TW201403697A - 研磨方法 - Google Patents

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Katsuhide Watanabe
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Abstract

【課題】本發明提供一種可提高晶圓等基板之研磨性能及研磨終點檢測精度，可進一步提高生產性之研磨方法。【解決手段】本發明之研磨方法包含：第一研磨工序，其係藉由使晶圓滑接於第一研磨台上之研磨墊，而研磨金屬膜107至其厚度達到指定之目標值；第二研磨工序，其係藉由使晶圓滑接於第二研磨台上之研磨墊，而研磨金屬膜107至導電膜106露出；第三研磨工序，其係藉由使晶圓滑接於第三研磨台上之研磨墊，而至少研磨導電膜106；及第四研磨工序，其係藉由使晶圓滑接於第四研磨台上之研磨墊，而至少研磨絕緣膜103。

Description

研磨方法
本發明係關於一種晶圓之研磨方法，特別是關於使用複數個研磨台來研磨晶圓之方法。
預期未來半導體設備將更加微細化。為了實現此種微細構造，對於CMP裝置為代表之研磨裝置要求更精密之處理控制及更高度之研磨性能。具體而言，係要求更正確之殘留膜控制(亦即研磨終點檢測精度)及更為改善之研磨結果(瑕疵少及平坦之被研磨面)。此外，也要求更高之生產性(Through put)。
預期在不久的將來，晶圓尺寸將從現在為主流之直徑300mm者轉移到直徑450mm者。因為450mm之晶圓的面積大，若研磨時間加長，可能因研磨溫度上升或副生成物堆積在研磨墊上等而造成研磨性能降低。因此，用於研磨450mm晶圓之研磨裝置，其研磨性能及生產性均需滿足嚴格之要求。
現在之研磨裝置為了提高研磨精度，係進行稱為「再加工(Rework)」的再研磨。該再研磨係將經研磨裝置所研磨之晶圓搬入外部之膜厚測定裝置，以膜厚測定裝置測定研磨後之晶圓膜厚，為了消除測定之膜厚與目標膜厚的差分，而再度研磨晶圓之工序。此種再研磨雖可有效實現正確之膜厚，不過會造成生產性降低。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2010-50436號公報
本發明係為了解決上述問題而形成者，其目的為提供一種可提高晶圓等基板之研磨性能及研磨終點檢測精度，可進一步提高生產性之研磨方法。
為了達成上述目的，本發明一種樣態之研磨方法，係研磨具有絕緣膜、形成於該絕緣膜上之導電膜、及形成於該導電膜上之金屬膜的基板之方法，其特徵為包含：第一研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第一研磨台上之研磨墊，而研磨前述金屬膜；第二研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第二研磨台上之研磨墊，而研磨前述金屬膜至前述導電膜露出；第三研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第三研磨台上之研磨墊，而至少研磨前述導電膜；及第四研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第四研磨台上之研磨墊，而至少研磨前述絕緣膜。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第一研磨工序之前及/或後進行的第一準備工序之時間與前述第一研磨工序之研磨時間相加的第一處理時間，係與在前述第二研磨工序之前及/或後進行的第二準備工序之時間與前述第二研磨工序之研磨時間相加的第二處理時間相同。
如申請專利範圍第2項之方法，本發明適合之樣態的特徵 為：前述第一準備工序及前述第二準備工序分別包含前述基板之搬送工序、前述研磨墊之修整工序、及在前述研磨墊上供給水並研磨前述基板之水研磨工序中的至少1個。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第三研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第三研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述導電膜至其厚度達到指定之目標值的工序；前述第四研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第四研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述導電膜至前述絕緣膜露出，進一步研磨前述絕緣膜至其厚度達到指定之目標值的工序。
本發明適合之樣態的特徵為：以指定之研磨時間程度進行前述第三研磨工序，並以指定之研磨時間程度進行前述第四研磨工序。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第三研磨工序之前述指定的研磨時間，與前述第四研磨工序之前述指定的研磨時間相同。
本發明適合之樣態的特徵為：使用設於前述第三研磨台及/或前述第四研磨台內之膜厚感測器，檢測前述第三研磨工序及前述第四研磨工序中至少1個研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：依據來自設置於前述第三研磨台內之渦電流式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：依據來自設置於前述第四研磨台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第四研磨工序之研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第三研磨工序之前及/或後進行的第三準備工序時間與前述第三研磨工序之研磨時間相加的第三 處理時間，與在前述第四研磨工序之前及/或後進行的第四準備工序時間與前述第四研磨工序之研磨時間相加的第四處理時間相同。
本發明適合之樣態的特徵為：係以前述第三處理時間與前述第四處理時間相同之方式，調整前述導電膜之厚度的前述指定目標值。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第三準備工序及前述第四準備工序分別包含前述基板之搬送工序、前述研磨墊之修整工序、及在前述研磨墊上供給水並研磨前述基板之水研磨工序中的至少1個。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第三研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第三研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述導電膜至前述絕緣膜露出的工序；前述第四研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第四研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述絕緣膜至其厚度達到指定之目標值的工序。
本發明適合之樣態的特徵為：將前述導電膜之研磨率提高，前述絕緣膜之研磨率降低的研磨液供給至前述第三研磨台上之前述研磨墊，而進行前述第三研磨工序。
本發明適合之樣態的特徵為：使用設置於前述第三研磨台及/或前述第四研磨台內之膜厚感測器，檢測前述第三研磨工序及前述第四研磨工序中之至少1個研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：依據來自設置於前述第三研磨台內之渦電流式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：依據來自設置於前述第四研磨 台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第四研磨工序之研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：從旋轉前述第三研磨台之台馬達的轉矩電流之變化，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第四研磨工序之前，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的水研磨工序，進行前述水研磨工序時，取得前述絕緣膜之初期膜厚信號，從前述初期膜厚信號生成初期膜厚指標值，從前述初期膜厚指標值與前述絕緣膜之厚度的前述指定目標值算出前述絕緣膜之目標除去量，在前述絕緣膜之除去量達到前述目標除去量的時刻，結束前述第四研磨工序。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第四研磨工序之前，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的第一水研磨工序，進行前述第一水研磨工序時，藉由設置於前述第四研磨台內之光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之初期膜厚信號，前述第四研磨工序後，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的第二水研磨工序，進行前述第二水研磨工序時，藉由前述光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之終點膜厚信號，從前述初期膜厚信號與前述終點膜厚信號之差分算出前述絕緣膜之除去量，從前述算出之除去量、前述絕緣膜之初期膜厚、及前述絕緣膜之厚度的前述指定目標值，決定前述絕緣膜之厚度是否達到前述指定之目標值。
