JP4950981B2 - 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は研磨方法及び研磨装置に関し、特に化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polising）によるウエーハ研磨方法及び研磨装置に関する。

近年、半導体技術の発展により、デザインルールの微細化、多層配線化が進み、またコスト低減を進める上においてウエーハの大口径化も進行してきている。このようなデザインルールの微細化により、リソグラフィー工程におけるステッパーの焦点深度が益々浅くなり、ウエーハ表面の微細な凹凸によって規定の配線幅が正確に得られなくなってきた。

このため、各配線層毎に表面の平坦化処理が行われるようになってきた。この平坦化処理には化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置が用いられている。これは微細砥粒と薬剤の混入したスラリをかけながら、平坦化するウエーハの表面を回転する研磨布に押付けて、化学的作用と機械的作用との複合作用でウエーハを研磨するもので、特にＣｕ配線やＷプラグ等の金属膜の平坦化に近年検討されるようになってきた。このＣｕ膜を除去するＣＭＰにおいて、研磨の除去効率の向上、及び表面粗さの低減などをねらいとして、研磨資料であるＣｕ膜付ウエーハと研磨定盤との間に電圧を印加することによって研磨する電解ＣＭＰ装置も提案されている。

しかし、このようなＣｕやＷ等の導電性の研磨対象膜を有するウエーハでは、表面状態が非常に活性であり、研磨時における表面の酸化が研磨に支障をきたしていた。特に電解研磨により例えばＣｕを選択的に研磨除去を行う場合、Ｃｕ表面の電気伝導率が研磨レートに大きく影響するが、Ｃｕ表面に酸化膜が形成されると電気伝導率が急激に落ち込み、印加電圧に見合った研磨レートを得ることができなくなる。これにより、安定した研磨レートを確保することが困難になっていた。

また、Ｃｕ表面が酸化した場合、酸化されない場合と比較して表面の硬度が変化し、機械的な強度が変化するため、研磨レートも変化していた。このように、金属膜の表面酸化によって、電気伝導率のみならず機械的な強度までが変化することから、電解作用を付加したＣＭＰ装置において、安定した研磨レートを確保することができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、研磨中にウエーハ表面が酸化されて電気伝導率及び機械的強度が変化し、それが研磨レートの変化につながることを防止する、電解研磨を付加した化学的機械研磨方法及びその装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スラリを供給しながら、表面に導電性膜が形成されたウェーハ表面を陽極とし、研磨定盤上面に取り付けられた研磨パッドを陰極として研磨ヘッドで保持した前記ウェーハを前記研磨パッドに押付け、前記ウェーハと前記研磨パッドとの間に電圧を印加して、電解作用により前記ウェーハ表面の導電性材料を電解溶出して除去しながら前記ウェーハを研磨して表面を平坦化する化学的機械研磨装置において、前記研磨ヘッドを覆うガス拡散防止壁と、前記ウェーハ表面に形成された金属膜の酸化を防止するためのガスを噴射する複数のノズルと、を備えており、前記ガス拡散防止壁は、前記研磨ヘッドに設けられており、前記複数のノズルから噴射される前記ガスが前記研磨パッドに押し付けられた前記ウェーハの外周から中心に向かい、かつ、前記ガス拡散防止壁の内側に供給されるように、前記ノズルから噴射される前記ガスの噴射方向に、前記研磨パッドに押し付けられた前記ウェーハの外周が位置し、かつ、前記複数のノズルが前記ウェーハ周囲に等間隔で配置されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、大気とは異なる組成の雰囲気中で電解研磨を行うので、ウエーハの表面が改変せず、安定した研磨レートの、電解研磨を付加した化学的機械研磨方法が得られる。また、研磨部のウエーハに向けて設けられたノズルから大気とは別組成のガスを供給するだけで、研磨部近傍の雰囲気を改変できる簡易な雰囲気改変手段を得ることができる。

