JP2002246343A - Polishing device, semiconductor device-manufacturing method using the same, and semiconductor device manufactured by the manufacturing method - Google Patents

Polishing device, semiconductor device-manufacturing method using the same, and semiconductor device manufactured by the manufacturing method

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JP2002246343A
JP2002246343A JP2001035107A JP2001035107A JP2002246343A JP 2002246343 A JP2002246343 A JP 2002246343A JP 2001035107 A JP2001035107 A JP 2001035107A JP 2001035107 A JP2001035107 A JP 2001035107A JP 2002246343 A JP2002246343 A JP 2002246343A
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JP
Japan
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polishing
substrate
polishing pad
grooves
pad
Prior art date
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JP2001035107A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Uda
豊 宇田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain edge exclusion to a narrow range by reducing edge sagging generated at the edge section of a substrate and at the same time, reducing the amount of overshoot. SOLUTION: Pluralities of first grooves 61 that are the abrasive channels for spreading abrasive to the polishing surface of a polishing pad 53 are formed lengthwise and crosswise, at the same time, plural second grooves 62, having a narrower width than the first grooves 61, are formed between the adjacent first grooves 61 out of the first grooves 61, 61, and the like. In this case, the first grooves 61, 61, and the like can pile up the abrasive and has width d1 for discharging cutting rubbish, without scratching the surface to be polished on a substrate W, and the second grooves 62, 62, and the like have width d2 for giving appropriate flexibility to the polishing pad 53. A middle member 52, made of a material that is softer than the polishing pad 53, is included between a pad plate 51 and the polishing pad 53.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨対象たる基板
に研磨パッドを接触させた状態でこれらを相対移動させ
ることにより基板の研磨を行う研磨装置と、この研磨装
置を用いた半導体デバイス製造方法及びこの半導体デバ
イス製造方法により製造された半導体デバイスとに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a substrate by bringing a polishing pad into contact with a substrate to be polished and relatively moving the polishing pad, and a method for manufacturing a semiconductor device using the polishing apparatus. And a semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体ウエハ等の基板表面を平坦
化する研磨装置として、研磨対象である基板をその上面
に保持する回転テーブルと、下面に研磨パッドを貼り付
けた研磨ヘッドとを備え、これら双方を回転させた状態
で研磨ヘッドを降下させて基板の被研磨面に研磨パッド
を押し付けるとともに、研磨ヘッドを接触面内方向に揺
動させて基板を研磨する構成のものが知られている。ま
た、このような機械的研磨に加え、研磨パッドと基板と
の接触面に研磨剤(研磨液)を供給して研磨剤の化学的
作用により上記研磨を促進させる化学的機械的研磨(Ch
emical Mechanical Polishing;CMP)を行うCMP
装置も知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a polishing apparatus for flattening the surface of a substrate such as a semiconductor wafer has a rotating table for holding a substrate to be polished on an upper surface thereof, and a polishing head having a polishing pad attached to a lower surface thereof. A configuration is known in which a polishing head is lowered while rotating both of them to press a polishing pad against a surface to be polished of a substrate, and the polishing head is swung in a contact surface direction to polish the substrate. . Further, in addition to such mechanical polishing, chemical mechanical polishing (Ch) in which a polishing agent (polishing liquid) is supplied to the contact surface between the polishing pad and the substrate to promote the polishing by the chemical action of the polishing agent.
CMP that performs emical Mechanical Polishing (CMP)
Devices are also known.

【0003】このような研磨装置を用いて行う研磨プロ
セスにおいては、被研磨面の平坦度、均一性等の基板表
面の研磨状態に対して所定の要求精度が満たされている
必要がある。これら基板の研磨状態には研磨パッドの材
質(硬さ)が大きく影響し、研磨パッドの材料を軟質の
ものとすると、研磨パッドの研磨面は基板表面の凹凸形
状に倣い易くなって均一性は向上する一方で平坦度は低
下し、研磨パッドの材料を硬質のものとすると、平坦度
は向上するが均一性は低下してしまう。
In a polishing process performed by using such a polishing apparatus, it is necessary to satisfy a predetermined required accuracy with respect to a polishing state of a substrate surface such as flatness and uniformity of a surface to be polished. The polishing pad material (hardness) greatly affects the polishing state of these substrates, and if the polishing pad material is soft, the polishing surface of the polishing pad tends to follow the unevenness of the substrate surface, and the uniformity is reduced. The flatness decreases while improving, and if the material of the polishing pad is made hard, the flatness improves but the uniformity decreases.

【0004】また、研磨対象となる基板にはエッジイク
スクルージョンに対する要求も課される。エッジイクス
クルージョンとは、基板のエッジ(外縁)部における均
一性等の評価対象外となる領域(幅)のことであり、こ
れが所定範囲内に抑えられるようにする必要がある。こ
のエッジイクスクルージョンについては、研磨中、研磨
パッドが基板のエッジからはみ出した(オーバーハング
した)際に、研磨パッドの研磨面が局所的に基板の側面
に回り込むことにより生じる縁だれの問題と、エッジか
らはみ出した研磨パッドが基板の内方に引き戻される際
に、研磨パッドの研磨面が基板のエッジに引っ掛かって
エッジ部における基板表面との間に非接触部分を生じさ
せるオーバーシュートの問題とがあるが、これらも研磨
パッドの材料硬さに影響される。
[0004] In addition, a demand for edge exclusion is imposed on a substrate to be polished. The edge exclusion refers to a region (width) of the edge (outer edge) portion of the substrate that is not to be evaluated such as uniformity, and it is necessary to keep this within a predetermined range. Regarding the edge exclusion, there is a problem of edge dripping caused when the polishing surface of the polishing pad locally goes around the side surface of the substrate when the polishing pad protrudes from the edge of the substrate (overhangs) during polishing. When the polishing pad protruding from the edge is pulled back to the inside of the substrate, the problem of overshoot in which the polishing surface of the polishing pad is caught on the edge of the substrate to cause a non-contact portion between the polishing pad and the substrate surface at the edge portion. However, these are also affected by the material hardness of the polishing pad.

【0005】すなわち、研磨パッドが軟質材料からなる
場合には、研磨パッドは基板のエッジ形状にほぼ倣うよ
うに屈曲するため縁だれは大きくなる一方でオーバーシ
ュート量は小さく、基板のエッジ部における基板表面と
の非接触部分は小さくなる。一方、研磨パッドが硬質材
料からなる場合には、研磨パッドは基板のエッジ形状に
倣うようには屈曲できないためエッジ部における基板表
面との非接触部分は大きくなるが、その分縁だれは小さ
くなるという利点はある。このように研磨パッドの材質
が軟質である場合には縁だれが、また材質が硬質である
場合にはオーバーシュート量がそれぞれ大きくなって、
いずれもエッジイクスクルージョンは大きくなるのであ
るが、このようなエッジイクスクルージョンが大きい
と、その基板(半導体ウエハ)から切り出せるチップ数
が少なくなるほか、所定の要求基準を満たせなくなる虞
が出てくる。
That is, when the polishing pad is made of a soft material, the polishing pad is bent so as to substantially follow the edge shape of the substrate, so that the edge of the polishing pad becomes large while the amount of overshoot is small. The portion not in contact with the surface is smaller. On the other hand, when the polishing pad is made of a hard material, the polishing pad cannot be bent so as to follow the edge shape of the substrate, so the non-contact portion of the edge portion with the substrate surface becomes large, but the division becomes small. There is an advantage. If the material of the polishing pad is soft as described above, the edge drooping, and if the material is hard, the amount of overshoot increases,
In any case, the edge exclusion is large. However, if the edge exclusion is large, the number of chips that can be cut out from the substrate (semiconductor wafer) is reduced, and a predetermined required standard may not be satisfied. Come.

