JP2012011518A - Polishing apparatus, polishing pad, and method for polishing - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing apparatus that efficiently polishes a substrate.SOLUTION: The polishing apparatus includes: a polishing pad; a turn table; a supply nozzle; a vibration supply unit; and a wall surface. The polishing pad is brought into press-contact with a surface to be polished of the substrate to chemically and mechanically polish the surface to be polished. The polishing pad is placed on the turn table. The supply nozzle drips a polishing agent on the polishing pad. The vibration supply unit adds vibration energy to the polishing pad. The wall surface is erected in an outer periphery of the polishing pad to surround a side surface of the polishing pad with the wall surface that is higher than the level of an upper surface of the polishing pad.

Description

本発明の実施の形態は、研磨装置、研磨パッドおよび研磨方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a polishing apparatus, a polishing pad, and a polishing method.

ウエハなどの基板上に半導体装置を製造する際の製造工程の1つにCMP(Chemical Mechanical Polishing)工程がある、このCMP工程は、ウエハの被研磨面(表面または裏面)を平坦にすることを目的として行われる工程であり、CMP装置に配設されたパッド、及びスラリ(研磨剤)によってウエハ上の表面が研磨される工程である。   One of the manufacturing processes for manufacturing a semiconductor device on a substrate such as a wafer is a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. This CMP process is intended to flatten the surface to be polished (front surface or back surface) of a wafer. This is a process performed for the purpose, and the surface on the wafer is polished by a pad and a slurry (abrasive) provided in the CMP apparatus.

CMP装置では、スラリをパッド上に滴下しながら、ウエハ上の表面を研磨している。しかしながら、パッド上には、ウエハの研磨に用いられた使用後のスラリ(化学成分が低下したスラリや研磨時に発生する研磨粉等を含むスラリ)などが存在する。この使用後のスラリはパッド表面から深く浸透し研磨レート低下やスクラッチの発生原因になることから速やかに取り除き、新たに供給するスラリを用いた良効率のウエハ研磨が望まれている。   In the CMP apparatus, the surface on the wafer is polished while dripping the slurry onto the pad. However, the used slurry used for polishing the wafer (slurry including a slurry having a reduced chemical component or a polishing powder generated during polishing) is present on the pad. Since the slurry after use penetrates deeply from the pad surface and causes a decrease in polishing rate or generation of scratches, it is desired to remove the slurry quickly and to perform efficient wafer polishing using a newly supplied slurry.

特開平10−315122号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-315122

本発明の実施の形態は、効率良く基板を研磨する研磨装置、研磨パッドおよび研磨方法を提供することを目的とする。   An object of an embodiment of the present invention is to provide a polishing apparatus, a polishing pad, and a polishing method for efficiently polishing a substrate.

実施の形態によれば、研磨装置が、研磨パッドと、ターンテーブルと、供給ノズルと、振動供給部と、壁面部と、を備えている。研磨パッドは、被加工基板の被研磨面が押し当てられて前記被研磨面の化学的機械的研磨を行う。ターンテーブルは、前記研磨パッドを載置する。供給ノズルは、前記研磨パッド上に研磨剤を滴下する。振動供給部は、前記研磨パッドに振動エネルギを与える。壁面部は、前記研磨パッドの外周部に立設され、前記研磨パッドの上面よりも高い高さの壁面で前記研磨パッドの側面を囲う。   According to the embodiment, the polishing apparatus includes a polishing pad, a turntable, a supply nozzle, a vibration supply unit, and a wall surface unit. The polishing pad is subjected to chemical mechanical polishing of the surface to be polished by pressing the surface to be polished of the substrate to be processed. The turntable places the polishing pad. The supply nozzle drops an abrasive on the polishing pad. The vibration supply unit applies vibration energy to the polishing pad. The wall surface portion stands on the outer peripheral portion of the polishing pad and surrounds the side surface of the polishing pad with a wall surface having a height higher than the upper surface of the polishing pad.

図1は、実施の形態に係るCMP装置の全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a CMP apparatus according to an embodiment. 図2は、実施の形態に係るCMP装置が備える研磨部の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a polishing unit included in the CMP apparatus according to the embodiment. 図3は、研磨部の構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the polishing unit. 図4は、使用前スラリと使用後スラリの置換効率を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the replacement efficiency of the slurry before use and the slurry after use.

以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る研磨装置、研磨パッドおよび研磨方法を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, a polishing apparatus, a polishing pad, and a polishing method according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

(実施の形態)
図1は、実施の形態に係るCMP装置の全体構成を示すブロック図である。CMP装置100は、ポリッシング装置(研磨装置)の一例であり、ウエハWAなどの基板上に半導体装置(半導体回路)を製造する際のCMP(化学的機械的研磨)工程で用いられる。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a CMP apparatus according to an embodiment. The CMP apparatus 100 is an example of a polishing apparatus (polishing apparatus), and is used in a CMP (chemical mechanical polishing) process when manufacturing a semiconductor device (semiconductor circuit) on a substrate such as a wafer WA.

