JP2003266300A - 研磨装置及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
研磨装置及び半導体デバイスの製造方法Info
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- B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
- B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スラリーと添加液とを被研磨物の被研磨面上
に供給する直前に混合することができ、添加液による効
果を十分に発揮させて被研磨物の研磨精度を向上させる
ことが可能な研磨装置を提供する。 【解決手段】 研磨ヘッド３０の内部には研磨パッド３
６が取り付けられた側とは反対の側に開口した中空の混
合槽３２が設けられており、この混合槽３２内にスラリ
ーを供給するスラリー供給機構５０と、スラリーに添加
して用いる添加液を混合槽３２内に供給する添加液供給
機構６０と、混合槽３２より研磨ヘッド３０内を延び、
研磨パッド３６の回転中心位置近傍に開口した混合液供
給管３４とを備える。スラリー供給機構５０により供給
されるスラリーと添加液供給機構６０により供給される
添加液は、混合槽３２内において混合された状態で混合
液供給管３４より研磨パッド３６の外部に供給される。
に供給する直前に混合することができ、添加液による効
果を十分に発揮させて被研磨物の研磨精度を向上させる
ことが可能な研磨装置を提供する。 【解決手段】 研磨ヘッド３０の内部には研磨パッド３
６が取り付けられた側とは反対の側に開口した中空の混
合槽３２が設けられており、この混合槽３２内にスラリ
ーを供給するスラリー供給機構５０と、スラリーに添加
して用いる添加液を混合槽３２内に供給する添加液供給
機構６０と、混合槽３２より研磨ヘッド３０内を延び、
研磨パッド３６の回転中心位置近傍に開口した混合液供
給管３４とを備える。スラリー供給機構５０により供給
されるスラリーと添加液供給機構６０により供給される
添加液は、混合槽３２内において混合された状態で混合
液供給管３４より研磨パッド３６の外部に供給される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ等
の被研磨物を平坦化する研磨装置に関し、更に詳しく
は、被研磨物の被研磨面にスラリーを供給しつつ化学的
機械的に研磨を行う研磨装置に関する。また、この研磨
装置を半導体ウエハの表面の研磨加工に用いた半導体デ
バイスの製造方法に関する。
の被研磨物を平坦化する研磨装置に関し、更に詳しく
は、被研磨物の被研磨面にスラリーを供給しつつ化学的
機械的に研磨を行う研磨装置に関する。また、この研磨
装置を半導体ウエハの表面の研磨加工に用いた半導体デ
バイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣ構造の微細化・複雑化に伴っ
て半導体基板に形成する多層配線の層数は増加する傾向
にあり、各薄膜形成後に行う基板表面の平坦化はより重
要なものになってきている。各薄膜形成後に行う表面平
坦化の精度が悪く凹凸が増えると表面段差が大きくなっ
てしまい、配線間の絶縁不良やショート等が発生する虞
がある。また、リソグラフィ工程においては、半導体基
板の表面に凹凸が多いとピンぼけが生じることがあり、
微細なパターンが形成できなくなることもある。
て半導体基板に形成する多層配線の層数は増加する傾向
にあり、各薄膜形成後に行う基板表面の平坦化はより重
要なものになってきている。各薄膜形成後に行う表面平
坦化の精度が悪く凹凸が増えると表面段差が大きくなっ
てしまい、配線間の絶縁不良やショート等が発生する虞
がある。また、リソグラフィ工程においては、半導体基
板の表面に凹凸が多いとピンぼけが生じることがあり、
微細なパターンが形成できなくなることもある。
【０００３】従来、半導体基板の表面を精度良く平坦化
する技術としてＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g：化学的機械的研磨）法が知られており、この方法を
実施する装置としてＣＭＰ装置と呼ばれる装置が用いら
れている。このＣＭＰ装置は、一般には、シリカ粒子を
含んだ研磨液（スラリーと呼ばれる）を半導体基板の被
研磨面に供給しながら、研磨ヘッドに取り付けた研磨パ
ッドを接触させて研磨する構成となっている。
する技術としてＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g：化学的機械的研磨）法が知られており、この方法を
実施する装置としてＣＭＰ装置と呼ばれる装置が用いら
れている。このＣＭＰ装置は、一般には、シリカ粒子を
含んだ研磨液（スラリーと呼ばれる）を半導体基板の被
研磨面に供給しながら、研磨ヘッドに取り付けた研磨パ
ッドを接触させて研磨する構成となっている。
【０００４】図３はこのような従来のＣＭＰ装置の例を
模式的に示すものである。ここに示すＣＭＰ装置は、研
磨対象である半導体基板９１をほぼ水平に保持する定盤
９２と、この定盤９２の上方に備えられて下面に研磨パ
ッド９５が貼り付けられた研磨ヘッド９３を有して構成
される。半導体基板９１を研磨する際には、半導体基板
９１を保持した定盤９２を垂直軸まわりに回転させると
ともに、研磨ヘッド９３を垂直軸まわりに回転させて研
磨パッド９５を基板９１の上方より接触させる。ここ
で、研磨パッド９５の直径は半導体基板９１の直径より
も小径に構成されており、研磨ヘッド９３は半導体基板
９１の接触面と平行な方向（水平方向）へ往復（揺動）
移動することにより基板９１の表面を満遍なく研磨す
る。なお、この研磨中には、スラリー槽内９６のスラリ
ーをポンプ９７により吸い上げてスラリー供給管９８よ
り研磨ヘッド９３の内部に設けられたスラリー供給管９
４を介して研磨パッド９５の外部、すなわち半導体基板
９１の被研磨面上に供給される。
模式的に示すものである。ここに示すＣＭＰ装置は、研
