JP2011031322A - Polishing device and polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨装置及び研磨方法に関し、特に、半導体集積回路の製造工程等における、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)法を用いるウェハの研磨装置及び研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method, and more particularly to a wafer polishing apparatus and a polishing method using a chemical mechanical polishing (CMP) method in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit.
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、ウェハの表面の凹凸を平坦にする技術が重要となってきている。ウェハの表面の凹凸を平坦にする方法は、一般に、研磨装置に設けられた研磨パッドにウェハを押接し、スラリを用いて研磨する化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)法が採用されている。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor integrated circuits, a technique for flattening the irregularities on the surface of a wafer has become important. As a method for flattening the unevenness of the surface of the wafer, a chemical mechanical polishing (CMP) method is generally employed in which the wafer is pressed against a polishing pad provided in a polishing apparatus and polished using a slurry. .
従来の研磨装置について、図7〜図9を参照しながら説明する。図7(a)及び(b)は第1の従来例に係る研磨装置の断面を示し、図8(a)及び(b)は第2の従来例に係る研磨装置の断面を示し、図9(a)及び(b)は第3の従来例に係る研磨装置の断面を示している。また、各図面において(a)は、ウェハを研磨パッドに押接させる前における断面を示し、(b)はウェハを研磨パッドに押接させた後(研磨中)における断面及び押接によりウェハにかかる圧力の分布を示している。 A conventional polishing apparatus will be described with reference to FIGS. 7A and 7B show a cross section of the polishing apparatus according to the first conventional example, FIGS. 8A and 8B show a cross section of the polishing apparatus according to the second conventional example, and FIG. (A) And (b) has shown the cross section of the grinding | polishing apparatus which concerns on a 3rd prior art example. In each drawing, (a) shows a cross section before the wafer is pressed against the polishing pad, and (b) shows the cross section and the press contact after the wafer is pressed against the polishing pad (during polishing). This pressure distribution is shown.
図7(a)に示すように、平坦なプラテン101の上に、全体の厚さが均一な研磨パッド102が貼付され、研磨パッド102の上のキャリアには、ウェハ103の側面及び裏面を保持するリテーナリング104が設けられている。リテーナリング104は、研磨中にウェハ103がキャリアから飛び出すことを防ぐために設けられている。
As shown in FIG. 7A, a
図7(b)に示すように、ウェハ103の上から加圧することにより、ウェハ103を研磨パッド102に押接すると、リテーナリング104も共に研磨パッド102を押接するため、リテーナリング104の押接により研磨パッド102が弾性変形する。これにより、ウェハ103の周端面から中心方向に5mm〜20mmの領域105では、研磨パッド102の弾性変形のリバウンドにより研磨レートが増大する。
As shown in FIG. 7B, when the
そこで、図8(a)及び(b)に示すように、研磨パッド102において、リテーナリング104が接する領域に歪防止溝106を形成し、研磨パッド102の歪(弾性変形)を防止して、研磨レートを安定させる研磨装置が特許文献1等に提示されている。
Therefore, as shown in FIGS. 8A and 8B, in the
これ以外にも、図9(a)及び(b)に示すように、ウェハ103の上からの加圧を複数のゾーンに分割して制御できる領域(圧力ゾーンコントロール領域107)を設け、ウェハ103の周端面から中心方向に5mm〜20mmの領域105における加圧を下げることにより研磨レートを安定させる方法が提案されている。
In addition to this, as shown in FIGS. 9A and 9B, an area (pressure zone control area 107) in which pressurization from above the
研磨パッドの弾性変形のリバウンドは、研磨パッドに対するウェハの進行方向で起こるが、従来の研磨装置は、研磨パッドの外周部において歪防止溝が形成されるものの、ウェハの進行方向に歪防止溝は形成されていないため、リバウンドによる研磨レートの変動を抑える効果を有さない。また、仮に効果があった場合、リテーナリングに起因する研磨パッドの弾性変形は防げるが、ウェハの端部が研磨パッドを直接に押接するため、ウェハの端部に起因する研磨パッドの弾性変形は起こる。すなわち、歪防止溝を設けることは本質的な解決手段となっていない。 The rebound of the elastic deformation of the polishing pad occurs in the direction of movement of the wafer relative to the polishing pad. In the conventional polishing apparatus, although the distortion prevention groove is formed in the outer peripheral portion of the polishing pad, the distortion prevention groove is not formed in the direction of movement of the wafer. Since it is not formed, it does not have the effect of suppressing fluctuations in the polishing rate due to rebound. Also, if there is an effect, the elastic deformation of the polishing pad due to the retainer ring can be prevented, but the elastic deformation of the polishing pad due to the edge of the wafer is prevented because the edge of the wafer directly presses against the polishing pad. Occur. In other words, providing a strain prevention groove is not an essential solution.
