JP2870537B1 - 研磨装置及び該装置を用いる半導体装置の製造方法 - Google Patents
研磨装置及び該装置を用いる半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JP2870537B1 JP2870537B1 JP4537298A JP4537298A JP2870537B1 JP 2870537 B1 JP2870537 B1 JP 2870537B1 JP 4537298 A JP4537298 A JP 4537298A JP 4537298 A JP4537298 A JP 4537298A JP 2870537 B1 JP2870537 B1 JP 2870537B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- slurry supply
- supply hole
- polishing pad
- polishing apparatus
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 147
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 36
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
- B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
- B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
- B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 ウエハを保持するキャリアに対して研磨パッ
ドを保持する研磨定盤がオービタル回転する枚葉型の研
磨装置において、研磨の均一性を高めることの可能な研
磨装置を提供する 【解決手段】 研磨パッドが、その中心から外周に向か
って同心円状に所定の幅、例えば、半径５インチの研磨
パッドでは中心から１．５インチ以上、４．７５インチ
以下の幅でスラリー供給孔の無い領域を有することを特
徴とする。
ドを保持する研磨定盤がオービタル回転する枚葉型の研
磨装置において、研磨の均一性を高めることの可能な研
磨装置を提供する 【解決手段】 研磨パッドが、その中心から外周に向か
って同心円状に所定の幅、例えば、半径５インチの研磨
パッドでは中心から１．５インチ以上、４．７５インチ
以下の幅でスラリー供給孔の無い領域を有することを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学的機械研磨法
（Chemical Mechanical Polishing、以下「ＣＭＰ」と
略す）により基板を研磨して平坦化する研磨装置に関す
る。また、この研磨装置を用いた半導体装置の製造方法
にも関する。
（Chemical Mechanical Polishing、以下「ＣＭＰ」と
略す）により基板を研磨して平坦化する研磨装置に関す
る。また、この研磨装置を用いた半導体装置の製造方法
にも関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置、特に埋め込み金属配
線を製造するには、例えば、図５に示すように、能動素
子を有した半導体基板１１に絶縁膜層１２を形成し（図
５（ａ））、該絶縁膜層１２上にレジストパターン１５
を形成し、これをマスクに絶縁膜層１２をエッチングし
てコンタクトホール１６を形成する（図５（ｂ））。形
成されたコンタクトホール１６の壁面及び底を埋めるよ
うにＴｉやＴａなどのバリア膜１３を形成した後（図５
（ｃ））、導電性材料１４を成膜しコンタクトホール１
６を埋める（図５（ｄ））。続いてＣＭＰにより膜表面
の平坦化を行い、埋め込み配線を形成する（図５
（ｅ））。
線を製造するには、例えば、図５に示すように、能動素
子を有した半導体基板１１に絶縁膜層１２を形成し（図
５（ａ））、該絶縁膜層１２上にレジストパターン１５
を形成し、これをマスクに絶縁膜層１２をエッチングし
てコンタクトホール１６を形成する（図５（ｂ））。形
成されたコンタクトホール１６の壁面及び底を埋めるよ
うにＴｉやＴａなどのバリア膜１３を形成した後（図５
（ｃ））、導電性材料１４を成膜しコンタクトホール１
６を埋める（図５（ｄ））。続いてＣＭＰにより膜表面
の平坦化を行い、埋め込み配線を形成する（図５
（ｅ））。
【０００３】ＣＭＰには、アルミナやシリカ等の研磨粒
子と、過酸化水素水等のエッチャントを含有する研磨ス
ラリーを供給しながら、キャリアに固定されたウエハを
研磨パッドを貼った回転する研磨定盤に押し当てて行
う。
子と、過酸化水素水等のエッチャントを含有する研磨ス
ラリーを供給しながら、キャリアに固定されたウエハを
研磨パッドを貼った回転する研磨定盤に押し当てて行
う。
【０００４】従来の研磨装置としては、図６に示すよう
に、回転する研磨定盤回転軸２４に支承され、研磨パッ
ド２９を備えた研磨定盤２３上にウエハ２５をセット
し、研磨スラリー２２をスラリー供給系３０からスラリ
ー供給口２１を介してウエハ２５の周辺から供給しなが
ら、研磨する装置が知られている。尚、図では研磨定盤
に対してウエハ支持台回転軸２７に支承された一つのウ
エハ支持台２６を有する構成を示しているが、支持台２
６は複数であっても良く、例えば、一度に４枚のウエハ
を同時に処理するよう研磨定盤上に均等に４つのウエハ
支持台２６を有する構成のものもある。
に、回転する研磨定盤回転軸２４に支承され、研磨パッ
ド２９を備えた研磨定盤２３上にウエハ２５をセット
し、研磨スラリー２２をスラリー供給系３０からスラリ
ー供給口２１を介してウエハ２５の周辺から供給しなが
ら、研磨する装置が知られている。尚、図では研磨定盤
に対してウエハ支持台回転軸２７に支承された一つのウ
エハ支持台２６を有する構成を示しているが、支持台２
６は複数であっても良く、例えば、一度に４枚のウエハ