【0006】このような硬軟両材質の研磨パッドの欠点
を補いつつ平坦度、均一性とも良好な研磨を行うことが
できる研磨装置として、図7(A),(B)に示すよう
な、研磨パッド153と、この研磨パッド153を保持
するパッドプレート151との間に、研磨パッド153
よりも軟質の材料からなる中間部材152を介装したも
のが知られている。ここで、研磨パッド153は硬質の
材料、例えば硬質発泡ポリウレタンから構成し、中間部
材152はこれよりも軟質の材料、例えばスポンジ等の
弾性体から構成する。これにより、研磨パッド153に
は硬質材料の特性と軟質材料の特性との両方が与えら
れ、平坦度に対する要求を硬質材料の特性で満たしつ
つ、均一性に対する要求を軟質材料の特性で満たすこと
ができるようになる。ここで、図7中に示すように研磨
パッド153の研磨面に縦横に設けられた複数の溝16
1,161,…は、供給された研磨剤を研磨面全体に行
き渡らせるための研磨剤流路であり、研磨剤を或る程度
の時間滞留させることができ、且つ研磨対象である基板
の被研磨面を傷つけずに削り屑を排出できるだけの所定
の幅d(例えば1mm)を有している。
As a polishing apparatus capable of performing polishing with good flatness and uniformity while compensating for the disadvantage of such a polishing pad made of both hard and soft materials, a polishing apparatus as shown in FIGS. 7A and 7B is used. A polishing pad 153 is provided between the pad 153 and a pad plate 151 holding the polishing pad 153.
There is known one in which an intermediate member 152 made of a softer material is interposed. Here, the polishing pad 153 is made of a hard material, for example, hard foamed polyurethane, and the intermediate member 152 is made of a softer material, for example, an elastic body such as sponge. As a result, the polishing pad 153 is provided with both the characteristics of a hard material and the characteristics of a soft material, and can satisfy the requirement for flatness with the characteristics of a hard material while satisfying the requirement for uniformity with the characteristics of a soft material. become able to. Here, as shown in FIG. 7, a plurality of grooves 16 provided vertically and horizontally on the polishing surface of the polishing pad 153.
Reference numerals 1,161,... Denote abrasive flow paths for distributing the supplied abrasive over the entire polishing surface. The abrasive flow paths allow the abrasive to stay for a certain period of time, and are coated on the substrate to be polished. It has a predetermined width d (for example, 1 mm) enough to discharge shavings without damaging the polished surface.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな研磨パッド153とパッドプレート151との間に
中間部材152が設けられた研磨装置であっても、研磨
パッド153は硬質の材料から構成されているため、基
板のエッジ部に生じる縁だれは小さくなるものの、図8
に示すように、上記オーバーハングの状態から研磨ヘッ
ドが基板Wの内方に引き戻されるリバウンド時(このと
きの研磨パッド153の基板Wに対する移動方向を図8
中、矢印Rで示す)に生ずるオーバーシュート量は大き
く、研磨パッド153の研磨面と基板Wの被研磨面との
間の非接触部分は大きくなってエッジイクスクルージョ
ン(図8中、エッジからの幅Eで示す領域)を小さくで
きないという問題があった。
However, even in such a polishing apparatus in which the intermediate member 152 is provided between the polishing pad 153 and the pad plate 151, the polishing pad 153 is made of a hard material. As a result, the edge droop that occurs at the edge of the substrate is small, but FIG.
As shown in FIG. 8, when the polishing head is rebounded from the overhanging state to the inside of the substrate W (the moving direction of the polishing pad 153 with respect to the substrate W at this time is shown in FIG. 8).
The amount of overshoot generated in the middle and the arrow R) is large, and the non-contact portion between the polishing surface of the polishing pad 153 and the surface to be polished of the substrate W becomes large, so that edge exclusion (from the edge in FIG. (The area indicated by the width E) cannot be reduced.

【0008】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、基板のエッジ部に生ずる縁だれを小さくし
つつオーバーシュート量を小さくすることができ、エッ
ジイクスクルージョンを狭小な範囲に抑えることが可能
な構成の研磨装置と、この研磨装置を用いた半導体デバ
イス製造方法及びこの半導体デバイス製造方法により製
造された半導体デバイスとを提供することを目的として
いる。
The present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to reduce the amount of overshoot while reducing the edge droop generated at the edge of the substrate, and to reduce the edge exclusion in a narrow range. An object of the present invention is to provide a polishing apparatus having a configuration that can be suppressed, a semiconductor device manufacturing method using the polishing apparatus, and a semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る研磨装置
は、研磨対象たる基板を保持する基板保持部材(例え
ば、実施形態における基板保持テーブル10)と、基板
保持部材に保持された基板の被研磨面と対向するように
研磨パッドが取り付けられてなる研磨ヘッドとを備え、
基板保持部材に保持された基板の被研磨面に研磨パッド
の研磨面を接触させるとともに、基板と研磨パッドとの
間に研磨剤を介在させた状態で基板保持部材と研磨ヘッ
ドとを相対移動させて基板の研磨を行う研磨装置におい
て、研磨パッドの研磨面に研磨剤を行き渡らせるための
第1の溝(例えば実施形態における第1溝61)を複数
形成するとともに、これら第1の溝の隣接し合うもの同
士の間に、第1溝よりも狭い幅を有する第2の溝(例え
ば実施形態における62)を一又は複数ずつ形成する。
A polishing apparatus according to the present invention includes a substrate holding member (for example, a substrate holding table 10 in the embodiment) for holding a substrate to be polished, and a substrate holding member held by the substrate holding member. A polishing head having a polishing pad attached thereto so as to face the polishing surface,
The polishing surface of the polishing pad is brought into contact with the surface to be polished of the substrate held by the substrate holding member, and the substrate holding member and the polishing head are relatively moved while an abrasive is interposed between the substrate and the polishing pad. In a polishing apparatus for polishing a substrate by polishing, a plurality of first grooves (for example, the first grooves 61 in the embodiment) for distributing the abrasive on the polishing surface of the polishing pad are formed, and adjacent to the first grooves. One or more second grooves (e.g., 62 in the embodiment) having a width smaller than the first groove are formed between the mating parts.

【0010】本発明に係る研磨装置においては、研磨パ
ッドの研磨面に、研磨剤を行き渡らせるための第1溝を
複数形成するとともに、これら第1溝の隣接し合うもの
同士の間に、第1溝よりも幅の狭い第2溝を複数形成し
て、研磨パッド全体の曲げ剛性を低下させている。この
ため研磨パッドは、基板からはみ出したとき(オーバー
ハングしたとき)に基板のエッジ部において曲がり易く
なり、このオーバーハングの状態から研磨ヘッドが基板
の内方に引き戻されるリバウンド時におけるオーバーシ
ュート量は、このような第2溝が設けられていない従来
のものよりも小さくなる。これにより研磨パッドの研磨
面と基板表面との間の非接触部分は小さくなり、エッジ
イクスクルージョンを狭小な範囲に抑えることができ
る。また、研磨パッドの材質を硬質材料(例えば硬質発
泡ポリウレタン)から構成しておくことにより、基板の
エッジ部に生じる縁だれも小さくできる。このように本
発明に係る研磨装置によれば、エッジイクスクルージョ
ンを小さくすることができるので良品生産率が向上する
とともに、研磨対象である基板が半導体ウエハである場
合には、そのウエハから切り出せるチップ数を増大させ
ることができる。
In the polishing apparatus according to the present invention, a plurality of first grooves for distributing the abrasive are formed on the polishing surface of the polishing pad, and a plurality of first grooves are formed between adjacent ones of the first grooves. A plurality of second grooves having a width smaller than one groove are formed to reduce the bending rigidity of the entire polishing pad. Therefore, the polishing pad easily bends at the edge of the substrate when the polishing pad protrudes from the substrate (when the polishing pad overhangs), and the amount of overshoot at the time of rebound when the polishing head is pulled back inward from the overhanging state is reduced. However, the size is smaller than that of the related art in which such a second groove is not provided. Thereby, the non-contact portion between the polishing surface of the polishing pad and the substrate surface is reduced, and the edge exclusion can be suppressed to a narrow range. Further, by forming the material of the polishing pad from a hard material (for example, hard foamed polyurethane), the edge of the edge of the substrate can be reduced. As described above, according to the polishing apparatus of the present invention, since the edge exclusion can be reduced, the yield rate of non-defective products can be improved. The number of chips that can be output can be increased.

