JP2004356162A - 半導体装置の製造方法および研磨装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および研磨装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004356162A JP2004356162A JP2003148858A JP2003148858A JP2004356162A JP 2004356162 A JP2004356162 A JP 2004356162A JP 2003148858 A JP2003148858 A JP 2003148858A JP 2003148858 A JP2003148858 A JP 2003148858A JP 2004356162 A JP2004356162 A JP 2004356162A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- semiconductor wafer
- dressing
- polishing pad
- polishing tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Abstract
【解決手段】研磨パッド3を貼り付けた研磨定盤4と、半導体ウエハ2を保持する研磨ヘッド5と、研磨パッド3をドレッシング処理するためのドレッサ6とをそれぞれ回転させ、純水供給ノズル8から純水7を研磨パッド3に供給する。そして、加圧コントローラ12によりドレッサ6を下降させて研磨パッド3にドレッサ6を接触させ、研磨パッド3のドレッシング処理を開始する。ドレッシング処理を開始してから所定の時間が経過した後、加圧コントローラ11により研磨ヘッド5を下降させて研磨パッド3に半導体ウエハ2を接触させ、研磨液供給ノズル10から研磨液9を研磨パッド3に供給する。これにより、半導体ウエハ2がCMP処理される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術および研磨装置に関し、特に、半導体ウエハを化学的機械的研磨する工程を有する半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程は、種々のCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)工程を含んでいる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をSTI(Shallow Trench Isolation)法で形成する際のCMP工程、半導体ウエハ上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のCMP工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のCMP工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のCMP工程などがある。
【0003】
特開2002−126998号公報には、研磨加工中、研磨定盤に貼付された研磨パッドとウエハとの間に生じる研磨抵抗をセンサで測定し、センサから得た研磨抵抗と所定の関数とを用いて情報処理装置で研磨能率を算出し、研磨能率の変化に応じて、研磨加工の進行に伴って推移する研磨パッドの研磨性能を評価し、こうした評価結果を研磨パッドに対するドレッシング処理の実行タイミングの決定や加工物の研磨量の算出に利用する技術が記載されている(特許文献1参照)。
【0004】
また、あらかじめダイヤモンドドレッサにより研磨パッド表面を切削した後にダイヤモンドドレッサを後退させて、ウエハを研磨パッドに押しつけて平坦化研磨すると同時にブラシによるドレッサにより研磨パッドの芝目をたたせて研磨面を復元しながら平坦化研磨する方法がある(たとえば特許文献2参照)。
【0005】
また、ウエハの研磨と同時に研磨パッドのドレッシングを行う方法において研磨パッドの研削過剰を防止するために研磨パッドの形状測定を研磨パッド静止時に行い、ウエハ研磨時のドレッシング量を調整する方法がある(たとえば特許文献3参照)。
【0006】
また、ウエハのCMP中に同時進行しながらダイヤモンドドレッサによる研磨パッド面をドレッシングして研磨屑などを排除する方法がある(たとえば特許文献4参照)。
【0007】
また、ダイヤモンドドレッサのドレッシング時間を研磨パッドの温度分布に基づいて制御してドレッシングを行う方法がある(たとえば特許文献5参照)。
【0008】
また、ウエハの研磨中に同時にブラシによる研磨パッドのドレッシングを行い研磨屑を排除する方法がある(たとえば特許文献6参照)。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−126998号公報
【0010】
【特許文献2】
特開平11−48122号公報
【0011】
【特許文献3】
特開2002−355748号公報
【0012】
【特許文献4】
特開2002−299289号公報
【0013】
【特許文献5】
特開平11−19864号公報
【0014】
【特許文献6】
特開2000−263417号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。半導体装置の製造工程には種々のCMP工程が含まれており、このCMP工程においては、研磨装置の回転する研磨定盤に貼り付けられた研磨パッドに研磨液を供給しながら半導体ウエハを押し付けることで、半導体ウエハが研磨される。この際、CMP処理の進行に伴い、研磨パッド表面が摩滅により平滑化され、研磨効率が低下する恐れがある。これは、半導体装置の製造時間を長くしてしまう。また、ドレッシング処理が不十分な研磨パッドを用いて半導体ウエハのCMP処理を行うと、半導体ウエハにスクラッチ(ひっかき傷)が生じる恐れがある。これは、半導体装置の製造歩留りを低下させる。このため、平滑化された研磨パッドの修復のためにドレッシング処理を行う必要がある。
【0016】
研磨加工中、研磨定盤に貼付された研磨パッドとウエハとの間に生じる研磨抵抗をセンサで測定し、センサから得た研磨抵抗と所定の関数とを用いて情報処理装置で研磨能率を算出し、研磨能率の変化に応じて、研磨加工の進行に伴って推移する研磨パッドの研磨性能を評価し、こうした評価結果を研磨パッドに対するドレッシング処理の実行タイミングの決定や加工物の研磨量の算出に利用する技術では、研磨パッドが摩滅して平滑化された状態で半導体ウエハの研磨処理を開始してしまう恐れがあり、半導体ウエハの研磨効率の低下や、半導体ウエハにスクラッチ(ひっかき傷)を生じさせる可能性がある。これは、半導体装置の製造歩留りを低下させる。