を同時に処理するよう研磨定盤上に均等に４つのウエハ
支持台２６を有する構成のものもある。
【０００５】従来のこのような装置では、ウエハ中心よ
りもウエハ周辺でより研磨が成されるというウエハ内の
研磨速度の不均一性が問題となっていた。この問題を解
消するために、スラリー供給系から供給されるスラリー
を研磨定盤２３上の研磨パッド２９に同心円状に穿った
複数の小孔（スラリー供給孔）を通してウエハ表面にほ
ぼ均等に供給しながらその表面を研磨することによっ
て、研磨速度を一定にして研磨の均一性を向上させるこ
とが提案されている。或いは、研磨パッドを多孔質で連
続孔を有する材料で形成して、ウエハ面の研磨の均一性
を向上させる試みも為されている。
りもウエハ周辺でより研磨が成されるというウエハ内の
研磨速度の不均一性が問題となっていた。この問題を解
消するために、スラリー供給系から供給されるスラリー
を研磨定盤２３上の研磨パッド２９に同心円状に穿った
複数の小孔（スラリー供給孔）を通してウエハ表面にほ
ぼ均等に供給しながらその表面を研磨することによっ
て、研磨速度を一定にして研磨の均一性を向上させるこ
とが提案されている。或いは、研磨パッドを多孔質で連
続孔を有する材料で形成して、ウエハ面の研磨の均一性
を向上させる試みも為されている。
【０００６】しかしながらウエハの直径が大きくなる
と、ウエハが研磨パッドに押し付けられる圧力はウエハ
周辺よりも中心のほうが大きくなるため、スラリーをウ
エハ面に均一に供給する上記の方法では、研磨後の断面
形状が従来の凸レンズ状から凹レンズ状になることが予
想される。そこで、特開平５−１３３８９号公報では、
上記構成の研磨装置において、前記研磨パッドの表面へ
のスラリー供給量を研磨パッドの所定位置にてコントロ
ール可能にし、ウエハ面内の均一性を更に高める方法が
提案されている。具体的には、スラリー供給孔を研磨定
盤の中心部ほど粗に構成し、周辺部ほど密に構成する、
或いはスラリー供給孔の直径を研磨定盤の中心部ほど小
さく、周辺部で大きくなるように構成した例が示されて
いる。
と、ウエハが研磨パッドに押し付けられる圧力はウエハ
周辺よりも中心のほうが大きくなるため、スラリーをウ
エハ面に均一に供給する上記の方法では、研磨後の断面
形状が従来の凸レンズ状から凹レンズ状になることが予
想される。そこで、特開平５−１３３８９号公報では、
上記構成の研磨装置において、前記研磨パッドの表面へ
のスラリー供給量を研磨パッドの所定位置にてコントロ
ール可能にし、ウエハ面内の均一性を更に高める方法が
提案されている。具体的には、スラリー供給孔を研磨定
盤の中心部ほど粗に構成し、周辺部ほど密に構成する、
或いはスラリー供給孔の直径を研磨定盤の中心部ほど小
さく、周辺部で大きくなるように構成した例が示されて
いる。
【０００７】一方、研磨されるウエハサイズは、年々更
に大きくなる傾向にあり、６インチ（約１５ｃｍ）か
ら、更には８〜１０インチ（約２０〜２５ｃｍ）のもの
が主流になりつつある。このように大型化されたウエハ
の研磨には、前記図６に示すような研磨装置では、研磨
定盤の面積が広くなりすぎ、装置負荷が高くなるために
使用できない。そこで、図３に示すような枚葉型の研磨
装置が用いられる。図３では一定方向に自転するウエハ
１を装着したキャリア２と、研磨パッド４の装着された
研磨定盤３とを当接させて研磨を行うものである。この
時、研磨の均一性を高めるために、研磨定盤３はモータ
ー５を駆動させることによりその回転軸が円弧を描くよ
うに移動しながら回転させる、いわゆるオービタル回転
させるのが一般的である。この時、スラリー６は研磨定
盤３の研磨パッド４全面に均等の間隔で穿たれたスラリ
ー供給孔を介して供給される。
に大きくなる傾向にあり、６インチ（約１５ｃｍ）か
ら、更には８〜１０インチ（約２０〜２５ｃｍ）のもの
が主流になりつつある。このように大型化されたウエハ
の研磨には、前記図６に示すような研磨装置では、研磨
定盤の面積が広くなりすぎ、装置負荷が高くなるために
使用できない。そこで、図３に示すような枚葉型の研磨
装置が用いられる。図３では一定方向に自転するウエハ
１を装着したキャリア２と、研磨パッド４の装着された
研磨定盤３とを当接させて研磨を行うものである。この
時、研磨の均一性を高めるために、研磨定盤３はモータ
ー５を駆動させることによりその回転軸が円弧を描くよ
うに移動しながら回転させる、いわゆるオービタル回転
させるのが一般的である。この時、スラリー６は研磨定
盤３の研磨パッド４全面に均等の間隔で穿たれたスラリ
ー供給孔を介して供給される。
【０００８】ここで、オービタル回転について更に説明
すると、回転軸Ａを中心に自転するヘッド上部（ウエハ
側）と回転軸Ｂを中心に自転するヘッド下部（パッド
側）とは図４に示すような位置関係で変化する。つま
り、軸Ａを中心に見た場合、軸Ｂは軸Ａの周りを回転し
ながら、移動している。
すると、回転軸Ａを中心に自転するヘッド上部（ウエハ
側）と回転軸Ｂを中心に自転するヘッド下部（パッド
側）とは図４に示すような位置関係で変化する。つま
り、軸Ａを中心に見た場合、軸Ｂは軸Ａの周りを回転し
ながら、移動している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように研磨パッド
の全面に均等に穿たれたスラリー供給孔を介してスラリ
ーを供給しながら研磨を実施すると、ウエハ中心部が周
辺部よりも多く研磨され、ウエハ中央部が窪んだ状態と
なるという欠点がある。このように研磨が均一に実施さ
れない場合、ある部分で絶縁膜上に導電性膜が残り配線
間リーク等の原因となる。これをなくすためには十分に
研磨する必要があり、その結果、ウエハの中央部と周辺
部とでは配線高さが大きく変わり、配線抵抗が異なるこ
ととなり、ＥＭ（エレクトロマイグレーション）耐性が
悪くなる。
の全面に均等に穿たれたスラリー供給孔を介してスラリ
ーを供給しながら研磨を実施すると、ウエハ中心部が周
辺部よりも多く研磨され、ウエハ中央部が窪んだ状態と
