JP2004265950A

JP2004265950A - Polishing machine, polishing method, semiconductor device, and semiconductor device manufacturing method

Info

Publication number: JP2004265950A
Application number: JP2003046674A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hoshino; 進星野; Eiichi Yamamoto; 栄一山本; Yutaka Uda; 豊宇田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-24
Also published as: TW200500170A; WO2004077538A1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To polish an object by loading less than the weight of the abrasive member. <P>SOLUTION: While applying the loading to a part between the abrasive member 40 of a polishing tool 30 and the object, the polishing tool 30 and a wafer are moved relatively, thereby polishing the wafer. The polishing tool 30 is arranged on the upper side of the wafer 30 fixed to a tension flange 31 through a drive ring 33 having flexibility, and can be displaced in the vertical direction. A biasing force application part 50 constituted of permanent magnets 53, 54 resists a force which moves a polishing member 40 downward on the whole (gravitational force due to self weight and pneumatic of the internal space S of a tension flange 31), and gives a biasing force (magnetic force) for moving the polishing member 40 upward on the whole. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に半導体回路等が形成されたウエハ等の半導体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、この研磨装置又は研磨方法を用いた半導体デバイス製造方法、並びに、半導体デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内部に半導体回路等が形成されたウエハを平坦化する研磨装置として、例えば、下記の特許文献１，２に開示された研磨装置が知られている。
【０００３】
特許文献１，２に開示された研磨装置では、研磨工具をウエハの上側に配置し、研磨工具の研磨部材とウエハとの間に荷重を加えつつ、研磨工具及びウエハをそれぞれ回転させるとともに研磨工具を揺動させることで、研磨工具とウエハとを相対移動させることにより、ウエハを研磨する。前記研磨工具は、研磨部材の他に、研磨部材を上下方向等に変位可能にフレキシブルに支持する支持部を有している。したがって、研磨部材とウエハとの間に加わる荷重には、研磨部材の自重による荷重が含まれる。また、研磨部材には大気圧より高い空気圧による力が下向きに加えられる。このため、研磨部材とウエハとの間に加わる荷重には、空気圧による荷重も含まれる。よって、特許文献１，２に開示された研磨装置では、研磨部材とウエハとの間に加わる荷重は、研磨部材の自重による荷重と空気圧による荷重とを加算したものとなっている。また、研磨部材とウエハとの間の荷重の調整は、研磨部材を下向きに付勢する前記空気圧の大きさを調整することで、行っている。
【０００４】
また、特許文献１，２に開示された研磨装置では、研磨部材は、ベース部材と、研磨体としての研磨パッドと、研磨パッドが取り付けられベース部材に対して着脱自在に装着される研磨体支持部材と、から構成されている。研磨体支持部材は、セラミック又はアルミニウム合金等の単一材料で構成されている。
【０００５】
以上述べた点は、特許文献１，２に開示された研磨装置に共通している。
【０００６】
特許文献２に開示された研磨装置では、特許文献１に開示された研磨装置と同様の構成に加えて、ウエハの研磨中に研磨部材に矯正モーメントを与えてウエハ表面に対する研磨部材の姿勢を一定に保持する姿勢保持手段を有している。したがって、特許文献２に開示された研磨装置では、研磨部材が研磨時に前述した揺動によりウエハからはみ出しても、研磨部材の傾きが矯正され、ウエハの周辺部が過剰に研磨されてだれて（片べりして）しまうことがない。特許文献２には、研磨工具を回転自在に支持する移動ステージに対して固定され通電されるコイル、及び、研磨部材に対して固定され前記コイルとの間で前記矯正モーメントを与えるためのローレンツ力を発生させる磁界を生ずる永久磁石、からなる電磁アクチュエータを、姿勢保持手段として用いる例が、開示されている。この例では、前記コイルは、研磨部材の円周方向に渡って４分割されており、各部のコイルに流れる電流量をそれぞれ独立して調整することで、前記矯正モーメントを与えている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１５６７１１号公報
【特許文献２】
特開２００２−１００５９３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体集積回路の更なる高集積化、微細化に伴って、配線パターン間の間隔が一段と狭まっている。このため、パターン間隔の狭小化にも拘わらず配線パターン間の絶縁性を確保するため、層間絶縁膜の材料として、Ｌｏｗ−ｋ（低誘電率）材料が用いられるようになってきている。Ｌｏｗ−ｋ材料は、一般的に多孔質材料であり、例えば、多孔質シリカを挙げることができる。このようなＬｏｗ−ｋ材料を用いた半導体ウエハを平坦化研磨する場合、Ｌｏｗ−ｋ材料の多孔質構造を破壊することなく研磨する必要がある。したがって、多孔質構造は非常に脆いことから、研磨部材とウエハとの間の荷重を十分に低くしなければならない。
【０００９】
ところが、前述した従来の研磨装置では、研磨部材とウエハとの間の荷重の調整は、研磨部材を下向きに付勢する空気圧の大きさを調整することで、行っている。したがって、研磨部材の自重による荷重程度の低荷重（例えば、７０ｇ／ｃｍ^２（≒１ｐｓｉ）以下）でウエハを研磨しようとすると、空気圧を大気圧程度の低い範囲で制御しなければならない。しかし、空気圧を低い範囲で制御する場合には、空気圧を高い範囲で制御する場合に比べて、高精度で空気圧を制御することができず、高い精度で所望の荷重にすることができない。したがって、高精度でウエハを平坦化することができない。
【００１０】
また、前述した従来の研磨装置では、研磨部材の自重による荷重が、ウエハと研磨部材との間にかかってしまい、ウエハと研磨部材との間の荷重を、研磨部材の自重による荷重より小さくすることができなかった。このため、例えば７ｇ／ｃｍ^２（≒０．１ｐｓｉ）以下の極低荷重でウエハを研磨することは不可能であった。したがって、Ｌｏｗ−ｋ材料の多孔質構造の破壊の可能性を十分に低減することは、困難であった。
【００１１】
以上、ウエハの研磨を例に挙げて説明したが、他の被研磨物を研磨する場合にも、低荷重や極低荷重で研磨することが要請される場合もある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、研磨部材の自重による荷重よりも低い荷重で被研磨物を研磨することができる研磨装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、研磨部材の自重による荷重程度の低荷重で高い精度で被研磨物を研磨す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。
【００１４】
さらに、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。
【００１５】
【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、研磨部材を有する研磨工具の前記研磨部材と被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨工具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において、前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させようとする力に抗して、前記研磨部材を全体的に前記被研磨物とは反対側へ移動させようとする付勢力を与える付勢力付与部を備えたものである。
【００１６】
本発明の第２の態様による研磨装置は、研磨部材を有する研磨工具の前記研磨部材と被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨工具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において、前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させようとする力に抗して、前記研磨部材を全体的に前記被研磨物とは反対側へ移動させようとする付勢力を与える付勢力付与部を備え、前記付勢力付与部は、少なくとも前記被研磨物の研磨時において、定常的に前記付勢力を与えるものである。
【００１７】
本発明の第３の態様による研磨装置は、前記第１又は第２の態様において、前記研磨工具は、前記研磨部材を変位可能に支持する支持部を有し、前記研磨部材及び前記支持部は一緒に回転し、前記付勢力付与部は、前記研磨部材に固定されるかあるいは前記研磨部材と一体に構成された第１の部分と、前記支持部に固定されるかあるいは前記支持部と一体に構成された第２の部分とを有し、前記第１の部分と前記第２の部分との間で前記付勢力を生ずるものである。
【００１８】
前記第１及び第２の部分の組み合わせの例としては、永久磁石と永久磁石との組み合わせ、永久磁石と電磁石との組み合わせ、永久磁石又は電磁石と磁性材料との組み合わせ、及び、ローレンツ力発生用のコイルと磁界発生部（例えば、永久磁石）との組み合わせを、挙げることができる。
【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、前記被研磨物の研磨時に前記研磨部材が前記被研磨物の上側に配置され、前記研磨工具は、前記研磨部材を少なくとも略上下方向に変位可能に支持する支持部を有し、前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させようとする前記力は、前記研磨部材の自重による重力を含むものである。
【００２０】
本発明の第５の態様による研磨装置は、前記第４の態様において、前記研磨部材と前記被研磨物との間に加えられる前記荷重は、前記研磨部材の自重による荷重より小さいものである。
【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、前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させようとする前記力は、流体圧による力を含むものである。
【００２２】
本発明の第７の態様による研磨装置は、前記第１乃至第６の態様のいずれかの態様において、前記付勢力が磁力又はローレンツ力であるものである。
【００２３】
本発明の第８の態様による研磨装置は、研磨部材を有する研磨工具の前記研磨部材と被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨工具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において、前記被研磨物の研磨時に前記研磨部材が前記被研磨物の上側に配置され、前記研磨工具は、前記研磨部材を少なくとも略上下方向に変位可能に支持する支持部を有し、前記研磨部材は、ベース部材と、研磨体と、前記研磨体が取り付けられ前記ベース部材に対して着脱自在に装着される研磨体支持部材とを有し、前記研磨体支持部材は、互いに異なる比重を持つ材料でそれぞれ構成された２つ以上の部位を有するものである。
【００２４】
本発明の第９の態様による研磨方法は、研磨部材を有する研磨工具の前記研磨部材と被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨工具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、前記被研磨物の研磨時に前記研磨部材が前記被研磨物の上側に配置され、前記研磨工具は、前記研磨部材を少なくとも略上下方向に変位可能に支持する支持部を有し、前記研磨部材は、ベース部材と、研磨体と、前記研磨体が取り付けられ前記ベース部材に対して着脱自在に装着される研磨体支持部材とを有する、研磨装置を用い、前記被研磨物を研磨する研磨方法において、実質的に同一の外形寸法を有するとともに互いに異なる重量を有する複数の前記研磨体支持部材を用意し、前記複数の研磨体支持部材のうちの選択した１つの研磨体支持部材を、前記ベース部材に装着して、前記被研磨物を研磨するものである。
【００２５】
本発明の第１０の態様による研磨方法は、前記第９の態様において、前記複数の研磨体支持部材のうちの少なくとも１つの研磨体支持部材は、互いに異なる比重を持つ材料でそれぞれ構成された２つ以上の部位を有するものである。
【００２６】
本発明の第１１の態様による研磨方法は、前記第９の態様において、前記複数の研磨体支持部材のうちの少なくとも２つの研磨体支持部材の各々は、互いに異なる比重を持つ材料でそれぞれ構成された２つ以上の部位を有し、前記少なくとも２つの研磨体支持部材について、用いられる各材料の種類が同じでかつ前記各材料の体積比が異なるものである。
【００２７】
本発明の第１２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８のいずれかの態様による研磨装置又は前記第９乃至第１１のいずれかの態様による研磨方法を用いて、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。
【００２８】
本発明の第１３の態様による半導体デバイスは、前記第１２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。
【００２９】
【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。
【００３０】
［第１の実施の形態］
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施の形態による研磨装置１を模式的に示す部分断面側面図である。図２は、図１に示す研磨装置１における研磨工具（研磨ヘッド）３０の付近の拡大断面図である。図３は、図２に示す研磨工具３０の分解斜視図である。
【００３２】
本実施の形態による研磨装置１は、ＣＭＰ装置（化学的機械的研磨装置）として構成されているが、本発明は他の研磨装置にも適用することができる。
【００３３】
本実施の形態による研磨装置１においては、図１に示すように、基台１０の上面にテーブル支持部１１が設けられている。テーブル支持部１１には、シャフト１２が垂直に延びた状態で回転自在に支持されている。シャフト１２の上端には、回転テーブル１３が水平に設けられている。回転テーブル１３の上面側には、被研磨物としてのウエハＷが吸着保持される。回転テーブル１３は、テーブル支持部１１に内蔵された電動モータＭ１でシャフト１２を駆動することにより、水平面内で回転させることができるようになっている。
【００３４】
テーブル支持部１１の側方には、支柱１４が垂直に延びるように設けられている。支柱１４は、水平アーム１６が固定された第１移動ステージ１５を、上下方向に移動自在に支持している。水平アーム１６は、回転テーブル１３の上方を水平に延びている。水平アーム１６は、スピンドル２０を垂直状態に保持する第２移動ステージ１７を、水平方向に移動自在に支持している。第１移動ステージ１５は、これに内蔵された電動モータＭ２の駆動により、支柱１４上を上下方向に移動することができるようになっている。第２移動ステージ１７は、これに内蔵された電動モータＭ３の駆動により、水平アーム１６上を水平方向に移動することができるようになっている。また、スピンドル２０は、第２移動ステージ１７に内蔵された電動モータＭ４により回転駆動される。スピンドル２０の回転軸は、シャフト１２の回転軸とほぼ平行に延びている。
【００３５】
スピンドル２０の下端部には、研磨工具３０が取り付けられている。研磨工具３０は、図２及び図３に示すように、スピンドル２０に取り付けられた円盤部材３１ａとその下面側にボルトＢ１により取り付けられた円筒部材３１ｂと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により固定されたリング部材３２と、円筒部材３１ｂとリング部材３２との間に外周部が挟持された円盤状のドライブリング３３と、ドライブリング３３の下面側に取り付けられた研磨部材４０とから構成されている。
【００３６】
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が設けられている。ドライブプレート３４及びダイアフラム３５は、前述したようにテンションフランジ３１とリング部材３２との間にに挟持されてその外周部が固定される。しかし、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。このため、ドライブプレート３４は、面外方向（上下方向を含む）に微少変形することが可能である。ダイアフラム３５は、テンションフランジ３１の内部空間Ｓとベースプレート４１と間の気密を保持するものである。
【００３７】
研磨部材４０は、円盤状のベースプレート（ベース部材）４１と、ベースプレート４１とほぼ同じ外径を有する円盤状のパッドプレート（研磨体支持部材）４２と、パッドプレート４２よりも若干小さい半径を有する円形の研磨パッド（研磨体）４３とから構成されている。ベースプレート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により固定されている。この中心部材４４に芯合わせをされたドライブリング３３の内周部は、ベースプレート４１とこのベースプレート４１の上面側にボルトＢ４により固定されるリング部材４５との間に、挟持されている。このように、ベースプレート４１がドライブリング３３を介してテンションフランジ３１に固定されることで、スピンドル２０の回転がテンションフランジ３１からベースプレート４１へ伝達される。また、ベースプレート４１がドライブリング３３を介してテンションフランジ３１に固定されることで、テンションフランジ３１は、ドライブリング３３（特に、ドライブプレート３４）と共に、研磨部材４０をドライブプレート３４の面外方向（上下方向を含む）に変位可能にフレキシブルに支持する支持部を、構成している。研磨部材４０には、その自重による重力がかかっている。
