JP2000167763A - 半導体デバイスの研磨装置 - Google Patents
半導体デバイスの研磨装置Info
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
化を向上する。 【解決手段】 回転する定盤2の上面に貼り付けたポリ
シングパッド1を、定盤2側に設けられた弾性層3と半
導体デバイス側に設けられた硬質樹脂層4とを積層して
構成し、硬質樹脂層4の上面に、ポリシングパッドの外
周に始点及び終点を有しかつポリシングパッドの回転中
心近傍に折り返し点を有する曲線状をなすスラリーガイ
ド溝7を設け、硬質樹脂層をABS樹脂材を含むビニル
系コポリマー材にする。 【効果】 ポリシングパッドの表面を適度な硬さとぬれ
性を有する硬質樹脂層にすると共に溝によりスラリーの
分散性及び保持性を良くしたことから、特にセリア系ス
ラリーによるポリシングにおいて従来のものに対して高
い加工速度を達成しかつ表面粗さを小さくでき、半導体
デバイスの表面の平坦化を向上し得る。
Description
研磨装置に関し、特に化学的機械的研磨におけるポリシ
ングパッドに関するものである。
ために多層化されるようになってきたが、そのため半導
体デバイスの表面の平坦化が低下して表面に段差が生じ
る場合が出てきた。また、半導体デバイスの製造工程に
おいて、微細加工の線幅が細くなると、光リソグラフィ
の光の波長が短くなるため、開口係数NAも大きくなっ
て、高解像度を得るために焦点深度が浅くなってしま
う。
化された半導体デバイスの製造における半導体デバイス
の表面が必ずしも平坦ではないため、半導体デバイスの
製造における微細加工の線幅が細くかつ複雑になるに連
れて、半導体デバイスの表面に段差が生じるようになっ
てきている。
な抵抗値の増大を招き、断線による電流容量の低下など
をもたらしたり、耐圧劣化やリークの発生を招くという
問題が生じる。また、段差の存在により半導体露光装置
の焦点深度が実質的に浅くなるため、歩留まり及び信頼
性を向上させるために解像度を増大させようとすると、
焦点深度がより一層浅くなってしまい、加工が困難であ
るという問題がある。
細加工を容易に行い得るためには半導体デバイス側の平
坦化が必要であり、例えば特開平7−321076号公
報に開示されているように、化学的機械的研磨(CMP
法)を用いたものがあり、その構造の一例を図6に示
す。
転する定盤2上にポリシングパッド11が貼り付けら
れ、そのポリシングパッド11の上方であってかつ定盤
2の回転中心から偏倚した位置で矢印Bに示されるよう
に回転するウエハホルダ8が設けられて、そのウエハホ
ルダ8により、半導体デバイスとしての半導体ウエハ5
がポリシングパッド11に対峙するように保持されてい
る。
2を介して圧力機構9によりポリシングパッド11に押
し付け、かつ研磨剤供給機構10により研磨剤6をポリ
シングパッド11上に滴下しながら、定盤2及びウエハ
ホルダ8を上記矢印A及びBに示されるようにそれぞれ
回転させることにより、半導体ウエハ5が自転しつつ揺
動運動を行うようになり、その表面が研磨される。
には発泡ウレタン材が用いられており、セリア系スラリ
ーでの加工速度は良好であるが、シリカ系スラリーでの
加工速度が遅いという欠点がある。また、荷重がかかる
とポリシングパッド11が圧縮変形を起こし易い。さら
に、例えばTEGパターンウエハのパターン形状を消滅
して平坦化することが困難であるという問題があった。
て、半導体デバイスの表面の平坦化を向上し得る研磨装
置を実現するために、本発明に於いては、回転する定盤
上にポリシングパッドを貼り付け、前記定盤の上方にて
前記定盤の回転中心から偏倚して回転するホルダにより
半導体デバイスをその表面を前記ポリシングパッドに対
峙させた状態に保持すると共に、スラリーを前記ポリシ
ングパッド上に供給して前記半導体デバイスの表面を研
磨するようにした半導体デバイスの研磨装置であって、
前記ポリシングパッドが、前記定盤側に設けられた弾性
層と、前記半導体デバイス側に設けられた硬質樹脂層と
からなり、前記硬質樹脂層の表面に、前記スラリーを保
持し得ると共に前記定盤及び前記ホルダの回転により前
記半導体デバイスの表面の全面に前記スラリーが分散す
るようにガイドするスラリーガイド溝を設け、前記スラ
リーガイド溝が、前記ポリシングパッドの外周に始点及
び終点を有しかつ前記ポリシングパッドの回転中心近傍
に折り返し点を有する曲線状をなすものとした。
デバイスの表面を研磨する際に、ポリシングパッドの加
工面が硬いことから、その加工面が段差の溝底に接触す
