JP2002033299A - パッド領域の選択的に加熱によるcmp除去速度の均一性制御方法及び装置 - Google Patents

パッド領域の選択的に加熱によるcmp除去速度の均一性制御方法及び装置

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JP2002033299A JP2001177942A JP2001177942A JP2002033299A JP 2002033299 A JP2002033299 A JP 2002033299A JP 2001177942 A JP2001177942 A JP 2001177942A JP 2001177942 A JP2001177942 A JP 2001177942A JP 2002033299 A JP2002033299 A JP 2002033299A
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pad
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polishing
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    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
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    • B24B37/015Temperature control
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    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 半導体ウエハの平面化の均一性を改良するた
め、研摩パッド/ベルトの選択的な加熱を使用した、化
学機械研摩(CMP)装置及び方法を提供する。 【解決手段】 加熱機構110が、パッド又はベルト1
20、220、320の周辺130、230、330な
どの選択された領域を加熱するために使用される。選択
された領域の加熱は、その領域の除去速度を改良する。
例えば、パッド120の周辺に沿った加熱は、半導体ウ
エハ150の周辺における除去速度を改良する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に半導体処
理の分野に関し、より詳細には半導体ウエハの化学機械
研摩に関する。
【0002】
【従来の技術】製造中に半導体ウエハを平面化する化学
機械研摩(CMP)は、一般的になりつつある。CMP
システムは一般的に研摩パッド、ウエハ・キャリア、及
びスラリーから成る。ウエハ・キャリアが半導体ウエハ
を研摩パッドに対して位置付けされる時、スラリーがウ
エハと研摩パッドの間に加えられる。ウエハ、パッド、
又は、より典型的に、両方はウエハの表面を平面化する
ために移動される。CMPは、材料の機械的除去(ウエ
ハの表面に対するスラリー粒子と研摩パッドの物理的摩
耗による)及び材料の化学的除去(食刻)(スラリーの
化学成分による)の両方を使用する。
【0003】3つの基本的なタイプのアーキテクチャが
現在製造されている。第1のタイプは、回転研摩機であ
る。回転研摩機においては、プラテン(及びそれが保持
する研摩パッド)は、半導体ウエハの直径よりもわずか
に大きい半径を有する。プラテンとウエハの両方が典型
的に回転される。CMP装置の第2のタイプはオービタ
ル研摩機である。オービタル研摩機においては、プラテ
ンの直径はウエハの直径よりもわずかに大きい。再び、
プラテンとウエハの両方が回転される。CMP装置の第
3のタイプは、線形ベルト研摩機である。線形ベルト研
摩機においては、連続的に供給されるベルトがプラテン
上を動く。ウエハは研摩中に回転される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】多くの研摩装置では平
面化の均一性は制御が困難である。これはパッド状態、
下向き力、及びスラリー供給などの工程の不規則性によ
る。従って、ウエハにわたって良好な平面化を達成する
ことは困難である。これは特に、現在開発中の銅CMP
について真実である。
【0005】次の同時係属中の特許出願が本発明と関連
する。
【0006】 シリアル番号 出願日 発明者 TI−30582 スワンソン
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、均一性を改良
するため研摩パッド/ベルトの選択的な加熱を使用した