【0011】なお、上記研磨装置においては、研磨ヘッ
ドの研磨パッドが取り付けられる部分と研磨パッドとの
間に、研磨パッドよりも軟質の材料からなる中間部材が
介装されることが好ましい。このような構成において
は、基板のエッジにおいて屈曲しようとする研磨パッド
に対し、中間部材はこれを元の姿勢を戻すように作用す
るので、研磨パッドの研磨面と基板の被研磨面との平行
度は、このような中間部材が設けられていない場合より
も高くなる。このため基板のエッジ部における研磨パッ
ドの屈曲の度合いを小さく抑えることができ、エッジイ
クスクルージョンを更に小さくすることができる。
In the above polishing apparatus, it is preferable that an intermediate member made of a material softer than the polishing pad is interposed between the polishing pad and a portion of the polishing head to which the polishing pad is attached. In such a configuration, the intermediate member acts to return the polishing pad to bend at the edge of the substrate, thereby returning the polishing pad to its original position, so that the polishing surface of the polishing pad is parallel to the surface to be polished of the substrate. The degree is higher than when such an intermediate member is not provided. Therefore, the degree of bending of the polishing pad at the edge portion of the substrate can be reduced, and edge exclusion can be further reduced.

【0012】また、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法は、研磨対象である基板が半導体ウエハであり、上
記研磨装置を用いて基板表面の研磨を行う工程を有す
る。このため、本半導体デバイスの製造方法によれば、
製造される半導体デバイスの歩留まりを向上させること
ができる。また、本発明に係る半導体デバイスは、この
半導体デバイスの製造方法により製造される。上記製造
方法により製造された半導体デバイスでは、平坦度の高
い基板が用いられることとなるので、配線の絶縁不良や
ショートなどの不具合の少ない、性能のよいデバイスと
なる。
Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of polishing a substrate surface using a polishing apparatus, wherein the substrate to be polished is a semiconductor wafer. For this reason, according to the method of manufacturing a semiconductor device,
The yield of manufactured semiconductor devices can be improved. The semiconductor device according to the present invention is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device. In a semiconductor device manufactured by the above-described manufacturing method, a substrate having high flatness is used, so that a device with less problems such as poor insulation of wiring and short-circuit is obtained, and a high-performance device is obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。図1は本発明に係る
研磨装置の一実施形態であるCMP装置(化学的機械的
研磨装置)1を示している。このCMP装置1は、研磨
対象たる基板(例えば半導体ウエハ)Wをその上面側に
着脱自在に保持可能な基板保持テーブル10と、この基
板保持テーブル10の上方位置に設けられ、基板保持テ
ーブル10上に保持された基板Wと対向するように研磨
パッド53が取り付けられた研磨ヘッド30とを備えて
構成されている。このCMP装置1では、研磨パッド5
3の寸法(直径)は研磨対象たる基板Wの寸法(直径)
よりも小さく、研磨パッド53を基板Wに接触させた状
態で双方を相対移動させることにより、基板Wの被研磨
面(上面)全体を研磨するようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a CMP apparatus (chemical mechanical polishing apparatus) 1 which is an embodiment of a polishing apparatus according to the present invention. The CMP apparatus 1 is provided with a substrate holding table 10 capable of detachably holding a substrate (for example, a semiconductor wafer) W to be polished on its upper surface side, and is provided above the substrate holding table 10. And a polishing head 30 to which a polishing pad 53 is attached so as to face the substrate W held by the polishing head 30. In this CMP apparatus 1, the polishing pad 5
The dimension (diameter) 3 is the dimension (diameter) of the substrate W to be polished.
When the polishing pad 53 is in contact with the substrate W and is relatively moved, the entire surface to be polished (upper surface) of the substrate W is polished.

【0014】これら基板保持テーブル10と研磨ヘッド
30とを支持する支持フレーム20は、水平な基台21
と、この基台21上にY方向(紙面に垂直な方向)に延
びて設けられたレール(図示せず)上を移動自在に設け
られた第1ステージ22と、この第1ステージ22から
垂直に延びるように設けられた垂直フレーム23と、こ
の垂直フレーム23上を移動自在に設けられた第2ステ
ージ24と、この第2ステージ24上から水平に延びる
ように設けられた水平フレーム25と、この水平フレー
ム25上を移動自在に設けられた第3ステージ26とを
有して構成されている。
A support frame 20 for supporting the substrate holding table 10 and the polishing head 30 is provided on a horizontal base 21.
A first stage 22 movably provided on a rail (not shown) provided on the base 21 so as to extend in the Y direction (a direction perpendicular to the paper surface); A second frame 24 movably provided on the vertical frame 23, a horizontal frame 25 provided to extend horizontally from the second stage 24, A third stage 26 movably provided on the horizontal frame 25 is provided.

【0015】第1ステージ22内には第1電動モータM
1が設けられており、これを回転駆動することにより第
1ステージ22を上記レールに沿って(すなわちY方向
に)移動させることができる。第2ステージ24内には
第2電動モータM2が設けられており、これを回転駆動
することにより第2ステージ24を垂直フレーム23に
沿って(すなわちZ方向に)移動させることができる。
また、第3ステージ26内には第3電動モータM3が設
けられており、これを回転駆動することにより第3ステ
ージ26を水平フレーム25に沿って(すなわちX方向
に)移動させることができる。このため、上記電動モー
タM1〜M3の回転動作を組み合わせることにより、第
3ステージ26を基板保持テーブル10上方の任意の位
置に移動させることが可能である。
A first electric motor M is provided in the first stage 22.
The first stage 22 can be moved along the rail (that is, in the Y direction) by rotating the first stage 22. A second electric motor M2 is provided in the second stage 24, and the second stage 24 can be moved along the vertical frame 23 (that is, in the Z direction) by rotationally driving the second electric motor M2.
Further, a third electric motor M3 is provided in the third stage 26, and by rotating this third electric motor M3, the third stage 26 can be moved along the horizontal frame 25 (that is, in the X direction). Therefore, the third stage 26 can be moved to an arbitrary position above the substrate holding table 10 by combining the rotation operations of the electric motors M1 to M3.

【0016】基板保持テーブル10は基台21上に設け
られたテーブル支持部27から上方に延びて設けられた
回転軸28の上端部に水平に取り付けられている。この
回転軸28はテーブル支持部27内に設けられた第4電
動モータM4を回転駆動することによりZ軸回りに回転
させることができ、これにより基板保持テーブル10を
XY面内で回転させることができる。
The substrate holding table 10 is horizontally mounted on the upper end of a rotating shaft 28 provided to extend upward from a table support 27 provided on the base 21. The rotary shaft 28 can be rotated around the Z-axis by rotating a fourth electric motor M4 provided in the table support portion 27, whereby the substrate holding table 10 can be rotated in the XY plane. it can.

【0017】研磨ヘッド30は第3ステージ26から下
方に延びて設けられたスピンドル29の下端部に取り付
けられている。このスピンドル29は第3ステージ26
内に設けられた第5電動モータM5を回転駆動すること
によりZ軸回りに回転させることができ、これにより研
磨ヘッド30全体を回転させて研磨パッド53をXY面
内で回転させることができる。なお、スピンドル29の
回転軸は基板保持テーブル10の回転軸28とほぼ平行
になるように組み付けられている。
The polishing head 30 is attached to a lower end of a spindle 29 provided to extend downward from the third stage 26. This spindle 29 is mounted on the third stage 26
By rotating the fifth electric motor M5 provided therein, the fifth electric motor M5 can be rotated around the Z axis, whereby the entire polishing head 30 can be rotated and the polishing pad 53 can be rotated in the XY plane. The rotation axis of the spindle 29 is assembled so as to be substantially parallel to the rotation axis 28 of the substrate holding table 10.