磨対象である半導体基板９１をほぼ水平に保持する定盤
９２と、この定盤９２の上方に備えられて下面に研磨パ
ッド９５が貼り付けられた研磨ヘッド９３を有して構成
される。半導体基板９１を研磨する際には、半導体基板
９１を保持した定盤９２を垂直軸まわりに回転させると
ともに、研磨ヘッド９３を垂直軸まわりに回転させて研
磨パッド９５を基板９１の上方より接触させる。ここ
で、研磨パッド９５の直径は半導体基板９１の直径より
も小径に構成されており、研磨ヘッド９３は半導体基板
９１の接触面と平行な方向（水平方向）へ往復（揺動）
移動することにより基板９１の表面を満遍なく研磨す
る。なお、この研磨中には、スラリー槽内９６のスラリ
ーをポンプ９７により吸い上げてスラリー供給管９８よ
り研磨ヘッド９３の内部に設けられたスラリー供給管９
４を介して研磨パッド９５の外部、すなわち半導体基板
９１の被研磨面上に供給される。
【０００５】更に、このような半導体基板９１の研磨に
おいては、上記スラリーに目的に応じた所要の添加液
（薬液）を添加する場合がある。この添加液は基板表面
の平坦化を促進させるもの、或いは研磨された半導体基
板９１の表面を洗浄するもの等が知られており、スラリ
ーに混ぜ合わせた状態で半導体基板９１の被研磨面上に
供給される。添加液をスラリーに混ぜて用いる場合に
は、予めスラリー槽９６内においてスラリーと添加液と
を混ぜた混合液を作っておき、これを上記スラリーのみ
を供給する場合と同様にして半導体基板９１の被研磨面
上に供給する。
おいては、上記スラリーに目的に応じた所要の添加液
（薬液）を添加する場合がある。この添加液は基板表面
の平坦化を促進させるもの、或いは研磨された半導体基
板９１の表面を洗浄するもの等が知られており、スラリ
ーに混ぜ合わせた状態で半導体基板９１の被研磨面上に
供給される。添加液をスラリーに混ぜて用いる場合に
は、予めスラリー槽９６内においてスラリーと添加液と
を混ぜた混合液を作っておき、これを上記スラリーのみ
を供給する場合と同様にして半導体基板９１の被研磨面
上に供給する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にスラリーに添加液を混ぜて用いる場合、添加液を予め
スラリーと混ぜ合わせておくと、添加液の効果が十分に
発揮させないことが知られている。このためスラリーと
添加液とは被研磨物の被研磨面上に供給される直前に混
合されることが好ましい。しかしながら、上述の従来の
研磨装置を用いる際にはスラリーと添加液とを予め混ぜ
合わせておくほかはなく、このため添加液による効果を
十分に得ることができない場合があった。
にスラリーに添加液を混ぜて用いる場合、添加液を予め
スラリーと混ぜ合わせておくと、添加液の効果が十分に
発揮させないことが知られている。このためスラリーと
添加液とは被研磨物の被研磨面上に供給される直前に混
合されることが好ましい。しかしながら、上述の従来の
研磨装置を用いる際にはスラリーと添加液とを予め混ぜ
合わせておくほかはなく、このため添加液による効果を
十分に得ることができない場合があった。
【０００７】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、スラリーと添加液とを被研磨物の被研磨面
上に供給する直前に混合することができ、添加液による
効果を十分に発揮させて基板の研磨精度を向上させるこ
とが可能な研磨装置及びこの研磨装置を半導体ウエハの
表面の研磨加工に用いた半導体デバイスの製造方法を提
供することを目的としている。
ものであり、スラリーと添加液とを被研磨物の被研磨面
上に供給する直前に混合することができ、添加液による
効果を十分に発揮させて基板の研磨精度を向上させるこ
とが可能な研磨装置及びこの研磨装置を半導体ウエハの
表面の研磨加工に用いた半導体デバイスの製造方法を提
供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係る研磨装置は、被研磨物を保持する
定盤と、この定盤に保持された被研磨物の被研磨面と対
向する面に研磨パッドが取り付けられた研磨ヘッドとを
有し、研磨パッドを被研磨物の被研磨面に接触させてこ
の被研磨面の研磨を行う研磨装置において、この研磨ヘ
ッドにスラリーを供給するスラリー供給機構と、スラリ
ーに添加される添加液を研磨ヘッドに供給する添加液供
給機構と、研磨ヘッドの内部に設けられ、スラリー供給
機構から供給されたスラリーと添加液供機構から供給さ
れた添加液とを混合して研磨パッドの回転中心位置近傍
に位置した開口より研磨パッドの外部に供給する混合液
供給部とを備える。
るため、本発明に係る研磨装置は、被研磨物を保持する
定盤と、この定盤に保持された被研磨物の被研磨面と対
向する面に研磨パッドが取り付けられた研磨ヘッドとを
有し、研磨パッドを被研磨物の被研磨面に接触させてこ
の被研磨面の研磨を行う研磨装置において、この研磨ヘ
ッドにスラリーを供給するスラリー供給機構と、スラリ
ーに添加される添加液を研磨ヘッドに供給する添加液供
給機構と、研磨ヘッドの内部に設けられ、スラリー供給
機構から供給されたスラリーと添加液供機構から供給さ
れた添加液とを混合して研磨パッドの回転中心位置近傍
に位置した開口より研磨パッドの外部に供給する混合液
供給部とを備える。
【０００９】また、本発明に係る研磨装置においては、
研磨ヘッド又は研磨ヘッドを回転自在に保持する研磨ヘ
ッド保持体のいずれか一方に固定された撹拌部材が混合
液供給部内に位置していることが好ましい。また、この
場合、撹拌部材は突起状若しくは螺旋溝状の形状を有す
ることが好ましい。また、混合液供給部の少なくとも一
部の内壁に突起状若しくは螺旋溝状の撹拌部材が設けら
れていることが好ましい。更に、定盤は被研磨物を被研
磨面が上方を向くように保持し、研磨パッドは被研磨物
に上方より接触するようになっていることが好ましい。
研磨ヘッド又は研磨ヘッドを回転自在に保持する研磨ヘ
ッド保持体のいずれか一方に固定された撹拌部材が混合
液供給部内に位置していることが好ましい。また、この