CMP装置100は、研磨部1、洗浄部2、乾燥部3を含んで構成されている。研磨部1は、後述するパッド(研磨パッド)13を備えた研磨チャンバであり、パッド13上でウエハWAへの化学的機械的研磨を行うCMP装置の主要部である。洗浄部2は、研磨部1で研磨されたウエハWAに対し、ロールスポンジやペンシルスポンジなどを用いて洗浄を行う。乾燥部3は、洗浄部2で洗浄されたウエハWAをスピン乾燥などによって乾燥させる。   The CMP apparatus 100 includes a polishing unit 1, a cleaning unit 2, and a drying unit 3. The polishing unit 1 is a polishing chamber including a pad (polishing pad) 13 described later, and is a main part of a CMP apparatus that performs chemical mechanical polishing on the wafer WA on the pad 13. The cleaning unit 2 cleans the wafer WA polished by the polishing unit 1 using a roll sponge, a pencil sponge, or the like. The drying unit 3 dries the wafer WA cleaned by the cleaning unit 2 by spin drying or the like.

ウエハWAの研磨を行う際には、ウエハWAは、CMP装置100内に搬入される。ウエハWAは、まず、研磨部1に搬送されて、研磨部1で研磨される。本実施の形態では、研磨部1が備えるパッド13の外周部(円形の外枠部分)を、所定の高さを有した壁面(後述の防スラリ堤)20で囲っておく。また、パッド13の下部側からパッド13に振動エネルギを供給し、このパッド13を介してスラリ(研磨剤)などに均一に振動エネルギを与える。これにより、パッド13上のスラリを所定量だけ溜め込みながら、振動エネルギによってスラリを撹拌しつつ、ウエハWAの研磨を行う。   When polishing the wafer WA, the wafer WA is carried into the CMP apparatus 100. The wafer WA is first transferred to the polishing unit 1 and polished by the polishing unit 1. In the present embodiment, the outer peripheral portion (circular outer frame portion) of the pad 13 provided in the polishing portion 1 is surrounded by a wall surface (a later-described slurry barrier) 20 having a predetermined height. Further, vibration energy is supplied to the pad 13 from the lower side of the pad 13, and the vibration energy is uniformly applied to the slurry (abrasive) through the pad 13. Thus, the wafer WA is polished while the slurry on the pad 13 is accumulated by a predetermined amount and the slurry is stirred by vibration energy.

研磨部1で研磨されたウエハWAは、洗浄部2に搬送され、洗浄部2で洗浄される。そして、洗浄部2で洗浄されたウエハWAは、乾燥部3に搬送され、乾燥部3で乾燥される。ウエハWAは、乾燥部3で乾燥された後、CMP装置100から搬出される。   The wafer WA polished by the polishing unit 1 is transferred to the cleaning unit 2 and cleaned by the cleaning unit 2. Then, the wafer WA cleaned by the cleaning unit 2 is transferred to the drying unit 3 and dried by the drying unit 3. The wafer WA is dried by the drying unit 3 and then unloaded from the CMP apparatus 100.

図2は、実施の形態に係るCMP装置が備える研磨部の構成を示す図である。研磨部1は、スラリ供給ノズル11Aと、薬液供給ノズル11Bと、純水供給ノズル11Cと、ターンテーブル10と、研磨ヘッド15と、パッド(研磨クロス)13と、壁面20と、を備えている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a polishing unit included in the CMP apparatus according to the embodiment. The polishing unit 1 includes a slurry supply nozzle 11A, a chemical solution supply nozzle 11B, a pure water supply nozzle 11C, a turntable 10, a polishing head 15, a pad (polishing cloth) 13, and a wall surface 20. .

ターンテーブル10は、プラテン(常盤)を含んで構成されている。ターンテーブル10は、概略円板状をなしており、ウエハWAを研磨する際に、中心部を軸として回転する。ターンテーブル10の上面には、パッド13が載置されており、パッド13の上側に、ウエハWAの被研磨面が押し当てられる。本実施の形態のターンテーブル10は、パッド13上に供給されるスラリ14などに振動エネルギを与える機能(後述の振動供給部5)を備えている。   The turntable 10 includes a platen (tokiwa). The turntable 10 has a substantially disk shape, and rotates around the center when the wafer WA is polished. A pad 13 is placed on the upper surface of the turntable 10, and the surface to be polished of the wafer WA is pressed on the upper side of the pad 13. The turntable 10 according to the present embodiment has a function (vibration supply unit 5 described later) that gives vibration energy to the slurry 14 or the like supplied onto the pad 13.

パッド13は、上面に所定の厚みをもった部材(パッド表面部)が配置され、ウエハWAと接するパッド13の表面には微小な高さを有する多数の凸部が面内に一様に形成されている。ウエハWAを研磨する際には、研磨ヘッド15が、パッド表面部にウエハWAを押し当てる。ウエハWAを研磨する際には、前記のパッド13が、ターンテーブル10とともに回転させられる。   The pad 13 has a member (pad surface portion) having a predetermined thickness on the upper surface, and a large number of convex portions having minute heights are uniformly formed on the surface of the pad 13 in contact with the wafer WA. Has been. When polishing the wafer WA, the polishing head 15 presses the wafer WA against the pad surface. When polishing the wafer WA, the pad 13 is rotated together with the turntable 10.

