JP2003136395A - 研磨装置、研磨方法、半導体デバイス及び半導体デバイス製造方法 - Google Patents

研磨装置、研磨方法、半導体デバイス及び半導体デバイス製造方法

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JP2003136395A JP2001338353A JP2001338353A JP2003136395A JP 2003136395 A JP2003136395 A JP 2003136395A JP 2001338353 A JP2001338353 A JP 2001338353A JP 2001338353 A JP2001338353 A JP 2001338353A JP 2003136395 A JP2003136395 A JP 2003136395A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ表面の膜厚ムラなどの被研磨面の初期
的なグローバルな凹凸に拘わらずに、被研磨面の表面を
均一に平坦化し、効率良く短時間に被研磨面を所望の量
まで研磨し、しかも装置の小型化を図る。 【解決手段】 パッド取り付け部13〜15が、回転中
心軸線Jの回りに回転可能でかつ互いに相対的に軸線J
の方向に移動可能に設けられる。パッド取り付け部13
〜15の下面であるパッド取り付け面は、ウエハ1側か
ら見たとき、互いに重なることなく軸線Jに対して同心
円状の領域を形成する。円環形状の研磨パッド16,1
7及び円形の研磨パッド18が、パッド取り付け部13
〜15の下面にそれぞれ取り付けられる。周辺側の研磨
パッド18の外径は、ウエハ1の径より小さい。研磨パ
ッド16〜18とウエハ1との間の各荷重が、それぞれ
独立して設定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセスウエハな
どの被研磨物の研磨に用いられる研磨装置及び研磨方
法、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法、及
び、半導体デバイスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の高集積化、微細化に伴
って、半導体製造プロセスの工程は、増加し、複雑にな
ってきている。これに伴い、半導体デバイスの表面は必
ずしも平坦ではなくなってきている。半導体デバイスの
表面おける段差の存在は、配線の段切れ、局所的な抵抗
の増大などを招き、断線や電気容量の低下などをもたら
す。また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生などに
もつながる。
【0003】一方、半導体集積回路の高集積化、微細化
に伴って、光リソグラフィに用いられる半導体露光装置
の光源波長は短くなり、半導体露光装置の投影レンズの
開口数、いわゆるNAは大きくなってきている。これに
より、半導体露光装置の投影レンズの焦点深度は、実質
的に浅くなってきている。焦点深度が浅くなることに対
応するためには、今まで以上に半導体デバイスの表面の
平坦化が要求されている。
【0004】プロセスウエハなどの被研磨物の研磨技術
として、大きな(ダイサイズレベルでの)エリアの効率
的な平坦化技術として注目を集めているのが、化学的機
械的研磨である。これは、CMP(Chemical Mechanica
l Polishing又はPlanarization)と呼ばれる研磨工程で
ある。CMPは、物理的研磨に、化学的な作用を併用し
て、プロセスウエハの表面層を除いていく工程で、グロ
ーバル平坦化及び、電極形成のための重要な技術であ
る。具体的には、酸、アルカリ、酸化剤などの研磨物の
可溶性溶媒中に、研磨粒(シリカ、アルミナ、酸化セリ
ウムなどが一般的)を分散させたスラリーと呼ばれる研
磨剤を用い、更に、研磨パッドで、ウエハ表面を加圧
し、相対運動で摩擦することにより研磨を進行させる。
【0005】従来から、CMPでは、ウエハの径よりか
なり大きい径を持つ研磨パッドを用いる大径パッド方式
と、ウエハ径と略同じかそれより小さい径を持つ研磨パ
ッドを用いる小径パッド方式とが知られているが、いず
れの方式の場合も、単一の研磨パッドが用いられてい
た。大径パッド方式では、研磨パッドがウエハより大き
いため、装置全体としてフットプリントが大きく、装置
が大型化する。これに対し、小径パッド方式では、研磨
パッドがウエハと略同じかそれより小さいため、フット
プリントが小さく、装置の小型化が可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】プロセスウエハの表面
に形成された膜には、通常、ウエハの半径方向に沿って
グローバルに分布する数百〜数千Åの厚さムラがある。
通常は、ウエハを回転させつつ成膜するため、表面の膜
の厚さムラは、ウエハの中心からの距離(半径上の位
置)に応じて波打つようにグローバルに生ずる。このよ
うな表面の膜の厚さムラの様子の一例を、図7に模式的
に示す。図7は、表面に膜2を形成したウエハ1の、直
径に沿った断面を模式的に示す図である。図7中、Oは
ウエハ1の中心を示す。
【0007】しかしながら、本発明者の研究の結果、従
来のCMPでは、大径パッド方式及び小径パッド方式の
いずれの場合も、単一の研磨パッドが用いられていたの
で、前述したようなウエハ表面の膜厚ムラに拘わらずに
ウエハ表面を均一に平坦化しかつ効率良く短時間にウエ
ハ表面を所望の量まで研磨し、しかも装置の小型化を図
ることは、非常に困難であることが、判明した。この点
について、図8乃至図10を参照して説明する。
【0008】図8は、従来の大径パッド方式による研磨
中のウエハ1と研磨パッド3との関係を模式的に示す概
略平面図である。この方式では、ウエハ1が研磨パッド
3より小さく、ウエハ1の全面が常に研磨パッド3に接
触しているため、ウエハ1の一部の領域を他の領域に対
して優先的に研磨することが極めて困難である。したが
って、ウエハ1の表面の膜厚の厚い領域を他の領域に対
して優先的に研磨することができず、ウエハ1の表面の
膜厚ムラを解消してウエハ1の表面を均一に平坦化する
ことが非常に困難である。このため、例えば、半導体デ
バイスの表面の金属膜の研磨によるダマシン(damascen
e)の形成の際などには、ウエハ表面の膜厚ムラにより
初期的に膜厚が薄い領域において、オーバーポリッシン
グの時間が長くなり、エロージョンやディシングが大き
くなってしまう。また、前述したように、大径パッド方
式の場合、装置が大型化せざるを得ない。
【0009】図9は、従来の小径パッド方式による研磨
中のウエハ1と研磨パッド4との関係を模式的に示す概
略平面図である。図9に示す例では、ウエハ1に比べて
かなり小さい研磨パッド4が用いられ、ウエハ1及び研
磨パッド4がそれぞれ回転されるとともに、研磨パッド
4が図中の左右方向に所定の幅で往復動(揺動)されて
いる。このような小径パッド方式では、ウエハ1に比べ
