半導体装置の製造方法、及び、ウェハ研磨装置
【課題】研磨パッドの摩耗に起因する研磨パッドの剛性低下による悪影響を十分に抑制できる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】研磨テーブル１上に設けられた研磨パッド２と、前記研磨パッド２に対してウェハ３を接触させた状態で前記ウェハ３を前記研磨パッド２に対して相対的に移動させて前記ウェハ３を研磨する研磨ヘッド４と、前記研磨パッド２の摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッド２の温度を制御する温度制御部６と、を有する。
【解決手段】研磨テーブル１上に設けられた研磨パッド２と、前記研磨パッド２に対してウェハ３を接触させた状態で前記ウェハ３を前記研磨パッド２に対して相対的に移動させて前記ウェハ３を研磨する研磨ヘッド４と、前記研磨パッド２の摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッド２の温度を制御する温度制御部６と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、及び、ウェハ研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造分野などにおいて、ウェハの研磨を行うウェハ研磨装置が用いられる。ウェハ研磨装置としては、ウェハをＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）するＣＭＰ装置が代表的である。
【０００３】
ＣＭＰ装置は、研磨テーブル（研磨定盤）と、研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、ウェハをフェイスダウンで保持する研磨ヘッドと、を有する。ウェハの研磨は、例えば、研磨パッドにより保持したウェハの被研磨面を研磨パッドに対して接触させた状態で、研磨ヘッドをウェハとともに水平面内で回転させながら、研磨テーブルを水平面内で回転させることにより行う。
【０００４】
ここで、研磨パッドは、剛体ではなく弾性体である。このため、ＣＭＰの際に、研磨パッドが撓んでしまい、ディッシングという現象が生じる場合がある。
【０００５】
特許文献１には、ウェハを研磨する硬質層と、この硬質層の下に配置された高熱伝導性層と、を有する研磨パッドを用いてＣＭＰを行うことによって、硬質層の表面温度が軟化点近傍まで上昇するのを抑制し、ディッシングを抑制することができる旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９７７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、研磨パッドの剛性の低下は、温度上昇のみならず、研磨パッドの摩耗によっても発生する。
特許文献１の技術では、研磨パッドの摩耗に起因する研磨パッドの剛性低下による悪影響を十分に抑制することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、研磨パッドによりウェハを研磨する工程を有し、
前記ウェハを研磨する工程では、前記研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッドの温度を制御することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【０００９】
この製造方法によれば、研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて研磨パッドの温度を制御することによって、研磨パッドの剛性を調節することができるので、研磨パッドが摩耗しても、研磨パッドを適切な剛性に調整することができる。よって、研磨パッドの摩耗に起因する研磨パッドの剛性低下による悪影響を十分に抑制することができる。これにより、例えば、ディッシングなどの発生を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明は、研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、
前記研磨パッドに対してウェハを接触させた状態で前記ウェハを前記研磨パッドに対して相対的に移動させて前記ウェハを研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッドの温度を制御する温度制御部と、
を有することを特徴とするウェハ研磨装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、研磨パッドの摩耗に起因する研磨パッドの剛性低下による悪影響を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るウェハ研磨装置を示す模式図である。
【図２】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図３】実施形態に係るウェハ研磨装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施形態に係る半導体装置の製造方法のタイムチャートである。
【図５】実施形態に係る研磨パッドの温度と弾性率との関係を示す図である。
【図６】変形例の研磨パッドの温度と弾性率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１４】
図１は実施形態に係るウェハ研磨装置１００を示す模式図である。
本実施形態に係るウェハ研磨装置１００は、研磨テーブル１と、研磨テーブル１上に設けられた研磨パッド２と、研磨パッド２に対してウェハ３を接触させた状態でウェハ３を研磨パッド２に対して相対的に移動させてウェハ３を研磨する研磨ヘッド４と、研磨パッド２の摩耗後の厚さに応じて研磨パッド２の温度を制御する温度制御部（制御部６）と、を有する。以下、詳細に説明する。
【００１５】
研磨テーブル１は、上面が平坦且つ水平な、盤状のテーブル本体１１と、このテーブル本体１１の中央部より下方に突出している軸部１２と、を有している。テーブル本体１１の上面には、研磨パッド２が配設されている。
【００１６】
研磨パッド２は、例えば、ウェハ３に接触して該ウェハ３を研磨する上層パッド（第１層）２１と、上層パッド２１の下に位置する下層パッド（第２層）２２と、を含む積層構造をなしている。上層パッド２１と下層パッド２２は、それぞれ平板状に形成されている。
具体的には、例えば、研磨パッド２は、上層パッド２１及び下層パッド２２の２層構造をなしている。
【００１７】
上層パッド２１は、下層パッド２２よりも弾性率が大きい（硬い）。上層パッド２１は、ウェハ３に直接的に接触して該ウェハ３を研磨する機能を有するほか、良好な平坦性でウェハ３を研磨するのに大きく寄与する。
ここで、通常、ＣＭＰ前のウェハ３には、予め成膜された被研磨膜が持つグローバル段差があり、ＣＭＰでは、この段差を解消する。この段差の解消の度合い、すなわちＣＭＰの仕上がり具合を、平坦性という。