請求項１の発明によれば、大気とは異なる組成の雰囲気中で電解研磨を行うので、ウェーハの表面が改変せず、安定した研磨レートの、電解研磨を付加した化学的機械研磨装置が得られる。また、請求項１の発明によれば、研磨部にガス拡散防止壁を設け、研磨部のウェーハに向けて設けられたノズルから大気とは別組成のガスを供給するだけで、研磨部近傍の雰囲気を改変できる簡易でガス消費量の少ない雰囲気改変手段を得ることができる。

請求項２に記載の発明は、スラリを供給しながら、表面に導電性膜が形成されたウェーハ表面を陽極とし、研磨定盤上面に取り付けられた研磨パッドを陰極として研磨ヘッドであって当該研磨ヘッドに設けられかつ当該研磨ヘッドを覆うガス拡散防止壁を備えた研磨ヘッドで保持した前記ウェーハを前記研磨パッドに押付け、前記ウェーハと前記研磨パッドとの間に電圧を印加して、電解作用により前記ウェーハ表面の導電性材料を電解溶出して除去しながら前記ウェーハを研磨して表面を平坦化する化学的機械研磨方法において、前記ウェーハの研磨中に、複数のノズルであって、当該ノズルから噴射されるガスが前記研磨パッドに押し付けられた前記ウェーハの外周から中心に向かい、かつ、前記ガス拡散防止壁の内側に供給されるように、前記ノズルから噴射される前記ガスの噴射方向に、前記研磨パッドに押し付けられた前記ウェーハの外周が位置し、かつ、前記ウェーハ周囲に等間隔で配置された複数のノズルから、前記ウェーハ表面に形成された金属膜の酸化を防止するためのガスを噴射することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、大気とは異なる組成の雰囲気中で電解研磨を行うので、ウエーハの表面が改変せず、安定した研磨レートの、電解研磨を付加した化学的機械研磨方法が得られる。また、研磨部のウエーハに向けて設けられたノズルから大気とは別組成のガスを供給するだけで、研磨部近傍の雰囲気を改変できる簡易な雰囲気改変手段を得ることができる。

請求項２の発明によれば、大気とは異なる組成の雰囲気中で電解研磨を行うので、ウェーハの表面が改変せず、安定した研磨レートの、電解研磨を付加した化学的機械研磨装置が得られる。また、請求項２の発明によれば、研磨部にガス拡散防止壁を設け、研磨部のウェーハに向けて設けられたノズルから大気とは別組成のガスを供給するだけで、研磨部近傍の雰囲気を改変できる簡易でガス消費量の少ない雰囲気改変手段を得ることができる。

以上説明したように本発明によれば、大気とは異なる組成の雰囲気中で電解研磨を行うので、ウエーハの表面に形成された金属膜の表面が改変せず、安定した研磨レートの、電解研磨を付加した化学的機械研磨方法及び研磨装置が得られる。

以下添付図面に従って本発明に係る化学的機械研磨方法及び化学的機械研磨装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚各図において、同一の部材については同一の番号又は記号を付している。

図１は、本発明に係る化学的機械研磨装置の一実施形態を示す平面図である。図１に示すように、本実施の形態の化学的機械研磨装置１０は、ウエーハ収納部２０、搬送手段１４、研磨部である研磨手段１６、１６、１６、洗浄・乾燥手段１８、膜厚測定手段２６、２８、及び図示しない装置制御部で構成されている。

ウエーハ収納部２０は、製品用ウエーハ収納部２０Ａ、ダミーウエーハ収納部２０Ｂ、第１モニターウエーハ収納部２０Ｃ、第２モニターウエーハ収納部２０Ｄとからなり、各収納部にはカセット２４に格納されたウエーハＷが収納される。製品用ウエーハ収納部２０Ａは２個並んで設けられている。また第１モニターウエーハ収納部２０Ｃはカセット２４の下段を使用し、同じカセット２４の上段は第２モニターウエーハ収納部２０Ｄになっている。