てかなり小さい研磨パッド4が用いられているので、ウ
エハ1の一部の領域を他の領域に対して優先的に研磨す
ることができる。例えば、図9に示す研磨パッド4の位
置(ウエハ1の周辺側の位置)を研磨パッド4の揺動の
中心として、比較的狭い幅で揺動させると、ウエハ1の
周辺側の領域を他の領域に対して優先的に研磨すること
ができる。したがって、ウエハ1の表面の膜厚の厚い領
域を他の領域に対して優先的に研磨することができ、ウ
エハ1の表面の膜厚ムラを解消してウエハ1の表面を均
一に平坦化することができるはずである。
【0010】ところが、図9に示すような小径パッド方
式では、研磨速度の点で問題が生ずる。すなわち、ウエ
ハ1の回転速度と研磨パッド4の回転速度とが同等の場
合、ウエハ1の周辺側の領域を他の領域に対して優先的
に研磨する場合には、ウエハ1と研磨パッド4との間に
大きな相対速度が得られるため、比較的高速に研磨する
ことができる。しかし、ウエハ1の中心部の領域を他の
領域に対して優先的に研磨する場合には、ウエハ1と研
磨パッド4との間の相対速度が著しく低下し、研磨速度
が非常に低下し、実際上ほとんど研磨することができな
い。
【0011】そこで、図10に示すような小径パッド方
式が考えられる。図10は、他の小径パッド方式による
研磨中のウエハ1と研磨パッド5との関係を模式的に示
す概略平面図である。この方式では、ウエハ1とほぼ同
じ外径を持ち幅が比較的狭い円環の研磨パッド5が用い
られ、ウエハ1及び研磨パッド5がそれぞれ回転される
とともに、研磨パッド5が図中の左右方向に所定の幅で
往復動(揺動)されている。この方式では、研磨パッド
5はその径が比較的大きくその幅が比較的狭いので、ウ
エハ1の一部の領域を他の領域に対して優先的に研磨す
ることができ、しかも、ウエハ1の周辺の領域を優先的
に研磨する場合のみならず、ウエハ1の中心部の領域を
優先的に研磨する場合にも、研磨速度を高めることがで
きる。例えば、研磨パッド5の揺動の中心位置を図10
(a)に示すような位置にすれば、ウエハ1の中心部の
領域を優先的に研磨することができ、研磨パッド5の揺
動の中心位置を図10(b)に示すような位置にすれ
ば、ウエハ1の中心部と周辺との間の中間の領域を優先
的に研磨することができ、研磨パッド5の揺動の中心位
置を図10(c)に示すような位置にすれば、ウエハ1
の周辺の領域を優先的に研磨することができ、いずれの
場合であっても、ウエハ1と研磨パッド5との間の相対
速度が高くなって研磨速度が高まる。したがって、図1
0に示す方式によれば、前述したようなウエハ表面の膜
厚ムラに拘わらずにウエハ表面を均一に平坦化すること
ができる。
【0012】しかし、図10に示すような方式では、研
磨パッド5の揺動の中心位置を図10(a)に示す位置
から図10(c)に示す位置まで移動させなければなら
ないので、研磨パッド5の左右方向の移動可能な距離を
大きくする必要がある。このため、本質的に装置を小型
化することができる小径パッド方式であるにも拘わら
ず、装置をさほど小型化することができない。また、研
磨パッド5では中抜きの領域が大きいことから、ウエハ
1と研磨パッド5との接触面積が狭くなるので、ウエハ
1の全領域を所望の量まで研磨しようとする場合、効率
良く研磨することができず、研磨時間が長くなってしま
う。また、研磨パッド5の研磨面がウエハ1の被研磨面
から部分的にはみ出した状態で研磨するため、研磨パッ
ド5の回転軸を傾ける力が働くので、ウエハ1の周辺部
がダレてしまう。
【0013】以上説明した事情は、プロセスウエハ以外
の被研磨物の研磨についても、同様である。
【0014】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ウエハ表面の膜厚ムラなどの被研磨物の被研
磨面の初期的なグローバルな凹凸に拘わらずに、被研磨
面の表面を均一に平坦化することができるとともに、効
率良く短時間に被研磨面を所望の量まで研磨することが
でき、しかも装置の小型化を図ることができる、研磨装
置及び研磨方法を提供することを目的とする。
【0015】また、本発明は、従来の半導体デバイス製
造方法に比べて、歩留りが向上し低コストで半導体デバ
イスを製造することができる半導体デバイス製造方法、
及び低コストの半導体デバイスを提供することを目的と
する。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様による研磨装置は、複数の研磨
パッドのうちの少なくとも1つの研磨パッドの研磨面
と、被研磨物との間に、荷重を加えつつ、前記少なくと
も1つの研磨パッドと前記被研磨物とを相対移動させる
ことにより、前記被研磨物を研磨する研磨装置であっ
て、(a)互いに相対的に所定軸線方向に移動可能に設
けられ、前記所定軸線方向の前記被研磨物側に各パッド
取り付け面を有する複数のパッド取り付け部と、前記複
数の研磨パッドと前記被研磨物との間の荷重状態を設定
する荷重設定部と、を備え、(b)前記各パッド取り付
け部の前記各パッド取り付け面は、前記被研磨物側から
見たとき、互いに重なることなく前記所定軸線方向に略
平行な中心軸線に対して同心状の領域を形成し、(c)
前記各パッド取り付け部の前記各パッド取り付け面に
は、前記複数の研磨パッドのうちの1つ以上の研磨パッ
ドがそれぞれ取り付けられ、(d)前記被研磨物側から
見た前記複数の研磨パッドの研磨面の全体的な大きさ
が、前記被研磨物の被研磨面の大きさと略々同じかある
いはそれより小さく、(e)前記荷重設定部は、前記複
数のパッド取り付け部の各々に取り付けられた各研磨パ
ッドと前記被研磨物との間の各荷重状態を、各研磨パッ
ド間で独立して、設定するものである。
【0017】本発明の第2の態様による研磨装置は、前
記第1の態様において、前記複数のパッド取り付け部を
前記中心軸線の回りに回転駆動する第1の駆動機構と、
前記被研磨物を保持する保持部と、該保持部を前記中心
軸線と略平行な軸線の回りに回転駆動する第2の駆動機
構と、を備えたものである。
【0018】本発明の第3の態様による研磨装置は、前
記第2の態様において、前記複数のパッド取り付け部を
前記中心軸線と略直交する方向へ往復駆動する第3の駆
動機構を、備えたものである。
【0019】本発明の第4の態様による研磨装置は、前
記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記複数の
パッド取り付け部は、前記中心軸線の回りに共回りする
ように互いに係合されたものである。
【0020】本発明の第5の態様による研磨装置は、前
記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記荷重設
定部は、(a)前記複数のパッド取り付け部のうちの、
互いに隣り合う前記パッド取り付け面を有する少なくと
も一対のパッド取り付け部の間に、形成された流体室
と、(b)前記流体室に連通した流体路と、(c)前記
流体路を介して流体を出入りさせることにより前記流体
