特許 6895872 基板を平坦化するための装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6895872

(24)【登録日】2021年6月10日

(45)【発行日】2021年6月30日

(54)【発明の名称】基板を平坦化するための装置および方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20210621BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20210621BHJP

   B24B 55/06 20060101ALI20210621BHJP

   B24B 53/017 20120101ALI20210621BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 622X

   B24B37/00 Z

   B24B55/06

   B24B53/017

   B24B37/00 H

   H01L21/304 601S

   H01L21/304 621D

【請求項の数】16

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2017-218563(P2017-218563)

(22)【出願日】2017年11月13日

(65)【公開番号】特開2019-91765(P2019-91765A)

(43)【公開日】2019年6月13日

【審査請求日】2020年4月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】馬場 枝里奈

(72)【発明者】

【氏名】小畠 厳貴

【審査官】 鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０５１０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３２５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１５６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１３０６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０６８２７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／００

Ｂ２４Ｂ ５３／０１７

Ｂ２４Ｂ ５５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の表面を平坦化するための平坦化装置であって、
前記基板の被処理面を粗面化粒子を用いて粗面化処理するための粗面化処理ユニットと、
被処理面が粗面化された前記基板の表面を化学機械的研磨（ＣＭＰ）するためのＣＭＰユニットと、
を有し、
前記粗面化処理ユニットは、
前記粗面化粒子を含む液体を高圧で基板に向けて供給するため高圧供給ノズルと、
前記基板を保持するための、前記高圧供給ノズルに対して相対的に運動が可能なテーブルと、
前記高圧供給ノズルを基板の平面に平行に揺動させるためのアームと、
前記粗面化処理後において、基板に洗浄用液体を供給するための供給ノズルと、を有する、
平坦化装置。

【請求項2】

請求項１に記載の平坦化装置であって、
前記相対的な運動が、回転運動、直線運動、スクロール運動、および回転運動と直線運動との組み合わせ、の少なくとも１つを含む、
平坦化装置。

【請求項3】

基板の表面を平坦化するための平坦化装置であって、
前記基板を化学機械的研磨（ＣＭＰ）するためのＣＭＰユニットと、
前記基板を洗浄するための洗浄ユニットと、
前記基板を乾燥させるための乾燥ユニットと、
前記基板を前記ＣＭＰユニット、前記洗浄ユニット、および前記乾燥ユニットの間で搬送するための搬送機構と、を有し、
前記ＣＭＰユニットは、
粗面化粒子を含む液体を供給するための第１供給ノズルと、
ＣＭＰ用のスラリーを供給するための第２供給ノズルと、を有し、
前記ＣＭＰユニットは、
基板よりも寸法が小さいパッドと、
前記基板を保持するための、前記パッドに対して相対的に運動が可能なテーブルと、
前記パッドを前記基板の方に向けて保持し、前記パッドを前記基板に押圧しながら、前記基板に対して相対的に運動可能な保持ヘッドと、
前記保持ヘッドを前記基板上で前記基板の平面に平行な方向に揺動させるためのアームと、
前記基板に洗浄用液体を供給するための第３供給ノズルと、
前記パッドの表面のコンディショニングを行うためのコンディショナと、を有し、
前記第１供給ノズルは、前記粗面化粒子を含む液体を前記基板に供給するように構成され、
前記第２供給ノズルは、前記ＣＭＰ用のスラリーを前記基板に供給するように構成される、
平坦化装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか一項に記載の平坦化装置であって、
前記粗面化粒子の平均粒子径が１００ｎｍ以下である、
平坦化装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の平坦化装置であって、
前記粗面化粒子が、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ＣＢＮ、ＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、およびＡｌ_２Ｏ_３からなるグループから選択される少なくとも１つの粒子を有する、
平坦化装置。

【請求項6】

基板を平坦化する方法であって、
前記基板の被処理面を粗面化粒子を用いて粗面化する粗面化処理ステップと、
粗面化した前記基板の被処理面を化学機械的研磨（ＣＭＰ）するＣＭＰステップと、を有し、
前記粗面化処理ステップにおいて、粗面化により前記基板の被処理面に形成される凹凸の高さは、粗面化処理前の前記基板の被処理面に存在する最大初期段差の８０％以下であり、且つ、粗面化処理により前記基板の被処理面に形成される凹凸の平均ピッチは１００μｍ以下である、
方法。

【請求項7】

基板を平坦化する方法であって、
前記基板の被処理面を粗面化粒子を用いて粗面化する粗面化処理ステップと、
粗面化した前記基板の被処理面を化学機械的研磨（ＣＭＰ）するＣＭＰステップと、を有し、
前記粗面化処理ステップは、
高圧供給ノズルから粗面化粒子を含む液体を高圧で前記基板に向けて供給するステップと、
前記基板を前記高圧供給ノズルに対して相対的に運動させるステップと、
前記高圧供給ノズルを前記基板の平面に平行に揺動させるステップと、を有する、
方法。

【請求項8】

請求項６に記載の方法であって、
前記粗面化処理ステップは、
前記基板よりも寸法の大きいパッドの上に粗面化粒子を含む液体を供給し、前記パッドと前記基板の被処理面とを押圧した状態で、前記パッドと前記基板とを相対的に運動させるステップと、を有する、
方法。

【請求項9】

請求項６に記載の方法であって、
前記粗面化処理ステップは、
前記基板に粗面化粒子を含む液体を供給し、前記基板よりも寸法の小さいパッドを前記基板に押圧した状態で、前記パッドと前記基板とを相対的に運動させるステップと、を有する、
方法。

【請求項10】

請求項６に記載の方法であって、
前記粗面化処理ステップは、
粗面化用粒子が固定された前記基板よりも寸法の大きなパッドを前記基板に押圧した状態で、前記パッドと前記基板とを相対的に運動させるステップを有する、
方法。

【請求項11】

請求項６に記載の方法であって、
前記粗面化処理ステップは、
粗面化用粒子が固定された前記基板よりも寸法の小さなパッドを前記基板に押圧した状態で、前記パッドと前記基板とを相対的に運動させるステップと、
前記パッドを前記基板上で前記基板の平面に平行な方向に揺動させるステップと、を有する、
方法。

【請求項12】

請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の方法であって、
前記粗面化粒子の平均粒子径が１００ｎｍ以下である、
方法。

【請求項13】

請求項６乃至１２のいずれか一項に記載の方法であって、
前記粗面化粒子が、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ＣＢＮ、ＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、およびＡｌ_２Ｏ_３からなるグループから選択される少なくとも１つの粒子を有する、
方法。

【請求項14】

請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の方法であって、
前記相対的な運動は、回転運動、直線運動、スクロール運動、および回転運動と直線運動との組み合わせ 、の少なくとも１つを含む、
方法。

【請求項15】

請求項６乃至１４のいずれか一項に記載の方法であって、
前記粗面化処理ステップは、粗面化処理ユニットにより実行され、
前記ＣＭＰステップは、ＣＭＰユニットにより実行され、
前記粗面化処理ユニットにより粗面化した前記基板を、前記ＣＭＰユニットに搬送するステップを有する、
方法。

【請求項16】

請求項６乃至１５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記粗面化処理ステップと、前記ＣＭＰステップとの間に、粗面化した前記基板の被処理面を洗浄するステップを有する、
方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は基板を平坦化するための装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、処理対象物（例えば半導体ウェハなどの基板、又は基板の表面に形成された各種の膜）に対して各種処理を行うために処理装置が用いられている。処理装置の一例としては、処理対象物の研磨処理等を行うためのＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置が挙げられる。一般的にＣＭＰでは、処理対象物を研磨パッドに押圧し、研磨剤（スラリー）を処理対象物と研磨パッドの間に供給しながら、処理対象物と研磨パッドとを相対的に運動させることで、処理対象物の表面を研磨する。

【0003】

ＣＭＰ装置における研磨速度はプレストンの法則に従うことが知られており、研磨速度は研磨圧力に比例する。研磨対象である基板の表面に凹凸がある場合、凸部では凹部よりも研磨パッドへの接触圧力が大きくなるため、凸部の方が凹部よりも研磨速度が速くなる。ＣＭＰ装置においては、この凸部と凹部との研磨速度の差によって、基板表面の段差を解消して平坦化を実現している。