近年では、ウェハのゾーン加圧方式が主流となっており、さらに、リテーナリングの独立加圧も行われている。しかしながら、ウェハの外周部(特に、ウェハの周端面から中心方向に約3mmの領域)において、圧力のゾーンコントロールだけでは十分に対応できない問題がある。それは、ウェハの飛び出しを防止するために、研磨パッドに対するリテーナリングの圧力をウェハのゾーン圧力よりも大きくする必要があり、結果的にウェハの外周部の研磨レートが減少するという問題である。ウェハの面内における研磨レートのばらつきは、ウェハから取れるチップの数の減少につながる。また、ウェハの外周部において、不安定な膜の残存(研磨レートが小さい場合)につながり、この部分からパーティクルが発生し、歩留りに影響を及ぼすおそれもある。これは、後工程になるほど影響が大きく、銅(Cu)−CMP法においては特に重要である。 In recent years, the wafer zone pressurization method has become the mainstream, and further, independent pressurization of the retainer ring is also performed. However, there is a problem that pressure zone control alone cannot sufficiently cope with the outer peripheral portion of the wafer (particularly, a region of about 3 mm from the peripheral end surface of the wafer toward the center). In order to prevent the wafer from popping out, it is necessary to make the pressure of the retainer ring for the polishing pad larger than the zone pressure of the wafer, resulting in a decrease in the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer. Variations in the polishing rate within the plane of the wafer lead to a reduction in the number of chips that can be taken from the wafer. In addition, unstable film remains (when the polishing rate is low) at the outer peripheral portion of the wafer, and particles are generated from this portion, which may affect the yield. This has a larger influence as the subsequent process is performed, and is particularly important in the copper (Cu) -CMP method.
本発明は、前記従来の問題に鑑み、その目的は、ウェハの外周部の研磨レートが減少することを防ぎ、ウェハ全体を均一に研磨できるようにすることにより、ウェハから取れるチップの数を増加し且つ歩留りを向上できるようにすることにある。 In view of the above-described conventional problems, the object of the present invention is to increase the number of chips that can be taken from a wafer by preventing the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer from decreasing and enabling the entire wafer to be polished uniformly. And to improve the yield.
前記の目的を達成するために、本発明は、研磨装置を、研磨パッドの表面に段差部を設ける構成とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the polishing apparatus is configured to provide a stepped portion on the surface of the polishing pad.
具体的に、本発明に係る第1の研磨装置は、ウェハとリテーナリングとを保持するキャリアと、研磨パッドが貼付されているプラテンとを備え、研磨パッドは、その表面上であって、ウェハにより押接される際のウェハの外周部が接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、段差部は、ウェハによる押接によって平坦になることを特徴とする。 Specifically, a first polishing apparatus according to the present invention includes a carrier that holds a wafer and a retainer ring, and a platen to which a polishing pad is attached, and the polishing pad is on the surface of the wafer. In the region where the outer peripheral portion of the wafer contacts when pressed by the step, there is a stepped portion consisting of a flat portion and a convex portion, and the stepped portion is flattened by the pressing by the wafer.
本発明に係る第1の研磨装置によると、研磨パッドは、その表面上であって、ウェハにより押接される際のウェハの外周部が接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、段差部は、ウェハによる押接によって平坦になる。このため、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができるので、チップの取れる数を増加させ、ウェハの外周部の膜剥がれを防止して歩留りを向上させることができる。 According to the first polishing apparatus of the present invention, the polishing pad is composed of a flat portion and a convex portion on the surface thereof and in a region where the outer peripheral portion of the wafer contacts when pressed by the wafer. A step portion is provided, and the step portion is flattened by pressing with the wafer. For this reason, since the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer, the number of chips that can be taken is increased, It is possible to improve the yield by preventing the film from peeling off at the outer peripheral portion.