【００３８】
なお、ベースプレート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、フランジ４１ａがフランジ３２ａの上側に位置している。これにより、ベースプレート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。
【００３９】
図２に示すように、ベースプレート４１の内部には、面内方向に延びて下面側に複数の吸着開口を有する空気吸入路７１が形成されている。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内に開口している。この開口には、スピンドル２０の中央に貫通形成された空気供給路２１内を延びた吸入管７２が接続されている。ベースプレート４１の下面側にパッドプレート４２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４２をベースプレート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４２は、ベースプレート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。研磨パッド４３は研磨により次第に劣化する消耗品であるためパッドプレート４２の下面に着脱自在に取り付けられ（例えば接着剤による）、研磨パッド４３の交換作業が容易になるようになっている。
【００４０】
図２に示すように、スピンドル２０の内部に形成された空気供給路２１は、図示しない空気圧送ラインと繋がっており、ここから空気を圧送してテンションフランジ３１の内部空間Ｓ内の圧力を高め、研磨部材４０を全体的にテンションフランジ３１内で下方に付勢することができるようになっている。また、この内部空間Ｓ内の空気圧は、調整できるようになっている。なお、空気に代えて他の流体をテンションフランジ３１の内部空間へ圧送するようにしてもよい。
【００４１】
したがって、研磨部材４０には、研磨部材４０を全体的に下方へ（すなわち、ウエハＷ側へ）移動させようとする力（すなわち、ウエハＷ側へ向かう力）として、研磨部材４０の自重による重力と内部空間Ｓ内の空気圧による力とを加算した力が、加わる。
【００４２】
本実施の形態による研磨装置１は、図１及び図２に示すように、研磨部材４０を全体的に下方へ移動させようとする力に抗して、研磨部材４０を全体的に上方へ移動させようとする付勢力を与える付勢力付与部５０を、備えている。
【００４３】
本実施の形態では、付勢力付与部５０は、円環状の磁石保持板５１を介してベースプレート４１に対して固定された円環状の永久磁石５３と、円環状の磁石保持板５２を介してテンションフランジ３１に対して固定された円環状の永久磁石５４と、から構成されている。磁石保持板５１は、ベースプレート４１の外周部に、そこから外方に張り出すように取り付けられている。磁石保持板５２は、テンションフランジ３１の円筒部材３１ｂの外周部に、そこから外方に張り出すように取り付けられている。永久磁石５３，５４は、磁石保持板５１の上面及び磁石保持板５２の下面にそれぞれ取り付けられ、上下方向に互いに対向している。永久磁石５３，５４は両方とも上側がＮ極で下側がＳ極であり、それらの対向面は異極となっている。これにより、永久磁石５３，５４との間に、円周方向の全体に渡って上下方向の吸引力の磁力が作用する。本実施の形態では、この磁力が、研磨部材４０を全体的に上方へ移動させようとする付勢力となっている。この磁力の大きさは、例えば研磨部材４０の自重による重力とほぼ同じ大きさとなるように設定してもよいが、それよりかなり大きくなるように設定しておくことが好ましい。これは、空気圧を低い範囲で制御する場合には、空気圧を高い範囲で制御する場合に比べて、高精度で空気圧を制御することができないので、ウエハＷと研磨パッド４３との間の荷重を十分に小さくする場合においても、テンションフランジ３１の内部空間Ｓ内の空気圧を高くして、高精度で荷重を設定することができるようにするためである。なお、本実施の形態では、言うまでもなく、研磨部材４０の自重による重力と内部空間Ｓ内の空気圧による力とを加算した力の大きさは、ウエハＷと研磨パッド４３との間の所望の荷重に応じた力の大きさだけ、前記磁力の大きさより大きくされる。
【００４４】
なお、永久磁石５３，５４のうちの一方を、磁性材料（例えば、鉄）からなる円環状の部材で置き換えてもよい。永久磁石５３を磁性材料の部材で置き換える場合、ベースプレート４１及び磁石保持板５１も同じ材料で構成すれば、当該材料でこれらを一体に構成することも可能である。同様に、永久磁石５４を磁性材料の部材で置き換える場合、円筒部材３１ｂ及び磁石保持板５２も同じ材料で構成すれば、当該材料でこれらを一体に構成することも可能である。また、永久磁石５３，５４のうちの一方又は両方を電磁石で置き換えることも可能である。さらに、永久磁石５３，５４を円環状に構成せずに、例えば、円周方向に沿って複数に分割してもよい。
【００４５】
また、本実施の形態では、図２に示すように、空気供給路２１内を螺旋状に延びてテンションフランジ３１の内部空間Ｓ内に開口した研磨剤供給管８１は、スピンドル２０と中心部材４４との間に設けられた接続具８２を介して、中心部材４４を貫通して設けられた供給路８３、センターピンＰ１内を貫通する流路８４、パッドプレート４２内に形成された流路８５及び研磨パッド４３に設けられた流路８６と繋がっており、図示しない研磨剤供給装置より供給されるシリカ粒等を含んだ液状のスラリー（研磨剤）を研磨パッド４３の下面側に供給することができるようになっている。
【００４６】
次に、本実施の形態による研磨装置１の動作について、説明する。ウエハＷの研磨を行うには、先ず回転テーブル１３の上面に被研磨物であるウエハＷを吸着保持し、電動モータＭ１を駆動して回転テーブル１３を回転させる。ここで、ウエハＷは、その中心が回転テーブル１３の中心に一致するように、回転テーブル１３に取り付けられる。次に、電動モータＭ３を駆動して第２移動ステージ１７をウエハＷの上方に位置させ、電動モータＭ４によりスピンドル２０を駆動して研磨工具３０を回転させる。続いて電動モータＭ２を駆動して研磨工具３０を降下させ、研磨パッド４３をウエハＷの表面に上方から所望の荷重で押し当てるとともに、電動モータＭ３を駆動して研磨工具３０をウエハ表面と平行な方向に揺動させる。このとき、前述したようにして、スラリー（研磨剤）が研磨パッド４３の下面側に供給される。
【００４７】
このように、ウエハＷの表面は、研磨剤の供給を受けつつ、ウエハＷ自身の回転運動と研磨工具３０の（すなわち研磨パッド４３の）回転及び揺動運動とにより研磨されて平坦化されるのである。
【００４８】
そして、このような研磨時の研磨パッド４３とウエハＷとの間の荷重は、前述した上方向への付勢力（本実施の形態では、永久磁石５３，５４間の磁力）の大きさを研磨部材４０の自重による重力の大きさ以上の任意の大きさに設定しておき、テンションフランジ３１の内部空間Ｓ内の空気圧を適宜に調整することで、ゼロ以上の任意の荷重に設定することができる。したがって、本実施の形態によれば、研磨時の研磨パッド４３とウエハＷとの間の荷重を、研磨部材４０の自重による荷重より小さい荷重、例えば７ｇ／ｃｍ^２（≒０．１ｐｓｉ）以下の極低荷重にすることができる。よって、ウエハＷがＬｏｗ−ｋ材料を用いたものであっても、ウエハＷの研磨時にＬｏｗ−ｋ材料の多孔質構造が破壊される可能性が大幅に低減し、歩留りが著しく向上する。
【００４９】
ところで、テンションフランジ３１の内部空間Ｓ内の空気圧は、必ずしも大気圧より高くする必要はなく、大気圧としてもよい。この場合、空気供給路２１を大気に開放すればよい。この場合であっても、前述した上方向への付勢力（本実施の形態では、永久磁石５３，５４間の磁力）を、ゼロより大きくかつ研磨部材４０の自重による重力より小さい任意の大きさの力に設定すれば、その設定に応じた、ゼロより大きくかつ研磨部材４０の自重による荷重より小さい任意の荷重を、研磨パッド４３とウエハＷとの間に加えることができる。したがって、この場合にも前述した利点が得られる。なお、テンションフランジ３１の内部空間Ｓを大気圧のままにする場合には、ダイアフラム３５を除去してもよい。
【００５０】
［第２の実施の形態］
【００５１】
図４は、本発明の第２の実施の形態による研磨装置の要部を示す部分断面側面図である。図４において、図１乃至図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００５２】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、前記第１の実施の形態では、永久磁石５４が円環状の磁石保持板５２を介してテンションフランジ３１に固定されているのに対し、本実施の形態では、永久磁石５４が、磁石保持板１５２を介して、研磨工具３０を回転自在に支持する第２移動ステージ１７に対して固定されている点のみである。磁石保持板１５２は、第２移動ステージ１７から外方に張り出して下方に延びた円筒状に構成されている。磁石５４は、磁石保持板１５２の下端部に固定されている。
【００５３】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
【００５５】
図５は、本発明の第３の実施の形態による研磨装置における研磨工具３０の付近の拡大断面図であり、図２に対応している。図５において、図１乃至図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００５６】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。前記第１の実施の形態では、付勢力付与部５０が前述した上方向への付勢力として磁力を生ずるのに対し、本実施の形態では、付勢力付与部５０が前述した上方向への付勢力としてローレンツ力を生ずるように構成されている。
【００５７】
すなわち、本実施の形態では、付勢力付与部５０は、円環状の永久磁石２５４，２５５と、１つのコイル２５８とから構成されている。ベースプレート４１の外周部に、そこから外方に張り出すように、円環状の張出部材２５１が取り付けられている。永久磁石２５４，２５５は、張出部材２５１の外縁部からテンションフランジ３１の外方に張り出して上方に延びる同心状の２つの円筒部からなる磁石保持フレーム２５２，２５３に、設けられている。円筒状のコイル保持フレーム２５７が、テンションフランジ３１の円筒部３１ｂの外周部に取り付けられ、そこから外方に張り出して下方に延び、その下端部が両永久磁石２５４，２５５の間に位置している。コイル２５８は、このコイル保持フレーム２５７に巻き付けられている。
【００５８】
ここで、永久磁石２５４，２５５は各々上下に分極しているが、上下それぞれ異なる極同士が対向している（外側の永久磁石２５４は上側がＳ極、下側がＮ極であり、内側の永久磁石２５５は上側がＮ極、下側がＳ極）。このため、永久磁石２５４，２５５の上下部には、向きの異なる２種の磁界が研磨部材４０の半径方向を向いて生じた状態となっている。
【００５９】
コイル２５８は、スピンドル２０の回転軸を中心とするほぼ全周に渡る円弧部が水平部分となるようにコイル保持フレーム２５７に巻き付けられており、コイル２５８の垂直部分はコイル保持フレーム２５７の上下壁に沿って上下方向に延びている。このため、各コイル２５８の水平部分は上下２列（図５においてＵ，Ｌで示す）となるが、これら両水平部分Ｕ，Ｌは、上記永久磁石２５４，２５５間の上下部に生ずる２種の磁界を各々直角に横切るように位置している。
【００６０】
コイル２５８に電流を流すと、そのコイル２５８の水平部分を流れる電流と上記磁界は直交することとなり、これら両者間には電流と磁界との両方に直交するローレンツ力が作用する。コイル２５８の電流の向きを適切に設定することで、このローレンツ力が、永久磁石２５４，２５５すなわちベースプレート４１を上方向へ移動させようとする力となる。
【００６１】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００６２】
［第４の実施の形態］
【００６３】
図６は、本発明の第４の実施の形態による研磨装置において用いられる、研磨パッド（研磨体）４３を貼り付けたパッドプレート（研磨体支持部材）４２を示す断面図である。図６において、図１乃至図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００６４】
本実施の形態による研磨装置が前記第１の実施の形態による研磨装置と異なる所は、以下に説明する点のみである。
【００６５】
図面には示していないが、本実施の形態では、図２中の付勢力付与部５０（永久磁石５３，５４）及び磁石保持板５１，５２が除去されている。
【００６６】
また、本実施の形態では、図２中の研磨パッド４３付きのパッドプレート４２に代えて、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示す研磨パッド４３付きパッドプレート４２がベースプレート（ベース部材）４１に装着される。両者の研磨パッド４３は同一であるが、パッドプレート４２の構造が次のように異なる。すなわち、図２に示すパッドプレート４２は単一の材料（例えば、後述する部位４２ａと同じ比重の小さい材料）で構成されているのに対し、図６（ａ）及び図６（ｂ）にそれぞれ示すパッドプレート４２は、比重の小さい材料（例えば、セラミック、アルミニウム又はその合金）からなる部位４２ａと、比重の大きい材料（例えば、鉛）からなる部位（本実施の形態では、リング状部材）４２ｂとから構成されている。図２に示すパッドプレート４２も図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すパッドプレート４２も、外形寸法は同一に構成されている。図６（ａ）に示すパッドプレート４２と図６（ｂ）に示すパッドプレート４２とでは、部位４２ａと部位４２ｂとの体積比が異なっている。したがって、図２、図６（ａ）及び図６（ｂ）にそれぞれ示すパッドプレート４２では、外形寸法が同一でありながら重量が異なる。
【００６７】
なお、図６において、１８５，１８６はそれぞれ、センターピンＰ１及び位置決めピンＰ２（図６では省略、図２参照。）を設けるための孔である。
【００６８】
さらに、本実施の形態では、テンションフランジ３１の内部空間Ｓを大気に開放したままとされる。したがって、ダイアフラム３５を除去してもよい。
【００６９】
本実施の形態による研磨装置では、前述した第１の実施の形態による研磨装置と同様の動作によってウエハＷが研磨される。ただし、本実施の形態では、付勢力付与部５０が除去されるとともに、テンションフランジ３１の内部空間Ｓが大気圧であるので、研磨パッド４３とウエハＷとの間には、研磨部材４０の自重による荷重が加わる。
【００７０】
本実施の形態によれば、研磨パッド４３とウエハＷとの間の荷重が研磨部材４０の自重により定まるので、この荷重を低荷重にすることができ、しかも、その荷重の設定を高い精度で行うことができる。そして、本実施の形態によれば、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示すパッドプレート４２が用いられるので、部位４２ａと部位４２ｂとの体積比を適宜定めることによって、研磨パッド４３とウエハＷとの間の荷重を、パッドプレート４２を前記比重の小さい材料のみで構成した場合の相対的に低い荷重と、パッドプレート４２を前記比重の大きい材料のみで構成した場合の相対的に高い荷重との間の、任意の大きさの荷重に設定することができる。
【００７１】
したがって、本実施の形態によれば、前述した第１乃至第３の実施の形態に比べれば荷重が大きくなるので、ウエハＷがＬｏｗ−ｋ材料を用いたものである場合、Ｌｏｗ−ｋ材料の多孔質構造が研磨時に破壊する可能性はやや高くなるものの、研磨部材４０の自重による荷重である低い荷重で研磨を行うので、多孔質構造の破壊の可能性を低くすることができる。そして、前述したように、所望の荷重に設定することができる上、荷重設定の精度が高いので、高精度でウエハＷを平坦化することができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、比重の異なる２種の材料でパッドプレート４２を構成しているが、比重の異なる３種以上の材料でパッドプレート４２を構成してもよい。
【００７３】
次に、本発明の一実施の形態による研磨方法について説明する。この研磨方法では、前述した第４の実施の形態と同様に、前述した第１の実施の形態による研磨装置において、付勢力付与部５０（永久磁石５３，５４）及び磁石保持板５１，５２を取り除くとともに、テンションフランジ３１の内部空間Ｓを大気に開放したままとした研磨装置を用いる。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すようなパッドプレート４２を、変更しようとする所望の複数種の荷重（例えば、０．１ｐｓｉ、０．２５ｐｓｉ、０．５ｐｓｉの３種類）にそれぞれ応じて、部材４２ａと部材４２ｂの体積比をそれぞれ変えたものを、予め用意しておく。なお、例えば、ウエハＷが３００ｍｍウエハの場合、０．１ｐｓｉは３．６ｋｇ重、０．２５ｐｓｉは９ｋｇ重、０．５ｐｓｉは１８ｋｇ重に相当する。この予め用意する複数のパッドプレート４２には、単一の材料からなるパッドプレート４２を含んでいてもよい。そして、各パッドプレート４２には研磨パッド４３を予め貼り付けておく。ウエハＷを研磨する場合、その複数の研磨パッド４３付きパッドプレート４２のうちから所望の荷重に対応する１つを選択し、これを前記研磨装置に装着し、前述した第４の実施の形態と同様に、研磨する。
【００７４】
この研磨方法によれば、前述した第４の実施の形態と同様の利点が得られる他、複数種の荷重にそれぞれ応じて複数の研磨パッド４３付きパッドプレート４２を予め用意しておくので、迅速に荷重を変更することができるという利点が得られる。
【００７５】
［第５の実施の形態］
【００７６】
次に、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施の形態について説明する。図７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。
【００７７】
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ＣＶＤ等によりシリコンウエハ表面に絶縁膜を形成するＣＶＤ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。
【００７８】
ＣＶＤ工程（Ｓ２０２）もしくは電極形成工程（Ｓ２０３）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又は本発明に係る研磨方法を用いて、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。
【００７９】
ＣＭＰ工程（Ｓ２０５）または酸化工程（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、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。
【００８０】
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Ｓ２００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。
【００８１】
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又は研磨方法を用いているため、半導体デバイスを歩留り良く低コストで製造することができる。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、歩留りが高く、かつ、安価な半導体デバイスとなる。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良い。