【0004】

ここで、ＣＭＰ装置で平坦化する前の基板の表面には様々な設計のチップが形成されており、本チップ内にはパターン構造や成膜方法に由来する様々な高さの段差があり、また段差の寸法（具体的には凸部の幅や表面積）も様々である。そして、これらの段差の寸法の違いがＣＭＰにおける平坦性に大きく影響する。図１は、その例として、配線部を含む基板表面にＣｕ層が成膜された基板をＣＭＰにて平坦化する工程を示す断面図を示している。図１（ａ）は、絶縁膜５１に配線溝５２が形成された基板ＷＦにバリアメタル５３がＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ等の方法により成膜され、さらにバリアメタル５３の上層にＰＶＤ等の方法によりＣｕシード膜が成膜され、その後に電解めっき等の方法でＣｕ層５４が形成された状態を示している。通常のＣＭＰ工程では、たとえば第一工程にて配線部以外にあるバリアメタル５３上の余剰なＣｕ層５４を研磨除去する。さらに、図示しないが、第二工程において、バリアメタル５３および下層の絶縁膜５１を少量研磨することで、配線部のみにＣｕを残留させることで、配線部へのＣｕの埋め込みを完了させる。ここで、図示のように、成膜されたＣｕ層５４には下層の配線構造（配線幅や密度）や、電解めっきの成膜条件に起因してＣｕ層５４の表面に段差が形成される。特に、細幅の配線密集部ではめっき時に複数の配線を横断するような寸法の大きな段差（図１（ａ）の左側の凸部）が形成されることもある。この様な様々な寸法の段差を有する基板の表面をＣＭＰにより研磨すると、段差の高さや幅、面積によって段差の凹凸部に加わる研磨圧力が異なる。これは、研磨パッドの弾性によって段差の凸部と凹部に接触することで、段差の凸部と凹部とに印加される圧力差が異なるためであり、具体的には、高さが小さい段差や、幅や表面積が大きな段差においては、段差の凸部と凹部との研磨速度差が小さくなることで、研磨量に対する段差解消の速度が小さくなる。そのため、バリアメタル５３が露出し始めた時点において、このような段差解消速度の小さい部分は、他の部分よりもＣｕ層５４が残留しやすい（図１（ｂ））。このような状況においては、配線間でＣｕ層５４が残留すれば、配線間ショートを引き起こす原因となり、配線間以外の部分にＣｕ層が残留すれば、さらに上層に成膜を施した際に新たに段差を形成してしまう。よって、この残留するＣｕ層５４は完全に除去する必要があり、そのために意図的に過研磨が行われる。しかし、この過研磨により、Ｃｕの残膜量の小さい、もしくはＣｕ残膜が無かった配線部分では、さらに過剰にＣｕが過研磨されたり、配線間のバリアメタル５３やその下層の絶縁膜５１まで研磨されてしまう。そのため、ＣＭＰ終了後において、配線部にディッシングやエロージョンが生じてしまう（図１（ｃ））。これらディッシングやエロージョンは配線断面積
のバラつきに大きく影響するため、ひいてはデバイス性能にも大きく影響する。

【0005】

以上は、ＣＭＰによるＣｕ配線の埋め込み工程の例であるが、他の平坦化工程においても、事前の成膜段階でチップ内のパターン構造や成膜方法に由来する様々な寸法の段差が存在し、この寸法差による段差解消性の不均一性が発生している。したがって、段差の寸法差によらず、均一な段差解消性を実現することが望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−１５０１７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、チップ内に存在するパターン構造や成膜方法に由来する様々な寸法の段差の存在下において、均一な段差解消性を得る平坦化方法を提供することを１つの目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

［形態１］形態１によれば、基板の表面を平坦化するための平坦化装置が提供され、かかる平坦化装置は、前記基板の被処理面を粗面化粒子を用いて粗面化処理するための粗面化処理ユニットと、被処理面が粗面化された前記基板の表面を化学機械的研磨（ＣＭＰ）するためのＣＭＰユニットと、を有する。

【0009】

［形態２］形態２によれば、形態１による平坦化装置において、前記粗面化処理ユニットは、前記基板よりも寸法が大きいパッドと、前記パッドを保持し、前記基板に対して相対的に運動が可能なテーブルと、前記基板の被処理面を前記パッドの方に向けて保持し、前記基板を前記パッドに押圧しながら、前記パッドに対して相対的に運動可能な基板保持ヘッドと、前記粗面化処理において、粗面化用粒子を含む液体を前記パッドに供給するための第１供給ノズルと、前記粗面化処理後において、前記基板および前記パッドを洗浄するための、洗浄用液体を供給するための第２供給ノズルと、前記パッドの表面のコンディショニングを行うためのコンディショナと、を有する。

【0010】

［形態３］形態３によれば、形態１による平坦化装置において、前記粗面化処理ユニットは、前記基板よりも寸法が大きく、粗面化用粒子を含むパッドと、前記パッドを保持するための、前記基板に対して相対的に運動が可能なテーブルと、前記基板の被研磨面を前記パッドの方に向けて保持し、前記基板を前記パッドに押圧しながら、前記パッドに対して相対的に運動可能な基板保持ヘッドと、前記粗面化処理において、液体を前記パッドに供給するための第１供給ノズルと、前記粗面化処理後において、前記基板および前記パッドを洗浄するための、洗浄用液体を供給するための第２供給ノズルと、前記パッドの表面のコンディショニングを行うためのコンディショナと、を有する。

【0011】

［形態４］形態４によれば、形態１による平坦化装置において、前記粗面化処理ユニットは、前記基板よりも寸法が小さいパッドと、前記基板を保持するための、前記基板に対して相対的に運動が可能なテーブルと、前記パッドを基板の方に向けて保持し、前記パッドを前記基板に押圧しながら、前記パッドに対して相対的に運動可能な保持ヘッドと、前記保持ヘッドを前記基板上で、前記基板の平面に平行な方向に揺動させるためのアームと、前記粗面化処理において、粗面化用粒子を含む液体を前記基板に供給するための第１供給ノズルと、前記粗面化処理後において、前記基板に洗浄用液体を供給するための第２供給ノズルと、前記パッドの表面のコンディショニングを行うためのコンディショナと、を有する。

【0012】

［形態５］形態５によれば、形態１による平坦化装置において、前記粗面化処理ユニットは、前記基板よりも寸法が小さく、粗面化用粒子を含むパッドと、前記基板を保持するための、前記パッドに対して相対的に運動が可能なテーブルと、前記パッドを前記基板の方に向けて保持し、前記パッドを基板に押圧しながら、前記基板に対して相対的に運動可能な保持ヘッドと、前記保持ヘッドを前記基板上で前記基板の平面に平行な方向に揺動させるためのアームと、前記粗面化処理において、前記基板に液体を供給するための第１供給ノズルと、前記粗面化処理後において、前記基板および前記パッドを洗浄するための洗浄用液体を供給するための第２供給ノズルと、前記パッドの表面のコンディショニングを行うためのコンディショナと、を有する。

【0013】

［形態６］形態６によれば、形態１による平坦化装置において、前記粗面化処理ユニットは、前記粗面化粒子を含む液体を高圧で基板に向けて供給するため高圧供給ノズルと、前記基板を保持するための、前記高圧供給ノズルに対して相対的に運動が可能なテーブルと、前記高圧供給ノズルを基板の平面に平行に揺動させるためのアームと、前記粗面化処理後において、基板に洗浄用液体を供給するための供給ノズルと、を有する。

【0014】

［形態７］形態７によれば、形態２から形態６のいずれか１つの形態による平坦化装置であって、前記相対的な運動が、回転運動、直線運動、スクロール運動、および回転運動と直線運動との組み合わせ、の少なくとも１つを含む。

【0015】

［形態８］形態８によれば、基板の表面を平坦化するための平坦化装置が提供され、かかる平坦化装置は、前記基板を化学機械的研磨（ＣＭＰ）するためのＣＭＰユニットと、前記基板を洗浄するための洗浄ユニットと、前記基板を乾燥させるための乾燥ユニットと、前記基板を前記ＣＭＰユニット、前記洗浄ユニット、および前記乾燥ユニットの間で搬送するための搬送機構と、を有し、前記ＣＭＰユニットは、粗面化粒子を含む液体を供給するための第１供給ノズルと、ＣＭＰ用のスラリーを供給するための第２供給ノズルと、を有する。

【0016】

［形態９］形態９によれば、形態８による平坦化装置において、前記ＣＭＰユニットは、前記基板よりも寸法が大きいパッドと、前記パッドを保持し、前記基板に対して相対的に運動が可能なテーブルと、前記基板の被処理面を前記パッドの方に向けて保持し、前記基板を前記パッドに押圧しながら、前記パッドに対して相対的に運動可能な基板保持ヘッドと、前記パッドに洗浄用液体を供給するための第３供給ノズルと、前記パッドの表面のコンディショニングを行うためのコンディショナと、を有し、前記第１供給ノズルは、粗面化粒子を含む液体を前記パッド上に供給するように構成され、前記第２供給ノズルは、前記ＣＭＰ用のスラリーを前記パッド上に供給するように構成される。

【0017】

［形態１０］形態１０によれば、形態８による平坦化装置において、前記ＣＭＰユニットは、基板よりも寸法が小さいパッドと、前記基板を保持するための、前記パッドに対して相対的に運動が可能なテーブルと、前記パッドを前記基板の方に向けて保持し、前記パッドを前記基板に押圧しながら、前記基板に対して相対的に運動可能な保持ヘッドと、前記保持ヘッドを前記基板上で前記基板の平面に平行な方向に揺動させるためのアームと、前記基板に洗浄用液体を供給するための第３供給ノズルと、前記パッドの表面のコンディショニングを行うためのコンディショナと、を有し、前記第１供給ノズルは、前記粗面化粒子を含む液体を前記基板に供給するように構成され、前記第２供給ノズルは、前記ＣＭＰ用のスラリーを前記基板に供給するように構成される。

【0018】

［形態１１］形態１１によれば、形態１から形態１０のいずれか１つの形態による平坦化装置において、前記粗面化粒子の平均粒子径が１００ｎｍ以下である。

【0019】

［形態１２］形態１２によれば、形態１から形態１１のいずれか１つの形態による平坦化装置において、前記粗面化粒子が、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ＣＢＮ、ＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、およびＡｌ_２Ｏ_３からなるグループから選択される少なくとも１つの粒子を有する。

【0020】

［形態１３］形態１３によれば、基板を平坦化する方法が提供され、かかる方法は、前記基板の被処理面を粗面化粒子を用いて粗面化する粗面化処理ステップと、粗面化した前記基板の被処理面を化学機械的研磨（ＣＭＰ）するＣＭＰステップと、を有する。