【0017】
本発明の目的は、半導体装置の製造歩留りを向上できる半導体装置の製造方法および研磨装置を提供することにある。
【0018】
本発明の他の目的は、半導体装置の製造時間を短縮できる半導体装置の製造方法および研磨装置を提供することにある。
【0019】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0021】
本発明の半導体装置の製造方法は、研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する際に、研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段を研磨工具に接触させて研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、半導体ウエハを研磨工具に接触させて半導体ウエハの研磨処理を開始するものである。
【0022】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する際に、研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と半導体ウエハとを研磨工具に接触させて研磨工具をドレッシング処理しながら半導体ウエハの研磨処理を行った後、半導体ウエハを研磨工具から離れさせてから、ドレッシング手段を研磨工具から離れさせるものである。
【0023】
また、本発明の研磨装置は、半導体ウエハを化学的機械的研磨するために使用される研磨装置であって、半導体ウエハを研磨するための研磨工具と、半導体ウエハを保持するための保持手段と、研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と、保持手段とドレッシング手段とを独立に制御可能な制御手段とを有し、制御手段は、ドレッシング手段を移動させて研磨工具にドレッシング手段を接触させることにより研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、半導体ウエハを保持した保持手段を移動させて研磨工具に半導体ウエハを接触させることにより半導体ウエハの研磨処理を開始するものである。
【0024】
また、本発明の研磨装置は、半導体ウエハを化学的機械的研磨するために使用される研磨装置であって、半導体ウエハを研磨するための研磨工具と、半導体ウエハを保持するための保持手段と、研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と、保持手段とドレッシング手段とを独立に制御可能な制御手段とを有し、制御手段は、研磨工具にドレッシング手段と半導体ウエハとを接触させて研磨工具をドレッシング処理しながら半導体ウエハの研磨処理を行った後、半導体ウエハを保持した保持手段を移動させて半導体ウエハを研磨工具から離れさせることにより半導体ウエハの研磨処理を終了してから、ドレッシング手段を移動させて研磨工具からドレッシング手段を離れさせることにより研磨工具のドレッシング処理を終了するものである。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【0026】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。
【0027】
(実施の形態1)
本実施形態の半導体装置の製造工程を図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのCMP工程に用いられる半導体製造装置の概略的な構成を示す説明図(縦断面図)である。図2は、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのCMP工程の処理シーケンス(フロー)を示す説明図(フローチャート)である。
【0028】
図1に示される半導体製造装置1は、半導体ウエハ(半導体基板)2を研磨する際に用いられる研磨装置であり、ここでは半導体ウエハ2をCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)処理する際に用いられるCMP装置である。半導体製造装置1は、その上面に研磨パッド3が貼り付けられた研磨定盤4と、半導体ウエハ2をチャックして保持可能な研磨ヘッド5と、研磨パッド3をドレッシング処理(研磨パッドの目立て処理、摩滅などにより平滑化された研磨パッド表面をダイヤモンド砥石(砥粒)などを用いて修正または修復する処理)するためのドレッサ(ドレッシング部材、ドレッシング手段)6と、純水7を供給するための純水供給ノズル8と、研磨液(薬液)9を供給するための研磨液供給ノズル10とを有している。研磨定盤4、研磨ヘッド5およびドレッサ6は、それぞれモータなどにより回転可能に構成されている。半導体ウエハ(半導体基板)2は、単結晶シリコンなどからなり、その表面(半導体素子形成側の主面)にCMP処理を行うべき材料膜(例えば埋込絶縁膜または層間絶縁膜形成用の絶縁膜、あるいはプラグまたは埋込配線形成用の導体膜など)が形成されている。研磨パッド3としては、例えば発砲ポリウレタンを主成分とする研磨パッドなどを用いることができる。研磨液供給ノズル10から供給される研磨液9は、例えば研磨砥粒(例えば酸化シリコン(SiO2)砥粒)を含有したスラリーであり、水(純水)または薬液を含有することもできる。ドレッサ6の表面(ドレッシング処理において研磨パッド3に接触する面)には、例えばダイヤモンド砥石(砥粒)などが配置されて(埋め込まれて)いる。
【0029】
また、半導体製造装置1は、研磨ヘッド5を(上下方向に)移動させて研磨定盤4に対する研磨ヘッド5の位置を調整し、研磨ヘッド5に保持された半導体ウエハ2を研磨定盤4上に貼り付けられた研磨パッド3に所定(所望)の圧力で押し付ける(押圧する)ことを可能とする加圧コントローラ(圧力コントローラ)11と、ドレッサ6を(上下方向に)移動させて研磨定盤4に対するドレッサ6の位置を調整し、ドレッサ6を研磨定盤4上に貼り付けられた研磨パッド3に所定(所望)の圧力で押し付ける(押圧する)ことを可能とする加圧コントローラ(圧力コントローラ)12と、純水供給ノズル8から供給される純水7の流量を調整するための流量コントローラ13と、研磨液供給ノズル10から供給される研磨液9の流量を調整するための流量コントローラ14とを更に有している。半導体製造装置1では、研磨ヘッド5およびドレッサ6が加圧コントローラ11,12によりそれぞれ独立に(加圧を)制御され、純水供給ノズル8および研磨液供給ノズル10が流量コントローラ13,14によりそれぞれ独立に(流量を)制御されており、各コントローラ11,12,13,14は一つのシーケンサ15により制御される。