本発明に係る第2の研磨装置は、ウェハとリテーナリングとを保持するキャリアと、
研磨パッドが貼付されたプラテンとを備え、研磨パッドは、その表面上であって、ウェハにより押接されると共にウェハが回転軸に対して垂直な方向に揺動する際の、リテーナリングを除いてウェハの外周部のみが接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、段差部は、ウェハによる押接によって平坦になることを特徴とする。
A second polishing apparatus according to the present invention includes a carrier that holds a wafer and a retainer ring,
And a platen to which a polishing pad is attached, the polishing pad being on the surface thereof, except for the retainer ring that is pressed by the wafer and swings in a direction perpendicular to the rotation axis. In this case, a step portion including a flat portion and a convex portion is provided in a region where only the outer peripheral portion of the wafer contacts, and the step portion is flattened by pressing with the wafer.
本発明に係る第2の研磨装置によると、研磨パッドは、その表面上であって、ウェハにより押接されると共にウェハが回転軸に対して垂直な方向に揺動する際の、リテーナリングを除いてウェハの外周部のみが接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、段差部は、ウェハによる押接によって平坦になる。このため、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができるので、チップの取れる数を増加させ、ウェハの外周部の膜剥がれを防止して歩留りを向上させることができる。 According to the second polishing apparatus of the present invention, the polishing pad has a retainer ring on the surface thereof, which is pressed by the wafer and swings in a direction perpendicular to the rotation axis. Except for the area where only the outer peripheral part of the wafer contacts, there is a step part consisting of a flat part and a convex part, and the step part is flattened by pressing with the wafer. For this reason, since the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer, the number of chips that can be taken is increased, It is possible to improve the yield by preventing the film from peeling off at the outer peripheral portion.
本発明に係る第1の研磨装置及び第2の研磨装置において、段差部は、研磨パッドの厚さにより調整されてもよい。 In the first polishing apparatus and the second polishing apparatus according to the present invention, the stepped portion may be adjusted by the thickness of the polishing pad.
本発明に係る第1の研磨装置及び第2の研磨装置において、段差部は、プラテンの表面の加工形状により調整されてもよい。 In the first polishing apparatus and the second polishing apparatus according to the present invention, the stepped portion may be adjusted according to the processed shape of the surface of the platen.
本発明に係る第1の研磨装置及び第2の研磨装置において、ウェハの外周部は、ウェハの周端面から中心方向に3mmまでの領域であることが好ましい。 In the first polishing apparatus and the second polishing apparatus according to the present invention, it is preferable that the outer peripheral portion of the wafer is a region up to 3 mm from the peripheral end surface of the wafer toward the center.
本発明に係る第1の研磨装置及び第2の研磨装置において、平坦部から凸状部までの高さは、1mm以下であることが好ましい。 In the first polishing apparatus and the second polishing apparatus according to the present invention, the height from the flat portion to the convex portion is preferably 1 mm or less.
本発明に係る第1の研磨方法は、ウェハとリテーナリングとを保持するキャリアと、研磨パッドが貼付されたプラテンとを備えた研磨装置を用いて、リテーナリング及びウェハを研磨パッドに押接し、ウェハ及び研磨パッドを共に回転させながら研磨を行う工程を備え、研磨パッドは、その表面上であって、ウェハにより押接される際のウェハの外周部が接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、段差部は、ウェハによる押接によって平坦になることを特徴とする。 A first polishing method according to the present invention uses a polishing apparatus including a carrier that holds a wafer and a retainer ring, and a platen to which the polishing pad is attached, and presses the retainer ring and the wafer against the polishing pad. The polishing pad includes a step of polishing while rotating both the wafer and the polishing pad, and the polishing pad has a flat portion and a convex shape on the surface thereof and in a region where the outer peripheral portion of the wafer contacts when pressed by the wafer. The step portion is flattened by pressing with a wafer.