研磨ヘッド15は、ウエハWAの主面と略同じ大きさの円板状の先端部と、この先端部を保持する軸部(研磨ヘッド軸部)と、を備えており、円板状の先端部にウエハWAが取り付けられる。円板状の先端部へは、ウエハWAの被研磨面とは反対側の面が、円板状の先端部の底面と当接するよう、ウエハWAが取り付けられる。研磨ヘッド15は、ウエハWAの被研磨面をパッド13に押し付けながら、ウエハWAの被研磨面を研磨する。研磨ヘッド15がウエハWAを研磨する際には、研磨ヘッド15およびウエハWAは、研磨ヘッド軸部を中心に回転する。   The polishing head 15 includes a disk-shaped tip portion having a size substantially the same as the main surface of the wafer WA, and a shaft portion (polishing head shaft portion) that holds the tip portion. The wafer WA is attached to the part. The wafer WA is attached to the disk-shaped tip so that the surface opposite to the surface to be polished of the wafer WA is in contact with the bottom of the disk-shaped tip. The polishing head 15 polishes the polishing target surface of the wafer WA while pressing the polishing target surface of the wafer WA against the pad 13. When the polishing head 15 polishes the wafer WA, the polishing head 15 and the wafer WA rotate around the polishing head shaft portion.

スラリ供給ノズル11Aは、パッド13上にスラリ(研磨剤)14を供給するノズルである。スラリ14は、物理成分(アルミナやシリカなど)と、化学成分と、を含んで構成されている。薬液供給ノズル11Bは、パッド13上に薬液を供給するノズルである。純水供給ノズル11Cは、パッド13上に純水を供給するノズルである。   The slurry supply nozzle 11 </ b> A is a nozzle that supplies a slurry (abrasive) 14 onto the pad 13. The slurry 14 includes a physical component (such as alumina or silica) and a chemical component. The chemical solution supply nozzle 11 </ b> B is a nozzle that supplies a chemical solution onto the pad 13. The pure water supply nozzle 11 </ b> C is a nozzle that supplies pure water onto the pad 13.

研磨ヘッド15によってウエハWAを研磨する際には、スラリ供給ノズル11A、薬液供給ノズル11B、純水供給ノズル11Cから、それぞれパッド13上に、スラリ14、薬液、純水が供給される。なお、以下の説明では、スラリ14、薬液、純水をまとめて研磨液という場合がある。   When the wafer WA is polished by the polishing head 15, the slurry 14, the chemical solution, and pure water are supplied onto the pad 13 from the slurry supply nozzle 11 </ b> A, the chemical solution supply nozzle 11 </ b> B, and the pure water supply nozzle 11 </ b> C, respectively. In the following description, the slurry 14, the chemical solution, and pure water may be collectively referred to as a polishing solution.

防スラリ堤20は、ターンテーブル10上でパッド13の側面を囲うように設けられた壁面(防壁)であり、研磨時に、パッド13上に供給される研磨液の不必要な流出を防ぎ、所定量溜めることを可能とする。壁面(防スラリ堤)20は、上部側から見た場合に、概略円環状をなしており、円環状の内側に研磨液が溜められるようになっている。   The slurry barrier 20 is a wall surface (wall) provided so as to surround the side surface of the pad 13 on the turntable 10, and prevents unnecessary outflow of the polishing liquid supplied onto the pad 13 during polishing. It is possible to collect a fixed amount. The wall surface (slurry embankment) 20 has a substantially annular shape when viewed from the upper side, and the polishing liquid is stored inside the annular shape.

図3は、研磨部の構成を示す断面図である。同図に示すように、壁面(防スラリ堤)20は、所定の高さ(例えばパッド13の研磨面から5mmの高さ)を有しており、パッド13の側面と、パッド13の表面よりも高い位置と、を囲うよう、パッド13の表面に対して立設されている。これにより、壁面(防スラリ堤)20は、パッド13上に供給された研磨液を、壁面(防スラリ堤)20の高さに応じた分量だけ溜めておくことができる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the polishing unit. As shown in the figure, the wall surface (slurry bank) 20 has a predetermined height (for example, a height of 5 mm from the polishing surface of the pad 13). Is also erected with respect to the surface of the pad 13 so as to surround the higher position. Thereby, the wall surface (slurry bank) 20 can store the polishing liquid supplied onto the pad 13 in an amount corresponding to the height of the wall surface (slurry bank) 20.