【0030】
シーケンサ15は、加圧コントローラ11,12を制御して、研磨ヘッド5およびドレッサ6の高さ位置などを制御し、流量コントローラ13,14を制御して純水供給ノズル8または研磨液供給ノズル10から研磨パッド3に供給する純水7または研磨液9の切換え(流量)などを制御する。図3は、半導体ウエハのCMP工程におけるドレッサ6、研磨ヘッド5、純水供給ノズル8および研磨液供給ノズル10の制御のタイミングを示す説明図(グラフ)である。図3には、ドレッサ6の高さ位置および研磨ヘッド5の高さ位置の時間変化(縦軸がドレッサ6の高さ位置または研磨ヘッド5の高さ位置に対応し、横軸が時間(時刻)tに対応する)が示されている。また、図3には、純水供給ノズル8または研磨液供給ノズル10から研磨パッド3へ純水7または研磨液9を供給するタイミングも示されている。図3に示されるようなタイミングで、ドレッサ6が待機位置(ドレッサ6が研磨パッド3から離れた位置)D0とドレッシング処理位置(ドレッサ6が研磨パッド3に接触する位置またはドレッサ6が研磨パッド3に押し付けられた位置)D1との間を移行し、研磨ヘッド5が待機位置(半導体ウエハ2が研磨パッド3から離れた位置)P0とCMP処理位置(半導体ウエハ2が研磨パッド3に接触する位置または半導体ウエハ2が研磨パッド3に押し付けられた位置)P1との間を移行する。
【0031】
本実施の形態では、半導体ウエハ2のCMP処理は次のようにして行われる。
【0032】
まず、CMP処理を行うべき材料膜を表面に予め形成した半導体ウエハ2を研磨ヘッド5でチャック(吸着)して保持する(ステップS1)。この際、半導体ウエハ2のCMP処理すべき側の主面とは逆側の主面(ここでは材料膜を形成した表面とは逆の裏面側)が研磨ヘッド5によってチャックされる。次に、研磨定盤4、研磨ヘッド5およびドレッサ6をそれぞれ回転させ、純水供給ノズル8から純水7を研磨定盤4に貼り付けられた研磨パッド3(の表面)に供給する(ステップS2)。純水供給ノズル8から供給する純水7の流量は、流量コントローラ13により制御される。それから、シーケンサ15により制御された加圧コントローラ12は、待機位置D0にあるドレッサ6を研磨定盤4に対して下降させて(ドレッシング処理位置D1に下降させて)、研磨定盤4上に貼り付けられている研磨パッド3にドレッサ6を接触させ、所定の圧力でドレッサ6を研磨パッド3に押し付ける(ステップS3)。研磨パッド3上に純水7を供給しながらドレッサ6の表面と研磨パッド3とがそれらの回転により摺擦され、研磨パッド3の表面がドレッシング処理される。
【0033】
ドレッサ6が研磨パッド3に接触してから(すなわち研磨パッド3のドレッシング処理が開始されてから)所定の時間が経過した後、シーケンサ15により制御された加圧コントローラ11は待機位置P0にある研磨ヘッド5を研磨定盤4に対して下降させて(CMP処理位置P1に下降させて)、研磨定盤4上に貼り付けられている研磨パッド3に半導体ウエハ2を接触させ、所定の圧力で半導体ウエハ2を研磨パッド3に押し付ける(ステップS4)。そして、研磨液供給ノズル10から研磨液9を研磨パッド3(の表面)に供給する。研磨液供給ノズル10から供給する研磨液9の流量は、流量コントローラ14により制御される。研磨液供給ノズル10からの研磨液9の供給開始とともに(またはその後で)、純水供給ノズル8からの純水7の供給を停止することもできる。また、研磨パッド3に純水供給ノズル8および研磨液供給ノズル10から純水7および研磨液9を供給することもできる。研磨パッド3上に研磨液9(または研磨液9および純水7(の混合液))を供給しながら半導体ウエハ2の表面と研磨パッド3とがそれらの回転により摺擦され、半導体ウエハ2の表面が化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)される。これにより、半導体ウエハ2の表面に形成されていたCMP処理すべき材料膜(例えば絶縁膜または導体膜)が化学的機械的研磨される。半導体ウエハ2の表面をCMP処理することにより、すなわち半導体ウエハ2の表面に形成された材料膜(CMP処理すべき材料膜)をCMP処理することにより、例えば半導体ウエハ2に形成された素子分離用の溝に埋め込まれた埋込絶縁膜(素子分離領域)、平坦化された層間絶縁膜、層間絶縁膜に形成されたスルーホールに埋め込まれたプラグ、あるいは層間絶縁膜に形成された開口部(配線溝)に埋め込まれた埋込配線などを形成することができる。
【0034】
半導体ウエハ2の表面が研磨パッド3に接触して半導体ウエハ2がCMP処理されている間、研磨パッド3はドレッサ6にも接触しており、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理が行われている。そのような半導体ウエハ2のCMP処理を所定の時間(例えば30〜90秒程度)行った後、シーケンサ15により制御された加圧コントローラ11,12は研磨ヘッド5およびドレッサ6を研磨パッド3(研磨定盤4)から上昇させて(研磨ヘッド5を待機位置P0に上昇させドレッサ6を待機位置D0に上昇させて)、研磨パッド3から半導体ウエハ2およびドレッサ6を離れさせる(ステップS5)。これにより、半導体ウエハ2のCMP処理が終了し、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理も終了する。CMP処理が行われた半導体ウエハ2は研磨ヘッド5から取り外されて、次の工程(例えば洗浄工程など)に送られる。
【0035】
その後、次のCMP処理されるべき半導体ウエハが半導体製造装置1に搬送されて、上記と同様(ステップS1〜S5)にして処理される。
【0036】
本実施の形態では、ドレッサ6を先に研磨パッド3に接触させて研磨パッド3のドレッシング処理を開始してから、(所定の時間が経過した後に)半導体ウエハ2を研磨パッド3に接触させて半導体ウエハ2のCMP処理を開始する。ドレッサ6を研磨パッド3に接触させてから5〜90秒経過した後に半導体ウエハ2を研磨パッド3に接触させれば好ましく、ドレッサ6を研磨パッド3に接触させてから10〜60秒経過した後に半導体ウエハ2を研磨パッド3に接触させればより好ましく、ドレッサ6を研磨パッド3に接触させてから20〜40秒経過した後に半導体ウエハ2を研磨パッド3に接触させれば更に好ましい。すなわち、ドレッサ6が研磨パッド3に接触して研磨パッド3のドレッシング処理が開始されてから、半導体ウエハ2が研磨パッド3に接触して半導体ウエハ2のCMP処理が開始されるまでの時間は、好ましくは5〜90秒、より好ましくは10〜60秒、更に好ましくは20〜40秒である。
