JP2003282508A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2003282508A JP2003282508A JP2002087886A JP2002087886A JP2003282508A JP 2003282508 A JP2003282508 A JP 2003282508A JP 2002087886 A JP2002087886 A JP 2002087886A JP 2002087886 A JP2002087886 A JP 2002087886A JP 2003282508 A JP2003282508 A JP 2003282508A
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- Japan
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- polishing
- dressing
- manufacturing
- pad
- dress
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＭＰの研磨速度を最大にし、研磨の均一性
を維持すると同時に、パッドの長寿命化を測るドレス方
法を提供する。 【解決手段】 ドレスの平坦性を２０μｍ以下にしたも
ので、ドレス時間を１５秒以上にして、ドレス密度を１
２０ｍ／ｍ2以上でドレス軌跡をランダムにした上で、
研磨速度が最大になるようにする。さらに、インサイト
ドレス時には１５秒以上６０秒以下のドレス時間で間欠
動作を入れることにより、パッドの寿命を１．５倍以上
延ばしたＣＭＰでのドレス方法。ドレスの領域は、ＣＭ
Ｐ装置でのキャリアの揺動範囲を考慮して、キャリアの
平坦部の端から３．５ｍｍ以上離した領域まで行い、パ
ッド寿命内での均一性の安定化とウェハの飛び出し防止
を図る。
を維持すると同時に、パッドの長寿命化を測るドレス方
法を提供する。 【解決手段】 ドレスの平坦性を２０μｍ以下にしたも
ので、ドレス時間を１５秒以上にして、ドレス密度を１
２０ｍ／ｍ2以上でドレス軌跡をランダムにした上で、
研磨速度が最大になるようにする。さらに、インサイト
ドレス時には１５秒以上６０秒以下のドレス時間で間欠
動作を入れることにより、パッドの寿命を１．５倍以上
延ばしたＣＭＰでのドレス方法。ドレスの領域は、ＣＭ
Ｐ装置でのキャリアの揺動範囲を考慮して、キャリアの
平坦部の端から３．５ｍｍ以上離した領域まで行い、パ
ッド寿命内での均一性の安定化とウェハの飛び出し防止
を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＭＰにおけるパ
ッドのドレス方法に関するものである。
ッドのドレス方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の微細化技術の急速な進展に伴い、
半導体装置の製造過程の中で、配線数が増加している。
配線間の層間膜の凹凸を平坦にする技術や、上下の配線
をつなぐＶｉａホールの埋め込み技術として、ＣＭＰ(C
hemical Mechanical Polishing 化学的機械的研磨方
法)が多用されている。
半導体装置の製造過程の中で、配線数が増加している。
配線間の層間膜の凹凸を平坦にする技術や、上下の配線
をつなぐＶｉａホールの埋め込み技術として、ＣＭＰ(C
hemical Mechanical Polishing 化学的機械的研磨方
法)が多用されている。
【０００３】ＣＭＰでは一般的に発泡ウレタンのパッド
を定盤の上に張ったプラテンの上に、研磨剤を流して、
研磨するウェハを固定したキャリアに５０ｋｇｆ〜２０
０ｋｇｆまでの荷重を印加して、プラテンとキャリアを
回転、揺動させて研磨する。
を定盤の上に張ったプラテンの上に、研磨剤を流して、
研磨するウェハを固定したキャリアに５０ｋｇｆ〜２０
０ｋｇｆまでの荷重を印加して、プラテンとキャリアを
回転、揺動させて研磨する。
【０００４】研磨剤は、フュームドシリカやアルミナな
どの研磨粒子が、ＫＯＨやアンモニア液などの薬液中に
調合されている。これらの調合される薬液は、フューム
ドシリカなどの研磨砥粒を均一に分散させる効果を持っ
た薬液と、研磨する膜を化学反応で変質させ傷なく、研
磨するために添加されたものである。
どの研磨粒子が、ＫＯＨやアンモニア液などの薬液中に
調合されている。これらの調合される薬液は、フューム