なるという欠点がある。このように研磨が均一に実施さ
れない場合、ある部分で絶縁膜上に導電性膜が残り配線
間リーク等の原因となる。これをなくすためには十分に
研磨する必要があり、その結果、ウエハの中央部と周辺
部とでは配線高さが大きく変わり、配線抵抗が異なるこ
ととなり、ＥＭ（エレクトロマイグレーション）耐性が
悪くなる。
【００１０】よって、本発明の目的は、ウエハを保持す
るキャリアに対して研磨パッドを保持する研磨定盤がオ
ービタル回転する枚葉型の研磨装置において、研磨の均
一性を高めることの可能な研磨装置を提供することにあ
る。
るキャリアに対して研磨パッドを保持する研磨定盤がオ
ービタル回転する枚葉型の研磨装置において、研磨の均
一性を高めることの可能な研磨装置を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するべく鋭意検討した結果、研磨パッドを介し
て研磨スラリーを供給する装置において、研磨パッドに
スラリー供給孔がある幅で設けられていない領域を有す
る場合に、研磨速度の均一性が向上することを見出し
た。
題を解決するべく鋭意検討した結果、研磨パッドを介し
て研磨スラリーを供給する装置において、研磨パッドに
スラリー供給孔がある幅で設けられていない領域を有す
る場合に、研磨速度の均一性が向上することを見出し
た。
【００１２】すなわち本発明は、表面に研磨パッドを備
え、該研磨パッドに設けられた複数のスラリー供給孔か
ら所定量の研磨スラリーを供給可能な研磨定盤と、該研
磨定盤に対向し一枚の被研磨基板を保持するキャリア、
とを有する化学的機械研磨法による研磨装置であって、
前記研磨定盤は前記キャリア面よりも大きな研磨面を有
し、その中心軸が円弧状に移動しながら回転するもので
あって、回転する前記キャリアと当接させて被研磨基板
の研磨を行う研磨装置において、前記研磨パッドは、そ
の中心から外周に向かって同心円状に所定の幅でスラリ
ー供給孔の無い領域を有することを特徴とする研磨装置
に関する。
え、該研磨パッドに設けられた複数のスラリー供給孔か
ら所定量の研磨スラリーを供給可能な研磨定盤と、該研
磨定盤に対向し一枚の被研磨基板を保持するキャリア、
とを有する化学的機械研磨法による研磨装置であって、
前記研磨定盤は前記キャリア面よりも大きな研磨面を有
し、その中心軸が円弧状に移動しながら回転するもので
あって、回転する前記キャリアと当接させて被研磨基板
の研磨を行う研磨装置において、前記研磨パッドは、そ
の中心から外周に向かって同心円状に所定の幅でスラリ
ー供給孔の無い領域を有することを特徴とする研磨装置
に関する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明では、所定の幅のスラリー
供給孔の無い領域を有する研磨パッドを使用すること
で、その領域で確実に研磨が実行され、研磨速度の均一
性の極めて高い研磨面を得ることができる。
供給孔の無い領域を有する研磨パッドを使用すること
で、その領域で確実に研磨が実行され、研磨速度の均一
性の極めて高い研磨面を得ることができる。
【００１４】スラリー供給孔の無い領域の幅としては、
半径の１０％以上であれば十分な研磨速度の均一性が得
られるが、より好ましくは半径の２０％以上であるのが
望ましい。また、パッドの外周にはスラリー供給孔を設
けるのが望ましく、少なくとも外周から中心に向かって
半径の５％の範囲、より好ましくは、研磨定盤とキャリ
アとの中心軸を合わせた際に、スラリー供給孔が被研磨
基板の外周に配されているように設けるのが望ましい。
半径の１０％以上であれば十分な研磨速度の均一性が得
られるが、より好ましくは半径の２０％以上であるのが
望ましい。また、パッドの外周にはスラリー供給孔を設
けるのが望ましく、少なくとも外周から中心に向かって
半径の５％の範囲、より好ましくは、研磨定盤とキャリ
アとの中心軸を合わせた際に、スラリー供給孔が被研磨
基板の外周に配されているように設けるのが望ましい。
【００１５】研磨パッドの中央部にはスラリー供給孔を
設けない構成、或いは設ける構成のどちらでも実施でき
るが、中央部にスラリー供給孔を設けない場合には、中
心から外周に向かって半径の少なくとも３０％までスラ
リー供給孔の無い領域を設けるのが望ましい。また、硬
い材料を研磨する場合には中央部にスラリー供給孔を設
けるほうが、より高い研磨速度の均一性が得られること
から望ましい。
設けない構成、或いは設ける構成のどちらでも実施でき
るが、中央部にスラリー供給孔を設けない場合には、中
心から外周に向かって半径の少なくとも３０％までスラ
リー供給孔の無い領域を設けるのが望ましい。また、硬
い材料を研磨する場合には中央部にスラリー供給孔を設
けるほうが、より高い研磨速度の均一性が得られること
から望ましい。
【００１６】尚、後述する実施例では全面に均等に穿っ
たスラリー供給孔を埋めて実験を行っているが、実際の
使用に際しては、スラリー供給孔の無い研磨パッドに所
定の位置にスラリー供給孔を形成して使用するのが望ま
しい。そうすることにより、より研磨速度の均一性がよ
り向上する。
たスラリー供給孔を埋めて実験を行っているが、実際の
使用に際しては、スラリー供給孔の無い研磨パッドに所
定の位置にスラリー供給孔を形成して使用するのが望ま
しい。そうすることにより、より研磨速度の均一性がよ
り向上する。
【００１７】尚、スラリー供給孔は均等に設ける必要は
必ずしも無く、例えば、研磨パッドの外周側では大きな
径のスラリー供給孔を設け、中央部に向かって徐々にス
ラリー供給孔の径を小さくする構成や、研磨パッドの外
周から中央に向かって徐々にスラリー供給孔の密度を変
えるなどして、供給するスラリー量を変化させても良
い。
必ずしも無く、例えば、研磨パッドの外周側では大きな
径のスラリー供給孔を設け、中央部に向かって徐々にス
ラリー供給孔の径を小さくする構成や、研磨パッドの外
周から中央に向かって徐々にスラリー供給孔の密度を変
えるなどして、供給するスラリー量を変化させても良