【0037】
ドレッサ6を先に研磨パッド3に接触させて研磨パッド3のドレッシング処理を開始した後に、(所定の時間が経過してから)半導体ウエハ2を研磨パッド3に接触させて半導体ウエハ2のCMP処理を開始することで、研磨パッド3が十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハ2のCMP処理を開始することが可能となる。すなわち、CMP処理の開始時の研磨パッド3のドレッシング状態を向上することができる。また、ドレッサ6により研磨パッド3をドレッシング処理しながら半導体ウエハ2をCMP処理することで、半導体ウエハ2のCMP処理中に半導体ウエハ2の研磨で研磨パッド3の目立てが不十分になる(研磨パッド3が摩滅などにより平滑化する)のを防止できる。すなわち、CMP処理の開始後(CMP処理中)の研磨パッド3のドレッシング状態を向上することができる。このため、研磨パッド3が十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハ2のCMP処理を行うことができ、半導体ウエハ2の研磨効率(研磨能率、CMP処理効率)を向上し、半導体装置の製造時間を短縮することが可能となる。また、ドレッシング処理が不十分な研磨パッドを用いて半導体ウエハのCMP処理を行うと、半導体ウエハにスクラッチ(ひっかき傷)が生じる恐れがあるが、本実施の形態では、研磨パッドが十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハのCMP処理を行うことができるので、半導体ウエハのスクラッチの原因となる異物に対するクッション効果を得ることができ、半導体ウエハにおけるスクラッチの発生を防止することができる。また、本実施の形態のように十分にドレッシング(目立て)処理された研磨パッドは、研磨剤、純水、その他薬液、あるいはそれらの混合液の保持能力が高いので、半導体ウエハの均一な研磨処理が可能となる。また、これらの効果により、半導体装置の製造歩留りを向上することが可能となる。また、半導体装置の製造コストを低減できる。
【0038】
また、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理は、研磨パッド3に研磨液9よりも純水7を供給しながら行うことで、研磨パッド3のドレッシング効果をより向上することができる。このため、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理を開始してから半導体ウエハ2のCMP処理を開始するまでの間は研磨パッド3に純水供給ノズル8から純水7を供給しかつ研磨液供給ノズル10から研磨液9を供給せず、半導体ウエハ2を研磨パッド3に接触させて半導体ウエハ2のCMP処理を開始した段階で研磨液供給ノズル10から研磨パッド3への研磨液9の供給を開始することができる。これにより、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理の効率をより向上することができる。他の形態として、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理を開始した後、半導体ウエハ2のCMP処理を開始する前に、研磨液供給ノズル10から研磨パッド3への研磨液9の供給を開始することもできる。図4は、他の形態のドレッサ6、研磨ヘッド5、純水供給ノズル8および研磨液供給ノズル10の制御のタイミングを示す説明図(グラフ)である。図4は、純水供給ノズル8から研磨パッド3への純水7の供給を、研磨液供給ノズル10から研磨パッド3への研磨液9の供給、または純水供給ノズル8および研磨液供給ノズル10から研磨パッド3への純水7および研磨液9(の混合液)の供給に切換えるタイミングが異なること以外は、図3とほぼ同様である。図4に示されるように、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理を開始した後、半導体ウエハ2のCMP処理を開始する前に、研磨液供給ノズル10から研磨パッド3への研磨液9の供給を開始することにより、半導体ウエハ2を研磨パッド3に接触させて半導体ウエハ2のCMP処理を開始する段階で、既に研磨パッド3に所定の時間研磨液9が供給されていた状態となるので、研磨パッド3に研磨液9がなじんだ状態で半導体ウエハ2のCMP処理を開始することができ、半導体ウエハ2の研磨効率をより向上することができる。また、更に他の形態として、研磨パッド3のドレッシング処理の開始段階から研磨パッド3へ研磨液9を供給し、研磨パッド3に純水7および研磨液9(の混合液)、あるいは研磨液9だけを供給しながらドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理を行うこともできる。このように、半導体ウエハ2の研磨処理(CMP処理)を開始する前にドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理を行っている間(すなわちステップS3の後でステップS4の前)に研磨パッド3に供給可能な液としては、純水7(純水7単独)、研磨液9(研磨液9単独)、または純水7および研磨液9(純水7および研磨液9の両方、混合液)を用いることができ、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理を行いながら半導体ウエハ2の研磨処理(CMP処理)を行っている間(すなわちステップS4の後でステップS5の前)に研磨パッド3に供給可能な液としては、研磨液9(研磨液9単独)、または純水7および研磨液9(純水7および研磨液9の両方、混合液)を用いることができる。
【0039】
また、本実施の形態は、半導体装置の製造工程における種々のCMP工程に適用することができる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をSTI(Shallow Trench Isolation)法で形成する際のCMP工程、半導体ウエハ(半導体素子を形成した半導体ウエハ)上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のCMP工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のCMP工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のCMP工程などにおいて適用することができる。
