JP2001030156A - ドレッシング装置、研磨装置および研磨方法 - Google Patents

ドレッシング装置、研磨装置および研磨方法

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JP2001030156A
JP2001030156A JP20956899A JP20956899A JP2001030156A JP 2001030156 A JP2001030156 A JP 2001030156A JP 20956899 A JP20956899 A JP 20956899A JP 20956899 A JP20956899 A JP 20956899A JP 2001030156 A JP2001030156 A JP 2001030156A
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JP
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polishing
dressing
polishing cloth
cloth
dressing tool
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English (en)
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Katsutoshi Higuchi
勝敏 樋口
Eijiro Koike
栄二郎 小池
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨布を長期間に亘って良好にドレッシング
することが可能なドレッシングツールを有するドレッシ
ング装置を提供しようとものである。 【解決手段】 化学機械研磨法に用いられる研磨装置の
研磨布を処理するためのドレッシングツールを備えたド
レッシング装置において、前記ドレッシングツールは、
基材に多数の立方晶窒化硼素粒子が固定された構造を有
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板等の化
学機械研磨(CMP;Chemical Mechanical Polishin
g)に用いられる研磨布の処理に使用されるドレッシン
グ装置、研磨装置および半導体基板等をCMPする方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造において半導体
基板(例えば半導体ウェハ)を鏡面仕上げしたり、半導
体ウェハ上の絶縁膜を平坦化したり、または埋め込み配
線を形成するために金属膜をエッチバックしたりする場
合には、研磨布を有する研磨装置が用いられている。
【0003】前記研磨装置は、例えば硬質発泡ポリウレ
タンまたはポリウレタン不織布からなる表面に微細な凹
凸を有する研磨布が被覆されたターンテーブルと、前記
研磨布に研磨砥粒等を含む研磨スラリーを供給する供給
管と、前記ターンテーブルの上方に上下動自在でかつ回
転自在に配置された支持軸を有するホルダとを備えた構
造を有する。このような研磨装置により例えば半導体ウ
ェハ上の配線に堆積した絶縁膜を平坦化するには、前記
ホルダにより半導体ウェハをその研磨面である絶縁膜が
前記研磨布に対向するように保持し、前記供給管から研
磨スラリーを供給しながら、前記支持軸により前記半導
体ウェハを前記研磨布に向けて所望の荷重を与え、さら
に前記ホルダおよび前記ターンテーブルを同方向に回転
させることにより前記半導体ウェハ上の絶縁膜をCMP
により除去して平坦化する。
【0004】ところで、前述したCMPを行なった後の
研磨装置の研磨布はその表面の微細な凹凸が研磨屑で埋
められること等に起因して研磨性能(特に研磨速度)が
低下する。このような研磨性能が落ちた研磨布は、従来
より多数のダイヤモンド粒子を金属製の基材に電着した
構造のドレッシングツールを有するドレッシング装置に
より処理して再生することが行われている。具体的に
は、前記研磨布表面に前記ドレッシングツールのダイヤ
モンド粒子を数10〜数100gf/cm2の荷重を加
え、それら部材の接触面に冷却水を供給しながら、前記
研磨布およびドレッシングツールをほぼ同速度、同方向
に回転させるか、もしくは並進運動させることにより前
記研磨布の微細な凹凸に埋め込まれた研磨屑を除去した