また、ターンテーブル10内には、スラリ14などに振動エネルギを与える振動供給部5が配置されている。振動供給部5は、kHz〜MHzの振動エネルギを発生させる機能を有している。振動供給部5は、例えば圧電アクチュエータ、機械的アクチュエータ、メガソニックトランスデューサ共振器、超音波トランスデューサ共振器などである。振動の与え方も、振動エネルギの強弱、異なる振動周期、及びこれらの組合せ等、複数パターン用意することにより、CMPの様々な研磨条件にも対応可能とすることができる。   Further, in the turntable 10, a vibration supply unit 5 that provides vibration energy to the slurry 14 and the like is disposed. The vibration supply unit 5 has a function of generating vibration energy of kHz to MHz. The vibration supply unit 5 is, for example, a piezoelectric actuator, a mechanical actuator, a megasonic transducer resonator, an ultrasonic transducer resonator, or the like. As for how to give vibration, by preparing a plurality of patterns such as strength of vibration energy, different vibration periods, and combinations thereof, it is possible to cope with various polishing conditions of CMP.

ターンテーブル10の上面には、振動エネルギを緩和させる水など(振動エネルギ緩和部17)が溜められ、パッド13は、この振動エネルギ緩和部17の上に配置される。ウエハWAの被研磨面25を研磨する際に、振動供給部5が振動エネルギを発生させると、この振動エネルギは、振動エネルギ緩和部17とパッド13を介して、ウエハWAの研磨に用いられた後の古いスラリ14(後述の使用後スラリ4A)、ウエハWAの研磨に用いられる前の新しいスラリ14(後述の使用前スラリ4B)などに伝わる。   On the upper surface of the turntable 10, water or the like (vibration energy relaxation portion 17) that relaxes vibration energy is stored, and the pad 13 is disposed on the vibration energy relaxation portion 17. When the vibration supply unit 5 generates vibration energy when polishing the surface 25 to be polished of the wafer WA, the vibration energy is used for polishing the wafer WA via the vibration energy relaxation unit 17 and the pad 13. It is transmitted to the later old slurry 14 (after-use slurry 4A described later), the new slurry 14 (after-use slurry 4B described later) before being used for polishing the wafer WA, and the like.

使用後スラリ4A、スクラッチ起因で発生したゴミ(ウエハWAの削りかすなど)、及び使用前スラリ4Bは、それぞれ、振動エネルギによって撹拌される。これにより、使用後の古いスラリ4Aが、パッド13上に滞留することなく、効率良く排出することが可能となる(排出機構については後述する)。このように使用後スラリ4Aが排出されることにより、使用前の新しいスラリ4Bがパッド13表面上の、特に多数の凸部の間隙まで置換することができる。換言すると、パッド13(使用前スラリ4B、使用後スラリ4A)に振動エネルギを与えることにより、パッド13の細部に浸透した使用後スラリ4Aを使用前スラリ4Bに置換できる。さらに、使用後スラリ4Aを、スラリ液面上に浮上させることができ、新旧スラリの置換を行なえる。この結果、新しいスラリ4Bを効率良くウエハWAの被研磨面25に供給することが可能となる。   The post-use slurry 4A, dust generated due to scratches (wafer WA, etc.), and pre-use slurry 4B are each agitated by vibration energy. Thereby, the old slurry 4A after use can be efficiently discharged without staying on the pad 13 (the discharge mechanism will be described later). By discharging the post-use slurry 4A in this way, the new slurry 4B before use can be replaced on the surface of the pad 13, especially the gaps of a large number of convex portions. In other words, by giving vibration energy to the pad 13 (pre-use slurry 4B, post-use slurry 4A), the post-use slurry 4A that has penetrated the details of the pad 13 can be replaced with the pre-use slurry 4B. Further, the used slurry 4A can be floated on the slurry liquid surface, and replacement of old and new slurry can be performed. As a result, the new slurry 4B can be efficiently supplied to the polished surface 25 of the wafer WA.

図4は、使用前スラリと使用後スラリの置換効率を説明するための図である。図4の(a)では、ターンテーブル10上に防スラリ堤20を設けず、且つパッド13上に振動エネルギを与えない場合の使用前スラリ4Bおよび使用後スラリ4Aを示している。また、図4の(b)では、ターンテーブル10上に防スラリ堤20を設け、且つパッド13上に振動エネルギを与える場合の使用前スラリ4Bおよび使用後スラリ4Aを示している。なお、ここでは使用前スラリ4Bおよび使用後スラリ4Aを、粒状の部材として図示しているが、使用前スラリ4Bおよび使用後スラリ4Aは、物理成分と化学成分を含んでいるので、使用前スラリ4Bおよび使用後スラリ4Aは、固体粒子が液体中に分散した懸濁液となっている。   FIG. 4 is a diagram for explaining the replacement efficiency of the slurry before use and the slurry after use. FIG. 4A shows a pre-use slurry 4B and a post-use slurry 4A when no slurry barrier 20 is provided on the turntable 10 and no vibration energy is applied on the pad 13. FIG. FIG. 4B shows a pre-use slurry 4B and a post-use slurry 4A in the case where a slurry barrier 20 is provided on the turntable 10 and vibration energy is applied to the pad 13. Here, the pre-use slurry 4B and the post-use slurry 4A are illustrated as granular members, but the pre-use slurry 4B and the post-use slurry 4A contain physical components and chemical components, so that the pre-use slurry is used. 4B and post-use slurry 4A are suspensions in which solid particles are dispersed in a liquid.