室内を負圧にした第1の状態及び前記流体路を介して前
記流体室内を正圧にした第2の状態のいずれかに設定し
得る流体室設定部とを、含むものである。そして、前記
流体室は、前記第1の状態の時に前記一対のパッド取り
付け部のうちの一方が他方に対して前記中心軸線方向の
前記被研磨物と反対側へ移動するとともに、前記第2の
状態の時に前記一対のパッド取り付け部のうちの前記一
方が前記他方に対して前記中心軸線方向の前記被研磨物
側へ移動するように、形成される。
【0021】本発明の第6の態様による研磨装置は、前
記第1乃至第5のいずれかの態様において、前記荷重設
定部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記被研
磨物の被研磨面の一部の領域を他の領域に対して優先的
に研磨する場合に、前記複数のパッド取り付け部のうち
の少なくとも1つのパッド取り付け部に取り付けられた
前記研磨パッドと前記被研磨物との間に、荷重が加わっ
た状態となるとともに、前記複数のパッド取り付け部の
うちの他の少なくとも1つのパッド取り付け部に取り付
けられた前記研磨パッドと前記被研磨物との間に、荷重
が実質的に加わらない状態となるように、前記荷重設定
部を制御するものである。
【0022】本発明の第7の態様による研磨装置は、前
記第6の態様において、前記制御部は、前記被研磨物の
被研磨面の中心側の領域を他の領域に対して優先的に研
磨する場合に、前記複数のパッド取り付け部のうちの、
周辺側に位置するパッド取り付け面を有するパッド取り
付け部に、取り付けられた前記研磨パッドと、前記被研
磨物との間に、荷重が加わった状態となるとともに、前
記複数のパッド取り付け部のうちの他のパッド取り付け
部に取り付けられた前記研磨パッドと前記被研磨物との
間に、荷重が実質的に加わらない状態となるように、前
記荷重設定部を制御するものである。
【0023】本発明の第8の態様による研磨装置は、前
記第6又は第7の態様において、前記制御部は、前記被
研磨物の被研磨面の周辺側の領域を他の領域に対して優
先的に研磨する場合に、前記複数のパッド取り付け部の
うちの、前記中心軸線側に位置するパッド取り付け面を
有するパッド取り付け部に、取り付けられた前記研磨パ
ッドと、前記被研磨物との間に、荷重が加わった状態と
なるとともに、前記複数のパッド取り付け部のうちの他
のパッド取り付け部に取り付けられた前記研磨パッドと
前記被研磨物との間に、荷重が実質的に加わらない状態
となるように、前記荷重設定部を制御するものである。
【0024】本発明の第9の態様による研磨装置は、前
記第6乃至第8のいずれかの態様において、前記制御部
は、前記被研磨物の被研磨面の全領域を全体的に研磨す
る場合に、前記複数のパッド取り付け部のうちのいずれ
のパッド取り付け部に取り付けられた前記研磨パッドと
前記被研磨物との間にも、荷重が加わった状態となるよ
うに、前記荷重設定部を制御するものである。
【0025】本発明の第10の態様による研磨方法は、
前記第1乃至第5のいずれかの態様による研磨装置を用
いて、前記被研磨物を研磨する研磨方法であって、前記
複数のパッド取り付け部のうちの少なくとも1つのパッ
ド取り付け部に取り付けられた前記研磨パッドと前記被
研磨物との間に、荷重が加わった状態となるとともに、
前記複数のパッド取り付け部のうちの他の少なくとも1
つのパッド取り付け部に取り付けられた前記研磨パッド
と前記被研磨物との間に、荷重が実質的に加わらない状
態となるように、前記荷重設定部を制御して、前記被研
磨物の被研磨面の一部の領域を他の領域に対して優先的
に研磨する優先研磨段階を、備えたものである。
【0026】本発明の第11の態様による研磨方法は、
前記第10の態様において、前記優先研磨段階は、前記
複数のパッド取り付け部のうちの、周辺側に位置するパ
ッド取り付け面を有するパッド取り付け部に、取り付け
られた前記研磨パッドと、前記被研磨物との間に、荷重
が加わった状態となるとともに、前記複数のパッド取り
付け部のうちの他のパッド取り付け部に取り付けられた
前記研磨パッドと前記被研磨物との間に、荷重が実質的
に加わらない状態となるように、前記荷重設定部を制御
して、前記被研磨物の被研磨面の中心側の領域を他の領
域に対して優先的に研磨する段階を、含むものである。
【0027】本発明の第12の態様による研磨方法は、
前記第10又は第11の態様において、前記優先研磨段
階は、前記複数のパッド取り付け部のうちの、前記中心
軸線側に位置するパッド取り付け面を有するパッド取り
付け部に、取り付けられた前記研磨パッドと、前記被研
磨物との間に、荷重が加わった状態となるとともに、前
記複数のパッド取り付け部のうちの他のパッド取り付け
部に取り付けられた前記研磨パッドと前記被研磨物との
間に、荷重が実質的に加わらない状態となるように、前
記荷重設定部を制御して、前記被研磨物の被研磨面の周
辺側の領域を他の領域に対して優先的に研磨する段階
を、含むものである。
【0028】本発明の第13の態様による研磨方法は、
前記第10乃至第12のいずれかの態様において、前記
複数のパッド取り付け部のうちのいずれのパッド取り付
け部に取り付けられた前記研磨パッドと前記被研磨物と
の間にも、荷重が加わった状態となるように、前記荷重
設定部を制御して、前記被研磨物の被研磨面の全領域を
全体的に研磨する段階を、備えたものである。
【0029】本発明の第14の態様による半導体デバイ
ス製造方法は、前記第1乃至第9のいずれかの態様によ
る研磨装置を用いて半導体ウエハの表面を平坦化する工
程を有するものである。
【0030】本発明の第15の態様による半導体デバイ
スは、前記第14の態様による半導体デバイス製造方法
により製造されるものである。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明による研磨装置、研
磨方法、半導体デバイス及び半導体デバイス製造方法に
ついて、図面を参照して説明する。
【0032】なお、後述する実施の形態による研磨装置
は、被研磨物としてのプロセスウエハに対して化学的機
械的研磨を行ういわゆるCMP研磨装置として構成され
ている。もっとも、本発明では被研磨物はプロセスウエ
ハに限定されるものではないし、また、本発明は、化学
的機械的研磨以外の種々の研磨についても適用すること
ができる。
【0033】[第1の実施の形態]
【0034】図1は、本発明の第1の実施の形態による
研磨装置を示す概略構成図である。図2は、図1中のA
−A’線に沿った断面図である。図3は、図1中のB−
B’矢視図である。
【0035】本実施の形態による研磨装置は、図1に示
すように、研磨ヘッド11と、研磨ステーション(研磨
ゾーン)に配置されて、この研磨ステーションに位置し
た研磨ヘッド11の下側にウエハ1を保持するウエハホ
ルダ12と、ウエハ1と研磨ヘッド11との間に研磨剤
(スラリー)を供給する研磨剤供給部(図示せず)と、
を備えている。
【0036】研磨ヘッド11は、3つのパッド取り付け
部13,14,15と、これらにそれぞれ取り付けられ