り、その研磨布表面を研磨してドレッシングする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ド
レッシングにおいてドレッシングツールに電着されたダ
イヤモンド粒子と研磨布との接触による摩擦熱によって
ダイヤモンド粒子表面が局所的に高温になるため、ダイ
ヤモンド粒子の鋭い角部が摩耗する。その結果、ツール
のドレッシング性能が短時間で低下するという問題があ
った。
【0006】本発明は、研磨布を長期間に亘って良好に
ドレッシングすることが可能なドレッシングツールを有
するドレッシング装置を提供しようとするものである。
【0007】本発明は、半導体基板や半導体基板上の被
膜を高い研磨速度で機械化学研磨処理することが可能な
研磨装置およびその方法を提供しようとするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるドレッシ
ング装置は、化学機械研磨法に用いられる研磨装置の研
磨布を処理するためのドレッシングツールを備えたドレ
ッシング装置において、前記ドレッシングツールは、基
材に多数の立方晶窒化硼素粒子が固定された構造を有す
ることを特徴とするものである。
【0009】本発明に係わる研磨装置は、表面に微細な
凹凸を有する研磨布が被覆されたテーブルと、前記研磨
布に研摩スラリーを供給するための供給管と、前記テー
ブルの上方に上下動自在にかつ回転自在に配置され、基
板をその被研磨面と前記研磨布が対向するように保持す
るためのホルダと、基材に多数の立方晶窒化硼素粒子が
固定された構造を有し、前記研磨布をドレッシングする
ためドレッシングツールとを具備したことを特徴とする
ものである。
【0010】本発明に係わる研磨方法は、基板の被研磨
面をテーブル上に被覆された表面に微細な凹凸を有する
研磨布に対向するように保持する工程と、前記研磨布上
に研摩スラリーを供給する工程と、前記テーブルと前記
基板を所望の圧力下で相対的に移動させて前記基板の被
研磨面を研磨する工程とを具備した研磨方法において、
前記研磨布の研磨性能が低下した時、基材に多数の立方
晶窒化硼素粒子が固定された構造を有するドレッシング
ツールにより前記研磨布面をドレッシングすることを特
徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるドレッシン
グ装置を図1および図2を参照して詳細に説明する。
【0012】図1は、本発明に係わるドレッシング装置
の斜視図、図2は図1のドレッシング装置に組み込まれ
るドレッシングツールを背面から見た斜視図である。ド
レッシング装置1は、例えば円環状ドレッシングツール
2と、このドレッシングツール2を下面に固定した固定
円板3と、この固定円板3の上面中心に軸着され、前記
固定円板3を回転させるための駆動軸4とを備えてい
る。前記ドレッシングツール2は、図2に示すように金
属からなる円環状の基材5と、この基材5の表面(前記
固定円板3に当接される面と反対側の面)に電着された
多数の立方晶窒化硼素(cBN)粒子6と、前記円環状
の基材5に90°間隔で形成されたcBN粒子6が電着
されない溝部7とから構成されている。前記溝部7は、
ドレッシング処理に用いる冷却水が前記円環状の基材5
の内側まで良好に循環して効率よく冷却する役目をな
す。
【0013】前記cBN粒子は、50〜200μmの粒
径を有することが好ましい。
【0014】なお、前記ドレッシングツールを構成する
基材は円環状のものに限らず、円柱状、球状のものを用
いてもよい。
【0015】前述した図1および図2に示すドレッシン
グ装置による研磨装置の研磨布のドレッシング処理を図
3を参照して説明する。
【0016】ターンテーブル11に被覆された例えば硬
質発泡ポリウレタン(ローデルニッタ社製商品名;IC
1000)またはポリウレタン不織布からなる研磨布1
2に図1に示すドレッシング装置1のドレッシングツー
ル2を数10〜数100gf/cm2の荷重を加え、そ
れら部材の接触面に供給管13から冷却水を供給しなが
ら、前記ターンテーブル11をその下面に軸着した駆動
軸14により例えば反時計周り方向に回転し、前記ドレ
ッシングツール2を駆動軸4により同方向(反時計回り
方向)に回転させる。この時、ドレッシングツール2下
面の多数の立方晶窒化硼素粒子6が前記研磨布12に加
圧下で接触して前記研磨布12の微細な凹凸に埋め込ま
れた研磨屑を除去したり、その研磨布表面を研磨してド
