JP2671857B2 - ウェーハ研磨装置 - Google Patents
ウェーハ研磨装置Info
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- JP2671857B2 JP2671857B2 JP7571895A JP7571895A JP2671857B2 JP 2671857 B2 JP2671857 B2 JP 2671857B2 JP 7571895 A JP7571895 A JP 7571895A JP 7571895 A JP7571895 A JP 7571895A JP 2671857 B2 JP2671857 B2 JP 2671857B2
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- polishing
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板であるウエ
ーハの表面を研磨するウェーハ研磨装置に関する。
ーハの表面を研磨するウェーハ研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のウェーハ研磨装置は、単
結晶からスライスしたウェーハを研磨するだけではなく
繰返して成膜とエッチングの工程による表面の局部的に
生ずる凹凸を平坦化するための研磨に適用されるように
至った。このため研磨精度をより高めることが要求され
ることとなった。
結晶からスライスしたウェーハを研磨するだけではなく
繰返して成膜とエッチングの工程による表面の局部的に
生ずる凹凸を平坦化するための研磨に適用されるように
至った。このため研磨精度をより高めることが要求され
ることとなった。
【０００３】図４は従来の一例を示すウェーハ研磨装置
の部分断面図である。ウェーハの表面を局部的に平面度
を高めるウェーハ研磨装置の一例として実開平２ー８２
０３３号公報に開示されている。このウェーハ研磨装置
は、図４に示すように、ウェーハ１５を吸着保持する押
圧面が凸曲面に形成されたプレート１１を備えている装
置である。
の部分断面図である。ウェーハの表面を局部的に平面度
を高めるウェーハ研磨装置の一例として実開平２ー８２
０３３号公報に開示されている。このウェーハ研磨装置
は、図４に示すように、ウェーハ１５を吸着保持する押
圧面が凸曲面に形成されたプレート１１を備えている装
置である。
【０００４】そして、回転定盤１３の研磨布１２にウェ
ーハ１５を押し付け、プレート１１を回転させるととも
に回転定盤１３を回転させウェーハ１５と研磨布１２を
摺擦運動させながらスラリー１４を滴下しウェーハ１５
を研磨していた。
ーハ１５を押し付け、プレート１１を回転させるととも
に回転定盤１３を回転させウェーハ１５と研磨布１２を
摺擦運動させながらスラリー１４を滴下しウェーハ１５
を研磨していた。
【０００５】このウェーハ研磨装置は、ウェーハ１５の
周辺部より中央部にスラリーが供給され難いことから周
辺部が中央部の研磨レートが大きくなることを防止する
ためにプレート１５の押圧面を凸曲面に形成したもので
ある。すなわち、凸曲面にすることでウェーハ１５の研
磨布１２への押圧力がウェーハの周辺部より中央部を大
きくし中央部へのスラリーの供給を増加させ研磨レート
のウェーハ面内で均一にし研磨精度の向上を図ったこと
を特徴としている。
周辺部より中央部にスラリーが供給され難いことから周
辺部が中央部の研磨レートが大きくなることを防止する
ためにプレート１５の押圧面を凸曲面に形成したもので
ある。すなわち、凸曲面にすることでウェーハ１５の研
磨布１２への押圧力がウェーハの周辺部より中央部を大
きくし中央部へのスラリーの供給を増加させ研磨レート
のウェーハ面内で均一にし研磨精度の向上を図ったこと
を特徴としている。
【０００６】また、特開平４ー２０６９３０号公報に開
示されたウェーハ研磨装置は、前述したプレートの材質
をウェーハより軟かいアクリルを使用してプレートの押
圧面と接触するウェーハの裏面にきずなどのダメージを
防止したものである。さらに、このウェーハ研磨装置で
は、ウェーハを研磨する前に、プレートを研磨布に押し
付け予め押圧面を研磨し凸曲面をもつ所謂共ずり面に形
成し、その後、プレートの共ずり面である押圧面でウェ
ーハを研磨布に押さえ摺擦運動をさせて研磨している。
示されたウェーハ研磨装置は、前述したプレートの材質
をウェーハより軟かいアクリルを使用してプレートの押
圧面と接触するウェーハの裏面にきずなどのダメージを
防止したものである。さらに、このウェーハ研磨装置で
は、ウェーハを研磨する前に、プレートを研磨布に押し
付け予め押圧面を研磨し凸曲面をもつ所謂共ずり面に形
成し、その後、プレートの共ずり面である押圧面でウェ
ーハを研磨布に押さえ摺擦運動をさせて研磨している。