い。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１９】実施例１ ８インチ（約２０ｃｍ）のウエハ上に金属膜（Ｃｕ，Ｔ
ａ，ＴｉＮ）を全面に成膜したものを研磨試料として、
図３に示す枚葉型研磨装置にセットして研磨を行った。
この時、全面に均等の間隔でスラリー供給孔を有するパ
ッド（直径１０インチ（約２５ｃｍ））のスラリー供給
孔を中心から徐々に閉塞しながら研磨を実施した。この
時の研磨速度の均一性（３σ（％）で評価）を図１に示
す。尚、研磨条件としては、圧力３ｐｓｉ、回転数２６
０／１６ｒｐｍ、スラリー供給量１００ｃｃ／分で実施
した。また、研磨スラリーとしては、市販のものを使用
した。
ａ，ＴｉＮ）を全面に成膜したものを研磨試料として、
図３に示す枚葉型研磨装置にセットして研磨を行った。
この時、全面に均等の間隔でスラリー供給孔を有するパ
ッド（直径１０インチ（約２５ｃｍ））のスラリー供給
孔を中心から徐々に閉塞しながら研磨を実施した。この
時の研磨速度の均一性（３σ（％）で評価）を図１に示
す。尚、研磨条件としては、圧力３ｐｓｉ、回転数２６
０／１６ｒｐｍ、スラリー供給量１００ｃｃ／分で実施
した。また、研磨スラリーとしては、市販のものを使用
した。
【００２０】同図から明らかなように、１．５〜４．７
インチの間で３σが１５％以下であり、特に２〜４．５
インチでは１０％以下という優れた均一性が得られた。
インチの間で３σが１５％以下であり、特に２〜４．５
インチでは１０％以下という優れた均一性が得られた。
【００２１】この結果から、パッドの中心から外周に向
かって半径の９５％以下の範囲でスラリー供給孔の無い
領域を設けると優れた研磨速度の均一性が得られること
が分かる。また、少なくとも中心から半径方向に３０％
までの範囲にはスラリー供給孔を設けないことが好まし
いことが分かる。特にこの実施例で使用した８インチウ
エハの場合、研磨パッドとウエハの中心を合わせた際に
スラリー供給孔がウエハの外周である半径４インチまで
研磨パッドにスラリー供給孔を設けない場合に効果が大
きい。次に、バリア膜材料として一般的に使用されてい
るＴａ，ＴｉＮの研磨速度について評価した。この時、
研磨パッドの中心から４インチまでスラリー供給孔を閉
塞した状態から、中心から徐々にスラリー供給孔を開口
していき、研磨速度の均一性（３σ）を同様に評価し
た。この結果を図２に示す。同図から分かるように、中
心から半径方向に３．５インチまで開口させても１５％
以下の均一性が得られている。つまり、この例では０．
５インチ（パッドの半径方向の１０％）以上の幅でスラ
リー供給孔の無い領域を有していれば、十分な研磨速度
の均一性が得られることが分かる。また、材料によって
は多少の研磨速度の均一性に違いがあり、ＴｉＮよりも
硬いＴａでは、パッド中心から１〜１．５インチの範囲
まで開口を設けたものが最適となるという結果を得てい
る。
かって半径の９５％以下の範囲でスラリー供給孔の無い
領域を設けると優れた研磨速度の均一性が得られること
が分かる。また、少なくとも中心から半径方向に３０％
までの範囲にはスラリー供給孔を設けないことが好まし
いことが分かる。特にこの実施例で使用した８インチウ
エハの場合、研磨パッドとウエハの中心を合わせた際に
スラリー供給孔がウエハの外周である半径４インチまで
研磨パッドにスラリー供給孔を設けない場合に効果が大
きい。次に、バリア膜材料として一般的に使用されてい
るＴａ，ＴｉＮの研磨速度について評価した。この時、
研磨パッドの中心から４インチまでスラリー供給孔を閉
塞した状態から、中心から徐々にスラリー供給孔を開口
していき、研磨速度の均一性（３σ）を同様に評価し
た。この結果を図２に示す。同図から分かるように、中
心から半径方向に３．５インチまで開口させても１５％
以下の均一性が得られている。つまり、この例では０．
５インチ（パッドの半径方向の１０％）以上の幅でスラ
リー供給孔の無い領域を有していれば、十分な研磨速度
の均一性が得られることが分かる。また、材料によって
は多少の研磨速度の均一性に違いがあり、ＴｉＮよりも
硬いＴａでは、パッド中心から１〜１．５インチの範囲
まで開口を設けたものが最適となるという結果を得てい
る。
【００２２】実施例２ 図５に示す工程にしたがって、半導体装置を形成した。
能動素子を有した半導体基板１０１に絶縁膜層１０２を
形成し（図５（ａ））、該絶縁膜層１０２上にレジスト
パターン１０５を形成し、これをマスクに絶縁膜層１０
２を公知の方法でエッチングしてコンタクトホール１０
６を形成する（図５（ｂ））。形成されたコンタクトホ
ール１０６の壁面及び底を埋めるようにＴｉやＴａなど
のバリア膜１０３を形成した後（図５（ｃ））、銅膜１
０４をＣＶＤ法で成膜しコンタクトホール１０６を埋め
る（図５（ｄ））。続いてＣＭＰにより膜表面の平坦化
を行い、埋め込み配線を形成する（図５（ｅ））。
能動素子を有した半導体基板１０１に絶縁膜層１０２を
形成し（図５（ａ））、該絶縁膜層１０２上にレジスト
パターン１０５を形成し、これをマスクに絶縁膜層１０
２を公知の方法でエッチングしてコンタクトホール１０
６を形成する（図５（ｂ））。形成されたコンタクトホ
ール１０６の壁面及び底を埋めるようにＴｉやＴａなど
のバリア膜１０３を形成した後（図５（ｃ））、銅膜１
０４をＣＶＤ法で成膜しコンタクトホール１０６を埋め
る（図５（ｄ））。続いてＣＭＰにより膜表面の平坦化
を行い、埋め込み配線を形成する（図５（ｅ））。
【００２３】ＣＭＰは、図３に示す研磨装置に図５
（ｄ）の工程まで実施したウエハ（径８インチ）を設置
し、研磨圧力３ｐｓｉ、回転数２６０／１６ｒｐｍ、ス
ラリー供給量１００ｃｃ／分で実施した。また、研磨ス
ラリーとしては、市販のものを使用した。尚、研磨パッ
ドには中心から半径４インチまでスラリー供給孔を設け
ていないものを使用した。
（ｄ）の工程まで実施したウエハ（径８インチ）を設置
し、研磨圧力３ｐｓｉ、回転数２６０／１６ｒｐｍ、ス
ラリー供給量１００ｃｃ／分で実施した。また、研磨ス