本発明に係る第1の研磨方法によると、研磨パッドは、その表面上であって、ウェハにより押接される際のウェハの外周部が接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、段差部は、ウェハによる押接によって平坦になる。このため、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができるので、チップの取れる数を増加させ、ウェハの外周部の膜剥がれを防止して歩留りを向上させることができる。 According to the first polishing method of the present invention, the polishing pad comprises a flat portion and a convex portion on the surface thereof and in a region where the outer peripheral portion of the wafer contacts when pressed by the wafer. A step portion is provided, and the step portion is flattened by pressing with the wafer. For this reason, since the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer, the number of chips that can be taken is increased, It is possible to improve the yield by preventing the film from peeling off at the outer peripheral portion.
本発明に係る第2の研磨方法は、ウェハとリテーナリングとを保持するキャリアと、研磨パッドが貼付されたプラテンとを備えた研磨装置を用いて、リテーナリング及びウェハを研磨パッドに押接すると共に揺動し、ウェハ及び研磨パッドを共に回転させながら研磨を行う工程を備え、研磨パッドは、その表面上であって、ウェハにより押接されると共にウェハが回転軸に対して垂直な方向に揺動する際の、リテーナリングを除いてウェハの外周部のみが接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、段差部は、ウェハによる押接によって平坦になることを特徴とする。 A second polishing method according to the present invention uses a polishing apparatus including a carrier for holding a wafer and a retainer ring and a platen to which the polishing pad is attached, and presses the retainer ring and the wafer against the polishing pad. The polishing pad includes a step of performing polishing while rotating the wafer and the polishing pad together. The polishing pad is pressed on the surface of the wafer and is pressed by the wafer and the wafer is swung in a direction perpendicular to the rotation axis. It has a step part consisting of a flat part and a convex part in a region where only the outer peripheral part of the wafer contacts except for the retainer ring, and the step part is flattened by pressing with the wafer. Features.
本発明に係る第2の研磨方法によると、研磨パッドは、その表面上であって、ウェハにより押接されると共にウェハが回転軸に対して垂直な方向に揺動する際の、リテーナリングを除いてウェハの外周部のみが接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、段差部は、ウェハによる押接によって平坦になる。このため、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができるので、チップの取れる数を増加させ、ウェハの外周部の膜剥がれを防止して歩留りを向上させることができる。 According to the second polishing method of the present invention, the polishing pad has a retainer ring on the surface thereof, which is pressed by the wafer and swings in a direction perpendicular to the rotation axis. Except for the area where only the outer peripheral part of the wafer contacts, there is a step part consisting of a flat part and a convex part, and the step part is flattened by pressing with the wafer. For this reason, since the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer, the number of chips that can be taken is increased, It is possible to improve the yield by preventing the film from peeling off at the outer peripheral portion.
本発明に係る研磨装置及び研磨方法によると、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができるため、チップの取れる数を増加させ、ウェハの外周部の膜剥がれを防止して歩留りを向上させることができる。 According to the polishing apparatus and the polishing method of the present invention, the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer. It is possible to increase the number of chips that can be taken, prevent film peeling at the outer periphery of the wafer, and improve the yield.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る研磨装置及び研磨方法について、図1及び図2を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A polishing apparatus and a polishing method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、本発明の第1の実施形態に係る研磨装置について説明する。 First, the polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1(a)及び(b)に示すように、平坦なプラテン11の上に研磨パッド12が貼付されている。研磨パッド12の上にはキャリア(図示せず)が設けられ、該キャリアにはウェハ13の側面及び裏面を保持するリテーナリング14が設けられている。リテーナリング14は、研磨中にウェハ13がキャリアから飛び出すことを防ぐために設けられている。研磨パッド12の表面において、ウェハ13の外周部のみが接触する外側接触領域15及び内側接触領域16は、他の領域と比較して凸状となっている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a