場合、撹拌部材は突起状若しくは螺旋溝状の形状を有す
ることが好ましい。また、混合液供給部の少なくとも一
部の内壁に突起状若しくは螺旋溝状の撹拌部材が設けら
れていることが好ましい。更に、定盤は被研磨物を被研
磨面が上方を向くように保持し、研磨パッドは被研磨物
に上方より接触するようになっていることが好ましい。
【００１０】また、以上のようにして構成される研磨装
置を半導体ウエハ（被研磨物）の表面の研磨加工に用い
た半導体デバイス製造方法を構成する。このような製造
方法によれば、高精度の半導体デバイスを高スループッ
トかつ高い歩留まりで製造することができるため、低コ
ストで良質の半導体デバイスを製造することができる。
置を半導体ウエハ（被研磨物）の表面の研磨加工に用い
た半導体デバイス製造方法を構成する。このような製造
方法によれば、高精度の半導体デバイスを高スループッ
トかつ高い歩留まりで製造することができるため、低コ
ストで良質の半導体デバイスを製造することができる。
【００１１】
【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１０の構成を
模式的に示す図であり、図２はこのＣＭＰ装置１０を部
分的に拡大して示す断面図である。このＣＭＰ装置１０
は被研磨物である半導体基板１をほぼ水平姿勢に保持す
る定盤２０と、この定盤２０に保持された半導体基板１
の被研磨面（ここでは上面）と対向する面に研磨パッド
３６が取り付けられた研磨ヘッド３０と、この研磨ヘッ
ド３０を垂直軸まわりで回転自在に保持する研磨ヘッド
保持体４０とを図示しないフレーム上に設置してなる装
置本体、及び後に詳述するスラリー供給機構５０と添加
液供給機構６０とを有して構成されている。
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１０の構成を
模式的に示す図であり、図２はこのＣＭＰ装置１０を部
分的に拡大して示す断面図である。このＣＭＰ装置１０
は被研磨物である半導体基板１をほぼ水平姿勢に保持す
る定盤２０と、この定盤２０に保持された半導体基板１
の被研磨面（ここでは上面）と対向する面に研磨パッド
３６が取り付けられた研磨ヘッド３０と、この研磨ヘッ
ド３０を垂直軸まわりで回転自在に保持する研磨ヘッド
保持体４０とを図示しないフレーム上に設置してなる装
置本体、及び後に詳述するスラリー供給機構５０と添加
液供給機構６０とを有して構成されている。
【００１２】定盤２０はほぼ垂直に延びた回転支柱２１
の上端に取り付けられており、回転支柱が軸まわりに回
転したときにはこの軸と垂直な面内（ほぼ水平面内）で
回転するようになっている。定盤２０の上面側には図示
しない吸着チャックが設けられており、研磨対象となる
半導体基板１の下面側を吸着して保持できるようになっ
ている。
の上端に取り付けられており、回転支柱が軸まわりに回
転したときにはこの軸と垂直な面内（ほぼ水平面内）で
回転するようになっている。定盤２０の上面側には図示
しない吸着チャックが設けられており、研磨対象となる
半導体基板１の下面側を吸着して保持できるようになっ
ている。
【００１３】研磨ヘッド３０は胴部３１ａ及びその下部
に形成された円盤部３１ｂとからなる回転体３１と、こ
の回転体３１の円盤部３１ｂの下面（定盤２０に保持さ
れた半導体基板１の被研磨面と対向する面）に取り付け
られた研磨パッド３６とから構成される。回転体３１の
胴部３１ａには円盤部３１ｂ（研磨パッド３６）が設け
られるのとは反対の側、すなわち上側に開口した中空部
（以下、この中空部を混合槽３２と称する）が形成され
ている。円盤部３１ｂの下面は精度良く平坦化されてお
り、研磨パッド３６を真っ平らの状態で取り付けること
ができるようになっている。研磨パッド３６は不織布や
ウレタン等を原材料として構成されており、回転体３１
の円盤部３１ｂとほぼ同じ直径を有する薄い円盤状に成
形されている。研磨パッド３６は消耗品であるため、接
着剤や両面テープ等により円盤部３１ｂの下面に着脱自
在に取り付けられる。
に形成された円盤部３１ｂとからなる回転体３１と、こ
の回転体３１の円盤部３１ｂの下面（定盤２０に保持さ
れた半導体基板１の被研磨面と対向する面）に取り付け
られた研磨パッド３６とから構成される。回転体３１の
胴部３１ａには円盤部３１ｂ（研磨パッド３６）が設け
られるのとは反対の側、すなわち上側に開口した中空部
（以下、この中空部を混合槽３２と称する）が形成され
ている。円盤部３１ｂの下面は精度良く平坦化されてお
り、研磨パッド３６を真っ平らの状態で取り付けること
ができるようになっている。研磨パッド３６は不織布や
ウレタン等を原材料として構成されており、回転体３１
の円盤部３１ｂとほぼ同じ直径を有する薄い円盤状に成
形されている。研磨パッド３６は消耗品であるため、接
着剤や両面テープ等により円盤部３１ｂの下面に着脱自
在に取り付けられる。
【００１４】研磨ヘッド保持体４０は、図示しない複数
のモータにより移動制御可能な複数のステージを介して
フレーム（前述。図示せず）に対して三次元的に移動で
きるようになっており、図２に示すように、垂直下方に
延びた延設部４１と、この延設部４１の外周に設けられ
たベアリング４３とを有して構成される。延設部４１は
研磨ヘッド３０の回転体３１に形成された上記混合槽３
２内に上方より入り込んでおり、上記ベアリング４３を
介して研磨ヘッド３０全体を垂直軸まわり回転自在に支
持している。
のモータにより移動制御可能な複数のステージを介して
フレーム（前述。図示せず）に対して三次元的に移動で
きるようになっており、図２に示すように、垂直下方に
延びた延設部４１と、この延設部４１の外周に設けられ
たベアリング４３とを有して構成される。延設部４１は
研磨ヘッド３０の回転体３１に形成された上記混合槽３
２内に上方より入り込んでおり、上記ベアリング４３を
介して研磨ヘッド３０全体を垂直軸まわり回転自在に支
持している。
【００１５】研磨ヘッド３０の回転体３１の胴部３１ｂ
外周面には従動ギヤ３７が設けられており、モータ３８
により駆動される駆動ギヤ３９と常時噛合している。こ