ドシリカなどの研磨砥粒を均一に分散させる効果を持っ
た薬液と、研磨する膜を化学反応で変質させ傷なく、研
磨するために添加されたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＣＭＰにおいて、研磨
剤を直径２００ｍｍ程度のウェハ中央部まで均一に速や
かに運び研磨レートを安定させることは重要である。
剤を直径２００ｍｍ程度のウェハ中央部まで均一に速や
かに運び研磨レートを安定させることは重要である。
【０００６】このため、発泡ウレタンのパッドには、新
鮮な研磨剤をウェハ中心部まで速やかに運び、研磨レー
トを低下させないために、ウレタン材の発泡部分だけで
なく、同心円状やＸＹ方向へ溝加工や円柱状のトレンチ
が形成されたりする。
鮮な研磨剤をウェハ中心部まで速やかに運び、研磨レー
トを低下させないために、ウレタン材の発泡部分だけで
なく、同心円状やＸＹ方向へ溝加工や円柱状のトレンチ
が形成されたりする。
【０００７】ウェハを平坦に研磨している時は、荷重と
回転により摩擦が発生し温度が上昇する。このため、発
泡ウレタンの表面が熱により、膨張して発泡部に蓋がさ
れるような状態となり、新鮮な研磨剤がウェハ中心部ま
で供給されることを阻害するような状況となり、研磨レ
ートが低下すると同時に、研磨の均一性が悪化する要因
となる。
回転により摩擦が発生し温度が上昇する。このため、発
泡ウレタンの表面が熱により、膨張して発泡部に蓋がさ
れるような状態となり、新鮮な研磨剤がウェハ中心部ま
で供給されることを阻害するような状況となり、研磨レ
ートが低下すると同時に、研磨の均一性が悪化する要因
となる。
【０００８】この問題を解決するために、研磨中同時や
研磨後に発泡ウレタンの表面をダイヤモンドなどのパッ
ド材料よりも硬い材料で擦り、パッド表面の発泡部分が
常に一定となるようにする必要がある。
研磨後に発泡ウレタンの表面をダイヤモンドなどのパッ
ド材料よりも硬い材料で擦り、パッド表面の発泡部分が
常に一定となるようにする必要がある。
【０００９】しかし、発泡ウレタンのパッドにある発泡
部分だけでは、十分にウェハ中央部まで研磨剤を供給
し、研磨レートを高く、均一性を高く維持することは困
難であるために、同心円状やＸＹ方向の溝が必要不可欠
となっている。
部分だけでは、十分にウェハ中央部まで研磨剤を供給
し、研磨レートを高く、均一性を高く維持することは困
難であるために、同心円状やＸＹ方向の溝が必要不可欠
となっている。
【００１０】そのため、ダイヤモンドなどのドレスによ
りパッド表面を切削する事により、研磨枚数や研磨時間
を重ねることにより、パッド表面に加工された溝は浅く
なり、研磨剤の供給ができなくなり、パッドの寿命が来
ることになる。
りパッド表面を切削する事により、研磨枚数や研磨時間
を重ねることにより、パッド表面に加工された溝は浅く
なり、研磨剤の供給ができなくなり、パッドの寿命が来
ることになる。
【００１１】パッドは、発泡ウレタン材と緩衝材とプラ
テンの間を接着するのに、ＰＳＡ材の両面に接着層のあ
る両面テープを使って接着している。各層の接着時には
異物や気泡の混入が発生し、パッド表面にうねり状の段
差が発生する。特に、プラテンに貼る場合は、貼る場所
が狭く気泡除去可能な治具を使用することが困難である
上に、パッド全体の硬度が高くなって気泡が混入するこ
とが多い。
テンの間を接着するのに、ＰＳＡ材の両面に接着層のあ
る両面テープを使って接着している。各層の接着時には
異物や気泡の混入が発生し、パッド表面にうねり状の段
差が発生する。特に、プラテンに貼る場合は、貼る場所
が狭く気泡除去可能な治具を使用することが困難である
上に、パッド全体の硬度が高くなって気泡が混入するこ
とが多い。
【００１２】このようにして、プラテンに貼られたパッ
ド上にある段差を無くすために、ダイヤモンドなどを用
いたドレスを使用して製品処理前の慣らし運転を行う。
ド上にある段差を無くすために、ダイヤモンドなどを用
いたドレスを使用して製品処理前の慣らし運転を行う。
【００１３】以上のようにしてパッド表面は切削される
ために、パッド寿命が短く、ウェハ処理枚数で２００枚
〜３００枚程度しかなく、メンテナンス周期が著しく短
く、設備の稼動やパッドの消耗など高コストになってい
る。
ために、パッド寿命が短く、ウェハ処理枚数で２００枚
〜３００枚程度しかなく、メンテナンス周期が著しく短
く、設備の稼動やパッドの消耗など高コストになってい