図1(c)に示すように、ウェハ13を研磨パッド12に押接すると、研磨パッド12の凸状部における押接された部分は平坦となる。
As shown in FIG. 1C, when the
図2(a)に示すように、研磨パッド12は、硬質層である上層研磨パッド17と軟質層である下層研磨パッド18とが積層された積層パッドである。これにより、平坦性を向上し、面内均一性を確保している。下層研磨パッド18は平坦であり、上層研磨パッド17の表面は、ウェハ13の外周部(例えば、ウェハ13の周端面から中心方向に約3mmの領域)が接触する領域である研磨パッド厚さ調整領域19に、なだらかな傾斜をつけることにより、段差部20が形成されている。研磨パッド厚さ調整領域19の幅は、例えば5mm以下とする。上層研磨パッド17の平坦部から凸状部の頂面までの高さである凸状部の高さHは、所望の研磨レートの増大量を考慮して決定する。ここでは、1mm以下であることが好ましい。ウェハ13において、研磨パッド厚さ調整領域19よりも中心側の領域には、圧力のゾーンコントロールが可能な圧力ゾーンコントロール領域21が設けられている。
As shown in FIG. 2A, the
上層研磨パッド17の厚さの加工は、カッティングによる加工及びダイヤモンドドレスによる加工等が用いられる。
For processing the thickness of the
段差部20を設けて研磨を行うと、図2(b)に示すように、研磨パッド厚さ調整領域19におけるウェハ13にかかる圧力は、他の領域よりも大きくすることができ、他の領域におけるウェハ13にかかる圧力は影響を受けることがない。ところで、ウェハ13は回転しているため、ウェハ13の外周部が、研磨パッド厚さ調整領域19を通過するときはウェハ13の中央等に比べ圧力が大きくなり(研磨レートが増大)、研磨パッド厚さ調整領域19を過ぎると、逆にウェハ13の中央等に比べ圧力が小さくなる(研磨レートが減少)。平均研磨レートは、この積分により決まるため、この点を考慮して、ウェハ13の外周部が、研磨パッド厚さ調整領域19を通過するときの研磨レートの決定、すなわち、凸状部の高さHの決定をする必要がある。
When polishing is performed with the stepped
図3(a)及び(b)に示すように、研磨パッド厚さ調整領域19において、上層研磨パッド17ではなく、下層研磨パッド18の厚さを調整することにより、同様の効果を得ることができる。但し、上層研磨パッド17と下層研磨パッド18とでは弾性率が変わるため、厚さの調整量は同一とはならない。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the same effect can be obtained by adjusting the thickness of the
研磨パッド12の表面に対して、外側接触領域15及び内側接触領域16の両方を凸状としたが、どちらか一方でも構わない。その場合、外側接触領域15を凸状にする方が効果は大きい。
Although both the
ここまで、ウェハ13の外周部の研磨レートを上げるための研磨装置について説明したが、研磨パッド12の平坦部の厚さと凸状部の厚さとを反転させれば、研磨レートを下げることも可能である。
So far, the polishing apparatus for increasing the polishing rate of the outer peripheral portion of the
本発明の第1の実施形態に係る研磨装置によると、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができる。これにより、チップが取れる数が増加し、チップコストの低減につながる効果がある。このような観点から、本発明は化学機械研磨(CMP)法の全工程が対象である。また、ウェハの外周部におけるパーティクルの発生の防止にもつながるため、歩留りを向上できる。 According to the polishing apparatus of the first embodiment of the present invention, the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer. it can. As a result, the number of chips that can be taken increases, leading to the effect of reducing the chip cost. From this point of view, the present invention is directed to all steps of the chemical mechanical polishing (CMP) method. In addition, the yield can be improved because the generation of particles on the outer peripheral portion of the wafer is prevented.
次に、本発明の第1の実施形態に係る研磨方法について説明する。 Next, a polishing method according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1(b)及び(c)に示すように、上記の研磨装置を用いて、ウェハ13を、凸状部を有する研磨パッド12に押接することにより研磨する。
As shown in FIGS. 1B and 1C, the
図2(a)及び(b)に示すように、研磨パッド12の表面において、ウェハ13の外周部のみが接触する外側接触領域15及び内側接触領域16は、研磨パッド12の他の領域と比較して凸状となっている。ウェハ13を研磨パッド12に押接すると、研磨パッド12の凸状部における押接された部分は平坦になる。これにより、ウェハ13の外周部の研磨レートが増大し、他の領域の研磨レートは影響を受けることがない。
As shown in FIGS. 2A and 2B, on the surface of the
本発明の第1の実施形態に係る研磨方法によると、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができる。これにより、チップが取れる数が増加し、チップコストの低減につながる効果がある。このような観点から、本発明はCMP法の全工程が対象である。また、ウェハの外周部におけるパーティクルの発生の防止にもつながるため、歩留りを向上できる。 According to the polishing method of the first embodiment of the present invention, the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer. it can. As a result, the number of chips that can be taken increases, leading to the effect of reducing the chip cost. From this point of view, the present invention is intended for all steps of the CMP method. In addition, the yield can be improved because the generation of particles on the outer peripheral portion of the wafer is prevented.