のためモータ３８を回転作動させることにより、その回
転動力を駆動ギヤ３９から従動ギヤ３７へ伝達させて、
研磨ヘッド３０全体を垂直軸回りに回転させることがで
きる。
外周面には従動ギヤ３７が設けられており、モータ３８
により駆動される駆動ギヤ３９と常時噛合している。こ
のためモータ３８を回転作動させることにより、その回
転動力を駆動ギヤ３９から従動ギヤ３７へ伝達させて、
研磨ヘッド３０全体を垂直軸回りに回転させることがで
きる。
【００１６】研磨ヘッド保持体４０の延設部４１の内部
には、図２に示すように、垂直方向に平行に延び、延設
部４１の側面に流出口が形成された第１の液流路４４及
び第２の液流路４５が設けられている。延設部４１の下
端外周部には外方に突出した突起状の保持体側撹拌部４
２が形成されており、混合槽３２の内壁には混合槽３２
の内方に突出した突起状の混合槽側撹拌部３３が形成さ
れている。また、研磨ヘッド３０の回転体３１の内部に
は、混合槽３２より下方へ延び、研磨パッド３６の回転
中心位置近傍及びその周辺部の複数位置に開口した混合
液供給管３４が形成されている。
には、図２に示すように、垂直方向に平行に延び、延設
部４１の側面に流出口が形成された第１の液流路４４及
び第２の液流路４５が設けられている。延設部４１の下
端外周部には外方に突出した突起状の保持体側撹拌部４
２が形成されており、混合槽３２の内壁には混合槽３２
の内方に突出した突起状の混合槽側撹拌部３３が形成さ
れている。また、研磨ヘッド３０の回転体３１の内部に
は、混合槽３２より下方へ延び、研磨パッド３６の回転
中心位置近傍及びその周辺部の複数位置に開口した混合
液供給管３４が形成されている。
【００１７】スラリー供給機構５０は、セリア粒子を含
んだ研磨液であるスラリーを蓄えたスラリー貯蔵槽５１
と、一端がこのスラリー貯蔵槽５１内に位置して他端が
研磨ヘッド保持体４０の内部に形成された第１の液流路
４４の上部開口にねじ込み接続されたスラリー供給管５
２と、このスラリー供給管５２の管路の途中に設けられ
てスラリー貯蔵槽５１内のスラリーを第１の液流路４４
内に圧送する第１のポンプ５３とからなる。また、添加
液供給機構６０は、スラリーに混ぜ合わされて使用され
る添加液（薬液）を蓄えた添加液貯蔵槽６１と、一端が
添加液貯蔵槽６１内に位置して他端が研磨ヘッド保持体
４０の内部に形成された第２の液流路４５の上部開口に
ねじ込み接続された添加液供給管６２と、この添加液供
給管６２の管路の途中に設けられて添加液貯蔵槽６１内
の添加液を第２の液流路４５内に圧送する第２のポンプ
６３とからなる。ここで、スラリー供給管５２及び添加
液供給管６２はいずれも内径の小さいフレキシブルなホ
ース（例えばゴムホース）からなっており、研磨ヘッド
保持体４０を三次元的に移動させた場合にはこれに追随
して自在に屈曲させることができるようになっている。
んだ研磨液であるスラリーを蓄えたスラリー貯蔵槽５１
と、一端がこのスラリー貯蔵槽５１内に位置して他端が
研磨ヘッド保持体４０の内部に形成された第１の液流路
４４の上部開口にねじ込み接続されたスラリー供給管５
２と、このスラリー供給管５２の管路の途中に設けられ
てスラリー貯蔵槽５１内のスラリーを第１の液流路４４
内に圧送する第１のポンプ５３とからなる。また、添加
液供給機構６０は、スラリーに混ぜ合わされて使用され
る添加液（薬液）を蓄えた添加液貯蔵槽６１と、一端が
添加液貯蔵槽６１内に位置して他端が研磨ヘッド保持体
４０の内部に形成された第２の液流路４５の上部開口に
ねじ込み接続された添加液供給管６２と、この添加液供
給管６２の管路の途中に設けられて添加液貯蔵槽６１内
の添加液を第２の液流路４５内に圧送する第２のポンプ
６３とからなる。ここで、スラリー供給管５２及び添加
液供給管６２はいずれも内径の小さいフレキシブルなホ
ース（例えばゴムホース）からなっており、研磨ヘッド
保持体４０を三次元的に移動させた場合にはこれに追随
して自在に屈曲させることができるようになっている。
【００１８】このような構成のＣＭＰ装置１０を用いて
半導体基板の平坦化研磨を行うには、先ず、研磨対象と
なる半導体基板１（例えばシリコンウエハ）を定盤２０
の上面に吸着させる。これにより半導体基板１は被研磨
面が上方に向くように定盤２０に保持された状態とな
る。なお、半導体基板１はその中心が定盤２０の回転中
心と一致するように設置されることが好ましい。半導体
基板１が定盤２０に保持されたら定盤２０を半導体基板
１とともに水平面内で回転させる。続いてモータ３８を
作動させて研磨ヘッド３０を垂直軸まわりに回転させ
（これにより研磨パッド３６も水平面内で回転する）る
とともに研磨ヘッド保持体４０を降下させ、研磨パッド
３６を半導体基板１の被研磨面に上方から接触させる。
研磨パッド３６が半導体基板１の被研磨面と接触して半
導体基板１の研磨が始まったら、研磨ヘッド保持体４０
を半導体基板１と研磨パッド３６との接触面と平行な方
向（ここで水平方向）に移動させて被研磨面の全体を研
磨していく。
半導体基板の平坦化研磨を行うには、先ず、研磨対象と
なる半導体基板１（例えばシリコンウエハ）を定盤２０
の上面に吸着させる。これにより半導体基板１は被研磨
面が上方に向くように定盤２０に保持された状態とな
る。なお、半導体基板１はその中心が定盤２０の回転中
心と一致するように設置されることが好ましい。半導体
基板１が定盤２０に保持されたら定盤２０を半導体基板
１とともに水平面内で回転させる。続いてモータ３８を
作動させて研磨ヘッド３０を垂直軸まわりに回転させ
（これにより研磨パッド３６も水平面内で回転する）る
とともに研磨ヘッド保持体４０を降下させ、研磨パッド
３６を半導体基板１の被研磨面に上方から接触させる。
研磨パッド３６が半導体基板１の被研磨面と接触して半
導体基板１の研磨が始まったら、研磨ヘッド保持体４０
を半導体基板１と研磨パッド３６との接触面と平行な方
向（ここで水平方向）に移動させて被研磨面の全体を研
磨していく。
【００１９】半導体基板１の研磨が開始される直前よ
り、スラリーと添加液との混合液が半導体基板１の被研