【００８２】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、研磨部材の自重による荷重よりも低い荷重で被研磨物を研磨することができる研磨装置を提供することができる。
【００８４】
また、本発明によれば、研磨部材の自重による荷重程度の低荷重で高い精度で被研磨物を研磨す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。
【００８５】
さらに、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模式的に示す部分断面側面図である。
【図２】図１に示す研磨装置における研磨工具の付近の拡大断面図である。
【図３】図２に示す研磨工具の分解斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による研磨装置の要部を示す部分断面側面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による研磨装置における研磨工具の付近の拡大断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態による研磨装置において用いられる、研磨パッドを貼り付けたパッドプレートを示す断面図である。
【図７】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。
【符号の説明】
１研磨装置
１３回転テーブル
２０スピンドル
３０研磨工具（研磨ヘッド）
３１テンションフランジ
３３ドライブリング
４０研磨部材
４１ベースプレート（ベース部材）
４２パッドプレート（研磨体支持部材）
４３研磨パッド（研磨体）
５０付勢力付与部
５３，５４永久磁石
Ｗウエハ（被研磨物）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a polishing apparatus and a polishing method used for polishing an object to be polished such as a semiconductor wafer such as a wafer in which a semiconductor circuit or the like is formed, a semiconductor device manufacturing method using the polishing apparatus or the polishing method, and It relates to a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a polishing apparatus for flattening a wafer having a semiconductor circuit or the like formed therein, for example, the polishing apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2 below are known.
[0003]
In the polishing apparatuses disclosed in Patent Literatures 1 and 2, a polishing tool is arranged above a wafer, and while applying a load between a polishing member of the polishing tool and the wafer, the polishing tool and the wafer are respectively rotated and the polishing tool is rotated. The wafer is polished by causing the polishing tool and the wafer to move relative to each other by swinging. The polishing tool has, in addition to the polishing member, a support portion that flexibly supports the polishing member so as to be vertically displaceable or the like. Therefore, the load applied between the polishing member and the wafer includes the load due to the own weight of the polishing member. Further, a force by air pressure higher than the atmospheric pressure is applied to the polishing member in a downward direction. For this reason, the load applied between the polishing member and the wafer includes a load due to air pressure. Therefore, in the polishing apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2, the load applied between the polishing member and the wafer is obtained by adding the load due to the own weight of the polishing member and the load due to the air pressure. Adjustment of the load between the polishing member and the wafer is performed by adjusting the magnitude of the air pressure that urges the polishing member downward.
[0004]
In the polishing apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2, the polishing member includes a base member, a polishing pad as a polishing body, and a polishing body support to which the polishing pad is attached and which is detachably mounted on the base member. And a member. The polishing body support member is made of a single material such as ceramic or aluminum alloy.
[0005]
The points described above are common to the polishing apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2.
[0006]
In the polishing apparatus disclosed in Patent Document 2, in addition to the same configuration as the polishing apparatus disclosed in Patent Document 1, a correction moment is given to the polishing member during polishing of the wafer to keep the posture of the polishing member relative to the wafer surface constant. Is provided. Therefore, in the polishing apparatus disclosed in Patent Literature 2, even if the polishing member protrudes from the wafer due to the above-described swing during polishing, the inclination of the polishing member is corrected, and the peripheral portion of the wafer is excessively polished. Sideways). Patent Document 2 discloses a coil that is fixed and energized to a moving stage that rotatably supports a polishing tool, and a Lorentz force that is fixed to a polishing member and gives the correction moment between the coil and the coil. There is disclosed an example in which an electromagnetic actuator including a permanent magnet that generates a magnetic field that generates a magnetic field is used as a posture holding unit. In this example, the coil is divided into four parts in the circumferential direction of the polishing member, and the correction moment is given by independently adjusting the amount of current flowing through each part of the coil.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-11-156711
[Patent Document 2]
JP 2002-100593 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor integrated circuits have been further integrated and miniaturized, the intervals between wiring patterns have been further reduced. Therefore, a low-k (low dielectric constant) material has been used as a material for the interlayer insulating film in order to ensure insulation between wiring patterns despite the narrowing of the pattern interval. The Low-k material is generally a porous material, and examples thereof include porous silica. When flattening and polishing a semiconductor wafer using such a low-k material, it is necessary to polish without destroying the porous structure of the low-k material. Therefore, since the porous structure is very brittle, the load between the polishing member and the wafer must be sufficiently low.
[0009]
However, in the conventional polishing apparatus described above, the adjustment of the load between the polishing member and the wafer is performed by adjusting the magnitude of the air pressure that urges the polishing member downward. Therefore, a low load (for example, 70 g / cm) of a load due to the own weight of the polishing member. ² If the wafer is to be polished at (≒ 1 psi or less), the air pressure must be controlled in a range as low as the atmospheric pressure. However, when the air pressure is controlled in a low range, the air pressure cannot be controlled with high accuracy and a desired load cannot be achieved with high accuracy, as compared with the case where the air pressure is controlled in a high range. Therefore, the wafer cannot be flattened with high accuracy.
[0010]
Further, in the conventional polishing apparatus described above, the load due to the own weight of the polishing member is applied between the wafer and the polishing member, and the load between the wafer and the polishing member is made smaller than the load due to the own weight of the polishing member. I couldn't do that. For this reason, for example, 7 g / cm ² It was not possible to polish the wafer with an extremely low load of (≒ 0.1 psi) or less. Therefore, it has been difficult to sufficiently reduce the possibility of breaking the porous structure of the Low-k material.
[0011]
As described above, polishing of a wafer has been described as an example. However, when polishing another object to be polished, polishing with a low load or an extremely low load may be required.
[0012]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a polishing apparatus that can polish an object to be polished with a load lower than the load due to the weight of the polishing member.
[0013]
Another object of the present invention is to provide a polishing apparatus and a polishing method that can polish an object to be polished with high accuracy with a load as low as the load due to the weight of the polishing member.
[0014]
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of manufacturing a semiconductor device with improved yield and low cost as compared with a conventional semiconductor device manufacturing method, and a low-cost semiconductor device. .
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a polishing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a polishing tool having a polishing member, wherein a load is applied between the polishing member and the object to be polished while the polishing tool and the object to be polished are applied. In the polishing apparatus for polishing the object to be polished by relatively moving the polishing member, the polishing member is entirely moved against the force for moving the polishing member as a whole toward the object to be polished. The apparatus further includes an urging force applying unit that applies an urging force to move the object to be polished to the opposite side.
[0016]