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る研磨装置について、図4及び図5を参照しながら説明する。第2の実施形態において、第1の実施形態と同一部材については同一の符号を付すことにより説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol about the same member as 1st Embodiment, and only a different part is demonstrated.
第2の実施形態に係る研磨装置は、第1の実施形態と異なり、プラテンの中央部及び周縁部に段差によるになだらかな傾斜がつけられている。 Unlike the first embodiment, the polishing apparatus according to the second embodiment has a gentle slope due to the steps in the central part and the peripheral part of the platen.
具体的には、図4(a)〜(c)及び図5(a)に示すように、研磨パッド12の表面において、ウェハの外周部(例えば、ウェハ13の周端面から中心方向に約3mmの領域)が接触する領域であるプラテン平坦度調整領域22におけるプラテン11の上面になだらかな傾斜をつけることにより段差部20が形成されている。プラテン平坦度調整領域22の幅は、例えば5mm以下とする。研磨パッド12の平坦部から凸状部の頂面までの高さである凸状部の高さHは、所望の研磨レートの増大量を考慮して決定する。ここでは、1mm以下であることが好ましい。
Specifically, as shown in FIGS. 4A to 4C and FIG. 5A, on the surface of the
段差部20を設けて研磨を行うと、図5(b)に示すように、プラテン平坦度調整領域22におけるウェハ13にかかる圧力は、他の領域よりも圧力を大きくすることができ、他の領域におけるウェハ13にかかる圧力は影響を受けることがない。ところで、ウェハ13は回転しているため、ウェハ13の外周部が、プラテン平坦度調整領域22を通過するときはウェハ13の中央等に比べ圧力が大きくなり(研磨レートが増大)、プラテン平坦度調整領域22を過ぎると、逆にウェハ13の中央等に比べ圧力が小さくなる(研磨レートが減少)。平均研磨レートは、この積分で決まるため、この点を考慮して、ウェハ13の外周部が、プラテン平坦度調整領域22を通過するときの研磨レートの決定、すなわち、凸状部の高さHの決定をする必要がある。
When polishing is performed by providing the stepped
また、プラテン11の表面に対して、外側接触領域15と内側接触領域16の両方を凸状としたが、どちらか一方でも構わない。その場合、外側接触領域15を凸状にする方が効果は大きい。
In addition, although both the
ここまで、ウェハの外周部の研磨レートを上げるための研磨装置について説明したが、プラテン11の平坦部の厚さと凸状部の厚さとを反転させれば、研磨レートを下げることも可能である。
So far, the polishing apparatus for increasing the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer has been described. However, if the thickness of the flat portion of the
本発明の第2の実施形態に係る研磨装置によると、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができる。これにより、チップが取れる数が増加し、チップコストの低減につながる効果がある。このような観点から、本発明はCMP法の全工程が対象である。また、ウェハの外周部におけるパーティクルの発生の防止にもつながるため、歩留りを向上できる。 According to the polishing apparatus of the second embodiment of the present invention, the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer. it can. As a result, the number of chips that can be taken increases, leading to the effect of reducing the chip cost. From this point of view, the present invention is intended for all steps of the CMP method. In addition, the yield can be improved because the generation of particles on the outer peripheral portion of the wafer is prevented.
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る研磨装置及び研磨方法について、図6を参照しながら説明する。第3の実施形態において、第1の実施形態及び第2の実施形態と同一部材については同一の符号を付すことにより説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a polishing apparatus and a polishing method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In 3rd Embodiment, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol about the same member as 1st Embodiment and 2nd Embodiment, and only a different part is demonstrated.