レッシングがなされる。また、前記立方晶窒化硼素粒子
(cBN)6は高温下で優れた耐摩耗性を有するため、
前記研磨布12のドレッシング時において前記cBN粒
子6は摩擦熱により高温に曝されても摩耗することなく
長期間にわたって優れたドレッシング性能を示す。
【0017】なお、前記ドレッシング処理においてドレ
ッシングツール2をターンテーブル11に対して並進運
動させてもよい。
【0018】このような図3に示すドレッシング処理が
なされた研磨装置の研磨布は、図4に示す半導体基板も
しくは半導体基板上の被膜の化学機械研磨に供される。
すなわち、支持軸15を上面に軸着された円板状のホル
ダ16により図示しない例えば半導体基板(もしくは被
膜付き半導体基板)をその基板の被研磨面が前記研磨布
12に対向するように保持し、供給管17から研磨スラ
リーを前記研磨布12に供給しながら、前記支持軸15
により前記基板を前記研磨布12に向けて所望の荷重を
与え、さらに前記ホルダ16および前記ターンテーブル
11を支持軸15および駆動軸14により同方向(例え
ば反時計回り方向)に回転させることにより前記基板表
面を研磨する。
【0019】したがって、本発明に係わるドレッシング
装置によれば基材5に高温下で優れた耐摩耗性を示すc
BN粒子6が電着された構造のドレッシングツール2を
有するため、前述した図3に示す研磨装置に組み込まれ
た研磨性能が低下した研磨布12のドレッシングを長期
間にわたって良好に行なうことができる。
【0020】また、前述した図4に示すように半導体基
板または半導体基板上の被膜を化学機械研磨する際、前
記ドレッシング装置でドレッシングされた研磨布12を
有する研磨装置を用いることによって、安定かつ高速度
で研磨することができる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
しして詳細に説明する。
【0022】(実施例1)まず、図5の(A)に示すよ
うにシリコン基板21上にCVD法により第1層間絶縁
膜としての例えば厚さ500〜600nmのSiO2
22を堆積した後、前記SiO2 膜22にAl膜を真空
蒸着により堆積した。つづいて、このAl膜をフォトエ
ッチング技術によりパターニングして配線層23を形成
した後、この配線層23を含む全面にCVD法により第
2層間絶縁膜としての例えば厚さ500〜600nmの
SiO2 膜24を堆積した。
【0023】次いで、前述した図4に示す研磨装置のホ
ルダ16に前記図5の(A)に示す基板21を逆さにし
て保持し、前記ホルダ16の支持軸15により前記基板
をターンテーブル11上の硬質発泡ポリウレタン(ロー
デル・ニッタ社製商品名;IC1000)からなる研磨
布12に100〜500gf/cm2 の荷重を与え、前
記ターンテーブル11およびホルダ16をそれぞれ10
0rpm、97rpmの速度で同方向(反時計回り方
向)に回転させながら、アルミナを含む研磨スラリーを
供給管17から20〜100ml/分の速度で前記研磨
布12に供給して前記基板21に堆積したSiO2 膜2
4を研磨することによって図5の(B)に示すようにS
iO2 膜24表面を平坦化した。
【0024】次いで、図1、図2に示すステンレス製の
基材5に平均粒径150μmの複数のcBN粒子6を電
着したドレッシングツール2を有するドレッシング装置
を用いて図3に示すように前記研磨処理後の研磨布12
にドレッシングツール2を100〜500gf/cm2
の荷重を加え、それら部材の接触面に供給管13から冷
却水を供給しながら、駆動軸4、14により前記ドレッ
シングツール2および前記ターンテーブル11をそれぞ
れ13rpmの速度で同方向(反時計回り方向)に回転
させた。この時、ドレッシングツール2下面の多数の立
方晶窒化硼素粒子6が前記研磨布12に加圧下で接触し
て前記研磨布12の微細な凹凸に埋め込まれた研磨屑を
除去したり、その研磨布表面を研磨してドレッシングが
なされた。
【0025】次いで、前記研磨装置による半導体基板上
のSiO2 膜を研磨、平坦化、ドレッシング装置による
研磨処理後の研磨布のドレッシングを200回繰り返し
行い、初期の研磨装置による研磨布によるSiO2 膜の
研磨速度をV0、研磨、ドレッシングを200回繰り返
した後の研磨装置による研磨布によるSiO2 膜の研磨
速度をVnを測定し、Vn/V0を求めた。その結果、
0.9であった。
【0026】(比較例)ステンレス製の基材に平均粒径