【０００７】このようにこのウェーハ研磨装置では、プ
レートの押圧面を予め共ずり面に形成することでウェー
ハの研磨布への押圧力とスラリーの供給をバランスさせ
研磨量のウェーハ面内均一性の向上を図ることを特徴と
している。
レートの押圧面を予め共ずり面に形成することでウェー
ハの研磨布への押圧力とスラリーの供給をバランスさせ
研磨量のウェーハ面内均一性の向上を図ることを特徴と
している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のウェー
ハ研磨装置で、凸曲面に形成されたプレートの押圧面を
もつウェーハ研磨装置では、プレートの押圧面の形状が
一義的に決められた凸曲面で形成されているので、研磨
すべきウェーハおよび研磨条件が限定されるという欠点
がある。何となれば、ウェーハの研磨条件（研磨布、研
磨布への御圧力、回転定盤の回転数、スラリー、スラリ
ーの供給およびプレートの回転数）に対応する理想的な
プレート押圧面は一つしか存在せず、研磨性能の向上を
図るのに一条件変更しただけでも、研磨レートのウェー
ハ面内均一性が劣化してしまう。
ハ研磨装置で、凸曲面に形成されたプレートの押圧面を
もつウェーハ研磨装置では、プレートの押圧面の形状が
一義的に決められた凸曲面で形成されているので、研磨
すべきウェーハおよび研磨条件が限定されるという欠点
がある。何となれば、ウェーハの研磨条件（研磨布、研
磨布への御圧力、回転定盤の回転数、スラリー、スラリ
ーの供給およびプレートの回転数）に対応する理想的な
プレート押圧面は一つしか存在せず、研磨性能の向上を
図るのに一条件変更しただけでも、研磨レートのウェー
ハ面内均一性が劣化してしまう。
【０００９】一方、プレートの押圧面を共ずり面に形成
した後者のウェーハ研磨装置では、ウェーハ面内の押圧
力とスラリーの供給をバランスさせ研磨レートのウェー
ハ面内均一性向上を図っているものの、元来、研磨液で
あるスラリーには、被研磨表面を機械的に研削する砥粒
が含まれている以外に化学反応させ研磨する作用があ
る。従って、アクリル製のプレートに共ずり面を形成し
てもウェーハ面が必ずしも共ずり面に倣って研磨されな
ずウェーハ面内の研磨量を均一にすることが困難であ
る。
した後者のウェーハ研磨装置では、ウェーハ面内の押圧
力とスラリーの供給をバランスさせ研磨レートのウェー
ハ面内均一性向上を図っているものの、元来、研磨液で
あるスラリーには、被研磨表面を機械的に研削する砥粒
が含まれている以外に化学反応させ研磨する作用があ
る。従って、アクリル製のプレートに共ずり面を形成し
てもウェーハ面が必ずしも共ずり面に倣って研磨されな
ずウェーハ面内の研磨量を均一にすることが困難であ
る。
【００１０】従って、本発明の目的は、ウェーハの表面
状態や膜質および研磨布にかかわらずウェーハ表面をよ
り面内均一性よく研磨できるウェーハ研磨装置を提供す
ることである。
状態や膜質および研磨布にかかわらずウェーハ表面をよ
り面内均一性よく研磨できるウェーハ研磨装置を提供す
ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
基板であるウェーハを保持し前記ウエーハを研磨布に押
し付け摺擦運動させスラリーを滴下しながら該ウェーハ
を研磨するウェーハ研磨装置において、前記ウェーハの
被研磨面の研磨レートと同等の研磨レートをもつ材質で
製作されているとともに前記ウェーハを研磨する前に該
ウェーハの研磨条件と同じ条件で予じめ前記ウェーハを
押し付ける押圧面を研磨し膨らむように湾曲する面に形
成ししかる後研磨された該押圧面で前記ウェーハを保持
し前記研磨布に押し付けるプレートを備えるウェーハ研
磨装置である。
基板であるウェーハを保持し前記ウエーハを研磨布に押
し付け摺擦運動させスラリーを滴下しながら該ウェーハ
を研磨するウェーハ研磨装置において、前記ウェーハの
被研磨面の研磨レートと同等の研磨レートをもつ材質で
製作されているとともに前記ウェーハを研磨する前に該
ウェーハの研磨条件と同じ条件で予じめ前記ウェーハを
押し付ける押圧面を研磨し膨らむように湾曲する面に形
成ししかる後研磨された該押圧面で前記ウェーハを保持
し前記研磨布に押し付けるプレートを備えるウェーハ研
磨装置である。
【００１２】また、前記押圧面と前記ウェーハとの間に
介在し該ウェーハを水で接着で保持するパッドを備える
ことが望ましい。さらに、前記プレートがプレート本体
と厚みのある前記押圧面をもつ部材とから構成されると
ともに前記押圧面をもつ該部材が交換できる構造である
ことが望ましい。
介在し該ウェーハを水で接着で保持するパッドを備える
ことが望ましい。さらに、前記プレートがプレート本体
と厚みのある前記押圧面をもつ部材とから構成されると
ともに前記押圧面をもつ該部材が交換できる構造である