【0021】

［形態１４］形態１４によれば、形態１３による方法において、前記粗面化処理ステップにおいて、粗面化により前記基板の被処理面に形成される凹凸の高さは、粗面化処理前の前記基板の被処理面に存在する最大初期段差の８０％以下であり、且つ、粗面化処理により前記基板の被処理面に形成される凹凸の平均ピッチは１００μｍ以下である。

【0022】

［形態１５］形態１５によれば、形態１３または形態１４による方法において、前記粗面化処理ステップは、前記基板よりも寸法の大きいパッドの上に粗面化粒子を含む液体を供給し、前記パッドと前記基板の被処理面とを押圧した状態で、前記パッドと前記基板とを相対的に運動させるステップと、を有する。

【0023】

［形態１６］形態１６によれば、形態１３または形態１４による方法において、前記粗面化処理ステップは、前記基板に粗面化粒子を含む液体を供給し、前記基板よりも寸法の小さいパッドを前記基板に押圧した状態で、前記パッドと前記基板とを相対的に運動させるステップと、を有する。

【0024】

［形態１７］形態１７によれば、形態１３または形態１４による方法において、前記粗面化処理ステップは、粗面化用粒子が固定された前記基板よりも寸法の大きなパッドを前記基板に押圧した状態で、前記パッドと前記基板とを相対的に運動させるステップを有する。

【0025】

［形態１８］形態１８によれば、形態１３または形態１４による方法において、前記粗面化処理ステップは、粗面化用粒子が固定された前記基板よりも寸法の小さなパッドを前記基板に押圧した状態で、前記パッドと前記基板とを相対的に運動させるステップと、前記パッドを前記基板上で前記基板の平面に平行な方向に揺動させるステップと、を有する。

【0026】

［形態１９］形態１９によれば、形態１３または形態１４による方法において、前記粗面化処理ステップは、高圧供給ノズルから粗面化粒子を含む液体を高圧で前記基板に向けて供給するステップと、前記基板を前記高圧供給ノズルに対して相対的に運動させるステップと、前記高圧供給ノズルを前記基板の平面に平行に揺動させるステップと、を有する。

【0027】

［形態２０］形態２０によれば、形態１３から形態１９のいずれか１つの形態による方法において、前記粗面化粒子の平均粒子径が１００ｎｍ以下である。

【0028】

［形態２１］形態２１によれば、形態１３から形態２０のいずれか１つの形態による方法において、前記粗面化粒子が、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ＣＢＮ、ＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、およびＡｌ_２Ｏ_３からなるグループから選択される少なくとも１つの粒子を有する。

【0029】

［形態２２］形態２２によれば、形態１５から形態２１のいずれか１つの形態による方法において、前記相対的な運動は、回転運動、直線運動、スクロール運動、および回転運
動と直線運動との組み合わせ 、の少なくとも１つを含む。

【0030】

［形態２３］形態２３によれば、形態１３から形態２２のいずれか１つの形態による方法において、前記粗面化処理ステップは、粗面化処理ユニットにより実行され、前記ＣＭＰステップは、ＣＭＰユニットにより実行され、前記粗面化処理ユニットにより粗面化した前記基板を、前記ＣＭＰユニットに搬送するステップを有する。

【0031】

［形態２４］形態２４によれば、形態１３から形態２２のいずれか１つの形態による方法において、前記粗面化処理ステップと、前記ＣＭＰステップとの間に、粗面化した前記基板の被処理面を洗浄するステップを有する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】配線部を含む基板表面にＣｕ層が成膜された基板をＣＭＰにより平坦化するときの工程を示す断面図である。

【図2】一実施形態による、平坦化装置を示す平面図である。

【図3】一実施形態による、粗面化処理ユニットを示す斜視図である。

【図4】一実施形態による、冷却機構として内部にペルチェ素子を設けられたテーブルを概略的に示す側面図である。

【図5】一実施形態による、冷却流体を使用する冷却機構を備えるテーブルを概略的に示す側面図である。

【図6】一実施形態による、平坦化装置を概略的に示す側面図である。

【図7】一実施形態による、粗面化処理ユニットを概略的に示す側面図である。

【図8】一実施形態による、粗面化処理ユニットを概略的に示す斜視図である。

【図9】一実施形態による、粗面化処理ユニットを概略的に示す側面図である。

【図10】一実施形態による、粗面化処理ユニットを概略的に示す側面図である。

【図11】一実施形態による、平坦化装置を概略的に示す上面図である。

【図12】一実施形態による、配線部を含む基板表面にＣｕ層が成膜された基板を平坦化するときの工程を示す断面図である。

【図13】一実施形態による、基板表面を平坦化するための方法を示すフローチャートである。

【図14】一実施形態による、基板表面を平坦化するための方法を示すフローチャートである。

【図15】一実施形態による、平坦化装置を概略的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下に、本発明に係る基板の表面を平坦化するための平坦化装置および平坦化方法の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で説明される各特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

【0034】

図２は、一実施形態による平坦化装置１０を示す平面図である。図２に示すように、平坦化装置１０は、ロード／アンロードユニット２０と、粗面化処理ユニット１００と、研磨ユニット２００と、洗浄ユニット３００と、乾燥ユニット４００と、を備える。また、平坦化装置１０は、ロード／アンロードユニット２０、粗面化処理ユニット１００、研磨ユニット２００、洗浄ユニット３００、および乾燥ユニット４００の各種動作を制御するための制御ユニット５００を備える。

【0035】

ロード／アンロードユニット２０は、平坦化処理が行われる前の基板ＷＦを粗面化処理ユニット１００へ渡すとともに、粗面化、研磨、洗浄、および乾燥などの処理が行われた
後の基板を乾燥ユニット４００から受け取るためのユニットである。ロード／アンロードユニット２０は、複数（本実施形態では４台）のフロントロード部２２を備える。フロントロード部２２にはそれぞれ、基板をストックするためのカセットまたはＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）２４が搭載される。

【0036】

平坦化装置１０は、搬送機構３０ａ、３０ｂを備える。搬送機構３０ａは、基板ＷＦをカセットまたはＦＯＵＰ２４から取り出して、粗面化処理ユニット１００へ渡す。なお、搬送機構３０ａは粗面化処理ユニット１００での粗面化処理の形態によっては、基板ＷＦを反転する機構を有してもよい。また、搬送機構３０ａは、基板ＷＦの平坦化が行われた後の基板を乾燥ユニット４００から受け取ってカセットまたはＦＯＵＰ２４へ戻す。搬送機構３０ｂは、粗面化処理ユニット１００、研磨ユニット２００、洗浄ユニット３００、および乾燥ユニット４００の間で基板ＷＦの受け渡しを行う。なお、搬送機構３０ｂは研磨ユニット２００や洗浄ユニット３００での処理の形態によっては、基板ＷＦを反転する機構を有してもよい。また、図示はしていないが、搬送機構３０ａ、３０ｂは、複数の搬送ロボットから構成されていてもよい。さらに、搬送機構３０ａ、３０ｂは任意の構成とすることができ、たとえば、基板ＷＦを保持および解放することができる移動可能なロボットとすることができる。

【0037】

粗面化処理ユニット１００は、詳しくは後述するが、基板ＷＦを研磨ユニット２００で研磨する前に、基板ＷＦの被処理面に対して粗面化処理を行うためのユニットである。

【0038】

研磨ユニット２００は、粗面化処理後の基板ＷＦの被処理面に研磨を行うためのユニットである。図２の実施形態においては、平坦化装置１０は、４つの研磨ユニット２００を備えている。４つの研磨ユニット２００は、同一の構成とすることができる。一実施形態においては、研磨ユニットは、任意の構成のＣＭＰユニットとすることができる。

【0039】

洗浄ユニット３００は、粗面化処理ユニット１００により粗面化処理された基板ＷＦ、または研磨ユニット２００によって研磨処理が行われた基板ＷＦの洗浄処理を行うためのユニットである。図２に示される実施形態においては、洗浄ユニット３００は３つであるが、任意の数の洗浄ユニット３００を備えるものとすることができる。また、複数の洗浄ユニット３００は同一の構成でもよく、異なる構成でもよい。

【0040】

乾燥ユニット４００は、洗浄ユニット３００により洗浄された基板ＷＦに対して乾燥処理を行うためのユニットである。乾燥ユニット４００は任意の構成とすることができる。

【0041】

以下において、平坦化装置１０に採用することができる粗面化処理ユニット１００の実施形態を説明する。図３は、一実施形態による粗面化処理ユニット１００を示す斜視図である。図３に示されるように、粗面化処理ユニット１００は、平坦な上面を備えるテーブル１０２を有する。本実施形態においては、テーブル１０２は、図示しないモータ等の駆動機構により図３の矢印で示されるように回転可能に構成されるが、その他の運動、たとえば直線運動やスクロール運動、直線運動と回転運動とを組み合わせた運動であってもよい。ここで、直線運動とは、直線的な往復運動を含み、回転運動とは、図示のような自転運動や、旋回運動、角度回転運動および偏心回転運動を含む。直線運動と回転運動との組み合わせは、たとえば楕円軌道を描く運動を含む。テーブル１０２の上面には、粗面化処理用のパッド１０４（以降では「粗面化パッド」と表記する）が貼り付けられる。図３に示される実施形態において、粗面化パッド１０４は、粗面化の対象である基板ＷＦよりも大きな寸法である。一実施形態において、粗面化パッド１０４は、基板ＷＦの直径の３倍以内のサイズの直径を備える粗面化パッドとすることができる。本実施形態において、粗面化処理では後述のように基板ＷＦと粗面化パッド１０４を相対的に運動させるが、粗面化パッド１０４の径が大きいほど基板ＷＦと粗面化パッド１０４との相対速度を大きくで
きるので、粗面化の速度が増加することで、基板ＷＦの処理速度が向上する。