本發明適合之樣態的特徵為：進一步包含在前述絕緣膜之厚度未達到前述指定之目標值情況下，算出用於達成前述指定之目標值的追加研磨時間，在前述研磨墊上供給研磨液，並以前述追加研磨時間程度再 度研磨前述基板之工序。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第四研磨工序之前，藉由設置於前述第四研磨台旁之光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之初期膜厚信號，在前述第四研磨工序之後，藉由前述光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之終點膜厚信號，從前述初期膜厚信號與前述終點膜厚信號之差分算出前述絕緣膜之除去量，從前述算出之除去量、前述絕緣膜之初期膜厚、及前述絕緣膜之厚度的前述指定目標值，決定前述絕緣膜之厚度是否達到前述指定之目標值。
本發明適合之樣態的特徵為：進一步包含在前述絕緣膜之厚度未達到前述指定之目標值情況下，算出用於達成前述指定之目標值的追加研磨時間，藉由使前述基板再度滑接於前述第四研磨台上之前述研磨墊，而以前述追加研磨時間程度再度研磨前述基板之工序。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第四研磨工序之前，藉由設置於前述第四研磨台旁之第一光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之初期膜厚信號，在前述第四研磨工序之後，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的水研磨工序，進行前述水研磨工序時，藉由設置於前述第四研磨台內之第二光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之終點膜厚信號，從前述初期膜厚信號與前述終點膜厚信號之差分算出前述絕緣膜之除去量，從前述算出之除去量、前述絕緣膜之初期膜厚、及前述絕緣膜之厚度的前述指定目標值，決定前述絕緣膜之厚度是否達到前述指定之目標值。
本發明適合之樣態的特徵為：進一步包含在前述絕緣膜之厚 度未達到前述指定之目標值情況下，算出用於達成前述指定之目標值的追加研磨時間，在前述研磨墊上供給研磨液，並以前述追加研磨時間程度再度研磨前述基板之工序。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第三研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第三研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述導電膜至前述絕緣膜露出，進一步研磨前述絕緣膜至其厚度達到指定之第一目標值的工序，前述第四研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第四研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述絕緣膜至其厚度達到指定之第二目標值。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第四研磨工序之前，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的水研磨工序，進行前述水研磨工序時，取得研磨前之前述絕緣膜的膜厚信號，從前述取得之膜厚信號生成膜厚指標值，從前述生成之膜厚指標值與前述絕緣膜之厚度的前述指定之第二目標值算出前述絕緣膜之目標除去量，並算出用於達成前述目標除去量之研磨時間，以前述算出之研磨時間程度進行前述第四研磨工序。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第四研磨工序之前，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的水研磨工序，進行前述水研磨工序時，取得研磨前之前述絕緣膜的膜厚信號，從前述取得之膜厚信號生成膜厚指標值，從前述生成之膜厚指標值與前述絕緣膜之厚度的前述指定之第二目標值算出前述絕緣膜之目標除去量，在前述第四研磨工序中前述絕緣膜之除去量達到前述目標除去量的時刻，結束前述第四研磨工序。
本發明適合之樣態的特徵為：以指定之研磨時間程度進行前述第三研磨工序，並以指定之研磨時間程度進行前述第四研磨工序。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第三研磨工序之前述指定的研磨時間，與前述第四研磨工序之前述指定的研磨時間相同。
本發明適合之樣態的特徵為：使用設置於前述第三研磨台及/或前述第四研磨台內之膜厚感測器，檢測前述第三研磨工序及前述第四研磨工序中至少1個研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第三研磨工序，依據來自設置於前述第三研磨台內之渦電流式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述絕緣膜露出之點。
本發明適合之樣態的特徵為：依據來自設置於前述第三研磨台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：在前述第三研磨工序，依據來自設置於前述第三研磨台內之渦電流式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述絕緣膜露出之點，進一步依據來自設置於前述第三研磨台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
本發明適合之樣態的特徵為：依據來自設置於前述第四研磨台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第四研磨工序之研磨終點。
本發明其他樣態之研磨方法，係研磨具有絕緣膜、形成於該絕緣膜上之導電膜、及形成於該導電膜上之金屬膜的基板之方法，其特徵為包含：第一研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第一研磨台上之研磨墊，而研磨前述金屬膜至其厚度達到指定之目標值；及第二研磨工序，其 係藉由使前述基板滑接於第二研磨台上之研磨墊，而研磨前述金屬膜至前述導電膜露出；以在前述第一研磨工序之前及/或後進行的第一準備工序之時間與前述第一研磨工序之研磨時間相加的第一處理時間，與在前述第二研磨工序之前及/或後進行的第二準備工序之時間與前述第二研磨工序之研磨時間相加的第二處理時間相同的方式，調整前述指定之目標值。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第一準備工序及前述第二準備工序分別包含前述基板之搬送工序、前述研磨墊之修整工序、及在前述研磨墊上供給水並研磨前述基板之水研磨工序中的至少1個。
本發明另外樣態之研磨方法，係研磨具有絕緣膜、形成於該絕緣膜上之導電膜、及形成於該導電膜上之金屬膜的基板之方法，其特徵為：藉由使前述基板滑接於安裝在2個研磨台中之一方的研磨墊，至少研磨前述導電膜，並藉由使前述基板滑接於安裝在前述2個研磨台中另一方的研磨墊，至少研磨前述絕緣膜。
採用本發明時，由於按照研磨工序使用4個研磨台，因此，每1個研磨台之研磨時間短，可抑制研磨溫度上升及副生成物的發生。結果，減低基板之瑕疵，基板表面之平坦性提高。此外，由於各研磨台可按照被研磨膜之種類，適用最佳研磨條件(例如研磨液、研磨壓力、研磨台之旋轉速度)及最佳之研磨終點檢測方法，因此可改善面內均勻性等之研磨結果，且可提高研磨終點檢測精度。再者，研磨終點檢測精度提高，結果可免除再加工(再研磨)，或是減少再加工次數。因此，可使基板研磨之生產性提高。
1‧‧‧機殼
1a,1b‧‧‧隔壁
2‧‧‧裝載/卸載部
3‧‧‧研磨部
3A,3B,3C,3D‧‧‧第一~第四研磨單元
4‧‧‧洗淨部
5‧‧‧動作控制部
6‧‧‧第一線性搬送器
7‧‧‧第二線性搬送器
10‧‧‧研磨墊
10a‧‧‧研磨面
11‧‧‧升降機
12‧‧‧搖擺搬送器
16‧‧‧上方環形轉盤轉軸
17‧‧‧連結手段
18‧‧‧上方環形轉盤馬達
19‧‧‧台馬達
20‧‧‧前裝載部
21‧‧‧行駛機構
22‧‧‧搬送機器人
30A,30B,30C,30D‧‧‧第一~第四研磨台
30a‧‧‧台軸
31A,31B,31C,31D‧‧‧第一~第四上方環形轉盤
32A,32B,32C,32D‧‧‧第一~第四研磨液供給機構
33A,33B,33C,33D‧‧‧第一~第四修整器
34A,34B,34C,34D‧‧‧第一~第四噴霧器
40‧‧‧光學式膜厚感測器
42‧‧‧投光部
43‧‧‧受光部(光纖)
44‧‧‧分光器
47‧‧‧光源
48‧‧‧光纖
50A‧‧‧第一孔
50B‧‧‧第二孔
51‧‧‧通孔
53‧‧‧液體供給路徑
54‧‧‧液體排出路徑
55‧‧‧液體供給源
60‧‧‧渦電流式膜厚感測器
61‧‧‧線圈
70‧‧‧轉矩電流計測器
80‧‧‧暫放台
81‧‧‧一次洗淨模組
82‧‧‧二次洗淨模組
85‧‧‧乾燥模組
89‧‧‧第一搬送機器人
90‧‧‧第二搬送機器人
101‧‧‧層間絕緣膜
102‧‧‧第一硬掩膜
103‧‧‧絕緣膜
104‧‧‧第二硬掩膜
105‧‧‧障壁膜
106‧‧‧導電膜
107‧‧‧銅膜
108‧‧‧配線
G‧‧‧(G1~G3)距離
H‧‧‧水平線
I1‧‧‧交流電流
I2‧‧‧渦電流
L1,L2‧‧‧自感
M‧‧‧相互電感
P‧‧‧基準點
R‧‧‧相對反射率
R1,R2‧‧‧等價電阻
S‧‧‧交流電源
T∞,T0,Tn‧‧‧點
TP1~TP7‧‧‧第一~第七搬
送位置
W‧‧‧晶圓
Θ‧‧‧角度
λ,λ1,λ2‧‧‧波長
α‧‧‧膜厚
第一圖係顯示可執行本發明實施形態之研磨方法的研磨裝置圖。
第二圖係模式顯示第一研磨單元之斜視圖。
第三圖係顯示形成配線之多層構造的一例之剖面圖。