ラリーとしては、市販のものを使用した。尚、研磨パッ
ドには中心から半径４インチまでスラリー供給孔を設け
ていないものを使用した。
【００２４】このようにして形成した半導体装置のＥＭ
耐性を評価したところ、極めて良好な結果が得られた。
耐性を評価したところ、極めて良好な結果が得られた。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
枚葉型の研磨装置において、研磨パッドにスラリー供給
孔が所定の幅で設けられていないものを使用すること
で、きわめて高い水準で研磨速度の均一性を達成するこ
とが可能となり、ＣＭＰによる配線埋め込みを実施した
場合には、ＥＭ耐性の優れた半導体装置を提供すること
が可能となる。
枚葉型の研磨装置において、研磨パッドにスラリー供給
孔が所定の幅で設けられていないものを使用すること
で、きわめて高い水準で研磨速度の均一性を達成するこ
とが可能となり、ＣＭＰによる配線埋め込みを実施した
場合には、ＥＭ耐性の優れた半導体装置を提供すること
が可能となる。
【図１】研磨パッドの中心からのスラリー供給孔の閉塞
距離に対する研磨のばらつきを示すグラフである。
距離に対する研磨のばらつきを示すグラフである。
【図２】研磨パッドの中心からスラリー供給孔を徐々に
開口していった場合の研磨のばらつきを示すグラフであ
る。
開口していった場合の研磨のばらつきを示すグラフであ
る。
【図３】枚葉型の研磨装置の概略構成図である。
【図４】オービタル回転を説明する図である。
【図５】ＣＭＰにより埋め込み配線を形成する工程を示
す工程断面図である。
す工程断面図である。
【図６】従来の研磨装置の概略構成図である。
１ ウエハ ２ キャリア ３ 研磨定盤 ４ 研磨パッド ５ モーター ６ スラリー
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B24B 37/00 B24B 37/04 H01L 21/304 621 H01L 21/304 622
Claims (7)
- 【請求項１】 表面に研磨パッドを備え、該研磨パッド
に設けられた複数のスラリー供給孔から所定量の研磨ス
ラリーを供給可能な研磨定盤と、該研磨定盤に対向し一
枚の被研磨基板を保持するキャリア、とを有する化学的
機械研磨法による研磨装置であって、前記研磨定盤は前
記キャリア面よりも大きな研磨面を有し、その中心軸が
円弧状に移動しながら回転するものであって、回転する
前記キャリアと当接させて被研磨基板の研磨を行う研磨
装置において、 前記研磨パッドは、その中心から外周に向かって同心円
状に所定の幅でスラリー供給孔の無い領域を有すること
を特徴とする研磨装置。 - 【請求項２】 前記スラリー供給孔の無い領域が研磨パ
ッドの半径の１０％以上の幅であることを特徴とする請
求項１に記載の研磨装置。 - 【請求項３】 前記研磨パッドの中心から半径の３０％
までの領域にスラリー供給孔のない領域を有することを
特徴とする請求項１又は２に記載の研磨装置。 - 【請求項４】 前記研磨定盤とキャリアとの中心軸を合
わせた際に、スラリー供給孔が被研磨基板の外周に配さ
れていることを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。 - 【請求項５】 前記研磨パッドの中心部及び周辺部にス
ラリー供給孔が配されており、その間にスラリー供給孔
の無い領域を有することを特徴とする請求項１又は２に
記載の研磨装置。 - 【請求項６】 前記研磨定盤とキャリアとの中心軸を合
わせた際に、前記研磨パッドの周辺部に設けられるスラ
リー供給孔が被研磨基板の外周に配されていることを特
徴とする請求項５に記載の研磨装置。 - 【請求項７】 能動素子を有した半導体基板に絶縁膜層
を形成する工程、該絶縁膜層をエッチングしてコンタク
トホールを形成する工程、形成されたコンタクトホール
の壁面及び底を埋めるようにバリア膜を形成する工程、
導電性材料を成膜しコンタクトホールを埋める工程、及
び化学的機械研磨法により膜表面の平坦化を行い、埋め
込み配線を形成する工程とを含んでなる半導体装置の製
造方法において、 前記化学的機械研磨を請求項１〜６のいずれか１項に記
載の研磨装置を用いることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4537298A JP2870537B1 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 研磨装置及び該装置を用いる半導体装置の製造方法 |
| US09/256,707 US6783446B1 (en) | 1998-02-26 | 1999-02-24 | Chemical mechanical polishing apparatus and method of chemical mechanical polishing |
| TW088102817A TW494047B (en) | 1998-02-26 | 1999-02-24 | Chemical mechanical polishing apparatus and method of chemical mechanical polishing |
| KR1019990006404A KR100283771B1 (ko) | 1998-02-26 | 1999-02-25 | 화학적 기계적 연마장치 및 화학적 기계적 연마방법 |
| CN99100796A CN1098746C (zh) | 1998-02-26 | 1999-02-26 | 化学机械抛光装置和化学机械抛光方法 |