【0042】

粗面化処理ユニット１００は、基板ＷＦを保持するための保持ヘッド１０６を備える。保持ヘッド１０６は、回転可能なシャフト１０８に連結されている。シャフト１０８は、図３に矢印に示されるように図示しない駆動機構により保持ヘッド１０６とともに回転可能である。基板ＷＦは保持ヘッド１０６の下面に真空吸着により支持されている。保持ヘッド１０６は、粗面化パッド１０４の表面に垂直な方向に移動可能に構成される。また、保持ヘッド１０６は、テーブル１０２の平面内、たとえばテーブル１０２の半径方向に移動可能なアーム１０９（図３には不図示）に接続されている。粗面化処理ユニット１００は、テーブル１０２および保持ヘッド１０６をそれぞれ回転させながら、粗面化粒子を含む液体を粗面化パッド１０４上に供給するとともに保持ヘッド１０６により基板ＷＦを粗面化パッド１０４に押圧し、保持ヘッド１０６をテーブル１０２の平面内で移動させることで基板ＷＦを粗面化することができる。

【0043】

粗面化パッド１０４は、ＣＭＰに使用される研磨パッドと同様のパッドを粗面化パッド１０４として使用することができる。ここで、粗面化パッド１０４は、例えば発泡ポリウレタン系のハードパッド、スウェード系のソフトパッド、または、スポンジなどで形成される。粗面化パッド１０４の種類は被処理面の材質や粗面化粒子に応じて適宜選択すれば良い。例えば被処理面がＣｕやＬｏｗ−ｋ膜等の機械的強度の小さな材料である場合や、後述する粗面化粒子の硬度が大きい場合は、粗面化処理において必要以上に粗面化を生じさせる場合があるため、硬度や剛性の低いパッドを選択しても良い。一方で、粗面化する基板ＷＦの表面の凸部に対して優先的に粗面化処理を行うには、基板ＷＦとの接触をコントロールすることが必要である。そのためには、基板ＷＦの除去対象材料の表面の凹凸に対する粗面化パッド１０４の接触圧力の選択性が高い方が好ましい。たとえば、被処理面に初期に存在する凹凸の凸部のみを選択的に粗面化する場合には粗面化パッド１０４は硬度や剛性の高い物を選択してもよい。また、粗面化パッド１０４は複数のパッドを積層させた構造でも良い。例えば、基板ＷＦの被処理面と接触する面は硬度や剛性の高いパッドとし、下層を剛性、高度の低いパッドとする２層構造としても良い。これによって、粗面化パッド１０４の剛性が調整可能である。

【0044】

また、粗面化パッド１０４の剛性の調整方法として、冷却機構により粗面化パッド１０４の表面を冷却することで、粗面化パッド１０４の表面の剛性を増加させることができ、接触圧力の選択性を高めることもできる。冷却機構としては、例えば粗面化パッド１０４が貼り付けられるテーブル１０２の内部にペルチェ素子を設けてもよい。図４は、冷却機構として内部にペルチェ素子１５０を設けられたテーブル１０２を概略的に示す側面図である。図４に示される粗面化処理ユニット１００は、たとえば放射温度計のような温度計測器１５２を備える。温度計測器１５２は、粗面化パッド１０４表面の温度を計測するように構成される。一実施形態として、温度計測器１５２により測定された粗面化パッド１０４の温度に基づいて、ペルチェ素子１５０に供給される電流を制御して、粗面化パッド１０４の表面の温度を所定の温度に制御するように構成することができる。

【0045】

また、一実施形態において、粗面化パッド１０４のための冷却機構として、冷却流体を使用することもできる。図５は、冷却流体を使用する冷却機構を備えるテーブル１０２を概略的に示す側面図である。図５に示されるテーブル１０２は、テーブル１０２の内部に冷却流体が通るように構成される流体通路１５４を備える。流体通路１５４を通る冷却流体の温度を制御することで、粗面化パッド１０４の温度を制御することができる。また、図５に示される冷却機構は、粗面化パッド１０４の表面に接触するパッド接触部材１５６と、温度調整された液体をパッド接触部材１５６内に供給する液体供給機構１５８と、を備える。液体供給機構１５８は、温度制御された液体が通る通路とすることができる。液体供給機構１５８に使用される液体として、温水および冷水を用いることができ、それぞ
れのパッド接触部材１５６へ通す液体の温度および供給量を制御することで、パッド接触部材１５６および粗面化パッド１０４が所定温度になるように制御することができる。図５に示される実施形態においても、温度計測器１５２が設けられている。温度計測器１５２により測定された粗面化パッド１０４の温度に基づいて、流体通路１５４を通る冷却流体の温度および／または流量、液体供給機構１５８を通る液体の温度および／または流量を制御することで、粗面化パッド１０４を所定の温度に制御することができる。なお、図５に示される冷却機構は、テーブル１０２の内部を通る流体通路１５４を利用する冷却機構、および粗面化パッド１０４に接触するパッド接触部材１５６を利用する冷却機構の２つの冷却機構が示されているが、いずれか一方だけを備えるものとしてもよい。なお、図４、５においては、図示の明瞭化のために、粗面化粒子供給ノズル１１０およびコンディショナ１２０を省略しているが、これらを備える粗面化処理ユニット１００とすることができる。

【0046】

なお、粗面化パッド１０４の表面には、例えば同心円状溝や縦横方向に形成されたＸＹ溝、渦巻き溝、放射状溝といった溝形状が施されていても良い。溝形状を設けることで、後述する粗面化粒子を含む液体の基板ＷＦと粗面化パッド１０４間への均一な供給や、粗面化処理において生成された加工生成物の排出が容易になる。

【0047】

また、粗面化処理における押圧について、基板ＷＦと粗面化パッド１０４の接触圧力は小さい方がよく、好ましくは１ｐｓｉ以下、より好ましくは０．１ｐｓｉ以下である。なお、基板ＷＦの粗面化パッド１０４への押圧の方式としては、エアシリンダもしくはボールネジ等の駆動機構により、保持ヘッド１０６に保持され基板ＷＦを粗面化パッド１０４に押圧しても良い。また、別の形態として、図示しないが、基板ＷＦの背面にエアバッグを備え、保持ヘッド１０６を粗面化パッド１０４に近接させた後、エアバッグに接触圧力相当のエアを供給することで、基板ＷＦをパッド粗面化１０４に押圧しても良い。なお、エアバッグは複数の領域に分割し、各領域で圧力を調整しても良い。本方式により、基板ＷＦの粗面化パッド１０４への接触圧力を変更することで、粗面化処理で形成される凹凸の高さを調整することができる。

【0048】

図３に示される実施形態において、粗面化処理ユニット１００は、基板ＷＦの被処理面を粗面化するための粗面化粒子を分散させた液体を粗面化パッド１０４上に供給するための粗面化粒子供給ノズル１１０を備える。一実施形態において、粗面化粒子供給ノズル１１０は、テーブル１０２上の粗面化パッド１０４の固定された一定の位置に粗面化粒子を供給するものとすることができる。また、一実施形態として、粗面化粒子供給ノズル１１０を移動可能に構成し、テーブル１０２上の粗面化パッド１０４の任意の位置に粗面化粒子を供給するように構成することができる。たとえば、粗面化粒子供給ノズル１１０を保持ヘッド１０６と同期して移動させることで、効率的に基板ＷＦと粗面化パッド１０４との間に粗面化粒子を分散させた液体を供給することができる。

【0049】

ここで、粗面化処理において使用する粗面化粒子のサイズや種類および濃度は、対象となる基板ＷＦの除去対象層の初期段差の大きさ、層の厚さ、および種類によって選択することができる。粗面化粒子の種類は、たとえば、ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、キュービックボロンナイトライド（ＣＢＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、および酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の少なくとも１つを含むものとすることができる。粗面化粒子は１００ｎｍ〜数百ｎｍ程度の粒子サイズとすることができる。たとえばＣＭＰにより研磨する前の基板ＷＦでは、表面に１００ｎｍ程度の大きな段差が存在することがある。この場合、粗面化処理により１０ｎｍ〜数十ｎｍ程度の高さの凹凸となるように基板の表面を粗面化することが望ましい。粗面化時の基板ＷＦの表面に形成される凹凸が基板の配線構造に達するほど深くならないようにするために、上記のような粗面化粒子のサイズが望ましい。また、初期段差の小さな基板ＷＦを粗面化する場合
、基板ＷＦの表面に形成される凹凸が１０ｎｍ以下となるように粗面化することが望ましい。その場合、粗面化粒子のサイズは１０ｎｍ〜数十ｎｍ程度とすることが望ましい。また、粗面化粒子の濃度については１０重量％未満、好ましくは１重量％未満である。粗面化粒子の濃度が大きいと、粗面化の速度が速くなる一方で基板ＷＦの被処理面自身が研磨されてしまうためである。なお、粗面化粒子を懸濁させる液体自身は純水（ＤＩＷ：De-Ionized Water）でも良いが、被処理面の性状によって、適宜ｐＨ調整剤によるｐＨ調整を行っても良い。また、例えばＣｅＯ_２のような、凝集性の高い粗面化粒子に対しては、分散剤を添加することで、粗面化粒子の凝集を抑制しても良い。また、基板ＷＦの被処理面に初期に存在する段差の凸部のみを選択的に粗面化する場合、凹部を保護するための、保護材成分を添加しても良い。これにより段差の凸部の粗面化の選択性が調整可能となる。