【0018】研磨ヘッド30は図2及び図3に示すよう
に、スピンドル29に着脱自在に取り付け可能な円盤部
材31a及びその下面側にボルトB1により着脱自在に
取り付けられる円筒部材31bからなるテンションフラ
ンジ31と、円筒部材31bの下端部にボルトB2によ
り固定されるリング部材32と、これら円筒部材31b
とリング部材32とにより挟持される円盤状のドライブ
リング33と、このドライブリング33の下面側に取り
付けられる円盤状の基準プレート41と、この基準プレ
ート41の下面側に真空吸着により着脱自在に取り付け
られる研磨工具50とを有して構成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the polishing head 30 has a tension flange 31 composed of a disk member 31a detachably attached to the spindle 29 and a cylindrical member 31b detachably attached to the lower surface side of the disk member 31 by bolts B1. A ring member 32 fixed to the lower end of the cylindrical member 31b by a bolt B2;
Disk-shaped drive ring 33 sandwiched between the drive ring 33 and the disk member, a disk-shaped reference plate 41 attached to the lower surface of the drive ring 33, and detachably attached to the lower surface of the reference plate 41 by vacuum suction. And a polishing tool 50 to be used.

【0019】ドライブリング33は金属性のドライブプ
レート34と、このドライブプレート34の下面側に積
層されるゴム製のダイアフラム35とからなり、それぞ
れの中央部にはほぼ同一半径の円形孔34a,35aが
形成されている。これらドライブプレート34及びダイ
アフラム35は上述のようにテンションフランジ31と
リング部材32とに挟持されてその外周部が固定される
が、ドライブプレート34は自身に設けられた中心から
の距離が異なる同心弧状の3種の透孔34b,34c,
34dにより適当な可撓性を有しているため、面外方向
に微少変形することが可能である。
The drive ring 33 is composed of a metal drive plate 34 and a rubber diaphragm 35 laminated on the lower surface of the drive plate 34, and circular holes 34a, 35a having substantially the same radius are formed in the center of each. Are formed. As described above, the drive plate 34 and the diaphragm 35 are sandwiched between the tension flange 31 and the ring member 32 and the outer peripheral portions thereof are fixed, but the drive plate 34 has a concentric arc shape having different distances from the center provided therein. Three types of through holes 34b, 34c,
Since it has appropriate flexibility by 34d, it can be slightly deformed in an out-of-plane direction.

【0020】基準プレート41の中央部上面側にはドラ
イブリング33の(ドライブプレート34及びダイアフ
ラム35の)円形孔34a,35aよりも若干小さい半
径を有する円盤状の中心部材44がボルトB3により固
定されており、この中心部材44に芯合わせをされたド
ライブリング33は、基準プレート41とこの基準プレ
ート41の上面側にボルトB4により固定されるリング
部材45との間で挟持されている。このように基準プレ
ート41はドライブリング33を介してテンションフラ
ンジ31に固定されており、スピンドル29が回転した
ときにはその回転力が伝達される。なお、基準プレート
41の外周部から外方に張り出したフランジ41aの外
径はリング部材32の内周部から内方に張り出したフラ
ンジ32aの内径よりも大きく形成されており、基準プ
レート41がリング部材32から抜け出ることがないよ
うになっている。
A disk-shaped central member 44 having a radius slightly smaller than the circular holes 34a and 35a of the drive ring 33 (of the drive plate 34 and the diaphragm 35) is fixed to the center plate upper surface side of the reference plate 41 by bolts B3. The drive ring 33 centered on the center member 44 is sandwiched between a reference plate 41 and a ring member 45 fixed to the upper surface of the reference plate 41 by bolts B4. As described above, the reference plate 41 is fixed to the tension flange 31 via the drive ring 33, and when the spindle 29 rotates, its rotational force is transmitted. The outer diameter of the flange 41a projecting outward from the outer peripheral portion of the reference plate 41 is formed to be larger than the inner diameter of the flange 32a projecting inward from the inner peripheral portion of the ring member 32. It does not come off from the member 32.

【0021】研磨工具50は上記基準プレート41とほ
ぼ同じ外径を有する円盤状のパッドプレート51と、こ
のパッドプレート51に取り付けられた円盤状の中間部
材52と、この中間部材52の下面に取り付けられる円
形の研磨パッド53とから構成される。パッドプレート
51の下面に取り付けられる中間部材52は軟質の材
料、例えばスポンジ状の弾性体から構成されており、研
磨パッド53は硬質の材料、例えば硬質発砲ポリウレタ
ンから構成されている。なお、研磨パッド53は研磨に
より劣化していく消耗品であるため、中間部材52の下
面に着脱自在に取り付け可能にして(例えば接着剤によ
る)、交換作業を容易にしている。
The polishing tool 50 has a disk-shaped pad plate 51 having substantially the same outer diameter as the reference plate 41, a disk-shaped intermediate member 52 mounted on the pad plate 51, and a lower surface of the intermediate member 52. And a circular polishing pad 53. The intermediate member 52 attached to the lower surface of the pad plate 51 is made of a soft material, for example, a sponge-like elastic body, and the polishing pad 53 is made of a hard material, for example, hard foamed polyurethane. Since the polishing pad 53 is a consumable that deteriorates due to polishing, the polishing pad 53 can be detachably attached to the lower surface of the intermediate member 52 (for example, with an adhesive) to facilitate replacement work.

【0022】図2に示すように、基準プレート41の内
部には下面側に複数の吸着開口を有する空気吸入路71
が形成されており、この空気吸入路71は中心部材44
側にも延びてテンションフランジ31の内部空間S側に
開口している。この開口部にはスピンドル29の中央に
貫通形成されたエア供給路80内を延びた吸入管72が
接続されており、基準プレート41の下面側にパッドプ
レート51を位置させた状態でこの吸入管72から空気
を吸入することにより、パッドプレート51を基準プレ
ート41に吸着取り付けできるようになっている。ここ
で、パッドプレート51は基準プレート41との間に設
けられたセンターピンP1と位置決めピンP2とにより
芯出しと回転方向の位置決めとがなされる。
As shown in FIG. 2, inside the reference plate 41, an air suction passage 71 having a plurality of suction openings on the lower surface side.
Are formed, and the air suction passage 71 is
And extends to the inner space S side of the tension flange 31. A suction pipe 72 extending through an air supply passage 80 formed through the center of the spindle 29 is connected to this opening, and the suction pipe 72 is positioned with the pad plate 51 positioned below the reference plate 41. By sucking air from 72, the pad plate 51 can be attached to the reference plate 41 by suction. Here, centering of the pad plate 51 and positioning in the rotational direction are performed by a center pin P1 and a positioning pin P2 provided between the pad plate 51 and the reference plate 41.

【0023】図4は研磨工具50の外観を示しており、
図4(A)は研磨パッド53の研磨面側から見た下面
図、図4(B)は側面図である。これら両図に示すよう
に、研磨パッド53の研磨面には後述する研磨剤を行き
渡らせるための研磨剤流路としての第1溝61が縦横に
複数形成されており、これら第1溝61,61,…の隣
接するもの同士の間には、第1溝61よりも狭い幅を有
する第2溝62が複数ずつ形成されている。ここで、第
1溝61,61,…は研磨剤を滞留でき、且つ基板Wの
被研磨面を傷つけずに削り屑を排出できるだけの幅d1
(例えば1mm)を有しており、第2溝62,62,…は
研磨パッド53に適当な可撓性を与えることができるだ
けの幅d2(例えば0.1mm)を有している。
FIG. 4 shows the appearance of the polishing tool 50.
FIG. 4A is a bottom view of the polishing pad 53 viewed from the polishing surface side, and FIG. 4B is a side view. As shown in these figures, on the polishing surface of the polishing pad 53, a plurality of first grooves 61 are formed vertically and horizontally as an abrasive flow path for distributing an abrasive described later. A plurality of second grooves 62 each having a smaller width than the first groove 61 are formed between adjacent ones of 61. Here, the first grooves 61, 61,... Have a width d1 enough to retain the abrasive and to discharge the shavings without damaging the polished surface of the substrate W.
(For example, 1 mm), and the second grooves 62, 62,... Have a width d2 (for example, 0.1 mm) that can give the polishing pad 53 appropriate flexibility.