た3つの研磨パッド16,17,18とを有している。
【0037】パッド取り付け部13は、円筒体19と、
円筒体19の上部開口を閉塞するように、ねじ21にて
パッキン(図示せず)を介して気密に円筒体19に固定
された円板20と、を有している。本実施の形態では、
円筒体19の下面がパッド取り付け面となっており、こ
こには全面に渡って、円環形状の研磨パッド16が、接
着剤又は両面接着テープなどによって取り付けられてい
る。円筒体19の中心軸線Jは、ウエハ1の面の法線と
略一致している。
【0038】本実施の形態では、パッド取り付け部13
は研磨ヘッド本体として兼用され、軸部22が、パッド
取り付け部13の円板20に、円筒体19の中心軸線J
と同軸をなすように固着されている。軸部22は、アク
チュエータとして電動モータを用いた図示しない回転駆
動機構に機械的に接続され、この回転駆動機構によっ
て、パッド取り付け部13は、矢印Cで示すように、中
心軸線Jの回りに回転できるようになっている。このよ
うに、中心軸線Jは回転中心軸線となっている。また、
軸部22は、アクチュエータとして電動モータを用いた
図示しない直線駆動機構に機械的に接続され、この直線
駆動機構によって、矢印Dで示すように、中心軸線Jと
略直交する方向に往復動できるようになっている。さら
に、軸部22は、アクチュエータとして電動モータを用
いた図示しない直線駆動機構に機械的に接続され、この
直線駆動機構によって、矢印Eで示すように、中心軸線
Jの方向に上下動できるようになっている。この上下動
のための直線駆動機構は、研磨パッド16をウエハ1に
押し付けて研磨パッド16とウエハ1との間に荷重をか
ける加圧機構を兼ねている。
【0039】パッド取り付け部14は、パッド取り付け
部13と同様に、円筒体23と、円筒体23の上部開口
を閉塞するように、ねじ25にてパッキン(図示せず)
を介して気密に円筒体23に固定された円板24と、を
有している。円筒体23の下面がパッド取り付け面とな
っており、ここには全面に渡って、円環形状の研磨パッ
ド17が、接着剤又は両面接着テープなどによって取り
付けられている。パッド取り付け部14の円筒体23及
び円板24の外周面が、パッド取り付け部13の円筒体
19の内周面に嵌合されている。円板20の下面と円板
24の上面との間には、第1の空気室26が形成されて
いる。円板24の外周部には、第1の空気室26の気密
性を保つためのOリング27が設けられている。
【0040】図2に示すように、円筒体23の外周面に
形成されたキー23aが、円筒体19の内周面に形成さ
れ中心軸線Jに略平行な方向に延びたキー溝19aに係
合している。これにより、パッド取り付け部14は、パ
ッド取り付け部13に対して中心軸線Jの方向に上下動
し得るが、中心軸線Jの回りにパッド取り付け部13と
共回りするようになっている。なお、キー23a及びキ
ー溝19aは、Oリング27の付近には形成されていな
い。キー溝19aは円筒体19の下面までは達しておら
ず、キー23aの下端がキー溝19aの下端に当接する
ことにより、パッド取り付け部14がパッド取り付け部
13から抜け落ちないようになっている。キー溝19a
及びキー23aの上下方向の位置や長さ等は、キー23
aをキー溝19aの下方に移動させてキー溝19aの下
限に達したときに、研磨パッド17とウエハ1との間に
荷重をかけた状態で研磨パッド16とウエハ1との間に
少なくとも所定の隙間を確保できるように、また、キー
23aをキー溝19aの上方に移動させてキー溝19a
の上限に達したときに、研磨パッド16とウエハ1との
間に荷重をかけた状態で研磨パッド17とウエハ1との
間に少なくとも所定の隙間を確保できるように、設定さ
れている。
【0041】パッド取り付け部15は、円板で構成され
ている。図1に示すように、パッド取り付け部15の下
面がパッド取り付け面となっており、ここには全面に渡
って、円形の研磨パッド18が、接着剤又は両面接着テ
ープなどによって取り付けられている。パッド取り付け
部15の外周面が、パッド取り付け部14の円筒体23
の内周面に嵌合されている。パッド取り付け部14の円
板24の下面とパッド取り付け部15の上面との間に
は、第2の空気室28が形成されている。パッド取り付
け部15の外周部には、第2の空気室28の気密性を保
つためのOリング29が設けられている。
【0042】図2に示すように、パッド取り付け部15
の外周面に形成されたキー15aが、円筒体23の内周
面に形成され中心軸線Jに略平行な方向に延びたキー溝
23bに係合している。これにより、パッド取り付け部
15は、パッド取り付け部14に対して中心軸線Jの方
向に上下動し得るが、中心軸線Jの回りにパッド取り付
け部14と共回りするようになっている。なお、キー1
5a及びキー溝23bは、Oリング29の付近には形成
されていない。キー溝23bは円筒体23の下面まで達
しておらず、キー15aの下端がキー溝23bの下端に
当接することにより、パッド取り付け部15がパッド取
り付け部14から抜け落ちないようになっている。キー
溝23b及びキー15aの上下方向の位置や長さ等は、
キー15aをキー溝23bの下方に移動させてキー溝2
3bの下限に達したときに、研磨パッド18とウエハ1
との間に荷重をかけた状態で研磨パッド17とウエハ1
との間に少なくとも所定の隙間を確保できるように、ま
た、キー15aをキー溝23bの上方に移動させてキー
溝23bの上限に達したときに、研磨パッド17とウエ
ハ1との間に荷重をかけた状態で研磨パッド18とウエ
ハ1との間に少なくとも所定の隙間を確保できるよう
に、設定されている。
【0043】本実施の形態では、以上説明した構造によ
って、図3からもわかるように、3つのパッド取り付け
部13,14,15のパッド取り付け面(円筒体19,
23の下面及びパッド取り付け部15の下面)は、ウエ
ハ1側から見たとき、互いに重なることなく回転中心軸
線Jに対して同心状の領域を形成している。本実施の形
態では、前述したように、研磨パッド16,17,18
がパッド取り付け部13,14,15のパッド取り付け
面の全面に渡ってそれぞれ形成されているが、本発明
は、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、
研磨パッド16を複数に分割したような複数の研磨パッ
ドを、互いに若干隙間があくように、パッド取り付け部
13のパッド取り付け面に取り付けてもよい。
【0044】研磨パッド16,17,18は、互いに材
質も溝構造等も同一であってもよいし、少なくとも1つ
のパッドが他の少なくとも1つのパッドとは材質又は溝
構造等が異なっていてもよい。
【0045】また、本実施の形態では、図3に示すよう
に、ウエハ1側から見た研磨パッド16,17,18の
研磨面の全体的な分布領域の径(研磨パッド16の外
径)が、ウエハ1の径より若干小さくなっている。
【0046】再び図1を参照すると、パッド取り付け部
13の円板20には、第1の空気室26に連通した貫通