【００１８】
一方、下層パッド２２は、上層パッド２１よりも弾性率が小さい（柔らかい）。下層パッド２２は、良好な均一性でウェハ３を研磨するのに大きく寄与する。ここで、均一性とは、ウェハ３の面内における膜厚の均一の程度を表す指標である。均一性が良いとは、ウェハ３の面内での膜厚が均一であることを意味する。
【００１９】
上層パッド２１は、例えば、ウレタン樹脂（ポリウレタン）からなる。このウレタン樹脂は、より具体的には、下記一般式
−［OCONHＲ１NHCOO−Ｒ２］ｍ−［OCONHＲ１NHCOO−Ｒ３］ｎ−
で表される。
ここで、Ｒ１〜Ｒ３は炭化水素鎖であり、ｍ、ｎは任意の整数である。
上層パッド２１は、例えば、ガラス転移点が６０℃未満のウレタン樹脂からなる。このウレタン樹脂のガラス転移点は、例えば、２０℃以上である。より具体的には、このウレタン樹脂のガラス転移点は、５０℃以下である。
上層パッド２１は、引張弾性率が、例えば、２４０ＭＰａ〜３００ＭＰａ程度である。
なお、上層パッド２１は、ポリブタジエンにより構成されていても良い。
【００２０】
下層パッド２２は、例えば、ポリエチレン、ポリウレタンからなる。なお、下層パッド２２を有しない研磨パッド２（単層の研磨パッド２）を用いても良い。
【００２１】
研磨ヘッド４は、ウェハ３を保持するリテーナーリング７を下面側に有している。研磨ヘッド４は、リテーナーリング７により保持されたウェハ３をフェイスダウンで保持し、該ウェハ３の被研磨面（図１において下面）を研磨パッド２の上面（上層パッド２１の上面）に接触させる。
【００２２】
ウェハ研磨装置１００は、更に、研磨パッド２を冷却する冷却部５を有している。冷却部５は、例えば、チラーと呼ばれる装置であり、冷却水を外部に供給する。冷却部５は、後述する制御部６の制御下で、冷却水の供給量と、冷却水の温度とを変化させる。
【００２３】
ウェハ研磨装置１００は、更に、冷却部５からの冷却水を研磨テーブル１へ供給する供給配管５１と、研磨テーブル１内に引き回された冷却配管５２と、冷却水を研磨テーブル１から冷却部５へ戻す配管５３と、を有している。
【００２４】
供給配管５１の一端は、冷却部５に接続され、供給配管５１の他端は、冷却配管５２の一端に接続されている。冷却配管５２の一端は、例えば、研磨テーブル１の軸部１２の下端に位置している。冷却配管５２は、軸部１２の下端から軸部１２の上端へと引き回され、更に、テーブル本体１１の上部へと引き回されている。冷却配管５２は、テーブル本体１１の上部を均一に冷却できるような循環経路で、テーブル本体１１の上部において引き回されている。更に、冷却配管５２は、テーブル本体１１の上部から下端（軸部１２の上端）へと引き回され、軸部１２の上端から下端へと引き回されている。冷却配管５２の他端は、軸部１２の下端に位置し、配管５３の一端に接続されている。配管５３の他端は、冷却部５に接続されている。
【００２５】
冷却部５は、供給配管５１を通して冷却水を研磨テーブル１内の冷却配管５２へ供給する。その冷却水は、冷却配管５２の一端から該冷却配管５２内に導入され、冷却配管５２の他端側へと流れる。つまり、研磨テーブル１内において冷却水が循環する。その後、冷却水は、冷却配管５２の他端から、配管５３内を通して、冷却部５に戻される。
【００２６】
冷却部５は、冷却水を冷却する冷却機構と、冷却水を供給配管５１へ圧送するポンプと、を有している。
【００２７】
制御部６は、冷却部５の冷却機構及びポンプを制御することによって、冷却水の温度と、冷却水の供給量とを調節する。
【００２８】
上述のように冷却水が研磨テーブル１内を循環することによって、研磨テーブル１が冷却される。研磨テーブル１が冷却されることにより、研磨テーブル１上に設けられている研磨パッド２も冷却される。
制御部６が冷却部５を制御して、冷却水の温度と供給量とを調節することにより、研磨パッド２の温度を制御することができる。
研磨パッド２は、温度変化に応じて、その剛性が変化する。
【００２９】
ここで、ウェハ研磨装置１００は、研磨パッド２の温度を検出する温度検出部（温度センサ）（図示略）を有していることも好ましい。この場合、温度検出部による温度の検出結果が制御部６に入力されるようにし、制御部６では、その検出結果に応じて、研磨パッド２の温度を制御する。
【００３０】
研磨パッド２は、その使用時間（稼働時間）が長くなるほど、その厚みが減少する。研磨パッド２の厚みは、研磨パッド２によるウェハ３の研磨や、コンディショナーによる研磨パッド２のコンディショニングにより、減少する。
なお、研磨パッド２において、摩耗によって厚みが減少する部位は、ウェハ３に接触する部位である上層パッド２１である。
研磨パッド２は、摩耗によりその厚み（例えば上層パッド２１の厚み）が減少するほど、その剛性が低下する。
研磨パッド２の剛性が低下すると、ウェハ３を平坦性良く研磨することが困難となる。
【００３１】
そこで、本実施形態では、研磨パッド２の摩耗後の厚みに応じて、研磨パッド２の温度を制御することによって、研磨パッド２の剛性を調節する。これにより、研磨パッド２が摩耗しても、研磨パッド２を適切な剛性に調整することができる。よって、研磨パッド２の摩耗に起因する研磨パッド２の剛性低下による悪影響を抑制することができる。例えば、ウェハ３の研磨時におけるディッシングなどの発生を抑制することができる。
【００３２】
ウェハ研磨装置１００は、他に、研磨テーブル１を回転させるモータ等の研磨テーブル回転アクチュエータ（図示略）と、研磨ヘッド４を回転させるモータ等の研磨ヘッド回転アクチュエータ（図示略）と、を有している。
ウェハ研磨装置１００は、他に、スラリーを貯留するスラリー貯留部（図示略）と、スラリーを研磨パッド２上に吐出するスラリーノズル（図示略）と、スラリー貯留部のスラリーをスラリーノズルへ圧送するポンプ或いはモータ等のスラリー供給アクチュエータ（図示略）と、研磨パッド２の研磨面のコンディショニングを行うコンディショナー（図示略）と、コンディショナーを動作させるコンディショナー駆動アクチュエータ（図示略）と、を有している。
【００３３】
制御部６は、各種の制御処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、このＣＰＵの動作用プログラムを格納したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、このＣＰＵの作業領域などとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を備えて構成されている。
制御部６は、冷却部５、研磨テーブル回転アクチュエータ、研磨ヘッド回転アクチュエータ、スラリー供給アクチュエータ、コンディショナー駆動アクチュエータ等の動作制御を行う。
【００３４】
このように構成されたウェハ研磨装置１００によるウェハ３の研磨（具体的には、例えばＣＭＰ）は、以下のようにして行うことができる。
すなわち、研磨ヘッド４のリテーナーリング７によりウェハ３を保持した状態で、ウェハ３の被研磨面を研磨パッド２の上層パッド２１の上面に押し当て、スラリーノズルからスラリーを研磨パッド２上に滴下させて、研磨ヘッド４及び研磨テーブル１を回転させる。