まず、本発明の第3の実施形態に係る研磨装置について説明する。 First, a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
図6(a)及び(b)に示すように、プラテン11の上に、凸状部を有する研磨パッド12が貼付されている。本実施形態において、ウェハ13は研磨パッド12に押接されると共に回転軸に対して垂直な方向に揺動する。研磨パッド12の表面には、ウェハ13が揺動する領域の中心に位置する場合におけるウェハ13の周端面から所定の間隔を有する領域に、なだらかな傾斜がつけられて段差部20が形成されることにより、凸状部が形成されている。ここで、研磨パッド12の平坦部から凸状部の頂面までの高さである凸状部の高さHは、所望の研磨レートの増大量を考慮して決定する。ここでは、1mm以下であることが好ましい。
As shown in FIGS. 6A and 6B, a
図6(c)〜(e)に示すように、ウェハ13を研磨パッド12に押接し、ウェハ13を揺動させると、ウェハ13の外周部(例えば、ウェハ13の周端面から中心方向に約3mmの領域)が研磨パッド12の凸状部に乗り上げた領域は、研磨パッド12の凸状部が押しつぶされて平坦になる。ここで、段差部20が形成される領域は、ウェハ13を揺動させる際にリテーナリング14を除くウェハ13の外周部のみが接する領域である必要がある。こうすることにより、ウェハ13の外周部の研磨レートが増大し、他の領域の研磨レートは影響を受けることがない。
As shown in FIGS. 6C to 6E, when the
本発明の第3の実施形態に係る研磨装置によると、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができる。揺動速度及び範囲を制御することにより、第1の実施形態と比べ、より一層、ウェハ外周部の研磨レートの制御性が向上する。これにより、チップが取れる数が増加し、チップコストの低減につながる効果がある。このような観点から、本発明はCMP法の全工程が対象である。また、ウェハの外周部におけるパーティクルの発生の防止にもつながるため、歩留りを向上できる。 According to the polishing apparatus of the third embodiment of the present invention, the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer. it can. By controlling the swing speed and range, the controllability of the polishing rate of the wafer outer peripheral portion is further improved as compared with the first embodiment. As a result, the number of chips that can be taken increases, leading to the effect of reducing the chip cost. From this point of view, the present invention is intended for all steps of the CMP method. In addition, the yield can be improved because the generation of particles on the outer peripheral portion of the wafer is prevented.
本実施形態において、第1の実施形態と同様に研磨パッド12に傾斜をつけている場合について説明したが、第2の実施形態と同様にプラテンに傾斜をつけても同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the case where the
次に、本発明の第3の実施形態に係る研磨方法について説明する。 Next, a polishing method according to the third embodiment of the present invention will be described.
図6(b)及び(c)に示すように、上記の研磨装置を用いて、ウェハ13を凸状部を有する研磨パッド12に押接する。
As shown in FIGS. 6B and 6C, the
図6(d)及び(e)に示すように、ウェハ13を研磨パッド12に押接した後、ウェハ13を回転軸に対して垂直な方向に揺動させながら研磨する。研磨パッド12の表面には、ウェハ13が揺動する領域の中心に存在する場合におけるウェハ13の周端面から所定の間隔を有する領域に、なだらかな傾斜がつけられて段差部20が形成されることにより、凸状部が形成されている。ウェハ13が研磨パッド12の凸状部に乗り上げた領域は、研磨パッド12の凸状部が押しつぶされて平坦になる。段差部20が形成される領域は、ウェハ13を揺動させる際に、リテーナリング14を除くウェハ13の外周部のみが接する領域である必要がある。こうすることにより、ウェハ13の外周部の研磨レートが増大し、他の領域の研磨レートは影響を受けることがない。
As shown in FIGS. 6D and 6E, after the
本発明の第3の実施形態に係る研磨方法によると、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができる。揺動速度及び範囲を制御することにより、第1の実施形態と比較し、ウェハ外周部の研磨レートの制御性がより一層向上する。これにより、チップが取れる数が増加し、チップコストの低減につながる効果がある。このような観点から、本発明はCMP法の全工程が対象である。また、ウェハの外周部におけるパーティクルの発生の防止にもつながるため、歩留りを向上できる。 According to the polishing method of the third embodiment of the present invention, the polishing rate at the outer peripheral portion of the wafer can be increased without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer. it can. By controlling the swing speed and range, the controllability of the polishing rate at the outer peripheral portion of the wafer is further improved compared to the first embodiment. As a result, the number of chips that can be taken increases, leading to the effect of reducing the chip cost. From this point of view, the present invention is intended for all steps of the CMP method. In addition, the yield can be improved because the generation of particles on the outer peripheral portion of the wafer is prevented.