| US10/896,718 US6951512B2 (en) | 1998-02-26 | 2004-07-22 | Chemical mechanical polishing apparatus and method of chemical mechanical polishing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4537298A JP2870537B1 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 研磨装置及び該装置を用いる半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2870537B1 true JP2870537B1 (ja) | 1999-03-17 |
| JPH11239961A JPH11239961A (ja) | 1999-09-07 |
Family
ID=12717448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4537298A Expired - Fee Related JP2870537B1 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 研磨装置及び該装置を用いる半導体装置の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6783446B1 (ja) |
| JP (1) | JP2870537B1 (ja) |
| KR (1) | KR100283771B1 (ja) |
| CN (1) | CN1098746C (ja) |
| TW (1) | TW494047B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7678245B2 (en) | 2000-02-17 | 2010-03-16 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for electrochemical mechanical processing |
| US7790015B2 (en) | 2002-09-16 | 2010-09-07 | Applied Materials, Inc. | Endpoint for electroprocessing |
| US7842169B2 (en) | 2003-03-04 | 2010-11-30 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for local polishing control |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413388B1 (en) * | 2000-02-23 | 2002-07-02 | Nutool Inc. | Pad designs and structures for a versatile materials processing apparatus |
| JP3510177B2 (ja) * | 2000-03-23 | 2004-03-22 | 株式会社東京精密 | ウェハ研磨装置 |
| US6722964B2 (en) * | 2000-04-04 | 2004-04-20 | Ebara Corporation | Polishing apparatus and method |
| JP3843933B2 (ja) * | 2002-02-07 | 2006-11-08 | ソニー株式会社 | 研磨パッド、研磨装置および研磨方法 |
| US20060189269A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-24 | Roy Pradip K | Customized polishing pads for CMP and methods of fabrication and use thereof |
| AU2004255245B2 (en) * | 2003-07-09 | 2009-10-22 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Isolation of bone marrow fraction rich in connective tissue growth components and the use thereof to promote connective tissue formation |
| CN100436060C (zh) * | 2004-06-04 | 2008-11-26 | 智胜科技股份有限公司 | 研磨垫及其制造方法 |
| CN1862391B (zh) * | 2005-05-13 | 2013-07-10 | 安集微电子（上海）有限公司 | 除光阻层的组合物及其使用方法 |
| CN102476349B (zh) * | 2010-11-30 | 2014-05-07 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种化学机械研磨装置 |
| US8739806B2 (en) * | 2011-05-11 | 2014-06-03 | Nanya Technology Corp. | Chemical mechanical polishing system |
| GB201307480D0 (en) * | 2013-04-25 | 2013-06-12 | Element Six Ltd | Post-synthesis processing of diamond and related super-hard materials |
| CN107186614A (zh) * | 2016-03-13 | 2017-09-22 | 芜湖瑞德机械科技有限公司 | 一种用于飞机发动机密封端面的精密研磨抛光机 |
| CN110842769A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-28 | 长江存储科技有限责任公司 | 一种用于提高芯片摩擦去层均匀性的装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3968598A (en) * | 1972-01-20 | 1976-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Workpiece lapping device |