【0040】
(実施の形態2)
上記実施の形態1では、ドレッサ6を先に研磨パッド3に接触させて研磨パッド3のドレッシング処理を開始した後に、所定の時間が経過してから半導体ウエハ2を研磨パッド3に接触させて半導体ウエハ2のCMP処理を開始している。本実施の形態では、ドレッサ6と半導体ウエハ2とを研磨パッド3に接触させて研磨パッド3をドレッシング処理しながら半導体ウエハ2のCMP処理を行った後、先に半導体ウエハ2を研磨パッド3から離れさせ、所定の時間が経過してからドレッサ6を研磨パッド3から離れさせる。
【0041】
図5は、半導体ウエハのCMP工程の処理シーケンス(フロー)を示す説明図(フローチャート)である。図6は、半導体ウエハのCMP工程におけるドレッサ6、研磨ヘッド5、純水供給ノズル8および研磨液供給ノズル10の制御のタイミングを示す説明図(グラフ)であり、上記実施の形態1の図3に対応する。
【0042】
本実施の形態においても、上記実施の形態1と同様の構成を有する半導体製造装置(研磨装置、CMP装置)1を用いて半導体ウエハ2のCMP処理が行われる。
【0043】
本実施の形態においては、まず、CMP処理を行うべき材料膜を表面に予め形成した半導体ウエハ2を研磨ヘッド5でチャックして保持する(ステップS11)。この際、半導体ウエハ2のCMP処理すべき側の主面とは逆側の主面(ここでは材料膜を形成した表面とは逆の裏面側)が研磨ヘッド5によってチャックされる。次に、研磨定盤4、研磨ヘッド5およびドレッサ6をそれぞれ回転させ、研磨液供給ノズル10から研磨液9を研磨定盤4に貼り付けられた研磨パッド3(の表面)に供給する(ステップS12)。研磨液供給ノズル10から供給する研磨液9の流量は、流量コントローラ14により制御される。また、この際、研磨パッド3に純水供給ノズル8および研磨液供給ノズル10から純水7および研磨液9を供給することもできる。
【0044】
それから、シーケンサ15により制御された加圧コントローラ11,12は、待機位置D0にあるドレッサ6と待機位置P0にある研磨ヘッド5とを研磨定盤4に対して下降させて(ドレッシング処理位置D1およびCMP処理位置P1に下降させて)、研磨定盤4上に貼り付けられている研磨パッド3にドレッサ6および半導体ウエハ2を接触させ、ドレッサ6および半導体ウエハ2をそれぞれ所定の圧力で研磨パッド3に押し付ける(ステップS13)。ドレッサ6の表面と研磨パッド3とがそれらの回転により摺擦されて研磨パッド3の表面がドレッシング処理され、半導体ウエハ2の表面と研磨パッド3とがそれらの回転により摺擦されて半導体ウエハ2の表面が化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)される。これにより、半導体ウエハ2の表面に形成されていたCMP処理すべき材料膜(例えば絶縁膜または導体膜)が化学的機械的研磨される。半導体ウエハ2の表面をCMP処理することにより、すなわち半導体ウエハ2の表面に形成された材料膜(CMP処理すべき材料膜)をCMP処理することにより、例えば半導体ウエハ2に形成された素子分離用の溝に埋め込まれた埋込絶縁膜(素子分離領域)、平坦化された層間絶縁膜、層間絶縁膜に形成されたスルーホールに埋め込まれたプラグ、あるいは層間絶縁膜に形成された開口部(配線溝)に埋め込まれた埋込配線などを形成することができる。また、研磨パッド3にドレッサ6と半導体ウエハ2とを接触させ、ドレッサ6により研磨パッド3をドレッシング処理しながら半導体ウエハ2のCMP処理を行うことで、半導体ウエハ2のCMP処理中に半導体ウエハ2の研磨で研磨パッド3の目立てが不十分になる(研磨パッド3が摩滅などにより平滑化する)のを防止でき、研磨パッド3のドレッシング処理が十分になされた状態で半導体ウエハ2のCMP処理を行うことが可能となる。すなわち、CMP処理中の研磨パッド3のドレッシング状態を向上することができる。
【0045】
半導体ウエハ2のCMP処理を所定の時間(例えば30〜90秒程度)行った後、シーケンサ15により制御された加圧コントローラ11は研磨ヘッド5を研磨パッド3(研磨定盤4)から上昇させて(待機位置P0に上昇させて)、研磨パッド3から半導体ウエハ2を離れさせる(ステップS14)。これにより、半導体ウエハ2のCMP処理が終了する。そして、研磨液供給ノズル10から研磨パッド3への研磨液9の供給を終了し、研磨パッド3に純水供給ノズル8から純水7を供給する。半導体ウエハ2のCMP処理が終了した後も、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理は継続される。
【0046】
半導体ウエハ2が研磨パッド3から離れてから(すなわち半導体ウエハ2のCMP処理が終了してから)所定の時間が経過した後、シーケンサ15により制御された加圧コントローラ12はドレッサ6を研磨パッド3(研磨定盤4)から上昇させて(待機位置D0に上昇させ)、研磨パッド3からドレッサ6を離れさせる(ステップS15)。これにより、研磨パッド3のドレッシング処理が終了する。CMP処理が行われた半導体ウエハ2は研磨ヘッド5から取り外されて、次の工程(例えば洗浄工程)に送られる。
【0047】
その後、次のCMP処理されるべき半導体ウエハが半導体製造装置1に搬送されて、上記と同様(ステップS11〜S15)にして処理される。すなわち、その半導体ウエハを研磨ヘッド5によってチャックし、研磨定盤4、研磨ヘッド5およびドレッサ6をそれぞれ回転させ、研磨液9(または研磨液9および純水7)を研磨パッド3に供給し、加圧コントローラ11,12によりドレッサ6および研磨ヘッド5を下降させて研磨パッド3にドレッサ6および半導体ウエハ2をそれぞれ所定の圧力で押し付け、ドレッサ6により研磨パッド3をドレッシング処理しながら、半導体ウエハの表面をCMP処理する。
【0048】