磨面上に供給される。この混合液の供給は、第１のポン
プを５３作動させてスラリー槽５１内のスラリーをスラ
リー供給管５２及び研磨ヘッド保持体４０内の第１の液
流路４４より混合槽３２内に供給するとともに、第２の
ポンプ６３を作動させて添加液槽６１内の添加液を添加
液供給管６２及び研磨ヘッド保持体４０内の第２の液流
路４５より混合槽３２内に供給することにより行う。こ
のようにスラリー供給機構５０により供給されたスラリ
ーと添加液供給機構６０により供給された添加液とは混
合槽３２内で混合された状態で、研磨ヘッド４０の回転
体４１内に設けられた混合液供給管３４より研磨パッド
３６の回転中心位置近傍、及びその周辺部の複数箇所に
位置した開口より研磨パッド３６の外部（すなわち研磨
パッド３６の下面）に供給される。なお、スラリー槽３
２内のスラリーは固体成分が液体成分と分離して槽内で
沈殿しないように、常時撹拌されている必要がある。
り、スラリーと添加液との混合液が半導体基板１の被研
磨面上に供給される。この混合液の供給は、第１のポン
プを５３作動させてスラリー槽５１内のスラリーをスラ
リー供給管５２及び研磨ヘッド保持体４０内の第１の液
流路４４より混合槽３２内に供給するとともに、第２の
ポンプ６３を作動させて添加液槽６１内の添加液を添加
液供給管６２及び研磨ヘッド保持体４０内の第２の液流
路４５より混合槽３２内に供給することにより行う。こ
のようにスラリー供給機構５０により供給されたスラリ
ーと添加液供給機構６０により供給された添加液とは混
合槽３２内で混合された状態で、研磨ヘッド４０の回転
体４１内に設けられた混合液供給管３４より研磨パッド
３６の回転中心位置近傍、及びその周辺部の複数箇所に
位置した開口より研磨パッド３６の外部（すなわち研磨
パッド３６の下面）に供給される。なお、スラリー槽３
２内のスラリーは固体成分が液体成分と分離して槽内で
沈殿しないように、常時撹拌されている必要がある。
【００２０】このように、定盤２０に保持された半導体
基板１の被研磨面は、スラリーと添加液との混合液の供
給を受けつつ、半導体基板１自身の回転運動と研磨ヘッ
ド３０の（すなわち研磨パッド３６の）回転及び揺動運
動とにより全体が満遍なく研磨され、半導体基板１の被
研磨面は高精度に平坦化される。なお、上記研磨を続け
ていると研磨パッド３６は次第にへたってきて研磨特性
が変化（劣化）するため、一定時間おきにコンディショ
ナー（図示せず）を用いてこのへたりを回復する（目立
てを行う）必要がある。
基板１の被研磨面は、スラリーと添加液との混合液の供
給を受けつつ、半導体基板１自身の回転運動と研磨ヘッ
ド３０の（すなわち研磨パッド３６の）回転及び揺動運
動とにより全体が満遍なく研磨され、半導体基板１の被
研磨面は高精度に平坦化される。なお、上記研磨を続け
ていると研磨パッド３６は次第にへたってきて研磨特性
が変化（劣化）するため、一定時間おきにコンディショ
ナー（図示せず）を用いてこのへたりを回復する（目立
てを行う）必要がある。
【００２１】このように本ＣＭＰ装置１０によれば、ス
ラリー供給機構５０により供給されるスラリーと添加液
供給機構６０により供給される添加液はともに研磨ヘッ
ド３０の内部に設けられた中空の混合槽３２内に供給さ
れ、この混合槽３２内において混合されたスラリーと添
加液の混合液が混合槽３２より研磨ヘッド４０内を延び
て研磨パッド３６の回転中心位置近傍に開口した混合液
供給管３４より研磨パッド３６の外部（下面）に供給さ
れるようになっているので、スラリーと添加液とは半導
体基板１の被研磨面に供給される直前において混合する
ことになる。このため従来のＣＭＰ装置に比して添加液
の効果が十分に発揮され、基板の研磨精度を向上させる
ことができる。また、混合槽３２内において混合された
スラリーと添加液との混合液は、研磨パッド３６より飛
び出した後は研磨ヘッド３０の回転による遠心力により
放射状に飛散するが、本ＣＭＰ装置１０では、研磨ヘッ
ド３０内の混合液の通路である混合液供給路３４は研磨
パッド３６の中心位置近傍に開口しているので、上記混
合液を半導体基板１の被研磨面の全域に余すところなく
行き渡せることが可能である。
ラリー供給機構５０により供給されるスラリーと添加液
供給機構６０により供給される添加液はともに研磨ヘッ
ド３０の内部に設けられた中空の混合槽３２内に供給さ
れ、この混合槽３２内において混合されたスラリーと添
加液の混合液が混合槽３２より研磨ヘッド４０内を延び
て研磨パッド３６の回転中心位置近傍に開口した混合液
供給管３４より研磨パッド３６の外部（下面）に供給さ
れるようになっているので、スラリーと添加液とは半導
体基板１の被研磨面に供給される直前において混合する
ことになる。このため従来のＣＭＰ装置に比して添加液
の効果が十分に発揮され、基板の研磨精度を向上させる
ことができる。また、混合槽３２内において混合された
スラリーと添加液との混合液は、研磨パッド３６より飛
び出した後は研磨ヘッド３０の回転による遠心力により
放射状に飛散するが、本ＣＭＰ装置１０では、研磨ヘッ
ド３０内の混合液の通路である混合液供給路３４は研磨
パッド３６の中心位置近傍に開口しているので、上記混
合液を半導体基板１の被研磨面の全域に余すところなく
行き渡せることが可能である。
【００２２】また、本ＣＭＰ装置１０では、研磨ヘッド
保持体４０の延設部４１が研磨ヘッド３０の混合槽３２
内に位置しており、研磨ヘッド３０はこの延設部４１の
回りを回転するようになっているため、研磨ヘッド３０
が回転しているときには、相対的に延設部４１が混合槽
３２の中で軸回りに回転することとなり、混合槽３２内
のスラリーと添加液は、延設部４１により効果的に撹拌
される。しかも、本ＣＭＰ装置１０では、延設部４１の
外周部には上述のように突起状の保持体側撹拌部４２が
形成されているため、スラリーと添加液の混合液は効率
よく均一に混合される。更に、混合槽３２の内壁にも突
起状の混合槽側撹拌部３３が形成されているため、混合
液の混合はより効果的になされる。なお、保持体側撹拌
部４２及び混合槽側撹拌部３３は上述のような突起状の