搬送手段１４は、インデックス用ロボット２２とトランスファーロボット３０及び搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂとから構成されている。インデックス用ロボット２２は、旋回自在かつ屈曲自在なアームを２本備えており、図１の矢印Ｙ方向に沿って移動自在に設けられている。このインデックス用ロボット２２は、各ウエーハ収納部に載置されたカセット２４から研磨対象のウェーハＷを取り出してウエーハ待機位置２６、２８に搬送するとともに、洗浄が終了したウェーハＷを洗浄・乾燥手段１８から受け取ってカセット２４に格納する。

トランスファーロボット３０は、屈曲自在かつ旋回自在なロード用アーム３０Ａとアンロード用アーム３０Ｂとを備えており、図１の矢印Ｘ方向に沿って移動自在に設けられている。ここで、ロード用アーム３０Ａは、研磨前のウェーハＷの搬送に使用され、その先端部に備えられた図示しないパッドで研磨前のウェーハＷをウエーハ待機位置２６、２８から受け取り、搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂに搬送する。

一方、アンロード用アーム３０Ｂは、研磨後のウェーハＷの搬送に用いられ、その先端に備えられた図示しないパッドで研磨後のウェーハＷを搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂから受け取り、洗浄・乾燥手段１８へと搬送する。

搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂは、どちらも図１の矢印Ｙ方向に沿って移動自在に設けられ、夫々受取り位置ＳA 、ＳB と受渡し位置ＴA 、ＴB の間を移動する。受取り位置ＳA 、ＳB でトランスファーロボット３０のロード用アーム３０Ａから研磨対象のウェーハＷを受取り、受渡し位置ＴA 、ＴB に移動して研磨ヘッド３８Ａ、３８Ｂに受け渡す。また研磨後のウェーハＷを受渡し位置ＴA 、ＴBで受取り、受取り位置ＳA 、ＳB に移動してトランスファーロボット３０のアンロード用アーム３０Ｂに受け渡す。

この搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂは夫々が別々の２個の受け台を持っており、この２個の受け台は研磨前のウエーハＷ用と研磨後のウエーハＷ用とに使い分けられる。洗浄・乾燥手段１８の隣にはアンロードカセット３２が設けられ、研磨後のウェーハを一時格納する場合に使用される。たとえば洗浄・乾燥手段１８の運転中止中に研磨後のウェーハＷがトランスファーロボット３０に搬送されて一時格納される。

研磨手段１６、１６、１６は、ウェーハの研磨を行い、図１に示すように、研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、研磨ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、スラリ供給ノズル３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ及びキャリア洗浄ユニット４０Ａ、４０Ｂを備えている。研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、円盤状に形成されており、３台が並列して配置されている。各研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの上面には、それぞれ研磨パッドが貼付されており、この研磨パッド上にスラリ供給ノズル３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃからスラリが供給される。

ここで、この３つの研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃのうち左右の研磨定盤３４Ａ、３４Ｂは第１の研磨対象膜（例えばＣｕ膜）の研磨に用いられ、中央の研磨定盤３４Ｃは第２の研磨対象膜（例えばТａ膜）の研磨に用いられる。両者の研磨においては、供給するスラリの種類、研磨ヘッドの回転数や研磨定盤の回転数、また、研磨ヘッドの押付力や研磨パッドの材質等が変更されている。

なお、この研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの近傍には、それぞれドレッシング装置３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃが設けられている。ドレッシング装置３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは、旋回自在なアームを備えており、このアームの先端に設けられたドレッサによって研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ上の研磨パッドをドレッシングする。

研磨ヘッドは３８Ａ、３８Ｂと２台設置されており、それぞれ図１の矢印Ｘ方向に沿って移動自在に設けられている。

図２は、研磨部である研磨手段１６の拡大側断面図である。図２に基いて研磨手段１６の詳細について更に説明する。研磨手段１６は、研磨定盤３４Ａ、研磨定盤３４Ａの上面に貼られた研磨パッド３４ａ、研磨ヘッド３８Ａ、ウエーハＷと研磨パッド３４ａとの間に電圧を印加する電圧印加手段としての直流電源１１、研磨パッド３４ａにスラリ３７Ｓを供給するスラリ供給ノズル３７Ａ、研磨ヘッド３８Ａのウエーハ保持面及び研磨パッド３４ａの裏面に貼られた導電性フィルム１１Ａ等から成っている。