これにより、ウェハ３の被研磨面が、上層パッド２１の上面に当接した状態で、該上面に対して相対移動するので、ウェハ３の被研磨面が研磨される。
ウェハ研磨装置１００の稼働中、研磨パッド２の温度は、随時、制御される。
【００３５】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
図２は実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
この製造方法は、研磨パッド２によりウェハ３を研磨する工程を有する。ウェハ３を研磨する工程では、研磨パッド２の摩耗後の厚さに応じて研磨パッド２の温度を制御する。この温度制御により、研磨パッド２の剛性を調節する。以下、詳細に説明する。
【００３６】
本実施形態においては、図示していないが、半導体基板上にトランジスタ等の半導体素子が形成され、その上に層間絶縁膜が形成されたものを、下地基板として用いる。この下地基板には、半導体素子間をつなぐ配線構造が形成される。また、半導体基板としては、シリコン基板などを用いることができる。
【００３７】
まず、図２（ａ）に示すように、シリコン基板（図示せず）上に層間絶縁膜２０１を形成する。この層間絶縁膜２０１の上に、通常の露光方法でレジストパターンを形成した後、ドライエッチングを行うことにより、複数の配線溝２０２を層間絶縁膜２０１に形成する。
次に、層間絶縁膜２０１上、及び、配線溝２０２の内部に、バリアメタル膜２０３を形成する。バリアメタル膜２０３を形成するには、たとえば、スパッタリング法などを用いることができる。バリアメタル膜２０３としては、例えばＴａ膜を用いる。
次に、スパッタリング法により、バリアメタル膜２０３上にＣｕシード膜（図示せず）を形成する。次に、電解めっき法により、Ｃｕシード膜をカソードとしてＣｕめっき膜２０４を形成する。
このようにして、配線溝２０２を埋め込むように金属膜を形成することができる。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＣＭＰによる平坦化を行う。これにより、配線溝２０２内にＣｕ配線（Ｃｕめっき膜２０６）を形成する。配線溝２０２外の余剰のＣｕめっき膜２０４を除去する。
【００３９】
以上のようにして、図２（ｂ）に示す配線構造の半導体装置２００が得られる。この後、上述した工程を繰り返すことにより、２層以上の多層配線構造の半導体装置を形成してもよい。
【００４０】
ここで、本実施形態に係る半導体装置の製造方法において、ＣＭＰによる平坦化（図２（ｂ）の工程）は、例えば上述のウェハ研磨装置１００を用いて行う。
【００４１】
上述のように、研磨パッド２は、その使用時間（稼働時間）が長くなるほど、摩耗によってその厚みが減少し、その剛性が低下する。その結果、研磨パッド２の剛性が不足することから、ウェハ３を平坦性良く研磨することが困難となる。
特に、ウェハ３を研磨することによって配線溝２０２に金属膜を埋め込み形成する場合、ディッシングが発生しやすくなる。
【００４２】
ここで、ＣＭＰ時の研磨パッド２は、埋め込み構造（Ｃｕめっき膜２０６）の脇のストッパー層２０５（図２）を支点として、撓みながら、埋め込み構造の表面に接触する。このため、ディッシングが発生する。
【００４３】
そこで、本実施形態では、研磨パッド２が摩耗した場合に、研磨パッド２の温度を低下させることによってその剛性を高めることで、ディッシング等の悪影響の発生を抑制するとともに、研磨パッド２の長寿命化を図る。
【００４４】
すなわち、制御部６は、摩耗により研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったか否かを判定し、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったと判定した場合には、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ以上のときよりも研磨パッド２を低温に制御する。
【００４５】
ここで、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったか否かの判定は、例えば、同一の研磨パッド２によるＣＭＰの処理回数に基づいて行う。例えば、研磨パッド２の厚さが所定の厚さとなるようなＣＭＰの処理回数（以下、上限処理回数）を予め調べておく。そして、同一の研磨パッド２によるＣＭＰの処理回数が上限処理回数を超えた場合に、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったと判定する。
なお、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったか否かの判定は、同一の研磨パッド２の稼働時間に基づいて行っても良い。
或いは、研磨パッド２の厚さの実測値に基づいて、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったか否かを判定しても良い。
また、ここで、「研磨パッド２の厚さが所定の厚さとなる」ということは、例えば、「研磨パッド２の上層パッド２１の層厚が初期値の６０〜７０％となること」などを意味する。
【００４６】
より具体的には、制御部６は、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ以上の場合には、研磨パッド２の温度を研磨パッド２の上層パッド２１のガラス転移点以上の温度に制御し、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となった場合には、研磨パッド２の温度を研磨パッド２の上層パッド２１のガラス転移点未満の温度に制御する。
【００４７】
図３はウェハ研磨装置１００の制御部６の動作を示すフローチャートである。図３の処理は、例えば、ウェハ研磨装置１００の稼働中において、制御部６が随時（例えば所定時間ごとに繰り返し）行う。
図４は本実施形態に係る半導体装置の製造方法のタイムチャートである。図４において、点線のグラフは研磨パッド２の温度を示し、実線のグラフは研磨パッド２の剛性を示す。図４の横軸は、研磨パッド２の摩耗量、縦軸は、研磨パッド２の温度或いは剛性である。
【００４８】
図３に示すように、制御部６は、先ず、研磨パッド２の摩耗後の厚さが所定の厚さ未満となったか否かを判定する（ステップＳ１）。
研磨パッド２の厚さが所定の厚さ以上であれば（ステップＳ１のＮ）、制御部６は、研磨パッド２の温度が、上層パッド２１のガラス転移点以上の温度（好ましくは、該ガラス転移点よりも高温）となるように、冷却部５を制御する（ステップＳ２）。
一方、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となっていれば（ステップＳ１のＹ）、制御部６は、研磨パッド２の温度が、上層パッド２１のガラス転移点未満の温度となるように、冷却部５を制御する（ステップＳ３）。
【００４９】