| JP3334139B2 (ja) | 1991-07-01 | 2002-10-15 | ソニー株式会社 | 研磨装置 |
| US5329734A (en) * | 1993-04-30 | 1994-07-19 | Motorola, Inc. | Polishing pads used to chemical-mechanical polish a semiconductor substrate |
| US5554064A (en) * | 1993-08-06 | 1996-09-10 | Intel Corporation | Orbital motion chemical-mechanical polishing apparatus and method of fabrication |
| JP3291946B2 (ja) * | 1994-12-12 | 2002-06-17 | ソニー株式会社 | 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨法 |
| US5672095A (en) * | 1995-09-29 | 1997-09-30 | Intel Corporation | Elimination of pad conditioning in a chemical mechanical polishing process |
| JP3734878B2 (ja) * | 1996-04-25 | 2006-01-11 | 不二越機械工業株式会社 | ウェーハの研磨装置 |
| US5800248A (en) * | 1996-04-26 | 1998-09-01 | Ontrak Systems Inc. | Control of chemical-mechanical polishing rate across a substrate surface |
| JP2865061B2 (ja) * | 1996-06-27 | 1999-03-08 | 日本電気株式会社 | 研磨パッドおよび研磨装置ならびに半導体装置の製造方法 |
| TW301772B (en) | 1996-07-09 | 1997-04-01 | Taiwan Semiconductor Mfg | The chemical mechanical polishing apparatus |
| US5944583A (en) * | 1997-03-17 | 1999-08-31 | International Business Machines Corporation | Composite polish pad for CMP |
| US5816900A (en) * | 1997-07-17 | 1998-10-06 | Lsi Logic Corporation | Apparatus for polishing a substrate at radially varying polish rates |
| US5964646A (en) * | 1997-11-17 | 1999-10-12 | Strasbaugh | Grinding process and apparatus for planarizing sawed wafers |
| US5957750A (en) * | 1997-12-18 | 1999-09-28 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for controlling a temperature of a polishing pad used in planarizing substrates |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP4537298A patent/JP2870537B1/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-02-24 US US09/256,707 patent/US6783446B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-24 TW TW088102817A patent/TW494047B/zh active
- 1999-02-25 KR KR1019990006404A patent/KR100283771B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-02-26 CN CN99100796A patent/CN1098746C/zh not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-07-22 US US10/896,718 patent/US6951512B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7678245B2 (en) | 2000-02-17 | 2010-03-16 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for electrochemical mechanical processing |
| US7790015B2 (en) | 2002-09-16 | 2010-09-07 | Applied Materials, Inc. | Endpoint for electroprocessing |