ことが望ましい。
【００１３】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１４】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明のウェーハ研
磨装置の一実施例を説明するために動作順に示す断面図
である。このウェーハ研磨装置は、図１（ａ）に示すよ
うに、研磨すべきウェーハに形成された成膜面の研磨レ
ートと同等の研磨レートをもつ材質で押圧面２ａをもつ
プレート１を製作し準備する。
磨装置の一実施例を説明するために動作順に示す断面図
である。このウェーハ研磨装置は、図１（ａ）に示すよ
うに、研磨すべきウェーハに形成された成膜面の研磨レ
ートと同等の研磨レートをもつ材質で押圧面２ａをもつ
プレート１を製作し準備する。
【００１５】ここで、プレート１の材質について具体的
に述べてみる。例えば、ウェーハのメタル配線上に成膜
されたプラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜を研磨し平
坦化する場合を考えると、プレート１の材質は石英で良
い。何となれば、プラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜
は石英と同質の材料ではないが、スラリーで研磨される
機械的および化学的研磨レートは略同じであることから
同質の材料と考えられる。同様に被研磨膜がスパッタリ
ングによるＡｌであれば、プレート１の材質はバルクの
Ａｌで良い。
に述べてみる。例えば、ウェーハのメタル配線上に成膜
されたプラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜を研磨し平
坦化する場合を考えると、プレート１の材質は石英で良
い。何となれば、プラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜
は石英と同質の材料ではないが、スラリーで研磨される
機械的および化学的研磨レートは略同じであることから
同質の材料と考えられる。同様に被研磨膜がスパッタリ
ングによるＡｌであれば、プレート１の材質はバルクの
Ａｌで良い。
【００１６】なお、図１（ａ）に示すように、プレート
１の押圧面２ａが平坦な面であるが、次工程の共ずり面
の形成を早めるためには、押圧面２ａに１０乃至２０ミ
クロン程度の膨らみをもたせた湾曲面に形成することが
望ましい。
１の押圧面２ａが平坦な面であるが、次工程の共ずり面
の形成を早めるためには、押圧面２ａに１０乃至２０ミ
クロン程度の膨らみをもたせた湾曲面に形成することが
望ましい。
【００１７】次に、図１（ｂ）に示すように、準備され
たプレート１をウェーハの研磨条件（研磨布３、研磨布
３への押圧力、回転定盤５の回転数、スラリー４と供給
条件およびプレート１の回転数等）と同一条件でプレー
ト１の押圧面を研磨布３に押し当て所定の時間研磨し共
ずり面を成形し膨らむように湾曲する押圧面２ｂにす
る。
たプレート１をウェーハの研磨条件（研磨布３、研磨布
３への押圧力、回転定盤５の回転数、スラリー４と供給
条件およびプレート１の回転数等）と同一条件でプレー
ト１の押圧面を研磨布３に押し当て所定の時間研磨し共
ずり面を成形し膨らむように湾曲する押圧面２ｂにす
る。
【００１８】次に、図１（ｃ）に示すように、共ずり面
に形成されたプレート１の押圧面２ｂにウェーハ１５を
真空吸着させ、ウェーハ１５を研磨布３に押し付け前述
と同一条件で研磨する。このことによりウェーハ１５の
研磨面はプレート１の押圧面２ｂと同じように膨らむよ
うに湾曲する面に成形され高い精度の平坦度が得られ
た。また、スラリー４の変更、研磨布３の変更および回
転定盤５あるいはプレート１の回転数の変更がある場合
は、変更した条件でプレート１を再研磨し押圧面を共ず
り面を形成し、ウェーハ１５を研磨すれば良い。
に形成されたプレート１の押圧面２ｂにウェーハ１５を
真空吸着させ、ウェーハ１５を研磨布３に押し付け前述
と同一条件で研磨する。このことによりウェーハ１５の
研磨面はプレート１の押圧面２ｂと同じように膨らむよ
うに湾曲する面に成形され高い精度の平坦度が得られ
た。また、スラリー４の変更、研磨布３の変更および回
転定盤５あるいはプレート１の回転数の変更がある場合
は、変更した条件でプレート１を再研磨し押圧面を共ず
り面を形成し、ウェーハ１５を研磨すれば良い。
【００１９】図２（ａ）および（ｂ）は図１のウェーハ
研磨装置を使用してウェーハを研磨したときのウェーハ
面内における研磨量を示すグラフである。ここで、図２
（ａ）は図１のプレートの押圧面２ａを研磨していない
状態での６インチ直径のウェーハに成膜したプラズマＣ
ＶＤによるシリコン酸化膜の研磨量の均一度を示してい