ものに限られず、螺旋溝状のものであっても構わない。
保持体４０の延設部４１が研磨ヘッド３０の混合槽３２
内に位置しており、研磨ヘッド３０はこの延設部４１の
回りを回転するようになっているため、研磨ヘッド３０
が回転しているときには、相対的に延設部４１が混合槽
３２の中で軸回りに回転することとなり、混合槽３２内
のスラリーと添加液は、延設部４１により効果的に撹拌
される。しかも、本ＣＭＰ装置１０では、延設部４１の
外周部には上述のように突起状の保持体側撹拌部４２が
形成されているため、スラリーと添加液の混合液は効率
よく均一に混合される。更に、混合槽３２の内壁にも突
起状の混合槽側撹拌部３３が形成されているため、混合
液の混合はより効果的になされる。なお、保持体側撹拌
部４２及び混合槽側撹拌部３３は上述のような突起状の
ものに限られず、螺旋溝状のものであっても構わない。
【００２３】ここで、上記延設部４１の混合槽３２内で
の回転は研磨ヘッド３０の回転により相対的に得られる
ものであり、他の動力を用いていないため撹拌機構の構
成が簡単になるという利点がある。混合槽３２内におい
てスラリーと添加液とを混合させる独立した撹拌機構を
設ける構成を採ることも可能であるが、この場合には撹
拌部材を回転させる動力源が別途必要となるため、本Ｃ
ＭＰ装置１０よりも構成が複雑になってしまう。
の回転は研磨ヘッド３０の回転により相対的に得られる
ものであり、他の動力を用いていないため撹拌機構の構
成が簡単になるという利点がある。混合槽３２内におい
てスラリーと添加液とを混合させる独立した撹拌機構を
設ける構成を採ることも可能であるが、この場合には撹
拌部材を回転させる動力源が別途必要となるため、本Ｃ
ＭＰ装置１０よりも構成が複雑になってしまう。
【００２４】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
れるものではない。例えば上述の実施形態においては、
定盤は半導体基板を被研磨面が上方を向くように保持
し、研磨パッドは半導体基板の被研磨面（上面）に上方
より接触するようになっていたが、これとは反対に、定
盤が半導体基板を被研磨面が下方を向くように保持し、
研磨パッドは半導体基板の被研磨面（下面）に下方より
接触するようになっていてもよい。しかし、このような
構成では、スラリー及び添加液を研磨ヘッド保持体４０
内の両液流路４４，４５及び研磨ヘッド３０内の混合液
供給路３４を経て研磨パッド３６の外部に供給するには
重力に逆らう分の強力な圧送力が必要となる。
て説明してきたが、本発明の範囲は上述のものに限定さ
れるものではない。例えば上述の実施形態においては、
定盤は半導体基板を被研磨面が上方を向くように保持
し、研磨パッドは半導体基板の被研磨面（上面）に上方
より接触するようになっていたが、これとは反対に、定
盤が半導体基板を被研磨面が下方を向くように保持し、
研磨パッドは半導体基板の被研磨面（下面）に下方より
接触するようになっていてもよい。しかし、このような
構成では、スラリー及び添加液を研磨ヘッド保持体４０
内の両液流路４４，４５及び研磨ヘッド３０内の混合液
供給路３４を経て研磨パッド３６の外部に供給するには
重力に逆らう分の強力な圧送力が必要となる。
【００２５】また、上記両実施形態においては、研磨ヘ
ッドを垂直軸まわりに回転させるほか、半導体基板を保
持する定盤も回転させる構成であったが、半導体基板の
被研磨面を研磨するには、半導体基板と研磨ヘッド（研
磨パッド）とが相対的に移動していればよいため、定盤
は必ずしも回転していなくてもよい。また、使用するス
ラリーはセリア以外にもアルミナやシリカ等が使用でき
る。
ッドを垂直軸まわりに回転させるほか、半導体基板を保
持する定盤も回転させる構成であったが、半導体基板の
被研磨面を研磨するには、半導体基板と研磨ヘッド（研
磨パッド）とが相対的に移動していればよいため、定盤
は必ずしも回転していなくてもよい。また、使用するス
ラリーはセリア以外にもアルミナやシリカ等が使用でき
る。
【００２６】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４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、先ずステップ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。ここ
で、ステップＳ２０１は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。
方法の実施形態について説明する。図４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、先ずステップ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。ここ
で、ステップＳ２０１は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。
【００２７】ＣＶＤ工程（Ｓ２０２）若しくは電極形成
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。
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。
【００２８】ＣＭＰ工程（Ｓ２０５）若しくは酸化工程
（Ｓ２０１）の後でステップＳ２０６に進む。ステップ
Ｓ２０６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。更に、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。
（Ｓ２０１）の後でステップＳ２０６に進む。ステップ
Ｓ２０６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。更に、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。
【００２９】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。