図4の(a)に示すように、パッド13上に振動エネルギを与えない場合、以前のCMP工程で使用された後の古いスラリ4Aは、パッド13表面の凸部50の近傍に滞留する。このため、新たに供給される使用前スラリ4Bは、パッド13表面の凸部50の近傍まで到達しにくい。また、ターンテーブル10上に防スラリ堤20が設けられていないので、パッド13上に供給された使用前スラリ4Bは、パッド13上でほとんど滞留することなく、パッド13の外周部からパッド13の外側に排出される。したがって、使用後スラリ4Aを効率良く新しい使用前スラリ4Bに置換することができない。この結果、使用前スラリ4Bを効率良くウエハWAの被研磨面25に供給することができない。   As shown in FIG. 4A, when no vibration energy is applied on the pad 13, the old slurry 4A used in the previous CMP process stays in the vicinity of the convex portion 50 on the surface of the pad 13. For this reason, it is difficult for the pre-use slurry 4B to be newly supplied to reach the vicinity of the convex portion 50 on the surface of the pad 13. Further, since the slurry barrier 20 is not provided on the turntable 10, the pre-use slurry 4 </ b> B supplied on the pad 13 hardly stays on the pad 13, and the pad 13 has an outer periphery. Discharged to the outside. Therefore, the post-use slurry 4A cannot be efficiently replaced with the new pre-use slurry 4B. As a result, the pre-use slurry 4B cannot be efficiently supplied to the polished surface 25 of the wafer WA.

一方、図4の(b)に示すように、パッド13上に振動エネルギを与えた場合、使用後スラリ4A(化学反応生成物など)は、凸部50の近傍に滞留することなく、研磨液の上部側に移動してくる。このため、新たに供給される使用前スラリ4Bは、凸部50の近傍まで到達しやすくなる。また、ターンテーブル10上に防スラリ堤20が設けられていない場合でも振動によって使用後の古いスラリの滞留は低減できるが、置換のために供給した新しいスラリはパッド上に長くは滞留できないため効率が悪い。しかしながら、本実施形態では、壁面(防スラリ堤)20が設けられているので、パッド13上に供給された使用前スラリ4Bは、パッド13上で、これをまた新しい使用前スラリに置換するまでの間、比較的長時間に渡って使用可能である。したがって、使用後スラリ4Aを効率良く使用前スラリ4Bに置換できる。この結果、使用前スラリ4Bを効率良くウエハWAの被研磨面25に供給することができる。また、使用前スラリ4BとウエハWAの被研磨面25との衝突確率、衝突エネルギが向上する。   On the other hand, as shown in FIG. 4B, when vibration energy is applied to the pad 13, the used slurry 4 </ b> A (chemical reaction product or the like) does not stay in the vicinity of the convex portion 50, and the polishing liquid. Move to the top side of. For this reason, the pre-use slurry 4 </ b> B newly supplied easily reaches the vicinity of the convex portion 50. Moreover, even if the slurry barrier 20 is not provided on the turntable 10, the retention of the old slurry after use can be reduced by vibration, but the new slurry supplied for replacement cannot be retained on the pad for a long time. Is bad. However, in this embodiment, since the wall surface (slurry bank) 20 is provided, the pre-use slurry 4B supplied on the pad 13 is replaced with a new pre-use slurry on the pad 13. Can be used for a relatively long time. Therefore, the post-use slurry 4A can be efficiently replaced with the pre-use slurry 4B. As a result, the pre-use slurry 4B can be efficiently supplied to the polished surface 25 of the wafer WA. Further, the collision probability and collision energy between the pre-use slurry 4B and the polished surface 25 of the wafer WA are improved.

ここで、古いスラリを排出する壁面(防スラリ堤)20の機構として、以下のようなものが考えられる。例えば、壁面20が上下に昇降可能な機構を備えることにより、古いスラリを速やかに排出・除去できるようにしてもよい。そのような機構として、新旧スラリの置換時に、壁面(防スラリ堤)20を、パッド13の研磨面かそれ以下まで降下させターンテーブル内に収容するようにして(図3の点線部分20a)、古いスラリを排出・除去した後に壁面20を上昇させ、新しい使用前スラリを供給するようにしてもよい。また、本実施の形態では、壁面(防スラリ堤)20の形状を、パッド13の側面全体を囲う形状(円環状)としたが、壁面20は、円環状(側壁)の一部を開放した形状としてもよい。その開放部は一箇所でも複数個所でもよく、古いスラリの排出効率と新しいスラリへの置換効率の両方を考慮すれば開放部のトータルの大きさは、パッド13外周の周縁部長さに対し5%〜50%程度とし、それ以外の周縁部に壁面20が形成されている構成とするのが望ましい。このような壁面20の機構とすることにより、スラリの置換やパッドクリーニングなどの時間が短縮でき、製造コスト低減に繋げることができる。   Here, as a mechanism of the wall surface (slurry bank) 20 for discharging old slurry, the following can be considered. For example, the wall 20 may be provided with a mechanism capable of moving up and down so that old slurry can be quickly discharged and removed. As such a mechanism, when replacing the old and new slurries, the wall surface (slurry bank) 20 is lowered to the polishing surface of the pad 13 or lower and accommodated in the turntable (dotted line portion 20a in FIG. 3), After discharging and removing the old slurry, the wall surface 20 may be raised to supply new pre-use slurry. Further, in the present embodiment, the shape of the wall surface (slurry embankment) 20 is a shape (annular shape) that surrounds the entire side surface of the pad 13, but the wall surface 20 opens a part of the annular shape (side wall). It is good also as a shape. The open part may be one place or a plurality of places, and the total size of the open part is 5% of the peripheral part length of the outer periphery of the pad 13 in consideration of both the discharge efficiency of the old slurry and the replacement efficiency with the new slurry. It is desirable that the wall surface 20 be formed on the other peripheral portion with about ˜50%. By adopting such a wall 20 mechanism, the time for slurry replacement, pad cleaning, and the like can be shortened, leading to a reduction in manufacturing cost.