このような制御を行う結果、図４に示すように、研磨パッド２の摩耗量が所定量Ｍ以下の場合、すなわち研磨パッド２の厚さが所定の厚さ以上の場合には、研磨パッド２の温度は、上層パッド２１のガラス転移点以上の温度に維持される。また、研磨パッド２の摩耗量が所定量Ｍを越えた場合、すなわち研磨パッド２の摩耗後の厚さが所定の厚さ未満の場合には、研磨パッド２の温度は、上層パッド２１のガラス転移点未満の温度に維持される。
【００５０】
ここで、図５は実施形態に係るウェハ研磨装置１００の研磨パッド２の温度と研磨パッド２の上層パッド２１の弾性率との関係を示す図（図５の実線のグラフ）である。また、図５には、比較用に、変形例の研磨パッドの温度とその上層パッドの弾性率との関係を点線で示している。
図６は変形例の研磨パッドの温度とその上層パッドの弾性率との関係を示す図である。
【００５１】
変形例の研磨パッドは、現在、ＣＭＰ装置において一般的に用いられている研磨パッドである。この研磨パッドの上層パッドの材質は、ウレタン樹脂（ポリウレタン）である。ウレタン樹脂はガラス転移点Ｔｇ（軟化点）を持つ。このウレタン樹脂のガラス転移点Ｔｇは、約６０℃である。このウレタン樹脂は、ガラス転移点Ｔｇ以上の温度では、弾性率が低下し、柔らかくなる。
この研磨パッドは、図６に示すように、ガラス転移点Ｔｇ未満の温度範囲Ｔ３において使用される。この研磨パッドを用いた研磨時の温度はガラス転移点よりも十分に低いので、該研磨パッドの弾性率が不足することはない。ただし、研磨パッドの摩耗に伴い、パッドの剛性が低下する。
【００５２】
一方、本実施形態に係る研磨パッド２の上層パッド２１のガラス転移点Ｔｇ（軟化点）は、図５に示すように、変形例の研磨パッドの上層パッドのガラス転移点Ｔｇよりも低い。
本実施形態に係る研磨パッド２の上層パッド２１は、そのガラス転移点Ｔｇ以上の温度範囲Ｔ１においても、変形例の研磨パッドの上層パッドと同等レベルの弾性率である。
本実施形態に係る研磨パッド２の上層パッド２１の弾性率は、そのガラス転移点Ｔｇよりも低温の温度範囲Ｔ２においては、温度範囲Ｔ１での弾性率よりも大きくなる。
本実施形態に係る研磨パッド２の上層パッド２１の弾性率は、温度範囲Ｔ２においては、変形例の研磨パッドの上層パッドよりも弾性率が大きい。
【００５３】
図４に示すように、研磨パッド２の使用開始当初は、研磨パッド２の温度を、その上層パッド２１のガラス転移点Ｔｇよりも高温（図５の温度範囲Ｔ１内の温度）に制御する。
研磨パッド２の剛性は、当該研磨パッド２によるＣＭＰの処理回数が増大し、当該研磨パッド２の摩耗量が増大（研磨パッド２の摩耗後の厚さが減少）するとともに、低下する。
【００５４】
その後、研磨パッド２の摩耗量が所定量Ｍ（図４）を越えた、すなわち研磨パッド２の摩耗後の厚さが所定の厚さ未満となった場合には、研磨パッド２の温度を上層パッド２１のガラス転移点未満の温度（図５の温度範囲Ｔ２内の温度）へと低下させる（図４の冷却Ａを行う）。これにより、研磨パッド２の剛性を一旦改善することができる（図４の剛性改善Ｂが生じる）。
【００５５】
つまり、研磨パッド２が摩耗しても、研磨パッド２を適切な剛性に調整することができる。よって、研磨パッド２の摩耗に起因する研磨パッド２の剛性低下による悪影響（ＣＭＰによるディッシングの発生など）を抑制することができる。
また、長期に亘って適切な条件で研磨を行うことができるので、研磨パッド２を長寿命化することができるとともに、ウェハ研磨装置１００の稼働率向上、並びに、半導体装置の製造コスト低減が可能である。
【００５６】
以上のような実施形態によれば、研磨パッド２の摩耗後の厚さに応じて研磨パッド２の温度を制御することによって、研磨パッド２の剛性を調節するので、研磨パッド２が摩耗しても、研磨パッド２を適切な剛性に調整することができる。よって、研磨パッド２の摩耗に起因する研磨パッド２の剛性低下による悪影響を十分に抑制することができる。これにより、ウェハ３の研磨時におけるディッシングなどの発生を抑制することができる。よって、例えば、金属の埋め込み構造により形成する配線の抵抗値として、設計通りの値を精度良く得ることができ、歩留まりに優れた半導体装置を製造することができる。
【００５７】
＜変形例＞
上記の実施形態では、図５に実線で示されるような特性の研磨パッド２（例えば、上層パッド２１が図５に実線で示されるような特性のもの）を用いる例を説明したが、図５に点線で示されるような特性の研磨パッド（例えばその上層パッドが図５に点線で示されるような特性のもの）を用いても良い。
なお、一般的な研磨パッド（つまり、変形例の研磨パッド）の場合、研磨パッドを新品に交換する必要が生じる程度に研磨パッドが摩耗した段階においても、その上層パッドは、ウェハの研磨が可能な程度の厚みを有している（ただし、剛性が不足するため、ウェハを平坦性良く研磨することが困難である）。
そこで、この変形例の場合にも、研磨パッドの摩耗後の厚さが所定の厚さ未満となった場合に、研磨パッドの厚さが所定の厚さ以上のときよりも研磨パッドを低温に制御することによって、上記と同様の効果が得られる。
すなわち、研磨パッドの厚さが所定の厚さ以上のときには、研磨パッドの温度を例えば図５の温度範囲Ｔ１に制御し、研磨パッドの厚さが所定の厚さ未満となった場合には、研磨パッドの温度を例えば図５の温度範囲Ｔ２に制御すると良い。
【符号の説明】
【００５８】
１ 研磨テーブル
１１ テーブル本体
１２ 軸部
２ 研磨パッド
２１ 上層パッド
２２ 下層パッド
３ ウェハ
４ 研磨ヘッド
５ 冷却部
５１ 供給配管
５２ 冷却配管
５３ 配管
６ 制御部
７ リテーナーリング
１００ ウェハ研磨装置
２００ 半導体装置
２０１ 層間絶縁膜
２０２ 配線溝
２０３ バリアメタル膜
２０４ Ｃｕめっき膜
２０５ ストッパー層
２０６ Ｃｕめっき膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、及び、ウェハ研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造分野などにおいて、ウェハの研磨を行うウェハ研磨装置が用いられる。ウェハ研磨装置としては、ウェハをＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）するＣＭＰ装置が代表的である。
【０００３】
ＣＭＰ装置は、研磨テーブル（研磨定盤）と、研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、ウェハをフェイスダウンで保持する研磨ヘッドと、を有する。ウェハの研磨は、例えば、研磨パッドにより保持したウェハの被研磨面を研磨パッドに対して接触させた状態で、研磨ヘッドをウェハとともに水平面内で回転させながら、研磨テーブルを水平面内で回転させることにより行う。
【０００４】
ここで、研磨パッドは、剛体ではなく弾性体である。このため、ＣＭＰの際に、研磨パッドが撓んでしまい、ディッシングという現象が生じる場合がある。
【０００５】