改良されたCMP装置及び/又は方法である。加熱機構
が、パッド又はベルトの周辺などの選択された領域を加
熱することにより研摩パッド/ベルトを横断して温度勾
配を生成するのに使用される。選択された領域を加熱す
るとその領域内の除去速度を改良する。例えば、パッド
の周辺に沿って加熱すると半導体ウエハの周辺における
除去速度を改良する。
【0008】本発明の効果は、改良された平面化の均一
性を有するCMP装置及び/又は方法である。
【0009】この効果及び他の効果は、当業者には添付
図面を参照しながら明細書を読むことにより明らかとな
るであろう。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明が、以下に3つの別のCM
P装置アーキテクチャと共に説明される。当業者には明
らかなように本発明は他の装置アーキテクチャに対して
も同様に適用できる。
【0011】研摩中の銅除去速度は、パッド及びスラリ
ーの温度が上昇すると増加することが知られている。こ
れは、CMP工程の化学成分が熱的に活性化される事実
に起因する。本発明において、パッドの選択的な領域の
温度は、CMP中のウエハ全体にわたる均一性を改良す
るために調節される。例えば、熱は低い除去速度を有す
るウエハの領域に対応する選択的なパッドの領域に加え
られる。
【0012】銅CMPにおいて、除去速度はウエハの端
の近くではウエハの中心近くよりも低い(ウエハの端か
ら〜2−5cmインセットは数mm分)。ウエハ全体に
わたる除去速度の均一性を改良するために、ウエハの中
心よりも端を研摩する領域が加熱される。そして、熱は
その領域の除去速度を増加させて、ウエハ全体にわたる
均一性を高める。
【0013】図1A−Cは、研摩パッド120の選択的
領域を加熱するための加熱機構110を含むために修正
された回転研摩機100を示す。回転研摩機100にお
いて、プラテン140はウエハ150の直径よりもわず
かに大きい半径を有する。プラテン140はパッド12
0を保持するのに使用される。ウエハ150はウエハ・
キャリア(図示しない)により研摩パッド120に対し
て保持され、そして回転される。
【0014】加熱機構110は、増加された除去速度が
所望されるところの研摩パッド120の選択的領域を加
熱する。例えば、銅CMPにおいて、除去速度はウエハ
の端の近くでより低い。従って、この不均一性を改良す
るために、研摩パッド120の周辺130がこの利用行
きがウエハ150の外側部分と接触するために加熱され
る。
【0015】加熱機構110は、図1Aに示すようにプ
ラテン140内に置かれることができる。この場合、加
熱機構110はヒーター112の配列を含むことができ
る。代替的な加熱機構が当業者には明らかであろう。例
えば、加熱機構110は図1Bに示すようにパッドの上
に位置することができる。この場合、加熱機構110は
輻射ヒーター114(例えば、ランプ)を含むことがで
きる。加熱機構は代替的に図1Cに示すように、パッド
120の選択的領域に埋め込まれた加熱ワイヤ116を
含むことができる。
【0016】ヒーター112は、増加された除去速度が
望まれるプラテンの領域に配置される。銅CMPの不均
一性を改良するため、ヒーター112は、ウエハ150
の外側部分を研磨するパッド120の重なる領域130
を加熱するためにプラテンの周辺周りに配置される。も
ちろん、ヒーターはより大きな柔軟性のためにプラテン
全体に置くことがてきる。そして、パッド120の特定
領域下のヒーターのみを使用することができる。代替的
に、ヒーター114はパッド120の領域130の上に
置くことができ、又はパッド120の領域130におく
ことができる。
【0017】もし、所望ならば、温度管氏が温度プロフ
ァイルを能動的に制御するために使用できる。例えば、
光学IR(赤外線)放射計170が、CMP中のパッド
120の表面温度を監視するために使用できる。そし
て、適正な温度を設定し維持するために、加熱の量は所
望に応じて増大又は減少できる。温度監視のための代替
的な手段は当業者には明らかである。
【0018】作用において、スラリー160がパッド1
20に与えられる。ウエハ150が所望の下向き力で持
ってパッド120に対して押され、そして、パッド及び
ウエハは回転される。パッド120の選択された領域
は、その領域中の除去速度を改良するために加熱機構1
10を使用して加熱される。銅CMPに対して、パッド
120の周辺130が加熱される。パッドは何度に加熱
されるべきか?所望の温度勾配が存在するか?勾配はス
ラリー中の化学食刻成分に強く依存すると想像される
が、この領域におけるあるガイダンスを与える必要があ
る。これはウエハ150にわたってより均一な除去速度