る。図２（ｂ）は石英製のプレート１の押圧面を予じめ
研磨してからウェーハ１５のシリンコン酸化膜を研磨し
たときの研磨量の均一度を示している。
研磨装置を使用してウェーハを研磨したときのウェーハ
面内における研磨量を示すグラフである。ここで、図２
（ａ）は図１のプレートの押圧面２ａを研磨していない
状態での６インチ直径のウェーハに成膜したプラズマＣ
ＶＤによるシリコン酸化膜の研磨量の均一度を示してい
る。図２（ｂ）は石英製のプレート１の押圧面を予じめ
研磨してからウェーハ１５のシリンコン酸化膜を研磨し
たときの研磨量の均一度を示している。
【００２０】なお、ともに石英製のプレート１を使用
し、押圧面２ａの初期の形状は１５ミクロン程度上に膨
らんだ凸曲面であった。また、研磨布３はともに同じポ
リウレタン系の研磨布を用い３．７時間研磨した。
し、押圧面２ａの初期の形状は１５ミクロン程度上に膨
らんだ凸曲面であった。また、研磨布３はともに同じポ
リウレタン系の研磨布を用い３．７時間研磨した。
【００２１】その結果、図２（ａ）のグラフと図２
（ｂ）のグラフとを比較して分るように、ウェーハ面内
の研磨量のばらつきは、予じめプレート１を研磨するこ
とで±２４．６パーセントから±９パーセントに改善さ
れている。
（ｂ）のグラフとを比較して分るように、ウェーハ面内
の研磨量のばらつきは、予じめプレート１を研磨するこ
とで±２４．６パーセントから±９パーセントに改善さ
れている。
【００２２】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明のウェーハ研
磨装置の他の実施例を説明するために動作順に示す断面
図である。このウェーハ研磨装置は、図１（ａ）に示す
ように、プレート１がプレート本体１ａと厚みのある押
圧面７ａをもつ押圧面部材６とに分割され構成されると
ともに押圧面部材６が取付けボルト９の取り外しにより
プレート本体１ａより取り外すことができる。すなわ
ち、押圧面部材６が交換できる構造である。
磨装置の他の実施例を説明するために動作順に示す断面
図である。このウェーハ研磨装置は、図１（ａ）に示す
ように、プレート１がプレート本体１ａと厚みのある押
圧面７ａをもつ押圧面部材６とに分割され構成されると
ともに押圧面部材６が取付けボルト９の取り外しにより
プレート本体１ａより取り外すことができる。すなわ
ち、押圧面部材６が交換できる構造である。
【００２３】そして、図３（ｂ）に示すように、前述の
実施例と同じようにウェーハ１５の研磨条件と同一条件
で押圧面７ａを研磨し共ずり面を形成し凸曲面をもつ押
圧面７ｂにする。
実施例と同じようにウェーハ１５の研磨条件と同一条件
で押圧面７ａを研磨し共ずり面を形成し凸曲面をもつ押
圧面７ｂにする。
【００２４】次に、図３（ｃ）に示すように、ウェーハ
をパッド１０を介して押圧面７ｂに水貼付けを行ないウ
ェーハ１５をプレート１で保持する。ここで、この実施
例では、ウェーハ１５の裏面にきずを付けないように親
水性であってウェーハ１５が押圧面７ｂに沿って撓むよ
うに軟らかいパッド１０でウェーハ１５を水で貼付けて
いる。なお、このパッド１０は、例えば、ロデール・ニ
ッタ（株）製のインサートパッキング材Ｒ２００が適切
であった。また、ウェーハ１５が飛出さないようにリン
グ８でウェーハ１５の周囲を止めている。
をパッド１０を介して押圧面７ｂに水貼付けを行ないウ
ェーハ１５をプレート１で保持する。ここで、この実施
例では、ウェーハ１５の裏面にきずを付けないように親
水性であってウェーハ１５が押圧面７ｂに沿って撓むよ
うに軟らかいパッド１０でウェーハ１５を水で貼付けて
いる。なお、このパッド１０は、例えば、ロデール・ニ
ッタ（株）製のインサートパッキング材Ｒ２００が適切
であった。また、ウェーハ１５が飛出さないようにリン
グ８でウェーハ１５の周囲を止めている。
【００２５】このようにプレート１に保持されたウェー
ハ１５を研磨布３に押し付け前述と同一研磨条件で研磨
する。このことにより前述したようにウェーハ面内を均
一に研磨することができた。
ハ１５を研磨布３に押し付け前述と同一研磨条件で研磨
する。このことにより前述したようにウェーハ面内を均
一に研磨することができた。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ウェーハ
を保持し研磨布に捺し付けるプレートをウェーハの被研
磨面の材質と研磨される度合が同程度の材質にし、プレ
ートのウェーハの押圧面を予じめウェーハの研磨条件と
同じ条件で研磨し共ずり面に形成し、共ずり面でウェー
ハを研磨布に押し付けながら研磨するので、ウェーハの
研磨面は共ずり面に倣って研磨されウェーハ面内の研磨
量均一性がより向上するという効果がある。
を保持し研磨布に捺し付けるプレートをウェーハの被研