研磨定盤３４Ａは、図示しないモータによって回転される。また、研磨ヘッド３８Ａも図示しないモータによって回転されるとともに、下方に押圧されてウエーハＷを研磨パッド３４ａに押付けるようになっている。また、研磨パッド３４ａには無数の小さな孔３４ｂが形成され、スラリ３７Ｓが孔３４ｂ内に染み込んでいる。

直流電源１１は、その陽極側が研磨ヘッド３８Ａのウエーハ保持面に貼られた導電性フィルム１１Ａに接続され、陰極側が研磨パッド３４ａの裏面に貼られた導電性フィルム１１Ａに接続されて、ウエーハＷと研磨パッド３４ａの裏面との間に電位差を発生させている。

この研磨手段１６は、図２に示すように、雰囲気改変手段１２によって大気と異なる組成の雰囲気に覆われている。この雰囲気改変手段１２は、研磨手段１６を密閉収容するチャンバ１３と、チャンバ１３内の気体を吸引して大気に開放する真空ポンプ（吸引手段）１５、チャンバ１３内に大気と異なる組成のガスを供給するガスボンベ１７、１７等から構成されている。真空ポンプ１５のチャンバ１３側及び大気開放側には夫々バルブ１９が設けられている。また、ガスボンベ１７、１７にもバルブ１９が設けられて、どちらも装置制御部によってその開閉が制御される。

ガスボンベ１７、１７には、Ｎ2 ガスボンベやＡr ガスボンベが用いられ、チャンバ１３内は酸素が極度に少ない雰囲気で充満されている。このため、ウエーハＷの表面に形成された金属膜が酸化するのを防止している。

研磨手段１６は以上のように構成され、研磨ヘッド３８Ａで保持したウェーハＷを研磨定盤３４Ａ上の研磨パッド３４ａに押し付けて、研磨定盤３４Ａと研磨ヘッド３８Ａとをそれぞれ回転させながら、研磨パッド３４ａ上にスラリ３７Ｓを供給することにより、ウェーハＷが化学的機械研磨される。それと同時に直流電源１１から、ウエーハＷの裏面から側面を経由して表面エッジ付近に接触している導電性フィルム１１Ａを通してプラスの電位が付与され、研磨パッド３４ａの裏面に貼られた導電性フィルム１１Ａにはマイナス電位が付与されるので、ウエーハ表面の金属膜が電解研磨される。他方側の研磨ヘッド３８Ｂも同様に構成される。

図１に示すように、研磨定盤３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの間にはキャリア洗浄ユニット４０Ａ、４０Ｂが２台設置されており、それぞれ搬送ユニット３６Ａ、３６Ｂの所定の受渡位置ＴA 、ＴB に配置されている。このキャリア洗浄ユニット４０Ａ、４０Ｂは、研磨終了後の研磨ヘッド３８Ａ、３８Ｂのキャリアを洗浄する。

洗浄・乾燥手段１８は、研磨が終了したウェーハＷを洗浄する。この洗浄・乾燥手段１８は、洗浄装置６８Ａと乾燥装置６８Ｂとを備えている。洗浄装置６８Ａは３個の洗浄槽を有し、アルカリ洗浄、酸洗浄、及びリンスに用いられる。研磨手段１６、１６、１６で研磨されたウェーハＷは、トランスファーロボット３０によって洗浄・乾燥手段１８へと搬送され、この洗浄・乾燥手段１８の洗浄装置６８Ａで酸洗浄、アルカリ洗浄及びリンスされた後、乾燥装置６８Ｂで乾燥される。乾燥されたウェーハＷは、搬送手段１４のインデックス用ロボット２２によって乾燥装置６８Ｂから取り出され、ウエーハ収納部２０にセットされたカセット２４の所定の位置に格納される。