孔20aが形成されている。貫通孔20aは、空気室2
6に連通する第1の流体路の一部を構成している。この
第1の流体路は、軸部22の内部流路や配管等を含み、
圧力調整器31及び電磁開閉弁33を介して、圧縮空気
を供給するコンプレッサ37に接続されている。また、
この第1の流体路は、電磁開閉弁35を介して真空ポン
プ38に接続されている。
【0047】本実施の形態では、前述した要素31,3
3,37,35,38が、前記第1の流体路を介して第
1の空気室26内の空気を吸引した第1の状態(負圧状
態)及び前記第1の流体路を介して第1の空気室26内
に圧縮空気を供給した第2の状態(正圧状態)のいずれ
かに設定し得る第1の空気室設定部を、構成している。
第1の空気室26が前述した位置に形成されているの
で、開閉弁33を閉じるとともに開閉弁35を開いて前
記第1の状態にすると、パッド取り付け部14が上方へ
移動し、研磨パッド17とウエハ1との間に荷重が加わ
らない状態となる。また、開閉弁33を開くとともに開
閉弁35を閉じて前記第2の状態にすると、パッド取り
付け部14が下方へ移動し、研磨パッド17とウエハ1
との間に荷重が加わった状態となる。
【0048】パッド取り付け部14の円板24には、第
2の空気室28に連通した貫通孔24aが形成されてい
る。パッド取り付け部13の円板20に形成された貫通
孔20bには管部材39が挿通され、管部材39の外壁
が貫通孔20bの内壁に気密に固着されている。貫通孔
20bから突出した管部材39の下端側の部分が、貫通
孔24a内に挿通され、管部材39と貫通孔24aとが
連通している。貫通孔24aの内壁部には、空気室2
6,28間を気密に保つためのOリング40が設けられ
ている。貫通孔24aの一部及び管部材39は、第2の
空気室28に連通する第2の流体路の一部を構成してい
る。この第2の流体路は、配管等を含み、圧力調整器3
2及び電磁開閉弁34を介して、コンプレッサ37に接
続されている。また、この第2の流体路は、電磁開閉弁
36を介して真空ポンプ38に接続されている。
【0049】本実施の形態では、前述した要素32,3
4,37,36,38が、前記第2の流体路を介して第
2の空気室28内の空気を吸引した第1の状態(負圧状
態)及び前記第2の流体路を介して第1の空気室28内
に圧縮空気を供給した第2の状態(正圧状態)のいずれ
かに設定し得る第2の空気室設定部を、構成している。
第2の空気室28が前述した位置に形成されているの
で、開閉弁34を閉じるとともに開閉弁36を開いて前
記第1の状態にすると、パッド取り付け部15が上方へ
移動し、研磨パッド18とウエハ1との間に荷重が加わ
らない状態となる。また、開閉弁34を開くとともに開
閉弁36を閉じて前記第2の状態にすると、パッド取り
付け部15が下方へ移動し、研磨パッド18とウエハ1
との間に荷重が加わった状態となる。
【0050】本実施の形態では、前述した加圧機構を兼
ねる上下動のための直線駆動機構、前記第1及び第2の
流体路、並びに、前記第1及び第2の空気室設定部が、
各研磨パッド16,17,18とウエハ1との間の各荷
重状態を、当該研磨パッド以外の研磨パッドの荷重状態
と独立して設定する、荷重設定部を構成している。
【0051】ウエハホルダ12は、アクチュエータとし
て電動モータを用いた図示しない回転駆動機構によっ
て、図1中の矢印Fに示すように、中心軸線Jと略平行
な軸線Kの回りに回転できるようになっている。
【0052】本実施の形態による研磨装置は、前述した
各部のモータ及び電磁開閉弁33〜36等を制御する、
CPU等で構成された制御部50を、更に備えている。
ウエハ1の研磨時に、制御部50による制御下で、研磨
ヘッド11は、矢印Cの方向に回転しながら矢印Dの方
向に揺動つつ、研磨ヘッド11の研磨パッド16,1
7,18のうちの少なくとも1つがウエハホルダ12上
のウエハ1の上面に直線駆動機構により所定の圧力(荷
重)で押し付けられる。ウエハホルダ12を矢印Fの方
向に回転させてウエハ1も回転させ、ウエハ1と研磨ヘ
ッド11の押し付けられた研磨パッドとの間で相対運動
を行わせる。この状態で、研磨剤が研磨剤供給部(不図
示)からウエハ1と当該研磨パッドとの間に供給され、
その間で拡散し、ウエハ1の被研磨面を研磨する。すな
わち、研磨ヘッド11の当該研磨パッドとウエハ1の相
対運動による機械的研磨と、研磨剤の化学的作用が相乗
的に作用して良好な研磨が行われる。
【0053】このような研磨時における制御部50によ
る、研磨パッド16,17,18とウエハ1との間の荷
重の制御の例について、図5を参照して説明する。図5
は、研磨パッド16,17,18のうちのウエハ1との
間に荷重がかけられている研磨パッドと、ウエハ1との
関係を模式的に示す概略平面図である。今、図4に示す
ように、ウエハ1の被研磨面の領域を、中心側の領域1
a、周辺側の領域1c及び領域1a,1c間の中間の領
域1bの、3つに分けて、考える。なお、図5では、符
号1a,1b,1cは省略している。
【0054】ウエハ1の中心側の領域1aを他の領域1
b,1cに対して優先的に研磨する場合には、制御部5
0は、前述した加圧機構を兼ねる上下動のための直線駆
動機構を制御してパッド取り付け部13を下降させるこ
とにより、周辺側の研磨パッド16とウエハ1との間に
荷重をかける。同時に、制御部50は、開閉弁33を閉
じるとともに開閉弁35を開いてパッド取り付け部14
を上昇させ、中間の研磨パッド17とウエハ1との間に
荷重をかけない。更に同時に、制御部50は、開閉弁3
4を閉じるとともに開閉弁36を開いてパッド取り付け
部15を上昇させ、中心側の研磨パッド18とウエハ1
との間に荷重をかけない。これにより、図5(a)に示
す状態となる。このとき、制御部50は、研磨ヘッド1
1の矢印Dで示す方向の揺動の中心を図5(a)に示す
位置に設定し、その揺動の幅を領域1aに応じて設定す
る。以上の動作により、図5(a)からもわかるよう
に、ウエハ1の中心側の領域1aの研磨速度が他の領域
1b,1cの研磨速度に比べて速くなり、領域1aが領
域1b,1cに対して優先的に研磨される。
【0055】ウエハ1の中間の領域1bを他の領域1
a,1cに対して優先的に研磨する場合には、制御部5
0は、前述した加圧機構を兼ねる上下動のための直線駆
動機構を制御して、周辺側の研磨パッド16とウエハ1
との間に所定の隙間があく位置にパッド取り付け部13
を上昇させることにより、周辺側の研磨パッド16とウ
エハ1との間に荷重をかけない。同時に、制御部50
は、開閉弁33を開くとともに開閉弁35を閉じてパッ
ド取り付け部14を下降させ、中間の研磨パッド17と
ウエハ1との間に荷重をかける。更に同時に、制御部5
0は、開閉弁34を閉じるとともに開閉弁36を開いて
パッド取り付け部15を上昇させ、中心側の研磨パッド
18とウエハ1との間に荷重をかけない。これにより、
図5(b)に示す状態となる。このとき、制御部50
は、研磨ヘッド11の矢印Dで示す方向の揺動の中心を
図5(b)に示す位置に設定し、その揺動の幅を領域1