150μmのダイヤモンド粒子を電着したドレッシング
ツールを有するドレッシング装置を用いたい以外、実施
例と同様に研磨装置による研磨布によるSiO2 膜の研
磨と前記ドレッシング装置による前記研磨処理後の研磨
布のドレッシングを200回繰り返し行い、初期の研磨
装置による研磨布によるSiO2 膜の研磨速度をV0
研磨、ドレッシングを200回繰り返した後の研磨装置
による研磨布によるSiO2 膜の研磨速度をVnを測定
し、Vn/V0を求めた。その結果、0.8であった。
【0027】このような実施例および比較例の結果から
明らかなようにドレッシング装置で研磨処理後の研磨布
を繰り返しドレッシングする場合、cBN粒子を電着し
たドレッシングツールを有するドレッシング装置を用い
た実施例では、ダイヤモンド粒子を電着したドレッシン
グツールを有するドレッシング装置を用いた比較例に比
べて前記Vn/V0が大きくなり、繰り返しの使用におい
ても優れたドレッシング性能を示すことがわかる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば研
磨布を長期間に亘って良好にドレッシングすることが可
能なドレッシングツールを有し、半導体装置の表面平坦
化、埋め込み配線の形成に際してのエッチバック工程に
有効に適用することが可能なドレッシング装置を提供で
きる。
【0029】また、本発明によれば半導体基板や半導体
基板上の被膜を高速度で安定的に機械化学研磨処理する
ことが可能な研磨装置およびその方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるドレッシング装置の斜視図。
【図2】図1のドレッシング装置に組み込まれるドレッ
シングツールを示す斜視図。
【図3】本発明のドレッシング装置による研磨装置の研
磨布をドレッシングする状態を示す斜視図。
【図4】本発明のドレッシング装置によりドレッシング
された研磨布を有する研磨装置で半導体基板を研磨処理
する状態を示す斜視図。
【図5】本発明の実施例における半導体基板の第2層間
絶縁膜の平坦化処理工程を示す断面図。
【符号の説明】
1…ドレッシング装置、 2…ドレッシングツール、 5…基材、 6…cBN粒子、 11…ターンテーブル、 12…研磨布、 16…ホルダ、 21…シリコン基板、 22、24…SiO2 膜、 23…配線層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学機械研磨法に用いられる研磨装置の
    研磨布を処理するためのドレッシングツールを備えたド
    レッシング装置において、 前記ドレッシングツールは、基材に多数の立方晶窒化硼
    素粒子が固定された構造を有することを特徴とするドレ
    ッシング装置。
  2. 【請求項2】 表面に微細な凹凸を有する研磨布が被覆
    されたテーブルと、前記研磨布に研摩スラリーを供給す
    るための供給管と、 前記テーブルの上方に上下動自在にかつ回転自在に配置
    され、基板をその被研磨面と前記研磨布が対向するよう
    に保持するためのホルダと、 基材に多数の立方晶窒化硼素粒子が固定された構造を有
    し、前記研磨布をドレッシングするためドレッシングツ
    ールとを具備したことを特徴とする研磨装置。
  3. 【請求項3】 基板の被研磨面をテーブル上に被覆され
    た表面に微細な凹凸を有する研磨布に対向するように保
    持する工程と、 前記研磨布上に研摩スラリーを供給する工程と、 前記テーブルと前記基板を所望の圧力下で相対的に移動
    させて前記基板の被研磨面を研磨する工程とを具備した
    研磨方法において、 前記研磨布の研磨性能が低下した時、基材に多数の立方
    晶窒化硼素粒子が固定された構造を有するドレッシング
    ツールにより前記研磨布面をドレッシングすることを特
    徴とする研磨方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103817600A (zh) * 2012-11-16 2014-05-28 有研半导体材料股份有限公司 一种双面抛光用抛光布的修整工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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