ることなく加工していくことができると共に、スラリー
ガイド溝の経路長を長くすることができ、スラリーが溝
内保持される時間を長くすることができると同時に、溝
内のスラリー及び研磨屑の流れを円滑化することができ
る。
含むビニル系コポリマー材からなると良い。
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。
研磨装置に用いられるポリシングパッド1の要部拡大断
面図である。なお、本装置は、従来例で示したものと同
様の構造であって良く、その詳しい説明を省略する。
定盤2の上面に貼り付けられており、その定盤2側に設
けられた弾性層3と半導体デバイス側に設けられた硬質
樹脂層4とを積層してなる。弾性層3としては従来のポ
リシングパッドに用いられていた発泡ウレタン材や他の
発泡性樹脂材であって良く、硬質樹脂層4としては無発
泡性高分子材であるABS樹脂材を含むビニル系コポリ
マー材であると良い。
aに対峙する硬質樹脂層4の上面には、ポリシングパッ
ド1上に供給されるスラリー6を硬質樹脂層4の全面に
分散させるスラリーガイド溝7が設けられている。この
溝7を設けることにより、研磨屑の排出や、使用済みス
ラリー6の排出や、溝7のエッジによる研磨効率を向上
することができる。また、スラリー量をウエハ表面5a
に均一に分散し、余分なスラリー6を排出することによ
って研磨面を均一な温度にすることができ、ウエハ表面
5aの温度上昇を一定に保つことができるなどの効果が
あり、その効果を有効にするために、本発明によれば図
2に示されるように溝7の形状を工夫している。
スラリー6を効率良く排出するために、(1)流路抵抗
の少ない緩やかな曲線にしたり、(2)溝7の経路をで
きるだけ滑らかな曲線にしたり、(3)流れの損失を少
なくするために急激な流速変化がないようにすると良
い。
の伸開線・螺線・サイクロイド曲線・レムニスケートな
どが適しているが、特に円の伸開線と対数うずまき線が
最も適している。
シングパッド1の外周における溝7の形状を、図3に示
されるように溝幅bを外周に向かうに連れて拡開して半
径方向外向きに開放すると良い。特に、ポリシングパッ
ド1の外周における溝7の開放位置における接線と溝7
の経路延長線とのなす角度βが17.5度〜27.5度
であると良く、通常は22.5度が良い。なお、スラリ
ーの消費量抑える目的の場合には上記角度βを上記以外
の角度にしても良い。
溝7から外方に排出されるスラリー6や研磨屑の流れ
は、急に大気放出されることから速度変化による損失が
発生するので、上記したように拡開形状にすると良い。
また、溝7の拡幅部分の経路長Lは、溝幅bに対して2
〜3倍程度であると良い。ただし、コストや産業廃棄物
対策などの関係でスラリー6の消費量を抑える目的の場
合には、逆に溝幅bを狭めると良い。
をポリシングパッド1の直径Dに対して左右対称、また
はポリシングパッド1の回転中心(図のO)に対して点
対称にすることにより、ポリシングパッド1の外周に始
点及び終点を有しかつポリシングパッド1の回転中心
(図のO)近傍に折り返し点を有する曲線状に形成する
ことができ、溝7の経路長を長くすることができるた
め、スラリー6の保持時間を向上することができる。な
お、図2では説明上、溝7の1経路を示しており、実際
には硬質樹脂層4の全面に溝7を複数配設している。
溝7内に入り込んだスラリー6は、ポリシングパッド1
の回転方向が図2の矢印Aの向きの場合、溝7内を図1
の矢印に示されるように流れる。したがって、単なる放
射状に設けた溝に対して、溝7内にスラリー6が長く保
持されることになり、スラリー消費率が向上して、コス
トや産業廃棄物対策などに対して有効である。
うに、内部で拡幅された形状にすることにより、スラリ
ー6を溝7内により一層長く保持することかできる。
シングパッドを用いた場合と、本発明に基づく積層構造
のポリシングパッドを用いた場合とによる加工能率と平
坦度との実験結果を以下に示す。加工条件としては、試
料に酸化膜付きSiウエハとTEGパターンウエハとを
用い、ポリシング装置にはリング式小型ポリシング装置
を用い、その定盤の回転数を30rpmとし、加工圧力
を4N/cm2とし、研磨時間を1分とし、スラリーに
はシリカスラリー(10wt%のSiO2、粒径0.1μ
m、pH10.6)とセリアスラリー(10wt%のCe
O2、粒径0.22μm、pH8.8)とを用いた。ま
た、加工能率(加工速度)の評価方法は干渉式膜厚計を
用い、表面粗さにはAFMを用いた。
硬度(JIS A)は39であり、ビニル系コポリマー
材からなる硬質樹脂層4の硬度(JIS A)は98.