本発明に係る電解研磨を付与した化学的機械研磨装置１０は以上のように構成されているので、Ｃｕ配線やＡｌ配線等の金属膜が形成されたウエーハＷの平坦加工において、金属膜の酸化が抑制されるので効率のよい安定した平坦加工が行われる。

以上のように構成された化学的機械研磨装置１０は、次のようにウェーハＷを処理する。図３は、化学的機械研磨装置１０内のウエーハＷの流れを示している。

図１、図２、及び図３に示すように、先ず、カセット２４に格納されたウェーハＷがインデックス用ロボット２２によって取り出され、膜厚測定手段２６に搬送される。そして、この膜厚測定手段２６でセンタリングと必要に応じて膜厚測定が行われる。センタリングされたウェーハＷはトランスファーロボット３０のロード用アーム３０Ａによって膜厚測定手段２６から取り出され、搬送ユニット３６Ａへと搬送される。搬送ユニット３６Ａでは、あらかじめロード用受け台が所定の受取位置ＳA に待機しており、この受取位置ＳA に位置したロード用受け台にロード用アーム３０ＡからウェーハＷが受け渡される。ウェーハＷが受け渡されたロード用受け台は、前進して所定の受渡位置ＴA へと移動する。この受渡位置ＴA の上方には、あらかじめ研磨ヘッド３８Ａが待機しており、この研磨ヘッド３８Ａにロード用受け台からウェーハＷが受け渡される。

ウエーハＷが受け渡されると、研磨手段１６を収容したチャンバ１３に接続された真空ポンプ１５が稼動すると共に、真空ポンプ１５のバルブ１９、１９を開き、チャンバ１３内の大気を吸引してチャンバ１３外に排出する。それと共に、ガスボンベ１７、１７のバルブ１９を開き、チャンバ１３内にＮ2 とＡｒの混合ガスをチャンバ１３内に供給し、所定時間後にバルブ１９を閉じ、真空ポンプ１５を停止する。

ウェーハＷを受取った研磨ヘッド３８Ａは、そのウェーハＷを導電性フィルム１１Ａを介して吸着保持して、所定の研磨位置ＰA へと移動する。そして、その位置で吸着を解除して、ウェーハＷを研磨パッド３４ａ上に載置してウェーハＷを研磨する。研磨は、ウェーハＷを研磨ヘッド３８Ａで研磨パッド３４ａに押し付けながら、研磨定盤３４Ａと研磨ヘッド３８Ａの双方を回転させ、その回転する研磨パッド３４ａ上にスラリ供給ノズル３７Ａからスラリ３７Ｓを供給する。それと同時に直流電源１１により、電解研磨が開始される。

研磨パッド３４ａの裏面は導電性フィルム１１Ａを介して直流電源１１の陰極に接続されている。一方ウエーハＷは、表面エッジ付近と導通する導電性フィルム１１Ａを介して直流電源１１の陽極に接続されている。このため、ウエーハ表面と研磨パッド３４ａの裏面との間に電位差が生じる。また、研磨パッド３４ａの無数の孔３４ｂにはスラリ３７Ｓが染み込んでおり、スラリ３７Ｓは多くのイオンを含む導電性液体であるので、この電位差によって陽極であるウエーハ表面から電解溶出が起こる。この電解溶出による除去作用と、スラリ３７Ｓの化学成分による化学的な除去作用、及びスラリ３７Ｓに含まれている研磨砥粒による機械的な除去作用とが同時に進行し、ウエーハＷの表面の第１の研磨対象膜（例えばＣｕ膜）が研磨される。