【0024】スピンドル29に研磨ヘッド30を取り付
けるには、先ずテンションフランジ31の円盤部材31
aをスピンドル29に取り付け、中心部材44が取り付
けられた基準プレート41の上面側にドライブリング3
3を載置した状態で、ボルトB4によりリング部材45
を基準プレート41に取り付ける。次に、この基準プレ
ート41の取り付けられたドライブリング33を円筒部
材31bの下端部に位置させた状態でリング部材32を
ボルトB2により円筒部材31bに取り付ける。このよ
うにして基準プレート41が取り付けられた円筒部材3
1bを円盤部材31aの下面側に位置させた状態でボル
トB1を締め上げ、円筒部材31bを円盤部材31aに
取り付ける(これによりテンションフランジ31が組み
立てられる)。そして最後に、中間部材52に研磨パッ
ド53が貼り付けられたパッドプレート51を基準プレ
ート41の下面側に吸着させる。
To attach the polishing head 30 to the spindle 29, first, the disk member 31 of the tension flange 31
a is attached to the spindle 29, and the drive ring 3
3 is placed on the ring member 45 with the bolt B4.
Is attached to the reference plate 41. Next, the ring member 32 is attached to the cylindrical member 31b with the bolt B2 in a state where the drive ring 33 to which the reference plate 41 is attached is located at the lower end of the cylindrical member 31b. The cylindrical member 3 to which the reference plate 41 is attached in this manner
The bolt B1 is tightened in a state where 1b is positioned on the lower surface side of the disk member 31a, and the cylindrical member 31b is attached to the disk member 31a (the tension flange 31 is assembled). Finally, the pad plate 51 with the polishing pad 53 attached to the intermediate member 52 is sucked to the lower surface of the reference plate 41.

【0025】スピンドル29の内部に形成されたエア供
給路80は、図示しないエア圧送ラインと繋がってお
り、このエア圧送ラインからエア(高圧空気)を圧送す
ることによりテンションフランジ31の内部空間S内の
圧力を高めて研磨工具50全体を下方に付勢することが
できる。また、この内部空間S内のエア圧力の大きさを
加減することにより、基板Wに研磨パッド53を接触さ
せたときの接触圧を所望に調節することが可能である。
An air supply passage 80 formed inside the spindle 29 is connected to an air pressure supply line (not shown), and air (high-pressure air) is supplied from the air pressure supply line to form an air supply passage 80 inside the tension flange 31. Can be increased to urge the entire polishing tool 50 downward. By adjusting the magnitude of the air pressure in the internal space S, the contact pressure when the polishing pad 53 is brought into contact with the substrate W can be adjusted as desired.

【0026】また、図2に示すように、エア供給路80
内には図示しない研磨剤供給装置と繋がる研磨剤供給管
81が延びており、スピンドル29と中心部材44との
間に位置する接続具82を介して、中心部材44を貫通
して設けられた流路83、センターピンP1内を貫通す
る流路84、パッドプレート51内に形成された流路8
5及び中間部材52に設けられた流路86と繋がってい
る。
Further, as shown in FIG.
An abrasive supply pipe 81 connected to an abrasive supply device (not shown) extends therein, and is provided through the center member 44 via a connector 82 located between the spindle 29 and the center member 44. The flow path 83, the flow path 84 penetrating through the center pin P1, and the flow path 8 formed in the pad plate 51
5 and a flow path 86 provided in the intermediate member 52.

【0027】このような構成のCMP装置1を用いて基
板の研磨を行うには、先ず基板保持テーブル10の上面
に研磨対象となる基板Wを吸着取り付けし(このとき基
板Wの中心は基板保持テーブル10の回転中心に一致さ
せる)、電動モータM4を駆動して基板保持テーブル1
0を回転させる。次に電動モータM1〜M3を駆動して
第3移動ステージ26を基板Wの上方に位置させ、電動
モータM5によりスピンドル29を駆動して研磨ヘッド
30を回転させる。続いて電動モータM2を駆動して第
3ステージ26を降下させ、研磨パッド53を基板Wの
上面(被研磨面)に押し当てるようにする。上述のエア
圧送ラインから圧送するエアの圧力を調節して基板Wと
研磨パッド53との接触圧が所定の値になったら、電動
モータM1,M2を駆動して研磨ヘッド30をXY方向
(基板Wと研磨パッド53との接触面の方向)に揺動さ
せる。
In order to polish a substrate using the CMP apparatus 1 having such a configuration, first, a substrate W to be polished is attached by suction to an upper surface of a substrate holding table 10 (at this time, the center of the substrate W The electric motor M4 is driven to drive the substrate holding table 1
Rotate 0. Next, the electric motors M1 to M3 are driven to position the third movement stage 26 above the substrate W, and the spindle 29 is driven by the electric motor M5 to rotate the polishing head 30. Subsequently, the electric motor M2 is driven to lower the third stage 26, and the polishing pad 53 is pressed against the upper surface (the surface to be polished) of the substrate W. When the contact pressure between the substrate W and the polishing pad 53 reaches a predetermined value by adjusting the pressure of the air fed from the above-mentioned air pressure feed line, the electric motors M1 and M2 are driven to move the polishing head 30 in the XY directions (substrate). (The direction of the contact surface between W and the polishing pad 53).

【0028】また、基板Wの研磨中には、前述の研磨剤
供給装置より研磨剤(シリカ粒を含んだ液状のスラリ
ー)を圧送し、研磨パッド53の下面側に研磨剤が供給
されるようにする。研磨パッド53の下面側に供給され
た研磨剤は、研磨パッド53の研磨面に形成された上記
第1溝61,61,…を主な流路として研磨面全域に行
き渡るようになるので、基板Wの研磨を効率よく行うこ
とができる。
During polishing of the substrate W, an abrasive (liquid slurry containing silica particles) is pumped from the above-mentioned abrasive supply device so that the abrasive is supplied to the lower surface side of the polishing pad 53. To The abrasive supplied to the lower surface side of the polishing pad 53 spreads over the entire polishing surface by using the first grooves 61, 61,... Formed on the polishing surface of the polishing pad 53 as main flow paths. W can be polished efficiently.

【0029】このように基板Wの被研磨面は、研磨剤の
供給を受けつつ基板W自身の回転運動と研磨ヘッド30
の(すなわち研磨パッド53の)回転及び揺動運動とに
より満遍なく研磨される。ここで、基準プレート41は
前述のように可撓性のあるドライブリング33を介して
テンションフランジ31に取り付けられているため面外
方向への微小変形が可能であり、装置各部の組み付け誤
差等により、基板保持テーブル10の回転軸28と研磨
ヘッド30の回転軸(スピンドル29)との平行度が充
分でなかった場合や、基板Wの表面に凹凸(うねり)が
あるような場合であっても、パッドプレート51はこれ
に応じてフレキシブルに傾動(追従)するので両者の接
触状態は良好に保たれ、基板Wの表面(被研磨面)は充
分な精度で平坦化される。
As described above, the surface to be polished of the substrate W is rotated by the rotation of the substrate W itself and the polishing head 30 while the abrasive is supplied.
(I.e., the polishing pad 53) is uniformly polished by the rotation and swinging motion. Here, since the reference plate 41 is attached to the tension flange 31 via the flexible drive ring 33 as described above, the reference plate 41 can be slightly deformed in the out-of-plane direction. Even when the degree of parallelism between the rotation axis 28 of the substrate holding table 10 and the rotation axis (spindle 29) of the polishing head 30 is not sufficient, or when there is unevenness (undulation) on the surface of the substrate W, Since the pad plate 51 is flexibly tilted (follows) in response thereto, the contact state between the two is kept good, and the surface (polished surface) of the substrate W is flattened with sufficient accuracy.