第四(a)圖及第四(b)圖係先前之研磨方法的說明圖。
第五(a)圖至第五(d)圖係本發明之研磨方法一種實施形態的說明圖。
第六(a)圖至第六(d)圖係本發明之研磨方法其他實施形態的說明圖。
第七(a)圖至第七(d)圖係本發明之研磨方法另外實施形態的說明圖。
第八(a)圖至第八(d)圖係本發明之研磨方法另外實施形態的說明圖。
第九圖係顯示具備渦電流式膜厚感測器及光學式膜厚感測器之研磨單元的模式剖面圖。
第十圖係用於說明光學式膜厚感測器之原理的模式圖。
第十一圖係顯示晶圓與研磨台之位置關係的平面圖。
第十二圖係顯示藉由動作控制部所生成之光譜圖。
第十三圖係從藉由動作控制部所生成之現在光譜與複數個基準光譜的比較來決定現在膜厚之程序的說明圖。
第十四圖係顯示對應於膜厚差△α之2個光譜的模式圖。
第十五(a)圖及第十五(b)圖係顯示在研磨台旁設有光學式膜厚感測器之研磨單元的模式剖面圖。
第十六圖係顯示用於說明渦電流式膜厚感測器之原理的電路圖。
第十七圖係顯示藉由將隨膜厚變化之X,Y標記在XY座標系統上而 描繪的曲線圖。
第十八圖係顯示使第十七圖之曲線圖形逆時針旋轉90度，進一步平行移動的曲線圖。
第十九圖係顯示隨線圈與晶圓之距離而變化的XY座標之圓弧軌跡圖。
第二十圖係顯示隨研磨時間而變化之角度θ的曲線。
以下，就本發明之實施形態，參照圖示作說明。
第一圖係顯示可執行本發明實施形態之研磨方法的研磨裝置圖。如第一圖所示，該研磨裝置具備概略矩形狀之機殼1，機殼1之內部藉由隔壁1a,1b劃分成裝載/卸載部2、研磨部3與洗淨部4。研磨裝置具有控制晶圓處理動作之動作控制部5。
裝載/卸載部2具備放置貯存多數個晶圓(基板)之晶圓匣盒的前裝載部20。該裝載/卸載部2中，沿著前裝載部20之列敷設有行駛機構21，在該行駛機構21上設置可沿著晶圓匣盒之排列方向而移動的2台搬送機器人(裝載機)22。搬送機器人22藉由在行駛機構21上移動，可進入搭載於前裝載部20上的晶圓匣盒。
研磨部3係進行晶圓研磨之區域，且具備第一研磨單元3A、第二研磨單元3B、第三研磨單元3C及第四研磨單元3D。如第一圖所示，第一研磨單元3A具備安裝了具有研磨面之研磨墊10的第一研磨台30A；保持晶圓，且將晶圓擠壓於第一研磨台30A上之研磨墊10而研磨用的第一上方環形轉盤31A；在研磨墊10上供給研磨液(例如研磨泥)或修整液(例如純水) 用之第一研磨液供給機構32A；進行研磨墊10之研磨面的修整用之第一修整器33A；及將液體(例如純水)與氣體(例如氮氣)之混合流體或液體(例如純水)形成霧狀，而噴射於研磨面之第一噴霧器34A。
同樣地，第二研磨單元3B具備安裝了研磨墊10之第二研磨台30B、第二上方環形轉盤31B、第二研磨液供給機構32B、第二修整器33B及第二噴霧器34B；第三研磨單元3C具備安裝了研磨墊10之第三研磨台30C、第三上方環形轉盤31C、第三研磨液供給機構32C、第三修整器33C及第三噴霧器34C；第四研磨單元3D具備安裝了研磨墊10之第四研磨台30D、第四上方環形轉盤31D、第四研磨液供給機構32D、第四修整器33D及第四噴霧器34D。
由於第一研磨單元3A、第二研磨單元3B、第三研磨單元3C及第四研磨單元3D相互具有相同之構成，因此，以下就第一研磨單元3A，參照第二圖作說明。第二圖係模式顯示第一研磨單元之斜視圖。另外，第二圖中省略修整器33A及噴霧器34A。
研磨台30A經由台軸30a連結於配置在其下方之台馬達19，研磨台30A藉由該台馬達19可在箭頭所示之方向旋轉。在該研磨台30A之上面貼合有研磨墊10，研磨墊10之上面構成研磨晶圓W之研磨面10a。上方環形轉盤31A固定於上方環形轉盤轉軸16之下端。上方環形轉盤31A構成可藉由真空吸著而在其下面保持晶圓W。上方環形轉盤轉軸16可藉由無圖示之上下移動機構而上下移動。
在研磨台30A之內部配置有取得隨晶圓W的膜厚而變化之膜厚信號的光學式膜厚感測器40及渦電流式膜厚感測器60。此等膜厚感測 器40,60如符號A所示，與研磨台30A一體旋轉，而取得保持於上方環形轉盤31A之晶圓W的膜厚信號。光學式膜厚感測器40及渦電流式膜厚感測器60連接於第一圖所示之動作控制部5，藉由此等膜厚感測器40,60所取得之膜厚信號傳送至動作控制部5。
再者，設有計測使研磨台30A旋轉之台馬達19的輸入電流(亦即轉矩電流)之轉矩電流計測器70。藉由轉矩電流計測器70所計測之轉矩電流值傳送至動作控制部5，在晶圓W研磨中，藉由動作控制部5監視轉矩電流值。
晶圓W之研磨進行如下。使上方環形轉盤31A及研磨台30A分別在箭頭所示之方向旋轉，並從研磨液供給機構32A在研磨墊10上供給研磨液(研磨泥)。在該狀態下，於下面保持晶圓W之上方環形轉盤31A藉由上方環形轉盤轉軸16而下降，將晶圓W擠壓於研磨墊10之研磨面10a。晶圓W之表面藉由研磨液中所含之研磨粒的機械性作用與研磨液之化學性作用而研磨。研磨結束後，藉由修整器33A進行研磨面10a之修整(調理)，進一步從噴霧器34A供給高壓流體至研磨面10a，以除去殘留於研磨面10a上的研磨屑及研磨粒等。
如第一圖所示，鄰接於第一研磨單元3A及第二研磨單元3B而配置有第一線性搬送器6。該第一線性搬送器6係在4個搬送位置(第一搬送位置TP1、第二搬送位置TP2、第三搬送位置TP3、第四搬送位置TP4)之間搬送晶圓的機構。此外，鄰接於第三研磨單元3C及第四研磨單元3D而配置有第二線性搬送器7。該第二線性搬送器7係在3個搬送位置(第五搬送位置TP5、第六搬送位置TP6、第七搬送位置TP7)之間搬送晶圓的機構。
晶圓藉由第一線性搬送器6搬送至研磨單元3A,3B。第一研磨單元3A之上方環形轉盤31A藉由其搖擺動作而在研磨台30A的上方位置與第二搬送位置TP2之間移動。因此，係在第二搬送位置TP2將晶圓送交上方環形轉盤31A。同樣地，第二研磨單元3B之上方環形轉盤31B在研磨台30B的上方位置與第三搬送位置TP3之間移動，並在第三搬送位置TP3將晶圓送交上方環形轉盤31B。第三研磨單元3C之上方環形轉盤31C在研磨台30C的上方位置與第六搬送位置TP6之間移動，並在第六搬送位置TP6將晶圓送交上方環形轉盤31C。第四研磨單元3D之上方環形轉盤31D在研磨台30D的上方位置與第七搬送位置TP7之間移動，並在第七搬送位置TP7將晶圓送交上方環形轉盤31D。
鄰接於第一搬送位置TP1配置有從搬送機器人22接收晶圓用之升降機11。晶圓經由該升降機11而從搬送機器人22送交第一線性搬送器6。位於升降機11與搬送機器人22之間，在隔壁1a設有快門(無圖示)，搬送晶圓時打開快門，從搬送機器人22送交晶圓至升降機11。
在第一線性搬送器6、第二線性搬送器7及洗淨部4之間配置有搖擺搬送器12。從第一線性搬送器6向第二線性搬送器7送交晶圓係藉由搖擺搬送器12進行。晶圓藉由第二線性搬送器7搬送至第三研磨單元3C及/或第四研磨單元3D。
在搖擺搬送器12之側方配置有設置於無圖示之框架上的晶圓暫放台80。如第一圖所示，該暫放台80鄰接於第一線性搬送器6而配置，並位於第一線性搬送器6與洗淨部4之間。搖擺搬送器12在第四搬送位置TP4、第五搬送位置TP5及暫放台80之間移動。
放置於暫放台80之晶圓藉由洗淨部4之第一搬送機器人89搬送至洗淨部4。如第一圖所示，洗淨部4具備以洗淨液洗淨研磨後之晶圓的一次洗淨模組81及二次洗淨模組82、以及乾燥洗淨後之晶圓的乾燥模組85。第一搬送機器人89以從暫放台80搬送晶圓至一次洗淨模組81，進一步從一次洗淨模組81搬送至二次洗淨模組82的方式動作。在二次洗淨模組82與乾燥模組85之間配置有第二搬送機器人90。該第二搬送機器人90以從二次洗淨模組82搬送晶圓至乾燥模組85的方式動作。
乾燥後之晶圓藉由搬送機器人22從乾燥模組85取出，送回晶圓匣盒。如此，對晶圓進行包含研磨、洗淨及乾燥的一連串處理。
第三圖係顯示形成配線之多層構造的一例之剖面圖。如第三圖所示，在由二氧化矽(SiO2)及低介電常數材料(Low-k材)構成之層間絕緣膜101上形成有由二氧化矽等之氧化膜及氮化矽(SiN)等之氮化膜構成的第一硬掩膜102。進一步在第一硬掩膜102之上形成有由鈦(Ti)及氮化鈦(TiN)等金屬構成的第二硬掩膜104。以覆蓋形成於層間絕緣膜101之溝渠及第二硬掩膜104的方式，形成由鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、釕(Ru)等金屬，或此等金屬之積層而構成的障壁膜105。層間絕緣膜101及第一硬掩膜102構成絕緣膜103，第二硬掩膜104及障壁膜105構成導電膜106。多層構造之其他例，亦有無第一硬掩膜102及第二硬掩膜104者，不過無圖示。此時，導電膜由障壁膜105構成，絕緣膜由層間絕緣膜101構成。再者，亦存在並無第一硬掩膜102或第二硬掩膜104之其中一方的晶圓。此時，亦藉由銅膜、導電膜、絕緣膜構成多層構造。
形成障壁膜105後，藉由對晶圓實施銅電鍍，而在溝渠內填 充銅，並且使作為金屬膜之銅膜107堆積於障壁膜105上。其後，藉由化學機械研磨(CMP)除去不需要之銅膜107、障壁膜105、第二硬掩膜104及第一硬掩膜102，而在溝渠內保留銅。該溝渠內之銅係銅膜107之一部分，且其構成半導體設備之配線108。如第三圖之虛線所示，在絕緣膜103達到指定厚度之時刻，亦即在配線108達到指定高度之時刻，結束研磨。
先前之研磨方法，係以第一研磨單元3A及第二研磨單元3B兩階段研磨上述多層構造之晶圓，同時以第三研磨單元3C及第四研磨單元3D兩階段研磨相同構成之另外晶圓。兩段研磨中之第一段如第四(a)圖所示，係除去不需要之銅膜107至障壁膜105露出的工序，第二段如第四(b)圖所示，係除去障壁膜105、第二硬掩膜104及第一硬掩膜102，進一步研磨層間絕緣膜101至絕緣膜103達到指定之厚度(亦即溝渠內之配線108形成指定之高度)的工序。二段研磨之第一段係由第一研磨單元3A及第三研磨單元3C進行，第二段由第二研磨單元3B及第四研磨單元3D進行。如此，2片晶圓分別由研磨單元3A,3B及研磨單元3C,3D同時研磨。