特許文献１には、ウェハを研磨する硬質層と、この硬質層の下に配置された高熱伝導性層と、を有する研磨パッドを用いてＣＭＰを行うことによって、硬質層の表面温度が軟化点近傍まで上昇するのを抑制し、ディッシングを抑制することができる旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９７７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、研磨パッドの剛性の低下は、温度上昇のみならず、研磨パッドの摩耗によっても発生する。
特許文献１の技術では、研磨パッドの摩耗に起因する研磨パッドの剛性低下による悪影響を十分に抑制することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、研磨パッドによりウェハを研磨する工程を有し、
前記ウェハを研磨する工程では、前記研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッドの温度を制御することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【０００９】
この製造方法によれば、研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて研磨パッドの温度を制御することによって、研磨パッドの剛性を調節することができるので、研磨パッドが摩耗しても、研磨パッドを適切な剛性に調整することができる。よって、研磨パッドの摩耗に起因する研磨パッドの剛性低下による悪影響を十分に抑制することができる。これにより、例えば、ディッシングなどの発生を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明は、研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、
前記研磨パッドに対してウェハを接触させた状態で前記ウェハを前記研磨パッドに対して相対的に移動させて前記ウェハを研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッドの温度を制御する温度制御部と、
を有することを特徴とするウェハ研磨装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、研磨パッドの摩耗に起因する研磨パッドの剛性低下による悪影響を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るウェハ研磨装置を示す模式図である。
【図２】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図３】実施形態に係るウェハ研磨装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施形態に係る半導体装置の製造方法のタイムチャートである。
【図５】実施形態に係る研磨パッドの温度と弾性率との関係を示す図である。
【図６】変形例の研磨パッドの温度と弾性率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１４】
図１は実施形態に係るウェハ研磨装置１００を示す模式図である。
本実施形態に係るウェハ研磨装置１００は、研磨テーブル１と、研磨テーブル１上に設けられた研磨パッド２と、研磨パッド２に対してウェハ３を接触させた状態でウェハ３を研磨パッド２に対して相対的に移動させてウェハ３を研磨する研磨ヘッド４と、研磨パッド２の摩耗後の厚さに応じて研磨パッド２の温度を制御する温度制御部（制御部６）と、を有する。以下、詳細に説明する。
【００１５】
研磨テーブル１は、上面が平坦且つ水平な、盤状のテーブル本体１１と、このテーブル本体１１の中央部より下方に突出している軸部１２と、を有している。テーブル本体１１の上面には、研磨パッド２が配設されている。
【００１６】
研磨パッド２は、例えば、ウェハ３に接触して該ウェハ３を研磨する上層パッド（第１層）２１と、上層パッド２１の下に位置する下層パッド（第２層）２２と、を含む積層構造をなしている。上層パッド２１と下層パッド２２は、それぞれ平板状に形成されている。
具体的には、例えば、研磨パッド２は、上層パッド２１及び下層パッド２２の２層構造をなしている。
【００１７】
上層パッド２１は、下層パッド２２よりも弾性率が大きい（硬い）。上層パッド２１は、ウェハ３に直接的に接触して該ウェハ３を研磨する機能を有するほか、良好な平坦性でウェハ３を研磨するのに大きく寄与する。
ここで、通常、ＣＭＰ前のウェハ３には、予め成膜された被研磨膜が持つグローバル段差があり、ＣＭＰでは、この段差を解消する。この段差の解消の度合い、すなわちＣＭＰの仕上がり具合を、平坦性という。
【００１８】
一方、下層パッド２２は、上層パッド２１よりも弾性率が小さい（柔らかい）。下層パッド２２は、良好な均一性でウェハ３を研磨するのに大きく寄与する。ここで、均一性とは、ウェハ３の面内における膜厚の均一の程度を表す指標である。均一性が良いとは、ウェハ３の面内での膜厚が均一であることを意味する。
【００１９】
上層パッド２１は、例えば、ウレタン樹脂（ポリウレタン）からなる。このウレタン樹脂は、より具体的には、下記一般式
−［OCONHＲ１NHCOO−Ｒ２］ｍ−［OCONHＲ１NHCOO−Ｒ３］ｎ−
で表される。
ここで、Ｒ１〜Ｒ３は炭化水素鎖であり、ｍ、ｎは任意の整数である。
上層パッド２１は、例えば、ガラス転移点が６０℃未満のウレタン樹脂からなる。このウレタン樹脂のガラス転移点は、例えば、２０℃以上である。より具体的には、このウレタン樹脂のガラス転移点は、５０℃以下である。
上層パッド２１は、引張弾性率が、例えば、２４０ＭＰａ〜３００ＭＰａ程度である。
なお、上層パッド２１は、ポリブタジエンにより構成されていても良い。
【００２０】
下層パッド２２は、例えば、ポリエチレン、ポリウレタンからなる。なお、下層パッド２２を有しない研磨パッド２（単層の研磨パッド２）を用いても良い。
【００２１】
研磨ヘッド４は、ウェハ３を保持するリテーナーリング７を下面側に有している。研磨ヘッド４は、リテーナーリング７により保持されたウェハ３をフェイスダウンで保持し、該ウェハ３の被研磨面（図１において下面）を研磨パッド２の上面（上層パッド２１の上面）に接触させる。
【００２２】
ウェハ研磨装置１００は、更に、研磨パッド２を冷却する冷却部５を有している。冷却部５は、例えば、チラーと呼ばれる装置であり、冷却水を外部に供給する。冷却部５は、後述する制御部６の制御下で、冷却水の供給量と、冷却水の温度とを変化させる。
【００２３】
ウェハ研磨装置１００は、更に、冷却部５からの冷却水を研磨テーブル１へ供給する供給配管５１と、研磨テーブル１内に引き回された冷却配管５２と、冷却水を研磨テーブル１から冷却部５へ戻す配管５３と、を有している。
【００２４】