本実施の形態では、ドレッサ6と半導体ウエハ2とを研磨パッド3に接触させて研磨パッド3をドレッシング処理しながら半導体ウエハ2のCMP処理を行った後、先に半導体ウエハ2を研磨パッド3から離れさせて半導体ウエハ2のCMP処理を終了してから、(所定の時間が経過した後に)ドレッサ6を研磨パッド3から離れさせて研磨パッド3のドレッシング処理を終了する。半導体ウエハ2を研磨パッド3から離れさせてから5〜90秒経過した後にドレッサ6を研磨パッド3から離れさせれば好ましく、半導体ウエハ2を研磨パッド3から離れさせてから10〜60秒経過した後にドレッサ6を研磨パッド3から離れさせればより好ましく、半導体ウエハ2を研磨パッド3から離れさせてから20〜40秒経過した後にドレッサ6を研磨パッド3から離れさせれば更に好ましい。すなわち、研磨パッド3から半導体ウエハ2を離れさせて半導体ウエハ2のCMP処理を終了してから、ドレッサ6を研磨パッド3から離れさせて研磨パッド3のドレッシング処理を終了するまでの時間は、好ましくは5〜90秒、より好ましくは10〜60秒、更に好ましくは20〜40秒である。
【0049】
半導体ウエハ2を研磨パッド3から離れさせて半導体ウエハ2のCMP処理を終了した後に、(所定の時間が経過してから)ドレッサ6を研磨パッド3から離れさせて研磨パッド3のドレッシング処理を終了することで、半導体ウエハ2のCMP処理の終了後に、研磨パッド3を十分にドレッシング処理することができる。このため、次のCMP処理されるべき半導体ウエハを半導体製造装置1に搬送してCMP処理を行う際に、研磨パッド3が十分にドレッシング処理された状態でその半導体ウエハのCMP処理を開始することが可能となる。すなわち、CMP処理の開始時の研磨パッド3のドレッシング状態を向上することができる。また、ドレッサ6により研磨パッド3をドレッシング処理しながら半導体ウエハ2をCMP処理することで、半導体ウエハ2のCMP処理中に半導体ウエハ2の研磨で研磨パッド3の目立てが不十分になる(研磨パッド3が摩滅などにより平滑化する)のを防止できる。すなわち、CMP処理の開始後(CMP処理中)の研磨パッド3のドレッシング状態を向上することができる。このため、研磨パッド3が十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハのCMP処理を行うことができ、半導体ウエハの研磨効率(研磨能率、CMP処理効率)を向上し、半導体装置の製造時間を短縮することが可能となる。また、ドレッシング処理が不十分な研磨パッドを用いて半導体ウエハのCMP処理を行うと、半導体ウエハにスクラッチ(ひっかき傷)が生じる恐れがあるが、本実施の形態では、研磨パッドが十分にドレッシング処理された状態で半導体ウエハのCMP処理を行うことができるので、半導体ウエハのスクラッチの原因となる異物に対するクッション効果を得ることができ、半導体ウエハにおけるスクラッチの発生を防止することができる。また、本実施の形態のように十分にドレッシング(目立て)処理された研磨パッドは、研磨剤、純水、その他薬液、あるいはそれらの混合液の保持能力が高いので、半導体ウエハの均一な研磨処理が可能となる。また、これらの効果により、半導体装置の製造歩留りを向上することが可能となる。また、半導体装置の製造コストを低減できる。
【0050】
また、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理は、研磨パッド3に研磨液9よりも純水7を供給しながら行うことで、研磨パッド3のドレッシング効果をより向上することができる。このため、研磨パッド3にドレッサ6と半導体ウエハ2とを接触させて研磨パッド3をドレッシング処理しながら半導体ウエハ2のCMP処理を行っている間は、研磨パッド3へ研磨液9、または研磨液9および純水7(の混合液)を供給し、研磨パッド3から半導体ウエハ2を離れさせて半導体ウエハ2のCMP処理を終了してから研磨パッド3からドレッサ6を離れさせて研磨パッド3のドレッシング処理を終了するまでは、研磨パッド3へ純水7を供給することにより、半導体ウエハ2のCMP処理の効率およびドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理の効率をより向上することができる。他の形態として、研磨パッド3にドレッサ6と半導体ウエハ2とを接触させて研磨パッド3をドレッシング処理しながら半導体ウエハ2のCMP処理を行っている間は、研磨パッド3へ研磨液9、または研磨液9および純水7(の混合液)を供給し、研磨パッド3から半導体ウエハ2を離れさせて半導体ウエハ2のCMP処理を終了してから研磨パッド3からドレッサ6を離れさせて研磨パッド3のドレッシング処理を終了するまでは、研磨パッド3へ純水7および研磨液9(の混合液)、あるいは研磨液9だけを供給することもできる。このように、ドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理を行いながら半導体ウエハ2の研磨処理(CMP処理)を行っている間(すなわちステップS13の後でステップS14の前)に研磨パッド3に供給可能な液としては、研磨液9(研磨液9単独)、または純水7および研磨液9(純水7および研磨液9の両方、混合液)を用いることができ、半導体ウエハ2の研磨処理(CMP処理)を終了した後でドレッサ6による研磨パッド3のドレッシング処理を行っている間(すなわちステップS14の後でステップS15の前)に研磨パッド3に供給可能な液としては、純水7(純水7単独)、研磨液9(研磨液9単独)、または純水7および研磨液9(純水7および研磨液9の両方、混合液)を用いることができる。
【0051】
また、本実施の形態は、半導体装置の製造工程における種々のCMP工程に適用することができる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をSTI(Shallow Trench Isolation)法で形成する際のCMP工程、半導体ウエハ(半導体素子を形成した半導体ウエハ)上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のCMP工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のCMP工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のCMP工程などにおいて適用することができる。
【0052】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0053】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【0054】