【0050】

また、図３に示される実施形態において、粗面化処理ユニット処理１００は、粗面化処理後の基板ＷＦ及び粗面化パッド１０４を洗浄するための洗浄用液体を供給する洗浄液供給ノズル１１１が配置されている。これにより、基板ＷＦの被処理面及び粗面化パッド１０４上に残留した粗面化粒子を含む液体及び粗面化処理により発生した加工生成物の除去が可能となる。なお、洗浄液としては、ＤＩＷでも良いが、粗面化粒子の種類によって適宜薬液を洗浄液として供給しても良い。また、洗浄液供給ノズル１１０は、粗面化パッド１０４上の一定の位置に洗浄液を供給するように構成してもよく、あるいは、洗浄液供給ノズル１１１を移動可能に構成して、粗面化パッド１０４上の任意の位置に洗浄液を供給するように構成してもよい。図示はしないが、洗浄液を高圧ノズルにて供給しても良い。

【0051】

図３に示される粗面化処理ユニット１００は、粗面化パッド１０４のコンディショニングを行うためのコンディショナ１２０を備える。コンディショナ１２０は、コンディショニングヘッド１２２を備える。コンディショニングヘッド１２２は、回転可能なシャフト１２４に連結されている。シャフト１２４は、図３に示されるように図示しない駆動機構によりコンディショニングヘッド１２２とともに回転可能である。コンディショニングヘッド１２２の下面にはコンディショニングパッド１２６が取り付けられる。ここで、コンディショニングパッド１２６は、例えばダイヤモンドがＮｉ電着層等の固定層で固定されたものでもよく、また樹脂のブラシが固定されていても良い。コンディショニングヘッド１２２は、粗面化パッド１０４の表面に垂直な方向に移動可能に構成される。また、コンディショニングヘッド１２２は、テーブル１０２の平面内、たとえばテーブル１０２の半径方向に移動可能に構成される。粗面化処理ユニット１００は、テーブル１０２およびコンディショニングヘッド１２２をそれぞれ回転させながら、コンディショニングヘッド１２２によりコンディショニングパッド１２６を粗面化パッド１０４にエアシリンダやボールネジ等の押圧機構により所定圧で押圧し、かつコンディショニングヘッド１２２をテーブル１０２の平面内で移動させることで粗面化パッド１０４をコンディショニングすることができる。コンディショニングは、基板ＷＦの粗面化を行っているときに同時に実行してもよく、また基板ＷＦの粗面化が終わった後に次の基板ＷＦを粗面化する前に実行してもよい。これにより、粗面化処理における粗面化パッド１０４の表面状態を維持することが可能であり、粗面化処理性能が安定する。なお、コンディショニングにより、粗面化パッド１０４をＣＭＰで使用する研磨パッドの場合よりも表面を平滑化してもよい。たとえば粗面化パッド１０４の平滑化のレベルは、１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以下とすることができる。この場合、例えばコンディショニングパッド１２６のダイヤモンド径を小さくする、もしくは固定層からのダイヤモンドの突出し量を小さくすることで、粗面化パッド１０４の加工量を小さくすることで調整可能となる。

【0052】

なお、粗面化処理ユニット１００は、図３に図示はしないが、制御部を備える。粗面化処理ユニット１００の各種の駆動機構や各ノズルのバルブの開閉は制御部に接続されており、制御部は、粗面化処理ユニット１００の動作を制御することができる。また、制御部は、図１４で後述する段差の測定結果を処理し、目標値未満か否かの判断等を行うための
演算部を備える。制御部は、演算部により処理・判断された結果に基づいて、粗面化処理ユニット１００を制御するように構成される。なお、制御部は、記憶装置、ＣＰＵ、入出力機構など備える一般的なコンピュータに所定のプログラムをインストールすることで構成することができる。

【0053】

また、図３に図示していないが、粗面化処理における処理の終点の判断する処理状態検出部を設けても良い。例えば、基板ＷＦの被処理膜表面にレーザー等の光を入射し、反射光を検出する方式や、画像認識による表面状態を検出する方式が挙げられる。前者は粗面化により、基板ＷＦの被処理膜表面で入射光が散乱されることで、反射光強度が変化することを利用し、特定の反射光強度に達した時点で処理を終了する。また、後者は色調の変化によりを検出し、特定の色調に達した時点で処理を終了する。また、処理状態の検出としては、例えば、パッドが取り付けられたテーブル１０２や後述の粗面化処理ヘッド１３４の回転運動、または基板ＷＦを保持する保持ヘッド１０６やテーブル１３２の回転運動、または粗面化処理ヘッド１３４の揺動運動における駆動モータのトルクの変化を監視しても良い。これは、粗面化処理によって、基板ＷＦの被処理面の状態が変化することでパッドとの接触・摩擦状態が変換することを利用している。ここで、検出部は検出した反射光や色調及びトルクの信号を処理する信号処理部に接続されており、その信号を元に制御部が粗面化処理を終了する。なお、検出部で検出した信号を処理する信号処理部と、各種の駆動機構や各ノズルのバルブの開閉を制御するための制御部と同一のハードウェアを使用してもよく、別のハードウェアを使用してもよい。別々のハードウェアを用いる場合、基板ＷＦの粗面化処理と基板ＷＦの表面状態の検出および後続の信号処理に使用するハードウェア資源を分散でき、全体として処理を高速化できる。

【0054】

図７は、一実施形態による粗面化処理ユニット１００を概略的に示す側面図である。図７に示される粗面化処理ユニット１００は、テーブル１０２上の貼り付けられた粗面化パッド１０４ａを使用して、保持ヘッド１０６に保持された基板ＷＦを粗面化するように構成されている。ここで、図７に示される粗面化処理ユニット１００においては、粗面化パッド１０４ａには粗面化粒子が樹脂材料等のバインダで固定されている。そのため、本実施形態による粗面化処理ユニット１００は、図３の実施形態のように粗面化粒子を含む液体を粗面化パッド１０４ａ上に供給する必要がなく、粗面化粒子供給ノズル１１０は必要ない。ここで、粗面化パッド１０４ａに固定する粗面化粒子のサイズや種類および濃度は、対象となる基板ＷＦの除去対象層の初期段差の大きさ、層の厚さ、および種類によって選択することができる。粗面化粒子の種類は、たとえば、ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、キュービックボロンナイトライド（ＣＢＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、および酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の少なくとも１つを含むものとすることができる。粗面化粒子は１００ｎｍ〜数百ｎｍ程度の粒子サイズとすることができる。たとえばＣＭＰにより研磨する前の基板ＷＦでは、表面に１００ｎｍ程度の大きな段差が存在することがある。この場合、粗面化処理により１０ｎｍ〜数十ｎｍ程度の高さの凹凸となるように基板の被処理面を粗面化することが望ましい。粗面化時の基板ＷＦの被処理面に形成される凹凸が基板の配線構造に達するほど深くならないようにするために、上記のような粗面化粒子のサイズが望ましい。また、初期段差の小さな基板ＷＦを粗面化する場合、基板ＷＦの表面に形成される凹凸が１０ｎｍ以下となるように粗面化することが望ましい。その場合、粗面化粒子のサイズは１０ｎｍ〜数十ｎｍ程度とすることが望ましい。図７に示される粗面化処理ユニット１００は、粗面化処理において液体を粗面化パッド１０４ａ上に供給するための液体供給ノズル１１２、洗浄液を供給するための洗浄液供給ノズル１１１を備える。粗面化処理において供給する液体はたとえば純水でもよいが、バインダ成分を溶解させる薬液を供給してもよい。また、液体供給ノズル１１２は、粗面化パッド１０４ａ上の一定の位置に液体を供給するように構成してもよく、あるいは、液体供給ノズル１１２を移動可能に構成して、粗面化パッド１０４ａ上の任意の位置に液体を供給するように構成してもよい。また、粗面化処理後は洗浄液供給ノズル１
１１より洗浄用の液体を供給することで、基板ＷＦの被処理面及びパッド１０４ａ上に残留した粗面化粒子を含む液体及び粗面化処理により発生した加工生成物を除去する。

【0055】

図８は、一実施形態による粗面化処理ユニット１００を概略的に示す斜視図である。図８に示される粗面化処理ユニット１００は、平坦な上面を備えるテーブル１３２を有する。テーブル１３２は、図示しないモータ等により回転可能に構成される。テーブル１３２の上面には、真空吸着等により基板ＷＦを固定することが可能に構成される。また、テーブル１３２の基板ＷＦ固定面には緩衝材が設けられる場合がある。このため、基板ＷＦの吸着は、テーブル１３２を介して直接吸着する場合と、緩衝材を介して吸着する場合と、がある。緩衝材は、例えばポリウレタン、ナイロン、フッ素系ゴム、シリコーンゴム等の弾性材料から成り、粘着性樹脂層を介してテーブル１３２と密着している。緩衝材は弾性を有しているため、ウェハに傷がつくことを防いだり、テーブル１３２の表面の凹凸の粗面化処理への影響を緩和したりするものである。