研磨終了後のウェーハＷは、再び吸着保持されて研磨定盤３４Ａ上から回収される。この後、第２の研磨対象膜（例えばТａ膜）を研磨する場合には、研磨ヘッド３８Ａは、そのまま中央の研磨定盤３４Ｃ上の研磨位置ＰC へと移動する。そして、その中央の研磨定盤３４Ｃで研磨特性を変えて第２の研磨対象膜の研磨を行う。この時も、酸素の極力少ない雰囲気で研磨される。一方、第１の研磨対象膜だけで研磨を終える場合は、研磨ヘッド３８Ａは所定の受渡位置ＴA に移動する。そして、その受渡位置ＴA にあらかじめ位置した搬送ユニット３６Ａのアンロード受け台にウェーハＷを受け渡す。

なお、中央の研磨定盤３４Ｃで第２の研磨対象膜の研磨を行った場合も、研磨終了後は、研磨ヘッド３８Ａが研磨位置ＰC から受渡位置ＴA へと移動してアンロード受け台にウェーハＷを受け渡す。

受渡位置ＴA で研磨後のウェーハＷが受け渡された搬送ユニット３６Ａのアンロード受け台は、後退して所定の受取位置ＳA へと移動する。そして、この受取位置ＳA に位置したアンロード受け台からトランスファーロボット３０のアンロード用アーム３０ＢによってウェーハＷが取り出され、洗浄・乾燥手段１８へと搬送される。

洗浄・乾燥手段１８に搬送されたウェーハＷは、洗浄装置６８Ａで酸洗浄、アルカリ洗浄及びリンスされたのち、乾燥装置６８Ｂで乾燥される。そして、乾燥装置６８Ｂで乾燥されたウェーハＷは、搬送手段１４のインデックス用ロボット２２によって乾燥装置６８Ｂから取り出され、必要に応じて膜厚測定手段２６に搬送され、膜厚が測定された後再びインデックス用ロボット２２によってウエーハ収納部２０にセットされたカセット２４の所定の位置に格納される。以上一連の工程を経て一枚のウェーハＷの研磨が終了する。

図４は、前述の実施形態のチャンバ１３にロードロック室５０を接続させた実施形態を表わす側断面図である。図４に示すように、チャンバ１３にはロードロック室５０を介してウエーハＷを搬入、搬出するようになっている。ロードロック室５０は、ゲートシャッタ５１を介してチャンバ１３に接続されている。このロードロック室５０にも真空ポンプ１５が接続され、ガスボンベ１７、１７も接続されている。また、ウエーハＷを搬送する移送ロボット５２がロードロック室５０の内部に設けられている。

ウエーハＷをチャンバ１３内に搬送する場合は、先ずロードロック室５０の図示しない扉が開き、ウエーハＷが移送ロボットに載置され、扉が閉じる。次に真空ポンプ１５が稼動し、ロードロック室５０側のバルブ１９が開きロードロック室５０内のガスを排出すると共に、ガスボンベ１７、１７のバルブを開いてガスを供給し、所定時間後両バルブを閉じる。これでロードロック室５０内は酸素のないガスで充満される。次にゲートシャッタ５１が開き、移送ロボット５２によってウエーハＷがチャンバ１３内に搬送される。この後移送ロボット５２がロードロック室５０に戻り、ゲートシャッタ５１が閉じる。このようにチャンバ１３内に大気を流入させずにウエーハＷの搬入、搬出を行うことができる。

図５は、簡易型の雰囲気改変手段１２の実施形態を示している。図５（ａ）は側断面図を、図５（ｂ）は平面図を表わしている。図５に示すように、この簡易型の雰囲気改変手段１２では、研磨ヘッド３８Ａの外周に近接して８本のノズル１２Ａ、１２Ａ、…が設けられている。これらのノズル１２Ａ、１２Ａ、…は図示しないガスボンベに接続され、例えばＮ2 ガスが加工中のウエーハＷに向けて噴射され、ウエーハＷの周囲を酸素の少ない雰囲気に保つ。尚、その他の図２に示した実施形態と共通する部分の説明は省略する。この図５に示す実施形態によれば、簡単な構成で加工部の雰囲気を改変することができる。