bに応じて設定する。以上の動作により、図5(b)か
らもわかるように、ウエハ1の中間の領域1bが領域1
a,1cに対して優先的に研磨される。
【0056】ウエハ1の周辺側の領域1cを他の領域1
a,1bに対して優先的に研磨する場合には、制御部5
0は、前述した加圧機構を兼ねる上下動のための直線駆
動機構を制御して、周辺側の研磨パッド16とウエハ1
との間に所定の隙間があく位置にパッド取り付け部13
を上昇させることにより、周辺側の研磨パッド16とウ
エハ1との間に荷重をかけない。同時に、制御部50
は、開閉弁33を閉じるとともに開閉弁35を開いてパ
ッド取り付け部14を上昇させ、中間の研磨パッド17
とウエハ1との間に荷重をかけない。更に同時に、制御
部50は、開閉弁34を開くとともに開閉弁36を閉じ
てパッド取り付け部15を下降させ、中心側の研磨パッ
ド18とウエハ1との間に荷重をかける。これにより、
図5(c)に示す状態となる。このとき、制御部50
は、研磨ヘッド11の矢印Dで示す方向の揺動の中心を
図5(c)に示す位置に設定し、その揺動の幅を領域1
cに応じて設定する。以上の動作により、図5(c)か
らもわかるように、ウエハ1の周辺側の領域1cが領域
1a,1bに対して優先的に研磨される。
【0057】また、詳細な説明は省略するが、パッド取
り付け部13の上昇・下降及び開閉弁33〜36の開閉
を適宜制御することにより、研磨パッド16,17,1
8のうちの任意の2つ研磨パッドとウエハ1との間に荷
重をかけるとともに、残りの1つの研磨パッドとウエハ
1との間に荷重をかけないことも可能である。これによ
り、ウエハ1の領域1a,1b,1cのうちの任意の2
つの領域を残りの1つの領域に対して優先的に研磨する
ことができる。
【0058】以上の説明では、ウエハ1の被研磨面を3
つの領域1a,1b,1cに分けて考えたが、研磨パッ
ド10の揺動中心の位置の設定及び揺動幅の設定と前述
した荷重制御とを適宜に組み合わせることにより、ウエ
ハ1の被研磨面の適宜の部分的な領域を他の領域に対し
て優先的に研磨することができる。
【0059】ウエハ1の被研磨面を全体的に研磨する場
合には、例えば、制御部50は、パッド取り付け部13
を下降させ、開閉弁33,34を開くとともに開閉弁3
5,36を閉じてパッド取り付け部14,15を下降さ
せ、全ての研磨パッド16,17,18とウエハ1との
間に荷重をかける。これにより、ウエハ1の被研磨面を
効率良く全体的に研磨することができる。
【0060】実際には、制御部50は、ウエハ1の表面
の膜厚分布に応じて、前述した部分的な領域の優先的な
研磨と全体的な研磨とを組み合わせるように、制御す
る。例えば、まず、前述したような荷重制御によりウエ
ハ1の表面の膜厚が厚い領域を優先的に研磨し、ウエハ
1の表面の膜厚を均一にする。これにより、例えば、図
7中の破線100で示す位置までウエハ1が研磨され
る。その後、制御部50は、前述した全体的な研磨を行
う荷重制御により、ウエハ1の被研磨面の全体的な研磨
を行う。このような2段階研磨を行うことにより、例え
ば、半導体デバイスの表面の金属膜の研磨によるダマシ
ン(damascene)の形成の際などに、エロージョンやデ
ィシングを低減することができる。
【0061】本実施の形態によれば、前述したように、
ウエハ1の一部の領域を他の領域に対して優先的に研磨
することができる。そして、図5からわかるように、い
ずれの領域を優先的に研磨する場合にも、荷重をかけた
研磨パッドとウエハとの間に大きな相対速度が得られる
ため、比較的高速に研磨することができる。したがっ
て、ウエハ表面の膜厚ムラに拘わらずにウエハ表面を均
一に平坦化することができる。
【0062】また、本実施の形態によれば、前述したよ
うに、ウエハ1側から見た研磨パッド16,17,18
の研磨面の全体的な分布領域の径(研磨パッド16の外
径)が、ウエハ1の径より若干小さくなっているので、
従来の小径パッド方式と同様に、フットプリントが小さ
く、装置の小型化が可能である。のみならず、本実施の
形態によれば、図5からわかるように、ウエハ1のいず
れの領域1a,1b,1cを優先的に研磨する場合であ
っても、研磨ヘッド11の揺動中心はほとんど変えなく
てすむ。したがって、前述した図10に示すような方式
に比べて、装置を小型化することができる。
【0063】さらに、本実施の形態によれば、ウエハ1
の全領域を所望の量まで研磨しようとする場合、全ての
研磨パッド16,17,18とウエハ1との間に荷重を
かけて、研磨パッドとウエハ1との接触面積を広くする
ことができるので、効率良く研磨することができ、研磨
時間を短縮することができる。
【0064】このように、本実施の形態によれば、ウエ
ハ1の表面の膜厚ムラなどのウエハ1の被研磨面の初期
的なグローバルな凹凸に拘わらずに、ウエハ1の被研磨
面の表面を均一に平坦化することができるとともに、効
率良く短時間に被研磨面を所望の量まで研磨することが
でき、しかも装置の小型化を図ることができる。
【0065】また、本発明では、複数のパッド取り付け
部をそれぞれ独立して回転駆動できるように構成するこ
とも可能であるが、本実施の形態では、前述したように
パッド取り付け部13,14,15が共回りするように
係合されているので、構造がが簡単となりコストダウン
を図ることができる。
【0066】本実施の形態による研磨装置は、例えば、
次のように変形することができる。第1の変形例とし
て、研磨パッド16を取り除き、パッド取り付け部13
を単に研磨ヘッド本体としてのみ用いてもよい。第2の
変形例として、パッド取り付け部15及び研磨パッド1
8を取り除いてもよい。第3の変形例として、前述した
第1の実施の形態は流体として空気を用いた例であった
が、空気に代えて水やその他の任意の流体を用いてもよ
い。
【0067】また、本実施の形態の同心状のパッド取り
付け面として略同心円状のものを示したが、同心状であ
れさえすれば、対称軸を持たない形状でも良い。より好
ましい形状は、同心状でありかつ四角形などの多角形状
等で2本以上の対称軸を持つ形状であり、最も好ましく
は円板と円環形状から構成される同心円状のものであ
る。
【0068】[第2の実施の形態]
【0069】図6は、半導体デバイス製造プロセスを示
すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセス
をスタートして、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
選択する。選択に従って、ステップS201〜S204
のいずれかに進む。
【0070】ステップS201はシリコンウエハの表面
を酸化させる酸化工程である。ステップS202はCV
D等によりシリコンウエハ表面に絶縁膜を形成するCV
D工程である。ステップS203はシリコンウエハ上に
電極膜を蒸着等の工程で形成する電極形成工程である。
ステップS204はシリコンウエハにイオンを打ち込む
イオン打ち込み工程である。
【0071】CVD工程もしくは電極形成工程の後で、