を生ずる。
【0019】図2A−Bは、研摩パッド220の選択さ
れた領域を加熱するための加熱機構110を含むように
修正されたオービタル研摩機200を示す。オービタル
研摩機200においては、プラテン240はウエハ15
0の直径よりも僅かに大きい直径を持っていた。プラテ
ン240はパッド220を保持するために使用される。
ウエハ150はウエハ・キャリア(図示しない)により
研摩パッド220に対して保持されて回転される。
【0020】回転研摩機と共に、加熱機構110は増加
された除去速度が望まれる所の研摩パッド220の選択
的領域を加熱する。例えば、銅CMPにおいて、除去速
度はウエハの端の近くでより低い。従って、不均一性を
改良するために、研摩パッド220の周辺230がこの
領域がウエハ150の外側部分と接触するために加熱さ
れる。
【0021】図2Aに示すように、加熱機構110はプ
ラテン240内に置くことができる。この場合、加熱機
構110は上述したようにヒーター112の配列を含む
ことができる。当業者には代替的な加熱機構が明らかで
ある。例えば、図2Bに示すように、加熱機構110は
パッド220の選択的領域に埋め込まれた加熱されたワ
イヤ116を含むことができる。このタイプの研摩機に
おいて、研摩中、ほとんど全体のパッド220がウエハ
150により覆われるため、上からの輻射加熱は困難で
ある。熱源はウエハ・キャリア内のウエハ150上に置
かれる必要がある。
【0022】もし、所望ならば、温度プロフアイルを能
動的に制御するために温度監視を使用できる。例えば、
ウエハ150の後又はパッド220の下に位置する熱電
対280が、効果的な処理制御のためのフイード・バッ
クを提供するために使用できる。加熱量が適正な温度を
設定しそして維持するために所望により増加又は減少で
きる。温度監視のための代替的な手段は当業者には明ら
かである。
【0023】作用において、スラリー160がパッド2
20内の孔を通じてパッド220に加えられる。ウエハ
150は所望の下向き力で持ってパッド220に対して
押され、そしてパッド220及びウエハ150の両方が
回転される。パッド120の選択された領域はこれらの
領域の除去速度を改良するために加熱機構110を使用
して加熱される。銅CMPについて、パッド220の周
辺230が加熱される。パッドは何度に加熱されるべき
か?所望の温度勾配が存在するか?勾配はスラリー中の
化学食刻成分に強く依存すると想像されるが、この領域
におけるあるガイダンスを与える必要がある。これはウ
エハ150にわたってより均一な除去速度を生ずる。
【0024】図3A−3Bには、加熱機構110を含む
ように修正された線形ベルト研摩機300が示される。
線形ベルト研摩機300は、連続的に供給されるベルト
320を含む。ベルトは「研摩パッド」か?ウエハ15
0はウエハ・キャリア(図示しない)により研摩ベルト
320に対して保持されて、そして回転される。
【0025】加熱機構110は、増加された除去速度が
望ましいところの研摩ベルト320の選択的な領域を加
熱する。例えば、銅CMPにおいて、除去速度はウエハ
150の端の近くでより低い。従って、この不均一性を
改良するため、研摩ベルト320の外側部分330は、
この領域がウエハ150の外側部分に接触するため加熱
される。
【0026】図3Aに示すように加熱機構110を、研
摩ベルト320の下に、又は図3Bに示すように上に、
置いても良い。加熱機構110は、輻射ランプ・ヒータ
ー114の配列を含むことができる。代替的な加熱機構
が当業者にとり明らかである。ヒーター114は、ウエ
ハ150下を移動するベルト320の直前で、研摩ベル
ト320の下又は上に配置される。ウエハ150の外側
領域における除去速度を改良するため、ヒーター114
は研摩ベルト320の外側端に配置される。
【0027】もし、所望ならば、温度監視が温度プロフ
アイルを能動的に制御するために使用できる。例えば、
光学IR(赤外線)放射計が、CMP中のパッド320
の表面温度を監視するために使用できる。そして、適正
な温度を設定し維持するために所望により加熱量が増加
又は減少できる。代替的な温度監視手段は当業者にとっ
て明らかである。
【0028】作用において、スラリー160がパッド3
20に与えられる。ウエハ150は所望の下向きの力で
もってパッド320に対して押され、そしてパッド及び
ウエハの両方が回転される。パッド320の選択された
領域は、そこの領域内の除去速度を改良するために加熱
機構110を使用して加熱される。銅CMPについて、
パッド320の周辺330が加熱される。パッドは何度
に加熱されるべきか?所望の温度勾配が存在するか?勾