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。
【００３０】本発明によ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工程のスループットが向上する。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るという効果
がある。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工程に本発明によ
る研磨装置を用いてもよい。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で
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。
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工程のスループットが向上する。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るという効果
がある。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工程に本発明によ
る研磨装置を用いてもよい。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で
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。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る研磨
装置によれば、スラリーと添加液とは被研磨物の被研磨
面に供給される直前において混合することになる。この
ため従来の研磨装置に比して添加液の効果が十分に発揮
され、被研磨物の研磨精度を向上させることができる。
また、混合されたスラリーと添加液との混合液は、研磨
パッドより飛び出した後は研磨ヘッドの回転による遠心
力により放射状に飛散するが、本発明に係る研磨装置で
は、研磨ヘッド内の混合液の通路である混合液供給路は
研磨パッドの中心位置近傍に開口しているので、上記混
合液を被研磨物の被研磨面の全域に余すところなく行き
渡せることが可能である。
装置によれば、スラリーと添加液とは被研磨物の被研磨
面に供給される直前において混合することになる。この
ため従来の研磨装置に比して添加液の効果が十分に発揮
され、被研磨物の研磨精度を向上させることができる。
また、混合されたスラリーと添加液との混合液は、研磨
パッドより飛び出した後は研磨ヘッドの回転による遠心
力により放射状に飛散するが、本発明に係る研磨装置で
は、研磨ヘッド内の混合液の通路である混合液供給路は
研磨パッドの中心位置近傍に開口しているので、上記混
合液を被研磨物の被研磨面の全域に余すところなく行き
渡せることが可能である。
【００３２】また、以上のようにして構成される研磨装
置を半導体ウエハの表面を研磨加工する工程に用いて半
導体デバイス製造方法を構成することにより、高精度の
半導体デバイスを高スループットかつ高い歩留まりで製
造することができるため、低コストで良質の半導体デバ
イスを製造することができる。また、これにより良質の
半導体デバイスを低コストで提供することができる。
置を半導体ウエハの表面を研磨加工する工程に用いて半
導体デバイス製造方法を構成することにより、高精度の
半導体デバイスを高スループットかつ高い歩留まりで製
造することができるため、低コストで良質の半導体デバ
イスを製造することができる。また、これにより良質の
半導体デバイスを低コストで提供することができる。
【図１】本発明に係る研磨装置の一実施形態であるＣＭ
Ｐ装置の構成を模式的に示す図である。
Ｐ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示すＣＭＰ装置の部分拡大断面図であ
る。
る。
【図３】従来のＣＭＰ装置の一例を模式的に示す図であ
る。
る。
【図４】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。
示すフローチャートである。
１ 半導体基板
１０ ＣＭＰ装置
２０ 定盤
２１ 回転支柱
３０ 研磨ヘッド
３１ 回転体
３２ 混合槽
３３ 混合槽側撹拌部
３４ 混合液供給管
３６ 研磨パッド
４０ 研磨ヘッド保持体
４１ 延設部
４２ 保持体側撹拌部
４３ ベアリング
４４ 第１の液流路
４５ 第２の液流路
５０ スラリー供給機構
５１ スラリー槽
５２ スラリー供給管
５３ 第１のポンプ
６０ 添加液供給機構
６１ 添加液槽
６２ 添加液供給管
６３ 第２のポンプ
Claims (6)
- 【請求項１】 被研磨物を保持する定盤と、前記定盤に
保持された前記被研磨物の被研磨面と対向する面に研磨
パッドが取り付けられた研磨ヘッドとを有し、前記研磨
パッドを前記被研磨物の前記被研磨面に接触させて前記
被研磨面の研磨を行う研磨装置において、 前記研磨ヘッドにスラリーを供給するスラリー供給機構
と、 前記スラリーに添加される添加液を前記研磨ヘッドに供
給する添加液供給機構と、 前記研磨ヘッドの内部に設けられ、前記スラリー供給機
構から供給されたスラリーと前記添加液供機構から供給
された添加液とを混合して前記研磨パッドの回転中心位
置近傍に位置した開口より前記研磨パッドの外部に供給
する混合液供給部とを備えたことを特徴とする研磨装
置。 - 【請求項２】 前記研磨ヘッド又は前記研磨ヘッドを回
転自在に保持する研磨ヘッド保持体のいずれか一方に固
定された撹拌部材が前記混合液供給部内に位置している
ことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。 - 【請求項３】 前記撹拌部材は突起状若しくは螺旋溝状
の形状を有することを特徴とする請求項２記載の研磨装
置。 - 【請求項４】 前記混合液供給部の少なくとも一部の内