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる半導体装
置の製造方法は、半導体基板上にメタルなどの配線パタ
ーンを形成する工程と、その配線パターンの上に絶縁す
るための酸化膜を形成する工程と、その酸化膜上の凹凸
を平坦にするために研磨工程を有する。
置の製造方法は、半導体基板上にメタルなどの配線パタ
ーンを形成する工程と、その配線パターンの上に絶縁す
るための酸化膜を形成する工程と、その酸化膜上の凹凸
を平坦にするために研磨工程を有する。
【００１５】さらに、上記酸化膜上の凹凸を無くした研
磨工程後に、下層の上記配線パターンと接合させるため
の穴を開ける工程と、前記穴を埋めるためのメタルの成
膜工程と、前記メタル膜を前記穴部分以外から除去する
ための研磨工程を有する。
磨工程後に、下層の上記配線パターンと接合させるため
の穴を開ける工程と、前記穴を埋めるためのメタルの成
膜工程と、前記メタル膜を前記穴部分以外から除去する
ための研磨工程を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】従来、ＣＭＰの研磨レートを安定
化させるために色々な方法を取ってきた。研磨剤をウェ
ハ中心近くまで速やかに移動させるために、２〜３ｍｍ
ピッチで、トレンチ状の穴や針のようなもので０．２ｍ
ｍ程度の幅の溝を同心円状やレコード盤状に形成してい
る。
化させるために色々な方法を取ってきた。研磨剤をウェ
ハ中心近くまで速やかに移動させるために、２〜３ｍｍ
ピッチで、トレンチ状の穴や針のようなもので０．２ｍ
ｍ程度の幅の溝を同心円状やレコード盤状に形成してい
る。
【００１７】しかし、このような工夫だけでは安定せず
に、パッド交換やドレス交換などＣＭＰで使用する部材
交換毎にレートと均一性が変化する。
に、パッド交換やドレス交換などＣＭＰで使用する部材
交換毎にレートと均一性が変化する。
【００１８】図１に示すように、ＣＭＰにおける各部材
のレートに寄与するパラメーター分析を行ってみた。す
るとＣＭＰのパラメーターは、研磨パラメーターとパッ
ド活性パラメーターに分類できる。
のレートに寄与するパラメーター分析を行ってみた。す
るとＣＭＰのパラメーターは、研磨パラメーターとパッ
ド活性パラメーターに分類できる。
【００１９】研磨パラメーターは、キャリアの回転数，
揺動，荷重に関連するパラメーター（荷重，バックフィ
ル圧力など）とプラテンの回転数とスラリー流量が上げ
られる。これらのパラメーターは、研磨レートと均一性
のベースを作るものである。
揺動，荷重に関連するパラメーター（荷重，バックフィ
ル圧力など）とプラテンの回転数とスラリー流量が上げ
られる。これらのパラメーターは、研磨レートと均一性
のベースを作るものである。
【００２０】パッド活性パラメーターは、ドレスの回転
数，荷重，揺動とプラテン回転数が上げられる。これら
のパラメーターの内、ドレスの回転数と荷重は、ウェハ
間のレートの安定性を確保するためのパラメーターであ
り、ドレスの揺動は、パッドの平坦な領域を確保するた
めのパラメーターとなる。
数，荷重，揺動とプラテン回転数が上げられる。これら
のパラメーターの内、ドレスの回転数と荷重は、ウェハ
間のレートの安定性を確保するためのパラメーターであ
り、ドレスの揺動は、パッドの平坦な領域を確保するた
めのパラメーターとなる。
【００２１】図２に示すように、ドレスが不足する場
合、研磨時間が一定以上あるとドレスによるパッドの活
性化不足が生じるためにレートの回復が不十分となり、
研磨バッチ毎のウェハ別に平坦化後の仕上り膜厚に差が
生じ、生産上の仕上り再現性が乏しくなる。
合、研磨時間が一定以上あるとドレスによるパッドの活
性化不足が生じるためにレートの回復が不十分となり、
研磨バッチ毎のウェハ別に平坦化後の仕上り膜厚に差が
生じ、生産上の仕上り再現性が乏しくなる。
【００２２】パッド活性パラメーターを安定させる方法
は２種類ある。一つは、ドレスの平坦度や固定されたダ
イヤモンド粒子の大きさを再現良くする方法である。も
う一つの方法は、ドレスの設定条件として、研磨レート
が最大となる条件を設定することが必要である。
は２種類ある。一つは、ドレスの平坦度や固定されたダ
イヤモンド粒子の大きさを再現良くする方法である。も
う一つの方法は、ドレスの設定条件として、研磨レート
が最大となる条件を設定することが必要である。
【００２３】（発明１の実施例 図３：ドレス時間依存
性データ）ドレスのダイヤモンドを電着する前の台金の