磨面の材質と研磨される度合が同程度の材質にし、プレ
ートのウェーハの押圧面を予じめウェーハの研磨条件と
同じ条件で研磨し共ずり面に形成し、共ずり面でウェー
ハを研磨布に押し付けながら研磨するので、ウェーハの
研磨面は共ずり面に倣って研磨されウェーハ面内の研磨
量均一性がより向上するという効果がある。
【００２７】また、ウェーハの成膜の種類や研磨条件が
変っても、予じめプレートの押圧面に共ずり面を形成で
きるので、研磨対象が広範囲となり汎用性が高いという
効果もある。
変っても、予じめプレートの押圧面に共ずり面を形成で
きるので、研磨対象が広範囲となり汎用性が高いという
効果もある。
【図１】本発明のウェーハ研磨装置の一実施例を説明す
るために動作順に示す断面図である。
るために動作順に示す断面図である。
【図２】図１のウェーハ研磨装置を使用してウェーハを
研磨したときのウェーハ面内における研磨量を示すグラ
フである。
研磨したときのウェーハ面内における研磨量を示すグラ
フである。
【図３】本発明のウェーハ研磨装置の他の実施例を説明
するために動作順に示す断面図である。
するために動作順に示す断面図である。
【図４】従来の一例を示すウェーハ研磨装置の部分断面
図である。
図である。
１，１１ プレート １ａ プレート本体 ２ａ，２ｂ、７ａ，７ｂ 押圧面 ３，１２ 研磨布 ４，１４ スラリー ５，１３ 回転定盤 ６ 押圧面部材 ８ リング ９ 取付けボルト １０ パッド １５ ウェーハ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板であるウェーハを保持し前記
ウエーハを研磨布に押し付け摺擦運動させスラリーを滴
下しながら該ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置にお
いて、前記ウェーハの被研磨面の研磨レートと同等の研
磨レートをもつ材質で製作されているとともに前記ウェ
ーハを研磨する前に該ウェーハの研磨条件と同じ条件で
予じめ前記ウェーハを押し付ける押圧面を研磨し膨らむ
ように湾曲する面に形成ししかる後研磨された該押圧面
で前記ウェーハを保持し前記研磨布に押し付けるプレー
トを備えることを特徴とするウェーハ研磨装置。 - 【請求項２】 前記押圧面と前記ウェーハとの間に介在
し該ウェーハを水で接着で保持するパッドを備えること
を特徴とする請求項１記載のウェーハ研磨装置。 - 【請求項３】 前記プレートがプレート本体と厚みのあ
る前記押圧面をもつ部材とから構成されるとともに前記
押圧面をもつ該部材が交換できる構造であることを特徴
とする請求項１または請求項２記載のウェーハ研磨装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7571895A JP2671857B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | ウェーハ研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7571895A JP2671857B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | ウェーハ研磨装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274049A JPH08274049A (ja) | 1996-10-18 |
| JP2671857B2 true JP2671857B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=13584323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7571895A Expired - Fee Related JP2671857B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | ウェーハ研磨装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2671857B2 (ja) |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP7571895A patent/JP2671857B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08274049A (ja) | 1996-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970610 |
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