The polishing apparatus according to the second aspect of the present invention is configured to relatively move the polishing tool and the object to be polished while applying a load between the polishing member and the object to be polished of the polishing tool having the polishing member. In a polishing apparatus for polishing the object to be polished, the polishing member is entirely opposed to the object to be polished against a force for moving the polishing member toward the object to be polished as a whole. An urging force applying unit that applies an urging force to move the object to the side, and the urging force applying unit steadily applies the urging force at least at the time of polishing the object to be polished.
[0017]
In the polishing apparatus according to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the polishing tool has a support portion that displaceably supports the polishing member, and the polishing member and the support portion are Rotating together, the urging force applying portion is fixed to the polishing member or a first portion integrally formed with the polishing member, and is fixed to the support portion or integrated with the support portion. And a second part configured to generate the urging force between the first part and the second part.
[0018]
Examples of the combination of the first and second parts include a combination of a permanent magnet and a permanent magnet, a combination of a permanent magnet and an electromagnet, a combination of a permanent magnet or an electromagnet and a magnetic material, and a Lorentz force generator. Combinations of coils and magnetic field generators (eg, permanent magnets) can be mentioned.
[0019]
The polishing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the polishing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the polishing member is disposed above the object to be polished when polishing the object to be polished, A supporting portion for supporting the polishing member at least substantially vertically, the force for moving the polishing member as a whole toward the object to be polished is caused by gravity caused by the weight of the polishing member. Is included.
[0020]
In a polishing apparatus according to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the load applied between the polishing member and the object to be polished is smaller than a load caused by the own weight of the polishing member.
[0021]
In a polishing apparatus according to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the force for moving the polishing member as a whole toward the object to be polished is a fluid pressure. It includes power.
[0022]
A polishing apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the polishing apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the urging force is a magnetic force or a Lorentz force.
[0023]
A polishing apparatus according to an eighth aspect of the present invention is a polishing tool having a polishing member, by applying a load between the polishing member and the object to be polished, while relatively moving the polishing tool and the object to be polished. In the polishing apparatus for polishing the object to be polished, the polishing member is disposed above the object to be polished when polishing the object to be polished, and the polishing tool is capable of displacing the polishing member at least substantially vertically. A polishing member, the polishing member including a base member, a polishing body, and a polishing body supporting member to which the polishing body is attached and which is detachably attached to the base member; The body support member has two or more portions each made of materials having different specific gravities.
[0024]
The polishing method according to a ninth aspect of the present invention is a polishing tool having a polishing member, wherein a load is applied between the polishing member and the workpiece while the polishing tool and the workpiece are relatively moved. A polishing apparatus for polishing the object to be polished, wherein the polishing member is disposed above the object to be polished during polishing of the object to be polished, and the polishing tool displaces the polishing member at least substantially vertically. A polishing member, the polishing member including a base member, a polishing body, and a polishing body supporting member to which the polishing body is attached and which is detachably attached to the base member. In a polishing method for polishing an object to be polished by using an apparatus, a plurality of the polishing body support members having substantially the same external dimensions and different weights are prepared, and the plurality of polishing body support members are provided. One polishing body supporting member selected of, and attached to the base member, it is to polish the workpiece.
[0025]
The polishing method according to a tenth aspect of the present invention is the polishing method according to the ninth aspect, wherein at least one of the plurality of polishing body support members is made of a material having a specific gravity different from each other. It has more than one site.
[0026]
The polishing method according to an eleventh aspect of the present invention is the polishing method according to the ninth aspect, wherein at least two of the plurality of polishing body support members among the plurality of polishing body support members are respectively formed of materials having different specific gravities. And at least two polishing body support members, wherein the type of each material used is the same and the volume ratio of each material is different.
[0027]
A semiconductor device manufacturing method according to a twelfth aspect of the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor wafer by using the polishing apparatus according to any one of the first to eighth aspects or the polishing method according to any one of the ninth to eleventh aspects. It has a step of flattening the surface.
[0028]
A semiconductor device according to a thirteenth aspect of the present invention is manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the twelfth aspect.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a polishing apparatus, a polishing method, a semiconductor device, and a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
[First Embodiment]
[0031]
FIG. 1 is a partial cross-sectional side view schematically showing a polishing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of a polishing tool (polishing head) 30 in the polishing apparatus 1 shown in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the polishing tool 30 shown in FIG.
[0032]
Although the polishing apparatus 1 according to the present embodiment is configured as a CMP apparatus (chemical mechanical polishing apparatus), the present invention can be applied to other polishing apparatuses.
[0033]
In the polishing apparatus 1 according to the present embodiment, a table support 11 is provided on the upper surface of a base 10 as shown in FIG. A shaft 12 is rotatably supported by the table support 11 in a vertically extended state. At the upper end of the shaft 12, a rotary table 13 is provided horizontally. On the upper surface side of the turntable 13, a wafer W as an object to be polished is held by suction. The rotary table 13 can be rotated in a horizontal plane by driving the shaft 12 with an electric motor M1 built in the table support unit 11.
[0034]
A column 14 is provided on the side of the table support 11 so as to extend vertically. The column 14 supports the first moving stage 15 to which the horizontal arm 16 is fixed so as to be movable in the vertical direction. The horizontal arm 16 extends horizontally above the turntable 13. The horizontal arm 16 supports a second moving stage 17 that holds the spindle 20 in a vertical state so as to be movable in the horizontal direction. The first moving stage 15 can move up and down on the column 14 by driving an electric motor M2 incorporated therein. The second moving stage 17 can move in a horizontal direction on the horizontal arm 16 by driving an electric motor M3 incorporated therein. The spindle 20 is driven to rotate by an electric motor M4 built in the second moving stage 17. The rotation axis of the spindle 20 extends substantially parallel to the rotation axis of the shaft 12.
[0035]
A polishing tool 30 is attached to the lower end of the spindle 20. As shown in FIGS. 2 and 3, the polishing tool 30 has a tension flange 31 composed of a disk member 31a attached to the spindle 20 and a cylindrical member 31b attached to the lower surface thereof with bolts B1, and a cylindrical member 31b. A ring member 32 fixed to the lower end by a bolt B2, a disk-shaped drive ring 33 having an outer peripheral portion sandwiched between the cylindrical member 31b and the ring member 32, and a polishing attached to the lower surface side of the drive ring 33 And a member 40.