平坦性が異なるドレスを用いて、ドレス時間を短くした
場合に、研磨レートが連続バッチで維持できる条件の見
極めを行った。ドレス回転数：５９ｒｐｍ，プラテン回
転数：８３ｒｐｍで研磨時間が２１０秒の長時間の条件
である。ドレス時間は、８．５秒，１２．７秒，２１．
２秒，２９．７秒，４６．７秒と長時間化し、ドレスの
揺動回数を増加させた。
性データ）ドレスのダイヤモンドを電着する前の台金の
平坦性が異なるドレスを用いて、ドレス時間を短くした
場合に、研磨レートが連続バッチで維持できる条件の見
極めを行った。ドレス回転数：５９ｒｐｍ，プラテン回
転数：８３ｒｐｍで研磨時間が２１０秒の長時間の条件
である。ドレス時間は、８．５秒，１２．７秒，２１．
２秒，２９．７秒，４６．７秒と長時間化し、ドレスの
揺動回数を増加させた。
【００２４】ドレスの台金の平坦性が３０μｍの場合、
ドレス時間を２９．７秒まで長時間化しても、研磨レー
トの安定な条件が得られていない。その上、ダイヤモン
ド粒子の起因する目視で判定できるようなマクロスクラ
ッチが１０％の高い確率で発生した。
ドレス時間を２９．７秒まで長時間化しても、研磨レー
トの安定な条件が得られていない。その上、ダイヤモン
ド粒子の起因する目視で判定できるようなマクロスクラ
ッチが１０％の高い確率で発生した。
【００２５】ドレスの台金の平坦性が２０μｍの場合、
ドレス時間を１２．７秒ではレートの低下が見られる
が、２１．２秒で、研磨レートの安定な条件が得られ
た。さらに、ダイヤモンド粒子の起因する目視で判定で
きるようなマクロスクラッチが今回研磨した中では検出
されなかった。
ドレス時間を１２．７秒ではレートの低下が見られる
が、２１．２秒で、研磨レートの安定な条件が得られ
た。さらに、ダイヤモンド粒子の起因する目視で判定で
きるようなマクロスクラッチが今回研磨した中では検出
されなかった。
【００２６】以上の点から、パッド活性のためにドレス
効果を短時間で効率よく得るためには、ドレスの台金の
平坦性を２０μｍ以下にする必要がある。
効果を短時間で効率よく得るためには、ドレスの台金の
平坦性を２０μｍ以下にする必要がある。
【００２７】ドレスの方法としては、研磨と同時にイン
サイトドレス法と、研磨と研磨の間でドレスを行う間欠
ドレス法があるが、研磨レートの低下量としては、イン
サイトドレス法のほうが間欠ドレス法よりも緩慢である
が、同じことが発生する。
サイトドレス法と、研磨と研磨の間でドレスを行う間欠
ドレス法があるが、研磨レートの低下量としては、イン
サイトドレス法のほうが間欠ドレス法よりも緩慢である
が、同じことが発生する。
【００２８】（発明２の実施例 図３：ドレス時間依存
性データ）ドレス時間の研磨レートへの安定性の実験か
ら次に、ドレス時間を短くした場合に、研磨レートが連
続バッチで維持できる条件の見極めを行った。ドレス回
転数：５９ｒｐｍ，プラテン回転数：８３ｒｐｍで研磨
時間が２１０秒の長時間の条件である。ドレス時間は、
８．５秒，１２．７秒，２１．２秒，２９．７秒，４
６．７秒と長時間化し、ドレスの揺動回数を増加させ
た。この結果、１２．７秒以下では研磨レートが３バッ
チ目以降で低下が見られ、ドレスの荷重では大きな差が
生じていない。
性データ）ドレス時間の研磨レートへの安定性の実験か
ら次に、ドレス時間を短くした場合に、研磨レートが連
続バッチで維持できる条件の見極めを行った。ドレス回
転数：５９ｒｐｍ，プラテン回転数：８３ｒｐｍで研磨
時間が２１０秒の長時間の条件である。ドレス時間は、
８．５秒，１２．７秒，２１．２秒，２９．７秒，４
６．７秒と長時間化し、ドレスの揺動回数を増加させ
た。この結果、１２．７秒以下では研磨レートが３バッ
チ目以降で低下が見られ、ドレスの荷重では大きな差が
生じていない。
【００２９】これにより、荷重条件もパッド寿命との相
関では重要なパラメーターであるが、ドレス時間は１５
秒以上の時間が必要になることが判明した。
関では重要なパラメーターであるが、ドレス時間は１５
秒以上の時間が必要になることが判明した。
【００３０】（発明３の実施例 図４（ａ）：ＣＭＰに
おける研磨速度とドレス効果の関連）インサイトドレス
法は、研磨と同時にドレスを行うために、研磨時間に比
例してパッドの消耗が大きくなる。１２０秒研磨の場
合、常時ドレスを行ったとして、研磨剤のウェハ中心部
まで運ぶために形成されている溝深さが、０．３７５ｍ
ｍのＫ−Ｇｒｏｏｖｅタイプのパッドでは、パッド寿命
は２００枚程度しか確保できない。