供給配管５１の一端は、冷却部５に接続され、供給配管５１の他端は、冷却配管５２の一端に接続されている。冷却配管５２の一端は、例えば、研磨テーブル１の軸部１２の下端に位置している。冷却配管５２は、軸部１２の下端から軸部１２の上端へと引き回され、更に、テーブル本体１１の上部へと引き回されている。冷却配管５２は、テーブル本体１１の上部を均一に冷却できるような循環経路で、テーブル本体１１の上部において引き回されている。更に、冷却配管５２は、テーブル本体１１の上部から下端（軸部１２の上端）へと引き回され、軸部１２の上端から下端へと引き回されている。冷却配管５２の他端は、軸部１２の下端に位置し、配管５３の一端に接続されている。配管５３の他端は、冷却部５に接続されている。
【００２５】
冷却部５は、供給配管５１を通して冷却水を研磨テーブル１内の冷却配管５２へ供給する。その冷却水は、冷却配管５２の一端から該冷却配管５２内に導入され、冷却配管５２の他端側へと流れる。つまり、研磨テーブル１内において冷却水が循環する。その後、冷却水は、冷却配管５２の他端から、配管５３内を通して、冷却部５に戻される。
【００２６】
冷却部５は、冷却水を冷却する冷却機構と、冷却水を供給配管５１へ圧送するポンプと、を有している。
【００２７】
制御部６は、冷却部５の冷却機構及びポンプを制御することによって、冷却水の温度と、冷却水の供給量とを調節する。
【００２８】
上述のように冷却水が研磨テーブル１内を循環することによって、研磨テーブル１が冷却される。研磨テーブル１が冷却されることにより、研磨テーブル１上に設けられている研磨パッド２も冷却される。
制御部６が冷却部５を制御して、冷却水の温度と供給量とを調節することにより、研磨パッド２の温度を制御することができる。
研磨パッド２は、温度変化に応じて、その剛性が変化する。
【００２９】
ここで、ウェハ研磨装置１００は、研磨パッド２の温度を検出する温度検出部（温度センサ）（図示略）を有していることも好ましい。この場合、温度検出部による温度の検出結果が制御部６に入力されるようにし、制御部６では、その検出結果に応じて、研磨パッド２の温度を制御する。
【００３０】
研磨パッド２は、その使用時間（稼働時間）が長くなるほど、その厚みが減少する。研磨パッド２の厚みは、研磨パッド２によるウェハ３の研磨や、コンディショナーによる研磨パッド２のコンディショニングにより、減少する。
なお、研磨パッド２において、摩耗によって厚みが減少する部位は、ウェハ３に接触する部位である上層パッド２１である。
研磨パッド２は、摩耗によりその厚み（例えば上層パッド２１の厚み）が減少するほど、その剛性が低下する。
研磨パッド２の剛性が低下すると、ウェハ３を平坦性良く研磨することが困難となる。
【００３１】
そこで、本実施形態では、研磨パッド２の摩耗後の厚みに応じて、研磨パッド２の温度を制御することによって、研磨パッド２の剛性を調節する。これにより、研磨パッド２が摩耗しても、研磨パッド２を適切な剛性に調整することができる。よって、研磨パッド２の摩耗に起因する研磨パッド２の剛性低下による悪影響を抑制することができる。例えば、ウェハ３の研磨時におけるディッシングなどの発生を抑制することができる。
【００３２】
ウェハ研磨装置１００は、他に、研磨テーブル１を回転させるモータ等の研磨テーブル回転アクチュエータ（図示略）と、研磨ヘッド４を回転させるモータ等の研磨ヘッド回転アクチュエータ（図示略）と、を有している。
ウェハ研磨装置１００は、他に、スラリーを貯留するスラリー貯留部（図示略）と、スラリーを研磨パッド２上に吐出するスラリーノズル（図示略）と、スラリー貯留部のスラリーをスラリーノズルへ圧送するポンプ或いはモータ等のスラリー供給アクチュエータ（図示略）と、研磨パッド２の研磨面のコンディショニングを行うコンディショナー（図示略）と、コンディショナーを動作させるコンディショナー駆動アクチュエータ（図示略）と、を有している。
【００３３】
制御部６は、各種の制御処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、このＣＰＵの動作用プログラムを格納したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、このＣＰＵの作業領域などとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を備えて構成されている。
制御部６は、冷却部５、研磨テーブル回転アクチュエータ、研磨ヘッド回転アクチュエータ、スラリー供給アクチュエータ、コンディショナー駆動アクチュエータ等の動作制御を行う。
【００３４】
このように構成されたウェハ研磨装置１００によるウェハ３の研磨（具体的には、例えばＣＭＰ）は、以下のようにして行うことができる。
すなわち、研磨ヘッド４のリテーナーリング７によりウェハ３を保持した状態で、ウェハ３の被研磨面を研磨パッド２の上層パッド２１の上面に押し当て、スラリーノズルからスラリーを研磨パッド２上に滴下させて、研磨ヘッド４及び研磨テーブル１を回転させる。
これにより、ウェハ３の被研磨面が、上層パッド２１の上面に当接した状態で、該上面に対して相対移動するので、ウェハ３の被研磨面が研磨される。
ウェハ研磨装置１００の稼働中、研磨パッド２の温度は、随時、制御される。
【００３５】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
図２は実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
この製造方法は、研磨パッド２によりウェハ３を研磨する工程を有する。ウェハ３を研磨する工程では、研磨パッド２の摩耗後の厚さに応じて研磨パッド２の温度を制御する。この温度制御により、研磨パッド２の剛性を調節する。以下、詳細に説明する。
【００３６】
本実施形態においては、図示していないが、半導体基板上にトランジスタ等の半導体素子が形成され、その上に層間絶縁膜が形成されたものを、下地基板として用いる。この下地基板には、半導体素子間をつなぐ配線構造が形成される。また、半導体基板としては、シリコン基板などを用いることができる。
【００３７】
まず、図２（ａ）に示すように、シリコン基板（図示せず）上に層間絶縁膜２０１を形成する。この層間絶縁膜２０１の上に、通常の露光方法でレジストパターンを形成した後、ドライエッチングを行うことにより、複数の配線溝２０２を層間絶縁膜２０１に形成する。
次に、層間絶縁膜２０１上、及び、配線溝２０２の内部に、バリアメタル膜２０３を形成する。バリアメタル膜２０３を形成するには、たとえば、スパッタリング法などを用いることができる。バリアメタル膜２０３としては、例えばＴａ膜を用いる。
次に、スパッタリング法により、バリアメタル膜２０３上にＣｕシード膜（図示せず）を形成する。次に、電解めっき法により、Ｃｕシード膜をカソードとしてＣｕめっき膜２０４を形成する。
このようにして、配線溝２０２を埋め込むように金属膜を形成することができる。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＣＭＰによる平坦化を行う。これにより、配線溝２０２内にＣｕ配線（Ｃｕめっき膜２０６）を形成する。配線溝２０２外の余剰のＣｕめっき膜２０４を除去する。
【００３９】
以上のようにして、図２（ｂ）に示す配線構造の半導体装置２００が得られる。この後、上述した工程を繰り返すことにより、２層以上の多層配線構造の半導体装置を形成してもよい。