図６は、図５で示した実施形態の変形例を示す側断面図である。図６の変形例では、研磨ヘッド３８Ａの外周を上部からガス拡散防止壁１２Ｂが研磨ヘッド３８Ａを覆うように設けられている。その他の図５と同じ部分の説明は省略する。この図６に示す変形例によれば、ウエーハＷに向けて噴射するガスの量が少なくて済み、経済的である。

以上に説明した本発明における実施の形態では、研磨部の雰囲気を大気と異なる組成のガス（例えばＮ2 ガスやＡｒガス）に改変したが、これに限らず、酸素含有量の少ない空気を供給してもよく、あるいは減圧状態としてもよい。

本発明の実施の形態に係る化学的機械研磨装置の全体平面図 本発明の実施の形態に係る化学的機械研磨装置の研磨手段を表わす断面図 化学的機械研磨装置のウエーハの流れ説明する平面図 別の実施形態を説明する断面図 簡易型の雰囲気改変手段を説明する断面図 簡易型の雰囲気改変手段の変形例を説明する断面図

符号の説明

Ｗ…ウエーハ、１０…化学的機械研磨装置、１１…直流電源（電圧印加手段）、１２…雰囲気改変手段、１２Ａ…ノズル、１２Ｂ…ガス拡散防止壁、１３…チャンバ、１５…真空ポンプ（吸引手段）、１６…研磨手段（研磨部）、１７…ガスボンベ（ガス供給手段）、３４ａ…研磨パッド、３７Ｓ…スラリ、３８Ａ…研磨ヘッド、５０…ロードロック室

Claims (2)

1. スラリを供給しながら、表面に導電性膜が形成されたウェーハ表面を陽極とし、研磨定盤上面に取り付けられた研磨パッドを陰極として研磨ヘッドで保持した前記ウェーハを前記研磨パッドに押付け、前記ウェーハと前記研磨パッドとの間に電圧を印加して、電解作用により前記ウェーハ表面の導電性材料を電解溶出して除去しながら前記ウェーハを研磨して表面を平坦化する化学的機械研磨装置において、
   前記研磨ヘッドを覆うガス拡散防止壁と、
   前記ウェーハ表面に形成された金属膜の酸化を防止するためのガスを噴射する複数のノズルと、を備えており、
   前記ガス拡散防止壁は、前記研磨ヘッドに設けられており、
   前記複数のノズルから噴射される前記ガスが前記研磨パッドに押し付けられた前記ウェーハの外周から中心に向かい、かつ、前記ガス拡散防止壁の内側に供給されるように、前記ノズルから噴射される前記ガスの噴射方向に、前記研磨パッドに押し付けられた前記ウェーハの外周が位置し、かつ、前記複数のノズルが前記ウェーハ周囲に等間隔で配置されていることを特徴とする化学的機械研磨装置。
2. スラリを供給しながら、表面に導電性膜が形成されたウェーハ表面を陽極とし、研磨定盤上面に取り付けられた研磨パッドを陰極として研磨ヘッドであって当該研磨ヘッドに設けられかつ当該研磨ヘッドを覆うガス拡散防止壁を備えた研磨ヘッドで保持した前記ウェーハを前記研磨パッドに押付け、前記ウェーハと前記研磨パッドとの間に電圧を印加して、電解作用により前記ウェーハ表面の導電性材料を電解溶出して除去しながら前記ウェーハを研磨して表面を平坦化する化学的機械研磨方法において、
   前記ウェーハの研磨中に、複数のノズルであって、当該ノズルから噴射されるガスが前記研磨パッドに押し付けられた前記ウェーハの外周から中心に向かい、かつ、前記ガス拡散防止壁の内側に供給されるように、前記ノズルから噴射される前記ガスの噴射方向に、前記研磨パッドに押し付けられた前記ウェーハの外周が位置し、かつ、前記ウェーハ周囲に等間隔で配置された複数のノズルから、前記ウェーハ表面に形成された金属膜の酸化を防止するためのガスを噴射することを特徴とする化学的機械研磨方法。