おける研磨速度とドレス効果の関連）インサイトドレス
法は、研磨と同時にドレスを行うために、研磨時間に比
例してパッドの消耗が大きくなる。１２０秒研磨の場
合、常時ドレスを行ったとして、研磨剤のウェハ中心部
まで運ぶために形成されている溝深さが、０．３７５ｍ
ｍのＫ−Ｇｒｏｏｖｅタイプのパッドでは、パッド寿命
は２００枚程度しか確保できない。
【００３１】一方、インサイトドレス方法の場合でも、
研磨レートを最大に、且つパッド寿命を最大にする条件
を設定することは、ドレスの固体差を考えた場合、非常
に困難である。
研磨レートを最大に、且つパッド寿命を最大にする条件
を設定することは、ドレスの固体差を考えた場合、非常
に困難である。
【００３２】しかし、上記のデータからも、研磨レート
を最大にすることのできるドレス条件を見つけることは
比較的容易にできる。以上の点から、インサイトドレス
時にドレスを行わない間欠状態を作った方法を検討し
た。
を最大にすることのできるドレス条件を見つけることは
比較的容易にできる。以上の点から、インサイトドレス
時にドレスを行わない間欠状態を作った方法を検討し
た。
【００３３】（発明３の実施例 図４（ｂ）：インサイ
トドレス法でのドレス時間と研磨時間の比率を変更した
場合の研磨レートの低下）研磨時間全体でのドレス時間
の比率を変更した結果、今回用いたドレス条件ではドレ
ス時間の研磨時間に対する比率を２／３にし、ドレスな
しの状態を１／３にしても、１００％同時ドレスの場合
と同一の研磨レートが得られた。このシーケンスは、研
磨＋ドレス→研磨→研磨＋ドレス→研磨→研磨＋ドレス
の繰り返しである。７５％が研磨＋ドレスで２５％が研
磨のみとした場合、パッド寿命は２００枚程度から３５
０枚以上に延長できる。
トドレス法でのドレス時間と研磨時間の比率を変更した
場合の研磨レートの低下）研磨時間全体でのドレス時間
の比率を変更した結果、今回用いたドレス条件ではドレ
ス時間の研磨時間に対する比率を２／３にし、ドレスな
しの状態を１／３にしても、１００％同時ドレスの場合
と同一の研磨レートが得られた。このシーケンスは、研
磨＋ドレス→研磨→研磨＋ドレス→研磨→研磨＋ドレス
の繰り返しである。７５％が研磨＋ドレスで２５％が研
磨のみとした場合、パッド寿命は２００枚程度から３５
０枚以上に延長できる。
【００３４】（発明４の実施例 図３：ドレス時間依存
性データ）ドレス時間の研磨レートへの安定性の実験か
ら次に、ドレス時間を短くした場合に、研磨レートが連
続バッチで維持できる条件の見極めを行った。ドレス回
転数：５９ｒｐｍ，プラテン回転数：８３ｒｐｍで研磨
時間が２１０秒の長時間の条件である。ドレス時間は、
８．５秒，１２．７秒，２１．２秒，２９．７秒，４
６．７秒と長時間化し、ドレスの揺動回数を増加させ
た。この結果、１２．７秒以下では研磨レートが３バッ
チ目以降で低下が見られた。
性データ）ドレス時間の研磨レートへの安定性の実験か
ら次に、ドレス時間を短くした場合に、研磨レートが連
続バッチで維持できる条件の見極めを行った。ドレス回
転数：５９ｒｐｍ，プラテン回転数：８３ｒｐｍで研磨
時間が２１０秒の長時間の条件である。ドレス時間は、
８．５秒，１２．７秒，２１．２秒，２９．７秒，４
６．７秒と長時間化し、ドレスの揺動回数を増加させ
た。この結果、１２．７秒以下では研磨レートが３バッ
チ目以降で低下が見られた。
【００３５】これにより、荷重条件もパッド寿命との相
関では重要なパラメーターであるが、ドレス時間は１５
秒以上の時間が必要になる。
関では重要なパラメーターであるが、ドレス時間は１５
秒以上の時間が必要になる。
【００３６】ＣＭＰの研磨時間は、研磨レートに大きく
依存するが９０秒から２４０秒の幅を持っている。製品
処理における研磨時間と研磨と同時にドレスを行うイン
サイトドレス法を考慮すると、ドレス時間の上限を６０
秒とした間欠動作をもったドレス法は応用範囲が広く有
望であり、ドレス時間を１５秒以上６０秒以下とした間
欠動作を持ったドレス方法とする。
依存するが９０秒から２４０秒の幅を持っている。製品
処理における研磨時間と研磨と同時にドレスを行うイン
サイトドレス法を考慮すると、ドレス時間の上限を６０
秒とした間欠動作をもったドレス法は応用範囲が広く有
望であり、ドレス時間を１５秒以上６０秒以下とした間
欠動作を持ったドレス方法とする。
【００３７】（発明５の実施例 図５：ドレスのパッド
上の軌跡シミュレーション）さらに、ドレス効果は、１