配はスラリー中の化学食刻成分に強く依存すると想像さ
れるが、この領域におけるあるガイダンスを与える必要
がある。これはウエハ150にわたってより均一な除去
速度を生ずる。
【0029】本発明が例示的な実施の形態を参照して説
明されたが、この説明は限定的な意味に解されることを
意図していない。当業者にとり、発明の詳細な説明か
ら、この例示的な実施の形態のさまざまな修正や組合せ
は、本発明の他の実施の形態と同じく明らかである。従
って、特許請求の範囲は、このような修正又は実施の形
態を含むことを意図している。
【0030】以上の記載に関連して、以下の各項を開示
する。 1.集積回路の製造方法であって、ウエハを研摩部材に
対して置き、スラリーを加え、そして前記研摩部材の選
択された部分を加熱するステップを有する方法。 2.前記研摩部材が研摩パッドである1項に記載の方
法。 3.前記研摩部材が研摩ベルトである1項に記載の方
法。 4.前記加熱が、前記研摩部材を輻射的に加熱するため
複数のヒーター・ランプを含む加熱機構を使用すること
により達成される1項に記載の方法。 5.前記研摩部材が研摩パッドであり、前記加熱が研摩
パッド内に配置された加熱ワイヤを使用することで達成
される1項に記載の方法。 6.前記選択された部分が、前記研磨部材の周辺領域を
含む2項に記載の方法。 7.集積回路を製造する方法であって、部分的に製造さ
れたウエハを化学機械研摩(CMP)装置のウエハ・キ
ャリアに与え、前記CMP装置の研摩部材を動かし、前
記研摩部材の表面にスラリーを加え、前記研摩部材が動
いている際に、前記ウエハを前記表面に対して置き、加
熱機構を使用して、前記研摩部材の選択された部分を加
熱することにより、前記研摩部材の前記表面にわたる温
度勾配を与える、各ステップを含む方法。 8.化学機械研摩(CMP)装置であって、プラテン
と、前記プラテン上に配置された研摩部材と、前記研摩
部材に対してウエハを保持するウエハ・キャリアと、前
記研摩部材の選択された部分を加熱することにより、前
記研摩部材にわたる温度勾配を設定する加熱機構と、を
含むCMP装置。 9.前記研摩部材が研摩パッドを含む8項に記載のCM
P装置。 10.前記研摩部材が研摩ベルトを含む8項に記載のC
MP装置。 11.前記加熱機構が、前記研摩部材の前記選択された
部分を輻射的に加熱するため、複数の加熱ランプを含む
8項に記載のCMP装置。 12.均一性を改良するために研摩パッド/ベルト(1
20、220、320)の選択的な加熱を使用したCM
P装置(100、200、300)及び方法。加熱機構
(110)がパッド又はベルト(120、220、32
0)の周辺(130、230、330)などの選択され
た領域を加熱するために使用される。選択された領域の
加熱はその領域の除去速度を改良する。例えば、パッド
(120、220、320)の周辺に沿った加熱は、半
導体ウエハ(150)の周辺における除去速度を改良す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1A】本発明による加熱機構を含むために修正され
た回転研磨機の平面図。
【図1B】本発明による加熱機構を含むために修正され
た回転研磨機の平面図。
【図1C】本発明による加熱機構を含むために修正され
た回転研磨機の平面図。
【図2A】本発明による加熱機構を含むために修正され
たオービタル研磨機の平面図。
【図2B】本発明による加熱機構を含むために修正され
たオービタル研磨機の平面図。
【図3A】本発明による加熱機構を含むために修正され
たベルト研磨機の平面図。
【図3B】本発明による加熱機構を含むために修正され
たベルト研磨機の平面図。
【符号の説明】
100、200、300 化学機械研摩(CMP)装
置 110 加熱機構 120、220 研摩パッド 130、230、330 周辺 150 ウエハ 160 スラリー 320 研摩ベルト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】集積回路の製造方法であって、ウエハを研
    摩部材に対して置き、スラリーを加え、そして前記研摩
    部材の選択された部分を加熱するステップを有する方
    法。
  2. 【請求項2】化学機械研摩(CMP)装置であって、 プラテンと、 前記プラテン上に配置された研摩部材と、 前記研摩部材に対してウエハを保持するウエハ・キャリ
    アと、 前記研摩部材の選択された部分を加熱することにより、
    前記研摩部材にわたって温度勾配を設定する加熱機構
    と、 を含むCMP装置。
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