但是，此種先前之研磨方法，每1個研磨單元之研磨時間長，如上述，會因為研磨溫度上升及副生成物堆積在研磨墊上等，而引起晶圓之瑕疵，或是晶圓表面之平坦度降低。因此，本發明係使用4個研磨單元3A,3B,3C,3D連續研磨1個晶圓。
以下，就本發明之研磨方法的一種實施形態，參照第五(a)圖至第五(d)圖作說明。如第五(a)圖所示，第一研磨工序為以第一研磨單元3A研磨銅膜107至其厚度達到指定之目標值。銅膜107之研磨係藉由渦電流式膜厚感測器60取得銅膜107之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成直 接或間接表示銅膜107之膜厚的膜厚指標值，依據該膜厚指標值監視銅膜107之研磨，在膜厚指標值達到指定之臨限值時(亦即，銅膜107之厚度達到指定之目標值時)停止銅膜107之研磨。
經第一研磨單元3A研磨之晶圓搬送至第二研磨單元3B，在此進行第二研磨工序。如第五(b)圖所示，第二研磨工序係研磨剩餘之銅膜107至銅膜107下之障壁膜105露出。在除去銅膜107而障壁膜105露出的時刻，藉由動作控制部5依據膜厚指標值作檢測。例如銅膜107之除去點，可從膜厚指標值達到指定之臨限值之點來決定。使用銅膜107之研磨率高，障壁膜105之研磨率低的研磨液時，除去銅膜107而障壁膜105露出時，不再進一步研磨。此時，膜厚指標值無變化。因此，亦可將膜厚指標值無變化之點決定為除去銅膜107之點。
第一研磨工序與第二研磨工序亦可改變晶圓之研磨條件。研磨條件如供給至晶圓之研磨液種類、從上方環形轉盤施加於晶圓之研磨壓力、研磨台之旋轉速度等。例如，亦可第一研磨工序係以指定之第一研磨壓力將晶圓擠壓於研磨墊10，並以高研磨率(亦稱為除去率)研磨晶圓，第二研磨工序係以比第一研磨壓力低之指定的第二研磨壓力將晶圓擠壓於研磨墊10，並以低研磨率研磨晶圓。藉由以高研磨壓力執行第一研磨工序，可縮短研磨時間，藉由以低研磨壓力執行第二研磨工序，可達成正確之研磨終點檢測，並且提高被研磨面之平坦性，使研磨後之晶圓表面的瑕疵減低。
如此，銅膜107之研磨分成第一研磨單元3A執行之第一研磨工序、與第二研磨單元3B執行之第二研磨工序。因此，與以1個研磨單元研 磨銅膜107之先前研磨方法比較，可縮短每1個研磨單元的研磨時間。
第一研磨單元3A執行之全體處理時間(以下稱為第一處理時間)、與第二研磨單元3B執行之全體處理時間(以下稱為第二處理時間)相同時，生產性(Through put)最高。因此，第一研磨單元3A執行之第一處理時間與第二研磨單元3B執行之第二處理時間宜相同。此時，藉由調整在第一研磨工序之膜厚指標值的指定臨限值(亦即銅膜107厚度之目標值)，在其次之晶圓研磨中，可使第一研磨單元3A執行之第一處理時間與第二研磨單元3B執行之第二處理時間相同。第一處理時間係在第一研磨工序之前及/或後進行的第一準備工序之時間與第一研磨工序之研磨時間相加的時間，第二處理時間係在第二研磨工序之前及/或後進行的第二準備工序之時間與第二研磨工序之研磨時間相加的時間。第一準備工序及第二準備工序包含晶圓之搬送工序、研磨墊10之修整工序、及供給水至研磨墊10而研磨晶圓的水研磨工序中的至少1個。
經第二研磨單元3B研磨之晶圓搬送至第三研磨單元3C，在此進行第三研磨工序。如第五(c)圖所示，第三研磨工序係研磨構成導電膜106之障壁膜105及第二硬掩膜104。更具體而言，係研磨導電膜106至該導電膜106之厚度達到指定之目標值。第五(c)圖所示之例，係除去障壁膜105，進一步除去第二硬掩膜104之一部分。第三研磨工序之其他例，亦可研磨障壁膜105，並在第二硬掩膜104露出之前，使障壁膜105之研磨停止。導電膜106之研磨係藉由渦電流式膜厚感測器60取得導電膜106之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成直接或間接表示導電膜106之膜厚的膜厚指標值，依據該膜厚指標值監視導電膜106之研磨，在膜厚指標值達到指定之臨限值 時(亦即導電膜106之厚度達到指定之目標值時)使導電膜106之研磨停止。
經第三研磨單元3C研磨之晶圓搬送至第四研磨單元3D，在此進行第四研磨工序。如第五(d)圖所示，研磨導電膜106至絕緣膜103露出，進一步研磨露出之絕緣膜103。更具體而言，係除去剩餘之導電膜106(僅第二硬掩膜104，或障壁膜105及第二硬掩膜104)，繼續研磨導電膜106下之絕緣膜103。絕緣膜103由第一硬掩膜102與該第一硬掩膜102下之層間絕緣膜101構成。絕緣膜103研磨至其厚度達到指定之目標值。絕緣膜103之研磨包含除去第一硬掩膜102與研磨層間絕緣膜101。
上述剩餘之導電膜106的研磨，係藉由渦電流式膜厚感測器60取得導電膜106之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成導電膜106之膜厚指標值，並依據該膜厚指標值檢測除去導電膜106之點(亦即絕緣膜103露出之點)。例如，導電膜106之除去點可從膜厚指標值達到指定之臨限值的點來決定。除去導電膜106而絕緣膜103露出時，導電膜106之膜厚指標值無變化。因此，亦可將膜厚指標值無變化之點決定為除去導電膜106之點。
本實施形態係連續研磨導電膜106與絕緣膜103。絕緣膜103之研磨係藉由光學式膜厚感測器40取得絕緣膜103之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成直接或間接表示絕緣膜103之膜厚的膜厚指標值，在該膜厚指標值達到指定之臨限值時(亦即絕緣膜103之膜厚達到指定之目標值時)，使絕緣膜103之研磨停止。動作控制部5亦可從絕緣膜103之初期膜厚(還不知初期膜厚情況下，為暫訂之初期膜厚)與絕緣膜103之除去量，決定絕緣膜103之研磨終點。亦即，動作控制部5亦可從膜厚信號生成直接或間接表示絕緣膜103之除去量的除去指標值，來取代膜厚指標值，在該除去 指標值達到指定之臨限值時(亦即絕緣膜103之除去量達到指定之目標值時)，使絕緣膜103之研磨停止。此時，仍可研磨絕緣膜103至其厚度達到指定之目標值。
第三研磨工序與第四研磨工序亦可改變晶圓之研磨條件(研磨液、研磨壓力、研磨台之旋轉速度等)。再者，各研磨工序中，亦可按照被研磨膜(導電膜106、絕緣膜103)之種類改變研磨條件。例如，在第四研磨工序中，亦可依據來自渦電流式膜厚感測器60之膜厚信號，在檢測導電膜106除去之時刻變更晶圓之研磨條件。
第三研磨單元3C執行之全體處理時間(以下稱為第三處理時間)與第四研磨單元3D執行之全體處理時間(以下稱為第四處理時間)宜相同。此時，藉由調整在第三研磨工序之膜厚指標值的指定臨限值(亦即導電膜106之厚度的目標值)，可在其次之晶圓研磨中，使第三研磨單元3C執行之第三處理時間與第四研磨單元3D執行之第四處理時間相同。第三處理時間係在第三研磨工序之前及/或後進行的第三準備工序之時間與第三研磨工序之研磨時間相加的時間，第四處理時間係在第四研磨工序之前及/或後進行的第四準備工序之時間與第四研磨工序之研磨時間相加的時間。第三準備工序及第四準備工序包含晶圓之搬送工序、研磨墊10之修整工序、及供給水至研磨墊10而研磨晶圓之水研磨工序中的至少1個。
本實施形態中，亦可以研磨時間管理第三研磨工序之終點及第四研磨工序之終點。亦即，亦可第三研磨單元3C以指定之研磨時間程度研磨導電膜106，並且第四研磨單元3D以指定之研磨時間程度研磨導電膜106及絕緣膜103。此時，亦可以渦電流式膜厚感測器60及光學式膜厚感測 器40監視導電膜106及絕緣膜103之膜厚或除去量。由第三研磨單元3C對導電膜106實施之上述指定的研磨時間，宜與由第四研磨單元3D對導電膜106及絕緣膜103實施之上述指定的研磨時間相同。
其次，就本發明之研磨方法的其他實施形態，參照第六(a)圖至第六(d)圖作說明。由於第六(a)圖及第六(b)圖所示之第一研磨工序及第二研磨工序，與第五(a)圖及第五(b)圖所示之上述實施形態的第一研磨工序及第二研磨工序相同，因此省略其重複之說明。
經第二研磨單元3B研磨之晶圓搬送至第三研磨單元3C，在此進行第三研磨工序。如第六(c)圖所示，第三研磨工序係除去構成導電膜106之障壁膜105及第二硬掩膜104。具體而言，係研磨導電膜106至導電膜106下之絕緣膜103露出(至第一硬掩膜102露出)。導電膜106之研磨係藉由渦電流式膜厚感測器60取得導電膜106之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成導電膜106之膜厚指標值，並依據該膜厚指標值監視導電膜106之研磨，在膜厚指標值達到指定之臨限值時，或是膜厚指標值無變化時(亦即，除去導電膜106之第二硬掩膜104，而第一硬掩膜102露出時)使晶圓之研磨停止。
研磨後之晶圓從第三研磨單元3C搬送至第四研磨單元3D。在此進行第四研磨工序。如第六(d)圖所示，第四研磨工序係研磨由第一硬掩膜102及層間絕緣膜101構成之絕緣膜103。絕緣膜103之研磨包含除去第一硬掩膜102、及研磨層間絕緣膜101。絕緣膜103研磨至其厚度達到指定之目標值。
絕緣膜103之研磨，係藉由光學式膜厚感測器40取得絕緣膜 103之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成絕緣膜103之膜厚指標值或除去指標值，該膜厚指標值或除去指標值達到指定之臨限值時(亦即，絕緣膜103之膜厚或除去量達到指定之目標值時)，使絕緣膜103之研磨停止。
本實施形態之其他例，亦可在第四研磨工序之前進行供給純水至第四研磨台30D上的研磨墊10而研磨晶圓的水研磨，進行該水研磨時，藉由光學式膜厚感測器40取得絕緣膜103之初期膜厚信號，藉由動作控制部5從初期膜厚信號生成初期膜厚指標值，從該生成之初期膜厚指標值與絕緣膜103之膜厚的指定目標值算出絕緣膜103之目標除去量，在第四研磨工序對絕緣膜103之除去量達到目標除去量時，結束第四研磨工序。