【0056】

図８に示される粗面化処理ユニット１００は、粗面化処理ヘッド１３４を備える。粗面化処理ヘッド１３４は、回転可能なシャフト１３６に連結されている。シャフト１３６は、図示しない駆動機構により粗面化処理ヘッド１３４とともに回転可能である。粗面化処理ヘッド１３４の下面に、粗面化パッド１３８が取り付けられている。シャフト１３６は、揺動可能なアーム１０９に接続されている。図８に示される実施形態において、粗面化パッド１３８は、粗面化の対象である基板ＷＦよりも小さな寸法である。例えば基板ＷＦの直径Φが３００ｍｍである場合、粗面化パッド１３８は好ましくは直径Φが１００ｍｍ以下、より好ましくは直径Φ６０〜１００ｍｍであることが望ましい。粗面化パッド１３８の径が大きいほど基板ＷＦとの面積比が小さくなるため、基板ＷＦの処理速度は増加する。一方で、基板ＷＦの被処理面の処理速度の基板面内均一性については、逆に粗面化パッド１３８の径が小さくなるほど向上する。これは、単位処理面積が小さくなるためであり、後述のような、粗面化パッド１３８をアーム１０９により基板ＷＦの面内で揺動等の相対運動をさせることで基板ＷＦの全面処理を行う方式において有利となる。粗面化処理ヘッド１３４は、テーブル１３２上の基板ＷＦの表面に垂直な方向に移動可能に構成されており、これにより粗面化パッド１３８を所定圧力で基板ＷＦに押圧が可能である。ここで、押圧の方式としてはエアシリンダやボールネジ等により押圧する方式や、図示しないが、粗面化処理ヘッド１３４内にエアバッグを配置し、粗面化処理ヘッド１３４を基板ＷＦに近接させた後、エアバッグに接触圧力相当のエアを供給することで、粗面化パッド１３８を基板ＷＦに押圧しても良い。なお、エアバッグは複数の領域に分割し、各領域で圧力を調整しても良い。なお、エアバッグは複数の領域に分割し、各領域で圧力を調整してもよい。また、粗面化処理ヘッド１３４は、アーム１０９により、テーブル１３２の平面内、たとえばテーブル１３２の半径方向に移動可能に構成される。ここで、アーム１０９による粗面化処理ヘッド１３４の移動速度について、基板ＷＦ及び粗面化処理ヘッド１３４の回転数及び粗面化処理ヘッド１３４の移動距離により、最適な移動速度の分布は異なるため、基板ＷＦ面内で粗面化処理ヘッド１３４の移動速度は可変であることが望ましい。この場合の移動速度の変化方式としては、例えば基板ＷＦ面内での揺動距離を複数の区間に分割し、それぞれの区間に対して移動速度を設定できる方式が望ましい。図示の粗面化処理ユニット１００は、図３の実施形態と同様に粗面化粒子供給ノズル１１０を備える。粗面化処理ユニット１００は、テーブル１３２および粗面化処理ヘッド１３４をそれぞれ回転させながら、粗面化粒子を含む液体を基板ＷＦに供給するとともに粗面化処理ヘッド１３４を基板ＷＦに対して押圧し、粗面化処理ヘッド１３４をテーブル１３２の平面内で移動させることで基板ＷＦを粗面化することができる。粗面化パッド１３８は、寸法以外は図３の実施形態の粗面化パッド１０４と同様のものとしてもよい。図８に示される粗面化処理ユニット１００はさらに、基板ＷＦ上に洗浄液を供給するための洗浄液供給ノズル１１１を備える。洗浄液はたとえば純水および／または薬液などとすることができる。また、図示の粗面化処理ユニット１００では、基板ＷＦ上への粗面化処理液は粗面化粒子
供給ノズル１１０から供給しているが、別形態として、粗面化処理ヘッド１３４内に供給流路を設け、粗面化パッド１３８内に設けた貫通穴を通して粗面化粒子を含む液体を供給する方式でも良い。本方式により、粗面化処理ヘッド１３４が基板ＷＦ面内を揺動する際においても、粗面化パッド１３８の基板ＷＦとの接触面に粗面化粒子を含む液体を効率的に供給することが可能である。

【0057】

図８に示される粗面化処理ユニット１００はさらに、粗面化パッド１３８のコンディショニングを行うためのコンディショナ１２０を備える。コンディショナ１２０は、ドレステーブル１４０と、ドレステーブル１４０の上に設置されたドレッサ１４２と、を備える。ドレステーブル１４０は、図示していない駆動機構によって回転可能に構成される。ドレッサ１４２は、ダイヤドレッサ、ブラシドレッサ、又はこれらの組み合わせで形成される。図８に示される粗面化処理ユニット１００は、粗面化パッド１３８のコンディショニングを行う際には、粗面化パッド１３８がドレッサ１４２に対向する位置になるまでアーム１０９を旋回させる。粗面化処理ユニット１００は、粗面化パッド１３８およびドレッサ１４２をともに回転させながら粗面化パッド１３８をドレッサ１４２に押し付けることによって、粗面化パッド１３８のコンディショニングを行うことができる。

【0058】

図９は、一実施形態による粗面化処理ユニット１００を概略的に示す側面図である。図９に示される粗面化処理ユニット１００は、図８に示される粗面化処理ユニット１００と同様に、基板ＷＦをテーブル１３２上で上向きに保持し、小径の粗面化パッド１３８ａを基板ＷＦに押し圧して基板ＷＦの表面を粗面化するように構成されている。ただし、図９に示される粗面化処理ユニット１００においては、粗面化パッド１３８ａには粗面化粒子が樹脂材料等のバインダで固定されている。そのため、本実施形態による粗面化処理ユニット１００は、図８の実施形態のように粗面化粒子を含む液体を基板ＷＦ上に供給する必要がなく、粗面化粒子供給ノズル１１０は必要ない。図９に示される粗面化処理ユニット１００は、液体を基板ＷＦ上に供給するための液体供給ノズル１１２を備える。粗面化処理において供給する液体はたとえば純水でもよいが、バインダ成分を溶解させる薬液を供給してもよい。また、液体供給ノズル１１２は、基板ＷＦ上の一定の位置に液体を供給するように構成してもよく、あるいは、液体供給ノズル１１２を移動可能に構成して、基板ＷＦ上の任意の位置に液体を供給するように構成してもよい。また、粗面化処理後は洗浄液供給ノズル１１１より洗浄用の液体を供給することで、基板ＷＦの被処理面及び粗面化パッド１０４ａ上に残留した粗面化粒子を含む液体及び粗面化処理により発生した加工生成物を除去する。

【0059】

図１０は、一実施形態による粗面化処理ユニット１００を概略的に示す側面図である。図１０に示される粗面化処理ユニット１００は、図８、図９に示される粗面化処理ユニット１００と同様に、基板ＷＦをテーブル１３２上で上向きに保持するように構成される。ただし、図１０に示される実施形態による粗面化処理ユニット１００においては、粗面化パッドを使用しない。図１０の粗面化処理ユニット１００は、基板ＷＦの平面に平行に揺動可能なアーム１０９に、粗面化粒子を含む液体を高圧で基板ＷＦの表面に供給するための高圧供給ノズル１１５が取り付けられる。高圧供給ノズル１１５は、粗面化粒子供給タンク１１６に接続されている。粗面化粒子供給タンク１１６はコンプレッサ１１７およびレギュレータ１１９等に接続されており、圧力ゲージ１２１を介して高圧供給ノズル１１５から、たとえば１ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で粗面化粒子を含む液体を基板ＷＦの表面に噴きつけることができる。ここで、粗面化粒子のサイズや種類および濃度は、対象となる基板ＷＦの除去対象層の初期段差の大きさ、層の厚さ、および種類によって選択することができる。粗面化粒子の種類は、たとえば、ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、キュービックボロンナイトライド（ＣＢＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、および酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の少なくとも１つを含むものとすることができる。粗面化粒子は１００ｎｍ〜数百ｎｍ程度の粒子サイズと
することができる。たとえばＣＭＰにより研磨する前の基板ＷＦでは、表面に１００ｎｍ程度の大きな段差が存在することがある。この場合、粗面化処理により１０ｎｍ〜数十ｎｍ程度の高さの凹凸となるように基板の表面を粗面化することが望ましい。粗面化時の基板ＷＦの表面に形成される凹凸が基板の配線構造に達するほど深くならないようにするために、上記のような粗面化粒子のサイズが望ましい。また、初期段差の小さな基板ＷＦを粗面化する場合、基板ＷＦの表面に形成される凹凸が１０ｎｍ以下となるように粗面化することが望ましい。その場合、粗面化粒子のサイズは１０ｎｍ〜数十ｎｍ程度とすることが望ましい。なお、粗面化粒子を懸濁させる液体自身はＤＩＷでも良いが、被処理面の性状によって、適宜ｐＨ調整剤によるｐＨ調整を行っても良い。また、例えばＣｅＯ_２のような、凝集性の高い粗面化粒子に対しては、分散剤を添加することで、粗面化粒子の凝集を抑制しても良い。また、基板ＷＦの被処理面に初期に存在する凹凸の凸部のみを選択的に粗面化する場合、凹部を保護するための、保護材成分を添加しても良い。これにより凹凸の粗面化の選択性が調整可能となる。また、アーム１０９による高圧供給ノズル１１５の移動速度について、基板ＷＦの回転数や高圧供給ノズル１１５の移動距離により、最適な移動速度の分布は異なるため、基板ＷＦ面内で高圧供給ノズル１１５の移動速度は可変であることが望ましい。この場合の移動速度の変化方式としては、例えば基板ＷＦ面内での揺動距離を複数の区間に分割し、それぞれの区間に対して移動速度を設定できる方式が望ましい。図１０に示される粗面化処理ユニット１００は、粗面化処理後において洗浄液を基板ＷＦ上に供給するための洗浄液供給ノズル１１１を備える。洗浄液供給ノズル１１１は、基板ＷＦ上の一定の位置に液体を供給するように構成してもよく、あるいは、洗浄液供給ノズル１１１を移動可能に構成して、基板ＷＦ上の任意の位置に液体を供給するように構成してもよい。