| US7842169B2 (en) | 2003-03-04 | 2010-11-30 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for local polishing control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1098746C (zh) | 2003-01-15 |
| US20040259482A1 (en) | 2004-12-23 |
| TW494047B (en) | 2002-07-11 |
| US6951512B2 (en) | 2005-10-04 |
| KR100283771B1 (ko) | 2001-02-15 |
| CN1227152A (zh) | 1999-09-01 |
| US6783446B1 (en) | 2004-08-31 |
| KR19990072948A (ko) | 1999-09-27 |
| JPH11239961A (ja) | 1999-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2870537B1 (ja) | 研磨装置及び該装置を用いる半導体装置の製造方法 | |
| KR100236203B1 (ko) | 연마패드, 연마장치 및 연마방법 | |
| US6561873B2 (en) | Method and apparatus for enhanced CMP using metals having reductive properties | |
| US6423640B1 (en) | Headless CMP process for oxide planarization | |
| US6251785B1 (en) | Apparatus and method for polishing a semiconductor wafer in an overhanging position | |
| JP3334139B2 (ja) | 研磨装置 | |
| JPH10249710A (ja) | Ｃｍｐ用偏心溝付き研磨パッド | |
| JP2000301454A (ja) | 化学的機械研磨プロセス及びその構成要素 | |
| US6722949B2 (en) | Ventilated platen/polishing pad assembly for chemcial mechanical polishing and method of using | |
| WO1999054088A1 (en) | A method of chemical mechanical polishing a metal layer | |
| EP0808231B1 (en) | Chemical-mechanical polishing using curved carriers | |
| JPH06333891A (ja) | 基板研磨装置および基板保持台 | |
| JPH09254024A (ja) | 半導体ウェハの化学機械的研磨装置および化学機械的研磨方法 | |
| US6147001A (en) | Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device | |
| JP3829878B2 (ja) | 半導体ウエハの加工方法 | |
| JPH0722362A (ja) | 半導体基板を研磨する方法 | |
| JP2000237950A (ja) | 半導体ウェハーの研磨パッド及び半導体装置の製造方法 | |
| JP2000094310A (ja) | 被研磨基板の保持装置、基板の研磨方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JP2005177897A (ja) | 研磨方法および研磨装置と半導体装置製造方法 | |
| WO2001094075A1 (en) | Orbital polishing apparatus | |
| JPH10256201A (ja) | 半導体の製造方法 | |
| JPH0811050A (ja) | 研磨布及びこれを用いた半導体装置の製造方法 | |
| JPH05146969A (ja) | 半導体基板上に形成された誘電体層を研磨する装置 | |
| JPH097984A (ja) | 半導体装置の製造方法およびそれに使用される研磨装置 | |
| US6080671A (en) | Process of chemical-mechanical polishing and manufacturing an integrated circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080108 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090108 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100108 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110108 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110108 Year of fee payment: 12 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110108 Year of fee payment: 12 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110108 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120108 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140108 Year of fee payment: 15 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |