流入した後、基板保持台４の上下軸まわりの回転に伴う遠心力を受けて、半径方向外方に（最も外側の円形流路８ｐ₅に向かって）拡散するように流れる。そして、最も外側の円形流路８ｐ₅にまで流れ着いた冷却水は、この流路８ｐ₅中に開口した複数の冷却液流出口８ｔから冷却液戻り路８ｃ内に入り、外部戻り路９ｃから冷却液供給装置２５に戻される。

ここで、冷却液供給装置２５による冷却液の圧送供給制御は制御装置３０から行うことができるが、冷却液供給装置２５が圧送供給する冷却液の温度調節も制御装置３０から行うことができ、基板保持台４の温度を所望の温度に保持することが可能である。すなわちこのＣＭＰ装置１では、基板保持台４の内部に形成された冷却液流路８に温度調節を施した冷却液を供給することにより、基板保持台４の温度を（ひいては基板５０の温度を）所望に調節することが可能な構成になっている。

研磨工具１０の内部には上下方向に延びた研磨液供給路１２が設けられている（図１参照）。この研磨液供給路１２は研磨工具１０の外部に設けられた研磨液供給装置２４と図示しない管路によって繋がっており、制御装置３０より研磨液供給装置２４を作動させることにより、研磨液供給路１２を介して研磨液を研磨パッド１１の下面に供給することができるようになっている。

このようなＣＭＰ装置１において基板５０の表面を研磨するには、内部真空管路６、外部真空管路７及び真空発生装置２３からなる前述の真空チャック機構によって基板５０を基板保持台４の基板保持面５に吸着保持した後、制御装置３０から基板保持台作動機構２１の作動制御を行って基板保持台４を水平面内で回転させるとともに、同じく制御装置３０から研磨工具作動機構２２の作動制御を行って研磨工具１０を基板５０の上方に移動させ、上下軸回りに回転させる。そして、制御装置３０から冷却液供給装置２５の作動制御を行って冷却液流路８内に冷却液を供給し、基板保持台４の温度が所望の温度に保持されるようになったら、研磨工具１０を降下させて研磨パッド１１を基板５０の表面（被研磨面）５１に接触させるとともに、研磨工具１０を水平方向、すなわち研磨パッド１１と基板５０の表面５１との接触面に平行な方向に揺動させる。また、基板５０の研磨中には制御装置３０より研磨液供給装置２４の作動制御を行って、研磨工具１０内の研磨液供給路１２から研磨パッド１１の下面に（すなわち研磨パッド１１と基板５０との接触面に）研磨液が供給されるようにする。これにより基板５０の表面５１は平坦に研磨される。

基板５０の表面研磨を行う目的は、基板５０の表面５１を全体として平坦なものにするとともに、基板５０の表面の局所的な凹凸を均して（均一なものとして）基板５０の表面全体を所望の形状にすること、すなわち平坦性と均一性とを同時に満たした基板５０を生成することにある。そして、そのためには、基板５０の（基板保持台４の）回転速度、研磨工具１０の回転速度、基板５０と研磨工具１０との間の接触圧、基板５０に対する研磨工具１０の揺動速度等の研磨条件を最適なものに設定して研磨を行う必要があるが、本発明に係る研磨方法では、上記研磨条件に加えて、基板５０を保持する基板保持台４の温度も研磨条件としている。

後述の例に示すように、基板保持台４の温度を変化（昇降）させることによって研磨速度プロファイル（基板５０の半径方向に沿った研磨速度の分布）を変化させることができることから、予め、基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータを取得しておき、このデータに基づいて基板５０の表面全体を平坦形状にし得る研磨速度プロファイルが得られるように基板保持台４の温度を変化させて基板５０の表面の研磨を行うようにする。これにより基板５０の平坦性を容易に確保することが可能となる。研磨速度プロファイルは、基板５０の中央部における研磨速度をα、基板５０の周辺部における研磨速度をβとして研磨速度比γ＝α／βで表し、基板保持台４の温度と研磨速度比γとの対応表を予め作成しておくようにすることが好ましい。

ここで、研磨速度比γが１であるということは、基板５０の中心部における研磨速度αと基板５０の周辺部における研磨速度βとが等しいことを意味し、このような研磨速度比γ（＝１）で表面５１が平坦な基板５０を研磨すれば、その基板５０の表面５１は平坦形状を維持することになる（図３（Ａ）参照）。また、研磨速度比γが１よりも大きいということは、基板５０の中心部における研磨速度αが基板５０の周辺部における研磨速度βよりも大きいことを意味し、このような研磨速度比γ（＞１）で表面５１が平坦な基板５０を研磨すれば、その基板５０の表面５１は凹形状に変化し（図３（Ｂ）参照）、表面５１が凸形状の基板５０を研磨すれば、その基板５０の表面５１は平坦形状に近づくことになる。また、研磨速度比γが１よりも小さいということは、基板５０の周辺部における研磨速度βが基板５０の中心部における研磨速度αよりも大きいことを意味し、このような研磨速度比γ（＜１）で表面５１が平坦な基板５０を研磨すれば、その基板５０の表面５１は凸形状に変化し（図３（Ｃ）参照）、表面５１が凹形状の基板５０を研磨すれば、その基板５０の表面５１は平坦形状に近づくことになる。

次に、本発明に係る研磨方法について図４〜図７を参照して説明する。本発明に係る研磨方法では、始めに、上記した基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータを取得する（図４の研磨方法の手順を示すメインフローに示すステップＳ１）。このデータの取得は、メインフローにおけるサブルーチン（ステップＳ１）のフローである図５に示すように、先ず、基板５０（このステップＳ１で用いられる基板５０はデータ取得用の試料である）の表面形状を計測した後（ステップＳ１１）、基板保持台４の温度を一定に保持して基板５０の所定時間の研磨を行い（ステップＳ１２）、その後再び基板５０の表面形状を計測する（ステップＳ１３）。基板５０の表面形状の計測には、基板５０の表面にプローブを接触させてその凹凸形状を測定する接触型のものや、光を用いた非接触型のもの等を使用することができる。

ステップＳ１３が終了したら、その基板５０の研磨前後における表面形状の変化を算出し、研磨速度プロファイルを作成する（ステップＳ１４）。この研磨速度プロファイルの作成は、具体的には、基板５０の研磨前後における表面形状の変化に基づいて、基板５０の中央部における研磨速度αと基板５０の周辺部における研磨速度βとを算出し、その温度についての研磨速度比γ＝α／βを求めることによって行う。ステップＳ１４が終了したら、温度を変更して新たな研磨速度プロファイルを作成するか否かの判断を行う（ステップＳ１５）。ここで、新たな研磨速度プロファイルを作成するのであれば、基板５０を取替え、基板保持台４の設定温度を変更したうえで（ステップＳ１６）、ステップＳ１１に戻り、新たな研磨速度プロファイルを作成しないのであれば、既に得られた各温度についての研磨速度プロファイルをまとめて、基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータを作成して（ステップＳ１７）、ステップＳ１の処理を終了する。なお、このステップＳ１において重要なのは、ステップＳ１７において得られたデータが、基板保持台４の温度を上昇或いは下降させたときに、研磨速度比γが増大するのか減少するのかを十分に把握し得る内容を有していることである。

図６に示すグラフは、このステップＳ１において得られる基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータの一例を示すものである。ここに示す例では、基板保持台４の温度を２３℃（常温レベル）、３５℃（常温よりも高温）、１０℃（常温よりも低温）としており、基板保持台４を２３℃に調節（保持）した状態において、基板５０の表面５１の十分な平坦性が得られる研磨条件（γ＝１となる研磨条件）を設定し、３５℃、１０℃においてもその最適研磨条件を維持してデータを取得した。この例では、基板保持台４の温度が２３℃であるときの研磨速度は中心部と周辺部においてほぼ同じ（研磨速度比γ＝１）であるが、基板保持台４の温度を２３℃よりも低温の１０℃としたときの研磨速度は基板５０の中心部が周辺部よりも大きくなり（研磨速度比γ＞１）、基板保持台４の温度を２３℃よりも高温の３５℃としたときの研磨速度は基板５０の周辺部が中心部よりも大きくなっている（研磨速度比γ＜１）。これら３つのデータの取得に際し、研磨条件は基板保持台４の温度以外は共通としたので、研磨速度プロファイル（研磨速度比γ）の変化要因は基板保持台４の温度変化（昇降）のみである。また、図７の表は、図６に示すグラフから算出した研磨速度比γの値を上記２３℃、３５℃、１０℃の場合について書き出したものである。なお、ここで得られる各温度に対する研磨速度プロファイルは、基板保持台４の温度以外の研磨条件を変化させるとこれに伴って変化してしまう性質のものである。このためステップＳ１で得られるデータは、基板保持台４の温度の変化（昇降）に対して研磨速度比γが増大するのか減少するのかという傾向のみを示しているものと考えるべきである。上記例では、基板保持台４の温度を低下させると研磨速度比γは増大し、基板保持台４の温度を上昇させると研磨速度比γは減少する。

ステップＳ１において基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータが得られたら、研磨対象となる基板５０の表面形状を計測したうえで（ステップＳ２）、初期研磨条件の設定を行う（ステップＳ３）。ここでいう初期研磨条件とは、基板５０の研磨開始時点で設定する研磨条件のことであり、基板保持台４の温度以外の研磨条件については基板５０の均一性が十分となるように設定し、基板保持台４の温度については、任意の温度（例えば常温程度）を設定しておく。

初期研磨条件を設定したら、その設定した初期研磨条件を用いて基板５０の研磨を行う（ステップＳ４）。基板５０の研磨が或る程度進行したら一旦研磨を中断し、基板５０の表面形状の計測を行い（ステップＳ５）、基板５０の表面５１の均一性が十分なものとなっているか否かの判断を行う（ステップＳ６）。ここで、基板５０の均一性が十分なものとなっていると判断した場合には、続いて基板５０の表面５１の平坦性が十分なものとなっているか否かの判断を行う（ステップＳ７）。そして、基板５０の表面５１の平坦性が十分なものとなっていると判断した場合には、その基板５０の研磨工程を終了する。一方、ステップＳ７において基板５０の表面５１の平坦性が十分なものとなっていないと判断した場合には基板保持台４の温度を変更したうえで（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻って基板５０の研磨を再開する。また、上記ステップＳ６において基板５０の均一性が十分なものとなっていないと判断した場合には、基板保持台４の温度以外の研磨条件（基板５０の回転速度、研磨工具１０の回転速度、基板５０と研磨工具１０との間の接触圧、基板５０に対する研磨工具１０の揺動速度等の研磨条件）を変更したうえで（ステップＳ９）、基板５０の表面５１の平坦性が十分なものとなっているか否かの判断を行う（ステップＳ１０）。そして、基板５０の表面５１の平坦性が十分なものとなっていると判断した場合にはステップＳ４に戻って基板５０の研磨を再開し、基板５０の表面５１の平坦性が十分なものとなっていないと判断した場合には、更に基板保持台４の温度を変更したうえで（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻って基板５０の研磨を再開する。

ここで、上記ステップＳ８において行う基板保持台４の温度の設定は、ステップＳ１において取得した基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータを参照し、基板５０の表面全体を平坦形状にし得る研磨速度プロファイルが得られるように基板保持台４の温度を変化（昇降）させることによって行う。例えば、ステップＳ１において得られた基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータが、上述の例のように、基板保持台４の温度を低くすると研磨速度比γが大きくなり、基板保持台４の温度を高くすると研磨速度比γが小さくなるという傾向を示していた場合、繰返し行われたステップＳ５における基板５０の表面形状計測によって、基板５０の表面５１が全体的に平坦形状を維持している履歴が得られているのであれば、現在中心部の研磨速度αと周辺部の研磨速度βとはほぼ等しく、研磨速度比はγ＝１になっているということになるので、基板保持台４の温度は現在まま維持するようにする。これに対し、基板５０の表面５１の中心部が周辺部に比べて相対的に上昇してきている履歴が得られているのであれば、現在周辺部の研磨速度βは中心部の研磨速度αよりも高く、研磨速度比はγ＜１になっているということになるので、基板保持台４の温度を現在の温度よりも低下させて研磨速度比がγ＞１になるようにする。これにより基板５０の中心部は周辺部よりも大きい研磨速度で削られるようになるので、基板５０の表面を平坦形状に近づけることができる。また、これとは逆に、基板５０の表面５１の周辺部が中心部に比べて相対的に上昇してきている履歴が得られているのであれば、現在中心部の研磨速度αは周辺部の研磨速度βよりも高く研磨速度はγ＞１になっているということになるので、基板保持台４の温度を現在の温度よりも上昇させて研磨速度比がγ＜１になるようにする。これにより基板５０の周辺部は中心部よりも大きい研磨速度で削られるようになるので、基板５０の表面を平坦形状に近づけることができる。

このように本発明に係る研磨方法は、予め取得した、基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータに基づいて、基板５０の表面全体を平坦形状にし得る研磨速度プロファイルが得られるように基板保持台４の温度を変化させて基板５０の表面５１の研磨を行うというものである。ここで、基板保持台４の温度を変化させて基板５０の表面５１を平坦形状に近づけるようにした場合であっても、基板保持台４の温度変化は基板５０の表面５１における局所的な凹凸形状の変化には大きな影響を与えないので、基板５０の均一性の確保は基板保持台４の温度以外の研磨条件設定によって行い、基板５０の平坦性の確保は基板保持台４の温度による研磨条件設定によって行うことができ、平坦性と均一性との双方を満たした基板５０を容易に生成することが可能である。

ＩＣ（integrated circuit）の製造工程においてはシリコンウエハの表面に多くの配線パターンが形成されるが、その配線パターンの上に形成された酸化膜の凹凸形状はそのまま半導体ウエハ（基板５０に相当）の局所的な凹凸形状となって現れる。本発明に係る研磨方法はこのような半導体ウエハの表面研磨に最適であり、以下に、本発明に係る研磨方法を適用して性能のよい半導体デバイスを製造する方法（本発明に係る半導体デバイスの製造方法）について説明する。

図８は本発明の一実施形態に係る半導体デバイスの製造方法のプロセスを示すフローチャートである。半導体製造プロセスをスタートすると、まずステップＳ２００で次に挙げるステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切な処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。ここで、ステップＳ２０１は基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと称する）の表面を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶＤ等によりウエハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するＣＶＤ工程である。ステップＳ２０３はウエハに電極を蒸着等により形成する電極形成工程である。ステップＳ２０４はウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。

ＣＶＤ工程(Ｓ２０２)もしくは電極形成工程(Ｓ２０３)の後で、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５はＣＭＰ工程である。ＣＭＰ工程では本発明に係る上記研磨方法により、層間絶縁膜の平坦化や半導体デバイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研磨によるダマシン（damascene）の形成等が行われる。

ＣＭＰ工程(Ｓ２０５)もしくは酸化工程(Ｓ２０１)の後でステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６はフォトリソグラフィ工程である。この工程ではウエハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるウエハへの回路パターンの焼き付け、露光したウエハの現像が行われる。さらに、次のステップＳ２０７は現像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。

次に、ステップＳ２０８で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップＳ２００に戻り、先のステップを繰り返してウエハ上に回路パターンが形成される。ステップＳ２０８で全工程が完了したと判断されればエンドとなる。

このように本発明に係る半導体デバイス製造方法では、上記ＣＭＰ工程において本発明に係る研磨方法を用い、基板であるウエハを研磨するので、平坦性と均一性との双方が満たされたウエハが容易に生成される。このため、生成されたウエハから切り出せるチップ数が増大し、製造される半導体デバイスの歩留まりを向上させることができるので、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造することが可能となる。なお、上記半導体デバイス製造プロセス以外の半導体デバイス製造プロセスのＣＭＰ工程に上記本発明に係る研磨方法を用いても良い。また、本発明による半導体デバイス製造方法により製造された半導体デバイスは、高歩留まりで製造されるので低コストの半導体デバイスとなる。また、これらの半導体デバイスは平坦度の高いウエハをベースにしているので、配線の絶縁不良やショートなどの不具合の少ない、性能のよいデバイスとなる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、基板保持台４の温度の調節は、基板保持台４の内部に形成された冷却液流路８に温度調節を施した冷却液を供給することによって行っていたが、基板保持台４の温度の調節は基板保持台４にペルチェ素子を設ける構成やその他の方法（構成）によってもよい。しかし、上述の実施形態のように、温度調節を施した冷却液を供給して基板保持台４の温度の調節を行う方法は一般に行われている方法であるため別途専用の設備を設けることが不要であることと、基板保持台４の温度の調節が非常に容易であるので、その点において好ましいといえる。また、上述のような、液体流路（冷却液流路８）に温度調節を施した液体（冷却液）を供給する構成を採用する場合であっても、液体流路の構成や液体流路内において液体を流す方向等は上述の実施形態に示したものに限定されるわけではない。

また、上述の実施形態では、基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータを図５に示すフローに従って取得するようになっていたが、基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータの取得手順は図５に示したフローの手順に限定されるものではない。また、基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータが得られた後、その後に同じＣＭＰ装置１を用いて基板５０の研磨を行うようなときであって、以前に得られた基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータを利用できるのであれば、改めて図５に示すフローの手順を踏む必要がないのは勿論である。

また、本発明に係る研磨方法は、予め取得した、基板保持台４の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータに基づいて、基板５０の表面全体を平坦形状にし得る研磨速度プロファイルが得られるように基板保持台４の温度を変化させて基板５０の表面５１の研磨を行うようにしたものであり、この趣旨を逸脱しなければ、基板５０の研磨手順は図４に示すフローに限定されるものではない。

本発明に係る研磨方法の実施に適した研磨装置の一例であるＣＭＰ装置の簡略構成図である。 冷却液流路の構成を示す、図１における矢視II−IIから見た基板保持台の平面図である。 研磨速度比γに応じた基板の表面形状の変化を示す図であり、（Ａ）はγ＝１のとき、（Ｂ）はγ＞１のとき、（Ｃ）はγ＜１のときをそれぞれ示している。 本発明に係る研磨方法の手順を示すメインフローである。 図４に示すメインフローにおけるサブルーチン（ステップＳ１）のフローである。 基板保持台の温度変化に対する研磨速度プロファイルの変化を示すデータの一例を示すグラフである。 図６のグラフから算出した研磨速度比γの値を基板保持台の各温度について示した表である。 本発明に係る半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＣＭＰ装置
４ 基板保持台
７ 冷却液流路
１０ 研磨工具
１１ 研磨パッド
２５ 冷却液供給装置
５０ 基板
５１ 基板の表面

Claims (3)

1. 円盤状に形成された基板を基板保持台に保持し、前記基板保持台に対向させて設置した研磨工具を前記基板に接触させるとともに前記基板保持台及び前記研磨工具を前記基板の半径方向に相対移動させて前記基板の表面の研磨を行う研磨方法において、
   予め取得した、前記基板保持台の温度に対する前記基板の半径方向に沿った研磨速度の分布の依存性を示すデータに基づいて、前記基板の表面全体を平坦形状にし得る前記研磨速度の分布が得られるように前記基板保持台の温度を変化させて前記基板の表面の研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
2. 前記基板保持台の温度の調節は、前記基板保持台の内部に形成された流体流路に温度調節を施した液体を供給することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
3. 前記基板が半導体ウェハであり、請求項１又は２に記載の研磨方法を用いて前記半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有したことを特徴とする半導体デバイス製造方法。

Images