第三研磨工序與第四研磨工序亦可改變晶圓之研磨條件(研磨液、研磨壓力、研磨台之旋轉速度等)。例如，在第三研磨工序宜使用具有可提高導電膜106之研磨率，且降低絕緣膜103之研磨率的研磨粒及/或化學成分的所謂高選擇比之研磨液。使用此種研磨液時，於絕緣膜103露出後，實質上不進行晶圓之研磨。因此，動作控制部5可更正確檢測導電膜106之研磨終點(絕緣膜103之露出點)。再者，由於研磨終點檢測精度提高，結果可免除再加工(再研磨)或減少再加工次數。因此，可使晶圓研磨之生產性提高。
在第三研磨工序使用高選擇比之研磨液時，亦可依據使研磨台30C旋轉之台馬達19(參照第二圖)的轉矩電流，檢測導電膜106之研磨終點(絕緣膜103之露出點)。晶圓研磨中，因為晶圓之表面與研磨墊10之研磨面滑接，所以會在晶圓與研磨墊10之間產生摩擦力。該摩擦力取決於形成晶圓之露出面的膜種類及研磨液的種類而變化。
台馬達19以預設之一定速度使研磨台30C旋轉的方式來控制。因此，作用於晶圓與研磨墊10間之摩擦力變化時，流入台馬達19之電流值，亦即轉矩電流變化。更具體而言，摩擦力變大時，為了藉由研磨台30C賦予大之轉矩，而轉矩電流增加，摩擦力變小時，為了縮小賦予研磨台30C之轉矩，而轉矩電流減少。因此，動作控制部5可從台馬達19之轉矩電流的變化檢測導電膜106之研磨終點(絕緣膜103之露出點)。轉矩電流係藉由第二圖所示之轉矩電流計測器70來計測。
其次，就本發明之研磨方法的另外實施形態，參照第七(a)圖至第七(d)圖作說明。由於第七(a)圖及第七(b)圖所示之第一研磨工序及第二研磨工序，與第五(a)圖及第五(b)圖所示之上述實施形態的第一研磨工序及第二研磨工序相同，因此省略其重複之說明。
經第二研磨單元3B研磨之晶圓搬送至第三研磨單元3C，在此進行第三研磨工序。如第七(c)圖所示，第三研磨工序係研磨導電膜106至絕緣膜103露出，進一步研磨露出之絕緣膜103。更具體而言，係除去構成導電膜106之障壁膜105及第二硬掩膜104，進一步研磨導電膜106下之絕緣膜103。絕緣膜103研磨至其厚度達到指定之第一目標值。絕緣膜103之厚度亦可從絕緣膜103之除去量來決定。在第三研磨工序對絕緣膜103之研磨包含除去第一硬掩膜102及研磨層間絕緣膜101，或是僅包含研磨第一硬掩膜102。第七(c)圖顯示研磨導電膜106後，研磨第一硬掩膜102，而不研磨層間絕緣膜101之例。
在第三研磨工序對導電膜106之研磨，係藉由渦電流式膜厚感測器60取得導電膜106之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成導電膜 106之膜厚指標值，並依據該膜厚指標值監視導電膜106之研磨，檢測膜厚指標值達到指定之臨限值時，或是膜厚指標值無變化之點(亦即除去導電膜106，而絕緣膜103露出之點)。第三研磨工序係連續研磨導電膜106與絕緣膜103。絕緣膜103之研磨係藉由光學式膜厚感測器40取得絕緣膜103之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成絕緣膜103之膜厚指標值或除去指標值，在該膜厚指標值或除去指標值達到指定之第一臨限值時(亦即絕緣膜103之膜厚或除去量達到指定之第一目標值時)，使絕緣膜103之研磨停止。
經第三研磨單元3C研磨之晶圓搬送至第四研磨單元3D，在此進行第四研磨工序。如第七(d)圖所示，第四研磨工序係研磨絕緣膜103。絕緣膜103之研磨包含除去第一硬掩膜102及研磨層間絕緣膜101，或是僅研磨層間絕緣膜101。第七(d)圖顯示除去第一硬掩膜102，繼續研磨層間絕緣膜101之例。
絕緣膜103研磨至其厚度達到指定之第二目標值。絕緣膜103之厚度亦可從絕緣膜103之除去量來決定。絕緣膜103之研磨係藉由光學式膜厚感測器40取得絕緣膜103之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成絕緣膜103之膜厚指標值或除去指標值，在該膜厚指標值或除去指標值達到指定之第二臨限值時(亦即絕緣膜103之厚度或除去量達到指定之第二目標值時)，使絕緣膜103之研磨停止。
本實施形態中，亦可以研磨時間管理第三研磨工序之終點及第四研磨工序之終點。亦即，亦可第三研磨單元3C以指定之研磨時間程度研磨導電膜106及絕緣膜103，第四研磨單元3D以指定之研磨時間程度研磨絕緣膜103。此時，亦可以渦電流式膜厚感測器60及光學式膜厚感測器40監 視導電膜106及絕緣膜103之膜厚或除去量。第三研磨單元3C對導電膜106及絕緣膜103之上述指定的研磨時間，宜與第四研磨單元3D對絕緣膜103之上述指定的研磨時間相同。
第三研磨工序與第四研磨工序亦可改變晶圓之研磨條件(研磨液、研磨壓力、研磨台之旋轉速度等)。再者，各研磨工序中，亦可按照被研磨膜(導電膜106、絕緣膜103)之種類改變研磨條件。例如在第三研磨工序中，亦可依據來自渦電流式膜厚感測器60之膜厚信號，在檢測出導電膜106之除去的時刻變更晶圓之研磨條件。
本實施形態之變形例，亦可為在第四研磨工序之前，進行供給純水至第四研磨台30D上之研磨墊10而研磨晶圓的水研磨，進行該水研磨時，藉由光學式膜厚感測器40取得研磨前之絕緣膜103的膜厚信號，藉由動作控制部5從取得之膜厚信號生成膜厚指標值，從該生成之膜厚指標值與絕緣膜103之厚度的指定之第二目標值算出絕緣膜103之目標除去量，並算出達成該目標除去量用之研磨時間，以算出之研磨時間程度進行第四研磨工序。
本實施形態之另外變形例，亦可為在第四研磨工序之前，進行供給純水至第四研磨台30D上之研磨墊10而研磨晶圓的水研磨，進行該水研磨時，藉由光學式膜厚感測器40取得研磨前之絕緣膜103的膜厚信號，藉由動作控制部5從取得之膜厚信號生成膜厚指標值，從該生成之膜厚指標值與絕緣膜103之厚度的指定之第二目標值算出絕緣膜103之目標除去量，在第四研磨工序對絕緣膜103之除去量達到目標除去量的時刻，使第四研磨工序停止。
水研磨中，實質上不進行晶圓之研磨。藉由實施水研磨，可除去研磨墊10上之研磨液、研磨屑、副生成物等，可取得更正確之膜厚信號。因此，可實現更正確之研磨終點檢測。再者，由於研磨終點檢測精度提高，結果可免除再加工(再研磨)，或是減少再加工次數。因此，可使晶圓研磨之生產性提高。
其次，就本發明之研磨方法的另外實施形態，參照第八(a)圖至第八(d)圖作說明。由於第八(a)圖及第八(b)圖所示之第一研磨工序及第二研磨工序，與第五(a)圖及第五(b)圖所示之上述實施形態的第一研磨工序及第二研磨工序相同，因此省略其重複之說明。
經第二研磨單元3B研磨之晶圓搬送至第三研磨單元3C，在此進行第三研磨工序。如第八(c)圖所示，第三研磨工序係除去構成導電膜106之障壁膜105及第二硬掩膜104。具體而言，係研磨導電膜106至導電膜106下之絕緣膜103露出(至第一硬掩膜102露出)。導電膜106之研磨係藉由渦電流式膜厚感測器60取得導電膜106之膜厚信號。動作控制部5從膜厚信號生成導電膜106之膜厚指標值，依據該膜厚指標值監視導電膜106之研磨，在膜厚指標值達到指定之臨限值時，或是膜厚指標值無變化時(亦即除去導電膜106之第二硬掩膜104，而第一硬掩膜102露出時)，使晶圓之研磨停止。
第三研磨工序宜使用具有可提高導電膜106之研磨率，且降低絕緣膜103之研磨率的研磨粒及/或化學成分之所謂高選擇比的研磨液。使用此種研磨液時，在絕緣膜103露出後，實質上不進行晶圓之研磨。因此，動作控制部5可更正確檢測導電膜106之研磨終點(絕緣膜103之露出 點)。再者，由於研磨終點檢測精度提高，結果可免除再加工(追加研磨)，或是減少再加工次數。因此，可使晶圓研磨之生產性提高。此外，在第三研磨工序使用高選擇比之研磨液時，亦可依據使研磨台30C旋轉之台馬達19的轉矩電流，檢測導電膜106之研磨終點(絕緣膜103之露出點)。
研磨後之晶圓從第三研磨單元3C搬送至第四研磨單元3D，在此進行第四研磨工序。如第八(d)圖所示，第四研磨工序係研磨由第一硬掩膜102及層間絕緣膜101構成之絕緣膜103。更具體而言，係如下執行第四研磨工序。
在絕緣膜103研磨前，從研磨液供給機構32D供給純水至研磨墊10上而水研磨晶圓(第一水研磨工序)。水研磨中，實質上不進行晶圓之研磨。進行該水研磨時，係藉由光學式膜厚感測器40取得絕緣膜103之初期膜厚信號。水研磨後，取代純水，而在研磨墊10上供給研磨液，在晶圓與研磨墊10之間存在研磨液的狀態下研磨絕緣膜103(第四研磨工序)。絕緣膜103之研磨包含除去第一硬掩膜102、與研磨層間絕緣膜101。絕緣膜103研磨至其厚度達到指定之目標值。絕緣膜103之厚度是否達到指定之目標值，亦可依據從藉由光學式膜厚感測器40取得之膜厚信號生成的膜厚指標值或除去指標值，而藉由動作控制部5作判斷，或是亦可依據是否經過預定之研磨時間，而藉由動作控制部5作判斷。
絕緣膜103研磨後，取代研磨液，在研磨墊10上供給純水，而水研磨晶圓(第二水研磨工序)。進行該水研磨時，藉由光學式膜厚感測器40取得絕緣膜103之終點膜厚信號。動作控制部5從初期膜厚信號與終點膜厚信號之差分算出絕緣膜103的除去量，並從該算出之除去量、絕緣膜103 之初期膜厚、與絕緣膜103厚度之上述目標值，決定研磨後之絕緣膜103厚度是否達到該目標值。研磨後之絕緣膜103的厚度未達到目標值情況下，動作控制部5算出為了使絕緣膜103之厚度達到其目標值所需的追加研磨時間。追加研磨時間可從絕緣膜103之現在厚度與目標值的差分以及研磨率算出。第二水研磨工序結束後，再度於研磨墊10上供給研磨液，在第四研磨單元3D中以追加研磨時間程度再研磨晶圓。採用本實施形態時，可從水研磨中取得之膜厚信號算出正確之絕緣膜103的除去量。
本實施形態中，光學式膜厚感測器40亦可配置於研磨台30D旁。此時，晶圓藉由上方環形轉盤31D在研磨墊10上水平移動，而突出(外伸(Overhang))於光學式膜厚感測器40之上方，光學式膜厚感測器40取得在該外伸位置之晶圓的絕緣膜103之膜厚信號。