５秒以上のドレスが必要であることから、パッドを切削
する粒子のダイヤモンドがパッド上を描く軌跡の長さに
比例すると考えられる。
上の軌跡シミュレーション）さらに、ドレス効果は、１
５秒以上のドレスが必要であることから、パッドを切削
する粒子のダイヤモンドがパッド上を描く軌跡の長さに
比例すると考えられる。
【００３８】今回のドレスの条件は、ドレス回転数：５
９ｒｐｍ，プラテン回転数：８３ｒｐｍであることか
ら、研磨レートの安定性が得られるドレス時間１５秒以
上では、ダイヤモンド１個が描く軌跡長は４０ｍ以上と
なる。このことより、切削するダイヤモンドの描く軌跡
長は、４０ｍ以上が必要である。さらに、ダイヤモンド
が切削した軌跡長は、パッドが無限大に広い場合も４０
ｍの下限で研磨レートが最大値を維持できない。ダイヤ
モンドが描く軌跡長は、パッドの単位面積に比例して、
研磨レートの安定が維持できる。このため、今回にデー
タと他の設備の安定化条件を比較した場合、１個のダイ
ヤモンドの描く軌跡は４０ｍ以上で１２０ｍ／ｍ2以上
のドレス密度が必要である。
９ｒｐｍ，プラテン回転数：８３ｒｐｍであることか
ら、研磨レートの安定性が得られるドレス時間１５秒以
上では、ダイヤモンド１個が描く軌跡長は４０ｍ以上と
なる。このことより、切削するダイヤモンドの描く軌跡
長は、４０ｍ以上が必要である。さらに、ダイヤモンド
が切削した軌跡長は、パッドが無限大に広い場合も４０
ｍの下限で研磨レートが最大値を維持できない。ダイヤ
モンドが描く軌跡長は、パッドの単位面積に比例して、
研磨レートの安定が維持できる。このため、今回にデー
タと他の設備の安定化条件を比較した場合、１個のダイ
ヤモンドの描く軌跡は４０ｍ以上で１２０ｍ／ｍ2以上
のドレス密度が必要である。
【００３９】（発明６の実施例）次に、ドレスを行う領
域について制約を規定する。ＣＭＰのキャリアは、平坦
性を維持する重要な部品の一つにリテーナーリングがあ
る。リテーナーリングは、キャリアの外周部付近では荷
重によってパッドがしなるために、ウェハに対する研磨
の平坦性を維持し、影響を小さくする重要な部品であ
る。リテーナーリングの幅は、ＣＭＰ装置により多少の
差はあるが２０ｍｍ程度以上の幅が必要であり、一般的
に２０ｍｍ程度となっている。
域について制約を規定する。ＣＭＰのキャリアは、平坦
性を維持する重要な部品の一つにリテーナーリングがあ
る。リテーナーリングは、キャリアの外周部付近では荷
重によってパッドがしなるために、ウェハに対する研磨
の平坦性を維持し、影響を小さくする重要な部品であ
る。リテーナーリングの幅は、ＣＭＰ装置により多少の
差はあるが２０ｍｍ程度以上の幅が必要であり、一般的
に２０ｍｍ程度となっている。
【００４０】リテーナーリングを含むキャリアの大きさ
から、ドレスを行う領域は、ウェハの処理が進むとパッ
ドに段差が発生するために、キャリアの揺動領域よりも
大きくなることが必要である。キャリアの揺動領域より
も広い領域でドレスをすることは、段差部でパッドとウ
ェハの間で隙間が発生した場合、ウェハが飛び出しの原
因となる。
から、ドレスを行う領域は、ウェハの処理が進むとパッ
ドに段差が発生するために、キャリアの揺動領域よりも
大きくなることが必要である。キャリアの揺動領域より
も広い領域でドレスをすることは、段差部でパッドとウ
ェハの間で隙間が発生した場合、ウェハが飛び出しの原
因となる。
【００４１】さらに、研磨に使用後のパッドの切削され
た領域の段差を測定すると、パッドが切削されている領
域は、ドレスの揺動領域よりも約３．５ｍｍ程度狭くな
っている。このことから、ドレスの領域は、キャリアの
リテーナーリングの平坦部よりも３．５ｍｍ程度広くす
る必要がある。研磨レートの均一性をパッド寿命内で確
保するためには、リテーナーリングの平坦面のエッジか
ら３．５ｍｍ以上のマージンが必要である。ただし、リ
テーナーリングのエッジはＣ面取りなどを行っている。
この場合は、面取りエッジからの距離が３．５ｍｍ以上
必要となる。
た領域の段差を測定すると、パッドが切削されている領
域は、ドレスの揺動領域よりも約３．５ｍｍ程度狭くな
っている。このことから、ドレスの領域は、キャリアの
リテーナーリングの平坦部よりも３．５ｍｍ程度広くす
る必要がある。研磨レートの均一性をパッド寿命内で確
保するためには、リテーナーリングの平坦面のエッジか
ら３．５ｍｍ以上のマージンが必要である。ただし、リ
テーナーリングのエッジはＣ面取りなどを行っている。