ステップS209に進み、CMP工程を行うかどうかを
判断する。行わない場合はステップS206に進むが、
行う場合はステップS205に進む。ステップS205
はCMP工程であり、この工程では、本発明に係る研磨
装置を用いて、層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイス
の表面の金属膜の研磨によるダマシン(damascene)の
形成等が行われる。
【0072】CMP工程または酸化工程の後でステップ
S206に進む。ステップS206はフォトリソ工程で
ある。フォトリソ工程では、シリコンウエハへのレジス
トの塗布、露光装置を用いた露光によるシリコンウエハ
への回路パターンの焼き付け、露光したシリコンウエハ
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を行い、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。
【0073】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S20
0に戻り、先のステップを繰り返して、シリコンウエハ
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。
【0074】本発明に係る半導体デバイス製造方法で
は、CMP工程において本発明に係る研磨装置を用いて
いるため、CMP工程での歩留まりが向上し、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という効果がある。
【0075】なお、前記の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工程に本発
明に係る研磨装置を用いても良い。
【0076】本発明に係る半導体デバイスは、本発明に
係る半導体デバイス製造方法により製造される。これに
より、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、半導体デバイ
スの製造原価を低下することができるという効果があ
る。
【0077】以上、本発明の各実施の形態及び変形例に
ついて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定
されるものではない。
【0078】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウエハ表面の膜厚ムラなどの被研磨物の被研磨面の初期
的なグローバルな凹凸に拘わらずに、被研磨面の表面を
均一に平坦化することができるとともに、効率良く短時
間に被研磨面を所望の量まで研磨することができ、しか
も装置の小型化を図ることができる、研磨装置及び研磨
方法を提供することができる。
【0079】また、本発明によれば、従来の半導体デバ
イス製造方法に比べて、歩留りが向上し低コストで半導
体デバイスを製造することができる半導体デバイス製造
方法、及び低コストの半導体デバイスを提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による研磨装置を示
す概略構成図である。
【図2】図1中のA−A’線に沿った断面図である。
【図3】図1中のB−B’矢視図である。
【図4】ウエハの被研磨面の各領域を示す図である。
【図5】ウエハとの間に荷重がかけられている研磨パッ
ドとウエハとの関係を模式的に示す概略平面図である。
【図6】半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャ
ートである。
【図7】表面に膜を形成したウエハの、直径に沿った断
面を模式的に示す図である。
【図8】従来の大径パッド方式による研磨中のウエハと
研磨パッドとの関係を模式的に示す概略平面図である。
【図9】従来の小径パッド方式による研磨中のウエハと
研磨パッドとの関係を模式的に示す概略平面図である。
【図10】他の方式による研磨中のウエハと研磨パッド
との関係を模式的に示す概略平面図である。
【符号の説明】
1 プロセスウエハ 2 膜 11 研磨ヘッド 12 ウエハホルダ 13,14,15 パッド取り付け部 16,17,18 研磨パッド 26,28 空気室 33〜36 電磁開閉弁 37 コンプレッサ 38 真空ポンプ 50 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C058 AA07 AA09 AA12 AA16 BA02 BA05 BB04 BC02 CA01 CB01 CB05 DA12

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の研磨パッドのうちの少なくとも1
    つの研磨パッドの研磨面と、被研磨物との間に、荷重を
    加えつつ、前記少なくとも1つの研磨パッドと前記被研
    磨物とを相対移動させることにより、前記被研磨物を研
    磨する研磨装置であって、 互いに相対的に所定軸線方向に移動可能に設けられ、前
    記所定軸線方向の前記被研磨物側に各パッド取り付け面
    を有する複数のパッド取り付け部と、 前記複数の研磨パッドと前記被研磨物との間の荷重状態
    を設定する荷重設定部と、 を備え、 前記各パッド取り付け部の前記各パッド取り付け面は、
    前記被研磨物側から見たとき、互いに重なることなく前
    記所定軸線方向に略平行な中心軸線に対して同心状の領
    域を形成し、 前記各パッド取り付け部の前記各パッド取り付け面に
    は、前記複数の研磨パッドのうちの1つ以上の研磨パッ
    ドがそれぞれ取り付けられ、 前記被研磨物側から見た前記複数の研磨パッドの研磨面
    の全体的な大きさが、前記被研磨物の被研磨面の大きさ
    と略々同じかあるいはそれより小さく、 前記荷重設定部は、前記複数のパッド取り付け部の各々
    に取り付けられた各研磨パッドと前記被研磨物との間の
    各荷重状態を、各研磨パッド間で独立して、設定するこ
    とを特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項2】 前記複数のパッド取り付け部を前記中心
    軸線の回りに回転駆動する第1の駆動機構と、前記被研
    磨物を保持する保持部と、該保持部を前記中心軸線と略
    平行な軸線の回りに回転駆動する第2の駆動機構と、を
    備えたことを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
  3. 【請求項3】 前記複数のパッド取り付け部を前記中心
    軸線と略直交する方向へ往復駆動する第3の駆動機構
    を、備えたことを特徴とする請求項2記載の研磨装置。
  4. 【請求項4】 前記複数のパッド取り付け部は、前記中
    心軸線の回りに共回りするように互いに係合されたこと