研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する際に、ドレッシング手段を研磨工具に接触させて研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、半導体ウエハを研磨工具に接触させて半導体ウエハの研磨処理を開始することにより、半導体装置の製造歩留りを向上することができる。
【0055】
また、研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する際に、ドレッシング手段と半導体ウエハとを研磨工具に接触させて研磨工具をドレッシング処理しながら半導体ウエハの研磨処理を行った後、半導体ウエハを研磨工具から離れさせてから、ドレッシング手段を研磨工具から離れさせることにより、半導体装置の製造歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのCMP工程に用いられる半導体製造装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのCMP工程の処理シーケンスを示す説明図である。
【図3】半導体ウエハのCMP工程におけるドレッサ、研磨ヘッド、純水供給ノズルおよび研磨液供給ノズルの制御のタイミングを示す説明図である。
【図4】本発明の他の実施の形態の半導体ウエハのCMP工程におけるドレッサ、研磨ヘッド、純水供給ノズルおよび研磨液供給ノズルの制御のタイミングを示す説明図である。
【図5】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのCMP工程の処理シーケンスを示す説明図である。
【図6】本発明の他の実施の形態の半導体ウエハのCMP工程におけるドレッサ、研磨ヘッド、純水供給ノズルおよび研磨液供給ノズルの制御のタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
1 半導体製造装置
2 半導体ウエハ
3 研磨パッド
4 研磨定盤
5 研磨ヘッド
6 ドレッサ
7 純水
8 純水供給ノズル
9 研磨液
10 研磨液供給ノズル
11 加圧コントローラ
12 加圧コントローラ
13 流量コントローラ
14 流量コントローラ
15 シーケンサ
Claims (8)
- 研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段を前記研磨工具に接触させて前記研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、前記半導体ウエハを前記研磨工具に接触させて前記半導体ウエハの研磨処理を開始することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記ドレッシング手段を前記研磨工具に接触させて前記研磨工具のドレッシング処理を開始した後、5〜90秒経過してから、前記半導体ウエハを前記研磨工具に接触させて前記半導体ウエハの研磨処理を開始することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハの研磨処理は、前記研磨工具をドレッシング処理しながら行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨工具に純水を供給しながら前記ドレッシング手段を前記研磨工具に接触させて前記研磨工具のドレッシング処理を開始した後で、前記半導体ウエハを前記研磨工具に接触させて前記半導体ウエハの研磨処理を開始する前に、前記研磨工具への研磨液または純水と研磨液との混合液の供給を開始することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 研磨工具で半導体ウエハを化学的機械的研磨する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と前記半導体ウエハとを前記研磨工具に接触させて前記研磨工具をドレッシング処理しながら前記半導体ウエハの研磨処理を行った後、前記半導体ウエハを前記研磨工具から離れさせてから、前記ドレッシング手段を前記研磨工具から離れさせることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5記載の半導体装置の製造方法において、
前記ドレッシング手段と前記半導体ウエハとを前記研磨工具に接触させて前記研磨工具をドレッシング処理しながら前記半導体ウエハの研磨処理を行った後、前記半導体ウエハを前記研磨工具から離れさせてから5〜90秒経過した後に前記ドレッシング手段を前記研磨工具から離れさせることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体ウエハを化学的機械的研磨するために使用される研磨装置であって、
前記半導体ウエハを研磨するための研磨工具と、
前記半導体ウエハを保持するための保持手段と、
前記研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と、
前記保持手段と前記ドレッシング手段とを独立に制御可能な制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記ドレッシング手段を移動させて前記研磨工具に前記ドレッシング手段を接触させることにより前記研磨工具のドレッシング処理を開始した後に、前記半導体ウエハを保持した前記保持手段を移動させて前記研磨工具に前記半導体ウエハを接触させることにより前記半導体ウエハの研磨処理を開始することを特徴とする研磨装置。 - 半導体ウエハを化学的機械的研磨するために使用される研磨装置であって、
前記半導体ウエハを研磨するための研磨工具と、
前記半導体ウエハを保持するための保持手段と、
前記研磨工具にドレッシング処理を施すためのドレッシング手段と、
前記保持手段と前記ドレッシング手段とを独立に制御可能な制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記研磨工具に前記ドレッシング手段と前記半導体ウエハとを接触させて前記研磨工具をドレッシング処理しながら前記半導体ウエハの研磨処理を行った後、前記半導体ウエハを保持した前記保持手段を移動させて前記半導体ウエハを前記研磨工具から離れさせることにより前記半導体ウエハの研磨処理を終了してから、前記ドレッシング手段を移動させて前記研磨工具から前記ドレッシング手段を離れさせることにより前記研磨工具のドレッシング処理を終了することを特徴とする研磨装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003148858A JP2004356162A (ja) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | 半導体装置の製造方法および研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003148858A JP2004356162A (ja) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | 半導体装置の製造方法および研磨装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004356162A true JP2004356162A (ja) | 2004-12-16 |