壁に突起状若しくは螺旋溝状の撹拌部材が設けられてい
ることを特徴とする請求項２又は３記載の研磨装置。 - 【請求項５】 前記定盤は前記被研磨物を前記被研磨面
が上方を向くように保持し、前記研磨パッドは前記被研
磨物に上方より接触するようになっていることを特徴と
する請求項１〜４のいずれかに記載の研磨装置。 - 【請求項６】 前記被研磨物は半導体ウエハであり、 請求項１〜５のいずれかに記載の研磨装置を用いて半導
体ウエハの表面を研磨加工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。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002077745A JP2003266300A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 研磨装置及び半導体デバイスの製造方法 |
| PCT/JP2003/003150 WO2003078103A1 (fr) | 2002-03-20 | 2003-03-17 | Equipement de polissage et procede de fabrication de dispositif semi-conducteur utilisant cet equipement |
| AU2003213394A AU2003213394A1 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-17 | Polishing equipment, and method of manufacturing semiconductor device using the equipment |
| KR10-2004-7014661A KR20040091761A (ko) | 2002-03-20 | 2003-03-17 | 연마 장치 및 이 연마 장치를 이용한 반도체 디바이스의제조 방법 |
| TW092106150A TW200400099A (en) | 2002-03-20 | 2003-03-20 | Polishing device and manufacturing method for semiconductor device |
| US10/941,022 US20050107016A1 (en) | 2002-03-20 | 2004-09-15 | Polishing equipment, and method of manufacturing semiconductor device using the equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002077745A JP2003266300A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 研磨装置及び半導体デバイスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003266300A true JP2003266300A (ja) | 2003-09-24 |
Family
ID=28035535
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|---|---|---|---|
| JP2002077745A Pending JP2003266300A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 研磨装置及び半導体デバイスの製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003266300A (ja) |
| KR (1) | KR20040091761A (ja) |
| AU (1) | AU2003213394A1 (ja) |
| TW (1) | TW200400099A (ja) |
| WO (1) | WO2003078103A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100581757B1 (ko) | 2004-08-19 | 2006-05-22 | 주식회사 신안에스엔피 | 유리 연마장치 및 연마시스템 |
| KR100787091B1 (ko) | 2006-04-21 | 2007-12-21 | 엘지마이크론 주식회사 | 마스크 리페어 장치 및 리페어 방법 |
| WO2016125408A1 (ja) * | 2015-02-05 | 2016-08-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 研磨装置、塗布膜形成装置、塗布膜形成方法、記憶媒体、パターン形成方法及びパターン形成装置 |
| JP2016149525A (ja) * | 2015-02-05 | 2016-08-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 研磨装置、塗布膜形成装置、塗布膜形成方法、記憶媒体、パターン形成方法及びパターン形成装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007087830A1 (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-09 | Freescale Semiconductor, Inc. | Initiating chemical mechanical polishing with slurries having small abrasive particles |
| CN106926138B (zh) * | 2017-03-23 | 2019-02-12 | 大连理工大学 | 一种抛光液性能连续实时调控装置 |
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