更具體而言，在第四研磨工序之前，藉由上方環形轉盤31D使晶圓移動，而外伸於光學式膜厚感測器40之上方，並藉由光學式膜厚感測器40取得外伸之晶圓的絕緣膜103之初期膜厚信號。晶圓藉由上方環形轉盤31D返回研磨墊10上之研磨位置，以指定之時間研磨絕緣膜103(第四研磨工序)。絕緣膜103研磨後，再度使晶圓移動，而外伸於光學式膜厚感測器40上方，在該狀態下，藉由光學式膜厚感測器取得絕緣膜103之終點膜厚信號。動作控制部5從初期膜厚信號與終點膜厚信號之差分算出絕緣膜103之除去量，從獲得之除去量、絕緣膜103之初期膜厚、與絕緣膜103之厚度的上述目標值，決定研磨後之絕緣膜103的厚度是否達到該目標值。研磨後之絕緣膜103的厚度未達到目標值情況下，動作控制部5算出為了使絕緣膜103之厚度達到其目標值所需的追加研磨時間。而後，晶圓再度返回研磨墊 10上之研磨位置，並在研磨墊10上供給研磨液，在第四研磨單元3D中以追加研磨時間程度再度研磨晶圓。該例中，亦可於取得初期膜厚信號之前進行第一水研磨工序，再者，亦可於第四研磨工序之後，且在取得終點膜厚信號之前進行第二水研磨工序。
再者，本實施形態中，亦可將第一光學式膜厚感測器配置於第四研磨台30D內，再者，亦可將第二光學式膜厚感測器配置於第四研磨台30D旁。由於第一光學式膜厚感測器係與第九圖所示之光學式膜厚感測器40同樣的配置及構成，且第二光學式膜厚感測器係與第十五(a)圖及第十五(b)圖所示之光學式膜厚感測器40同樣的配置及構成，因此省略其重複之說明。
如此，設有2個光學式膜厚感測器時之研磨方法的一例如下。在第四研磨工序之前，藉由上方環形轉盤31D使晶圓移動，而外伸於第二光學式膜厚感測器之上方，藉由第二光學式膜厚感測器取得外伸之晶圓的絕緣膜103之初期膜厚信號。亦可於取得初期膜厚信號之前進行水研磨工序。晶圓藉由上方環形轉盤31D返回研磨墊10上之研磨位置，而指定時間研磨絕緣膜103(第四研磨工序)。絕緣膜103研磨後，取代研磨液，而在第四研磨台30D上之研磨墊10上供給純水，來水研磨晶圓。進行該水研磨時，藉由第一光學式膜厚感測器取得晶圓之絕緣膜103的終點膜厚信號。動作控制部5從初期膜厚信號與終點膜厚信號之差分算出絕緣膜103之除去量，並從獲得之除去量、絕緣膜103之初期膜厚、與絕緣膜103之厚度的上述目標值，決定研磨後之絕緣膜103的厚度是否達到該目標值。研磨後之絕緣膜103的厚度未達到目標值情況下，動作控制部5算出為了使絕緣膜103之厚度達到其目標值所需的追加研磨時間。而後，在第四研磨台30D上之研磨墊10上供 給研磨液，而在第四研磨單元3D中，以追加研磨時間程度再研磨晶圓。
採用上述各種實施形態時，藉由以2個研磨台30C,30D進行先前使用1個研磨台所進行之導電膜106及絕緣膜103的研磨，不僅可縮短每1個研磨台之研磨時間，還可縮小研磨台30A,30B之研磨時間與研磨台30C,30D之研磨時間的差異。因此，可使生產性提高。再者，由於研磨終點檢測之精度提高，結果可免除再加工(再研磨)，或是減少再加工次數。因此，可使晶圓研磨之生產性提高。上述各種實施形態同樣可適用於研磨並無第一硬掩膜102及/或第二硬掩膜104之多層構造的晶圓。
如上述研磨之晶圓，以洗淨部4實施洗淨及乾燥，並藉由搬送機器人22返回前裝載部20上之晶圓匣盒。其後，搬送晶圓至設置於研磨裝置外部之膜厚測定裝置，亦可以該膜厚測定裝置測定研磨後之晶圓的絕緣膜103膜厚。絕緣膜103之膜厚比目標值大，或是絕緣膜103之除去量比目標值小時，將晶圓再度搬入研磨裝置，並在第四研磨單元3D中再度研磨。
其次，說明配置於各研磨單元3A~3D之渦電流式膜厚感測器60及光學式膜厚感測器40。第九圖係顯示具備渦電流式膜厚感測器及光學式膜厚感測器之第一研磨單元3A的模式剖面圖。另外，由於研磨單元3B~3D亦具有與第九圖所示之第一研磨單元3A同樣的構成，因此省略其重複之說明。
光學式膜厚感測器40及渦電流式膜厚感測器60埋設於研磨台30A，而與研磨台30A及研磨墊10一起旋轉。上方環形轉盤轉軸16可經由皮帶等連結手段17連結於上方環形轉盤馬達18而旋轉。藉由該上方環形轉盤轉軸16之旋轉，上方環形轉盤31A可在箭頭所示之方向旋轉。
光學式膜厚感測器40以在晶圓W表面照射光，接收來自晶圓W之反射光，按照波長分解其反射光的方式構成。光學式膜厚感測器40具備將光照射於晶圓W之被研磨面的投光部42；作為接收從晶圓W返回之反射光的受光部之光纖43；及按照波長分解來自晶圓W之反射光，涵蓋指定之波長範圍測定反射光之強度的分光器44。
研磨台30A中形成有在其上面開口之第一孔50A及第二孔50B。此外，在研磨墊10上，在對應於此等孔50A,50B的位置形成有通孔51。孔50A,50B與通孔51連通，通孔51在研磨面10a上開口。第一孔50A經由液體供給路徑53及旋轉接頭(無圖示)而連結於液體供給源55，第二孔50B連結於液體排出路徑54。
投光部42具備發出多波長之光的光源47、及連接於光源47之光纖48。光纖48係將藉由光源47發出之光傳導至晶圓W表面的光傳送部。光纖48及光纖43之前端位於第一孔50A內，且位於晶圓W之被研磨面附近。光纖48及光纖43之各前端與保持於上方環形轉盤31A之晶圓W相對而配置。當研磨台30A旋轉時，照射光至晶圓W之複數個區域。光纖48及光纖43之各前端宜與保持於上方環形轉盤31A之晶圓W的中心相對而配置。
晶圓W研磨中，從液體供給源55經由液體供給路徑53供給作為透明液體之水(宜為純水)至第一孔50A，並填滿晶圓W之下面與光纖48,43前端之間的空間。水進一步流入第二孔50B，並通過液體排出路徑54排出。研磨液與水一起排出，藉此確保光程。在液體供給路徑53中設有與研磨台30A之旋轉同步工作的閥門(無圖示)。該閥門係以晶圓未在通孔51上時，停止水之流動，或是減少水之流量的方式而動作。
光纖48與光纖43彼此並聯配置。光纖48及光纖43之各前端對晶圓W之表面概略垂直配置，光纖48在晶圓W之表面概略垂直地照射光。
晶圓W之研磨中，從投光部42照射光至晶圓W，並藉由光纖(受光部)43接收來自晶圓W之反射光。分光器44涵蓋指定之波長範圍測定反射光在各波長之強度，並將獲得之光強度資料傳送至動作控制部5。該光強度資料係反映晶圓W之膜厚的膜厚信號，且隨膜厚而變化。動作控制部5從光強度資料生成表示各波長之光強度的光譜，進一步從光譜生成表示晶圓W之膜厚的膜厚指標值。
第十圖係用於說明光學式膜厚感測器40之原理的模式圖。第十一圖係顯示晶圓W與研磨台30A之位置關係的平面圖。第十圖所示之例係晶圓W具有下層膜、與形成於其上之上層膜。投光部42及光纖43與晶圓W之表面相對而配置。投光部42當研磨台30A旋轉1周時，在包含晶圓W中心之複數個區域照射光。
照射於晶圓W之光在介質(第十圖之例為水)與上層膜的界面、以及上層膜與下層膜之界面反射，在此等界面反射之光波彼此干擾。該光波干擾之方式依上層膜之厚度(亦即光程長)而變化。因而，從來自晶圓W之反射光生成的光譜依上層膜之厚度而變化。分光器44依波長分解反射光，各波長測定反射光之強度。動作控制部5從分光器44獲得之反射光的強度資料(膜厚信號)生成光譜。該光譜將作為顯示光波長與強度之關係的曲線(亦即分光波形)來表示。光強度亦可作為反射率或相對反射率等的相對值來表示。
第十二圖係顯示藉由動作控制部5所生成之光譜圖。第十二 圖中，橫軸表示反射光之波長，縱軸表示從反射光強度導出之相對反射率。該相對反射率係表示反射光強度之1個指標，具體而言，係反射光之強度與指定的基準強度之比。各波長藉由反射光之強度(實測強度)除以指定之基準強度，從實測強度除去裝置之光學系統或光源固有強度之變動等不需要的因素，藉此可獲得僅反映上層膜之厚度資訊的光譜。
指定之基準強度，例如可為在水存在下研磨未形成膜之矽晶圓(裸晶圓)時所獲得之反射光強度。實際之研磨係從實測強度減去黑位準(Dark level)(在遮斷光之條件下獲得的背景強度)，求出修正實測強度，進一步從基準強度減去上述黑位準，求出修正基準強度，而後，藉由修正實測強度除以修正基準強度，而求出相對反射率。具體而言，相對反射率R(λ)可使用以下公式(1)求出。
其中，λ係波長，E(λ)係波長λ時來自晶圓之反射光的強度，B(λ)係波長λ時之基準強度，D(λ)係波長λ時之黑位準(在遮斷光條件下所測定的光強度)。
動作控制部5藉由比較研磨中所生成之光譜與複數個基準光譜，來決定最接近所生成之光譜的基準光譜，將該決定之基準光譜相關連的膜厚決定為現在之膜厚。複數個基準光譜係藉由研磨與研磨對象之晶圓同種類的晶圓而預先取得者，且各基準光譜與取得其基準光譜時之膜厚相關連。亦即各基準光譜係不同膜厚時取得者，複數個基準光譜對應於複數 個不同之膜厚。因此，藉由特定最接近現在光譜之基準光譜，可推測現在之膜厚。該推測膜厚值即是上述之膜厚指標值。
第十三圖係從藉由動作控制部5所生成之現在光譜與複數個基準光譜的比較來決定現在膜厚之程序的說明圖。如第十三圖所示，動作控制部5將從光強度資料所生成之現在光譜與複數個基準光譜作比較，來決定最接近之基準光譜。具體而言，算出現在光譜與各基準光譜之偏差，將偏差最小之基準光譜特定為最接近之基準光譜。動作控制部5將與特定之最接近的基準光譜相關連之膜厚決定為現在之膜厚。
光學式膜厚感測器40適合決定具有光透過性質之絕緣膜103的膜厚者。動作控制部5亦可從藉由光學式膜厚感測器40所取得之膜厚指標值(光強度資料)來決定絕緣膜103之除去量。具體而言，係從初期膜厚指標值(初期光強度資料)按照上述方法求出初期之推測膜厚值，可藉由從該初期之推測膜厚值減去現在的推測膜厚值而求出除去量。
絕緣膜103之除去量，亦可從隨膜厚變化之光譜的變化量來決定，以取代上述方法。第十四圖係顯示對應於膜厚差△α之2個光譜的模式圖。此時，α係膜厚，研磨時，膜厚α隨時間而減少(△α>0)。如第十四圖所示，光譜隨膜厚之變化而沿著波長軸移動。在不同時間取得之2個光譜間的變化量，相當於藉由此等光譜所包圍之區域(以陰影線顯示)。因此，藉由計算上述區域的面積，即可決定絕緣膜103之除去量。絕緣膜103之除去量從以下公式(2)求出。