Family
ID=34045122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003148858A Pending JP2004356162A (ja) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | 半導体装置の製造方法および研磨装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004356162A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006334737A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Toppan Printing Co Ltd | カラーフィルタ基板用研磨装置 |
WO2015030050A1 (ja) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | 株式会社荏原製作所 | ポリッシング方法 |
-
2003
- 2003-05-27 JP JP2003148858A patent/JP2004356162A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006334737A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Toppan Printing Co Ltd | カラーフィルタ基板用研磨装置 |
WO2015030050A1 (ja) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | 株式会社荏原製作所 | ポリッシング方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100390247B1 (ko) | 화학적/기계적연마방법및장치 | |
JP5455282B2 (ja) | シリコン・オン・インシュレータ搬送ウエハのエッジ除去 | |
US6162368A (en) | Technique for chemical mechanical polishing silicon | |
TW471994B (en) | System and method for controlled polishing and planarization of semiconductor wafers | |
US8021566B2 (en) | Method for pre-conditioning CMP polishing pad | |
JP2000301454A5 (ja) | ||
JP2003092274A (ja) | 加工装置および方法、この装置を用いた半導体デバイス製造方法およびこの方法により製造される半導体デバイス | |
JP2023088052A (ja) | 半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法 | |
JP2000052231A (ja) | 研磨パッドのドレッシング方法およびドレッシング装置および研磨装置 | |
US6489243B2 (en) | Method for polishing semiconductor device | |
KR100832768B1 (ko) | 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법 | |
US6780088B1 (en) | Chemical mechanical polishing apparatus and a method of chemical mechanical polishing using the same | |
TWI272672B (en) | Process for the abrasive machining of surfaces, in particular of semiconductor wafers | |
JP2007266547A (ja) | Cmp装置及びcmp装置の研磨パッドコンディショニング処理方法 | |
JP2004356162A (ja) | 半導体装置の製造方法および研磨装置 | |
JPH10315131A (ja) | 半導体ウエハの研磨方法およびその装置 | |
JP2003179017A (ja) | 研磨装置及び研磨装置における研磨パッドのドレッシング方法 | |
JP2006237445A (ja) | 半導体装置の製造方法及び研磨装置 | |
JP5534488B2 (ja) | 研磨装置及び研磨装置における研磨パッドのドレス方法 | |
JP2001088008A (ja) | 研磨方法とその装置 | |
JP2000133623A (ja) | 平坦化方法及び平坦化装置 | |
JPH08153695A (ja) | 研磨方法およびこれに用いる研磨装置並びに研磨仕上げ装置 | |
JP2001127022A5 (ja) | ||
KR100672124B1 (ko) | Cmp 장비 | |
JP2017045990A (ja) | ウェハの表面処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050318 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060509 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081118 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090310 |