    を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の研磨装
    置。
  5. 【請求項5】 前記荷重設定部は、(a)前記複数のパ
    ッド取り付け部のうちの、互いに隣り合う前記パッド取
    り付け面を有する少なくとも一対のパッド取り付け部の
    間に、形成された流体室と、(b)前記流体室に連通し
    た流体路と、(c)前記流体路を介して流体を出入りさ
    せることにより前記流体室内を負圧にした第1の状態及
    び前記流体路を介して前記流体室内を正圧にした第2の
    状態のいずれかに設定し得る流体室設定部とを、含み、 前記流体室は、前記第1の状態の時に前記一対のパッド
    取り付け部のうちの一方が他方に対して前記中心軸線方
    向の前記被研磨物と反対側へ移動するとともに、前記第
    2の状態の時に前記一対のパッド取り付け部のうちの前
    記一方が前記他方に対して前記中心軸線方向の前記被研
    磨物側へ移動するように、形成されたことを特徴とする
    請求項1乃至4のいずれかに記載の研磨装置。
  6. 【請求項6】 前記荷重設定部を制御する制御部を備
    え、 前記制御部は、前記被研磨物の被研磨面の一部の領域を
    他の領域に対して優先的に研磨する場合に、前記複数の
    パッド取り付け部のうちの少なくとも1つのパッド取り
    付け部に取り付けられた前記研磨パッドと前記被研磨物
    との間に、荷重が加わった状態となるとともに、前記複
    数のパッド取り付け部のうちの他の少なくとも1つのパ
    ッド取り付け部に取り付けられた前記研磨パッドと前記
    被研磨物との間に、荷重が実質的に加わらない状態とな
    るように、前記荷重設定部を制御することを特徴とする
    請求項1乃至5のいずれかに記載の研磨装置。
  7. 【請求項7】 前記制御部は、前記被研磨物の被研磨面
    の中心側の領域を他の領域に対して優先的に研磨する場
    合に、前記複数のパッド取り付け部のうちの、周辺側に
    位置するパッド取り付け面を有するパッド取り付け部
    に、取り付けられた前記研磨パッドと、前記被研磨物と
    の間に、荷重が加わった状態となるとともに、前記複数
    のパッド取り付け部のうちの他のパッド取り付け部に取
    り付けられた前記研磨パッドと前記被研磨物との間に、
    荷重が実質的に加わらない状態となるように、前記荷重
    設定部を制御することを特徴とする請求項6記載の研磨
    装置。
  8. 【請求項8】 前記制御部は、前記被研磨物の被研磨面
    の周辺側の領域を他の領域に対して優先的に研磨する場
    合に、前記複数のパッド取り付け部のうちの、前記中心
    軸線側に位置するパッド取り付け面を有するパッド取り
    付け部に、取り付けられた前記研磨パッドと、前記被研
    磨物との間に、荷重が加わった状態となるとともに、前
    記複数のパッド取り付け部のうちの他のパッド取り付け
    部に取り付けられた前記研磨パッドと前記被研磨物との
    間に、荷重が実質的に加わらない状態となるように、前
    記荷重設定部を制御することを特徴とする請求項6又は
    7記載の研磨装置。
  9. 【請求項9】 前記制御部は、前記被研磨物の被研磨面
    の全領域を全体的に研磨する場合に、前記複数のパッド
    取り付け部のうちのいずれのパッド取り付け部に取り付
    けられた前記研磨パッドと前記被研磨物との間にも、荷
    重が加わった状態となるように、前記荷重設定部を制御
    することを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載
    の研磨装置。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至5のいずれかに記載の研
    磨装置を用いて、前記被研磨物を研磨する研磨方法であ
    って、 前記複数のパッド取り付け部のうちの少なくとも1つの
    パッド取り付け部に取り付けられた前記研磨パッドと前
    記被研磨物との間に、荷重が加わった状態となるととも
    に、前記複数のパッド取り付け部のうちの他の少なくと
    も1つのパッド取り付け部に取り付けられた前記研磨パ
    ッドと前記被研磨物との間に、荷重が実質的に加わらな
    い状態となるように、前記荷重設定部を制御して、前記
    被研磨物の被研磨面の一部の領域を他の領域に対して優
    先的に研磨する優先研磨段階を、備えたことを特徴とす
    る研磨方法。
  11. 【請求項11】 前記優先研磨段階は、前記複数のパッ
    ド取り付け部のうちの、周辺側に位置するパッド取り付
    け面を有するパッド取り付け部に、取り付けられた前記
    研磨パッドと、前記被研磨物との間に、荷重が加わった
    状態となるとともに、前記複数のパッド取り付け部のう
    ちの他のパッド取り付け部に取り付けられた前記研磨パ
    ッドと前記被研磨物との間に、荷重が実質的に加わらな
    い状態となるように、前記荷重設定部を制御して、前記
    被研磨物の被研磨面の中心側の領域を他の領域に対して
    優先的に研磨する段階を、含むことを特徴とする請求項
    10記載の研磨方法。
  12. 【請求項12】 前記優先研磨段階は、前記複数のパッ
    ド取り付け部のうちの、前記中心軸線側に位置するパッ
    ド取り付け面を有するパッド取り付け部に、取り付けら
    れた前記研磨パッドと、前記被研磨物との間に、荷重が
    加わった状態となるとともに、前記複数のパッド取り付
    け部のうちの他のパッド取り付け部に取り付けられた前
    記研磨パッドと前記被研磨物との間に、荷重が実質的に
    加わらない状態となるように、前記荷重設定部を制御し
    て、前記被研磨物の被研磨面の周辺側の領域を他の領域
    に対して優先的に研磨する段階を、含むことを特徴とす
    る請求項10又は11記載の研磨方法。
  13. 【請求項13】 前記複数のパッド取り付け部のうちの
    いずれのパッド取り付け部に取り付けられた前記研磨パ
    ッドと前記被研磨物との間にも、荷重が加わった状態と
    なるように、前記荷重設定部を制御して、前記被研磨物
    の被研磨面の全領域を全体的に研磨する段階を、備えた
    ことを特徴とする請求項10乃至12のいずれかに記載
    の研磨方法。
  14. 【請求項14】 請求項1乃至9のいずれかに記載の研
    磨装置を用いて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。
  15. 【請求項15】 請求項14記載の半導体デバイス製造
    方法により製造されることを特徴とする半導体デバイ
    ス。
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