【0030】また、研磨ヘッド30の上記揺動(XY面
内での揺動)により研磨パッド53が基板Wのエッジか
らはみ出す(オーバーハングする)と、研磨パッド53
は基板Wのエッジにおいて屈曲するが、研磨パッド53
は上述のように硬質の材料からなっているため、基板W
のエッジ形状に倣うように変形することはできない。こ
のため、このようなオーバーハングの状態から研磨ヘッ
ド30が基板Wの内方に引き戻されるリバウンド時(こ
のときの研磨パッド53の基板Wに対する移動方向を図
5中、矢印Rで示す)には、研磨パッド53は基板Wの
エッジに当接した状態で基板Wの厚さ方向に膨らみ(オ
ーバーシュートし)、図5に示すように、基板Wの表面
と接触しない非接触部分を生じる。しかしながら、この
CMP装置1においては、研磨パッド53の研磨面に、
研磨剤の流路としての第1溝61のほか、これら第1溝
61の隣接するもの同士の間に複数の第2溝62を形成
しており、全体の曲げ剛性を小さくして曲がり易くして
いるので、研磨剤の流路のみが設けられていた従来の構
成に比べて、そのオーバーシュート量は小さくなり、基
板Wの表面との非接触部分、すなわちエッジイクスクル
ージョン(図5中、エッジからの幅Eで示す領域)は小
さくなる。
When the polishing pad 53 protrudes from the edge of the substrate W (overhangs) due to the swinging (swinging in the XY plane) of the polishing head 30, the polishing pad 53
Is bent at the edge of the substrate W, but the polishing pad 53
Is made of a hard material as described above,
It cannot be deformed to follow the edge shape of. Therefore, when the polishing head 30 is rebounded from the overhang state to the inside of the substrate W (the moving direction of the polishing pad 53 with respect to the substrate W at this time is indicated by an arrow R in FIG. 5). The polishing pad 53 swells (overshoots) in the thickness direction of the substrate W in a state where the polishing pad 53 is in contact with the edge of the substrate W, and a non-contact portion that does not contact the surface of the substrate W is generated as shown in FIG. However, in this CMP apparatus 1, the polishing surface of the polishing pad 53
In addition to the first groove 61 as a flow path for the abrasive, a plurality of second grooves 62 are formed between adjacent ones of the first grooves 61 to reduce the overall bending rigidity and facilitate bending. Therefore, the overshoot amount is smaller than in the conventional configuration in which only the abrasive flow path is provided, and the non-contact portion with the surface of the substrate W, that is, the edge exclusion (in FIG. 5, The area indicated by the width E from the edge) becomes smaller.

【0031】なお、材料力学的には、曲げ剛性は厚さの
3乗に比例するので、例えば研磨パッド53の元の厚さ
(溝がない状態での厚さ)が1mmであり、形成された第
2溝62の深さが0.8mmであるとすると、溝部分での
曲げ剛性は溝のない部分に比べ、1/5(=0.2/
1)の3乗である1/125に低下する。
In terms of material mechanics, since the bending rigidity is proportional to the cube of the thickness, for example, the original thickness (thickness without grooves) of the polishing pad 53 is 1 mm. Assuming that the depth of the second groove 62 is 0.8 mm, the bending rigidity at the groove portion is 1/5 (= 0.2 / 0.2)
This is reduced to 1/125 which is the cube of 1).

【0032】また、このように研磨剤流路である第1溝
61,61,…に加えて第2溝62,62,…を形成す
ると、研磨パッド53における基板Wとの接触面積は小
さくなるが、例えば、隣接する第1溝61,61同士で
囲まれた領域(これを領域Aとする)の一辺を5mmし、
その領域を幅0.1mmの第2溝62,62,…で縦横3
分割ずつしたとすると、領域Aの面積は25mm2からの
約2mm2減となり、約8%の面積が減少するに過ぎな
い。縦横2分割ずつでは4%減である。また、例えば1
枚の研磨パッド53で250枚の使用寿命があるとする
と、面積8%の減少では約20枚の使用寿命減少、面積
4%の減少では約10枚の使用寿命減少となる程度であ
る。
When the second grooves 62, 62,... Are formed in addition to the first grooves 61, 61,... Which are the abrasive flow paths, the contact area of the polishing pad 53 with the substrate W is reduced. However, for example, one side of a region surrounded by the adjacent first grooves 61 (hereinafter referred to as a region A) is set to 5 mm,
The area is defined by second grooves 62, 62,.
If divided, the area of the region A is reduced by about 2 mm 2 from 25 mm 2, and the area is reduced by only about 8%. For each of the two vertical and horizontal divisions, the reduction is 4%. Also, for example, 1
Assuming that the polishing pad 53 has a service life of 250 wafers, a reduction in the area of 8% results in a reduction in the service life of about 20 wafers, and a reduction in the area of 4% results in a reduction in the life of about 10 wafers.

【0033】また、研磨パッド53の材質を上述のよう
に硬質材料(ここでは硬質発泡ポリウレタン)とするこ
とで、基板Wのエッジ部に生じる縁だれを小さくするこ
とができる。このように本発明によれば、従来の研磨装
置よりもエッジイクスクルージョンを小さくすることが
でき、良品生産率を向上させることができる。また、こ
の基板Wが半導体ウエハであれば、このウエハより切り
出せるチップ数が増大することになるので、半導体デバ
イスの製造コストを低減することが可能となる。
Further, by using a hard material (here, hard foamed polyurethane) as the material of the polishing pad 53 as described above, it is possible to reduce edge droop generated at the edge of the substrate W. As described above, according to the present invention, the edge exclusion can be reduced as compared with the conventional polishing apparatus, and the yield of non-defective products can be improved. Further, if the substrate W is a semiconductor wafer, the number of chips that can be cut out from the wafer increases, so that the manufacturing cost of semiconductor devices can be reduced.

【0034】また、テンションフランジ31の内部空間
S内のエアにより研磨工具50が基板Wに押し付けられ
ているときには、研磨工具50の中間部材52がこの押
し付け力を受けて変形しているが、研磨ヘッド30の上
記揺動(XY面内での揺動)により研磨パッド53が基
板Wのエッジからオーバーハングすると、研磨パッド5
3は図5に示すように基板Wのエッジにおいて屈曲する
ため、エッジ付近の基板W内方領域においては、中間部
材52により大きい圧縮方向の力が作用するとともに、
基板Wのエッジからはみ出た部分においては、これとは
逆に中間部材52には、研磨パッド53により下方へ引
っ張られる方向の力が作用する。このとき中間部材52
は基板Wのエッジ付近の基板W内方領域では研磨パッド
53を下方に押し下げるとともに、エッジからはみ出た
部分では研磨パッド53を上方に引き上げるように振る
舞うので、研磨パッド53のエッジ部には、その屈曲が
妨げられる方向の力が作用する。これにより基板Wのエ
ッジ部における研磨パッド53の屈曲の度合いは小さく
抑えられるようになり、エッジイクスクルージョンは更
に小さくなる。
When the polishing tool 50 is pressed against the substrate W by air in the internal space S of the tension flange 31, the intermediate member 52 of the polishing tool 50 is deformed by receiving the pressing force. When the polishing pad 53 overhangs from the edge of the substrate W due to the swing of the head 30 (the swing in the XY plane), the polishing pad 5
3 is bent at the edge of the substrate W as shown in FIG. 5, so that a larger force in the compression direction acts on the intermediate member 52 in the region inside the substrate W near the edge,
On the other hand, in the portion protruding from the edge of the substrate W, a force in the direction of being pulled downward by the polishing pad 53 acts on the intermediate member 52. At this time, the intermediate member 52
In the region inward of the substrate W near the edge of the substrate W, the polishing pad 53 is pressed down, and at a portion protruding from the edge, the polishing pad 53 acts to be pulled up. A force acts in a direction that prevents bending. Thereby, the degree of bending of the polishing pad 53 at the edge portion of the substrate W can be suppressed to be small, and the edge exclusion is further reduced.

【0035】次に、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の実施形態について説明する。図6は半導体デバイ
スの製造プロセスを示すフローチャートである。半導体
製造プロセスをスタートすると、まずステップS200
で次に挙げるステップS201〜S204の中から適切
な処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. When the semiconductor manufacturing process is started, first, in step S200
Then, an appropriate processing step is selected from the following steps S201 to S204, and the process proceeds to any one of the steps.