[0036]
The drive ring 33 includes a metal drive plate 34 and a rubber diaphragm 35 laminated on the lower surface of the drive ring 33. Circular holes 34a, 35a having substantially the same radius are provided in the respective central portions. 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. However, the drive plate 34 has appropriate flexibility due to three kinds of concentric arc-shaped through holes 34b, 34c, and 34d provided at the center thereof and having different distances from the center. Therefore, the drive plate 34 can be slightly deformed in an out-of-plane direction (including a vertical direction). The diaphragm 35 maintains airtightness between the internal space S of the tension flange 31 and the base plate 41.
[0037]
The polishing member 40 includes a disk-shaped base plate (base member) 41, a disk-shaped pad plate (polishing body support member) 42 having substantially the same outer diameter as the base plate 41, and a circular shape having a radius slightly smaller than the pad plate 42. And a polishing pad (polishing body) 43. 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 upper surface side of the central portion of the base plate 41 by bolts B3. . The inner peripheral portion of the drive ring 33 centered on the center member 44 is sandwiched between the base plate 41 and a ring member 45 fixed to the upper surface of the base plate 41 by bolts B4. Thus, the rotation of the spindle 20 is transmitted from the tension flange 31 to the base plate 41 by fixing the base plate 41 to the tension flange 31 via the drive ring 33. Further, since the base plate 41 is fixed to the tension flange 31 via the drive ring 33, the tension flange 31, together with the drive ring 33 (particularly, the drive plate 34), moves the polishing member 40 out of the plane of the drive plate 34 ( A support portion for flexibly supporting the movable portion (including the vertical direction) is configured. Gravity is applied to the polishing member 40 by its own weight.
[0038]
The outer diameter of the flange 41a projecting outward from the outer periphery of the base plate 41 is formed to be larger than the inner diameter of the flange 32a projecting inward from the inner periphery of the ring member 32, and the flange 41a is located above the flange 32a. It is located in. As a result, the base plate 41 does not fall out of the ring member 32.
[0039]
As shown in FIG. 2, inside the base plate 41, an air suction passage 71 extending in an in-plane direction and having a plurality of suction openings on a lower surface side is formed. The air suction passage 71 also extends toward the center member 44 and opens into the internal space S of the tension flange 31. This opening is connected to a suction pipe 72 extending in the air supply passage 21 formed through the center of the spindle 20. By suctioning air from the suction pipe 72 with the pad plate 42 positioned on the lower surface side of the base plate 41, the pad plate 42 can be attached to the base plate 41 by suction. Here, centering and positioning in the rotational direction of the pad plate 42 are performed by the center pin P1 and the positioning pin P2 provided between the pad plate 42 and the base plate 41. Since the polishing pad 43 is a consumable that gradually deteriorates due to polishing, the polishing pad 43 is detachably attached to the lower surface of the pad plate 42 (for example, with an adhesive), so that the replacement operation of the polishing pad 43 is facilitated.
[0040]
As shown in FIG. 2, an air supply path 21 formed inside the spindle 20 is connected to an unillustrated air pressure feed line, from which air is fed to increase the pressure in the internal space S of the tension flange 31. The polishing member 40 can be urged downward in the tension flange 31 as a whole. Further, the air pressure in the internal space S can be adjusted. Note that another fluid may be pressure-fed to the internal space of the tension flange 31 instead of air.
[0041]
Therefore, the gravitational force of the polishing member 40 due to its own weight is applied to the polishing member 40 as a force for moving the polishing member 40 downward (ie, toward the wafer W side) as a whole (ie, a force toward the wafer W side). And a force obtained by adding the force due to the air pressure in the internal space S.
[0042]
As shown in FIGS. 1 and 2, the polishing apparatus 1 according to the present embodiment moves the polishing member 40 entirely upward against a force to move the polishing member 40 entirely downward. There is provided an urging force applying unit 50 that applies an urging force to be caused to be applied.
[0043]
In the present embodiment, the urging force applying unit 50 is configured such that an annular permanent magnet 53 fixed to the base plate 41 via an annular magnet holding plate 51 and a tension via an annular magnet holding plate 52. And an annular permanent magnet 54 fixed to the flange 31. The magnet holding plate 51 is attached to an outer peripheral portion of the base plate 41 so as to project outward therefrom. The magnet holding plate 52 is attached to the outer peripheral portion of the cylindrical member 31b of the tension flange 31 so as to project outward therefrom. The permanent magnets 53 and 54 are attached to the upper surface of the magnet holding plate 51 and the lower surface of the magnet holding plate 52, respectively, and oppose each other in the vertical direction. Both permanent magnets 53 and 54 have an N pole on the upper side and an S pole on the lower side, and their opposing surfaces have different poles. As a result, the magnetic force of the vertical attraction acts on the permanent magnets 53 and 54 over the entire circumference in the circumferential direction. In the present embodiment, this magnetic force is an urging force for moving the polishing member 40 upward as a whole. The magnitude of the magnetic force may be set to be substantially the same as, for example, the gravity of the polishing member 40 due to its own weight, but is preferably set to be considerably larger than that. This is because when the air pressure is controlled in a low range, the air pressure cannot be controlled with high precision as compared with the case where the air pressure is controlled in a high range, so that the load between the wafer W and the polishing pad 43 is reduced. This is to increase the air pressure in the internal space S of the tension flange 31 so that the load can be set with high accuracy even when the size is made sufficiently small. In the present embodiment, needless to say, the magnitude of the force obtained by adding the gravity due to the own weight of the polishing member 40 and the force due to the air pressure in the internal space S is equal to the desired load between the wafer W and the polishing pad 43. Is greater than the magnitude of the magnetic force by the magnitude of the force corresponding to
[0044]
Note that one of the permanent magnets 53 and 54 may be replaced with an annular member made of a magnetic material (for example, iron). When replacing the permanent magnet 53 with a member made of a magnetic material, if the base plate 41 and the magnet holding plate 51 are also made of the same material, it is possible to integrally form them with the material. Similarly, when the permanent magnet 54 is replaced with a member made of a magnetic material, if the cylindrical member 31b and the magnet holding plate 52 are also made of the same material, they can be integrally formed of the same material. It is also possible to replace one or both of the permanent magnets 53 and 54 with an electromagnet. Further, the permanent magnets 53 and 54 may not be formed in an annular shape, but may be divided into a plurality in the circumferential direction, for example.
[0045]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the abrasive supply pipe 81 extending spirally in the air supply path 21 and opening into the internal space S of the tension flange 31 is formed by the spindle 20 and the central member 44. , A supply path 83 provided through the center member 44, a flow path 84 passing through the center pin P <b> 1, and a flow path 85 formed in the pad plate 42. And supplying a liquid slurry (abrasive) containing silica particles and the like supplied from a not-shown abrasive supply device to the lower surface side of the polishing pad 43, which is connected to a flow path 86 provided in the polishing pad 43. Can be done.
[0046]