【0060】

図１１は、一実施形態による平坦化装置１０を概略的に示す上面図である。図１１に示される平坦化装置１０は、同一の筐体内に粗面化処理ユニット１００と研磨ユニット２００とを備える。図１１に示される実施形態による平坦化装置１０では、基板ＷＦよりも大きな寸法を備えるテーブル１０２、粗面化パッド１０４を備える。また、かかる平坦化装置１０の研磨ユニット２００は、ＣＭＰユニットである。かかるＣＭＰユニットは、基板ＷＦよりも大きな寸法を備える平坦な上面を備えるテーブル１０３を有する。テーブル１０３は、図示しないモータ等の駆動機構により回転可能に構成される。テーブル１０３の上面には、研磨パッド１０５が貼り付けられる。ＣＭＰユニットは、研磨パッド１０５上にスラリーを供給するためのスラリー供給ノズル１１４を備える。図１１に示される平坦化装置１０は、基板ＷＦを保持するための保持ヘッド１０６を備える。保持ヘッド１０６は回転可能に構成される。基板ＷＦは保持ヘッド１０６の下面に真空吸着により支持されている。保持ヘッド１０６は、粗面化パッド１０４および研磨パッド１０５の表面に垂直な方向に移動可能に構成される。保持ヘッド１０６は、また、保持ヘッド１０６は、テーブル１０２、１０３の平面内で、粗面化処理ユニット１００のテーブル１０２および研磨ユニット２００のテーブル１０３に渡って移動可能に構成される。したがって、粗面化処理ユニット１００および研磨ユニット２００は、アーム１０９および保持ヘッド１０６を共有している。粗面化処理ユニット１００は、テーブル１０２および保持ヘッド１０６をそれぞれ回転させながら、粗面化粒子供給ノズル１１０により粗面化粒子を含む液体を粗面化パッド１０４上に供給するとともに保持ヘッド１０６により基板ＷＦを粗面化パッド１０４に押圧し、保持ヘッド１０６をテーブル１０２の平面内で移動させることで基板ＷＦを粗面化することができる。また、研磨ユニット２００は、テーブル１０３および保持ヘッド１０６をそれぞれ回転させながら、スラリー供給ノズル１１４によりスラリーを研磨パッド１０５上に供給するとともに保持ヘッド１０６により基板ＷＦを研磨パッド１０５に押圧し、保持ヘッド１０６をテーブル１０３の平面内で移動させることで基板ＷＦを研磨することができる。なお、図示しないが、粗面化処理ユニット１００及び研磨ユニット２００には粗面化パッド１０４及び研磨パッド１０５を洗浄する洗浄液供給ノズルやコンディショナを搭載してもよい。このように、同一の筐体内に粗面化処理ユニット１００
と研磨ユニット２００とを備えることで、基板ＷＦの搬送が省略されることから、処理速度が増加する。

【0061】

図６は、一実施形態による、平坦化装置１０を概略的に示す側面図である。図６に示される平坦化装置１０においては、同一のテーブル１０２上の同一のパッド１０７上で基板ＷＦ粗面化およびその後の研磨を行うことができる。図６の実施形態は粗面化処理ユニット１００であり、また同時に研磨ユニット２００でもある。図示の実施形態は、平坦な上面を備えるテーブル１０２を有する。テーブル１０２は、図示しないモータ等の駆動機構により回転可能に構成される。テーブル１０２の上面には、パッド１０７が貼り付けられる。パッド１０７は粗面化パッドおよび研磨パッドとしての機能を備える。図６に示される実施形態において、パッド１０７は、粗面化および研磨の対象である基板ＷＦよりも大きな寸法である。図示の実施形態は、基板ＷＦを保持するための保持ヘッド１０６を備える。保持ヘッド１０６は、回転可能なシャフト１０８に連結されている。シャフト１０８は、図示しない駆動機構により保持ヘッド１０６とともに回転可能である。基板ＷＦは保持ヘッド１０６の下面に真空吸着により支持されている。保持ヘッド１０６は、パッド１０７の表面に垂直な方向に移動可能に構成される。また、保持ヘッド１０６は、テーブル１０２の平面内、たとえばテーブル１０２の半径方向に移動可能なアーム１０９に接続されている。図示の実施形態は、基板ＷＦの表面を粗面化するための粗面化粒子を分散させた液体をパッド１０７上に供給するための粗面化粒子供給ノズル１１０、および洗浄用の液体を供給するための洗浄液供給ノズル１１１を備える。一実施形態において、粗面化粒子供給ノズル１１０および洗浄液供給ノズル１１１は、テーブル１０２上のパッド１０７の固定された一定の位置に粗面化粒子を供給するものとしてもよく、移動可能としてもよい。また、図示の実施形態は、パッド１０７上にスラリーを供給するためのスラリー供給ノズル１１４を備える。一実施形態において、スラリー供給ノズル１１４は、テーブル１０２上のパッド１０７の固定された一定の位置にスラリーを供給するものとしてもよく、移動可能としてもよい。図示の実施形態における基板ＷＦの平坦化工程について説明する。まず粗面化粒子を含む液体を粗面化粒子供給ノズル１１０よりパッド１０７に供給した状態で、保持ヘッド１０６に保持された基板ＷＦをパッド１０７に押圧し、かつ基板ＷＦとパッド１０７とを相対運動させることで、基板ＷＦの被処理面を粗面化する。次に、洗浄液供給ノズル１１１より洗浄液を供給することで基板ＷＦの被処理面及びパッド１０７上に残留した粗面化粒子を含む液体及び粗面化処理により発生した加工生成物を除去する。その後、基板ＷＦをパッド１０７より退避させた状態でコンディショナ１２０によるパッド１０７のコンディショニングを行うが、本コンディショニングは基板ＷＦの被処理面及びパッド１０７の洗浄時に同時に行ってもよい。その後、スラリー供給ノズル１１４よりＣＭＰスラリーを供給した状態で、パッド１０７に供給した状態で、保持ヘッド１０６に保持された基板ＷＦをパッド１０７に押圧し、かつ基板ＷＦとパッド１０７とを相対運動させることで、基板ＷＦの被処理面の平坦化を行う。このように、粗面化とＣＭＰを同一のユニットで実施することで、基板ＷＦの搬送が省略されて処理速度が増加する。

【0062】

図１５は、一実施形態による、平坦化装置１０を概略的に示す側面図である。図６に示される平坦化装置１０においては、テーブル１３２上に支持された基板ＷＦを同一のパッド１３７を用いて粗面化およびその後の研磨を行うことができる。図１５の実施形態は粗面化処理ユニット１００であり、また同時に研磨ユニット２００でもある。図１５に示される実施形態は、平坦な上面を備えるテーブル１３２を有する。テーブル１３２は、図示しないモータ等により回転可能に構成される。テーブル１３２の上面には、真空吸着等により基板ＷＦを固定することが可能に構成される。図１５に示される実施形態による平坦化装置１０、ヘッド１３４を備える。ヘッド１３４は、回転可能なシャフト１３６に連結されている。シャフト１３６は、図示しない駆動機構によりヘッド１３４とともに回転可能である。ヘッド１３４の下面に、パッド１３７が取り付けられている。シャフト１３６は、揺動可能なアーム１０９に接続されている。図１５に示される実施形態において、パ
ッド１３７は、粗面化および研磨の対象である基板ＷＦよりも小さな寸法である。ヘッド１３４は、テーブル１３２上の基板ＷＦの表面に垂直な方向に移動可能に構成される。また、ヘッド１３４は、アーム１０９により、テーブル１３２の平面内、たとえばテーブル１３２の半径方向に移動可能に構成される。図示の実施形態は、粗面化粒子供給ノズル１１０を備える。図示の実施形態は、基板ＷＦの表面を粗面化するための粗面化粒子を分散させた液体を基板ＷＦ上に供給するための粗面化粒子供給ノズル１１０、及び洗浄用の液体を供給するための洗浄液供給ノズル１１１を備える。一実施形態において、粗面化粒子供給ノズル１１０及び洗浄液供給ノズル１１１は、テーブル１３２上の基板ＷＦの固定された一定の位置に粗面化粒子を供給するものとしてもよく、移動可能としてもよい。また、図示の実施形態は、基板ＷＦ上にスラリーを供給するためのスラリー供給ノズル１１４を備える。一実施形態において、スラリー供給ノズル１１４は、テーブル１３２上の基板ＷＦの固定された一定の位置にスラリーを供給するものとしてもよく、移動可能としてもよい。図示の実施形態での基板ＷＦの平坦化工程について説明する。まず粗面化粒子を含む液体を粗面化粒子供給ノズル１１０より基板ＷＦに供給した状態で、処理ヘッド１３４に保持されたパッド１３７を基板ＷＦに押圧し、かつ基板ＷＦとパッド１３７とを相対運動させることで、基板ＷＦの被処理面を粗面化する。次に、洗浄液供給ノズル１１１より洗浄液を供給することで基板ＷＦの被処理面及びパッド１３７上に残留した粗面化粒子を含む液体及び粗面化処理により発生した加工生成物を除去する。なお、この際、図示しないがコンディショナ１２０によるパッド１３７のコンディショニングを行っても良い。更に、スラリー供給ノズル１１４よりＣＭＰスラリーを基板ＷＦ上に供給した状態で、処理ヘッド１３４に保持されたパッド１３７を基板ＷＦに押圧し、かつ基板ＷＦとパッド１３７とを相対運動させることで、基板ＷＦの被処理面の平坦化を行う。このように、粗面化とＣＭＰを同一ユニットにて実施することで、基板ＷＦの搬送が省略されることから、処理速度が増加する。