本発明に係る研磨装置及び研磨方法は、ウェハの外周部を除く内側の領域における研磨レートの面内均一性を犠牲にすることなく、ウェハの外周部の研磨レートを上げることができるため、チップの取れる数を増加させ、ウェハの外周部の膜剥がれを防止して歩留りを向上させることができ、特に、半導体集積回路の製造工程等における、化学機械研磨(CMP)法を用いるウェハの研磨装置及び研磨方法等に有用である。 The polishing apparatus and the polishing method according to the present invention can increase the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer without sacrificing the in-plane uniformity of the polishing rate in the inner region excluding the outer peripheral portion of the wafer. A wafer polishing apparatus using a chemical mechanical polishing (CMP) method, particularly in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, etc., in order to improve the yield by preventing film peeling at the outer peripheral portion of the wafer. And useful for polishing methods and the like.
11 プラテン
12 研磨パッド
13 ウェハ
14 リテーナリング
15 外側接触領域
16 内側接触領域
17 上層研磨パッド
18 下層研磨パッド
19 研磨パッド厚さ調整領域
20 段差部
21 圧力ゾーンコントロール領域
22 プラテン平坦度調整領域
DESCRIPTION OF
Claims (8)
研磨パッドが貼付されているプラテンとを備え、
前記研磨パッドは、その表面上であって、前記ウェハにより押接される際の前記ウェハの外周部が接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、
前記段差部は、前記ウェハによる押接によって平坦になることを特徴とする研磨装置。 A carrier for holding the wafer and the retainer ring;
With a platen with a polishing pad attached,
The polishing pad has a stepped portion formed of a flat portion and a convex portion on the surface thereof, in a region where the outer peripheral portion of the wafer contacts when pressed by the wafer,
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the stepped portion is flattened by pressing with the wafer.
研磨パッドが貼付されたプラテンとを備え、
前記研磨パッドは、その表面上であって、前記ウェハにより押接されると共に前記ウェハが回転軸に対して垂直な方向に揺動する際の、前記リテーナリングを除いて前記ウェハの外周部のみが接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、
前記段差部は、前記ウェハによる押接によって平坦になることを特徴とする研磨装置。 A carrier for holding the wafer and the retainer ring;
And a platen with a polishing pad attached,
The polishing pad is only on the outer surface of the wafer except for the retainer ring on the surface thereof, when the wafer is pressed by the wafer and the wafer swings in a direction perpendicular to the rotation axis. Has a step portion composed of a flat portion and a convex portion in a region where the
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the stepped portion is flattened by pressing with the wafer.
前記研磨パッドは、その表面上であって、前記ウェハにより押接される際の前記ウェハの外周部が接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、
前記段差部は、前記ウェハによる押接によって平坦になることを特徴とする研磨方法。 Using a polishing apparatus comprising a carrier for holding the wafer and the retainer ring and a platen to which a polishing pad is attached, the retainer ring and the wafer are pressed against the polishing pad, and the wafer and the polishing pad are rotated together. A process of polishing while
The polishing pad has a stepped portion formed of a flat portion and a convex portion on the surface thereof, in a region where the outer peripheral portion of the wafer contacts when pressed by the wafer,
The polishing method, wherein the stepped portion is flattened by pressing with the wafer.
前記研磨パッドは、その表面上であって、前記ウェハにより押接されると共に前記ウェハが回転軸に対して垂直な方向に揺動する際の、前記リテーナリングを除いて前記ウェハの外周部のみが接触する領域に、平坦部と凸状部とからなる段差部を有し、
前記段差部は、前記ウェハによる押接によって平坦になることを特徴とする研磨方法。 Using the polishing apparatus comprising a carrier for holding the wafer and the retainer ring, and a platen to which the polishing pad is attached, the retainer ring and the wafer are pressed against and swung to the polishing pad, and the wafer and the polishing pad A process of polishing while rotating together,
The polishing pad is only on the outer surface of the wafer except for the retainer ring on the surface thereof, when the wafer is pressed by the wafer and the wafer swings in a direction perpendicular to the rotation axis. Has a step portion composed of a flat portion and a convex portion in a region where the
The polishing method, wherein the stepped portion is flattened by pressing with the wafer.
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