【0036】ここで、ステップS201は半導体ウエハ
(以下、ウエハと称する)の表面を酸化させる酸化工程
である。ステップS202はCVD等によりウエハ表面
に絶縁膜や誘電体膜を形成するCVD工程である。ステ
ップS203はウエハに電極を蒸着等により形成する電
極形成工程である。ステップS204はウエハにイオン
を打ち込むイオン打ち込み工程である。
Here, step S201 is an oxidation step of oxidizing the surface of a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a wafer). Step S202 is a CVD step of forming an insulating film or a dielectric film on the wafer surface by CVD or the like. Step S203 is an electrode forming step of forming electrodes on the wafer by vapor deposition or the like. Step S204 is an ion implantation step of implanting ions into the wafer.

【0037】CVD工程(S202)もしくは電極形成工
程(S203)の後で、ステップS205に進む。ステッ
プS205はCMP工程である。CMP工程では本発明
による研磨装置により、層間絶縁膜の平坦化や半導体デ
バイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研磨によるダマ
シン(damascene)の形成等が行われる。
After the CVD step (S202) or the electrode forming step (S203), the process proceeds to step S205. Step S205 is a CMP process. In the CMP process, the polishing apparatus according to the present invention performs planarization of an interlayer insulating film, polishing of a metal film on the surface of a semiconductor device, formation of a damascene by polishing of a dielectric film, and the like.

【0038】CMP工程(S205)もしくは酸化工程
(S201)の後でステップS206に進む。ステップS
206はフォトリソグラフィ工程である。この工程では
ウエハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によ
るウエハへの回路パターンの焼き付け、露光したウエハ
の現像が行われる。さらに、次のステップS207は現
像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、
その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要
となったレジストを取り除くエッチング工程である。
The CMP step (S205) or the oxidation step
After (S201), the process proceeds to step S206. Step S
206 is a photolithography step. In this step, a resist is applied to the wafer, a circuit pattern is printed on the wafer by exposure using an exposure device, and the exposed wafer is developed. Further, in the next step S207, portions other than the developed resist image are removed by etching.
Thereafter, the resist is removed, and this is an etching step of removing unnecessary resist after etching.

【0039】次に、ステップS208で必要な全工程が
完了したかを判断し、完了していなければステップS2
00に戻り、先のステップを繰り返してウエハ上に回路
パターンが形成される。ステップS208で全工程が完
了したと判断されればエンドとなる。
Next, it is determined in step S208 whether all necessary processes have been completed, and if not, step S2
Returning to step 00, the previous steps are repeated to form a circuit pattern on the wafer. If it is determined in step S208 that all steps have been completed, the process ends.

【0040】本発明による半導体デバイス製造方法で
は、上記CMP工程において本発明にかかる研磨装置を
用い、基板Wを半導体ウエハとして研磨する。このため
CMP工程のスループットが向上し、従来の半導体デバ
イス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造
することができる。なお、上記半導体デバイス製造プロ
セス以外の半導体デバイス製造プロセスのCMP工程に
上記本発明に係る研磨装置(CMP装置)を用いても良
い。また、本発明による半導体デバイス製造方法により
製造された半導体デバイスは、高スループットで製造さ
れるので低コストの半導体デバイスとなる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the substrate W is polished as a semiconductor wafer in the above-mentioned CMP step using the polishing apparatus according to the present invention. For this reason, the throughput of the CMP process is improved, and a semiconductor device can be manufactured at lower cost than a conventional semiconductor device manufacturing method. Note that the polishing apparatus (CMP apparatus) according to the present invention may be used in a CMP step of a semiconductor device manufacturing process other than the semiconductor device manufacturing process. Further, the semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is manufactured at a high throughput, so that it is a low-cost semiconductor device.

【0041】これまで本発明の好ましい実施形態につい
て説明してきたが、本発明の範囲は上述のものに限定さ
れない。例えば、研磨パッド53の研磨面に形成される
第1溝61,61,…及び第2溝62,62,…の断面
形状は、図4(B)に示したような矩形形状に限られ
ず、V字形、U字形、台形形状等であってもよい。ま
た、溝の延び方向の形状は、図4(A)に示したような
格子状に限られず、同心円形状、螺旋形状、放射形状
(中心から周辺部に延びる形状)、或いはこれらの組み
合わせ等であっても構わない。
While the preferred embodiment of the present invention has been described above, the scope of the present invention is not limited to the above. For example, the cross-sectional shapes of the first grooves 61, 61, ... and the second grooves 62, 62, ... formed on the polishing surface of the polishing pad 53 are not limited to the rectangular shape as shown in FIG. It may be V-shaped, U-shaped, trapezoidal, or the like. Further, the shape in the extending direction of the groove is not limited to the lattice shape as shown in FIG. 4A, but may be a concentric shape, a spiral shape, a radial shape (a shape extending from the center to the peripheral portion), or a combination thereof. It does not matter.

【0042】また、上述の実施形態に示したCMP装置
1においては、基板Wと研磨パッド53(研磨ヘッド3
0)との双方を回転させた状態で両者を接触させて基板
Wの研磨を行うようにしていたが、これは基板Wと研磨
パッド53とを接触させた状態で相対移動させればよい
のであって、これら双方を回転させる必要は必ずしもな
く、両者のうちの一方のみを回転させるのであってもよ
く、双方とも回転させないものであってもよい。また、
上記実施形態では、シリカ粒を含んだ液状のスラリーを
供給しつつ基板の研磨を行うCMP装置を例に説明した
が、本発明の研磨装置はこのようなCMP装置に限られ
ず、基板の研磨装置全般に適用することが可能である。
In the CMP apparatus 1 shown in the above embodiment, the substrate W and the polishing pad 53 (the polishing head 3
The substrate W is polished by bringing both of them into contact with each other while the both are rotated. However, since the substrate W and the polishing pad 53 may be relatively moved while being brought into contact with each other. Therefore, it is not necessary to rotate both of them, and only one of them may be rotated, or both may not be rotated. Also,
In the above embodiment, a CMP apparatus for polishing a substrate while supplying a liquid slurry containing silica particles has been described as an example. However, the polishing apparatus of the present invention is not limited to such a CMP apparatus, and a substrate polishing apparatus may be used. It can be applied generally.

【0043】また、上記実施形態に示した研磨装置(C
MP装置1)では、研磨対象たる基板Wを基板保持テー
ブル10の上面側に保持して、研磨パッド53をその上
方から押し当てる構成であったが、このような構成に替
えて,基板Wを基板保持テーブルの下面側に保持し、研
磨パッドをその下方から押し当てる構成であっても構わ
ない。また、上記実施形態では、第2溝62は隣接しあ
う第1溝61,61,…の間に複数ずつ形成されていた
が、第2溝62は隣接しあう第1溝61,61,…の間
に一つずつ形成されるのであってもよい。
In addition, the polishing apparatus (C
The MP apparatus 1) has a configuration in which the substrate W to be polished is held on the upper surface side of the substrate holding table 10 and the polishing pad 53 is pressed from above, but the substrate W is replaced with such a configuration. A configuration in which the polishing pad is held on the lower surface side of the substrate holding table and the polishing pad is pressed from below may be employed. Also, in the above embodiment, the second grooves 62 are formed in plurals between the adjacent first grooves 61, 61,..., But the second grooves 62 are formed between the adjacent first grooves 61, 61,. May be formed one by one.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る研磨
装置においては、研磨パッドの研磨面に、研磨剤を行き
渡らせるための第1溝を複数形成するとともに、これら
第1溝の隣接し合うもの同士の間に、第1溝よりも幅の
狭い第2溝を複数形成して、研磨パッド全体の曲げ剛性
を低下させている。このため研磨パッドは、基板からは
み出したとき(オーバーハングしたとき)に基板のエッ
ジ部において曲がり易くなり、このオーバーハングの状
態から研磨ヘッドが基板の内方に引き戻されるリバウン
ド時におけるオーバーシュート量は、このような第2溝
が設けられていない従来のものよりも小さくなる。これ
により研磨パッドの研磨面と基板表面との間の非接触部
分は小さくなり、エッジイクスクルージョンを狭小な範
囲に抑えることができる。また、研磨パッドの材質を硬
質材料(例えば硬質発泡ポリウレタン)から構成してお
くことにより、基板のエッジ部に生じる縁だれも小さく
できる。このように本発明に係る研磨装置によれば、エ
ッジイクスクルージョンを小さくすることができるので
良品生産率が向上するとともに、研磨対象である基板が
半導体ウエハである場合に、そのウエハから切り出せる
チップ数を増大させることができる。
As described above, in the polishing apparatus according to the present invention, a plurality of first grooves for distributing the abrasive are formed on the polishing surface of the polishing pad, and the first grooves are formed adjacent to the first grooves. A plurality of second grooves having a width smaller than the first grooves are formed between the mating parts to reduce the bending rigidity of the entire polishing pad. Therefore, the polishing pad easily bends at the edge of the substrate when the polishing pad protrudes from the substrate (when the polishing pad overhangs), and the amount of overshoot at the time of rebound when the polishing head is pulled back inward from the overhanging state is reduced. However, the size is smaller than that of the related art in which such a second groove is not provided. Thereby, the non-contact portion between the polishing surface of the polishing pad and the substrate surface is reduced, and the edge exclusion can be suppressed to a narrow range. Further, by forming the material of the polishing pad from a hard material (for example, hard foamed polyurethane), the edge of the edge of the substrate can be reduced. As described above, according to the polishing apparatus of the present invention, since the edge exclusion can be reduced, the yield rate of non-defective products can be improved, and when the substrate to be polished is a semiconductor wafer, it can be cut out from the wafer. The number of chips can be increased.