この場合は、面取りエッジからの距離が３．５ｍｍ以上
必要となる。
【００４２】３．５ｍｍ以上離すことにより、研磨の均
一性を１０％以下に維持することができた。
一性を１０％以下に維持することができた。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、シリコン基板にパ
ターンを形成した時に、発生する段差を平坦にする場合
に、研磨レートと研磨の均一性を安定させるドレス方法
で、研磨レートを最大の値で、研磨処理を進めても研
磨レートが低下することはない。インサイトドレス法
の場合、ドレス時に間欠動作を入れることにより、研磨
レートを低下させることなく、パッドの寿命をウェハの
処理ベースで２００枚から３５０枚に長寿命化すること
ができた。ドレス領域をキャリアのリテーナーリング
の平坦面から３．５ｍｍ以上離すことにより、研磨均一
性を１０％以下に保つと同時に、研磨中にウェハが飛び
出すようなトラブルが発生しなくなった。
ターンを形成した時に、発生する段差を平坦にする場合
に、研磨レートと研磨の均一性を安定させるドレス方法
で、研磨レートを最大の値で、研磨処理を進めても研
磨レートが低下することはない。インサイトドレス法
の場合、ドレス時に間欠動作を入れることにより、研磨
レートを低下させることなく、パッドの寿命をウェハの
処理ベースで２００枚から３５０枚に長寿命化すること
ができた。ドレス領域をキャリアのリテーナーリング
の平坦面から３．５ｍｍ以上離すことにより、研磨均一
性を１０％以下に保つと同時に、研磨中にウェハが飛び
出すようなトラブルが発生しなくなった。
【図１】ＣＭＰ研磨の機構図
【図２】ＣＭＰにおけるドレスによる研磨速度の回復と
研磨による研磨速度の回復の関係を示した図
研磨による研磨速度の回復の関係を示した図
【図３】ドレス時間と研磨速度の動向確認テストの図
【図４】インサイトドレス時にドレスの間欠動作を入れ
るシーケンスと研磨速度の変化を示した図
るシーケンスと研磨速度の変化を示した図
【図５】寿命となったパッドの切削プロファイルの測定
結果を示す図
結果を示す図
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3C047 BB01 BB16
3C058 AA07 AA19 CA01 CB03 DA12
5F033 HH07 QQ08 QQ37 QQ48 QQ50
RR02 XX00 XX01
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体基板上に配線パターンを形成する
工程と、前記配線パターンの上に絶縁するための酸化膜
を形成する工程と、前記酸化膜上の凹凸を平坦にするた
めに研磨工程を有する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、酸化膜上の凹凸を無くした研磨工程後に、下層
の配線パターンと接合させるための穴を開ける工程と、
前記穴を埋めるためのメタルの成膜工程と、前記メタル
膜を前記穴部分以外から除去するための研磨工程を有す
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、パッドが貼られたプラテンと配線パターンが形
成されて凹凸のあるウェハと固定するキャリアと、パッ
ド表面を切削するドレスを有し、ウェハ表面に傷を付け
ずに滑らかに研磨するための研磨剤を前記プラテン上で
保持する機構を有し、化学的機械的研磨方法を用いて平
坦にする工程を有する半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の半導体製造方法におい
て、パッドが貼られたプラテンが回転運動した上に、研
磨剤を滴下してプラテン上に均一に分散させ、キャリア
に所定の荷重印加して回転運動させて酸化膜やメタル膜
を前記研磨剤から化学反応させると同時に機械的に研磨
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の半導体装置の製造方法に
おいて、パッド表面は新鮮な研磨剤を速やかに運ぶため
に、気泡上の穴や、溝を有するパッドを使用し、研磨に
より変形したパッド表面を切削するドレスを持ち、研磨
レートを安定にすることを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の半導体装置の製造方法
において、ドレスは、凹凸のある半導体基板や選択的に
メタル膜を残すための研磨と同時に実施することと、研