このように、使用前スラリ4Bを効率良くウエハWAの被研磨面25に供給することができるので、ウエハWAを短時間で研磨できるとともに、スラリ14の利用効率が向上する。したがって、半導体装置の生産性が向上するとともに、スラリ14の使用量を削減することができる。   Thus, since the slurry 4B before use can be efficiently supplied to the surface 25 to be polished of the wafer WA, the wafer WA can be polished in a short time and the utilization efficiency of the slurry 14 is improved. Therefore, productivity of the semiconductor device can be improved and the amount of the slurry 14 used can be reduced.

また、パッド13上に振動エネルギを与えた場合、スクラッチ起因で発生したゴミなど(図示せず)は、粒径が大きいので、研磨液の上部側に移動してくる。このため、スクラッチ起因で発生したゴミは、パッド13の外周部からパッド13の外側に排出されやすくなる。したがって、スクラッチ起因で発生したゴミによってウエハWAが削られることを防止できる。   Further, when vibration energy is applied to the pad 13, dust or the like (not shown) generated due to scratches moves to the upper side of the polishing liquid because the particle size is large. For this reason, dust generated due to scratches is easily discharged from the outer periphery of the pad 13 to the outside of the pad 13. Therefore, it is possible to prevent the wafer WA from being scraped by dust generated due to scratches.

なお、パッド13上に供給する振動エネルギの大きさ(周波数)や、防スラリ堤20の高さは、ウエハWAの研磨条件、ウエハWAに形成されているパターンのレイアウト(疎密)などに応じて変更してもよい。ウエハWAの研磨条件は、例えば被研磨膜のレイヤ、被研磨膜の種類、被研磨膜の下層に成膜されている下層膜の種類、被研磨膜の膜厚、被研磨膜への研磨厚さなどに基づいて決定される条件(研磨圧や研磨時間など)である。   The magnitude (frequency) of vibration energy supplied on the pad 13 and the height of the slurry barrier 20 are determined according to the polishing conditions of the wafer WA, the layout (density) of the pattern formed on the wafer WA, and the like. It may be changed. The polishing conditions of the wafer WA are, for example, the layer of the film to be polished, the type of the film to be polished, the type of the lower layer film formed below the film to be polished, the film thickness of the film to be polished, the polishing thickness to the film to be polished This is a condition (polishing pressure, polishing time, etc.) determined based on the above.

また、ウエハWAの研磨条件やウエハWAに形成されているパターンのレイアウト(疎密)などに基づいて、ウエハWAの研磨中に、振動エネルギの大きさを変化させてもよいし、防スラリ堤20の高さを変化させてもよい。   Further, the magnitude of vibration energy may be changed during polishing of the wafer WA based on the polishing conditions of the wafer WA, the layout (dense / dense) of the pattern formed on the wafer WA, and the like. You may change the height.

例えば、研磨の第1段階では、小さな周波数で振動エネルギの供給を行い、これによりウエハWAの機械研磨率を向上させる。そして、研磨の第2段階では、大きな周波数で振動エネルギの供給を行い、これによりウエハWAの被研磨面25と研磨液との化学反応を向上させる。これらの振動周波数の制御により、研磨の第1段階では、機械研磨率が向上するのでウエハWAの荒削りが行われ、研磨の第2段階では、化学反応が向上するのでウエハWAの仕上げが行われる。   For example, in the first stage of polishing, vibration energy is supplied at a small frequency, thereby improving the mechanical polishing rate of the wafer WA. In the second stage of polishing, vibration energy is supplied at a large frequency, thereby improving the chemical reaction between the surface to be polished 25 of the wafer WA and the polishing liquid. By controlling these vibration frequencies, the mechanical polishing rate is improved in the first stage of polishing, so that the wafer WA is roughed. In the second stage of polishing, the chemical reaction is improved, so that the wafer WA is finished. .