Next, the operation of the polishing apparatus 1 according to the present embodiment will be described. In order to perform polishing of the wafer W, first, the wafer W to be polished is suction-held on the upper surface of the rotary table 13, and the electric motor M1 is driven to rotate the rotary table 13. Here, the wafer W is mounted on the turntable 13 such that the center thereof coincides with the center of the turntable 13. Next, the electric motor M3 is driven to position the second moving stage 17 above the wafer W, and the spindle 20 is driven by the electric motor M4 to rotate the polishing tool 30. Subsequently, the electric motor M2 is driven to lower the polishing tool 30, the polishing pad 43 is pressed against the surface of the wafer W from above with a desired load, and the electric motor M3 is driven to move the polishing tool 30 parallel to the wafer surface. Swing in a different direction. At this time, the slurry (abrasive) is supplied to the lower surface side of the polishing pad 43 as described above.
[0047]
As described above, the surface of the wafer W is polished and flattened by the rotational movement of the wafer W itself and the rotation and swinging movement of the polishing tool 30 (that is, the polishing pad 43) while being supplied with the abrasive. It is.
[0048]
The load between the polishing pad 43 and the wafer W during such polishing is determined by polishing the magnitude of the upward biasing force (the magnetic force between the permanent magnets 53 and 54 in the present embodiment). An arbitrary load equal to or greater than the magnitude of gravity due to the own weight of the member 40 is set in advance, and by adjusting the air pressure in the internal space S of the tension flange 31 as appropriate, an arbitrary load equal to or greater than zero can be set. it can. Therefore, according to the present embodiment, the load between polishing pad 43 and wafer W during polishing is set to be smaller than the load due to the weight of polishing member 40, for example, 7 g / cm. ² (≒ 0.1 psi) or less. Therefore, even if the wafer W uses a low-k material, the possibility that the porous structure of the low-k material is destroyed during polishing of the wafer W is greatly reduced, and the yield is significantly improved.
[0049]
By the way, the air pressure in the internal space S of the tension flange 31 does not necessarily need to be higher than the atmospheric pressure, and may be the atmospheric pressure. In this case, the air supply path 21 may be opened to the atmosphere. Even in this case, the above-described upward biasing force (in the present embodiment, the magnetic force between the permanent magnets 53 and 54) is set to an arbitrary magnitude that is larger than zero and smaller than the gravity of the polishing member 40 due to its own weight. If the force is set to be equal to, the arbitrary load larger than zero and smaller than the load due to the own weight of the polishing member 40 according to the setting can be applied between the polishing pad 43 and the wafer W. Therefore, also in this case, the advantages described above are obtained. When the internal space S of the tension flange 31 is kept at the atmospheric pressure, the diaphragm 35 may be removed.
[0050]
[Second embodiment]
[0051]
FIG. 4 is a partial cross-sectional side view showing a main part of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0052]
This embodiment is different from the first embodiment in that the permanent magnet 54 is fixed to the tension flange 31 via the annular magnet holding plate 52 in the first embodiment. On the other hand, in the present embodiment, the only point is that the permanent magnet 54 is fixed to the second moving stage 17 that rotatably supports the polishing tool 30 via the magnet holding plate 152. The magnet holding plate 152 is formed in a cylindrical shape that protrudes outward from the second moving stage 17 and extends downward. The magnet 54 is fixed to a lower end of the magnet holding plate 152.
[0053]
According to this embodiment, advantages similar to those of the first embodiment can be obtained.
[0054]
[Third Embodiment]
[0055]
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view near a polishing tool 30 in a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. In FIG. 5, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[0056]
This embodiment differs from the first embodiment only in the points described below. In the first embodiment, the urging force applying unit 50 generates a magnetic force as the above-described upward urging force, whereas in the present embodiment, the urging force applying unit 50 generates the above-described upward urging force. It is configured to generate Lorentz force as a power.
[0057]
That is, in the present embodiment, the urging force applying unit 50 includes the annular permanent magnets 254 and 255 and one coil 258. An annular projecting member 251 is attached to the outer peripheral portion of the base plate 41 so as to project outward therefrom. The permanent magnets 254, 255 are provided on magnet holding frames 252, 253 formed of two concentric cylindrical portions extending outward from the outer edge of the extension member 251 to the outside of the tension flange 31 and extending upward. A cylindrical coil holding frame 257 is attached to an outer peripheral portion of the cylindrical portion 31b of the tension flange 31, extends outward from the cylindrical portion and extends downward, and a lower end portion thereof is located between the permanent magnets 254 and 255. I have. The coil 258 is wound around the coil holding frame 257.
[0058]
Here, the permanent magnets 254 and 255 are vertically polarized, but different poles are opposed to each other (the outer permanent magnet 254 has an S pole on the upper side, an N pole on the lower side, and an inner permanent magnet). The magnet 255 has a north pole on the upper side and a south pole on the lower side. For this reason, two types of magnetic fields having different directions are generated in the upper and lower portions of the permanent magnets 254 and 255 in the radial direction of the polishing member 40.
[0059]
The coil 258 is wound around the coil holding frame 257 such that a substantially circular arc around the rotation axis of the spindle 20 is a horizontal portion, and the vertical portion of the coil 258 is formed on the upper and lower walls of the coil holding frame 257. Along the vertical direction. For this reason, the horizontal portion of each coil 258 is arranged in upper and lower two rows (indicated by U and L in FIG. 5), and these two horizontal portions U and L are formed of two types formed in the upper and lower portions between the permanent magnets 254 and 255. Are positioned so as to cross each other at right angles.
[0060]
When a current flows through the coil 258, the current flowing through the horizontal portion of the coil 258 and the magnetic field are orthogonal to each other, and a Lorentz force orthogonal to both the current and the magnetic field acts between them. By appropriately setting the direction of the current of the coil 258, this Lorentz force becomes a force for moving the permanent magnets 254 and 255, that is, the base plate 41 upward.
[0061]
According to this embodiment, advantages similar to those of the first embodiment can be obtained.
[0062]
[Fourth Embodiment]
[0063]
FIG. 6 is a sectional view showing a pad plate (polishing body support member) 42 to which a polishing pad (polishing body) 43 is attached, which is used in the polishing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0064]
The polishing apparatus according to the present embodiment is different from the polishing apparatus according to the first embodiment only in the points described below.
[0065]
Although not shown in the drawings, in the present embodiment, the urging force applying portions 50 (permanent magnets 53 and 54) and the magnet holding plates 51 and 52 in FIG. 2 are removed.
[0066]
In the present embodiment, instead of the pad plate 42 with the polishing pad 43 in FIG. 2, a pad plate 42 with the polishing pad 43 shown in FIG. 6A or 6B is a base plate (base member). 41 is attached. Although both polishing pads 43 are the same, the structure of the pad plate 42 is different as follows. That is, while the pad plate 42 shown in FIG. 2 is made of a single material (for example, a material having the same small specific gravity as the portion 42a to be described later), the pad plate 42 shown in FIGS. The illustrated pad plate 42 includes a portion 42a made of a material having a low specific gravity (for example, ceramic, aluminum or an alloy thereof), and a portion (a ring-shaped member in the present embodiment) 42b made of a material having a high specific gravity (for example, lead). It is composed of The pad plate 42 shown in FIG. 2 and the pad plate 42 shown in FIGS. 6A and 6B have the same outer dimensions. The pad plate 42 shown in FIG. 6A and the pad plate 42 shown in FIG. 6B have different volume ratios between the portions 42a and 42b. Accordingly, the pad plates 42 shown in FIGS. 2, 6A and 6B have the same outer dimensions but different weights.