其中，λ係光之波長，λ1,λ2係決定作為監視對象之光譜的波長範圍之下限值及上限值，Rc係現在取得之相對反射率，Rp係前次取得之相對反射率。
按照上述公式(2)所算出之光譜的變化量，係顯示絕緣膜103之除去量的除去指標值。
如第十五(a)圖所示，光學式膜厚感測器40亦可配置於研磨台30A旁。如第十五(b)圖所示，晶圓W藉由上方環形轉盤31A而在研磨墊10上水平移動，並突出(外伸)於光學式膜厚感測器40上方，光學式膜厚感測器40取得在該外伸位置之晶圓W的膜厚信號。第十五(a)圖及第十五(b)圖係省略光學式膜厚感測器40之詳細構成，不過其構成與第九圖所示之光學式膜厚感測器40的構成相同。第十五(a)圖及第十五(b)圖所示之例並未設置第九圖所示之液體供給路徑53、液體排出路徑54、液體供給源55。此外，光學式膜厚感測器40不與研磨台30A一起旋轉。
其次，說明渦電流式膜厚感測器60。渦電流式膜厚感測器60係構成在線圈上流入高頻之交流電流，使導電膜感應渦電流，從該渦電流之磁場產生的阻抗之變化檢測導電膜之厚度。第十六圖係顯示用於說明渦電流式膜厚感測器60之原理的電路圖。高頻之交流電流I1從交流電源S流入渦電流式膜厚感測器60之線圈61時，被線圈61感應之磁力線通過導電膜中。藉此，在感測器側電路與導電膜側電路之間產生相互電感，渦電流I2流入導電膜。該渦電流I2產生磁力線，其使感測器側電路之阻抗變化。渦電 流式膜厚感測器60從該感測器側電路之阻抗的變化檢測導電膜之膜厚。
在第十六圖所示之感測器側電路與導電膜側電路中，分別以下公式成立。
R1I1+L1dI1/dt+MdI2/dt=E (3)
R2I2+L2dI2/dt+MdI1/dt=0 (4)
其中，M係相互電感，R1係包含渦電流式膜厚感測器60之線圈61的感測器側電路之等價電阻，L1係包含線圈61之感測器側電路的自感。R2係感應渦電流之導電膜的等價電阻，L2係流入渦電流之導電膜的自感。
此時，In=Anejωt(正弦波)時，上述公式(3),(4)表示如下。
(R1+jωL1)I1+jωMI2=E (5)
(R2+jωL2)I2+jωMI1=0 (6)
從此等公式(5),(6)導出以下公式。
I1=E(R2+jωL2)/{(R1+jωL1)(R2+jωL2)+ω2M2}=E/{(R1+jωL1)+ω2M2/(R2+jωL2)} (7)
因此，感測器側電路之阻抗Φ由以下公式表示。
Φ=E/I1={R1+ω2M2R2/(R2 2+ω2L2 2)}+jω{L1-ω2L2M2/(R2 2+ω2L2 2)} (8)
其中，Φ之實部(電阻成分)、虛部(感抗成分)分別設為X,Y時，上述公式(8)形成如下。
Φ=X+jωY (9)
渦電流式膜厚感測器60輸出包含該渦電流式膜厚感測器60之線圈61的電路之阻抗的電阻成分X及感抗成分Y。此等電阻成分X及感抗 成分Y係反映膜厚之膜厚信號，且隨晶圓之膜厚而變化。
第十七圖係顯示藉由將隨膜厚變化之X,Y標記在XY座標系統上而描繪的曲線圖。點T∞之座標係膜厚無限大時，亦即當R2為0時之X,Y，點T0之座標，若基板之導電率可忽略，係膜厚為0時，亦即R2無限大時之X,Y。從X,Y之值定位之點Tn隨著膜厚減少，而描繪圓弧狀軌跡，並朝向點T0前進。另外，第十七圖所示之符號k係結合係數，以下之關係式成立。
M=k(L1L2)1/2 (10)
第十八圖係顯示使第十七圖之曲線圖形逆時針旋轉90度，進一步平行移動的曲線圖。如第十八圖所示，隨著膜厚減少，從X,Y之值定位的點Tn描繪圓弧狀軌跡，並朝向點T0前進。
線圈61與晶圓W間的距離G依介於此等之間的研磨墊10厚度而變化。結果如第十九圖所示，座標X,Y之圓弧軌跡依相當於使用之研磨墊10厚度的距離G(G1~G3)而變動。從第十九圖瞭解，不論線圈61與晶圓W間之距離G為何，以直線(以下稱預備測定直線)連結每個膜厚之座標X,Y時，可取得其預備測定直線交叉的交點(基準點)P。該預備測定直線rn(n：1,2,3...)對於指定之基準線(第十九圖中之水平線)H，係以依膜厚之仰角(夾角)θ而傾斜。因此，該角度θ可稱為表示晶圓W之膜厚的膜厚指標值。
動作控制部5藉由參照表示角度θ與膜厚之關係的相關資料，可從研磨中獲得之角度θ決定膜厚，該相關資料係研磨與研磨對象之晶圓同種類的晶圓，並藉由測定對應於各角度θ之膜厚而預先獲得者。第二十圖係顯示隨研磨時間而變化之角度θ的曲線。縱軸表示角度θ，橫軸表示研 磨時間。如該曲線所示，角度θ隨研磨時間而增加，並在某個時刻保持一定。因此，動作控制部5在研磨中計算角度θ，可從其角度θ取得現在膜厚。
上述之光學式膜厚感測器40及渦電流感測器60，可使用日本特開2004-154928號公報及日本特開2009-99842號公報等中記載之習知的光學感測器及渦電流感測器。
如第九圖所示，第一研磨單元3A除了上述之光學式膜厚感測器40及渦電流感測器60之外，進一步具備計測使研磨台30A旋轉之台馬達19的輸入電流(亦即轉矩電流)的轉矩電流計測器70。藉由該轉矩電流計測器70所計測之轉矩電流值傳送至動作控制部5，晶圓研磨中，藉由動作控制部5監視轉矩電流值。另外，亦可不設轉矩電流計測器70，而使用從驅動台馬達19之變換器(無圖示)輸出的電流值。
上述實施形態係以具有本發明所屬之技術領域的一般知識者可實施本發明為目的而記載者。只要是熟悉本技術之業者當然可形成上述實施形態之各種變形例，且本發明之技術性思想亦可適用於其他實施形態。因此，本發明不限定於記載之實施形態，而係解釋為按照藉由申請專利範圍而定義之技術性思想的最廣範圍者。
101‧‧‧層間絕緣膜
102‧‧‧第一硬掩膜
103‧‧‧絕緣膜
104‧‧‧第二硬掩膜
105‧‧‧障壁膜
106‧‧‧導電膜
107‧‧‧銅膜
108‧‧‧配線

Claims (38)

  1. 一種研磨方法，係研磨具有絕緣膜、形成於該絕緣膜上之導電膜、及形成於該導電膜上之金屬膜的基板，其特徵為包含：第一研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第一研磨台上之研磨墊，而研磨前述金屬膜；第二研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第二研磨台上之研磨墊，而研磨前述金屬膜至前述導電膜露出；第三研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第三研磨台上之研磨墊，而至少研磨前述導電膜；及第四研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第四研磨台上之研磨墊，而至少研磨前述絕緣膜。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨方法，其中在前述第一研磨工序之前及/或後進行的第一準備工序之時間與前述第一研磨工序之研磨時間相加的第一處理時間，係與在前述第二研磨工序之前及/或後進行的第二準備工序之時間與前述第二研磨工序之研磨時間相加的第二處理時間相同。
  3. 如申請專利範圍第2項之研磨方法，其中前述第一準備工序及前述第二準備工序分別包含前述基板之搬送工序、前述研磨墊之修整工序、及在前述研磨墊上供給水並研磨前述基板之水研磨工序中的至少1個。
  4. 如申請專利範圍第1項之研磨方法，其中前述第三研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第三研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述導電膜至其厚度達到指定之目標值的工序； 前述第四研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第四研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述導電膜至前述絕緣膜露出，進一步研磨前述絕緣膜至其厚度達到指定之目標值的工序。
  5. 如申請專利範圍第4項之研磨方法，其中以指定之研磨時間程度進行前述第三研磨工序，並以指定之研磨時間程度進行前述第四研磨工序。
  6. 如申請專利範圍第5項之研磨方法，其中前述第三研磨工序之前述指定的研磨時間，與前述第四研磨工序之前述指定的研磨時間相同。
  7. 如申請專利範圍第4項之研磨方法，其中使用設於前述第三研磨台及/或前述第四研磨台內之膜厚感測器，檢測前述第三研磨工序及前述第四研磨工序中至少1個研磨終點。
  8. 如申請專利範圍第4項之研磨方法，其中依據來自設置於前述第三研磨台內之渦電流式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
  9. 如申請專利範圍第4項之研磨方法，其中依據來自設置於前述第四研磨台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第四研磨工序之研磨終點。
  10. 如申請專利範圍第4項之研磨方法，其中在前述第三研磨工序之前及/或後進行的第三準備工序時間與前述第三研磨工序之研磨時間相加的第三處理時間，與在前述第四研磨工序之前及/或後進行的第四準備工序時間與前述第四研磨工序之研磨時間相加的第四處理時間相同。
  11. 如申請專利範圍第10項之研磨方法，其中係以前述第三處理時間與前 述第四處理時間相同之方式，調整前述導電膜之厚度的前述指定目標值。
  12. 如申請專利範圍第10項之研磨方法，其中前述第三準備工序及前述第四準備工序分別包含前述基板之搬送工序、前述研磨墊之修整工序、及在前述研磨墊上供給水並研磨前述基板之水研磨工序中的至少1個。