また、ウエハWAの研磨中に、振動エネルギの供給と停止を制御してもよい。例えば、研磨の第1段階では、振動エネルギの供給を行い、これによりウエハWAの高速研磨(荒削り)を行う。そして、研磨の第2段階では、振動エネルギの供給を停止し、これによりウエハWAの低速研磨(仕上げ)を行う。   Further, the supply and stop of vibration energy may be controlled during the polishing of the wafer WA. For example, in the first stage of polishing, vibration energy is supplied, thereby performing high-speed polishing (rough cutting) of the wafer WA. In the second stage of polishing, the supply of vibration energy is stopped, thereby performing low-speed polishing (finishing) of the wafer WA.

また、振動供給部5からの振動エネルギの大きさや、防スラリ堤20の高さなどに基づいて、研磨液(スラリなど)の供給量、ウエハWAの研磨条件(研磨圧や研磨時間など)を制御してもよい。   Further, based on the magnitude of vibration energy from the vibration supply unit 5, the height of the slurry barrier embankment 20, etc., the supply amount of the polishing liquid (slurry etc.) and the polishing conditions (polishing pressure, polishing time, etc.) of the wafer WA are changed. You may control.

これにより、ウエハWAの研磨条件やウエハWAに形成されているパターンのレイアウトに応じた研磨を行うことが可能となる。したがって、パターンのレイアウトに依存する研磨のばらつき(被研磨膜の凹みなど)を解消することが可能となる。   As a result, it becomes possible to perform polishing according to the polishing conditions of the wafer WA and the layout of the pattern formed on the wafer WA. Therefore, it is possible to eliminate polishing variations (such as dents in the film to be polished) depending on the pattern layout.

CMP装置100を用いたパッド13のドレッシングやウエハWAの研磨は、半導体製造工程のうちの何れのレイヤで行ってもよい。半導体装置を製造する際には、ウエハWA上への成膜処理、CMP装置100を用いたウエハWAの研磨、ウエハWAへの露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。   The dressing of the pad 13 and the polishing of the wafer WA using the CMP apparatus 100 may be performed in any layer of the semiconductor manufacturing process. When manufacturing a semiconductor device, film forming processing on the wafer WA, polishing of the wafer WA using the CMP apparatus 100, exposure processing on the wafer WA, development processing, etching processing, and the like are repeated for each layer.

なお、本実施の形態では、防スラリ堤20とパッド13とを別々の構成としたが、防スラリ堤20とパッド13とを一体として形成しておいてもよい。例えば、防スラリ堤20をパッド13の部材で形成するとともに、防スラリ堤20とパッド13とを一体として形成しておく。この場合、パッド13の形状を、概略円板状の主面部(研磨面)と、この主面部の外周部に所定の高さを有した円環状の円環部(壁面)と、で構成された凹形状としておく。   In the present embodiment, the slurry barrier embankment 20 and the pad 13 are configured separately, but the slurry barrier embankment 20 and the pad 13 may be integrally formed. For example, the slurry barrier embankment 20 is formed of the pad 13 member, and the slurry barrier embankment 20 and the pad 13 are integrally formed. In this case, the shape of the pad 13 is composed of a substantially disc-shaped main surface portion (polishing surface) and an annular ring portion (wall surface) having a predetermined height on the outer peripheral portion of the main surface portion. The shape is concave.

また、本実施の形態では、パッド13とターンテーブル10との間に、振動エネルギ緩和部17を配置したが、振動エネルギ緩和部17は無くてもよい。この場合、ターンテーブル10の上面にパッド13が配置される。   In the present embodiment, the vibration energy relaxation unit 17 is disposed between the pad 13 and the turntable 10, but the vibration energy relaxation unit 17 may not be provided. In this case, the pad 13 is disposed on the upper surface of the turntable 10.

また、ターンテーブル10が振動供給部5を備える構成としてもよいし、振動供給部5とターンテーブル10とを別々の構成としてもよい。   Further, the turntable 10 may be configured to include the vibration supply unit 5, or the vibration supply unit 5 and the turntable 10 may be configured separately.

このように実施の形態によれば、パッド13の周囲を防スラリ堤20によって囲うとともに、振動供給部5によって研磨液に振動エネルギを与えているので、効率良くウエハWAなどの基板を研磨することが可能となる。   Thus, according to the embodiment, the periphery of the pad 13 is surrounded by the slurry barrier 20 and the vibration energy is given to the polishing liquid by the vibration supply unit 5, so that the substrate such as the wafer WA can be efficiently polished. Is possible.

また、パッド13に振動エネルギを与えてウエハWAの研磨を行っているので、パッド13の凸部50の近傍(パッド13の底面近傍)に、スクラッチ起因で発生したゴミが溜まりにくくなる。このため、パッド13のドレッシングが不要になる。したがって、ドレッシング用のヘッド(ドレッサー)が不要となり、簡易な構成の研磨部1でウエハWAを研磨することが可能となる。また、パッド13へのドレッシングが不要になるので、パッド13の磨耗を減らすことができ、この結果、パッド13を長期間に渡って使用することが可能となる。   Further, since the wafer WA is polished by applying vibration energy to the pad 13, dust generated due to scratches hardly accumulates in the vicinity of the convex portion 50 of the pad 13 (near the bottom surface of the pad 13). For this reason, the dressing of the pad 13 becomes unnecessary. Accordingly, a dressing head (dresser) is not required, and the wafer WA can be polished by the polishing unit 1 having a simple configuration. Moreover, since dressing to the pad 13 becomes unnecessary, the wear of the pad 13 can be reduced, and as a result, the pad 13 can be used for a long period of time.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…研磨部、2…洗浄部、3…乾燥部、4A…使用後スラリ、4B…使用前スラリ、5…振動供給部、10…ターンテーブル、13…パッド、14…スラリ、15…研磨ヘッド、20…壁面、100…CMP装置、WA…ウエハ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polishing part, 2 ... Cleaning part, 3 ... Drying part, 4A ... Slurry after use, 4B ... Slurry before use, 5 ... Vibration supply part, 10 ... Turntable, 13 ... Pad, 14 ... Slurry, 15 ... Polishing head 20 ... wall surface, 100 ... CMP apparatus, WA ... wafer.