【0063】

以下では、一実施形態による基板の表面を平坦化するための平坦化方法を図１２〜図１４とともに説明する。図１２は、一実施形態による、配線部を含む基板表面にＣｕ層が成膜された基板を平坦化するときの工程を示す断面図である。図１２（ａ）は、絶縁膜５１に配線溝５２が形成された基板ＷＦにバリアメタル５３がＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ等の方法にて成膜され、更にバリアメタルの上層にＰＶＤ等の方法でＣｕシード膜が成膜され、その後に電解めっき等の方法でＣｕ層５４が形成された状態を示している。成膜されたＣｕ層５４には下層の配線構造（配線幅や密度）や、電解めっきの成膜条件に起因してＣｕ層５４の表面に段差が形成される。特に、細幅の配線密集部ではめっき時に複数の配線を横断するような寸法の大きな段差（図１２（ａ）の左側の凸部）が形成されることもある。

【0064】

図１３は、一実施形態による、基板の表面を平坦化するための方法を示すフローチャートである。図１２（ａ）の状態にある基板ＷＦの被処理面を平坦化する場合を考える。一実施形態において、まず基板の表面を粗面化する（Ｓ１０２）。基板ＷＦの被処理面の粗面化は、上述した任意の粗面化処理ユニット１００を使用して行うことができる。かかる粗面化は、基板ＷＦの表面に形成されている大きな凸部の寸法を小さくすることが目的であるので、粗面化は基板ＷＦの表面に形成された凸部に優先的に施されることが好ましい。また、粗面化処理により形成される凹凸の高さは、処理対象である基板ＷＦに形成されている初期段差の高さに応じて決めることができる。たとえば、粗面化処理により形成される凹凸の高さが、基板ＷＦに形成されている最大初期段差の８０％以下とすることができる。あるいは、平均初期段差の８０％以下としてもよい。たとえば、最大初期段差が１．０μｍであるなら、粗面化処理により形成される凹凸の高さは０．８μｍ以下とすることが好ましい。これは一般的なＣＭＰにおける段差解消率は８０％前後であるので、粗面化処理により初期段差の８０％以上の高さの凹凸が形成されると、粗面化処理で形成された凹凸が後の研磨工程において除去しきれない恐れがあるからである。また、粗面化によ
り形成される凹凸の平均ピッチ（隣接する凹部または凸部の距離の平均）は１００μｍ以下であることが望ましい。ＣＭＰにおける段差解消は凹凸の幅に大きく依存し、１００μｍ以上では段差解消率が大幅に低下するからである。粗面化処理に使用する粗面化粒子のサイズや種類、また粗面化処理における粗面化パッド１０４、１３８と基板ＷＦとの接触圧力、処理時間などは、所望の粗面化が達成されるように適宜選択する。一般的には、粗面化する対象の層が硬い層であれば、粗面化粒子も硬いものを使用し、粗面化で大きな凹凸を形成する場合は、相対的に大きな粒子の粗面化粒子を使用する。また、基板ＷＦの表面に形成されている初期段差が小さい場合、粗面化粒子の濃度を小さくしたり、粗面化粒子の供給量を小さくしたり、断続的に粗面化粒子を供給したりしてもよい。また、粗面化の対象層の膜厚が非常に小さい場合やＬｏｗ−ｋ材料のように脆弱な材料である場合には、粗面化により形成される凹凸が大きくなりすぎることが懸念される。そのような場合、粗面化処理の前に、基板ＷＦの表面に保護膜を形成してから粗面化処理をしてもよい。保護膜は、たとえば、レジストのような有機系溶剤を塗布したり、スピンコートなどにより形成することができる。図１２（ｂ）は、粗面化された基板ＷＦを示す断面図である。

【0065】

図１３に示されるように、基板ＷＦを粗面化したら、次に基板ＷＦを洗浄する（Ｓ１０４）。粗面化後に基板ＷＦを洗浄しないと、粗面化処理に使用した粗面化粒子が、後の研磨工程において残留した粗面化粒子が基板ＷＦにスクラッチを生じさせる恐れがあるからである。しかし、粗面化後の基板ＷＦの洗浄が不要であれば洗浄工程は省略してもよい。たとえば、粗面化粒子が、後の研磨工程で使用するスラリーに含まれる粒子と同一種類で粒子サイズが同程度であれば、粗面化粒子が研磨工程でスクラッチ等を生じさせる恐れは少ないので、洗浄処理を省略してもよい。

【0066】

次に、粗面化および洗浄した基板を研磨する（Ｓ１０６）。基板ＷＦの研磨はＣＭＰなどにより行うことができる。基板ＷＦの研磨は任意のＣＭＰ装置により行うことができる。研磨前に基板の表面を粗面化しているので、寸法の大きな凸部が存在せず、寸法の大きな凸部で生じていた研磨速度の低下の問題を解消ないし緩和することができる。図１２（ｃ）は、粗面化後の基板を研磨した基板を示す断面図である。図１２（ａ）に示した下層の配線構造（配線幅や密度）や、電解めっきの成膜条件に起因して発生していた初期段差が均一に解消されることで、ディッシングやエロ―ジョンが軽減される。

【0067】

基板ＷＦの研磨が終了したら、基板ＷＦを洗浄し、乾燥させる（Ｓ１０８）。このように基板ＷＦの平坦化が終了したら、基板ＷＦをカセット２４（図２）に戻し、次の工程へ基板ＷＦが送られる。

【0068】

図１４は、一実施形態による、基板の表面を平坦化するための方法を示すフローチャートである。本実施形態による平坦化方法においては、まず、平坦化する基板ＷＦの表面に形成されている初期の段差を測定する（Ｓ２０２）。測定方法は任意であるが、たとえばレーザー顕微鏡（共焦点方式）や、位相差干渉方式などで段差形状を直接測定する方式や、膜厚測定を利用して測定膜厚差により段差形状を間接的に求める。次に、測定した段差が目標値未満か否かを判断する（Ｓ２０４）。なお、本測定については、平坦化装置内に測定部を設けて測定してもよく、また平坦化装置外にて測定してもよい。かかる目標値は、たとえば平均値または最大値として１００ｎｍとすることができる。基板ＷＦの初期段差が目標値以上であれば、目標値と現状値との差分から求めた段差形状の高さ及びピッチに基づき、基板ＷＦの条件を決定した後、基板ＷＦの被処理面を粗面化し、その後粗面化した基板ＷＦの被処理面を研磨して平坦化する（Ｓ２０６〜Ｓ２１２）。なお、その際、粗面化処理の前処理として、図示はしないが、基板ＷＦの表面に保護膜を形成する工程を入れても良く、初期段差に比べて粗面化工程で大きな凹凸ができないように保護膜を形成する。保護膜は、上述したようにレジストのような有機系溶剤を塗布したり、スピンコートなどにより形成することができる。基板の粗面化処理から研磨による粗面化した被処理
面の平坦化までは、図１３のＳ１０２〜Ｓ１０８と同様である。基板ＷＦの初期段差が目標値未満である場合、まず基板ＷＦを所定残膜厚まで研磨する（Ｓ２１４）。基板ＷＦの研磨はたとえば任意のＣＭＰ装置などの研磨ユニット２００により行うことができる。基板ＷＦを研磨ユニット２００にて所定残膜厚まで研磨後、必要であれば洗浄および乾燥を行う。その後、再び基板ＷＦの表面の段差を測定し（Ｓ２１６）、測定した段差が目標値以上か否かを判断する（Ｓ２１８）。かかる目標値は、たとえば平均値または最大値として１０ｎｍとすることができる。基板ＷＦの表面の段差が目標値未満の場合、基板ＷＦの平坦化を終了する。基板ＷＦの表面の段差が目標値以上の場合、基板を粗面化してから研磨する（Ｓ２２２〜Ｓ２２６）。なお、その際、粗面化処理の前処理として、図示はしないが、基板ＷＦの表面に保護膜を形成する工程を入れても良い。基板ＷＦを一度研磨しているので、基板ＷＦの表面に形成されている段差は小さくなっているので、初期段差に比べて粗面化工程で大きな凹凸ができないように保護膜はより効果的である。保護膜は、上述したようにレジストのような有機系溶剤を塗布したり、スピンコートなどにより形成することができる。

【符号の説明】

【0069】

１０…平坦化装置
５１…絶縁膜
５２…配線溝
５４…Ｃｕ層
１００…粗面化処理ユニット
１０２…テーブル
１０３…テーブル
１０４、１０４ａ…粗面化パッド
１０５…研磨パッド
１０７…パッド
１０６…保持ヘッド
１０９…アーム
１１０…粗面化粒子供給ノズル
１１１…洗浄液供給ノズル
１１２…液体供給ノズル
１１３…洗浄液供給ノズル
１１４…スラリー供給ノズル
１１５…高圧供給ノズル
１１６…粗面化粒子供給タンク
１２０…コンディショナ
１３２…テーブル
１３４…粗面化処理ヘッド
１３６…シャフト
１３７…パッド
１３８、１３８ａ…粗面化パッド
１５０…ペルチェ素子
１５２…温度計測器
１５４…流体通路
１５６…パッド接触部材
１５８…液体供給機構
２００…研磨ユニット
２００…研磨ユニッ
３００…洗浄ユニット
３０ａ…搬送機構
３０ｂ…搬送機構
４００…乾燥ユニット
５００…制御ユニット
ＷＦ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】