[0067]
In FIG. 6, reference numerals 185 and 186 denote holes for providing a center pin P1 and a positioning pin P2 (omitted in FIG. 6, see FIG. 2).
[0068]
Further, in the present embodiment, the internal space S of the tension flange 31 is kept open to the atmosphere. Therefore, the diaphragm 35 may be removed.
[0069]
In the polishing apparatus according to the present embodiment, the wafer W is polished by the same operation as the polishing apparatus according to the above-described first embodiment. However, in the present embodiment, since the urging force applying section 50 is removed and the internal space S of the tension flange 31 is at atmospheric pressure, the weight of the polishing member 40 between the polishing pad 43 and the wafer W is reduced. Load is applied.
[0070]
According to the present embodiment, since the load between the polishing pad 43 and the wafer W is determined by the own weight of the polishing member 40, this load can be reduced, and the load can be set with high accuracy. It can be carried out. According to the present embodiment, since the pad plate 42 shown in FIG. 6A or FIG. 6B is used, the polishing pad 43 and the polishing pad 43 are formed by appropriately determining the volume ratio between the portion 42a and the portion 42b. The load between the wafer W and the wafer W is relatively low when the pad plate 42 is made of only the material having the small specific gravity, and is relatively high when the pad plate 42 is made of only the material having the large specific gravity. The load can be set to an arbitrary magnitude between the load and the load.
[0071]
Therefore, according to the present embodiment, the load is larger than in the above-described first to third embodiments, so that when the wafer W is made of a Low-k material, Although the possibility that the porous structure is broken during polishing slightly increases, the polishing is performed with a low load, which is the load due to the own weight of the polishing member 40, so that the possibility of breaking the porous structure can be reduced. Then, as described above, the load can be set to a desired value, and the accuracy of load setting is high, so that the wafer W can be flattened with high accuracy.
[0072]
In the present embodiment, the pad plate 42 is made of two materials having different specific gravities, but the pad plate 42 may be made of three or more materials having different specific gravities.
[0073]
Next, a polishing method according to an embodiment of the present invention will be described. In this polishing method, similarly to the above-described fourth embodiment, in the polishing apparatus according to the above-described first embodiment, the urging force applying section 50 (permanent magnets 53 and 54) and the magnet holding plates 51 and 52 are combined. A polishing apparatus that removes the internal space S of the tension flange 31 and keeps the internal space S open to the atmosphere is used. The pad plate 42 as shown in FIG. 6A and FIG. 6B is subjected to a plurality of desired loads (for example, 0.1 psi, 0.25 psi, and 0.5 psi) to be changed. Accordingly, a member in which the volume ratio between the member 42a and the member 42b is changed is prepared in advance. For example, when the wafer W is a 300 mm wafer, 0.1 psi corresponds to 3.6 kg weight, 0.25 psi corresponds to 9 kg weight, and 0.5 psi corresponds to 18 kg weight. The plurality of pad plates 42 prepared in advance may include a pad plate 42 made of a single material. Then, a polishing pad 43 is attached to each pad plate 42 in advance. When polishing the wafer W, one corresponding to a desired load is selected from the plurality of pad plates 42 with the polishing pads 43, and this is mounted on the polishing apparatus. Polish similarly.
[0074]
According to this polishing method, the same advantages as those of the above-described fourth embodiment can be obtained. In addition, since a plurality of pad plates 42 with polishing pads 43 are prepared in advance in accordance with a plurality of types of loads, respectively, This has the advantage that the load can be changed in the following manner.
[0075]
[Fifth Embodiment]
[0076]
Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. After starting the semiconductor device manufacturing process, first, in step S200, an appropriate processing step is selected from the following steps S201 to S204. According to the selection, the process proceeds to any of steps S201 to S204.
[0077]
Step S201 is an oxidation step of oxidizing the surface of the silicon wafer. Step S202 is a CVD step of forming an insulating film on the surface of the silicon wafer by CVD or the like. Step S203 is an electrode forming step of forming an electrode film on the silicon wafer by a process such as vapor deposition. Step S204 is an ion implantation step of implanting ions into the silicon wafer.
[0078]
After the CVD step (S202) or the electrode forming step (S203), the process proceeds to step S209, and it is determined whether a CMP step is performed. If not, the process proceeds to step S206; otherwise, the process proceeds to step S205. Step S205 is a CMP step. In this step, damascene is performed by flattening an interlayer insulating film or polishing a metal film on the surface of a semiconductor device by using the polishing apparatus or the polishing method according to the present invention. ) Is performed.
[0079]
After the CMP step (S205) or the oxidation step (S201), the process proceeds to step S206. Step S206 is a photolithography step. In this step, a resist is applied to the silicon wafer, a circuit pattern is printed on the silicon wafer by exposure using an exposure device, and development of the exposed silicon wafer is performed. Further, the next step S207 is an etching step of removing portions other than the developed resist image by etching, removing the resist, and removing unnecessary resist after etching.
[0080]
Next, in step S208, it is determined whether or not all necessary processes have been completed. If not, the process returns to step S200, and the previous steps are repeated to form a circuit pattern on the silicon wafer. If it is determined in step S208 that all steps have been completed, the process ends.
[0081]
In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, since the polishing apparatus or the polishing method according to the present invention is used in the CMP process, semiconductor devices can be manufactured with good yield at low cost. Further, a semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention has a high yield and is inexpensive. The polishing 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.
[0082]
The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a polishing apparatus that can polish an object to be polished with a load lower than the load due to the weight of the polishing member.
[0084]
Further, according to the present invention, it is possible to provide a polishing apparatus and a polishing method capable of polishing an object to be polished with high accuracy with a load as low as about the weight of the polishing member.
[0085]
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device manufacturing method capable of manufacturing a semiconductor device at a low cost with an improved yield as compared with a conventional semiconductor device manufacturing method, and a low-cost semiconductor device. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional side view schematically showing a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of a polishing tool in the polishing apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the polishing tool shown in FIG.
FIG. 4 is a partial sectional side view showing a main part of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged sectional view near a polishing tool in a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a pad plate to which a polishing pad is attached, which is used in a polishing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process.
[Explanation of symbols]
1 Polishing device
13 Rotary table
20 spindle
30 polishing tool (polishing head)
31 Tension flange
33 Drive Ring
40 polishing member
41 Base plate (base member)
42 pad plate (polishing body support member)
43 polishing pad (polishing body)
50 biasing force applying section
53,54 permanent magnet
W wafer (object to be polished)