Claims (9)

被加工基板の被研磨面が押し当てられて前記被研磨面の化学的機械的研磨を行うための研磨パッドと、
前記研磨パッドを載置するターンテーブルと、
前記研磨パッド上に研磨剤を滴下するための供給ノズルと、
前記研磨パッドに振動エネルギを与える振動供給部と、
前記研磨パッドの外周部に立設され、前記研磨パッドの上面よりも高い高さの壁面で前記研磨パッドの側面を囲う壁面部と、
を備えることを特徴とする研磨装置。
A polishing pad for performing chemical mechanical polishing of the surface to be polished by pressing the surface to be polished of the substrate to be processed;
A turntable for placing the polishing pad;
A supply nozzle for dripping the abrasive onto the polishing pad;
A vibration supply unit that applies vibration energy to the polishing pad;
A wall surface portion standing on the outer periphery of the polishing pad and surrounding a side surface of the polishing pad with a wall surface having a height higher than the upper surface of the polishing pad;
A polishing apparatus comprising:
前記壁面部は、前記研磨パッドと同じ部材であり、前記壁面部と前記研磨パッドとは、一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。   The polishing apparatus according to claim 1, wherein the wall surface portion is the same member as the polishing pad, and the wall surface portion and the polishing pad are integrally formed. 前記壁面部は、前記研磨パッドの側面の全部を囲う環状の壁面を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の研磨装置。   The polishing apparatus according to claim 1, wherein the wall surface portion has an annular wall surface that surrounds the entire side surface of the polishing pad. 前記壁面部は、昇降可能であることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。   The polishing apparatus according to claim 1, wherein the wall portion can be moved up and down. 供給される研磨剤に振動エネルギを与える振動供給部上に配置されるとともに、被加工基板の被研磨面が押し当てられて前記被研磨面の化学的機械的研磨を行なう研磨面部と、
前記研磨面部の外周部に立設され、前記研磨面部の上面よりも高い壁面で前記研磨面部の側面を囲う壁面部と、
を備えることを特徴とする研磨パッド。
A polishing surface portion that is disposed on a vibration supply portion that applies vibration energy to a supplied abrasive and that is subjected to chemical mechanical polishing of the surface to be polished by pressing the surface to be polished of the substrate to be processed;
A wall surface portion standing on the outer periphery of the polishing surface portion and surrounding a side surface of the polishing surface portion with a wall surface higher than the upper surface of the polishing surface portion;
A polishing pad comprising:
前記壁面部は、前記研磨面部の側面の全部を囲う環状の壁面を有していることを特徴とする請求項5に記載の研磨パッド。   The polishing pad according to claim 5, wherein the wall surface portion has an annular wall surface that surrounds the entire side surface of the polishing surface portion. 被加工基板の被研磨面が押し当てられて前記被研磨面の化学的機械的研磨を行なう研磨面部と、前記研磨面部の外周部に立設され、前記研磨面部の上面よりも高い壁面で前記研磨面部の側面を囲う壁面部と、を備える研磨パッド上に研磨剤を供給しながら前記基板の被研磨面を前記研磨パッドに押し当てて研磨する際に、前記研磨パッドに振動エネルギを与えることを特徴とする研磨方法。   A polishing surface portion that is subjected to chemical mechanical polishing of the surface to be polished by being pressed against the surface to be processed of the substrate to be processed, and an outer peripheral portion of the polishing surface portion, the wall surface being higher than the upper surface of the polishing surface portion And applying vibration energy to the polishing pad when polishing by pressing the surface to be polished of the substrate against the polishing pad while supplying an abrasive onto the polishing pad provided with a wall surface portion surrounding the side surface of the polishing surface portion. A polishing method characterized by the above. 前記壁面部は、前記研磨パッドと同じ部材であり、前記壁面部と前記研磨パッドとは、一体に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の研磨方法。   The polishing method according to claim 7, wherein the wall surface portion is the same member as the polishing pad, and the wall surface portion and the polishing pad are integrally formed. 前記壁面部は、前記研磨パッドの側面の全部を囲う環状の壁面を有していることを特徴とする請求項7または8に記載の研磨方法。   The polishing method according to claim 7, wherein the wall surface portion has an annular wall surface that surrounds the entire side surface of the polishing pad.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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