【００４０】
ここで、本実施形態に係る半導体装置の製造方法において、ＣＭＰによる平坦化（図２（ｂ）の工程）は、例えば上述のウェハ研磨装置１００を用いて行う。
【００４１】
上述のように、研磨パッド２は、その使用時間（稼働時間）が長くなるほど、摩耗によってその厚みが減少し、その剛性が低下する。その結果、研磨パッド２の剛性が不足することから、ウェハ３を平坦性良く研磨することが困難となる。
特に、ウェハ３を研磨することによって配線溝２０２に金属膜を埋め込み形成する場合、ディッシングが発生しやすくなる。
【００４２】
ここで、ＣＭＰ時の研磨パッド２は、埋め込み構造（Ｃｕめっき膜２０６）の脇のストッパー層２０５（図２）を支点として、撓みながら、埋め込み構造の表面に接触する。このため、ディッシングが発生する。
【００４３】
そこで、本実施形態では、研磨パッド２が摩耗した場合に、研磨パッド２の温度を低下させることによってその剛性を高めることで、ディッシング等の悪影響の発生を抑制するとともに、研磨パッド２の長寿命化を図る。
【００４４】
すなわち、制御部６は、摩耗により研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったか否かを判定し、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったと判定した場合には、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ以上のときよりも研磨パッド２を低温に制御する。
【００４５】
ここで、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったか否かの判定は、例えば、同一の研磨パッド２によるＣＭＰの処理回数に基づいて行う。例えば、研磨パッド２の厚さが所定の厚さとなるようなＣＭＰの処理回数（以下、上限処理回数）を予め調べておく。そして、同一の研磨パッド２によるＣＭＰの処理回数が上限処理回数を超えた場合に、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったと判定する。
なお、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったか否かの判定は、同一の研磨パッド２の稼働時間に基づいて行っても良い。
或いは、研磨パッド２の厚さの実測値に基づいて、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となったか否かを判定しても良い。
また、ここで、「研磨パッド２の厚さが所定の厚さとなる」ということは、例えば、「研磨パッド２の上層パッド２１の層厚が初期値の６０〜７０％となること」などを意味する。
【００４６】
より具体的には、制御部６は、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ以上の場合には、研磨パッド２の温度を研磨パッド２の上層パッド２１のガラス転移点以上の温度に制御し、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となった場合には、研磨パッド２の温度を研磨パッド２の上層パッド２１のガラス転移点未満の温度に制御する。
【００４７】
図３はウェハ研磨装置１００の制御部６の動作を示すフローチャートである。図３の処理は、例えば、ウェハ研磨装置１００の稼働中において、制御部６が随時（例えば所定時間ごとに繰り返し）行う。
図４は本実施形態に係る半導体装置の製造方法のタイムチャートである。図４において、点線のグラフは研磨パッド２の温度を示し、実線のグラフは研磨パッド２の剛性を示す。図４の横軸は、研磨パッド２の摩耗量、縦軸は、研磨パッド２の温度或いは剛性である。
【００４８】
図３に示すように、制御部６は、先ず、研磨パッド２の摩耗後の厚さが所定の厚さ未満となったか否かを判定する（ステップＳ１）。
研磨パッド２の厚さが所定の厚さ以上であれば（ステップＳ１のＮ）、制御部６は、研磨パッド２の温度が、上層パッド２１のガラス転移点以上の温度（好ましくは、該ガラス転移点よりも高温）となるように、冷却部５を制御する（ステップＳ２）。
一方、研磨パッド２の厚さが所定の厚さ未満となっていれば（ステップＳ１のＹ）、制御部６は、研磨パッド２の温度が、上層パッド２１のガラス転移点未満の温度となるように、冷却部５を制御する（ステップＳ３）。
【００４９】
このような制御を行う結果、図４に示すように、研磨パッド２の摩耗量が所定量Ｍ以下の場合、すなわち研磨パッド２の厚さが所定の厚さ以上の場合には、研磨パッド２の温度は、上層パッド２１のガラス転移点以上の温度に維持される。また、研磨パッド２の摩耗量が所定量Ｍを越えた場合、すなわち研磨パッド２の摩耗後の厚さが所定の厚さ未満の場合には、研磨パッド２の温度は、上層パッド２１のガラス転移点未満の温度に維持される。
【００５０】
ここで、図５は実施形態に係るウェハ研磨装置１００の研磨パッド２の温度と研磨パッド２の上層パッド２１の弾性率との関係を示す図（図５の実線のグラフ）である。また、図５には、比較用に、変形例の研磨パッドの温度とその上層パッドの弾性率との関係を点線で示している。
図６は変形例の研磨パッドの温度とその上層パッドの弾性率との関係を示す図である。
【００５１】
変形例の研磨パッドは、現在、ＣＭＰ装置において一般的に用いられている研磨パッドである。この研磨パッドの上層パッドの材質は、ウレタン樹脂（ポリウレタン）である。ウレタン樹脂はガラス転移点Ｔｇ（軟化点）を持つ。このウレタン樹脂のガラス転移点Ｔｇは、約６０℃である。このウレタン樹脂は、ガラス転移点Ｔｇ以上の温度では、弾性率が低下し、柔らかくなる。
この研磨パッドは、図６に示すように、ガラス転移点Ｔｇ未満の温度範囲Ｔ３において使用される。この研磨パッドを用いた研磨時の温度はガラス転移点よりも十分に低いので、該研磨パッドの弾性率が不足することはない。ただし、研磨パッドの摩耗に伴い、パッドの剛性が低下する。
【００５２】
一方、本実施形態に係る研磨パッド２の上層パッド２１のガラス転移点Ｔｇ（軟化点）は、図５に示すように、変形例の研磨パッドの上層パッドのガラス転移点Ｔｇよりも低い。
本実施形態に係る研磨パッド２の上層パッド２１は、そのガラス転移点Ｔｇ以上の温度範囲Ｔ１においても、変形例の研磨パッドの上層パッドと同等レベルの弾性率である。
本実施形態に係る研磨パッド２の上層パッド２１の弾性率は、そのガラス転移点Ｔｇよりも低温の温度範囲Ｔ２においては、温度範囲Ｔ１での弾性率よりも大きくなる。
本実施形態に係る研磨パッド２の上層パッド２１の弾性率は、温度範囲Ｔ２においては、変形例の研磨パッドの上層パッドよりも弾性率が大きい。
【００５３】
図４に示すように、研磨パッド２の使用開始当初は、研磨パッド２の温度を、その上層パッド２１のガラス転移点Ｔｇよりも高温（図５の温度範囲Ｔ１内の温度）に制御する。
研磨パッド２の剛性は、当該研磨パッド２によるＣＭＰの処理回数が増大し、当該研磨パッド２の摩耗量が増大（研磨パッド２の摩耗後の厚さが減少）するとともに、低下する。