Claims

While applying a load between the polishing member and the object to be polished of the polishing tool having a polishing member, by relatively moving the polishing tool and the object to be polished, a polishing apparatus for polishing the object to be polished,
A biasing force is applied to move the polishing member entirely to the opposite side of the object to be polished against the force of moving the polishing member entirely to the object to be polished. A polishing apparatus comprising a power applying section.

While applying a load between the polishing member and the object to be polished of the polishing tool having a polishing member, by relatively moving the polishing tool and the object to be polished, a polishing apparatus for polishing the object to be polished,
A biasing force is applied to move the polishing member entirely to the opposite side of the object to be polished against the force of moving the polishing member entirely to the object to be polished. Equipped with a power giving section,
The polishing apparatus, wherein the urging force applying unit steadily applies the urging force at least at the time of polishing the object to be polished.

The polishing tool has a support portion that displaceably supports the polishing member,
The polishing member and the support rotate together,
The urging force imparting portion is fixed to the polishing member or a first portion integrally formed with the polishing member, and a first portion fixed to the support portion or integrally formed with the support portion. And two parts,
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the urging force is generated between the first portion and the second portion.

The polishing member is disposed above the object to be polished when polishing the object to be polished,
The polishing tool has a support portion that supports the polishing member so that it can be displaced at least substantially vertically.
4. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the force for moving the polishing member as a whole toward the object to be polished includes gravity caused by the weight of the polishing member.

The polishing apparatus according to claim 4, wherein the load applied between the polishing member and the object to be polished is smaller than a load due to the weight of the polishing member.

The polishing apparatus according to claim 1, wherein the force for moving the polishing member as a whole toward the object to be polished includes a force due to a fluid pressure.

The polishing apparatus according to claim 1, wherein the urging force is a magnetic force or a Lorentz force.

While applying a load between the polishing member and the object to be polished of the polishing tool having a polishing member, by relatively moving the polishing tool and the object to be polished, a polishing apparatus for polishing the object to be polished,
The polishing member is disposed above the object to be polished when polishing the object to be polished,
The polishing tool has a support portion that supports the polishing member so that it can be displaced at least substantially vertically.
The polishing member has a base member, a polishing body, and a polishing body supporting member to which the polishing body is attached and which is detachably attached to the base member.
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing body support member has two or more portions each formed of materials having different specific gravities.

A polishing apparatus for polishing a workpiece by relatively moving the polishing tool and the workpiece while applying a load between the polishing member and the workpiece in a polishing tool having a polishing member. hand,
The polishing member is disposed above the object to be polished when polishing the object to be polished,
The polishing tool has a support portion that supports the polishing member so that it can be displaced at least substantially vertically.
The polishing member has a base member, a polishing body, and a polishing body support member to which the polishing body is attached and which is detachably attached to the base member.
Using a polishing device,
In the polishing method for polishing the object to be polished,
Prepare a plurality of abrasive support members having substantially the same external dimensions and different weights from each other,
A polishing method, wherein one of the plurality of polishing body support members is mounted on the base member and the object to be polished is polished.

The polishing method according to claim 9, wherein at least one of the plurality of polishing body support members has two or more portions made of materials having different specific gravities.

Each of at least two polishing body support members of the plurality of polishing body support members has two or more portions each formed of a material having a specific gravity different from each other,
The polishing method according to claim 9, wherein, for the at least two polishing body support members, the types of materials used are the same and the volume ratios of the materials are different.

A semiconductor device manufacturing method comprising a step of flattening a surface of a semiconductor wafer by using the polishing apparatus according to any one of claims 1 to 8 or the polishing method according to any one of claims 9 to 11. Method.

A semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to claim 12.