5である。一方、従来のポリシングパッドの硬度(JI
S A)も82である。
速度において、従来のものに対して本発明のものが、シ
リカスラリーで同程度(約120μm/分)であるがセ
リアスラリーで2倍以上になった。また、表面粗さも、
シリカスラリーで同程度であるがセリアスラリーで小さ
くなった。なお、このセリアスラリーを用いて高い加工
能率が得られるのは、硬質樹脂層4が適度な硬さとぬれ
性を有することによる影響が大であると考えられる。
過程を、従来の発泡ウレタン材のポリシングパッドを用
いた場合と、本発明の積層構造のポリシングパッドを用
いた場合とについて図5を参照して以下に示す。図5に
おいて、加工前を波線で示し、0.6μm加工後の段差
の状態を、従来の場合には想像線で、本発明の場合を実
線でそれぞれ示している。図から明らかなように、従来
の場合には段差がある程度残ってしまうが、本発明によ
れば概ね平坦にすることができた。
ドの場合にはパターン溝の底部との接触が多く、パター
ンの形状を保ったまま加工が進むのに対して、硬質のパ
ッドの場合には加工面がパターンの溝底まで接触せず、
上部から順次加工されるためであると考えられる。
パッドの表面を硬質樹脂層にすると共に溝によりスラリ
ーの分散を良くしたことから、特にセリア系スラリーに
よるポリシングにおいて従来の発泡ウレタン材を用いた
ものに対して2倍以上の高い加工速度が達成され、かつ
表面粗さにおいても従来のポリシングパッドよりも小さ
くすることができ、半導体デバイスの表面の平坦化を向
上し得る。また、シリカ系スラリーに対しても、従来に
対して何ら劣ることなく研磨することができる。特に、
硬質樹脂層がABS樹脂材を含むビニル系コポリマー材
からなると良く、上記効果が顕著である。
大断面図。
断面図。
加工を示す説明図。
Claims (2)
- 【請求項1】 回転する定盤上にポリシングパッドを貼
り付け、前記定盤の上方にて前記定盤の回転中心から偏
倚して回転するホルダにより半導体デバイスをその表面
を前記ポリシングパッドに対峙させた状態に保持すると
共に、スラリーを前記ポリシングパッド上に供給して前
記半導体デバイスの表面を研磨するようにした半導体デ
バイスの研磨装置であって、 前記ポリシングパッドが、前記定盤側に設けられた弾性
層と、前記半導体デバイス側に設けられた硬質樹脂層と
からなり、 前記硬質樹脂層の表面に、前記スラリーを保持し得ると
共に前記定盤及び前記ホルダの回転により前記半導体デ
バイスの表面の全面に前記スラリーが分散するようにガ
イドするスラリーガイド溝を設け、 前記スラリーガイド溝が、前記ポリシングパッドの外周
に始点及び終点を有しかつ前記ポリシングパッドの回転
中心近傍に折り返し点を有する曲線状をなすことを特徴
とする半導体デバイスの研磨装置。 - 【請求項2】 前記硬質樹脂層が、ABS樹脂材を含む
ビニル系コポリマー材からなることを特徴とする請求項
1に記載の半導体デバイスの研磨装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34449498A JP3823308B2 (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | 半導体デバイス研磨装置及びポリシングパッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34449498A JP3823308B2 (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | 半導体デバイス研磨装置及びポリシングパッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000167763A true JP2000167763A (ja) | 2000-06-20 |
JP3823308B2 JP3823308B2 (ja) | 2006-09-20 |
Family
ID=18369711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34449498A Expired - Lifetime JP3823308B2 (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | 半導体デバイス研磨装置及びポリシングパッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3823308B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7488236B2 (en) | 2001-11-13 | 2009-02-10 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and method of producing the same |
WO2019199073A1 (ko) * | 2018-04-11 | 2019-10-17 | 삼성전자 주식회사 | 글래스 표면 연마를 위한 연마 조성물, 연마 조성물을 이용한 연마 장치 및 연마 방법 |
CN113696092A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-26 | 福建晶安光电有限公司 | 衬底用抛光垫及抛光装置及其抛光工艺 |
-
1998
- 1998-12-03 JP JP34449498A patent/JP3823308B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7488236B2 (en) | 2001-11-13 | 2009-02-10 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and method of producing the same |
US7651761B2 (en) | 2001-11-13 | 2010-01-26 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Grinding pad and method of producing the same |
US8318825B2 (en) | 2001-11-13 | 2012-11-27 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and method of producing the same |
WO2019199073A1 (ko) * | 2018-04-11 | 2019-10-17 | 삼성전자 주식회사 | 글래스 표면 연마를 위한 연마 조성물, 연마 조성물을 이용한 연마 장치 및 연마 방법 |
CN113696092A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-26 | 福建晶安光电有限公司 | 衬底用抛光垫及抛光装置及其抛光工艺 |
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---|---|
JP3823308B2 (ja) | 2006-09-20 |
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