【0045】ここで、上記研磨装置においては、研磨ヘ
ッドの研磨パッドが取り付けられる部分と研磨パッドと
の間に、研磨パッドよりも軟質の材料からなる中間部材
が介装されることが好ましく、このような構成において
は、基板のエッジにおいて屈曲しようとする研磨パッド
に対し、中間部材はこれを元の姿勢を戻すように作用す
るので、研磨パッドの研磨面と基板の表面(被研磨面)
との平行度は、このような中間部材が設けられていない
場合よりも高くなる。このため基板のエッジ部における
研磨パッドの屈曲の度合いを小さく抑えることができ、
エッジイクスクルージョンを更に小さくすることができ
る。
In the polishing apparatus, an intermediate member made of a material softer than the polishing pad is preferably interposed between the polishing pad and a portion of the polishing head to which the polishing pad is attached. In such a configuration, the intermediate member acts on the polishing pad that is to be bent at the edge of the substrate so as to return it to its original position, so that the polishing surface of the polishing pad and the surface of the substrate (surface to be polished)
Is higher than when such an intermediate member is not provided. For this reason, the degree of bending of the polishing pad at the edge of the substrate can be reduced,
Edge exclusion can be further reduced.

【0046】また、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法は、研磨対象である基板が半導体ウエハであり、上
記研磨装置を用いて基板表面の研磨を行う工程を有す
る。このため、本半導体デバイスの製造方法によれば、
製造される半導体デバイスの歩留まりを向上させること
ができる。また、本発明に係る半導体デバイスは、この
半導体デバイスの製造方法により製造される。上記製造
方法により製造された半導体デバイスでは、平坦度の高
い基板が用いられることとなるので、配線の絶縁不良や
ショートなどの不具合の少ない、性能のよいデバイスと
なる。
Further, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of polishing a substrate surface using a polishing apparatus, wherein the substrate to be polished is a semiconductor wafer. For this reason, according to the method of manufacturing a semiconductor device,
The yield of manufactured semiconductor devices can be improved. The semiconductor device according to the present invention is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device. In a semiconductor device manufactured by the above-described manufacturing method, a substrate having high flatness is used, so that a device with less problems such as poor insulation of wiring and short-circuit is obtained, and a high-performance device is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る研磨装置の一実施形態であるCM
P装置の構成を示す側面図である。
FIG. 1 is a CM which is an embodiment of a polishing apparatus according to the present invention.
It is a side view which shows the structure of P apparatus.

【図2】このCMP装置における研磨ヘッド周辺部の拡
大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a peripheral portion of a polishing head in the CMP apparatus.

【図3】このCMP装置における研磨ヘッドの断面分解
斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view of a cross section of a polishing head in the CMP apparatus.

【図4】研磨パッドが取り付けられた研磨工具を示す図
であり、(A)は下面図、(B)は側面図である。
FIG. 4 is a view showing a polishing tool to which a polishing pad is attached, (A) is a bottom view, and (B) is a side view.

【図5】研磨パッドが基板からはみ出た(オーバーハン
グした)状態を示す部分側面図である。
FIG. 5 is a partial side view showing a state in which a polishing pad has protruded (overhanged) from a substrate.

【図6】本発明に係る半導体デバイス製造方法の一例を
示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention.

【図7】研磨パッドが取り付けられた従来の研磨工具を
示す図であり、(A)は下面図、(B)は側面図であ
る。
FIG. 7 is a view showing a conventional polishing tool to which a polishing pad is attached, (A) is a bottom view, and (B) is a side view.

【図8】従来の研磨工具において、研磨パッドが基板か
らはみ出た(オーバーハングした)状態を示す側面図で
ある。
FIG. 8 is a side view showing a state in which a polishing pad protrudes from a substrate (overhangs) in a conventional polishing tool.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 CMP装置(研磨装置) 10 基板保持テーブル(基板保持部材) 20 支持フレーム 30 研磨ヘッド 50 研磨工具 51 パッドプレート 52 中間部材 53 研磨パッド 61 第1溝(第1の溝) 62 第2溝(第2の溝) W 基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CMP apparatus (polishing apparatus) 10 Substrate holding table (substrate holding member) 20 Support frame 30 Polishing head 50 Polishing tool 51 Pad plate 52 Intermediate member 53 Polishing pad 61 First groove (first groove) 62 Second groove (first groove) 2 groove) W substrate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 研磨対象たる基板を保持する基板保持部
材と、前記基板保持部材に保持された前記基板の被研磨
面と対向するように研磨パッドが取り付けられてなる研
磨ヘッドとを備え、前記基板保持部材に保持された前記
基板の前記被研磨面に前記研磨パッドの研磨面を接触さ
せるとともに、前記基板と前記研磨パッドとの間に研磨
剤を介在させた状態で前記基板保持部材と前記研磨ヘッ
ドとを相対移動させて前記基板の研磨を行う研磨装置に
おいて、 前記研磨パッドの前記研磨面に前記研磨剤を行き渡らせ
るための第1の溝を複数形成するとともに、前記第1の
溝の隣接し合うもの同士の間に、前記第1溝よりも狭い
幅を有する第2の溝を一又は複数ずつ形成したことを特
徴とする研磨装置。
A substrate holding member for holding a substrate to be polished; and a polishing head having a polishing pad attached thereto so as to face a surface to be polished of the substrate held by the substrate holding member. The polishing surface of the polishing pad is brought into contact with the surface to be polished of the substrate held by the substrate holding member, and the substrate holding member and the polishing pad are interposed between the substrate and the polishing pad with an abrasive interposed therebetween. A polishing apparatus for polishing the substrate by relatively moving a polishing head, wherein a plurality of first grooves for distributing the polishing agent on the polishing surface of the polishing pad are formed; A polishing apparatus, wherein one or more second grooves having a width smaller than the first groove are formed between adjacent ones.
【請求項2】 前記研磨ヘッドの前記研磨パッドが取り
付けられる部分と前記研磨パッドとの間に、前記研磨パ
ッドよりも軟質の材料からなる中間部材が介装されたこ
とを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
2. An intermediate member made of a material softer than the polishing pad is interposed between a portion of the polishing head to which the polishing pad is attached and the polishing pad. The polishing apparatus according to the above.
【請求項3】 前記基板が半導体ウエハであり、前記請
求項1又は2記載の研磨装置を用いて前記半導体ウエハ
の表面を平坦化する工程を有することを特徴とする半導
体デバイス製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of flattening a surface of the semiconductor wafer by using the polishing apparatus according to claim 1;
【請求項4】 請求項3記載の半導体デバイス製造方法
により製造されたことを特徴とする半導体デバイス。
4. A semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3.
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