【００５４】
その後、研磨パッド２の摩耗量が所定量Ｍ（図４）を越えた、すなわち研磨パッド２の摩耗後の厚さが所定の厚さ未満となった場合には、研磨パッド２の温度を上層パッド２１のガラス転移点未満の温度（図５の温度範囲Ｔ２内の温度）へと低下させる（図４の冷却Ａを行う）。これにより、研磨パッド２の剛性を一旦改善することができる（図４の剛性改善Ｂが生じる）。
【００５５】
つまり、研磨パッド２が摩耗しても、研磨パッド２を適切な剛性に調整することができる。よって、研磨パッド２の摩耗に起因する研磨パッド２の剛性低下による悪影響（ＣＭＰによるディッシングの発生など）を抑制することができる。
また、長期に亘って適切な条件で研磨を行うことができるので、研磨パッド２を長寿命化することができるとともに、ウェハ研磨装置１００の稼働率向上、並びに、半導体装置の製造コスト低減が可能である。
【００５６】
以上のような実施形態によれば、研磨パッド２の摩耗後の厚さに応じて研磨パッド２の温度を制御することによって、研磨パッド２の剛性を調節するので、研磨パッド２が摩耗しても、研磨パッド２を適切な剛性に調整することができる。よって、研磨パッド２の摩耗に起因する研磨パッド２の剛性低下による悪影響を十分に抑制することができる。これにより、ウェハ３の研磨時におけるディッシングなどの発生を抑制することができる。よって、例えば、金属の埋め込み構造により形成する配線の抵抗値として、設計通りの値を精度良く得ることができ、歩留まりに優れた半導体装置を製造することができる。
【００５７】
＜変形例＞
上記の実施形態では、図５に実線で示されるような特性の研磨パッド２（例えば、上層パッド２１が図５に実線で示されるような特性のもの）を用いる例を説明したが、図５に点線で示されるような特性の研磨パッド（例えばその上層パッドが図５に点線で示されるような特性のもの）を用いても良い。
なお、一般的な研磨パッド（つまり、変形例の研磨パッド）の場合、研磨パッドを新品に交換する必要が生じる程度に研磨パッドが摩耗した段階においても、その上層パッドは、ウェハの研磨が可能な程度の厚みを有している（ただし、剛性が不足するため、ウェハを平坦性良く研磨することが困難である）。
そこで、この変形例の場合にも、研磨パッドの摩耗後の厚さが所定の厚さ未満となった場合に、研磨パッドの厚さが所定の厚さ以上のときよりも研磨パッドを低温に制御することによって、上記と同様の効果が得られる。
すなわち、研磨パッドの厚さが所定の厚さ以上のときには、研磨パッドの温度を例えば図５の温度範囲Ｔ１に制御し、研磨パッドの厚さが所定の厚さ未満となった場合には、研磨パッドの温度を例えば図５の温度範囲Ｔ２に制御すると良い。
【符号の説明】
【００５８】
１ 研磨テーブル
１１ テーブル本体
１２ 軸部
２ 研磨パッド
２１ 上層パッド
２２ 下層パッド
３ ウェハ
４ 研磨ヘッド
５ 冷却部
５１ 供給配管
５２ 冷却配管
５３ 配管
６ 制御部
７ リテーナーリング
１００ ウェハ研磨装置
２００ 半導体装置
２０１ 層間絶縁膜
２０２ 配線溝
２０３ バリアメタル膜
２０４ Ｃｕめっき膜
２０５ ストッパー層
２０６ Ｃｕめっき膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドによりウェハを研磨する工程を有し、
前記ウェハを研磨する工程では、前記研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッドの温度を制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記研磨パッドの厚さが所定の厚さ未満となった場合には、前記研磨パッドの厚さが前記所定の厚さ以上のときよりも前記研磨パッドを低温に制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記研磨パッドの厚さが前記所定の厚さ以上の場合には、前記研磨パッドの温度を前記研磨パッドのガラス転移点以上の温度に制御し、
前記研磨パッドの厚さが前記所定の厚さ未満となった場合には、前記研磨パッドの温度を前記研磨パッドのガラス転移点未満の温度に制御することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、
前記研磨パッドに対してウェハを接触させた状態で前記ウェハを前記研磨パッドに対して相対的に移動させて前記ウェハを研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッドの温度を制御する温度制御部と、
を有することを特徴とするウェハ研磨装置。
【請求項５】
前記研磨パッドを冷却する冷却部を有し、
前記温度制御部は、前記冷却部を制御することにより、前記研磨パッドの温度を制御することを特徴とする請求項４に記載のウェハ研磨装置。
【請求項１】
研磨パッドによりウェハを研磨する工程を有し、
前記ウェハを研磨する工程では、前記研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッドの温度を制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記研磨パッドの厚さが所定の厚さ未満となった場合には、前記研磨パッドの厚さが前記所定の厚さ以上のときよりも前記研磨パッドを低温に制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記研磨パッドの厚さが前記所定の厚さ以上の場合には、前記研磨パッドの温度を前記研磨パッドのガラス転移点以上の温度に制御し、
前記研磨パッドの厚さが前記所定の厚さ未満となった場合には、前記研磨パッドの温度を前記研磨パッドのガラス転移点未満の温度に制御することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、
前記研磨パッドに対してウェハを接触させた状態で前記ウェハを前記研磨パッドに対して相対的に移動させて前記ウェハを研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨パッドの摩耗後の厚さに応じて前記研磨パッドの温度を制御する温度制御部と、
を有することを特徴とするウェハ研磨装置。
【請求項５】
前記研磨パッドを冷却する冷却部を有し、
前記温度制御部は、前記冷却部を制御することにより、前記研磨パッドの温度を制御することを特徴とする請求項４に記載のウェハ研磨装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９８１８３（Ｐ２０１３−９８１８３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６４３４（Ｐ２０１１−２３６４３４）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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