磨後に実施することが任意に選択することが可能である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 請求項５に記載の半導体装置の製造方法
において、ドレスは、凹凸のある半導体基板や選択的に
メタル膜を残すための研磨と同時に実施する場合、研磨
の時間と同じだけドレスを行うことと、研磨中にドレス
を行わない時間を任意に選択し、その上、研磨中のドレ
ス時間とドレスなしの時間を任意に選択することが可能
であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 請求項５に記載の半導体装置の製造方法
において、ドレスは、研磨中常時ドレスを実施しないこ
とが任意に選択する場合、ドレスに使用するダイヤモン
ドなどのパッドより硬度の高い粒子の大きさや台金への
固定方法によって、レートの回復と低下の傾向が変化す
るため、ドレスを行いながら研磨する時間とドレスなし
で研磨する時間が任意に変更が可能であることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002087886A JP2003282508A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002087886A JP2003282508A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282508A true JP2003282508A (ja) | 2003-10-03 |
| JP2003282508A5 JP2003282508A5 (ja) | 2005-06-09 |
Family
ID=29233926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002087886A Pending JP2003282508A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003282508A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009248258A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | Nikon Corp | 研磨パッドのドレッシング方法 |
| JP2011525705A (ja) * | 2008-06-23 | 2011-09-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 有効なパッドコンディショニングのための閉ループ制御 |
| JP2012130988A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Asahi Glass Co Ltd | 研磨パッド用ドレッサー及びその製造方法及びガラス基板及びその製造方法及び磁気記録媒体用ガラス基板及びその製造方法 |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002087886A patent/JP2003282508A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009248258A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | Nikon Corp | 研磨パッドのドレッシング方法 |
| JP2011525705A (ja) * | 2008-06-23 | 2011-09-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 有効なパッドコンディショニングのための閉ループ制御 |
| JP2012130988A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Asahi Glass Co Ltd | 研磨パッド用ドレッサー及びその製造方法及びガラス基板及びその製造方法及び磁気記録媒体用ガラス基板及びその製造方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070219 |
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