  13. 如申請專利範圍第1項之研磨方法，其中前述第三研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第三研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述導電膜至前述絕緣膜露出的工序；前述第四研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第四研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述絕緣膜至其厚度達到指定之目標值的工序。
  14. 如申請專利範圍第13項之研磨方法，其中將前述導電膜之研磨率提高，前述絕緣膜之研磨率降低的研磨液供給至前述第三研磨台上之前述研磨墊，而進行前述第三研磨工序。
  15. 如申請專利範圍第13項之研磨方法，其中使用設置於前述第三研磨台及/或前述第四研磨台內之膜厚感測器，檢測前述第三研磨工序及前述第四研磨工序中之至少1個研磨終點。
  16. 如申請專利範圍第13項之研磨方法，其中依據來自設置於前述第三研磨台內之渦電流式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
  17. 如申請專利範圍第13項之研磨方法，其中依據來自設置於前述第四研磨台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第四研磨工序之研磨終點。
  18. 如申請專利範圍第14項之研磨方法，其中從旋轉前述第三研磨台之台馬達的轉矩電流之變化，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
  19. 如申請專利範圍第13項之研磨方法，其中在前述第四研磨工序之前，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的水研磨工序，進行前述水研磨工序時，取得前述絕緣膜之初期膜厚信號，從前述初期膜厚信號生成初期膜厚指標值，從前述初期膜厚指標值與前述絕緣膜之厚度的前述指定目標值算出前述絕緣膜之目標除去量，在前述絕緣膜之除去量達到前述目標除去量的時刻，結束前述第四研磨工序。
  20. 如申請專利範圍第13項之研磨方法，其中在前述第四研磨工序之前，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的第一水研磨工序，進行前述第一水研磨工序時，藉由設置於前述第四研磨台內之光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之初期膜厚信號，前述第四研磨工序後，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的第二水研磨工序，進行前述第二水研磨工序時，藉由前述光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之終點膜厚信號，從前述初期膜厚信號與前述終點膜厚信號之差分算出前述絕緣膜之除去量， 從前述算出之除去量、前述絕緣膜之初期膜厚、及前述絕緣膜之厚度的前述指定目標值，決定前述絕緣膜之厚度是否達到前述指定之目標值。
  21. 如申請專利範圍第20項之研磨方法，其中進一步包含在前述絕緣膜之厚度未達到前述指定之目標值情況下，算出用於達成前述指定之目標值的追加研磨時間，在前述研磨墊上供給研磨液，並以前述追加研磨時間程度再度研磨前述基板之工序。
  22. 如申請專利範圍第13項之研磨方法，其中在前述第四研磨工序之前，藉由設置於前述第四研磨台旁之光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之初期膜厚信號，在前述第四研磨工序之後，藉由前述光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之終點膜厚信號，從前述初期膜厚信號與前述終點膜厚信號之差分算出前述絕緣膜之除去量，從前述算出之除去量、前述絕緣膜之初期膜厚、及前述絕緣膜之厚度的前述指定目標值，決定前述絕緣膜之厚度是否達到前述指定之目標值。
  23. 如申請專利範圍第22項之研磨方法，其中進一步包含在前述絕緣膜之厚度未達到前述指定之目標值情況下，算出用於達成前述指定之目標值的追加研磨時間，藉由使前述基板再度滑接於前述第四研磨台上之前述研磨墊，而以 前述追加研磨時間程度再度研磨前述基板之工序。
  24. 如申請專利範圍第13項之研磨方法，其中在前述第四研磨工序之前，藉由設置於前述第四研磨台旁之第一光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之初期膜厚信號，在前述第四研磨工序之後，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的水研磨工序，進行前述水研磨工序時，藉由設置於前述第四研磨台內之第二光學式膜厚感測器取得前述絕緣膜之終點膜厚信號，從前述初期膜厚信號與前述終點膜厚信號之差分算出前述絕緣膜之除去量，從前述算出之除去量、前述絕緣膜之初期膜厚、及前述絕緣膜之厚度的前述指定目標值，決定前述絕緣膜之厚度是否達到前述指定之目標值。
  25. 如申請專利範圍第24項之研磨方法，其中進一步包含在前述絕緣膜之厚度未達到前述指定之目標值情況下，算出用於達成前述指定之目標值的追加研磨時間，在前述研磨墊上供給研磨液，並以前述追加研磨時間程度再度研磨前述基板之工序。
  26. 如申請專利範圍第1項之研磨方法，其中前述第三研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第三研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述導電膜至前述絕緣膜露出，進一步研磨前述絕緣膜至其厚度達到指定之第一目標值的工序， 前述第四研磨工序係藉由使前述基板滑接於前述第四研磨台上之前述研磨墊，而研磨前述絕緣膜至其厚度達到指定之第二目標值。
  27. 如申請專利範圍第26項之研磨方法，其中在前述第四研磨工序之前，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的水研磨工序，進行前述水研磨工序時，取得研磨前之前述絕緣膜的膜厚信號，從前述取得之膜厚信號生成膜厚指標值，從前述生成之膜厚指標值與前述絕緣膜之厚度的前述指定之第二目標值算出前述絕緣膜之目標除去量，並算出用於達成前述目標除去量之研磨時間，以前述算出之研磨時間程度進行前述第四研磨工序。
  28. 如申請專利範圍第26項之研磨方法，其中在前述第四研磨工序之前，進行在前述第四研磨台上之前述研磨墊供給水並研磨前述基板的水研磨工序，進行前述水研磨工序時，取得研磨前之前述絕緣膜的膜厚信號，從前述取得之膜厚信號生成膜厚指標值，從前述生成之膜厚指標值與前述絕緣膜之厚度的前述指定之第二目標值算出前述絕緣膜之目標除去量，在前述第四研磨工序中前述絕緣膜之除去量達到前述目標除去量的時刻，結束前述第四研磨工序。
  29. 如申請專利範圍第26項之研磨方法，其中以指定之研磨時間程度進行前述第三研磨工序，並以指定之研磨時間程度進行前述第四研磨工序。
  30. 如申請專利範圍第29項之研磨方法，其中前述第三研磨工序之前述指定的研磨時間，與前述第四研磨工序之前述指定的研磨時間相同。
  31. 如申請專利範圍第26項之研磨方法，其中使用設置於前述第三研磨台及/或前述第四研磨台內之膜厚感測器，檢測前述第三研磨工序及前述第四研磨工序中至少1個研磨終點。
  32. 如申請專利範圍第26項之研磨方法，其中在前述第三研磨工序，依據來自設置於前述第三研磨台內之渦電流式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述絕緣膜露出之點。
  33. 如申請專利範圍第26項之研磨方法，其中依據來自設置於前述第三研磨台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
  34. 如申請專利範圍第26項之研磨方法，其中在前述第三研磨工序，依據來自設置於前述第三研磨台內之渦電流式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述絕緣膜露出之點，進一步依據來自設置於前述第三研磨台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第三研磨工序之研磨終點。
  35. 如申請專利範圍第26項之研磨方法，其中依據來自設置於前述第四研磨台內之光學式膜厚感測器的膜厚信號，決定前述第四研磨工序之研磨終點。
  36. 一種研磨方法，係研磨具有絕緣膜、形成於該絕緣膜上之導電膜、及形成於該導電膜上之金屬膜的基板，其特徵為包含：第一研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第一研磨台上之研磨墊，而研磨前述金屬膜至其厚度達到指定之目標值；及 第二研磨工序，其係藉由使前述基板滑接於第二研磨台上之研磨墊，而研磨前述金屬膜至前述導電膜露出；以在前述第一研磨工序之前及/或後進行的第一準備工序之時間與前述第一研磨工序之研磨時間相加的第一處理時間，與在前述第二研磨工序之前及/或後進行的第二準備工序之時間與前述第二研磨工序之研磨時間相加的第二處理時間相同的方式，調整前述指定之目標值。
  37. 如申請專利範圍第36項之研磨方法，其中前述第一準備工序及前述第二準備工序分別包含前述基板之搬送工序、前述研磨墊之修整工序、及在前述研磨墊上供給水並研磨前述基板之水研磨工序中的至少1個。
  38. 一種研磨方法，係研磨具有絕緣膜、形成於該絕緣膜上之導電膜、及形成於該導電膜上之金屬膜的基板，其特徵為：藉由使前述基板滑接於安裝在2個研磨台中之一方的研磨墊，至少研磨前述導電膜，並藉由使前述基板滑接於安裝在前述2個研磨台中另一方的研磨墊，至少研磨前述絕緣膜。
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